(57)【要約】  ニップを形成するように近接する一対の対向移動面の間に材料を供給し、該材料をニップの間に引き込んで前記面の間で圧縮し、ついで、前記面の間から排出する材料処理方法を開示する。本方法においては、前記材料を前記面の間で、非対称な、および／または非均一な流れの状態として、前記面の間の材料の流れの方向に対して略平行な方向で、材料のせん断を行う。
2014520666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニップを形成するように近接する一対の対向移動面の間に材料を供給し、該材料を前記ニップの間に引き込んで前記面の間で圧縮し、ついで、前記面の間から排出する材料処理方法であって、
前記面の間で、材料を非対称的な、および／または非均一な流れの状態として、前記面の間の材料の流れの方向に対して略平行な方向で、材料のせん断を行うことを特徴とする材料処理方法。
【請求項２】
材料処理方法であって、
ニップを形成するように近接する一対の対向移動面の間に材料を供給し、その結果、材料が前面の間で圧縮され、ついで、前記対向移動面の間から排出され、前記材料の前記ニップへの引き込みは、前記面の間の前記材料の流れの方向に対して平行に延びる前記ニップを通る面に関して一様でないことにより、材料にせん断が生じることを特徴とする材料処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の方法であって、
前記せん断は、前記ニップにおいて、前記面の移動方向に対して略平行な方向に生じることを特徴とする方法。
【請求項４】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、前記面の速度差によって生じることを特徴とする方法。
【請求項５】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、前記面の形状の差異によって生じることを特徴とする方法。
【請求項６】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、一方の前記面が周回した／次々に回される／循環した地点と、他方の前記面が周回した地点における、材料の静水圧および／または密度プロファイルの差異によって生じることを特徴とする方法。
【請求項７】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、前記面の非同期的移動によって生じることを特徴とする方法。
【請求項８】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、前記面の段階的および／または断続的移動によって生じることを特徴とする方法。
【請求項９】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記非対称的な、および／または非均一な流れの状態、または一様でない引き込みは、材料の貯蔵体または装荷が、前記ニップの入口に隣接した、または該入口における前記面に対して一様に押し込まれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記は前記ニップを通る中心平面であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記面は、前記ニップを通る中心平面に関して対称的に配置されていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記面は、非同期的に、および／または異なる速度で移動することを特徴とする方法。
【請求項１３】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料は対向した逆回転ローラの間に引き込まれることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記面は前記ローラの表面から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記面は、前記ローラの周りに巻いたベルトの表面から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の方法であって、
前記ローラの少なくとも一方が、他方のローラに向かって付勢するバイアスに抗して横方向に漂動することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが非同期的に回転することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが異なる角速度で回転することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが異なる角加速度を受けることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが段階的に、および／または断続的に作動することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラは、表面速度に差があるように、作動することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１４〜２１のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが実質的に同径であることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１４〜２１のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが異径であることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１４〜２３のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが実質的に同じ回転速度で回転することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１４〜２３のいずれかに記載の方法であって、
前記ローラが異なる回転速度で回転することを特徴とする方法。
【請求項２６】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料がバルク材を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
材料の加圧された装荷または貯蔵体が、前記面間の領域への入口端部に供給され、それによって、材料が装荷／貯蔵体から直接前記面の間に引き込まれることを特徴とする方法。
【請求項２６】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記面は概略並んで配置され、材料は前記面の間を下方に引き込まれることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
前記装荷／貯蔵体は頭部圧力によって加圧され、それによって、前記面間への材料の取り込みが重力によって補助されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料の前記装荷／貯蔵体、または装荷／貯蔵体は、前記ニップを通り、かつ、前記ニップを通る材料の流れの方向に対して平行に延びる平面に関して均一に／対称的に配置されることを特徴とする方法。
【請求項２９】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記装荷／貯蔵体が前記平面に関して非均一に／非対称に配置されることを特徴とする方法。
【請求項３０】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記面が周回する／ローラが回転する軸線が、前記ニップを通る材料の流れの方向に対して直交する平面内にあることを特徴とする方法。
【請求項３１】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料の前記装荷または貯蔵体、または装荷／貯蔵体が前記面／ローラの少なくとも一方に支持されることを特徴とする方法。
【請求項３２】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記装荷または貯蔵体が両方の前記ローラに支持されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３１または請求項３２に記載の方法であって、
前記装荷／貯蔵体を支持する前記または各面／ローラが前記面／ローラ間への材料の引き込みを補助することを特徴とする方法。
【請求項３４】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料は、前記ローラ／面を形成する高圧粉砕ローラの間に引き込まれることを特徴とする方法。
【請求項３５】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料は、固形成分と液体成分の両方を有し、前記面間で材料を同時にせん断しかつ圧縮することによって、材料からの液体の分離を促進／強化することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載された方法であって、
前記液体が水を含み、前記同時せん断および圧縮が材料の脱水を促進／強化することを特徴とする方法。
【請求項３７】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料は、バイオマス、採掘された／炭素質の材料、低品位石炭、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、炭素質固体、および生成された供給装荷／貯蔵体のうちのいずれか一つまたはそれ以上を有することを特徴とする方法。
【請求項３８】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記方法は、選鉱および／または脱水の方法であること、あるいは、その一部を形成する方法であることを特徴とする方法。
【請求項３９】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記面間に投入される前記材料は、未処理であることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項１〜３８のいずれかに記載の方法であって、
前記面間に投入される前記材料は、前処理されたものであることを特徴とする方法。
【請求項４１】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記方法は、前記材料の後処理が続く方法であることを特徴とする方法。
【請求項４２】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法であって、
前記材料は、前記面間で約３，０００ｐｓｉ以上、約８０，０００ｐｓｉ以下の圧縮圧力を受けることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、
前記圧縮圧力は、約２０，０００ｐｓｉ以上、約６０，０００ｐｓｉ以下であることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法であって、
前記圧縮圧力は、約４０，０００ｐｓｉであることを特徴とする方法。
【請求項４５】
前記面／ローラを有し、上記にて定義したような材料処理方法を実施するように作動することを特徴とする装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の装置であって、
材料の装荷／貯蔵体を、または前記装荷／貯蔵体を保持する供給リザーバを有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、材料の粉砕に必要なエネルギーの削減に関し、バルク材の処理に適用されるものであるが、必ずしもこれに限定するものではない。また本発明は、材料から水分／液体をより効率的に除去するため、特に脱水のために適用することができる。対象となる材料は、破砕または水分低減を必要とするすべての材料である。このような材料としては、例えば、鉱石のような採掘された材料、あるいは石炭のような炭素質材料が挙げられる。
【０００２】
高圧粉砕ローラは一般に、鉱業において採掘された材料を粉砕するために使用される。本発明の好適な実施例は、現在の粉砕方法より効率的、すなわちエネルギー消費量がより少なくて済む粉砕方法を提供する。
【０００３】
本発明の一態様によれば、ニップを形成するように近接する一対の対向移動面の間に材料を供給し、該材料を前記ニップの間に引き込んで前記面の間で圧縮し、ついで、前記面の間から排出する材料処理方法が提供され、該方法は、材料を前記面の間で、非対称的な、および／または非均一な流れの状態として、前記面の間の材料の流れの方向に対して略平行な方向で、材料のせん断を行うものである。
【０００４】
本発明の他の態様によれば、ニップを形成するように近接する一対の対向移動面の間に材料を供給し、その結果、材料が前記面の間で圧縮され、ついで、前記面の間から排出されるといった材料処理方法が提供される。また該方法においては、材料の前記ニップへの引き込みは、前記面の間の材料の流れの方向に対して平行に延びる前記ニップを通る平面に関して一様でないことにより、材料にせん断が生じる。
【０００５】
一般に、せん断は、前記ニップにおける前記面の移動方向に対して略平行な方向に生じる。
【０００６】
本発明の好適な実施例において、前記面は次々に回される／周回した／周回している。
【０００７】
不均一な／一様でない／非対称的な引き込みは、例えば、下記のうちいずれか一つ、あるいは複数により実施される。すなわち、前記面に速度差があること、前記面の形状に差異があること、ニップにまたがる材料の静水圧および／または密度プロファイルに差異があること、前記面が非同期的かつ、段階的および／または断続的に移動すること、材料の貯蔵体または装荷が前記ニップの入口に隣接した、または該入口における前記面に対して一様に押し込まれること、である。
【０００８】
前記平面は前記ニップを通る中心平面であってよい。
【０００９】
前記面は断続的または連続的に移動してよい。前記面は非同期的に移動してよい。
【００１０】
断続的な移動／回転は、割り出し動作、またはパルス状の動作とすることができ、ラチェットなどにより実施可能である。
【００１１】
本発明の一実施例において、前記面は前記ニップを通過する中心平面の周りに対称的に配置される。好ましくは、このような実施例において、前記面は非同期的に、および／または異なる速度で移動する。
【００１２】
本発明の好適な実施例において、材料は対向した逆回転ローラの間に引き込まれる。前記面は、対向した逆回転ローラの表面、または対向した逆回転ローラの周りに巻いたベルトの表面でもよい。
【００１３】
本発明の好適な実施例において、一方あるいはそれぞれのローラは、他方のローラに向かって付勢する弾性的バイアスに抗して横方向に（すなわち、材料がニップを通って流れる方向に対して直交する方向に）漂動する。好ましくは、一方のローラが固定され、他方が横方向に漂動するように構成される。前記／各弾性的バイアスは、一般的な高圧粉砕ローラの用途と同様に、例えば、油空圧ばねによって得られる。
【００１４】
本発明の好適な実施例において、ローラは非同期的に回転する。例えば、ローラは、異なる角速度（一定もしくは時間的に変化する）で動作し、異なる角加速度を受け、段階的におよび／または断続的に（例えば、ローラは周期的に動作し、各周期において、一方のローラは駆動され、他方のローラは駆動されない、あるいはその逆に）作動する。
【００１５】
本発明の好適な実施例において、ローラは、段階的な、または断続的な仕方で、同期的に作動してもよい。
【００１６】
本発明の好適な実施例は、特に粒状物質を含む材料、および固体−液体分離の処理における二つの基本的な現象、すなわち、（１）圧縮脱水処理に対する同期的せん断の影響、および（２）材料内における力の連鎖の座屈および破壊を生じさせる。
【００１７】
現象（１）に関して、圧縮脱水処理時にせん断を付加することによって、ある特定の速度で材料を固めるのに必要な圧力を著しく減少させる、あるいは、ある特定の圧力で材料を固めるときの速度を著しく増加させる（Stickland AD and Buscall R, 2009, Whither compressional rheology J. Non-Newtonian Fluid Mech., 157(3): 151; Channell GM, PhD Thesis: Mechanics of aggregated alumina suspensions: behavior under shear and compression, The Department of Chemical Engineering. 2000, University of Illinois:Urbana-Champagne; Gladman B, de Kretser RG, Rudman M and Scales PJ, 2005, Effect of shear on particulate suspension dewatering, Chem. Eng. Res. Des., 83(A7): 933,  この内容全体は参照により本明細書に援用する）。この影響は、ベルトプレスフィルタ、デカント遠心機およびレークト（ｒａｋｅｄ）濃縮機におけるような多くの工業的処理において明らかであるが、今日までその理解は単に実験上のものであった。本発明の好適な実施例は、せん断と圧縮とを適切に調整することで、特定のスループットを持たせるのに最適な水分低減を達成する。このスループットは多数の要因に応じて変動し、また、独創的な手段なしで個別に決定することができる。本発明は、高スループットを得る装置および方法に具現化できる。
【００１８】
現象（２）に関して、物質、特に粒状物質が圧縮負荷を受けた時、ほんのわずかな粒子が自己組織化して、印加された負荷に耐える力の連鎖を形成する（Peters JF, Muthuswamy M, Wibowo J and Tordesillas A, 2005, Characterization of force chains in granular material, Phys. Rev. E, 72(4): 041307; Tordesillas A and Muthuswamy M, 2009, On the modeling of confined buckling of force chains, J. Mech. Phys. Solids, 57(4): 706,  この全体内容は参照により本明細書に援用する）。粒子の連鎖柱状体は歪みエネルギーを蓄えており、（粉砕による破壊、または座屈（この場合、印加された負荷は粒子の破壊時には消費されない）によってその歪みエネルギーを解放する。本発明の好適な実施例により、力の連鎖の形成、座屈、および破壊に浪費されるエネルギーの大部分は無くなる。
【００１９】
本発明者らは、現象（１）および（２）を生じさせる、材料の粉砕および／または材料からの液体の除去のための特定の有利な方法および装置を発明した。
【００２０】
本発明の好適な実施例において、材料はバルク材を含む。
【００２１】
一般的に、せん断は、材料がローラ間の領域を流れる方向に対して略平行な方向に生じる。
【００２２】
本発明の好適な実施例において、ローラは、表面速度に差が存在するように作動し、それによって、せん断が生じる。例えば、ローラは、実質的に同径で回転速度が異なる、あるいは、異なる径で実質的に回転速度が同じように回転することで、せん断が生じる。
【００２３】
本発明の好適な実施例において、材料の加圧された装荷／貯蔵体が、一対のローラの入口端部に供給され、材料が装荷／貯蔵体から直接ローラ間に引き込まれる。好ましくは、ローラは概略並んで配置され、材料はローラ間で下方に引き込まれる。従って、装荷／貯蔵体は、ローラ間に形成されたニップの上方に配置してもよく、また、頭部圧力によって加圧され、それによって、ローラ間への材料の取り込みは重力によって補助される。材料の取り込みは、代替的にまたは付加的に、ローラによって供給してもよい。
【００２４】
本発明の好適な一実施例において、ローラは同径であり、かつ異なる角速度で回転する（これにより材料を圧縮する対向圧縮面の速度が異なり、従って、せん断が引き起こされる）。このような実施例において、装荷／貯蔵体は、平面に関して均一に／対称的に配置され、その面は中心平面でもよく、また、この平面は、ニップを通り、ニップを通る材料の流れ方向に対して平行に延在する。代替的に、装荷／貯蔵体はその平面に関して非均一に／非対称的に配置されてもよい。
【００２５】
本発明の他の好適な実施例において、ローラは異径であり、かつ同じ角速度で回転する（これにより同様に、材料を圧縮する対向圧縮面の速度が異なり、従って、せん断が引き起こされる）。このような実施例において、ローラの回転軸は、ニップを通る材料の流れの方向に対して直交する平面内に存在してもよい。代替的に、それらの回転軸はその方向に対して、直交してはいないが概略横断する面内に存在してもよい。
【００２６】
本発明の好適な実施例において、装荷／貯蔵体は、少なくとも一方のローラで支持され、また、好ましくは、両方のローラで支持される。装荷／貯蔵体を支持するローラが、ローラ間の材料の引き込みを補助してもよい。
【００２７】
本発明の好適な実施例において、ローラは高圧粉砕ローラを含む。
【００２８】
本発明の好適な実施例において、材料は、固体成分および液体成分の両方を含み、せん断および圧縮を同時に行うことで、材料からの液体の分離を促進／強化する。本発明の特に好適な実施例において、液体は水を含み、せん断および圧縮を同時に行うことで、材料の脱水を促進／強化する。
【００２９】
材料は、バイオマス、または採掘された／炭素質の材料を含んでもよく、これらは、低品位石炭、泥炭、亜炭、褐炭、亜歴青炭、他の炭素質の固体、または生成された供給装荷／貯蔵体を含むさまざまな材料のうちのいずれを含んでもよい。本発明の特に好適な実施例において、材料は褐炭を含む。
【００３０】
本発明の好適な実施例における材料処理方法は、選鉱および／または脱水方法、あるいはその一部を構成する。
【００３１】
材料は未処理でもよく、また代替的には、例えば、熱乾燥、洗浄、生物学的／化学的選鉱、乾式ふるい分け、または湿式ふるい分けのような選鉱手法によって前処理されていてもよい。
【００３２】
材料は、本発明による方法を適用した後に後処理をしてもよい。
【００３３】
本発明の好適な実施例において、材料は、ローラの間で、例えば、約３，０００ｐｓｉ以上、約８０，０００ｐｓｉ以下の圧縮圧を受けてもよい。より具体的には、圧縮圧は約２０，０００ｐｓｉ以上、約６０，０００ｐｓｉ以下でもよい。さらに、より具体的には、圧縮圧は、約４０，０００ｐｓｉでもよい。
【００３４】
本発明の好適な実施例において、ローラは非同期的に作動して、適切なせん断と圧縮の状態へ導き、より効率的な粉砕を行う。同様に、ローラの作動によって固体−液体分離作用が改善される。
【００３５】
また、ローラは断続的に、および／または段階的に回転させてもよい。
【００３６】
ローラは、それぞれ、材料に接触してもよい。代替的には、ベルトを両方の、あるいは、それぞれのローラに巻いてもよく、ベルトが圧縮面を覆うことによりローラは材料と間接的に関わるようにしてもよい。一方あるいはそれぞれのベルト／圧縮面が材料のローラ間への引き込みを補助してもよい。
【００３７】
本発明の第二の態様によれば、前記一対のローラを有し、上記にて定義されたような材料処理方法を実施するように作動する装置が提供される。
【００３８】
好ましくは、この装置はさらに前記装荷／貯蔵体を保持する供給リザーバを有する。
【００３９】
おそらく驚くことに、せん断は、引き込みの非一様性、非均一性、または非対称性がわずかの場合に最適化される。
【００４０】
また、この装置は圧力供給ローラを備えて材料のローラ間への引き込みを補助してもよく、および／または、上記の材料処理方法でこの圧力供給ローラを用いて材料のローラ間への引き込みを補助してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明を、添付図を参照して、限定することのない例のみにて説明する。
【図１】図１は、本発明の第一の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第二の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第三の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第四の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の第五の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の第六の好適な実施例による材料処理方法を示す概略図である。
【図７】図７は、図１〜図６を参照して説明した実施例のそれぞれに適用可能な代替ローラ構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の好適な実施例により、材料、特にバルク材を粉砕、および／または脱水する代替的方法について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。説明する実施例においてバルク材は褐炭からなり、この褐炭は圧縮によって粉砕され、ついで同方法により脱水されるが、本発明は他の材料にも適用される。
【００４３】
まず図１を参照すると、本発明の第一の好適な実施例による改良方法において、被処理バルク材１は供給装置、すなわちリザーバ３に供給される。リザーバ３は、シュート、ホッパーまたはサージ用大型箱を有してもよい。供給装置３は一組の逆回転高圧粉砕ローラ５Ａ、５Ｂの中心上方に配置されており、この粉砕ローラは本実施例においては同径である。供給装置３の内部は、垂直平面とすることのできる中心平面Ａに関して左右対称である。ローラ５Ａ、５Ｂの回転軸は、平面Ａの両側に同じ距離だけ離間しており、その平面に関して同等の位置に配置されている。供給装置３はその下端が開放されており、それによって、供給装置３内に集積されたバルク材をローラ５Ａ、５Ｂの間に引き込み、それらの間に形成されるニップ内で圧縮することができる（当技術分野で周知のように、ニップは、材料に接触する移動面間の間隔が最小となるように位置している）。バルク材１は、ニップの上方に位置し、ローラ５Ａ、５Ｂの上部に支えられるバルク材の装荷または装荷／貯蔵物７を形成するのと同等の速度で、供給リザーバ３に供給される。装荷／装荷／貯蔵物７の下端部はこれを支えるローラによって形成されるが、本実施例の装荷／装荷／貯蔵物７は、平面Ａに関して対称な構成を有しており、これは、リザーバ３およびローラ５Ａ、５Ｂが平面Ａに関して対称構成であり、かつその露出した／上方の面がリザーバ内で均一な／平らな平面となっていることによる。
【００４４】
本実施例において、ローラ５Ａ、５Ｂは異なる回転速度で回転する。このことにより、バルク材はローラ５Ａ、５Ｂの間に引き込まれた後（重力の補助および／または場合によっては回転供給を受けた後）、ローラの回転軸の間の方向（この方向は図示した例においては水平である）に圧縮されるだけではなく、加えて平面Ａに略平行な方向にせん断が働く。装荷／貯蔵物７が形成されることにより、バルク材３がローラ５Ａ、５Ｂに対して加圧供給される。せん断を最適なものとするためには、ローラの回転速度／角速度の差は、微少（例えば５％未満、可能であれば約１％）であることが望ましい。
【００４５】
本実施例において、ローラ５Ａ、５Ｂが異なる速度で回転することによって発生するせん断は、材料の粉砕に必要なエネルギー消費量を削減することができ、同時に、脱水作用を改善することができる。
【００４６】
材料は、代替的形状でニップから排出されてもよい。代替的形状としては、例えば、緩く形成された／結びついたリボン状の形状、分離片の形状、および／または、バラバラの粒子または塊の形状、または、上記のいずれかの中間的形状あるいは組み合わせを含む。
【００４７】
本発明のさらなる実施例の下記説明において、第一実施例に関して用いた参照番号は、同様のあるいは対応する特徴について示す／言及する際に適宜用いる。
【００４８】
図２を参照すると、本発明の第二の好適な実施例による改良方法は、ローラ５Ａの直径がローラ５Ｂより大きいという点を除いて、第一の実施例と同様である。これによりローラ５Ａ、５Ｂの表面の速度に差異が生じ、また、ローラ５Ａ、５Ｂ間で圧縮された材料において、平面Ａに対して略平行な方向にせん断が生じる。ローラ５Ａ、５Ｂの回転軸は、平面Ａに関して同等の位置に配置されており、平面Ａから同じ距離だけ離間している。供給リザーバ３の対向内側壁は、同様に、平面Ａの両側に等間隔で離間している。ローラの直径が異なることにより、リザーバ３とローラペアとの間の装荷／貯蔵体の下端、すなわち境界面は、第一の実施例と異なり、平面Ａに関して非対称となる。この非対称性により、圧縮されている材料のせん断が促進され、それによりさらに粉砕および／または脱水効率が改善される。またローラ５Ａおよび５Ｂは同じ角速度および異なる角速度で回転してもよい。
【００４９】
図３を参照すると、本発明の第三の好適な実施例による改良方法は、第一の実施例と同様である。ただし同径を有するローラ５Ａ、５Ｂは同じ角速度または異なる角速度で回転し、平面Ａと平行なリザーバ３の中心平面Ｙは、平面から横にずれている。本実施例において、リザーバ３とローラペアの間における装荷／貯蔵体の下端／境界面は、平面Ａに関して対称的ではない。その結果、材料のローラ５Ａ、５Ｂ間の領域への引き込みは平面Ａに関して不均一となり、それにより材料は、ローラ間で平面Ａに略平行な方向に圧縮されるのに伴ってせん断が生じる。図３に示す配置のローラ５Ａ、５Ｂは、本実施例の変形例において（また、本発明の範囲内においても）、異なる角速度で回転してもよい。
【００５０】
本発明の第四の好適な実施例による改良方法が図４に概略的に示されている。本実施例において、ローラ５Ａ、５Ｂは、同径を有し、また、平面Ａに関して同等の位置に回転軸を有し、同じ角速度または異なる角速度で回転する。リザーバ３は、平面Ａに関して中心に配置されている（第一の実施例と一致する）。しかし本実施例においては、材料がローラ５Ａ、５Ｂ間の領域に、平面Ａに関して不均一に引き込まれるのは、平面Ａに関して不均一あるいは非対称な構成を有する装荷／貯蔵体７に（少なくとも部分的に）起因しており、装荷／貯蔵体の下端において、平面Ａに関して非対称的圧力プロファイルが存在している。詳しくは、装荷／貯蔵体７の深さが、装荷／貯蔵体７が平面Ａに関して対称的でないように変動する。図示の例においては、装荷／貯蔵体７は、その露出した／上方の面が平面Ａに関して傾斜し、リザーバ３の一方の側壁から他方の側壁に向かう方向に傾斜している。また図示の例では、上面のレベルはその方向に直線的に上昇しているが、他の実施例では、レベルの変動を非直線的にすることも可能である。材料が、ローラ５Ａ、５Ｂ間の領域に非一様／非対称／不均一に引き込まれることによって平面Ａに略平行な方向に圧縮されるのに伴い、材料にせん断が生じ、それにより前述のように、さらに効率が上がる。本発明の範囲内にある本実施例の変形例として、せん断を効果的に促進させるため、ローラ５Ａと５Ｂの径を異なるものとしてもよい。
【００５１】
図５を参照すると、本発明の第五の好適な実施例によるバルク材の改良方法は第一の実施例と類似しており、リザーバ３、材料１の装荷／貯蔵体７およびローラ５Ａ、５Ｂを有する配置は平面Ａに関して対称的であり、ローラ５Ａ、５Ｂは異なる角速度で回転する。しかし本実施例の配置は一対の無端ベルト９Ａ、９Ｂをさらに備えており、これらはローラ５Ａ、５Ｂにそれぞれ連結され、それらと係合してローラに駆動力を伝達、あるいはローラによって駆動される。各ベルト９Ａ、９Ｂは、アイドルローラ１１の配置の周りにも連結されており、各ローラ５Ａ、５Ｂの回転に伴って迂回軌道を追従する。ベルト９Ａ、９Ｂは、平面Ａに関して対称的に配置されており、ローラ５Ａ、５Ｂ間の領域に材料１を引き込むように作動する。一方のベルトの速度は他方のベルトの速度を上回っているので、ローラ５Ａ、５Ｂ間の領域への材料の、ベルトによって補助された引き込みは、平面Ａに関して不均一あるいは非対称であり、材料がローラ５Ａ、５Ｂ間で平面Ａに対して略平行な方向に圧縮されるのに伴い、材料にはせん断が生じ、その結果、より効率的な粉砕および／または脱水が行われる。本発明の範囲内における本実施例の変形例において、ローラ５Ａ、５Ｂは径が異なってもよく、リザーバ３は平面Ａに関して真ん中ではなく／非対称に配置してもよく、堆積物７は非均一（例えば、第四の実施例と同様）でもよい。
【００５２】
図６を参照すると、本発明の第六の好適な実施例によるバルク材の改良方法は、圧縮面がローラに対して、例えば、軸方向に対称的、径方向に対称的またはらせん状となるような変更がなされている点を除いて、第一の実施例と同様である。本実施例、および／または前述のいずれの実施例においても、圧縮面が固体−液体分離時に水分の除去を補助するように構成されてよく、例えば、圧縮面が多孔性を有している、など。液体は一つ以上の擦過ブレードによって圧縮面から除去できる。代替的に、あるいは加えて、ローラは多孔性の圧縮面を介して材料から液体を逃すように構成してもよい。
【００５３】
本発明の範囲にある、前述の実施例のうちいずれかの変形例は、その実施例に関して図示されたようなローラ／リザーバ／装荷／貯蔵体の配置を含むが、一方、あるいは両方のローラが断続的に、すなわち、時間的に段階状に回転して、ローラは非対称的に動く。この変形例は除水の効率を改善することにおいて特に有益である。
【００５４】
実質的に一定の形状を呈する、各実施例の装荷／貯蔵体７の形成の結果として、実質的に定常状態の条件がリザーバ３内に確立される。
【００５５】
説明した各実施例において、材料の装荷または貯蔵体は実質的に一定に維持され、それにより処理は連続し、あるいは枯渇した場合は補充され、従って、処理はバッチ処理となる（すなわち、リザーバが満たされ、次いで装荷／貯蔵体が引き落とされるというステップが繰り返される）。
【００５６】
各実施例において、材料は、粉砕（粒子／細粒の粒径減少を含む）と圧縮（材料内の間隙率の減少）の両方を受ける。
【００５７】
本発明の好適な実施例において（図１〜図６に関連して前述されたすべての実施例を含む）、一方のローラは、公知の高圧粉砕ローラの用途と同様に、他方のローラに向かって付勢する弾性バイアスに抗して横方向に（すなわち、材料がニップを通って流動する方向に対して直交する方向に）漂動する。これらの好適な実施例には、ローラペアの一方あるいは両方が円筒形でない構成も含む。いずれか一方が、図１〜図６を参照した前述実施例のいずれか一つのローラペアと交換できるローラペアの例が、図７の左側に示されている。第一の例において、断面が楕円形であり、位相が９０度ずれて回転するように配向されたローラ１５Ａ、１５Ｂが設けられている。第二の例において、断面がそれぞれ楕円形と円形のローラ２５Ａ、２５Ｂが設けられている。第三の例において、断面がそれぞれ星形と円形のローラ３５Ａ、３５Ｂが設けられている。第四の例において、両方が星形であるローラ４５Ａ、４５Ｂが設けられている。
【００５８】
これまで説明した各実施例において、ニップの幅は、ニップ／ローラの長さ全体にわたって実質的に一定である。しかしながら、本発明から逸脱することなく、ニップの幅は、例えば変動的／周期的な態様（図７の右側に示すようなものを含む）で、および／または、他の態様（漸増する態様を含む）で、その長さに沿って変動することができる。
【００５９】
ローラが段階的におよび／または断続的に回転してせん断をもたらす実施例においては、この回転はローラ間で非対称的／非同期的であることが好ましい。非対称的／非同期的であるかないかに関わらず、ローラが段階的または断続的に回転することが一般的に望ましく、また、これらは前述の実施例の変形例であり、この変形例も本発明を具現化して、脱水を促進する。
【００６０】
材料を粉砕し、および／または材料から液体を除去するのに必要なエネルギー消費量は、せん断によって削減することができる。
【００６１】
本明細書およびこの明細書に続く特許請求の範囲を通して、文脈が他の場合を必要としない限り、用語「〜を含む」、および「〜を含む」と「〜を含んでいる」のような変形は、記載された完全体もしくはステップ、または完全体もしくはステップの集合の包含を意味するが、他のいかなる完全体もしくはステップ、または完全体もしくはステップの集合の除外を意味するものでないことが理解されるであろう。
【００６２】
本明細書における先行文献（またはそれに由来する情報）または公知である任意の事柄への言及は、その先行文献（またはそれに由来する情報）または公知である事柄が、本明細書の関係する技術分野において一般常識の一部を成すということを確認、容認、または何らかの形で示唆するものではなく、そのように解釈すべきではない。
【００６３】
本発明の種々の実施例を上述したが、これらの実施例は例としてのみ提示したのであって、限定するために提示したものでないことを理解すべきである。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細事項を種々に変更可能であることは、関連分野に熟練した者には明らかであろう。従って、本発明は、上述したいずれの実施例によっても限定すべきではない。
【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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【国際調査報告】
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