JPH0694012B2 - 微粒子の混成物から特定要素を選別する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、粒子の混合物中における異なる種類の成分を
物理的に分離する乾式分離法の改良に関し、特に、かか
る分離された種類の成分それぞれの濃度を増大させる新
規な方法及び手段に関する。本発明は、微粉砕された冷
凍水溶液からの氷結晶の分離及び鉱石の選別（coal be
nefication）といった目的のため、各種の物理的混合物
に適用することができる。石炭から不純物を分離する場
合、即ち、石炭の選別に特に有用であることが確認され
ている。

「不純物」と考えられる石炭の成分としては、硫黄及び
不燃性の灰を形成する無機物を含有する成分がある。こ
の灰を形成する成分は、環境を汚染することに加えて、
ボイラの熱伝達面を覆い、汚しかつその熱伝達効率を著
しく低下させる。硫黄を含有する成分は、環境を汚染
し、かかる汚染の一つの形態は「酸性雨」と称されてい
る。その自然の状態にて観察されているように、石炭は
こうした不純物を様々な比率にて含有しており、一つの
鉱床における成分比率はその鉱床の地質来歴如何によっ
て決まる。

石炭の選別は、石炭の破砕、微粉化すなわち細砕を行
い、石炭をより小さい径の粒子に変えることから始めら
れるが、これにより成分は相互に自由に分離することが
可能となる。最終的に、この方法では非常に小さい粒径
となるため、その製品の取り扱いコストが高くなり且つ
取り扱いが困難となって更に処理を進める上で大きな障
害となる。石炭が微細に破砕されればされる程、物理的
に自由となり、最終的に石炭から分離できる不純物成分
の割合が益々増大する。微細に破砕された石炭粒子は、
液体スラリー内に封じ込めてさらに処理することができ
るが、この方法は、水その他の液体を使用する必要があ
り、その結果、分離プロセスのコスト及び複雑さが増大
し、このため、商業的規模で行うには経済的に又は経営
的に望ましくない。乾式分離法は、混合物中の粒子を帯
電させる段階と、その後、帯電した粒子をガス状の媒体
中で電界によって分離する段階とを含む。しかし、現
在、商業的及び工業的に利用可能なこの乾式分離法は、
微粒子混合物の微細な成分（たとえば、37μｍ、又は40
0メッシュ以下）を効率的に取り扱うことができない。

公地のプロセスにおいては、先ず、異なる種類の成分に
異なる電荷を付与し、次に、極性の相違を利用して電界
中にて各成分を分離するのが一般的である。しかし、こ
の第２段階の効率は、粒子が電界の作用を受けるまでそ
れぞれの電荷を保持し得るか否かにかかっている。本発
明は、これらの問題点を新規な方法にて解消し得る乾式
分離法を提供するものである。

「スライム」として公知の粘土状の材料中に混ざってい
るリン鉱及びシリカから成る母材中からリン鉱石を選別
する場合においても同様の問題が生じる。この母材は、
可能な限り分解してリン鉱を効率的に回収し得るように
する必要がある。このプロセスにおいては、相当量の超
微細な粒子（スライム）が生産される。

液体溶液及びスラリーから食品及びその他の物質の濃縮
物を製造する場合、液体中の物質は、その液体を凍結さ
せてその凍結状態において粒子を濾過することにより外
物質を濃縮すると都合がよいであろう。例えば、氷結晶
を凍結させその結晶を濾過することにより果物ジュース
を濃縮するような場合である。現在の技術は、蒸発によ
り水分を除去しているが、これは、1000BTU/1b（約56kc
al/kg）を消費する一方、凍結させた場合には僅か144BT
U/1b（80kcal/kg）で済む。本発明は、凍結プロセスを
採用し、その後、凍結した液体を破砕し、静電分離法を
利用して乾式分離法により凍結液体から粒子を除去する
のに有用である。

本発明は、粉体状の超微細な粒径（例えば、100μｍ以
下）の石炭、その他の鉱石、液体及びスラリーからなる
異なる種類の成分を電気的に帯電させ、これら成分を分
離する方法及び手段、並びに、かかる超微細な粒子を含
む混合物を帯電させ、不純物の粒子、石炭、リン酸塩、
溶質、その他の希望の成分、又はかかる混合物中の種々
の成分が、商業的に従来から実施されていた方法と比
べ、より効率的に電界中にて相互に分離できるようにす
る新規な方法及び手段を提供するものである。

発明の一般的な特徴 本発明は、連続的に運転され、粒子を帯電させ且つ成分
を分離すると共に濃縮を促進する方法及び装置を採用す
るものである。混合物中の各種類の粒子は、表面接触に
より帯電し、電界の方向に動くことによりそれぞれの極
性に従って電界中にて分離される。そして、極性が同じ
粒子が、電界を横切って且つ互いに近接して走行する各
々逆の極性のほぼ連続的な２つの流れによって運ばれ
る。各粒子は、これらの流れによって電界を横切って運
ばれる間に互いに連続して接触し且つ帯電し、帯電した
各粒子がその極性に従って電界の作用により一方の流れ
から他方の流れへと移動して分離される。

それぞれの流れの最終的な組成は、個々の種類の粒子の
表面接触による帯電特性いかんにより決まる。石炭中の
有機粒子と無機粒子とは、符号が互いに逆の表面接触電
荷を発生させるため、理論上、無機成分から有機成分を
完全に分離することが可能となる。個々の石炭材料は、
各々、僅かに異なる表面接触による帯電特性を有してい
るため、相互に分離させることができる。石炭は、各々
異なる特性を有する無機成分と幾つかの有機成分流れと
言った幾つかの成分に分離することができる。このよう
にして、石炭は異物である灰及び硫黄を除去し、各々、
異なる量の固有の灰及び硫黄を有する成分に分離するこ
とができる。

異質な材料の表面接触による帯電（例えば、異なる布地
同士間、猫の皮を擦った場合、表面からセロファンを除
去した場合に生ずる静電吸着）に共通する特徴は、各場
合共、大きい表面積部分が最初に密着し、次いで、肉眼
で見える距離だけ分離されることである。密着している
間に電荷の移動が起こる。次いで、異質の材料が物理的
に分離されるとき、静電力（例えば、静電吸着）又は火
花放電を生じるのに十分な強さの電界が生じるまで電荷
に対して仕事がなされてその電位が増加する。異質の材
料が分離され且つ正と負の電荷が再度結合するときに
は、電荷の数は増大せずに放電によって減少する。

印加された電界を利用して異なる電荷を有する異質の材
料を分離する分離装置は、電荷の値が大きく且つ粒子の
動く距離が短い場合に最良の機能を果たす。一方、大量
の石炭又はその他の材料を処理するためには、分離装置
は、比較的大きな容積を備えなければならない。本発明
は、例えば、面積が大きく隙間が狭い板状体を備えた装
置を使用することにより、分離距離が比較的短く大量の
処理ができる。本発明によると、一つの粒子を周囲の粒
子から分離するのに要する時間を短縮することにより、
帯電粒子を電界内で分離する速度を増すことができる。
この時間は、粒子が一方の電極から他方の電極まで移動
するのに要する時間により示すことができ、この時間は
「距離」を、「速度」で割った値である。

本発明は、距離「Ｔ」だけ隔てて配設された平行な２つ
の電極間に生じる電界を利用するものであり、この距離
「Ｔ」は実際上約10mm以下であり、厚みＴの通路を画成
し、電界に対して直角に流動する１又は２以上の流れに
て微粒子材料を駆動し、粒子をこの１又は２以上の流れ
によって流動させる間に物理的に互いに接触させること
により帯電させることができる。異なる種類の材料の粒
子の混合体を１又は２以上の流れにて機械的手段により
駆動すると同時に、電界が粒子を該電界と平行な方向に
移動させ、これによって、１又は２以上の流れの中の１
つの種類の成分の濃度を高めることにより、それぞれの
電荷にしたがって１つの種類の成分を他の種類の成分か
ら分離させるものである。本発明によると、電極間距離
Ｔは、10mm以下の最小の値にすることができ、この値
は、１又は２以上の粒子の流れが必要とするスペース及
びこのような粒子の流れを生じさせるための機械的手段
に必要なスペースに最適な値である。電界の最大強度
は、実質上、電極間に存在する気体（存在する場合）の
放電による絶縁破壊特性によってのみ制限される。

電極間に存在する材料の異なる種類の成分は、接触によ
り帯電すると、上記電界と反対の空間電荷を電界内に発
生させる。「空間電荷」は、電極間の空間内において電
極の単位面積当たりに存在する全粒子上の電荷の合計量
（単位：クーロン）である。単位空間電荷が電界に及ぼ
す作用は、電極間の距離Ｔとは関係ない。空隙が大きい
電極は、空隙が小さい電極と比べて、電極の単位面積当
たりよりたくさんの粒子を受け入れることができる。電
界内にて許容し得る空間電荷の値はＴとは関係ない。

空間電荷は、粒子が存在するとき、板と板との間に一連
の電界を形成して印加された電界に対抗する。しかし、
単位距離Ｔ当たりの電圧が同一すなわち等しい電界強度
（V/T）を有する２つの空隙は、同じ程度の最大空間電
荷レベル（即ち、印加された電界を打ち消すのに十分な
空間電荷の値）を有するが、粒子毎の電荷（クーロン）
は、間隙が小さい場合のほうが大きい場合よりも高い。
なぜならば、間隙が小さい方が電極間の単位空間内に常
時存在する粒子の数が少ないからである。即ち、各空隙
共、全空間電荷が同一である場合、粒子当たりの電荷
は、薄い空隙の方が大きいことになる。本発明によれ
ば、この粒子当たりの電荷を多くするためには、一部、
狭い空隙を採用することにより可能となるが、このため
には、粒子は上記狭い空隙内を機械的に移動させる必要
がある。

電界の強度は、印加された電圧「Ｖ」を空隙距離「Ｔ」
で割った値である。空隙Ｔを狭くすると、同一の電界強
度を得るのに小さい電圧Ｖですむ。しかし、放電によっ
て絶縁破壊する電界強度は、広い空隙よりも狭い空隙の
方が大きい。従って、約100mmの空隙内の空気の放電に
よる絶縁破壊強度は25kV/cmであり、これより広い空隙
の場合はより小さく、これより狭い空隙の場合はより大
きい値である。1.0mmの空隙の場合、平坦で且つ平行な
電極に対する空気の見かけの放電による絶縁破壊電圧
は、約45kV/cmである。本発明は、この高い電圧を利用
して電界を形成するものである。一方、これにより、さ
らに大きい値の空間電荷の達成が可能となり、電極間に
おける粒子の速度をより高速にすることができる。

従来の技術 米国特許第4,274,947号は、静電力を利用して流動化さ
せた粒子材料を分類する方法及び装置を開示している。
この特許の要約によると、粒子の多数の成分の混合体
が、気体透過性の床を有する水平方向に細長い容器内に
て流動化され、床の表面より上方に位置決めされた水平
方向の電極と床の基部との間（距離約100mm）に電位差
が形成される。機械的で且つ重力利用の手段により、流
動化材料の上部層と下部層内に互いに反対方向の水平方
向の動きを生じさせる。

米国特許第4,274,947号に示された方法に関係する問題
点は、垂直方向に流動するガスを利用して水平床に収容
された粒子を流動化することである。このガスの流動に
より、一定の寸法以下の粒子は、ガスによって床から洗
い出されてロスとなる。更に別の問題点は、格子状の構
造体を有する電極を使用してガスを流動させなければな
らないことであり、かかる格子は、鋭角な隅部及び端縁
を回避しているにも拘わらず有害なコロナを極めて容易
に形成させることである。

この従来技術のさらに別の不利益な点は、粒子の密度す
なわち重量は、大量の粒子の分離に大きな影響を与え、
これは、粒子の寸法と重量による望ましくない分離が行
われる結果につながる。さらに別の不利益な点は、還流
全体によって達成される分離が、電界が存在しないとき
の密度による分離と比べて約２・1/2倍というほんの僅
かだけしか改良され得ないことである。

電界による分離作用と密度による分離作用が同一方向で
あり且つ加算される場合に、この程度の改良しか得られ
ない。電界による分離が密度による分離と反対方向であ
る場合、電界による分離は、重力による分離に対抗する
のに不十分である。

流動床及び流動化されたガスに伴うさらに別の問題点
は、ガスの気泡が垂直方向に立ち上がるときに固体を移
動させることにより、及び立ち上がるときに気泡の後流
に生じる乱流内に固体を引きずり込むことにより、混合
が促進されることである。この場合は、分離された粒子
同士を再び混合させる結果となるため、希望の分離に対
して有害である。

米国特許第4,274,947号の方法のさらに別の欠点は、電
界を形成するのに使用される電極が電界をOFFにしたほ
うが良い程度まで電荷された微粒子材料によって被覆さ
れることである。

さらに別の欠点は、利用するガスは、濾過し、圧縮し、
乾燥させた後に流動床に導入しなければならない点であ
る。このガスは、その後微粒子と一緒に集められ、微粒
子は除去して床に戻すか又は処理するか若しくは非分離
状態にて製品又は廃棄物のいずれかに添加されるので、
いずれか一方が汚染される結果となる。

流動床のさらに別の欠点は重力に依存する点である。こ
の方法は、小さい粒子は終速度が遅く床からより容易に
洗い出されるため、月面のような重力に小さい場合には
不適当である。上記特許に記載されているように、流動
床の上部の水平部分は重力によって動くため、重力の小
さい環境にて使用するには極めて不適当である。さら
に、流動床は水平でかつ長く平坦でなければならないの
で、その傾きを変えて装置を収容する建物の利用可能な
床面積をより効率的に利用することができない。

上述の従来技術による流動床静電分離法は、印加される
電圧が17kVであるときにその最適な性能を発揮する。該
従来技術における電極間空隙は100mmであり、電界の強
さは17/100＝0.17kV/mmである。本発明は、0.09インチ
すなわち2.3mmの電極間の空隙に対して約5kVの電圧を印
加し（2.2kV/mmの電界の強さに相当し且つ従来技術の約
10倍に相当する）、過度の放電を発生させることなく高
圧においてその好適な性能が発揮される。電界が高けれ
ば、それに対応して粒子に作用する力は増大し、粒子の
速度は10倍に増大する（ストークスの法則による）。こ
のように空隙の距離が小さくなると、粒子が１つの電極
から他方の電極まで移動しなければならない距離が約40
倍も短くて済む。

本発明のシステムにおいて、各種のシステムと比較する
のに有効な電荷の値は、印加された電界を完全に中和す
るのに必要とされる空間電荷の値である。これは、所定
の電界に対して一定の値である。より有用なのは、単位
質量当たりの電荷又は同一の粒子当たりの電荷の値であ
る。これは、電極の単位面積当たりの電荷を電極の単位
面積間の容積と密度との積で割ることにより求めること
ができる。これは、電極間の空隙に反比例する。石炭の
場合、粒子当たりの空間電荷は、本発明の方が従来技術
の流動床よりも約500倍も大きい。

流動床は、一定範囲の寸法の粒子の場合に最も安定して
いる。これより小さい粒子（約20μｍ以下）は床に集塊
又は亀裂を生じる。密度は、流動床の使用に際して重要
なファクタであり、微粉炭による固体粒子の流動床の典
型的な密度は、約30乃至501bs/ft³（480.6〜800.9kg/
m³）である。本発明において、粒子は分離装置内で粒子
を撹拌するための機械的手段により周囲のガスと混合さ
れ、粒子混合体の密度をファクタとする必要がない。粒
子の動きは実質上重力の影響を受けない。さらに、本発
明による機械的コンベア手段を使用することは、電極を
清浄に維持するのに有効である。

本発明は、流動化された石炭の嵩密度を利用して種類の
異なる成分を分離することにのみに限定されるものでは
ない。本発明は必ずしも流動床の嵩密度に限らず、任意
の嵩密度にて機能する機械的コンベア手段を利用するも
のである。密度がより小さい場合、単位質量当たりの電
荷は増大する一方、流体の有効密度は低下し、粒子が所
定の速度にて流動床を通るのに必要な力が少なくて済
む。

本発明による機械内における石炭の嵩密度を測定するこ
とは困難であり、直接行うことはできない。その理由
は、使用中、機械は密封され密度は絶えず変動するが、
材料の平衡計算によれば、密度は、各側の入口から出口
まで連続的に変化し、典型的なプロセスの場合、入口で
約131b/ft³（208.2kg/m³）であったものが出口では約1.
31b/ft³（20.8kg/m³）に減少している。流動床の典型的
な値は、401b/ft³（640.7kg/m³）であり、従って、本発
明の場合、嵩密度をを約３乃至30の係数だけ低下させる
ことにより、粒子当たりの空間電荷もこれに対応して増
加させると同時に粒子の動きに対する抵抗も低下させる
ことができる。比較する目的上、平均密度低下係数は15
とすると都合が良い。この低下係数の場合、粒子当たり
の電荷は、本発明の場合、従来技術の流動床法と比べ、
約8000倍も増大する。流動する距離が短縮されたこと
と、粒子当たりの電荷が増大することとの効果が合わさ
る結果、分離速度は著しく改良し得る。本発明におい
て、この分離速度が著しく改良されることを幾つかの方
法にて利用することができる。

ａ）小さい粒子を利用することが可能である。典型的な
分離時間は例えば粒径の４乗に反比例する。このため、
10μｍ粒子の分離は100μｍの粒子よりも10⁴倍困難とな
る。本発明を（−）400メッシュの石炭（−37μｍ）を
分離するのに利用した。粒径の影響があり、より粗い粒
子はより容易に分離されるが、本発明の場合、粘土が微
粉炭から除去され、数μｍの粒径の場合でさえ有効な分
離が行われたことが実証された。

ｂ）分離困難な材料も分離することができる。分離に要
する時間を著しく短縮し得る結果、より高速で粒子を循
環させることが可能となる。粒子同士がより早い衝撃速
度にて接触するよう改良することに加えて、衝突後、よ
り素早く機械的に分離させることが可能となり、その結
果、電荷は一方の電極から他方の電極までより短い時間
にて戻ることができる。

本発明は、幾多の部品の機能及び段階が実質的に連続的
な共存状態にて存在する分離装置の方法及び装置を提供
するものである。１つの実施例において、最初、外部電
界が存在せず、粒子面が密着され、異質の粒子が異なる
電荷を発生させ得る領域がある。また、外部電界が印加
され、互いに反対の符号の電荷を有する粒子が電界方向
に動かされて別の位置まで動かされる領域がある。この
システムは、粒子を帯電領域から分離領域まで電界を横
切る方向に送り、次いで、分離された成分の粒子を別の
帯電領域へと実質上連続的に動かし、このサイクルを何
回も反復させて、分離された成分のそれぞれの濃度を増
大させる。

本発明によれば、一般に、帯電、分離及び搬送の機能を
実質上同一のスペース内に存在させることができる。濃
縮された製品及び１又は２以上の廃棄品を連続的に分離
装置から排出させることができる。分離された成分、例
えば、石炭、製品及び廃棄品は、実質上、再度混合させ
ることなく搬送することができる。分離された成分の搬
送は併流又は向流にて行うことができる。

本発明の目的は、ガスを利用せずに粒子を流動化させ、
粒子を引きずり込むことにより粒径に対する制約を回避
し得ると共に、ガス取り扱い装置の複雑さ及びコストを
伴わず、しかも分離装置内で混合をひき起こす気泡が存
在しない、分離方法及び分離装置を提供することであ
る。

本発明の目的は、絶縁破壊電圧にできるだけ近く、しか
もコロナを生じない可能な限り強力な電界を利用する共
に、損傷することなく放電し且つ電界が迅速に復旧し得
る装置を実現することである。

本発明の別の目的は、電界が重力場に対して直角であっ
て粒子の分離が粒子の重量により影響を受けないような
運転を可能にし、より一般的には、重力場から完全に独
立した運転を可能にすることである。

本発明の別の目的は、電界の電極が、運転中に粒子層で
被覆されて劣化することがないようにすることである。

本発明の目的は、分離が極めて迅速に行われ、かつシス
テム内での保持時間が最小限で済むようにすることであ
る。

本発明の別の目的は、分離が温度又は湿度又は装置を構
成する材料に対して極めて敏感でないようにすることで
ある。

本発明のさらに別の目的は、導電性粒子同士の混合体の
みならず非導電性粒子と導電性粒子との混合物及び非導
電性粒子同士の混合物を分離可能にすることである。

本発明のさらに別の目的は、実質上完全に密閉され実質
上塵埃が入らない状態にて作動する分離装置を提供する
ことである。

図面の簡単な説明 添付図面において、 第１図は互いに反対方向に流動する２つの流れによって
粒子を搬送するために連続的なベルトを採用する粒子の
分離システムの略図、第２図はそれぞれの電荷に従って
粒子を分離する「空間電荷」法を示す第１図の一部の拡
大図、第３図は粒子帯電領域と粒子分離電界とを空間的
に分離し且つ交互に連続して提供するための手段を示す
第１図の一部の拡大断面図、第４図は別の連続的なベル
トシステムの略図、第５図は第１図又は第４図によるベ
ルトシステムが運転可能な各種の電気的及び機械的形態
を示す図、第６図は原寸大の網目ベルトの一部を示す
図、第７図は回転円板を採用する本発明の別の実施例を
示す軸方向断面図、第８図は第７の実施例を発展させた
多段式分離装置の図、第９図は本発明の別の実施例を示
す図、第10図は第９図の線10-10に沿った断面図、第11
図は第７図による分離装置の向流カスケードを示す略
図、第12図はシステム内にて相互に接続された第８図に
よる２台の多段式機械の構成を示す図、第13図は本発明
による別の連続的ベルトシステムの略図である。

実施例 第１図乃至第３図に示された実施例においては、二つの
長い電極10,12の間の狭い隙間15（約10mm）に電場が形
成されている。非導電性の材料で作られ、あるいは非導
電性の材料を塗布され且つ電極の間に配置された有孔の
シート14は、電極の間に延びる一連の穴16を有する。好
ましくは非導電性の材料で作られあるいは非導電性の材
料を塗布されたスクリーンの如き材料の目の粗いメッシ
ュ（点線で示されている）である無端ベルトが、その装
置の各一端に一つずつある二つのローラ20,22に支持さ
れ、それぞれの長く延びた部分18Aと18Bとは、中間のシ
ート14とそれぞれの電極10と12との間に配置されてい
る。二つのテンションローラ20Aと22Aとが電極間で長く
延びた部分18Aと18Bとを張った状態に維持している。支
持ローラ20,22が例えば第１図に示されているように時
計回りにそれぞれの軸21,23を中心に回転させられる
と、ベルトの電極間の部分18Aと18Bとは互いに反対方向
に、第２図で矢印19Aと19Bにより示されるように18Aは
右へ18Bは左へ動く。

使用に際して、第１図乃至第３図の装置は、好ましくは
無端ベルト18の電極間で伸びている部分18Aと18Bが垂直
平面に在るような方向に向けられる。これは、支持ロー
ラの軸を垂直方向に並べ、電極間のベルトの部分18Aと1
8Bとがローラ間で水平方向に伸びるようにするか、支持
ローラの軸の一方が他方の上方になるように水平に向
け、電極間のベルトの部分がそれらの間で垂直に伸びる
ようにすることによりなし得る。これら好適な構成はい
ずれも、電極間で処理中の粒状物質が重力によって中間
のシート14の穴16を通って運ばれる可能性を排除する。
処理される粒状物質（例えば粉砕された石炭）は電極の
一方10のスロット状の開口11を経由して装置内に導入さ
れる。分離された製品（例えば石炭と廃棄物）は端部26
と28で装置から取り出される。

隙間15内における電極間電場は、電極10,12の間の中間
シート14の非導電体が存在しない所、即ち穴16が配置さ
れた所に現れるであろう。電極間に非導電体が存在する
領域においては、処理中の粒状物質の帯電された粒子と
隙間内に存在するイオンとが、一つの電極からその電極
に向かい合っている非導電体の表面へと、当該非導電体
の表面の電位が向かい合っている電極の電位と同じにな
って帯電された粒子を電場内で移動させる電気的駆動力
がもはや存在しなくなるまで電荷を運ぶ。そのとき、場
の電圧は中間シート14をほぼ完全に横切って現れる。こ
のようにして、有孔の即ち穴の多い中間シートは、電極
間電場が形成された領域の間に当該電極間電場が形成さ
れない領域が点在した一連の領域を隙間15に作り出す。
粒子の帯電は電極間電場が形成された領域において起こ
り、粒子の分離は電極間電場が形成されない領域におい
て起こる。

第２図を参照すると、粒子のうちの一つの種類の帯電さ
れた粒子が電極10の端部28から取り除かれる。電極10,1
2が相対的にそれぞれ（−）、（＋）であると仮定する
と、第１の電極10に隣接したベルト部分18Aは正に帯電
した粒子（製品）を運び、第２の電極12に隣接したベル
ト部分18Bは負に帯電した粒子（廃棄物）を運ぶであろ
う。端部28は中間シート14の穴のない部分に隣接してい
る。製品と廃棄物上の（＋）と（−）の電荷による空間
電荷の作用は相当なものであり、この実施例において粒
子の分離作用を高めるのに使用し得るという効果を有す
る。

実際に非導電性中間シート14はもはやその表面に電荷を
運ぶ駆動力が無くなるまで電荷（負の電極10に向かい合
った負電荷と正の電極12に向かい合った正電荷）を集
め、従って中間シート14の非導電性表面における電場は
理想的にはゼロであるにちがいない。しかしながら、中
間シートと電極との間にはその間に残る粒子による空間
電荷による局所電場が存在する。この局所電場は、中間
シートとこれに対向する電極との間の領域に存在する粒
子による空間電荷及び中間シートと対向電極との間の距
離とにより決定される。粒子の数は対向電極と中間シー
トとの間の距離が大きくなれば増加するので、当該局所
電場は、中間シートと対向電極との間の距離が増加すれ
ば増加する。シート14のそれぞれの非導電性表面に近接
して示されている丸で囲まれた（＋）と（−）の符号は
空間電荷を示す。中間シート14の非導電性表面の一つに
面した電極に穴があると、その表面と穴との間を動いて
いるベルトのセグメント18A又は18によりその穴の近く
に運ばれた帯電した粒子は、関連した局所電場によって
その穴から追い出される。第２図の図示例では、正に帯
電した粒子が、負に帯電した電極10とそれに向かい合っ
た中間シート14の非導電性表面との間の空間電荷による
局所電場の駆動力によって、穴29を通って出て行くよう
に示されている。

この空間電荷による局所電場は、摩擦によって（＋）か
（−）に帯電する材料を、中間絶縁シート14の一方又は
両方の表面を覆うための材料として使用すれば帯電した
粒子が多くなるので、増大させることができる。この空
間電荷による局所電場によって、最も高い電荷を有する
粒子群が例えば穴29から除去される。より低い電荷を有
する粒子又は空間電荷による局所電場によって穴29の方
向に駆動される粒子の極性と反対の極性に電荷された粒
子は除去されず、更に凝集され且つ分離されるべくベル
ト18上に維持され続ける。

分離された粒子を除去するための穴は、中間シート14の
穴の開いていない部分に隣接する電極部分に設けること
ができる。しかしながら、電極10,12は、シート14を貫
通する穴16が在るところでは穴が開いていない。

電極間の間隙15は狭いので、電極間のベルト部分18A及
び18Bは電極の向かい合う面にこすれる。このこすり作
用は電極を連続的にきれいにし、本発明の自己清浄特性
を与える。

第４図に示される本発明の実施例は、好ましくは垂直に
向けられた帯電及び分離装置を示している。また、石炭
処理システムの補助要素を示している。穴あきシート14
はこの実施例の装置には設けられておらず、これは第１
図ないし第３図に示されている実施例の装置において行
われる交互になされる帯電及び分離ステップの代わり
に、ほぼ連続する接触帯電及び静電粒子分離によるもの
である。第１図及び第４図に共通な装置の部品は同じ参
照番号が付されている。

静電場は、図でそれぞれモジュールNo.1、No2、No.3及
びNo.4で明示されている幾つかの連続的に整列された板
のモジュール10.1,12.1;10.2,12.2;10.3,12.3及び10.4,
12.4の間に形成される。各モジュールは装置に沿って互
いに隔てられ、分離されるべき粒子は、電極10.3と10.4
との間の間隙31のような隣接する電極の間のあらゆる間
隙から導入することができる。各モジュールは独自の電
力供給源を有し、その一つ33のみがモジュールNo.4の電
極10.4及び12.4に接続されて示されている。製品は下端
28からサイクロン分離機のステーション35に取り出さ
れ、製品のバッチＰ−１及びＰ−２を製造する。不良品
は上端26からサイクロン分離機のステーション37に取り
出され、不良品バッチＲ−１及びＲ−２を形成する。も
し望むならば、不良品を再度流動させるためには、電極
12.1と12.2との間でモジュールNo.1とNo.2との間の間隙
39のような間隙から装置内に再供給することができる。
この実施例において、互いに反対方向に動いているベル
ト面18A及び18Bは互いにごく接近しており且つそれらは
逆極性を与えられた電極の間で大きな速度差を有し、そ
の速度差によって周囲の気体が強く剪断され、これによ
って活発な粒子同士の接触を促進して電極間において粒
子の帯電を促進する。

ベルト18は第１図及び第４図のベルト分離装置における
唯一の動く部品である。このベルトは両実施例の装置に
共通の幾つかの機能を有している。第１の機能は、粒子
を各電極10,12の表面に沿って動かすことである。第２
の機能は、表面を拭い且つこすることによって電極を奇
麗に保つことである。どちらの実施例においても、ベル
トは電界の作用によって粒子が一方の流れから他方の流
れへと移動するのを許容し且つ穴あきシート14が差し挟
まれているときに穴16を通る粒子の軌道と殆ど干渉しな
い。本発明によれば、かなりの隙間区域を有し、それは
隙間を設けて織られた繊維、有孔性材料、オープンニッ
ト材料等で実現可能である。ベルトの材料は電極の間の
電界に悪い影響を与えてはならず、従って、電極をショ
ートさせないように実質的に非導電性の材料が運ばれる
べきである。最高の性能を得るためには、ベルトを出来
る限り薄くして電極間の間隙を小さくしなければならな
い。寿命を長くするためには、ベルト材料は耐腐食性で
かつ高い強度を有し、低い摩擦係数を有し、機械に存在
する温度と湿度の条件に耐え得るもので且つシームレス
ベルトに容易に織り上げられる構造のものでなければな
らない。

試験の結果本発明の目的に有効であることが発見された
材料例としては、テフロン（商標）で被覆されたケブラ
ー（商標）製の繊維から作られた４×４レノ織物があ
る。この布の切片は実尺で第６図に示している。この材
質は高温に耐え、物理的に強く、そして化学的劣化に対
して抵抗性がある。図示されない他の材質は、ほぼ７×
11のレノ織物の単繊維ポリエチレンである。後者の材質
は、図示されたケブラー／テフロン材より強くはない
が、耐摩耗性があり、容易にベルトに製作され且つより
安価である。理想的な材質は超高分子重量のポリエチレ
ンファイバに見い出されるような特性を有するものであ
り、そのファイバは非常に高い強度と、非常に良好な耐
摩耗性と低摩擦係数を有することである。ここで記載し
た孔の寸法と材質は単に励磁しただけである。他の材質
と孔の寸法でも有用であり、そしてその幾つかは今まで
に行われたものより良い分離結果を生ずることは予想さ
れる。従って、より小さな孔は幾つかの実例においてよ
り良好な分離を与え得る。ベルト材の誘電特性は、それ
が使用されうる電界強度に対して耐久性があり、そして
電極間の高い電界強度に対して耐久性があり、そして電
極間の高い電界強度を許容するように他の制約範囲内で
選定されるべきである。

第１図乃至第４図に示す如きベルト分離装置を拡大する
ことは、ベルト18の幅を増加することによりなされる。
最も効果的にするためには、ベルトはその全幅にわたり
一様に供給材料を供給されるべきである。このための簡
便な方法は、第４図に42で図解的に示した流体床分配装
置を使用することである。この分配装置の機能は微粉状
の材料を流体化することであり、従って、微粉状の材料
は液体の如く振る舞い且つ水平面を形成すべく流動し、
そしてベルト幅にわたり材料の一様な流れをつくり出す
べく図示されないレベルダム（level dum）を一様にオ
ーバーフローする。この流体床はさらに供給物を空気に
さらしそして分離装置の操作が一貫して一様になるよう
に供給材料の塊を粉砕する。流体床の別の機能は、不注
意にも供給物に混合されるかも知れない金属の小片の如
き高い比重の浮遊物を除去することである。

本発明によるベルト式分離装置は４つの電気的及び機械
的構成のいずれかで使用され得る。これらの構成は第５
図に5.1乃至5.4で示されている。この装置の異なった点
はベルトの方向と電極の極性である。大文字「Ｐ」と
「Ｒ」は「産出物」と「不合格品」をそれぞれ表してい
る。電極の極性は記号（＋）と（−）で示しており各々
は丸印で囲まれている。矢印19Bはベルトの運動方向を
示している。各々丸印で囲まれた二つの供給位置（ａ）
及び（ｂ）は、各々が配置される位置に示されている。
第４図の実施例においては、約480cm（16フィート）の
高さで約76.2cm（30インチ）の長さの電極体で構成さ
れ、電極間のベルトの直進部分18Aと18Bは各々約300cm
（10フィート）の長さである。供給位置（ａ）は底部モ
ジュール14の下縁部上約81.3cm（約32インチ）であり、
供給位置（ｈ）は同じく下縁部上約157.5cm（約62イン
チ）である。本実施例の試験においては、微粉状の石炭
供給物を使用し、図示された４つの構成の各々について
行われ、下記の通り予備的な結論が得られた： 1.最良の結果は、供給石炭がベルトの中を通過しない場
合（すなわち、マイナス電極が供給側にある場合）に得
られる； 2.最良の結果は、「不合格品」が装置の上部に搬送され
る場合に得られる； 3.供給位置（ａ）又は（ｂ）は装置の性能にそれほど大
きく影響しない。

構成5.1は、産出物として提出された供給物のうちでほ
ぼ最高度の破砕状態と共に最良の硫黄と残灰の低下をも
たらす。これらの結論と結果は、他の石炭、他の材料又
は産出物若しくは不合格品の循環処理に対して必ずしも
適用する必要はない。

第４図の装置は連続型向流分離プロセスを達成するもの
であり、この装置は粒子をこれら粒子の表面電荷に応じ
て互いに分離する。第７図は本発明の他の実施例を示し
ており、この実施例においては、穴開きの回転ディスク
44および供給材料を搬送するための遠心効果を用いて、
並流分離プロセスを達成する。ディスク44は使用する際
に互いに反対極性に極性化される２つの電極46,48の間
に設けられ、またモータ50がスピンドル52上のディスク
を回転させるために用いられる。第１図の絶縁シート14
と同様に、穴開きディスク44は、誘電体材料あるいは表
面に誘電体材料のコーティングを有する材料から形成さ
れる。供給材料（例えば粉化した石炭）が、２つの電極
のうちの一方に設けられ且つスピンドル52とほぼ同軸に
配置された孔54から装置に供給され、回転ディスクが２
つの電極の間で供給材料を半径方向外方に移送する。引
き続き行われるプロセスは第１図の装置により行われる
ものと同様であるが、この実施例においては、穴開きの
誘電体シートが固定された電極の間で動き、供給材料を
電極の間で移送するためには他の要素を何ら必要としな
い。また、穴開きディスクの両側における供給材料の２
つの流れは同一方向に運動する。すなわち、このプロセ
スは矢印55で示したように並流である。

使用に際して、供給材料は中心部54に導入され、次いで
この供給材料は中央インペラ（ディスク44）によって拾
われここで半径方向外方に放出される。供給材料が外方
に向けて運動するとこれらは加速され且つ高剪断力勾配
にさらされる（ディスクの周辺部における速度は30.5m/
secとすることができ、また電極は固定されている）。
この剪断力勾配は相当程度の乱流及び粒子間接触を生じ
させ、これにより粒子表面に摩擦電気的（triboelectri
c）電荷を生じさせる。穴開きのディスク44が回転する
ことによって、電極からの電界による粒子の分離及びこ
の電界を遮ることによる粒子の帯電が交互に行われる。
例えば、製品（Ｐ）及び廃棄物（Ｒ）は同心円状の通過
56,58を介して各々排出されるであろう。

第７図の穴開きディスク分離装置は、ディスクを通過す
る流れをディスクを通過しない流れよりも濃度をより高
くする特性を有することが判明した。例えば、第７図の
分離装置は、石炭をディスクの頂部に供給する場合には
少数成分（灰分）が底部に集まるように設計される。極
性を反対にすると製品はその品質がより高くなって底部
に集まるが、廃棄物の濃度ははるかに低下する。より完
全な向流カスケードとするために、この特性を有効に利
用して、極めて高い発熱量（BTU）回収率を得る目的で
供給石炭中の廃棄物の濃度を高めるためのに必要とされ
る工程の数を減少させることができる。１つの例が第11
図に示す７段カスケードであり、これは１つの供給ステ
ージと、３つの製品循環ステージと、３つの廃棄物循環
ステージとからなっている。この例が非常に良好な製品
を提供することは理解されよう。より多くの廃棄物循環
ステージを必要とする場合には、より多くの製品ステー
ジおよびより多くの廃棄物ステージを追加することがで
きる。ステージ数は処理しようとする特定の石炭につい
て実験的に決定される。

第11図において、それぞれの供給側54.1;54.2;54.3;54.
4に負の極性を有する分離装置7A,8B,7C,7Dは極めて濃度
の高い廃棄物を生じる。これらの分離装置はカスケード
の製品側で製品から高灰分物質を除去するために用いら
れる。この例において、製品は、穴開きディスクに関し
て供給材料と同じ側におかれ且つ同心円状の通路の最も
外側の通路（第７図における56）に集められる。廃棄物
は内側の通路（第７図における58）に集められる。反対
の極性すなわち供給側に正の極性を有する分離装置7E,7
Fおよび7Gは、カスケードの廃棄物側で使用され、高灰
分の流れから石炭を除去するために用いられる。供給側
を正の極性にすることによって、廃棄物は最も外側の通
路（第７図における56）に集められ、また製品は最も内
側の通路（第７図における58）に集められる。

種々の機械からの種々の製品及び排出物は、石炭から灰
をさらに分離するために再処理される。このために、流
れは、新しい機械に供給されるか、または類似の組成の
流れに混合される。このように異なる組成の流れを混合
しても分離は損なわれない。特記すべきことは、有孔デ
ィスクを通過する物質（製品及び排出物のいずれでも）
は、物質をカスケードの製品側または排出物側に搬送す
る際中間機械を飛び越すことが有利な程に十分濃度が高
くされるということである。この構成により、個々の共
流の分離機を並流のカスケードに配置することができ
る。

第８図は第７図の実施例をさらに変形して得られた有孔
ディスク型分離機の多段式のものを示す。有孔ディスク
64は、同心の群として設けられた環状電極57A,57B,57C,
57Dと協働して、内方収集通過58、外方収集通路56及び
中間収集通路56.1、57、58.1に供給を行う。この例で
は、外方収集通路56は製品を集め、灰の濃度は内方収集
通路側すなわち中央通路58に近づくにつれ順に高くなっ
ている。第12図はかかる機械を２つ（8A,8B）を組み合
わせた配置を示し、これは非常に清浄な製品と非常に濃
度の高い排出物とを与える。さらに精製を行うには、異
なる組成の流れが作動中に混ざらないように中心から異
なった距離に位置決めされた種々の供給位置に物質を再
循環させることとなろう（図示せず）。

第９図は、中央の供給管80に沿って隔置され且つ互いに
平行に配置された有孔誘電体ディスク71〜78の群を用い
た多段式分離機械の構成概略図である。供給孔82の列が
供給管80の壁に周方向に、隣接する２つの中間ディスク
74,75の間に位置決めされている。最初の互いに隣接す
る２つのディスク71,72の間に電極91が設けられてい
る。第２の電極92が２番目の互いに隣接したディスク7
2,73の間に位置決めされ、同様のことが電極93〜97につ
いて言える。端部の電極90,98は第１の有孔ディスク71
および最後の有孔ディスク78のそれぞれの外方面に隣接
しておかれる。電極は供給管80から離れており、第10図
に示されているように誘電体スペーサ140により供給管
から離して支持されている。一連の電界を各有孔ディス
クを横切るようにかけるために、電極に例えば図面に示
すように段階的な電圧を印加する。すなわち、中間電極
94は電圧をゼロとし、その一方の側の電極95〜98は段階
的に減少する負の電圧とし、他方の側の電極93〜90は段
階的に増加する正の電圧とすることができる。有孔ディ
スクの間の電極の幾つかは開口102を備えており処理さ
れている物質が電極の正の側及び負の側の間で行き来で
きるようになっている。

使用に際し、供給管80は矢印81で示すように回転され、
その一端において細片状の供給物（例えば石炭）が供給
される。供給された石炭は供給孔82から供給管を出てこ
の管上を回転するディスク71〜78により半径方向外方に
とばされる。電極90〜98は固定されており、図に示すよ
うな極性を与えられておりまた互いに異なる電圧を与え
られている。排出物取り出し端90における端部電極は最
も高い電圧を有する。電極の電圧は順次下がってゆき、
各隣接する対の電極の間で極性及び大きさについてほぼ
一定の電界が得られる。この電界が、帯電された製品お
よび排出物の細片に対し逆の軸線方向運動を与える。

他の例が第13図に示されている。導電性物質で作られた
ベルト120,122,124が電極及び物質搬送システムの両方
として用いられる。供給物の入力部118は２つの短いほ
うのベルト120,122の間にある。ベルトはそれらの間に
必要な電界を作るため高い電位差に維持され、誘電体の
スペーサ126が電極のギャップを維持するために用いら
れる。ベルトは矢印121,123,125により示されるように
回転され、分離を助長するため各々ベルトに異なる速度
を用いてもよい。各々のベルトは分離領域を出る際例え
ばドクターブレード128,130により掻き取り式に清掃さ
れ、製品と排出物とを生じる。第３のベルト122はドク
ターブレード132の助けにより中間再循環流を生じ、こ
れは供給物と混ぜて機械に再び供給することができる。

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる種類の小さな微粒子が混ざりあった
   混成物であって電極間に形成された電界を通過する混成
   物から各成分を選別する方法において、 イ）前記各種類の微粒子を表面接触によって各々帯電さ
   せる段階と、 ロ）約10mm以下の間隔をおいて対向して配置された電極
   間に形成された電界内で、前記帯電した各種類の微粒子
   を各々の極性に応じて前記電界の方向に動かすことによ
   って前記各種類の微粒子を選別する段階と、 ハ）選別された同じ極性を有する前記微粒子を、前記電
   極間の細長い空間に伸びる少なくとも一つの誘電性の部
   材と当該誘電性の部材を前記細長い空間内で駆動する手
   段とによって提供される、前記電極の間を互いに接近し
   て前記電界と直交する方向に流れる互いに逆の極性を有
   し且つ互いに反対方向に流れる２つの流れによって機械
   的に移送する段階とからなり、 前記帯電した粒子は、前記２つの流れによって電界を横
   切って運ばれる間に互いに連続的に接触し且つ帯電し、
   帯電した各粒子が電界の作用を受けて、その極性に従っ
   て前記２つの流れのうちの一方の流れから他方の流れへ
   と移動して分離されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】イ）空間的に互いに分離された、微粒子を
   帯電させる領域と微粒子を分離する電界領域とを連続的
   に且つ交互に提供する段階と、 ロ）前記２つの流れを、前記帯電領域及び電界領域の中
   を連続的に通過させ、前記混成物の微粒子を帯電させる
   操作と同微粒子を相互に分離する操作とを交互に行い、
   前記２つの流れが前記帯電領域及び前記電界領域を通過
   する間に前記微粒子の少なくとも一種類を濃縮する段階
   と、 を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
3. 【請求項３】異なる種類の小さな微粒子が混ざりあった
   混成物であって電極間に形成された電界を通過する混成
   物から各成分を選別する方法において、 イ）前記各種類の微粒子を表面接触によって各々帯電さ
   せる段階と、 ロ）約10mm以下の間隔をおいて対向して配置された電極
   間に形成された電界内で、前記帯電した各種類の微粒子
   を各々の極性に応じて前記電界の方向に動かすことによ
   って前記各種類の微粒子を選別する段階と、 ハ）選別された同じ極性を有する前記微粒子を、前記電
   極間の細長い空間に伸びる少なくとも一つの誘電性の部
   材と当該誘電性の部材を前記細長い空間内で駆動する手
   段とによって、前記電極の間を互いに接近して前記電界
   と直交する方向に流れる互いに逆の極性を有し且つ互い
   に反対方向に流れる２つの流れによって機械的に移送す
   る段階とからなり、 前記帯電させる段階と、前記選別する段階とを交互に提
   供し、前記混成物の流れが、前記帯電させる段階及び前
   記電界内で選別する段階を連続的に通過するようにし、
   前記混成物の微粒子を帯電する操作と帯電電圧に応じて
   前記異なる種類の微粒子を互いに分離する操作とを交互
   に行う段階を有することを特徴とする方法。
4. 【請求項４】異なる種類の微粒子が混ざりあった混成物
   であって電極間に形成された電界の中を重力若しくは空
   気による搬送の必要なく通過する混成物から各成分を選
   別する方法において、 イ）約10mm以下離れて配置され、異なる極性を有する二
   つの電極の間に形成された電界を提供する段階と、 ロ）有孔材から形成された無端ベルトと前記細長い空間
   の両端の近くに設けられて前記空間内に前記無端ベルト
   を互いに平行な２つのベルト部分を形成するように支持
   するローラとによって、微粒子と微粒子及び微粒子と電
   極とを激しく接触させつつ前記微粒子を前記電極の間の
   電界の中を同電界を横切って機械的に通過させて、前記
   微粒子の表面を帯電させる段階と、 ハ）前記電界により、前記微粒子のそれぞれの帯電電圧
   に応じて前記微粒子を移送し、それによって、前記電極
   間を前記電界と直交して互いに接近して流れる互いに反
   対方向に流れる異なる二つの流れを形成させる段階と、 ニ）前記二つの流れから各極性の微粒子群を集める段階
   と、 を有することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】前記電界の方向は実質的に水平方向である
   ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。
6. 【請求項６】前記二つの流れは実質的に垂直方向である
   ことを特徴とする請求の範囲第５項記載の方法。
7. 【請求項７】前記二つの流れを形成させる段階が、当該
   流れを移動させると同時に電極を清掃することを含む、
   請求の範囲第６項記載の装置。
8. 【請求項８】連続的な帯電及び分離を提供するために、
   前記微粒子が、実質的に電界の影響を受けない帯電領域
   と分離領域とが連続する領域を連続的に通過するように
   させる段階を含む、請求の範囲第７項記載の装置。
9. 【請求項９】搬送流体から異なる種類の微粒子が混ざり
   あった混成物の各成分を選別する方法において、 イ）他の物質が搬送される流体を凍った状態で当該流体
   から前記他の物質である微粒子を分離するために凍結さ
   せ、当該凍った流体を粉砕し凍った流体の微粒子と他の
   物質とからなる微粒子の混成物を提供することにより当
   該流体から微粒子を作る段階と、 ロ）約10mm以下離れて配置され、異なる極性を有する二
   つの電極の間に形成された電場を提供する段階と、 ハ）前記電極間の細長い空間に伸びる少なくとも一つの
   誘電性の部材と当該誘電性の部材を前記細長い空間内で
   駆動する手段とによって、微粒子と微粒子及び微粒子と
   電極とを激しく接触させつつ前記微粒子を前記電極の間
   の電界の中を通して流し、前記微粒子を帯電させる段階
   と、 ニ）前記電場により、それらの帯電電圧に応じて前記流
   れから前記微粒子を移送させ、前記電極の間で、前記電
   場に直交し、互いに接近した極性の異なる互いに逆方向
   の二つの流れを形成する段階と、 ホ）前記二つの流れから各極性の微粒子のグループを集
   める段階と、 を有することを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】分離チャンバ内で混成物内の異なる成分
    を分離する方法であって、 イ）空間を隔てて近接して配置された対向面であって前
    記空間の離隔距離は各対向面の長さよりも短いような前
    記対向面を画成する手段を有する前記分離チャンバ内
    に、前記混成物を入れることと、 ロ）前記分離チャンバの前記対向面のうち少なくとも一
    つに向けて分離力を印加することと、 ハ）前記異なる成分を、前記分離力に対する当該成分の
    各々の特性に応じて同分離力によって分離することと、 ニ）分離された前記異なる成分を、各々、前記分離力と
    直交する方向に互いに近接して機械的に移動させて流
    し、このとき、前記各成分は、更に、前記分離力の連続
    する作用によって前記成分のうちの少なくとも一つの成
    分の一部分が他方の成分の流れへと移動できるように
    し、 ホ）分離された各成分を前記分離チャンバから取り出す
    ことと、からなり、 前記各成分が機械的に流されるときに、各成分の流れの
    方向が互いに逆方向である、分離方法。
11. 【請求項１１】前記各成分が互いに異なる速度で互いに
    逆方向に機械的に移動される、請求の範囲第10項記載の
    方法。
12. 【請求項１２】前記分離力が空間的に周期的な方法で印
    加される、請求の範囲第12項記載の方法。
13. 【請求項１３】前記混成物を分離チャンバに入れる段階
    が、前記分離チャンバに２以上の供給材料導入開口を設
    けることを含む、請求の範囲第10項記載の方法。
14. 【請求項１４】異なる組成の供給材料が、各々前記各成
    分の流れの移動方向に沿った異なる距離のところに位置
    する前記分離チャンバの互いに異なる領域に入れられ
    る、請求の範囲第13項記載の方法。
15. 【請求項１５】前記各成分を機械的に移動させる段階
    が、前記分離チャンバ内に剪断領域を生じさせることを
    含む、請求の範囲第10項記載の方法。
16. 【請求項１６】前記各成分を機械的に移動させる段階
    が、前記分離チャンバ内に異なる剪断レベルを有する領
    域を生じさせることを含む、請求の範囲第10項記載の方
    法。
17. 【請求項１７】重力若しくは空気による搬送を必要とす
    ることなく、異なる種類の微粒子が混ざりあった混成物
    から各成分を選別する装置であって、 約10mm以下の間隔をおいて配置された一対の電極と、 前記電極に接続されて同電極を互いに異なる極性として
    前記電極の間に電界を形成する手段と、 前記電極の間の空間に前記混成物を導入する手段と、 有孔材から形成された無端ベルトと、前記細長い空間の
    両端の近くに設けられて前記空間内に前記無端ベルトを
    互いに平行な２つのベルト部分を形成するように支持す
    るローラと、同ローラを回転させて前記２つのベルト部
    分を前記空間内で互いに平行且つ逆方向に移動させる手
    段とを含み、これによって、前記微粒子を撹拌し且つ搬
    送する間に、微粒子同士及び前記微粒子と前記電極とを
    活発に衝突させ、この衝突によって前記微粒子の表面が
    帯電し、当該帯電電圧に応じて前記電界によって偏向せ
    しめ前記微粒子の異なる極性の微粒子を互いに逆方向に
    搬送する微粒子撹拌手段と、 前記微粒子撹拌手段からの各微粒子を、同微粒子の極性
    毎に蓄積する手段と、からなる装置。
18. 【請求項１８】前記電極は、それらの間に細長い空間を
    形成するように伸びており、前記無端ベルトが前記電極
    間の空間内を動く、請求の範囲第17項記載の装置。
19. 【請求項１９】前記誘電性の部材が、前記互いに平行な
    ２つのベルト部分の間に配置され且つ前記細長い空間の
    ほぼ全体に亙って伸び、一連の貫通孔が形成された部分
    と、孔が形成されていない部分とを交互に有する誘電性
    のシートからなる請求の範囲第17項記載の装置。
20. 【請求項２０】前記電極の一方が、前記誘電性のシート
    内の前記貫通孔が形成されていない部分に対向するよう
    に位置決めされている貫通孔を有し、前記有孔ベルトに
    よって運ばれてきた帯電した微粒子を、前記誘電性シー
    トの貫通孔が形成されていない部分と前記電極の貫通孔
    が形成されている部分との間に存在する局所電場による
    駆動力によって、前記電極の貫通孔から排出することを
    特徴とする請求の範囲第19項記載の装置。
21. 【請求項２１】前記電極は垂直面内に配置され、電気電
    界はほぼ水平方向に形成され、前記有孔ベルトの２つの
    ベルト部分はほぼ垂直面内に配置されていることを特徴
    とする請求の範囲第18項記載の装置。
22. 【請求項２２】前記有孔ベルトの２つのベルト部分は、
    ほぼ垂直方向に移動することを特徴とする請求の範囲第
    21項記載の装置。
23. 【請求項２３】前記ローラはほぼ水平なローラ軸に取り
    付けられ、一方が前記電極の間の前記細長い空間の上方
    に配置され、他方が同空間の下方に配置されていること
    を特徴とする請求の範囲第22項記載の装置。
24. 【請求項２４】前記電極がほぼ垂直面内に配置され、前
    記電界がほぼ水平方向に向くような向きとされているこ
    とを特徴とする請求の範囲第17項記載の装置。
25. 【請求項２５】前記微粒子がほぼ垂直方向に流れること
    を特徴とする請求の範囲第24項記載の装置。
26. 【請求項２６】前記微粒子撹拌手段が二つの電極の間に
    配置された実質的に誘電性のシートを含み、当該誘電性
    のシートに対向する前記電極のうちの一方を貫通孔が設
    けられていることを特徴とする請求の範囲第17項記載の
    装置。
27. 【請求項２７】前記各電極は導電材からなる無端ベルト
    の一部分によって形成され、前記ベルトは、前記電極を
    形成する部分を提供するために相対的に固定された軸上
    に設けられた一対のローラによって各々支持されてお
    り、同電極を連続的に動かすために各ベルトの少なくと
    も一つのローラを回転させる手段が設けられていること
    を特徴とする請求の範囲第17項記載の装置。
28. 【請求項２８】前記回転されるローラは、各々異なる角
    速度で回転駆動されることを特徴とする請求の範囲第27
    項記載の装置。
29. 【請求項２９】前記電極のうちの第１の電極は、その支
    持ローラが第１の間隔を有する第１のベルトによって構
    成され、前記電極のうちの第２の電極は、その支持ロー
    ラが前記第１の間隔の約半分の第２の間隔を有する第２
    及び第３のベルトによって構成され、前記第２及び第３
    のベルトを支持するローラは、各々前記第１の電極近傍
    の第２の電極部分の端部を形成し、更に前記第２の電極
    同士の間には間隙が設けられていることを特徴とする請
    求の範囲第27項記載の装置。
30. 【請求項３０】前記微粒子撹拌手段が、更に、粒子の付
    着層を前記電極から取り除く手段を有することを特徴と
    する請求の範囲第17項記載の装置。
31. 【請求項３１】前記微粒子撹拌手段が、前記電極に対し
    て掃引して粒子の撹拌、粒子の搬送及び粒子の除去を提
    供するようになされたベルト手段を含むことを特徴とす
    る請求の範囲第30項記載の装置。
32. 【請求項３２】前記電極が、それらの間に、複数の交互
    に変わる粒子帯電領域と複数の粒子分離領域とからなる
    一連の空間的に隔てられた領域を画定し、前記微粒子撹
    拌手段が、前記混成物を前記粒子帯電領域及び前記分離
    領域並びに前記電界を横切って連続的に通過させて、交
    互に、前記粒子帯電領域内で前記混成物内の粒子を帯電
    させ、次いで前記粒子の各々の帯電電位に従って前記粒
    子分離領域内で前記混成物内の一方の種類の成分を他方
    の種類の成分から分離することを特徴とする請求の範囲
    第17項記載の装置。
33. 【請求項３３】前記電極のうちの少なくとも一方の電極
    が、粒子が通過することができる孔を有することを特徴
    とする請求の範囲第32項記載の装置。
34. 【請求項３４】重力若しくは空気による搬送を必要とす
    ることなく、異なる種類の微粒子が混ざりあった混成物
    から各成分を選別する装置であって、 約10mm以下の間隔をおいて配置された一対の電極と、 前記電極に接続されて同電極を互いに異なる極性として
    前記電極の間に電界を形成する手段と、 前記電極の間の空間に前記混成物を導入する手段と、 前記電極間に配設されて電極間の空間で前記微粒子を撹
    拌しつつ前記電界と直角な方向に搬送する微粒子撹拌手
    段であって、前記微粒子は、撹拌され且つ搬送される間
    に、微粒子同士及び前記微粒子と前記電極とが活発に衝
    突し、この衝突によって前記微粒子の表面が帯電し、当
    該帯電電圧に応じて前記電界によって偏向せしめられて
    前記微粒子の異なる極性の２つの流れを形成する前記微
    粒子撹拌手段と、 前記微粒子撹拌手段からの各微粒子を、同微粒子の極性
    毎に蓄積する手段と、からなり、 前記電極がほぼ円形であり、前記誘電性の部材が前記電
    極の間に配置された実質的に誘電性のディスクであり、
    同ディスクは、複数の貫通孔と、前記電極の一方を貫通
    して当該ディスクのほぼ中央に位置決めされ前記電極間
    の空間内に微粒子を供給する孔と、前記電極にほぼ直角
    な軸上で前記ディスクを回転させて前記電極間の空間内
    で前記混成物の微粒子を機械的に撹拌すると共に半径方
    向外方に同微粒子を移動させる手段と、を有することを
    特徴とする装置。
35. 【請求項３５】長手軸線を中心に回転可能な中空の管
    と、 軸方向に間隔をおいて前記管の外部に固定された少なく
    とも２つの前記誘電性の部材と、 前記少なくとも２つの誘電性の部材の間の位置で前記管
    の壁を貫通して形成された環状の孔の列と、 一つが前記少なくとも２つの誘電性の部材の間に配置さ
    れ、一つが前記誘電性の部材の各々の反対側の面上に配
    置され、各々が前記誘電性の部材を収容する少なくとも
    二つの電極間空間を提供する少なくとも３つの電極と、 前記電極を前記管から離して取り付け、前記管が前記軸
    線を中心に回転することによって前記誘電性の部材に対
    向する前記二つの電極の間の電極間空間内を前記誘電性
    の部材の各々が動くようにする手段と、 前記管内に前記混成物を導入し、更に前記孔の列を介し
    て前記電極間空間内に同混成物を導入する手段と、 一方の外側電極から他方の外側電極に向かって次第に増
    加する電圧をかけて同電極を極性化し、連続する電極の
    各対の間に極性及び大きさが実質的に一定の電界を形成
    する手段と、を有する請求の範囲第34項記載の装置。
36. 【請求項３６】前記電極の少なくとも幾つかには、処理
    される微粒子が通過して当該電極の両側へ行き来できる
    孔が設けられていることを特徴とする請求の範囲第35項
    記載の装置。
37. 【請求項３７】混成物の互いに異なる成分を分離する装
    置であって、 互いに対向する面であって当該対向面の各々の長さより
    も近接して互いに隔てられた対向面を画成する無端の搬
    送ベルトを有する分離チャンバと、 前記対向面の一方に分離力を印加して前記分離チャンバ
    を横切って分離力を形成する手段と、 前記分離力と直交する方向に進む流れの中で前記混成物
    を移動させ、前記分離力によって前記異なる成分が各成
    分の前記分離力に対する特性に応じて前記分離力によっ
    て前記流れから偏向せしめられるようにする有孔の無端
    ベルトと、 分離された成分を前記チャンバから取り除く手段と、か
    らなる装置。
38. 【請求項３８】前記混成物を前記分離チャンバ内に導入
    するための手段が２つ以上設けられている、請求の範囲
    第37項記載の装置。
39. 【請求項３９】前記混成物を搬送する流れ同士の間に障
    壁が設けられている、請求の範囲第37項記載の装置。
40. 【請求項４０】前記障壁が前記異なる成分のうちの少な
    くとも一つを通過させる、請求の範囲第39項記載の装
    置。