JP2790338B2 - 脱インク用フローテーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は故紙を離解・精選して製紙原料とする故紙回
収設備において故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フローテーシ
ョン装置に関する。

＜従来の技術およびその問題点＞ A.脱墨処理方法の種類 故紙の脱墨処理方法には次の方法がある。

a.浮選法（フローテーション法） b.洗浄法（ウォシング法） c.浮選法＋洗浄法 浮選法は離解後薬品処理した故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。一方、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。

洗浄法の効果を十分に出すためには、歩留りの低下や
排水処理装置への負荷の上昇等があるので、浮選法と洗
浄法の組合せが最もよく使用され、浮選法を強化し得れ
ば洗浄法を省きうるか最少限にすることができる。

B.浮選法の従来技術及び問題点 Ｂ−１ 浮選法一般 浮選法は故紙原料液中に浮遊するインク粒子を気泡の
表面に付着浮上させてこれを原料液から分離除去して脱
墨を行うものである。また気泡径が小さいほど微細なイ
ンク粒子が付着しやすいという性質がある。従って効率
よく浮選を行うためには気泡の総表面積が大きいこと、
気泡が故紙原料液に一様に分布していること、気泡が故
紙原料液中に長時間滞留していることなどが重要であ
る。微細気泡は同一空気量であっても総表面積が大き
く、浮上速度も遅いので、フローテーション装置の機能
はいかに効率よく大量の微細気泡を原料液中に一様に混
入でき、かつこれを原料液からフロスとして効果的に分
離できるかが評価のポイントとなる。

旧来の印刷インクは、最近の印刷インクに比較して印
刷用インクの紙繊維への結合が弱いためインクの剥離性
が良く浮選による脱墨性がよかったこと、および脱墨パ
ルプに求められる品質もあまり高いものではなかったた
め、旧来のフローテーション装置は、比較的少ない空気
量と、短い滞留時間で、それなりの効果を上げることが
できた。

しかし、近年、印刷技術の高度化、例えば新聞にオフ
セット印刷が普及してインクの紙への結合性が高まり、
それを引きはがすため機械力を加えるためインク粒子が
より細くなること、資源が枯渇して故紙利用率が増加し
たこと、印刷物のビジュアル化、カラー化等により、印
刷用紙の品質の要求水準が高まったこと、製紙工程の排
水基準が厳しくなったこと等、さまざまな問題が生じて
きたため、旧来の浮選法による脱墨技術では、これに対
応しきれなくなってきた。

一方、洗浄法により洗浄を強化すると、排水基準に問
題を生じる為、効率のよい浮選法を採用することが、さ
まざまな問題を解決する最良の方法と考えられるように
なり、より強力なフローテーション装置が考案され、実
用化されつつある。

最近の浮選法の考え方は、セル容量を大きくして、１
セル当りの滞留時間を長くとり、気泡とインク粒子の接
触チャンスを多くし、さらに気泡をより微細にし、かつ
多量の気泡を液中に混入し、大量のフロスを発生させこ
れを除去するというものである。この技術は、単に機械
的な技術だけではなく脱墨薬品（界面活性剤）の進歩も
大きく影響している。

第１表は、旧来型のフローテーション装置と、最近実
用され始めた最新型のフローテーション装置の機械的、
性能的比較である。

Ｂ−２ 旧来型フローテーション装置 第18図は旧来型の一例としての円筒堅型セルのフロー
テーション装置を示す。図においてａは空気入口、ｂは
原料入口、ｃは原料出口、ｄはセル、ｅはフロス押し出
し用空気口、ｆはフロスファン、ｇはフロス出口であ
る。図のように同一形状のセルが２段積になっている。
空気は入口原料液のエジェクタ作用により原料液に混入
される。空気の混入した原料液は円筒堅型セルに接線方
向から流入し、セルの堅軸線まわりの旋回流を形成す
る。セル内で空気は気泡として浮上してフロスを形成し
原料液はセル底部中心付近から流出する。フロスはセル
側面の液面付近に設けられたフロス押し出し用空気口ｅ
より吹出された空気に押されてフロス出口ｇに設けられ
た図示しない開口に流入しフロス出口ｇより外部に流出
する。フロス押し出し用空気はフロスファンｆにより循
環する。

この形式のフローテーション装置はエジェクタ作用に
より空気を吸引するので空気量を多くできないし、たと
え加圧し押し込んだとしても大きな気泡の無効空気量を
増すだけになってしまう。また旋回流速をある程度大き
くしておかないと浮種が生じてしまうし、旋回速度が大
きすぎると微細気泡は浮上力が小さいので流れを横切っ
て浮上することができずフロスと原料流との分離が不十
分となるので、このバランスがむずかしい。

第19図は旧来型の他の例としてのボックスセルのフロ
ーテーション装置を示す。図においてｈは空気入口、ｉ
は原料入口、ｊはボックス型セル、ｋは多数の羽根を有
するディスク型インペラ、ｍは原料出口、ｎはフロス出
口である。この型式のフローテーション装置は一般にデ
ンバータイプと呼ばれるもので、ディスク型インペラの
回転中心部に原料液を導入すると共に空気を自給で吸引
させている。空気の混入した原料液はインペラｋの遠心
力でセル底面に沿って拡散し、四方の壁面に沿って上昇
し、液面で気泡はフロスとして原料液から分離され、分
離後の原料液は中心部を下降して対流している。フロス
と原料液の一部はセル測面から流出し原料液は下方の原
料出口ｍから、フロスは上方のフロス出口ｎからそれぞ
れ外部に流出する。

この型のフローテーション装置は微細気泡を発生させ
るためにインペラｋの回転を速くする必要があるが速く
するとセル内の対流が激しくなりすぎ液面が乱れてせっ
かく浮上したフロスを原料液中に巻き込んでしまうとい
う欠点がある。

以上述べた旧来型のフローテーション装置に共通の欠
点はいずれも空気が自給式であるため微細気泡を発生す
る空気量を増すことができず強制給気にしても無効空気
量が増えるのみで効果は上らない。また気液の混合や分
離が不十分なためセルを直列に何段にも使用せねばなら
ず設備が複雑になる。

Ｂ−３ 最新型フローテーション装置 最近のフローテーション装置はロータの高速回転によ
り、気泡に大きな剪断力を与え、大量の空気を微小気泡
にして原料液中に混入させるとともに撹拌を強化して気
泡を原料中に十分拡散させ、かつ気泡を原料中に長時間
滞留させることにより、気泡とインク粒子との接触の機
会を多くし、しかもセルを大容量にして気泡の浮上と凝
集のための時間を十分に与えていることが特徴となって
いる。

第20図および第21図は最新型の一例としての回転散気
管方式のフローテーション装置を示す（特開昭61−2453
90）。

尚第21図は第20図のXXI矢視断面図である。図におい
て51は堅型円筒状のセル、52、53、54は堰、56は回転散
気管、57は回転軸、58は空気供給口、59は液面、60は原
料供給口、61は原料出口、62は回転式のフロス掻き寄せ
羽根、63はフロストラフである。

原料液は原料入口60からセル51内に流入し、堰52、5
3、54の間をジグザグ状に下降、上昇を繰り返し、原料
出口61から排出される。一方空気は空気供給口58から高
速回転する回転散気管56内に入り、回転散気管56表面に
多数設けられた小突起64に設けられた20〜40mm径の通気
孔を通って原料液中に流入する。このとき液と散気管56
表面との速度差により大きな剪断力を受けて微細気泡と
なって原料液中に拡散する。またこの回転力により原料
液は激しく撹拌される。液中の気泡は上昇して液面59上
にフロスを形成するが、これは掻き寄せ羽根62によりフ
ロストラフ63に掻き寄せられ外部に排出される。排出さ
れたフロスは必要により２次処理される。

この形式のフローテーション装置は微細気泡を発生さ
せるためと大容量の槽内を撹拌するため径の大きな回転
散気管56を高速回転させなければならず大きな駆動動力
が必要である。また堰52、53、54の間を原料液が上昇、
下降を繰り返すが、液の下降パスでは気泡の上昇が妨げ
られて気液の分離がされにくく、そのため上昇パスと下
降パスでは液面上のフロスの発生にばらつきを生じる。
さらにこ散気管式気泡発生装置は散気管56内部から液中
に空気を送るので管とセルとのシール部分65が複雑でメ
ンテナンスがむずかしく、また始動時や停止時または空
気圧と液圧のバランスがくずれたときなどに原料液が散
気管56内に侵入すると原料が遠心力で散気管56内面にへ
ばりつき、散気管表面に設けられた通気孔に目詰りを生
ずる。その上散気管56により発生する撹拌流は安定的で
なく、濃度変化等があると液流れを乱し原料流の流速に
ばらつきを生じたり、気泡の突沸を生じたりする。

＜発明の目的＞ 本発明は以上述べたように旧来型または最新型のフロ
ーテーション装置のかかる問題点に鑑み、かつ以下のよ
うな知見や実験結果を基に案出されたものである。

一定体積の空気を液中に混入する場合、気泡の総表面
積は気泡の径に反比例するので気泡の平均径が小さけれ
ば小さいほど総表面積が大きくなる。また気泡の上昇速
度はほぼ気泡の径に比例するため、液の深さが一定の場
合に滞留時間は気泡の径に逆比例する。以上のことから
一定量の空気を吹込んだ場合に気泡がインク粒子と接触
して吸着捕集する機会は気泡の径の２乗に逆比例するの
で気泡の径が小さくなれば飛躍的に増えることになる。

一方実験によれば空気混入量を増してフロスとして排
出する液量が多ければ多いほど白色度が上昇することが
わかっている。第22図は100％オフセット新聞故紙の原
料を使用してアクセプト原料の白色度（ハンター）が流
量リジェクト率によりどのように変化するかを示すグラ
フである。本グラフによれば流量リジェクト率を20％以
上にしても白色度はあまり上昇しないので流量リジェク
ト率は15〜20％程度が望ましい（この場合リジェクト中
の原料濃度は入口原料濃度より低いので原料リジェクト
率としては５％位となる）。

本発明のフローテーション装置は以上述べたような従
来のフローテーション装置の問題点、知見、実験結果等
を参酌した結果案出されたもので以下の目的を達成せん
とするものである。

A.微細な気泡を原料中にむらなく混入することにより、
不必要に多量の空気を吹込まなくてもよいようにし送風
動力の削減を図る。

B.少ない撹拌動力で気泡をむらなく原料中に混入させ
る。

C.セル内の流路の乱れやデッドゾーンをなくし、原料処
理量当りのセルの容量を小さくし、アクセプトの白色度
のばらつきをなくす。

D.気泡の混合と分離の機会を繰り返し与えて処理時間を
短縮することにより処理量当りのセル容量を小さくす
る。

E.液面の乱れ、フロス発生のばらつきをなくしてフロス
が液中に再び巻込まれたりせずスムーズに除去できよう
にする。

F.より微細な気泡を発生することにより微小粒径のイン
クを除去できかつインク粒子捕集の機会を増す。

G.気泡発生装置の構造が簡単でメンテナンス性や信頼性
の良いものとする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため本発明の脱インク用フローテ
ーション装置は筒体を横向きにして配設されると共に両
端に壁板を有して上部に自由液面を形成するように原料
液を貯留する筒状のセルと、該セルの上部に位置して原
料液の自由液面に浮上するフロスを受けて外部に排出す
るフロス用トラフと、上記セルの一端に位置して原料を
流入させる原料入口と、上記セルの他端に位置して原料
を流出させる原料出口と、上記セルの下方に位置してセ
ル両端の壁板間に横架される気泡発生装置とを備えてな
り、原料液がセル内を原料入口から原料出口に向ってセ
ル内全体に渡って、回転中心線が横向きのら線の流れを
形成するように、気泡発生装置から気泡の混合された原
料液が、上記ら線状の流れに沿って片寄って流出してお
り、気泡発生装置は外周上に多数のブレードを配設し、
高速回転駆動されるタービンロータと、タービンロータ
上方に該ロータに近接して母線に沿って設けられタービ
ンロータに向って開口する空気供給口を有する給気パイ
プとを備えてなることを特徴とするものである。

＜作用＞ 原料液はセルの一端から流入する。セル内の原料液は
気泡発生装置に吹込まれ気泡が混合されて発生装置の周
方向に流出されるがこの流出された原料は周方向一様で
なく片寄って流出されるのでセル内にら線状の流れを形
成する。気泡の混合した原料液はセル内をら線状の流れ
に沿って上昇する。

上昇流と共に自由液面まで達した気泡は原料液から分
離して自由液面上にフロスとして滞留する。滞留したフ
ロスは溢れてフロストラフ内に流下し外部に流出する。

気泡を放出した原料液は上昇流の反対側でセル内を下
降し、再び気泡発生装置を通りそこからの気泡を混入さ
れてら線状の流れを繰り返し最後に原料出口より流出す
る。

気泡発生装置は第５図のようなプロセスで微細気泡を
発生する。即ちタービンロータ上方に設けられる給気パ
イプの空気供給口から噴出した空気は高速移動する各タ
ービンブレードまわりの循環流に乗ってブレード後側に
発生する負圧部分に取り込まれた後ロータ内に流入す
る。一方、タービンロータの近傍をつれまわりしていた
原料液は給気パイプに当って急に減速されて圧力が高ま
り、原料液の一部がタービンロータ内部に流入するが、
この流れによっても空気がタービンロータ内部に流入す
る。タービン内部に入った空気と原料液はブレード内側
のエッジで剪断を受け混合される。混合液は遠心力を受
けてタービンロータ外に流出するが、このときにブレー
ド外側のエッジで剪断を受けさらに微細気泡となり原料
液中に一様に分離される。

さらにロータ外部につれまわりしていた原料液の大部
分は給気パイプに当ってロータから引きはがされて上昇
流となりセル内のら線状の流れの形成に役立つ。

＜実 施 例＞ 以下本発明の一実施例について先ず構造を図面を参照
しつつ説明する。

第１図は本発明の脱インク用フローテーション装置の
平面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第３図は
セルの斜視図、第４図は気泡発生装置の側面図、第５図
は第４図のＶ−Ｖ矢視断面図である。

これらの図面において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、５はセルで筒
状部材5aと両端部の壁板5b、5cとからなる。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はら線状の流線、21はタービンロータ、22はジャ
ーナル、23はリブ、24はブレード、25はタービンロータ
本体、26は給気パイプ、26aは空気供給口である。

セル５は筒体を略水平にして配設され、上部が切断さ
れた略円筒状の筒状部材5aと、該筒状部材5aの両端部を
塞ぐように配設される壁板5b、5cと、筒状部材5aの一方
の側の上部切断面5eおよび壁板5b、5c上に連設されると
ともに筒状部材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5dから成り、上記枠部材5dの張り出し部
には底板5fが設けられてフロス用トラフ４が形成されて
いる。筒状部材5aの上部切断面5eの上記他方の側には斜
めに外方に張り出したオーバフロー用板5gが連設されて
おり、フロス９はセル５内からこの板を乗りこえてフロ
ストラフ４に溢れ出るようになっている。

セル５の一端底部には原料入口１が設けられている。
原料入口１は、筒軸線方向に設けられる入口パイプ1a
と、該入口パイプ1aと連通し、パイプに対し直角方向に
かつ筒状部材5aの接線方向に向いて設けられるノズル部
材1bとからなる。セル５の他端底部には原料出口２が設
けられている。原料出口２は原料入口１と略同一構造を
しており、セル５に対して原料入口１と対称に設けられ
ている。

セル５内の下方に、セル壁板5b、5cの間に気泡発生装
置３が横架されている。気泡発生装置３は第４図および
第５図に示すようにタービンロータ21とタービンロータ
21の上方に近接して設けられる給気パイプ26とからな
る。タービンロータ21は円筒状かご型のロータ本体25と
その両端部に同心に突設されたジャーナル22からなる。
即ち複数（本例では４枚）の同径の円板状のリブ23a、2
3bが同心に、並行してかつ等間隔に配設されそれらを互
いに連結するように多数のブレード24が周方向に等間隔
にかつ放射状にリブ23a、23b外周部に固着されることに
より円筒状かご型のロータ本体25が形成され、ロータ本
体25の両端のリブ23a、23bの中央部にジャーナル22、22
が外方に突設されることによりタービンロータ21が形成
される。給気パイプ26はタービンロータ21に向って開口
する空気供給口26aを有する。空気供給口26aは丸孔状で
も長孔状（スリット）でもよい。タービンロータ21のジ
ャーナル22はセルの壁板5b、5cを貫通して、壁板の外側
に設けられた軸受3bに軸支されている。さらに一方のジ
ャーナル22の端部にはベルトプーリ3aが固着されて図示
しないモータにより高速回転駆動される。

気泡発生装置３は、原料入口から流入した原料液が形
成するら線状の流線11の上昇流側（第１図で右側）に偏
心して設けられている。

次に作用を説明する。

原料液７は原料入口１の入口パイプ1aから筒軸心方向
に流入し、ほぼ90゜方向転換しノズル部材1bからセル５
の一端側の底部に接線方向に流入する。セル５内に流入
した原料液は流入時の慣性力でそのまま進行し気泡発生
装置３に到達する。ここで原料液７中に気泡発生装置３
で微細気泡10が混入され原料液７の見かけの比重が低下
し、浮力が発生するため流入時の慣性力と相俟って上昇
流となって自由液面８に達する。また気泡発生装置３の
タービンロータ21の外周に沿ってつれまわりしている原
料液の流れ30はタービンロータ21の上方に設けられた給
気パイプ26に当って上方への流れ31と下方への流れ32に
分れ、上方への流れ31は上記上昇流を強化し下方への流
れ32は給気パイプ26からの空気がタービンロータ21内部
に侵入するのを助ける。

上昇した微細気泡10を含む原料液は自由液面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。

微細気泡10を失った原料液はフロス用トラフ４側のセ
ル筒部材5a内面に沿って下降し、再び気泡発生装置３に
達する。このように原料液はセルの筒軸心まわりの旋回
流となって流れるが原料液が連続的に流入しているので
旋回流は順次原料出口２方向に位相がずれ、従って原料
液は第１図ないし第３図に示すように反時計方向まわり
のら線状の流線11に沿った流れとなり、原料出口２から
流出する。

一方気泡発生装置３は高速回転するタービンロータ21
に向って圧縮空気が吹付けられる構造となっており、一
方高速回転するブレードのまわりには第５図に示すよう
に循環35が存在するので、圧縮空気はブレードの進行方
向後側からロータ21内に進入する。そして気泡の混入し
た原料液７は遠心力と循環35の作用で再びロータ外に流
出する。空気がタービンロータ21内に入るときと出ると
きの１回強烈な剪断力を受け微細気泡10にされて原料液
７中に混入される。このようにら線状の流線11まわりの
流路の中に気泡発生装置３が存在しているので、微細気
泡10がむらなく原料液中に混入されるとともに原料液７
と微細気泡10との混合と分離が繰り返し行われる。また
混合にむらがなく、すべての気泡の上昇速度が一定であ
るため回流は安定しており、セルの形状と相俟って流路
の乱れ、液面の乱れ、フロス発生のばらつきなどがな
く、自由液面８上に安定したフロス９の層が形成され、
フロス９の層が再び原料液７中に引き込まれるようなこ
ともない。自由液面８上に形成されるフロス９の層は原
料液７のら線状の流れによってフロス用トラフ４の方向
に押されオーブフロー用板5gを乗りこえてフロス用トラ
フ４内に溢れ出し、ここから系外に排出される。排出さ
れたフロスは必要に応じて二次処理され、二次処理のア
クセプトは原料入口１に戻される。

脱インク用フローテーションで、除去可能なインク粒
径は10μｍ以上で最適粒径は、10〜15μｍであると言わ
れている。尚インク粒子はカーボン粒子を樹脂バインダ
で固めた固形物である。一方、気泡の径が1mmの時吸着
可能なインク粒子径は13μｍ程度であるとされており、
より微細な気泡を発生できれば、さらに細かな粒径のイ
ンクも除去が可能となる。現在の新聞紙の印刷方法は、
凸版印刷から印字の美しいオフセット印刷に移行しつつ
ある。オフセット印刷用のインクは、含まれるカーボン
粒子が細かい（0.01μｍ前後）うえに、印刷後、繊維か
ら容易に剥離することができない。最近の脱墨プラント
では、この対策として、原料を高濃度に濃縮して、繊維
に機械的剪断力を与え、固着しているインクを剥離する
方法が、広く用いられるようになった。この剪断力は当
然遊離しているインク粒子を更に微細化する為、フロー
テーションで除去すべきインク粒径は、増々微細化して
いる。

本気泡発生装置３の発生する気泡は、一般のものに比
べ非常に微細であり、このような状況の中できわめて望
ましいものである。発生する気泡径を測定することは非
常に難しいが、気泡はその径が小さい程浮上速度が小さ
くなるため液中の溶存空気量が多くなる。即ち液中の溶
存空気量が微細気泡の径および量の指標となる。溶存空
気量は、空気混入時の液面の上昇により測定できる。

旧来型のフローテーション装置（例えば第18図のも
の）における溶存空気量は２〜10％であるが、本装置で
は、20〜25％も可能である。この溶存量は、タービンの
回転を上げる程多くすることができる。

第23図のグラフはG/V＝0.6及び0.3の時の溶存空気量
を示す。（G:送風空気量m³/min V:セルの体積m³ 実験
条件、原料：新聞故紙原料液濃度:1％ 脱墨薬品添加） グラフからわかるように空気量を増やしてもほとんど
溶存空気量が増えないが転数を増すと著しく溶存空気量
が増える。いいかえれば回転数により気泡径を調節でき
る。

以下本発明のフローテーション装置の気泡発生装置と
本発明に最も近い先行技術としての第20図に示す回転式
散気装置との比較において構造および作用を説明する。

本発明の気泡発生装置と、先行技術としての回転式散
気装置との構造上の違いは、前者が回転体外部より空気
を供給しているのに対し、後者は回転体内部から空気を
供給している点である。

構造上の違いは、装置のメンテナンス性という面で大
きく異る。前者は給気部と回転部がそれぞれ独立してい
る為、それぞれの装置の構造が簡素であり、洗浄やメン
テナンスが非常に容易である。これに対し、後者はシー
ル部分を複雑な構造にせざるを得ず、分解洗浄、保守メ
ンテナンス性が悪い。

本発明の気泡発生装置と、上記回転式散気装置との機
能上の違いは、前者はタービン外部から内部に空気と液
をそれぞれ取り込み内部で混合して排出しているのに対
し、後者は空気を内側から吹出す際に回転体外周部で液
と混合しようとしている点である。

この違いは、第１に気泡発生の安定性という面に大き
な影響がある。前者は空気の量が異常に多くない限り、
空気と液が必ずタービン内にとり込まれ混合されてター
ビン外へ排出される為、空気の量や圧力、液の圧力にか
かわらず、発生する気泡は安定している。これに対し、
後者は空気と液のバランスがくずれると、安定的に気泡
を発生することができなくなる。すなわち、空気量が多
くなると、回転体が空気に包まれた状態となり突沸を生
じる。逆に空気量が少なくなると、液が回転体内部に侵
入し、通気孔等に詰まりが生じる。

第24図は、同一径の回転体を持つ本発明の気泡発生装
置と上記回転式散気装置の限界G/V（突沸しない最大空
気量）のグラフである。本気泡発生装置の限界G/Vは非
常に大きいことが分かる。

第２に発生する気泡のサイズの差として現われる。本
発明では気泡はロータ内に侵入するときとロータ内から
出るときの２回強烈な剪断力を受けて微細化するのに対
し、上記回転式散気装置の場合には回転体の外に空気が
流出するときに１回だけ剪断力を受けるにすぎないので
気泡の微細化の程度は低い。先に述べたように気泡のサ
イズの指標としての溶存空気量で比較すると同一の条件
下で本発明のものが24％に対し、上記回転式散気装置で
は12％であった。尚この実験の条件は次の通り。

G/V＝0.25 原料液：新聞故紙 濃度: 0.8％ ロータの周速:600m/min 上記回転式散気装置は、セル内にむらなく気泡を拡散
する為に、回転駆動動力の大きな部分が撹拌のために消
費される。

本発明の気泡発生装置は、セル内に上昇流側に偏心さ
れて設置される為、気泡による上昇流がら線状の流れを
助けるとともにタービンローラ21の回転にともなうつれ
まわり流が給気パイプ26に阻止されてその一部が上昇流
となるのでら線状の流れはさらに強化される。このら線
状流れは安定しており、気泡はこのら線状の流れに乗っ
てセル内にむらなく拡散するので、タービンロータ21
は、適量の空気を混入できる最小限の径でよく、また撹
拌のため消費される動力も少ないので、全体としての消
費動力も小さい。

＜変 形 例＞ 第６図は本発明の脱インク用フローテーション装置の
一変形例の断面図である。図のようにセルは四角筒状で
底部の稜角は円弧により滑らかに面取りしてある。

セルを角形にすると、円筒状のものに比べら線状の流
れは多少流れにくくなるが、製作しやすいこと、同一体
積に対し全体形状がコンパクトになるなどの利点があ
る。２組の気泡発生装置がセル中心より一方の側に偏心
して設けられているが、セルが大きい場合１組の大型気
泡発生装置を設けるよりも原料液にまんべんなく気泡を
混合させるのに適している。

第７図は他の変形例の断面図である。図のように四角
筒状セルの底部の一方の稜角が他方の稜角よりも大きく
直線状に面取りされほぼ三角筒状になっている。このよ
うな形状にすることにより四角筒状のセルの場合に気泡
発生装置の設けられてない側の隅部に生じがちなデッド
ゾーンの発生を防ぐことができる。

第８図は他の変形例の断面図である。図のようにセル
は四角筒状で２組の気泡発生装置がセル中心よりわずか
に偏心して、セル中心を通る垂直面に対して対称に設け
られている。このような配置になっているので中心部が
上昇流で両側部が下降流である２組のら線状の流れが発
生する。セルが大きい場合に有利である。

第９図は第８図の他の変形例の断面図である。気泡発
生装置が第８図のものに比べて外側に配置されており中
心部が下降流、両側部が上昇流となっている。従ってフ
ロス用トラフはセル中心部に位置している。第８図の場
合と同様セルが大きい場合に有利である。

第10図は他の変形例の断面図である。図のようにセル
内のら線状流れの中心部近傍にセルと略相似形のコア部
40がセル全長に渡って横架されている。このコア部40に
よりら線状の流れは確実に気泡発生装置３を通過するの
で原料液と気泡の混合がよく、またら線状流れの中心部
に生じやすいデッドゾーンの発生を防止することができ
る。

第11図は他の変形例の側断面図である。図のようにセ
ル底面に勾配をつけてある。この場合気泡発生装置３は
底面と並行に設けるのがよい。勾配をつけることにより
装置をシャットダウンする場合に原料液をセル内から完
全に排出しやすいので、装置の洗浄が容易となる。

第12図は気泡発生装置のタービンロータの一変形例の
側面図である。図のようにロータが截頭円錐形をしてい
る。原料出口側のロータの径を大きくすることにより、
出口側のロータの周速が大きくなり、気泡径が微細化す
るので出口側に行くに従い原料液の精選効果が高まる。

第13図は気泡発生装置のタービンロータの他の変形例
の側面図である。図のようにロータは径の異る円筒を順
次同心に並べて配置したテレビコピッツ状の形状であ
る。第12図のものと同様の効果を有する。

第14図は気泡発生装置のタービンロータの他の変形例
の側面図である。図のようにロータのタービンブレード
はら線状にねじれて取付けられている。ねじれ角により
原料液に軸線方向の力を及ぼすので原料液のら線状流れ
をコントロールすることができる。

第15図（ａ）はタービロータのタービンブレードの一
変形例の断面図である。図のようにブレードは半径方向
に対して傾いて取りつけられている。このロータを矢印
70方向に回転させるとロータの駆動に要する力は小さく
なるが処理空気量も小さくなり、逆に矢印80方向に回転
させると回転駆動力は大きくなるが処理空気量も大きく
なる。

第15図（ｂ）はタービンブレードの他の変形例の断面
図である。図のようにブレードは円弧状をしている。こ
れを矢印70の方向に回転させると回転駆動力が小さい
が、空気処理量も小さく、逆に矢印80方向に回転させる
と回転駆動力が大きいが空気処理量も大きい。

第15図（ｃ）はタービンブレードの他の変形例の断面
図である。ブレードは丸棒製である。作りやすいので製
作費が安価となる。

第16図はタービンロータの他の変形例の断面図であ
る。図のようにロータ内部にタービン外形と相似形のコ
ア29を有する。コア29を有するので製作費は高価になる
が、駆動動力が小さく、空気処理量も増えるという長所
がある。

第17図は気泡発生装置の給気管の種々の変形例の断面
図である。図のように直線部を設けることによりロータ
につれまわる原料液の流れを上昇液に変える働きを強化
することができる。

本発明の脱インク用フローテーション装置は実施例や
変形例に限られるものでなく、例えば請求項１項記載の
フローテーション装置に第20図に示すような回転散気装
置を取りつけてもそれなりの効果をもつし、第19図に示
すようなセル内に請求項10項記載の気泡発生装置を取り
つけてもそれなりの効果をもつこと、自由液面上部にフ
ロス掻き寄せ羽根を取り付けてもよいことなど種々の変
形が可能である。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明の脱インク用フローテーショ
ン装置は以下の効果がある。

（１） 原料液は筒体を横向きに配置された筒状のセル
内を原料液が入口と出口の間で回転軸が横向きのら線状
に流れており、その間気泡発生装置との接触→上昇→自
由液面でのフロスの分離→下降→気泡発生装置との接触
のサイクルを繰り返すので a.微細な気泡が原料中に繰り返しむらなく混入され、む
だな空気の吹込がなく送風動力の削減が図れる。

b.気泡の混入が撹拌を促進するので撹拌だけのための動
力が不要であり、気泡発生装置の駆動動力が小さい。

c.セル内の流路の乱れやデッドゾーンがないので処理量
当りのセル容量が小型でよく、アクセプトの白色度のば
らつきがない。

d.気液の混合と分離の機会が繰り返し与えられるので処
理時間が短縮され処理量当りのセル容量が小さくてよ
い。

e.液面の乱れやフロス発生のばらつきがなく、浮上した
フロスが再び液中に巻込まれたりせずスムーズに除去で
きる。

（２）高速回転するタービンロータの近傍に給気管を設
け、空気をロータ外から内部に吹込むようにしたので強
烈な剪断力が気泡に与えられ、ロータ内部から空気を吹
出す形式のものに比べ a.発生する気泡のサイズがより小さくなり、より微細な
インク粒子を捕集することができる。

b.シール装置が単純でメンテナンス性がよく、またロー
タ内部に侵入した原料によるロータからの空気吹出口が
詰まるようなこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱インク用フローテーション装置の平
面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第３図は本
発明の脱インク用フローテーション装置のセルの斜視
図、第４図は本発明の脱インク用フローテーション装置
の気泡発生装置の断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視
断面図、第６図ないし第11図は本発明の脱インク用フロ
ーテーション装置の変形例の断面図、第12図ないし第14
図は本発明のフローテーション装置のタービンロータの
変形例の側面図、第15図は本発明のフローテーション装
置のタービンロータ用タービンブレードの変形例の断面
図、第16図は本発明のフローテーション装置のタービン
ロータの変形例の断面図、第17図は本発明のフローテー
ション装置の気泡発生装置の給気パイプの変形例の断面
図、第18図はフローテーション装置の従来例（旧来型）
の斜視図、第19図はフローテーション装置の従来例（旧
来型）の断面図、第20図はフローテーション装置の従来
例（最新型）の断面図、第21図は第20図のＸ−XI−XXI
矢視断面図、第22図は流量リジェクト率と白色度との関
係を示すグラフ、第23図はロータ回転数と溶存空気量と
の関係を示すグラフ、第24図はロータ回転数と最大G/V
との関係を示すグラフである。 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、５はセル、5aは筒状部材（筒体）、5
b、5cは壁板、７は原料液、８は原料液の自由液面、９
はフロス、11はら線状の流れの流線、21はタービンロー
タ、24はタービンロータのブレード、26は給気パイプ、
26aは空気供給口である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−103841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−152491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−203193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21C 5/02

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒体を横向きにして配設されると共に両端
   に壁板を有して上部に自由液面を形成するように原料液
   を貯留する筒状のセルと、該セルの上部に位置して原料
   液の自由液面に浮上するフロスを受けて外部に排出する
   フロス用トラフと、上記セルの一端に位置して原料液を
   流入させる原料入口と、上記セルの他端に位置して原料
   液を流出させる原料出口と、上記セルの下方に位置して
   セル両端の壁板間に横架され高速回転により吹込まれた
   空気に剪断力を与え微少気泡にして原料中に混入させる
   とともに撹拌して気泡を拡散させるロータを有する気泡
   発生装置とを備えてなり、原料液がセル内を原料入口か
   ら原料出口に向ってセル内全体に渡って、回転中心線が
   横向きのら線状の流れを形成するように、気泡発生装置
   は原料液のら線状の流れの上昇流側に偏心して設けら
   れ、気泡発生装置から気泡の混合された原料液が、上記
   ら線状の流れを助長するように流出していることを特徴
   とする脱インク用フローテーション装置。
2. 【請求項２】原料入口は原料液をセル筒体に接線方向に
   流入させるようになっている請求項第１項記載の脱イン
   ク用フローテーション装置。
3. 【請求項３】セルは上部が開放された略円筒状である請
   求項第１項または第２項記載の脱インク用フローテーシ
   ョン装置。
4. 【請求項４】セルは上部が開放された四角形状でかつ底
   部の稜角が滑らかに円弧または直線により面取りされて
   いる請求項１項または第２項記載の脱インク用フローテ
   ーション装置。
5. 【請求項５】セル底部の一方の稜角が他方の稜角よりも
   大きく直線状に面取りされている請求項第４項記載の脱
   インク用フローテーション装置。
6. 【請求項６】２組の気泡発生装置が筒体中心に対して一
   方側に偏心して設けられている請求項第１項ないし第４
   項記載の脱インク用フローテーション装置。
7. 【請求項７】２組の気泡発生装置がそれぞれ筒体中心を
   含む垂直面に対して対称位置に偏心して設けられ、２組
   のら線状流れが発生するようになっている請求項第１項
   ないし第４項記載の脱インク用フローテーション装置。
8. 【請求項８】ら線状流れの中心部近傍にコアが横架され
   ている請求項第１項ないし第７項記載の脱インク用フロ
   ーテーション装置。
9. 【請求項９】上部に自由液面が存ずるように原料液を貯
   留するセルと、該セルに原料液を流入させる原料入口
   と、上記セルから原料液を流出させる原料出口と、原料
   液の自由液面に浮上するフロスを受け入れて外部に排出
   するフロス用トラフと、上記セルの下部に設けられる気
   泡発生装置とを備えてなる脱インク用フローテーション
   装置において、気泡発生装置は外周上に多数のブレード
   を配設し高速回転駆動されるタービンロータと、該ター
   ビンロータの外周に近接して母線に沿って設けられ、タ
   ービンロータに向って開口する空気供給口を有する給気
   パイプとを備えてなることを特徴とする脱インク用フロ
   ーテーション装置。
10. 【請求項１０】気泡発生装置のタービンロータは円筒状
    で回転軸を略水平にして設けられ、給気パイプはタービ
    ンロータの上方に設けられている請求項９項記載の脱イ
    ンク用フローテーション装置。
11. 【請求項１１】気泡発生装置のタービンロータ内部に、
    タービン外形と相似形のコアを有する請求項第９項また
    は第10項記載の脱インク用フローテーション装置。
12. 【請求項１２】請求項第１項記載のセルと、請求項第10
    項の気泡発生装置とを組合せてなる脱インク用フロータ
    ーション装置。