特許 6233786 乾式分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233786

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】乾式分離装置

(51)【国際特許分類】

   B07B 4/08 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   B07B4/08 B

【請求項の数】1

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-145803(P2016-145803)

(22)【出願日】2016年7月25日

(65)【公開番号】特開2017-24003(P2017-24003A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2016年9月20日

(31)【優先権主張番号】特願2015-146370(P2015-146370)

(32)【優先日】2015年7月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504147243

【氏名又は名称】国立大学法人 岡山大学

(72)【発明者】

【氏名】押谷 潤

【審査官】 増田 健司

(56)【参考文献】

【文献】 実開平４−１２５０４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−４１８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−８０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 FUEL，２０１４年１１月２０日，V142，P274-282

【文献】 POWDER TECHNOLOGY，２０１２年，V221，P192-198

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０７Ｂ １／００−１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底筒状であって、底面に気体分散板を設けた分離槽と、
この分離槽の底面部に一方端を連通連結した通気配管と、
この通気配管内に空気を圧送する送気手段と、
前記分離槽を揺動させる揺動手段と
を備えた乾式分離装置において、
前記分離槽に収容された分離対象物が、前記送気手段によって前記分離槽に送られた空気によって流動状態となる最小の空塔速度を最小流動化速度とし、
前記分離対象物は、第１の粉体と第２の粉体とが等量ずつ混合された混合粉体であって、
前記第２の粉体のかさ密度が、前記第１の粉体のかさ密度の1.67倍であり、
前記揺動手段は、２つの揺動装置であって、水平方向の振動を互いに打ち消し合わせることで、上下方向の振動を生じさせることとし、
前記揺動装置を加振力1.5kN及び周波数60Hzとして前記分離槽を揺動させながら、空塔速度を前記最小流動化速度とすることで、前記分離槽の上層側30％において前記第１の粉体を偏析させる乾式分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、乾式分離装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車のシュレダーダスト等のように２種類以上の素材の混合物に対して、素材ごとの分離回収を行うために、素材の比重の違いを利用した乾式分離方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

乾式分離方法では、筒状とした分離槽の底面から上方に向けて空気を圧送しており、分離槽内に収容した自動車のシュレダーダスト等の分離対象物を空気によって流動させることで密度偏析を生じさせ、例えば密度の比較的小さいプラスチックごみと、密度の比較的大きい金属ごみとを分離可能としている。ここで、分離槽内に生じさせた空気流の流速を「空塔速度」と呼んでおり、分離対象物に応じて空塔速度を調整することで所望の分離が可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２４６３９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の乾式分離方法では、分離対象物が微細な粒子状となっていた場合に、密度の違いがあったとしても個々の粒子自体が軽量となっていることから空気によって流動されやすく、密度偏析が生じなくなるという問題があった。特に、この場合において、空塔速度を調整するだけでは、密度偏析が生じる条件を見出すことができなかった。

【0006】

本発明は、このような現状を鑑み、微細な粒子状の分離対象物に対しても密度偏析が生じる条件を見出すべく研究開発を行い、本発明を成すに至ったものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の乾式分離装置は、有底筒状であって、底面に気体分散板を設けた分離槽と、この分離槽の底面部に一方端を連通連結した通気配管と、この通気配管内に空気を圧送する送気手段と、分離槽を揺動させる揺動手段とを備えた乾式分離装置である。

【0008】

特に、分離槽に収容された分離対象物が、送気手段によって分離槽に送られた空気によって流動状態となる最小の空塔速度を最小流動化速度とし、分離対象物は、第１の粉体と第２の粉体とが等量ずつ混合された混合粉体であって、第２の粉体のかさ密度が、第１の粉体のかさ密度の1.67倍であるものである。

【0009】

さらに、揺動手段は、２つの揺動装置であって、水平方向の振動を互いに打ち消し合わせることで、上下方向の振動を生じさせることとし、揺動装置を加振力1.5kN及び周波数60Hzとして分離槽を揺動させながら、空塔速度を最小流動化速度とすることで、分離槽の上層側30％において第１の粉体を偏析させているものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、従来の揺動手段のない乾式分離装置では分離不可能であった分離対象物の分離が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施例の乾式分離装置の概略模式図である。

【図2】ガラスビーズとユニビーズの混合粉体のかさ体積混合割合とかさ密度のグラフである。

【図3】無振動で各空塔速度における乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図4】振動条件を加振力1.5kN、周波数60Hzとした各空塔速度における乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図5】振動条件を加振力1.5kN、周波数60Hzとした各空塔速度における乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図6】横軸を空塔速度比U₀/U_mfとし、縦軸を分離グレードとした分離グレードのグラフである。

【図7】空塔速度を０cm/sとして各振動条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図8】空塔速度を最小流動化速度として各振動条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図9】空塔速度を最小流動化速度として各振動条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図10】空塔速度を最小流動化速度として各振動条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図11】横軸を振動強度とし、縦軸を分離グレードとした分離グレードのグラフである。

【図12】第２実施例の乾式分離装置の概略模式図である。

【図13】各ノック条件での最小流動化速度の測定結果のグラフである。

【図14】各ノック条件での最小流動化速度の測定結果のグラフである。

【図15】ノック条件を圧力0.5MPa、ノック頻度2.0Hzとした各空塔速度における乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図16】空塔速度を最小流動化速度として各圧力条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【図17】空塔速度を最小流動化速度として各ノック頻度条件とした乾式分離装置による処理結果のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の乾式分離装置は、有底筒状であって、底面に気体分散板を設けた分離槽と、この分離槽の底面部に一方端を連通連結した通気配管と、この通気配管内に空気を圧送する送気手段とを備えた乾式分離装置であって、分離槽を揺動させる揺動手段を設けているものである。

【0013】

図１は、第１実施例の乾式分離装置の概略模式図であり、第１実施例の乾式分離装置は、有底筒状であって、底面に気体分散板を設けた分離槽11と、この分離槽11の底面部に一方端を連通連結した通気配管21と、この通気配管21内に空気を圧送する送気手段30とを備えた乾式分離装置であって、分離槽11を揺動させる揺動手段40を設けているものである。

【0014】

送気手段30は、上流側から、コンプレッサ31と、レギュレーター32と、マスフローコントローラ33と、三方コック34とを順次連通連結させて、分離槽11内に所定の空塔速度の気流を生成可能としている。

【0015】

分離槽11は、揺動手段40を介して基台12の上方に設けている。揺動手段40は、振動を発生させるための揺動装置41と、この揺動装置41を支持するとともに分離槽11と基台12とを連結するフレーム42と、このフレーム42と基台12との間で振動を吸収するゴム製の緩衝材43とで構成している。本実施例では２つの揺動装置41を備えており、揺動装置41をそれぞれ水平に装着して、水平方向の振動を互いに打ち消し合わせることで、上下方向の振動を生じさせることとしている。揺動装置41としては、具体的には、ユーラステクノ株式会社製のKEE-1.5-4 3PHASEを用いた。この揺動装置41は、アンバランスウェイトの調整により加振力を０〜1.5kNの範囲で操作可能となっている。

【0016】

分離槽11は、本実施例では、内径103mm、高さ400mm、厚さ5mmのアクリル円筒管とし、分離槽11の底部には気体分散板11aを取り付けている。本実施例の気体分散板11aは多孔質材料、具体的にはフィルタ材料で構成しているが、空気を分離槽11内に通気させる一方で、分離槽11内の収容物の漏出を防止可能となっていれば、気体分散板11aは、どのように構成してもよい。特に、気体分散板11aは、円筒状とした分離槽11内にできるだけ一様な上昇気流を生じさせることができるように分散されて、分離槽11内に圧送可能とすることが望ましい。また、本実施例では、気体分散板11aの外周縁にフレーム42に装着するための外縁部11bを設けており、この外縁部11bを介して分離槽11をフレーム42に装着している。図１中、11cは、通気配管21と分離槽11とを連結するための連結ガイドである。

【0017】

本実施例では、気体分散板11aは、具体的には、SUS304のパンチングメタルをろ布で挟んで構成している。パンチングメタルは、具体的には、厚みが2.0mmの平板で、穴径がφ2.5mm、穴ピッチが5.0mm、開孔率が22.7％で60度千鳥型であるパンチングメタルを用いた。

【0018】

このように構成した乾式分離装置において、揺動手段40による振動の状態の確認を行った。具体的には、分離槽11の外表面に目印としてのマークを設けて、揺動装置41を様々な条件下で駆動させながらマークをハイスピードカメラで撮影し、振動の周波数及び振幅を計測した。この結果に基づいて、揺動装置41の駆動条件を特定した。本実施形態の揺動手段40では、想定通りに分離槽11に上下方向の振動を生じさせることができた。

【0019】

分離槽11に収容される分離対象物として、本実施形態では、ガラスビーズとユニビーズの二成分の混合粉体とした。ガラスビーズとユニビーズは、それぞれJIS試験用ふるい(JIS Z 8801)によってふるい分けし、それぞれ粒径を180〜212μmに調整した。

【0020】

本実施形態では、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離の評価として、かさ密度を用いることとした。特に、本実施形態では、試料粉体を適量とってメスフラスコに投入し、メスフラスコを５回タッピングして粉体を充填させた後にメスフラスコの目盛を読み取ることで体積V［cm³］とし、その後、電子天秤で質量m［g］を測定して、
ρ＝ｍ／Ｖ
とすることでかさ密度ρを算出した。

【0021】

なお、ガラスビーズのかさ密度は1.50g/cm³であり、ユニビーズのかさ密度は2.51g/cm³であって、ユニビーズの方がガラスビーズよりもかさ密度が約1.67倍大きかった。また、ガラスビーズとユニビーズとを等量ずつ混合した混合粉体のかさ密度は2.05g/cm³であって、図２に示すように、混合粉体のかさ密度によって、ユニビーズとガラスビーズのかさ体積混合割合を特定できることが確認できた。なお、図２において横軸は、ユニビーズのかさ体積混合割合である。

【0022】

通常の乾式分離方法では、このような密度差の小さいガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離は不可能であった。念のため、上述した本実施形態の乾式分離装置であって、分離槽11を振動させない場合に、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離が可能かどうかを検証した。

【0023】

まず、ガラスビーズとユニビーズとを等量ずつ混合した混合粉体を分離槽11に、高さ105mmとなるように入れて、送気手段30によって空気を分離槽11に圧送してガラスビーズまたはユニビーズの偏析を促した。所定時間の間、分離槽11に空気を圧送した後に、空気の圧送を停止し、偏析の発生状況を確認した。偏析の発生状況の確認は、具体的には、分離槽11内の混合粉体に対して、分離槽11の高さ90〜105mmの間の厚さ15mm分の混合粉体を取り出して、第１層分としてかさ密度を測定し、次いで、分離槽11の高さ80〜90mmの間の厚さ10mm分の混合粉体を取り出して、第２層分としてかさ密度を測定し、以下、厚さ10mm分の混合粉体を順次取り出してかさ密度を測定し、第１０層分までのかさ密度を測定し、かさ密度の変化を調べた。

【0024】

なお、乾式分離装置では、分離槽11に収容された分離対象物が、送気手段30によって分離槽11に送られた空気によって流動状態とする必要がある。通常、この流動状態となる最小の空塔速度を最小流動化速度と呼んでいる。本実施形態では、最小流動化速度は3.4cm/sであり、これを基準とした。送気手段30による送気時間は600秒とした。

【0025】

最小流動化速度は、具体的には次のようにして決定した。まず、分離槽11内には、あらかじめ差圧計のプローブを設けておき、分離槽11に分離対象物を収容して分離槽11に送気手段30から空気を送り込みながら、分離対象物の粒子層の圧力損失を差圧計で検出する。空塔速度を増加させながら圧力損失を計測すると、圧力損失が分離対象物の粒子層の自重と釣り合った後は、圧力損失が変化しなくなる。この圧力損失と離対象物の粒子層の自重と釣り合う最小の空塔速度を最小流動化速度としている。

【0026】

図３は、分離槽11を振動させない場合であって、送気手段30によって分離槽11に送られた空気の空塔速度を調整した場合の結果であり、左側上段は空塔速度が０cm/sの場合であり、左側中段は空塔速度が最小流動化速度の半分の場合であり、左側下段は空塔速度が最小流動化速度の場合であり、右側上段は空塔速度が最小流動化速度の1.5倍の場合であり、右側中段は空塔速度が最小流動化速度の２倍の場合である。各横軸は、測定したかさ密度から特定されるユニビーズのかさ体積混合割合である。図３から明らかなように、分離槽11を振動させない場合では、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体に密度偏析は生じなかった。

【0027】

一方、揺動手段40によって分離槽11を加振力1.5kN、周波数60Hzの条件で振動させた場合の結果を図４及び図５に示す。図４の左側最上段は空塔速度が０cm/sの場合であり、左側の上から二段目は空塔速度が最小流動化速度の0.125倍の場合であり、左側の上から三段目は空塔速度が最小流動化速度の0.25倍の場合であり、左側の上から四段目は空塔速度が最小流動化速度の0.5倍の場合であり、右側最上段は空塔速度が最小流動化速度の0.75倍の場合であり、右側の上から二段目は空塔速度が最小流動化速度の0.875倍の場合であり、右側の上から三段目は空塔速度が最小流動化速度の場合であり、右側の上から四段目は空塔速度が最小流動化速度の1.125倍の場合である。また、図５の上段は空塔速度が最小流動化速度の1.25倍の場合であり、中段は空塔速度が最小流動化速度の1.5倍の場合であり、下段は空塔速度が最小流動化速度の２倍の場合である。各横軸は、測定したかさ密度から特定されるユニビーズのかさ体積混合割合である。

【0028】

図４の左側の最上段の空塔速度が０cm/sの場合において、ガラスビーズよりも比重の大きいユニビーズが浮揚する一方で、比重の軽いガラスビーズが沈降する現象が生じているが、これは、今回の実験系での特異な現象であると考えている。

【0029】

図６は、図３〜５の結果をまとめたグラフであり、横軸は最小流動化速度U_mfに対する空塔速度U₀の比である空塔速度比U₀/U_mfとし、縦軸は分離グレードとして評価したものである。図６から明らかなように、分離槽11の空塔速度を最小流動化速度の0.75〜1.25倍として分離槽11を振動させることで密度偏析が生じ、通常では密度偏析が生じない微細な粒子状の分離対象物に対しても密度偏析を生じさせることができる。

【0030】

次に、分離槽11の振動条件の密度偏析への関連性の確認を、上記の実験と同様に行った。

【0031】

図７は、空塔速度を０cm/sとして、分離槽11を加振力1.5kNで振動させた場合であり、左側上段は振動の周波数が15Hzの場合であり、左側中段は振動の周波数が27.5Hzの場合であり、左側下段は振動の周波数が35Hzの場合であり、右側上段は振動の周波数が50Hzの場合であり、右側中段は振動の周波数が60Hzの場合である。各横軸は、測定したかさ密度から特定されるユニビーズのかさ体積混合割合である。

【0032】

上述したように、空塔速度を０cm/sの状態で、分離槽11を加振力1.5kN、周波数60Hzの条件で振動させた場合は、今回の実験系での特異な現象であるとは明らかである。さらに、図７から明らかなように、振動だけでは混合粉体に密度偏析は生じない。

【0033】

次に、空塔速度を最小流動化速度として、揺動手段40による振動条件を様々に変更して振動させた場合の結果を図８〜１０に示す。図８の左側最上段は加振力0.375kN、周波数15Hzの場合であり、左側の上から二段目は加振力0.75kN、周波数15Hzの場合であり、左側の上から三段目は加振力1.125kN、周波数15Hzの場合であり、左側の上から四段目は加振力1.5kN、周波数15Hzの場合であり、右側最上段は加振力0.375kN、周波数27.5Hzの場合であり、右側の上から二段目は加振力0.75kN、周波数27.5Hzの場合であり、右側の上から三段目は加振力1.125kN、周波数27.5Hzの場合であり、右側の上から四段目は加振力1.5kN、周波数27.5Hzの場合である。また、図９の左側最上段は加振力0.375kN、周波数35Hzの場合であり、左側の上から二段目は加振力0.75kN、周波数35Hzの場合であり、左側の上から三段目は加振力1.125kN、周波数35Hzの場合であり、左側の上から四段目は加振力1.5kN、周波数35Hzの場合であり、右側最上段は加振力1.5kN、周波数40Hzの場合であり、右側の上から二段目は加振力1.5kN、周波数45Hzの場合であり、右側の上から三段目は加振力1.5kN、周波数50Hzの場合であり、右側の上から四段目は加振力1.5kN、周波数55Hzの場合である。また、図１０の左側上段は加振力0.375kN、周波数60Hzの場合であり、左側下段は加振力0.75kN、周波数60Hzの場合であり、右側上段は加振力1.125kN、周波数60Hzの場合であり、右側下段は加振力1.5kN、周波数60Hzの場合である。各横軸は、測定したかさ密度から特定されるユニビーズのかさ体積混合割合である。

【0034】

周波数が15Hzの場合では、図８から明らかなように、最上層と最下層でわずかに偏析が見られる。周波数が27.5Hzと35Hzの場合には、図８及び図９に示されるように、上層から下層にいくにつれ徐々にユニビーズのかさ体積混合割合が大きくなっており、特に最上層と最下層では顕著な偏析が生じている。このような偏析の状態を「傾斜状偏析」と呼ぶこととする。

【0035】

周波数が60Hzの場合には、図１０に示されるように、上層側において顕著な偏析が生じることが確認できた。また、加振力が0.375〜0.75kNの小さいうちは、傾斜状偏析が見られるが、加振力が1.125kNより大きくなると、分離槽11の上下方向の中央部分から下側において、ユニビーズのかさ体積混合割合がほぼ一定となる現象が見られた。また、図９の右側に示されるように、周波数が40Hz、45Hz、50Hz及び55Hzの場合でも、分離槽11の上下方向の中央部分から下側において、ユニビーズのかさ体積混合割合がほぼ一定となる現象が見られた。このように、分離槽11の一定の高さ以上では顕著な偏積が生じる一方で、分離槽11の一定の高さ以上ではかさ体積混合割合がほぼ一定となる偏析の状態を「ステップ状偏析」と呼ぶこととする。

【0036】

図７〜１０の結果から、振動の振動数と振幅が偏析の状態に相関している可能性が高いことから、揺動手段40による振動の振幅をａ、振動数をｆとし、重力加速度をｇとして、
Ｇ＝ａ・（２π・ｆ）²／ｇ
として定義される振動強度Ｇを導入し、図７〜１０の結果の解析を行った。

【0037】

図１１は、横軸を振動強度Ｇとし、縦軸を分離グレードとして評価したものであり、グラフ中の・印は偏析なし、△印は傾斜状偏析、○印はステップ状偏析であることを示している。

【0038】

図１１より、振動強度Ｇが3.0以上であれば、ステップ状偏析が生じることで、分離対象物の分離効率を向上させることができることが分かる。

【0039】

上述した実施例では、分離槽11を上下方向に振動させているが、揺動装置41の駆動条件を調整することで、分離槽11を上下方向に振動させるだけでなく、水平方向成分の振動を生じさせることも可能であり、この水平方向成分の振動を加えることで、全体としては斜め方向に振動させてもよい。特に、この斜め方向の向きを一定とせず、可変として、振動方向が回転する状態を生じさせてもよい。

【0040】

図１２は、第２実施例の乾式分離装置の概略模式図であり、第２実施例の乾式分離装置は、分離槽11を揺動させる揺動手段としてエアーノッカー51を用いた乾式分離装置である。揺動手段以外は、第１実施例の乾式分離装置と同じであり、以下において、第１実施例の乾式分離装置と同一の構造物には同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

【0041】

第２実施例の乾式分離装置も、底面に気体分散板11aを設けた分離槽11と、この分離槽11の底面部に一方端を連通連結した通気配管21と、この通気配管21内に空気を圧送する送気手段30とを備えた乾式分離装置である。

【0042】

送気手段30は、上流側から、コンプレッサ31と、レギュレーター32と、マスフローコントローラ33と、三方コック34とを順次連通連結させて、分離槽11内に所定の空塔速度の気流を生成可能としている。なお、第１実施例では、コンプレッサ31として株式会社日立製作所のPOD-7.5MB5/6を用いたが、第２実施例では株式会社日立製作所のPOD-3.7GXA6を用いている。

【0043】

分離槽11の下端には、基台12に装着するための装着用フランジ11dを設け、この装着用フランジ11dを介して基台12に設けた支持基体12aに装着することで、エアーノッカー51で揺動される分離槽11を強固に支持可能としている。

【0044】

エアーノッカー51は、通気配管21と分離槽11とを連結している円筒状の連結ガイド11cの側面に装着して、連結ガイド11cに向けて打撃による衝撃を加えることとしている。図示していないが、エアーノッカー51には、圧縮空気を送気する加圧ポンプと、適宜のレギュレーター及びコントロールボックスを介して接続して、レギュレーター及びコントロールボックスを調整することで、衝撃力の大きさや、衝撃の発生頻度を調整している。エアーノッカー51としては、株式会社セイシン企業のSK-40を用い、コントロールボックスとしては、株式会社セイシン企業のSE-710を用いた。

【0045】

分離槽11は、第１実施例と同様に、内径103mm、高さ400mm、厚さ5mmのアクリル円筒管とし、分離槽11の底部には気体分散板11aを取り付けている。本実施例でも、気体分散板11aは、SUS304のパンチングメタルをろ布で挟んで構成している。パンチングメタルは、具体的には、厚みが2.0mmの平板で、穴径がφ2.5mm、穴ピッチが5.0mm、開孔率が22.7％で60度千鳥型であるパンチングメタルを用いた。

【0046】

分離槽11に収容される分離対象物として、本実施例でも、ガラスビーズとユニビーズの二成分の混合粉体とし、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離の評価として、上記のかさ密度を用いた。

【0047】

はじめに、本実施例でのエアーノッカー51を作動させていない状態での最小流動化速度を計測したところ、ガラスビーズは3.9cm/s、ユニビーズは7.0cm/s、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体では5.2cm/sであった。

【0048】

ついで、エアーノッカー51を作動させた状態での最小流動化速度を計測した。ここで、ノック条件として、レギュレーターによって圧力を0.5MPaとし、コントロールボックスによって打撃時間であるＯＮ時間を0.1s、インターバル時間であるＯＦＦ時間を0.4sとして打撃を加えたところ、ガラスビーズは3.2cm/s、ユニビーズは4.9cm/s、ガラスビーズとユニビーズの混合粉体では3.8cm/sであった。

【0049】

ついで、ノック条件による最小流動化速度への影響を確認した。なお、ノック頻度を同程度としてＯＮ時間とＯＦＦ時間のみを調整した場合では、最小流動化速度の変化がなかったため、ＯＮ時間を0.1sに固定して、ＯＦＦ時間を変動させることでノック頻度を変化させた。ここで、ノック頻度は、１秒間あたりのノック回数として［Hz］を用いて表すこととする。

【0050】

ノック頻度を2.0Hzとし、レギュレーターによって圧力を0.3,0.5,0.7MPaとした場合の最小流動化速度の測定結果を図１３に示す。図１３において、□印はガラスビーズ、○印はユニビーズ、△印はガラスビーズとユニビーズの混合粉体を示している。同様に、レギュレーターによって圧力を0.5MPaとし、ノック頻度を0.2〜5.0Hzの８条件とした合の最小流動化速度の測定結果を図１４に示す。図１４においても、□印はガラスビーズ、○印はユニビーズ、△印はガラスビーズとユニビーズの混合粉体を示している。

【0051】

これらの計測結果から、レギュレーターによって圧力を0.5MPaとし、ノック頻度を2.0Hzとして、空塔速度を異ならせた場合の、乾式分離装置によるガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離状況を図１５に示す。空塔速度は、最小流動化速度u_mfを基準として、最小流動化速度u_mfの０倍（無風）、0.5倍、0.75倍、0.875倍、1.0倍、1.125倍、1.25倍、1.5倍、1.75倍、2.0倍としてそれぞれ計測を行った。流動化時間は600秒とした。

【0052】

図１５の左側最上段は最小流動化速度u_mfの０倍の場合であり、左側の上から二段目は最小流動化速度u_mfの0.5倍の場合であり、左側の上から三段目は最小流動化速度u_mfの0.75倍の場合であり、左側の上から四段目は最小流動化速度u_mfの0.875倍の場合であり、左側の上から五段目は最小流動化速度u_mfの1.0倍の場合であり、右側最上段は最小流動化速度u_mfの1.125倍の場合であり、右側の上から二段目は最小流動化速度u_mfの1.25倍の場合であり、右側の上から三段目は最小流動化速度u_mfの1.5倍の場合であり、右側の上から四段目は最小流動化速度u_mfの1.75倍の場合でり、右側の上から五段目は最小流動化速度u_mfの2.0倍の場合である。各横軸は、測定したかさ密度から特定されるユニビーズのかさ体積混合割合である。図１５より、最小流動化速度u_mf近傍で偏積が生じやすいことが確認できた。

【0053】

以上の結果から、最小流動化速度u_mfでガラスビーズとユニビーズの混合粉体を流動化させた状態で、ノック条件、すなわち、レギュレーターの圧力を0.3〜0.7MPa、ノック頻度を0.5〜5.0Hzで異ならせて、各条件での乾式分離装置によるガラスビーズとユニビーズの混合粉体の分離状況を確認した。流動化時間は600秒とした。

【0054】

ここで、密度偏析の進行を定量化するために、下式で偏析度Ｅを定義した。

【数1】

式中の記号V₅₀は、ユニビーズのかさ体積混合割合V_U.B. ＝ 50vol%を示し、記号V_iは、ｉ層目のユニビーズのかさ体積混合割合V_U.B.を示している。これは密度偏析の進行具合を0〜100% で示したものとなっており、Ｅ ＝ 0% は密度偏析現象が起こらないことを、Ｅ ＝ 100 % は密度偏析現象が顕著であることを示示している。

【0055】

図１６に圧力に対する偏析度Ｅの傾向を示すグラフを示す。図１６に示すように、レギュレーターの圧力としては0.4MPa程度が良いことが分かる。また、図１７に、ノック頻度に対する偏析度Ｅの傾向を示すグラフを示す。図１７に示すように、ノック頻度は大きければ大きい方が望ましい。以上のことから、好適なノック条件としては、レギュレーターの圧力を0.4MPa、ノック頻度を5.0Hzとすることが望ましい。

【符号の説明】

【0056】

11 分離槽
11a 気体分散板
11b 外縁部
11c 連結ガイド
12 基台
21 通気配管
30 送気手段
31 コンプレッサ
32 レギュレーター
33 マスフローコントローラ
34 三方コック
40 揺動手段
41 揺動装置
42 フレーム
43 緩衝材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】