(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みペットボトルを破砕する破砕機３４、４８と、上記ボトルの破片の供給を受けて液体とを混合する液体混合槽５８と、該液体混合槽からポンプによって混合物が供給され、ポリエチレンやポリプロピレン等の軽いプラスチック片ＬＰと、ポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片ＨＰと、液体とに分離する遠心分離機６１とから成り、上記遠心分離機６１が、水平に設けられて、内部に供給された上記混合物Ｂ４に回転で遠心力を加えて長手方向中間部の開口部から周囲の回転筒内部６２Ｂに送り出す中空回転軸６２と、該中空回転軸の周囲に水平に相対回転できるように設けられ、上記送り出されて来る混合物に更に遠心力を加えて、内面に沿って保持された液体に浮く中心側の上記軽いプラスチック片ＬＰと、液体に沈む回転筒内面側の上記重いプラスチック片ＨＰとに分離する回転筒６３と、該回転筒内部において上記中空回転軸の一方端側の周囲に搭載されて、上記中心側に浮いている軽いプラスチック片ＬＰのみを、又は液体と共に上記回転筒６３の一方端部の出口６３Ｂから分離する螺旋方向の少なくとも液体中間深さまで届く一方端側螺旋体６４Ａと、該回転筒内部において上記中空回転軸の他方端側の周囲に搭載されて、上記回転筒内面側に沈んでいる重いプラスチック片ＨＰのみを、又は液体と共に上記回転筒の他方端部の出口６３Ｃから分離する螺旋方向の上記回転筒内面に近接する他方端側螺旋体６４Ｂとから構成されている使用済みペットボトルのリサイクル設備であって、
上記遠心分離機６１で分離されたポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片ＨＰは、液体と混合された後にハイドロサイクロン７３に供給され、該ハイドロサイクロン７３において旋回流と共に下端部の出口から重いプラスチック片ＨＰが第２篩選別機７５へ排出されると共に、溢流と共に上端部の出口から比較的軽いプラスチックＬＰが第１篩選別機７４へ排出され、上記第２篩選別機７５で分離された重いプラスチックＨＰは、洗浄と乾燥処理が施されることを特徴とするリサイクル設備。
【請求項２】
上記回転筒６３は、その他方端部に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部６３Ａを有しており、上記他方端側螺旋体６４Ｂは、上記回転筒６３と該テーパ部６３Ａの内面に近接していて、上記重いプラスチック片ＨＰのみを上記他方端部の出口６３Ｃから分離する請求項１記載のリサイクル設備。
【請求項３】
上記回転筒６３は、その一方端側に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部６３Ａを有しており、上記一方端側螺旋体６４Ａは、少なくとも液体中間深さまで届いていて、上記軽いプラスチック片ＬＰのみを上記一方端部の出口６３Ｂから分離する請求項１記載のリサイクル設備。
【請求項４】
上記使用済みペットボトルは、破砕機３４、４８に供給される前に、潰されてベーラ状態で解俵機１２に搬入されて解砕され、解砕物Ｂ１中の剥がれたラベルが第１ベルトコンベヤ１３で定量供給フィーダ１５へ搬送中に吸引式ラベル除去サイクロン１４Ｂによって除去され、上記定量供給フィーダ１５から供給される解砕物Ｂ１を第２ベルトコンベヤ１７で定量供給機１９へ搬送中に分離状の磁性金属Ｍ１が第１マグネットプーリ１８で除去され、破砕機３４、４８に供給される請求項１から３のいずれか一つに記載のリサイクル設備。
【請求項５】
上記第１マグネットプーリ１８で磁性金属Ｍ１が除去された解砕物Ｂ１は、ボトル振動定量フィーダ１９を経て第１供給ボトルコンベヤ２１によって、ＰＶＣボトル分離機２２に供給され、解砕物Ｂ１中のＰＶＣボトルがＰＶＣボトル分離機２２において赤外線照射で判定されてエアージェットで除去される請求項４記載のリサイクル設備。
【請求項６】
上記ＰＶＣボトルが除去され解砕物Ｂ１は、ＰＶＣボトル分離機２２から第２供給ボトルコンベヤ２４Ｂによってカラーボトル分離機２６に供給され、解砕物Ｂ１中のカラーボトルＢ８がカラーボトル分離機２６において光線照射で判定されてエアージェットで除去される請求項５記載のリサイクル設備。
【請求項７】
上記使用済みペットボトルは、解砕後上記破砕機への供給前に解砕物Ｂ１に混入しているカラーボトルや異物や金属片が人手によって除去される手選別コンベヤ３０上に供給される請求項１から３のいずれか一つに記載のリサイクル設備。
【請求項８】
上記破砕機は、上記使用済みペットボトルの解砕物Ｂ１を約５０ｍｍ前後の粗い破片Ｂ２に粗砕する粗砕機３４と、粗い破片Ｂ２を約１０ｍｍ以下の細かい破片Ｂ３に粉砕する粉砕機４８とから成り、また上記粗砕機３４と上記粉砕機４８の間には粗い破片Ｂ２中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機３７とラベル除去サイクロン３９と、アルミ製キャップＡｌを除去するアルミセパレータ４３が設けられており、また上記粉砕機４８の後に細かい破片Ｂ３中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機５１とラベル除去サイクロン５０とが設けられている請求項１から３のいずれか一つに記載のリサイクル設備。
【請求項９】
上記液体混合槽５８は、清水と苛性ソーダと第１篩選別機７４からの戻り液体Ｗとが供給されて、苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるように調整された液体を得るｐＨ調整タンク５９と、該ｐＨ調整タンク５９からの液体と上記破砕機からの破片とを混合する撹拌槽６０とから構成されている請求項１から３のいずれか一つに記載のリサイクル設備。
【請求項１０】
上記遠心分離機６１は、混合物Ｂ４をロータリジョイントを介して上記回転軸の中空な内部に供給するようにしており、分離した重いプラスチック片ＨＰは、上記テーパ部先端寄りの出口から出されて上記回転筒を覆うハウジングにおける内部区画室６５Ａで受けると共に、分離した軽いプラスチック片ＬＰは、該ハウジングの内部における他方端側の区画室６５Ｂで受けるようにして成り、また上記回転軸６２と上記回転筒６３とは、回転速度差を取って回転駆動される請求項１から３のいずれか一つに記載のリサイクル設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、家庭や飲食店や、自動販売機の横の空きボトル箱から集められるペットボトルをリサイクルする設備に関し、特にペットボトルの本体を作るポリエチレンテレフタレートを主として分離し回収する使用済みペットボトルのリサイクル設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の清涼飲料水、例えば、スポーツドリンクやミネラルウオータ、お茶や、その他、醤油や食料油の貯蔵搬送に、包装容器として、エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の容器（以下、単に、ペットボトル、又は、ＰＥＴボトルと称する）が広範に使用されており、これらペットボトル入り清涼飲料水は、自動販売機や、コンビニエンスストアーなどの量販店でも販売されており、その結果、大量の使用済みペットボトルが廃棄されている。特に、２０００年の包装物リサイクル法の施行に伴ってプラスチック容器類のリサイクルに対する関心が示され、石油製品の価格変動もあって、使用済みペットボトルからポリエチレンテレフタレートを回収して再生ペットボトルの製造に使用することが望まれる。
一般にペットボトルは、容器本体がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成っているが、本体に貼設されるラベル包装フィルムがポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＰＥＴを含み、容器キャップがＰＥＴやＰＰ、ＰＳ（内部ネジがＰＥＴ）から、本体ネックのネジ部がＰＥＴから造られている。金属のキャップや紙ラベルも時々使用されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記ペットボトルを回収して再利用するには、ＰＥＴ樹脂以外のポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）を分離する必要れがある。その分離の試みの一つとして、粉砕されたペットボトル破片を適当な容器内で、水と混合して静置すると、水より比重の小さい軽いプラスチックのＰＰ片とＰＥ片は、水面近くに浮き、水層の中間部及び下部にＰＳ片が滞留し、底部には重いプラスチックのＰＥＴ片が沈降する。この沈静分離を繰り返すことができれば、他のプラスチック類から分離してＰＥＴ片を回収することができる。醤油又は種々の油脂成分等の付着物の除去のために、単に水に代えて、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）等を溶かしたアルカリ性水溶液が破片洗浄に使用することができる。
【０００４】
しかし、沈静分離の繰り返しは、断続作業で作業効率が悪く、またＰＳ片とＰＥＴ片のオーバラップ層があってＰＳ片の混入を回避するためにオーバラップ層のＰＳ片及びＰＥＴ片を捨てることになり、ＰＥＴ片の回収効率が悪いと言う問題がある。更に、ＰＥＴ片とアルカリ性水溶液を共に取り出して篩で分離するために、ＰＥＴ片へのアルカリ性水溶液の付着も多く、アルカリ性水溶液の消耗も多く、追加量も多くなり、プラント設備の傷みも大きくなる等の問題も起きている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みて提案されたものであって、先ず第１に連続的にペットボトル破片からＰＥ片、ＰＰ片等の軽いプラスチック片とＰＳ片、ＰＥＴ片等の重いプラスチック片とを分離して作業効率を高め、更にまたハイドロサイクロンを付加してＰＳ片とＰＥＴ片の間にも界面を設けてＰＥＴ片の回収効率を高めることもでき、更にはＰＥＴ片への洗浄用アルカリ性水溶液等の液体の付着も少なくできて消耗も少なく、追加量も減らすことができる使用済みペットボトルのリサイクル設備を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の使用済みペットボトルのリサイクル設備は、使用済みペットボトルを破砕する破砕機と、上記ボトルの破片の供給を受けて液体とを混合する液体混合槽と、該液体混合槽からポンプによって混合物が供給され、ポリエチレンやポリプロピレン等の軽いプラスチック片と、ポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片と、液体とに分離する遠心分離機とから成り、 そこで、上記遠心分離機は、水平に設けられて、内部に供給された上記混合物に回転で遠心力を加えて長手中間部の開口部から周囲の回転筒内部に送り出す中空回転軸と、 該中空回転軸の周囲に水平に相対回転できるように設けられ、上記送り出されて来る混合物に更に遠心力を加えて、内面に沿って保持された液体に浮く中心側の上記軽いプラスチック片と、液体に沈む回転筒内面側の上記重いプラスチック片とに分離する回転筒と、 該回転筒内部において上記中空回転軸の一方端側の周囲に搭載されて、上記中心側に浮いている軽いプラスチック片のみを、又は液体と共に上記回転筒の一方端部の出口から分離する螺旋方向の少なくとも液体中間深さまで届く一方端側螺旋体と、  該回転筒内部において上記中空回転軸の他方端側の周囲に搭載されて、上記回転筒内面側に沈んでいる重いプラスチック片のみを、又は液体と共に上記回転筒の他方端部の出口から分離する螺旋方向の上記回転筒内面に近接する他方端側螺旋体とから構成されていることを特徴としている。
【０００７】
従って、破砕機によって破砕されたペットボトル破片に混合しているＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片とＰＰ片やＰＥ片等の軽いプラスチック片は、液体混合槽において流動性を出して比重差を発現させるために液体と混合される。混合物はポンプによって遠心分離機の中空回転軸の内部を経由してその長手中間部の開口部から回転筒内に送り出され、更に遠心力を受けて回転筒内面に沿って保持される。そこで遠心力によって気泡等を排除してその影響を無くし、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片と、液体に浮いて中心寄りの液面に浮くＰＥ片やＰＰ片等の軽いプラスチック片とに精度良く分離される。分離された軽いプラスチック片は、回転軸の周りに搭載され、一方端側の液体中間深さまで届く螺旋体によって一方端部の出口から分離されると共に、回転筒内面側に分離された重いプラスチック片は、回転軸の周りに搭載され、他方端側の回転筒内面に近接する螺旋体によって他方端部の出口から分離され、連続的に分離作業が実施され作業効率が高められる。それら軽いプラスチック片や重いプラスチック片は、回転筒の端部のテーパ部の有無によって、液体から分離して、又は液体と共に出口から分離される。更に混合物の状態や分離状態に応じて回転筒と回転軸及び螺旋体との回転速度差を選定して分離速度を適当に設定できる。ＰＳ片とＰＥＴ片にも比重差があるので、液体の比重をそれらの比重の中間に設定して、その比重を一定に維持管理ができるようにすることで、それらの分離も次の工程で同じ構成によって可能になる。因みに、これらプラスチックの比重は、ＰＰは０．８９〜０．９０６、ＰＥは０．９３〜０．９５、ＰＳは１．０４〜１．０６、ＰＥＴは １．３８〜１．４０である。
【０００８】
上記回転筒は、その他方端部に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部を有し、上記他方端側螺旋体は、上記回転筒と該テーパ部の内面に近接していて、上記重いプラスチック片のみを上記他方端部の出口から分離する構成とでき、従って、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片は、テーパ部のテーパ内面に沿って螺旋体によって液体中から空気中に運ばれて液体からも分離されて、液体の付着も殆ど無くなり、液体の消耗も少なくなる。
【０００９】
上記回転筒は、その一方端部に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部を有し、上記一方端側螺旋体は、上記回転筒と該テーパ部の内面に近接していて、上記軽いプラスチック片のみを上記一方端部の出口から分離する構成とでき、従って、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＰ片やＰＥ片等の軽いプラスチック片は、テーパ部のテーパ内面に沿って螺旋体によって液体中から空気中に運ばれて液体からも分離されて、液体の付着も殆ど無くなり、液体の消耗も少なくなる。
【００１０】
ところで、上記ポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片は、液体と混合された後にハイドロサイクロンに供給され、該ハイドロサイクロンにおいて旋回流と共に下端部の出口から重いポリエチレンテレフタレートが第２篩選別機へ排出されると共に、溢流と共に上端部の出口から比較的軽いポリスチレンが第１篩選別機へ排出され、上記第２篩選別機で分離されたポリエチレンテレフタレートは、洗浄と乾燥処理が施される構成とでき、上記デカンター式遠心分離機との相乗作用を享受すべく、ハイドロサイクロンで旋回流を発生させることでポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の層とポリスチレン（ＰＳ）の層とが部分的に重なったオーバラップ層を引き離して間に界面を設けることができ、ほぼ完全に分離された状態でＰＥＴ片とＰＳとが別々に回収できる。
【００１１】
また、上記使用済みペットボトルは、潰されてベーラ状態で解俵機に搬入されて解砕され、解砕物中の剥がれたラベルが第１ベルトコンベヤで定量供給フィーダへ搬送中に吸引式ラベル除去サイクロンによって除去され、上記定量供給フィーダから供給される解砕物を第２ベルトコンベヤで定量供給機へ搬送中に分離状の磁性金属が第１マグネットプーリで除去される構成とでき、ペットボトルはベーラ状態で大量に搬入供給されて本設備の稼働率を高めることができ、またペットボトルが潰された既に剥がれたラベルや解俵機で解俵中に剥がれたラベルは、主としてＰＥＴ片以外のプラスチックで吸引式ラベル除去サイクロンによって除去され、ＰＥＴ片の回収を補助でき、また異物の磁性金属を第１マグネットプーリで除去できる。
【００１２】
ところで、上記第１マグネットプーリで磁性金属が除去された解砕物は、ボトル振動定量フィーダを経て第１供給ボトルコンベヤによって、ＰＶＣボトル分離機に供給され、解砕物中のＰＶＣボトルがＰＶＣボトル分離機において赤外線照射で判定されてエアージェットで除去される構成とでき、ペットボトルのベーラ中にＰＶＣボトルが混入していても、ＰＶＣボトル分離機において照射された赤外線に対する吸収率の差でＰＶＣボトルを判定してエアージェットで除去することができる。
【００１３】
また、上記ＰＶＣボトルが除去され解砕物は、ＰＶＣボトル分離機から第２供給ボトルコンベヤによってカラーボトル分離機に供給され、解砕物中のカラーボトルがカラーボトル分離機において光線照射で判定されてエアージェットで除去される構成とでき、カラーボトルの分離によって一番使用量の多い透明なペットボトルを集中的に収集できる。
【００１４】
更に、上記使用済みペットボトルは、上記破砕機への供給前に手選別コンベヤ上に供給され、該コンベヤ上において、それ等に混入しているカラーボトルや異物や金属片が人手によって除去される構成とでき、比較的確実に識別できる人の目によって、補完的に手選別コンベヤ上においてカラーボトルや異物や金属片を除去することができる。
【００１５】
また、上記破砕機は、廃棄物を約５０ｍｍ前後の粗い破片に粗砕する粗砕機と、粗い破片を約１０ｍｍ以下の細かい破片に粉砕する粉砕機とから成り、また上記粗砕機と上記粉砕機の間には粗砕物中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機とラベル除去サイクロンと、アルミ製キャップを除去するアルミセパレータが設けられており、また上記粉砕機の後に粉砕物中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機とラベル除去サイクロンとが設けられている構成とでき、破砕粒度を小さくする程流動性を高め且つ分離精度を高めることができ、主としてＰＥＴ以外のプラスチックが使用されているラベルを遠心分離機の前工程で事前に風力選別機とラベル除去サイクロンによって複数回除去し、またアルミをアルミセパレータによって除去してＰＥＴ片の回収率を高めることができる。
【００１６】
また、上記液体混合槽は、清水と苛性ソーダと戻り液体とが供給されて、苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるように調整された液体を得るｐＨ調整タンクと、該ｐＨ調整タンクからの液体と上記破砕機からの破片とを混合する撹拌槽とから構成され、ｐＨ調整タンクにおいて苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるようにｐＨ調整を行うことで撹拌槽においてペットボトルの付着物を設備の傷みを最小限に抑制しながら効率的に除去することができる。
【００１７】
また、上記遠心分離機は、混合物をロータリジョイントを介して上記回転軸の中空な内部に供給するようにしており、分離した重いプラスチック片は、上記テーパ部先端寄りの出口から出されて上記回転筒を覆うハウジングにおける内部区画室で受けると共に、分離した軽いプラスチック片は、該ハウジングの内部における他方端側の区画室で受けるように成り、また上記回転軸と上記回転筒とは、回転速度差を取って回転駆動される構成とでき、回転筒の両端部の出口から各々飛散状態で出てくる重いプラスチック片や軽いプラスチック片及び液体は、それら出口を取り囲んだ各区画室で確実に受け取ることができると共に、また回転軸と回転筒の回転速度差を適宜選択して、重いプラスチック片と軽いプラスチック片との分離性と分離速度を最適なものに設定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の使用済みペットボトルのリサイクル設備の実施の形態を実施例によって添付図を参照にして以下に詳細に説明する。
【００１９】
本実施例の使用済みペットボトルのリサイクル設備は、重いプラスチック片を軽いプラスチック片から分離すると共に、アルカリ液体からも分離して取り出し、洗浄後にハイドロサイクロンで更に重いプラスチック片を２種類に分離することを主眼にしたもので、図３に示すように、本リサイクル設備１では、先ず、潰された使用済みペットボトルのベーラＢ０が、ボトル投入コンベヤ１１に供給されて、次いで解俵機１２によって個々の潰れたボトルに解された解砕物Ｂ１に成る。解俵機１２は、基本的には、ベーラＢ０をローラで送りながら刃付きロータに押しつけて固縛紐や包装袋を切り離して、解す構造に成っている。解砕物Ｂ１のボトルから剥がれたラベルＬ１は、解砕物Ｂ１が第１ベルトコンベヤ１３によって定量供給フィーダ１５へ搬送中に、ファン１４Ｃで吸引されるマウス１４Ａを介してラベル除去サイクロン１４Ｂ（下端部にロータリシールバルブを有している）によって除去され、フレキブルコンテナー（フレコン）１６に収容される。次に、解砕物Ｂ１が、定量供給フィーダ１５から第２ベルトコンベヤ１７によって定量供給機の振動フィーダ１９に搬送されている間に、分離状態の磁性金属Ｍ１が第１マグネットプーリ１８によって除去され、除去された磁性金属Ｍ１は、フレコン２０に収容される。解砕物Ｂ１は、次に振動フィーダ１９から第１ボトル供給コンベヤ２１によって、ＰＶＣボトル分離機２２に送られる。
【００２０】
ＰＶＣボトル分離機２２では、磁性金属が除去された後の解砕物Ｂ１に混入しているＰＶＣボトルＢ９が赤外線照射によってコンピュターで判定され、エアージェットＪ１で除去されるようになっている。除去されたＰＶＣボトルＢ９は、フレコン２３に収容される。次に、ＰＶＣボトルが除去され解砕物Ｂ１は、ＰＶＣボトル分離機２２から第２供給ボトルコンベヤ２４Ａ、２４Ｂによってカラーボトル分離機２６に供給され、そこで、解砕物中のカラーボトルＢ８が光線照射によってコンピュターで判定され、エアージェットＪ２で除去される。除去されたカラーボトルＢ８は、別のコンベヤでカラーボトル粉砕機へ送られ、残りの解砕物Ｂ１は、ペットボトル搬送コンベヤ２８に引き継がれる。金属混入を極力避けるために、第２供給ボトルコンベヤ２４とペットボトル搬送コンベヤ２８の各先端部で分離状態の磁性金属Ｍ１が第２及び第３マグネットプーリ２５、２９によって除去され、除去された磁性金属Ｍ１は、フレコン２０に収容されるようにも構成される。
【００２１】
図４に示すように、更に、石や木、金属、カラーボトルＢ８等の異物を除去するために人Ｈの目でそれらを判定するべく、解砕物Ｂ１は、粗砕機３４への供給手前で手選別コンベヤ３０上に供給される。カラーボトル分離機２６からのカラーボトルＢ８と手選別されたカラーボトルＢ８は、カラーボトル粉砕機３１で粉砕されて、フレコン３２に収容される。ほとんどが透明なペットボトルから成る解砕物Ｂ１は、次にペットボトル投入コンベヤ３３によって粗砕機３４へ投入されて、約５０ｍｍ前後の粗い破片Ｂ２に粗砕される。現在、粗砕機３４は、多数提案されているが、一般的なものを概略説明すると、ホッパーの下方のケーシング内部の作業室には上から下に噛み込むようにモータと減速機とで等速回転駆動される２本の破砕スクリューや、複数の斧状の刃物を隔設した２本の破砕軸が水平に軸承されており、各種の容器やボトルを粗砕して下方から粗いスクリーンを通して排出するようにしている。粗い破片Ｂ２は、粗フレーク輸送ファン３５によってサイクロン３６に送られて、粗砕時に生じた粉埃が分離される。残りの粗い破片Ｂ２は、第１風力選別機３７に供給されて、そこでラベル除去用ファン３８によって下から上へ循環される空気流によって分離搬送さるラベルＬ２がサイクロン３９に収集されて、フレコン４０に収容される。
【００２２】
風力選別機３７は、粗い破片Ｂ２を受ける上部ホッパー３７Ａと、該ホッパーから下方にジグザグ状に延びた屈曲部を有した竪形分離管３７Ｂと、竪形分離管の上端部に管路で連通して上昇空気流を発生するラベル除去用ファン３８と、これによって吸引され内部に負圧が発生されるラベル収集サイクロン３９（下端部にロータリシールバルブＶを有している）とから構成されている。風力選別機３７は、他に垂直や傾斜した竪形分離管を有することができる。風力選別機３７でラベルＬ２が分離された粗い破片Ｂ２は、竪形分離管３７Ｂの下端部のロータリシールバルブＶを介して振動フィーダ４１に供給され、そこから定量的にドラム磁選機４２とアルミセパレータ４３に供給され、それぞれキャップ等の磁性金属とアルミキャップとが分離される。分離された磁性金属Ｍ４とアルミキャップＡＬとはそれぞれフレコン４４、４５に収容される。ドラム磁選機４２は、円盤状又は櫛歯状の電気磁石を利用している。アルミセパレータ４３は、回転磁界を利用してアルミや銅、鍮、ステンレス等の非鉄金属を弾き飛ばす。アルミセパレータ４３等の非鉄選別機は、永久磁石式ドラム回転型非鉄セパレータであって、投入された非鉄は良伝導体で磁力線によって電磁誘導現象をおこしてうず電流を発生し、永久磁石を備えた高速回転ドラムによって非鉄は強力な交流磁界を受けて非鉄内部に発生するうず電流と反発し合い弾き出されることになる。その場合、非鉄の種類によって弾き出される度合が異なる。
【００２３】
それらの非鉄物の分離処理後に、粗い破片Ｂ２は、輸送ファン４６によって一旦サイクロン４７に集められて、粉砕機４８に供給され、粗い破片Ｂ２が約１０ｍｍ以下の細かい破片Ｂ３に粉砕される。粉砕機４８も、今日多数提案されてはいるが、一般的なものは、二軸式剪断型で、粗い破片Ｂ２をケーシング内で左右一対の上から下へ噛み込む回転破砕刃と対応した相手軸の突出刃及びスクリーンを成す縦通固定刃とで細断していきスクリーンによって所望の大きさの１０ｍｍ以下の粉砕片Ｂ３を得る。この二軸式剪断型の他に一軸式カッター型のものも使用される。基本構造は、ホッパーの下方のケーシング内部の作業室内にそれぞれ複数の回転破砕刃と固定刃とを交互に配列してそれらの間で粗砕物を細断する。
底には横断支持板の幅方向に隔設され、より細かな格子状を成す複数の縦通固定刃部材から成るスクリーンを取り付け、このスクリーンによって所望の大きさの破片を得る。
【００２４】
粉砕機４８からの粉砕片Ｂ３は、粉砕片輸送ファン４９によってサイクロン５０に送られて、粉砕時に生じた粉埃が分離される。残りの粉砕片Ｂ３は、第２風力選別機５１に供給されて、そこでラベル除去用ファン５２によって下から上へ循環される空気流によって分離搬送さる粉砕ラベルＬ３がサイクロン５３に収集されて、フレコン５４に収容される。第２風力選別機５１は、上記第１風力選別機３７と同じ構成と成っている。その後に、粉砕片Ｂ３は、定量供給フィーダ５５Ａを経て粉砕片輸送ファン５５Ｂによって、サイクロンに空力輸送される。
【００２５】
図５に示されているように、サイクロン５６に収集された粉砕片Ｂ３はロータリシールバルブＶを介して定量供給フィーダ５７に供給され、そこからロータリシールバルブＶを介して液体Ｗと混合するために液体混合槽５８に供給される。
具体的には、液体混合槽５８は、清水と苛性ソーダと戻り液体Ｗとが供給されて、苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるように調整された液体Ｗを得るｐＨ調整タンク５９と、該ｐＨ調整タンク５９からの液体Ｗと粉砕片Ｂ３とを混合する撹拌槽６０とから構成されている。粉砕片Ｂ３の撹拌槽６０への供給は、断続的なロット供給で行われ、洗浄を行うために２台の撹拌槽６０が設けられている。タンク５９及び撹拌槽６０には、回転撹拌羽根が設けられている。透明ペットボトルの粉砕片Ｂ３は、軽いプラスチック片ＬＰのポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）と重いプラスチック片ＨＰのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリスチレン（ＰＳ）を含んでおり、液体Ｗと混合されて適当な流動性が与えられて、混合物Ｂ４として２台の撹拌槽６０からバルブｖの制御下で交互にほぼ連続的に遠心分離機６１に供給される。
【００２６】
遠心分離機６１では、デカンター式で、図１に示されているように、一方の撹拌槽６０からポンプＰによって混合物Ｂ４が、軸端面のロータリジョイント６２Ａを介して中空回転軸６２の内部６２Ｂに供給されて、回転軸６２の回転によって遠心力が加えられて、回転軸６２の周囲に相対回転できるように設けられ且つ一方端側にテーパ部６３Ａを有した回転筒６３内に回転軸長手中間部の開口部６２Ｃから送り出され、回転筒６３で更に遠心力が加えられて回転筒内面に沿って保持された液体Ｗに浮く中心側の軽いプラスチック片ＬＰのＰＥ片、ＰＰ片と液体Ｗを、回転軸で回動される他方端側の液体中間深さまで届く小径の螺旋体６４Ａによって回転筒６３の他方端部の出口６３Ｂから分離し、液体Ｗに沈む回転筒内面側の重いプラスチック片ＨＰのＰＳ、ＰＥＴ片を、回転軸で回動される一方端側の回転筒内面に近接する大径の螺旋体６４Ｂによってテーパ部先端寄りの液体Ｗか離れた位置の出口６３Ｃから分離するようになっている。回転筒６３は、固定ハウジング６５によって覆われており、回転筒６３の両端部の出口６３Ｂ、６３Ｃから各々飛散状態で出てくる重いＰＳ片とＰＥＴ片や軽いＰＰ片とＰＥ片及び液体Ｗは、それら出口を取り囲んだ各区画室６５Ａ、６５Ｂで確実に受け取られる。重いプラスチック片ＨＰと軽いプラスチック片ＬＰとの分離性と分離速度とは、駆動装置Ｐ１によって回動される回転軸６２と駆動装置Ｐ２によって回動される回転筒６３の各回転速度と両者の回転速度差を適宜選択して最適なものに設定できる。
【００２７】
遠心分離機６１によって分離された重いＰＥＴ片とＰＳ片は、アルカリ液体Ｗから分離されて排出されるが、回転撹拌羽根が設けられている第１洗浄槽７１に供給されて清水によって洗浄される。水とＰＥＴ片とＰＳ片の混合物Ｂ５は、ポンプＰによってハイドロサイクロン７３に供給される。ハイドロサイクロン７３では、流下する水によって生じる旋回流と共に下端部の出口７３Ａから重いＰＥＴ片が第２振動篩機７５へ排出されると共に、溢流と共に上端部の出口７３Ｂから比較的軽いポリスチレンＰＳ片が第１振動篩機７４へ排出される。ＰＥＴ片の回収率を高めるためにＰＳ層とＰＥＴ層のオーバラップを無くすることが重要である。そのために、内部でＰＳ層とＰＥＴ層の間に間隔を設ける界面を設定するべく、流下する水によって生じる旋回流の強さを制御するために開度調節用絞りが選択設定可能に下端部の出口７３Ａに組み込まれる。遠心分離機６１によって分離された軽いＰＰ片とＰＥ片及び液体Ｗは、第１振動篩機７４へ供給され、ハイドロサイクロン７３からのＰＳ片と合流される。第１振動篩機７４において、ＰＥ片、ＰＰ片及びＰＳ片とが分離され、取り出される。第１振動篩機７４からの液体Ｗは、ポンプＰによってリターンタンク７６を経てｐＨ調整タンク５９に戻される。第２振動篩機７５によって分離されたＰＥＴ片は、回転撹拌羽根が設けられている第２洗浄槽７７に供給されて清水によって洗浄され、遠心脱水機７８によって脱水される。遠心脱水機７８からの水（若干の苛性ソーダを含む）は、第１洗浄槽７１に戻される。遠心脱水機７８からのＰＥＴ片は、苛性ソーダの付着は、２ｐｐｍ程に低減されており、ＰＥＴフレーク輸送ファン７９によって、サイクロン８０に送られる。第２振動篩機７５からの分離液体は、適宜無公害処理される。
【００２８】
図６に示されているように、サイクロン８０に収集されたＰＥＴフレークＢ５は、ロータリシールバルブＶの開閉制御の下で定量供給フィーダ８１に供給されて、スパイラ通路を通る高い効率の乾燥機８３で乾燥される。ＰＥＴフレークＢ５は、ＰＥＴフレーク輸送ファン８４によって、熱交換機８２でスチームで加熱される乾燥空気と共に乾燥機８３内に吸引される。乾燥されたＰＥＴフレークＢ５は、サイクロン８５に収集されて、ロータリシールバルブＶの開閉制御の下で定量供給フィーダ８６に供給され、次に１００００ガウス以上の磁力のマグネットセパレータ８７によって最終磁性物の除去が行われ、ＰＥＴフレークＢ５が製品として取り出され、適宜計量されてフレコン９０等に梱包される。
【００２９】
図２に示すデカンター式遠心分離機９０も採用可能で、軽いプラスチック片ＬＰのＰＥ片やＰＰ片も液体Ｗから分離して取り出す場合に使用され、上記遠心分離機６１の他方端側にもテーパ部分９３Ｃを設けている。軽いプラスチック片ＬＰは、上記テーパ部分６３Ａと同じ原理で回転円筒９３のテーパ部分９３Ｃの内面に近接する小径の螺旋体９４Ｂによってテーパ部先端寄りで液体Ｗから離れた位置の出口９３Ｂから分離される。液体Ｗは、回転軸９２の他方端側の２重軸９２Ａの外側内腔を通って出口９２Ｃから取り出される。重いプラスチック片ＨＰも軽いプラスチック片ＬＰも液体Ｗと共に取り出す場合は、回転筒内の端部にテーパ部を設けていない構造とすることができ、液体とプラスチック片との分離は、取り出してからスクリーン篩によって適宜実施される。更に、テーパ部を回転筒に設けていないデカンター式遠心分離機も採用可能で、重いプラスチック片も軽いプラスチック片も液体と共に取り出される構成とでき、液体とプラスチック片との分離は、取り出してからスクリーン篩によって適宜実施される。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように、本発明の使用済みペットボトルのリサイクル設備によれば、使用済みペットボトルを破砕する破砕機と、上記ボトルの破片の供給を受けて液体とを混合する液体混合槽と、該液体混合槽からポンプによって混合物が供給され、ポリエチレンやポリプロピレン等の軽いプラスチック片と、ポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片と、液体とに分離する遠心分離機とから成り、そこで、該遠心分離機は、水平に設けられて、内部に供給された上記混合物に回転で遠心力を加えて長手中間部の開口部から周囲の回転筒内部に送り出す中空回転軸と、該中空回転軸の周囲に水平に相対回転できるように設けられ、上記送り出されて来る混合物に更に遠心力を加えて、内面に沿って保持された液体に浮く中心側の上記軽いプラスチック片と、液体に沈む回転筒内面側の上記重いプラスチック片とに分離する回転筒と、該回転筒内部において上記中空回転軸の一方端側の周囲に搭載されて、上記中心側に浮いている軽いプラスチック片のみを、又は液体と共に上記回転筒の一方端部の出口から分離する螺旋方向の少なくとも液体中間深さまで届く一方端側螺旋体と、該回転筒内部において上記中空回転軸の他方端側の周囲に搭載されて、上記回転筒内面側に沈んでいる重いプラスチック片のみを、又は液体と共に上記回転筒の他方端部の出口から分離する螺旋方向の上記回転筒内面に近接する他方端側螺旋体とから構成されていることを特徴としているために、破砕機によって破砕されたペットボトル破片に混合しているＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片とＰＰ片やＰＥ片等の軽いプラスチック片は、液体混合槽において流動性を出して比重差を発現させるために液体と混合される。混合物はポンプによって遠心分離機の中空回転軸の内部を経由してその長手中間部の開口部から回転筒内に送り出され、更に遠心力を受けて回転筒内面に沿って保持される。そこで遠心力によって気泡等を排除してその影響を無くし、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片と、液体に浮いて中心寄りの液面に浮くＰＥ片やＰＰ片等の軽いプラスチック片とに精度良く分離される。分離された軽いプラスチック片は、回転軸の周りに搭載され、一方端側の液体中間深さまで届く螺旋体によって一方端部の出口から分離されると共に、回転筒内面側に分離された重いプラスチック片は、回転軸の周りに搭載され、他方端側の回転筒内面に近接する螺旋体によって他方端部の出口から分離され、連続的に分離作業が実施され作業効率が高められる。それら軽いプラスチック片や重いプラスチック片は、回転筒の端部のテーパ部の有無によって、液体から分離して、又は液体と共に出口から分離される。更に混合物の状態や分離状態に応じて回転筒と回転軸及び螺旋体との回転速度差を選定して分離速度を適当に設定できる。ＰＳ片とＰＥＴ片にも比重差があるので、液体の比重をそれらの比重の中間に設定して、その比重を一定に維持管理ができるようにすることで、それらの分離も次の工程で同じ構成によって可能になる。
【００３１】
上記回転筒は、その他方端部に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部を有し、上記他方端側螺旋体は、上記回転筒と該テーパ部の内面に近接していて、上記重いプラスチック片のみを上記他方端部の出口から分離する構成とでき、従って、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＳ片やＰＥＴ片等の重いプラスチック片は、テーパ部のテーパ内面に沿って螺旋体によって液体中から空気中に運ばれて液体からも分離されて、液体の付着も殆ど無くなり、液体の消耗も少なくなる。
【００３２】
上記回転筒は、その一方端部に上記回転筒内面側の液体と上記回転筒中心側の空気とにまたがるテーパ部を有し、上記一方端側螺旋体は、上記回転筒と該テーパ部の内面に近接していて、上記軽いプラスチック片のみを上記一方端部の出口から分離する構成とでき、従って、液体に沈んで回転筒内面上に集まるＰＰ片やＰＥ片等の軽いプラスチック片は、テーパ部のテーパ内面に沿って螺旋体によって液体中から空気中に運ばれて液体からも分離されて、液体の付着も殆ど無くなり、液体の消耗も少なくなる。
【００３３】
更に、上記ポリエチレンテレフタレートやポリスチレン等の重いプラスチック片は、液体と混合された後にハイドロサイクロンに供給され、該ハイドロサイクロンにおいて旋回流と共に下端部の出口から重いポリエチレンテレフタレートが第２篩選別機へ排出されると共に、溢流と共に上端部の出口から比較的軽いポリスチレンが第１篩選別機へ排出され、上記第２篩選別機で分離されたポリエチレンテレフタレートは、洗浄と乾燥処理が施されるために、ハイドロサイクロンにおいて旋回流を発生させることでポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の層とポリスチレン（ＰＳ）の層とが部分的に重なったオーバラップ層を引き離して間に界面を設けることができ、ほぼ完全に分離された状態でＰＥＴ片とＰＳ片とが別々に回収できる。
【００３４】
また、上記使用済みペットボトルは、潰されてベーラ状態で解俵機に搬入されて解砕され、解砕物中の剥がれたラベルが第１ベルトコンベヤで定量供給フィーダへ搬送中に吸引式ラベル除去サイクロンによって除去され、上記定量供給フィーダから供給される解砕物を第２ベルトコンベヤで定量供給機へ搬送中に分離状の磁性金属が第１マグネットプーリで除去される構成とすることで、ペットボトルはベーラ状態で大量に搬入供給されて本設備の稼働率を高めることができ、またペットボトルが潰された既に剥がれたラベルや解俵機で解俵中に剥がれたラベルは、主としてＰＥＴ以外のプラスチックで吸引式ラベル除去サイクロンによって除去され、ＰＥＴ片の回収を補助でき、また異物の磁性金属を第１マグネットプーリで除去できる。
【００３５】
また、上記第１マグネットプーリで磁性金属が除去された解砕物は、ボトル振動定量フィーダを経て第１供給ボトルコンベヤによって、ＰＶＣボトル分離機に供給され、解砕物中のＰＶＣボトルがＰＶＣボトル分離機において赤外線照射で判定されてエアージェットで除去されると、ペットボトルのベーラ中にＰＶＣボトルが混入していても、ＰＶＣボトル分離機において照射された赤外線の吸収率の差でＰＶＣボトルを判定してエアージェットで除去することができる。
【００３６】
また、上記ＰＶＣボトルが除去され解砕物は、ＰＶＣボトル分離機から第２供給ボトルコンベヤによってカラーボトル分離機に供給され、解砕物中のカラーボトルがカラーボトル分離機において光線照射で判定されてエアージェットで除去されると、カラーボトルの分離によって一番使用量の多い透明なペットボトルを集中的に収集できる。
【００３７】
また、上記使用済みペットボトルは、上記破砕機への供給前に手選別コンベヤ上に供給され、該コンベヤ上において、それ等に混入しているカラーボトルや異物や金属片が人手によって除去されると、比較的確実に識別できる人の目によって、補完的に手選別コンベヤ上においてカラーボトルや異物や金属片を除去することができる。
【００３８】
また、上記破砕機は、廃棄物を約５０ｍｍ前後の粗い破片に粗砕する粗砕機と、粗い破片を約１０ｍｍ以下の細かい破片に粉砕する粉砕機とから成り、また上記粗砕機と上記粉砕機の間には粗砕物中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機とラベル除去サイクロンと、アルミ製キャップを除去するアルミセパレータが設けられており、また上記粉砕機の後に粉砕物中の剥がれたラベルを選別分離する風力選別機とラベル除去サイクロンとが設けられていると、破砕粒度を小さくする程流動性を高め且つ分離精度を高めることができ、主としてＰＥＴ片以外のプラスチックが使用されているラベルを遠心分離機の前工程で事前に風力選別機とラベル除去サイクロンによって複数回除去し、またアルミをアルミセパレータによって除去してＰＥＴ片の回収率を高めることができる
【００３９】
また、上記液体混合槽は、清水と苛性ソーダと戻り液体とが供給されて、苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるように調整された液体を得るｐＨ調整タンクと、該ｐＨ調整タンクからの液体と上記破砕機からの破片とを混合する撹拌槽とから成るものであってもよく、ｐＨ調整タンクにおいて苛性ソーダの濃度が１．５〜２．０重量％になるようにｐＨ調整を行うことで撹拌槽においてペットボトルの付着物を設備の傷みを最小限に抑制しながら効率的に除去することができる。
【００４０】
また、上記遠心分離機は、混合物をロータリジョイントを介して上記回転軸の中空な内部に供給するようにしており、分離した重いプラスチック片は、上記テーパ部先端寄りの出口から出されて上記回転筒を覆うハウジングにおける内部区画室で受け、分離した軽いプラスチック片は、該ハウジングの内部における他方端側の区画室で受けとるようにして、また、上記回転軸と上記回転筒とは、回転速度差を取って回転駆動されるので、回転筒の両端部の出口から各々飛散状態で出てくる重いプラスチック片や軽いプラスチック片及び液体は、それら出口を取り囲んだ各区画室で確実に受け取ることができると共に、また回転軸と回転筒の回転速度差を適宜選択して、重いプラスチック片と軽いプラスチック片との分離性と分離速度を最適なものに設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るリサイクル設備に使用する遠心分離機の縦断面図である。
【図２】  本発明の実施形態に係るリサイクル設備に使用する他の例の遠心分離機の縦断面図である。
【図３】  本発明の実施形態に係るサイクル設備において、ペットボトルの搬入から第３磁性金属除去までの前部設備を示す図。
【図４】  図３に続いて第３ラベル除去後の粉砕片の輸送ファンまでの設備を示す図。
【図５】  図４の設備にＰＥＴ片分離後の脱水処理までの第２中間部設備の工程を示す図。
【図６】  図５の設備に続いて、ＰＥＴフレークの梱包までの後部設備を示す図。
【符号の説明】
１    リサイクル設備
１２  解俵機
１３  第１ベルトコンベヤ
１４Ｂ吸引式ラベル除去サイクロン
１５  定量供給フィーダ
１７  第２ベルトコンベヤで定量供給機
１８  第１マグネットプーリ
１９  ボトル振動定量フィーダ
２１  第１供給ボトルコンベヤ
２２  ＰＶＣボトル分離機
２４Ｂ第２供給ボトルコンベヤ
２６  カラーボトル分離機
３０  手選別コンベヤ
３４  破砕機（粗砕機）
３７  風力選別機
３９  ラベル除去サイクロン
４３  アルミセパレータ
４８  破砕機（粉砕機）
５８  液体混合槽
５９  ｐＨ調整タンク
６０  撹拌槽
６１  遠心分離機
６２  中空回転軸
６２Ａロータリジョイント
６２Ｂ回転軸の内部
６２Ｃ回転軸の長手中間部の開口部
６３  回転筒
６３Ａテーパ部
６３Ｂ他方端部の出口
６３Ｃテーパ部先端寄りの液体から離れた位置の出口
６４Ａ小径の螺旋体
６４Ｂ大径の螺旋体
６５  ハウジング
６５Ａ内部区画室
６５Ｂ他方端側の区画室
７３  ハイドロサイクロン
７３Ａ下端部の出口
７３Ｂ上端部の出口
７４  第１篩選別機
７５  第２篩選別機
Ｂ０  ベーラ状態の使用済みペットボトル
Ｂ１  解砕物
Ｂ３  破片
Ｂ４  混合物
Ｂ８  カラーボトル
Ｈ    人手
ＨＰ  重いプラスチック片
Ｊ１  エアージェット
Ｊ２  エアージェット
ＬＰ  軽いプラスチック片
Ｌ１  ラベル
Ｍ１  磁性金属
Ｐ    ポンプ
Ｗ    液体
【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６】
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