(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉加圧型フローテータのフロス流出口に接続されるフロス流出管と、フロス流出管の途中に接続された管径を縮小するレデューサと、レデューサ出口で気液に分離した液体を下方に導き、空気を上方に導くＹ字状配管と、Ｙ字状配管の液体側の配管を下部で受け入れ、Ｙ字状配管の空気側の配管を上部で受け入れるサイクロンセパレータとからなり、フロスはレデューサ内で流速が上昇することによって圧力が低下して破泡して液体と空気に分離するようになっており、サイクロンセパレータ上部に流入した空気中に浮遊する気泡は遠心力により壁面に付着し破泡して下降し、サイクロンセパレータ下部に流入した液体中に含まれる気泡は遠心力により内側に集まってフロスを形成した後破泡するようになっていることを特徴とするフロス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新聞などの古紙を離解・精選して製紙原料とする古紙回収設備において古紙中に含まれるインク分や油脂ピッチ分を気泡に付着させて除去する脱インク用のフローテーション装置のフロス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
古紙の脱墨処理方法には、浮遊法（フローテーション法）と洗浄法（ウォッシング法）とこれら浮遊法と洗浄法とを組み合わせた方法がある。浮遊法は、離解後薬品処理した古紙原料液に空気を混入し、発生する気泡に遊離したインク粒子を吸着させ浮上後、これを分離除去する方法である。洗浄法は、大量の水で遊離したインクを洗い流し、これを除去する方法である。
【０００３】
図７は従来の脱インク用のフローテーション装置の概要図である。図８は本特許出願人の出願にかかる特開平３−１３０４８３号に開示された脱インク用のフローテーション装置の横断面図である。なお、図７および図８において共通の部分については同じ符号を付して説明する。１は原料入口、２は原料出口、３は気泡発生装置、４はフロス用トラフである。５はセル（フローテータ）で、筒状部材５ａと両端部の鏡板とからなる。５ｄは筒状部材５ａの他方の側よりも外側に張り出している矩形の枠部材、５ｅは筒状部材５ａの一方の側の上部切断面、５ｆは張り出し枠部材５ｄの底板であり、枠部材５ｄと底板５ｆとによりトラフ４を形成している。７は原料液、８は原料液の自由液面、９はフロス、１０は微細気泡、１１は螺旋状の流線である。原料入口１はフローテータ５の一端部に、原料出口２はセル５の他端部に原料入口１と対称に設けられている。気泡発生装置３は、フローテータ５内下方の鏡板の間に横架されていて、タービンロータ３ａとタービンロータ３ａの上方に近接して設けられた給気パイプ３ｂとから構成されている。
【０００４】
原料液７は、原料入口１から筒軸心方向に流入し、ほぼ９０°方向転換し、フローテータ５の一端側の底部に接線方向に流入する。フローテータ５内に流入した原料液７は、流入時の慣性力でそのまま進行して気泡発生装置３に到達し、気泡発生装置３によって原料液７中に微細気泡１０がむらなく混入される。気泡の混入した原料液７は、遠心力と循環作用により螺旋状の流線１１となり、上昇流となって自由液面８に達し、さらに自由液面８に沿ってフロス用トラフ４方向に流れ、この間に微細気泡１０はフロス９となって自由液面８上に滞留する。このように、原料液７と微細気泡１０との混合と分離が繰り返し行われる。原料液７は、螺旋状の流線１１に沿った流れとなって原料出口２から流出する。自由液面８上に滞留したフロス９は、溢れてフロス用トラフ４内に流下し、図７に示すように、フロス流出管１２を通って貯留タンク１３に流出される。貯留タンク１３内で消泡された液体は、ポンプで２次フローテータに送られて良質繊維が回収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記脱インク用のフローテーション装置は、大気開放としていてフロスを重力の力のみで垂れ流して貯留タンク１３内に貯留し、フロスの消泡を待っているためフロスの処理に長時間かかり貯留タンク１３が大型化して設備費が高くなる。また、貯留タンク１３では消泡シャワーを使用するが、その分だけ流量が増えるため２次フローテータの負荷が増大する。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解決するために創案されたもので、フロスがフロス流出管内を通過する際、フロス流出管内でフロスの破泡を促進するとともに、フロス流出管の先端に接続したサイクロンセパレータで、さらに液体と空気を分離するので、フロス後処理工程でのハンドリングを容易にすることができるフロス処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフロス処理装置によれば、密閉加圧型フローテータのフロス流出口に接続されるフロス流出管と、フロス流出管の途中に接続された管径を縮小するレデューサと、レデューサ出口で気液に分離した気体と液体を受け入れるサイクロンセパレータとからなるものである。
【０００８】
また、上記フロス処理装置は、密閉加圧型フローテータのフロス流出口に接続されるフロス流出管と、フロス流出管の途中に接続された管径を縮小するレデューサと、レデューサ出口で気液に分離した液体を下方に導き、空気を上方に導くＹ字状配管と、Ｙ字状配管の液体側の配管を下部で受け入れ、Ｙ字状配管の空気側の配管を上流で受け入れるサイクロンセパレータとからなるのが好ましい。
【０００９】
次に本発明の作用について説明する。密閉加圧型フローテータの流出口に接続したフロス流出管の途中にレデューサを設けたので、レデューサ内でフロス流の流速が高まり、急激に圧力が低下するのでフロスが破泡されてフロスは液体と空気に分離する。また、フロス流出管の先端はＹ字状配管になっていて、Ｙ字状配管の液体側の配管を下部で受け入れ、Ｙ字状配管の空気側の配管を上部で受け入れるサイクロンセパレータを設けたので、（１）サイクロンセパレータ上部に流入した空気は、サイクロンセパレータ内で旋回流を形成し、空気中を浮遊するシャボン玉状の気泡は、遠心力によりサイクロンセパレータの壁面に付着して降下し、気泡が除かれた空気はサイクロンセパレータ上部から大気中に放出される。（２）サイクロンセパレータ下部に流入した気泡を含む液体は、サイクロンセパレータ内で旋回流を形成し、液体中に含まれる気泡は遠心力により内側に集まり液体から分離してフロスを形成し、旋回流の上面に滞留した後破泡する。気泡を分離した液体は、サイクロンセパレータ下部から外部に流出する。サイクロンセパレータ下部から流出する液体の体積は、フロスの体積に比べて極めて小さくなるので処理が容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のフロス処理装置の斜視概要図である。図２はサイクロンセパレータの断面図である。図３は密閉加圧型フローテータの上部の断面図である。図４はフロス流出管のレデューサ部分の一部断面図である。なお、図７および図８に示したものと同じ部分については、同じ符号を付して説明する。図１ないし図４において、１５は密閉加圧型フローテータで、筒体状部材１５ａと両端部の鏡板１５ｂ、１５ｃとからなる。１５ｄはフロス流出口である。１はフローテータ１５に設けられた原料入口、２は原料出口、３は気泡発生装置である。１６はフローテータ１５内上方にフローテータ１５の長手方向に沿って配設したフロス収集管である。１６ａはフロス収集管１６の上面に設けた長孔状の開口（スリット）であり、１６ｂは開口１６ａの両側に上方に突出するように設けたフロス流入部材である。フロス収集管１６は、フローテータ１５内に浮上したフロス９をフロス流入部材１６ｂおよび開口１６ａを介して収集してフロス流出管１７へ流下させる。
【００１１】
フロス流出管１７は、基端をフローテータ１５の流出口１５ｄに接続した大径管１７ａと、先端がＹ字状に分岐したＹ字状配管１７ｃと、大径管１７ａとＹ字状配管１７ｃとの途中にフランジ１８を介して接続したレデューサ１７ｂとから構成されている。レデューサ１７ｂは、図４に示すように、一端は大径管１７ａと同じ径にし、他端はＹ字状配管１７ｃの基端と同じ径にし、中間では断面積がほぼ半分になるように上面側を絞り込んでいる。フロス９はレデューサ１７ｂを通過する際、レデューサ１７ｂの絞り部で流速が高くなり、急激に圧力が低下してフロス９が破泡し、液体２４と空気２３に分離する。分離した液体２４はＹ字状配管１７ｃの液体側の配管１７ｅを通ってサイクロンセパレータ１９の下方へ流下し、空気２０はＹ字状配管１７ｃの空気側の配管１７ｄを通ってサイクロンセパレータ１９の上方へ放出される。サイクロンセパレータ１９は、上部は円筒状で、下部は逆截頭円錐形状である。サイクロンセパレータ１９は、下端にバルブ２２を介して液体排出管２１を接続し、上端に空気放出管２０を接続している。
【００１２】
次に実施形態に基づく作用について説明する。密閉加圧型フローテータ１５の流出口１５ｄに接続したフロス流出管１７の途中にレデューサ１７ｂを設けたので、レデューサ１７ｂ内でフロス流の流速が高まり、急激に圧力が低下するのでフロス９が破泡されてフロス９は液体２４と空気２３に分離する。また、フロス流出管１７の先端はＹ字状配管１７ｃになっていて、Ｙ字状配管１７ｃの液体側の配管１７ｅを下部で受け入れ、Ｙ字状配管１７ｃの空気側の配管１７ｄを上部で受け入れるサイクロンセパレータ１９を設けたので、（１）サイクロンセパレータ１９上部に流入した空気２３は、サイクロンセパレータ１９内で旋回流を形成し、空気２３中を浮遊するシャボン玉状の気泡は遠心力によりサイクロンセパレータ１９の壁面に付着して降下し、気泡が除かれた空気２３はサイクロンセパレータ１９上部の空気放出管２０から大気中に放出される。（２）サイクロンセパレータ１９下部に流入した気泡を含む液体２４ａは、サイクロンセパレータ１９内で旋回流を形成し、液体２４ａ中に含まれる気泡は遠心力の作用で内側に集まり液体２４ｂから分離してフロス２４ａを形成し、旋回流の上面に滞留した後破泡する。気泡を分離した液体２４ｂは、サイクロンセパレータ１９下部の液体排出管２１から外部に流出する。液体２６ｂ中には良質繊維が含まれているので、図示しない２次フローテータで再処理し、アクセプトはフローテータ１５の原料入口１に返送し、リジェクトは外部に廃棄する。液体排出管２１下部から流出する液体２４ｂの体積は、フロス９の体積に比べて極めて小さくなるので処理が容易になる。
【００１３】
次に本発明の効果を実証するための実験結果について説明する。図５は密閉加圧型フローテータフロスの空気混入量の変化を示す図である。図５において、左枠に場所、中央に形状寸法、右枠に空気混入容量比率（％）を示している。図６はサイクロンセパレータに導かれる液体と空気の流速を示す図である。図６において、左枠に場所、右枠に速度（ｍ／ｓｅｃ）を示している。液体と空気の流速は、空気（エア）供給部ｇ、サイクロンセパレータ内の空気旋回速度（最外周部）ｍ、液体（フロス）供給部ｄ、サイクロンセパレータ内の液体旋回速度ｎ、液体排出部ｆで測定した。
【００１４】
その結果、空気混入容量比率（％）は、フロス入口ａでは９７．２％、サイクロンセパレータ（分離タンク）出口ｆでは３２．２％であった。したがって、ａにおけるフロスの体積を１００とすると、ｆにおける空気が混入した液体の体積は４．１で、１／２４．４に収縮したことになる。なお、空気混入容量比率が４０％以下であれば、空気が混入した液体はそのままポンプで流送することができる。
【００１５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。たとえば、フローテータの形状は、図８などに示されたものでなくてもよい。また、レデューサとサイクロンセパレータとの間にＹ字状配管を配置しているが、Ｙ字状配管の替わりにレデューサ出口とサイクロンセパレータを直管で連結し、気体と液体とを同時にサイクロンセパレータに送ってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
上述した本発明のフロス処理装置によれば、密閉加圧型フローテータの流出口に接続したフロス流出管の途中にレデューサを設けたので、フロスがフロス流出管内を通過する際、フロス流出管内でフロスの破泡を促進するとともに、フロス流出管の先端に接続したサイクロンセパレータで、さらに液体と空気を分離するので、フロス後処理工程でのハンドリングを容易にすることができるなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロス処理装置の斜視概要図である。
【図２】サイクロンセパレータの断面図である。
【図３】図１の密閉加圧型フローテータの上部の断面図である。
【図４】図１のフロス流出管の一部断面図である。
【図５】密閉加圧型フローテータフロスの空気混入量の変化を示す図である。
【図６】サイクロンセパレータに導かれる液体と空気の流速を示す図である。
【図７】従来の脱インク用のフローテーション装置の概要図である。
【図８】特開平３−１３０４８３号に開示された脱インク用のフローテーション装置の横断面図である。
【符号の説明】
１５  密閉加圧型フローテータ
１６  フロス収集管
１６ａ  開口
１６ｂ  フロス流入部材
１７  フロス流出管
１７ａ  大径管
１７ｂ  レデューサ
１７ｃ  Ｙ字状配管
１７ｄ  空気配管
１７ｅ  液体配管
１９  サイクロンセパレータ
２３  空気
２４  液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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