JP2015222648A - 加熱装置および耕耘装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー化、小型化および簡素化が図られた加熱装置および耕耘装置を提供する。
【解決手段】 加熱装置１００は、複数のガラス管１０と、ガラス管１０の周囲に設けられた抵抗体１２と、抵抗体１２に電気を流すことで抵抗体１２が発熱する。ガラス管１０の内部にガラス管内に導入するために、前記抵抗体の熱を利用して水を加熱し水蒸気を生成する水蒸気生成部８０が設けられている。ガラス管１０内にて水を加熱して過熱水蒸気を生成する。耕耘装置３００は、加熱装置１００を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱機能を有する加熱装置および耕耘装置に関する。

従来、過熱水蒸気を生成する方法として、水蒸気に加熱した空気又は燃焼ガスを混合する方法（特許文献１，２参照）や、水蒸気を電磁誘導により加熱する方法（特許文献３，４参照）が提案されている。

特開２００４−０６９１６８号公報 特開２０００−７４３０７号公報 特開２００３−２９７５３７号公報 特開２００６−０７１１８０号公報

水蒸気に加熱空気又は燃焼ガスを混合して製造する方法によれば、空気を加熱する手段等が必要であり、装置のサイズの小型化に限界がある。また、電磁誘導などによる加熱についても、発振器のスペースを確保する必要があると共に、発振器などの電磁誘導装置の費用が高く、製造原価を引き上げている。

本発明は、省エネルギー化、小型化および簡素化が図られた加熱装置および耕耘装置を提供することにある。

本発明の加熱装置は、
複数のガラス管と、
前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱し、
前記ガラス管内に導入するために、前記抵抗体の熱を利用して水を加熱し水蒸気を生成する水蒸気生成部と、を含む。

本発明によれば、水蒸気生成部により生成された水蒸気をガラス管に供給され、抵抗体により発熱されたガラス管内にて過熱水蒸気を生成することができる。また、水蒸気を生成するに当たって、抵抗体の熱を利用するため、水蒸気を生成するためのボイラーなどが不要であり小型化を図ることができる。

また、本発明の加熱装置によれば、熱が発生する抵抗体がガラス管に一体となった状態で設けられているためエネルギー損失が小さい。したがって、省エネルギー化を図ることができる。また、加熱するに当たって、圧力容器などの特殊の設備を設ける必要がないため、簡素化および小型化も図ることもできると共に、コストを低減することができる。

本発明において、
前記ガラス管を複数設けられ、前記水蒸気生成部は、複数の前記ガラス管に囲まれて設けられていることができる。本発明によれば、抵抗体の熱を効率的に水蒸気生成部に供給することができる。

本発明において、複数のガラス管は、連結管により直列に連結されて設けられ、水蒸気は順次各ガラス管を通過することができる。本発明によれば、過熱水蒸気を生成する通路の長さを確保することができ、過熱水蒸気の温度などの制御がし易くなる。

本発明において、前記水蒸気生成部および前記ガラス管は、内部が真空状態にされた容器内に設けられていることができる。これによれば、抵抗体により発生された熱の熱損失を抑えることができる。

本発明において、
前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含むことができる。

本発明によれば、抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを有するため、抵抗体の大きさごとに処理装置を別途作成する必要がなく、処理装置自体の汎用性を向上させることができる。

また、所定の電流が流れた場合に、所定の温度が上昇していない場合には、温度測定部が破損していると認識することができる。したがって、温度測定部の破損状態の確認が容易となる。

本発明において、前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有することができる。本発明によれば、処理装置により、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができ、抵抗体の大きさの入力作業を省略することができる。

本発明において、前記温度測定部は、熱電対であることができる。熱電対であることで、メンテナンスを容易に行うことができる。

本発明の耕耘装置は、本発明の加熱装置と、
耕耘爪を含む耕耘部と、
前記耕耘爪は、前記加熱装置により発生した過熱水蒸気が供給される吐出口と、吐出口から供給された過熱水蒸気が通過するための通路と、過熱水蒸気を排出するための排出口とを含む。

本発明によれば、耕耘爪の吐出口から土中に過熱水蒸気を供給することができ、土中の寄生性線虫の駆除に有用である。

本発明において、
前記耕耘爪には、側方において、土を外に押し出すための張り出し部が設けられ、
前記排出口は、耕耘時の進行方向に対して、前記張り出し部の後ろ側に設けられていることができる。

本発明によれば、張り出し部により土を押し出し、土中に過熱水蒸気を供給し易くなる。

本発明において、前記耕耘爪を加熱するヒーターが設けられていることができる。これによれば、耕耘爪内において、過熱水蒸気の温度が低くなることを抑えることができる。

加熱装置の構成例を模式的に示す図である。 加熱装置の部分を模式的に示す斜視図である。 加熱装置の配列を説明するための図である。 変形例に係る電極のレイアウトを説明するための図である。 変形例に係る加熱装置を模式的に示す図である。 加熱システムの構成例を模式的に示す図である。 加熱システムの機能ブロックを模式的に示す図である。 変形例に係る加熱システムの構成例を模式的に示す図である。 加熱システムの処理フローのフロー図である。 （Ａ）は真空容器を一部除いた態様で加熱装置を模式的に示す図であり、（Ｂ）は加熱装置の断面を模式的に示す図である。 加熱装置の断面を模式的に示す図である。 耕耘爪を模式的に示す図であり、耕耘爪の内部における過熱水蒸気の流路を説明するための図である。 耕耘装置が取り付けられたトラクターを模式的に示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。

１．加熱装置
加熱装置１００は、図１および図２に示すように、複数のガラス管１０と、ガラス管１０の各々の周囲に設けられた抵抗体１２と、ガラス管１０内に導入するために、抵抗体の熱を利用して水を加熱し水蒸気を生成する水蒸気生成部８０を含む。抵抗体１２には、電気を流すための配線が接続されており、抵抗体１２に電気を流すことで、その抵抗体１２が発熱する。

抵抗体１２は、導電材からなる膜により構成することができる。導電材の材質としては、銅などの金属やＩＴＯなどの金属酸加物を適用することができる。

ガラス体１０には、抵抗体１２に電流を流すための複数の電極（たとえば２つの電極）１４ａ，１４ｂが設けられる。ガラス体１０の材質は特に限定されず、公知のものを適用することができる。

複数のガラス管１０は、接続部１６により接続され、連結されている。接続部１６は、導電材からなる管（たとえば金属管）や絶縁材からなる管により構成することができる。導電材からなる管の材料としては、たとえばニッケルとクロムの合金、カーボン繊維などを挙げることができる。絶縁材からなる管の材料としては、たとえばセラミックなどを挙げることができる。接続部１６は、Ｕ字状からなってもよいし、又は、直線状であってもよく、ガラス管１０の配列の仕方によって形状を決めることができる。

ガラス管１０の本数は、特に限定されないが、たとえば、３本以上であると水蒸気生成部８０への熱供給の観点から好ましい。ガラス管１０の配列の仕方としては、図３に示すように、たとえば、円状、たとえば、リボルバー式拳銃の弾倉の穴、又は、レンコンの穴の配列のように並べることができる。ガラス管１０は、水蒸気生成部８０への熱供給の観点から等間隔に設けることが好ましい。図３において、８本のガラス管１０−１〜１０−８は、接続部１６ａ，１６ｂにより接続することができる。接続部１６ａは、ガラス管１０の一方の側の口を接続するものであり、接続部１６ｂは、ガラス管１０の他方の側の口を接続するものである。なお、ガラス管１０の配列は、図４に示すように、直線状に配列してもよい。また、図４に示すガラス管１０の列を複数列設けてもよい。ガラス管１０は、図３および図４において、直列的に接続されているが、並列的に接続してもよい。

連結されたガラス管１０の一方の入口は、水蒸気を生成する水蒸気生成部８０と接続されている。水蒸気生成部８０は、ガラス管１０の熱を利用して水を加熱し水蒸気を生成するものである。水蒸気生成部８０は、たとえば、ガラス管１０の熱を受ける蒸発チャンバーにより構成することができ、ガラス管１０の熱を受ける加熱雰囲気下にある蒸発チャンバー内に水を供給することで、水蒸気を生成することができる。水蒸気生成部８０は、図３に示すように、複数のガラス管１０に囲まれて設けられていることができる。ガラス管１０および水蒸気生成部８０は、真空容器９０内に収容されていることができる。これにより、ガラス管１０および水蒸気生成部８０にて発生した熱が逃げにくくなる。水蒸気生成部８０には、図１０に示すように、水を供給するための供給部７４を通じて水が供給される。必要に応じて、供給部７４に水タンク（図示せず）を接続してもよい。また、加熱装置１００は、過熱水蒸気を排出する排出部７６が設けられている。水蒸気生成部１０により生成された水蒸気は、ガラス管１０内を通過することで、過熱水蒸気となる。水蒸気がガラス管１０内を通る順序は、図３に示すように隣へ順次流れていく経路であっても、図１０に示すように符号で書かれている順序のように隣にあるガラス管１０を通過する流れでなくてもよい。一つのガラス管１０の長さは、たとえば、２００ｍｍとすることができる。

水蒸気生成部８０への水の供給は、水供給装置８０により行うことができる。水供給装置８０は、水を貯めたタンクから適宜、水を供給する装置や、加湿器や噴霧器などであってもよい。水を供給する装置は、開閉弁によりタンクの水を供給する方式や水流ポンプを利用した方式や、滴下装置であってもよい。

ガラス管１０に周囲に設けられた抵抗体１２は、導電膜を成膜することで形成することができる。導電膜の成膜は、たとえばスパッタリング、ＣＶＤ、焼き付けなどにより行うことができる。

ガラス管１０の周囲には、抵抗体１２に電気を流すための電極１４ａ，１４ｂが設けられている。電極１４ａ，１４ｂの形状は、電極としての機能を実現することができるものであれば特に限定されず、たとえば、直線状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、抵抗体１２の一辺および、その一辺に対向する辺に、ライン状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０に醜状に設けてもよいし、図５に示すように、ガラス管１０の長手方向に沿って設けることもできる。電極１４ａ，１４ｂの材質は、電極としての機能を実現できるものであれば特に限定されないが、たとえば銅などの金属からなることができる。電極１４ａ，１４ｂには、電源部４０により電流が供給される。

抵抗体１２に電気を流す電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０ごとに抵抗体１２の両サイドに設けてもよい。また、複数のガラス管１０を金属管からなる接続部１６によって接続し、隣り合う抵抗体１２をこの接続部１６により電気的に接続することで、一方の端のガラス管１０に電極１４ａを設け、他方の端のガラス管１０に電極１４ｂを設け、電流を流す態様であってもよい。この場合、複数のガラス管１０の抵抗体１２が１つの発熱体として実質的に機能することとなる。また、接続部１６が金属管からなる場合には、引き出し配線を接続部１６から引き出す態様、つまり電源から抵抗体１２に電気を流すための導通部としての役割を果たさせることができる。

加熱システム２００は、図６〜図８に示すように、上記の加熱装置と、ガラス管１０の温度を測定する温度測定部３０と、抵抗体１２に流れた電流の電流値を測定する電流測定部３２と、電流測定部３２により測定された電流値に基づきガラス管１０の状態を導出する処理装置２０とを含むことができる。

温度測定部３０は、ガラス管１０の温度を測定できるものであれば特に限定されず、たとえば熱電対により構成することができる。温度測定部３０が熱電対からなる場合には、取り付けの容易さから、先端付近を粘着体（シール体など）に装着し、その粘着体を通じてガラス管３０に取り付けてもよい。温度測定部３０は、処理装置２０との間でアンプＡ１を介して設けることができる。

電流測定部３２は、複数の電極１４ａ，１４ｂ間に流れる電流を測定できるものあれば特に限定されず、公知のものを適用することができる。電流測定部３２は、処理装置２０との間でアンプＡ２を介して設けることができる。

処理装置２０は、電源部４０などの構成要素を制御し、電流測定部３２により測定された電流値と温度測定部３０により測定されたガラス管１０の温度とに基づき、ガラス管１０の状態を導出する。処理装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む制御回路により実現することができる。処理装置２０は、複数の制御回路により実現してもよい。

電源部４０は、商用周波数の交流ないしは直流電源を昇圧もしくは減圧する変圧器ないしは半導体デバイスにより、たとえば０~４００V 前後に可変する装置を有している。

加熱システム２００は、さらに次の構成要素を含むことができる。

加熱システム２００には、温度設定スイッチ５２および温度表示ランプ５４が外部端子接続部（たとえばフォトカプラ）５０を介して処理装置２０に接続されている。温度設定スイッチ５２は、ガラス管１０の設定温度に対して高温側または低温側に設定を変更するためのものである。温度表示ランプ５４は、温度設定スイッチ５２による温度変更の程度を表示するランプ（たとえば発光ダイオード）である。

ＡＣ／ＤＣコンバータ４４は、電源部４０の交流電源を直流電源に変換するものである。変換された直流電源の経路は、処理装置に送られる経路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６に送られ昇圧又は降圧されて処理装置２０に送られる経路とがある。

記憶部６０には、抵抗体１２と抵抗値との関係データ、抵抗体１２の大きさなどに応じた昇温プログラムデータ、電流値と抵抗値との対応データ、電流値と温度変化との対応関係データ、電源を入れてから所定の温度までに上昇する時間、電源を切ってから所定の温度まで下降する時間、電源を遮断した後の最高到達温度、電源を投入した状態で破損する温度や電源投入から破損するまでの時間などのデータ電流値とガラス管の昇温する温度との対応データなどが格納されている。これらの記憶部６０のデータは、加熱システム２００の昇温のための制御等のために適切な条件を導出するための基礎データとなるものである。特に、昇温プログラムデータには、ガラス管１０の大きさおよび厚さなど、抵抗体１２の大きさおよび厚さに応じた昇温のための条件が付与されており、電流を流す時間、その電流を流す時間に応じた電流値や電圧値などが設定されている。記憶部６０は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの公知の記憶媒体により構成することができる。記憶部６０の機能は、処理装置２０内の記憶領域により実現してもよい。

ディスプレイ６２は、処理装置２０に接続され、ガラス管１０の表面温度、ガラス管１０の通電電流値、ガラス管１０の破損警報、熱電対３２の断線警報などを表示する。ディスプレイは、タッチパネルディスプレイなど公知の表示装置を適用することができる。

コンピュータ６４は、処理装置２０に接続され、基本設定温度、ガラス管のタイプ（厚さ、形状、大きさなど）、熱電対回路の温度補正を行う。

送受信部６６は、処理装置２０に接続されている。送受信部６６により、インターネットなどの通信網を通じて、管理端末との間で情報を送受信するものである。送受信部６６は、公知の送受信機器を適用することができる。

処理装置２０は、アンプＡ３を介して、ソリッドステート・リレー４２の制御出力を出力し、ソリッドステート・リレー４２を制御する。ソリッドステート・リレー４２は、電源部４０の抵抗体１２へ電源の投入と遮断とを行うものである。ソリッドステート・リレー４０がゼロクロス機能を搭載することで、電源のノイズの低減と低音化を実現することができる。ゼロクロス機能を有するソリッドステート・リレー４２は、電源の波形を認識し、０Ｖのところでオン・オフをすることができる。

また、図示はしないが、光や音により加熱システム自身の異常状態（たとえば温度測定部の異常状態）を警告する警告部があってもよい。

図５に示すように、加熱システム２００は、ターミナル７０を介して、複数のガラス管１０を制御してもよい。

３．動作
電源を入れる（Ｓ１０）。次に、設定データを読み込む（Ｓ１２）。つまり、処理装置２０がガラス管１０の大きさに基づく昇温プログラムを読み出す。この際、抵抗値と抵抗体１２の大きさとの対応データを有する場合には、電源を入れた後に、抵抗値を図り、抵抗体１２の大きさを認識してもよい。

次に、ガラス管１０の表面温度を計測する（Ｓ１４）。この際、必要に応じて、周辺環境温度も測定する。その初期表面温度および必要に応じて周辺環境温度に基づき、電圧出力データを演算する（Ｓ１６）。電圧を出力する前に、水供給装置７２から水を水蒸気生成部８０に導入し、水蒸気を生成する。その水蒸気をガラス管１０内に導入し、電圧を出力する（Ｓ１８）。次に、抵抗体１２を流れた電流値を計測し（Ｓ２０）、正常であれば、電流を流し続ける。たとえば、ガラス管１０の数を８本とし、各ガラス管１０を金属でつなぐ形とした場合には、８本のガラス管１０の温度が同じになるまで電流を流し続けることとしてもよい。
所定時間を経過した後に表面温度を計測し（Ｓ２２）、所定温度まで達すると共にガラス管１０内に導入された水蒸気が加熱され所定量の過熱水蒸気が生成した段階で電圧出力を遮断する（Ｓ２４）。この制御を具体的に説明すると、第１番目のガラス管１０内では、たとえば１００℃まで水蒸気を昇温し、次のガラス管１０ではたとえば１５０℃に昇温するなどして、ガラス管１０を経るごとに水蒸気を昇温し、最終的には３００℃の水蒸気を生成することとしてもよい。なお、電圧出力を遮断した後、水供給装置７２からのガラス管１０内への水の供給も停止する。

所定時間後に表面温度が所定温度まで達していない場合には、電圧出力データを再演算し（Ｓ１６）、再度、電圧を出力する（Ｓ１８）。温度を一定に保つために、電圧出力を遮断してから所定時間の経過をタイマーにて把握し（Ｓ２６）、その所定時間を経過した後に、表面温度を計測する（Ｓ２２）。

抵抗体１２を流れた電流値を計測して（Ｓ２０）で、その通電電流値が異常値を示した場合には、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。また、温度測定部３０に異常が発生した場合にも（Ｓ３０）、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。

所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識する。この場合、送受信部６６により、管理端末にその故障情報を送信することができる。

目視などで抵抗体１２が破損していないことなどを確認した場合には、抵抗値に基づきガラス管１０の大きさを認識してもよい。つまり、抵抗体の厚さが同じ場合であれば、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができる。

また、抵抗体１２の大きさがわかっていれば、抵抗値を確認することで、抵抗体１２の破損状況を確認することができる。

これらの処理を処理装置２０のコンピュータに実行させるプログラムは、処理装置２０を構成するＲＯＭなどに格納することができる。

４．耕耘装置
実施の形態に係る耕耘装置３００は、図１１に示すように、上記の加熱装置１００と、耕耘爪３１０とを含む。

耕耘爪３１０は、図１２および図１３に示すように、その内部に加熱装置１００により発生した過熱水蒸気が供給され、通路３２４と、過熱水蒸気を排出するための吐出口３２２とを含む。吐出口３２２は、耕耘爪３１０の側方に設けることができる。一つの耕耘爪３１０に複数（たとえば４つ）の吐出口３２２を設けてもよい。耕耘爪３１０には、側方において、土を外側に押し出すための張り出し部３３０を設けることができる。吐出口３２２は、耕耘時の進行方向に対して、張り出し部３３０の後ろ側に設けられていることができる。これにより、耕耘時に張り出し部３３０により土が外側に押し出されて、土中に空間が発生し、過熱水蒸気を土中に供給し易くなる。張り出し部３３０は、たとえば、半径５０ｍｍの外方に曲がる曲面となるように構成することができる。また、耕耘爪３１０は、上からみて紡錘型をしていることができる。

耕耘爪３１０には、進行方向前方から後方にかけて、耕耘爪３１０を保護するための保護部材３３２を設けることができる。保護部材３３２は、耕耘爪３１０に嵌め合わせて、必要に応じて公知の固定方法により固定することができる。保護部材３３２を設けた場合には、張り出し部３３０は、保護部材３３２の末端部に設けることができる。耕耘爪３１０と保護部材３３２との間に所定の間隙を設けることで中空状態となり、過熱水蒸気の熱損失を抑えることができる。耕耘爪３１０には、過熱水蒸気の熱が逃げるのを抑えるために、断熱材をその一部として構成することができる。

加熱装置１００と耕耘爪３１０との間には、過熱水蒸気を保温加圧するための保温加圧部３４０を設けることができる。保温加圧部３４０は、過熱水蒸気を熱する加熱ヒーターと、圧力を高めるためのコンプレッサーとが設けられて構成することができる。

耕耘爪３１０を加熱する加熱ヒーター（図示せず）を設けることもできる。これにより、耕耘爪３１０に供給された過熱水蒸気の熱損失を少なくして、過熱水蒸気を吐出することができる。

耕耘装置３００は、図１４に示すようにトラクターなどの車体３５０に連結したり、種々の農機具などに適用することができる。耕耘装置３００は、寄生性線虫の駆除に有用である。具体的には、耕耘爪３１０から土中に過熱水蒸気を供給することで、寄生性線虫の駆除をすることができる。
５．作用効果
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

（１）加熱容器にて水蒸気を発生させると共に、その加熱容器の中で加圧加熱を行うことで、過熱水蒸気を作る技術がある。この方法により過熱水蒸気を生成する場合には、加熱容器にて、沸点まで加熱させるが、その加熱容器の内圧を高くして沸点温度を上げることにより、水蒸気の温度を１００度以上の温度にするという方法が一般的にとられている。

この方法にて過熱水蒸気を作ろうとした場合、加熱容器にて沸点まで原水を加熱するエネルギーが大きい。この場合、圧力を高めるための圧力容器が必要となるため、設備は大きく高価な物となり保守管理も所定期間（たとえば毎年）ごとに必要となり、利用者の負担は大きなものとなる。

また、別の技術として、水を霧状にしてヒータ等にて加熱することで沸点までの時間を短縮させ、ここで作られた水蒸気を加熱し続けることにより、高温の過熱水蒸気を作り出すものがある。

この方法で作られる過熱水蒸気は、圧力容器こそ必要ないが、ヒータの性能や断熱・熱の伝導・温度制御などの精度により、作り出される過熱水蒸気の高温化には高いエネルギーが必要な上、水蒸気を加熱するための加熱領域としてそれなりの距離が必要となり、設備の小型化には数多の課題を抱えている。

また、従来から存在するボイラ式や数多な方法による再加熱方式では、過熱水蒸気をつくるための管と加熱装置が別体である事で熱損失が大きく、これらの熱エネルギーを保持するための保温設備などを付帯する必要があり、小型化が難しい。また、水蒸気の通る管を金属などで作り、金属自体を発熱させる方法も考えられるが、基本的な水に含まれる成分によっては、金属の腐食が発生したり、内部に堆積物が固形化して内圧が上昇するなどの危険性がある。この場合、別途圧力センサーなどで内圧を管理して、加熱を止めるプログラム等が必要となるため、装置の製造価格が大きくなる。

本実施の形態においては、水蒸気を生成するための水蒸気生成部８０の熱がガラス管１０において発生した熱を利用する。このため、水蒸気生成部８０を加熱するためのヒーターやボイラーなどが不要である。したがって、過熱装置１００の小型化を図ることができ、保守管理が容易である。

本実施の形態においては、加熱部分である抵抗体１２とガラス管１０とが一体化されているため、その分だけ、熱損失を抑えることができる。水蒸気をそのガラス管１０または連続するガラス管１０にて加熱を続けて過熱水蒸気にするため、圧力容器や保温装置などの特殊な設備が不要なため、設備の簡素化が図ることもできる。また、投入される水蒸気の温度や環境温度を読み取り、必要な温度まで、設定した昇温速度および時間で昇温させ、必要な温度を維持することができる。さらに、電圧や電流の微妙な変化も可能となり、省電力化を図る上での最適化も容易である。

発熱するガラス管１０の中に水蒸気を送り込むことで、短時間かつ小さな設備で、過熱水蒸気を生成することができる。この発熱するガラス管１０は均等に発熱し、発熱機能を有するガラス管１０の温度調整は１℃単位で行うことができるため、発熱するガラス管１０内の雰囲気を容易にコントロールすることが可能である。このように発熱するガラスという特殊なガラスは、環境温度から６００℃近い温度までコントロールが可能であることから、当該管内に供給された水蒸気を加熱することで、必要な温度の過熱水蒸気を小さなエネルギーと小規模設備で作り出すことを可能とする。

つまり、本実施の形態によれば、エネルギー損失が少ないため、省エネルギー化を図ることができると共に、エネルギー損失の要素の影響が少ないため、その分だけガラス管１０の雰囲気のコントロールが容易となり、小型で、簡素化され、省電力化を図ることができる。

（２）一般的な技術で導電皮膜を有する発熱するガラスの温度制を行おうとした場合、発熱するガラスにある温度を維持させようとすることから、あらかじめ発熱するガラスに一定の電圧をかけて、温度上昇を計測して、求める温度に成った時点での電圧と電流を暖めたいガラスに供給し続ける方法で温度の管理を行う方法を取るか、１００Vなどの一般単相電流を発熱するガラスの電極に供給し、温度の上昇が求める温度に成ったことを確認する為の熱電対とそれに繋がる温度調節機により、発熱するガラスに供給された電気を遮断し、温度上昇を止める方法による温度管理が一般的である。

これらの方法にて温度管理を行なった場合で、先のように電圧などを減圧されて求める温度になるようにあらかじめ計測された一定の電圧と電流にて加熱された場合に、当該ガラスの温度が低い場合等、求める温度までの昇温時間がかかる場合や、環境温度が低い場合等、求める温度に達しない。

また、この方法だと、一定の電圧と電流を供給する場合には、毎回寸法が違う発熱するガラスに対して、あらかじめ暖めるガラスの電極間抵抗値を計測し、供給する電圧と電流を決定し、対応する制御装置を製作する必要がある。

一方、温度調節機にて管理された場合には、設定した温度を維持する為に電源の供給時間をコントロールする事により当該発熱するガラスの温度を調節しているが、設定された温度に達するまでは電源が供給され、温度が達成された事を熱電対が温度調節機に伝えた時に電源の供給が経たれる。

この制御方法は一般的なものであるが、保温効果の高いガラスなどの温度管理を行なおうとした場合などには、通電時に発熱し、温度上昇が始まる、希望の温度に達して温度調節機が電源の供給を遮断した後にも温度が上昇することになり、また、温度が下降し始めて、温度調節機が発熱するガラスに通電を始めると、再度設定温度以上になると言う結果が毎回繰り返される。

これら、温度にむらが生じ常にガラス面の温度は上下し、結果として電力のロスが起こっているという課題を抱えている。

つまり、要求温度を維持するための方法として、電源の供給の入り切りで行なう場合や、一定の電源を供給し続ける装置と方法では、少ない電力で一定の温度を、環境の変化に応じて対応する事も出来ない場合や、発熱するガラスの面積により変化する抵抗値を計測し、１枚毎に温度設定をする為の適切な電圧と電流を供給する装置を設ける必要があるという課題がある。また、一般的な技術では発熱体全般として、単に温度が上がると電源が切れる、もしくは温度がそれ以上上昇しない電源を供給するという方式を使用しており、発熱するガラスという特殊な製品の温度制御装置の使用分野が狭小的な状態となっているという課題があった。

本実施の形態においては、昇温プログラムの対応テーブルを有するため、異なる寸法の発熱するガラスに対して、装置や方法を変更すること無く対応し、環境温度の変化にも対応して、希望の温度を維持し、また、安定した環境の場合には一定の温度を保つ機能をもち、少ない電力での温度維持を可能とする機能をもつ。

発熱するガラスという特殊な製品の温度管理を環境温度から６００℃近い温度まで、コントロールし、ガラス面積が異なる場合においても、自動的に状況を把握し、計算、判断を行い、制御をすることができる。

発熱するガラスの温度をコントロールすることは、今まで市場に存在する、塗膜式や蒸着式の導電皮膜の性能が向上し、３０℃前後までしか昇温しなかったガラスが、発熱するガラス性能の向上により、６００℃近くまで昇温するため、その用途が増えた事で益々求められている。このように用途が広がり、発熱体としてのガラスを利用しようとした場合に、従来の温度コントロールの方法をそのまま発熱するガラスに使用しているが、その形状や大きさ、厚さや要求温度がそれぞれ異なり、それぞれに対応する制御装置と方法が異なり、都度開発を求められ、対応を行なう形で製作されて来たが、昇温速度に問題があったり、温度が不安定になったり、消費電力が大きかったり、制御装置の都度開発費用がかかるなどの問題は避けられない状況である。このような状況もさらに考慮すると、本実施の形態は大変有用なものである。以上のように、本実施の形態によれば、加熱システムを制御する処理装置の汎用性を向上することができる。

（３）所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識することができる。

（４）本実施の形態によれば、計測した電流値から漏電しているかどうか判断することができる。したがって、破損状態の確認も容易である。

４．変形例
（１）加熱装置が加熱する液体は、水の他に、ｐＨを調製した水やアルコール、アンモニアなどであってもよい。

（２）上記の実施の形態においては、ガラス管１０が複数設けられていたが、一つのガラス管から構成させてもよい。

本実施の形態は、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明は、たとえば、過熱水蒸気を生成する装置として、広く産業に適用される。

１０ ガラス管
１２ 抵抗体
１４ａ 電極
１４ｂ 電極
１６ 接続部
２０ 処理装置
３０ 温度測定部
３２ 電流測定部
４０ 電源部
４２ ソリッドステート・リレー
４４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
４６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ 外部端子接続部
５２ 温度設定スイッチ
５４ 温度表示ランプ
６０ 記憶部
６２ タッチパネルディスプレイ
６４ コンピュータ
６６ 送受信部
７０ ターミナル
７２ 水供給装置
７４ 供給部
７６ 排出部
８０ 水蒸気生成部
９０ 真空容器
９２ （補充）
１００ 加熱装置
２００ 加熱システム
３００ 耕耘装置
３１０ 耕耘爪
３２０ 供給口
３２２ 吐出口
３２４ 通路
３３０ 張り出し部
３４０ 保温加圧部
３５０ 車体

本発明の耕耘装置は、本発明の加熱装置と、
耕耘爪を含む耕耘部と、を含み、
前記耕耘爪は、前記加熱装置により発生した過熱水蒸気が通過するための通路と、過熱水蒸気を吐出するための吐出口とを含む。

本発明において、
前記耕耘爪には、側方において、土を外に押し出すための張り出し部が設けられ、
前記吐出口は、耕耘時の進行方向に対して、前記張り出し部の後ろ側に設けられていることができる。

耕耘爪３１０は、図１２および図１３に示すように、その内部に加熱装置１００により発生した過熱水蒸気が供給され、通路３２４と、過熱水蒸気を吐出するための吐出口３２２とを含む。吐出口３２２は、耕耘爪３１０の側方に設けることができる。一つの耕耘爪３１０に複数（たとえば４つ）の吐出口３２２を設けてもよい。耕耘爪３１０には、側方において、土を外側に押し出すための張り出し部３３０を設けることができる。吐出口３２２は、耕耘時の進行方向に対して、張り出し部３３０の後ろ側に設けられていることができる。これにより、耕耘時に張り出し部３３０により土が外側に押し出されて、土中に空間が発生し、過熱水蒸気を土中に供給し易くなる。張り出し部３３０は、たとえば、半径５０ｍｍの外方に曲がる曲面となるように構成することができる。また、耕耘爪３１０は、上からみて紡錘型をしていることができる。

１０ ガラス管
１２ 抵抗体
１４ａ 電極
１４ｂ 電極
１６ 接続部
２０ 処理装置
３０ 温度測定部
３２ 電流測定部
４０ 電源部
４２ ソリッドステート・リレー
４４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
４６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ 外部端子接続部
５２ 温度設定スイッチ
５４ 温度表示ランプ
６０ 記憶部
６２ タッチパネルディスプレイ
６４ コンピュータ
６６ 送受信部
７０ ターミナル
７２ 水供給装置
７４ 供給部
７６ 排出部
８０ 水蒸気生成部
９０ 真空容器
１００ 加熱装置
２００ 加熱システム
３００ 耕耘装置
３１０ 耕耘爪
３２２ 吐出口
３２４ 通路
３３０ 張り出し部
３４０ 保温加圧部
３５０ 車体

Claims (10)

1. 複数のガラス管と、
   前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
   前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱し、
   前記ガラス管内に導入するために、前記抵抗体の熱を利用して水を加熱し水蒸気を生成する水蒸気生成部と、を含む加熱装置。
2. 請求項１において、
   前記ガラス管を複数設けられ、
   前記水蒸気生成部は、複数の前記ガラス管に囲まれて設けられている加熱装置。
3. 請求項２において、
   複数のガラス管は、連結管により直列に連結されて設けられ、水蒸気は順次各ガラス管を通過する加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記水蒸気生成部および前記ガラス管は、内部が真空状態にされた容器内に設けられている加熱装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
   前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
   前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
   前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含む加熱装置。
6. 請求項５において、
   前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有する加熱装置。
7. 請求項５または６において、
   前記温度測定部は、熱電対である加熱装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の加熱装置と、
   耕耘爪を含む耕耘部と、
   前記耕耘爪は、前記加熱装置により発生した過熱水蒸気が供給される吐出口と、吐出口から供給された過熱水蒸気が通過するための通路と、過熱水蒸気を排出するための排出口とを含む耕耘装置。
9. 請求項８において、
   前記耕耘爪には、側方において、土を外に押し出すための張り出し部が設けられ、
   前記排出口は、耕耘時の進行方向に対して、前記張り出し部の後ろ側に設けられている耕耘装置。
10. 請求項８または９において、
    前記耕耘爪を加熱するヒーターが設けられている耕耘装置。
    

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