JP2017205733A - 電球型廃照明器具の処理方法および電球型廃照明器具の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電球型廃照明器具を、低コストで効率的に外管と口金とに分別できる処理方法を提供する。【解決手段】口金１０と外管２０とを有する電球型廃照明器具の処理方法であって、外管２０の口金１０側端部の外周を、打撃部材５０により打撃することによって切断する外管切断工程を有する、電球型廃照明器具の処理方法。【選択図】図２

Description

本発明は、口金と外管とを有する電球型廃照明器具の処理方法に関し、特に、廃水銀灯などの電球型廃照明器具を、低コストで効率的に外管（ガラス）と口金（金属）とに分別できる処理方法に関する。また、本発明は、前記処理を行うための電球型廃照明器具の処理装置に関する。

水銀灯、メタルハライドランプなどの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを始めとする電球型照明器具は、効率や輝度に優れることから、照明器具として幅広く用いられている。

図１は、電球型照明器具の一種である水銀灯の構造の一例を示す模式図である。水銀灯１は、口金１０と外管２０を備えている。一般的に、口金１０は金属製であり、外管２０は、硬質ガラスなどのガラス製である。外管２０の内部には発光管３０が設置されている。発光管３０は、通常、石英ガラス製であり、その内部には水銀が封入されている。なお、メタルハライドランプの場合には、金属ハロゲン化物が石英ガラス製の発光管に封入されている。また、セラミック製の発光管を用いたセラミックメタルハライドランプもあるが、いずれにせよ発光管は外管と異なる材料で構成されている。また、外管２０の内部には金属部材４０が設置されており、発光管３０を支持するとともに発光管３０の両端に存在する電極への給電を行うように構成されている。

図１に示したタイプの水銀灯１では、外管２０は、口金１０側の略直管状部分２１と、略直管状部分２１と連続して形成されている球状部分２２を備えている。また、外管２０の口金１０とは反対側の先端部には突出部２３があり、金属部材４０の先端係合部４１が前記突出部２３の内側に差し込まれることによって外管２０と金属部材４０とが固定されている。前記先端係合部４１には、突出部２３に固定するための図示されないばね部材が備えられている場合もある。また、他のタイプの水銀灯では、外管２０の口金１０とは反対側の先端部に、外管２０の内側へ突出する小突起が形成されており、前記小突起に金属部材４０の先端を係合させることによって外管２０と金属部材４０とが固定されるものもある。

このように、水銀灯を始めとする電球型照明器具は、硬質ガラス、石英ガラス、金属など、各種材料からなる部品の組み合わせで構成されているため、使用されなくなった電球型廃照明器具を処分する場合には、リサイクルのために材料ごとに分別することが求められる。

そこで、水銀灯などの電球型廃照明器具の処理を手がける事業者においては、照明器具を１つずつ手作業で解体し、外管、口金、発光管などに分けて回収することが行われている。しかし、その場合、ハンマーなどでガラスを叩いて割る必要があるため、外管が破裂するなどの危険性がある。また、手作業でガラスを割って、口金や外管などに解体するためには時間がかかるため、処理効率が低いという問題があった。そのため、廃照明器具の解体を自動化し、効率的かつ安全な処理を可能とすることが求められている。

廃照明器具の処理を自動化する方法としては、例えば、特許文献１では、破砕機を用いて廃蛍光管のガラス部分を破砕する方法が提案されている。しかし、特許文献１の方法では、蛍光管全体を破砕機に投入して処理するため、蛍光管を構成する硬質ガラス、石英ガラス、金属などの材料が混在した状態でドラム缶などの容器に回収されるため、各材料をリサイクルすることが困難である。

そこで、照明器具全体を一度に破砕するのではなく、口金付近で切断する方法が提案されている。例えば、特許文献２では、回転する鋸歯を備えた切断機や、ガラスを溶融させて切断するためのバーナーを備えた切断機を用いて、口金の近傍で外管を切断することが提案されている。また、特許文献３では、レーザーを照射することによって口金近傍を切断することが提案されている。特許文献４では、回転刃で口金近傍のガラスに切り傷を付けた後、口金部分を除去部材と衝突させることによって口金を切り離すことが提案されている。

特開２００８−０３６４５５号公報 特開２００５−３４９２７７号公報 特開２００６−２２３９１２号公報 特開２０１１−０５０９２８号公報

特許文献２〜４で提案されているような方法を用いれば、照明器具全体を一度に破砕するのではなく、口金付近で切断することができる。しかし、回転刃やバーナー、レーザーなどでガラスを切断するため、切断に時間がかかるという問題がある。このような廃照明器具の処理を行う場合、大量の廃照明器具を連続的にまとめて処理することが一般的であるため、その処理装置には単位時間当たりの処理能力に優れることが求められる。しかし、上記のような従来の方法を用いた装置では、処理能力に限界があった。

また、上記のような従来の方法では、切断のための装置が複雑な物となるため、処理装置が大型化するとともに高価となってしまうという問題がある。さらに、刃物を用いる場合には、刃が摩耗すると切断できなくなるため、刃物を定期的に交換する費用も必要となる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、電球型廃照明器具を、低コストで効率的に外管と口金とに分別できる処理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記処理を行うための電球型廃照明器具の処理装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は次のとおりである。

１．口金と外管とを有する電球型廃照明器具の処理方法であって、
前記外管の前記口金側端部の外周を、打撃部材により打撃することによって切断する外管切断工程を有する、
電球型廃照明器具の処理方法。

２．前記打撃部材の先端が、くさび形である、
前記１に記載の電球型廃照明器具の処理方法。

３．前記電球型廃照明器具が、前記外管の内部にさらに発光管を有し、
前記外管切断工程において切断された外管を引き抜く外管引き抜き工程と、
前記発光管を破砕する発光管破砕工程を、さらに有する、
前記１または２に記載の電球型廃照明器具の処理方法。

４．口金と外管とを有する電球型廃照明器具の処理装置であって、
前記外管の前記口金側端部の外周を、打撃部材により打撃することによって切断する外管切断装置を有する、
電球型廃照明器具の処理装置。

５．前記打撃部材の先端が、くさび形である、
前記４に記載の電球型廃照明器具の処理装置。

６．前記電球型廃照明器具が、前記外管の内部にさらに発光管を有し、
前記外管切断装置によって切断された外管を引き抜く外管引き抜き装置と、
前記発光管を破砕する発光管破砕装置を、さらに有する、
前記４または５に記載の電球型廃照明器具の処理装置。

本発明によれば、電球型廃照明器具を、低コストで効率的に外管と口金とに分別できる。したがって、硬質ガラス、石英ガラス、金属などの材料を簡便かつ迅速に分別回収できるため、電球型廃照明器具をリサイクルする上で極めて有用である。

水銀灯の構造の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態における外管の切断方法を示す正面模式図である。 図２におけるＡ−Ａ’方向から見た平面模式図である。 本発明の一実施形態における打撃部材の形状を示す模式図である。 本発明の一実施形態における廃水銀灯の処理手順を示す模式図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の一実施形態における電球型廃照明器具の処理方法は、口金と外管とを有する電球型廃照明器具を対象とするものであり、前記外管の前記口金側端部の外周を打撃部材により打撃することによって切断する外管切断工程を有している。
また、本発明の他の実施形態である電球型廃照明器具の処理装置は、口金と外管とを有する電球型廃照明器具を処理するための装置であって、前記外管の前記口金側端部の外周を打撃部材により打撃することによって切断する外管切断装置を有している。

［電球型照明器具］
本発明は、上記の通り、口金と外管とを有する電球型廃照明器具であれば、任意の物を処理対象とすることができる。口金と外管とを有する電球型廃照明器具としては、例えば、ＨＩＤランプや、電球型蛍光灯などが挙げられる。また、前記ＨＩＤランプとしては、例えば、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀灯などが挙げられる。本発明は、後述するように、外管の内部に発光管を有する照明器具の処理に好適に用いることができ、特に、高圧水銀灯の処理に好適に用いることができる。

［外管切断工程］
本発明の処理方法は、外管の口金側端部の外周を、打撃部材により打撃することによって切断する外管切断工程を有している。また、本発明の処理装置は、前記外管切断工程を実施するための外管切断装置を備えている。

図２は、本発明の一実施形態における外管の切断方法を示す正面図（模式図）であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ’方向（口金１０側）から見た平面図（模式図）である。図２、３に示すように、外管切断工程では外管２０の口金側端部の外周を、打撃部材５０で打撃することにより切断する。打撃の方法は特に限定されないが、例えば、図２、３に示したように、打撃部材５０を矢印Ｂの方向に動かして、打撃部材５０の先端を外管２０の略直管状部分２１の切断位置２４に衝突させることによって切断することができる。

上記外管切断工程では、打撃部材５０が外管２０に衝突する衝撃を利用して、外管２０をその外周に沿って切断する。そのため、打撃部材５０を外管２０の内部へ侵入させる必要は無く、したがって、外管２０にある金属部材４０とは接触しない。この方法によれば、打撃部材５０で外管２０の外周の一部に衝撃を与えるだけで外周全体を切断することができるため、外管の外周全体を回転刃やバーナー、レーザー等で切断する方法に比べて極めて短時間で切断を行うことができる。

図２、３に示した例では、２つの打撃部材５０を、外管２０を挟んで対向する位置に配置している。言い換えると、上から見たときに、水銀灯１の中心軸を中心として、１８０°の位置に打撃部材５０を配置している（図３）。打撃部材の数はこれに限られず、１つ以上の任意の数とすることができるが、外管の外周全体を確実に切断するという観点からは、打撃部材の数を２以上とすることが好ましい。一方、打撃部材の数が増えるほど、外管の外周を均等に切断することができるため、打撃部材の数の上限は特に限定されないが、数が増えると装置構造が複雑となることから、打撃部材の数は４以下とすることが好ましく、２とすることがより好ましい。

打撃部材の配置は、特に限定されず、任意の位置とすることができる。複数の打撃部材を用いる場合には、すべての打撃部材の高さ（図２における上下方向の位置）を同一とすることが好ましい。言い換えれば、すべての打撃部材を、処理対象の照明器具の軸に対して垂直な、同一の水平面内に配置することが好ましい。また、各打撃部材は、該照明器具の軸を中心として、前記水平面内に等間隔に設置することがより好ましい。例えば、打撃部材の数が２の場合は、図３に示すように１８０°間隔、数が３の場合は１２０°間隔、４の場合は９０°間隔とすることが好適である。

切断位置２４、すなわち、打撃部材５０によって打撃される位置は、外管２０の口金１０側端部であれば、任意の位置とすることができる。切断位置２４は、口金１０の外管２０側先端である口金先端位置１１であってもよいが、打撃部材５０が口金１０に当たることを避けるために、図２に示したように、口金先端位置１１から離れた位置とすることは許容される。なお、外管２０を切断した後に、口金１０側に外管２０のガラスの一部が残るが、その量はわずかであるため、一般的な方法で口金１０を金属材料としてリサイクルする場合に問題となることはない。しかし、口金先端位置１１と切断位置２４との間の距離ｄ（図２参照）が過度に大きくなると、口金１０側に残るガラスの量が多くなってしまい、リサイクルに支障をきたす場合がある。そのため、口金先端位置１１と切断位置２４との間の距離ｄを０ｍｍ〜２０ｍｍとすることが好ましく、１ｍｍ〜１５ｍｍとすることがより好ましい。

なお、打撃を行う回数は特に限定されないが、通常は、処理効率の観点から１回とすることが好ましい。

［打撃部材］
上記外管切断工程に用いられる打撃部材は、外管を打撃して切断できるものであれば任意のものを用いることができる。しかし、例えば、針状の部材のように、先端が「点」状である部材を打撃部材として用いた場合、条件によっては、該打撃部材が衝突した位置に点状の穴が開くのみで、外管の外周全体を切断することができない場合がある。そのため、打撃部材の先端、すなわち外管と接触する側の端部を、線状とすることが好ましい。

図４は、先端が線状である打撃部材の一例を示す模式図である。この打撃部材５０は、先端に行くほど厚さが薄くなる「くさび形」をしており、外管２０を打撃する側の端部は線状打撃部５１を構成している。打撃部材５０の少なくとも先端を、このようなくさび形とすれば、図２、３に示したように線状打撃部５１が外管２０の切断面に位置するように打撃を行うことが可能となる。そしてその結果、打撃時に応力がかかる方向を制御して、より確実に外管の外周全体を切断することが可能となる。

打撃部材の寸法は特に限定されず、任意の大きさとすることができるが、上記くさび形の打撃部材を用いる場合には、上述した効果を十分に得るためには、線状打撃部の長さ、すなわち、打撃部材の横幅を５ｍｍ以上とすることが好ましく、１０ｍｍ以上とすることがより好ましい。

前記打撃部材の材質は、特に限定されることなく、外管を切断できるものであれば、任意の材質とすることができる。しかし、打撃部材の変形や摩耗を避けるために、金属製とすることが好ましい。前記金属としては、鋼を始めとする任意の金属を用いることができる。

前記打撃部材は、任意の方法で駆動することができる。例えば、アームの先端に打撃部材を固定しておき、任意の駆動手段で前記アームを動かして打撃を行うことができる。また、外管の切断を行う際には、処理対象である電球型廃照明器具を固定しておくことが好ましい。固定方法は特に限定されず、打撃部材による切断を妨げない方法であれば任意の方法とすることができる。固定方法としては、例えば、クランプなどの開閉可能な挟持手段を用いて電球型廃照明器具を挟持する方法が挙げられる。その場合、電球型廃照明器具の任意の位置を挟持することができるが、口金１０を挟持すれば、打撃部材による外管の切断や、切断後の外管の除去を妨げないため好ましい。

なお、上記外管切断工程において切断された後の外管は、任意の方法で分離して、口金などの残りの部分と別々に回収することができる。外管の分離方法としては、例えば、外管引き抜き工程として後述する方法を用いることができる。

［発光管］
水銀灯を始めとするＨＩＤランプなどには、図１を用いて説明したように、外管２０の内部に発光管３０が備えられている。一般的に、外管２０は硬質ガラスで構成されているのに対して発光管３０は石英ガラスからなるため、リサイクルするためには、両者を分別して回収する必要がある。また、外管２０の内部には金属部材４０も存在しているため、発光管３０および金属部材４０が口金１０に支持された状態のまま、外管２０のみを除去することが望ましい。

［外管引き抜き工程］
次に、本発明の一実施形態における外管２０の除去方法について説明する。上述したように、外管２０の内部に発光管３０や金属部材４０が備えられている場合、金属部材４０の先端係合部４１が外管２０の突出部２３等と係合することにより、外管２０と金属部材４０とが固定されていることが一般的である。その場合、図２に示したように、口金１０が上、外管２０が下となるように保持した状態で外管２０を切断したとしても、外管２０は落下せず、そのままの位置に保持されている。そこで、外管２０をそのまま下方に引き抜けば、発光管３０と金属部材４０を口金１０側に残したままで外管２０のみを除去することができる。その際、外管２０は通常、金属部材４０と係合しているのみで接着されているわけではないため、ある程度の力で引き抜けば、金属部材４０と外管２０とを分離することができる。なお、図２のような状態で外管を下方に引き抜いた場合、保持していなければ外管はそのまま落下するが、リサイクルする上では外管が落下して割れても何ら問題ない。本発明の処理装置は、前記外管引き抜き工程において外管を引き抜くための外管引き抜き装置を備えることが好ましい。

［発光管破砕工程］
外管２０を除去した後は、さらに発光管３０を破砕することが好ましい。通常、発光管３０は金属部材４０によって支持・固定されている。そこで、発光管３０を何ら可能方法で破砕すれば、容易に金属部材４０と分離して回収することができる。破砕方法は特に限定されないが、金属などの硬質材料からなる１対の破砕部材によって挟み込むことによって破砕することができる。破砕された発光管３０は、そのまま下方に落下させて回収することができる。本発明の処理装置は、前記発光管破砕工程において発光管を破砕する発光管破砕装置を備えることが好ましい。

［口金・金属部材］
上述のようにして外管２０と発光管３０を除去した後には、口金１０と口金１０に接続された金属部材４０とが残るので、これらは金属としてリサイクルに供することができる。

以上のように、本発明によれば、打撃を行うのみで外管を切断できるため、電球型廃照明器具を低コストで効率的に外管と口金とに分別できる。また、装置構造が簡略であるため、装置を小型化できることに加え、装置コストも低くすることができる。

（実施形態）
図５は、本発明の一実施形態における廃水銀灯の処理手順を示す模式図である。以下、図５に示す処理の流れに従って本発明をさらに具体的に説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施する方法の例を示すものであり、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

［挟持工程］
図５（ａ）は、処理対象である水銀灯１を挟持部材６０によって挟持する挟持工程を示す図である。本実施形態における挟持部材６０は、図示されない駆動手段によって開閉動作が可能な１対の部材で構成されている。挟持部材６０が開いた状態で、口金１０が上となるように水銀灯１を挟持部材６０の間に差し込み、その状態で挟持部材６０を閉じることによって、挟持部材６０で口金１０を挟持する。これにより、水銀灯１を固定され、この状態で以降の各工程が実施される。

挟持部材６０の間への水銀灯１を差し込む方法は特に限定されず、機械を用いて自動的に行うこともできるが、作業者（オペレーター）が手作業で行うこともできる。

［外管切断工程］
次に、図５（ｂ）に示すように、対向する一組の打撃部材５０を用いて、外管２０の口金１０側端部を打撃する。打撃部材５０としては、図４に示したくさび形の先端を有するものを用いる。また、打撃位置は図２、３に示したように、同一水平面状、水銀灯１の軸を中心として１８０°の位置とした。したがって、打撃部材５０により打撃される位置は外管２０の外周の２カ所であるが、上述したように、その打撃によってかかる応力により外管の外周全体を切断することができる。

このように、単に打撃するだけで外管を切断できるため、極めて処理効率に優れている。また、打撃は装置によって自動的に実施することができることに加えて、打撃によって外管が破裂したりすることもないため、作業の安全性も高い。

［外管引き抜き工程］
外管切断工程によって切断された後も、外管２０はその内部にある金属部材４０と係合しているため、落下せずに保持されている。そこで、外管２０を引き抜いて回収する。

図５（ｃ）は、切断された外管２０を引き抜く方法の一例を示した図であり、この例では、円形の切り欠き部を有する引き抜き板７０を用いて、引き抜きが行われる。引き抜き板７０は、水銀灯１の軸に対して略垂直となるように配置されており、まず、矢印Ａで示すように、その切り欠き内に外管２０の略直管状部分２１が位置する位置まで、図示されない駆動手段により移動される。次いで、矢印Ｂで示すように引き抜き板７０を下方へ移動させる。引き抜き板７０の切り欠き部は、外管２０の略直管状部分２１よりは大きいが、球状部分２２よりは小さい寸法となっており、したがって、引き抜き板７０を降下させることによって球状部分２２を引っかけて引き抜くことができる。この方法では、球状部分２２が存在することを利用しているため、球状部を有する一般的な電球型照明器具であれば、様々な形状や寸法のものに対応することが可能である。なお、引き抜き板７０の切り欠き部の形状は、図５（ｃ）に示したような円形（Ｕ字形）に限られず、球状部分２２を引っかけて外管２０を引き抜けるものであれば、Ｖ字型（三角形）、矩形、６角形など、任意の形状とすることができる。

外管２０は、上記引き抜きによって金属部材４０との係合が解けるため、そのまま重力により落下させて除去することができる。落下した外管２０は、そのまま装置の下方で回収され、硬質ガラスとしてリサイクルに供される。本発明の方法によれば、外管２０を構成する材料を、口金１０、金属部材４０、発光管３０、および発光管に封入されている水銀など、他の材料と混ざることなく回収できるため、リサイクルを行ううえで極めて有効である。

［発光管破砕工程］
外管２０を除去すると、その内部の発光管３０と金属部材４０が露出する。そこで、発光管３０を破砕して除去することにより、口金１０と金属部材４０のみを残して、ガラスからなる部分を除去することができる。

図５（ｄ）は、発光管３０を破砕する方法の一例を示した図であり、この例では、発光管３０を両側から発光管破砕部材８０で挟み込むことにより破砕する。発光管破砕部材８０は、金属製であり、発光管３０を破砕しやすいように表面に複数の突起を有している。発光管破砕部材８０の高さ（水銀灯１の軸方向における長さ）は、発光管３０を確実に破砕するために、発光管３０の長さと等しいか、それより大きくすることが好ましい。また、寸法の異なる発光管にも対応できるように、余裕を持った大きさとしておくことがより好ましい。

破砕された発光管３０は、落下して下方で回収される。水銀灯の発光管は一般的に石英ガラス製であるが、このように発光管３０を回収すれば、外管２０を構成する硬質ガラスや、口金１０や金属部材４０を構成する金属材料と混ざることなく、石英ガラスのみを回収できるため、リサイクルが容易である。

なお、上記外管引き抜き工程と発光管破砕工程を同じ位置で実施した場合、引き抜かれて落下した外管２０の硬質ガラスと、破砕されて落下した発光管３０の石英ガラスとが混ざり、リサイクルに支障をきたす場合がある。そのため、任意の方法で、外管と発光管とが混ざらないように回収することが好ましい。前記回収の方法としては、例えば、シュートなどを切替えて外管と発光管とを別々に回収する方法や、外管引き抜き工程終了後に水銀灯１を別の位置に移動させることによって外管と発光管が落下・回収される位置を変える方法などが挙げられる。

なお、発光管３０には水銀が封入されているため、発光管３０を破砕するとその水銀が外部に漏出する。そこで、水銀による外部雰囲気の汚染を防ぐために、発光管破砕工程を行うための装置、または一連の工程を行う装置全体を、筐体内に設置し、前記筐体の内部を排気して負圧とすることが好ましい。前記筐体からの排気は、集塵機、スクラバーなどの除害装置によって水銀を除去した後、外部へ放出することが好ましい。水銀灯以外の電球型廃照明器具についても、有害物質を含むものについては同様とすることができる。

［口金・金属部材回収工程］
上記のように発光管を破砕して除去した後には、口金１０と金属部材４０のみが残っている。そこで、図５（ｅ）に示すように、挟持部材６０を開くことにより、口金１０と金属部材４０を落下させて下方で回収することができる。口金１０と金属部材４０は、いずれも金属材料からなるため、金属としてリサイクルすることができる。なお、上述した発光管の回収と同様の方法で、外管や発光管と混ざらないように回収することが好ましい。

１ 水銀灯
１０ 口金
１１ 口金先端位置
２０ 外管
２１ 略直管状部分
２２ 球状部分
２３ 突出部
２４ 切断位置
３０ 発光管
４０ 金属部材
５０ 打撃部材
６０ 挟持部材
７０ 引き抜き板
８０ 発光管破砕部材

Claims (6)

1. 口金と外管とを有する電球型廃照明器具の処理方法であって、
   前記外管の前記口金側端部の外周を、打撃部材により打撃することによって切断する外管切断工程を有する、
   電球型廃照明器具の処理方法。
2. 前記打撃部材の先端が、くさび形である、
   請求項１に記載の電球型廃照明器具の処理方法。
3. 前記電球型廃照明器具が、前記外管の内部にさらに発光管を有し、
   前記外管切断工程において切断された外管を引き抜く外管引き抜き工程と、
   前記発光管を破砕する発光管破砕工程を、さらに有する、
   請求項１または２に記載の電球型廃照明器具の処理方法。
4. 口金と外管とを有する電球型廃照明器具の処理装置であって、
   前記外管の前記口金側端部の外周を、打撃部材により打撃することによって切断する外管切断装置を有する、
   電球型廃照明器具の処理装置。
5. 前記打撃部材の先端が、くさび形である、
   請求項４に記載の電球型廃照明器具の処理装置。
6. 前記電球型廃照明器具が、前記外管の内部にさらに発光管を有し、
   前記外管切断装置によって切断された外管を引き抜く外管引き抜き装置と、
   前記発光管を破砕する発光管破砕装置を、さらに有する、
   請求項４または５に記載の電球型廃照明器具の処理装置。

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