(57)【要約】【課題】反応炉の冷却時間を短縮可能な過熱蒸気処理装置を提供する。【解決手段】過熱蒸気処理装置１０は、被処理物を格納する反応炉３０と、反応炉３０に過熱蒸気を供給する蒸気発生部２２Ａと、反応炉３０を冷却するための冷却液を反応炉３０に噴射可能な噴射部４０と、反応炉３０の温度に基づいて冷却液の噴射を制御する制御部１１Ａとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を格納する反応炉と、
前記反応炉に過熱蒸気を供給する蒸気発生部と、
前記反応炉を冷却するための冷却液を前記反応炉に噴射可能な噴射部と、
前記反応炉の温度に基づいて前記冷却液の噴射を制御する制御部とを備える
過熱蒸気処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記反応炉の温度が第１の温度以下のときに前記冷却液を噴射するように制御する
請求項１に記載の過熱蒸気処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記反応炉の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下のときに前記冷却液を噴射しないように制御する
請求項２に記載の過熱蒸気処理装置。
【請求項４】
前記噴射部は、前記冷却液を霧状に噴射するスプレーノズルを含む
請求項１〜３のいずれか一項に記載の過熱蒸気処理装置。
【請求項５】
前記第１の温度は、摂氏３００度である
請求項２、請求項２を引用する請求項３および４のいずれか一項に記載の過熱蒸気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過熱蒸気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過熱蒸気により、被処理物を乾燥、焼成、および、除菌等の加熱処理を行う過熱蒸気処理装置が知られている。特許文献１は、被処理物を反応炉に格納し、除菌処理を行う過熱蒸気処理装置の一例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記過熱蒸気処理装置により大量の被処理物を加熱処理するためには、複数回の加熱処理が実行される。反応炉から加熱処理後の被処理物を取り出して加熱処理前の被処理物を投入するためには、反応炉の温度が下がるのを待つ必要がある。このように、被処理物の投入から取り出しまでの時間は、短縮できる余地がある。
本発明の目的は、反応炉の冷却時間を短縮可能な過熱蒸気処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する過熱蒸気処理装置は、被処理物を格納する反応炉と、前記反応炉に過熱蒸気を供給する蒸気発生部と、前記反応炉を冷却するための冷却液を前記反応炉に噴射可能な噴射部と、前記反応炉の温度に基づいて前記冷却液の噴射を制御する制御部とを備える。
処理後の反応炉の温度を冷却液の気化熱により下げることができる。このため、反応炉の冷却時間を短縮できる。
【０００６】
前記過熱蒸気処理装置の一例において、前記制御部は、前記反応炉の温度が第１の温度以下のときに前記冷却液を噴射するように制御する。
反応炉の温度が高いときに冷却液を噴射しないため、熱衝撃による反応炉への負担が軽減される。
【０００７】
前記過熱蒸気処理装置の一例において、前記制御部は、前記反応炉の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下のときに前記冷却液を噴射しないように制御する。
過熱蒸気による加熱処理後に、噴射した冷却液が反応炉に液体のまま残存しにくくし、処理後の被処理物が湿りにくい。
【０００８】
前記過熱蒸気処理装置の一例において、前記噴射部は、前記冷却液を霧状に噴射するスプレーノズルを含む。
冷却液が反応炉内に均等に噴射されやすい。このため、反応炉の内面の温度にばらつきが生じにくく、熱衝撃が強い場所が生じにくい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の過熱蒸気処理装置は、反応炉の冷却時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の過熱蒸気処理装置の斜視図。
【図２】図１のハウジングが省略された状態の斜視図。
【図３】図２の３−３線の断面図。
【図４】図３の４−４線の断面図。
【図５】図１の過熱蒸気処理装置のブロック図。
【図６】加熱処理のフローチャート。
【図７】冷却処理のフローチャート。
【図８】図４の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態）
図１および図２を使用して、過熱蒸気処理装置１０の構成を説明する。過熱蒸気処理装置１０は、制御装置１１、操作部１２、ハウジング１３、および、過熱蒸気処理装置本体２０（図２参照）を備える。
【００１２】
制御装置１１は、過熱蒸気処理装置本体２０の動作を制御する。操作部１２は、表示部１２Ａおよびボタン１２Ｂを備える。表示部１２Ａは、過熱蒸気処理装置本体２０の状態等を表示する。ボタン１２Ｂは、過熱蒸気処理装置本体２０を操作するためのインタフェースである。ハウジング１３は、過熱蒸気処理装置本体２０を格納している。ハウジング１３は、口１３Ａおよび扉１３Ｂを備える。扉１３Ｂは、取っ手１３Ｃを含む。扉１３Ｂは、作業者により開閉され、口１３Ａを塞ぐことができる。
【００１３】
図２に示されるように、過熱蒸気処理装置本体２０は、反応炉ケース２１、蒸気発生装置２２、排気管２３、支持装置２４、ヒータ２５、蒸気流入管２６、蒸気流出管２７、冷却液流入管２８、温度計２９、反応炉３０、および、噴射部４０を備える。
【００１４】
反応炉３０は被処理物（図示略）を格納する。反応炉３０は、例えば、ステンレス鋼等の金属で形成される。被処理物は、例えば、衣類、廃棄食品、および、樹脂製の廃棄物である。
【００１５】
反応炉ケース２１は、柱２１Ａ、上壁２１Ｂ、下壁２１Ｃ、および、側壁２１Ｄを備える。上壁２１Ｂ、下壁２１Ｃ、および、側壁２１Ｄは、それぞれ柱２１Ａに取り付けられ、反応炉３０を囲うように設けられている。
【００１６】
蒸気発生装置２２は、蒸気発生部２２Ａおよびタンク２２Ｂを備える。蒸気発生部２２Ａは、過熱蒸気を反応炉３０に供給する。過熱蒸気は、水を沸騰させることにより得られる摂氏１００度の蒸気を、さらに加熱した蒸気である。タンク２２Ｂには、過熱蒸気を発生させるための水、および、噴射部４０が使用する水が溜められる。蒸気発生部２２Ａは、タンク２２Ｂに溜められた水を用いて過熱蒸気を発生させる。
【００１７】
排気管２３は、反応炉３０に接続され、蒸気発生装置２２から反応炉３０に供給された過熱蒸気をハウジング１３の外部に排出する。排気管２３は、例えば、Ｕ字形状であり、ステンレス鋼等の金属で形成される。
【００１８】
支持装置２４は、反応炉３０を移動可能に支持する。ヒータ２５は、反応炉３０の側面を囲むように設けられ、反応炉３０を温める機能を有する。ヒータ２５は、例えば、電気ヒータである。
【００１９】
蒸気流入管２６は、蒸気発生装置２２と反応炉３０とを連通する。蒸気流出管２７は、排気管２３と反応炉３０とを連通する。温度計２９は、反応炉３０の温度Ｔを計測する。
噴射部４０は、加熱処理終了後の反応炉３０を冷却するための冷却液を、反応炉３０に噴射可能である。冷却液は、例えば、水である。別の例では、冷却液は、防錆剤を含む溶液である。冷却液がかかる反応炉３０の本体３２の内面３２Ｂ（図３参照）が錆びにくくなる。
【００２０】
図３に示されるように、反応炉３０は、蓋３１および本体３２を備える。本体３２は、例えば、中空の円筒状である。本体３２は、開口３２Ａを含む。被処理物は、開口３２Ａを通じて反応炉３０の内部に投入される。本体３２の内面３２Ｂには、投入された被処理物が接触する。本体３２の外面３２Ｃには、ヒータ２５が接触する。
【００２１】
蓋３１は、本体３２の開口３２Ａを塞ぐことが可能である。蓋３１は、反応炉ケース２１の上壁２１Ｂ（図２参照）に取り付けられている。温度計２９は、例えば、反応炉３０の蓋３１に接触する。蓋３１が開口３２Ａを塞いだ状態において、蓋３１は本体３２に接触する。温度計２９は、熱伝導により本体３２の温度を間接的に計測できる。
【００２２】
図４に示されるように、蓋３１は、蒸気流入口３１Ａ、蒸気流出口３１Ｂ、および、温度計測口３１Ｄを備える。蒸気流入口３１Ａは、蒸気流入管２６に接続される。蒸気流出口３１Ｂは、蒸気流出管２７に接続される。温度計測口３１Ｄには温度計２９が取り付けられる。
【００２３】
図５は、過熱蒸気処理装置１０のブロック図である。温度計２９は、計測した反応炉３０の温度Ｔを制御装置１１に送信可能である。制御装置１１は、制御部１１Ａを含む。制御部１１Ａは、反応炉３０の温度Ｔに基づいて冷却液の噴射を制御する。制御部１１Ａの一例は、マイクロコンピュータである。
【００２４】
操作部１２は、過熱蒸気処理装置本体２０を操作するために設けられる。操作部１２は、ボタン１２Ｂを備えない構成、例えば、タッチパネルを備えてもよい。
冷却液流入管２８は、噴射部４０に冷却液を供給する管であり、タンク２２Ｂに挿入される。冷却液が水でない場合、冷却液が溜められる別のタンクに挿入される。
【００２５】
噴射部４０は、ポンプ４１およびスプレーノズル４２を含む。ポンプ４１は、冷却液流入管２８を通して冷却液を汲み上げ、スプレーノズル４２に冷却液を供給する。ポンプ４１は、例えば、電動ポンプである。スプレーノズル４２は、ポンプ４１により供給された冷却液を霧状に噴射する。
【００２６】
図６を参照して、加熱処理の動作の一例について説明する。
ステップＡ１において、作業者は、扉１３Ｂの取っ手１３Ｃを掴み、扉１３Ｂを開ける。作業者は、支持装置２４を手で引き出し、反応炉３０をハウジング１３の外部に移動する。
【００２７】
ステップＡ２において、作業者は、被処理物を開口３２Ａを通じて反応炉３０に投入する。被処理物は、蒸気流入口３１Ａから噴射される過熱蒸気が均等に当たるように投入されることが好ましい。
【００２８】
ステップＡ３において、作業者は、支持装置２４を手で押し込み、反応炉３０をハウジング１３の内部に移動する。作業者は、扉１３Ｂの取っ手１３Ｃを掴み、扉１３Ｂを閉める。
【００２９】
ステップＡ４において、作業者は、支持装置２４を作動させ、反応炉３０を上方に移動する。そして、蓋３１により反応炉３０の開口３２Ａが塞がれる。
ステップＡ５において、作業者は、ヒータ２５の作動を開始する。加熱処理の開始時において、反応炉３０の温度Ｔは比較的低く、例えば、室温程度である。このとき、反応炉３０に過熱蒸気を噴射すると、過熱蒸気の熱は、反応炉３０の加熱のために使用され、被処理物が加熱されにくい。反応炉３０の温度Ｔが比較的低いときにヒータ２５が反応炉３０を加熱することにより、被処理物を短時間で加熱できる。ヒータ２５により加熱された反応炉３０の温度Ｔは、例えば、摂氏２００度である。
【００３０】
ステップＡ６において、作業者は、蒸気発生装置２２の蒸気発生部２２Ａの作動を開始する。
ステップＡ７において、温度計２９は、反応炉３０の温度Ｔを計測し、計測した温度Ｔの情報を制御部１１Ａに送信する。
【００３１】
ステップＡ８において、制御部１１Ａは、温度計２９が計測した反応炉３０の温度Ｔの情報を受信し、反応炉３０の温度Ｔが第３の温度以上か判定する。第３の温度は、例えば、摂氏８００度である。肯定判定のとき、ステップＡ９が実行される。否定判定のとき、ステップＡ７が再度実行される。
【００３２】
ステップＡ９において、蒸気発生部２２Ａが発生した過熱蒸気を被処理物に対して噴射され、被処理物が加熱処理される。
ステップＡ１０において、ステップＡ９の加熱処理に使用された過熱蒸気は、排気管２３から排気される。
【００３３】
ステップＡ１１において、制御部１１Ａは、加熱処理が所定の時間継続されたか判定する。肯定判定のとき、加熱処理を終了する。否定判定のとき、ステップＡ９が再度実行される。
【００３４】
図７を参照して、冷却処理の動作の一例について説明する。冷却処理は、加熱処理後の高温となった反応炉３０を、作業者が被処理物を取り出しやすい温度まで冷却する処理である。
【００３５】
ステップＢ１において、作業者は、蒸気発生装置２２の蒸気発生部２２Ａの作動を停止する。
ステップＢ２において、作業者は、ヒータ２５の作動を停止する。
【００３６】
ステップＢ３において、制御部１１Ａは、反応炉３０の温度Ｔが第１の温度以下か判定する。第１の温度は、例えば、摂氏３００度である。肯定判定のとき、ステップＢ４が実行される。否定判定のとき、ステップＢ３が再度実行される。
【００３７】
ステップＢ４において、制御部１１Ａは、反応炉３０の温度が第２の温度以下か判定する。第１の温度は、例えば、摂氏１２０度である。肯定判定のとき、ステップＢ６が実行される。否定判定のとき、ステップＢ５が実行される。
【００３８】
ステップＢ５において、噴射部４０は、スプレーノズル４２から冷却液を反応炉３０の内部に噴射する。加熱処理後の高温となった反応炉３０の本体３２の内面３２Ｂに冷却液がかかると、熱衝撃により反応炉３０に強い応力σが発生する。すなわち、本体３２の内面３２Ｂが急に冷却されて、本体３２の内面３２Ｂの温度ＴＳと反応炉３０の温度Ｔとの差が生じ、応力σが発生する。発生する応力σは、［１］式で表される。
【００３９】
【数１】
2018044690.tif 000003
ただし、εは歪量、Ｅはヤング率である。ヤング率Ｅは、反応炉３０を構成する材料に依存する。ここで、歪量εは、［２］式で表される。
【００４０】
【数２】
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ただし、αは熱膨張係数である。熱膨張係数αは、反応炉３０を構成する材料に依存する。応力σによる反応炉３０の負担を小さくするために、ステップＢ３およびＢ５において、制御部１１Ａは、反応炉３０の温度Ｔが第１の温度以下のときに冷却液を噴射するように制御する。制御部１１Ａは、反応炉３０の温度Ｔが第１の温度よりも高いときに反応炉３０を冷却しないように制御するため、反応炉３０に強い応力σが発生しにくい。第１の温度は、例えば、摂氏３００度である。
【００４１】
ステップＢ６において、制御部１１Ａは、放置処理が所定の時間継続したか判定する。放置処理は、冷却液による冷却を行わず、本体３２の外面３２Ｃおよび蓋３１の上面３１Ｅ（いずれも図３参照）からの放熱による冷却を行う処理である。肯定判定のとき、ステップＢ７が実行される。否定判定のとき、ステップＢ６が再び実行される。ステップＢ４およびＢ６において、制御部１１Ａは、反応炉３０の温度Ｔが第１の温度よりも低い第２の温度以下のときに冷却液を噴射しないように制御する。このため、被処理物に噴射されて残存していた冷却液が気化し、被処理物を乾燥させることができる。
【００４２】
ステップＢ７において、作業者は、支持装置２４を作動させ、反応炉３０を下方に移動する。作業者は、反応炉３０の開口３２Ａを開ける。ステップＢ６が終了するまでは、制御部１１Ａにより、支持装置２４が固定されるように制御されている。
【００４３】
ステップＢ８において、作業者は、扉１３Ｂの取っ手１３Ｃを掴み、扉１３Ｂを開ける。作業者は、支持装置２４を手で引き出し、反応炉３０をハウジング１３の外部に移動する。
【００４４】
ステップＢ９において、作業者は、被処理物を開口３２Ａを通じて反応炉３０から取り出す。ステップＢ５およびＢ６により、反応炉３０の温度が下がっているため、作業者は、被処理物を取り出しやすい。
【００４５】
ステップＢ１０において、作業者は、支持装置２４を手で押し込み、反応炉３０をハウジング１３の内部に配置する。作業者は、扉１３Ｂの取っ手１３Ｃを掴み、扉１３Ｂを閉める。
【００４６】
このように、過熱蒸気処理装置１０は、反応炉３０に冷却液を噴射し、冷却液の気化熱により反応炉３０の熱を下げる。このため、反応炉３０の温度を速く低下させることができ、反応炉３０の冷却時間を短縮できる。
【００４７】
また、噴射部４０は、スプレーノズル４２により冷却液を霧状に噴射するため、反応炉３０の内部に均等に噴射されやすい。このため、本体３２の内面３２Ｂの各場所の温度ＴＳにばらつきが生じにくく、応力σが強い場所が発生しにくい。
【００４８】
（変形例）
上記実施形態に関する説明は本発明に従う過熱蒸気処理装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う過熱蒸気処理装置は実施形態以外に例えば以下に示される上記実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
【００４９】
・温度計２９の構成は、任意に変更可能である。第１の例では、温度計２９は、反応炉３０の本体３２の内面３２Ｂに接触する。第２の例では、温度計２９は、反応炉３０の内部に設けられ、反応炉３０の蓋３１および本体３２に接触しない。第３の例では、温度計２９は反応炉３０の外部に設けられる。制御部１１Ａは、例えば、事前に準備されたデータベースにより、反応炉３０の温度Ｔを推定する。
【００５０】
・噴射部の構成は、任意に変更可能である。別の例では、噴射部４０は、スプレーノズル４２を備えず、冷却液を直状に噴射するガンノズルを備えてもよい。
・冷却液噴射口３１Ｃの設けられる場所は、任意に変更可能である。図８に示される例では、冷却液噴射口３１Ｃは、蓋３１の平面視において、蓋３１の中央に設けられる。この構成では、冷却液がより均等に噴射されやすい。
【００５１】
・冷却液は噴射される場所は、任意に変更可能である。第１の例では、冷却液は反応炉３０の本体３２の外面３２Ｃに噴射される。このとき、ヒータ２５は、本体３２の外面３２Ｃの少なくとも一部が露出するように設けられる。第２の例では、冷却液は、蓋３１の上面３１Ｅに噴射される。蓋３１が冷却され、蓋３１に接触する本体３２が熱伝導により冷却される。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ：過熱蒸気処理装置
１１Ａ：制御部
２２Ａ：蒸気発生部
３０  ：反応炉
４０  ：噴射部
４２  ：スプレーノズル
Ｔ    ：温度
【図１】
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【図２】
2018044690.tif 000006
【図３】
2018044690.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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