(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱水蒸気を発生させる過熱ヒーター（２０）と、この過熱ヒーター（２０）により発生した過熱水蒸気により熱処理を行う処理容器（１０）とを備えた過熱水蒸気処理炉であって、前記過熱ヒーター（２０）が前記処理容器（１０）内で螺旋状に屈曲して被処理体の収納部（Ｐ）を囲むと共に通電されて発熱することにより前記収納部（Ｐ）を加熱する管体であり、この管体内で過熱された過熱水蒸気（Ｖ）を前記収納部（Ｐ）に供給することを特徴とする過熱水蒸気処理炉。
【請求項２】
前記過熱ヒーター（２０）が前記管体を同方向に巻回させた一対の螺旋体（２０ａ、２０ｂ）であり、各螺旋体（２０ａ、２０ｂ）に加える過熱用の電流の向きを互いに異ならせてある請求項１に記載の過熱水蒸気処理炉。
【請求項３】
前記過熱ヒーター（２０）が前記管体の一端（２１）を前記処理容器（１０）に接続し、前記管体の他端（２３）に前記処理容器（１０）と絶縁された端子（２４ａ）を接続してある請求項１又は２に記載の過熱水蒸気処理炉。
【請求項４】
前記過熱ヒーター（２０）が上から下に向かって水蒸気を流通させる管体部分（２２）と、前記処理容器（１０）の下部から上方に向かって水蒸気を噴出する噴出口（２３）とを有している請求項１〜３のいずれかに記載の過熱水蒸気処理炉。
【請求項５】
被処理体の収納部（Ｐ）が前記管体に囲まれると共に駆動回転される筒状体（４２）であり、この筒状体（４２）内に前記過熱ヒーター（２０）からの過熱水蒸気を導入してある請求項１〜４のいずれかに記載の過熱水蒸気処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品加工、ゴミ焼却等を行うことの可能な過熱水蒸気処理炉に関するものである。さらに詳しくは、過熱水蒸気を発生させる過熱ヒーターと、この過熱ヒーターにより発生した過熱水蒸気により熱処理を行う処理容器とを備えた過熱水蒸気処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のような過熱水蒸気処理炉としては、例えば実開昭５７−９２７６３号、特開平３−８３５４７号、特開平６−９０６７７号公報に記載のものが知られている。これらはいずれも過熱炉外で過熱水蒸気を発生し、これを過熱炉に供給している。
【０００３】
しかし、一旦高温に過熱された過熱水蒸気であっても、過熱炉に供給した途端、放熱により過熱炉内の温度上昇は抑制され、十分な処理温度を得ることができなかった。また、上記第一の公報記載の技術では、過熱炉近傍に別途ヒーターを設けて温度制御を行っているが、電力が余分に必要でエネルギー効率がよいとはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の実状に鑑みて、本発明の目的は、処理容器内の温度を昇温させる際のエネルギー効率が良い過熱水蒸気処理炉を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る過熱水蒸気処理炉の特徴は、過熱水蒸気を発生させる過熱ヒーターと、この過熱ヒーターにより発生した過熱水蒸気により熱処理を行う処理容器とを備えた構成において、前記過熱ヒーターが前記処理容器内で螺旋状に屈曲して被処理体の収納部を囲むと共に通電されて発熱することにより前記収納部を加熱する管体であり、この管体内で過熱された過熱水蒸気を前記収納部に供給することにある。
【０００６】
前記管体を螺旋状に屈曲させるに際しては、前記過熱ヒーターが前記管体を同方向に巻回させた一対の螺旋体となるように構成し、各螺旋体に加える過熱用の電流の向きを互いに異ならせると、電磁波の発生を抑制できる。
以上
【０００７】
前記過熱ヒーターが前記管体の一端を前記処理容器に接続し、前記管体の他端に前記処理容器と絶縁された端子を接続してもよい。
【０００８】
前記過熱ヒーターが上から下に向かって水蒸気を流通させる管体部分と、前記処理容器の下部から上方に向かって水蒸気を噴出する噴出口とを有していれば、水蒸気を管体内に効率的に滞留させて過熱を十分に行うことができる。
【０００９】
被処理体の収納部が前記管体に囲まれると共に駆動回転される筒状体であり、この筒状体内に前記過熱ヒーターからの過熱水蒸気を導入してもよい。
【００１０】
【発明の効果】
このように、上記本発明に係る過熱水蒸気処理炉の特徴によれば、管体を処理容器内で屈曲させて被処理体の収納部を囲んだので、当該収納部が予熱された状態で過熱水蒸気を受け入れる。その結果、収納部を十分に過熱することができ、また、予熱に過熱ヒーター自身の熱を利用しているので、エネルギー効率も非常に良好となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下に示す発明の実施の形態の欄で明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
図２は、本発明に係る過熱水蒸気処理装置１のブロック図である。本発明の過熱水蒸気処理装置１は、食品の焼き加工、焙煎加工、工業製品の加工、ゴミの焼却、炭化加工等の用途に用いることができる。この過熱水蒸気処理装置１は、浄水導入管２から取り込んだ水をボイラ３で水蒸気とし、この水蒸気をヒーター２０で加熱することにより過熱水蒸気を発生させる。処理容器１０の中には被処理物が収納されており、この処理容器１０内にヒーター２０から過熱水蒸気を導入し、熱処理を行う。本発明ではヒーター２０が処理容器１０内に収納され、全体として過熱水蒸気処理炉４を構成する。
【００１２】
排気は高温排気処理装置６により処理されて不純物が取り除かれた状態で排気管８から排出される。但し、処理容器１０での処理温度が比較的低く排気にタール分等が多い場合は、処理容器１０の排気をさらに後過熱ヒーター５により過熱してタール分を分解させ、高温排気処理装置６による処理を行うことが望ましい。なお、ヒーター２０の加熱長さを十分とることによって、ボイラ３を省略することも可能である。
【００１３】
図１に示すように、処理容器１０は、円筒状の容器本体１１の上部に開閉自在な蓋体１２を嵌合させてあり、複数のボルト１３により閉じられる。容器本体１１上部のフランジ１１ａには網状容器１８の上部が係止し、この網状容器１８内部が被処理体の収納部Ｐとなる。容器本体１１の中央下部に位置する排出部２３から過熱水蒸気Ｖが上方に向かって収納部Ｐに供給される。また、処理に用いられた排気は排気管１４を介して外部に排出される。
【００１４】
ヒーター２０はステンレス製等により構成された管体を螺旋状に巻回したもので、導入部２１から取り込んだ水蒸気を螺旋部２２により過熱しながら下方に向かって誘導し、容器本体１１の下部中央に位置する排出部２３から過熱水蒸気Ｖを噴出する。螺旋部２２は網状容器１８の周りを取り囲み、螺旋部２２の熱は網状容器１８内の収納部Ｐに輻射される。
【００１５】
ヒーター２０の導入部２１側は容器本体１１に対して直接導電状態で取り付けられ、この導入部２１側がアースとなる。また、螺旋部２２は複数の碍子１５や下碍子１６により容器本体１１と絶縁された状態でその位置を固定される。端子ねじ２４ａは容器本体１１に形成した孔に筒碍子１７を介して挿通され、２つのナット２４ｂ、２４ｂに締め付けられて絶縁状態で容器本体１１に固定される。この電極２４の一端は端子板２４ｃにより排出部２３側と接続され、電源３０の陽極が端子ねじ２４ａを介して排出部２３に接続される。
【００１６】
図示省略するが、処理容器１０の周囲にはグラスウール等の断熱材料を巻き付けることが望ましい。また、容器本体１１は二重構造としても構わない。
【００１７】
例えば、ヒーター２０にステンレスの管体を使用した場合、電源３０としては数十ボルトの直流又は交流電源を用いればよい。２００〜３００Ａ等の大電流を通電させることで、少なくとも８００℃程度にまで収納部Ｐを昇温することができる。
【００１８】
ところで、ヒーター２０は螺旋部２２を有し、大電流を流すことにより強力な磁場が発生するので、シールドを施さねば電磁気障害の発生源となる。そこで、図３〜６に示すように、ヒーター２０として第一ヒーター２０ａ，第二ヒーター２０ｂという二つの同方向に巻回された螺旋体を組合せ、電源３０により互いに逆極性の電流を通電させることで逆磁場を発生させ、トータルの磁束を減少させることが可能である。なお、これらの図において、電源３０は極性の説明のために直流電源として表示するが、極性を逆に設定した交流電源を用いても勿論構わない。
【００１９】
図３では、第一ヒーター２０ａと第二ヒーター２０ｂとが上部の連結部２０ｃで結合されている。低温水蒸気は第一ヒーター２０ａの下部に位置する導入部２１から導入され、第二ヒーター２０ｂの下部に位置する排出部２３から上方に向かって過熱水蒸気を噴出する。電源３０は導入部２１，排出部２３間に接続される。図４におけるヒーター２０は図３と同様であるが、電源３０、３０をそれぞれ導入部２１と連結部２０ｃ間、及び排出部２３と連結部２０ｃ間に接続している点が異なる。
【００２０】
図５では、第一ヒーター２０ａと第二ヒーター２０ｂとが並行に巻回され、低温水蒸気は双方の上部に位置する導入部２１、２１からそれぞれ導入され、双方の下部に位置する排出部２３，２３からそれぞれ上方に向かって過熱水蒸気を噴出する。第一ヒーター２０ａ、第二ヒーター２０ｂそれぞれの導入部２１，２１と排出部２３，２３間には互いに逆極性の関係で電源３０，３０が接続される。図６におけるヒーター２０は図５と同様であるが、排出部２３，２３同士を短絡部３１で導通し、電源３０をそれぞれの導入部２１，２１間に接続している点が異なる。
【００２１】
次に、過熱水蒸気処理炉４の異なる実施形態として、図７を参照しながら焙煎機４０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材については同様の符号を付してある。
【００２２】
本実施形態の焙煎機４０は、例えばコーヒー豆を焙煎するものであって、外容器４１内にヒーター２０が収納され、さらにそのヒーター２０の螺旋部２２内に回転する内容器４２が収納されている。内容器４２は両端の軸受４３ａ，４３ａで外容器４１に支持され、軸４３周りで回転する。軸４３はモーター４５によりチエン４６を介して駆動回転される。
【００２３】
本実施形態のヒーター２０では、下方に位置する導入部２１から低温水蒸気が導入され、螺旋部２２を上方に向かって通過しながら昇温し、排出部２３から図示省略する回転継手を介して中筒４４内に導入される。中筒４４は内容器４２を貫通し、多数の小孔４４ａから供給された過熱水蒸気を内容器４２内の収納部Ｐに噴出し、蒸気加工を行う。内容器４２内には複数の羽４２ａが突出し、収納部Ｐ内のコーヒー豆等を攪拌する。なお、使用に際しては、焙煎機４０全体が傾斜状態で回転動作を行うこととなる。本装置はコーヒー豆以外の焙煎や、その他工業製品の過熱水蒸気処理にも用いることができる。
【００２４】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。
上記実施形態では、ヒーター２０を構成する管体を螺旋状に巻回させることで、収納部Ｐを囲むように構成した。しかし、ヒーター２０の管体を上下や左右に蛇行させて収納部Ｐをヒーター２０により囲んでも構わない。但し、処理容器１０内の水平方向に対する温度分布を均質にする点で、螺旋状の管体配置が優れている。
【００２５】
上記実施形態では、ヒーター２０の管体としてステンレス等を用いた。しかし、ヒーター２０の管体としては電気抵抗発熱体に用いられるような抵抗値の高い部材を用いても良く、この場合、電源３０として１００Ｖ、２００Ｖ等の商用電源を使用することも可能である。
【００２６】
上記実施形態では、ヒーター２０に排出部２３を一つのみ設けた。しかし、排出部２３は複数あってもよく、ヒーター２０の構成により適宜変更が可能である。
【００２７】
なお、上記各実施形態は相互に組み合わせて実施することができる。また、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】過熱水蒸気処理炉における処理容器の断面図である。
【図２】過熱水蒸気処理装置のブロック図である。
【図３】過熱ヒーターの第一の別実施形態を示す斜視図である。
【図４】過熱ヒーターの第二の別実施形態を示す斜視図である。
【図５】過熱ヒーターの第三の別実施形態を示す斜視図である。
【図６】過熱ヒーターの第四の別実施形態を示す斜視図である。
【図７】過熱水蒸気処理炉の別実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１      過熱水蒸気処理装置
２      浄水導入管
３      ボイラ
４      過熱水蒸気処理炉
５      後過熱ヒーター
６      高温排気処理装置
８      排気管
１０      処理容器
１１      容器本体
１１ａ    フランジ
１２      蓋体
１３      ボルト
１４      排気管
１５      碍子
１６      下碍子
１７      筒碍子
１８      網状容器
２０      ヒーター
２０ａ、ｂ  第一、第二ヒーター
２０ｃ    連結部
２１      導入部
２２      螺旋部
２３      排出部
２４      電極
２４ａ    端子ねじ
２４ｂ    ナット
２４ｃ    端子板
３０      電源
３１      短絡部
４０      焙煎機
４１      外容器
４２      内容器
４２ａ    羽根
４３      軸
４３ａ    軸受
４４      中筒
４４ａ    小孔
４５      モーター
４６      チエン
Ｅ        アース
Ｐ        収納部
【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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