JP3581686B2 - 紙料離解装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙パルプ，回収紙，抄紙機での損紙等の紙料を解かして離解するための紙料離解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３，図１４は従来の紙料離解装置の構成を示す概略図である。紙料離解装置は、通常、紙料を収容する容器１の底部（或いは側面）に多数の孔（或いは刃溝）を有する離解板３を備えている。この離解板３には外周に複数個の羽根２１を有するロータ２が近接配置されている。ロータ２の軸２３にはモータ２４が接続されており、ロータ２はモータ２４からの動力伝達によって回転し、容器１内の紙料を攪拌離解するようになっている。
【０００３】
紙料は３〜８％程度の濃度となるように希釈水と共に容器１に投入される。紙料は容器１内でロータ２の羽根２１によって攪拌されて粗離解される。このときロータ２の回転は紙料の旋回流れを生むが、容器１の内面には旋回方向に垂直な転向板１１が設けられており、旋回流れはこの転向板１１によって縦流れに転向され、紙料は縦流れとなって容器１内部を循環する。この攪拌によって細片になった紙料は、次いで羽根２１と離解板３との隙間で細かく離解される。離解後の紙料は離解板３の孔を通って離解板３の裏側に設けられたチャンバ４の出口５から排出される。
【０００４】
ロータ２及び離解板３の構造には、紙料の離解の難易度に応じた種々の形態がある。図１５は図１３，図１４の部分拡大図であり、比較的解け易い紙料用に用いられるロータ及び離解板の詳細構造を示す斜視図（一部破断図）である。なお、図中の矢印は紙料の流れを示している。この構造では、紙料の離解はロータ２の羽根２１と離解板（多孔板）３の孔３４との協働により行われる。すなわち、紙料はロータ２の回転により羽根２１と離解板３との隙間に持ち込まれ、羽根２１の下縁と離解板３の孔３４の縁と掴まれて擦られることにより離解される。なお、羽根２１と離解板３との隙間は適度の距離を保つ方が離解効果は良い。この構造では、ロータ２は軸２３の先端に固定されたフランジ２２にシム４１を介して取り付けられており、離解板３と羽根２１との隙間を調整できるようになっている。
【０００５】
一方、図１６は比較的解け難い紙料用に用いられるロータ及び離解板の詳細構造を示す斜視図（一部破断図）である。図１６に示すように、離解板（多孔板）６０にはロータ５０の径方向に延びる複数の長孔６１が形成されており、離解板６０の裏面（羽根５２と対向する面と反対側の面）で長孔６１の外側には、環状の固定刃６３が取り付けられている。また、ロータ５０のフランジ５１は離解板６０の裏面に延びており、その外周部分には上記の固定歯６３に対向するように環状の回転刃５２が取り付けられている。この構造では、紙料はロータ５０の回転により羽根５２と離解板６０との隙間に持ち込まれ、羽根５２の下縁と離解板６０の長孔６１の縁と掴まれて擦られることにより離解される。さらに、離解板６０の長孔６１を通った紙料は回転刃５２と固定刃６３との間で離解され、離解板６０の外周部に形成された循環穴６４から容器側へ戻っていく。離解後の紙料は容器の底部に設けられた図示しない出口管より排出される。なお、この構造でも、羽根５２と離解板６０との隙間及び回転刃５２と固定刃６３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の紙料離解装置では、羽根２１，５２は容器内の紙料を引き裂いて撹拌する作用と、離解板３，６０との隙間で更に紙料の離解を促進させる作用とを兼ね備えている。しかしながら、実際には紙料の大部分は前記作用部分に集中することなく無駄に容器の中を旋回するだけであり、必ずしも離解効果が良いとは言えなかった。また、撹拌を強くしなければ紙料が浮いて作用部分に届かないため、紙料の濃度が高くなると動力を大きくする必要があった。
【０００７】
例えば図１５に示す構造では、紙料の大部分は羽根２１と離解板３との隙間において離解されるが、周方向よりも半径方向の流れが強いために紙料を隙間に持ち込み難かった。図１６に示す構造では、羽根５１と離解板６０の他に回転刃５２と固定刃６３とを備えるので、図１５に示す構造では離解し難い紙料でも離解可能であるものの、その作用面が外周側にあるために多くの動力が必要となる。また、両刃５２，６３の隙間が狭いために内側部分で紙料が詰まり易いという課題もあった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み創案されたものであり、低動力で離解効果の高い紙料離解装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の紙料離解装置（第１の紙料離解装置）は、紙料容器内に配置された多孔板の孔が形成されている領域の一面に近接して攪拌羽根を備えるとともに、多孔板の孔が形成されている領域の他面に近接してポンプ羽根を備えている。特に、上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。さらに、攪拌羽根とポンプ羽根とは共通の軸周りに回転できるように構成されている。このような構成により、紙料容器内の紙料はポンプ羽根の吸引作用により多孔板の攪拌羽根側面に吸い寄せられ、攪拌羽根の縁と多孔板の孔の攪拌羽根側縁との間で離解される。そして、孔を通った紙料はさらに孔のポンプ羽根側縁とポンプ羽根の縁との間で離解される。すなわち、上記の構成によれば、多孔板の両面が紙料の離解において有効に作用するとともに、ポンプ羽根による吸引によってこの作用部分に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができる。
【００１０】
多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。紙料の離解は各羽根の縁と孔の縁との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が羽根の縁に沿って連続的に分布するようになるので、羽根を均等に磨耗させることができ、羽根の寿命を長くすることができる。
【００１１】
多孔板の孔の形状には限定はなく、丸孔の他、例えば楕円や長孔であってもよい。特に、孔が長孔として形成される場合には、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、攪拌羽根或いはポンプ羽根に対して０〜１５度の範囲で傾斜させる。言い換えれば、攪拌羽根と長孔との間の挟角、或いはポンプ羽根と長孔との間の挟角が０〜１５度の範囲となるように攪拌羽根，ポンプ羽根，長孔の角度を設定する。このような構成によれば、攪拌羽根と長孔との間、或いはポンプ羽根と長孔との間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。
【００１２】
また、上記目的を達成するために本発明は次の構成の紙料離解装置（第２の紙料離解装置）も提供する。この紙料離解装置は、紙料容器内に層状に配置された複数の多孔板のうち最上層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接して攪拌羽根を備えるとともに、最下層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接してポンプ羽根を備えている。特に、上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。また、攪拌羽根とポンプ羽根とは共通の軸周りに回転できるように構成されており、さらに多孔板についても隣接する多孔板間において上記の回転軸周りに相対回転するように構成されている。このような構成により、紙料容器内の紙料はポンプ羽根の吸引作用により最上層の多孔板に吸い寄せられ、攪拌羽根の縁と多孔板の孔の縁との間で離解される。そして、紙料は隣接する多孔板間において上側多孔板の孔の縁と下側多孔板の孔の縁との間で離解されながら順次多孔板を通過していき、最後に最下層の多孔板の孔の縁とポンプ羽根の縁との間で離解される。すなわち、上記の構成によれば、複数の多孔版の両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくとともに、ポンプ羽根による吸引によってこれら作用部分に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができる。
【００１３】
多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。紙料の離解は各羽根の縁と孔の縁との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が羽根の縁に沿って連続的に分布するようになるので、羽根を均等に磨耗させることができ、羽根の寿命を長くすることができる。同様に多孔板間においても、このような構成にすることで全体を均等に磨耗させることができる。
【００１４】
また、多孔板の各孔は、隣接する多孔板との相対回転方向において隣接する多孔板の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。一部でも隣接する多孔板の孔と重なっていれば、その部分において紙料を引き裂いて離解することができるからである。
また、多孔板の各孔の孔面積は、ポンプ羽根側の多孔板ほど小さくなっていくのが好ましい。すなわち、攪拌羽根側からポンプ羽根側に進むにつれて紙料の通過面積を縮小させていく。これによりポンプ羽根側に進むにつれて紙料の濃縮が起こるので、作用部分へ多量の紙料を集中的に供給して紙料の離解を促進することができる。
【００１５】
孔が長孔として形成される場合には、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、隣接する攪拌羽根或いはポンプ羽根或いは隣接する多孔板の各孔に対して０〜１５度の範囲で傾斜させる。言い換えれば、攪拌羽根と隣接する多孔板の場合には、攪拌羽根との間の挟角或いは隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、ポンプ羽根と隣接する多孔板の場合には、ポンプ羽根との間の挟角或いは隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、両面が他の多孔板に隣接する多孔板の場合には、隣接する少なくとも何れかの多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、攪拌羽根，ポンプ羽根，各多孔板の長孔の角度を設定する。このような構成によれば、攪拌羽根と長孔との間、ポンプ羽根と長孔との間、或いは隣接する２つの多孔板の長孔間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。
【００１６】
なお、上記の第１，第２の紙料離解装置の何れにおいても、離解効率の観点からは、多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において３〜３５ｍｍの孔幅（例えば丸孔の場合には直径、長孔の場合には幅）に形成されているのが好ましい。また、多孔板の開口率については１５〜５０％の範囲が好ましい。孔の個数については、上記の孔幅及び開口率の範囲内において、できるだけ多い方が好ましい。孔の個数に比例して紙料の離解において有効に作用する縁（エッジ）の数が増えるからである。
【００１７】
また、上記の第１，第２の紙料離解装置において、好ましくは、ポンプ羽根により攪拌羽根側から多孔板を通過してポンプ羽根側に吸い込まれた紙料を紙料容器の上部へ多孔板を迂回して環流させる環流通路を設ける。これにより離解紙料が未離解紙料の上に運ばれるので、離解紙料と未離解紙料とが混在して回流することなく、未離解紙料を集中的に羽根と多孔版との作用部分へ供給することができ、紙料の離解を促進することができる。この場合、より好ましくは、紙料容器の内面に攪拌羽根の回転による旋回流れの発生を防止する旋回防止壁を設け、この旋回防止壁の内部に上記の環流通路を設ける。これにより旋回流れの発生による上記作用部分への紙料の供給効率の低下を防止できるとともに、無駄のないコンパクトな構造とすることができる。
【００１８】
【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。
（Ａ）第１実施形態
図１，図２は、本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の全体構成を示す概略図である。図中の矢印は紙料の流れを示している。
【００１９】
図１，図２に示すように、本実施形態の紙料離解装置では、紙料を収容する容器１０１の底部に攪拌離解部が設けられている。攪拌離解部には多数の孔が形成された多孔板１０３が紙料を収容する容器１０１の底部に固定して取り付けられている。そして、この多孔板１０３を上下両面から挟むようにして、ロータ羽根（攪拌羽根）１２１とポンプ羽根１５２とが近接配置されている。ロータ羽根１２１はロータ１０２の外周に複数毎（実用上は３〜１６枚、図１では６枚）設けられている。ポンプ羽根１５２はロータ１０２を回転軸１０６に取り付けるためのフランジ１５１に取り付けられている。回転軸１０６にはＶベルト１０７を介してモータ１０８が接続されており、ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２は、モータ１０８から回転軸１０６への動力伝達によって一体となって回転するようになっている。
【００２０】
容器１０１には、従来と同様に旋回流れを縦流れに転向させるための転向板１１１Ａが設けられるとともに、旋回流れの発生を防止するための旋回防止板（旋回防止壁）１１１Ｂが新設されている。この旋回防止板１１１Ｂの内部には紙料を循環（還流）させるための循環通路（還流通路）１６０が形成されている。循環通路１６０はその一端が容器１０１の上部に開口しており、他端が多孔板１０３の裏側に設けられたチャンバ１０４の循環出口１５４に接続されている。また、循環通路１６０の途中には離解後の紙料を排出するための出口管１０５が設けられているが、この出口管１０５は図示しないバルブによって開閉されるようになっている。
【００２１】
図３〜図５は紙料離解装置の要部である攪拌離解部の構成を示す詳細図である。図３，図４に示すように多孔板１０３は中央に開口を有する円盤状であり、チャンバ１０４の蓋をするように、シム１４２を挟みボルト１７０を用いてチャンバ１０４の胴部１０４ｂに取り付けられている。チャンバ１０４はその中央部にスリーブ１０４ａが形成されており、このスリーブ１０４ａに回転軸１０６の先端部が挿入されている。回転軸１０６の先端部には回転軸１０６と同心にフランジ１５１に設けられたスリーブ１５１ａが固定して取り付けられ、フランジ１５１のスリーブ１５１ａはチャンバ１０４のスリーブ１０４ａに液漏れ防止用のシール１０９を介して相対回転自在に接触している。
【００２２】
フランジ１５１はクラウン部１５１ｂと鍔部１５１ｃとを備えたハット形状を有し、上記のスリーブ１５１ａはクラウン部１５１ｂの下面に突設されている。クラウン部１５１ｂは多孔板１０３の中央の開口から上方へ突き出しており、鍔部１５１ｃは多孔板１０３の裏面下方に位置している。鍔部１５１ｃの外径はチャンバ１０４の内径よりもやや小さい程度に形成され、多孔板１０３とフランジ１５１とチャンバ１０４とによってドーナツ状の空間が形成されている。そして、この空間内において鍔部１５１ｃの多孔板１０３側に、ポンプ羽根１５２がボルト１８０を用いて取り付けられている。ポンプ羽根１５２は、ドーナツ状の基体１５２ａと、基体１５２ａ上に一定の間隔で螺旋状（または放射状）に形成された複数の刃１５２ｂとから構成されている。ポンプ羽根１５２の刃１５２ｂは、多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。
【００２３】
また、フランジ１５１のクラウン部１５１ｂには、円錐形状を有するロータ１０２がシム１４１を挟んでボルト１４０を用いて取り付けられている。ロータ１０２の外周部にはロータ羽根１２１が一体に設けられている。ロータ羽根１２１もポンプ羽根１５２と同様、多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。
【００２４】
このような構成により、回転軸１０６に動力が伝達されるとフランジ１５１とロータ１０２とは一体となって回転し、ポンプ羽根１５２とロータ羽根１２１とは多孔板１０３を挟むようにしながらその表面に沿って旋回する。ロータ羽根１２１の旋回は容器１０１内の紙料を攪拌して紙料を粗離解させる。またロータ羽根１２１の旋回は紙料の旋回流れを生むが、容器１０１の内面には旋回方向に垂直な転向板１１１Ａ及び旋回防止板１１１Ｂが設けられているので、旋回流れはこれら転向板１１１Ａや旋回防止板１１１Ｂによって縦流れに転向され、紙料は縦流れとなって容器１０１内部を循環する。
【００２５】
一方、ポンプ羽根１５２の旋回は、紙料に遠心力を作用させて多孔板１０３，フランジ１５１及びチャンバ１０４に囲まれた空間内に紙料の径方向流れを生む。この径方向流れによって紙料はチャンバ１０４の胴部１０４ｂに形成された複数の循環出口１５４から循環通路１６０へ排出されるとともに、ロータ羽根１２１側からポンプ羽根１５２側へ多孔板１０３の孔１１３を通って新たな紙料が吸い込まれてくる。このポンプ羽根１５２による吸引作用により、容器１０１内の紙料は多孔板１０３の孔１１３に向けて流れ込んでくる。
【００２６】
図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。以下、図５を用いて多孔板１０３，ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２による攪拌離解作用について説明する。まず、容器１０１内の紙料はロータ羽根１２１の図５中矢印方向の旋回によってロータ羽根１２１の上縁１２２ａで粗離解される。粗離解された紙料はポンプ羽根１５２の吸引作用によって多孔板１０３の表面へ吸い寄せられ、多孔板１０３の表面においてロータ羽根１２１の下縁１２２ｂと多孔板１０３の孔１１３の上縁１２３との間で引き裂かれ、より細かく離解される。細かく離解された紙料は孔１１３に流入し、孔１１３を通ってチャンバ１０４内に流れ込む際、多孔板１０３の裏面においてポンプ羽根１５２の上縁１２５と多孔板１０３の孔１１３の下縁１２４との間で引き裂かれて、さらに細かく離解される。そして、ポンプ羽根１５２の溝１１４（刃１５２ｂ，１５２ｂ間の空間）を通って、チャンバ１０４の循環出口１５４から循環通路１６０に排出される。
【００２７】
このように、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、多孔板１０３の表裏両面を紙料の離解において有効に作用させることができるとともに、ポンプ羽根１５２による吸引によってこれら作用部分に未離解紙料を集中させることができるので、羽根１２１，１５２を高速で回転させずとも紙料を効率的に離解することができる。すなわち、この紙料離解装置によればより少ない動力で紙料の離解を促進することができ、離解効率が飛躍的に向上する。また、多孔板１０３の表面のみならず裏面でも紙料を引き裂いて離解することができることから、難離解紙でも詰まることなく処理することができる。なお、ロータ羽根１２１と多孔板１０３との隙間、及びポンプ羽根１５２と多孔板１０３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。両隙間はそれぞれシム１４１，１４２で調整することができる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、多離解済の紙料はポンプ羽根１５２によって循環通路１６０に押し出され、循環通路１６０を通って容器１０１の上部へ循環されて未離解紙料の上へ運ばれる。このため、従来の様に離解済の紙料と未離解の紙料とが共に回流することがなく、ロータ羽根１２１と多孔板１０３との作用部分へ未離解紙料を集中的に供給することができ、紙料の離解を促進することができる。この結果、ロータ羽根１２１の大きさを小さくすることができ、また、回転速度も低くすることができるので、低動力での運転が可能になる。
【００２９】
上記の構成において、多孔板１０３の孔１１３の直径は、紙料の繊維の大きさを考慮すると実用上は３〜３５ｍｍの範囲が好ましく、多孔板１０３の開口率（ロータ羽根１２１やポンプ羽根１５２が旋回する領域における多孔板１０３の開口率）については、１５〜５０％の範囲が好ましい。また、紙料の離解において有効に作用する縁（エッジ）の数は孔１１３の個数に比例して増えることから、孔１１３の個数は開口率が上記の好ましい範囲を満たす限りは多い方が好ましい。
【００３０】
また、多孔板１０３の各孔１１３は、図６に示すように、ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２の回転方向（図中に矢印で示す）において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように配列されているのが好ましい。例えば図中に二点差線で示す孔１１３Ａ′は孔１１３Ａを回転方向に写像したものであり、孔１１１Ｂと一部が重なっている。紙料の離解は図５に示すようにロータ羽根１２１の下縁１２２ｂと孔１１３の上縁１２３との間、及びポンプ羽根１５２の上縁１２５と孔１１３の下縁１２４との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が各羽根１２１，１５２の縁１２２ｂ，１２５に沿って連続的に分布するようになるので、各羽根１２１，１５２を均等に磨耗させることができ、各羽根１２１，１５２の寿命を長くすることができる。
【００３１】
（Ｂ）第２実施形態
本発明の第２実施形態にかかる紙料離解装置について図７〜図１０を用いて説明する。本実施形態にかかる紙料離解装置は、第１実施形態とは攪拌離解部の構成に相違がある。図７，図８に示すように、回転軸２０６の先端にハット形状のフランジ２５１が取り付けられ、フランジ２５１のクラウン部２５１ｂには円錐形状を有するロータ２０２がシム３４１を挟んでボルト３４０で固定されている。ロータ２０２の外周部には複数のロータ羽根２２１が一定の間隔で一体に設けられている。ロータ２０２には、図９に示すように複数の縁３２２ａ〜３２２ｅを持つ段付刃３００がボルト３０１で取り付けられている。また、フランジ２５１の鍔部２５１ｃには、ポンプ羽根２５２の内周部がボルト３８０で固定されている。ポンプ羽根２５２はドーナツ状の基体２５２ａと、基体２５２ａ上に一定の間隔で設けられた複数の刃２５２ｂとから構成されている。
【００３２】
本実施形態かかる攪拌離解部には、ロータ羽根２２１とポンプ羽根２５２とに上下を挟まれるようにして、中央に開口を有する円盤状の３枚の多孔板１０３，２０３，３０３が僅かな隙間をあけて層状に配置されている。このうち上下２枚の多孔板１０３，３０３はチャンバ２０４に取り付けられた固定板であり、中央の多孔板２０３はフランジ２５１に取り付けられた回転板である。上下の多孔板１０３，３０３の間隔はシム３７２とリング３７１で位置決めされ、チャンバ２０４の胴部に別のシム３７３を介してボルト３７０で固定されている。中央の多孔板２０３はリング３８１，３８３に上下方向から挟まれ、シム３８２とポンプ羽根２５２とを介してフランジ２５１にボルト３８０で固定されている。
【００３３】
ロータ羽根２２１は、最上層の多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。同様に、ポンプ羽根１５２は、最下層の多孔板３０３の孔３１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。なお、ロータ羽根２２１と多孔板１０３との隙間、及びポンプ羽根２５２と多孔板３０３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。両隙間はそれぞれシム３４１，３７３で調整することができる。また、多孔板１０３，２０３間、多孔板２０３，３０３間の各隙間は、シム３７２，３８２で調整することができる。
【００３４】
このような構成により、回転軸２０６に動力が伝達されるとフランジ２５１とロータ２０２とは一体となって回転する。そして、これらフランジ２５１やロータ２０２に固定されたポンプ羽根２５２，ロータ羽根２２１及び中央の多孔板２０３は、チャンバ２０４に固定された多孔板１０３，２０３を間に挟むようにしながら、それらの表面に沿って旋回する。
【００３５】
図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。以下、図９を用いて多孔板１０３，２０３，３０３，ロータ羽根２２１及びポンプ羽根２５２による攪拌離解作用について説明する。まず、容器内の紙料はロータ羽根２２１の図９中矢印方向の旋回によってロータ羽根２２１の上縁３２２ａで粗離解される。粗離解された紙料はポンプ羽根２５２の吸引作用によって最上層の多孔板１０３の表面へ吸い寄せられる。そして、多孔板１０３の表面において、紙料の大きさに応じてロータ羽根２２１の何れかの縁３２２ｂ〜３２２ｅと多孔板１０３の孔１１３の上縁１２３との間で引き裂かれ、細かく離解される。
【００３６】
細かく離解された紙料は孔１１３に流入し、孔１１３の出口において孔１１３の下縁１２４と中央の多孔板２０３の孔２１３の上縁２２３との間で引き裂かれ、さらに孔２１３の出口において孔２１３の下縁２２４と最下層の多孔板３０３の孔３１３の上縁３２３との間で引き裂かれて、より細かく離解される。そして、孔３１３を通ってチャンバ２０４内に流れ込む際、多孔板３０３の裏面においてポンプ羽根２５２の上縁２２５と孔３１３の下縁３２４との間でさらに引き裂かれて、さらに細かく離解される。離解された紙料は、ポンプ羽根２５２の溝２１４を通って、図７に示すチャンバ２０４の胴部に設けられた循環出口２５４から循環通路に排出される。
【００３７】
このように、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、複数の多孔版１０３，２０３，３０３の表裏両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくことができるとともに、ポンプ羽根２５２による吸引によってこれら作用部分に紙料を集中させることができる。したがって、第１実施形態と同様に、より少ない動力で紙料の離解を促進することができ、離解効率が飛躍的に向上するとともに、難離解紙でも詰まることなく処理することができる。
【００３８】
特に本実施形態によれば、紙料を多段階に離解処理することから、第１実施形態よりもさらに細かく紙料を離解させることができる。したがって、必ずしも離解後の紙料を容器の上部へ環流させる必要は無く、直接出口管から次の工程へ送ることもできる。つまり、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、さらに単時間に効率よく目的の離解度の紙料を得ることができるという利点がある。
【００３９】
上記の構成において、第１実施形態と同様に、各多孔板１０３，２０３，３０３の孔１１３，２１３，３１３の直径は３〜３５ｍｍの範囲が好ましく、多孔板１０３，２０３，３０３の開口率については１５〜５０％の範囲が好ましい。また、特に本実施形態においては、図１０に示すようにポンプ羽根２５２側の多孔板ほど紙料の通過面積が小さくなるような孔面積の設定が好ましい。つまり、最上層の多孔板１０３の孔１１３よりも中央の多孔板２０３の孔２１３の面積を小さくし、中央の多孔板２０３の孔２１３よりも最下層の多孔板３０３の孔３１３の面積を小さくする。このような構造によれば、これによりロータ羽根２２１側からポンプ羽根２５２側に進むにつれて紙料の濃縮が起こるので、各作用部分へ多量の紙料を集中的に供給して紙料の離解をさらに促進することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態においても多孔板１０３，２０３，３０３の各孔１１３，２１３，３１３は、第１実施形態と同様（図６参照）、回転方向において同一多孔板上の他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。さらに、特に本実施形態においては、多孔板１０３，２０３，３０３の各孔１１３，２１３，３１３は、図８に示すように回転方向において隣接する多孔板の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。一部でも隣接する多孔板の孔と重なっていれば、その部分において紙料を引き裂いて離解することができるからである。
【００４１】
（Ｃ）その他
以上、本発明の紙料精選装置について２つの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、第１実施形態では容器１０１内面に旋回防止板１１１Ｂを設けて、旋回防止板１１１Ｂの内部に離解した紙料を容器１０１の上部に戻すための循環通路１６０を形成しているが、ホース等の外部配管によって離解紙料を容器１０１内に戻すようにしてもよい。勿論、このように紙料を循環させることなく、チャンバ１０４から次工程へそのまま排出することも可能である。
【００４２】
また、ロータ羽根やポンプ羽根の縁は摩耗し易いが、この磨耗対策として、図１１に示すような構造（第１実施形態の変形例）を採用してもよい。図１１に示すロータ羽根４２１は、その回転方向前部にあり溝４２４を備えている。そして、あり溝４２４内に作用刃物４２２ａ，４２２ｂが嵌め込まれて詰材４２３で固定されている。作用刃物４２２ａはロータ羽根４２１の上縁を形成し、作用刃物４２２ｂはロータ羽根４２１の下縁を形成している。ポンプ羽根４５２は、基体４５２ａに形成されたあり溝４２７内に、作用刃物４２５ａ，４２５ｂを嵌め込んで詰材４２６で固定することにより構成されている。このような構成によれば、作用部分である縁が磨耗した場合には、作用刃物４２２ａ，４２２ｂ，４２５ａ，４２５ｂのみを交換すればよいので省資源や保守性において有利である。なお、詰材４２３，４２６としては積層板が望ましい。多孔板１０３については再研磨して再生使用することができ、研磨による厚みの変化はシム１４１，１４２（図４参照）によって調整することができる。
【００４３】
また、ロータ羽根，ポンプ羽根の羽根配列（ピッチ）や羽根形状には限定はなく、多孔板の孔形状にも限定はない。多孔板の孔形状としては、図１２に示す多孔板５０３のような長孔５１３を選択することもできる。この場合は、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、ロータ羽根１２１との間の挟角が０〜１５度の範囲となるようにロータ羽根１２１に対して傾斜させるのが好ましい。このような構成によれば、ロータ羽根１２１と長孔５１３との間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。なお、第２実施形態のように複数の多孔板が配置された形式では、隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように各多孔板の長孔の角度を設定する。
【００４４】
また、第２実施形態では３枚の多孔板１０３，２０３，３０３を層状に配置しているが、より複数枚の多孔板を配置してもよく、逆に上下２枚のみ配置してもよい。この場合、第２実施形態のように多孔板を奇数枚配置して、上から奇数番目の多孔板は固定板とし、偶数番目の多孔板はロータ羽根やポンプ羽根と一体に回転する回転板とするのが構造上簡単で好ましい。勿論、偶数毎の多孔板を配置することも可能であり、少なくとも隣接する多孔板が相対回転していれば、何れの多孔板を固定板にして何れの多孔板を回転板とするかは自由である。
【００４５】
また、第１実施形態ではロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２を回転軸１０６に一体化して一体的に回転させ、第２実施形態ではロータ羽根２２１，ポンプ羽根２５２及び多孔板２０３を回転軸２０６に一体化して一体的に回転させているが、それぞれの部材（ロータ羽根，ポンプ羽根及び多孔板）を別々に回転させるようにしてもよい。すなわち、本発明においては、隣接する２つの部材間において紙料を離解させることができるように、少なくとも隣接する２つの部材が相対回転していればよいので、必ずしも全ての部材を一体的に回転させる必要はない。したがって、何れかの部材を逆方向に回転させることも勿論可能である。例えば第１実施形態の場合であれば、新たにギヤ機構等を介装することによってロータ羽根１２１とポンプ羽根１５２とを逆の方向に回転させてもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、開放した容器の底部に攪拌離解部を設けた形式の紙料離解装置に本発明を適用した場合に説明したが、本発明は密閉した容器を備えた形式の装置や、攪拌離解部を容器側面に設けた形式の装置にも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１の紙料離解装置によれば、多孔板の両面を紙料の離解において有効に作用させることができるとともに、ポンプ羽根による吸引によってこの作用部分（多孔板の孔が形成されている領域）に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができるという利点がある。
【００４８】
また、本発明の第２の紙料離解装置によれば、複数の多孔版の両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくことができるとともに、ポンプ羽根による吸引によってこれら作用部分（多孔板における、孔が形成されている領域）に紙料を集中させることができるので、より低動力で紙料の離解を促進することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図４】図３に示す攪拌離解部の要部拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】多孔板の好ましい孔配列を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図８】図７に示す攪拌離解部の要部拡大断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】多孔板間における好ましい孔面積の設定例を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態にかかるロータ羽根及びポンプ羽根の構造の変形例を示す断面図である。
【図１２】第１実施形態にかかる多孔板の孔形状の変形例を示す要部の斜視図である。
【図１３】従来の紙料離解装置の全体構成を示す平面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図である。
【図１５】従来の紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図１６】従来の紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【符号の説明】
１０１ 容器
１０２，２０２ ロータ
１０３，２０３，３０３，５０３ 多孔板
１０４，２０４ チャンバ
１０６，２０６ 回転軸
１０８ モータ
１１１Ａ 転向板
１１１Ｂ 旋回防止板（旋回防止壁）
１１３，２１３，３１３ 孔（丸孔）
１２１，２２１，４２１ ロータ羽根（攪拌羽根）
１４１，１４２，３４１，３７２，３７３，３８２ シム
１５１，２５１ フランジ
１５２，２５２ ，４５２ ポンプ羽根
１５２ｂ，２５２ｂ 刃
１５４，２５４ 循環出口
１６０ 循環通路（還流通路）
３００ 段付刃
４２２ａ，４２２ｂ ロータ羽根用の作用刃物
４２５ａ，４２５ｂ ポンプ羽根用の作用刃物
５１３ 長孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙パルプ，回収紙，抄紙機での損紙等の紙料を解かして離解するための紙料離解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３，図１４は従来の紙料離解装置の構成を示す概略図である。紙料離解装置は、通常、紙料を収容する容器１の底部（或いは側面）に多数の孔（或いは刃溝）を有する離解板３を備えている。この離解板３には外周に複数個の羽根２１を有するロータ２が近接配置されている。ロータ２の軸２３にはモータ２４が接続されており、ロータ２はモータ２４からの動力伝達によって回転し、容器１内の紙料を攪拌離解するようになっている。
【０００３】
紙料は３〜８％程度の濃度となるように希釈水と共に容器１に投入される。紙料は容器１内でロータ２の羽根２１によって攪拌されて粗離解される。このときロータ２の回転は紙料の旋回流れを生むが、容器１の内面には旋回方向に垂直な転向板１１が設けられており、旋回流れはこの転向板１１によって縦流れに転向され、紙料は縦流れとなって容器１内部を循環する。この攪拌によって細片になった紙料は、次いで羽根２１と離解板３との隙間で細かく離解される。離解後の紙料は離解板３の孔を通って離解板３の裏側に設けられたチャンバ４の出口５から排出される。
【０００４】
ロータ２及び離解板３の構造には、紙料の離解の難易度に応じた種々の形態がある。図１５は図１３，図１４の部分拡大図であり、比較的解け易い紙料用に用いられるロータ及び離解板の詳細構造を示す斜視図（一部破断図）である。なお、図中の矢印は紙料の流れを示している。この構造では、紙料の離解はロータ２の羽根２１と離解板（多孔板）３の孔３４との協働により行われる。すなわち、紙料はロータ２の回転により羽根２１と離解板３との隙間に持ち込まれ、羽根２１の下縁と離解板３の孔３４の縁と掴まれて擦られることにより離解される。なお、羽根２１と離解板３との隙間は適度の距離を保つ方が離解効果は良い。この構造では、ロータ２は軸２３の先端に固定されたフランジ２２にシム４１を介して取り付けられており、離解板３と羽根２１との隙間を調整できるようになっている。
【０００５】
一方、図１６は比較的解け難い紙料用に用いられるロータ及び離解板の詳細構造を示す斜視図（一部破断図）である。図１６に示すように、離解板（多孔板）６０にはロータ５０の径方向に延びる複数の長孔６１が形成されており、離解板６０の裏面（羽根５２と対向する面と反対側の面）で長孔６１の外側には、環状の固定刃６３が取り付けられている。また、ロータ５０のフランジ５１は離解板６０の裏面に延びており、その外周部分には上記の固定歯６３に対向するように環状の回転刃５２が取り付けられている。この構造では、紙料はロータ５０の回転により羽根５２と離解板６０との隙間に持ち込まれ、羽根５２の下縁と離解板６０の長孔６１の縁と掴まれて擦られることにより離解される。さらに、離解板６０の長孔６１を通った紙料は回転刃５２と固定刃６３との間で離解され、離解板６０の外周部に形成された循環穴６４から容器側へ戻っていく。離解後の紙料は容器の底部に設けられた図示しない出口管より排出される。なお、この構造でも、羽根５２と離解板６０との隙間及び回転刃５２と固定刃６３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の紙料離解装置では、羽根２１，５２は容器内の紙料を引き裂いて撹拌する作用と、離解板３，６０との隙間で更に紙料の離解を促進させる作用とを兼ね備えている。しかしながら、実際には紙料の大部分は前記作用部分に集中することなく無駄に容器の中を旋回するだけであり、必ずしも離解効果が良いとは言えなかった。また、撹拌を強くしなければ紙料が浮いて作用部分に届かないため、紙料の濃度が高くなると動力を大きくする必要があった。
【０００７】
例えば図１５に示す構造では、紙料の大部分は羽根２１と離解板３との隙間において離解されるが、周方向よりも半径方向の流れが強いために紙料を隙間に持ち込み難かった。図１６に示す構造では、羽根５１と離解板６０の他に回転刃５２と固定刃６３とを備えるので、図１５に示す構造では離解し難い紙料でも離解可能であるものの、その作用面が外周側にあるために多くの動力が必要となる。また、両刃５２，６３の隙間が狭いために内側部分で紙料が詰まり易いという課題もあった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み創案されたものであり、低動力で離解効果の高い紙料離解装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の紙料離解装置（第１の紙料離解装置）は、紙料容器内に配置された多孔板の孔が形成されている領域の一面に近接して攪拌羽根を備えるとともに、多孔板の孔が形成されている領域の他面に近接してポンプ羽根を備えている。特に、上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。さらに、攪拌羽根とポンプ羽根とは共通の軸周りに回転できるように構成されている。このような構成により、紙料容器内の紙料はポンプ羽根の吸引作用により多孔板の攪拌羽根側面に吸い寄せられ、攪拌羽根の縁と多孔板の孔の攪拌羽根側縁との間で離解される。そして、孔を通った紙料はさらに孔のポンプ羽根側縁とポンプ羽根の縁との間で離解される。すなわち、上記の構成によれば、多孔板の両面が紙料の離解において有効に作用するとともに、ポンプ羽根による吸引によってこの作用部分に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができる。
【００１０】
多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。紙料の離解は各羽根の縁と孔の縁との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が羽根の縁に沿って連続的に分布するようになるので、羽根を均等に磨耗させることができ、羽根の寿命を長くすることができる。
【００１１】
多孔板の孔の形状には限定はなく、丸孔の他、例えば楕円や長孔であってもよい。特に、孔が長孔として形成される場合には、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、攪拌羽根或いはポンプ羽根に対して０〜１５度の範囲で傾斜させる。言い換えれば、攪拌羽根と長孔との間の挟角、或いはポンプ羽根と長孔との間の挟角が０〜１５度の範囲となるように攪拌羽根，ポンプ羽根，長孔の角度を設定する。このような構成によれば、攪拌羽根と長孔との間、或いはポンプ羽根と長孔との間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。
【００１２】
また、上記目的を達成するために本発明は次の構成の紙料離解装置（第２の紙料離解装置）も提供する。この紙料離解装置は、紙料容器内に層状に配置された複数の多孔板のうち最上層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接して攪拌羽根を備えるとともに、最下層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接してポンプ羽根を備えている。特に、上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。また、攪拌羽根とポンプ羽根とは共通の軸周りに回転できるように構成されており、さらに多孔板についても隣接する多孔板間において上記の回転軸周りに相対回転するように構成されている。このような構成により、紙料容器内の紙料はポンプ羽根の吸引作用により最上層の多孔板に吸い寄せられ、攪拌羽根の縁と多孔板の孔の縁との間で離解される。そして、紙料は隣接する多孔板間において上側多孔板の孔の縁と下側多孔板の孔の縁との間で離解されながら順次多孔板を通過していき、最後に最下層の多孔板の孔の縁とポンプ羽根の縁との間で離解される。すなわち、上記の構成によれば、複数の多孔版の両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくとともに、ポンプ羽根による吸引によってこれら作用部分に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができる。
【００１３】
多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。紙料の離解は各羽根の縁と孔の縁との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が羽根の縁に沿って連続的に分布するようになるので、羽根を均等に磨耗させることができ、羽根の寿命を長くすることができる。同様に多孔板間においても、このような構成にすることで全体を均等に磨耗させることができる。
【００１４】
また、多孔板の各孔は、隣接する多孔板との相対回転方向において隣接する多孔板の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。一部でも隣接する多孔板の孔と重なっていれば、その部分において紙料を引き裂いて離解することができるからである。
また、多孔板の各孔の孔面積は、ポンプ羽根側の多孔板ほど小さくなっていくのが好ましい。すなわち、攪拌羽根側からポンプ羽根側に進むにつれて紙料の通過面積を縮小させていく。これによりポンプ羽根側に進むにつれて紙料の濃縮が起こるので、作用部分へ多量の紙料を集中的に供給して紙料の離解を促進することができる。
【００１５】
孔が長孔として形成される場合には、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、隣接する攪拌羽根或いはポンプ羽根或いは隣接する多孔板の各孔に対して０〜１５度の範囲で傾斜させる。言い換えれば、攪拌羽根と隣接する多孔板の場合には、攪拌羽根との間の挟角或いは隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、ポンプ羽根と隣接する多孔板の場合には、ポンプ羽根との間の挟角或いは隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、両面が他の多孔板に隣接する多孔板の場合には、隣接する少なくとも何れかの多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように、攪拌羽根，ポンプ羽根，各多孔板の長孔の角度を設定する。このような構成によれば、攪拌羽根と長孔との間、ポンプ羽根と長孔との間、或いは隣接する２つの多孔板の長孔間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。
【００１６】
なお、上記の第１，第２の紙料離解装置の何れにおいても、離解効率の観点からは、多孔板の各孔は、攪拌羽根及びポンプ羽根の回転方向において３〜３５ｍｍの孔幅（例えば丸孔の場合には直径、長孔の場合には幅）に形成されているのが好ましい。また、多孔板の開口率については１５〜５０％の範囲が好ましい。孔の個数については、上記の孔幅及び開口率の範囲内において、できるだけ多い方が好ましい。孔の個数に比例して紙料の離解において有効に作用する縁（エッジ）の数が増えるからである。
【００１７】
また、上記の第１，第２の紙料離解装置において、好ましくは、ポンプ羽根により攪拌羽根側から多孔板を通過してポンプ羽根側に吸い込まれた紙料を紙料容器の上部へ多孔板を迂回して環流させる環流通路を設ける。これにより離解紙料が未離解紙料の上に運ばれるので、離解紙料と未離解紙料とが混在して回流することなく、未離解紙料を集中的に羽根と多孔版との作用部分へ供給することができ、紙料の離解を促進することができる。この場合、より好ましくは、紙料容器の内面に攪拌羽根の回転による旋回流れの発生を防止する旋回防止壁を設け、この旋回防止壁の内部に上記の環流通路を設ける。これにより旋回流れの発生による上記作用部分への紙料の供給効率の低下を防止できるとともに、無駄のないコンパクトな構造とすることができる。
【００１８】
【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。
（Ａ）第１実施形態
図１，図２は、本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の全体構成を示す概略図である。図中の矢印は紙料の流れを示している。
【００１９】
図１，図２に示すように、本実施形態の紙料離解装置では、紙料を収容する容器１０１の底部に攪拌離解部が設けられている。攪拌離解部には多数の孔が形成された多孔板１０３が紙料を収容する容器１０１の底部に固定して取り付けられている。そして、この多孔板１０３を上下両面から挟むようにして、ロータ羽根（攪拌羽根）１２１とポンプ羽根１５２とが近接配置されている。ロータ羽根１２１はロータ１０２の外周に複数毎（実用上は３〜１６枚、図１では６枚）設けられている。ポンプ羽根１５２はロータ１０２を回転軸１０６に取り付けるためのフランジ１５１に取り付けられている。回転軸１０６にはＶベルト１０７を介してモータ１０８が接続されており、ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２は、モータ１０８から回転軸１０６への動力伝達によって一体となって回転するようになっている。
【００２０】
容器１０１には、従来と同様に旋回流れを縦流れに転向させるための転向板１１１Ａが設けられるとともに、旋回流れの発生を防止するための旋回防止板（旋回防止壁）１１１Ｂが新設されている。この旋回防止板１１１Ｂの内部には紙料を循環（還流）させるための循環通路（還流通路）１６０が形成されている。循環通路１６０はその一端が容器１０１の上部に開口しており、他端が多孔板１０３の裏側に設けられたチャンバ１０４の循環出口１５４に接続されている。また、循環通路１６０の途中には離解後の紙料を排出するための出口管１０５が設けられているが、この出口管１０５は図示しないバルブによって開閉されるようになっている。
【００２１】
図３〜図５は紙料離解装置の要部である攪拌離解部の構成を示す詳細図である。図３，図４に示すように多孔板１０３は中央に開口を有する円盤状であり、チャンバ１０４の蓋をするように、シム１４２を挟みボルト１７０を用いてチャンバ１０４の胴部１０４ｂに取り付けられている。チャンバ１０４はその中央部にスリーブ１０４ａが形成されており、このスリーブ１０４ａに回転軸１０６の先端部が挿入されている。回転軸１０６の先端部には回転軸１０６と同心にフランジ１５１に設けられたスリーブ１５１ａが固定して取り付けられ、フランジ１５１のスリーブ１５１ａはチャンバ１０４のスリーブ１０４ａに液漏れ防止用のシール１０９を介して相対回転自在に接触している。
【００２２】
フランジ１５１はクラウン部１５１ｂと鍔部１５１ｃとを備えたハット形状を有し、上記のスリーブ１５１ａはクラウン部１５１ｂの下面に突設されている。クラウン部１５１ｂは多孔板１０３の中央の開口から上方へ突き出しており、鍔部１５１ｃは多孔板１０３の裏面下方に位置している。鍔部１５１ｃの外径はチャンバ１０４の内径よりもやや小さい程度に形成され、多孔板１０３とフランジ１５１とチャンバ１０４とによってドーナツ状の空間が形成されている。そして、この空間内において鍔部１５１ｃの多孔板１０３側に、ポンプ羽根１５２がボルト１８０を用いて取り付けられている。ポンプ羽根１５２は、ドーナツ状の基体１５２ａと、基体１５２ａ上に一定の間隔で螺旋状（または放射状）に形成された複数の刃１５２ｂとから構成されている。ポンプ羽根１５２の刃１５２ｂは、多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。
【００２３】
また、フランジ１５１のクラウン部１５１ｂには、円錐形状を有するロータ１０２がシム１４１を挟んでボルト１４０を用いて取り付けられている。ロータ１０２の外周部にはロータ羽根１２１が一体に設けられている。ロータ羽根１２１もポンプ羽根１５２と同様、多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。
【００２４】
このような構成により、回転軸１０６に動力が伝達されるとフランジ１５１とロータ１０２とは一体となって回転し、ポンプ羽根１５２とロータ羽根１２１とは多孔板１０３を挟むようにしながらその表面に沿って旋回する。ロータ羽根１２１の旋回は容器１０１内の紙料を攪拌して紙料を粗離解させる。またロータ羽根１２１の旋回は紙料の旋回流れを生むが、容器１０１の内面には旋回方向に垂直な転向板１１１Ａ及び旋回防止板１１１Ｂが設けられているので、旋回流れはこれら転向板１１１Ａや旋回防止板１１１Ｂによって縦流れに転向され、紙料は縦流れとなって容器１０１内部を循環する。
【００２５】
一方、ポンプ羽根１５２の旋回は、紙料に遠心力を作用させて多孔板１０３，フランジ１５１及びチャンバ１０４に囲まれた空間内に紙料の径方向流れを生む。この径方向流れによって紙料はチャンバ１０４の胴部１０４ｂに形成された複数の循環出口１５４から循環通路１６０へ排出されるとともに、ロータ羽根１２１側からポンプ羽根１５２側へ多孔板１０３の孔１１３を通って新たな紙料が吸い込まれてくる。このポンプ羽根１５２による吸引作用により、容器１０１内の紙料は多孔板１０３の孔１１３に向けて流れ込んでくる。
【００２６】
図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。以下、図５を用いて多孔板１０３，ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２による攪拌離解作用について説明する。まず、容器１０１内の紙料はロータ羽根１２１の図５中矢印方向の旋回によってロータ羽根１２１の上縁１２２ａで粗離解される。粗離解された紙料はポンプ羽根１５２の吸引作用によって多孔板１０３の表面へ吸い寄せられ、多孔板１０３の表面においてロータ羽根１２１の下縁１２２ｂと多孔板１０３の孔１１３の上縁１２３との間で引き裂かれ、より細かく離解される。細かく離解された紙料は孔１１３に流入し、孔１１３を通ってチャンバ１０４内に流れ込む際、多孔板１０３の裏面においてポンプ羽根１５２の上縁１２５と多孔板１０３の孔１１３の下縁１２４との間で引き裂かれて、さらに細かく離解される。そして、ポンプ羽根１５２の溝１１４（刃１５２ｂ，１５２ｂ間の空間）を通って、チャンバ１０４の循環出口１５４から循環通路１６０に排出される。
【００２７】
このように、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、多孔板１０３の表裏両面を紙料の離解において有効に作用させることができるとともに、ポンプ羽根１５２による吸引によってこれら作用部分に未離解紙料を集中させることができるので、羽根１２１，１５２を高速で回転させずとも紙料を効率的に離解することができる。すなわち、この紙料離解装置によればより少ない動力で紙料の離解を促進することができ、離解効率が飛躍的に向上する。また、多孔板１０３の表面のみならず裏面でも紙料を引き裂いて離解することができることから、難離解紙でも詰まることなく処理することができる。なお、ロータ羽根１２１と多孔板１０３との隙間、及びポンプ羽根１５２と多孔板１０３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。両隙間はそれぞれシム１４１，１４２で調整することができる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、多離解済の紙料はポンプ羽根１５２によって循環通路１６０に押し出され、循環通路１６０を通って容器１０１の上部へ循環されて未離解紙料の上へ運ばれる。このため、従来の様に離解済の紙料と未離解の紙料とが共に回流することがなく、ロータ羽根１２１と多孔板１０３との作用部分へ未離解紙料を集中的に供給することができ、紙料の離解を促進することができる。この結果、ロータ羽根１２１の大きさを小さくすることができ、また、回転速度も低くすることができるので、低動力での運転が可能になる。
【００２９】
上記の構成において、多孔板１０３の孔１１３の直径は、紙料の繊維の大きさを考慮すると実用上は３〜３５ｍｍの範囲が好ましく、多孔板１０３の開口率（ロータ羽根１２１やポンプ羽根１５２が旋回する領域における多孔板１０３の開口率）については、１５〜５０％の範囲が好ましい。また、紙料の離解において有効に作用する縁（エッジ）の数は孔１１３の個数に比例して増えることから、孔１１３の個数は開口率が上記の好ましい範囲を満たす限りは多い方が好ましい。
【００３０】
また、多孔板１０３の各孔１１３は、図６に示すように、ロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２の回転方向（図中に矢印で示す）において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように配列されているのが好ましい。例えば図中に二点差線で示す孔１１３Ａ′は孔１１３Ａを回転方向に写像したものであり、孔１１１Ｂと一部が重なっている。紙料の離解は図５に示すようにロータ羽根１２１の下縁１２２ｂと孔１１３の上縁１２３との間、及びポンプ羽根１５２の上縁１２５と孔１１３の下縁１２４との間で紙料を引き裂くことで行うので、使用しているうちに羽根の縁は次第に磨耗していくが、このような構成によれば、作用部分が各羽根１２１，１５２の縁１２２ｂ，１２５に沿って連続的に分布するようになるので、各羽根１２１，１５２を均等に磨耗させることができ、各羽根１２１，１５２の寿命を長くすることができる。
【００３１】
（Ｂ）第２実施形態
本発明の第２実施形態にかかる紙料離解装置について図７〜図１０を用いて説明する。本実施形態にかかる紙料離解装置は、第１実施形態とは攪拌離解部の構成に相違がある。図７，図８に示すように、回転軸２０６の先端にハット形状のフランジ２５１が取り付けられ、フランジ２５１のクラウン部２５１ｂには円錐形状を有するロータ２０２がシム３４１を挟んでボルト３４０で固定されている。ロータ２０２の外周部には複数のロータ羽根２２１が一定の間隔で一体に設けられている。ロータ２０２には、図９に示すように複数の縁３２２ａ〜３２２ｅを持つ段付刃３００がボルト３０１で取り付けられている。また、フランジ２５１の鍔部２５１ｃには、ポンプ羽根２５２の内周部がボルト３８０で固定されている。ポンプ羽根２５２はドーナツ状の基体２５２ａと、基体２５２ａ上に一定の間隔で設けられた複数の刃２５２ｂとから構成されている。
【００３２】
本実施形態かかる攪拌離解部には、ロータ羽根２２１とポンプ羽根２５２とに上下を挟まれるようにして、中央に開口を有する円盤状の３枚の多孔板１０３，２０３，３０３が僅かな隙間をあけて層状に配置されている。このうち上下２枚の多孔板１０３，３０３はチャンバ２０４に取り付けられた固定板であり、中央の多孔板２０３はフランジ２５１に取り付けられた回転板である。上下の多孔板１０３，３０３の間隔はシム３７２とリング３７１で位置決めされ、チャンバ２０４の胴部に別のシム３７３を介してボルト３７０で固定されている。中央の多孔板２０３はリング３８１，３８３に上下方向から挟まれ、シム３８２とポンプ羽根２５２とを介してフランジ２５１にボルト３８０で固定されている。
【００３３】
ロータ羽根２２１は、最上層の多孔板１０３の孔１１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。同様に、ポンプ羽根１５２は、最下層の多孔板３０３の孔３１３が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている。なお、ロータ羽根２２１と多孔板１０３との隙間、及びポンプ羽根２５２と多孔板３０３との隙間は、いずれも適度の距離を保つ方が離解効果は良い。両隙間はそれぞれシム３４１，３７３で調整することができる。また、多孔板１０３，２０３間、多孔板２０３，３０３間の各隙間は、シム３７２，３８２で調整することができる。
【００３４】
このような構成により、回転軸２０６に動力が伝達されるとフランジ２５１とロータ２０２とは一体となって回転する。そして、これらフランジ２５１やロータ２０２に固定されたポンプ羽根２５２，ロータ羽根２２１及び中央の多孔板２０３は、チャンバ２０４に固定された多孔板１０３，２０３を間に挟むようにしながら、それらの表面に沿って旋回する。
【００３５】
図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。以下、図９を用いて多孔板１０３，２０３，３０３，ロータ羽根２２１及びポンプ羽根２５２による攪拌離解作用について説明する。まず、容器内の紙料はロータ羽根２２１の図９中矢印方向の旋回によってロータ羽根２２１の上縁３２２ａで粗離解される。粗離解された紙料はポンプ羽根２５２の吸引作用によって最上層の多孔板１０３の表面へ吸い寄せられる。そして、多孔板１０３の表面において、紙料の大きさに応じてロータ羽根２２１の何れかの縁３２２ｂ〜３２２ｅと多孔板１０３の孔１１３の上縁１２３との間で引き裂かれ、細かく離解される。
【００３６】
細かく離解された紙料は孔１１３に流入し、孔１１３の出口において孔１１３の下縁１２４と中央の多孔板２０３の孔２１３の上縁２２３との間で引き裂かれ、さらに孔２１３の出口において孔２１３の下縁２２４と最下層の多孔板３０３の孔３１３の上縁３２３との間で引き裂かれて、より細かく離解される。そして、孔３１３を通ってチャンバ２０４内に流れ込む際、多孔板３０３の裏面においてポンプ羽根２５２の上縁２２５と孔３１３の下縁３２４との間でさらに引き裂かれて、さらに細かく離解される。離解された紙料は、ポンプ羽根２５２の溝２１４を通って、図７に示すチャンバ２０４の胴部に設けられた循環出口２５４から循環通路に排出される。
【００３７】
このように、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、複数の多孔版１０３，２０３，３０３の表裏両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくことができるとともに、ポンプ羽根２５２による吸引によってこれら作用部分に紙料を集中させることができる。したがって、第１実施形態と同様に、より少ない動力で紙料の離解を促進することができ、離解効率が飛躍的に向上するとともに、難離解紙でも詰まることなく処理することができる。
【００３８】
特に本実施形態によれば、紙料を多段階に離解処理することから、第１実施形態よりもさらに細かく紙料を離解させることができる。したがって、必ずしも離解後の紙料を容器の上部へ環流させる必要は無く、直接出口管から次の工程へ送ることもできる。つまり、本実施形態にかかる紙料離解装置によれば、さらに単時間に効率よく目的の離解度の紙料を得ることができるという利点がある。
【００３９】
上記の構成において、第１実施形態と同様に、各多孔板１０３，２０３，３０３の孔１１３，２１３，３１３の直径は３〜３５ｍｍの範囲が好ましく、多孔板１０３，２０３，３０３の開口率については１５〜５０％の範囲が好ましい。また、特に本実施形態においては、図１０に示すようにポンプ羽根２５２側の多孔板ほど紙料の通過面積が小さくなるような孔面積の設定が好ましい。つまり、最上層の多孔板１０３の孔１１３よりも中央の多孔板２０３の孔２１３の面積を小さくし、中央の多孔板２０３の孔２１３よりも最下層の多孔板３０３の孔３１３の面積を小さくする。このような構造によれば、これによりロータ羽根２２１側からポンプ羽根２５２側に進むにつれて紙料の濃縮が起こるので、各作用部分へ多量の紙料を集中的に供給して紙料の離解をさらに促進することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態においても多孔板１０３，２０３，３０３の各孔１１３，２１３，３１３は、第１実施形態と同様（図６参照）、回転方向において同一多孔板上の他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。さらに、特に本実施形態においては、多孔板１０３，２０３，３０３の各孔１１３，２１３，３１３は、図８に示すように回転方向において隣接する多孔板の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されているのが好ましい。一部でも隣接する多孔板の孔と重なっていれば、その部分において紙料を引き裂いて離解することができるからである。
【００４１】
（Ｃ）その他
以上、本発明の紙料精選装置について２つの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、第１実施形態では容器１０１内面に旋回防止板１１１Ｂを設けて、旋回防止板１１１Ｂの内部に離解した紙料を容器１０１の上部に戻すための循環通路１６０を形成しているが、ホース等の外部配管によって離解紙料を容器１０１内に戻すようにしてもよい。勿論、このように紙料を循環させることなく、チャンバ１０４から次工程へそのまま排出することも可能である。
【００４２】
また、ロータ羽根やポンプ羽根の縁は摩耗し易いが、この磨耗対策として、図１１に示すような構造（第１実施形態の変形例）を採用してもよい。図１１に示すロータ羽根４２１は、その回転方向前部にあり溝４２４を備えている。そして、あり溝４２４内に作用刃物４２２ａ，４２２ｂが嵌め込まれて詰材４２３で固定されている。作用刃物４２２ａはロータ羽根４２１の上縁を形成し、作用刃物４２２ｂはロータ羽根４２１の下縁を形成している。ポンプ羽根４５２は、基体４５２ａに形成されたあり溝４２７内に、作用刃物４２５ａ，４２５ｂを嵌め込んで詰材４２６で固定することにより構成されている。このような構成によれば、作用部分である縁が磨耗した場合には、作用刃物４２２ａ，４２２ｂ，４２５ａ，４２５ｂのみを交換すればよいので省資源や保守性において有利である。なお、詰材４２３，４２６としては積層板が望ましい。多孔板１０３については再研磨して再生使用することができ、研磨による厚みの変化はシム１４１，１４２（図４参照）によって調整することができる。
【００４３】
また、ロータ羽根，ポンプ羽根の羽根配列（ピッチ）や羽根形状には限定はなく、多孔板の孔形状にも限定はない。多孔板の孔形状としては、図１２に示す多孔板５０３のような長孔５１３を選択することもできる。この場合は、略径方向（羽根の回転円の径方向）に向けて延びる長孔として形成するとともに、ロータ羽根１２１との間の挟角が０〜１５度の範囲となるようにロータ羽根１２１に対して傾斜させるのが好ましい。このような構成によれば、ロータ羽根１２１と長孔５１３との間において、鋏の原理により紙料を効率的に切断することが可能になる。なお、第２実施形態のように複数の多孔板が配置された形式では、隣接する多孔板の長孔との間の狭角が０〜１５度の範囲となるように各多孔板の長孔の角度を設定する。
【００４４】
また、第２実施形態では３枚の多孔板１０３，２０３，３０３を層状に配置しているが、より複数枚の多孔板を配置してもよく、逆に上下２枚のみ配置してもよい。この場合、第２実施形態のように多孔板を奇数枚配置して、上から奇数番目の多孔板は固定板とし、偶数番目の多孔板はロータ羽根やポンプ羽根と一体に回転する回転板とするのが構造上簡単で好ましい。勿論、偶数毎の多孔板を配置することも可能であり、少なくとも隣接する多孔板が相対回転していれば、何れの多孔板を固定板にして何れの多孔板を回転板とするかは自由である。
【００４５】
また、第１実施形態ではロータ羽根１２１及びポンプ羽根１５２を回転軸１０６に一体化して一体的に回転させ、第２実施形態ではロータ羽根２２１，ポンプ羽根２５２及び多孔板２０３を回転軸２０６に一体化して一体的に回転させているが、それぞれの部材（ロータ羽根，ポンプ羽根及び多孔板）を別々に回転させるようにしてもよい。すなわち、本発明においては、隣接する２つの部材間において紙料を離解させることができるように、少なくとも隣接する２つの部材が相対回転していればよいので、必ずしも全ての部材を一体的に回転させる必要はない。したがって、何れかの部材を逆方向に回転させることも勿論可能である。例えば第１実施形態の場合であれば、新たにギヤ機構等を介装することによってロータ羽根１２１とポンプ羽根１５２とを逆の方向に回転させてもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、開放した容器の底部に攪拌離解部を設けた形式の紙料離解装置に本発明を適用した場合に説明したが、本発明は密閉した容器を備えた形式の装置や、攪拌離解部を容器側面に設けた形式の装置にも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１の紙料離解装置によれば、多孔板の両面を紙料の離解において有効に作用させることができるとともに、ポンプ羽根による吸引によってこの作用部分（多孔板の孔が形成されている領域）に紙料を集中させることができるので、低動力で紙料の離解を促進することができるという利点がある。
【００４８】
また、本発明の第２の紙料離解装置によれば、複数の多孔版の両面を紙料の離解において有効に作用させながら紙料を段階的に離解していくことができるとともに、ポンプ羽根による吸引によってこれら作用部分（多孔板における、孔が形成されている領域）に紙料を集中させることができるので、より低動力で紙料の離解を促進することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図４】図３に示す攪拌離解部の要部拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】多孔板の好ましい孔配列を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図８】図７に示す攪拌離解部の要部拡大断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】多孔板間における好ましい孔面積の設定例を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態にかかるロータ羽根及びポンプ羽根の構造の変形例を示す断面図である。
【図１２】第１実施形態にかかる多孔板の孔形状の変形例を示す要部の斜視図である。
【図１３】従来の紙料離解装置の全体構成を示す平面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図である。
【図１５】従来の紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【図１６】従来の紙料離解装置の攪拌離解部の構成を示す斜視図（一部破断図）である。
【符号の説明】
１０１ 容器
１０２，２０２ ロータ
１０３，２０３，３０３，５０３ 多孔板
１０４，２０４ チャンバ
１０６，２０６ 回転軸
１０８ モータ
１１１Ａ 転向板
１１１Ｂ 旋回防止板（旋回防止壁）
１１３，２１３，３１３ 孔（丸孔）
１２１，２２１，４２１ ロータ羽根（攪拌羽根）
１４１，１４２，３４１，３７２，３７３，３８２ シム
１５１，２５１ フランジ
１５２，２５２ ，４５２ ポンプ羽根
１５２ｂ，２５２ｂ 刃
１５４，２５４ 循環出口
１６０ 循環通路（還流通路）
３００ 段付刃
４２２ａ，４２２ｂ ロータ羽根用の作用刃物
４２５ａ，４２５ｂ ポンプ羽根用の作用刃物
５１３ 長孔
Claims (12)
- 紙料容器内に配置された多孔板と、
上記多孔板の孔が形成されている領域の一面に近接して回転する攪拌羽根と、
上記攪拌羽根の回転軸と同軸で上記多孔板の孔が形成されている領域の他面に近接して回転するポンプ羽根とを備え、
上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定されている
ことを特徴とする、紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔は、上記攪拌羽根及び上記ポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔が略径方向に向けて延びる長孔として形成され、上記攪拌羽根或いは上記ポンプ羽根に対して０〜１５度の範囲で傾斜している
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の紙料離解装置。 - 紙料容器内に層状に配置された複数の多孔板と、
上記複数の多孔板のうち最上層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接して回転する攪拌羽根と、
上記攪拌羽根の回転軸と同軸で上記複数の多孔板のうち最下層の多孔板における、孔が形成されている領域の表面に近接して回転するポンプ羽根とを備えるとともに、
上記ポンプ羽根の刃及び上記攪拌羽根は、何れも上記多孔板の孔が形成されている領域をカバーするように径方向長さを設定され、
上記多孔板は隣接する多孔板間において上記回転軸周りに相対回転するように構成されている
ことを特徴とする、紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔は、上記攪拌羽根及び上記ポンプ羽根の回転方向において他の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されている
ことを特徴とする、請求項４記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔は、隣接する多孔板との相対回転方向において隣接する多孔板の何れかの孔と少なくとも一部が重なるように形成されている
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔の孔面積は、上記ポンプ羽根側の多孔板ほど小さく設定されている
ことを特徴とする、請求項４〜６の何れかの項に記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔が略径方向に向けて延びる長孔として形成され、隣接する上記攪拌羽根或いは上記ポンプ羽根或いは隣接する多孔板の各孔に対して０〜１５度の範囲で傾斜している
ことを特徴とする、請求項４〜７の何れかの項に記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の各孔は、上記攪拌羽根及び上記ポンプ羽根の回転方向において３〜３５ｍｍの孔幅に形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れかの項に記載の紙料離解装置。 - 上記多孔板の開口率が１５〜５０％である
ことを特徴とする、請求項９記載の紙料離解装置。 - 上記ポンプ羽根により上記攪拌羽根側から上記多孔板を通過して上記ポンプ羽根側に吸い込まれた紙料を上記紙料容器の上部へ上記多孔板を迂回して環流させる環流通路を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜１０の何れかの項に記載の紙料離解装置。 - 上記紙料容器の内面に上記攪拌羽根の回転による旋回流れの発生を防止する旋回防止壁が設けられ、上記旋回防止壁の内部に上記環流通路が設けられている
ことを特徴とする、請求項１１記載の紙料離解装置。
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