JPH0116524B2 - - Google Patents
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- JPH0116524B2 JPH0116524B2 JP59280579A JP28057984A JPH0116524B2 JP H0116524 B2 JPH0116524 B2 JP H0116524B2 JP 59280579 A JP59280579 A JP 59280579A JP 28057984 A JP28057984 A JP 28057984A JP H0116524 B2 JPH0116524 B2 JP H0116524B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B2230/00—Specific aspects relating to the whole B07B subclass
- B07B2230/04—The screen or the screened materials being subjected to ultrasonic vibration
Landscapes
- Filtration Of Liquid (AREA)
Description
本発明は超音波過機に関するものであり、更
にはこの過機を用いたスラリーから固形異物を
除去する別方法に係るものである。 一般に凝集性微粒子を含有するスラリーを別
する場合には多大の困難を伴うことが知られてお
り、未だに有効な方法が見出されていない状況に
ある。例えばカーボンブラツクは水及び水溶液中
では高凝集性の物質であり、凝集後の見掛け粒径
は数100μmから数mm程度となる。 カーボンブラツク水スラリー（以下「カーボン
スラリー」という）中に混在する固形異物（以下
「異物」という）を除去しようとする場合、材
の目開きが凝集後のカーボンブラツクの粒径より
小さいと、材面に本来材層を通過させたいカ
ーボンブラツクを捕捉されてしまう。この事から
現在一般的に使用されている振動方式、加圧方式
等の過方式では、スラリー液中に混在する異物
のうちカーボンブラツク凝集後の粒径以下の異物
をスラリー中から除去する事は非常に困難であ
る。 本発明者は、カーボンブラツクの素粒子が1μm
以下である事に着目し、カーボンブラツクの分散
操作と過操作を同時に行なえばカーボンスラリ
ー中より、材の目開き以上の異物だけを材に
捕捉出来る事を見出した。つまり材と平行面又
は平行面に近い超音波発振面を持つ超音波発振チ
ツプによつて過材と超音波発振面の間を通過又
は滞溜するカーボンスラリーに超音波を当てる事
により、カーボンスラリー中のカーボンブラツク
凝集粒子を材の目開き以下の粒子迄分散させ、
カーボンブラツクを液と共に通過させ、カーボ
ンスラリー中に含まれる材の目開き以上の異物
のみが材に捕捉されることとなる。 しかしてかゝる別方法は実験室的にはともか
く、工業的実施に対しては設備の規模、超音波発
振エネルギーの効率化、耐久性等の点で未だ解決
すべき問題点が見出され、本発明者等はかゝる問
題点を克服した工業的実施に耐え得る過装置及
び別方法を開発すべく更に検討を重ねた結果、
材層を回転せしめ、かつ超音波発振チツプの可
及的下端部のみをスラリー中に浸漬せしめれば、
エネルギーの損失を防止して大型の設備とするこ
とが可能であり、かつ長期の継続運転にも耐え得
ることを見出し、本発明に到達した。 本発明の目的は、一般に超音波を利用したスラ
リーの過、特に固型異物と凝集性微粒子を含有
したスラリーから固型異物を除去する為の過機
を提供することにあり、更に本発明の他の目的
は、固形異物を含有した凝集性微粒子のスラリー
から固形異物を除去する有効な別方法を提供す
ることにある。 しかして本発明のかゝる目的は、被過物の供
給口と排出口を有する過機本体、該過機本体
内に設けられ、過処理物の抜出管を具備した
過室、該過室の一部の表面を構成し、回転可能
に支承された筒状又は円板状の材層、該材層
の表面側で該材層の静止時表面の一部のみに対
向し、該材層が回転することにより該材層の
全表面と対向する如く構成された超音波発振チツ
プ並びに、前記過機本体の上部において該超音
波発振チツプを該過機本体内に貫入せしめる為
の保持室から成ることを特徴とする超音波過機
によつて達成され、又、かゝる過機は前記保持
室が前記超音波発振チツプの下方部を除き、気体
で充満された気体室であることによつてより有効
となり、更に本発明の超音波過機は前記過機
本体が前記超音波発振チツプの少くとも下端部が
被過物中に浸漬する如く、前記気体室の液面を
調節する液面調節機構を具備することによつて一
層合目的となる。 又、本発明における別本法に係わる目的は、
被過物の供給口と排出口を有する過機本体、
該過機本体内に設けられ、過処理物の抜出管
を具備した過室、該過室の一部の表面を構成
し、回転可能に支承された筒状又は円板状の材
層、該材層の表面側で該材層の静止時表面の
一部のみに対向し、該材層が回転することによ
り該材層の全表面と対向する如く構成された超
音波発振チツプから成り、かつ、前記過機本体
の上部において該超音波発振チツプを気体室を介
して、該超音波発振チツプの少くとも先端が被
過物中に浸漬する如く該過機本体内に貫入せし
めて成る超音波過機に、前記被過物の供給口
から、固形異物を含有する凝集性微粒子のスラリ
ーを供給し、前記材層を回転させつつ超音波を
発振せしめ、前記超音波発振チツプが対向する前
記材層表面において凝集性徴粒子を分散させな
がら固形異物の除去された凝集性微粒子のスラリ
ーを前記過室内に別収容せしめ、該別収容
されたスラリーを前記過処理物の抜出管を経て
取出すことによつて容易に達成され、更に本発明
の上記目的は、前記気体室においてスラリーの液
面が前記超音波発振チツプの下方部にある如く該
スラリーの液面を調節することによつてより一層
効果的に達成される。 以下、本発明をより詳細に説明する。 本発明を適用し得る被処理物は一般に各種のス
ラリーであるが、特には微粒子のスラリーで除去
すべきより大きな固形異物を含有するスラリーで
あり、より具体的にはカーボンブラツク、染顔
料、微粒シリカ等の凝集性微粒子の水スラリー
が、固形異物を含んだものである。 以下、カーボンブラツクの水スラリー（以下、
カーボンスラリーという。）を例にとつて説明す
るとこの場合、一般に、捕捉可能な最小異物粒径
は15〜30μm程度である。 本発明において使用される超音波の発振周波数
は、一般的には低周波数域が好ましいが、余りに
低周波数域になると可聴音域となる事から15〜
25KHz程度が採用される。次に超音波発振面面積
当りの発振パワーは、10〜55watt／cm2程度が良
い。この値は大きい程処理能力は増加する傾向に
あるが、余り過大になると材層へ与える超音波
力の影響も過大となり、材層の寿命が減少する
場合が生じるので、場合に応じて適当値を採用す
べきである。 カーボンスラリー中に含まれるカーボンブラツ
クの量（以下「スラリー濃度」という）は、本
過における目的は異物を除去したカーボンブラツ
クを得る事になるので、一般にスラリー濃度を増
加させた方がカーボンスラリーの材通過液量が
少なくて、同一量の異物を除去したカーボンブラ
ツクが得られる事になる。しかしスラリー濃度を
増加すると材層直近にあるカーボンブラツクへ
の超音波力の影響度が小さくなる事から、カーボ
ンブラツクが分散されにくくなり、材層表面に
凝集した状態のカーボンブラツクが捕捉されて
材層を通過しない場合を生じる。従つて通常はス
ラリー中の重量％として、0.1〜10％、好ましく
は１〜５％程度の範囲が最も好適である事が判明
した。 材層の表面側と裏面（過室内）側の圧力差
（以下「過圧力」という）については、過圧
力が大きくなれば、材層を通過させようとする
力は大きくなるが、材層に圧着されるカーボン
ブラツク量が多くなり材層直近のカーボンブラ
ツクの分散が阻害される傾向を生じる。その最適
値は材層厚、材層径、材層回転数、発振パ
ワー等によつても変わるが、一般に連続操作の場
合は0.1〜５Kg／cm3・Ｇ、好ましくは0.1Kg／cm3〜
1.5Kg／cm3程度の範囲から選択される。 本発明において重要なことは材層を回転させ
ることである。超音波の照射によつてカーボンス
ラリー中のカーボンブラツクは分散されるが同時
に材層も超音波の影響を受け、エロージヨン現
象によつて摩耗し、最後には破孔してしまう。エ
ロージヨン現象による材の摩耗の進行度は種々
の要因によつて異なるが、材層の同一場所に照
射される総合超音波照射時間によつても左右され
る。つまり材層の寿命はその同一場所に照射さ
れる総合超音波照射時間によつて決まり、材層
の同一場所に照射される総合超音波照射時間を同
一にした場合、材層の超音波を受照する面積
（以下「有効受照面積」という）が広ければ、
材としての寿命は延命される事になる。その為に
は、材面積を広くし超音波発振面を移動させる
方法も考えられるが、構造上複雑となり不利な面
が多い事から材層を移動させた方が有利であつ
て、材を移動させる方法としては平面移動の方
法もあるが、本方法もその移動のさせ方は中心軸
を中心に材層を回転させ超音波発振チツプ面に
対し材層の有効受照面を移動させる事が最も簡
単な方法である。中心軸を中心に回転させて超音
波をほぼ均等に受照する材層形状としては円筒
形、多角筒形又は円板形等が好ましい。 かくて、材層の超音波受照が非連続的にな
り、連続的に材が超音波を受照する場合、材
の超音波受照部が高温となつて一層破孔しやすく
なる事をも防止出来る事から単純に被照射時間の
計算によるものよりもさらに寿命の延命が期待さ
れる。この事から材層の寿命のみについて見れ
ば可能な限り回転数を上げた方が良い事になる
が、一方で、超音波の照射により材に圧着され
ているカーボンブラツクを分散させるには最少必
要限度の超音波連続受照時間が要求される。本発
明者等の検討によれば、材層の超音波連続受照
時間は、処理能力及び材寿命等のバランス上、
0.02秒〜２秒の範囲から選択することが特に好ま
しい。従つて、材層の回転数はこの超音波連続
受照時間を基準にして材層の形状に応じて算出
選択される。 この材層を通過するカーボンスラリー等の
過処理物は、過室に入り、過室内に開口する
過処理物の抜出管を経て系外に取出される。従
つて過室は一部の表面が材層で、他の表面は
液密に構成されて、過機内において被過物帯
域と区分される。 最も好ましい過室としては、円筒状回転体で
あつて、円筒部分が材層で、その両端面が液体
を通さない材質で構成され、回転の中心軸、もし
くはその内部の２重内管が過処理物の抜出管と
して構成されたものを挙げることができる。 更に本発明者等は、超音波発振チツプが接触す
る媒質が液体の場合に比べ、ガス体の場合の方が
負荷抵抗が小さい事に着目し、本発明の極めて好
ましい態様として超音波発振チツプにおいてカー
ボンブラツクの分散に関与しない部分を液体と接
触させない為、過機本体の上部に超音波発振チ
ツプを過機内に貫入させる為の保持室を設け、
この保持室の上部、即ち発振チツプの可及的下方
部分迄ガス体を保有する気体室を設けることを提
案するものである。さらに本発明においてはガス
体が圧縮性ガスである事から過機内の上流側圧
力等によつて、過機内の液面が変化する事を考
慮して、過機内の上流側圧力の変化等、過機
内の液面変動要因が生じても液面、特には気体室
内の液面が変化しない様、液面調節機構を採用す
れば一段と好ましい。この調節機構としては最も
簡便には水スラリー排出管を過機内の液面を設
定しようとする高さに開口せしめ、気体室にガス
を給排する気体供給管を設ける方式が挙げられ
る。この場合、過機本体内の液面調節位置を変
更する場合は水スラリー排出管の過機本体内へ
の挿入長さ、即ち、開口位置を変更すれば良い。
液面調節機構はその他の種々の方式も本発明の
過、別操作の支障とならない限り適宜採用する
ことができる。 次に超音波発振チツプについて述べると、超音
波の特性上、超音波発振チツプの一辺の長さが超
音波発振チツプの材質における振動の波長の1/4
倍を超える場合、超音波発振チツプに異物振動を
発生させないため、超音波発振チツプにスリツト
を設けると好ましい。この超音波発振チツプに設
けるスリツトの上・下面も超音波発振面となる事
から、超音波発振チツプの一辺の長さが長くなれ
ばなる程、過作用に有効に活用されない超音波
エネルギーが増加する事になる。超音波発振チツ
プにスリツトを設けた場合、液面調節位置を超音
波発振チツプ下端面と超音波発振チツプに設けら
れたスリツトの下端面との間にすれば過作用に
有効に活用されない超音波エネルギーを最少限に
する事が出来る。 超音波発生装置における超音波発生エネルギー
には超音波発振子の性能上限界がある事から、現
在迄超音波過機の大型化が困難であつたが、本
発明によつて大型の超音波過機が作られる様に
なつた事は特筆すべき事である。 なお本発明では長方形状の超音波発振チツプを
装着した過機について説明したが、円筒形状の
発振チツプを装置した過機において、超音波発
振ホーンの下端面直径よりも、超音波発振チツプ
の上端面直径の方が大きな場合についても本発明
は有効である。 以下図面に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。 第１図は本発明の過機の１例を縦断面の模式
図で示したものである。 同図において、１は超音波発振器２によつて駆
動される超音波発生装置である。超音波発生装置
１にて発生した振動は発振ホーン３を介して超音
波発振面を持つ発振チツプ４に伝えられ発振ホー
ン３は過機上部フランジ５を貫通するが、発振
チツプ４の超音波発振面（下端面）と材層６の
間隔が調節出来るように“Ｏ”−リングにてシー
ルされる。過室７は円筒状の材層６と液密な
材料でその両端面を構成する材側板９，１１で
構成され、材層６は回転する過処理物の抜出
管８に材側板を介して回転可能に支承される。
材側板の一方９は“Ｏ”−リング１０によつて
過処理物抜出管８に遊設される。又他方の材
側板１１は抜出管８の端面に固設されたボルト１
２と締付ナツト１３とによつて固設される。抜出
管８の材側板９，１１にはさまれる範囲には適
当数の貫通穴が設けられていて、材層６を通過
した過処理済のカーボンスラリーを抜出管８の
管内に導く役目をはたす。被過物のカーボンス
ラリーはその供給管１４より過機内に供給され
る。材層６を通過した過処理物は過処理物
の抜出管８より又材層６を通過しない被過物
スラリーは被過物の排出管１５より機外に排出
される。この排出管１５は好ましくは過機本体
に固設された開口１６に挿入され固設される。こ
の挿入長さ即ち、その開口位置を変える事によつ
て過機内の液面高さを変化させる事が出来る。
１７は過機本体の上部において超音波発振チツ
プ４を過機内に貫入せしめる為の保持室であつ
て、この保持室は好ましくは気体で充満された気
体室であり、その場合、保持室１７には気体供給
管１８より気体が過機内に供給される。過機
内に供給されたガスのうち余剰のガスは被過物
排出管１５より被過物スラリーと共に機外に排
出される。 なお、超音波発振チツプ４にはスリツト２０を
設け、そのスリツト２０の下端と、発振チツプ４
の下端面との間に被過物の液面が設定される如
く、被過物排出管１５の開口位置を設定すると
特に好適である。 以上詳述した通り、本発明によれば、材層が
回転することにより超音波受照による材層の損
傷を極力抑制し、長期にわたり安定した過操作
が可能であり、特に従来種々の困難が伴つた凝集
性微粒子含有スラリーから異物を除去する際等の
スラリー自体を通させる過操作を安定してか
つ、高効率で実施することが可能である。又、上
記と共に更に超音波発振チツプの保持室を気体室
とし、かつ、被過物液面の調節機構を併設する
ことにより、超音波エネルギーを効率良く利用し
た大型の工業的超音波、過装置を具現できるこ
ととなり、結局、本発明によれば極めて工業的有
利な、超音波を利用した過装置並びに、過方
法を実現することが可能となる。 以下、実施例によつて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り下記実
施例によつて限定されるものではない。 実施例 第１図に示す装置如き過装置において（超音
波周波数：19.5KHz、超音波発振振巾量：20μm、
超音波発振面積20cm2、超音波発振面積当りの発振
パワー：30watt／cm2、材層の円筒径：φ150mm、
材層周速：10cm／sec、材層の目開き：10μm
にそれぞれ設定し、保持室を気体室として被過
物供給管１４よりカーボンブラツクを水に懸濁さ
せたカーボンスラリーを約５m3／Hr供給しなが
ら第１表に示すようにスラリー濃度、過圧力、
超音波発振チツプ下端面と材層の距離を変化さ
せて、過処理物抜出管８より抜出されるカーボ
ンスラリーを回収しその量を測定した。測定結果
を第−１表に示す。 又、材層を10rpmの速度で回転させながら超
音波を照射した場合と材層の回転を止め、その
一部分にのみ超音波を連続的に照射した場合につ
いて実験した。 その結果を表−２に示す。
にはこの過機を用いたスラリーから固形異物を
除去する別方法に係るものである。 一般に凝集性微粒子を含有するスラリーを別
する場合には多大の困難を伴うことが知られてお
り、未だに有効な方法が見出されていない状況に
ある。例えばカーボンブラツクは水及び水溶液中
では高凝集性の物質であり、凝集後の見掛け粒径
は数100μmから数mm程度となる。 カーボンブラツク水スラリー（以下「カーボン
スラリー」という）中に混在する固形異物（以下
「異物」という）を除去しようとする場合、材
の目開きが凝集後のカーボンブラツクの粒径より
小さいと、材面に本来材層を通過させたいカ
ーボンブラツクを捕捉されてしまう。この事から
現在一般的に使用されている振動方式、加圧方式
等の過方式では、スラリー液中に混在する異物
のうちカーボンブラツク凝集後の粒径以下の異物
をスラリー中から除去する事は非常に困難であ
る。 本発明者は、カーボンブラツクの素粒子が1μm
以下である事に着目し、カーボンブラツクの分散
操作と過操作を同時に行なえばカーボンスラリ
ー中より、材の目開き以上の異物だけを材に
捕捉出来る事を見出した。つまり材と平行面又
は平行面に近い超音波発振面を持つ超音波発振チ
ツプによつて過材と超音波発振面の間を通過又
は滞溜するカーボンスラリーに超音波を当てる事
により、カーボンスラリー中のカーボンブラツク
凝集粒子を材の目開き以下の粒子迄分散させ、
カーボンブラツクを液と共に通過させ、カーボ
ンスラリー中に含まれる材の目開き以上の異物
のみが材に捕捉されることとなる。 しかしてかゝる別方法は実験室的にはともか
く、工業的実施に対しては設備の規模、超音波発
振エネルギーの効率化、耐久性等の点で未だ解決
すべき問題点が見出され、本発明者等はかゝる問
題点を克服した工業的実施に耐え得る過装置及
び別方法を開発すべく更に検討を重ねた結果、
材層を回転せしめ、かつ超音波発振チツプの可
及的下端部のみをスラリー中に浸漬せしめれば、
エネルギーの損失を防止して大型の設備とするこ
とが可能であり、かつ長期の継続運転にも耐え得
ることを見出し、本発明に到達した。 本発明の目的は、一般に超音波を利用したスラ
リーの過、特に固型異物と凝集性微粒子を含有
したスラリーから固型異物を除去する為の過機
を提供することにあり、更に本発明の他の目的
は、固形異物を含有した凝集性微粒子のスラリー
から固形異物を除去する有効な別方法を提供す
ることにある。 しかして本発明のかゝる目的は、被過物の供
給口と排出口を有する過機本体、該過機本体
内に設けられ、過処理物の抜出管を具備した
過室、該過室の一部の表面を構成し、回転可能
に支承された筒状又は円板状の材層、該材層
の表面側で該材層の静止時表面の一部のみに対
向し、該材層が回転することにより該材層の
全表面と対向する如く構成された超音波発振チツ
プ並びに、前記過機本体の上部において該超音
波発振チツプを該過機本体内に貫入せしめる為
の保持室から成ることを特徴とする超音波過機
によつて達成され、又、かゝる過機は前記保持
室が前記超音波発振チツプの下方部を除き、気体
で充満された気体室であることによつてより有効
となり、更に本発明の超音波過機は前記過機
本体が前記超音波発振チツプの少くとも下端部が
被過物中に浸漬する如く、前記気体室の液面を
調節する液面調節機構を具備することによつて一
層合目的となる。 又、本発明における別本法に係わる目的は、
被過物の供給口と排出口を有する過機本体、
該過機本体内に設けられ、過処理物の抜出管
を具備した過室、該過室の一部の表面を構成
し、回転可能に支承された筒状又は円板状の材
層、該材層の表面側で該材層の静止時表面の
一部のみに対向し、該材層が回転することによ
り該材層の全表面と対向する如く構成された超
音波発振チツプから成り、かつ、前記過機本体
の上部において該超音波発振チツプを気体室を介
して、該超音波発振チツプの少くとも先端が被
過物中に浸漬する如く該過機本体内に貫入せし
めて成る超音波過機に、前記被過物の供給口
から、固形異物を含有する凝集性微粒子のスラリ
ーを供給し、前記材層を回転させつつ超音波を
発振せしめ、前記超音波発振チツプが対向する前
記材層表面において凝集性徴粒子を分散させな
がら固形異物の除去された凝集性微粒子のスラリ
ーを前記過室内に別収容せしめ、該別収容
されたスラリーを前記過処理物の抜出管を経て
取出すことによつて容易に達成され、更に本発明
の上記目的は、前記気体室においてスラリーの液
面が前記超音波発振チツプの下方部にある如く該
スラリーの液面を調節することによつてより一層
効果的に達成される。 以下、本発明をより詳細に説明する。 本発明を適用し得る被処理物は一般に各種のス
ラリーであるが、特には微粒子のスラリーで除去
すべきより大きな固形異物を含有するスラリーで
あり、より具体的にはカーボンブラツク、染顔
料、微粒シリカ等の凝集性微粒子の水スラリー
が、固形異物を含んだものである。 以下、カーボンブラツクの水スラリー（以下、
カーボンスラリーという。）を例にとつて説明す
るとこの場合、一般に、捕捉可能な最小異物粒径
は15〜30μm程度である。 本発明において使用される超音波の発振周波数
は、一般的には低周波数域が好ましいが、余りに
低周波数域になると可聴音域となる事から15〜
25KHz程度が採用される。次に超音波発振面面積
当りの発振パワーは、10〜55watt／cm2程度が良
い。この値は大きい程処理能力は増加する傾向に
あるが、余り過大になると材層へ与える超音波
力の影響も過大となり、材層の寿命が減少する
場合が生じるので、場合に応じて適当値を採用す
べきである。 カーボンスラリー中に含まれるカーボンブラツ
クの量（以下「スラリー濃度」という）は、本
過における目的は異物を除去したカーボンブラツ
クを得る事になるので、一般にスラリー濃度を増
加させた方がカーボンスラリーの材通過液量が
少なくて、同一量の異物を除去したカーボンブラ
ツクが得られる事になる。しかしスラリー濃度を
増加すると材層直近にあるカーボンブラツクへ
の超音波力の影響度が小さくなる事から、カーボ
ンブラツクが分散されにくくなり、材層表面に
凝集した状態のカーボンブラツクが捕捉されて
材層を通過しない場合を生じる。従つて通常はス
ラリー中の重量％として、0.1〜10％、好ましく
は１〜５％程度の範囲が最も好適である事が判明
した。 材層の表面側と裏面（過室内）側の圧力差
（以下「過圧力」という）については、過圧
力が大きくなれば、材層を通過させようとする
力は大きくなるが、材層に圧着されるカーボン
ブラツク量が多くなり材層直近のカーボンブラ
ツクの分散が阻害される傾向を生じる。その最適
値は材層厚、材層径、材層回転数、発振パ
ワー等によつても変わるが、一般に連続操作の場
合は0.1〜５Kg／cm3・Ｇ、好ましくは0.1Kg／cm3〜
1.5Kg／cm3程度の範囲から選択される。 本発明において重要なことは材層を回転させ
ることである。超音波の照射によつてカーボンス
ラリー中のカーボンブラツクは分散されるが同時
に材層も超音波の影響を受け、エロージヨン現
象によつて摩耗し、最後には破孔してしまう。エ
ロージヨン現象による材の摩耗の進行度は種々
の要因によつて異なるが、材層の同一場所に照
射される総合超音波照射時間によつても左右され
る。つまり材層の寿命はその同一場所に照射さ
れる総合超音波照射時間によつて決まり、材層
の同一場所に照射される総合超音波照射時間を同
一にした場合、材層の超音波を受照する面積
（以下「有効受照面積」という）が広ければ、
材としての寿命は延命される事になる。その為に
は、材面積を広くし超音波発振面を移動させる
方法も考えられるが、構造上複雑となり不利な面
が多い事から材層を移動させた方が有利であつ
て、材を移動させる方法としては平面移動の方
法もあるが、本方法もその移動のさせ方は中心軸
を中心に材層を回転させ超音波発振チツプ面に
対し材層の有効受照面を移動させる事が最も簡
単な方法である。中心軸を中心に回転させて超音
波をほぼ均等に受照する材層形状としては円筒
形、多角筒形又は円板形等が好ましい。 かくて、材層の超音波受照が非連続的にな
り、連続的に材が超音波を受照する場合、材
の超音波受照部が高温となつて一層破孔しやすく
なる事をも防止出来る事から単純に被照射時間の
計算によるものよりもさらに寿命の延命が期待さ
れる。この事から材層の寿命のみについて見れ
ば可能な限り回転数を上げた方が良い事になる
が、一方で、超音波の照射により材に圧着され
ているカーボンブラツクを分散させるには最少必
要限度の超音波連続受照時間が要求される。本発
明者等の検討によれば、材層の超音波連続受照
時間は、処理能力及び材寿命等のバランス上、
0.02秒〜２秒の範囲から選択することが特に好ま
しい。従つて、材層の回転数はこの超音波連続
受照時間を基準にして材層の形状に応じて算出
選択される。 この材層を通過するカーボンスラリー等の
過処理物は、過室に入り、過室内に開口する
過処理物の抜出管を経て系外に取出される。従
つて過室は一部の表面が材層で、他の表面は
液密に構成されて、過機内において被過物帯
域と区分される。 最も好ましい過室としては、円筒状回転体で
あつて、円筒部分が材層で、その両端面が液体
を通さない材質で構成され、回転の中心軸、もし
くはその内部の２重内管が過処理物の抜出管と
して構成されたものを挙げることができる。 更に本発明者等は、超音波発振チツプが接触す
る媒質が液体の場合に比べ、ガス体の場合の方が
負荷抵抗が小さい事に着目し、本発明の極めて好
ましい態様として超音波発振チツプにおいてカー
ボンブラツクの分散に関与しない部分を液体と接
触させない為、過機本体の上部に超音波発振チ
ツプを過機内に貫入させる為の保持室を設け、
この保持室の上部、即ち発振チツプの可及的下方
部分迄ガス体を保有する気体室を設けることを提
案するものである。さらに本発明においてはガス
体が圧縮性ガスである事から過機内の上流側圧
力等によつて、過機内の液面が変化する事を考
慮して、過機内の上流側圧力の変化等、過機
内の液面変動要因が生じても液面、特には気体室
内の液面が変化しない様、液面調節機構を採用す
れば一段と好ましい。この調節機構としては最も
簡便には水スラリー排出管を過機内の液面を設
定しようとする高さに開口せしめ、気体室にガス
を給排する気体供給管を設ける方式が挙げられ
る。この場合、過機本体内の液面調節位置を変
更する場合は水スラリー排出管の過機本体内へ
の挿入長さ、即ち、開口位置を変更すれば良い。
液面調節機構はその他の種々の方式も本発明の
過、別操作の支障とならない限り適宜採用する
ことができる。 次に超音波発振チツプについて述べると、超音
波の特性上、超音波発振チツプの一辺の長さが超
音波発振チツプの材質における振動の波長の1/4
倍を超える場合、超音波発振チツプに異物振動を
発生させないため、超音波発振チツプにスリツト
を設けると好ましい。この超音波発振チツプに設
けるスリツトの上・下面も超音波発振面となる事
から、超音波発振チツプの一辺の長さが長くなれ
ばなる程、過作用に有効に活用されない超音波
エネルギーが増加する事になる。超音波発振チツ
プにスリツトを設けた場合、液面調節位置を超音
波発振チツプ下端面と超音波発振チツプに設けら
れたスリツトの下端面との間にすれば過作用に
有効に活用されない超音波エネルギーを最少限に
する事が出来る。 超音波発生装置における超音波発生エネルギー
には超音波発振子の性能上限界がある事から、現
在迄超音波過機の大型化が困難であつたが、本
発明によつて大型の超音波過機が作られる様に
なつた事は特筆すべき事である。 なお本発明では長方形状の超音波発振チツプを
装着した過機について説明したが、円筒形状の
発振チツプを装置した過機において、超音波発
振ホーンの下端面直径よりも、超音波発振チツプ
の上端面直径の方が大きな場合についても本発明
は有効である。 以下図面に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。 第１図は本発明の過機の１例を縦断面の模式
図で示したものである。 同図において、１は超音波発振器２によつて駆
動される超音波発生装置である。超音波発生装置
１にて発生した振動は発振ホーン３を介して超音
波発振面を持つ発振チツプ４に伝えられ発振ホー
ン３は過機上部フランジ５を貫通するが、発振
チツプ４の超音波発振面（下端面）と材層６の
間隔が調節出来るように“Ｏ”−リングにてシー
ルされる。過室７は円筒状の材層６と液密な
材料でその両端面を構成する材側板９，１１で
構成され、材層６は回転する過処理物の抜出
管８に材側板を介して回転可能に支承される。
材側板の一方９は“Ｏ”−リング１０によつて
過処理物抜出管８に遊設される。又他方の材
側板１１は抜出管８の端面に固設されたボルト１
２と締付ナツト１３とによつて固設される。抜出
管８の材側板９，１１にはさまれる範囲には適
当数の貫通穴が設けられていて、材層６を通過
した過処理済のカーボンスラリーを抜出管８の
管内に導く役目をはたす。被過物のカーボンス
ラリーはその供給管１４より過機内に供給され
る。材層６を通過した過処理物は過処理物
の抜出管８より又材層６を通過しない被過物
スラリーは被過物の排出管１５より機外に排出
される。この排出管１５は好ましくは過機本体
に固設された開口１６に挿入され固設される。こ
の挿入長さ即ち、その開口位置を変える事によつ
て過機内の液面高さを変化させる事が出来る。
１７は過機本体の上部において超音波発振チツ
プ４を過機内に貫入せしめる為の保持室であつ
て、この保持室は好ましくは気体で充満された気
体室であり、その場合、保持室１７には気体供給
管１８より気体が過機内に供給される。過機
内に供給されたガスのうち余剰のガスは被過物
排出管１５より被過物スラリーと共に機外に排
出される。 なお、超音波発振チツプ４にはスリツト２０を
設け、そのスリツト２０の下端と、発振チツプ４
の下端面との間に被過物の液面が設定される如
く、被過物排出管１５の開口位置を設定すると
特に好適である。 以上詳述した通り、本発明によれば、材層が
回転することにより超音波受照による材層の損
傷を極力抑制し、長期にわたり安定した過操作
が可能であり、特に従来種々の困難が伴つた凝集
性微粒子含有スラリーから異物を除去する際等の
スラリー自体を通させる過操作を安定してか
つ、高効率で実施することが可能である。又、上
記と共に更に超音波発振チツプの保持室を気体室
とし、かつ、被過物液面の調節機構を併設する
ことにより、超音波エネルギーを効率良く利用し
た大型の工業的超音波、過装置を具現できるこ
ととなり、結局、本発明によれば極めて工業的有
利な、超音波を利用した過装置並びに、過方
法を実現することが可能となる。 以下、実施例によつて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り下記実
施例によつて限定されるものではない。 実施例 第１図に示す装置如き過装置において（超音
波周波数：19.5KHz、超音波発振振巾量：20μm、
超音波発振面積20cm2、超音波発振面積当りの発振
パワー：30watt／cm2、材層の円筒径：φ150mm、
材層周速：10cm／sec、材層の目開き：10μm
にそれぞれ設定し、保持室を気体室として被過
物供給管１４よりカーボンブラツクを水に懸濁さ
せたカーボンスラリーを約５m3／Hr供給しなが
ら第１表に示すようにスラリー濃度、過圧力、
超音波発振チツプ下端面と材層の距離を変化さ
せて、過処理物抜出管８より抜出されるカーボ
ンスラリーを回収しその量を測定した。測定結果
を第−１表に示す。 又、材層を10rpmの速度で回転させながら超
音波を照射した場合と材層の回転を止め、その
一部分にのみ超音波を連続的に照射した場合につ
いて実験した。 その結果を表−２に示す。
【表】
第１図は本発明の過機の一例を材層回転軸
を含む鉛直面で縦断した縦断面の模式図である。 １：超音波発生装置、４：超音波発振チツプ、
６：材、７：過室、８：過処理物抜出管、
１４：被過物供給管、１５：被過物排出管、
１７：保持室、１９：過機本体。
を含む鉛直面で縦断した縦断面の模式図である。 １：超音波発生装置、４：超音波発振チツプ、
６：材、７：過室、８：過処理物抜出管、
１４：被過物供給管、１５：被過物排出管、
１７：保持室、１９：過機本体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被過物の供給管と排出管を有する過機本
体、該過機本体内に設けられ、過処理物の抜
出管を具備した過室、該過室の一部の表面を
構成し、回転可能に支承された材層、該材層
の表面側で該材層の静止時表面の一部のみに対
向し該材層が回転することにより該材層の全
表面と対向する如く構成された超音波発振チツプ
並びに、前記過機本体の上部において該超音波
発振チツプを該過機本体内に貫入せしめる為の
保持室から成ることを特徴とする超音波過機。 ２ 前記保持室が前記超音波発振チツプの下方部
を除き、気体で充満された気体室であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波過
機。 ３ 前記過機本体が前記超音波発振チツプの少
くとも下端部が被過物中に浸漬する如く前記気
体室の液面を調節する液面調節機構を具備したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の超音
波過機。 ４ 前記気体室が気体供給管を有し、かつ前記被
過物の排出管が該気体室の設定液面の水位に開
口していることを特徴する特許請求の範囲第３項
記載の超音波過機。 ５ 前記超音波発振チツプの下端面が長方形状で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれかに記載の超音波過機。 ６ 被過物の供給管と排出管を有する過機本
体、該過機本体内に設けられ、過処理物の抜
出管を具備した過室、該過室の一部の表面を
構成し、回転可能に支承された材層、該材層
の表面側で該材層の静止時表面の一部のみに対
向し該材層が回転することにより該材層の全
表面と対向する如く構成された超音波発振チツプ
から成り、かつ前記過機本体の上部において該
超音波発振チツプを気体室を介して、該超音波発
振チツプの少くとも先端が被過物中に浸漬する
如く該過機本体内に貫入せしめて成る超音波
過機に、前記被過物の供給管から固形異物を含
有する凝集性微粒子のスラリーを供給し、前記
材層を回転させつつ超音波を発振せしめ、前記超
音波発振チツプが対向する前記材層表面におい
て凝集性微粒子を分散させながら固形異物の除去
された凝集性微粒子のスラリーを前記過室内に
別収容せしめ、該別収容されたスラリーを前
記過処理物の抜出管を経て取出すことを特徴と
する固形異物を含有する凝集性微粒子のスラリー
を別する方法。 ７ 前記気体室においてスラリーの液面が前記超
音波発振チツプの下方部にある如く、該スラリー
の液面を調節することを特徴とする特許請求の範
囲第６項記載の固形異物を含有する凝集性微粒子
のスラリーを別する方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280579A JPS61153115A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 超音波濾過機及び濾別方法 |
| DE3535922A DE3535922C2 (de) | 1984-10-09 | 1985-10-08 | Verfahren zur Reinigung von Ruß unter Verwendung einer Ultraschallvibrations-Siebvorrichtung |
| US06/785,680 US4693879A (en) | 1984-10-09 | 1985-10-09 | Ultrasonic vibration sieving apparatus and process for purifying carbon black by using the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280579A JPS61153115A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 超音波濾過機及び濾別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153115A JPS61153115A (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0116524B2 true JPH0116524B2 (ja) | 1989-03-24 |
Family
ID=17627000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280579A Granted JPS61153115A (ja) | 1984-10-09 | 1984-12-26 | 超音波濾過機及び濾別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153115A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6267609B2 (ja) * | 2014-09-11 | 2018-01-24 | 株式会社井上製作所 | スラリーの処理方法及びそれに用いる処理装置 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59280579A patent/JPS61153115A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153115A (ja) | 1986-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |