(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽と、前記処理槽内に設けられ、周面が共に通気性を有する外筒と内筒の２重筒で構成され、前記内筒は前記外筒の中心部に底部を貫通して固定的に配設され、前記外筒の底面、前記内筒の上面及び前記外筒の底部から外部に露出した内筒部分を気密性の壁面で構成した処理容器と、前記外筒と内筒で囲まれた領域であって被処理材料を充填する材料充填領域と、前記内筒の内側に形成され、前記材料充填領域に充填された被処理材料を通過した水蒸気が排出される蒸気排出領域と、前記内筒の上端に覆い被さるキャップ部と、前記被処理材料の上面を押える蓋部とを有し、前記材料充填領域に充填した前記被処理材料を上から自重で押える押え蓋と、前記処理槽内の前記処理容器の周囲に加熱用の水蒸気を導入する蒸気導入配管と、前記蒸気排出領域から水蒸気を連続的に排出する蒸気排出配管とを備え、前記水蒸気による高温湿熱処理で前記被処理材料の容積が減ると、前記蓋部が前記被処理材料の上面に追随して降下するとともに、前記キャップ部が前記内筒の前記被処理材料の上面から突出した部分に覆い被さりながら降下するようにし、前記押え蓋によって前記被処理材料を通過してない水蒸気が前記内筒内の蒸気排出領域に流入しないようにしたことを特徴とする高温湿熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水蒸気を加熱手段として用いてバイオマス廃棄物やプラスチック類等の被処理材料を高温湿熱処理する高温湿熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品関連工場、各種醸造工場あるいは農業や漁業や農水産物関連企業等からでるバイオマス廃棄物の再利用は時代の要請である。バイオマス原料に関してはこれらの原料を一般に１８０℃以上の水蒸気を用いて加熱する高温湿熱処理をすることで短時間に加水分解反応或いは酸化反応等による改質が生じると言われている。例えば、植物系のバイオマス原料を例にとれば、この処理により植物性繊維素（セルロース）の糖化が生じる。この糖化改質したものは自然発酵しやすく肥料や飼料として有効なものになる。
【０００３】
また、化学合成品であるプラスチック類等の廃棄物の減容処理や更に再利用についても同様であり、高温湿熱処理により加水分解が生じるものがあり、その場合には、元々のプラスチック原料である高分子化合物のモノマー乃至はオリゴマーとして回収できるためケミカルリサイクルやサーモリサイクルが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様に、各種の廃棄物原料にとって水蒸気を用いる高温湿熱処理は再利用を図るために極めて有効な手段であるが、これまでこの高温湿熱処理を合理的に行える方法と装置が無かった。
【０００５】
この水蒸気による高温湿熱処理にとって、極めて重要な点は処理時間を短縮することである。処理時間を短縮することは、生産性の向上やエネルギーコストの低廉化の点で有効である。また、処理時間が長くなると分解や改質が過剰に行われたり、焦げ臭が発生したりする。また、水蒸気を用いて加熱する高温湿熱処理においては、被処理材料の加熱が伝熱作用により外層部から進行するため、被処理材料を均一に加熱することが難しかった。即ち、被処理材料の外層部分は過分解や焦げが生じ易く、被処理材料の内層部分は分解や改質が不十分である場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、短時間でかつ均一に高温湿熱処理を行う高温湿熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の高温湿熱処理装置は、処理槽と、前記処理槽内に設けられ、周面が共に通気性を有する外筒と内筒の２重筒で構成され、前記内筒は前記外筒の中心部に底部を貫通して固定的に配設され、前記外筒の底面、前記内筒の上面及び前記外筒の底部から外部に露出した内筒部分を気密性の壁面で構成した処理容器と、前記外筒と内筒で囲まれた領域であって被処理材料を充填する材料充填領域と、前記内筒の内側に形成され、前記材料充填領域に充填された被処理材料を通過した水蒸気が排出される蒸気排出領域と、前記内筒の上端に覆い被さるキャップ部と、前記被処理材料の上面を押える蓋部とを有し、前記材料充填領域に充填した前記被処理材料を上から自重で押える押え蓋と、前記処理槽内の前記処理容器の周囲に加熱用の水蒸気を導入する蒸気導入配管と、前記蒸気排出領域から水蒸気を連続的に排出する蒸気排出配管とを備え、前記水蒸気による高温湿熱処理で前記被処理材料の容積が減ると、前記蓋部が前記被処理材料の上面に追随して降下するとともに、前記キャップ部が前記内筒の前記被処理材料の上面から突出した部分に覆い被さりながら降下するようにし、前記押え蓋によって前記被処理材料を通過してない水蒸気が前記内筒内の蒸気排出領域に流入しないようにしたことを特徴とする。
【０００８】
なお、被処理材料には、建築廃材や間伐材等の粉砕木材、木材チップ、大鋸屑、粉砕古紙、植物系繊維、籾殻や、これらの幾つかを配合した複合材料が含まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る高温湿熱処理装置を図面に基づいて説明する。
【００１０】
この高温湿熱処理装置を示す図１において、１は水蒸気加熱処理槽としての処理槽、２は被処理材料８を充填する処理容器、３は蒸気導入配管、４は蒸気排出配管である。
【００１１】
この高温湿熱処理装置は、被処理材料８を充填した処理容器２を処理槽１内に載置し、蒸気導入配管３から高温高圧に加熱した水蒸気を処理槽１に供給するとともに、被処理材料８に水蒸気を通過させ、被処理材料８を通過した水蒸気を蒸気排出配管４を通して連続的に排出する。このように高温高圧に加熱した水蒸気を連続的に被処理材料８に通過させることにより、被処理材料８に対して早期かつ均一に高温湿熱処理を行っている。以下、この高温湿熱処理装置を詳細に説明する。
【００１２】
処理槽1は、図１に示すように、略円筒形状の容器を縦置きに設置したもので、上面に開閉可能な蓋11を取り付けたものである。
【００１３】
処理槽1の底部には蒸気排出配管4の接続部27と、処理槽１の底部に溜まった水を排出するドレン管13が取り付けてある。蒸気排出配管4の接続部27は、処理槽１の底部の真中に立設しており、処理槽１の底部の内側面と蒸気排出配管４の接続部27の外側面との間に半径方向に延在したリブ12で支持されている。
【００１４】
処理槽１の上部には、圧力計15と安全弁16とドレン管17を備え、処理槽1内が所定の圧力以上になったときに、安全弁16を開放して処理槽1を減圧する安全装置18が配設されている。処理槽１には蒸気導入配管3が接続されて高温高圧の加熱用の水蒸気が導入されるようになっている。
【００１５】
処理容器2は、被処理材料８を充填する容器であって、処理槽1の上部の蓋11を開けて、処理槽1の上部からクレーン（図示省略）で吊上げて処理槽1へ出し入れするようになっている。
【００１６】
処理容器2は有底円筒形状の外筒21と、外筒21の中心部に底部を貫通して固定的に配設した内筒22を備えた２重筒で構成されている。外筒21と内筒22の周面21a、22aは共に、通気性を有する壁面で構成されている。かかる周面21a、22aは、例えば、被処理材料８が漏れない程度の大きさの通気孔が多数形成されたパンチングメタルプレートで構成することができる。外筒21の底面21b、内筒22の上面22b及び内筒22の外筒21の外部に露出している部分22cは、気密性のある壁面で構成されている。処理容器２の外筒21と内筒22で囲まれた領域は被処理材料８を充填する充填領域23になり、内筒22の内側の領域は、充填領域23に充填された被処理材料８を通過した水蒸気が排出される蒸気排出領域24になる。
【００１７】
処理容器2には、充填領域23に充填した被処理材料8を上から自重で押える押え蓋25が、被処理材料8を充填した後で載せされる。押え蓋25は、内筒22に覆い被さるキャップ部25aと、被処理材料８の上面を押える蓋部25bとを備えている。高温湿熱処理で被処理材料8の容積が減ると、蓋部25bが被処理材料８の上面に追随して降下するとともに、キャップ部25aが内筒22の被処理材料８の上面から突出した部分に覆い被さりながら降下するようになっている。この押え蓋25により、被処理材料8を通過してない水蒸気が内筒22内の蒸気排出領域24に流入しないようになっている。
【００１８】
処理容器2の内筒22の底部には、処理槽１の底面に配設された蒸気排出配管4の接続部27に接続するための接続部26が構成されている。内筒22の接続部26は、蒸気排出配管４の接続部27と一対の構造であって、気密性を確保した状態で水蒸気の排気を行うことができる構造になっている。
【００１９】
例えば、内筒22の接続部26と蒸気排出配管４の接続部27は、それぞれ対面状態で合致するフランジ26a、27aを形成すると共に、両者のフランジ26a、27aの接合面にそれぞれシール部材28を装着した構造になっている。処理容器２は、処理槽１に収容する際に、蒸気排出配管４の接続部27に内筒22の接続部26を押し付けた状態で固定することにより、処理容器２の内筒22と蒸気排出配管４を気密性を確保した状態で接続している。
【００２０】
蒸気導入配管３は、高温高圧の水蒸気の供給源（図示省略）から、処理槽１内に高温高圧の水蒸気を導入する配管であって、圧力計31と、手動弁32と、自動弁33と、制御装置34とを備えている。圧力計31は処理槽１に導入する水蒸気の圧力を測定するためのものである。手動弁32は水蒸気の導入量を手動調節するためのものである。自動弁33は、高温湿熱処理工程中に水蒸気の導入量を自動調節するためのものである。制御装置34は処理槽１内に取り付けたセンサ（温度センサ）35で温度を測定し、処理槽１内の温度が所定の温度になるように、自動弁33の開放量を調節するものである。なお、制御装置は34は、上記のように処理槽１内の温度を基に水蒸気の供給量を調節するものでもよいが、処理槽１内に圧力センサを取り付けて、処理槽１内の圧力が所定の圧力になるように、自動弁33の開放量を調節して水蒸気の供給量を調節するようにしてもよい。また、温度による制御と圧力による制御を併用して、温度と圧力の両方を基に自動弁33の開放量を調節して水蒸気の供給量を調節するようにしてもよい。なお、蒸気導入配管3は処理槽1内に水蒸気を拡散供給できるようになっている。
【００２１】
蒸気排出配管４は、上述したように、処理槽１内において、処理容器２の内筒22の接続部26に接続される接続部27が配設されており、この接続部27から処理槽１の外部に水蒸気を連続的に排出する配管である。蒸気排出配管４には、温度センサ41と、自動弁42と、手動弁43と、熱交換器44が取り付けてある。温度センサ41は蒸気排出配管４内の温度を測定するものである。自動弁42は、高温湿熱処理工程中に水蒸気を自動的に排出するためのものである。手動弁43は水蒸気の排出量を手動調節するためのものである。熱交換器44は冷却水が流れる冷却水配管45を備えており、蒸気排出配管4を通って排出される水蒸気と冷却水配管45を流れる冷却水との間で熱交換を行い水蒸気を水に変換して排出するものである。
【００２２】
以下、この高温湿熱処理装置の使用方法を説明する。
【００２３】
まず、材料充填工程において、処理槽１の上部の蓋11を開けて処理容器２を取り出し、処理容器２の充填領域23に被処理材料８を充填し、図１に示すように、処理容器２を処理槽１に戻して蓋11を閉じる。
【００２４】
次に、高温湿熱処理工程に移行する。高温湿熱処理工程では蒸気導入配管３より処理槽１内に高温高圧の加熱用の水蒸気を導入すると共に、蒸気排出配管４から水蒸気を排出し、処理槽１内の水蒸気の温度が所定の加熱温度になるように、制御装置34で水蒸気の供給量を調節しながら行う。
【００２５】
この時、高温高圧の水蒸気が導入される処理槽１内は蒸気排出配管４内よりも圧力が高くなっている。この差分圧力により、処理槽１内の水蒸気は、処理容器の外側から処理容器２内の外筒21と内筒22の間の充填領域23に充填された被処理材料８を通過して、内筒22の内側の蒸気排出領域24に排出され、蒸気排出領域24から蒸気排出配管４に流れて蒸気排出配管４を通って外部に排出されるようになる。即ち、蒸気導入配管３から導入され、処理容器２の充填領域23の外周側から被処理材料８を通過して、充填領域23の内周側の蒸気排出配管４に排出される水蒸気の流路が形成され、加熱用の水蒸気が連続的にどんどん被処理材料８を通過していく。これにより、処理容器２の充填領域23に充填された被処理材料８全体に早期かつ均一高温湿熱処理が施される。
【００２６】
また、処理槽１に取り付けた温度センサ35と蒸気排出配管４に取り付けた温度センサ41により、処理槽１内の水蒸気の温度と蒸気排出配管４内の水蒸気の温度をそれぞれ比較測定することができる。この処理槽１内の水蒸気の温度と蒸気排出配管４内の水蒸気の温度が略同じ温度になれば、被処理材料８を通過する際に水蒸気の熱エネルギが減少しないことになるから、被処理材料８が均一に所定の温度に加熱されたことになる。したがって、この処理槽１内の水蒸気の温度と蒸気排出配管４内の水蒸気の温度が略同じ温度になった段階で、高温湿熱状態を確認できるから、適切な高温室熱処理が可能になる。
【００２７】
この装置によれば、被処理材料8を早期かつ均一に高温湿熱処理を施すことができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態に係る高温湿熱処理装置について説明したが、被処理材料８が粘土状や微粉末状など水蒸気が通気し難い状態のものである場合には、被処理材料８に通気性改善材料を配合して、被処理材料８の通気性を改善すると良い。通気性改善材料には、例えば、大鋸屑や、被処理材料と同じ材料で粒状になっているもの等が含まれる。被処理材料８に通気性改善材料を配合することにより、被処理材料８に水蒸気が通過し易い状態になり、被処理材料８の早期かつ均一な高温室熱処理が可能になる。
【００２９】
次に、本発明の参考例１に係る高温湿熱処理装置を説明する。
【００３０】
この高温湿熱処理装置を示す図２において、51は水蒸気加熱処理槽としての処理槽、52は成形用金型としての処理容器、53は蒸気導入配管、54は蒸気排出配管である。
【００３１】
処理槽51は、図３に示すように、略円筒形状の容器を縦置きに設置したもので、上面に開閉可能な蓋61を取り付けたものである。処理槽51には、所定の高さに処理容器52を載置する載置部62がある。処理槽51の載置部62よりも上側の領域には、蒸気導入配管53から高温高圧に加熱された水蒸気が供給されるようになっており、処理槽51の底部には蒸気排出配管54の水蒸気流入口63が設けてある。また、処理槽51の上部には、圧力計65と安全弁66とドレン管67を備え、処理槽51内が所定の圧力以上になったときに、安全弁66を開放して処理槽51を減圧する安全装置68が配設されている。
【００３２】
処理容器52は、被処理材料８を充填するための容器で、処理槽51内の載置部62に載置される。処理容器52は、処理槽51の上部の蓋61を開けて、処理槽51の上部からクレーン（図示省略）で吊上げて処理槽51内に出し入れできるようになっている。
【００３３】
処理容器52の底面は、通気性を有する仕切板69になっている。処理容器52を載置する処理槽51の載置部62は、中央に開口部62aが形成された円盤状の部材で、処理槽51内の所定の高さの位置に配設されている。処理容器52が処理槽51の載置部62に載置されると、処理槽51の載置部62と処理容器52の仕切板69により処理槽51が上下に仕切られるようになっている。この処理容器52の仕切板69より上の領域は被処理材料８の充填領域52aになり、処理槽１の処理槽51の載置部62と処理容器52の仕切板69より下側の領域は、蒸気排出領域51aになる。
【００３４】
蒸気導入配管53は、高温高圧の水蒸気の供給源（図示省略）から、処理槽51内に高温高圧の水蒸気を導入する配管であって、実施形態の蒸気導入配管３と同様に、圧力計71と、手動弁72と、自動弁73と、制御装置74と、センサ（温度センサ）75を備えている。蒸気導入配管53の機能は、実施形態の蒸気導入配管３と同じであるので重複する説明を省略する。
【００３５】
蒸気排出配管54は、上述したように、処理槽51の底部に水蒸気流入口63が設けてあり、この水蒸気流入口63から処理槽51の外部に水蒸気を排出する配管が配設されている。蒸気排出配管54には、実施形態の蒸気排出配管4と同様に、温度センサ81と、自動弁82と、手動弁83と、熱交換器84と、冷却水配管85が取り付けてある。蒸気排出配管54の機能は、実施形態の蒸気排出配管４と同じであるので重複する説明を省略する。また、この実施形態では、蒸気排出配管54に処理槽51の底部に溜まった水を排出するドレン管86が取り付けてある。
【００３６】
以下、この高温湿熱処理装置の使用方法を説明する。
【００３７】
まず、材料充填工程において、処理槽51の上部の蓋61を開けて処理容器52を取り出す。そして、処理容器52に被処理材料８を充填し、図3に示すように、処理容器52を処理槽51に戻して蓋61を閉じる。
【００３８】
次に、高温湿熱処理工程に移行する。高温湿熱処理工程では、実施形態の高温湿熱処理装置と同様に、蒸気導入配管53より処理槽１内に高温高圧の加熱用の水蒸気を導入すると共に、蒸気排出配管54から水蒸気を排出し、処理槽51内の水蒸気の温度が所定の加熱温度になるように、制御装置74で水蒸気の供給量を調節しながら行う。
【００３９】
この時、高温高圧の水蒸気が導入される処理槽51内は蒸気排出配管54内よりも圧力が高くなっている。この差分圧力により、処理槽１内の水蒸気は、処理容器52の上側から処理容器52内に充填された被処理材料８を通過して、処理容器52の下側の蒸気排出領域51aに排出され、蒸気排出領域51aから蒸気排出配管54に流れて蒸気排出配管54を通って外部に排出されるようになる。即ち、蒸気導入配管53から導入され、処理容器52内に充填された被処理材料８を通過して、処理容器52の下側の蒸気排出領域51aから蒸気排出配管54に排出される水蒸気の流路が形成され、加熱用の水蒸気が連続的にどんどん被処理材料８を通過していく。これにより、処理容器52内に充填された被処理材料８全体に早期かつ均一に高温湿熱処理が施されるようになっている。
【００４０】
また、実施形態の高温湿熱処理装置と同様、処理槽51に取り付けた温度センサ75と蒸気排出配管54に取り付けた温度センサ81により、処理槽51内の水蒸気の温度と蒸気排出配管54内の水蒸気の温度をそれぞれ比較測定することができる。この処理槽51内の水蒸気の温度と蒸気排出配管54内の水蒸気の温度が略同じ温度になれば、被処理材料８を通過する際に水蒸気の熱エネルギが減少しないことになるから、被処理材料８が均一に所定の温度に加熱されたことになる。
【００４１】
この装置によれば、被処理材料を早期かつ均一に高温湿熱処理をすることができる。
【００４２】
以上、本発明の参考例１に係る高温湿熱処理装置について説明したが、実施形態の高温湿熱処理装置と同様、被処理材料８が、粘土状等の水蒸気が通気し難い状態のものである場合は、被処理材料８に通気性改善材料を配合して、被処理材料８の通気性を改善すると良い。
【００４３】
次に、本発明の参考例２に係る高温湿熱処理装置を説明する。
【００４４】
この高温湿熱処理装置を示す図３において、101は水蒸気加熱処理槽としての処理槽、103は蒸気導入配管、104は蒸気排出配管である。
【００４５】
処理槽101は、図３に示すように、略円筒形状の容器を縦置きに設置したもので、上部と底部にそれぞれ開閉可能な蓋111、112が取り付けられている。底部の蓋112の内面には、通気性を有する仕切板113が配設してある。処理槽101は、底部の蓋112を閉じた状態において、仕切板113の上側が被処理材料８を充填する充填領域114になり、仕切板113の下側が蒸気排出領域115になる。この高温湿熱処理装置は、処理容器が無く、処理槽101の上部の蓋111を開けて、処理槽101内に被処理材料8を直に充填するようになっている。
【００４６】
処理槽101の底部には蒸気排出配管104の水蒸気流入口116が設けてあり、処理槽101の上部には、圧力計117と安全弁118とドレン管119を備え、処理槽101内が所定の圧力以上になったときに、安全弁118を開放して処理槽101を減圧する安全装置120が配設されている。
【００４７】
蒸気導入配管103は、高温高圧の水蒸気の供給源（図示省略）から、処理槽101内に高温高圧の水蒸気を導入する配管であって、実施形態の蒸気導入配管３と同様に、圧力計121と、手動弁122と、自動弁123と、制御装置124と、センサ（温度センサ）125を備えている。蒸気導入配管103の機能は、実施形態の蒸気導入配管103と同じであるので重複する説明を省略する。
【００４８】
蒸気排出配管104は、上述したように、処理槽101の底部に水蒸気流入口116が設けてあり、この水蒸気流入口116から処理槽101の外部に水蒸気を排出する配管が配設されている。蒸気排出配管104には、実施形態の蒸気排出配管4と同様に、温度センサ131と、自動弁132と、手動弁133と、熱交換器134と、冷却水配管135が取り付けてある。蒸気排出配管104の機能は、実施形態の蒸気排出配管４と同じであるので重複する説明を省略する。また、この実施形態では、処理槽101の底部が蓋112になっており、開閉可能な状態になっているので、蓋112の開閉を妨げないように、蒸気排出配管104は処理槽101の底部の蓋112に接続する部分104aが蛇腹状の変形可能な配管になっている。
【００４９】
以下、この高温湿熱処理装置の使用方法を説明する。
【００５０】
まず、材料充填工程において、処理槽101の上部の蓋111を開けて、図3に示すように、処理槽101に所定の高さまで被処理材料８を充填して蓋111を閉じる。
【００５１】
次に、高温湿熱処理工程に移行する。高温湿熱処理工程では、実施形態の高温湿熱処理装置と同様に、蒸気導入配管103より処理槽101内に高温高圧に加熱した水蒸気を導入すると共に、蒸気排出配管104から水蒸気を排出し、処理槽101内の水蒸気の温度が所定の加熱温度になるように、制御装置124で水蒸気の供給量を調節しながら行う。
【００５２】
この時、高温高圧の水蒸気が導入される処理槽101の上側の領域は蒸気排出配管104内よりも圧力が高くなっている。この差分圧力により、処理槽101内の水蒸気は、処理槽101内に充填された被処理材料８を通過して、処理槽101の下側の蒸気排出領域115に排出され、蒸気排出配管104を通って外部に排出されるようになる。即ち、蒸気導入配管103から導入され、処理槽101内に充填された被処理材料８を通過して、処理槽101の下側の蒸気排出領域115から蒸気排出配管104に排出される水蒸気の流路が形成され、加熱用の水蒸気が連続的にどんどん被処理材料８を通過していく。これにより、処理槽101内に充填された被処理材料８全体に早期かつ均一に高温湿熱処理が施される。
【００５３】
また、実施形態の高温湿熱処理装置と同様、処理槽101に取り付けた温度センサ125と蒸気排出配管104に取り付けた温度センサ131により、処理槽101内の水蒸気の温度と蒸気排出配管104内の水蒸気の温度をそれぞれ比較測定することができる。この処理槽101内の水蒸気の温度と蒸気排出配管10４内の水蒸気の温度が略同じ温度になれば、被処理材料８を通過する際に水蒸気の熱エネルギが減少しないことになるから、被処理材料８が均一に所定の温度に加熱されたことになる。
【００５４】
被処理材料８は、高温湿熱処理が完了した後、処理槽101の下側の蓋112を開けて、処理槽101の下側から取り出せるようになっている。
【００５５】
この装置によれば、被処理材料を早期かつ均一に高温湿熱処理をすることができる。
【００５６】
以上、本発明の参考例２に係る高温湿熱処理装置について説明したが、実施形態の高温湿熱処理装置と同様、被処理材料８が、粘土状等で水蒸気が通気し難い状態のものである場合は、被処理材料８に通気性改善材料を配合して、通気性を改善すると良い。
【００５７】
次に、本発明の参考例３に係る高温湿熱処理装置を説明する。
【００５８】
この高温湿熱処理装置を示す図４において、151は水蒸気加熱処理槽としての処理槽、152は被処理材料８を充填する処理容器、153は蒸気導入配管、154は蒸気排出配管である。
【００５９】
処理槽151は、図１に示すように、略円筒形状の容器を横置きに設置したもので、図中左側の側面に開閉可能な蓋161を取り付け、処理槽151の底に長手方向にローラ162のついたレール163を配設している。レール163は、処理容器152を載置するものであって、処理容器152をレール163に沿って移動させ、処理槽151の図中左側の側面から出し入れすることを容易にするものである。
【００６０】
処理槽151内において、処理容器152が収容される領域の外側には、長手方向に多数の噴霧孔164aが形成された噴霧配管164が処理槽151の長手方向に延在している。
【００６１】
処理槽151の上部には、圧力計165と安全弁166を備え、処理槽151が所定の圧力以上になったときに、安全弁166を開放して処理槽151を減圧する安全装置167が配設されている。また、処理槽151の下部にはドレン管168が設置されており、処理槽151の下部に溜まった水を排出するようになっている。また、処理槽151の右側面には蒸気排出配管154の接続部174が設置されている。
【００６２】
次に、処理容器152は、被処理材料８の圧密固定処理を行うための成形用金型で、処理槽151のレール163上に載置されて処理槽151の左側の側面から出し入れが可能な状態になっている。
【００６３】
処理容器152の底面よりも所定の高さの位置には、通気性を有する仕切板171が配設されている。
【００６４】
仕切板171の上側の領域は被処理材料８を充填する充填領域になり、仕切板171の下側の空間は水蒸気の排出流路172になる。排出流路172の図中右側の側面には、蒸気排出配管154に接続するための接続部173が設けてある。排出流路172の接続部173は蒸気排出配管154の接続部174と一対の構造であって、気密性を確保した状態で水蒸気の排気を行うことができる構造になっている。
【００６５】
例えば、排出流路172の接続部173と蒸気排出配管154の接続部174は、それぞれ対面状態で合致するフランジ173a、174aを形成すると共に、両者のフランジ173a、174aの接合面にそれぞれシール部材175を装着した構造とし、処理容器152を処理槽151のレール163に沿って図中右側に移動させ、蒸気排出配管154の接続部174に排出流路172の接続部173を押し付けた状態で処理容器152を固定することにより、気密性を確保した状態で処理容器152の排出流路172と蒸気排出配管154を接続する構造にすることができる。
【００６６】
蒸気導入配管153は、高温高圧の水蒸気の供給源（図示省略）から、処理槽151内に高温高圧の水蒸気を導入する配管であって、実施形態の蒸気導入配管３と同様に、圧力計181と、手動弁182と、自動弁183と、制御装置184とを備えている。蒸気導入配管153の機能は、実施形態の蒸気導入配管３と同じであるので重複する説明を省略する。
【００６７】
蒸気排出配管154は、上述したように、処理槽151内において、処理容器152の排出流路172の接続部173に接続される接続部174が配設されており、この接続部174から処理槽151の外部に水蒸気を排出する配管である。蒸気排出配管154には、実施形態の蒸気排出配管4と同様に、温度センサ191と、自動弁192と、手動弁193と、熱交換器194が取り付けてある。蒸気排出配管154の機能は、実施形態の蒸気排出配管４と同じであるので重複する説明を省略する。
【００６８】
以下、この高温湿熱処理装置の使用方法を説明する。
【００６９】
まず、材料充填工程において、処理槽151の左側の蓋161を開けて処理容器152を取り出し、処理容器152に被処理材料８を充填し、図１に示すように、処理容器152を処理槽151に戻して蓋161を閉じる。
【００７０】
次に、高温湿熱処理工程に移行する。高温湿熱処理工程では、蒸気導入配管153より高温高圧の加熱用の水蒸気を導入すると共に、蒸気排出配管154から水蒸気を排出し、処理槽151内の温度が所定の加熱温度になるように、制御装置184で蒸気導入配管153から導入する水蒸気の導入量と蒸気排出配管154から排出する水蒸気の排出量を調節しながら行う。
【００７１】
この時、高温高圧の水蒸気が導入される処理槽151内は蒸気排出配管154内よりも圧力が高くなっている。この差分圧力により、処理槽151内の水蒸気は、処理容器152内の被処理材料８を通過して、処理容器152の排出流路172に流出し、蒸気排出配管154を通って外部に排出されるようになる。即ち、蒸気導入配管153から導入され、被処理材料８を通過して蒸気排出配管154から排出される水蒸気の流路が形成され、水蒸気が連続的にどんどん被処理材料８を通過していくので、処理容器152内の被処理材料８全体が早期かつ均一に軟化温度に加熱される。
【００７２】
また、処理槽151に取り付けた温度センサ185と蒸気排出配管154に取り付けた温度センサ191により、処理槽151内の温度と蒸気排出配管154内の温度をそれぞれ比較測定することができる。この処理槽151内の温度と蒸気排出配管154内の温度が略同じ温度になれば、被処理材料８を通過する際に水蒸気の熱エネルギが減少しないことになるから、被処理材料８が均一に軟化温度に加熱されたことになる。
【００７３】
以上、本発明の参考例３に係る高温湿熱処理装置について説明したが、実施形態の高温湿熱処理装置と同様、被処理材料８が、粘土状等で水蒸気が通気し難い状態のものである場合は、被処理材料８に通気性改善材料を配合して、通気性を改善すると良い。
【００７４】
以上、本発明に係る高温湿熱処理装置についての実施の形態を例示したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１に記載の高温湿熱処理装置は、前記水蒸気による高温湿熱処理で前記被処理材料の容積が減ると、前記蓋部が前記被処理材料の上面に追随して降下するとともに、前記キャップ部が前記内筒の前記被処理材料の上面から突出した部分に覆い被さりながら降下するようにし、前記押え蓋によって前記被処理材料を通過してない水蒸気が前記内筒内の蒸気排出領域に流入しないようにすることができるので、水蒸気を無駄なく効率的に被処理材料に通すことができ、早期かつ均一に高温湿熱処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る高温湿熱処理装置を示す横断面図。
【図２】  本発明の参考例１に係る高温湿熱処理装置を示す横断面図。
【図３】  本発明の参考例２に係る高温湿熱処理装置を示す横断面図。
【図４】  本発明の参考例３に係る高温湿熱処理装置を示す横断面図。
【符号の説明】
１  処理槽
２  処理容器
３  蒸気導入配管
４  蒸気排出配管
８  被処理材料
11  蓋
12  リブ
13  ドレン管
15  圧力計
16  安全弁
17  ドレン管
18  安全装置
21  外筒
22  内筒
23  充填領域
24  蒸気排出領域
25  押え蓋
25a  キャップ部
25b  蓋部
26  内筒の接続部
27  蒸気排出配管の接続部
26a  内筒の接続部のフランジ
27a  蒸気排出配管の接続部のフランジ
28  シール部材
31  圧力計
32  手動弁
33  自動弁
34  制御装置
35  センサ（温度センサ）
41  温度センサ
42  自動弁
43  手動弁
44  熱交換器
45  冷却水配管
【図１】
0005005138.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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