(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な円筒状の一方の選別用電極と、一方の選別用電極に対向して固定されている他方の選別用電極とを設け、直流電源で両選別用電極間に電圧を印加して両選別用電極を互いに反対の電荷に帯電させ、帯電したプラスチック片を回転する一方の選別用電極上に供給して両選別用電極間を通過させることによって、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を分離するプラスチック選別装置であって、
上記直流電源といずれか片方の選別用電極との間に、両選別用電極間で発生するスパークのエネルギーを制限する制限抵抗が挿入され、
上記制限抵抗の抵抗値をＲ、上記スパークが発生していない通常状態での両選別用電極間の抵抗値をＲｐ０、両選別用電極間の電圧をＶａ、プラスチック片の最小着火エネルギーをＥ、回転する一方の選別用電極の周速度をｖｄ、上記スパークの直径をΦｓ、プラスチック片の直径をΦｐとすると、
【数１】
0003549415.tif 000007
を満足するように制限抵抗の抵抗値Ｒ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。
【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】
従来、プラスチック選別装置としては例えば図４に示すように、水平軸心周りに所定方向へ回転自在な円筒状の金属ドラム１と、この金属ドラム１の回転方向斜め上方に一定間隔をおいて対向する円弧状の電極板２と、帯電させた複数種のプラスチック片３を回転する金属ドラム１上に供給する供給トレー４とが備えられている。
【０００３】
上記金属ドラム１と電極板２との間には高圧直流電源５によって高電圧が印加され、金属ドラム１はプラスに，電極板２はマイナスに帯電されている。上記金属ドラム１の下方には、選別されたプラスチック片３を受ける容器６が設けられており、この容器６には第１収集室７と第２収集室８とが形成されている。尚、金属ドラム１の外周面には金属ブラシ９が接触しており、上記高圧直流電源５の陽極が金属ブラシ９に接続されている。
【０００４】
これによると、複数種のプラスチックが混在したプラスチック片３は、先ず、摩擦帯電装置（図示せず）によって攪拌されて摩擦帯電され、この際、プラスチック片３の各種類に応じてプラスまたはマイナスのいずれかに帯電される。このようにして帯電されたプラスチック片３は、供給トレー４から回転している金属ドラム１上に供給される。
【０００５】
そして、金属ドラム１の外周面上に散布されたプラスチック片は金属ドラム１の周速度で移動しながら金属ドラム１と電極板２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３は電極板２に吸い寄せられながら落下して第１収集室７内に集められ、マイナスに帯電したプラスチック片３は、金属ドラム１の外周面に吸い寄せられ、金属ドラム１の回転によって落下して第２収集室８内に集められる。これにより、種類の異なるプラスチック片３が第１収集室７と第２収集室８とに選別されて集められる。
【０００６】
【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、プラスチック片３は可燃性であるため粉体爆発を起こし易く、その中でも例えば、直径約１００ミクロン（０．１×１０−３ｍ）程のポリエチレンの最小着火エネルギーは１０ｍＪ（ミリジュール）と小さく、粉体爆発を起こし易いプラスチックの一種である。このようなプラスチック片３が金属ドラム１と電極板２との間を通過する際、スパーク１０が発生することがあり、このスパーク１０のエネルギーがプラスチック片３の最小着火エネルギーよりも大きい場合、プラスチック片３が着火して爆発する恐れがある。
【０００７】
本発明は、プラスチック片を選別している際、プラスチック片の着火爆発を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明におけるプラスチック選別装置は、回転可能な円筒状の一方の選別用電極と、一方の選別用電極に対向して固定されている他方の選別用電極とを設け、直流電源で両選別用電極間に電圧を印加して両選別用電極を互いに反対の電荷に帯電させ、帯電したプラスチック片を回転する一方の選別用電極上に供給して両選別用電極間を通過させることによって、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を分離するプラスチック選別装置であって、
上記直流電源といずれか片方の選別用電極との間に、両選別用電極間で発生するスパークのエネルギーを制限する制限抵抗が挿入され、
上記制限抵抗の抵抗値をＲ、上記スパークが発生していない通常状態での両選別用電極間の抵抗値をＲｐ０、両選別用電極間の電圧をＶａ、プラスチック片の最小着火エネルギーをＥ、回転する一方の選別用電極の周速度をｖｄ、上記スパークの直径をΦｓ、プラスチック片の直径をΦｐとすると、
【０００９】
【数２】
0003549415.tif 000002
【００１０】
を満足するように制限抵抗の抵抗値Ｒが設定されているものである。
これによると、上記の関係式を満足するように制限抵抗の抵抗値Ｒを設定することにより、両選別用電極間で発生するスパークのエネルギーがプラスチック片の最小着火エネルギーＥよりも小さくなるため、プラスチック片の着火爆発を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。尚、上述した従来のプラスチック選別装置と同一の部材については同じ番号を付記してその説明を省略する。
【００１２】
プラスチック選別装置は、帯電させた複数種のプラスチック片３を金属ドラム１（一方の選別用電極の一例）上に供給し、金属ドラム１と電極板２（他方の選別用電極の一例）との間の電場内で受ける静電気力によってプラスに帯電されたプラスチック片３とマイナスに帯電されたプラスチック片３とを分離するものである。上記電極板２と高圧直流電源５の陰極との間には制限抵抗２０が挿入されている。
【００１３】
ここで、供給トレー４から回転する金属ドラム１上に供給されたプラスチック片３は、金属ドラム１の周速度で移動する。図２および図３に示すように、この時の周速度をｖｄ（ｍ／ｓｅｃ）とし、金属ドラム１と電極板２との間に発生するスパーク１０の直径をΦｓ（ｍ）とし、プラスチック片３の直径をΦｐ（ｍ）とすると、プラスチック片３がスパーク１０に接触する時間ｔｓ（ｓｅｃ）は以下の式で示される。
ｔｓ＝（Φｓ＋Φｐ）／ｖｄ          ・・・式（１）
したがって、高圧直流電源５の出力電圧をＶ（Ｖ）とし、金属ドラム１と電極板２との間の電圧をＶａ（Ｖ）とし、スパーク１０の発生時に流れる電流をＩ（Ａ）とし、制限抵抗２０の抵抗値をＲ（Ω）とし、スパーク１０が発生した時の金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値をＲｐ（Ω）とすると、プラスチック片３に供給されるスパーク１０のエネルギーＷｓ（Ｊ）は以下の式で示される。
Ｗｓ＝Ｖａ×Ｉ×ｔｓ
＝Ｖａ×Ｖ／（Ｒ＋Ｒｐ）×ｔｓ      ・・・式（２）
上記プラスチック片３に供給されるスパーク１０のエネルギーＷｓがプラスチック片３の最小着火エネルギーＥよりも小さく（すなわちＷｓ＜Ｅ）なれば、プラスチック片３の着火爆発を防止することができ、これにより以下の式が導かれる。
Ｅ＞Ｖａ×Ｖ／（Ｒ＋Ｒｐ）×ｔｓ            ・・・式（３）
ここで、上記スパーク１０が発生していない通常状態での金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値をＲｐ０（Ω）とすると、
Ｖ＝Ｖａ×（Ｒ＋Ｒｐ０）／Ｒｐ０            ・・・式（４）
となり、上記式（４）を式（３）へ代入することによって以下の式（５）が導かれる。
Ｅ＞Ｖａ×Ｖａ×（（Ｒ＋Ｒｐ０）／Ｒｐ０）×（１／（Ｒ＋Ｒｐ）×ｔｓ）・・・
式（５）
上記式（５）を変形することにより、以下の式（６）が導かれる。
（Ｒ＋Ｒｐ）／（Ｒ＋Ｒｐ０）＞（Ｖａ２／Ｅ）×（ｔｓ／Ｒｐ０）・・・式（６）
一般に、Ｒ≫Ｒｐとなるため、Ｒに対してＲｐを無視することができ、その結果、上記式（６）は以下のように近似される。
Ｒ／（Ｒ＋Ｒｐ０）＞（Ｖａ２／Ｅ）×（ｔｓ／Ｒｐ０）    ・・・式（７）
上記式（７）を変形することによって、以下の式（８）が導かれる。
【００１４】
【数３】
0003549415.tif 000003
【００１５】
上記式（８）に上記式（１）を代入することによって、以下の式（９）が得られる。
【００１６】
【数４】
0003549415.tif 000004
【００１７】
上記式（９）を満足するように制限抵抗２０の抵抗値をＲを設定することによって、金属ドラム１と電極板２との間に発生するスパーク１０のエネルギーＷｓがプラスチック片３の最小着火エネルギーＥよりも小さくなるため、プラスチック片３の着火爆発を防止することができ、安全である。
【００１８】
ここで、例えば、スパーク１０が発生していない通常状態での金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値をＲｐ０＝１８０ＭΩ＝１８０×１０６Ω（実測値の一例）とし、スパーク１０の痕跡から求められたスパーク１０の直径をΦｓ＝０．１×１０−３ｍとし、粉体爆発を起こし易いポリエチレンにおける最小着火条件であるプラスチック片３の直径と最小着火エネルギーとがそれぞれΦｐ＝０．１×１０−３ｍおよびＥ＝  １０ｍＪ＝１０×１０−３Ｊであるため、これら各数値を上記の式（９）に代入することにより、以下の式（１０）が求められる。
【００１９】
【数５】
0003549415.tif 000005
【００２０】
したがって、上記式（１０）を満足するように制限抵抗２０の抵抗値をＲを設定することにより、プラスチック片３に含まれるポリエチレンの着火爆発を防止することができ、安全である。
【００２１】
次に、ポリエチレンを含んだプラスチック片３を以下のような条件で選別した場合を示す。
スパーク１０が発生した時の金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値Ｒｐ＝１００ｋΩ＝１０５Ω
金属ドラム１の周速度ｖｄ＝０．３ｍ／ｓｅｃ
金属ドラム１と電極板２との間の電圧Ｖａ＝３０ｋＶ
高圧直流電源５の出力電圧Ｖ＝４６ｋＶ
制限抵抗２０の抵抗値Ｒ＝９５ＭΩ
上記各数値を上記式（１０）に代入すると以下の式（１１）のようになる。
【００２２】
【数６】
0003549415.tif 000006
【００２３】
上記式（１１）を変形すると、
Ｒ＞９０×１０６（Ω）＝９０（ＭΩ）
したがって実際には上記のようにＲ＝９５ＭΩの制限抵抗２０を用いているため、上記式（１１）で得られたＲ＞９０ＭΩの条件を満たしている。この際、金属ドラム１と電極板２との間に発生するスパーク１０のエネルギーＷｓは上記式（２）によって以下のようになる。
Ｗｓ＝３０×１０３×４６×１０３／（９５×１０６＋１０５）×（０．１×１０
−３＋０．１×１０−３）／０．３
＝９．７×１０−３  （Ｊ）
＝９．７  （ｍＪ）
したがって、Ｗｓ＝９．７ｍＪ＜ポリエチレンの最小着火エネルギーＥ＝１０ｍＪとなるため、プラスチック片３の着火爆発を防止することができ、プラスチック選別時の安全性が向上する。
【００２４】
上記実施の形態では、図１に示すように、金属ドラム１をプラス，電極板２をマイナスに帯電させているが、逆に、金属ドラム１をマイナス，電極板２をプラスに帯電させてもよい。
【００２５】
上記実施の形態では、図１に示すように、制限抵抗２０を高圧直流電源５の陰極側と電極板２との間に接続しているが、高圧直流電源５の陽極側と金属ドラム１との間に接続してもよい。
【００２６】
上記実施の形態では、各変数Φｓ，Φｐ，ｖｄ，Ｖａ，Ｖ，Ｒ，Ｒｐ，Ｒｐ０，Ｅにそれぞれ特定の数値を代入しているが、これらの数値は一例であり、様々な条件によって異なるものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、両選別用電極間で発生するスパークのエネルギーをプラスチック片の最小着火エネルギーよりも小さくし得るため、プラスチック片の着火爆発を防止することができる。
【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金属ドラムと電極板との間に発生するスパークとプラスチック片とを示す概略図である。
【図３】同、プラスチック選別装置を用いた際、プラスチック片がスパークに接触している状態を示す拡大図である。
【図４】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    金属ドラム（一方の選別用電極）
２    電極板（他方の選別用電極）
３    プラスチック片
５    高圧直流電源
１０    スパーク
２０    制限抵抗
【図１】
0003549415.tif 000008
【図２】
0003549415.tif 000009
【図３】
0003549415.tif 000010
【図４】
0003549415.tif 000011