(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023037681
(43)【公開日】2023-03-16
(54)【発明の名称】熱処理装置
(51)【国際特許分類】
F27D 7/02 20060101AFI20230309BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20230309BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20230309BHJP
【ＦＩ】
F27D7/02 A
F27D19/00 A
F27D21/00 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021144406
(22)【出願日】2021-09-06
(71)【出願人】
【識別番号】000167200
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトサーモシステム
(74)【代理人】
【識別番号】110002044
【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス
(72)【発明者】
【氏名】中村 卓弘
【テーマコード（参考）】
4K056
4K063
【Ｆターム（参考）】
4K056AA09
4K056BB10
4K056CA18
4K056FA02
4K056FA13
4K063AA05
4K063BA12
4K063CA03
4K063DA06
4K063DA13
4K063DA32
(57)【要約】
【課題】湿気の原因となる低温の流体が熱処理炉に供給されることを抑制できる熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱処理装置１は、過熱水蒸気生成器２からの過熱水蒸気を熱処理炉３へ供給する供給経路１１および排出経路１２を含む流体経路１０と、供給経路１１の上流部１１ｃから下流部１１ｄへ流体を供給する供給状態と上流部１１ｃからの流体が排出される排出状態とを切り替える導入弁２０と、温度センサ５と、を有する。下流部１１ｄの経路長Ｌ２は、上流部１１ｃの経路長Ｌ１よりも短い。温度センサ５は、導入弁２０の近傍における流体温度を測定する。温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下の場合には排出状態となり、第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となる。
【選択図】 図２
【解決手段】熱処理装置１は、過熱水蒸気生成器２からの過熱水蒸気を熱処理炉３へ供給する供給経路１１および排出経路１２を含む流体経路１０と、供給経路１１の上流部１１ｃから下流部１１ｄへ流体を供給する供給状態と上流部１１ｃからの流体が排出される排出状態とを切り替える導入弁２０と、温度センサ５と、を有する。下流部１１ｄの経路長Ｌ２は、上流部１１ｃの経路長Ｌ１よりも短い。温度センサ５は、導入弁２０の近傍における流体温度を測定する。温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下の場合には排出状態となり、第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となる。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
過熱水蒸気生成器と、
被処理物を熱処理するための熱処理炉と、
前記過熱水蒸気生成器と前記熱処理炉とに接続され前記過熱水蒸気生成器から過熱水蒸気を前記熱処理炉へ供給するための供給経路、および、前記供給経路の途中に設けられた分岐部において前記供給経路から分岐した排出経路を含む流体経路と、
前記供給経路において前記分岐部からみた上流部から下流部へ流体を供給する供給状態と、前記上流部から前記下流部への前記流体の供給が規制され且つ前記上流部から前記排出経路を通した前記流体の排出が許容された排出状態と、を切り替える導入弁と、
前記流体経路内の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記下流部の経路長は、前記上流部の経路長よりも短く設定されており、
前記温度センサは、前記導入弁の近傍における前記温度を測定するように構成され、
前記温度センサの検出温度が所定の設定温度以下の場合には前記排出状態となるように構成され、
前記検出温度が前記設定温度を超えている場合には前記供給状態となるように構成されている、熱処理装置。
被処理物を熱処理するための熱処理炉と、
前記過熱水蒸気生成器と前記熱処理炉とに接続され前記過熱水蒸気生成器から過熱水蒸気を前記熱処理炉へ供給するための供給経路、および、前記供給経路の途中に設けられた分岐部において前記供給経路から分岐した排出経路を含む流体経路と、
前記供給経路において前記分岐部からみた上流部から下流部へ流体を供給する供給状態と、前記上流部から前記下流部への前記流体の供給が規制され且つ前記上流部から前記排出経路を通した前記流体の排出が許容された排出状態と、を切り替える導入弁と、
前記流体経路内の温度を測定する温度センサと、
を備え、
前記下流部の経路長は、前記上流部の経路長よりも短く設定されており、
前記温度センサは、前記導入弁の近傍における前記温度を測定するように構成され、
前記温度センサの検出温度が所定の設定温度以下の場合には前記排出状態となるように構成され、
前記検出温度が前記設定温度を超えている場合には前記供給状態となるように構成されている、熱処理装置。
【請求項2】
請求項１に記載の熱処理装置であって、
前記温度センサは、前記分岐部の近傍における前記温度を測定する、熱処理装置。
前記温度センサは、前記分岐部の近傍における前記温度を測定する、熱処理装置。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であって、
前記温度センサは、前記供給経路の下流端部における前記温度を測定する、熱処理装置。
前記温度センサは、前記供給経路の下流端部における前記温度を測定する、熱処理装置。
【請求項4】
請求項１～請求項３の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記導入弁は、前記熱処理炉における前記下流部からの前記過熱水蒸気の導入口で且つ前記下流部の下流端に配置されている、熱処理装置。
前記導入弁は、前記熱処理炉における前記下流部からの前記過熱水蒸気の導入口で且つ前記下流部の下流端に配置されている、熱処理装置。
【請求項5】
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
前記温度センサは、前記供給経路における前記導入弁の上流側の前記温度を測定し、
前記供給経路における前記導入弁の下流側の前記温度を測定する第２温度センサをさらに備え、
前記導入弁は、前記第２温度センサの検出温度が所定の第２設定温度以下の場合には前記排出状態とされる、熱処理装置。
前記温度センサは、前記供給経路における前記導入弁の上流側の前記温度を測定し、
前記供給経路における前記導入弁の下流側の前記温度を測定する第２温度センサをさらに備え、
前記導入弁は、前記第２温度センサの検出温度が所定の第２設定温度以下の場合には前記排出状態とされる、熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
過熱水蒸気生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、過熱水蒸気を用いて医療廃棄物を滅菌処理する医療廃棄物処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【0003】
特許文献２に記載の医療廃棄物処理装置では、蛇管（２２）を通過する水道水がバーナー（２８）で加熱されて過熱水蒸気となる。なお、バーナー（２８）の加熱によって蛇管（２２）の温度が十分に高くなるまでは、蛇管（２２）からの流体は、過熱水蒸気バルブ（１１２）を通って排出される。そして、バーナー（２８）の加熱によって蛇管（２２）の温度が十分に高くなると、蛇管（２２）から過熱水蒸気が処理室（４）に導入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－８３１５３号公報
【特許文献2】特開２００４－１２９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電子部品等の工業製品の製造時に使用される工業用の熱処理装置において、過熱水蒸気を熱処理炉内に供給することで、被処理物に熱処理を施す場合がある。過熱水蒸気の比熱は、約０．４８（ｃａｌ／ｇ／℃）であり、空気の比熱約０．２４（ｃａｌ／ｇ／℃）よりも大きい。このため、熱処理室に搬入された被処理物を熱処理するための熱処理ガスとして過熱水蒸気が用いられる場合、被処理物へ大きな熱エネルギーを与えることができる。
【0006】
このような熱処理装置では、過熱水蒸気発生器で発生した過熱水蒸気を配管を通して加熱炉に供給し、加熱炉内の被処理物を加熱する構成を採用することが考えられる。過熱水蒸気発生器は、通常、起動時には水を加熱できる温度が低く、水、または、設定温度よりも低い温度の蒸気を出す。このため、水、または、設定温度よりも低い温度の蒸気が加熱炉に到達すると、加熱炉内が湿ってしまう。加熱炉内が湿ってしまうと、被処理物を加熱する際に加熱炉内の温度が安定しない等の好ましくない現象が生じる。
【0007】
一方で、被処理物が電子部品等の工業製品の素材である場合、被処理物の品質を高めるために、熱処理ガスの温度を正確に制御する要請が高い。しかしながら、特許文献２に記載の発明は医療廃棄物を処理するための装置であり、工業製品の熱処理に要求されるような、高度に均等な温度分布が要求されているわけではない。このため、引用文献２には、処理室（４）内の温度を正確に制御するという観点が存在しているとはいえない。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みることにより、湿気の原因となる低温の流体が熱処理炉に供給されることを抑制できる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、過熱水蒸気生成器と、被処理物を熱処理するための熱処理炉と、前記過熱水蒸気生成器と前記熱処理炉とに接続され前記過熱水蒸気生成器から過熱水蒸気を前記熱処理炉へ供給するための供給経路、および、前記供給経路の途中に設けられた分岐部において前記供給経路から分岐した排出経路を含む流体経路と、前記供給経路において前記分岐部からみた上流部から下流部へ流体を供給する供給状態と、前記上流部から前記下流部への前記流体の供給が規制され且つ前記上流部から前記排出経路を通した前記流体の排出が許容された排出状態と、を切り替える導入弁と、前記流体経路内の温度を測定する温度センサと、を備え、前記下流部の経路長は、前記上流部の経路長よりも短く設定されており、前記温度センサは、前記導入弁の近傍における前記温度を測定するように構成され、前記温度センサの検出温度が所定の設定温度以下の場合には前記排出状態となるように構成され、前記検出温度が前記設定温度を超えている場合には前記供給状態となるように構成されている。
【0010】
この構成によると、供給経路において、下流部の経路長は、上流部の経路長よりも短く設定されている。この短い下流部を開閉するように導入弁が配置されるので、導入弁は、熱処理炉の近傍に配置される。さらに、温度センサは導入弁の近傍における流体温度を測定し、その測定結果（検出温度）に応じて、導入弁の排出状態と供給状態とが切り替えられる。これにより、例えば、供給経路における炉の近傍に到達した過熱水蒸気が設定温度を超えている場合は過熱水蒸気が下流部から熱処理炉に供給される。一方で供給経路における炉の近傍に到達した流体の温度が設定温度以下である場合は、この流体は熱処理炉には供給されずに排出経路に排出される。例えば、過熱水蒸気生成器の動作開始初期において過熱水蒸気生成器から水が送り出された場合、または、過熱水蒸気生成器から供給経路を通過することで過熱水蒸気の熱エネルギーが供給経路の壁面に吸収されること等によって過熱水蒸気の温度が低下して過熱水蒸気から水が生じた場合、湿気の原因となる流体は、排出経路から排出される。その結果、熱処理炉において湿気の原因となる、温度の低い流体が熱処理炉内に供給されることをより確実に抑制できる。よって、過熱水蒸気生成器の起動時において湿気の原因となる低温の流体が熱処理炉に供給されることを抑制できるとともに、過熱水蒸気生成器の動作異常等に起因して低温の流体が熱処理炉に供給されることを抑制できる。
【0011】
（２）前記温度センサは、前記分岐部の近傍における前記温度を測定する場合がある。
【0012】
この構成によると、分岐部には、過熱水蒸気生成器の動作中には流体の温度にかかわらず過熱水蒸気生成器からの流体が通過するので、温度センサは、流体温度をより正確に測定できる。しかも、温度センサは、流体経路において排出状態および供給状態の何れにおいても流体が流動する箇所で且つ過熱水蒸気生成器からできるだけ遠い箇所の流体温度を測定できる。よって、導入弁を供給状態とすべきか否かの判断を、熱処理炉により近い箇所での流体温度に基づいて行うことができる。
【0013】
（３）前記温度センサは、前記供給経路の下流端部における前記温度を測定する場合がある。
【0014】
この構成によると、温度センサは、熱処理炉における過熱水蒸気の導入口付近における流体温度を測定する。そして、この導入口付近における流体温度が十分に高いときのみ、供給経路から流体が熱処理炉に導入される。これにより、熱処理炉に湿気の原因となる低温の流体が供給されてしまうことをより確実に抑制できる。
【0015】
（４）前記導入弁は、前記熱処理炉における前記下流部からの前記過熱水蒸気の導入口で且つ前記下流部の下流端に配置されている場合がある。
【0016】
この構成によると、供給経路における導入弁の直後に熱処理炉が配置されている。すなわち、導入弁は、熱処理炉の極めて近い箇所に配置される。さらに、温度センサは導入弁の近傍における流体温度を測定し、その測定結果に応じて、排出状態と供給状態とが切り替えられる。これにより、温度センサで検出された流体温度と実質的に同一の高温の過熱水蒸気を熱処理炉に導入することができる。よって、熱処理炉に湿気の原因となる低温の流体が導入されることをより確実に抑制できる。特に、温度センサが供給経路の下流端部における流体温度を測定する場合、導入弁および温度センサを熱処理炉の極めて近い箇所に配置できる。よって、温度センサで検出された流体温度と実質的に同一の高温の過熱水蒸気を熱処理炉に導入することができる。
【0017】
（５）前記温度センサは、前記供給経路における前記導入弁の上流側の前記温度を測定し、前記熱処理装置は、前記供給経路における前記導入弁の下流側の前記温度を測定する第２温度センサをさらに備え、前記導入弁は、前記第２温度センサの検出温度が所定の第２設定温度以下の場合には前記排出状態とされる場合がある。
【0018】
この構成によると、供給経路において導入弁より下流側において何らかの異常が発生したときにおいて、第２温度センサがこの異常を検出でき、その結果、導入弁を排出状態にできる。よって、湿気の原因となる流体が熱処理炉に導入されることをより確実に抑制できる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によると、熱処理装置において、湿気の原因となる低温の流体が熱処理炉に供給されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【0022】
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す模式図である。図２（Ａ）は、熱処理装置１において排出状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、熱処理装置１において供給状態を示す図である。図において、破線は電気信号の経路を示している。図２（Ａ）および図２（Ｂ）において、流体が流れている箇所を太線で示している。
【0023】
図１、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、熱処理装置１は、被処理物１００に熱処理を施すための装置である。被処理物１００として、セラミック、電子部品、半導体、および、金属部品を例示できる。熱処理装置１では、一度に一つのみの被処理物１００が熱処理されてもよいし、複数の被処理物１００がホルダ等に置かれた状態で一括して熱処理されてもよい。熱処理装置１で用いられる熱処理用ガスは、本実施形態では、過熱水蒸気である。過熱水蒸気の比熱は、約０．４８（ｃａｌ／ｇ／℃）であり、空気の比熱約０．２４（ｃａｌ／ｇ／℃）よりも大きい。このため、熱処理室に搬入された被処理物１００を熱処理するための熱処理ガスとして過熱水蒸気が用いられる場合、被処理物１００へ大きな熱エネルギーを与えることができる。なお、熱処理装置１は、熱処理用ガスとして、過熱水蒸気以外に、他のガスも用いられてもよい。本実施形態では、熱処理室用ガスとして過熱水蒸気を熱処理炉３に供給する構成を説明する。
【0024】
熱処理装置１は、過熱水蒸気生成器２と、被処理物１００を熱処理するための熱処理炉３と、供給経路１１および排出経路１２を含む流体経路１０と、流体経路１０に設けられた導入弁２０と、温度センサ５と、制御部３０と、を有している。
【0025】
過熱水蒸気生成器２は、水を加熱することで過熱水蒸気を生成する。本実施形態では、過熱水蒸気生成器２は、熱処理炉３とは別体に形成されている。なお、過熱水蒸気生成器２と熱処理炉３とが１つの筐体内に設置されて一体に形成されていてもよい。過熱水蒸気生成器２は、過熱水蒸気を生成可能な構成であれば、具体的な構成は限定されない。過熱水蒸気生成器２は、例えば、水を加熱することで飽和水蒸気を生成する飽和水蒸気生成用ボイラまたは内部に水の通路が形成された飽和水蒸気生成用誘導加熱コイルと、内部に飽和水蒸気が通過する通路が形成されこの通路を通過する蒸気を加熱することで過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成用誘導加熱コイルと、を含んでいてもよい。また、過熱水蒸気生成器２は、内部に通路が形成され、この通路内を通過する水を過熱水蒸気まで変化させるボイラまたは誘導加熱コイル、抵抗加熱ヒータ等であってもよい。
【0026】
過熱水蒸気生成器２は、水が供給される給水管３１から水を与えられる。給水管３１には、給水弁３２が取り付けられている。給水弁３２は、給水管３１を開閉可能な構成であればよく、仕切弁であってもよいし、ボール弁であってもよいし、他の形式の弁であってもよい。また、給水弁３２は、作業員によって手動操作される手動弁であってもよいし、制御部３０からの制御信号を与えられることで開閉動作する自動弁であってもよい。自動弁としては、電磁弁、電動モータまたは油圧によって開閉動作される弁等を例示できる。本実施形態では、給水弁３２が制御部３０の制御によって開閉動作する形態を例に説明する。
【0027】
過熱水蒸気生成器２は、水を過熱水蒸気に変化させる加熱動作を行う。本実施形態では、過熱水蒸気生成器２は、水またはこの水が加熱されることで生成された蒸気が通過する内部経路２ａを有している。内部経路２ａは、入口ポート２ｂから水を受け入れ、出口ポート２ｃから流体を送り出す。過熱水蒸気生成器２は、スイッチ（図示せず）をオンにされることで、内部経路２ａの加熱動作を開始するように構成されている。過熱水蒸気生成器２は、給水弁３２が開かれて水を内部経路２ａに通された状態で、スイッチをオンにされる。これにより、過熱水蒸気生成器２においては、内蔵されている加熱源へ通電され、内部経路２ａの加熱動作が開始される。
【0028】
過熱水蒸気生成器２は、スイッチオンにされてから一定時間は、加熱動作を開始してから間もないことにより、内部経路２ａの温度を十分に上昇させることができない。このとき、内部経路２ａを通過する水は、水のまま、または、設定温度よりも低い温度の蒸気となって、出口ポート２ｃから流体経路１０に送り出される。本実施形態では、過熱水蒸気生成器２においては水を内部経路２ａから排出するポートは出口ポート２ｃであり、内部経路２ａに供給された流体は、出口ポート２ｃから流体経路１０に送り出される。なお、過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａは、出口ポート２ｃに加えてドレン配管を含んでいてもよく、このドレン配管を通じて流体を排出可能に構成されていてもよい。過熱水蒸気生成器２は、過熱水蒸気は出口ポート２ｃから送り出し、過熱水蒸気以外の流体はドレン配管から排出するように構成されていてもよい。
【0029】
過熱水蒸気生成器２から送り出される過熱水蒸気の温度、すなわち、過熱水蒸気生成器２で設定されている過熱水蒸気温度は、少なくとも１００℃以上、例えば１５０℃以上であり、例えば２００℃以上であり、例えば３００℃以上である。過熱水蒸気の上限温度は特に制限はなく、機器の性能による。
【0030】
熱処理炉３は、被処理物１００を収容した状態で過熱水蒸気が導入されることにより、被処理物１００を加熱する。熱処理炉３は、箱形形状に形成されており、図示しない扉を開いた状態で、被処理物１００を出し入れされる。熱処理炉３は、被処理物１００を収容し、且つ、扉を閉じられた状態で、流体経路１０を介して過熱水蒸気生成器２から過熱水蒸気を供給される。熱処理炉３内に到達した過熱水蒸気は、熱処理炉３内の雰囲気および被処理物１００を加熱する。熱処理炉３には、熱処理炉３内の雰囲気を加熱するヒータ（図示せず）が設けられていてもよいし、熱処理炉３内の雰囲気温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられていてもよい。
【0031】
流体経路１０は、過熱水蒸気生成器２からの過熱水蒸気を熱処理炉３に供給するための搬送路である。流体経路１０は、例えば、配管を用いて形成されており、当該流体経路１０内を流体が通過するように構成されている。流体経路１０は、外気に直接曝される配管であってもよいし、断熱材が巻かれた配管であってもよい。流体経路１０は、このように配管を用いて形成されていることから、過熱水蒸気生成器２から送り出された流体は、流体経路１０に熱エネルギーを吸収され、過熱水蒸気生成器２から遠ざかるに従い温度が下がる傾向にある。
【0032】
流体経路１０は、過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａの温度が十分に上昇しておらず流体経路１０内の流体温度が所定の第１設定温度Ｔｈ１以下であるときには、流体経路１０内の流体を熱処理装置１の外部に排出するように構成されている。すなわち、熱処理炉３に第１設定温度Ｔｈ１を超える過熱水蒸気を供給できないときには、流体経路１０は、流体経路１０内の流体を熱処理炉３外に排出する。一方、流体経路１０は、過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａの温度が十分に上昇し流体経路１０内の流体温度が第１設定温度Ｔｈ１を超えているときには、流体経路１０内の流体を熱処理炉３に供給するように構成されている。すなわち、熱処理炉３に十分な温度の過熱水蒸気を供給できるときには、流体経路１０は、流体経路１０内の流体を熱処理炉３内に送り出す。
【0033】
第１設定温度Ｔｈ１は、例えば、被処理物１００を熱処理するのに適した過熱水蒸気の温度である。第１設定温度Ｔｈ１は、少なくとも過熱水蒸気が存在可能な温度であり、過熱水蒸気に水（飽和水蒸気）が混じらないようにするためには、１００℃以上であることが好ましく、例えば１５０℃以上に設定され、例えば２００℃や３００℃に設定されていてもよい。
【0034】
流体経路１０は、前述したように、供給経路１１と、排出経路１２と、を有している。
【0035】
供給経路１１は、過熱水蒸気生成器２と熱処理炉３とに接続され過熱水蒸気生成器２から過熱水蒸気を熱処理炉３へ供給するために設けられている。供給経路１１の上流端１１ａは、過熱水蒸気生成器２の出口ポート２ｃに接続されており、この上流端１１ａから流体が導入される。供給経路１１の中間部の形状は特に限定されない。供給経路１１の中間部は、例えば、水平に配置されていてもよいし、過熱水蒸気生成器２から遠ざかるに従い（熱処理炉３に近づくに従い）上方に向かうように傾斜する部分を含んでいてもよいし、過熱水蒸気生成器２から遠ざかるに従い（熱処理炉３に近づくに従い）下方に向かうように傾斜する部分を含んでいてもよい。
【0036】
供給経路１１の下流端１１ｂは、熱処理炉３の導入口３ａ（過熱水蒸気導入ポート）に接続されている。導入口３ａは、熱処理炉３の外壁等に設置された筒状部分である。供給経路１１を通過した過熱水蒸気は、導入口３ａを通して、熱処理炉３内における被処理物１００が配置される空間に進入する。導入口３ａは、熱処理炉３の側壁に設置されていてもよいし、上壁に設置されていてもよいし、底壁に設置されてもよい。
【0037】
供給経路１１の途中には、分岐部１３が設けられている。
【0038】
分岐部１３では、本実施形態では、流体経路１０が２つに分かれている。すなわち、分岐部１３において、流体を引き続き供給経路１１に通す進路と流体を排出経路１２に通す進路とに分かれている。
【0039】
供給経路１１は、分岐部１３を境にして上流部１１ｃと下流部１１ｄとに分けられている。すなわち、供給経路１１は、上流部１１ｃと、分岐部１３と、下流部１１ｄと、を有している。
【0040】
上流部１１ｃは、供給経路１１における流体の移動方向、すなわち、過熱水蒸気生成器２から熱処理炉３に向かう移動方向Ｆ１の上流側に配置された部分であり、分岐部１３からみた上流部である。上流部１１ｃの一端（上流端）は、供給経路１１の上流端１１ａである。上流部１１ｃの他端（下流端）は、分岐部１３である。
【0041】
下流部１１ｄは、移動方向Ｆ１の下流側に配置された部分であり、分岐部１３からみた下流部である。下流部１１ｄの一端（上流端）は、分岐部１３である。下流部１１ｄの他端（下流端）は、供給経路１１の下流端１１ｂである。本実施形態では、下流部１１ｄの経路長Ｌ２（移動方向Ｆ１に沿った流体の移動距離）は、上流部１１ｃの経路長Ｌ１よりも短く設定されている。経路長Ｌ１は、移動方向Ｆ１に沿った上流端１１ａから分岐部１３までの距離であり、経路長Ｌ２は、分岐部１３から下流端１１ｂまでの距離である。上流部１１ｃの経路長Ｌ１の具体的な値は、特に限定されない。下流部１１ｄの経路長Ｌ２の具体的な値は、特に限定されないが、この経路長Ｌ２を短くすることで、下流部１１ｄを通過するときの過熱水蒸気の温度低下量（過熱水蒸気から下流部１１ｄに放出される熱量）を可及的に小さくできる。
【0042】
分岐部１３には、排出経路１２が接続されている。
【0043】
排出経路１２は、流体経路１０の一部であって供給経路１１から分岐している。排出経路１２は、流体、特に、水、飽和水蒸気、または、第１設定温度Ｔｈ１未満の過熱水蒸気を、排水溝３３等の熱処理装置１の外部へ排出するために設けられている。排出経路１２は、供給経路１１と同様に、配管を用いて形成されている。排出経路１２の一端は、分岐部１３に接続されており、他端は排水溝３３等に開口している。排出経路１２の経路長は限定されない。排出経路１２の配置は限定されないが、分岐部１３から遠ざかるに従い下方に進むように傾斜していることが好ましい。
【0044】
導入弁２０は、供給経路１１において分岐部１３からみた上流部１１ｃから下流部１１ｄへ流体を供給する供給状態と、上流部１１ｃから下流部１１ｄへの流体の供給が規制され且つ上流部１１ｃから排出経路１２を通した流体の排出が許容された排出状態と、を切り替える弁である。
【0045】
導入弁２０は、本実施形態では、下流部１１ｄを開閉する第１弁２１と、排出経路１２を開閉する第２弁２２と、を有している。
【0046】
第１弁２１は、本実施形態では、下流部１１ｄに設けられている。第１弁２１は、分岐部１３から熱処理炉３（導入口３ａ）への流体の移動を規制可能な弁である。第１弁２１は、下流部１１ｄにおいて、分岐部１３に近い上流側に設けられていてもよいし、導入口３ａに近い下流側に設けられていてもよい。第１弁２１の出口２１ｂから導入口３ａまでの経路長Ｌ３の値は、特に限定されないが、この経路長Ｌ３を短くすることで、下流部１１ｂを短くすることが可能となり、下流部１１ｄを通過するときの過熱水蒸気の温度低下量（過熱水蒸気から下流部１１ｄに放出される熱量）を可及的に小さくできる。
【0047】
第１弁２１（導入弁２０）は、下流部１１ｄを開閉可能な構成であればよく、仕切弁であってもよいし、ボール弁であってもよいし、他の形式の弁であってもよい。第１弁２１は、制御部３０からの制御信号を与えられることで開閉動作する自動弁であってもよいし、温度センサ５からの信号を与えられることに基づいて開閉動作する自動弁であってもよい。自動弁としては、電磁弁、電動モータまたは油圧によって開閉動作される弁等を例示できる。本実施形態では、第１弁２１が制御部３０の制御によって開閉動作する形態を例に説明する。
【0048】
第２弁２２は、本実施形態では、排出経路１２に設けられている。第２弁２２は、分岐部１３から排出経路１２（排水溝３３）への流体の移動を規制可能な弁である。第２弁２２は、排出経路１２において、分岐部１３に近い上流側に設けられていてもよいし、排水溝３３に近い下流側に設けられていてもよい。
【0049】
第２弁２２は、排出経路１２を開閉可能な構成であればよく、仕切弁であってもよいし、ボール弁であってもよいし、他の形式の弁であってもよい。第２弁２２は、制御部３０からの制御信号を与えられることで開閉動作する自動弁であってもよいし、温度センサ５からの信号を与えられることに基づいて開閉動作する自動弁であってもよい。自動弁としては、電磁弁、電動モータまたは油圧によって開閉動作される弁等を例示できる。本実施形態では、第２弁２２が制御部３０の制御によって開閉動作する形態を例に説明する。
【0050】
温度センサ５は、流体経路１０内の流体温度を測定する。本実施形態では、温度センサ５は、供給状態において上流部１１ｃから下流部１１ｄを通して導入口３ａに流れる流体の温度を測定し、排出状態において上流部１１ｃから排出経路１２に流れる流体の温度を測定する。流体の温度とは、空気、ガス、水、飽和水蒸気、および、過熱水蒸気の少なくとも１つを含む流体の温度である。温度センサ５は、流体経路１０内の温度の測定結果である検出温度Ｔ１を特定する信号を出力するように構成されている。温度センサ５として、熱電対を例示できる。温度センサ５は、流体経路１０内の流体と接触する接触式の温度センサであってもよいし、非接触式の温度センサであってもよい。非接触式の温度センサとして、赤外線温度センサを例示できる。なお、温度センサ５の温度測定原理は限定されず、検出温度Ｔ１を示す信号を出力可能であればよい。
【0051】
温度センサ５は、導入弁２０の近傍における流体経路１０内の温度を測定するように構成されている。この場合の「導入弁２０の近傍」の一例として、温度センサ５から導入弁２０の第１弁２１の入口２１ａまでの距離が、下流部１１ｄの経路長Ｌ２（分岐部１３から導入口３ａまでの距離）よりも短い距離となるように温度センサ５が配置されていることを挙げることができる。なお、「導入弁２０の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が分岐部１３から導入弁２０（第１弁２１）までの距離以下であることを示していてもよいし、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０（第１弁２１）との距離が導入弁２０（第１弁２１）から導入口３ａまでの距離（経路長Ｌ３）以下であることを示していてもよい。
【0052】
また、「導入弁２０の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０の第１弁２１との距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。上流部１１ｃにおいて温度センサ５が流体を温度測定する位置は、導入弁２０の第１弁２１に近いほど、好ましい。
【0053】
温度センサ５は、本実施形態では、上流部１１ｃにおける分岐部１３の近傍に配置されている。温度センサ５を分岐部１３の近傍に配置することで、分岐部１３の近傍の流体温度、すなわち、流体を排出経路１２と熱処理炉３に分配する箇所の近傍での流体温度を温度センサ５が検出温度Ｔ１として測定できる。さらには、温度センサ５は、熱処理炉３の入口である導入口３ａの近傍における流体温度を検出温度Ｔ１として測定できる。
【0054】
温度センサ５は、分岐部１３の近傍における流体温度を検出温度Ｔ１として測定する、ともいえる。この場合の「分岐部１３の近傍」の一例として、温度センサ５と分岐部１３との距離が、下流部１１ｄの経路長Ｌ２（分岐部１３から導入口３ａまでの距離）よりも短い距離となるように温度センサ５が配置されていることを挙げることができる。なお、「分岐部１３の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が分岐部１３から導入弁２０の第１弁２１までの距離以下であることを示していてもよいし、導入弁２０の第１弁２１から導入口３ａまでの経路長Ｌ３以下であることを示していてもよい。
【0055】
また、「分岐部１３の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。上流部１１ｃにおいて温度センサ５が流体を温度測定する位置が分岐部１３に近いほど、好ましい。
【0056】
温度センサ５は、供給経路１１のうち上流部１１ｃにおける流体温度を測定することで、過熱水蒸気生成器２から送り出される流体の温度を常時計測可能である。なお、温度センサ５は、下流部１１ｄにおける流体の温度を測定してもよい。
【0057】
制御部３０は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有している。制御部３０は、導入弁２０を含む、熱処理装置１の種々の機器を制御するために設けられている。制御部３０は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等を用いて形成されている。なお、制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータを用いて形成されていてもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を含む構成であってもよいし、シーケンス回路等を用いて形成されていてもよい。
【0058】
制御部３０は、本実施形態では、過熱水蒸気生成器２と、温度センサ５と、導入弁２０（第１弁２１および第２弁２２）と、給水弁３２と、に電気的に接続されている。
【0059】
制御部３０は、給水弁３２の開閉動作を制御する。制御部３０は、過熱水蒸気生成器２へ水を供給する場合に給水弁３２を開く。制御部３０は、過熱水蒸気生成器２への水の供給を停止する場合に給水弁３２を閉じる。
【0060】
制御部３０は、過熱水蒸気生成器２による水の加熱動作を制御する。制御部３０は、過熱水蒸気生成器２による過熱水蒸気の生成動作（流体の加熱動作）を行わせるときは、過熱水蒸気生成器２のスイッチをオンにする。制御部３０は、過熱水蒸気生成器２による過熱水蒸気の生成動作（流体の加熱動作）を停止するときは、過熱水蒸気生成器２のスイッチをオフにする。
【0061】
制御部３０は、温度センサ５から出力された、検出温度Ｔ１を特定する信号を受信する。制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１に基づいて、導入弁２０の開閉動作を制御する。
【0062】
制御部３０は、導入弁２０の第１弁２１および第２弁２２に接続されており、第１弁２１の開閉動作と第２弁２２の開閉動作とを制御する。制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が所定の第１設定温度Ｔｈ１以下の場合には排出状態となるように導入弁２０を制御する。具体的には、制御部３０は、第１弁２１を閉じるとともに第２弁２２を開くことで、排出状態にする。一方、制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となるように導入弁２０を制御する。具体的には、制御部３０は、第１弁２１を開くとともに第２弁２２を閉じることで、供給状態にする。
【0063】
なお、本実施形態では、温度センサ５からの信号を受けた制御部３０が導入弁２０の第１弁２１の開閉動作と第２弁２２の開閉動作とを制御する形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、温度センサ５からの信号を導入弁２０の第１弁２１と第２弁２２とに出力してもよい。この場合、導入弁２０（第１弁２１および第２弁２２）は、検出温度Ｔ１に応じて開閉動作する演算回路、または、シーケンス回路等を有している。そして、導入弁２０（第１弁２１および第２弁２２）においては、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下のときは、第１弁２１が閉じられるとともに第２弁２２が開かれて排出状態となる。一方、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えているときは、第１弁２１が開かれるとともに第２弁２２が閉じられて供給状態となる。
【0064】
以上が、熱処理装置１の概略構成である。次に、熱処理装置１における熱処理開始動作の一例を説明する。図３は、熱処理装置１における熱処理開始動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、フローチャートを参照して説明するときは、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。
【0065】
図１～図３を参照して、熱処理炉３で被処理物１００の加熱処理を開始する際には、被処理物１００が熱処理炉３内に配置された状態で、まず、排出状態とされる（ステップＳ１１）。具体的には、制御部３０は、導入弁２０の第１弁２１を閉じるとともに、第２弁２２を開く。
【0066】
次に、給水弁３２が開かれることで、過熱水蒸気生成器２への給水が開示される（ステップＳ１２）。このとき、制御部３０は、給水弁３２を開くことで、水を過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａへ導入する。
【0067】
次に、過熱水蒸気生成器２における過熱水蒸気生成動作が開始される（ステップＳ１３）。このとき、制御部３０は、過熱水蒸気生成器２のスイッチをオンにすることで、加熱源による加熱を開始させ、水から過熱水蒸気を生成する。なお、過熱水蒸気生成器２のスイッチオン直後（加熱動作開始直後）には、過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａの温度は十分に上がっておらず、過熱水蒸気生成器２から上流部１１ｃへは、しばらくの間、水または飽和水蒸気が送り出される。
【0068】
次に、制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下であるか否かが判定される（ステップＳ１４）。検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部３０は、排出状態を維持する（ステップＳ１５）。これにより、上流部１１ｃを流れる流体は、分岐部１３において排出経路１２から排水溝３３へ排出される。
【0069】
一方、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ１４でＮＯ）、排出状態から供給状態に切り替わる（ステップＳ１６）。このとき、制御部３０は、第１弁２１を開くとともに第２弁２２を閉じる。これにより、上流部１１ｃを流れる過熱水蒸気は、分岐部１３から下流部１１ｄに流れ、導入口３ａを通して熱処理炉３内に送り出される。これにより、熱処理炉３内に過熱水蒸気が供給され、過熱水蒸気を用いた被処理物１００の加熱処理が開始される。
【0070】
以上が、熱処理開始動作の一例である。
【0071】
次に、熱処理開始動作後の熱処理最中動作の一例について説明する。図４は、熱処理装置１における熱処理最中動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【0072】
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および、図４を参照して、熱処理炉３での被処理物１００の加熱処理最中には、制御部３０は、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ２１でＮＯ）、制御部３０は、熱処理動作完了すべきか否かを判定する（ステップＳ２２）。制御部３０は、熱処理動作完了時の条件を予め与えられており、この完了条件を満たしてない場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２１の処理を繰り返す。
【0073】
一方、ステップＳ２２において、熱処理動作完了条件が満たされていると制御部３０が判定した場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、制御部３０は、熱処理最中動作を終了する。
【0074】
一方、ステップＳ２１において、過熱水蒸気生成器２が故障した、または、上流部１１ｃに損傷が生じて外気が上流部１１ｃ内に混入した等の理由によって、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下となっことを制御部３０が検出した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、制御部３０は、供給状態から排出状態に移行する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部３０は、導入弁２０の第１弁２１を閉じるとともに第２弁２２を開く。これにより、過熱水蒸気生成器２からの流体は、排出経路１２へ排出される。次に、制御部３０は、図示しないスピーカまたはモニタに、異常が生じたことを示すアラーム報知を行わせ（ステップＳ２４）、熱処理最中動作を完了する。
【0075】
以上が、熱処理最中動作の一例である。
【0076】
次に、熱処理終了動作の一例について説明する。図５は、熱処理装置１における熱処理終了動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【0077】
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および、図５を参照して、この停止動作では、例えば、まず、制御部３０によって過熱水蒸気生成器２のスイッチがオフにされる（ステップＳ３１）。次いで、供給状態から排出状態に切り替えられる（ステップＳ３２）。具体的には、制御部３０は、第１弁２１を閉じるとともに第２弁２２を開き、上流部１１ｃからの流体を排出経路１２に流れるようにする。なお、図４に示す熱処理最中動作において、既に排出状態に移行している場合、このステップＳ３２は省略されてもよい。
【0078】
次に、制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が停止可能温度Ｔｈ０以下になったか否かを判定する（ステップＳ３３）。停止可能温度Ｔｈ０は、過熱水蒸気生成器２の内部経路２ａが十分に冷えた温度となったときの温度であり、第１設定温度Ｔｈ１よりは低い。停止可能温度Ｔｈ０は、例えば、数十℃である。制御部３０は、検出温度Ｔ１が停止可能温度Ｔｈ０を超えている場合は待機し（ステップＳ３３でＮＯ）、検出温度Ｔ１が停止可能温度Ｔｈ０以下になったときに（ステップＳ３３でＹＥＳ）、給水弁３２を閉じる（ステップＳ３４）。
【0079】
以上説明したように、本実施形態によると、供給経路１１において、下流部１１ｄの経路長Ｌ２は、上流部１１ｃの経路長Ｌ１よりも短く設定されている。この短い下流部１１ｄを開閉するように導入弁２０が配置されるので、導入弁２０は、熱処理炉３の近傍に配置される。さらに、温度センサ５は導入弁２０の近傍における流体温度を測定し、その測定結果（検出温度Ｔ１）に応じて、導入弁２０の排出状態と供給状態とが切り替えられる。これにより、例えば、供給経路１１における炉の近傍に到達した過熱水蒸気が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合は過熱水蒸気が下流部１１ｄから熱処理炉３に供給される。一方で供給経路１１における熱処理炉３の近傍に到達した流体の温度が第１設定温度Ｔｈ１以下である場合は、この流体は熱処理炉３には供給されずに排出経路１２に排出される。例えば、過熱水蒸気生成器２の動作開始初期において過熱水蒸気生成器２から水が送り出された場合、または、過熱水蒸気生成器２から供給経路１１を通過することで過熱水蒸気の熱エネルギーが供給経路１１の壁面に吸収されること等によって過熱水蒸気の温度が低下して過熱水蒸気から水が生じた場合、湿気（結露）の原因となる流体は、排出経路１２から排出される。その結果、熱処理炉３において湿気の原因となる、温度の低い流体が熱処理炉３内に供給されることをより確実に抑制できる。よって、過熱水蒸気生成器２の起動時において湿気の原因となる低温の流体が熱処理炉３に供給されることを抑制できるとともに、過熱水蒸気生成器２の動作異常等に起因して低温の流体が熱処理炉３に供給されることを抑制できる。
【0080】
また、本実施形態によると、温度センサ５は、分岐部１３の近傍における流体温度を検出温度Ｔ１として測定する。この構成によると、分岐部１３には、過熱水蒸気生成器２の動作中には流体の温度にかかわらず過熱水蒸気生成器２からの流体が通過するので、温度センサ５は、流体温度をより正確に測定できる。しかも、温度センサ５は、流体経路１０において排出状態および供給状態の何れにおいても流体が流動する箇所で且つ過熱水蒸気生成器２からできるだけ遠い箇所の流体温度を測定できる。よって、制御部３０は、導入弁２０を供給状態とすべきか否かの判断を、熱処理炉３により近い箇所での流体温度に基づいて行うことができる。
【0081】
次に、実施形態の変形例、および、他の実施形態を説明する。なお、以下では、上述の実施形態と異なる点を主に説明し、上述の実施形態と同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明を繰り返すことを省略する。
【0082】
＜第１実施形態の変形例＞
図６は、第１実施形態の変形例を示す図である。図６に示す変形例が第１実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。
図６は、第１実施形態の変形例を示す図である。図６に示す変形例が第１実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。
【0083】
導入弁２０Ａは、本変形例では、分岐部１３に設けられている。すなわち、導入弁２０Ａの位置と分岐部１３の位置とが同じに設定されている。導入弁２０Ａが分岐部１３を形成しているともいえる。導入弁２０Ａの出口２０Ａｂから導入口３ａまでの経路長Ｌ３は、分岐部１３から導入口３ａまでの経路長（分岐部１３から下流端１１ｂまでの経路長Ｌ２）と実質的に同一であるといえる。
【0084】
温度センサ５は、導入弁２０Ａの近傍における流体経路１０内の温度を測定するように構成されている。この場合の「導入弁２０Ａの近傍」の一例として、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０Ａ（分岐部１３）との距離が、導入弁２０Ａ（分岐部１３）から導入口３ａまでの距離（経路長Ｌ２，Ｌ３）よりも短い距離となるように温度センサ５が配置されていることを挙げることができる。
【0085】
また、「導入弁２０Ａの近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０Ａとの距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。上流部１１ｃにおいて温度センサ５が流体を温度測定する位置は、導入弁２０Ａに近いほど、好ましい。
【0086】
上述の構成により、温度センサ５は、第１実施形態の変形例では、上流部１１ｃにおける分岐部１３の近傍に配置されている。温度センサ５を分岐部１３の近傍に配置することで、分岐部１３の近傍の流体温度、すなわち、流体を排出経路１２と熱処理炉３に分配する箇所の近傍での流体温度を温度センサ５が検出でき、さらには、熱処理炉３の入口である導入口３ａの近傍における流体温度を温度センサ５が検出できる。
【0087】
導入弁２０Ａは、供給状態と排出状態とを切り替える弁であればよい。導入弁２０Ａは、制御部３０からの制御信号を与えられることで開閉動作する自動弁であってもよいし、温度センサ５からの信号を与えられることに基づいて開閉動作する自動弁であってもよい。本変形例では、導入弁２０Ａが制御部３０の制御によって開閉動作する形態を例に説明する。
【0088】
制御部３０は、導入弁２０Ａに接続されており、導入弁２０Ａの動作を制御する。制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が所定の第１設定温度Ｔｈ１以下の場合には排出状態となるように導入弁２０を制御する。具体的には、制御部３０は、導入弁２０Ａにおいて上流部１１ｃに接続されたポート２０Ａａと排出経路１２に接続されたポート２０Ａｃとの間で流体が通過するように、導入弁２０の弁体（図示せず）が位置するような制御を行うことで、排出状態にする。一方、制御部３０は、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となるように導入弁２０を制御する。具体的には、制御部３０は、導入弁２０Ａにおいて上流部１１ｃに接続されたポート２０Ａａと下流部１１ｄに接続されたポート２０Ａｂとの間で流体が通過するように、導入弁２０の弁体（図示せず）が位置するような制御を行うことで、供給状態にする。
【0089】
なお、本変形例では、温度センサ５から信号を受けた制御部３０が導入弁２０Ａの動作を制御する形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、温度センサ５からの信号を導入弁２０Ａに出力してもよい。この場合、導入弁２０Ａは、検出温度Ｔ１に応じて開閉動作する演算回路、または、シーケンス回路等を有している。そして、導入弁２０Ａにおいては、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下のときは、排出状態に対応する弁体配置とされる。一方、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えているときは、導入弁２０Ａは、供給状態に対応する弁体配置とされる。
【0090】
この変形例における熱処理開始動作、熱処理最中動作、および、熱処理終了動作は、実施形態における熱処理開始動作、熱処理最中動作、および、熱処理終了動作と同様であるので、説明を省略する。
【0091】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す模式図である。第２実施形態において、第１実施形態との違いは、分岐部１３、および、導入弁２０の第１弁２１が、熱処理炉３における下流部１１ｄからの過熱水蒸気の導入口３ａで且つ下流部１１ｄの下流端（供給経路１１の下流端１１ｂ）に配置されている点にある。
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す模式図である。第２実施形態において、第１実施形態との違いは、分岐部１３、および、導入弁２０の第１弁２１が、熱処理炉３における下流部１１ｄからの過熱水蒸気の導入口３ａで且つ下流部１１ｄの下流端（供給経路１１の下流端１１ｂ）に配置されている点にある。
【0092】
第２実施形態では、第１弁２１の出口２１ｂが導入口３ａに直接接続されており、第１弁２１の出口２１ｂから導入口３ａまでの経路長Ｌ３は、ゼロである。
【0093】
温度センサ５は、導入弁２０の近傍における流体経路１０内の温度を測定するように構成されている。この場合の「導入弁２０の近傍」は、例えば、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が分岐部１３から導入弁２０の第１弁２１までの距離（経路長Ｌ２）以下であることを示していてもよいし、分岐部１３から導入口３ａまでの距離以下であることを示していてもよい。また、「導入弁２０の近傍」は、温度センサ５が下流部１１ｄに設置されることで、温度センサ５と第１弁２１との距離が分岐部１３と第１弁２１との距離未満であることを示していてもよい。
【0094】
また、「導入弁２０の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０の第１弁２１との距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。
【0095】
温度センサ５は、本第２実施形態では、分岐部１３の近傍に配置されている。なお、「分岐部１３の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が分岐部１３から導入弁２０の第１弁２１までの距離以下であることを示していてもよいし、分岐部１３から導入口３ａまでの距離以下であることを示していてもよい。
【0096】
また、「分岐部１３の近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と分岐部１３との距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。温度センサ５が流体を温度測定する位置が分岐部１３に近いほど、好ましい。
【0097】
なお、温度センサ５は、供給経路１１の下流端部１１ｅ（下流部１１ｄと第１弁２１との接続部）における流体温度を測定してもよい。この場合、温度センサ５は、熱処理炉３における過熱水蒸気の導入口３ａ付近での流体温度を測定する。そして、この導入口３ａ付近における流体温度が十分に高いときのみ、供給経路１１から過熱水蒸気が熱処理炉３に導入される。これにより、熱処理炉３に湿気の原因となる低温の流体が供給されてしまうことをより確実に抑制できる。下流端部１１ｅは、例えば、供給経路１１において下流端１１ｂから数十ｍｍ程度の範囲をいう。
【0098】
また、第２実施形態では、導入弁２０の第１弁２１は、熱処理炉３における下流部１１ｄからの過熱水蒸気の導入口３ａで且つ下流部１１ｄの下流端１１ｂに配置されている。この構成によると、供給経路１１における導入弁２０の直後に熱処理炉３が配置されている。すなわち、導入弁２０は、熱処理炉３の極めて近い箇所に配置される。さらに、温度センサ５は導入弁２０の近傍における流体温度を測定し、その測定結果に応じて、排出状態と供給状態とが切り替えられる。これにより、温度センサ５で検出された流体温度と実質的に同一の高温の過熱水蒸気を熱処理炉３に導入することができる。よって、熱処理炉３に湿気の原因となる低温の流体が導入されることをより確実に抑制できる。特に、温度センサ５が供給経路１１の下流端部１１ｅにおける流体温度を測定する場合、導入弁２０および温度センサ５を熱処理炉の極めて近い箇所に配置できる。よって、温度センサ５で検出された流体温度と実質的に同一の高温の過熱水蒸気を熱処理炉３に導入することができる。
【0099】
＜第２実施形態の変形例＞
図８は、第２実施形態の変形例を示す図である。図８に示す変形例が上述の第２実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。第２実施形態の変形例は、第１実施形態の変形例で示す構成において、導入弁２０Ａおよび分岐部１３を熱処理炉３の導入口３ａに配置した、ともいえる。よって、第２実施形態の変形例においては、第１実施形態の変形例での構成と重複する構成と、第２実施形態での構成と重複する構成と、については説明を一部省略する。
図８は、第２実施形態の変形例を示す図である。図８に示す変形例が上述の第２実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。第２実施形態の変形例は、第１実施形態の変形例で示す構成において、導入弁２０Ａおよび分岐部１３を熱処理炉３の導入口３ａに配置した、ともいえる。よって、第２実施形態の変形例においては、第１実施形態の変形例での構成と重複する構成と、第２実施形態での構成と重複する構成と、については説明を一部省略する。
【0100】
導入弁２０Ａのポート２０Ａａは、下流端１１ｂに接続され、ポート２０Ａｂは導入口３ａに接続され、ポート２０Ａｃは排出経路１２に接続されている。
【0101】
温度センサ５は、導入弁２０Ａの近傍における流体経路１０内の温度を測定するように構成されている。この場合の「導入弁２０Ａの近傍」は、移動方向Ｆ１における温度センサ５と導入弁２０Ａとの距離が１０００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、７００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、５００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、３００ｍｍ以下であることを示していてもよいし、１００ｍｍ以下であることを示していてもよい。上流部１１ｃにおいて温度センサ５が流体を温度測定する位置が導入弁２０Ａに近いほど、好ましい。
【0102】
上述の構成により、温度センサ５は、第２実施形態の変形例では、上流部１１ｃにおける分岐部１３の近傍に配置されている。温度センサ５を分岐部１３の近傍に配置することで、分岐部１３の近傍の流体温度、すなわち、流体を排出経路１２と熱処理炉３に分配する箇所の近傍での流体温度を測定でき、さらには、熱処理炉３の入口である導入口３ａの近傍における流体温度を検出温度Ｔ１として測定できる。
【0103】
なお、温度センサ５は、供給経路１１の下流端部１１ｅ（下流部１１ｄと第１弁２１との接続部）における流体温度を測定してもよい。この場合、温度センサ５は、熱処理炉３における過熱水蒸気の導入口３ａ付近での流体温度を測定する。そして、この導入口３ａ付近における流体温度が十分に高いときのみ、供給経路１１から過熱水蒸気が熱処理炉３に導入される。これにより、熱処理炉３に湿気の原因となる低温の流体が供給されてしまうことをより確実に抑制できる。下流端部１１ｅは、例えば、供給経路１１において下流端１１ｂから数十ｍｍ程度の範囲をいう。
【0104】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す模式図である。第３実施形態において、第１実施形態との違いは、供給経路１１における下流部１１ｄ（導入弁２０の第１弁２１と導入口３ａとの間）に第２温度センサ６が配置されている点にある。
図９は、本発明の第３実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す模式図である。第３実施形態において、第１実施形態との違いは、供給経路１１における下流部１１ｄ（導入弁２０の第１弁２１と導入口３ａとの間）に第２温度センサ６が配置されている点にある。
【0105】
温度センサ５は、上述したように、供給経路１１における導入弁２０の第１弁２１の上流側（上流部１１ｃ）の流体温度を測定する。一方、第２温度センサ６は、供給経路１１における導入弁２０の第１弁２１に対して下流側（下流部１１ｄ）の流体温度を測定する。
【0106】
第２温度センサ６は、第３実施形態では、供給状態において上流部１１ｃから下流部１１ｄを通して導入口３ａに流れる流体温度を測定し、排出状態においては流体の流れを止められた下流部１１ｄ内の流体温度を測定する。第２温度センサ６は、下流部１１ｄ内の温度の測定結果である第２検出温度Ｔ２を特定する信号を出力するように構成されている。第２温度センサ６として、熱電対を例示できる。第２温度センサ６は、第１温度センサ５と同様に、流体経路１０内の流体と接触する接触式の温度センサであってもよいし、非接触式の温度センサであってもよい。
【0107】
下流部１１ｄにおいて第２温度センサ６が流体温度を測定する位置は、限定されない。第２温度センサ６が流体温度を測定する位置は、導入弁２０の第１弁２１の出口２１ｂ（下流部１１ｂの上流端）であってもよいし、第１弁２１と導入口３ａとの中央位置であってもよいし、導入口３ａ（下流部１１ｄの下流端、下流端１１ｂ）であってもよい。第２温度センサ６は、熱処理炉３内の温度の影響を受けない位置において下流部１１ｄ内の流体温度を測定できるようにすることが好ましい。
【0108】
第２温度センサ６は、排出状態のときは、過熱水蒸気生成器２から送り出された流体をリアルタイムでは温度測定せず、過熱水蒸気生成器２から送り出されて下流部１１ｄに残存している流体の温度等の下流部１１ｄ内の雰囲気温度を測定する。一方、第２温度センサ６は、供給状態のときは、過熱水蒸気生成器２から送り出された流体をリアルタイムで温度測定する。
【0109】
第２温度センサ６は、制御部３０と電気的に接続されている。制御部３０は、温度センサ５から出力された信号（検出温度Ｔ１を特定する信号）に加えて、第２温度センサ６から出力された信号（第２検出温度Ｔ２を特定する信号）を受信する。制御部３０は、温度センサ５および第２温度センサ６が測定した流体温度に基づいて、導入弁２０の開閉動作を制御する。
【0110】
制御部３０は、第１実施形態で説明したのと同様に、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下の場合には排出状態となるように導入弁２０を制御し、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となるように導入弁２０を制御する。さらに、第３実施形態では、制御部３０は、第２温度センサの検出温度（第２検出温度Ｔ２）が所定の第２設定温度Ｔｈ２以下の場合には、排出状態となるように導入弁２０を制御可能である。
【0111】
上記の第２設定温度Ｔｈ２は、少なくとも過熱水蒸気が存在可能な温度であり、過熱水蒸気に水または飽和水蒸気が混じらないようにするためには、１００℃よりも高い温度であることが好ましく、例えば１５０℃以上に設定される。なお、第２設定温度Ｔｈ２は、第１設定温度Ｔｈ１より低くてもよいし、高くてもよいし、第１設定温度Ｔｈ１と同じでもよい。供給状態において検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１より高く、且つ、第２検出温度Ｔ２が第２設定温度Ｔｈ２以下である場合とは、例えば、下流部１１ｄが損傷して外気が下流部１１ｄに混入することで下流部１１ｄ内の流体温度が低下している場合である。
【0112】
なお、第３実施形態では、温度センサ５および第２温度センサ６の検出温度Ｔ１，Ｔ２を特定する信号を受けた制御部３０が導入弁２０の第１弁２１の開閉動作と第２弁２２の開閉動作とを制御する形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、温度センサ５，６の検出温度Ｔ１，Ｔ２を特定する信号を導入弁２０の第１弁２１と第２弁２２とに出力してもよい。この場合、導入弁２０（第１弁２１および第２弁２２）は、検出温度Ｔ１，Ｔ２に応じて開閉動作する演算回路、または、シーケンス回路等を有している。そして、導入弁２０（第１弁２１および第２弁２２）においては、検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、排出状態または供給状態となる。
【0113】
以上が、第３実施形態の熱処理装置１の概略構成である。次に、第３実施形態の熱処理装置１における熱処理開始動作、熱処理最中動作、および、熱処理終了動作の一例を説明する。
【0114】
第３実施形態の熱処理装置１における熱処理開始動作の一例は、図３に示す第１実施形態において説明した熱処理開始動作と同じである。なお、第３実施形態の熱処理装置１における熱処理開始動作の際には、第２温度センサ６の温度測定結果（第２検出温度Ｔ２）は、考慮されず、第２検出温度Ｔ２にかかわらず、熱処理開始動作が行われる。
【0115】
図１０は、第３実施形態の熱処理装置１における熱処理最中動作の一例を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、図４に示す第１実施形態の熱処理装置１における熱処理最中動作のフローチャートに、ステップＳ２５Ｂが追加された内容に相当する。
【0116】
具体的には、図９および図１０を参照して、熱処理炉３での被処理物１００の加熱処理最中には、制御部３０は、第１温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１Ｂ）。検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ２１ＢでＮＯ）、制御部３０は、第２温度センサ６の第２検出温度Ｔ２が第２設定温度Ｔｈ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５Ｂ）。第２検出温度Ｔ２が第２設定温度Ｔｈ２を超えている場合（ステップＳ２５ＢでＮＯ）、制御部３０は、熱処理動作を完了すべきか否かを判定する（ステップＳ２２Ｂ）。制御部３０は、熱処理動作完了時の条件を予め与えられており、この完了条件を満たしてない場合には（ステップＳ２２ＢでＮＯ）、ステップＳ２１Ｂの処理を繰り返す。
【0117】
一方、ステップＳ２２Ｂにおいて、熱処理動作完了条件が満たされていると制御部３０が判定した場合（ステップＳ２２ＢでＹＥＳ）、制御部３０は、熱処理最中動作を完了する。
【0118】
一方、ステップＳ２１Ｂにおいて、過熱水蒸気生成器２が故障した、または、上流部１１ｃに損傷が生じて外気が上流部１１ｃ内に混入した等の理由によって、検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１以下となったことを制御部３０が検出した場合（ステップＳ２１ＢでＹＥＳ）、制御部３０は、供給状態から排出状態に移行する（ステップＳ２３Ｂ）。具体的には、制御部３０は、導入弁２０の第１弁２１を閉じるとともに第２弁２２を開く。これにより、過熱水蒸気生成器２からの流体は、排出経路１２へ排出される。次に、制御部３０は、図示しないスピーカまたはモニタに、異常が生じたことを示すアラーム報知を行わせ（ステップＳ２４Ｂ）、熱処理最中動作を完了する。
【0119】
また、ステップＳ２５Ｂにおいて、下流部１１ｄに損傷が生じて外気が下流部１１ｄ内に混入した等の理由によって、第２検出温度Ｔ２が第２設定温度Ｔｈ２以下となったことを制御部３０が検出した場合（ステップＳ２５ＢでＹＥＳ）、制御部３０は、上述したのと同様に、供給状態から排出状態に移行する（ステップＳ２３Ｂ）。制御部３０は、次いで異常報知を行う（ステップＳ２４Ｂ）。
【0120】
以上が、熱処理最中動作の一例である。
【0121】
第３実施形態の熱処理装置１における熱処理終了動作の一例は、図５に示す第１実施形態において説明した熱処理終了動作と同じである。なお、第３実施形態の熱処理装置１における熱処理終了動作において、第２温度センサ６の温度測定結果（第２検出温度Ｔ２）は、考慮されない。
【0122】
なお、第３実施形態の熱処理開始動作、および、熱処理終了動作の少なくとも一方において、第２温度センサ６の第２検出温度Ｔ２を用いた制御が行われてもよい。この場合、熱処理開始動作のとき、熱処理動作開始時の第２設定温度Ｔｈ２は、第１設定温度Ｔｈ１以下とされる。これにより、検出温度Ｔ１＞第１設定温度Ｔｈ１のときに異常がなくても排出状態となってしまうことを防止できる。
【0123】
以上説明したように、第２温度センサ６の検出温度（第２検出温度Ｔ２）が第２設定温度Ｔｈ２以下の場合には排出状態とすることができる。この構成によると、供給経路１１において導入弁２０より下流側において何らかの異常が発生したときにおいて、第２温度センサ６がこの異常を検出でき、その結果、導入弁２０を排出状態にできる。よって、湿気の原因となる流体が熱処理炉３に導入されることをより確実に抑制できる。
【0124】
＜第３実施形態の変形例＞
図１１は、第３実施形態の変形例を示す図である。図１１に示す変形例が上述の第３実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。第３実施形態の変形例は、第１実施形態の変形例で示す構成において、第２温度センサ６を下流部１１ｄに配置した、ともいえる。よって、第３実施形態の変形例においては、第３実施形態の変形例での構成と重複する構成と、第１実施形態の変形例での構成と重複する構成と、については説明を一部省略する。
図１１は、第３実施形態の変形例を示す図である。図１１に示す変形例が上述の第３実施形態と異なっている点は、導入弁２０に代えて、１つの三方弁で形成された導入弁２０Ａが用いられている点にある。第３実施形態の変形例は、第１実施形態の変形例で示す構成において、第２温度センサ６を下流部１１ｄに配置した、ともいえる。よって、第３実施形態の変形例においては、第３実施形態の変形例での構成と重複する構成と、第１実施形態の変形例での構成と重複する構成と、については説明を一部省略する。
【0125】
導入弁２０Ａのポート２０Ａａは上流部１１ｃに接続され、ポート２０Ａｂは下流部１１ｄに接続され、ポート２０Ａｃは排出経路１２に接続されている。
【0126】
第２温度センサ６は、供給経路１１における導入弁２０Ａに対して下流側の流体温度を測定する。
【0127】
下流部１１ｄにおいて第２温度センサ６が流体温度を測定する位置は、限定されない。第２温度センサ６が流体温度を測定する位置は、導入弁２０Ａの出口２０Ａｂ（下流部１１ｄの上流端）であってもよいし、導入弁２０Ａと導入口３ａとの中央位置であってもよいし、導入口３ａ（下流部１１ｄの下流端、下流端１１ｂ）であってもよい。
【0128】
第２温度センサ６は、第３実施形態では、制御部３０と電気的に接続されている。制御部３０は、温度センサ５から出力された信号（検出温度Ｔ１を特定する信号）に加えて、第２温度センサ６から出力された信号（第２検出温度Ｔ２を特定する信号）を受信する。制御部３０は、温度センサ５および第２温度センサ６からの検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、導入弁２０Ａの開閉動作を制御する。
【0129】
制御部３０は、第３実施形態で説明したのと同様に、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔ１以下の場合には排出状態となるように導入弁２０Ａを制御し、温度センサ５の検出温度Ｔ１が第１設定温度Ｔｈ１を超えている場合には供給状態となるように導入弁２０Ａを制御する。さらに、第３実施形態の変形例では、第３実施形態と同様に、制御部３０は、第２温度センサの検出温度（第２検出温度Ｔ２）が第２設定温度Ｔｈ２以下の場合には、排出状態となるように導入弁２０Ａを制御可能である。
【0130】
なお、第３実施形態の変形例では、温度センサ５，６の検出温度Ｔ１，Ｔ２を特定する信号を受けた制御部３０が導入弁２０Ａの動作を制御する形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。例えば、温度センサ５および第２温度センサ６の検出温度Ｔ１，Ｔ２を特定する信号を導入弁２０Ａに出力してもよい。この場合、導入弁２０Ａは、検出温度Ｔ１，Ｔ２に応じて開閉動作する演算回路、または、シーケンス回路等を有している。そして、導入弁２０Ａにおいては、検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、排出状態または供給状態となる。
【0131】
以上が、第３実施形態の変形例における熱処理装置１の概略構成である。第３実施形態の変形例における熱処理開始動作、熱処理最中動作、および、熱処理終了動作は、第３実施形態における熱処理開始動作、熱処理最中動作、および、熱処理終了動作と同様であるので、説明を省略する。
【0132】
以上、本発明の実施形態および変形例について種々説明した。しかしながら、本発明の熱処理装置１は、少なくとも、過熱水蒸気生成器２と、熱処理炉３と、流体経路１０と、導入弁２０（２０Ａ）と、温度センサ５と、を有していればよい。
【産業上の利用可能性】
【0133】
本発明は、熱処理装置として適用できる。
【符号の説明】
【0134】
１ 熱処理装置
２ 過熱水蒸気生成器
３ 熱処理炉
５ 温度センサ
６ 第２温度センサ
１０ 流体経路
１１ 供給経路
１１ｂ 下流端
１１ｃ 上流部
１１ｄ 下流部
１２ 排出経路
１３ 分岐部
２０，２０Ａ 導入弁
１００ 被処理物
Ｌ１ 上流部の経路長
Ｌ２ 下流部の経路長
Ｔｈ１ 第１設定温度（設定温度）
Ｔｈ２ 第２設定温度
２ 過熱水蒸気生成器
３ 熱処理炉
５ 温度センサ
６ 第２温度センサ
１０ 流体経路
１１ 供給経路
１１ｂ 下流端
１１ｃ 上流部
１１ｄ 下流部
１２ 排出経路
１３ 分岐部
２０，２０Ａ 導入弁
１００ 被処理物
Ｌ１ 上流部の経路長
Ｌ２ 下流部の経路長
Ｔｈ１ 第１設定温度（設定温度）
Ｔｈ２ 第２設定温度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】