液体用熱交換器
【課題】 洗浄及びメンテナンスの容易化を図り、常に良好な衛生状態を維持するとともに、部品コスト及び製造コストの双方の低減を図る。
【解決手段】 外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２と、一次側供給部３ｓから供給された一次側流体Ｗｆが熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏの全面に対して接触可能な流体収容室Ｓｗを有し、かつ熱交換された一次側流体Ｗｆが一次側排出部３ｅから排出される一次側流体処理部３と、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの全面に対して接触可能にし、かつ熱交換された二次側液体Ｌｓが二次側排出部４ｅから排出される二次側液体処理部４とを備える。
【解決手段】 外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２と、一次側供給部３ｓから供給された一次側流体Ｗｆが熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏの全面に対して接触可能な流体収容室Ｓｗを有し、かつ熱交換された一次側流体Ｗｆが一次側排出部３ｅから排出される一次側流体処理部３と、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの全面に対して接触可能にし、かつ熱交換された二次側液体Ｌｓが二次側排出部４ｅから排出される二次側液体処理部４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次側流体と二次側液体の熱交換を行う乳処理システムにおける生乳の予備冷却等に用いて好適な液体用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、搾乳機により搾乳された生乳は、集乳が行われるまで冷却装置が付設された貯乳タンクに一時的に貯留される。この貯乳タンクは、バルククーラと呼ばれ、搾乳後の生乳は、送乳配管を経由して、このバルククーラに収容される。しかし、この場合、温かい生乳をそのままバルククーラに供給しても冷却されるまでに時間がかかるため、バルククーラに収容される直前に、移送させる生乳を熱交換器で予備冷却することにより、バルククーラの稼働時間を節約し、省エネルギ性及びランニングコストの低減を図るとともに、生乳の品質劣下が生じないように考慮している。
【０００３】
従来、このような予備冷却に用いる熱交換器としては、特許文献１に開示される熱交換器が知られており、同文献１には、冷却水を作るアイスビルダーから冷却水をその外周の冷却ジャケットに循環させ、内部に貯えた牛乳を冷却保冷する貯乳タンクを備えるバルククーラにおいて、搾乳室からの送乳を受けるバランスタンクと、アイスビルダーから冷却水を循環させるプレートクーラ（熱交換器）と、バランスタンクから順次にプレートクーラ及び流量調整バルブを介在させ、貯乳タンクに延設する牛乳搬送手段とを備えたバルククーラにおける冷却保冷システムが開示されている。プレートクーラは、通常、順序よく並べたステンレス素材等により形成した複数のプレートをフレームにより挟むとともに、各プレートを互い違いに組合わせて流体経路を形成し、この経路をシーリング部材により仕切って構成したものであり、一方の経路に生乳を流し、かつ他方の経路に冷却水を流せば、プレートを介して熱交換が行われ、生乳は数℃程度まで冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２１５７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した予備冷却に用いる従来の熱交換器（プレートクーラ）は、次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、この種の熱交換器は、搾乳後の生乳を予備冷却する目的で使用するため、冷却能力の確保が重要であることは勿論のこと、良好な衛生状態を常に維持することも重要な課題となるが、従来のプレートクーラは、その構造上、狭い隙間の流路が組合わさるため、汚れが付着しやすく、かつ蓄積しやすいとともに、洗浄やメンテナンスが容易でない。しかも、内部の汚れ状態を容易に確認できないなど、良好な衛生状態を確保し、かつ維持する観点からは必ずしも望ましいものではない。
【０００７】
第二に、構造が複雑化し部品点数が多くなることによるコストアップ、更には製造工数の増大によるコストアップを招き、製品価格の上昇が避けられない。しかも、狭い流路を流す必要があることから、生乳を通過させる際の流量抵抗が大きくなる。結局、流量抵抗を考慮した大型の送乳ポンプが必要となるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも更なる改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した液体用熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するため、一次側流体Ｗｆと二次側液体Ｌｓの熱交換を行う液体用熱交換器１を構成するに際して、外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２と、一次側供給部３ｓから供給された一次側流体Ｗｆが熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏ（又は内周面２ｐｉ）の全面に対して接触可能な流体収容室Ｓｗを有し、かつ熱交換された一次側流体Ｗｆが一次側排出部３ｅから排出される一次側流体処理部３と、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の全面に対して接触可能にし、かつ熱交換された二次側液体Ｌｓが二次側排出部４ｅから排出される二次側液体処理部４とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができるとともに、二次側液体Ｌｓには、搾乳された生乳を適用することができる。一方、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、円柱形状Ｆｓ又は円錐形状Ｆｃに形成することができる。また、筒状体部２は、一体に構成してもよいし、或いは軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成してもよい。さらに、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、二次側液体Ｌｓを、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）に対して鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係る液体用熱交換器１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１） 二次側液体処理部４により、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の全面に対して接触可能にしたため、熱交換機能を有する熱交換筒部２ｐは、極めて単純な形状（経路）により形成することができ、洗浄及びメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、二次側液体Ｌｓは、内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流し落ちるため、汚れが付着しにくく、かつ蓄積しにくいとともに、筒状体部２を少なくとも一部を透明素材により形成すれば、内部の汚れ状態等を容易に確認できるなど、常に良好な衛生状態を維持可能となる。
【００１３】
（２） 液体用熱交換器１における全体構造の単純化に伴って部品点数を飛躍的に削減できる。したがって、部品コストの低減、更には製造工数の低減によるコストダウンを図れるなど、製品の低廉化を図れる。しかも、狭い流路を流す必要がないため、二次側液体Ｌｓを通過させる際の流量抵抗をほとんど無視することができ、流量抵抗を考慮した大型の送液ポンプが不要になるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも有利になる。加えて、二次側液体Ｌｓの流量が変動しても影響が少なく、二次側液体Ｌｓを安定に冷却することができる。
【００１４】
（３） 好適な態様により、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができるため、熱交換筒部２ｐの単純形状ゆえに各種媒体の利用が可能になる。したがって、一次側流体Ｗｆを選定する観点からの設計自由度及び汎用性を高めることができる。
【００１５】
（４） 好適な態様により、二次側液体（Ｌｓ）に、搾乳された生乳Ｌｓを適用すれば、特に、流動抵抗が大きくなりやすい生乳Ｌｓを予備冷却する際に用いて最適となるとともに、副次的な効果として、送乳配管や送乳ポンプ等を通過して発生した泡を取除く効果も期待できる。
【００１６】
（５） 好適な態様により、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、円柱形状Ｆｓ又は円錐形状Ｆｃに形成できるため、熱交換筒部２ｐの形状を選定すれば、二次側液体Ｌｓの冷却に熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを用いるか又は外周面２ｐｏを用いるかの選定をはじめ、筒状体部２を各種形態により実施できるなど、多様性及び多機能性の向上に寄与できるとともに、全体のサイズ変更も比較的容易に実現できる。
【００１７】
（６） 好適な態様により、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成すれば、筒状体部２に対する組立及び分解を容易に行うことができるため、更なる洗浄性及びメンテナンス性の向上に寄与できる。
【００１８】
（７） 好適な態様により、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、二次側液体Ｌｓを、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）に対して鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよいため、二次側液体Ｌｓの供給方向の選定により、熱交換性能等も含め、設計自由度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適実施形態に係る液体用熱交換器の断面正面図、
【図２】同液体用熱交換器の断面平面図、
【図３】同液体用熱交換器の作用説明図、
【図４】同液体用熱交換器を備える乳処理システムの概要図、
【図５】本発明の変更実施形態に係る液体用熱交換器の外観正面図、
【図６】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の外観正面図、
【図７】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の断面正面図、
【図８】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の一部断面正面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施形態に係る液体用熱交換器１の理解を容易にするため、液体用熱交換器１を使用する乳処理システム５０の概要について、図４を参照して説明する。
【００２２】
乳処理システム５０は、処理室８０の内部に設けられ、不図示の搾乳機により搾乳された生乳Ｌｓは受乳配管５１を介して処理室８０に導入される。処理室８０には受乳装置５２が設置され、受乳配管５１により供給された生乳Ｌｓは、一旦、受乳装置５２に貯留される。受乳装置５２が満杯になれば、送乳ポンプ５３が作動し、生乳Ｌｓは、送乳配管５４（５４ａ，５４ｂ）を通して処理室８０に設置されたバルククーラ５５に供給されるという基本的な構成を備えている。
【００２３】
本実施形態に係る液体用熱交換器１は、送乳配管５４の中途、即ち、上流側配管５４ａと下流側配管５４ｂ間に接続して使用する。これにより、温かい生乳Ｌｓは、液体用熱交換器１により数℃程度まで予備冷却され、この後、バルククーラ５５に供給される。即ち、温かい生乳Ｌｓをそのままバルククーラ５５に供給しても冷却されるまでに時間がかかるため、バルククーラ５５に収容される直前に、移送させる生乳Ｌｓを、本実施形態に係る液体用熱交換器１で予備冷却することにより、バルククーラ５５の稼働時間を節約し、省エネルギ性及びランニングコストの低減を図るとともに、生乳Ｌｓの品質劣下が生じないようにする。
【００２４】
この場合、液体用熱交換器１は、基本構造として、一次側流体処理部３と二次側液体処理部４を備えるため、一次側流体処理部３の一次側供給部３ｓは、給水管６２を介して外部の冷却水供給源６１の給水口に接続するとともに、一次側流体処理部３の一次側排出部３ｅは、排水管６３を介して冷却水供給源６１の戻り口に接続する。これにより、冷却水（一次側流体）Ｗｆが一次側流体処理部３に対して循環供給される一次側熱交換系が構成される。また、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、前述した上流側配管５４ａを介して送乳ポンプ５３の吐出口に接続するとともに、二次側液体処理部４の二次側排出部４ｅは、下流側配管５４ｂを介してバルククーラ５５の給入口に接続する。これにより、送乳ポンプ５３により送り出された乳（二次側液体）Ｌｓが二次側液体処理部４により予備冷却された後、バルククーラ５５に供給される二次側熱交換系が構成される。なお、６４は給水管６２の中途に接続した電磁開閉弁を示すとともに、６５は洗浄槽を示し、洗浄時における洗浄水は、下流側配管５４ｂを介して当該洗浄槽６５に収容される。
【００２５】
次に、本実施形態に係る液体用熱交換器１の具体的な構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２６】
液体用熱交換器１は、図１及び図２に示すように、外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２を備える。例示の筒状体部２は、上部に位置する上ガイド筒部２ｐｕ，中間部に位置する円筒形の熱交換筒部２ｐ及び下部に位置する下ガイド筒部２ｐｄを一体に構成する。この場合、熱交換筒部２ｐは、上下に同径の円柱形状Ｆｓに形成するとともに、上ガイド筒部２ｐｕは熱交換筒部２ｐの上端から上方へ漸次小径となるように円錐状に延設形成し、かつ下ガイド筒部２ｐｄは熱交換筒部２ｐの下端から下方へ漸次小径となるように逆円錐状に延設形成する。また、上ガイド筒部２ｐｕ，熱交換筒部２ｐ及び下ガイド筒部２ｐｄは、同一素材により一体形成してもよいし、異なる素材により形成した上ガイド筒部２ｐｕ，熱交換筒部２ｐ及び下ガイド筒部２ｐｄを組合わせて一体化してもよい。組合わせた場合には、例えば、熱交換筒部２ｐを、熱伝導性の良好な素材により形成するとともに、上ガイド筒部２ｐｕ及び下ガイド筒部２ｐｄは、内部を視認できる透明な素材により形成することも可能となり、この際には、特に、上ガイド筒部２ｐｕを通して、熱交換筒部２ｐにおける内部の汚れ状態等を容易に確認できる利点がある。
【００２７】
また、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを含む筒状体部２の内部側は、二次側液体処理部４として構成する。二次側液体処理部４は、上ガイド筒部２ｐｕの上端に設けた二次側供給部４ｓを備える。二次側供給部４ｓは、前述した上流側配管５４ａが接続され、生乳Ｌｓが流入する接続口１１と、この接続口１１から流入した生乳Ｌｓを整流する第一の整流手段となる整流室１２と、この整流室１２の真下に位置し、かつ整流室１２から落下した生乳Ｌｓを３６０゜の全放射方向にガイドし、上ガイド筒部２ｐｕの内周面２ｐｕｉに当たるように傘形に形成した第二の整流手段となる整流盤１３を備える。なお、例示の整流盤１３は、周方向に所定間隔おきに配した複数本のステー１３ｓ…により支持される。一方、二次側液体処理部４は、下ガイド筒部２ｐｄの下端に設けた二次側排出部４ｅを備える。この二次側排出部４ｅは、前述した下流側配管５４ｂが接続され、生乳Ｌｓを流出する接続口１４を備える。
【００２８】
他方、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏには、一次側流体処理部３を付設する。一次側流体処理部３は、熱交換筒部２ｐよりも大径に形成し、外周面２ｐｏに対して所定の隙間を介在させた外筒板部１５ｍ，この外筒板部１５ｍの上下端から中心方向に延設して隙間の上下を閉塞するリング形の上端板部１５ｕ及び下端板部１５ｄからなる一次側流体収容部１５を備え、この一次側流体収容部１５の内部に流体収容室Ｓｗが設けられる。また、外筒板部１５ｍの下側には、前述した図４に示す給水管６２が接続され、冷却水Ｗｆが流入する接続口１６を用いた一次側供給部３ｓを設けるとともに、外筒板部１５ｍの上側であって、一次側供給部３ｓに対して、例えば１８０゜反対側の位置には、前述した図４に示す排水管６３が接続され、一次側流体処理部３により熱交換された冷却水Ｗｆが流出する接続口１７を用いた一次側排出部３ｅを設けて構成する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る液体用熱交換器１の機能（作用）及び使用方法について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３０】
まず、本実施形態に係る液体用熱交換器１は、図４に示すように、乳処理システム５０における送乳ポンプ５３とバルククーラ５５を接続する送乳配管５４の中途に接続して使用する。この場合、液体用熱交換器１は、二次側供給部４ｓの接続口１１を、上流側送乳配管５４ａに接続し、かつ二次側排出部４ｅの接続口１４を、下流側送乳配管５４ｂに接続するとともに、一次側供給部３ｓの接続口１６を、給水管６２に接続し、かつ一次側排出部３ｅの接続口１７を、排水管６３に接続する。
【００３１】
これにより、外部の冷却水供給源６１から、給水管６２を通して冷却水Ｗｆが供給される。そして、図３に示すように、供給された冷却水Ｗｆは、液体用熱交換器１の一次側供給部３ｓ（接続口１６）を通して、流体収容室Ｓｗの下側に流入する。流体収容室Ｓｗの全体形状は円筒形となるため、冷却水Ｗｆも円筒形の層となり、熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏの全面に接触可能となる。また、流体収容室Ｓｗの下側に流入した冷却水Ｗｆは、徐々に上方へ移動する。この際、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏは冷却水Ｗｆにより冷却される。そして、流体収容室Ｓｗの上側に移動し、熱交換された冷却水Ｗｆは、一次側排出部３ｅ（接続口１７）を通して排出され、さらに、排水管６３を通して冷却水供給源６１における戻り口に戻される。例示の冷却水供給源６１は循環タイプであり、戻り口に戻された冷却水Ｗｆは、再度冷却され、新たな冷却水Ｗｆとして用いられる。
【００３２】
他方、上流側送乳配管５４ａを通して送られた生乳Ｌｓは、二次側供給部４ｓ（接続口１１）に流入する。この際、横方向から流入する生乳Ｌｓは、一旦、整流室１２に流入し、この整流室１２から下方へ落下する。この場合、整流盤１３の略中央に落下し、この後、生乳Ｌｓは、傘形に形成した整流盤１３の上面を３６０゜の全放射方向に流れる。整流盤１３を流れた生乳Ｌｓは、上ガイド筒部２ｐｕの内周面２ｐｕｉに当たり、生乳Ｌｓは内周面２ｐｕｉの表面を伝って流れ落ちるとともに、さらに、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉの表面を伝って流れ落ちる。したがって、生乳Ｌｓは、内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該内周面２ｐｉの全面に接触可能となるとともに、外周面２ｐｏの全面が冷却水Ｗｆにより冷却されているため、生乳Ｌｓは内周面２ｐｉの表面に接触することにより、冷却（熱交換）される。この場合、冷却水Ｗｆの温度等を選定し、生乳Ｌｓの温度を数℃程度まで予備冷却することが目標となる。
【００３３】
この後、生乳Ｌｓは、下ガイド筒部２ｐｄの内周面２ｐｄｉの表面を流れ、二次側排出部４ｅ（接続口１４）を通して排出される。そして、排出された生乳Ｌｓは下流側配管５４ｂを通ってバルククーラ５５に供給される。図３に、冷却水Ｗｆの流通経路を点線矢印により示すとともに、生乳Ｌｓの流通経路を実線矢印により示す。また、図３には、同一符号となるＬｓを用いて、生乳が各内周面２ｐｕｉ…の表面を流れ落ちる状態を模式的に示す。
【００３４】
よって、このような本実施形態に係る液体用熱交換器１によれば、二次側液体処理部４により、二次側供給部４ｓから供給された生乳（二次側液体）Ｌｓが、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの全面に対して接触可能にしたため、熱交換機能を有する熱交換筒部２ｐは、極めて単純な形状（経路）により形成することができ、洗浄及びメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、生乳Ｌｓは、内周面２ｐｉの表面を上から流し落ちるため、汚れが付着しにくく、かつ蓄積しにくいとともに、筒状体部２を少なくとも一部を透明素材により形成すれば、内部の汚れ状態等を容易に確認できるなど、常に良好な衛生状態を維持可能となる。
【００３５】
また、液体用熱交換器１における全体構造の単純化に伴って部品点数を飛躍的に削減できる。したがって、部品コストの低減、更には製造工数の低減によるコストダウンを図れるなど、製品の低廉化を図れる。しかも、狭い流路を流す必要がないため、生乳Ｌｓを通過させる際の流量抵抗をほとんど無視することができ、流量抵抗を考慮した大型の送乳ポンプが不要になるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも有利になる。加えて、生乳Ｌｓの流量が変動しても影響が少なく、生乳Ｌｓを安定に冷却することができる。特に、本実施形態に係る液体用熱交換器１では、二次側液体（Ｌｓ）として、搾乳された生乳Ｌｓを適用したため、流動抵抗が大きくなりやすい生乳Ｌｓを予備冷却する際に用いて最適となるとともに、副次的な効果として、送乳配管５４や送乳ポンプ５３等を通過して発生した泡を取除く効果も期待できる。
【００３６】
なお、図５〜図８には、本発明の変更実施形態に係る各種液体用熱交換器１…を示す。図５は、筒状体部２の変更、即ち、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成したものである。例示の場合、図１に示した、上部に位置する上ガイド筒部２ｐｕ，中間部に位置する熱交換筒部２ｐ，下部に位置する下ガイド筒部２ｐｄ，をそれぞれ別体となる独立した部品として形成した。即ち、図５に示すように、上ガイド筒部２ｐｕの下端にフランジ３１を一体に設けて分割筒体部２ａとし、また、熱交換筒部２ｐの上端と下端にフランジ３２と３３をそれぞれ一体に設けて分割筒体部２ｂとし、さらに、下ガイド筒部２ｐｄの上端にフランジ３４を一体に設けて分割筒体部２ｃとした。これにより、対向する各フランジ３１と３２、３３と３４を図示を省略したボルトナット等の固定具により着脱可能（分解組立可能）に構成することができる。このような変更実施形態に係る液体用熱交換器１によれば、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成した場合であっても、筒状体部２に対する組立及び分解を容易に行うことができ、更なる洗浄性及びメンテナンス性の向上に寄与できる。
【００３７】
図６は、二次側液体処理部４における二次側供給部４ｓを変更したものである。図１に示した二次側供給部４ｓは、整流室１２及び整流盤１３を設けることにより、流入した生乳Ｌｓを熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して鉛直方向Ｄｖに供給できるようにしたが、図６に示す二次側供給部４ｓは、接続口１１を熱交換筒部２ｐの上端付近の周面に直接設け、生乳Ｌｓを熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して横方向、即ち、螺旋方向Ｄｓに供給できるようにした。これにより、接続口１１から流入した生乳Ｌｓは、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを螺旋方向Ｄｓに流れ落ちる。したがって、この場合には、図１における上ガイド筒部２ｐｕは不要となる。このように、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、生乳Ｌｓを、図１に示すように、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して、鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは図６に示すように、螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよく、二次側液体Ｌｓの供給方向の選定により、熱交換性能等も含め、設計自由度をより高めることができる。
【００３８】
図７は、液体用熱交換器１の全体レイアウトを変更したものである。図１に示した液体用熱交換器１は、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに生乳Ｌｓを供給し、外周面２ｐｏに冷却水Ｗｆを供給する場合を例示したが、図７に示す液体用熱交換器１は、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに冷却水Ｗｆを供給し、外周面２ｐｏに生乳Ｌｓを供給するようにしたものである。このように、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏと内周面２ｐｉは、それぞれ一次側流体処理部３と二次側液体処理部４のいずれにも用いることができる。また、図７は、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは円錐形状Ｆｃに形成した。これにより、生乳Ｌｓが接触する面は傾斜面となるため、生乳Ｌｓは表面を伝って安定に流れ落ちることが可能になる。このように、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、図１に示すような円柱形状Ｆｓ又は図７に示すような円錐形状Ｆｃのいずれにも形成できるため、熱交換筒部２ｐの形状を選定すれば、二次側液体Ｌｓの冷却に熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを用いるか又は外周面２ｐｏを用いるかの選定をはじめ、筒状体部２を各種形態により実施できるなど、多様性及び多機能性の向上に寄与できるとともに、全体のサイズ変更も容易に実現できる。なお、図７において、４１は保護カバー、４１ｄは保護カバー４１における傾斜した底面部を示す。
【００３９】
図８は、二次側液体処理部４における二次側供給部４ｓを変更したものである。即ち、上ガイド筒部２ｐｕを半球状のドーム形に形成するとともに、二次側供給部４ｓにおける接続口１１を上ガイド筒部２ｐｕの内部に延設し、接続口１１の内端を、上ガイド筒部２ｐｕの内部における天面中央に対向させて配したものであり、これにより、生乳Ｌｓが接続口１１を通して供給されれば、比較的簡単な構成により実施できる。その他、図５〜図８において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、各実施形態では、一次側流体（Ｗｆ）として、冷却水Ｗｆを使用した場合を示したが、その他、冷却溶液，冷却蒸気又は冷却空気等であってもよい。このように、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができ、熱交換筒部２ｐの単純形状ゆえに各種媒体の利用が可能になる。したがって、一次側流体Ｗｆを選定する観点からの設計自由度及び汎用性を高めることができる。また、搾乳した生乳Ｌｓを予備冷却する用途を示したが、他の用途によっては加温（加熱）も可能である。したがって、この場合には、冷却水Ｗｆの代わりに熱湯を用いることができ、一次側流体Ｗｆは、一般的に、水，溶液，蒸気又は空気等を利用できる。さらに、二次側液体Ｌｓも生乳Ｌｓをはじめ、各種の液体を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る液体用熱交換器１は、例示した生乳の予備冷却をはじめ、各種液体の冷却や加温、即ち、醤油等の食品用液体，薬液，オイル，クーラント液，化学溶液等の各種液体の冷却又は加温に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１：液体用熱交換器，２：筒状体部，２ｐ：熱交換用筒部，２ｐｏ：熱交換用筒部の外周面，２ｐｉ：熱交換用筒部の内周面，２ａ：分割筒体部，２ｂ：分割筒体部，２ｃ：分割筒体部，３：一次側流体処理部，３ｓ：一次側供給部，３ｅ：一次側排出部，４：二次側液体処理部，４ｓ：二次側供給部，４ｅ：二次側排出部，Ｗｆ：一次側流体（冷却水），Ｌｓ：二次側液体（生乳），Ｆｓ：円柱形状，Ｆｃ：円錐形状，Ｄａ：軸方向，Ｄｖ：鉛直方向，Ｄｓ：螺旋方向，Ｓｗ：流体収容室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次側流体と二次側液体の熱交換を行う乳処理システムにおける生乳の予備冷却等に用いて好適な液体用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、搾乳機により搾乳された生乳は、集乳が行われるまで冷却装置が付設された貯乳タンクに一時的に貯留される。この貯乳タンクは、バルククーラと呼ばれ、搾乳後の生乳は、送乳配管を経由して、このバルククーラに収容される。しかし、この場合、温かい生乳をそのままバルククーラに供給しても冷却されるまでに時間がかかるため、バルククーラに収容される直前に、移送させる生乳を熱交換器で予備冷却することにより、バルククーラの稼働時間を節約し、省エネルギ性及びランニングコストの低減を図るとともに、生乳の品質劣下が生じないように考慮している。
【０００３】
従来、このような予備冷却に用いる熱交換器としては、特許文献１に開示される熱交換器が知られており、同文献１には、冷却水を作るアイスビルダーから冷却水をその外周の冷却ジャケットに循環させ、内部に貯えた牛乳を冷却保冷する貯乳タンクを備えるバルククーラにおいて、搾乳室からの送乳を受けるバランスタンクと、アイスビルダーから冷却水を循環させるプレートクーラ（熱交換器）と、バランスタンクから順次にプレートクーラ及び流量調整バルブを介在させ、貯乳タンクに延設する牛乳搬送手段とを備えたバルククーラにおける冷却保冷システムが開示されている。プレートクーラは、通常、順序よく並べたステンレス素材等により形成した複数のプレートをフレームにより挟むとともに、各プレートを互い違いに組合わせて流体経路を形成し、この経路をシーリング部材により仕切って構成したものであり、一方の経路に生乳を流し、かつ他方の経路に冷却水を流せば、プレートを介して熱交換が行われ、生乳は数℃程度まで冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２１５７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した予備冷却に用いる従来の熱交換器（プレートクーラ）は、次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、この種の熱交換器は、搾乳後の生乳を予備冷却する目的で使用するため、冷却能力の確保が重要であることは勿論のこと、良好な衛生状態を常に維持することも重要な課題となるが、従来のプレートクーラは、その構造上、狭い隙間の流路が組合わさるため、汚れが付着しやすく、かつ蓄積しやすいとともに、洗浄やメンテナンスが容易でない。しかも、内部の汚れ状態を容易に確認できないなど、良好な衛生状態を確保し、かつ維持する観点からは必ずしも望ましいものではない。
【０００７】
第二に、構造が複雑化し部品点数が多くなることによるコストアップ、更には製造工数の増大によるコストアップを招き、製品価格の上昇が避けられない。しかも、狭い流路を流す必要があることから、生乳を通過させる際の流量抵抗が大きくなる。結局、流量抵抗を考慮した大型の送乳ポンプが必要となるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも更なる改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した液体用熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するため、一次側流体Ｗｆと二次側液体Ｌｓの熱交換を行う液体用熱交換器１を構成するに際して、外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２と、一次側供給部３ｓから供給された一次側流体Ｗｆが熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏ（又は内周面２ｐｉ）の全面に対して接触可能な流体収容室Ｓｗを有し、かつ熱交換された一次側流体Ｗｆが一次側排出部３ｅから排出される一次側流体処理部３と、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の全面に対して接触可能にし、かつ熱交換された二次側液体Ｌｓが二次側排出部４ｅから排出される二次側液体処理部４とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができるとともに、二次側液体Ｌｓには、搾乳された生乳を適用することができる。一方、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、円柱形状Ｆｓ又は円錐形状Ｆｃに形成することができる。また、筒状体部２は、一体に構成してもよいし、或いは軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成してもよい。さらに、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、二次側液体Ｌｓを、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）に対して鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係る液体用熱交換器１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１） 二次側液体処理部４により、二次側供給部４ｓから供給された二次側液体Ｌｓが、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の全面に対して接触可能にしたため、熱交換機能を有する熱交換筒部２ｐは、極めて単純な形状（経路）により形成することができ、洗浄及びメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、二次側液体Ｌｓは、内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）の表面を上から流し落ちるため、汚れが付着しにくく、かつ蓄積しにくいとともに、筒状体部２を少なくとも一部を透明素材により形成すれば、内部の汚れ状態等を容易に確認できるなど、常に良好な衛生状態を維持可能となる。
【００１３】
（２） 液体用熱交換器１における全体構造の単純化に伴って部品点数を飛躍的に削減できる。したがって、部品コストの低減、更には製造工数の低減によるコストダウンを図れるなど、製品の低廉化を図れる。しかも、狭い流路を流す必要がないため、二次側液体Ｌｓを通過させる際の流量抵抗をほとんど無視することができ、流量抵抗を考慮した大型の送液ポンプが不要になるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも有利になる。加えて、二次側液体Ｌｓの流量が変動しても影響が少なく、二次側液体Ｌｓを安定に冷却することができる。
【００１４】
（３） 好適な態様により、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができるため、熱交換筒部２ｐの単純形状ゆえに各種媒体の利用が可能になる。したがって、一次側流体Ｗｆを選定する観点からの設計自由度及び汎用性を高めることができる。
【００１５】
（４） 好適な態様により、二次側液体（Ｌｓ）に、搾乳された生乳Ｌｓを適用すれば、特に、流動抵抗が大きくなりやすい生乳Ｌｓを予備冷却する際に用いて最適となるとともに、副次的な効果として、送乳配管や送乳ポンプ等を通過して発生した泡を取除く効果も期待できる。
【００１６】
（５） 好適な態様により、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、円柱形状Ｆｓ又は円錐形状Ｆｃに形成できるため、熱交換筒部２ｐの形状を選定すれば、二次側液体Ｌｓの冷却に熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを用いるか又は外周面２ｐｏを用いるかの選定をはじめ、筒状体部２を各種形態により実施できるなど、多様性及び多機能性の向上に寄与できるとともに、全体のサイズ変更も比較的容易に実現できる。
【００１７】
（６） 好適な態様により、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成すれば、筒状体部２に対する組立及び分解を容易に行うことができるため、更なる洗浄性及びメンテナンス性の向上に寄与できる。
【００１８】
（７） 好適な態様により、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、二次側液体Ｌｓを、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉ（又は外周面２ｐｏ）に対して鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよいため、二次側液体Ｌｓの供給方向の選定により、熱交換性能等も含め、設計自由度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適実施形態に係る液体用熱交換器の断面正面図、
【図２】同液体用熱交換器の断面平面図、
【図３】同液体用熱交換器の作用説明図、
【図４】同液体用熱交換器を備える乳処理システムの概要図、
【図５】本発明の変更実施形態に係る液体用熱交換器の外観正面図、
【図６】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の外観正面図、
【図７】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の断面正面図、
【図８】本発明の他の変更実施形態に係る液体用熱交換器の一部断面正面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施形態に係る液体用熱交換器１の理解を容易にするため、液体用熱交換器１を使用する乳処理システム５０の概要について、図４を参照して説明する。
【００２２】
乳処理システム５０は、処理室８０の内部に設けられ、不図示の搾乳機により搾乳された生乳Ｌｓは受乳配管５１を介して処理室８０に導入される。処理室８０には受乳装置５２が設置され、受乳配管５１により供給された生乳Ｌｓは、一旦、受乳装置５２に貯留される。受乳装置５２が満杯になれば、送乳ポンプ５３が作動し、生乳Ｌｓは、送乳配管５４（５４ａ，５４ｂ）を通して処理室８０に設置されたバルククーラ５５に供給されるという基本的な構成を備えている。
【００２３】
本実施形態に係る液体用熱交換器１は、送乳配管５４の中途、即ち、上流側配管５４ａと下流側配管５４ｂ間に接続して使用する。これにより、温かい生乳Ｌｓは、液体用熱交換器１により数℃程度まで予備冷却され、この後、バルククーラ５５に供給される。即ち、温かい生乳Ｌｓをそのままバルククーラ５５に供給しても冷却されるまでに時間がかかるため、バルククーラ５５に収容される直前に、移送させる生乳Ｌｓを、本実施形態に係る液体用熱交換器１で予備冷却することにより、バルククーラ５５の稼働時間を節約し、省エネルギ性及びランニングコストの低減を図るとともに、生乳Ｌｓの品質劣下が生じないようにする。
【００２４】
この場合、液体用熱交換器１は、基本構造として、一次側流体処理部３と二次側液体処理部４を備えるため、一次側流体処理部３の一次側供給部３ｓは、給水管６２を介して外部の冷却水供給源６１の給水口に接続するとともに、一次側流体処理部３の一次側排出部３ｅは、排水管６３を介して冷却水供給源６１の戻り口に接続する。これにより、冷却水（一次側流体）Ｗｆが一次側流体処理部３に対して循環供給される一次側熱交換系が構成される。また、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、前述した上流側配管５４ａを介して送乳ポンプ５３の吐出口に接続するとともに、二次側液体処理部４の二次側排出部４ｅは、下流側配管５４ｂを介してバルククーラ５５の給入口に接続する。これにより、送乳ポンプ５３により送り出された乳（二次側液体）Ｌｓが二次側液体処理部４により予備冷却された後、バルククーラ５５に供給される二次側熱交換系が構成される。なお、６４は給水管６２の中途に接続した電磁開閉弁を示すとともに、６５は洗浄槽を示し、洗浄時における洗浄水は、下流側配管５４ｂを介して当該洗浄槽６５に収容される。
【００２５】
次に、本実施形態に係る液体用熱交換器１の具体的な構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２６】
液体用熱交換器１は、図１及び図２に示すように、外周面２ｐｏと内周面２ｐｉを有する熱交換筒部２ｐを少なくとも一部に有する筒状体部２を備える。例示の筒状体部２は、上部に位置する上ガイド筒部２ｐｕ，中間部に位置する円筒形の熱交換筒部２ｐ及び下部に位置する下ガイド筒部２ｐｄを一体に構成する。この場合、熱交換筒部２ｐは、上下に同径の円柱形状Ｆｓに形成するとともに、上ガイド筒部２ｐｕは熱交換筒部２ｐの上端から上方へ漸次小径となるように円錐状に延設形成し、かつ下ガイド筒部２ｐｄは熱交換筒部２ｐの下端から下方へ漸次小径となるように逆円錐状に延設形成する。また、上ガイド筒部２ｐｕ，熱交換筒部２ｐ及び下ガイド筒部２ｐｄは、同一素材により一体形成してもよいし、異なる素材により形成した上ガイド筒部２ｐｕ，熱交換筒部２ｐ及び下ガイド筒部２ｐｄを組合わせて一体化してもよい。組合わせた場合には、例えば、熱交換筒部２ｐを、熱伝導性の良好な素材により形成するとともに、上ガイド筒部２ｐｕ及び下ガイド筒部２ｐｄは、内部を視認できる透明な素材により形成することも可能となり、この際には、特に、上ガイド筒部２ｐｕを通して、熱交換筒部２ｐにおける内部の汚れ状態等を容易に確認できる利点がある。
【００２７】
また、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを含む筒状体部２の内部側は、二次側液体処理部４として構成する。二次側液体処理部４は、上ガイド筒部２ｐｕの上端に設けた二次側供給部４ｓを備える。二次側供給部４ｓは、前述した上流側配管５４ａが接続され、生乳Ｌｓが流入する接続口１１と、この接続口１１から流入した生乳Ｌｓを整流する第一の整流手段となる整流室１２と、この整流室１２の真下に位置し、かつ整流室１２から落下した生乳Ｌｓを３６０゜の全放射方向にガイドし、上ガイド筒部２ｐｕの内周面２ｐｕｉに当たるように傘形に形成した第二の整流手段となる整流盤１３を備える。なお、例示の整流盤１３は、周方向に所定間隔おきに配した複数本のステー１３ｓ…により支持される。一方、二次側液体処理部４は、下ガイド筒部２ｐｄの下端に設けた二次側排出部４ｅを備える。この二次側排出部４ｅは、前述した下流側配管５４ｂが接続され、生乳Ｌｓを流出する接続口１４を備える。
【００２８】
他方、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏには、一次側流体処理部３を付設する。一次側流体処理部３は、熱交換筒部２ｐよりも大径に形成し、外周面２ｐｏに対して所定の隙間を介在させた外筒板部１５ｍ，この外筒板部１５ｍの上下端から中心方向に延設して隙間の上下を閉塞するリング形の上端板部１５ｕ及び下端板部１５ｄからなる一次側流体収容部１５を備え、この一次側流体収容部１５の内部に流体収容室Ｓｗが設けられる。また、外筒板部１５ｍの下側には、前述した図４に示す給水管６２が接続され、冷却水Ｗｆが流入する接続口１６を用いた一次側供給部３ｓを設けるとともに、外筒板部１５ｍの上側であって、一次側供給部３ｓに対して、例えば１８０゜反対側の位置には、前述した図４に示す排水管６３が接続され、一次側流体処理部３により熱交換された冷却水Ｗｆが流出する接続口１７を用いた一次側排出部３ｅを設けて構成する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る液体用熱交換器１の機能（作用）及び使用方法について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３０】
まず、本実施形態に係る液体用熱交換器１は、図４に示すように、乳処理システム５０における送乳ポンプ５３とバルククーラ５５を接続する送乳配管５４の中途に接続して使用する。この場合、液体用熱交換器１は、二次側供給部４ｓの接続口１１を、上流側送乳配管５４ａに接続し、かつ二次側排出部４ｅの接続口１４を、下流側送乳配管５４ｂに接続するとともに、一次側供給部３ｓの接続口１６を、給水管６２に接続し、かつ一次側排出部３ｅの接続口１７を、排水管６３に接続する。
【００３１】
これにより、外部の冷却水供給源６１から、給水管６２を通して冷却水Ｗｆが供給される。そして、図３に示すように、供給された冷却水Ｗｆは、液体用熱交換器１の一次側供給部３ｓ（接続口１６）を通して、流体収容室Ｓｗの下側に流入する。流体収容室Ｓｗの全体形状は円筒形となるため、冷却水Ｗｆも円筒形の層となり、熱交換筒部２ｐにおける外周面２ｐｏの全面に接触可能となる。また、流体収容室Ｓｗの下側に流入した冷却水Ｗｆは、徐々に上方へ移動する。この際、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏは冷却水Ｗｆにより冷却される。そして、流体収容室Ｓｗの上側に移動し、熱交換された冷却水Ｗｆは、一次側排出部３ｅ（接続口１７）を通して排出され、さらに、排水管６３を通して冷却水供給源６１における戻り口に戻される。例示の冷却水供給源６１は循環タイプであり、戻り口に戻された冷却水Ｗｆは、再度冷却され、新たな冷却水Ｗｆとして用いられる。
【００３２】
他方、上流側送乳配管５４ａを通して送られた生乳Ｌｓは、二次側供給部４ｓ（接続口１１）に流入する。この際、横方向から流入する生乳Ｌｓは、一旦、整流室１２に流入し、この整流室１２から下方へ落下する。この場合、整流盤１３の略中央に落下し、この後、生乳Ｌｓは、傘形に形成した整流盤１３の上面を３６０゜の全放射方向に流れる。整流盤１３を流れた生乳Ｌｓは、上ガイド筒部２ｐｕの内周面２ｐｕｉに当たり、生乳Ｌｓは内周面２ｐｕｉの表面を伝って流れ落ちるとともに、さらに、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉの表面を伝って流れ落ちる。したがって、生乳Ｌｓは、内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該内周面２ｐｉの全面に接触可能となるとともに、外周面２ｐｏの全面が冷却水Ｗｆにより冷却されているため、生乳Ｌｓは内周面２ｐｉの表面に接触することにより、冷却（熱交換）される。この場合、冷却水Ｗｆの温度等を選定し、生乳Ｌｓの温度を数℃程度まで予備冷却することが目標となる。
【００３３】
この後、生乳Ｌｓは、下ガイド筒部２ｐｄの内周面２ｐｄｉの表面を流れ、二次側排出部４ｅ（接続口１４）を通して排出される。そして、排出された生乳Ｌｓは下流側配管５４ｂを通ってバルククーラ５５に供給される。図３に、冷却水Ｗｆの流通経路を点線矢印により示すとともに、生乳Ｌｓの流通経路を実線矢印により示す。また、図３には、同一符号となるＬｓを用いて、生乳が各内周面２ｐｕｉ…の表面を流れ落ちる状態を模式的に示す。
【００３４】
よって、このような本実施形態に係る液体用熱交換器１によれば、二次側液体処理部４により、二次側供給部４ｓから供給された生乳（二次側液体）Ｌｓが、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉの表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部２ｐにおける内周面２ｐｉの全面に対して接触可能にしたため、熱交換機能を有する熱交換筒部２ｐは、極めて単純な形状（経路）により形成することができ、洗浄及びメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、生乳Ｌｓは、内周面２ｐｉの表面を上から流し落ちるため、汚れが付着しにくく、かつ蓄積しにくいとともに、筒状体部２を少なくとも一部を透明素材により形成すれば、内部の汚れ状態等を容易に確認できるなど、常に良好な衛生状態を維持可能となる。
【００３５】
また、液体用熱交換器１における全体構造の単純化に伴って部品点数を飛躍的に削減できる。したがって、部品コストの低減、更には製造工数の低減によるコストダウンを図れるなど、製品の低廉化を図れる。しかも、狭い流路を流す必要がないため、生乳Ｌｓを通過させる際の流量抵抗をほとんど無視することができ、流量抵抗を考慮した大型の送乳ポンプが不要になるなど、省エネルギ性の観点及びランニングコストの観点からも有利になる。加えて、生乳Ｌｓの流量が変動しても影響が少なく、生乳Ｌｓを安定に冷却することができる。特に、本実施形態に係る液体用熱交換器１では、二次側液体（Ｌｓ）として、搾乳された生乳Ｌｓを適用したため、流動抵抗が大きくなりやすい生乳Ｌｓを予備冷却する際に用いて最適となるとともに、副次的な効果として、送乳配管５４や送乳ポンプ５３等を通過して発生した泡を取除く効果も期待できる。
【００３６】
なお、図５〜図８には、本発明の変更実施形態に係る各種液体用熱交換器１…を示す。図５は、筒状体部２の変更、即ち、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成したものである。例示の場合、図１に示した、上部に位置する上ガイド筒部２ｐｕ，中間部に位置する熱交換筒部２ｐ，下部に位置する下ガイド筒部２ｐｄ，をそれぞれ別体となる独立した部品として形成した。即ち、図５に示すように、上ガイド筒部２ｐｕの下端にフランジ３１を一体に設けて分割筒体部２ａとし、また、熱交換筒部２ｐの上端と下端にフランジ３２と３３をそれぞれ一体に設けて分割筒体部２ｂとし、さらに、下ガイド筒部２ｐｄの上端にフランジ３４を一体に設けて分割筒体部２ｃとした。これにより、対向する各フランジ３１と３２、３３と３４を図示を省略したボルトナット等の固定具により着脱可能（分解組立可能）に構成することができる。このような変更実施形態に係る液体用熱交換器１によれば、筒状体部２を、軸方向Ｄａに分割した複数の分割筒体部２ａ，２ｂ，２ｃの組合わせにより構成した場合であっても、筒状体部２に対する組立及び分解を容易に行うことができ、更なる洗浄性及びメンテナンス性の向上に寄与できる。
【００３７】
図６は、二次側液体処理部４における二次側供給部４ｓを変更したものである。図１に示した二次側供給部４ｓは、整流室１２及び整流盤１３を設けることにより、流入した生乳Ｌｓを熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して鉛直方向Ｄｖに供給できるようにしたが、図６に示す二次側供給部４ｓは、接続口１１を熱交換筒部２ｐの上端付近の周面に直接設け、生乳Ｌｓを熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して横方向、即ち、螺旋方向Ｄｓに供給できるようにした。これにより、接続口１１から流入した生乳Ｌｓは、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを螺旋方向Ｄｓに流れ落ちる。したがって、この場合には、図１における上ガイド筒部２ｐｕは不要となる。このように、二次側液体処理部４の二次側供給部４ｓは、生乳Ｌｓを、図１に示すように、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに対して、鉛直方向Ｄｖに供給可能に構成してもよいし、或いは図６に示すように、螺旋方向Ｄｓに供給可能に構成してもよく、二次側液体Ｌｓの供給方向の選定により、熱交換性能等も含め、設計自由度をより高めることができる。
【００３８】
図７は、液体用熱交換器１の全体レイアウトを変更したものである。図１に示した液体用熱交換器１は、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに生乳Ｌｓを供給し、外周面２ｐｏに冷却水Ｗｆを供給する場合を例示したが、図７に示す液体用熱交換器１は、熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉに冷却水Ｗｆを供給し、外周面２ｐｏに生乳Ｌｓを供給するようにしたものである。このように、熱交換筒部２ｐの外周面２ｐｏと内周面２ｐｉは、それぞれ一次側流体処理部３と二次側液体処理部４のいずれにも用いることができる。また、図７は、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは円錐形状Ｆｃに形成した。これにより、生乳Ｌｓが接触する面は傾斜面となるため、生乳Ｌｓは表面を伝って安定に流れ落ちることが可能になる。このように、筒状体部２における熱交換筒部２ｐは、図１に示すような円柱形状Ｆｓ又は図７に示すような円錐形状Ｆｃのいずれにも形成できるため、熱交換筒部２ｐの形状を選定すれば、二次側液体Ｌｓの冷却に熱交換筒部２ｐの内周面２ｐｉを用いるか又は外周面２ｐｏを用いるかの選定をはじめ、筒状体部２を各種形態により実施できるなど、多様性及び多機能性の向上に寄与できるとともに、全体のサイズ変更も容易に実現できる。なお、図７において、４１は保護カバー、４１ｄは保護カバー４１における傾斜した底面部を示す。
【００３９】
図８は、二次側液体処理部４における二次側供給部４ｓを変更したものである。即ち、上ガイド筒部２ｐｕを半球状のドーム形に形成するとともに、二次側供給部４ｓにおける接続口１１を上ガイド筒部２ｐｕの内部に延設し、接続口１１の内端を、上ガイド筒部２ｐｕの内部における天面中央に対向させて配したものであり、これにより、生乳Ｌｓが接続口１１を通して供給されれば、比較的簡単な構成により実施できる。その他、図５〜図８において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、各実施形態では、一次側流体（Ｗｆ）として、冷却水Ｗｆを使用した場合を示したが、その他、冷却溶液，冷却蒸気又は冷却空気等であってもよい。このように、一次側流体Ｗｆには、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含ませることができ、熱交換筒部２ｐの単純形状ゆえに各種媒体の利用が可能になる。したがって、一次側流体Ｗｆを選定する観点からの設計自由度及び汎用性を高めることができる。また、搾乳した生乳Ｌｓを予備冷却する用途を示したが、他の用途によっては加温（加熱）も可能である。したがって、この場合には、冷却水Ｗｆの代わりに熱湯を用いることができ、一次側流体Ｗｆは、一般的に、水，溶液，蒸気又は空気等を利用できる。さらに、二次側液体Ｌｓも生乳Ｌｓをはじめ、各種の液体を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る液体用熱交換器１は、例示した生乳の予備冷却をはじめ、各種液体の冷却や加温、即ち、醤油等の食品用液体，薬液，オイル，クーラント液，化学溶液等の各種液体の冷却又は加温に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１：液体用熱交換器，２：筒状体部，２ｐ：熱交換用筒部，２ｐｏ：熱交換用筒部の外周面，２ｐｉ：熱交換用筒部の内周面，２ａ：分割筒体部，２ｂ：分割筒体部，２ｃ：分割筒体部，３：一次側流体処理部，３ｓ：一次側供給部，３ｅ：一次側排出部，４：二次側液体処理部，４ｓ：二次側供給部，４ｅ：二次側排出部，Ｗｆ：一次側流体（冷却水），Ｌｓ：二次側液体（生乳），Ｆｓ：円柱形状，Ｆｃ：円錐形状，Ｄａ：軸方向，Ｄｖ：鉛直方向，Ｄｓ：螺旋方向，Ｓｗ：流体収容室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側流体と二次側液体の熱交換を行う液体用熱交換器であって、外周面と内周面を有する熱交換筒部を少なくとも一部に有する筒状体部と、一次側供給部から供給された一次側流体が前記熱交換筒部における外周面（又は内周面）の全面に対して接触可能な流体収容室を有し、かつ熱交換された一次側流体が一次側排出部から排出される一次側流体処理部と、二次側供給部から供給された二次側液体が前記熱交換筒部における内周面（又は外周面）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部における内周面（又は外周面）の全面に対して接触可能に構成し、かつ熱交換された二次側液体が二次側排出部から排出される二次側液体処理部とを備えることを特徴とする液体用熱交換器。
【請求項２】
前記一次側流体には、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含むことを特徴とする請求項１記載の液体用熱交換器。
【請求項３】
前記二次側液体は、搾乳された生乳であることを特徴とする請求項１又は２記載の液体用熱交換器。
【請求項４】
前記筒状体部における熱交換筒部は、円柱形状又は円錐形状に形成することを特徴とする請求項１，２又は３記載の液体用熱交換器。
【請求項５】
前記筒状体部は、一体に構成し，又は軸方向に分割した複数の分割筒体部の組合わせにより構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体用熱交換器。
【請求項６】
前記二次側液体処理部の二次側供給部は、前記二次側液体を、前記熱交換筒部の内周面（又は外周面）に対して鉛直方向に供給可能又は螺旋方向に供給可能に構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体用熱交換器。
【請求項１】
一次側流体と二次側液体の熱交換を行う液体用熱交換器であって、外周面と内周面を有する熱交換筒部を少なくとも一部に有する筒状体部と、一次側供給部から供給された一次側流体が前記熱交換筒部における外周面（又は内周面）の全面に対して接触可能な流体収容室を有し、かつ熱交換された一次側流体が一次側排出部から排出される一次側流体処理部と、二次側供給部から供給された二次側液体が前記熱交換筒部における内周面（又は外周面）の表面を上から流れ落ちることにより当該熱交換筒部における内周面（又は外周面）の全面に対して接触可能に構成し、かつ熱交換された二次側液体が二次側排出部から排出される二次側液体処理部とを備えることを特徴とする液体用熱交換器。
【請求項２】
前記一次側流体には、少なくとも、水，溶液，蒸気又は空気の一つを含むことを特徴とする請求項１記載の液体用熱交換器。
【請求項３】
前記二次側液体は、搾乳された生乳であることを特徴とする請求項１又は２記載の液体用熱交換器。
【請求項４】
前記筒状体部における熱交換筒部は、円柱形状又は円錐形状に形成することを特徴とする請求項１，２又は３記載の液体用熱交換器。
【請求項５】
前記筒状体部は、一体に構成し，又は軸方向に分割した複数の分割筒体部の組合わせにより構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体用熱交換器。
【請求項６】
前記二次側液体処理部の二次側供給部は、前記二次側液体を、前記熱交換筒部の内周面（又は外周面）に対して鉛直方向に供給可能又は螺旋方向に供給可能に構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体用熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２８１９２（Ｐ２０１２−２２８１９２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７５６５（Ｐ２０１１−９７５６５）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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