(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内を上下に仕切る仕切網を備え、この仕切網の上方側に投入される混合廃材を液体中において、その比重差により選別するための選別槽と、
この選別槽内の液体を上下方向に脈動させる気室を備えた上下脈動手段と、
前記混合廃材のうち選別対象である線状廃材の比重より小さく、かつ、残りの他の廃材の比重より大きい比重を有すると共に、その重量および形状がほぼ同一に形成されている球状物の多数を前記仕切網上に敷き詰めてなる線状廃材分離層とを有していることを特徴とする線状廃材選別装置。
【請求項２】
請求項１において、前記選別槽は、前記線状廃材分離層が前記選別槽の内壁面に沿って上下動する際に、前記線状廃材分離層と前記内壁面との間に生じる摩擦抵抗が内壁面全体において等しくなる形状に形成されていることを特徴とする線状廃材選別装置。
【請求項３】
請求項２において、前記選別槽は、平面断面略正方形に形成されていることを特徴とする線状廃材選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状廃材の選別装置に係り、特に、家電製品や廃自動車等を破砕した混合廃材に含まれる金属線やハーネス等の線状廃材を高精度に選別して回収するのに好適な線状廃材選別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、家電製品や廃自動車等を破砕した混合廃材は、埋め立てられたり焼却処理されていたが、近年、これら混合廃材を原料ごとに分離、選別して有効にリサイクルする技術が提案されている。例えば、プリント基板のように樹脂に固着した金属材料を回収する技術として、樹脂部分のみを燃焼させ、銅などの金属類を分離回収する方法が知られている。しかしながら、樹脂を燃焼させると、人体や地球環境に有害なガスが発生するという問題がある。
【０００３】
一方、前記混合廃材を破砕し、石炭や骨材等を比重選別する際に用いられる比重選別装置により選別、分離する方法が考えられる。この比重選別装置は、一般に、仕切網を備えた水槽と、この水槽内の水を上下に脈動させる脈動手段とを有している。そして、仕切網上に投入した破砕物を水中で脈動させることにより、比重の大きいものを下層に沈殿させ、比重の小さいものを上層に沈殿させることで分離、回収するようになっている。
【０００４】
しかしながら、上述した比重選別装置では、比重差だけによる分離であり、選別物の形状については考慮されていない。このため、混合廃材のように様々な形状の廃材が混在している場合、精度良く選別しきれないという問題がある。すなわち、比重が同じであっても形状が異なる廃材や比重が異なっても他の廃材と絡みやすい形状の廃材は、比重差だけでは充分に選別できないという問題がある。
【０００５】
特に混合廃材に金属線やハーネス等の線状廃材が含まれている場合、仕切網の網目に引っかかってしまい、水の流動を妨げたり、定期的に除去しなければならないという問題がある。さらに、線状廃材は簡単に絡みやすいため、塊になったものをほぐして選別することは極めて困難であり、従来の技術では不可能である。
【０００６】
ところで、廃材の選別技術に関する発明には、例えば特開２００２−３５５６６１号公報に記載されたものがある。この発明は、樹脂と金属からなる廃材を破砕機により破砕し、この破砕物を磁選機により磁性物と非磁性物に分離し、この非磁性物をジグ選別機（比重選別機）により分離することで樹脂と金属を選別するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００２−３５５６６１号公報に記載された発明においても、ジグ選別機では、比重差による選別しか行っておらず、形状差を考慮した選別が行われていないため、選別精度に限界がある。また、選別物としては、仕切網の網目を通過しないものを想定しているため、金属線やハーネス等の線状廃材が混在する混合廃材を選別する場合には、仕切網の網目に引っかかってしまうという問題や、複雑に絡み合った線状廃材を選別できないという問題は解消されていない。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、絡みやすい形状の銅線等が混在する線状廃材を精度良く選別回収することができる線状廃材選別装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る線状廃材選別装置の特徴は、槽内を上下に仕切る仕切網を備え、この仕切網の上方側に投入される混合廃材を液体中において、その比重差により選別するための選別槽と、この選別槽内の液体を上下方向に脈動させる気室を備えた上下脈動手段と、前記混合廃材のうち選別対象である線状廃材の比重より小さく、かつ、残りの他の廃材の比重より大きい比重を有すると共に、その重量および形状がほぼ同一に形成されている球状物の多数を前記仕切網上に敷き詰めてなる線状廃材分離層とを有している点にある。
【００１１】
また、本発明において、より精度良く、迅速に選別分離を行うために、前記選別槽は、前記線状廃材分離層が前記選別槽の内壁面に沿って上下動する際に、前記線状廃材分離層と前記内壁面との間に生じる摩擦抵抗が内壁面全体において等しくなる形状に形成されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において、気室を設けることや線状廃材分離層と選別槽の内壁面との摩擦抵抗を同等に保持しやすくするため、前記選別槽は、平面断面略正方形に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、
１．銅線屑等の比重差によっては選別し難く、絡みやすい線状廃材を精度良く選別することができる、
２．選別槽の形状、球状物の比重、重量および形状を限定することにより、線状廃材分離層の上下脈動が乱れ過ぎないように抑制でき、絡み合った銅線屑をほぐして分離したり、仕切網に引っ掛かった銅線屑を網下に分離することができる、
等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る線状廃材選別装置３の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る線状廃材選別装置３を適用した混合廃材の全選別工程を示すフローチャート図であり、図７は、本実施形態の線状廃材選別装置３の一実施形態を示す概略模式図である。
【００１６】
まず、図１を参照しつつ、全体の選別工程の流れについて説明する。本実施形態の混合廃材選別工程は、主として混合廃材破砕工程と、鉄廃材選別工程と、非鉄廃材選別工程と、線状廃材選別工程と、軽量廃材破砕工程と、浮遊物破砕工程と、第１軽量廃材選別工程と、第２軽量廃材選別工程とから構成される（ステップＳ１〜ステップＳ８）。
【００１７】
まず、ステップＳ１の混合廃材破砕工程は、家電製品等の混合廃材をチェーンミル等の破砕機により破砕する工程である。この工程では、混合廃材を０．１ｍｍ〜４０ｍｍ程度の大きさに裁断または破砕する。このとき、混合廃材には、粒状の廃材はもちろん、ゴムシート等のシート状廃材や、銅線やハーネス等からなる線状廃材など、多種多様な比重と形状とを有する廃材が混在している。なお。以下の本実施形態で選別する混合廃材には、鉄廃材と非鉄廃材が含まれており、さらにこの非鉄廃材には、銅線屑、樹脂、ハーネス、基板屑、非鉄金属類、アクロル二トリルブタジエンスチレン樹脂（以下、「ＡＢＳ樹脂」という）、ポリスチレン（以下、「ＰＳ」という）、ゴム類、ポリ塩化ビニル（以下、「塩ビ」という）、ポリエチレン（以下、「ＰＥ」という）、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」という）、ウレタン等が含まれている。
【００１８】
つぎに、ステップＳ２の鉄廃材選別工程は、所定の磁気選別機によって混合廃材中に含まれる鉄等の磁性を有する鉄廃材を除去する工程である。具体的には、破砕した混合廃材を振動コンベアにより搬送させ、その振動コンベア近傍に配置した電磁石を強励磁することにより、鉄廃材のみを吸着し、選別するようになっている。
【００１９】
つぎに、ステップＳ３の非鉄廃材選別工程は、鉄廃材を除去した非鉄廃材を比重差および形状差により選別する工程である。この工程では、後述する本実施形態の非鉄廃材選別装置１を３基連設して構成した非鉄廃材選別システム２が使用されている。この非鉄廃材選別システム２により、非鉄廃材は、比較的短い線状廃材（銅線屑、樹脂等）と、比較的長い線状廃材（ハーネス、銅線屑等）と、基板屑と、非鉄金属類と、軽量廃材（ＡＢＳ樹脂・ＰＳ・塩ビ）およびシート状廃材（ゴム類）と、浮遊物（ＰＥ、ＰＰ、ウレタン等）とに選別される。
【００２０】
つぎに、ステップＳ４の線状廃材選別工程は、ステップＳ３で選別された比較的短い線状廃材を、さらに比重差および形状差により選別する工程である。この工程では、後述する本実施形態の線状廃材選別装置３が使用されている。この線状廃材選別装置３により、形状の小さい線状廃材は、銅線屑と、高比重の樹脂Ａと、低比重の樹脂Ｂとに選別される。
【００２１】
つぎに、ステップＳ５の軽量廃材破砕工程は、ステップＳ３で選別された軽量廃材をプラスチック破砕機等の破砕機により破砕する工程である。この工程では、軽量廃材をさらに細かく裁断または破砕する。
【００２２】
つぎに、ステップＳ６の浮遊物破砕工程は、ステップＳ３で選別された浮遊物をプラスチック破砕機等の破砕機により破砕する工程である。この工程では、浮遊物をさらに細かく裁断または破砕した後、脱水スクリーン等により脱水して回収する。
【００２３】
つぎに、ステップＳ７の第１軽量廃材選別工程は、ステップＳ５で破砕された軽量廃材を、さらに比重差により選別する工程である。この工程では、後述する本実施形態の軽量廃材選別装置４が使用されている。この軽量廃材選別装置４により、軽量廃材は、塩ビ・ゴム類と、ＡＢＳ樹脂と、ＰＳとに選別される。
【００２４】
つぎに、ステップＳ８の第２軽量廃材選別工程は、ステップＳ７で破砕された軽量廃材を、さらに比重差により選別する工程である。この工程では、ステップＳ７と同様、後述する本実施形態の軽量廃材選別装置４が使用されている。この軽量廃材選別装置４により、軽量廃材は、塩ビと、ゴム類とに選別される。
【００２５】
以上の工程により、比重や形状の異なる多種多様な混合廃材が、各原料ごとに分離されるようになっている。
【００２６】
以下、各ステップにおいて使用される選別装置について詳細に説明することとし、まず、ステップＳ３の非鉄廃材選別工程で使用される本実施形態の非鉄廃材選別装置１および非鉄廃材選別システム２について図２を参照しつつ説明する。
【００２７】
（１）非鉄廃材選別装置および非鉄廃材選別システム
本実施形態の非鉄廃材選別システム２は、非鉄廃材がまず最初に投入される第１の非鉄廃材選別装置１ａと、この第１非鉄廃材選別装置１ａの後に続くように連設される第２非鉄廃材選別装置１ｂ、および第３非鉄廃材選別装置１ｃとから構成されている。なお、本実施形態では、各非鉄廃材選別装置１ａ，１ｂ，１ｃの基本構造はほぼ同一の構成であるため、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃの構成のうち、第１非鉄廃材選別装置１ａの構成と同一若しくは相当する構成については同一の符号を付している。
【００２８】
第１非鉄廃材選別装置１ａは、主として、水で満たされた選別槽５と、この選別槽５内の水を上下方向に脈動させる上下脈動手段６と、選別槽５内を上下に仕切る選別スクリーン部７と、この選別スクリーン部７の下方に設けられる可変翼８と、前記選別スクリーン部７上に沈殿された層状の廃材を回収するロータリフィーダ９と、前記選別スクリーン部７の網目から落下した線状廃材を回収するロータリバルブ１０とから構成されている。
【００２９】
本実施形態の第１非鉄廃材選別装置１ａの各構成部についてより詳細に説明すると、選別槽５は、平面断面略正方形の直方体形状に形成されている。この選別槽５の上部には、混合廃材の投入口１１が設けられており、水車式フィーダ１２によって適量の混合廃材が水とともに投入されるようになっている。また、投入口１１の対面側には、回収口１３が設けられており、選別スクリーン部７上で最下層に沈殿された廃材、ここでは比較的長い銅線屑やハーネスをロータリフィーダ９の吸引力によって引き込む役割を果たしている。また、選別槽５の側壁には、後述する気室６１に通じる給排気口６２が形成されている。
【００３０】
つぎに、上下脈動手段６は、主として、選別槽５内に設けられる気室６１と、この気室６１に給排気口６２を通じて空気を給気する空気ブロワ６３、およびこの空気ブロワ６３からの給排気タイミングを調節する空気バルブ６４とから構成されている。気室６１は、下端が開口されており、上方の屋根６１ａは山形に形成されている。空気ブロワ６３は、加圧された空気を各空気バルブ６４に接続された空気タンク６５に貯留する。空気バルブ６４は、例えばロータリバルブにより構成されており、バルブモータ６６により回転されて開閉し、気室６１の給排気を行う。本実施形態では、第１非鉄廃材選別装置１ａから第３非鉄廃材選別装置１ｃまで連続した水面の流れを安定させるため、第１非鉄廃材選別装置１ａおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃの給排気タイミングは同期させ、第２非鉄廃材選別装置１ｂの給排気タイミングは位相を半分ずらしている。
【００３１】
また、本実施形態では、バルブモータ６６の回転を制御することにより、図３に示すように、水の上下脈動サイクルのうち、下降時における気室６１内の空気を断続的に排気し、下降を一時的に停止させる。そして、再び下降させる際には強く速く下降させる。これは、比重差の異なる物質同士の沈降速度が、静止状態から落下を開始するときに最も顕著な格差を生じるため、この原理を利用して比重差による選別を効果的に実行させるためである。
【００３２】
したがって、気室６１内の空気を断続的に排気して、水の下降を一時的に停止させ、再び下降を開始することにより、比重差の異なる廃材同士の沈降速度を増幅させてより精度よく選別するようになっている。
【００３３】
さらに前述のように下降時に一旦排気を停止するため、この停止分の時間を取り戻すべく単位時間の排気量を多くしている。つまり、ロータリバルブ１０のサイクルに合わせて脈動サイクルを繰り返す必要があるため、下降時における単位時間当たりの排気量を水の上昇時における単位時間当たりの給気量よりも大きく設定している。仮に給気時間と排気時間が等しい場合、排気を断続させることにより、給気した空気を全て排気できなくなってしまう。したがって、単位時間当たりの排気量を大きくして給気量と排気量を等しくすることにより、選別槽５内の水は一定の上下幅で脈動し安定的な比重分離が可能となる。
【００３４】
選別スクリーン部７は、選別槽５内に固定される床網７１と、この床網７１上を複数の区画に仕切る仕切壁７２と、各区画に敷かれる複数の粒状物７３とを有している。床網７１は、選別槽５の平面断面とほぼ同形状の略正方形に形成されており、粒状物７３を落下させない程度の大きさの網目を有している。仕切壁７２は、床網７１上に略垂直方向に立設され、図４に示すように、前記床網７１を複数の区画に分割している。粒状物７３は、ステンレス球やセラミック球などの適当な比重を有する球状体により構成されており、各区画内に敷設されて水の通過量を制限する。
【００３５】
本実施形態では、図４に示すように、回収口１３側よりも投入口１１側の区画に敷かれる粒状物７３の粒径がより小さく形成されている。これは、上下脈動手段６による水の脈動によって上方に押し上げられる水が選別スクリーン部７を通過できる水量を回収口１３からの距離に応じて多量になるよう任意に制限するためである。これにより、図５に示すように、回収口１３側では水流が弱くて流速が小さくなり、投入口１１側ではの水流が強くて流速が大きくなる。したがって、シート状廃材を含む非鉄廃材が投入されても投入口１１側の強い上昇流によりシート状廃材が水中に潜り込むのを防ぐことができる。さらに水面上の流れを強くすることもできる。また、以上のように通過水量を粒状物７３の粒径によって調節する構成に限らず、粒状物７３の敷設密度を調整すること、つまり、回収口１３側よりも投入口１１側の区画に敷かれる粒状物７３の敷設密度を小さくすることによって、投入口１１側の水流を強くし、回収口１３側の水流を均一で穏やかにするようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態の選別スクリーン部７は、図４に示すように、各区画のうち、気室６１の屋根６１ａと対向する位置にある区画の底面積が、投入口１１側および回収口１３側の区画の底面積よりも大きな面積となるように仕切られている。これは、気室６１の屋根６１ａの上方においては、気室６１の左右から押し上げられた水が合流し水流に乱れが生じているため、これを整える必要があるからである。つまり、合流点で生じた乱流を大きな底面積の区画を通過させることにより、通過条件・状況をほぼ等しくすることができ、流速方向と水流の強さを整えるのである。一方、気室６１の真上から左右に離れた投入口１１側および回収口１３側では、水が真っ直ぐ上に押し上げられて大きな乱れが生じない。したがって、床網７１の区画面積を小さく形成し、各仕切壁７２により水の流れ方向を所望の水面流が生成されるように安定して方向付けるようになっている。
【００３７】
さらに、選別スクリーン部７では、各区画の大きさに形成された網状容器に粒状物７３を収容している。これは、選別する廃材の種類によって任意に粒状物７３の粒径を変更する場合に、簡単かつ迅速に変更することができるし、網目の洗浄も容易に行うことができて、選別精度の維持に貢献するものである。
【００３８】
つぎに、可変翼８は、気室６１によって真上に押し上げられる水の流れ方向を変えて、水面を投入口１１側から回収口１３側へ水平に流れる水流を形成するものである。図２に示すように、可変翼８は、選別スクリーン部７と気室６１との間で横に所定間隔を隔てて複数枚並設されている。各可変翼８は、その傾斜角度を任意に調節できるようになっている。したがって、発生する水面流と上下脈動流との微妙な関係を保持するために、各可変翼８の傾斜方向を適宜設定して、選別スクリーン部７を通過して非鉄廃材を浮上させる水流の方向を調整するようになっている。後述するように、第１非鉄廃材選別装置１ａでは、上下脈動水流を投入口１１側の仕切壁７２にぶつけて回収口１３側に反射させ、投入口１１側から回収口１３側への水流を発生させるようになっている。
【００３９】
つぎに、ロータリフィーダ９は、複数枚の回収羽根９１が図示しない円柱状の回転体の外周面に等間隔で放射状に配置されている。このロータリフィーダ９は各非鉄廃材選別装置１ａ，１ｂ，１ｃの回収口１３の内部に設けられ、モータ等により回転駆動自在に構成される。また、ロータリバルブ１０は、選別槽５の最下部に設けられ、選別スクリーン部７を通じて落下した廃材を回収するようになっている。本実施形態のロータリバルブ１０は、上下脈動手段６と連動するように制御されており、床網７１から落下した銅線屑等を回収する際、気室６１から空気を排気する時のタイミングに合わせて最下部を開口し、必要以上に水が排出されないようにしながら落下物を回収するようになっている。
【００４０】
つぎに、非鉄廃材選別システム２を構成する第１非鉄廃材選別装置１ａから第３非鉄廃材選別装置１ｃの構成上の相違点あるいは関連点について説明する。
【００４１】
まず、選別槽５について説明する。各選別槽５ａ，５ｂ，５ｃは、第１非鉄廃材選別装置１ａからオーバーフローする水量が、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃで同時に受け入れる水量と等しくなるように設定されている。これは、各非鉄廃材選別装置１ａ，１ｂ，１ｃの水面上を流れる水面流を滞留させることなく流れさせ続けるためである。つまり、第１非鉄廃材選別装置１ａからオーバーフローする水量を第２非鉄廃材選別装置１ｂで受ける場合に、その一部の水量を受け入れ、残りの水量をオーバーフローさせ、さらに、第３非鉄廃材選別装置１ｃでも第２非鉄廃材選別装置１ｂからオーバーフローされた水量のうち一部を受け入れ、残りをオーバーフローさせる。このように常に受け入れる水量の一部をオーバーフローさせれば、第１〜第３の非鉄廃材選別装置１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれで水面流を発生させる必要はなく、第１非鉄廃材選別装置１ａで発生させた水面流を滞らせることなく、第２，第３の非鉄廃材選別装置１ｂ，１ｃで連続的に水面の流れを維持できる。そして、滞ることのない水面流によって、水面上を浮遊するシート状廃材が水中に沈降することなく、つまり他の廃材を巻き込むことなくそのまま選別することができる。
【００４２】
前述した水量の条件を満足させるために、本実施形態では、図６に示すように、第１非鉄廃材選別装置１ａにおける選別槽５ａの平面断面積が、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃにおける各選別槽５ｂ，５ｃの平面断面積の和と等しくなるように設計されている。なお、上記水量の条件を満足させれば、各選別槽５ａ，５ｂ，５ｃの平面断面積に差を設けなくてもよい。例えば上下動する水面高さを制御することによりオーバーフローさせる水量を調整することが理論上可能であるが、別途、第２，第３非鉄廃材選別装置１ｂ，１ｃの選別槽５ｂ，５ｃに水を補給し続けなければならず、水流の乱れが生じやすくなるという問題がある。
【００４３】
つぎに床網７１上に敷設された粒状物７３の粒径関係について説明する。各区画に敷かれた粒状物７３の粒径を比較すると、第２および第３非鉄廃材選別装置１ｂ，１ｃに比べ、第１非鉄廃材選別装置１ａの方が相対的に大きなものとして形成されている。つまり、第１非鉄廃材選別装置１ａにおける床網７１のいずれかの区画内に敷設された粒状物７３は、その区画に対応する第２および第３非鉄廃材選別装置１ｂ，１ｃにおける区画内に敷設された粒状物７３よりも約１ｍｍ程度大きな粒径のものが使用されている。これは、第１非鉄廃材選別装置１ａにおいては、床網７１の網目から落下するほど細かい銅線屑や樹脂等を最初の段階で分離してしまう役割を担うからである。これに対し、第２および第３の非鉄廃材選別装置１ｂ，１ｃにおいては、床網７１から落下させるような銅線屑等は存在しないため、網目を細かくし、かつ粒径の小さな粒状物７３を敷設してより均一な押し上げ流を床網７１上に発生させる目的があるからである。
【００４４】
つぎに、第１〜第３の非鉄廃材選別装置１ａ，１ｂ，１ｃにおける可変翼８の傾斜角の違いについて説明する。図２に示すように、第１非鉄廃材選別装置１ａにおける可変翼８は、回収口１３に対して反対方向（投入口１１方向）に傾斜されており、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃにおける可変翼８は回収口１３方向に傾斜されている。いずれも上下の脈動とは別に、水面上を流れる水面流を発生させてこれを維持するための構成である。すなわち、第１非鉄廃材選別装置１ａでは、押し上げられた水が可変翼８に沿って方向を変え、選別槽５の投入口１１側壁面や仕切壁７２に当接して反射する。一方、投入口１１からは水とともに非鉄廃材が投入されるので、前述の反射された水流と投入の水流とが合流し、回収口１３側方向（図２の右側方向）への水面流が発生する。この水面流とともにゴムシート等が流される。本実施形態では、第１非鉄廃材選別装置１ａの可変翼８は、鉛直方向に対して投入口１１側に２〜３度傾斜されている。
【００４５】
一方、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃは、別途、水面流を発生させる必要はなく、既に発生している水面流の流速や方向性を維持すればよい。そこで、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃでは、可変翼８を回収口１３側に傾斜させており、ここを通る水が非鉄廃材を押し上げる脈動だけでなく、水面流の流れを加勢するようになっている。第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃの可変翼８は、鉛直方向に対して回収口１３側へ５〜１０度傾斜されている。
【００４６】
つぎに、本実施形態の非鉄廃材選別システム２を用いた非鉄廃材選別工程（ステップＳ３）について説明する。
【００４７】
まず、上述したステップＳ２において磁性廃材を除去した非鉄廃材を投入口１１に投入する。投入された非鉄廃材は、水車式フィーダ１２により適量ずつ第１非鉄廃材選別装置１ａの選別スクリーン部７上に供給される。第１非鉄廃材選別装置１ａの選別槽５内では、可変翼８が押し上げられる水を投入口１１側へ斜めに導き、選別スクリーン部７における粒状物７３の敷設密度の差によって投入口１１側ほど強く速い水流を生じさせることにより、上下脈動に加えて水面上を流れる水面流を発生させる。この水面流にシート状廃材が乗って第２非鉄廃材選別装置１ｂへと流出される。
【００４８】
一方、水面下では、上下方向の脈動により、比重が大きい廃材は下層に沈降し、比重の小さい廃材は上方に積層してそれぞれ沈殿層を形成する。回収口１３側では粒状物７３の敷設密度が高いため穏やかな水流の上下脈動が生じており、投入口１１側よりも静かに沈殿層が形成される。
【００４９】
また、上下脈動サイクルのうちの下降工程において気室６１内の空気を断続的に排気させるとともに、下降を再開する場合には排気量を大きくするため、水中の比重差による沈降速度差を増幅させてより確実に選別処理を進めている。
【００５０】
第１非鉄廃材選別装置１ａでは、大きな粒径の粒状物７３によって、隙間から銅線屑や樹脂屑を床網７１から落下させる。選別槽５の最下部に沈殿した銅線屑等は気室６１からの排気動作に合わせてロータリバルブ１０が開放されることにより、次の線状廃材選別工程（ステップＳ４）へと移送される。
【００５１】
第１非鉄廃材選別装置１ａでは、選別スクリーン部７上の沈殿層のうち最下層にはハーネスや銅線屑が沈降する。この最下層がある程度沈殿するとロータリフィーダ９が回転し、選別した廃材を順次分離して回収する。一方、ハーネスや銅線屑以外の廃材は回収口１３の上方を越えて第２非鉄廃材選別装置１ｂへと流出する。
【００５２】
つぎに、第２非鉄廃材選別装置１ｂには、水面上をシート状廃材が流れてくるとともに、第１非鉄廃材選別装置１ａによって分離されなかった非鉄廃材が流れてくる。第１非鉄廃材選別装置１ａの選別槽５からオーバーフローした水は、第２非鉄廃材選別装置１ｂおよび第３非鉄廃材選別装置１ｃの各選別槽５にそれぞれ１／２量ずつ受け入れられ、同時にオーバーフローされる。さらに可変翼８による傾斜水流と選別スクリーン部７による水流の強弱調整、および前述した連続的なオーバーフローによって水面上の流れは維持され、シート状廃材は最後まで水面上を流れて回収される。
【００５３】
また、第２非鉄廃材選別装置１ｂでは、粒状物７３の粒径を第１非鉄廃材選別装置１ａと比べて小さく設定しているため、各粒状物７３の隙間も小さく、押し上げられた水は選別スクリーン部７を通過することでより均一化する。この均一化された水の脈動により、選別スクリーン部７上には、非鉄廃材が比重差により選別された沈殿層を形成する。第２非鉄廃材選別装置１ｂには樹脂間に銅が挟まれているような基板屑が最下層に沈殿している。この最下層の非鉄廃材をロータリフィーダ９によって分離し順次回収する。上層部の他の廃材は回収口１３の上方を越えて第３非鉄廃材選別装置１ｃへと流出される。
【００５４】
つぎに、第３非鉄廃材選別装置１ｃでは、第１非鉄廃材選別装置１ａおよび第２非鉄廃材選別装置１ｂの水面を経てシート状廃材が流れてくるとともに、第２非鉄廃材選別装置１ｂによって回収されなかった非鉄廃材が流れてくる。第２非鉄廃材選別装置１ｂと同様、第３非鉄廃材選別装置１ｃでも選別スクリーン部７の流速調整と可変翼８による傾斜された水流、連続的なオーバーフローによって水面流を維持し、シート状廃材が水面下に潜り込んだり、他の廃材を包み込んでしまうことなく水面上を速やかに移送されて回収される。
【００５５】
一方、選別スクリーン部７上では、上下の脈動によりステンレスやアルミなどの非鉄金属類が沈殿し、順次ロータリフィーダ９によって回収される。そして、この第３非鉄廃材選別装置１ｃでも回収されなかった比重の小さいＡＢＳ樹脂、ＰＳ、塩ビ等の軽量廃材は回収口１３の上方を越えて、シート状廃材と一緒に回収される。これら軽量廃材は、ステップＳ５の軽量廃材破砕工程においてさらに破砕された後、後述するステップＳ７の第１軽量廃材選別工程で用いられる軽量廃材選別装置４へと搬送され、さらに細かく選別される。
【００５６】
また、ウレタンや、ＰＥ、ＰＰ等の浮遊物については、本非鉄廃材選別システム２に設けられたサイドトラップＳにより別途回収され、ステップＳ６の浮遊物破砕工程において破砕された後、回収される。
【００５７】
なお、本第３非鉄廃材選別装置１ｃと第２非鉄廃材選別装置１ｂとにおける粒状物７３の粒径や可変翼８の傾斜角度は、等しいものに形成しているが、これに限られるものではない。第３非鉄廃材選別装置１ｃにおける各値が第２非鉄廃材選別装置１ｂの値以下であればよく、選別対象の廃材の種類により適宜設定される。
【００５８】
以上、本実施形態の非鉄廃材選別装置１によれば、
１．混合廃材を比重差により選別できるとともに、形状を考慮した選別を行い、選別精度を高めることができる。
２．水面上に横方向の流れを発生させるため、シート状の廃材が水中に潜り込んでしまったり、他の廃材を包み込んでしまうのを防止して、回収することができる。
３．選別スクリーン部７を通過させることにより気室６１の屋根６１ａの形状によって生じる乱流を均一化させられるとともに、気室６１から離れた位置の流れに対しては流れ方向を整然とさせるようにし、混合廃材を適切に上下脈動させられる。
４．水の下降時に断続的に下降を停止させるため、比重差の異なる廃材同士の沈降速度に顕著な格差を付与し、比重差による選別効果を高めて選別処理時間を短縮することができる。
５．ロータリバルブ１０の開閉動作を上下脈動手段６の脈動と連動させるため、脈動動作をさせながら線状廃材を回収することができる等の効果を奏する。
【００５９】
また、本実施形態の非鉄廃材選別システム２によれば、
１．粒状物７３の粒径を適宜設定するため、最先の選別槽５では粒状物７３の隙間によって形状による選別を行うとともに、後続の選別槽５では脈動する水を均一化させ、高精度な選別を行うことができる。
２．最先の選別槽５からオーバーフローした水を、後続の選別槽５で全て受け入れるため、隣の選別槽５へ送る部分での流速が大きく、回収口１３付近の流速が小さくなり各選別槽５における水の流れが安定化する。また、水面下では、選別スクリーン部７上に層を形成した選別対象廃材が乱れるのを防止でき、水面では、シート状廃材をスムーズに次の選別槽５へと流出させることができる。
３．可変翼８の傾斜角度を適宜設定するため、水面付近の横方向の流速を最終選別槽５まで維持することができ、かつ、後続の選別槽５の水面下では横方向の流速を緩和して、上下方向の脈動を確保することができる等の効果を奏する。
【００６０】
（２）線状廃材選別装置
つぎに、ステップＳ４の線状廃材選別工程で使用される本実施形態の線状廃材選別装置３について図７を参照しつつ説明する。なお、本線状廃材選別装置３の構成のうち、上述した非鉄廃材選別装置１の構成と同一若しくは相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の線状廃材選別装置３は、主として、水で満たされた選別槽５と、この選別槽５内の水を上下方向に脈動させる上下脈動手段６と、選別槽５内を上下に仕切る仕切網１４と、仕切網１４上に球状物を敷き詰めてなる線状廃材分離層１５と、この線状廃材分離層１５上で層を形成した廃材を回収するロータリフィーダ９と、線状廃材分離層１５下に落下した廃材を回収するロータリバルブ１０とから構成されている。
【００６２】
本実施形態の線状廃材選別装置３の各構成部についてより詳細に説明すると、仕切網１４は、選別槽５の平面断面とほぼ同形状の略正方形に形成されており、選別槽５内の気室６１上方で水平に固定される。仕切網１４の網目は線状廃材を落下させられるが、球状物を落下させない程度の大きさに形成されており、本実施形態では９ｍｍメッシュに形成されている。
【００６３】
つぎに、線状廃材分離層１５は、混合廃材のうち選別対象である線状廃材の比重より小さく、かつ、残りの他の廃材の比重より大きい比重を有する球状物１５ａによって構成されている。本実施形態では、銅線屑よりも比重が小さく、樹脂よりも比重の大きい条件を満たすステンレス球１５ａを使用している。このステンレス球１５ａは重量および形状がほぼ同一に形成されている。線状廃材分離層１５では、前述のステンレス球１５ａを複数個仕切網１４上に敷き詰めて３段に積層させている。
【００６４】
一方、選別槽５は平面断面が略正方形等の正多角形若しくは円形に形成されている必要がある。これは、敷き詰められた球状物１５ａと選別槽５の壁面との摩擦力を各辺でほぼ等しくすることにより、線状廃材分離層１５が一体的に上下動し、線状廃材のみを下方へ案内するためである。したがって、選別槽５が断面正多角形の場合、一辺の長さが球状物１５ａの直径で割り切れる値（整数倍）に設定されており、図８に示すように、隣り合う他の球状物１５ａと接触するように敷き詰められる。本実施形態では、正方形断面の一辺が６００ｍｍに対して１０ｍｍ径の球状物１５ａを使用している。
【００６５】
なお、球状物１５ａとしてステンレス球１５ａ以外であっても、上記条件を満たせば他の材料を使用してよい。また、本実施形態では試行錯誤の結果、球状物１５ａを３層に積層させているが、これに限定されるものではない。
【００６６】
つぎに、本実施形態の線状廃材選別装置３を用いた線状廃材選別工程（ステップＳ４）について説明する。
【００６７】
まず、上述したステップＳ３において選別された銅線屑等の線状廃材が投入口１１から投入され、線状廃材分離層１５上に落下する。この線状廃材分離層１５は、上下脈動手段６による水の上下脈動に伴って上下動する。その一方で、選別槽５は平面断面略正方形状に形成されており、かつ、重量および形状が同一の球状物１５ａを使用しているため、線状廃材分離層１５と選別槽５の内壁面と接触面に発生する摩擦抵抗はほぼ等しくなる。これにより、線状廃材分離層１５を構成する各球状物１５ａはほぼ一体的に上下動を繰り返す。線状廃材分離層１５は、図８に示すように、各球状物１５ａ間に適度な隙間を備えているため、当該球状物１５ａより比重の大きい銅線屑等は前記隙間から徐々に下方へと案内され、最終的には仕切網１４から排出口へと落下される。
【００６８】
銅線屑は絡みやすいので塊になってそのままでは球状物１５ａ間を通れない場合もあるが、線状廃材分離層１５の各球状物１５ａが一体的に上下動することにより塊を下から突き上げて塊をほぐし、隙間から落下できるようにする。さらに、銅線屑が仕切網１４の網目に引っかかってしまう場合もあるが、各球状物１５ａが引っ掛かっている銅線屑を上から押し込むように衝突を繰り返すため、仕切網１４から外れて落下させられる。以上のようにして選別分離された銅線屑は選別槽５の最下部からロータリバルブ１０により排出される。
【００６９】
一方、線状廃材分離層１５上では、樹脂屑うち、比重の大きい樹脂（樹脂Ａとする）が比重差によって下層に積層されており、これをロータリフィーダ９が回収する。比重の小さいその他の樹脂（樹脂Ｂとする）は、回収口１３を乗り越えて別途回収される。
【００７０】
以上、本実施形態の線状廃材選別装置３によれば、
１．絡みやすく比重差によっては選別しにくい銅線屑を精度良く選別することができる。
２．選別槽５の形状、球状物１５ａの比重、重量および形状を限定することにより、線状廃材分離層１５の上下脈動が乱れ過ぎないように抑制でき、絡み合った銅線屑をほぐして分離したり、仕切網１４に引っ掛かった銅線屑を網下に分離することができる。
３．ロータリバルブ１０の開閉動作を上下脈動手段６の上下方向の脈動と連動させて気室６１の排気動作の際に銅線屑を回収するため、排水を極力抑えることができる等の効果を奏する。
【００７１】
（３）軽量廃材選別装置
つぎに、ステップＳ７の第１軽量廃材選別工程で使用される本実施形態の軽量廃材選別装置４について図９を参照しつつ説明する。なお、本軽量廃材選別装置４の構成のうち、上述した非鉄廃材選別装置１および線状廃材選別装置３の構成と同一若しくは相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００７２】
本実施形態の軽量廃材選別装置４は、樹脂等の軽量な廃材であって脈動の影響を大きく受けやすい、しかも比重差が小さい廃材を選別するための装置である。例えば、高分子化合物の比重を挙げれば、塩ビは１．３５〜１．５５、ＰＳは１．０４〜１．０６、ＰＥは０．９４〜０．９７、ＰＰは０．９０〜０．９１、ＡＢＳは１．０５〜１．２２であり、いずれも比重が小さく、各比重差は小さいため、沈殿層を形成しにくく、比重差による選別が難しい。そこで、本軽量廃材選別装置４は、主として、水で満たされた選別槽５と、この選別槽５内の水を上下方向に脈動させる上下脈動手段６と、選別槽５内を上下に仕切る傾斜選別スクリーン部１６と、この傾斜選別スクリーン部１６上で層を形成した廃材を回収するロータリフィーダ９とから構成されている。
【００７３】
本実施形態の軽量廃材選別装置４の各構成部についてより詳細に説明すると、傾斜選別スクリーン部１６は、選別槽５内を上下に仕切る床網７１と、この床網７１の上方に配置される天井網１６ａと、この天井網１６ａと床網７１との隙間に積層される複数の粒状物７３とを備えている。天井網１６ａは、床網７１と同様、選別槽５の平面断面とほぼ同形状の略正方形に形成されており、粒状物７３が通過しない程度の網目を有している。また、図９に示すように、天井網１６ａは回収口１３側へ下降傾斜されており、軽量な軽量廃材がゆっくり傾斜面に沿って回収口１３へと移送されるようになっている。また、回収口１３に近いほど粒状物７３の数を減らして傾斜選別スクリーン部１６の厚さを薄くしている。これは、樹脂を回収する場合、回収口１３近くでの積層厚さが厚いほど選別品位がよくなるためであり、回収口１３近くでは樹脂を押し上げる水の強さを強くしている。このような傾斜選別スクリーン部１６による選別効果は比重差が０．００１以上、より好ましくは０．５以上の場合によりよく発揮される。
【００７４】
また、図１０に示すように、回収口１３の内部には、ロータリフィーダ９が設けられており、回収口１３の上側端部からロータリフィーダ９の外周へ引いた接線の傾斜角βが、天井網１６ａの傾斜角α以上の大きさになるように設定されている。これは、投入された軽量廃材をロータリフィーダ９が淀みなく回収するためである。もし、傾斜角度を逆の関係にすると、回収口１３の上側端部がロータリフィーダ９に引き込まれる廃材の進路を妨害し、投入した廃材の回収量が低下するため選別槽５内に選別した廃材が滞留してしまう。
【００７５】
さらに、回収口１３の内部には、隣の選別槽５に廃材を流出させる流出板１７の下面から脈動減衰板１８が垂下されている。この脈動減衰板１８は、上下の脈動が回収口１３内に伝播するのを防ぐためのものであり、脈動の振幅が変化しても選別・分離した軽量廃材が噴出しないように振幅を減衰させる。脈動減衰板１８はロータリフィーダ９上に設けられており、脈動の振幅に応じて任意の長さに設定される。例えば脈動サイクルが速い、換言すれば振幅が小さい場合には脈動減衰板１８の長さを短くすればよく、逆に脈動サイクルが遅い、換言すれば振幅が大きい場合には脈動減衰板１８の長さを長く形成しなければならない。なお、この脈動減衰板１８の下端は、前述した回収口１３とロータリフィーダ９とを結ぶ接線上となるように設定されており、回収量に影響を与えないようにされている。なお、脈動減衰板１８の下端は前記接線より下方に突設していなければよい。回収される廃材の進路を確保するためである。
【００７６】
また、回収口１３と脈動減衰板１８との間には、回収される軽量廃材が上下に動く幅を抑制するための廃材上下動抑制板１９が設けられている。この廃材上下動抑制板１９は、ロータリフィーダ９による回収方向へ上方傾斜されており、回収口１３内に伝わる波をロータリフィーダ９側へ反射させるようになっている。もし、廃材上下動抑制板１９が回収方向へ下方傾斜させると、回収口１３内に浸入した水が反射してしまい、脈動減衰板１８によって減衰させた波が選別槽５内に逆流してしまう。廃材上下動抑制板１９の傾斜度は上下脈動によって任意に設定され、例えば脈動サイクルが速くて振幅が小さい場合には、傾斜度は小さく水平に近くてもよいが、脈動サイクルが遅くて振幅が大きい場合には、傾斜度は大きくしなければならない。
【００７７】
つぎに、本実施形態の軽量廃材選別装置４を用いた第１軽量廃材選別工程（ステップＳ７）について図９を参照しつつ説明する。
【００７８】
まず、上述したステップＳ３において選別された後、ステップＳ５において破砕されたＡＢＳ樹脂やＰＳ、ゴム類等の軽量廃材を投入口１１に投入する。投入された軽量廃材のうち微粉末化した樹脂は、別途、微粉末回収部２０で回収され、残りの樹脂は、水車式フィーダ１２を介して傾斜選別スクリーン部１６上に供給される。選別槽５内では、上下脈動手段６が水を上下方向に脈動させているため、この脈動に伴って軽量廃材は比重差により選別される。
【００７９】
比重差によって下層に沈降する軽量廃材は、上下動を繰り返しながら天井網１６ａの傾斜面に沿って回収口１３側へと移送される。したがって、投入口１１側で沈降する軽量廃材も回収口１３へと導いてムラなく回収される。一方、傾斜選別スクリーン部１６上には軽量廃材が回収口１３側ほど厚く積層しているが、図１０に示すように、選別スクリーン内の粒状物７３が回収口１３側ほど薄く積層されているため、回収口１３近くを通過する水の流速は減速することなく、沈降した廃材を均一に上下動させる。
【００８０】
最下層には塩ビおよびゴム類が沈殿し、その上にＡＢＳ樹脂が積層している。このうち塩ビおよびゴム類をロータリフィーダ９により回収する。回収口１３内では、選別槽５内の脈動が伝播するが、脈動減衰板１８が回収口１３内の水の脈動を減衰するとともに、廃材上下動抑制板１９が回収される軽量廃材の上下動を抑制するため、分離回収した軽量廃材が高い選別精度で回収される。
【００８１】
また、回収口１３付近では、下層に沈殿する軽量廃材が回収口１３内に引き込まれる際、上層の軽量廃材が崩れて混入してしまうおそれがあるが、廃材上下動抑制板１９が、回収口１３内の軽量廃材の上下動幅を低減するため、穏やかに軽量廃材を回収し、上層の廃材が混入するのを防止する。
【００８２】
回収された塩ビおよびゴム類は、ステップＳ８の第２軽量廃材選別工程で用いられる軽量廃材選別装置４へと搬送され、この装置によってさらに塩ビとゴム類とに選別される。
【００８３】
本軽量廃材選別装置４においても、上述した非鉄廃材選別装置１と同様に、各選別槽５の上下脈動サイクルの水の下降時において気室６１内の空気を断続的に排気し、しかも水の下降時における単位時間当たりの排気量を水の上昇時における単位時間当たりの給気量よりも大きく設定して、強く力を加えて下降させている。したがって、一時的に下降を停止された水が、再び下降する際に比重差の異なる廃材同士の沈降速度を増幅し、より比重格差を大きくする。
【００８４】
なお、本軽量廃材選別装置４においては、傾斜選別スクリーン部１６内の粒状物７３を回収口１３側で薄く積層させているが、これに限られるものではなく、分離させる廃材の比重差が０．５以下のような場合には、一定の厚さで積層した傾斜選別スクリーン部１６を使用してもよい。
【００８５】
以上のような本実施形態の軽量廃材選別装置４によれば、
１．樹脂のような軽量で比重差の小さいものが混在する混合廃材を穏やかな上下脈動によって精度良く選別することができる。
２．天井網１６ａを傾斜させることにより投入口１１側に沈殿する軽量廃材も確実に回収することができるし、回収口１３側に軽量廃材を厚く積層させて選別品位を高めることができる。
３．回収口１３内の環境を穏やかに維持することができ、一旦回収された軽量廃材が逆流したり、沈殿層を崩したりするのを防止することができる等の効果を奏する。
【００８６】
以上のように、本実施形態の混合廃材の選別工程によれば、比重や形状の異なる多種多様な混合廃材を高精度に選別して分離回収することができる。
【００８７】
なお、本発明に係る線状廃材選別装置３は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００８８】
例えば、本実施形態では、非鉄廃材選別装置１を３基連設させて非鉄廃材選別システム２を構成しているがこれに限られるものではなく、選別しようとする混合廃材の種類数に応じて増減させてよい。
【００８９】
また、本実施形態では、水を用いて比重差による選別をさせているがこれに限らず、選別対象が軽量物の場合には、塩水を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る線状廃材選別装置を適用した混合廃材の選別工程を示すフローチャート図である。
【図２】本実施形態における非鉄廃材選別装置を備えた非鉄廃材選別システムの実施形態を示す模式図である。
【図３】本実施形態の上下脈動手段による給気および排気時の気室内空気量と時間との関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態の選別スクリーン部の平面図である。
【図５】本実施形態の非鉄廃材選別装置を示す拡大模式図である。
【図６】本実施形態の各非鉄廃材選別装置の選別槽の関係を示す平面図である。
【図７】本実施形態の線状廃材選別装置の模式図である。
【図８】本実施形態の線状廃材分離槽の平面図である。
【図９】本実施形態の軽量廃材選別装置の模式図である。
【図１０】本実施形態の軽量廃材選別装置を示す拡大模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  非鉄廃材選別装置
２  非鉄廃材選別システム
３  線状廃材選別装置
４  軽量廃材選別装置
５，５ａ，５ｂ，５ｃ  選別槽
６  上下脈動手段
７  選別スクリーン部
８  可変翼
９  ロータリフィーダ
１０  ロータリバルブ
１１  投入口
１２  水車式フィーダ
１３  回収口
１４  仕切網
１５  線状廃材分離層
１５ａ  球状物（ステンレス球）
１６  傾斜選別スクリーン部
１６ａ  天井網
１７  流出板
１８  脈動減衰板
１９  廃材上下動抑制板
２０  微粉末回収部
６１  気室
６１ａ  屋根
６２  給排気口
６３  空気ブロワ
６４  空気バルブ
６５  空気タンク
６６  バルブモータ
７１  床網
７２  仕切壁
７３  粒状物
９１  回収羽根
Ｓ  サイドトラップ
【要約】
【課題】  絡みやすい形状の銅線等が混在する線状廃材を精度良く選別回収することができる線状廃材選別装置を提供すること。
【解決手段】  槽内を上下に仕切る仕切網を備え、この仕切網１４の上方側に投入される混合廃材を比重差により選別するための選別槽５と、この選別槽５内の液体を上下方向に脈動させる気室６１を備えた上下脈動手段６と、前記混合廃材のうち選別対象である線状廃材の比重より小さく、かつ、残りの他の廃材の比重より大きい比重を有する複数の球状物１５ａであって、これら各球状物１５ａの重量および形状がほぼ同一に形成されている球状物１５ａを前記仕切網１４上に敷き詰めてなる線状廃材分離層１５とを有している。
【選択図】      図７
【図１】
0003612326.tif 000002
【図２】
0003612326.tif 000003
【図３】
0003612326.tif 000004
【図４】
0003612326.tif 000005
【図５】
0003612326.tif 000006
【図６】
0003612326.tif 000007
【図７】
0003612326.tif 000008
【図８】
0003612326.tif 000009
【図９】
0003612326.tif 000010
【図１０】
0003612326.tif 000011