(57)【要約】【課題】ガス加熱装置を提供する。【解決手段】被加熱流体を発熱体に接触させることにより加熱流体を製造する装置において、容器内部に設置されたマイクロ波吸収性に優れた発熱体と、該容器外部に設置された前記発熱体を加熱するマイクロ波加熱手段とを有することを特徴とするガス加熱装置、発熱体が、マイクロ波照射による自己発熱により８００℃以上に発熱することが可能なセラミック材料から構成される前記のガス加熱装置、及び前記のガス加熱装置のガス流入口に水蒸気あるいは水蒸気を含む混合ガスを導入し、容器内部に設置された発熱体に該ガスを接触させることにより過熱水蒸気又は水素含有ガスを製造することを特徴とする高温ガス製造方法。【効果】本発明により、８００℃以上の過熱水蒸気を長時間、安定して供給することができる。【選択図】図１
2006275351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱流体を発熱体に接触させることにより加熱流体を製造する装置において、容器内部に設置されたマイクロ波吸収性に優れた発熱体と、該容器外部に設置された前記発熱体を加熱するマイクロ波加熱手段とを有することを特徴とするガス加熱装置。
【請求項２】
発熱体が、マイクロ波照射による自己発熱により８００℃以上に発熱することが可能なセラミック材料から構成される請求項１に記載のガス加熱装置。
【請求項３】
容器が、８００℃以上の耐熱性を有するセラミック材料から構成される請求項１に記載のガス加熱装置。
【請求項４】
少なくとも水蒸気を含む被加熱流体を発熱体と接触させることによって６００℃以上の高温過熱水蒸気を発生させる請求項１から３のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項５】
少なくとも水蒸気を含む被加熱流体を発熱体と接触させることによって水素含有ガスを発生させる請求項１から４のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項６】
被加熱流体が水蒸気を含むガスであって、発熱体と接触させることによって水素含有ガスを発生させる請求項１から４のいずれかに記載のガス加熱装置。
【請求項７】
容器が、被加熱流体の流入口及び加熱流体の排出口を備えた請求項１に記載のガス加熱装置。
【請求項８】
被加熱流体が、水又は水蒸気である請求項１に記載のガス加熱装置。
【請求項９】
マイクロ波発生装置を導波管を経て接続したチャンバの内部に、ガス流入口とガス流出口を有するセラミック容器を設置し、該容器の内部にマイクロ波吸収発熱体を設置し、該容器に被加熱流体を導入するガス送入管と加熱流体を送出するガス送出管を接続したことを特徴とするガス加熱装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のガス加熱装置のガス流入口に水蒸気あるいは水蒸気を含む混合ガスを導入し、容器内部に設置された発熱体に該ガスを接触させることにより過熱水蒸気又は水素含有ガスを製造することを特徴とする高温ガス製造方法。
【請求項１１】
高温ガスが、８００℃以上の過熱水蒸気である請求項１０に記載の高温ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なガス加熱装置に関するものであり、更に詳しくは、セラミック材料から成るマイクロ波吸収発熱体とマイクロ波加熱手段を組み合わせて、高温の過熱水蒸気を長時間、安定して供給することを可能とする高温過熱水蒸気製造装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、従来装置では困難と考えられていた、８００℃以上の高温の過熱水蒸気を長時間、安定して発生できるとともに、高温過熱水蒸気による有機性廃棄物の分解処理や有害化学物質の分解除去、及びバイオマスを含めた未利用資源からの水素の製造等に好適に利用することが可能であり、しかも、長期間使用しても劣化のない高耐腐食性能を有する新しい加熱方式による新しいガス加熱装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００３】
蒸気発生器（スチーマー）をはじめとするガス加熱装置は、その発熱手段として、抵抗式ヒータのほか、電磁誘導加熱を利用したヒータ等も提案されている。水蒸気の発生装置を例に挙げると、水をパイプの中に流通させている間にそのパイプを電気ヒータ等により加熱して水蒸気に変えるとともに、その水蒸気を前記加熱手段で更に加熱して過熱水蒸気を発生させる外熱式のガス加熱方法が最も一般的な方法として知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、このような外熱方式でガスを加熱した場合、熱交換の効率が悪く、急速かつ高温にガスを加熱できないという問題があった。そこで、最近では、以下のように、誘導加熱により加熱された発熱手段に、直接、被加熱ガスを流通させ、効果的にガスの加熱を行う手法が開発されている。
【０００５】
例えば、垂直方向に立てられた中空内部の下端側を滞水ゾーンとする導電性の筒体、又は中空内部のほぼ全長に亘って導電性の資材が配備された非導電性の筒体と、前記滞水ゾーンに水を供給する給水部と、前記滞水ゾーンの水位を調整する水位調整機構と、前記筒体の外周囲に前記滞水ゾーン並びにその上方に残された空間ゾーンに亘って巻かれた誘導コイルとを備えて成る過熱水蒸気発生装置が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、例えば、低周波から高周波まで切替え通電可能な誘導コイルが巻き回された円筒状絶縁セラミック体と、該円筒状絶縁セラミックス体内に積層配置される複数の流路用貫通穴が形成された円盤状誘導発熱体と、該円盤状誘導発熱体間に介装されるリング状絶縁スペーサーとを備えて成り、前記円筒状セラミック体の低板部に絶縁体内に流体を供給する流体供給口を設けるとともに、前記円筒状絶縁セラミック体の天板部に絶縁体内部で誘導加熱により熱交換されて高温となった蒸気の取出し口を設けてなることを特徴とする高温蒸気発生装置が提案されている（特許文献３）。
【０００７】
誘導加熱を用いた先行文献の装置では、加熱を目的としたガスと発熱手段が直接的に接触するので、熱交換が容易であり、高い効率でガスの加熱を行うことが可能である。しかし、高温加熱を目的とした場合、その加熱原理から、いくつかの問題点を有していた。
【０００８】
誘導加熱においては、誘導加熱コイルと発熱手段を至近距離で設置させる必要がある。誘導加熱コイルとしては、銅製の水冷コイルが最も一般的に用いられている。このため、発熱手段が高温に加熱された場合、コイルの融損を防ぐために冷却水量を増大させる必要があり、結果として、水冷コイルからの熱損失が極めて大きくなるという問題点があった。
【０００９】
また、誘導加熱において、発熱手段は、導電体の必要があり、このための導電性材料としては、金属、金属間化合物あるいはカーボンが最も汎用的に用いられている。しかし、いずれの材料も、高温の水蒸気中での耐食性に乏しく、８００℃を超える過熱水蒸気を長期にわたり安定して発生させることは困難であるという問題点があった。
【００１０】
このように、誘導加熱により、ガス流路に設置した発熱手段を直接的に加熱する手法は、ガスの加熱温度がさほど高くない場合においては高い効率を有するものの、例えば、ガスを８００℃以上の高温に加熱する場合は、効率が低下すること、また、過熱水蒸気など腐食性の強いガスを高温に加熱することは非常に困難であること、等の問題点を有していた。
【００１１】
特に、過熱水蒸気の利用分野は、例えば、乾燥、殺菌、及び食品加工などにとどまらず、最近では、例えば、有機性廃棄物や有害物質の分解除去あるいはバイオマス等の高度資源化へ用いられるようになってきた。後者の利用においては、より高温で多量の過熱水蒸気の供給が求められ、誘導加熱による前記構造の装置では、この要望に十分応えられないという問題があった。
【００１２】
一方、マイクロ波加熱による過熱水蒸気の製造方法について、先行文献には、例えば、マイクロ波透過性を持ち、かつ通気性と吸水性を有する多孔体を加熱することにより短時間で過熱水蒸気を発生させることを目的とした装置が提案されている（特許文献５）。しかし、本装置は、調理用の過熱水蒸気（〜３００℃程度）の発生を目的にマイクロ波透過性多孔体に保持された水をマイクロ波で直接加熱するものであり、コンセプト、及び過熱水蒸気の温度域ともに本発明と大きく相違している。
【００１３】
また、他の文献には、半導体製造用の高純度水蒸気を製造するために、マイクロ波で直接純水を加熱する装置が提案されている（特許文献４）。しかし、この装置では、生成する水蒸気は低温飽和水蒸気であり、半導体プロセス用に更に加熱管で再加熱することを前提にしている。このように、従来、誘導加熱やマイクロ波加熱による過熱水蒸気の製造が種々試みられてきたが、８００℃以上の過熱水蒸気を長時間、安定して供給することは困難とされており、当技術分野では、高温で多量の過熱水蒸気を供給することが可能な新しい技術を開発することが強く要請されていた。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−４１５６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７５３７号公報
【特許文献３】特開２００３−３３６８０１号公報
【特許文献４】特開２００１−２６７０６１号公報
【特許文献５】特開平９−２７３７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような状況下において、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、高温で多量の過熱水蒸気を供給することが可能な新しいガス加熱装置を開発することを目標として鋭意研究を重ねる中で、ガス流路に設置した発熱体を直接加熱することによりガスを加熱する手法において、誘導加熱に代替し得る加熱手段を検討した結果、マイクロ波吸収発熱体とマイクロ波加熱手段を組み合わせることにより所期の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の目的は、水蒸気などの腐食性の強いガスを高い効率でかつ８００℃以上の高温に加熱して長時間、安定して供給することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）被加熱流体を発熱体に接触させることにより加熱流体を製造する装置において、容器内部に設置されたマイクロ波吸収性に優れた発熱体と、該容器外部に設置された前記発熱体を加熱するマイクロ波加熱手段とを有することを特徴とするガス加熱装置。
（２）発熱体が、マイクロ波照射による自己発熱により８００℃以上に発熱することが可能なセラミック材料から構成される前記（１）に記載のガス加熱装置。
（３）容器が、８００℃以上の耐熱性を有するセラミック材料から構成される前記（１）に記載のガス加熱装置。
（４）少なくとも水蒸気を含む被加熱流体を発熱体と接触させることによって６００℃以上の高温過熱水蒸気を発生させる前記（１）から（３）のいずれかに記載のガス加熱装置。
（５）少なくとも水蒸気を含む被加熱流体を発熱体と接触させることによって水素含有ガスを発生させる前記（１）から（４）のいずれかに記載のガス加熱装置。
（６）被加熱流体が水蒸気を含むガスであって、発熱体と接触させることによって水素含有ガスを発生させる前記（１）から（４）のいずれかに記載のガス加熱装置。
（７）容器が、被加熱流体の流入口及び加熱流体の排出口を備えた前記（１）に記載のガス加熱装置。
（８）被加熱流体が、水又は水蒸気である前記（１）に記載のガス加熱装置。
（９）マイクロ波発生装置を導波管を経て接続したチャンバの内部に、ガス流入口とガス流出口を有するセラミック容器を設置し、該容器の内部にマイクロ波吸収発熱体を設置し、該容器に被加熱流体を導入するガス送入管と加熱流体を送出するガス送出管を接続したことを特徴とするガス加熱装置。
（１０）前記（１）から（９）のいずれかに記載のガス加熱装置のガス流入口に水蒸気あるいは水蒸気を含む混合ガスを導入し、容器内部に設置された発熱体に該ガスを接触させることにより過熱水蒸気又は水素含有ガスを製造することを特徴とする高温ガス製造方法。
（１１）高温ガスが、８００℃以上の過熱水蒸気である前記（１０）に記載の高温ガス製造方法。
【００１７】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、被加熱流体を発熱体に接触させることにより加熱流体を製造する装置において、容器内部に設置されたマイクロ波吸収性に優れた発熱体（マイクロ波吸収発熱体）と、該容器外に設置された前記発熱体を加熱するマイクロ波加熱手段とを組み合わせたこと、そして、前記発熱体を、マイクロ波照射による自己発熱により８００℃以上に発熱することが可能なセラミックス材料で構成したこと、少なくとも水蒸気を含む被加熱流体を前記発熱体と接触させることによって６００℃以上の高温過熱水蒸気を発生させること、を特徴とするものである。
【００１８】
本発明において、前記被加熱流体として、例えば、水又は水蒸気を使用することが可能であり、該被加熱流体を発熱体と接触させることによって、過熱水蒸気を発生させることが可能である。また、本発明では、水を水蒸気（ガス）として容器に導入して過熱水蒸気を製造する際に、ガスにメタンなどの炭化水素ガスを混入する、あるいは炭素や有機物を混在させることにより、水素含有ガスを発生させることが可能である。
【００１９】
本発明は、上述のマイクロ波吸収発熱体と、マイクロ波加熱手段を組み合わせて、被加熱流体をマイクロ波を吸収して高温に加熱された発熱体と直接的に接触させて８００℃以上の高温過熱水蒸気を連続的に製造することを特徴とするものであり、これらの基本構成のほかは、適宜の手段を任意に付加することが可能である。また、本発明のガス加熱装置の具体的な構成についても、その使用目的等に応じて任意に設計することが可能である。
【００２０】
本発明では、マイクロ波発生装置を導波管を経て接続したチャンバの内部に、ガス流入口とガス流出口を有するセラミック容器を設置し、該容器の内部にマイクロ波吸収発熱体を設置し、該容器に被加熱流体を導入するガス送入管と加熱流体を送出するガス送出管を接続したことを特徴とするガス加熱装置が好適なものとして例示される。そして、本発明では、被加熱流体をマイクロ波吸収発熱体と接触させることにより８００℃以上の高温加熱流体とすることができるものであれば、装置の形状及び構造、材質等は特に制限されるものではない。
【００２１】
以下、本発明について、図面を参照しながら、好ましい実施の形態について説明する。本発明の装置は、その基本構成として、図１に示されるように、マイクロ波発生装置１１を導波管１２を経て接続したチャンバ１３の内部に、ガス流入口１４ａとガス流出口１４ｂを有するセラミック容器１４を設置し、更に、該セラミック容器１４の内部にマイクロ波吸収発熱体１５を設置し、該セラミック容器１４にガス送入管２１とガス送出管２２を接続して構成される。更に、該ガス送入管２１は、ガス供給手段２０に接続される。
【００２２】
本発明の装置では、保温のために、容器１４の内部又は外側に多孔質アルミナ製等の断熱材を設置することが好ましい。マイクロ波発生装置１１から導波管１２を経てチャンバ１３の内部にマイクロ波を供給すると、マイクロ波吸収発熱体１５は、マイクロ波を吸収して高温に加熱され、ガス流入口１４ａからセラミック容器１４に送入されたガスは、マイクロ波吸収発熱体１５に接触して高温に加熱され、ガス送出管２２から外部へ運ばれる。
【００２３】
本発明では、マイクロ波の周波数は１〜１００ＧＨｚが好ましく、特に、２．４５ＧＨｚが好ましい。１ＧＨｚ以下の周波数では加熱効率が低くなり、一方、１００ＧＨｚ以上ではマイクロ波発振器が高価になり好ましくない。周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器は最も普及しており、該発振器を使用することで、マイクロ波発生装置１１を小型かつ安価なものとすることができる。
【００２４】
前記チャンバ１３は、マイクロ波を外部に漏洩させないために、電気良導体である金属で構成される。また、文献（例えば、特開２００３−２７７１５７号公報）で知られているように、チャンバ１３内のマイクロ波の分布を均一にするために、金属製のプロペラ１６をチャンバ１３内に回転可能に設置することが好ましい。
【００２５】
前記マイクロ波吸収発熱体１５は、マイクロ波を吸収して自己発熱により発熱し、更に、直接的にガスを加熱する役割を果たすために、マイクロ波吸収特性に優れた材料から構成され、更には、ガスを効率的に加熱するために、マイクロ波加熱により容易に８００℃以上に加熱できる材料であることが望ましい。このような材料として、好適には、例えば、炭化ケイ素や、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン等の酸化物、更に、これらの物質を含む複合材料等が挙げられる。しかし、これらに制限されるものではなく、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。
【００２６】
マイクロ波吸収発熱体１５は、例えば、ボール状、柱状、チューブ状等の任意の形状を持つ緻密体あるいは多孔体として、その複数個をセラミック容器１４に充填、あるいは三次元的に繋がった空隙を持つ多孔体の塊としてセラミック容器１４に設置する。セラミック容器１４の保温のために、セラミック容器１４とマイクロ波吸収発熱体１５の間、あるいはセラミック容器１４の外部に多孔質アルミ等の断熱材を設置することも適宜可能である。
【００２７】
前記セラミック容器１４は、加熱された高温ガスの流路となり、また、高温に加熱されたマイクロ波吸収発熱体１５の保持の役割を果たす。従って、セラミック容器１４は、８００℃以上の耐熱性を有する緻密質セラミック材料で構成されることが望ましい。また、セラミック容器１４の内部に設置されたマイクロ波吸収発熱体１５をマイクロ波により効率的に加熱するために、セラミック容器１４は、マイクロ波吸収発熱体１５に比べてマイクロ波を吸収し難い材料で構成される。このような要件を満たすセラミック容器１４の材料としては、好適には、例えば、石英、アルミナ、窒化ケイ素、ムライトなどが挙げられるが、これらに制限されるものではなく、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。
【００２８】
また、上記に述べたことと同じ理由により、セラミック容器１４を断熱するための断熱材は、マイクロ波吸収発熱体１５よりもマイクロ波を吸収し難い材料で構成される。特に、マイクロ波吸収発熱体として、炭化ケイ素などのセラミック材料を使用した場合、該材料は、高温過熱水蒸気中でも劣化が少ない。例えば、本発明において、マイクロ波吸収発熱体として好適に用いられる炭化ケイ素は、過熱水蒸気中では１２００℃まではほとんど酸化劣化がないことが知られている（E. J. Opila, “Variation of the Oxidation Rate of Silicon Carbide with Water-Vapor Pressure,” Journal of the American Ceramic Society, 82 [3] 625-36 (1999)）。
【００２９】
また、セラミック容器１４も、耐熱性と耐水蒸気腐食性に優れている石英、アルミナ、窒化ケイ素、ムライト等のセラミック材料で構成することが可能であるため、本発明の装置は、高温過熱水蒸気の発生装置として好適に使用できるものである。また、本発明の装置では、水蒸気をガスとして送入する場合、加熱用ヒーターの間隙に炭素や有機物を混在させることにより、あるいはガスにメタンなどの炭化水素ガスを混入させることにより、水素含有ガスを効率的に製造することも可能である。すなわち、本発明の装置は、過熱水蒸気の発生装置の他、水素含有ガス製造装置としても好適に用いることができる。
【００３０】
従来の誘導加熱方式によるガス加熱装置においては、例えば、金属ヒータやカーボンヒータがヒータとして用いられているが、これらのヒータを過熱水蒸気中で使用した場合、６００℃以上で劣化し、電気ヒータとしての安定性が損なわれるだけでなく、加熱できなくなる場合もある。一方、セラミック容器とマイクロ波吸収発熱体で構成される本発明の装置では、８００℃以上の過熱水蒸気中でも劣化がほとんどなく、長時間、安定して使用できる等の優位性がある。
【００３１】
また、従来、マイクロ波加熱により過熱水蒸気を製造することは提案されているが、従来装置は、水をマイクロ波で直接加熱する方式のものであり、８００℃以上の高温の過熱水蒸気を発生させることは困難であった。これに対して、本発明の装置では、マイクロ波照射による自己発熱により８００℃以上に発熱することが可能なセラミックス材料から成るマイクロ波吸収発熱体と該発熱体を加熱するマイクロ波加熱手段を組み合わせたことにより、従来装置では困難とされていた、８００℃以上の高温過熱水蒸気を長時間、安定して供給することを可能とするとともに、高温過熱水蒸気による劣化のない高耐食性の装置を提供することを可能とするものである。本発明は、マイクロ波を吸収して高温に加熱されたマイクロ波吸収発熱体に気体又は液体を接触させて効率良く高温に加熱されたガスを製造するものであり、それにより、８００℃以上の高温過熱水蒸気を長時間、安定供給することを実現するものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明により、次のような効果が奏される。
（１）本発明の装置は、８００℃を超える過熱水蒸気を長期にわたり、安定して発生させることができる。
（２）本発明の装置は、高温過熱水蒸気中でも劣化がほとんどなく、長期間、安定して使用できる。
（３）本発明の装置は、高温過熱水蒸気の発生装置、及び水素含有ガス製造装置として使用することが可能である。
（４）セラミックス材料から成る発熱体とマイクロ波加熱手段で構成される８００℃以上の高温過熱水蒸気の発生に好適な新しい過熱水蒸気発生装置を提供することができる。
（５）本発明の装置は、８００℃以上の高温過熱水蒸気を容易に製造することができ、高温過熱水蒸気による有機性廃棄物の分解処理や有害化学物質の分解除去に利用することができる。
（６）本装置により製造された高温過熱水蒸気を用いることにより、バイオマスを含めた未利用資源から高効率に水素を製造することができる。
（７）また、上記のバイオマスの高度資源化においては、本装置のチャンバー内に直接バイオマスを投入することにより、マイクロ波による有機物の脱水処理が同時に生ずるため従来のシステムに比べて極めて高い効率で水素を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例の範囲に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
本実施例では、本発明の実施の形態１として、図２に示す装置を作製し、該装置を用いて過熱水蒸気を製造した。マイクロ波吸収発熱体１５を収容する筒状の容器１４、ガス送入管２３ａ並びにガス送出管２３ｂは、石英ガラス製とした。容器１４の上部と底部には、ガス流入口と流出口が設けられており、それぞれ摺り合せ構造によりガス送入管２３ａとガス送出管２３ｂに接続される。保温のために、容器１４の内部には、厚み１０ｍｍの多孔質アルミナ製断熱材１７ａを設置し、更にその内部に、直径１０ｍｍの緻密質炭化ケイ素ボールから成る発熱体１５を約１５０ｍｍの高さに充填した。
【００３５】
ステンレス製のチャンバ１３には、４本の導波管１２ａ〜１２ｄが接続され、それぞれの導波管は、発振周波数２．４５ＧＨｚのマグネトロン式マイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄに接続された。また、チャンバ１３内のマイクロ波の分布を均一にするために、チャンバ１３内に金属製のプロペラ１６ａを回転可能に設置した。
【００３６】
マイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄから発振されたマイクロ波は、導波管１２ａ〜１２ｄを通ってチャンバ１３内に入射され、発熱体（炭化ケイ素ボール）１５が発熱した。その後、ガス送入管２３ａから１００℃の水蒸気を送入した。合計４台のマイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄを用い、総出力４ｋＷでマイクロ波を発振させたところ、８００℃の過熱水蒸気ガスが発生して、ガス送出管２３ｂから放出された。
【実施例２】
【００３７】
本実施例では、実施の形態２として、実施例１と同じ装置を用いて過熱水蒸気を製造した。本装置では、容器１４内部に充填した炭化ケイ素ボールの隙間にカーボン粉末を分散させた。マイクロ波照射により炭化ケイ素ボールを発熱させた後、ガス送入管２３ａから１００℃の水蒸気を送入した。合計４台のマイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄを用い、総出力５ｋＷでマイクロ波を発振させたところ、水素を１０ｖｏｌ％以上含む８００℃の過熱水蒸気ガスが発生して、ガス送出管２３ｂから放出された。
【実施例３】
【００３８】
本実施例では、本発明の実施の形態３として、図３に示す装置を作製し、該装置を用いて過熱水蒸気を製造した。発熱体を収容する筒状の容器１４、ガス送入管２３ａ並びにガス送出管２３ｂは、窒化ケイ素で作製した。容器１４の上部と底部にはガス流入口と流出口が設けられており、耐熱セメントを用いてそれぞれガス送入管２３ａとガス送出管２３ｂに接合した。容器１４の内部には、直径１０ｍｍの緻密質炭化ケイ素ボールから成る発熱体１５を約１５０ｍｍの高さに充填し、更に、保温のために、容器１４の外側には、厚み約１５ｍｍの多孔質アルミナ製断熱材１７ａを設置した。
【００３９】
ステンレス製のチャンバ１３には、４本の導波管１２ａ〜１２ｄが接続され、それぞれの導波管は、発振周波数２．４５ＧＨｚのマグネトロン式マイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄに接続された。また、チャンバ１３内のマイクロ波の分布を均一にするために、チャンバ１３内に金属製のプロペラ１６ａ、１６ｂを回転可能に設置した。
【００４０】
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を、導波管を通ってチャンバ１３内に入射し、発熱体（炭化ケイ素ボール）１５を発熱させた。その後、ガス送入管２３ａから１００℃の水蒸気を送入した。合計４台のマイクロ波発振器１１ａ〜１１ｄを用い、総出力５ｋＷでマイクロ波を発振させたところ、１０００℃の過熱水蒸気ガスが発生して、ガス送出管２３ｂから放出された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上詳述したように、本発明は、マイクロ波加熱による過熱水蒸気の製造装置に係るものであり、本発明は、８００℃以上の高温過熱水蒸気を長時間、安定して供給することが可能な高効率のガス加熱装置を提供することを可能とするものである。本発明は、水蒸気等のガスを急速かつ高温に加熱することができるとともに、高い耐久性を有する新しいガス加熱装置を提供するものである。本発明は、特に、高温で多量の過熱水蒸気の供給が必要とされる、食品加工の分野や、有機性廃棄物や有害物質の分解除去あるいはバイオマス等の高度資源化の分野において、簡便な手段で、高温の過熱水蒸気を、長時間、安定して供給することを可能とするものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のガス加熱装置を模式的に示す図である。
【図２】実施例１において組み立てたガス加熱装置の概略図である。
【図３】実施例３において組み立てたガス加熱装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
（図１の符号）
１１    マイクロ波発生装置
１２    導波管
１３    チャンバ
１４    セラミック容器
１４ａ  ガス流入口
１４ｂ  ガス流出口
１５    マイクロ波吸収発熱体
１６    プロペラ
２０    ガス供給手段
２１    ガス送入管
２２    ガス送出管
（図２、図３の符号）
１１ ａ〜１１ｄ  マイクロ波発振器
１２ ａ〜１２ｄ  導波管
１３    チャンバ
１４    容器
１５    マイクロ波吸収発熱体
１６ａ、１６ｂ  プロペラ
１７ａ、１７ｂ  断熱材
２３ａ  ガス送入管
２３ｂ  ガス送出管
【図１】
2006275351.tif 000003
【図２】
2006275351.tif 000004
【図３】
2006275351.tif 000005