JP2005138030A - 静電選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電プラスチックを電界印加エリアに落下させる際、落下初速度が速くなってしまい、電界からの静電力を受ける時間が短くなってプラスチックの摩擦帯電量が小さい場合は誤選別の原因となっていた。
【解決手段】帯電させた複数種の粒状体を、対向して配設され電界が印加された２枚の電極の間に落下させることにより、帯電した正負の電荷量に応じた静電気力で粒状体を分離する静電選別装置において、先端部に落下部２４が形成され複数種の粒状体を該落下部方向に均しながら搬送する絶縁材からなる搬送路２２およびこの搬送路に振動を与える駆動源を有する搬送装置２と、この搬送装置の落下部の直前直下から落下方向に伸びて配設された第１の電極４ａと、搬送装置の落下部前方部より第１の電極に対向して配設され第１の電極に対しプラス又はマイナスに課電される第２の電極である対向電極４ｂとを備えるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば破砕されたゴム・プラスチック等の廃棄物など、複数種の粒状体を帯電させ、電界を与えた２枚の電極の間に落下させ、帯電状態により粒状体を種類別に分離する場合などに好ましく用いることができる静電選別装置に関するものである。

従来の静電選別装置は、例えば破砕されたゴム・プラスチック廃棄物を供給するホッパーに、攪拌の際の摩擦により帯電させる攪拌機が接続され、その攪拌機の端部は小径の落下孔を経て落下管に接続されている。そして落下管の中間部に、直流高電圧が印加された平行平板電極が対向配置されており、ホッパーで帯電した廃棄物粒子が、落下管を落下する途中で平行平板電極間に生じた直流電界により静電気力を受け、反対側の極性の電極側へ引寄せられて分別されるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１７８３５１号公報（第３頁〜第４頁、図２）

従来の静電選別装置は上記のように構成されているので、落下孔は、選別されるプラスチックの最大直径より大きくせねばならず、また、電極中央部に精度良く落下させるためには落下孔の長さを長くする必要があり、帯電プラスチックが平行平板電極の電界印加エリアに進入する際、落下孔の直径を大きくすると落下初速方向が鉛直方向とならず、これを防ぐため落下孔を長くすると、電界中に進入する初速度が速くなってしまい、電界からの静電力を受ける時間が短くなってプラスチックの摩擦帯電量が小さい場合は誤選別の原因となるなどの問題があった。

この発明は上記のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、例えば破砕されたプラスチックなどの粒状体の摩擦帯電量が小さい場合でも誤選別をなくし、精度良く確実に選別することができる静電選別装置を提供することを目的としている。

この発明による静電選別装置は、帯電させた複数種の粒状体を、対向して配設され電界が印加された２枚の電極の間に落下させることにより、帯電した正負の電荷量に応じた静電気力で粒状体を分離する静電選別装置において、先端部に落下部が形成され上記複数種の粒状体を該落下部方向に均しながら搬送する絶縁材からなる搬送路およびこの搬送路に振動を与える駆動源を有する搬送装置と、この搬送装置の落下部の直前直下から落下方向に伸びて配設された第１の電極と、上記搬送装置の落下部前方部より上記第１の電極に対向して配設され該第１の電極の電位に対しプラス又はマイナスに課電される第２の電極とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、落下距離を置かずに第１の電極を搬送装置の直前直下に、プラス又はマイナスの対向電極である第２の電極をその対面に対峙させた構成とし、落下速度の低い段階から電界中に進入するようにしたことにより、破砕されたプラスチックなどの粒状体の摩擦帯電量が小さい場合でも誤選別をなくし、精度良く確実に選別することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による静電選別装置を図１に基づいて説明する。図に示すように、ホッパー状に形成された摩擦帯電装置１は、模式的に示す粒状体としての破砕された複数種のプラスチック片１０ａ、１０ｂの混合物を、図示を省略している攪拌翼により攪拌することによって、黒丸で示すプラスチック片１０ａをプラス、白丸で示すプラスチック片１０ｂをマイナスに帯電させている。

上記摩擦帯電装置１の底部出口部１ａの下方に配設された搬送装置としての振動トラフ２は、樋状ないしは溝状に形成された枠体２１と、この枠体２１の内面に貼り付けられた絶縁シートからなる搬送路２２と、枠体２１および搬送路２２を振動させる加振部２３からなり、上記摩擦帯電装置１の出口部１ａから落下されたプラスチック片１０ａ、１０ｂを受けた後、振動により均しながら矢印Ａ方向に搬送し、搬送路２２の先端部に形成された落下部２４からプラスチック片１０ａ、１０ｂを自由落下させる。

上記落下部２４の直前直下には、落下方向に伸びて配設された第１の電極としてのアース電極４ａが設けられ、また落下部２４の前方より上記アース電極４ａに所定間隔で対向する対極高圧電極であるこの実施の形態１ではプラスの第２の電極としての対向電極４ｂが設けられ、これらアース電極４ａとプラスの対向電極４ｂは対極高圧電極４を構成しており、高電圧を印加する直流の高圧電源５に電気的に接続されている。上記両電極４ａ、４ｂの間隙部６の下方には、正に帯電している選別材料を集める回収箱である第１の容器７ａ、および負に帯電している選別材料を集める第２の容器７ｂが配設されている。なお、３は振動トラフ２の落下部２４下部に設けた補助板であり、例えば軽いふわふわした夾雑物などがアース電極４ａ上に付着するのを防いでいる。

次に上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。摩擦帯電装置１で帯電したプラスチック片１０ａ、１０ｂは振動トラフ２上に落下し、加振部２３が振動トラフ２の枠体２１および搬送路２２を加振することにより、絶縁シートからなる搬送路２２上を落下部２４に向かって矢印Ａで示す方向に均されながら進んでいく。振動トラフ２先端の落下部２４で鉛直方向に落下したプラスチック片１０ａ、１０ｂは、その落下直後の落下速度が低い段階でアース電極４ａと、プラスの対向電極４ｂで形成される電界中に進入して静電気力を受け、正に帯電しているプラスチック片１０ａは負の電極部であるアース電極４ａ側に、負に帯電しているプラスチック片１０ｂは、正の電極部である対向電極４ｂ側に吸引される。その結果、正に帯電しているプラスチック片１０ａは第１の容器７ａに、また負に帯電しているプラスチック１０ｂは第２の容器７ｂに確実に集めることができる。

このように、実施の形態１によれば、摩擦帯電装置１で帯電したプラスチック片１０ａ、１０ｂを、落下孔を用いず振動トラフ２先端から自由落下させることにより、初速が低い段階から、鉛直方向に向かって電界中に進入させることができるため、長い時間静電気力を受けることができ、誤選別がなくなり精度良く選別することができる。
なお、上記実施の形態１の説明では、アース電極４ａに対し、対向電極４ｂをプラス電極としたが、対向電極４ｂはマイナス電極としても分別ができることは言うまでもない。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２になる静電選別装置を模式的に示す構成図である。図に示すように、この実施の形態２ではプラス（又はマイナス）の対向電極４ｂをアース電極４ａに対して振動トラフ２先端の落下部２４の斜め上方向から落下方向に向けて斜めに設置するようにしたものである。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２では、プラス（又はマイナス）の対向電極電極４ｂが振動トラフ２先端部の落下部２４の斜め上方から連続的に位置することから、プラスチック片１０ａ、１０ｂが落下部２４から落下する前から対極高圧電極であるアース電極４ａ、対向電極４ｂで構成される電界部に進入することになり、マイナス帯電したプラスチック片１０ｂは、その分、長い時間静電気力を受けることができ、回収箱７ｂに確実に回収することができる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３になる静電選別装置を模式的に示す構成図である。図に示すように、この実施の形態３では上記実施の形態１と同様のプラス（又はマイナス）の対向電極４ｂの上方、振動トラフ２先端の落下部２４側の斜め上部に補助電極４ｃを設置し、プラス（又はマイナス）の対向電極４ｂと同電位にしたものである。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

この実施の形態３によれば、実施の形態２とほぼ同様に、プラスチック片１０ａ、１０ｂが落下部２４から落下する直前から電界の影響を受け、対極高圧のアース電極４ａ、対向電極４ｂで構成される電界部である間隙部６に進入することになり、マイナス帯電したプラスチック片１０ｂは長い時間静電気力を受けることとなり、回収箱７ｂに確実に回収することができる。

実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４になる静電選別装置を模式的に示す構成図である。図に示すように、この実施の形態４ではプラス（又はマイナス）電極４ｂをアース電極４ａよりも上方向に伸長し、この延長部４ｄを振動トラフ２側に曲げて傾けて設置したものである。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態４では、実施の形態２、および３と同様、プラスチック片１０ａ、１０ｂが落下する前からアース電極４ａ、対向電極４ｂで構成される電界部に進入することになり、マイナス帯電したプラスチック片１０ｂはより長い時間静電気力を受けることができ、回収箱７ｂに確実に回収することができる。

実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５になる静電選別装置を模式的に示す構成図である。図に示すように、この実施の形態５では振動トラフ２を構成する枠体２１に貼り付けた絶縁シートからなる搬送路２２を選別対象プラスチック片の帯電序列の中間にある材質で構成している。一般的なプラスチックの帯電序列は、プラス（＋）からマイナス（−）方向に、（＋）ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＥ（ポリエチレン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂）（−）であるので、例えばＡＢＳとＰＶＣのプラスチックを選別する場合は、その帯電序列の中で中間に位置するＰＳやＰＥＴを材料とする絶縁シートを振動トラフ２の枠体２１に貼り付けて搬送路２２を形成することにより、振動トラフ２上でも補完的に摩擦帯電させることができる。

搬送路２２を構成する絶縁シートを例えばＰＳとすると、上記選別対象プラスチックであるＡＢＳおよびＰＶＣは、ＰＳからなる搬送路２２上を振動しながら搬送されるので、ＡＢＳとＰＳからなる搬送路２２の摩擦帯電ではＡＢＳがプラス、ＰＳがマイナスに、一方ＰＶＣとＰＳからなる搬送路２２の摩擦帯電ではＰＶＣがマイナス、ＰＳがプラスに帯電することになり、ＡＢＳとＰＶＣの帯電量をより増加させ、選別精度を高めることができる。

このように、振動トラフ２上でも補完的に選別対象プラスチックを摩擦帯電させ、プラスチックの正負の帯電量をより増加させて電界から受ける静電気力を大きくし、選別精度を高めた静電選別装置を得ることができる。なお、図５は上記のようにして、摩擦帯電装置１における帯電状体Ｂよりも、振動トラフ２上で摩擦帯電が強まった状態Ｃを模式的に示している。

実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６になる静電選別装置の要部を実施の形態１と対比させて模式的に示す平面図である。即ち、図６（ａ）は実施の形態１の場合を、図６（ｂ）は実施の形態６を示している。図に示すように、帯電されたプラスチック片１０ａ、１０ｂが落下する振動トラフ２の先端落下部２４を落ち口が広くなるよう進行方向に斜めにカットし、自然落下する際の落ち口を広くし、プラスチック片同士の重なりを無くそうとしたものである。なお、落下部２４を進行方向に斜めに形成したことに伴い、対向するアース電極４ａ、対向電極４ｂも同じ方向に斜めに平行するように配設されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態６によれば、進行方向に斜めに形成された振動トラフ２の落下部２４から落下するときのプラスチック片相互間の干渉を最小化することにより、選別精度を更に向上することができる。

ところで、上記各実施の形態の説明では、振動トラフ２を、枠体２１に絶縁シートからなる搬送路２２を貼り付けて構成したが、枠体２１を絶縁物で構成した場合には、枠体２１が搬送路２２を兼ねることになり、絶縁シートを不要にすることができる。また、選別の対象物を破砕されたプラスチック片としたが、必ずしもプラスチック片に限定されるものではなく、静電気による選別が可能なものであれば、例えばゴムなど他の材料や植物などであっても同様に適用することができる。また、処理する粒状体は破砕物に限らず、形状も例えば粗粒、切片、粉末など他の粒状体でも同様に処理することができる。

さらに、摩擦帯電装置１は必ずしもホッパー状のものに限定されるものではなく、同様の機能を有する他の摩擦帯電装置でも差し支えない。また、選別された粒状体を回収する回収箱を第１の容器７ａおよび第２の容器７ｂの２つの容器で構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、これら２つの容器７ａ、７ｂの間に、第３の容器（図示省略）を配設し、落下部２４から略真っ直ぐに落下する粒状体を分別するように構成するなど適宜変更しても差し支えない。

この発明の実施の形態１による静電選別装置を模式的に示す構成図である。 この発明の実施の形態２による静電選別装置を模式的に示す構成図である。 この発明の実施の形態３による静電選別装置を模式的に示す構成図である。 この発明の実施の形態４による静電選別装置を模式的に示す構成図である。 この発明の実施の形態５による静電選別装置を模式的に示す構成図であり、摩擦帯電装置１における帯電状体Ｂよりも、振動トラフ２上で摩擦帯電が強まった状態Ｃを模式的に示している。 この発明の実施の形態６になる静電選別装置の要部を実施の形態１と対比させて模式的に示す平面図である。

符号の説明

１ 摩擦帯電装置、 ２ 搬送装置（振動トラフ）、 ２１ 枠体、 ２２ 搬送路、 ２３加振部、 ２４ 落下部、 ４ 対極高圧電極、 ４ａ 第１の電極（アース電極）、 ４ｂ 第２の電極（対向電極）、 ５ 高圧電源、 ６ 間隙部、 ７ａ 第１の容器、 ７ｂ 第２の容器、 １０ａ、１０ｂ 粒状体（プラスチック片）。

Claims (6)

1. 帯電させた複数種の粒状体を、対向して配設され電界が印加された２枚の電極の間に落下させることにより、帯電した正負の電荷量に応じた静電気力で粒状体を分離する静電選別装置において、先端部に落下部が形成され上記複数種の粒状体を該落下部方向に均しながら搬送する絶縁材からなる搬送路およびこの搬送路に振動を与える駆動源を有する搬送装置と、この搬送装置の落下部の直前直下から落下方向に伸びて配設された第１の電極と、上記搬送装置の落下部前方部より上記第１の電極に対向して配設され該第１の電極の電位に対しプラス又はマイナスに課電される第２の電極とを備えてなることを特徴とする静電選別装置。
2. 上記第２の電極は、上記第１の電極に対して斜め上方向に配設されてなることを特徴とする請求項１記載の静電選別装置。
3. 上記第２の電極と同極性の補助電極を該第２の電極の上方部に付設したことを特徴とする請求項１記載の静電選別装置。
4. 上記第２の電極を上記第１の電極の上端部よりも上方向に延伸してなることを特徴とする請求項１記載の静電選別装置。
5. 上記搬送装置の搬送路を形成する絶縁材の材質を、選別対象とする上記粒状体の帯電序列の間に位置する絶縁物としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の静電選別装置。
6. 上記搬送装置は、先端部の落下部が進行方向に対して斜めに形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の静電選別装置。
   

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