三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

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特集論文

省エネ型抄紙機プレスロール
Energy-saving press roll
飯 島 秀 昌＊1

Hidemasa Iijima

谷 本 光 史＊3

Koshi Tanimoto

信 本 俊 行＊1

鈴 木 節 夫＊2

＊4野 上 英 雄＊5

Toshiyuki Nobumoto

藤 井 基 之Motoyuki Fujii

Setsuo Suzuki

Hideo Nogami

CO2 の排出をはじめとした環境問題は日増しに深刻となってきており，自治体，産業界をあげての対応がなされている．このたび，省動力化に効果的である新しいプレスロールを開発したので報告する．これは，ロール内部の潤滑油を効率的に回収・排出することにより，攪拌動力を大幅に低減させたものである．また，排油温度の低下にも効果的であることが実証されている．本ロールは，現時点７台の納入実績がある．

1．はじめにCO2 の排出に伴う地球温暖化といった全世界的環境問題は日増しに深刻となってきており，自治体，産業界をあげての対応がなされている．さらに，最近の原油の高騰といった情勢が追い討ちをかけ，製紙業界においても省動力化をはじめとした各種取り組みが積極的になされている．
一方，近年の抄紙機の高速化のニーズは省動力化とMHシュープレス
Cロールはトレードオフとなる場合が多く，より高速になるほマルチ型
ハイブリッドシュー

どこの省動力化の効果は顕著となることから，当社においても，かかるニーズに対していち早く対応を進めてきた．
今回，抄紙工程の中でも動力寄与の占める割合が高いとされているプレスパートにおいて，動力削減に効果のあるプレスロールを開発するに至ったので紹介する．

センタシャフト2．三菱抄紙機プレスの構造
図１に三菱抄紙機プレスロールの構造を示す．ここ図１

では代表例として MH シュープレス C ロールの場合

三菱抄紙機プレスの構造

シューモジュールとプレス C ロールの構成を示す．

を示す．シューモジュールからの約 1 000 kN/m という巨大な荷重に対抗するため，プレス C ロールにはに理想的な潤滑油膜を形成してシューモジュールからセンタシャフト上部にシューが多数配置されており，の荷重に対抗する 1 ．そのためにはシューの入側に潤内部を循環する油により適切な油膜を介して反力を受沢な油を供給する必要がある．

( )このとき，排油パンのない場合はシュー入側においける構造となっている．
図２に省動力化のコンセプトを示す．プレス C ローて余剰となった油が掻き落とされ，ロール内部を循環ルでは，マルチ型ハイブリッドシューとセル内面の間するときに各所に衝突する際に攪拌動力が発生する傾＊1＊4＊2＊5

紙・印刷機械事業部製紙機械部製紙機械設計課主席
紙・印刷機械事業部製紙機械部次長＊3
技術本部広島研究所機械・交通システム研究室 工博

技術本部広島研究所紙・フィルム機械研究室主席
技術本部広島研究所紙・フィルム機械研究室

三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

余剰油マルチ型ハイブリットシュー

排油パン（a）排油パンのない場合

図２

3（b）排油パンのある場合

省動力化のコンセプト

排油パンの採用による攪拌動力削減の概念図．シューに衝突した余剰油を即座に回収する．

向にあり，特に，最近の高速マシンにおいては無視で1.05きなくなってきている．
一方，今回新たに開発した排油パン方式ではシュー

1.00

動力比（P/P0）

入側には十分な油を供給しつつ，余剰となった油のみを即時に回収することにより攪拌動力を大幅に削減するものであり，この攪拌動力の低減は省動力化のポイントとなる．
割も担っているが，動力が低減されるということは潤

0.85

滑油の温度上昇の削減，すなわち排油温度低下にも大いに寄与する．これにより，さらなる潤滑油膜の確保，被覆ゴムの保護及び潤滑油の劣化防止という効果も期

速度 V（a）動力削減の実績
排油パン適用前のデータ

排油温度待できる．

当社では，現時点までにかかる排油パン方式を後述

7〜9 ％削減0.90

また，循環する潤滑油はロール自体の冷却という役

3．効 果 の 実 績0.95

排油パン適用後のデータ

5〜6℃の低下のほかのタイプを含めて７台に納入済みであり，各々（b）排油温度低下の実績その効果を検証している．本章では，某社に納入した実機の実績について報告する．

図3

図３に某社における動力削減及び排油温度低下の実績を示す．なお，本結果は削減効果の一例であり，か排油パン適用の効果実績

動力削減と排油温度低下の実績（某社の例）．動力はある速度における排油パン適用前のプレス全体の動力で正規化している．

かる効果は条件やマシン構成によって異なることに注（a）においてはある速度におけ意されたい．また，同図
る排油パン適用前の動力で正規化して表示している．
これより，動力削減効果はプレス全体の動力として
▲

▲

▲

▲

4．排油構造の適正化
排油パンの構造を決定するに際し，当社では小型モ７〜 ９％，また排油温度の低下の効果は ５〜 ６℃

デル試験機を作製し，ロール内部の作動流体の挙動をであることが分かる．

可視化して把握した．図４にモデル試験機の外観，及動力削減については，本効果を当社の標準的なプレスタイプ，サイズ及び速度のマシンに換算すると，年間約 800 万円の削減が見込まれる．
また，排油温度が５℃程度低下させることができると，マシンの増速を図る際のボトルネック解消に大いに有効となる．

び作動流体の挙動を示す．
これより，排油パンのない場合は，シューに衝突した余剰の作動流体はそのまま向きを変えて各所に衝突しながら落下し，再び回転内壁に持ち上げられてシューに衝突するという挙動を繰り返す．
一方，排油パンを設置した場合はその大半が即座に

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センタシャフトを模擬

透明シェル示すもので構成される．
（1）シュー摩擦動力（2）ロール内部攪拌動力（3）その他
これら動力及びその削減効果の推定は，当社の理論予測手法を適用して実施している．そして，それらすべてについて熱バランスを考慮した動力，排油温度予測システムを構築し，解析を実施した．
図５に，シュープレス C ロールの動力の解析結果を示す．なお，同図中のその他の項にはポンプ動力等を含んでいる．これより，排油パン適用前は攪拌
（a）モデル試験機外観

動力もシュー摩擦動力と並んで大きな部分を占めている．

余剰油が各所に衝突している

それに対し，排油パン適用後は攪拌動力のかなりの部分を取り除くことができており，省動力化に寄与していることが分かる．
また，本シミュレーション結果より，ほぼ予想通りの削減が達成されていることが明らかとなった．
排油パン適用前：その他：攪拌
：シュー摩擦動力（P）（b）作動流体の挙動（排油パンなし）【排油パン方式】
シューに衝突した余剰の作動流体を即座にパンの中に回収している

図５（c）作動流体の挙動（排油パンあり）

図４

小型モデル試験機

透明のシェルで構成される試験機を高速回転させることにより，内部作動流体の挙動を可視化した．

排油パン適用後攪拌動力

動力の内訳及び排油パンの効果の推定

排油パンの適用により，攪拌動力が大幅に削減されている．なお， その他 の項目はポンプ動力等を含んでいる．

6．その他のタイプへの展開
前章ではいわゆるセンターロールタイプのプレス
C ロールについて説明したが，それ以外のセルフローディングタイプへの排油パンの適用，あるいは動圧排油パンによって回収されるため，シュー入側で作動シュータイプの省動力化など各種対応を実施してい流体が暴れる状況は観察されない．このことが，攪拌る．本章では，このうち，セルフローディングタイプ動力の削減に大きく寄与しているものと考える．

への適用例について紹介する．

5．効果の分析

図６にセルフローディングタイプの場合の排油パン設置状況概念図を示す．セルフローディングタイ

前章で説明した各種効果は，数値計算により概略説

プの場合，ロール内部の空間が限られていること及び明することができる．本章ではその予測及び分析結果

シューの移動距離が大きいことから，センターロールについて説明する．

タイプの排油パンをそのまま適用することはできな

プレス C ロール内部で発生する動力は主に下記にい．当社では，前記モデル機による可視化試験などを三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

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単位幅当たりプレス消費動力削減量（kW/m）

余剰油1210864201 200（b）排油パンのない場合排14001 6001 800

リール抄速（m/min）

排油パン

図７

セルフローディングタイプの効果推定

某社実績から，各速度における動力削減効果をカーブフィッティングした結果．

介した某社をはじめとして，その効果が検証されている．
本報で説明したプレスパートのセンターロールタイ
プ，セルフローディングタイプのほか，カレンダー用のシューに対しても一部の制約条件はあるものの適用（b）排油パンのある場合

図６

セルフローディングタイプへの展開

空間の少ないセルフローディングタイ
プに対しても薄型排油パンを適用している．

可能であり，各種バリエーションを取りそろえており，お客様のニーズにこたえるべく，引き続きさらなる省動力化を検討していく所存である．
なお，本文中にも示したが，排油パンの構造，動力低減及び排油温度低下の効果などは各マシンの構成，通じてこのような限られた条件においても効果が十分速度，運転条件などにより異なるので，詳細は当社営得られる排油パン構造と配置を確立し，某社へ納入済業へ問い合わせ下さい．

みである．図７にその結果を示す．これは，某社における動力実績から５章で説明した予測システムにより動力削減の効果を推定し，ワイヤ幅で正規化して示したものである．これより，センタタイプと同様に動力削減の効果が認められた．

7．まと参 考 文 献（1）鈴木節夫ほか，静圧軸受技術を適用したマルチ
シ ュ ー 紙 厚 制 御 ロ ー ル， 三 菱 重 工 技 報 Vol.38
No.6（2001）p.296

め

省動力化に効果的である新しいプレスロールを開発した．これは，主としてマシンの高速化に伴って顕著となるロール内部の潤滑油の攪拌動力を低減させることを目的とし，内部の油の動きを抑制して効果的に排飯島秀昌

信本俊行

鈴木節夫

谷本光史

藤井基之

野上英雄

出することにより達成されたものである．また，それらの効果は数値シミュレーション及び試験により予測，分析しており，併せて排油温度の低下にも効果的であることが実証されている．
本ロールは，現時点７台納入済みであり，本報で紹