粉体分級方法および粉体分級装置
【課題】粉体の分級を安定して正確に行う上で有利な粉体分級方法および装置を提供する。
【解決手段】粉体分級装置１０は、容器１２と、第１の液媒流生成部１４と、第２の液媒流生成部１６と、粉体供給部１８と、粉体回収部２０などを含んで構成されている。第１の液媒流生成部１４は、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に液面２０２上の一箇所である粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成するものである。第２の液媒流生成部１６は、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成するものである。粉体供給部１８は、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１あるいは粉体回収位置Ｐ２から離れた液媒２中の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するものである。粉体回収部２０は、粉体回収位置Ｐ２に設けられ該粉体回収位置Ｐ２に到達する粉体３を回収するものである。
【解決手段】粉体分級装置１０は、容器１２と、第１の液媒流生成部１４と、第２の液媒流生成部１６と、粉体供給部１８と、粉体回収部２０などを含んで構成されている。第１の液媒流生成部１４は、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に液面２０２上の一箇所である粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成するものである。第２の液媒流生成部１６は、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成するものである。粉体供給部１８は、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１あるいは粉体回収位置Ｐ２から離れた液媒２中の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するものである。粉体回収部２０は、粉体回収位置Ｐ２に設けられ該粉体回収位置Ｐ２に到達する粉体３を回収するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体分級方法および粉体分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体をその粒径や密度などによって区別することを分級という。
粉体の分級方法として、例えば、篩（ふるい）を用いる方法や、液媒（水）中における粉体の沈降速度差を利用した方法（特許文献１参照）、あるいは、遠心分離機を用いた方法などが知られている。
しかしながら、流動性が悪く真密度が１ｇ／ｃｍ３以下（比重が１以下）の粉体の場合、上述した従来の分級方法の適用が難しかった。
例えば、篩を用いて流動性が悪い粉体を分級する場合、篩が目詰まりを引き起こすため、分級効率の向上を図る上で不利があった。
また、沈降速度差を利用した方法および遠心分離機を用いた方法は、そもそも分級すべき粉体の比重が１よりも大きいこと、言い換えると、粉体が液媒（水）に沈むことが前提であるため、比重が１以下の粉体（真密度が１ｇ／ｃｍ３以下の粉体）を分級するには適さない。
そこで、本出願人は、容器の上下に延在する収容空間に液媒を収容し、分級すべき粉体を前記収容空間の下部に位置する液媒部分に移送し、前記液媒部分に移送された粉体のうち前記液媒中を浮上して前記収容空間の上部に位置する液媒部分に移動した粉体を回収して取り出すことで、液媒よりも比重の軽い粉体の分級を可能とした粉体分級方法および粉体分級装置を提案している（特願２００７−２７６６２５）。
【特許文献１】特開２００４−１１３９６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記提案に係る方法および装置では、粉体回収部の近傍を含んだ収容空間の上部の全域において粉体についての濃度が均一となるため、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げる傾向が顕著となり、処理状態が安定せず、一定の分級性能を再現性を持って実現する上で改善の余地があることがわかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉体の分級を安定して正確に行う上で有利な粉体分級方法および粉体分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の粉体分級方法は、容器に液媒を収容し、前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成すると共に、液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、分級すべき粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置において供給し、前記粉体回収位置に到達する粉体を回収することを特徴とする。
また本発明は、液媒が収容される容器と、前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成する第１の液媒流生成部と、前記液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成する第２の液媒流生成部と、前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置に分級すべき粉体を供給する粉体供給部と、前記粉体回収位置に設けられ該粉体回収位置に到達する粉体を回収する粉体回収部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、粉体が液面近傍の横流れに乗って粉体供給位置から粉体回収位置に移動するため、その間に、浮上する粉体が粉体回収位置に向かって横向きに流れる一方、液媒中を沈降する粉体は粉体回収位置に近づくにつれてこの横流れから排除される。
したがって、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制でき、粉体の分級を安定して正確に行う上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態による粉体分級方法および粉体分級装置について図面を参照して説明する。
まず、本発明方法および装置における前提となる液媒中における粉体の浮上速度について説明する。
液媒中に入れると沈降する粉体（固体）、すなわち、液媒よりも比重が重い粉体の液媒中における粉体の沈降速度Ｖは、式（１）のstokesの式で示される。
【０００７】
【数１】
【０００８】
但し、ρｐは粉体の真密度（固体真密度）、ρ0は液密度、Ｄｐは粉体を構成する粒子の直径（固体直径）、μは液粘度、ｇは重力加速度である。
式（１）によれば、粉体は、その粒子の直径が大きいほど沈降速度Ｖが速く、また、粉体の真密度が大きいほど沈降速度Ｖが速いことがわかる。
【０００９】
上述した式（１）に対して、液媒中に入れると浮上する粉体（固体）、すなわち、液媒よりも比重が軽い粉体の液媒中における粉体の浮上速度Ｖは式（２）で示され、この式（２）は式（１）のstokesの式を導出する際の運動方程式において液抵抗力項を沈降する場合とは、逆符号にすることによって導出される。
【００１０】
【数２】
【００１１】
式（２）によれば、粉体は、その粒子の直径が大きいほど浮上速度Ｖが速く、また、粉体の真密度が液媒よりも小さいほど浮上速度Ｖが速いことがわかる。
【００１２】
図６は液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図であり、式（２）を具体的に説明している。
図６に示すように、液媒２中に液媒２よりも比重が軽い粉体を入れると、粉体を構成する粒子４のそれぞれは、矢印で示すような浮上速度Ｖで浮上する。すなわち、矢印の向きが粒子４の移動方向を示し、矢印の長さが浮上速度Ｖの大きさを示す。
本実施の形態では、液媒２は水であり、その液密度は１ｇ／ｃｍ３である。
粉体は、液媒２よりも比重が軽い粒子４から構成されており、具体的には、ガラスマイクロバルーンあるいはガラス中空球等と一般的に呼ばれる平均粒径（平均直径）数十ミクロンの粒子からなるものである。なお、このようなガラスマイクロバルーンとしてはグラスバブルス（住友スリーエム株式会社の登録商標）などが挙げられる。
この場合、粒子４のうち、直径Ｄｐが大きい（あるいは真密度ρｐが小さい）粒子４Ａの浮上速度は、直径Ｄｐが小さい（あるいは真密度ρｐが大きい）粒子４Ｂの浮上速度Ｖよりも大きくなっている。
また、粒子４のうち、製造のばらつきなどによって生じる比重が液媒２の比重よりも重い粒子４Ｃは、液媒２中を沈降する。
また、ガラスマイクロバルーンが破損して生じた破片６は中空でないことから比重が液媒２の比重よりも重く、したがって、液媒２中を沈降する。
したがって、液媒２に入れた粉体の粒子４が、浮上する粒子４（４Ａ、４Ｂ）と、沈降する粒子４（４Ｃ）および破片６とに分かれることから、浮上する粒子４のみを回収することで粉体の分級を行うことができることは無論のこと、上述した式（２）で示されているように、粒子４の直径Ｄｐおよび粉体の真密度ρｐの大きさの違いが、液媒２中の粉体の粒子４の浮上速度Ｖに反映されるので、浮上速度Ｖに基づいて粉体の粒子を選別すれば、粉体の分級をより精密に行うことができる。
本発明方法および装置は式（２）で示される液媒２中の粉体の粒子４の浮上速度Ｖの大きさに基づいて粉体の分級を行うものであり、以下具体的に説明する。
【００１３】
図１は本実施の形態の粉体分級装置１０の構成を示す説明図、図２は図１のＡ矢視図である。
以下、本発明の実施の形態による粉体分級方法をこの粉体分級装置１０と共に説明する。
粉体分級装置１０は、図１、図２に示すように、容器１２と、第１の液媒流生成部１４と、第２の液媒流生成部１６と、粉体供給部１８と、粉体回収部２０などを含んで構成されている。
【００１４】
（容器１２）
容器１２は、液媒２を収容する収容空間Ｓを形成するものである。
本実施の形態では、図２に示すように、収容空間Ｓは、平面視した状態で、対向する２つの短辺と、対向する２つの長辺を有する矩形状を呈し、言い換えると、幅Ｗと、該幅Ｗより大きな寸法で形成された長さＬとを有している。
容器１２は、上下に延在し上方が開放された側壁１２０２と、側壁１２０２の下部を閉塞する底壁１２０４とを備えている。
【００１５】
収容空間Ｓの２つの短辺のうち一方の短辺側に臨む側壁１２０２の上下方向の中間の箇所に粉体供給口１２２２が形成されている。
収容空間Ｓ２の２つの短辺のうち他方の短辺側に臨む側壁１２０２の上下方向の中間の箇所に粉体回収口１２２４が形成されている。
本実施の形態では、粉体回収口１２２４は、収容空間Ｓの短辺のほぼ全長にわたって細長状に延在形成されている。
【００１６】
液媒２は、収容空間Ｓに収容されている。
本実施の形態では、液媒２は水であり、その液密度ρ０は１ｇ／ｃｍ３である。
なお、本実施の形態では、粉体供給口１２２２と粉体回収口１２２４は、収容空間Ｓに収容された液媒２の液面２０２を含んだ箇所で互いに対向する箇所に設けられている。
【００１７】
（第１の液媒流生成部１４）
第１の液媒流生成部１４は、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に、液面２０２上の一箇所である粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成するものである。
本実施の形態では、第１の液媒流生成部１４は、粉体回収口１２２４と、液媒供給部２６を含んで構成されている。
すなわち、液媒２の横流れは、粉体回収口１２２４から液媒２を容器１２外に導くことにより形成され、言い換えると、粉体回収位置Ｐ２から液媒２を、液面２０２上に浮上する粉体３と共に容器１２外に導くことにより形成され、この横流れは、液面２０２の全域に形成される。
液媒供給部２６は、容器１２に収容された液媒２の上部に液媒２を供給するものである。
本実施の形態では、液媒供給部２６は、液面２０２の上方に位置する容器１２の箇所に設けられた複数の孔開き液媒供給手段を含んで構成されている。
すなわち、液媒供給部２６は、液面２０２と対向し平面上を延在する平板２６０２に複数の吐出孔２６０４が千鳥状に形成されることで構成され、各吐出孔２６０４によって前記孔開き液媒供給手段が構成されている。
液媒供給部２６は、各吐出孔２６０４から液媒２を吐出することにより、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたって液媒２を一定の流量でシャワー状に降り注ぐように構成されている。
【００１８】
（第２の液媒流生成部１６）
第２の液媒流生成部１６は、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成するものである。
本実施の形態では、第２の液媒流生成部１６は、上述の液媒供給部２６と、液媒排出部２８とを含んで構成されている。
液媒排出部２８は、容器１２に収容された液媒２の下部から液媒２を、下方に向かって移動する粉体３と共に排出するものある。
本実施の形態では、液媒排出部２８は、底壁１２０４の幅方向中央に設けられた排出口１２１０で構成されている。
本実施の形態では、液媒供給部２６によって液媒２を容器１２の上部に供給すると共に、液媒排出部２８が液媒２を粉体３と共に容器１２の下部から排出することで液媒２の下降流の流れが安定した状態に（一定の状態に）作られるように図られている。
【００１９】
（粉体供給部１８）
粉体供給部１８は、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するものであり、粉体供給口１２２２、粉体供給路２２０２、粉体供給源２２０４を含んで構成されている。
本実施の形態では、粉体供給部１８は、粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としておき、このスラリー状とされた粉体３を、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に粉体供給口１２２２から供給するように構成されている。
また、粉体供給路２２０２は粉体供給口１２２２に連通しており、粉体供給路２２０２は粉体供給口１２２２から粉体供給源２２０４に向かって上方に傾斜している。
したがって、粉体供給源２２０４から粉体供給路２２０２に導かれたスラリー状とされた粉体３は、粉体供給路２２０２に沿って下方に移送され粉体供給口１２２２から液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に供給される。
【００２０】
（粉体回収部２０）
粉体回収部２０は、粉体回収位置Ｐ２に設けられ該粉体回収位置Ｐ２に到達する粉体３を回収するものである。
本実施の形態では、粉体回収部２０は、図１に示すように、粉体回収口１２２４、粉体回収路２４０２、粉体回収タンク２４０４を含んで構成されている。
粉体回収路２４０２は粉体回収口１２２４から粉体回収タンク２４０４に向かって下方に傾斜している。
また、粉体回収口１２２４は、図２に示すように、容器１２の側壁１２０２の全域にわたって延在形成され、粉体回収路２４０２は粉体回収口１２２４から粉体回収タンク２４０４に至るにつれて幅が狭くなるように形成されている。
したがって、粉体回収位置Ｐ２に到達した粉体３は、粉体回収口１２２４に導かれ、粉体回収路２４０２に沿って下方に移送され粉体回収タンク２４０４に回収される。
【００２１】
次に粉体分級装置１０の動作について説明する。
予め、収容空間Ｓには液媒２が収容されているものとする。
ここで、第１の液媒流生成部１４により、液媒２の液面２０２に粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れが形成されると共に、第２の液媒流生成部１６により、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流が形成される。
この状態で、粉体供給部１８から粉体供給位置Ｐ１にスラリー状の粉体３が供給されると、粉体３は液面２０２に沿って分散し、粉体３を構成する粒子４は液媒２中において浮上あるいは沈降する。
すなわち、前述の式（２）による浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係から、
Ｖ＜Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を沈降する。
Ｖ＝Ｖ０となる粒子４は、液媒２中で浮上も沈降もせず液媒２中に留まる。
Ｖ＞Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を浮上し、液面２０２の近傍に浮上する。
言い換えると、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみが（言い換えると液媒２の下降流に逆らって液媒２中を浮上する粉体３のみが）液面２０２に浮上することになる。
なお、本実施の形態では、粉体供給部１８によって粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としてから液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１へ供給するため、液媒２に供給されたスラリー状の粉体３のうち液媒２よりも比重が軽い粒子４（図３）は、液媒２に供給された時点で既に液面２０２近傍で浮上している。
【００２２】
図３は液媒２中における粉体３の動きを示す説明図である。
ここで、図３に示すように、液面２０２に形成された液媒２の横流れにより、液媒２中の粉体３は、粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２に向かって移動しつつ、液媒２中を浮上あるいは沈降する。
したがって、粉体３は、狭い範囲に留まらず、粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２にわたった広い範囲に分散しつつ、浮上あるいは沈降し、浮上する粉体３は液面２０２近傍で横に流れ、沈降する粉体３は下方に沈降するので、液媒２中を浮上する粉体３と沈降する粉体３とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制することができる。
液面２０２に浮上した粉体３は、液媒２の横流れにより粉体回収位置Ｐ２に到達し、液媒２と共に粉体回収部２０によって回収される。
【００２３】
また、本実施の形態では、図３に示すように、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたってシャワー状に降り注がれる液媒２により、粉体３が液面２０２近傍の液媒２とが共に撹拌される。
したがって、粉体３を構成する複数の粒子４がくっついた状態で浮上したとしても、粒子４同士が強制的に分離されるため、上述した浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係に基づいて浮上すべき粒子４は浮上し、沈降すべき粒子４は液媒２中を沈降して液媒排出部２８から排出される。
また、浮上すべき粒子４に破片６がくっついた状態で浮上したとしても、上述した液媒２の撹拌によって粒子４から破片６が強制的に分離されるため、浮上すべき粒子４は浮上し、破片４は液媒２中を沈降して液媒排出部２８から排出される。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に、粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成すると共に、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、分級すべき粉体３を粉体回収位置Ｐ１から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１の粉体供給位置Ｐ１において供給し、粉体回収位置Ｐ１に到達する粉体３を回収するようにした。
したがって、粉体３が横流れに乗って粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２に移動するため、その間に、液媒２中を沈降する粉体３はこの横流れから排除され、粉体回収位置Ｐ１に近づくにつれて粉体３の分級が進行する。
したがって、液媒２中を浮上する粉体３と沈降する粉体３とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制でき、粉体３の分級を安定して正確に行う上で有利となり、言い換えると、分級の処理状態の安定化を図り、一定の分級性能を再現性を持って実現する上で有利となる。
【実施例】
【００２５】
次に、粉体３の分級結果を、実施例１乃至３の粉体分級装置と、比較例１乃至３の粉体分級装置とで比較し、比較結果を図４に示す。
（実施例１乃至３）
容器１２のサイズは、図２、図５に示すように、Ｗ＝１４０ｍｍ、Ｌ＝５５０ｍｍ、排出口１２１０から液面２０２までの高さ（液媒２の深さ）Ｈ＝１５０ｍｍとした。
液媒２は水であり、液媒２の容量は約１２リットルとした。
供給スラリー濃度、単位時間当たりスラリー供給量、単位時間当たり液媒供給量、単位時間当たり液媒排出量、粉体回収部２０による単位時間当たりの液媒および粉体の回収速度は図５に示すとおりである。
【００２６】
（比較例１乃至３）
本出願人が提案した粉体分級装置（特願２００７−２７６６２５）によるものである。
図７に示すように、比較例における粉体分級装置１００は、容器１０２と、粉体供給部１０４と、粉体回収部１０６と、液媒供給部１０８と、液媒排出部１２０と、撹拌部１２２と、上整流部１２４Ａと、下整流部１２４Ｂなどを含んで構成されている。
粉体供給部１１４は、分級すべき粉体３を容器１０２の外部から、液媒２中の下部の箇所である下部液媒部２Ｂに供給するものである。
粉体供給部１１４は、粉体を予め液媒２と同じ液媒と混合することによりスラリー状とした状態で下部液媒部２Ｂに供給する。
粉体回収部１１６は、粉体供給部１１４から液媒部分に移送された粉体３のうち液媒２中を浮上して収容空間Ｓの上部に位置する液媒部分に移動した粉体３を回収して容器１１２の外部に取り出すものである。
液媒供給部１１８は、液媒２の液面２０２の上方から液媒２を一定の流量で供給するものである。
液媒排出部１２０は、収容空間Ｓの下部から液媒２を一定の流量で排出するものである。
液媒排出部１２０と上記の液媒供給部１８とにより液媒２が収容空間Ｓ内のほぼ全域にわたり上方から下方に向かって一定の流速で流れるように図られている。
撹拌部１２２は、液媒２を撹拌するものであり、中間液媒部２Ｃに設けられている。
上整流部１２４Ａおよび下整流部１２４Ｂは、撹拌部１２２の上方および下方にそれぞれ設けられ、液媒２の流れを整えるものである。
粉体分級装置１００の動作は次のようになされる。
収容空間Ｓには液媒２が収容されている。
液媒供給部１８から収容空間Ｓの液媒２に一定量の液媒２が供給されると同時に、液媒排出部２０から前記一定量の液媒２が排出されることにより、収容空間Ｓ内の液媒２は一定の流速Ｖ０で上方から下方に向かって流れる。
この状態で、粉体供給部１４からスラリー状の粉体３が下部液媒部２Ｂに供給されると、粉体３を構成する粒子４は液媒２中において浮上あるいは沈降する。
すなわち、前述の式（２）による浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係から、
Ｖ＜Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を沈降して液媒排出部２０から排出される。
Ｖ＝Ｖ０となる粒子４は、液媒２中で浮上も沈降もせず下部液媒部２Ｂに留まる。
Ｖ＞Ｖ０となる粒子４は、液媒２の流れに沿って浮上し、上部液媒部２Ａから回収される。
【００２７】
比較例１乃至３の容器１１２は円筒状を呈し、図５に示すように、直径１４０ｍｍ、高さ６６０ｍｍの大きさを有している。
液媒２は水であり、容器１１２に収容されている液媒２の容量は約１０リットルとした。
供給スラリー濃度、単位時間当たりスラリー供給量、単位時間当たり液媒供給量、単位時間当たり液媒排出量、粉体回収部による単位時間当たりの液媒および粉体の回収速度は図５に示すとおりである。
【００２８】
図４に示すように、粉体分級装置の稼働時間に対する回収された粉体の密度（分離後浮上成分の密度）の変化を見ると、比較例１乃至３では、回収された粉体の密度のばらつきが大きいことがわかる。
これは、比較例１乃至３においては、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げることに起因するものである。
これに対して、実施例１乃至３では、回収された粉体の密度が安定していることがわかる。
すなわち、本発明方法および装置によれば、粉体回収位置Ｐ１に近づくにつれて粉体３の濃度は低下するので、粉体３の分級を安定して正確に行う上で有利となっている。
【００２９】
なお、本実施の形態では、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみを回収することで粉体３の分級を行っている。したがって、厳密に言うと、粉体３を構成する粒子４の粒子径Ｄｐ、あるいは、粒子４の真密度ρｐそのものに基づいた分級を行うわけではない。
しかしながら、例えば、分級すべき粉体３（粒子４）がガラスマイクロバルーンの場合、粒子径Ｄｐが大きいものは真密度ρｐが小さく、逆に、粒子径Ｄｐが小さいものは真密度ρｐが大きいという相関関係が存在していることから、式（２）に示す浮上速度Ｖの関係に基づいた分級、すなわち、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみを回収することによって、実質的には粒子４の粒子径Ｄｐおよび粒子４の真密度ρｐに基づいた高い精度の分級を行うことができる。
したがって、分級すべき粉体の粒子径Ｄｐおよび真密度ρｐの相関関係がガラスマイクロバルーンの粒子径Ｄｐおよび真密度ρｐの相関関係と同様であれば、本発明方法および装置を用いることによって高い精度で分級を行うことができる。
【００３０】
なお、液媒２の、容器１２に収容された液媒２の上部への供給は、液媒２の上方に設けた孔開きパイプから液媒２を液媒２の上部に注ぎ込むようにして行うようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたって液媒２をシャワー状に降り注ぐことにより液面２０２近傍の粉体３と共に液媒２が撹拌されるようにすると、特に凝集しやすい（ダマになりやすい）性質の粉体３を精度よく分級する上で有利となる。
【００３１】
また、本実施の形態では、粉体供給部１８による粉体３の粉体供給位置Ｐ１への供給を、粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としてから行うようにしたが、粉体３をスラリー状とすることなく粉体供給位置Ｐ１へ供給するようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにスラリー状とした粉体３を供給すると、粉体３に気泡が混ざり粒子４が気泡と共に浮上することを防止できるので、気泡が粒子４の浮上速度Ｖに及ぼす影響を排除でき、粉体３の分級を正確に行う上で好ましい。
また、本実施の形態では、液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給する場合について説明したが、液媒２中の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、分級する粉体３がガラスマイクロバルーンである場合について説明したが、本発明方法および装置によって分級する粉体は、液媒２よりも比重が軽く液媒２中を浮上する粉体を含む粉体３であればよく、どのような粉体を分級するかは任意である。
粉体３は、ガラスで形成されたマイクロバルーンに限定されるものではなく、従来公知のさまざまな無機物あるいは有機物を用いたものであってもよい。
無機物としては、ホウケイ酸ガラス、シリカ、カーボン、セラミックなどが挙げられる。
有機物としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂などが挙げられる。
また、本実施の形態では、液媒２が水である場合について説明したが、液媒２は分級すべき粉体３が浮上するものであればよく、液媒２として何を使用するかは任意である。
また、本発明方法および装置を用いて、粉体以外の材料を比重に応じて区別するなど任意である。例えば、チップ状に形成された合成樹脂材料などをそれらの比重に応じて区別するなど任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態の粉体分級装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図である。
【図３】液媒２中における粉体３の動きを示す説明図である。
【図４】粉体分級装置の稼働時間に対する回収された粉体の密度（分離後浮上成分の密度）の測定結果を示す線図である。
【図５】比較例１乃至３と実施例１乃至３の粉体分級装置の測定条件を示す図である。
【図６】液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図である。
【図７】比較例１乃至３における粉体分級装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
２……液媒、２０２……液面、３……粉体、１０……粉体分級装置、１２……容器、１４……第１の液媒流生成部、１６……第２の液媒流生成部、１８……粉体供給部、２０……粉体回収部、Ｐ１……粉体供給位置、Ｐ２……粉体回収位置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体分級方法および粉体分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体をその粒径や密度などによって区別することを分級という。
粉体の分級方法として、例えば、篩（ふるい）を用いる方法や、液媒（水）中における粉体の沈降速度差を利用した方法（特許文献１参照）、あるいは、遠心分離機を用いた方法などが知られている。
しかしながら、流動性が悪く真密度が１ｇ／ｃｍ３以下（比重が１以下）の粉体の場合、上述した従来の分級方法の適用が難しかった。
例えば、篩を用いて流動性が悪い粉体を分級する場合、篩が目詰まりを引き起こすため、分級効率の向上を図る上で不利があった。
また、沈降速度差を利用した方法および遠心分離機を用いた方法は、そもそも分級すべき粉体の比重が１よりも大きいこと、言い換えると、粉体が液媒（水）に沈むことが前提であるため、比重が１以下の粉体（真密度が１ｇ／ｃｍ３以下の粉体）を分級するには適さない。
そこで、本出願人は、容器の上下に延在する収容空間に液媒を収容し、分級すべき粉体を前記収容空間の下部に位置する液媒部分に移送し、前記液媒部分に移送された粉体のうち前記液媒中を浮上して前記収容空間の上部に位置する液媒部分に移動した粉体を回収して取り出すことで、液媒よりも比重の軽い粉体の分級を可能とした粉体分級方法および粉体分級装置を提案している（特願２００７−２７６６２５）。
【特許文献１】特開２００４−１１３９６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記提案に係る方法および装置では、粉体回収部の近傍を含んだ収容空間の上部の全域において粉体についての濃度が均一となるため、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げる傾向が顕著となり、処理状態が安定せず、一定の分級性能を再現性を持って実現する上で改善の余地があることがわかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉体の分級を安定して正確に行う上で有利な粉体分級方法および粉体分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の粉体分級方法は、容器に液媒を収容し、前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成すると共に、液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、分級すべき粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置において供給し、前記粉体回収位置に到達する粉体を回収することを特徴とする。
また本発明は、液媒が収容される容器と、前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成する第１の液媒流生成部と、前記液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成する第２の液媒流生成部と、前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置に分級すべき粉体を供給する粉体供給部と、前記粉体回収位置に設けられ該粉体回収位置に到達する粉体を回収する粉体回収部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、粉体が液面近傍の横流れに乗って粉体供給位置から粉体回収位置に移動するため、その間に、浮上する粉体が粉体回収位置に向かって横向きに流れる一方、液媒中を沈降する粉体は粉体回収位置に近づくにつれてこの横流れから排除される。
したがって、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制でき、粉体の分級を安定して正確に行う上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態による粉体分級方法および粉体分級装置について図面を参照して説明する。
まず、本発明方法および装置における前提となる液媒中における粉体の浮上速度について説明する。
液媒中に入れると沈降する粉体（固体）、すなわち、液媒よりも比重が重い粉体の液媒中における粉体の沈降速度Ｖは、式（１）のstokesの式で示される。
【０００７】
【数１】
【０００８】
但し、ρｐは粉体の真密度（固体真密度）、ρ0は液密度、Ｄｐは粉体を構成する粒子の直径（固体直径）、μは液粘度、ｇは重力加速度である。
式（１）によれば、粉体は、その粒子の直径が大きいほど沈降速度Ｖが速く、また、粉体の真密度が大きいほど沈降速度Ｖが速いことがわかる。
【０００９】
上述した式（１）に対して、液媒中に入れると浮上する粉体（固体）、すなわち、液媒よりも比重が軽い粉体の液媒中における粉体の浮上速度Ｖは式（２）で示され、この式（２）は式（１）のstokesの式を導出する際の運動方程式において液抵抗力項を沈降する場合とは、逆符号にすることによって導出される。
【００１０】
【数２】
【００１１】
式（２）によれば、粉体は、その粒子の直径が大きいほど浮上速度Ｖが速く、また、粉体の真密度が液媒よりも小さいほど浮上速度Ｖが速いことがわかる。
【００１２】
図６は液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図であり、式（２）を具体的に説明している。
図６に示すように、液媒２中に液媒２よりも比重が軽い粉体を入れると、粉体を構成する粒子４のそれぞれは、矢印で示すような浮上速度Ｖで浮上する。すなわち、矢印の向きが粒子４の移動方向を示し、矢印の長さが浮上速度Ｖの大きさを示す。
本実施の形態では、液媒２は水であり、その液密度は１ｇ／ｃｍ３である。
粉体は、液媒２よりも比重が軽い粒子４から構成されており、具体的には、ガラスマイクロバルーンあるいはガラス中空球等と一般的に呼ばれる平均粒径（平均直径）数十ミクロンの粒子からなるものである。なお、このようなガラスマイクロバルーンとしてはグラスバブルス（住友スリーエム株式会社の登録商標）などが挙げられる。
この場合、粒子４のうち、直径Ｄｐが大きい（あるいは真密度ρｐが小さい）粒子４Ａの浮上速度は、直径Ｄｐが小さい（あるいは真密度ρｐが大きい）粒子４Ｂの浮上速度Ｖよりも大きくなっている。
また、粒子４のうち、製造のばらつきなどによって生じる比重が液媒２の比重よりも重い粒子４Ｃは、液媒２中を沈降する。
また、ガラスマイクロバルーンが破損して生じた破片６は中空でないことから比重が液媒２の比重よりも重く、したがって、液媒２中を沈降する。
したがって、液媒２に入れた粉体の粒子４が、浮上する粒子４（４Ａ、４Ｂ）と、沈降する粒子４（４Ｃ）および破片６とに分かれることから、浮上する粒子４のみを回収することで粉体の分級を行うことができることは無論のこと、上述した式（２）で示されているように、粒子４の直径Ｄｐおよび粉体の真密度ρｐの大きさの違いが、液媒２中の粉体の粒子４の浮上速度Ｖに反映されるので、浮上速度Ｖに基づいて粉体の粒子を選別すれば、粉体の分級をより精密に行うことができる。
本発明方法および装置は式（２）で示される液媒２中の粉体の粒子４の浮上速度Ｖの大きさに基づいて粉体の分級を行うものであり、以下具体的に説明する。
【００１３】
図１は本実施の形態の粉体分級装置１０の構成を示す説明図、図２は図１のＡ矢視図である。
以下、本発明の実施の形態による粉体分級方法をこの粉体分級装置１０と共に説明する。
粉体分級装置１０は、図１、図２に示すように、容器１２と、第１の液媒流生成部１４と、第２の液媒流生成部１６と、粉体供給部１８と、粉体回収部２０などを含んで構成されている。
【００１４】
（容器１２）
容器１２は、液媒２を収容する収容空間Ｓを形成するものである。
本実施の形態では、図２に示すように、収容空間Ｓは、平面視した状態で、対向する２つの短辺と、対向する２つの長辺を有する矩形状を呈し、言い換えると、幅Ｗと、該幅Ｗより大きな寸法で形成された長さＬとを有している。
容器１２は、上下に延在し上方が開放された側壁１２０２と、側壁１２０２の下部を閉塞する底壁１２０４とを備えている。
【００１５】
収容空間Ｓの２つの短辺のうち一方の短辺側に臨む側壁１２０２の上下方向の中間の箇所に粉体供給口１２２２が形成されている。
収容空間Ｓ２の２つの短辺のうち他方の短辺側に臨む側壁１２０２の上下方向の中間の箇所に粉体回収口１２２４が形成されている。
本実施の形態では、粉体回収口１２２４は、収容空間Ｓの短辺のほぼ全長にわたって細長状に延在形成されている。
【００１６】
液媒２は、収容空間Ｓに収容されている。
本実施の形態では、液媒２は水であり、その液密度ρ０は１ｇ／ｃｍ３である。
なお、本実施の形態では、粉体供給口１２２２と粉体回収口１２２４は、収容空間Ｓに収容された液媒２の液面２０２を含んだ箇所で互いに対向する箇所に設けられている。
【００１７】
（第１の液媒流生成部１４）
第１の液媒流生成部１４は、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に、液面２０２上の一箇所である粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成するものである。
本実施の形態では、第１の液媒流生成部１４は、粉体回収口１２２４と、液媒供給部２６を含んで構成されている。
すなわち、液媒２の横流れは、粉体回収口１２２４から液媒２を容器１２外に導くことにより形成され、言い換えると、粉体回収位置Ｐ２から液媒２を、液面２０２上に浮上する粉体３と共に容器１２外に導くことにより形成され、この横流れは、液面２０２の全域に形成される。
液媒供給部２６は、容器１２に収容された液媒２の上部に液媒２を供給するものである。
本実施の形態では、液媒供給部２６は、液面２０２の上方に位置する容器１２の箇所に設けられた複数の孔開き液媒供給手段を含んで構成されている。
すなわち、液媒供給部２６は、液面２０２と対向し平面上を延在する平板２６０２に複数の吐出孔２６０４が千鳥状に形成されることで構成され、各吐出孔２６０４によって前記孔開き液媒供給手段が構成されている。
液媒供給部２６は、各吐出孔２６０４から液媒２を吐出することにより、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたって液媒２を一定の流量でシャワー状に降り注ぐように構成されている。
【００１８】
（第２の液媒流生成部１６）
第２の液媒流生成部１６は、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成するものである。
本実施の形態では、第２の液媒流生成部１６は、上述の液媒供給部２６と、液媒排出部２８とを含んで構成されている。
液媒排出部２８は、容器１２に収容された液媒２の下部から液媒２を、下方に向かって移動する粉体３と共に排出するものある。
本実施の形態では、液媒排出部２８は、底壁１２０４の幅方向中央に設けられた排出口１２１０で構成されている。
本実施の形態では、液媒供給部２６によって液媒２を容器１２の上部に供給すると共に、液媒排出部２８が液媒２を粉体３と共に容器１２の下部から排出することで液媒２の下降流の流れが安定した状態に（一定の状態に）作られるように図られている。
【００１９】
（粉体供給部１８）
粉体供給部１８は、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するものであり、粉体供給口１２２２、粉体供給路２２０２、粉体供給源２２０４を含んで構成されている。
本実施の形態では、粉体供給部１８は、粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としておき、このスラリー状とされた粉体３を、粉体回収位置Ｐ２から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に粉体供給口１２２２から供給するように構成されている。
また、粉体供給路２２０２は粉体供給口１２２２に連通しており、粉体供給路２２０２は粉体供給口１２２２から粉体供給源２２０４に向かって上方に傾斜している。
したがって、粉体供給源２２０４から粉体供給路２２０２に導かれたスラリー状とされた粉体３は、粉体供給路２２０２に沿って下方に移送され粉体供給口１２２２から液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に供給される。
【００２０】
（粉体回収部２０）
粉体回収部２０は、粉体回収位置Ｐ２に設けられ該粉体回収位置Ｐ２に到達する粉体３を回収するものである。
本実施の形態では、粉体回収部２０は、図１に示すように、粉体回収口１２２４、粉体回収路２４０２、粉体回収タンク２４０４を含んで構成されている。
粉体回収路２４０２は粉体回収口１２２４から粉体回収タンク２４０４に向かって下方に傾斜している。
また、粉体回収口１２２４は、図２に示すように、容器１２の側壁１２０２の全域にわたって延在形成され、粉体回収路２４０２は粉体回収口１２２４から粉体回収タンク２４０４に至るにつれて幅が狭くなるように形成されている。
したがって、粉体回収位置Ｐ２に到達した粉体３は、粉体回収口１２２４に導かれ、粉体回収路２４０２に沿って下方に移送され粉体回収タンク２４０４に回収される。
【００２１】
次に粉体分級装置１０の動作について説明する。
予め、収容空間Ｓには液媒２が収容されているものとする。
ここで、第１の液媒流生成部１４により、液媒２の液面２０２に粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れが形成されると共に、第２の液媒流生成部１６により、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流が形成される。
この状態で、粉体供給部１８から粉体供給位置Ｐ１にスラリー状の粉体３が供給されると、粉体３は液面２０２に沿って分散し、粉体３を構成する粒子４は液媒２中において浮上あるいは沈降する。
すなわち、前述の式（２）による浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係から、
Ｖ＜Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を沈降する。
Ｖ＝Ｖ０となる粒子４は、液媒２中で浮上も沈降もせず液媒２中に留まる。
Ｖ＞Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を浮上し、液面２０２の近傍に浮上する。
言い換えると、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみが（言い換えると液媒２の下降流に逆らって液媒２中を浮上する粉体３のみが）液面２０２に浮上することになる。
なお、本実施の形態では、粉体供給部１８によって粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としてから液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１へ供給するため、液媒２に供給されたスラリー状の粉体３のうち液媒２よりも比重が軽い粒子４（図３）は、液媒２に供給された時点で既に液面２０２近傍で浮上している。
【００２２】
図３は液媒２中における粉体３の動きを示す説明図である。
ここで、図３に示すように、液面２０２に形成された液媒２の横流れにより、液媒２中の粉体３は、粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２に向かって移動しつつ、液媒２中を浮上あるいは沈降する。
したがって、粉体３は、狭い範囲に留まらず、粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２にわたった広い範囲に分散しつつ、浮上あるいは沈降し、浮上する粉体３は液面２０２近傍で横に流れ、沈降する粉体３は下方に沈降するので、液媒２中を浮上する粉体３と沈降する粉体３とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制することができる。
液面２０２に浮上した粉体３は、液媒２の横流れにより粉体回収位置Ｐ２に到達し、液媒２と共に粉体回収部２０によって回収される。
【００２３】
また、本実施の形態では、図３に示すように、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたってシャワー状に降り注がれる液媒２により、粉体３が液面２０２近傍の液媒２とが共に撹拌される。
したがって、粉体３を構成する複数の粒子４がくっついた状態で浮上したとしても、粒子４同士が強制的に分離されるため、上述した浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係に基づいて浮上すべき粒子４は浮上し、沈降すべき粒子４は液媒２中を沈降して液媒排出部２８から排出される。
また、浮上すべき粒子４に破片６がくっついた状態で浮上したとしても、上述した液媒２の撹拌によって粒子４から破片６が強制的に分離されるため、浮上すべき粒子４は浮上し、破片４は液媒２中を沈降して液媒排出部２８から排出される。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、容器１２に収容された液媒２の液面２０２に、粉体回収位置Ｐ２に向かって流れる液媒２の横流れを形成すると共に、液面２０２の下方における液媒２部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、分級すべき粉体３を粉体回収位置Ｐ１から離れた液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１の粉体供給位置Ｐ１において供給し、粉体回収位置Ｐ１に到達する粉体３を回収するようにした。
したがって、粉体３が横流れに乗って粉体供給位置Ｐ１から粉体回収位置Ｐ２に移動するため、その間に、液媒２中を沈降する粉体３はこの横流れから排除され、粉体回収位置Ｐ１に近づくにつれて粉体３の分級が進行する。
したがって、液媒２中を浮上する粉体３と沈降する粉体３とが互いの動きを干渉して妨げる傾向を抑制でき、粉体３の分級を安定して正確に行う上で有利となり、言い換えると、分級の処理状態の安定化を図り、一定の分級性能を再現性を持って実現する上で有利となる。
【実施例】
【００２５】
次に、粉体３の分級結果を、実施例１乃至３の粉体分級装置と、比較例１乃至３の粉体分級装置とで比較し、比較結果を図４に示す。
（実施例１乃至３）
容器１２のサイズは、図２、図５に示すように、Ｗ＝１４０ｍｍ、Ｌ＝５５０ｍｍ、排出口１２１０から液面２０２までの高さ（液媒２の深さ）Ｈ＝１５０ｍｍとした。
液媒２は水であり、液媒２の容量は約１２リットルとした。
供給スラリー濃度、単位時間当たりスラリー供給量、単位時間当たり液媒供給量、単位時間当たり液媒排出量、粉体回収部２０による単位時間当たりの液媒および粉体の回収速度は図５に示すとおりである。
【００２６】
（比較例１乃至３）
本出願人が提案した粉体分級装置（特願２００７−２７６６２５）によるものである。
図７に示すように、比較例における粉体分級装置１００は、容器１０２と、粉体供給部１０４と、粉体回収部１０６と、液媒供給部１０８と、液媒排出部１２０と、撹拌部１２２と、上整流部１２４Ａと、下整流部１２４Ｂなどを含んで構成されている。
粉体供給部１１４は、分級すべき粉体３を容器１０２の外部から、液媒２中の下部の箇所である下部液媒部２Ｂに供給するものである。
粉体供給部１１４は、粉体を予め液媒２と同じ液媒と混合することによりスラリー状とした状態で下部液媒部２Ｂに供給する。
粉体回収部１１６は、粉体供給部１１４から液媒部分に移送された粉体３のうち液媒２中を浮上して収容空間Ｓの上部に位置する液媒部分に移動した粉体３を回収して容器１１２の外部に取り出すものである。
液媒供給部１１８は、液媒２の液面２０２の上方から液媒２を一定の流量で供給するものである。
液媒排出部１２０は、収容空間Ｓの下部から液媒２を一定の流量で排出するものである。
液媒排出部１２０と上記の液媒供給部１８とにより液媒２が収容空間Ｓ内のほぼ全域にわたり上方から下方に向かって一定の流速で流れるように図られている。
撹拌部１２２は、液媒２を撹拌するものであり、中間液媒部２Ｃに設けられている。
上整流部１２４Ａおよび下整流部１２４Ｂは、撹拌部１２２の上方および下方にそれぞれ設けられ、液媒２の流れを整えるものである。
粉体分級装置１００の動作は次のようになされる。
収容空間Ｓには液媒２が収容されている。
液媒供給部１８から収容空間Ｓの液媒２に一定量の液媒２が供給されると同時に、液媒排出部２０から前記一定量の液媒２が排出されることにより、収容空間Ｓ内の液媒２は一定の流速Ｖ０で上方から下方に向かって流れる。
この状態で、粉体供給部１４からスラリー状の粉体３が下部液媒部２Ｂに供給されると、粉体３を構成する粒子４は液媒２中において浮上あるいは沈降する。
すなわち、前述の式（２）による浮上速度Ｖと液媒２の流速Ｖ０の関係から、
Ｖ＜Ｖ０となる粒子４は、液媒２中を沈降して液媒排出部２０から排出される。
Ｖ＝Ｖ０となる粒子４は、液媒２中で浮上も沈降もせず下部液媒部２Ｂに留まる。
Ｖ＞Ｖ０となる粒子４は、液媒２の流れに沿って浮上し、上部液媒部２Ａから回収される。
【００２７】
比較例１乃至３の容器１１２は円筒状を呈し、図５に示すように、直径１４０ｍｍ、高さ６６０ｍｍの大きさを有している。
液媒２は水であり、容器１１２に収容されている液媒２の容量は約１０リットルとした。
供給スラリー濃度、単位時間当たりスラリー供給量、単位時間当たり液媒供給量、単位時間当たり液媒排出量、粉体回収部による単位時間当たりの液媒および粉体の回収速度は図５に示すとおりである。
【００２８】
図４に示すように、粉体分級装置の稼働時間に対する回収された粉体の密度（分離後浮上成分の密度）の変化を見ると、比較例１乃至３では、回収された粉体の密度のばらつきが大きいことがわかる。
これは、比較例１乃至３においては、液媒中を浮上する粉体と沈降する粉体とが互いの動きを干渉して妨げることに起因するものである。
これに対して、実施例１乃至３では、回収された粉体の密度が安定していることがわかる。
すなわち、本発明方法および装置によれば、粉体回収位置Ｐ１に近づくにつれて粉体３の濃度は低下するので、粉体３の分級を安定して正確に行う上で有利となっている。
【００２９】
なお、本実施の形態では、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみを回収することで粉体３の分級を行っている。したがって、厳密に言うと、粉体３を構成する粒子４の粒子径Ｄｐ、あるいは、粒子４の真密度ρｐそのものに基づいた分級を行うわけではない。
しかしながら、例えば、分級すべき粉体３（粒子４）がガラスマイクロバルーンの場合、粒子径Ｄｐが大きいものは真密度ρｐが小さく、逆に、粒子径Ｄｐが小さいものは真密度ρｐが大きいという相関関係が存在していることから、式（２）に示す浮上速度Ｖの関係に基づいた分級、すなわち、液媒２の下降流の速度Ｖ０よりも大きな浮上速度Ｖを持つ粉体３のみを回収することによって、実質的には粒子４の粒子径Ｄｐおよび粒子４の真密度ρｐに基づいた高い精度の分級を行うことができる。
したがって、分級すべき粉体の粒子径Ｄｐおよび真密度ρｐの相関関係がガラスマイクロバルーンの粒子径Ｄｐおよび真密度ρｐの相関関係と同様であれば、本発明方法および装置を用いることによって高い精度で分級を行うことができる。
【００３０】
なお、液媒２の、容器１２に収容された液媒２の上部への供給は、液媒２の上方に設けた孔開きパイプから液媒２を液媒２の上部に注ぎ込むようにして行うようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、液面２０２の上方から液面２０２の全域にわたって液媒２をシャワー状に降り注ぐことにより液面２０２近傍の粉体３と共に液媒２が撹拌されるようにすると、特に凝集しやすい（ダマになりやすい）性質の粉体３を精度よく分級する上で有利となる。
【００３１】
また、本実施の形態では、粉体供給部１８による粉体３の粉体供給位置Ｐ１への供給を、粉体３を予め液媒２と混合することによりスラリー状としてから行うようにしたが、粉体３をスラリー状とすることなく粉体供給位置Ｐ１へ供給するようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにスラリー状とした粉体３を供給すると、粉体３に気泡が混ざり粒子４が気泡と共に浮上することを防止できるので、気泡が粒子４の浮上速度Ｖに及ぼす影響を排除でき、粉体３の分級を正確に行う上で好ましい。
また、本実施の形態では、液面２０２上の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給する場合について説明したが、液媒２中の粉体供給位置Ｐ１に分級すべき粉体３を供給するようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、分級する粉体３がガラスマイクロバルーンである場合について説明したが、本発明方法および装置によって分級する粉体は、液媒２よりも比重が軽く液媒２中を浮上する粉体を含む粉体３であればよく、どのような粉体を分級するかは任意である。
粉体３は、ガラスで形成されたマイクロバルーンに限定されるものではなく、従来公知のさまざまな無機物あるいは有機物を用いたものであってもよい。
無機物としては、ホウケイ酸ガラス、シリカ、カーボン、セラミックなどが挙げられる。
有機物としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂などが挙げられる。
また、本実施の形態では、液媒２が水である場合について説明したが、液媒２は分級すべき粉体３が浮上するものであればよく、液媒２として何を使用するかは任意である。
また、本発明方法および装置を用いて、粉体以外の材料を比重に応じて区別するなど任意である。例えば、チップ状に形成された合成樹脂材料などをそれらの比重に応じて区別するなど任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態の粉体分級装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図である。
【図３】液媒２中における粉体３の動きを示す説明図である。
【図４】粉体分級装置の稼働時間に対する回収された粉体の密度（分離後浮上成分の密度）の測定結果を示す線図である。
【図５】比較例１乃至３と実施例１乃至３の粉体分級装置の測定条件を示す図である。
【図６】液媒中における粉体の粒子の動きを示す模式図である。
【図７】比較例１乃至３における粉体分級装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
２……液媒、２０２……液面、３……粉体、１０……粉体分級装置、１２……容器、１４……第１の液媒流生成部、１６……第２の液媒流生成部、１８……粉体供給部、２０……粉体回収部、Ｐ１……粉体供給位置、Ｐ２……粉体回収位置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に液媒を収容し、
前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成すると共に、液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、
分級すべき粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置において供給し、
前記粉体回収位置に到達する粉体を回収する、
ことを特徴とする粉体分級方法。
【請求項２】
前記下降流は、前記容器に収容された液媒の上部に供給されつつかつ前記容器に収容された液媒の下部から排出されることでなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の粉体分級方法。
【請求項３】
前記液媒の、前記容器に収容された液媒の上部への供給は、前記液面の上方から前記液面に液媒をシャワー状に降り注ぐことにより行われる、
ことを特徴とする請求項２記載の粉体分級方法。
【請求項４】
前記粉体の前記粉体供給位置への供給は、前記粉体を予め前記液媒と混合することによりスラリー状とした状態でなされる、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項５】
前記粉体の前記粉体供給位置への供給は、前記粉体を予め前記液媒と混合することによりスラリー状としておき、このスラリー状とされた粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置に供給することで行われる、
ことを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項６】
前記横流れは、前記粉体回収位置から前記液媒を前記容器外に導くことにより形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項７】
液媒が収容される容器と、
前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成する第１の液媒流生成部と、
前記液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成する第２の液媒流生成部と、
前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置に分級すべき粉体を供給する粉体供給部と、
前記粉体回収位置に設けられ該粉体回収位置に到達する粉体を回収する粉体回収部と、
を備えることを特徴とする粉体分級装置。
【請求項８】
前記第２の液媒流生成部は、
前記容器に収容された液媒の上部に前記液媒を供給する液媒供給部と、
前記容器に収容された液媒の下部から前記液媒を排出する液媒排出部とを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項７記載の粉体分級装置。
【請求項９】
前記液媒供給部は、前記液面の上方に位置する前記容器の箇所に設けられた複数の孔開き液媒供給手段を含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項８記載の粉体分級装置。
【請求項１０】
前記容器は、底壁と、前記底壁の周囲から起立する側壁とを有し、
前記液面を含む前記側壁の互いに対向する箇所に前記粉体供給部と前記粉体回収部とが設けられている、
ことを特徴とする請求項７乃至９に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１１】
前記液媒の液密度が略１ｇ／ｃｍ３である、
ことを特徴とする請求項７乃至１０に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１２】
前記液媒は水である、
ことを特徴とする請求項７乃至１１に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１３】
前記粉体は中空のガラス球状体である、
ことを特徴とする請求項７乃至１２に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１】
容器に液媒を収容し、
前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成すると共に、液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成しておき、
分級すべき粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置において供給し、
前記粉体回収位置に到達する粉体を回収する、
ことを特徴とする粉体分級方法。
【請求項２】
前記下降流は、前記容器に収容された液媒の上部に供給されつつかつ前記容器に収容された液媒の下部から排出されることでなされる、
ことを特徴とする請求項１記載の粉体分級方法。
【請求項３】
前記液媒の、前記容器に収容された液媒の上部への供給は、前記液面の上方から前記液面に液媒をシャワー状に降り注ぐことにより行われる、
ことを特徴とする請求項２記載の粉体分級方法。
【請求項４】
前記粉体の前記粉体供給位置への供給は、前記粉体を予め前記液媒と混合することによりスラリー状とした状態でなされる、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項５】
前記粉体の前記粉体供給位置への供給は、前記粉体を予め前記液媒と混合することによりスラリー状としておき、このスラリー状とされた粉体を前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置に供給することで行われる、
ことを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項６】
前記横流れは、前記粉体回収位置から前記液媒を前記容器外に導くことにより形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の粉体分級方法。
【請求項７】
液媒が収容される容器と、
前記容器に収容された液媒の液面に、液面上の一箇所である粉体回収位置に向かって流れる液媒の横流れを形成する第１の液媒流生成部と、
前記液面の下方における前記液媒部分の実質上全域において下方に向かって流れる下降流を形成する第２の液媒流生成部と、
前記粉体回収位置から離れた液面上の粉体供給位置あるいは前記粉体回収位置から離れた前記液媒中の粉体供給位置に分級すべき粉体を供給する粉体供給部と、
前記粉体回収位置に設けられ該粉体回収位置に到達する粉体を回収する粉体回収部と、
を備えることを特徴とする粉体分級装置。
【請求項８】
前記第２の液媒流生成部は、
前記容器に収容された液媒の上部に前記液媒を供給する液媒供給部と、
前記容器に収容された液媒の下部から前記液媒を排出する液媒排出部とを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項７記載の粉体分級装置。
【請求項９】
前記液媒供給部は、前記液面の上方に位置する前記容器の箇所に設けられた複数の孔開き液媒供給手段を含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項８記載の粉体分級装置。
【請求項１０】
前記容器は、底壁と、前記底壁の周囲から起立する側壁とを有し、
前記液面を含む前記側壁の互いに対向する箇所に前記粉体供給部と前記粉体回収部とが設けられている、
ことを特徴とする請求項７乃至９に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１１】
前記液媒の液密度が略１ｇ／ｃｍ３である、
ことを特徴とする請求項７乃至１０に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１２】
前記液媒は水である、
ことを特徴とする請求項７乃至１１に何れか１項記載の粉体分級装置。
【請求項１３】
前記粉体は中空のガラス球状体である、
ことを特徴とする請求項７乃至１２に何れか１項記載の粉体分級装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７６８０（Ｐ２０１０−１７６８０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２４２８（Ｐ２００８−１８２４２８）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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