JP2010261600A

JP2010261600A - 加熱方法及び加熱システム

Info

Publication number: JP2010261600A
Application number: JP2009110192A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamamoto; 明広山本; Kenji Yamada; 賢治山田; Naohito Masuda; 尚人増田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp; Thermo Electron KK
Current assignee: Toyota Boshoku Corp; Thermo Electron KK
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP5543130B2

Abstract

【課題】過熱蒸気を利用して加熱を行う際に、新規に供給する過熱蒸気量を低減し、エネルギー効率の向上及び環境負荷の低減を図る。
【解決手段】加熱システム１０のボイラ１２は、水蒸気供給管１４によって過熱蒸気発生装置２０に接続され、該過熱蒸気発生装置２０は、第１の過熱蒸気供給管２２によって、加熱炉３０の第１の吹出用配管３２に接続される。加熱炉３０は、過熱蒸気３６の吹出口３４を有する第１の吹出用配管３２と、吹出口４２を有する第２の吹出用配管４０を備えている。加熱炉３０の過熱蒸気は、吸引ポンプ５０により回収されて大部分が再加熱装置６４へ送られ、再利用可能な温度に加熱されて、第２の過熱蒸気供給管７０により前記第２の吹出用配管４０に送られる。前記加熱炉３０における第１の吹出用配管３２及び第２の吹出用配管４０からの過熱蒸気の供給量の比率は、予め設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、過熱蒸気を利用した加熱方法及び加熱システムに関し、更に具体的には、過熱蒸気の再利用に関するものである。

加熱による処理の一例として、成形体材料を金型で熱圧縮する成形処理がある。例えば、車両用のサイレンサ（吸音材）は、フェルト（繊維体）とバインダの混ぜ物などの成形体材料を金型で熱圧縮して成形される。このような成形物の製造方法としては、下記特許文献１に記載の技術がある。該特許文献１には、主として軽量材質のチップ状固形物から原材料と熱可塑性の繊維状バインダとの混合物である処理材を、成形型内へ吹き込み充填し、更に加熱プレスにより防音材形状に成形する防音材の製造方法において、前記加熱プレス工程で処理材及び成形型に対して行われる加熱と、次いで行われる成形品取り出しのための冷却とを、成形型の上下型成形面に開口した通気孔にそれぞれ熱気又は冷気を一方向に通気させることによって行うことが開示されている。

また、他の加熱処理の例として、熱硬化性樹脂の硬化などがある。下記特許文献２には、加熱物を保温する恒温槽と、恒温槽の内部の気体を循環する循環機構と、循環気体を加熱するためのヒータと、水蒸気を沸点以上に加熱する過熱器と、水を水蒸気に変え過熱器に供給する蒸発器を備え、沸点以上の過熱水蒸気を含む気体で熱硬化性樹脂組成物を含有する被加熱物を加熱するよう構成したことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物硬化製品の製造装置が開示されている。当該技術は、過熱水蒸気を利用することにより、加熱時間の短縮を図り、エネルギー効率の向上を図ることを目的としている。

特開２００１−６００９３号公報特開２００１−２４６６３０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、上下型を合わせた状態で加熱（熱風）と冷却（外気）を行っているため、冷却効率が十分ではなく、成形サイクルの大幅な短縮が困難である。また、加熱に熱風（熱気）を利用しているため、設定温度を高くすることができず、良好なエネルギー効率が得られない。更に、熱風を発生させるためガスバーナなどを使用するが、成形体材料がガスに引火するおそれがあるという不都合もある。

一方、前記特許文献２に記載の技術には、加熱対象物を加熱した後、恒温槽内の過熱水蒸気の一部を蒸発器に戻して再度過熱水蒸気として利用することが開示されているが、大部分の過熱水蒸気が排気されている。このため、新規に供給する過熱水蒸気の供給量を大幅には低減できず、エネルギー効率の向上及び環境負荷の低減が十分ではない。仮に、前記特許文献２に記載の技術の構成で、大部分の過熱水蒸気を再利用するとなると、大量の過熱蒸気を蒸発器に戻す能力（圧力）を有するポンプが必要になるが、このようなポンプが見出されていないという不都合があった。

本発明は、以上のような点に着目したもので、新規に供給する過熱蒸気量を低減し、エネルギー効率の向上及び環境負荷の低減を図ることができる過熱蒸気を利用した加熱方法及び加熱システムを提供することを、その目的とする。他の目的は、成形体材料の加熱圧縮に利用したときに、加熱効率及び冷却効率を高めて成形サイクルの短縮を図ることができる加熱方法及び加熱システムを提供することである。

本発明の加熱方法は、過熱蒸気を利用した加熱方法であって、水又は湯をボイラ手段で加熱して水蒸気を発生させる工程，前記水蒸気を過熱蒸気発生手段で加熱し、過熱蒸気を生成する工程，前記過熱蒸気を、加熱炉内に設けられており過熱蒸気の複数の吹出口を備えた第１の吹出用配管に送り、前記加熱炉の加熱を行う工程，前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を、回収手段によって前記加熱炉から回収する工程，該工程で回収された過熱蒸気を再加熱手段で再加熱する工程，再加熱された過熱蒸気を、前記加熱炉内に設けられており過熱蒸気の複数の吹出口を備えた第２の吹出用配管に送り、該第２の吹出用配管と前記第１の吹出用配管の双方から、所定の比率で過熱蒸気を同時に供給して、前記再加熱された過熱蒸気を前記加熱炉内の加熱に再利用する工程，を含むことを特徴とする。

他の加熱方法は、過熱蒸気を利用した加熱方法であって、水又は湯をボイラ手段で加熱して水蒸気を発生させる工程，前記水蒸気を、水蒸気供給管を介して過熱蒸気発生手段へ送り、加熱して過熱蒸気を生成する工程，前記過熱蒸気を加熱炉内に送り、加熱炉を加熱する工程，前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を、回収手段によって前記加熱炉から回収する工程，回収した過熱蒸気を、循環用配管を介して前記過熱蒸気発生手段に送り再加熱する工程，前記加熱炉内の過熱蒸気量に応じて、前記過熱蒸気発生手段へ水蒸気を送る水蒸気供給管と、回収過熱蒸気を送る循環用配管の流路を自動的に切り替える工程，を含むことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記流路を切り替える工程において、前記加熱炉から回収される回収過熱蒸気中の酸素濃度を検出し、該検出結果から判断される加熱炉の過熱蒸気量に応じて、前記流路を切り替えることを特徴とする。他の形態は、前記加熱炉内を加熱する工程において、該加熱炉内の処理対象物に過熱蒸気を吹き付け、前記処理対象物に加熱処理を施すことを特徴とする。更に他の形態は、前記加熱炉内を加熱する工程において、該加熱炉に近接配置されており、上型との間に成形体材料を挟んで加熱圧縮するための下型を加熱することを特徴とする。

本発明の加熱システムは、過熱蒸気を利用した加熱システムであって、水又は湯を加熱して水蒸気を発生させるボイラ手段，前記水蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生手段，過熱蒸気の複数の吹出口を有する第１の吹出用配管と第２の吹出用配管を備えた加熱炉，前記過熱蒸気発生手段によって生成した過熱蒸気を、前記第１の吹出用配管に送る第１の過熱蒸気供給管，前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を吸引して回収する回収手段，該回収手段で回収された過熱蒸気を再加熱する再加熱手段，該再加熱手段で再加熱された過熱蒸気を、前記第１の過熱蒸気供給管で送られる過熱蒸気に対して所定の比率で前記第２の吹出用配管に送る第２の過熱蒸気供給管，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記第１の吹出用配管の複数の吹出口の合計の断面積が、前記過熱蒸気発生手段から送られる過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定され、前記第２の吹出用配管の複数の吹出口の合計の断面積が、前記回収手段によって再加熱手段から送られる再加熱された過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定されることを特徴とする。

他の発明の加熱システムは、過熱蒸気を利用した加熱システムであって、水又は湯を加熱して水蒸気を発生させるボイラ手段，前記水蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生手段，前記ボイラ手段によって発生した水蒸気を、前記過熱蒸気発生手段へ送る水蒸気供給管，前記過熱蒸気発生手段によって生成された過熱蒸気が内部に供給される加熱炉，前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を吸引して回収する回収手段，該回収手段によって回収した過熱蒸気を、前記過熱蒸気発生手段に送る循環用配管，前記加熱炉内の過熱蒸気量を検出する過熱蒸気量検出手段，該過熱蒸気量検出手段の検出結果に応じて、前記過熱蒸気発生手段へ水蒸気を送る水蒸気供給管と、前記回収過熱蒸気を送る循環用配管の流路を自動的に切り替える切替手段，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記過熱蒸気量検出手段として、前記加熱炉から回収される回収過熱蒸気中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を利用したことを特徴とする。他の形態は、前記加熱炉が、該加熱炉内の処理対象物に過熱蒸気を吹き付け、前記処理対象物に加熱処理を施すことを特徴とする。更に他の形態は、上型との間に成形体材料を挟んで加熱圧縮するための下型が、前記加熱炉に近接配置されており、該加熱炉によって前記下型を加熱することを特徴とする。

本発明によれば、ボイラ手段から送られた水蒸気を、過熱蒸気発生手段で加熱して過熱蒸気を生成し、該過熱蒸気によって加熱炉の加熱を行い、利用後の過熱蒸気を回収して再加熱し、加熱炉の加熱に再利用する。その際に、(1)あらかじめ前記加熱炉内での新規の過熱蒸気の供給量と、再利用の過熱蒸気の供給量の比率を設定しておく，あるいは、(2)回収した過熱蒸気を、前記過熱蒸気発生手段に送って再加熱するとともに、加熱炉内の過熱蒸気量に応じて、前記過熱蒸気発生手段に水蒸気を送る流路と回収過熱蒸気を送る流路を自動的に切り替えることとした。このため、新規に供給する過熱蒸気量を低減し、エネルギー効率の向上及び環境負荷の低減を図ることができる。また、成形体材料の加熱圧縮に利用したときに、加熱効率及び冷却効率を高めて成形サイクルの大幅な短縮を図ることができる。

本発明の実施例１の全体構成を示す図である。本発明の実施例２の全体構成を示す図である。本発明の実施例３の全体構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の加熱システムの全体構成を示す図である。本実施例の加熱システム１０は、ボイラ１２，過熱蒸気発生装置２０，加熱炉３０，冷却装置４８，吸引ポンプ５０，再加熱装置６４や複数の配管などにより構成されている。前記ボイラ１２は、水又は湯を加熱して水蒸気を発生させるものであって、水蒸気供給管１４によって過熱蒸気発生装置２０に接続されている。前記水蒸気供給管１４には、減圧弁１６が取り付けられている。例えば、前記ボイラ１２で生成した圧力８ｋｇ／ｃｍ^２の水蒸気を、前記減圧弁１６で２ｋｇ／ｃｍ^２まで減圧することにより、過熱蒸気発生装置２０を耐圧構造にする必要がなくなる。前記過熱蒸気発生装置２０は、前記水蒸気供給管１４を介してボイラ１２から送られた水蒸気を加熱し、過熱蒸気（過熱水蒸気）を生成するものである。該過熱蒸気発生装置２０は、第１の過熱蒸気供給管２２によって、後述する第１の吹出用配管３２に接続されている。なお、以下の説明では、前記過熱蒸気発生装置２０から供給される過熱蒸気を、前記再加熱装置６４で再加熱された過熱蒸気と区別するために、「新規の過熱蒸気」と表現することがある。

前記加熱炉３０は、過熱蒸気を処理対象物３８に吹き付けて所望の加熱処理を行うもので、過熱蒸気３６の複数の吹出口３４を有する第１の吹出用配管３２と、過熱蒸気３６の複数の吹出口４２を有する第２の吹出用配管４０を備えている。前記第１の吹出用配管３２は、前記過熱蒸気発生装置２０によって新規に生成された過熱蒸気を処理対象物３８に吹き付けるためのものであり、前記第２の吹出用配管４０は、前記再加熱装置６４で再加熱された回収過熱蒸気を処理対象物３８に吹き付けるためのものである。前記第１の吹出用配管３２から吐出する新規の過熱蒸気と、第２の吹出用配管４０から吐出する再加熱の過熱蒸気の供給比率は予め設定されている。

また、前記第１の吹出用配管３２の複数の吹出口３４の断面積の合計は、新規の過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定され、第２の吹出用配管４０の複数の吹出口４２の断面積の合計は、再加熱した過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定される。例えば、新規の過熱蒸気の必要量が１００ｋｇ／Ｈであり、再加熱した過熱蒸気の必要量が６０ｋｇ／Ｈであるとする。このとき、新規の過熱蒸気の吐出圧力が２ｋｇ／ｃｍ^２であれば、第１の吹出用配管３２の複数の吹出口３４の断面積の合計を６０ｍｍ^２とし、再加熱の過熱蒸気の吐出圧力（すなわち、吸引ポンプ５０の吐出圧力）が０．５ｋｇ／ｃｍ^２であれば、第２の吹出用配管４０の複数の吹出口４２の断面積の合計を３００ｍｍ^２とするという具合である。吹出口３４，４２の径や口数は、前記合計の断面積を満たす範囲であれば、任意に変更可能である。

以上のような加熱炉３０には、排気口４４が設けられており、該排気口４４には回収用配管４６が接続されている。該回収用配管４６は、吸引ポンプ５０に接続されている。本実施例では、前記吸引ポンプ５０として、吐出圧力が高い（例えば、０．５ｋｇ／ｃｍ^２程度の）スーパーチャージャ又はターボチャージャを利用しており、該吸引ポンプ５０へ送る回収蒸気の温度が高すぎる場合に事前に冷却するために、前記回収用配管４６に冷却装置４８が設けられている。なお、該冷却装置４８は、回収過熱蒸気の温度が吸引ポンプ５０で耐え得る温度（例えば２００℃）よりも低ければ、必要に応じて設置ないし使用すればよい。

前記吸引ポンプ５０のシャフト５２の先端に設けられたプーリ５２Ａと、モータ５４の出力軸５６の先端に設けられたプーリ５６Ａの間にはベルト５８が掛け回されており、前記モータ５４を回転することによって、前記吸引ポンプ５０の駆動が可能となっている。なお、前記モータ５４の駆動は、インバータ６０により制御されている。また、前記吸引ポンプ５０は、循環用配管６２によって再加熱装置６４に接続されている。前記循環用配管６２には、更にゲートバルブ６６を介して回収した過熱蒸気を排気するための排気管６８が接続されている。前記再加熱装置６４は、回収した過熱蒸気を、前記加熱炉３０で使用できる温度まで再加熱するためのもので、再加熱した過熱蒸気を送るための第２の過熱蒸気供給管７０によって、加熱炉３０内の第２の吹出用配管４０に接続されている。

次に、本実施例の作用を説明する。まず、水又は湯が図示しない供給源からボイラ１２に供給され、水蒸気が生成される。ボイラ１２で生成した水蒸気は、水蒸気供給管１４を介して過熱蒸気発生装置２０へ送られて過熱蒸気となり、該過熱蒸気は第１の過熱蒸気供給管２２を介して加熱炉３０の第１の吹出用配管３２に送られ、吹出口３４から処理対象物３８に向けて吹き付けられる。前記加熱炉３０で処理対象物３８に吹き付けられた過熱蒸気３６は、吸引ポンプ５０の駆動により、排気口４４及び回収用配管４６を介して冷却装置４８に送られ、例えば２００℃以下になるように冷却される。そして、冷却された回収過熱蒸気は、吐出圧力の高い吸引ポンプ５０により、回収用配管４６及び循環用配管６２を通過して、大部分が再加熱装置６４へ送られ、微量の回収過熱蒸気がゲートバルブ６８及び排気管６８を介して常に排気される。微量排気される回収過熱蒸気の量は、前記過熱蒸気発生装置２０から常に微量供給される新規の過熱蒸気量に応じて決定される。このように微量の回収過熱蒸気を常時排気させることで、加熱炉３０内を大気圧状態に保っている。なお、回収過熱蒸気を再利用しない場合は、ゲートバルブ６６を開いて、全ての回収過熱蒸気を排気管６８から排気する。

前記再加熱装置６４へ送られた回収過熱蒸気は、前記加熱炉３０で利用できる温度まで再加熱され、第２の過熱蒸気供給管７０を介して、加熱炉３０の第２の吹出用配管４０へ送られる。このとき、前記第２の吹出用配管４０に再加熱の過熱蒸気を供給するのと同時に、前記第１の吹出用配管３２にも常に微量の新規の過熱蒸気が供給されている。これら第１の吹出用配管３２及び第２の吹出用配管４０に送られる過熱蒸気の供給比率は、上述した通り予め設定されている。そして、該設定された供給比率に基づく必要蒸気量と吐出圧力によってそれぞれの断面積の合計が決定された吹出口３４，４２から同時に、過熱蒸気３６が処理対象物３８へ向けて吹き付けられる。処理対象物３８に吹き付けられた後の過熱蒸気の回収，冷却，再加熱については、上述した通りである。なお、過熱蒸気発生装置２０や再加熱装置６４による加熱を、加熱炉３０や回収用配管４６に設けた図示しない温度センサによって制御してもよいし、図示しない圧力センサの検出結果に応じて、回収過熱蒸気の循環を停止したり、再利用する量を調整したりしてもよい。

このように、実施例１によれば、ボイラ１２から送られた水蒸気を、過熱蒸気発生装置２０で加熱して過熱蒸気を生成し、該過熱蒸気によって加熱炉３０の加熱を行い、利用後の過熱蒸気を回収して再加熱し、加熱炉３０の加熱に再利用する。その際に、第１の吹出用配管３２に送られた新規の過熱蒸気と、第２の吹出用配管４０に送られた再加熱された過熱蒸気を、予め定めた供給比率で同時に供給するとともに、過熱蒸気発生装置２０で生成した新規の過熱蒸気を供給する第１の吹出用配管３２の吹出口３４の合計断面積と、再利用の過熱蒸気を供給する第２の吹出用配管４０の吹出口４２の合計断面積を、過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量によって決定することとした。このため、新規に供給する過熱蒸気及び排気する過熱蒸気の量を大幅に低減して、エネルギー効率の格段の向上と環境負荷の低減を図ることができる。また、過熱蒸気を利用するため、処理対象物３８の加熱速度が格段に向上するという効果がある。

次に、図２を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。上述した実施例１は、加熱炉３０で利用した過熱蒸気を再利用するにあたり、再加熱装置６４を設けて回収した過熱蒸気の再加熱を行うこととしたが、本実施例２は、前記過熱蒸気発生装置２０を回収過熱蒸気の再加熱に利用することとした例である。図２に示すように、本実施例の加熱システム１００は、ボイラ１２，過熱蒸気発生装置２０，加熱炉３０，冷却装置４８，吸引ポンプ５０，酸素濃度計１１０，電動式三方弁１２０のほか、多数の配管などにより構成されている。なお、前記ボイラ１２，過熱蒸気発生装置２０，冷却装置４８，吸引ポンプ５０の構成は、前記実施例１と同様である。

本実施例では、前記過熱蒸気発生装置２０で生成された過熱蒸気は、過熱蒸気供給管１０２によって加熱炉３０に送られる。該加熱炉３０内には、前記過熱蒸気供給管１０２から分岐した吹出用配管１０４Ａ，１０４Ｂが設けられている。該吹出用配管１０４Ａ，１０Ｂは、それぞれ過熱蒸気３６の吹出口１０６Ａ，１０６Ｂを備えており、処理対象物３８に対して過熱蒸気３６を吹き付ける。なお、前記吹出口１０６Ａ，１０６Ｂの径は、同じであってもよいし、必要に応じて異なる径としてもよい。

また、本実施例では、前記加熱炉３０から回収した過熱蒸気を吸引ポンプ５０に送るための回収用配管４６に、酸素濃度計１１０が接続されている。これは、排気口４４から回収される加熱炉３０中の酸素濃度を検出することによって、加熱炉３０内の過熱蒸気量を監視するためのものである。具体的には、前記加熱炉３０に過熱蒸気３６が満たされており過熱蒸気量が適切に保たれていれば、回収した過熱蒸気から酸素が検出されることはない。これに対し、加熱炉３０内の過熱蒸気量が低下すると酸素が混入し、過熱蒸気３６の量が不足（熱量が不足）していると判断される。

更に、本実施例では、前記吸引ポンプ５０は、循環用配管１１２によって前記過熱蒸気発生装置２０の入口側に接続されており、回収過熱蒸気は過熱蒸気発生装置２０によって、加熱炉３０内で利用できる温度まで再加熱される。前記循環用配管１１２は、電動式三方弁１２０を介して水蒸気供給管１４に接続されており、該電動式三方弁１２０を、前記酸素濃度計１１０の検出結果に応じた切替指示に基づいて作動させることで、１つの電動式三方弁（ないし電磁弁）により過熱蒸気の流路の切り替えを自動的に行う。

次に、本実施例の作用を説明する。まず、図示しない供給源から水又は湯がボイラ１２に供給され、水蒸気が生成される。加熱処理の開始当初は、回収される過熱蒸気がないため、前記電動式三方弁１２０は水蒸気供給管１４と過熱蒸気発生装置２０を接続している。そして、ボイラ１２で生成した水蒸気は、水蒸気供給管１４を介して過熱蒸気発生装置２０へ送られて過熱蒸気となり、過熱蒸気供給管１０２を介して加熱炉３０の吹出用配管１０４Ａ，１０４Ｂに送られ、吹出口１０６Ａ，１０６Ｂから処理対象物３８に向けて過熱蒸気３６が吹き付けられる。前記加熱炉３０で処理対象物３８に吹き付けられた過熱蒸気は、吸引ポンプ５０の駆動により、排気口４４及び回収用配管４６を介して冷却装置４８に送られ、例えば２００℃以下になるように冷却される。そして、冷却された回収過熱蒸気は、回収用配管４６，吸引ポンプ５０を介して循環用配管１１２へ送られ、更に大部分の回収過熱蒸気が該循環用配管１１２によって電動式三方弁１２０へ送られ、微量の回収過熱蒸気が前記実施例１と同様に、ゲートバルブ６６及び排気管６８を介して常に排気される。なお、回収過熱蒸気を再利用しない場合は、ゲートバルブ６６を開いて、全ての回収過熱蒸気を排気管６８から排気する。

前記循環用配管１１２へ送られた回収過熱蒸気は、前記電動式三方弁１２０によって該循環用配管１１２側が流路として開かれている場合には、過熱蒸気発生装置２０内へ送られ、前記加熱炉３０で利用できる温度まで再加熱され、過熱蒸気供給管１０２を介して過熱炉３０へ送られて再利用される。再利用された過熱蒸気は、再び吸引ポンプ５０により回収されるが、このような加熱サイクル中、前記加熱炉３０から回収される過熱蒸気中の酸素濃度が、酸素濃度計１１０により測定される。そして、該酸素濃度計１１０の測定結果から、加熱炉３０中の圧力が低下していると判断された場合には、電動式三方弁１２０によって過熱蒸気の流路を切り替え、ボイラ１２で生成した水蒸気を過熱蒸気発生装置２０へ送る。

本実施例では、過熱蒸気発生装置２０を回収加熱蒸気の再加熱に利用することとしたので、上述した実施例１の再加熱装置を利用しなくても同様の効果を得ることが可能となり、システムのコンパクト化を図ることができる。また、電動式三方弁１２０による流路の切り替えを、酸素濃度計１１０による回収過熱蒸気中の酸素濃度の検出結果に応じて行うこととしたので、加熱炉３０内の良好な圧力制御が可能である。

次に、図３を参照しながら本発明の実施例３を説明する。本実施例は、上述した実施例１の加熱システムを、成形体の加熱圧縮に適用した例である。前記成形体とは、例えば、車両用のサイレンサ（吸音材）などである。図３に示すように、本実施例の加熱システム２００は、ボイラ１２，過熱蒸気発生装置２０，加熱炉２３０，冷却装置４８，吸引ポンプ５０，再加熱装置６４のほか、マット状の成形体材料２１８を加熱圧縮するための上型２１２及び下型２２０と、上槽２１０，昇降装置２１６，スライドシャッター２３２及びその駆動装置２３４，吸気用のブロア２４４などにより構成されている。前記成形体材料２１８は、公知のように、例えば、布材などの端材からなるフェルト（繊維体）にバインダとなる熱可塑性樹脂を混合したものなどである。

前記上型２１２は、上槽２１０との間に空気や蒸気が通過するための隙間２１５を形成するように上槽２１０に固定されており、下型２２０は、加熱炉２３０内の蓄熱槽２４０上に位置するように、上槽２１０に固定される。該上槽２１０の対向する側面には、それぞれ上型固定用シリンダ（上型ロック装置）２４６と下型固定用シリンダ（下型ロック装置）２４８が設けられている。これらシリンダ２４６，２４８のロッド２４６Ａ，２４８Ａが図３に矢印Ｆ２方向に移動し、その先端が上型２１２及び下型２２０の側面を押え付けることにより、上槽２１０に固定されるようになっている。図示の例では、ロッド２４６Ａ，２４８Ａの先端が、上型２１２及び下型２２０の側面の凹部に嵌まり込むようになっている。なお、前記上型２１２は上型固定用シリンダ２４６によって常時固定されており、下型２２０は下型固定用シリンダ２４８で着脱可能に固定されている。むろん、前記上型２１２も、メンテナンス時には取り外すようにしてもよい。

前記上型２１２及び下型２２０は、型面２１２Ａ及び２２０Ａによって成形体材料２１８を圧縮して所定形状に成形するものであり、それぞれの型面２１２Ａ，２２０Ａに通じる複数の通気孔２１４，２２２を備えている。上型２１２の通気孔２１４は上方で隙間２１５に接続し、上槽２１０の側面に設けられた排気口２１０Ｂには、バタフライ弁２４２を介してブロア２４４が接続されている。また、前記上槽２１０の他の側面には、成形処理中の過熱蒸気を外部に逃がすための他の排気口２１０Ａが設けられている。前記上槽２１０の上面にはロッド２１７の一端が固定されており、該ロッド２１７の他端側には昇降装置２１６が設けられている。そして、該昇降装置２１６の駆動によって、図３に矢印Ｆ１で示す方向に、上槽２１０を介して上型２１２が昇降可能になっている。なお、前記上槽２１０は、上述した下型固定用シリンダ２４８によって前記下型２２０が着脱可能となっているため、ロック状態においては、前記下型２２０は上型２１２とともに昇降する。

一方、前記下型２２０の下方には、加熱炉２３０が設けられている。該加熱炉２３０内の蓄熱槽２４０には、過熱蒸気発生装置２０で発生した過熱蒸気を送る第１の吹出用配管３２のほか、再加熱装置６４で再加熱された回収過熱蒸気を送るための第２の吹出用配管４０が配設されており、これらに設けられた複数の吹出口３４，４２から過熱蒸気３６が噴射される。また、前記加熱炉２３０の底面には、液化した過熱蒸気を外部に排出するためのドレン２３６が設けられている。このような加熱炉２３０の上方には、前記下型２２０との間を遮断するためのスライドシャッター２３２が設けられている。該スライドシャッター２３２は、駆動装置２３４に接続されており、図３に矢印Ｆ２で示す方向にスライドすることによって、下型２２０と蓄熱槽２４０間を遮断し、蓄熱槽２４０に蓄熱させることが可能となっている。前記スライドシャッター２３２としては、例えば、断熱性を有する素材が用いられる。

また、前記下型２２０の底面と吹出用パイプ３２の間に、ハニカム状の蓄熱体２５０を配置してもよい。該蓄熱体２５０を設けることにより、蓄熱槽２４０の蓄熱効率をより向上させることができる。本実施例では、前記スライドシャッター２３２が閉じているときは、前記吹出口３４，４２から噴射された過熱蒸気３６によって蓄熱槽２４０全体が蓄熱される。また、スライドシャッター２３２を開いているときは、蓄熱槽２４０によって下型２２０が加熱されるとともに、一部の過熱蒸気３６が、前記蓄熱体２５０のハニカム状の通路と下型２２０の通気孔２２２を通過して成形体材料２１８を直接加熱する。

次に、本実施例による成形手順を説明する。まず、スライドシャッター２３２を閉じるとともに過熱蒸気発生装置２０から第１の過熱蒸気供給管２２及び第１の吹出用配管３２を介して過熱蒸気の供給を開始し、加熱炉２３０内の蓄熱槽２４０を蓄熱する。次に、下型２２０に成形体材料２１８を載せる。そして、上型固定用シリンダ２４６によって上槽２１０に固定された上型２１２を矢印Ｆ１で示す方向に下降させ、下型２２０との間に成形体材料２１８を挟んで圧縮するとともに、スライドシャッター２３２を開き、加熱を開始する。このとき、通気孔２２２及び成形体材料２１８を介して通気孔２１４に入り込んだ過熱蒸気は、隙間２１５及び排気口２１０Ａを介して排気される。また、下型固定用シリンダ２４８で下型２０を固定する。本実施例では、加熱に４００℃程度の過熱蒸気を利用しているため、２００℃程度の熱風で加熱を行う従来の成形手法では１８秒程度の加熱時間を要するのに対し、８秒程度で効率良く短時間で加熱を行うことができる。また、装置全体を小規模化することができる。

加熱が終了したら、前記スライドシャッター２３２をスライドさせて蓄熱槽２４０の上方を閉じ、次に、上型２１２と下型２２０で成形体材料２１８を挟んだまま、上型２１２及び下型２２０を矢印Ｆ１に示すように上昇させ、加熱炉２３０（ないし蓄熱槽２４０）から分離する。なお、下型２２０は、前記下型固定用シリンダ２４８によって、予め上槽２１０に固定されている。本実施例では、上型２１２及び下型２２０の上昇後も、過熱蒸気発生装置２０からの過熱蒸気の供給を継続しているため、蓄熱槽２４０を蓄熱しておくことができ、次の成形を行う場合に好都合である。このとき、前記蓄熱槽２４０を加熱した過熱蒸気は、前記実施例１と同様に排気口４４から回収され、前記実施例１と同様に再加熱装置６４で再加熱されて、第２の過熱蒸気供給管７０を介して第２の吹出用配管４０へ送られ、加熱炉２３０の加熱に再利用される。

上型２１２及び下型２１０を上昇させたら、上槽２１０に接続したブロア２４４をＯＮにするとともにバタフライ弁２４２を開き、下型２２０の下方から通気孔２２２を介して外気を取り入れ、成形体材料２１８を通過させて冷却する。冷却に要する時間は、例えば、８秒程度であり、上述した熱風による従来方法で要する１８秒程度と比べて、大幅に短縮できる。前記成形体材料２１８を通過した外気は、上型２１２の通気孔２１４，隙間２１５，排気口２１０Ｂを通過し、バタフライ弁２４２及びブロア２４４を介して外部に排気される。以上のようにして冷却が完了したら、下型固定用シリンダ２４８により下型２２０の固定を解除して、下型２２０を上型２１２から分離し、下型２２０ごと成形体を図示しないロボットアームなどで取り出し、加熱炉２３０上から移動させる。いいかえれば、成形領域外へ移動させる。次に、別の下型２２０に次の成形のための成形体材料２１８をセットし、その下型２２０を加熱炉２３０に載せる。そして、前記昇降装置２１６によって上槽２１０及び上型２１２を下降させて、上述した手順と同様に成形を行う。

このように、実施例３によれば、上述した実施例１の効果に加え、次のような効果がある。
(1)加熱炉２３０内の蓄熱槽２４０を常時蓄熱しておき、型面２１２Ａ，２２０Ａに通じる通気孔２１４，２２２をそれぞれ備えた上型２１２と下型２２０によって成形体材料２１８を加熱圧縮した後、前記上型２１２との間に成形体材料２１８を挟んだまま、前記下型２２０を上昇させて下槽から分離する。そして、上槽２１０に接続したブロア２４４によって、下型２２０の通気孔２２２から外気を取り込み、前記成形体材料２１８を通過させて冷却した後に、上型２１２と下型２２０を分離して成形体を取り出すため、加熱及び冷却効率を高めて成形サイクルの大幅な短縮を図ることができる。

(2)蓄熱槽２４０が過熱蒸気を利用して加熱を行うため、成形サイクルの更なる短縮，省エネルギー化，設備のコンパクト化が可能になるとともに、ＣＯ_２の排出量を削減して環境負荷の低減を図ることができる。
(3)前記蓄熱槽２４０に蓄熱体２５０を設けることとしたので、蓄熱効果の増大を図ることができる。
(4)冷却終了後、下型２２０ごと成形体を上槽２１０から分離することで、昇降装置２１６の作動を低減し成形サイクルの短縮を図ることができる。
(5)成形体の取り出しや成形体材料２１８の交換を、成形領域外で行うことで、作業安全性の向上が可能である。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示したシステム構成は一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。例えば、前記実施例２で示した酸素濃度計１１０を実施例１のシステムに設けて加熱炉３０の過熱蒸気量の監視を行うようにしてもよい。また、実施例１及び２では、冷却装置４８を設けることとしたが、これも一例であり、必要に応じて設けるようにすればよい。また、冷却装置４８を設けずに、回収用配管４６を利用して冷却してもよい。
(2)実施例１で示した吹出口３４，４２の径も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。
(3)実施例１で示した吸引ポンプ５０の吐出圧力や、過熱蒸気の必要量，吹出口の断面積の合計なども一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。
(4)本発明の過熱蒸気を利用した加熱処理の形態としては、加熱，乾燥，冷却の他、洗浄，焼結，解凍，除湿，蒸煮，炊飯，殺菌，暖房など、各種の態様が可能である。

(5)前記実施例３示した蓄熱体２５０も必要に応じて設けるようにすればよい。また、前記実施例３では、ハニカム状の蓄熱体を例にあげたが、他の公知の各種の蓄熱体を利用することを妨げるものではない。
(6)前記実施例３のスライドシャッター２３２のスライド機構や、上槽２１０の昇降機構，上型２１２及び下型２２０の固定機構も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。
(7)前記実施例３で示した作用も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、上型２１２と下型２２０のロック及びその解除のタイミングなども一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。また、上述した成形体の取り出し及び成形体材料の交換の手順も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更可能である。更に、前記実施例では、連続成形をする場合について説明したが、一回のみの成形に適用してもよい。
(8)前記実施例３では、車両用のサイレンサ（吸音材）を成形する場合を例に挙げたが、これも一例であり、上型と下型で成形体材料を加熱圧縮して得られる公知の各種の成形体の成形全般に適用可能である。

本発明によれば、ボイラ手段から送られた水蒸気を、過熱蒸気発生手段で加熱して過熱蒸気を生成し、該過熱蒸気によって加熱炉の加熱を行い、利用後の過熱蒸気を回収して再加熱し、加熱炉の加熱に再利用する。その際に、(1)あらかじめ新規の過熱蒸気と再利用の過熱蒸気の供給比率を設定しておく，あるいは、(2)回収した過熱蒸気を、前記過熱蒸気発生手段に送って再加熱するとともに、酸素濃度の検出結果に応じて、前記過熱蒸気発生手段に水蒸気を送る流路と回収過熱蒸気を送る流路を自動的に切り替えることとした。このため、過熱蒸気を利用した加熱システムに適用できる。特に、車両用のサイレンサ（ないし吸音材），ドアトリム，クォータトリム，ピラーガーニッシュ，デッキボード，ルーフライニング，カーペットなどの内装材用の成形体を製造する際の加熱システムとして好適である。

１０：加熱システム
１２：ボイラ
１４：水蒸気供給管
１６：減圧弁
２０：過熱蒸気発生装置
２２：第１の過熱蒸気供給管
３０：加熱炉
３２：第１の吹出用配管
３４，４２：吹出口
３６：過熱蒸気
３８：処理対象物
４０：第２の吹出用配管
４４：排気口
４６：回収用配管
４８：冷却装置
５０：吸引ポンプ
５２：シャフト
５２Ａ，５６Ａ：プーリ
５４：モータ
５６：出力軸
５８：ベルト
６０：インバータ
６２：循環用配管
６４：再加熱装置
６６：ゲートバルブ
６８：排気管
７０：第２の過熱蒸気供給管
１００：加熱システム
１０２：過熱蒸気供給管
１０４Ａ，１０４Ｂ：吹出用配管
１０６Ａ，１０６Ｂ：吹出口
１１０：酸素濃度計
１１２：循環用配管
１２０：電動式三方弁（電磁弁）
２００：加熱システム
２１０：上槽
２１０Ａ，２１０Ｂ：排気口
２１２：上型
２１２Ａ：型面
２１４，２２２：通気孔
２１５：隙間
２１６：昇降装置
２１７：ロッド
２１８：成形体材料
２２０：下型
２２０Ａ：型面
２３０：加熱炉
２３２：スライドシャッター
２３４：駆動装置
２３６：ドレン
２４０：蓄熱槽
２４２：バタフライ弁
２４４：ブロア
２４６：上型固定用シリンダ
２４６Ａ，２４８Ａ：ロッド
２４８：下型固定用シリンダ
２５０：蓄熱体

Claims

過熱蒸気を利用した加熱方法であって、
水又は湯をボイラ手段で加熱して水蒸気を発生させる工程，
前記水蒸気を過熱蒸気発生手段で加熱し、過熱蒸気を生成する工程，
前記過熱蒸気を、加熱炉内に設けられており過熱蒸気の複数の吹出口を備えた第１の吹出用配管に送り、前記加熱炉の加熱を行う工程，
前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を、回収手段によって前記加熱炉から回収する工程，
該工程で回収された過熱蒸気を再加熱手段で再加熱する工程，
再加熱された過熱蒸気を、前記加熱炉内に設けられており過熱蒸気の複数の吹出口を備えた第２の吹出用配管に送り、該第２の吹出用配管と前記第１の吹出用配管の双方から、所定の比率で過熱蒸気を同時に供給して、前記再加熱された過熱蒸気を前記加熱炉内の加熱に再利用する工程，
を含むことを特徴とする加熱方法。
過熱蒸気を利用した加熱方法であって、
水又は湯をボイラ手段で加熱して水蒸気を発生させる工程，
前記水蒸気を、水蒸気供給管を介して過熱蒸気発生手段へ送り、加熱して過熱蒸気を生成する工程，
前記過熱蒸気を加熱炉内に送り、加熱炉を加熱する工程，
前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を、回収手段によって前記加熱炉から回収する工程，
回収した過熱蒸気を、循環用配管を介して前記過熱蒸気発生手段に送り再加熱する工程，
前記加熱炉内の過熱蒸気量に応じて、前記過熱蒸気発生手段へ水蒸気を送る水蒸気供給管と、回収過熱蒸気を送る循環用配管の流路を自動的に切り替える工程，
を含むことを特徴とする加熱方法。
前記流路を切り替える工程において、前記加熱炉から回収される回収過熱蒸気中の酸素濃度を検出し、該検出結果から判断される加熱炉の過熱蒸気量に応じて、前記流路を切り替えることを特徴とする請求項２記載の加熱方法。
前記加熱炉内を加熱する工程において、
該加熱炉内の処理対象物に過熱蒸気を吹き付け、前記処理対象物に加熱処理を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱方法。
前記加熱炉内を加熱する工程において、
該加熱炉に近接配置されており、上型との間に成形体材料を挟んで加熱圧縮するための下型を加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱方法。
過熱蒸気を利用した加熱システムであって、
水又は湯を加熱して水蒸気を発生させるボイラ手段，
前記水蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生手段，
過熱蒸気の複数の吹出口を有する第１の吹出用配管と第２の吹出用配管を備えた加熱炉，
前記過熱蒸気発生手段によって生成した過熱蒸気を、前記第１の吹出用配管に送る第１の過熱蒸気供給管，
前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を吸引して回収する回収手段，
該回収手段で回収された過熱蒸気を再加熱する再加熱手段，
該再加熱手段で再加熱された過熱蒸気を、前記第１の過熱蒸気供給管で送られる過熱蒸気に対して所定の比率で前記第２の吹出用配管に送る第２の過熱蒸気供給管，
を備えたことを特徴とする加熱システム。
前記第１の吹出用配管の複数の吹出口の合計の断面積が、前記過熱蒸気発生手段から送られる過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定され、前記第２の吹出用配管の複数の吹出口の合計の断面積が、前記回収手段によって再加熱手段から送られる再加熱された過熱蒸気の吐出圧力と必要蒸気量により決定されることを特徴とする請求項６記載の加熱システム。
過熱蒸気を利用した加熱システムであって、
水又は湯を加熱して水蒸気を発生させるボイラ手段，
前記水蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生手段，
前記ボイラ手段によって発生した水蒸気を、前記過熱蒸気発生手段へ送る水蒸気供給管，
前記過熱蒸気発生手段によって生成された過熱蒸気が内部に供給される加熱炉，
前記加熱炉で利用した後の過熱蒸気を吸引して回収する回収手段，
該回収手段によって回収した過熱蒸気を、前記過熱蒸気発生手段に送る循環用配管，
前記加熱炉内の過熱蒸気量を検出する過熱蒸気量検出手段，
該過熱蒸気量検出手段の検出結果に応じて、前記過熱蒸気発生手段へ水蒸気を送る水蒸気供給管と、前記回収過熱蒸気を送る循環用配管の流路を自動的に切り替える切替手段，
を備えたことを特徴とする加熱システム。
前記過熱蒸気量検出手段として、前記加熱炉から回収される回収過熱蒸気中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を利用したことを特徴とする請求項８記載の加熱システム。
前記加熱炉が、該加熱炉内の処理対象物に過熱蒸気を吹き付け、前記処理対象物に加熱処理を施すことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の加熱システム。
上型との間に成形体材料を挟んで加熱圧縮するための下型が、前記加熱炉に近接配置されており、該加熱炉によって前記下型を加熱することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の加熱システム。