JP2000233138A - 破砕・分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体に浸漬された電極対に高電圧パルスを印
加して上記電極対間にパルス放電を生じさせ，上記電極
対間に配置された被処理物を破砕又は分離する従来の破
砕・分離装置では，上記電極対２間に含まれる気体の量
によって，上記電極対２外へ放電が飛んでしまう危険な
状態が発生する恐れがあった。 【解決手段】 本発明は，液体に浸漬された電極対間で
パルス放電が生じる場合の上記電極対間の絶縁耐力より
も大きく，上記電極対から上記電極対外の他の対象物へ
パルス放電が生じる場合の上記電極対と上記他の対象物
との間の絶縁耐力よりも小さく，その絶縁耐力が設定さ
れた気中放電防止用電極対を上記電極対に並列に接続す
ることにより，上記電極対間にパルス放電が生じ難くな
った場合は上記気中放電防止用電極対間で放電を生じさ
せ，危険な放電が起こることを防止することを図ったも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，破砕・分離装置に
係り，液体に浸漬された電極対間に高電圧パルスを印加
して上記電極対間にパルス放電を生じさせ，上記電極対
間に配置された例えば岩石，コンクリート部材等を破砕
したり，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂等の基板に
銅等の回路パターン用導電性部材や抵抗等の各種電子回
路素子が接合されたプリント基板，また導電性部材が封
入された半導体パッケージ等を分離する破砕・分離装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで単なる廃材として，一括焼却処
分，又は投棄処分等により処理されてきた製造物には，
処分の際に環境に悪影響を与える有害な素材や，再利用
可能な資源が含まれている場合がある。このため，近年
では，環境保護，資源の有効利用等の観点から，上記有
害な素材や再利用可能な資源を上記製造物から分離し
て，回収する技術がより重要なものとなってきている。
とりわけ，電子回路，ひいてはプリント基板類について
は，その実用年数の短小化が顕著であり，銅等の該プリ
ント基板上に形成されたパターン用導電性部材や，該プ
リント基板上に実装されている抵抗等の各種電子回路素
子およびそれらを接合しているハンダを分離，回収する
ことに対して社会的な要請も強い。そこで，特願平８−
３４４９６２号では，上記のような分離回収処理を容易
且つ確実に行うための技術として，電極対間に高電圧パ
ルスを印加して電極対間にパルス放電を生じさせ，この
パルス放電の際に生じる衝撃波や熱を利用して，プリン
ト基板等の被処理物から素材を分離する技術が提案され
た。また，特願平１０−１３８３７２号では，破砕又は
分離された素材をさらに簡易に分離するために，上記電
極対を水などの液状媒体に浸漬した技術が記載されてい
る。上記電極対を液状媒体に浸漬した場合，上記パルス
放電により破砕又は分離された素材をその比重の相違に
より分別することができる。また，上記衝撃波の伝達媒
体を液体にすることにより気体の場合よりも上記衝撃波
の作用を高めることもできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記のよう
に上記電極対を液状媒体に浸漬した場合，高電圧パルス
を印加して上記電極対間にパルス放電が生じると，電気
分解等により上記電極対間に気体が発生する。また，被
処理物に付着している気体が上記液状媒体に溶け込む場
合もある。このため，図３に示す如く，電極対２間に
は，液状媒体だけでなく，ある程度気体が存在する場合
が多い。しかしながら，液状媒体と気体の絶縁耐力は相
違するから，液状媒体に浸漬された上記電極対間に気体
が存在する量によって，上記電極対間の絶縁耐力は異な
ってしまい，上記電極対間に存在する気体の量が極端に
少なくなると，上記電極対間の絶縁耐力が増加して上記
電極対間でパルス放電が生じ難くなり，場合によって
は，図４に示す如く，液状媒体が気体に接触する境界で
沿面放電（気中放電）が生じ，上記電極対以外の他のと
ころに飛んでしまう。このような気中放電が発生した場
合，上記電極対間に配置されている被処理物の破砕又は
分離処理が行えず，また放電経路も特定できず，付近の
機器が破損したりする恐れがある。本発明は，このよう
な従来の技術における課題を解決するために，破砕・分
離処理装置を改良し，液体に浸漬された電極対間でパル
ス放電が生じる場合の上記電極対間の絶縁耐力よりも大
きく，上記電極対から上記電極対外の他の対象物へパル
ス放電が生じる場合の上記電極対と上記他の対象物との
間の絶縁耐力よりも小さく，その絶縁耐力が設定された
気中放電防止用電極対を上記電極対に並列に接続するこ
とにより，上記電極対間にパルス放電が生じ難くなった
場合は上記気中放電防止用電極対間で放電を生じさせ，
危険な気中放電が起こるのを防止することのできる破砕
・分離装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に係る発明は，液体に浸漬された電極対
と，該電極対間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス
印加手段とを具備し，上記電極対間に上記高電圧パルス
印加手段により上記高電圧パルスを印加することによっ
て上記電極対間にパルス放電を生じさせ，上記電極対間
に配置された被処理物を破砕又は分離する破砕・分離装
置において，上記電極対間で上記パルス放電が生じる場
合の上記電極対間の絶縁耐力よりも大きく，上記電極対
から上記電極対外の他の対象物へパルス放電が生じる場
合の上記電極対と上記他の対象物との間の絶縁耐力より
も小さく，その絶縁耐力が設定された気中放電防止用電
極対を上記電極対に並列に接続してなることを特徴とす
る破砕・分離装置として構成されている。また，請求項
２に係る発明は，上記請求項１に記載の破砕・分離装置
において，上記気中放電防止用電極対に放電が発生した
ことを検出するための検出手段を具備してなることをそ
の要旨とする。

【０００５】上記請求項１又は２に記載の破砕・分離装
置によれば，液体に浸漬された電極対間でパルス放電が
生じる場合の上記電極対間の絶縁耐力よりも大きく，上
記電極対から上記電極対外の他の対象物へパルス放電が
生じる場合の上記電極対と上記他の対象物との間の絶縁
耐力よりも小さく，その絶縁耐力が設定された気中放電
防止用電極対を上記電極対に並列に接続することによ
り，上記電極対間にパルス放電が生じ難くなった場合は
上記気中放電防止用電極対間で放電を生じさせ，危険な
放電が起こるのを防止することができる。さらに，請求
項２に記載の破砕・分離装置によれば，上記気中放電防
止用電極対間で放電が発生すると，上記気中放電防止用
電極対がなければ上記電極対以外への危険な放電が生じ
ていたことを検出することができる。この検出結果を基
にすれば，付近にいる人に注意を促したり，上記電極対
間の絶縁耐力を自動的又は手動で適当に調整させること
も可能である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の一実施の形態に係る破砕・
分離装置の概略構成を示す図である。まず，本発明の一
実施の形態に係る破砕・分離装置は，例えば回路パター
ン用導電性部材や抵抗等の電子回路素子等が接合された
プリント基板から上記導電性部材や電子回路素子等の素
材を分離する装置として用いられるものである。図１に
示す如く，本実施の形態に係る破砕・分離装置は，水な
どの液体が満たされた液槽１と，上記液槽１の液体内に
浸漬された電極対２と，上記電極対２間に高電圧パルス
を印加する高電圧パルス発生部（高電圧パルス印加手段
に相当）３とを具備しており，例えばプリント基板など
の被処理物４が上記電極対２間に配置される。上記破砕
・分離装置では，上記電極対２間に高電圧のパルス放電
を生じさせ，該パルス放電にともなって生じる衝撃波及
び熱により，上記プリント基板１が破砕されながら，上
記導電性部材や電子回路素子等の素材が上記プリント基
板１から分離されるが，特にこの装置では，上記電極対
２間で上記パルス放電が生じる場合の上記電極対２間の
絶縁耐力よりも大きく，上記電極対２から上記電極対２
外の他の対象物へパルス放電が生じる場合の上記電極対
２と上記他の対象物との間の絶縁耐力よりも小さく，そ
の絶縁耐力が設定された気中放電防止用電極対５が上記
電極対２に並列に接続されており，これにより，上記電
極対２間で上記パルス放電が生じ難い場合でも上記電極
対２以外へ危険な放電が生じるのを防止することができ
る。

【０００７】次に，上記破砕・分離装置の詳細について
説明する。上記破砕・分離装置において，まず例えばプ
リント基板などの被処理物４が，水などの液体が満たさ
れた液槽１内の上記電極対２間に配置される。上記電極
対２は，銅，タングステン等からなり，例えば棒状のア
ノード電極２ａと，上記アノード電極２ａに対して相対
的に負極性に設定される皿状のカソード電極２ｂとを具
備する。上記電極対２には，例えばマルクス回路等の昇
圧回路を備えた高電圧パルス発生部３が接続されてお
り，数１００ｋＶ程度の高電圧パルスが上記電極対間２
に印加される。そして，上記高電圧パルス発生部３によ
り上記電極対間２に数１００ｋＶ程度の高電圧パルスが
印加されると，上記電極対２間にパルス放電が発生す
る。上記カソード電極２ｂの曲面形状は，例えば上記ア
ノード電極２ａに対向する面全てに渡って上記アノード
電極２ａに対しほぼ平等の電界を形成するよう構成さ
れ，このために，上記電極対２間に発生するパルス放電
は面状に広がって形成される。上記パルス放電に伴って
生じる衝撃波も，上記液槽１に満たされた液体を伝達媒
体として，上記被処理物４に対してほぼ均一に広がって
伝播し，上記パルス放電に伴って生じる熱の作用ととも
に，上記被処理物４全面に渡って破砕又は分離が行われ
る。ところで，上記パルス放電を生じさせるために，上
記アノード電極２ａとカソード電極２ｂとの間に高電圧
パルスを印加すると，特に電極近傍での電気分解などに
より上記電極対２間に気体が発生する。このように電気
分解などにより上記電極対２間に発生した気体や，上記
被処理物４に付着していた気体は，通常上記液槽１に満
たされた液体に溶け込み，上記電極対２間にある程度存
在する。気体と液体との絶縁耐力は異なるから，上記電
極対２間の絶縁耐力，例えばアノード電極２ａとカソー
ド電極２ｂとの間の距離は，幾らか上記電極対２間に気
体が存在する場合を想定して設定される。しかしなが
ら，上記電極対２間に含まれる気体の量は，上記衝撃波
による液体の流動などにより変化する場合があり，まれ
に上記電極対２間にほとんど気体が含まれないような状
態が発生する。このとき，上記電極対２間の絶縁耐力
は，増加したことと同様になるから，同じ大きさの高電
圧パルスを上記電極対２間に印加しても，上記電極対２
間でパルス放電が発生しない場合がある。この場合，例
えば水よりも絶縁耐力の小さい空気が上記アノード電極
２から離れていなければ，空気と水の境界に沿って沿面
放電が生じ，上記電極対２外の上記液槽１などに向けて
気中放電が生じる恐れがあり危険である。

【０００８】そこで，本実施の形態に係る破砕・分離装
置では，上記電極対２と並列に気中放電防止用電極対５
が接続されている。上記気中放電防止用電極対５は，例
えば一対の平板電極からなり，その電極間距離は，上記
電極対２間に気体のみが含まれる場合の電極間距離より
も大きく設定され，上記電極対２間に液体のみが含まれ
る場合の電極間距離よりも小さく設定される。より具体
的には，気体が空気であって，液体が水であるとする
と，空気の絶縁耐力が３ＭＶ／ｍ，水の絶縁耐力が２０
ＭＶ／Ｍ程度であるから，上記気中放電防止用電極対５
の電極間距離Ｘは，上記電極対２の電極間距離Ｃに対し
て， 電極間距離Ｃ≦電極間距離Ｘ≦（２０／３）×電極間距
離Ｃ の範囲にある値に設定される。ただし，通常は上記電極
対２間にパルス放電を生じさせる必要があるから，上記
気中放電防止用電極対５間の絶縁耐力は上記電極対２間
の絶縁耐力よりも常に大きく設定される必要がある。こ
のような気中放電防止用電極対５を設けておけば，上記
電極対２間に気体がほとんど含まれない状態になった場
合でも，上記アノード電極２ａから上記電極対２外の液
槽１などに対して気中放電が生じる前に，上記気中放電
防止用電極対５にて放電を発生させ，上記電極対２間の
電圧を短絡させることができる。これにより，上記電極
対２外の他の部材にパルス放電が飛んでしまうような危
険な状態が回避される。このように，本実施の形態に係
る破砕・分離装置によれば，液体に浸漬された電極対間
でパルス放電が生じる場合の上記電極対間の絶縁耐力よ
りも大きく，上記電極対から上記電極対外の他の対象物
へパルス放電が生じる場合の上記電極対と上記他の対象
物との間の絶縁耐力よりも小さく，その絶縁耐力が設定
された気中放電防止用電極対を上記電極対に並列に接続
することにより，上記電極対間にパルス放電が生じ難く
なった場合は上記気中放電防止用電極対間で放電を生じ
させ，危険な放電が起こるのを防止することができる。

【０００９】

【実施例】上記実施の形態では，プリント基板などから
素材を分離するための破砕・分離装置に本発明を適用し
たが，これに限られるものではなく，例えばパルス放電
に伴う衝撃波及び熱によりコンクリートや岩石を破砕す
る破砕・分離装置に本発明を適用してもよいし，導電性
部材が封入された半導体パッケージから上記導電性部材
を分離させる破砕・分離装置に本発明を適用することも
可能である。また，上記実施の形態の構成に加えて，上
記気中放電防止用電極対５に放電が発生したことを検出
するために，例えば高電圧パルス発生部３と上記気中放
電防止用電極対５との間に電流検出器（検出手段の一
例）６を設けてもよい。上記電流検出器６により検出さ
れる電流波形に基づいて上記気中放電防止用電極対５に
て放電が発生したことを検出すれば，例えば検出信号に
基づいて警告音を発生させ，操作者に注意を促したり，
上記電極対２間に含まれる気体を適正量に調整したりす
ることが可能となり，運用上の安全性をさらに向上させ
ることができる。このような破砕・分離装置も本発明に
おける破砕・分離装置の一例である。また，上記実施の
形態では，気中放電防止用電極対に一対の平板電極を用
いたが，これに限られるものではなく，例えば一つの球
状電極を用いてもよいし，棒状電極と平板電極との組み
合わせや，棒状電極と球状電極との組み合わせなど，他
の形状の電極を用いてもよい。このような破砕・分離装
置も本発明における破砕・分離装置の一例である。

【００１０】

【発明の効果】以上説明した通り，上記請求項１又は２
に記載の破砕・分離装置によれば，液体に浸漬された電
極対間でパルス放電が生じる場合の上記電極対間の絶縁
耐力よりも大きく，上記電極対から上記電極対外の他の
対象物へパルス放電が生じる場合の上記電極対と上記他
の対象物との間の絶縁耐力よりも小さく，その絶縁耐力
が設定された気中放電防止用電極対を上記電極対に並列
に接続することにより，上記電極対間にパルス放電が生
じ難くなった場合は上記気中放電防止用電極対間で放電
を生じさせ，危険な放電が起こるのを防止することがで
きる。さらに，請求項２に記載の破砕・分離装置によれ
ば，上記気中放電防止用電極対間で放電が発生すると，
上記気中放電防止用電極対がなければ上記電極対以外へ
の危険な放電が生じていたことを検出することができ
る。この検出結果を基にすれば，付近にいる人に注意を
促したり，上記電極対間の絶縁耐力を自動的又は手動で
適当に調整させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係る破砕・分離装置
の概略構成を示す図。

【図２】 本発明の一実施例に係る破砕・分離装置の概
略構成を示す図。

【図３】 従来の破砕・分離装置の概略構成と電極対間
の絶縁耐力の変化の原因を説明するための図。

【図４】 従来の破砕・分離装置において生じる気中放
電を説明するための図。

【符号の説明】

１…液槽 ２…電極対 ３…高電圧パルス発生部（高電圧パルス印加手段） ４…被処理物 ５…気中放電防止用電極対 ６…電流検出器（検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体に浸漬された電極対と，該電極対間
   に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段とを具
   備し，上記電極対間に上記高電圧パルス印加手段により
   上記高電圧パルスを印加することによって上記電極対間
   にパルス放電を生じさせ，上記電極対間に配置された被
   処理物を破砕又は分離する破砕・分離装置において，上
   記電極対間で上記パルス放電が生じる場合の上記電極対
   間の絶縁耐力よりも大きく，上記電極対から上記電極対
   外の他の対象物へパルス放電が生じる場合の上記電極対
   と上記他の対象物との間の絶縁耐力よりも小さく，その
   絶縁耐力が設定された気中放電防止用電極対を上記電極
   対に並列に接続してなることを特徴とする破砕・分離装
   置。
2. 【請求項２】 上記気中放電防止用電極対に放電が発生
   したことを検出するための検出手段を具備してなる請求
   項１に記載の破砕・分離装置。