(57)【要約】【課題】充分な分離性能を維持したまま、流入液量を迅速に変更することができ、更に、細かな流入液量変化に対応可能であるサイクロン型分離装置を提供する。【解決手段】サイクロン円筒部２１内に被処理液体を供給する液体供給管１が、サイクロン円筒部１基に付き、２本以上接続されており；各液体供給管は、被処理液体を導く導入通路１２と、サイクロン円筒部内壁面の接線方向に層状流を加圧吐出し、サイクロン円筒部内に渦巻き流を形成することのできる吐出通路１１とを有し；前記吐出通路のサイクロン円筒部内壁における各開口部の開口面積が互いに異なっており；各液体供給管には、互いに独立して被処理液体の供給を制御することのできる制御弁がそれぞれ設けられていることを特徴とする、サイクロン型分離装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロン円筒部内に被処理液体を供給する液体供給管が、サイクロン円筒部１基に付き、２本以上接続されており、
各液体供給管は、被処理液体を導く導入通路と、サイクロン円筒部内壁面の接線方向に層状流を加圧吐出し、サイクロン円筒部内に渦巻き流を形成することのできる吐出通路とを有し、
前記吐出通路のサイクロン円筒部内壁における各開口部の開口面積が互いに異なっており、
各液体供給管には、互いに独立して被処理液体の供給を制御することのできる制御弁がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする、サイクロン型分離装置。
【請求項２】
各開口部の開口面積が、公比が１．１〜２．５の等比級数的である、請求項１に記載のサイクロン型分離装置。
【請求項３】
前記導入通路内の被処理液体と、液体流出通路内の処理後液体との圧力差を測定可能な差圧計と、
前記差圧計で測定した圧力差とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御する手段と
を更に有する、請求項１又は２に記載のサイクロン型分離装置。
【請求項４】
サイクロン円筒部への被処理液体の総導入量を測定可能な流量計と、
前記流量計で測定した流量とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御する手段と
を更に有する、請求項１又は２に記載のサイクロン型分離装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のサイクロン型分離装置を用いて、繊維スラリーから異物を分離することを特徴とする、湿式抄紙法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン型分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体又は気体等の流体から、それに含まれる、流体より高比重の固体、微粒子等を除去する方法として、サイクロン型分離法が公知である。例えば、機械加工装置では、切削液を供給しながら切削加工を行うが、加工後の切削液には微粉末状の切削屑が含まれる。このような被処理液をサイクロン型分離装置にかけると、切削液から切削屑を除去することができる。
【０００３】
従来公知のサイクロン型分離装置として、特許文献１〜３に記載の各サイクロン型分離装置が知られている。
例えば、特許文献１には、「液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部を備え、前記液体吐出通路を複数箇所に配置し、前記複数箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、前記液圧室に前記微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、を有することを特徴とするサイクロン型遠心分離装置」（請求項１）が開示されている。
【０００４】
サイクロン型分離装置を用いて被処理液を処理する場合、流入液量が変化しても、効率良く分離するためには適切な差圧（処理前の被処理液と処理後の処理液との差圧）に維持する必要がある。特許文献１に記載のサイクロン型遠心分離装置の好適態様では、前記液圧室とサイクロン部上部との間に、前記液体吐出通路を複数箇所に形成したオリフィスリングを設けることができる。オリフィスリングは、出側液体吐出通路を有する内リング体と、入側液体吐出通路を有する外リング体とからなり、内リング体と外リング体とを周方向に摺動することにより、開口面積を変えることができ、液体吐出通路の液体流入量及び差圧を変化させることができる。しかしながら、本発明者が検討したところ、層流となる液体吐出通路の形成が困難であり、充分な分離性能を得ることができなかった。
【０００５】
特許文献２には、「サイクロンへの入口管路を複数備え、これらに接続する個々の輸送配管に、輸送配管内の圧力を圧力検知センサーで検知して信号に変換し、その信号から圧力デジタル指示計により制御される開閉バルブを設けたことを特徴とするサイクロン」（請求項１）が開示されている。特許文献２に記載のサイクロンは、複数の入口管路を備えるが、管径に関する具体的記載はなく、異なる管径の入口管路を使用することの開示も示唆もない。同一管径の入口管路を複数設けても、後述の実施例に比較例として示すように、細かな流量変化に対応することができない。
【０００６】
特許文献３には、「サイクロン型の気泡除去装置において、分割可能な複数の部材で構成され、これら複数のうちの一部の部材には、要求される気泡除去性能に応じて仕様が変更される仕様変更部が設けられていることを特徴とする気泡除去装置」（請求項１）が開示されている。特許文献３に記載のサイクロン型気泡除去装置では、流入口の開口面積や流出口の開口面積が異なる第２部材を使用する。しかしながら、液体流量を変化させるためには、第２部材を交換する必要があり、迅速な変化に対応することができない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１３１６２５号公報
【特許文献２】登録実用新案公報第３０２７４０１号公報
【特許文献３】特開２００４−２３０２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の電池の小型・高性能化に伴って、電池用セパレータに求められる要求も高くなっている。例えば、セパレータの製造工程で金属の混入があった場合、それを使用した電池が短絡を起こす危険性がある。セパレータの材料となる不織布の製造において、湿式抄紙法に使用する繊維スラリーから、このような金属等の異物を除去する目的で、サイクロン型分離法を直接、抄造工程に適用した例は、本発明者が知る限り、これまで知られていない。湿式抄紙法へのサイクロン型分離法の適用の可能性について、本発明者が鋭意検討したところ、実際に製造ラインの抄造工程で使用するためには、複数の製品への迅速かつ細かな変化に対応する必要があることが判明した。例えば、本出願人の稼働中の製造ラインでは、１００種類を超える製品を製造しており、各製品毎に、繊維スラリーの流量や、抄速が異なっている。従って、繊維スラリーから異物を分離するために使用するサイクロン型分離装置は、充分な分離性能を維持したまま、流入液量を迅速に変更することができ、更に、細かな流入液量変化に対応可能であることが要求される。
【０００９】
先述のとおり、特許文献１〜３に記載の従来公知のサイクロン型分離装置には、これらの要求を全て満たすものは存在しない。従って、本発明の課題は、従来技術のこれらの欠点を解消し、充分な分離性能を維持したまま、流入液量を迅速に変更することができ、更に、細かな流入液量変化に対応可能であるサイクロン型分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題は、本発明による、
サイクロン円筒部内に被処理液体を供給する液体供給管が、サイクロン円筒部１基に付き、２本以上接続されており、
各液体供給管は、被処理液体を導く導入通路と、サイクロン円筒部内壁面の接線方向に層状流を加圧吐出し、サイクロン円筒部内に渦巻き流を形成することのできる吐出通路とを有し、
前記吐出通路のサイクロン円筒部内壁における各開口部の開口面積が互いに異なっており、
各液体供給管には、互いに独立して被処理液体の供給を制御することのできる制御弁がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする、サイクロン型分離装置により解決することができる。
本発明のサイクロン型分離装置の好ましい態様によれば、各開口部の開口面積が、公比が１．１〜２．５の等比級数的である。
【００１１】
本発明のサイクロン型分離装置の別の好ましい態様によれば、前記導入通路内の被処理液体と、液体流出通路内の処理後液体との圧力差を測定可能な差圧計と、
前記差圧計で測定した圧力差とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御する手段と
を更に有する。
本発明のサイクロン型分離装置の更に別の好ましい態様によれば、サイクロン円筒部への被処理液体の総導入量を測定可能な流量計と、
前記流量計で測定した流量とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御する手段と
を更に有する。
【００１２】
また、本発明は、前記サイクロン型分離装置を用いて、繊維スラリーから異物を分離することを特徴とする、湿式抄紙法に関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、充分な分離性能を維持したまま、流入液量を迅速に変更することができ、更に、細かな流入液量変化に対応可能である。
また、本発明のサイクロン型分離装置は、湿式抄紙法に使用する繊維スラリーから、異物、例えば、金属等の異物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のサイクロン型分離装置は、サイクロン部（特にサイクロン部最上部のサイクロン円筒部）への被処理液体の供給手段に主たる特徴を有するものであり、前記供給手段以外は、従来のサイクロン型分離装置と同様の構成とすることができる。
図１は、本発明のサイクロン型分離装置の一態様を模式的に示す横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。なお、横断面図（ａ）は、縦断面図（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、縦断面図（ｂ）は、横断面図（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。また、図１（ｂ）では、液体供給管１を省略している。
【００１５】
図１に示すサイクロン型分離装置１０は、筐体６内部に、サイクロン部２と粒子捕集部４とを有し、筐体６上部には、固体、微粒子等を除去した後の処理後液体を排出するための液体流出通路５が設けられている。サイクロン部２は、被処理液が最初に供給されるサイクロン円筒部２１と、その下方に設けられたテーパー部２２とを有し、テーパー部２２は、連通孔３を介して粒子捕集部４に連通している。なお、本発明のサイクロン型分離装置では、テーパー部の数は、特に限定されるものではない。
【００１６】
図１に示すサイクロン型分離装置１０では、通常のサイクロン型分離装置と同様に、固体、微粒子等を含む被処理液体をサイクロン円筒部２１に供給し、所定流速で渦巻き流を生じさせる。続いて、このサイクロン円筒部２１からテーパー部２２に向かって、所定流速で渦巻き流を生じさせ、遠心状態に基づく作用により微細物が外側へ移動する一方、微細物の取り除かれたスラリーが軸芯方向から液体流出通路５方向へ上昇して流れていく。この渦巻き流がテーパー部２２下部方向に向かい、微細物が沈降して連通孔３に導かれて順次、下側の粒子捕集部４に入り、微細物を粒子捕集部４に沈降させ、捕集する。粒子捕集部４に捕集した微細物は、ドレンバルブ７から排出することができる。
【００１７】
図１に示すサイクロン型分離装置１０では、サイクロン円筒部２１内に被処理液体を供給するために、３本の液体供給管１が設けられている。各液体供給管１は、装置外部から被処理液体を導くための導入通路１２と、その下流に続く吐出通路１１とからなる。各吐出通路１１は、サイクロン円筒部２１の内壁面の接線方向に沿って設けられており、また、その横断面積は、対応する導入通路の横断面積より小さくなっているため、開口部１３から、サイクロン円筒部内壁面の接線方向に層状流を加圧吐出し、サイクロン円筒部内に渦巻き流を形成することができる。
【００１８】
本発明のサイクロン型分離装置では、サイクロン円筒部１基に付き、液体供給管を２本以上接続し、更に、各吐出通路のサイクロン円筒部内壁における各開口部の開口面積を、全て異なる面積となるように設定する。また、各液体供給管（例えば、導入通路又は吐出通路、好ましくは導入通路）には、互いに独立して被処理液体の供給を制御することのできる制御弁が設けられている。本発明において、サイクロン円筒部１基に付き、設けることのできる液体供給管の本数は、例えば、２〜６本であり、好ましくは３〜４本である。
本発明のサイクロン型分離装置では、異なる開口面積を有する吐出通路を備えた液体供給管を複数本設け、被処理液体の供給を制御弁により各液体供給管毎に制御することができるため、極めて簡単な操作により、流入液量を迅速に変更することができ、更に、細かな流入液量変化にも対応可能である。
【００１９】
本発明のサイクロン型分離装置では、開口部の各開口面積を小さい方から大きい方に順に並べた場合に、公比ｒの等比級数、すなわち、隣り合う２項の比（ｎ番目の開口面積をＳｎとし、ｎ＋１番目の開口面積をＳｎ＋１とした場合、Ｓｎ＋１／Ｓｎ）が常に一定値ｒである等比級数であることが好ましい。すなわち、最も小さい開口面積（等比級数における初項）をａとすると、小さい方から順に、ａ、ａｒ、ａｒ２、ａｒ３、ａｒ４、ａｒ５、…であり、ｎ番目の開口面積Ｓｎがａｒｎ−１であることが好ましい。
公比ｒは、１．１〜２．５であることがより好ましく、２であることが特に好ましい。公比ｒが２である場合、液体供給管本数とそれにより対応可能な液体流量の範囲との関係において、最も効率的に、広範囲の液体流量に対応することができる。
【００２０】
本発明において、液体供給管の開閉制御により広範囲の液体流量をカバーできることを具体的に示すために、開口部の合計面積を指標として、各開口面積が、初項がａ、公比ｒが２の等比級数である場合の例を表１に示す。表１において、記号「ｘ」は、その開口面積の開口部を有する液体供給管が開いた状態であることを示す。
表１に示すように、開口面積がａ、２ａ、４ａ、８ａ、１６ａである５本の液体供給管を使用した場合、合計面積として、ａ〜３１ａの各場合に対して全て対応可能である。また、それより少ない本数、例えば、ａ、２ａ、４ａである３本の液体供給管を使用した場合、合計面積として、ａ〜７ａの各場合に対して全て対応可能である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
本発明のサイクロン型分離装置において、各液体供給管の制御弁の開閉を制御する手段としては、互いに独立して被処理液体の供給を制御する限り、特に限定されるものではないが、例えば、差圧計と組み合わせた制御手段、流量計と組み合わせた制御手段を用いることができる。
【００２３】
差圧計と組み合わせた制御手段を用いる場合には、差圧計により、例えば、液体供給管の導入通路（例えば、図１に示す導入通路１２）内の被処理液体と、液体流出通路（例えば、図１に示す液体流出通路５）の処理後液体との圧力差を測定する。測定した圧力差とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御し、サイクロン円筒部内への被処理液体の合計供給量に対応して、分離に適した差圧の範囲に維持することができる。
【００２４】
流量計と組み合わせた制御手段を用いる場合には、流量計により、例えば、サイクロン円筒部への被処理液体の総導入量を測定する。測定した流量とその設定値とを比較することにより、各液体供給管の制御弁の開閉を制御し、サイクロン円筒部内への被処理液体の合計供給量に対応して、分離に適した差圧の範囲に維持することができる。
【００２５】
本発明の湿式抄紙法では、抄造工程で用いる繊維スラリーを、サイクロン型分離装置（好ましくは、本発明のサイクロン型分離装置）を用いて異物を分離する。本明細書において「異物の分離」とは、抄造工程で用いる直前の繊維スラリーから異物を分離することが含まれるだけでなく、繊維スラリーを調製する前の原材料（例えば、用水、分散助剤液、機械油）から異物を分離することも含まれる。湿式抄紙法以外のその他の業種において液体中の高比重異物を除去する際、流量が変動する場合には、より効率良く適用することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００２７】
《実施例１》
本実施例では、図１に示すサイクロン型分離装置であって、開口部の開口面積の比が１：２：４である３本の液体供給管（以下、開口面積の大きい方から、Ｘ、Ｙ、Ｚと称する）を備えた分離装置を用いて、評価試験を行った。
また、比較例として、３種類の市販品（フィルスター  タイプＫＬ−５０、ＫＸＳ−５００、ＫＸＬ−２０００；株式会社ｉｎｄｕｓｔｒｉａ）を使用した。これらの市販品では、図３に示すように、各タイプに応じた同一開口面積の液体吐出通路（オリフィス）が１個設けられている。
【００２８】
本実施例の分離装置では、液体供給管Ｘ、Ｙ、Ｚの開口面積は、１０００ｍｍ２、５００ｍｍ２、２５０ｍｍ２とした。また、導入通路内の被処理液体と液体流出通路内の処理後液体との差圧は、フィルスターの推奨圧力である０．２ＭＰａ（０．１〜０．５ＭＰａ）を参考に、０．１５ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．３０ＭＰａで実施した。
比較例（市販品）では、０．０５ＭＰａ（推奨圧力の範囲外）、０．５０ＭＰａ（推奨圧力範囲内）の場合についても実施した。
【００２９】
各差圧における、液体供給管Ｘ、Ｙ、Ｚの各組合せを用いた場合の液体流量（Ｌ／分）を表２及び図２に示す。
表２及び図２に示すとおり、本発明のサイクロン型分離装置によれば、適正差圧０．１５〜０．３０ＭＰａの範囲において、２６０〜２５００Ｌ／分の液体流量に対応可能であることが確認された。
これに対して市販品では、表３に示すように、適正差圧において、タイプＫＬ−５０で２００〜２７５Ｌ／分、タイプＫＸＳ−５００で３５０〜５００Ｌ／分、ＫＸＬ−２０００で１６５０〜２３００Ｌ／分の液体流量に対応可能であったが、個々の分離装置が対応可能な液体流量範囲は、本発明と比較して極めて狭かった。また、実施例で使用した差圧範囲外の差圧（０．０５ＭＰａ、０．５０ＭＰａ）を用いることにより、液体流量範囲を拡大することが可能であったが、それでも、２６０〜２５００Ｌ／分の液体流量の全てをカバーすることはできなかった。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
【表３】
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【００３２】
《比較例１》
比較例として、液体供給管Ｘ、Ｙ、Ｚに代えて、同一の開口面積を有する３本の液体供給管（以下、１、２、３と称する）を用いて、実施例１と同じ評価試験を行った。
結果を表４に示す。
【００３３】
表４に示すとおり、適正差圧０．１５〜０．３０ＭＰａの範囲では、３本の液体供給管を用いても、７５０〜１０００Ｌ／分の液体流量に対応できないことが判明した。
【００３４】
【表４】
2010013759.tif 000006
【００３５】
《実施例２》
本実施例では、液体供給管Ｘ、Ｙ、Ｚに代えて、開口部の開口面積の比が１：２である２本の液体供給管（以下、開口面積の大きい方から、Ｖ、Ｗと称する）を用いて、実施例１と同じ評価試験を行った。
結果を表５に示す。
【００３６】
表５に示すとおり、２本の液体供給管であっても、本発明のサイクロン型分離装置によれば、適正差圧０．１５〜０．３０ＭＰａの範囲において、表３に示す市販品と比べて、遙かに広い範囲の液体流量（７５０〜１０００Ｌ／分を除く、５２０〜２２００Ｌ／分の液体流量）に対応可能であることが確認された。
【００３７】
【表５】
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【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のサイクロン型分離装置は、液体よりも高比重の固体、微粒子等を含む液体からこれらの微細物を除去する用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のサイクロン型分離装置の一態様を模式的に示す横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図２】実施例１において、各差圧（０．１５ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．３０ＭＰａ）における、液体供給管Ｘ、Ｙ、Ｚの各組合せを用いた場合の液体流量（Ｌ／分）を示すグラフである。
【図３】実施例１で使用した市販のサイクロン型分離装置を模式的に示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・サイクロン型分離装置；
１・・・液体供給管；１１・・・吐出通路；１２・・・導入通路；１３・・・開口部；
２・・・サイクロン部；２１・・・サイクロン円筒部；２２・・・テーパー部； 
３・・・連通孔；４・・・粒子捕集部；５・・・液体流出通路；６・・・筐体；
７・・・ドレンバルブ。
【図１】
2010013759.tif 000008
【図２】
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【図３】
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