JP2013057494A - 熱回収装置及び熱回収システム - Google Patents

熱回収装置及び熱回収システム Download PDF

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Abstract

【課題】蒸気ドレンの熱によって効率的に水を加熱し、得られる水の温度を制御する。
【解決手段】熱回収装置１００は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収するものであって、タンク６内に貯留された水を、循環配管Ｐ３１〜Ｐ３４を介して循環させるポンプ３と、循環配管Ｐ３１〜Ｐ３４に介設されており、前記蒸気ドレンを吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気ドレンを回収するエゼクタ２と、タンク６内の水が、予め設定された第１温度Ｔ１に到達した場合に、タンク６内の水の一部を排出した後、タンク６内に水道水を補給することによって、タンク６内の水の温度制御を行うボールタップ４及び温度制御部５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置及び熱回収システムに関する。
従来、エゼクタによって他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収する技術が知られている。例えば、ボイラの給水タンクへの補給水路には、エゼクタが設けられており、エゼクタでは、ノズルからディフューザへ水が噴出され、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気が、漏れ蒸気路を介して補給水路へ吸い込まれる漏れ蒸気熱回収構造が開示されている（特許文献１参照）。
この蒸気熱回収構造によれば、給水タンクへの補給水に漏れ蒸気を混入して、ボイラへの給水を予熱することができる。なお、以下の説明において、「蒸気ドレン」とは、他の装置（例えば、クリーニング工場のズボンプレッサ、スチームアイロン等）で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなるものを意味する。
特開２０１０−４８４５０号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の蒸気熱回収構造では、補給水路へ吸い込まれる漏れ蒸気に含まれる熱量を制御することが困難であるため、ボイラへ供給される水温を制御することは困難であった。また、ボイラ以外の装置（例えば、洗濯機等）に供給する他の温度（例えば、４０℃）に制御された水を生成することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、蒸気ドレンの熱によって効率的に水を加熱し、得られる水の温度を制御することが可能な熱回収装置及び熱回収システムを提供することを目的としている。なお、以下の説明において、「水」との用語は、「温水」及び「熱水」を含む広い意味で用いるものとする。
上記課題を解決するために、本発明に係る熱回収装置は、以下のように構成されている。
すなわち、本発明に係る熱回収装置は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置であって、タンク内に貯留された水を、循環配管を介して循環させるポンプと、前記循環配管に介設されており、前記蒸気ドレンを吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気ドレンを回収するエゼクタと、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御を行う第１温度制御手段と、を備えることを特徴としている。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、ポンプによって、タンク内に貯留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、前記エゼクタによって、回収された前記蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク内の水が加熱される。そして、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度（例えば、８０℃）に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御が行われるため、排出される（例えば、ボイラに供給される）水の温度を前記第１温度を含む一定の温度範囲を維持することができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記タンクの側面に配設され、他のタンクに貯留された水との温度差によって、対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段を更に備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、他のタンクに貯留された水との温度差を利用して、対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段が、前記タンクの側面に配設されているため、前記他のタンクに貯留された水を簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記熱交換手段が、前記タンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より下側に配設され、前記他のタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、前記流出口から前記タンク内に貯留された水が流出され、前記流出口より下側に配設された前記流入口から、前記他のタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入されるため、前記他のタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設され、水の除鉄を行う永久磁石を更に備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、水の除鉄を行う永久磁石が、前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設されているため、循環されている水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンに含まれている鉄分が永久磁石に吸着されるため、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンの除鉄を効率的に行うことができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離する分離手段を備え、前記エゼクタが、前記分離手段によって前記蒸気ドレンから分離された蒸気を吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気を回収することが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、前記分離手段によって蒸気ドレンが蒸気とドレンとに分離されることから、蒸気ドレン中の鉄分がドレンの方に残渣として残り、蒸気の方には鉄分が含まれない。そして、この鉄分を含まない蒸気がエゼクタによって吸引されて、循環されている水と混合されるため、前記蒸気ドレンに含まれる鉄分が水と混合されることがない。したがって、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気の除鉄を行う必要がない。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記分離手段は、前記蒸気ドレンが挿通される第１配管と、前記蒸気が挿通される第２配管と、前記ドレンが挿通される第３配管と、を備え、前記第１配管が、前記第２配管と前記第３配管とに分岐しており、前記第２配管が、前記第１配管の上側に接続されていることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、前記蒸気ドレンが挿通される第１配管が、前記蒸気が挿通される第２配管と、前記ドレンが挿通される第３配管とに分岐しており、前記第２配管が、前記第１配管の上側に接続されているため、簡素な構成で前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離することができる。
上記課題を解決するために、本発明に係る熱回収システムは、以下のように構成されている。
すなわち、本発明に係る熱回収システムは、本発明に係る熱回収装置と、水が貯留されたリザーブタンクと、を含む熱回収システムであって、前記リザーブタンクは、前記リザーブタンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より上側に配設され、前記熱回収装置のタンク内に貯留された水が前記リザーブタンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備え、前記熱回収装置の流出口と前記リザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管と、前記リザーブタンクの流出口と前記熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管と、を備えることを特徴としている。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記熱回収装置の流出口と前記リザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管を介して、前記熱回収装置のタンク内で加熱された水が、前記リザーブタンク内に流入すると共に、前記リザーブタンクの流出口と前記熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管を介して、前記リザーブタンクに貯留された水が前記熱回収装置のタンク内に流入するため、前記リザーブタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収システムは、前記第１配管に介設され、前記第１配管の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブと、前記第２配管に介設され、前記第２配管の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブと、前記リザーブタンク内の水の温度が予め設定された第２温度に到達した場合に、前記第１バルブ及び前記第２バルブを遮断する第２温度制御手段と、を更に備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記リザーブタンク内の水の温度が予め設定された第２温度（例えば、４０℃）に到達した場合に、前記第１配管に介設され、前記第１配管の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブ、及び、前記第２配管に介設され、前記第２配管の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブが遮断されるため、前記リザーブタンクに貯留された水の加熱が停止されるので、前記リザーブタンク内の水の温度を前記第２温度（例えば、４０℃）を含む一定の温度範囲に維持することができる。
本発明に係る熱回収装置及び熱回収システムによれば、ポンプによって、タンク内に貯留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、前記エゼクタによって、回収された前記蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク内の水が加熱される。そして、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度（例えば、８０℃）に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御が行われるため、排出される（例えば、ボイラに供給される）水の温度を前記第１温度に制御することができる。
本発明に係る熱回収装置の一例を示す正面図である。 図１の熱回収装置の左側面図である。 図１の熱回収装置の右側面図である。 図１の熱回収装置の上面図である。 図１の熱回収装置に配設される永久磁石、ボールタップ等の一例を示す透視平面図である。 図５のＡ−Ａ断面の断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面の断面図である。 図１の熱回収装置に配設されるエゼクタの一例を示す断面図である。 本発明に係る熱回収システムの一例を示す図である。 本発明に係る分離部の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
−熱回収装置１００の構造−
図１は、本発明に係る熱回収装置１００の一例を示す正面図である。図２は、図１の熱回収装置１００の左側面図である。図３は、図１の熱回収装置１００の右側面図である。図４は、図１の熱回収装置１００の上面図である。本実施形態に係る熱回収装置１００は、例えば、クリーニング工場等の蒸気を取り扱う各種施設に配設される。
クリーニング工場においては、ボイラによって蒸気が発生され、発生された蒸気は、ズボンプレッサ、スチームアイロン等に供給される。ここで、ズボンプレッサ、スチームアイロン等は、特許請求の範囲に記載の「他の装置」に相当する。ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気（使用済み蒸気）、及び、使用された蒸気が凝縮したドレンは、回収配管Ｐ２１を経由して熱回収装置１００に供給される。なお、以下の説明においては、ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気、及び、使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなるものを「蒸気ドレン」という。
まず、図１〜図４を参照して、熱回収装置１００の構造について説明する。熱回収装置１００は、永久磁石１、エゼクタ２、ポンプ３、ボールタップ４、温度制御部５、タンク６、及び、点検蓋７を備えている。
タンク６は、水が貯留されるものであって、ここでは、水量が約２５０リットルの四角柱状の形状のタンクである。また、タンク６の上部には、水位の昇降に応じて、水道水の供給及び停止を行うボールタップ４が配設され、タンク６の水の水位は、ボールタップ４によって制御される。なお、ボールタップ４の構造については、図５〜図７を参照して後述する。
タンク６内の水位が下限水位以下に下がると、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給される。そして、タンク６内の水位が基準水位に到達すると、ボールタップ４によってバルブが「閉」状態とされて水道水の供給が停止される。また、例えば、エゼクタ２によって多量のドレンが回収されて、タンク６の水の水位が上限水位を超えた場合には、配管Ｐ４１、Ｐ４２を介して、水が排出される。なお、ボールタップ４は、特許請求の範囲の「第１温度制御手段」の一部に相当する。
ポンプ３は、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製渦巻きポンプであって、タンク６内に貯留された水を、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４を介して循環させるものである。循環配管Ｐ３２と循環配管Ｐ３３との接続部には、バルブ３１が介設されている。また、循環配管Ｐ３３には、圧力計３２が配設されている。更に、循環配管Ｐ３３と循環配管Ｐ３４との接続部には、エゼクタ２が介設されている。また、循環配管Ｐ３４の流出側には、永久磁石１が配設されている。
バルブ３１を開閉することによって、エゼクタ２に供給される（循環される）水の流量を増減することができる。すなわち、バルブ３１の開度が大きい程、エゼクタ２に供給される水の流量を増加することができる。なお、後述するように、エゼクタ２では、水の流路が絞られるため、バルブ３１の開度が大きい程、圧力計３２によって計測されるエゼクタ２の流入側の水圧が増大する。
永久磁石１は、循環配管Ｐ３４の流出側に配設され、水の除鉄を行うものである。永久磁石１は、複数の（例えば、５個の）磁区が直列に設けられた、円柱状の棒磁石である。この場合には、磁区の境界（Ｓ極とＮ極とが対向して隣接する位置）の磁場が最も大きいため、ここでは４箇所の磁区の境界に水中の鉄分が吸着され、除鉄されることになる。なお、本実施形態では、２本の円柱状の永久磁石１が、略平行に並べられて配設されている（図５参照）。
点検蓋７は、タンク６の上面に開閉自在に配設され、永久磁石１の点検、取り外し、及び、取り付けを可能にするものである。すなわち、点検蓋７を開放することによって、永久磁石１に鉄粉等が付着している状況を、外部から視認可能になる。また、点検蓋７を開放することによって、手又は治具等を点検蓋７から挿入して、永久磁石１を取り外し、付着した鉄粉等を除去した後、永久磁石１を取り付けることができる。
エゼクタ２は、循環配管Ｐ３３、Ｐ３４に介設されており、配管Ｐ２１（図３参照）を介してズボンプレッサ、スチームアイロン等から供給される蒸気ドレンを吸引して、ポンプ３によって循環されている水と混合することによって蒸気ドレンを回収するものである。配管Ｐ２１には、連成計２０が配設されている。連成計２０は、エゼクタ２によって発生される負圧を計測するものである。ここで、エゼクタ２の構造について、図８を用いて後述する。
配管Ｐ２１とエゼクタ２との間には、真空破壊バルブ２Ａ及び逆止弁２Ｂが介設されている。真空破壊バルブ２Ａは、エゼクタ２によって生成され連成計２０によって検出される負圧が過大となった場合に、「開」状態として、配管（図示省略）を介して大気（エアー）を吸入することによって、負圧を低減するものである。逆止弁２Ｂは、真空破壊バルブ２Ａと配管（図示省略）との間に介設され、エゼクタ２から配管への水の流出を防止する弁である。
−熱回収装置１００における温度制御−
温度制御部５は、タンク６内の水が、予め設定された第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）に到達した場合に、タンク６内の水の一部を排出した後、タンク６内に水道水を補給することによって、タンク６内の水の温度制御を行うものである。ここで、温度制御部５は、特許請求の範囲の「第１温度制御手段」の一部に相当する。温度制御部５は、温度計５１、サーモスタット５２、電動バルブ５３、及び、図略の制御部５４を備えている。
電動バルブ５３は、タンク６内の水を排出する場合に、制御部５４からの指示に従って、「開」状態とされ、タンク６内の水の排出を停止する場合に、制御部５４からの指示に従って、「閉」状態とされる電動式のバルブである。電動バルブ５３が、「開」状態とされた場合には、タンク６内の水は、配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ３２に流出し、排出される。
温度計５１は、タンク６の水の温度を検出して、検出結果を外部から視認可能に表示するものである。ここでは、便宜上、温度計５１として、タンク６内の水の温度を表示するメータの配設位置に参照符合を付与している。
サーモスタット５２は、タンク６内の水が第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）に到達したか否かを判定するものであって、サーモスタット５２によって第１温度Ｔ１に到達したと判定されたときに、制御部５４は、電動バルブ５３を「開」状態とする。なお、電動バルブ５３が「開」状態とされると、タンク６内の水は、配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ３２に流出するため、タンク６内の水位が低下する。そして、タンク６内の水位が下限水位以下に下がると、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給される。水道水の供給が開始されると、タンク６内の水の温度が低下し始める。
また、サーモスタット５２は、タンク６内の水が第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）に到達したか否かを判定するものであって、サーモスタット５２によって第３温度Ｔ３に到達したと判定されたときに、制御部５４は、電動バルブ５３を「閉」状態とする。すなわち、電動バルブ５３が「開」状態となって、タンク６内の水が配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ３２に流出し、排出されるのは、タンク６内の水が第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下の範囲にある場合に限られることになる。
なお、本実施形態においては、電動バルブ５３が「開」状態となったときに、タンク６内の水が排出される場合について説明したが、電動バルブ５３が「開」状態となったときに、タンク６内の水が他の装置（例えば、ボイラ等）に供給される形態でもよい。
また、タンク６内で上述のようにして、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）近傍の温度に制御された水は、配管Ｐ６１を介して、ボイラへ供給される。なお、配管Ｐ６１と図略のボイラとの間にはポンプ（図示省略）が配設されており、タンク６内の水をボイラへ供給する場合には、当該ポンプが駆動される。
更に、配管Ｐ３２には、圧送口３３が形成され、配管Ｐ３３には、圧送口３４が形成されている。圧送口３３及び圧送口３４は、ポンプ３によるポンプ圧を利用して、他の装置（例えば、ボイラ、洗濯機等）へタンク６内の水を圧送する開口である。
このようにして、ポンプ３によって、タンク６内に貯留された水が、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４を介して循環される。そして、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４に介設されたエゼクタ２によって、蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合することによって蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、エゼクタ２によって、回収された蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク６内の水が加熱される。そして、タンク６内の水が、予め設定された第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）に到達した場合に、タンク６内の水の一部を排出した後、タンク６内に水を補給することによって、タンク６内の水の温度制御が行われるため、排出される水の温度を概ね第１温度Ｔ１に制御することができる。
本実施形態では、制御部５４が、サーモスタット５２によって第３温度Ｔ３に到達したと判定されたときに、電動バルブ５３を「閉」状態とする場合について説明するが、制御部５４が、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給されたときに、電動バルブ５３を「閉」状態とする形態でもよい。この場合には、図略のボイラに供給される水の温度は、概ね第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）となり、ボイラに供給する水の温度を更に厳密に制御することができる。
また、図３に示すように、熱回収装置１００のタンク６の側面には、流出口６１及び流入口６２が形成されている。流出口６１は、タンク６内に貯留された水が流出する開口である。流入口６２は、流出口６１より下側に配設され、他のタンク（例えば、図９に示すリザーブタンク２００）内に貯留された水がタンク６内に流入する開口である。ここで、流出口６１及び流入口６２は、特許請求の範囲に記載の「熱交換手段」に相当する。
このようにして、流出口６１からタンク６内に貯留された水が流出され、流出口６１より下側に配設された流入口６２から、他のタンク（例えば、図９に示すリザーブタンク２００）内に貯留された水がタンク６内に流入されるため、前記他のタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。なお、対流による熱交換の詳細については、図９を用いて後述する。
−永久磁石１の配設状態−
次に、図５〜図７を参照して、永久磁石１の配設状態及びボールタップ４の構造について説明する。図５は、図１の熱回収装置１００に配設される永久磁石１、ボールタップ４等の一例を示す透視平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図７は、図５のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。まず、図５〜図７を参照して、永久磁石１の配設状態について説明する。
永久磁石１は、図１に示すように、エゼクタ２の吐出側に接続された循環配管Ｐ３４の吐出側の水流路内に配設され、水の除鉄を行うものである。また、永久磁石１は、略Ｕ字型に形成された支持部材１１によって両端近傍が支持されて固定されている。なお、支持部材１１は、図６に示すように、タンク６内の水の水面より上部に略水平に形成された支持板１２の上面に溶接等で立設して固定されている。
図１等に示すように、永久磁石１の上方には、点検蓋７が設けられているため、点検蓋７を開放することによって、永久磁石１に鉄粉等が付着している状況を、外部から視認可能になる。また、永久磁石１が、略Ｕ字型に形成された支持部材１１によって両端近傍が支持されて固定されているため、点検蓋７を開放し、手又は治具等を点検蓋７から挿入して、永久磁石１を持ち上げることによって、支持部材１１から容易に取り外すことができる。更に、永久磁石１に付着した鉄粉等を除去した後、永久磁石１を容易に支持部材１１に取り付けることができる。
また、支持板１２及び仕切り板２３は、循環配管Ｐ３４から流出した水の流路を形成するべく形成されている。すなわち、循環配管Ｐ３４から流出した水は、図５の矢印Ｖ１で示すように、支持板１２上を、図５において左側へ流れて、仕切り板２３とタンク６との間隙から、図５において上側へ流出して、タンク６内に貯留された水の液面まで流下する。このように、支持板１２及び仕切り板２３によって、循環配管Ｐ３４から流出した水の流路が形成され、その水路上に永久磁石１が固定されているため、効率的に水の除鉄を行うことができる。
−ボールタップ４の構造及び動作−
次に、図５〜図７を参照して、ボールタップ４の構造及び動作について説明する。ボールタップ４は、図７に示すように、浮玉４１、支持棒４２、弁棒４３、開閉弁４４、及び、筐体４５を備えている。浮玉４１は、支持棒４２の先端に固定され、タンク６の液面に浮いて、液面の昇降を検出するものである。支持棒４２は、一方側端部（図７では、左上側端部）が回動自在に筐体４５に継合され、他方側端部（図７では、右下側端部）は浮玉４１に固定されている。なお、図５〜図７においては、便宜上、開閉弁４４の図示を省略している。
弁棒４３は、開閉弁４４を開閉するものであって、一方側端部（図７では、右上側端部）は、支持棒４２の支点近傍に回動自在に継合され、他方側端部（図７では、左下側端部）は、筐体４５の内部に配設された開閉弁４４に回動自在に継合されている。開閉弁４４は、配管Ｐ４３を介して供給される水道水の開閉を行う弁体であって、弁棒４３によって下方に押下されると、「開」状態となり、弁棒４３による押下が解除されると、「閉」状態となる。
ボールタップ４がこのように構成されているため、タンク６の液面が下降して、予め設定された第１位置（例えば、タンク６の上端から１７０ｍｍの位置）に到達すると、弁棒４３によって開閉弁４４が押下されて、開閉弁４４が「開」状態となって、水道水が配管Ｐ４３を介してタンク６内に供給される。また、タンク６の液面が上昇して、予め設定された第２位置（例えば、タンク６の上端から１３０ｍｍの位置）に到達すると、弁棒４３による開閉弁４４の押下が解除されて、開閉弁４４が「閉」状態となり、水道水のタンク６内への供給が停止される。
このようにして、タンク６の液面は、ボールタップ４によって、下限位置である第１位置と上限位置である第２位置との間に位置するように制御される。
また、図５、図７に示すように、仕切り板２３と、ボールタップ４を挟んで対向する側のタンク６壁面との間には、平面視において図５に示すように、ボールタップ４の支持棒４２と直交する方向に波除板４６が立設されている。波除板４６は、循環配管Ｐ３４から支持板１２上に流下した水が支持板１２からタンク６内に貯留された水の液面への流下するとき、又は、配管Ｐ４３から流入される水道水がタンク６内に貯留された水の液面への流下するとき、に発生する波が、ボールタップ４の浮玉４１に到達して、浮玉４１によって検出される液面位置の検出精度が低下することを防止するものである。また、波除板４６は、一方端（図５では上端）がタンク６壁面に溶接等で固定され、他方端（図５では下端）が仕切り板２３に溶接等で固定されている。
−エゼクタ２の構造及び動作−
次いで、図８を用いて、エゼクタ２の構造を説明する。図８は、図１の熱回収装置１００に配設されるエゼクタ２の一例を示す断面図である。エゼクタ２は、水流入口２１、第１テーパ部２２、第１ノズル２３、混合室２４、第２テーパ部２５、第２ノズル２６、滞留室２７、水流出口２８、及び、ドレン吸込口２９を備えている。
水流入口２１は、タンク６内に貯留された水がポンプ３によって圧送され、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３を順次経由して流入する開口である。すなわち、水流入口２１は、図略の循環配管Ｐ３３の一方側端部と螺合（又は、嵌合）されている。
第１テーパ部２２は、水流入口２１から流入した水を、先窄まり形状のテーパに沿って第１ノズル２３に導くものである。第１ノズル２３は、第１テーパ部２２の先端に形成され、水流入口２１から流入した水を高速で、混合室２４へ吐出させるものである。第１ノズル２３から混合室２４へ水が高速で吐出されることで、いわゆる「ベンチュリー効果」によって、混合室２４内に負圧が発生する。そして、混合室２４内に発生した負圧によって、配管Ｐ２１（図３参照）を介して供給される蒸気ドレンがドレン吸込口２９から吸入され、吸入された蒸気ドレンが第１ノズル２３から吐出された水と混合室２４で混合される。蒸気ドレンと水とが混合されたものを、以下の説明において、便宜上「混合液」という。
第２テーパ部２５は、混合室２４内の混合液を先窄まり形状のテーパに沿って第２ノズル２６に導くものである。ここで、第２ノズル２６の開口面積は、第１ノズル２３の開口面積より大きく設定されている。第２ノズル２６は、第２テーパ部２５の先端に形成され、混合室２４内の混合液を滞留室２７に吐出するものである。
滞留室２７は、第２ノズル２６から吐出された混合液を一時的に滞留させるものであって、下流側に、水流出口２８が形成されている。水流出口２８は、第２ノズル２６から吐出された混合液を循環配管Ｐ３４（図１等参照）を経由して、タンク６内に流入させる開口である。
上述のような構成を有するエゼクタ２を、図１に示すように、循環配管Ｐ３３、Ｐ３４間に介設することによって、配管Ｐ２１（図３参照）を介して供給される蒸気ドレンをドレン吸込口２９から効率的に回収し、回収された蒸気ドレンを、循環されている水と混合させて、蒸気ドレンに含まれる熱量が回収することができる。
−熱回収システム３００の構成及び動作−
次に、図９を参照して、熱回収装置１００とリザーブタンク２００と、を含む熱回収システム３００について説明する。図９は、本発明に係る熱回収システム３００の一例を示す図である。熱回収装置１００のタンク６の側面には、タンク６内に貯留された水が流出する流出口６１と、流出口６１より下側に配設され、リザーブタンク２００内に貯留された水がタンク６内に流入する流入口６２と、が配設されている。流出口６１及び流入口６２は、特許請求の範囲に記載の「熱交換手段」に相当する。
リザーブタンク２００は、熱回収装置１００のタンク６と同様に、四角柱状の形状のタンクであって、貯留される水量は、約２５０リットルである。また、リザーブタンク２００は、流入口６７及び流出口６８を備えている。流出口６８は、リザーブタンク２００の側面に形成され、リザーブタンク２００内に貯留された水が流出する開口である。また、流入口６７は、リザーブタンク２００の側面の流出口６８より上側に配設され、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水がリザーブタンク２００内に流入する開口である。
また、熱回収システム３００は、第１配管６３、第２配管６４、第１バルブ６５、及び、第２バルブ６６を備えている。第１配管６３は、熱回収装置１００の流出口６１とリザーブタンク２００の流入口６７とを水の流動が可能に接続する配管である。また、第２配管６４は、リザーブタンク２００の流出口６８と熱回収装置１００の流入口６２とを水の流動が可能に接続する配管である。
第１バルブ６５は、第１配管６３に介設され、第１配管６３における水の流動及び遮断を切り換えるバルブである。第２バルブ６６は、第２配管６４に介設され、第２配管６４における水の流動及び遮断を切り換えるバルブである。
なお、上述のように、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水は、エゼクタ２によって回収された蒸気ドレンに含まれる熱量によって加熱され、第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下の範囲に制御される。ここで、初期状態として、リザーブタンク２００内の水の温度が、常温（例えば、２５℃）であって、第１バルブ６５及び第２バルブ６６が閉状態から、開状態に変化された場合について以下に説明する。
リザーブタンク２００内に貯留された水は常温（例えば、２５℃）であり、熱回収装置１００におけるタンク６内の水の温度は、第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下であるため、リザーブタンク２００内に貯留された水の密度は、熱回収装置１００におけるタンク６内に貯留された水の密度より大きい。よって、第２バルブ６６が閉状態から開状態に変化すると、第２配管６４を経由して、リザーブタンク２００内に貯留された水が、熱回収装置１００のタンク６内に流入する。
そして、熱回収装置１００のタンク６内の水が押し出されるため、第１配管６３を経由して、リザーブタンク２００内に流入する。このようにして、図９の矢印Ｖ２で示すように、熱回収装置１００のタンク６内では上向きの対流が発生し、リザーブタンク２００内では下向きの対流が発生することになる。
このように、温度の高い水がリザーブタンク２００内に流入し、温度の低い水がリザーブタンク２００から排出されるため、対流による熱交換が可能となり、リザーブタンク２００内の水の温度が上昇することになる。
このようにして、熱回収装置１００の流出口６１とリザーブタンク２００の流入口６７とを水の流動が可能に接続する第１配管６３を介して、熱回収装置１００のタンク６内で加熱された水が、リザーブタンク２００内に流入すると共に、リザーブタンク２００の流出口６８と熱回収装置１００の流入口６２とを水の流動が可能に接続する第２配管６４を介して、リザーブタンク２００に貯留された水が熱回収装置１００のタンク６内に流入するため、リザーブタンク２００に貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
本実施形態では、熱回収装置１００が、タンク６側面に流出口６１及び流入口６２を備える場合について説明するが、流出口６１及び流入口６２が連続して形成された開口である形態でもよい。すなわち、見かけ上、流出口６１及び流入口６２が１つの開口として形成されている形態でもよい。同様に、リザーブタンク２００の流出口６８及び流入口６７が、見かけ上、１つの開口として形成されている形態でもよい。ただし、この場合には、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水と、リザーブタンク２００に貯留された水との対流による熱交換を効率的に行うためには、上下方向に長い開口を形成する必要がある。更に、熱回収装置１００のタンク６側面に、流出口６１及び流入口６２がそれぞれ２個以上形成されている形態でもよい。同様に、リザーブタンク２００の側面に流出口６８及び流入口６７が、それぞれ２個以上形成されている形態でもよい。
また、対流による熱交換を効率的に行うために、第１配管６３及び第２配管６４は、上下方向に離間した位置に配設されていることが好ましい。第１配管６３及び第２配管６４が、上下方向に離間した位置に配設されている程、タンク内の水の密度差によって対流する水の流量が増大するからである。更に、第１配管６３及び第２配管６４は、対流する水の流れを阻害しないように、充分に大きな径（例えば、直径５０ｍｍ程度）を有することが好ましい。
−リザーブタンク２００内の水の温度制御−
更に、熱回収システム３００は、リザーブタンク２００内の水の温度が予め設定された第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に到達した場合に、第１バルブ６５及び第２バルブ６６を遮断する図略の第２温度制御部を備えている。
具体的には、例えば、第１バルブ６５及び第２バルブ６６が電動バルブで構成され、リザーブタンク２００内の水の温度を検出するセンサを備えており、上記第２温度制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備え、上記センサによって検出された温度が第２温度Ｔ２に到達したときに、第１バルブ６５及び第２バルブ６６を「閉」状態とする旨の指示を出力すればよい。
このようにして、リザーブタンク２００内の水の温度が予め設定された第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に到達した場合に、第１配管６３に介設され、第１配管６３の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブ６５、及び、第２配管６４に介設され、第２配管６４の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブ６６が遮断されるため、リザーブタンク２００に貯留された水の加熱が停止されるので、リザーブタンク２００内の水の温度を第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に制御することができる。
なお、クリーニング工場において、上述のように、リザーブタンク２００内で４０℃の水が生成された場合には、この水を、例えば、洗濯機等に供給することができる。
本実施形態では、熱回収システム３００が、１つのリザーブタンク２００を備える場合について説明したが、熱回収システム３００が、複数のリザーブタンク２００を備える形態でもよい。この場合には、リザーブタンク２００毎に、第２温度Ｔ２を設定することが好ましい。
具体的には、例えば、３つのリザーブタンク２００を１つの熱回収装置１００に接続する場合には、第１のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を６０℃に設定し、第２のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を５０℃に設定し、第３のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を４０℃に設定すればよい。この場合には、６０℃、５０℃、４０℃に制御された水を生成することができる。
−他の実施形態−
本実施形態では、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収する場合について説明したが、その他の種類の蒸気（例えば、余剰蒸気、漏れ蒸気等）又は蒸気が凝縮したドレンを回収する形態でもよい。
−分離部８−
本実施形態では、エゼクタ２に、ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気（使用済み蒸気）、及び、使用された蒸気が凝縮したドレン、からなる蒸気ドレンが供給される場合について説明したが、エゼクタ２に、蒸気ドレンから分離部８によって分離された蒸気が供給される形態でもよい。
ここで、図１０を参照して本発明に係る分離部８について説明する。図１０は、本発明に係る分離部８の一例を示す図である。分離部８は、蒸気ドレンを蒸気とドレンとを分離するものであって、蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管８１と、蒸気が挿通される蒸気配管８２と、ドレンが挿通されるドレン配管８３と、を備えている。また、蒸気ドレン配管８１は、蒸気配管８２とドレン配管８３とに分岐しており、蒸気配管８２は、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されている。なお、分離部８は、特許請求の範囲に記載の「分離手段」に相当する。また、蒸気ドレン配管８１、蒸気配管８２、及び、ドレン配管８３は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１配管」、「第２配管」及び「第３配管」に相当する。
蒸気配管８２は、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されているため、蒸気ドレン配管８１を挿通される蒸気ドレンのうち、蒸気のみがエゼクタ２に吸引されることになる。
すなわち、蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管８１が、蒸気が挿通される蒸気配管８２と、ドレンが挿通されるドレン配管８３とに分岐しており、蒸気配管８２が、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されているため、簡素な構成で蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離することができる。
また、分離部８によって蒸気ドレンが蒸気とドレンとに分離されることから、蒸気ドレン中の鉄分がドレンの方に残渣として残り、蒸気の方には鉄分が含まれない。そして、この鉄分を含まない蒸気がエゼクタ２によって吸引されて、循環されている水と混合されるため、蒸気ドレンに含まれる鉄分が水と混合されることがない。したがって、タンク６内の水、及び、エゼクタ２によって回収された蒸気の除鉄を行う必要がない。
上記実施形態では、分離部８が、蒸気ドレン配管８１、蒸気配管８２及びドレン配管８３からなる場合について説明したが、分離部８が、上記以外の方法で蒸気ドレンを蒸気とドレンとを分離するものでもよい。例えば、分離部８が、蒸気ドレン配管８１と、蒸気ドレン配管８１の端部に接続されたタンクとを備え、前記タンクの上部に形成され、蒸気が収容される蒸気室から、蒸気配管を介して、鉄分を含まない蒸気がエゼクタ２に供給される形態でもよい。
本発明は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置及び熱回収システムに利用することができる。
１００ 熱回収装置
１ 永久磁石
２ エゼクタ
３ ポンプ
４ ボールタップ（第１温度制御手段の一部）
５ 温度制御部（第１温度制御手段の一部）
５１ 温度計
５２ サーモスタット
５３ 電動バルブ
５４ 制御部
６ タンク
６１ 流出口（熱交換手段の一部）
６２ 流入口（熱交換手段の一部）
７ 点検蓋
８ 分離部
８１ 蒸気ドレン配管（第１配管）
８２ 蒸気配管（第２配管）
８３ ドレン配管（第３配管）
３００ 熱回収システム
６３ 第１配管
６４ 第２配管
６５ 第１バルブ
６６ 第２バルブ
２００ リザーブタンク
６７ 流入口
６８ 流出口
本発明は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収システムに関する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、蒸気ドレンの熱によって効率的に水を加熱し、得られる水の温度を制御することが可能な熱回収システムを提供することを目的としている。なお、以下の説明において、「水」との用語は、「温水」及び「熱水」を含む広い意味で用いるものとする。
上記課題を解決するために、本発明に係る熱回収システムは、以下のように構成されている。
すなわち、本発明に係る熱回収システムは、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収システムであって、タンク内に貯留された水を、循環配管を介して循環させるポンプと、前記循環配管に介設されており、前記蒸気ドレンを吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気ドレンを回収するエゼクタと、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御を行う第１温度制御手段と、を備えた熱回収装置と、水の流入口が上側に、水の流出口が下側に配設され、水が貯溜されたリザーブタンクと、を含み、前記熱回収装置は、前記タンクの側面に、前記リザーブタンクに貯留された水との温度差によって対流による熱交換を行う熱交換手段が配設され、前記熱回収装置は、前記タンクの側面に、前記リザーブタンクに貯留された水との温度差によって対流による熱交換を行う熱交換手段を備え、前記熱交換手段は、前記タンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、該流出口より下側に配設され、前記リザーブタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備え、前記タンクの流出口は、前記リザーブタンクの流入口と水の流動が可能に接続する第１配管に接続され、 前記タンクの流入口は、前記タンクの流出口より下側に配設された前記リザーブタンクの流出口と水の流動が可能に接続する第２配管に接続されていることを特徴としている。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、ポンプによって、タンク内に貯留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、リザーブタンクに貯留された水との温度差を利用して、対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段が、前記タンクの側面に配設されているため、前記リザーブタンクに貯留された水を簡素な構成で効率的に加熱することができる。
加えて、前記流出口から前記タンク内に貯留された水が流出され、前記流出口より下側に配設された前記流入口から、前記リザーブタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入されるため、前記リザーブタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。また、前記流出口が、前記リザーブタンクの流入口と水の流動が可能に接続する第１配管に接続され、前記流入口が、前記流出口より下側に配設された前記リザーブタンクの流出口と水の流動が可能に接続する第２配管に接続されているため、熱回収装置の流出口とリザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管を介して、熱回収装置のタンク内で加熱された水が、リザーブタンク内に流入すると共に、リザーブタンクの流出口と熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管を介して、リザーブタンクに貯留された水が熱回収装置のタンク内に流入するため、リザーブタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収システムは、前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設され、水の除鉄を行う永久磁石を更に備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、水の除鉄を行う永久磁石が、前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設されているため、循環されている水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンに含まれている鉄分が永久磁石に吸着されるため、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンの除鉄を効率的に行うことができる。
また、本発明に係る熱回収システムは、前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離する分離手段を備え、前記エゼクタが、前記分離手段によって前記蒸気ドレンから分離された蒸気を吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気を回収することが好ましい。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記分離手段によって蒸気ドレンが蒸気とドレンとに分離されることから、蒸気ドレン中の鉄分がドレンの方に残渣として残り、蒸気の方には鉄分が含まれない。そして、この鉄分を含まない蒸気がエゼクタによって吸引されて、循環されている水と混合されるため、前記蒸気ドレンに含まれる鉄分が水と混合されることがない。したがって、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気の除鉄を行う必要がない。
また、本発明に係る熱回収システムは、前記分離手段は、前記蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管と、前記蒸気が挿通される蒸気配管と、前記ドレンが挿通されるドレン配管と、を備え、前記蒸気ドレン配管が、前記蒸気配管と前記ドレン配管とに分岐しており、前記蒸気配管が、前記蒸気ドレン配管の上側に接続されていることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管が、前記蒸気が挿通される蒸気配管と、前記ドレンが挿通されるドレン配管とに分岐しており、前記蒸気配管が、前記蒸気ドレン配管の上側に接続されているため、簡素な構成で前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離することができる。
本発明に係る熱回収システムによれば、ポンプによって、タンク内に貯留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
本発明に係る熱回収システムにおける熱回収装置の一例を示す正面図である。 図１の熱回収装置の左側面図である。 図１の熱回収装置の右側面図である。 図１の熱回収装置の上面図である。 図１の熱回収装置に配設される永久磁石、ボールタップ等の一例を示す透視平面図である。 図５のＡ−Ａ断面の断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面の断面図である。 図１の熱回収装置に配設されるエゼクタの一例を示す断面図である。 本発明に係る熱回収システムの一例を示す図である。 本発明に係る分離部の一例を示す図である。
−熱回収装置１００の構造−
図１は、本発明に係る熱回収システム３００における熱回収装置１００の一例を示す正面図である。図２は、図１の熱回収装置１００の左側面図である。図３は、図１の熱回収装置１００の右側面図である。図４は、図１の熱回収装置１００の上面図である。本実施形態に係る熱回収装置１００は、例えば、クリーニング工場等の蒸気を取り扱う各種施設に配設される。
このようにして、流出口６１からタンク６内に貯留された水が流出され、流出口６１より下側に配設された流入口６２から、図９に示すリザーブタンク２００内に貯留された水がタンク６内に流入されるため、リザーブタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。なお、対流による熱交換の詳細については、図９を用いて後述する。
ここで、図１０を参照して本発明に係る分離部８について説明する。図１０は、本発明に係る分離部８の一例を示す図である。分離部８は、蒸気ドレンを蒸気とドレンとを分離するものであって、蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管８１と、蒸気が挿通される蒸気配管８２と、ドレンが挿通されるドレン配管８３と、を備えている。また、蒸気ドレン配管８１は、蒸気配管８２とドレン配管８３とに分岐しており、蒸気配管８２は、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されている。なお、分離部８は、特許請求の範囲に記載の「分離手段」に相当する。
１００ 熱回収装置
１ 永久磁石
２ エゼクタ
３ ポンプ
４ ボールタップ（第１温度制御手段の一部）
５ 温度制御部（第１温度制御手段の一部）
５１ 温度計
５２ サーモスタット
５３ 電動バルブ
５４ 制御部
６ タンク
６１ 流出口（熱交換手段の一部）
６２ 流入口（熱交換手段の一部）
７ 点検蓋
８ 分離部
８１ 蒸気ドレン配管
８２ 蒸気配管
８３ ドレン配管
３００ 熱回収システム
６３ 第１配管
６４ 第２配管
６５ 第１バルブ
６６ 第２バルブ
２００ リザーブタンク
６７ 流入口
６８ 流出口
本発明は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置及び熱回収システムに関する。
従来、エゼクタによって他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収する技術が知られている。例えば、ボイラの給水タンクへの補給水路には、エゼクタが設けられており、エゼクタでは、ノズルからディフューザへ水が噴出され、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気が、漏れ蒸気路を介して補給水路へ吸い込まれる漏れ蒸気熱回収構造が開示されている（特許文献１参照）。
この蒸気熱回収構造によれば、給水タンクへの補給水に漏れ蒸気を混入して、ボイラへの給水を予熱することができる。なお、以下の説明において、「蒸気ドレン」とは、他の装置（例えば、クリーニング工場のズボンプレッサ、スチームアイロン等）で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなるものを意味する。
特開２０１０−４８４５０号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の蒸気熱回収構造では、補給水路へ吸い込まれる漏れ蒸気に含まれる熱量を制御することが困難であるため、ボイラへ供給される水温を制御することは困難であった。また、ボイラ以外の装置（例えば、洗濯機等）に供給する他の温度（例えば、４０℃）に制御された水を生成することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、蒸気ドレンの熱によって効率的に水を加熱し、得られる水の温度を制御することが可能な熱回収装置及び熱回収システムを提供することを目的としている。なお、以下の説明において、「水」との用語は、「温水」及び「熱水」を含む広い意味で用いるものとする。
上記課題を解決するために、本発明に係る熱回収装置は、以下のように構成されている。
すなわち、本発明に係る熱回収装置は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置であって、タンク内に貯留された水を、循環配管を介して循環させるポンプと、前記循環配管に介設されており、前記蒸気ドレンを吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気ドレンを回収するエゼクタと、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御を行う第１温度制御手段と、を備え、前記エゼクタには、その吐出側に、該エゼクタから吐出される水を前記タンクの上方から該タンク内に流出させる循環配管が接続され、前記タンク内には、当該タンク内に貯留された水の水面より上部に、略水平な支持板と当該タンクの内壁の一部と仕切り板とによって、前記エゼクタの吐出側に接続された循環配管から流出する水の水流路が形成されるとともに、前記支持板の上面に、水の除鉄を行う棒状の永久磁石が、前記水流路と交差する姿勢で着脱自在に固定されたことを特徴としている。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、ポンプによって、タンク内に貯留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、前記エゼクタによって、回収された前記蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク内の水が加熱される。そして、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度（例えば、８０℃）に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御が行われるため、排出される（例えば、ボイラに供給される）水の温度を前記第１温度を含む一定の温度範囲を維持することができる。
さらに、水の除鉄を行う永久磁石が、前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設されているため、循環されている水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンに含まれている鉄分が永久磁石に吸着されるため、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気ドレンの除鉄を効率的に行うことができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記第１温度制御手段は、前記タンク内の水位の昇降を検出する浮球を有するボールタップを備え、前記タンクには、前記水流路を経て前記支持板から当該タンク内の水面に水が流下するときに発生する波が前記浮球に到達するのを防ぐ波除板が設けられていることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、循環配管から支持板上に流下した水が支持板からタンク内に貯留された水の液面への流下するとき、又は、水道水がタンク内に貯留された水の液面への流下するとき、に発生する波が、ボールタップの浮玉に到達して、浮玉によって検出される液面位置の検出精度が低下することを防止できる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記タンクの上面に、前記永久磁石の点検、取り外し、及び、取り付けを可能にする点検蓋が開閉自在に配設されていることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、点検蓋を開放することによって、永久磁石に鉄粉等が付着している状況を、外部から視認可能になる。また、点検蓋を開放することによって、手又は治具等を点検蓋から挿入して、永久磁石を取り外し、付着した鉄粉等を除去した後、永久磁石を取り付けることができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記タンクの側面に、他のタンクに貯留された水との温度差によって対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段を更に備え、該熱交換手段は、前記タンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より下側に配設され、前記他のタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、他のタンクに貯留された水との温度差を利用して、対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段が、前記タンクの側面に配設されているため、前記他のタンクに貯留された水を簡素な構成で効率的に加熱することができる。すなわち、前記流出口から前記タンク内に貯留された水が流出され、前記流出口より下側に配設された前記流入口から、前記他のタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入されるため、前記他のタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離する分離手段を備え、前記エゼクタが、前記分離手段によって前記蒸気ドレンから分離された蒸気を吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気を回収することが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、前記分離手段によって蒸気ドレンが蒸気とドレンとに分離されることから、蒸気ドレン中の鉄分がドレンの方に残渣として残り、蒸気
の方には鉄分が含まれない。そして、この鉄分を含まない蒸気がエゼクタによって吸引されて、循環されている水と混合されるため、前記蒸気ドレンに含まれる鉄分が水と混合されることがない。したがって、前記タンク内の水、及び、前記エゼクタによって回収された前記蒸気の除鉄を行う必要がない。
また、本発明に係る熱回収装置は、前記分離手段は、前記蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管と、前記蒸気が挿通される蒸気配管と、前記ドレンが挿通されるドレン配管と、を備え、前記蒸気ドレン配管が、前記蒸気配管と前記ドレン配管とに分岐しており、前記蒸気配管が、前記蒸気ドレン配管の上側に接続されていることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収装置によれば、前記蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管が、前記蒸気が挿通される蒸気配管と、前記ドレンが挿通されるドレン配管とに分岐しており、前記蒸気配管が、前記蒸気ドレン配管の上側に接続されているため、簡素な構成で前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離することができる。
上記課題を解決するために、本発明に係る熱回収システムは、以下のように構成されている。
すなわち、本発明に係る熱回収システムは、本発明に係る熱回収装置と、水が貯留されたリザーブタンクと、を含む熱回収システムであって、前記リザーブタンクは、その下側に配設され、前記リザーブタンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より上側に配設され、前記熱回収装置のタンク内に貯留された水が前記リザーブタンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備え、前記熱回収装置の流出口と前記リザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管と、前記リザーブタンクの流出口と前記熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管と、を備えることを特徴としている。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記熱回収装置の流出口と前記リザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管を介して、前記熱回収装置のタンク内で加熱された水が、前記リザーブタンク内に流入すると共に、前記リザーブタンクの流出口と前記熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管を介して、前記リザーブタンクに貯留された水が前記熱回収装置のタンク内に流入するため、前記リザーブタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
また、本発明に係る熱回収システムは、前記第１配管に介設され、前記第１配管の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブと、前記第２配管に介設され、前記第２配管の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブと、前記リザーブタンク内の水の温度が予め設定された第２温度に到達した場合に、前記第１バルブ及び前記第２バルブを遮断する第２温度制御手段と、を更に備えることが好ましい。
かかる構成を備える熱回収システムによれば、前記リザーブタンク内の水の温度が予め設定された第２温度（例えば、４０℃）に到達した場合に、前記第１配管に介設され、前記第１配管の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブ、及び、前記第２配管に介設され、前記第２配管の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブが遮断されるため、前記リザーブタンクに貯留された水の加熱が停止されるので、前記リザーブタンク内の水の温度を前記第２温度（例えば、４０℃）を含む一定の温度範囲に維持することができる。
本発明に係る熱回収装置及び熱回収システムによれば、ポンプによって、タンク内に貯
留された水が、循環配管を介して循環される。そして、前記循環配管に介設されたエゼクタによって、前記蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、前記エゼクタによって、回収された前記蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって前記蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク内の水が加熱される。そして、前記タンク内の水が、予め設定された第１温度（例えば、８０℃）に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御が行われるため、排出される（例えば、ボイラに供給される）水の温度を前記第１温度に制御することができる。
本発明に係る熱回収装置の一例を示す正面図である。 図１の熱回収装置の左側面図である。 図１の熱回収装置の右側面図である。 図１の熱回収装置の上面図である。 図１の熱回収装置に配設される永久磁石、ボールタップ等の一例を示す透視平面図である。 図５のＡ−Ａ断面の断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面の断面図である。 図１の熱回収装置に配設されるエゼクタの一例を示す断面図である。 本発明に係る熱回収システムの一例を示す図である。 本発明に係る分離部の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
−熱回収装置１００の構造−
図１は、本発明に係る熱回収装置１００の一例を示す正面図である。図２は、図１の熱回収装置１００の左側面図である。図３は、図１の熱回収装置１００の右側面図である。図４は、図１の熱回収装置１００の上面図である。本実施形態に係る熱回収装置１００は、例えば、クリーニング工場等の蒸気を取り扱う各種施設に配設される。
クリーニング工場においては、ボイラによって蒸気が発生され、発生された蒸気は、ズボンプレッサ、スチームアイロン等に供給される。ここで、ズボンプレッサ、スチームアイロン等は、特許請求の範囲に記載の「他の装置」に相当する。ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気（使用済み蒸気）、及び、使用された蒸気が凝縮したドレンは、回収配管Ｐ２１を経由して熱回収装置１００に供給される。なお、以下の説明においては、ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気、及び、使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなるものを「蒸気ドレン」という。
まず、図１〜図４を参照して、熱回収装置１００の構造について説明する。熱回収装置１００は、永久磁石１、エゼクタ２、ポンプ３、ボールタップ４、温度制御部５、タンク６、及び、点検蓋７を備えている。
タンク６は、水が貯留されるものであって、ここでは、水量が約２５０リットルの四角柱状の形状のタンクである。また、タンク６の上部には、水位の昇降に応じて、水道水の供給及び停止を行うボールタップ４が配設され、タンク６の水の水位は、ボールタップ４によって制御される。なお、ボールタップ４の構造については、図５〜図７を参照して後述する。
タンク６内の水位が下限水位以下に下がると、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給される。そして、タンク６内の水位が基準水位に到達すると、ボールタップ４によってバルブが「閉」状態とされて水道水の供給が停止される。また、例えば、エゼクタ２によって多量のドレンが回収されて、タンク６の水の水位が上限水位を超えた場合には、配管Ｐ４１、Ｐ４２を介して、水が排出される。なお、ボールタップ４は、特許請求の範囲の「第１温度制御手段」の一部に相当する。
ポンプ３は、例えば、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）製渦巻きポンプであって、タンク６内に貯留された水を、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４を介して循環させるものである。循環配管Ｐ３２と循環配管Ｐ３３との接続部には、バルブ３１が介設されている。また、循環配管Ｐ３３には、圧力計３２が配設されている。更に、循環配管Ｐ３３と循環配管Ｐ３４との接続部には、エゼクタ２が介設されている。また、循環配管Ｐ３４の流出側には、永久磁石１が配設されている。
バルブ３１を開閉することによって、エゼクタ２に供給される（循環される）水の流量を増減することができる。すなわち、バルブ３１の開度が大きい程、エゼクタ２に供給される水の流量を増加することができる。なお、後述するように、エゼクタ２では、水の流路が絞られるため、バルブ３１の開度が大きい程、圧力計３２によって計測されるエゼクタ２の流入側の水圧が増大する。
永久磁石１は、循環配管Ｐ３４の流出側に配設され、水の除鉄を行うものである。永久磁石１は、複数の（例えば、５個の）磁区が直列に設けられた、円柱状の棒磁石である。この場合には、磁区の境界（Ｓ極とＮ極とが対向して隣接する位置）の磁場が最も大きいため、ここでは４箇所の磁区の境界に水中の鉄分が吸着され、除鉄されることになる。なお、本実施形態では、２本の円柱状の永久磁石１が、略平行に並べられて配設されている（図５参照）。
点検蓋７は、タンク６の上面に開閉自在に配設され、永久磁石１の点検、取り外し、及び、取り付けを可能にするものである。すなわち、点検蓋７を開放することによって、永久磁石１に鉄粉等が付着している状況を、外部から視認可能になる。また、点検蓋７を開放することによって、手又は治具等を点検蓋７から挿入して、永久磁石１を取り外し、付着した鉄粉等を除去した後、永久磁石１を取り付けることができる。
エゼクタ２は、循環配管Ｐ３３、Ｐ３４に介設されており、配管Ｐ２１（図３参照）を介してズボンプレッサ、スチームアイロン等から供給される蒸気ドレンを吸引して、ポンプ３によって循環されている水と混合することによって蒸気ドレンを回収するものである。配管Ｐ２１には、連成計２０が配設されている。連成計２０は、エゼクタ２によって発生される負圧を計測するものである。ここで、エゼクタ２の構造について、図８を用いて後述する。
配管Ｐ２１とエゼクタ２との間には、真空破壊バルブ２Ａ及び逆止弁２Ｂが介設されている。真空破壊バルブ２Ａは、エゼクタ２によって生成され連成計２０によって検出される負圧が過大となった場合に、「開」状態として、配管（図示省略）を介して大気（エアー）を吸入することによって、負圧を低減するものである。逆止弁２Ｂは、真空破壊バルブ２Ａと配管（図示省略）との間に介設され、エゼクタ２から配管への水の流出を防止する弁である。
−熱回収装置１００における温度制御−
温度制御部５は、タンク６内の水が、予め設定された第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）
に到達した場合に、タンク６内の水の一部を排出した後、タンク６内に水道水を補給することによって、タンク６内の水の温度制御を行うものである。ここで、温度制御部５は、特許請求の範囲の「第１温度制御手段」の一部に相当する。温度制御部５は、温度計５１、サーモスタット５２、電動バルブ５３、及び、図略の制御部５４を備えている。
電動バルブ５３は、タンク６内の水を排出する場合に、制御部５４からの指示に従って、「開」状態とされ、タンク６内の水の排出を停止する場合に、制御部５４からの指示に従って、「閉」状態とされる電動式のバルブである。電動バルブ５３が、「開」状態とされた場合には、タンク６内の水は、配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ３２に流出し、排出される。
温度計５１は、タンク６の水の温度を検出して、検出結果を外部から視認可能に表示するものである。ここでは、便宜上、温度計５１として、タンク６内の水の温度を表示するメータの配設位置に参照符合を付与している。
サーモスタット５２は、タンク６内の水が第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）に到達したか否かを判定するものであって、サーモスタット５２によって第１温度Ｔ１に到達したと判定されたときに、制御部５４は、電動バルブ５３を「開」状態とする。なお、電動バルブ５３が「開」状態とされると、タンク６内の水は、配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ４２に流出するため、タンク６内の水位が低下する。そして、タンク６内の水位が下限水位以下に下がると、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給される。水道水の供給が開始されると、タンク６内の水の温度が低下し始める。
また、サーモスタット５２は、タンク６内の水が第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）に到達したか否かを判定するものであって、サーモスタット５２によって第３温度Ｔ３に到達したと判定されたときに、制御部５４は、電動バルブ５３を「閉」状態とする。すなわち、電動バルブ５３が「開」状態となって、タンク６内の水が配管Ｐ５１、Ｐ５２を経由して、配管Ｐ４２に流出し、排出されるのは、タンク６内の水が第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下の範囲にある場合に限られることになる。
なお、本実施形態においては、電動バルブ５３が「開」状態となったときに、タンク６内の水が排出される場合について説明したが、電動バルブ５３が「開」状態となったときに、タンク６内の水が他の装置（例えば、ボイラ等）に供給される形態でもよい。
また、タンク６内で上述のようにして、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）近傍の温度に制御された水は、配管Ｐ６１を介して、ボイラへ供給される。なお、配管Ｐ６１と図略のボイラとの間にはポンプ（図示省略）が配設されており、タンク６内の水をボイラへ供給する場合には、当該ポンプが駆動される。
更に、配管Ｐ３２には、圧送口３３が形成され、配管Ｐ３３には、圧送口３４が形成されている。圧送口３３及び圧送口３４は、ポンプ３によるポンプ圧を利用して、他の装置（例えば、ボイラ、洗濯機等）へタンク６内の水を圧送する開口である。
このようにして、ポンプ３によって、タンク６内に貯留された水が、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４を介して循環される。そして、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４に介設されたエゼクタ２によって、蒸気ドレンが吸引されて、循環されている水と混合することによって蒸気ドレンが回収されるため、効率的に蒸気ドレンを回収することができる。
また、エゼクタ２によって、回収された蒸気ドレンが循環されている水と混合されることによって蒸気ドレンに含まれている熱量が循環されている水に付与されて、タンク６内の水が加熱される。そして、タンク６内の水が、予め設定された第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）に到達した場合に、タンク６内の水の一部を排出した後、タンク６内に水を補給することによって、タンク６内の水の温度制御が行われるため、排出される水の温度を概ね第１温度Ｔ１に制御することができる。
本実施形態では、制御部５４が、サーモスタット５２によって第３温度Ｔ３に到達したと判定されたときに、電動バルブ５３を「閉」状態とする場合について説明するが、制御部５４が、ボールタップ４によってバルブが「開」状態とされて水道水が供給されたときに、電動バルブ５３を「閉」状態とする形態でもよい。この場合には、図略のボイラに供給される水の温度は、概ね第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）となり、ボイラに供給する水の温度を更に厳密に制御することができる。
また、図３に示すように、熱回収装置１００のタンク６の側面には、流出口６１及び流入口６２が形成されている。流出口６１は、タンク６内に貯留された水が流出する開口である。流入口６２は、流出口６１より下側に配設され、他のタンク（例えば、図９に示すリザーブタンク２００）内に貯留された水がタンク６内に流入する開口である。ここで、流出口６１及び流入口６２は、特許請求の範囲に記載の「熱交換手段」に相当する。
このようにして、流出口６１からタンク６内に貯留された水が流出され、流出口６１より下側に配設された流入口６２から、他のタンク（例えば、図９に示すリザーブタンク２００）内に貯留された水がタンク６内に流入されるため、前記他のタンクに貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。なお、対流による熱交換の詳細については、図９を用いて後述する。
−永久磁石１の配設状態−
次に、図５〜図７を参照して、永久磁石１の配設状態及びボールタップ４の構造について説明する。図５は、図１の熱回収装置１００に配設される永久磁石１、ボールタップ４等の一例を示す透視平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図７は、図５のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。まず、図５〜図７を参照して、永久磁石１の配設状態について説明する。
永久磁石１は、図１に示すように、エゼクタ２の吐出側に接続された循環配管Ｐ３４の吐出側の水流路内に配設され、水の除鉄を行うものである。また、永久磁石１は、略Ｕ字型に形成された支持部材１１によって両端近傍が支持されて固定されている。なお、支持部材１１は、図６に示すように、タンク６内の水の水面より上部に略水平に形成された支持板１２の上面に溶接等で立設して固定されている。
図１等に示すように、永久磁石１の上方には、点検蓋７が設けられているため、点検蓋７を開放することによって、永久磁石１に鉄粉等が付着している状況を、外部から視認可能になる。また、永久磁石１が、略Ｕ字型に形成された支持部材１１によって両端近傍が支持されて固定されているため、点検蓋７を開放し、手又は治具等を点検蓋７から挿入して、永久磁石１を持ち上げることによって、支持部材１１から容易に取り外すことができる。更に、永久磁石１に付着した鉄粉等を除去した後、永久磁石１を容易に支持部材１１に取り付けることができる。
また、支持板１２及び仕切り板１３は、循環配管Ｐ３４から流出した水の流路を形成するべく形成されている。すなわち、循環配管Ｐ３４から流出した水は、図５の矢印Ｖ１で示すように、支持板１２上を、図５において左側へ流れて、仕切り板１３とタンク６との
間隙から、図５において上側へ流出して、タンク６内に貯留された水の液面まで流下する。このように、支持板１２及び仕切り板１３によって、循環配管Ｐ３４から流出した水の流路が形成され、その水路上に永久磁石１が固定されているため、効率的に水の除鉄を行うことができる。
−ボールタップ４の構造及び動作−
次に、図５〜図７を参照して、ボールタップ４の構造及び動作について説明する。ボールタップ４は、図７に示すように、浮玉４１、支持棒４２、弁棒４３、開閉弁４４、及び、筐体４５を備えている。浮玉４１は、支持棒４２の先端に固定され、タンク６の液面に浮いて、液面の昇降を検出するものである。支持棒４２は、一方側端部（図７では、左上側端部）が回動自在に筐体４５に継合され、他方側端部（図７では、右下側端部）は浮玉４１に固定されている。なお、図５〜図７においては、便宜上、開閉弁４４の図示を省略している。
弁棒４３は、開閉弁４４を開閉するものであって、一方側端部（図７では、右上側端部）は、支持棒４２の支点近傍に回動自在に継合され、他方側端部（図７では、左下側端部）は、筐体４５の内部に配設された開閉弁４４に回動自在に継合されている。開閉弁４４は、配管Ｐ４３を介して供給される水道水の開閉を行う弁体であって、弁棒４３によって下方に押下されると、「開」状態となり、弁棒４３による押下が解除されると、「閉」状態となる。
ボールタップ４がこのように構成されているため、タンク６の液面が下降して、予め設定された第１位置（例えば、タンク６の上端から１７０ｍｍの位置）に到達すると、弁棒４３によって開閉弁４４が押下されて、開閉弁４４が「開」状態となって、水道水が配管Ｐ４３を介してタンク６内に供給される。また、タンク６の液面が上昇して、予め設定された第２位置（例えば、タンク６の上端から１３０ｍｍの位置）に到達すると、弁棒４３による開閉弁４４の押下が解除されて、開閉弁４４が「閉」状態となり、水道水のタンク６内への供給が停止される。
このようにして、タンク６の液面は、ボールタップ４によって、下限位置である第１位置と上限位置である第２位置との間に位置するように制御される。
また、図５、図７に示すように、仕切り板１３と、ボールタップ４を挟んで対向する側のタンク６壁面との間には、平面視において図５に示すように、ボールタップ４の支持棒４２と直交する方向に波除板４６が立設されている。波除板４６は、循環配管Ｐ３４から支持板１２上に流下した水が支持板１２からタンク６内に貯留された水の液面への流下するとき、又は、配管Ｐ４３から流入される水道水がタンク６内に貯留された水の液面への流下するとき、に発生する波が、ボールタップ４の浮玉４１に到達して、浮玉４１によって検出される液面位置の検出精度が低下することを防止するものである。また、波除板４６は、一方端（図５では上端）がタンク６壁面に溶接等で固定され、他方端（図５では下端）が仕切り板１３に溶接等で固定されている。
−エゼクタ２の構造及び動作−
次いで、図８を用いて、エゼクタ２の構造を説明する。図８は、図１の熱回収装置１００に配設されるエゼクタ２の一例を示す断面図である。エゼクタ２は、水流入口２１、第１テーパ部２２、第１ノズル２３、混合室２４、第２テーパ部２５、第２ノズル２６、滞留室２７、水流出口２８、及び、ドレン吸込口２９を備えている。
水流入口２１は、タンク６内に貯留された水がポンプ３によって圧送され、循環配管Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３を順次経由して流入する開口である。すなわち、水流入口２１は、
図略の循環配管Ｐ３３の一方側端部と螺合（又は、嵌合）されている。
第１テーパ部２２は、水流入口２１から流入した水を、先窄まり形状のテーパに沿って第１ノズル２３に導くものである。第１ノズル２３は、第１テーパ部２２の先端に形成され、水流入口２１から流入した水を高速で、混合室２４へ吐出させるものである。第１ノズル２３から混合室２４へ水が高速で吐出されることで、いわゆる「ベンチュリー効果」によって、混合室２４内に負圧が発生する。そして、混合室２４内に発生した負圧によって、配管Ｐ２１（図３参照）を介して供給される蒸気ドレンがドレン吸込口２９から吸入され、吸入された蒸気ドレンが第１ノズル２３から吐出された水と混合室２４で混合される。蒸気ドレンと水とが混合されたものを、以下の説明において、便宜上「混合液」という。
第２テーパ部２５は、混合室２４内の混合液を先窄まり形状のテーパに沿って第２ノズル２６に導くものである。ここで、第２ノズル２６の開口面積は、第１ノズル２３の開口面積より大きく設定されている。第２ノズル２６は、第２テーパ部２５の先端に形成され、混合室２４内の混合液を滞留室２７に吐出するものである。
滞留室２７は、第２ノズル２６から吐出された混合液を一時的に滞留させるものであって、下流側に、水流出口２８が形成されている。水流出口２８は、第２ノズル２６から吐出された混合液を循環配管Ｐ３４（図１等参照）を経由して、タンク６内に流入させる開口である。
上述のような構成を有するエゼクタ２を、図１に示すように、循環配管Ｐ３３、Ｐ３４間に介設することによって、配管Ｐ２１（図３参照）を介して供給される蒸気ドレンをドレン吸込口２９から効率的に回収し、回収された蒸気ドレンを、循環されている水と混合させて、蒸気ドレンに含まれる熱量が回収することができる。
−熱回収システム３００の構成及び動作−
次に、図９を参照して、熱回収装置１００とリザーブタンク２００と、を含む熱回収システム３００について説明する。図９は、本発明に係る熱回収システム３００の一例を示す図である。熱回収装置１００のタンク６の側面には、タンク６内に貯留された水が流出する流出口６１と、流出口６１より下側に配設され、リザーブタンク２００内に貯留された水がタンク６内に流入する流入口６２と、が配設されている。流出口６１及び流入口６２は、特許請求の範囲に記載の「熱交換手段」に相当する。
リザーブタンク２００は、熱回収装置１００のタンク６と同様に、四角柱状の形状のタンクであって、貯留される水量は、約２５０リットルである。また、リザーブタンク２００は、流入口６７及び流出口６８を備えている。流出口６８は、リザーブタンク２００の側面に形成され、リザーブタンク２００内に貯留された水が流出する開口である。また、流入口６７は、リザーブタンク２００の側面の流出口６８より上側に配設され、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水がリザーブタンク２００内に流入する開口である。
また、熱回収システム３００は、第１配管６３、第２配管６４、第１バルブ６５、及び、第２バルブ６６を備えている。第１配管６３は、熱回収装置１００の流出口６１とリザーブタンク２００の流入口６７とを水の流動が可能に接続する配管である。また、第２配管６４は、リザーブタンク２００の流出口６８と熱回収装置１００の流入口６２とを水の流動が可能に接続する配管である。
第１バルブ６５は、第１配管６３に介設され、第１配管６３における水の流動及び遮断を切り換えるバルブである。第２バルブ６６は、第２配管６４に介設され、第２配管６４
における水の流動及び遮断を切り換えるバルブである。
なお、上述のように、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水は、エゼクタ２によって回収された蒸気ドレンに含まれる熱量によって加熱され、第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下の範囲に制御される。ここで、初期状態として、リザーブタンク２００内の水の温度が、常温（例えば、２５℃）であって、第１バルブ６５及び第２バルブ６６が閉状態から、開状態に変化された場合について以下に説明する。
リザーブタンク２００内に貯留された水は常温（例えば、２５℃）であり、熱回収装置１００におけるタンク６内の水の温度は、第３温度Ｔ３（例えば、７０℃）以上、且つ、第１温度Ｔ１（例えば、８０℃）以下であるため、リザーブタンク２００内に貯留された水の密度は、熱回収装置１００におけるタンク６内に貯留された水の密度より大きい。よって、第２バルブ６６が閉状態から開状態に変化すると、第２配管６４を経由して、リザーブタンク２００内に貯留された水が、熱回収装置１００のタンク６内に流入する。
そして、熱回収装置１００のタンク６内の水が押し出されるため、第１配管６３を経由して、リザーブタンク２００内に流入する。このようにして、図９の矢印Ｖ２で示すように、熱回収装置１００のタンク６内では上向きの対流が発生し、リザーブタンク２００内では下向きの対流が発生することになる。
このように、温度の高い水がリザーブタンク２００内に流入し、温度の低い水がリザーブタンク２００から排出されるため、対流による熱交換が可能となり、リザーブタンク２００内の水の温度が上昇することになる。
このようにして、熱回収装置１００の流出口６１とリザーブタンク２００の流入口６７とを水の流動が可能に接続する第１配管６３を介して、熱回収装置１００のタンク６内で加熱された水が、リザーブタンク２００内に流入すると共に、リザーブタンク２００の流出口６８と熱回収装置１００の流入口６２とを水の流動が可能に接続する第２配管６４を介して、リザーブタンク２００に貯留された水が熱回収装置１００のタンク６内に流入するため、リザーブタンク２００に貯留された水を対流による熱交換によって簡素な構成で効率的に加熱することができる。
本実施形態では、熱回収装置１００が、タンク６側面に流出口６１及び流入口６２を備える場合について説明するが、流出口６１及び流入口６２が連続して形成された開口である形態でもよい。すなわち、見かけ上、流出口６１及び流入口６２が１つの開口として形成されている形態でもよい。同様に、リザーブタンク２００の流出口６８及び流入口６７が、見かけ上、１つの開口として形成されている形態でもよい。ただし、この場合には、熱回収装置１００のタンク６内に貯留された水と、リザーブタンク２００に貯留された水との対流による熱交換を効率的に行うためには、上下方向に長い開口を形成する必要がある。更に、熱回収装置１００のタンク６側面に、流出口６１及び流入口６２がそれぞれ２個以上形成されている形態でもよい。同様に、リザーブタンク２００の側面に流出口６８及び流入口６７が、それぞれ２個以上形成されている形態でもよい。
また、対流による熱交換を効率的に行うために、第１配管６３及び第２配管６４は、上下方向に離間した位置に配設されていることが好ましい。第１配管６３及び第２配管６４が、上下方向に離間した位置に配設されている程、タンク内の水の密度差によって対流する水の流量が増大するからである。更に、第１配管６３及び第２配管６４は、対流する水の流れを阻害しないように、充分に大きな径（例えば、直径５０ｍｍ程度）を有することが好ましい。
−リザーブタンク２００内の水の温度制御−
更に、熱回収システム３００は、リザーブタンク２００内の水の温度が予め設定された第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に到達した場合に、第１バルブ６５及び第２バルブ６６を遮断する図略の第２温度制御部を備えている。
具体的には、例えば、第１バルブ６５及び第２バルブ６６が電動バルブで構成され、リザーブタンク２００内の水の温度を検出するセンサを備えており、上記第２温度制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備え、上記センサによって検出された温度が
第２温度Ｔ２に到達したときに、第１バルブ６５及び第２バルブ６６を「閉」状態とする旨の指示を出力すればよい。
このようにして、リザーブタンク２００内の水の温度が予め設定された第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に到達した場合に、第１配管６３に介設され、第１配管６３の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブ６５、及び、第２配管６４に介設され、第２配管６４の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブ６６が遮断されるため、リザーブタンク２００に貯留された水の加熱が停止されるので、リザーブタンク２００内の水の温度を第２温度Ｔ２（例えば、４０℃）に制御することができる。
なお、クリーニング工場において、上述のように、リザーブタンク２００内で４０℃の水が生成された場合には、この水を、例えば、洗濯機等に供給することができる。
本実施形態では、熱回収システム３００が、１つのリザーブタンク２００を備える場合について説明したが、熱回収システム３００が、複数のリザーブタンク２００を備える形態でもよい。この場合には、リザーブタンク２００毎に、第２温度Ｔ２を設定することが好ましい。
具体的には、例えば、３つのリザーブタンク２００を１つの熱回収装置１００に接続する場合には、第１のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を６０℃に設定し、第２のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を５０℃に設定し、第３のリザーブタンク２００の第２温度Ｔ２を４０℃に設定すればよい。この場合には、６０℃、５０℃、４０℃に制御された水を生成することができる。
−他の実施形態−
本実施形態では、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収する場合について説明したが、その他の種類の蒸気（例えば、余剰蒸気、漏れ蒸気等）又は蒸気が凝縮したドレンを回収する形態でもよい。
−分離部８−
本実施形態では、エゼクタ２に、ズボンプレッサ、スチームアイロン等で使用された蒸気（使用済み蒸気）、及び、使用された蒸気が凝縮したドレン、からなる蒸気ドレンが供給される場合について説明したが、エゼクタ２に、蒸気ドレンから分離部８によって分離された蒸気が供給される形態でもよい。
ここで、図１０を参照して本発明に係る分離部８について説明する。図１０は、本発明に係る分離部８の一例を示す図である。分離部８は、蒸気ドレンを蒸気とドレンとを分離するものであって、蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管８１と、蒸気が挿通される蒸気配管８２と、ドレンが挿通されるドレン配管８３と、を備えている。また、蒸気ドレン配管８１は、蒸気配管８２とドレン配管８３とに分岐しており、蒸気配管８２は、蒸気ド
レン配管８１の上側に接続されている。なお、分離部８は、特許請求の範囲に記載の「分離手段」に相当する。
蒸気配管８２は、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されているため、蒸気ドレン配管８１を挿通される蒸気ドレンのうち、蒸気のみがエゼクタ２に吸引されることになる。
すなわち、蒸気ドレンが挿通される蒸気ドレン配管８１が、蒸気が挿通される蒸気配管８２と、ドレンが挿通されるドレン配管８３とに分岐しており、蒸気配管８２が、蒸気ドレン配管８１の上側に接続されているため、簡素な構成で蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離することができる。
また、分離部８によって蒸気ドレンが蒸気とドレンとに分離されることから、蒸気ドレン中の鉄分がドレンの方に残渣として残り、蒸気の方には鉄分が含まれない。そして、この鉄分を含まない蒸気がエゼクタ２によって吸引されて、循環されている水と混合されるため、蒸気ドレンに含まれる鉄分が水と混合されることがない。したがって、タンク６内の水、及び、エゼクタ２によって回収された蒸気の除鉄を行う必要がない。
上記実施形態では、分離部８が、蒸気ドレン配管８１、蒸気配管８２及びドレン配管８３からなる場合について説明したが、分離部８が、上記以外の方法で蒸気ドレンを蒸気とドレンとを分離するものでもよい。例えば、分離部８が、蒸気ドレン配管８１と、蒸気ドレン配管８１の端部に接続されたタンクとを備え、前記タンクの上部に形成され、蒸気が収容される蒸気室から、蒸気配管を介して、鉄分を含まない蒸気がエゼクタ２に供給される形態でもよい。
本発明は、他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置及び熱回収システムに利用することができる。
１００ 熱回収装置
１ 永久磁石
２ エゼクタ
３ ポンプ
４ ボールタップ（第１温度制御手段の一部）
５ 温度制御部（第１温度制御手段の一部）
５１ 温度計
５２ サーモスタット
５３ 電動バルブ
５４ 制御部
６ タンク
６１ 流出口（熱交換手段の一部）
６２ 流入口（熱交換手段の一部）
７ 点検蓋
８ 分離部
８１ 蒸気ドレン配管
８２ 蒸気配管
８３ ドレン配管
３００ 熱回収システム
６３ 第１配管
６４ 第２配管
６５ 第１バルブ
６６ 第２バルブ
２００ リザーブタンク
６７ 流入口
６８ 流出口

Claims (8)

  1. 他の装置で使用された蒸気及び前記他の装置で使用された蒸気が凝縮したドレンの少なくとも一方からなる蒸気ドレンを回収することによって、前記蒸気ドレンに含まれる熱を回収する熱回収装置であって、
    タンク内に貯留された水を、循環配管を介して循環させるポンプと、
    前記循環配管に介設されており、前記蒸気ドレンを吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気ドレンを回収するエゼクタと、
    前記タンク内の水が、予め設定された第１温度に到達した場合に、前記タンク内の水の一部を排出した後、外部から前記タンク内に水を補給することによって、前記タンク内の水の温度制御を行う第１温度制御手段と、を備えることを特徴とする熱回収装置。
  2. 請求項１に記載の熱回収装置において、
    前記タンクの側面に配設され、他のタンクに貯留された水との温度差によって、対流による熱交換が可能に構成された熱交換手段を更に備えることを特徴とする熱回収装置。
  3. 請求項２に記載の熱回収装置において、
    前記熱交換手段は、前記タンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より下側に配設され、前記他のタンク内に貯留された水が前記タンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備えることを特徴とする熱回収装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱回収装置において、
    前記エゼクタの吐出側の水流路内に配設され、水の除鉄を行う永久磁石を更に備えることを特徴とする熱回収装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱回収装置において、
    前記蒸気ドレンを蒸気とドレンとに分離する分離手段を備え、
    前記エゼクタは、前記分離手段によって前記蒸気ドレンから分離された蒸気を吸引して、循環されている水と混合することによって前記蒸気を回収することを特徴とする熱回収装置。
  6. 請求項５に記載の熱回収装置において、
    前記分離手段は、前記蒸気ドレンが挿通される第１配管と、
    前記蒸気が挿通される第２配管と、
    前記ドレンが挿通される第３配管と、を備え、
    前記第１配管は、前記第２配管と前記第３配管とに分岐しており、
    前記第２配管は、前記第１配管の上側に接続されていることを特徴とする熱回収装置。
  7. 請求項３に記載の熱回収装置と、水が貯留されたリザーブタンクと、を含む熱回収システムであって、
    前記リザーブタンクは、前記リザーブタンク内に貯留された水が流出する少なくとも１つの流出口と、前記流出口より上側に配設され、前記熱回収装置のタンク内に貯留された水が前記リザーブタンク内に流入する少なくとも１つの流入口と、を備え、
    前記熱回収装置の流出口と前記リザーブタンクの流入口とを水の流動が可能に接続する第１配管と、
    前記リザーブタンクの流出口と前記熱回収装置の流入口とを水の流動が可能に接続する第２配管と、を備えることを特徴とする熱回収システム。
  8. 請求項７に記載の熱回収システムであって、
    前記第１配管に介設され、前記第１配管の水の流動及び遮断を切り換える第１バルブと、
    前記第２配管に介設され、前記第２配管の水の流動及び遮断を切り換える第２バルブと、
    前記リザーブタンク内の水の温度が予め設定された第２温度に到達した場合に、前記第１バルブ及び前記第２バルブを遮断する第２温度制御手段と、を更に備えることを特徴とする熱回収システム。
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