(57)【要約】【課題】小型且つ廉価な構成を採用しながら被処理物Ｗから抽出される可燃性物質の発火を好適に防止することができる加熱処理装置を提供する。【解決手段】被処理物Ｗが投入される処理室１ａと、当該処理室１ａとの間で循環ガスＧを循環させるガス循環路２と、循環ガスＧを加熱する加熱手段３とを備え、循環ガスＧを加熱手段３により加熱して処理室１ａに投入された被処理物Ｗの加熱処理を行う加熱処理装置において、加熱手段３が、燃料Ｆを燃焼させると共に当該燃焼により生成される燃焼排ガスＥをガス循環路２に供給するバーナＢで構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が投入される処理室と、
前記処理室との間で循環ガスを循環させるガス循環路と、
前記循環ガスを加熱する加熱手段とを備え、
前記循環ガスを前記加熱手段により加熱して前記処理室に投入された被処理物の加熱処理を行う加熱処理装置であって、
前記加熱手段が、燃料を燃焼させると共に当該燃焼により生成される燃焼排ガスを前記ガス循環路に供給するバーナで構成されている加熱処理装置。
【請求項２】
前記循環ガスを冷却する冷却手段と、
前記バーナの燃焼量を制御する燃焼制御手段とを備え、
前記燃焼制御手段が、前記バーナの燃焼量を最小燃焼量に設定した状態において、前記バーナの燃焼を継続させながら前記冷却手段を作動させて前記処理室の温度を設定温度以下とする燃焼維持制御を実行する請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】
前記循環ガスを外部に排気する排気手段を備え、
前記排気手段の排気量を制御して、前記ガス循環路又は前記処理室の内圧を設定圧力に維持する排気制御手段を備えた請求項１又は２に記載の加熱処理装置。
【請求項４】
前記バーナが、燃料を理論空気比で燃焼させる請求項１〜３に記載の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物が投入される処理室と、
前記処理室との間で循環ガスを循環させるガス循環路と、
前記循環ガスを加熱する加熱手段とを備え、
前記循環ガスを前記加熱手段により加熱して前記処理室に投入された被処理物の加熱処理を行う加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理物を高温雰囲気中で加熱して当該処理物を乾燥あるいは滅菌する加熱処理装置として、被処理物が投入される処理室とガス循環路との間で循環する循環ガスをヒータ等の加熱手段により加熱するように構成されたものが知られている（例えば特許文献１及び２を参照。）
このような加熱処理装置で処理される被処理物には、可燃性物質が含まれている場合がある。このような被処理物を処理室で処理する場合には、可燃性物質が加熱手段により加熱されることで発火する危険性がある。そこで、特許文献１及び２に開示の処理装置にあるように、循環ガスを窒素ガス等の不燃性ガスで置換することで、このような可燃性物質の発火が防止されている。
また、特許文献２（例えば段落００４３）に開示の加熱処理装置では、処理室の加熱用に、当該槽の下部に配置したバーナが利用できるとされている。即ち、かかるバーナは、処理室の下部から処理室の底壁を加熱することで、当該底壁上部に載置された被処理物を間接的に加熱するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３７３１５号公報
【特許文献２】特開２００８−０３６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の加熱処理装置では、被処理物に含まれる可燃性物質の発火を防止するべく、循環ガスを窒素ガスなどで置換するために、別途窒素発生装置などの窒素ガス供給装置を設ける必要があり、装置寸法の大型化及び高コスト化の要因となっていた。
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、小型且つ廉価な構成を採用しながら被処理物に含まれる可燃性物質の発火を好適に防止することができる加熱処理装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するための本発明に係る加熱処理装置は、
被処理物が投入される処理室と、
前記処理室との間で循環ガスを循環させるガス循環路と、
前記循環ガスを加熱する加熱手段とを備え、
前記循環ガスを前記加熱手段により加熱して前記処理室に投入された被処理物の加熱処理を行う加熱処理装置であって、
その第１特徴構成は、
前記加熱手段が、燃料を燃焼させると共に当該燃焼により生成される燃焼排ガスを前記ガス循環路に供給するバーナで構成されている点にある。
【０００６】
上記第１特徴構成によれば、循環ガスの一部又は全部をバーナから排出される高温の燃焼排ガスで置換する形態で、処理室とガス循環路との間を循環する循環ガスが加熱される。よって、この循環ガスの酸素濃度は極めて低いものとなるので、加熱された被処理物から可燃性物質が抽出されて循環ガスに混入したとしても、当該可燃性物質の発火が好適に防止されることになる。
【０００７】
本発明に係る加熱処理装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記循環ガスを冷却する冷却手段と、
前記バーナの燃焼量を制御する燃焼制御手段とを備え、
前記燃焼制御手段が、前記バーナの燃焼量を最小燃焼量に設定した状態において、前記バーナの燃焼を継続させながら前記冷却手段を作動させて前記処理室の温度を設定温度以下とする燃焼維持制御を実行する点にある。
【０００８】
上記第２特徴構成によれば、バーナの燃焼量が調整可能範囲の下限界である最小燃焼量に設定された状態において、燃焼制御手段により燃焼維持制御が実行されることで、バーナについては燃焼を停止することなく最小燃焼量での燃焼を継続しながら、冷却手段により循環ガスを冷却することで、処理室の温度を設定温度以下とすることができる。よって、ガス循環路への燃焼排ガスの供給が常時継続されることになるので、バーナの燃焼停止に伴う循環ガスへの外気混入を回避し、循環ガスを常時低酸素濃度に維持して、可燃性物質の発火を好適に防止することができる。
【０００９】
本発明に係る加熱処理装置の第３特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、
前記循環ガスを外部に排気する排気手段を備え、
前記排気手段の排気量を制御して、前記ガス循環路又は前記処理室の内圧を設定圧力に維持する排気制御手段を備えた点にある。
【００１０】
上記第３特徴構成によれば、ガス循環路への燃焼排ガスの供給に伴う循環ガスの外部への排気が、排気手段により強制的に行われることになる。更に、排気制御手段により排気手段における排気量の制御が実行されることで、バーナにおける燃焼量調整に伴いガス循環路への燃焼排ガスの供給量が変動した場合でも、排気手段における排気量が適切にそれに追従する形態で制御されて、ガス循環路又は処理室の内圧が設定圧力に維持されることになる。従って、ガス循環路又は処理室の内圧の一時的な圧力低下に伴う循環ガスへの外気混入を回避し、循環ガスを常時低酸素濃度に維持して、可燃性物質の発火を好適に防止することができる。
【００１１】
本発明に係る加熱処理装置の第４特徴構成は、上記第１乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記バーナが、燃料を理論空気比で燃焼させる点にある。
【００１２】
上記第４特徴構成によれば、バーナが燃料を理論空気比で燃焼させることにより、ガス循環路に供給される燃焼排ガスは殆ど酸素を含まないものとなる。よって、ガス循環路と処理室との間を循環する循環ガスの酸素濃度を殆ど０に維持でき、被処理物から循環ガスに抽出された可燃性物質の発火を略確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る加熱処理装置の概略構成図
【図２】第２実施形態に係る加熱処理装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
本発明に係る加熱処理装置の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。
本実施形態の加熱処理装置は、被処理物Ｗが投入される処理室１ａを有する加熱処理槽１と、当該処理室１ａとの間で循環ガスＧを循環させるガス循環路２と、循環ガスＧを加熱する加熱手段３とを備え、循環ガスＧを加熱手段３により加熱して処理室１ａに投入された被処理物Ｗの加熱処理を行うように構成されている。ここで、この加熱処理とは、被処理物Ｗを収容した処理室１ａに高温の循環ガスＧを通過させることで、当該被処理物Ｗを高温雰囲気中で加熱して乾燥あるいは滅菌する処理を言う。即ち、本実施形態の加熱処理装置は、使用済みの脱脂綿や包帯等の医療用廃棄物などを被処理物Ｗとして高温雰囲気中で加熱して当該廃棄物中に存在する病原菌などを死滅させる所謂乾熱滅菌処理を行うための乾熱滅菌装置として利用することができる。
【００１５】
加熱処理槽１は、耐熱性材料からなる筐体本体１ｄ、上蓋部１ｂ、及び側蓋部１ｃで構成される筐体を有しており、この筐体内に形成される処理室１ａに、被処理物Ｗを収容するかご状容器１ｆが配置されている。
筐体本体１ｄは、後述する上蓋部１ｂの変移により開閉される上面開口と後述する側蓋部１ｃの変移により開閉される側面開口とを有し、この上面開口を通じて処理室１ａに処理前の被処理物Ｗが投入され、一方側面開口を通じて処理室１ａから処理後の被処理物Ｗが払い出される。
【００１６】
上蓋部１ｂは、筐体本体１ｄの上面開口を覆う状態で配置されており、その上方開口の縁部に対しヒンジ１ｅを介して接続される。そして、図１において二点鎖線で示すように、ヒンジ１ｅを中心に上蓋部１ｂを上方に揺動変移させることで、筐体本体１ｄの上面開口が開放され、この上面開口を通じて処理室１ａに処理前の被処理物Ｗが投入される。
【００１７】
一方、側蓋部１ｃは、筐体本体１ｄの側面開口を覆う状態で配置されており、スライダ（図示省略）により筐体本体１ｄに対して近接及び離間する方向にスライド可能に支持されている。そして、図１において二点鎖線で示すように、側蓋部１ｃを筐体本体１ｄに対して離間させる方向（図１において左方向）にスライドさせることで、筐体本体１ｄの側面開口が開放され、この側面開口を通じて処理室１ａから外部に処理後の被処理物Ｗがかご状容器１ｆに収容された状態で回収される。
【００１８】
ガス循環路２は、両端部を加熱処理槽１の処理室１ａに接続する形態で配置された配管内の通路として設けられている。
また、このガス循環路２には循環ファン２ａが設けられており、この循環ファン２ａが作動されて、加熱処理槽１の処理室１ａとガス循環路２との間で循環ガスＧが循環する。
また、このガス循環路２において処理室１ａに流入する循環ガスＧが通流する部位には、当該循環ガスＧの温度を検出する温度センサ１０が設けられている。即ち、この温度センサ１０で検出される循環ガスＧの温度は処理室１ａの温度と略同じであることから、温度センサ１０で検出される温度を、処理室１ａの温度として認識することができる。
【００１９】
かかる加熱処理装置では、加熱処理において、高温の循環ガスＧが処理室１ａを通過することで処理室１ａに収容されている被処理物Ｗが加熱されるのであるが、その際に被処理物Ｗに含まれていた可燃性物質が加熱されることになる。そして、本実施形態の加熱処理装置では、このように循環ガスＧに可燃性物質が混入した場合でも、当該可燃性物質の発火を好適に防止するように構成されており、その構成について以下に説明する。
【００２０】
加熱手段３は、ガス循環路２における循環ファン２ａの上流側に配置され、当該ガス循環路２を通流する循環ガスＧを加熱する手段として構成されている。
更に、この加熱手段３は、燃料Ｆを燃焼させると共に当該燃焼により生成される燃焼排ガスＥをガス循環路２に供給するバーナＢで構成されている。
詳しくは、このバーナＢは、ガス循環路２に連通する燃焼室３ａと、当該燃焼室３ａに燃料Ｆと燃焼用空気Ａとの混合気を噴出させて燃焼させるバーナノズル３ｂとを備えて構成されており、この構成により、燃焼室３ａにおいて燃焼により生成された高温の燃焼排ガスＥがガス循環路２に供給されることになる。即ち、このバーナＢは、ガス循環路２内で燃焼を行う状態で配置されている。
また、このバーナＢには、バーナノズル３ｂへの燃料Ｆの供給量を調整可能な燃料調整弁３ｃと、バーナノズル３ｂへの燃焼用空気Ａの供給量を調整可能な空気調整弁３ｄとが設けられており、これら調整弁３ｃ、３ｄの開度が後述する燃焼制御手段２０により制御される。
更に、このバーナＢは、燃料Ｆの供給量に対する燃焼用空気Ａの供給量の割合が適宜制御されて、空燃比が略１（理論空気比）に設定されている。よって、ガス循環路２に供給される燃焼排ガスＥの酸素濃度は極めて低いものとなる。
また、燃料調整弁３ｃ及び空気調整弁３ｄの開度調整が行われることで、バーナノズル３ｂからの混合気の噴出量が調整される形態で、バーナＢの燃焼量が調整される。
【００２１】
よって、処理室１ａとガス循環路２との間を循環する循環ガスＧは、バーナＢから排出される燃焼排ガスＥで置換されて、高温且つ低酸素濃度の状態に維持されることになる。言い換えれば、高温且つ低酸素濃度の循環ガスＧが処理室１ａとガス循環路２との間を循環する形態で加熱処理が行われることになる。
よって、処理室１ａで加熱された被処理物Ｗに可燃性物質が存在した場合でも、その可燃性物質は常に低酸素濃度の雰囲気下に存在することになるので、当該可燃性物質の発火が好適に防止されることになる。
【００２２】
更に、ガス循環路２における加熱手段３よりも上流側には、外部に通じる排気通路５が接続されており、この排気通路５には、循環ガスＧを外部に強制的に排気する排気手段として排気ファン６が設けられており、この排気ファン６による排気量が後述する排気制御手段２１により制御される。そして、上記バーナＢからガス循環路２への燃焼排ガスＥが供給されるのと同時に、排気ファン６によりガス循環路２から循環ガスＧが外部に排気されることになる。
また、処理室１ａには、処理室１ａの内圧を計測する圧力センサ１１が設けられている。
【００２３】
ガス循環路２における加熱手段３よりも上流側、具体的には排気通路５との接続部と加熱手段３との間には、循環ガスＧを冷却するラジエター４が設けられている。かかるラジエター４は通常のガス・液熱交換器として構成されており、循環ガスＧを冷却水Ｃとの熱交換により冷却する。尚、ラジエター４に対する冷却水Ｃの供給量を調整する冷却水調整弁４ａが設けられており、この冷却水調整弁４ａの作動は後述する燃焼制御手段２０により制御される。
【００２４】
更に、この加熱処理装置には、コンピュータからなる制御装置（図示省略）が設けられており、この制御装置が所定のプログラムを実行することで機能する形態で、バーナＢの燃焼量を制御する燃焼制御手段２０、並びに排気ファン６による排気量を制御する排気制御手段２１が設けられており、以下にこれら制御手段の構成について説明する。
【００２５】
燃焼制御手段２０は、処理室１ａとガス循環路２との間でバーナＢで加熱された循環ガスＧを循環させて加熱処理を行っている際には、温度センサ１０で検出される処理室１ａの温度が、加熱処理に適した設定温度（例えば１８０℃〜１９０℃）に維持されるように、バーナＢの燃焼量を調整する。よって、加熱処理の開始時からの一定時間経過後において、循環ガスＧ及び被処理物Ｗが充分に加熱されている状態では、バーナＢの燃焼量が調整可能範囲の下限界である最小燃焼量に設定されることがある。
そして、燃焼制御手段２０は、このようにバーナＢの燃焼量を最小燃焼量に設定した状態において、バーナＢの燃焼を継続させながらラジエター４を作動させて処理室１ａの温度を設定温度以下とする燃焼維持制御を実行するように構成されている。
即ち、バーナＢの燃焼量を最小燃焼量に設定した状態において、温度センサ１０で検出される処理室１ａの温度が設定温度を超えようとする場合には、この燃焼維持制御が実行されて、冷却水調整弁４ａが開状態とされてラジエター４への冷却水Ｃの供給が開始する形態で、ラジエター４が作動し循環ガスＧの温度上昇が抑えられる。更に、冷却水調整弁４ａの開度が制御されて処理室１ａの温度が設定温度に維持されることで、バーナＢの最小燃焼量での燃焼が停止することなく継続することになる。
この燃焼維持制御が実行されることによって、バーナＢの燃焼停止に伴う循環ガスＧへの外気混入が回避され、循環ガスＧに対し常時燃焼排ガスＥが供給されることになる。従って、当該循環ガスＧは常時低酸素濃度に維持され、結果、可燃性物質の発火が好適に防止される。
【００２６】
更に、加熱処理を完了した後に、処理室１ａの温度を上記設定温度よりも低い温度（例えば１００℃）に低下させる際においても、上記燃焼維持制御が実行され、バーナＢの燃焼量が最小燃焼量に設定された状態で当該バーナＢの燃焼が継続されたまま、冷却水調整弁４ａの開度が制御されてラジエター４への冷却水Ｃの供給量が漸次増加する形態で、処理室１ａの温度が設定温度から低下するようになる。よって、このような処理後の温度低下時においても、循環ガスＧは常時低酸素濃度に維持されることになり、結果、可燃性物質の発火が好適に防止される。
【００２７】
一方、排気制御手段２１は、排気ファン６による排気量を制御して、処理室１ａの内圧を大気圧よりも僅かに低い設定圧力（例えば約−４５ＰａＧ）に維持するように構成されている。
即ち、上記燃焼制御手段２０によるバーナＢにおける燃焼量調整に伴い、ガス循環路２への燃焼排ガスＥの供給量が変動した場合でも、排気ファン６による排気量が適切にそれに追従する形態で制御されることになって、処理室１ａの内圧が設定圧力に維持されることになる。よって、処理室１ａの内圧の一時的な圧力低下に伴う循環ガスＧへの外気混入が回避されるので、循環ガスＧは常時低酸素濃度に維持され、結果、可燃性物質の発火が好適に防止される。
【００２８】
〔第２実施形態〕
本発明に係る加熱処理装置の第２実施形態について、図２に基づいて説明する。
尚、本第２実施形態の加熱処理装置は、バーナＢ’の配置構成に関して上述した第１実施形態と相違し、その他の構成に関して同第１実施形態と同様の構成を有する。以下、その相違する構成を中心に説明し、同様の構成については説明を割愛する場合がある。
【００２９】
本実施形態の加熱処理装置において、バーナＢ’の燃焼室３ａは、ガス循環路２に対して連通路３ｆを介して接続されており、この燃焼室３ａの連通路３ｆとの境界部には、耐熱性（例えばステンレス製）のフィルタ部材３ｅが介装されている。即ち、このバーナＢ’は、ガス循環路２にフィルタ部材３ｅを介して連通する燃焼室３ａ’で燃焼を行う状態で配置されており、この構成により、燃焼室３ａにおいて燃焼により生成された高温の燃焼排ガスＥは、フィルタ部材３ｅを介してガス循環路２に供給されることになる。
言い換えれば、上記第１実施形態のバーナＢでは、ガス循環路２の経路内に火炎を形成していたが、本第２実施形態のバーナＢ’では、ガス循環路２の経路内ではなく当該経路外に火炎を形成し、その火炎がガス循環路２に流入することを防止しながら生成された燃焼排ガスＥのみをガス循環路２に供給するものである。
よって、燃焼室３ａの火炎がガス循環路２へ流入することがフィルタ部材３ｅにより好適に防止されるので、ガス循環路２を通過する可燃性物質を含む被処理物Ｗが火炎に接触することが回避されるので、循環ガスＧに僅かな酸素が含まれていた場合でも、当該可燃性物質の火炎により着火が好適に防止されることになる。
【００３０】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、ガス循環路２に温度センサ１０を設け、この温度センサ１０の検出結果により処理室１ａの温度を認識したが、処理室１ａに直接温度センサ１０を設けて、処理室１ａの温度を直接検出するようにしても構わない。
【００３１】
（２）上記実施形態では、処理室１ａに圧力センサ１１を設け、排気制御手段２１による排気ファン６の排気量制御により、この圧力センサ１１で検出される処理室１ａの内圧を設定圧力に維持するように構成したが、別に、ガス循環路２に圧力センサ１１を設け、排気制御手段２１による排気ファン６の排気量制御により、この圧力センサ１１で検出されるガス循環路２の内圧を設定圧力に維持するように構成しても構わない。
【００３２】
（３）上記実施形態では、循環ガスＧを冷却する冷却手段として水冷式のラジエター４を設けたが、例えば空冷式の冷却手段を設けても構わない。また、バーナＢ、Ｂ’の燃焼量を最小燃焼量に設定した状態において、この冷却手段による循環ガスＧの冷却が必要なく、バーナＢ，Ｂ’の燃焼を継続することができる場合には、この冷却手段を省略しても構わない。
【００３３】
（４）上記実施形態では、バーナＢ、Ｂ’が燃料を理論空気比（略１）で燃焼させるように構成したが、循環ガスＧに供給される燃焼排ガスＥの酸素濃度を比較的低く維持して循環ガスＧに混入した可燃性物質の発火が問題にならない範囲内で、バーナＢ、Ｂ’の空気比を理論空気比よりも若干高めに設定しても構わない。例えば、バーナＢ、Ｂ’の空気比は１．１〜１．６の範囲内の理論空気比近傍で比較的低い空気比に設定することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、被処理物が投入される加熱処理槽と、当該加熱処理槽との間で循環ガスを循環させるガス循環路と、前記循環ガスを加熱する加熱手段とを備え、前記循環ガスを前記加熱手段により加熱して前記加熱処理槽に投入された被処理物の乾燥あるいは滅菌処理を行う加熱処理装置として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１        ：加熱処理槽
１ａ      ：処理室
２        ：ガス循環路
３        ：加熱手段
３ａ      ：燃焼室
４        ：ラジエター（冷却手段）
６        ：排気ファン（排気手段）
２０      ：燃焼制御手段
２１      ：排気制御手段
Ｂ、Ｂ’  ：バーナ
Ｅ        ：燃焼排ガス
Ｆ        ：燃料
Ｇ        ：循環ガス
Ｗ        ：被処理物
【図１】
2013204917.tif 000003
【図２】
2013204917.tif 000004