(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電させた複数種のプラスチック片を陽極部材と陰極部材との間に供給して、プラスに帯電されたプラスチック片とマイナスに帯電され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、
上記陽極部材と陰極部材との間に電圧を印加するコンデンサを設け、
上記陰または陽のいずれかの極部材とコンデンサとの間に放電側抵抗を挿入し、
上記コンデンサを充電するための直流電源をコンデンサに並列に接続し、
上記陽極部材と陰極部材との間のスパーク発生時の抵抗値をＲｐ、放電側抵抗の抵抗値をＲｄ、コンデンサの静電容量をＣ、コンデンサの両端電圧をＶｃ、上記プラスチック片の最小着火エネルギーをＥとすると、
Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×Ｅ）−１）×Ｒｐ
を満足するように上記放電側抵抗の抵抗値Ｒｄ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】
コンデンサに並列に接続された直流電源に、充電側抵抗が直列に接続され、
上記充電側抵抗の抵抗値をＲｃとすると、
Ｒｃ＞Ｒｄ
を満足するように充電側抵抗の抵抗値Ｒｃと放電側抵抗の抵抗値Ｒｄとが設定さ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。
【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３に示すように、水平軸心周りに所定方向へ回転自在な金属ドラム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を金属ドラム１と電極板２との間に供給する供給トレー４とが備えられている。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。
【０００３】
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と電極板２との間に供給される。
【０００４】
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３のうち、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。
【０００５】
【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、ポリエチレン（大きさ約１００ミクロン）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。
【０００６】
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。
【０００７】
【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、帯電させた複数種のプラスチック片を陽極部材と陰極部材との間に供給して、プラスに帯電されたプラスチック片とマイナスに帯電され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、
上記陽極部材と陰極部材との間に電圧を印加するコンデンサを設け、
上記陰または陽のいずれかの極部材とコンデンサとの間に放電側抵抗を挿入し、上記コンデンサを充電するための直流電源をコンデンサに並列に接続し、
上記陽極部材と陰極部材との間のスパーク発生時の抵抗値をＲｐ、放電側抵抗の抵抗値をＲｄ、コンデンサの静電容量をＣ、コンデンサの両端電圧をＶｃ、上記プラスチック片の最小着火エネルギーをＥとすると、
Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×Ｅ）−１）×Ｒｐ
を満足するように上記放電側抵抗の抵抗値Ｒｄが設定されているものである。
【０００８】
これによると、放電側抵抗の抵抗値Ｒｄを、Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×Ｅ）−１）×Ｒｐと設定することにより、陽極部材と陰極部材との間に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、安全である。
【０００９】
本第２発明におけるプラスチック選別装置は、コンデンサに並列に接続された直流電源に、充電側抵抗が直列に接続され、
上記充電側抵抗の抵抗値をＲｃとすると、
Ｒｃ＞Ｒｄ
を満足するように充電側抵抗の抵抗値Ｒｃと放電側抵抗の抵抗値Ｒｄとが設定されているものである。
【００１０】
これによると、陽極部材と陰極部材との間にスパークが発生してコンデンサに蓄えられた電気エネルギーが放出された後、再び直流電源から充電側抵抗を通してコンデンサに充電される。スパーク発生時には、コンデンサの電荷は放電時定数τｄ＝Ｃ×Ｒｄで放電され、その後、充電時定数τｃ＝Ｃ×Ｒｃで充電される。この際、Ｒｃ＞Ｒｄの関係によって、充電時定数τｃが放電時定数τｄよりも大きくなるため、コンデンサの両端電圧Ｖｃがほぼ０Ｖになるまで低下してスパークの発生が停止した後に、コンデンサの充電が始まる。このように、一旦、コンデンサの両端電圧Ｖｃを０Ｖまで落すことによって、上記スパークが陽極部材と陰極部材との間で連続して発生することを防止することができるため、安全である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２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（陽極部材の一例）と電極板２（陰極部材の一例）との間に供給し、金属ドラム１と電極板２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。
【００１３】
上記金属ドラム１と電極板２との間に電圧を印加するコンデンサ２０が設けられており、上記電極板２とコンデンサ２０との間には放電側抵抗２１が挿入されている。また、上記コンデンサ２０を充電するための高圧直流電源２２がコンデンサ２０に並列に接続されている。また、上記高圧直流電源２２の陰極には、充電側抵抗２３が直列に接続されている。
【００１４】
上記金属ドラム１と電極板２との間のスパーク発生時の抵抗値をＲｐ（Ω）とし、充電側抵抗２３の抵抗値をＲｃ（Ω）とし、放電側抵抗２１の抵抗値をＲｄ（Ω）とし、コンデンサ２０の静電容量をＣ（Ｆ）とし、コンデンサ２０の両端電圧をＶｃ（Ｖ）とし、プラスチック片３の最小着火エネルギーをＥ（Ｊ）とすると、
上記コンデンサ２０に蓄えられる電気エネルギーＷ（Ｊ）は以下の式で示される。
【００１５】
Ｗ＝Ｃ×Ｖｃ２／２
上記金属ドラム１と電極板２との間にスパーク１０が発生した場合、コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーＷが放出され、放出されたエネルギーＷは放電側抵抗２１の抵抗値Ｒｄおよび金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値Ｒｐに応じて比例分配されて消費される。この際、金属ドラム１と電極板２との間で消費されるエネルギーがスパーク１０のエネルギーＷｓ（Ｊ）に相当する。したがって、スパーク１０のエネルギーＷｓは以下の式で示される。
0003578646.tif 000002
上記スパーク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。
（１／２）×Ｃ×Ｖｃ２×Ｒｐ／（Ｒｄ＋Ｒｐ）＜Ｅ
上記式を変形して、
Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×Ｅ）−１）×Ｒｐ    ・・・（２）
ここで、スパーク１０の発生時の金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値をＲｐ＝１００ｋΩ＝１００×１０３Ω（実測した値の一例）とし、プラスチック片３のうち粉体爆発を起こし易いポリエチレンの最小着火エネルギーがＥ＝１０ｍＪ＝１０×１０−３Ｊであるため、これらの数値を上記の式（２）に代入することにより、以下の式が求められる。
Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×１０×１０−３）−１）×１００×１０３
上記式を変形して、
Ｒｄ＞（５×Ｃ×Ｖｃ２−０．１）×１０６    ・・・（３）
したがって、上記式（３）を満足するように放電側抵抗２１の抵抗値Ｒｄを設定することにより、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。
【００１６】
また、金属ドラム１と電極板２との間にスパーク１０が発生してコンデンサ２０に蓄えられた電気エネルギーＷが放出された後、再び高圧直流電源２２から充電側抵抗２３を通してコンデンサ２０に充電される。図２のグラフで示すように、スパーク１０の発生時には、コンデンサ２０の両端電圧Ｖｃは放電時定数τｄ＝Ｃ×Ｒｄで放電され、その後、充電時定数τｃ＝Ｃ×Ｒｃで充電される。この際、Ｒｃ＞Ｒｄとして、充電時定数τｃ≫放電時定数τｄとすることにより、コンデンサ２０の両端電圧Ｖｃが放電時間Ｔｄでほぼ０Ｖまで低下してスパーク１０が停止した後に、コンデンサ２０の充電が始まり、上記放電時間Ｔｄよりも長い充電時間Ｔｃで充電が完了する。実験によると、Ｒｃ≧Ｒｄ×１０とすることによって、上記のようにコンデンサ２０が０Ｖになるまで放電され、その後、放電時間Ｔｄよりも長い充電時間Ｔｃで充電するため、上記スパーク１０が連続して発生することを防止することができる。
【００１７】
尚、放電側抵抗２１の抵抗値Ｒｄをスパーク１０の発生していない状態での金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値Ｒｐ０に対して無視できる程度に小さくすることによって、コンデンサ２０の両端電圧Ｖｃとほぼ同じだけの電圧が金属ドラム１と電極板２との間に印加される。
【００１８】
次に、例えば、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。
充電側抵抗２３の抵抗値Ｒｃ＝４５ＭΩ
放電側抵抗２１の抵抗値Ｒｄ＝４．５ＭΩ
コンデンサ２０の静電容量Ｃ＝１０００ｐＦ
極間電圧（金属ドラム１と電極板２との間の電圧）Ｖｐ＝３０ｋＶ
スパーク１０の発生時の金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値Ｒｐ＝１００ｋΩ
スパーク１０の発生していない状態での金属ドラム１と電極板２との間の抵抗値Ｒｐ０＝１８０ＭΩ
上記の条件によると、Ｒｄ≪Ｒｐ０であるため、上記極間電圧Ｖｐには上記コンデンサ２０の両端電圧Ｖｃが印加される。したがって、Ｖｃ＝３０ｋＶとなり、上記各数値を上記式（３）に代入すると以下のようになる。
0003578646.tif 000003
したがって実際には上記のようにＲｄ＝４．５ＭΩの放電側抵抗２１を用いているため、上記式（４）で得られたＲｄ＞３．５（ＭΩ）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（１）によって以下のようになる。
Ｗｓ＝１／２×１０００×１０−１２×（３０×１０３）２×１００×１０３／（４  ．５×１０６＋１００×１０３）＝０．９８×１０−２（Ｊ）＝９．８（    ｍＪ）
したがって、Ｗｓ＝９．８ｍＪ＜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。
【００１９】
上記実施の形態では、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。
【００２０】
上記実施の形態では、上記式（２）にＲｐ＝１００ｋΩ，Ｅ＝１０ｍＪを代入しているが、代入したこれらの値は一例であり、Ｒｐは金属ドラム１と電極板２との間隔等によって様々に変化し、また、Ｅはプラスチック片３の種類によって異なるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によれば、放電側抵抗の抵抗値Ｒｄを、Ｒｄ＞（Ｃ×Ｖｃ２／（２×Ｅ）−１）×Ｒｐと設定することにより、陽極部材と陰極部材との間に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、安全である。
【００２２】
また、本第２発明によれば、スパーク発生時には、コンデンサの電荷は放電時定数τｄ＝Ｃ×Ｒｄで放電され、その後、充電時定数τｃ＝Ｃ×Ｒｃで充電される。この際、Ｒｃ＞Ｒｄの関係によって、充電時定数τｃが放電時定数τｄよりも大きくなるため、コンデンサの両端電圧Ｖｃがほぼ０Ｖになるまで低下してスパークの発生が停止した後に、コンデンサの充電が始まる。このように、一旦、コンデンサの両端電圧Ｖｃを０Ｖまで落すことによって、上記スパークが陽極部材と陰極部材との間で連続して発生することを防止することができるため、安全である。
【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コンデンサの放電時間と充電時間とのグラフである。
【図３】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（陽極部材）
２    電極板（陰極部材）
３    プラスチック片
２０    コンデンサ
２１    放電側抵抗
２２    高圧直流電源
２３    充電側抵抗
【図１】
0003578646.tif 000004
【図２】
0003578646.tif 000005
【図３】
0003578646.tif 000006