JP2006142221A - 風力選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被選別物が異なっても簡易な調整により回収率、純度を下げることなく選別できる汎用的な風力選別装置を提供する。
【解決手段】 自由落下する被選別物５に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部２と、前記選別部２に向けて被選別物５を搬送する搬送機構３と、前記搬送機構３により搬送され前記選別部２に落下供給される被選別物５に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構４とを備えてなる風力選別装置であって、前記選別部２で自由落下する被選別物５に噴射供給される選別ガスの供給高さを調節する高さ調節機構４０を設け、被選別物５に応じて高さを調節する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、回収されたゴミから空き缶や空瓶等の再利用可能な成分を回収し、資源の再利用を促進するための再資源化利用プラント等に設置され、空き缶やＰＥＴ等の軽量物と瓶やカレット等の重量物とを選別可能な風力選別装置に関し、詳述すると、垂直方向に自由落下する被選別物に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部と、前記選別部に向けて被選別物を搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送され前記選別部に落下供給される被選別物に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構とを備えてなる風力選別装置に関する。

この種の風力選別装置としては、下部に複数個のホッパーを敷設した密閉分離箱とその一端に生ゴミ噴射装置を設けて空気抵抗により軽い生ゴミは近くのホッパーに、重い生ゴミは遠くのホッパーに投入、落下するように構成された生ゴミの予備選別装置が知られている。

また、ゴミをその面積比重によって選別する風力選別装置において、複数の空気噴出ノズルを並べて有するノズルヘッダを、ゴミの投入コンベヤの終端部の下方に、その噴出ノズルを斜め上向きにして配置すると共に、前記噴出ノズルの間隔を、ゴミの代表寸法の５０％以上、１００％以下とし、前記噴出ノズルの口径を、１mm以上、５mm以下とし、且つ前記噴出ノズルからの空気噴出速度を８０ｍ／ｓ以上、２５０ｍ／ｓ以下としたゴミの風力選別装置が提案されている。
特開昭５１−１０１３７６号公報 特開平０８−３０９２８６号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された技術によれば、被選別物の種類が異なった場合に適切に選別するにはノズルから噴射される風速を調節する以外に無く、風速を強くすると本来重量側に回収するべき被選別物が吹き飛ばされて軽量側に混入し、軽量側の純度及び重量側の回収率が低下するという問題があり、複数種類の被選別物に対応して風速調節によって選別する汎用の風力選別装置を実現するには問題があった。

一方、上述した特許文献２による場合には、被選別物の種類により噴出ノズルの間隔、口径、空気噴出速度等の複数のパラメータを詳細に設定する必要があり、適切に選別するための調整が困難を極めるという問題があった。

本発明の目的は、上述の従来欠点に鑑み、被選別物が異なっても簡易な調整により回収率、純度を下げることなく選別できる汎用的な風力選別装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による風力選別装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、自由落下する被選別物に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部と、前記選別部に向けて被選別物を搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送され前記選別部に落下供給される被選別物に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構とを備えてなる風力選別装置であって、前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給高さを調節する高さ調節機構が設けられている点にある。

上述の構成によれば、搬送機構により搬送され、選別部に垂直方向に自由落下する被選別物に対して選別ノズル機構から噴射供給される選別ガスの供給高さが調節されることにより、選別ガスの影響を受けるまでの間に自由落下運動で得られる下方への慣性力が調整できるようになる。つまり、被選別物の落下直後と少し時間が経過した後では後者の方が慣性力が大となり、選別ガスの流速が同じであっても慣性力の大なる方が選別ガスの影響を受け難くなるのであり、このような特性を利用して重量物と軽量物とを適切に選別分離することができるようになるのである。例えば、重量物側に選別される被選別物の重量が多少軽量である場合には、選別ガスの供給高さを低く調整することにより慣性力を大きくして選別ガスの影響を受けずに重量側に落下するように調整できるのである。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給角度を調節する角度調節機構が設けられている点にある。

上述の構成によれば、例えば、落下する被選別物に作用する慣性力に抗する方向へ選別ガスの力を作用させることができ、この場合、重量物よりも軽量物への作用を強めて軽量物が重量物に混入しないように調整することができるようになるのである。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、重量物として選別される前記被選別物がカレットであるときに、前記高さ調節機構により調節される選別ガスの供給高さが、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように設定され、前記角度調節機構により調節される選別ガスの供給角度が水平方向から水平方向上方３５度の範囲に入るように設定され、前記選別ノズル機構から噴射される選別ガスの流速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に設定される点にある。

重量物として選別される前記被選別物にカレットが含まれ、それより軽量物と選別分離する必要があるときには、上述の範囲に設定されることで精度良く分離回収されるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、自由落下する被選別物に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部と、前記選別部に向けて被選別物を搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送され前記選別部に落下供給される被選別物に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構とを備えてなる風力選別装置であって、重量物として選別される前記被選別物がカレットであるときに、選別ガスの供給高さが、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように設定される点にある。

重量物として選別される前記被選別物にカレットが含まれ、それより軽量物と選別分離する必要があるときには、選別ガスの供給高さとして、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように調節されると好適に選別されるようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給角度を調節する角度調節機構が設けられている点にある。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、選別ガスの供給角度が水平方向から水平方向上方３５度の範囲に入るように設定される点にある。

重量物として選別される前記被選別物にカレットが含まれ、それより軽量物と選別分離する必要があるときには、選別ガスの供給角度が水平方向から水平方向上方３５度の範囲に入るように調整されると好適に選別されるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第四または第五特徴構成に加えて、前記選別ノズル機構から噴射される選別ガスの流速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に設定される点にある。

重量物として選別される前記被選別物にカレットが含まれ、それより軽量物と選別分離する必要があるときに、選別ガスの供給高さ及び供給角度の範囲に加えて、上述の選別ガスの流速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に調整されることがより適切に選別されるようになる点で好ましい。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記搬送機構が振動式搬送機構で構成され、前記選別ノズル機構が前記振動式搬送機構による被選別物の搬送路幅と同等またはそれより幅広の扁平ノズルを備えて構成されている点にある。

振動式搬送機構により搬送される被選別物は振動により重量物が下方に軽量物が上方に分離されながら搬送される。この状態で選別部に落下すると重量物と軽量物が分離された状態で落下し、しかも重量物が選別ノズル機構側に落下することとなる。そのような状態で落下する被選別物は振動式搬送機構による被選別物の搬送路幅と同等またはそれより幅広の扁平ノズルから噴射される選別ガスにより余すことなく遠方側の軽量物が重量物に衝突することなくそのまま遠方に搬送され、効率的に選別されることになるのである。

以上説明した通り、本発明によれば、被選別物が異なっても簡易な調整により回収率、純度を下げることなく選別できる汎用的な風力選別装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による風力選別装置の実施の形態を説明する。図１に示すように、風力選別装置１は、垂直方向に自由落下する被選別物５に側方から選別ガスとしての空気を噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部２と、前記選別部２に向けて被選別物を搬送する搬送機構３と、前記搬送機構３により搬送され前記選別部２に落下供給される被選別物５に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構４とを備えて構成されている。

前記搬送機構３は、バネ等の弾性支持機構３ａを介してフレーム６に取り付けられた搬送路３ｂに連結フレーム３ｃを介して振動モータ３ｄが取り付けられた振動式搬送機構で構成され、コンベア機構７によって前記搬送路３ｂに投入された被選別物５は、前記振動モータ３ｄで加振される搬送路３ｂ上で振動しながら前記選別部２に向かって搬送され、その端部から垂直方向に自由落下する。

ここでは、前記被選別物５として缶、ＰＥＴ、瓶、カレット等の回収済みの資源ゴミから、重量物として瓶やカレット５ｂを、軽量物として缶やＰＥＴ５ａを選別する場合を説明するが、本発明による風力選別装置による被選別物５はこれに限るものではなく、廃プラスチックや建築廃材等の軽量物から異物（重量物）を選別する場合等、重量物と軽量物とを選別分離する場合に広く適用されるものである。

前記選別ノズル機構４は、少なくともその先端部が前記振動式搬送機構３による被選別物５の搬送路幅と同等またはそれより幅広に形成された扁平ノズル４ａと、前記扁平ノズル４ａを同一姿勢で昇降させる昇降機構４０とを備えて構成され、前記昇降機構４０により前記選別部２で自由落下する被選別物５に噴射供給される選別ガスの供給高さを調節する高さ調節機構が構成される。

詳述すると、前記昇降機構４０は、前記扁平ノズル４ａの幅方向中心下部に設けられた基台４０ａに取り付けられたジャッキ４０ｂと、前記扁平ノズル４ａの幅方向に沿って延出するように前記ジャッキ４０ｂの上端面４０ｆに取り付けられた支持部４０ｃと、前記支持部４０ｃで支持され前記扁平ノズル４ａの幅方向に沿って固着された支持アーム４０ｅとで構成され、前記ジャッキ４０ｂの操作部４０ｄを回転操作することにより前記扁平ノズル４ａが同一姿勢で上下方向に移動調節可能に構成されている。

前記昇降機構４０による前記扁平ノズル４ａの昇降移動が容易に行われるように、前記扁平ノズル４ａの基端側がフレキシブル管８ａを介して押込み送風機８に接続されており、その先端側から噴射供給される空気が選別ガスとして利用される。

前記選別部２は、前記選別ノズル機構４からの選別ガスの噴射方向に沿って下端が遠近方向に二股に分岐した排出シュート部９ａ，９ｂを有する本体ケーシング９を備えて構成され、前記搬送機構３の搬送路３ｂの先端から水平方向の初速度がほぼ零で自由落下する被選別物５に前記扁平ノズル４ａからの選別ガスが噴射され、軽量物が遠方側に吹き飛ばされて遠方側の排出シュート部９ａに落下し、重量物がそのまま近接側の排出シュート部９ｂに落下するように構成され、各排出シュート部９ａ，９ｂに落下した被選別物５（５ａ，５ｂ）が回収容器１１（１１ａ，１１ｂ）に回収される。噴射された選別ガスはフィルタ９ｃを装着した排気口９ｄから外部に排気される。

前記搬送路３ａの先端部位のほぼ直下に前記選別ノズル機構４の先端部位が位置し、且つ、前記昇降機構４０によりそれら間の上下間隔が調整可能に構成され、被選別物の特性に合わせて軽量物と重量物が精度よく選別できるように調整可能に構成されるものである。

図１（ａ）は、前記昇降機構４０を用いて前記搬送路３ｂの先端部と前記選別ノズル機構４の先端部との上下間隔、つまり、落差ｄを短く調整した様子を示し、図１（ｂ）は、当該落差ｄを長く調整した様子を示す。

前記搬送機構３により搬送され、前記選別部２に垂直方向に自由落下する被選別物５に対して前記選別ノズル機構４から噴射供給される選別ガスの供給高さが調節されることにより、選別ガスの影響を受けるまでの間に自由落下運動で得られる下方への慣性力が調整できるようになる。

つまり、図２（ａ），（ｂ）に示すように、被選別物５の前記搬送路３ｂからの落下直後（図２（ａ））と少し時間が経過した後（図２（ｂ））では後者の方が重力加速度による慣性力が大となり、選別ガスの流速が同じであっても慣性力の大なる方が選別ガスの影響を受け難くなるのであり、このような特性を利用して重量物と軽量物とを適切に選別分離することができるようになるのである。

例えば、重量物側に選別される被選別物５の重量が多少軽量である場合には、選別ガスの供給高さを低く調整することにより慣性力を大きくして選別ガスの影響を受けずに重量側に落下するように調整できるのである。

さらに、前記搬送路３ｂから落下する被選別物５のうち重量物の方が軽量物よりも空気抵抗の影響が少ないために慣性力が大きくなり、それだけ選別ガスの影響を受け難くなるため、重量物と軽量物の質量の差が小さいときには、前記選別ノズル機構４から噴射供給される選別ガスの供給高さを低く設定して重量物に十分な慣性力が与えられる状態で選別ガスを供給することで、選別精度を向上させることができるようになる。

また、前記振動式搬送機構を用いて被選別物５を搬送するときには、前記搬送路３ｂ上で振動により重量物が下方に移動し軽量物が上方に移動して分離されながら搬送されるので、重量物と軽量物が二層に分かれた状態で且つ重量物が前記選別ノズル機構４側に位置する状態で前記選別部２に落下することとなる。そのような状態で落下する被選別物５は振動式搬送機構による被選別物の搬送路幅と同等またはそれより幅広の扁平ノズル４ａから噴射される選別ガスにより余すことなく遠方側の軽量物が重量物に衝突することなくそのまま遠方に搬送され、効率的に選別されることになる。

次に、上述の高さ調節機構に加えて、または、高さ調節機構に代えて前記選別ノズル機構４に前記選別部２で自由落下する被選別物５に噴射供給される選別ガスの供給角度を調節する角度調節機構１０を設けることによっても選別効率を向上させることができる。

前記角度調節機構１０として、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、前記扁平ノズル４ａを支持する断面円形の支持アーム４０ｅの端部にギア１０ａを嵌着し、当該ギア１０ａと噛合するギア１０ｂを操作ハンドル１０ｃで回転操作させることにより前記支持アーム４０ｅと固着した扁平ノズル４ａが前記支持アーム４０ｅの軸心周りに回転するように構成することができる。

そして、被選別物５の重量物と軽量物の質量差が小さいときには、前記扁平ノズル４ａの先端が上方を向くように姿勢変更して被選別物５の下方から選別ガスを噴射することにより、軽量物に作用する慣性力に抗して上方且つ遠方に吹き飛ばす作用を重量物に対するものよりも大きく確保することができ、これによって被選別物５の特性に応じて選別精度を向上させることが可能になる。

上述した高さ調節機構及び角度調節機構の双方を備えた風力選別装置によって、アルミ缶、ＰＥＴ、瓶、カレット等の回収済みの資源ゴミから、重量物として瓶やカレット５ｂを、軽量物としてアルミ缶やＰＥＴ５ａを選別する場合に、前記搬送路３ｂの先端部と前記選別ノズル機構４の先端部との落差ｄ、前記扁平ノズル４ａの水平からの仰角、前記扁平ノズル４ａから噴射される選別ガスの流速を種々異ならせてカレットの回収率を求めた。

先ず粒径８ｍｍから６０ｍｍの範囲で分布するカレットに対して、上述の仰角を２０度に固定し、落差ｄと風速を異ならせたときの回収率を試験的に測定した。その結果得られた図４（ａ）の回収率テーブルを図４（ｂ）に示すようにグラフ化すると、風速４０ｍ／ｓｅｃ．のときに落差ｄの違いによる差が顕著に現れることが判明した。つまり、落差ｄが２６４ｍｍのときには風速が大きくともそのまま落下する傾向が強く、落差ｄがそれよりも小さいときには風速の影響を受け易くなるのである。従って、重量物であるカレットと軽量物であるアルミ缶やＰＥＴ等を選別するためには、風速４０ｍ／ｓｅｃ．付近で落差ｄが２６０ｍｍ近傍が好ましいと想定された。

その結果に基づいて実際に落差、仰角、風速を異ならせて回収率を測定したところ、図７に例示するような結果が得られた。このようなデータを解析したところ、落差ｄが１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように、つまり、前記高さ調節機構により調節される選別ガスの供給高さが、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように調節されるときに好ましい回収率が得られ、特に２００ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように調節されるときに極めて好ましい回収率が得られることが判明した。

また、前記選別部２で自由落下する被選別物５に噴射供給される選別ガスの供給角度、つまり仰角が０度から３５度の範囲に入るように調整されるときに好ましい回収率が得られ、特に仰角が１５度から２５度の範囲に入るように調整されるときに極めて好ましい回収率が得られることが判明した。

上述の試験は、前記選別ノズル機構４から噴射される選別ガスの流速をさまざまに変化させて行ったものであるが、風速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に調整されるときに好ましい結果が得られることも確認された。従って、落差ｄが１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲、仰角が０度から２５度の範囲、風速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．で回収率が向上し、落差ｄが２００ｍｍから３００ｍｍの範囲、仰角が１５度から２５度の範囲、風速が４０ｍ／ｓｅｃ．のときに特に好ましい回収率が得られることが判明した。

以下に別実施形態を説明する。上述した実施形態では、搬送機構３として振動式搬送機構を採用したものを説明したが、ベルト式搬送機構、スクリュー式搬送機構等の他の方式の搬送機構を採用することも可能である。

高さ調節機構及び角度調節機構の具体的な構造は上述のものに限定されるものではなく他の公知の構造を用いて適宜構成することが可能で、例えば、図５に示すように、前記支持アーム４０ｅの両端部を支持する支持部４０ｃが、基台４０ａの中央部に螺着されたボルトネジ４０ｇの上端面４０ｆに固定され、前記ボルトネジ４０ｇを回転操作することにより昇降調節できるように構成するものや、図６に示すように、偏心カム４０ｈをモータ４０ｉで回転駆動して支持部４０ｃを昇降作動させるように構成するものであってもよい。さらに、上述の操作部４０ｄによる手動の昇降操作に代えて電動モータによる駆動機構を介した自動操作方式で構成するものであってもよい。

上述した実施形態では、前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給高さを調節する高さ調節機構及び前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給角度を調節する角度調節機構を設けて、それぞれを所定の範囲内で調整できるように構成したものを説明したが、高さ調節機構や角度調節機構を設けることなく、選別対象物の特性に応じて選別ガスの供給高さや供給角度を予め固定するものであってもよい。

上述の実施形態では、被選別物としてアルミ缶、ＰＥＴ、瓶、カレット等の回収済みの資源ゴミからカレットや瓶等の重量物を選別するものを説明したが、被選別物はこれらに限るものではなく、風力選別可能なものに適用できることはいうまでもない。また、選別ガスとして空気を使用するものを説明したが、選別対象物に応じて不活性ガス等、適宜選択使用することも可能である。

上述した何れの実施形態も本発明の一例であり、該記載の具体的構成により本発明の範囲が限定されるものではないことはいうまでもない。

（ａ）は落差ｄが小さいときの風力選別装置の説明図、（ｂ）は落差ｄが大きいときの風力選別装置の説明図 （ａ）は落差ｄが小さいときの風力選別動作の説明図、（ｂ）は落差ｄが大きいときの風力選別動作の説明図 （ａ）は高さ調節機構の要部の側面図、（ｂ）は同要部の平面図 （ａ）はカレットの回収率の実験結果を示すデータテーブルで、（ｂ）はその特性図 別実施形態を示し、高さ調節機構の要部の側面図 別実施形態を示し、（ａ）（ｂ）は高さ調節機構の要部の側面図、（ｃ）は同要部の平面図 実験結果を示すデータテーブル

符号の説明

１：風力選別装置
２：選別部
３：搬送機構（振動式搬送機構）
４：選別ノズル機構
５：被選別物
１１：角度調節機構
４０：高さ調節機構（昇降機構）

Claims (7)

1. 自由落下する被選別物に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部と、前記選別部に向けて被選別物を搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送され前記選別部に落下供給される被選別物に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構とを備えてなる風力選別装置であって、
   前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給高さを調節する高さ調節機構が設けられている風力選別装置。
2. 前記選別部で自由落下する被選別物に噴射供給される選別ガスの供給角度を調節する角度調節機構が設けられている請求項１記載の風力選別装置。
3. 重量物として選別される前記被選別物がカレットであるときに、前記高さ調節機構により調節される選別ガスの供給高さが、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように設定され、前記角度調節機構により調節される選別ガスの供給角度が水平方向から水平方向上方３５度の範囲に入るように設定され、前記選別ノズル機構から噴射される選別ガスの流速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に設定される請求項２記載の風力選別装置。
4. 自由落下する被選別物に側方から選別ガスを噴射供給して重量物と軽量物とを選別する選別部と、前記選別部に向けて被選別物を搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送され前記選別部に落下供給される被選別物に選別ガスを噴射供給する選別ノズル機構とを備えてなる風力選別装置であって、
   重量物として選別される前記被選別物がカレットであるときに、選別ガスの供給高さが、被選別物の前記搬送機構からの落下距離が１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に入るように設定される風力選別装置。
5. 選別ガスの供給角度が水平方向から水平方向上方３５度の範囲に入るように設定される請求項４記載の風力選別装置。
6. 前記選別ノズル機構から噴射される選別ガスの流速が３２〜４０ｍ／ｓｅｃ．に設定される請求項４または５記載の風力選別装置。
7. 前記搬送機構が振動式搬送機構で構成され、前記選別ノズル機構が前記振動式搬送機構による被選別物の搬送路幅と同等またはそれより幅広の扁平ノズルを備えて構成されている請求項１から６の何れかに記載の風力選別装置。

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