JP2024062201A - 付着物除去装置および付着物除去方法ならびにスラリ回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】壁面に付着する付着物を固化前に除去し、壁面での付着固化を防止する。
【解決手段】スラリを回収する回収タンク１１の内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去装置１であって、回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａに向かって噴射するノズル２Ａ，２Ｂと、所定の溶媒量の溶媒が充填される溶媒タンク３Ａ，３Ｂと、溶媒タンク３Ａ，３Ｂの上部とノズル２Ａ，２Ｂとを接続する配管６Ａ，６Ｂと、溶媒タンク３Ａ，３Ｂの下部に圧縮エアを供給するエア供給部４であり、圧縮エアの供給の初期においては溶媒タンク３Ａ，３Ｂ内の溶媒をノズル２Ａ，２Ｂから噴射させ、中期においては溶媒タンク３Ａ，３Ｂ内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴をノズル２Ａ，２Ｂから噴射させ、溶媒タンク３Ａ，３Ｂ内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアをノズル２Ａ，２Ｂから噴射させるように圧縮エアの圧力が設定されるエア供給部４とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、壁面に付着する付着物を除去する付着物除去装置および付着物除去方法ならびにスラリ回収装置に関する。

固体粒子を含む液体を気体流によって加速して流動状態の微小液滴とし、この微小液滴を衝突部に衝突させることにより、固体粒子を微細粒子に微粒化する装置として、例えば特許文献１に記載された微粒化装置がある。また、衝突部への衝突により微粒化が行われた後の微小液滴をスラリとして回収する装置として、例えば特許文献２に記載されたスラリ回収装置がある。

図３は特許文献２に記載のスラリ回収装置を示す一部省略垂直断面図である。図３に示すように、スラリ回収装置１００では、微粒化装置１５０において気体供給配管１５２を経由して気体流（空気流）を供給するとともに、液体供給配管１５１を経由して固体粒子を含む液体を供給すると、液体供給配管１５１を経由して供給される固体粒子を含む液体は、気体供給配管１５２を経由して供給される気体流によって加速され、流動状態の微小液滴となって微細化処理部１５３に送り込まれる。

微細化処理部１５３においては、送り込まれた微小液滴を衝突部材１５５に衝突させることにより固体粒子が微細粒子に微粒化され、固体粒子を含む液体であるスラリがミスト状に交じり合った空気流Ｓ１００となって気体流動空間１５４を経由してスラリ回収装置１００の給気経路１０５へ供給される。給気経路１０５へ供給された空気流Ｓ１００は、エルボ１０５ｂによって進行方向が９０度曲げられ、チャンバ１０１の軸心１０１ｃとねじれの位置関係をなす方向へ吹き出し、チャンバ１０１の内周面１０１ｄに衝突するので、チャンバ１０１および回収部１０３の内部には軸心１０１ｃの周りを螺旋状に回転する旋回流が発生し、サイクロン効果が生じる。

このサイクロン効果により、空気流Ｓ１００に含まれている固体粒子を含む液体であるスラリは遠心力でチャンバ１０１の内周面１０１ｄに接近する方向へ移動して内周面１０１ｄに付着した後、重力により内周面１０１ｄに沿って回収部１０３の内周面１０３ｄに向かって下降し、内周面１０３ｄに到達した後は内周面１０３ｄに沿って下降して排液管１０８に流れ込み、所定の回収容器（図示せず）に回収される。また、サイクロン効果により、チャンバ１０１内の軸心１０１ｃ近傍の旋回流はスラリの含有量が著しく低下した状態となった後、排気経路１０４の下端開口部４ｂから排気経路１０４内へ吸い込まれ、排気経路１０４を経由して排気ユニット１０９へ流入する。

また、スラリ回収装置１００においては、チャンバ１０１の蓋体１０２の下面側にスプレー１０６が設けられ、チャンバ１０１の周壁１０１ｗにスプレー１０７が設けられている。チャンバ１０１内において、スプレー１０６，１０７を３秒～６０秒の間隔で、１秒～２秒ずつ交互に運転させることにより、チャンバ１０１の内周面１０１ｄならびに回収部１０３の内周面１０３ｄに付着するスラリを速やかに排液管１０８に向かって流下させ、チャンバ１０１の内周面１０１ｄならびに回収部１０３の内周面１０３ｄへのスラリなどの付着を減らすことができるので、スラリ消失量を低減することができる。

特許第４４４７０４２号公報 特許第７０３９６６６号公報

ところで、スラリ回収装置１０では、スラリをエアで噴射するので、スラリ中の溶媒は一定量気化し、スラリ固形分濃度を濃縮させる。一方、チャンバ１０１の内周面１０１ｄならびに回収部１０３の内周面１０３ｄの洗浄に使用する溶媒量は、スラリに混入するので、スラリ固形分濃度を希釈させる。スラリ回収装置１０により回収するスラリは、品質維持のために固形分濃度を変えられないため、蒸発量と同量の溶媒量を洗浄に使用する。そこで、細かい微細液滴を散布して、壁面での固化を防止しているが、固形分濃度が高いスラリの場合は、壁面での付着固化が発生しやすいという問題がある。

そこで、本発明においては、壁面に付着する付着物を固化前に除去し、壁面での付着固化を防止することが可能な付着物除去装置および付着物除去方法ならびにスラリ回収装置を提供することを目的とする。

本発明の付着物除去装置は、スラリを回収する回収タンクの内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去装置であって、回収タンクの内壁面に向かって噴射するノズルと、所定の溶媒量の溶媒が充填される溶媒タンクと、溶媒タンクの上部とノズルとを接続する配管と、溶媒タンクの下部に圧縮エアを供給するエア供給部であり、圧縮エアの供給の初期においては溶媒タンク内の溶媒をノズルから噴射させ、中期においては溶媒タンク内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴をノズルから噴射させ、溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアをノズルから噴射させるように圧縮エアの圧力が設定されるエア供給部とを含むものである。

また、本発明の付着物除去方法は、スラリを回収する回収タンクの内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去方法であって、所定の溶媒量の溶媒が充填される溶媒タンクの下部に所定の圧力に設定された圧縮エアを供給することにより、圧縮エアの供給の初期においては溶媒タンク内の溶媒を、溶媒タンクの上部とノズルとを接続する配管を通じ、回収タンクの内壁面に向かってノズルから噴射させ、中期においては溶媒タンク内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴をノズルから噴射させ、溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアをノズルから噴射させることを特徴とする。

上記発明によれば、エア供給部から溶媒タンクの下部に所定の圧力の圧縮エアを供給することで、圧縮エアの供給の初期においては溶媒タンク内の溶媒がノズルから噴射されるので、この圧縮エアにより加圧噴射された溶媒により回収タンクの内壁面が洗浄される。次に、圧縮エアの供給の中期においては溶媒タンク内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴がノズルから噴射されるので、この溶媒と圧縮エアとの２流体が混在した高速の液滴により回収タンクの内壁面が洗浄される。そして、溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアがノズルから噴射されるので、回収タンクの内壁面がエアブローにより洗浄される。これにより、回収タンクの内壁面に付着する付着物が固化する前に除去される。

ここで、ノズルは、回収タンク内の上部に配設される第１ノズルと、回収タンク内の下部に配設される第２ノズルとを有し、溶媒タンクは、第１ノズルに供給される溶媒が充填される第１溶媒タンクと、第２ノズルに供給される溶媒が充填される第２溶媒タンクとを有し、配管は、第１溶媒タンクの上部と第１ノズルとを接続する第１配管と、第２溶媒タンクの上部と第２ノズルとを接続する第２配管とを有するものであることが望ましい。

これにより、エア供給部から第１溶媒タンクおよび第２溶媒タンクの下部に所定の圧力の圧縮エアをそれぞれ供給することで、圧縮エアの供給の初期においては第１溶媒タンクおよび第２溶媒タンク内の溶媒が、第１溶媒タンクおよび第２溶媒タンクの上部と第１ノズルおよび第２ノズルとをそれぞれ接続する第１配管および第２配管を通じ、回収タンクの内壁面に向かって第１ノズルおよび第２から噴射させ、中期においては第１溶媒タンクおよび第２溶媒タンク内にそれぞれ残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴を第１ノズルおよび第２ノズルからそれぞれ噴射させ、第１溶媒タンクおよび第２溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアを第１ノズルおよび第２ノズルからそれぞれ噴射させることができる。

本発明の付着物除去装置は、溶媒タンクに所定量の溶媒を供給する溶媒供給部を含むことが望ましい。これにより、溶媒供給部から溶媒タンクに所定量の溶媒を供給して、上記のように回収タンクの内壁面に付着する付着物を除去することができる。

本発明によれば、エア供給部から溶媒タンクの下部に圧縮エアを供給することで、圧縮エアの供給の初期においては溶媒タンク内の溶媒をノズルから噴射させ、中期においては溶媒タンク内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴をノズルから噴射させ、溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアをノズルから噴射させることにより、回収タンクの内壁面に付着する付着物が固化する前に除去されるので、付着物の再凝集化が防止され、スラリの固形分濃度を維持することが可能となる。

本発明の実施の形態におけるスラリ回収装置に備えられた付着物除去装置の配管系統図である。 図１のスラリ回収装置の回収タンク周りの拡大図である。 スラリ回収装置を示す一部省略垂直断面図である。

図１は本発明の実施の形態におけるスラリ回収装置に備えられる付着物除去装置の配管系統図、図２は図１のスラリ回収装置の回収タンク周りの拡大図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態におけるスラリ回収装置１０に備えられる付着物除去装置１は、スラリ回収装置１０の回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（図２参照。）に向かって噴射する第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂと、溶媒が充填される第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂと、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに圧縮エアを供給するエア供給部４と、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに溶媒を供給する溶媒供給部５とを有する。

スラリ回収装置１０は、固体粒子を含む液体を気体流によって加速して流動状体の微小液滴とし、この微小液滴を衝突部に衝突させることにより、固体粒子を微細粒子に微粒化し、微粒化が行われた後の微小液滴をスラリとして回収タンク１１に回収する。回収タンク１１は、図２に示すように、上部のチャンバ１２と、下部の回収部１３と、チャンバ１２の上端開口部を閉塞する蓋体１４とから構成される。チャンバ１２は、円筒形状をなし、その軸心１２Ｃが直立した状態に保持されている。回収部１３は、その内壁面１３Ａが下方に向かって連続的に縮径する漏斗状をなしている。

第１ノズル２Ａは、回収タンク１１のチャンバ１２内の上部に、その内壁面１２Ａに沿うように環状に配設されたチューブにより形成されている。第１ノズル２Ａには、チャンバ１２の内周面（内壁面１２Ａ）および蓋体１４の下面（内壁面１４Ａ）に向かってそれぞれ噴射する噴射口２Ａ－１，２Ａ－２が軸心１２Ｃ周りに４５°間隔で複数設けられている。なお、噴射口２Ａ－１，２Ａ－２の噴射方向および間隔は適宜変更可能である。

第２ノズル２Ｂは、回収タンク１１のチャンバ１２内の下部に、その内壁面１２Ａに沿うように環状に配設されたチューブにより形成されている。第２ノズル２Ｂには、下方すなわち、回収部１３の内周面（内壁面１３Ａ）に向かって噴射する噴射口２Ｂ－１が軸心１２Ｃ周りに４５°間隔で複数設けられている。なお、噴射口２Ｂ－１の噴射方向および間隔は適宜変更可能である。

第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂには、所定の溶媒量の溶媒が充填される。充填される所定の溶媒量とは、回収タンク１１内にスラリをエアで噴射した際に気化するスラリ中の溶媒の蒸発量と同量の溶媒量である。第１溶媒タンク３Ａの上部と第１ノズル２Ａとは第１配管６Ａにより接続されている。第２溶媒タンク３Ｂの上部と第２ノズル２Ｂとは第２配管６Ｂにより接続されている。

エア供給部４は、図示しない圧縮エア供給源に接続された減圧弁４０と、減圧弁４０に接続された圧力制御弁４１と、圧力制御弁４１に接続された第１電磁弁４３と、第１電磁弁４３に接続されたエアーフィルタ４４とを備える。圧力制御弁４１と第１電磁弁４３とを接続する配管７０の途中には圧力計４２が設けられている。エアーフィルタ４４に接続された配管７１は、第１溶媒タンク３Ａ側の配管７１Ａと第２溶媒タンク３Ｂ側の配管７１Ｂとに分岐している。

配管７１Ａには第２電磁弁４５Ａが接続されている。第２電磁弁４５Ａは逆止弁４６Ａを介して第１溶媒タンク３Ａの下部に接続されている。配管７１Ｂには第３電磁弁４５Ｂが接続されている。第３電磁弁４５Ｂは逆止弁４６Ｂを介して第２溶媒タンク３Ｂの下部に接続されている。

エア供給部４は、減圧弁４０、圧力制御弁４１、第１電磁弁４３、エアーフィルタ４４、第２電磁弁４５Ａおよび逆止弁４６Ａ、並びに第３電磁弁４５Ｂおよび逆止弁４６Ｂ等を通じて、それぞれ第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂの下部に、減圧弁４０により減圧され、圧力制御弁４１により予め設定された圧力の圧縮エアを供給する。

溶媒供給部５は、溶媒が収容された溶媒供給タンク５０と、溶媒供給タンク５０から配管８０を通じて溶媒を圧送するポンプ５１とを備える。ポンプ５１に接続された配管８１は、第１溶媒タンク３Ａ側の配管８２Ａと第２溶媒タンク３Ｂ側の配管８２Ｂとに分岐している。

配管８２Ａには第４電磁弁５２Ａが接続されている。第４電磁弁５２Ａは逆止弁５３Ａを介して第１溶媒タンク３Ａの下部に接続されている。配管８２Ｂには第５電磁弁５２Ｂが接続されている。第５電磁弁５２Ｂは逆止弁５３Ｂを介して第２溶媒タンク３Ｂの下部に接続されている。

溶媒供給部５は、ポンプ５１、第４電磁弁５２Ａおよび逆止弁５３Ａ、並びに第５電磁弁５２Ｂおよび逆止弁５３Ｂ等を通じて、それぞれ第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに所定量の溶媒を供給する。第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂにそれぞれ供給する所定量の溶媒は、前述のように、回収タンク１１内にスラリをエアで噴射した際に気化するスラリ中の溶媒の蒸発量と同量の溶媒量である。

上記構成の付着物除去装置１では、まず、第４電磁弁５２Ａおよび第５電磁弁５２Ｂを開き、ポンプ５１を作動させて、所定量の溶媒をそれぞれ第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに圧送する。これにより、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂにそれぞれ所定の溶媒量の溶媒が充填される。第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに供給された溶媒は、逆止弁５３Ａ，５３Ｂにより逆流が防止される。

次に、第１電磁弁４３、第２電磁弁４５Ａおよび第３電磁弁４５Ｂを開き、圧力制御弁４１により所定の一定圧力に設定された圧縮エアを、それぞれ第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂの下部へ供給する。第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂに供給された圧縮エアは、逆止弁４６Ａ，４６Ｂにより逆流が防止される。

これにより、圧縮エアの供給の初期においては、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内の溶媒が、それぞれ第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから噴射される。このとき、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内の溶媒は、圧縮エアにより回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａに向かって加圧噴射され、内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａが洗浄される。

次に、圧縮エアの供給の中期においては第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内に残った溶媒が圧縮エアと混在した状態で、それぞれ第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから液滴として噴射される。この溶媒と圧縮エアとの２流体が混在した高速の液滴により回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａが洗浄される。

そして、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内の溶媒が無くなった終期においては、圧縮エアのみがそれぞれ第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから噴射されるので、回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａがこのエアブローにより洗浄される。これにより、回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａに付着する付着物が固化する前に除去される。

このように、本実施形態における付着物除去装置１では、強い洗浄力を得るために、所定の圧力の圧縮エアによる溶媒噴射（工程１）、所定の圧力の圧縮エアと溶媒との２流体の液滴の高速噴射（工程２）、所定の圧力の圧縮エアによるエアブロー（工程３）の３工程を順に行う。

これにより、最初に工程１において主に大きな粒子の溶媒の液滴が噴射されて、付着した固形粉を濡らして内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａから浮き上がらせ、次に工程２において圧縮エアと溶媒の２流体ジェットで固形粉を含んだ液膜を吹き飛ばし、最後に工程３において圧縮エアが壁に残った液滴を吹き飛ばす３段階の洗浄を行うことになり、洗浄面である回収タンク１１の内壁面１２Ａ，１３Ａ，１４Ａの境界層を薄くして、スラリの固形粉を少ない溶媒量で除去することができる。

なお、上記３工程中、圧縮エアの圧力は一定圧力に設定されている。すなわち、圧縮エアの供給の初期においては第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内の溶媒をそれぞれ第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから噴射させ、中期においては第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内に残った溶媒と圧縮エアとが混在した液滴を第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから噴射させ、第１溶媒タンク３Ａおよび第２溶媒タンク３Ｂ内の溶媒が無くなった終期においては圧縮エアを第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂから噴射させるように、圧縮エアの圧力が所定の一定圧力に設定される。

なお、本実施形態においては、第１電磁弁４３、第２電磁弁４５Ａおよび第３電磁弁４５Ｂを全て開くことで、第１ノズル２Ａおよび第２ノズル２Ｂの両方から噴射する構成について説明しているが、必要に応じて第２電磁弁４５Ａまたは第３電磁弁４５Ｂのいずれか一方のみを開いて噴射する構成とすることも可能である。また、溶媒タンクやノズルについては、任意に増減することも可能である。

本発明は、壁面に付着する付着物を除去する付着物除去装置および付着物除去方法ならびにスラリ回収装置として有用であり、特に、壁面に付着する付着物を固化前に除去し、壁面での付着固化を防止することが可能な付着物除去装置および付着物除去方法ならびにスラリ回収装置として好適である。

１ 付着物除去装置
２Ａ 第１ノズル
２Ｂ 第２ノズル
３Ａ 第１溶媒タンク
３Ｂ 第２溶媒タンク
４ エア供給部
４０ 減圧弁
４１ 圧力制御弁
４２ 圧力計
４３ 第１電磁弁
４４ エアーフィルタ
４５Ａ 第２電磁弁
４５Ｂ 第３電磁弁
４６Ａ，４６Ｂ 逆止弁
５ 溶媒供給部
５０ 溶媒供給タンク
５１ ポンプ
５２Ａ 第４電磁弁
５２Ｂ 第５電磁弁
５３Ａ，５３Ｂ 逆止弁
６Ａ 第１配管
６Ｂ 第２配管
１０ スラリ回収装置
１１ 回収タンク
１２ チャンバ
１３ 回収部
１４ 蓋体

Claims (5)

1. スラリを回収する回収タンクの内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去装置であって、
   前記回収タンクの内壁面に向かって噴射するノズルと、
   所定の溶媒量の溶媒が充填される溶媒タンクと、
   前記溶媒タンクの上部と前記ノズルとを接続する配管と、
   前記溶媒タンクの下部に圧縮エアを供給するエア供給部であり、前記圧縮エアの供給の初期においては前記溶媒タンク内の溶媒を前記ノズルから噴射させ、中期においては前記溶媒タンク内に残った溶媒と前記圧縮エアとが混在した液滴を前記ノズルから噴射させ、前記溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては前記圧縮エアを前記ノズルから噴射させるように前記圧縮エアの圧力が設定されるエア供給部と
   を含む付着物除去装置。
2. 前記ノズルは、前記回収タンク内の上部に配設される第１ノズルと、前記回収タンク内の下部に配設される第２ノズルとを有し、
   前記溶媒タンクは、前記第１ノズルに供給される溶媒が充填される第１溶媒タンクと、前記第２ノズルに供給される溶媒が充填される第２溶媒タンクとを有し、
   前記配管は、前記第１溶媒タンクの上部と前記第１ノズルとを接続する第１配管と、前記第２溶媒タンクの上部と前記第２ノズルとを接続する第２配管とを有する
   請求項１記載の付着物除去装置。
3. 前記溶媒タンクに所定量の溶媒を供給する溶媒供給部を含む請求項１または２に記載の付着物除去装置。
4. スラリを回収する回収タンクの内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去方法であって、
   所定の溶媒量の溶媒が充填される溶媒タンクの下部に所定の圧力に設定された圧縮エアを供給することにより、前記圧縮エアの供給の初期においては前記溶媒タンク内の溶媒を、前記溶媒タンクの上部と前記ノズルとを接続する配管を通じ、前記回収タンクの内壁面に向かってノズルから噴射させ、中期においては前記溶媒タンク内に残った溶媒と前記圧縮エアとが混在した液滴を前記ノズルから噴射させ、前記溶媒タンク内の溶媒が無くなった終期においては前記圧縮エアを前記ノズルから噴射させる
   ことを特徴とする付着物除去方法。
5. 請求項１または２に記載の付着物除去装置を備えたスラリ回収装置。

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