JP7729578B2 - 蒸気加熱システム及び蒸気加熱方法 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、蒸気加熱システム及び蒸気加熱方法に関する。

従来より、対象物が収容された容器内に蒸気を供給して対象物を加熱する蒸気加熱システムが知られている。例えば、特許文献１には、２つの容器で交互に対象物を加熱するシステムが開示されている。特許文献１のシステムでは、一の容器で対象物の加熱が終わった後（具体的には、対象物の冷却時）に、一の容器内の蒸気が他の容器へ供給される。他の容器では、一の容器からの蒸気に加え、それとは別に供給される蒸気も使って、対象物の加熱を行っている。

特開昭５６－１３０２１６号公報

特許文献１に開示されたシステムのように、複数の容器のそれぞれで蒸気によって対象物を加熱する構成においては、一の容器で対象物の加熱に使用された蒸気を他の容器でも利用する試みが行われている。しかしながら、蒸気の有効活用の観点からは、まだまだ改良の余地がある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸気を有効活用すると共に、対象物の加熱効率を向上させることにある。

ここに開示された蒸気加熱システムは、蒸気による対象物の加熱工程を順次行う第１容器及び第２容器と、蒸気を前記第２容器へ供給する蒸気供給部とを備え、前記蒸気供給部は、前記第２容器における前記加熱工程の開始時に、前記第１容器において対象物の加熱に使用された蒸気を前記第２容器へ供給する１次供給を実行し、前記１次供給を停止すると共に前記第２容器を密閉することによって、前記第２容器内の蒸気の凝縮により前記第２容器を真空状態にして前記対象物から空気を放出させる真空生成を実行し、前記真空生成後に蒸気を前記第２容器へ供給する２次供給を実行する。

ここに開示された蒸気加熱方法は、蒸気による対象物の加熱工程を第１容器及び第２容器で順次行う蒸気加熱方法であって、前記第２容器における前記加熱工程の開始時に、前記第１容器において対象物の加熱に使用された蒸気を前記第２容器へ供給する１次供給と、前記１次供給を停止すると共に前記第２容器を密閉することによって、前記第２容器内の蒸気の凝縮により前記第２容器を真空状態にして前記対象物から空気を放出させる真空生成と、前記真空生成後に蒸気を前記第２容器へ供給する２次供給とを含む。

前記蒸気加熱システムによれば、蒸気を有効活用すると共に、対象物の加熱効率を向上させることができる。

前記蒸気加熱方法によれば、蒸気を有効活用すると共に、対象物の加熱効率を向上させることができる。

図１は、蒸気加熱システムの概略的な構成図である。 図２は、制御装置のブロック図である。 図３は、第２容器における加熱工程のフローチャートである。 図４は、加熱工程中の開閉弁の状態を示す表である。 図５は、加熱処理中の第２容器の圧力を示すグラフである。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、蒸気加熱システム１００の概略的な構成図である。蒸気加熱システム１００は、蒸気による対象物の加熱工程を順次行う第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂと、蒸気を第２容器１Ｂへ供給する蒸気供給部２とを備えている。蒸気供給部２は、第２容器１Ｂに加えて、第１容器１Ａに蒸気を供給してもよい。

各容器では、対象物の加熱処理が行われる。加熱処理では、対象物の加熱工程及び冷却工程が順番に行われる。この例では、蒸気加熱システム１００は、対象物の加熱処理を第１容器１Ａと第２容器１Ｂとで交互に行うバッチ処理を行う。対象物は、例えば、コンクリートである。

第１容器１Ａは、開閉可能な密閉容器である。第１容器１Ａは、加熱の対象物を収容することができる。第１容器１Ａは、蒸気を貯留可能であり、例えば、圧力容器である。

第１容器１Ａには、第１ドレン管１０が接続されている。第１ドレン管１０には、ドレントラップ（スチームトラップともいう）１１及び逆止弁１２が上流側から順に設けられている。第１容器１Ａにおいて、蒸気の凝縮により発生したドレンは、第１ドレン管１０を介して第１容器１Ａから排出される。

また、第１容器１Ａには、第１排気管１３が接続されている。第１排気管１３には、第１排気管１３の開通及び遮断を切り替える第１開閉弁ｖ１が設けられている。第１開閉弁ｖ１は、第１容器１Ａに蒸気が供給される際に必要に応じて開かれ、第１容器１Ａ内の空気が第１排気管１３を介して排出される。

第２容器１Ｂの構成は、基本的には、第１容器１Ａと同じである。第２容器１Ｂには、第２ドレン管１４が接続されている。第２ドレン管１４には、ドレントラップ１５及び逆止弁１６が上流側から順に設けられている。第２容器１Ｂにおいて、蒸気の凝縮により発生したドレンは、第２ドレン管１４を介して第２容器１Ｂから排出される。

また、第２容器１Ｂには、第２排気管１７が接続されている。第２排気管１７には、第２排気管１７の開通及び遮断を切り替える第２開閉弁ｖ２が設けられている。第２開閉弁ｖ２は、第２容器１Ｂに蒸気が供給される際に必要に応じて開かれ、第２容器１Ｂ内の空気が第２排気管１７を介して排出される。

第１容器１Ａには、第１容器１Ａ内の圧力を検出する第１圧力センサ６１が設けられている。第２容器１Ｂには、第２容器１Ｂ内の圧力を検出する第２圧力センサ６２が設けられている。第１圧力センサ６１及び第２圧力センサ６２は、負圧から正圧まで検出することができる。

第１排気管１３には、第１排気管１３を流通する流体、即ち、第１容器１Ａから排出される気体の温度を検出する第１温度センサ６３が設けられている。第２排気管１７には、第２排気管１７を流通する流体、即ち、第２容器１Ｂから排出される気体の温度を検出する第２温度センサ６４が設けられている。

蒸気供給部２は、対象物の加熱工程のために蒸気を供給する。蒸気供給部２は、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂのそれぞれに蒸気を供給するように構成され、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂのうち対象物の加熱工程を行う容器に蒸気を供給する。

蒸気供給部２は、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂの一方で対象物の加熱工程が終了すると、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂの他方へ蒸気を供給して対象物の加熱工程を開始する。例えば、第１容器１Ａで加熱工程が終了し、第２容器１Ｂで加熱工程が開始される場合、蒸気供給部２は、第２容器１Ｂにおいて蒸気の１次供給、真空生成及び蒸気の２次供給を順番に実行する。

具体的には、１次供給では、蒸気供給部２は、第２容器１Ｂにおける加熱処理の開始時に第１容器１Ａにおいて対象物の加熱に使用された蒸気を第２容器１Ｂへ供給する。真空生成では、蒸気供給部２は、１次供給を停止すると共に第２容器１Ｂを密閉することによって、第２容器１Ｂ内の蒸気の凝縮により第２容器１Ｂを真空状態にして対象物から空気を放出させる。２次供給では、蒸気供給部２は、真空生成後に蒸気を第２容器１Ｂへ供給する。

尚、第２容器１Ｂで加熱工程が終了し、第１容器１Ａで加熱処理が開始される場合、蒸気供給部２は、第２容器１Ｂの場合と同様に、第１容器１Ａに対して蒸気の１次供給、真空生成及び蒸気の２次供給を順番に実行する。この場合、１次供給、真空生成及び２次供給は、前述の説明において「第１容器１Ａ」と「第２容器１Ｂ」とを入れ替えた処理となる。

この例では、蒸気供給部２は、第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃを含んでいる。第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃは、第２容器１Ｂへの蒸気の供給方法がそれぞれ異なる。

具体的には、第１供給部２Ａは、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差によって第１容器１Ａ内の蒸気を第２容器１Ｂへ供給する。第２供給部２Ｂは、蒸気エゼクタ４１によって第１容器１Ａの蒸気を吸引して第２容器１Ｂへ供給する。第３供給部２Ｃは、蒸気供給源からの蒸気を第２供給部２Ｂ（具体的には蒸気エゼクタ４１）を介さずに第２容器１Ｂへ供給する。

尚、第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃは、第１容器１Ａへも蒸気を供給できるように構成されている。その場合、第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃは、前述の説明において「第１容器１Ａ」と「第２容器１Ｂ」とを入れ替えた蒸気の供給を行う。

第１供給部２Ａは、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとを連通させる連通管３１と、連通管３１の開通及び遮断を切り替える第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４とを有している。第１供給部２Ａが蒸気を供給する場合には、第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４が開かれ、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとが連通管３１を介して連通した状態となる。尚、後述する第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃの各種開閉弁は閉じられている。この状態においては、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差によって、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂの一方から他方へ蒸気が流れる。つまり、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとが均圧するように、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂのうち圧力の高い方から第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂのうち圧力の低い方へ蒸気が流れる。

尚、第１供給部２Ａの機能の観点からは、第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４は何れか一方だけであってもよい。第１供給部２Ａは、第２供給部２Ｂの一部でもある。第２供給部２Ｂの機能上、連通管３１には第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４の２つの弁が設けられている。

第２供給部２Ｂは、蒸気エゼクタ４１を有している。蒸気エゼクタ４１のノズルには、蒸気供給管４２が接続されている。蒸気供給管４２には、図示省略のボイラ又は蒸気ヘッダ等の蒸気供給源から供給される蒸気が流通している。蒸気供給管４２には、蒸気供給管４２を開通及び遮断を切り替える第５開閉弁ｖ５が設けられている。蒸気エゼクタ４１の吸込口には、蒸気吸引管４３が接続されている。蒸気吸引管４３の上流端は、連通管３１のうち第３開閉弁ｖ３と第４開閉弁ｖ４との間の部分に接続されている。蒸気吸引管４３には、蒸気吸引管４３の開通及び遮断を切り替える第６開閉弁ｖ６が設けられている。蒸気エゼクタ４１のディフューザには、蒸気流出管４４が接続されている。蒸気流出管４４の下流部分は、第１分岐管４４ａと第２分岐管４４ｂとに分岐している。第１分岐管４４ａは、連通管３１のうち第４開閉弁ｖ４と第２容器１Ｂとの間の部分に接続されている。第２分岐管４４ｂは、連通管３１のうち第３開閉弁ｖ３と第１容器１Ａとの間の部分に接続されている。第１分岐管４４ａには、第１分岐管４４ａの開通及び遮断を切り替える第７開閉弁ｖ７が設けられている。第２分岐管４４ｂには、第２分岐管４４ｂの開通及び遮断を切り替える第８開閉弁ｖ８が設けられている。

第２供給部２Ｂが蒸気エゼクタ４１によって第１容器１Ａの蒸気を吸引して第２容器１Ｂへ供給する場合には、第３開閉弁ｖ３、第５開閉弁ｖ５、第６開閉弁ｖ６及び第７開閉弁ｖ７が開かれ、第４開閉弁ｖ４及び第８開閉弁ｖ８が閉じられる。尚、後述する第３供給部２Ｃの各種開閉弁は閉じられている。これにより、蒸気エゼクタ４１の吸引口は、連通管３１及び蒸気吸引管４３を介して第１容器１Ａと連通する。蒸気エゼクタ４１のディフューザは、蒸気流出管４４の第１分岐管４４ａを介して第２容器１Ｂと連通する。この状態で、蒸気エゼクタ４１のノズルに蒸気供給管４２を介して蒸気が供給される。蒸気エゼクタ４１のノズルからの蒸気の吐出により発生する吸引力によって、第１容器１Ａの蒸気が蒸気エゼクタ４１に吸引される。第１容器１Ａからの蒸気と蒸気供給管４２からの蒸気とが混合され、蒸気エゼクタ４１のディフューザから吐出される。ディフューザから吐出された混合蒸気は、蒸気流出管４４を流通し、第１分岐管４４ａを介して第２容器１Ｂへ流入する。

一方、第２供給部２Ｂが蒸気エゼクタ４１によって第２容器１Ｂの蒸気を吸引して第１容器１Ａへ供給する場合には、第４開閉弁ｖ４、第５開閉弁ｖ５、第６開閉弁ｖ６及び第８開閉弁ｖ８が開かれ、第３開閉弁ｖ３及び第７開閉弁ｖ７が閉じられる。尚、後述する第３供給部２Ｃの各種開閉弁は閉じられている。これにより、蒸気エゼクタ４１の吸引口は、連通管３１及び蒸気吸引管４３を介して第２容器１Ｂと連通する。蒸気エゼクタ４１のディフューザは、蒸気流出管４４の第２分岐管４４ｂを介して第１容器１Ａと連通する。この状態で、蒸気エゼクタ４１のノズルに蒸気供給管４２を介して蒸気が供給される。蒸気エゼクタ４１のノズルからの蒸気の吐出により発生する吸引力によって、第２容器１Ｂの蒸気が蒸気エゼクタ４１に吸引される。第２容器１Ｂからの蒸気と蒸気供給管４２からの蒸気とが混合され、蒸気エゼクタ４１のディフューザから吐出される。ディフューザから吐出された混合蒸気は、蒸気流出管４４を流通し、第２分岐管４４ｂを介して第１容器１Ａへ流入する。

第３供給部２Ｃは、蒸気供給管４２から分岐する第１蒸気管５１及び第２蒸気管５２と、第１蒸気管５１の開通及び遮断を切り替える第９開閉弁ｖ９と、第２蒸気管５２の開通及び遮断を切り替える第１０開閉弁ｖ１０とを有している。第１蒸気管５１は、第２容器１Ｂに接続されている。第２蒸気管５２は、第１容器１Ａに接続されている。第３供給部２Ｃは、蒸気供給源からの蒸気を第１容器１Ａ又は第２容器１Ｂへ直接供給する。

詳しくは、第３供給部２Ｃが第２容器１Ｂへ蒸気を供給する場合には、第９開閉弁ｖ９が開かれ、第１０開閉弁ｖ１０が閉じられる。このとき、第３開閉弁ｖ３、第４開閉弁ｖ４、第５開閉弁ｖ５、第７開閉弁ｖ７及び第８開閉弁ｖ８が閉じられる。これにより、蒸気供給管４２を流通する蒸気が第１蒸気管５１を介して第２容器１Ｂへ流入する。

一方、第３供給部２Ｃが第１容器１Ａへ蒸気を供給する場合には、第１０開閉弁ｖ１０が開かれ、第９開閉弁ｖ９が閉じられる。このとき、第３開閉弁ｖ３、第４開閉弁ｖ４、第５開閉弁ｖ５、第７開閉弁ｖ７及び第８開閉弁ｖ８が閉じられる。これにより、蒸気供給管４２を流通する蒸気が第２蒸気管５２を介して第１容器１Ａへ流入する。

第１開閉弁ｖ１、第２開閉弁ｖ２、第３開閉弁ｖ３、第４開閉弁ｖ４、第５開閉弁ｖ５、第６開閉弁ｖ６、第７開閉弁ｖ７、第８開閉弁ｖ８、第９開閉弁ｖ９及び第１０開閉弁ｖ１０（以下、これらをまとめて「第１開閉弁ｖ１等」という）は、例えば空動弁等の自動弁である。

蒸気加熱システム１００は、第１開閉弁ｖ１等を制御する制御装置７をさらに備えている。図２は、制御装置７のブロック図である。制御装置７は、制御部７１と、記憶部７２と、メモリ７３とを有している。

制御装置７には、第１圧力センサ６１、第２圧力センサ６２、第１温度センサ６３及び第２温度センサ６４の検出結果が入力される。制御装置７は、第１開閉弁ｖ１等のそれぞれに制御信号を出力し、第１開閉弁ｖ１等を制御する。図１では、制御装置７に接続される信号線の一部を省略している。図２では、制御装置７に接続される開閉弁の一部を省略している。

制御部７１は、蒸気加熱システム１００の全体を制御する。制御部７１は、各種の演算処理を行う。例えば、制御部７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部７１は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、システムＬＳＩ等で形成されていてもよい。

記憶部７２は、制御部７１で実行されるプログラム及び各種データを格納している。記憶部７２は、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等で形成される。

メモリ７３は、データ等を一時的に格納する。例えば、メモリ７３は、揮発性メモリで形成される。

続いて、蒸気加熱システム１００の動作について説明する。図３は、第２容器１Ｂにおける加熱工程のフローチャートである。図４は、加熱工程中の開閉弁の状態を示す表である。図５は、加熱処理中の第２容器１Ｂの圧力を示すグラフである。制御部７１は、記憶部７２からプログラムをメモリ７３に読み出して展開することによって各種処理を実行する。

ステップＳ１において、制御部７１は、第１容器１Ａにおける加熱工程が終了したか否かを判定する。例えば、加熱工程が終了したか否かは、加熱時間が所定の時間に達したか否かによって判定することができる。加熱工程が終了していない場合には、制御部７１は、ステップＳ１を繰り返し、加熱工程の終了まで待機する。

第１容器１Ａにおける加熱工程が終了する直前の状態では、第１開閉弁ｖ１が閉じられ、第１排気管１３を介した排気が停止されている。また、第１供給部２Ａの第３開閉弁ｖ３及び第２供給部２Ｂの第８開閉弁ｖ８は閉じられている。これにより、第１供給部２Ａ及び第２供給部２Ｂによる第１容器１Ａからの蒸気の流出は、停止した状態となっている。この状態で、第３供給部２Ｃの第１０開閉弁ｖ１０が開いている。第１容器１Ａには、第３供給部２Ｃによって蒸気が供給され、この蒸気によって対象物が加熱されている。一方、第２容器１Ｂでは、第１容器１Ａにおける加熱工程が終了する前に、対象物が搬入される。第２開閉弁ｖ２が開かれ、第２排気管１７が開通している。第１供給部２Ａの第４開閉弁ｖ４、第２供給部２Ｂの第７開閉弁ｖ７及び第３供給部２Ｃの第９開閉弁ｖ９は閉じられている。つまり、第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃによる第２容器１Ｂへの蒸気の供給は、停止されている。

第１容器１Ａにおける加熱工程が終了すると、第１０開閉弁ｖ１０が閉じられ、第２容器１Ｂにおける加熱処理、即ち、加熱工程が開始される。制御部７１は、ステップＳ２において、第１供給部２Ａによって第２容器１Ｂへ蒸気の１次供給を実行する。詳しくは、制御部７１は、第１供給部２Ａの第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４を開く。第１容器１Ａにおける加熱工程の終了時においては、第１容器１Ａ内は蒸気が供給されて比較的高圧になっている一方、第２容器１Ｂは大気に開放されている。そのため、第３開閉弁ｖ３及び第４開閉弁ｖ４が開かれると、高圧の第１容器１Ａ内の蒸気が低圧の第２容器１Ｂへ連通管３１を介して供給される。第２容器１Ｂでは、第２開閉弁ｖ２が開かれ、第２排気管１７が開通している。そのため、第２容器１Ｂ内の空気は、連通管３１から流入する蒸気に押し出され、第２排気管１７から排出されていく。この１次供給の際の第２容器１Ｂの圧力は、図５に示すように、大気圧で一定である。

制御部７１は、１次供給を開始した後は、ステップＳ３において、第２容器１Ｂからの排気温度Ｔが所定の閾値α以上となったか否かを、第２温度センサ６４の検出結果に基づいて判定する。１次供給によって第２容器１Ｂに蒸気が供給されると、第２容器１Ｂ内の温度が上昇し、第２排気管１７からの排気温度も上昇する。つまり、制御部７１は、第２容器１Ｂ内に蒸気が或る程度まで供給されたか否かを判定する。排気温度Ｔが閾値α以上となるまで、制御部７１は、１次供給を継続する。

第２容器１Ｂからの排気温度Ｔが閾値α以上となった場合には、制御部７１は、ステップＳ４において、真空生成を実行する。詳しくは、制御部７１は、第２排気管１７の第２開閉弁ｖ２及び第１供給部２Ａの第４開閉弁ｖ４を閉じる。これにより、第２容器１Ｂは密閉状態となる。第２容器１Ｂ内の蒸気は、冷却され、凝縮する。第２容器１Ｂは、真空状態となる。その結果、対象物中に含まれる空気が第２容器１Ｂ内に放出される。この真空生成によって、第２容器１Ｂの圧力は、図５に示すように、減少して負圧になる。

制御部７１は、真空生成の後に２次供給を開始する。例えば、制御部７１は、第２圧力センサ６２によって検出される圧力Ｐ２が所定の負圧まで低下した場合に２次供給を開始する。まず、制御部７１は、ステップＳ５において、第１供給部２Ａによって第２容器１Ｂに蒸気を供給する。詳しくは、制御部７１は、第１供給部２Ａの第４開閉弁ｖ４を開く。第３開閉弁ｖ３は、ステップＳ２から開いた状態のままである。尚、ステップＳ４において第３開閉弁ｖ３が閉じられた場合には、制御部７１はステップＳ５において第３開閉弁ｖ３も開く。１次供給では第１容器１Ａの蒸気の一部が第２容器１Ｂへ供給されただけで、真空生成の段階では第１容器１Ａの圧力が第２容器１Ｂの圧力よりも十分に高い可能性がある。そのため、２次供給の開始時には、制御部７１は、まず第１供給部２Ａによって蒸気を供給する。ただし、１次供給とは異なり、第２開閉弁ｖ２が閉じており、第２容器１Ｂは密閉状態となっている。第４開閉弁ｖ４が開かれると、高圧の第１容器１Ａ内の蒸気が低圧の第２容器１Ｂへ連通管３１を介して供給される。この第１供給部２Ａによる２次供給によって、第２容器１Ｂの圧力は、図５に示すように、上昇する。第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差は、しだいに減少していく。

制御部７１は、第１供給部２Ａによる２次供給を開始した後は、ステップＳ６において、第１圧力センサ６１によって検出される第１容器１Ａの圧力Ｐ１と第２圧力センサ６２によって検出される第２容器１Ｂの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ１－Ｐ２）が所定の閾値β以下となったか否かを判定する。閾値βは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とが略等しいとみなせる値であり、０に近い値である。圧力差ΔＰが閾値β以下となるまで、第１供給部２Ａによる２次供給が継続される。

圧力差ΔＰが閾値β以下となった場合には、制御部７１は、ステップＳ７において、第１供給部２Ａによる２次供給から第２供給部２Ｂによる２次供給へ移行する。詳しくは、制御部７１は、第１供給部２Ａの第４開閉弁ｖ４を閉じ、第２供給部２Ｂの第５開閉弁ｖ５、第６開閉弁ｖ６及び第７開閉弁ｖ７を開く。これにより、蒸気エゼクタ４１の吸引口は、連通管３１及び蒸気吸引管４３を介して第１容器１Ａと連通する。蒸気エゼクタ４１のディフューザは、蒸気流出管４４の第１分岐管４４ａを介して第２容器１Ｂと連通する。この状態で、蒸気エゼクタ４１のノズルに蒸気供給管４２を介して蒸気が供給される。蒸気エゼクタ４１のノズルからの蒸気の吐出により発生する吸引力によって、第１容器１Ａの蒸気が蒸気エゼクタ４１に吸引される。第１容器１Ａからの蒸気と蒸気供給管４２からの蒸気とが混合され、蒸気エゼクタ４１のディフューザから吐出される。ディフューザから吐出された混合蒸気は、第１分岐管４４ａを介して第２容器１Ｂへ供給される。この第２供給部２Ｂによる２次供給によって、第２容器１Ｂの圧力は、図５に示すように、さらに上昇する。

制御部７１は、第２供給部２Ｂによる２次供給を開始した後は、ステップＳ８において、第１容器１Ａの圧力Ｐ１が所定の閾値γ以下となったか否かを判定する。閾値γは、蒸気エゼクタ４１による第１容器１Ａ内の蒸気の吸引が困難となる圧力である。圧力Ｐ１が閾値γ以下となるまで、第２供給部２Ｂによる２次供給が継続される。蒸気エゼクタ４１によって、第１容器１Ａ内のできる限りの蒸気が第２容器１Ｂへ供給される。

圧力Ｐ１が閾値γ以下となった場合には、制御部７１は、ステップＳ９において、第２供給部２Ｂによる２次供給から第３供給部２Ｃによる２次供給へ移行する。詳しくは、制御部７１は、第２供給部２Ｂの第５開閉弁ｖ５、第６開閉弁ｖ６及び第７開閉弁ｖ７を閉じ、第３供給部２Ｃの第９開閉弁ｖ９を開く。これにより、蒸気供給源からの蒸気が第２容器１Ｂへ直接供給される。尚、第３開閉弁ｖ３は、閉じられても、開いたままでもよい。この第３供給部２Ｃによる２次供給によって、第２容器１Ｂの圧力は、図５に示すように、さらに上昇する。

制御部７１は、第３供給部２Ｃによる２次供給を開始した後は、ステップＳ１０において、加熱工程の終了条件を満たしたか否かを判定する。この例では、加熱工程の終了条件は、第３供給部２Ｃによる２次供給後に第２容器１Ｂの圧力Ｐ２が所定の圧力に達してから所定時間経過することである。終了条件が満たされるまで、第３供給部２Ｃによる２次供給が継続される。

終了条件が満たされた場合、制御部７１は、第２容器１Ｂにおける加熱工程を終了する。

この第２容器１Ｂにおける加熱工程の間、第１容器１Ａでは対象物の冷却工程及び搬出、さらには次の対象物の搬入が行われる。第２容器１Ｂにおける加熱工程の終了時には、第１容器１Ａでの次の対象物の搬入が完了している。そのため、第３供給部２Ｃによる２次供給が開始された後に、第１開閉弁ｖ１が開かれ、第１容器１Ａは大気に開放される。

加熱工程の終了後、制御部７１は、冷却工程を開始する。第２容器１Ｂから蒸気が排出され、その結果、図５に示すように第２容器１Ｂの圧力は低下していく。この第２容器１Ｂから排出される蒸気は、第１容器１Ａにおける加熱工程の１次供給に利用される。つまり、第２容器１Ｂでの加熱工程の終了後は、前述の説明における第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの立場を入れ替えて、第１容器１Ａでの加熱工程が開始される。具体的には、例えば、第１開閉弁ｖ１と第２開閉弁ｖ２とで開閉状態が異なる状況においては、前述の説明とは反対の動作を行う。第１供給部２Ａの第３開閉弁ｖ３と第４開閉弁ｖ４とで開閉状態が異なる状況においては、前述の説明とは反対の開閉状態となる。第２供給部２Ｂの第７開閉弁ｖ７と第８開閉弁ｖ８とで開閉状態が異なる状況においては、前述の説明とは反対の開閉状態となる。第３供給部２Ｃの第９開閉弁ｖ９と第１０開閉弁ｖ１０とで開閉状態が異なる状況においては、前述の説明とは反対の開閉状態となる。その結果、前述の第２容器１Ｂにおける加熱工程と同様の加熱工程が第１容器１Ａにおいて実行される。

このような加熱工程によれば、第１容器１Ａにおいて対象物の加熱に使用された蒸気が第２容器１Ｂにおける加熱工程に利用される。具体的には、第１容器１Ａの蒸気は、少なくとも第２容器１Ｂへの１次供給に利用される。１次供給は、それに続く真空生成のために行われる処理である。真空生成によって対象物から空気が放出され、その後の２次供給による対象物の加熱効率が向上する。つまり、第１容器１Ａの蒸気は、対象物の加熱効率を向上させるために利用される。

それに加えて、第１容器１Ａの蒸気は、第２容器１Ｂへの２次供給にも利用され得る。つまり、空気が放出されて加熱効率が向上した対象物を加熱するための蒸気の一部として、第１容器１Ａの蒸気が使用される。これにより、第１容器１Ａの蒸気は、対象物の加熱にさらに有効に活用される。

以上のように、蒸気加熱システム１００は、蒸気による対象物の加熱工程を順次行う第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂと、蒸気を第２容器１Ｂへ供給する蒸気供給部２とを備え、蒸気供給部２は、第２容器１Ｂにおける加熱工程の開始時に、第１容器１Ａにおいて対象物の加熱に使用された蒸気を第２容器１Ｂへ供給する１次供給を実行し、１次供給を停止すると共に第２容器１Ｂを密閉することによって、第２容器１Ｂ内の蒸気の凝縮により第２容器１Ｂを真空状態にして対象物から空気を放出させる真空生成を実行し、真空生成後に蒸気を第２容器１Ｂへ供給する２次供給を実行する。

換言すると、蒸気による対象物の加熱工程を第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂで順次行う蒸気加熱方法であって、第２容器１Ｂにおける加熱工程の開始時に、第１容器１Ａにおいて対象物の加熱に使用された蒸気を第２容器１Ｂへ供給する１次供給と、１次供給を停止すると共に第２容器１Ｂを密閉することによって、第２容器１Ｂ内の蒸気の凝縮により第２容器１Ｂを真空状態にして対象物から空気を放出させる真空生成と、真空生成後に蒸気を第２容器１Ｂへ供給する２次供給とを含む。

この構成によれば、第２容器１Ｂにおける加熱工程の開始時に第１容器１Ａの蒸気が１次供給によって第２容器１Ｂに供給され、１次供給の後に第２容器１Ｂ内の蒸気の凝縮によって第２容器１Ｂ内が真空状態となる真空生成が実行される。これにより、対象物から空気が放出され、対象物が蒸気で加熱しやすい状態となる。その後、２次供給によって第２容器１Ｂへ蒸気が供給されるので、対象物は効率良く加熱される。このように、第１容器１Ａの蒸気は、第２容器１Ｂ内の対象物の加熱効率の向上に有効に活用される。

また蒸気供給部２は、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差によって第１容器１Ａ内の蒸気を第２容器１Ｂへ供給する第１供給部２Ａを含み、少なくとも第１供給部２Ａによって１次供給を実行する。

この構成によれば、１次供給は、少なくとも第１供給部２Ａによって実行される。第１供給部２Ａは、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差によって第１容器１Ａ内の蒸気を第２容器１Ｂへ供給するため、第１容器１Ａの蒸気を第２容器１Ｂへ供給するために特別な駆動源が不要である。つまり、エネルギ消費を低減しつつ、第１容器１Ａの蒸気を有効に活用することができる。

さらに、蒸気供給部２は、蒸気エゼクタ４１によって第１容器１Ａの蒸気を吸引して第２容器１Ｂへ供給する第２供給部２Ｂをさらに含み、少なくとも第２供給部２Ｂによって２次供給を実行する。

この構成によれば、第１容器１Ａの蒸気を１次供給に加えて２次供給においても第２容器１Ｂへ供給して有効に活用することができる。このとき、蒸気エゼクタ４１を含む第２供給部２Ｂによって２次供給が実行されるので、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差が小さくて第１供給部２Ａが機能しない場合であっても、第１容器１Ａの蒸気を第２容器１Ｂへ供給することができる。つまり、第１容器１Ａの蒸気をできる限り活用することができる。

また、蒸気供給部２は、２次供給を第１供給部２Ａによって実行した後に、２次供給を第２供給部２Ｂによってさらに実行する。

この構成によれば、２次供給はまず第１供給部２Ａによって実行され、次に第２供給部２Ｂによって実行される。つまり、２次供給を開始する際に、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差が大きい場合には第１供給部２Ａによって第１容器１Ａの蒸気が第２容器１Ｂへ供給される。第１容器１Ａと第２容器１Ｂとの圧力差が小さくなって第１供給部２Ａによる蒸気の供給が難しくなった場合には、蒸気エゼクタ４１を含む第２供給部２Ｂによって第１容器１Ａの蒸気が第２容器１Ｂへ供給される。このように、第１供給部２Ａをできる限り使用することによってエネルギ消費を低減しつつ、第２供給部２Ｂによって第１容器１Ａの蒸気をできる限り活用することができる。

さらに、蒸気供給部２は、蒸気供給源からの蒸気を第２供給部２Ｂを介さずに第２容器１Ｂへ供給する第３供給部２Ｃをさらに含み、２次供給を第２供給部２Ｂによって実行した後に、２次供給を第３供給部２Ｃによってさらに実行する。

この構成によれば、第２供給部２Ｂによる２次供給の後に、第３供給部２Ｃによる２次供給が実行される。第２供給部２Ｂは、蒸気エゼクタ４１によって第１容器１Ａの蒸気を第２容器１Ｂへ供給するため、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂの圧力によっては蒸気エゼクタ４１による蒸気の供給が困難になり得る。その場合であっても、蒸気供給源からの蒸気を供給する第３供給部２Ｃによって第２容器１Ｂへの蒸気の供給を実行することができる。つまり、第３供給部２Ｃによって第２容器１Ｂへ十分な蒸気を供給することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

蒸気加熱システム１００の対象物は、コンクリートに限定されない。対象物は、空気を放出することによって蒸気による加熱効率が向上する物であれば任意の物が対象物となり得る。例えば、対象物は、リネン類の繊維製品、木製品又は紙製品等であってもよい。

蒸気加熱システム１００は、第１容器１Ａと第２容器１Ｂとで加熱処理のバッチ処理を行っているが、これに限定されない。蒸気加熱システム１００は、第１容器１Ａでの加熱処理に続いて第２容器１Ｂでの加熱処理を実行すればよい。

蒸気加熱システム１００は、第１容器１Ａ及び第２容器１Ｂ以外の容器を備えていてもよい。例えば、蒸気加熱システム１００が第３容器及び第４容器をさらに備えている場合、蒸気加熱システム１００は、第１容器１Ａ、第２容器１Ｂ、第３容器、第４容器の順に加熱工程を実行してもよい。その場合、第１容器１Ａでの加熱工程で使用された蒸気が第２容器１Ｂの加熱工程で活用され、第２容器１Ｂの加熱工程で使用された蒸気が第３容器の加熱工程で活用され、第３容器での加熱工程で使用された蒸気が第４容器の加熱工程で活用されてもよい。

１次供給は、第１供給部２Ａによる蒸気の供給に限定されない。第１容器１Ａでの冷却工程又は第２容器１Ｂでの真空生成の条件しだいでは、第１供給部２Ａに代えて第２供給部２Ｂによる１次供給が実行されてもよいし、又は、第１供給部２Ａによる１次供給に続いて第２供給部２Ｂによる１次供給が実行されてもよい。あるいは、第１供給部２Ａ及び／又は第２供給部２Ｂによる１次供給に、第３供給部２Ｃによる蒸気の供給が追加されてもよい。

２次供給は、第１供給部２Ａによる２次供給、第２供給部２Ｂによる２次供給及び第３供給部２Ｃによる２次供給が順番に実行される形態に限定されない。第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃの少なくとも１つによる２次供給が実行されればよい。

蒸気供給部２は、第１供給部２Ａ、第２供給部２Ｂ及び第３供給部２Ｃの３つが必須ではない。蒸気供給部２は、第１容器１Ａにおいて対象物の加熱に使用された蒸気を第２容器１Ｂへ供給する１次供給を実現するための供給部と、真空生成後に蒸気を第２容器１Ｂへ供給する２次供給を実現するための供給部とを含んでいればよい。

図３に示す加熱工程のフローチャートにおけるステップは、本開示における技術の作用機序を逸脱しない範囲で適宜変更又は省略することができ、さらにはステップの順番の入れ替え又はステップの並行処理等を行うことができる。

第１開閉弁ｖ１等は、自動弁ではなく、手動弁であってもよい。その場合、第２容器１Ｂでの加熱工程が開始される際に、１次供給、真空生成及び２次供給が順番に実行されるようにユーザが第１開閉弁ｖ１等を適宜操作すればよい。

１００ 蒸気加熱システム
１Ａ 第１容器
１Ｂ 第２容器
２ 蒸気供給部
２Ａ 第１供給部
２Ｂ 第２供給部
２Ｃ 第３供給部
４１ 蒸気エゼクタ

Claims (6)

1. 蒸気による対象物の加熱工程を順次行う第１容器及び第２容器と、
   蒸気を前記第２容器へ供給する蒸気供給部とを備え、
   前記蒸気供給部は、
   前記第２容器における前記加熱工程の開始時に、前記第１容器において対象物の加熱に使用された蒸気を前記第２容器へ供給する１次供給を実行し、
   前記１次供給を停止すると共に前記第２容器を密閉することによって、前記第２容器内の蒸気の凝縮により前記第２容器を真空状態にして前記対象物から空気を放出させる真空生成を実行し、
   前記真空生成後に蒸気を前記第２容器へ供給する２次供給を実行する蒸気加熱システム。
2. 請求項１に記載の蒸気加熱システムにおいて、
   前記蒸気供給部は、
   前記第１容器と前記第２容器との圧力差によって前記第１容器内の蒸気を前記第２容器へ供給する第１供給部を含み、
   少なくとも前記第１供給部によって前記１次供給を実行する蒸気加熱システム。
3. 請求項２に記載の蒸気加熱システムにおいて、
   前記蒸気供給部は、
   蒸気エゼクタによって前記第１容器の蒸気を吸引して前記第２容器へ供給する第２供給部をさらに含み、
   少なくとも前記第２供給部によって前記２次供給を実行する蒸気加熱システム。
4. 請求項３に記載の蒸気加熱システムにおいて、
   前記蒸気供給部は、前記２次供給を前記第１供給部によって実行した後に、前記２次供給を前記第２供給部によってさらに実行する蒸気加熱システム。
5. 請求項３又は４に記載の蒸気加熱システムにおいて、
   前記蒸気供給部は、
   蒸気供給源からの蒸気を前記第２供給部を介さずに前記第２容器へ供給する第３供給部をさらに含み、
   前記２次供給を前記第２供給部によって実行した後に、前記２次供給を前記第３供給部によってさらに実行する蒸気加熱システム。
6. 蒸気による対象物の加熱工程を第１容器及び第２容器で順次行う蒸気加熱方法であって、
   前記第２容器における前記加熱工程の開始時に、前記第１容器において対象物の加熱に使用された蒸気を前記第２容器へ供給する１次供給と、
   前記１次供給を停止すると共に前記第２容器を密閉することによって、前記第２容器内の蒸気の凝縮により前記第２容器を真空状態にして前記対象物から空気を放出させる真空生成と、
   前記真空生成後に蒸気を前記第２容器へ供給する２次供給とを含む蒸気加熱方法。