JP4691427B2 - パルパー - Google Patents

Description

本発明は、パルパーに関する。

従来、ダンボールや雑誌のような古紙を再生紙として利用可能にするためにパルパーが用いられている。パルパーは、古紙および水を混合し、混合物をゲル化させて再生材を製造する装置である。
このようなパルパーは、通常、古紙および水を投入するための収容槽とこの収容槽内に回転可能に設けられたロータとを有しており、ロータを回転させることにより古紙を破砕する（たとえば、特許文献１および２参照）。

特開２００５−５４３４４号公報 特開平０６−１２８８８７号公報

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
たとえば、上記特許文献１に記載のパルパーでは、収容槽内の底部分にメッシュ板が設けられ、メッシュ板上に略円盤形状のロータが回転可能に設けられている。そして、ロータが回転すると、その周囲から放射状に突出する複数の水平刃がメッシュ板との間の間隙で古紙を破砕して再生材を製造する。

しかし、このパルパーでは、主として水平刃およびメッシュ板によってのみ古紙の破砕を行うので、古紙を微細化するまでの時間が長くなり、再生材の製造時間が長くなってしまう。また、古紙および水の混合物がゲル状になってくると攪拌効率が低下してしまう。

このような問題点を解決するため、上記特許文献２に記載のロータでは、水平刃上にほぼ垂直に突出する垂直刃が設けられている。このようにすれば、ロータを回転させることにより、垂直刃によって水を攪拌しながら古紙を粗くちぎることも可能となる。
しかし、ロータを回転させた際にパルパー内で循環する水流は、ロータの上方から下方に向かう流れとなるのが一般的であり、主としてロータの中央部分に当たるように水が流れる。そのため、このロータでは、古紙および水が一度ロータ中央に接触してある程度エネルギーを失った後に垂直刃に接触するので、水流のエネルギーを効率よく古紙の破砕に利用できていない。

また、古紙には発砲スチロール等の軽量異物が混在していることがあるため、軽量異物を除去する必要が生じる。
上記のようなパルパー装置においては、軽量異物を除去する場合には、軽量異物を絡ませて引き上げるための吸着体（例えば、ひも）を収容槽内に投入し、吸着体に軽量異物を絡ませた後に引き上げて軽量異物を除去している。この他、収容槽の内径中間付近に直径５０ｍｍ〜１２０ｍｍの円形の異物取出窓を別途設置し、この異物取出窓から軽量異物を除去する方法も知られている。
しかし、このようにして軽量異物を除去するのでは、作業が煩雑となるといった問題点や、パルパーを連続して駆動させたい場合であっても一回一回その駆動を停止させなければならないといった問題点が生じてしまう。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、短時間で再生材を製造することができ、また、軽量異物を円滑に除去することができるパルパーを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載のパルパーは、古紙および水を投入するための収容槽と、前記収容槽の底部分に設けられたメッシュ板と、前記メッシュ板上に回転可能に設けられた略円盤形状のロータと、前記ロータ中央に設けられ、前記収容槽の中央に集まる再生に適さない軽量異物を取り出すための取出体と、を備えるパルパーであって、前記ロータは、前記略円盤形状の周縁から中心までの部分が山なりに盛り上がる山形状であって、その周囲から水平方向に突出し、前記メッシュ板との間の間隙で古紙を細かく砕いて微細化するための複数の水平刃と、その上面において、中心近傍から前記略円盤形状の周縁または前記水平刃の先端にわたって凸条を形成するように放射状に設けられた複数の垂直刃と、を具備し、前記ロータを回転させることにより、前記垂直刃により水を攪拌しながら古紙を粗くちぎり、前記垂直刃の後方側に位置する古紙を負圧により水平刃に導いて微細化するようにし、前記取出体は、前記収容槽および前記ロータ中心部を貫通して上下方向に延伸する管状の排出部と、前記排出部の上端に設けられ、下部周面が内方に向かって窪むように湾曲した中空略円錐形状であって、底が開口したキャップ部と、を備え、前記ロータを回転させることにより前記キャップ体の上方から周面を沿って下方に向かう水流を生じさせ、水が前記キャップ体の下部周面近傍を通過する際に負圧により前記キャップ体の開口部分から前記排出部内に引き込まれることで、前記収容槽内の軽量異物を前記排出部内に導くようにしたことを特徴とする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、垂直刃の長さが長いので、古紙および水との接触面積が大きくなり、水を効率良く攪拌でき、また、古紙を粗くちぎる効率を高めることができ、かつ、ロータを回転させるだけで、古紙の中に含まれる発砲スチロール、プラスチック、ビニール等の再生に適さない軽量異物が水流により自然に収容槽の中央に集まるので、その軽量異物を取出体により効率的に除去することができる。
すなわち、ロータの回転により、収容槽内を循環する水流が生じ、収容槽の中央においては上方から下方に向かう水流が生じる。そして、垂直刃がロータの中心近傍から延びていることにより、ロータの上方から下方に向かう水が直接垂直刃に導かれるので、ロータの上方から下方に向かう水のエネルギーを効率よく古紙の破砕に利用することができる。
このとき、ロータが山形状であるので、ロータの上方から下方に向かう水はロータの上面を沿うようにしてロータ周縁に導かれ、その水とともに古紙を円滑に水平刃に導いて微細化することができる。
特に、垂直刃付近の古紙の一部は、ロータの山形状と垂直刃後方に発生する負圧とにより、押さえつけられるようにして勢いよく水平刃に導かれる。よって古紙を一層円滑かつ効率的に微細化することができる。

また、請求項２に記載のパルパーは、請求項１に記載のパルパーにおいて、前記垂直刃が、前記ロータの中心近傍から前記略円盤形状の周縁または前記水平刃の先端にわたって螺旋状に延びていることを特徴とする。

すなわち、請求項２に記載の発明は、垂直刃が螺旋状であるので、ロータの駆動トルクを効率よく加速エネルギーに変えることができる。

また、請求項３に記載のパルパーは、請求項１または２に記載のパルパーにおいて、前記キャップ部の底に水平方向に延びるキャップ水平刃を設けたことを特徴とする。

すなわち、請求項３に記載の発明は、キャップ水平刃により軽量異物を細かく破砕しながら除去するので、軽量異物が排出部内で絡まったり詰まったりするのを防ぐことができる。よって、軽量異物を円滑に除去することができる。

また、請求項４に記載のパルパーは、請求項１、２または３に記載のパルパーにおいて、前記収容槽の内面を略球面状に形成したことを特徴とする。

すなわち、請求項４に記載の発明は、ロータ端部から外側へ向かう水流が乱れにくいので、水を円滑に攪拌することができ、一層短時間で再生材を製造することが可能となる。
また、エネルギー効率がよく小さなロータであっても効率的に水流を生じさせることができるので、小さな装置とすることが可能となる。

以上のように、本発明（請求項１）によれば、水を効率良く攪拌でき、また、古紙を粗くちぎる効率を高めることができ、かつ、軽量異物を取出体により効率的に除去できる。また、本発明（請求項２）によれば、ロータの駆動トルクを効率よく加速エネルギーに変えることができる。また、本発明（請求項３）によれば、軽量異物を円滑に除去することができる。また、本発明（請求項４）によれば、水を円滑に攪拌することができ、一層短時間で再生材を製造することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のパルパーの一部を切り欠いて示した斜視図である。図２は、図１に示したパルパーの断面図である。
パルパー１は、収容槽２と、収容槽２の底部分に設けたメッシュ板３と、メッシュ板３上に回転可能に設けられたロータ４と、を備えている。

収容槽２は、ほぼ球形状に構成されていて、その上部に古紙および水を投入するための投入口２１を有しており、その下部に再生材を排出するための排出口２２を有している。また、排出口２２は、図示はされないが、開閉自在な構成である。
メッシュ板３は、多数の孔が設けられた板状の部材であって、排出口２２を覆うようにして収容槽２に設けられている。

ロータ４は、上下方向に延伸する排出管４１と、排出管４１の上方部分に取り付けられたロータ本体４２と、ロータ本体４２の上部に取り付けられたロータキャップ４３と、排出管４１の上端に取り付けられたキャップ体４４とを備えている。
排出管４１は、垂直な軸線まわりに回転可能な構成であって、排出管４１が回転すると、ロータ本体４２、ロータキャップ４３およびキャップ体４４が排出管４１と一体となって回転する。また、排出管４１の上端とキャップ体４４との間には間隙が存在しており、この間隙を通って収容槽２内の軽量異物が排出管４１内に流入し得るようになっている。

ロータ４には、後述する水平刃４２３、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４といった各種の刃が設けられており、回転することにより収容槽２内に投入された古紙を破砕することができるようになっている。再生材を製造する際には、まず、収容槽２の排出口２２を閉じた状態で投入口２１から古紙および水を投入し、ロータ４を回転させる。そして、古紙を破砕して微細化し、古紙および水の混合物をゲル化して再生材を製造する。

このとき、ロータ４の回転により矢印（図２参照）で示したように、収容槽２内を循環する水流が生じる。この水流は、収容槽２内の中央部分においては上方から下方に流れ、下部においては中央から周囲に向かって流れ、周面近傍においては下方から上方に流れ、上部においては周囲から中央に向かって流れるものである。

古紙を破砕していくと、古紙の中に含まれる発砲スチロール、プラスチック、ビニール等の再生に適さない軽量異物が、収容槽２内を浮遊する。この軽量異物は、水とともに循環する過程で、排出管４１とキャップ体４４との間の間隙を通って排出管４１内に入り込み、収容槽２内から除去される。
また、古紙を十分に微細化した後で排出口２２を開放し、微細化された古紙をポンプによりスクリーンと称される機械に送り、更に微細な異物を除去し、再生材の製造作業が終了する。
このように、パルパー１においては、ロータに設けられた各種の刃により古紙を微細化しながら、軽量異物を円滑に除去して再生材を製造する。
以下では、パルパー１の各構成を詳しく説明する。なお、パルパー１は、バッチ式でも連続式でも運転可能であるが、一般には、古紙と水とを連続して投入し、ロータも連続して運転する方法が用いられる。

図３は、ロータ本体４２の構成を詳しく示した図である。図３（ａ）は、ロータ本体４２の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した切断線Ａ−Ａの断面図である。
ロータ本体４２は、略環状の周縁部４２１と、周縁部４２１の内側に設けられた略環状の取付部４２２と、周縁部４２１の周囲に設けられた複数の水平刃４２３と、周縁部４２１の上面から水平刃４２３の上面にわたって凸条を形成するように放射状に設けられた複数の外側垂直刃４２４とを備えている。

周縁部４２１は、外側から内側に向かって山なりに盛り上がる形状に形成している。
取付部４２２は、ロータキャップ４３の台座であって、周縁部４２１の内周面に設けられている。
水平刃４２３は、周縁部４２１の外周面の下端から水平方向に突出し、かつ、回転方向に対してななめ後方側に傾くように突出しており、回転方向の前方側が刃として形成されている。また、水平刃４２３は、周縁部４２１の周方向に等間隔に計８本設けられている。
なお、水平刃４２３の本数は上記のものに限られず、たとえば、６〜１２本のうちのいずれかであってもよい。

外側垂直刃４２４は、周縁部４２１の内側上部から水平刃４２３の先端上部にわたって螺旋状に延び、凸条を形成するように設けられている。また、外側垂直刃４２４は、周縁部４２１の周方向に等間隔に計４本設けられており、詳しくは、外側垂直刃４２４が立設されている水平刃４２３と外側垂直刃４２４が立設されていない水平刃４２３とが、周方向において交互になっている。

図４は、ロータキャップ４３の構成を詳しく示した図である。図４（ａ）は、ロータキャップ４３の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した切断線Ｂ−Ｂの断面図である。
ロータキャップ４３は、山なりに盛り上がる山形状の山部４３１と、山部４３１の上面に凸条を形成するように放射状に設けられた複数の内側垂直刃４３２と、山部４３１の裏側に取り付けられた足部４３３とを備えている。

山部４３１は、平面視が略円形状であって、その中央部分に挿通孔４３４を有しており、後述するようにこの挿通孔４３４に排出管４１を挿通し得るようになっている。
内側垂直刃４３２は、山部４３１の中央近傍から周縁にわたって螺旋状に延びるように、かつ、外側垂直刃４２４に同じ螺旋として接合され得るように設けられている。
足部４３３は、略環状の部材であって、山部４３１の裏側から下方に向かって立設されている。

図５は、キャップ体４４の構成を詳しく示した図である。図５（ａ）は、キャップ体４４の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した切断線Ｃ−Ｃの断面図である。
キャップ体４４は、キャップ部４４１と、キャップ部４４１に設けられた複数のキャップ水平刃４４２と、キャップ水平刃４４２に取り付けられたキャップ取付部４４３とを備えている。
キャップ部４４１は、中空状の略円錐形状であって、下方が開口している。また、キャップ部４４１は、下部周面から下端にかけて内方に窪むように緩やかに湾曲している。
キャップ水平刃４４２は、キャップ部４４１の内側下部から水平方向に突出しており、キャップ部４４１の周方向において等間隔を保つようにして計３本設けられている。また、キャップ水平刃４４２は、回転方向の前方側が刃として形成されている。

キャップ取付部４４３は、略環状の部材であって、その径がキャップ部４４１の開口部分の径よりも小さくなるように形成されており、その内周面に排出管４１の上端が嵌合するようになっている。そして、キャップ取付部４４３は、その外周面の上端がキャップ水平刃４４２の先端に取り付けられている。
これにより、キャップ体４４は、キャップ部４４１、キャップ水平刃４４２およびキャップ取付部４４３を一体的に構成しながら、キャップ部４４１とキャップ取付部４４３との間に間隙を設けている。

図６は、収容槽２にロータ４を取り付けた状態を示した断面図であり、図７は、図６に示した収容槽２の底部分の平面図である。
排出管４１の上方部分には、排出管４１を取り囲むように保持体４１１が設けられている。そして、保持体４１１はメッシュ板３を貫通しつつ、メッシュ板３上において回転可能に設けられている。

ロータ本体４２は、保持体４１１に取り付けられている。また、ロータキャップ４３は、ロータ本体４２の取付部４２２に取り付けられ、かつ、足部４３３が保持体４１１に取り付けられている。このとき、ロータキャップ４３は、内側垂直刃４３２の外端と、外側垂直刃４２４の内端とが連続するようにして取り付けられる。

これにより、ロータ４の上面には、４本の螺旋状の垂直刃が立設されることになる。
排出管４１の上部は、ロータキャップ４３の挿通孔４３４（図７）を挿通して収容槽２の内部に露出している。そして、排出管４１の上端にキャップ取付部４４３が嵌合するようにしてキャップ体４４が取り付けられている。
排出管４１には、図示しないモータの駆動トルクが伝達されるようになっており、これにより所定の回転数で排出管４１が回転させられる。そして、排出管４１が回転すると、保持体４１１、ロータ本体４２、ロータキャップ４３およびキャップ体４４が一体となって回転する。

図８は、ロータ４近傍の水の流れを示した図である。
収容槽２内に古紙および水を投入してロータ４を回転させると、収容槽２内を循環する水流が生じる。そして、その水流によってロータ４の上方から下方に向かって流れる古紙は、主としてロータキャップ４３側に流れ込み、山形のロータキャップ４３に沿って周縁の水平刃４２３に導かれる。

また、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４の前方側に位置する古紙は粗くちぎられ、一部は収容槽２内の大きなうずしおを形成し、一部は内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４の後方側に回り込み、周縁の水平刃４２３に導かれる。そして、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４の後方側に位置した古紙は、負圧により押さえ込まれるようにして下方側かつ外周側に案内されて水平刃４２３に導かれる。
このようにして、水平刃４２３に導かれた古紙は、水平刃４２３とメッシュ板３との間の間隙で細かく砕かれて微細化される。

また、古紙を破砕する際に収容槽２内を浮遊する軽量異物は、浮力の差により収容槽２の中央部分に集まる。
このとき、キャップ部４４１の下部周面は内方に向かうように湾曲しているので、負圧によりキャップ部４４１の周囲から、キャップ部４４１と排出管４１（キャップ取付部４４３）との間の間隙を通って排出管４１内に向かう水流が生じる。これにより、水とともに軽量異物が吸い込まれるようにして排出管４１内に入り込む。また、このとき、軽量異物は、キャップ水平刃４４２により細かく破砕される（図６参照）。
また、排出管４１の上部周面には、流入孔４１２が形成されており、軽量異物は、流入孔４１２からも排出管４１内に入り込む。
このように、パルパー１では、軽量異物を円滑に除去しながら再生材を製造する。そして、製造した再生材は、排出口２２に設けられた回収部２３によって回収される。

以上のように、本実施の形態では、ロータ４は、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４を有しているので、古紙および水との接触面積が大きくなり、水を効率良く攪拌でき、また、古紙を粗くちぎる効率を高めることができる。
すなわち、ロータ４の回転により、収容槽２内を循環する水流が生じ、収容槽２の中央においては上方から下方に向かう水流が生じる。そして、内側垂直刃４３２がロータキャップ４３の中心近傍から延びていることにより、ロータ４の上方から下方に向かう水が直接内側垂直刃４３２に導かれるので、ロータ４の上方から下方に向かう水のエネルギーを効率よく古紙の破砕に利用することができる。

このとき、ロータキャップ４３が山形状であるので、ロータ４の上方から下方に向かう水はロータキャップ４３の上面を沿うようにしてロータ４周縁に導かれ、その水とともに古紙を円滑に水平刃４２３に導いて微細化することができる。
特に、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４付近の古紙の一部は、ロータキャップ４３の山形状と内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４の後方側に発生する負圧とにより、押さえつけられるようにして勢いよく水平刃４２３に導かれる。よって古紙を一層円滑かつ効率的に微細化することができる。
また、内側垂直刃４３２および外側垂直刃４２４が螺旋状であるので、ロータ４の駆動トルクを効率よく加速エネルギーに変えることができる。

また、ロータ４を回転させると軽量異物が水流により自然に収容槽２の中央に集まるので、ロータ４を回転させるだけで、軽量異物を排出管４１およびキャップ体４４により効率的に除去することができる。
また、キャップ水平刃４４２により軽量異物を細かく破砕しながら除去するので、軽量異物を円滑に除去することができる。
また、収容槽２が略球形状であってロータ４端部から外側へ向かう水流が乱れにくいので、水を円滑に攪拌することができ、一層短時間で再生材を製造することが可能となる。さらに、エネルギー効率がよく小さなロータ４であっても効率的に水流を生じさせることができるので、小さな装置とすることが可能となる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、ロータキャップ４３は、山形状に限らずおわん状に盛り上がる形状であってもよい。
また、ロータ４は、排出管４１が回転することにより回転するとしたが、排出管４１を回転しない構成とし、垂直な軸線まわりに回転する回転軸を別個に設けて、この回転軸が回転することによりロータ本体４２、ロータキャップ４３およびキャップ体４４が一体となって回転する構成であってもよい。

本発明のパルパーを簡略的に示した斜視図である。 図１に示したパルパーの断面図である。 ロータ本体の構成を詳しく示した図である。 ロータキャップの構成を詳しく示した図である。 キャップ体の構成を詳しく示した図である。 収容槽にロータを取り付けた状態を示した断面図である。 図６に示した収容槽の底部分の平面図である。 ロータ近傍の水の流れを示した図である。

１ パルパー
２ 収容槽
３ メッシュ板
４ ロータ
４１ 排出管
４２ ロータ本体
４３ ロータキャップ
４４ キャップ体
４２３ 水平刃
４２４ 外側垂直刃
４３２ 内側垂直刃
４４１ キャップ部

Claims (4)

1. 古紙および水を投入するための収容槽と、
   前記収容槽の底部分に設けられたメッシュ板と、
   前記メッシュ板上に回転可能に設けられた略円盤形状のロータと、
   前記ロータ中央に設けられ、前記収容槽の中央に集まる再生に適さない軽量異物を取り出すための取出体と、
   を備えるパルパーであって、
   前記ロータは、
   前記略円盤形状の周縁から中心までの部分が山なりに盛り上がる山形状であって、
   その周囲から水平方向に突出し、前記メッシュ板との間の間隙で古紙を細かく砕いて微細化するための複数の水平刃と、
   その上面において、中心近傍から前記略円盤形状の周縁または前記水平刃の先端にわたって凸条を形成するように放射状に設けられた複数の垂直刃と、を具備し、
   前記ロータを回転させることにより、前記垂直刃により水を攪拌しながら古紙を粗くちぎり、前記垂直刃の後方側に位置する古紙を負圧により水平刃に導いて微細化するようにし、
   前記取出体は、
   前記収容槽および前記ロータ中心部を貫通して上下方向に延伸する管状の排出部と、
   前記排出部の上端に設けられ、下部周面が内方に向かって窪むように湾曲した中空略円錐形状であって、底が開口したキャップ部と、を備え、
   前記ロータを回転させることにより前記キャップ体の上方から周面を沿って下方に向かう水流を生じさせ、水が前記キャップ体の下部周面近傍を通過する際に負圧により前記キャップ体の開口部分から前記排出部内に引き込まれることで、前記収容槽内の軽量異物を前記排出部内に導くようにしたことを特徴とするパルパー。
2. 前記垂直刃は、前記ロータの中心近傍から前記略円盤形状の周縁または前記水平刃の先端にわたって螺旋状に延びていることを特徴とする請求項１に記載のパルパー。
3. 前記キャップ部の底に水平方向に延びるキャップ水平刃を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のパルパー。
4. 前記収容槽の内面を略球面状に形成したことを特徴とする請求項１、２または３に記載のパルパー。
   
   
   

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