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JP7268353B2 - 旋回流形成装置および堆積装置 - Google Patents

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Description

本発明は、旋回流形成装置および堆積装置に関する。
近年では、環境への意識が高まり、紙の使用量の削減だけではなく、古紙の再生を行なうことが求められている。
このような再生を行う装置としては、例えば、古紙を粗砕する粗砕部と、粗砕片を解繊する解繊部と、解繊部で解繊された解繊物から異物を分離する分離部と、異物が除去された解繊物を堆積させる堆積部と、堆積物をシート状に成形する成形部とを有する構成とすることができる。この装置により、古紙を再生紙として再利用することができる。
また、堆積部としては、解繊物を分散させる分散ドラムと、分散ドラムに解繊物を供給する配管とを有する構成が挙げられる。また、配管内で旋回流を形成し、旋回流とともに分散ドラム内に解繊物を供給することにより、分散ドラムで分散される際、解繊物がほぐされて均一な分散が可能となる。例えば、特許文献１では、配管内にスクリューフィーダーを設けたり、配管内に螺旋状の管路を設けたりすることにより配管内で旋回流を形成している。
特開２００４－２９２９５９号公報
しかしながら、配管内に螺旋状の管路を設けると、螺旋状の管路を設置することによって装置構成が複雑になってしまう。また、配管内にスクリューフィーダーを設けると、その駆動源を設置したりすることが必要となり、装置構成が複雑になってしまう。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下のものとして実現することが可能である。
本発明の旋回流形成装置は、第１の管軸を有し、気体が通過する第１の管と、
前記第１の管軸と異なる方向の第２の管軸を有し、前記第１の管の下流側と連通する第２の管と、
前記第１の管内に設けられ、前記第１の管軸から偏心した開口を有する気流変更部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の堆積装置は、本発明の旋回流形成装置と、
前記第２の管の下流側に設置され、外周部に複数の貫通孔を有し、中心軸まわりに回転するドラムと、を備え、
前記第２の管の下流側の端部が前記ドラムの内部に連通していることを特徴とする。
図１は、本発明の旋回流形成装置および堆積装置を備えるシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。 図２は、図１に示す旋回流形成装置および堆積装置の斜視図である。 図３は、図２に示す堆積装置の縦断面図である。 図４は、図３中Ａ－Ａ線断面図である。 図５は、図３中Ｂ－Ｂ線断面図である。 図６は、本発明の堆積装置の第２実施形態が備える第１の管の縦断面図である。 図７は、図６中Ｃ－Ｃ線断面図である。 図８は、本発明の堆積装置の第３実施形態が備える第１の管および気流変更部の斜視図である。
以下、本発明の旋回流形成装置および堆積装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の旋回流形成装置および堆積装置を備えるシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。図２は、図１に示す旋回流形成装置および堆積装置の斜視図である。図３は、図２に示す堆積装置の縦断面図である。図４は、図３中Ａ－Ａ線断面図である。図５は、図３中Ｂ－Ｂ線断面図である。図６は、本発明の堆積装置の第２実施形態が備える第１の管の縦断面図である。図７は、図６中Ｃ－Ｃ線断面図である。図８は、本発明の堆積装置の第３実施形態が備える第１の管および気流変更部の斜視図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１～図４に示すように、互いに直交する３軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。また、ｘ軸とｙ軸を含むｘｙ平面が水平となっており、ｚ軸が鉛直となっている。また、各軸の矢印が向いた方向を「＋」、その反対方向を「－」と言う。また、図１および図３～図８の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。
図１に示すように、シート製造装置１００は、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、混合部１７と、ほぐし部１８と、第２ウェブ形成部１９と、シート形成部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、制御部２８と、を備えている。また、これら各部は、制御部２８と電気的に接続されており、制御部２８によってその作動が制御される。
制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１と、記憶部２８２とを有している。ＣＰＵ２８１は、例えば、各種の判断や各種の命令等を行なうことができる。
記憶部２８２は、例えば、シートＳを製造するプログラム等の各種プログラム等が記憶されている。
また、この制御部２８は、シート製造装置１００に内蔵されていてもよいし、外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。また、外部機器は、例えば、シート製造装置１００とケーブル等を介して通信される場合、無線通信される場合、例えばインターネット等のようなネットワークを、シート製造装置１００を介して接続されている場合等がある。
また、ＣＰＵ２８１と、記憶部２８２とは、例えば、一体化されて、１つのユニットとして構成されていてもよいし、ＣＰＵ２８１がシート製造装置１００に内蔵され、記憶部２８２が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよいし、記憶部２８２がシート製造装置１００に内蔵され、ＣＰＵ２８１が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。
また、シート製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、シート製造装置１００は、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。
また、シート製造装置１００では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第１ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、ほぐし工程と、第２ウェブ形成工程と、シート形成工程と、切断工程とがこの順に実行される。
以下、各部の構成について説明する。
原料供給部１１は、粗砕部１２に原料Ｍ１を供給する原料供給工程を行なう部分である。この原料Ｍ１としては、セルロース繊維を含む繊維含有物からなるシート状材料である。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロース（狭義のセルロース）を主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロース（狭義のセルロース）の他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。また、原料Ｍ１は、織布、不織布等、形態は問わない。また、原料Ｍ１は、例えば、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙（登録商標）であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。また、本実施形態では、原料Ｍ１は、使用済みまたは不要となった古紙である。
粗砕部１２は、原料供給部１１から供給された原料Ｍ１を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行なう部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。
一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料Ｍ１を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。
シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。
また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含むフィルター（図示せず）を有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式（または温風気化式）の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。
シュート１２２は、管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。
解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行なう部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、いわゆる「ダマ」を形成している状態で存在してもよい。
解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転するローターと、ローターの外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、ローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。
また、解繊部１３は、ローターの回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。
管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。
選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行なう部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。
選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。
ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。
第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。
一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、下流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。
また、ドラム部１４１からの第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行なう部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。
メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４－１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側に搬送される。
第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。
また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部２７に回収されることとなる。
吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。
また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。
回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。
ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング部１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。
加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行なう部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。
ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを混合する混合工程を行なう部分である。この混合部１７は、樹脂供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。
管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、ほぐし部１８のハウジング部１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１との混合物Ｍ７が通過する流路である。
管１７２の途中には、樹脂供給部１７１が接続されている。樹脂供給部１７１は、スクリューフィーダー１７４を有している。このスクリューフィーダー１７４が回転駆動することにより、樹脂Ｐ１を粉体または粒子として管１７２に供給することができる。管１７２に供給された樹脂Ｐ１は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。
なお、樹脂Ｐ１は、後の工程で繊維同士を結着させるものであり、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等を用いることができるが、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６－１２、ナイロン６－６６等のポリアミド（ナイロン）、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いる。
なお、樹脂供給部１７１から供給されるものとしては、樹脂Ｐ１の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や樹脂Ｐ１の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤、シートＳの紙力を増強するための紙力増強剤等が含まれていてもよい。または、予めそれらを樹脂Ｐ１に含ませて複合化したものを樹脂供給部１７１から供給してもよい。
また、管１７２の途中には、樹脂供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが混合される。また、ブロアー１７３は、ほぐし部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが均一に分散した状態で、ほぐし部１８に流入することができる。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
また、管１７２は、ブロアー１７３よりも下流側に、図２に示すように分岐部１７５が設けられており、この分岐部１７５を介して２本の管１７２Ａおよび１７２Ｂに分岐している。また、管１７２Ａは、ドラム部１８１の－ｙ軸側の端面に接続され、管１７２Ａは、ほぐし部１８のドラム部１８１の＋ｙ軸側の端面に接続されている。
ほぐし部１８は、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐすほぐし工程を行なう部分である。ほぐし部１８は、ドラム部１８１と、ドラム部１８１を収納するハウジング部１８２とを有する。
ドラム部１８１は、円筒状をし、その外周面に多数の貫通孔１８１ａが設けられている。このドラム部１８１は、その中心軸Ｏ回りに回転する篩である。ドラム部１８１の－ｙ軸側の端面には、その中央部に内外を連通する開口１８１ｂが形成され、この開口１８１ｂには、管１７２Ａの下流側の端部が接続されている。一方、ドラム部１８１の＋ｙ軸側の端面には、その中央部に内外を連通する開口１８１ｃが形成され、この開口１８１ｃには、管１７２Ｂの下流側の端部が接続されている。
このような構成により、ドラム部１８１には、管１７２Ａおよび管１７２Ｂから混合物Ｍ７が流入することができる。そして、ドラム部１８１が回転することにより、混合物Ｍ７が混合、撹拌され、貫通孔１８１ａよりも小さい繊維等が、ドラム部１８１を通過することができる。これにより、混合物Ｍ７がほぐされて気中に分散される。
ハウジング部１８２は、半円筒状部１８２Ａと角筒状部１８２Ｂとを有する。半円筒状部１８２Ａは、ドラム部１８１の略半分、すなわち、中心軸Ｏを介して＋ｚ軸側の部分を覆っている。また、角筒状部１８２Ｂは、ドラム部１８１とメッシュベルト１９１との間の部分を覆っている。これにより、吸引部１９３で生じた吸引力によって生じたドラム部１８１とメッシュベルト１９１との間の気流を安定させることができる。よって、均一な分散およびメッシュベルト１９１への均一な堆積に寄与する。
また、ハウジング部１８２には、図１に示すように、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング部１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング部１８２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
また、ドラム部１８１でほぐされた混合物Ｍ７は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程を行なう部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部１９３とを有している。
メッシュベルト１９１は、無端ベルトであり、混合物Ｍ７が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。
また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。
吸引部１９３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。
吸引部１９３には、管２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。
ほぐし部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができ、よって、第２ウェブＭ８の水分量が調整される。この調整により、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第２ウェブＭ８は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。
なお、加湿部２３１～加湿部２３６までに加えられる水分量（合計水分量）は、例えば、加湿前の材料１００質量部に対して０．５質量部以上２０質量部以下であるのが好ましい。
第２ウェブ形成部１９の下流側には、シート形成部２０が配置されている。シート形成部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程を行なう部分である。このシート形成部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。
加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、カレンダーローラー２０３の間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。なお、このときの加熱の程度としては、例えば、樹脂Ｐ１を溶融させない程度であるのが好ましい。そして、この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、モーター（図示せず）の作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、加熱ローラー２０４の間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第２ウェブＭ８内では、樹脂Ｐ１が溶融して、この溶融した樹脂Ｐ１を介して繊維同士が結着する。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、モーター（図示略）の作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
シート形成部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程を行なう部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。
第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートＳを切断するものである。
第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。この切断は、シートＳの両側端部（ｙ軸方向の端部）の不要な部分を除去して、シートＳの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。
このような第１カッター２１１と第２カッター２１２との切断により、所望の形状、大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。
さて、ドラム部１８１に接続されている管１７２は、分岐部１７５を介して管１７２Ａと管１７２Ｂとに分岐している。シート製造装置１００では、管１７２Ａおよび管１７２Ｂ内で旋回した気流（旋回流）を形成し、旋回流とともに混合物Ｍ７をドラム部１８１内に供給するよう構成されている。以下、このことについて説明するが、管１７２Ａおよび管１７２Ｂは、ｘｚ平面に対して対称関係にあり、構成は略同じであるため、以下、管１７２Ａについて代表的に説明する。
管１７２Ａは、第１の管軸Ｏ１を有する第１の管３と、第２の管軸Ｏ２を有する第２の管４とを有し、これらが上流側から順に接続されたものである。また、第１の管３内には、気流変更部５が設けられている。これら第１の管３、第２の管４および気流変更部５が、本発明の旋回流形成装置１を構成する。また、旋回流形成装置１とドラム部１８１とが、本発明の堆積装置１０を構成する。
第１の管３は、直線状をなしており、その第１の管軸Ｏ１も直線状をなしている。第１の管３の内径ｄ１は、特に限定されないが、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのが好ましく、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であるのがより好ましい。
第２の管４は、その長手方向の途中が２ヶ所屈曲した形状をなしている。また、第２の管４の上流側の端部付近に第１の管３が接続されており、下流側の端部がドラム部１８１の開口１８１ｂに接続されている。
第２の管４は、上流側の部分であって、第１の管３と接続された上流管４１と、中間管４２と、下流側に位置し、ドラム部１８１に接続された下流管４３とを有している。また、上流管４１の管軸が第２の管軸Ｏ２である。第２の管軸Ｏ２は、第１の管軸Ｏ１と方向が異なっている。本実施形態では、交わっておりかつ直交している。なお、第１の管軸Ｏ１と第２の管軸Ｏ２とは、必ずしも直交していなくてもよい。
また、本実施形態では、第２の管４では、上流管４１、中間管４２および下流管４３の内径ｄ２は、同じである。内径ｄ２は、特に限定されないが、ｄ１よりも大きいのが好ましい。具体的には、６０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であるのが好ましく、８０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であるのがより好ましい。
また、上流管４１の中間管４２と反対側の端部は、遮蔽部材４４によって塞がれている。なお、第１の管３と第２の管４との接続の構成は、図示の構成に限定されず、例えば、屈曲した継手、すなわち、エルボー管を介して接続されていてもよい。
このような管１７２Ａでは、第１の管を流下する、すなわち、流れる気流は、解繊物Ｍ３に樹脂Ｐ１が混合された混合物Ｍ７を含む。そして、図３に示すように、第１の管３内には、この混合物Ｍ７を含んだ気流を変更する気流変更部５が設けられている。気流変更部５は、板部材で構成され、円形の開口５０を有するオリフィス板５１を有する。このオリフィス板５１は、第１の管３と一体的に構成されていてもよく、別体として構成され各々が接合されたものであってもよく、着脱可能に構成されていてもよい。
図４に示すように、オリフィス板５１は、その厚さ方向に貫通する貫通孔で構成された開口５０を有しており、開口５０の中心Ｏ５は、第１の管軸Ｏ１から偏心して設けられている。本実施形態では、開口５０の中心Ｏ５は、－ｘ軸側に偏在している。このような構成によれば、以下のような作用が得られる。
図３～図５では、混合物Ｍ７を含んだ気流Ｒの中心、すなわち、最も流速が速い部分を矢印で示している。第１の管３内を流下する気流Ｒの中心は、オリフィス板５１の上流側においては、第１の管軸Ｏ１と略一致した状態である。そして、気流Ｒがオリフィス板５１の開口を通過する際、気流Ｒの中心は、開口５０の中心Ｏ５を通過し、そのまま、第１の管軸Ｏ１から偏心した状態で流下していく。そして、第２の管４内まで流下すると、第２の管４の上流管４１の内壁に沿って進路を変えつつ下流側に向う。このため、気流Ｒは、上流管４１内で旋回流となり、この旋回流の状態で中間管４２および下流管４３を流下し、ドラム部１８１の開口１８１ｂを介してドラム部１８１内に入る。
なお、このような作用は、管１７２Ｂ側でも同様であり、管１７２Ｂを流下する気流Ｒも旋回流の状態で開口１８１ｃを介してドラム部１８１内に流入する。このため、開口１８１ｂ側から流入した気流Ｒと、開口１８１ｃ側から流入した気流Ｒとがドラム部１８１内で旋回流として合流して、ドラム部１８１内に回転気流を発生させる。これにより、ドラム部１８１内で解繊物Ｍ３を含む混合物Ｍ７を良好に混合、撹拌することができる。よって、ドラム部１８１の各貫通孔１８１ａから混合物Ｍ７を可及的に均一に分散させることができる。その結果、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を得ることができ、ひいては、所望の厚さ分布を有するシートＳを得ることができる。
特に、本実施形態では、第１の管３内に、一体、別体問わず、オリフィス板５１を設けるという簡単な構成によって、上記効果を得ることができる。すなわち、簡単な構成により旋回流を形成することができ、所望の厚さ分布を有するシートＳを得ることができる。
また、前述したように、管１７２Ａおよび管１７２Ｂは、ｘｚ平面に対して対称関係にあり、構成は略同じである。すなわち、管１７２Ｂにおいてもオリフィス板５１の開口５０は、－ｘ軸側に偏在している。このため、管１７２Ａおよび管１７２Ｂでは、それぞれ上流側から見たときの旋回流の方向は異なるが、ドラム部１８１の互いに異なる端面に接続されているため、ドラム部１８１内では、同方向の旋回流として混ざり合う。これにより、ドラム部１８１内での混合物Ｍ７の混合、撹拌をさらに良好に行うことができる。
また、本実施形態では、管１７２Ａおよび管１７２Ｂからそれぞれ流下してくる気流Ｒの旋回方向、すなわち、回転方向と、ドラム部１８１の回転方向とは、同じである。これにより、ドラム部１８１内での混合物Ｍ７の混合、撹拌をさらに良好に行うことができる。
また、旋回流形成装置１では、第１の管３の内腔の横断面積をＳ１とし、第２の管４の内腔の横断面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２を満足する。これにより、第１の管３内で偏心した気流Ｒの中心が、第２の管４内の内壁に沿って旋回する際、より大回りとすることができる。その結果、旋回流の流速を高めることができ、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
また、Ｓ２／Ｓ１は、１．１以上、１０以下であるのが好ましく、２以上、５以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に得ることができる。なお、Ｓ１≧Ｓ２であっても本発明の効果は得られる。
また、旋回流形成装置１では、第１の管３の内腔の横断面積をＳ１とし、開口５０の開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１／Ｓ３は、１．５以上、１０以下であるのが好ましく、２．５以上６以下であるのがより好ましい。これにより、開口５０にて管路を十分に絞ることができ、開口５０にて流速を高めることができる。よって、第２の管４内にて旋回流の流速も高めることができ、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
また、図５に示すように、第２の管４の内径をｄ２とし、開口５０から第２の管軸Ｏ２までの距離をＬとしたとき、Ｌ／ｄ２は、０．５以上、５以下であるのが好ましく、１以上、４以下であるのがより好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができる。Ｌ／ｄ２が小さすぎると、気流Ｒが開口５０を通過してすぐさま第２の管４の内壁に沿うのが難しいため、旋回流の流速が低下する傾向を示す。一方、Ｌ／ｄ２が大きすぎると、気流Ｒが開口５０を通過してから第２の管４に到達するまでの距離が比較的長くなる傾向を示し、第２の管４に到達するまで気流Ｒが偏心した位置を通過するのが難しくなる可能性が有る。
以上説明したように、本発明の旋回流形成装置１は、第１の管軸Ｏ１を有し、気体が通過する第１の管３と、第１の管軸Ｏ１と異なる方向の第２の管軸Ｏ２を有し、第１の管３の下流側と連通する第２の管４と、第１の管３内に設けられ、第１の管軸Ｏ１から偏心した開口５０を有するオリフィス板５１である気流変更部５と、を備えている。これにより、開口５０を通過した気流Ｒの中心が第２の管軸Ｏ２から偏心した位置で第２の管４内に流入することにより、第２の管４内で旋回流を形成することができる。よって、例えば、ドラム部１８１内に旋回流として気流Ｒを供給することができる。また、第１の管３を流れる気流Ｒは、解繊物Ｍ３を含む混合物Ｍ７を含んでいるため、ドラム部１８１内に旋回流に乗せて混合物Ｍ７を供給することができる。これにより、ドラム部１８１内で混合物Ｍ７を良好に混合、撹拌することができる。よって、ドラム部１８１の各貫通孔１８１ａから混合物Ｍ７を可及的に均一に分散させることができる。その結果、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を得ることができ、ひいては、所望の厚さ分布を有するシートＳを得ることができる。また、開口５０を有する気流変更部５を設けるという簡単な構成で上記効果を奏することができる。
また、気流変更部５は、第１の管３の内腔を遮るように設置される板部材であるオリフィス板５１と、オリフィス板５１に設けられた開口５０とを備える。このため、簡単な装置構成で本発明の効果を得ることができる。
また、本発明の堆積装置１０は、本発明の旋回流形成装置１と、第２の管４の下流側に設置され、外周部に複数の貫通孔１８１ａを有し、中心軸Ｏまわりに回転するドラム部１８１と、を備え、第２の管４の下流側の端部がドラム部１８１の内部に連通している。これにより、前述した旋回流形成装置１の利点を享受しつつ、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を製造することができる。
また、第２の管４の下流側の端部は、ドラム部１８１の端面の開口１８１ｂおよび開口１８１ｃに接続されており、旋回流の回転方向と、ドラム部１８１の回転方向とは、同じである。これにより、ドラム部１８１内で混合物Ｍ７をさらに良好に混合、撹拌することができる。その結果、本発明の効果をより顕著に発揮することができる。
また、開口５０の直径ｄは、特に限定されないが、第１の管３の内径ｄ１の１０％以上９０％以下であるのが好ましく、２０％以上８０％以下であるのがより好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
また、図４に示すように、オリフィス板５１の平面視または第１の管軸Ｏ１方向から見て、第１の管軸Ｏ１と中心Ｏ５とを結ぶ線分と、第２の管軸Ｏ２とのなす鋭角の角度は、０°以上、９０°以下であるのが好ましく、６０°以上、８０°以下であるのがより好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
なお、開口５０の形状は、図示のような真円に限定されず、例えば、楕円であってもよい。また、開口５０の中心は、図示の構成よりもさらにオリフィス板５１の外周側に位置していてもよい。この場合、開口５０の直径ｄによっては、開口５０がオリフィス板５１の外周部に開放することとなるが、このような形態も本発明に含まれる。
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の堆積装置の第２実施形態が備える第１の管の縦断面図である。図７は、図６中Ｃ－Ｃ線断面図である。
以下、これらの図を参照して本発明の旋回流形成装置および堆積装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、気流変更部が位置調整機構を有すること以外は、前記第１実施形態と同様である。
図６に示すように、気流変更部５は、第１の管軸Ｏ１に対する開口５０の位置を調整する位置調整機構７を備える。位置調整機構７は、第１の管３内に設けられ、オリフィス板５１を回転可能に保持する機能を有する保持溝７１で構成されている。本実施形態では、保持溝７１は、第１の管３の内壁に設けられた一対のフランジ７１１の間の部分である。これにより、オリフィス板５１が回転可能に保持されている。
また、第１の管３の管壁のうち、保持溝７１に対応する部分には、管壁を貫通するスリット１７６が設けられている。このスリット１７６は、その幅が保持溝７１の幅よりも小さく、第１の管３の周方向の全域に設けられている。
また、本実施形態では、オリフィス板５１は、その端面から外周側に突出形成された操作部５２を有している。この操作部５２は、スリット１７６内に挿通されている。また、操作部５２の端部は、第１の管３の外周面よりも外側に位置している。
このような本実施形態によれば、図７に示すように、操作部５２を指で周方向に移動させると、オリフィス板５１自体が回転して、開口５０の位置を調整することができる。よって、旋回流の回転方向を調整することができる。
なお、本実施形態では、手動で開口５０の調整を行う構成について説明したが本発明ではこれに限定されず、自動で行われるよう構成されていてもよい。例えば、オリフィス板５１に回転駆動源を接続し、ドラム部１８１の回転方向に応じて回転駆動源を制御して旋回流の向きを決定する構成であってもよい。
また、本実施形態では、回転により第１の管３の周方向の開口５０の位置を調整する構成であったが、本発明ではこれに限定されず、例えば、オリフィス板５１を第１の管３の径方向にスライドさせて開口５０の径方向の位置を調整する構成であってもよい。
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の堆積装置の第３実施形態が備える第１の管および気流変更部の斜視図である。
以下、この図を参照して本発明の旋回流形成装置および堆積装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、気流変更部の構成が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
図８に示すように、気流変更部５は、開口５０の条件が異なる複数の板部材であるオリフィス板５１を選択的に装着可能な装着部５３を有する。装着部５３は、本実施形態では、第１の管３の管壁を貫通し、その周方向に延在するスリット１７７を有する。このスリット１７７は、幅がオリフィス板５１の厚さと略同じである。また、スリット１７７は、第１の管３の周方向に略半周分設けられている。
また、図示の構成では、オリフィス板５１は、３つ設けられている。図８中上側からオリフィス板５１Ａ、オリフィス板５１Ｂおよびオリフィス板５１Ｃとしたとき、オリフィス板５１Ａ、オリフィス板５１Ｂおよびオリフィス板５１Ｃでは、開口５０の条件、すなわち、大きさおよび形状が異なっている。
オリフィス板５１Ａおよびオリフィス板５１Ｂでは、開口５０は、円形をなしており、オリフィス板５１Ａの開口５０の直径は、オリフィス板５１Ｂの開口５０の直径よりも大きい。また、オリフィス板５１Ｃは、楕円形をなし、短軸方向とオリフィス板５１Ｃの径方向とが一致している。
本実施形態では、オリフィス板５１Ａ、オリフィス板５１Ｂおよびオリフィス板５１Ｃを選択して択一的にスリット１７７に挿入して装着することができる。オリフィス板５１Ｂを装着した場合、オリフィス板５１Ａを装着した場合に比べて流速を高めることができ、より流速の早い旋回流を形成することができる。オリフィス板５１Ｃを装着した場合、オリフィス板５１Ｂを装着した場合に比べて流速を高めることができ、より流速の早い旋回流を形成することができる。
このように本実施形態では、オリフィス板５１Ａ、オリフィス板５１Ｂおよびオリフィス板５１Ｃを選択して択一的にスリット１７７に挿入して装着することにより、形成される旋回流の流速を選択、調整することができる。
以上、本発明の旋回流形成装置および堆積装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、旋回流形成装置および堆積装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の旋回流形成装置および堆積装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成や特徴を組み合わせたものであってもよい。
１００…シート製造装置、１０…堆積装置、１…旋回流形成装置、３…第１の管、４…第２の管、４１…上流管、４２…中間管、４３…下流管、４４…遮蔽部材、５…気流変更部、５０…開口、５１…オリフィス板、５１Ａ…オリフィス板、５１Ｂ…オリフィス板、５１Ｃ…オリフィス板、５２…操作部、５３…装着部、７…位置調整機構、７１…保持溝、７１１…フランジ、１１…原料供給部、１２…粗砕部、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１３…解繊部、１４…選別部、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５…第１ウェブ形成部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６…細分部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７…混合部、１７１…樹脂供給部、１７２…管、１７２Ａ…管、１７２Ｂ…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１７５…分岐部、１７６…スリット、１７７…スリット、１８…ほぐし部、１８１…ドラム部、１８１ａ…貫通孔、１８１ｂ…開口、１８１ｃ…開口、１８２…ハウジング部、１８２Ａ…半円筒状部、１８２Ｂ…角筒状部、１９…第２ウェブ形成部、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２０…シート形成部、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１…切断部、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２２…ストック部、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２７…回収部、２８…制御部、Ｍ１…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｏ…中心軸、Ｏ１…第１の管軸、Ｏ２…第２の管軸、Ｏ５…中心、Ｒ…気流、Ｓ…シート、ｄ…直径、ｄ１…内径、ｄ２…内径、Ｐ１…樹脂

Claims (9)

  1. 第１の管軸を有し、気体が通過する第１の管と、
    前記第１の管軸と異なる方向の第２の管軸を有し、前記第１の管の下流側と連通する第２の管と、
    前記第１の管内に設けられ、前記第１の管軸から偏心した開口を有する気流変更部と、を備え、
    前記気流変更部は、前記開口の開口面積を変更することなく、前記第１の管軸に対する前記開口の位置を調整する位置調整機構を備えていることを特徴とする旋回流形成装置。
  2. 前記気流変更部は、前記第１の管の内腔を遮るように設置される板部材と、前記板部材に設けられた前記開口とを備える請求項１に記載の旋回流形成装置。
  3. 前記第１の管の内腔の横断面積をＳ１とし、前記第２の管の内腔の横断面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２を満足する請求項１または２に記載の旋回流形成装置。
  4. 前記第１の管の内腔の横断面積をＳ１とし、前記開口の開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１／Ｓ３は、１．５以上、１０以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の旋回流形成装置。
  5. 前記第２の管の内径をｄ２とし、前記開口から前記第２の管軸までの距離をＬとしたとき、Ｌ／ｄ２は、０．５以上、５以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の旋回流形成装置。
  6. 前記気流変更部は、前記開口の条件が異なる複数の板部材を選択的に装着可能な装着部を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の旋回流形成装置。
  7. 前記第１の管を流れる気流は、解繊物を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の旋回流形成装置。
  8. 請求項７に記載の旋回流形成装置と、
    前記第２の管の下流側に設置され、外周部に複数の貫通孔を有し、中心軸まわりに回転するドラムと、を備え、
    前記第２の管の下流側の端部が前記ドラムの内部に連通していることを特徴とする堆積装置。
  9. 前記第２の管の下流側の端部は、前記ドラムの端面に接続されており、
    前記第２の管内に形成される旋回流の回転方向と、前記ドラムの回転方向とは、同じである請求項８に記載の堆積装置。
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