(57)【要約】【課題】  高度な酸化防止を要する材料の過熱水蒸気処理において、蒸気発生器に供給される水の中に存在する酸素量を減少させ、良好な酸化防止特性を有する過熱水蒸気処理方法及びその装置を提供すること。【解決手段】  蒸気発生器１０４で発生した水蒸気を過熱熱源にて加熱したのち、処理室１０２に送り込んで処理を行なう過熱水蒸気処理方法において、前記蒸気発生器に送り込む前の水１３２に溶存する酸素を、あらかじめ置換ガスで置換する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器で発生した水蒸気を過熱熱源によって加熱したのち、処理室に送り込んで処理を行なう過熱水蒸気処理方法において、
前記蒸気発生器に送り込む前の水に置換ガスを供給して、前記水内に溶存する酸素を前記置換ガスに予め置換し、
前記水に溶存する前記酸素を前記置換ガスで置換したのち、前記置換ガスが溶存する水を前記蒸気発生器に送り込んで、前記蒸気発生器で水蒸気を発生させる過熱水蒸気処理方法。
【請求項２】
前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に前記置換ガスを供給するとき、前記置換ガスとして不活性ガスを供給する請求項１に記載の過熱水蒸気処理方法。
【請求項３】
前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に前記置換ガスを供給するとき、前記置換ガスとして、水素を含むガスを供給する請求項１に記載の過熱水蒸気処理方法。
【請求項４】
前記置換ガスが溶存する水を前記蒸気発生器に送り込んで、前記蒸気発生器で前記水蒸気を発生させ、前記蒸気発生器で発生した前記水蒸気を前記過熱熱源により加熱するとき、前記置換ガスの一部が解離する請求項１から３のいずれか１項に記載の過熱水蒸気処理方法。
【請求項５】
水が供給され、供給された水から水蒸気を発生させる蒸気発生器と、
前記蒸気発生器で発生した前記水蒸気を加熱する過熱熱源と、
前記過熱熱源で加熱され前記水蒸気が送り込まれて被処理物の過熱水蒸気処理を行なう処理室とを備え、
さらに、前記蒸気発生器に供給する前記水の水供給管に、前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に溶存する酸素と置換可能な置換ガスを供給するガス供給機構を備える過熱水蒸気処理装置。
【請求項６】
前記蒸気発生器に供給する前記水供給管に、前記水を貯めるタンクを接続するとともに、前記タンクに前記ガス供給機構を配置して、
前記タンク内の前記水であって前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に対して、前記ガス供給機構から前記置換ガスを供給して、前記置換ガスと、前記水に溶存する酸素とを置換する請求項５に記載の過熱水蒸気処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給機構は、前記水に対して、前記置換ガスを泡状に供給するバブル形成機構を有する請求項５又は６に記載の過熱水蒸気処理装置。
【請求項８】
前記蒸気発生器に供給する前記水供給管が、前記蒸気発生器との接続部における前記水供給管の断面積よりも大きな断面積の部分を有している請求項５から７のいずれか１項に記載の過熱水蒸気処理装置。
【請求項９】
前記蒸気発生器に供給する前記水供給管の断面積が、前記蒸気発生器に向かって小さくなる部分を有する請求項８に記載の過熱水蒸気処理装置。
【請求項１０】
前記蒸気発生器に供給する前記水供給管が、少なくとも一箇所、水平でない部分を有する請求項８又は９に記載の過熱水蒸気処理装置。
【請求項１１】
前記過熱熱源よりも下流側に、前記過熱熱源で加熱されて前記処理室に供給される前記水蒸気にエネルギを付与するエネルギ発生源を設置する請求項５から１０のいずれか１項に記載の過熱水蒸気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品の乾燥、殺菌、脱脂又は廃プラスチックリサイクル等に用いられる過熱水蒸気処理方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、過熱水蒸気とは、１００℃で蒸発した飽和水蒸気を加圧することなく１００℃以上に過熱した水蒸気であり、近年、食品の解凍又は焼成等への活用が盛んに行われている。
【０００３】
過熱水蒸気処理技術は、従来の熱風等による一般的な加熱に比べると、飽和水蒸気と同様に、伝熱特性が良く、熱容量が小さい。また、酸素が遮断されており、被加熱物の酸化が少ない等の特徴を有している。
【０００４】
現在、前記のような特徴から、家庭用電子レンジへの搭載又は工業的には食品の乾燥等、幅広い分野で利用されている。また、特許文献１に示されるように金属と樹脂の複合材料を対象に、樹脂を熱分解して金属を回収する方法としての活用が検討されている。
【０００５】
以下、従来の一般的な過熱水蒸気処理方法及びその装置について、図５を参照しながら説明する。
【０００６】
図５は、従来の一般的な過熱水蒸気処理装置の概略図である。処理室５０２は、被加熱物５０１を加熱処理するための容器である。この処理室５０２には、被加熱物５０１を載置するためのステージ５０３が設置される。また、処理室５０２には、蒸気発生器５０４が蒸気導入管５０６を介して接続される。蒸気発生器５０４では、蒸気を発生させる。なお、処理室５０２と蒸気発生器５０４との間には、一般的に、蒸気を過熱状態に急速加熱するための過熱熱源５０５が設置される。
【０００７】
以上のような過熱水蒸気処理装置にて被加熱物の加熱処理を行なうには、まず、処理室５０２に設置されたステージ５０３上に、被加熱物５０１を載置する。次に、蒸気発生器５０４に水を供給し（図示せず）、蒸気発生器５０４から発生した水蒸気を蒸気導入管５０６を通じて、処理室５０２に導入する。その際、蒸気は過熱熱源５０５によって過熱状態にされることで、被加熱物５０１の過熱水蒸気処理が開始される。
【０００８】
なお、処理完了の判断は、処理時間の制御が一般的であるが、被加熱物の温度又は処理状態を何らかの手段により監視する方法が採られることもある。
【０００９】
また、被加熱物５０１の処理状態をより均一にするために、被加熱物５０１を載置するステージ５０３を回転機構又は移動機構（図示していない）により回転又は移動させる方法が採られることもある。
【００１０】
以上のような処理において、一般的に、処理室５０２内に導入された水蒸気中の酸素濃度は概略１パーセント以下であり、過熱水蒸気処理における被加熱物５０１の酸化が少なくなる所以となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３５４１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の従来の構成では、蒸気発生器に供給される水の中に酸素（いわゆる溶存酸素）が存在するため、水蒸気の中に存在する酸素による被加熱物のわずかな酸化を抑制することは困難であり、高度な酸化防止を要する材料の処理には、適用しがたいという課題を有している。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸気発生器に供給される水の中に存在する酸素量を減少させ、高度な酸化防止を要する被加熱物の加熱処理においても、良好な酸化防止特性を有する過熱水蒸気処理方法及びその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる過熱水蒸気処理方法は、蒸気発生器で発生した水蒸気を過熱熱源によって加熱したのち、処理室に送り込んで処理を行なう過熱水蒸気処理方法において、
前記蒸気発生器に送り込む前の水に置換ガスを供給して、前記水内に溶存する酸素を前記置換ガスに予め置換し、
前記水に溶存する前記酸素を前記置換ガスで置換したのち、前記置換ガスが溶存する水を前記蒸気発生器に送り込んで、前記蒸気発生器で水蒸気を発生させる。
【００１５】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理方法では、前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に前記置換ガスを供給するとき、前記置換ガスとして不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理方法では、前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に前記置換ガスを供給するとき、前記置換ガスとして、水素を含むガスを供給するようにしてもよい。
【００１７】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理方法では、前記置換ガスが溶存する水を前記蒸気発生器に送り込んで、前記蒸気発生器で前記水蒸気を発生させ、前記蒸気発生器で発生した前記水蒸気を前記過熱熱源により加熱するとき、前記置換ガスの一部が解離するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の１つの態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、水が供給され、供給された水から水蒸気を発生させる蒸気発生器と、
前記蒸気発生器で発生した前記水蒸気を加熱する過熱熱源と、
前記過熱熱源で加熱され前記水蒸気が送り込まれて被処理物の過熱水蒸気処理を行なう処理室とを備え、
さらに、前記蒸気発生器に供給する前記水の水供給管に、前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に溶存する酸素と置換可能な置換ガスを供給するガス供給機構を備える。
【００１９】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記蒸気発生器に供給する前記水供給管に、前記水を貯めるタンクを接続するとともに、前記タンクに前記ガス供給機構を配置して、
前記タンク内の前記水であって前記蒸気発生器に送り込む前の前記水に対して、前記ガス供給機構から前記置換ガスを供給して、前記置換ガスと、前記水に溶存する酸素とを置換するようにしてもよい。
【００２０】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記ガス供給機構は、前記水に対して、前記置換ガスを泡状に供給するバブル形成機構を有するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記蒸気発生器に供給する前記水供給管が、前記蒸気発生器との接続部における前記水供給管の断面積よりも大きな断面積の部分を有しているようにしてもよい。
【００２２】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記蒸気発生器に供給する前記水供給管の断面積が、前記蒸気発生器に向かって小さくなる部分を有するようにしてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記蒸気発生器に供給する前記水供給管が、少なくとも一箇所、水平でない部分を有するようにしてもよい。
【００２４】
本発明の別の態様にかかる過熱水蒸気処理装置では、前記過熱熱源よりも下流側に、前記過熱熱源で加熱されて前記処理室に供給される前記水蒸気にエネルギを付与するエネルギ発生源を設置するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明の前記態様にかかる過熱水蒸気処理方法及びその装置によれば、高度な酸化防止を要する被加熱物の加熱処理においても、良好な酸化防止特性を有する過熱水蒸気処理方法及びその装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態における過熱水蒸気処理装置の概略図
【図２】本発明の第２実施形態における過熱水蒸気処理装置の蒸気発生器と該蒸気発器への水の供給機構及びガス供給管の位置関係を示す概略拡大図
【図３】本発明の第３実施形態における過熱水蒸気処理装置の蒸気発生器と該蒸気発器への水の供給機構及びガス供給管の位置関係を示す概略拡大図
【図４】本発明の第４実施形態における過熱水蒸気処理装置の過熱熱源及び蒸気導入管が処理室に接続されている部分との位置関係を示す概略図
【図５】従来の一般的な過熱水蒸気処理装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における過熱水蒸気処理装置１００の断面概略図である。
【００２９】
第１実施形態における過熱水蒸気処理方法及びその装置１００の特徴は、図１において、処理室１０２は、被加熱物１０１を加熱処理（過熱水蒸気処理）するための容器である。この処理室１０２には、被加熱物１０１を載置するためのステージ１０３が設置される。また、処理室１０２には、蒸気発生器１０４が蒸気導入管１０６を介して接続される。蒸気発生器１０４では、水から水蒸気を発生させる。また、処理室１０２と蒸気発生器１０４との間の蒸気導入管１０６の中間部分には、誘導加熱を利用して水蒸気を加熱する過熱熱源１０５が設置されている。
【００３０】
さらに、蒸気発生器１０４には、水供給機構１００ａとして、水供給管１３０を介して、水１３２を貯めるタンク１１１が設置されている。例えば、水供給管１３０には開閉弁を配置して、後述する酸素濃度測定器１１３で測定された濃度の結果を基に開閉弁を開閉することにより、水１３２をタンク１１１から蒸気発生器１０４に間欠的に供給可能としている。タンク１１１には、水の供給口（図示せず）が設けられている。
【００３１】
タンク１１１には、ガス供給機構１００ｂとして、ガス供給管１１２が設置されており、ガス供給管１１２の先端（図１のガス供給管１１２の下端）１１２ａには、バブル形成機構の一例として多数の小孔が設けられている。ガス供給管１１２の他端には、置換ガス供給源の一例としての窒素ガス供給源１３１が接続されて、窒素ガス供給源１３１からガス供給管１１２には窒素ガスが供給されている。さらに、必要に応じて、タンク１１１の底部には、酸素濃度測定器１１３が設置されている。
【００３２】
以上のような過熱水蒸気処理装置１００にて被加熱物１０１の処理を行うには、まず、処理室１０２に設置されたステージ１０３上に、被加熱物１０１を載置する。
【００３３】
次に、蒸気発生器１０４に水供給管１３０で接続されたタンク１１１に、水１３２を供給し（図示せず）、窒素ガス供給源１３１からガス供給管１１２を介して窒素ガスをタンク１１１の水１３２内に導入する。
【００３４】
酸素濃度測定器１１３で、タンク１１１内の水１３２内の酸素濃度を測定しながら、水１３２内の酸素濃度が所定濃度以下になったのち蒸気発生器１０４へ水を供給すると、蒸気発生器１０４から発生した水蒸気が、蒸気導入管１０６を通じて、処理室１０２に導かれる。その際、水蒸気は、過熱熱源１０５によって、急速に加熱され、いわゆる過熱状態を形成する。
【００３５】
以上のように、過熱水蒸気が処理室１０２に導入されることにより、被加熱物１０１の過熱水蒸気処理が開始される。
【００３６】
つまり、第１実施形態においては、ガス供給管１１２から導入された窒素ガスによって、タンク１１１内の水１３２に溶存している酸素量を減少させるようにしている。このようにタンク１１１内の水１３２に溶存している酸素量が減少しているため、蒸気導入管１０６を介して処理室１０２に導入された過熱水蒸気中の酸素量も減少し、被加熱物１０１の酸化が抑制される。
【００３７】
ここで、より具体的に、被加熱物１０１が、一例として、チタン又はマンガンあるいはニッケルなどの遷移元素を主成分とする水素吸蔵合金と結着剤等の有機物成分とで構成される複合材料であるとする。この複合材料から、水素吸蔵合金のみを回収する目的で、本第１実施形態における処理方法を適用した例について説明する。
【００３８】
前記構成の被加熱物１０１を、以下のようにして、本第１実施形態における処理方法に適用した。一例として、処理室１０２内で、５分間、過熱熱源１０５によって被加熱物１０１を過熱処理したとき、過熱蒸気の温度は３５０℃であった。このとき、被加熱物１０１に含まれる結着剤等の有機成分は、分解処理されるとともに、残存した水素吸蔵合金中の酸素濃度は、処理前の酸素濃度と比較して、０．５％以下の増加にとどまり、酸化促進を効果的に抑制することが可能であった。
【００３９】
第１実施形態においては、ガス供給管１１２の先端１１２ａに多数の小孔を設けるとしたが、タンク１１１内にガスを供給できれば、ガス供給管１１２の先端１１２ａである必要はなく、タンク１１１の水１３２内に浸かっているガス供給管１１２の中間部などに多数の小孔を設けるようにしてもかまわない。
【００４０】
過熱水蒸気処理装置１００及びその処理方法の実施例として、水素吸蔵合金と結着剤等の有機物の複合材料を用いて説明したが、他の材料においても同様の効果を得ることが期待できる。
【００４１】
第１実施形態によれば、蒸気発生器１０４に送り込む前の水１３２に溶存する酸素を、置換ガスで予め置換するので、高度な酸化防止を要する被加熱物１０１の加熱処理においても、良好な酸化防止特性を有することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態における過熱水蒸気処理装置２００の蒸気発生器２０４と該蒸気発生器２０４への水の供給機構２００ａ及びガス供給管２１２の位置関係を示す概略断面図である。過熱水蒸気処理装置全体の構成と、蒸気発生器２０４への水の供給機構２００ａ及びガス供給機構２００ｂ以外の構成要素とは、第１実施形態の説明で参照した図１と同一のため、その図示及び説明は省略する。また、その動作方法も、蒸気発生器２０４への水の供給方法が間欠的か連続的かの違いだけで第１実施形態と大略同一のため、その説明は省略する。
【００４３】
第２実施形態における過熱水蒸気処理方法及びその装置２００の特徴は、図２において、水供給機構２００ａとして、蒸気発生器２０４に連続的に水２３２を供給する水供給管２２１が、蒸気発生器２０４との接続部分（第１横方向接続部）２２１ａにおける水供給管２２１の断面積よりも大きな断面積の部分（第２横方向接続部）２２１ｃを有することにある。また、ガス供給機構２００ｂとして、ガス供給管２１２が水供給管２２１に設置されているとともに、水供給管２２１の断面積が大きな部分（第２横方向接続部）２２１ｃにガス放出バルブ２２２が設置されていることにある。
【００４４】
具体的には、水供給機構２００ａとして、水供給管２２１は、蒸気発生器２０４に一端が接続される第１横方向接続部２２１ａと、第１横方向接続部２２１ａの他端が下端に連結されかつ水平でない概略垂直部２２１ｂと、概略垂直部２２１ｂの上端に一端が連結された第２横方向接続部２２１ｃとを備えて構成している。第１横方向接続部２２１ａの他端と概略垂直部２２１ｂの下端とは、一例としてＬ字状に直角に屈曲するように連結されている。さらに、概略垂直部２２１ｂの上端と第２横方向接続部２２１ｃの一端とは、一例としてＬ字状に直角に屈曲するように連結されている。第１横方向接続部２２１ａの一端は、蒸気発生器２０４と接続されて、第１横方向接続部２２１ａが蒸気発生器２０４に横方向沿いに接続されている。第２横方向接続部２２１ｃの他端は、例えば、連続的に水２３２が供給される供給源（図示せず）に接続されている。水供給管２２１の第２横方向接続部２２１ｃの内部には、ガス供給管２１２の下端２１２ａが挿入されて、下端２１２ａの多数の小孔から第２横方向接続部２２１ｃ内の水２３２内に、置換ガスが微小な泡状に噴出されるようにしている。このように、水２３２内に、置換ガスが微小な泡状に噴出されることにより、置換ガスと水２３２との接触面積が増大して、置換効率を向上させることができる。ガス供給管２１２の上端は、置換ガス供給源の一例としての窒素ガス供給源２３１に接続されている。概略垂直部さらに、水供給管２２１の蒸気発生器２０４に接続される第１横方向接続部２２１ａの内径は、それ以外の部分（例えば、概略垂直部２２１ｂ及び第２横方向接続部２２１ｃ）に対し小さくなっていることにある。また、第１横方向接続部２２１ａの内径よりも大きな内径を持つ水供給管２２１の第２横方向接続部２２１ｃの一端側の上部には、圧力式のガス放出バルブ２２２が設置されている。よって、先に述べたように、蒸気発生器２０４に水を供給する水供給管２２１の断面積において、概略垂直部２２１ｂ及び第２横方向接続部２２１ｃが、蒸気発生器２０４との接続部分２２１ａにおける第１横方向接続部２２１ａの断面積よりも大きな断面積の部分となっている。このように、第１横方向接続部２２１ａの断面積よりも大きな断面積の概略垂直部２２１ｂ及び第２横方向接続部２２１ｃを有することにより、概略垂直部２２１ｂ及び第２横方向接続部２２１ｃの上部（実際には、第２横方向接続部２２１ｃの上部）に、水２３２が通過しない空間２２１ｄを形成することができて、置換ガスと置換された酸素を貯める空間を確実に確保することができ、一旦、置換した酸素が、再び、水内に溶存しようとすることを防止することができる。
【００４５】
本第２実施形態において、第１実施形態と同様に過熱水蒸気処理を行なうと、水供給管２２１の第２横方向接続部２２１ｃの内部の上部には、水２３２が通過しない空間２２１ｄが形成される。ガス供給管２１２から置換ガスの一例としての窒素ガスを第２横方向接続部２２１ｃ内の水２３２内に導入すると、水２３２内の溶存酸素と窒素ガスとの置換が開始され、第１実施形態と同様に、蒸気発生器２０４に供給される水２３２の酸素濃度は低下し始める。さらに、窒素ガス供給源２３１からガス供給管２１２を介して所望の圧力で窒素ガスを供給し続けると、水２３２が通過しない空間２２１ｄを介して、水供給管２２１の第２横方向接続部２２１ｃに設置されたガス放出バルブ２２２から、水２３２から離脱した酸素が水供給管２２１の外部に放出され、水２３２内の酸素濃度を効率的に低下することが可能となる。
【００４６】
つまり、蒸気発生器２０４に水２３２を供給する際に水２３２を一時的に滞留させることなく、連続的に供給される水２３２内の酸素濃度を低下することが可能となり、その結果、被加熱物１０１の酸化を効率的に抑制することが可能となる。
【００４７】
さらに、第２実施形態においては、水供給管２２１の第１横方向接続部２２１ａにおける内径が、他の部分に比べて小さくなる例を用いて説明したが、水供給管２２１が、水供給管２２１の蒸気発生器２０４との接続部分２２１ａの断面積よりも大きな断面積の部分（第２横方向接続部）２２１ｃを有すれば、任意の形状でもかまわない。また、水供給管２２１としては、必ずしも円筒状の形状である必要はなく、矩形の筒状の形状など任意の筒形状の部材でもよい。
【００４８】
また、ガス放出バルブ２２２は、圧力式のガス放出バルブの例を用いて説明したが、制御方式は、圧力式に限らないのは言うまでもない。さらに、バルブを設置することなく、放出された酸素を外部へ放出できる機構があればかまわない。
【００４９】
さらに、第２実施形態においては、二箇所の第１横方向接続部２２１ａと第２横方向接続部２２１ｃと一箇所の概略垂直部２２１ｂを有する例を用いて説明したが、複数の横方向接続部及び概略垂直部を有していても問題はなく、複数設置することにより、酸素を放出する効率を向上することが可能となる。また、横方向接続部又は概略垂直部を必ず有する必要がないことは言うまでもない。
【００５０】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態における過熱水蒸気処理装置３００の蒸気発生器３０４と該蒸気発生器３０４への水の供給機構３００ａ及びガス供給管３２１の位置関係を示す概略断面図である。過熱水蒸気処理装置全体の構成と、蒸気発生器３０４への水の供給機構３００ａ及びガス供給機構３００ｂ以外の構成要素とは、第１実施形態の説明で参照した図１と同一のため、その図示及び説明は省略する。また、その動作方法も第１実施形態と大略同一のため、その説明は省略する。
【００５１】
第３実施形態における過熱水蒸気処理方法及びその装置３００の特徴は、図３において、蒸気発生器３０４に水３３２を供給する水供給管３２１が、断面積が一定である大径部３２１ｂ以外に、蒸気発生器３０４に向かって断面積が小さくなっている部分（小径部）３２１ａを有することにある。また、ガス供給管３１２の下端３１２ａが水供給管３２１に設置されているとともに、水供給管３２１の大径部３２１ｂにガス放出バルブ３２２が設置されていることにある。ガス供給管３１２の上端は、置換ガスの供給源の一例としての窒素ガス供給源３３１に接続されている。
【００５２】
具体的には、水供給機構３００ａとして、水供給管３２１は、蒸気発生器３０４に一端が接続された小径部３２１ａと、小径部３２１ａの他端が一端に接続された大径部３２１ｂとを備えて構成している。小径部３２１ａの内径は、蒸気発生器３０４に向かって徐々に小さくなるようにテーパ形状にしている。大径部３２１ｂの他端は、例えば、連続的に水３３２が供給される供給源（図示せず）に接続されている。
【００５３】
また、ガス供給機構３００ｂとして、水供給管３２１の大径部３２１ｂの内部に、ガス供給管３１２の多数の小孔から置換ガスが微小な泡状に噴出される下端部３１２ａを配置している。このように、水３３２内に、置換ガスが微小な泡状に噴出されることにより、置換ガスと水３３２との接触面積が増大して、置換効率を向上させることができる。また、水供給管３２１の大径部３２１ｂの上部には、圧力式のガス放出バルブ３２２が設置されている。
【００５４】
本第３実施形態において、第１実施形態と同様に過熱水蒸気処理を行なうと、水供給管３２１の小径部３２１ａの上部及び大径部３２１ｂの上部に水３３２が通過しない空間３２１ｃが形成される。窒素ガス供給源３３１からガス供給管３１２を介して、置換ガスの一例としての窒素ガスを水供給管３２１の大径部３２１ｂ内の水３３２内に導入すると、第１実施形態と同様に蒸気発生器３０４に供給される水３３２の酸素濃度は低下する。さらに、窒素ガス供給源３３１からガス供給管３１２を介して所望の圧力で窒素ガスを供給すると、ガス放出バルブ３２２から、水３３２から離脱した酸素が放出され、水３３２内の酸素濃度を効率的に低下することが可能となる。つまり、蒸気発生器３０４に水３３２を供給する際に、水３３２を一時的に滞留させることなく連続的に供給する場合においても、水３３２内の酸素濃度を低下することが可能となり、その結果、被加熱物１０１の酸化を効率的に抑制することが可能となる。このように、大径部３２１ｂ以外に、蒸気発生器３０４に向かって断面積が小さくなっている部分（小径部）３２１ａを、水供給管３２１が有しているため、水３３２が通過しない空間３２１ｃが、小径部３２１ａよりも大径部３２１ｂ側に形成しやすくなり、置換ガスと置換された酸素を貯める空間を確実に確保することができ、一旦、置換した酸素が、再び、水内に溶存しようとすることを防止することができる。
【００５５】
さらに、第３実施形態においては、水供給管３２１は、蒸気発生器３０４の近傍の小径部３２１ａで内径が小さくなる例を用いて説明したが、水供給管２２１としては、必ずしも円筒状の形状である必要はなく、矩形の筒状の形状など任意の筒形状の部材でもよい。
【００５６】
また、ガス放出バルブ３２２は、圧力式のガス放出バルブの例を用いて説明したが、制御方式は、圧力式に限らないのは言うまでもない。さらに、バルブを設置することなく、放出された酸素を外部へ放出できる機構があればかまわない。
【００５７】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態における過熱水蒸気処理装置４００の過熱熱源及び蒸気導入管４０６が処理室４０２に接続されている部分との位置関係を示す概略断面図である。過熱水蒸気処理装置全体の構成と、蒸気導入管４０６以外の構成要素とは、第１実施形態の説明で参照した図１と同一のため、その図示及び説明は省略する。また、その動作方法も第１実施形態と大略同一のため、その説明は省略する。
【００５８】
第４実施形態における過熱水蒸気処理方法及びその装置４００の特徴は、図４において、過熱熱源４０５と処理室４０２との間の蒸気導入管４０６内に、エネルギ発生源の一例としてのプラズマ発生源４３１が設置されていることにある。
【００５９】
本第４実施形態において、プラズマ発生源４３１により、エネルギの一例としてのプラズマを発生させ、発生したプラズマを水蒸気に付与して処理室４０２に供給しながら、第１実施形態と同様に過熱水蒸気処理を行ない、かつ窒素ガス供給源１３１などからガス供給管１１２などを介して、水素を含むガスを置換ガスとして、蒸気発生器１０４、２０４、３０４に供給される水１３２、２３２、３３２内に供給して蒸気発生器１０４、２０４、３０４で水蒸気を発生させるようにしている。このように構成すると、前記水蒸気に付与されたプラズマにより、過熱水蒸気処理中に、過熱熱源４０５で加熱された水蒸気中に含まれる水素の一部が解離し、還元作用を増大させることが可能となる。つまり、被加熱物１０１の酸化を抑制するのみならず、被加熱物１０１を効率的に還元することが可能となる。
【００６０】
本第４実施形態においては、過熱熱源４０５と処理室４０２とに間の蒸気導入管４０６内にプラズマ発生源４３１を設置する例を用いて説明したが、過熱熱源４０５によって水蒸気が加熱された後であり、加熱された水蒸気が被加熱物１０１に至るまでであれば、処理室４０２内に設置してもかまわない。
【００６１】
なお、第４実施形態においては、プラズマ発生源４３１を用いる例について説明したが、水素ガスを解離する作用があるエネルギ源であれば、他の装置でもかまわない。このようなエネルギの他の例としては、ＵＶ（紫外線）照射、又は、加熱（熱エネルギ）などが例示できる。
【００６２】
また、第１〜第３実施形態の任意の実施形態に示した例と組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００６３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００６４】
例えば、前記各実施形態においては、ガス供給管１１２、２１２、３１２から導入する置換ガスを一例として窒素ガスとしたが、置換ガスの別の例としては、アルゴンガスなどの不活性ガスであってもかまわない。
【００６５】
また、置換ガスが、水素を含むガスであれば、水素による還元作用により、金属の酸化をより抑制することができる。
【００６６】
また、ガス供給管１１２、２１２、３１２を１本としたが、複数であってもかまわない。
【００６７】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の過熱水蒸気処理方法及びその装置は、酸化の防止が必要な被加熱物の加熱処理において、水蒸気中の酸素濃度を低減できるため、金属と有機物との複合材料から金属を取り出すリサイクル工程又は機能性材料の処理等、様々な工業分野における熱処理工程での利用が可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１００、２００、３００、４００  過熱水蒸気処理装置
１００ａ、２００ａ、３００ａ  水供給機構
１００ｂ、２００ｂ、３００ｂ  ガス供給機構
１０１  被加熱物
１０２、４０２  処理室
１０３  ステージ
１０４、２０４、３０４  蒸気発生器
１０５、４０５  過熱熱源
１０６、４０６  蒸気導入管
１１１  タンク
１１２、２１２、３１２  ガス供給管
１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ  ガス供給管の下端  １１３  酸素濃度測定器
１３０、２２１、３２１  水供給管
１３１、２３１、３３１  窒素ガス供給源
１３２、２３２、３３２  水
２２１ａ  第１横方向接続部
２２１ｂ  概略垂直部
２２１ｃ  第２横方向接続部
２２１ｄ  水が通過しない空間
２２２、３２２  ガス放出バルブ
３２１ａ  小径部
３２１ｂ  大径部
３２１ｃ  水が通過しない空間
４３１  プラズマ発生源
【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】
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