JP5875736B2 - 篩分け装置、及び篩分け方法 - Google Patents

Description

本発明は、篩分け装置と篩分け方法に関する。

従来、特許文献１のように、振動を用いて球状物と非球状物とを分別する装置が提案されている。

特開平０５−１８５０３７号公報

しかし、特許文献１の装置は、粉粒体の摩擦係数の違いによって分別するものであって、摩擦係数の小さい球状の粉粒体と、大きい非球形（不定形）の粉粒体の分別が出来るかもしれないが、断面径の違いやアスペクト比による分別までは出来ない。

したがって本発明の目的は、断面径の違いに基づく分別と、アスペクト比の違いに基づく分別が可能な篩分け装置と篩分け方法を提供することである。

本発明に係る篩分け装置は、複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部と、第１篩い分け部で篩分けされた後に用いられ、多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部とを備え、第２篩い分け部に含まれる篩を構成する多孔板の孔径は、第１篩い分け部に含まれる篩の長孔又はスリットの開口幅より長い。

第１篩分け部における細長い孔（長孔又はスリット）で、断面径の違いに基づく篩分け（分別）を行い、その後、多孔板の第２篩分け部で、アスペクト比の違いに基づく篩分け（分別）を行うことが出来る。

また、第２篩分け部に含まれる篩は、平板に孔をあけた多孔板で構成されるため、針金などの線状部材が格子状に編み込まれた網で構成される場合に比べて、原料を載置する面（上面）を平らに出来る。このため、原料を載置する面の凹凸によって、細長い形状のものが傾いた状態になって、篩の孔を通過しやすくなるのを防止出来る。

好ましくは、第１篩分け部に含まれる篩は、ウェッジワイヤースクリーンで構成される。

また、好ましくは、第１篩分け部に含まれる篩は、平板の長円目の孔をあけたもので構成される。

また、好ましくは、第２篩分け部に含まれる篩は、平板の略円形目の孔をあけたもので構成される。

さらに好ましくは、第２篩分け部に含まれる篩は、略円形目の孔径よりも長い寸法の厚さを有する。

第２篩分け部を構成する篩は、孔径よりも長い厚みを有するため、細長い形状のものが立った状態で、その端部が孔に進入しない限り、縦抜けしないので、当該細長い形状のものが第２篩分け部を通過する可能性は低い。

また、好ましくは、第２篩分け部に含まれる篩は、複数の多孔板で構成される。

アスペクト比の大きいものほど、１枚目の多孔板の孔に進入したとしても、２枚目以降の多孔板に連続して進入する可能性が低いため、結果として、第２篩分け部を通り抜けする可能性を低くすることが可能になる。

さらに好ましくは、複数の多孔板の間隔は、前記略円形目の孔径の長さ以下である。

また、好ましくは、第２篩分け部に含まれる篩の上面と、又は第２篩分け部に含まれる篩の下面と対向して、平板が設けられる。

また、好ましくは、第１篩分け部に含まれる篩は、複数段設けられ、第１篩分け部に含まれる篩における、前段（上段）の篩の開口幅は、後段（下段）の篩の開口幅よりも広い。

また、好ましくは、第２篩分け部に含まれる篩は、複数段設けられ、第２篩分け部に含まれる篩における、前段（上段）の篩の孔径は、後段（下段）の篩の孔径よりも大きい。

また、好ましくは、第１篩分け部に含まれる篩は、第１篩と、第１篩の後段に配置され、第１篩の長孔又はスリットの開口幅よりも狭い開口幅を有する第２篩を有し、第２篩分け部に含まれる篩は、第１篩の長孔又はスリットの開口幅より長い孔径を有する第３篩と、第１篩の長孔又はスリットの開口幅よりも短く、第２篩の長孔又はスリットの開口幅より長い孔径を有する第４篩を有し、篩分け対象物のうち、第２篩を通過しなかったものは、第３篩を使った篩分けが行われ、第２篩を通過したものは、第４篩を使った篩分けが行われる。

第１篩と第２篩を使って、断面径の大きさによって投入原料の篩分け（断面径の違いに基づく分別）を行い、第３篩を使って、第２篩による篩分け後の原料であって、比較的断面径が大きいもの（最小断面径が第１篩の開口幅より小さく第２篩の開口幅よりも大きいもの）を、細長い形状のものと略球形状のものとに篩分け（アスペクト比の違いに基づく分別）を行い、第４篩を使って、第２篩による篩分け後の原料であって、比較的断面径が小さいもの（最小断面径が第２篩の開口幅よりも小さいもの）を、細長い形状のものと略球形状のものとに篩分け（アスペクト比の違いに基づく分別）を行うことが出来る。

本発明に係る篩分け方法は、複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部を使って、篩分け対象物の篩分けを行う前工程と、多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部を使って、篩分け対象物であって、前工程後のものについて、篩分けを行う後工程とを備え、第２篩い分け部に含まれる篩を構成する多孔板の孔径は、第１篩い分け部に含まれる篩の長孔又はスリットの開口幅より長い。

好ましくは、第１篩分け部に含まれる篩は、第１篩と、第１篩の長孔又はスリットの開口幅よりも狭い開口幅を有する第２篩を有し、第２篩分け部に含まれる篩は、第１篩の長孔又はスリットの開口幅以上に長い孔径を有する第３篩と、第１篩の長孔又はスリットの開口幅よりも短く、第２篩の長孔又はスリットの開口幅より長い孔径を有する第４篩を有し、前工程は、篩分け対象物に対する第１篩を使った第１篩分け工程と、篩分け対象物のうち、第１篩を通過したものに対する第２篩を使った第２篩分工程を有し、後工程は、篩分け対象物のうち、第２篩を通過しなかったものに対する第３篩を使った第３篩分け工程と、第２篩を通過したものに対する第４篩を使った第４篩分け工程を有する。

また、好ましくは、篩分け対象物は、竹を過熱水蒸気処理した後に粉砕したものであり、前工程によって、断面径の違いに基づく分別が行われ、後工程によって、竹繊維と柔細胞とに分別される。

以上のように本発明によれば、断面径の違いに基づく分別と、アスペクト比の違いに基づく分別が可能な篩分け装置や篩分け方法を提供することができる。

第１実施形態における篩分け装置の構成を示す模式図である。 篩分け装置の構成で、特に篩を通過する詳細を示す模式図である。 第１篩〜第４篩の構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第１分級装置（又は第２分級装置）を示す斜視図である。 第１篩と第２篩の構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第３分級装置（又は第４分級装置）を示す斜視図である。 第３篩と第３トラフの構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第４篩と第４トラフの構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第２実施形態における、３枚の多孔板を含む第３篩と第３トラフの構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第３実施形態における、間隔を短くした第３篩と第３トラフの構成と、篩分け対象物の流れを示す模式図である。 第４実施形態における、蓋を設けた第３分級装置を示す斜視図である。 第５実施形態における篩分け装置の構成を示す模式図である。 第６実施形態における第１篩分け部の斜視図である。 第６実施形態における第１篩分け部の側面図（左半分）と断面構成図（右半分）である。 長丸孔が形成された篩を有する第１分級装置（又は第２分級装置）を示す斜視図である。 第３篩が２枚の多孔板で構成される例において、篩分け対象物の流れを示す模式図である。

以下、第１実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態における篩分け装置１は、第１分級装置１０ａ〜第４分級装置１０ｄを備える（図１〜図８参照）。

まず、第１分級装置１０ａの各部について説明する。
第１分級装置１０ａは、第１投入部１１ａ、第１振動付与装置１３ａ、第１トラフ１５ａ、第１篩３０ａ、再処理容器３６を有し、第１篩３０ａを用いて、第１篩分け工程（前工程の一方）が行われる。

第１篩分け工程で篩分けを行う対象の原料は、第１投入部１１ａを介して、投入量が調整された状態で、第１篩３０ａの上に投下される。

第１振動付与装置１３ａは、電磁フィーダーや振動フィーダーなど、上部に取り付けられた部材（第１トラフ１５ａなど）に略水平方向の振動を付与する装置である。

第１振動付与装置１３ａの上には、第１トラフ１５ａが取り付けられ、第１トラフ１５ａの上には、第１篩３０ａが取り付けられる。なお、第１トラフ１５ａ及び第１篩３０ａは、共に図１や図２で見て右側（前方端部側）を下方に傾斜させている。

移動中に、側面から原料がこぼれ落ちないように、第１トラフ１５ａや第１篩３０ａの側面には側壁が設けられるのが望ましいが、側面の構造を示すため、図４を除いて、かかる側壁の図示は省略している。

第１篩３０ａは、断面形状が略二等辺三角形の楔形の金属線材からなるウェッジワイヤーを当該三角形の頂部が下側を向く状態で多数並列して、ウェッジワイヤー間に所定寸法のスリットが設けられたウェッジワイヤースクリーンなど、スリット状の孔で、第１開口幅Ｓ１のスリット幅を有するスクリーンで構成される。

第１篩３０ａの上に投下された原料は、第１振動付与装置１３ａから伝達された振動に基づいて、第１篩３０ａ上を前方向に移動する。

第１篩３０ａ上の原料は、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短いものと長いものとが混在しており、このうち、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短いものが第１篩３０ａのスリットを通過することになり、第１篩３０ａ上には、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも長いものが残される。

第１篩３０ａの上に投入された原料のうち、第１篩３０ａのスリットを通過したものは第１トラフ１５ａ上に落下し、通過しなかったものは第１篩３０ａの前方端部から再処理容器３６の上に落下する。すなわち、再処理容器３６には、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも長いものが集められることになる。再処理容器３６の上に落下した原料は、必要に応じて再度粉砕を行った上で、第１篩３０ａの上に投下されて、再度同様の篩分け操作を受ける。

第１トラフ１５ａの上に落下した原料は、第１振動付与装置１３ａから伝達された振動に基づいて、第１トラフ１５ａ上を前方向に移動し、第１トラフ１５ａの前方端部から、第２分級装置１０ｂの第２篩３０ｂの上に落下する。すなわち、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短いものが、第２投入部１１ｂを介して、第２篩３０ｂの上に落下することになる。

次に、第２分級装置１０ｂの各部について説明する。
第２分級装置１０ｂは、第２投入部１１ｂ、第２振動付与装置１３ｂ、第２トラフ１５ｂ、第２篩３０ｂを有し、第２篩３０ｂを用いて、第２篩分け工程（前工程の他方）が行われる。

第２篩分け工程で篩分けを行う対象の原料は、第１トラフ１５ａの前方先端部から、第２投入部１１ｂを介して、投入量が調整された状態で、第２篩３０ｂの上に投下される。

第２振動付与装置１３ｂは、第１振動付与装置１３ａと同様、電磁フィーダーや振動フィーダーなど、上部に取り付けられた部材（第２トラフ１５ｂなど）に略水平方向の振動を付与する装置である。

第２振動付与装置１３ｂの上には、第２トラフ１５ｂが取り付けられ、第２トラフ１５ｂの上には、第２篩３０ｂが取り付けられる。なお、第２トラフ１５ｂ及び第２篩３０ｂも、共に図１や図２で見て右側を下方に傾斜させている。

移動中に、側面から原料がこぼれ落ちないように、第２トラフ１５ｂや第２篩３０ｂの側面には側壁が設けられるのが望ましいのも、第１分級装置１０ａの場合と同様である。

第２篩３０ｂの後方端部に、第１分級装置１０ａの第１トラフ１５ａからの原料が第２投入部１１ｂを介して落下するように、第１分級装置１０ａと第２分級装置１０ｂの位置関係が設定される。

第２篩３０ｂは、第１篩３０ａと同様に、ウェッジワイヤースクリーンなど、スリット状の孔で、第１開口幅Ｓ１よりも短い第２開口幅Ｓ２（Ｓ２＜Ｓ１）のスリット幅を有するスクリーンで構成される。

第２篩３０ｂの上に落下してきた原料は、第２振動付与装置１３ｂから伝達された振動に基づいて、第２篩３０ｂ上を前方向に移動する。

第２篩３０ｂ上の原料は、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短いものに限定されており、さらに断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものが第２篩３０ｂのスリットを通過することになり、第２篩３０ｂ上には、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも長いものが残される。

第２篩３０ｂの上に落下してきた原料のうち、第２篩３０ｂのスリットを通過したものは第２トラフ１５ｂ上に落下し、通過しなかったものは第２篩３０ｂの前方端部から第３分級装置１０ｃの第３篩３０ｃの上に落下する。すなわち、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短く第２開口幅Ｓ２よりも長いものが、第３投入部１１ｃを介して、第３篩３０ｃの上に落下することになる。

第２トラフ１５ｂの上に落下した原料は、第２振動付与装置１３ｂから伝達された振動に基づいて、第２トラフ１５ｂ上を前方向に移動し、第２トラフ１５ｂの前方端部から、第４分級装置１０ｄの第４篩３０ｄの上に落下する。すなわち、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものが、第４投入部１１ｄを介して、第４篩３０ｄの上に落下することになる。なお、第１分級装置１０ａと第２分級装置１０ｂにおいては、アスペクト比（形状指数、板状物質の平面の径と厚みの比、針状物質や繊維状物質の長手方向の長さと直径との比）が大きい原料が各々の篩（第１篩３０ａと第２篩３０ｂ）を縦抜けしても構わないので、両振動付与装置（第１振動付与装置１３ａと第２振動付与装置１３ｂ）共に、上部に取り付けられた部材に前後左右方向の二次元方向だけでなく、鉛直方向を含む三次元方向に振動を付与できる装置であってもよい。

次に、第３分級装置１０ｃの各部について説明する。
第３分級装置１０ｃは、第３投入部１１ｃ、第３振動付与装置１３ｃ、第３トラフ１５ｃ、第３篩３０ｃ、第１容器３７ａ、第２容器３７ｂを有し、第３篩３０ｃを用いて、第３篩分け工程（後工程の一方）が行われる。

第３篩分け工程で篩分けを行う対象の原料は、第２篩３０ｂの前方先端部から、第３投入部１１ｃを介して、投入量が調整された状態で、第３篩３０ｃの上に投下される。

第３振動付与装置１３ｃは、第１振動付与装置１３ａと同様、電磁フィーダーや振動フィーダーなど、上部に取り付けられた部材（第３トラフ１５ｃなど）に略水平方向の振動を付与する装置である。

第３振動付与装置１３ｃの上には、第３トラフ１５ｃが取り付けられ、第３トラフ１５ｃの上には、第３篩３０ｃが取り付けられる。なお、第３トラフ１５ｃ及び第３篩３０ｃも、共に図１や図２で見て右側を下方に傾斜させている。

移動中に、側面から原料がこぼれ落ちないように、第３トラフ１５ｃや第３篩３０ｃの側面には側壁が設けられるのが望ましいのも、第１分級装置１０ａ及び第２分級装置１０ｂの場合と同様である。なお、側面の構造を示すため、図６を除いて、かかる側壁の図示は省略している。

第３篩３０ｃの後方端部に、第２分級装置１０ｂの第２篩３０ｂからの原料が第３投入部１１ｃを介して落下するように、第２分級装置１０ｂと第３分級装置１０ｃの位置関係が設定される。

第３篩３０ｃは、少なくとも上面が平らな多孔板、例えば、丸孔（略円形目）の打抜金網（パンチングメタル）で構成される。なお、鋼板に複数の丸孔を形成する方法としては、この鋼板を打ち抜く方法（打抜金網）に限らず、レーザーカットする方法（レーザー加工金網）や化学薬品で腐食させて孔をあける方法（化学薬品処理金網）であってもよい。
第３篩３０ｃの多孔板の孔径ｄ１は、第１篩３０ａのスリット幅（第１開口幅Ｓ１）より長く設定される（Ｓ１＜ｄ１）。

また、第３篩３０ｃを構成する多孔板の厚さｄ２は、当該孔の径（孔径ｄ１）よりも長くするのが望ましい（ｄ１＜ｄ２）。

また、第３篩３０ｃにおいて隣接する孔と孔の間隔ｄ３を、孔径ｄ１よりも長くするのが望ましい（図７参照）。孔と孔の間隔を長くすることにより、第３篩３０ｃ上のアスペクト比が比較的大きいものが、孔の縁を支点として傾斜し、そのまま孔を通り抜ける可能性を低くすることが出来る。

第３篩３０ｃの上に落下してきた原料は、第３振動付与装置１３ｃから伝達された振動に基づいて、第３篩３０ｃ上を前方向に移動する。

第３篩３０ｃ上の原料は、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短いものに限定されており、その中で、長手方向の長さも第３篩３０ｃの多孔板の口径ｄ１よりも短い略球形状のものが第３篩３０ｃの孔を通過することになり、第３篩３０ｃ上には、細長い形状のもの（アスペクト比が大きいもの）が残る。

第３篩３０ｃの上に落下してきた原料のうち、第３篩３０ｃの孔を通過したものは第３トラフ１５ｃ上に落下し、通過しなかったものは第３篩３０ｃの前方端部から第１容器３７ａの上に落下する。こうして、第１容器３７ａには、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短く第２開口幅Ｓ２よりも長いものであって、アスペクト比が大きい（細長い形状の）ものが集められることになる。

第３トラフ１５ｃの上に落下した原料は、第３振動付与装置１３ｃから伝達された振動に基づいて、第３トラフ１５ｃ上を前方向に移動し、第３トラフ１５ｃの前方端部から、第２容器３７ｂの上に落下する。こうして、第２容器３７ｂには、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも短く第２開口幅Ｓ２よりも長いものであって、アスペクト比が小さい（略球形状の）ものが集められることになる。

なお、第３篩３０ｃの上に落下してきた原料のうち、長手方向の寸法が第３篩３０ｃの孔径ｄ１よりも長いもの（細長い形状のもの）でも、短手方向の寸法が孔径ｄ１よりも小さいものは、第３篩３０ｃの孔を通過する可能性がある。

しかし、第１実施形態では、第３篩３０ｃを構成する多孔板は、孔径ｄ１よりも長い厚みｄ２を有するため、当該細長い形状のものが立った状態で、その端部が孔の奥（下部）まで進入しない限り、縦抜けしないので、当該細長い形状のものが第３篩３０ｃの孔を通過する可能性は低い（斜めの状態では、端部が孔に進入しても、厚み部分で進入が邪魔されて、第３篩３０ｃを通過出来ない）。

また、第３篩３０ｃは、平板に孔をあけた多孔板で構成されるため、針金などの線状部材が格子状に編み込まれた網で構成される場合に比べて、原料を載置する面（上面）を平らに出来る。このため、原料を載置する面の凹凸によって、細長い形状のものが傾いた状態になって、第３篩３０ｃの孔を通過しやすくなるのを防止出来る。

このため、第３篩３０ｃの上に落下してきた原料のうち、アスペクト比が小さい略球形状のものだけが第３篩３０ｃの孔を通過し、アスペクト比が大きい細長い形状のものとアスペクト比が小さい略球形状のものとの篩分けを行うことが出来る。

次に、第４分級装置１０ｄの各部について説明する。
第４分級装置１０ｄは、第４投入部１１ｄ、第４振動付与装置１３ｄ、第４トラフ１５ｄ、第４篩３０ｄ、第３容器３７ｃ、第４容器３７ｄを有し、第４篩３０ｄを用いて、第４篩分け工程（後工程の他方）が行われる。

第４篩分け工程で篩分けを行う対象の原料は、第２トラフ１５ｂの前方先端部から、第４投入部１１ｄを介して、投入量が調整された状態で、第４篩３０ｄの上に投下される。

第４振動付与装置１３ｄは、第１振動付与装置１３ａと同様、電磁フィーダーや振動フィーダーなど、上部に取り付けられた部材（第４トラフ１５ｄなど）に略水平方向の振動を付与する装置である。

第４振動付与装置１３ｄの上には、第４トラフ１５ｄが取り付けられ、第４トラフ１５ｄの上には、第４篩３０ｄが取り付けられる。なお、第４トラフ１５ｄ及び第４篩３０ｄも、共に図１や図２で見て右側を下方に傾斜させている。

移動中に、側面から原料がこぼれ落ちないように、第４トラフ１５ｄや第４篩３０ｄの側面には側壁が設けられるのが望ましいのも、第３分級装置１０ｃの場合と同様である。

第４篩３０ｄの後方端部に、第２分級装置１０ｂの第２トラフ１５ｂからの原料が第４投入部１１ｄを介して落下するように、第２分級装置１０ｂと第４分級装置１０ｄの位置関係が設定される。

第４篩３０ｄは、少なくとも上面が平らな多孔板、例えば、丸孔（略円形目）の打抜金網（パンチングメタル）で構成される。なお、鋼板に複数の丸孔を形成する方法としては、この鋼板を打ち抜く方法（打抜金網）に限らず、レーザーカットする方法（レーザー加工金網）や化学薬品で腐食させて孔をあける方法（化学薬品処理金網）であってもよいのは、第３篩３０ｃの場合と同様である。
第４篩３０ｄの多孔板の孔径ｄ４は、第２篩３０ｂのスリット幅（第２開口幅Ｓ２）より長く、第１篩３０ａのスリット幅（第１開口幅Ｓ１）より短く設定される（Ｓ２＜ｄ４＜Ｓ１）。

また、第４篩３０ｄを構成する多孔板の厚さｄ５は、当該孔の径（孔径ｄ４）よりも長くするのが望ましい（ｄ４＜ｄ５）。

また、第４篩３０ｄにおいて隣接する孔と孔の間隔ｄ６を、孔径ｄ４よりも長くするのが望ましい（図８参照）。孔と孔の間隔を長くすることにより、第４篩３０ｄ上のアスペクト比が比較的大きいものが、孔の縁を支点として傾斜し、そのまま孔を通り抜ける可能性を低くすることが出来る。

第４篩３０ｄの上に落下してきた原料は、第４振動付与装置１３ｄから伝達された振動に基づいて、第４篩３０ｄ上を前方向に移動する。

第４篩３０ｄ上の原料は、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものに限定されており、その中で、長手方向の長さも第４篩３０ｄの多孔板の孔径ｄ４よりも短い略球形状のものが第４篩３０ｄの孔を通過することになり、第４篩３０ｄ上には、細長い形状のもの（アスペクト比が大きいもの）が残る。

第４篩３０ｄの上に落下してきた原料のうち、第４篩３０ｄの孔を通過したものは第４トラフ１５ｄ上に落下し、通過しなかったものは第４篩３０ｄの前方端部から第３容器３７ｃの上に落下する。こうして、第３容器３７ｃには、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものであって、アスペクト比が大きい（細長い形状の）ものが集められることになる。

第４トラフ１５ｄの上に落下した原料は、第４振動付与装置１３ｄから伝達された振動に基づいて、第４トラフ１５ｄ上を前方向に移動し、第４トラフ１５ｄの前方端部から、第４容器３７ｄの上に落下する。こうして、第４容器３７ｄには、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものであって、アスペクト比が小さい（略球形状の）ものが集められることになる。

なお、第４篩３０ｄの上に落下してきた原料のうち、長手方向の寸法が第４篩３０ｄの孔径ｄ４よりも長いもの（細長い形状のもの）でも、短手方向の寸法が孔径ｄ４よりも小さいものは、第４篩３０ｄの孔を通過する可能性がある。

しかし、第１実施形態では、第４篩３０ｄを構成する多孔板は、孔径ｄ４よりも長い厚みｄ５を有するため、当該細長い形状のものが立った状態で、その端部が孔の奥（下部）まで進入しない限り、縦抜けしないので、当該細長い形状のものが第４篩３０ｄの孔を通過する可能性は低い（斜めの状態では、端部が孔に進入しても、厚み部分で進入が邪魔されて、第４篩３０ｄを通過出来ない）。

また、第４篩３０ｄは、平板に孔をあけた多孔板で構成されるため、針金などの線状部材が格子状に編み込まれた網で構成される場合に比べて、原料を載置する面（上面）を平らに出来る。このため、原料を載置する面の凹凸によって、細長い形状のものが傾いた状態になって、第４篩３０ｄの孔を通過しやすくなるのを防止出来る。

このため、第４篩３０ｄの上に落下してきた原料のうち、アスペクト比が小さい略球形状のものだけが第４篩３０ｄの孔を通過し、アスペクト比が大きい細長い形状のものとアスペクト比が小さい略球形状のものとの篩分けを行うことが出来る。

なお、第３分級装置１０ｃと第４分級装置１０ｄにおいては、アスペクト比が大きい原料が各々の篩（第３篩３０ｃと第４篩３０ｄ）を縦抜けしないために、両振動付与装置（第３振動付与装置１３ｃと第４振動付与装置１３ｄ）共に、上部に取り付けられた部材に鉛直方向の振動を付与しない、すなわち前後左右方向の二次元方向の振動を付与できる装置が好ましく、前後方向の一次元方向の振動を付与する装置であることがさらに好ましい。

以上詳細に説明したが、第１実施形態では、スリット状の第１篩分け部（第１篩３０ａ、第２篩３０ｂ）で、断面径の違いに基づく篩分け（分別）を行い、その後、多孔板の第２篩分け部（第３篩３０ｃ、第４篩３０ｄ）で、アスペクト比の違いに基づく篩分け（分別）を行うことが出来る。

なお、第１実施形態では、第１篩分け部で、２段階の篩分けを行う形態を説明したが、１段階の篩分けで粗く（断面径がある大きさよりも大きいか小さいか）分別する形態であってもよく、また、３段階以上の篩分けで細かく分別する形態であってもよい。

また、第１実施形態では、第２篩分け部の多孔板の孔径ｄが第１篩分け部の長孔又はスリットの開口幅Ｓよりも長い（Ｓ＜ｄ）１段階の篩分けを行ったが、孔径が異なる多孔板を複数段設けて、前段（上段）の多孔板の孔径を後段（下段）の多孔板の孔径よりも大きくする（各多孔板の孔径は、いずれも開口幅Ｓよりも長い）ことによって、断面径がほぼ同じで、アスペクト比の違いで細かく分別する形態であってもよい（図１６参照）。図１６は、第２篩分け部の第３篩３０ｃが２枚の多孔板で構成され、前段（上段）の多孔板の孔径ｄ１ａを後段（下段）の多孔板の孔径ｄ１ｂよりも大きくし、各多孔板の孔径ｄ１ａ、ｄ１ｂがいずれも第１開口幅Ｓ１よりも長い例を示すが、第４篩３０ｄで同様のことを行ってもよい。

第１分級装置１０ａと第２分級装置１０ｂを使って、断面径の大きさによって投入原料の篩分け（断面径の違いに基づく分別）を行い、第３分級装置１０ｃを使って、第２分級装置１０ｂによる篩分け後の原料であって比較的断面径が大きいもの（最小断面径が第１篩の開口幅より小さく第２篩の開口幅よりも大きいもの）を、細長い形状のものと略球形状のものとに篩分け（アスペクト比の違いに基づく分別）を行い、第４分級装置１０ｄを使って、第２分級装置１０ｂによる篩分け後の原料であって比較的断面径が小さいもの（最小断面径が第２篩の開口幅よりも小さいもの）を、細長い形状のものと略球形状のものとに篩分け（アスペクト比の違いに基づく分別）を行うことが出来る。

特に、第１分級装置１０ａの第１トラフ１５ａの前方先端部から、第２投入部１１ｂを介して、第２分級装置１０ｂの第２篩３０ｂの後方上部に原料が落下し、第２分級装置１０ｂの第２篩３０ｂの前方先端部から、第３投入部１１ｃを介して、第３分級装置１０ｃの第３篩３０ｃの後方上部に原料が落下し、第２分級装置１０ｂの第２トラフ１５ｂの前方先端部から、第４投入部１１ｄを介して、第４分級装置１０ｄの第４篩３０ｄの後方上部に原料が落下するように、第１分級装置１０ａ〜第４分級装置１０ｄの位置関係が設定されるので、連続的に第１篩い分け工程〜第４篩分け工程を行うことが可能になる。

また、第１投入部１１ａへの原料の投入量を調整することにより、第１篩３０ａ〜第４篩３０ｄにおける篩分け速度を調整することが出来る。

なお、第１開口幅Ｓ１、第２開口幅Ｓ２、第３篩３０ｃの多孔板の孔径ｄ１、第４篩３０ｄの多孔板の孔径ｄ４は、篩分けする原料の種類や篩分けの目的によって、任意に設定することができる。

第１実施形態では、多孔板の厚さｄ２（又はｄ５）を孔径ｄ１（又はｄ４）よりも長くすることで、アスペクト比が大きいもの（針状や繊維状のもの）が、第３篩３０ｃや第４篩３０ｄの孔を通り抜けしにくくする形態を説明したが、第３篩３０ｃや第４篩３０ｄが、それぞれ１枚の多孔板で構成される形態に代えて、複数枚の多孔板で構成される形態であってもよい（第２実施形態、図９参照）。なお、この場合、多孔板の厚さｄ２（又はｄ５）は、孔径ｄ１（又はｄ４）より薄くてもよい。

アスペクト比の大きいものほど、１枚目の多孔板（第１板３０ｃ１）の孔に進入したとしても、２枚目以降の多孔板（第２板３０ｃ２、第３板３０ｃ３）に連続して進入する可能性が低いため、結果として、第３篩３０ｃ（又は第４篩３０ｄ）を通り抜けする可能性を極めて低くすることが可能になる。

この場合、多孔板の孔径によっても異なるが、この孔径が比較的大きい場合や各多孔板（第１板３０ｃ１、第２板３０ｃ２、第３板３０ｃ３）の孔の位置がずれない（各多孔板の孔が鉛直方向で重なる）ように配置した場合は、篩分け対象物のうち、第３篩３０ｃを通過させたくないもの（アスペクト比が大きいもの）が、複数枚の多孔板を通り抜けないように、複数枚の多孔板の間隔ｄ７が、第３篩３０ｃの孔径ｄ１と略同じかそれ以下になるように、配置されるのが望ましい。

ただし、各多孔板（第１板３０ｃ１、第２板３０ｃ２、第３板３０ｃ３）の孔の位置がずれる（各多孔板の孔が鉛直方向で重ならない）ように配置した場合は、複数枚の多孔板の間隔ｄ７は、第３篩３０ｃの孔径ｄ１以上であるのが望ましい。

なお、第４篩３０ｄも同様である（不図示）。

また、第３篩３０ｃと第３トラフ１５ｃ（又は、第３篩３０ｃと第３トラフ１５ｃの間に設けた平板）との間隔ｄ８を、第３篩３０ｃの孔径ｄ１と略同じにして、アスペクト比が大きいものが、第３篩３０ｃを通り抜けしにくくする形態であってもよい（第３実施形態、図１０参照）。
同様に、第４篩３０ｄと、第４トラフ１５ｄ（又は、第４篩３０ｄと第４トラフ１５ｄの間に設けた平板）との間隔を、第４篩３０ｄの孔径ｄ４と略同じにして、アスペクト比が大きいものが、第４篩３０ｄを通り抜けしにくくする形態であってもよい（不図示）。

また、アスペクト比の大きいものが、鉛直方向に立ち上がりにくくすることで、第３篩３０ｃを通り抜けにくくする観点からは、第３篩３０ｃの上部に、これに近接して（第３篩３０ｃの孔径ｄ１と略同じ間隔ｄ９で）蓋（平板）３１を設ける形態であってもよい（第４実施形態、図１１参照）。
同様に、第４篩３０ｄの上部も、これに近接して（第４篩３０ｄの孔径ｄ４と略同じ間隔で）蓋（平板）を設ける形態であってもよい（不図示）。

第１実施形態では、第１分級装置１０ａと第２分級装置１０ｂが別体で構成される形態を説明したが、第１振動付与装置１３ａを共用し、第１トラフ１５ａの上に第２篩３０ｂを取り付け、第２篩３０ｂの上に第１篩３０ａを取り付ける形態であってもよい（第５実施形態、図１２参照）。これにより、第１篩分け工程と第２篩分け工程とを１つの振動付与装置を使って実施することが可能になる。

また、第１振動付与装置１３ａや第２振動付与装置１３ｂは、振動フィーダーのような水平方向の振動を付与する装置に限るものではなく、他の装置、例えば、バネなどの弾性部材を介して、鉛直方向の振動も付与する装置を使う形態であってもよい（第６実施形態、図１３、図１４参照）。

第６実施形態は、モーターやウェイトやバネで構成された第５振動付与装置１３ｅの上に、第２篩３０ｂが取り付けられ、第２篩３０ｂの上に第１篩３０ａが取り付けられた第１篩分け部の例を示す。

第１篩３０ａの上部の枠（上円筒枠２５ａ）には、原料投入口２８から投入された原料であって、第１篩３０ａのスリットを通過しなかったもの（断面径が第１開口幅Ｓ１よりも長いもの）を排出するための上排出部４２ａが設けられ、断面径が第１開口幅Ｓ１よりも長いものは、上排出部４２ａを介して排出され、再処理容器３６に集められる。

第１篩３０ａと第２篩３０ｂの間の枠（中円筒枠２５ｂ）には、原料投入口２８から投入された原料であって、第１篩３０ａのスリットを通過し、第２篩３０ｂのスリットを通過しなかったもの（断面径が第２開口幅Ｓ２よりも長く、第１開口幅Ｓ１よりも短いもの）を排出するための中排出部４２ｂが設けられ、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも長く、第１開口幅Ｓ１よりも短いものは、中排出部４２ｂを介して排出され、第３投入部１１ｃを介して、第３分級装置１０ｃの第３篩３０ｃの上に落下する。

第２篩３０ｂの下部の枠（下円筒枠２５ｃ）には、原料投入口２８から投入された原料であって、第１篩３０ａ及び第２篩３０ｂのスリットを通過したもの（断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いもの）を排出するための下排出部４２ｃが設けられ、断面径が第２開口幅Ｓ２よりも短いものは、下排出部４２ｃを介して排出され、第４投入部１１ｄを介して、第４分級装置１０ｄの第４篩３０ｄの上に落下する。

また、第３振動付与装置１３ｃや第４振動付与装置１３ｄは、振動フィーダーのような水平方向の振動を付与する装置に限るものではなく、水平方向の振動を与える他の振動付与装置であってもよい。

また、第１篩分け部に含まれる篩（第１篩３０ａや第２篩３０ｂ）が、ウェッジワイヤースクリーンで構成される形態を説明したが、複数の長孔（長角孔や、長丸孔）が形成された形態、例えば、長丸孔（長円目）の打抜金網（パンチングメタル）で構成される形態であってもよい（図１５参照）。なお、鋼板に複数の長孔（長円目）を形成する方法としては、鋼板を打ち抜く方法（打抜金網）の他に、レーザーカットする方法（レーザー加工金網）や化学薬品で腐食させて孔をあける方法（化学薬品処理金網）であってもよい。

次に、竹を竹繊維（細長くアスペクト比が大きいもの）と柔細胞（柔組織とも言われるが、ここでは柔細胞に統一する。粉砕すると略球形状になり、アスペクト比が小さいもの）とに分別する例を用いて、本発明の篩分け装置と篩分け方法について具体的に説明する。
[過熱水蒸気処理]
まず、直径約１０ｃｍの孟宗竹を、長さ５０ｃｍ程度に切断して竹原料とした。
次に、ヘミセルロースを選択的に分解して竹の割裂を容易にするために、この竹原料を過熱水蒸気処理した。このときの過熱水蒸気の温度は２００〜２５０℃であった。

[粉砕処理]
この過熱水蒸気処理した竹原料を、株式会社奈良機械製作所製のハンマーミル（ＨＭ−５型。ローター径：４６０ｍｍ、回転数：１８００ｒｐｍ、スクリーン径：２０ｍｍ）を用いて粗粉砕し、続いて株式会社奈良機械製作所製の自由粉砕機（Ｍ−４型。ローター径：３２０ｍｍ、回転数：４５００ｒｐｍ、スクリーン径：４ｍｍ）を用いて微粉砕した。こうして、竹繊維と柔細胞が一体となっている竹を粉砕して、竹繊維と柔細胞が分離した混合物（篩分け対象物、以下、単に混合物ということがある。）を調製した。なお、この混合物は大部分が竹繊維と柔細胞とに分離されているが、竹繊維の径と長さ、柔細胞の粒子径に分布を有している。

そこで、図１２に示す第５実施形態における篩分け装置を用いて、竹繊維と柔細胞との分別を行った。
[一次分級処理（前工程）]
この装置においては、第１篩３０ａにはスリット幅（第１開口幅Ｓ１）が０．５０ｍｍのウェッジワイヤースクリーンを、第２篩３０ｂにはスリット幅（第２開口幅Ｓ２）が０．１８ｍｍのウェッジワイヤースクリーンを、各々設置した。
第１振動付与装置１３ａを作動させて、第１篩３０ａ、第２篩３０ｂ及び第１トラフ１５ａに振動を付与した。
続いて、電磁フィーダーを用いて第１投入部１１ａから混合物を定量供給すると、当該混合物は第１篩３０ａ上に投下され、第１振動付与装置１３ａから伝達された振動に基づいて、第１篩３０ａ上を前方向に移動した。
そして、径がスリット幅（第１開口幅Ｓ１）より小さい竹繊維と粒子径がスリット幅（第１開口幅Ｓ１）より小さい柔細胞は、第１篩３０ａのスリットを通過して第２篩３０ｂ上に落下した。第２篩３０ｂ上に落下した混合物は、上記と同様に第１振動付与装置１３ａから伝達された振動に基づいて、第２篩３０ｂ上を前方向に移動した。
そして、径がスリット幅（第２開口幅Ｓ２）より小さい竹繊維と粒子径がスリット幅（第２開口幅Ｓ２）より小さい柔細胞は、第２篩３０ｂのスリットを通過して第１トラフ１５ａ上に落下した。
第１篩３０ａ上に残った混合物は、第１篩３０ａ上を前方向に移動してその前方端部から再処理容器３６に落下した。
再処理容器３６に落下した竹繊維と柔細胞からなる混合物に対して再度上記の粉砕処理を行った後に第１投入部１１ａから第１篩３０ａ上に投下し、再度同様の一次分級処理を行った。

[二次分級処理（後工程）]
この装置においては、第３篩３０ｃには孔径ｄ１が０．６０ｍｍの多孔板を、第４篩３０ｄには孔径ｄ４が０．３０ｍｍの多孔板を、各々設置した。
また、第３振動付与装置１３ｃを作動させて第３篩３０ｃと第３トラフ１５ｃに振動を付与し、第４振動付与装置１３ｄを作動させて第４篩３０ｄと第４トラフ１５ｄに振動を付与した。
第１篩３０ａは通過したが第２篩３０ｂ上に残った混合物は、第２篩３０ｂ上を前方向に移動して、その前方端部から第３投入部１１ｃを介して第３篩３０ｃ上に落下し、第２篩３０ｂを通過して第１トラフ１５ａ上に落下した混合物は、第１トラフ１５ａ上を前方向に移動して、その前方端部から第４投入部１１ｄを介して第４篩３０ｄ上に連続的に落下した。
第３篩３０ｃ上に落下した混合物は、第３振動付与装置１３ｃから伝達された振動に基づいて、第３篩３０ｃ上を前方向に移動する。そして、略球形状（アスペクト比が小さい）の柔細胞は第３篩３０ｃの孔を通過して第３トラフ１５ｃ上に落下するが、針状（アスペクト比が大きい）の竹繊維は第３篩３０ｃの孔を通過することができない。
第３篩３０ｃ上に残った竹繊維は、第３篩３０ｃ上を前方向に移動してその前方端部から第１容器３７ａに、第３篩３０ｃを通過して第３トラフ１５ｃ上に落下した柔細胞は、第３トラフ１５ｃ上を前方向に移動してその前方端部から第２容器３７ｂに、各々落下した。
同様に、第４篩３０ｄ上に落下した混合物は、第４振動付与装置１３ｄから伝達された振動に基づいて、第４篩３０ｄ上を前方向に移動する。そして、略球形状（アスペクト比が小さい）の柔細胞は第４篩３０ｄの孔を通過して第４トラフ１５ｄ上に落下するが、針状（アスペクト比が大きい）の竹繊維は第４篩３０ｄの孔を通過することはできない。
第４篩３０ｄ上に残った竹繊維は、第４篩３０ｄ上を前方向に移動してその前方端部から第３容器３７ｃに、第４篩３０ｄを通過して第４トラフ１５ｄ上に落下した柔細胞は、第４トラフ１５ｄ上を前方向に移動してその前方端部から第４容器３７ｄに、各々落下した。

以上の方法により、本発明の篩分け装置を用いて、竹を竹繊維と柔細胞とに分別することができた。
さらに、竹繊維においてはその径により、また柔細胞においてはその粒径により、大きいものと小さいものとに分割することができた。
なお、一次分級処理において、開口幅Ｓの異なる２種類のウェッジワイヤースクリーンを用いて分級したが、３種類以上のウェッジワイヤースクリーンを用いることにより、竹繊維においてはその径によって、柔細胞においては粒子径によって、細かく、さらには小さなところまで、分別することができる。
一方、二次分級処理において、孔径ｄの異なる２種類以上の多孔板を用いることにより、竹繊維を、そのアスペクト比によって分別することができる。

１ 篩分け装置
１０ａ〜１０ｄ 第１分級装置〜第４分級装置
１１ａ〜１１ｄ 第１投入部〜第４投入部
１３ａ〜１３ｅ 第１振動付与装置〜第５振動付与装置
１５ａ〜１５ｄ 第１トラフ〜第４トラフ
２５ａ 上円筒枠
２５ｂ 中円筒枠
２５ｃ 下円筒枠
２８ 篩分け対象物投入口
３０ａ〜３０ｄ 第１篩〜第４篩
３１ 蓋
３６ 再処理容器
３７ａ〜３７ｄ 第１容器〜第４容器
４２ａ 上排出部
４２ｂ 中排出部
４２ｃ 下排出部
ｄ１ 第３篩の多孔板の孔径
ｄ２ 第３篩の多孔板の厚さ
ｄ３ 第３篩の多孔板における隣接する孔の間隔
ｄ４ 第４篩の多孔板の孔径
ｄ５ 第４篩の多孔板の厚さ
ｄ６ 第４篩の多孔板における隣接する孔の間隔
ｄ７ 第３篩における複数の多孔板の間隔
ｄ８ 第３篩と第３トラフ（又は平板）の間隔
ｄ９ 第３篩と蓋（平板）の間隔
Ｓ１、Ｓ２ 第１開口幅、第２開口幅

Claims (14)

1. 篩分け対象物の断面径の違いに基づく分別を行うための複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部と、
   前記第１篩い分け部で篩分けされた後に用いられ、前記篩分け対象物であって、前記長孔又はスリットを通過したものについて、アスペクト比の違いに基づく分別を行うための丸孔が設けられた多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部とを備え、
   前記第２篩い分け部に含まれる篩を構成する前記多孔板における前記丸孔の孔径は、前記第１篩い分け部に含まれる篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅より長いことを特徴とする篩分け装置。
2. 前記第１篩分け部に含まれる篩は、ウェッジワイヤースクリーンで構成されることを特徴とする請求項１に記載の篩分け装置。
3. 前記第１篩分け部に含まれる篩は、平板に長円目の孔をあけたもので構成されることを特徴とする請求項１に記載の篩分け装置。
4. 前記第２篩分け部に含まれる篩は、上面が平らにされた平板に前記丸孔をあけたもので構成されることを特徴とする請求項１に記載の篩分け装置。
5. 前記アスペクト比が大きいものが前記多孔板における前記丸孔を通り抜けしにくくするため、前記第２篩分け部に含まれる篩は、前記丸孔の孔径よりも長い寸法の厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の篩分け装置。
6. 前記第２篩分け部に含まれる篩は、複数の多孔板で構成されることを特徴とする請求項４に記載の篩分け装置。
7. 前記アスペクト比が大きいものが前記多孔板における前記丸孔を通り抜けしにくくするため、前記複数の多孔板の間隔は、前記丸孔の孔径の長さ以下であることを特徴とする請求項６に記載の篩分け装置。
8. 前記第２篩分け部に含まれる篩の上面と、又は前記第２篩分け部に含まれる篩の下面と対向して、平板が設けられることを特徴とする請求項４に記載の篩分け装置。
9. 前記第１篩分け部に含まれる篩は、複数段設けられ、
   前記第１篩分け部に含まれる篩における、前段の篩の短手方向の開口幅は、後段の篩の短手方向の開口幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の篩分け装置。
10. 前記第２篩分け部に含まれる篩は、複数段設けられ、
    前記第２篩分け部に含まれる篩における、前段の篩を構成する前記多孔板における前記丸孔の孔径は、後段の篩を構成する前記多孔板における前記丸孔の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の篩分け装置。
11. 複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部と、
    前記第１篩い分け部で篩分けされた後に用いられ、丸孔が設けられた多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部とを備え、
    前記第１篩分け部に含まれる篩は、第１篩と、前記第１篩の後段に配置され、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅よりも狭い短手方向の開口幅を有する第２篩を有し、
    前記第２篩分け部に含まれる篩は、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅より長い孔径を有する前記丸孔が設けられた前記多孔板で構成される第３篩と、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅よりも短く、前記第２篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅より長い孔径を有する前記丸孔が設けられた前記多孔板で構成される第４篩を有し、
    篩分け対象物のうち、前記第２篩を通過しなかったものは、前記第３篩を使った篩分けが行われ、前記第２篩を通過したものは、前記第４篩を使った篩分けが行われることを特徴とする篩分け装置。
12. 複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部を使って、篩分け対象物の断面径の違いに基づいて篩分けを行う前工程と、
    丸孔が設けられた多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部を使って、前記篩分け対象物であって、前記前工程で前記長孔又はスリットを通過したものについて、アスペクト比の違いに基づいて篩分けを行う後工程とを備え、
    前記第２篩い分け部に含まれる篩を構成する前記多孔板における前記丸孔の孔径は、前記第１篩い分け部に含まれる篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅より長いことを特徴とする篩分け方法。
13. 複数の長孔又はスリットが形成された篩を有する第１篩い分け部を使って、篩分け対象物の篩分けを行う前工程と、
    丸孔が設けられた多孔板で構成される篩が設けられた第２篩い分け部を使って、前記篩分け対象物であって、前記前工程後のものについて、篩分けを行う後工程とを備え、
    前記第１篩分け部に含まれる篩は、第１篩と、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅よりも狭い短手方向の開口幅を有する第２篩を有し、
    前記第２篩分け部に含まれる篩は、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅以上に長い孔径を有する前記丸孔が設けられた前記多孔板で構成される第３篩と、前記第１篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅よりも短く、前記第２篩の長孔又はスリットの短手方向の開口幅より長い孔径を有する前記丸孔が設けられた前記多孔板で構成される第４篩を有し、
    前記前工程は、前記篩分け対象物に対する前記第１篩を使った第１篩分け工程と、前記篩分け対象物のうち、前記第１篩を通過したものに対する前記第２篩を使った第２篩分け工程を有し、
    前記後工程は、前記篩分け対象物のうち、前記第２篩を通過しなかったものに対する前記第３篩を使った第３篩分け工程と、前記第２篩を通過したものに対する前記第４篩を使った第４篩分け工程を有することを特徴とする篩分け方法。
14. 前記篩分け対象物は、竹を過熱水蒸気処理した後に粉砕したものであり、
    前記前工程によって、断面径の違いに基づく分別が行われ、
    前記後工程によって、竹繊維と柔細胞とに分別されることを特徴とする請求項１２に記載の篩分け方法。
    

Images