JPH0318942B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体中の固形粒子を浮遊させて除去
する装置に関する。

発明の背景 液体中に含まれる固形粒子状の不純物（例え
ば、再生紙パルプ懸濁液中のインク粒子）は、液
中にガス（通常は空気）を注入して泡を作り、そ
の泡に不純物を付着させて液面に浮上させ、それ
を取り除くことによつて除去することができき
る。例えば、米国特許第4186094号には、パルプ
懸濁液を共軸状円錐形壁間の通路や平らな壁間の
通路を通し、その壁に設けられた孔を通して懸濁
液中に空気を注入するようにしたインク除去装置
が示されている。

発明の摘要 本発明は液中の固形粒子を効率良く浮遊除去す
るための装置を提供することを目的としている。
該装置は、液中にガスの泡を形成し且つ該ガスの
泡を液と混合するための混合室を有している。混
合室は、制限された流路部分に向けて収束する壁
間に形成された断面の減少する流路を有してお
り、加圧ガス又は空気がほぼ制限された流路部分
において液中に注入される。好ましくは、一方の
壁は調節可能に動けるようにして、壁の間の制限
された流路部分の寸法を変えるようにする。壁は
液の流れの方向を横切る方向に伸びて、均一な厚
みの薄い比較的幅の広い液体流れ領域を作り、そ
こで液中にガスを注入するとともに、その領域で
の減少する流路横断面によつて液を加速する。従
つて、壁に隣接した流れの境界層は薄くされ、注
入されたガスによつて液中に泡が形成されやすい
状態を作る。好ましくは、制限された流路部分は
液の流れ方向において短かく、流れの方向を横切
る幅に比べて同様に低い高さとされ、また、流路
は制限された流路部分のすぐ後で急速に拡大して
液の流れに乱れを生じ、それにより泡を液中に分
散する。壁の位置調節は加速される流れ及び泡の
寸法の種々の調整を生じる。

実施例 以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き説明する。

第１図は、再生紙を含むパルプ懸濁液内の固形
インク粒子不純物質を取り除くためのインク除去
装置１０が示されている。装置１０は浮遊セル１
２を有しており、この浮遊セルはその底部に、非
繊維化された化学的に前処理した懸濁液状の紙パ
ルプを受け入れる入口１４と、このセルから精製
された液を取り出す出口１６とを有しており、ま
た、該セル１２の頂部にはブロアからの空気を受
け入れる入口１８を有しており、更に中心には円
筒状の通路２０を有している。通路２０には、セ
ル１２からインク粒子を含む泡を取り除くための
スキマー（skimmer）２４に設けられた開口２
２を通してインクを含む泡を受け入れるようにな
つている。入口１４は、円筒状のバツフル２５に
よつて出口１６から分離されている。入口１４に
は混合室２６が連結されており、この混合室２６
ではガスの泡が吹き込まれてその泡が紙パルプ懸
濁液と混合される。

混合物２６については、第１図乃至第４図を参
照してより詳細に説明する。室２６は処理される
懸濁液の供給源からの通常パイプと適合する丸い
断面の入口２８を有している。入口２８はダクト
３２に開口しており、懸濁液の流れの方向で水平
の幅方向に広がつており、このダクト３２がガス
の注入される箱型フレーム３４に入る時には、入
口の直径の約３倍になる。第１図に示すようにダ
クト３２は、入口２８における丸い型状の断面か
ら次第に変形して頂部と底部が幅が広くなり、フ
レーム３４の近くでは矩形状となつている。丸い
断面から矩形状の断面に至る流路は円滑に変化す
る。

フレーム３４内には壁３６，３８が設けられて
おり、これら壁は対向して彎曲し、その彎曲した
壁は懸濁液の流れの方向を横断するようにされて
おり、また、これら壁３６，３８はフレーム３４
のカバー４２，４４と密封連結されている。壁３
６，３８及びフレーム３４の下流において、ほぼ
矩形状断面のダクト３９が矩形状のフランジ３０
に向けて水平方向の幅及び高さが減少するように
なつている。ダクト３９はフランジ３０によつて
装置１０の入口１４のフランジに連結される。ダ
クト３９の底部には栓付のドレインパイプ４１が
設けられており、また、同様のドレインパイプが
ダクト３２の底部にも設けられる。ほぼだ円形状
の翼５０が壁３６，３８の間の流路を横断するよ
うにして回転可能に取り付けられており、この翼
５０壁３６，３８との間に２つの調節可能な制限
された流路を形成している。翼５０は拡大された
円形の端部５２有しており、この端部はフレーム
３４の端部壁５６内に形成された対応する円形の
開口内に回転可能に収納されており、この端部と
端部壁５６との間にはＯリング５４が設けられて
いる。

翼５０の端部には六角形の軸５８が取り付けら
れており、この軸５８には好しくは位置インデツ
クスが設けられた手動輪などの回動装置（図示せ
ず）が取り付けられる。翼５０は第２図に示すだ
円形状の長径が垂直となる位置から、第３図に示
す水平になる位置までの90度の角度の範囲にわた
つて回動される。この翼の回動によつて翼５０と
壁３６，３８との間に形成された制限された流路
の高さが調整される。彎曲した壁３６，３８はそ
の長さ方向にそつて開口４０が設けられており、
この開口を通つて高圧のガス（通常は空気）が注
入される。高圧ガスはカバー４２，４４に設けら
れたポート４６，４８を図示しないコンプレツサ
ー等に接続して供給される。

図示の実施例においては各壁３６，３８には三
列の開口４０が設けられており、この開口は直径
が約0.8mmとされており、翼５０によつて形成さ
れる制限された流路の所で約5.1mm離して設けら
れている。第２図に示す翼５０においては制限さ
れた流路の高さは約６mmであり、また第３図に示
す翼５０によつて作られる制限された流路の高さ
は約25mmとなる。すなわち、翼５０を第３図の位
置から第２図に向けて回転するにしたがつて制限
された流路の高さは最大の値から最小の値に変化
する。しかし翼の各調整位置においてできる製品
のより良い品質を得るためには、２つの制限され
た流路をより小さくするのが好ましく、たとえば
最小で約３mm、最大で12.5mmの高さのものとす
る。流れの方向における制限された流路の長さと
は短く、翼の種々の調節位置におけるその高さの
程度とされる。混合室は、その入口フランジから
出口フランジまで約1220mmの長さを有し、入口２
８はその内径が約212mmで、ダクト３２において
横方向で拡がりフレーム３４において約610mmと
なる。このフレームにおける内径は、流れの方向
に対して横切る方向における制限された流路の幅
にほぼ等しい。

固形の粒子を取り除くための浮遊セル１２の操
作においては、混合室２６内において泡が混入さ
れたパイプ懸濁液が入口１４を通してセル内に供
給される。泡には固形の不純物質の粒子が付着し
ており、この泡はセルの表面に浮び上がり、中央
の通路２０内に吹き込まれて取り除かれる。一方
不純物質が減少された清浄な液は、出口１６を通
して浮遊セルの下部から取り出される。

混入室２６内でのガス注入及び泡形成について
述べれば、パルプ液が壁３８，３６と翼５０との
間を、初めにそれらの間に向けて収束するように
流れそれからより急激に拡散するように流れる時
に、約10〜20psigの圧力の空気が孔４０を通して
注入される。翼５０が第３図に示す位置にある
と、壁３６，３８と翼５８との間の制限された流
路は約25mmの高さとなり、その断面積は入口２８
における円型の流路面積よりもわずかに小さい。
翼５０がこの位置から回転されると制限された流
路における流れの面積は減少し、翼５０が第２図
に示す位置となり制限された流路の高さが約６mm
となると入口２８における流れの速度の約４倍の
速さとなり、また約３mmになると入口の流速の約
８倍の流速となる。他の条件を同じとすると、流
速の増加は泡の寸法の減少をきたす。最良の泡の
寸法は処理される混合液の性質や他の条件によつ
て変化する。また、流速を速くすると、ガスを注
入される時の流体混合層の厚みを減少し、所定の
ガス圧力における泡のせん断作用、従つてガスの
侵透及び分散を改良する。

ガスの注入は（焼結金属に対向するものとして
の）穴あけした開口を通して行なわれるので、ガ
ス注入に非常に高速で行われガスが液の中に侵透
するのを可能とし、また壁３６，３８が流路に対
し横断方向に延びているので、それらの間での流
量制限及び加速は、前述した米国特許第4186094
号に示されるような流路の方向において長く対向
した壁の場合よりも非常に短い領域において生ず
る。壁３６，３８と彎曲した翼５０との間の流路
面積は流線形とされ、圧力損失は低く抑えられ
る。

壁３６，３８は制限された流路に向つて収束す
る時よりも、その制限された流路から離れる方向
において急速に拡散するので流体の流れの急速な
拡散を生じ従つて流路３９内において望ましい撹
拌混合を生じ、それがまた液がセルの１４に向つ
て進む時、流れの断面積が小さくなるので更に液
体と気体との接触混合を生ずる。翼５０は外部の
シヤフト５８によつて回転して調節することが出
来、壁３６，３８との間の制限された流路を調節
し、それによりガス注入領域における流れの速度
を広範囲にわたつて変え、所定の条件における泡
の侵透を最良にし、さらに流れを制限するどのよ
うな固形物質の物質をも容易に取り除くことがで
きるようにする。

図示の装置は単一で使用するか、または複数の
ものを並列にして液体供給源に連結し単一の処理
を行うか、または直列に接続してガス注入及び浮
遊処理を連続的に行うことが出来る。図示の装置
は横並べにして、または垂直に重ねて複数を連結
して組立てるのを容易になるように設計してあ
る。

他の実施例 次に他の実施例につき説明する。

翼５０を調節可能にするのが最も望ましいが、
同一形状の翼を固定しても良く、その両側からガ
スを注入するのに利用することができる。すなわ
ち、翼５０を中空とし、その内部を圧縮ガス源に
連通するとともに、壁３６，３８内の開口４０に
対向したガス注入開口を設け、懸濁液の流れにそ
の両側からガスを注入する。調節可能の翼におい
てこのようなことをするのはより難しい。壁３
６，３８の間の間隔を、それらの曲率半径を大き
くすることにより、または室２６を通る流路の最
大高さを減少することにより所要に応じて小さく
し、翼５０を無くすことができる。そのような場
合、壁３６，３８の一方を、例えばその一端を枢
着することにより他方の壁に向けて近づけたり離
したりできるようにすることができる。大きな流
量のために、壁３６，３８を更に離し、圧縮ガス
源に連通された開口を両側に有するパイプを壁３
６，３８間の中心に設け、２つの翼をそれぞれの
翼が各壁とパイプの開口の開けられた壁との間に
設けて４つのガス注入領域を形成することができ
る。

開口４０の列の数及び寸法は重要ではない。規
則的な開口は規則的な泡の寸法及び分散を生じ
る。好ましい寸法の１乃至３列の開口が適正なガ
ス注入を行うことが判つており、従つて、開口は
１乃至３例が好ましい。開口の寸法は泡の寸法に
影響を与え、所要の泡の寸法に応じて変えられ
る。しかし、開口を通る流速が泡の寸法決定によ
り顕著に影響する。翼５０のだ円形状は好ましい
ものであるが必須のものではない。

制限された流路の高さ調節につき例示する。最
大の調節高さは、大体より小さい調節高さにおい
て生じる何らかの障害物を除去するために使われ
る。最小調節高さは約３mm以下（この場合におい
ては、それ程ひんぱんな詰りは生じない）から約
６mm以上（この場合、入口流速をより速くし、所
要の精製を行うようにする）に変えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る粒子除去装置の一部切
欠斜視図；第２図は、第１図の２−２線に沿つて
見た断面図；第３図は、第２図の部分図；第４図
は、第１図の４−４線に沿つて見た断面図；であ
る。 １２：浮遊セル；１４，１８：入口；１６：出
口；２６：混合室；３６，３８：壁；４０，４
６：ガス注入手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液中に含まれている固形粒子を浮遊させて除
   去する装置であつて、処理される液のための入口
   と、固形粒子を含む泡のための第１の出口と、浄
   化された液のための第２の出口と、上記入口の上
   流に設けられたガス混合室で、上記入口に送られ
   る液が通され、その液にガスを注入し泡を形成す
   る流路を備えるガス混合室を画定する壁手段とを
   備えており、ほぼ矩形状断面の上記混合室内の液
   の流路の対向した面を形成する上記流路を横断す
   るように延びている一対の壁であつて、該一対の
   壁が流路の上流側から下流側に向けて相互に近接
   し、それらの間に制限された流路部分を画定し、
   該制限された流路部分から下流側に向けて相互に
   離れるようになされており、上記壁手段が上記制
   限された流路部分を通る液の中に加圧ガスを注入
   して泡を形成するガス注入手段を有することを特
   徴とする浮遊式粒子除去装置。 ２ 上記制限された流路部分の流れ方向における
   長さが、ほぼその高さに等しくされている特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 上記の壁の一方の壁の他方の壁に対する位置
   を調節して、上記制限された流路部分の横断面積
   を変える手段を有する特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ４ 上記混合室が、該室を通される液のほぼ半分
   の量の液をそれぞれ通される２つの流路を形成す
   る２対の対向する壁を有しており、各対の調節可
   能な壁が他方の壁の間の上記流路を横断する１つ
   の共通軸線のまわりで湾曲し、そのまわりに枢動
   可能に連結されている特許請求の範囲第３項に記
   載の装置。 ５ 上記調節可能な壁が、実質的にだ円断面形部
   材の相互に反対側の半分の部分とされている特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ 上記ガス注入手段が、上記制限された流路部
   分に隣接した各対の壁の少なくとも一方を貫通し
   た開口を有して射る特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項のいずれかに記載の装置。 ７ 上記開口が、約0.8mmの直径を有している特
   許請求の範囲第６項に記載の装置。 ８ 上記の開口の設けられた壁が、液の流れの方
   向を横切る方向に１列乃至３列の開口の列を有し
   ている特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９ 上記制限された流路部分における各対の壁間
   の最小間隔が、上記調節可能な壁のどの調節位置
   においても約３mm乃至約６mmの範囲にされている
   特許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれかに記
   載の装置。 １０ 上記制限された流路部分における各対の上
   記壁間の最大間隔が、上記調節可能な壁のどの調
   節位置においても約12.5mm乃至25mmの範囲とされ
   ている特許請求の範囲第９項に記載の装置。 １１ 上記制限された流路部分の液の流れの方向
   における長さが、上記調節可能な壁のどの調節さ
   れた位置においても、当該流路部分の高さにほぼ
   等しくなるようにされている特許請求の範囲第１
   ０項に記載の装置。 １２ 上記制限された流路部分における上記各対
   の壁間の流路の断面積が、上記混合室の入口の断
   面積より十分小さく、液の流れが制限された流路
   部分において、上記入口における流速より小さく
   とも約４倍速い速度となるようになされている特
   許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれかに記載
   の装置。 １３ 上記制限された流路部分における上記各対
   の壁間の流路の断面積が、上記混合室の入口の断
   面積より十分小さく、液の流れが制限された流路
   部分において、上記入口における流速より小さく
   とも約８倍速い速度となるようになされている特
   許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれかに記載
   の装置。 １４ 上記混合室が、流れの方向及びそれを横断
   する方向において次第に拡大する、上記壁に向う
   流路を有している特許請求の範囲第１項乃至第５
   項のいずれかに記載の装置。 １５ 上記混合室が上記壁から離れる方向で液の
   流れの方向及びその横断方向において次第に収縮
   する流路を有している特許請求の範囲第１４項に
   記載の装置。 １６ 上記一対の壁の相互に近接する部分の、流
   れの方向における長さが、相互に離れる部分の同
   方向における長さとほぼ同じにされている特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。