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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】深さプロファイルが変化するリファイナセグメント
(51)【国際特許分類】
D21D 1/30 20060101AFI20231219BHJP
【ＦＩ】
D21D1/30
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021503759
(86)(22)【出願日】2019-06-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-11-18
(86)【国際出願番号】 SE2019050508
(87)【国際公開番号】W WO2020022941
(87)【国際公開日】2020-01-30
【審査請求日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】1850942-2
(32)【優先日】2018-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(73)【特許権者】
【識別番号】515203011
【氏名又は名称】バルメット・アー・ベー
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リンドブロム，トミー
【審査官】藤原 敬士
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５４６７９３１（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００９－１７４１０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ２１Ｄ １／００ － ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リグノセルロース材料のリファイナ（１００）内のリファイナディスク（３０）に取り付けられるように構成されたリファイナセグメント（１０）であって、前記リファイナセグメント（１０）には、前記リファイナセグメント（１０）の内周（１０ａ）から前記リファイナセグメント（１０）の外周（１０ｂ）に向かう方向に延在する複数の離間したバー（２０ｉ）が設けられており、隣接する第１のバー（２０
ｋ
）および第２のバー（２０
ｋ＋１
）の各対が、前記リファイナセグメント（１０）上において対応する中間領域（２２）を境界付ける、リファイナセグメント（１０）において、前記リファイナセグメント（１０）は、前記リファイナセグメント（１０）上の少なくとも１つの中間領域（２２）がチャネル区域（２３）と隆起区域（２４）とを備え、前記チャネル区域（２３）は、第１の側面（２３ｂ）で前記隆起区域（２４）に接続し、深さプロファイルが変化する断面を有する中間領域（２２）を形成するために、前記隆起区域（２４）よりも深く前記リファイナセグメント（１０）内に延在し、前記チャネル区域（２３）は、前記リファイナセグメント（１０）の前記外周（１０ｂ）から前記リファイナセグメント（１０）の前記内周（１０ａ）の方向に徐々に小さくなる幅Ｗ１を有し、前記隆起区域（２４）は、前記リファイナセグメント（１０）の前記外周（１０ｂ）から前記リファイナセグメント（１０）の前記内周（１０ａ）の方向に対応して大きくなる幅Ｗ２を有する、ことを特徴とする、リファイナセグメント（１０）。
【請求項2】
前記チャネル区域（２３）の第２の側面（２３ａ）は、前記隣接する第１のバー（２０
ｋ
）および第２のバー（２０
ｋ＋１
）の対の内の第１のバー（２０ｋ）に接続しており、前記隆起区域（２４）の１つの側面（２４ａ）は、前記隣接する第１のバー（２０
ｋ
）および第２のバー（２０
ｋ＋１
）の対の内の第２のバー（２０ｋ＋１）に接続している、請求項１に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項3】
前記チャネル区域（２３）は、－ブロック状の断面を有するチャネル、又は
－少なくとも部分的に角度の付いた断面を有するチャネル、又は
－面取りされた断面を有するチャネル、又は
－鉢形の断面を有するチャネル
を備える、請求項１又は請求項２に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項4】
前記チャネル区域（２３）は、前記リファイナセグメント（１０）の前記外周（１０ｂ）から前記リファイナセグメント（１０）の前記内周（１０ａ）の方向に次第に深くなる深さを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項5】
前記隆起区域（２４）が、深さが前記第１のバー（２０ｋ）から前記第２のバー（２０ｋ＋１）に延在する方向に徐々に小さくなる深さプロファイルを有する中間領域２２を形成するために、隆起区域（２４）がチャネル区域（２３）に接続する側面から隆起区域（２４）が前記隣接する第１のバー（２０
ｋ
）および第２のバー（２０
ｋ＋１
）の対の内の前記第２のバー（２０ｋ＋１）に接続する側面に延在する方向に次第に大きくなる高さを有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項6】
チャネル区域（２３）の最も深い部分と隆起区域（２４）との間における相対的な高さの差が、外周（１０ｂ）から内周（１０ａ）に向かって延在する方向に徐々に大きくなる、請求項１～４のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項7】
前記チャネル区域（２３）は、リファイナセグメント（１０）の外周（１０ｂ）からリファイナセグメント（１０）の内周（１０ａ）に向かって延在する方向に徐々に大きくなる深さを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項8】
前記隆起区域（２４）はプラトー区域を形成する、請求項１～７のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項9】
前記リファイナセグメント（１０）には、Ｎ本の離間したバー（２０ｉ）が設けられており、Ｎは、４～７の値をとる、請求項１～８のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項10】
前記リファイナセグメント（１０）には、複数の離間したバー（２０ｉ）が設けられており、前記バーは前記リファイナセグメント（１０）の内周（１０ａ）から前記リファイナセグメント（１０）の外周（１０ｂ）に向かう方向に延在しており、且つ前記リファイナセグメント（１０）の半径方向の全長の２０～４０％に延在している、請求項１～９のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項11】
離間したバー（２０ｉ）が設けられていないリファイナセグメント（１０）の外側区域に、木材チップを処理するように構成されたリファイニング構造が設けられている、請求項１０に記載のリファイナセグメント（１０）。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のリファイナセグメント（１０）が設けられたリファイナディスク（３０）。
【請求項13】
前記リファイナディスク（３０）は、ステータディスク又はロータディスクである、請求項１２に記載のリファイナディスク（３０）。
【請求項14】
請求項１３に記載のリファイナディスクを備えたリファイナ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
提案する技術は、概して、リグノセルロース材料のリファイナのためのリファイナセグメントに関連する。より具体的には、提案する技術は、変化する断面深さプロファイルを有するリファイナセグメントに関連する。提案する技術はまた、そのようなリファイナセグメントが設けられたリファイナディスク、並びに提案されるリファイナセグメントを装備したリファイナディスクが設けられたリファイナにも関連する。
【背景技術】
【0002】
例えば、リグノセルロース材料の典型的なリファイナは、材料がリファイニング又は解繊される２つの相対的に回転するディスクを備える。相対的に回転するディスクの対は、特に、ロータと称される１つの回転ディスクと、ステータと称される静止ディスクとを具備し得る。これらのディスク、又はこれらのディスクの少なくとも一方には、多くの場合、材料のより効率的なリファイニングを行うために、リファイナセグメントと称されるセグメントが設けられている。協働するステータディスク及びロータディスクの少なくとも一方には、多くの場合、バー及びダムが設けられたリファイナセグメントが装備されている。バーは、主にリグノセルロース材料の効率的なリファイニングを提供するために利用される、セグメント上に配置された突出構造である。これに代わって、ダムの目的は、主に、２つのリファイニングディスク間のディスク間隙、例えば、ロータとステータとの間のディスク間隙、又は２つの相対的に回転するディスクを分離するディスク間隙に向けて、材料の流れを誘導するか、又は引き上げることである。材料がリファイニング又は解繊されるのは、ディスク間のディスク間隙である。リファイナの通常の使用中に、リファイニング作用又は解繊作用は摩擦を引き起こし、摩擦は処理される材料を加熱する。木材パルプなどのリグノセルロース材料は天然で水を含んでいるため、摩擦によって水が加熱され、蒸気が生成される。生成された蒸気は、材料の流れに深刻な影響を与える可能性がある。そのような蒸気は、材料の流れと相互に作用し、材料の流れの意図した経路を混乱させる可能性がある。
【0003】
提案する技術の特定の目的は、蒸気と材料の流れとの間の相互作用に関連する問題のいくつかを少なくとも軽減する機構を提供することにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
全般的な目的は、材料の流れの改善を可能にするリファイナセグメントを提供することにある。
【0005】
特定の目的は、リファイナセグメント上の材料の流れとリファイナセグメント上の蒸気の流れとの分離を可能にするリファイナセグメントを提供することにある。
【0006】
付加的な目的は、改善された材料の流れを可能にし、特にリファイナセグメント上の材料の流れとリファイナセグメント上の蒸気の流れとの分離を可能にするリファイニングセグメントが設けられたリファイナディスクを提供することにある。
【0007】
さらに別の目的は、改善された材料の流れを可能にし、特にリファイナセグメント上の材料の流れとリファイナセグメント上の蒸気の流れとの分離を可能にする少なくとも１つのリファイニングディスクを装備したリファイナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第１の態様によれば、リグノセルロース材料のリファイナ内のリファイナディスクに取り付けられるように適合されたリファイナセグメントが提供され、リファイナセグメントには、リファイナセグメントの内周からリファイナセグメントの外周に向かう方向に延在する複数の離間したバーが設けられており、隣接するバーの各対は、リファイナセグメント上において対応する中間領域を境界付ける。リファイナセグメントは、チャネル区域と隆起区域とを具備する少なくとも１つの中間領域を備える。チャネル区域は、第１の側面で隆起区域２４に接続しており、深さプロファイルが変化する断面を有する中間領域２２を形成するために、隆起区域２４よりも深くリファイナセグメント１０内に延在している。
【0009】
第２の態様によれば、第１の態様によるリファイナセグメントが設けられたリファイナディスクが提供される。
【0010】
第３の態様によれば、第２の態様によるリファイナディスクが提供され、リファイナディスクは、ステータディスク又はロータディスクである。
【0011】
第４の態様によれば、第２の態様又は第３の態様によるリファイナディスクを備えたリファイナが提供される。
【0012】
提案する技術の実施形態は、リファイニングセグメント上において、より良好に制御された材料の流れをもたらす。これにより、より均一なリファイニング作用及び、より良好な最終製品が保証される。
【0013】
詳細な説明を読むことにより、他の利点が理解されるであろう。
【0014】
実施形態は、実施形態のさらなる目的及び利点と共に、添付の図面と共に解釈される以下の説明を参照することによって最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】提案する技術を利用することができる、従来のリファイナの概略図である。
【図3A】円形のリファイナセグメントの概略図である。
【図4A】提案する技術によるリファイナセグメントの概略図である。
【図5A】提案する技術によるリファイナセグメントの実施形態の概略図である。
【図6A】提案する技術によるリファイナセグメントが設けられたリファイナディスクの概略図である。
【図7】提案する技術によるリファイナセグメント上の材料の流れの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図面全体を通して、類似又は対応する要素に対して、同一の参照記号が用いられている。
【0017】
一般に、本願で使用される全ての用語は、異なる意味が明確に与えられ、かつ／又はそれが使用される文脈から暗示されない限り、関連する技術分野におけるそれらの用語の通常の意味に従って解釈されるべきである。要素、装置、構成部品、手段などへの全ての言及は、特に明記しない限り、要素、装置、構成部品、手段などの少なくとも１つの例を指すものとして公然と解釈されるべきである。本願で開示される実施形態の任意の特徴は、適切な場合には、他の任意の実施形態に適用することができる。同様に、実施形態の任意の利点は、他の任意の実施形態に当てはまる可能性があり、逆もまた同様である。添付される実施形態の他の目的、特徴及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【0018】
提案する技術をよりよく理解するために、関連する技術の簡単な概要及び関連する技術的問題の分析から始めることが有用である場合がある。
【0019】
この目的のために、提案する技術を利用することができるリファイナを概略的に示す図１を参照する。図１は、例示的なパルプリファイナを断面図で概略的に示している。この構成は、本発明を理解するために必須ではない装置の全ての構成要素と共に、リファイナ装置の外部ケーシングを表すハウジング２６に収容されている。図示されていない構成要素の例は、例えば回転シャフトを駆動するための電気モータ、リグノセルロース材料の供給機構などである。第２のハウジング３１の内部では、ロータリファイナディスク３０とステータリファイナディスク３０＊とがシャフトに沿って直線的に位置合わせされている。以下では、ロータリファイナディスク３０及びステータリファイナディスク３０＊を、それぞれロータ及びステータと称する。ロータ３０は、軸受１６上に配置された回転シャフト１５に取り付けられている。回転シャフト１５は、シャフト１５と、それによってロータ３０とを回転させるモータ（図示せず）に接続されている。ロータ３０に面するステータ３０＊には、リグノセルロース材料のための供給チャネル１４とリファイニング領域１９との間に延在する、中央に配置された貫通孔３２が設けられることができる。ロータ３０には、特定の実施形態において、リグノセルロース材料の流入に面する表面を有するセンタープレート１７を設けることができる。センタープレート１７の表面には、リグノセルロース材料を外側に導く構造が設けられることができる。ロータ３０＊及び／又はステータ３０には、パルプの誘導及び粉砕を可能にするために、リファイナセグメントが設けられている。これらのリファイナセグメントには、バー及びダムが設けられることができる。
【0020】
使用中、木材チップ又は調製木材、例えばパルプなどのリグノセルロース材料は、供給機構（図示せず）によって、供給チャネル１４を通して供給される。材料は、ステータ３０＊の孔３２を通過し、領域１９に進入する。領域１９は、本質的に、ロータ３０とステータ３０＊との間の開放領域によって画定され、この領域は、動作中に非常に小さくなることができる。領域１９に流入するリグノセルロース材料は、ロータ３０のセンタープレート１７に進入する。センタープレート１７は、リグノセルロース材料をロータ及び／又はステータ上のリファイナセグメントに向けて誘導するように作用する。
【0021】
提案する技術が用いられ得るロータ-ステータ構成の、より詳細な説明を提供するために、図２を参照する。図２は、例えば上述したようなリファイナにおいて、ハウジング３１に収容されたロータ-ステータ構成の断面側面図を示している。回転シャフトを中心として回転するように配置されたロータが示されている。ロータには、ステータに面する表面上に、リファイナセグメント１を備えるリファイニングディスク３０が設けられている。ステータには、ロータに面する表面上に、リファイナセグメント１＊を備えるリファイニングディスク３０＊が設けられている。リファイニングディスクの目的の１つは、リファイナセグメント１、１＊を支持することであるため、リファイニングディスクは、リファイナの特定の変形例では、セグメントホルダと称されることがある。また、図２には、リファイニングを受けるリグノセルロース材料の入口３２が示されている。入口３２は、ステータの中央領域に配置されている。入口３２に対向するロータ側のリファイニングディスクの中央領域に配置されているのは、センタープレート１７である。図１を参照して上述したセンタープレート１７の目的は、入口３２からリファイニングディスクの外側部分に向かって落下する材料を分散させることである。つまり、センタープレート１７は、リファイナディスク上に配置されたリファイナセグメントに向けて材料を分散させるように作用する。
【0022】
提案する技術を利用できる一般的なリファイナを詳細に説明したので、次に進み、提案する技術に関連する特定のリファイナセグメントを詳細に説明する。この目的のために、図３Ａを参照する。図３Ａは、リファイナ内のリファイナディスクに取り付けられる可能背のある円形リファイナセグメントを示している。バーがセグメントの外周からセグメントの内周まで完全に延在しているリファイナセグメントのような、他の変形例も可能である。バーは直線形状を有してもよいが、湾曲させることも可能である。提案する技術は、これら全ての変形例において用いられ得る。図３Ａの円形リファイナセグメント１０は、内周１０ｂと外周１０ａとの間に延在しており、円形リファイナセグメント１０には複数の半径方向に延在するバーが設けられている。バーの内の３つが参照番号２０ｋ、２０ｋ＋１、２０ｋ＋２でそれぞれ表されており、添え字ｋは特定のバーを示しており、１からＮに及ぶ。Ｎはリファイナセグメント上のバーの総数である。隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の対は、中間領域２２を境界付ける。リファイナセグメント上における材料の流れは、主にそのような中間領域に集中する。図３Ｂは、図３Ａのリファイナセグメント１０の一部の別の図を提供している。バー２０ｋ、２０ｋ＋１、２０ｋ＋２を具備するリファイナセグメントの一部が断面図で示されている。隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の間にあるか、又はそれらのバーによって部分的に境界付けられる領域２２は、平面領域である。図３Ａ及び図３Ｂに示したようなリファイナセグメントに関する１つの特定の問題は、リファイナセグメントの使用中に生成される蒸気が領域２２内を移動するように強いられ、したがって蒸気が同じ領域内の材料の流れと相互に作用して干渉し、それにより材料の流れを最適とは言えないものにすることである。提案する技術は、材料の流れと蒸気の流れとの分離を可能にする機構を提供することによって、この問題の少なくとも一部に対処することを目的としている。これは、リファイニングセグメントの中間領域２２に変化する深さプロファイルを提供することによって達成される。深さプロファイルは、特に、隣接する隆起区域よりも深くリファイナセグメントの大部分に延在するチャネル区域を具備する。チャネル区域は、蒸気にリファイナセグメント上における別の経路を提供し、一方、隣接する隆起区域は、材料の流れがサーフィンのように、すなわちチャネル区域に進入すること無く、隣接するバーを横断することを可能にする。隆起区域とは、本願では、チャネル区域に対して隆起した中間領域内の区域を意図する。つまり、隆起区域は、リファイナセグメントの作業面に関して、チャネル区域よりも高く配置されている。隆起区域は、例えば図３Ｂ及び図４Ａに示すように、隣接するチャネル区域から急激に隆起し、それによりプラトーを形成してもよいし、又は隆起区域は、隆起区域がチャネル区域に接続する最低点から、隆起区域がバーに接続する最高点まで徐々に隆起することもできる。
【0023】
図４Ｂは、提案する技術によるリファイナセグメント１０の概略図を、上から見たものとして、すなわち上面図で、提供する。リグノセルロース材料のリファイナ１００内におけるリファイナディスク３０に取り付けられるように構成されたリファイナセグメント１０が示されている。リファイナセグメント１０には、リファイナセグメント１０の内周１０ａからリファイナセグメント１０の外周１０ｂに向かう方向に延在する複数の離間したバー２０ｉが設けられており、隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の各対は、リファイナセグメント１０上において対応する中間領域２２を境界付ける。リファイナセグメント１０は、チャネル区域２３と、プラトー区域２４の形態にある隆起区域２４とを具備する少なくとも１つのそのような中間領域２２を備える。チャネル区域２３は、第１の側面２３ｂでプラトー区域２４に接続し、深さプロファイルが変化する断面を有する中間領域２２を形成するために、プラトー区域２４よりも深くリファイナセグメント１０内に延在している。
【0024】
図４Ａは、図４Ｂに示したリファイナセグメントの断面の概略図を提供する。断面図は、２つの隣接するバー間の中間領域が、２つの隣接する領域、すなわち、チャネル区域２３とプラトー区域２４の形態にある隆起区域とにどのように分割されるかを示している。異なる領域は、チャネル区域の一端、すなわち側面２３ｂで結合されている。側面２３ｂにおいて、チャネル区域２３は急峻に隆起して、プラトー区域２４に入る。プラトー区域２４は、側面２４ａでバー２０ｋ＋１に接続する。断面図で見た場合の中間領域の変化する深さプロファイルにより、リファイニングプロセス中に生成される蒸気がチャネル区域２３に沿って移動することが可能となり、一方、任意の材料の流れは、主にプラトー区域上で中間領域を横断する。すなわち、材料の流れは、サーフィンのように中間領域２２を横断する。
【0025】
提案する技術の特定の実施形態によれば、チャネル区域２３の第２の側面２３ａが、隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の対の内の第１のバー２０ｋに接続しており、隆起区域２４の１つの側面２４ａは、隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の対の内の第２のバー２０ｋ＋１に接続しているリファイナセグメント２０が提供される。チャネル区域が第１のバー２０ｋに接続する、この特定の実施形態は、リファイニングセグメント上の隣接する領域間において最大の深さの差を保証する。これにより、材料の流れが、チャネル区域２３に入ること無く、中間領域２２を横切る可能性が高まる。
【0026】
チャネル区域２３は、中間領域における蒸気の流れと材料の流れとの分離を容易にするいくつかの異なる形状を有し得る。チャネル区域２３は、例えば、ブロック状の断面を有するチャネル、又は少なくとも部分的に角度の付いた断面を有するチャネル、又はより面取りされた断面を有するチャネルを備えてもよい。チャネル区域はまた、鉢形の断面を有するチャネルであってもよい。
【0027】
提案する技術の別の可能な実施形態によれば、チャネル区域２３が、リファイナセグメント１０の外周１０ｂからリファイナセグメント１０の内周１０ａの方向に次第に深くなる深さを有するリファイナセグメント１０が提供される。この実施形態は、リファイナセグメントの内周１０ａの近くにおいて、チャネル区域２３の容積が、より大量の蒸気を輸送できることを保証し、積層した材料の流れ及び蒸気の流れを可能にする。実施形態はまた、積層した材料の流れ及び蒸気の流れを可能にする。
【0028】
チャネル区域２３が内周１０ａの近くでより大量の蒸気を輸送することも可能にし、さらに積層した材料の流れ及び蒸気の流れを可能にする、提案する技術の付加的な実施形態によれば、チャネル区域２３が、リファイナセグメント１０の外周１０ｂからリファイナセグメント１０の内周１０ａの方向に徐々に小さくなる幅Ｗ１を有し、隆起区域２４、例えば、プラトー区域２４は、リファイナセグメント１０の外周１０ｂからリファイナセグメント１０の内周１０ａの方向に対応して大きくなる幅Ｗ２を有する、リファイナセグメント１０が提供される。この実施形態は、図５Ａに概略的に示されている。
【0029】
提案する技術のさらに別の実施形態は、深さが第１のバー２０ｋから第２のバー２０ｋ＋１に延びる方向に徐々に小さくなる深さプロファイルを有する中間領域２２を形成するために、隆起区域、又は特定の実施形態ではプラトー区域２４が、隆起区域又はプラトー区域がチャネル区域２３に接続する側面から隆起区域２４が隣接するバー２０ｋ、２０ｋ＋１の対の内の第２のバー２０ｋ＋１に接続する側面まで延在する方向に次第に大きくなる高さを有する、リファイナセグメント１０を提供する。この実施形態は図５Ｂに概略的に示されており、図５Ｂは、隆起区域２４が、どのように側面２３ｂの位置の特定の高さから対向側面２４ａのより高い高さまで徐々にかつ滑らかに隆起するか、と、プラトー区域がどのようにバー２０ｋ＋１と合流するかと、を示している。この実施形態は、領域２２を横断する材料の流れが、任意の実質的に鋭い角部に遭遇することなく、滑らかな方法で領域２２を横断することを保証する。これにより、鋭い端縁が無いことによって乱流やその他の流れの乱れの発生が抑制されるため、より良好に制御された材料の流れがもたらされる。
【0030】
提案する技術のさらに別の実施形態によれば、チャネル区域２３の最も深い部分と隆起区域２４又はプラトー区域２４との間における相対的な高さの差が、外周１０ａから内周１０ｂに向かって延在する方向に徐々に大きくなる、リファイナセグメント１０が提供される。この実施形態はまた、チャネル区域２３の容積の増大を保証し、これにより、チャネル区域２３は、リファイナセグメントの内周１０ａの近くで、より大量の蒸気を輸送することができ、また積層した材料の流れ及び蒸気の流れも可能にする。
【0031】
チャネル区域２３がリファイナセグメントの内周１０ａの近傍で、より大量の蒸気を輸送することを可能にし、また積層した材料の流れ及び蒸気の流れも可能にする、提案する技術の実施形態にはまた、リファイナセグメントの外周１０ａからリファイナセグメントの内周１０ｂに向かって延在する方向に徐々に大きくなる深さを有する、チャネル区域２３が設けられ得る。
【0032】
提案する技術の特定の実施形態によれば、Ｎ本の離間したバー２０ｉが設けられたリファイナセグメント１０が提供され、Ｎは、区間［４；７］内の値をとる。この実施形態は、リファイニングバーがまばらに装備されたリファイナセグメントを提供し、まばらに装備されたリファイナセグメントは、リファイニングされる材料がリファイナセグメントの外縁に向かって比較的迅速に輸送されることを保証すると同時に、堅牢な構造を提供する。例えば、均一な材料の流れを得るために、リファイナセグメントの周りに対称的にバーを提供することが可能であり、例えば、リファイナセグメントが０°～１８０°に亘る半円形に形成された場合、リファイナセグメント上に６本のバーを提供することが可能であり、各バーはその隣接するバーの双方から３０°ずらされている。一般に、リファイナセグメントが角度Ωの扇形として画定される場合、互いに角度Ω／Ｎだけオフセットされた、Ｎ本の対称的に配置されたバーを有するリファイナセグメントを得ることが可能である。隣接するバーの間には、５°～１５°の区間にある最小角度オフセットがあることが望ましい。
【0033】
提案された技術のさらに別の実施形態は、リファイナセグメント１０の内周１０ａからリファイナセグメント１０の外周１０ｂに向かう方向に延在する、複数の離間したバー２０ｉが設けられており、バーが前記リファイナセグメントの半径方向の全長の約２０～４０％にさらに延在しているリファイナセグメント１０を提供する。つまり、リファイナセグメントが半径方向の長さＲを有する場合、離間したバーは、好ましくは、リファイナセグメントの内周１０ａから区間［Ｒ／５，２Ｒ／５］内に入る長さまで延在するセグメント領域に位置するように配置されるべきである。
【0034】
上記の実施形態の特定の変形例によれば、リファイナセグメントの外側区域、すなわち、離間したバー２０ｉが設けられていないこれらの区域に、木材チップを処理するように構成されたリファイニング構造が設けられているリファイナセグメント１０が提供される。この実施形態は、木材チップを含むリファイニング材料が、離間したバーの誘導作用によってリファイナセグメントの外側区域に向かって押し出され、外側区域に設けられたリファイニング構造によって処理されることを保証する。リファイニング構造は、木材チップを処理するため、例えば粉砕するか又は引き裂くために、リファイナセグメントの作業面から突出する構造であり得る。リファイニング構造は、例えば、規則正しいバーであってよく、すなわち、隣接するバーは一定の深さの中間領域を有する。
【0035】
提案する技術によるリファイナセグメントのいくつかの実施形態を説明したので、以下では、リグノセルロース材料のリファイナのリファイナディスク上に提供された場合の、そのようなリファイナセグメントの働きについて説明する。提案する技術によるリファイニングセグメントは、リファイナディスク３０に取り付けられるセグメントの形で設けられてもよい。リファイニングセグメントは、任意選択で中央領域が除去された円の形で、又は扇形の形で設けられてもよい。したがって、リファイナディスク３０には、複数のリファイナセグメントが設けられてもよく、それによりリファイナディスク３０は、リファイニングセグメントによって完全に覆われるか、又は部分的に覆われる。リファイニングディスク３０は、この特定の場合には、セグメントホルダと称され得る。しかしながら、リファイニングセグメントはまた、完全に一体化されたディスクの形態で設けられてもよく、したがって、リファイニングディスク自体の一部を形成するか、又はリファイニングディスク自体を画定する。この場合、リファイニングセグメント及びリファイニングディスク３０は、ロータ又はステータに取り付け可能な一体構造を形成する。リファイニングセグメントは、任意選択で中央領域が除去された円の形で、又は扇形の形で設けられてもよい。したがって、リファイナディスク３０にはいくつかのリファイナセグメントが設けられてもよく、それによりリファイナディスク３０はリファイニングセグメント１によって完全に覆われるか、又は部分的に覆われる。今度は、図６Ａ及び６Ｂを参照する。図６Ａは、リファイナセグメントがステータディスク３０＊上に設けられている、提案する技術の特定の例を示している。ステータディスク３０＊には、チャネル区域２３と隆起区域又はプラトー区域２４とに分離された中間領域２２を境界付けるバー２０ｋ、２０ｋ＋１などのバーを備える部分円形リファイナセグメントが設けられている。リファイナセグメントは、ディスクの外周から内周１０ａまで延在しており、ディスクの外周は、リファイナセグメントの外周１０ｂと一致し得る。ステータディスク３０＊は、図６Ａに示した場合のように、ディスクの中心上へと流れる材料をディスクの外周に向けて半径方向に分散させるように構成されたセンタープレートを支持し得る、中央リファイナセグメント自由領域を備え得る。半径方向は、ｒで表された矢印で示されている。リファイナの使用中、ステータディスク３０＊は、ロータディスク３０に対向して配置される。図６Ｂには、可能なロータディスクが示されている。この例では、リファイニングディスク３０及び３０＊は、ステータ、すなわち静止リファイニングディスク、及び、ロータ、すなわち回転ディスクとして記載されている。しかしながら、ディスクは双方とも回転していてもよい。さらに、ステータディスクの代わりに、提案する技術によるリファイニングセグメントをロータディスクに装備することも可能である。また、相対的に回転するディスクの双方に提案する技術によるリファイニングセグメントを装備することも可能である。しかしながら、ステータディスクにリファイナセグメントを装備することが若干好ましい場合がある。対向して配置されたリファイニングディスク３０及び３０＊は、リファイニング間隙と称される小さな間隙によって分離される。リファイニング作用の大部分は、この間隙で起こる。したがって、リファイナが作動されると、リファイニングされる材料は、場合によりロータディスクの中心に開口を有する入口チャネルを通してステータ３０＊のセンタープレート上に供給され、センタープレートは、材料を半径方向外側に導き、それにより、材料は、周囲に向かう途中でリファイニング間隙においてリファイニングされる。材料が中央に詰まり、材料がリファイニングセグメント全体に一様に分散することを回避するために、進入する材料が半径方向に素早く移動できるようにすることが重要である。材料の流れに悪影響を与える可能性のある機構の１つは、本開示で先に説明したように、リファイニングプロセス中に生成される蒸気と材料の流れとの間の相互作用である。蒸気及び材料に別々の経路を与えるリファイニングセグメントを提供することにより、間隙全体での材料の流れ及び分散を改善することが可能である。図７は、提案する技術によるリファイニングセグメント上の材料の流れの概略図を提供している。図面の矢印は、相対回転が反時計回りの方向である場合の、材料の移動方向を示している。材料は、内周１０ｂと外周１０ａとの間で外周１０ａに向かう途中で主に隆起又はプラトー区域２４に接するサーフィンのような方法で領域２２を横断し、一方、プロセスで生成される蒸気は、チャネル区域２３によって提供される自由空間を占有することができる。図７の下部は、断面で見た場合の材料の流れを示している。矢印は、材料の流れのサーフィンのような動きを示している。
【0036】
上記の例から、提案する技術の一態様が、本開示に示したことによるリファイナセグメントが設けられたリファイナディスク３０を提供することは明らかである。
【0037】
提案する技術の付加的な態様が、本開示に示したことによるリファイナセグメントが設けられたリファイナディスク３０であって、リファイナディスク３０がステータディスク又はロータディスクである、リファイナディスク３０を提供することも明らかである。
【0038】
提案する技術の付加的な態様が、上記のようなリファイナディスクを備えたリファイナ１００を提供することも明らかである。
【0039】
上記の実施形態は、単に例として与えられたものであり、提案する技術はそれらの実施形態に限定されないことを理解されたい。当業者には、添付の特許請求の範囲によって定義される本範囲から逸脱することなく、実施形態に対して様々な修正、組み合わせ、及び変更を行うことができることが理解されるであろう。特に、異なる実施形態における異なる部分の解決策は、技術的に可能な場合、他の構成で組み合わせることができる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】