JP6945449B2 - パルパーおよびパルパーロータの刃部構造 - Google Patents

Description

本発明は、パルパーおよびパルパーロータの刃部構造に関し、特に、耐摩耗性および交換作業性に優れる経済的な替え刃技術に関する。

ダンボールや雑誌、新聞紙のような古紙を再生紙とするには、まず、古紙を細かく離解してスラリー状とする。このときパルパー装置が用いられ、これは、通常、古紙および水を投入する収容槽と、収容槽の底に回転可能に設けられたロータと、を備えた基本構成を有する。また、ロータには、離解の効率化を図るため、径方向に延伸した羽根刃が備わり、その回転により古紙が離解される。

ここで、ロータはステンレスが用いられるが、羽根刃先端は強い剪断力ないし摩擦力により次第に摩耗していくため、替え刃が用いられる。図５は、従来の替え刃の断面図である。図５（ａ）は、羽根刃の回転方向前方に替え刃を取り付けるタイプを示している。図５（ｂ）は、二枚構成であり、下側の刃も交換可能である替え刃タイプを示している。なお、下側の刃は上側の刃にボルト留めし、上側の刃を基体にボルト留めして全体を合着させている。

ロータの下にはストレーナがあり、ストレーナとロータとの間で効率的に古紙を離解していくため、羽根刃の下側の角の部分は上側の角の部分より摩耗速度が速い。したがって、図５（ｂ）に示したように、二枚構成として下側により硬い素材を用い耐摩耗性を全体として向上させている。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
図５（ａ）に示したタイプでは、下の角の摩耗のため、上の角はまだ取替え時期が到来していないのに全体を交換する必要があり、経済的でないという問題点があった。これを解消すべく、下の角の部分に高硬度の素材（たとえばステライト）を溶着して研磨しそして成形した一体ものの替え刃も用いられるが、結局のところ、加工の手間と特殊材料の費用を考慮すると経済的でないという問題点があった。

また、替え刃を留めるボルトをロータの回転方向前側に配置すると、ボルト自体が摩耗して取り外し出来ない場合があるという問題点があった。また、収容槽の底面に平行にボルトが螺合されているので、工具を嵌めにくく、かつ、手作業が必要となることから、交換作業性を著しく損ねてしまうという問題点があった。

特開２００９−２８７１３１ 特開２０１３−４７４０７

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性と交換作業性に優れる経済的な替え刃構造を提供することを目的とする。
また、当該構造を採用したパルパーを提供することを目的とする。

請求項１に記載のロータ刃部は、紙と水とを投入する収容槽と、収容槽の底部分に設けられたストレーナと、ストレーナ上で回転する略円盤状のロータと、を備えるパルパーにおいて、ロータの径方向に延伸しつつ回転対称に配され、ロータの回転によりストレーナとの間で紙を離解する刃部であって、回転方向前側を凸条に形成した基体部と、基体部に勘合する略コ字状の凹条を長手に沿って二つ割りした、ロータ上面側に位置するＬ字刃体と、ロータ底面側に位置する、Ｌ字刃体の硬度より大きな硬度である均質な素材による板刃体と、により形成され、凹条の回転方向前側の面は、ストレーナ側に古紙ないしスラリーを誘導するように前のめりの斜面であり、Ｌ字刃体と板刃体とは、基体部の凸を貫通する孔を介してロータ上面側から螺合させるボルトにより、基体部に対して合着と脱着とを可能としていることを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、上下の角の摩耗速度を考慮し、刃をＬ字刃体と板刃体とに分離して、それぞれの交換タイミングにて交換可能としている。より耐摩耗性が要求される素材であって、一般には単価の高い素材を、加工も楽で体積も少ない板状に切り出して採用可能にしている（図５（ｂ）と比べて使用する材料の量も少なくて済む）。これにより、刃部全体の耐摩耗性が向上し、寿命を伸ばすことが可能となる。また、ロータ上面側から電動工具をあてがうことができ、交換作業性にも優れる。
また、従来おこなわれていた高硬度素材を溶着して上下の角の耐摩耗性を実質的に同等とするようなことを不要とし、一様で均質な素材を加工するだけで、適材適所な替え刃とすることができる。

請求項２に記載のロータ刃部は、請求項１に記載の刃部において、板刃体の回転方向後側に連続する位置の基体部底面に、基体部より硬度の高い素材を着けたことを特徴とする。

すなわち、請求項２にかかる発明は、ストレーナとの間で摩耗しやすいロータ底面全体の耐摩耗性を更に向上できる。

なお、着ける、とは、交換可能な態様であってもよいし、溶着した態様であってもよい。なお、この素材は特に限定されないが、基体部の硬度を超え、Ｌ字刃体と同等な硬度までのものを採用することができる。

請求項３に記載のパルパーは、請求項１または２に記載のロータ刃部を有することを特徴とするパルパーである。

すなわち、請求項３にかかる発明は、耐摩耗性に優れ、ロータの刃の交換作業性にも優れるパルパーを提供可能となる。

本発明によれば、耐摩耗性と交換作業性に優れる経済的な替え刃構造を提供することができる。
また、当該構造を採用したパルパーを提供することができる。

本発明のロータ刃部（羽根刃）を有したパルパーの概略構成図である。部分断面図としてある。 パルパーの底部分の拡大図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は、断面模式図である。 羽根刃部分の斜視図である。なお、凹条を部分的に透視している。 羽根刃とストレーナの断面図である。 従来の羽根刃の断面図である。（ａ）は、１枚の替え刃タイプの断面図、（ｂ）は、２枚の替え刃タイプの断面図、（ｃ）は、（ｂ）の替え刃タイプを装着したロータの平面図である（ストレーナも表示してある）。

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、本発明のロータ刃部を有したパルパーの概略構成図である。図２は、パルパーの底部分の拡大図である。図３は、羽根刃部分の斜視図である。図４は、羽根刃とストレーナの断面図である。なお、説明の便宜上、各図の縮尺は必ずしも同一としてない。
パルパー１は、収容槽２と、収容槽２の底部分に設けたストレーナ３と、ストレーナ３上で回転するロータ４と、を備える。

収容槽２は、円筒部２１と、ロータ４に向かう切頭円錐部２２と、上蓋２３とにより構成される。上蓋２３には、古紙等を投入する投入口２３１が空けられている。また、図示は省略するが、円筒部２１には、水の供給管が接合されている。

切頭円錐部２２の斜面により、水と古紙との混合物はロータ４に集まり、効率的な剪断が実現される。換言すれば、混合物の迅速なスラリー化が実現される。

ストレーナ３は、多数の孔３１が空けられた所定厚みの板状の部材であり、孔３１と後述のロータ４の羽根刃５とで古紙を剪断していく。ストレーナ３には、所定硬度のステンレス鋼を用いる。なお、ストレーナ３の直下には開閉自在な排出口（図示せず）が設けられており、適当な状態となったスラリーを排出する。

ロータ４は概ね円盤状であって、ロータ本体４１と、ロータ本体４１の上部に取り付け、ロータ本体４１と一体となって回転するロータキャップ４２と、を有する。本実施の形態では、ロータ本体４１とロータキャップ４２の材質はともに所定の硬度ないし強度のステンレス鋼を用いている。

ロータ本体４１は、回転軸に対し径方向に延伸する、回転対称に配された８枚の羽根刃５が備わる。その羽根刃５は、基体部５１に略コ字状の凹条５２が被さって構成される。

基体部５１は、ロータ本体４１の延伸部分であって、ロータ４の回転方向前側が凸条に形成されている。凹条５２は、この凸条に勘合する形状であり、長手に沿って二つ割りした、ロータ４上面側に位置するＬ字刃体５２１と、ロータ４底面側（ストレーナ３側）に位置する板刃体５２２と、により形成されている。

このＬ字刃体５２１と板刃体５２２とは、図４に示したように、横に寝た凸条の上下を貫通する孔５１１を介してロータ４上面側からのボルトＢの締めにより基体部５１に合着する（凹条５２が凸条に被さった状態となる）。

板刃体５２２は、所定厚みを有する略長方形の板材であって、特定の高硬度ステンレス鋼を用いる。また、Ｌ字刃体５２１は、断面がＬ字状の柱状体であって、所定の高硬度のステンレス鋼を用いる。

この凹条５２の形状から明らかなように、Ｌ字刃体５２１に属する上の角５２１Ｃと板刃体５２２に属する下の角５２２Ｃが刃を形成し、ロータ４の回転によって古紙を剪断していく。また、凹条５２は、回転方向前側の面Ｓが前のめりの斜面を形成しており、ストレーナ３側に古紙ないしスラリーが誘導されるようにしており、剪断効率を高めている。

ここで、角５２１Ｃと角５２２Ｃは、使用により次第に摩耗していく。特に、角５２２Ｃについては、直下にストレーナ３が存在しているので、抵抗が大きくなり摩耗速度も早い（同素材であれば、角５２１Ｃの摩耗速度の３倍の早さで角５２２Ｃが摩耗していく）。そこで、羽根刃５では、Ｌ字刃体５２１は基体部５１より高い硬度の素材を用い、また、板刃体５２２はこのＬ字刃体５２１より更に高い硬度の素材を用いている。これにより、角５２２Ｃの寿命を延ばすことができ、メンテナンス性を高めている。

また、硬度が高くなれば加工も困難となるが、板刃体５２２は、板状であるので加工性にも優れるといえる。
更に、一般的に硬度が高い素材は単価も高いが、Ｌ字刃体５２１に比べて、板刃体５２２の体積は小さく、ランニングコストの低減も実現している。図５（ｂ）に示した従来の二枚刃構成と比較しても、同図下側の替え刃より、板刃体５２２の体積は１／２〜１／３となり、経済的である。

更に、ボルトＢは鉛直方向の上から螺合させるので、回転方向前側から水平に螺合させる場合と異なり、電動工具を用いて簡単に凹条５２を基体部５１に合着でき、反対に、脱着もできるので、交換作業性に極めて優れる。なお、ボルトＢの数も、図５（ｂ）に示した二枚刃仕様の半分とすることができる（図５（ｃ）参照）。

なお、板刃体５２２に連なる基体部５１の底面側（ストレーナ３側）も、抵抗により摩耗していくので、羽根刃５にはその底面に、補強板５３を溶接している。補強板５３は、Ｌ字刃体５２１と同素材を用いている。これにより、ロータ４の寿命を更に向上させている。

次にロータキャップ４２について説明する。
ロータキャップ４２は、山なりに盛り上がった略円錐形のキャップ基体４２１と、キャップ基体４２１の上面に円弧を描く凸条を形成するように放射状に設けられた複数の撹拌凸４２２と、により形成される。キャップ基体４２１と撹拌凸４２２は一体である。

羽根刃５の上面には、撹拌凸４２２に連続する滑らかな円弧を形成する凸条が撹拌刃５１２として形成されている。撹拌刃５１２は回転中心から離れていて速度が速くここでも古紙を剪断する。凹条５２と同様に抵抗により摩耗するため、この撹拌刃５１２も交換可能としている。すなわち、ボルトＢにより鉛直上方から電動工具にて着脱可能としている。

ロータ４の運転に際しては、まず、収容槽２の排出口を閉じた状態で投入口２３１から古紙を投入して水をいれ、次に、ロータ４を回転させる。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とともに、羽根刃５にて古紙が順次微細化される。その後、排出口を開放し、パルプ含有液（スラリー）をとりだす。

以上説明したように、パルパー１は、耐摩耗性と交換作業性に優れる経済的な替え刃構造を採用したパルパーである。

本発明は、上記の態様に限定されない。例えば羽根刃５の数は８枚でなく、６枚や１０枚とすることもできる。ロータキャップ４２も、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。
補強板５３部分も交換可能にしてもよい。

本ロータ構造は、撹拌溶解ないし撹拌剪断をおこなう分野に用いることができる。

１ パルパー
２ 収容槽
２１ 円筒部
２２ 切頭円錐部
２３ 上蓋
２３１ 投入口
３ ストレーナ
３１ 孔
４ ロータ
４１ ロータ本体
４２ ロータキャップ
４２１ キャップ基体
４２２ 撹拌凸
５ 羽根刃
５１ 基体部
５１１ 孔
５１２ 撹拌刃
５２ 凹条
５２１ Ｌ字刃体
５２１Ｃ Ｌ字刃体にある上の角
５２２ 板刃体
５２２Ｃ 板刃体にある下の角
５３ 補強板
Ｂ ボルト
Ｓ 回転方向前側の面

Claims (3)

1. 紙と水とを投入する収容槽と、収容槽の底部分に設けられたストレーナと、ストレーナ上で回転する略円盤状のロータと、を備えるパルパーにおいて、ロータの径方向に延伸しつつ回転対称に配され、ロータの回転によりストレーナとの間で紙を離解する刃部であって、
   回転方向前側を凸条に形成した基体部と、
   基体部に勘合する略コ字状の凹条を長手に沿って二つ割りした、ロータ上面側に位置するＬ字刃体と、ロータ底面側に位置する、Ｌ字刃体の硬度より大きな硬度である均質な素材による板刃体と、
   により形成され、
   凹条の回転方向前側の面は、ストレーナ側に古紙ないしスラリーを誘導するように前のめりの斜面であり、
   Ｌ字刃体と板刃体とは、基体部の凸を貫通する孔を介してロータ上面側から螺合させるボルトにより、基体部に対して合着と脱着とを可能としていることを特徴とするロータ刃部。
2. 板刃体の回転方向後側に連続する位置の基体部底面に、基体部より硬度の高い素材を着けたことを特徴とする請求項１に記載のロータ刃部。
3. 請求項１または２に記載のロータ刃部を有することを特徴とするパルパー。
   
   
   

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