(57)【要約】水から大量の高温の過熱水蒸気を容易に生成させる方法及び装置を提供する。一方端（１ａ）に噴射水の導入孔を備え、他方端（１ｂ）に過熱蒸気の噴出口（３）を備えた非磁性体材料製の筒状体（１）と、円筒状体（１）の外周に巻回された励磁コイル（５）と、円筒状体（１）内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体（４）とを具備してなる過熱蒸気生成装置を用いる。導電体材料製の通気性被加熱体（４）が装填された筒状体（１）の一方端（１ａ）から筒内に水を噴射し、次いで円筒状体（１）内に装填された前記通気性被加熱体（４）を高周波誘導加熱することにより、筒状体（１）の他方端（１ｂ）の噴出口（３）から高温の過熱水蒸気を大量に噴出せしめる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端に噴射水の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
【請求項２】
一方端に噴射水の導入孔と水蒸気の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
【請求項３】
一方端から噴射水が導入され、他方端から過熱蒸気が噴出される耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体内に装填された噴射水を加熱するための電磁誘導で発熱する導電体材料製の通気性発熱体を備えた電磁誘導加熱手段とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
【請求項４】
一方端に噴射水の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた導電体材料製の筒状体と、同筒状体の外周面に被覆された耐熱性材料製の耐火材と、同耐火材の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
【請求項５】
耐熱性材料がセラミックスであり、導電体材料が金属であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項６】
筒状体の一方端に水以外の液体の噴射液体の導入孔を備えてなることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項７】
筒状体の一方端に水と他の液体との噴射液の導入孔を備えてなることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項８】
筒状体の一方端に水蒸気と他の気体との導入孔を備えてなることを特徴とする前記２〜７のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項９】
水以外の液体又は気体が有機系塩素化合物を含むものであることを特徴とする前記６〜８のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項１０】
耐熱性材料製の筒状体の他方端の噴出口から噴出する過熱蒸気の温度が１２０〜８００℃であることを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項１１】
筒状体内に装填された導電体材料製の発熱体が、棒体、線材、板材、ハニカム材、網体、球体、中空球体又は不定形塊状体から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項１２】
筒状体内に装填された導電体材料製の発熱体が、磁性体であることを特徴とする前記１〜１１のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項１３】
耐熱性材料製の筒状体が、非磁性体材料製のものであることを特徴とする前記１〜１２のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【請求項１４】
導電体材料製の通気性被加熱体が装填された耐熱性材料製の筒状体の一方端から筒内に水を噴射し、次いで同筒状体内に装填された前記通気性被加熱体を高周波誘導加熱することにより、筒状体の他方端から高温の過熱蒸気を噴出せしめることを特徴とする高圧の過熱蒸気を生成させる方法。
【請求項１５】
導電体材料製の通気性被加熱体が装填された耐熱性材料製の筒状体の一方端から筒内に水と水蒸気を噴射し、次いで同筒状体内に装填された前記通気性被加熱体を高周波誘導加熱することにより、筒状体の他方端から高温の過熱蒸気を噴出せしめることを特徴とする高圧の過熱蒸気を生成させる方法。
【請求項１６】
耐熱性材料製の筒状体が、非磁性体材料製のものであることを特徴とする前記１４又は１５のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】    本発明は、過熱水蒸気の生成技術に関し、特に大量の過熱水蒸気を容易に生成させる技術の提供に関する。
【背景技術】    過熱水蒸気は有害成分を含まない高温蒸気であるため食品の殺菌・滅菌用等に好適に用いられている。
過熱水蒸気を発生させる技術としては、例えば特開平８−１３５９０３号公報に開示されるものがあり、コイルに交流電流を流して金属体を電磁誘導で発熱させ、水蒸気をその発熱体表面に接触流通させることで１００℃以上の水蒸気（過熱水蒸気）を発生させる。その他の技術としては例えば特開平９−２４１７３４号公報に示されるごとく、蒸気ボイラーで水を蒸発させ、さらにその蒸発した水蒸気を、燃料の燃焼により高温に加熱するものである。
しかしながら、従来の電磁誘導加熱の技術では、高温の過熱水蒸気を大量に生成させることが容易でなく、また高圧の過熱水蒸気を生成させることも難しかった。
【発明の開示】
本願発明は前記従来の技術の課題を解決するもので、下記構成の過熱蒸気生成装置及び高圧の過熱蒸気を生成させる方法である。
（１）一方端に噴射水の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
（２）一方端に噴射水の導入孔と水蒸気の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
（３）一方端から噴射水が導入され、他方端から過熱蒸気が噴出される耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体内に装填された噴射水を加熱するための電磁誘導で発熱する導電体材料製の通気性発熱体を備えた電磁誘導加熱手段とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
（４）一方端に噴射水の導入孔を備え、他方端に過熱蒸気の噴出口を備えた導電体材料製の筒状体と、同筒状体の外周面に被覆された耐熱性材料製の耐火材と、同耐火材の外周に巻回された励磁コイルと、同筒状体内に装填された導電体材料製の通気性被加熱体とを具備してなることを特徴とする過熱蒸気生成装置。
（５）耐熱性材料がセラミックスであり、導電体材料が金属であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（６）筒状体の一方端に水以外の液体の噴射液体の導入孔を備えてなることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（７）筒状体の一方端に水と他の液体との噴射液の導入孔を備えてなることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（８）筒状体の一方端に水蒸気と他の気体との導入孔を備えてなることを特徴とする前記（２）〜（７）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（９）水以外の液体又は気体が有機系塩素化合物を含むものであることを特徴とする前記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（１０）耐熱性材料製の筒状体の他方端の噴出口から噴出する過熱蒸気の温度が１２０〜８００℃であることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（１１）筒状体内に装填された導電体材料製の発熱体が、棒体、線材、板材、ハニカム材、網体、球体、中空球体又は不定形塊状体から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（１２）筒状体内に装填された導電体材料製の発熱体が、磁性体であることを特徴とする前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（１３）耐熱性材料製の筒状体が、非磁性体材料製のものであることを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
（１４）導電体材料製の通気性被加熱体が装填された耐熱性材料製の筒状体の一方端から筒内に水を噴射し、次いで同筒状体内に装填された前記通気性被加熱体を高周波誘導加熱することにより、筒状体の他方端から高温の過熱蒸気を噴出せしめることを特徴とする高圧の過熱蒸気を生成させる方法。
（１５）導電体材料製の通気性被加熱体が装填された耐熱性材料製の筒状体の一方端から筒内に水と水蒸気を噴射し、次いで同筒状体内に装填された前記通気性被加熱体を高周波誘導加熱することにより、筒状体の他方端から高温の過熱蒸気を噴出せしめることを特徴とする高圧の過熱蒸気を生成させる方法。
（１６）耐熱性材料製の筒状体が、非磁性体材料製のものであることを特徴とする（１４）又は（１５）のいずれか１項に記載の過熱蒸気生成装置。
【図面の簡単な説明】    第１図は、本願発明実施例の過熱蒸気生成装置の概略説明図であり、第２図は本発明で使用される通気性被加熱体の各種形状の例を示す図である。
【符号の説明】
１：筒状体、１ａ：筒状体１の一方端、
１ｂ：筒状体１の他方端、２：噴射水の導入ノズル、
３：過熱蒸気の噴出口、４：通気性被加熱体、
５：励磁コイル、６：被覆材、
７：導管、８：加圧水蒸気発生装置、
４０：パンチングメタル板、
４１：パンチングメタル板製押さえ具、
ＨＶ：過熱蒸気、Ｖ１、Ｖ２：開閉弁、Ｖ３、Ｖ４：逆止弁
【発明を実施するための最良の形態】    本願発明をより詳細に説述するため、添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明実施例の過熱蒸気生成装置の概略説明図を示すものであり、図２は通気性非加熱体の実施例を示す図である。
図中、１は筒状体、１ａは筒状体の一方端、１ｂは筒状体の他方端、２は噴射水の導入ノズル、３は過熱蒸気の噴出口である。また、４は通気性被加熱体、５は励磁コイル、６は被覆材、７は導管、８は加圧水蒸気発生装置、４０はパンチングメタル板である。なお、ＨＶは過熱蒸気、Ｖ１、Ｖ２は開閉弁、Ｖ３、Ｖ４は逆止弁である。
図１において、導電体材料製の筒状体１の一方端１ａには噴射水の導入ノズル２を備え、他方端１ｂには過熱蒸気の噴出口３を備えている。
筒状体１は外周面がキャスタブル耐火物セラミックス製の被覆材６で覆われ、断熱されている。そして、そのセラミックス被覆材６の外周面に高周波電流を通電する励磁コイル５が巻回され、図示しない高周波電流電源に接続されている。
また、筒状体１内には導電体材料製の通気性被加熱体４（図１においてはステンレススチール製の球体（図２（ａ）参照））が装填されており、励磁コイル５による電磁誘導で発熱加熱され、そこを通過する水又は水蒸気が高温加熱されて過熱蒸気ＨＶとなって、他方端１ｂの噴出口３から噴出する。４０はパンチングメタル板である。
なお、筒状体１の一方端１ａに設けられている噴射水の導入ノズル２は、導管７を経由して送水ポンプＰに接続され、また、加圧水蒸気発生装置８に接続されている。
噴射水の導入ノズル２から筒状体１内へ噴射水を噴射するには、加圧水蒸気発生装置８からの導管の途中に設けられた開閉弁Ｖ２を閉じ、開閉弁Ｖ１を開く。また、筒状体１内へ噴射水と加圧水蒸気を噴射するには、開閉弁Ｖ２を開き、開閉弁Ｖ１も開く。なお、Ｖ３及びＶ４は逆止弁である。
本願発明においては、導電体材料製の通気性被加熱体４が装填された筒状体１の一方端１ａから筒状体１内に水又は水及び水蒸気を噴射し、次いで同筒状体１内に装填された前記通気性被加熱体４を水又は水蒸気が通過する。その際、前記通気性被加熱体４が励磁コイル５による電磁誘導で発熱加熱されているので、そこを通過する水又は水蒸気は高温加熱されて、筒状体１の他方端１ｂの噴出口３から過熱蒸気ＨＶとなって噴出する。
なお、４０はパンチングメタル板である。前記パンチングメタル４０は、筒状体１内に装填された前記通気性被加熱体４が筒状体１の外に流出するのを防止している。また、４１はパンチングメタル板製押さえ具であるが、熱伝導性が高く、耐熱性の良いもの（例えば銅又は銀製）が好ましく、この場合銅製で、上下二重板構造であり、板４１ａと板４１ｂの間に架橋板４１ｃが結合された構造となっている。そして板４１ｂから長脚４１ｄが突設され、通気性被加熱体４・・・間に没入している。
したがって、常に通気性被加熱体４・・・の高熱が長脚４１ｄを伝わって４１ｂ、４１ｃ、４１ａを高温に維持し、噴射水の導入ノズル２から噴出された噴射水が温度低下することなく、直ちに、かつ継続的に蒸気化することが保証される。
水を噴射して同筒状体１内に装填された前記通気性被加熱体４を高周波誘導加熱すると、筒状体内に水蒸気を導入して加熱する場合に比べて、数１０倍〜１０００倍量程度の過熱水蒸気を発生することができる。よって高圧の過熱水蒸気を筒状体の他方端から容易に噴出せしめることができる。
すなわち、２２．４リットルの水蒸気は１８ｇであるが、１８ｍｌの水は１８ｇであるため、理論的には１８ｍｌの水を筒状体１内に噴射すれば、２２，４００ｍｌの水蒸気が生成することとなり、結局２２，４００ｍｌ÷１８ｍｌ≒１２４０、よって水を噴射加熱する場合は水蒸気を導入加熱する場合に比して約１２００倍もの大量の加圧水蒸気が生成することとなる。したがって、生成する加圧水蒸気の圧力も非常に高いものとなる。
なお、水又は水蒸気は、筒状体１内を通過する際に、加熱された通気性被加熱体４に接触し、さらに加熱されて過熱蒸気となり、徐々に膨張させられながら筒状体１の排出側へ臨ませられることになる。
筒状体１内の温度が上昇して励磁コイル５の電源を切っても、通気性被加熱体４が高温状態にあり、これが冷えることによって筒状体１内の温度が下がるため、冷却にも時間を要することになる。
通気性被加熱体４の導電体材料としては、鉄などの強い磁性の金属、ステンレス鋼のＳＵＳ４３０・ＳＵＳ４０３、ニッケル、チタン等の弱い磁性の金属の他、炭素、炭化ケイ素等のカーボンセラミックを使用することができる。
通気性被加熱体４の導電体材料としては、磁性金属材料、特に硬質磁性材料が特に好ましい。
通気性被加熱体４は、タンク内において蒸気を円滑に通過させる必要があり、棒体、線材、板材、ハニカム材、網体、球体、中空球体又は不定形塊状体等を使用することができる。それらには透孔を穿設しておいてもよい。
実施例：
図１に示す過熱蒸気生成装置（ただし、通気性被加熱体４としては図２（ｂ）に示す所々に開口部を有する中空球体のものを使用）を用いて、水から過熱水蒸気を発生させた。
まず、筒状体１の一方端の１ａ内に配置された噴射水の導入ノズル２から噴射水を噴射圧４〜６ｋｇ／ｃｍ２、６〜１０ｋｇ／ｈで噴射した。この時、加圧水蒸気発生装置８は使用せず、したがって開閉弁Ｖ２は閉とし、開閉弁Ｖ１は開とした。
筒状体１は内径２０ｃｍ、長さ４０ｃｍであり、被加熱体は磁性金属材料のフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、好ましい例では炭素鋼製を用い、筒状体１はオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のものを使用した。
また、励磁コイル５に周波数２０ｋＨｚの高周波電流を２５〜３０ｋｗ／ｈで供給した。
その結果、過熱蒸気の噴出口３から３２０℃の高温の過熱水蒸気ＨＶが継続的に噴出した。
【産業上の利用可能性】    本願発明によれば、導電体材料製の通気性被加熱体が装填された筒状体の一方端から筒内に水又は水及び水蒸気を噴射し、次いで同筒状体内に装填された前記通気性被加熱体を高周波誘導加熱するために、筒状体内に水蒸気を導入して加熱する場合に比べて、数１０倍〜１０００倍量程度の過熱水蒸気、よって高圧の過熱水蒸気を筒状体の他方端から容易に噴出せしめることができる。
そして、本願発明で得られる高温の過熱水蒸気は、麦、蕎、豆等の穀類、イチゴ、トマト等の果実や野菜の殺菌、あるいはコーヒー豆や茶等の焙煎、汚染土壌からの揮発性有害物（例えば有機塩素系有害物）の気化分離による汚染土壌の浄化等に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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