JP2013094682A

JP2013094682A - 分別装置

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Publication number: JP2013094682A
Application number: JP2011236439A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Ozawa; 守小澤; Tsutomu Harada; 勉原田; Ryuji Hiroo; 竜二枇榔
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】表面状態が異なる材料が混合されている混合材料の表面状態の差を利用した、分別精度が良好な分別装置を提供する。
【解決手段】表面状態が異なる材料が混合されている混合材料を分別する分別装置であって、前記混合材料を供給する供給手段と、円筒形または円柱形からなり中心を軸として回転する回転体と、前記回転体の外周面に設けられた突起を有する取出手段と、前記混合材料を滞留させて前記取出手段に接触させる滞留板とを有し、前記滞留板は、前記混合材料と前記回転体とが接触しつづけるように配置されている分別装置。
【選択図】図１

Description

本発明は分別装置に関し、特に表面状態が異なる材料が混合されている混合材料を分別する分別装置に関する。

近年、環境負荷軽減の観点などから市場から回収された製品や消耗品の再利用が行われている。例えば回収製品を金属、プラスチック、ガラスなどの材料ごとに分別することでリサイクル材料として再利用が可能となる。

製品を材料毎に分別するリサイクル処理工程では、製品を解体、破砕し破砕後の混合材料を、篩や風力選別装置、磁力選別装置、色選別装置などを使用して材料種類ごとに分別する。しかし、前記の各種選別装置でも重さの差、比重差、色の違いなどが無い場合などには装置による分別が困難な場合がある。

このような場合、混合材料を分類する方法として、多孔質体や突起物に対する保持力の差を利用して材料を分別する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、回転ブラシを利用して物の重さ、大きさの差により混合材料を分類する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−０５７６２１号公報特開平９−１５５２９５号公報

しかしながら、特許文献１では、斜面を利用して、重力と保持力のバランスで混合材料の分別を行っている。そのため、被分別物の形状が大きいものや、素材が弾み易いものであった場合に、被分別物が斜面をはずむことで保持することができない。また、弾みにくくするために斜面の角度を小さくしたりすると分別物以外のものも保持されやすくなり、分別精度が下がる。

また、特許文献２では、回転ブラシの被分別物を面圧と重力のバランスで分別を行っているため、材料や種類が異なっていても重さや大きさの差が無い混合材料を分別することができない。

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料の表面状態の差を利用した、分別精度が良好な分別装置を提供するものである。

上記の課題を解決する分別装置は、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料を分別する分別装置であって、円筒形または円柱形からなり中心を軸として回転する回転体と、前記回転体の外周面に設けられた突起を有する取出手段と、前記混合材料を滞留させて前記取出手段に接触させる滞留板とを有し、前記滞留板は、前記混合材料と前記回転体とが接触しつづけるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料の表面状態の差を利用した、分別精度が良好な分別装置を提供することができる。

本発明の分別装置の一実施態様を示す構成図である。本発明の分別装置の分別動作を説明する説明図である。本発明の分別装置の分別動作を説明する説明図である。本発明の分別装置に用いられる滞留板の一例を示す構成図である。本発明の実施例２の分別装置を示す構成図である。本発明の実施例３の分別装置を示す斜視図である。本発明の分別装置に用いられる取出手段の他の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明に係る分別装置は、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料を分別する分別装置であって、円筒形または円柱形からなり中心を軸として回転する回転体と、前記回転体の外周面に設けられた突起を有する取出手段と、前記混合材料を滞留させて前記取出手段に接触させる滞留板とを有し、前記滞留板は、前記混合材料と前記回転体とが接触しつづけるように配置されていることを特徴とする。

本発明に係る分別装置は、回転体の混合材料の一部分を取り出す取出手段に対して、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料が、回転体の回転により複数回接触する構成となっているので分別精度を上げることができる。また、分別対象物の混合材料の表面状態の差を利用して分別するので、従来分別できなかったものが分別可能である。

前記混合材料を供給する供給手段をさらにことが好ましい。

前記滞留板は、前記回転体の中心を通る垂直方向の頂点と前記混合材料の滞留している位置との間の中心角θが９０度以上１８０度以下になるように配置されていることが好ましい。

前記滞留板は、前記混合材料を前記回転体に輸送する輸送手段を有することが好ましい。

前記取出手段により前記混合材料の一部分を取り出した後に、前記滞留板に残った前記混合材料を排出する排出手段を有することが好ましい。

前記滞留板から取出手段に接触する混合材料に圧縮空気を吹きかける圧縮空気供給手段を有することが好ましい。

前記供給手段がベルトコンベアまたは振動フィーダーで構成されていることが好ましい。

前記取出手段が、金属ブラシ、樹脂ブラシ、剣山またはマジックテープ（登録商標）からなることが好ましい。

前記取出手段は、複数の種類の異なる突起から形成されている複数の領域が分布して構成されていることが好ましい。

（実施例１）
図１は、本発明の分別装置の一実施態様を示す構成図である。図２および図３は、本発明の分別装置の分別動作を説明する説明図である。図１から図３を用いて、以下に本発明の分別装置の構成と動作について説明する。

図１において、本発明の分別装置は、表面状態が異なる材料が混合されている混合材料１２０から１２５を分別する分別装置である。分別装置には、円筒形または円柱形からなり中心１３１を軸として回転する回転体１３３と、前記回転体１３３の外周面に設けられ、前記混合材料の一部分を取り出す、多数の突起を有する取出手段１０１を有する。また、前記混合材料を供給する供給手段１３４と、前記供給手段１３４により供給された混合材料を滞留させて前記取出手段１０１に接触させる回転可能な滞留板１０２を有する。前記滞留板１０２は、前記回転体１３３の中心を通る垂直方向の頂点１３０と前記混合材料の滞留している位置１３２との間の中心角θが、９０度以上１８０度以下になるように配置されている。

図１において分別対象となる混合材料は１２０から１２５である。本実施例では、１２０、１２２、１２４の材料は、プラスチックの破砕材で１辺が数センチメートルくらいの大きさである。１２１、１２３、１２５の材料は、紙や樹脂繊維からなり表面状態は不織布状になっていて、これも１辺が数センチメートルの大きさである。

混合材料を供給する供給手段１３４は、ベルトコンベアまたは振動フィーダーで構成されていることが好ましい。図１では、供給手段１３４はベルトコンベア１０４からなり、矢印１０８方向へ混合材料を搬送する。混合材料１２０から１２５はベルトコンベア１０４で搬送されて、ベルトコンベア１０４の端面で落下する。落下した混合材料は図中の１０２で示される滞留板１０２の上に供給される。滞留板１０２は、ベルトコンベア１０４により供給された混合材料を滞留させて取出手段１０１に接触させる。

前記滞留板１０２は、前記混合材料を前記回転体１３３に輸送する輸送手段を有することが好ましい。輸送手段には、例えば滞留板の表面がベルトコンベア等となっているものが挙げられる。

図４は、本発明の分別装置に用いられる滞留板の一例を示す構成図である。混合材料が両端からこぼれないように両側面に４０１と４０２の壁が設けられている。滞留板１０２の側面の壁４０１、４０２と、滞留板１０２に対面する取出手段１０１の一部分とから一つの領域が形成され、供給された混合材料がこの領域に滞留するように構成されている。１０３は滞留板回転手段で、円柱状の形状をしており、図１および図４に図示するように滞留板１０２に接続されており、滞留板１０２を回転させる。滞留板回転手段１０３の円柱を軸として、矢印４０３、４０４の方向に滞留板１０２を回転動作する。

滞留板回転手段１０３により滞留板１０２を回転させて、前記回転体１３３の中心を通る垂直方向の頂点１３０と前記混合材料の滞留している位置１３２との間の中心角θが、９０度以上１８０度以下、好ましくは１１０度以上１４０度以下の範囲になるように前記混合材料の位置を調整する。図１では、回転体が反時計回りの方向１０９に回転した場合において、回転体１３３の中心を通る垂直方向の頂点１３０と前記混合材料の滞留している位置１３２との間の中心角θを示している。

また、本発明の分別装置は回転体が時計回りの方向に回転する装置でもよい。この場合には、滞留板は図１の位置と反転した位置に設けられる。回転体が時計回りに回転した場合においても、回転体１３３の中心を通る垂直方向の頂点１３０と前記混合材料の滞留している位置１３２との間の中心角θは同様に規定される。

図３に示す様に、滞留板１０２に滞留している混合材料の中から、取出手段により混合材料の一部分を取り出した後に、前記滞留板１０２に残留した材料の排出動作を排出手段１０３ａにより行う。排出手段１０３ａには滞留板回転手段１０３が用いられ、滞留板回転手段１０３の回転する角度が大きくなることにより排出動作が行われる。滞留板回転手段１０３は排出手段１０３ａを兼ねて機能する。図４において、滞留板１０２が滞留板回転手段１０３を軸として矢印４０３の方向に動作すると残留物が落下し、矢印４０４の方向に回転することで元の状態に戻り、混合材料を滞留板１０２上に滞留することができる。

回転体１３３は、円筒形または円柱形からなり中心１３１を軸として回転する。回転体１３３の外周面には、多数の突起を有する取出手段１０１が設けられ、取出手段１０１により混合材料の一部分を取り出す。取出手段は、例えば金属ブラシ、樹脂ブラシ、剣山またはマジックテープ（登録商標）などを用いることができる。図１では、回転体１３３と取出手段１０１を含む構成としてブラシロール１０１ａを用いた例を示しており、円筒形状の回転体１３３の外周面に金属や樹脂のブラシが植毛されている。例えばＳＵＳ材のブラシで構成されている。回転体１３３は、図示していないがモータとベルトやギアなどにより接続され、モータの駆動力によりブラシロール１０１ａは矢印１０９の方向に回転する様に構成されている。この時、ブラシロール１０１ａのブラシが、混合材料の中の繊維状の材料などを強く保持するので、ブラシロール１０１ａの回転方向に保持された材料を混合材料から取り出すことができる。

１０５はスクレーパーであり、金属や樹脂の板で構成され、ブラシロール１０１ａに保持された材料がスクレーパー１０５でブラシロール１０１ａから剥離され、分別箱１０６に分別される。

１０６、１０７は分別箱である。ブラシロール１０１ａに保持された材料は分別箱１０６に分別される。ブラシロールにより取り出されないで、滞留板１０２に残留した材料は分別箱１０７に排出されて分別される。

次に、図１から図３を用いて本発明の分別装置の動作について説明する。
図１において、ベルトコンベア１０４上に供給された混合材料１２０から１２５は、ベルトコンベア１０４が動作し始めると矢印１０８の方向に運ばれる。ベルトコンベア１０４の端で混合材料１２０から１２５は落下し、滞留板１０２の上に供給される。混合材料１２０から１２５の供給が終わるとベルトコンベア１０４は、動作を停止する。一回の供給量は、装置規模や分別物に合わせて適切な量をベルトコンベアの動作時間で制御し供給する。分別処理が終了し、排出処理が行われた後に、次の混合材料が供給されて新たに分別処理が実施される。

取出手段１０１として、ブラシロール１０１ａを用いた例について説明する。ブラシロール１０１ａは、ベルトコンベア１０４が動作する前から矢印１０９方向に回転している。滞留板１０２の上に混合材料が供給されると、ブラシロール１０１ａの表面のブラシに混合材料が接触する。接触した混合材料は、材料の表面状態により次の様な動作をする。

プラスチックや金属などの表面が固いものは、ブラシロール１０１ａに接触しても保持されにくく滞留板１０２の上に残る。また、プラスチックや金属であっても、形状により端面などがブラシロール１０１ａに一旦保持される場合がある。しかし、保持力が弱いために重力や遠心力により途中で落下し滞留板１０２の上に再び残る。

一方、繊維や不織布などは、ブラシロール１０１ａ間の保持力が強いため、ブラシロール１０１ａに保持されて持ち上げられる。また、ブラシロール１０１ａと混合材料の接触領域では、混合材料が様々な動きをしているためにブラシロール１０１ａに混合材料の様々な面が複数回接触することで、一部でも保持力の高い部分があるとブラシロール１０１ａに保持され易くなる。この動きにより、ブラシロールに対して保持力が高い表面状態を有する材料を分離することができる。

また、表面が不織布状の材料でも保持力が弱い部分がブラシロール１０１ａに保持されて途中で落下した場合でも、滞留板１０２の上で落下した材料が動いて、再びブラシロール１０１ａに接触する。そこで、保持力の高い部分が再びブラシロール１０１ａに接触するとブラシロール１０１ａに保持される。

よって、本実施例ではブラシロール１０１ａの回転により混合材料が持ち上げられたり、落下する混合材料自体の動きにより、混合材料が暴れてかき回される効果がある。そのために事で、ブラシロール１０１ａに対して混合材料の様々な部分が接触しブラシロール１０１ａに保持され易くなり、精度よく取り出すことができる。

ブラシロール１０１ａに保持された材料は、ブラシロールの回転により移動し重力や遠心力でブラシロール１０１ａから剥離される。剥離されなかった場合には、スクレーパー１０５によりブラシロール１０１ａから剥離されて、分別箱１０６に格納される。

本実施例では、混合材料１２０から１２５のうち１２１、１２３、１２５の表面が不織布状になっているのでブラシロール１０１ａに保持される。保持された混合材料はブラシロール１０１ａの図中の下の領域で重力や遠心力によりブラシロール１０１ａから剥離され、分別箱１０６に格納されて分別される。この時、剥離されなかった場合には、スクレーパー１０５に接触することでブラシロール１０１ａから剥離されて分別箱１０６に格納される。

また、混合材料１２０、１２２、１２４のプラスチックは、ブラシロールに保持されないため滞留板１０２の上に残る。

よって、一定時間ブラシロール１０１ａが回転することで混合材料は、ブラシロール１０１ａに保持されるものと、保持されないものに分別される。本実施例では図２の状態がブラシロール１０１ａに保持されものが分離された後の状態である。

次に、図３では、滞留板１０２が排出手段１０３ａを回転軸として矢印３０１の方向に回転する。矢印３０１の方向に滞留板１０２が回転することで、滞留板１０２の上に残った混合材料が落下し、分別箱１０７に格納され分別される。

その後、滞留板１０２が矢印３０１と反対の方向に回転することで、元の状態に戻り、図１からの動作を繰り返すことができる。

以上の図１から図３に説明した動作により、本実施例の分別装置では混合材料がブラシロール１０１ａに保持される材料と保持されない材料に分別することができる。

本実施例ではブラシロール１０１ａはＳＵＳで構成されていたが、分別する混合材料に合わせて樹脂のブラシや、複数の長さのブラシ、複数種の材料でできたブラシを使用してもよい。ブラシの毛の長さは約５ｃｍが好ましい。また、ブラシの硬さはＳＵＳ材で０．４φ径、長さが５ｃｍの材料が有する硬さが好ましい。また、保持力を上げるために先端が「くの字」型やループを途中で切断したような形に加工していても良い。

更に、取出手段１０１は、分別する混合材料に合わせて保持力の差が得られる表面状態であれば良く、例えば、取出手段１０１がスポンジ状や、研磨剤を接着した状態などで構成しても良い。

（実施例２）
実施例２では、実施例１よりも混合材料が取出手段１０１に対して様々な面で接触するように、混合材料がより取出手段１０１との接触領域で激しく動くように構成したものである。そのため、滞留板１０２から取出手段１０１に接触する混合材料に圧縮空気を吹きかける圧縮空気供給手段を有することを特徴とする。

図５は、本発明の実施例２の分別装置を示す構成図である。図５で混合材料１０１から１２５までは、実施例１と同様であり、圧縮空気供給手段としてエアーノズル５０１が設けられていることに特徴がある。エアーノズル５０１には、図示されていないがチューブなどにより、コンプレッサーから圧縮された圧縮空気が供給され、中間にエアーバルブを接続することで圧縮空気の制御が可能な構成となっている。

混合材料は、滞留板１０２の上で取出手段１０１と接触することで取出手段１０１に保持され分別される。本実施例では、混合材料の様々な部分が、取出手段１０１と接触することで分別される際の分別精度を上げることを目的としている。

分別動作中にエアーノズル５０１から矢印５０２に示される方向に圧縮空気を吹き出す動作を行う。ノズル５０１により取出手段１０１と滞留板１０２の隙間を圧縮空気が通り、混合材料にあたることで混合材料が滞留板１０２上で状態を変えて暴れた動作をする。その事により取出手段１０１に混合材料の様々な部分が接触することになる。また、混合材料が重なりあっている場合にも圧縮空気によって重なりがほぐされる効果などもある。

その結果、混合材料の全体の様々な部分が取出手段１０１に接触するようになり、保持力が高い部分が取出手段１０１に接触すると、保持されるので分別率を向上させることができる。

（実施例３）
実施例３では、混合材料の分別処理をバッチ式ではなく、連続式にした場合の例を示す。図６は本発明の実施例３の分別装置の外観及び概略構成を示す斜視図である。図６を用いて本実施例について説明する。

図６では、６０１が回転体の外周面にブラシが設けられているブラシロールであり、矢印６０７に示す方向に回転している。そして、実施例１および実施例２と同様に、ブラシロール６０１との間の保持力が大きい材料を保持して回転方向に取り出す事ができる。

本実施例では、連続して分別処理を行うためにベルトコンベア６０２によって、混合材料を移動させて、ブラシロール６０１に接触させる。ベルトコンベア６０２は、矢印６０３方向に回転しており、矢印６０４から供給された混合材料を矢印６０５へ移動させる。

この時、ベルトコンベア６０２は進行方向に対して斜めに傾いて設置されている。図６では、ベルトコンベア６０２の６０９の辺より６０８の辺を高くして設置している。そのために、混合材料はベルトコンベア６０２の６１１の辺から６１０の辺に移動する間に、ブラシロール６０１に接触する。

ブラシロール６０１に接触した混合材料は、実施例１と同様に、プラスチックや金属などの表面が固いものは、ブラシロール６０１に接触しても保持されにくくベルトコンベア６０２上に残る。プラスチックの端面などがブラシロール６０１にいったん保持された場合でも、重力や遠心力により途中で落下しベルトコンベア６０２上に再び落ちる。その後、ベルトコンベア６０２により矢印６０５方向に移動する。

尚、図６には図示していないが、ベルトコンベア６０２の６０９の辺において、ブラシロール６０１と接触していない部分は、供給した混合材が落下しない様に壁を設置しているものとする。

一方、繊維や不織布などは、ブラシロール６０１間の保持力が高いためブラシロール６０１に保持されて持ち上げられる。また、ブラシロール６０１と混合材料の接触領域では、混合材料がベルトコンベア６０２の動きにより移動し、ブラシロール６０１に持ち上げられたり、落下する事で様々な動きをする。そのためにブラシロール６０１に混合材料の様々な部分が複数回接触することになり、一部でも保持力の高い部分があるとブラシロール６０１に保持され易くなる。

例えば、保持力が弱い部分がブラシロール６０１に接触し途中で落下した場合も、再びブラシロール６０１に接触することで高い確率で保持することができる。

ブラシロール６０１に保持された材料は、ブラシロールの対面で重力や遠心力でブラシロール６０１から剥離される。剥離されなかった場合には、スクレーパー６１２によりブラシロール６０１で剥離されて矢印６０６方向に分別される。

以上説明した動作により、実施例３の分別装置では矢印６０４から供給された混合材料を、金属やプラスチックなどの表面が固い材料は矢印６０５へ移動する。そして、パルプや繊維などの、表面がブラシロール６０１に保持されやすい材料は矢印６０６で示された方向に移動される。その結果、混合材料をブラシロール６０１との保持力が高い材料と、ブラシロール６０１との保持力が低い材料に分別することができる。

また、本実施例では、混合材を移動させるためにベルトコンベアを利用したが、振動フィーダーや、斜面を利用して材料を移動させ、連続的にブラシロールと接触させても同様な効果が得られる。

また、本発明において、取出手段は、種類の異なる突起から形成されている複数の領域が分布して構成されていてもよい。図６のブラシロール６０１は単一のブラシで構成した例であるが、例えば図７に示すように複数種類のブラシを設けた回転体でもよい。図７（ａ）は、取出手段７０１は一種類のブラシで構成した例である。図７（ｂ）に示した取出手段７０３は、３種類の異なる突起から形成される３種類の領域７０５から７０７で構成した例である。３種類のブラシで構成することにより、例えばブラシの密度を変えたり、ブラシの長さを変えることで、それぞれに保持し易い材料を分離することができ、より様々な分別に対応することができる。

本発明の分別装置は、分別対象物の表面状態の差を利用した、分別精度が良好な分別装置であるので、リサイクル処理分野で、破砕した家電製品からウレタンなどの発泡体や、パルプなどの分離、住宅廃材から断熱材の分離など等に利用することができる。

１０１取出手段
１０１ａブラシロール
１０２滞留板
１０３滞留板回転手段
１０３ａ排出手段
１０４ベルトコンベア
１２０から１２５混合材料
１３１中心
１３３回転体
１３４供給手段
１３０頂点
１３２混合材料の滞留している位置

Claims

表面状態が異なる材料が混合されている混合材料を分別する分別装置であって、円筒形または円柱形からなり中心を軸として回転する回転体と、前記回転体の外周面に設けられた突起を有する取出手段と、前記混合材料を滞留させて前記取出手段に接触させる滞留板とを有し、前記滞留板は、前記混合材料と前記回転体とが接触しつづけるように配置されていることを特徴とする分別装置。
前記混合材料を供給する供給手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の分別装置。
前記滞留板は、前記回転体の中心を通る垂直方向の頂点と前記混合材料の滞留している位置との間の中心角θが９０度以上１８０度以下になるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の分別装置。
前記滞留板は、前記混合材料を前記回転体に輸送する輸送手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分別装置。
前記取出手段により前記混合材料の一部分を取り出した後に、前記滞留板に残った前記混合材料を排出する排出手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の分別装置。
前記滞留板から取出手段に接触する混合材料に圧縮空気を吹きかける圧縮空気供給手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の分別装置。
前記供給手段がベルトコンベアまたは振動フィーダーで構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の分別装置。
前記取出手段が、金属ブラシ、樹脂ブラシ、剣山またはマジックテープ（登録商標）からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の分別装置。
前記取出手段は、複数の種類の異なる突起から形成されている複数の領域が分布して構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の分別装置。