(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱蒸気により対象物を加熱する加熱装置であって、少なくとも一部がカバーで覆われた筐体を有し、
前記筐体内には、供給液から過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生器と、
前記過熱蒸気発生器が発生した過熱蒸気を供給して対象物を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉から排出された過熱蒸気を複数の熱交換器により冷却して凝縮液化する過熱蒸気冷却手段と、
前記過熱蒸気発生器に供給する前記供給液を収容する供給液タンクと、
前記過熱蒸気冷却手段から排出された排出液を収容するものであり前記供給液タンクとは別の排出液タンクとを備え、
前記過熱蒸気冷却手段は、加熱炉から過熱蒸気を供給する供給部と、複数の前記熱交換器と、複数の前記熱交換器で冷却された加熱蒸気を排出する排出部とを含み、
前記熱交換器はそれぞれターンを繰り返すことにより螺旋を描きながら一方から他方へ延伸するとともに、それら複数の前記熱交換器はそれぞれ前記一方側視で相互に重複した構成を有し、
前記熱交換器における螺旋状のターンの中心軸部分は、空冷のために空洞とされたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
一の前記熱交換器のターン間に隣接する別の前記熱交換器のターンが非接触に入り込むことにより、前記一方側視で相互に重複した構成であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
複数の前記熱交換器は前記一方から前記他方に延伸する方向と直交する方向に直線状に配置していることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
複数の前記熱交換器は前記一方から前記他方に延伸する方向と直交する一の方向、及び前記一の方向と交差する方向に配置していることを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱装置。
【請求項５】
複数の前記熱交換器に前記空冷のための送風を行う送風器を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記排出部に排出された熱交換後の過熱蒸気又は凝縮液化された液体を、冷却液を蓄えた冷却タンクに設けたパイプに排出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の対象物を過熱蒸気で加熱できる汎用でポータブルな加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バイオマス資源からの油分の抽出や、放射性物質で汚染された落葉・樹木などの有機物の減容・炭化処理、または医療用器具の減菌処理などに過熱蒸気が幅広く活用されている。
【０００３】
過熱蒸気の温度は、加熱する対象物と目的により異なる。例えば、食品の焼成・乾燥には２００℃〜４００℃、消毒・殺菌には２００℃〜３５０℃、感染症廃棄物処理には５００℃、機械部品の乾燥には３００℃〜５００℃、バイオマス資源からの油分抽出には３５０℃〜５００℃の加熱温度が必要とされている。こういった事情から、それぞれの対象物に合った加熱温度による専用の加熱装置が主に使われている。
【０００４】
特許文献１には、パーム椰子などのバイオマス資源を過熱蒸気により加熱して該バイオマス資源中の油分を気化させ、また気化後のバイオマス残渣を過熱蒸気によりさらに加熱炭化させる処理を１つの処理槽内で連続して行う方法及び装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許文献１：特開２０１２−５２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のもののように、従来の過熱蒸気を用いた装置は、専用の過熱蒸気発生器や処理槽を有した大型で、かつ給水管及び排水管の工事や過熱蒸気を急速に冷却して液化するための大掛かりな設備が必要で、実験室で手軽に種々の実験に使えるものではないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決して、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱することができ、給水管や排水管工事が不要であるとともにコンパクトな過熱蒸気冷却手段により、ポータブルな加熱装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明は、過熱蒸気により対象物を加熱する加熱装置であって、少なくとも一部がカバーで覆われた筐体を有し、
前記筐体内には、供給液から過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生器と、
前記過熱蒸気発生器が発生した過熱蒸気を供給して対象物を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉から排出された過熱蒸気を複数の熱交換器により冷却して凝縮液化する過熱蒸気冷却手段と、
前記過熱蒸気発生器に供給する前記供給液を収容する供給液タンクと、
前記過熱蒸気冷却手段から排出された排出液を収容するものであり前記供給液タンクとは別の排出液タンクとを備え、
前記過熱蒸気冷却手段は、加熱炉から過熱蒸気を供給する供給部と、複数の前記熱交換器と、複数の前記熱交換器で冷却された加熱蒸気を排出する排出部とを含み、
前記熱交換器はそれぞれターンを繰り返すことにより螺旋を描きながら一方から他方へ延伸するとともに、それら複数の前記熱交換器はそれぞれ前記一方側視で相互に重複した構成を有し、
前記熱交換器における螺旋状のターンの中心軸部分は、空冷のために空洞とされたことを特徴とする加熱装置を提供するものである。
【０００９】
この構成により、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱することができ、給水管や排水管工事が不要であるとともにコンパクトな過熱蒸気冷却手段により、ポータブルな加熱装置を実現することができる。
【００１２】
一の前記熱交換器のターン間に隣接する別の熱交換器のターンが非接触に入り込むことにより、前記一方側視で相互に重複した構成にしてもよい。
【００１３】
この構成により、さらにコンパクトな冷却手段を実現できる。
【００１４】
複数の前記熱交換器は前記一方から前記他方に延伸する方向と直交する方向に直線状に配置してもよい。
【００１５】
この構成により、一方側視で長方形になるようにコンパクトな構造とすることができる。
【００１６】
複数の前記熱交換器は前記一方から前記他方に延伸する方向と直交する一の方向、及び前記一の方向と交差する方向に配置してもよい。
【００１７】
この構成により、周辺の機器に合わせた形状にすることができ、さらにコンパクトな構造とすることができる。
【００１８】
複数の前記熱交換器に前記空冷のための送風を行う送風器を備えるようにしてもよい。
【００１９】
この構成により、効率的に過熱蒸気を冷却できる。
【００２０】
前記排出部に排出された熱交換後の過熱蒸気又は凝縮液化された液体を、冷却液を蓄えた冷却タンクに設けたパイプに排出するようにしてもよい。
【００２１】
この構成により、さらに効率的に過熱蒸気を冷却できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように、過熱蒸気により対象物を加熱する加熱装置であって、少なくとも一部がカバーで覆われた筐体を有し、前記筐体内には、供給液から過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生器と、前記過熱蒸気発生器が発生した過熱蒸気を供給して対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉から排出された過熱蒸気を複数の熱交換器により冷却して凝縮液化する過熱蒸気冷却手段と、前記過熱蒸気発生器に供給する前記供給液を収容する供給液タンクと、前記過熱蒸気冷却手段から排出された排出液を収容するものであり前記供給液タンクとは別の排出液タンクとを備えたことを特徴とする加熱装置により、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱することができ、給水管や排水管工事が不要であるとともにコンパクトな過熱蒸気冷却手段により、ポータブルな加熱装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１における加熱装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例１における加熱装置の内部の機器の配置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例１における加熱炉の取付けを説明する側面断面図である。
【図４】（ａ）本発明の実施例１における供給液タンクを示す斜視図である。        （ｂ）本発明の実施例１における排出液タンクを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例１における加熱炉の内部を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施例１における冷却手段の概要を説明する図である。
【図７】本発明の実施例１における過熱蒸気冷却手段の熱交換器等を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例２における過熱蒸気冷却手段の熱交換器等を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
図面に基づいて、本発明の実施例１における加熱装置について詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１における加熱装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施例１における加熱装置の内部の機器の配置を示す平面図である。図３は、本発明の実施例１における加熱装置の加熱炉の取付けを説明する側面断面図である。図４（ａ）は、本発明の実施例１における加熱装置の供給液タンクを示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１における加熱装置の排出液タンクを示す斜視図である。図５は、本発明の実施例１における加熱炉の内部を説明する断面図であり、図６は、本発明の実施例１における冷却手段の概要を説明する図であり、図７は、本発明の実施例１における過熱蒸気冷却手段の熱交換器等を示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、加熱装置１は略直方体で図面奥行方向に長く天井の一辺はＲ面を有したカバーに覆われた立体形状の筐体構造を有している。今後、本明細書においては、特に断らない限り、図１に示すＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を奥行方向、Ｚ方向を上下方向とする。
【００２６】
加熱装置１は、図１及び図２に示すように、カバーで覆われた筐体内に必要な機器を配置した構成である。カバーは、天井カバー３−１、天井Ｒカバー３−２、前面カバー３−３、後ろカバー３−４、左下側面カバー３−５、右側面カバー３−６からなり底面を除く全ての面がカバーで覆われている。各カバーは、ねじ等の公知の固定具により筐体に取り付けられ、また取り外しに便利なように取手が設けられている。また、筐体底面には、水平度を確保するためのアジャスターが設けられている（図示せず）。なお、移動に便利なようにキャスターを設けることにより、さらにポータブルな構成とすることができる。
【００２７】
このように、実施例１においては、底面を除く全ての面がカバーで覆われているが、必ずしも全ての面をカバーで覆う必要はなく、例えば、右側面カバーの全面を無くすか、又は一部分のみを覆うカバーを取り付けてメンテナンス性を向上させてもよい。
【００２８】
天井Ｒカバー３−２は、メンテナンスのために左上方に取り外し可能に取り付けられている。また、カバーには、メンテナンス用にメンテ扉を設けている、例えば、左下側面カバー３−５の奥側には、左下側面奥側メンテ扉１５、左下側面カバー３−５の手前側には、左下側面手前側メンテ扉１６、右側面カバー３−６の奥側には、右側面奥側メンテ扉１３、右側面カバー３−６の手前側には、右側面手前側メンテ扉１４を設けている。なお、図２には、右側面奥側メンテ扉１３の開放状態を他のメンテ扉のように破線で示してはいないが、他のメンテ扉と同様に開閉可能である。
【００２９】
前面カバー３−３右上には、液晶式タッチパネルからなる操作部１２が設けられている。なお、操作部１２は、液晶式タッチパネルに限られる必要はなく、液晶以外の表示とスイッチが設けられたものであってもよい。
【００３０】
前面カバー３−３における左側には、加熱炉開閉扉４が設けられている。加熱炉開閉扉４には、ロック機構が備えられており、加熱炉６内の圧力が高まった場合に、その圧力で開くことを防止している。オペレータは、ロック機構を解除して加熱炉開閉扉４を開け、加熱対象物の加熱炉への挿入・取り出しを行い、加熱炉開閉扉４を閉めてロック機構をロックし加熱炉６内の加熱を行う。
【００３１】
次に、加熱装置１の筐体内部の構成について説明する。図２に示すように、加熱装置１は、奥側の部屋と手前側の部屋に間仕切り１９によって大きく分けられている。そして、奥側の部屋には主に過熱蒸気発生器５と制御部１７、及び排気用送風器１８が配置されている。また、手前側の部屋には、加熱炉６、過熱蒸気冷却手段８、操作部１２、及び供給液タンク１０と排出液タンク１１とが配置されている。
【００３２】
このように、本発明における加熱装置は、一の筐体内に必要な機器を全てコンパクトに収納している。そのため移動が容易で実験室等にも容易に設置できるポータブルな構成となっている。
【００３３】
排気用送風器１８は、加熱装置１内で発生した熱を加熱装置１外に逃がすために設けられており、ファンで構成されている。
【００３４】
制御部１７は加熱炉６内の温度制御を含む加熱装置１の制御を行う。また、制御部１７はメンテナンスのために奥側を支点にして開閉可能に構成されている。メンテナンス時には、右側面奥側メンテ扉１３を開いた後、制御部１７を加熱装置１の外に開いてメンテナンス作業を実施することができる。
【００３５】
間仕切り１９は、万一、加熱炉６が破損して過熱蒸気が漏れた場合に過熱蒸気発生器５や制御部１７に蒸気や熱の影響が及ばないようにするために、加熱装置１の底面から天井カバー３−１、及び天井Ｒカバー３−２の高さまで設けられている。
【００３６】
供給液タンク１０には、過熱蒸気発生器５に供給する過熱蒸気用の供給液を収容する。実施例１においては、供給液として水を用いている。しかしながら、必ずしも水に限定されるものではなく、水以外の液体を用いることができる。また、供給液に対する溶解性を有する物質を供給液に添加してもよい。例えば、供給液として水を使用する場合に、食塩等の水溶性塩を添加できる。
【００３７】
供給液タンク１０に水を収容するには、オペレータが左下側面手前側メンテ扉１６を開き、供給液タンク１０を取り出して水道管等から水を注水し、注水後の供給液タンク１０を左下側面手前側メンテ扉１６から加熱装置１の所定の場所に設置し、その後、下側面手前側メンテ扉１６を閉めることによって行うことができる。
【００３８】
この供給液タンク１０を備える構成としたことにより、供給液配管工事をすることなく、実験室にて手軽に対象物を加熱できるポータブルな加熱装置１を実現することができる。この際、配管による水道直結方式に比べると過熱蒸気の発生持続性が課題になるが、過熱蒸気の発生量が２．５Ｋｇ／ｈで４〜５時間程度であれば、供給液タンク１０の容量を１０リットル〜１２．５リットルとすれば、実用上問題なく使用できることを確認している。実施例１においては、容量が１２リットルの供給液タンクを用いている。
【００３９】
供給液タンク１０に収容された水は加熱装置１内の配管によって過熱蒸気発生器５に供給される。過熱蒸気発生器５は、供給された水を誘導加熱部（図示せず）により加熱して、２００℃〜１０００℃の過熱蒸気を発生させることができる。過熱蒸気の温度は加熱する対象物の種類や目的に応じて、１℃単位で設定できる。過熱蒸気の温度設定は、誘導加熱部に印加する電圧を制御して行う。後述するように加熱炉６には熱電対からなる温度計が設けられており、この温度計の計測値に基づいて誘導加熱部の電圧を制御する。
【００４０】
加熱炉６の内部の２か所に温度計（図示せず）が設けられており、これらの温度計の計測値に基づいて、過熱蒸気発生器５の誘導加熱部の電圧を制御する。過熱蒸気発生器５の過熱蒸気出口から加熱炉６内の過熱蒸気供給口６１までの数十ｃｍ程度の距離は配管で接続されているが、この配管部分の温度低下を少なくするために、当該配管は直線的に配管し、ホイルやグラスウールを配管に巻くなどの対策をとっている。
【００４１】
実施例１における過熱蒸気発生部器５は、誘導加熱部によって供給液を熱して過熱蒸気を発生させるようにしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、電熱ヒータやボイラー等を用いて過熱蒸気を発生させるものであってもよい。
【００４２】
加熱炉６内では、過熱蒸気供給口６１近傍が直接的に過熱蒸気の影響が及ぼされる領域となるため高温となりがちであり、一方、過熱蒸気供給口６１から遠く離れた場所では、直接的には過熱蒸気の影響が及ばない領域となり比較的低温となりがちである。そのため対象物Ｔが存在する場所全体を極力一定の温度に保つために、過熱蒸気供給口６１近傍に拡散板６３を設けて、過熱蒸気の噴出が拡散されるようにしている。図５に示すように、この拡散板６３により、過熱蒸気供給口６１から噴出された過熱蒸気は拡散板６３の周囲に拡散し、対象物Ｔ近傍の温度を均一化して対象物Ｔを加熱する。
【００４３】
実施例１における拡散板６３は、約１ｍｍ厚のステンレスからなっているが、加熱温度が高温（８００℃程度以上）になる用途の場合は、例えばインコネルやセラミックからなる拡散板を使用しても良い。
【００４４】
対象物Ｔは、図５に示すように拡散板６３に直接載置してもよいし、拡散板６３の上方に載置台（図示せず）を設けて、その載置台に対象物Ｔを載置してもよい。対象物Ｔの加熱炉６内への載置は、オペレータがロック機構を解除し加熱炉開閉扉４を開いて対象物Ｔを載置し、その後、加熱炉開閉扉４を閉めロック機構をロックすることによって行われる。
【００４５】
加熱炉６は、ステンレスで構成しているが、別の適切な材料で構成してもよい。また、加熱炉６内の温度を１℃単位で連続的に制御するためには、高速に温度を上昇及び下降させることが望ましい。そのため加熱炉６の壁は薄くし、また空冷可能な二重壁にして極力、炉壁に熱が蓄積しないようにしている。これにより、加熱炉の炉壁の放射熱による影響を極力少なくして、過熱蒸気による対象物Ｔへの加熱温度をより正確に制御できる。
【００４６】
加熱炉６の二重壁の間には、空気が流れるような空間が設けられており、冷却時に加熱炉６内の対象物Ｔが結露しないように、１００℃近くになると過熱蒸気の供給を止めるとともに、二重壁内の空気を流動させて空冷を行う。
【００４７】
加熱炉６内の温度は、対象物Ｔの種類や目的に応じて設定される。例えば、加熱炉６で有機物を炭化させる場合は、３００℃〜５００℃の過熱蒸気を加熱炉6内に噴出させて、有機物を加熱して炭化させる。有機物の種類にもよるが、おおよそ１〜５時間くらいで炭化される。また、活性炭とするには、４００℃以上の温度で加熱することが望ましい。
【００４８】
本発明の装置を用いてバイオマス資源等を加熱して油分等の成分を気化して抽出する場合、気化された油分等の成分は加熱炉６内の過熱蒸気とともに、過熱蒸気排出口６２（図５参照）から排出され、後述するように排出液タンク１１に蓄えられる。排出液タンク１１に蓄えられた油分等の成分は、通常の分離方法を用いて分離回収できる。例えば、排出液タンク１１を加熱装置１外に取り外して、静かな場所に置きそのまま静置して分離回収することも、低温で再加熱して回収することもできる。
【００４９】
過熱蒸気による加熱を開始した初期段階において、低温の蒸気が液化して加熱炉６内に溜まることがある。この液化した蒸気が気化しないで、加熱炉６内に留まると加熱炉内の温度が安定しないため、図３に示すように、加熱炉６は加熱炉開閉扉４の反対側が水平面に対して下方に角度θだけ傾斜するように加熱装置１に取り付けられている。そして、この液化した蒸気を、加熱炉６の奥側下方に設けた配管（図示せず）から排出液タンク１１に排出するように構成されている。
【００５０】
加熱炉６内の過熱蒸気は加熱炉上側に設けられた過熱蒸気排出口６２から配管を経由して過熱蒸気冷却手段８に導かれて、熱変換器９により冷却されて凝縮液化される。ここで過熱蒸気に気化した油分等の成分が含まれる場合、前記成分は過熱蒸気と同時に凝縮液化さ
れる。凝縮液化された液体は、配管を経由して排出液タンク１１に排出される。過熱蒸気冷却手段８には、過熱蒸気を急速に数百度単位で冷却する必要があるため、複数の熱交換器９が設けられている。
【００５１】
ここで、実施例１における過熱蒸気冷却手段８について、図６、図７を参照しながら詳しく説明する。加熱炉６の過熱蒸気排出口６２から排出された過熱蒸気は配管を経由して過熱蒸気冷却手段８の供給部８１に導かれる。供給部８１には４本の銅パイプからなる熱交換器９１、９２、９３、９４が一列に直線状に接続されている。熱交換器９１、９２、９３、９４は供給部８１から下方へ延伸し排出部８２にそれぞれ接続されている。したがって、供給部８１が上方に位置し、供給部８１から下方に向かって熱交換器９１、９２、９３、９４が位置し、下方に排出部８２が位置している。また、排出部８２の下方には送風部８３が配され、最下部に冷却用タンク８４が配されている。排出部８２から伸びた冷却用パイプ８６が、冷却用タンク８４の中を通るように構成されている。
【００５２】
熱交換器９１、９２、９３、９４を構成する各銅パイプは、それぞれターンを繰り返してほぼ同じ大きさの螺旋を描いて空気と触れる面積を増やしている。また、一の熱交換器における螺旋のターン間に、隣接する熱交換器における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。すなわち、熱交換器９１における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器９２における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器９２における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器９３における螺旋のターンの一部及び熱交換器９１における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器９３における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器９４における螺旋のターンの一部及び熱交換器９２における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器９４における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器９３における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。この結果、上方側視で熱交換機９１、９２、９３、９４が相互に重複している。
【００５３】
このように、熱交換機９１、９２、９３、９４が相互に重複していることによって、狭い空間内で効率よく複数の銅パイプからなる熱交換器を配置することができる。この配置により、コンパクトで効率的な過熱蒸気冷却手段８とすることができる。また、熱交換器９１、９２、９３、９４を一列に直線状に配置したことにより、上方側視で長方形になるようにコンパクトな構造とすることができる。
【００５４】
過熱蒸気冷却手段８の排出部８２の下方には、３台のファンからなる送風部８３が設けられていて、下方から上方に向けて送風し熱交換器９１、９２、９３、９４に対して空冷を行っている。
【００５５】
排出部８２には、熱交換器９１、９２、９３、９４で冷却された過熱蒸気が、液体として排出される。しかしながら、過熱蒸気の温度が比較的高温である場合や、過熱蒸気の量が比較的多量である場合、熱交換器に供給された過熱蒸気が完全に液化されず、その一部が蒸気のまま排出部に排出される場合もある。このような場合に対応するため、液体又は過熱蒸気は、排出部８２から冷却用パイプ８６に導かれて冷却用タンク８４の中を通過する。冷却用タンク８４には、冷却液８５が蓄えられていて、その冷却液８５の中に冷却用パイプ８６が設けられている。冷却用パイプ８６内を通る過熱蒸気は、冷却液８５により完全に液化される。
【００５６】
実施例１において、冷却用タンク８４は送風部８３の下方に配置しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、熱交換器９１、９２、９３、９４や送風部８３の横に配置してもよい。
【００５７】
また、実施例１においては、供給部８１の下方に熱交換器９１、９２、９３、９４の一方を接続し下方に向かって延伸させ、熱交換器９１、９２、９３、９４の他方の端部を下方に配置した排出部８２に接続しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、供給部８１の右横に熱交換器９１、９２、９３、９４の一方の端部を接続し右方向に延伸させ、熱交換器９１、９２、９３、９４の他方の端部を右横に配置した排出部８２に接続するようにしてもよい。
【００５８】
つまり、一方に配された供給部８１から過熱蒸気を熱交換器９１、９２、９３、９４の一端に供給し、他方に配された排出部に熱交換器９１、９２、９３、９４の他端を接続して、熱交換後の過熱蒸気又は凝縮液化された液体を排出するものであればよい。
【００５９】
また、熱交換器９１、９２、９３、９４における各銅パイプは、それぞれターンを繰り返すことによりほぼ同じ大きさの螺旋を描きながら供給部側の一方から排出部側の他方へ延伸するとともに、それら複数の熱交換器９１、９２、９３、９４はそれぞれ非接触に供給部側の一方側視で相互に重複した構成となっている。
【００６０】
なお、実施例１においては、熱交換器９１、９２、９３、９４における各銅パイプは、それぞれターンを繰り返すことによりほぼ同じ大きさの螺旋を描きながら供給部側の一方から排出部側の他方へ延伸する構成としたが、必ずしもこれに限定されない。熱交換器９１、９２、９３、９４における各銅パイプがそれぞれターンを繰り返して描く螺旋の大きさは、異なっていてもよい。例えば、熱交換器９２、９３における各銅パイプが描く螺旋を大きくし、熱交換器９１、９４における各銅パイプが描く螺旋を小さくしてもよい。
【００６１】
実施例１においては、送風部８３を構成するファンを３台としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、熱交換器９１、９２、９３、９４の冷却能力によりファンの台数を選択することができる。例えば、１台でもよいし、複数台、例えば２台、４台又は５台以上としてもよい。さらに送風部８２の送風方向上方の天井カバー３−１や天井Ｒカバー３−２の一部に風が抜けるように窓を設けてもよい。また送風部８３の送風方向は下方から上方でなくてもよい。例えば、右から左へと横方向に送風してもよい。
【００６２】
実施例１においては、熱交換器を銅パイプによって構成したが、必ずしもこれに限定されない。熱交換器を構成する材料は、伝熱効率の良い材料、例えば、ステンレスでもよい。また、熱交換器の数は４本以外でもよい。例えば、５本以上であってもよいし、２本、３本で構成してもよい。
【００６３】
なお、実施例１において、熱交換器９１、９２、９３、９４における各銅パイプの螺旋のターン間に隣接する銅パイプの螺旋の一部が非接触に入り込むようにしてコンパクトな構成で空気に触れる面積を増やして冷却性を高めることとしたが、必ずしもこれに限定されない。例えば、隣接する銅パイプの螺旋同士が一部接触してターン間に入り込んでいてもよい。
【００６４】
過熱蒸気冷却手段８で凝縮液化された液体は、冷却用パイプ８６から排出液タンク１１に排出される。  排出液タンク１１には、凝縮液化された水以外にも上述したように加熱炉６で抽出された油分等の成分も排出されるために、供給液タンク１０よりも大きな容量をもつように構成されている。実施例１においては、前述のように供給液タンク１０の容量は１２リットルであり、排出液タンク１１はそれよりも大きな２０リットルの容量をもつ。
【００６５】
そして、排出液タンク１１に収容された液体の液位が所定以上となると、オペレータが右側面手前側メンテ扉１４を開けて排出液タンク１１を取り出して、加熱装置１の外部にある決められた容器や排水路に排出するか、排出液タンク１１を静置するなどして油分等の成分を分離回収する。そして空になった排出液タンク１１か、別の排出タンク１１を右側面手前側メンテ扉１４から加熱装置１内の所定箇所に設置し、その後、右側面手前側メンテ扉１４を閉めることによって排出液タンク１１の交換を行うことができる。
【００６６】
図４（ａ）に供給液タンク１０、（ｂ）に排出液タンク１１の斜視図を示す。排出液タンク１１の方が供給液タンク１０より大きな容量を持つように構成されている。これは、上述したように排出液には対象物Ｔから抽出された油分等の成分が含まれることがあるためである。また、供給液タンク１０及び排出液タンク１１には、それぞれ取手が設けられ、それぞれ別個に加熱装置１の外に取り出し可能に設置されている。
【００６７】
そして、供給液タンク１０を備える構成としたことにより、供給液配管工事をすることなく、実験室にて手軽に対象物を加熱できるポータブルな加熱装置１を実現することができる。  また、排出液タンク１１を備える構成としたことにより、排出液配管工事をすることなく、実験室にて手軽に対象物を加熱できるポータブルな加熱装置１を実現することができる。
【００６８】
なお、実施例１においては、供給液タンク１０を筐体内の左側手前に配置し、排出液タンク１１を筐体内の右側手前に配置したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、供給液タンク１０と排出液タンク１１とを並べて配置してもよい。
【００６９】
操作部１２は、オペレータが加熱装置１の電源のオン−オフや加熱開始などの起動をする以外に、加熱炉６内の温度設定を行う。温度設定は、３００℃で１時間、その後、５００℃で３時間等のように、複数の連続的な温度−時間プロファイルを設定することができる。操作部１２で設定された温度−時間プロファイルは、制御部１７で実行される。制御部１７は、加熱炉６内の２つの温度計の計測値に基づいて、過熱蒸気発生器５の誘導加熱部を制御し、操作部１２で設定された温度プロファイルを実現する。過熱蒸気発生器５には、さらに過熱蒸気発生器内制御部（図示せず）を備えていてＰＩＤ制御を行うことにより、±１℃で温度制御することができる。
【００７０】
なお、実施例１においては、加熱炉６内に２つの温度計を備えているが、必ずしもこれに限定するものではなく、対象物の形状やサイズに応じて、３つ以上の温度計を備えてもよいし、１つの温度計を備えることとしてもよい。
【００７１】
上述したように、実施例１においては、過熱蒸気により対象物を加熱する加熱装置であって、少なくとも一部がカバーで覆われた筐体を有し、前記筐体内には、供給液から過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生器と、前記過熱蒸気発生器が発生した過熱蒸気を供給して対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉から排出された過熱蒸気を複数の熱交換器により冷却して凝縮液化する過熱蒸気冷却手段と、前記過熱蒸気発生器に供給する前記供給液を収容する供給液タンクと、前記過熱蒸気冷却手段から排出された排出液を収容するものであり前記供給液タンクとは別の排出液タンクとを備えたことを特徴とする加熱装置により、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱することができ、給水管や排水管工事が不要であるとともにコンパクトな過熱蒸気冷却手段により、ポータブルな加熱装置を実現することができる。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２は、過熱蒸気冷却手段８における熱交換器の配置が直線状でない点で実施例１と異なっている。すなわち、実施例２においては、熱交換器１９１、１９２、１９３及び１９４が、熱交換器１９１及び１９３の各螺旋の中心を結んだ線と、熱交換器１９２及び１９４の各螺旋の中心を結んだ線とが、直角に交わるように設置されている。
【００７３】
ここで、実施例２における過熱蒸気冷却手段８における熱交換器を中心に、図８を参照しながら詳しく説明する。加熱炉６の過熱蒸気排出口６２から排出された過熱蒸気は配管を経由して過熱蒸気冷却手段８の供給部１８１に導かれる。供給部１８１には４本の銅パイプからなる熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４が十字状に接続されている。つまり、熱交換器１９１及び１９３の各螺旋の中心を結んだ線と、熱交換器１９２及び１９４の各螺旋の中心を結んだ線とが、直角に交わるように設置されている。熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４は供給部１８１から下方へ延伸し排出部１８２にそれぞれ接続されている。したがって、供給部１８１が上方に位置し、供給部１８１から下方に向かって熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４が位置し、下方に排出部１８２が位置している。
【００７４】
熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４を構成する各銅パイプは、それぞれターンを繰り返してほぼ同じ大きさの螺旋を描いて空気と触れる面積を増やしている。また、一の熱交換器における螺旋のターン間に、隣接する熱交換器における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。すなわち、熱交換器１９１における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器１９２における螺旋のターンの一部及び熱交換器１９４における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器１９２における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器１９３における螺旋のターンの一部及び熱交換器１９１における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器１９３における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器１９４における螺旋のターンの一部及び熱交換器１９２における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。熱交換器１９４における螺旋のターン間には、隣接する熱交換器１９１における螺旋のターンの一部及び熱交換器１９３における螺旋のターンの一部が非接触に入り込んでいる。この結果、上方側視で熱交換機１９１、１９２、１９３、１９４が相互に重複している。
【００７５】
このように、上方側視で熱交換機１９１、１９２、１９３、１９４が相互に重複していることによって、狭い空間内で効率よく複数の銅パイプからなる熱交換器を配置することができ、コンパクトで効率的な過熱蒸気冷却手段とすることができる。
【００７６】
また、実施例２においては、供給部１８１の下方に熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の一方を接続し下方に向かって延伸させ、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の他方の端部を下方に配置した排出部８２に接続しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、供給部１８１の右横に熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の一方の端部を接続し右方向に延伸させ、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の他方の端部を右横に配置した排出部１８２に接続するようにしてもよい。
【００７７】
つまり、一方に配された供給部１８１から過熱蒸気を熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の一端に供給し、他方に配された排出部１８２に熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４の他端を接続して、熱交換後の過熱蒸気又は凝縮液化された液体を排出するものであればよい。
【００７８】
また、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４はそれぞれターンを繰り返すことにより螺旋を描きながら供給部側の一方から排出部側の他方へ延伸するとともに、それら複数の熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４はそれぞれ非接触に供給部側の一方側視で相互に重複した構成となっている。
【００７９】
この構成により、周辺の機器の配置に合わせた形状に複数の熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４を集積することができ、コンパクトな過熱蒸気冷却手段８とすることができる。
【００８０】
なお、実施例２においては、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４を、熱交換器１９１及び１９３の各螺旋の中心を結んだ線と、熱交換器１９２及び１９４の各螺旋の中心を結んだ線とが、直角に交わるように設置したが、必ずしもこれに限定されるものではない。熱交換器１９１及び１９３の各螺旋の中心を結んだ線と、熱交換器１９２及び１９４の各螺旋の中心を結んだ線とが、任意の角度で交差するように、熱交換器１９１、１９２、１９３及び１９４を設置しても良い。
【００８１】
なお、実施例２においては、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４はそれぞれターンを繰り返すことによりほぼ同じ大きさの螺旋を描きながら供給部側の一方から排出部側の他方へ延伸する構成としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４がそれぞれターンを繰り返して描く螺旋の大きさは、異なっていてもよい。例えば、熱交換器１９１、１９３が描く螺旋の大きさを大きく、熱交換器１９２、１９４が描く螺旋の大きさを小さくしてもよい。
【００８２】
実施例２においても、３台のファンからなる送風機８３を設けて熱交換器１９１、１９２、１９３、１９４を空冷するとともに、排出部１８２から排出された過熱蒸気を冷却用パイプ８６に導き冷却用タンク８４内の冷却液８５によりさらに冷却して凝縮液化する点は実施例１と変わらない。
【００８３】
なお、実施例２においても、送風部８３を構成するファンを３台としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、熱交換器９１、９２、９３、９４の冷却能力によりファンの台数を選択することができる。例えば、１台でもよいし、複数台、例えば２台、４台又は５台以上としてもよい。さらに送風部８２の送風方向上方の天井カバー３−１や天井Ｒカバー３−２の一部に風が抜けるように窓を設けてもよい。また送風部８３の送風方向は下方から上方でなくてもよい。例えば、右から左へと横方向に送風してもよい。
【００８４】
実施例２において、熱交換器を銅パイプによって構成したが、必ずしもこれに限定されない。熱交換器を構成する材料は、伝熱効率の良い材料、例えば、ステンレスでもよい。また、熱交換器の数は４本以外でもよい。例えば、５本以上であってもよいし、２本、３本で構成してもよい。
【００８５】
なお、実施例２において、熱交換器９１、９２、９３、９４における各銅パイプの螺旋のターン間に隣接する銅パイプの螺旋の一部が非接触に入り込むようにしてコンパクトな構成で空気に触れる面積を増やして冷却性を高めることとしたが、必ずしもこれに限定されない。例えば、隣接する銅パイプの螺旋同士が一部接触してターン間に入り込んでいてもよい。
【００８６】
過熱蒸気冷却手段８で凝縮液化された液体は、冷却用パイプ８６から排出液タンク１１に排出される。
【００８７】
上述したように、本発明の実施例２においては、複数の熱交換器熱交換器１９１、１９２、１９３及び１９４を、熱交換器１９１及び１９３の各螺旋の中心を結んだ線と、熱交換器１９２及び１９４の各螺旋の中心を結んだ線とが、直角に交わるように設置することにより、一方側視で周辺の機器に合わせた形状になるように過熱蒸気冷却手段８を構成することができる。
【００８８】
そして、実施例２においても、過熱蒸気により対象物を加熱する加熱装置であって、少なくとも一部がカバーで覆われた筐体を有し、前記筐体内には、供給液から過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生器と、前記過熱蒸気発生器が発生した過熱蒸気を供給して対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉から排出された過熱蒸気を複数の熱交換器により冷却して凝縮液化する過熱蒸気冷却手段と、前記過熱蒸気発生器に供給する前記供給液を収容する供給液タンクと、前記過熱蒸気冷却手段から排出された排出液を収容するものであり前記供給液タンクとは別の排出液タンクとを備えたことを特徴とする加熱装置により、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱することができ、給水管や排水管工事が不要であるとともにコンパクトな過熱蒸気冷却手段により、ポータブルな加熱装置を実現することができる。
【００８９】
以上、実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明したが、上記実施例はあくまでも本発明の実施態様を示す一例に過ぎない。本発明は、特許請求の範囲に記載された発明であり、上記実施例により制限を受けないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、過熱蒸気を用いて種々の対象物を加熱する加熱装置に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１：加熱装置    ２：筐体    ３−１：天井カバー    ３−２：天井Ｒカバー３−３：前面カバー    ３−４：後ろカバー    ３−５：左下側面カバー３−６：右側面カバー    ４：加熱炉開閉扉    ５：過熱蒸気発生器６：加熱炉    ７：濾過器    ８：過熱蒸気冷却手段    ９：熱交換器１０：供給液タンク    １１：排出液タンク    １２：操作部１３；右側面奥側メンテ扉    １４：右側面手前側メンテ扉１５：左下側面奥側メンテ扉    １６：左下側面手前側メンテ扉１７：制御部    １８：排気用送風器    １９：間仕切り６１：過熱蒸気供給口    ６２：過熱蒸気排出口    ６３：拡散板８１：供給部    ８２：排出部    ８３：送風部    ８４：冷却用タンク    ８５：冷却液    ８６：冷却用パイプ９１、９２、９３、９４：熱交換器 
【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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【図８】
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