JP2003155679A - 紙料精選装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紙料攪拌精選装置に関し、スクリーンシリン
ダの目詰まりを防止して低動力で大量の紙料を精選処理
できるようにする。 【解決手段】 スクリーンシリンダ１ａの攪拌室側の周
面に複数の円錐孔５１を設けるとともに、濾過用孔５０
を円錐孔５１の中心から翼の旋回方向上流側にずらして
穿設する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、紙料原料中の良質
繊維と異物とを分離する紙料精選装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】抄紙機の上流側には、紙料精選装置（紙
料精選スクリーン）がそなえられている。紙料精選装置
は、スクリーンシリンダを用いて紙料原料（濃度０．２
〜５％の紙料溶液）中の良質繊維と異物とを精選分離す
る装置であり、スクリーンシリンダを１個そなえたもの
或いは２個そなえたものが一般的である。まず、スクリ
ーンシリンダを１個そなえた紙料精選装置の構成につい
て図６，図７を用いて説明する。図６は従来の紙料精選
装置の構成を示す平面図、図７は図６のＤ方向矢視側面
図であり、それぞれ一部断面を示している。 【０００３】紙料溶液はポンプによって紙料精選装置に
送給されるようになっており、図６，図７に示すよう
に、筒状の容器１７の入口２から接線方向に流入して内
側ケーシング３と容器１７の内壁とで形成される環状の
流路４に進むようになっている。紙料溶液がこの流路４
を循環している際に砂等の重量異物は入口２と反対の接
線方向に設けられたトラップ５から系外に排出され、他
の紙料は流路４から内側ケーシング３の内側に流入する
ようになっている。なお、装置を圧力下で運転できるよ
うに容器１７の上面には蓋１９が設けられている。 【０００４】内側ケーシング３の内側には円筒状のスク
リーンシリンダ１が配設されている。スクリーンシリン
ダ１の上部は内側ケーシング３に固設されており、内側
ケーシング３の内側はこのスクリーンシリンダ１により
撹拌室７と出口室１４とに区画されている。流路４から
流入した紙料は、まず、スクリーンシリンダ１の内側に
形成された環状の撹拌室７に流入するようになってい
る。 【０００５】スクリーンシリンダ１の周面には隙間０.
１５〜０.５ｍｍのスリットまたは直径０.２〜４.８ｍ
ｍの孔が多数設けられており、紙料は撹拌室７を流下す
る過程でこれらスリット又は孔において濾過選別される
ようになっている。つまり、スクリーンシリンダ１の周
面のスリット又は孔を通過できる良質繊維は出口室１４
を経由して出口部９から放出され、スクリーンシリンダ
１のスリット又は孔を通過出来ない大きさの異物は撹拌
室７をそのまま流下してリジェクト出口部１０から排出
される。 【０００６】また、攪拌室７内にはロータ６が配設され
ている。ロータ６は主軸１１の上部から吊り下げられて
おり、複数の翼２０を周方向に等間隔でそなえている。
翼２０はスクリーンシリンダ１の内周面から所定の隙間
（２.５〜８ｍｍ）を保って位置している。主軸１１は
軸受により回転自在に支持されており、下端部に固設さ
れた図示しないＶプーリを介して電動機１３により回転
駆動されるようになっている。そして、ロータ６が回転
し翼２０が攪拌室７内を旋回することにより、撹拌室７
内の紙料溶液が攪拌され、紙料中の異物が分離されると
ともに繊維塊がほぐされてスクリーンシリンダ１の目詰
まりが防止されるようになっている。 【０００７】この翼２０によるスクリーンシリンダ１の
目詰まり防止作用を図示したものが図８である。図８
（ａ）に示すように、翼２０はスクリーンシリンダ１の
表面に沿って一定の隙間を保ちながら高速（毎秒１０〜
３０ｍ）で旋回している。このとき、図８（ｂ）に示す
ように、翼２０の後半部分は負圧となり、この負圧によ
る吸引力により溶液が攪拌室７側に逆流してスクリーン
シリンダ１の表面の孔１００を閉塞している繊維塊や異
物が取り除かれる。翼２０が通過した後は再び攪拌室７
から出口室１４側に紙料溶液が流れ、スクリーンシリン
ダ１の孔１００には繊維塊や異物が詰まっていくが、こ
の新たに詰まった繊維塊等は次の翼２０の通過にともな
う負圧により取り除かれる。従来の紙料精選装置では、
上記作用の繰り返しによってスクリーンシリンダ１の目
詰まりを防止している。 【０００８】ここで、図９はスクリーンシリンダ１の孔
１００の形状を示す断面図である。孔１００は円形（丸
孔）であり、孔１００の入口部分（攪拌室７側）には同
心状に皿面形の面取り１０１が施されている。翼２０が
スクリーンシリンダ１の表面を通過したときには、図中
に矢印Ｓで示すように孔１００の入口部分で剥離渦が発
生し、この剥離渦Ｓにより孔１００の詰まりが抑制され
るようになっている。 【０００９】さらに、図１０，図１１に示すような断面
形状のスクリーンプレート１もある。図１０に示す場合
では、スクリーンプレート１の軸方向に台形溝１１１を
掘り、その底部に複数個の孔１１０を穿設している。図
１１に示す場合では、スクリーンプレート１の周面に軸
方向に伸びる波形を形成し、その波形の傾斜部分１２１
に複数個の孔１２０を穿設している。図１０，図１１の
何れの断面形状においても翼２０による旋回流が孔の入
口部分で剥離渦Ｓを発生させ、これにより孔の詰まりを
防止するようになっている。 【００１０】次に、スクリーンシリンダを内外２重にそ
なえた紙料精選装置の構成について図１２，図１３を用
いて説明する。図１２はスクリーンシリンダを内外２重
にそなえた従来の紙料精選装置の構成を示す断面図、図
１３は図１２のＥ−Ｅ断面図である。なお、前述したス
クリーンシリンダを１つそなえた従来の紙料精選装置と
同一の部位については同一の符号を用いるものとする。 【００１１】図１２，図１３に示すように、筒状の容器
１７の入口２から接線方向に流入した紙料溶液は環状の
流路４を循環するようになっている。紙料溶液がこの流
路４を循環している際に砂等の重量異物は流路４の接線
方向に設けられたトラップ５から系外に排出され、他の
紙料は流路４から内側ケーシング３の内側に流入するよ
うになっている。 【００１２】内側ケーシング３の内側には円筒状のスク
リーンシリンダ１ａ，１ｂが配設されており、これらの
スクリーンシリンダ１ａ，１ｂにより撹拌室７と出口室
１４ａ，１４ｂとに区画されている。各スクリーンシリ
ンダ１ａ，１ｂには、前述のスクリーンシリンダ１と同
様に図９〜図１１に示すような濾過用の孔が形成されて
いる。流路４から流入した紙料は、まず、スクリーンシ
リンダ１ａ，１ｂ間に形成された環状の撹拌室７に流入
するようになっている。そして、撹拌室７を流下する過
程で一部の紙料は内側スクリーンシリンダ１ｂを通過し
て内側出口室１４ｂへ濾過選別され、他の紙料は外側ス
クリーンシリンダ１ａを通過して外側出口室１４ａへ濾
過選別されるようになっている。一方、スクリーンシリ
ンダ１ａ，１ｂを通過出来ない大きさの異物は撹拌室７
をそのまま流下してリジェクト出口部１０から排出され
るようになっている。 【００１３】また、攪拌室７内には外側スクリーンシリ
ンダ１ａに対向して複数の翼２０ａを配設し、内側スク
リーンシリンダ１ｂに対向して複数の翼２０ｂを配設し
ている。各翼２０ａ，２０ｂは主軸１１の上部から吊り
下げられたロータ６に固設されており、周方向に等間隔
で、かつスクリーンシリンダ１ａ，１ｂの表面と一定の
隙間（２.５〜８ｍｍ）を保って配設されている。主軸
１１は軸受により回転自在に支持されており、下端部に
固設されたＶプーリ１８を介して図示しない電動機によ
り回転駆動されるようになっている。そして、ロータ６
が回転し翼２０ａ，２０ｂが攪拌室７内を旋回すること
により、撹拌室７内の紙料溶液が攪拌され、紙料中の異
物が分離されるとともに繊維塊がほぐされてスクリーン
シリンダ１ａ，１ｂの目詰まりが防止されるようになっ
ている。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の紙料精選装置にはスクリーンシリンダの目詰まりに
より紙料の通過量が制限されてしまうという課題があっ
た。このスクリーンシリンダの目詰まりは従来のスクリ
ーンシリンダが有する孔の形状に起因している。つま
り、翼の回転にともなう旋回流により孔の入口部分で発
生する剥離渦（図９〜図１１参照）は、孔の目詰まりを
防止する効果があるが、この剥離渦の強さは孔の前流縁
（旋回流の上流側に位置する孔の縁部）の形状に影響さ
れる。また、紙料塊の引掛り難さと異物の除去の容易さ
は孔の後流縁（旋回流の下流側に位置する孔の縁部）の
形状に影響される。 【００１５】ところが、図９に示すような形状の場合、
剥離渦Ｓは皿面形面取り１０１により形成された孔１０
０の上流側の傾斜面で発生するが、この傾斜面は緩やか
なため発生する剥離渦Ｓは弱く、孔１００の前流縁１０
２や後流縁１０３まで剥離渦Ｓが届き難い。このため、
剥離渦Ｓによる目詰まり防止の効果は低かった。また、
孔１００と同心状に皿面形面取り１０１を形成する必要
から、皿面形面取り１０１を形成できるだけの余裕が必
要になり、単位面積あたりの孔数には制限がある。この
ため、孔数１００を増やして紙料の通過量を増やすこと
には限界があった。 【００１６】また、図１０に示すような形状の場合に
は、台形溝１１１の垂直部分が流れの上流側に位置する
ため発生する剥離渦Ｓは強くなる。ところが、孔１１０
の前流縁１１２は台形溝１１１の垂直部分に近い溝底部
に位置しているため、発生した剥離渦Ｓは前流縁１１２
に届き難く、目詰まり防止の効果が低かった。同様に後
流縁１１３も溝底部に位置しており傾斜部１１４から離
れているため、引っ掛かった紙料塊等の剥離も容易では
なかった。さらに、孔１１０は台形溝１１１の底部にし
か配置できないため、単位面積あたりの孔数にも制限が
あった。 【００１７】また、図１１に示すような形状の場合に
は、剥離渦Ｓはスクリーンシリンダ１の表面に形成され
た波形の頂点部分から発生するが、孔１２０の前流縁１
２２は波形の頂点から遠く、さらに前流縁１２２，後流
縁１２３は波形の傾斜部分１２１にあるので剥離渦Ｓが
届き難いため、剥離渦Ｓによる目詰まり防止の効果は低
かった。また、後流縁１２３は鋭角になるため引っ掛か
った紙料塊等の剥離も容易ではなかった。さらに、孔１
２０は波形の傾斜部分１２１にしか配置できないため、
単位面積あたりの孔数にも制限があった。 【００１８】以上のように、図９〜図１１に示す何れの
孔形状であっても剥離渦Ｓによる目詰まり防止の効果は
充分ではなく、目詰まりを防止するためには高速で翼２
０を旋回して剥離渦Ｓを強くする必要があった。しかし
ながら、翼２０を旋回させるのに要する動力は回転数の
２〜３乗に比例して大きくなり、消費動力当たりの通過
量は逆に減少してしまうことになった。 【００１９】本発明は、上記の課題に鑑み創案されたも
のであり、スクリーンシリンダの目詰まりを防止して低
動力で大量の紙料を精選処理できるようにした、紙料精
選装置を提供することを目的とする。 【００２０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の紙料精選装置は、複数の濾過用孔を有する
スクリーンシリンダと、該スクリーンシリンダの外側或
いは内側に形成された攪拌室内を該スクリーンシリンダ
に対し所定の微少隙間を保ちながら旋回する１又は複数
の翼とをそなえ、該スクリーンシリンダの該攪拌室側の
周面に複数の円錐孔を設けるとともに、該濾過用孔を該
円錐孔の中心から該翼の旋回方向上流側にずらして穿設
したことを特徴としている。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１，図２は本発明の一実施形態
としての紙料精選装置について示す図であり、図１は本
紙料精選装置にかかるスクリーンシリンダの構成を示す
平面図、図２は図１のＣ−Ｃ断面図である。なお、上述
した各実施形態と同一の部位については同一の符号を用
いて示すものとする。 【００２２】本紙料精選装置は、スクリーンシリンダの
構成、特に濾過用の孔の形状に特徴があり、他の構成は
前述した従来の紙料精選装置（図６，図７或いは図１
２，図１３参照）と同様である。したがって、ここでは
スクリーンシリンダの構成のみ重点的に説明し、他の構
成についての説明は省略するものとする。なお、ここで
は図１２，図１３に示す２重スクリーンシリンダの外側
スクリーンシリンダ１ａに本発明を適用した場合につい
て説明する。 【００２３】本紙料精選装置では、図１，図２に示すよ
うにスクリーンシリンダ１ａの表面に千鳥状に円錐孔５
１が穿設されている。そして、円錐孔５１の中心から旋
回流れの上流側（翼の進行方向後方）へオフセットして
濾過用孔（丸孔）５０が設けられている。孔５０の前流
縁（旋回流の上流側に位置する縁部）５２は円錐孔５１
の外周円の外側に位置し、後流縁（旋回流の下流側に位
置する縁部）５３は円錐孔５１の外周円の内側に位置し
ている。これにより、前流縁５２はスクリーンシリンダ
１ａ表面に対しほぼ直角に形成され、後流縁５３は鈍角
となって円錐孔５１の傾斜部５４と共に孔５１の入口部
分を構成している。孔５０は出口室側に向かって穿設さ
れて軸方壁５５を形成し、出口室側に向かって広がる拡
大通路５６と結合している。 【００２４】孔５０の前流縁５２はスクリーンシリンダ
１ａ表面に対しほぼ直角に形成されているので、紙料の
旋回流れが生じたときには孔５０の入口部分には強い剥
離渦Ｓが発生し、紙料が良く撹拌される。また、後流縁
５３は鈍角に形成されているので紙料塊や異物の引掛り
が防止され、さらに、前流縁５２による剥離渦Ｓが近い
ので異物が容易に除去され孔５０の目詰まりが防止され
る。したがって、比較的低速で翼を旋回しても目詰まり
を防止することができ、低動力で大量の紙料を精選処理
できるという利点がある。 【００２５】また、本紙料精選装置では、孔５０の中心
を円錐孔５１の中心から旋回流れの上流側へオフセット
することにより、剥離渦Ｓを発生させる前流縁５２と孔
入口部分とを共用し、傾斜部分５４の寸法を確保したの
で、千鳥配列時のピッチを小さくすることができ、単位
面積あたりの孔５０の数を多くして紙料の通過量を多く
することができるという利点もある。 【００２６】さらに、円錐孔５１は最低限の加工（例え
ばドリル等の機械加工，レーザ等の電子ビーム加工）で
所要の形状に形成することができるので、強度上有利と
なり、薄い平板状原材料をスクリーンプレート１ａに用
いることができるという利点もある。また、本紙料精選
装置のスクリーンシリンダにかかる上記の特徴点は、円
錐孔５１を設ける以外の他の加工方法を用いることでも
実現できるが、円錐孔５１は簡単な加工で形成すること
ができることから、他の方法に比較して最も低コストで
上記の作用効果を得ることができる。 【００２７】以上、本発明の紙料精選装置の一実施形態
を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるも
のではない。例えば、スクリーンプレートの構成は、図
１，図２に示したものに限定されるものではなく、少な
くとも孔５０の前流縁５２がスクリーンシリンダ表面に
対しほぼ直角に形成され、後流縁５３が鈍角となって円
錐孔５１の傾斜部５４と共に孔の入口部分を構成してい
ればよい。したがって、図３に示すように円錐孔５１の
外周円が孔５０の前流縁５２と一致していてもよく、図
４に示すように円錐孔５１の外周円の径と孔５０の径と
を一致させ、且つ円錐孔５１の中心に孔５０の後流縁５
３を配置するようにしてもよい。さらに、図５に示すよ
うに円錐孔５１の外周円の中に孔５０を配置してもよ
い。ただし、この場合は前流縁５２が実質的にほぼ直角
になるように、孔５０の中心位置は旋回流れの上流側に
オフセットする。 【００２８】さらに、本紙料精選装置にかかるスクリー
ンシリンダの構成は、２重スクリーンシリンダの内側ス
クリーンシリンダに適用することも可能であるし、さら
には、図６，図７に示したように外側或いは内側に単独
にスクリーンシリンダを設けた装置にも適用可能であ
る。 【００２９】 【発明の効果】以上詳述したように本発明の紙料精選装
置によれば、スクリーンシリンダの攪拌室側の周面に複
数の円錐孔を設け、この円錐孔の中心から翼の旋回方向
上流側にずらして濾過用孔を穿設することにより、紙料
の旋回流れにより濾過用孔の入口部分には強い剥離渦が
発生して紙料が良く撹拌されるとともに、紙料塊や異物
の引掛りが防止され濾過用孔の目詰まりが防止される。
したがって、比較的低速で翼を旋回しても目詰まりを防
止することができ、低動力で大量の紙料を精選処理でき
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態としての紙料精選装置にか
かるスクリーンシリンダの構成を示す平面図である。 【図２】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。 【図３】本発明の一実施形態としての紙料精選装置にか
かる円錐孔と丸孔との位置関係の変形例を示す図であ
る。 【図４】本発明の一実施形態としての紙料精選装置にか
かる円錐孔と丸孔との位置関係の変形例を示す図であ
る。 【図５】本発明の一実施形態としての紙料精選装置にか
かる円錐孔と丸孔との位置関係の変形例を示す図であ
る。 【図６】従来の紙料精選装置の構成を示す平面図であ
り、一部断面を示している。 【図７】図６のＤ方向矢視側面図であり、一部断面を示
している。 【図８】従来の紙料精選装置の作用効果を説明するため
の図であり、（ａ）はスクリーンシリンダと翼との位置
関係を示す図、（ｂ）は（ａ）の位置関係においてスク
リーンシリンダに作用する圧力の分布を示す図である。 【図９】従来の紙料精選装置にかかるスクリーンシリン
ダの孔の形状を示す断面図である。 【図１０】従来の紙料精選装置にかかるスクリーンシリ
ンダの孔の形状を示す断面図である。 【図１１】従来の紙料精選装置にかかるスクリーンシリ
ンダの孔の形状を示す断面図である。 【図１２】従来の紙料精選装置の他の構成を示す断面図
である。 【図１３】図１２のＥ−Ｅ矢視断面図である。 【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ スクリーンシリンダ ３ 内側ケーシング ４ 流路 ６ ロータ ７，７ａ，７ｂ 攪拌室 １４，１４ａ，１４ｂ 出口室 １５ 連通管（内側出口管） １６ 排出管（外側出口管） １７ 外側ケーシング ２０，２０ａ，２０ｂ 翼 ５０ 孔 ５１ 円錐孔 ５２ 前流縁 ５３ 後流縁 ５４ 傾斜部 １００，１１０，１２０ 孔 １０１ 皿面状面取り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の濾過用孔を有するスクリーンシリ
   ンダと、 該スクリーンシリンダの外側或いは内側に形成された攪
   拌室内を該スクリーンシリンダに対し所定の微少隙間を
   保ちながら旋回する１又は複数の翼とをそなえ、 該スクリーンシリンダの該攪拌室側の周面に複数の円錐
   孔を設けるとともに、該濾過用孔を該円錐孔の中心から
   該翼の旋回方向上流側にずらして穿設したことを特徴と
   する、紙料精選装置。