(57)【要約】      （修正有）【課題】液中での分級を効率よく実施すると共に、省スペースで設置可能な湿式分級方法の提供。【解決手段】有底円柱状に形成されたメッシュかご２１を振動体２２で振動させながら、メッシュかご２１内に配置された揚水ポンプ２３が分級水槽１０内の小径土粒子を吸引してメッシュかご２１を通過させて分級水槽１０の外に排出することにより、大径土粒子と小径土粒子とに選別する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土粒子を含む液体を分級水槽内に収容し、前記土粒子を分級境界粒径以上の大径土粒子と分級境界粒径未満の小径土粒子とに選別する湿式分級方法であって、
前記分級水槽内に設けられたメッシュかごを振動体で振動させながら、前記分級水槽内の小径土粒子を吸引手段で吸引し前記メッシュかごを通過させて前記分級水槽の外に排出することを特徴とする湿式分級方法。
【請求項２】
前記吸引手段の吸引力は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子が重力によって前記分級水槽内を沈降するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の湿式分級方法。
【請求項３】
前記分級水槽内に前記メッシュかごに向かう撹拌水流を生じさせることを特徴とする請求項１又は２記載の湿式分級方法。
【請求項４】
前記撹拌水流は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子を前記メッシュかごの表面から剥離させるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の湿式分級方法。
【請求項５】
前記メッシュかごは、防振手段を介して前記分級水槽に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の湿式分級方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式分級方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粘土やシルト等を含む比較的小さな土粒子を分級する際には、気中での土粒子の拡散を抑制するために、土粒子を液体に混合して、土粒子を液中で分級している。このような液中での分級（湿式分級）に用いられる湿式分級方法として、土粒子を含む液体を分級水槽に収容し、ふるいで液中の土粒子を細かい小径土粒子と粗い大径土粒子とに選別するものが知られている。
【０００３】
このような湿式分級方法では、土粒子が重力、遠心力等によってふるいを通過する方向の力を受け、小径選別物がふるいを通過する一方、大径土粒子がふるいの表面に堆積してふるいを目詰まりさせる虞がある。そこで、分級水槽内の土粒子の濃度を低減させたり、ふるいを小径土粒子の通過方向に対して斜めに設置したり、ふるいの表面積を拡大させて単位面積あたりに堆積する大径土粒子の容量を減らす等して、ふるいの目詰まりを抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、土粒子の濃度を低減する湿式分級方法では、一度に分級可能な土粒子が少量になるため、分級効率が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
また、大表面積のふるいを用いた湿式分級方法では、土粒子は装置サイズが大型になるという問題があった。
【０００６】
そこで、液中での分級を効率よく実施すると共に、省スペースで施工可能な湿式分級方法を実現するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、土粒子を含む液体を分級水槽内に収容し、前記土粒子を分級境界粒径以上の大径土粒子と分級境界粒径未満の小径土粒子とに選別する湿式分級方法であって、前記分級水槽内に設けられたメッシュかごを振動体で振動させながら、前記分級水槽内の小径土粒子を吸引手段で吸引し前記メッシュかごを通過させて前記分級水槽の外に排出する湿式分級方法を提供する。
【０００８】
この構成によれば、吸引手段が、小径土粒子をメッシュかごの外側から内側に吸引し、振動体が、吸引手段の吸引力でメッシュかごの表面に付着しがちな大径土粒子をメッシュかごの表面から剥離させるため、大径土粒子がメッシュかごの表面に堆積することに起因するメッシュかごの目詰まりを抑制し、水中での分級を効率よく実施することができる。なお、「分級境界粒径」とは、分級水槽内に残置させる大径土粒子の粒径の下限値である。
【０００９】
また、小径土粒子が有底柱状に形成されたメッシュかごの側面及び底面を介してからメッシュかご内に通過可能なことにより、装置サイズを大型化することなく、メッシュかごにおける小径土粒子の通過面積を確保することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸引手段の吸引力は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子が重力によって前記分級水槽内を沈降するように設定されている湿式分級方法を提供する。
【００１１】
この構成によれば、吸引手段の吸引力、すなわち、吸引手段によって生成される水流によって生じる力は、大径土粒子に作用する浮力と吸引力に応じた摩擦力との合力が重力より小さくなるように設定されているため、吸引手段に吸引されてメッシュかごの表面に付着しがちな大径土粒子が重力によって沈降し易くなるため、メッシュかごの目詰まりを更に抑制し、水中での分級を効率よく実施することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記分級水槽内に前記メッシュかごに向かう撹拌水流を生じさせる湿式分級方法を提供する。
【００１３】
この構成によれば、撹拌機の撹拌水流が分級水槽内で土粒子を撹拌することにより、小径土粒子がメッシュかごを通過し易くなるため、液中での分級を効率的に実施することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記撹拌水流は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子を前記メッシュかごの表面から剥離させるように設定されている湿式分級方法を提供する。
【００１５】
この構成によれば、撹拌水流がメッシュかごの表面に付着しがちな大径土粒子を剥離させることにより、メッシュかごの目詰まりがさらに抑制されるため、液中での分級をさらに効率的に実施することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の発明において、前記メッシュかごは、防振手段を介して前記分級水槽に取り付けられている湿式分級方法を提供する。
【００１７】
この構成によれば、メッシュかごの振動が分級水槽や周辺設備に伝わることを防振手段が抑制することにより、湿式分級装置と周辺設備との間に確保すべき離間距離が縮減されるため、湿式分級装置を省スペースで設置することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、液中での分級を効率よく実施すると共に、湿式分級を省スペースで施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る湿式分級装置の一実施例を示す模式図。
【図２】選別手段を示す図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、振動体を取り外した状態の選別手段を示す平面図、（ｃ）は、振動体を取り付けた状態の選別手段を示す平面図。
【図３】メッシュかごを示す図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、平面図。
【図４】振動体を示す図であり、（ａ）は、側面図であり、（ｂ）は、平面図。
【図５】吸引手段を示す図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、平面図。
【図６】土粒子に作用する浮力、重力、摩擦力、水流による力を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る湿式分級方法は、液中での分級を効率よく実施すると共に、省スペースで施工可能な湿式分級方法を実現するという目的を達成するために、土粒子を含む液体を分級水槽内に収容し、前記土粒子を分級境界粒径以上の大径土粒子と分級境界粒径未満の小径土粒子とに選別する湿式分級方法であって、前記分級水槽内に設けられたメッシュかごを振動体で振動させながら、前記分級水槽内の小径土粒子を吸引手段で吸引し前記メッシュかごを通過させて前記分級水槽の外に排出することで実現した。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例に係る湿式分級装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下において、「上」、「下」の語は、上下方向における上方、下方に対応するものとする。
【００２２】
図１に示すように、湿式分級装置１は、分級水槽１０と、選別手段２０と、を備えている。
【００２３】
湿式分級装置１は、土粒子を加水し、分級水槽１０内で小径土粒子と大径土粒子とに選別し、小径土粒子を分級水槽１０から取り除くと共に、大径土粒子を分級水槽１０に残置させるものである。
【００２４】
湿式分級装置１で分級する土粒子とは、気中での分級が困難な比較的小さい粒子、例えば、放射性物質が吸着した粘土やシルトを含む土壌である。また、本実施例では、以下、小径土粒子として、比表面積が大きい小径の土粒子を例示し、大径土粒子として、比表面積が小さい大径の土粒子を例示して説明するが、土粒子、小径土粒子及び大径土粒子は、これらに限定されるものではない。
【００２５】
分級水槽１０は、土粒子としての土壌に加水して成る泥水を貯留する。また、分級後に分級水槽１０の底部に堆積した大径の土粒子は、外部に排出される。
【００２６】
選別手段２０は、分級境界粒径に応じたメッシュサイズを有するメッシュかご２１と、メッシュかご２１を振動させる振動体２２と、泥水を吸引して吸い込み水流ｆ１を生じさせる吸引手段としての揚水ポンプ２３と、を備えている。ここで、「分級境界粒径」とは、分級水槽１０内に残置させる大径の土粒子の粒径の下限値である。
【００２７】
また、湿式分級装置１は、分級水槽１０内でメッシュかご２１の下方に配置された撹拌機３０を備えている。撹拌機３０は、ファン３１の回転によって撹拌水流ｆ２を生じさせ、分級水槽１０内の泥水を撹拌する。撹拌水流ｆ２は、分級水槽１０の下部中央から上部中央、上部側方、下部側方の順に流れるように形成される。撹拌水流ｆ２は、メッシュかご２１の表面に付着する土粒子を剥離させる。また、撹拌水流ｆ２は、泥水に含まれる落葉や枝等の比較的大きな異物を水面に浮上させることにより、異物の回収を容易に行うことができる。なお、撹拌機３０の配置位置は、メッシュかご２１の下方に限定されず、分級水槽１０内の泥水を循環可能であれば、いかなる場所であっても構わない。
【００２８】
次に、選別手段２０について、図２乃至５に基づいて説明する。
【００２９】
メッシュかご２１は、有底円柱状に形成されている。メッシュかご２１は、上方に開口部２１ａを備えており、開口部２１ａを介して揚水ポンプ２３をメッシュかご２１内に収容するようになっている。なお、メッシュかご２１は、小径の土粒子を効率的に通過可能な通過面積を確保できるものであれば如何なる形状であってもよく、例えば、四角柱状であっても構わない。
【００３０】
振動体２２は、図示しないモータの回転運動を振動体２２に伝動させて、水平、垂直、又は斜めに振動する。振動体２２は、円板状の基部２２ａに載置されている。
【００３１】
基部２２ａは、メッシュかご２１の上部に連結され、メッシュかご２１と一体に取り付けられている。これにより、振動体２２とメッシュかごと２１とが一体となって振動する。また、基部２２ａの周縁には、基部２２ａと分級水槽１０とを連結する逆Ｕ字状のフランジ２２ｂが４つ設けられている。分級水槽１０とフランジ２２ｂとの間には、防振手段としての防振ゴム２４が介装されている。なお、防振手段は、防振ゴム２４に限定されるものではなく、メッシュかご２１の振動が分級水槽１０や周辺機器に伝わることを抑制するものであればよく、素材や形状は如何なるものであっても構わない。これにより、防振ゴム２４がメッシュかご２１の振動を吸収して、分級水槽１０や周辺設備に振動が伝わることを抑制するため、湿式分級装置１と周辺設備との間に確保すべき離間距離が縮減される。
【００３２】
揚水ポンプ２３は、分級水槽１０内の泥水を外部に排出する。揚水ポンプ２３は、メッシュかご２１から独立したフレーム２３ａに固定されている。揚水ポンプ２３がメッシュかご２１内に収容された状態で、フレーム２３ａが湿式分級装置１に吊り下げるように連結されることにより、揚水ポンプ２３は、メッシュかご２１内の所定の位置に位置決めされている。外部に排出された小径の土粒子を含む泥水は、脱水処理された後に袋詰めされる。
【００３３】
次に、湿式分級装置１の作用について、図６を用いて説明する。
【００３４】
大径の土粒子は、メッシュかご２１のメッシュを通過することなく、メッシュかご２１の表面に存在する。この際、大径の土粒子には、揚水ポンプ２３の吸引力による水流ｆ１でメッシュかご２１に向かう押圧力Ｆ、重力Ｆｇ、浮力Ｆｂが作用する。
【００３５】
水流ｆ１による押圧力Ｆは、ストークスの法則より、数式１に示すとおりである。
【数１】
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【００３６】
また、重力Ｆｇは、数式２に示すとおりである。
【数２】
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【００３７】
そして、浮力Ｆｂは、数式３に示すとおりである。
【数３】
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【００３８】
土粒子がメッシュかご２１の表面に付着しない場合、水流ｆ１による押圧力Ｆが、重力Ｆｇ、浮力Ｆｂの合力より小さくなるため、数式４が成り立つ。
【数４】
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【００３９】
ここで、数式４に数式１〜３を代入すると、数式５が成り立つ。
【数５】
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【００４０】
数式５において、流体の粘度ηを０．０１［ｇ／ｃｍ・ｓ］、土粒子の密度ρｇを２．６［ｇ／ｃｍ３］、流体の密度ρｆを１．０［ｇ／ｃｍ３］、重力加速度ｇを９８０．７［ｃｍ／ｓ２］、摩擦係数μを０．５とすると、土粒子の半径ｒに応じた水流の流速ｖは、表１に示すとおりである。
【表１】
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【００４１】
揚水ポンプ２３の吸引力に応じたメッシュかご２１を通過する水流の流速ｖ’は、数式６に示すとおりである。
【数６】
2018192472.tif 000009
【００４２】
ここで、揚水ポンプ２３の揚水量Ｑを５０［ｍ３／ｈ］とし、メッシュかご２１の有効表面積、即ち、メッシュかご２１の表面積（２．０［ｍ２］）とメッシュかご２１の通過率（４０［％］）との積を０．８［ｍ２］とすると、揚水ポンプ２３の吸引力に応じたメッシュかご２１を通過する水流の流速ｖ’は、１．０４［ｍ／ｍｉｎ］となる。
【００４３】
すなわち、湿式分級装置１では、粒径０．１０［ｍｍ］以上の土粒子に作用する重力が、浮力Ｆｂと水流ｆ１による押圧力Ｆに応じた摩擦力との合力より大きくなるため、粒径０．１０［ｍｍ］以上の土粒子がメッシュかご２１の表面に堆積して目詰まりすることを抑制できる。
【００４４】
また、振動体２２がメッシュかご２１を振動させることにより、メッシュかご２１の表面と土粒子との間に働く摩擦力は更に低減されるため、メッシュかご２１の目詰まりを更に抑制することができる。
【００４５】
このようにして、本発明に係る湿式分級装置１は、揚水ポンプ２３が、小径の土粒子をメッシュかご２１の外側から内側に吸引し、振動体２２が、メッシュかご２１の表面に付着しがちな大径の土粒子をメッシュかご２１の表面から剥離させることにより、メッシュかご２１の目詰まりが抑制されるため、液中での分級を効率よく実施することができる。
【００４６】
また、小径の土粒子が有底柱状に形成されたメッシュかご２１の側面及び底面を介してメッシュかご２１内に通過可能なことにより、装置サイズを大型化することなくメッシュかご２１における小径の土粒子の通過面積を確保することができる。
【００４７】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなることができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ・・・  湿式分級装置
１０・・・  分級水槽
２０・・・  選別手段
２１・・・  メッシュかご
２２・・・  振動体
２２ａ・・・基部
２２ｂ・・・フランジ
２３・・・  揚水ポンプ
２３ａ・・・フレーム
２４・・・  防振ゴム
３０・・・  撹拌機
３１・・・  ファン
【図１】
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【図２】
2018192472.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018192472.tif 000014
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月19日(2018.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土粒子を含む液体を分級水槽内に収容し、前記土粒子を分級境界粒径以上の大径土粒子と分級境界粒径未満の小径土粒子とに選別する湿式分級方法であって、
前記分級水槽内に設けられたメッシュかごを振動体で振動させながら、前記分級水槽内の小径土粒子を前記メッシュかご内に設けられた吸引手段で吸引し前記メッシュかごを通過させて前記分級水槽の外に排出することを特徴とする湿式分級方法。
【請求項２】
前記吸引手段の吸引力は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子が重力によって前記分級水槽内を沈降するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の湿式分級方法。
【請求項３】
前記分級水槽内に前記メッシュかごに向かう撹拌水流を生じさせることを特徴とする請求項１又は２記載の湿式分級方法。
【請求項４】
前記撹拌水流は、前記メッシュかごの表面に吸着した大径土粒子を前記メッシュかごの表面から剥離させるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の湿式分級方法。
【請求項５】
前記メッシュかごは、防振手段を介して前記分級水槽に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の湿式分級方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、土粒子を含む液体を分級水槽内に収容し、前記土粒子を分級境界粒径以上の大径土粒子と分級境界粒径未満の小径土粒子とに選別する湿式分級方法であって、前記分級水槽内に設けられたメッシュかごを振動体で振動させながら、前記分級水槽内の小径土粒子を前記メッシュかご内に設けられた吸引手段で吸引し前記メッシュかごを通過させて前記分級水槽の外に排出する湿式分級方法を提供する。