(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙スラリを導く少なくとも１本のチューブを備え、該チューブに前記紙スラリが分散して通過し、かつ先端から前記紙スラリを噴出させるチャンネルを延設し、該チャンネルの最上流域に断面積が前記チューブのそれよりも拡大された導入部を配置し、該導入部の下流側に縮小角θ１が９０〜１８０度であり、かつ縮小前の断面積に対する縮小後の断面積の比が０．２５〜０．６である急縮小部を配置すると共に、該急縮小部に続いて流路深さの２倍以上の流路長さをもつ平行部を配置し、さらに該平行部の下流側に拡大角θ２が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に拡大する徐拡大部と、縮小角θ３が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に縮小する徐縮小部とを交互に繰り返して配置したことを特徴とする抄紙機のヘッドボックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙機械における抄紙機のヘッドボックスの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、製紙機械の抄紙機は、図４に示す如く、紙スラリＳを噴出するヘッドボックス５１、その噴出された紙スラリＳを水分の多いシート状の湿紙Ｐに成形するフォーマ５２、その湿紙Ｐを挟んで圧搾し搾水するプレス装置５３及び搾水された湿紙Ｐを挟んで加熱乾燥するドライヤ５４を備えており、当該プレス装置５３及びドライヤ５４は、それぞれ複数段のロール対によって構成されている。
【０００３】
抄紙機の先頭部分であるヘッドボックス５１の従来例としては、図５に示すようなものがある。すなわち、このヘッドボックス５１の一端側には、上下に平行に配列され、紙スラリＳを後述のスライス室側へ導く多数のチューブ５５から成るチューブバンク５６が設けられており、該チューブバンク５６の前方には、先端に紙スラリＳを噴出する開口部５７ａを有する先細のスライス室５７が延設されている。なお、このスライス室５７は、チューブバンク５６の前端上下で連結され、先端へ向かってその間隔が次第に狭くなる上板５８及び底板５９にて囲まれることにより形成されている。
【０００４】
しかも、上記スライス室５７は、先端の開口部５７ａの近傍に位置する合流部を残し、上板５８及び底板５９の上下間に間隔を開けて配置した複数枚の分散板６０にて仕切られることにより、各チューブ５５に対応する同数の紙スラリＳがそれぞれ分散して通過するチャンネル６１が形成されている。そして、これらチャンネル６１の最上流域には、断面積がチューブ５５のそれよりも広い状態から徐々に縮小する整流部６２が配置され、次いで断面積が段状に急拡大して、徐々に縮小する急拡大部６３が配置されており、さらに断面積が徐々に拡大する徐拡大部６４と徐々に縮小する徐縮小部６５とが交互に繰り返して配置されている。
【０００５】
上記ヘッドボックス５１の作用について簡単に説明すると、各チューブ５５から噴出された紙スラリＳは各チャンネル６１の整流部６２で整流された後、急拡大部６３において、凝集した紙繊維（フロック）がその流れの剥離にて生じる微小な渦により分解される。そして、急拡大部６３の下流側の徐拡大部６４の減速流中ではフロックが上下方向に引延ばされ、次いで徐縮小部６５の加速流中ではフロックが流れ方向に引延ばされる。
このような作用が複数回繰り返されることにより、フロックは次第に細分化され、水中に均一に分散された紙スラリＳとなって、最終段階の開口部５７ａから噴出されることになる。
【０００６】
なお、上記分散板６０がなく、上記と同様の整流部、急拡大部、それに続く複数組の徐拡大部、徐縮小部より成る１本のチャンネルで形成されるヘッドボックス（図示省略）についても、上記と同様の作用が生起する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のヘッドボックス５１では、最上流域から順に整流部６２、急拡大部６３、徐拡大部６４及び徐縮小部６５を配置したチャンネル６１により形成されているので、紙スラリＳの濃度が１％以下であれば、紙スラリＳは水中に均一に分散された状態で開口部５７ａから噴出されるが、上記濃度を上回る値になると、フロックが完全に分解されず、不均一な状態で開口部５７ａから噴出されるという問題点を有している。
【０００８】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、高濃度の紙スラリでもフロックを完全に分解し、均一に分散された状態で開口部から噴出させることが可能な抄紙機のヘッドボックスを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明においては、紙スラリを導く少なくとも１本のチューブを備え、該チューブに前記紙スラリが分散して通過し、かつ先端から前記紙スラリを噴出させるチャンネルを延設し、該チャンネルの最上流域に断面積が前記チューブのそれよりも拡大された導入部を配置し、該導入部の下流側に縮小角θ１が９０〜１８０度であり、かつ縮小前の断面積に対する縮小後の断面積の比が０．２５〜０．６である急縮小部を配置すると共に、該急縮小部に続いて流路深さの２倍以上の流路長さをもつ平行部を配置し、さらに該平行部の下流側に拡大角θ２が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に拡大する徐拡大部と、縮小角θ３が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に縮小する徐縮小部とを交互に繰り返して配置している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る抄紙機のヘッドボックスの実施の形態を示している。本実施形態のヘッドボックス１は、従来例と同様、製紙機械の抄紙機の先頭部分に設備されており、その一端側には上下に平行に配列され、紙スラリＳを後述のスライス室側へ導く多数のチューブ２から成るチューブバンク３が設けられている。また、そのチューブバンク３の前方側には、先端に紙スラリＳを噴出する開口部４ａを有する先細のスライス室４が延設され、該スライス室４は断面略三角形状に形成されている。
このため、スライス室４は、先端へ向かって間隔が次第に狭くなるよう上板５及び底板６が配設され、これら上板５及び底板６にて囲まれる空間により形成されており、上板５及び底板６の基端部５ａ，６ａはチューブバンク３の前端面の上下に間隔を置いてそれぞれ連結されている。
【００１２】
上記スライス室４には、先端の開口部４ａの近傍に位置する合流部を残し、複数枚の分散板７が上板５及び底板６の上下間に間隔を開けて配置され、該分散板７にて仕切られることによって各チューブ２の開口と対応する位置で同数のチャンネル８が形成されており、これらチャンネル８に紙スラリＳがそれぞれ分散して通過するようになっている。
なお、ヘッドボックスとしては、図２に示す如く、只１本のチューブ２及び只１本のチャンネル８から成る小規模な構造のヘッドボックス２１も考えられる。
【００１３】
上記各チャンネル８についてさらに詳細に説明すると、分散板７の形状が従来例のそれとは異なっており、図２に示すように、チャンネル８の最上流域には断面積がチューブ２のそれよりも拡大された導入部９が配置されている。また、この導入部９の下流側には、縮小角θ１が９０〜１８０度であり、かつ縮小前の断面積（高さ）に対する縮小後の断面積（高さ）の比が０．２５〜０．６である急縮小部１０が配置されていると共に、該急縮小部１０に続いて流路深さの２倍以上の流路長さをもつ平行部１１が配置されている。さらに、この平行部１１の下流側には、拡大角θ２が１５度よりも小さく、かつ断面積（高さ）が徐々に拡大する徐拡大部１２と、縮小角θ３が１５度よりも小さく、かつ断面積（高さ）が徐々に縮小する徐縮小部１３とが交互に繰り返して配置されている。
【００１４】
本実施形態のヘッドボックス１の作用は次のとおりである。すなわち、ヘッドボックス１の各チューブ２から噴出された紙スラリＳは、チャンネル８の導入部９において、断面積の急拡大によって流れが剥離し、それに伴って生じる微小な渦により凝集した紙繊維（フロック）が分解され、急縮小部１０に至る間はほぼそのままの分解された状態が保持される。
【００１５】
そして、次の急縮小部１０及び平行部１１では、流れが急加速されるため、フロックは流れ方向に強く引延ばされて、さらに分解される。フロックの流れ方向の引延ばし及び分解には、断面積（高さ）の縮小比が０．６よりも大きいと十分な加速流が得られず、それよりも小さいことが好ましいが、さらに０．２５よりも小さくなると流れが不安定になり、奥行き方向（幅方向）の繊維の分散にむらが生じる。
【００１６】
次いで、平行部１１の下流側の徐拡大部１２では、流れが減速され、フロックは流れに垂直な方向（上下方向）に引延ばされ、次の徐縮小部１３では、流れが加速され、フロックは流れ方向に引延ばされる。この作用が複数回繰り返されることにより、フロックは次第に細分化され、水中に均一に分散された紙スラリＳとなって、最終段階の開口部４ａから噴出される。
なお、拡大角θ２が１５°以下の徐拡大部１２では流れが剥離を起こさず、不要な乱れを防止することが可能になる。一方、拡大角θ２が１５゜以上の徐拡大部１２では流れの剥離を起こしてしまう。
【００１７】
（実施例）
実施例では、従来例及び本発明の１チャンネルの実験装置を設け、針葉樹の長繊維／広葉樹の短繊維＝４０／６０で濃度１．４％の紙スラリを流し、フロックの細分化の評価を示す繊維分散度（標準偏差σ／平均ａｖ）を調査した。
すなわち、紙スラリの流量を幅１ｍ当たり３４リットル／ｓｅｃを標準設計流量として、それに対する流量比（設計流量比）が４０〜１４０％の範囲にわたって、繊維分散度を調べてみた。このような紙スラリのフロックは極めて細かく、均一に細分化の評価を示す繊維分散度の測定結果によれば、本発明の実施形態による繊維分散度▲１▼は、図３に示すように、従来例の繊維分散度▲２▼と比較して、いずれの流量比に対しても著しく低く、繊維が水中に均一に分散されることが理解される。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形及び変更を加え得るものである。
【００１９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る抄紙機のヘッドボックスは、紙スラリを導く少なくとも１本のチューブを備え、該チューブに前記紙スラリが分散して通過し、かつ先端から前記紙スラリを噴出させるチャンネルを延設し、該チャンネルの最上流域に断面積が前記チューブのそれよりも拡大された導入部を配置し、該導入部の下流側に縮小角θ１が９０〜１８０度であり、かつ縮小前の断面積に対する縮小後の断面積の比が０．２５〜０．６である急縮小部を配置すると共に、該急縮小部に続いて流路深さの２倍以上の流路長さをもつ平行部を配置し、さらに該平行部の下流側に拡大角θ２が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に拡大する徐拡大部と、縮小角θ３が１５度よりも小さく、かつ断面積が徐々に縮小する徐縮小部とを交互に繰り返して配置したので、従来例に比較して、紙スラリのフロックの細分化の評価を示す繊維分散度が低く、高濃度の紙スラリでもフロックが極めて細かく、かつ均一に細分化されて著しく改善されており、抄紙の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る抄紙機のヘッドボックスを示す断面図である。
【図２】１チャンネルより成る本発明の実施の形態の変形例に係る抄紙機のヘッドボックスを示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態と従来例との繊維分散度の比較を示すグラフである。
【図４】従来の抄紙機の機器構成を示すブロック図である。
【図５】従来のヘッドボックスを示す断面図である。
【符号の説明】
１，２１  ヘッドボックス
２  チューブ
３  チューブバンク
４  スライス室
４ａ  開口部
５  上板
６  底板
７  分散板
８  チャンネル
９  導入部
１０  急縮小部
１１  平行部
１２  徐拡大部
１３  徐縮小部
Ｓ  紙スラリ
θ１  縮小角
θ２  拡大角
θ３  縮小角
【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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