(57)【要約】【課題】  被回収物質の種類にかかわらず、良好な精度で選別することができる網下気室型湿式比重選別機における回収制御技術を提供することである。【解決手段】  被選別物質が投入される選別室（１２）と、選別室の下方に位置する脈動室（１４）と、選別室と脈動室との間に位置する網目（１６）とを備えた網下気室型湿式比重選別機（１０）に配置される回収制御装置であって、選別室内に実質的に垂直方向に延びるように配置された磁歪式フロートセンサ（２２）を備え、磁歪式フロートセンサのロッドに沿って摺動するフロートが、所望の比重を有するように形成されていることを特徴とする装置が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被選別物質が投入される選別室と、前記選別室の下方に位置する脈動室と、前記選別室と前記脈動室との間に位置する網目とを備えた網下気室型湿式比重選別機に配置される回収制御装置であって、
前記選別室内に実質的に垂直方向に延びるように配置された磁歪式フロートセンサを備え、前記磁歪式フロートセンサのロッドに沿って摺動するフロートが、所望の比重を有するように形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ロッドと前記フロートとの間の隙間に被選別物質が挟まるのを防止するため、前記ロッドの横断面形状が三角形となるように形作られていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロッドと前記フロートとの間の隙間への被選別物質の進入を防止するため、前記フロートの上部及び／又は下部に、前記ロッドを包囲するように円筒管が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁歪式フロートセンサが、前記選別室に設けられた被回収物質が排出される排出口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、網下気室型湿式比重選別機における回収制御技術に関する。より詳細には、本発明は、磁歪式フロートセンサを利用した網下気室型湿式比重選別機に用いられる回収制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは自動車や家電、種々の機器類、容器等の多種多様な分野で使用されており、現代社会においてはプラスチックなしでは成り立たなくなっている。プラスチックの使用量は、年々増え続けており、これに伴い発生する混合プラスチック粒子量も膨大なものになっている。このような状況下において、循環型社会を形成していくうえで、混合プラスチック粒子の活用が重要な課題となっている。混合プラスチック粒子の資源化を進めるためには、素材別に選別して資源として再利用する技術を確立しなければならず、素材が異なる混合プラスチック粒子を選別する必要性が増大している。プラスチックの材質は多岐にわたっており、低比重で相互の比重差が小さいという特性を有している。
【０００３】
一方、主として原炭から良質の石炭を選択的に回収する機械として、網下気室型湿式比重選別機が知られている。図９を参照して、網下気室型湿式比重選別機の動作原理について簡単に説明する。網下気室型湿式比重選別機は、選別しようとする物質が入れられる選別室が上方に、水が充填される脈動室が下方に位置し、選別室と脈動室との間に網目が配置されている。脈動室内には、空気を入／出させる空気室が配置されており、空気室内の水位を空気の入／出によって昇降させることにより、選別室内の水位を昇降させることができるようになっている。そして、選別室に入れた物質に適切な水の脈動を与えることによって、選別室内に比重別の物質の層が形成されることとなる。
【０００４】
網下気室型湿式比重選別機を使用して、所望の物質を回収する種々の技術が提案されている（特許文献１〜特許文献５）。例えば、回収物質の比重と近似したフロートを作成し、該フロートの上方にシャフトを取り付け、上下に揺動するシャフトの高さを測定することによって、回収物質の層厚を検知し制御する手法（シャフト揺動型フロートセンサ）や、回収物質を観察することによって、回収装置に人的に制御を加える手法などが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−４３３５５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８５２４１号公報
【特許文献３】特開２００１−２２０１９２号公報
【特許文献４】特開２００４−０３４６７４号公報
【特許文献５】特開２００４−１４３５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のシャフト揺動型フロートセンサによる手法では、以下のような課題を有している。
（１）シャフト重量を含めた浮力が必要であり、プラスチック等の比重の軽い物質の選別に使用しようとする場合には、フロート形状が大きくなりすぎ、フロートを選別室内に収容することができない事態が生じ得る。
（２）フロートの重量が重くなり、慣性力が大きくなるため、その反作用として、感度が鈍くなりがちである。
（３）フロートの形状が大きくなるため、小さな脈動を捉えることが極めて困難である。
（４）フロートの形状が大きくなり、投影面積も大きくなるため、フロートの周囲に大きな乱流域が発生し、被回収物質の種類によっては、選別精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
（５）フロートの形状が大きくなるため、被回収物質が石炭のような大きなものである場合には対応できるが、被回収物質が例えばプラスチック粒子のような小さいものである場合には、良好な選別精度で選別することが困難である。
また、上述の回収物質の観察に依存する手法では、制御の精度が保証されないという課題がある。
このように、従来の網下気室型湿式比重選別機における回収制御技術に満足すべきものが見当たらないというのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて案出されたものであって、被回収物質の種類にかかわらず、良好な精度で選別することができる網下気室型湿式比重選別機における回収制御技術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】
【０００８】
本発明者は、従来、液位の測定用として使用されている磁歪式フロートセンサにおいては、その動作原理からフロートの形状を小さくすることができる点に着目して、網下気室型湿式比重選別機における回収制御に磁歪式フロートセンサを利用する技術を開発した。
【０００９】
いま、物質１（比重γ1 ）と物質２（比重γ2 ＜γ1 ）とから構成される被選別物質から物質１を選択的に回収する場合を例にとる。磁歪式フロートセンサのフロートの比重γFが物質１と物質２の平均比重（＝（γ1＋γ2）／２）となるようにフロートを形成して選別作業を行うと、水の脈動による選別作業により物質１と物質２とが徐々に成層化した際に、磁歪式フロートセンサのフロートも理論的に物質１と物質２との境界面に位置することとなり、良好な精度で物質１を選別することが可能になる。なお、選別作業においては、物質の境界面にフロートを位置させることは、必ずしも、必要不可欠な条件ではない。
【００１０】
本発明者の実施した種々の実験によれば、被選別物質の重量が違い過ぎる場合（例えば、１０ｇと１ｋｇのように桁違いの場合）には、必ずしも比重差に従って物質が成層化されないことが判明した。したがって、このような事態が招来するのを回避するため、選別作業に先立って、被選別作業の重量が違い過ぎることのないように前処理をする（具体的には、粒径が非常に異なる物質は予め取り除いておく）ことにより、被選別物質の重量差の影響を選別作業に極力及ぼさずに、良好な選別作業を実施することが可能であることを見い出した。
【００１１】
本願請求項１に記載の網下気室型湿式比重選別機用回収制御装置は、選別室内に実質的に垂直方向に延びるように配置された磁歪式フロートセンサを備え、前記磁歪式フロートセンサのロッドに沿って摺動するフロートが、所望の比重を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本願請求項２に記載の網下気室型湿式比重選別機用回収制御装置は、前記請求項１の装置において、前記ロッドと前記フロートとの間の隙間に被選別物質が挟まるのを防止するため、前記ロッドの横断面形状が三角形となるように形作られていることを特徴とするものである。
【００１３】
本願請求項３に記載の網下気室型湿式比重選別機用回収制御装置は、前記請求項１の装置において、前記ロッドと前記フロートとの間の隙間への被選別物質の進入を防止するため、前記フロートの上部及び／又は下部に、前記ロッドを包囲するように円筒管が取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
本願請求項４に記載の網下気室型湿式比重選別機用回収制御装置は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項の装置において、前記磁歪式フロートセンサが、前記選別室に設けられた被回収物質が排出される排出口の近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回収制御装置によれば、良好な精度で被選別物質から選択的に所望の被回収物質を回収することができる。より詳細には、本発明の回収制御装置では、小さく（２０ｍｍ程度）かつ速い（４５Ｈｚ程度）脈動にも良好に追従して、信号を演算制御器に出力することができる。
【００１６】
また、本発明の回収制御装置では、磁式フロートセンサが小型であるため、フロート周囲に大きな乱流域を発生させることがなく、選別精度に悪影響を及ぼすことがない。さらに、本発明の回収制御装置では、フロートが小さいため、被選別物質がガラスビーズ等の小さいものであっても、良好に選別作業を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る網下気室型湿式比重選別機用回収制御装置について詳細に説明する。図１は、網下気室型湿式比重選別機１０に用いられる、本発明の好ましい実施の形態に係る回収制御装置を模式的に示した斜視図である。図１において、１２は選別しようとする物質（以下「被選別物質」という）が投入される選別室、１２ａは被選別物質の投入口、１４は水が充填される脈動室、１６は選別室１２と脈動室１４との間に配置される網目、１８は回収しようとする物質（以下「被回収物質」という）を排出させるためのエジェクタ、２０はエジェクタを駆動させるためのモータをそれぞれ示している。
【００１８】
網下気室型湿式比重選別機１０の断面を示した図２（ａ）に示されるように、選別室１２の下端に隣接した箇所には、被回収物質が排出される排出口１２ｂが設けられており、排出口１２ｂに隣接して、エジェクタ１８が配置されている。エジェクタ１８は、図２（ｂ）に示されるように、シャフト１８ａに複数枚（図１および図２では４枚）のブレード１８ｂが取り付けられた形態を有しており、シャフト１８ａに連結されたモータ２０を回転駆動させることによってブレード１８ｂを回転させ、これにより排出口１２ｂ付近に位置する被回収物質を排出させるようになっている。なお、エジェクタ１８自体は公知の装置である。
【００１９】
回収制御装置は、選別室１２内に実質的に垂直方向に延びるように配置された磁歪式フロートセンサ２２を備えている。磁歪式フロートセンサ２２は、図２（ａ）に示されるように、ロッド２２ａと、ロッド２２ａに沿って摺動するように配置されたフロート２２ｂと、ロッド２２ａの上端に配置されたヘッド部２２ｃとを有し、ロッド２２ａの下端が選別室１２の底部に堅固に固定されている。
【００２０】
磁歪式フロートセンサ２２のフロート２２ｂは、所望の比重を有するように形成されている。また、フロート２２ｂの比重は、選別媒体である液体（例えば、水）の比重よりも大きくなるように選定されており、これにより選別作業時にフロート２２ｂが該液体の液面上に浮いてしまうことを回避している。なお、磁歪式フロートセンサ２２は、一般に用いられているものを使用してよい。
【００２１】
選別作業に際して、被選別物質がロッド２２ａとフロート２２ｂとの間の隙間に挟まってフロート２２ｂの円滑な摺動が損なわれる事態が生じ得る。そこで、このような事態が発生するのを防止するため、横断面形状が三角形のロッド２２′ａを配置し、ロッド２２′ａとフロート２２ｂとの間の隙間を大きくするのが好ましい（図３（ａ）参照）。或いは、フロート２２ｂの上部及び／又は下部に、ロッド２２ａを包囲するように円筒管２２ｂ１を取り付けて、ロッド２２ａとフロート２２ｂとの間の隙間に被選別物質が入りにくいようにしてもよい。この円筒管として、図３（ｂ）に示されるように、外周に複数の小孔を設けたものを使用してもよい。
【００２２】
被回収物質の境界面を的確に把握するため、磁歪式フロートセンサ２２は、例えば図２（ａ）に示されるように、エジェクタ１８の近傍に設置するのが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２３】
回収制御装置は又、演算制御器２４を備えている。演算制御器２４は、ケーブル２６を介して磁歪式フロートセンサ２２に接続され、ケーブル２８を介してモータ２０に接続されている。演算制御器２４において、磁歪式フロートセンサ２２から送られた信号が、既存の演算方式（例えば、移動平均、偏差値など）に基づいて制御信号に変換され、この制御信号をモータ２０に送ってモータ２０を回転駆動させるようになっている。演算制御器２４は、一般に用いられているものを使用してよい。
【００２４】
次に、以上のように構成された網下気室型湿式比重選別機回収制御装置による回収制御について説明する。物質Ａ（比重γA 、図４で「○」で図示）と物質Ｂ（比重γB＜γA、図４で「△」で図示）とから構成される物質Ｘから物質Ａを選択的に回収する場合を例にとる。
【００２５】
本例では、選別後の物質Ａと物質Ｂの境界面を検知するため、磁歪式フロートセンサ２２のフロート２２ｂの比重が（γA ＋γB）／２となるように、フロート２２ｂが形成されているものとする。
【００２６】
まず、投入口１２ａを介して選別室１２内に物質Ｘを投入する（図４（ａ）参照）。次いで、空気室内の水位を空気の入／出によって昇降させて選別室内の物質Ｘに水の脈動を与えることによって、選別室１２内に物質Ａの層と物質Ｂの層が徐々に形成される（図４（ｂ）参照）。物質Ａの層と物質Ｂの層が形成されると、フロート２２ｂがロッド２２ａ内を摺動して物質Ａと物質Ｂの境界面に位置することとなる（図４（ｃ）参照）。すると、磁歪式フロートセンサ２２からケーブル２６を介して演算制御器２４に信号が送られ、次いで、演算制御器２４からケーブル２８を介してモータ２０に作動信号が送られる。これにより、モータ２０が作動してエジェクタ１８を回転させ、排出口２２ｂから物質Ａが排出される（図４（ｄ）参照）。
【００２７】
物質Ｘは、当初は（選別室１２内に投入された直後は）物質Ａと物質Ｂが混在している状態であるが、水の脈動を与えられ、排出口１２ｂに接近するにつれて、物質Ａと物質Ｂが比重差により徐々に分離し成層化されてくる。上述の例では、磁歪式フロートセンサ２２がエジェクタ１８の近傍に設置されているため、フロート２２ｂの比重を物質Ａ、Ｂの平均比重である（γA＋γB）／２とすることにより、排出口１２ｂ付近での物質Ａと物質Ｂの境界面を的確に検知することができる。しかし、物理的な理由等により磁歪式フロートセンサ２２をエジェクタ１８の近傍に設置することができない場合（例えば、図４（ｅ）に示されるようにフロートを選別室の中央に設置せざるを得ない場合）には、フロート２２ｂの比重を〔（γA＋γB）／２〕＋αとすることにより、物質Ａと物質Ｂの境界面を的確に検知することが可能である。
【実施例１】
【００２８】
磁歪式フロートセンサを使用した場合と従来型のシャフト揺動型フロートセンサを使用した場合の比較実験を行った。実験においては、中央に２０ｍｍの貫通孔が開いた直径４０ｍｍの球形の磁歪式フロート（図５（ｂ）参照。体積１４．７４ｃｃ、重量３１．０５ｇ、比重２．１０６）を装備した磁歪式フロートセンサが配置された網下気室型湿式比重選別機と、従来型の木製のフロート（図５（ｃ）参照。体積２０７０ｃｃ、重量４．３４ｋｇ、比重２．１０）を装備したシャフト揺動型フロートセンサが配置された網下気室型湿式比重選別機とを準備した（上述の例で分かるように、同程度の比重のフロートであっても、フロートの大きさは格段に相違する）。
【００２９】
上述の２つの網下気室型湿式比重選別機の選別室内にそれぞれ、層厚１３０ｍｍとなるようにアルミナ球（直径６．０ｍｍ、比重２．９）を投入し、次いで層厚７０ｍｍとなるようにガラスビーズ（直径６．０ｍｍ、比重２．１）を投入した（図５（ａ）参照）。
【００３０】
この状態で各選別機に同じ規模の脈動（周波数４５Ｈｚ、波高２０ｍｍ）をそれぞれ与えたところ、その結果は図６および図７に示すとおりである。図６は、磁歪式フロートセンサが配置された選別室を示した写真であり、図７は、従来型のシャフト揺動型フロートセンサが配置された選別室を示した写真である。磁歪式フロートセンサの場合には、アルミナ球の層とガラスビーズの層の境界にフロートが位置している（図６参照）のに対して、従来型のシャフト揺動型フロートの場合には、アルミナ球の層内にフロートが位置している（図７参照）。本実験により、磁歪式フロートセンサの場合には、境界面を検知しているに対して、従来型のシャフト揺動型フロートの場合には、境界面を的確に検知することができないことが分かった。
【実施例２】
【００３１】
粗選別部と精選別部で構成された廃蛍光管分離精製用網下気室型比重選別機に、上述の回収制御装置を適用した。粗選別部と精選別部の各々の排出口に近接して、フロートの比重を２〜４に調整した磁歪式フロートセンサをそれぞれ配置した。回収作業を行った結果、鉛ガラス、ソーダガラス、石英・硬質ガラスの分離精製が有効に行われることが検証された。
【実施例３】
【００３２】
シュレッダーダスト中のプラスチックの分離精製に、上述の回収制御装置を適用した。予め粒径８０ｍｍ以下にそろえたシュレッダーダストを、粗選別用の網下気室型比重選別機で金属、土砂、浮上物等を取り除き、プラスチックのみを破砕機に投入して１０ｍｍ程度に整粒した。そして、整粒したプラスチックを、本発明の回収制御装置が設置された網下気室型比重選別機に投入し、脈動１０〜４０Ｈｚ、波高３０〜１００ｍｍ程度の静かな選別条件の下で回収作業を実施したところ、比重の重い（１．３程度以上）プラスチックの完全回収を確認することができた。
【００３３】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３４】
例えば、前記実施の形態では、単一の選別室をもつ比重選別機に適用される回収制御装置について説明されているが、図８に示されるように、複数（図８では３基）の選別室が直列に連結された比重制御機に適用してもよい。このような比重制御機では、複数種の被回収物質を連続的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】網下気室型湿式比重選別機に用いられる、本発明の好ましい実施の形態に係る回収制御装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】図２（ａ）は図１の網下気室型湿式比重選別機の断面図、図２（ｂ）はエジェクタの斜視図である。
【図３】図３（ａ）は磁歪式フロートセンサの変形形態を示した図、図３（ｂ）は磁歪式フロートセンサの別の変形形態を示した図である。
【図４】本発明の回収制御装置を用いて行われる回収作業の一連の工程を説明するための図である。
【図５】磁歪式フロートセンサを使用した場合と従来型のシャフト揺動型フロートセンサを使用した場合の比較実験における実験装置の概要を示した図である。
【図６】磁歪式フロートセンサを使用した場合における選別室内のフロートの位置を示した写真である。
【図７】従来型のシャフト揺動型フロートセンサを使用した場合における選別室内のフロートの位置を示した写真である。
【図８】複数の選別室が直列に連結された比重制御機に適用される例を示した図である。
【図９】網下気室型湿式比重選別機の動作原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  網下気室型湿式比重選別機
１２  選別室
１４  脈動室
１６  網目
１８  エジェクタ
２０  モータ
２２  磁歪式フロートセンサ
２４  演算制御器
２６  ケーブル
２８  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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【図７】
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