(57)【要約】【課題】  過熱水蒸気を用いる加熱装置において、凝縮によりピストン（被加熱物）の表面に発生する水滴が蒸発によりピストン（被加熱物）の熱量を奪うことを抑え、短時間にピストン（被加熱物）を昇温させることを課題とする。【解決手段】第２噴射部２１を、ピストン７（被加熱物）の温度または加熱室８の温度が所定の温度に到達した後に噴射口２２から加圧気体の噴射を開始し、所定時間経過後に噴射を止める作動を行う。この作用によりピストン７（被加熱物）の上面３１及び外周面３２に発生した水滴を除去することができ、ピストン７(被加熱物)の加熱時間を短縮することができる。    【選択図】  図１
2008150633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を内部に収容して加熱を行う加熱室と、
該加熱室内に供給する過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生部と、
該過熱水蒸気発生部へ供給する飽和水蒸気を発生させる飽和水蒸気発生部と、
前記加熱室内で前記過熱水蒸気を前記被加熱物に対して噴射する第１噴射部と、
前記加熱室内で前記加圧気体を噴射する第２噴射部と、
を備える加熱装置において、
前記第１噴射部から噴射させた前記過熱水蒸気によって前記被加熱物を所定の温度まで上昇させた後に、
前記被加熱物の表面で発生した前記過熱水蒸気の水滴に対して、前記第２噴射部から前記加圧気体を噴射させて、前記水滴を前記被加熱物の表面から除去する制御部を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記第２噴射部から噴射される前記加圧気体は、間欠に噴射されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第２噴射部は、少なくとも層状ノズル又は環状ノズルから加圧気体が噴射されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第２噴射部は、前記被加熱物を介して少なくとも両側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２噴射部は、前記被加熱物を回転又は回動させながら加圧気体を噴射することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の過熱水蒸気により被加熱物を加熱させ、加熱中に被加熱物の表面に発生する液化した過熱水蒸気の水滴を加圧気体により除去を行う加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、過熱水蒸気を加熱媒体とした加熱装置が知られている。（特許文献１、特許文献２）この加熱装置は、水から飽和水蒸気を発生させ、更に加熱することで過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生部を備え、食品を加熱する加熱調理器である。ここで用いている過熱水蒸気は、水を加熱させた気体であり、非常に多くの熱量を持つ性質を有している媒体である事から加熱媒体としては安全であり、近年、注目され活用範囲が拡大している。
【０００３】
ところで、産業界においても、被加熱物を加熱して製品の硬度を向上させる方法である熱処理が一般的に行われている。この熱処理は、大型の熱処理炉を用い多数の被加熱物をまとめて一つのロットとしてロットごとに行われている。このようなロットごとで行われる熱処理工程では、多数の被加熱物を一度に処理する為に、熱処理炉は大型化し、一回の熱処理に数時間を必要とする。そして、熱処理炉の大きさ故に、前工程(例えば鋳造などの造形工程)や後工程（例えば切削加工などの加工工程）から分離されて別工程（別の場所）で熱処理が行われている。このことから、製品が完成するまでの製造過程に熱処理工程が介在すると、製品の完成までの時間が長くなる。また、前工程で発生した不良を早期に発見することが難しくなり、後工程において前工程や熱処理工程の不良が発見されるまでの時間が長くなるというような問題点が発生する。この問題を解決する為に、前工程内又は後工程内で被加熱物を一個づつ熱処理し製品を製造する方法がある。
【０００４】
このような前工程又は後工程内で被加熱物を一個づつ熱処理するには、前工程または後工程における数十秒単位の加工サイクルに合わせて高速で被加熱物を加熱させて熱処理を行わなければならない。
【０００５】
特に、被加熱物を高速で熱処理するには、次のことが重要となる。まず、多くの熱量を持った媒体を使用し、被加熱物が許容できる最も高い温度で加熱を行うこと。そして、多くの加熱媒体を加熱装置に供給し、多くの加熱媒体を被加熱物に接触させること。更に、被加熱物に与えた熱量を奪わないことが必要になる。
【特許文献１】特開２００５−２７４０３３号公報（５ページ３３行目から４６目、図１及び図７）
【特許文献２】特開２００１−２２１７３１号公報（２ページ３４行目から４０行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載の発明は、被加熱物に加熱媒体である過熱水蒸気をいかに多く加熱装置に供給するかということに対する工夫が示されている。しかし、過熱水蒸気のような凝縮熱を活用する加熱方法においては、加熱の過程において被加熱物の表面に凝縮した水滴が発生してしまう。この水滴は、加熱室温度が水の沸点近傍に上昇した際に、被加熱物の熱を奪いながら蒸発する気化熱が発生する。この現象により、定められた温度までの昇温時間が延びてしまう。この点について、特許文献１のような連続して被加熱物の加熱を行うことが少ない家庭用機器では被加熱物の昇温時間の延びは問題とならないが、例えば、工場等において被加熱物を連続的に加熱させる場合は、製造サイクルが延びてしまうことから、生産性が低下し、製品コストを上昇させてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、過熱水蒸気を用いる加熱装置において、加熱過程における凝縮により被加熱物の表面に発生する水滴が蒸発により被加熱物の熱量を奪うことを抑え、短時間に被加熱物を昇温させる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解決する為に講じた第１の手段は、被加熱物を内部に収容して加熱を行う加熱室と、加熱室内に供給する過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生部と、過熱水蒸気発生部へ供給する飽和水蒸気を発生させる飽和水蒸気発生部と、加熱室内で過熱水蒸気を被加熱物に対して噴射する第１噴射部と、加熱室内で加圧気体を噴射する第２噴射部とを備える加熱装置において、第１噴射部から噴射させた過熱水蒸気によって被加熱物を所定の温度まで上昇させた後に被加熱物の表面で発生した過熱水蒸気の水滴に対して第２噴射部から加圧気体を噴射させて、水滴を被加熱物の表面から除去する制御部を備えるようにしたことである。
【０００９】
この場合、第２噴射部から噴射される前記加圧気体は、間欠に噴射されると良い。
【００１０】
また、第２噴射部は、少なくとも層状ノズル又は環状ノズルから加圧気体が噴射されるようにすると良い。
【００１１】
さらに、第２噴射部は、被加熱物を介して少なくとも両側に配設されていると良い。
【００１２】
そして、第２噴射部は、被加熱物を回転させながら加圧気体を噴射すると良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、過熱水蒸気を用いる加熱装置において、被加熱物の表面で発生した過熱水蒸気の水滴を除去することにより、水滴が加熱室内の温度で蒸発する際に被加熱物の熱量を奪うことを低減させ、短時間で被加熱物を昇温させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の加熱装置の構成図である。第１実施形態の加熱装置１では、加熱室８の外には、飽和水蒸気発生部２と過熱水蒸気発生部３が配設されており配管４で繋がれている。そして、過熱水蒸気発生部３は、配管６により加熱室８の上下に対向して配設された第１噴射部１１と接続している。さらに、上下に対向して配設された第１噴射部１１の間には被加熱物７と被加熱物７を加熱室８から搬出及び搬送を行う搬送装置４１が配設されている。また、加熱室８の上方に配設された第１噴射部１１１の側方には加圧気体を噴射する第２噴射部２１が配設されている。ここで、第２噴射部２１は、加圧気体配管（図示せず）により加熱室８の外にある加圧気体制御装置（図示せず）と制御部９に接続されている。
【００１５】
本実施形態では、被加熱物７はこれに限定されるものではないが、内燃機関用のピストンを一例としてあげ、ピストンを例として以下に説明を行う。（以下被加熱物７はピストンと記す。）
本実施形態では、飽和水蒸気発生部２と過熱水蒸気発生部３は、加熱装置１の中に配設されているが、加熱装置１の外に配設しても良い。飽和水蒸気発生部２には図示しない水供給配管が接続されており、必要に応じて水を飽和水蒸気発生部２に供給し、供給された水を加熱することにより飽和水蒸気を内部にて発生させる構造となっている。次に、過熱水蒸気発生部３は、飽和水蒸気発生部２で発生した飽和水蒸気が配管４を介して送り込まれ、この飽和水蒸気を更に加熱をさせ、１００℃以上の過熱水蒸気を加熱室８に送出する構造を有する。
【００１６】
加熱室８の内部には、第１噴射部１１が上下方向（（図１におけるＺ方向）において、ピストン７に対して対向するように配設され、過熱水蒸気発生部３と配管５,６によって接続される。ここで、第一噴射部１１は、環状の少なくとも一箇所（図示せず）で配管６と接続している。
【００１７】
次に第１噴射部１１は、広面部１２を有し、ピストン７の上面３１及び下面（図示せず）そして外周面３２を過熱水蒸気により加熱するものである。
【００１８】
この第１噴射部１１は、環状になっており、環状の広面部１２の一側をピストン７と対向するように配設する。そして、第１噴射部１１は、断面が略円形になっている。但し、加熱室８内に流す過熱水蒸気の量やピストン７の形態によっては、第１噴射部１１の断面形状及び外形は、例えば多角形（三角形や四角形等）や、本実施形態の第２噴射部２１のような層状等のノズルであってもよく、加熱室８内に過熱水蒸気を供給し加熱室８の内部の雰囲気温度を効率良く上昇させるものであれば良い。また、ピストン７に過熱水蒸気を直接当てても良いし、加熱室８の雰囲気温度を加熱して、ピストン７を加温しても良い。この場合に第１噴射部１１は、ピストン７と略同一な広面部１２を有しなくとも良く、加熱室を所定の温度まで加熱できる構造を有していれば良い。そして、噴射口１１２（１１４）は、環状の第１噴射部１１のピストン７に対向する側の広面部１２に円形の噴射口１１２（１１４）を有している。
【００１９】
この噴射口１１２（１１４）は、上面部３２に向けられておりピストン７の径と略同径で所定間隔をもって配設されている。本実施例では、噴射口１１２（１１４）は上下各６個である。そして、加熱室８の内部で上方に配設される第１噴射部１１１と下方に配設される第１噴射部１１３は、各広面部１２の中心は同軸上に配設される。この環状の第１噴射部１１の広面部１２における中心（図示せず）と各々の噴射口１１２（１１４）の中心を結んだときの相対角度が各噴射口の間で均一な角度になるように配設されている。そして、第１噴射部１１１の噴射口１１２の中心と下方に配設される第１噴射部１１３の噴射口１１４の相対位置は、第１噴射部１１１の各噴射口１１２と噴射口１１４が対向しない位置に配設される構造となる。本実施形態では、第１噴射部１１１（１１３）のそれぞれの噴射口１１２（１１４）の相対角度は６０°であるが、任意に選択した噴射口１１２の中心と第１噴射部１１の中心を結んだ線の角度とこの任意の噴射口１１２に最も近い噴射口１１４と第１噴射部１１の中心を結んだ線の角度の位相差は３０°となる。これにより、上方に配設された第１噴射部１１１と下方に配設された第１噴射部１１３から各々噴出される過熱水蒸気はピストン７の各所に接触し効率的に加熱を行う事ができる。但し、噴射口１１２（１１４）が、ノズルを設けて過熱水蒸気が噴射口から広がりピストン７を覆うように加熱できる等の形状であれば、同一軸線上になるように配設しても良い。
【００２０】
ここで、各噴射口１１２（１１４）の口径及び配置は、本実施形態に限定されるものでなくピストン７の形態及び大きさによって変化させても良く、本実施形態のように６個でなく、この数より多くても構わないし、少なくても構わない。また、本実施形態における噴射口１１２（１１４）は、平面方向（図１におけるＸ方向とＹ方向）で略円形をしている。そして、下側の第１噴射部１１３の噴射口１１４は、噴出する過熱水蒸気が搬送装置４１と干渉しない位置に配設している。
【００２１】
このように噴射口１１４を配設することにより、下側の第１噴射部１１３の噴射口１１４から出た、過熱水蒸気は、搬送装置４１に遮られる事なくピストン７に熱を加えることができ、比較的短時間でピストン７の加熱を行うことができる。噴射口１１２（１１４）は、環状の第１噴射部１１に所定間隔で穴を開けて形成されているが、ピストン７の形態、大きさなどに応じて、過熱水蒸気の噴出角度及び噴出量を変更できるようにノズルを付けても良い。
【００２２】
第２噴射部２１は、過熱水蒸気発生部３からの加圧気体がピストン７に対して供給される供給口２４と加圧気体が噴射する噴射口２２を備えている。第２噴射部２１も加熱室８の内部に配設され、図示しない加圧気体用の配管と供給口２４で接続されている。そして、加圧気体移動用の配管の途中には、制御部９により制御される加圧気体制御装置（図示せず）を備えている。この第２噴射部２１の配設されている位置は、上側の第１噴射部１１１の側面（図１におけるＸ方向）であり、ピストン７が加熱装置１の内部を移動する進行方向（図１における＋Ｙ）と直角方向に配設される。また、第２噴射部２１は、図示されていない支持部材により、図１のＺ軸が広面部２３となるように配設されている。そして、第２噴射部２１は、垂直方向（図１におけるＺ方向）と水平方向（図１におけるＹ１方向）に所定の角度で配設される。本実施形態の第２噴射部２１の設置は、図１に示すように、ピストン７の斜め上方であり、第１噴射部１１１の側方に配設される。そして、第１噴射部１１１のＺ方向の中心軸線と第２噴射部２１の狭面部２１が所定の角度をなし、搬送装置４１と略直角となる位置に配設される。但し、第２噴射部材２１の配置は本実施形態に限定されるものではなく、噴射口２２の個数や形状等を考慮してピストン７に効率よく加圧気体を噴射できる位置であれば良い。
【００２３】
ここで、本実施形態のように供給口２４の断面積より噴射口２２の断面積が大きい場合でも良いし、接続口２４と噴射口２２の断面積が同じであっても良く、第２噴射部２２の内部抵抗を小さくできるのであれば、噴射口２２の断面積が供給口２４の断面積より小さくても構わない。
【００２４】
すなわち、第２噴射部２１の噴射口２２が抵抗となって、供給口２４から流入する加圧気体が第２噴射部２１の内部で滞留しない構造であれば良い。そして第２噴射部２１の噴射口２２は、略丸形を有しており、本実施形態では、各々の第２噴射部２１には５個の噴出口２２を有している。しかし、噴射口２２の形状及び個数は、丸形に限定するものではない。例えば、長方形であっても良く、噴射口２２の数も５個でなくても良く、必要な量の加圧気体を噴射できるのであれば、１個であっても良く、ピストン７の形態、大きさから噴射口２２の形状と数を決めたものであれば良い。
【００２５】
これによりピストン７の上面３１及び外周面３２に加熱により発生した過熱水蒸気の水滴５１を効率良く除去することができ、水滴５１が気化する際にピストン７の熱を奪って蒸発することを抑え、短時間でピストン７を加熱することができる。
【００２６】
また、第２噴射部２１は、ピストン７の外周面３２に沿って回動する構造を備えても良い。このように第２噴射部２１を回動させる事により、被加熱部材７の上面３１及び外周面３２への加圧気体の噴射範囲が広がり、より多くの水滴を除去することができる。
【００２７】
次に、第２噴射部２１の制御部９は、図示しない加圧気体配管の途中に配設された加圧気体制御装置を制御し、ピストン７の温度または加熱室８の室温が所定の温度に到達したら噴射口２２から加圧気体の噴射を開始し、所定時間経過後に噴射を止める構造を有する。本実施形態では、ピストン７の温度が１００℃に到達したら、０．３５ＭＰａの加圧エアーを噴射口２２から５秒間噴射させた後に加圧エアーの噴射を停止させる構造を有する。ここで、所定時間内に加圧気体の噴射を１秒から数秒単位の間欠とする構造でも良い。
【００２８】
このように間欠に噴射させることで、加圧気体がピストン７に接触することによる温度低下を抑えることができる。また、噴射を開始する為の温度の測定点は、ピストン７の温度を直接測定する構造でも良いし、加熱室８の内部温度を測定する構造でも良い。
【００２９】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる構成としても良い。この構成により、本実施形態よりも第２噴射部２１のノズルの個数を減らすことができる。
【００３０】
本実施形態では、第２噴射部２１は、層状ノズルであるが、この形態に限定されるものではなく、例えば、第１噴射部１１の噴射する過熱水蒸気に干渉しない環の大きさで環状の第２噴射部２１（図示せず）とする構成でも良い。この構成とすることで、個々の第２噴射部２１ごとに噴射方向、噴射角度を設定することができ、ピストン７が異形であっても確実に水滴５１を除去することができる。
【００３１】
そして、加熱装置１は、ピストン７を加熱室８の内部に搬入させ、熱処理後に加熱室８の外に被加熱物を搬出する搬送装置４１を備える。この搬送装置４１は、ピストン７に対して上側の第１噴射部１１１と下側の第１噴射部１１３の間に配設される。本実施形態では、搬送装置４１は、２本のレールを備えており、この搬送装置４１の上にピストン７を載せて加熱をしているときに上側の第１噴射部材１１１にピストン７が干渉しない位置に搬送装置４１は配設される。ここで、レールの材質は、本実施例では、表面処理をされた磨き鋼であればよい。そして、搬送装置４１は、図示しない駆動力（例えば流体シリンダーなどが例示されるが、レールではなくベルトコンベアであっても良い。）を備えており、熱処理の終了したピストン７を順次移動させる構成となる。
【００３２】
この他に、加熱手段として、過熱水蒸気と別の熱源を組み合わせて加熱する構成としても良い。このような構成とすることにより、加熱手段が過熱水蒸気だけの場合に比べてより早くピストン７を加熱することができる。例えば、過熱水蒸気と、高周波誘導加熱若しくは加熱ガス、電磁波加熱などの加熱手段との組み合わせが例示できる。
【００３３】
次に第１実施形態の作動を説明する。
【００３４】
ピストン７は、搬送装置４１により加熱室８に入れられる。そして、環状の第一噴射部２２の下で搬送装置４１は停止をする。
【００３５】
飽和水蒸気発生部２は、図示しない水供給装置から供給された水を加熱させ、飽和水蒸気を発生させる。そして、飽和水蒸気発生部２の内部で発生した水蒸気は、配管４により過熱水蒸気発生部３に運ばれ、この過熱水蒸気発生部３において、温度が１００℃以上に成る過熱水蒸気となる。過熱水蒸気は、配管６の中を移動し、加熱室８の内部に送られ、第１噴射部材１１に供給され、噴射口１１２（１１４）から噴射され、加熱室８の内部に置かれたピストン７を加熱する。噴射口１１２（１１４）から加圧気体を噴射する時期は、ピストン７が加熱室８の内部に入れば直ちに噴射する。
【００３６】
このように、加熱室８に入った直後から過熱水蒸気を噴出することにより、ピストン７の搬出及び搬入で温度が下降したときには、加熱室内の温度を短時間で上昇させピストン７の熱処理時間を短縮することができる。
【００３７】
ここで、噴射する時期は、本実施形態に限定するものでは無く、第１噴射部１１の直下に移動後に噴射させる作動としても良い。
【００３８】
このときの第２噴射部の作動は、ピストン７の温度または加熱室８の室温が所定の温度に到達した後に噴射口２２から加圧気体の噴射を開始し、所定時間経過後に噴射を止める作動を行う。本実施形態での第２噴射部２１の作動について図７を参照して説明する。加熱室８の室温が過熱水蒸気により上昇するにつれて加熱室８内の熱量の一部は、ピストン７に移動する。この移動の過程において、過熱水蒸気は凝縮されて水滴５１がピストン７の表面に発生する。そして、加熱室８の室温が１００℃に近づくにつれて、ピストン７の表面に発生した水滴５１は、ピストン７の熱を奪いながら気化をする。この水滴５１の気化によりピストン７の熱が奪われる。比較例では室温９０℃から１００°の間に到達すると数十秒は室温の上昇が停滞し、加熱時間が長くなっている。本実施形態では、加熱室８の室温が１００℃に到達したら、０．３５ＭＰａの加圧エアーを噴射口２２から５秒間噴射させた後に加圧エアーの噴射を停止させている。この加圧エアーの噴射及び停止は、制御部９により制御され、加圧気体配管（図示せず）に配設された加圧気体制御装置（図示せず）の開閉動作により行われる。
【００３９】
また、本実施形態のように連続的に噴射を行うのではなく、１秒から数秒単位で間欠に噴射を行う作動としても良い。間欠に噴射させることで、加圧気体がピストン７に接触する時間を低減でき、ピストン７の温度低下を抑えることができる。ここで、噴射を開始する為の温度を測定する位置は、ピストン７の温度を直接測定しても良いし、加熱室８の内部温度を測定して噴射させても良い。
【００４０】
各々の第２噴射部２１の作動については、本実施形態のようにピストン７に対して左右両方の第２噴射部２１を同時に作動させても良いし、左右一方の第２噴射部２１を作動させた後に、他方の第２噴射部２１を作動させるようにしても良い。また、第２噴射部を回動させながら、連続して又は間欠に加圧気体を噴射させても良い。
【００４１】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる作動としても良い。このような作動とすることで、第２噴射部２１の1個当たりの噴射範囲が広がり本実施形態よりも第２噴射部２１の個数を減らすことができる。
【００４２】
このように第２噴射部２１を回動させる事により、ピストン７の上面３１及び外周面３２への噴射範囲が広がり、ピストン７の表面に発生したより多くの水滴を除去することができる。
【００４３】
この後、熱処理の終了したピストン７は、搬送装置４１により加熱室８の内部から、加熱室８の外部に図示しない駆動力（例えば流体シリンダーなどが例示されるが、レールではなくベルトコンベアであっても良い。）により搬出される。
【００４４】
このような構成及び作動をする加熱装置１とすることにより、図７に示すように、室温１００℃以上における加熱室８の室温の温度上昇が停滞することが無くなり、所定温度Ｔ１に到達するまでの時間ｔ２は、加熱室８の内部に第２噴射部２１を備えない場合の到達時間ｔ１よりも短時間で到達することができる。試験例によると、第２噴射部材２１を有しない比較例の場合の温度Ｔ１までの到達時間ｔ１は１２０秒であったのに対し、本実施形態にでは、室温Ｔ１への到達時間ｔ２は９０秒で到達させることができ、加熱時間を３０秒間短縮することができる。
【００４５】
次に第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明を行う。
【００４６】
第２実施形態の加熱装置１は、図２に示す様に第２噴射部２１を４個備えている。ここで第２噴射部２１の設置方向は、広面部２３が上面３１の接線方向になるように配設する。そして、第２噴射部２１の各々の広面部２３とピストン７の側面の相対高さが略同一になるように配設する。そして、図３に示すように、噴射口２２は加圧気体がピストン７の外周面３２に流れるように上面３１の任意の点における接線上に４個が配設される。ここで、各第２噴射部２１は、図３に示すようにピストン７の中心線Ｓと広面部２３の一方が平行に配設するものが２個あり、中心線Ｐと広面部２３の一方が平行に配設するものが２個となるようにする。実施形態２では、噴射口２２は、一つの第２噴射部に５個有しているが、噴射口２２の形状や、ピストン７の形態によっては、５個より少なくても構わないし、５個よりも多くなっても構わない。
【００４７】
このように第２噴射部２１を配設することによりピストン７の側面全体に加圧気体を流すことができ、加熱時にピストン７の側面に付着する水滴５１の除去を行うことができる。
【００４８】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる構成としても良い。この構成により第２噴射部２１の1個当たりの噴射範囲が広がり、本実施形態よりも第２噴射部２１の個数を減らすことができる。
【００４９】
第２実施形態の作動について、第１実施形態と異なる部分について説明を行う。最初に、第２噴射部２１は、搬送装置４１によってピストン７を搬入させる際には、ピストン７と干渉しないように移動するピストン７の軌跡の外側に位置に待機している。そして、ピストン７が所定位置に搬入された後に、図示しない第２噴射部２１の移動手段により待機位置から噴射を行う所定位置に移動をする。この時、第２噴射部２１をこの移動手段により回動させながら、連続して又は間欠に加圧気体を噴射させる構造としても良い。この図示しない第２噴射部２１の移動手段は、流体シリンダー、リンク機構、歯車機構などが例示できる。
【００５０】
このように第２噴射部２１を回動させる事により、被加熱部材７の上面３１及び外周面３２への噴射範囲が広がり、より多くの水滴を除去することができる。
【００５１】
次に、第１噴射部１１によりピストン７の温度または加熱室８の室温が所定の温度に到達した後に上面３１の接線方向に配設された４つ第２噴射部２１の噴射口２２から加圧気体の噴射を開始し、所定時間経過後に噴射を止める作動を行う。また、本実施形態のように連続して噴射を行うのではなく、１秒から数秒秒単位で間欠に噴射を行う作動としても良い。このように加圧気体を間欠に噴射させることで、加圧気体がピストン７に接触することによる温度低下を抑えることができる。また、噴射を開始する為の温度を測定する点は、ピストン７の温度を直接測定する又は加熱室８の内部温度を測定した結果を基に噴射させても良い。また、４個ある第２噴射部２１のうち任意の１個を最初に作動させた後に別の１個を作動させるようにして、４個ある第２噴射部２１を順次作動させても良し、４個ある第２噴射部２１のうちの２個を作動させ、次に残りの２個を作動させても良い。また、３個の第２噴射部２１を作動させた後に、１個の第２噴射部を作動させてもよい。また、第２噴射部を回動させながら、連続して又は間欠に加圧気体を噴射させても良い。
【００５２】
このように設けられた第２噴射部２１を回動させる様にすれば、ピストン７の上面３１及び外周面３２への噴射範囲が広がり、より多くの水滴を除去することができる。
【００５３】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる作動としても良い。この作動とすることにより第２噴射部２１の1個当たりの噴射範囲が広がり、本実施形態よりも第２噴射部２１の個数を減らすことができる。
【００５４】
次に第３実施形態について第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分について、図４を参照して説明を行う。
【００５５】
第３実施形態では、第２実施形態と同じ４個の第２噴射部２１が配設されているが、第２噴射部２１は、広面部２３が図４におけるＺ方向に配設され、噴射口２２が図４におけるＺから０方向（下向き）を向くように配設される。そして、第２噴射部２１は、図４におけるピストン７の上方からピストン７の外周面３２に向けて加圧気体を噴射する構造を有する。
【００５６】
次に、図５を参照して本実施形態の第２噴射部２１の平面方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置を説明する。図５に示すように第２噴射部材２１は、ピストン７の周辺に配設され、中心軸Ｐに対して第２噴射部２１の広面部２３の一側が平行となるように２個を配設しており、中心軸Ｓに対しても第２噴射部２１の広面部２３の一側が平行となるように２個を配設している。
【００５７】
そして、図６を参照して本実施形態の第２噴射部２１の高さ方向（Ｚ方向）の位置を説明する。図６に示すように、第２噴射部材２１は、ピストン７の上方であり、ピストン７の上面部３１より高い位置に噴射口２２が下向きに配設される。
【００５８】
このように第２噴射部２１を配設することにより、ピストン７の外周面３２に発生する水滴５１を効率よく除去することができ、ピストン７の加熱時間を短縮することができる。
【００５９】
更に、本実施形態のように第２噴射部２２を加熱室８の内部でピストン７の上面３１より上に配設することにより、搬送装置４１によるピストン７の２つが干渉することなく、複数個の第２噴射部２１を有することができる。
【００６０】
ここで、第２噴射部２１の噴射口２２からでる加圧気体の噴射範囲が、噴射口２２を頂点として円錐状に噴射できるようにしても良い。このような円錐状の噴射範囲とすることで第２噴射部２１を移動させること無く、ピストン７の上面３１に付着した水滴をより多く除去することができる。
【００６１】
ここで、第２噴射部２１の設置方向は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、第２噴射部２１の各々が、図６におけるピストン７の外周面３２よりもピストン７の中心に近い位置又はピストン７の外周面３２と接触する位置に配設しても良い。また、第２噴射部２１の設置角度は、図６における位置関係で、ピストン７の広面部２３と、ピストン７の中心軸Ｔが所定の角度（３０°や４５°が例示できる）を持って第２噴射部２１を配設しても良い。
【００６２】
このような配置とすることで、ピストン７の斜め上方に第２噴射部２１を配設することにより、ピストン７の上面３１に発生する水滴をより多く除去することができ、ピストン７の加熱時間を短縮することができる。
【００６３】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる構成としても良い。この構成により第２噴射部２１の1個当たりの噴射範囲が広がり、本実施形態よりも第２噴射部２１の個数を減らすことができる。
【００６４】
次に、第３実施形態の作動について第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分の説明をする。
【００６５】
ピストン７が、搬送装置４１により加熱室８の内部に所定位置に移動され、第１噴射部１１によりピストン７の温度または加熱室８の温度が所定の温度に到達した後に４個の第２噴射部２１の噴射口２２から加圧気体を同一時期で噴射を開始し、所定時間経過後に噴射を止める作動を行う。
【００６６】
このように加圧気体をピストン７に噴射させることにより、ピストン７の上面３１及び外周面３２に発生した水滴を除去することができ、ピストン７の加熱時間を短縮することができる。
【００６７】
また、本実施形態のように連続して噴射を行うのではなく、１秒から数秒単位で間欠に噴射を行う作動としても良い。間欠に噴射させることで、加圧気体がピストン７に接触することによる温度低下を抑えることができる。また、噴射を開始する為の温度を測定する点は、ピストン７の温度を直接測定しても良いし、加熱室８の室温を測定しても良い。また、１個の第２噴射部２１を作動させた後に次の第２噴射部２１を作動させるようにして、４個ある第２噴射部２１を順次作動させても良し、４個ある第２噴射部２１のうちの２個を作動させ、次に残りの２個を作動させても良い。また、３個の第２噴射部２１を作動させた後に、１個の第２噴射部を作動させてもよい。
【００６８】
このように第２噴射部２１より加圧気体を噴射することにより、ピストン７の上面３１及び外周面３２に発生した水滴を除去することができ、ピストン７の加熱時間を短縮することができる。
【００６９】
また、第２噴射部２１を固定させ、ピストン７を回転又は回動させる作動としても良い。このような作動とすることで第２噴射部２１の1個当たりの噴射範囲が広がり、本実施形態よりも第２噴射部２１の個数を減らすことができる。
【００７０】
以上説明したように、本発明では、第１噴射部１１から噴射させた過熱水蒸気によってピストン７を所定の温度まで上昇させた後に、ピストン７の上面部３１や外周面３２で発生した過熱水蒸気の水滴５１に対して、第２噴射部２１から加圧気体を噴射させて、水滴５１をピストン７の表面から除去する制御部９を備えるという構成にしたことにより、過熱水蒸気を用いる加熱装置において、被加熱物の表面で発生した過熱水蒸気の水滴を除去し、水滴が加熱室内の温度で蒸発する際に被加熱物の熱量を奪うことを低減させ、短時間で被加熱物を昇温させることができる。
【００７１】
また、第２噴射部から噴射される加圧気体を間欠に噴射する構成としたことにより、加圧気体の噴射によりピストン７の温度低下を抑制しながら水滴５１を除去することができる。更に、第２噴射部は、層状ノズルから加圧気体が噴射される構成とすることにより加圧気体の流量を多くとることができる。
【００７２】
そして、第２噴射部２１は、ピストン７を介して少なくとも両側に配設することによりピストン７の上面３１及び外周面３２に加圧気体が行き渡り水滴５１が効率的に除去することができる。
【００７３】
さらに、ピストン７を回動又は回転させて第２噴射部２１から加圧気体を噴射することにより第２噴射部２１の個数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態による加熱装置の全体図である。
【図２】本発明の第２実施形態による第２噴射部の斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態による第２噴射部の上面図である。
【図４】本発明の第３実施形態による第２噴射部の斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態による第２噴射部の上面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による第２噴射部の側面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による室温の温度変化を測定したものである。
【符号の説明】
【００７５】
１  加熱装置
２  飽和水蒸気発生部
３  過熱水蒸気発生部
７  ピストン（被加熱物）
８  加熱室
９  制御部
１１  １１１  １１２  第１噴射部
２１  第２噴射部（層状ノズル）
【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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【図６】
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【図７】
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