(57)【要約】【課題】  高い透湿性及び高い断熱性を有する水蒸気流制御ユニット及びこれを用いた乾燥装置を提供する。【解決手段】  シート状の２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造１はセルロースナノファイバ及び／又はセルロースナノクリスタルであるナノセルロース１ａよりなる。空気流発生手段２はたとえばファンであり、固形透湿構造１の一表面にエアカーテンのごとき空気流Ａを発生させるものである。空気流Ａの存在の基で固形透湿構造１が水蒸気Ｖの吸湿性、内部拡散性及び脱湿性、つまり透湿性を有し、空気流Ａによって固形透湿構造１の透湿性は維持される。固形透湿構造１のナノセルロースは適切な厚さｔで高い透湿性及び高い断熱性を呈する。【選択図】        図１
2018012048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造と、
前記固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための空気流発生手段と
を具備する水蒸気流制御ユニット。
【請求項２】
前記固形透湿構造はナノセルロース及びポリエステルシートの１つを含有する請求項１の水蒸気流制御ユニット。
【請求項３】
前記ナノセルロースはセルロースナノファイバ及び／又はセルロースナノクリスタルである請求項２に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項４】
前記ポリエステルシートはポリエステル平織である請求項２に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項５】
前記固形透湿構造は、さらに、調質材を含有する請求項１に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項６】
前記調質材は炭化物粒子である請求項５に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項７】
前記固形透湿構造は、さらに、抗菌性成分を含有する請求項１に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項８】
前記抗菌性成分はフルボ酸及び／又は酢液成分である請求項７に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項９】
前記抗菌性成分は抗菌性ナノ粒子（商標）である請求項７に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項１０】
前記固形透湿構造をメッシュ状部材で固定した請求項１に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項１１】
前記固形透湿構造を所定サイズでユニット化した請求項１に記載の水蒸気流制御ユニット。
【請求項１２】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられた熱源と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための被乾燥物設置室と
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は請求項１〜１１のいずれか１つに記載の固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項１３】
前記空気流発生手段は送風ファンを具備する請求項１２に記載の乾燥装置。
【請求項１４】
ロータリーキルン式主乾燥室と、
前記ロータリーキルン式主乾燥室内に設けられた熱源と
を具備し、
前記ロータリーキルン式主乾燥室の円筒壁の少なくとも一部は請求項１〜１１のいずれか１つに記載の固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項１５】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室と、
前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた減圧ファンと  
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は請求項１〜１１のいずれか１つに記載の固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項１６】
さらに、前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた循環ファンを具備する請求項１５に記載の乾燥装置。
【請求項１７】
さらに、前記減圧乾燥室に設けられた熱源を具備する請求項１５に記載の乾燥装置。
【請求項１８】
前記熱源はヒートパイプである請求項１２、１４又は１７に記載の乾燥装置。
【請求項１９】
前記ヒートパイプはコンダクションチューブ（商標）である請求項１８に記載の乾燥装置。
【請求項２０】
さらに、
前記主乾燥室を収容する非透湿室と、
前記非透湿室の空気出口からの空気を冷却して蒸発成分を凝縮する凝縮手段と、
前記蒸発成分を除去した乾燥空気を加熱する加熱手段と、
前記非透湿室の空気入口へ戻すための送風手段と
を具備する請求項１２〜１９のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項２１】
さらに、凝縮した前記蒸発成分を蓄積するドレーンユニットを具備する請求項２０に記載の乾燥装置。
【請求項２２】
非透湿室はナノセルロース及び／又はナノファイバを含む請求２０〜２１のいずれかに記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水蒸気流制御ユニット及びこれを用いた乾燥装置たとえば高含水率バイオマスを低温（３５°Ｃ〜６０°Ｃ）乾燥させるための乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、食品有機廃棄物、木材等の固有形状の高含有水率バイオマスを対象とする乾燥装置は、箱型である。この種の箱型乾燥装置として、真空方式、減圧方式、ヒートポンプ方式及び熱風方式（参照：非特許文献１）がある。
【０００３】
真空方式は真空ポンプを必要とし、また、減圧方式は減圧のための減圧ファン、循環のための循環ファンを必要とし、さらに、ヒートポンプ方式はヒートポンプを必要とし、従って、乾燥装置の製造コスト及び消費電力が高い。
【０００４】
これに対し、熱風方式は、ヒータ及び送風ファンを必要とするが製造コストは低い。しかしながら、熱風方式は、熱風が外部から送り込まれ対象物の水分を蒸発させて外部へ排気される空気非循環式なので、乾燥に使われる熱量は投入熱量の２５〜４０％程度であり、残りの熱量は主に排出熱風によって排出される（参照：非特許文献２）。従って、消費電力は高い。尚、熱風方式に空気循環方式を導入できるが、この場合には、低温で操作した場合、湿度の増加によって乾燥速度が大きく低下し、さらに、消費電力が高くなる（参照：非特許文献３）。
【０００５】
他方、真空ポンプ、減圧ファン、循環ファン、ヒートポンプ、送風ファン等の機器を用いない第１の従来の乾燥装置においては、乾燥室の天井、壁、床等の躯体を内側板材、中間層及び外側板材とし、中間層に多量の潮解性の吸湿剤を含浸又は塗布した吸湿材料（たとえばダンボール紙）を隙間なく挿入してあり、さらに、乾燥室内に遠赤外線を放出する天然鉱石を設けてある（参照：特許文献１）。従って、内側板材から蒸発する水分を短時間に中間層が吸湿して拡散し、中間層が吸湿した水分を外側板材が排出する。従って、吸湿剤による透湿性及び板材による断熱性の両立を図っている。
【０００６】
尚、透湿性とは、３つの性質、つまり内側の水蒸気を吸湿する吸湿性、吸湿された水蒸気を外側へ向って拡散する内部拡散性、及び拡散された水蒸気を外側へ脱湿する脱湿性をいう。
【０００７】
また、真空ポンプ、減圧ファン、循環ファン、ヒートポンプ等の機器を用いない第２の従来の乾燥装置においては、乾燥室の天井、壁、床等の躯体を板材で構成し、さらに、熱を発生する熱源及び熱源からの熱を乾燥室に送り込む送風手段を設けている（参照：特許文献２）。これにより、内側の水蒸気を外側へ放出する透湿性を確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３２９１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７６２８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】中村ら、“はじめての乾燥技術”、日刊工業新聞社、p.102(2011)
【非特許文献２】中村ら、“はじめての乾燥技術”、日刊工業新聞社、p.130(2011)
【非特許文献３】中村ら、“はじめての乾燥技術”、日刊工業新聞社、p.132(2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の第１の従来の乾燥装置は、透湿性及び断熱性の両立を図ることができるも、潮解性の吸湿剤として用いる塩類等が安全上食品を対象とすることができず、しかも、内側板材及び外側板材の二重壁の間に中間層を挿入する三重構造のために製造コストが高いという課題がある。
【００１１】
また、上述の第２の従来の乾燥装置においては、潮解性の吸湿剤を用いていない。しかしながら、板材を薄くすれば高い透湿性が得られるが高い断熱性は得られず、他方、板材を厚くすれば高い断熱性が得られるが高い透湿性は得られない。つまり、透湿性及び断熱性はトレードオフの関係にあり、両立を図れないという課題がある。
【００１２】
さらに、上述の第１、第２の従来の乾燥装置においては、乾燥装置の内外で発生するカビ菌が増殖することを防止する手段がないので、被乾燥物上でカビ菌の繁殖を招くことがあるという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る水蒸気流制御ユニットは、２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造と、固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための空気流発生手段とを具備するものである。２μｍより小さいサイズはすべての胞子より小さく、このような直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造は空気流の存在の基で高い透湿性を有すると共に、高い断熱性を有する。
【００１４】
上述の固形透湿構造には抗菌性成分を含有させることができる。これにより、カビ菌の増殖を防止する。
【００１５】
また、本発明に係る乾燥装置は、主乾燥室と、主乾燥室内に設けられた熱源と、主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための被乾燥物設置室とを具備し、主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は上述の固形透湿構造によって構成されたものである。
【００１６】
さらに、本発明に係る乾燥装置は、主乾燥室と、主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室と、主乾燥室と減圧乾燥室との間の近傍に設けられた減圧ファンとを具備し、主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は上述の固形透湿構造によって構成されたものである。
【００１７】
さらにまた、上述の乾燥装置は、主乾燥室を収容する非透湿室と、非透湿室の空気出口からの空気を冷却して蒸発成分を凝縮する凝縮手段と、蒸発成分を除去した乾燥空気を加熱する加熱手段と、非透湿室の空気入口へ戻すための送風手段とを具備する。特にこれらを実現する手段としてヒートポンプ又は吸着冷凍機が望ましい。また、乾燥装置は、凝縮した蒸発成分を蓄積するドレーンユニットを具備する。この乾燥装置は特に薬草の乾燥に適する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固形透湿構造は空気流の存在の基で高い透湿性を有すると共に、高い断熱性を有するので、これを用いた乾燥装置の消費電力を低減できる。また、必要とする機器が少ないので、乾燥装置の製造コストも低くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の固形透湿構造の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３の固形透湿構造の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１（図３）の固形透湿構造の変更例を示す斜視図である。
【図６】図１（図３）の固形透湿構造を用いた第１の乾燥装置を示す概略図である。
【図７】図６の乾燥装置の効果を説明する表であり、（Ａ）は市販乾燥装置の乾燥処理データを示し、（Ｂ）は図６の乾燥装置の乾燥処理データを示す。
【図８】図１（図３）の固形透湿構造を用いた第２の乾燥装置を示す概略図である。
【図９】図６（図８）の乾燥装置の変更例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第１の実施の形態を示す断面図である。
【００２１】
図１において、固形透湿構造１はシート状をなしており、セルロースナノファイバ及び／又はセルロースナノクリスタルであるナノセルロース１ａよりなる。空気流発生手段２はたとえばファンであり、固形透湿構造１の一表面にエアカーテンのごとき空気流Ａを発生させるものである。
【００２２】
セルロースナノファイバは幅４〜１００ｎｍ、長さ５μｍ以上の植物繊維であり、セルロースナノクリスタルは幅１０〜５０ｎｍ、長さ１００〜５００ｎｍの植物繊維の結晶である。他方、水蒸気Ｖの水蒸気粒子の直径（長手方向サイズ）は０．４ｎｍ程度である。つまり、ナノセルロース１ａはすべての胞子（２μｍより大）より小さくかつ水蒸気分子の長手方向サイズ（０．４ｎｍ）より大きい隙間を有する。従って、菌糸と胞子よりなるカビ等の有害微生物の移動を防止すると共に、水蒸気Ｖはナノセルロース間を通過できる。
【００２３】
図１の水蒸気流制御ユニットにおいては、空気流Ａの存在の基で固形透湿構造１が水蒸気Ｖの吸湿性、内部拡散性及び脱湿性、つまり透湿性を有し、空気流Ａによって固形透湿構造１の透湿性は維持される。詳しくは、水蒸気Ｖは固形透湿構造１の空気流Ａ側部分１Ａによって吸湿され、さらに固形透湿構造１の内部１Ｂによって吸湿及び内部拡散され、最後に、固形透湿構造１の空気流Ａの反対部分１Ｃから脱湿され、高い透湿性を呈する。また、固形透湿構造１のナノセルロースは適切な厚さｔで高い断熱性を呈する。従って、固形透湿構造１の厚さｔを適切な値にすると、図１の水蒸気流制御ユニットは高い透湿性及び高い断熱性を発揮する。たとえば、上記厚さｔは、
ｔ＝１０〜３０ｍｍ
である。
【００２４】
図１の固形透湿構造１には、調質材として炭化物粒子を含ませることができる。これにより、調質性が上昇する。図１の固形透湿構造１には、天然物質又はバイオマスを原料として産生された抗菌性成分を含む溶媒に含浸させて乾燥させることができる。また、この場合、溶媒は天然抗菌性物質であるフルボ酸液及び／又は酢液とすることができる。さらに、抗菌性成分としては株式会社ナノカム製の抗菌性ナノ粒子（商標）（抗菌アクリル系ナノポリマ粒子）を用いてもよい。
【００２５】
以下に、図１の固形透湿構造１の製造方法について図２を参照して説明する。
【００２６】
始めに、ナノセルロース準備工程２０１において、ナノセルロースを準備する。たとえば、セルロースナノファイバであれば、植物細胞壁を機械的解繊等によって製造され、他方、セルロースナノクリスタルであれば、酸加水分解によって製造される。
【００２７】
次に、分散工程２０２において、セルロースナノファイバ又はセルロースナノクリスタルを溶媒たとえば水に分散して型に入れる。この場合、調質材として炭化物粒子を溶媒に分散させることもできる。さらに、天然又はバイオマスを原料として産生された抗菌性成分を分散させることもできる。たとえば、溶媒はフルボ酸液及び／又は酢液とする。さらに、抗菌性成分としては、株式会社ナノカム製の抗菌性ナノ粒子（商標）を分散させてもよい。
【００２８】
次に、乾燥工程２０３にて溶媒を蒸発させてセルロースナノファイバ又はセルロースナノクリスタルを乾燥させる。
【００２９】
最後に、切断工程２０４において、セルロースナノファイバ又はセルロースナノクリスタルを型から取出して所望の大きさに切断する。
【００３０】
尚、切断されたナノセルロース自身が固形性つまり機械的強度を維持するので、固形性を維持するための手段は不要である。
【００３１】
図３は本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第２の実施の形態を示す断面図である。
【００３２】
図３においては、固形透湿構造１’はシート状をなしており、ポリエステルシート１’ａよりなる。ポリエステルシート１’ａ自体は固形を維持できるが、さらに固形を維持できるように、ポリエステルシート１’ａを図３に示すごとくポリエステル平織で構成する。ポリエステルシート１’ａは直径０．１〜１００μｍ程度の孔を有する。つまり、ポリエステルシート１’ａはすべての胞子（２μｍより大）より小さくかつ水蒸気分子の長手方向サイズ（０．４ｎｍ）より大きい隙間を有する。従って、菌糸と胞子よりなるカビ等の有害微生物の移動を防止すると共に、直径（長手方向サイズ）０．４ｎｍ程度の水蒸気Ｖはポリエステルシート１’ａを通過できる。この結果、ポリエステルシート１’ａは適切な厚さｔで空気流Ａの存在の基で高い透湿性を有すると共に高い断熱性を有する。この場合も、固形透湿構造１’の厚さｔは、
ｔ＝１０〜３０ｍｍ
である。
【００３３】
以下に、図３の固形透湿構造１の製造方法について図４を参照して説明する。
【００３４】
始めに、ポリエステル平織準備工程４０１において、ポリエステル平織を準備する。
【００３５】
次に、分散工程４０２において、ポリエステル平織を溶媒たとえば水に分散して型に入れる。この場合、調質材として炭化物粒子を溶媒に分散させることもできる。さらに、天然又はバイオマスを原料として産生された抗菌性成分を分散させることもできる。たとえば、溶媒はフルボ酸液及び／又は酢液とする。さらに、抗菌性成分としては、株式会社ナノカム製の抗菌性ナノ粒子（商標）を分散させてもよい。
【００３６】
次に、乾燥工程４０３にて溶媒を蒸発させてポリエステル平織を乾燥させる。
【００３７】
最後に、切断工程４０４において、ポリエステル平織を型から取出して所望の大きさに切断する。
【００３８】
尚、切断されたポリエステル平織自身が固形性つまり機械的強度を維持するので、固形性を維持するための手段は不要である。
【００３９】
図５の（Ａ）に示すごとく、固形透湿構造１の機械的強度をさらに保持するために、図１、図３の固形透湿構造１、１’は、メッシュ状部材３−１、３−２たとえばメラミン焼き付け塗装した直径２．５ｍｍの鉄丸棒を交叉させることによって固定する。
【００４０】
また、図５の（Ｂ）に示すごとく、組立、解体、撤去を容易にするために、図１、図３の固形透湿構造１、１’は所定サイズのユニット４にする。
【００４１】
図６は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）を用いた第１の乾燥装置を示す概略図である。
【００４２】
図６において、乾燥装置は、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）よりなる主乾燥室１０、被乾燥物を設置するための３段のトレー１４−１、１４−２、１４−３を含む被乾燥物設置室１４、ヒータ１５、送風ファン１６−１、１６−２、主乾燥室１０の温度Ｔを検出する温度センサ１７、及び温度センサ１７の温度Ｔに基づいてヒータ１５及び送風ファン１６−１、１６−２を制御する制御ユニット（マイクロコンピュータ）１８よりなる。
【００４３】
図６において、主乾燥室１０の天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）によって構成されている。また、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）の内側表面には空気流発生手段としての送風ファン１６−１、１６−２による空気流が存在する。従って、このような空気流発生手段と共に、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉は、それぞれ、図１、図３の水蒸気流制御ユニットを構成する。
【００４４】
図６の乾燥装置の動作を以下に説明する。
【００４５】
始めに、被乾燥物たとえば野菜、薬草等を被乾燥物設置室１４のトレー１４−１、１４−２、１４−３に設置する。次に、所定の温度Ｔ０たとえば４０℃を設定し、ヒータ１５及び送風ファン１６−１、１６−２を起動する。制御ユニット１８は温度センサ１７の温度Ｔが所定の温度Ｔ０となるようにヒータ１５をオンオフ制御する。この結果、ヒータ１５によって加温された空気は、太線矢印に示すごとく、トレー１４−１、１４−２、１４−３内を通過して被乾燥物を乾燥させ、天井１１、壁１２に沿って下降して循環する。このとき、乾燥を終えた空気の水蒸気圧は上昇し、その空気に含まれる水蒸気は、細線矢印に示すごとく、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）を構成する固形透湿構造によって乾燥装置の内側から外側へ排出される。
【００４６】
天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）の固形透湿構造の内部は循環式となり、乾燥に要した熱以外の熱は固形透湿構造の断熱性によって漏出することなく、又は漏出されてもその熱は小さく、非循環式の乾燥装置内で循環される。一方、水蒸気は固形透湿構造によって排出されるので、循環される空気の水蒸気圧は低くなり、被乾燥物を乾燥できる。
【００４７】
市販の乾燥装置（東明テック（株）製、製造名：プチマレンギ、モデル名：ＴＴＭ−４３５Ｓ）と図６に示す乾燥装置との比較を行った。共通の条件は次の通りである。
設定乾燥温度：５０℃
乾燥時間：５時間
被乾燥試料（１個当り）：直径３０−７０ｍｍ、幅１２ｍｍの輪切り野菜
乾燥開始時乾燥装置外温度：２１．５℃
乾燥終了時乾燥装置外温度：１７．０℃
乾燥開始時乾燥装置外湿度：３８．５％
乾燥終了時乾燥装置外湿度：４０．０％
また、図６の乾燥装置の条件は次の通りである。
寸法：横５３５ｍｍ、奥行き４１５ｍｍ、縦３５５ｍｍ
天井、壁、床面の６面：図３のポリエステルシートよりなる固形透湿構造１’
【００４８】
市販乾燥装置については、図７の（Ａ）に示す結果が得られ、図６の乾燥装置については、図７の（Ｂ）に示す結果が得られた。すなわち、水分減少量は、市販乾燥装置については、１２９．３であり、図６の乾燥装置については、１２５．４であった。従って、乾燥速度はほとんど変わらなかった。他方、乾燥に要した消費電力量は、市販乾燥装置については、０．８９ｋＷｈであり、図６の乾燥装置については、０．５５ｋＷｈであった。従って、大きな消費電力低減効果が認められた。
【００４９】
尚、上述の図６に示す乾燥装置においては、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉を図１（図３）の固形透湿構造１（１’）によって構成しているが、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉の少なくとも一部を図１（図３）の固形透湿構造１（１’）によって構成すればよい。
【００５０】
また、上述の図６に示す乾燥装置においては、送風ファン１６−１、１６−２を設けずに空気の流れは自然対流としてもよい。この場合、空気流発生手段は被乾燥物設置室１４自体である。
【００５１】
さらに、上述の図６に示す乾燥装置においては、熱交換器よりなるヒータ１５は通常高い電力を必要とする。従って、ヒータ１５の代りにヒートパイプたとえばコンダクションチューブ（商標）を用いて外部より１００℃以下の低熱を利用してもよい。
【００５２】
通常の熱交換器に比べ、ヒートパイプは媒体の気化及び液化によって熱を伝達するので、伝熱速度が大きく与熱媒体と吸熱媒体との温度差が小さくても熱を伝達できる。特に、ヒートパイプの中でも、コンダクションチューブ（商標）においては、外側のチャンバと内側のコアパイプとからなる二重管構造の減圧密閉チャンバ内に蒸発性作動流体を封入し、蒸発性作動流体の気化及び液化により、コアパイプを流れる流体とチャンバ外部の流体との間の熱交換を行う。従って、気化した媒体が管の内部に液化する際に超音波や遠赤外線を発生するので、被乾燥物の内部に熱を伝えることができ、乾燥速度の上昇、乾燥の均一性を実現できる。
【００５３】
さらに、上述の図６に示す乾燥装置はロータリーキルン（円筒）式主乾燥室を有する乾燥装置にも適用できる。ロータリーキルン式主乾燥室は横向き円筒形をなしており、おから等の乾燥に適する。この場合には、ロータリーキルン式主乾燥室の円筒壁の少なくとも一部を図１（図３）の固形透湿構造１（１’）によって構成する。
【００５４】
図８は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）を用いた第２の乾燥装置を示す概略図である。
【００５５】
図８において、乾燥装置は、主乾燥室２０、主乾燥室２０内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室３０、及び制御ユニット（マイクロコンピュータ）４０よりなる。
【００５６】
主乾燥室２０は、天井１１、壁１２、床１３及び開閉扉（図示せず）よりなる。
【００５７】
減圧乾燥室３０には、被乾燥物を設置するための３段のトレー３１−１、３１−２、３１−３、主乾燥室２０との境界近傍に設けられた減圧ファン３２及び循環ファン３３、減圧乾燥室３０の温度Ｔ及び圧力Ｐを検出する温度センサ３４及び圧力センサ３５が設けられている。
【００５８】
制御ユニット４０は温度センサ３４の温度Ｔ及び圧力センサ３５の圧力Ｐに基づいて減圧ファン３２及び循環ファン３３を制御する。
【００５９】
図８において、主乾燥室２０の天井２１、壁２２、床２３及び開閉扉（図示せず）は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）をなしている。また、天井２１、壁２２、床２３及び開閉扉（図示せず）の内側表面には空気流発生手段としての減圧ファン３２による空気流が存在する。従って、このような空気流発生手段と共に、天井２１、壁２２、床２３及び開閉扉（図示せず）は、それぞれ、図１、図３の水蒸気流制御ユニットを構成する。また、主乾燥室２０は断熱されているので、減圧乾燥室３０は断熱する必要がない。
【００６０】
減圧乾燥室３０においては、減圧ファン３２及び循環ファン３３のオンオフ動作により減圧乾燥室３０内の空気は主乾燥室２０内に排気され、減圧乾燥室３０内の圧力は減圧される。このとき、減圧ファン３２及び循環ファン３３から発生する熱により主乾燥室２０から減圧乾燥室３０内に吸入される空気の温度は上昇する。このようにして、減圧下での乾燥が行われる。尚、熱源として、熱交換器又はヒートパイプ特にコンダクションチューブ（商標）を減圧乾燥室３０に設けてもよい。
【００６１】
図８の乾燥装置の動作を以下に説明する。
【００６２】
始めに、被乾燥物たとえば野菜、薬草等をトレー３１−１、３１−２、３１−３に載せる。次に、所定の温度Ｔ０及び圧力Ｐ０を設定し、減圧ファン３２及び循環ファン３３を起動する。制御ユニット４０は温度センサ３４の温度Ｔが所定の温度Ｔ０となるようにかつ圧力センサ３５の圧力Ｐが所定圧力Ｐ０となるように減圧ファン３２及び循環ファン３３をオンオフ制御する。この結果、主乾燥室２０から吸入された空気は、太線矢印に示すごとく、トレー３１−１、３１−２、３１−３内を通過して被乾燥物を乾燥させ、天井２１、壁２２に沿って下降して循環する。このとき、乾燥を終えた空気の水蒸気圧は上昇し、その空気に含まれる水蒸気は、細線矢印に示すごとく、天井２１、壁２２、床２３及び開閉扉（図示せず）を構成する固形透湿構造によって主乾燥室２０の内側から外側へ排出される。
【００６３】
このように、図８に示す乾燥装置においては、従来の減圧乾燥装置において必要としていた減圧乾燥室の断熱が不要となった分、製造コストを低減できる。また、吸気と排気との間の熱変換が不要となった分、消費電力を低くできる。
【００６４】
尚、上述の図８に示す乾燥装置においては、減圧ファン３２のみで減圧乾燥室３０の圧力及び温度を制御できれば、循環ファン３３は不要となる。
【００６５】
図９は図６、図８の乾燥装置の変更例を示す概略図である。
【００６６】
図９においては、図６（図８）の固形透湿構造の主乾燥室１０（２０）を非透湿室に収容している。非透湿室５０は断熱性、非断熱性のいずれでもよく、たとえばナノセルロース及び／又はナノファイバを含む。非透湿室５０はヒートポンプ５１の１次側、２次側に接続された空気出口５０−１、空気入口５０−２を有する。ヒートポンプ５１の１次側では、非透湿室５０の空気出口５０−１からの空気を冷却して蒸発成分を凝縮してドレーンユニット５２に排出する。他方、蒸発成分が排出された乾燥空気はヒートポンプ５１の２次側で加熱され、非透湿室５０の空気入口５０−２に戻される。非透湿室５０の温度は自由にたとえば２０℃に設定できる。図９の乾燥装置は、特に、薬草の乾燥に用いた場合に有効であり、薬草の成分をドレーンユニット５２に回収できる。
【００６７】
尚、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内でのいかなる変更にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る水蒸気流制御ユニットを用いた乾燥装置は、野菜、薬草等の乾燥装置の外、木材の乾燥装置、防水装置等に利用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１、１’：固形透湿構造
１ａ：ナノセルロース
１’ａ：ポリエステルシート
２：空気流発生手段
３−１、３−２：メッシュ状部材 
４：ユニット
１０：主乾燥室 
１１：天井
１２：壁
１３：床 
１４：被乾燥物設置室
１４−１、１４−２、１４−３：トレー 
１５：ヒータ
１６−１、１６−２：送風ファン
１７：温度センサ
１８：制御ユニット
２０：主乾燥室
２１：天井
２２：壁
２３：床 
３０：減圧乾燥室
３１−１、３１−２、３１−３：トレー 
３２：減圧ファン
３３：循環ファン
３４：温度センサ
３５：圧力センサ
４０：制御ユニット
５０：非透湿室
５０−１：空気出口
５０−２：空気入口
５１：ヒートポンプ
５２：ドレーンユニット
【図１】
2018012048.tif 000003
【図２】
2018012048.tif 000004
【図３】
2018012048.tif 000005
【図４】
2018012048.tif 000006
【図５】
2018012048.tif 000007
【図６】
2018012048.tif 000008
【図７】
2018012048.tif 000009
【図８】
2018012048.tif 000010
【図９】
2018012048.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月2日(2016.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられた熱源と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための被乾燥物設置室と
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項２】
さらに、前記固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための送風ファンを具備する請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
ロータリーキルン式主乾燥室と、
前記ロータリーキルン式主乾燥室内に設けられた熱源と
を具備し、
前記ロータリーキルン式主乾燥室の円筒壁の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項４】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室と、
前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた減圧ファンと  
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成された乾燥装置。
【請求項５】
さらに、前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた循環ファンを具備する請求項４に記載の乾燥装置。
【請求項６】
さらに、前記減圧乾燥室に設けられた熱源を具備する請求項４に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記熱源はヒートパイプである請求項１、３又は６に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記ヒートパイプはコンダクションチューブ（商標）である請求項７に記載の乾燥装置。
【請求項９】
さらに、
前記主乾燥室を収容する非透湿室と、
前記非透湿室の空気出口からの空気を冷却して蒸発成分を凝縮する凝縮手段と、
前記蒸発成分を除去した乾燥空気を加熱する加熱手段と、
前記非透湿室の空気入口へ戻すための送風手段と
を具備する請求項１〜８のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項１０】
さらに、凝縮した前記蒸発成分を蓄積するドレーンユニットを具備する請求項９に記載の乾燥装置。
【請求項１１】
前記非透湿室はナノセルロース及び／又はナノファイバを含む請求項９に記載の乾燥装置。
【請求項１２】
前記固形透湿構造はナノセルロース及びポリエステルシートの１つを含有する請求項１、３又は４の乾燥装置。
【請求項１３】
前記ナノセルロースはセルロースナノファイバ及び／又はセルロースナノクリスタルである請求項１２に記載の乾燥装置。
【請求項１４】
前記ポリエステルシートはポリエステル平織である請求項１２に記載の乾燥装置。
【請求項１５】
前記固形透湿構造は、さらに、調質材を含有する請求項１、３又は４に記載の乾燥装置。
【請求項１６】
前記調質材は炭化物粒子である請求項１５に記載の乾燥装置。
【請求項１７】
前記固形透湿構造は、さらに、抗菌性成分を含有する請求項１、３又は４に記載の乾燥装置。
【請求項１８】
前記抗菌性成分はフルボ酸及び／又は酢液成分である請求項１７に記載の乾燥装置。
【請求項１９】
前記抗菌性成分は抗菌性ナノ粒子（商標）である請求項１７に記載の乾燥装置。
【請求項２０】
前記固形透湿構造をメッシュ状部材で固定した請求項１、３又は４に記載の乾燥装置。
【請求項２１】
前記固形透湿構造を所定サイズでユニット化した請求項１、３又は４に記載の乾燥装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は固形透湿構造を用いた乾燥装置たとえば高含水率バイオマスを低温（３５°Ｃ〜６０°Ｃ）乾燥させるための乾燥装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る固形透湿構造は、２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有するものである。２μｍより小さいサイズはすべての胞子より小さく、このような直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造は空気流の存在の基で高い透湿性を有すると共に、高い断熱性を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【図１】本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第１の例を示す断面図である。
【図２】図１の固形透湿構造の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第２の例を示す断面図である。
【図４】図３の固形透湿構造の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１（図３）の固形透湿構造の変更例を示す斜視図である。
【図６】図１（図３）の固形透湿構造を用いた乾燥装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図７】図６の乾燥装置の効果を説明する表であり、（Ａ）は市販乾燥装置の乾燥処理データを示し、（Ｂ）は図６の乾燥装置の乾燥処理データを示す。
【図８】図１（図３）の固形透湿構造を用いた乾燥装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図９】図６（図８）の乾燥装置の変更例を示す概略図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１は本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第１の例を示す断面図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図３は本発明に係る水蒸気流制御ユニットの第２の例を示す断面図である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図６は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）を用いた乾燥装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図８は図１（図３）の固形透湿構造１（１’）を用いた乾燥装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018012048.tif 000012
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2018012048.tif 000013
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2018012048.tif 000014
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2018012048.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月14日(2016.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられた熱源と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための被乾燥物設置室と
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成され、
さらに、前記主乾燥室内に設けられ、前記固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための送風ファンを具備する乾燥装置。
【請求項２】
ロータリーキルン式主乾燥室と、
前記ロータリーキルン式主乾燥室内に設けられた熱源と
を具備し、
前記ロータリーキルン式主乾燥室の円筒壁の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成され、
さらに、前記ロータリーキルン式主乾燥室内に設けられ、前記固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための送風ファンを具備する乾燥装置。
【請求項３】
主乾燥室と、
前記主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室と、
前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた減圧ファンと  
を具備し、
前記主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造によって構成され、
前記減圧ファンは前記固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるためのものである乾燥装置。
【請求項４】
さらに、前記主乾燥室と前記減圧乾燥室との間の近傍に設けられた循環ファンを具備する請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
さらに、前記減圧乾燥室に設けられた熱源を具備する請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記熱源はヒートパイプである請求項１、２又は５に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記ヒートパイプはコンダクションチューブ（商標）である請求項６に記載の乾燥装置。
【請求項８】
さらに、
前記主乾燥室を収容する非透湿室と、
前記非透湿室の空気出口からの空気を冷却して蒸発成分を凝縮する凝縮手段と、
前記蒸発成分を除去した乾燥空気を加熱する加熱手段と、
前記非透湿室の空気入口へ戻すための送風手段と
を具備する請求項１〜７のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項９】
さらに、凝縮した前記蒸発成分を蓄積するドレーンユニットを具備する請求項８に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
前記非透湿室はナノセルロース及び／又はナノファイバを含む請求項８に記載の乾燥装置。
【請求項１１】
前記固形透湿構造はナノセルロース及びポリエステルシートの１つを含有する請求項１、２又は３の乾燥装置。
【請求項１２】
前記ナノセルロースはセルロースナノファイバ及び／又はセルロースナノクリスタルである請求項１１に記載の乾燥装置。
【請求項１３】
前記ポリエステルシートはポリエステル平織である請求項１１に記載の乾燥装置。
【請求項１４】
前記固形透湿構造は、さらに、調質材を含有する請求項１、２又は３に記載の乾燥装置。
【請求項１５】
前記調質材は炭化物粒子である請求項１４に記載の乾燥装置。
【請求項１６】
前記固形透湿構造は、さらに、抗菌性成分を含有する請求項１、２又は３に記載の乾燥装置。
【請求項１７】
前記抗菌性成分はフルボ酸及び／又は酢液成分である請求項１６に記載の乾燥装置。
【請求項１８】
前記抗菌性成分は抗菌性ナノ粒子（商標）である請求項１６に記載の乾燥装置。
【請求項１９】
前記固形透湿構造をメッシュ状部材で固定した請求項１、２又は３に記載の乾燥装置。
【請求項２０】
前記固形透湿構造を所定サイズでユニット化した請求項１、２又は３に記載の乾燥装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る水蒸気流制御ユニットは、２μｍ以下かつ０．４ｎｍ以上の直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造と、固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための送風ファン、減圧ファン（空気流発生手段）とを具備するものである。２μｍより小さいサイズはすべての胞子より小さく、このような直径の孔を有するシートを含有する固形透湿構造は空気流の存在の基で高い透湿性を有すると共に、高い断熱性を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明に係る乾燥装置は、主乾燥室と、主乾燥室内に設けられた熱源と、主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための被乾燥物設置室とを具備し、主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は上述の固形透湿構造によって構成され、さらに、主乾燥室内に設けられ、固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるための送風ファンを具備するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
さらに、本発明に係る乾燥装置は、主乾燥室と、主乾燥室内に設けられ、被乾燥物を設置するための減圧乾燥室と、主乾燥室と減圧乾燥室との間の近傍に設けられた減圧ファンとを具備し、主乾燥室の天井、壁、床、開閉扉の少なくとも一部は上述の固形透湿構造によって構成され、減圧ファンは固形透湿構造の一表面に沿って空気流を発生させるためのものである。