特開 2023-7955 温度調節システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007955

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】温度調節システム

(51)【国際特許分類】

   F22G 5/12 20060101AFI20230112BHJP

   F22G 1/16 20060101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

F22G5/12 Z

F22G1/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111136

(22)【出願日】2021-07-02

(71)【出願人】

【識別番号】591282917

【氏名又は名称】株式会社サーモテック

(71)【出願人】

【識別番号】598138028

【氏名又は名称】株式会社レイケン

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(72)【発明者】

【氏名】中村 博史

(72)【発明者】

【氏名】金子 益之

(57)【要約】

【課題】対象に対して所望の温度の過熱蒸気を供給できる温度調節システムを提供する。
【解決手段】
温度調節システム１は、熱媒体を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生ユニット２と、蒸気発生ユニット２と対象Ａとの間に介在され、蒸気発生ユニット２で発生した蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を発生させ、発生した過熱蒸気を対象Ａに供給する過熱蒸気発生ユニット３とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒体を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生ユニットと、
前記蒸気発生ユニットと対象との間に介在され、前記蒸気発生ユニットで発生した蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を発生させ、発生した過熱蒸気を前記対象に供給する過熱蒸気発生ユニットと
を備える、温度調節システム。

【請求項2】

前記蒸気発生ユニットと前記過熱蒸気発生ユニットとの間に介在され、前記蒸気発生ユニットから前記過熱蒸気発生ユニットに向かう蒸気を、前記対象を通過した熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器を、さらに備える、請求項１に記載の温度調節システム。

【請求項3】

前記蒸気発生ユニットに熱媒体を供給する供給ユニットと、
前記対象から前記第１熱交換器を通って前記供給ユニットに戻る熱媒体を冷却する第２熱交換器をさらに備える、請求項２に記載の温度調節システム。

【請求項4】

前記蒸気発生ユニットは、
熱媒体を溜めるタンクであって、蒸気を排出可能な排出口を有するタンクと、
前記タンク内の熱媒体を加熱するヒータと、
前記排出口と接続されるバルブと、
を有するヒータユニットを有し、
前記バルブは、前記タンク内の熱媒体の温度が蒸気が発生する温度以上である状態で、開かれる、請求項１～３のいずれか一項に記載の温度調節システム。

【請求項5】

前記蒸気発生ユニットは、複数の前記ヒータユニットを有する、請求項４に記載の温度調節システム。

【請求項6】

複数の前記ヒータユニットのうちの一の前記ヒータユニットの前記バルブは、複数の前記ヒータユニットのうちの他の前記ヒータユニットの前記バルブが閉じている状態で、開かれる、請求項５に記載の温度調節システム。

【請求項7】

前記ヒータユニットは、
前記排出口に対して互いに並列に接続され、同じタイミングで開く複数の前記バルブを有する、請求項４～６のいずれか一項に記載の温度調節システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象の温度を調節するための温度調節システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、対象の温度を調節するための温度調節システムとして、水を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生器と、発生した過熱水蒸気を溜めるアキュムレータとを備え、過熱水蒸気で金型を加熱する温度制御装置が提案されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－４５８１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載の温度制御装置では、アキュムレータ内の過熱水蒸気の温度を保持することが困難である。

【0005】

そのため、対象に所望の温度の過熱水蒸気を供給することが困難である。

【0006】

そこで、本発明の目的は、対象に対して所望の温度の過熱蒸気を供給できる温度調節システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明［１］は、熱媒体を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生ユニットと、前記蒸気発生ユニットと対象との間に介在され、前記蒸気発生ユニットで発生した蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を発生させ、発生した過熱蒸気を前記対象に供給する過熱蒸気発生ユニットとを備える、温度調節システムを含む。

【0008】

このような構成によれば、蒸気発生ユニットと対象との間に、過熱蒸気発生ユニットが介在されている。

【0009】

そのため、蒸気発生ユニットを、蒸気を発生可能な状態で待機させておき、対象に過熱蒸気を供給したいタイミングで、過熱蒸気発生ユニットを作動させて、過熱蒸気を発生させることができる。

【0010】

その結果、対象に対して所望の温度の過熱蒸気を供給できる。

【0011】

本発明［２］は、前記蒸気発生ユニットと前記過熱蒸気発生ユニットとの間に介在され、前記蒸気発生ユニットから前記過熱蒸気発生ユニットに向かう蒸気を、前記対象を通過した熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器を、さらに備える、上記［１］の温度調節システムを含む。

【0012】

このような構成によれば、対象を通過した熱媒体の熱を利用することにより、省エネルギー化を図りつつ、蒸気発生ユニットから過熱蒸気発生ユニットに向かう蒸気を加熱できる。

【0013】

本発明［３］は、前記蒸気発生ユニットに熱媒体を供給する供給ユニットと、前記対象から前記第１熱交換器を通って前記供給ユニットに戻る熱媒体を冷却する第２熱交換器をさらに備える、上記［２］の温度調節システムを含む。

【0014】

このような構成によれば、対象と供給ユニットとの間で熱媒体を循環させることができる。

【0015】

本発明［４］は、前記蒸気発生ユニットが、熱媒体を溜めるタンクであって、蒸気を排出可能な排出口を有するタンクと、前記タンク内の熱媒体を加熱するヒータと、前記排出口と接続されるバルブとを有するヒータユニットを有し、前記バルブが、前記タンク内の熱媒体の温度が蒸気が発生する温度以上である状態で、開かれる、上記［１］～［３］のいずれか１つの温度調節システムを含む。

【0016】

このような構成によれば、タンク内の熱媒体の温度が蒸気が発生する温度以上である状態で、バルブを閉じて蒸気発生ユニットを待機させておき、対象に過熱蒸気を供給したいタイミングで、バルブを開いてタンク内の気圧を下げることにより、蒸気を発生させることができる。

【0017】

これにより、簡易な構成で、所望のタイミングで蒸気を発生させることができる。

【0018】

本発明［５］は、前記蒸気発生ユニットが、複数の前記ヒータユニットを有する、上記［４］の温度調節システムを含む。

【0019】

このような構成によれば、蒸気の発生量を確保できる。

【0020】

本発明［６］は、複数の前記ヒータユニットのうちの一の前記ヒータユニットの前記バルブが、複数の前記ヒータユニットのうちの他の前記ヒータユニットの前記バルブが閉じている状態で、開かれる、上記［５］の温度調節システムを含む。

【0021】

このような構成によれば、対象に過熱蒸気を供給するとき、他のヒータユニットのバルブを閉じた状態で、複数のヒータユニットのうちの一のヒータユニットだけ、バルブを開く。

【0022】

これにより、他のヒータユニット内の温度を、蒸気が発生する温度以上に維持した状態で、過熱蒸気発生ユニットに蒸気を送ることができる。

【0023】

本発明［７］は、前記ヒータユニットが、前記排出口に対して互いに並列に接続され、同じタイミングで開く複数の前記バルブを有する、上記［４］～［６］のいずれか１つの温度調節システムを含む。

【0024】

このような構成によれば、複数のバルブを同じタイミングで開くことにより、タンク内の気圧を一気に下げることができる。

【0025】

これにより、所望のタイミングで蒸気を大量に発生させることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の温度調節システムは、対象に対して所望の温度の過熱蒸気を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る温度調節システムの配管図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

１．温度調節システム１の構成
図１に示すように、温度調節システム１は、対象Ａの温度を調節するための装置である。対象Ａとして、例えば、射出成形機または圧縮成形機の金型、熱間プレス機の金型、押出成形機のロール、混合機または反応釜のジャケットが挙げられる。

【0029】

温度調節システム１は、蒸気発生ユニット２と、過熱蒸気発生ユニット３と、蒸気供給ライン４と、過熱蒸気供給ライン５と、供給ユニット６と、戻しライン７と、バイパスライン８とを備える。

【0030】

（１）蒸気発生ユニット２
蒸気発生ユニット２は、熱媒体を加熱して蒸気を発生させる。熱媒体として、例えば、水が挙げられる。水の種類は、限定されない。水として、例えば、工業用水、水道水、地下水、精製水、および、清水が挙げられる。コスト面から、好ましくは、水として、工業用水が挙げられる。

【0031】

蒸気発生ユニット２は、複数のヒータユニット２１を有する。本実施形態では、蒸気発生ユニット２は、２つのヒータユニット２１Ａ、２１Ｂを有する。なお、ヒータユニット２１の数は、２つに限定されない。蒸気発生ユニット２は、３つ以上のヒータユニット２１を有してもよい。

【0032】

（１－１）ヒータユニット２１Ａ
ヒータユニット２１Ａは、複数のタンク２１１と、複数のヒータ２１２と、複数のバルブ２１３と、フロートスイッチ２１４と、循環ライン２１５と、ポンプ２１６と、温度センサ２１７とを有する。本実施形態では、ヒータユニット２１Ａは、２つのタンク２１１Ａ、２１１Ｂと、２つのヒータ２１２Ａ、２１２Ｂと、４つのバルブ２１３とを有する。

【0033】

（１－１－２）タンク２１１Ａ、２１１Ｂ
タンク２１１Ａは、液体の熱媒体を溜める。なお、タンク２１１Ａ内の熱媒体の一部は、気体（蒸気）であってもよい。タンク２１１Ａは、入口Ｐ１と、排出口Ｐ２と、排出口Ｐ３とを有する。

【0034】

入口Ｐ１は、供給ユニット６からの熱媒体を受け入れ可能である。

【0035】

排出口Ｐ２は、タンク２１１Ａ内の蒸気を排出可能である。

【0036】

排出口Ｐ３は、タンク２１１Ａ内の液体の熱媒体を排出可能である。

【0037】

タンク２１１Ｂは、液体の熱媒体を溜める。なお、タンク２１１Ｂ内の熱媒体の一部は、気体（蒸気）であってもよい。タンク２１１Ｂは、タンク２１１Ａと接続される。タンク２１１Ｂ内の熱媒体は、タンク２１１Ａ内に流入可能である。タンク２１１Ｂは、入口Ｐ１１を有する。入口Ｐ１１は、循環ライン２１５を介して、タンク２１１Ａの排出口Ｐ３と接続される。入口Ｐ１１は、排出口Ｐ３から排出された熱媒体を、循環ライン２１５を通して受け入れ可能である。

【0038】

（１－１－３）ヒータ２１２Ａ、２１２Ｂ
ヒータ２１２Ａは、タンク２１１Ａ内の熱媒体を加熱する。ヒータ２１２Ｂは、タンク２１１Ｂ内の熱媒体を加熱する。

【0039】

（１－１－４）バルブ２１３
複数のバルブ２１３のそれぞれは、配管を介して、タンク２１１Ａの排出口Ｐ２と接続される。複数のバルブ２１３のそれぞれは、排出口Ｐ２に対して、互いに並列に接続される。また、複数のバルブ２１３のそれぞれは、配管を介して、蒸気供給ライン４と接続される。複数のバルブ２１３のそれぞれは、蒸気供給ライン４に対して、互いに並列に接続される。本実施形態では、複数のバルブ２１３のそれぞれは、電磁バルブである。複数のバルブ２１３のそれぞれは、電動バルブであってもよい。

【0040】

（１－１－５）フロートスイッチ２１４
フロートスイッチ２１４は、タンク２１１Ａと接続される。フロートスイッチ２１４は、タンク２１１Ａ内の熱媒体の液面が所定の位置よりも下がると、オフになり、タンク２１１Ａ内の熱媒体の液面が所定の位置以上になると、オンになる。所定の位置は、好ましくは、タンク２１１Ａが満水になる位置である。タンク２１１Ａが満水であると、供給ユニット６のブースターポンプ６２２によって、タンク２１１Ａ内の熱媒体を加圧できる。これにより、簡易な構成で、タンク２１１Ａ内の熱媒体を、標準気圧における飽和温度を超えて加熱できる。ブースターポンプ６２２については、後で説明する。また、ポンプ２１６が空気をかみこむことを抑制でき、ヒータユニット２１Ａ内において、熱媒体を安定に循環させることができる。

【0041】

（１－１－６）循環ライン２１５
循環ライン２１５は、タンク２１１Ａからタンク２１１Ｂへの熱媒体の通過を許容する。循環ライン２１５の一端は、タンク２１１Ａの排出口Ｐ３と接続される。循環ライン２１５の他端は、タンク２１１Ｂの入口Ｐ１１と接続される。

【0042】

（１－１－７）ポンプ２１６
ポンプ２１６は、循環ライン２１５の途中に介在される。ポンプ２１６は、タンク２１１Ａからタンク２１１Ｂへ、熱媒体を送る。

【0043】

（１－１－８）温度センサ２１７
温度センサ２１７は、タンク２１１Ａの排出口Ｐ３から排出された熱媒体の温度を検知する。温度センサ２１７は、循環ライン２１５の一端に取り付けられる。なお、温度センサ２１７は、タンク２１１Ａ内の熱媒体の温度を検知してもよい。

【0044】

（１－２）ヒータユニット２１Ｂ
ヒータユニット２１Ｂは、ヒータユニット２１Ａと同様に構成される。ヒータユニット２１Ｂにおいて、ヒータユニット２１Ａと同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。ヒータユニット２１Ｂは、蒸気供給ライン４に対して、ヒータユニット２１Ａと並列に接続される。ヒータユニット２１Ｂは、供給ユニット６に対して、ヒータユニット２１Ａと並列に接続される。

【0045】

（２）過熱蒸気発生ユニット３
過熱蒸気発生ユニット３は、蒸気発生ユニット２と対象Ａとの間に介在される。過熱蒸気発生ユニット３は、蒸気発生ユニット２で発生した蒸気をさらに加熱して、過熱蒸気を発生させる。過熱蒸気発生ユニット３は、発生した過熱蒸気を対象Ａに供給する。

【0046】

過熱蒸気発生ユニット３は、複数のチャンバ３１と、複数のヒータ３２と、複数の温度センサ３３と、スチームトラップ３４と、ドレンバルブ３５とを有する。本実施形態では、過熱蒸気発生ユニット３は、２つのチャンバ３１Ａ、３１Ｂと、２つのヒータ３２Ａ、３２Ｂと、２つの温度センサ３３Ａ、３３Ｂとを有する。

【0047】

（３－１）チャンバ３１Ａ、３１Ｂ
チャンバ３１Ａは、蒸気を溜める。チャンバ３１Ａは、入口Ｐ２１と、排出口Ｐ２２と、排出口Ｐ２３とを有する。

【0048】

入口Ｐ２１は、蒸気発生ユニット２からの蒸気を受け入れ可能である。

【0049】

排出口Ｐ２２は、チャンバ３１Ａ内の蒸気を排出可能である。排出口Ｐ２２は、チャンバ３１Ａの上端部に配置される。

【0050】

排出口Ｐ２３は、チャンバ３１Ａ内の液体の熱媒体を排出可能である。なお、「チャンバ３１Ａ内の液体の熱媒体」は、チャンバ３１Ａ内の蒸気が凝縮することにより生じる。排出口Ｐ２３は、チャンバ３１Ａの下端部に配置される。

【0051】

チャンバ３１Ｂは、蒸気を溜める。チャンバ３１Ｂは、チャンバ３１Ａと同様の構造を有する。そのため、ヒータユニット２１Ｂにおいて、ヒータユニット２１Ａと同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。チャンバ３１Ｂは、チャンバ３１Ａと接続される。詳しくは、チャンバ３１Ｂの入口Ｐ２１は、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２２と接続される。これにより、チャンバ３１Ａ内の蒸気は、チャンバ３１Ｂ内に流入可能である。

【0052】

（３－２）ヒータ３２Ａ、３２Ｂ
ヒータ３２Ａは、チャンバ３１Ａ内の蒸気を加熱する。ヒータ３２Ｂは、チャンバ３１Ｂ内の蒸気を加熱する。蒸気発生ユニット２からの蒸気は、チャンバ３１Ａ内でヒータ３２Ａによって加熱され、さらに、チャンバ３１Ｂ内でヒータ３２Ｂによって加熱されることにより、過熱蒸気になる。

【0053】

なお、「蒸気」の温度の上限値は、ヒータ３２Ａ、３２Ｂの能力等を考慮して、適宜設定できる。省エネルギー化を図るという観点から、本実施形態では、好ましくは、「蒸気」の温度は、１５０℃未満であり、「過熱蒸気」の温度は、１５０℃以上である。

【0054】

（３－３）温度センサ３３Ａ、３３Ｂ
温度センサ３３Ａは、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２３付近の温度を検知する。温度センサ３３Ｂは、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２３付近の温度を検知する。

【0055】

（３－４）スチームトラップ３４
スチームトラップ３４は、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２３、および、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２３と接続される。

【0056】

（３－５）ドレンバルブ３５
ドレンバルブ３５は、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２３、および、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２３に対して、スチームトラップ３４と並列に接続される。

【0057】

ドレンバルブ３５が開いている場合、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２３、および、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２３から排出された液体の熱媒体は、ドレンバルブ３５を通って、戻しライン７に流れる。

【0058】

一方、ドレンバルブ３５が閉じている場合、チャンバ３１Ａの排出口Ｐ２３、および、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２３から排出された液体の熱媒体は、スチームトラップ３４を通って、戻しライン７に流れる。本実施形態では、ドレンバルブ３５は、電磁バルブである。ドレンバルブ３５は、電動バルブであってもよい。

【0059】

（３）蒸気供給ライン４
蒸気供給ライン４は、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に供給される蒸気の通過を許容する。蒸気供給ライン４の一端は、蒸気発生ユニット２と接続される。詳しくは、蒸気供給ライン４の一端は、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３、および、ヒータユニット２１Ｂの複数のバルブ２１３と、配管を介して接続される。蒸気供給ライン４の他端は、過熱蒸気発生ユニット３と接続される。詳しくは、蒸気供給ライン４の他端は、チャンバ３１Ａの入口Ｐ２１に接続される。

【0060】

蒸気供給ライン４は、ドレンセパレータ４１と、スチームトラップ４２と、第１熱交換器４３とを有する。言い換えると、温度調節システム１は、第１熱交換器４３を有する。

【0061】

（３－１）ドレンセパレータ４１
ドレンセパレータ４１は、蒸気発生ユニット２と第１熱交換器４３との間に配置される。ドレンセパレータ４１は、蒸気と液体とを分離する。ドレンセパレータ４１を通過した蒸気は、第１熱交換器４３に入る。

【0062】

（３－２）スチームトラップ４２
スチームトラップ４２は、ドレンセパレータ４１と接続される。ドレンセパレータ４１によって蒸気と分離された液体の熱媒体は、スチームトラップ４２を通って、戻しライン７に流れる。

【0063】

（３－３）第１熱交換器４３
第１熱交換器４３は、蒸気発生ユニット２と過熱蒸気発生ユニット３との間に介在される。第１熱交換器４３は、ドレンセパレータ４１と過熱蒸気発生ユニット３との間に介在される。第１熱交換器４３は、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気を、対象Ａを通過した熱媒体との熱交換により加熱する。

【0064】

（４）過熱蒸気供給ライン５
過熱蒸気供給ライン５は、過熱蒸気発生ユニット３から対象Ａに供給される過熱蒸気の通過を許容する。過熱蒸気供給ライン５の一端は、過熱蒸気発生ユニット３と接続される。詳しくは、過熱蒸気供給ライン５の一端は、チャンバ３１Ｂの排出口Ｐ２２に接続される。過熱蒸気供給ライン５の他端は、対象Ａと接続される。

【0065】

過熱蒸気供給ライン５は、温度センサ５１を有する。

【0066】

温度センサ５１は、対象Ａに供給される過熱蒸気の温度を検知する。温度センサ５１は、過熱蒸気供給ライン５の他端部に配置される。

【0067】

（５）供給ユニット６
供給ユニット６は、蒸気発生ユニット２に熱媒体を供給する。供給ユニット６は、供給タンク６１と、供給ライン６２と、フロートスイッチ６３と、膨張タンク６４とを有する。

【0068】

（５－１）供給タンク６１
供給タンク６１は、液体の熱媒体を溜める。供給タンク６１は、入口Ｐ３１と、入口Ｐ３２と、排出口Ｐ３３とを有する。

【0069】

入口Ｐ３１は、膨張タンク６４からの熱媒体を受け入れ可能である。

【0070】

入口Ｐ３２は、戻しライン７からの熱媒体を受け入れ可能である。

【0071】

排出口Ｐ３３は、供給タンク６１内の熱媒体を排出可能である。

【0072】

（５－２）供給ライン６２
供給ライン６２は、供給タンク６１から蒸気発生ユニット２への熱媒体の通過を許容する。供給ライン６２の一端は、供給タンク６１の排出口Ｐ３３と接続される。供給ライン６２の他端は、配管を介して、各ヒータユニット２１のタンク２１１Ａの入口Ｐ１に接続される。

【0073】

供給ライン６２は、供給ポンプ６２１と、ブースターポンプ６２２と、第１圧力スイッチ６２３と、第２圧力スイッチ６２４とを有する。

【0074】

供給ポンプ６２１は、供給ライン６２の途中に介在される。供給ポンプ６２１は、供給タンク６１から蒸気発生ユニット２へ熱媒体を送る。

【0075】

ブースターポンプ６２２は、供給ポンプ６２１と蒸気発生ユニット２との間に介在される。ブースターポンプ６２２は、供給ポンプ６２１とともに、供給タンク６１から蒸気発生ユニット２へ熱媒体を送ることにより、タンク２１１Ａ内の熱媒体を加圧する。タンク２１１Ａ内の熱媒体を加圧することにより、タンク２１１Ａ内の熱媒体を、標準気圧における飽和温度を超えて加熱できる。

【0076】

第１圧力スイッチ６２３は、供給ポンプ６２１とブースターポンプ６２２との間において、供給ライン６２内の圧力を検知する。第１圧力スイッチ６２３は、供給ライン６２内の圧力が所定の圧力未満であると、オフになり、供給ライン６２内の圧力が所定の圧力以上になると、オンになる。

【0077】

第２圧力スイッチ６２４は、ブースターポンプ６２２と蒸気発生ユニット２との間において、供給ライン６２内の圧力を検知する。第２圧力スイッチ６２４は、供給ライン６２内の圧力が所定の圧力未満であると、オフになり、供給ライン６２内の圧力が所定の圧力以上になると、オンになる。

【0078】

（５－３）フロートスイッチ６３
フロートスイッチ６３は、供給タンク６１と接続される。フロートスイッチ６３は、供給タンク６１内の熱媒体の液面が所定の位置よりも下がると、オフになり、供給タンク６１内の熱媒体の液面が所定の位置以上になると、オンになる。また、フロートスイッチ６３は、膨張タンク６４とも接続される。供給タンク６１内の空気、および、供給タンク６１の容量を超えた熱媒体は、フロートスイッチ６３を通って、膨張タンク６４に流入可能である。

【0079】

（５－４）膨張タンク６４
膨張タンク６４は、供給タンク６１よりも多量の熱媒体を収容可能である。膨張タンク６４は、配管６５を介して、供給タンク６１の入口Ｐ３１に接続される。膨張タンク６４内の熱媒体は、配管６５を通って供給タンク６１に供給される。また、膨張タンク６４は、供給タンク６１が満水の状態で、熱媒体が温度上昇によって膨張した場合に、供給タンク６１の容量を超えた熱媒体を収容可能である。供給タンク６１の容量を超えた熱媒体は、配管６５およびフロートスイッチ６３の少なくとも一方を通って膨張タンク６４に流入する。

【0080】

（６）戻しライン７
戻しライン７は、対象Ａから供給ユニット６に戻る熱媒体の通過を許容する。戻しライン７の一端部は、対象Ａと接続される。戻しライン７の他端部は、供給ユニット６と接続される。詳しくは、戻しライン７の他端部は、供給タンク６１の入口Ｐ３２に接続される。また、戻しライン７の一部は、第１熱交換器４３内を通る。これにより、対象Ａを通過した熱媒体を、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気と熱交換させることができる。

【0081】

戻しライン７は、第２熱交換器７１と、温度センサ７２と、バルブ７３とを有する。

【0082】

第２熱交換器７１は、対象Ａから第１熱交換器４３を通って供給ユニット６に戻る熱媒体を、熱媒体が液体になる温度以下まで冷却する。「熱媒体が液体になる温度」は、具体的には、標準気圧における飽和温度未満である。本実施形態では、「熱媒体が液体になる温度」は、９８℃である。第２熱交換器７１は、第１熱交換器４３と、供給ユニット６の供給タンク６１との間に介在される。なお、第２熱交換器７１の冷媒として、例えば、工業用水などの水が挙げられる。

【0083】

温度センサ７２は、第２熱交換器７１を通って供給タンク６１に戻る熱媒体の温度を検知する。温度センサ７２は、第２熱交換器７１と供給タンク６１との間において、戻しライン７に取り付けられる。

【0084】

バルブ７３は、第２熱交換器７１の冷媒ラインに取り付けられる。本実施形態では、バルブ７３は、電動バルブである。バルブ７３の開度を制御することにより、第２熱交換器７１を通って供給タンク６１に戻る熱媒体の温度を制御できる。後述する制御部は、温度センサ７２によって検知された温度が「熱媒体が液体になる温度」以下になるように、バルブ７３の開度を制御する。なお、バルブ７３は、電磁バルブであってもよい。

【0085】

（７）バイパスライン８
バイパスライン８は、供給ライン６２と戻しライン７とをバイパスする。バイパスライン８は、供給ライン６２を流れる熱媒体の一部を、戻しライン７に供給する。詳しくは、バイパスライン８は、供給ポンプ６２１からブースターポンプ６２２に向かって流れる熱媒体の一部を、第１熱交換器４３と第２熱交換器７１との間において、戻しライン７に供給する。これにより、第２熱交換器７１に入る熱媒体にバイパスライン８からの熱媒体を混ぜて、第２熱交換器７１に入る熱媒体を冷却し、供給タンク６１に戻る熱媒体を確実に液体にできる。バイパスライン８の一端は、供給ポンプ６２１とブースターポンプ６２２との間において、供給ライン６２と接続される。バイパスライン８の他端は、第１熱交換器４３と第２熱交換器７１との間において、戻しライン７と接続される。バイパスライン８は、バルブ８１を有する。

【0086】

バルブ８１は、バイパスライン８の途中に取り付けられる。本実施形態では、バルブ８１は、グローブバルブである。バルブ８１は、作業者が温度調節システム１を使用するときに、作業者によって、必要により、開かれる。

【0087】

２．温度調節システム１の動作
次に、温度調節システム１の動作について説明する。

【0088】

温度調節システム１は、図示しない制御部によって制御される。温度調節システム１は、制御部によって制御されることにより、熱媒体供給ステップと、昇温ステップと、温度調節ステップとを実行可能である。

【0089】

（１）熱媒体供給ステップ
熱媒体供給ステップでは、温度調節システム１は、供給ユニット６から蒸気発生ユニット２に熱媒体を供給する。

【0090】

詳しくは、制御部は、供給ユニット６のフロートスイッチ６３がオンであることを条件として、供給ポンプ６２１を作動させる。

【0091】

次に、制御部は、第１圧力スイッチ６２３がオンになったことを条件として、ブースターポンプ６２２を作動させる。

【0092】

すると、供給ポンプ６２１およびブースターポンプ６２２により、供給タンク６１内の熱媒体が、ヒータユニット２１Ａのタンク２１１Ａ、および、ヒータユニット２１Ｂのタンク２１１Ａに送られる。

【0093】

なお、このとき、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３、および、ヒータユニット２１Ｂの複数のバルブ２１３の全ては、閉じている。

【0094】

次に、制御部は、第２圧力スイッチ６２４がオンになったことを条件として、ヒータユニット２１Ａのポンプ２１６、および、ヒータユニット２１Ｂのポンプ２１６を作動させる。

【0095】

すると、ヒータユニット２１Ａおよびヒータユニット２１Ｂのそれぞれのタンク２１１Ａ、２１１Ｂに熱媒体が溜まる。

【0096】

そして、ヒータユニット２１Ａのタンク２１１Ａ、および、ヒータユニット２１Ｂのタンク２１１Ａに十分に熱媒体が溜まると、ヒータユニット２１Ａのフロートスイッチ２１４、および、ヒータユニット２１Ｂのフロートスイッチ２１４は、オンになる。

【0097】

これにより、供給ユニット６から蒸気発生ユニット２への熱媒体の供給が、完了する。

【0098】

（２）昇温ステップ
次に、昇温ステップでは、温度調節システム１は、ヒータユニット２１Ａのタンク２１１Ａ、２１１Ｂ内の熱媒体、および、ヒータユニット２１Ｂのタンク２１１Ａ、２１１Ｂ内の熱媒体を、所定の第１温度まで昇温する。第１温度は、例えば、１２０℃以上、好ましくは、１２５℃以上、より好ましくは、１３０℃以上であり、例えば、１５０℃未満である。本実施形態では、第１温度は、１３５℃である。

【0099】

詳しくは、制御部は、ヒータユニット２１Ａのフロートスイッチ２１４がオンであることを条件として、ヒータユニット２１Ａのヒータ２１２Ａ、２１２Ｂをオンし、ヒータユニット２１Ｂのフロートスイッチ２１４がオンであることを条件として、ヒータユニット２１Ｂのヒータ２１２Ａ、２１２Ｂをオンする。

【0100】

これにより、ヒータユニット２１Ａのタンク２１１Ａ、２１１Ｂ内の熱媒体、および、ヒータユニット２１Ｂのタンク２１１Ａ、２１１Ｂ内の熱媒体の昇温が開始される。

【0101】

なお、制御部は、ヒータユニット２１Ａの温度センサ２１７によって検知された温度が第１温度になるように、ヒータユニット２１Ａのヒータ２１２Ａ、２１２Ｂを制御する。

【0102】

また、制御部は、ヒータユニット２１Ｂの温度センサ２１７によって検知された温度が第１温度になるように、ヒータユニット２１Ｂのヒータ２１２Ａ、２１２Ｂを制御する。

【0103】

ヒータユニット２１Ａの温度センサ２１７によって検知された温度が第１温度になれば、ヒータユニット２１Ａの昇温が完了する。

【0104】

また、ヒータユニット２１Ｂの温度センサ２１７によって検知された温度が第１温度になれば、ヒータユニット２１Ｂの昇温が完了する。

【0105】

（３）温度調節ステップ
次に、温度調節ステップでは、温度調節システム１は、対象Ａの温度を調節する。

【0106】

詳しくは、対象Ａを加熱する場合、制御部は、まず、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３の全てを開く。複数のバルブ２１３は、タンク２１１Ａ内の熱媒体の温度が、第１温度以上である状態で、開かれる。複数のバルブ２１３は、同じタイミングで開く。好ましくは、複数のバルブ２１３は、同時に開く。複数のバルブ２１３が同じタイミングで開くことにより、タンク２１１Ａ内の気圧を一気に下げることができる。そのため、所望のタイミングで蒸気を大量に発生させることができる。

【0107】

ヒータユニット２１Ａからの蒸気は、蒸気供給ライン４を通って、過熱蒸気発生ユニット３のチャンバ３１Ａに供給される。

【0108】

ここで、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３の全てを開くと、ヒータユニット２１Ａのタンク２１１Ａ内の熱媒体の温度は、徐々に低下する。

【0109】

制御部は、ヒータユニット２１Ａの温度センサ２１７によって検知された温度が第２温度未満になったことを条件として、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３の全てを閉じる。第２温度は、第１温度よりも低い。第２温度は、蒸気が発生する温度である。第２温度は、標準気圧における飽和温度である。第２温度は、例えば、１１０℃以上、好ましくは、１２０℃以上、例えば、１３０℃未満である。本実施形態では、第２温度は、１２８℃である。

【0110】

次に、制御部は、ヒータユニット２１Ｂの温度センサ２１７によって検知された温度が第２温度以上であることを条件として、ヒータユニット２１Ｂの複数のバルブ２１３の全てを開く。つまり、複数のヒータユニット２１のうちの一のヒータユニット２１Ａのバルブ２１３は、複数のヒータユニット２１のうちの他のヒータユニット２１Ｂのバルブ２１３が閉じている状態で、開かれる。

【0111】

次に、制御部は、ヒータユニット２１Ｂの温度センサ２１７によって検知された温度が第２温度未満になったことを条件として、ヒータユニット２１Ｂの複数のバルブ２１３の全てを閉じ、ヒータユニット２１Ａの温度センサ２１７によって検知された温度が第２温度以上であることを条件として、ヒータユニット２１Ａの複数のバルブ２１３の全てを、再度開く。

【0112】

つまり、複数のバルブ２１３は、タンク２１１Ａ内の熱媒体の温度が、蒸気が発生する温度（第２温度）以上である状態で、開かれる。また、制御部は、ヒータユニット２１Ａのバルブ２１３と、ヒータユニット２１Ｂのバルブ２１３とを、交互に開く。これにより、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３へ、第２温度以上の蒸気を連続して供給できる。

【0113】

そして、制御部は、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３への蒸気の供給を開始した後、過熱蒸気発生ユニット３のヒータ３２Ａ、３２Ｂをオンする。これにより、過熱蒸気発生ユニット３に供給された蒸気は、加熱され、過熱蒸気になる。過熱蒸気は、過熱蒸気供給ライン５を通って、対象Ａに供給される。

【0114】

制御部は、過熱蒸気供給ライン５の温度センサ５１によって検知された温度が第３温度になるように、ヒータ３２Ａ、３２Ｂを制御する。第３温度は、第１温度よりも高い。本実施形態では、第３温度は、６００℃である。

【0115】

過熱蒸気が対象Ａに供給されることにより、対象Ａは、加熱される。

【0116】

なお、対象Ａを通過した熱媒体は、戻しライン７を通って、供給ユニット６に戻る。このとき、対象Ａを通過した熱媒体は、第１熱交換器４３を通る。対象Ａを通過した熱媒体の温度が、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気の温度よりも高い場合、対象Ａを通過した熱媒体は、第１熱交換器４３内において、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気を加熱する。

【0117】

これにより、対象Ａを通過した熱媒体の熱を利用して、省エネルギー化を図りつつ、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気を加熱できる。

【0118】

次に、加熱された対象Ａを冷却する場合、制御部は、過熱蒸気発生ユニット３のヒータ３２Ａ、３２Ｂをオフする。

【0119】

すると、蒸気発生ユニット２からの蒸気が、加熱されないまま、過熱蒸気発生ユニット３および過熱蒸気供給ライン５を通って、対象Ａに供給される。これにより、過熱蒸気によって加熱されていた対象Ａは、冷却される。

【0120】

ここで、過熱蒸気発生ユニット３のヒータ３２Ａ、３２Ｂをオフすると、過熱蒸気発生ユニット３のチャンバ３１Ａ、３１Ｂ内の温度が下がるので、蒸気発生ユニット２からの蒸気の一部は、チャンバ３１Ａ、３１Ｂ内で凝縮し、液体となる。

【0121】

そこで、制御部は、チャンバ３１Ａ、３１Ｂ内に溜まった液体の熱媒体を戻しライン７に戻すために、ドレンバルブ３５を開く。

【0122】

詳しくは、制御部は、温度センサ３３Ａによって検知された温度、または、温度センサ３３Ｂによって検知された温度のどちらかが第４温度以下になった場合に、ドレンバルブ３５を開く。第４温度は、例えば、１２５℃以下、好ましくは、１２０℃以下である。本実施形態では、第４温度は、１２０℃である。

【0123】

本実施形態では、制御部は、ドレンバルブ３５を間欠的に開く。具体的には、制御部は、ドレンバルブ３５を第１時間開いた後、ドレンバルブ３５を閉じ、第２時間経過したことを条件として、再度、温度センサ３３Ａによって検知された温度、および、温度センサ３３Ｂによって検知された温度を取得する。そして、温度センサ３３Ａによって検知された温度、または、温度センサ３３Ｂによって検知された温度のどちらかが第４温度以下であった場合、再度、ドレンバルブ３５を開く。第１時間および第２時間は、適宜設定可能である。本実施形態では、第１時間は、５秒であり、第２時間は、７秒である。

【0124】

なお、制御部は、温度センサ３３Ａによって検知された温度、または、温度センサ３３Ｂによって検知された温度のどちらかが第４温度以下であれば、対象Ａを加熱する場合の初期など、対象Ａを冷却する場合以外でもドレンバルブ３５を開く。

【0125】

３．作用効果
（１）温度調節システム１によれば、図１に示すように、蒸気発生ユニット２と対象Ａとの間に、過熱蒸気発生ユニット３が介在されている。

【0126】

そのため、蒸気発生ユニット２を、蒸気を発生可能な状態で待機させておき、対象Ａに過熱蒸気を供給したいタイミングで、過熱蒸気発生ユニット３を作動させて、過熱蒸気を発生させることができる。

【0127】

その結果、対象Ａに対して所望の温度の過熱蒸気を供給できる。

【0128】

（２）温度調節システム１によれば、図１に示すように、第１熱交換器４３により、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気を、対象Ａを通過した熱媒体との熱交換により加熱できる。

【0129】

そのため、対象Ａを通過した熱媒体の熱を利用することにより、省エネルギー化を図りつつ、蒸気発生ユニット２から過熱蒸気発生ユニット３に向かう蒸気を加熱できる。

【0130】

（３）温度調節システム１によれば、図１に示すように、蒸気発生ユニット２に熱媒体を供給する供給ユニット６と、対象Ａから第１熱交換器４３を通って供給ユニット６に戻る熱媒体を冷却する第２熱交換器７１とを備える。

【0131】

そのため、対象Ａと供給ユニット６との間で熱媒体を循環させることができる。

【0132】

特に、熱媒体として工業用水または水道水を使用する場合、一般的なボイラーでは、蒸気または過熱蒸気を発生させることによって減少した分、工業用水または水道水を補充する。そのため、工業用水または水道水に含まれている硬質成分（スケール）などの不純物がボイラー内に蓄積する。そのため、熱媒体として工業用水または水道水を使用する場合、ボイラーでは、不純物を取り除くために軟水器等の設備が必要になる。

【0133】

この点、温度調節システム１によれば、対象Ａと供給ユニット６との間で熱媒体を循環させるので、工業用水または水道水の補充を抑制できる。

【0134】

そのため、軟水器等の設備が無くても、温度調節システム１内における不純物の蓄積を抑制できる。

【0135】

（４）温度調節システム１によれば、ヒータユニット２１のバルブ２１３は、タンク２１１Ａ内の熱媒体の温度が、蒸気が発生する第２温度以上である状態で、開かれる。

【0136】

そのため、タンク２１１Ａ内の熱媒体の温度が第２温度以上である状態で、バルブ２１３を閉じて蒸気発生ユニット２を待機させておき、対象Ａに過熱蒸気を供給したいタイミングで、バルブ２１３を開いてタンク２１１Ａ内の気圧を下げることにより、蒸気を発生させることができる。

【0137】

これにより、簡易な構成で、所望のタイミングで蒸気を発生させることができる。

【0138】

（５）温度調節システム１によれば、図１に示すように、蒸気発生ユニット２は、複数のヒータユニット２１Ａ、２１Ｂを有する。

【0139】

そのため、蒸気の発生量を確保できる。

【0140】

（６）温度調節システム１によれば、複数のヒータユニット２１のうちの一のヒータユニット２１Ａのバルブ２１３は、複数のヒータユニット２１のうちの他のヒータユニット２１Ｂのバルブ２１３が閉じている状態で、開かれる。

【0141】

言い換えると、対象Ａに過熱蒸気を供給するとき、他のヒータユニット２１Ｂのバルブ２１３を閉じた状態で、複数のヒータユニット２１のうちの一のヒータユニット２１Ａだけ、バルブ２１３を開く。

【0142】

これにより、他のヒータユニット２１Ｂ内の温度を、第２温度以上に維持した状態で、過熱蒸気発生ユニットに蒸気を送ることができる。

【0143】

（７）温度調節システム１によれば、各ヒータユニット２１の複数のバルブ２１３は、同じタイミングで開く。

【0144】

これにより、タンク２１１Ａ内の気圧を一気に下げることができる。

【0145】

その結果、所望のタイミングで蒸気を大量に発生させることができる。

【0146】

４．変形例
（１）温度調節システム１の装置構成は、限定されない。

【0147】

例えば、温度調節システム１は、１つの装置として構成されてもよい。

【0148】

また、例えば、温度調節システム１は、供給ユニット６、蒸気発生ユニット２および第２熱交換器７１を備える第１の装置と、過熱蒸気発生ユニット３および第１熱交換器４３を備える第２の装置とを含んでもよい。

【0149】

また、例えば、温度調節システム１は、供給ユニット６および第２熱交換器７１を備える第１の装置と、蒸気発生ユニット２を備える第２の装置と、過熱蒸気発生ユニット３および第１熱交換器４３を備える第３の装置とを含んでもよい。

【0150】

（２）複数のヒータユニット２１のそれぞれは、複数のバルブ２１３の代わりに、１つの大口径のバルブを有してもよい。

【符号の説明】

【0151】

１ 温度調節システム
２ 蒸気発生ユニット
３ 過熱蒸気発生ユニット
６ 供給ユニット
２１ ヒータユニット
４３ 第１熱交換器
７１ 第２熱交換器
２１１ タンク
２１２ ヒータ
２１３ バルブ
Ａ 対象

【図1】