(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に加圧蒸気供給源に接続される蒸気導入口を有し、他端に外部の蒸気排出管に接続する蒸気排出口を有するとともに、一方向に走行する繊維シート状物と対向する面にシート幅方向に沿った開口を有する中空筒状のノズルホルダーと、前記開口側のノズルホルダー部分に脱着可能で且つ前記開口に対向して形成された多数のノズル孔を有するノズル部材とを備えた高圧蒸気噴出ノズルであって、
前記開口と前記ノズル部材との間の高圧蒸気噴出通路内に生じる凝縮液と蒸気とを分離して、蒸気を前記ノズル孔に導入案内する第１の気液分離手段が前記高圧蒸気噴出通路内に設けられてなる、高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項２】
前記第１の気液分離手段が前記ノズル孔の上流側直近に配されてなる、請求項１に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項３】
前記第１の気液分離手段が凝縮液流路と同凝縮液流路内に配された蒸気噴出路とを有し、前記凝縮液流路と前記蒸気噴出路との間に凝縮液と蒸気とを分離する堰構造を有してなる、請求項１又は２に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項４】
前記堰構造が前記凝縮液流路から前記上方に向けて直立する筒体を含んでなる、請求項３に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項５】
前記第１の気液分離手段が更にバッファ部材を含み、同バッファ部材は前記第１の気液分離手段の上流側直近に配されてなる、請求項３に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項６】
前記ノズルホルダーが２重管からなり、その内側管部の蒸気導入側開口は前記蒸気導入口と連通し、該内側管部に多数の貫通孔が形成されてなる、請求項１に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項７】
前記ノズルホルダーの底部近傍に、同ノズルホルダー内に生じる凝縮液と蒸気とを分離して、蒸気をシート幅方向に沿った上記開口へと導き、前記凝縮液を前記ノズルホルダーの底部近傍に形成した集液路に集液する第２の気液分離手段を有してなる、請求項１又は６に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項８】
前記集液路に集液された凝縮液をノズル外に排出するドレン排出路を有し、そのドレン排出路に開閉バルブが配されてなる、請求項７に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項９】
前記集液路が蒸気排出口側に向けて下傾斜してなる、請求項７に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
【請求項１０】
前記ノズルホルダーの最小口径を次式（１）により求めてなる、請求項１に記載の高圧蒸気噴出ノズル。
Ｄ≧｛ＫＱｔ2 Ｌ／〔σ（Ｐ＋０．１〕｝0.2 ……(1) 
ここで、Ｄはノズルホルダーの口径(mm)、Ｑｔはホルダー全体からの蒸気の噴出量(kg/ｓ) 、Ｌはホルダー長さ(m) 、σは圧力偏差率である。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載された、一端に高圧蒸気供給源に接続される蒸気導入口を有し、他端に外部の蒸気排出管に接続する蒸気排出口を有するとともに、一方向に走行する繊維シート状物と対向する面のシート幅方向に沿って開口を有する中空筒状のノズルホルダーと、前記開口側のノズルホルダー部分に脱着可能で且つ前記開口に対向して形成された多数のノズル孔を有するノズル部材とを備えた高圧蒸気噴出ノズルを使って、繊
維シート状物の表面に向けて高圧蒸気を噴射する、繊維シート状物の加工方法。
【請求項１２】
前記繊維シート状物が繊維織編物、不織布、又はこれらの積層体である、請求項１１に記載の繊維シート状物の加工方法。
【請求項１３】
前記加工方法が、不織布の製造又は同不織布を含む各種繊維織編物の洗浄、乾燥、脱色などの加工を含んでなる、請求項１２に記載の繊維シート状物の加工方法。
【請求項１４】
前記繊維シート状物が、熱収縮差を有するコンジュゲート繊維を含んでなる、請求項１１〜１３のいずれかに記載の繊維シート状物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも繊維製の織物、編物、不織布、又はこれらの積層シートを含んでなる繊維シート状物に高圧蒸気流を噴射し、同繊維シート状物に高圧蒸気を貫通させて繊維間の交絡や繊維シート状物の乾燥、洗浄、脱色、薬剤処理など各種の処理に適用される高圧蒸気の噴出ノズルと同噴出ノズルを使ったシート状物の各種加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高圧流体流を繊維ウェブに噴射して構成繊維同士を交絡させることにより交絡不織布を製造する技術は数多く知られている。それらの技術のうちで高圧流体流として高圧蒸気流を使った不織布の製造方法が、例えば国際公開第９５／０６７６９号パンフレット（特許文献１）や日本国特許第４４３９８５４号（特開２００４−２３８７８５号公報、特許文献２）に開示されている。また、繊維織物や繊維編物、或いは不織布などの繊維布帛に高圧蒸気流を噴射して洗浄や脱色、乾燥などの処理を行う技術が、例えば特許第４２５６７４９号（特開２００５−７６１６２号公報、特許文献３）によって提案されている。
【０００３】
繊維ウェブに高圧蒸気流を噴射して不織布などを製造する外に、高圧流体流を使って不織布などを製造する技術としては、高圧液体流が使われているのが一般的である。しかして、こうした高圧液体流の噴出によった交絡不織布を製造する場合、多くの技術的利点を有する反面、液体使用量が多い上に液体の飛散防止設備の設置が余儀なくされることに加えて、製造に伴う大量の液体の清浄化処理設備も必要となる。更には、高圧液体流が噴射された不織布は大量の水を含むため、得られる不織布の乾燥設備やそれに費やされる莫大な熱エネルギーを必要とする等の技術的な課題を有している。また、液体の噴射に伴う騒音も激しいため著しく作業環境を悪化させているという問題点もある。
【０００４】
これに引き換えて、繊維交絡不織布の製造にあたり、高圧液体の代わりに水蒸気を使用すると、水の使用量を大幅に減少させることができると同時に、その排出処理設備も小型化でき、騒音の発生も低減化されて作業環境を大幅に改善できるばかりでなく、乾燥装置が不要となり、あるいは小型化できて省エネルギーが実現でき、しかも液体流による繊維交絡不織布に特有な不織布表面に表出する交絡部分の模様の発生を低減化させることができる。
【０００５】
また、この高圧蒸気の噴射を用いると、得られる不織布は高圧液体を用いる技術とは異なる風合いや機能を有するようになることに加えて、繊維織物や繊維編物、不織布などの各種繊維シート状物に対する洗浄や乾燥、脱水などの各種の加工にも幅広く適用できるものであり、高圧液体流の噴射による技術を遙かに凌駕する優れた技術であると言える。
【０００６】
こうした高圧蒸気を用いた不織布の製造／加工技術について、上記特許文献２及び３には、工業的な生産を行う上で不可欠となる工業的装置が具備すべき設備や装置に関する一部の要件等について具体的な提案がなされている。しかしながら、その提案内容は、主として高圧蒸気の噴射による繊維シート類の概略的な加工システム、特にそのシステムに適用される蒸気噴射ノズルとその周辺装置が工業用装置として具備すべき要件に関する提案であり、この種加工に適用される蒸気噴射ノズルとして備えていなければならない具体的な構成、或いは繊維シート状物を介して前記蒸気噴射ノズルに対向して設置される吸引装置や被加工物を搬送するためのウェブ担持移送手段については一部記述されているものの、その提案内容は観念的であり、必ずしも工業的な生産を行う上で不可欠な関連装置が包括的に具備すべき要件について充分に提案されているとは言いがたい。
【０００７】
ところで、上記特許文献１に記載された不織布の製造方法によれば、繊維ウェブの構成繊維の全て又は一部に、水蒸気或いは加熱蒸気の温度よりも低い融点を有する繊維を配合した繊維ウェブに予め水を付与して、同ウェブの構成繊維を交絡させて水分を含む不織布を作成し、次いで同不織布に水蒸気或いは加熱蒸気を不織布表面に向けて噴出して、ウェブの構成繊維のうち低融点の繊維を溶融させながら溶着させて最終製品（不織布）を製造するものである。また、前記特許文献１に記載されたウェブの交絡方法は、高圧流体として水蒸気を用いることによってウェブ繊維を相互に交絡させるものである。一方、上記特許文献２及び３に開示された不織布の製造方法や繊維シート状物の加工方法によれば、従来の高圧噴射水に代えて繊維ウェブに直接水蒸気を噴射しているものの、水蒸気は勿論のこと、たとえ飽和温度を超える加熱蒸気であっても、ノズル自体を介しての放熱や、噴出孔出口における断熱膨張による温度低下に基づき発生する凝縮水が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第９５／０６７６９号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−２３８７８５号公報
【特許文献３】特開２００５−７６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、上記特許文献１に開示された高温の、例えば加熱蒸気流による不織布の製造は、その蒸気流による繊維交絡が主目的ではなく、いわゆる蒸気熱をもって熱溶融性材料からなる繊維ウェブの構成繊維を溶融させることを主な目的としている。通常、高圧水流の噴射により製造される交絡不織布には、例えば上記特許文献２及び３にも記載されているように、繊維ウェブ面に噴射流体による打撃痕や開孔痕が残る。
【００１０】
さらに前記特許文献１の不織布の製造方法では、繊維ウェブに対して蒸気を噴射する前工程として、高圧の噴射水流による繊維交絡を行っている。従って、この噴射水流により繊維交絡がなされた布帛にも、当然に上記打撃痕や開孔痕が残っており、そこに噴射される高温蒸気は布帛全面にわたってその厚さ方向に貫通するものではなく、主に前記打撃痕や開孔痕を通過するものと考えられる。勿論、このとき前記打撃痕や開孔痕が形成されていない他のウェブ表面に存在する低融点の繊維も同時に溶融する。このことは、同文献１の図４〜図５に、前記打撃痕や開孔痕が形成されていない領域においても繊維同士が融着している部分が存在することからも伺い知ることができる。その結果、同図に示された不織布も柔軟性では従来のポイント接着による不織布と変わるところがなく、特にその表面は多くの溶着材料による硬化部分が存在することになる。
【００１１】
一方、上記特許文献２及び３の内容について見ると、そこには特許文献１と同様、高温高圧の蒸気を使う点が記載されてはいるが、その噴射時の蒸気中に含まれる水分の発生機構や、水分を含むことによる繊維シート状物に対する各種加工時に受ける具体的な影響について格別な分析及び検討がなされていない。
【００１２】
本発明は、こうした課題を解決すべくなされたものであり、その目的は構造が簡単で、しかも高圧蒸気を均一に且つ連続して噴出させることができ、繊維シート状物の構成繊維の一部もしくは殆どを確実に交絡させて所要の強度が得られるとともに、得られる不織布の表面の柔軟性が確保でき且つその内部形態の改善をも図ることを可能にする高圧蒸気噴出ノズルと、同ノズルを使って高圧蒸気を噴射させることにより繊維ウェブの構成繊維を確実に交絡させる効率的な不織布の製造方法、更には染色などの仕上げ加工が施された不織布や織編物などの繊維シート状物の洗浄、乾燥などの各種加工が効率的かつ省力化の下
で行うことを可能にする、前記噴出ノズルを使った高圧蒸気による高品質の繊維シートの連続加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用効果】
【００１３】
そこで、本発明者等は、特に上記特許文献２及び３に開示された繊維シート状物の上記加工／製造装置とその加工／製造方法について詳細に検討した結果、前述のような装置を用いて工業的に安定して良好な生産状態を維持するためには、これらの特許文献２及び３に記載された要件の他にも数多くの要件が存在することを知った。その他の要件の中でも、特に高圧蒸気の噴射ノズルを構成する各部材における放熱や断熱膨張等の影響を排除し徹底的に蒸気温度の均一化を図り、冷却等による凝縮水を含む蒸気（凝縮蒸気）の発生を極力防止し、凝縮蒸気が止むなく発生した場合にも速やかに除去することが極めて重要であるとの認識を持った。噴出蒸気そのものや噴射ノズルの構成各部に局部的に凝縮蒸気が偏在する場合，被加工物上では噴射蒸気の通過性が阻害され、結果的に更なる低温部が発生し、また蒸気の通過性の差異に起因して交絡度等の加工度に斑が発生したり、特に水に対して感応性を有するポリマー等を含む繊維素材であれば、加工異常部が発生する原因となる等により、加工物の外観や物性等の製品品質の均一性に甚大な悪影響を及ぼすことが明らかとなった。
【００１４】
本発明に係る上記高圧蒸気噴出ノズルの基本構成は、一端に加圧蒸気供給源に接続される蒸気導入口を有し、他端に外部の蒸気排出管に接続する蒸気排出口を有するとともに、一方向に走行する繊維シート状物と対向する面に長さ方向に沿った開口を有する中空筒状のノズルホルダーと、前記開口側のノズルホルダー部分に脱着可能で且つ前記開口に対向して形成された多数のノズル孔を有するノズル部材とを備えた高圧蒸気噴出ノズルであって、前記開口と前記ノズル部材との間の高圧蒸気噴出通路内に生じる凝縮液と蒸気とを分離して、蒸気を前記ノズル孔に導入案内するための第１の気液分離手段が前記高圧蒸気噴出通路内に設けられてなることを特徴としている。
【００１５】
好適な態様によれば、前記第１の気液分離手段が前記ノズル孔の上流側直近に配されており、好ましくは第１の気液分離手段が凝縮液流路と同凝縮液流路内に配された蒸気噴出路とを有し、前記凝縮液流路と前記蒸気噴出路との間に凝縮液と蒸気とを分離する堰構造を有している。この前記堰構造は前記凝縮液流路から前記上方に向けて直立し、内部が連通する中空状の筒体を含んでいるとよい。また、前記第１の気液分離手段が更に蒸気圧の分布を均等化するためのバッファ部材を含み、同バッファ部材は前記第１の気液分離手段の上流側直近に配されていることが好ましい。
【００１６】
また、更に好ましい態様によれば、前記ノズルホルダーの底部に、同ノズルホルダー内に生じる凝縮液と蒸気とを分離して、蒸気だけを上記開口へと導き、前記凝縮液を前記ノズルホルダーの底部近傍に形成された集液路に集液する第２の気液分離手段を有している。ここで、前記集液路に集液された凝縮液をノズル外に排出するドレン排出路を有することが望ましく、そのドレン排出路に開閉バルブを配するとよい。そして、前記集液路は蒸気排出口側に向けて下傾斜させることが好ましい。
【００１７】
更に、上述のごとき冷却による影響以外に、ノズルホルダー内の蒸気の移動速度が一定以上の速度を有する場合、運動エネルギーや摩擦損失との関連でノズルホルダー内部における温度低下や圧力低下の影響を受けて蒸気温度の分布が均等でなくなったり、凝縮液を含む蒸気の発生原因となることが明らかとなった。様々な検討の結果、このような現象を避けるためにはホルダー内を移動する蒸気流量に対して所定のホルダー長さを与えたとき、供給蒸気圧力に対する圧力低下を許容限度内に抑えるための好適な条件式があることを見出した。
【００１８】
ここで、本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルにあって、最も前提となる構成は、上記特許文献２及び３と同様に、ノズルホルダーの一端に蒸気導入口を、他端に蒸気排出口を有する点にある。高圧蒸気噴出ノズルから、常に蒸気を噴出させておくことはできない。例えば、定期点検時や機械の停止時には蒸気の供給も停止させざるを得ない。この停止時には、当然にノズル内の温度も急激に低下する。蒸気の噴出を再開させて繊維シート状物の各種加工を開始するには、蒸気噴出ノズルの内部を所定の温度まで昇温させておく必要がある。この昇温時に、従来の噴出ノズルのごとく蒸気導入口以外を密閉状態に構成する場合には、ノズルホルダー内に導入される蒸気量はノズル孔から噴出する量に止まり、熱量の交換量が少なくノズル自体を昇温させるために長時間を要することになる。
【００１９】
そのため、本発明にあっても、上述のごとくノズルホルダーの他端に蒸気排出口を設けて、同蒸気排出口に接続された蒸気排出管に、例えば後述するように開閉バルブなどを取り付けて蒸気排出口を開閉可能にする。いま、繊維シート状物の加工を再開する前に、ノズルホルダーに高温高圧の蒸気を導入する。このとき、前記開閉バルブを開けて蒸気排出口を開口させておき、蒸気導入口から導入される蒸気を蒸気排出口を通して連続して外部へと排出できるようにしておく。ノズルホルダーの温度を測定し、その温度が所要の高温に達すると、前記蒸気排出口を閉鎖する。この閉鎖と同時に蒸気導入口における蒸気圧を測定し、その蒸気圧が所定の圧力に達したとき繊維シート状物の加工装置を始動させる。このときの始動までに要する時間は、ノズルホルダー内を通過する新たな高温蒸気によりノズルホルダーが速やかに昇温されるため、従来のごとく蒸気排出口が存在しない場合と較べると大幅に短縮される。
【００２０】
本発明における中空筒状のノズルホルダーの構造としては、上記特許文献２及び３に開示されたノズルホルダーの形状と同様、単一の円筒状や矩形筒状のノズルホルダーであってもよいが、前記ノズルホルダーが２重管から構成され、その内側管部の蒸気導入側開口は前記蒸気導入口と連通し、該内側管部に多数の貫通孔が形成されていると、外側管部と内側管部との間に充満する長さ方向の蒸気分布に偏差が生じにくくなる。特にノズルホルダーが円筒状であれば、高圧蒸気の均一な流れを得やすいことや製作の容易性などの点から好ましい。また、実際の作業時には、かかるノズルホルダーの内部にノズルホルダーと相似断面をもつ高メッシュの筒状フイルターを同一軸線上に配することが望ましい。だが、必ずしもこれらに限定されない。
【００２１】
また前記内側管部に代えて、上記特許文献２及び３に記載されたノズルホルダーと同様に、ノズルホルダーの内部に高メッシュの円筒状フィルターを同一軸線上に配することもでき、ノズルホルダーの一端に設けられた蒸気導入口から導入される高温高圧の蒸気は円筒状フィルターの内部へと導入され、同フィルターを通過してノズルホルダーの開口に対向して配されるノズル部材のノズル孔に達し、同ノズル孔から外部へと噴出する。このとき、ノズルホルダーの内壁面における長手方向の圧力分布は円筒状フィルターにより均一化されるとともに、蒸気導入時に含まれる微細な異物が円筒状フィルターによって蒸気中から除去されるため、ノズルホルダーの長手方向に沿って形成されたノズル部材の多数のノズル孔を閉塞させることがなく、同ノズル孔から均等な噴出圧をもって高圧蒸気が安定して噴出されるようになる。
【００２２】
前記ノズルホルダーは、その底部（下面）近傍に同ノズルホルダー内に生じる凝縮液と蒸気とを分離して、蒸気だけをその開口へと導き、前記凝縮液を前記ノズルホルダーの底部に形成された集液路に集める気液分離手段を有している。なお、本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルは、被加工物である繊維シート状物の一面に向けて配されるものの、そのノズル孔を繊維シート状物の上方近接位置に配する場合と、ノズル孔を繊維シート状物の下方近接位置に配する場合とがある。前者の場合、ノズルホルダーの上記開口は底部に形成され、後者の場合、ノズルホルダーの上記開口は天井側に形成される。しかして、凝縮液類
は常に下方に向けて流動する。そこで、前記気液分離手段の一部構成をなす前記集液路は、いずれにしてもノズルホルダーの底部近傍に形成される。本発明では、このノズルホルダーに設けられる気液分離手段を第２気液分離手段と称し、ノズル孔をもつ上記ノズル部材に設けられる後述する第１気液分離手段と区別している。
【００２３】
ここでは、ノズル孔を走行する繊維シート状物の上面に向けて高圧噴出ノズルを繊維シート状物の上面近接位置に配したときの前記第２気液分離手段の具体的な構成について述べる。上記開口はノズルホルダーの底部に形成されている。本態様による前記開口は、ノズルホルダーの長さ方向に並ぶ多数の高圧蒸気噴出通路である蒸気噴出孔により構成されている。この多数の蒸気噴出孔は単列であってもよいが、繊維シート状物の幅方向に満遍なく行き渡るためには千鳥状に配列することが望ましい。しかも、前記蒸気噴出孔は単なる孔ではなく、当該孔に連通する中空部を有する筒部を前記底部から起立させて、前記孔と筒部とにより蒸気噴出孔を構成する。この蒸気噴出孔における前記筒部が、前記第２気液分離手段を構成する堰として機能する。そして、前記蒸気噴出孔の周囲を取り囲むようにして互いが連通する溝部を形成して集液路としている。
【００２４】
この集液路は外部のドレン排出管との接続口であるドレン排出口に通じており、ドレン排出口に向けて下傾斜している。これは、稼働中にノズルホルダー内に溜まる凝縮液を主とするドレンを外部に排出しやすくするためである。そのため、前記ドレン排出口をノズルホルダーの傾斜方向の低いほうの端部底面に形成し、例えばこのドレン排出口を開閉バルブなどにより開閉自在として、任意の時間帯に同バルブを開いて前記集液路に溜まったドレンを外部へと排出する。このとき、ノズルホルダーは傾斜して配されているため、吸引などの余分な装置を設けなくても自然と外部に排出され、ドレンがノズル孔などの目詰まりを起こさなくなる。
【００２５】
一方、前記ノズルホルダーの下面に形成される上記開口は、ノズルホルダーの長さ方向に連続して形成されるスリット状の開口であってもよい。これらの開口を介してノズル部材に形成されたノズル孔に達する蒸気の圧力を均圧化して、ノズル長手方向に対する蒸気の均一な噴射を可能とする。
【００２６】
一方、上述のとおり、所定のホルダー長さをもつノズルホルダー内を所望の蒸気流量となるように圧力蒸気を供給するとき、その供給蒸気圧力Ｐに対するノズルホルダー内における圧力低下を許容限度内に抑えるには、ノズルホルダーの口径Ｄを適正な値とする必要がある。このホルダー口径Ｄとホルダー末端部（蒸気排出口）における圧力損失ΔＰの大きさとの相関式(1) は、次のとおりである。
D≧｛KQt2L/ [σ(P＋0.1)] ｝0.2   ……(1) 
【００２７】
いま、ホルダー全体からの蒸気の噴出量をQt(kg/ｓ) とする。ホルダーの長さをL(m)とすると、仮想的な単位長さ当たりの線流量q(kg/Hr/m)は、q ＝Qt/Lとなる。
蒸気供給口から距離x(m)の位置にあるホルダー内部の流量をQx(kg/s)とすると、微小区間dxの流量バランス(dQx＝-qdx) から、式Qx＝Qt-qx ＝Qt(1-x/L) が成立する。
【００２８】
−方、微小区間dxにおける圧力損失dpx については次式(2) が成立する。
dpx ＝βwx2dx/(vD)  ……(2)      (実用蒸気輸送／日本熱エネルギー技術協会）
ここで、
dp：圧力損失（ＭＰａ）
D ：ホルダー直径（ｍ）
v ：蒸気の比容積（ｍ3 ／ｋｇ）
wx：位置ｘにおける蒸気流速（ｍ／ｓ）
β＝１．０７×１０-8
である。
【００２９】
上式(2) において、ホルダー断面積をＡ（ｍ2 ）とすると、下式(3) 、(4) が成立する。
wx＝vQx/(A) ……(3)                                                           
dpx ＝β(vQx/A)2dx/vD ＝ (βv/A2D)Qx2dx ……(4) 
これを積分すると下式(5) が得られる。
ΔP ＝（βｖ/A2D) ∫Qt2(1 −x ／L)2 dx＝βvQt2l/(DA2) ……(5) 
式(4) に A＝πD2/4を代入して下式(6) を得る。
△P ＝16βvQt2L/ (π2D5)  ……(6) 
ここで、 K＝16βv/π2 に置き換えると、
△P ＝KQt2L/D5  ……(7) 
式(7) が得られる。
【００３０】
ここで、繊維シート状物の加工上許容可能な圧力偏差率をσとしたとき、供給蒸気圧力をP (MPa) とすると、下式(8) が成立する。
σ≧△P/(P＋0.1)  ……(8) 
これに上式(8) を代入して、以下の式(1) が得られる。
σ≧KQt2L/ [D5(P＋0.1)] → D≧｛KQt2L/ [σ(P＋0.1)] ｝0.2 ……(1) 
この式(1) から、例えばホルダー全体からの蒸気の噴出量をQt(kg/ｓ) 、ホルダー長さをL(m)、圧力偏差率をσと設定すると、ホルダーの口径Ｄの最小寸法を求めることができる。
【００３１】
次に、本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルの構成部材の一つである、上記ノズル部材の代表的な態様について説明する。このノズル部材は、多数のノズル孔を有するノズルプレートと、同ノズルプレートを支持するプレート支持部材と、前記ノズルプレートと前記プレート支持部材との間に介装される第１気液分離手段の一構成部材をなす、ドレンセパレートプレートとから構成することができる。前記ノズルプレートに形成されるノズル孔は、ノズルプレートの長手方向に単列に形成してもよいが、例えばノズルプレートの幅方向に複数列に形成することもできる。この場合複数列のノズル孔を千鳥状に配すると、噴出蒸気が繊維シート状物の幅方向に満遍なく作用するため好ましい。
【００３２】
前記ノズル孔は蒸気の噴出方向に同一内径からなる単純な円形孔であってもよいが、所要の深さで円形孔部を形成し、その円形孔部の下端面に連続する内径が下方に向けて狭くなる逆円錐台部を形成するとよい。その他に、例えば上記特許文献２に挙げているような様々の形態を採用できるが、円筒状の各筒孔下端に連通する逆円錐台孔に形成すると、ノズル孔から噴出する蒸気流がある点に集束させることができるようになり、例えば繊維ウェブに対する噴出力が増して、同ウェブの表裏を貫通しやすくなる。前記集束点はノズル孔の径と蒸気圧とから決まる。
【００３３】
ノズルプレートを支持する前記プレート支持部材は、上記ノズルホルダーの上記開口の形成領域に対向して、同開口を閉塞するようボルト等により脱着可能に取り付けられる角柱状のブロック体から構成される。このプレート支持部材には、その幅方向中央部に前記ノズルホルダーの開口と上記ノズルプレートのノズル孔とを連通させる連通路が形成されている。この連通路は、本発明における高圧蒸気噴出通路の一部に該当する。この連通路は、好適には前記開口に沿って長さ方向に延びる多数の円形孔からなる孔部と、全ての円形孔間を連結して前記孔部からノズルプレート側に連続するスリット部とを含んでいる。前記孔部に形成される円形孔は、ノズルホルダーの前記開口の長さ方向に沿って一列に並んで形成されてもよいし、或いは開口の長さ方向に沿って千鳥状に配してもよい。
【００３４】
一方、上記ノズルプレートと前記プレート支持部材との間に介装される本発明にとって最も重要な構成部材であるドレンセパレートプレートは、ノズルプレート及びプレート支持部材の幅寸法と同じ寸法の幅をもつプレート材から構成されており、ノズルプレートとプレート支持部材との間に挟まれて、シール部材を介して両者にボルト等により気密に固設される。このドレンセパレートプレートにも、前記プレート支持部材のスリット部とノズルプレートの多数のノズル孔とにそれぞれ連通する高圧蒸気噴出通路が形成されている。この高圧蒸気噴出通路とその周辺の構造が、前記プレート支持部材のスリット部とともに本発明にとって最も特徴部をなす第１気液分離手段を構成する。
【００３５】
本発明にあって、前記ドレンセパレートプレートは、ドレンセパレートプレート本体の他に、ディスクプレートを含む場合がある。このディスクプレートは、前記プレート支持部材のスリット部の幅及び長さより僅かに狭い幅と短い長さをもつ前記スリット部と相似するプレート材からなり、前記スリット部内において、前記ドレンセパレートプレート本体の後述する円筒状貫通孔を構成する筒体と所定の間隔をおいて相対して配され、前記ドレンセパレートプレート本体に固定支持される。このようにドレンセパレートプレート本体に固定支持されたディスクプレートは、ノズルホルダーから送り込まれる高圧蒸気を受けて分散させ、同蒸気の圧力分布を均一化するとともに、蒸気と凝縮液とを分離させたのち、同高圧蒸気をドレンセパレートプレート本体へと送り込む。
【００３６】
上記高圧蒸気噴出通路における最も好ましい態様は、ドレンセパレートプレート本体に多数の円筒状貫通孔を形成することであり、この円筒状貫通孔を前記スリット部に対面してドレンセパレートプレートの長手方向に沿って単列に配することができる。ただし、この高圧蒸気噴出通路となる円筒状貫通孔の構造は本発明にあって特異な形状をもつ。これを具体的に述べると、平板状のドレンセパレートプレート本体の幅中央部には、上記プレート支持部材の上記スリット部の開口よりも一回り大きく且つドレンセパレートプレート本体の厚さの１／２の深さをもつ凹溝部を前記スリット部に沿って形成しており、その凹溝部の底部中央には、その長さ方向に単列に並んで前記円筒状貫通孔の半分の高さを占める多数の円筒体が突設されている。
【００３７】
前記プレート支持部材のスリット部には、その開口周縁に沿って連続する突壁部が前記ドレンセパレートプレートの前記凹溝部に向けて突設されている。この突壁部は前記凹溝部の溝底に達しない高さをもち、その外周形状は前記スリット部の内周面形状に一致させている。従って、前記プレート支持部材に前記ドレンセパレートプレートを組み付けるときは、ドレンセパレートプレート本体の前記凹溝部の内面にプレート支持部材の突壁部を密嵌させる。この突壁部の密嵌時、同突壁部と前記ドレンセパレートプレート本体の前記円筒体との間には空間が形成され、この空間に凝縮液を含む高圧蒸気（凝縮蒸気）が充満する。この凝縮蒸気中の凝縮液はドレンとなって前記円筒状貫通孔の周辺の上記凹溝部内に溜まる一方、蒸気は前記円筒状貫通孔の貫通孔を通って下方に配されたノズルプレートのノズル孔から外部へと噴出する。前記凹溝部に溜まったドレンは、所定の時間ごとに凹溝部のドレン排出口に設けた開閉バルブを開いて系外へと排出する。この多数の円筒体を囲む凹溝部が、本発明における凝縮液流路に相当し、前記円筒体が本発明における堰部となる。
【００３８】
以上の構成を備えた本発明の高圧蒸気噴出ノズルは、次のような本発明の繊維シート状物の加工方法に好適に適用される。
すなわち、繊維シート状物の加工方法に係る発明の基本構成は、一端に高圧蒸気供給源に接続される蒸気導入口を有し、他端に外部の蒸気排出管に接続する蒸気排出口を有するとともに、一方向に走行する繊維シート状物と対向する面のシート幅方向に沿って開口を有する中空筒状のノズルホルダーと、前記開口側のノズルホルダー部分に脱着可能で且つ前記開口に対向して形成された多数のノズル孔を有するノズル部材とを備えた高圧蒸気噴
出ノズルを使って、繊維シート状物の表面に向けて高圧蒸気を噴射する、繊維シート状物の加工方法にある。
【００３９】
ところで、本発明でいう繊維シート状物は、少なくとも織物、編物、不織布、又はこれらの積層シートを含んでなり蒸気が貫通する構造を有するものであればよく、例えばパーフォレートフィルムと織物の積層したものも繊維製布帛である。本発明の布帛を構成する繊維は、有機繊維（羊毛、麻、絹等の天然繊維、及びポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、並びにアセテート繊維などのような半合成繊維、レーヨンに代表される再生繊維など）、無機繊維（ガラス繊維、鉱物繊維、金属繊維など）の単独、又は有機繊維同士又は無機繊維同士若しくは有機繊維と無機繊維をそれらの併用したものである。
【００４０】
本発明による高圧蒸気噴出加工方法によれば、例えば布帛の洗浄処理、脱色処理、液体処理後の布帛の脱液処理、布帛の風合改良処理、布帛に対する各種の薬剤処理を行うことが可能となる。これらの例示のうち布帛の風合改良処理、或いは通常の熱セットなどに蒸熱処理を行うことはあるが、その他の処理については、一般に流体処理が採用され、しかも前記蒸熱処理にしても布帛を高温蒸気の雰囲気中におき、或いは同雰囲気中を単に通して処理している。
【００４１】
本発明による繊維シート状物の加工方法は、既述したとおり繊維製布帛に向けて加圧蒸気噴出ノズルから加圧蒸気を噴出して同布帛を貫通させることにより、上述のような多様な処理を行おうとするものである。従って、本発明の加圧蒸気噴出ノズルから噴出される加熱蒸気処理方法は従来の液体による処理方法とは本質的に異なる処理方法であり、また従来の蒸熱処理とも、蒸気を使う点では一致するものの、その構成は勿論のこと、機能と効果の点では全く異なる。
【００４２】
本発明による布帛の洗浄処理は、従来のような余剰の染料などを洗浄液や水による除去と同様の除去ができるが、更には布帛又はその構成繊維に付着する糊剤、油剤、各種樹脂などの付着物をも確実に除去することが可能となる。これは、布帛を構成する繊維や糸条に付着する糊剤、油剤、各種樹脂など、付着物の材質に影響されることなく、加圧蒸気が布帛を貫通するとき、それらの付着物を同蒸気により瞬間的に布帛の外へと随伴させることによる。例えば、金属繊維からなる織物又は編物は、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布の製造工程における繊維ウェブの移送手段として用いられているが、前記織物又は編物からなる布帛上で溶融状態にある繊維状に形成されたポリマーが冷却する際、布帛にこびり付いた付着物を洗浄する場合にも用いることが可能である。
【００４３】
本発明では液体処理ではなく蒸気（気体）処理であるがため、布帛を構成する繊維や糸条に水分を付着させることなしに各種の処理を行うことができる。そのため、後述するように洗浄後の布帛を改めて加熱乾燥工程や溶剤などの除去工程を通過させる必要がない。これは設備費やエネルギーコストの大幅な削減につながる。ただし、本発明の加工方法にあって、前記繊維シート状物に、熱収縮差を有するコンジュゲート繊維を含むとき、例えば不織布の製造であれば、ソフトな風合いを損なわずに繊維間の交絡度が増して形態安定性に優れた、多分野に応用可能な不織布が得られる。
【００４４】
また上記脱色処理は、例えば従来の脱色剤を使った脱色に代えて、本発明の蒸気処理方法により、簡単に製品になる以前の原反のとき、その染色の一部を簡単に脱色することができ、或いは布帛の移送速度と布帛と移送手段との間の幅方向の振動とを適当に組み合わせて制御すれば、モアレ調の模様を作成することができ、しかも原反までも傷めるようなことがない。
【００４５】
更に、上記液体処理後、例えば洗浄後の布帛に対する脱液（乾燥）処理についても上記洗浄処理と同様に、布帛には全工程における大量の処理液体が含浸あるいは付着している。つまり、通常の乾燥工程のごとく布帛から液分を効率的に除去できるため、従来の全ての乾燥工程に代えて本発明方法を適用すればよい。この場合、大型の乾燥チャンバー、多数の加熱ランプ、加熱ドラムや加熱ロール、これらの加熱ランプ、加熱ドラム又は加熱ロールに接続される電気エネルギーや流体エネルギーの供給設備、排気設備などが不要となり、使用エネルギー量も、従来と比較して大幅に低減される。また、上記布帛の風合改良処理も、例えば従来の羊毛織物や編物に対する洗絨法や蒸絨法などと比較すると、工程数が少なくなり、しかも短時間で目が詰まった表面がソフト感に富んだ羊毛製の布帛を連続して効率よく処理することができる。また本発明にあって、蒸気ノズルホルダーの蒸気導入路に更に薬剤注入路を合流させて布帛に加圧蒸気とともに薬剤を噴出すれば、他の処理と同時に薬剤処理を行うこともできる。
【００４６】
そして、これらの多様な処理法は、布帛の移送速度、加圧蒸気の温度と蒸気圧、布帛と前記ノズルの噴出開口端との間隙などの処理条件を好適に組み合わすことにより実施が可能となる。更に、それらの値の決定は、布帛の種類（織物、編物、不織布など）及び構造（織又は編組織、織又は編密度、不織布の繊維密度）、布帛の構成繊維や糸条の材質、布帛の厚さなどの布帛条件に基づいてなされるため、一律に決めることはできない。
【００４７】
さて、上述のように本発明の高圧蒸気噴出ノズルから繊維シート状物の表面に向けて高圧蒸気を噴射させるとき、既述したとおり、繊維シート状物の加工を開始する前に、蒸気排出口に設けた開閉バルブを開けておき、この状態でノズルホルダーに高温高圧の蒸気を導入する。このとき導入される蒸気は、蒸気排出口を通して連続して外部へと排出される。ノズルホルダーの温度が所定の高温に達すると、開閉バルブを閉じて前記蒸気排出口を閉鎖する。この閉鎖と同時に蒸気導入口における蒸気圧を測定し、その蒸気圧が所定の圧力に達したとき繊維シート状物の走行を開始する。このときの始動までに要する時間は、ノズルホルダー内を通過する新たな高温蒸気によりノズルホルダーが速やかに昇温されて、ノズル孔からは所要の高温高圧の蒸気が繊維シート状物の表面に向けて噴出し、速やかに繊維シート状物の内部を表面から裏面へと通過する。このとき同繊維シート状物の裏面の前記ノズル孔との対向位置に吸引手段を配しておき、同吸引手段により繊維シート状物の内部を通過する蒸気を積極的に吸引することが好ましい。
【００４８】
前記ノズル孔から噴出する蒸気には、次の理由から殆ど凝縮液が含まれていない。
すなわち、上記開閉バルブが閉じられたのちにノズルホルダー内に導入された高圧蒸気は、ノズルホルダーの内面を通過する際に放熱することが避けられないが、その放熱により発生する凝縮液を伴って、第２気液分離手段の一部である堰を経てノズル孔に向かおうとするが、このとき凝縮液はノズルホルダーの内面に沿って底部へと流下する。流下した凝縮液は第２気液分離手段の一部である凹溝状の集液路に溜まる一方で、高圧蒸気は同じく第２気液分離手段の一部である堰機能を有する筒体内の中空孔を通って第１気液分離手段に達し、ここでも再び蒸気と凝縮液とに分離され、凝縮液は凝縮液流路に集まり、蒸気は堰構造をもつ蒸気噴出流通路を通ってノズル部材に形成されたノズル孔に向かう。
【００４９】
集液路及び凝縮液流路に集められた凝縮液は時期を見てノズルホルダー及びノズル部材から系外へと排出される。このようにして、ノズルホルダーの内部にて発生する凝縮液とノズル部材の内部に発生する凝縮液とが、第１及び第２気液分離手段によってそれぞれ蒸気と分離されることによって、ノズル孔から噴出する蒸気内から凝縮液を確実に排除するものである。その結果、繊維シート状物に対する噴射蒸気の通過性が向上して低温部の発生がなくなり、また蒸気の通過性の差異に起因する交絡度等の加工度に斑が発生することもなく、特に水に対して感応性を有するポリマー等を含む繊維素材を使っても、加工異常部の発生がなくなる等、加工物の外観や物性等の製品品質の均一性が確保されるようにな
る。
【００５０】
前記高圧蒸気噴出ノズルの上記ノズルホルダーは、通常、断熱材などで被包されており、内部を通る高圧蒸気の温度低下を防止しているが、更に高圧蒸気噴出ノズルの全体を積極的に加熱することもできる。その具体的な手法としては、シリコン系オイルなどの熱媒体による加熱、誘導加熱などの電気ヒーターによる加熱方法があり、その他に例えば高圧蒸気噴出ノズルの全体を高圧蒸気噴出側を開口させたボックス内に収容し、同ボックス内に高温に加熱された熱風を導入する。このように高圧蒸気噴出ノズルの全体を、熱風によって例えば使用する蒸気の飽和蒸気温度以上の温度に昇温しておけば、内部の高圧蒸気の温度低下が効果的に防げるようになる。
【００５１】
ところで、通常は前記高圧蒸気噴出ノズルを走行する繊維ウェブの上方に配して、繊維ウェブの上面に向けて高圧蒸気噴出流を付与するが、前記高圧蒸気噴出ノズルを走行する繊維ウェブの下方に配して高圧蒸気の噴出流を繊維ウェブの下面から上方に向けて付与することもできる。このように高圧蒸気の噴出流を繊維ウェブの下方から上方に向けて噴出させるときは、ノズルホルダーの上面側に配されたノズル孔に凝縮液が溜まりにくくなり、また噴出蒸気にも凝縮液の含有量が少なくなり、圧力分布の均一化と相まって安定した加工が実現できる。
【００５２】
通常、上記高圧蒸気噴出ノズルは所定の位置に固設され不動状態におかれており、上記繊維ウェブ押圧移送手段及び繊維ウェブ担持移送手段も繊維ウェブを一方向に移送するように一方向に移動しているに過ぎないが、本発明にあっては前記高圧蒸気噴出ノズルを繊維ウェブの移送路の横断方向に短い行程で往復動させ、或いは同高圧蒸気噴出ノズルを固定しておき、前記繊維ウェブ押圧移送手段及び繊維ウェブ担持移送手段を繊維ウェブ移送路の横断方向に同じく短い行程をもって往復動させることが好ましい。このように、高圧蒸気噴出ノズル又は繊維ウェブ押圧移送手段及び繊維ウェブ担持移送手段の、いずれかを往復動させる場合には、繊維ウェブの幅方向に均一に高圧蒸気が噴出付与され、製造される不織布の表面にノズル孔から噴出される蒸気によるモアレ状のパターンがつかず、均整な表面形態をもつ不織布が得られる。この往復動の行程幅はノズル間ピッチより多少でも長ければよく、具体的には±５ｍｍ程度であり、その往復速度は３０〜３００回／分である。
【００５３】
本発明の繊維シート状物の加工方法にあっても、繊維ウェブの移送方向にあって、前記高圧蒸気噴出ノズルよりも上流側に蒸気噴出ノズルによるウェブ内の繊維相互の交絡を容易化するための前処理手段を配しておくことが望ましい。このように蒸気の噴出により繊維を交絡させる前段で、繊維ウェブを構成する繊維相互の距離を短くするような前処理を行うことにより高圧蒸気の噴射によっても繊維ウェブ内の繊維相互の交絡を斑なく効率的に行うことができる。その前処理手段としては、繊維ウェブに湿り気を与える程度の水分付与がある。このように高圧蒸気噴出ノズルによる加工を開始する以前に、繊維ウェブ表面に、例えば予め水分を噴霧しておくと、繊維ウェブ表面の毛羽立ちや繊維の飛散が防がれ、繊維ウェブの形態安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルの代表的な第１構造例を示す縦断面図である。
【図２】同ノズルの裏面図である。
【図３】図２におけるIII-III 線に沿った矢視断面図である。
【図４】図３の矢印で示すＡ部（第１気液分離部）の拡大図である。
【図５】図３の矢印で示すＢ部（第２気液分離部）の拡大図である。
【図６】本発明におけるドレンセパレートプレート本体の縦断面図である。
【図７】同ドレンセパレートプレート本体の上面図である。
【図８】同ドレンセパレートプレート本体の横断面図である。
【図９】図６に矢印で示すＣ部の拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルの第２構造例を示す図３に相当する断面図である。
【図１１】本発明におけるディスクプレートの縦断面図である。
【図１２】同ディスクプレートの上面図である。
【図１３】本発明に係る繊維シート状物の加工工程における代表的な実施形態を概略で示す管路説明図である。
【図１４】同実施形態における高圧蒸気噴出ノズルに対する蒸気管路の概略説明図である。
【図１５】本発明による繊維シート状物の加工工程の第２実施形態を概略で示す構成説明図である。
【図１６】本発明による繊維シート状物の加工工程の第３実施形態を概略で示す構成説明図である。
【図１７】本発明による繊維シート状物の加工工程の第４実施形態を概略で示す構成説明図である。
【図１８】本発明による繊維シート状物の加工工程の第５実施形態を概略で示す構成説明図である。
【図１９】本発明による繊維シート状物の加工工程の第６実施形態を概略で示す構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の代表的な実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１〜図７は、本発明に係る高圧蒸気噴出ノズルの代表的な第１構造例を示している。この第１構造例による高圧蒸気噴出ノズル１０は、図１及び図２に示すように、ノズルホルダー１１と、同ノズルホルダー１１の両端部に溶接により固着された第１及び第２フランジ１２，１３と、前記ノズルホルダー１１の内部に挿通されて両端部を第１及び第２フランジ１２，１３により支持された円筒状の高メッシュフィルター１４又は内側管部１４’と、前記ノズルホルダー１１の下面に沿って溶接又はボルト等により固着される多数のノズル孔をもつノズル部材１５とを備えている。この実施形態によれば、ノズル部材１５はノズルホルダー１１の下面に固設されており、高圧蒸気はノズル部材１５のノズル孔の下方を走行する図示せぬ繊維シート状物の上面に上方から下方に向けて噴出するときの構造例を示している。本発明にあっては、後述するがノズル部材１５をノズルホルダー１１の上面に固設して、高圧蒸気をノズル部材１５のノズル孔の上方を走行する図示せぬ繊維シート状物の下面に下方から上方に向けて噴出する場合もあり、その場合の構造例を第２構造例とする。なお、上記内側管部１４’の材質は、外側管部であるノズルホルダー本体１１’と同等の材質であることが好ましい。
【００５６】
本実施形態におけるノズル部材１５は、外観的には上記特許文献１及び２に開示されたノズル部材とノズル孔の形状及び部材高さが大きくされている点を除くと、ほぼ類似する形状を有している。図３は、本発明の高圧蒸気噴出ノズル１０の、図２に示すIII-III 線に沿って矢印方向に見た拡大断面図である。この図から理解できるように、ノズル部材１５は多数のノズル孔１５ａ”を有するノズルプレート１５ａと、同ノズルプレート１５ａを支持するプレート支持部材１５ｂと、前記ノズルプレート１５ａと前記プレート支持部材１５ｂとの間に介装される第１気液分離手段の一構成部材をなす、ドレンセパレートプレート１５ｃとから構成することができる。これらの部材は、各部材間を長さ方向に９本、幅方向に各一対の総計１８本の固定用ボルト２１によって締結固定される。
【００５７】
前記ノズルホルダー１１の蒸気導入側端部に固着された第１フランジ１２は中心線に沿
って大径部１２ａ及び小径部１２ｂとからなる貫通孔１２ｃが形成されており、図示せぬ高圧蒸気供給源に接続された図示せぬ高圧蒸気供給管にプラグ１７を介して接続される。前記ノズルホルダー１１の蒸気排出側端部に固着された第２フランジ１３も、その中心線に沿って大径部１３ａ及び小径部１３ｂとからなる貫通孔１３ｃが形成されており、図示せぬ排気ファンに接続された図示せぬ蒸気排出管と接続される。前記高メッシュフィルター１４（又は内側管部１４’）の両端部には、前記第１及び第２フランジ１２，１３の各大径部１２ａ，１３ａに気密に固設されるＯリング２０を固着している。
【００５８】
ところで、ノズルホルダー１１への蒸気の供給配管については、凝縮蒸気の持ち込みを防止するために、立上り配管をノズルホルダー１１の蒸気導入口に接続したり、あるいはその接続部の直前にドレンセパレータを設置するなど設計上の配慮が必要である。勿論、供給配管からの放熱による影響で凝縮蒸気が発生することを防止するため、配管部やバルブ等を十分に保温することが重要であり、必要に応じて配管などを外部から強制的に加熱するなどの対策を講じることが望ましい。これらの対策を講じることは重要ではあるが、ノズルホルダー１１の外部を積極的に加熱する必要もある。
【００５９】
また、冷却による影響以外にも、ノズルホルダー１１内の蒸気の移動速度が一定以上の速度を有する場合には、運動エネルギーや摩擦損失との関連でホルダー内部において温度低下や圧力低下による影響を受けて、蒸気温度の分布や凝縮蒸気の発生原因となることが明らかにされた。種々検討の結果、このような現象の発生を避けるためにはホルダー内を移動する蒸気流量に対して、所要のホルダー長さを与えたときに、供給蒸気圧力に対する圧力低下を許容限度内に抑えるためには、以下のような条件式(1) を満足する必要があることを見い出した。
Ｄ≧｛ＫＱｔ2 Ｌ／〔σ（Ｐ＋0.1)〕｝0.2   ……(1) 
【００６０】
例えば、ホルダー全体からの蒸気の噴出量をＱｔ(kg/ｓ) 、ホルダー長さをＬ(m) 、圧力偏差率σを設定すると、前記式(1) から、ホルダー径Ｄの最小寸法を求めることができる。
【００６１】
前記ノズルホルダー１１の下面部には、その両端部を残して内部空間に達するまでが平面的に切除されて切除面１１ａを形成しており、その結果、ノズルホルダー１１の下面中央には長手方向に延びるスリット状開口１１ｂが形成される。前記切除面１１ａは、図１〜図５に示すように、上記ノズル部材１５の厚板状のノズルプレート１５ａ、角柱状のプレート支持部材１５ｂ及び薄板状のドレンセパレートプレート１５ｃを積層した状態で固定される。その積層は、最下位にノズルプレート１５ａが配され、最上位にプレート支持部材１５ｂが配され、中間にドレンセパレートプレート１５ｃを配している。これら３層の長さと幅とは同一である。ノズルプレート１５ａの下面中央部にはその長手方向の両端部を除いて長手方向に連続的に延びるスリット１５ａ’が形成されている。また、その上部中央には、前記スリット１５ａ’に通じる多数のノズル孔１５ａ”が長手方向に一列に配されている。
【００６２】
一方、上記プレート支持部材１５ｂの上半部には、図５に拡大して示すように、上記ノズルホルダー１１のスリット状開口１１ｂに臨む千鳥状に配された多数の円孔からなる蒸気通路１５ｂ’が形成されている。この蒸気通路１５ｂ’が本発明における高圧蒸気噴出通路の一部を構成する。またプレート支持部材１５ｂの下半部には、図５に拡大して示すように、千鳥状に並んだ前記蒸気通路１５ｂ’の幅方向外側端縁間の幅をもち、且つ前記蒸気通路１５ｂ’の並ぶ方向の形成領域を網羅する長さをもつスリット部１５ｂ”が形成されている。このスリット部１５ｂ”が前記高圧蒸気噴出通路の他部を構成する。
【００６３】
更に図示例によれば、図５に拡大して示すように、前記プレート支持部材１５ｂにおけ
る各蒸気通路１５ｂ’の上半部を中空状の筒体１５ｂ’−１に形成されており、その周辺をも含めた長さ方向の蒸気通路１５ｂ’の形成領域を舟形状の凹陥部１５ｂ’−２としている。前記円筒状の筒体１５ｂ’−１及び舟形状の凹陥部１５ｂ’−２が、本発明における特徴部の一つである第２気液分離手段を構成し、前記筒体１５ｂ’−１が堰としての機能を発揮し、前記凹陥部１５ｂ’−２が凝縮液（含むドレン）を集める集液路となる。
【００６４】
このように、図示例では、第２気液分離手段をプレート支持部材１５ｂの上記ノズルホルダー１１の切除面１１ａとの密接面に設けているが、ノズルホルダー１１の切除面１１ａに直接第２気液分離手段を設けることもできる。この場合、加工は難しいが、前記切除面１１ａの上記スリット状開口１１ｂを囲むように凹溝部を形成し、その凹溝部の底面に沿って等ピッチで前述と同様の貫通孔となる筒体１５ｂ’−１を起立させて並べるとよい。
【００６５】
一般に、ノズルホルダーに導入される高温高圧の蒸気の熱は、ノズルホルダーを介して外部に放熱され、そのための温度低下に基づき凝縮液が発生する。この凝縮液は蒸気とともに下方の上記高圧蒸気噴出通路へと流れ込もうとする。このとき、本発明にあっても、凝縮液の大半はノズルホルダー１１の内面を伝わり下方へと移動する。また蒸気中に含まれる凝縮液が上記第２気液分離手段に達するまでに、その大半が蒸気と凝縮液とに分離され、内部圧のため蒸気は上記筒体１５ｂ’−１の孔を介して下方のノズルプレート１５ａに向けて流動を続けるが、一方の凝縮液は前記筒体１５ｂ’−１の筒壁部により中空孔内への流れが阻止され、前記凹陥部１５ｂ’−２に集まって一時的に貯留される。この凹陥部１５ｂ’−２に集められた凝縮液は、所定の時間ごとに同凹陥部１５ｂ’−２に通じるドレン排出口に配された図示せぬ開閉バルブを開けることにより系外へと排出される。
【００６６】
上記ドレンセパレートプレート１５ｃは、その名称が示すとおり、上記第２気液分離手段と同様に蒸気と凝縮液とを分離するための部材であり、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’単独で構成してもよいが、本実施形態では図３、図６及び図７に示すように、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’とディスクプレート１５ｃ”との２部材から構成され、本発明における第１気液分離手段を構成する。ここで、ディスクプレート１５ｃ”は、図４、図１１及び図１２に示すように、前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’よりも薄肉で且つ幅狭であり、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’より短尺なプレート材からなり、前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の蒸気流れ方向の上流側直近に配される。図示例によれば、図３及び図４に示すように、前記ディスクプレート１５ｃ”が上記プレート支持部材１５ｂに形成されたスリット部１５ｂ”の空間内に配されている。凝縮液を含む蒸気がドレンセパレートプレート本体１５ｃ’に達する以前に凝縮液を含む蒸気を前記ディスクプレート１５ｃ”に当てて、蒸気中の凝縮液を蒸気から分離させるとともに、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’に向かう蒸気圧を分散させて、その圧力分布を均一化するバッファとしても機能する。
【００６７】
一方、上記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の厚さ方向の上半部には、図４及び図８に拡大して示すように、その幅方向の中央部に上記プレート支持部材１５ｂの上記スリット部１５ｂ”の開口よりも一回り大きく、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の１／２の深さをもつ凹溝部１５ｃ’−２が前記スリット部１５ｂ”に沿って形成されている。前記凹溝部１５ｃ’−２の底部幅方向中央には長さ方向に沿って多数の貫通孔１５ｃ’−３が等ピッチに形成されている。この凹溝部１５ｃ’−２の凝縮液排出側端部の底面には、図９に拡大して示すように、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の端面まで延びて後述するトラップ管路（Ｃ４）と接続する凝縮液排出口１５ｃ’−１が形成されている。
【００６８】
他方、凹溝部１５ｃ’−２の底面には、前記貫通孔１５ｃ’−３と連通する中空状の円
筒体１５ｃ’−４が凹溝部１５ｃ’−２と一体化して直立している。この円筒体１５ｃ’−４は各貫通孔１５ｃ’−３と同じ内径をもち、また前記貫通孔１５ｃ’−３の内径よりも大きな外径をもち、貫通孔１５ｃ’−３と同等の高さをもっている。この円筒体１５ｃ’−４が本発明における第１気液分離手段の堰構造を構成し、前記凹溝部１５ｃ’−２が凝縮液流路を構成する。
【００６９】
前記ディスクプレート１５ｃ”に当たって分散化された蒸気には僅かではあっても、いまだ凝縮液が含まれている可能性が高い。前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’は、そうした蒸気中に残った凝縮液を凹溝部１５ｃ’−２に集めて、蒸気だけを前記中空状の円筒体１５ｃ’−４の中空部と前記貫通孔１５ｃ’−３とを通してドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の下面に密着して配されたノズルプレート１５ａのノズル孔１５ａ”へと送り込む。このとき、前記円筒体１５ｃ’−４は凝縮液が中空部へと侵入するのを阻止して、蒸気のみを中空部へと送り込み、ここで分離された凝縮液が前記凹溝部１５ｃ’−２に集められる。この凹溝部１５ｃ’−２に溜まった凝縮液は、所定の時間ごとに図示せぬ開閉バルブが開いて凹溝部１５ｃ’−２と連通するドレン排出口を通して系外へと排出する。なお、本実施形態にあっては前記円筒体１５ｃ’−４は前記凹溝部１５ｃ’−２の底面に沿って等ピッチで単列に配されているが、これに限定されない。
【００７０】
上記ノズルプレート１５ａは、その幅方向の中央に所定のピッチをもって長手方向に一列又は多列に並んで形成された多数のノズル孔１５ａ”を有している。本実施形態によれば、前記ノズル孔１５ａ”は一列に配されており、上部の１／５の高さ部分に単なる円形孔１５ａ”−１が形成され、その下面に連続して前記円形孔１５ａ”−１の径よりも小さな径をもち、その上端開口から逆円錐台形孔１５ａ”−２に形成されている。また、この逆円錐台形孔１５ａ”−２の下端噴出口までノズルプレート１５ａの長さ方向に連続して延びるスリット１５ａ’が形成されている。かかる孔形状を採用するときは、高精度の孔加工と噴射流の良好な均一性の確保を可能にする。
【００７１】
上記プレート支持部材１５ｂは、図１及び図３に示すように、同プレート支持部材１５ｂの上面をノズルホルダー１１の上記切除面１１ａに密接させた状態で、溶接により固設一体化されている。前記プレート支持部材１５ｂには、上記スリット部１５ｂ”の開口下端縁部に沿って下方へと突出する突壁部１５ｂ”−１が連続して形成されている。プレート支持部材１５ｂの前記突壁部１５ｂ”−１が、上記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’に形成された上記凹溝部１５ｃ’−２の内壁面に密嵌する状態で嵌着され、プレート支持部材１５ｂとノズルプレート１５ａとの間に挟持固定される。
【００７２】
このときの固定は、図３及び図４に拡大して示すように、プレート支持部材１５ｂとドレンセパレートプレート本体１５ｃ’との間、及びノズルプレート１５ａとドレンセパレートプレート本体１５ｃ’との間を、それぞれＯリング２０を介して共通のボルト２１をもって気密に固着することにより強固に支持する。従って、ノズルプレート１５ａ及びドレンセパレートプレート１５ｃは前記ボルト２１を外すことにより、プレート支持部材１５ｂから容易に取り外すことができるため、洗浄や交換が簡単にできる。また、前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の前記凹溝部１５ｃ’−２に密嵌されたプレート支持部材１５ｂの前記突壁部１５ｂ”−１の内面と上記円筒体１５ｃ’−４との間には、既述したとおり空間が形成されており、この空間が本発明の第１気液分離手段の一部である凝縮液流路となる。
【００７３】
図１０は、本発明の高圧蒸気噴出ノズル１０の第２構造例を示している。なお、この第２構造例にあって、上記第１構造例と実質的に均等な部材には同一名称を用い、同一符号を付している。この第２構造例は、一方向に走行する繊維シート状物の下面に向けて高温高圧の蒸気を上方に噴出する場合の高圧蒸気噴出ノズル１０の構造例である。そのため、
この第２構造例では、ノズルホルダー１１とノズル部材１５との配置が第１構造例と逆になる。また、ノズル部材を構成する、ノズルプレート１５ａとドレンセパレートプレート１５ｃとプレート支持部材１５との配置関係も逆となる。
【００７４】
この第２構造例によれば、前記ノズルホルダー１１は高圧蒸気噴出ノズル１０の最下位に配され、その切除面１１ａは上面に形成され、スリット状開口１１ｂも上方に向けて開口する。この切除面１１ａとノズル部材１５のプレート支持部材１５ｂとの配置が、上記第１構造例における切除面１１ａとノズル部材１５のプレート支持部材１５ｂとの配置とは上下逆になる。このときの固定は溶接により一体化される。なお、プレート支持部材１５ｂの構造は上記第１構造例におけるプレート支持部材１５ｂの構造と変わるところがない。ただし、この第２構造例によれば、前記プレート支持部材１５ｂに上記ドレンセパレートプレート１５０ｃを直接には密接固定せず、両者の間に薄板状のスペーサー１５ｄが介装される。スペーサー１５ｄにはプレート支持部材１５ｂのスリット部１５ｂ’の開口縁に沿って形成された上記突壁部１５ｂ”−１が密嵌される開口１５ｄ’が設けられている。このスペーサー１５ｄは、前述のとおり第１構造例におけるプレート支持部材１５ｂを流用すべく設けられたものである。
【００７５】
前記ドレンセパレートプレート１５０ｃは前記スペーサー１５ｄの上面にＯリング２０を介して共通のボルト２１をもって気密に固着される。このときのドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’の配置向きは上記第１構造例におけるドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の構造及び配置向きと同じにしている。ただし、上記ディスクプレート１５ｃ”は、上記第１構造例と異なり、プレート支持部材１５ｂのスリット部１５ｂ’の内部ではなく、ノズルプレート１５ａのノズル孔１５ａ”における長さ方向に連続して延びる長孔部１５ａ”−３の内部に配されている。そのため、前記ノズル孔１５ａ”の構造は、その肉厚方向の下面側に前記長孔部１５ａ”−３が形成され、上半部には上記第１構造例と同様に、多数の円錐台形孔１５ａ”−４が等ピッチで形成されている。前記ドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’と前記ノズルプレート１５ａとは、Ｏリング２０を介して上記ボルト２１をもって気密に固着されている。なお、前記ノズルプレート１５ａと前記ドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’との間にはシートパッキン（商品名：バイトン）が介装されている。
【００７６】
図１０に示す第２の構造例によれば、前記ドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’に支持されるディスクプレート１５ｃ”の支持構造例は、ドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’とディスクプレート１５ｃ”とは内ネジが切られたフランジ付きスペーサー１５ｅを介して上下一対のネジ２１ａ，２１ｂがねじ込まれて固設される。前記フランジ付きスペーサー１５ｅは前記ドレンセパレートプレート本体１５０ｃ’の上記円筒体１５０ｃ’−４の貫通孔に挿入され、そのディスクプレート１５ｃ”側に形成されたフランジ部１５ｅ’の下面が前記円筒体１５０ｃ’−４の上端面に当接して、円筒体１５０ｃ’−４と前記ディスクプレート１５ｃ”との間の間隙を作る。
【００７７】
上記構成を備えた高圧蒸気噴出ノズル１０によれば、後述するように、例えば高圧蒸気噴出ノズル１０から高温高圧の蒸気を噴出させるにあたり、始動時には円筒状のノズルホルダー１１の一端から蒸気を導入して、その他端から放出させれば、高温高圧の新鮮な蒸気がノズルホルダー１１の内部を何らの障害もなく通過するため、温度が低下したノズルホルダー１１を短時間で所定の温度まで昇温させることができる。これが、従来のようにノズルホルダーに蒸気の導入開口のみが設けられているときは、ノズルホルダーに新鮮な高温高圧の蒸気を導入しても、蒸気はノズルホルダーの内部を流通せず、該ホルダー内に充満するだけであるため、熱量の交換が行われず蒸気の凝縮が起こりやすくなり、ノズルホルダーの昇温に長時間を要することになる。
【００７８】
因みに、本実施形態によれば、前記ノズルプレート１５ａの厚さは２５ｍｍ、上記プレート支持部材１５ｂの底面からノズルホルダー１１の中心までの高さは５９ｍｍであり、前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の厚さは１０ｍｍである。前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の長さは６３０ｍｍであり、その溝幅は１７ｍｍ、円筒体１５ｃ’−４の外径は８ｍｍ、その内径は６ｍｍであり、その凹溝部１５ｃ’−２の底面から円筒体１５ｃ’−４の上面までの高さは凹溝部１５ｃ’−２の深さに等しい５ｍｍとなっている。これらの値は、高圧蒸気噴出ノズルの使用分野により異なり、一概には決められない。なお、前記凹溝部１５ｃ’−２と円筒体１５ｃ’−４との加工は切削による機械加工によってなされる。
【００７９】
以上の実施形態では、ノズルプレート１５ａに形成される多数のノズル孔１５ａ”が一列に並んで配された例を挙げているが、本発明ではノズルプレート１６に形成される多数のノズル孔１５ａ”を２以上の複数列に配することもできる。このようにノズル孔１５ａ”を、例えば二列に並べて配するときは、列間に配されるノズル孔１５ａ”を１／２ピッチずらして千鳥状に配するようにすることが好ましい。千鳥状にノズル孔１５ａ”を配した場合には、単列である場合と比較して同一列上のノズル孔１５ａ”間のピッチを長くとっても、トータルとして実質的にピッチが短くなり、高圧蒸気噴出ノズル１０から噴出する高圧蒸気が移送される繊維ウェブの幅方向に万遍なく付与されるようになり、モアレ状の模様もつきにくくなる。
【００８０】
図１３及び図１４は、上述の高圧蒸気噴出ノズル１０が適用された本発明に係る繊維シート状物の加工工程の好適な実施形態としての不織布の製造工程の一例を概要で示している。前記高圧蒸気噴出ノズル１０の下方には、所定の間隔をおいてエンドレスベルト３０が配されている。このエンドレスベルト３０は前記高圧蒸気噴出ノズル１０を横切るようにして一方向に回動する。そのため、同エンドレスベルト３０の両端反転部は、図示せぬ駆動モータにより駆動される駆動ロール３１及び従動ロール３２により駆動支持されるとともに、下方においてテンションローラ３３にて支持し、エンドレスベルト３０に適切な張力を与えている。このエンドレスベルト３０は、例えばステンレス製の金属線を使って粗目に織り込まれたメッシュ状の織物から構成される。
【００８１】
そのメッシュ度は任意に設定できる。また、前記高圧蒸気噴出ノズル１０とエンドレスベルト３０により移送される繊維ウェブとの間隔は、繊維ウェブの繊維密度やその厚さによって０〜３０ｍｍ以下に設定する。０ｍｍでは高圧蒸気噴出ノズル１０と繊維ウェブとの間で摺接による摩擦が生じ、ノズル孔の変形や蒸気中の異物によりノズル孔１５ａ”が塞がれやすくなり、３０ｍｍを越えるものでは噴出蒸気流の温度と勢いが低下する。前記高圧蒸気噴出ノズル１０に導入される蒸気圧は、繊維ウェブの構成繊維の材質や繊維密度に基づいて、０．１〜２ＭＰａとすることが望ましく、高圧蒸気噴出ノズルから噴出される蒸気を加熱蒸気とすれば、ノズル孔１５ａ”から噴出する加熱蒸気が断熱膨張による温度低下を起こしても、霧状の蒸気とはならず霧散することもなくなる。このとき、ノズル孔１５ａ”へ供給される蒸気は、湿り度を１０％以内、又は加熱度が１０℃以上の加熱蒸気とすることが望ましい。
【００８２】
前記高圧蒸気噴出ノズル１０の設置部位に対応する前記エンドレスベルト３０を挟んで下方にはサクション手段が配されている。本実施形態では、同サクション手段はサクションボックス４０と、同サクションボックス４０にセパレータタンク４１を介して配管により連結された真空ポンプ４２と、同真空ポンプ４２の排出側に連結されたミストセパレータ４３とから構成される。ここで、前記セパレータタンク４１はサクションボックス４０により吸引される蒸気を気液に分離するための気液分離タンクであり、前記ミストセパレータ４３は真空ポンプ４２から排出される蒸気中の異物や有害ガス或いは液体などを蒸気から除去して、清浄な蒸気（気体）を外部に放出するとともに、真空ポンプ４２から発生
する騒音を低減化するサイレンサーとしての機能も有する。
【００８３】
前記セパレータタンク４１の天板部の排気口が開閉バルブ４７を介して前記気液分離タンク４１と上記真空ポンプ４２とを連結する吸引管路（Ｃ５）に接続され、同セパレータタンク４１の底部は流体ポンプ４８を介して上記水供給源Ｗとに接続させている。また、このセパレータタンク４１の上限水位部と下限水位部との間に水位検出器４９が配され、同セパレータタンク４１の水位が上限を越え又は下限を下回ると、その信号を送って図示せぬ制御装置の指令により前記流体ポンプ４８の作動を停止させるようにしている。
【００８４】
上記高圧蒸気噴出ノズル１０は、図１〜図１２に示し上述したノズル構造を備えており、その蒸気導入側端部には図１３及び図１４に示すように、高圧蒸気供給源Ｓから供給される高圧の蒸気が蒸気導入側主管路（Ｃ１）を通して導入される。この蒸気導入側主管路（Ｃ１）では、高圧蒸気供給源Ｓから送られる蒸気を一旦ドレン貯留ポット５１に導き、その底部に蒸気中に含まれる凝縮液を貯留して、これを第２のトラップ管路５７を介して図示せぬ回収タンクに回収している。ドレン貯留ポット５１に導入された蒸気は圧力制御バルブ５２及び精密フィルター５３を介して加熱ヒーター５４により加熱されて加熱蒸気となり、高圧蒸気噴出ノズル１０に送り込まれる。
【００８５】
本実施形態にあっては、前記加熱ヒーター５４と高圧蒸気噴出ノズル１０の蒸気導入側端部との間に、温度検出器ＴＩと圧力検出器ＰＩとが配されている。前記蒸気導入側主管路（Ｃ１）は、加熱ヒーター５４の設置部位から分岐する蒸気補充管路（Ｃ２）を有しており、この蒸気補充管路（Ｃ２）は高圧蒸気供給源Ｓと接続されている。この蒸気補充管路（Ｃ２）の途中には、前記加熱ヒーター５４からの温度検出信号を受けて作動する第１の開閉バルブ５５が介装され、前記温度検出器ＴＩにより検出される蒸気温度が下限の温度より低下すると前記第１の開閉バルブ５５を開き新たな蒸気を蒸気導入側主管路（Ｃ１）に補給して加熱蒸気温度を所定の温度範囲まで上昇させる。蒸気温度が上限の温度を越えると前記第１の開閉バルブ５５を閉じ補給蒸気を遮断する。
【００８６】
この実施形態にて採用する高圧蒸気噴出システムは、上記特許文献３（特許第４２５６７４９号公報）に準拠しており、その温度制御システムにより蒸気の温度を所定の温度範囲に制御することを可能にしている。また、前記圧力検出器ＰＩは上記精密フィルター５３の上流側に配された圧力制御バルブ５２に接続されており、蒸気導入側主管路（Ｃ１）の蒸気圧を一定に維持するように調整する。
【００８７】
一方、高圧蒸気噴出ノズル１０の蒸気排出側端部には、図１４に示すように、第２の温度検出器ＴＩが配され、蒸気排出側端部は蒸気排出管路（Ｃ３）と接続されている。同蒸気排出管路（Ｃ３）には、前記第２の温度検出器ＴＩに接続されて、同温度検出器ＴＩにより検出された蒸気温度が設定温度に達すると閉鎖する第２の開閉バルブ５６が介装されている。また、前記第２の開閉バルブ５６が閉まって蒸気排出管路（Ｃ３）が閉鎖されたときでも、高圧蒸気噴出ノズル１０のノズルホルダー１１内部に発生するドレンを常に図示せぬ回収タンクに排出できるようにしている。
【００８８】
そのため本実施形態では、図１４において上記ノズル部材１５におけるノズルホルダー１１の高圧蒸気排出側の端部には、その底面近傍に蒸気の凝縮液排出口１５ｃ’−１（図９参照）が形成されており、その排出口１５ｃ’−１は第３の開閉バルブ６２を介してトラップ管路（Ｃ４）に接続されている。このとき、前記高圧蒸気噴出ノズル１０は、その高圧蒸気導入側端部を基端部として上記蒸気排出管路（Ｃ３）の端部を下方に僅かに下げて、高圧蒸気噴出ノズル１０を傾斜させておく。ノズルホルダー１１に導入される高圧蒸気は高圧蒸気噴出ノズル１０の稼働中にどうしても凝縮して液化する。既述したとおり、プレート支持部材１５ｂのスリット部開口に形成された上記突壁部１５ｂ”−１を、上記
ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’に形成された上記凹溝部１５ｃ’−２の内壁面に密嵌させている。このとき、前記突壁部１５ｂ”−１の内面と前記ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の円筒体１５ｃ’−４との間には間隙が形成され、この間隙が本発明の第１気液分離手段の一部となる凝縮液流路を構成する。
【００８９】
本実施形態における前述のドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の凝縮液排出側端部は、図９に拡大して示し既述したとおり、ドレンセパレートプレート本体１５ｃ’の前記凹溝部１５ｃ’−２の凝縮液流路側端部に続いて、同凹溝部１５ｃ’−２と上記トラップ管路（Ｃ４）との間を連通させるドレン排出流路としての貫通孔１５ｃ’−３が形成されている。前記トラップ管路（Ｃ４）には、上述のとおり第３の開閉バルブ６２が設けられている。この貫通孔１５ｃ’−３は、３ｍｍ径で長さが３０ｍｍのキリ孔からなり、その凹溝部１５ｃ’−２と連通する側の端部は、上半部が前記凹溝部１５ｃ’−２の底部に直接連通しており、その下半部は前記凹溝部１５ｃ’−２の底部の下面へと延設されている。また、この貫通孔１５ｃ’−３の前記トラップ管路（Ｃ４）との接続側端部の凝縮液排出口１５ｃ’−１は７．２ｍｍ径のネジ孔からなる。
【００９０】
一方、本実施形態における第２気液分離手段は、図３及び図５に示し既述したとおり、前記プレート支持部材１５ｂの上半部に多数の円孔からなる蒸気通路１５ｂ’が形成され、その下半部に同蒸気通路１５ｂ’の下端開口面と連通するスリット部１５ｂ”が形成されている。前記蒸気通路１５ｂ’の上端開口面の幅方向中央部には、ノズル長さ方向にわたって舟形状の凹陥部１５ｂ’−２が形成されている。そして、この凹陥部１５ｂ’−２の底部には、前述の円孔からなる多数の蒸気通路１５ｂ’にそれぞれ連通する中空状の円筒体１５ｂ’−４が多数立ち上がっている。この円筒体１５ｂ’−４が本発明における堰としての機能を発揮し、前記凹陥部１５ｂ’−２が凝縮液（含むドレン）を集める本発明における集液路となる。
【００９１】
ここで、所定の時間ごとに第３の開閉バルブ６２を開けると、プレート支持部材１５ｂの上記凹陥部１５ｂ’−２に溜まった凝縮液が系外に排出される。このとき、上述のようにノズルホルダー１１の高圧蒸気排出側端部を蒸気排出管路（Ｃ３）の端部よりも下方に僅かに低くなるように設置しておけば、プレート支持部材１５ｂの凹陥部１５ｂ’−２に溜まった凝縮液は自動的に高圧蒸気排出側端部の凝縮液排出口へと流れて、トラップ管路（Ｃ４）を介して外部に排出される。
【００９２】
図１５は、本発明に係る繊維シート状物の加工工程の第２実施形態の概要を示している。この実施形態において、上記第１実施形態と異なるところは、高圧蒸気噴出ノズル１０の上流側に配設された交絡を容易化する手段を設けるとともに、点である。
【００９３】
本実施形態にあっては、上記高圧蒸気噴出ノズル１０の繊維ウェブ走行方向の上流側に、図示せぬ繊維ウェブの表面に向けて水を付与する水噴射パイプ５８が設置されている。この水噴射パイプ５８と繊維ウェブとの間には、前記水噴射パイプ５８から噴射する水を繊維ウェブ表面に案内する案内板５９が配されており、水噴射パイプ５８から噴射される水を直接ウェブ表面に付与せずに、前記案内板５９を介して水流にして流下させるようにしている。この水噴射パイプ５８は、本発明における交絡を容易化するための前処理手段に相当し、高圧蒸気噴出ノズル１０からの高圧蒸気による打撃を受ける前に、水を付与して繊維ウェブの見かけ上の体積を収縮させ、それによりウェブ内の繊維間相互の距離を短縮化し高圧蒸気噴出ノズル１０によるウェブ内の繊維相互の交絡を容易化することが出来る。前記案内板５９の設置部位に対応する前記エンドレスベルト３０の下方にも第２のサクションボックス４５が設置されており、この第２のサクションボックス４５も気液分離タンク４６を介して上記真空ポンプ４２に接続されている。ここで、前記水噴射パイプ５８は必ず設置しなければならないものではなく、必要に応じて設置すればよい。
【００９４】
上記セパレータタンク４１の天板部の排気口が開閉バルブ４７を介して前記気液分離タンク４６と上記真空ポンプ４２とを連結する吸引管路（Ｃ５）に接続され、同セパレータタンク４１の底部は流体ポンプ４８を介して、上記水噴射パイプ５８と水供給源Ｗとの接続管路（Ｃ６）に合流させている。また、このセパレータタンク４１の上限水位部と下限水位部との間に水位検出器４９が配され、同セパレータタンク４１の水位が上限を越え又は下限を下回ると、その信号を送って図示せぬ制御装置の指令により前記流体ポンプ４８の作動を停止させるようにしている。
【００９５】
また、本実施形態では前記高圧蒸気噴出ノズル１０及び水噴射パイプ５８の設置部を被包するようにして開閉蓋６０が設置されている。この開閉蓋６０の天板部は吸引ポンプ６１が接続されており、同吸引ポンプ６１により高圧蒸気噴出ノズル１０及び水噴射パイプ５８の設置部で発生する霧状の水蒸気を常時吸引して外部に放出するようにしている。なお、本実施形態にあって図示を省略したが、当然に高圧蒸気噴出ノズル１０とその蒸気導入配管や蒸気排出管などは、蒸気噴出ノズル孔を除きアルミ箔付きのガラス繊維マットなどの断熱材で被覆している。
【００９６】
以上のごとく構成された本実施形態による不織布の製造装置によれば、稼働に先立って、先ず上記高圧蒸気噴出ノズル１０の蒸気排出管路（Ｃ３）の第２の開閉バルブ５６を開けて蒸気導入側主管路（Ｃ１）から高圧の加熱蒸気を導入すると、新鮮な加熱蒸気が高圧蒸気噴出ノズル１０のノズルホルダー１１の内部を、その導入側開口から排出側開口へと流れ、ノズルホルダー１１を所要の加熱温度まで速やかに昇温させる。このとき、ノズルホルダー１１の蒸気排出側端部に設置された温度検出器ＴＩによりその温度を検出しており、同検出温度が所要の温度に達すると上記第２の開閉バルブ５６を閉じる。この第２の開閉バルブ５６を閉じると同時に、第１及び第２エンドレスベルト３０，３４を駆動して、その回動を開始する。
【００９７】
これらのエンドレスベルト３０，３４の回動により同ベルト上を移送される図示せぬ繊維ウェブの表面には、先ず水噴射パイプ５８から噴射される水を案内板５９を介して水が付与される。このときの水量は、繊維ウェブ表面の繊維を濡らして、その形態を安定化させるだけで十分なため、少量で十分であり、またその水の付与手段としては水の流下によらず、霧状の水を噴霧するだけでもよい。なお、繊維ウェブの構成する繊維の材質によっては、容易に交絡する場合もありその場合には予め交絡を容易化するための手段を講じることはない。一方、繊維ウェブを構成する繊維の材質によっては、水の付与だけでは交絡を容易化することが困難な場合もある。そんなときは、上記水付与に代えて既述した特許文献３に開示されているように従来と同様の高圧水流を噴射してもよいが、この場合にもその水量は必ずしも多量でなく少量であってもよい。
【００９８】
ここで、前記繊維ウェブを構成する材質の一部に熱収縮率の異なる繊維からなるサイドバイサイド繊維や芯鞘構造をもつコンジュゲート繊維を使用すると、繊維ウェブ内へと浸入する加熱蒸気によってコンジュゲート繊維が捲縮して、特に表面層において他の繊維との交絡が更に進み、加工を終えた不織布は極めて形態が安定しており、所定の厚さでありながら柔軟性と弾力性に富む高品質の製品が得られる。
【００９９】
水が付与された繊維ウェブの表面には、次いで上記高圧蒸気噴出ノズル１０の各ノズル孔１５ａ”から噴出する均等な圧力と温度をもつ柱状又は収束流の加熱蒸気が付与され、その強力な加熱蒸気流が繊維ウェブ内へと浸入し、周辺繊維を交絡させながら同時に熱セットを行いながらウェブを貫通して蒸気による交絡繊維不織布が連続して製造される。このとき、蒸気排出管路（Ｃ３）に設置された第２の開閉バルブ５６は閉じられた状態にあり、高圧蒸気噴出ノズル１０のノズルホルダー１１の内部にはドレンが生じるが、このド
レンは、図１４に示すように、前記第２の開閉バルブ５６の上流側から分岐する第２のトラップ管路５７を介して常に系外に設置された回収タンクに回収される。
【０１００】
その結果、ノズル孔１５ａ”に目詰まりが発生することがなく、同ノズル孔１５ａ”から噴出される加熱蒸気は間欠的に噴出することなく安定して連続で噴出するようになる。このように、走行する繊維ウェブの表面に安定した加熱蒸気が連続して噴出されるため、ウェブ全体に均等な交絡がなされるようになり、所要の強度を備えた極めて高品質な不織布が製造される。本実施形態にあっても、図１４に示す上記第１の実施形態と同様の高圧蒸気噴出システムを採用している。
【０１０１】
図１６は、本発明の第３実施形態の概要を示している。この実施形態では、本発明における繊維ウェブ担持移送手段である上記エンドレスベルト３０のウェブ移送面に対向させて、図１６に示すように、同エンドレスベルト３０と同一方向に回動する本発明の繊維ウェブ押圧移送手段である第２エンドレスベルト３４を配設し、第１及び第２エンドレスベルト３０，３４をもって図示せぬ繊維ウェブを挟持した状態で移送し、高圧蒸気噴出ノズル１０から噴出する加熱蒸気を、前記第２エンドレスベルト３４を介して繊維ウェブの上面から下方のエンドレスベルト３０に向けている。
【０１０２】
このように、２枚のエンドレスベルト３０及び３４をもって繊維ウェブを挟持しながら、ウェブ表面に加熱蒸気を付与するようにすると、上記第１実施形態のように高圧蒸気噴出ノズル１０による加熱蒸気の付与に先立って交絡を容易化するための手段を講じる必要がなくなるばかりでなく、高圧蒸気噴出ノズル１０からの加熱蒸気の噴出による打撃によってもウェブ形態の崩れがなく、その結果、高圧蒸気噴出ノズル１０から噴出される加熱蒸気の圧力を更に高めることも可能となって、高圧で噴出する加熱蒸気流が繊維ウェブを確実に貫通することができるようになる。この実施形態にあっては、繊維ウェブの上面に対向する上記第２エンドレスベルト３４の空隙率（メッシュ度）は下方のエンドレスベルト４０のそれよりも粗く設定しているが、必ずしも粗くせず同等の空隙率に設定することもできる。
【０１０３】
図１７は、本発明の繊維シート状物の加工工程に係る第４実施形態の概要を示している。この実施形態によれば、上記高圧蒸気噴出ノズル１０と同ノズル１０に対向して配されるサクションボックス４０とを一組としたとき、その複数組（図示例では二組）が繊維ウェブの移送方向に配されており、しかも各組における高圧蒸気噴出ノズル１０及びサクションボックス４０の配置を互いに上下逆転させている。すなわち、第一組目の高圧蒸気噴出ノズル１０のノズル孔１５ａ”を、繊維ウェブの上面を押圧しながら一緒に走行する第２エンドレスベルト３４の上面に向けて高圧蒸気噴出ノズル１０を配設するとともに、サクションボックス４０の吸引開口を繊維ウェブを下方から担持して繊維ウェブを移送する第１エンドレスベルト３０の下面に向けてサクションボックス４０を配設している。一方、第二組目の高圧蒸気噴出ノズル１０は、そのノズル孔１５ａ”を繊維ウェブを下方から担持して移送する第１エンドレスベルト３０の下面に向けて配設されるとともに、サクションボックス４０は、その吸引開口を繊維ウェブを上方から押圧して一緒に走行する第２エンドレスベルト３４の上面に向けて配設している。
【０１０４】
こうして、第１及び第２エンドレスベルト３０，３４によって挟持されて移送される繊維ウェブに対して、上面と下面とに向けて交互に高圧蒸気噴出ノズル１０から高圧蒸気を噴出させると、繊維ウェブの表裏両面に対して均等に高圧蒸気が作用することになり、製造された不織布の表裏面において構成繊維が均等に交絡が進み、不織布としての形態安定性が確保されやすくなり、しかも外観的にも表裏の区別がなく商品価値が向上する。
【０１０５】
図１８は、本発明に係る繊維シート状物の加工工程における最も好適な第５実施形態の
要部を概要で示している。ノズル部材１５の下面に接近させて繊維ウェブ押圧移送手段であるエンドレスベルト３４を配し、繊維ウェブ担持移送手段である第１エンドレスベルト３０に担持されて移送されてくる繊維ウェブＷを前記第２エンドレスベルト３４によって挟持しながら協働して移送し、その挟持移送の間に前記ノズル部材１５のノズル孔１５ａ”を介して高圧の加熱蒸気を繊維ウェブ表面に噴出させる。前記第１エンドレスベルト３０の内面に近接させて吸引手段であるサクションボックス４０が配されている。
【０１０６】
この実施形態では、前記サクションボックス４０の吸引開口はノズル部材１５のノズル孔１５ａ”に対向する位置に配され、その形状は周辺の気体の吸引を可能な限り回避すべくスリット状とされている。このスリット開孔の開口幅は略１０ｍｍ程度が好適であり、その吸引力も通常の工場内で使われる換気扇の排気能力、すなわち３００Ｐａ程度で十分であり、これより大きいと繊維ウェブの構成繊維に配向性を与えやすく、それより小さいと吸引力不足となる。勿論、この吸引力は繊維ウェブの厚さ、密度や、ノズル部材１５から噴出するときの蒸気圧によっても所要の範囲で調整することが必要である。
【０１０７】
また、この実施形態ではノズル部材１５と第２エンドレスベルト３４との間隙、第１エンドレスベルト３０とサクションボックス４０との間の間隙を維持すべく、第１エンドレスベルト３０の下面を支持して案内する複数の支持回転ロール３５ａと第２エンドレスベルト３４の上面位置を規制して案内する複数の規制案内ロール３５ｂとを設けている。これらの支持回転ロール３５ａ及び規制案内ロール３５ｂを設けることにより、第１及び第２エンドレスベルト３０，３４をもって適切な挟持力をもって繊維ウェブＴを挟持移送することが可能となるばかりでなく、各エンドレスベルト３０，３４とノズル部材１５及びサクションボックス４０との摺接を回避すると同時に、その対向間隙を微小に維持することが可能となる。なお、これらの支持回転ロール３５ａ及び規制案内ロール３５ｂを公知の上下位置調整手段を使ってそれぞれ調整可能にすることもできる。
【０１０８】
上記実施形態にあっては、上述の構造を備えた高圧蒸気噴出ノズル１０のノズル孔１５ａ”を単に繊維ウェブの担持移送手段及び／又は押圧移送手段に向けて配設しているが、本発明では更に前記高圧蒸気噴出ノズル１０の全体を積極的に加熱して高温を維持させることもできる。図１９は、その一例を示している。同図によれば、ノズルホルダー１１、ノズルプレート支持部材１５ｂ及びノズルプレート１５ａを備えた高圧蒸気噴出ノズル１０の全体を収容する加熱ボックス２７が使われている。この加熱ボックス２７は高圧蒸気噴出ノズル１０の全体を収容するとともに、高圧蒸気噴出ノズル１０のノズル孔１５ａ”が向けられる側を全面開口させた細長い直方体からなり、その天板部の中央部に熱風導入口２７ａが形成されている。この熱風導入口２７ａは外部の熱風供給管路２８と接続されている。ファン２８ａによりフィルター２８ｂを介して導入され、ヒーター２８ｃによって加熱された高温の清浄化された空気が、前記熱風供給管路２８を通って加熱ボックス２７へと送り込まれて、高圧蒸気噴出ノズル１０の全体を熱風により積極的に加熱する。
【０１０９】
このように、高圧蒸気噴出ノズル１０の全体を加熱することにより、ノズルホルダー１１の内部に導入される高圧蒸気や加熱蒸気の温度低下が効果的に防止され、所要温度を維持して高圧蒸気噴出ノズル１０から繊維ウェブＷに向けて噴出させることができる。その結果、使用蒸気量の低減が実現されると同時に効率的な繊維交絡が実現できるようになるばかりでなく、製造される不織布の形態も安定化し所望の強度と風合いが得られる。
【０１１０】
また図示例によれば、加熱ボックス２７の繊維ウェブ移送方向の前後壁面２７ｂ，２７ｃにあって、その下端部にはシールロール２９ａ，２９ｂの周面が当接されている。このシールロール２９ａ，２９ｂはステンレス製の平滑ロール又は周面に樹脂がコーティングされたロールであり、自由回転ロールであっても、繊維ウェブＷの移送速度に同調させて駆動回転させるようにしてもよい。かかるシールロール２９ａ，２９ｂを配することによ
り、加熱ボックス２７からの熱風の散逸を防ぐと同時に外気の浸入が防止でき、高圧蒸気噴出ノズル１０に対する加熱効率が向上する。
【０１１１】
また、この例では更に繊維ウェブＷの担持移送体である第１エンドレスベルト３０に対向して配されたサクションボックス４０の吸引開口部に対応する部分を開口させた外気遮蔽板６３を、前記第１エンドレスベルト３０とサクションボックス４０との間に介装している。この外気遮蔽板６３の繊維ウェブ移送方向の前後端部をそれぞれ下方に湾曲させて、繊維ウェブＷの通過を円滑に安定するようにしている。このように、第１エンドレスベルト３０とサクションボックス４０との間に前記外気遮蔽板６３を介装することにより、高圧蒸気噴出ノズル１０から噴出する高圧蒸気又は加熱蒸気の噴出領域に外気が浸入することを防ぐことができ、噴出された高圧蒸気又は加熱蒸気を、高圧蒸気噴出ノズル１０とサクションボックス４０との間を通過する繊維ウェブＷに外気により邪魔されることなく、効率的に付与することができる。その結果、製造される不織布の表面形態が更に均整化するとともに繊維交絡が緻密化する。
【０１１２】
なお本発明にあっては、高圧蒸気噴出ノズル１０をその長手方向に微小に往復動させるか、或いは上記第１及び第２エンドレスベルト３０，３４を繊維ウェブとともに繊維ウェブ移送路を横断する方向へ微小に往復動させることができる。その往復動のための駆動機構は、図示は省略するが、例えば従来から長網抄紙機などの網に横振動を与えるための公知の機構を採用することができる。また往復動（振動）の行程は往復動中心から左右に５ｍｍ程度が好ましく、その往復動回数は３０〜３００回／分の範囲で任意に調整される。このように、高圧蒸気噴出ノズル１０を、或いは第１及び第２エンドレスベルト３０，３４を往復動させると、列状に配された多数のノズル孔から噴出する高圧蒸気又は加熱蒸気が繊維ウェブの表面を幅方向に満遍なく作用するようになり、表面にモアレ状の模様がつくことなく、より均整な繊維交絡と表面形態が得られる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０                （高圧）蒸気噴出ノズル
１１                  ノズルホルダー
１１’                ノズルホルダー本体（外側管部）
１１ａ                切除面
１１ｂ                スリット状開口
１２，１３            第１及び第２フランジ
１２ａ，１３ａ        大径部
１２ｂ，１３ｂ        小径部
１２ｃ，１３ｃ        貫通孔
１４                  高メッシュフィルター
１４’                内側管部
１５                  ノズル部材
１５ａ                ノズルプレート
１５ａ’              スリット
１５ａ”              ノズル孔
１５ａ”−１          円形孔
１５ａ”−２          逆円錐台形孔
１５ａ”−３          長孔部
１５ａ”−４          円錐台形孔
１５ｂ              （ノズル）プレート支持部材
１５ｂ’              蒸気通路
１５ｂ’−１        （中空状の）筒体（堰）
１５ｂ’−２        （舟形状の）凹陥部（集液路）
１５ｂ”              スリット部
１５ｂ”−１          突壁部
１５ｃ，１５０ｃ      ドレンセパレートプレート
１５ｃ’，１５０ｃ’  ドレンセパレートプレート本体
１５ｃ’−１          凝縮液排出口
１５ｃ’−２          凹溝部（凝縮液流路）
１５ｃ’−３          貫通孔
15c'-4,150c'-4      円筒体（堰）
１５ｃ”              ディスクプレート（バッファ部材）
１５ｄ                スペーサー
１５ｄ’              開口
１５ｅ                フランジ付きスペーサー
１５ｅ’              フランジ部
１７                  プラグ
２０                  Ｏリング
２１                  ボルト
２１ａ，２１ｂ        ネジ
２７                  加熱ボックス
２７ａ                熱風導入口
２７ｂ，２７ｃ        前後壁部
２８                  熱風供給管路
２８ａ                ファン
２８ｂ                フィルター
２８ｃ                ヒーター
２９ａ，２９ｂ        シールロール
３０，３４            第１及び第２エンドレスベルト
３１                  駆動ロール
３２                  従動ロール
３３                  テンションローラ
３５ａ                支持回転ロール
３５ｂ                規制案内ロール
４０                  サクションボックス
４１                  セパレータタンク
４２                  真空ポンプ
４３                  ミストセパレータ
４５                  第２のサクションボックス
４６                  気液分離タンク
４７                  開閉バルブ
４８                  流体ポンプ
４９                  水位検出器
５１                  ドレン貯留ポット
５２                  圧力制御バルブ
５３                  精密フィルター
５４                  加熱ヒーター
５５                  第１の開閉バルブ
５６                  第２の開閉バルブ
５７                  第２のトラップ管路
５８                  水噴射パイプ
５９                  案内板
６０                  開閉蓋
６１                  吸引ポンプ
６２                  第３の開閉バルブ
６３                  外気遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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