(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも古紙を液体中に溶かした原料を含む繊維原料を供給する原料入口と、異物が除去された原料を排出する原料出口と、除去された異物を排出する異物出口とを具えると共に、円筒状の内面形状を有するスクリーンハウジングと、該スクリーンハウジングの内面に固定され該内面の中央領域を覆う円筒状のスクリーン網と、該スクリーン網の内面との間に狭いスクリーニングゾーンを形成しつつ回転するローターと、該ローターの中心部に取り付けられ所定の動力源からの回転力を伝達するシャフトとを具え、該スクリーンハウジング内の一端面と前記ローターの一端面との間には前記原料入口に連通する原料入口側空間が形成されると共に、前記スクリーンハウジング内の他端面と前記ローターの他端面との間には前記異物出口に連通する異物出口側空間が形成され、かつ前記原料入口側空間と異物出口側空間との間に位置しスクリーン網で覆われた前記中央領域に前記原料出口が設けられたスクリーンであって、
前記シャフトは異物出口側空間に配置され、
前記異物出口側空間の前記ローターの端面または該ローターの端面に対向するスクリーンハウジングの端面に、鋭利な角を持つ突起が形成され、
古紙結束用の化学繊維系の異物を切断可能である
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記突起は、前記ローターの端面と、該突起の設けられたローターの端面に対向するハウジングの端面とに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記ローターの端面または前記スクリーンハウジングの端面に設けられた前記突起は、前記端面からの最大突出量が５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に分散された繊維原料から異物を除去するスクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、古紙を再生する場合の一般的方法では、まずパルパーに白水などと共に古紙を入れ、この古紙を機械的攪拌によって膨潤、分散させて溶かし、この古紙を溶かした液状原料から、異物が微細化される前に粗選スクリーンによって異物除去を行う。次に、濃縮、離解などの工程を経た後、フローテーションよって脱インキを行い、精選スクリーン、精選クリーナーなどによって微細な異物を除去し、さらに洗浄、脱水、漂白などの工程を経て、再生パルプが得られる。
また、高白色度を要求されない場合などの再生方法としては、前記粗選スクリーンによって異物除去を行った後、濃縮、漂白を行って、フローテーションにより脱インキを行う方法もある。この場合は、脱インキ後に、精選スクリーン、精選クリーナーなどによって微細な異物を除去し、さらに洗浄、脱水などの工程を経て、再生パルプが得られる。
【０００３】
図２に後者の古紙再生工程の一例を示す。図示の例では、古紙原料が、解体機１、パルパー２、高濃度クリーナー３、粗選スクリーン４、エキストラクター５、漂白装置６、晒塔７、離解機８、フローテータ９、精選スクリーン１０、クリーナー１１、及び洗浄装置１２の順序で処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記工程中の粗選スクリーン４、特に円筒型スクリーンを使用する場合においては、溶解古紙中に含まれる主として古紙収集時に結束用として使用された化学繊維系の異物(結束用のテープ等の異物)が、スクリーン内の空間に滞留して繊維同士が相互に絡み合い、結束し、ローター駆動シャフトの廻りにドーナツ状の大きな塊を形成し、それらが部分的に脱落することにより配管やポンプに詰まりが生じるというトラブルが発生し易かった。このように配管やポンプの詰まりが生じた場合には、機械を停止しスクリーンを分解して異物の塊を取り除かなければならず、運転時間のロス、労働力のロス、原料ロス、エネルギーロスなどが生じ、これらのロスが操業上の大きな損失となっていた。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、古紙やパルプを液体に溶かした繊維原料から異物を除去するスクリーンにおいて、スクリーン内で異物の塊が形成されないような構造を採ることにより、安定して原料中の異物を除去することができるスクリーンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明は以下の構成を備えるものとなっている。
【０００７】
すなわち、本願の第１の発明は、少なくとも古紙を液体中に溶かした原料を含む繊維原料を供給する原料入口と、異物が除去された原料を排出する原料出口と、除去された異物を排出する異物出口とを具えると共に、円筒状の内面形状を有するスクリーンハウジングと、該スクリーンハウジングの内面に固定され該内面の中央領域を覆う円筒状のスクリーン網と、該スクリーン網の内面との間に狭いスクリーニングゾーンを形成しつつ回転するローターと、該ローターの中心部に取り付けられ所定の動力源からの回転力を伝達するシャフトとを具え、該スクリーンハウジング内の一端面と前記ローターの一端面との間には前記原料入口に連通する原料入口側空間が形成されると共に、前記スクリーンハウジング内の他端面と前記ローターの他端面との間には前記異物出口に連通する異物出口側空間が形成され、かつ前記原料入口側空間と異物出口側空間との間に位置しスクリーン網で覆われた前記中央領域に前記原料出口が設けられたスクリーンであって、前記シャフトは異物出口側空間に配置され、前記異物出口側空間の前記ローターの端面または該ローターの端面に対向するスクリーンハウジングの端面に、鋭利な角を持つ突起が形成され、古紙結束用の化学繊維系の異物を切断可能であることを特徴とするものである。
この発明は、前記ローターの端面または前記スクリーンハウジングの端面に、鋭利な角を持つ突起が形成されているので、シャフトに起因する異物の結束を効果的に防止することができる。
また、この発明においては、前記シャフトによるローターの支持構造として、ローターの一方の端面側にのみシャフトが設けられ、他方の端面にはシャフトが設けられていない所謂片持ち構造にてローターを支持する場合と、ローターの両端面にシャフトが設けられた両持ち構造にてローターを支持する場合の２種類の構造が考えられるが、前記シャフトが少なくとも異物出口側空間に配置されている。
また、この発明においては、前記出口側空間に異物が集まって来るため、この空間に面する端面に突起を設けて効果的に異物を切断しようとするものである。
【０００８】
本願の第２の発明は、前記第１の発明における前記突起が、前記ローターの端面と、該突起の設けられたローターの端面に対向するハウジングの端面とに設けられていることを特徴とするスクリーンである。
【０００９】
本願の第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記ローターの端面または前記スクリーンハウジングの端面に設けられた前記突起は、前記端面からの最大突出量が５〜１００ｍｍであることを特徴とするスクリーンである。
【００１６】
従って、上記構成を有する本願の発明によれば、スクリーン内のシャフトなどに結束し易い場合にも、ローターの端面とスクリーンハウジングの端面との間に形成された空間内に取り付けた突起により異物を切断することができるため、スクリーン内で異物が結束したり、大きな塊が形成されたりすることを防止でき、スクリーンは勿論、配管やポンプの詰まりも解消でき、長期間安定して運転を行うことができる。従って、本発明は、長い繊維系の異物を多く含む溶解古紙などから異物を除去する場合において、特に大きな効果を発揮するものである。
【００１７】
また、突起をローターの端面だけでなく、突起が設けられたローターの端面に対向するスクリーンハウジングの端面にも突起を設けることにより、異物がローターの回転速度に近い速度で回転するときにも、高い異物切断効果を得ることができ、スクリーン本体、配管、及びポンプの詰まりなどの防止効果を一層向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態におけるスクリーンは、円筒状の内面形状をなすスクリーンハウジングと、このスクリーンハウジングの内面に固定されると共に前記内面の中央領域を覆う円筒状のスクリーン網と、略円筒状のローターと、このローターの中心部に取り付けられ所定の動力源からの回転力を伝達するシャフトなどを具えており、前記スクリーンハウジング内の一端面と前記ローターの一端面との間には、原料入口に連通する原料入口空間が形成されると共に、前記スクリーンハウジング内の他端面と前記ローターの他端面との間には異物出口に連通する異物出口側空間が形成され、かつ、前記原料入口側空間と異物出口側空間との間に位置しスクリーン網が配置された中央領域には原料出口が形成されており、さらに、両空間の少なくとも異物出口側空間には異物を切断するための突起が形成されたものとなっている。
【００１９】
本発明の実施形態として、前記ローターは、シャフトがローターの一方の端面側のみに設けられてローターの荷重を、スクリーンハウジングの片側の端面のみで受ける片持ち構造であっても良いし、シャフトがローターの両端面側に突き出してローターの荷重をハウジングの両側の端面によって支持する両持ち構造であっても良い。但し、ローターの両端にシャフトが設けられていると、後述のような異物の巻き付きが両側に発生し易くなることも予想され、この点を重視すれば、片側に設ける構造が好ましいと言える。
【００２０】
また前述のように、原料入口と異物出口は、円筒状の内面形状をなすスクリーンハウジング（スクリーン本体）の一方の端部と他方の端部とに設けられており、ローターが片持ち構造によって支持されている場合には、シャフトが取り付けられている側の空間に異物出口が形成された構造とする。
【００２１】
上記のように、本発明に係るスクリーンは、種々の形態を採ることが可能であるが、ここで、図１により本発明の一つの実施形態を示す。
ここに示すスクリーン２０は、ローター２１の一方の端面２１ｂ側のみにシャフト２９が設けられており、この一方の端面２１ｂ側には、異物出口２８が連通する異物出口側空間Ｓ２が形成され、他方の端面２１ａ側には、原料入口２５が連通する原料入口側空間Ｓ１が形成されている。
本スクリーン２０の原料入口２５より供給された原料は、回転する略円筒状のローター２１とその外側に配置された円筒形状をなすスクリーン網２６との間に形成されるスクリーニングゾーン３０に入り、ここで異物が選別される。ローター２１の回転によりスクリーン網２６を通過した微細な良質原料は原料出口２７より取り出されるが、スクリーン網２６を通過できない異物は良質原料から分離され、回転しながらローター２１の端面２１ｂ部に達し、異物出口側空間Ｓ２に流入する。
【００２２】
そして、異物出口側空間Ｓ２内に流体と共に流入した異物は慣性力により空間Ｓ２内でしばらく回転を続けるが、この回転による遠心力はローター２１の端面２１ｂ側が大きく、その端面２１ｂに対向したスクリーンハウジング２３の端面２３ｂ側が小さい。従って、ローターの一端面２１ｂの近傍では、シャフト２９及びローター２１に伴って流体が流動する。そして、仮に、スクリーンハウジング２３内に本実施形態のような突起２２，２４が設けられていないとすると、図３に示すようにシャフト２９の周囲に沿って環状の異物塊Ｆが形成されて行く。この円環状の異物塊Ｆは、その１ヶ所を切断してみると内部が縄を綯う様に捻転した状態となっている。つまり、この異物塊Ｆは、その空間内に多く含まれる長い繊維状の異物が互いに捻れて結束することにより、大きなリング状の塊となって行くものと思われる。
【００２３】
しかしながら、本発明のスクリーンでは異物が捻れて結束する前にローター端部に設けられた鋭利な角を持つ回転側突起２２及び固定側突起２４によって破砕、破断されるため、大きな塊に成長しない。この突起２２，２４の破砕、破断作用は異物との相対運動速度が大きい程その効果も大きい。つまりローター２１の回転速度と異物の回転速度の差が大きいときは、回転側突起２２が異物に作用し、また、異物の回転がロータの回転速度に近いときには、固定側突起２４が作用する。このようにして、異物出口側空間Ｓ２内では異物の結束、塊を形成することはなくなり、異物は異物出口２８よりスムーズに機外へ排出される。このため、本実施形態におけるスクリーン２０は、長期間の連続運転を支障なく行うことができる。
【００２４】
ところで、前述のような異物の結束や塊の形成過程を考慮すれば、異物を切断する突起をローターに設ける場合は、シャフトが設けられた側の端面に設けることが効果的であると思われる。また、異物は前記異物出口が連通している前記スクリーンハウジングの端面側の空間（異物出口側空間）に集まって来るので、異物出口側空間内に位置するローター端面に突起を設けることも効果的である。また、前記突起を上記ローターの原料入口側空間、あるいはシャフトが設けられていない側の空間に設けても良く、さらには、ローターの両端面あるいはスクリーンハウジング内の両端面に設けても構わない。この外、突起をスクリーンハウジングの異物出口側空間及び／または原料入口側空間の周面に設けたり、シャフトの外周面に設けたりすることも可能である。
【００２５】
また、配置する突起の数、角度などは任意で良いが、ローターは回転するので、ローターに取り付ける突起は重量バランスを考慮することも重要である。突起は複数個配置してもよく、例えば、ローターの軸(シャフト中心)を中心とする同心円上に数個づつ、複数の円上に配置する方法などを採用することができる。また、突起の寸法形状はローターの回転の抵抗とならず、しかも異物が切断し易いように、半径方向には薄くし１０ミリ程度で良いが、円周方向の寸法は、突起の軸方向の突出量に応じて、ローターからの突起の脱落を防止し得るような強度を維持できる寸法があれば良い。軸方向への突起の突出量は、空間の大きさにもよるが目安としては、５〜１００ｍｍ程度が好ましく、２０〜５０ｍｍ程度が更に好ましい。突起の突出量が小さ過ぎると異物の切断効果が低下し、逆に突出量が大き過ぎるとローター回転の抵抗が大きくなり、好ましくない。また、突起は激しく異物に接触するため摩耗防止のため回転先端側にステライト盛りなどの硬化肉盛りを実施したり、硬化処理を施すことも有効である。
【００２６】
また、本発明のスクリーンにおいては、上述したように回転による遠心力が、ローターの端面側が大きく、その端面に対向するスクリーンハウジングの端面側が小さいので、前述のように突起をローターの端面側に取り付けることは特に重要であるが、スクリーンハウジングの端面側にも設けると効果がさらに大きくなる。また、スクリーンハウジングの端面に前記突起を設ける場合、その突起はスクリーンハウジングのいずれの端面に設けても良いが、前記突起を設けたローター端面と対向する端面に設けると、同一空間内で、広い範囲の異物回転速度に対応して異物を切断することができるので好ましい。勿論、スクリーンハウジングの両端面に突起を設けても良い。
【００２７】
また、スクリーンハウジング側に設けられる固定側の突起は、重量バランスの問題がないので取付の配置、角度、寸法、形状などの制約は少なく、また、異物切断効果もローター側の突起より比較的劣るので、異物が接触しやすい部位に回転側と同等か幾分小さく、数もローターなどの回転側に設けた突起と同等か少な目で良いと思われるが、特に限定されるものではない。逆に、重量バランスの制約のない固定側に突起を多く配置することも異物切断効果を高める上での有効な手段の一つとも言える。
【００２８】
また、本発明のスクリーンは、液体中に分散された繊維原料から異物を除去する場合に適用することができるが、長繊維の異物を除去する場合に効果が大きく、特に古紙を液体に溶かした原料から異物を除去するいわゆる粗選スクリーン４（図２参照）に適用すると効果が大きい。これは、従来技術の項で説明したように、古紙は収集時に結束用として化学繊維系のテープなどを用いるので、このような長繊維の異物が混入し易いからである。
【００２９】
【実施例】
次に上述の図１に示す実施形態に従って、本発明を実施した結果を説明する。
【００３０】
図１に示すスクリーンは、円筒状のスクリーンハウジング２３の中心軸線が水平方向に沿って配置されたいわゆる横型スクリーンとなっている。このスクリーンハウジング２３には、円筒内面の中央領域を覆って円筒形状のスクリーン網２６が取り付けられ、スクリーン網２６との間に狭いスクリーニングゾーン３０を形成するローター２１が配置され、このローター２１の端面２１ｂには動力源(電動機等)からの回転力を伝達するシャフト２９が取り付けられている。ローター２１は略円筒状をなし、円筒面に切り欠き部が設けられており、これにより原料を移動させることができるようになっている。また、このスクリーンのスクリーン網２６の内径寸法は１２２０ｍｍ、スクリーン網２６のスリット幅は０．２５ｍｍ、ローターの回転数は３７６ｒｐｍ、モータ出力は２５０ｋｗとした。
【００３１】
スクリーンハウジング２３内の両端部にはスクリーン網２６及びローター２１の存在しない空間Ｓ１，Ｓ２が形成されており、この空間のうち、シャフト２９が配置されていない側の空間Ｓ１に連通するように原料入口２５が形成され、シャフト２９が設けられている空間Ｓ２に連通するように異物出口２８が形成され、さらに前記スクリーン網２６が配置されている前記スクリーンハウジング２３の中央領域に原料出口２７が設けられている。
【００３２】
回転するローター２１においてシャフト２９が設けられている側の端面２１ｂには、空間の大きさに合わせて回転側突起２２を突設した。本実施例の場合、図面には明確に示していないが、ローター２１側にはシャフト２９を中心とする２つの同心円のそれぞれに複数個（それぞれ３個）の突起２２を配置した。また、各突起２２のローター２１の端面２１ｂからの突出量は３０ｍｍ、半径方向の厚さは１２ｍｍとした。また、突起２２を設けたローター２１の端面２１ｂと対向するスクリーンハウジング２３の端面２３ｂには、ローター２１に設けた突起２２より大きい突起(端面からの突出量が７０ｍｍ、半径方向の厚さが１２ｍｍ、切断刃として作用する側を鋭角に加工）を１個設けた。
【００３３】
上記構成を有する本実施例のスクリーン２０を、処理量が略４４０ｔ／日である古紙再生工程において、古紙をパルパーで溶かし分散させた液状原料から異物を除去するいわゆる粗選スクリーンとして用い、その性能試験を行った。その結果、ローターと本体端面に突起を設けていない従来のスクリーンに比して優れた試験結果が得られた。
【００３４】
すなわち、従来のスクリーンでは、２ケ月に１回定期的にスクリーン内の掃除を実施していても、４回／年の頻度で、異物出口配管部分が突発的に詰まり、スクリーンが運転不能な状態になっていた。
【００３５】
これに対し、本実施例のスクリーン２０によれば、６ケ月間の連続運転(２ケ月に１回約１日停止するのみで他は連続運転の状態)によっても、従来発生していた突発的な詰まりは１度も発生しなかった。さらに、従来のスクリーンにおいては、２ケ月に１回の定期点検時にハウジング内を開放すると、ローターのシャフト側端面に図３に示すような大量の長繊維の異物塊Ｆが付着していたが、本発明のスクリーンは２ケ月に１回の定期点検時にハウジング２３内を開放点検してもスクリーン２０内に異物の付着は全く見られなくなり、内部掃除も必要なくなった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、液体中に分散された繊維原料から異物を除去するスクリーンにおいて、異物として長繊維が含まれており、スクリーン内で結束し易い場合にも、ローターの端面とスクリーンハウジングの端面との間に形成された空間内に取り付けた突起により異物を切断することができるため、スクリーン内で異物が結束したり、大きな塊が形成されたりすることを防止でき、スクリーンは勿論、配管やポンプの詰まりも解消でき、長期間安定して運転を行うことができる。従って、本発明は、長い繊維系の異物を多く含む溶解古紙などから異物を除去する場合において、特に大きな効果を発揮するものである。
【００３７】
また、前記突起は、ローターの端面に設けることが最も効果的であるが、ローターの端面だけでなく、突起が設けられたローターの端面に対向するスクリーンハウジングの端面にも突起を設けることにより、異物がローターの回転速度に近い速度で回転するときにも、高い異物切断効果を得ることができ、スクリーン本体、配管、及びポンプの詰まりなどの防止効果を一層向上させることができる。
【００３８】
このように、本発明においては、異物の塊が発生することによる詰りを解消できるため、従来に比べ、プラントの運転効率を大幅に改善することができる。すなわち、異物の詰まりによる突発的停止が発生すると、スクリーン１台の停止に留まらずプラント全体の機能が停止することになり、減産による損失、エネルギーロス、原料ロス、及び労働力ロスなど、突発停止に関連して発生する損失は一般的に想像される以上に大きなものであったが、本願発明は、従来発生していたこれらの損失を複雑な構成を伴わずに解消することができ、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるスクリーンの部分断面斜視図である。
【図２】古紙再生工程のフローを示す図である。
【図３】従来のスクリーンにおける異物発生状態を示す図である。
【符号の説明】
２１  ローター
２１ａ，２１ｂ  ローターの端面
２２  回転側突起
２３  スクリーンハウジング
２３ａ，２３ｂ  スクリーンハウジングの端面
２４  固定側突起
２５  原料入口
２６  スクリーン網
２７  原料出口
２８  異物出口
２９  シャフト
３０  スクリーニングゾーン
Ｓ１  原料入口側空間
Ｓ２  異物出口側空間
【図１】
0003791410.tif 000002
【図２】
0003791410.tif 000003
【図３】
0003791410.tif 000004