TWI698614B - Superheated steam generating device and processing method using the same - Google Patents
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Abstract
一種過熱水蒸氣生成裝置,包含一水蒸氣生成部、一過熱水蒸氣生成部、一水蒸氣供應流道及一氣體供應流道。水蒸氣生成部以感應或通電加熱將水加熱成水蒸氣。過熱水蒸氣生成部以感應或通電加熱將水蒸氣加熱成過熱水蒸氣。水蒸氣供應流道向過熱水蒸氣生成部供應由水蒸氣生成部生成的水蒸氣。氣體供應流道向過熱水蒸氣生成部供應其他氣體。其中,過熱水蒸氣生成裝置可切換為一第一狀態或一第二狀態。第一狀態係向過熱水蒸氣生成部供應水蒸氣的狀態。第二狀態係向過熱水蒸氣生成部供應其他氣體且過熱水蒸氣生成部做為氣體加熱部發揮作用的狀態。A superheated steam generating device includes a steam generating part, a superheated steam generating part, a steam supply flow channel and a gas supply flow channel. The water vapor generation unit heats water into water vapor by induction or electric heating. The superheated steam generating part heats the water vapor into superheated steam by induction or electric heating. The water vapor supply flow path supplies the water vapor generated by the water vapor generation unit to the superheated steam generation unit. The gas supply flow path supplies other gases to the superheated steam generating part. Wherein, the superheated steam generating device can be switched to a first state or a second state. The first state is a state in which steam is supplied to the superheated steam generating unit. The second state is a state in which other gases are supplied to the superheated steam generating part and the superheated steam generating part functions as a gas heating part.
Description
本發明係關於一種過熱水蒸氣生成裝置及使用其的處理方法,特別是一種將水生成過熱水蒸氣的過熱水蒸氣生成裝置以及使用過熱水蒸氣生成裝置的處理方法。The present invention relates to a superheated steam generator and a treatment method using the same, in particular to a superheated steam generator that generates superheated steam from water and a treatment method using the superheated steam generator.
近年來,使用過熱水蒸氣對被處理物進行清洗、乾燥或殺菌的過熱水蒸氣處理裝置得到了研究。In recent years, research has been conducted on superheated steam treatment devices that use superheated steam to clean, dry, or sterilize objects to be treated.
如專利文獻1所示,其過熱水蒸氣處理裝置包括一過熱水蒸氣生成部及一處理爐。過熱水蒸氣生成部係用以生成過熱水蒸氣,而處理爐則被供應由過熱水蒸氣生成部生成的過熱水蒸氣,以對收容於處理爐的被處理物進行清洗、乾燥或殺菌。As shown in
然而,例如在處理爐内的氣壓為1大氣壓且被處理物的初始溫度低於100℃的情況下,在被處理物的溫度上升到100℃以上之前,過熱水蒸氣會液化並在被處理物上產生結露。在被處理物上結露是不好的,不希望產生此狀況。However, for example, when the pressure in the processing furnace is 1 atm and the initial temperature of the processed object is lower than 100°C, the superheated steam will liquefy and cause the object to be processed before the temperature of the processed object rises above 100°C. Condensation occurs on the surface. Condensation on the processed object is not good, and this situation is not desired.
專利文獻1:日本專利公開公報特開2007-231367號。Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2007-231367.
本發明在於提供一種過熱水蒸氣生成裝置及使用其的處理方法,藉以解決先前技術中,使用過熱水蒸氣處理被處理物時,在被處理物的溫度上升到100℃以上之前,過熱水蒸氣會液化並在被處理物上產生結露的問題。The present invention is to provide a superheated steam generating device and a treatment method using the same, so as to solve the problem that in the prior art, when the superheated steam is used to treat the object to be treated, the superheated steam will It liquefies and causes condensation on the processed objects.
本發明之一實施例所揭露之過熱水蒸氣生成裝置,包含一水蒸氣生成部、一過熱水蒸氣生成部、一水蒸氣供應流道以及一氣體供應流道。水蒸氣生成部係以感應加熱方式或通電加熱方式將水加熱成一水蒸氣。過熱水蒸氣生成部以感應加熱方式或通電加熱方式將水蒸氣加熱成一過熱水蒸氣。水蒸氣供應流道向過熱水蒸氣生成部供應由水蒸氣生成部生成的水蒸氣。氣體供應流道向過熱水蒸氣生成部供應不同於水蒸氣的一其他氣體。其中,過熱水蒸氣生成裝置能夠切換為一第一狀態或一第二狀態。第一狀態係向過熱水蒸氣生成部供應水蒸氣的狀態。第二狀態係向過熱水蒸氣生成部供應其他氣體且過熱水蒸氣生成部做為氣體加熱部發揮作用的狀態。The superheated steam generating device disclosed in an embodiment of the present invention includes a water vapor generating part, a superheated steam generating part, a water vapor supply flow path and a gas supply flow path. The steam generating part heats water into a steam by induction heating or energization heating. The superheated steam generating part heats the water vapor into a superheated steam by an induction heating method or an electric heating method. The water vapor supply flow path supplies the water vapor generated by the water vapor generation unit to the superheated steam generation unit. The gas supply flow channel supplies a gas other than water vapor to the superheated steam generating part. Among them, the superheated steam generating device can be switched to a first state or a second state. The first state is a state in which steam is supplied to the superheated steam generating unit. The second state is a state in which other gases are supplied to the superheated steam generating part and the superheated steam generating part functions as a gas heating part.
本發明之一實施例所揭露之處理方法,其使用如上述之一過熱水蒸氣生成裝置對一被處理物進行處理。其中,處理方法包含一前工序及一後工序。前工序為向過熱水蒸氣生成部供應其他氣體且對其他氣體加熱,並透過已加熱的其他氣體加熱被處理物。後工序係在前工序之後進行,向過熱水蒸氣生成部供應水蒸氣,且加熱水蒸氣生成過熱水蒸氣,並透過過熱水蒸氣處理在前工序中已被加熱的被處理物。The processing method disclosed in an embodiment of the present invention uses a superheated steam generator as described above to process a processed object. Among them, the processing method includes a pre-process and a post-process. The previous step is to supply and heat other gases to the superheated steam generating part, and heat the object to be processed through the heated other gases. The post process is carried out after the previous process, and the superheated steam generation part is supplied with water vapor, and the water vapor is heated to generate superheated steam, and the processed object heated in the previous process is processed through the superheated steam.
根據上述實施例所揭露之過熱水蒸氣生成裝置及使用其的處理方法,透過在使用過熱水蒸氣處理被處理物之前,先使用已加熱的其他氣體對被處理物進行加熱,如此一來,能夠防止過熱水蒸氣液化並在被處理物上產生結露。According to the superheated steam generator disclosed in the above embodiment and the treatment method using the same, by using the heated other gas to heat the treatment object before using the superheated steam to treat the treatment object, it is possible to Prevent the superheated water vapor from liquefying and causing condensation on the processed objects.
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理,並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。The above description of the content of the present invention and the description of the following embodiments are used to demonstrate and explain the principle of the present invention and provide a further explanation of the scope of the patent application of the present invention.
請參閱圖1及圖2。圖1為示意性地表示本實施例所述之過熱水蒸氣生成裝置的結構圖。圖2為表示同實施例所述之中空導體管的一範例的示意圖。Please refer to Figure 1 and Figure 2. Fig. 1 is a diagram schematically showing the structure of the superheated steam generator described in this embodiment. Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the hollow conductor tube described in the same implementation.
本實施例之過熱水蒸氣生成裝置100是透過對水進行加熱而生成過熱水蒸氣的裝置,除了過熱水蒸氣生成功能之外,還具有對與水蒸氣不同的其他氣體進行加熱的氣體加熱過熱功能。其中,其他氣體可以是空氣、氧氣、氮氣或氬氣等,且只要是水蒸氣以外的氣體,可依用途考慮各種各樣的氣體。The superheated
過熱水蒸氣生成裝置100包含一水蒸氣生成部2(以下稱為飽和水蒸氣生成部2)、一過熱水蒸氣生成部3、一水蒸氣供應流道L2(以下稱為飽和水蒸氣供應流道L2)及一氣體供應流道L3。飽和水蒸氣生成部2係用於對水進行加熱而生成飽和水蒸氣。過熱水蒸氣生成部3係用於加熱飽和水蒸氣而生成過熱水蒸氣。飽和水蒸氣供應流道L2係用於向過熱水蒸氣生成部3供應由飽和水蒸氣生成部2生成的飽和水蒸氣;氣體供應流道L3係用於向過熱水蒸氣生成部3供應與飽和水蒸氣不同的其他氣體。The superheated
飽和水蒸氣生成部2具有用於導入水的一水導入口21以及用於導出飽和水蒸氣的一飽和水蒸氣導出口22。此外,從繪於圖示中的容器向飽和水蒸氣生成部2供應水的一水供應流道L1與水導入口21連接。其中,飽和水蒸氣生成部2可以是以感應加熱方式或通電加熱方式對水進行加熱。The saturated
以感應加熱方式的飽和水蒸氣生成部2可以包含一第一中空導體管2T(如圖2所示)、一感應線圈(未繪示)及一交流電源(未繪示)。第一中空導體管2T可以是螺旋狀環繞且具有水導入口21以及飽和水蒸氣導出口22。感應線圈可以配置在第一中空導體管2T的内側或外側,以對第一中空導體管2T進行感應加熱。交流電源對感應線圈施加交流電壓,透過對感應線圈施加交流電壓,從而在第一中空導體管2T中流過感應電流,由此產生焦耳熱,從而使導入至第一中空導體管2T中的水改變狀態而成為飽和水蒸氣。此外,第一中空導體管2T之螺旋狀特徵並非限定本發明,於其他實施例中,其可以為直管狀。The saturated
另外,以通電加熱方式的飽和水蒸氣生成部2可以包含一第一中空導體管2T以及一直流電源或一交流電源(未繪示)。第一中空導體管2T可以是螺旋狀環繞且具有水導入口21以及飽和水蒸氣導出口22。直流電源或交流電源對第一中空導體管2T施加電壓,透過使電流流過第一中空導體管2T,由此產生焦耳熱,從而使導入至第一中空導體管2T中的水改變狀態而成為飽和水蒸氣。此外,在通電加熱方式的情況下,第一中空導體管2T之螺旋狀特徵並非限定本發明,於其他實施例中,其可以為直管狀。In addition, the saturated
飽和水蒸氣生成部2在使用上述之感應加熱或通電加熱方式加熱時,檢測從第一中空導體管2T的飽和水蒸氣導出口22導出的飽和水蒸氣的溫度,並對施加給感應線圈的電壓、施加給第一中空導體管2T的電壓或流過第一中空導體管2T的電流進行反饋控制,由此控制從第一中空導體管2T的飽和水蒸氣導出口22導出的飽和水蒸氣的溫度。此外,飽和水蒸氣的溫度檢測,可以是採用直接檢測飽和水蒸氣的溫度的方式,或透過檢測第一中空導體管2T的溫度以間接檢測飽和水蒸氣的溫度的方式。When the saturated
過熱水蒸氣生成部3具有用於導入飽和水蒸氣的飽和水蒸氣導入口31以及導出過熱水蒸氣的過熱水蒸氣導出口32。其中,過熱水蒸氣生成部3與飽和水蒸氣生成部2的加熱方式相同,例如可以是以感應加熱方式或通電加熱方式對飽和水蒸氣進行加熱。The superheated
以感應加熱方式的過熱水蒸氣生成部3可以包含一第二中空導體管3T(如圖2所示)、一感應線圈(未繪示)及一交流電源(未繪示)。第二中空導體管3T可以是螺旋狀環繞且具有飽和水蒸氣導入口31以及過熱水蒸氣導出口32。感應線圈可以配置在第二中空導體管3T的内側或外側,以對第二中空導體管3T進行感應加熱。交流電源對感應線圈施加交流電壓,透過對感應線圈施加交流電壓,使感應電流流過第二中空導體管3T,由此產生焦耳熱,從而使導入到第二中空導體管3T中的飽和水蒸氣改變狀態而成為過熱水蒸氣。此外,第二中空導體管3T之螺旋狀特徵並非限定本發明,於其他實施例中,其可以為直管狀。The superheated
另外,以通電加熱方式的過熱水蒸氣生成部3可以包括一第二中空導體管3T以及一直流電源或一交流電源(未繪示)。第二中空導體管3T可以是螺旋狀環繞且具有飽和水蒸氣導入口31以及過熱水蒸氣導出口32。直流電源或交流電源對所述第二中空導體管3T施加電壓,透過使電流流過第二中空導體管3T,由此產生焦耳熱,從而使導入到第二中空導體管3T中的飽和水蒸氣改變狀態而成為過熱水蒸氣。無論哪種方式,皆透過控制對第二中空導體管3T施加的電壓或流過第二中空導體管3T的電流,來控制從第二中空導體管3T的過熱水蒸氣導出口32導出的過熱水蒸氣的溫度。此外,在通電加熱方式的情況下,第一中空導體管2T之螺旋狀特徵並非限定本發明,於其他實施例中,其可以為直管狀。In addition, the superheated
過熱水蒸氣生成部3在使用上述之感應加熱或通電加熱方式加熱時,檢測從中空導體管第二中空導體管3T的過熱水蒸氣導出口32導出的過熱水蒸氣的溫度,並對施加給感應線圈的電壓、施加給第二中空導體管3T的電壓或流過第二中空導體管3T的電流進行反饋控制,由此控制從第二中空導體管3T的過熱水蒸氣導出口32導出的過熱水蒸氣的溫度。此外,過熱水蒸氣的溫度檢測,可以是採用直接檢測過熱水蒸氣的溫度的方式或透過檢測第二中空導體管3T的溫度來間接檢測過熱水蒸氣的溫度的方式。When the superheated
另外,在感應加熱方式的情況下,如果使施加的交流電壓頻率為50Hz或60Hz的商用頻率,則由於電流滲透度深,所以透過第一中空導體管2T和第二中空導體管3T外表面的溫度檢測,便能得到與内表面的溫度檢測相同的值,因此即使是間接檢測也能夠進行高精度的蒸氣溫度檢測。In addition, in the case of the induction heating method, if the applied AC voltage frequency is 50Hz or 60Hz commercial frequency, the current penetration is deep, so it penetrates the outer surface of the first
在本實施例中,如圖3A、圖3B及圖4所示,在飽和水蒸氣生成部2的第一感應線圈2C以及過熱水蒸氣生成部3的第二感應線圈3C的中心部分別設置有磁路用第一鐵芯101及第二鐵芯102。由此,透過使由第一感應線圈2C及第二感應線圈3C產生的磁通高效地循環,從而使磁通高效地導入第一中空導體管2T及第二中空導體管3T。此外,除了飽和水蒸氣生成部2的第一鐵芯101以及過熱水蒸氣生成部3的第二鐵芯102之外,還設置有共用鐵芯103,其為第一鐵芯101及第二鐵芯102產生的磁通的共同通路。第一連接鐵芯104及第二連接鐵芯105分别連接於共用鐵芯103、第一鐵芯101及第二鐵芯102的上下。透過上述的構成,能夠減小鐵芯整體的尺寸,進一步實現裝置整體的小型化。此外,如圖3A及圖4中的俯視視角,係以位於三角形頂點的方式配置各個鐵芯。而第一連接鐵芯104及第二連接鐵芯105以俯視時將共用鐵芯103做為彎曲點的方式彎曲。由此,能夠減小兩個磁路用第一鐵芯101及第二鐵芯102間的距離,減小鐵芯整體在寬度方向上的尺寸,進而實現節省空間。In this embodiment, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 4, the central part of the
此外,飽和水蒸氣生成部2的第一感應線圈2C以及過熱水蒸氣生成部3的第二感應線圈3C是史考特接線(如圖5所示)。亦即,使用由主變壓器(Main transformer)以及副變壓器(Teaser transformer)構成的史考特接線變壓器構成飽和水蒸氣生成部2以及過熱水蒸氣生成部3。In addition, the
通過主變壓器的輸出,對飽和水蒸氣生成部2的第一中空導體管2T(第一加熱用金屬件)進行感應加熱或通電加熱。通過副變壓器的輸出,對過熱水蒸氣生成部3的第二中空導體管3T(第二加熱用金屬件)進行感應加熱或通電加熱。With the output of the main transformer, the first
另外,在主變壓器的輸入側的兩相中的一方(圖5中三相交流電源10的V相)設置有一第一控制器81,第一控制器81控制電壓或電流。在副變壓器的做為輸入側的初級線圈(第二感應線圈3C)的一端側(圖5中三相交流電源10的U相)設置有一第二控制器82,第二控制器82控制電壓或電流。於此,使用晶體閘流管等半導體控制元件構成第一控制器81以及第二控制器82。此外,透過第一控制器81以及第二控制器82分别獨立地控制主變壓器的輸出電壓和副變壓器的輸出電壓。In addition, a
飽和水蒸氣供應流道L2的一端與飽和水蒸氣生成部2的飽和水蒸氣導出口22連接,另一端與過熱水蒸氣生成部3的飽和水蒸氣導入口31連接。其中,飽和水蒸氣供應流道L2例如由連接管構成。此外,也可以透過使第一中空導體管2T或第二中空導體管3T一體地具有做為連接管的功能,並透過例如具有絕緣性的接頭,連接飽和水蒸氣生成部2的飽和水蒸氣導出口22和過熱水蒸氣生成部3的飽和水蒸氣導入口31。One end of the saturated steam supply flow path L2 is connected to the saturated
另外,在飽和水蒸氣供應流道L2上設置有一水蒸氣流量調節部4(以下稱為飽和水蒸氣流量調節部4),用以調節向過熱水蒸氣生成部3供應的飽和水蒸氣的流量。本實施例的飽和水蒸氣流量調節部4是以一第一流量調節閥4為例,但並非限定本發明。此外,由後面所述的控制裝置7向第一流量調節閥4輸入控制訊號,控制其閥開度。另外,也可以在飽和水蒸氣供應流道L2上設置流量計。In addition, a water vapor flow rate adjustment unit 4 (hereinafter referred to as saturated water vapor flow rate adjustment unit 4) is provided on the saturated water vapor supply flow path L2 to adjust the flow rate of saturated water vapor supplied to the superheated
氣體供應流道L3的一端與其他氣體的供應源連接,另一端與飽和水蒸氣供應流道L2上的第一流量調節閥4的下游側(過熱水蒸氣生成部3側)或過熱水蒸氣生成部3連接。在氣體供應流道L3與飽和水蒸氣供應流道L2連接的情況下,在構成氣體供應流道L3的連接管上形成有氣體導入口。另外,在氣體供應流道L3與過熱水蒸氣生成部3連接的情況下(如圖1所示),在過熱水蒸氣生成部3上形成有氣體導入口33(圖2中未繪示)。此外,當在過熱水蒸氣生成部3上形成有氣體導入口33時,考慮其他氣體的加熱效率,氣體導入口33形成於第二中空導體管3T的上游側(飽和水蒸氣導入口31側)。One end of the gas supply flow path L3 is connected to the supply source of other gases, and the other end is connected to the downstream side (the superheated
另外,在氣體供應流道L3上設置有氣體流量調節部5,氣體流量調節部5調節向過熱水蒸氣生成部3供應的其他氣體的流量。本實施例的氣體流量調節部5是以一第二流量調節閥5為例,但並非限定本發明。此外,由後面所述的控制裝置7向第二流量調節閥5輸入控制訊號,控制其閥開度。此外,在氣體供應流道L3上也可以設置流量計。In addition, a gas flow
此外,在本實施例中,由過熱水蒸氣生成部3生成的過熱水蒸氣或被加熱了的其他氣體,供應到處理部6,處理部6處理被處理物W。In addition, in this embodiment, the superheated steam generated by the superheated
處理部6透過過熱水蒸氣或其他氣體對被處理物W進行熱處理(例如清洗、乾燥、燒成或殺菌),處理部6具有一被處理物收容部61、一過熱水蒸氣導入口62、一冷凝水排出口63以及一排出口64。被處理物收容部61收容被處理物W,並形成密閉空間或接近密閉的空間。過熱水蒸氣導入口62設置於被處理物收容部61,用於導入過熱水蒸氣。冷凝水排出口63用於排出在被處理物收容部61產生的冷凝水。排出口64排出已通過被處理物收容部61的使用過後的水蒸氣或其他氣體。處理部6的過熱水蒸氣導入口62透過過熱水蒸氣供應流道L4與過熱水蒸氣生成部3的過熱水蒸氣導出口32連接。此外,在與冷凝水排出口63以及排出口64連接的流道上設置有開關閥。The
過熱水蒸氣生成裝置100以能夠切換為一第一狀態、一第二狀態和一第三狀態的方式構成,第一狀態是向過熱水蒸氣生成部3只供應飽和水蒸氣的狀態。第二狀態是向過熱水蒸氣生成部3只供應其他氣體,且過熱水蒸氣生成部3做為氣體加熱部發揮作用的狀態。第三狀態是向過熱水蒸氣生成部3供應飽和水蒸氣和其他氣體兩者,且過熱水蒸氣生成部3做為混合氣體加熱部發揮作用的狀態。The superheated
於此,透過控制裝置7控制飽和水蒸氣生成部2、過熱水蒸氣生成部3、第一流量調節閥4以及第二流量調節閥5,過熱水蒸氣生成裝置100可切換為第一狀態、第二狀態或第三狀態中的任意一種狀態。Here, by controlling the saturated
控制裝置7是在物理上具備中央處理器、記憶體、類比數位轉換器以及數位類比轉換器等的裝置,如圖6所示,在功能上,控制裝置7具有一第一加熱溫度控制部71、一第二加熱溫度控制部72、一第一流量調節閥控制部73、一第二流量調節閥控制部74以及一處理物溫度獲得部75。第一加熱溫度控制部71控制飽和水蒸氣生成部2的加熱溫度(以下稱為第一加熱溫度)。第二加熱溫度控制部72控制過熱水蒸氣生成部3的加熱溫度(以下稱為第二加熱溫度)。第一流量調節閥控制部73控制第一流量調節閥4。第二流量調節閥控制部74控制第二流量調節閥5。處理物溫度獲得部75用於獲得收容於處理部6的被處理物W的溫度或處理部6内的溫度。此外,控制裝置7與飽和水蒸氣生成部2以及過熱水蒸氣生成部3等各部分之間連接,然於圖1中,省略了該連接的描述。The
以下,兼做為各部分的說明,參照圖7,對本實施例之過熱水蒸氣生成裝置100的動作進行說明。Hereinafter, the operation of the superheated
首先,若使用者啟動過熱水蒸氣生成裝置100使其運轉,透過例如為供水泵向飽和水蒸氣生成部2供應未繪示容器内的水。First, if the user activates the superheated
此時,第一加熱溫度控制部71控制第一加熱溫度,使由飽和水蒸氣生成部2生成的飽和水蒸氣成為規定溫度,在本實施例中,將飽和水蒸氣生成部2的第一中空導體管2T的溫度設為第一加熱溫度。At this time, the first heating
具體地說,第一加熱溫度控制部71獲得來自設置於飽和水蒸氣生成部2的第一中空導體管2T或飽和水蒸氣供應流道L2的第一溫度感測器T1的測量值,根據該測量值控制施加到飽和水蒸氣生成部2的第一感應線圈2C交流電壓的大小,將第一加熱溫度控制為例如100~140℃。Specifically, the first heating
此外,為了使測量值更接近真實飽和水蒸氣的溫度,第一溫度感測器T1可設置在飽和水蒸氣生成部2的第一中空導體管2T的下游側、飽和水蒸氣導出口22或飽和水蒸氣導出口22的附近。In addition, in order to make the measured value closer to the real saturated water vapor temperature, the first temperature sensor T1 can be arranged on the downstream side of the first
此外,當飽和水蒸氣生成部2正在生成飽和水蒸氣的狀態下,第一流量調節閥控制部73將第一流量調節閥4控制為閥開度為零的狀態,即將第一流量調節閥4控制為關閉狀態。由此,過熱水蒸氣生成裝置100處於飽和水蒸氣生成部2生成飽和水蒸氣的狀態,並且成為待機狀態,所述待機狀態是停止供應飽和水蒸氣的狀態。In addition, when the saturated
在待機狀態下,第二流量調節閥控制部74使第二流量調節閥5開啟,從氣體供應流道L3向過熱水蒸氣生成部3供應其他氣體。In the standby state, the second flow rate adjustment
此時,第二加熱溫度控制部72控制第二加熱溫度,使由過熱水蒸氣生成部3加熱的其他氣體成為規定溫度,在本實施例中,將過熱水蒸氣生成部3的第二中空導體管3T的溫度設為第二加熱溫度。At this time, the second heating
具體地說,第二加熱溫度控制部72獲得來自設置於過熱水蒸氣生成部3的第二中空導體管3T或過熱水蒸氣供應流道L4的第二溫度感測器T2的測量值,根據該測量值控制施加到過熱水蒸氣生成部3的第二感應線圈3C交流電壓的大小,將第二加熱溫度控制為例如100℃以上。Specifically, the second heating
此外,加熱其他氣體時的第二加熱溫度只要是能夠以供應過熱水蒸氣時不會於被處理物W上產生結露的程度的方式加熱被處理物W的溫度即可。另外,為了使測量值更接近真實過熱水蒸氣的溫度,第二溫度感測器T2可設置在過熱水蒸氣生成部3的第二中空導體管3T的下游側、過熱水蒸氣導出口32或過熱水蒸氣導出口32的附近。In addition, the second heating temperature when heating other gases may be a temperature that can heat the object W so as not to cause condensation on the object W when superheated steam is supplied. In addition, in order to make the measured value closer to the real superheated steam temperature, the second temperature sensor T2 can be arranged on the downstream side of the second
由此,第一流量調節閥4處於關閉狀態,第二流量調節閥5處於開啟狀態,過熱水蒸氣生成裝置100成為過熱水蒸氣生成部3做為加熱其他氣體的氣體加熱部發揮作用的第二狀態。在第二狀態下,進行加熱(預熱)收容於處理部6的被處理物W的前工序。As a result, the first
控制裝置7的處理物溫度獲得部75獲得來自測量收容於處理部6的被處理物W的溫度或處理部6内的溫度的第三溫度感測器T3的測量值。此外,處理物溫度獲得部75判斷來自第三溫度感測器T3的測量值是否達到了規定溫度(供應過熱水蒸氣時不會在被處理物W上產生結露的溫度)。The processing object
當由處理物溫度獲得部75判斷為來自第三溫度感測器T3的測量值為規定溫度以上時,第二流量調節閥控制部74將第二流量調節閥5控制為關閉狀態,第一流量調節閥控制部73使第一流量調節閥4開啟,從飽和水蒸氣供應流道L2向過熱水蒸氣生成部3供應飽和水蒸氣。When it is determined by the processing object
此外,第一流量調節閥控制部73和第二流量調節閥控制部74也可以區别於處理物溫度獲得部75的判斷,根據從使用者輸入的切換訊號,切換第一流量調節閥4和第二流量調節閥5的開閉。另外,第一流量調節閥控制部73和第二流量調節閥控制部74也可以透過例如定時器等獲得表示從成為第二狀態起經過了規定時間的規定時間經過訊號,切換第一流量調節閥4和第二流量調節閥5的開閉。In addition, the first flow regulating
此時,第二加熱溫度控制部72獲得來自設置於過熱水蒸氣生成部3的第二中空導體管3T或過熱水蒸氣供應流道L4的第二溫度感測器T2的測量值,根據該測量值,控制第二加熱溫度,使由過熱水蒸氣生成部3生成的過熱水蒸氣成為規定溫度。具體地說,將第二加熱溫度控制為由過熱水蒸氣生成部3生成的過熱水蒸氣的設定溫度或該設定溫度前後的溫度,在此例如控制為200~1200℃。At this time, the second heating
由此,第一流量調節閥4處於開啟狀態,第二流量調節閥5處於關閉狀態,過熱水蒸氣生成裝置100成為過熱水蒸氣生成部3生成過熱水蒸氣的第一狀態。在第一狀態下,進行後工序,所述後工序為對收容於處理部6的被處理物W進行熱處理(例如清洗、乾燥、燒成或殺菌)。Thereby, the first
此外,當從做為氣體供應狀態的第二狀態(待機狀態)切換到做為飽和水蒸氣供應狀態的第一狀態時,如圖7所示,第一流量調節閥控制部73進行控制,使第一流量調節閥4逐漸地開啟並使其閥開度從零逐漸變大到規定開度。由此,從由待機狀態切換為飽和水蒸氣供應狀態的切換時間點到第一流量調節閥4的閥開度達到規定開度之前,係為飽和水蒸氣供應量逐漸增加的初始運轉,從閥開度達到了規定開度的時間點起,係為飽和水蒸氣供應量為一定的穩定運轉。此外,在規定的處理時間内進行後工序。In addition, when switching from the second state (standby state) as the gas supply state to the first state as the saturated water vapor supply state, as shown in FIG. 7, the first flow regulating
以下對後工序結束時的動作進行說明。The operation at the end of the post process will be described below.
本實施例的過熱水蒸氣生成裝置100自進行了用於從飽和水蒸氣供應狀態切換到待機狀態的自動或手動的操作的時間點起,經過規定時間後,停止向過熱水蒸氣生成部3供應飽和水蒸氣。此外,在進行了用於從飽和水蒸氣供應狀態切換到待機狀態的操作的時間點,停止向過熱水蒸氣生成部3的感應線圈提供電力。The
在此,所謂的用於從飽和水蒸氣供應狀態切換到待機狀態的操作例如是使用者從外部使用輸入裝置等輸入切換訊號、或定時器等輸出表示飽和水蒸氣供應狀態經過了規定時間的規定時間經過訊號等。Here, the so-called operation for switching from the saturated water vapor supply state to the standby state is, for example, the user inputs a switching signal from the outside using an input device or the like, or the output of a timer indicates that the saturated water vapor supply state has passed a predetermined time. Time elapsed signal, etc.
更詳細地說,在本實施例中,如果進行用於從飽和水蒸氣供應狀態切換到待機狀態的操作,則第一流量調節閥控制部73獲得例如切換訊號或所述規定時間經過訊號等,在從獲得了訊號的時間點起的規定時間内,使第一流量調節閥4保持開啟狀態。在規定時間内,從飽和水蒸氣生成部2向過熱水蒸氣生成部3提供飽和水蒸氣。由此,透過飽和水蒸氣對在後工序結束時成為了高溫的過熱水蒸氣生成部3進行冷卻。由此,將過熱水蒸氣生成部3冷卻到待機狀態下的設定溫度,能夠防止過熱水蒸氣生成裝置100的損傷等。In more detail, in this embodiment, if an operation for switching from the saturated water vapor supply state to the standby state is performed, the first flow regulating
如上述,從處理部6中取出通過前工序以及後工序被熱處理過後的被處理物W。此外,將未處理的被處理物W收容到處理部6中之後,以上述說明同樣地進行前工序以及後工序。As described above, the to-be-processed object W that has been heat-treated through the pre-process and post-process is taken out from the
另外,本實施例的過熱水蒸氣生成裝置100在後工序中,透過第一流量調節閥控制部73使第一流量調節閥4處於開啟狀態,並透過第二流量調節閥控制部74使第二流量調節閥5處於開啟狀態,由此向過熱水蒸氣生成部3同時提供飽和水蒸氣和其他氣體。此時,透過調節向過熱水蒸氣生成部3供應的飽和水蒸氣和其他氣體的流量,能夠調節由過熱水蒸氣和其他氣體構成的混合氣體的混合比。In addition, in the
在後工序中,透過向過熱水蒸氣生成部3同時供應飽和水蒸氣和其他氣體,能夠進行與使用過熱水蒸氣的處理方式不同的其他處理方式。例如,在其他氣體為空氣或氮氣的情況下,能夠進行被處理物W的氧化處理或氮化處理。另外,透過調節混合比,能夠控制被處理物W的氧化程度或氮化程度。In the subsequent process, by simultaneously supplying saturated steam and other gases to the superheated
依如上述之過熱水蒸氣生成裝置100,由於在第一狀態下,由過熱水蒸氣生成部3生成過熱水蒸氣,在第二狀態下,過熱水蒸氣生成部3做為氣體加熱部發揮作用,對其他氣體進行加熱,所以在使用過熱水蒸氣處理被處理物W之前,透過使用已加熱的其他氣體加熱被處理物W,能夠防止過熱水蒸氣液化並在被處理物W上產生結露。另外,由於使過熱水蒸氣生成部3做為氣體加熱部發揮作用,所以不需要另外的加熱裝置來加熱被處理物W,能夠簡化用於防止於被處理物W產生結露的系統結構,並且能夠使該系統小型化。According to the above-mentioned superheated
另外,本發明並不限於所述實施例。In addition, the present invention is not limited to the embodiments.
例如在上述實施例中,透過使第一流量調節閥控制部73使第一流量調節閥4處於關閉狀態而成為第二狀態的方法,也可以改為使第一加熱溫度控制部71停止向飽和水蒸氣生成部2的感應線圈提供電力而成為第二狀態。此時,第一流量調節閥4既可以處於關閉狀態,也可以處於開啟狀態,但是如果第一流量調節閥4處於關閉狀態,則能夠防止其他氣體倒流至飽和水蒸氣生成部2内。For example, in the above-mentioned embodiment, the method of turning the first
另外,在上述實施例中,過熱水蒸氣生成部3係接收由設置在前段的飽和水蒸氣生成部2生成的飽和水蒸氣。然而於其他實施例中,飽和水蒸氣生成部2也可以對飽和水蒸氣進一步加熱而生成過熱水蒸氣,故過熱水蒸氣生成部3也可以係接收過熱水蒸氣,並對接收到的過熱水蒸氣進一步加熱,生成向過熱水蒸氣利用部供應所需溫度的過熱水蒸氣。In addition, in the above-described embodiment, the superheated
此外,於其他實施例中,過熱水蒸氣生成裝置100也可以具有返回流道,用於使經處理部6使用過後的水蒸氣或其他氣體返回到過熱水蒸氣生成部3。返回流道的一端與處理部6(例如被處理物收容部的排出口)連接,另一端與飽和水蒸氣供應流道L2的流量調節閥的下游側(過熱水蒸氣生成部3側)、氣體供應流道L3或過熱水蒸氣生成部3連接。如此,透過對使用過後的水蒸氣或其他氣體進行再利用,能夠抑制熱量損失。In addition, in other embodiments, the superheated
而且,如圖8所示,過熱水蒸氣生成裝置100也可以包含一切換機構9,用於在第一連接狀態和第二連接狀態之間進行切換。第一連接狀態是將主變壓器的初級線圈(第一感應線圈2C)以及副變壓器的初級線圈(第二感應線圈3C)進行史考特接線的狀態。第二連接狀態是將第一感應線圈2C以及第二感應線圈3C分别做為獨立的電路的狀態。Moreover, as shown in FIG. 8, the superheated
第一連接狀態是將與主變壓器的初級線圈(第一感應線圈2C)的中點O連接的中點端子2M和副變壓器的初級線圈(第二感應線圈3C)的一端側端子3E連接的史考特接線狀態。另一方面,第二連接狀態是解除史考特接線,將包含第二控制器82的副變壓器的初級線圈(第二感應線圈3C)的兩側端子與三相交流電源10(圖8中為U相以及V相)連接的狀態。此外,在第二連接狀態下,主變壓器的初級線圈(第一感應線圈2C)的兩側端子保持與三相交流電源10的V相以及W相連接的狀態。The first connection state is the history of connecting the
其中,切換機構9可以是由電磁接觸器或半導體開關元件構成,並由控制裝置7控制。另外,第二控制器82具有將流過副變壓器的初級線圈(第二感應線圈3C)的電流控制為一定值以下的定電流控制功能。Among them, the
在生成過熱水蒸氣的第一狀態以及加熱過熱水蒸氣和其他氣體之混合氣體的第三狀態的情況下,由切換機構9切換為第一連接狀態(史考特接線狀態)。另一方面,在只加熱其他氣體的第二狀態的情況下,由切換機構9切換為第二連接狀態(副變壓器側電路和主變壓器側電路分别獨立的電路狀態)。此外,在第二連接狀態下,一方面由第二控制器82控制流過第二感應線圈3C的電流並加熱其他氣體進行運轉,一方面由第一控制器81控制流過第一感應線圈2C的電流,能夠使飽和水蒸氣生成部2保溫待機。In the case of the first state of generating superheated steam and the third state of heating the mixed gas of superheated steam and other gases, the
根據上述實施例所揭露之過熱水蒸氣生成裝置及使用其的處理方法,透過在使用過熱水蒸氣處理被處理物之前,先使用已加熱的其他氣體對被處理物進行加熱,如此一來,能夠防止過熱水蒸氣液化並在被處理物上產生結露。According to the superheated steam generator disclosed in the above embodiment and the treatment method using the same, by using the heated other gas to heat the treatment object before using the superheated steam to treat the treatment object, it is possible to Prevent the superheated water vapor from liquefying and causing condensation on the processed objects.
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習相像技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention is disclosed in the foregoing preferred embodiments as above, it is not intended to limit the present invention. Anyone who is familiar with similar skills can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. The scope of patent protection for inventions shall be determined by the scope of patent applications attached to this specification.
10‧‧‧三相交流電源100‧‧‧過熱水蒸氣生成裝置101‧‧‧第一鐵芯102‧‧‧第二鐵芯103‧‧‧共用鐵芯104‧‧‧第一連接鐵芯105‧‧‧第二連接鐵芯2‧‧‧飽和水蒸氣生成部(水蒸氣生成部)2C‧‧‧第一感應線圈2M‧‧‧中點端子2T‧‧‧第一中空導體管21‧‧‧水導入口22‧‧‧飽和水蒸氣導出口3‧‧‧過熱水蒸氣生成部3C‧‧‧第二感應線圈3E‧‧‧副變壓器初級線圈(第二感應線圈)的一端側端子3T‧‧‧第二中空導體管31‧‧‧飽和水蒸氣導入口32‧‧‧過熱水蒸氣導出口33‧‧‧氣體導入口4‧‧‧水蒸氣流量調節部(飽和水蒸氣流量調節部)、第一流量調節閥5‧‧‧氣體流量調節部、第二流量調節閥6‧‧‧處理部61‧‧‧被處理物收容部62‧‧‧過熱水蒸氣導入口63‧‧‧冷凝水排出口64‧‧‧排出口7‧‧‧控制裝置71‧‧‧第一加熱溫度控制部72‧‧‧第二加熱溫度控制部73‧‧‧第一流量調節閥控制部74‧‧‧第二流量調節閥控制部75‧‧‧處理物溫度獲得部81‧‧‧第一控制器82‧‧‧第二控制器9‧‧‧切換機構Iu‧‧‧U方向電流Iv‧‧‧V方向電流Iw‧‧‧W方向電流L1‧‧‧水供應流道L2‧‧‧飽和水蒸氣供應流道(水蒸氣供應流道)L3‧‧‧氣體供應流道L4‧‧‧過熱水蒸氣供應流道O‧‧‧主變壓器初級線圈(第一感應線圈)的中點T1‧‧‧第一溫度感測器T2‧‧‧第二溫度感測器T3‧‧‧第三溫度感測器U‧‧‧三相交流電源的U相V‧‧‧三相交流電源的V相W‧‧‧被處理物、三相交流電源的W相10‧‧‧Three-phase AC power supply 100‧‧‧Superheated steam generator 101‧‧‧First iron core 102‧‧‧Second iron core 103‧‧‧Common iron core 104‧‧‧First connecting iron core 105 ‧‧‧Second connecting iron core 2‧‧‧Saturated water vapor generation part (water vapor generation part) 2C‧‧‧First induction coil 2M‧‧‧Middle point terminal 2T‧‧‧First hollow conductor tube 21‧‧ ‧Water inlet 22‧‧‧Saturated water vapor outlet 3‧‧‧Superheated steam generating part 3C‧‧‧Second induction coil 3E‧‧‧One end terminal 3T of the secondary transformer primary coil (second induction coil) ‧‧Second hollow conductor tube 31‧‧‧Saturated steam inlet 32‧‧‧Superheated steam outlet 33‧‧‧Gas inlet 4‧‧‧Water vapor flow adjustment part (saturated steam flow adjustment part), First flow regulating valve 5‧‧‧Gas flow regulating part, second flow regulating valve 6‧‧‧Processing part 61‧‧‧Processed object storage part 62‧‧‧Superheated steam inlet 63‧‧‧Condensate drain Outlet 64‧‧‧Exhaust port 7‧‧‧Control device 71‧‧‧First heating temperature control part 72‧‧‧Second heating temperature control part 73‧‧‧First flow regulating valve control part 74‧‧‧Second Flow control valve control unit 75‧‧‧Processed object temperature acquisition unit 81‧‧‧First controller 82‧‧‧Second controller 9‧‧‧Switching mechanism Iu‧‧‧U direction current Iv‧‧‧V direction current Iw‧‧‧W direction current L1‧‧‧Water supply channel L2‧‧‧Saturated steam supply channel (steam supply channel) L3‧‧‧Gas supply channel L4‧‧‧Superheated water vapor supply channel O‧‧‧The midpoint T1 of the primary coil (first induction coil) of the main transformer.‧‧‧The first temperature sensor T2‧‧‧The second temperature sensor T3‧‧‧The third temperature sensor U‧‧ ‧U-phase V of three-phase AC power supply‧‧‧V-phase W of three-phase AC power supply‧‧‧Working object, W-phase of three-phase AC power supply
圖1為示意性地表示本實施例所述之過熱水蒸氣生成裝置的結構圖。 圖2為表示同實施例所述之中空導體管的一範例的示意圖。 圖3A為主要表示同實施例所述之各水蒸氣生成部的鐵芯構成俯視圖。 圖3B為主要表示同實施例所述之各水蒸氣生成部的鐵芯組成前視圖。 圖4為表示同實施例所述之各水蒸氣生成部的鐵芯的另一構成方式俯視圖。 圖5為表示同實施例所述之各水蒸氣生成部的感應線圈接線示意圖。 圖6為示意性地表示本實施例所述之控制裝置構成圖。 圖7為示意性地表示本實施例所述之處理方法示意圖。 圖8為表示另一實施例之各水蒸氣生成部的感應線圈接線示意圖。Fig. 1 is a diagram schematically showing the structure of the superheated steam generator described in this embodiment. Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the hollow conductor tube described in the same implementation. Fig. 3A is a plan view mainly showing the iron core structure of each steam generating part described in the same implementation. Fig. 3B is a front view mainly showing the iron core composition of each steam generating part described in the same implementation. Fig. 4 is a plan view showing another configuration of the iron core of each steam generating part described in the same embodiment. Figure 5 is a schematic diagram showing the wiring of the induction coils of the water vapor generating parts described in the same implementation. Figure 6 is a diagram schematically showing the configuration of the control device described in this embodiment. Figure 7 is a schematic diagram of the processing method described in this implementation. Fig. 8 is a schematic diagram showing the wiring of induction coils of each water vapor generating part of another embodiment.
100‧‧‧過熱水蒸氣生成裝置 100‧‧‧Superheated steam generator
2‧‧‧飽和水蒸氣生成部(水蒸氣生成部) 2‧‧‧Saturated water vapor generation part (water vapor generation part)
21‧‧‧水導入口 21‧‧‧Water inlet
22‧‧‧飽和水蒸氣導出口 22‧‧‧Saturated water vapor outlet
3‧‧‧過熱水蒸氣生成部 3‧‧‧Superheated steam generator
31‧‧‧飽和水蒸氣導入口 31‧‧‧Saturated water vapor inlet
32‧‧‧過熱水蒸氣導出口 32‧‧‧Superheated steam outlet
33‧‧‧氣體導入口 33‧‧‧Gas inlet
4‧‧‧水蒸氣流量調節部(飽和水蒸氣流量調節部)、第一流量調節閥 4‧‧‧Water vapor flow control unit (saturated water vapor flow control unit), first flow control valve
5‧‧‧氣體流量調節部、第二流量調節閥 5‧‧‧Gas flow regulating part, second flow regulating valve
6‧‧‧處理部 6‧‧‧Processing Department
61‧‧‧被處理物收容部 61‧‧‧Department of processed objects
62‧‧‧過熱水蒸氣導入口 62‧‧‧Superheated steam inlet
63‧‧‧冷凝水排出口 63‧‧‧Condensate outlet
64‧‧‧排出口 64‧‧‧Exhaust outlet
7‧‧‧控制裝置 7‧‧‧Control device
L1‧‧‧水供應流道 L1‧‧‧Water supply channel
L2‧‧‧飽和水蒸氣供應流道(水蒸氣供應流道) L2‧‧‧Saturated water vapor supply flow path (water vapor supply flow path)
L3‧‧‧氣體供應流道 L3‧‧‧Gas supply channel
L4‧‧‧過熱水蒸氣供應流道 L4‧‧‧Superheated steam supply flow path
T1‧‧‧第一溫度感測器 T1‧‧‧First temperature sensor
T2‧‧‧第二溫度感測器 T2‧‧‧Second temperature sensor
T3‧‧‧第三溫度感測器 T3‧‧‧Third temperature sensor
W‧‧‧被處理物 W‧‧‧Processed object
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