JP6666012B2

JP6666012B2 - 物体の選別装置及びその方法

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Publication number: JP6666012B2
Application number: JP2017540046A
Authority: JP
Inventors: 佳宏西須
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: US10512940B2; CN108136444B; JPWO2017047812A1; CN108136444A; WO2017047812A1; US20180257108A1

Description

本発明は、物体の選別装置及びその方法に関し、特に、リサイクル分野では廃棄回収後に解体され粉砕されて材料毎に分離された破砕物や、電子電気機器の基板等から剥離された素子等の小径部品類の選別、資源分野では天然資源の選別、製造・生産の分野では、不純物の除去等のための選別についての選別装置及びその方法に関する。

固体粒子等を対象とした選別及び回収技術がこれまでに幅広い選別対象物に合わせて、湿式及び乾式の両技術において種々開発されてきた。これらの中で、磁性や帯電性等の材料種に依存する特性ではなく、比重や粒子径等の固体として汎用性の高い基本的物性を利用した乾式選別技術、例えば、慣性力や風力を応用した技術が提案されている。これら選別方法の多くは、遠心力や慣性力と抗力（気体抵抗等）、さらに気流による運搬作用や重力による落下運動を組み合わせて機能するように構成されており、軽量物と重量物とを分ける技術として発展してきた。

選別機として産業利用上で求められることとしては、汎用性の高いことである。つまり、多種多様な物性を示す様々な選別対象物に対応できるよう、簡便容易かつ幅広く選別性を調整できることが求められる。また、高い選別精度を達成できること、対象物に見合った初期投資、稼働費用で実現可能なことなども求められる。特に、近年急速に需要が増加している都市鉱山等のリサイクル分野では、従来以上に、より費用対効果の高い選別技術が求められる。

縦型のカラムを選別槽とした気流選別機では、専有面積が狭くかつ比較的高い選別効率が得られる（例えば、特許文献１〜８参照）。かかる気流選別機で高い選別精度を達成するためには、一定のカラム長が必要であり、特に、多種類を一括同時に選別するための多段化構成とする場合には、高さ方向の空間がより必要となって設置箇所への制約となる（例えば、特許文献１〜７参照）。

同じく縦型のカラムを利用する選別装置としては、カラム内への分離対象物を投入する投入口とカラム内に気流を送気する送気口との間に吸引口を設け該吸引口からの気流とともに分離対象物を吸引する選別装置が知られている。カラム略全体を利用して選別を行う従来型の気流選別装置に対して、カラムの吸引口部分において選別を行うことから、高さ方向への占有空間が小さくできる（例えば、特許文献８参照）。他方、分離対象物毎の重力落下速度の差異が選別精度に悪影響を及ぼし得て、選別精度を高めるためにはかかる差異を緩和するための制動機構が必要となる（例えば、特許文献８参照）。

特開平０７−２０４５８４号公報特開２０００−２０２３６８号公報特開２００３−７１３８６号公報特開２００５−２０５２８２号公報特開２００６−２１８３５７号公報特開２００７−６１７３７号公報国際公開ＷＯ２０１３／１４５８７１号公報特開２０１４−１８８４５２号公報

ところで、制動機構の装置への組み込みにおいては、気流への影響を考慮する必要がある。また、選別対象物の大きさや形状等、その特性については多種多様である。さらに上記した簡便性、易調整性、省スペース性等の既存の装置における要求を満たすことも必要である。

また、気流を利用するカラム型の選別機では、共通して、気流の送気方向（カラム方向）の直交断面で気流速度を一様（均等）とすべきである。この気流速度に高低の分布が生じると選別精度を低下するためこの整流対策が必要となる。しかしながら、装置が大規模化すると、制動機構と同様に、既存の装置における要求と両立して対策を施すことは困難であった。

ここで、例えば、特許文献８では、落下する対象物を衝突させて該対象物の落下速度を緩和させる制動機構として、カラム内にメッシュ状の板等を配置させている。流路の占有の影響を考慮しつつも実効的に衝突させるには、制動機構の大きさ及びその適用位置（範囲）が重要となる。つまり、隙間を拡げると小さな選別対象物との衝突確率が低下する一方、隙間を狭めると大きな選別対象物が通過できなくなるのである。

また、特許文献８では、カラム内に絞りを取り付けて上記した制動及び整流を与えることを開示している。しかしながら、絞りと連動して気流速度も変動するから絞りの設置は簡単ではない。また、カラム径が大きくなるにしたがって、絞り内の空間は大きくなり同じ流速でもカラム内の流速分布幅は大きくなるから、制動と整流の両立は複雑である。

更に、特許文献７では、管壁−管中心−管壁にわたって略Ｗ字状の微弱旋回流（Ｗ型分布）を与える機構をカラムに設けて、管断面内の風速分布を平滑化し整流を行っている。上記同様、カラム径が大きくなるにしたがって、カラム本来の壁面摩擦に起因した凸型の流速分布と同様に、Ｗ型分布の凹凸の振れ幅も大きくなって、整流の効果は限定的となってしまう。

また、特許文献４では、気流の流路断面積を段階的に変化させ、断面積に対応したそれぞれの気流の平均流速で浮揚する軽量物を回収し、軽量物と重量物を選別して多種類の混合物を一度に選別する多段風力選別装置を開示している。流路内に気流を分散させる障害物（ディフューザー）を設け、気流の流速分布を緩和して、一様な流速としている。整流の効果は、内径の異なる管を直列に連結した連結部よりも上側（流路下流側）の短い距離において管本来の流速分布を形成することに制限され、限定的となってしまう。

更に、管内流体の整流方法として、カラム内に流路と平行方向に内壁を与えて壁面摩擦の影響をカラム内部で分散させる整流板が一般的に用いられるが、これを格子状にし、その設置数量を多くしてその効果を高め得る。しかしながら、カラム内をより占有することから、設置位置や数量は限定される。特に、特許文献８の装置では、流速を最も厳密に調整すべき主カラム内の吸引口付近に制動及び整流の両効果を与える専用機構を設けていることから、かかる位置に整流板を設置するのは、物理的（空間的）に設計上、非常に困難である。

さらに、既存装置では、運転条件の範囲外となって装置調整を必要とする場合に対する特段の配慮がなされていないか、あるいは、装置各部位、部品単位の交換を容易に出来るようにする程度の配慮にとどまっていた。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、省スペース、コンパクト、シンプルで比較的低コストな機構、構造、及び構成ながら、（１）多様な選別対象物に対して高い精度、（２）多様な選別対象物に対応するための柔軟で容易な調整性、及び制御性、（３）装置スケールの大小に対する柔軟性、及び高い適応性を有する選別方法及びその選別装置を提供することにある。

本発明は、選別対象物の選別を行う選別装置であって、中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を備え、前記気流調整体は前記中央軸線上に頂点を有し下方向に向けて断面形状を相似状にその断面積を拡げるような傾斜表面を有し、重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせることを特徴とする。

かかる発明によれば、多様な選別対象物に対してしかも高い精度で選別が可能となるのである。

上記した発明において、前記気流調整体は、回転体形状であることを特徴としてもよい。前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記内面傾斜部内には前記気流調整体が位置することを特徴としてもよい。また、前記内面傾斜部における気流の流速を高さ方向に一定にするように前記導管の前記内面傾斜部及び前記気流調整体の前記傾斜表面の形状を制御することを特徴としてもよい。さらに、前記導管は、前記内面傾斜部における下方に向けた前記水平断面積を可変とさせるリング部を有することを特徴としてもよい。

上記した発明において、前記気流調整体は、少なくとも最大断面積部を前記内面傾斜部に位置させ、前記最大断面積部の断面積を前記内面ストレート部の断面積よりも大とすることを特徴としてもよい。また、前記気流調整体は、上下位置調整手段を与えられ、前記内面傾斜部において上下動し、前記抗力を制御することを特徴としてもよい。

更に、上記した発明において、前記吸引口を同一水平面内に開口するように複数設けたことを特徴としてもよい。また、前記吸引口の上方において、前記中央軸線に平行に設けられた第２の吸引管の下方へ向けた開口である第２の吸引口を設けたことを特徴としてもよい。そして、前記吸引口及び前記第２の吸引口での各々の流量を独立して制御可能であることを特徴としてもよい。

更に、本発明は、選別対象物の選別を行う選別方法であって、中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を与え、重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせることを特徴とする。

上記した発明において、前記気流調整体側部における気流の流速を高さ方向に一定にするように気流制御することを特徴としてもよい。また、前記気流調整体は前記中央軸線について回転体であって下方向に向けて断面積を拡げる傾斜表面を有することを特徴としてもよい。

また、上記した発明において、前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記内面傾斜部内には前記気流調整体が位置することを特徴としてもよい。

本発明による選別装置の要部を示す図である。本発明による選別装置の１つの多段化の実施例を示す図である。図２の変形例を示す図である。本発明による選別方法の全体構成を示す図である。本発明による選別方法の全体構成を示す図である。本発明による選別方法の全体構成を示す図である。本発明による選別方法の全体構成を示す図である。本発明による選別装置の要部（単位選別ユニット）を示す図である。図８における流路断面での気流を説明する図である。主管部高さと流速との関係の計算結果を示したグラフである。本発明による選別装置の要部である単位選別ユニットを説明する図である。領域３ｂ２の最大内径の相対値と気流調整体３２外壁、導管３５の内壁間距離との計算結果を示したグラフである。気流調整体の有無による流路断面の流速分布幅の違いを示す図である。気流調整体の位置を示す図である。吸引口及び吸引経路を示す図である。図１５の変形例を示す図である。図１５の変形例を示す図である。複数の吸引口の配置を示す図である。送吸気の出力管理、制御の機構を示す図である。固気分離機構及び回収槽を示す図である。他の固気分離機構及び回収槽を示す図である。整流機構を含む導管を示す図である。単位選別ユニットを複数連結した場合の流速の変化の計算結果を示すグラフである。選別対象物の選別原理を説明するための図である。循環、吸気口、冷却機構を追加したときの気流温度の変化を示すグラフである。

本発明の選別装置の１つの実施例について以下に説明する。

ここで、以下で「流速」とは、特段の説明が付加されていない限り、平均流速とする。この平均流速は、流量を所定位置の流路断面積で除した単純計算値であり、これを該位置での流路断面における平均流速と定義する。また、「気流」は、大気中でのブロワやポンプにより発生させる空気の気流を用いることができるが、これに限られるものではない。

［選別部］
図１は、主要な選別操作にかかる部位（選別部１）を、基本的な構成単位にて表した概念図である。部位の主要な要素の構成単位（ユニット）としては、最上部に配置され選別対象（対象物）を装置に導入するユニット（導入ユニット２）、単位選別操作を担う単位選別ユニット（単位選別ユニット３）、気流を導入するユニット（送気ユニット４）、送気ユニット４よりも下側に配置され、気流の当該位置よりも下側への流出を遮断し、また全ての選別ユニット３を通過した対象物を捕捉するために最下部に設置するユニット（底部ユニット５）からなり、典型的には、中央軸線に沿って各ユニットが配置される。

また、図２に示すとおり、単位選別ユニット３を上下に複数接続した装置構成とすることで、単位選別操作を多段化、連続化することができる（全体構成については、図４〜図７も参照）。なお、構成単位（ユニット）は、ここでの説明上、必要な機能、要素を明確にするためのものであり、実装置での物理的なユニット毎の線引き（区分）あるいは区分けをする必要はない。もっとも、運用上、装置の調整や改修の利便性等の面から必要に応じて該ユニット毎に物理的に区分け可能な構造、構成にすることが好ましい。

また、単位選別ユニット３は、ここでの装置と同等の動作をするために必要最低限の送吸気や選別対象物を供給するための機構等を有する既存の装置内に設置されてもよい。この場合、ユニット動作部位にあっては、実質的にここでの装置と同等の構成となって、選別機能自体が同様に動作することは自明である。例えば、特許文献２を利用した装置、設備等において、部分的に選別能力を高め、効率や利便性を改善することなどを目的として、単位選別ユニット３を付加的に設置して利用することも可能である。この場合であっても、本装置と同等の高い効果が期待できる。また、上記とは逆に、本装置の一部のユニット間に既存の選別ユニット等を、本ユニットに影響のないように組み入れて使用することも可能である（例えば、図３を参照。ここでは、３つ（３段）の単位選別ユニット３のうち、中段のユニットが既存の選別ユニットに相当する）。

また、各ユニットの本体で筐体を兼ねる導管部分（導管３５等）を隣接するユニットと共用して、単一のユニットとして構成してもよく、もとの３ユニット以上を単一のユニットとしても、全てを合わせて単一のユニットとしてもよい。なお、本実施例では、特に断りの無い限り、導管部分（導管３５等）の断面を略円形としているが、これに限るものではない。

［導入ユニット］
導入ユニット２は選別回収の対象物を装置内（選別部１）に供給する目的で設置されるものである。装置外に開口した投入口２２を有し、これを形成する導入管部（導管）２１を経由して、選別対象物を必要に応じて連続的、または断続的に装置内に導入可能である。選別精度や選別効率等の装置性能の要求から、投入量を調整や定量化を可能とする制御機器付き供給装置（振動フィーダ、ロータリー弁等）を設置または連携させて用いてもよい。また、送気ユニット４からの気流の流出等で微細な粉塵等によって投入困難な場合には、図５〜７のように、投入口２２の上方の装置の稼働に影響ない位置に粉塵等を吸引回収する集塵装置１１を、または装置とは別に設置された集塵機に連結された吸気フード１０を設置してもよい。更に、投入口位置に投入されない軽量物を別途吸引しフィルター等の固気分離装置により回収する回収機構を設置してもよい。また選別対象物（粒子状物など）を連続的に供給するためのベルトコンベアー等の運搬装置や、この導入を補助するための投入用シュートや投入用ホッパー等を用いてもよい。

［送気ユニット］
送気ユニット４は、ブロワ等により発生させた気流を選別部１に導入するために設置され、気流の導入口となる送気口４３を単数または複数有し得る。隣接する上下のユニット同士は、気密性を高く接続され、内部に対象物や気流が通る空間を形成し、単一あるいは複数種の管（導管）を接続した導管状（送気管部４１）となっている。

［単位選別ユニット］
図８に示すように、単位選別ユニット３は、選別対象物や気流の通る空間を有し、単一、あるいは複数種の管（導管３５）を接続した導管状部（主管部３１）と、主管部３１内部にあって主管部３１の内壁とともに流路を構成する管内部壁面構成部（気流調整体３２）と、気流調整体３２をユニットに固定する支持部と、を基本的な構成要素としている。さらに、内部空間には、開口部（吸引口３３）より伸長して吸引管を形成する導管部（吸引経路３４）が配置される。これを経由して、ユニット内部と外部とが接続されて吸引される気流（図８、１１の矢印Ｆ）及び吸引物をユニット外部へ排出する経路となるのである。なお、ユニット内部は、落下する対象物を捕獲しそれよりも下部に落下出来なくなる様に、水平に近いかまたは凹状等となる箇所がない方が好ましい。また、下方からの気流に対する抵抗が小さくなるように成形されていることが好ましい。

さらにユニット３は以下のとおり設計される。ユニット３内に気流が導入され、この気流はユニット３内の吸引口３３から吸引経路３４へと吸引され、それ以降のユニット３下流側の主管部３１内は吸引残分の気流量となる。送気された気流全量を全て吸引口３３にて吸引して残分を０にまで減少させることができるなど、ユニット３内の流量配分が調整可能なように設計されている。

また、気流の流量配分と吸引口３３前後の主管部３１の断面積の設定によって、吸引口３３付近を境界として、カラム内での気流流速を変化させて境界以下にユニット内の他の領域よりも流速が速くなる領域３ｂが形成される。

図８及び９に示すように、気流調整体３２は領域３ｂ内に配置され、吸引口３３の略中央下側位置に頂点を置いて、この頂点から下方（吸引口３３とは反対側の気流上流方向）に末広がる（断面積が上流方向に大きくなる）形状に形成される。なお前記気流調整体３２は気流調整が目的であることから気流の乱れが少なくなるように断面輪郭線は滑らかな曲線でかつ頂点を除き高さ方向に各断面形状が略相似であることが好ましい。さらに前記目的の観点からより均等な形状となるように前記吸引口３３の中央位置と頂点の２点を通る直線を軸とする回転体としてもよい。気流調整体３２と吸引口３３の間には対象物が通過可能な空間の確保が必要であり、気流調整体３２より上に空間を包含する導管３５の径を絞ったリング部である領域３ｂ１を設置する。さらに領域３ｂ１以下の下方の領域３ｂ２では、主管部３１の導管３５内壁が対面する気流調整体３２に沿う形状に成形される。領域３ｂ２の形状から導管内空間（流路３６）も下側に末広がる内面傾斜部となり、また気流調整体３２の存在から流路は中空の略リング形状（略環状）となる。

なお、ユニット３における選別では、選別対象物が領域３ｂの気流（図９、１４の矢印Ｆ）の速度、即ち、この気流により対象物に作用する抗力の高い領域３ｂを重力により通過（落下）可能か否かを第１の選別の決定要因とするものである。ここで、重力落下する選別対象物の領域３ｂにおける最終通過点となる下部領域３ｂ２の抗力（流速）がより支配的な構成、設計要素となる。

［気流調整体と周囲の流路について］
図８及び９に示すように、領域３ｂ２では、抗力が単位選別ユニット３における選別性の決定において支配的であり、抗力は流路３６における流速によって変化する。選別性の安定化を図るためには流路３６内での流速変化が有意にならないように、流路断面積を略一定とすることが好ましい。例えば、図８では、気流流路３６の断面積が一定で均等な流速となるように設計されている（後述する、図１０も併せて参照されたい）。

なお、気流調整体３２（気流流路３６）の高さ（長さ）や幅（口径）については、幅広い選択可能性及び自由度の高い設計が可能である。例えば、気流調整体３２は、それ自体が重力落下速度の大きい対象物に対する制動機構となり、主に重力落下する対象物との衝突により落下速度を緩和させるものであり、機構面からは、重力落下する対象物との衝突確率を高めるため気流調整体３２の衝突可能な面積（幅）を大きくすることが好ましい。

例えば、図１１に示すように、気流調整体３２の末広がり部の最大外径部が領域３ｂ１での主管部３１の導管３５の内径と同程度以上となるように設計することが好ましい。また、気流調整体３２の末広がり部の高さ（長さ）については、省スペース的な観点からは極力低い（短い）方がよい。例えば、領域３ｂ１での吸引口３３で回収されると推定される対象物の最も重力落下速度の大きいものが気流流路３６にて重力落下速度を減速でき、さらに吸引口３３の位置する上方向への運動に転じるのに必要な距離に対応させて設定してもよい。

さらに、上記のように、流速が略一定の条件とした場合には、気流調整体３２の最大外径の領域３ｂ１の内径に対する比率が大きくなるに従って、流路３６を構成する気流調整体３２の外壁と導管３５の内壁との間の距離ｄｗが小さくなる。

図１２に示すように、領域３ｂ１の導管内径が一定の場合、領域３ｂ２の導管の最大内径の相対値（１．０〜１．６）と距離ｄｗとの関係を示すと、略流速一定の前提下では、距離ｄｗは、気流調整体３２のない領域３ｂ１の主管部３１の導管３５内の壁間距離（上限値Ｕ）と比較して短く、さらに比率とともに距離ｄｗはより小さくなる。

図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、流路壁面の物性に顕著な差がなければ、距離の短い方が流路壁面との摩擦抵抗に起因した流路断面の流速分布（図１３の曲線Ｖ（直線

：上付きバーはＶの平均流速を表す））の幅は小さくなる（整流の効果）。即ち、抗力分布も一定となって選別性の面では有利となる。したがって、選別対象物の大きさと選別精度のバランスを考慮して比率を選定することが好ましい。

以上のとおり、選別原理を考慮すると流速を最も厳密に調整することが必要となるが、なおかつ、単位選別ユニット３の吸引口３３付近において、領域内の空間を占有してしまうような専用機構を別途設置することなく、制動と整流の両効果を得ることを可能とするものである。さらに、気流調整体３２と対象物との衝突は、選別対象物が複数種類の混合体である場合には、混合体の解砕、単体分離を促進して、選別精度を高める効果も得られる。

また、領域３ｂ１の流速（断面積）は、領域３ｂ２の流速（断面積）と同程度であることを基本とするが、選別特性（選別の精度や速度）を勘案して適宜微調整することが好ましい。領域３ｂ２では流路３６が傾斜していることから、対象物に作用する重力の流路３６方向の成分が、領域３ｂ１における当該成分より小さくなることも上記流速（断面積）バランスの検討項目としてもよい。

［気流調整体の形態について］
気流調整体３２の下部形態としては、形状等詳細までを特定するものではないが、気流と対面することから空気抵抗の小さい形状が好ましい。また、気流調整体３２をカラム内に固定するための支持（支柱）等を設置してもよく、後述する気流調整体３２の上下動作（位置調整）を前提とする場合には、必要な位置調整機構（気流調整体位置調整機構３９）を設置してもよい。

なお、気流流路３７における気流の特性は、主管部３１及び気流調整体３２の下部の形態に依存するものであって、流路３６の直下となる流路３７における流速が流路３６における流速よりも大きくなると、（流路３７における抗力＞重力＞流路３６における抗力）となる対象物が流路３６と流路３７の境界で捕獲される可能性が高くなり好ましくない。また、流速（流路３６＝流路３７）となる構成では、流路３６の前記のとおり必要十分の長さが設置してあれば、当該単位選別ユニットで吸引、回収されるべき対象物は、理論的に流路３７に達することはなく、特段の効果はない。一方、該流速（流路３６＞流路３７）で、図８に示されている円柱の導管３５（主管部３１）と略錘状構造との組み合わせの様に、流路３７が気流上流側より流路３６側に向かって一様に断面積が小さくなるように構成されていれば整流の効果も期待できる。また、後述する多段化の場合には、省スペース、効率の観点から、下段のユニットに合致するか、または容易に接続可能でコンパクトな形態とすることが好ましい。

［気流調整体の設置と位置調整］
また、図１４に示すように、単位選別ユニットにおいて、気流調整体３２の位置調整を容易可能とし、この位置調整によって気流調整体３２と導管３５との間の流路３６の断面積を変更可能としてもよい。断面積の変更により、流速、即ち選別対象物にかかる抗力を変更でき、ユニットにおける選別性の調節を可能とする。

図１０には、領域３ｂ全域を一様な断面積としたときに、気流調整体３２を高さ方向にＬ２１（０ｍｍ、基準位置）、Ｌ２２（＋１ｍｍ）、Ｌ２３（＋２ｍｍ）だけ動かしたときの高さ方向位置での流速を示した。なお、（ａ）及び（ｂ）には、それぞれ、図１４に示すような内径調整リング３８を用いたときと用いなかったときのグラフを示した。

これによると、気流調整体３２を上昇させるとともに流速が大きくなっていることがわかる。また、図１０（ａ）に示すように、気流調整体３２と導管３５との相対位置の制御に伴って、領域３ｂ内に流速を相対的に低くする区間（図１０（ａ）のＬ’部）が生じる場合には、当該部位に内径調整用リング３８を設置すると、図１０（ｂ）に示すようにこれを解消できる。なお、導管３５等で構成変更の可能性が高い部位については、交換や調整を容易とするような構造に設計されていることが好ましく、ここでも導管３５の部位の交換や調整によって調整を行い得る。

［吸引量の調整］
一方、気流調整体３２の上下方向位置を調整しても、気流調整体３２よりも上側（領域３ｂ１）の流速は基本的に変化しない。故に、気流調整体３２の上下方向位置の調整による流速制御、即ち選別対象物へ作用する抗力変化（増加）に対応させて、吸引口３３の気流の吸引量（流速）を調整して（増加させて）もよい。

［吸引口及び吸引経路］
図１５に示すように、単位選別ユニット３内に設置され吸引経路の端を開口し吸引管を形成する吸引口３３は、ユニット３内の気流流路断面における略中心位置で気流に略対向する向きに開口する。吸引口３３からは略同径で一定の高さ方向に伸長して屈曲しユニット３外へ導出される吸引経路３４を介してユニット３外に設置された固気分離機構６へと接続される。吸引口３３から吸引経路３４、固気分離機構６等を経由して伸長する経路（導管）の下流側はブロワやポンプ等と接続されて、吸引口３３よりユニット３内の気流の一部を吸引してユニット３内の流量、流速を調整する。また、導入ユニット２より導入された選別対象物のうちユニットを通過（落下）できないものを気流（図１５の矢印Ｆ）と共に吸引回収する。即ち、吸引口３３より選別対象物が吸引されるか否かが第２の選別の決定要因となる。

そこで、図１６や１７に示すように、重力落下に対向する上昇気流を形成する吸引口３３直上の吸引経路３４の性状を変更して、特に、高さ方向の吸引経路３４の経路長等を調整可能としてもよい。なお、吸引の精度（気流の安定性）の観点から、吸引経路３４における流速（吸引力）が一定になるように導管の向きや断面積等の形状を設計することが好ましい。特に、吸引経路の端を開口して形成される吸引管部については、吸引する気流の向きによって直下のユニット３内の流速の分布に偏りや乱れを生じさせ易い。故に、これを生じさせないように、吸引管部は、ユニット３内の気流の向きと等しくなる中央軸線と平行方向上方に伸長していることが望ましい。もっとも、機器構成上の都合等によっては、図１６に示すように、吸引管部の長さをなるべく短くして、その上方に位置する吸引経路３４の傾斜部分の高さや長さを調整してもよい。

［単位選別ユニットにおける吸引口の数量について］
図１８に示すように、単位選別ユニット３における吸引口３３は複数設けてもよい。吸引口３３を複数とした場合は、各吸引口３３から取り込まれる選別対象物の物性、特性が略一致するようにし、比較的吸引力の強い吸引口３３でも、吸引口３３下に位置するユニット内で流速が最も速い領域３ｂを通過する物性の選別対象物まで吸引しないように調整可能に設置する。この条件を満たすには、例えば、全吸引口３３の形状、構造を同一にして、さらにユニット３内で同一条件となる配置にすればよい。ユニット３の各構成要素が円柱等の断面が全て同心円形となる場合には、この中心点（図１８のＣ）から均等距離に均等間隔で配置するようにすればよい。

吸引口３３の複数の設置は、吸引を担うブロワやポンプ等の１動力源の出力が制限される（小さい）場合や、大規模装置化時における吸引口３３の断面の流速分布に対する口径の影響を小さくする場合などに考慮され得る。

［送気および吸気の機構］
図４〜７において、送気機構と吸引機構を示した。図４では１台のブロワを送吸気用として用いて、送気と吸気とを循環させた実施例、図５及び６では送気用と吸気用とを各々独立して設置した実施例、図７ではさらに単位選別ユニット３毎に独立して吸気用を設置した実施例を示した。これ以外に、ブロワの代わりにポンプや、装置設置箇所に既存の吸排気設備があればそれらを利用してもよく、装置に設置する送吸気系統数も装置の規模や使用可能な送吸気機器の出力等を勘案して増減することができる。

［気流の管理］
ここでは、気流を選別の駆動力としていることから、気流の流量等の管理、制御を必要とし、気流の発生源となる送吸気機構に出力管理や制御の機構を設けてもよいし、送吸気経路中に流量調整を行うための弁や、流量や流速等の測定を行う計測機器等を設置してもよい。

図４〜７では、管理・制御機構（流量・流速制御部８および制御装置９）と、これによって出力調整、監視が可能なブロワ７を使用した例を示している。

図１９に示すように、図４〜７の例において、管理・制御機構（流量・流速制御部８および制御装置９）において選別部１の計測を行いつつ、制御用信号を流量・流速計８１、開度調整のための外部信号入出力を有した調整弁８３等を具備して、気流の総流量の監視に加えて、各吸引口３３で吸引する気流の流量の監視と調整を行っても良い。一方、出力調整のための外部信号入出力を有した出力可変ブロワの利用により、同時に気流総量の調整も行っても良い。なお、装置稼働に必要な送吸気が行えれば上記した例に限るものではなく、個別に手動調整可能としてもよい。

［固気分離機構と回収槽］
単位選別ユニット３の吸引口より気流（図２０の矢印Ｆ）と共に吸引された対象物Ｐは、この気流から分離することで回収される。この分離操作を行う部位を固気分離機構６と定義しているが、単純に流路の径を大きくするなどして、対象物Ｐが重力落下して上記気流から剥離するまでの流速を低下させる構造としてもよい。

また、図２０に示すように、サイクロン等の専用装置を設置してもよく、固気分離後の対象物を確保しておくための回収槽１６を固気分離装置の下部に設置してもよい。さらに回収槽には、装置動作中（の任意のタイミングで、単発的、断続的あるいは連続的に）対象物を装置外に排出するための排出機構を備えていても、この回収槽自体を排出機構と置き換えてもよい。

図２１（ａ）では、固気分離機構６と回収槽１６との間に弁（個体回収弁１５）を設置して、回収槽１６を取り外し可能とした実施例を示した。また、図２１（ｂ）では、装置稼働中でも気流の漏出がないように取り出し口の機密性を確保して装置外に対象物を容易に取り出せるように、弁を多重に設置した実施例を示した。また、図２１（ｃ）では、気密性を確保可能なロータリー弁を設置した実施例を示した。なお、これら回収用の機構は底部ユニット５に設置してもよい。

［循環利用時の気流の補足管理］
図４に示すように、１台のブロワ７によって気流を循環利用する場合、装置外との気流の出入りはなく、即ち、開口部である投入口２２での吸排気も基本的にない。したがって、軽量な選別対象物が投入口２２の排気によって投入を妨げられることを考慮する必要がない。しかしながら、導入ユニット２の直下の単位選別ユニット３では、気流量が相対的に少ないことによる制限を受け得る。

そこで、図５に示すように、外気の吸気口１２を設けることで、給気による流量増加分を得ることが出来て、上記した気流量の相対的な少なさの制限を緩和できる。また、ブロワの熱量による循環気流の加熱を緩和する効果も得られる。更に、排気口１３を設けることで、投入口２２にて負圧を発生させて吸気し選別対象物の導入の補助を与え、また、気流の加熱の緩和を与え得る。なお、排気や吸気を補助するための専用のブロワ等を設けてもよい。さらに加熱への対処として気流を冷却するための気体冷却機構１４を導入してもよい。

また、図６及び図７に示すように、気流を循環利用させなければ、吸気口１２及び排気口１３の設置が必要となる。このとき、気流の温度調整には吸引される外気の温度制御を利用することができる。

［温度管理］
図１９に示すように、気流の送吸気の循環利用時に限らず、室温により装置稼働時の気流の温度は変動するため、気流の温度変化による装置への影響を考慮し、気流温度用の計測器（温度計８２）と、計測値を組み入れた気流の管理、制御を導入してもよい。

［その他の処置等］
また装置には、選別対象物の静電的な付着等、静電気の影響を防止するための除電機構や、対象物の水分架橋による付着の防止や、装置保守の観点等から除湿、乾燥機構を付与してもよい。

［主管部や吸引経路等の導管について］
主管部３１や吸引経路３４等の導管内には、整流の補助を目的として、部分的に内径を細くして流速を高める絞り（例えば、特許文献８を参照）や、図２２に示すような整流機構を設けてもよい。また主管部３１の導管内には、選別対象物の重力落下の制動の補助を与える制動機構を設けてもよい（例えば、特許文献８を参照）。また、選別対象物の大きさ、比重等の各種性状や、処理量等の種々の条件への最適化を与える目的として、主管部３１を構成する一部の導管または全体を交換可能に、あるいは容易に調整可能な機構、構造として、自由に内径あるいは断面積を変更可能としてもよい。なお、選別対象物が接する可能性がある導管内壁表面は、選別対象物を捕捉してしまわないように滑らかであることが好ましい。

［全体の構成］
種々の構成要素において、同一構成要素を複数装備することが可能であり、上記した実施例に限らず、任意の組み合わせや構成数が選択可能である。さらに個々の構成要素について大きさ等、種々形態を設定することができる。

例えば、図２（選別多段化の模式図）や図２３（多段化時の流速変化グラフ）において、同一形状の３個の単位選別ユニット３を有する多段化の実施例を示した。この段数は３段に限るものではなく、必要に応じて選択（増減）可能である。また、各単位選別ユニット３の大きさや形状も個々のユニットで回収しようとする対象物の形態、物性、絶対量や他の対象物との量比（配分）等によって適宜、個別に設計してもよい。また、単位選別ユニット３を複数設置する場合には、上段の単位選別ユニット３の気流量増加を主目的として、必要に応じてユニット間に送気ユニット４を追加設置してもよい。

上記した装置としての気流の管理、制御において、気流の入出部として設置された開口部以外の各構成ユニット、またはユニット間で意図せぬ有為な気流の入出がないように設計されるべきである。これにより気流を動作の駆動力とする選別部１においても、流量等の気流の条件を送吸気の管理、制御から、連動して管理、制御可能となる。後述するとおり、選別部１においては流速が選別性を決定する因子として重要であるが、選別部１に計測器を設置して流速を直接測定してもよいし、流量の測定と設計断面積より求められる任意位置での計算値やその他間接的に流速を推定可能な各種計測値および計測器を利用してもよく、さらに装置全体の気流管理から選別部１の流速が計算、推定可能であれば選別部１の計測器を省略してもよい。

［選別動作］
選別の対象物は導入ユニット２の投入口２２より装置内（選別部１）に導入され、導入された対象物は重力落下によって選別部１の単位選別ユニット３に供給される。なお、単位選別ユニット３が複数ある場合には、初めに最上段のユニットに供給され、最上段ユニットを重力落下により通過することができた対象物が次段のユニットに供給され、より下段のユニットにも同様に供給される。各単位選別ユニット３を通過可能かは、選別ユニットの選別結果を反映したものであって、選別結果として通過する対象物がない場合にはこのユニットの下方には対象物が供給されないことになる。

各単位選別ユニット３においては、供給された対象物がユニット内での気流速度が相対的に大きい領域３ｂを通過できるものとできないものに選別される。領域３ｂを通過した対象物は、ユニット内に残留することなく重力落下して、より下段のユニットに供給される。一方、領域３ｂを通過不可となった対象物は、このユニット内に設置されている吸引口３３から気流と共に吸引され、吸引経路３４を経由してユニット（選別部１）外へと搬出される。したがって、予め各吸引力を、ユニットの領域３ｂを通過不可となる対象物を吸引可能な吸引力に調整しておく。この調整時には領域３ｂと同等以上の流速が必要となるが、一方で、領域３ｂよりも顕著に大きい流速となれば、領域３ｂを通過可能な対象物までも吸引してしまう。また、吸引された対象物は吸引経路３４を経て固気分離機構６で気流より分離され回収槽等にて回収可能となるが、経路途中で流速低下等に起因して対象物が途中滞留しないように設計されている必要がある。

単位選別ユニット３を複数設置して、選別工程を多段化すれば連続的にユニットでの選別を実施することができる。なお、下段のユニットでは上段のユニットよりも領域３ｂの流速、すなわち流速に起因した抗力が大きくないと、上段のユニットを通過した対象物を回収不可能である。したがって基本的に下段ほど領域３ｂの流速を大きくする設計または運転条件となる。さらに、全単位選別ユニット３を通過した対象物は、選別部１のユニットよりも下部に設けられた底部ユニット５で、または底部ユニットを経由して、別途回収槽等を用いて回収することができる。本装置では、単一供給に対して基本的に単位選別ユニット３の設置数に１加算した数に選別する能力を具備することができる。

上記した選別装置によれば、気流調整体を配置した構成を採用しただけの、省スペース、コンパクト、シンプルで比較的低コストな機構、構造、構成ながら、（１）多様なサンプルに対して高い精度、（２）多様なサンプルに対応するための柔軟で容易な調整性、制御性、（３）スケールの大小に対する柔軟性、高い適応性を有する選別装置、選別方法を実現できる。

［本発明の原理の説明］
図２４には、本発明による選別装置における単位選別ユニット３での選別原理について説明した図である。

図１を合わせて参照すると、導入ユニット２より選別ユニット３に供給された対象物Ｐの質量がａ１［ｋｇ］のとき、対象物Ｐに作用する重力（Ｆｇで表す）は、おおむね、
Ｆｇ＝９.８×ａ１［Ｎ］
となる。

一方、送気ユニットより選別部１に導入された気流により、単位選別ユニット３の領域３ｂにおいて対象物に作用する抗力（Ｄ）は、
Ｄ＝ρ×Ｖ^２÷２×ｓ×Ｃ_Ｄ
ρ：流体の密度、Ｖ：対象物Ｐとの相対速度、ｓ：対象物の代表面積、Ｃ_Ｄ：抗力係数
となる。ここで、ρを空気密度、抗力係数Ｃ_Ｄおよび対象物Ｐの重力落下速度を一定と仮定すると、変量Ｖが気流の速度（流速）と、対象物Ｐの重力落下速度（一定）との和であることから、Ｄは気流３６の流速により調整され、決定される。

なお、抗力の他に対象物Ｐに作用する力として浮力があるが、例えば、気流が空気で、対象物Ｐの比重が１程度の場合に、重力に対して著しく小さいことから、実質無視して考えることができる。

即ち、対象物Ｐが比重１（密度：１［ｇ／ｃｍ³］、１０００［ｋｇ／ｍ³］）とすると、空気の浮力は、大気圧で２０℃（空気密度：１.２０５［ｋｇ／ｍ³］）の時、（浮力／重力）比は１.２０５／１０００と著しく小さい。そこで、領域３ｂにおいて、気流３６の流速の調整により、以下の（１）式の条件となる場合を考える。
Ｆｇ＝Ｄ …（１）
Ｆｇ＜Ｄ …（２）

上記（１）式の関係となる場合は、重力落下して領域３ｂに到達した対象物Ｐの加速度は０となるが、慣性力により下方への移動を続ける。このとき、他に作用する力がなければ、領域３ｂを通過してさらに落下を続けることになる。一方、気流調整体３２との衝突等の要因によって、領域３ｂ内で下方への運動がなくなれば、領域３ｂを通過できなくなる。

上記（２）式の場合は、差分の力により上方（気流の向き）に加速度が生じ、重力落下していた対象物Ｐが領域３ｂ内で減速しさらに上方への加速に転じれば領域３ｂを通過できなくなる。

また、領域３ｂ直上に設置された吸引口３３および吸引経路３４において、上記と同様の原理により、（２）式の関係となる場合、（１）式の関係でも気流と同方向の運動成分がある場合には、対象物Ｐは気流と同じ方向に運動して、結果として吸引経路を経由して単位選別ユニット外に搬出して回収することが可能になる。

なお、吸引口３３および吸引経路３４における抗力（Ｄ’）が、領域３ｂの抗力に比較して大きくなれば、領域３ｂを通過できない対象物Ｐをより速やかに吸引する能力を具備させる。その一方で、領域３ｂ内の吸引口３３直下の抗力Ｄを局所的に大きくして、本来領域３ｂを通過して落下する対象物までも吸引回収して選別精度を低下させる要因になり得る。そこで、両抗力および抗力間のバランスを調整して、目的に応じて選別性を調整することができる。

以上のとおり、各単位選別ユニット３では、領域３ｂ（主管部３１）に導入される気流と吸引口３３より吸引される気流とを各々調整して選別を制御している。前者の領域３ｂの気流の制御は、送気口側のブロワや流量調整弁等の管理、制御による。また、後者の吸引口３３より吸引される気流は、吸引経路３４の下流側のブロワや流量調整弁等の管理、制御による。つまり、各単位選別ユニット３では、領域３ｂ（主管部３１）と吸引口３３（および吸引経路３４）とが各々独立した選別性を有していて、両者が相互に連携可能な条件に調整されることでユニットとしての選別動作が可能になる。即ち、１の選別を行う単位ユニットにおいて、制御、調整可能な２重の選別工程を有することになり、これにより高い選別精度が達成されるのである。

表１に上記した選別装置を用いて、材質の異なる５種のサンプルの選別実験を行った結果を示した。実験に用いたサンプルは何れも外径７ｍｍ前後の略粒状で、予め既知の各サンプルの性状から選別対象物となる単位選別ユニット３の条件を設定した。選別実験は、初めにサンプルを混合し、得られた混合状態のサンプルを投入口２２より装置に連続的に投入して、各サンプルが各々定められた回収槽にて回収されたか否かを評価したものである。何れのサンプル種についても分離効率90％以上と高い精度で選別された。

［吸気口と気体冷却機構の効果の例］
ここで、図４に示したように、気流を循環利用した場合（図２５の直線Ｌ３１）にあっては、上記したように、外気を吸気する吸気口１２を設けた場合（図２５の点線Ｌ３２）と、さらに気体冷却機構１４を設けた場合（図２５の一点鎖線Ｌ３３）の気流の温度を計測した。この値を図２５に示した。なお、運転条件としては、単位選別ユニット３の数が５、送気には１２００Ｗ級のＤＣブロワを用いて、室温約２５℃の環境下で、吸気口１２から外気の取り込みを全吸気量の略１０％、気体冷却機構１４の冷却能力は約１２０Ｗとした。

図２５に示すように、吸気口１２や気体冷却機構１４を追加することで、循環時の気流温度は低下した。気流温度の制御は、選別性の安定化のみならず、装置、加えて種類によっては対象物への加熱の影響等の低減の面で効果的である。また、吸気口１２の追加により、最上段の単位選別ユニットにおける送気の気流量を相対的に増加させ、その分、装置設計の自由度（導管径等）を向上させる効果も得られる。

上記した気流選別装置は、簡便な構成で高い精度と易調整性がある。そこで、例えば、リサイクル分野において、廃棄回収後に解体、粉砕され材料毎に分離された破砕物を選別する場合、また、電子・電気機器の基板等から剥離された素子等の種々の組成の小径部品類等を選別する場合に適する。また、資源分野において、天然資源で同様に選別する場合や、製造・生産の分野において、製品の分別、選別や不純物の除去等に使用される選別装置として利用することができる。

以上、本発明による選別装置及び選別方法の実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例又は改変例を見出すことができるであろう。

１・・・選別部
２・・・導入ユニット
２１・・・導入管部
２２・・・投入口
３・・・単位選別ユニット
３１・・・主管部
３２・・・気流調整体
３３・・・吸引口
３４・・・吸引経路
３５・・・導管
３６・・・領域３ｂ２での導管内空間流路
３７・・・領域３ｂ１下での導管内空間流路
３８・・・内径調整用リング
３９・・・気流調整体位置調整機構
４・・・送気ユニット
４１・・・送気管部
４２・・・送気経路
４３・・・送気口
５・・・底部ユニット
６・・・固気分離機構
７・・・ブロワ
８・・・流量、流速制御部
８１・・・流量計、流速計（制御用信号出力）
８２・・・温度計（制御用信号出力）
８３・・・流量調整弁
９・・・制御装置
１０・・・吸気フード
１１・・・集塵装置
１２・・・吸気口
１３・・・排気口
１４・・・気体冷却機構
１５・・・固体回収弁
１６・・・回収槽

Claims

選別対象物の選別を行う選別装置であって、
中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、
前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、
前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、
前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、
前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を備え、前記気流調整体は前記中央軸線上に頂点を有し下方向に向けて断面形状を相似状にその断面積を拡げるような傾斜表面を有し、
前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記導管内には、前記内面傾斜部と前記気流調整体の前記傾斜表面とが水平方向に対面した間に、流路断面が環状である環状流路が構成され、
前記導管内の前記吸引口と前記環状流路の間の領域及び前記導管内の前記環状流路を構成している領域とが、前記導管内の他の領域よりも流速が速くなる領域として形成されており、
前記導管内の前記環状流路を構成している領域が、前記環状流路の直下となる前記導管内空間の流路よりも流速が速くなる領域として形成されており、
重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせることを特徴とする選別装置。
選別対象物の選別を行う選別装置であって、
中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、
前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、
前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、
前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、
前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を備え、前記気流調整体は前記中央軸線上に頂点を有し下方向に向けて断面形状を相似状にその断面積を拡げるような傾斜表面を有し、
前記気流調整体の下部と前記導管の内面との間は、前記傾斜表面の下方より上方に向かって流路の断面積が小さくなるように形成され、
前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記導管内には、前記内面傾斜部と前記気流調整体の前記傾斜表面とが水平方向に対面した間に、流路断面が環状である環状流路が構成され、
前記導管内の前記環状流路を構成している領域が、前記環状流路の直下において前記導管と前記気流調整体の下部とで構成された前記導管内空間の流路よりも流速が速くなる領域として形成されており、
重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせることを特徴とする選別装置。
選別対象物の選別を行う選別装置であって、
中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、
前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、
前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、
前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、
前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を備え、前記気流調整体は前記中央軸線上に頂点を有し下方向に向けて断面形状を相似状にその断面積を拡げるような傾斜表面を有し、重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせ、前記気流調整体の側部における気流の流速を高さ方向に一定にするように気流制御することを特徴とする選別装置。
前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記導管内には、前記内面傾斜部と前記気流調整体の前記傾斜表面とが水平方向に対面した間に、流路断面が環状である環状流路が構成されることを特徴とする請求項３記載の選別装置。
選別対象物の選別を行う選別装置であって、
中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、
前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、
前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、
前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、
前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を備え、前記気流調整体は前記中央軸線上に頂点を有し下方向に向けて断面形状を相似状にその断面積を拡げるような傾斜表面を有し、
前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記導管内には、前記内面傾斜部と前記気流調整体の前記傾斜表面とが水平方向に対面した間に、流路断面が環状である環状流路が構成され、
前記環状流路における流路断面積を高さ方向に一定とし、
前記導管内の前記吸引口と前記環状流路の間の領域及び前記導管内の前記環状流路を構成している領域とが、前記導管内の他の領域よりも流速が速くなる領域として形成されており、
重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせることを特徴とする選別装置。
前記導管は、前記内面傾斜部における下方に向けた前記水平断面積を可変とさせるリング部を有することを特徴とする請求項１、２、４又は５記載の選別装置。
前記気流調整体は、上下位置調整手段を与えられ、前記内面傾斜部において上下動し、前記抗力を制御することを特徴とする請求項１、２、４、５又は６記載の選別装置。
前記気流調整体は、前記中央軸線について回転体形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の選別装置。
前記吸引口を同一水平面内に開口するように複数設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の選別装置。
前記吸引口の上方において、前記中央軸線に平行に設けられた第２の吸引管の下方へ向けた開口である第２の吸引口を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の選別装置。
前記吸引口及び前記第２の吸引口での各々の流量を独立して制御可能であることを特徴とする請求項１０記載の選別装置。
選別対象物の選別を行う選別方法であって、
中央軸線を有しこれに沿ってその内部で選別対象物を重力落下させる導管と、
前記導管の下部に設けられ、前記中央軸線に沿って上方に送風するための送気口と、
前記導管の前記送気口よりも上部に設けられ、前記中央軸線に平行に設けられた吸引管の下方へ向けた開口である吸引口と、
前記導管の前記吸引口よりも上部に設けられ、前記選別対象物を前記導管内の前記吸引管の周囲に投入するための投入口と、を備え、前記送気口からの送風により前記導管内に生ずる気流の一部または全部とともに、前記選別対象物を前記吸引口より吸引するか否かによって、選別を行う選別装置において、
前記導管内の前記吸引口の下部に設けられて重力落下する前記選別対象物の落下経路を遮るように気流調整体を与え、重力落下する前記選別対象物に作用する抗力を前記吸引口から下方向に向けてより大きくなるようにさせ、前記気流調整体の側部における気流の流速を高さ方向に一定にするように気流制御することを特徴とする選別方法。
前記気流調整体は前記中央軸線について回転体形状であって下方向に向けて断面積を拡げる傾斜表面を有することを特徴とする請求項１２記載の選別方法。
前記導管は、下方に向けて水平断面積を拡げるように傾斜させた内面傾斜部を有し、前記内面傾斜部内には前記気流調整体が位置することを特徴とする請求項１３記載の選別方法。