JPH089838B2 - 繊維懸濁液を濃化する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、懸濁液、特に繊維状パルプから水分を連続
的に排出することにより、厚くて調整不可能に集積した
フアイバマツトを介して水を瀘過することなくパルプを
濃化する方法と装置とに関する。

（従来の技術） 紙パルプ産業においては、１％以下もありうる低濃度
のパルプを用いて実施する製造方法がある。そのような
方法の例として通常および逆流のうず流洗滌がある。う
ず流洗滌に続いてパルプは処理過程、即ち例えばシツク
ナあるいは紙のヘツドボツクスあるいは乾燥機まで導か
れる。いずれにしても、濃化は常に処理過程においてう
ず流洗滌の後に来る。

繊維状材料、特にセルローズや木質繊維の処理は前述
のように低濃度の懸濁液において行われることが多い。
例えば穿孔スクリーンあるいはスロツト付きスクリーン
による瀘過は１から３％の濃度で実施される。前記瀘過
に続いて、繊維質材料は色々な理由からより高い濃度ま
で濃化される。例えば貯蔵あるいは漂白のために濃度は
10から15％の範囲まで上げられることがよくある。

濃化は、多種タイプのデイスクあるいはドラムシツク
ナおよび湾曲フイルタにより近代的な技術に基き実施さ
れる。従来のドラムおよびデイスクシツクナにおいて
は、液体の排出、即ち濃化は、所謂「重力デツカー」
（“grauify deckers"）、真空フイルタあるいは圧力フ
イルタに基き行われる。

重力デツカーによれば、濃化はワイヤクロスで被覆し
た穿孔プレート製の水平に取り付けのドラムにより行わ
れる。濃化に要する差圧は、入口タワー内のパルプと瀘
過室内のパルプとのレベル差により発生する。パルプは
ドラムの内側から外側へ、あるいはドラムの外側から内
側へ瀘過しうるが、後者の方向が最も一般的である。実
際にはドラムの直径は４メートルでよく、その中例えば
60％が水面下にある。このように最大差圧は約20kpaで
ある。底部の真中の差圧は零であつて、この差圧は入口
タワーの表面に向かつて最大値まで増加する。このた
め、底部の真中に近いいずれの側においても濃化は行わ
れない。この状態は、水面下でないドラムの部分におい
ても同様である。重力デツカーのドラムの表面の著しい
部分は効率よく利用されない。また、効率良く使用され
るドラムの部分の容積は瀘過面に対して介在している差
圧によつても変わる。重力デツカーの特定の濃化能力は
パルプと、作動状態とによつて変わるが、典型的には40
0-700l/m²/minである。そのようなタイプのシツクナは
低濃度のパルプを例えば0.5％から1.5-5％まで予め濃化
するために使用される。

ドラムの瀘過面は、該面を瀘過液に対して動かせた
り、あるいは空気を用いて清浄にすることによりきれい
に保ち、あるいは流れに対して開放しておく。例えば、
90％の濃度のパルプを500トン生産するミルは、パルプ
を0.5％から1.5％まで濃化するために直径が４メートル
で長さが７メートルであつて、表面積が約88m²のワイヤ
面であるフイルタを要する。

湾曲フイルタを用いる濃化方法は重力デツカーによる
瀘過に基いている。濃化すべき懸濁液は傾斜した瀘過面
へ汲み出される。濃化能力は実際には３から５％であつ
て、液の特定の排出能力はドラムフイルタのそれと概ね
同じである。機械的に運動する部材を何ら有さないとい
う利点を有するが、効率的な洗滌に対する配備が困難故
に、極めて詰まり易いという装置上の欠点を有してい
る。濃化が大したことなく、かつパルプ処理能力が小さ
い場合には、湾曲フイルタタイプのシツクナが紙パルプ
産業において用いられている。

前述の従来技術によるパルプ濃化装置即ち「シツク
ナ」は、いわば開放した装置において極めて小さい差圧
を用いて濃化が行われ、かつ瀘過面の極一部を用いてい
ることを特徴としている。

差圧が小さいこと、および瀘過面を部分的に使用して
いることにより液体の排出能力が劣ることになる。開放
構造であること、およびその作動原理とによりパルプ並
びに瀘過液が空気を含有する可能性をもたらす。周知の
ように、パルプ内に空気が入つているとパルプの瀘過性
を決定的に弱める。

（従来技術において）以前に適用されたその他の装置
の中で各種の真空フイルタが最もよく使用されている。
これらのフイルタにおけるパルプの濃度は、フイルタの
表面例えば、厚いフアイバマツトで覆つたワイヤクロス
を通して水分を除去することにより増加する。パルプの
濃化において、パルプに対して吸引作用を加えることに
より、約0.5バールの最大差圧を用いることが可能であ
る。何故ならば余り真空が強力であれば瀘過液を沸騰さ
せるが、これは好ましくないからである。

真空シツクナおよびデイスクシツクナにおいて瀘過を
行うに要する差圧は吸引柱により得ることができる。前
記のようなタイプのシツクナは、パルプ層をそのために
形成するという点において重力テツカーとは相違する。
これは、濃化の後はパルプの濃度は８から14％であるこ
とを意味する。真空シツクナあるいはデイスクシツクナ
の能力は重力デツカーのそれと概ね同じである。その差
異は、瀘過面が水中にあるとパルプの懸濁液により瀘過
面に吸引によりパルプウエブが形成されることである。
ドラムが懸濁液の表面より上方に持ち上げられるとドラ
ムの部分に形成されたウエブから瀘過液は除去されて排
出時に前記の８から14％の濃度を達成する。瀘過面にフ
アイバマツトを形成する場合、該マツトの層を通る液体
の排出はフイルタウエブが流れに対して大きい抵抗性を
有するため著しく遅くなることは明らかである。

予備濃化を行う積りの場合はこのタイプのシツクナを
用いるのは得策でなく、要求される排出濃度が高いとき
に用いればよい。特定の濃化能力はパルプの質と状態と
により50-300l/m²/minの範囲で変わる。前述の例と比較
して、10％の濃度を狙うには前記サイズの真空フイルタ
が２台必要とされる。真空ドラムフイルタと比較してデ
イスクフイルタの利点は、同じ容積により大きい瀘過面
を含めうることである。

圧力フイルタは、圧力により瀘過差圧が発生する点で
真空ドラムフイルタと異なる。

前記タイプおよびその他多くのタイプのシツクナに係
る問題は詰まり易いことである。例として、濃化すべき
加圧された懸濁液がシツクナまで導かれることによつて
原則として差圧が制限されない状況を挙げることができ
る。実験室での試験においては、このタイプのシツクナ
は、洗滌の後10秒で硫化塩パルプにより目詰りを起し
た。

詰まりを阻止したりウエブをフイルタから解放するた
めの数種の方法が知られている。例えばFI特許明細書第
41712号および米国特許明細書第3,455,821号において
は、振動によりフイルタ面を清浄することを目的として
いる。しかしながら、ガス状および繊維状パルプの緩衝
性により振動による清浄作用を阻害している。

圧縮空気を用いてデイスクフイルタを清浄にする１つ
の方法がFI特許明細書第68005号に示されている。デイ
スクセクタ循環のある過程において、圧縮された空気は
デイスクセクタの内側に導かれることによつて、その衝
風が瀘過されたパルプをセクタの外側から解放する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は前述の方法の欠点を排除するかあるい
は最小にし、差圧によりフイルタ面に調整不能に形成さ
れた厚いフアイバマツトを通して液体を除去する必要な
く0.5から20％の濃度のパルプを連続的に濃化するため
の新規な方法と装置とを提供することである。フイルタ
プレートは、その表面で濃化するパルプが大量の液体の
排出を有効に阻止するので実際以上に著しく大量の液体
を理論的には除去できる。このように、もしフイルタプ
レートの表面に厚いフアイバマツトが形成されるのを阻
止しえたとすれば瀘過能力を著しく向上させることが可
能である。

濃化すべきパルプの流れを全体的に流動化できること
により前記の問題を解決する方法と装置とがガリクソン
（Gullichsen）によるFI特願第781789号に記載されてい
る。この構造は中央に配置のロータの周りに穿孔壁を配
置された円筒形導管を含む。前記ロータが懸濁液を流動
化させることにより懸濁液中の繊維がその中で分離さ
れ、フイルタの面を通して水を瀘過しうる。懸濁液全体
が流動化されるため、フアイバマツトはフイルタ面に形
成されえず、フイルタ面の開口を詰まらせることはな
い。

しかしながら、液体を分離するに要する時間に対して
導管を通つて流れるパルプを流動化するために巨大な量
のエネルギを要する。前記FI特願に記載の装置を用いる
場合に要するエネルギの量は、本発明による装置を用い
た場合に要するエネルギの量と以下のように比較しう
る。濃度が10％のパルプを20％の濃度まで脱水する場合
を想定しよう。ガリクソンの特願では瀘過室内の全ての
懸濁液を流動化する必要あるため必要エネルギはE₂₀KW
／質量トンで、ロータの回転数はn₂₀rpmである。E₂₀は2
0％の濃度のパルプを流動化するに要するエネルギで、n
₂₀は20％の濃度のパルプを流動化するに十分高い剪断応
力を発生させるに必要なロータの回転数である。

（問題点を解決するための手段） しかしながら、本特願の出願人は、ガリクソンの特願
と同じ効率で懸濁液から液体を除去しうるようにするた
めに全体の質量の流れを流動化させる必要のないことを
見出した。瀘過面に厚いフアイバマツトが形成されない
ように、かつ瀘過面からの距離の関数として測定した濃
度の変化を最小にすることが保証されるのみでよい。前
述の原理に基づいて、本発明によるパルプの脱水は作用
として基本的に２つの過程に分割される。即ち −混合ゾーンにおけるパルプの混合 −瀘過面でのフアイバマツトの厚さの調整と、濃化ゾー
ンにおいて前記瀘過面から余分のフアイバマツトを解放
し、かつ除去すること である。

第１に、入口での濃度に対して均一なパルプを達成す
るための瀘過室においてパルプを混合するに要するエネ
ルギはE_m＝0.03…0.15^*E₂₀で、ロータの回転数はｎ＝0.
4…0.7^*n₂₀である。第２に、瀘過面のフアイバマツトを
調整し、解放し、かつ該面から除去するに要するエネル
ギはE₁＝0.5…0.8^*E₂₀である。また、前述のエネルギは
瀘過室全体でなく、瀘過面に対するエネルギであること
に注目すべきである。最後に本発明で用いた平均エネル
ギはＥ＝0.15…0.5^*E₂₀である。

ガリクソンの特願による方法と装置とに係る別の厳し
い問題は、懸濁液が完全に流動されている間に、フアイ
バが別に運動し、フイルタの開口を通して瀘過液とふる
い分けられる傾向のあることである。

本発明による方法と装置とは、ある厚さのフアイバマ
ツトが濾過面に形成されるようにすることによつて該マ
ツトが液体は通すが繊維が開口に来ないようにする濾布
として作用させることが可能のため前記問題を克服する
ことができる。濾過面を通しての差圧を測定することに
よりフアイバマツトの形成と脱水作用全体とを制御する
ことができる。

さらに、本発明は別の問題を解決する。すでに述べた
ように、濾過室におけるパルプの濃度は濾過面に向かつ
て増える傾向にあり、本発明はパルプを連続的に混合す
ることによりこの問題を阻止することができる。しかし
ながら、濃化されるべきパルプの流れが濾過装置の軸線
方向である場合においては、濾過装置の排出端に向かっ
てもパルプの濃度が増大するのである。かような現象が
生ずると、濾過装置の作動を制御することが困難となっ
てくる。その理由は、濾過装置の軸線方向の一端におい
ては、小さな圧力で濾過面上にファイバマットが形成さ
れるが、濾過装置の軸線方向の他端においては、濾過面
を通して液体を除去するために、より大きい圧力が適用
されるように濾過装置の作動を制御しなければならない
からである。

本発明の目的は、濃化すべきパルプが連続した流れと
して濾過面へ導入され、該パルプは濾過面に永続的に付
着するのでなくて、厚く、破れてない、調整不能のフア
イバマツトが何ら発生せず、パルプが連続的に濃化され
るように濾過面に沿つて排出口に向かつて流れるように
する装置を提供することである。この好ましい作動は既
知のフイルタドラムを用いて達成され、その穿孔の直
径、あるいはスロツトの幅は0.3ミリ以下であつて、そ
のためパルプの繊維は穿孔プレートを通過することはな
い。本発明による方法の変形を適用している装置に対し
て重要なことは孔、スロツトあるいは穿孔の必要サイズ
が十分小さいことである。試験において、ほとんどの木
質繊維に対して、0.2-0.3ミリの穿孔サイズで十分小さ
いことが判明した。そのような小さいサイズの穿孔が用
いられた場合、液体は除去でき、しかも濾過液は厄介な
程度に多くの繊維を含むことはない。パルプの濃度を10
％から15％に上げる実施ずみの一試験においては、濾過
液中の繊維の濃度は0.1％以下であつた。穿孔のサイズ
が例えば0.5ミリの場合、濾過面に薄いフアイバマツト
層が形成されるようにして繊維が濾過液へ浸入するのを
阻止する必要がある。

懸濁液を脱水する別の方法は、特に穿孔の直径が0.3
ミリ以上の場合、運動している繊維が濾過面の穿孔を貫
流しないようにするために穿孔プレート上に薄いフアイ
バマツトを形成することにより、その厚さを調整しうる
薄いフアイバマツトで被覆の濾過面に沿つてパルプを流
すことである。この方法は、濾過面の開口が著しく大き
い場合に作用する方法であつて、薄いフアイバマツトの
層は実際の濾過面として作用する。

本発明の顕著な特徴は、パルプが運動部材によつて濃
化室において混合されてその濃度を連続的に均一化し、
そのため濾過面に近いところにおいてさえ濃度は平均濃
度から大きく相違することはないことである。本発明に
よる方法の結果は、濃度の増大量および濃化されたパル
プの濃度値の均一性の双方において従来による方法を圧
倒的に凌駕する。

本発明は、少なくとも１個の円筒形の濾過面と濾過室
内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸濁液を
導入し、前記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過面に対
して流動及び排出方向に移動させ、該懸濁液から液体を
除去することにより濃化し、この濃化された懸濁液と濾
過液とを前記濾過装置から別々に排出する、繊維懸濁液
を濃化する方法において、濃化すべき懸濁液を前記濾過
室内へ送入し、該濾過室内へ送入された懸濁液は前記ロ
ータの回転により２個の基本的なゾーンに分けられ、該
ゾーンの中前記濾過面から遠い外側のゾーン、即ち混合
ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均一にするために前
記懸濁液の流動運動により連続的に混合されており、前
記濾過面に対してより近い内側のゾーン、即ち濃化ゾー
ン、には前記２個のゾーンの間の摩擦と、前記濾過面に
形成されるファイバマットの厚さを制御する前記ロータ
に取付けられている混合部材の運動との双方により生じ
る剪断力が加えられており、これによって、液体が前記
懸濁液から連続的に排出されることを特徴とする。

また、本発明は、少なくとも１個の円筒形の濾過面と
濾過室内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸
濁液を導入し、濃化されるべき懸濁液を該濾過室に供給
し、前記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過面に対して
回転運動させ、かつ、該懸濁液から液体を除去すること
によって濃化し、この濃化された懸濁液と濾過液とを別
々に前記濾過装置から排出する、繊維懸濁液を濃化する
方法において、濃化されるべき懸濁液は加圧された状態
で前記濾過装置に供給され、この濃化されるべき懸濁液
は前記濾過面の全長に亘って延びている開口を通って前
記濾過室に導入され、該濾過室内に供給された前記懸濁
液は前記ロータの回転により２個の基本的なゾーンに分
けられており、該ゾーンの中前記濾過面から遠い外側の
ゾーン、即ち混合ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均
一にするために前記懸濁液の流動運動により連続的に混
合されており、前記濾過面に対してより近い内側のゾー
ン、即ち濃化ゾーン、には前記２個のゾーンの間の摩擦
と、前記濾過面に形成されるファイバマットの厚さを制
御する前記ロータに取付けられている混合部材の運動と
の双方により生じる剪断力が加えられ、前記懸濁液は前
記濾過室の全長にほぼ沿って前記濾過室から排出され、
もって、前記懸濁液の濃度が前記濾過室の全長にわたっ
て均一に維持されることを特徴とする。

また、本発明は、少なくとも１個の円筒形の濾過面と
濾過室内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸
濁液を導入し、前記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過
面に対して流動及び排出方向に移動させ、かつ、該懸濁
液から液体を除去することによって濃化し、この濃化さ
れた懸濁液と濾過液とを別々に前記濾過装置から排出す
る、繊維懸濁液を濃化する方法において、濃化するべき
懸濁液を前記濾過室に供給し、該濾過室に供給された懸
濁液は前記ロータの回転により２個の基本的なゾーンに
分けられ、該ゾーンの中前記濾過面から遠い外側のゾー
ン、即ち混合ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均一に
するために前記懸濁液の流動運動により連続的に混合さ
れ、前記濾過面に対してより近い内側のゾーン、即ち濃
化ゾーン、には前記２個のゾーンの間の摩擦と、前記ロ
ータに取付けられている混合部材の運動との双方によっ
て生じる剪断力が加えられており、これにより、液体が
前記懸濁液から連続的に除去され、前記濾過面に形成さ
れるファイバマットの厚さを、前記濾過面を通して前記
濾過装置内にガスを導入し且つ前記濾過面に接触させて
気泡を形成することによって調整して前記懸濁液を濃化
することを特徴とする。

また、本発明は、濃化されるべき懸濁液用の入口と、
この濃化された懸濁液を排出する第１出口と、濾過液を
排出する第２出口とを備えたハウジング、該ハウジング
の開口を閉じるカバー、該ハウジング内に備えられた少
なくとも１個の円筒形の静止濾過面および該静止濾過面
に対して前記懸濁液を流動運動させるロータ、並びに該
ロータの駆動装置を有する繊維懸濁液を濃化する装置に
おいて、前記ロータには、前記濾過面に形成されるファ
イバマットの厚さを制御する混合部材が設けられてお
り、よって前記濾過面上でファイバマットが調整されず
に形成されることが阻止されるようになっていることを
特徴とする。

また、本発明は、濃化されるべき懸濁液用の入口と、
この濃化された懸濁液を排出する第１出口と、濾過液を
排出する第２出口とを備えたハウジング、該ハウジング
の開口を閉じるカバー、該ハウジング内に備えられた少
なくとも１個の円筒形の静止濾過面および混合部材を備
えたロータ、並びに該ロータの駆動装置を有する繊維懸
濁液を濃化する装置において、前記ハウジング内にほぼ
円筒状の部材が配置され、このほぼ円筒状の部材は前記
円筒形の濾過面と協働して環状の濾過室を画定してお
り、また、このほぼ円筒状の部材はほぼ軸線方向のスロ
ットを有し、このスロットを通って濃化されるべき懸濁
液が前記濾過室内に流入するようになっていることを特
徴とする。

また、本発明は、濃化されるべき懸濁液用の入口と、
この濃化された懸濁液を排出する第１出口と、濾過液を
排出する第２出口とを備えたハウジング、該ハウジング
の開口を閉じるカバー、該ハウジング内に備えられた少
なくとも１個の円筒形の静止濾過面および混合部材を備
えたロータ、並びに該ロータの駆動装置を有する繊維懸
濁液を濃化する装置において、前記濾過面の開口を逆洗
するために該濾過面を通して前記ハウジング内にガスを
供給する装置を備え、このガスを供給する装置は前記濾
過面の内側に気泡を形成して、前記濾過面に形成される
ファイバマットの厚さを非機械的に制限するようになっ
ており、もって、前記濾過面上でのファイバマットが調
整されないで形成されることが阻止されるようになって
いることを特徴とする。

本発明の一実施例においては、濃化すべきパルプの側
におけるフイルタシリンダに対して運動可能のフイルタ
シリンダと連通して配置のブレード配列等を用いてお
り、該ブレードは但しフイルタシリンダの表面を機械的
に掃去するのみならず、濾過面上で濃化したフアイバマ
ツトを該濾過面から掻き取り、かつ穿孔から排出側の内
側に向かつて吸引作用を発生させることにより穿孔の面
およびフイルタシリンダに堆積の可能性のある繊維を解
放させる。前記ブレードの別の目的はパルプの層を運動
可能に保つことであり、このようにこの実施例は、濃化
すべき懸濁液が濾過室へ送られ、懸濁液が、濃度の差を
均一化するため連続的に混合される層に形成され、濾過
室に何ら液体を加えることなく液体が連続的に懸濁液か
ら除去され、かつ濾過面上に形成されつつあるフアイバ
マツトの厚さが該マツトに剪断応力をかけることにより
調整されることを特徴とする。

本発明による装置の別の好適実施例は、そのハウジン
グが濾過面の開口を逆洗するため、かつ濃化すべきパル
プの層の全体厚さを調整すべく本装置の中間部でガス泡
を発生させるために本装置へ送入すべきガス用の導管を
含むことを特徴とする。

本発明により達成される利点は就中、濃化すべきパル
プから何ら厚いフアイバマツト層は形成しないようにさ
れており、該フアイバマツトの表面層はパルプの流れの
中間から濾過面まで液体が流れないようにするため濃化
作用を速くし、かつシツクナでの液の排出能力を向上さ
せることである。後述すべき閉鎖配置のその他の利点
は、例えば濃化時不具合な臭いが発生しないこと、およ
び本装置を加圧したり、あるいは部分的に真空化しうる
ことである。

従来技術による方法や装置に対するさらにその他の重
要な利点は、エネルギ消費が著しく低いことである。

本発明を添付図面を参照して、以下例を介して詳細に
説明する。

（実施例） 第１図において、濃化すべきパルプ用の入口接続２を
備えた円筒形の外側ケーシング１と、濃化されたパルプ
用の出口接続３と濾加液用の出口接続４と、頂部カバー
５と、ベースプレートと駆動手段７とを含むフレーム構
造６とを含む、本発明によるパルプ濃化装置の実施例が
示されている。ケーシング１の内側には、その間に濾過
液用の環状空間９を残し、濾過面として作用するドラム
８がある。ドラム８の内側には、濾過面８の近くで回転
するよう配設されたロータ10がある。パルプを十分な円
周速度まで加速するようロータ10の形態を整えることに
より、本配置によりパルプを十分効率的に混合すること
ができる。代案としては、濃化ドラムをロータとして配
設することにより、この相手側の部材、即ちステータの
目的がパルプを静止させるか、あるいは回転ドラムとス
テータとの間で軸線方向下方へ流れるようにすることで
ある。ロータ10の表面には、懸濁液を混合し、濾過面上
の繊維層を解放して濾過面に形成されるファイバマット
の厚さを制御する混合部材12がある。また、例えばプラ
スチツク等の軽い不純物を排出する装置を本装置に取り
付けることも可能である。

濃化すべきパルプは入口接続部２を介して本装置へ導
入され、そこからパルプはロータ10上を流れ、さらにロ
ータと濾過面８との間でリング状の濃化室11へ流れる。
ロータおよび特にその混合部材12は、パルプを回転させ
ることによりフアイバマツトが濾過面で自由に形成でき
ないようにする。ロータの回転により、濃化されつつあ
るパルプは連続的に混合されることによつて濃度は前記
濾過室におけるパルプ層を通して均一に増加する。しか
しながら、濾過室内のパルプの濃度は、前記室内をパル
プが下る際増加することは明らかである。濾過面の開口
を通して濾過中の液体が濾過液室９から出口接続４を介
して排出され、濃化されたパルプは本装置の下部から出
口接続３を介して排出される。液体は、濾過液室９に何
ら液体を加えることなく（すなわち、新しい別の液体を
加えることなく）、連続的に除去されるのである。

別の実施例が第２図に示され、第１図に示す装置と同
じ要素から主として構成されている濃化装置を含む。唯
一の差異は、第２図に示す装置が２個の濾過面即ちドラ
ム13と14とを含み、その間に回転可能のロータ15が配設
されている。本装置の作動は、濾過液が２個の出口接続
16を介して排出される以外は第１図に示す装置と全く同
じである。

第３図は、懸濁液を混合し、かつ濾過面上のフアイバ
マツトの厚さを調整するための別々のタイプの混合部材
12を示し、前記濾過面即ちフアイバマツトには往復運動
の／交互の圧力／吸引パルスを加えることによつて濾過
面の開口上に堆積した繊維または該開口へ部分的に侵入
した繊維を解放しそのため濾過液が濾過面を通して流れ
やすくする。脈動部材20はロータの表面、あるいはロー
タのブレード上に配設された半球形の突起である。突出
部材21は、その上流縁部が鋭く、その下流縁部が傾斜し
たものとして示されている。部材22は前記部材21の変形
であつて、濾過面近くまで延在するリブであり、その上
流縁部は鋭く下流縁部はリブにわたつて傾斜している。
部材23は前記部材22の変形として示され、そのリブは出
来る限り動力を消費しないよう構成され、即ち流線形と
されている。

また、ロータと該ロータ内の脈動部材とをグループ化
し、それらを流入するパルプが濃化ゾーンを通して均一
に分配されるように構成することも有利である。

本発明による方法と装置とを、第４図に基づき試験に
より実験室で検査してみた。参照番号30は循環塔を示
し、そこからパルプは送りポンプ31により送り弁33を介
して試験装置即ち濾過装置32まで汲み出される。ポンプ
31は、必要に応じ、弁34によって、濾過装置32をバイパ
スして循環塔30までパルプを戻すことができる。未濃化
のパルプのサンプルを抽出部材35から採取し、濃化した
パルプのサンプルを弁37の後の連結部から採取した。フ
イルタのサンプルを濾過弁39の下流の部材38から採取し
た。弁37と39とにより濾過装置32での希望する圧力条件
を調整することが可能である。試験した濾過装置の寸法
は以下の通りであつた。

試験装置のフイルタシリンダの表面積 0.4m² 試験装置のフイルタシリンダの穿孔のサイズ 0.2ミリ 試験装置におけるロータの脈動部材 第３図の通り 結果 実施した試験は、従来のシツクナと比較して、加圧濃
化法および装置によれば色々な効率を達成しうることを
示す。本装置の構造はコンパクトである。加圧作動原理
により、濾過液と濃化したパルプとの双方は過圧され、
そのため、本装置をミルの状態に適合させるよう位置さ
せる上で自由度が大きく、かつスペースの節約が可能で
ある。したがつて濃化中のパルプへの空気の流入は不可
能である。

第５図において、パルプはポンプ40により塔41から吸
い出されてサイクロン分離器42を通り濾過装置43へ送ら
れ、ここから濃化懸濁液は更に製紙機またはフイルタプ
レスのヘツドボツクス44へ送られる。少量の繊維を含み
製紙機のワイヤ45を通して濾過された液体はワイヤピツ
ト46に戻され、このワイヤピツト46には濾過装置43から
濾過液も戻される。ワイヤピツト46から塔41へ非常に薄
い懸濁液が供給されるので、塔41内のパルプは薄めら
れ、よってサイクロン分離器42に要求される濃度とな
る。従つて、塔41へ濃いパルプを供給することが出来る
という利点がある。

第６図に示す実施例においては、濾過装置50へ供給さ
れるパルプは、従来の技法とは異なり、脱水装置51によ
り予め濃縮される。この方法によれば、処理中に空気が
混入することが防止される。

第５図と第６図とによる試験に使用する装置は第７図
に示す装置と原理的に類似であり、換言すればハウジン
グ１と、カバー５と、ベース６と駆動手段７とを含む。
ハウジングはパルプ用の入口導管２と、濾過液用の排出
導管４と、および濃化したパルプ用の排出導管77とを有
する。さらに、排除用の導管をハウジングに配設しても
よい。ハウジングの内側には固定の濾過面78と、該面に
対する可動面79とが配設されており、該可動面79は例え
ば回転可能ロータ79でよく、該ロータは第３図に示すよ
うないずれかのタイプあるいはその他のいずれか適当な
タイプのものでよい。第７図と第８図とに示す実施例
は、濾過面が均一な円筒体でなく、排出導管77と連通の
排出開口80を有する点が前述の実施例と相違し、前記排
出導管は第１図および第２図に示す装置のようにシツク
ナの下部分に位置しておらず、濃化装置の側に位置して
いる。

前記の装置により達成される利点は、例えば以下の通
りである。濾過面78の開口80は、それが濾過面全体と同
じ高さか、あるいはそれより低いか否かとは無関係に付
加的なうずを発生させ濾過面とロータとを清浄にする。
他方、濃化したパルプは本装置全体を通してロータと濾
過面との間を底部まで流下する必要はなく、濃化された
パルプはもつと早い段階で排出されている。また、濾過
面とロータとの相対位置と作動とは必ずしも前述通りで
なくてもよく、固定の全く均一でない円筒形部分が第３
図に示す代替の濾過面を配設の部材であつて、回転部分
が濾過面とすることにより濾過液を回転部材を介して排
出することも可能である。垂直配置の前記装置は水平方
向に、かつ希望に応じて傾斜配置としうる。

第７図と第８図とに示す装置の別の変形を第９図を第
10図とに示し、ここではパルプは導管82を介して本装置
へ軸線方向に送られてくる。濾過室83は固定円筒体84に
より本装置の中間部分85から分離され、そこからパルプ
は濾過室83の円筒形内壁84における概ね軸線方向の１個
のスロツト86のみを介して前記円筒形面84と濾過面87と
の間の濾過室83へ流入しうる。濾過室83の中へ、回転可
能のロータ／ブレード部材88が配設されており、該ブレ
ード部材の目的はパルプを運動させ続け、混合させ、か
つ濾過面87上のフアイバマツトの厚さを調整することで
ある。ロータ／ブレード部材88は、本装置の概ね中間部
に配設され、円筒形の壁84のスロツト91を通して延びる
アーム90によりシヤフト89に装着されることが好まし
い。パルプは、本発明の方法により、即ちパルプがそこ
を通つて排出導管93に流入しうる濾過面87上の装置と同
じ高さに開口92を配置することにより第10図に示す装置
から排出される。排出導管93に絞り手段を配設すること
により、パルプが排出導管93へ流入する前に本装置内で
循環する全体時間を制御することができる。前記円筒体
84の開口86と濾過面87の開口92とは互いに次の位置関係
に配置されていることが好ましい。すなわち、前記円筒
体84の開口86から流入するパルプの循環を開始させるブ
レード部材88が濾過面87の開口92の方向から来る（すな
わち、第10図において、ブレード部材88が反時計方向に
廻る）ことによって、パルプが本装置から最初に流出す
る前に、そのパルプは少なくとも１回、円筒体84と濾過
面87との間を循環する（第10図の矢印を参照）ように、
開口86と濾過面87の開口92とは互いに位置決めされてい
るのが好ましい。濾過液は排出導管94を通して装置の外
へ排出される。

試験によれば、第１図と第２図とに示す実施例と比較
した利点は、第７図、第８図、第９図および第10図に示
す装置の作動が調整しやすいという事実である。濾過面
上方の圧力は、濾過面の高さ、長さに沿つて同じのまま
であつて、従来技術による装置のあるものと同様に変化
することはない。

第11図に示す装置は第１図に示す装置と酷似してい
る。本装置は上方から視たものとして示され、ハウジン
グ１と、脱水すべきパルプを入れ、濾過液を排出し、お
よび濃化したパルプを送るためのそれぞれの導管95,96
および97とを含み、濾過面98とその内側に位置するロー
タ99とが設けられている。パルプは濾過面98の外方で、
即ちハウジングと濾過面98との間で濾過室中へ送られる
ことにより濾過液はその他の実施例と比較して反対の方
向に排出される。即ち濾過液は濾過面98を通して内方に
流れる。本実施例においては、濾過面を回転可能に、そ
の内側の面を固定とすることによつて前記固定面が濾過
面にパルスを加えることにより濾過液を濾過面を介して
除去し、かつフアイバマツトを解放あるいは除去するよ
うに配設することが時には有利である。注目すべき面の
一好適実施例としては、固定面にくぼみが作られ、濾過
面を介して吸引力を発生させる装置がある。これらのく
ぼみの端部は濾過面98と同じ高さまで上昇していて、濾
過面が第11図で矢印の方向に回転されると、濾過面98に
対し半径方向外方に向かう圧力パルスが発生し、このパ
ルスが濾過面98に形成されたファィバマットを弛める。
これらのくぼみは、濾過面98を通して濾過された液体を
排出させる開口（図示せず）を備えており、濾過された
液体は該開口を通り導管96から排出される。特記すべき
本実施例による装置の利点は、例えば第１に、濾過面の
内側の面において集中的な吸引作用を発生させることに
より濃化効果が極めて効率的としうることである。第２
に、濾過面98が回転されて、それがロータとして使用さ
れる場合、この濾過面98はハウジング１内に入るパルプ
の全量を回転させる必要はなく、それ故に、エネルギの
節約が達成されることである。第３に、また面98を、該
面がロータあるいは固定のパルス発生面として作動する
か否かには関係なく、消費エネルギ量を出来るだけ小さ
くするように構成することにより省エネが達成される。
このことが、例えばくぼみが前記面に作られている最後
に述べた実施例の目的である。この実施例において、使
用すべきパルス部材は第３図に示すものと実際に若干異
なつている。その理由は、最も重要な目的が濾過面に長
時間の吸引を加えることであり、この吸引は出来る限り
均一とされ、そのため濾過液はパルプから濾過面を介し
て除去される。勿論、吸引作用の強度が吸引過程の長さ
を規定する。吸引が極めて集中的の場合、パルプは濾過
面で急速に濃化しようとすることによつて、吸引パルス
の長さはそう長くないため圧力パルスはそれ以上濾過面
でフアイバマツトを解放させることができない。他方、
濾過面と、該面の発生するパルスとの間の速度差を調整
することにより、希望する濃化速度を、フアイバマツト
の量に対する濾過液の排出の関係が適度になるよう調整
することができる。

第６の実施例を第12図に示すが、本明細書において前
述のものとは全く相違している。

第12図に示す装置101は、水平位置の場合に最も有利
に使用する意図のものである。本装置は、それぞれガス
および濾過液用の２個の導管103および104を有する円筒
形のハウジング102を含む。濃化すべきパルプを入れる
ための導管105は本装置の別の端部に配置され、脱水し
たパルプ用の排出導管106が本装置の反対側の端部に配
置されている。ハウジング102の軸線方向内側に配設さ
れた濾過ドラム107はその一変形において固定形であ
り、ロータ108は前載ドラムの内側に配設され、該ドラ
ムが回転することによりパルプを運動させ続ける。本実
施例において、空気またはその他のガスは導管103から
濾過面107の背後に送られる。濾過ドラムは空気を送る
ため濾過室109により囲まれている。空気は脈動する流
れ、あるいは連続した流れのいずれかとして送ることが
できるが、最も重要なことは空気が水と代り、水はパル
プの層から半径方向に除去され、導管104を介して本装
置から排出される。空気またはその他のガスは濾過面の
開口を逆洗するためにも使用される。濃化したパルプは
送入パルプと同じ圧力で送入端とは反対の側から本装置
から送り出される。濾過液と送入パルプとの間に介在す
る差圧はそのケースに応じて20-100kpaである。

別の変形は、濃化ドラムが回転し、圧縮空気用吹出し
がドラムのいずれかのセクタに配設されている。前記吹
出しは連続的であつて、濾過面が清浄のままであること
を保証する。

シツクナへの空気の吹込みは、ある場合には、気泡が
濃化装置の中央で大きくなるようにされて、気泡が濾過
面近くで運動するフアイバの層の厚さを調整するよう用
いられる。この場合、ロータがパルプの層において十分
な剪断力領域を発生させることによりパルプを混合し、
かつ首尾よく濃化を達成する。懸濁液を濃化する装置が
加圧シックナである場合に、必要に応じて、気泡の代り
に中央部材を用いることが可能であり、この場合には、
中央部材と濾過面との間でロータが回転するようにこの
中央部材が配置される。

濾過面の内側で気泡を利用する場合には、ロータは複
数のフォイルタイプのブレードで形成することができ
る。なぜなら、気泡は濃化すべきパルプ層の厚さを制御
する役目を果たすので、ブレードはパルプを混合し且つ
濾過面上のパルプマットの厚さを制御するだけの役目を
果たせば良いからである。

前述の実施例の全てに対する基本的即ち重要な特徴
は、濾過面近くで相対的に薄いパルプ層が配設されてい
ることである。同時に、本装置へ流入するパルプの全量
は濾過面と接触するようになり、濾過室内のパルプの濃
度が濾過面からの距離とは無関係に均一に保たれること
が保証される。

試験結果は、濃度が高ければ高いほど、フイルタプレ
ートの開口がより大きいものが利用しうることを示し
た。これは、繊維の網がその瞬間より強度があり、単一
繊維はそう簡単には解放されないという事実のためであ
る。このためサイズが１種類以上の開口を備えたフイル
タプレートの使用を可能とする。開口が大きくなればな
るほど浸透力が大きく、本装置による生産はより安価に
なることは周知の事実である。例えば入口端における穿
孔が最小で、中間部で僅かに大きくなり、濃化パルプの
排出時の穿孔が過去最大であるような最も実用的な実施
例が実施される。

前述の説明から判るように、パルプを濃化させる新し
いタイプの方法と該方法を実施する装置とが開発され、
そのため新たな問題を発生させることなく従来技術によ
る装置の欠点を排除乃至最小とすることが可能である。
単に数例の有利な装置の代案と、適用点について前述の
ように導入したが、特許請求の範囲に記載のものから本
発明を制限するものではない。このように、濾過面と該
濾過面に対して運動可能の面との双方が円筒形でない形
態でもよく、前記部材は、数例を挙げれば、回転方向に
対して対称形、円錐形あるいは球形、あるいはこれらの
形状の組合せであることを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図とは、本発明による方法の全てを実施す
る装置の第１と第２の実施例を示す概略側面図、 第３図はロータ面のくぼみに係る４実施例を示す図、 第４図は、本発明による方法と装置とを試験するために
使用する試験装置の配置を示す線図、 第５図と第６図とは本発明による方法と装置とを用いた
方法を示す線図、 第７図と第８図とは、本発明による装置の第３の実施例
のそれぞれ側面図と平面図、 第９図と第10図とは、本発明による装置の第４の実施例
のそれぞれ側面図と平面図、 第11図は本発明による装置の第５の実施例の平面図、お
よび 第12図は本発明による装置の第６の実施例の側面図であ
る。 図において、 1,102……ハウジング 2,82,95,105……懸濁液用入口導管 3,77,93,106……排出導管 4,16,94,96,104……排出導管 ５……カバー ７……駆動手段 8,13,14,78,87,98,107……濾過面 10,15,79,88,99……濾過面の相手側の面 12……制限手段 20,21……突起 22,23,88……ブレード 80,92……開口 84……円筒形部材 86……スロツト 88……回転部材 103……導管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トイボ ニスカネン フィンランド国 ハミナ，マーリアンカツ 10 ビー 18 (72)発明者 オラビ ピッカ フィンランド国 カルフラ，カルフンカツ 14 ディー ４ (72)発明者 ベサ ビックマン フィンランド国 キイミ，ピーリ リーヒ カリオ ザ セカンド（番地なし) (56)参考文献 特開 昭54−88302（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−14792（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の円筒形の濾過面と濾過室
   内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸濁液を
   導入し、前記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過面に対
   して流動及び排出方向に移動させ、該懸濁液から液体を
   除去することにより濃化し、この濃化された懸濁液と濾
   過液とを前記濾過装置から別々に排出する、繊維懸濁液
   を濃化する方法において、濃化すべき懸濁液を前記濾過
   室内へ送入し、該濾過室内へ送入された懸濁液は前記ロ
   ータの回転により２個の基本的なゾーンに分けられ、該
   ゾーンの中前記濾過面から遠い外側のゾーン、即ち混合
   ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均一にするために前
   記懸濁液の流動運動により連続的に混合されており、前
   記濾過面に対してより近い内側のゾーン、即ち濃化ゾー
   ン、には前記２個のゾーンの間の摩擦と、前記濾過面に
   形成されるファイバマットの厚さを制御する前記ロータ
   に取付けられている混合部材の運動との双方により生じ
   る剪断力が加えられており、これによって、液体が前記
   懸濁液から連続的に排出されることを特徴とする繊維懸
   濁液を濃化する方法。
2. 【請求項２】少なくとも１個の円筒形の濾過面と濾過室
   内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸濁液を
   導入し、濃化されるべき懸濁液を該濾過室に供給し、前
   記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過面に対して回転運
   動させ、かつ、該懸濁液から液体を除去することによっ
   て濃化し、この濃化された懸濁液と濾過液とを別々に前
   記濾過装置から排出する、繊維懸濁液を濃化する方法に
   おいて、濃化されるべき懸濁液は加圧された状態で前記
   濾過装置に供給され、この濃化されるべき懸濁液は前記
   濾過面の全長に亘って延びている開口を通って前記濾過
   室に導入され、該濾過室内に供給された前記懸濁液は前
   記ロータの回転により２個の基本的なゾーンに分けられ
   ており、該ゾーンの中前記濾過面から遠い外側のゾー
   ン、即ち混合ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均一に
   するために前記懸濁液の流動運動により連続的に混合さ
   れており、前記濾過面に対してより近い内側のゾーン、
   即ち濃化ゾーン、には前記２個のゾーンの間の摩擦と、
   前記濾過面に形成されるファイバマットの厚さを制御す
   る前記ロータに取付けられている混合部材の運動との双
   方により生じる剪断力が加えられ、前記懸濁液は前記濾
   過室の全長にほぼ沿って前記濾過室から排出され、もっ
   て、前記懸濁液の濃度が前記濾過室の全長にわたって均
   一に維持されることを特徴とする繊維懸濁液を濃化する
   方法。
3. 【請求項３】少なくとも１個の円筒形の濾過面と濾過室
   内で回転するロータとを備えた濾過装置に繊維懸濁液を
   導入し、前記懸濁液を前記少なくとも１個の濾過面に対
   して流動及び排出方向に移動させ、かつ、該懸濁液から
   液体を除去することによって濃化し、この濃化された懸
   濁液と濾過液とを別々に前記濾過装置から排出する、繊
   維懸濁液を濃化する方法において、濃化するべき懸濁液
   を前記濾過室に供給し、該濾過室に供給された懸濁液は
   前記ロータの回転により２個の基本的なゾーンに分けら
   れ、該ゾーンの中前記濾過面から遠い外側のゾーン、即
   ち混合ゾーン、は該混合ゾーンでの濃度を均一にするた
   めに前記懸濁液の流動運動により連続的に混合され、前
   記濾過面に対してより近い内側のゾーン、即ち濃化ゾー
   ン、には前記２個のゾーンの間の摩擦と、前記ロータに
   取付けられている混合部材の運動との双方によって生じ
   る剪断力が加えられており、これにより、液体が前記懸
   濁液から連続的に除去され、前記濾過面に形成されるフ
   ァイバマットの厚さを、前記濾過面を通して前記濾過装
   置内にガスを導入し且つ前記濾過面に接触させて気泡を
   形成することによって調整して前記懸濁液を濃化するこ
   とを特徴とする繊維懸濁液を濃化する方法。
4. 【請求項４】濃化されるべき懸濁液用の入口（2,95）
   と、この濃化された懸濁液を排出する第１出口（3,77,9
   7）と、濾過液を排出する第２出口（4,16,96）とを備え
   たハウジング（１）、該ハウジング（１）の開口を閉じ
   るカバー（５）、該ハウジング（１）内に備えられた少
   なくとも１個の円筒形の静止濾過面（8,13,14,78,98）
   および該静止濾過面に対して前記懸濁液を流動運動させ
   るロータ（10,15,79,99）、並びに該ロータの駆動装置
   （７）を有する繊維懸濁液を濃化する装置において、前
   記ロータには、前記濾過面（8,13,14,78,98）に形成さ
   れるファイバマットの厚さを制御する混合部材（12,20-
   23）が設けられており、よって前記濾過面上でファイバ
   マットが調整されずに形成されることが阻止されるよう
   になっていることを特徴とする繊維懸濁液を濃化する装
   置。
5. 【請求項５】濃化されるべき懸濁液用の入口（82）と、
   この濃化された懸濁液を排出する第１出口（92）と、濾
   過液を排出する第２出口（94）とを備えたハウジング、
   該ハウジングの開口を閉じるカバー、該ハウジング内に
   備えられた少なくとも１個の円筒形の静止濾過面（87）
   および混合部材（88）を備えたロータ、並びに該ロータ
   の駆動装置を有する繊維懸濁液を濃化する装置におい
   て、前記ハウジング内にほぼ円筒状の部材（84）が配置
   され、このほぼ円筒状の部材（84）は前記円筒形の濾過
   面（87）と協働して環状の濾過室（83）を画定してお
   り、また、このほぼ円筒状の部材（84）はほぼ軸線方向
   のスロット（86）を有し、このスロット（86）を通って
   濃化されるべき懸濁液が前記濾過室（83）内に流入する
   ようになっていることを特徴とする繊維懸濁液を濃化す
   る装置。
6. 【請求項６】濃化されるべき懸濁液用の入口（105）
   と、この濃化された懸濁液を排出する第１出口（106）
   と、濾過液を排出する第２出口（104）とを備えたハウ
   ジング（102）、該ハウジングの開口を閉じるカバー、
   該ハウジング内に備えられた少なくとも１個の円筒形の
   静止濾過面（107）および混合部材を備えたロータ（10
   8）、並びに該ロータの駆動装置を有する繊維懸濁液を
   濃化する装置において、前記濾過面（107）の開口を逆
   洗するために該濾過面を通して前記ハウジング内にガス
   を供給する装置（103）を備え、このガスを供給する装
   置（103）は前記濾過面（107）の内側に気泡を形成し
   て、前記濾過面（107）に形成されるファイバマットの
   厚さを非機械的に制限するようになっており、もって、
   前記濾過面（107）上でファイバマットが調整されない
   で形成されることが阻止されるようになっていることを
   特徴とする繊維懸濁液を濃化する装置。