(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラーで生成された飽和水蒸気を過熱炉を介して過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を充満させて低酸素状態で被処理物を熱処理できる熱処理炉を備えたシステムにおいて、
前記ボイラーと前記過熱炉と前記熱処理炉が上流側から下流側に向かって順に配置された循環路の前記熱処理炉の下流側には、前記熱処理炉から排出される余剰過熱水蒸気を利用して、前記ボイラーで生成された飽和水蒸気を暖める熱交換器と、前記ボイラーへ供給する温水を作る温水発生器が設けられてなり、
前記ボイラーと前記過熱炉間の循環路には、前記熱交換器へ飽和水蒸気を送り暖めて戻す熱交換路が設けられ、該熱交換路の入口側と出口側間の循環路内には第１の弁が設けられ、前記熱交換路の入口側と前記熱交換器間の熱交換路内には第２の弁が設けられているとともに、
前記余剰過熱水蒸気の一部を、前記熱交換器の上流側から、前記熱交換路の出口側と前記過熱炉間の循環路内へ戻す戻し路が設けられている
ことを特徴とする過熱水蒸気循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネタイプの過熱水蒸気循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、過熱水蒸気により被処理物を所定温度に加熱して焼戻し処理を行うことのできる熱処理装置が存在する。
【特許文献１】特開２００７−２３１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示されている熱処理装置では、被処理物の酸化を防いで熱処理を行うことができるが、熱処理後の余剰過熱水蒸気の熱回収率が十分ではなく、熱エネルギーが無駄に放出されてしまうという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、熱回収率が大である省エネタイプの過熱水蒸気循環システムを提供することを目的の１つとし、この目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明は、ボイラーで生成された飽和水蒸気を過熱炉を介して過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を充満させて低酸素状態で被処理物を熱処理できる熱処理炉を備えたシステムにおいて、
前記ボイラーと前記過熱炉と前記熱処理炉が上流側から下流側に向かって順に配置された循環路の前記熱処理炉の下流側には、前記熱処理炉から排出される余剰過熱水蒸気を利用して、前記ボイラーで生成された飽和水蒸気を暖める熱交換器と、前記ボイラーへ供給する温水を作る温水発生器が設けられてなり、
前記ボイラーと前記過熱炉間の循環路には、前記熱交換器へ飽和水蒸気を送り暖めて戻す熱交換路が設けられ、該熱交換路の入口側と出口側間の循環路内には第１の弁が設けられ、前記熱交換路の入口側と前記熱交換器間の熱交換路内には第２の弁が設けられているとともに、
前記余剰過熱水蒸気の一部を、前記熱交換器の上流側から、前記熱交換路の出口側と前記過熱炉間の循環路内へ戻す戻し路が設けられている
ことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、熱処理炉から排出される余剰過熱水蒸気を利用して、ボイラーで生成された１００℃の飽和水蒸気を、熱交換器を通して３００℃程度に暖めて、過熱炉へ供給することができる。
また、余剰過熱水蒸気の熱を利用して、温水発生器で室温の水を温水に変えてボイラーへ供給することができ、ボイラーでは温水から飽和水蒸気を生成させることができるため、室温の水から飽和水蒸気を生成させる場合に比べて熱エネルギーが少なくて済み、全体として余剰過熱水蒸気の熱を有効に利用できてシステム全体の熱回収率が高くなり、省エネタイプの過熱水蒸気循環システムとなる。
また、戻し路を介して過熱炉内に戻される一部の余剰過熱水蒸気により、使用した蒸気の損失の低減を図ることができ、ボイラーからの新たな飽和水蒸気の供給を抑制させることができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、過熱水蒸気循環システムの概略配置構成図である。
過熱水蒸気循環システムは、循環路Ｒ内に、ボイラー１と、過熱炉２と、熱処理炉３が上流側から下流側に向かって配置されており、さらに、循環路Ｒ内には、熱交換器５と、温水発生器６が設けられている。
【０００７】
ボイラー１では、一次蒸気として一般の１００℃の飽和水蒸気が生成され、この生成された飽和水蒸気が下流側の過熱炉２内に供給され、過熱炉２内のヒーターで飽和水蒸気が加熱されて、熱量が増大された乾燥状態の過熱水蒸気となり、過熱炉２から出る過熱水蒸気は下流側の熱処理炉３内に供給される。
この熱処理炉３では、供給された過熱水蒸気により、例えば鋼材あるいは非鉄金属などの被処理物の熱処理が行われる。
なお、被処理物として食品等を熱処理することもできる。
【０００８】
なお、熱処理炉３内に供給される過熱水蒸気は、熱処理炉３内の空気、即ち酸素を追い出し、熱処理炉３内は過熱水蒸気であるＨ２Ｏが充満した状態となるため、熱処理炉３内で熱処理される鋼材等は錆びの発生が少ない状態となり、錆びの進行を抑制可能な熱処理が行えるものである。
また、被処理物が食品である場合にも、食品を酸化させずに熱処理することができる。
【０００９】
なお、従来では被処理物の酸化防止のために熱処理炉３内に窒素ガス等の不活性ガスを入れて熱処理しているが、このような不活性ガスを熱処理炉３内に入れる必要がなく、過熱水蒸気により熱処理炉３内で低酸素状態で熱処理が行えるものである。
また、過熱水蒸気は熱放射性能が高いために、燃焼排気ガスを加熱源として使用する場合に比べて１．５〜２倍の早さで被処理物を加熱することができる。そのため、この熱処理炉３は比較的小型のものであっても、効率良く内部で熱処理が可能である。
【００１０】
この熱処理炉３から排出される余剰過熱水蒸気は、被処理物により異なるが４００℃〜７００℃程度の温度を有し、この余剰過熱水蒸気は循環路Ｒ内に設けられたファン４の回転により循環路Ｒ内を下流側へ流れ、熱交換器５内に余剰過熱水蒸気が流入される。
この熱交換器５内には、熱交換路５ａが配置されており、熱交換路５ａを通りボイラー１で生成された１００℃の飽和水蒸気が供給されて、４００℃〜７００℃程度の過熱水蒸気により熱交換器５内でボイラー１からの飽和水蒸気が暖められ、ボイラー１からの飽和水蒸気は３００℃ぐらいの温度となって過熱炉２へ供給されることとなる。
【００１１】
さらに熱交換器５の下流側には温水発生器６が設けられており、この温水発生器６では、余剰過熱水蒸気により室温の水を暖めて温水を作ることができるものである。この温水発生器６で作られた温水がボイラー１に供給され、ボイラー１では室温の水から飽和水蒸気を作る場合よりも省エネで飽和水蒸気を作ることができ、ボイラー１は小型化することができるものとなる。
なお、温水発生器６では、一部の余剰過熱水蒸気を外へ排出できるように構成されている。
【００１２】
また、本例の循環路Ｒ内には複数の弁が配置されており、熱交換器５へ向かう熱交換路５ａ内には弁７１が設けられ、熱交換路５ａの入口側と出口側間には弁７２が設けられ、また、ファン４の上流側には弁７３が設けられ、熱交換器５と温水発生器６間にも弁７４が設けられている。
また、ファン４と熱交換器５間の循環路Ｒから一部の余剰過熱水蒸気を過熱炉２の上流側へ戻すように戻し路Ｒａが設けられており、この戻し路Ｒａを通り４００℃〜７００℃程度の温度の余剰過熱水蒸気が過熱炉２内に戻されるため、余剰過熱水蒸気の熱量を過熱炉２で有効に利用することで、過熱炉２のヒーターの電力あるいは燃料消費量を低減させることができ、また、過熱炉２内に戻される余剰過熱水蒸気により、使用した蒸気（水分）の損失の低減を図ることができ、ボイラー１からの新たな飽和水蒸気の供給を抑制させることができるものとなり、全体として余剰過熱水蒸気を有効に利用することができ、熱の回収率が極めて高く、省エネ効果の大なる過熱水蒸気循環システムとなる。しかも、ボイラー１，過熱炉２，熱処理炉３は小型化することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】過熱水蒸気循環システムの概略配置構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  ボイラー
２  過熱炉
３  熱処理炉
４  ファン
５  熱交換器
５ａ  熱交換路
６  温水発生器
７１，７２，７３，７４  弁
Ｒ  循環路
Ｒａ  戻し路
【図１】
0005261013.tif 000002