(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上から順に排気口、円筒状の１次分離空間、円錐状の２次分離空間、搬出口を備える縦形筒を用いて、原料粒から軽い粒を分離する方法であって、
分離対象である軽い粒を含む原料粒を１次空気と共に、前記１次分離空間内に原料が前記１次分離空間の円筒内壁面に沿って回転上昇する方向に導入し、前記原料粒中に混じっている軽い物質の大部分が管内の昇気流によって前記排気口に導かれ、原料粒と一部の軽い粒は旋回による壁面との摩擦抵抗により一定流域内に滞留後自重で２次分離空間に落下させる１次分離ステップと、
前記１次分離ステップで下方の前記２次分離空間の円錐部に落下してくる原料粒に対し、前記２次分離空間の下部にスリットから中心に向かって２次空気を吹き込み原料粒中の軽い物質を前記１次分離空間に吹き上げる２次分離ステップと、
前記２次空気吹き込み位置の下方から３次空気を上向きに吹き込み残留する軽い粒を前記２次分離空間に吹き上げる３次分離ステップと、および
前記円錐部の下の搬出口から軽い粒を除去した原料粒を連続的に取り出す搬出ステップと、を含む原料粒から軽い粒を分離する方法。
【請求項２】
上部に排気口を有する円筒部と、
前記円筒部の下部に設けられた円錐部と、
前記円錐部の上で原料粒と１次空気を原料粒が前記円筒部の内壁面に沿って旋回上昇する方向に吹き込む原料粒送出および１次空気吹き込み手段と、
前記円筒部の上部から前記原料粒中の軽い粒を取り出す軽い粒分離手段と、
前記円錐部の下部で前記円筒部から落下してきた原料粒に高圧空気を吹き込んで微粒を前記円筒部に上昇させる２次空気送出手段と、
前記２次空気吹き込み位置の下方から３次空気を上向きに吹き込み残留する軽い粒を前記２次分離空間に吹き上げる３次空気送出手段と、および
前記円錐部の下から原料を排出する手段とを含む原料粒から軽い粒を分離する装置。
【請求項３】
前記原料粒送出手段は、前記円筒部内壁面に開口する上向き接線導入管または円筒部の下部中心に配置されたスピナ付き導入手段である請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記２次空気送出手段は円錐部の下端に設けられたスリットを介して結合し圧力空気が接続される２次空気吹込室を備えるものである請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記２次空気送出手段は、前記スリットから前記円錐部の下端に設けられたスタビライザに向けて高速２次気流を吹出すものである請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記３次空気送出手段は、前記スタビライザと原料を排出する手段の間から前記スタビライザに向けて３次空気を吹き上げるものである請求項５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、プラスチックペレットやフロス等を含む原料粒から軽い粒（フロス）を分離する方法および、前記方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形用のプラスチック材料はペレットの状態で提供されることが多い。この材料を保管したり移動したりする内に破損したり摩擦により欠落したりして糸状または粉状のいわゆるフロスまたは軽い粒ができて原料粒に混在することになる。この軽い粒が含まれている材料を加熱するとまずこのフロス部分が最初に溶融する。そしてペレットが溶けるまでに熱により変質する。
【０００３】
例えば樹脂レンズを成形する場合、細心の注意を払って成形しても歩留り８０％程度になる。フロスが若干でも混入していると歩留りが２０％程度になることがあった。そのため、フロスの完全除去の要請があるが、従来の装置ではフロスの完全除去は困難であった。
【０００４】
フロスを除去するために、フロスセパレータと言う装置が知られている。
図１１は前記の装置の略図である。空気輸送管を介して供給されたフロスを含む樹脂材料は投入手段１７による円筒部１内にペレットとフロスが高速で回転上昇する方向に管内壁に向けて投射される。円筒部１の上部の排気管２には図示しない排気用送風機が接続されており、円筒部１内の空気およびフロスは排気管２を介して外部に取り出される。一方、ペレットが壁面を転がりながら旋回上昇し、その過程でフロスと分離され、ペレットは重力により下方に移動し円錐部３の下端から取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フロスの除去率を高めるために前記筒の長さｈさらに詳しく言えば、投入手段１７より上の部分の長さを大きくする試みがなされた。
しかし、そのような構成にしても、フロスを１００％除去することは困難であった。そこで、射出成形業者などから、フロスを１００％除去することができる方法の開発が強く要請されていた。
本発明の目的は、ほとんどのフロスを除去することができるか、またはフロスを完全に除去することができる原料粒（ペレット）から軽い粒（フロス）を分離する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記方法を実施することができる原料粒（ペレット）から軽い粒（フロス）を分離する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による請求項１記載の方法は、
上から順に排気口、円筒状の１次分離空間、円錐状の２次分離空間、搬出口を備える縦形筒を用いて、原料粒から軽い粒を分離する方法であって、
分離対象である軽い粒を含む原料粒を１次空気と共に、前記１次分離空間内に原料が前記１次分離空間の円筒内壁面に沿って回転上昇する方向に導入し、前記原料粒中に混じっている軽い物質の大部分が管内の昇気流によって前記排気口に導かれ、原料粒と一部の軽い粒は旋回による壁面との摩擦抵抗により一定流域内に滞留後自重で２次分離空間に落下させる１次分離ステップと、
前記１次分離ステップで下方の前記２次分離空間の円錐部に落下してくる原料粒に対し、前記２次分離空間の下部にスリットから中心に向かって２次空気を吹き込み原料粒中の軽い物質を前記１次分離空間に吹き上げる２次分離ステップと、
前記２次空気吹き込み位置の下方から３次空気を上向きに吹き込み残留する軽い粒を前記２次分離空間に吹き上げる３次分離ステップと、および
前記円錐部の下の搬出口から軽い粒を除去した原料粒を連続的に取り出す搬出ステップとから構成されている。
【０００７】
本発明による請求項２記載の、原料粒から軽い粒を分離する装置は、
上部に排気口を有する円筒部と、
前記円筒部の下部に設けられた円錐部と、
前記円錐部の上で原料粒と１次空気を原料粒が前記円筒部の内壁面に沿って旋回上昇する方向に吹き込む原料粒送出および１次空気吹き込み手段と、
前記円筒部の上部から前記原料粒中の軽い粒を取り出す軽い粒分離手段と、
前記円錐部の下部で前記円筒部から落下してきた原料粒に高圧空気を吹き込んで微粒を前記円筒部に上昇させる２次空気送出手段と、
前記２次空気吹き込み位置の下方から３次空気を上向きに吹き込み残留する軽い粒を前記２次分離空間に吹き上げる３次空気送出手段と、および
前記円錐部の下から原料を排出する手段とを含んで構成されている。
【０００８】
本発明による請求項３記載の、原料粒から軽い粒を分離する装置は、請求項２記載の装置であって、
前記原料粒送出手段は、前記円筒部内壁面に開口する上向き接線導入管または円筒部の下部中心に配置されたスピナ付き導入手段を用いている。
【０００９】
本発明による請求項４記載の、原料粒から軽い粒を分離する装置は、請求項２記載の装置であって、
前記２次空気送出手段は円錐部の下端に設けられたスリットを介して結合し圧力空気が接続される２次空気吹込室を備えるものである。
【００１０】
本発明による請求項５記載の、原料粒から軽い粒を分離する装置は、請求項４記載の装置であって、
前記２次空気送出手段は、前記スリットから前記円錐部の下端に設けられたスタビライザに向けて高速２次気流を吹出すように構成されている。
【００１１】
本発明による請求項６記載の、原料粒から軽い粒を分離する装置は、請求項５記載の装置であり、前記３次空気送出手段は、前記スタビライザと原料を排出する手段の間から前記スタビライザに向けて３次空気を吹き上げるように構成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明による装置の実施の形態を説明する。
本発明による方法は基本的には空気と原料粒を吸い込み分離を行なう方法（１次空気利用法）のみで分離する方法に対して、その下方でさらに空気（２次空気）を吹き込み、さらにより完全な分離を実現するために、前記２次空気送出手段の下からさらに空気（３次空気）を吹き込むステップを設ける。
【００１３】
図１、図２および図３に示す装置は１次空気とともに２次を吹き込む方法を実施する装置、すなわち３次空気を吹き込む手段およびそれによる吹き込みを省略した方法として説明する。
まず図１を参照して、１次空気および原料粒の吹き込みのために接線導入管を用いる第１の実施例について説明する。直径Ｄの円筒部１の壁内面に開口（開口４ａ）する上向き接線導入管４が接続されている。導入管４はその中心軸が円筒部１の内壁の接線に平行で上向きに接続されているので１次空気の形成する気流は管内壁にそって旋回しながら上昇する。円筒部１の上部には、排気管２を有し、下部に円錐部３が設けられている。排気管２には、排気用送風機７が接続されており、吸引方式で空気と軽い粒は円筒部１の上部から引き出される。なお、１次空気を圧送する方法も可能である。円筒部１の下端寄りに空気と軽い粒を含む原料粒を管壁の接線上方向に吸引する接線導入管４が設けられている。接線導入管４にはホッパ１０から、原料粒が空気力輸送管９を介して接続されている。
【００１４】
円筒部１の下端には円錐部３が配置されている。この円錐部３の下端開口と円筒部１３との間にスリットが形成され、このスリットは２次空気吹込室５に囲まれている。２次空気吹込室５には２次空気用送風機６が接続され、前記スリットを介して２次空気が全周から容器内に吹き込まれる。円筒部１３の下端にはエアロッカ排出機を形成するロータリバルブ８が設けられている。ロータリバルブ８は機密を保って回転し、原料粒のみを排出する。
【００１５】
３次空気を吹き込む手段およびそれによる吹き込みを省略した第１の実施例装置の動作は次のとおりである。
（１次分離ステップ）分離対象である軽い粒を含む原料粒は、ホッパ１０から供給され、空気輸送管９から吸入された１次空気と共に、前記円筒内に原料が前記円筒内壁面に沿って回転上昇する方向に導入され、１次分離ステップが開始される。前記原料粒中に混じっている軽い物質の大部分が管内の昇気流によってその排気口に導かれる。原料粒と一部の軽い粒は旋回による壁面との摩擦抵抗により一定流域内に滞留後自重で下方円錐部３に落下させられる。
（２次分離ステップ）前記１次分離ステップで下方の円錐部に落下してくる原料粒に対し、前記円錐部３の下部空間に前記スリットから空気を吹き出して原料粒中の軽い粒を前記円筒部空間、１次分離ステップが行なわれる空間、に吹き上げる。
（搬出ステップ）軽い粒を除去した原料粒は、前記円錐部３の下端からさらに円筒部１３を通過して落下し、下端排出部からロータリバルブ８の動作により連続的に取出される。
【００１６】
次に図２を参照して、１次空気および原料粒の吹き込みのためにスピナ付き導入手段を用いる第２の実施例について説明する。この導入手段を斜視図として一部拡大して示してある。その他の構成は前述した実施例と異ならない。
スピナ付き導入管１１から吸入された１次空気と共に、前記円筒内に原料が前記円筒内壁面に沿って回転上昇する方向に導入され、１次分離ステップが開始される。前記原料粒中に混じっている軽い物質の大部分が管内の昇気流によってその排気口に導かれる。原料粒と一部の軽い粒は旋回による壁面との摩擦抵抗により一定流域内に滞留後自重で下方円錐部３に落下させられる。導入管１１は円筒部１の中心下方に配置されており、ペレット１５とフロス１６を含む原料粒を円筒部１の内壁に沿って回転上昇するように放出する。導入管１１はフランジ１１ｂを有し、中心部に回転成分を与えて放出するための羽根１１ａが配置されている。ペレット１５は落下するがフロス１６の大部分は吸い上げられる。
この第２の実施例の動作は導入管１１を用いる他、前述の実施例のそれと同じである。
【００１７】
次に図３を参照して、第３の実施例装置について説明する。この第３の実施例装置は２次分離ステップの実施部分にスタビライザ１２を配置した点を除き前述した第１の実施例と同じである。２次空気室５から、スリットを介して２次空気がスタビライザ１２の斜面に向けて吹き込まれる。スタビライザ１２の形状は図４に拡大して示したものと同じである。スタビライザ１２の鍔の部分が軽い粒（フロス）の吹き上げを助ける。
この実施例装置の動作は前記スタビライザ１２の導入によりフロスの分離除去率が向上するほか、前述した実施例と同じである。
【００１８】
次に図４を参照して、前記第１〜３の実施例装置で用いられる３次空気送出手段の配置等について説明する。
図４は、前述の第３実施例で追加したスタビライザ１２の下の円筒部１３に３次空気送出手段を配置している。この実施例では、１次空気、２次空気、３次空気の流量比を８：１：１にしてある。
円筒部１３の内径をｄとするとスタビライザ１２の鍔の直径を０．６〜０．６５ｄとしてある。このようにして、前記２次空気吹き込み手段の下方から３次空気１４を上向きに吹き込み落下しようとするフロス１６を吹き上げる。
【００１９】
図３に示した装置に図４の装置を用いた実施例装置の動作は次のとおりである。
（１次分離ステップ）前述と同じ
（２次分離ステップ）前記１次分離ステップで下方の円錐部に落下してくる原料粒に対し、前記円錐部３の下部空間に前記スリットから空気を吹き出して原料粒中の軽い粒を前記円筒部空間、１次分離ステップが行なわれる空間、に吹き上げる。なお次の３次分離ステップで、吹き上げられた軽い粒も同様に、前記円筒部１の空間、１次分離ステップが行なわれる空間に吹き上げる。
（３次分離ステップ）３次空気の導入によりスタビライザ１２の鍔と下側の円筒部１３の内径管から落下しようとする軽い粒１６を吹き上げる。重い粒はさらに落下する。
（搬出ステップ）前述の実施例同様に、軽い粒を除去した原料粒は、前記円錐部３の下端からさらに円筒部１３を通過して落下し、下端排出部からロータリバルブ８の動作により連続的に取出される。
【００２０】
前記実施例装置と従来装置等の特性を比較するために以下のような装置Ａ〜Ｅを準備した。
装置Ａ（図１、２次空気停止  スタビライザなし、３次空気なし）
装置Ｂ（図１、２次空気挿入  スタビライザなし、３次空気なし）実施例１の変形
装置Ｃ（図３、２次空気挿入  スタビライザ有り、３次空気なし）実施例３の変形
装置Ｄ（図３，図４、２次空気挿入  スタビライザ有り、３次空気有り）
装置Ｅ（図１１、２次空気なし  スタビライザなし、３次空気なし）
後述するように、比較装置Ｄのみが本発明方法に対応する。
【００２１】
軽い粒と重い粒の分離の程度を調べるためにペレット１０ｋｇあたりフロスに相当する５０ｇの微細リボンを混入したものを利用した。ペレットはポリカーボネートペレットで大きさは３ｍｍ角で５０粒で１ｇとなる。なおリボンは黒色ビニール袋（厚さ２０μｍ）を切断した５ｍｍ幅×１０〜５０ｍｍ長のものを用いた。
【００２２】
分離効率の比較
装置Ａの運転時の全風量は１０ｍ3 毎分でそのうち２次空気はなし
装置Ｂの運転時の全風量は９ｍ3 毎分でそのうち２次空気が２．０ｍ3 毎分
装置Ｄの運転時の全風量は１０ｍ3 毎分でそのうち２次空気が１ｍ3 毎分
３次空気は１ｍ3 毎分
装置Ｅの運転時の全風量は８．５ｍ3 毎分でそのうち２次空気はなし
【００２３】
図５にペレットの毎時間処理量ごとに装置Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅについてリボンの回収率を表にして示してある。
これによれば装置Ａは全範囲で４４〜７２％の回収率を示している。
装置Ｂは９３．４〜９５．５％の回収率を示している。
装置Ｄは全範囲で１００％の回収率を示している。
装置Ｅは５２〜７８％の回収率を示しており、処理量が少ない時の特性は優れているが処理量が増すに従って分離効率は著しく低下し、処理量が１．５ｔ毎時を越えると動作が不能になる。
表の内容をグラフにして図６に示す。
【００２４】
次に装置Ｃ（実施例３の変形）について、ペレットと空気の混合比（固気比）の違いによる分離効率のちがいを調べ、処理量の範囲について検討した。
図７にリボンの分離率、図８にペレットの飛散率を図表として示し、図９にリボンの分離効率、図１０にペレットの飛散率をそれぞれグラフにして示してある。
風量６ｍ3 毎分（固気比５．１３）では、１時間内にペレットがつまり運転不能であった。風量を７ｍ3 毎分では、分離効率は８８％であり、その後風量を増すにつれて最大９５％まで効率を上げることができることが判明した。しかし、風量が増すにつれてペレットの飛散も増加している。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、２次空気の挿入を行い第２次分離ステップを行なうことにより、従来装置に比較して軽い粒等の分離回収効率を向上させることができる。またスタビライザを用いることにより第２次分離ステップの効率を向上できる。さらに３次空気の挿入を行い第３次分離ステップを行なうことで１００％フロスの回収が可能となった。
【００２６】
以上詳しく説明した実施例について、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。１次空気、２次空気、３次空気の混合比は、対象物、量によって、最適比率を種々選択できる。プラスチックのペレットとフロスの選別のみならず、他の物質についても重い粒と軽い粒の分離に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による方法を実施するために、原料粒送出手段として前記円筒壁内面に開口する上向き接線導入管を用いた第１の実施例装置の主要部を説明するための略図である。
【図２】  本発明による方法を実施するために、原料粒送出手段として前記円筒壁内にスピナ付き導入管を用いた第２の実施例装置の主要部を説明するための略図である。
【図３】  前記第１の実施例にさらに改良を施した第３の実施例装置の主要部を説明するための略図である。
【図４】  前記各実施例に用いられる３次空気の吹き込み手段を説明するための部分的な略図である。
【図５】  各装置についてリボン（フロス）の回収率を比較した図表である。
【図６】  前記図表の内容の一部を示すグラフである。
【図７】  本発明による装置のうちスタビライザ付き装置のリボン（フロス）の分離率を風量に対応して示した図表である。
【図８】  本発明による装置のうちスタビライザ付き装置のペレットの飛散率を風量に対応して示した図表である。
【図９】  図７に示した図表のグラフである。
【図１０】  図８に示した図表のグラフである。
【図１１】  従来装置を説明するための略図である。
【符号の説明】
１  円筒部
２  排気管
３  円錐部
４  接線導入管
５  ２次空気吹込室
６  ２次空気用送風機
７  排気用送風機
８  ロータリバルブ（エアロッカ排出機）
９  空気力輸送管
１０  ホッパ
１１  導入管（スピナ付き）
１２  スタビライザ
１３  円筒部（下側）
１４  ３次空気
１５  重い粒（ペレット）
１６  軽い粒（フロス）
１７  投入手段
【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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【図７】
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【図８】
0003748555.tif 000009
【図９】
0003748555.tif 000010
【図１０】
0003748555.tif 000011
【図１１】
0003748555.tif 000012