(57)【要約】【課題】ファイバセンサ又は超音波距離センサを用いることなく、混合物から所望の粒径の粒子を分級する。【解決手段】攪拌タンクと、液体注入部と、採取タンクと、攪拌タンクに対して相対的に上下方向に移動可能であり攪拌タンク内に配置される一端と採取タンクに設けられる他端とを有する管部と、採取タンクに接続された真空源と、採取タンク内の気圧を調節する圧力調節バルブと、採取タンク内の気圧を測定する圧力測定部と、制御部と、を備え、制御部は、液体が攪拌タンク内の一端の高さ位置である第１の高さ位置に達すると、液体の注入を停止させる注入制御部と、管部の一端と攪拌タンクとを相対的に移動させて、第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置に管部の一端を移動させる移動制御部と、第２の高さ位置に応じた粒径の粒子と液体とを含む混合物を攪拌タンクから採取タンクへ移させる採取開始部と、を有する分級装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる粒径の粒子を有する粉体と液体とが攪拌されて混合された混合物中の該粒子の沈降速度の違いを利用して該粒子を分級する分級装置であって、
該粉体と該液体との攪拌に用いられる攪拌タンクと、
該攪拌タンクに該液体を注入する液体注入部と、
該攪拌タンクから該混合物が移される採取タンクと、
該攪拌タンクに対して相対的に上下方向に移動可能であり該攪拌タンク内に配置される一端と、該一端とは反対側の他端とを有し、該他端側の一部と該採取タンクとは気密性を有した状態で接続される管部と、
該採取タンクに接続された真空源と、
該採取タンク内の気圧を調節する圧力調節バルブと、
該採取タンク内の気圧を測定する圧力測定部と、
制御部と、を備え、
該制御部は、
該液体注入部から該攪拌タンクへの該液体の注入開始及び注入停止を制御し、該圧力調節バルブが開状態且つ該真空源が作動している状態で、該液体注入部から該粉体が配置された該攪拌タンクへ注入され始めた該液体が、該攪拌タンク内の該一端の高さ位置である第１の高さ位置に達し、該圧力測定部により測定される気圧に変化が生じると、該液体の注入を停止させる注入制御部と、
該停止後、該管部の該一端と該攪拌タンクとを相対的に移動させて、該攪拌タンク内の該第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置に該管部の該一端を移動させる移動制御部と、
該移動後、該真空源が作動している状態で該圧力調節バルブを閉状態にすることにより、該第２の高さ位置に応じた粒径の該粒子と該液体とを含む該混合物を該攪拌タンクから該採取タンクへ移させる採取開始部と、
を有することを特徴とする分級装置。
【請求項２】
該採取タンクは、該液体を排出する排液機構を有し、
該採取タンクの底部の面積は、該攪拌タンクの底部の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の分級装置。
【請求項３】
該圧力調節バルブが閉状態且つ該真空源が作動している状態で、該管部内の該混合物の高さ位置が該第２の高さ位置よりも低い第３の位置に達すると、該採取タンク内の気圧の変化に応じて、該攪拌タンクから該採取タンクへの該混合物の移動が自動的に終了することを特徴とする、請求項１または２に記載の分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈降速度の違いを利用して粒子を分級する分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な粒径の粒子を含む粉体を分級する方法として、粉体と液体とが混合された混合物中の粒子の粒径に応じた沈降速度に基づいて粒子を分級する沈降法が知られている。
【０００３】
沈降法には、重力を用いる重力沈降法と、遠心力を用いる遠心沈降法（例えば、特許文献１参照）とがあり、粒径等に応じて適切な方法が選択される。例えば、数μｍ以上の粒径の粒子を分級するためには、重力沈降法が用いられる。
【０００４】
重力沈降法で粒子を分級する場合に、まず、容器内に供給された粉体及び液体を攪拌して混合することで、混合物を形成する。その後、混合物を所定時間放置して、混合物中の各粒子を粒子の粒径に応じた固有の沈降速度で沈降させる。所定時間経過後の各粒子は、各々の沈降速度に応じて容器内の異なる高さ位置に存在することとなる。
【０００５】
重力沈降法では、採取する予定の粒径の粒子が存在する混合物内の高さ位置は、混合物を構成する液体の水位（即ち、液面の高さ）によって決まる。それゆえ、容器中の水位に関する情報を正確に得ることが重要になる。
【０００６】
例えば、水位を測定するために、耐薬品性を有するファイバセンサ、超音波距離センサ等の直接的に水位を測定できる水位センサが用いられる。しかしながら、これらの水位センサは、高精度に水位を測定できるものの、高価であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１９８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、ファイバセンサ又は超音波距離センサを用いることなく、混合物から所望の粒径の粒子を分級することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、異なる粒径の粒子を有する粉体と液体とが攪拌されて混合された混合物中の該粒子の沈降速度の違いを利用して該粒子を分級する分級装置であって、該粉体と該液体との攪拌に用いられる攪拌タンクと、該攪拌タンクに該液体を注入する液体注入部と、該攪拌タンクから該混合物が移される採取タンクと、該攪拌タンクに対して相対的に上下方向に移動可能であり該攪拌タンク内に配置される一端と、該一端とは反対側の他端とを有し、該他端側の一部と該採取タンクとは気密性を有した状態で接続される管部と、該採取タンクに接続された真空源と、該採取タンク内の気圧を調節する圧力調節バルブと、該採取タンク内の気圧を測定する圧力測定部と、制御部と、を備え、該制御部は、該液体注入部から該攪拌タンクへの該液体の注入開始及び注入停止を制御し、該圧力調節バルブが開状態且つ該真空源が作動している状態で、該液体注入部から該粉体が配置された該攪拌タンクへ注入され始めた該液体が、該攪拌タンク内の該一端の高さ位置である第１の高さ位置に達し、該圧力測定部により測定される気圧に変化が生じると、該液体の注入を停止させる注入制御部と、該停止後、該管部の該一端と該攪拌タンクとを相対的に移動させて、該攪拌タンク内の該第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置に該管部の該一端を移動させる移動制御部と、該移動後、該真空源が作動している状態で該圧力調節バルブを閉状態にすることにより、該第２の高さ位置に応じた粒径の該粒子と該液体とを含む該混合物を該攪拌タンクから該採取タンクへ移させる採取開始部と、を有することを特徴とする分級装置を提供する。
【００１０】
好ましくは、該採取タンクは、該液体を排出する排液機構を有し、該採取タンクの底部の面積は、該攪拌タンクの底部の面積よりも大きい。
【００１１】
また、本発明の他の態様によれば、該圧力調節バルブが閉状態且つ該真空源が作動している状態で、該管部内の該混合物の高さ位置が該第２の高さ位置よりも低い第３の位置に達すると、該採取タンク内の気圧の変化に応じて、該攪拌タンクから該採取タンクへの該混合物の移動が自動的に終了する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の分級装置によると、採取タンクの気圧を測定することにより、攪拌タンクの混合物の高さ位置（即ち、混合物中の液体の水位）が管部の一端に到達したことを特定できるので、ファイバセンサ又は超音波距離センサを用いる必要が無い。
【００１３】
また、ファイバセンサは、攪拌タンク内の混合物中に浸して使用されるが、本発明の分級装置ではファイバセンサを用いる必要が無いので、ファイバセンサに付着した異物が混合物中に混入することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】分級装置の概要を示す図である。
【図２】攪拌タンクへの液体の注入を開始する段階を示す図である。
【図３】攪拌タンクへの液体の注入を停止する段階を示す図である。
【図４】混合物を攪拌する段階を示す図である。
【図５】攪拌後、混合物を所定時間放置する段階を示す図である。
【図６】管部の一端を、攪拌タンクの第１の高さ位置から第２の高さ位置に降下させる段階を示す図である。
【図７】混合物を攪拌タンクから採取タンクへ移す段階を示す図である。
【図８】攪拌タンクから採取タンクへの混合物の移動を停止させる段階を示す図である。
【図９】採取タンク中の液体を排出する段階を示す図である。
【図１０】粒子を分級する各段階を示すフロー図である。
【図１１】第２実施形態に係る、混合物の採取を自動的に停止する段階を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、分級装置１０の概要を示す図である。図２から図９は、粒子１１の沈降速度の違いを利用して粒子１１を分級する第１実施形態の各段階を示す図である。図１０は、粒子１１を分級する各段階を示すフロー図である。
【００１６】
本実施形態の分級装置１０は、重力沈降法により粒子１１を分級する装置である。分級装置１０は、金属等で形成された略円筒形状の攪拌タンク２０を有する。攪拌タンク２０は、攪拌タンク２０の円形の上部２４ａに設けられた攪拌機２２ａを有する。
【００１７】
攪拌機２２ａは、攪拌タンク２０の上部２４ａに設けられた駆動部２２ｇを有する。駆動部２２ｇには、円形の底部２４ｂから円形の上部２４ａに向かう高さ方向に沿って設けられた攪拌軸２２ｃが回転可能に連結している。駆動部２２ｇとは反対側の攪拌軸２２ｃの先端には、攪拌翼２２ｅが接続されており、攪拌翼２２ｅは攪拌軸２２ｃの回転に応じて回転する。
【００１８】
同様に、攪拌タンク２０は、攪拌タンク２０の円形の底部２４ｂに設けられた攪拌機２２ｂを有する。また、攪拌機２２ｂは、攪拌タンク２０の底部２４ｂに設けられた駆動部２２ｈを有し、駆動部２２ｈには攪拌タンク２０の高さ方向に沿って設けられた攪拌軸２２ｄが回転可能に連結している。駆動部２２ｈとは反対側の攪拌軸２２ｄの先端には、攪拌翼２２ｆが接続されており、攪拌翼２２ｆは攪拌軸２２ｄの回転に応じて回転する。
【００１９】
攪拌機２２ａ及び２２ｂは、制御部６０に電気的に接続している。制御部６０は、例えばコンピュータであり、ホスト・コントローラを介して相互に接続されるＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、入出力装置等を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等の記憶部分に格納されたコンピュータ・プログラム、データ等に基づいて演算処理等を行う。
【００２０】
また、ＣＰＵは、ホスト・コントローラに接続された入出力コントローラを介して、キーボード・ポート、マウス・ポート等の入出力装置に接続している。なお、オペレータ（作業者）は、入出力装置を介して、ＣＰＵに所定の指示を与えることができる。ＣＰＵが記憶部分に格納されたコンピュータ・プログラムを読み込むことにより、制御部６０は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段として機能できる。
【００２１】
制御部６０は、駆動部２２ｇ及び２２ｈを制御する攪拌制御部６４を含む。本実施形態の攪拌制御部６４は、ソフトウェアである。攪拌制御部６４は、攪拌タンク２０に供給された粉体１３と液体１５とを攪拌するとき、駆動部２２ｇ及び２２ｈを作動させて攪拌翼２２ｅ及び２２ｆを回転させる。
【００２２】
攪拌タンク２０は、攪拌タンク２０の円形の上部２４ａに設けられた開口である注入口２６を有する。注入口２６の上方には、液体注入部２８が設けられる。液体注入部２８は、注入口２６を介して攪拌タンク２０へ液体１５を注入する（図２参照）。なお、本実施形態の液体１５は水である。
【００２３】
液体注入部２８は、制御部６０に電気的に接続している。制御部６０は、液体注入部２８を制御する注入制御部６２を含む。本実施形態の注入制御部６２は、ソフトウェアである。例えば、注入制御部６２は、液体注入部２８に攪拌タンク２０への液体１５の注入を開始させて、その後、液体１５の注入を停止させる。
【００２４】
攪拌タンク２０の水平方向に隣接して採取タンク４０が設けられる。採取タンク４０は、金属等で形成された略円筒形状のタンクである。本実施形態の採取タンク４０の高さは攪拌タンク２０の高さと略同じであるが、採取タンク４０の底部４４ｂの面積は、攪拌タンク２０の底部２４ｂの面積よりも大きく、採取タンク４０の上部４４ａの面積も、攪拌タンク２０の上部２４ａの面積よりも大きい。
【００２５】
このように、採取タンク４０の体積は、攪拌タンク２０の体積よりも大きい。採取タンク４０の側部の底部４４ｂ近傍には、排液機構４２が設けられている。排液機構４２は、採取タンク４０の側部の底部４４ｂ近傍に接続するドレイン管を有する。ドレイン管の入り口には、分級により採取する予定の粒径の粒子１１よりも小さい開口を有するメッシュ部材が設けられている。
【００２６】
また、ドレイン管にはバルブが設けられている。バルブを開状態にすることにより、メッシュ部材を介して採取タンク４０内の液体１５をドレイン管から排出する。これにより、攪拌タンク２０から採取タンク４０へ移された混合物１７のうち、粒子１１を採取タンク４０に残し、液体１５を採取タンク４０から排出できる（図７、図８及び図９等参照）。
【００２７】
排液機構４２のバルブは、採取タンク４０内の液体１５を排出する場合を除いて閉じられている。排液機構４２のバルブが閉状態であるとき、当該バルブは、採取タンク４０が所定の真空度を維持できる程度に高い気密性を有する。
【００２８】
採取タンク４０と攪拌タンク２０とは、管部３０により接続されている。管部３０は、例えば、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂材料で形成されたホースである。管部３０は、攪拌タンク２０内に配置される一端３２と、この一端３２とは反対側に位置する他端３４とを有する。
【００２９】
管部３０の他端３４側の一部と採取タンク４０とは接続されており、両者の接続部分は、高い気密性を有する。本実施形態では、管部３０の他端３４が採取タンク４０の側面に設けられた接続孔に接続されており、他端３４と採取タンク４０の接続孔の縁部との接続部分は、パッキン等により封止されている。
【００３０】
なお、他端３４よりも一端３２側に位置する管部３０の側面の外周が接続孔に接続され、他端３４は採取タンク４０内に位置してもよい。この場合、管部３０の側面の外周と接続孔の縁部との接続部分が高い気密性を有するように、パッキン等により封止される。
【００３１】
管部３０は、採取タンク４０の接続孔から攪拌タンク２０内まで設けられる水平延伸部３６ａを有する。また、水平延伸部３６ａの攪拌タンク２０内の端部には、管部３０の垂下部３６ｂの上端が接続されている。管部３０の垂下部３６ｂは、水平延伸部３６ａの端部から下方へ、攪拌タンク２０の高さ方向に沿って設けられている。
【００３２】
垂下部３６ｂの下端には、管部３０が略１８０度屈曲された状態で固定された屈曲部３６ｃが接続されている。屈曲部３６ｃは、垂下部３６ｂの下端と管部３０の一端３２との間に位置しており、管部３０の一端３２の開口は、攪拌タンク２０の上部２４ａに向けて配置されている。
【００３３】
管部３０の一端３２は、固定されていない自由端部である。管部３０の一端３２は、攪拌タンク２０の底部２４ｂを基準とした攪拌タンク２０内の予め定められた第１の高さ位置ｈ１に配置されている。なお、第１の高さ位置ｈ１は、攪拌翼２２ｅ及び２２ｆよりも上に位置する。
【００３４】
本実施形態の管部３０は、垂下部３６ｂの一部に冗長部３８を有する。冗長部３８は、例えば、引き出し可能な態様でホース・リール（hose reel）に巻かれて収納されているホースの冗長部分である。
【００３５】
このホースの冗長部分を引き出すことで、冗長部３８よりも下に位置する垂下部３６ｂと、屈曲部３６ｃとが、ともに下方に移動できる。つまり、ホースの冗長部分を引き出すことで、一端３２の高さ位置を、第１の高さ位置ｈ１よりも低い高さ位置に移動させることができる。
【００３６】
なお、冗長部３８は、ホースの冗長部分に代えて、管部３０の一部は伸縮可能な蛇腹部であってもよい。蛇腹部を伸ばすことにより、冗長部分の場合と同様に、一端３２の高さ位置を第１の高さ位置ｈ１よりも低い高さ位置に移動させることができる。このように、管部３０の一端３２は、攪拌タンク２０に対して相対的に上下方向に（即ち、攪拌タンク２０の高さ方向に沿って）移動可能である。
【００３７】
管部３０の冗長部３８は、制御部６０に電気的に接続している。制御部６０は、管部３０の一端３２を移動させる移動制御部６６を含む。本実施形態の移動制御部６６は、ソフトウェアである。移動制御部６６は、管部３０の冗長部３８がホースの冗長部分である場合に当該冗長部分の引き出しを制御し、管部３０の冗長部３８が蛇腹部である場合に当該蛇腹部の伸長を制御する。
【００３８】
採取タンク４０には、管部３０及び排液機構４２に加えて、流路４６等が接続されている。流路４６は、採取タンク４０の上部４４ａに接続されており、採取タンク４０は、この流路４６を介して真空源５０に接続されている。
【００３９】
本実施形態の真空源５０は、ディフューザと、このディフューザに圧縮空気を送り出すノズルとを有するエジェクタ（ejector）であり、採取タンク４０内の気圧を例えば９０００Ｐａ以下程度にできる。
【００４０】
本実施形態の真空源５０は、粒子１１を分級する工程中は常に稼働しており、採取タンク４０内の気体を吸引し続ける。なお、真空源５０は、エジェクタに代えて真空ポンプであってもよい。真空ポンプではエジェクタの様に圧縮空気が使用されないので、真空源５０のランニングコストをエジェクタに比べて低減できる。
【００４１】
採取タンク４０と真空源５０との間の流路４６から分岐する様に流路４８ａが設けられている。流路４８ａの一端は流路４６に接続されており、流路４８ａの他端は圧力調節バルブ５２に接続されている。
【００４２】
また、流路４８ａとは反対側の圧力調節バルブ５２には、流路４８ｂが接続されている。流路４８ｂの一端は圧力調節バルブ５２に接続されており、流路４８ｂの他端は大気に開放されている。
【００４３】
圧力調節バルブ５２のバルブを開（open）状態にすることで、流路４８ａ及び４８ｂを接続できる。流路４８ａ及び４８ｂを接続することで、採取タンク４０は、流路４８ａ及び４８ｂを介して大気に開放される。
【００４４】
これに対して、圧力調節バルブ５２のバルブを閉（close）状態にすることで、流路４８ａから流路４８ｂを遮断できる。流路４８ａ及び４８ｂを遮断することで、採取タンク４０は流路４８ａ及び４８ｂを介しては大気に開放されない。
【００４５】
本実施形態では、圧力調節バルブ５２が開状態である場合に、必ずしも圧力調節バルブ５２は完全な開放状態ではない。圧力調節バルブ５２が僅かに開かれ、流路４８ａが僅かに大気に開放された状態となることもある。
【００４６】
流路４８ａが僅かに大気に開放された状態とは、例えば、管部３０の一端３２と圧力調節バルブ５２とが閉じられて真空状態となった採取タンク４０にリークを生じさせて、採取タンク４０をこの真空状態よりも低真空状態を維持できる程度に、流路４８ａが僅かに開放された状態を意味する。
【００４７】
本実施形態では、圧力調節バルブ５２が、（Ａ）流路４８ａを僅かに大気に開放させるよう圧力調節バルブ５２を開状態にすること（以降、（Ａ）開状態）、及び、（Ｂ）圧力調節バルブ５２のバルブを閉状態にすること（以降、（Ｂ）閉状態）、のいずれかの状態となるように制御される。圧力調整バルブ５２は、（Ａ）開状態又は（Ｂ）閉状態となることで、採取タンク４０内の気圧を調節する。
【００４８】
なお、図面では、真空源５０が作動していることを流路４６に矢印を付して示し、圧力調節バルブ５２が（Ａ）開状態であることを流路４８ａ及び４８ｂに矢印を付して示す。また、圧力調節バルブ５２が（Ｂ）閉状態である場合に、流路４８ａ及び４８ｂには矢印を付さない。
【００４９】
圧力調節バルブ５２は、制御部６０に電気的に接続している。本実施形態の圧力調節バルブ５２は、制御部６０で制御可能な電磁バルブである。制御部６０はバルブ制御部７０を有し、バルブ制御部７０は、圧力調節バルブ５２の電磁バルブを閉じさせる閉じ制御部６８ａと、圧力調節バルブ５２の電磁バルブを開かせる開き制御部６８ｂとを含む。本実施形態の閉じ制御部６８ａ及び開き制御部６８ｂは、ソフトウェアである。
【００５０】
採取タンク４０の側部には、採取タンク４０内の気圧を測定する圧力測定部５４が接続されている。圧力測定部５４は、制御部６０に電気的に接続しており、例えば、測定した採取タンク４０内の気圧の情報を電気信号として制御部６０に出力できるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）圧力センサである。
【００５１】
図１に示す様に、管部３０の一端３２が開放されており、圧力調節バルブ５２が（Ａ）開状態であり、且つ、真空源５０が作動している状態で、圧力測定部５４は比較的大きな気圧Ｐ３を示す。気圧Ｐ３は、例えば、大気圧（1013.25 hPa）よりわずかに低い。
【００５２】
上述の様に、液体注入部２８は、制御部６０に電気的に接続している。注入制御部６２は、採取タンク４０の気圧の情報に基づいて、液体注入部２８を制御する。注入制御部６２は、オペレータから液体注入開始の指示を受けた場合に、この指示を受けた時の採取タンク４０内の気圧がＰ３であることを示す情報を圧力測定部５４から受けたことを条件として、液体注入部２８から攪拌タンク２０へ液体１５の注入を開始させる（液体１５の注入開始（Ｓ１０）、図２を参照）。
【００５３】
図２は、攪拌タンク２０への液体１５の注入を開始する段階を示す図である。図２に示す様に、液体１５の注入開始前には既に攪拌タンク２０の底部２４ｂに、異なる粒径の粒子１１を有する粉体１３が配置されている。
【００５４】
また、液体１５の注入開始前に、攪拌タンク２０内の管部３０の一端３２の位置は第１の高さ位置ｈ１に設定されている。なお、図面の理解を容易にするため、図２、図３、図５から図９及び図１１では、攪拌タンク２０内に設置された攪拌機２２ａ及び２２ｂを省略している。
【００５５】
液体注入部２８から攪拌タンク２０へ注入され始めた液体１５が、第１の高さ位置ｈ１に達すると、大気に開放されていた管部３０の一端３２側から管部３０に液体１５が入り始めて、やがて一端３２側が液体１５により閉じられる。
【００５６】
管部３０の一端３２側が液体１５により閉じられた場合にも、真空源５０は作動し続けているので、採取タンク４０内の気圧は下がる。圧力調節バルブ５２は（Ａ）開状態であるので、採取タンク４０内の気圧は最終的に図１に示す気圧Ｐ３よりも低い気圧Ｐ２まで下がる。なお、採取タンク４０内が気圧Ｐ２以上であるときには、攪拌タンク２０内の混合物１７は採取タンク４０へ移動しない。
【００５７】
注入制御部６２は、圧力測定部５４が測定した採取タンク４０内の気圧が気圧Ｐ３から気圧Ｐ２へ変化したことを示す情報を受けて、液体注入部２８に液体１５の注入を停止させる（図３を参照）。
【００５８】
図３は、攪拌タンク２０への液体１５の注入を停止する段階を示す図である（液体１５の注入停止（Ｓ２０））。なお、図３以降の図面では、管部３０内の液体１５又は混合物１７の記載は省略している。
【００５９】
上述の様に、本実施形態の注入制御部６２は、ソフトウェアである。例えば、本実施形態の上述の液体１５の注入開始（Ｓ１０）及び液体１５の注入停止（Ｓ２０）は、制御部６０のＣＰＵが読み込む注入制御部６２に相当するコンピュータ・プログラムにより実行される。
【００６０】
攪拌タンク２０への液体１５の注入が停止された後（例えば、Ｓ２０の直後）、攪拌制御部６４が、攪拌機２２ａ及び２２ｂの駆動部２２ｇ及び２２ｈを所定時間（例えば、５分間）作動させる。これにより、粉体１３と液体１５とが攪拌されて混合された混合物１７が形成される（混合物１７の攪拌（Ｓ３０）（図４を参照））。
【００６１】
図４は、混合物１７を攪拌する段階を示す図である。上述のように、本実施形態の攪拌制御部６４は、ソフトウェアである。例えば、本実施形態の混合物１７の攪拌（Ｓ３０）は、制御部６０のＣＰＵが読み込む攪拌制御部６４に相当するコンピュータ・プログラムにより実行される。
【００６２】
混合物１７を所定時間攪拌した後、攪拌制御部６４は、攪拌機２２ａ及び２２ｂの駆動部２２ｇ及び２２ｈを停止させて、攪拌を終了する。撹拌終了直後は、様々な粒径の粒子１１が混合物１７中に一様に分散している。攪拌終了後、所定時間、混合物１７を放置する（攪拌後、所定時間放置（Ｓ４０）（図５を参照））。
【００６３】
図５は、攪拌後、混合物１７を所定時間放置する段階を示す図である。本実施形態では、混合物１７を放置する所定時間は約６０分であるが、この時間は採取する対象となる粒子１１の粒径、材料、密度等に応じて適宜変更してよい。
【００６４】
粉体１３中の各粒子１１は、混合物１７中の粒子１１の沈降速度の違いに応じて、一定の速度（終端速度）で沈降する。例えば、大粒径の粒子１１の終端速度は、小粒径の粒子１１の終端速度よりも大きい。それゆえ、混合物１７の所定の高さ位置に存在す粒子１１の粒径は、混合物１７を放置する時間に応じて概ね決まる。
【００６５】
例えば、所定時間放置の後、混合物１７の第１の高さ位置ｈ１には、最も小さい粒径ｒ１の粒子１１が主として存在し、粒径ｒ１よりも大きい粒子は存在しない。これに対して、第１の高さ位置ｈ１よりも低い第２の高さ位置ｈ２には、粒径ｒ１の粒子１１に加えて、粒径ｒ１よりも大きな粒径ｒ２の粒子１１が存在する。但し、第２の高さ位置ｈ２には、粒径ｒ２よりも大きな粒径の粒子１１は存在しない。
【００６６】
それゆえ、第１の高さ位置ｈ１と第２の高さ位置ｈ２との間には、予め定められた範囲の粒径を有する粒子１１のみが存在する。本実施形態では、第２の高さ位置ｈ２以上の高さ範囲に存在する粒子１１を採取するが、粒径ｒ２よりも大きい粒径の粒子１１は採取しない。
【００６７】
本実施形態では、第２の高さ位置ｈ２以上の高さ範囲に存在する粒径ｒ２等の粒子１１を採取する。本明細書では、このようにして分級により採取される粒子１１の粒径を、所望の粒径又は予め定められた範囲の粒径と称する場合がある。
【００６８】
混合物１７を所定時間放置した後、管部３０の一端３２と攪拌タンク２０とを相対的に移動させる。本実施形態では、管部３０の一端３２を攪拌タンク２０の所定の第２の高さ位置ｈ２に移動させる（Ｓ５０）（図６を参照）。
【００６９】
図６は、管部３０の一端３２を、攪拌タンク２０の第１の高さ位置から第２の高さ位置ｈ２に降下させる段階を示す図である。移動制御部６６は、管部３０の一端３２を移動させる。上述のように、本実施形態の移動制御部６６は、ソフトウェアである。例えば、本実施形態の管部３０の一端３２の降下（Ｓ５０）は、制御部６０のＣＰＵが読み込む移動制御部６６に相当するコンピュータ・プログラムにより実行される。
【００７０】
本実施形態の移動制御部６６は、巻かれているホースを第１の高さ位置ｈ１と第２の高さ位置ｈ２との差分の相当する距離Ｌ（＝ｈ１−ｈ２）だけ攪拌タンク２０の高さ方向に沿って部分的に引き出す。これにより、一端３２を第１の高さ位置ｈ１から第２の高さ位置ｈ２に移動させる。なお、本実施形態では、距離Ｌは３０ｍｍである。
【００７１】
管部３０の一端３２の降下（Ｓ５０）が完了したことを条件として、閉じ制御部６８ａ（採取開始部）が圧力調節バルブ５２を（Ｂ）閉状態にする。これにより、採取タンク４０の気圧が気圧Ｐ２よりも更に低い気圧Ｐ０となり、採取タンク４０内の気圧と大気圧との気圧差により、攪拌タンク２０内の混合物１７は管部３０を介して採取タンク４０へ吸引される（図７を参照）。
【００７２】
図７は、混合物１７を攪拌タンク２０から採取タンク４０へ移す段階を示す図である。上述のように、本実施形態のバルブ制御部７０（閉じ制御部６８ａ及び開き制御部６８ｂ）は、ソフトウェアである。本実施形態で混合物１７を移すこと（Ｓ６０）は、圧力調節バルブ５２を（Ｂ）閉状態にすることで実現される。圧力調節バルブ５２の（Ｂ）閉状態への切り替えは、制御部６０のＣＰＵが読み込む閉じ制御部６８ａに相当するコンピュータ・プログラムにより実行される。
【００７３】
上述の様に、管部３０の一端３２は高さ位置ｈ２に位置するので、第２の高さ位置ｈ２に応じた粒径ｒ２等の粒子１１と液体１５とを含む混合物１７が、攪拌タンク２０から採取タンク４０へ移る。なお、第２の高さ位置ｈ２以上の高さ範囲に存在する混合物１７は、全て採取タンク４０へ移される。
【００７４】
攪拌タンク２０内の混合物１７の液体１５の水位が第２の高さ位置ｈ２となるまで、混合物１７の採取タンク４０への移しは継続される。本実施形態では、液体１５の水位が第２の高さ位置ｈ２となることをオペレータが目視にて確認し、水位が第２の高さ位置ｈ２となったタイミングでオペレータが制御部６０に指示を出し、開き制御部６８ｂが圧力調節バルブ５２を図３（Ｓ２０）と同等の（Ａ）開状態にする。
【００７５】
これにより、採取タンク４０内の気圧は気圧Ｐ２となり、攪拌タンク２０から採取タンク４０への混合物１７の移動が停止する（混合物１７の採取を停止Ｓ７０）。図８は、攪拌タンク２０から採取タンク４０への混合物１７の移しを停止させる段階を示す図である。
【００７６】
なお、本明細書では、オペレータからの指示を受けて制御部６０が分級装置１０を制御する段階を手動モード段階と称し、制御部６０がコンピュータ・プログラムのみに従って分級装置１０を制御する段階を自動モード段階と称する。
【００７７】
例えば、液体１５の注入開始（Ｓ１０）、混合物１７の採取を停止（Ｓ７０）等は、手動モード段階である。これに対して、液体１５の注入停止（Ｓ２０）、混合物１７の攪拌（Ｓ３０）、所定時間放置（Ｓ４０）、管部３０の一端３２の降下（Ｓ５０）及び混合物１７の移し（Ｓ６０）は、自動モード段階である。
【００７８】
混合物１７の移しを停止した後、採取タンク４０の排液機構４２のバルブを開くことで、採取タンク４０に移された混合物１７の所望の粒径の粒子１１を残し、液体１５を除去する。図９は、採取タンク４０中の液体１５を排出する段階（Ｓ８０）を示す図である。
【００７９】
本実施形態では、オペレータが手動で排液機構４２を操作する。上述の様に、排液機構４２は、所望の粒径の粒子１１よりも小さい開口を有するメッシュ部材と、ドレイン管と、バルブとを有する。メッシュ部材を介して採取タンク４０内の液体１５のみをドレイン管から排出することで、採取タンク４０には所望の粒径の粒子１１が残留する。
【００８０】
上述の様に、採取タンク４０の底部４４ｂの面積は、攪拌タンク２０の底部２４ｂの面積よりも大きい。本実施形態の採取タンク４０の底部４４ｂの面積は、攪拌タンク２０の底部２４ｂの面積の２倍である。採取タンク４０は、攪拌タンク２０から移される粒子１１を収容する十分な空間を有する。
【００８１】
従って、攪拌（Ｓ３０）から採取タンク４０中の液体１５の排出（Ｓ８０）までを複数回（例えば、１０回）繰り返した後に、一度、採取タンク４０を交換すればよい。つまり、採取タンク４０を頻繁に交換する必要がなくなるので、採取タンク４０を交換する手間を減らすことができる。
【００８２】
本実施形態の制御部６０は、オペレータからの指示に従って（即ち、手動モード段階で）、又は、予め記憶部に格納されているコンピュータ・プログラムのみに従って（即ち、自動モード段階で）、攪拌（Ｓ３０）から液体１５の排出（Ｓ８０）までを繰り返すか決定する（Ｓ９０）。攪拌（Ｓ３０）から液体１５の排出（Ｓ８０）までを繰り返す場合、攪拌（Ｓ３０）へ戻り（Ｓ９０でＹＥＳ）、繰り返さない場合（Ｓ９０でＮＯ）、分級を終了する。
【００８３】
混合物１７を移す段階（Ｓ６０）では、攪拌タンク２０内の混合物１７の一部が採取タンク４０に取り込まれる。例えば、本実施形態では、第１の高さ位置ｈ１が１２０ｍｍであり、第２の高さ位置ｈ２が９０ｍｍであるので、攪拌タンク２０内の混合物１７の全体の４分の１程度が採取タンク４０に取り込まれる。
【００８４】
上述の様に、採取タンク４０の底部４４ｂの面積は、攪拌タンク２０の底部２４ｂの面積よりも大きいので、採取タンク４０に取り込まれた混合物１７の液体１５の水位は、第１の高さ位置ｈ１の水位よりも低い。
【００８５】
従って、採取タンク４０に採取された混合物１７の粒子１１が採取タンク４０の底部４４ｂまで沈降する時間は、攪拌（Ｓ３０）後に粒径ｒ２の粒子が第１の高さ位置ｈ１から第２の高さ位置ｈ２に沈降するまでの時間（即ち、Ｓ４０での放置時間である約６０分）よりも短い。本実施形態では、採取タンク４０に取り込まれた粒子１１が採取タンク４０の底部４４ｂへ沈降する時間は、約３０分である。
【００８６】
それゆえ、攪拌（Ｓ３０）から液体１５の排出（Ｓ８０）までを繰り返す場合に、２回目の所定時間放置（Ｓ４０）（即ち、約６０分間）の待ち時間中に、１回目の採取（Ｓ７０）での粒子１１の沈降を完了できる。
【００８７】
勿論、制御部６０は、液体１５の排出（Ｓ８０）が完全に終了する前に、繰り返すか否かを決定（Ｓ９０）してよい。本実施形態では、攪拌タンク２０の底部２４ｂの面積と採取タンク４０の底部４４ｂの面積とが同じである場合に比べて、より効率的に粒子１１の分級を行うことができる。
【００８８】
なお、攪拌（Ｓ３０）から液体１５の排出（Ｓ８０）までを繰り返す場合に、２回目の攪拌（Ｓ３０）時には、管部３０の一端３２を１回目のＳ８０後の高さ位置（高さ位置ｈ２）に維持する。また、２回目の管部３０の一端３２の降下（Ｓ５０）時に降下させる距離は、２回目の混合物の水位及び放置時間、所望の粒径の粒子１１の沈降速度等から適宜算出できる。
【００８９】
同様に、Ｎ回目（Ｎは３以上の自然数）の攪拌（Ｓ３０）時には、管部３０の一端３２を（Ｎ−１）回目のＳ８０後の高さ位置に維持する。また、Ｎ回目の管部３０の一端３２の降下（Ｓ５０）時に降下させる距離は、（Ｎ−１）回目の混合物の水位及び放置時間、所望の粒径の粒子１１の沈降速度等から適宜算出できる。
【００９０】
次に、第２実施形態として、攪拌タンク２０から採取タンク４０への混合物１７の採取終了（Ｓ７０）が、オペレータからの指示を受けて停止する手動モード段階ではなく、自動的に停止する自動モード段階である場合（Ｓ７５）を説明する。
【００９１】
第２実施形態では、図８に示すＳ７０に代えて、Ｓ７５を行う。図１１は、第２実施形態に係る、混合物１７の採取を自動的に停止する段階（Ｓ７５）を示す図である。第２実施形態では、採取タンク４０内の気圧の変化により、混合物１７の移しが自動的に停止する。
【００９２】
図７と同様に、混合物１７を攪拌タンク２０から採取タンク４０へ移す場合（Ｓ６０）、管部３０の一端３２が液体１５により閉じられ、圧力調節バルブ５２が閉状態且つ真空源５０が作動している状態であるので、採取タンク４０内の気圧は気圧Ｐ０である。
【００９３】
採取タンク４０内の気圧がＰ０である間は、継続して攪拌タンク２０から採取タンク４０へ混合物１７が移される。但し、図１１に示す様に、管部３０内の水位が、第２の高さ位置ｈ２よりも低い第３の高さ位置ｈ３（即ち、管部３０の屈曲部３６ｃにおける上側の壁面の底部３６ｄの高さ位置）に達すると、壁面の底部３６ｃと液体１５の水面との間に空間ができ、管部３０の一端３２側が大気に開放される。
【００９４】
これにより、採取タンク４０の気圧が、圧力Ｐ３（図１及び図２を参照）よりも低く、且つ、圧力Ｐ０（図７を参照）よりも高い圧力Ｐ１に変化する。採取タンク４０内のこの気圧の変化に応じて、攪拌タンク２０から採取タンク４０への混合物１７の移動は自動的に終了する。即ち、圧力調整バルブ５２が（Ｂ）閉状態であるにも関わらず、攪拌タンク２０から採取タンク４０へ混合物１７が吸い込まれなくなる。
【００９５】
バルブ制御部７０の開き制御部６８ｂは、採取タンク４０内の気圧がＰ０からＰ１へ変化したという情報を圧力測定部５４から受けて、圧力調節バルブ５２を（Ａ）開状態にする。圧力調節バルブ５２を（Ａ）開状態とすることは、制御部６０のＣＰＵが読み込む開き制御部６８ｂに相当するコンピュータ・プログラムにより実行される。
【００９６】
開き制御部６８ｂのコンピュータ・プログラムに対応して圧力調節バルブ５２が開かれると、採取タンク４０内の気圧が、図１及び図２と同様に気圧Ｐ３まで上昇する。このように、第２実施形態では、オペレータが圧力調節バルブ５２を制御しなくても、自動的に採取タンク４０への混合物１７の移動が停止される。なお、第２実施形態でも、攪拌（Ｓ３０）から液体１５の排出（Ｓ８０）までを複数開繰り返すかを決定（Ｓ９０）してもよい。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、制御部６０が有する注入制御部６２等の複数の要素は、ソフトウェアである。但し、他の実施形態では、制御部６０が有する複数の要素のうち少なくとも１つの要素は、ハードウェアとして制御部６０に実装されてもよい。複数の要素のうち一部の要素がハードウェアとして制御部６０に実装され、且つ、他の残りの要素がソフトウェアとして構成されてもよい。
【００９８】
また、図９の採取タンク４０中の液体１５を排出する段階（Ｓ８０）は、オペレータが手動で排液機構４２のバルブを操作したが、排液機構４２に電磁バルブを設けて、制御部６０が排液機構４２の電磁バルブの開閉を制御してもよい。
【００９９】
例えば、図８の混合物１７の採取を停止（Ｓ７０）後に、制御部６０が排液機構４２の電磁バルブを開状態にすることで採取タンク４０中の液体１５を排出する、自動モード段階が実行される。
【０１００】
さらに、上述の実施形態では、攪拌タンク２０内に設置された攪拌機２２ａ及び２２ｂが粉体１３及び液体１５を攪拌したが、他の実施形態では、空気噴射及び水噴射のいずれか一方又は両方により粉体１３及び液体１５を攪拌してもよい。この場合、攪拌制御部６４は、攪拌タンク２０に空気及び水を噴射する噴射部（空気及び水の、量及び噴射速度等を含む）を制御する。
【０１０１】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  分級装置
１１  粒子
１３  粉体
１５  液体
１７  混合物
２０  攪拌タンク
２２ａ、２２ｂ  攪拌機
２２ｃ、２２ｄ  攪拌軸
２２ｅ、２２ｆ  攪拌翼
２２ｇ、２２ｈ  駆動部
２４ａ  上部、２４ｂ  底部
２６  注入口
２８  液体注入部
３０  管部
３２  一端
３４  他端
３６ａ  水平延伸部
３６ｂ  垂下部
３６ｃ  屈曲部、
３６ｄ  底部
３８  冗長部
４０  採取タンク
４２  排液機構
４４ａ  上部、４４ｂ  底部
４６、４８ａ、４８ｂ  流路
５０  真空源
５２  圧力調節バルブ
５４  圧力測定部
６０  制御部
６２  注入制御部
６４  攪拌制御部
６６  移動制御部
６８ａ  閉じ制御部（採取開始部）
６８ｂ  開き制御部
７０  バルブ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019214006.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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