JPH0745599Y2 - 繊維質材料の連続抗圧供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は木材等のチップ状繊維質材料を高温高圧下で爆
砕処理する爆砕装置において該爆砕装置の高圧反応室に
圧力を抗して連続的に材料を供給する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の繊維質材料の連続抗圧供給装置としては特開昭59
-173394号他が提案されており、その主要部は概ね第６
図に示すような構成をなしていた。

図において、ホッパー03から投入された繊維質材料Ｆは
スクリューコンベア01によってバレル02内を右方へ圧密
される。即ち、繊維質材料Ｆ（以降、単に材料とも呼
ぶ）は右方に進むに従ってバレル02の内周面による摩擦
抵抗と、平板プラグ06による押圧力と矢印Ｇの方角にあ
る高圧室からのガス圧とに抗して進むことになるのでそ
の過程で材料の水分は絞り出されて脱水が果たされ、密
に充填され、栓状即ち、プラグ化材料になって右方に押
し出され、入口チャンバー07の密閉空間に出て矢印Ｇの
方向に落下ないしは送られて高圧下でオートクレーブ等
で蒸煮される。入口チャンバー07内に押し出される際の
状況は次の通りである。

平板プラグ06の材料に接する面に材料を解砕するための
切刃06Aを有し、プラグ化された材料が該平板プラグ06
を押し戻しながらバレル02の出口から出て来ると該平板
プラグ06を回転手段09で回転させ、前記切刃06Aにてプ
ラグ化材料を解砕する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来の装置には次の問題点があった。

（１）スクリューコンベア01で圧密された材料がバレル
02内の全断面積を占めるようになると、バレル02の内壁
が前進しつつある材料を摩擦的に圧縮し、該摩擦力がス
クリューコンベア01の押し力よりも大きくなると材料が
前進しなくなり、最終的に前記スクリューコンベア01内
もしくはバレル02内で材料が閉塞してしまう恐れがあ
る。この閉塞現象はスクリューコンベア01の末端とバレ
ル02の入口チャンバー07への開口部との間（以下、直管
という）の長さｌがその内径の約1/2以上になると少な
からず発生する危険性があり、供給装置の連続運転は極
めて不安定となる可能性がある。ところがこの閉塞現象
を未然に防止するため前記直管の長さをその内径の約1/
2以下で運転すると、該直管内に形成される材料の充填
層はその厚み（直管の長さ方向に相当）が薄く、高圧室
からのガス圧に抗して該材料を前進させるだけでは該材
料はガスの逆流を防止し得るほど十分圧密されないとい
う不具合が生じやすい。

なお、スクリューコンベアの押し力にピストンの往復運
動による押し力を組み合わせて材料の押し力を増強し、
前記直管の長さをその内径の約1/2以上の長さにする技
術等が散見されるが、これでは装置が著しく複雑なもの
となる等の欠点があった。

（２）プラグ化された材料は前記平板プラグ06を押し戻
しながら高圧室に連なるチャンバー07に円柱状で突出し
何らかの力を加えてこれを破壊しなければ該円柱状のプ
ラグ化材料が容易にくづれないという問題がある。これ
は前記プラグ材料を平板プラグで圧縮するために生じる
現象であって、平板プラグ06で圧縮しなければ前記円柱
状のプラグ化材料は適当な長さになると自然にくづれる
が、それでは集塊状のブロック体として間欠的に供給さ
れがちとなって好ましくない。上記従来技術では平板プ
ラグ06の材料と接する面に切刃06Aを設け、該平板プラ
グ06を回転させてプラグ化材料を解砕し、この問題を解
決しているが、平板プラグ06の押圧系に更に回転手段を
備える必要があり、装置の複雑さが増す等の欠点があっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上記問題点の解決手段として、ホッパーから供
給される材料を圧密しながら前進させるスクリューコン
ベアを内包すると共に同スクリューコンベア先端の位置
と一致し、かつ、他の管に接続可能な先端を有するバレ
ルと、同バレルの先端に小径側を接続され大径側を高圧
反応室に連なる入口チャンバー近傍の密閉空間に開口す
ると共に管路の全長に渡り片側が１〜５°の勾配を有し
かつ短内径の約2.5倍迄の管路長を有するテーパ管と、
同テーパ管とほぼ同一軸上に移動可能に設けられると共
に同テーパ管の上記開口部に対向する面が60〜120°の
頂角を有する円錐状をなし同開口部を密閉可能なプラグ
と、同プラグをその軸上に往復移動させる駆動手段とを
具備してなることを特徴とする繊維質材料の連続抗圧供
給装置を提供しようとするものである。

〔作用〕

本考案は上記のように構成されるので次の作用を有す
る。

（１）バレルに末広に管路の全長に渡りテーパ状をなす
テーパ管を連接したので材料の充填層を形成するテーパ
管の内壁と該テーパ管内を前進しつつある材料との摩擦
力は、テーパ管の入口とその内径を同一とする直管の場
合に比較して弱くなり、前記充填層を形成するプラグ化
材料は前記テーパ管入口側内径の約2.5倍の長さまで該
テーパ管やスクリュー内で閉塞することなく高圧室のガ
ス圧に抗して安定に前進させることができる。一方該プ
ラグ化材料は高圧室のガス圧に抗してスクリューコンベ
アの押し力で圧密されるだけであるが、材料充填層の長
さを前記直管の場合に比し約５倍程度長く取れるのでガ
スの逆流は十分防止し得るものである。

（２）プラグのテーパ管に対向する面を60〜120°の頂
角を有する円錐状としたので、テーパ管から押し出され
た材料が四方へ押し拡げられることとなり、ちょうど花
びらが散るような形に解砕されて連続的に入口チャンバ
ーへ供給され 〔実施例〕 本考案の一実施例を第１図ないし第５図によって説明す
る。

第１図において、モーター４によって回転駆動されるス
クリューコンベア１を内包するバレル２の右端と、高圧
室Ｇに連なる入口チャンバー７の材料供給口８との間
に、材料Ｆの進行方向に広がるテーパ管５が連接され、
入口チャンバー７の材料供給口８に同供給口８を密閉可
能とするように円錐状プラグ６と該プラグ６を前後進さ
せるためのプラグ駆動手段９が備えてある。本実施例を
操作するには、まず高圧室Ｇからの逆圧を閉鎖するため
円錐状プラグ６で第２図に示すように入口チャンバー７
の材料供給口８を完全に密閉し、次いで材料Ｆをホッパ
ー３に導入する。材料Ｆはスクリューコンベア１で順次
圧密、脱水されながらバレル２内を右方に前進し、テー
パ管５内に入る。テーパ管５内が材料Ｆで充満してくる
と、円錐状プラグ６が材料Ｆによって次第に押し戻され
材料供給口８が開いて材料Ｆが入口チャンバー７内に現
われてくる。円錐状プラグ６と材料供給口８が所定の距
離だけ離れると材料Ｆの押し力と高圧室Ｇからの逆圧が
釣り合って円錐状プラグ６は押し戻されなくなり静止す
る。一方、材料Ｆはテーパ管５内を依然として前進して
くるので第３図に示すように円錐状プラグ６との間に円
環状に開いた材料供給口８から材料Ｆがあたかも花びら
が散るように解砕されながら入口チャンバー７内に噴出
する。

円錐状プラグ６と材料供給口８の離れる距離ｌが、材料
供給口８の直径の約30〜50％の長さのとき、材料Ｆは連
続的に安定して解砕され、入口チャンバー７内に噴出さ
れる。距離ｌがこの長さを越えると材料Ｆは円錐状プラ
グ６を押し戻しながら円柱状のまま入口チャンバー７内
にプラグ化材料11となって突き出し、ある長さｌ′まで
生長した後、崩れる。従って入口チャンバー７内に噴出
する材料Ｆは集塊状のブロック体で間欠的に供給される
ことになり好ましくない。この円柱状のプラグ化材料11
が成長するための条件には以下に説明するようにテーパ
管５の角度ψが大きく関わる。即ち、前記従来技術の問
題点で記載したように、例えば前記テーパ管５が直管の
場合（従来例の場合）、第４図に示すようにプラグ化材
料11が円柱状で入口チャンバー７内に突き出し、長さ
ｌ′＝0.8〜1.2D（ここでＤは直管内径）ほど成長した
後、崩れ、材料Ｆは解砕されず集塊状のブロック体で間
欠的に供給される。すなわち、プラグ化材料11の成長は
第３図に例示するテーパ管５の角度ψがゼロの時比較的
高い確率で発生する。これを防止するためにはテーパ管
５に少なくとも１〜５°、好ましくは1.5〜３°の角度
ψを与える必要がある。ここで角度ψに上限がある理由
は以下の通りである。

テーパ管５内のプラグ化材料11は角度ψが大きければ大
きいほど圧密度が低くなるので高圧室Ｇからのガスの逆
流を防ぐには第１図に示すテーパ管５の長さＬを長くし
なければならなくなる。ところがテーパ管５の長さＬも
装置の運転性に大きく係わり、長さＬが長くなるほど材
料の閉塞する確率も増大してくる。

この閉塞が防止できるテーパ管５の長さＬは長くてもテ
ーパ管５の短内径のせいぜい３〜４倍程度と予想され、
高圧室Ｇからのガスの逆流を防ぐためにはテーパ管５の
角度ψを前記の範囲の上限５°程度で抑えておく必要が
ある。

円柱状のプラグ化材料11が成長する条件としての第２の
例は次の通りである。第５図に示すように前記円錐状プ
ラグ６の円錐頂点の角度θが120°以上の場合、プラグ
化材料11がテーパ管５の出口径Ｄの円柱状で入口チャン
バー７内に突き出し、長さｌ′がｌ′＝１〜1.5D程度成
長した後、崩れ、材料Ｆは解砕されず集塊状のブロック
体で間欠的に供給された。すなわち、プラグ化材料11の
成長は円錐状プラグ６の円錐頂点の角度θが120°以上
の場合比較的高い確率で発生する。前記従来技術に記載
される平板プラグの場合角度θが180°なのでこの現象
の発生する確率は極めて高いことになる。プラグ化材料
11を材料供給口８近傍で解砕しながら連続的に供給する
ためには前記角度θは小さいほど好ましいと言えるが、
角度θがあまり小さすぎると材料Ｆが円錐状プラグ６を
軸方向に押す力が弱くなり、材料供給口８での開きが狭
くなって材料Ｆの入口チャンバー７への噴出量がホッパ
ー３からの供給量に追いつかずテーパ管５内での閉塞を
引き起す原因となる。したがって角度θは60〜120°の
範囲内にあることが望ましい。

テーパ管５の角度ψおよび円錐状プラグ６の角度θの望
ましい数値は材料Ｆの種類、特性によって多少変化する
が、材料Ｆの特性が著しく異ならない限り、テーパ管５
の長さＬの調整で十分許容できるものである。テーパ管
５の長さＬを調整できるようにするため、第１図に示す
ようにスクリューコンベア１を含む供給装置前段全体を
移動レール10で移動できるようにしておくことも１つの
方法である。

以上実施例では円錐状プラグ６は回転しない例で示した
が、勿論、回転されても構わない。

本実施例は上記の通り、テーパ管によって材料が閉塞を
起さず、かつ、プラグの円錐角によって材料が花びら状
に解砕され、従来のようにプラグ化、即ちブロックのま
ま入口チャンバー７へ供給されることがなくなるという
利点を有する。又、プラグの回転手段も要しないという
利点も併わせ持っている。

〔考案の効果〕

本考案は上記のように構成されるので次の効果を有す
る。

（１）テーパ管の付設により材料の閉塞問題が解消す
る。

（２）円錐状プラグの採用により、入口チャンバーへ供
給する材料の解砕がより完全になる。

（３）プラグ回転手段の設備が不要となるので、装置が
コンパクトとなり操作性、経済性が大幅に改善される。

（４）スクリューコンベア先端がバレルの先端と一致し
てそれ以上には突出しておらず、かつテーパ管はバレル
先端と接続されるため、規定内の更に最適な勾配と管路
長のテーパ管に自由に交換でき、常に最適の状態で装置
を稼動できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を縦断面にて示した模式的全
体図、第２図は上記実施例におけるスタートアップ時の
円錐状プラグ６の位置を示す部分縦断面図、第３図は上
記実施例における材料の噴出状況を示す部分縦断面図、
第４図、第５図はプラグ化材料11の成長についての説明
図、第６図は従来例の主要部を縦断面にて示した全体図
である。 １……スクリューコンベア、２……バレル、３……ホッ
パー、４……モーター、５……テーパ管、６……円錐状
プラグ、７……入口チャンバー、８……材料供給口、９
……プラグ駆動手段、10……移動レール、11……プラグ
化材料。

フロントページの続き (72)考案者 後藤 善則 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−81385（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−4599（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ホッパーから供給される材料を圧密しなが
   ら前進させるスクリューコンベアを内包すると共に同ス
   クリューコンベア先端の位置と一致し、かつ、他の管に
   接続可能な先端を有するバレルと、同バレルの先端に小
   径側を接続され大径側を高圧反応室に連なる入口チャン
   バー近傍の密閉空間に開口すると共に管路の全長に渡り
   片側が１〜５°の勾配を有しかつ短内径の約2.5倍迄の
   管路長を有するテーパ管と、同テーパ管とほぼ同一軸上
   に移動可能に設けられると共に同テーパ管の上記開口部
   に対向する面が60〜120°の頂角を有する円錐状をなし
   同開口部を密閉可能なプラグと、同プラグをその軸上に
   往復移動させる駆動手段とを具備してなることを特徴と
   する繊維質材料の連続抗圧供給装置。