JP3573632B2 - 摩擦帯電装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉砕された複数種のプラスチック片を帯電させて選別用の静電分離装置へ供給する摩擦帯電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ごみのリサイクル化が急速に推進されつつある。ところで、プラスチック製品原料として消費されるプラスチック類は、塩化ビニル系樹脂(以下「PVC」と称する)、ポリエチレン系樹脂(以下「PE」と称する)、ポリプロピレン系樹脂(以下「PP」と称する)、ポリスチレン系樹脂(以下「PS」と称する)が大部分を占め、回収される廃プラスチックも上記樹脂類がほとんどを占めると考えられる。そして、これらの樹脂をリサイクルする場合に、樹脂の種類ごとに分別することが必要である。
【0003】
上記のような複数種の混在したプラスチック片を選別するには、図8に示すように、先ず、粉砕された複数種のプラスチック片1を摩擦帯電装置2で帯電させ、その後、帯電させたプラスチック片1を摩擦帯電装置2から選別用の静電分離装置3へ供給し、静電分離装置3で特定のプラスチック片1を分離するといった技術がある。
【0004】
上記摩擦帯電装置2は、円筒容器5の一端に投入部6が形成されるとともに他端に排出部7が形成されたものであり、上記円筒容器5の内部には回転自在な攪拌翼(図示せず)が設けられており、上記投入部6には投入ホッパ8が設置されている。
【0005】
また、上記静電分離装置3は、水平軸芯回りに所定方向に回転自在な金属ドラム電極10と、金属ドラム電極10の回転方向斜め上方に対向して設けられた円弧状の対向電極板11とを備えており、この対向電極板11には高圧電源12の陰極が接続され、高圧電源12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10により回転接地電極が形成され、金属ドラム電極10と対向電極板11との間に選別用静電場が形成される。
【0006】
また、金属ドラム電極10の下方には、上方へ開口した第一分離容器13および第二分離容器14が、回転方向上流側に順に配置されている。また、金属ドラム電極10の外周部に、金属ドラム電極10の周面に付着したプラスチック片1を掻き落とすブラシ15が配置されている。
【0007】
上記構成による作用を説明する。複数種のプラスチック片1は、投入ホッパ8から円筒容器5内に投入され、内部で回転する攪拌翼によって異なった種類のプラスチック片1同士が攪拌されて摩擦し合うことで帯電される。このように帯電したプラスチック片1は、排出部7から排出されて金属ドラム電極10上に落下し、プラスに帯電したプラスチック片1が、金属ドラム電極10に反発して対向電極板11に吸い寄せられ、第一分離容器13に落下する。また、マイナスに帯電したプラスチック片1は、金属ドラム電極10の表面に吸い寄せられて金属ドラム電極10の回転により第二分離容器14に落下するか、あるいはブラシ15により金属ドラム電極10の表面から掻き落とされて分離し、第二分離容器14に落下する。
【0008】
上記のようなプラスチック片1の選別において、特定のプラスチック片1をより精度良く選別して回収するため、本発明者等は、上記複数種のプラスチック片1の帯電列の中で、選別しようとする特定種のプラスチック片1と上記特定種のプラスチック片1に対して逆極性を有するプラスチック片1との割合が均等になるように上記いずれかのプラスチックの粒を摩擦補助材として円筒容器5内に入れることを提案している。
【0009】
例えば、上記プラスチック片1の種類がPVC、PE、PP、PSである場合、これらを帯電列順に並べると、プラスに帯電され易い側からPS→PE→PP→PVCとマイナスに帯電され易い側に配列される。これによると、PSとPEはプラスの電荷が多く帯電され、また、PPとPVCはマイナスの電荷が多く帯電されることになる。ここで、例えばPVCを選別する場合、PVCの量がPSやPEに比べて少ない場合は、PVCの粒を摩擦補助材として円筒容器5内に入れて、PVCとPVCに対して逆極性を有するPSやPEとの量を均等にする。反対に、PVCの量がPSやPEに比べて多い場合は、PVCに対して逆極性を有するPSやPEの粒を摩擦補助材として円筒容器5内に入れる。これにより、PVCは短時間で十分にマイナスの極性に帯電し、従って、静電分離装置3においてPVCを高精度で選別することができる。
【0010】
しかしながら上記のように摩擦補助材を円筒容器5内に入れた場合、摩擦補助材もプラスチック片1と共に円筒容器5の排出部7から排出されるため、排出された摩擦補助材を回収して再び円筒容器5内に戻すための特別な装置が必要とされるといった問題がある。
【0011】
これに対して、円筒容器5の排出部7に縦横格子状の網部材16を取付け、この網部材16の目開きをプラスチック片1よりも大きくかつ摩擦補助材よりも小さく形成し、摩擦補助材を円筒容器5内に閉じ込めておくことによって、摩擦補助材を繰り返して使用することが考えられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、網部材16を設けた場合、図9に示すように、網部材16の目開きをプラスチック片1より大きくしても、プラスチック片1が網部材16の直交する線材16a,16bの交差部に引っ掛かり、次第にプラスチック片1が網部材16の目に詰まってしまい、帯電したプラスチック片1を排出部7から排出する際に支障を来すといった問題が発生する。
【0013】
本発明は、摩擦補助材を繰り返して使用することによって、特定のプラスチック片を短時間で十分に帯電させるとともに、帯電したプラスチック片を攪拌容器内から支障なく排出することが可能な摩擦帯電装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第1発明における摩擦帯電装置は、粉砕された複数種のプラスチック片を攪拌することによって帯電させ、帯電させたプラスチック片を選別用の静電分離装置へ供給する摩擦帯電装置であって、
軸心周りに回転自在な攪拌容器と、この攪拌容器を回転させる回転駆動装置とが備えられ、
上記攪拌容器の一端に、プラスチック片を投入する投入口が形成され、
上記攪拌容器の他端に、帯電したプラスチック片を排出する排出口が形成され、上記排出口に、攪拌容器の横断面に沿って所定間隔をあけて平行に配列された複数の線材が設けられ、
上記複数種のプラスチック片の帯電列の中で、選別しようとする特定種のプラスチック片とこの特定種のプラスチック片に対して逆極性を有するプラスチック片との割合が均等になるように上記いずれかのプラスチックの粒を摩擦補助材として攪拌容器内に入れておき、
上記摩擦補助材の粒をプラスチック片よりも大きく形成し、
上記各線材間の間隔を、プラスチック片よりも大きく、かつ摩擦補助材よりも小さく設定したものである。
【0015】
これによると、投入口から攪拌容器内へ投入されたプラスチック片は、攪拌容器内で排出口へ向かって徐々に移動し、複数の線材間を通り抜けて排出口から排出される。この際、プラスチック片は回転している攪拌容器内で攪拌されるため、プラスチック片同士ならびにプラスチック片と摩擦補助材とが摩擦し合って短時間で十分に摩擦帯電される。
【0016】
また、複数の線材の間隔がプラスチック片よりも大きく設定され、さらには、これら線材が、網のように格子状に交差した構成ではなく、全て同方向に向いて平行に配列されているため、プラスチック片はこれら線材に引っ掛かることなく確実に複数の線材間を通過して排出口から排出される。
【0017】
さらに、各線材の間隔は摩擦補助材の粒よりも小さく設定されているため、摩擦補助材は各線材間を通過できず、したがって、排出口から排出されることなく、攪拌容器内に残留する。これにより、摩擦補助材を繰り返して使用することができる。
【0018】
また、本第2発明における摩擦帯電装置は、排出口に設けられた複数の線材を排出部線材とし、
投入口と排出口との中間部に、攪拌容器の横断面に沿って所定間隔をあけて平行に配列された複数の中間部線材を設け、
上記各中間部線材間の間隔をプラスチック片よりも大きくかつ摩擦補助材よりも小さく設定し、
上記排出部線材の向きと中間部線材の向きとが攪拌容器の周方向で異なっているものである。
【0019】
これによると、投入口から回転する攪拌容器内へ投入されたプラスチック片は、攪拌容器内で排出口へ向かって徐々に移動しながら、複数の中間部線材間と複数の排出部線材間を通り抜けて排出口から排出される。
【0020】
また、本第3発明における摩擦帯電装置は、投入口側に対して排出口側が下位になるように攪拌容器を傾斜させているものである。
これによると、投入口から攪拌容器内に投入されたプラスチック片は、攪拌容器の傾斜によって徐々に排出口へ向かって移動し、攪拌容器内にほとんど残留することなく、排出口から確実に排出される。
【0021】
また、本第4発明における摩擦帯電装置は、排出口の開口面積を調節する排出面積調節体が設けられているものである。
これによると、排出面積調節体によって排出口の開口面積を増減して調節することで、プラスチック片の排出量を調節することができる。
【0022】
また、本第5発明における摩擦帯電装置は、攪拌容器の内部に、プラスチック片を攪拌する攪拌部材が設けられているものである。
これによると、攪拌容器内に投入されたプラスチック片は、攪拌容器の回転と攪拌部材とによって十分に攪拌され、攪拌時にプラスチック片同士ならびにプラスチック片と摩擦補助材とが確実に摩擦し合う。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。尚、静電分離装置3は上述した従来のものと同一の構成を有するため、同じ番号を付記してその説明を省略する。
【0024】
図1および図2に示すように、30は、粉砕されたプラスチック片1を攪拌することによって帯電させる摩擦帯電装置である。この摩擦帯電装置30は、円筒状の攪拌容器31と、この攪拌容器31に粉砕されたプラスチック片1を投入する投入ホッパ32とを備えている。
【0025】
上記攪拌容器31の一端には投入口33が形成され、この投入口33には、上記投入ホッパ32の下部が軸受け53を介して接続されている。また、攪拌容器31の他端には、帯電したプラスチック片1を排出する排出口34が形成され、この排出口34から排出されたプラスチック片1は供給トレー35内を滑り落ちて静電分離装置3の金属ドラム電極10上に供給される。
【0026】
上記攪拌容器31は、ベアリング(図示せず)等を介して支持フレーム49上に回転自在に取付けられており、モータ36や駆動ベルト37で構成された回転駆動装置38によって軸心39を中心に回転される。また、上記支持フレーム49は一端を中心として上下方向に回動自在に構成されており、シリンダー装置(図示せず)等によって支持フレーム49を回動させることによって、攪拌容器31の傾斜角度αを変えることができる。この際、攪拌容器31は投入口33側に対して排出口34側が下位になるように傾斜する。
【0027】
また、図1および図3に示すように、上記攪拌容器31の内周面には、周方向において所定角度おきに振り分けられた複数の攪拌翼40(攪拌部材の一例)が投入口33側から排出口34側にわたり設けられている。また、攪拌容器31内には、軸心39に沿って支軸41が設けられ、この支軸41の一端は投入ホッパ32の下端に取付けられている。上記支軸41には、複数の攪拌棒42a,42b(攪拌部材の一例)が軸心39を中心にして攪拌容器31の径方向へ放射状に設けられている。尚、一方の複数の攪拌棒42aは攪拌容器31内において投入口33寄りに位置し、他方の複数の攪拌棒42bは攪拌容器31内において排出口34寄りに位置している。また、攪拌容器31は、金属製、または、その内周面が樹脂でコーティングされた容器である。
【0028】
また、図1および図5に示すように、上記排出口34には、排出口34の開口面積を調節する排出面積調節体43が設けられている。すなわち、排出面積調節体43は、排出口34のほぼ半分の範囲を覆う半円形の固定板44と、この固定板44に重複して軸心39を中心に回動自在な半円形の可動板45とで構成されている。上記可動板45は支軸41の他端に外嵌されて支持されている。
【0029】
さらに、図1および図6に示すように、上記排出口34には、攪拌容器31の軸心39に直交する横断面に沿って所定間隔Sをあけて平行に配列された複数の排出部線材47が設けられている。これら排出部線材47は上記排出面積調節体43の内側に位置しており、各排出部線材47の両端は攪拌容器31の内周面に取付け固定されている。
【0030】
同様に、図1および図7に示すように、投入口33と排出口34との中間部には、上記攪拌容器31の軸心39に直交する横断面に沿って所定間隔Sをあけて平行に配列された複数の中間部線材48が設けられている。これら中間部線材48の両端は攪拌容器31の内周面に取付け固定されている。そして、図6および図7に示すように、各排出部線材47の向きと各中間部線材48の向きとは攪拌容器31の周方向で90°ずらして設定されている。図1に示すように、上記攪拌容器31の内部は、中間部線材48を境にして投入口33側に位置する第1攪拌室50と排出口34側に位置する第2攪拌室51とに分けられる。尚、上記一方の複数の攪拌棒42aは第1攪拌室50内に位置し、他方の複数の攪拌棒42bは第2攪拌室51内に位置している。
【0031】
また、図1に示すように、上記複数種のプラスチック片1の帯電列の中で、選別しようとする特定種のプラスチック片1とこの特定種のプラスチック片1に対して逆極性を有するプラスチック片1との割合が均等になるように上記いずれかのプラスチックの粒を摩擦補助材52として攪拌容器31内に入れている。上記摩擦補助材52の粒は複数種のプラスチック片1よりも大きく形成されており、図6および図7に示すように、上記各線材47,48の間隔Sはそれぞれ、プラスチック片1よりも大きくかつ摩擦補助材52の粒よりも小さく設定されている。
【0032】
例えば、PVC、PE、PP、PSといった複数種のプラスチック片1が混在している場合、これらを帯電列順に並べるとプラスに帯電され易い側からPS→PE→PP→PVCとマイナスに帯電され易い側に配列される。ここで、例えばPVCを選別する場合、PVCの量がPSやPEに比べて少ない場合は、PVCの粒を摩擦補助材52として攪拌容器31内に入れて、PVCとPVCに対して逆極性を有するPSやPEとの量を均等にする。反対に、PVCの量がPSやPEに比べて多い場合は、PVCに対して逆極性を有するPSやPEの粒を摩擦補助材52として攪拌容器31内に入れる。これにより、PVCとPVCに対して逆極性を有するPSやPEとの量が均等になるため、PVCは短時間で十分にマイナスの極性に帯電し、従って、静電分離装置3においてPVCを高精度で選別することができる。
【0033】
上記のようにして選定された摩擦補助材52を攪拌容器31内の第1攪拌室50と第2攪拌室51とに入れておき、回転駆動装置38によって攪拌容器31を回転させながら、粉砕されたプラスチック片1を投入ホッパ32から攪拌容器31内へ投入する。
【0034】
これにより、投入口33から第1攪拌室50に投入されたプラスチック片1は、傾斜した攪拌容器31内を排出口34へ向かって徐々に移動し、複数の中間部線材48間を通り抜けて第2攪拌室51に進入し、その後、複数の排出部線材47間を通り抜けて排出口34から排出される。この際、攪拌容器31内のプラスチック片1は、攪拌容器31と共に回転している攪拌翼40と、攪拌容器31に対して固定されている攪拌棒42a,42bとによって確実に攪拌されるため、プラスチック片1同士ならびにプラスチック片1と摩擦補助材52とが摩擦し合って短時間で十分に摩擦帯電される。
【0035】
尚、図6に示すように、複数の排出部線材47の間隔Sがプラスチック片1よりも大きく設定され、さらには、これら排出部線材47が、網のように格子状に交差した構成ではなく、全て同方向に向いて平行に配列されているため、プラスチック片1は排出部線材47に引っ掛かることなく確実に複数の排出部線材47間を通過して排出口34から排出される。
【0036】
また、複数の排出部線材47の間隔Sは摩擦補助材52の粒よりも小さく設定されているため、摩擦補助材52は複数の排出部線材47間を通過できず、したがって、排出口34から排出されることなく、攪拌容器31内に残留する。これにより、摩擦補助材52を繰り返して使用することができる。
【0037】
尚、図7に示すように、複数の中間部線材48においても、上記排出部線材47と同様な作用効果が得られる。
また、図5に示すように、可動板45を矢印W方向へ回動することによって、排出口34の開口面積を増減させることができるため、排出口34から排出されるプラスチック片1の排出量を調節することができる。また、攪拌容器31の回転数や傾斜角度αあるいは各線材47,48の線径や間隔Sによっても、上記プラスチック片1の排出量を調節することができる。
【0038】
このようにして排出口34から排出されたプラスチック片1は、図2に示すように、十分に帯電された状態で、供給トレー35を通って、金属ドラム電極10上に供給され、種類別に第一分離容器13と第二分離容器14とに選別される。
【0039】
上記実施の形態では、PVC、PE、PP、PSといった複数種のプラスチック片1のなかから例えばPVCを選別する場合、 PVCの含有量に応じてPVCあるいは逆極性のPSやPEの粒を摩擦補助材52としているが、帯電列の中間位置にあたるPPの粒を摩擦補助材52として用いても同様の効果が得られる。また、摩擦補助材52としてステンレス鋼等の金属の粒を使用してもよい。
【0040】
また、図1に示すように、攪拌容器31の他端にフランジ54を設け、このフランジ54に複数のボルト孔55を形成し、攪拌容器31のフランジ54と仮想線で示した別の攪拌容器31のフランジ54同士をボルトで連結することにより、2つの攪拌容器31を接合して使用してもよく、大量のプラスチック片1を摩擦帯電させることができる。但し、この場合、排出面積調節体43は仮想線で示した新たに接続される別の攪拌容器31のみに設けられ、実線で示した攪拌容器31の排出面積調節体43は取外される。
【0041】
また、上記実施の形態では、図2の実線で示すように、攪拌容器31を傾斜させた状態で、攪拌容器31内にプラスチック片1を投入して摩擦帯電させているが、攪拌容器31を水平にした状態で攪拌容器31内にプラスチック片1を投入して摩擦帯電させ、所定時間が経過してプラスチック片1が十分に摩擦帯電された後、攪拌容器31を傾斜させて排出口34からプラスチック片1を排出してもよい。
【0042】
さらに、上記実施の形態では、各排出部線材47の向きと各中間部線材48の向きとを攪拌容器31の周方向で90°ずらしているが、90°以外の角度でずらしてもよく、また、ずらすのではなく、上記両線材47,48を同じ向きにしてもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラスチック片は回転する攪拌容器内で攪拌されるため、プラスチック片同士ならびにプラスチック片と摩擦補助材とが摩擦し合って短時間で十分に摩擦帯電される。
【0044】
また、複数の線材の間隔がプラスチック片よりも大きく設定され、さらには、これら線材が、網のように格子状に交差した構成ではなく、全て同方向に向いて平行に配列されているため、プラスチック片はこれら線材に引っ掛かることなく確実に複数の線材間を通過して排出口から排出される。
【0045】
さらに、各線材の間隔は摩擦補助材の粒よりも小さく設定されているため、摩擦補助材は各線材間を通過できず、したがって、排出口から排出されることなく、攪拌容器内に残留する。これにより、摩擦補助材を繰り返して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における摩擦帯電装置の攪拌容器の縦断面図である。
【図2】同、摩擦帯電装置と、この摩擦帯電装置の下流側に設置された静電分離装置との図である。
【図3】図1におけるA−A矢視図である。
【図4】図1におけるB−B矢視図である。
【図5】同、摩擦帯電装置の排出面積調節体の拡大図である。
【図6】図1におけるC−C矢視図である。
【図7】図1におけるD−D矢視図である。
【図8】従来の摩擦帯電装置と静電分離装置との概略図である。
【図9】従来の摩擦帯電装置の排出部に設けられた網部材の図である。
【符号の説明】
1 プラスチック片
3 静電分離装置
30 摩擦帯電装置
31 攪拌容器
33 投入口
34 排出口
38 回転駆動装置
39 軸心
40 攪拌翼(攪拌部材)
42a,42b 攪拌棒(攪拌部材)
43 排出面積調節体
47 排出部線材
48 中間部線材
52 摩擦補助材
S 所定間隔
Claims (5)
- 粉砕された複数種のプラスチック片を攪拌することによって帯電させ、帯電させたプラスチック片を選別用の静電分離装置へ供給する摩擦帯電装置であって、
軸心周りに回転自在な攪拌容器と、この攪拌容器を回転させる回転駆動装置とが備えられ、
上記攪拌容器の一端に、プラスチック片を投入する投入口が形成され、
上記攪拌容器の他端に、帯電したプラスチック片を排出する排出口が形成され、上記排出口に、攪拌容器の横断面に沿って所定間隔をあけて平行に配列された複数の線材が設けられ、
上記複数種のプラスチック片の帯電列の中で、選別しようとする特定種のプラスチック片とこの特定種のプラスチック片に対して逆極性を有するプラスチック片との割合が均等になるように上記いずれかのプラスチックの粒を摩擦補助材として攪拌容器内に入れておき、
上記摩擦補助材の粒をプラスチック片よりも大きく形成し、
上記各線材間の間隔を、プラスチック片よりも大きく、かつ摩擦補助材よりも小さく設定したことを特徴とする摩擦帯電装置。 - 排出口に設けられた複数の線材を排出部線材とし、
投入口と排出口との中間部に、攪拌容器の横断面に沿って所定間隔をあけて平行に配列された複数の中間部線材を設け、
上記各中間部線材間の間隔をプラスチック片よりも大きくかつ摩擦補助材よりも小さく設定し、
上記排出部線材の向きと中間部線材の向きとが攪拌容器の周方向で異なっていることを特徴とする請求項1記載の摩擦帯電装置。 - 投入口側に対して排出口側が下位になるように攪拌容器を傾斜させてい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。
- 排出口の開口面積を調節する排出面積調節体が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の摩擦帯電装置。
- 攪拌容器の内部に、プラスチック片を攪拌する攪拌部材が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の摩擦帯電装置。
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