洗浄システム
【課題】化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することができ、且つ作業者の作業環境の改善を図ることが可能な洗浄システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる洗浄システムの構成は、湯を用いて被処理体（番重１０２）を洗浄する洗浄システム１００であって、被処理体を移動させる被処理体移動経路１０４と、被処理体移動経路の下方に配置され、湯を貯留する貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂと、貯湯槽に接続され、貯留された湯を被処理体に散水する散水手段１２０ａおよび１２０ｂと、空気を熱源として貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプ１３０と、ヒートポンプで冷却された空気を被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃと、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかる洗浄システムの構成は、湯を用いて被処理体（番重１０２）を洗浄する洗浄システム１００であって、被処理体を移動させる被処理体移動経路１０４と、被処理体移動経路の下方に配置され、湯を貯留する貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂと、貯湯槽に接続され、貯留された湯を被処理体に散水する散水手段１２０ａおよび１２０ｂと、空気を熱源として貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプ１３０と、ヒートポンプで冷却された空気を被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃと、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品等（以下、単に食品と称する）を生産する工場や配送センターでは、生産後の食品を載せる皿や、食品運搬用の運搬容器（以下、これらを被処理体と称する）を洗浄する洗浄装置が設置されていることがある。かかる洗浄装置の一般的な構成としては、特許文献１に開示されている食器の連続洗浄装置を例示することができる。特許文献１の洗浄装置では、コンベアに載置されて移動する食器（被処理体）を、洗浄室において散湯管を用いて温湯や高温湯（以下、単に湯と称する）を注湯することにより洗浄している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１３４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にも記載されているように、一般的な洗浄装置では、その内部または近傍に設けたボイラによって得た蒸気を用いて、洗浄に使用する湯を生成している。しかし、ボイラのように化石燃料を燃焼させる設備であると、蒸気生成時（燃焼時）にＣＯ２が発生するため環境負荷への観点において好ましくない。また、ボイラでは蒸気を生成するための化石燃料に莫大なランニングコストを要するため、コスト削減も要請されている。
【０００５】
また他の課題として、上述したように洗浄装置では湯を大量に使用するため、かかる洗浄装置が設置されている室内、特に被処理体の洗浄工程ラインである洗浄装置近傍の温度は著しく上昇し、常温よりも極めて高い状態である。このため、そこで作業している作業者が不快に思う場合があり、その作業環境の改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することができ、且つ作業者の作業環境の改善を図ることが可能な洗浄システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる洗浄システムの代表的な構成は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムであって、被処理体を移動させる被処理体移動経路と、被処理体移動経路の下方に配置され、湯を貯留する貯湯槽と、貯湯槽に接続され、貯留された湯を被処理体に散水する散水手段と、空気を熱源として貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプと、ヒートポンプで冷却された空気を被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、従来のボイラに替えて、ヒートポンプによって湯の生成を行う。これにより、洗浄システムにおける化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。むろん、熱源を単にボイラーからヒートポンプに代替しただけであれば、特に目新しい話ではない。しかし、更に上記構成では、ヒートポンプで冷却された空気（冷風）は冷気噴出器によって室内の所定位置に噴出され、スポットクーラとなる。ここで、貯湯槽や散水手段が近傍に配置される被処理体移動経路（以下、これらを総じて洗浄装置と称する。）の周辺は熱気が立ちこめるため、作業者にとっては不快となりやすい温度である。また、洗浄装置では被処理体の補充、装置内部や操作パネルの監視など、作業者の位置（移動範囲）は限定的である。そこで、そのような作業上の定位置（所定位置）を局所的に冷却することにより、効果的に作業者に冷風を供給することができ、その作業環境の改善を図るとともに、ヒートポンプで冷却された空気の有効活用が図られる。すなわち本発明は、ヒートポンプを利用して洗浄装置ならではの利益を得た洗浄システムということができる。
【０００９】
上記の貯湯槽内の湯を補助的に加熱する電気ヒータを更に備えるとよい。これにより、洗浄工程ラインにおいて複数の貯湯槽を設置して被処理体を連続洗浄する場合に、その複数の貯湯槽の温度設定が各々異なっても個別の温度調整が可能となる。また仮にヒートポンプの熱源となる空気の温度が低かった場合等に熱量の不足が生じても、貯湯槽の湯を確実に所望の温度まで加熱することができる。
【００１０】
上記のヒートポンプの熱源となる空気は、被処理体移動経路が設置される室内の空気であるとよい。洗浄装置の周辺は熱気が立ちこめるため、室内空気をヒートポンプの熱源として有効利用することができる。したがって上記構成により、室内、すなわち作業現場の空気の熱を有効利用しつつ、ヒートポンプの熱源となる熱量を効率的に得ることができ、エネルギーロスの削減と洗浄システム全体のエネルギー効率向上を同時に達成することが可能となる。
【００１１】
上記の貯湯槽には、既設のボイラによって生成された湯が供給されるボイラ供給経路が接続されていて、ヒートポンプが生成した湯は、ボイラ供給経路を介して貯湯槽に供給されるとよい。
【００１２】
かかる構成によれば、既設のボイラを使用している設備であっても、大規模な改造を伴うことなく、本発明にかかる洗浄システムの導入が可能となる。またヒートポンプが生成した湯を供給する経路として既設のボイラ供給経路使用することにより、かかる湯を供給する経路の新設分を削減することができるため、コストを削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することができ、且つ作業者の作業環境の改善を図ることが可能な洗浄システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態にかかる洗浄システムの構成を示す図である。
【図２】第２実施形態にかかる洗浄システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる洗浄システム１００の構成を示す図である。なお、以下の説明では、被処理体として、食品運搬用の薄型容器（番重やプラスチックコンテナと称されることもある。以下、番重１０２と称する）を例示するが、これに限定するものではない。
【００１７】
図１に示す洗浄システム１００では、湯を用いて被処理体である番重１０２の洗浄を行う。洗浄室１００ａ内に移動された番重１０２は、被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂ（以下、これらを総じて被処理体移動経路１０４と称する。）に載置され、これによって移動させられる。すなわち被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂは、番重１０２の移動手段であり、洗浄工程ラインと換言することができる。かかる被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂとしてはベルトコンベア等を好適に用いることができる。
【００１８】
なお、本実施形態においては、番重１０２（被処理体）は、被処理体移動経路１０４上を図面右側（上流）から図面左側（下流）に移動するものとする。また本実施形態の洗浄システム１００では、２つの被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂを設けたが、これに限定するものではなく、それらは一体であってもよいし、更に細分化されていてもよい。
【００１９】
被処理体移動経路１０４の下方には貯湯槽１１０ａ、１１０ｂが配置されている。これらの貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂには、後述する散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２に散水するための湯が貯留されている。例えば図１に示すように、貯湯槽１１０ａには７０℃〜８０℃の湯が貯留されていて、貯湯槽１１０ｂには６０℃〜７０℃の湯が貯留されている。
【００２０】
なお、上記の貯湯槽の数はあくまでも例示であり、これに限定するものではなく、任意に定めることが可能である。また貯湯槽１１０ａ〜１１０ｂに貯水される水の温度についても、これに限定するものではなく、理解を容易にするために具体的な温度を例示したに過ぎない。
【００２１】
貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂには、それぞれ散水手段１２０ａおよび１２０ｂが接続されている。散水手段１２０ａおよび１２０ｂは、接続された貯湯槽１１０ａおよび１２０ｂに貯留された湯を被処理体である番重１０２に散水する。
【００２２】
散水手段１２０ａおよび１２０ｂには、それぞれ散水経路１２２ａおよび１２２ｂが接続されていて、これらの散水経路１２２ａおよび１２２ｂには、それぞれ散水ポンプ１２４ａおよび１２４ｂが設けられている。これにより、散水ポンプ１２４ａおよび１２４ｂを動力として、散水経路１２２ａおよび１２２ｂから散水手段１２０ａおよび１２０ｂに貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂの水がそれぞれ供給され、かかる散水手段１２０ａおよび１２０ｂによる番重１０２への散水が行われる。
【００２３】
本実施形態では、番重１０２は、被処理体移動経路１０４ａによって移動して散水手段１２０ａからの貯湯槽１１０ａの湯に浸漬されることによって１段階目の洗浄（浸漬洗浄）が行われる。そして、被処理体移動経路１０４ａの終点において番重１０２は被処理体移動経路１０４ｂに移され、かかる被処理体移動経路１０４ｂによって移動して散水手段１２０ｂからの貯湯槽１１０ｂの湯が散水されることによって２段階目の洗浄（低圧洗浄）が行われる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、２つの散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２を洗浄する構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、例示した散水手段１２０ａおよび１２０ｂ以外にもそれを更に追加し、ラベル剥離工程や循環すすぎ工程、高圧洗浄工程を設けてもよいし、それら以外の工程を追加することも可能である。
【００２５】
散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２に散水された湯は、そのまま落下して貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに戻る。このとき、貯湯槽１１０ａの上方にはストレーナ１１２ａが、貯湯槽１１０ｂの上方にはストレーナ１１２ｂが設置されていて、これらにより、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに戻る湯に含まれる異物が除去される。
【００２６】
上記の貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに貯留される湯は、ヒートポンプ１３０によって生成される。ヒートポンプ１３０は、内部の一次冷媒循環経路１３０ａに一次冷媒が循環していて、空気を熱源として貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給する湯を生成する。一次冷媒循環経路１３０ａ上には、蒸発器１３２、圧縮手段１３４、凝縮器１３６および膨張手段１３８が設けられている。
【００２７】
蒸発器１３２は、一次冷媒と空気との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は空気の熱を吸熱して蒸発し、空気は一次冷媒に放熱して冷却される。この蒸発器１３２（ヒートポンプ１３０）に供給される空気は、被処理体移動経路１０４が設置される室内、すなわち洗浄室１００ａ内の空気であるとよい。洗浄装置の周辺は熱気が立ちこめるため、室内空気をヒートポンプの熱源として有効利用することができる。これにより、室内（作業現場）の温度が高い空気の熱を有効利用しつつ、ヒートポンプ１３０の熱源となる熱量を効率的に得ることができる。したがって、エネルギーロスの削減と洗浄システム１００全体のエネルギー効率向上を同時に達成することが可能となる。
【００２８】
また本実施形態の特徴として、蒸発器１３２に供給され、そこでの一時冷媒との熱交換によって冷却された空気、すなわちヒートポンプ１３０で冷却された空気は、洗浄室１００ａ（室内）に設けられた冷気噴出器１０８ａ、１０８ｂおよび１０８ｃに供給される。
【００２９】
冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃは、洗浄室１００ａ内に設けられた被処理体移動経路１０４（洗浄工程ライン）の近傍の所定位置に配置され、かかる洗浄室１００ａ内に冷風を噴出する、いわゆるスポットクーラである。冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃを配置する所定位置とは、番重１０２の補充、装置内部や操作パネルの監視など、作業上の定位置（作業者の滞留時間が長い位置）である。
【００３０】
これにより、被処理体移動経路１０４近傍の高温な環境下において作業に従事する作業者に局所的に冷風が供給され、その作業環境の改善を図ることができる。そして、かかる冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃが噴出する冷風として、ヒートポンプ１３０で冷却された空気を用いていることにより、その空気の有効活用が可能となる。すなわち、洗浄システム１００に熱源としてヒートポンプを用いること、およびその冷風をスポットクーラとして利用することは、ヒートポンプを利用した洗浄装置ならではの利点を有している。
【００３１】
なお、本実施形態においては、冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃ（スポットクーラ）を１００ａ内に３つ設置する場合を例示したが、その数は任意に変更可能であり、設置場所においても、必ずしも被処理体移動経路１０４の近傍である必要はなく、洗浄室１００ａ内の他の箇所や、屋外に設置されてもよい。またヒートポンプ１３０で冷却された空気が供給される冷気噴出器は、洗浄室１００ａ内に局所的に冷風を供給するスポットクーラでなくてもよく、他の装置や設備であってもよい。例えば、ヒートポンプ１３０で冷却された空気は、洗浄室１００ａの全館空調を行う空調機（不図示）に供給されてもよい。
【００３２】
続いて、蒸発器１３２での熱交換後の一次冷媒は、圧縮手段１３４において電力を利用して圧縮されることにより、高圧状態となって高熱を発する。そして、圧縮手段１３４で圧縮された一次冷媒は、凝縮器１３６において、給水経路１０５から供給される水との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は水に放熱して凝縮し、水は一次冷媒から吸熱して加熱されて湯となる。生成された湯は、給湯経路１０６を通じて貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給され、貯湯される。また貯湯槽１１０ａには、ヒートポンプ１３０によって生成された湯が洗剤タンク１０３を経由することにより洗剤が混合された洗剤水も供給される。
【００３３】
一方、凝縮器１３６における熱交換後の一次冷媒は、膨張手段１３８において減圧状態とされて膨張冷却されることにより再度空気の熱を吸収することが可能となり、一次冷媒循環経路１３０ａを循環して蒸発器１３２において空気との熱交換を再度行う。
【００３４】
上述したように、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに貯湯する湯をヒートポンプ１３０によって生成することにより、従来湯の生成に用いられていたボイラが不要になる。したがって、洗浄システム１００における化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。なお、本実施形態においては、ヒートポンプ１３０を洗浄室１００ａ内に設置する場合を例示したが、これに限定するものではなく、ヒートポンプ１３０を屋外に設置することも可能である。
【００３５】
更に本実施形態では、上述したヒートポンプ１３０で生成された後に貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂ内に貯湯された湯を補助的に加熱する電気ヒータ１１４ａおよび１１４ｂを、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂの各々に設けている。これにより、複数の貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂを設置して番重１０２を連続洗浄する場合において、それらの貯湯槽の温度設定が各々異なっても個別の温度調整が可能となる。
【００３６】
例えば、上述したように貯湯槽１１０ａには７０℃〜８０℃の湯が、貯湯槽１１０ｂには６０℃〜７０℃の湯が貯留される場合、ヒートポンプ１３０で生成する湯の温度を６０℃〜７０℃に設定する。そして、その湯を貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給し、貯湯槽１１０ａにおいて電気ヒータ１１４ａによって補助加熱を行えば、貯湯槽１１０ａに貯湯される湯の温度を所望の温度に到達させることができる。
【００３７】
上記説明したように、第１実施形態にかかる洗浄システム１００によれば、ヒートポンプ１３０によって湯の生成が可能であるため、従来のようにボイラによって湯を生成する場合に比べて、化石燃料の使用量の削減、ひいてはランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。またヒートポンプ１３０で冷却された空気（冷風）を冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃによって室内（洗浄室１００ａ）に噴出することにより、作業者に冷風を供給してその作業環境の改善を図るとともに、ヒートポンプ１３０で冷却された空気の有効活用が図られる。
【００３８】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる洗浄システム２００の構成を示す図である。なお、上述した洗浄システム１００と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。図２に示す第２実施形態の洗浄システム２００は、既設のボイラ２０２を有する設備を改変する場合を例示している。ボイラ２０２からは、そこで生成された湯を供給するボイラ供給経路２０５と、そこで生成された蒸気を供給する蒸気供給経路２０６とが、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに接続されている。
【００３９】
第２実施形態の洗浄システム２００では、給湯経路１０６をボイラ供給経路２０５に接続し、ヒートポンプ１３０が生成した湯を、かかるボイラ供給経路２０５を介して貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給する。このような構成であれば、既設のボイラ２０２を使用している設備であっても、大規模な改造を伴うことなく上述した洗浄システム１００と同様の利点を得ることができる。また給湯経路１０６をボイラ供給経路２０５に接続することで、ヒートポンプ１３０が生成した湯を供給する経路である給湯経路１０６の新設分を減らせるため、コストの削減を図ることが可能となる。
【００４０】
次に、本実施形態にかかる洗浄システム１００の効果について説明する。ここで、生成する湯の設定温度である洗浄機（洗浄装置）設定温度を６０℃、給水経路１０５によってヒートポンプ１３０に供給される水の温度である供給水温度を１５℃、洗浄システム１００において１分当たりに使用される水量（湯量）である洗浄機使用水量を１０Ｌ／時と仮定する。なお、これらの数値はいずれも理解を容易にするための例示であり、限定するものではない。
【００４１】
上記の各パラメータを用いると、洗浄システム１００における給水熱量（厳密には、給湯熱量）は、「洗浄機使用水量（１０Ｌ／分）×（洗浄機設定温度（６０℃）−供給水温度（１５℃））」の式から、２７０００ｋｃａｌ／時と算出される。蒸気の熱量を０．４ＭＰａのときに６５６ｋｃａｌ／時であると仮定すると、この給水熱量を「６５６ｋｃａｌ／時−洗浄機設定温度（６０℃）」で除算することにより蒸気量に換算され、かかる蒸気量は４５．３ｋｇ／時と算出される。また、給水熱量を８６０ｋｃａｌ／ｋＷで除算することにより電力量に換算され、かかる電力量は３１．４ｋＷ／時と算出される。
【００４２】
上述したように、給水熱量を換算した電力量すなわち湯の生成に要する電力量が３１．４ｋＷ／時であるとき、ヒートポンプのＣＯＰが４であったとする。すると、かかる電力量のうち３／４は空気からの熱で賄われるため、実質的にヒートポンプが消費する電力量は７．９ｋＷ／時となる。このように、湯の生成に要する熱量を従来の１／４まで削減することができ、ランニングコストの飛躍的な削減を図ることができる。また、化石燃料の使用量の削減、ひいてはＣＯ２排出量の抑制を図ることができる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００…洗浄システム、１００ａ…洗浄室、１００ｂ…板金、１００ｃ…排気口、１０２…番重、１０３…洗剤タンク、１０４…被処理体移動経路、１０４ａ…被処理体移動経路、１０４ｂ…被処理体移動経路、１０５…給水経路、１０６…給湯経路、１０８ａ…冷気噴出器、１０８ｂ…冷気噴出器、１０８ｃ…冷気噴出器、１１０…貯水槽、１１０ａ…貯湯槽、１１０ｂ…貯湯槽、１１２ａ…ストレーナ、１１２ｂ…ストレーナ、１１４ａ…電気ヒータ、１１４ｂ…電気ヒータ、１２０…散水手段、１２０ａ…散水手段、１２０ｂ…散水手段、１２２ａ…散水経路、１２２ｂ…散水経路、１２４ａ…散水ポンプ、１２４ｂ…散水ポンプ、１３０…ヒートポンプ、１３０ａ…一次冷媒循環経路、１３２…蒸発器、１３４…圧縮手段、１３６…凝縮器、１３８…膨張手段、２００…洗浄システム、２０２…ボイラ、２０５…ボイラ供給経路、２０６…蒸気供給経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品等（以下、単に食品と称する）を生産する工場や配送センターでは、生産後の食品を載せる皿や、食品運搬用の運搬容器（以下、これらを被処理体と称する）を洗浄する洗浄装置が設置されていることがある。かかる洗浄装置の一般的な構成としては、特許文献１に開示されている食器の連続洗浄装置を例示することができる。特許文献１の洗浄装置では、コンベアに載置されて移動する食器（被処理体）を、洗浄室において散湯管を用いて温湯や高温湯（以下、単に湯と称する）を注湯することにより洗浄している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１３４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にも記載されているように、一般的な洗浄装置では、その内部または近傍に設けたボイラによって得た蒸気を用いて、洗浄に使用する湯を生成している。しかし、ボイラのように化石燃料を燃焼させる設備であると、蒸気生成時（燃焼時）にＣＯ２が発生するため環境負荷への観点において好ましくない。また、ボイラでは蒸気を生成するための化石燃料に莫大なランニングコストを要するため、コスト削減も要請されている。
【０００５】
また他の課題として、上述したように洗浄装置では湯を大量に使用するため、かかる洗浄装置が設置されている室内、特に被処理体の洗浄工程ラインである洗浄装置近傍の温度は著しく上昇し、常温よりも極めて高い状態である。このため、そこで作業している作業者が不快に思う場合があり、その作業環境の改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することができ、且つ作業者の作業環境の改善を図ることが可能な洗浄システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる洗浄システムの代表的な構成は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムであって、被処理体を移動させる被処理体移動経路と、被処理体移動経路の下方に配置され、湯を貯留する貯湯槽と、貯湯槽に接続され、貯留された湯を被処理体に散水する散水手段と、空気を熱源として貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプと、ヒートポンプで冷却された空気を被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、従来のボイラに替えて、ヒートポンプによって湯の生成を行う。これにより、洗浄システムにおける化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。むろん、熱源を単にボイラーからヒートポンプに代替しただけであれば、特に目新しい話ではない。しかし、更に上記構成では、ヒートポンプで冷却された空気（冷風）は冷気噴出器によって室内の所定位置に噴出され、スポットクーラとなる。ここで、貯湯槽や散水手段が近傍に配置される被処理体移動経路（以下、これらを総じて洗浄装置と称する。）の周辺は熱気が立ちこめるため、作業者にとっては不快となりやすい温度である。また、洗浄装置では被処理体の補充、装置内部や操作パネルの監視など、作業者の位置（移動範囲）は限定的である。そこで、そのような作業上の定位置（所定位置）を局所的に冷却することにより、効果的に作業者に冷風を供給することができ、その作業環境の改善を図るとともに、ヒートポンプで冷却された空気の有効活用が図られる。すなわち本発明は、ヒートポンプを利用して洗浄装置ならではの利益を得た洗浄システムということができる。
【０００９】
上記の貯湯槽内の湯を補助的に加熱する電気ヒータを更に備えるとよい。これにより、洗浄工程ラインにおいて複数の貯湯槽を設置して被処理体を連続洗浄する場合に、その複数の貯湯槽の温度設定が各々異なっても個別の温度調整が可能となる。また仮にヒートポンプの熱源となる空気の温度が低かった場合等に熱量の不足が生じても、貯湯槽の湯を確実に所望の温度まで加熱することができる。
【００１０】
上記のヒートポンプの熱源となる空気は、被処理体移動経路が設置される室内の空気であるとよい。洗浄装置の周辺は熱気が立ちこめるため、室内空気をヒートポンプの熱源として有効利用することができる。したがって上記構成により、室内、すなわち作業現場の空気の熱を有効利用しつつ、ヒートポンプの熱源となる熱量を効率的に得ることができ、エネルギーロスの削減と洗浄システム全体のエネルギー効率向上を同時に達成することが可能となる。
【００１１】
上記の貯湯槽には、既設のボイラによって生成された湯が供給されるボイラ供給経路が接続されていて、ヒートポンプが生成した湯は、ボイラ供給経路を介して貯湯槽に供給されるとよい。
【００１２】
かかる構成によれば、既設のボイラを使用している設備であっても、大規模な改造を伴うことなく、本発明にかかる洗浄システムの導入が可能となる。またヒートポンプが生成した湯を供給する経路として既設のボイラ供給経路使用することにより、かかる湯を供給する経路の新設分を削減することができるため、コストを削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することができ、且つ作業者の作業環境の改善を図ることが可能な洗浄システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態にかかる洗浄システムの構成を示す図である。
【図２】第２実施形態にかかる洗浄システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる洗浄システム１００の構成を示す図である。なお、以下の説明では、被処理体として、食品運搬用の薄型容器（番重やプラスチックコンテナと称されることもある。以下、番重１０２と称する）を例示するが、これに限定するものではない。
【００１７】
図１に示す洗浄システム１００では、湯を用いて被処理体である番重１０２の洗浄を行う。洗浄室１００ａ内に移動された番重１０２は、被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂ（以下、これらを総じて被処理体移動経路１０４と称する。）に載置され、これによって移動させられる。すなわち被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂは、番重１０２の移動手段であり、洗浄工程ラインと換言することができる。かかる被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂとしてはベルトコンベア等を好適に用いることができる。
【００１８】
なお、本実施形態においては、番重１０２（被処理体）は、被処理体移動経路１０４上を図面右側（上流）から図面左側（下流）に移動するものとする。また本実施形態の洗浄システム１００では、２つの被処理体移動経路１０４ａおよび１０４ｂを設けたが、これに限定するものではなく、それらは一体であってもよいし、更に細分化されていてもよい。
【００１９】
被処理体移動経路１０４の下方には貯湯槽１１０ａ、１１０ｂが配置されている。これらの貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂには、後述する散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２に散水するための湯が貯留されている。例えば図１に示すように、貯湯槽１１０ａには７０℃〜８０℃の湯が貯留されていて、貯湯槽１１０ｂには６０℃〜７０℃の湯が貯留されている。
【００２０】
なお、上記の貯湯槽の数はあくまでも例示であり、これに限定するものではなく、任意に定めることが可能である。また貯湯槽１１０ａ〜１１０ｂに貯水される水の温度についても、これに限定するものではなく、理解を容易にするために具体的な温度を例示したに過ぎない。
【００２１】
貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂには、それぞれ散水手段１２０ａおよび１２０ｂが接続されている。散水手段１２０ａおよび１２０ｂは、接続された貯湯槽１１０ａおよび１２０ｂに貯留された湯を被処理体である番重１０２に散水する。
【００２２】
散水手段１２０ａおよび１２０ｂには、それぞれ散水経路１２２ａおよび１２２ｂが接続されていて、これらの散水経路１２２ａおよび１２２ｂには、それぞれ散水ポンプ１２４ａおよび１２４ｂが設けられている。これにより、散水ポンプ１２４ａおよび１２４ｂを動力として、散水経路１２２ａおよび１２２ｂから散水手段１２０ａおよび１２０ｂに貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂの水がそれぞれ供給され、かかる散水手段１２０ａおよび１２０ｂによる番重１０２への散水が行われる。
【００２３】
本実施形態では、番重１０２は、被処理体移動経路１０４ａによって移動して散水手段１２０ａからの貯湯槽１１０ａの湯に浸漬されることによって１段階目の洗浄（浸漬洗浄）が行われる。そして、被処理体移動経路１０４ａの終点において番重１０２は被処理体移動経路１０４ｂに移され、かかる被処理体移動経路１０４ｂによって移動して散水手段１２０ｂからの貯湯槽１１０ｂの湯が散水されることによって２段階目の洗浄（低圧洗浄）が行われる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、２つの散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２を洗浄する構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、例示した散水手段１２０ａおよび１２０ｂ以外にもそれを更に追加し、ラベル剥離工程や循環すすぎ工程、高圧洗浄工程を設けてもよいし、それら以外の工程を追加することも可能である。
【００２５】
散水手段１２０ａおよび１２０ｂによって番重１０２に散水された湯は、そのまま落下して貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに戻る。このとき、貯湯槽１１０ａの上方にはストレーナ１１２ａが、貯湯槽１１０ｂの上方にはストレーナ１１２ｂが設置されていて、これらにより、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに戻る湯に含まれる異物が除去される。
【００２６】
上記の貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに貯留される湯は、ヒートポンプ１３０によって生成される。ヒートポンプ１３０は、内部の一次冷媒循環経路１３０ａに一次冷媒が循環していて、空気を熱源として貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給する湯を生成する。一次冷媒循環経路１３０ａ上には、蒸発器１３２、圧縮手段１３４、凝縮器１３６および膨張手段１３８が設けられている。
【００２７】
蒸発器１３２は、一次冷媒と空気との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は空気の熱を吸熱して蒸発し、空気は一次冷媒に放熱して冷却される。この蒸発器１３２（ヒートポンプ１３０）に供給される空気は、被処理体移動経路１０４が設置される室内、すなわち洗浄室１００ａ内の空気であるとよい。洗浄装置の周辺は熱気が立ちこめるため、室内空気をヒートポンプの熱源として有効利用することができる。これにより、室内（作業現場）の温度が高い空気の熱を有効利用しつつ、ヒートポンプ１３０の熱源となる熱量を効率的に得ることができる。したがって、エネルギーロスの削減と洗浄システム１００全体のエネルギー効率向上を同時に達成することが可能となる。
【００２８】
また本実施形態の特徴として、蒸発器１３２に供給され、そこでの一時冷媒との熱交換によって冷却された空気、すなわちヒートポンプ１３０で冷却された空気は、洗浄室１００ａ（室内）に設けられた冷気噴出器１０８ａ、１０８ｂおよび１０８ｃに供給される。
【００２９】
冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃは、洗浄室１００ａ内に設けられた被処理体移動経路１０４（洗浄工程ライン）の近傍の所定位置に配置され、かかる洗浄室１００ａ内に冷風を噴出する、いわゆるスポットクーラである。冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃを配置する所定位置とは、番重１０２の補充、装置内部や操作パネルの監視など、作業上の定位置（作業者の滞留時間が長い位置）である。
【００３０】
これにより、被処理体移動経路１０４近傍の高温な環境下において作業に従事する作業者に局所的に冷風が供給され、その作業環境の改善を図ることができる。そして、かかる冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃが噴出する冷風として、ヒートポンプ１３０で冷却された空気を用いていることにより、その空気の有効活用が可能となる。すなわち、洗浄システム１００に熱源としてヒートポンプを用いること、およびその冷風をスポットクーラとして利用することは、ヒートポンプを利用した洗浄装置ならではの利点を有している。
【００３１】
なお、本実施形態においては、冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃ（スポットクーラ）を１００ａ内に３つ設置する場合を例示したが、その数は任意に変更可能であり、設置場所においても、必ずしも被処理体移動経路１０４の近傍である必要はなく、洗浄室１００ａ内の他の箇所や、屋外に設置されてもよい。またヒートポンプ１３０で冷却された空気が供給される冷気噴出器は、洗浄室１００ａ内に局所的に冷風を供給するスポットクーラでなくてもよく、他の装置や設備であってもよい。例えば、ヒートポンプ１３０で冷却された空気は、洗浄室１００ａの全館空調を行う空調機（不図示）に供給されてもよい。
【００３２】
続いて、蒸発器１３２での熱交換後の一次冷媒は、圧縮手段１３４において電力を利用して圧縮されることにより、高圧状態となって高熱を発する。そして、圧縮手段１３４で圧縮された一次冷媒は、凝縮器１３６において、給水経路１０５から供給される水との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は水に放熱して凝縮し、水は一次冷媒から吸熱して加熱されて湯となる。生成された湯は、給湯経路１０６を通じて貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給され、貯湯される。また貯湯槽１１０ａには、ヒートポンプ１３０によって生成された湯が洗剤タンク１０３を経由することにより洗剤が混合された洗剤水も供給される。
【００３３】
一方、凝縮器１３６における熱交換後の一次冷媒は、膨張手段１３８において減圧状態とされて膨張冷却されることにより再度空気の熱を吸収することが可能となり、一次冷媒循環経路１３０ａを循環して蒸発器１３２において空気との熱交換を再度行う。
【００３４】
上述したように、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに貯湯する湯をヒートポンプ１３０によって生成することにより、従来湯の生成に用いられていたボイラが不要になる。したがって、洗浄システム１００における化石燃料の使用量の削減を図ることができ、ランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。なお、本実施形態においては、ヒートポンプ１３０を洗浄室１００ａ内に設置する場合を例示したが、これに限定するものではなく、ヒートポンプ１３０を屋外に設置することも可能である。
【００３５】
更に本実施形態では、上述したヒートポンプ１３０で生成された後に貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂ内に貯湯された湯を補助的に加熱する電気ヒータ１１４ａおよび１１４ｂを、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂの各々に設けている。これにより、複数の貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂを設置して番重１０２を連続洗浄する場合において、それらの貯湯槽の温度設定が各々異なっても個別の温度調整が可能となる。
【００３６】
例えば、上述したように貯湯槽１１０ａには７０℃〜８０℃の湯が、貯湯槽１１０ｂには６０℃〜７０℃の湯が貯留される場合、ヒートポンプ１３０で生成する湯の温度を６０℃〜７０℃に設定する。そして、その湯を貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給し、貯湯槽１１０ａにおいて電気ヒータ１１４ａによって補助加熱を行えば、貯湯槽１１０ａに貯湯される湯の温度を所望の温度に到達させることができる。
【００３７】
上記説明したように、第１実施形態にかかる洗浄システム１００によれば、ヒートポンプ１３０によって湯の生成が可能であるため、従来のようにボイラによって湯を生成する場合に比べて、化石燃料の使用量の削減、ひいてはランニングコストおよびＣＯ２排出量を抑制することが可能となる。またヒートポンプ１３０で冷却された空気（冷風）を冷気噴出器１０８ａ〜１０８ｃによって室内（洗浄室１００ａ）に噴出することにより、作業者に冷風を供給してその作業環境の改善を図るとともに、ヒートポンプ１３０で冷却された空気の有効活用が図られる。
【００３８】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる洗浄システム２００の構成を示す図である。なお、上述した洗浄システム１００と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。図２に示す第２実施形態の洗浄システム２００は、既設のボイラ２０２を有する設備を改変する場合を例示している。ボイラ２０２からは、そこで生成された湯を供給するボイラ供給経路２０５と、そこで生成された蒸気を供給する蒸気供給経路２０６とが、貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに接続されている。
【００３９】
第２実施形態の洗浄システム２００では、給湯経路１０６をボイラ供給経路２０５に接続し、ヒートポンプ１３０が生成した湯を、かかるボイラ供給経路２０５を介して貯湯槽１１０ａおよび１１０ｂに供給する。このような構成であれば、既設のボイラ２０２を使用している設備であっても、大規模な改造を伴うことなく上述した洗浄システム１００と同様の利点を得ることができる。また給湯経路１０６をボイラ供給経路２０５に接続することで、ヒートポンプ１３０が生成した湯を供給する経路である給湯経路１０６の新設分を減らせるため、コストの削減を図ることが可能となる。
【００４０】
次に、本実施形態にかかる洗浄システム１００の効果について説明する。ここで、生成する湯の設定温度である洗浄機（洗浄装置）設定温度を６０℃、給水経路１０５によってヒートポンプ１３０に供給される水の温度である供給水温度を１５℃、洗浄システム１００において１分当たりに使用される水量（湯量）である洗浄機使用水量を１０Ｌ／時と仮定する。なお、これらの数値はいずれも理解を容易にするための例示であり、限定するものではない。
【００４１】
上記の各パラメータを用いると、洗浄システム１００における給水熱量（厳密には、給湯熱量）は、「洗浄機使用水量（１０Ｌ／分）×（洗浄機設定温度（６０℃）−供給水温度（１５℃））」の式から、２７０００ｋｃａｌ／時と算出される。蒸気の熱量を０．４ＭＰａのときに６５６ｋｃａｌ／時であると仮定すると、この給水熱量を「６５６ｋｃａｌ／時−洗浄機設定温度（６０℃）」で除算することにより蒸気量に換算され、かかる蒸気量は４５．３ｋｇ／時と算出される。また、給水熱量を８６０ｋｃａｌ／ｋＷで除算することにより電力量に換算され、かかる電力量は３１．４ｋＷ／時と算出される。
【００４２】
上述したように、給水熱量を換算した電力量すなわち湯の生成に要する電力量が３１．４ｋＷ／時であるとき、ヒートポンプのＣＯＰが４であったとする。すると、かかる電力量のうち３／４は空気からの熱で賄われるため、実質的にヒートポンプが消費する電力量は７．９ｋＷ／時となる。このように、湯の生成に要する熱量を従来の１／４まで削減することができ、ランニングコストの飛躍的な削減を図ることができる。また、化石燃料の使用量の削減、ひいてはＣＯ２排出量の抑制を図ることができる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００…洗浄システム、１００ａ…洗浄室、１００ｂ…板金、１００ｃ…排気口、１０２…番重、１０３…洗剤タンク、１０４…被処理体移動経路、１０４ａ…被処理体移動経路、１０４ｂ…被処理体移動経路、１０５…給水経路、１０６…給湯経路、１０８ａ…冷気噴出器、１０８ｂ…冷気噴出器、１０８ｃ…冷気噴出器、１１０…貯水槽、１１０ａ…貯湯槽、１１０ｂ…貯湯槽、１１２ａ…ストレーナ、１１２ｂ…ストレーナ、１１４ａ…電気ヒータ、１１４ｂ…電気ヒータ、１２０…散水手段、１２０ａ…散水手段、１２０ｂ…散水手段、１２２ａ…散水経路、１２２ｂ…散水経路、１２４ａ…散水ポンプ、１２４ｂ…散水ポンプ、１３０…ヒートポンプ、１３０ａ…一次冷媒循環経路、１３２…蒸発器、１３４…圧縮手段、１３６…凝縮器、１３８…膨張手段、２００…洗浄システム、２０２…ボイラ、２０５…ボイラ供給経路、２０６…蒸気供給経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムであって、
前記被処理体を移動させる被処理体移動経路と、
前記被処理体移動経路の下方に配置され、前記湯を貯留する貯湯槽と、
前記貯湯槽に接続され、前記貯留された湯を前記被処理体に散水する散水手段と、
空気を熱源として前記貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプと、
前記ヒートポンプで冷却された空気を前記被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器と、
を備えたことを特徴とする洗浄システム。
【請求項２】
前記貯湯槽内の湯を補助的に加熱する電気ヒータを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の洗浄システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプの熱源となる空気は、前記被処理体移動経路が設置される室内の空気であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄システム。
【請求項４】
前記貯湯槽には、既設のボイラによって生成された湯が供給されるボイラ供給経路が接続されていて、
前記ヒートポンプが生成した湯は、前記ボイラ供給経路を介して前記貯湯槽に供給されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の洗浄システム。
【請求項１】
湯を用いて被処理体を洗浄する洗浄システムであって、
前記被処理体を移動させる被処理体移動経路と、
前記被処理体移動経路の下方に配置され、前記湯を貯留する貯湯槽と、
前記貯湯槽に接続され、前記貯留された湯を前記被処理体に散水する散水手段と、
空気を熱源として前記貯湯槽に供給する湯を生成するヒートポンプと、
前記ヒートポンプで冷却された空気を前記被処理体移動経路が設置される室内の所定位置に噴出する冷気噴出器と、
を備えたことを特徴とする洗浄システム。
【請求項２】
前記貯湯槽内の湯を補助的に加熱する電気ヒータを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の洗浄システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプの熱源となる空気は、前記被処理体移動経路が設置される室内の空気であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄システム。
【請求項４】
前記貯湯槽には、既設のボイラによって生成された湯が供給されるボイラ供給経路が接続されていて、
前記ヒートポンプが生成した湯は、前記ボイラ供給経路を介して前記貯湯槽に供給されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の洗浄システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１５２６５６（Ｐ２０１２−１５２６５６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３０２（Ｐ２０１１−１１３０２）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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