JP2005290597A - パルプ製品製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物を効率的に乾燥させて、所定の形状のパルプ製品を効率的に製造することができるようにする。
【解決手段】ハウジング１０と、ハウジング１０内において被処理物Ｗを搬送するコンベア２０と、パイプ状をなしコンベア２０によって搬送される被処理物Ｗに対して熱風を噴射する複数の熱風噴射ノズル４０とを有する。各熱風噴射ノズル４０は、コンベア２０に対応してコンベア２０の上側及び／又は下側に配設されたチャンバ３０に設けられ、各チャンバ３０のコンベア２０の側における断面の開口の面積に対する当該チャンバ３０に設けられたすべての熱風噴射ノズル４０の開口の面積の合計の割合である開口率が１．６〜３．２％であり、各熱風噴射ノズル４０から噴射される熱風の温度が１８０〜２５０℃であり、各熱風噴射ノズル４０から噴射される熱風の速度が２０〜４０ｍ／ｓである。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルプ製品製造装置に関するものである。

近年、合成樹脂による物品が廃棄される際の廃棄物の処理が問題となっている。すなわち、合成樹脂による包装容器や緩衝材等は、腐敗しない（又は腐敗しにくい）とともに、焼却されることによって有害物質が発生するおそれもあるため、使用された後における処理が問題となっている。
このため、パルプによる物品（パルプ製品）への代替が重要視されている。パルプ製品は、使用後に腐敗可能であるとともに、焼却されても有害物質が発生しないからである。また、パルプ製品は、再生パルプによっても製造され得るとともに、当該パルプ製品は再度パルプ製品に製造され得るからである。

そして、従来においては、パルプ製品は、次のような装置によって製造されている。
第１の従来のパルプ製品製造装置は、ハウジングを有し、ハウジングの内部には高温のほぼ静止状態の空気（雰囲気ともいわれる）が充填されている。
そして、そのハウジング内をコンベアによって被処理物（水分を有するパルプが成型されたもの）が搬送されつつ、その被処理物が高温の雰囲気によって乾燥され、パルプ製品が製造される。

第２の従来のパルプ製品製造装置は、ハウジングを有し、ハウジングの内部には、コンベアの幅方向に延びるスリット状の流出部がコンベアの進行方向に沿って複数配設されている。
そして、そのハウジング内をコンベアによって被処理物（水分を有するパルプが成型されたもの）が搬送されつつ、スリット状の流出部から噴射される熱風によってその被処理物が乾燥され、パルプ製品が製造される。

しかしながら、第１の従来のパルプ製品製造装置では、高温の雰囲気（ほぼ静止状態の空気であり、空気の流れがほとんどない）によって被処理物が乾燥されるものであるため、熱交換の効率が悪いとともに、湿気（水蒸気）の拡散の効率も悪い。このため、被処理物の乾燥の効率が悪く、被処理物が乾燥するまでに長時間を要する。

第２の従来のパルプ製品製造装置では、次のように、被処理物に対して十分に熱風が到達しない場合があり（被処理物に凹凸がある場合には特にそれがいえる）、それによって、第１の従来のパルプ製品製造装置と同様に、被処理物の乾燥の効率が悪い。

ここで、流出部から流出する熱風の到達距離は、その流出部の開口の最短寸法及び風速によって左右される。流出部の開口の最短寸法とは、例えば、矩形状（長方形状）の開口の場合は短辺が該当し、楕円形の開口の場合は短径が該当する。最短寸法が長いと熱風の到達距離が長くなり、風速が速いと熱風の到達距離が長くなる。逆に、最短寸法が短いと熱風の到達距離が短くなり、風速が速いと熱風の到達距離が短くなる。
第２の従来のパルプ製品製造装置のようにスリット状の流出部の場合は、その幅（コンベアの進行方向の長さ）が最短寸法となる。

そして、流出部から噴射される熱風の全風量（正確には、単位時間あたりの全風量）を所定のものに維持しつつ、風速も所定のものに維持する場合には、スリット状の流出部（正確にはその開口）の幅が短いものとならざるを得ず、熱風の到達距離が短くなるのである。また、熱風の全風量を所定のものに維持した状態で、そのスリット状の流出部の幅を長いものとすると、風速がその分遅くなり、熱風の到達距離は改善されないのである。

なお、熱風の風速を所定のものに維持した状態でスリット状の流出部の幅を長いものとすると、熱風の全風量を大きなものとせざるを得ず、そのパルプ製品製造装置は高出力のものとなり、コスト高となってしまう。
また、熱風の全風量及び熱風の風速とも所定のものに維持し、スリット状の流出部の幅を長いものにしようとすると、スリット状の流出部の数を少なくせざるを得ない。すなわち、コンテナの進行方向における各スリット状の流出部の間隔（ピッチ）が長いものとならざるを得ない。その場合は、コンテナの進行方向に沿って、被処理物が熱風の噴射を受けない部分が大半で（その部分においては第１の従来のパルプ製品製造装置と同様に雰囲気による乾燥となる）、局所的に熱風の噴射を受けることとなる。これでは、乾燥の効率は向上しない。

本発明は、被処理物（水分を有するパルプが成型されたもの）を効率的に乾燥させて、所定の形状のパルプ製品を効率的に製造することができるパルプ製品製造装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、水分を有するパルプが成型されたものである被処理物を乾燥させて所定の形状のパルプ製品を製造するパルプ製品製造装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内において前記被処理物を搬送するコンベアと、パイプ状をなし前記コンベアによって搬送される前記被処理物に対して熱風を噴射する複数の熱風噴射ノズルとを有する、パルプ製品製造装置である。

この発明のパルプ製品製造装置では、コンベアによって被処理物がハウジング内を搬送されつつ、パイプ状をなす複数の熱風噴射ノズルから被処理物に対して熱風が噴射されることによって、被処理物が乾燥され、所定の形状のパルプ製品が製造される。

その際、この発明のパルプ製品製造装置では、パイプ状をなす複数の熱風噴射ノズルから被処理物に対して熱風が噴射されることによって被処理物が乾燥されるものであるため、次の効果が得られる。
すなわち、コンベアにほぼ対応した開口部を有する流出部や複数のスリット状の流出部から熱風が噴射される場合と比較して、熱風が複数のパイプ状の熱風噴射ノズルに集中した状態でその熱風噴射ノズルから噴射されるため、その熱風の風速はその分大きなものとなる。また、各熱風噴射ノズルがパイプ状をしているため、スリット状をしている場合と比較して、その開口の最短寸法が長くなり得る。このため、熱風の到達距離は長いものとなる（熱風の到達距離は、流出部の開口の最短寸法及び風速によって左右される）。
こうして、この発明のパルプ製品製造装置では、被処理物に対して大きな風速の熱風が十分に到達し、被処理物が効率的に乾燥され、パルプ製品が効率的に製造され得る。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明のパルプ製品製造装置であって、前記各熱風噴射ノズルは、前記コンベアに対応して前記コンベアの上側及び／又は下側に配設されたチャンバに設けられ、前記各チャンバの前記コンベアの側における断面の開口の面積に対する当該チャンバに設けられたすべての前記熱風噴射ノズルの開口の面積の合計の割合である開口率が１．６〜３．２％であり、前記各熱風噴射ノズルから噴射される熱風の温度が１８０〜２５０℃であり、前記各熱風噴射ノズルから噴射される熱風の速度が２０〜４０ｍ／ｓである、パルプ製品製造装置である。

ここで、「前記各チャンバの前記コンベアの側における断面の開口」とは、「各チャンバのコンベアの側の部分を仮想的に切断した際に形成される断面の開口」のことをいう。

この発明のパルプ製品製造装置では、請求項１に係る発明のパルプ製品製造装置の作用及び効果に加えて、次の作用及び効果が得られる。すなわち、本発明者の実験の結果、この範囲において最も適切にパルプ製品が製造されることが判明したのである。

前述したように、熱風は、熱風噴射ノズルに集中した状態でその熱風噴射ノズルから噴射されるのであってその分その風速が大きくなるのであるが、この発明では、具体的に次のようになる。
各熱風噴射ノズルから噴射される熱風の風速は、当該チャンバ（そのうちのコンベアの側の部分）の断面の開口の面積に対する当該チャンバに設けられたすべての熱風噴射ノズル（その先端部）の開口の面積の合計の割合（開口率）の逆数が当該チャンバ（そのうちのコンベアの側の部分）における風速に対して乗じられたものとなる。すなわち、この発明ではその開口率が１．６〜３．２％であるため、熱風噴射ノズルから噴射される熱風の風速は、チャンバ（そのうちのコンベアの側の部分）における風速に対して１００／３．２〜１００／１．６が乗じられたものとなる。

また、開口率が上述の範囲内であると、適切な開口を有するノズルが十分な密度で存在するとともに、ノズルから噴射される熱風の風速が十分なものに維持され、被処理物が円滑に乾燥されるのである。
また、熱風の温度が上述の範囲であると、被処理物が変形することなく、効率的に乾燥されるのである。
また、熱風の風速が上述の範囲であると、装置全体がコンパクトに形成され低コストが図られるとともに、被処理物が効率的に乾燥されるのである。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、このパルプ製品製造装置は、ハウジング１０，コンベア２０，チャンバ３０（上側チャンバ３０ａ，下側チャンバ３０ｂ），ノズル４０（上側ノズル４０ａ，下側ノズル４０ｂ）等を有している。

ハウジング１０は、ほぼ閉じた空間を形成している。

図１に示すように、コンベア２０は、エンドレス状をなし、ハウジング１０の長さ方向に延びている。コンベア２０は、ハウジング１０の外部に位置する支持部１６（上流側支持部１６Ａ，下流側支持部１６Ｂ）によって、支持されている。コンベア２０は、ハウジング１０の幅方向に延びる多数のパイプがハウジング１０の長さ方向に連ねられて形成されており、コンベア２０を横断（貫通）して空気が流通可能である。エンドレス状のコンベア２０のうちの上側部分が往動部２１ａであり、下側部分が復動部２１ｂである。なお、図面中、コンベア２０，支持部１６等については模式的に簡略に示されている。

ハウジング１０の上流側の壁部（符号省略）には、往路用入口部１２Ａ及び復路用出口部１４Ａが形成されており、ハウジング１０の下流側の壁部には往路用出口部１２Ｂ及び復路用入口部１４Ｂが形成されている。
コンベア２０の往動部２１ａは、往路用入口部１２Ａを通ってハウジング１０の内部に流入し、往路用出口部１２Ｂを通ってハウジング１０の外部に流出する。復動部２１ｂは、復路用入口部１４Ｂを通ってハウジング１０の内部に流入し、復路用出口部１４Ａを通ってハウジング１０の外部に流出する。

こうして、図１及び図３に示すように、コンベア２０の往動部２１ａに被処理物Ｗが載置された状態でコンベア２０が循環することによって、コンベア２０（その往動部２１ａ）によって被処理物Ｗが移動される。すなわち、図１に示すように、被処理物Ｗは、往路用入口部１２Ａを通ってハウジング１０内に入り、ハウジング１０内を移動し、往路用出口部１２Ｂを通ってハウジング１０から出る。

図１及び図２に示すように、チャンバ３０（上側チャンバ３０ａ及び下側チャンバ３０ｂ）は、ハウジング１０内に配設されている。上側チャンバ３０ａ及び下側チャンバ３０ｂは、上下に対状をなし、ハウジング１０の長さ方向（被処理物Ｗの進行方向）に沿って複数組設けられている。

ハウジング１０には、各組のチャンバ３０に対応して、バーナ５０及びダクト６０が設けられている。ダクト６０の上流端の開口部６１及びバーナ５０（その吹き出し口の先端部）は、いずれも、ハウジング１０内における上側チャンバ３０ａよりも上方に位置している。
ダクト６０は、途中で２股に分岐し、その各下流端部は上側チャンバ３０ａ及び下側チャンバ３０ｂに接続されている。
ダクト６０の内部（例えば、開口部６１の近傍）には、ファン６２が設けられている。
このため、バーナ５０によって高温にされたエアが、ファン６２によって開口部６１を通ってダクト６０内に流入し、ダクト６０内を流れ、上側チャンバ３０ａ及び下側チャンバ３０ｂに流入する。

各上側チャンバ３０ａは、コンベア２０の往動部２１ａの上方に位置している。各下側チャンバ３０ｂは、コンベア２０の往動部２１ａの下方であってコンベア２０の復動部２１ｂの上方に位置している。
図１〜図４に示すように、各上側チャンバ３０ａは、ほぼ直方体状の容器状をしており、その下面には、多数のノズル４０（上側ノズル４０ａ）が設けられている。各上側ノズル４０ａは、円筒状のパイプ状をしており（テーパ状とされている形態を含む）、下方に（すなわち、コンベア２０の往動部２１ａに向かう方向に）延びている。
同様に、各下側チャンバ３０ｂは、ほぼ直方体状の容器状をしており、その上面には、多数のノズル４０（下側ノズル４０ｂ）が設けられている。各下側ノズル４０ｂも、円筒状のパイプ状をしており（テーパ状とされている形態を含む）、上方に（すなわち、コンベア２０の往動部２１ａに向かう方向に）延びている。
上側ノズル４０ａ及び下側ノズル４０ｂが、本発明の熱風噴射ノズルに該当する。

このため、図１及び図２に示すように、上側チャンバ３０ａ内の高温のエアは、上側ノズル４０ａから、下方に（すなわち、コンベア２０の往動部２１ａに向かって）噴射される。
同様に、下側チャンバ３０ｂ内の高温のエアは、下側ノズル４０ｂから上方に（すなわち、コンベア２０の往動部２１ａに向かって）噴射される。

ここで、このパルプ製品製造装置では、上側ノズル４０ａ及び下側ノズル４０ｂはほぼ円筒状のパイプ状をしており（このことは前述）、その直径（正確には、その先端部における開口の直径）は２０〜３０ｍｍである。
また、各上側チャンバ３０ａにおいて、上側チャンバ３０ａのうちの下側（コンベア２０の往動部２１ａの側）の部分における断面の面積に対して、その上側チャンバ３０ａに設けられたすべての上側ノズル４０ａ（その先端部）の開口の面積の合計が占める割合（開口率ということとする）が、１．６〜３．２％とされている。
同様に、各下側チャンバ３０ｂにおいても、下側チャンバ３０ｂのうちの上側（コンベア２０の往動部２１ａの側）の部分における断面の開口の面積に対して、その下側チャンバ３０ｂに設けられたすべての下側ノズル４０ｂ（その先端部）の開口の面積の合計が占める割合（開口率）が、１．６〜３．２％とされている。

また、各上側ノズル４０ａ，各下側ノズル４０ｂから噴射される熱風の温度は１８０〜２５０℃であり、その熱風の速度（風速）は２０〜４０ｍ／ｓである。そのようになるように、バーナ５０の出力，ファン６２の出力が設定されている。

また、被処理物Ｗが最も上流側の上側ノズル４０ａ及び下側ノズル４０ｂ（正確にいえば、最も上流側のチャンバ３０ａ，３０ｂのうちの最も上流側のノズル４０ａ，４０ｂ）に対応する位置から最も下流側の上側ノズル４０ａ及び下側ノズル４０ｂ（正確にいえば、最も下流側のチャンバ３０ａ，３０ｂのうちの最も下流側のノズル４０ａ，４０ｂ）に対応する位置まで移動する時間は、２分〜２分３０秒である。そのように、コンベア２０の搬送速度が設定されている。

次に、このパルプ製品製造装置の作用及び効果について説明する。
このパルプ製品製造装置によって製造（処理）される被処理物Ｗは、水分を有するパルプが所定の形状に成型されたものである。例えば、古紙等に液体が混入され溶融状態とされたものが、鶏卵パック（複数個の鶏卵を収容するパック）等の包装容器や緩衝材の形状に成型されたものである。

そして、図１及び図３に示すように、被処理物Ｗがコンベア２０によってハウジング１０内を搬送されつつ、各上側ノズル４０ａ及び各下側ノズル４０ｂから噴射される熱風を受けて乾燥され、パルプ製品が製造される。すなわち、例えば、鶏卵パック等の包装容器や緩衝材等が製造される。

このパルプ製品製造装置では、被処理物Ｗを乾燥させるものが高温の雰囲気（ほぼ静止した空気）ではなく、熱風（空気の流れ）であるため、熱効率が高いとともに、湿気（水蒸気）の拡散の効率が高く、効率良く被処理物Ｗが乾燥され、効率良くパルプ製品が製造される。

また、このパルプ製品製造装置では、熱風を噴射する流出部（ノズル４０）が円筒状のパイプ状をしているため、流出部がスリット状をしている場合と比較しても、効率良く被処理物Ｗが乾燥され、効率良くパルプ製品が製造される。
すなわち、前述したように、流出部から流出する熱風の到達距離は、その流出部の最短寸法及び風速によって左右される。
円筒状（開口が円形）の場合は、すべての形状のうち、その開口面積あたりの最短寸法（円形の場合は直径が該当する）は最大となる。また、風速は、全風量（単位時間あたりの全風量）を所定のものとした場合において、流出部（その開口）の合計の面積に反比例する。すなわち、流出部の開口が円形の場合は、最短寸法が同一のもののうちで流出部の合計の面積が最も小さくなり、風速は最大となる。そして、このパルプ製品製造装置では、円筒状のパイプ状のノズル４０（流出部）を有していることから、熱風の到達距離が十分なものとなり、被処理物Ｗを適切に乾燥させることができるのである。

また、このパルプ製品製造装置では、前述したように、熱風を噴射する流出部（ノズル４０）が直径が２０〜３０ｍｍのほぼ円筒状のパイプ状をしており、各チャンバ３０（３０ａ，３０ｂ）におけるの開口率が１．６〜３．２％であり、各ノズル４０（４０ａ，４０ｂ）から噴射される熱風の温度は１８０〜２５０℃であり、その熱風の速度（風速）が２０〜４０ｍ／ｓである。コンベア２０の搬送速度は、被処理物Ｗが最も上流側のノズル４０ａ，４０ｂに対応する位置から最も下流側のノズル４０ａ，４０ｂに対応する位置まで移動する時間が２分〜２分３０秒となるように設定されている。
本発明者の実験の結果、この数値範囲が最も適切であることが判明したのである。

すなわち、ノズル４０の直径が上述の範囲よりも小さいと、同一の効果を得るためにはノズル４０の数を多くする必要があり、その分、製造及び保守が煩雑となる。一方、ノズル４０の直径が上述の範囲よりも大きいと、開口率との関係からノズル４０の数が少なくなり（すなわち、ノズル４０がまばらに存在することになる）、被処理物Ｗが円滑に乾燥されない。
そして、ノズル４０の直径が上述の範囲内であると、このパルプ製品製造装置の製造及び保守の能率が高いとともに、ノズル４０が十分な密度で存在することによって、被処理物Ｗが円滑に乾燥されるのである。

また、各チャンバ３０における開口率が上述の範囲よりも小さいと、ノズル４０の直径との関係からノズル４０の数が少なくなり（すなわち、ノズル４０がまばらに存在することになる）、被処理物Ｗが円滑に乾燥されない。一方、各チャンバ３０における全ノズル４０の開口率が上述の範囲よりも大きいと、ノズル４０から噴射される熱風の風速が小さくなり、被処理物Ｗが十分に乾燥されない。
そして、各チャンバ３０における開口率が上述の範囲内であると、ノズル４０が十分な密度で存在するとともに、ノズル４０から噴射される熱風の風速が十分なものに維持され、被処理物Ｗが円滑に乾燥されるのである。

また、各ノズル４０から噴射される熱風の温度が上述の範囲よりも低いと、被処理物Ｗが乾燥される効率が低くなる。一方、熱風の温度が上述の範囲よりも高いと、被処理物Ｗが変形する等の弊害がある。
そして、熱風の温度が上述の範囲であると、被処理物Ｗが変形することなく、効率的に乾燥されるのである。

また、各ノズル４０から噴射される熱風の風速が上述の範囲よりも低いと被処理物Ｗが円滑に乾燥されない。一方、熱風の風速が上述の範囲よりも高いと、バーナ５０等の出力が大きなものになり、装置全体が大型化するとともにコスト高となる。
そして、熱風の風速が上述の範囲であると、装置全体がコンパクトに形成され低コストが図られるとともに、被処理物Ｗが効率的に乾燥されるのである。

そして、上述の条件の下、被処理物Ｗが最も上流側のノズル４０ａ，４０ｂに対応する位置から最も下流側のノズル４０ａ，４０ｂに対応する位置まで移動する時間が２分〜２分３０秒の範囲であることによって、被処理物Ｗが十分に乾燥されるのである。すなわち、すなわち、このパルプ製品製造装置では、上述の条件の下において、このような短時間でパルプ製品が製造され得るのである。

なお、上記のものはあくまで本発明の一実施形態にすぎず、当業者の知識に基づいて種々の変更を加えた態様で本発明を実施できることはもちろんである。

例えば、コンベア２０は、上述のものに限らず、複数（多数）の孔を有する板又は枠によって囲繞された網がその進行方向に複数（多数）連ねられた態様のものでもよい。
その場合、支持部１６（上流側支持部１６Ａ，下流側支持部１６Ｂ）は、コンベア２０が往動部２１ａと復動部２１ｂとの間を切り変わる際に、上述の板又は網が上下に反転しない構造とされてもよい。その場合は、復動部２１ｂに対してもチャンバ３０及びノズル４０が設けられて、被処理物Ｗがコンベア２０の復動部２１ｂ上に位置する際にも乾燥処理がされるようにされてもよい。

また、チャンバ３０は、コンベア２０（その往動部２１ａ、又は、往動部２１ａ及び復動部２１ｂ）の上側及び下側の両方に必ずしも設けられる必要はなく、上側のみ又は下側のみに設けられてもよい。

本発明の一実施形態のパルプ製品製造装置の縦断面図である。被処理物の進行方向の仮想線で切断した際の縦断面図である。 本発明の一実施形態のパルプ製品製造装置の縦断面図である。被処理物の進行方向と直角の方向の仮想線で切断した際の縦断面図である。 本発明の一実施形態のパルプ製品製造装置の要部の縦断面図である。図１の部分拡大図である。 本発明の一実施形態のパルプ製品製造装置のうちの上側チャンバを取り出して示す図である。斜め下方から見た斜視図である。

符号の説明

１０ ハウジング
２０ コンベア
３０ チャンバ
３０ａ 上側チャンバ
３０ｂ 下側チャンバ
４０ ノズル
４０ａ 上側ノズル（熱風噴射ノズル）
４０ｂ 下側ノズル（熱風噴射ノズル）
Ｗ 被処理物

Claims (2)

1. 水分を有するパルプが成型されたものである被処理物を乾燥させて所定の形状のパルプ製品を製造するパルプ製品製造装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内において前記被処理物を搬送するコンベアと、
   パイプ状をなし前記コンベアによって搬送される前記被処理物に対して熱風を噴射する複数の熱風噴射ノズルと
   を有する、パルプ製品製造装置。
2. 請求項１に記載のパルプ製品製造装置であって、
   前記各熱風噴射ノズルは、前記コンベアに対応して前記コンベアの上側及び／又は下側に配設されたチャンバに設けられ、
   前記各チャンバの前記コンベアの側における断面の開口の面積に対する当該チャンバに設けられたすべての前記熱風噴射ノズルの開口の面積の合計の割合である開口率が１．６〜３．２％であり、
   前記各熱風噴射ノズルから噴射される熱風の温度が１８０〜２５０℃であり、
   前記各熱風噴射ノズルから噴射される熱風の速度が２０〜４０ｍ／ｓである、
   パルプ製品製造装置。
   

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