JP6208694B2 - 熱回収 - Google Patents
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Description
該熱交換機が、貯蔵容器と熱交換機を含む配管内をポンプにより水が循環させられる第1の運転モードと、
水は熱交換機を迂回する配管内をポンプによって循環させられる第2の運転モードとの間でスイッチング可能であり;第1と第2の運転モードの両方の間、少なくとも希望の最低温度の水を少なくとも1つの出口に供給する。
すべてのプレートが互いに180°で反対にターンした、ろう付けされたステンレス鋼板の構造が説明される。このデザインはそれぞれ反対の方向に流れる、単位体積あたりの大きな表面積にわたり、2つの非常に乱流である流路を創造し、顕著に高い伝熱性能を許容する。
1. 熱回収タンクと相対する高能率のろう付けされた熱交換機またはダブルウォールの管状熱交換機の使用。高能率ろう付けされた熱交換機が本発明を実施するのに好ましいが、本発明はそのような熱交換機の使用に依存しない。ダブルウォールの管状の熱交換機などの他の現在利用可能なタイプの熱交換機も十分に機能する。おそらく効率は低いが、より容易にクリーニングできるであろう。将来本明細書に記載された高能率熱交換機よりさらによく作用する新たな熱交換機が開発されることも予期される。
2. ろう付けされた熱交換機と制限オリフィスの使用から生じる背圧を使用することで給温水システムを加圧する。
3. 充填運転モードの間に排熱を使用し、貯蔵容器が設定温度の上限またはそれより少し低い温度の温水を受け入れるようにすると、パイプラインまたは装置を洗浄して、殺菌するのに必要な温度における温水が連続的に利用可能である。
4. また、循環運転モード間に排熱を使用し、設定温度に維持し、高い流速の温水で熱交換機を洗い流すと、その結果、手動または化学フラッシングまたはパージで熱交換機をきれいにするための休止時間を顕著に減少できる。
1.入って来る冷水
2.硬水軟化器
3.液体噴射ポンプ
4.シェルアンドチューブ熱交換機
5.真空ポンプ
6.流量計
7.冷水単一パス(即時の熱)調節弁
8.フロートスイッチ
9.ろう付けされた熱交換機
10.3方向高温気体バルブ
11.水貯蔵タンクまたは貯蔵容器
12.温水循環ポンプ
13.凝縮器
14.コンプレッサー
15.蒸発缶
16.Yストレナー
17.磁気非リターンバルブ、たとえばMagni(登録商標)チェックバルブ
18.真空ポンプのための電動機
19.温度調整センサ#2
20.圧力計#1
21.温度調整センサ#1
22.圧力計#2
23.圧力制御装置
24.流量調整装置
25.圧力計#3
26.ミルク/水の熱交換機
27.ろう付けされたプレート冷水ソレノイド
28.温度調節弁
29.温度サーモスタットバルブ
30.温度調整ゲートバルブ
31.温水循環制御バルブ
32.流量制御弁
33.スプリングチェックバルブ
1. 単一パス(即時の加熱)での充填モード
冷凍システムを手動または自動で作動させるとき、冷却モードにするために、冷却セットポイントに達するまで冷凍コンプレッサーに通電する。冷凍コンプレッサーが通電されるとき、それは、温水タンクフロートスイッチ(8)に信号を送る。
このように、熱交換機(9)は循環モードから充填モードに切り替わる。
フロートスイッチが閉じられた温水貯蔵タンクの中のレベルを調整できる。
典型的には、貯蔵タンク(11)の温水のレベルが満タンである時のレベルから15−25%下がったとき、フロートスイッチ(8)が閉じるように設定される。
温水タンクフロートスイッチ(8)が、タンク(11)が満タンであると信号を出したとき、フロートスイッチ(8)の接触は開き、熱交換機(9)への冷水調節弁(7)を閉じ、同時に、流量制御弁(32)を閉じ、循環バルブ(31)を開け、熱交換機(9)が充填モードから循環モードに切り替わった時に、水がろう付けされた熱交換機に入ることを許容する。
熱回収システムから発生された温水は、他の食用の液体、中でもミルキングステーションからミルクを移動して保存するのに使用されるステンレス鋼パイプラインシステムとタンクを洗浄するのに使用される。システムは連続した操作で行われる。第1のすすぎ操作は、熱い水と冷たい水の混合物で、ライン温度110−120°F(43−49℃)で行われ、次いでHYPRED SAからのAcidclean(登録商標)などの配管洗浄用化学物質と温水を使用して第2の操作が行われる。システムを通って移動する最初の温水は、手動または自動化システムにより迂回用バルブを開けて排出される。これは循環水温が150°Fまたは65℃などの設定温度によりはやく到達させるためである。これは循環温水の温度にステンレス配管の温度を上げるプロセスを加速する。一度迂回用バルブが閉じられると、システムはパーラーサイズ(parlour size)に応じて事前に設定された循環時間で完了する。典型的な期間は温水が排出される1.5分と、温水を循環させる9.5分であるだろう。第3の操作は温水又は冷水を使用したすすぎであり、ついで第4の最終的なすすぎ操作により、HYPRED SAからのAlkaclean(登録商標)などの殺菌剤の適切な量を含んでいる温水又は冷水でラインを殺菌する。
Maneurop MT100コンプレッサーからの排熱を使用して、1分あたり10米国ガロン(37.8リットル)で110米国ガロン(420リットル)を循環する性能試験
テスト#1に使用されるシステムの構成は図3に示されている。そして、得られた結果は、図4のグラフに示されている。テスト#1はManeurop MT100コンプレッサー(14)の熱い吐き出しガスに対して、10トン(35.2kW)でろう付けされた熱交換機(9)を通して74°Fで1分あたり10米国ガロン(37.8リットル)の流量で井戸水を循環させるとき、利用可能なBTUをチェックするために行われた。
Maneurop MT100HS(登録商標)コンプレッサーから排熱を使用する井戸水の1分あたり1米国ガロン(3.8リットル)の単一パス(即時の加熱)の74°Fから150°F(23℃から65℃)までの性能試験
テスト#2に使用されるシステムの構成は図5に示されている。得られた結果は、図6のグラフに示されている。テスト#2が、150°F(65℃)の出口温度を得る時、どんな流量を達成できるかを見るために行われた。井戸水は直接ろう付けされた熱交換機(9)の入口に接続された。そして、ろう付けされた熱交換機(9)を出る温水の温度は、150°F(65℃)に設定された温度調節弁(28)によって規制された。水が74°F(23℃)でろう付けされた熱交換機(9)に入いり、1分あたり1米国ガロン(3.8リットル)の流量で150°Fを+/− 5°F(65℃+/−3℃)で維持できた。その結果、本発明のシステムには単一パス(即時)の熱い水を水槽に供給する能力があることを示した。これは図6の性能図として示されている。
以下の計算は本発明の使用で得られる節約のオーダーを示すことを意図する。
プロパンと電気の価格は、この出願の優先日にテキサス(米国)で課金されていたものである。
1. 排熱回収がない。
2. 一日の所要量は、150°F(65℃)の2000米国ガロン(7,600リットル)の温水。
3. 加圧系は180°F(82℃)の設定値を必要とする。
洗浄食物処理装置のために温水を取り除くとき、冷水がシステムに入る。即座に温水を冷却して、必要な温度に近い混合された温度を与える。
(150°Fまたは65℃)
4. 1.0米国ガロン(3.8リットル)のプロパンは91,500BTU(26.8kW)を発生させる。
5. 加圧閉鎖ループ温水加温装置でプロパンを使用することで温水を加熱する効率は80%。
6. 1.0kWの電気は3414.4BTU(l.0kW)を発生させる。
7. 電気加熱エレメントを使用して温水を加熱する効率は90%。
いくらかの排熱回収が実施されている場合における節約は上に示された数字より少なくなる。
排熱と熱交換することにより受領流体を加熱するために配置された1以上の熱交換機、
熱交換機によって加熱された受領流体を貯蔵するために配置された貯蔵容器、およびポンプ、
該熱交換機は、受領流体が貯蔵容器と熱交換機を含んでいる回路をポンプによって循環させられる第1の運転モード、および
受領流体が熱交換機を迂回する回路でポンプによって循環させられる第2の運運転モードの間で切り替え可能であり、
第1と第2の運転モードの両方の間に、少なくとも希望の最低温度の加熱された受領流体を少なくとも1つの出口に供給する。
受領流体は、水、油、ミルクまたは必ずではないが頻繁に消費される液体である他の液体であることができる。一例として、排熱は、消費される液体を低温殺菌するか、または輸送のために冷凍された食物と飲み物を解凍するのに使用される。このシステムは本明細書に記載されたシステムの特徴のいずれも使うことができる。本発明は、システムを利用して受領流体を加熱するために排熱を回収する方法も含む。
Claims (13)
- 排熱と熱交換することにより水を加熱するように配置された1以上の熱交換機、
該熱交換機によって加熱された水を貯蔵するように配置された貯蔵容器、およびポンプを含み、
該熱交換機は、加熱された水が該貯蔵容器と該熱交換機を含んでいる回路を該ポンプによって循環させられる第1の運転モード、および
入ってくる供給水を受け入れ、加熱された水が該熱交換機を迂回する回路で該ポンプによって循環させられる第2の運転モードの間で切り替え可能であり、
1以上の該熱交換機が、該貯蔵容器における水位により、第1の運転モードと第2の運転モードの間で切り換えられ、
第1と第2の運転モードの両方の間に、少なくとも希望の最低温度の加熱された水を少なくとも1つの出口に供給する、
水を加熱するようにされた熱回収システム。 - 該貯蔵容器における水位が上限に達したとき、1以上の該熱交換機が第1の運転モードに切り換えられる、請求項1記載のシステム。
- 第1の運転モードにおいて1以上の該熱交換機を通した加熱された水の循環が、該貯蔵容器における希望の最小の水温を維持するために使われる、請求項2記載のシステム。
- 該貯蔵容器内が希望の最小の水温となった時、第1の運転モードにおいて排熱が1以上の該熱交換機を迂回する、請求項3記載のシステム。
- 該貯蔵容器内が所望の最高水温に達したら、排熱は1つまたは複数の熱蓄積ユニットに流れがそらされ、熱貯蔵ユニットが満タンであるときにだけ排熱は1以上の熱交換機を迂回する、請求項3記載のシステム。
- 多数の複数の該熱貯蔵ユニットがカスケードに配置され、該カスケードは最も高い設計温度の該熱貯蔵ユニットで始まり、冷媒の凝縮温度に達するまで、その後続く該熱貯蔵ユニットの設計温度を徐々に低下させる、請求項5記載のシステム。
- 該貯蔵容器における水位が下限に達したとき、1以上の該熱交換機が第2の運転モードに切り換えられる、請求項1から6のいずれか1項記載のシステム。
- 第2の運転モードにおいて、加熱された水の循環は1以上の該熱交換機を迂回するようにされ、1以上の該熱交換機は入って来る供給水を加熱し、該貯蔵容器内の温水の温度を希望の最低温度以下に低下させずに、該貯蔵容器を満たす、請求項7記載のシステム。
- 第2の運転モードにおいて、1以上の該熱交換機が入って来る供給水を該貯蔵容器における希望の最低温度より高い温度まで加熱する、請求項8記載のシステム。
- 第1および第2の運転モードの間に、該ポンプが連続して運転される、請求項1から9のいずれか1項記載のシステム。
- 排熱が冷凍システムから得られる、請求項1から10のいずれか1項記載のシステム。
- 排熱が空調システムから得られる、請求項1から10のいずれか1項記載のシステム。
- 請求項1に記載のシステムを提供することによって、水を加熱するために排熱を回収する方法。
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