(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽に供給される古紙原料液中に介在するインキ粒子を気泡の表面に付着させて前記インキ粒子を前記気泡と共に前記古紙原料液から除去するため、前記処理槽内で回転しつつ前記古紙原料液中に気泡を噴出し、駆動回転される散気管であって、
前記処理槽内に配される円筒状をなすドラム部と、
このドラム部の長手方向両端部に形成される一対の延在部と、
これら一対の延在部の外周面にそれぞれ形成されて前記ドラム部内に圧縮空気を導入するための空気導入口と、
前記ドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口と
を具え、前記ドラム部の円周方向に沿った前記散気口の幅寸法が２０〜３０mmの範囲にあり、前記ドラム部の軸線に沿った前記散気口の長さが当該散気口の幅寸法の１.５〜４倍の範囲にあることを特徴とする散気管。
【請求項２】
前記ドラム部の前記軸線に沿って延在するように前記散気口の幅方向一端側の開口端縁に隣接して配され、前記ドラム部の外周面から突出する少なくとも１本の攪拌板をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の散気管。
【請求項３】
古紙原料液が供給される処理槽と、この処理槽の下部に組み込まれて気泡を噴出するための散気管とを具え、前記散気管から吹き出た前記気泡の表面に前記古紙原料液中に介在するインキ粒子を付着させ、当該気泡を前記処理槽の上部から溢流させ、前記古紙原料液から前記インキ粒子を除去するようにしたフローテータにおいて、
前記散気管が前記処理槽内に配される円筒状をなすドラム部と、このドラム部の長手方向両端部に形成され、前記処理槽の側壁を液密に貫通する一対の延在部と、これら一対の延在部の外周面にそれぞれ形成されて前記ドラム部内に圧縮空気を導入するための空気導入口と、前記ドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口とを有し、
前記散気管のドラム部をその軸線周りに駆動回転させる駆動手段と、
前記散気管の延在部に嵌合される回転継手を介して前記空気導入口に気密に接続する圧縮空気の供給源と
をさらに具え、前記ドラム部の円周方向に沿った前記散気口の幅寸法が２０〜３０mmの範囲にあり、前記ドラム部の軸線に沿った前記散気口の長さが当該散気口の幅寸法の１.５〜４倍の範囲にあることを特徴とするフローテータ。
【請求項４】
前記散気管のドラム部の外周面の周速が毎秒５〜２０メートルの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載のフローテータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、古紙原料液中に気泡を噴出する散気管に関し、さらにこの散気管から噴出する気泡の表面に古紙原料液中に介在するインキ粒子を付着させ、気泡と共にこのインキ粒子を古紙原料液から除去するフローテータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
再生紙は、一般に、印刷済みの古紙を離解し、この古紙繊維に付着したインキを除去し、精選・脱水した後、これを再び抄紙することにより得られる。この場合、古紙繊維からインキを除去する脱墨処理に関する事項は、後に続く精選処理に要する時間や、再生紙の製造コストおよび品質を大きく左右する重要な因子となる。
【０００３】
古紙脱墨処理を行うためのフローテーターにおいては、離解され、そして薬品処理された古紙原料液内に気泡を吹き込み、古紙原料液中の古紙繊維から遊離したインキ粒子を古紙原料液中を上昇する気泡に付着させ、古紙原料液表面に浮き上がるフロス、すなわちインキ粒子が付着した気泡を古紙原料液から排除することにより、古紙原料液中のインキ粒子を除去するようにしている。この場合、古紙原料液中に微細な気泡を均等に供給し、古紙原料液中に浮遊するインキ粒子と気泡とが接触する機会を増やすようにすることが、大きな脱墨効果を得る上で重要であり、例えば図５に示すような散気管が従来から使用されている。図５に示した散気管１は、古紙原料液が供給される処理槽の下部に駆動回転するように組み込まれており、内部が中空となって図示しないコンプレッサに回転継手を介して気密に接続する一対の回転軸２，３と、処理槽内に位置する円筒状をなすドラム部４と、このドラム部４の外周面から放射状に突出する多数の空気吹き出しノズル５とを有し、図示しない駆動装置によって回転しながら空気吹き出しノズル５から所定流量の空気が処理槽内に噴射されるようになっている。
【０００４】
ドラム部４と空気吹き出しノズル５との連結部分の断面構造を図６に示す。すなわち、個々の空気吹き出しノズル５は、ドラム部４の外周面に形成された多数の開口６にそれぞれ嵌合され、ろう付けなどによってドラム部４に対して一体化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５および図６に示した従来の散気管１は、ドラム部４の外周面からの空気吹き出しノズル５の突出量およびこの空気吹き出しノズル５の内径などを正確に規定するため、ドラム部４に対して空気吹き出しノズル５を別部品にて形成し、これをドラム部４に穿設した開口６に対して所定の突出状態となるように空気吹き出しノズル５の基端部を嵌合し、これをろう付けなどによってドラム部４に対して一体的に固定している。このため、個々の空気吹き出しノズル５をドラム部４に対して正確に位置決め保持する必要がある上、これらを一体的に接合するためのろう付けなどの加工が必要であり、そのための時間や手間が非常に嵩み、極めて高価なものとなっている。
【０００６】
また、ドラム部４の外周面から多数の空気吹き出しノズル５が突出した構造となっているため、このような散気管１を古紙原料液中で回転すると、空気吹き出しノズル５の周囲に古紙繊維が付着し易く、これが堆積して空気吹き出しノズル５の目詰まりを引き起こしてしまうおそれがあった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、古紙繊維などが付着堆積しにくく、容易かつ低コストにて製造することが可能な散気管およびこのような散気管を用いたフローテータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、処理槽に供給される古紙原料液中に介在するインキ粒子を気泡の表面に付着させて前記インキ粒子を前記気泡と共に前記古紙原料液から除去するため、前記処理槽内で回転しつつ前記古紙原料液中に気泡を噴出し、駆動回転される散気管であって、前記処理槽内に配される円筒状をなすドラム部と、このドラム部の長手方向両端部に形成される一対の延在部と、これら一対の延在部の外周面にそれぞれ形成されて前記ドラム部内に圧縮空気を導入するための空気導入口と、前記ドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口とを具え、前記ドラム部の円周方向に沿った前記散気口の幅寸法が２０〜３０mmの範囲にあり、前記ドラム部の軸線に沿った前記散気口の長さが当該散気口の幅寸法の１.５〜４倍の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の形態による散気管において、空気導入口からドラム部内に供給される圧縮空気は、個々の散気口から古紙原料液中に噴出し、気泡となって古紙原料液中に介在するインキ粒子がその表面に付着し、古紙原料液の液面に浮上する。
【００１０】
本発明の第２の形態は、古紙原料液が供給される処理槽と、この処理槽の下部に組み込まれて気泡を噴出するための散気管とを具え、前記散気管から吹き出た前記気泡の表面に前記古紙原料液中に介在するインキ粒子を付着させ、当該気泡を前記処理槽の上部から溢流させ、前記古紙原料液から前記インキ粒子を除去するようにしたフローテータにおいて、前記散気管が前記処理槽内に配される円筒状をなすドラム部と、このドラム部の長手方向両端部に形成され、前記処理槽の側壁を液密に貫通する一対の延在部と、これら一対の延在部の外周面にそれぞれ形成されて前記ドラム部内に圧縮空気を導入するための空気導入口と、前記ドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口とを有し、前記散気管のドラム部をその軸線周りに駆動回転させる駆動手段と、前記散気管の延在部に嵌合される回転継手を介して前記空気導入口に気密に接続する圧縮空気の供給源とをさらに具え、前記ドラム部の円周方向に沿った前記散気口の幅寸法が２０〜３０mmの範囲にあり、前記ドラム部の軸線に沿った前記散気口の長さが当該散気口の幅寸法の１.５〜４倍の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の形態によるフローテータにおいて、空気導入口からドラム部内に供給される圧縮空気は、個々の散気口から古紙原料液中に噴出し、気泡となって古紙原料液中に介在するインキ粒子がその表面に付着し、古紙原料液の液面に浮上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による散気管において、ドラム部の軸線に沿って延在するように散気口の幅方向一端側の開口端縁に隣接して配され、ドラム部の外周面から突出する少なくとも１本の攪拌板をさらに設けるようにしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態によるフローテータにおいて、散気管の外周面の周速を毎秒５〜２０メートルの範囲に設定することが有効であり、特に毎秒９〜１５メートルの範囲に設定することが好ましい。
【００１４】
【実施例】
本発明による散気管を用いたフローテータの実施例について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１５】
本実施例におけるフローテータの概略構造を図１に示す。すなわち、所定量の古紙原料液１１をそれぞれ導入する２連構造の処理槽１２, １３は、仕切り壁１４を介して相互に連結された状態となっている。一方の処理槽（以下、これを第１の処理槽と呼称する）１２の下部の一端側には、先行する離解工程で得られた古紙原料液１１をこの第１の処理槽１２内に供給するための原料液入口１５が設けられ、他方の処理槽（以下、これを第２の処理槽と呼称する）１３の下部の他端側には、この第２の処理槽１３内の古紙原料液１１を取り出して次の精選工程へ供給するための原料液出口１６が設けられている。また、仕切り壁１４の下端には、第１の処理槽１２側と第２の処理槽１３側とを連通する連通口１７が形成され、この連通口１７を介して第１の処理槽１２から第２の処理槽１３へ古紙原料液１１が流れるようになっている。
【００１６】
第１の処理槽１２の他端側には、上端が第１の処理槽１２内の古紙原料液１１の液面よりも下方に位置し、下端が第１の処理槽１２の底板１２ａに接合されて連通口１７を仕切る仕切り板１８が仕切り壁１４に沿ってこれと平行に立設され、第１の処理槽１２に対する気液分離槽１９を形成している。この気液分離槽１９は、仕切り壁１４と、仕切り板１８と、図１の紙面に対して垂直な方向に対向する第１の処理槽１２の図示しない一対の側壁とで形成され、第１の処理槽１２内の古紙原料液１１は、仕切り板１８の上端によって形成される原料液導入口２０からこの第１の気液分離槽１９内を流下し、その下端の連通口１７から第２の処理槽１３内に送り出されるようになっている。
【００１７】
同様に、第２の処理槽１３の他端側には、上端が第２の処理槽１３内の古紙原料液１１の液面よりも下方に位置し、下端が第２の処理槽１３の底板１３ａに接合されて原料液出口１６を仕切る仕切り板２１が第２の処理槽１３の他端側の側壁１３ｂに沿ってこれと平行に立設され、第２の処理槽１３に対する気液分離槽２２を形成している。この気液分離槽２２は、第２の処理槽１３の他端側の側壁１３ｂと、仕切り板２１と、図１の紙面に対して垂直な方向に対向する第２の処理槽１３の図示しない一対の側壁とで形成され、第２の処理槽１３内の古紙原料液１１は、仕切り板２１の上端によって形成される原料液導入口２３からこの第２の気液分離槽２２内を流下し、その下端の原料液出口１６から取り出されて回収されるようになっている。
【００１８】
これら気液分離槽１９, ２２は、気液分離槽１９, ２２内を流下する古紙原料液１１と、この古紙原料液１１中に含まれる気泡およびインキ粒子が付着した気泡であるフロス（以下、一括してフロスと呼称する）２４とを分離させ、フロス２４を原料液導入口２０, ２３から処理槽１２, １３の上方に浮上させる機能を持つ。
【００１９】
処理槽１２, １３の下部中央には、図１の紙面に対して垂直な軸線回りに駆動回転する散気管２５がそれぞれ設けられている。本実施例における散気管２５の外観を図２に示し、その一部を抽出拡大した断面構造を図３に示す。すなわち、本実施例における散気管２５は、処理槽１２, １３内に位置する円筒状のドラム部２６と、このドラム部２６の長手方向両端部に形成されて処理槽１２, １３の側壁を液密に貫通し、図示しないコンプレッサに回転継手を介して気密に接続する一対の空気導入口２７が形成された一対の延在部２８と、これら延在部２８から突出する一対の回転軸２９と、ドラム部２６の外周面上に開口して古紙原料液１１中に気泡を吹き出すための複数の散気口３０とを有し、図示しない駆動装置によって図１中、矢印方向に回転する一方、コンプレッサから一対の空気導入口２７を介してドラム部２６内に供給される所定流量の圧縮空気が個々の散気口３０から処理槽１２, １３内に噴射されるようになっている。
【００２０】
散気管２５の回転速度は、散気口３０から噴出する圧縮空気が古紙原料液１１中において微細な気泡を形成する上で、散気管２５に対する圧縮空気の供給量と相俟って極めて重要であり、そのドラム部２６の周速が従来の散気管のドラム部の周速と同程度かそれ以上、例えば毎秒９〜１５メートル程度に設定することが有効である。しかしながら、散気管２５の高速化に伴って駆動負荷も急激に増大するので、得られる効果に対する効率を考えて毎秒１１メートル前後に設定することがより好ましいと考えられる。散気管２５に対する圧縮空気の供給量は、フローテータを新設するのではない限り、既設のコンプレッサをそのまま流用して従来のものと同程度に設定することが有効であると思われる。
【００２１】
本実施例では、ドラム部２６の長手方向に沿って延在する散気口３０群がドラム部２６の円周方向に等間隔に６列形成されており、各列毎の散気口３０の配列ピッチは、隣接する散気口３０群における散気口３０の配列ピッチに対しドラム部２６の長手方向に沿って半ピッチずれた状態となっている。また、ドラム部２６の軸線に沿った個々の散気口３０の幅寸法Ｗは、従来の散気管における空気吹き出しノズル（図５参照）の内径と同程度、すなわち２０〜３０mm程度に設定されているが、個々の散気口３０の長さＬを個々の散気口３０の幅寸法Ｗよりも大きく設定する必要があり、通常は散気口３０の長さＬをその幅寸法Ｗの３倍前後に設定することが好ましい。しかしながら、フローテータの大きさやその操業条件によっては散気口３０の長さＬをその幅Ｗの１.５〜４倍程度にすることも当然可能である。また、これら散気口３０の数は、ドラム部２６に形成される散気口３０全体の開口面積の合計が従来の散気管に設けられた空気吹き出しノズルの開口面積の合計とほぼ等しくなるように設定すればよく、従って散気口３０の数は空気吹き出しノズルの数の１／３程度に抑えることが可能である。
【００２２】
このように、本実施例における散気管２５は、ドラム部２６に対して別部品である空気吹き出しノズルをドラム部２６の外周面に後付けする必要がないので、散気管２５を容易かつ低コストにて製造することができる上、処理槽１２，１３内に供給される古紙原料液１１中に気泡を発生させるための散気口３０がドラム部２６の外周面上に開口しているだけのため、古紙繊維が散気口３０に付着して散気口３０が塞がってしまうなどの不具合を抑制することができる。
【００２３】
前記処理槽１２, １３の上端部および仕切り壁１４の上端には、古紙原料液１１の液面に浮き上がるフロス２４を処理槽１２, １３の外部に排出するためのフロス樋３１がそれぞれ設けられており、処理槽１２, １３に導入された古紙原料液１１の液面からフロス樋３１を乗り越えて溢流するフロス２４がフロス樋３１を伝わって処理槽１２, １３外に排出されるようになっている。
【００２４】
なお、本実施例では各処理槽１２, １３の散気管２５の上部にフロス２４の流れが偏らないように整流するための整流板３２を設けている。
【００２５】
従って、原料液入口１５から第１の処理槽１２内に供給される古紙原料液１１は、散気口３０から吹き出される圧縮空気は、散気管２５の高速回転によって極めて微細な気泡となり、原料液入口１５から第１の処理槽１２内に供給される古紙原料液１１と攪拌される。そして、古紙原料液１１中を上昇する気泡の表面にこの古紙原料液１１中に含まれるインキ粒子が付着してフロス２４となり、古紙原料液１１の液面に浮上してフロス樋３１へ溢流し、このフロス樋３１により排出される。
【００２６】
第１の処理槽１２内にてインキ粒子が除去された古紙原料液１１は、この第１の処理槽１２の上部に開口する原料液導入口２０から第１の気液分離槽１９を流下し、連通口１７から第２の処理槽１３内に供給される。この場合、古紙原料液１１が第１の気液分離槽１９内を流下する間に、この古紙原料液１１中に含まれるフロス２４が原料液導入口２０から第１の処理槽１２側に排出されるため、第２の処理槽１３側に供給される古紙原料液１１中に含まれるフロス２４は極めて少量となり、古紙原料液１１から効率良くフロス２４を除去することができる。
【００２７】
この古紙脱墨処理は、第２の処理槽１３でも同様にして行われ、このようにしてインキ粒子が除去された古紙原料液１１は、第２の処理槽１３の上部に開口する原料液導入口２３から第２の気液分離槽２２を流下し、原料液出口１６から取り出されて回収される。この場合、古紙原料液１１が第２の気液分離槽２２内を流下する間に、この古紙原料液１１中に含まれるフロス２４が原料液導入口２３から第２の処理槽１３側に排出されるため、回収される古紙原料液１１中に含まれるフロス２４は極めて少量となる。
【００２８】
既設のフローテータに対して上述した実施例の如き散気管２５に交換し、この散気管２５の回転速度を従来のものに対して約１０％程度高速化し、他の操業条件を変更せずに古紙原料液１１の脱墨処理を行ったところ、従来のものとほぼ同程度の品質のものを回収することができ、本実施例による散気管２５が従来の散気管とほぼ同程度の性能が得られ、しかも古紙繊維による散気口３０の目詰まりなどが発生していないことを確認できた。
【００２９】
上述した実施例では、処理槽１２，１３を２つ有する２連構造のフローテーターについて説明したが、さらに多くの処理槽を連結することも可能である。また、散気口３０から噴出する気泡をより微細化するため、本発明による散気管の他の実施例の断面構造を表す図４に示すように、ドラム部２６の外周面から突出する攪拌板３３をドラム部２６の軸線に沿ってねじ止めするようにしてもよい。この図４においては、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記してある。
【００３０】
なお、本発明の対象となるフローテータは、古紙原料液が供給される処理槽と、この処理槽の下部に組み込まれて気泡を噴出するための散気管とを具え、散気管から吹き出た気泡の表面に古紙原料液中に介在するインキ粒子を付着させ、気泡を処理槽の上部から溢流させ、古紙原料液からインキ粒子を除去する形式のものでありさえすれば、上述した散気管を除いて本実施例以外に他の周知の形態のものを適宜採用することが可能である。例えば、複数の処理槽に対して１本の散気管が貫通するような構造のフローテータを採用することも可能であり、この場合には各処理槽に臨むドラム部の外周面に対する散気口の開口率を処理槽毎に変えるようにした散気管を採用することも有効である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の散気管によると、円筒状をなすドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口を設け、ドラム部の円周方向に沿った散気口の幅寸法を２０〜３０mmの範囲に設定すると共にドラム部の軸線に沿った散気口の長さをその幅寸法の１.５〜４倍の範囲に設定したので、古紙繊維などが散気口に付着しにくい散気管を容易かつ低コストにて製造することができる。
【００３２】
また、ドラム部の外周面から突出する少なくとも１本の邪魔板がドラム部の軸線に沿って延在するように、これを散気口の幅方向一端側の開口端縁に隣接して配した場合には、散気管を回転することにより散気口から噴出する気泡を微細化させることができる。
【００３３】
本発明のフローテータによると、散気管の円筒状をなすドラム部の外周面上に開口して気泡を吹き出すための複数の散気口を設け、ドラム部の円周方向に沿った散気口の幅寸法を２０〜３０mmの範囲に設定すると共にドラム部の軸線に沿った散気口の長さをその幅寸法の１.５〜４倍の範囲に設定したので、古紙繊維などが散気管に形成された散気口に付着しにくくなり、散気口の目詰まりが防止されて古紙原料液中に介在するインキ粒子を散気口から噴出する気泡と共に効率良く除去することができる。また、散気管を駆動回転させることにより、散気口から噴出する気泡をより微細化させることができる。
【００３５】
さらに、散気管の外周面の周速を毎秒５〜２０メートル、より好ましくは毎秒９〜１５メートルの範囲に設定した場合には、古紙原料液中に極めて微細な気泡を噴出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフローテータの概略構造を表す断面図である。
【図２】図１に示した実施例における散気管の外観を表す正面図である。
【図３】図２に示した散気管における散気口の部分の拡大断面図である。
【図４】本発明による散気管の他の実施例の構造を表す断面図である。
【図５】従来の散気管の外観を表す斜視図である。
【図６】  図５に示した散気管のドラム部と空気吹き込みノズルとの接合部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１  古紙原料液
１２  第１の処理槽
１２ａ  底板
１３  第２の処理槽
１３ｂ  側壁
１４  仕切り壁
１５  原料液入口
１６  原料液出口
１７  連通口
１８  仕切り板
１９  気液分離槽
２０  原料液導入口
２１  仕切り板
２２  気液分離槽
２３  原料液導入口
２４  フロス
２５  散気管
２６  ドラム部
２７  空気導入口
２８  延在部
２９  回転軸
３０  散気口
３１  フロス樋
３２  整流板
３３  攪拌板
Ｗ  散気口の幅寸法
Ｌ  散気口の長さ
【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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