WO2004068033A1

WO2004068033A1 - 過熱蒸気生成装置

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Publication number: WO2004068033A1
Application number: PCT/JP2004/000738
Authority: WO
Inventors: Toshio Aoshima; Hiromizu Tezuka
Original assignee: IZUMI INFORMATION CO Ltd
Current assignee: IZUMI INFORMATION CO Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2005-07-28
Also published as: JP2004233040A; CN1745279A; EP1591719A4; JPWO2004068033A1; EP1591719A1; US20060236957A1

Abstract

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。

Description

明細書過熱蒸気生成装置技術分野

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— 1 3 5 9 0 3号公報に開示されるちのがあり、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 1 0 0°C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 9一 2 4 1 7 34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ちので、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) —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ィルと、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) —方端から嗔射水が導入され、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だ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。

(了）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ち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。

( 1〇）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 1 2〇〜8〇0°C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。 ( 1 1 ) 筒状体内に装壞された導電体材料製の発熱体が、棒体、線材、板材、八二カム材、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 ) 〜（1〇）のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

( 1 2) 筒状体内に装填され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 ) 〜（1 1 ) のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

( 1 3) 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 ) 〜（1 2) のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

( 1 4) 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。

( 1 5) 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、次し、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。

( 1 6) 耐熱性材料製の筒状体が、非磁性体材料製のちのであることを特徴とする（1 4) 又は（1 5) 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、 1 a ：筒状体 1の一方端、

1 b ：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、

4 1 ：パンチングメタル板製押さえ具、

H V :過熱蒸気、 V 1、 V 2 :開閉弁、 V 3、 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、 1 aは筒状体の一方端、 1 b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、了は導管、 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、 H Vは過熱蒸気、 V 1、 V 2は開閉弁、 V 3、 V 4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 1 aには噴射水の導入ノズル 2を備え、他方端 1 bには過熱蒸気の噴出□ 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し、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、励磁コィル 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 H Vとなって、他方端 1 bの噴出□ 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 1 aに設けられている嘖射水の導入ノズル 2は、導管了を経由して送水ポンプ Pに接続され、ま、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開閉弁 V 2を閉じ、開閉弁 V 1を開く。また、筒伏体 1内へ噴射水と加圧水蒸気を噴射するには、開閉弁 V 2を開き、開閉弁 V 1ち開く。なお、 V 3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 1 aから筒状体 1内に水又は水及び水蒸気を嘖射し、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 1 bの噴出□ 3から過熱蒸気 H V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、 4 1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 4 1 aと板 4 1 bの間に架橋板 4 1 cが結合され構造となっている。そして板 4 1 bから長脚 4 1 d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 4 1 dを伝わって 4 1 b 4 1 c、 4 1 a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 1 0倍〜1 0〇〇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嘖出せしめることができる。

すなわち、 2 2. 4リットルの水蒸気は 1 8 gであるが、 1 8 m lの水は 1 8 gであるめ、理論的には 1 8m Iの水を筒状体 1内に噴射すれば、 22， 400m 1の水蒸気が生成することとなり、結局 22， 400m 1 ÷18m 1 =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倍ち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ちのとなる。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、冷却にち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、炭化ケィ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、八二カム材、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ちのを使用）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 1 a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 4〜6 k gZcm² 6〜1〇 k g/hで嘖射した。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 20 c m、長さ 4〇c m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（S U S 430)、好ましい例では炭素鋼製を用し、、筒状体 1はオーステナイト系ステンレス鋼（S U S 304) 製のものを使用し。

ま、励磁コイル 5に周波数 2〇 k H zの高周波電流を 25〜3〇 k wZ hで供給し。

その結果、過熱蒸気の噴出□ 3から 3 20 °Cの高温の過熱水蒸気 H V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 Ι で同筒伏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 1 0倍〜 1 00〇倍量程度の過熱水蒸気、よつて高圧の過熱水蒸気を筒伏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、菁、豆等の穀類、イチゴ、卜マ卜等の果実ゆ野菜の殺菌、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。

Claims

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耐熱性材料製の筒状体と、同筒状体の外周に巻回され励磁コイルと、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。

一一主目

2. 一方端に嗔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、の同筒状体の外周に巻回された励磁コィルと、同筒状体内に装填され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。囲

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伏体と、同筒状体内に装填されだ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、同筒伏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. 筒伏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嗔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〜了のいずれか 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。

1 0. 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 1 20〜8〇〇°〇でぁ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。

1 1 . 筒状体内に装填され導電体材料製の発熱体が、棒体、線材、板材、八二力厶材、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 ~ 1 0のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

1 2. 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 1〜1 1のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

1 3. 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 1〜1 2のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。

1 4. 導電体材料製の通気性被加熱体が装填され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嗔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。

1 5. 導電体材料製の通気性被加熱体が装填されだ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嗔射し、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。

1 6. 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 4又は 1 5のいずれか 1項に記載の過熱蒸気生成装置。