(57)【要約】      （修正有）【課題】使用済みの紙おむつを、衛生的にかつ容易に焼却できる使用済み紙おむつの処理装置および処理方法の提供。【解決手段】使用済み紙おむつの処理装置１は、非透水性カバーシートと透水性不織布との間に吸水性ポリマーが内包され使用済みとなった使用済み紙おむつＵＤＤを凍結する凍結装置２と、凍結された前記使用済み紙おむつが含まれる空間領域を、前記使用済み紙おむつに有する水分が昇華可能となるまで気圧を下げて真空とする真空装置３と、凍結され前記真空の状態にある前記空間領域に配された前記使用済み紙おむつの水分の昇華を進行させる昇華進行装置５よりなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非透水性カバーシートと透水性不織布との間に吸水性ポリマーが内包され使用済みとなった使用済み紙おむつを凍結する凍結装置と、
凍結された前記使用済み紙おむつが含まれる空間領域を、前記使用済み紙おむつに有する水分が昇華可能となるまで気圧を下げて真空とする真空装置と、
凍結され前記真空の状態にある前記空間領域に配された前記使用済み紙おむつの水分の昇華を進行させる昇華進行装置と、
を備えた使用済み紙おむつの処理装置。
【請求項２】
水分が昇華した前記使用済み紙おむつを粉砕する粉砕装置を、さらに備えた請求項１に記載の使用済み紙おむつの処理装置。
【請求項３】
前記真空装置は、前記使用済み紙おむつを収容する真空容器を備え、
前記真空容器を回転させて収容された前記使用済み紙おむつを撹拌する回転装置をさらに備えた請求項１または２に記載の使用済み紙おむつの処理装置。
【請求項４】
前記凍結装置は、前記使用済みおむつを−２０℃以下の温度で凍結する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の使用済み紙おむつの処理装置。
【請求項５】
前記真空装置は、前記使用済み紙おむつが含まれる前記空間領域の気圧を１００Ｐａ以下とする請求項４に記載の使用済み紙おむつの処理装置。
【請求項６】
非透水性カバーシートと透水性不織布との間に吸水性ポリマーが内包され使用済みとなった使用済み紙おむつを凍結させる凍結工程と、
凍結された前記使用済み紙おむつが含まれる空間領域を、前記使用済み紙おむつに含まれる水分が昇華可能となるまで気圧を下げて真空とする真空処理工程と、
凍結され前記真空の状態にある前記空間領域におかれた前記使用済み紙おむつの水分の昇華を進行させる昇華進行処理工程と、
を備えた使用済み紙おむつの処理方法。
【請求項７】
前記昇華進行処理工程の後に、水分が昇華した前記使用済み紙おむつを粉砕して粉々にする粉砕工程を備えた請求項６に記載の使用済み紙おむつの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用された紙おむつの処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、紙おむつは、非透水性カバーシートと、透水性不織布と、非透水性カバーシートと透水性不織布との間に収容された高吸水性高分子材とを備えている。高吸水性高分子材は、細かい粉の状態で収容されている。
紙おむつの使用の際、多く水分を含む排泄物は、高吸水性高分子材に吸収され、高吸水性高分子材は、ゲル状となって、水分を保水する。ゲル状となった高吸水性高分子材は、外側から押圧されても水分を漏らすことなく閉じ込めるので、多く水分を含む排泄物が漏れることがないようになっている。このような紙おむつは、多くの場合使用後に焼却処理される。
特許文献１には、使用済みの紙おむつを粉砕機で粉砕した後、高温で加熱し、炭化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７２２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高吸水性高分子材は、植物育成の保水材としても使われるように一旦保水すると乾燥しにくく、燃焼しづらいものであるため、特許文献１のように炭化させるためには膨大な熱エネルギーを要した。また、特許文献１のように汚物の水分を含む紙おむつをそのまま粉砕するのは、不衛生な作業環境を生じるものであった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、使用済みの紙おむつを、衛生的にかつ容易に焼却処分できる使用済み紙おむつの処理装置および処理方法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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る使用済み紙おむつの処理装置は、非透水性カバーシートと透水性不織布との間に吸水性ポリマーが内包され使用済みとなった使用済み紙おむつを凍結する凍結装置と、凍結された前記使用済み紙おむつが含まれる空間領域を、前記使用済み紙おむつに有する水分が昇華可能となるまで気圧を下げて真空とする真空装置と、凍結され前記真空の状態にある前記空間領域に配された前記使用済み紙おむつの水分の昇華を進行させる昇華進行装置と、を備えた。
なお、本明細書において真空とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態をいう。
【発明の効果】
【０００７】
これによると、使用され水分を吸水性ポリマーに含んだ使用済み紙おむつは、凍結装置により凍結され、かつ真空装置により真空状態とされることで、凍結した水分は、氷の状態から水蒸気に変化する昇華が可能となる。昇華の際、昇華潜熱を必要とするため、昇華によって凍結された使用済み紙おむつの水分は、熱量が奪われてさらに温度が低下する。温度が低下すると、低下した温度の水分をさらに昇華するためには、真空度を上げるか、温度の低下を防ぐことが必要となる。そして、昇華進行装置により、真空度を上げる或いは昇華潜熱を補う加熱をおこなうことで、昇華が進行されて水分を氷の状態から水蒸気に変化させる。このように、昇華によって、常温や大気圧では乾燥が困難であった吸水性ポリマーに膨潤された水分を容易かつ迅速に取り除き、使用済み紙おむつを乾燥させることができる。昇華により水分が取り除かれた吸水性ポリマーは、乾燥することに加えて氷が含まれていた部分が多孔質状となることで燃焼し易くなり、きわめて容易に焼却処分することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を実施した第一実施形態の使用済み紙おむつ処理装置を示す概要図である。
【図２】使用済み紙おむつを処理する処理工程を示すフローチャートである。
【図３】紙おむつの構造を示す説明図である。
【図４】昇華を進行させるための説明図である。
【図５】第二実施形態の使用済み紙おむつ処理装置を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第一実施形態）
本発明に係る使用済み紙おむつの処理装置を具体化した実施形態について、図１〜図４を参照して以下に説明する。図１は、本発明に係る使用済み紙おむつの処理装置１の全体の概要を示している。使用済み紙おむつの処理装置１は、凍結装置２と、真空装置３と、コールドトラップ４と、昇華進行装置５と、粉砕装置６とを備えている。
【００１０】
（凍結装置）
凍結装置２は、例えば、気化圧縮型冷凍機を使用する。気化圧縮型冷凍機は、公知技術であるため、説明を省略する。純水の場合、０℃以下で凍結するが、使用済み紙おむつＵＤＤに含まれる水分は、様々な不純物を含む。そのため、凍結乾燥のためには、安全を見込んで少なくとも−２０℃〜−４０℃まで冷却する冷凍能力を持つものが望ましい。後述する真空容器３１内の温度を冷却することで、真空容器３１内に収容された使用済み紙おむつＵＤＤの主に水分を凍結させる。
【００１１】
（真空装置・真空容器）
真空装置３は、真空容器３１および真空ポンプ３２を備えている。真空容器３１は、例えば、ステンレス鋼部材により円筒状に形成されている。上端部には使用済み紙おむつＵＤＤを投入する投入口３１ａが形成され、投入口３１ａは気密蓋３１１で密閉されるようになっている。真空容器３１の底部には、後述する粉砕装置６側に連通する排出口３１ｂが形成されている。排出口３１ｂの周囲には、中央側に向って低くなる逆円錐形の傾斜ガイド３１ｃが設けられている。排出口３１ｂは、スライドして開閉するスライド扉３１２により密閉される。真空容器３１の上方には、コンベヤＣＶが設けられ、使用済み紙おむつＵＤＤを投入口３１ａの上方まで搬送する。
【００１２】
（棚部）
真空容器３１の内側下部には、使用済み紙おむつＵＤＤが配置される棚部３１３が設けられている。棚部３１３は、例えば、ステンレス鋼部材により、対となった半円形の二つの板状部３１３ａで形成されている。各板状部３１３ａは、直径に沿って延在する辺に平行な回転軸３１３ｂによって、水平位置と垂直位置との間で回動可能となっている。回転軸３１３ｂは、図略の電動モータを備えた回動機構によって、正逆方向に回動する。二つの板状部３１３ａは、水平位置に位置決めすると、円盤状になり、真空容器３１の内周壁を閉鎖して使用済み紙おむつＵＤＤを載置可能とする。二つの板状部３１３ａを垂直位置に位置決めすると、載置された使用済み紙おむつＵＤＤを下方に落下させる。
（真空計・温度計）
真空容器３１には真空計（図略）が設けられ、真空容器３１内の圧力を検知する。真空計は、例えば、ピラニ真空計を使用する。
温度計（図略）は、使用済み紙おむつＵＤＤおよび棚部３１３の温度を検出する。温度計は、例えば、低温域で使用されるシリコンダイオード温度計、白金抵抗温度計を使用する。
【００１３】
（真空ポンプ）
真空ポンプ３２は、例えば、ロータリポンプを使用する。ロータリポンプは、公知技術であるため、説明を省略する。真空ポンプ３２は、真空容器３１に第一流通路３２１、コールドトラップ４および第二流通路３２２を経由して連通している。真空ポンプ３２には、排気口３２３が設けられている。真空容器３１を密封し、真空ポンプ３２を駆動させることで、真空容器３１内の圧力を低下させる。真空ポンプ３２の能力は、１００Ｐａ〜１Ｐａの気圧を長時間維持できるものが望ましい。
【００１４】
（コールドトラップ）
コールドトラップ４は、水蒸気を捕集する装置である。コールドトラップ４は、冷媒を冷却するコールドトラップ用冷凍機４１と、内部に冷媒が循環するとともに外表面が水蒸気に接する冷却管群４２とを有する。コールドトラップ４は、公知技術であるため、説明を省略する。凍結乾燥の際、除去される水分は、氷から直接水蒸気になるが、真空中では水蒸気の容積が非常に大きく、気体をもう一度氷に戻す必要があるために使用される。また、真空ポンプ３２は、水蒸気を嫌うため、真空排気を行なう前に、水蒸気をコールドトラップ４で捕集する。コールドトラップ４は、真空容器３１内の温度よりも低い温度で使用される。
【００１５】
（昇華進行装置）
昇華進行装置５は、使用済みおむつに含まれる水分を継続して昇華するのに必要な昇華潜熱を与える。昇華潜熱は、氷１Ｋｇを水蒸気にするために、６７５ｋＣａｌ必要とする。昇華進行装置５は、例えば、赤外線放射部５１ａを備えた電気ヒータ５１で構成される。赤外線放射部５１ａは、例えば、真空容器３１の投入口３１ａの周囲の天井部に配置される。電気ヒータ５１は、赤外線による熱放射で、凍結した使用済み紙おむつＵＤＤに昇華潜熱を供給する。
図４に示すように、例えば−Ｋ℃まで冷却され昇華が可能となった使用済み紙おむつＵＤＤの水分Ｗは、昇華の際、昇華潜熱が使用済み紙おむつＵＤＤから奪われ、水分Ｗの温度はさらに低下する。温度が下がれば、さらに圧力を下げることが昇華には必要であるが、圧力が一定な場合、使用済み紙おむつＵＤＤの温度の低下により、昇華は停止する。そのため、圧力が一定な状態で継続して昇華するのに必要な熱量を昇華進行装置５により供給する。
【００１６】
（粉砕装置）
粉砕装置６は、凍結乾燥により乾燥した使用済み紙おむつＵＤＤを粉状に粉砕する。粉砕装置６は、図１に示すように、真空容器３１の下方に設けられ、例えば、水平方向に平行に並んだ回転軸６１ａ，６２ａの周りに夫々周設された第一・第二粉砕刃６１，６２と、第一・第二粉砕刃６１，６２を回転させる電動モータ（図略）と、第一・第二粉砕刃６１，６２を同じ回転速度で逆方向に回転させる歯車機構（図略）と、を備えている。第一・第二粉砕刃６１，６２は、刃の間を使用済み紙おむつＵＤＤが上から下に通過するように、回転する。その際、第一・第二粉砕刃６１，６２は、噛合するため、使用済み紙おむつＵＤＤを通過する間に粉砕する。
粉砕され粉状となった粉状紙おむつＰＤＤは、収容器８に貯められる。
【００１７】
（紙おむつ）
紙おむつＤＤは、図３に示すように、表面層（透水性不織布）７１、吸水層（吸水性ポリマー等）７２、防水層（非透水性カバーシート）７３を備えている。
表面層７１は、例えばポリプロピレン製の不織布により形成されている。表面層の端縁には、ギャザー７１１が形成され、大便漏れ等の防止をしている。吸水層７２は、吸水紙７２１、綿状パルプ７２２および高分子吸収材７２３（吸水性ポリマー）より形成されている。高分子吸収材７２３は、水分を含むとゲル状となって、圧力が負荷されても、水分が染み出すことなく、尿戻りを防止する。防水層７３は、例えば、ポリプロピレン製フィルムにより形成されている。防水層７３の端縁にはギャザー或いはテープ７３１が設けられ尿漏れ等を防止している。紙おむつＤＤの構成材の内、高分子吸収材７２３（吸水性ポリマー）は、前述のように特に尿などの水分を含んでゲル状となり、含まれた水分は蒸発しにくく難燃性を示すところから、使用済み紙おむつＵＤＤの焼却処理に高い燃焼エネルギーを要している。
【００１８】
（作動）
上記のように構成された使用済み紙おむつの処理装置１の作動について、図２のフローチャートに基づいて以下に説明する。
まず、真空容器３１の気密蓋３１１を開けられた状態にある。コンベヤＣＶを作動させ、真空容器３１の投入口より、予定した重量となる複数の使用済み紙おむつＵＤＤを投入する。気密蓋３１１を閉じて真空容器３１内を密封する。
次に、凍結装置２を作動させる（凍結工程・ステップ１０１（以下、Ｓ１０１という。））。温度計で使用済み紙おむつＵＤＤの凍結温度が−２０℃以下に到達したことを確認する（Ｓ１０２）。
【００１９】
凍結温度が−２０℃以下であると確認された場合は、ステップ１０３へ移行し、真空ポンプ３２を作動させる（真空処理工程・Ｓ１０３）。−２０℃以下に到達していないと確認された場合は、ステップ１０１へ戻り、凍結工程を継続させる。
【００２０】
次に、真空計で真空容器３１内が、所定の真空度、例えば１００Ｐａに到達していることを確認する（Ｓ１０４）。
真空容器３１内が、１００Ｐａに到達していると確認された場合は、ステップ１０５に移行し、電気ヒータ５１をＯＮして、昇華潜熱の供給を開始する（昇華進行処理工程・Ｓ１０５）。
【００２１】
次に、昇華潜熱の供給が所定のＡ時間経過したかを確認する（Ｓ１０６）。所定の時間Ａは、経験上或いは実験上、全ての氷が昇華する時間として求められた時間である。投入される使用済みおむつＵＤＤの重量、紙おむつのタイプ等より演算される。
所定の時間Ａを経過したと確認された場合、電気ヒータ５１をＯＦＦにし、真空ポンプ３２および凍結装置２の作動を停止する（Ｓ１０７）。
【００２２】
次に、スライド扉３１２を開放し、乾燥した使用済み紙おむつＵＤＤを粉砕装置６に投入して粉砕する（粉砕工程・Ｓ１０８）。使用済み紙おむつＵＤＤは、粉砕されて粉状となる。凍結乾燥した使用済み紙おむつＵＤＤを粉砕するので、極めて衛生的に粉砕することができる。
粉状となった使用済み紙おむつＵＤＤを、例えば焼却処分する。昇華により凍結乾燥された使用済み紙おむつＵＤＤは、氷のあったところが多孔質状態となり燃焼し易く、粉状とされたことで、焼却処分或いは埋立処分が極めて容易となる。
【００２３】
上記の記載で明らかなように、第一実施形態に係る使用済み紙おむつの処理装置１は、防水層７３と表面層７１との間に高分子吸収材７２３が内包され使用済みとなった使用済み紙おむつＵＤＤを凍結乾燥するものである。
【００２４】
使用済み紙おむつの処理装置１は、凍結する凍結装置２と、凍結された使用済み紙おむつＵＤＤが含まれる空間領域を、使用済み紙おむつＵＤＤに有する水分が昇華可能となるまで気圧を下げて真空とする真空装置３と、凍結され真空の状態にある空間領域に配された使用済み紙おむつＵＤＤの水分の昇華を進行させる昇華進行装置５と、を備えている。
【００２５】
これによると、使用され水分を高分子吸収材７２３に含んだ使用済み紙おむつＵＤＤは、凍結装置２により凍結され、かつ真空装置３により昇華が可能となるまで気圧を下げられる。昇華の際、昇華潜熱を必要とするため、昇華によって使用済み紙おむつＵＤＤの水分は、熱量が奪われてさらに温度が低下する。温度が低下すると、使用済み紙おむつＵＤＤの水分をさらに昇華するためには、真空度を上げるか、温度の低下を防ぐことが必要となる。そこで、昇華進行装置５により、真空度を上げる或いは昇華潜熱を補う加熱をおこなうことで、昇華が進行されて水分を氷の状態から水蒸気に変化させる。
【００２６】
このように、昇華によって、常温や大気圧では乾燥が困難であった高分子吸収材７２３に膨潤された水分を容易かつ確実に取り除き、使用済み紙おむつＵＤＤを乾燥させることができる。昇華により水分が取り除かれた高分子吸収材７２３は、乾燥することに加えて氷が含まれていた部分により多孔質状態にできることで燃焼し易くなり、きわめて容易に焼却処分することが可能となる。
【００２７】
また、水分が昇華した使用済み紙おむつＵＤＤを粉砕する粉砕装置６を、さらに備えた。
これによると、充分に乾燥された使用済み紙おむつＵＤＤを粉砕するので、糞尿の臭いを撒き散らすことなく、極めて衛生的に粉砕処理することができる。粉砕処理を行うことで、焼却や埋め立て、再生材料の取り出し等を容易に行なうことができる。
【００２８】
また、凍結装置２は、使用済みおむつを−２０℃以下の温度で凍結する。
これによると、充分に低い凍結温度であるため、使用済み紙おむつＵＤＤに含まれる水分を水に変化させることなく確実に昇華させることができる。
【００２９】
また、真空装置３は、使用済み紙おむつＵＤＤが含まれる空間領域の気圧を１００Ｐａ以下とする。
これによると、充分に低い気圧であるため、使用済み紙おむつＵＤＤに含まれる水分を水に変化させることなく確実に昇華させることができる。
【００３０】
（第二実施形態）
次に、使用済み紙おむつの処理装置の第二実施形態について、図５に基づいて以下に説明する。
第二実施形態の使用済み紙おむつの処理装置１０１は、真空装置１３０の真空容器１３２が水平に延在する回転軸１０８Ｒ，１０８Ｌ周りに回転可能となっている。昇華進行装置が真空容器１３２内の棚部１３１３を加熱する電熱器１０５である。これらの点において第一実施形態と相違する。その他の点について第一実施形態と同様であるため、同じ符号を付与して説明を省略する。
以下、主に相違点について詳述する。
【００３１】
真空容器１３２は、図５における左右方向に回転軸１０８Ｒ，１０８Ｌが水平に突設されている。回転軸１０８Ｒ，１０８Ｌは、真空容器１３２の外壁と一体に形成され筒状に形成されている。回転軸１０８Ｒ，１０８Ｌは、夫々左右の支柱１０９Ｒ，１０９Ｌに設けられた軸受ＢＲに回転自在に支持されている。右側の回転軸１０８Ｒには、真空容器の内部と連通する第一流通路３２１が回転軸１０８Ｒの軸心に沿って貫通されている。第一流通路３２１は、回転軸１０８Ｒが回転する際には、連動して回転することなく固定されるようになっている。
【００３２】
左側の回転軸１０８Ｌの外周には、大径の第一平歯車１１１が周設されている。左側の回転軸１０８Ｌの下方には、電動モータＥＭが配置され電動モータＥＭの出力軸には小径の第二平歯車１１２が周設されている。第一平歯車１１１と第二平歯車１１２とは、対向して設けられ、第一平歯車１１１と第二平歯車１１２との間にはチェーンベルト１１３が張架されている。
これらの回転軸１０８Ｒ，１０８Ｌ、第一平歯車１１１、第二平歯車１１２、チェーンベルト１１３および電動モータＥＭが、回転装置を構成する。
左側の回転軸１０８Ｌには、凍結装置２の冷媒循環パイプ２１と電熱器１０５の電気コード１０５ａとが、挿通されている。凍結装置２の冷媒循環パイプ２１と電熱器１０５の電気コード１０５ａは、回転軸１０８Ｌの回転に連動することなく固定されている。
【００３３】
真空容器１３２には、筒状の棚部１３１３が内周壁に沿って周設された二条の脚条１３１４に支持されて設けられている。使用済みおむつＵＤＤを投入する投入口と昇華された使用済みおむつＵＤＤを排出する排出口とは、一つの投入排出口１３２ａである。
これによると、真空容器１３２を回転させることで、投入された使用済み紙おむつＵＤＤを撹拌しながら凍結乾燥することができる。使用済み紙おむつＵＤＤ同士が、重なり合うのを防止し、高い効率で凍結した使用済み紙おむつＵＤＤの水分を昇華させることができる。
【００３４】
なお、上記凍結工程において、凍結温度を温度計で計測して所定温度以下となった場合に真空ポンプを作動させたが、これに限定されない。例えば、凍結装置２を作動させてから、最低温度到達時間（例えば、８０分）を超えたら、真空ポンプ３２を作動させてもよい。
また、昇華進行処理工程における昇華継続を所定の時間Ａで管理したが、使用済み紙おむつＵＤＤおよび棚部３１３の温度で管理してもよい。昇華が継続している場合、使用済み紙おむつＵＤＤの温度は、低下する。昇華が終了すると、使用済み紙おむつＵＤＤの温度の低下は停止し、或いは上昇するので、この温度変化を検知して昇華の終了を判定する。
【００３５】
また、使用済み紙おむつを粉々に粉砕する粉砕処理を、凍結乾燥後に行ったが、これに限定されない。例えば、凍結前或いは凍結後昇華進行前に行なっても良い。使用済み紙おむつＵＤＤを粉状とすることで、全体の表面積が大きくなり、昇華による乾燥時間を短縮することができる。
また、凍結乾燥後、使用済み紙おむつＵＤＤを粉砕装置６で粉砕したが、粉砕装置６はなくても良い。凍結乾燥によって、氷を含んでいた部分が多孔質状態となり、焼却が容易となる。
【００３６】
本発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・使用済み紙おむつの処理装置、２・・・凍結装置、３・・・真空装置、３１・・・真空容器、３２・・・真空ポンプ、４・・・コールドトラップ、５・・・昇華進行装置、６・・・粉砕装置、７１・・・表面層、７２・・・吸水層、７２３・・・高分子吸収材（吸収性ポリマー）、１０１・・・使用済み紙おむつ処理装置、１３１・・・真空容器、１０５・・・電熱器（昇華進行装置）、ＤＤ・・・紙おむつ、ＵＤＤ・・・使用済み紙おむつ。
【図１】
2020028828.tif 000003
【図２】
2020028828.tif 000004
【図３】
2020028828.tif 000005
【図４】
2020028828.tif 000006
【図５】
2020028828.tif 000007