(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列運転する複数の密閉加圧型フローテータとフローテータから流出したフロスを気液に分離するフロス処理装置とからなるフローテーション装置において、１つのフローテータのフロス流出口と他のフローテータの空気供給口とをフロス処理装置を介してカスケード状に接続し、フロス処理装置で分離した空気を他のフローテータに送るようになっており、上記フロス処理装置は、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に接続されたサイクロンセパレータとからなり、上記密閉加圧型フローテータは、一端の下方に原料入口、他端の下方に原料出口、底部近傍に横架されたタービン式の気泡発生装置、フローテータの長手方向に横架され、上面に長孔状の開口を有し、フローテータ内に浮上したフロスを上記開口を通して収集してフロス流出口から外部に流出させるフロス収集管を有する製紙原料の脱墨用の横型円筒状のものであり、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、液体と空気に分離するようになっており、上記サイクロンセパレータはレデューサ内で分離した液体と空気を受け入れて液体と空気の分離をさらに促進させるものであることを特徴とするフローテーション装置。
【請求項２】
上記レデューサ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ものである請求項１記載のフローテーション装置。
【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６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７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６および図７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５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】
本願発明者等はかかるフロスを容易に消泡して気液に分離するフロス処理装置を発明し、同日付けで特許出願を行った（整理番号ＩＩＭ−０００６およびＩＩＭ−０００７）。上記発明では分離した空気はそのまま大気中に放出しているが、それを並列運転する他のフローテータに利用すれば、空気をフローテータに吹き込むためのブロアの台数を減少できることに気づいた。本発明は上記知見に鑑み案出したものでブロアの台数と電力消費を節約できるフローテーション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】
本発明のフローテーション装置によれば、並列運転する複数の密閉型フローテータとフローテータから流出したフロスを気液に分離するフロス処理装置とからなるフローテーション装置において、１つのフローテータのフロス流出口と他のフローテータの空気供給口とをフロス処理装置を介してカスケード状に接続し、フロス処理装置で分離した空気を他のフローテータに送るようにしたものである。
【０００７】
上記フロス処理装置は、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に接続されたサイクロンセパレータとからなるのが好ましい。
【０００８】
次に本発明の作用について説明する。フローテータは１台あたりの処理量に限界があるため、大量の製紙原料を処理するためには、複数（たとえば３〜１０台）フローテータを並列に設置して処理する。その場合にそれぞれのフローテータ毎に空気吹き込み用のブロアを設けると設備費が高価になるが、フロス処理装置で気液分離した空気を、別のフローテータに順次カスケード式に利用すればブロアは１台ですむことになり、設備費は大幅に減少する。一般にフローテータにおける圧力損失は０．５ｋｇ／ｃｍ２（約５０，０００Ｐａ）なので、たとえば、１０台並列運転する場合には、サイクロンや配管等の圧力損失を考えても吐出圧力が６ｋｇ／ｃｍ２（約０．６ＭＰａ）程度のブロワを使用すれば１台ですむ。しかし、高圧のブロワを使用したくなければ、フローテータを５台ずつに分けて、２台のブロアを使用すればよいし、カスケードの途中に昇圧用のブースターブロワを設けてもよい。
【０００９】
【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は本発明のフローテーション装置の概要図である。図２はサイクロンセパレータの断面図である。図３はフロス流出管のレデューサ部分の一部断面図である。図４は密閉加圧型フローテータの上部の断面図である。なお、図６および図７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、１５Ａ、１５Ｂは密閉加圧型フローテータである。１５ａはフロス流出口である。１はフローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂ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。７は原料液、９はフロスである。１６、１６Ａ、１６Ｂはサイクロンセパレータである。１７はブロアで、フローテータ１５の下部の空気供給口１５ｂに接続した圧縮空気供給管１８を介してフローテータ１５内に設けられた気泡発生装置３に圧縮空気を送給する。１９は各フローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂと各サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂに接続したフロス流出管である。２０、２０Ａは各サイクロンセパレータ１６、１６Ａの上部と各フローテータ１５Ａ、１５Ｂの下部の空気供給口１５ｂに接続した空気送給管である。２０Ｃはサイクロンセパレータ１６Ｂの上部に接続した空気放出管である。２１、２１Ａ、２１Ｂは各サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂの下部に接続したリジェクト排出管である。２２はリジェクト排出管２１、２１Ａ、２１Ｂに設けたバルブである。３０ｂはリジェクトである。
【００１０】
フロス流出管１９は、基端を各フローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂの流出口１５ａに接続した大径管１９ａと、先端を各サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂの流入口１６ａに接続した小径管１９ｃと、大径管１９ａと小径管１９ｃとの間に設けたレデューサ１９ｂとから構成されている。レデューサ１９ｂは、図３に示すように、一端は大径管１９ａと同じ径にし、他端は小径管１９ｃの先端と同じ径にし、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１９ｂを通過する際、レデューサ１９ｂ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３０と空気２９に分離する。分離した空気２９と液体３０は小径管１９ｃを通ってサイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂへ流入する。サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂによって空気２９と液体３０の分離はさらに促進される。２９ａは最終のサイクロンセパレータ１６Ｂ上部の空気放出管２０Ｃから大気へ放出される空気である。各サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂは、上部は円筒状で、下部は逆截頭円錐形状である。フロス処理装置３１は、上記中間にレデューサ１９ｂを設けたフロス流出管１９とサイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂとから構成されている。
【００１１】
３３は各フローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂ内上方にフローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂの長手方向に沿って配設したフロス収集管である。３３ａはフロス収集管３３の上面に設けた長孔状の開口（スリット）であり、３３ｂは開口３３ａ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（図４）。フロス収集管３３は、フローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂ内に浮上したフロス９をフロス流入部材３３ｂおよび開口３３ａを介して収集してフロス流出管１９へ流下させる。
【００１２】
図５は本発明のフローテーション装置の製紙原料の流れを示すフローシートである。なお、図１ないし図４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し、重複する説明は省略する。図５において、１Ａは原料供給管で、中間で３方に分岐していて、各フローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂに設けられた原料入口１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ接続されている。２Ａは原料出口２に接続した原料排出管である。２４は原料排出管２Ａの途中に設けたポンプである。１５Ｃは２次処理用のフローテータで、１次処理用のフローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂのリジェクト３０ｂを処理する。各サイクロンセパレータ１６、１６Ａ、１６Ｂの下部から排出されたリジェクト３０ｂはリジェクト排出管２１、２１Ａ、２１Ｂを介してリジェクト送給管２３を流下してフローテータ１５Ｃに流入する。このときバルブ２２によってリジェクト３０ｂの排出量を調節する。２０Ｂはサイクロンセパレータ１６Ｂの上部とフローテータ１６Ｃの下部に接続した空気送給管である。２５はリジェクト送給管２３に設けたポンプである。２６は基端をフローテータ１５Ｃに接続し、先端を原料供給管１Ａに接続した原料回収配管である。２７はフローテータ１５Ｃに接続したリジェクト排出管であり、２８は貯留タンクである。なお、１次処理用のフローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂのリジェクト率は５〜１０％で、リジェクト排出管２７から排出される最終リジェクト率は、１次処理用のフローテータ１５、１５Ａ、１５Ｂに流入する製紙原料の２〜５％で、外部に廃棄される。
【００１３】
次に実施形態に基づく作用について説明する。フローテータ１５は１台あたりの処理量に限界があるため、大量の製紙原料を処理するためには、複数（本実施形態では３台）のフローテータ１５を並列に設置して処理する。その場合にそれぞれのフローテータ１５毎に空気吹き込み用のブロア１７を設けると設備費が高価になるが、フロス処理装置３１で気液分離した空気を、別のフローテータ１５Ａ、１５Ｂに順次カスケード式に利用すればブロア１７は１台ですむことになり、設備費は大幅に減少する。一般にフローテータにおける圧力損失は０．５ｋｇ／ｃｍ２（約５０，０００Ｐａ）なので、たとえば、１０台並列運転する場合には、サイクロンセパレータや配管等の圧力損失を考えても吐出圧力が６ｋｇ／ｃｍ２（約０．６ＭＰａ）程度のブロワを使用すれば１台ですむ。
【００１４】
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。
【００１５】
【発明の効果】
上述したように本発明のフローテーション装置によれば、フロス処理装置で気液分離した空気を、別のフローテータに順次カスケード式に利用しているので、フローテータに空気を給送するブロアの台数が少なくてすむなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフローテーション装置の概要図である。
【図２】サイクロンセパレータの断面図である。
【図３】図１のフロス流出管の一部断面図である。
【図４】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５】本発明のフローテーション装置の他の実施形態の平面図である。
【図６】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７】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、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ  密閉加圧型フローテータ
１６、１６Ａ、１５Ｂ  サイクロンセパレータ
１７  ブロア
１９  フロス流出管
１９ａ  大径管
１９ｂ  レデューサ
１９ｃ  小径管
２９  空気
３０  リジェクト
３３  フロス収集管
３３ａ  開口
３３ｂ  フロス流入部材
【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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