(57)【要約】【課題】過熱水蒸気と同様の乾燥効果を有する高温水蒸気を容易に形成するとともに、配管の腐食損傷を抑えて装置の耐久性を向上させる。【解決手段】一端が飽和水蒸気供給源１０に接続されかつ他端が閉止された水蒸気管部１１、前記水蒸気管部１１の周囲に空気室Ｈを形成しうる空気管部１３、及び前記水蒸気管部１１の長手方向の複数位置に該水蒸気管部１１から分岐して側方にのびる先細の内ノズル部２０と、前記空気管部１３から前記内ノズル部２０を間隔を有して囲んで側方にのびる外ノズル部２１とからなるノズル２を具える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が飽和水蒸気供給源に接続され、かつ他端が閉止されたパイプ状の水蒸気管部、
前記水蒸気管部の周囲を囲むパイプ状の主部の両端に、前記水蒸気管部との間を閉じる端板を有することにより前記水蒸気管部の周囲に空気室を形成しうる空気管部、
及び、前記水蒸気管部の長手方向の複数位置に、該水蒸気管部から分岐して側方にのびる先細の内ノズル部と、前記空気管部から前記内ノズル部を間隔を有して囲んで側方にのびる外ノズル部とからなるノズルを具え、
しかも前記空気室には、高温空気供給源に接続される高温空気取り入れ口が形成されるとともに、
前記ノズルは、前記内ノズル部から飽和水蒸気を吐出しかつ前記外ノズル部から前記飽和水蒸気よりも高温度の高温空気を吐出することにより、吐出された飽和水蒸気と高温空気とが混合した高温水蒸気を形成することを特徴とする高温水蒸気の吐出装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記内ノズル部から飽和水蒸気を吐出することにより、前記高温空気は前記外ノズル部から吸い出されることを特徴とする請求項１記載の高温水蒸気の吐出装置。
【請求項３】
前記空気管部は、前記高温空気取り入れ口からの高温空気を、前記空気室に分散して供給させることにより前記ノズルからの高温水蒸気の流量を均一化させる分散手段を具えることを特徴とする請求項１又は２記載の高温水蒸気の吐出装置。
【請求項４】
前記空気管部は、水蒸気管部を囲む中管と、その外側を囲む外管とからなり、前記外管に高温空気取り入れ口が配されるとともに、前記中管に複数の分散孔を形成することで前記分散手段としたことを特徴とする請求項３記載の高温水蒸気の吐出装置。
【請求項５】
前記飽和水蒸気供給源は、温度１３０〜１５０℃の飽和水蒸気を供給し、かつ高温空気供給源は、温度２００℃〜５００℃の高温空気を供給することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の高温水蒸気の吐出装置。
【請求項６】
前記ノズルは、飽和水蒸気と高温空気との混合比（体積比）を１：１〜１：１０としたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の高温水蒸気の吐出装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の高温水蒸気の吐出装置を用いて被乾燥物を乾燥させる乾燥装置であって、
前記高温水蒸気の吐出装置と、前記被乾燥物を収容する乾燥炉とを具え、
かつ前記高温水蒸気の吐出装置は、前記ノズルを前記乾燥炉の内部に向けて配されたことを特徴とする乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飽和水蒸気と高温空気とを同心に開口するノズル部から吐出させることにより高温水蒸気を形成する高温水蒸気の吐出装置、及びそれを用いた乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、飽和水蒸気をさらに過熱した高温水蒸気である過熱水蒸気を用いて、被乾燥物、例えば使用済みの紙オムツなどを乾燥処理する装置が特許文献１に提案されている。この過熱水蒸気は、大熱容量の気体であり、被乾燥物の表面に接触することにより水の凝縮が発生し、そのときの大きな凝縮熱によって被乾燥物を加熱する。従って、いわゆる熱風乾燥の場合の如く、被乾燥物の表面を硬化させて内部に水分を閉じ込めてしまうことがなく、被乾燥物全体を内部まで均一に乾燥させることができる。そのため、吸水ポリマ−を用いた紙オムツのように、吸水量が高くかつ熱によって溶けやすい被乾燥物の乾燥に好適に採用しうる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５０８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱した非常に高温の水蒸気でるため、この過熱水蒸気が通る配管において腐食損傷が発生しやすいという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、飽和水蒸気と高温空気とをノズル部から同心状に吐出させて混合させることを基本として、過熱水蒸気と同様の乾燥効果を有する高温水蒸気を容易に形成しうるとともに、飽和水蒸気と高温空気とを別々の配管を通してノズル部まで供給しうるため、配管の腐食損傷を抑えて装置の耐久性を向上させうる高温水蒸気の吐出装置、及びそれを用いた乾燥装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、一端が飽和水蒸気供給源に接続され、かつ他端が閉止されたパイプ状の水蒸気管部、
前記水蒸気管部の周囲を囲むパイプ状の主部の両端に、前記水蒸気管部との間を閉じる端板を有することにより前記水蒸気管部の周囲に空気室を形成しうる空気管部、
及び、前記水蒸気管部の長手方向の複数位置に、該水蒸気管部から分岐して側方にのびる先細の内ノズル部と、前記空気管部から前記内ノズル部を間隔を有して囲んで側方にのびる外ノズル部とからなるノズルを具え、
しかも前記空気室には、高温空気供給源に接続される高温空気取り入れ口が形成されるとともに、
前記ノズルは、前記内ノズル部から飽和水蒸気を吐出しかつ前記外ノズル部から前記飽和水蒸気よりも高温度の高温空気を吐出することにより、吐出された飽和水蒸気と高温空気とが混合した高温水蒸気を形成することを特徴としている。
【０００７】
又請求項２の発明では、前記ノズルは、前記内ノズル部から飽和水蒸気を吐出することにより、前記高温空気は前記外ノズル部から吸い出されることを特徴としている。
【０００８】
又請求項３の発明では、前記空気管部は、前記高温空気取り入れ口からの高温空気を、前記空気室に分散して供給させることにより前記ノズルからの高温水蒸気の流量を均一化させる分散手段を具えることを特徴としている。
【０００９】
又請求項４の発明では、前記空気管部は、水蒸気管部を囲む中管と、その外側を囲む外管とからなり、前記外管に高温空気取り入れ口が配されるとともに、前記中管に複数の分散孔を形成することで前記分散手段としたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項５の発明では、前記飽和水蒸気供給源は、温度１３０〜１５０℃の飽和水蒸気を供給し、かつ高温空気供給源は、温度２００℃〜５００℃の高温空気を供給することを特徴としている。
【００１１】
又請求項６の発明では、前記ノズルは、飽和水蒸気と高温空気との混合比（体積比）を１：１〜１：１０としたことを特徴としている。
【００１２】
又請求項７の発明は、請求項１〜６に記載の高温水蒸気の吐出装置を用いて被乾燥物を乾燥させる乾燥装置であって、
前記高温水蒸気の吐出装置と、前記被乾燥物を収容する乾燥炉とを具え、かつ前記高温水蒸気の吐出装置は、前記ノズルを前記乾燥炉の内部に向けて配されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は叙上の如く、飽和水蒸気と高温空気とに別々の流路を設定し、ノズルから吐出させることにより互いに混合した高温水蒸気を形成している。このとき、飽和水蒸気が通る水蒸気管部では、該飽和水蒸気が過熱水蒸気に比して低温であるため腐食損傷を抑制でき、又空気管部では、高温ではあるがドライな高温空気のみが通るため腐食損傷を抑制できる。
【００１４】
又ノズルでは、内ノズル部と外ノズル部とが同心状をなすため、飽和水蒸気と高温空気とが吐出されながら互いに混ざり合って均一な高温水蒸気を形成できる。この高温水蒸気は、過熱水蒸気に比して熱容量は低いものの、過熱水蒸気と同様、被乾燥物の表面を硬化させることがなく、水分を内部に閉じ込めることなく被乾燥物全体を内部まで均一に、かつ効率よく乾燥させることができる。
【００１５】
又前記空気管部は、前記水蒸気管部を囲む空気室を形成しているため、該水蒸気管部を高温空気によって加温でき、飽和水蒸気が吐出前に冷却されて水蒸気管部内で凝縮するのを抑制しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の高温水蒸気の吐出装置を用いた乾燥装置の一実施例を示す概念図、図２は高温水蒸気の吐出装置の主要部を示す拡大断面図である。
図１に示すように、本実施形態の乾燥装置１は、飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとをノズル２から吐出して高温水蒸気を形成する吐出装置３と、前記被乾燥物を収容する乾燥炉４とを少なくとも具えて構成される。
【００１７】
本例では、前記乾燥装置１を用い、使用済みの紙オムツ（被乾燥物）を乾燥処理する場合を例示している。なお使用済みの紙オムツは、一般に焼却処理されるが、多くの水分を含むため、焼却に要する熱量が大であり焼却炉への負担が大きい。しかし前記乾燥装置１を用いて乾燥した紙オムツは、燃焼しやすくなるため燃料として利用しうるなど所謂サーマルリサイクルとしての活用が可能となる。又乾燥した紙オムツは、軽くかつ容積が減るため回収作業が容易であり、しかも乾燥時の加熱によって滅菌処理も同時に施されるため、回収作業を衛生的かつ安全なものにしうるという利点がある。
【００１８】
次に、前記乾燥装置１の乾燥炉４は、本例では、断面Ｕ字状の胴部５ａの両側端及び上端を、それぞれ側壁部５ｂ及び上壁部５Ｃにて閉じた容器状の乾燥炉本体５を具え、一方の側壁部５ｂには、前記被乾燥物を出し入れする開閉口（図示しない）が形成される。又前記乾燥炉本体５には、前記胴部５ａの長さ方向に延在し、収容した被乾燥物を撹拌して乾燥ムラを防止する撹拌羽根６が回転駆動可能に取り付くとともに、該乾燥炉本体５自体を加熱して乾燥効率を高めるヒータ手段（図示しない）が設けられる。前記ヒータ手段は、本例では加熱ジャケットであって、熱媒槽８から供給される高温の加熱流体（熱媒）が通ることによって前記胴部５ａの周壁を例えば１５０℃に加熱する。
【００１９】
次に、前記吐出装置３は、図２に概念的に示すように、飽和水蒸気供給源１０に接続される水蒸気管部１１、高温空気供給源１２に接続される空気管部１３、及び飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとを吐出するノズル２を具える。そしてこのノズル２を前記乾燥炉４の内部に向けて配される。
【００２０】
前記水蒸気管部１１は、一端が飽和水蒸気供給源１０に接続され、かつ他端が閉止されたパイプ状体からなり、前記胴部５ａの長さ方向に沿って配設されている。
【００２１】
又前記空気管部１３は、前記水蒸気管部１１の周囲を囲むパイプ状の主部１３ａの両端に、前記水蒸気管部１１との間を閉じる端板１３ｂを有することにより前記水蒸気管部１１の周囲に空気室Ｈを形成するとともに、前記主部１３ａには、高温空気供給源１２に接続される高温空気取り入れ口１４が設けられる。又本例では、前記空気管部１３は、前記高温空気取り入れ口１４からの高温空気Ｂを、前記空気室Ｈに分散して供給させることにより前記ノズル２からの高温水蒸気の流量を均一化させる分散手段１５を具える。
【００２２】
具体的には、空気管部１３の前記主部１３ａは、本例では、前記水蒸気管部１１を囲む例えば円筒状の中管１６と、その外側を囲む例えば角筒状の外管１７とからなり、該外管１７に、前記高温空気取り入れ口１４を形成している。なお端板１３ｂは、前記外管１７と中管１６との間、及び中管１６と水蒸気管部１１との間をそれぞれ閉止している。又前記中管１６には、複数の分散孔１８が穿設され、これによって前記高温空気取り入れ口１４からの高温空気Ｂを、前記中管１６と水蒸気管部１１との間に形成される空気室Ｈに分散して供給している。従って、本例では、外管１７と中管１６と分散孔１８とによって前記分散手段１５を構成している。
【００２３】
又前記ノズル２は、前記水蒸気管部１１の長手方向の複数位置で該水蒸気管部１１から分岐して側方にのびる先細の内ノズル部２０と、前記空気管部１３から前記内ノズル部２０を間隔を有して囲んで側方にのびる外ノズル部２１とから形成される。なお内ノズル部２０は、本例では水蒸気管部１１から該水蒸気管部１１と略同径でのびる平行管部２０ａと、この平行管部２０ａに連なる先細のコーン部２０ｂとからなる。又前記外ノズル部２１は、本例では前記中管１６から前記コーン部２０ｂと同勾配で先細状にのびるコーン部２１ｂを具え、前記内ノズル部２０と外ノズル部２１とは同心状に形成されている。
【００２４】
なお前記飽和水蒸気供給源１０は、いわゆる蒸気発生機であって、温度１３０℃（約２．７６ｋＰａ）〜１５０℃（約４．９１ｋＰａ）、さらには温度１３０℃（約２．７６ｋＰａ）〜１４０℃（約３．７１ｋＰａ）の飽和水蒸気Ａを発生しうるものが好適に使用しうる。飽和水蒸気Ａの温度が１３０℃を下回ると乾燥性能が不充分となり、逆に１５０℃を上回ると装置の耐圧性を５ｋＰａ以上に高めることが必要となるなど、装置コストの上昇や耐久性の低下を招く不利が生じる。又飽和水蒸気Ａの発生量としては、乾燥炉４の容量、被乾燥物の種類や量等にもよるが、例えば病院等の施設で使用済みの紙オムツの乾燥処理を行う場合には、１０〜２０ｋｇ／ｈ、さらには１５〜２０ｋｇ／ｈの発生量のものが好適に採用しうる。
【００２５】
又前記高温空気供給源１２としては、特に規制されないが、例えばヒータ手段（熱交換器を含む）を用いて加熱された高温空気を供給する。本例では、前記図１の如く、ヒータ手段として加熱ジャケットを用いた加熱室を有し、熱媒槽２８から供給される高温の加熱流体（熱媒）が加熱ジャケットを通ることによって、加熱室内の空気を加熱し、例えば２００〜５００℃、本例では３５０℃の高温空気を供給する。
【００２６】
このように構成した前記ノズル２は、前記内ノズル部２０から飽和水蒸気Ａを吐出し、かつ前記外ノズル部２１から高温空気Ｂを吐出する。このとき前記内ノズル部２０と外ノズル部２１とが同心状に配されているため、飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとは、吐出されながら互いに混ざり合う。従って、被乾燥物が前記ノズル２に近接して配される場合にも、混合ムラを有することなく均一に混合された前記高温水蒸気を、近接した被乾燥物に吹き付けしうる。
【００２７】
ここで、高温水蒸気は、過熱水蒸気に比して熱容量には劣るものの、過熱水蒸気と同様、被乾燥物の表面に接触することにより水の凝縮を発生せしめ、そのときの凝縮熱によって被乾燥物を加熱する。即ち、被乾燥物の表面を乾燥硬化させることなく加熱でき、内部に水分を閉じ込めることなく被乾燥物全体を内部まで均一に乾燥させることが可能となる。従って、乾燥された被乾燥物を燃料として利用することが可能となる。そのためには、被乾燥物の含水率が２５％以下、さらには２０％以下になるまで乾燥させるのが好ましい。又紙オムツ等の汚染物の場合、廃棄物処理法に基づく滅菌処理の基準として、１２１℃以上の湿熱にて２０分間以上加熱することが規定されているが、本発明の前記乾燥装置１を用いた場合、乾燥処理と同時に前記滅菌処理の基準を満たしうるため、滅菌処理を別途施す必要がなくなり、処理時間の短縮化を図りうる。
【００２８】
上記効果を発揮させるためには、前記ノズル２における飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとの混合比（体積比）Ａ：Ｂを、１：１〜１：１０の範囲とするのが好ましい。前記混合比が１：１より小、即ちＢ／Ａが１．０より小のとき、高温空気Ｂが過小となって高温水蒸気の温度を充分に高めることができず、乾燥時間が長くなり、逆に混合比が１：１０より大、即ちＢ／Ａが１０．０より大のとき、高温空気Ｂが過大となって、被乾燥物の表面を乾燥硬化させる傾向となり、内部を乾燥をさせることを困難とする。このような観点から、さらに好ましくは、前記混合比Ａ：Ｂを、１：２〜１：４の範囲、さらには１：２．５〜１：３．５の範囲とするのが良い。
【００２９】
ここで、前記飽和水蒸気Ａの内ノズル部２０からの吐出量の総和は、前記飽和水蒸気供給源１０による飽和水蒸気Ａの発生量によって設定される。又高温空気Ｂの外ノズル部２１からの吐出量の総和は、本例では、前記高温空気供給源１２の下流側に配する送風機２２によって調整可能である。従って本例では、前記送風機２２による送風量の調整によって、飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとの混合比を前記範囲に調節している。
【００３０】
なお前記送風機２２を排除した場合にも、飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとを混合することは可能である。係る場合には、前記内ノズル部２０から飽和水蒸気Ａが吐出することによるエゼクター効果によって、高温空気Ｂは前記外ノズル部２１から吸い出されて吐出し、互いに混ざり合うことができる。この場合、内ノズル部２０と外ノズル部２１との開口面積の比率を調整することにより、前記混合比を設定できる。
【００３１】
又本例の乾燥装置１には、前記乾燥炉４からの排出空気Ｃを回収して前記高温空気Ｂとして利用する循環流路２４を付設している。この循環流路２４は、乾燥炉４の前記上壁部５Ｃに設けた排気孔５Ｃ１から、前記高温空気供給源１２まで導通している。そしてこの間に、乾燥炉４からの排出空気Ｃからゴミ等の比較的大きい異物を除去する例えばサイクロン方式の第１の集塵器２５Ａ、及び埃、塵等の微少な異物を除去する例えばフィルタ方式の第２の集塵器２５Ｂを介在させている。なお図中の符号２６は脱臭器であって、排出空気Ｃを循環させてなる高温空気Ｂの一部を外気に排出する際に、それを脱臭する。
【００３２】
本例では、使用済みの紙オムツを乾燥する場合を例示している。しかし、魚介類などの含水量の多い食品の乾燥装置として構成しうる他、木材など、乾燥ムラにより割れが入りやすい物品の乾燥装置として構成することもできる。さらには、沼や湿地帯における土壌、或いは肥料の乾燥装置として構成しうるなど本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。なお、飽和水蒸気供給源１０によって供給する飽和水蒸気の温度、供給量（発生量）、高温空気供給源１２によって供給する高温空気の温度、供給量（発生量）等は、前述の範囲に特定されることなく、被乾燥物の種類や量等に応じて適宜設定することもできる。
【実施例】
【００３３】
図１、２に示す構造の乾燥装置を、試作するとともに、この乾燥装置を用いて使用済みの紙オムツの乾燥テストを下記の仕様にて行った。
【００３４】
飽和水蒸気供給源１０として市販の蒸気発生機を用い、温度１３０℃の飽和水蒸気Ａを３００ｇ／minで発生させ、それを内ノズル部２０から吐出させた。又外ノズル部２１からは、温度２４０℃に加熱した高温空気Ｂを吐出させている。このとき、前記飽和水蒸気Ａと高温空気Ｂとの混合比（体積比）は１：３であり、これにより温度１５０℃の高温水蒸気が形成された。
【００３５】
又乾燥炉４内に、含水率７８〜８０％にて水を吸収させた紙オムツを３００ｋｇを収容して１０〜１２時間乾燥装置を作動させ、そのときの紙オムツの乾燥状態を確認した。乾燥した紙オムツの含水率の平均は７〜８％であり、又各紙オムツとも内部までほぼ均一に乾燥していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の高温水蒸気の吐出装置を用いた乾燥装置の一実施例を示す概念図である。
【図２】高温水蒸気の吐出装置の主要部を拡大して示す長手方向の断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１     乾燥装置
２     ノズル
３     吐出装置
４     乾燥炉
１０   飽和水蒸気供給源
１１   水蒸気管部
１３   空気管部
１３ａ 主部
１３ｂ 端板
１４   高温空気取り入れ口
１５   分散手段
１６   中管
１７   外管
１８   分散孔
２０   内ノズル部
２１   外ノズル部
Ａ     飽和水蒸気
Ｂ     高温空気
Ｈ     空気室
【図１】
2009036497.tif 000003
【図２】
2009036497.tif 000004
【図３】
2009036497.tif 000005