(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部の供給口から投入された紙料が溶液と混合撹拌して離解されることによって紙料スラリが作られる縦型容器と、この縦型容器内の中央部に上下に延び回転可能な回転軸と、この回転軸の上部に組付けられ前記紙料を下方へ誘導しながら押し付ける誘導ロータとを備えたニーディングパルパーにおいて、
前記誘導ロータの回転方向側の縁部分には、ノコギリ状の歯が形成されていること、
前記ノコギリ状の歯は、前記縁部分のうち径外方向側の部分にのみ形成されていること、
前記縁部分の最外周までの半径をＲ１とし、前記ノコギリ状の歯の最内周までの半径をＲ２としたときに、Ｒ２／Ｒ１が、７／１０より大きいこと、
を特徴とするニーディングパルパー。
【請求項２】
請求項１に記載するニーディングパルパーにおいて、
前記ノコギリ状の歯は、台形形状であることを特徴とするニーディングパルパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙料を溶液と混合撹拌して離解させることによって紙料スラリを作るニーディングパルパーに関し、特に回転軸の上部に組付けられた誘導ロータによって紙料スラリの生産量を増加することができるニーディングパルパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源や地球環境保全の要求が高まり、古紙及び損紙のリサイクル率が高くなってきている。古紙及び損紙等の製紙原料である紙料について資源サイクルを行う場合、パルパーを用いて紙料から紙料スラリが作られる。パルパーは、紙料を溶液と混合撹拌して離解させることによって紙料スラリを作るものであって、例えば、本出願人が提案する下記特許文献１に記載されたニーディングパルパー等がある。
【０００３】
図７に示したように、下記特許文献１に記載されたニーディングパルパー１０１では、紙料１０２が、水や薬品が注入された縦型円筒容器１２０内に投入されて溶け込む。そして、垂直回転軸１３０の上部に組付けられたパルピングロータ１４０が紙料１０２を下方に誘導しながら押し付け、垂直回転軸１３０に多段に組付けられたニーディングロータ１５０が紙料１０２の混合撹拌を促進させる。これにより、紙料１０２の離解が徐々に進んで、均質な紙料スラリが作られる。その後、紙料スラリは取出管１０４から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６３７７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、近年、ラミネート加工された紙や耐水性がある紙、プラスチック類が多く流通していて、ニーディングパルパーに投入される製紙原料中に、ラミネート加工された紙等の異物の割合が増加している。このため、上記した異物を細かく分散することができず、紙料の離解度が低下し、紙料スラリの生産量（歩留まり）が低下するという問題が生じていた。更に、製紙原料中に、紐のような長い異物が含まれている場合に、この長い異物が垂直回転軸１３０に巻き付く場合があった。この場合には、作業員がニーディングパルパー１０１の操業を中止して長い異物を取り除く必要があって、操業効率が低下するという問題も生じていた。
【０００６】
そこで、上記した問題に対処すべく、上記特許文献１に記載されたニーディングパルパー１０１では、破砕機１０６を用いて、先ず製紙原料１０７（古紙ベール）が３０ｃｍ程度に細かく破砕されている。これにより、上記した異物が細かく分散され且つ長い異物が切断されて、その後に破砕した紙料１０２が縦型円筒容器１２０内に投入されていた。しかし、破砕機１０６自体は一台につき数千万円程度の高価なものであり、破砕機１０６を用いることによって設備コストが増大するという新たな問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決すべく、紙料スラリの生産量を増加することができるとともに、紐のような長い異物が垂直回転軸に巻き付くことを防止でき、更に設備コストを低減することができるニーディングパルパー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】
【０００８】
本発明に係るニーディングパルパーは、上部の供給口から投入された紙料が溶液と混合撹拌して離解されることによって紙料スラリが作られる縦型容器と、この縦型容器内の中央部に上下に延び回転可能な回転軸と、この回転軸の上部に組付けられ前記紙料を下方へ誘導しながら押し付ける誘導ロータとを備えたものであって、前記誘導ロータの回転方向側の縁部分には、ノコギリ状の歯が形成されていること、前記ノコギリ状の歯は、前記縁部分のうち径外方向側の部分にのみ形成されていること、前記縁部分の最外周までの半径をＲ１とし、前記ノコギリ状の歯の最内周までの半径をＲ２としたときに、Ｒ２／Ｒ１が、７／１０より大きいこと、に特徴がある。
【０００９】
また、本発明に係るニーディングパルパーにおいて、前記ノコギリ状の歯は、台形形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
よって、本発明によれば、誘導ロータの回転方向側の縁部分に、ノコギリ状の歯が形成されているため、縦型容器の上部の供給口から投入された紙料のうちラミネート加工された紙等の異物は、ノコギリ状の歯によって細かく分散される。これにより、縦型容器内で紙料の離解度を増加させることができ、紙料スラリの生産量（歩留まり）を増加させることができる。また、投入された紙料中に紐のような長い異物が含まれている場合であっても、ノコギリ状の歯によって長い異物を切断することができ、長い異物が垂直回転軸に巻き付くことを防止できる。更に、本発明のニーディングパルパーによれば、破砕機を用いずに破砕機を用いた場合と同様の効果を得ることができ、高価な破砕機を省くことによって設備コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のニーディングパルパーが適用されている紙料再生システムを示した構成図である。
【図２】図１に示したニーディングパルパーの全体構成図である。
【図３】図２に示したパルピングロータの拡大平面図及び拡大側面図である。
【図４】図３に示したノコギリ状の歯の拡大図である。
【図５】図３に示したパルピングロータの第１変形実施形態を示した平面図である。
【図６】図３に示したパルピングロータの第２変形実施形態を示した平面図である。
【図７】従来において、破砕機により破砕された破砕紙料がニーディングパルパーに投入される状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係るニーディングパルパーの実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本発明のニーディングパルパー１が適用されている紙料再生システムを示した構成図である。
【００１３】
この紙料再生システムでは、図１に示したように、ニーディングパルパー１の上方に、製紙原料である紙料２を搭載したコンベア３が配置されていて、ニーディングパルパー１の下方部には、濾過装置５が接続されている。紙料２は、圧縮梱包された古紙ベールがほぐされたものであって、古紙ベールが破砕機（図７参照）によって破砕されたものではない。即ち、この紙料再生システムでは、破砕機が設けられていない。紙料２は、コンベア３によってニーディングパルパー１に投入されるようになっている。
【００１４】
ニーディングパルパー１は、紙料２を溶液と混合撹拌して離解させることによって紙料スラリを作るものであって、水分中に対する固形分の濃度が１５〜２０パーセント程の均質な紙料スラリが取出管４から排出される。取出管４から排出された紙料スラリは、濾過装置５内で希釈水と混ざり合い、水分中に対する固形分の濃度が２〜４パーセントまで薄められるようになっている。濾過装置５は、図示しないディスクスクリーンによって重量異物を除いて、紙料スラリを濾過するように構成されている。そして、濾過された紙料スラリは、後続の処理工程へと搬送されるようになっている。以下、ニーディングパルパー１の構成ついて、図２を用いて説明する。
【００１５】
ニーディングパルパー１は、図２に示したように、架台１０の上に縦型円筒容器２０が立設されている。縦型円筒容器２０には、上端に紙料２が投入される供給口２０ａが形成されていて、下端の側部に紙料スラリが排出される取出管４が接続されている。また、縦型円筒容器２０内には、中央部に上下方向に延びる垂直回転軸３０が回転可能に支持されている。垂直回転軸３０は、架台１０の下部に設けられたモータ１１の駆動力が減速機１２を介して伝達されるように構成されている。
【００１６】
垂直回転軸３０の上部には、二枚のパルピングロータ４０（誘導ロータ）が組付けられている。各パルピングロータ４０は、供給口２０ａから投入された紙料２を下方へ誘導しながら押し付ける薄板状のものであって、垂直回転軸３０から径外方向に延びている。また、垂直回転軸３０の中間部及び下部には、ニーディングロータ５０（撹拌ロータ）が４〜５段に組付けられている。ニーディングロータ５０は、紙料２を練りながら混合撹拌を促進させるものであって、垂直回転軸３０から径外方向に渦状に延びている。４〜５段に設けられたニーディングロータ５０は、最上段では３つ、最上段より下方の段では４つになっている。このようにニーディングロータ５０の数が下方に向かうに従って増えるのは、撹拌力を段階的に増加させるためである。
【００１７】
また、縦型円筒容器２０の内壁には、紙料２の混合撹拌を促進するために、上下方向に延びる複数の垂直リブ２１が突設されるとともに、各段のニーディングロータ５０の中間高さに水平リブ２２が突設されている。一方、縦型円筒容器２０の底部には、取出管４へ紙料スラリを吐き出すために、スクリューフィーダ６０が設けられている。このスクリューフィーダ６０は、モータ６１の回転速度を制御することによって、紙料スラリの吐出量を調整できるようになっている。そして、スクリューフィーダ６０の先には、上述した濾過装置５が設けられている。
【００１８】
また、縦型円筒容器２０には、その内部に紙料２を離解させる薬品等（例えば、ＮａＯＨ、脱墨剤、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｈ２Ｏ２、スチーム）を供給するために、配管２３，２４が接続されている。配管２３には、水が流れ、配管２４には、スチームが流れるようになっている。配管２３は、分岐して二方向に分かれていて、分岐した二つの配管２３には、それぞれ電磁開閉弁２５，２６が接続され、配管２４には、電磁開閉弁２７が接続されている。そして、電磁開閉弁２５の二次側には、例えばＮａＯＨ、脱墨剤、Ｎａ２ＳｉＯ３が送り込まれ、電磁開閉弁２６の二次側には、例えばＨ２Ｏ２が送り込まれるようになっている。
【００１９】
ここで、ニーディングパルパー１の作用について説明する。ニーディングパルパー１では、電磁開閉弁２５，２６，２７の駆動によって、縦型円筒容器２０内に溶液が満たされ、紙料２が供給口２０ａから投入される。投入された紙料２は、縦型円筒容器２０内の溶液に溶け込み、パルピングロータ４０が紙料２を下方へ誘導しながら押し付ける。
一方、縦型円筒容器２０の底部では、上述したように、紙料スラリがスクリューフィーダ６０によって取出管４へ吐き出されるため、上方から供給された紙料２は、縦型円筒容器２０内を底部に向かって順に沈んでいく。そして、ニーディングロータ５０が、紙料２を練りながら混合撹拌を促進させて、紙料２の離解が徐々に進んでいく。
【００２０】
また、４〜５段に設けられたニーディングロータ５０において、最上段ではロータの数が３つであって少ないため、紙料２が未離解な状態であっても紙料２が下方へスムーズに移動できる。一方、最上段より下方の段ではロータの数が４つであって多いため、撹拌力が大きく、繊維に付着したインク粒子を分離する能力が大きい。
このようにして、供給口２０ａから投入された紙料２は、上記した混合撹拌によって、溶液内で離解しながら縦型円筒容器２０内を下降し、水分中に対する固形分の濃度が１５〜２０パーセント程の均質な紙料スラリが作られる。その後、紙料スラリは取出管４から濾過装置５へ排出される。
【００２１】
ところで、近年、ラミネート加工された紙や耐水性がある紙、プラスチック類が多く流通していて、ニーディングパルパー１に投入される紙料２中に、ラミネート加工された紙等の異物の割合が増加している。このため、上記した異物を細かく分散することができず、紙料２の離解度が低下し、紙料スラリの生産量（歩留まり）が低下するという問題が生じていた。更に、紙料２中に、紐のような長い異物が含まれている場合に、この長い異物が垂直回転軸３０に巻き付く場合があった。この場合には、作業員がニーディングパルパー１の操業を中止して長い異物を取り除く必要があって、操業効率が低下するという問題も生じていた。
【００２２】
そこで、この実施形態においては、上記した問題に対処すべく、垂直回転軸３０に組付けられた最上段のロータであるパルピングロータ４０に、ノコギリ状の歯４０ａ（以下、「各歯４０ａ」と適宜省略する）が形成されている。以下、パルピングロータ４０の構成について図３及び図４を用いて説明する。
【００２３】
二枚のパルピングロータ４０は、図３に示したように、同一形状であって、それぞれ円筒部材４１に接合されている。なお、円筒部材４１は、垂直回転軸３０に一体回転可能に組付けられる。各パルピングロータ４０は、紙料２を下方へ押し付けることができるように、下降しながら円筒部材４１に半回転巻き付くような薄板部材である。そして、各パルピングロータ４０の回転方向側の縁部分４０ｂは、円筒部材４１（垂直回転軸３０）から螺旋状に延びていて、この縁部分４０ｂに各歯４０ａが形成されている。これは、各パルピングロータ４０が回転するときに、各歯４０ａに上記した異物を分散及び切断させるためである。
【００２４】
また、各歯４０ａは、上述した縁部分４０ｂのうち径外方向側の部分にのみ、形成されている。これは、パルピングロータ４０は径外方向に向かうに従って回転速度（周速）が大きくなり、上記した異物を分散及び切断する能力が大きくなるためである。そして、各歯４０ａが径外方向側の部分以外に形成されていないのは、例えば各歯が縁部分４０ｂ全体に形成されている場合に、縁部分のうち径内方向側の部分の回転速度が小さいため、径内方向側の部分の各歯に異物が引っ掛かるおそれがあるためである。上述した考えに基づいて、このパルピングロータ４０では、回転中心Ｏ１から各歯４０ａの径外方端の位置までの距離Ｒ１に対する、回転中心Ｏ１から各歯４０ａの径内方端の位置までの距離Ｒ２の比Ｒ２／Ｒ１が、９／１０に設定されている。
【００２５】
なお、上記した比率Ｒ２／Ｒ１は、パルピングロータ４０の大きさや回転速度等によって、適宜変更可能である。また、上記した距離Ｒ１は１０００ｍｍに設定されているが、適宜変更可能である。ここで、上記した比率Ｒ２／Ｒ１が７／１０より大きいとき、上記した異物を効果的に分散及び切断できることが確認された。このため、本発明において各歯４０ａが縁部分４０ｂのうち径外方向側の部分に形成されているとは、上記した比率Ｒ２／Ｒ１が７／１０より大きいことを意味する。
【００２６】
また、各歯４０ａは、図４に示したように、ノコ刃のように連続的に８個形成されている。これは、例えば各歯が離れて形成されている場合に比して、異物をせん断するせん断力が大きくなるためである。なお、歯４０ａの数は、８個に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、各歯４０ａは、台形形状であって、各歯４０ａの角は鈍角である。これは、例えば各歯が三角形状である場合に比して、角が摩耗し難いためである。即ち、各歯４０ａは、角を摩耗し難くするために、鋭角の角より鈍角の角を有することが好ましい。
【００２７】
よって、この実施形態のパルピングロータ４０を備えたニーディングパルパー１によれば、供給口２０ａから投入された紙料２のうち、ラミネート加工された紙や耐水性がある紙、プラスチック類、機密文書が入った段ボール箱等の異物は、パルピングロータ４０のノコギリ状の歯４０ａによって細かく分散される。縦型円筒容器２０内で紙料２の離解度を増加させることができ、紙料スラリの生産量（歩留まり）を増加させることができる。また、投入された紙料２中に紐のような長い異物が含まれている場合であっても、パルピングロータ４０のノコギリ状の歯４０ａによって長い異物を切断することができ、長い異物が垂直回転軸３０に巻き付くことを防止できる。
【００２８】
更に、この実施形態のパルピングロータ４０は、ノコギリ状の歯４０ａが形成されていること以外、従来のパルピングロータと同一である。このため、既存の構成部材であるパルピングロータに対してノコギリ状の歯４０ａを形成するだけで、パルピングロータ４０を容易に構成することができる。そして、このパルピングロータ４０を備えたニーディングパルパー１によれば、破砕機（図７参照）を用いずに破砕機を用いた場合と同様の効果を得ることができ、一台につき数千万程度の高価な破砕機を省くことによって設備コストを低減することができる。
【００２９】
以上、本発明に係るニーディングパルパーについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態において、既存の構成部材であるパルピングロータに対して直接的に各歯４０ａを形成したが、図５に示した第１変形実施形態のように、既存の構成部材であるパルピングロータに対して各歯４０ａを有する取付部材７０を取付けて間接的に各歯４０ａを形成しても良い。
【００３０】
また、本実施形態において、パルピングロータ４０は二枚であるが、パルピングロータ４０の枚数は二枚に限定されるものではない。このため、例えば、図６に示した第２変形実施形態のように、パルピングロータ４０は三枚であっても良い。
【００３１】
また、本実施形態において、各歯４０ａを縁部分４０ｂのうち径外方向側の部分にのみ形成したが、各歯４０ａを縁部分４０ｂのうち径外方向側の部分に加えて径方向中間部にも形成しても良い。また、各歯４０ａの角は鈍角であるが、鋭角であっても良い。
【００３２】
また、本実施形態において、各歯４０ａは角を有する台形形状であるが、各歯の形状は角を有する形状に限定されるものではなく、例えば各歯は先端が曲がっている三角形状であっても良い。この場合には、本実施形態の各歯４０ａに比して、異物をせん断するせん断力が小さくなるものの、各歯の摩耗を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１        ニーディングパルパー
２        紙料
３        コンベア
４        取出管
５        濾過装置
１０      架台
２０      縦型円筒容器
３０      垂直回転軸
４０      パルピングロータ
４０ａ    ノコギリ状の歯（各歯）
４０ｂ    縁部分
４１      円筒部材
５０      ニーディングロータ
６０      スクリューフィーダ
７０      取付部材
【図１】
0005650471.tif 000002
【図２】
0005650471.tif 000003
【図３】
0005650471.tif 000004
【図４】
0005650471.tif 000005
【図５】
0005650471.tif 000006
【図６】
0005650471.tif 000007
【図７】
0005650471.tif 000008