(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物と搬送液体とを供給部から排出部に連続的に搬送する洗浄経路であって経路途中に屈曲部を形成した当該洗浄経路と、
洗浄経路に複数配置された超音波発生器と、から成る超音波連続洗浄装置において、
上記洗浄経路は、上記屈曲部及びその下流側において、狭い断面面積に形成されており、
上記超音波発生器は、当該狭い断面面積の上記屈曲部及びその下流側に超音波を放射するように搭載されていることを特徴とする超音波連続洗浄装置。
【請求項２】
洗浄経路が管から成り、管がコイル状を成して、且つ、コイルの曲率半径の小さい部分を設けて上記の屈曲部となした請求項１記載の装置。
【請求項３】
洗浄経路の供給部又は排出部に搬送速度を調節する流量調節弁を接続した請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
超音波発生器が、屈曲部の下流側の管壁に固定されている請求項２記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
被洗浄物が、経路の供給部において定量供給機によって搬送液体に供給される請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
超音波発生器は、洗浄経路の屈曲部の下流側直下に配置されている請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被洗浄物を液体と共に搬送しながら超音波により汚れを除去するための超音波連続洗浄装置に関する。本発明は、特に、廃棄物の回収利用において、樹脂破砕片、特に回収された使用済みペットボトル破砕片の洗浄を行うための超音波連続洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ペットボトル入り各種の飲料水が、市中の店舗や自動販売機等を通じて販売され、大量の使用済みペットボトルが廃棄されている。これに伴って、廃棄物ペットボトルのリサイクル化の技術確立が重要になり、廃棄されたペットボトルから、主成分であるポリエチレンテレフタレートを分離、回収して、再生ペットボトルの製造や、再生繊維の原料に利用することが必要とされている。
【０００３】
ここに、ペットボトルとは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から成形された容器を言い、特に、液用容器を指すことにするが、ペットボトルは、本体がＰＥＴ樹脂であるけれども、本体に付属・付着する部材は、別種の材質の樹脂で形成されることが多い。例えば、表面に貼着されるラベルなどの包装フィルムは、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂が利用されている。ペットボトルの再利用のためには、これら異種樹脂を分離する必要がある。特に材質の異なるラベルは、ペットボトル本体から、何らかの工程で分離しなければならない。
【０００４】
さらに、市場から回収された多量のペットボトルは、ベーラ状に圧縮されて、輸送され供給されるが、回収に際しては、回収対象のペットボトル以外に、しばしば他の樹脂材質で形成した異材ボトルが混入する。さらに、時には、ペットボトル自体が染料ないし顔料を含んで、着色されていることがある。ペットボトルの再利用のためには、これら異種樹脂のボトルや着色ボトルを分離する必要がある。
【０００５】
そこで、従来は、ペットボトルとして回収された多量の廃棄物から、ＰＥＴ樹脂以外の樹脂で作った異材ボトルを取り除いて、ペットボトルのみを収集し、さらに、着色ペットボトルを取り除いて、無色透明なペットボトルのみを収集していた。
【０００６】
ペットボトルから回収した樹脂の主用成分は、上述の如く、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）であるが、ペットボトルから回収したポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）から再生繊維を製造する場合には、例えば、７５デニール程度の細いファイバーが切れることなしに製造できるように、予めその純度を高めておく必要がある。
【０００７】
収集した多量のペットボトルないしその破砕片は、ＰＥＴ樹脂以外の不純物の含有量を以下のようにする制限するのが好ましい。即ち、破砕片中に、着色ペットボトルフレーク１０ｐｐｍ以下、キャップ材１５ｐｐｍ以下、ＰＳ樹脂ラベル５ｐｐｍ以下、ＰＥＴラベル（通常着色）５ｐｐｍ以下、紙等の他の材質ラベル２ｐｐｍ以下、砂塵等鉱物質の不純物が３ｐｐｍ以下である。
【０００８】
不純物の少ない透明ＰＥＴフレークを得るため、従来は、ペットボトルとして集められた廃棄物ボトルから、ＰＥＴ以外の異質な樹脂のボトルと着色されたペットボトルとを選別工程により除去して、透明なペットボトルのみを回収し、さらに、破砕してフレーク状態にされる。この破砕片は、ボトルの内容物の残滓や廃棄収集過程での塵埃や汚れその他の付着を含むので、洗浄槽の中で洗浄液とフレークとを混合攪拌してバッチ方式に洗浄を利用していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
大量に回収されたペットボトルからのフレークは、処理容量が大きくなるので、従来のバッチ方式の洗浄では十分に洗浄できず、洗浄の作業効率が低く、それに伴って、洗浄不足を生じて汚れが残っていたり、逆に必要以上の過剰な洗浄をしてしまうなど、洗浄管理が難しい問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に問題に鑑みて、超音波を利用して連続的に洗浄し、洗浄効率を高め、また過剰洗浄や洗浄不足を防止して、適切な洗浄品質を得ることができるものでありながら、特に洗浄経路の屈曲部及びその下流側における狭い断面面積の経路内で超音波発生器からの超音波が収束され、その減衰が少なくなり、超音波の到達距離が長く、超音波による洗浄効果を高めることができる超音波洗浄装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、洗浄液と洗浄すべき被洗浄物との混合物を洗浄経路に連続的に流しながら、経路に設けた超音波発生器により、被洗浄物の洗浄を促進するものであり、特に、洗浄経路を屈曲させて、屈曲部の通過で混合液を乱流にし、被洗浄物を解きほぐして液体中に分散させ、個々の被洗浄物に良く超音波の振動を作用させるのである。これにより、被洗浄物を連続的に超音波洗浄することができ、洗浄速度を高め、洗浄能力を質的にも量的にも高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の洗浄装置は、被洗浄物と搬送液体とを供給部から排出部に連続的に搬送する洗浄経路であって、経路途中に屈曲部を形成した当該洗浄経路と、洗浄経路に間隔をおいて複数配置された超音波発生器と、から成るものである。
【００１３】
洗浄経路は、ケーシングないしチャンバーの内部を複数の仕切板で仕切って、互いに対面する仕切り板同士の間の間隙を利用することができる。即ち、上記の超音波連続洗浄装置が、洗浄経路として間隔を設けて複数の仕切り板を内装したケーシングを含み、経路途中の屈曲部として該仕切板の自由端とケーシング壁面との隙間を設けて構成することができる。
【００１４】
洗浄経路は、配管された管から形成することもでき、経路途中の屈曲部が管をジグザグ状に屈曲するものである。さらに、別の洗浄経路の形態は、管をコイル状に成して、且つ、コイルに曲率半径の小さい部分を設けて上記の屈曲部としてもよい。
【００１５】
搬送液体は、被洗浄物を搬送する液体であり、同時に、洗浄液を兼ねている。搬送液体即ち洗浄液は、通常は、水でよいが、油性汚れに効果的な苛性ソーダ水溶液などのアルカリ水溶液や、洗剤ないし表面活性剤を含むその他の洗浄液が利用される。
【００１６】
被洗浄物は、搬送液体である水その他の洗浄液中に混合されて搬送され得るものであば、利用することかできるが、特に、水に比重の近いプラスチックの粉粒体や破砕片・切削片などが含まれる。特に、好ましくは、廃プラスチックの破砕片に適用することができる。
【００１７】
本発明においては、洗浄経路は、ジグザグ状に屈曲されるので、混合液は、直進する経路内では層流に近い静かな流れをしていても、その屈曲部においては相対的に激しい乱流になり、被洗浄物の解きほぐしが促進され、超音波エネルギーの照射により、被洗浄物を洗浄する作用を高める。
【００１８】
好ましくは、洗浄経路は、屈曲部ないしその下流で、狭い断面積とする。これにより、屈曲部での高い流速とそれによる乱流と、その攪拌作用が確保でき、且つ、分散した被洗浄物に対して、超音波放射を適切に行うことができる。
【００１９】
特に、屈曲部を狭い断面面積で比較的長い洗浄経路とすることにより、狭い断面積の経路内での超音波が収束でき、その減衰が少なくなり、超音波の到達距離が長く、超音波による洗浄の効果を高めることができる。
【００２０】
被洗浄物と搬送液体との洗浄経路への供給には、供給部より前方にポンプを接続して、被洗浄物と搬送液体との混合液を加圧して洗浄経路に供給する方法が採用できる。別の形態は、排出部での吸引により吸い込みの負圧にして、被洗浄物と搬送液体との混合液を洗浄経路に吸引して供給することができる。また、供給部と排出部との間に高低差を設けて、混合液を洗浄経路内での重力落下により供給することも可能である。
【００２１】
洗浄経路は、その供給部又は排出部に、流量調節可能な弁を備えて、搬送速度を調節するのが好ましい。被洗浄物と搬送液体とが加圧されて供給される場合でも、吸い込みの負圧で供給される場合でも、供給部又は排出部の流量調節弁によって洗浄経路内での流速度を容易に調節して、洗浄に必要な滞留時間を確保して、適当な洗浄品質に調節することができる。供給部が排出部より高く設ける場合には、排出側に流量調節弁を接続して流量を絞り、経路内での気泡や空気溜まりができるのを防止できる。
【００２２】
超音波発生器は、洗浄経路の屈曲部に近接して、配置され、特に、屈曲部の下流側直下に配置されているのが好ましい。屈曲部においては、搬送液は大きく乱されて被洗浄物を解きほぐし、超音波発生器から強い超音波振動を被洗浄物に加えて被洗浄物の汚れを液中に除去することができ、高い洗浄効果を得ることができる。
このような超音波発生器は、超音波振動子を含み、屈曲部の近傍で、経路を構成する壁面又は管側面に取着され、超音波電力発振器が、超音波振動子に接続される。周波数は、適宜選択されてよいが、例えば、大型の振動子で２０〜６０ｋＨｚ程度が利用され、小型の振動子では、３００〜５００ｋＨｚの発振周波数も利用できる。
【００２３】
被洗浄物は、経路の供給部において定量供給機によって搬送液体に供給することができる。定量供給機は、被洗浄物を搬送液体に対して一定割合で供給することができ、液中の被洗浄物の密度を略一定にして、屈曲部での乱流の解し効果と超音波の洗浄促進効果により、被洗浄物には、均質で優れた洗浄度で洗浄することができる。
【００２４】
被洗浄物をペットボトルの破砕片とすると、破砕片の内容物の汚れや粉塵を除去して、ポリエチレンテレフタレートの純度を高めることができる。これは、ポリエステル再生繊維の利用に適した材料にすることができる。
【００２５】
【実施例】
この実施例は、市中より廃棄物として回収された多量の使用済みペットボトルの破砕片を洗浄する例を示す。このようなペットボトルの破砕片は、ＰＥＴ繊維の再生用原料として利用されるが、ここでは、砂や埃等が３ｐｐｍ以下に洗浄したＰＥＴフレークを得るため洗浄される。このような使用済みペットボトルは、廃棄物のボトルから、ペットボトル以外の異材ボトルを除去し、次いで、着色されたペットボトルを除去して透明ペットボトルのみを回収する。さらに、これらペットボトルを破砕してフレーク状にしたものが使用されている。
【００２６】
この実施例の超音波連続洗浄装置１は、図１に示されている。装置１は、内部に洗浄経路を構成すケーシング１０を含み、ケーシング１０には、この例では、ケーシング上部側に供給部１５の配管を設け、供給部１５には、搬送液体の水６と被洗浄物の多量の破砕片５とを混合する混合部を接続し、ケーシング１０の下部側に排出部１７を設け、排出部１７には、流量調節弁２９を接続した配管が接続されている。
【００２７】
混合部４は、ポンプ（不図示）によって供給される水６に、振動式定量供給機７によって連続的に一定の割合で破砕片５を供給して混合し、混合液８にし、混合液を供給部に供給する。混合液８は、ケーシング１０内の洗浄経路１４に沿って下方向けて流れる。
【００２８】
ケーシング１０には、混合液８を供給部１５から排出部１７にかけて連続的に案内する洗浄経路１４とその途中の複数の屈曲部１６とを形成する。ケーシング１０の内部には、前壁１１又は後壁１２から長手方向に多数の仕切り板１３が延ばされ、仕切り板１３は、隙間を設けて上下に配置されている。仕切板は一端が前壁１１又は後壁１２の何れかに接合され、他端が他方の壁と離間させ、上下の仕切り板１３は、壁面から離間した自由端が、前壁１１と後壁１２とに交互に対向するように配置される。このようにして、上下の仕切り板の隙間と、仕切り板自由端と壁との離間部と、を繋ぐ洗浄経路１４が形成され、屈曲部１６は、仕切り板１３の途切れた自由端と前壁１１又は後壁１２部との間に形成されている。
【００２９】
ケーシング１０の前壁１１と後壁１２には、洗浄経路１４の屈曲部１６に近接して超音波発生器２０がケーシング幅方向に沿って、１つまたは複数が、配置されている。超音波発生器は、この例は、屈曲部１６の直下の下流側に超音波が指向するように配置されている。
【００３０】
混合液８は、これら各屈曲部１６の折り返しの下流側で撹乱され、破砕片５を水６の中に分散することになり、超音波発生器２０からの超音波が個々の破砕片５に良く作用して効果的に汚れを落とすことになる。混合液８が洗浄経路１４を通過する速度は、開度調節弁２９の開閉度合を調節して適度の洗浄が行われるように調節される。洗浄の終えた破砕片５は、開度調節弁２９を出た後に網篩等で液体６と汚れから分離される。混合液８の供給は、このような押し込み方式に代えて、吸引方式も採用される。
【００３１】
超音波発生器２０は、超音波の振動エネルギーの方向を各折り返し部の下流側に向けて、各屈曲部の壁面にケーシング１０の幅方向に沿って、複数配列されている。この例では、サイリスタ用いた発振器で、直列インバータ方式が採用されて、２０ｋＨｚ程度の周波数を発生させている。
【００３２】
洗浄装置に上記の仕切り板で洗浄経路を構成したケーシングを利用するのは、装置を小型に且つコンパクトにでき、装置の占有面積を小さくすることができる利点がある。
【００３３】
超音波連続洗浄装置１を構成する別の洗浄経路の例が、図２に示してあるが、この例は、傾斜した管１０をジグザグ状に屈曲して配管し、洗浄経路１４と屈曲部１６を形成してある。洗浄経路は、ジグザグ状に屈曲しながら全体として上下方向に配置され、この例は、混合液が管路の下部から上部に流すように、配置してあり、各屈曲部１６には、下流側に向けて（即ち、屈曲部の直上に）、超音波発生器２０が  配列されている。この例の洗浄経路１０は、図１に示したケーシングに代えて、混合液８を供給する供給部１５と、混合液８を排出する排出部１７との間に接続され、好ましくは、供給部１５側にポンプを接続することによって、超音波連続洗浄装置１が構成できる。
【００３４】
この例の洗浄経路は、長尺の鋼管とベンドやエルボを溶接により接続することで比較的簡単に製造できる利点がある。この例の超音波発生器２０は、各屈曲部１６の下流側に管壁に複数個が、直接固定されている。
【００３５】
さらに、超音波連続洗浄装置１に使用される別の洗浄経路が、図３に示してある。この例の洗浄経路１０は、管３１を楕円のコイルスプリング状に巻いて形成されたもので、上方より見ると、長楕円形ないし長円形の形状を成し、管内部が、洗浄経路１４としている。この例の洗浄経路１０も、図１に示したケーシングに代えて、混合液８を供給する供給部１５と、排出する排出部１７との間に接続することによって、超音波連続洗浄装置１が構成できる。
【００３６】
この例では、上方より見た楕円形配管の長径方向の曲率半径の小さい部位を屈曲部１６として利用して、これら各屈曲部１６の下流側に超音波発生器２０が、複数配列されている。この場合も、螺旋下部の装入部１５から供給された破砕片と搬送液体との混合液８が、管路の洗浄経路１４を上昇しながら屈曲部１６を通過する毎に乱されて攪拌され、分散した破砕片の細片が、超音波発生器２０からの超音波振動を受けて、洗浄が促進され、螺旋上部の排出部１７から排出される。
【００３７】
このような形状の螺旋状の洗浄経路は、管、例えば、プラスチック管や鋼管を円形螺旋状に巻いてから平面視で楕円になるように横方向両側から押圧して変形させることにより、比較的容易に製造できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の超音波連続洗浄装置は、被洗浄物を搬送液体と共に供給部から排出部にかけて連続的に搬送し、途中に屈曲部を形成した洗浄経路を設け、洗浄経路に間隔をおいて超音波発生器を複数配置するので、被洗浄物は、屈曲部において発生する乱流によって良く解きほぐされて超音波の振動を効果的に受けて洗浄され、その洗浄効果を高めることができる。
【００３９】
洗浄経路は、管路をジグザグ状に屈曲するように設けると、搬送液体がジグザグ状の屈曲部において乱流が発生して被洗浄物の解しが促進され、狭い断面積の経路とすれば、超音波の減衰が少なくなって到達距離が長くなって超音波洗浄効果が高められる。
【００４０】
洗浄経路は、その供給部又は排出部に搬送速度を調節する流量調節弁を備えておれば、被洗浄物と搬送液体との混合液の洗浄経路内での流速度を調節して滞留時間を調節することができ、被洗浄物の適切な洗浄品質を確保することができる。
【００４１】
超音波発生器を洗浄経路の屈曲部に近接して配置すれば、屈曲部における乱流によって良く解された状態の被洗浄物に超音波振動を加えて、その洗浄を促進することができる。
【００４２】
被洗浄物を、定量供給機によって搬送液体に洗浄経路に供給すれば、被洗浄物を搬送液体に対して、常に一定の含有量で、供給することができ、屈曲部で超音波洗浄が、定常化できて、被洗浄物の均質な洗浄効果を得ることができる。
【００４３】
被洗浄物として使用済みペットボトル破砕片にすると、洗浄能力を高めて且つ不純物を少なくした高品質のポリエチレンテレフタレートの再生用原料に調製することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る超音波連続洗浄装置の模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の超音波連続洗浄装置に使用する洗浄経路の変形例を示す模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の超音波連続洗浄装置に使用する別の洗浄経路の変形例を示す模式的な縦断面図である。
【符号の説明】
１    超音波連続洗浄装置
５    破砕片
６    搬送液体
７    定量供給機
１４  洗浄経路
１５  供給部
１６  屈曲部
１７  排出部
２０  超音波発生器
２９  流量調節弁
【図１】
0003597816.tif 000002
【図２】
0003597816.tif 000003
【図３】
0003597816.tif 000004