JP2002204980A - 静電選別装置 - Google Patents
静電選別装置Info
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Abstract
揮する静電選別装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 金属製の平行平板電極3aと3b,3c
と3d及び3eと3fをそれぞれ一対として対向配置
し、被選別材料である要素物体2a,2bの落下方向に
沿って電極間隔が広くなるように配置することで、要素
物体2a,2bの水平方向の移動距離が電極間隔で制限
されないので、比較的小さな印加電圧でも高い分離制度
が得られる。
Description
類以上の要素物体からなる混合物を静電気を利用して各
種類ごとに分離・回収する装置に関する。
びパーソナルコンピュータ等を含むいわゆるOA機器に
関しては、その小型化と軽量化が追求され続けている
が、その結果として、今日の製品には様々な種類の金属
やプラスチック等の素材が複合されて使用されている。
これらのOA機器類をリサイクルする場合、まず、解体
によって各構成部品ごとに大きく分別された後、各構成
部品を粉砕機等で細かく粉砕し、磁気選別、渦電流選別
等を利用して金属類を分離する。残ったプラスチック類
は比重選別、溶融分離、静電選別等を利用して分離す
る。このように各素材は、各素材要素毎に選別され、リ
サイクル材として再利用される。
れるプラスチック類は、塩化ビニル系樹脂(以下、「P
VC」と称す)、ポリエチレン系樹脂(以下、「PE」
と称す)、ポリプロピレン系樹脂(以下、「PP」と称
す)、ポリスチレン系樹脂(以下、「PS」と称す)、
およびメタクリル樹脂〔アクリル樹脂〕(以下、「PM
MA」と称す)が全体の約80%を占め、回収される廃
プラスチックもほとんどこれらの樹脂類が占める。ま
た、最近ではペットボトルとして多用されるポリエチレ
ンテレフタレート樹脂(以下、「PET」と称す)も独
自に集荷されつつある。
樹脂ごとに選別することが肝要であるが、これらの絶縁
材料を選別する技術としては特開平7−178351号
公報等に開示されている静電選別装置がある。
電選別装置は、一対の平行平板電極を対向配置し、直流
高電圧を印加した電極間に生じた電界により、あらかじ
め帯電させた被選別材料を帯電の有無及び帯電電荷の種
類に応じて分離するものである。
ける静電選別装置の説明図である。帯電部1で被選別材
料である要素物体2a,2bはそれぞれ負,正に帯電
し、対向配置された一対の平板電極3a,3b間に導入
される。負に帯電した要素物体2aは電極3a,3b間
に生じる電界により電極3a(+極)に引き寄せられな
がら落下し、正に帯電した要素物体2bは電極3b(−
極)に引き寄せられながら落下し、それぞれ回収容器4
a,4bに回収される。
要素物体2a,2bの水平方向の移動距離が電極3a,
3bの電極間隔だけに制限されるので、充分な分離精度
(回収率,純度)が得られない。また、強く負に帯電し
た要素物体は、例えば、図中の要素物体2cのように、
電極3aに衝突した後その衝撃で跳ね返り、本来は回収
容器4aに回収されるべきものが回収容器4bに回収さ
れることがあり、分離精度が低下する要因となってい
る。
せず)も電極3bに衝突した後、その衝撃で跳ね返り回
収容器4aに回収されてしまう。これを解決するために
は、電極3a,3bの電極間隔を広げて配置すればよい
が、その場合電極間に生ずる電界が小さくなるため、要
素物体2a,2bがそれぞれ電極3a,3bに引き寄せ
られる力が小さくなり分離精度が却って悪化することが
ある。また、電極3a,3bの電極間隔を広げるととも
に印加電圧を大きくすることもできるが、高出力の電源
装置が必要になり、装置が大型化するという問題が生じ
る。
小さな印加電圧で高い分離精度を発揮する静電選別装置
を提供することにある。
おいては、静電分離部が複数対の対向する平行電極から
なり、要素物体の落下方向に沿って平行電極の間隔を広
げて配置することにより、電極間隔で要素物体の移動距
離が制限されることがないため、比較的小さな印加電圧
でも高い分離精度を発揮する静電選別装置が得られる。
物体が通り抜け可能な空間を設けることによって電極へ
の衝突頻度を減少させたり、電極表面に導電性のクッシ
ョン材を設けて衝突の衝撃を吸収させることによっても
分離精度の高い静電選別装置が得られる。
異なる2種類以上の要素物体からなる混合物のそれぞれ
の要素物体を正または負に帯電させる帯電部と、帯電さ
せた要素物体を電界内に導入し帯電の有無及び帯電電荷
の種類に応じて分離する静電分離部と、静電分離部の下
方に配置された複数の回収容器とを備えた静電選別装置
において、静電分離部が複数対の対向する平行電極から
なり、要素物体の落下方向に沿って各々の対向する平行
電極の間隔を広げて配置したものであり、帯電した要素
物体は電界の大きい(電極間隔が小さいため)1対の平
行電極間に導入され強く電極方向へ引き寄せられながら
落下する。次に、上記平行電極よりも広い間隔を持つ1
対の平行電極間に自由落下し、さらにそれぞれの電極方
向へ引き寄せられる。このように、要素物体の落下方向
に沿って複数対の平行電極を間隔を広げて配置すること
により、要素物体の水平方向の移動距離が電極間隔で制
限されることがなく、また、比較的小さい印加電圧で高
い分離精度を発揮する静電選別装置が得られる。
置された電極が要素物体が通り抜け可能な空間を有する
ことを特徴とするものであり、それぞれの電極に引き寄
せられた要素物体が前記空間を通り抜けるため、電極に
衝突して反対側の回収容器に回収される要素物体が減少
し、分離精度を向上させることができる。
置された電極の表面に導電性のクッション材を設けたこ
とを特徴とするものであり、電極に衝突した要素物体の
衝撃がクッション材で吸収されることにより、衝突の反
動で要素物体が反対側の回収容器側に飛ばされることが
なくなるため、分離精度を向上させることができる。
〜図7を用いて説明する。なお、これらの図中において
は、同一部品には同一の符号を付している。
の形態における静電選別装置の説明図に示すように、実
施の形態1における静電選別装置は、被選別材料である
粉砕された2種類以上のプラスチック粉砕物が混在する
プラスチック混合物からそれぞれのプラスチック要素物
体を種類別に分離・回収する装置であり、帯電部1と静
電分離部(電極3a〜3f)と回収容器(4a〜4c)
で構成されている。
と3b,3cと3d及び3eと3fをそれぞれ一対とし
て対向配置し、電極3aと3bの間隔よりも電極3cと
3dの間隔を広く、電極3cと3dの間隔よりも電極3
eと3fの間隔が広くなるように配置している。電極3
a,3c,3eには正の電圧を印可し、電極3b,3
d,3fは接地してある。
bは帯電部1内で摩擦帯電によりそれぞれ負,正に帯電
し、対向配置された一対の平行平板電極3a,3b間に
導入され、負に帯電した要素物体2aは電極3a(+
極)に引き寄せられ、正に帯電した要素物体2bは電極
3b(−極)に引き寄せられる。さらに要素物体2aは
自由落下しながら電極3c,3eに引き寄せられ、要素
物体2bは電極3d,3fに引き寄せられ、それぞれ回
収容器4a,4bに回収される。また、帯電量の少ない
要素物体2a,2bは両方が混ざった状態で回収容器4
cに回収されるが、これを帯電部1に戻して再度選別す
ることにより、さらに選別精度を上げることができる。
なお、ここでは対向する平行平板電極を、要素物体2
a,2bの自由落下方向に沿って3段、合計3対配置し
たが、さらに平行平板電極数を増やして配置することも
できる。
い摩擦運動を行って摩擦帯電を発生するものであればど
のような機構・形状・材料を用いてもよいが、例えば、
公知のサイクロン装置、回転式分散ディスク、あるいは
高速回転を行う旋回羽根等を用いることができる。サイ
クロン装置は、サイクロンの外筒内壁に沿って気流と共
に混合物を旋回流動させることにより、混合物を摩擦帯
電要素である外筒内壁に遠心力の作用により強力な摩擦
相対運動を行わせるものである。回転式分散ディスク
は、垂直な回転軸を有して、上向きに凹状の円錐形状を
有する分散ディスクを高速回転させ、その中央に混合物
を供給の上、遠心力の作用で外方に分散させて、分散デ
ィスクの表面において、遠心力と重力の作用により強力
な摩擦相対運動を行わせるものである。高速回転を行う
旋回羽根は、混合物を有する容器内で、回転羽根を強力
に旋回させ、これにより混合物を攪拌して摩擦帯電させ
るものである。
選別を行うためには、混合物を形成する要素物体が、摩
擦帯電要素との摩擦運動により常に安定にそれぞれの要
素物体に固有の極性および電荷量に帯電する必要があ
り、このためには、あらかじめ要素物体を所定の粒径に
粉砕の上、これを充分予備乾燥して吸着水分による妨害
作用を除いておく必要がある。
a,2bがまず電界の大きい(電極間隔が小さいため)
1対の電極3a,3b間で強く電極方向へ引き寄せられ
ながら落下し、さらに電極3c,3d間、電極3e,3
f間でそれぞれの平板電極へ引き寄せられていくため、
水平方向の移動距離が電極間隔で制限されることがな
く、また、比較的小さな印加電圧で高い分離精度を発揮
する静電選別装置を得ることができる。
の形態における静電選別装置の説明図に示すように、第
2実施の形態における静電選別装置は、第1実施の形態
と同様に帯電部1と静電分離部(電極3a〜3f)と回
収容器(4a〜4c)で構成されており、静電分離部の
電極配置及び回収容器も第1実施の形態と同様のため、
ここでの説明を省略する。
にはそれぞれ別の高圧電源装置より正の電圧を印可し
(平板電極3b,3d,3fは接地)、印加電圧は各電
極間に発生する電界E1,E2,E3が等しくなるよう
にする。つまり電極3cと3dの間隔が電極3aと3b
の間隔の2倍であれば、電極3cに印加する電圧を電極
3aに印可する電圧の2倍にすればよい。
bは帯電部1内で摩擦帯電によりそれぞれ負,正に帯電
し、対向配置された一対の平板電極3a,3b間に導入
され、第1実施の形態と同様にそれぞれ回収容器4a,
4bに回収される。また、帯電量の少ない要素物体2
a,2bも両方が混ざった状態で回収容器4cに回収さ
れるが、第1実施の形態と同様にして選別すればよい。
に生ずる電界は小さくなるが、ここでは電界E1,E
2,E3が等しくなるような電圧を印可してあり、要素
物体2a,2bは電極3a,3b間、電極3c,3d
間、電極3e,3f間で同じ力で引き寄せられるため、
第1実施の形態よりさらに分離精度を向上させることが
できる。
1,E2,E3が等しくなるようにしたが、電界E1,
E2,E3を順に大きくするような電圧を印可すること
もでき、対向平板電極の数を増やして配置することもで
きる。
の形態における静電選別装置の説明図に示すように、第
3実施の形態における静電選別装置は、帯電部1と静電
分離部(電極3a,3b)と回収容器(4a〜4c)で
構成されている。
それぞれ負,正に帯電し、対向配置された一対の電極3
a,3b間に導入され、負に帯電した要素物体2aは電
極3a(+極)に引き寄せられ、正に帯電した要素物体
2bは電極3b(−極)に引き寄せられ、それぞれ回収
容器4a,4bに回収される。また、帯電量の少ない要
素物体2a,2bも両方が混ざった状態で回収容器4c
に回収されるが、第1実施の形態と同様にして選別すれ
ばよい。
ける電極構造の概略図で、第3実施の形態における電極
3a,3bの構造を示したものであるが、要素物体2
a,2bの粒径よりも大きな空間を持つ金網状で、金網
の4辺を同一素材の薄板で固定し電極の変形を防止する
ような構造になっている。
電極3aに強く引き寄せられて電極表面まで到達した
後、空間を通過して回収容器4aに回収されるため、電
極3aに衝突した衝撃で跳ね返り回収容器4bに誤って
回収されることが殆どなくなり、分離精度が向上する。
また、強く正に帯電した要素物体(図示せず)も同様に
電極3bの空間を通過して回収容器4bに回収される。
a,2bが通りぬけるような空間を有する構造であれば
よく、例えば図5の本発明の第3実施の形態における別
の電極構造の概略図に示すように複数の棒状金属を要素
物体2a,2bが通り抜け可能な間隔を空けて配列した
ものでも同様の効果が得られる。
の形態における静電選別装置の説明図に示すように、第
4実施の形態における静電選別装置は、電極以外の部材
については第3実施の形態と同様であるため、説明を省
略する。
示したものであるが、金属製の平板電極3a,3bが対
向する側の表面に導電性のクッション材5a,5bを設
けている。これにより、例えば強く帯電した要素物体2
cが電極3aに衝突したとき、その衝撃はクッション材
5aで吸収されるため回収容器4bまで跳ね返らず回収
容器4aに回収され、また、強く正に帯電した要素物体
(図示せず)も同様にクッション材5bで衝突の衝撃が
吸収され回収容器4bに回収される。
ッション材5a,5bは、導電性を付与しかつ衝突の衝
撃を吸収するものであればどのような材料を用いてもよ
いが、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムもしくはス
ポンジ状の樹脂等を用いることができる。
静電選別装置において、粒径7mm以下に粉砕したカル
プ工業株式会社製 品番8400RのPP(ポリプロピ
レン)に東芝シリコーン株式会社製 品番TSE397
のシリコーンが20%混入した混合物の分離実験を実施
した。
合物をABS(アクリロニトリルスチレンブタジエン)
で内面を覆った帯電部1内でABS製とした羽根で攪拌
し、帯電序列に従ってPP粉砕物を負、シリコーン粉砕
物を正に帯電させ、対向する平行平板電極3a,3b間
に導入する。
3a(+極)に引き寄せられ、正に帯電したシリコーン
粉砕物2bは電極3b(−極)に引き寄せられる。さら
にPP粉砕物2aは自由落下しながら電極3c,3eに
引き寄せられ、シリコーン粉砕物2bは電極3d,3f
に引き寄せられ、それぞれ回収容器4a,4bに回収さ
れる。このとき、帯電量の少ないPP粉砕物2a,シリ
コーン粉砕物2bは両方が混ざった状態で回収容器4c
に回収されるが、これを帯電部1に戻して再度選別を実
施する。
cm,厚み3mmのステンレス製平板電極3a,3bを
電極間隔が10cmになるように対向配置し、電極3
a,3bの下方に同寸法の電極3c,3dを電極間隔2
0cmで対向配置し、さらに電極3c,3dの下方に同
寸法の電極3e,3fを電極間隔30cmで対向配置し
た構成になっている。平板電極3a,3c,3eには同
一の高圧電源装置から+20kVを印可し、平板電極3
b,3d,3fは接地してある。
静電選別装置において、ステンレス製平板電極3a,3
c,3eには個別の高圧電源装置によりそれぞれ+2
0,40,60kVを印可し、電極2a,2b間、電極
2c,2d間、電極2e,2f間に発生する電界E1,
E2,E3が等しくなるようにした。分離サンプルや帯
電部及び回収容器等は実施例1と同様であるため、ここ
では説明を省略する。
少ないPP粉砕物2a,シリコーン粉砕物2bの混合物
は実施例1と同様に帯電部1に戻して再度選別を実施し
た。
静電選別装置において、一対の電極3a,3bを間隔2
0cmで対向配置し、電極3aには高圧電源装置より+
40kVを印可し、電極3bは接地してある。
構造であり、寸法横30cm,縦45cmで、線径1m
m,目開き20mmのステンレス製金網を用いた。分離
サンプルや帯電部及び回収容器等は実施例1と同様であ
るため、ここでは説明を省略する。
aに強く引き寄せられて電極3a表面まで到達し、ステ
ンレス製金網の空間を通過して回収容器4aに回収され
る。また強く正に帯電したシリコーン粉砕物(図示せ
ず)も、同様に電極3b表面のステンレス製金網の空間
を通過して回収容器4bに回収される。
少ないPP粉砕物2a,シリコーン粉砕物2bの混合物
は実施例1と同様に帯電部1に戻して再度選別を実施し
た。
静電選別装置において、一対の平行平板電極3a,3b
を間隔20cmで対向配置し、電極3aには高圧電源装
置より+40kVを印可し、電極3bは接地した。
縦45cmのステンレス製で、図7に示すように電極3
a,3bが対向する側の表面に導電性のクッション材5
a,5bを設けている。導電性のクッション材5a,5
bには、ダイキン工業株式会社の商品名ダイエルラテッ
クスGL−252に平均粒径0.5μmのカーボン40
%添加したフッ素ゴムを300μmの厚さで電極表面に
塗布した。分離サンプルや帯電部及び回収容器等は実施
例1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
に衝突したときの衝撃がクッション材5aで吸収され回
収容器4bまで跳ね返らずに回収容器4aに回収され
る。また、強く正に帯電したシリコーン粉砕物(図示せ
ず)も同様にクッション材5bで衝突の衝撃が吸収され
回収容器4bに回収される。
少ないPP粉砕物2a,シリコーン粉砕物2bの混合物
は実施例1と同様に帯電部1に戻して再度選別を実施し
た。
網状の電極を、図1に示した第1実施の形態の電極3a
〜3fに用いて分離実験を行った。
20mmのステンレス製金網を用い、電極寸法及び配置
等その他は実施例1と同様であるため、ここでは説明を
省略する。
と基本的に同じ構成であり、一対の平行平板電極3a,
3bを間隔20cmで対向配置し、電極3bには高圧電
源装置より−40kVを印可し、電極3aは接地してあ
る。電極3a,3bはステンレス製の平板で寸法は横3
0cm,縦45cmのものを用いた。
器4cも設置し、回収容器4cに回収された帯電量の少
ないPP粉砕物2a,シリコーン粉砕物2bの混合物は
帯電部1に戻して再度選別を実施した。
記実施例の電極3aとは逆になっているが、印加電圧の
極性も逆になっているため、PP粉砕物2a,シリコー
ン粉砕物2bは上記実施例と同じ回収容器に回収され
る。また、分離サンプルや帯電部及び回収容器等は実施
例1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
験結果図を示す。
ないが、これは回収容器4cに回収されたPP粉砕物と
シリコーン粉砕物を再分離しても回収容器4cに回収さ
れるものが存在するためである。
率,純度に差があるものの、PP粉砕物では回収率が9
〜20%,純度が4〜12%、シリコーン粉砕物でも回
収率が5〜18%,純度が4〜9%、比較例1の結果よ
りも向上することを確認した。
とができる。
対の対向する平行電極を要素物体の落下方向に沿って間
隔を広げて配置することにより、要素物体の水平方向の
移動距離が電極間隔で制限されることがないため分離精
度を向上させることができる。また、要素物体は最初に
電極間隔が狭い、つまり電界の強い電極間に導入される
ため比較的小さい印加電圧でも高い分離精度を得ること
ができる。
に要素物体が通り抜け可能な空間を設けることにより、
電極に引き寄せられた要素物体が前記空間を通り抜けで
きるため、電極に衝突して反対側の回収容器に回収され
る要素物体が大幅に減少し、分離精度を向上させること
ができる。
表面に導電性のクッション材を設けることにより電極に
衝突した要素物体の衝撃はクッション材に吸収され、衝
突の反動で反対側の回収容器側に飛ばされることがなく
なるため、分離精度を向上させることができる。
の説明図
の説明図
の説明図
略図
の概略図
の説明図
Claims (3)
- 【請求項1】成分の異なる2種類以上の要素物体からな
る混合物のそれぞれの要素物体を正または負に帯電させ
る帯電部と、帯電させた前記要素物体を電界内に導入し
帯電の有無及び帯電電荷の種類に応じて分離する静電分
離部と、前記静電分離部の下方に配置された複数の回収
容器とを備えた静電選別装置において、前記静電分離部
が複数対の対向する平行電極からなり、前記要素物体の
落下方向に沿って前記平行電極の間隔を広げて配置した
ことを特徴とする静電選別装置。 - 【請求項2】成分の異なる2種類以上の要素物体からな
る混合物のそれぞれの要素物体を正または負に帯電させ
る帯電部と、帯電させた前記要素物体を電界内に導入し
帯電の有無及び帯電電荷の種類に応じて分離する静電分
離部と、前記静電分離部の下方に配置された複数の回収
容器とを備えた静電選別装置において、前記静電分離部
に配置された電極が前記要素物体が通り抜け可能な空間
を有することを特徴とする静電選別装置。 - 【請求項3】成分の異なる2種類以上の要素物体からな
る混合物のそれぞれの要素物体を正または負に帯電させ
る帯電部と、帯電させた前記要素物体を電界内に導入し
帯電の有無及び帯電電荷の種類に応じて分離する静電分
離部と、前記静電分離部の下方に配置された複数の回収
容器とを備えた静電選別装置において、前記静電分離部
に配置された電極の表面に導電性のクッション材を設け
たことを特徴とする静電選別装置。
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---|---|---|---|
JP2001002197A JP4682423B2 (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 静電選別装置 |
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