JP3506591B2 - 摩擦帯電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ、粗大ゴ
ミなどのプラスチックからなる粉砕ゴミの選別を行う静
電選別装置に併用される摩擦帯電装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、摩擦帯電は、帯電させる物体が
シート状の場合は、ローラ間を通すことにより行われ、
粉砕物や粉体の場合は、風力や回転翼により攪拌される
ことにより行われる。

【０００３】上記プラスチックからなる被選別粉砕ゴミ
の摩擦帯電は一般に、筒体内に攪拌翼を設け、筒体内に
供給された粉砕ゴミを攪拌翼により攪拌しながら移動さ
せることにより行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、摩擦帯電装置
のほとんどは、試行錯誤で製作されているのが現状であ
る。上記プラスチックからなる被選別粉砕ゴミに帯電さ
せる摩擦帯電装置の場合、プラスチックからなる被選別
粉砕ゴミの選別に必要な帯電量を短時間で与えることが
できる帯電性能が望まれている。

【０００５】そこで、本発明は、プラスチックからなる
被選別粉砕ゴミの選別に必要な帯電量を短時間で与える
ことができるよう帯電性能を改善した摩擦帯電装置を提
供することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項１記載の摩擦帯電装置は、
静電気を使用したプラスチックからなる被選別粉砕ゴミ
の選別装置に併用される摩擦帯電装置であって、外部容
器と、前記外部容器の内部に回転自在に支持され、前記
被選別粉砕ゴミが供給される内部容器と、前記内部容器
を回転駆動する回転機構と、前記内部容器の内部に配置
され、内部容器内に供給された前記被選別粉砕ゴミを攪
拌しながら移動させる攪拌翼とを備えたことを特徴とす
るものである。

【０００７】上記構成によれば、内部容器と攪拌翼がと
もに回転することにより、プラスチックからなる被選別
粉砕ゴミは、攪拌翼との接触摩擦に加えて、内部容器と
も接触摩擦され、よって被選別粉砕ゴミの選別に必要な
帯電量が短時間で与えられる。これにより、選別作業効
率が改善される。被選別粉砕ゴミは、攪拌翼により移動
されて取り出される。

【０００８】また請求項２記載の摩擦帯電装置は、静電
気を使用したプラスチックからなる被選別粉砕ゴミの選
別装置に併用される摩擦帯電装置であって、外部容器
と、内壁面に螺旋状の突起物を有し、前記外部容器の内
部に回転自在に支持され、前記被選別粉砕ゴミが供給さ
れる内部容器と、前記内部容器を回転駆動する回転機構
と、前記内部容器の内部に配置され、内部容器内に供給
された前記被選別粉砕ゴミを攪拌する攪拌翼とを備えた
ことを特徴とするものである。

【０００９】上記構成によれば、内部容器と攪拌翼がと
もに回転することにより、プラスチックからなる被選別
粉砕ゴミは、攪拌翼との接触摩擦に加えて、内部容器と
も接触摩擦され、よって被選別粉砕ゴミの選別に必要な
帯電量が短時間で与えられる。これにより、選別作業効
率が改善される。被選別粉砕ゴミは、内部容器の内壁面
の突起物により形成される螺旋状の溝により順次移動さ
れて取り出される。

【００１０】さらに請求項３記載の摩擦帯電装置は、請
求項１または請求項２記載の摩擦帯電装置であって、内
部容器と攪拌翼は、互いに逆方向へ回転されることを特
徴とするものである。

【００１１】上記構成によれば、内部容器と攪拌翼を互
いに逆方向へ回転させることによって、被選別粉砕ゴミ
は分散され、確実に摩擦帯電される。また請求項４記載
の摩擦帯電装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記
載の摩擦帯電装置であって、内部容器と攪拌翼は、樹
脂、あるいは樹脂で被覆された金属材料により形成され
ることを特徴とするものである。

【００１２】上記構成によれば、被選別粉砕ゴミは、外
部容器と回転機構とは完全に絶縁され、被選別粉砕ゴミ
に貯えられた電荷の逃げ量が減少し、よって被選別粉砕
ゴミの選別に必要な帯電量が短時間で与えられる。これ
により、選別作業効率が改善される。

【００１３】また請求項５記載の摩擦帯電装置は、請求
項１〜請求項４のいずれかに記載の摩擦帯電装置であっ
て、摩擦帯電装置の内部温度を７０℃以上、１００℃以
下とする温度維持手段を付加したことを特徴とするもの
である。

【００１４】上記構成によれば、摩擦帯電装置の内部温
度を上げることにより、選別が可能な帯電量を得る摩擦
時間も短縮される。これにより、選別作業効率が改善さ
れる。

【００１５】また請求項６記載の摩擦帯電装置は、請求
項１〜請求項５のいずれかに記載の摩擦帯電装置であっ
て、内部容器に供給される被選別粉砕ゴミを、予備帯電
することを特徴とするものである。

【００１６】上記構成によれば、摩擦帯電装置の内部容
器に供給される被選別粉砕ゴミを、予備帯電することに
より、選別が可能な帯電量を得る摩擦時間が短縮され
る。これにより、選別作業効率が改善される。

【００１７】また請求項７記載の摩擦帯電装置は、請求
項６記載の摩擦帯電装置であって、被選別粉砕ゴミの予
備帯電を、表面にちどり状に突起物を設けた、樹脂、あ
るいは樹脂で被覆された金属材料により形成された振動
板上で被選別粉砕ゴミを振動させることにより行うこと
を特徴とするものである。

【００１８】上記構成によれば、被選別粉砕ゴミはちど
り状に突起物により分散され、樹脂、あるいは樹脂で被
覆された金属材料により形成された振動板の振動により
摩擦帯電され、予備帯電される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
摩擦帯電装置を装備した静電選別装置の構成図である。

【００２０】プラスチックからなる被選別粉砕ゴミ１は
ホッパ２へ投入され、ホッパ２の出口から連続して一定
量の被選別粉砕ゴミ１が攪拌式摩擦帯電装置４へ投入さ
れる。被選別粉砕ゴミ１は、この攪拌式摩擦帯電装置４
において、攪拌されて摩擦帯電され、金属ドラム電極５
の上面へ連続散布される。この金属ドラム電極５は、水
平軸心周りに所定方向に回転され、接地されている。

【００２１】金属ドラム電極５の回転方向斜め上方に
は、円弧板状の高電圧電極６が設けられており、この高
電圧電極６には高圧電源装置７の陰極が接続されてい
る。また高圧電源装置７の陽極は接地されている。この
接続によって、金属ドラム電極５により回転接地電極が
形成され、高電圧電極６と金属ドラム電極５との間に選
別用静電場が形成される。

【００２２】また金属ドラム電極５の下方には、金属ド
ラム電極５の前方位置（回転方向上流側）に上方へ開口
した第１分離容器８が設けられ、さらに金属ドラム電極
５の径の上方へ開口した第２分離容器９が設けられてい
る。また、金属ドラム電極５の回転方向の下流位置（第
２分離容器９の上方位置）には被選別粉砕ゴミ１をかき
落とすブラシ10が設けられている。

【００２３】上記構成による作用を説明する。被選別粉
砕ゴミ１は、連続してホッパ２より攪拌式摩擦帯電装置
４へ投入されて帯電され、金属ドラム電極５上に散布さ
れる。金属ドラム電極５と逆のプラスの電荷が帯電した
被選別粉砕ゴミ１は、金属ドラム電極５の表面に吸着さ
れ、吸着面が下方を向くか、またはブラシ10によりかき
落とされて、第２分離容器９へ落下して分離され、また
マイナスの電荷が帯電された被選別粉砕ゴミ１は、金属
ドラム電極５に反発されるとともに高電圧電極６に吸引
され、第１分離容器８に落下して分離される。

【００２４】上記摩擦帯電装置４の構成を図２を参照し
ながら詳細に説明する。摩擦帯電装置４は、装置の容器
11を２重構造としている。すなわち、装置の容器11は、
外部の筒体状の外部容器12と、外部容器12の内部で、か
つ同軸（水平軸）に配置した筒体状の内部容器13から構
成され、前記外部容器12の一方の側面を貫通して内部容
器13内にホッパ２より被選別粉砕ゴミ１を投入する供給
口15が設けられ、さらに外部容器12の他方の側面（供給
口15とは反対側の側面）を貫通して内部容器13から帯電
した被選別粉砕ゴミ１を取り出す取出口16が設けられて
いる。

【００２５】また内部容器13は、外部容器12の両側面に
設けた軸受17により回転自在に支持され、また内部容器
13の中心端部に第１プーリー18が設けられ、この第１プ
ーリー18に駆動伝達ベルト19、第２プーリー20を介して
第１モータ21より回転力が伝達されることにより、内部
容器13は水平軸心周りにａ方向に回転される。

【００２６】また内部容器13の内部で、かつ同軸に攪拌
翼22が配置されている。この攪拌翼22は、内部容器13の
両側面に設けた軸受23と、外部容器12の他方の側面の外
方に設けた軸受24により回転自在に支持される回転軸25
と、この回転軸25に供給口15から取出口16に向けて傾斜
させ固定された複数の回転翼26とからなり、前記回転軸
25にカップラ27を介して第２モータ28が連結されること
により、水平軸心周りに、内部容器13の回転方向ａとは
逆なｂ方向に攪拌翼22は回転する。

【００２７】また内部容器13と攪拌翼22は、樹脂、ある
いは樹脂で被覆された金属材料により形成されており、
外部容器12とモータ21，28などの回転機構とは絶縁され
ている。

【００２８】また外部容器12の外周には、ヒータ31が巻
き付けられ、摩擦帯電装置４の内部温度を検出する温度
センサ（たとえば、熱電対など）32と、この温度センサ
32により検出された摩擦帯電装置４の内部温度を設定温
度に維持するようにヒータ32の通電電流を制御するヒー
タ電源装置33が設けられている。

【００２９】また図１に示すように、容器11およびモー
タ28は台座34に支持されており、この台座34は複数のば
ね体（弾性体の一例）35により水平に支持されている。
上記摩擦帯電装置４の構成による作用を説明する。

【００３０】まず、内部容器13と攪拌翼22がそれぞれ第
１モータ21と第２モータ28により逆方向に回転され、こ
の状態で、粉砕された選別するプラスチックからなる被
選別粉砕ゴミ１は、ホッパ２より供給口15へ連続投入さ
れ、供給口15から内部容器13内に供給される。

【００３１】内部容器13内に供給された被選別粉砕ゴミ
１は、攪拌翼22により順次取出口16側へ移動され、この
とき上記ばね体35による振動、回転している内部容器13
と攪拌翼22との接触摩擦、および被選別粉砕ゴミ１どお
しの摩擦により帯電電荷を得る。被選別粉砕ゴミ１（プ
ラスチック）はその種類により帯電列に従い、プラスあ
るいはマイナスのどちらかに帯電される。そして、帯電
した被選別粉砕ゴミ１は取出口16から取り出され、金属
ドラム電極５上に散布される。

【００３２】この摩擦帯電装置４を組み込んだＰＶＣの
選別装置では、ＰＶＣの分離を、回収率９０％，純度９
５％で行うことができた。なお、摩擦帯電装置４を組み
込まないＰＶＣの選別装置では、回収率６０％，純度１
５％程度である。

【００３３】また、ヒータ電源装置33によりヒータ31に
通電され、摩擦帯電装置４の内部温度が温度センサ32に
よりフィードバックされ、ヒータ電源装置33により設定
温度に維持される。

【００３４】図３にヒータ電源装置33の設定温度を変え
て行ったときの摩擦帯電装置４内における選別に可能な
帯電量に達する摩擦時間の結果を示す。図３に示すよう
に、摩擦帯電装置４の内部温度を高温（１００℃）とす
ることにより、上記摩擦時間を数１０％短縮できること
がわかる。

【００３５】なお、摩擦帯電装置４の内部温度が１００
℃を超えると、プラスチックの溶融・軟化が起きはじめ
るため、上限は１００℃となる。摩擦帯電装置４の内部
温度は７０〜１００℃が最適である。

【００３６】このように、摩擦帯電装置４の容器構造を
２重とし、内部容器13と攪拌翼22を逆方向に回転させる
ことにより、プラスチックからなる被選別粉砕ゴミ１の
接触摩擦量を増加させることができ、かつ被選別粉砕ゴ
ミ１を分散させることができ（固まって攪拌すると帯電
しないものがでる）、よって被選別粉砕ゴミ１の選別に
必要な帯電量を確実に短時間で与えることができ、選別
作業効率を改善することができる。さらに内部容器13と
攪拌翼22を、樹脂、あるいは樹脂で被覆された金属材料
により形成することにより、被選別粉砕ゴミ１を完全に
絶縁でき、被選別粉砕ゴミ１に貯えられた電荷の逃げ量
を減少させることができ、よって被選別粉砕ゴミ１の選
別に必要な帯電量を短時間で与えることができ、選別作
業効率をさらに改善することができる。

【００３７】また摩擦帯電装置４の内部温度を高温とす
ることにより、上記摩擦時間を短縮でき、選別作業効率
を改善することができる。なお、上記実施の形態では、
摩擦帯電装置４の内部温度の上昇にヒータ31を使用して
いるが、ヒータ31に限らず、熱風供給機構など摩擦帯電
装置４の内部温度を上昇させる手段であればよい。 （実施の形態２）図４は本発明の実施の形態２における
摩擦帯電装置の構成図であり、上記実施の形態１で示し
た摩擦帯電装置４の他の形状を示す。

【００３８】図４の摩擦帯電装置41は、摩擦帯電装置４
の内部容器と攪拌翼の回転翼の形状を変えたものであ
り、内部容器42の内壁面に供給口15から取出口16に向け
て傾斜させた螺旋状の突起物43を設け、また攪拌翼44の
回転翼45は単なる板状のものとしている。

【００３９】この摩擦帯電装置41の構成による作用を説
明する。まず、内部容器42と攪拌翼44がそれぞれ第１モ
ータ21と第２モータ28により逆方向に回転され、この状
態で、粉砕された選別するプラスチックからなる被選別
粉砕ゴミ１は、ホッパ２より供給口15へ連続投入され、
供給口15から内部容器13内に供給される。

【００４０】内部容器13内に供給された被選別粉砕ゴミ
１は、内部容器42の内壁面の突起物43により形成される
螺旋状の溝により順次取出口16側へ移動され、このとき
上記ばね体35による振動、回転している内部容器42と攪
拌翼44との接触摩擦、および被選別粉砕ゴミ１どおしの
摩擦により帯電電荷を得て、短時間で選別可能な帯電ン
状態となる。ここで、攪拌翼44は内部容器42とは逆回転
することにより、取出口16側へ移動しようする被選別粉
砕ゴミ１を押し戻そうとするとともに確実な摩擦帯電を
与え、かつ被選別粉砕ゴミ１を分散させることができる
（固まって攪拌すると帯電しないものがでる）。

【００４１】被選別粉砕ゴミ１（プラスチック）はその
種類により帯電列に従い、プラスあるいはマイナスのど
ちらかに帯電され、帯電した被選別粉砕ゴミ１は取出口
16から取り出され、金属ドラム電極５上に散布される。

【００４２】この摩擦帯電装置41を組み込んだＰＶＣの
選別装置では、ＰＶＣを９０％以上回収することができ
た。なお、ヒータ31による作用は上記摩擦帯電装置４の
場合と同様である。

【００４３】このように、摩擦帯電装置４と同様に、摩
擦帯電装置41の容器構造を２重とし、内部容器42と攪拌
翼44を逆方向に回転させることにより、プラスチックか
らなる被選別粉砕ゴミ１の接触摩擦量を増加させること
ができ、よって被選別粉砕ゴミ１の選別に必要な帯電量
を短時間で与えることができ、また連続処理を行うこと
ができ、選別作業効率を改善することができる。 （実施の形態３）図５は本発明の実施の形態３における
摩擦帯電装置を装備した静電選別装置の構成図である。

【００４４】上記実施の形態１の構成におけるホッパ２
と攪拌式摩擦帯電装置４との間に、新たに振動式予備帯
電装置３を介装している。プラスチックからなる被選別
粉砕ゴミ１は、ホッパ２の出口からこの振動式予備帯電
装置３上へ落下し、この振動式予備帯電装置３により予
備帯電されて、攪拌式摩擦帯電装置４へ切り出される。

【００４５】上記振動式予備帯電装置３の構成を図６を
参照しながら詳細に説明する。振動式予備帯電装置３
は、被選別粉砕ゴミ１が投入される板状の振動板51と、
この振動板51を支持する複数のばね体（弾性体の一例）
52より構成されている。前記振動板51は、樹脂材51Ａで
被覆された金属板51Ｂにより形成されており、被選別粉
砕ゴミ１が投入されたときこの被選別粉砕ゴミ１の落下
を防止する背板部53と、背板部53に連なり、表面に樹脂
材51Ａからなる半球状の突起物54がちどり状に配置され
た平板状の予備帯電部55と、予備帯電部55に連なり、予
備帯電部55において予備帯電された被選別粉砕ゴミ１を
スライドさせながら摩擦帯電装置４へ導く搬出部56から
形成されている。なお、振動板51は樹脂材51Ａのみで形
成することも可能である。

【００４６】上記振動式予備帯電装置３の構成による作
用を説明する。まず、ホッパ２より振動板51上へ投入さ
れた被選別粉砕ゴミ１は、この投入時の力によりばね体
52が伸縮されることにより振動し、この振動により、被
選別粉砕ゴミ１は分散されるとともに、樹脂表面との間
で摩擦されて摩擦帯電される。この予備帯電された被選
別粉砕ゴミ１は、摩擦帯電装置４へ導かれ、定量供給さ
れる。

【００４７】なお、突起物54の形状は半球状にかぎら
ず、図６（ｃ）に示すように、円錐や三角錐状の山型形
状であってもよい。この振動式予備帯電装置３により予
備帯電をすることにより、摩擦帯電装置４では非常に短
時間（実験では、摩擦帯電装置４内での滞留時間３０秒
以内）で選別可能な帯電量とすることができた。

【００４８】このように、振動式予備帯電装置３と摩擦
帯電装置４を組み合わせることにより、極めて短時間で
しかも連続的に摩擦帯電処理を行うことができ、選別作
業効率を改善することができる。

【００４９】なお、上記実施の形態１〜３における、内
部容器13，42、攪拌翼22，44（回転翼26，45）、および
振動板51に使用する樹脂、すなわちプラスチックからな
る被選別粉砕ゴミ１を摩擦帯電させる被摩擦材として、
下記のように選択した、絶縁材であるプラスチック材を
使用する。

【００５０】プラスチックのうち回収量が多いＰＶＣ、
ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＭＭＡおよびＰＥＴを帯電列順に
並べると、プラスに帯電されやすい側からＰＭＭＡ→Ｐ
Ｓ→ＰＥ→ＰＰ→ＰＥＴ→ＰＶＣ（ＰＰ→ＰＶＣ→ＰＥ
Ｔを示す別資料もある）とマイナスに帯電されやすい側
に配列される。ここで中間の順位に位置するＰＳ、Ｐ
Ｅ、ＰＰのうち、たとえばＰＰを被摩擦材として選択
し、このＰＰ製の被摩擦材に他のプラスチック片を摩擦
させると、ＰＥ＜ＰＳ＜ＰＭＭＡのプラスチック片の順
にプラスの電荷が多く帯電され、またＰＰのプラスチッ
ク片はほとんど帯電されず、さらにＰＥＴ＜ＰＶＣのプ
ラスチック片の順にマイナスの電荷が多く帯電される。
このように、帯電列の中間順位のプラスチックを被摩擦
材として選択することにより、混在するプラスチック片
に、種類毎にプラスの電荷とマイナスの電荷をそれぞれ
帯電させるとともに、種類毎に帯電量（帯電圧）を異な
らせることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、プラ
スチックからなる被選別粉砕ゴミの選別に必要な帯電量
を短時間で与えることができ、選別作業の効率を改善す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における摩擦帯電装置を
装備した静電選別装置の構成図である。

【図２】同摩擦帯電装置の構成図である。

【図３】同摩擦帯電装置の内部温度を変えたときの摩擦
時間と帯電圧の特性を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態２における摩擦帯電装置の
構成図である。

【図５】本発明の実施の形態３における摩擦帯電装置を
装備した静電選別装置の構成図である。

【図６】同摩擦帯電装置の振動式予備帯電装置の斜視図
および要部側面図である。

【符号の説明】

１ 被選別粉砕ゴミ ２ ホッパ ３ 振動式予備帯電装置 ４，41 摩擦帯電装置 ５ 金属ドラム電極 ６ 高電圧電極 ７ 高圧電源装置 ８，９ 分離容器 10 ブラシ 11 装置の容器 12 外部容器 13，42 内部容器 15 供給口 16 取出口 17，23，24 軸受 18，20 プーリー 19 駆動伝達ベルト 21，28 モータ 22，44 攪拌翼 25 回転軸 26，45 回転翼 31 ヒータ 32 温度センサ 33 ヒータ電源装置 34 台座 35 ばね体 43 突起物 51 振動板 52 ばね体 54 突起物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前畑 英彦 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 塚原 正徳 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−155340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−93361（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−24252（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 7/00 - 7/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電気を使用したプラスチックからなる
   被選別粉砕ゴミの選別装置に併用される摩擦帯電装置で
   あって、 外部容器と、 前記外部容器の内部に回転自在に支持され、前記被選別
   粉砕ゴミが供給される内部容器と、 前記内部容器を回転駆動する回転機構と、 前記内部容器の内部に配置され、内部容器内に供給され
   た前記被選別粉砕ゴミを攪拌しながら移動させる攪拌翼
   と、を備えたことを特徴とする摩擦帯電装置。
2. 【請求項２】 静電気を使用したプラスチックからなる
   被選別粉砕ゴミの選別装置に併用される摩擦帯電装置で
   あって、 外部容器と、 内壁面に螺旋状の突起物を有し、前記外部容器の内部に
   回転自在に支持され、前記被選別粉砕ゴミが供給される
   内部容器と、 前記内部容器を回転駆動する回転機構と、 前記内部容器の内部に配置され、内部容器内に供給され
   た前記被選別粉砕ゴミを攪拌する攪拌翼と、を備えたこ
   とを特徴とする摩擦帯電装置。
3. 【請求項３】 内部容器と攪拌翼は、互いに逆方向へ回
   転されることを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の摩擦帯電装置。
4. 【請求項４】 内部容器と攪拌翼は、樹脂、あるいは樹
   脂で被覆された金属材料により形成されることを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の摩擦帯電装
   置。
5. 【請求項５】 摩擦帯電装置の内部温度を７０℃以上、
   １００℃以下とする温度維持手段を付加したことを特徴
   とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の摩擦帯電
   装置。
6. 【請求項６】 内部容器に供給される被選別粉砕ゴミ
   を、予備帯電することを特徴とする請求項１〜請求項５
   のいずれかに記載の摩擦帯電装置。
7. 【請求項７】 被選別粉砕ゴミの予備帯電を、表面にち
   どり状に突起物を設けた、樹脂、あるいは樹脂で被覆さ
   れた金属材料により形成された振動板上で被選別粉砕ゴ
   ミを振動させることにより行うことを特徴とする請求項
   ６記載の摩擦帯電装置。