(57)【要約】【課題】より省エネルギー効果を高めることのできる熱処理装置を提供する。【解決手段】熱処理装置１は、被処理物１００に熱処理を行うための熱処理室２と、化学蓄熱材３と、を有している。熱処理室２は、被処理物１００を配置するための第１配置空間１５を有している。化学蓄熱材３は、第１配置空間１５に放出された流体が与えられることで化学反応によって発熱反応および吸熱反応の少なくとも一方を発生可能に構成されている。【選択図】        図１
2018115823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を配置するための配置空間を有し、前記被処理物に熱処理を行うための熱処理室と、
前記配置空間に放出された流体が与えられることで化学反応によって発熱反応および吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な化学蓄熱材と、
を備えていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱処理装置であって、
前記流体は、前記配置空間内で乾燥処理される前記被処理物から蒸発した水蒸気を含み、
前記水蒸気によって前記化学蓄熱材が前記発熱反応を生じることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であって、
前記流体は、前記配置空間に放出され前記被処理物を乾燥させるための乾燥用ガスを含み、
前記乾燥用ガスによって前記化学蓄熱材が前記吸熱反応を生じることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記熱処理室は、前記被処理物を加熱によって乾燥した後に冷却する乾燥炉を含み、
前記化学蓄熱材は、前記乾燥炉内に配置されていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記配置空間は、第１配置空間を構成し、
前記化学蓄熱材が配置される第２配置空間と、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間の熱の伝達および流体の移動を遮断するための遮断扉と、をさらに備え、
前記遮断扉は、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間を遮断した状態と、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間の遮断を解除した状態と、を切替可能に構成されていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記流体を前記配置空間および前記化学蓄熱材に供給するための流体通路をさらに備えていることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱処理装置であって、
ヒータをさらに備え、
前記流体通路は、所定の第１通路および第２通路を択一的に設定可能に構成され、
前記第１通路は、前記化学蓄熱材、前記ヒータ、および、前記配置空間に前記流体が流れるように、前記流体を循環させる通路であり、
前記第２通路は、前記配置空間、および、前記化学蓄熱材に前記流体を通過させる通路であることを特徴とする、熱処理装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記化学蓄熱材が設置されるベース部をさらに備え、
前記化学蓄熱材は、前記ベース部に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする、熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥炉等の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱処理装置は、被処理物が配置される炉を有し、この炉内の空間を高温にすることで、被処理物に熱処理を施すように構成されている。熱処理装置の一例としての乾燥炉は、当該乾燥炉内に配置された被処理物を高温で且つ乾燥したガスに曝すことで、被処理物を乾燥させる。そして、被処理物が乾燥した後、被処理物を冷却用のガスに曝すことで、この被処理物を冷却する。
【０００３】
熱処理装置においては、省エネルギーの観点から熱エネルギーの有効活用が求められている。熱エネルギーを活用するための構成として、化学蓄熱材が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。例えば、化学蓄熱材は、酸化反応および還元反応を利用して、発熱作用および吸熱作用を生じるように構成されている。化学蓄熱材は、乾燥した状態で水蒸気を与えられることで、発熱反応を生じる。一方、化学蓄熱材は、湿った状態から乾燥されることで、吸熱反応を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７６５０７２号明細書
【特許文献２】特許５１７７３８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、化学蓄熱材に発熱反応を生じさせるためには、高温流体である水蒸気を化学蓄熱材に供給する必要がある。同様に、化学蓄熱材に吸熱反応を生じさせるためには、高温の乾燥したガスを化学蓄熱材に供給する必要がある。このため、化学蓄熱材に発熱反応または吸熱反応を生じさせるための媒体に大きな熱エネルギーを与える必要がある。よって、熱処理装置に単に化学蓄熱材を設ける構成は、省エネルギーの観点から有効であるとはいえない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みることにより、より省エネルギー効果を高めることのできる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、被処理物を配置するための配置空間を有し、前記被処理物に熱処理を行うための熱処理室と、前記配置空間に放出された流体が与えられることで化学反応によって発熱反応および吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な化学蓄熱材と、を備えている。
【０００８】
この構成によると、配置空間に放出される流体、すなわち、被処理物の熱処理時に配置空間に存在する流体を、化学蓄熱材の水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方（以下、単に「熱反応」ともいう。」を発生させるために用いることができる。その結果、化学蓄熱材は、被処理物を加熱および冷却するために必要なエネルギーの少なくとも一部を賄うことができる。このように、被処理物の熱処理に際して配置空間に存在する流体を、化学蓄熱材に熱反応を発生させるための流体としてそのまま活用できる。これにより、化学蓄熱材に熱反応を発生させるための流体を、熱反応のためだけに加熱する必要がない。その結果、配置空間に存在する流体の熱エネルギーを、排熱利用によって効率的に活用できるとともに、化学蓄熱材による排熱回収および排熱放出の制御を、より省エネルギーで実現できる。以上の次第で、より省エネルギー効果を高めることのできる熱処理装置を実現できる。
【０００９】
（２）前記流体は、前記配置空間内で乾燥処理される前記被処理物から蒸発した水蒸気を含み、前記水蒸気によって前記化学蓄熱材が前記発熱反応を生じる場合がある。
【００１０】
この構成によると、被処理物の乾燥処理において被処理物から発生する水蒸気によって、化学蓄熱材に水和発熱反応を生じさせることができる。これにより、化学蓄熱材からの発熱によって配置空間の加熱を促進できる。このような構成により、化学蓄熱材に水和発熱反応を発生させるためだけの水蒸気を準備する必要がなく、化学蓄熱材に蓄積された排熱エネルギーの利用を通じて、被処理物の乾燥処理をより省エネルギーで実現できる。
【００１１】
（３）前記流体は、前記配置空間に放出され前記被処理物を乾燥させるための乾燥用ガスを含み、前記乾燥用ガスによって前記化学蓄熱材が前記吸熱反応を生じる場合がある。
【００１２】
この構成によると、例えば、被処理物の乾燥が完了した後も、配置空間に乾燥用ガスが供給される結果、化学蓄熱材も脱水される。これにより、化学蓄熱材の脱水による脱水吸熱反応が生じ、被処理物の冷却を促進でき排熱を回収できる。その上、化学蓄熱材の脱水吸熱反応は、化学蓄熱材における次の水和発熱反応のための準備としての反応でもある。これにより、乾燥が完了した被処理物とは別の被処理物がさらに乾燥処理される際に配置空間を加熱するためエネルギーを、化学蓄熱材に蓄積できる。このように、化学蓄熱材に脱水吸熱反応を生じさせるための流体として、被処理物を乾燥するための乾燥用ガスを活用できる。よって、化学蓄熱材に脱水吸熱反応を発生させるためだけの脱水用ガスを準備する必要がなく、被処理物への熱処理のための乾燥用ガスの利用を通じて、被処理物の乾燥処理をより省エネルギーで実現できる。
【００１３】
（４）前記熱処理室は、前記被処理物を加熱によって乾燥した後に冷却する乾燥炉を含み、前記化学蓄熱材は、前記乾燥炉内に配置されている場合がある。
【００１４】
この構成によると、化学蓄熱材が乾燥炉内に配置されていることで、乾燥炉において配置空間に存在する流体を直接に化学蓄熱材に曝すことができる。これにより、被処理物の乾燥時には、被処理物から配置空間に向かう水蒸気を化学蓄熱材に直接曝すこととなる。その結果、水蒸気による化学蓄熱材の水和発熱反応を通じて、被処理物の加熱（乾燥）を促進できる。また、被処理物の乾燥後の冷却時には、配置空間に放出された乾燥用ガスを化学蓄熱材に直接曝すこととなる。その結果、乾燥用ガスによる化学蓄熱材の脱水吸熱反応を通じて被処理物の冷却を促進できる上に、排熱を回収でき、化学蓄熱材の次の水和発熱反応の準備を併せて実現できる。このように、熱処理装置のうち、特に乾燥炉に化学蓄熱材を設置することで、化学蓄熱材の特性を活用した、被処理物の省エネルギーな乾燥処理を実現できる。
【００１５】
（５）前記配置空間は、第１配置空間を構成し、前記熱処理装置は、前記化学蓄熱材が配置される第２配置空間と、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間の熱の伝達および流体の移動を遮断するための遮断扉と、をさらに備え、前記遮断扉は、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間を遮断した状態と、前記第１配置空間と前記第２配置空間との間の遮断を解除した状態と、を切替可能に構成されている場合がある。
【００１６】
この構成によると、例えば、被処理物の温度を上昇させる昇温工程、および、被処理物の温度を低下させる降温工程の少なくとも一方において、第１配置空間と第２配置空間との間の遮断を解除する場合が考えられる。この場合、昇温工程においては、化学蓄熱材への水蒸気の供給による化学蓄熱材の水和発熱反応によって、被処理物の昇温を促進できる。また、降温工程においては、化学蓄熱材への乾燥用ガスの供給による化学蓄熱材の脱水吸熱反応によって、被処理物の降温を促進できるとともに、排熱を回収でき、次の昇温工程に対する化学蓄熱材の準備を完了できる。一方、例えば、被処理物を乾燥させるために第１配置空間の温度を一定に維持する均熱工程では、化学蓄熱材による意図しない水和発熱反応および脱水吸熱反応の何れが生じた場合に、この反応による温度変化を抑えるための不要な温度制御が必要になる。このため、均熱工程では、化学蓄熱材による熱反応が生じないことが好ましい。よって、均熱工程では、第１配置空間と第２配置空間との間を遮断扉で遮断することで、化学蓄熱材によって第１配置空間の雰囲気温度が変化することを抑制できる。
【００１７】
（６）前記熱処理装置は、前記流体を前記配置空間および前記化学蓄熱材に供給するための流体通路をさらに備えている場合がある。
【００１８】
この構成によると、流体通路が設けられていることにより、配置空間および化学蓄熱材に、必要な流体を供給できる。
【００１９】
（７）前記熱処理装置は、ヒータをさらに備え、前記流体通路は、所定の第１通路および第２通路を択一的に設定可能に構成され、前記第１通路は、前記化学蓄熱材、前記ヒータ、および、前記配置空間に前記流体が流れるように、前記流体を循環させる通路であり、前記第２通路は、前記配置空間、および、前記化学蓄熱材に前記流体を通過させる通路である場合がある。
【００２０】
この構成によると、例えば、被処理物の温度を上昇させる昇温工程では、第１通路を用いることができる。第１通路が用いられる場合、化学蓄熱材の水和発熱反応およびヒータの発熱作用によって、配置空間内の被処理物に高温の流体を供給できる。さらに、流体が化学蓄熱材、ヒータおよび配置空間を循環することで、熱処理装置内の熱の利用効率を高めることができる。その結果、配置空間内の雰囲気を昇温させる速度をより高くできる。一方、被処理物の温度を低下させる降温工程では、第２通路を用いることができる。第２通路が用いられる場合、例えば配置空間を通過することで被処理物の熱を吸収した流体が化学蓄熱材を通過する際に化学蓄熱材の脱水吸熱反応を促進させることで、流体から排熱を回収し、流体を冷却できるとともに、化学蓄熱材の次の水和発熱反応のための準備を行うことができる。
【００２１】
（８）前記熱処理装置は、前記化学蓄熱材が設置されるベース部をさらに備え、前記化学蓄熱材は、前記ベース部に対して着脱可能に構成されている場合がある。
【００２２】
この構成によると、例えば、水和発熱反応および脱水吸熱反応の何れか一方のみを熱処理装置で発生させ、他方の反応を別の装置で行わせることが可能である。一例として、被処理物の昇温工程において水蒸気を吸収することで水和発熱反応した後の、湿った化学蓄熱材を、ベース部から取り外す構成が考えられる。この構成であれば、化学蓄熱材による水和発熱反応が生じる熱処理装置とは別の装置において、化学蓄熱材を脱水させた後に、当該化学蓄熱材を再び熱処理装置のベース部に設置することが考えられる。また、別の一例として、被処理物の降温工程において脱水されることで吸熱反応した後の、脱水した化学蓄熱材を、ベース部から取り外す構成が考えられる。この構成であれば、化学蓄熱材による脱水吸熱反応が生じる熱処理装置とは別の装置において、化学蓄熱材を水和発熱させた後に、当該化学蓄熱材を再び熱処理装置のベース部に設置することが考えられる。このような構成により、化学蓄熱材をより短い時間間隔において熱処理装置で活用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、より省エネルギー効果を高めることのできる熱処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の模式図であり、一部を断面で示している。
【図２】（Ａ）は、熱処理装置における熱処理動作の遷移の一例を示す、模式図であり、（Ｂ）は、熱処理装置における熱処理パターンの一例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る熱処理装置の模式図であり、第２実施形態に係る熱処理装置における昇温工程時の温度と湿度について説明するためのグラフも併せて示している。
【図４】本発明の第３実施形態に係る熱処理装置の模式図である。
【図５】（Ａ）は、第３実施形態に係る熱処理装置における昇温工程での動作の一例を示す、模式図であり、（Ｂ）は、熱処理装置における昇温工程での流体の温度および湿度の変化を示すグラフである。
【図６】第３実施形態に係る熱処理装置における均熱工程での動作の一例を示す、模式図である。
【図７】第３実施形態に係る熱処理装置における降温工程での動作の一例を示す、模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置１の模式図であり、一部を断面で示している。図１を参照して、熱処理装置１は、被処理物１００に熱処理を施すために用いられる。この熱処理として、被処理物を乾燥するための乾燥処理を例示することができる。なお、熱処理装置１は、被処理物１００に加熱処理および冷却処理の少なくとも一方を行うように構成されていればよく、具体的な構成は限定されない。
【００２７】
本実施形態では、熱処理装置１が、乾燥炉である場合を例に説明する。熱処理装置１は、被処理物１００が配置される第１配置空間１５（詳細は後述）の雰囲気を所定の均熱温度まで昇温した後に、所定の均熱温度で均熱し、当該雰囲気を降温（冷却）するように構成されている。なお、均熱とは、一定の温度を維持することで被処理物１００の温度を均等にすることをいう。
【００２８】
被処理物１００は、例えば、溶媒としての水にバインダーおよび原料を混合した混合物を材料として所定の形状に形成された断熱素材である。被処理物１００の形状として、四角柱形状、円筒形状、円筒の一部からなる形状を例示できる。被処理物１００は、熱処理装置１による乾燥処理前には水分を含んでおり、乾燥炉である熱処理装置１によって乾燥処理を施される。本実施形態では、被処理物１００が水分を含んでおり、熱処理装置１によってこの水分が水蒸気となって蒸発する形態を例に説明する。
【００２９】
熱処理装置１は、被処理物１００に熱処理を行うための熱処理室２と、化学蓄熱材３と、遮断扉４と、扉駆動機構５と、流体通路６と、温度・湿度センサ７と、制御部８と、を有している。
【００３０】
熱処理室２は、被処理物１００を加熱によって乾燥した後に冷却する乾燥炉として設けられている。熱処理室２は、中空の箱形形状に形成されており、底壁１１、底壁１１の上方に配置された天壁１２、および、底壁１１と天壁１３との間に延びる側壁１３、を含んでいる。熱処理室２の側壁１３には、図示しない搬送用扉が設けられており、この搬送用扉を通して、被処理物１００を熱処理室２に出し入れ可能である。熱処理室２内の空間（後述する配置空間１５，１６）は、乾燥処理時に例えば約４００℃程度まで加熱される。熱処理室２内の空間の加熱の方法としては、加熱された乾燥用ガスを熱処理室２内の空間１５，１６に供給する方法が挙げられる。
【００３１】
熱処理室２内には、第１配置空間１５と、第２配置空間１６と、が設けられている。
【００３２】
第１配置空間１５は、本発明の「配置空間」の一例である。第１配置空間１５は、熱処理室２内において被処理物１００を配置するための空間として形成されている。第１配置空間１５には、被処理物１００が載せられる台座１７が設置されている。台座１７は、例えば、底壁１１に設置されている。第１配置空間１５の一部に、被処理物１００が配置される。被処理物１００が第１配置空間１５内に配置された状態で、被処理物１００の昇温（加熱）、均熱（一定の温度に維持すること）、および、降温（冷却）が行われる。第１配置空間１５に隣接する空間として、第２配置空間１６が設けられている。
【００３３】
第２配置空間１６は、化学蓄熱材３が配置される空間として形成されている。第２配置空間１６は、第１配置空間１５に放出された流体（水蒸気、乾燥用ガス等）が到達可能に構成されている。本実施形態では、第２配置空間１６は、第１配置空間１５の上方に配置されており、第１配置空間１５に存在する流体が、対流によって自然に第２配置空間１６に向けて進むように構成されている。そして、本実施形態では、第１配置空間１５と第２配置空間１６とが１つの熱処理室２内に配置されていることで、第１配置空間１５から第２配置空間１６への流体の移動のための専用の流体通路を設ける必要が無い。
【００３４】
なお、垂直方向（上下方向）と直交する断面において、第１配置空間１５の断面積と第２配置空間１６の断面積とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第２配置空間１６を第１配置空間１５と水平に配置するとともに、第１配置空間１５からの流体をファン等の送風部材によって強制的に第２配置空間１６に送るように構成されていてもよい。
【００３５】
化学蓄熱材３は、第１配置空間１５に放出された流体が与えられることで化学反応によって水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な部材である。化学蓄熱材３は、例えば、四角柱のブロック状に形成されている。化学蓄熱材３は、例えば、乾燥用ガスとの接触面積を可及的に大きくするために、粉末状のままで、多数の微細孔が形成されたケースに収容されてもよい。なお、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５から供給される流体に曝されることが可能に構成されていればよく、具体的な形状は限定されない。
【００３６】
化学蓄熱材３は、水蒸気が与えられることで水和発熱反応を生じるように構成されている。また、化学蓄熱材３は、乾燥用ガスが与えられることで脱水吸熱反応を生じるように構成されている。化学蓄熱材３として、酸化マグネシウム／水系のケミカルヒートポンプを例示できる。酸化マグネシウム／水系のケミカルヒートポンプは、以下のような可逆的な化学反応を利用することで、水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方（本実施形態では、単に「熱反応」ともいう。）を生じるように構成されている。
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｇ（ＯＨ）２  、  ΔＨ＝−８１．０ｋＪ／モル…（１）
【００３７】
上記（１）式中、右方向への反応は酸化マグネシウムの水和発熱反応である。一方、上記（１）式中、左方向への反応は水酸化マグネシウムの脱水吸熱反応である。このように、化学蓄熱材３は、水酸化マグネシウムの脱水吸熱反応によって熱エネルギーを蓄積できる。そして、化学蓄熱材３に蓄積された熱エネルギーは、酸化マグネシウムの水和反応によって、熱エネルギーとして第２配置空間１６および第１配置空間１５に放出される。このような原理によって、化学蓄熱材３は、ケミカルヒートポンプとして機能する。
【００３８】
なお、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５に放出された流体が与えられることで化学反応によって水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な部材であればよく、例えば、熱処理装置１において水和発熱反応および脱水吸熱反応のうちの何れか一方のみが行われる構成であってもよい。
【００３９】
化学蓄熱材３として、酸化カルシウム／水系のケミカルヒートポンプが用いられてもよい。酸化カルシウム／水系のケミカルヒートポンプは、例えば、以下のような可逆的な化学反応を利用することで、熱反応を生じるように構成されている。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｃａ（ＯＨ）２…（２）
【００４０】
また、化学蓄熱材３として、マグネシウム−ニッケルを用いたケミカルヒートポンプが用いられてもよい。マグネシウム−ニッケルを用いたケミカルヒートポンプは、例えば、以下のような可逆的な化学反応を利用することで、熱反応を生じるように構成されている。
Ｍｇ０．５Ｎｉ０．５Ｏ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｇ０．５Ｎｉ０．５（ＯＨ）２…（３）
【００４１】
また、化学蓄熱材３として、塩化カルシウム／水系のケミカルヒートポンプが用いられてもよい。塩化カルシウム／水系のケミカルヒートポンプは、例えば、以下のような可逆的な化学反応を利用することで、熱反応を生じるように構成されている。
ＣａＣｌ２＋ｎＨ２Ｏ⇔ＣａＣｌ２・ｎＨ２Ｏ…（４）
【００４２】
化学蓄熱材３は、発熱時の水蒸気温度と、脱水時の乾燥用ガス温度とが異なっている。また、水和発熱反応時の化学蓄熱材３の温度域に対応する水蒸気量または水蒸気分圧と、脱水吸熱反応時の化学蓄熱材３の温度域に対応する水蒸気量または水蒸気分圧とが、ことが、異なっている。
【００４３】
このように、化学蓄熱材３は、水和発熱反応時の温度条件と脱水吸熱反応時の温度条件が異なっている。この点が、熱容量を利用した物理的な蓄熱材とは異なっている。
【００４４】
化学蓄熱材３は、第２配置空間１６に設けられたベース部１８に対して着脱可能に構成されている。ベース部１８は、例えば、熱処理室２の天壁１２から吊り下げられた構成を有しており、フック状の下端部を有している。この下端部に化学蓄熱材３が載せられている。化学蓄熱材３は、当該化学蓄熱材３の外表面が可及的に第２配置空間１６内の流体に曝されるように配置されている。例えば、化学蓄熱材３の上面および側面の全面が第２配置空間１６の流体に曝されるように配置されているとともに、化学蓄熱材３の下面の大部分が第２配置空間１６内の流体に曝されている。
【００４５】
本実施形態では、化学蓄熱材３の下方に台座１７が配置されていることで、被処理物１００からの水蒸気は、化学蓄熱材３の外表面のより多くの領域に曝される。上記の構成を有する第１配置空間１５と第２配置空間１６との間の熱の伝達および流体の移動を遮断するために、遮断扉４が設けられている。
【００４６】
遮断扉４は、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を遮断した遮断状態と、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間の遮断を解除した解除状態と、を切替可能に構成されている。遮断扉４は、金属および断熱材の少なくとも一方を用いて形成されている。遮断扉４は、例えば、金属等の板部材で形成された中空の筐体に、断熱材を収容することで形成されている。このような断熱材として、ガラスファイバー、ロックウール、ケイ酸カルシウム、セラミックファイバー、アルミナファイバー等を例示できる。遮断扉４の許容温度は、熱処理室２内の流体の設計上の最高温度より高く設定されている。
【００４７】
遮断扉４は、本実施形態では、水平に延びている。遮断扉４は、本実施形態では、熱処理室２の側壁１３に形成された孔部１３ａに、スライド可能に支持されている。これにより、遮断扉４は、側壁１３に対してスライドすることで、断熱状態と解除状態とに切り替わる。図１では、解除状態が示されている。
【００４８】
遮断状態では、遮断扉４は、熱処理室２の側壁１３の内周面と全周に亘って接触する位置Ｐ４１に配置されることで、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を全域に亘って遮断する。これにより、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間における、熱および流体の移動が遮断される。遮断扉４が第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を全域に亘って遮断することで、化学蓄熱材３に意図しない熱反応が生じることをより確実に抑制できる。
【００４９】
解除状態では、遮断扉４は、少なくとも一部が熱処理室２から退避した位置Ｐ４２に配置されることで、第１配置空間１５と第２配置空間１６とを連続させる。これにより、流体および熱は、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を移動可能となる。なお、遮断扉４は、上記の構成に限定されない。例えば、遮断扉４は、熱処理室２の側壁１３の内周面と全周に亘って接触し一部に貫通孔部が形成されたベース部材と、このベース部材に支持され前記貫通孔部を開閉するシャッター部材と、を含んでいてもよい。
【００５０】
遮断扉４は、扉駆動機構５によって駆動される。扉駆動機構５は、熱処理室２に設置されている。扉駆動機構５は、例えば、電動モータと、電動モータの回転出力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等の運動変換機構と、を含んでいる。そして、扉駆動機構５は、上記電動モータの駆動によって、遮断扉４を遮断状態の位置Ｐ４１または解除状態の位置Ｐ４２に配置する。なお、扉駆動機構５は、遮断扉４を遮断状態の位置Ｐ４１と解除状態の位置Ｐ４２とに変位させることが可能であればよく、具体的な構成は限定されない。
【００５１】
熱処理のための流体（乾燥用ガス）を熱処理室２内の各配置空間１５，１６および化学蓄熱材３に供給するために、流体通路６が設けられている。本実施形態では、流体通路６は、熱処理室２内への流体の流入、および、熱処理室２からの流体の排出に用いられる。
【００５２】
本実施形態では、流体通路６は、供給路２０と、第１排出路２１と、第２排出路２２と、供給路２０に設けられた供給制御弁２３と、第１排出路２１に設けられた第１排出制御弁２４と、第２排出路２２に設けられた第２排出制御弁２５と、を含んでいる。
【００５３】
供給路２０は、乾燥用ガスを第１配置空間１５に供給するために設けられている。供給路２０の一端は、外気（空気）を導入するブロワ（図示せず）に接続されている。このブロワは、外気を送風することで、当該外気を乾燥用ガスとして供給路２０に送るように構成されている。なお、供給路２０は、乾燥用ガスを収容したガスタンク（図示せず）に接続されていてもよい。供給路２０の他端は、熱処理室２の側壁１３に接続されており、第１配置空間１５に開放されている。本実施形態では、供給路２０に図示しないヒータが設けられており、このヒータによって乾燥用ガスが所定温度まで加熱されている。
【００５４】
第１排出路２１は、第１配置空間１５に存在する流体を熱処理室２から排出するために設けられている。第１排出路２１の一端は、熱処理室２の側壁１３に接続されており、第１配置空間１５に開放されている。第１排出路２１の他端は、図示しない排気管等に接続されている。第１排出路２１内の流体は、直接、または、フィルタ等を通って、熱処理装置１の外部に排出される。
【００５５】
第２排出路２２は、第２配置空間１６に存在する流体を熱処理室２から排出するために設けられている。第２排出路２２の一端は、熱処理室２の側壁１３に接続されており、第２配置空間１６に開放されている。第２排出路２２の一端の位置は、第１排出路２１の一端の位置と比べて高く設定されている。第２排出路２２の他端は、図示しない排気管等に接続されている。第２排出路２２内の流体は、直接、または、フィルタ等を通って、熱処理装置１の外部に排出される。
【００５６】
供給制御弁２３、第１排出制御弁２４、および、第２排出制御弁２５は、それぞれ、対応する供給路２０、第１排出路２１、および、第２排出路２２の開閉動作を行うように構成されている。
【００５７】
供給制御弁２３が開かれているとき、乾燥用ガスは、供給路２０から第１配置空間１５に供給される。一方、供給制御弁２３が閉じられているとき、乾燥用ガスは、供給路２０から第１配置空間１５には供給されない。同様に、第１排出制御弁２４が開かれているとき、第１配置空間１５内の流体は、第１配置空間１５から第１排出路２１に排出される。一方、第１排出制御弁２４が閉じられているとき、第１配置空間１５内の流体は、第１配置空間１５から第１排出路２１には排出されない。同様に、第２排出制御弁２５が開かれているとき、第２配置空間１６内の流体は、第２配置空間１６から第２排出路２２に排出される。一方、第２排出制御弁２５が閉じられているとき、第２配置空間１６内の流体は、第２配置空間１６から第２排出路２２には排出されない。
【００５８】
各制御弁２３，２４，２５は、本実施形態では、電磁弁を用いて形成されている。これにより、各制御弁２３，２４，２５は、制御信号が与えられることに基づいて、開閉動作する。
【００５９】
温度・湿度センサ７は、熱処理室２内の雰囲気温度および湿度を検出するために設けられている。温度・湿度センサ７は、接触式または非接触式センサであり、温度および湿度の検出結果を示す電気信号を出力するように構成されている。温度・湿度センサ７は、例えば、第１配置空間１５に配置されている。
【００６０】
扉駆動機構５、および、各制御弁２３，２４，２５は、制御部８に電気的に接続されており、当該制御部８によって制御される。制御部８は、また、温度・湿度センサ７に電気的に接続されており、温度・湿度センサ７による温度および湿度検出結果を参照しつつ、制御処理を行う。
【００６１】
制御部８は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有し、たとえば、安全プログラマブルコントローラなどを用いて形成することができる。安全プログラマブルコントローラとは、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｃ ０５０８−１のＳＩＬ２またはＳＩＬ３の安全機能をもつ公的に認証されたプログラマブルコントローラをいう。なお、制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を含むコンピュータ等を用いて形成されていてもよい。
【００６２】
制御部８は、温度・湿度センサ７で検出された温度および湿度検出結果に基づいて各制御弁２３，２４，２５を制御することで、熱処理室２への乾燥用ガスの供給、および、熱処理室２からの流体の排出等を制御する。
【００６３】
例えば、被処理物１００が加熱される際に、第２配置空間１６において化学蓄熱材３の温度に対して水和発熱反応を生じることが可能な水蒸気分圧が生じている間、遮断扉４が開かれる。
【００６４】
次に、熱処理装置１における熱処理動作の一例について説明する。図２（Ａ）は、熱処理装置１における熱処理動作の遷移の一例を示す、模式図である。図２（Ｂ）は、熱処理装置１における熱処理パターンの一例を示す図である。
【００６５】
図１、図２（Ａ）、および、図２（Ｂ）を参照して、熱処理装置１における乾燥処理は、作業員などによって、被処理物１００が第１配置空間１５の台座１７上に配置された後に開始される。
【００６６】
乾燥処理の開始時には、まず、昇温工程が行われる（ステップＳ１）。昇温工程では、供給制御弁２３および第２排出制御弁２５が開かれるとともに、第１排出制御弁２４が閉じられる。また、遮断扉４は、解除状態の位置Ｐ４２に配置される。この状態では、所定温度の流体としての乾燥用ガスが、矢印Ｆ１に示すように、第１配置空間１５から第２配置空間１６に至り、更に、第２配置空間１６から第２排出路２２に排出される。この際、乾燥用ガスが第１配置空間１５を加熱することで、被処理物１００が加熱される。これにより、被処理物１００に含まれている水分が蒸発し、水蒸気が第１配置空間１５から第２配置空間１６へ到達する。すなわち、第１配置空間１５内で乾燥処理される被処理物１００から蒸発した水蒸気（第１配置空間１５に放出された流体）が、第２配置空間１６へ向かう。
【００６７】
第２配置空間１６に到達した水蒸気に化学蓄熱材３が曝されることで、化学蓄熱材３が水和発熱反応を生じる。第２配置空間１６に到達した水蒸気は、第２排出路２２へ排出される。このように、高温の乾燥用ガスによる熱処理室２内の加熱に加えて、化学蓄熱材３の水和発熱反応による加熱によって、熱処理室２内の雰囲気が、迅速に所定の均熱温度（例えば、数百度）まで加熱される。
【００６８】
そして、第１配置空間１５内の温度が所定の均熱温度Ｔｃに達すると、昇温工程（ステップＳ１）から均熱工程に移行する（ステップＳ２）。
【００６９】
均熱工程では、扉駆動機構５の動作によって遮断扉４が遮断状態の位置Ｐ４１に移動することで、被処理物１００の加熱の最中に遮断扉４が閉じられる。さらに供給制御弁２３および第１排出制御弁２４が開かれる。これにより、乾燥用ガスは、矢印Ｆ２に示すように、供給路２０を通って第１配置空間１５に到達し、第１配置空間１５を一定の温度に維持しつつ、第１排出路２１に排出される。均熱工程では、乾燥用ガスは、第２配置空間１６には到達しない。均熱工程では、第２排出制御弁２５は、開いていても閉じていてもよい。第２排出制御弁２５は、第２配置空間１６の温度低下を抑制する観点から、閉じていることが好ましい。所定時間、均熱工程が実施されることで、被処理物１００に含まれている水分が尽きる。すなわち、熱処理室２内の水蒸気がなくなる（熱処理室２内の湿度が所定値を下回る）。なお、均熱工程は、事前に設定された時間実施されてもよいし、温度・湿度センサ７で検出される第１配置空間１５内の湿度が所定値を下回るまで行われてもよい。
【００７０】
本実施形態では、上述のように、昇温工程（ステップＳ１）から均熱工程（ステップＳ２）に移行する際に、遮断扉４が閉じられる。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、昇温工程時（ステップＳ１）において、温度・湿度センサ７で検出された熱処理室２内の湿度が所定値を下回った場合、すなわち、熱処理室２内の雰囲気の水蒸気分圧が所定値を下回った場合に、遮断扉４が閉じられてもよい。このように、水蒸気分圧に基づいて遮断扉４が閉じられる制御であれば、化学蓄熱材３による水和発熱反応が一定程度終了した時点で、遮断扉４を閉じることができる。これにより、化学蓄熱材３の水和発熱反応による被処理物１００の加熱効率をより高くできる。
【００７１】
熱処理装置１における乾燥処理では、昇温工程（ステップＳ１）および均熱工程（ステップＳ２）が実行されることで、乾燥処理の開始から化学蓄熱材３の水和発熱反応によるアシスト効果が生じる、その結果、水分蒸発が迅速に進行する。均熱工程（ステップＳ２）が完了すると、降温工程が行われる（ステップＳ３）。
【００７２】
降温工程では、昇温工程と同様に、供給制御弁２３および第２排出制御弁２５が開かれるとともに、第１排出制御弁２４が閉じられる。また、遮断扉４は、解除状態の位置Ｐ４２に配置される。この状態では、所定温度の流体としての乾燥用ガスが、矢印Ｆ３に示すように、第１配置空間１５から第２配置空間１６に至り、更に、第２配置空間１６から第２排出路２２に排出される。このように、第１配置空間１５に放出され被処理物１００を乾燥させるための乾燥用ガス（第１配置空間１５内に放出された流体）が、第２配置空間１６の化学蓄熱材３に曝されることで、化学蓄熱材３に脱水吸熱反応を生じさせる。これにより、化学蓄熱材３が蓄熱作用を生じ、その結果、熱処理室２内の雰囲気の冷却が促進され、排熱を回収できる。このように、冷却用の乾燥用ガスによる熱処理室２内の冷却に加えて、化学蓄熱材３の脱水吸熱反応による冷却によって、熱処理室２内の雰囲気が、迅速に所定の降温後温度（例えば、数十度）まで冷却される。
【００７３】
なお、昇温工程における乾燥用ガスの温度と、降温工程における乾燥用ガスの温度とは、同じでもよいし、降温工程における乾燥用ガスの温度のほうが低くてもよい。
【００７４】
そして、処理パターンを示す矢印Ｆ４に示されているように、ステップＳ１〜ステップＳ３が行われた後、熱処理室２内の被処理物１００が次の処理対象の被処理物１００に交換され、その後、ステップＳ１〜ステップＳ３の工程が再び行われる。
【００７５】
以上説明したように、熱処理装置１によると、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５に放出された流体が与えられることで化学反応によって水和発熱反応および脱水吸熱反応を発生可能である。この構成によると、第１配置空間１５に放出される流体、すなわち、被処理物１００の熱処理時に第１配置空間１５に存在する流体（本実施形態では、乾燥用ガスおよび水蒸気）を、化学蓄熱材３に熱反応を発生させるために用いることができる。その結果、化学蓄熱材３は、被処理物１００を加熱および冷却するために必要なエネルギーの少なくとも一部を賄うことができる。このように、被処理物１００の熱処理に際して第１配置空間１５に存在する流体を、化学蓄熱材３に熱反応を発生させるための流体としてそのまま活用できる。これにより、化学蓄熱材３に熱反応を発生させるための流体を、熱反応のためだけに加熱する必要がない。その結果、第１配置空間１５に存在する流体の熱エネルギーを、排熱利用によって効率的に活用できるとともに、化学蓄熱材３による排熱回収および排熱放出の制御を、より省エネルギーで実現できる。以上の次第で、より省エネルギー効果を高めることのできる熱処理装置１を実現できる。
【００７６】
また、熱処理装置１によると、被処理物１００から蒸発した水蒸気によって化学蓄熱材３が水和発熱反応を生じるように構成されている（ステップＳ１）。この構成によると、被処理物１００の乾燥処理において被処理物１００から発生する水蒸気によって、化学蓄熱材３に水和発熱反応を生じさせることができる。これにより、化学蓄熱材３からの発熱によって第１配置空間１５の加熱を促進できる。このような構成により、化学蓄熱材３に水和発熱反応を発生させるためだけの水蒸気を準備する必要がなく、化学蓄熱材３に蓄積された排熱エネルギーの利用を通じて、被処理物１００の乾燥処理をより省エネルギーで実現できる。
【００７７】
また、熱処理装置１によると、乾燥用ガスによって化学蓄熱材３が脱水吸熱反応を生じるように構成されている（ステップＳ３）。この構成によると、被処理物１００の乾燥が完了した後も被処理物１００の冷却のために第１配置空間１５に乾燥用ガスが供給される結果、化学蓄熱材３も脱水される。これにより、化学蓄熱材３の脱水による脱水吸熱反応が生じ、被処理物１００の冷却を促進でき排熱を回収できる。その上、化学蓄熱材３の脱水吸熱反応は、化学蓄熱材３における次の水和発熱反応のための準備としての反応でもある。これにより、乾燥が完了した被処理物１００とは別の被処理物１００がさらに乾燥処理される際に第１配置空間１５を加熱するためエネルギーを、化学蓄熱材３に蓄積できる。このように、化学蓄熱材３に脱水吸熱反応を生じさせるための流体として、被処理物１００を乾燥するための乾燥用ガスを活用できる。よって、化学蓄熱材３に脱水吸熱反応を発生させるためだけの脱水用ガスを準備する必要がなく、被処理物１００への熱処理のための乾燥用ガスの利用を通じて、被処理物１００の乾燥処理をより省エネルギーで実現できる。
【００７８】
また、熱処理装置１によると、化学蓄熱材３は、乾燥炉としての熱処理室２内に配置されている。この構成によると、化学蓄熱材３が熱処理室２内に配置されていることで、熱処理室２において各配置空間１５，１６に存在する流体を直接に化学蓄熱材３に曝すことができる。これにより、被処理物１００の乾燥時には、被処理物１００から第１配置空間１５に向かう水蒸気を化学蓄熱材３に直接曝すこととなる。その結果、水蒸気による化学蓄熱材３の水和発熱反応を通じて、被処理物１００の加熱（乾燥）を促進できる。また、被処理物１００の乾燥後の冷却時には、各配置空間１５，１６に放出された乾燥用ガスを化学蓄熱材３に直接曝すこととなる。その結果、乾燥用ガスによる化学蓄熱材３の脱水吸熱反応を通じて被処理物１００の冷却を促進できる上に、排熱を回収でき、化学蓄熱材３の次の水和発熱反応の準備を併せて実現できる。このように、熱処理装置１のうち、特に乾燥炉である熱処理室２に化学蓄熱材３を設置することで、化学蓄熱材３の特性を活用した、被処理物１００の省エネルギーな乾燥処理を実現できる。
【００７９】
また、熱処理装置１によると、遮断壁４は、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を遮断した遮断状態と、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間の遮断を解除した解除状態と、を切替可能に構成されている。この構成によると、被処理物１００の温度を上昇させる昇温工程（ステップＳ１）、および、被処理物１００の温度を低下させる降温工程（ステップＳ３）において、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間の遮断が解除される。昇温工程（ステップＳ１）においては、化学蓄熱材３への水蒸気の供給による化学蓄熱材３の水和発熱反応によって、被処理物１００の昇温を促進できる。また、降温工程（ステップＳ３）においては、化学蓄熱材３への乾燥用ガスの供給による化学蓄熱材３の脱水吸熱反応によって、被処理物１００の降温を促進できるとともに、排熱を回収でき、次の昇温工程（ステップＳ１）に対する化学蓄熱材３の準備を完了できる。一方、被処理物１００を乾燥させるために第１配置空間１５の温度を一定に維持する均熱工程（ステップＳ２）では、化学蓄熱材３による意図しない水和発熱反応および脱水吸熱反応の何れが生じた場合に、この反応による温度変化を抑えるための不要な温度制御が必要になる。このため、均熱工程（ステップＳ２）では、化学蓄熱材３による熱反応が生じないことが好ましい。よって、均熱工程では、第１配置空間１５と第２配置空間１６との間を遮断壁４で遮断することで、化学蓄熱材３によって第１配置空間１５の雰囲気温度が変化することを抑制できる。
【００８０】
また、熱処理装置１によると、流体通路６が設けられていることにより、各配置空間１５，１６および化学蓄熱材３に、必要な流体を供給できる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点について主に説明し、上述した実施形態と同様の構成には、図に同様の符号を付して説明を省略する場合がある。
【００８２】
図３は、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置１Ａの模式図であり、熱処理装置１Ａにおける昇温工程時の温度と湿度について説明するためのグラフも併せて示している。図３を参照して、熱処理装置１Ａは、熱処理装置１と同様に、被処理物１００に熱処理を施すために用いられる。
【００８３】
本実施形態では、熱処理装置１Ａが、乾燥炉である場合を例に説明する。熱処理装置１Ａは、被処理物１００が配置される第１配置空間１５Ａの雰囲気を所定の均熱温度まで昇温した後に、当該雰囲気を冷却するように構成されている。
【００８４】
熱処理装置１Ａは、熱処理室２Ａと、流体通路６Ａと、化学蓄熱材３と、ヒータ３０と、送風部材３１と、を有している。
【００８５】
熱処理室２Ａは、被処理物１００を加熱によって乾燥した後に冷却する乾燥炉として設けられている。熱処理室２Ａは、中空の箱形形状に形成されており、底壁、底壁の上方に配置された天壁、および、底壁と天壁との間に延びる側壁、を含んでいる。熱処理室２の側壁には、図示しない搬送用扉が設けられており、この搬送用扉を通して、被処理物１００Ａを熱処理室２Ａ内に出し入れ可能である。
【００８６】
熱処理室２Ａ内には、第１配置空間１５Ａが設けられている。
【００８７】
第１配置空間１５Ａは、本発明の「配置空間」の一例である。第１配置空間１５Ａは、熱処理室２Ａ内において被処理物１００を配置するための空間として形成されている。第１配置空間１５Ａには、被処理物１００が載せられる台座１７Ａが設置されている。第１配置空間１５Ａの一部に、被処理物１００が配置される。被処理物１００Ａが第１配置空間１５Ａ内に配置された状態で、被処理物１００の昇温、均熱（一定の温度に維持すること）、および、降温（冷却）が行われる。
【００８８】
熱処理に関連する流体（乾燥用ガスおよび水蒸気）を熱処理室２Ａ内の第１配置空間１５Ａ、化学蓄熱材３、および、ヒータ３０に供給するために、流体通路６Ａが設けられている。第２実施形態では、流体通路６Ａは、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ａ、および、送風部材３１に流体を循環させるために用いられる。
【００８９】
第２実施形態では、流体通路６Ａは、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ａ、および、送風部材３１にそれぞれ接続されており、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ａ、および、送風部材３１の順に、流体を繰り返し通過させるように構成されている。
【００９０】
化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ａに放出された流体が与えられることで化学反応によって水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な部材である。
【００９１】
第２実施形態では、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ａに放出された水蒸気（流体）が与えられることで水和発熱反応を生じるように構成されている。すなわち、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ａ内で乾燥処理される被処理物１００から蒸発した水蒸気によって、水和発熱反応を生じるように構成されている。第２実施形態では、化学蓄熱材３は、ケース３２に収容されており、化学蓄熱材３に供給された流体は、熱処理装置１Ａの外部には漏れないように構成されている。
【００９２】
化学蓄熱材３は、流体通路６Ａに設けられたベース部１８Ａに対して着脱可能に構成されている。ベース部１８Ａは、化学蓄熱材３が設置される部分として設けられており、例えば、流体通路６Ａの途中部に設けられた一対のフランジ３３を含んでいる。このフランジ３３に対して、化学蓄熱材３のケース３２の対応する部分が、ボルト等の固定部材を用いて着脱可能に構成されている。
【００９３】
ヒータ３０は、流体通路６Ａを通過する流体（乾燥用ガス）を加熱するために設けられている。ヒータ３０は、流体を加熱可能な構成であればよく、具体的な構成は限定されない。ヒータ３０として電熱ヒータを例示できる。
【００９４】
送風部材３１は、例えば、羽根車を含むファンを用いて形成されており、流体通路６Ａ内の流体を、熱処理室２Ａから化学蓄熱材３に向けて送風するように構成されている。送風部材３１が設置される箇所は、流体通路６Ａであれば、特に限定されない。
【００９５】
次に、熱処理装置１Ａにおける熱処理動作の一例について説明する。熱処理装置１Ａにおける乾燥処理は、作業員などによって、被処理物１００が第１配置空間１５Ａに配置された後に開始される。乾燥処理では、ヒータ３０による発熱動作が行われるとともに、送風部材３１の駆動によって、流体通路６Ａ内の流体が、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ａ、および、送風部材３１を循環する。
【００９６】
昇温工程では、流体通路６Ａ内に予め充填されていた乾燥用ガスがヒータ３０で加熱されて温度上昇することで、熱処理室２Ａ内の被処理物１００を加熱する。この加熱によって、被処理物１００から水蒸気が発生する。この水蒸気は、化学蓄熱材３に水和発熱反応を発生させ、化学蓄熱材３の水和発熱反応によって加熱される。すなわち、流体通路６Ａ内の流体は、ヒータ３０の発熱による加熱に加えて、化学蓄熱材３の水和発熱反応による発熱によって加熱される。これにより、より高温の流体が熱処理室２Ａを循環し、被処理物１００の乾燥が促進される。
【００９７】
昇温工程では、化学蓄熱材３において水和発熱反応によって流体の温度がＴ２１で示すように上昇する。そして、化学蓄熱材３とヒータ３０との間の流体通路６Ａでは、流体の温度は変化せず、ヒータ３０において流体の温度がＴ２２で示すように上昇する。そして、ヒータ３０と熱処理室２Ａとの間の流体通路６Ａでは、流体の温度は変化せず、熱処理室２Ａにおいて被処理物１００に流体が曝されることで、流体温度がＴ２３で示すように降下する。そして、熱処理室２Ａを出た流体は、再び化学蓄熱材３に流入することで、上記と同様の温度変化を再び生じる。このように、化学蓄熱材３から熱処理室２Ａに向かう通路において、流体通路６Ａ内の流体の温度が変化する。
【００９８】
また、昇温工程では、化学蓄熱材３において水和発熱反応によって流体の湿度がＨ２１で示すように低下する。そして、化学蓄熱材３から出た流体は、Ｈ２２で示すように、熱処理室２Ａに至るまで湿度は変化しない。そして、熱処理室２Ａに流入した流体は、被処理物１００からの水蒸気を取り込むことで、Ｈ２２に示すように、湿度が上昇する。そして、熱処理室２Ａを出た流体は、再び化学蓄熱材３に流入することで、上記と同様の湿度変化を再び生じる。このように、化学蓄熱材３から熱処理室２Ａに向かう通路において、流体通路６Ａ内の流体の湿度が変化する。
【００９９】
上述の構成により、被処理物１００からの水蒸気は、化学蓄熱材３で吸収される。被処理物１００からの水蒸気を吸収した化学蓄熱材３は、ベース部１８から取り外され、別の装置で脱水吸熱反応を生じさせられることで蓄熱し、その後、再びベース部１８に取り付けられる。これにより、化学蓄熱材３に、再び水和発熱反応を生じさせることができる。
【０１００】
以上説明したように、熱処理室２Ａによると、化学蓄熱材３による加熱のアシスト作用を発揮できる。その結果、熱処理装置１と同様に、より省エネルギー効果を高くできる。
【０１０１】
また、化学蓄熱材３は、ベース部１８Ａに対して着脱可能に構成されている。この構成によると、例えば、水和発熱反応および脱水吸熱反応のうちの水和発熱反応のみを熱処理装置１Ａで発生させ、脱水吸熱反応を別の装置で行わせることが可能である。本実施形態では、被処理物１００の昇温工程において水蒸気を吸収することで水和発熱反応した後の、湿った化学蓄熱材３を、ベース部１８Ａから取り外す構成が採用されている。この構成であれば、化学蓄熱材３による水和発熱反応が生じる熱処理装置１Ａとは別の装置において、化学蓄熱材３を脱水させた後に、当該化学蓄熱材３を再び熱処理装置１Ａのベース部１８Ａに設置できる。このような構成により、化学蓄熱材３をより短い時間間隔において熱処理装置１Ａで活用することができる。
【０１０２】
なお、別の一例として、被処理物１００の降温工程において脱水されることで吸熱反応した後の、脱水した化学蓄熱材３を、ベース部１８Ａから取り外す構成が採用されてもよい。この構成であれば、化学蓄熱材３による脱水吸熱反応が生じる熱処理装置１とは別の装置において、化学蓄熱材３を水和発熱させた後に、当該化学蓄熱材３を再び熱処理装置１Ａのベース部１８Ａに設置することが考えられる。このような構成により、化学蓄熱材３をより短い時間間隔において熱処理装置１Ａで活用することができる。
【０１０３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る熱処理装置１Ｂの模式図である。図４を参照して、熱処理装置１Ｂは、熱処理装置１と同様に、被処理物１００に熱処理を施すために用いられる。
【０１０４】
本実施形態では、熱処理装置１Ｂが、乾燥炉である場合を例に説明する。熱処理装置１Ｂは、被処理物１００が配置される第１配置空間１５Ｂの雰囲気を所定の均熱温度まで昇温した後に、当該雰囲気を冷却するように構成されている。
【０１０５】
熱処理装置１Ｂは、熱処理室２Ｂと、流体通路６Ｂと、化学蓄熱材３と、ヒータ３０と、送風部材３１と、温度・湿度センサ７と、制御部８Ｂと、を有している。
【０１０６】
熱処理室２Ｂは、被処理物１００を加熱によって乾燥した後に冷却する乾燥炉として設けられている。熱処理室２Ｂは、中空の箱形形状に形成されており、底壁１１Ｂ、底壁１１Ｂの上方に配置された天壁１２Ｂ、および、底壁１１Ｂと天壁１２Ｂとの間に延びる側壁１３Ｂ、を含んでいる。熱処理室２Ｂの側壁１３Ｂには、図示しない搬送用扉が設けられており、この搬送用扉を通して、被処理物１００Ｂを熱処理室２Ｂに出し入れ可能である。
【０１０７】
熱処理室２Ｂ内には、第１配置空間１５Ｂが設けられている。
【０１０８】
第１配置空間１５Ｂは、本発明の「配置空間」の一例である。第１配置空間１５Ｂは、熱処理室２Ｂ内において被処理物１００を配置するための空間として形成されている。第１配置空間１５Ｂには、複数の被処理物１００が個別に載せられる台座１７Ｂが設置されている。台座１７Ｂには、上下方向に複数の被処理物１００が配列される。第１配置空間１５Ｂの一部に、被処理物１００が配置される。被処理物１００が第１配置空間１５Ｂ内に配置された状態で、被処理物１００の加熱、均熱（一定の温度に維持すること）、および、冷却が行われる。
【０１０９】
熱処理に関連する流体（乾燥用ガスおよび水蒸気）を熱処理室２Ｂ内の第１配置空間１５Ｂ、化学蓄熱材３、および、ヒータ３０に供給するために、流体通路６Ｂが設けられている。第３実施形態では、流体通路６Ｂは、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ｂ、および、送風部材３１に流体を循環させるために用いられる。
【０１１０】
第３実施形態では、流体通路６Ｂは、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ｂ、および、送風部材３１にそれぞれ接続されており、化学蓄熱材３、ヒータ３０、熱処理室２Ｂ、および、送風部材３１の順に、流体を繰り返し通過させることが可能に構成されている。
【０１１１】
流体通路６Ｂは、第１部分４１と、第２部分４２と、第３部分４３と、第４部分４４と、第５部分４５０と、第１扉４５と、第２扉４６と、第３扉４７と、第４扉４８と、第５扉４９と、第６扉５０と、第１扉駆動機構５１と、第２扉駆動機構５２と、第３扉駆動機構５３と、第４扉駆動機構５４と、第５扉駆動機構５５と、第６扉駆動機構５６と、を有している。
【０１１２】
第１部分４１〜第５部分４５０は、それぞれ、配管部分として設けられており、流体を通過させるように構成されている。
【０１１３】
第１部分４１の一端４１ａは、外気（空気）を導入するブロワ（図示せず）に接続されている。このブロワは、外気を送風することで、当該外気を乾燥用ガスとして第１部分４１に送るように構成されている。なお、第１部分４１は、乾燥用ガスが充填されている乾燥用ガスタンク（図示せず）に接続されていてもよい。第１部分４１の他端４１ｂは、熱処理室２Ｂの側壁１３Ｂの例えば下端寄りに配置されており、熱処理室２Ｂに開放されている。第２部分４２の一端４２ａは、熱処理室２Ｂの側壁１３Ｂの例えば上端寄りに配置されており、熱処理室２Ｂに開放されている。第１部分４１の他端４１ｂと第２部分４２の一端４２ａとは、第１配置空間１５Ｂに配置された台座１７Ｂ（被処理物１００）を挟むように向かい合っていることが、好ましい。第２部分４２の他端４２ｂは、第１部分４１の一端４１ａ寄りの箇所に接続されており、第１部分４１に開放されている。
【０１１４】
第３部分４３の一端４３ａは、熱処理室２Ｂの側壁１３Ｂの例えば上端寄りに配置されており、熱処理室２Ｂに開放されている。第３部分４３の他端４３ｂは、第１部分４１の中間部に接続されており、第１部分４１に開放されている。第４部分４４の一端４４ａは、第１部分４１の中間部に接続されており、第１部分４１に開放されている。第４部分４４の他端４４ｂは、熱処理室２Ｂの外部に開放されている。
【０１１５】
第５部分４５０は、流体を化学蓄熱材３に対して迂回させるためのバイパス路として設けられている。第５部分４５０の両端４５０ａ，４５０ｂは、第１部分４１において化学蓄熱材３が配置された箇所を挟むように配置されており、第１部分４１に開放されている。
【０１１６】
第１部分４１の一端４１ａから他端４１ｂに向かう進路においては、第２部分４２の他端４２ｂ、第４部分４４の一端４４ａおよび第５部分４５０の一端４５０ａ、化学蓄熱材３、第３部分４３の他端４３ｂおよび第５部分４５０の他端４５０ｂ、ヒータ３０、および、第１部分４１の他端４１ｂが、この順に並んでいる。
【０１１７】
第１扉４５〜第６扉５０は、流体通路６Ｂ内の所定の箇所を開閉するために設けられている。第１扉４５〜第６扉５０は、それぞれ、断熱材等で形成された扉である。各扉４５〜５０は、例えば、各扉４５〜５０に設けられた支点軸回りを回転することで、開閉動作する。第１扉４５は、第１部分４１の他端４１ｂを開閉するように構成されている。第２扉４６は、第３部分４３の一端４３ａを開閉するように構成されている。第３扉４７は、第３部分４３の他端４３ｂおよび第１部分４１の中間部を択一的に開閉するように構成されている。第４扉４８は、第４部分４４の一端４４ａおよび第１部分４１の中間部を択一的に開閉するように構成されている。第５扉４９は、第１部分４１の中間部および第５部分４５０の一端４５０ａを択一的に開閉するように構成されている。第６扉５０は、第１部分４１の中間部および第５部分４５０の他端４５０ｂを択一的に開閉するように構成されている。
【０１１８】
第１扉４５〜第６扉５０は、それぞれ、対応する扉駆動機構５１〜５６によって駆動される。各扉駆動機構５１〜５６は、例えば、電動モータと、電動モータの回転出力を減速する減速機構と、を含んでいる。そして、各扉駆動機構５１〜５６は、上記電動モータの駆動によって、対応する扉４５〜５０を開閉動作する。なお、各扉駆動機構５１〜５６は、対応する扉４５〜５０を開閉動作可能であればよく、具体的な構成は限定されない。
【０１１９】
化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ｂに放出された流体が与えられることで化学反応によって水和発熱反応および脱水吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な部材である。
【０１２０】
第３実施形態では、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ｂに放出された水蒸気（流体）が与えられることで水和発熱反応を生じるように構成されている。すなわち、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ｂ内で乾燥処理される被処理物１００から蒸発した水蒸気によって、水和発熱反応を生じるように構成されている。また、化学蓄熱材３は、第１配置空間１５Ｂに供給された乾燥用ガスが与えられることで脱水吸熱反応を生じるように構成されている。第３実施形態では、化学蓄熱材３は、流体通路６Ｂの第１部分４１に収容されている。
【０１２１】
ヒータ３０は、流体通路６Ｂを通過する流体（乾燥用ガス）を加熱するために設けられている。ヒータ３０は、流体を加熱可能な構成であればよく、具体的な構成は限定されない。ヒータ３０として電熱ヒータを例示できる。ヒータ３０は、流体通路６Ｂの第１部分４１に配置されている。
【０１２２】
送風部材３１は、流体通路６Ｂ内の流体に流れを生じさせるように構成されている。送風部材３１が設置される箇所は、第３実施形態では、第２部分４２である。
【０１２３】
温度・湿度センサ７は、熱処理室２Ｂ内の雰囲気温度および湿度を検出するために設けられている。
【０１２４】
ヒータ３０、送風部材３１、および、各扉駆動機構５１〜５６は、制御部８Ｂに電気的に接続されており、当該制御部８Ｂによって制御される。制御部８Ｂは、また、温度・湿度センサ７に電気的に接続されており、温度・湿度センサ７による検出結果を参照しつつ、制御処理を行う。
【０１２５】
制御部８Ｂは、制御部８と同様に、安全プログラマブルコントローラ等を用いて形成されている。制御部８Ｂは、温度・湿度センサ７で検出された検出結果に基づいてヒータ３０、送風部材３１、および、各扉駆動機構５１〜５６を制御することで、熱処理室２Ｂへの乾燥用ガスの供給、および、熱処理室２Ｂからの流体の排出等を制御する。
【０１２６】
次に、熱処理装置１Ｂにおける熱処理動作の一例について説明する。図５（Ａ）は、熱処理装置１Ｂにおける昇温工程での動作の一例を示す、模式図である。図５（Ｂ）は、熱処理装置１Ｂにおける昇温工程での流体の温度および湿度の変化を示すグラフである。図６は、熱処理装置１Ｂにおける均熱工程での動作の一例を示す、模式図である。図７は、熱処理装置１Ｂにおける降温工程での動作の一例を示す、模式図である。
【０１２７】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、熱処理装置１Ｂにおける昇温工程では、流体通路６Ｂにおいて、第１通路６１が形成される。第１通路６１は、化学蓄熱材３、ヒータ３０、および、第１配置空間１５Ｂに流体が流れるように、流体を循環させる通路である。第３実施形態では、第１通路６１が形成されているとき、化学蓄熱材３、ヒータ３０、第１配置空間１５Ｂ、および、送風部材３１の順に流体が循環する。
【０１２８】
第１通路６１は、制御部８Ｂの制御によって、第１扉４５が開かれ、第２扉４６が閉じられ、第３扉４７が第３部分４３の他端４３ｂを閉じ、第４扉４８が第４部分４４の一端４４ａを閉じ、第５扉４９が第５部分４５０の一端４５０ａを閉じ、第６扉５０が第５部分４５０の他端４５０ｂを閉じることで形成されている。第１通路６１は、第１部分４１、熱処理室２Ｂ、第２部分４２の順に流体が循環する通路である。第１通路６１内における流体の流れは、矢印Ｆ６１で示されている。
【０１２９】
昇温工程では、乾燥用ガスは、前述のブロワから第１通路６１の第１部分４１を通って、化学蓄熱材３で加熱され、さらに、ヒータ３０を通って加熱される。そして、加熱された乾燥用ガスが熱処理室２Ｂの第１配置空間１５Ｂに供給されることで、被処理物１００が加熱される。被処理物１００の加熱によって水蒸気が発生し、乾燥用ガスの湿度が上昇する。乾燥用ガスおよび水蒸気は、熱処理室２Ｂから第１通路６１の第２部分４２を通って第１部分４１に送られ、化学蓄熱材３に通される。化学蓄熱材３では、水蒸気によって化学蓄熱材３に水和発熱反応が生じる。この水和発熱反応による加熱と、ヒータ３０による加熱とによって、第１通路６１内の流体は、迅速に加熱される。また、化学蓄熱材３で水蒸気が吸収されることにより、化学蓄熱材３を通過した乾燥用ガスの湿度は低下する。このように、流体が第１通路６１を循環することにより、流体が迅速に加熱されるとともに、被処理物１００が迅速に乾燥される。加熱工程における、化学蓄熱材３、ヒータ３０、および、熱処理室２Ｂでの温度・湿度は、例えば、図５（Ｂ）に示すような経過を辿る。
【０１３０】
図６を参照して、均熱工程では、第３通路６３が形成される。第３通路６３が第１通路６１と異なっているのは、第５扉４９および第６扉５０が第１部分４１を閉じることで、化学蓄熱材３を迂回する通路が形成されている点にある。第３通路６３内における流体の流れは、矢印Ｆ６３で示されている。
【０１３１】
均熱工程では、乾燥用ガスは、前述のブロワから第３通路６３の第１部分４１および第５部分４５０を通って、化学蓄熱材３を迂回し、さらに、ヒータ３０を通って一定の温度に維持される。そして、一定温度の乾燥用ガスが熱処理室２Ｂの第１配置空間１５Ｂに供給されることで、被処理物１００が一定の温度に維持される。流体は、第１部分４１、第５部分４５０、熱処理室２Ｂ、および第２部分４２を循環することで、第３通路６３による流体の循環が維持される。均熱工程が完了し、被処理物１００の乾燥が完了した後、降温工程によって、被処理物１００の温度が低下される。
【０１３２】
本第３実施形態では、上述のように、昇温工程から均熱工程に移行する際に、流体が化学蓄熱材３を通過する第１通路６２から流体が化学蓄熱材３を迂回する第３通路６３へ、通路が変化する。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、昇温工程時において、温度・湿度センサ７で検出された熱処理室２Ｂ内の湿度が所定値を下回った場合、すなわち、熱処理室２Ｂ内の雰囲気の水蒸気分圧が所定値を下回った場合に、第１通路６１から第３通路６３への移行が生じてもよい。このように、水蒸気分圧に基づいて通路が変更される制御であれば、化学蓄熱材３による水和発熱反応が一定程度終了した時点で、化学蓄熱材３への流体の通過を遮断できる。これにより、化学蓄熱材３の水和発熱反応による被処理物１００の加熱効率をより高くできる。
【０１３３】
図７を参照して、熱処理装置１Ｂにおける降温工程では、流体通路６Ｂにおいて、第２通路６２が形成される。第１通路６１と第２通路６２と第３通路６３は、制御部８Ｂの制御によって択一的に設定される。第２通路６２は、第１配置空間１５Ｂ、化学蓄熱材３の順に流体を通過させる通路である。第３実施形態では、第２通路６２が形成されているとき、送風部材３１、第１配置空間１５Ｂ、および、化学蓄熱材３の順に流体が通過する。
【０１３４】
第２通路６２は、制御部８Ｂの制御によって、第１扉４５を閉じ、第２扉４６を開き、第３扉４７によって第１部分４１の他端４１ｂを閉じ、第４扉４８によって第１部分４１の一端４１ａ側を閉じ、第５扉４９が第５部分４５０の一端４５０ａを閉じ、第６扉５０が第５部分４５０の他端４５０ｂを閉じることで形成されている。第２通路６２は、第１部分４１の一端４１ａ側部分、第２部分４２、熱処理室２Ｂ、第３部分４３、第１部分４１のうち扉４７，４８で挟まれている区間、化学蓄熱材３、および、第４部分４４の順に流体が通過する通路である。第２通路６２内における流体の流れは、矢印Ｆ６２で示されている。
【０１３５】
降温工程では、乾燥用ガスは、前述のブロワから第２通路６２の第１部分４１の一端側部分、および、第２部分４２を通って、熱処理室２Ｂの第１配置空間１５Ｂに供給され、被処理物１００の温度を低下させる。そして、熱処理室２Ｂを通過した乾燥用ガスは、化学蓄熱材３を通過することで、化学蓄熱材３に脱水吸熱反応を生じさせる。これにより排熱を回収でき、次の昇温工程のための化学蓄熱材３の準備が達成される。化学蓄熱材３を通過した乾燥用ガスは、第４部分４４を通って熱処理室２Ｂの外部に排出される。
【０１３６】
以上説明したように、熱処理室２Ｂによると、化学蓄熱材３による加熱・冷却のアシスト作用を発揮できる。その結果、熱処理装置１と同様に、より省エネルギー効果を高くできる。
【０１３７】
また、熱処理装置１Ｂによると、流体通路６Ｂは、第１通路６１および第２通路６２を択一的に設定可能に構成されている。この構成によると、被処理物１００の温度を上昇させる昇温工程では、第１通路６１を用いることができる。第１通路６１が用いられる場合、化学蓄熱材３の水和発熱反応およびヒータ３０の発熱作用によって、第１配置空間１５Ｂ内の被処理物１００に高温の乾燥用ガスを供給できる。さらに、乾燥用ガスが化学蓄熱材３、ヒータ３０および第１配置空間１５Ｂを循環することで、熱処理装置１Ｂ内の熱の利用効率を高めることができる。その結果、第１配置空間１５Ｂ内の雰囲気を昇温させる速度をより高くできる。一方、被処理物１００の温度を低下させる降温工程では、第２通路６２を用いることができる。第２通路６２が用いられる場合、第１配置空間１５Ｂを通過することで被処理物１００の熱を吸収した乾燥用ガスが化学蓄熱材３を通過する際に化学蓄熱材３の脱水吸熱反応を促進させることで、流体から排熱を回収し、乾燥用ガスを冷却できるとともに、化学蓄熱材３の次の水和発熱反応のための準備を行うことができる。
【０１３８】
また、熱処理装置１Ｂによると、第３通路６３では、流体が化学蓄熱材３を迂回するように構成されている。この構成によると、化学蓄熱材３による意図しない水和発熱反応および脱水吸熱反応の発生を抑制できるので、この反応による被処理物１００温度変化を抑えるための温度制御を不要にできる。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。
【０１４０】
本発明は、被処理物に熱処理を行うための熱処理室と、熱処理室の配置空間に放出された流体が与えられることで化学反応によって発熱反応および吸熱反応の少なくとも一方を発生可能な化学蓄熱材と、を有していればよく、他の構成は、設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、熱処理装置として、広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１，１Ａ，１Ｂ  熱処理装置
２，２Ａ，２Ｂ  熱処理室（乾燥炉）
３  化学蓄熱材
４  遮断扉
６，６Ａ，６Ｂ  流体通路
１５，１５Ａ，１５Ｂ  第１配置空間（配置空間）
１６  第２配置空間
１８，１８Ａ  ベース部
３０  ヒータ
６１  第１通路
６２  第２通路
１００  被処理物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018115823.tif 000007
【図６】
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【図７】
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