(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕された複数種のプラスチック片を所定量ごとに一括して攪拌し帯電させる帯電装置と、上記帯電装置で帯電させたプラスチック片を一対の選別用電極間に通過させることによってプラスチック片を選別する静電選別装置とを有するプラスチック選別装置であって、
上記帯電装置は、プラスチック片を帯電に要する所定時間Ｔだけ攪拌した後、一括して排出するものであり、
上記一対の選別用電極は、一方が固定された固定電極であり、他方が固定電極に対向して周速度ｖで回動する可動電極であり、
上記プラスチック片を帯電装置へ一括して供給量Ｗ１ずつ供給する第１供給装置と、帯電装置から一括して排出されたプラスチック片を静電選別装置の可動電極上へ単位時間当たり供給量Ｗ２で連続して供給する第２供給装置とが設置され、
上記可動電極の幅をＢとし、上記可動電極上に供給されたプラスチック片の静電選別に適した平均厚さをＨとし、上記プラスチック片のかさ密度をＤとすると、
Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄ
を満足するように上記供給量Ｗ２が設定されていることを特徴とするプラスチック選別装置。
【請求項２】
帯電装置には、プラスチック片を攪拌する回転自在な攪拌部材と、第１供給装置から一括して供給されたプラスチック片の供給量を検出する供給量検出器とが備えられ、
第１供給装置としてコンベヤが用いられ、第２供給装置としてスクリューフィーダが用いられ、
上記供給量検出器で検出された供給量に応じて、上記コンベヤと攪拌部材とスクリューフィーダと可動電極との各駆動装置を制御する制御装置が備えられていることを特徴とする請求項１記載のプラスチック選別装置。
【請求項３】
帯電装置の排出部を開閉するシャッターが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック製のごみ等を破砕した後のプラスチック片を種類ごとに選別するプラスチック選別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみのリサイクル化が急速に推進されつつある。ところで、プラスチック製品原料として消費されるプラスチック類は、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂が大部分を占め、回収される廃プラスチックも上記樹脂類がほとんどを占めると考えられる。そして、これらの樹脂をリサイクルする場合に、樹脂の種類ごとに分別することが必要である。
【０００３】
上記のような複数種の混在したプラスチック片を選別するには、図５に示すようなプラスチック選別装置５０が用いられている。このプラスチック選別装置５０には、破砕された複数種のプラスチック片５１を所定量ごとに一括して攪拌して帯電させる帯電装置５２と、上記帯電装置５２で帯電したプラスチック片５１を一対の金属ドラム電極５３と電極板５４との間に通過させることによって選別する静電選別装置５５とが備えられている。
【０００４】
上記帯電装置５２の本体５６には投入部５７と排出部５８とが設けられ、本体５６の内部には、投入部５７から本体５６内へ投入されたプラスチック片５１を攪拌する攪拌部材５９が設けられている。また、上記投入部５７の上方には、粉砕されたプラスチック片５１を供給するベルトコンベヤ６０が設置されている。尚、上記帯電装置５２は、所定量のプラスチック片５１を一定時間攪拌した後、帯電したプラスチック片５１を一括して排出部５８から金属ドラム電極５３側へ排出するバッチ方式のものである。
【０００５】
上記金属ドラム電極５３は回転自在に構成されており、これに対して、電極板５４は金属ドラム電極５３に対向して固定されている。そして、金属ドラム電極５３には高圧電源６１の陽極が接続され、電極板５４には高圧電源６１の陰極が接続されており、この接続によって金属ドラム電極５３と電極板５４との間に選別用静電場が形成される。また、金属ドラム電極５３の下方には第一回収容器６２および第二回収容器６３が配置されている。
【０００６】
上記構成による作用を説明する。
粉砕されたプラスチック片５１が、所定量ごとに一括してベルトコンベヤ６０によって帯電装置５２の本体５６内へ投入され、本体５６内で異なった種類のプラスチック片５１同士が所定時間攪拌されて摩擦し合うことで帯電される。このようにして帯電したプラスチック片５１は帯電装置５２の排出部５８から回転する金属ドラム電極５３の外周面上へ一括して排出され、このうち、プラスに帯電したプラスチック片５１が、金属ドラム電極５３に反発して電極板５４に吸い寄せられ、第一回収容器６２内に落下する。また、マイナスに帯電したプラスチック片５１は、金属ドラム電極５３の表面に吸い寄せられて金属ドラム電極５３の回転により第二回収容器６３内に落下する。
【０００７】
尚、帯電装置５２内でプラスチック片５１を攪拌している最中においては、ベルトコンベヤ６０から新たなプラスチック片５１は供給されず、所定時間攪拌されて排出部５８から排出された後、ベルトコンベヤ６０から次のプラスチック片５１が帯電装置５２に供給される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、帯電装置５２は、所定量のプラスチック片５１を所定時間攪拌した後、プラスチック片５１を一括して排出するバッチ方式であるため、帯電装置５２から金属ドラム電極５３の外周面へ一度に多量のプラスチック片５１が排出され、プラスチック片５１が金属ドラム電極５３の外周面上で静電選別に適した厚さよりも分厚く集積してしまう恐れがある。これにより、金属ドラム電極５３と電極板５４との間でプラスチック片５１を正確に選別することができなくなるといった問題が発生する。
【０００９】
本発明は、帯電されたプラスチック片を可動電極上へ供給する際、静電選別に最適となるようにプラスチック片の供給量を設定することができるプラスチック選別装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明におけるプラスチック選別装置は、粉砕された複数種のプラスチック片を所定量ごとに一括して攪拌し帯電させる帯電装置と、上記帯電装置で帯電させたプラスチック片を一対の選別用電極間に通過させることによってプラスチック片を選別する静電選別装置とを有するプラスチック選別装置であって、
上記帯電装置は、プラスチック片を帯電に要する所定時間Ｔだけ攪拌した後、一括して排出するものであり、
上記一対の選別用電極は、一方が固定された固定電極であり、他方が固定電極に対向して周速度ｖで回動する可動電極であり、
上記プラスチック片を帯電装置へ一括して供給量Ｗ１ずつ供給する第１供給装置と、帯電装置から一括して排出されたプラスチック片を静電選別装置の可動電極上へ単位時間当たり供給量Ｗ２で連続して供給する第２供給装置とが設置され、
上記可動電極の幅をＢとし、上記可動電極上に供給されたプラスチック片の静電選別に適した平均厚さをＨとし、上記プラスチック片のかさ密度をＤとすると、
Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄ
を満足するように上記供給量Ｗ２が設定されているものである。
【００１１】
これによると、粉砕された複数種のプラスチック片は、第１供給装置によって帯電装置へ一括して供給量Ｗ１で供給され、帯電装置において所定時間Ｔだけ攪拌されて帯電され、その後、帯電装置から一括して排出され、第２供給装置によって静電選別装置の可動電極上へ単位時間当たり供給量Ｗ２で供給され、可動電極の回動によって可動電極と固定電極との間を通過し、この際、プラスに帯電したプラスチック片とマイナスに帯電したプラスチック片とが分離される。
【００１２】
上記のようなプラスチック片の選別過程において、Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２を満足することにより、帯電装置から一括して排出されたプラスチック片が第２供給装置によって可動電極へ全て供給された後に、帯電装置から次のプラスチック片が一括して排出されて第２供給装置によって可動電極へ供給される。これにより、先に帯電装置から排出されたプラスチック片を第２供給装置で可動電極へ供給している最中に、後から排出された後続のプラスチック片が第２供給装置に残存する先行のプラスチック片に追加されることはなく、したがって、プラスチック片が帯電装置と第２供給装置との間で滞留してしまうといった不具合を防止することができる。
【００１３】
さらに、Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄを満足することにより、静電選別に最適となるようにプラスチック片の供給量を設定することができ、可動電極へ供給されたプラスチック片が可動電極上で静電選別に適した厚さの薄い層となるため、プラスチック片が静電選別に適した厚さよりも分厚く集積してしまうのを防止することができる。
【００１４】
また、本第２発明におけるプラスチック選別装置は、帯電装置には、プラスチック片を攪拌する回転自在な攪拌部材と、第１供給装置から一括して供給されたプラスチック片の供給量を検出する供給量検出器とが備えられ、
第１供給装置としてコンベヤが用いられ、第２供給装置としてスクリューフィーダが用いられ、
上記供給量検出器で検出された供給量に応じて、上記コンベヤと攪拌部材とスクリューフィーダと可動電極との各駆動装置を制御する制御装置が備えられているものである。
【００１５】
これによると、コンベヤから帯電装置へ一括して供給されるプラスチック片の供給量を増減した場合、これに対応して、制御装置がＷ１／Ｔ≦Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄを満足するように各駆動装置を制御する。
【００１６】
また、本第３発明におけるプラスチック選別装置は、帯電装置の排出部を開閉するシャッターが設けられているものである。
これによると、プラスチック片を帯電装置内で攪拌している間は、排出部をシャッターで閉じておくことによって、十分に帯電されていないプラスチック片が排出部から不用意に排出されることはない。そして、プラスチック片を所定時間Ｔだけ攪拌した後、シャッターを開いて排出部を開放することにより、十分に帯電されたプラスチック片を一括して排出部から排出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、１は、粉砕された複数種の混在したプラスチック片２を選別するプラスチック選別装置である。上記プラスチック選別装置１には、ベルトコンベヤ３（第１供給装置の一例）によって供給されたプラスチック片２を所定量ごとに一括して攪拌し帯電させる帯電装置４と、この帯電装置４で帯電させたプラスチック片２を一対のドラム電極５（可動電極の一例）と電極板６（固定電極の一例）との間に通過させることによってプラスチック片２を選別する静電選別装置７とが備えられている。
【００１８】
上記ベルトコンベヤ３は、プラスチック片２を帯電装置４へ一括して供給量Ｗ１［ｇ］ずつ供給するものであり、モータ９（駆動装置の一例）によって駆動される。
【００１９】
また、上記帯電装置４は、上部に投入口１１を有するとともに下部に排出口１２（排出部の一例）を有する容器１３と、この容器１３内に供給されたプラスチック片２を回転しながら攪拌する攪拌棒１４（攪拌部材の一例）と、この攪拌棒１４を回転させるモータ１５（駆動装置の一例）と、上記排出口１２を開閉するシャッター１６と、このシャッター１６を開閉移動させるモータ１７とによって構成されており、容器１３内に投入されたプラスチック片２を帯電に要する所定時間Ｔ［ｓｅｃ］だけ攪拌した後、シャッター１６を開いて排出口１２から一括して排出するバッチ方式のものである。
【００２０】
尚、上記シャッター１６には、容器１３内に供給されたプラスチック片２の重量を検出する重量センサ１８（供給量検出器の一例）が設けられている。また、上記所定時間Ｔはタイマー１９によって計測される。さらに、プラスチック片２のかさ密度をＤ［ｇ／ｃｍ３］とすると、上記容器１３の内容積Ｖａ［ｃｍ３］は以下のように設定されている。
【００２１】
Ｖａ≧Ｗ１／Ｄ
上記帯電装置４と静電選別装置７との間には、帯電装置４の排出口１２から一括して排出されたプラスチック片２を静電選別装置７のドラム電極５の外周面上へ供給量Ｗ２［ｇ／ｓｅｃ］で連続して供給するスクリューフィーダ２０（第２供給装置の一例）が設置されている。
【００２２】
上記スクリューフィーダ２０は、一端上部に投入口２１を有するとともに他端下部に排出口２２を有する容器２３と、上記投入口２１から容器２３内に供給されたプラスチック片２を回転しながら排出口２２へ搬送する螺旋状のスクリュー２４と、このスクリュー２４を回転させるモータ２５（駆動装置の一例）とで構成されている。尚、上記スクリュー２４は容器２３内で二本並列して配置されている。
【００２３】
さらに、上記帯電装置４の排出口１２とスクリューフィーダ２０の投入口２１との間には、下部開口部が上部開口部に比べて次第に狭くなった漏斗状の緩衝用バッファ２６が介装されている。このバッファ２６の内容積は上記帯電装置４の容器１３の内容積Ｖａ以上に設定されている。
【００２４】
また、上記ドラム電極５は、モータ２８（駆動装置の一例）によって水平軸心周りに一定方向へ周速度ｖ［ｃｍ／ｓｅｃ］で回転する金属製の円筒状の部材であり、図２に示すように水平軸心方向の幅をＢ［ｃｍ］として形成されている。さらに、上記電極板６は、ドラム電極５に対して固定されており、ドラム電極５の外周面に対して一定間隔をあけて対向している。上記ドラム電極５と電極板６との間には高圧直流電源２９によって高電圧が印加され、高圧直流電源２９の陽極はドラム電極５の外周面に摺接する給電ブラシ３０に接続され、高圧直流電源２９の陰極は電極板６に接続され、これにより、ドラム電極５はプラスに、電極板６はマイナスに帯電されている。
【００２５】
上記ドラム電極５の下方には、ドラム電極５と電極板６との間を通過して選別されたプラスチック片２を種類別に回収する第一回収容器３１と第二回収容器３２とが設置されている。また、ドラム電極５の周辺には、ドラム電極５の外周面に吸着したプラスチック片２を掻き落とすスクレーパー３３が設けられている。
【００２６】
ここで、上記スクリューフィーダ２０からドラム電極５の外周面に供給されるプラスチック片２の静電選別に適した平均厚さをＨ[ｃｍ]とすると、以下の式（１）を満足するようにスクリューフィーダ２０の供給量Ｗ２[ｇ／ｓｅｃ]が設定されている。
【００２７】
Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄ          ・・・（１）
さらに、上記プラスチック選別装置１には、図３に示すように、上記重量センサ１８で検出されたプラスチック片２の重量とタイマー１９によって計測される時間とに応じて、上記式（１）が成立するように上記各モータ９，１５，１７，２５，２８を制御する制御装置３５が設けられている。
【００２８】
以下、上記構成における作用を説明する。
先ず、モータ９によってベルトコンベヤ３が駆動し、粉砕された複数種のプラスチック片２は上記ベルトコンベヤ３によって一括して供給量Ｗ１で帯電装置４の投入口１１から容器１３内へ供給される。
【００２９】
そして、重量センサ１８が容器１３内の供給量Ｗ１分のプラスチック片２の重量を検出すると、モータ１５によって攪拌棒１４が回転し攪拌される。この攪拌はタイマー１９によって所定時間Ｔだけ行われ、この攪拌によって異なった種類のプラスチック片２同士が摩擦し合って帯電される。
【００３０】
上記所定時間Ｔが経過すると、攪拌棒１４の回転が停止するとともに、図１の仮想線で示すようにモータ１７によってシャッター１６が開いて帯電装置４の排出口１２が開放され、プラスチック片２が、上記排出口１２から一括して排出され、バッファ２６を通って、スクリューフィーダ２０の投入口２１から容器２３内へ投入される。
【００３１】
このようにしてスクリューフィーダ２０に投入されたプラスチック片２は、モータ２５で回転する二本のスクリュー２４によって容器２３内を投入口２１側から排出口２２側へ送られ、排出口２２からドラム電極５の外周面へ単位時間当たり供給量Ｗ２で連続して供給される。
【００３２】
上記ドラム電極５は周速度ｖで回転しているため、プラスチック片２はドラム電極５と電極板６との間を通過し、この際、プラスに帯電したプラスチック片２がドラム電極５に反発して電極板６に吸い寄せられ、第一回収容器３１内に落下し、マイナスに帯電したプラスチック片２がドラム電極５の表面に吸い寄せられて第二回収容器３２内に落下することによって、プラスチック片２が選別される。
【００３３】
上記のようなプラスチック片２の選別過程において、Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２を満足することにより、帯電装置４から一括して排出されたプラスチック片２がスクリューフィーダ２０によってドラム電極５へ全て供給された後に、帯電装置４から次のプラスチック片２が一括して排出されてスクリューフィーダ２０によってドラム電極５へ供給される。これにより、先に帯電装置４から排出されたプラスチック片２をスクリューフィーダ２０でドラム電極５へ供給している最中に、後から排出された後続のプラスチック片２がスクリューフィーダ２０内に投入されてスクリューフィーダ２０内に残存する先行のプラスチック片２に追加されることはなく、したがって、プラスチック片２が帯電装置４とスクリューフィーダ２０との間で滞留してしまうといった不具合を防止することができる。
【００３４】
さらに、Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄを満足することにより、静電選別に最適となるようにプラスチック片２の供給量Ｗ２を設定することができ、ドラム電極５へ供給されたプラスチック片２がドラム電極５の外周面上で静電選別に適した厚さの薄い層となる。これにより、プラスチック片２が静電選別に適した厚さよりも分厚く集積してしまうのを防止することができ、プラスチック片２を確実に静電選別することができる。
【００３５】
尚、制御装置３５は上記式（１）が成立するように各モータ９，１５，１７，２５，２８を制御している。例えば、多量のプラスチック片２を選別するために、ベルトコンベヤ３から帯電装置４へ一括して供給されるプラスチック片２の供給量Ｗ１を増加した場合、重量センサ１８で検出されるプラスチック片２の重量が増加するため、検出された重量に応じて、制御装置３５がモータ２５，２８の回転数をそれぞれ増加させる。これにより、スクリューフィーダ２０のスクリュー２４の回転数が増加して、スクリューフィーダ２０からドラム電極５への単位時間当たりの供給量Ｗ２が増加するとともに、ドラム電極５の周速度ｖも増加し、上記式（１）が満足される。また、上記供給量Ｗ１が減少した場合は逆に制御される。
【００３６】
また、図４は上記のような選別過程における制御のタイムチャートであり、選別が開始されると、モータ９がオンされてベルトコンベヤ３が一定時間ｔだけ駆動することにより、プラスチック片２が帯電装置４の容器１３へ一括して投入されて重量センサ１８がオンされるとともに、モータ１５がオンされて攪拌棒１４が回転される。そして、所定時間Ｔ経過後、上記モータ１５がオフとなって攪拌棒１４が停止するとともに、モータ１７がオンされてシャッター１６が一定時間開かれる。これにより、プラスチック片２が帯電装置４から一括して排出されるため、重量センサ１８がオフになる。尚、スクリューフィーダ２０のモータ２５と静電選別装置７のモータ２８とは、選別開始時に、上記ベルトコンベヤ３のモータ９がオンされた時点で共にオンされており、スクリュー２４およびドラム電極５は選別終了まで連続して回転している。
【００３７】
次に、一例として、上記式（１）に以下の数値を用いた場合を示す。
・プラスチック片２のかさ密度Ｄ＝０．４ｇ／ｃｍ３
・ドラム電極５の直径Φ＝５０ｃｍ
・ドラム電極５の幅Ｂ＝１００ｃｍ
・ドラム電極５の回転数＝２０ｒｐｍ
・プラスチック片２の平均厚さＨ＝０．０５ｃｍ
・帯電時間Ｔ＝３０ｓｅｃ
・ベルトコンベヤ３によって供給されるプラスチック片２の供給量Ｗ１＝７．５リットル＝７．５×１０３×０．４ｇ＝３×１０３ｇ
・スクリューフィーダ２０によって供給されるプラスチック片２の単位時間当たりの供給量Ｗ２＝１００ｇ／ｓｅｃ
ここで、上記ドラム電極５の周速度ｖは、
ｖ＝５０ｃｍ×π×２０ｒｐｍ／６０＝５２．３ｃｍ／ｓｅｃ
となる。
【００３８】
したがって、上記各数値を式（１）に代入すると、
３×１０３ｇ／３０ｓｅｃ≦１００ｇ／ｓｅｃ≦５２．３ｃｍ／ｓｅｃ×１００ｃｍ×０．０５ｃｍ×０．４ｇ／ｃｍ３
となり、Ｗ２は以下の式（１）、
Ｗ１／Ｔ（＝１００）≦Ｗ２（＝１００）≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄ（＝１０４．６）を満足している。
【００３９】
上記実施の形態では、帯電装置４の排出口１２をシャッター１６で開閉するように構成されているため、プラスチック片２を帯電装置４内で攪拌している間は、排出口１２をシャッター１６で閉じておくことによって、十分に帯電されていないプラスチック片２が排出口１２から不用意に排出されることはない。そして、プラスチック片２を所定時間Ｔだけ攪拌した後、シャッター１６を開いて排出口１２を開放することによって、十分に帯電されたプラスチック片２を一括して排出口１２から排出することができる。
【００４０】
上記実施の形態では、ドラム電極５の外周面に吸い寄せられて落下しなかったプラスチック片２はスクレーパー３３で強制的に掻き落とされて第二回収容器３２内へ回収される。
【００４１】
上記実施の形態では、第１供給装置の一例としてベルトコンベヤ３を用いているが、搬送台車等を用いてプラスチック片２を帯電装置４の投入口１１の上方まで搬送し投入口１１へ投入してもよい。
【００４２】
上記実施の形態では、第２供給装置の一例として、二本の並列したスクリュー２４を有する二軸のスクリューフィーダ２０を用いているが、ドラム電極５の幅Ｂの大きさに応じて、スクリュー２４を三本以上並列に設けたものや、あるいは一本だけ設けたものであってもよい。また、スクリューフィーダ２０の代りに、ベルトコンベヤやロータリーバルブ等を用いて、プラスチック片２を定量的に供給してもよい。
【００４３】
上記実施の形態では、ドラム電極５をプラス、電極板６をマイナスに帯電させているが、極性を逆にして帯電してもよい。
上記実施の形態では、帯電装置４の容器１３内に、攪拌部材の一例として回転自在な攪拌棒１４を設けたが、棒状に形成されたものに限らず翼状に形成されたものであってもよい。また、モータで容器１３を回転させてプラスチック片２を攪拌してもよい。
【００４４】
上記実施の形態では、帯電装置４において、攪拌棒１４を所定時間Ｔだけ回転させてプラスチック片２を攪拌することにより帯電させているが、プラスチック片２に所定時間Ｔだけイオンを照射することにより帯電させてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ｗ１／Ｔ≦Ｗ２≦ｖ×Ｂ×Ｈ×Ｄを満足するように第２供給装置の単位時間当たりの供給量Ｗ２を設定することによって、プラスチック片が帯電装置と第２供給装置との間で滞留してしまうといった不具合を防止することができるとともに、静電選別に最適となるようにプラスチック片の供給量を設定することができ、可動電極へ供給されたプラスチック片が可動電極上で静電選別に適した厚さの薄い層となり、これにより、プラスチック片を確実に静電選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるプラスチック選別装置の構成を示す図である。
【図２】同、プラスチック選別装置のドラム電極の概略平面図である。
【図３】同、プラスチック選別装置の制御系のブロック図である。
【図４】同、プラスチック選別装置の制御のタイムチャートを示す図である。
【図５】従来のプラスチック選別装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    プラスチック選別装置
２    プラスチック片
３    ベルトコンベヤ（第１供給装置）
４    帯電装置
５    ドラム電極（可動電極）
６    電極板（固定電極）
７    静電選別装置
９，１５，２５，２８    モータ（駆動装置）
１２    排出口（排出部）
１４    攪拌棒（攪拌部材）
１６    シャッター
１８    重量センサ（供給量検出器）
２０    スクリューフィーダ（第２供給装置）
３５    制御装置
【図１】
0003606749.tif 000002
【図２】
0003606749.tif 000003
【図３】
0003606749.tif 000004
【図４】
0003606749.tif 000005
【図５】
0003606749.tif 000006