(57)【要約】【課題】  樹脂筐体の内部に電池を含有する対象物から、電池を破壊することなく、樹脂筐体と電池とを分離する電池の分離方法を提供する。【解決手段】  樹脂で形成された筐体ｂの内部に電池ｃを含む対象物ａを、樹脂の耐熱温度以上でかつ樹脂の成形温度未満の温度で加熱し、次いで、加熱された対象物にせん断力を加えて、対象物から樹脂の筐体と電池とを分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂で形成された筐体の内部に電池を含む対象物を、前記樹脂の耐熱温度以上でかつ前記樹脂の成形温度未満の温度で加熱し、
次いで、加熱された前記対象物にせん断力を加えて、前記対象物から前記樹脂の筐体と前記電池とを分離する、電池の分離方法。
【請求項２】
前記加熱された前記対象物に前記せん断力を加えるとき、前記対象物の最大投影面積をＳとすると、前記せん断力Ｆは、下記の式を満たす力である、
請求項１に記載の電池の分離方法。
０＜０．０００６Ｓ−０．６９１４≦Ｆ＜電池の耐荷重
【請求項３】
前記対象物を加熱するとき、前記電池の温度が、前記電池の耐熱温度未満である、
請求項１又は２に記載の電池の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を内部に含む樹脂筐体の家電などの対象物に対して、電池を破壊せずに、樹脂筐体と電池とを分離する電池の分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大量生産、大量消費、及び、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化又は資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。
【０００３】
このような状況の中、循環型社会の構築に向け、日本では家電リサイクル法が施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫、冷凍庫、又は洗濯機のリサイクルが義務付けられている。
【０００４】
また、２０１３年度４月から小型家電リサイクル法が始まり、リサイクル対象群が増えるため、より効率的に処理するリサイクル技術が必要とされている。
【０００５】
このように家電リサイクルの義務付けが進む中で、小型家電の対象群は家電全般で様々な商品を対象にしている。その中でも、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電動シェーバーなど二次電池を含む対象物は、廃棄される際に二次電池が除去されていない場合、電池の爆発又は発火の恐れがある。このため、リサイクル工場で破砕される際に、事前に人手による除去作業を必要とし、非効率でかつ人件費が多くかかることから、家電から内部の電池を効率的に分離する技術が望まれている。
【０００６】
従来の小型家電の破砕機としては、携帯電話等を基板と筐体とに分離する分解装置がある。
【０００７】
（特許文献１）
図６は、特許文献１に記載された従来の分解装置を示す概略図である。
【０００８】
図６において、円盤１０と円盤１１との間隔が上部が大きく、下部が小さくなっており、間隔の大きい方から携帯電話が投入される。投入された携帯電話は、落下中に両円盤１０，１１間に引っかかる構成としており、携帯電話には、両円盤１０，１１から加圧力が加えられる。また、円盤１０，１１のそれぞれには、対向面に複数の突起１２を取り付けており、円盤１０と円盤１１とが逆方向に回転することにより、突起１２に挟まれた携帯電話にせん断力が加わり、基板と筐体とは分離される。分離された基板と筐体とは、円盤１０と円盤１１との間隔が小さい方から排出され、回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５５４０２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の方法では、電池の除去無しで処理したときに、両円盤１０，１１の突起１２に電池が挟まることで電池に大きな負荷がかかるため、電池が破壊され、発火又は爆発が起こる可能性がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、樹脂筐体の内部に電池を含有する対象物から、電池を破壊することなく、樹脂筐体と電池とを分離する電池の分離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる電池の分離方法は、樹脂で形成された筐体の内部に電池を含む対象物を、前記樹脂の耐熱温度以上でかつ前記樹脂の成形温度未満の温度で加熱し、
次いで、加熱された前記対象物にせん断力を加えて、前記対象物から前記樹脂の筐体と前記電池とを分離する。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の前記態様の電池の分離方法によれば、電池を樹脂筐体の内部に含む対象物（例えば廃家電）を、対象物の樹脂筐体の樹脂の耐熱温度以上でかつ成形温度未満の温度まで加熱して樹脂筐体を軟化させたのち、対象物にせん断力を加えて、対象物から樹脂筐体と電池とを分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における分離装置の概略構成図
【図２】本発明の第１実施形態において対象物の最大投影面積と樹脂筐体の分離に必要なせん断力との関係を示す図
【図３】マッフル炉で対象物を加熱したときの温度上昇カーブを示す図
【図４】過熱水蒸気炉で対象物を加熱したときの温度上昇カーブを示す図
【図５】本発明の第１実施形態の変形例において、せん断力付与装置としてベルトコンベアを用いた分離装置の概略構成図
【図６】従来例の分解装置を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる分離装置１の概略構成を示す図である。
【００１７】
分離装置１は、少なくとも、加熱装置の一例としての加熱炉２と、せん断力付与装置９とを備えて構成している。さらに、分離装置１は、対象物ａを搬送する搬送装置の一例としてのベルトコンベア３と、対象物ａを認識するセンサ７とを備えている。
【００１８】
せん断力付与装置９は、モータなどの回転駆動装置４Ａと、回転駆動装置４Ａにより回転する下円盤４と、荷重制御機５と、荷重制御機５により荷重制御されたシリンダーなどの上円盤昇降装置６Ａと、荷重制御機５による荷重制御の基に上円盤昇降装置６Ａにより上下に動く上円盤６とで構成されている。下円盤４の内面と上円盤６の内面とは、それぞれ、多数の突起を形成するか又は粗面にして、下円盤４の回転時にせん断力が対象物ａに確実に作用するようにしている。また、下円盤４の直径は上円盤６の直径よりも大きく構成され、下円盤４の、上円盤６から露出した部分に、対象物ａが供給可能としている。
【００１９】
せん断力付与装置９は、下円盤４と上円盤６との間に対象物ａを挟み込み、挟み込んだ状態で、下円盤４と上円盤６とを相対的に移動させて対象物ａにせん断力を付与する。すなわち、具体的には、下円盤４と上円盤６とのいずれか一方を回転させることにより、対象物ａにせん断力を付与して、対象物ａから樹脂筐体ｂと内部電池ｃとを分離させる。
【００２０】
また、対象物ａは、樹脂筐体ｂと内部電池ｃで構成される家電で、第１実施形態では、一例として、ＡＢＳ樹脂筐体を備える電動歯ブラシ、携帯電話、又は、デジタルカメラを使用し、炉２にマッフル炉を用い、センサ７に赤外線センサを用いた。
【００２１】
図１の分離装置１において、ベルトコンベア３の搬送により、ベルトコンベア３上の対象物ａは、炉２に投入される。
【００２２】
次いで、対象物ａは、炉２内で、樹脂筐体ｂの材質の耐熱温度以上でかつ成形温度未満で且つ内部電池ｃの耐熱温度未満の温度まで加熱されて、樹脂筐体ｂを軟化する。この樹脂筐体ｂの軟化は、内部電池ｃの耐荷重未満で樹脂筐体ｂを対象物ａから分離することを実現するために行われる。ここでいう樹脂筐体ｂを構成する樹脂とは、樹脂筐体ｂの材質の耐熱温度以上でかつ成形温度未満の温度まで加熱したときに軟化する樹脂を意味している。
【００２３】
炉２内で樹脂筐体ｂが軟化された対象物ａは、ベルトコンベア３でさらに搬送されて、ベルトコンベア３から下円盤４の、上円盤６から露出した部分に投入される。このとき、投入された対象物ａは、センサ７により検知される。もしセンサ７により対象物ａが検知されなかった場合には、次工程には進まない。すなわち、下円盤４は回転させる必要がない。
【００２４】
次いで、回転駆動装置４Ａによる下円盤４の回転により、対象物ａが加工位置（例えば、図１では右端近傍位置）まで回転移動される。その後、上円盤昇降装置６Ａにより、下円盤４に向けて上円盤６が下方向に移動して、荷重制御機５による荷重制御の基に電池ｃの耐荷重未満で対象物ａを下円盤４と上円盤６とで挟む。下円盤４と上円盤６とで挟まれた対象物ａは、上円盤６が停止した状態で回転駆動装置４Ａにより下円盤４が回転することにより、下円盤４と上円盤６との間で発生するせん断力により、樹脂筐体ｂが対象物ａから分離され、且つ内部電池ｃが破壊されること無く、樹脂筐体ｂと内部電池ｃとが安全に分離される。
【００２５】
なお、対象物ａは、下円盤４に対して、最も姿勢が安定する最大投影面積の面で載置される。
【００２６】
次に、一例として、電動歯ブラシ、携帯電話、又はデジタルカメラの樹脂筐体ｂが１７０℃になるように加熱する。その後、下円盤４と上円盤６とで対象物ａを挟み、下円盤４を回転させて対象物ａから樹脂筐体ｂが分離させる。このとき、対象物ａから樹脂筐体ｂと内部電池ｃとを分離するために必要なせん断力と、対象物ａの最大投影面積との関係を確認した。なお、各最大投影面積は、一例として、電動歯ブラシは２２５０ｍｍ２であり、携帯電話は５０００ｍｍ２であり、デジタルカメラは８４００ｍｍ２である。
【００２７】
図２は、対象物ａの最大投影面積と、対象物ａから樹脂筐体ｂを分離するのに必要なせん断力との関係を示す図である。
【００２８】
図２は、樹脂筐体ｂを備える対象物ａを炉２で加熱し、樹脂筐体ｂを軟化させた直後に、対象物ａから樹脂筐体ｂを分離するのに必要とする最小せん断力を示している。最大投影面積が２２５０ｍｍ２、５０００ｍｍ２、８４００ｍｍ２の樹脂筐体ｂでは、それぞれ、最小せん断力は０．６６Ｎ、２．３１Ｎ、４．３５Ｎである。ここで、最小せん断力をＦｕ(Ｎ)、対象物ａの最大投影面積をＳ(ｍｍ２)とすると、
Ｆｕ=０．０００６Ｓ−０．６９１４・・・・（１）
という式（１）で示され、対象物ａ内の内部の電池ｃを破壊せずに、筐体ｂと電池ｃとを安全に分離するためのせん断力をＦとすると、
０＜Ｆｕ≦Ｆ＜電池の耐荷重
という式で設定される必要がある。
【００２９】
図３は、炉２の一例として、２００℃のマッフル炉で携帯電話を加熱したときの温度上昇カーブを示す図である。図３より、ＡＢＳ樹脂筐体の携帯電話は、マッフル炉で２分間加熱すると、樹脂筐体が１７０℃、内部の電池の温度が１２５℃となり、ＡＢＳ樹脂筐体の耐熱温度は１００℃であり、ＡＢＳ樹脂筐体の成形温度は１８０℃であり、内部の電池の耐熱温度は１３０℃であるため、対象物ａの設定温度範囲内となる。
【００３０】
第１実施形態では、ベルトコンベア３上の携帯電話をマッフル炉で２分間加熱を行い、直後にベルトコンベア３から下円盤４へ携帯電話を投入して、投入された携帯電話を赤外線センサで検知する。次いで、下円盤４を回転させることで、携帯電話を加工位置に位置させる。次いで、上円盤６を下方向に移動させて、携帯電話を下円盤４と上円盤６とで挟む。次いで、上円盤６に対して下円盤４のみを回転させることで、携帯電話に１０Ｎのせん断力を与えて、携帯電話から樹脂筐体ｂと内部の電池ｃを分離できることを確認した。
【００３１】
また、前記の条件で対象物ａを電動歯ブラシ、及びデジタルカメラにそれぞれ変えたときも、同様に、樹脂筐体ｂと内部の電池ｃとが分離できることを確認した。
【００３２】
（変形例）
また、第１実施形態において、炉２として、マッフル炉の代わりに、過熱水蒸気炉を使用して、急激に樹脂筐体ｂの温度を上げることも可能である。
【００３３】
図４は、３００℃の過熱水蒸気炉で携帯電話を加熱したときの温度上昇カーブを示す図である。
【００３４】
図４よりＡＢＳ樹脂筐体の携帯電話を過熱水蒸気で１．５秒加熱することで、樹脂筐体が１６０℃となり、内部の電池の温度が３０℃となるので、ＡＢＳ樹脂筐体の耐熱温度１００℃、ＡＢＳ樹脂筐体ｂの成形温度１８０℃であり、内部の電池ｃの耐熱温度は１３０℃であるため対象物ａの設定温度範囲内となる。
【００３５】
（変形例）
また、第１実施形態において、別の例のせん断力付与装置９Ｂとして、上円盤６の代わりにベルトコンベア３と逆方向に進行する上ベルトコンベア８を使用することも可能である。
【００３６】
図５は、上円盤６の代わりに、上ベルトコンベア８を用いたときの分離装置１Ｂの概略図である。ここでは、ベルトコンベア３Ｂは、図１よりも長く、処理工程の全長にわたって配置されたベルトコンベアを使用している。ベルトコンベア３Ｂの一端側には図１と同様に炉２を配置する一方、他端側には、上ベルトコンベア８と、上ベルトコンベア昇降装置２０と、荷重制御機５とを配置している。
【００３７】
図５において、ベルトコンベア３Ｂの搬送により、炉２から出てきた対象物ａを赤外線センサ７で検知する。
【００３８】
次いで、検知後、昇降装置２０により上ベルトコンベア８をベルトコンベア３Ｂに向けて下降させることで、対象物ａを上ベルトコンベア８とベルトコンベア３とで挟む。
【００３９】
次いで、ベルトコンベア３と上ベルトコンベア８とが逆方向に進むように駆動されることで対象物ａにせん断力を与え、対象物ａから樹脂筐体ｂと内部電池ｃとを分離することができる。
【００４０】
前記第１実施形態によれば、電池ｃを内部に含む対象物ａの一例である廃家電を、廃家電の樹脂筐体ｂの材質の耐熱温度以上でかつ成形温度未満の温度まで加熱して樹脂筐体ｂを軟化させたのち、せん断力を加えて、廃家電から樹脂筐体ｂと電池ｃとを確実に分離することができる。
【００４１】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の電池の分離方法によれば、内部に電池を含む家電などの対象物を加熱により樹脂筐体を軟化させ、せん断力により樹脂筐体と電池とを分離することで、電池を破壊せず安全に分離することができる。これにより、家電リサイクルで破砕前の人手による電池の除去作業を削減することができ、リサイクルの効率化と人件費の削減とが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ｂ・・・分離装置
２・・・炉
３，３Ｂ・・・ベルトコンベア
４・・・下円盤
４Ａ・・・回転駆動装置
５・・・荷重制御機
６・・・上円盤
６Ａ・・・上円盤昇降装置
７・・・センサ
８・・・上ベルトコンベア
９・・・せん断力付与装置
１０・・・円盤
１１・・・円盤
１２・・・突起
２０・・・上ベルトコンベア昇降装置
ａ・・・対象物
ｂ・・・樹脂筐体
ｃ・・・内部電池
【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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