JP3929236B2 - プラスチック摩擦帯電装置及びそれを用いたプラスチック選別設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被選別粉砕ごみに含まれるプラスチック片を種類別に選別すべく摩擦帯電するためのプラスチック摩擦帯電装置及びそれを用いたプラスチック選別設備に関する。
【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中で、粉砕された複数種のプラスチック片を選別するためにプラスチック片同士を摩擦して帯電させ、摩擦帯電された複数種のプラスチック片をプラスチック選別装置で選別することが行われている。そのためのプラスチック摩擦帯電装置としては横断面が円形の筒状体からなるケーシング内に攪拌用スクリューを配置し、これでプラスチック片を攪拌してプラスチック片同士を摩擦帯電する装置が知られている。
【０００３】
しかし、このようなプラスチック摩擦帯電装置では、ケーシングの内壁の横断面が円形に形成されているため、プラスチック片が攪拌用スクリューの回転駆動に伴ってこれと共回りで旋回されつつ攪拌されるだけであるので、プラスチック片同士の摩擦が十分に行われず、プラスチック片を十分に摩擦帯電することができないことがあり、摩擦帯電されたプラスチック片をプラスチック選別装置にて種類別に分離しようとしても、未分離のプラスチック片などが生じ易く、精度よく分離することができないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、粉砕された複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電することができ、ひいては複数種のプラスチック片を精度よく分離することができるプラスチック摩擦帯電装置及びそれを用いたプラスチック選別設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のうち請求項１に記載された発明は、横向きに配置されて上流側にプラスチック片の供給部が形成され、下流側にプラスチック片の排出部が形成されたケーシングと、このケーシング内に回転自在に配置されてプラスチック片を攪拌して摩擦帯電するための攪拌用スクリューとを備えた粉砕された複数種のプラスチック片を摩擦帯電させるためのプラスチック摩擦帯電装置であって、上記ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成し、上記攪拌用スクリューの上流側にこの攪拌用スクリューと同軸で回転駆動する搬送用スクリューを配置するとともに、搬送用スクリューのスクリュー羽根のピッチａと攪拌用スクリューのスクリュー羽根のピッチｂとの比を、１＜ｂ／ａ≦１０を満足する範囲とし、上記ケーシングの排出部に開閉部材を設けるとともに、この開閉部材を閉動方向に付勢するように圧力負荷装置を設けたものである。
【０００６】
上記構成によれば、ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリューの回転駆動によってプラスチック片がこれと共回りで旋回されつつ攪拌されてプラスチック片同士が摩擦されるとともに、プラスチック片が旋回しつつケーシング内壁の多角形の角部で抵抗を受けて、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層が形成され、この層内でプラスチック片同士が互いに摩擦されて摩擦帯電が促進される。
【０００７】
したがって、複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができ、それにより、プラスチック片を選別装置にて種類別に精度よく分離することができる。
また攪拌用スクリューの上流側にこの攪拌用スクリューのスクリュー羽根のピッチｂよりも小さなピッチａのスクリュー羽根を備えた搬送用スクリューを配置することにより、上流側では搬送用スクリューの１回転当たりのプラスチック片の搬送速度が攪拌用スクリューを配置した下流側に比べて遅いことから、搬送用スクリューの周囲にプラスチック片が充填された状態になり、プラスチック片の搬送が主として行われ、一方、下流側では攪拌用スクリューの１回転当たりのプラスチック片の搬送速度が搬送用スクリューを配置した上流側に比べて速いことから、攪拌用スクリューの周囲でプラスチック片間に隙間が形成されてプラスチック片の攪拌が主として行われる。そして、排出部に設けた開閉部材にその閉動方向に付勢するように圧力負荷装置を設けたので、排出部側へ搬送されたプラスチック片の一部が開閉部材に負荷された圧力によって押し戻される。
したがって、プラスチック片の滞留時間が長くなり、プラスチック片の攪拌が促進される。
さらに、攪拌用スクリューのピッチｂが搬送用スクリューのピッチａよりも大きいすなわち上記の比が１よりも大きいことにより、上記のように下流側に配置された攪拌用スクリューの周囲でプラスチック片間に隙間が形成されるので、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整することができ、それによってプラスチック片の摩擦度合いを制御することができる。
上記の比が１のときは、攪拌用スクリューのみが配置されることになって、上流側と下流側とでプラスチック片間の隙間の多少に差がなくなるので、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整できにくくなる。
上記の比が１０を超えるとプラスチック片が排出されにくくなる傾向があり、また、上記の比が１未満のときはプラスチック片が攪拌されることなく排出される。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、上記構成において、上記多角形が３角形〜１２角形のいずれかであるものである。
上記構成によれば、ケーシングの内壁の横断面が３角形〜１２角形のいずれかであるので、これらの多角形の角部の内角がプラスチック片に抵抗を与えるに十分な角度を有し、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層をより容易に形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、攪拌用スクリューの回転数を２００〜３０００ｒ．ｐ．ｍの範囲とし、圧力負荷装置の開閉部材の圧力を０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲としたものである。
【００１０】
上記構成によれば、攪拌用スクリューの回転数を２００〜３０００ｒ．ｐ．ｍの範囲とすることにより、プラスチック片を８０質量％以上の回収率で回収することができる。また開閉部材の圧力を０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲とすることにより、プラスチック片同士の摩擦熱によりプラスチック片が溶融するのを防止できる。
【００１４】
また、請求項４に記載された発明は、上記構成において、上記ケーシングの下部壁又は側壁に複数の微小孔を形成したものである。
上記構成によれば、ケーシングに複数の微小孔を形成したので、プラスチック片中に混在する微小な導電性物片又は微粒状プラスチックなどをこの微小孔を通してケーシング外に除去することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載された発明は、供給部から供給された導電性物とプラスチック片との混合物を、ドラム電極とこれと対向して配置されたコロナ放電電極との間に形成されたコロナ放電界中を通過させて、導電性物とプラスチック片とを分離して回収部に回収する第１選別装置と、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプラスチック摩擦帯電装置と、供給部から供給されたプラスチック片を、ドラム電極とこれと対向して配置された対向電極との間に形成された選別用静電場を通過させて、複数種のプラスチック片を分離して回収部に回収する第２選別装置とから構成され、上記第１選別装置の下方に上記プラスチック摩擦帯電装置を配置するとともに、第１選別装置におけるプラスチック片の回収部とプラスチック摩擦帯電装置の供給部とを接続し、かつ、上記プラスチック摩擦帯電装置の下方に上記第２選別装置を配置するとともに、プラスチック摩擦帯電装置の排出部を第２選別装置の供給部と接続したものである。
【００１６】
上記構成によれば、導電性物とプラスチック片とを分離する第１選別装置の下方にケーシングの内壁の横断面を多角形に形成したプラスチック摩擦帯電装置を配置し、このプラスチック摩擦帯電装置の下方に複数種のプラスチック片を分離する第２選別装置を配置するとともに、これらを接続したので、導電性物とプラスチック片との分離、プラスチック片の摩擦帯電及び摩擦帯電された複数種のプラスチック片の分離を連続して行うことができる。しかも、摩擦帯電された複数種のプラスチック片を連続してそれぞれの種類別に分離するので、帯電されたプラスチック片をその帯電量を保持したまま分離することができ、複数種のプラスチック片を精度よく分離することができる。
【００１７】
また、第１選別装置とプラスチック摩擦帯電装置と第２選別装置とを上下方向に配置したので、従来のようなそれぞれの装置をベルトコンベアなどによって連結した装置と比べると、装置の設置面積が少なくなり、また、装置のコストを低く抑えることもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラスチック摩擦帯電装置（以下、単に摩擦帯電装置という）を用いたプラスチック選別設備の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の粉砕ごみ選別装置の全体構成図、図２は摩擦帯電装置の拡大図であって、図２（ａ）はその横断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【００２０】
このプラスチック選別設備は、プラスチック被覆廃電線が破砕された銅線（線状の導電性物）と異なる２種類のプラスチック片との混合物から銅線と２種類のプラスチック片とを分離し、混合物から分離した２種類のプラスチック片を摩擦帯電し、摩擦帯電した２種類のプラスチック片を各種類ごとに分離回収するものである。
【００２１】
すなわち、このプラスチック選別設備は、プラスチック被覆廃電線が破砕された銅線と異なる２種類のプラスチック片との混合物から、銅線と２種類のプラスチック片とを分離するためのコロナ放電を利用した第１選別装置１と、銅線から分離された２種類のプラスチック片例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とポリエチレン（ＰＥ）とを帯電列に従いＰＶＣを負の極性に、ＰＥを正の極性に帯電させるための摩擦帯電装置２と、摩擦帯電された２種類のプラスチック片を種類ごとに分離回収するための第２選別装置３とから構成され、上方から第１選別装置１、摩擦帯電装置２、第２選別装置３の順に上下方向に配置されている。なお、銅線、ＰＶＣ、ＰＥは、例えば予め５ｍｍ以下に破砕されたものが用いられる。
【００２２】
上記第１選別装置１は、ホッパ４と振動装置５を備えた供給板６とからなる定量供給部７と、水平軸回りに回転自在に設けられかつ接地された金属製のドラム電極８と、このドラム電極８に下向き回転側の斜め上方にかつドラム電極８から所定距離を有して対向するように配置されドラム電極８との間にコロナ放電界Ｈを形成するための針状電極（コロナ放電電極）９と、針状電極９の下流側にドラム電極８に沿って対向して配置されドラム電極８との間にプラスチック片Ｐの電荷量不足を補うための選別用静電場Ｊを形成する板状電極１０と、例えば陰極が接続されるとともに陽極が接地されて上記針状電極９と板状電極１０にそれぞれ可変抵抗器１１を介してドラム電極８との間に高電圧を印加するための高圧電源装置１３と、上記ドラム電極８の外周面下部に配置されてドラム電極８に吸着したプラスチック片Ｐを掻き落とすための回転ブラシ１６と、上記選別用静電場Ｊの下方に、これを通過して分離されたプラスチック片Ｐと銅線Ｍを別々に分離してそれぞれを回収する回収部１４、１５とから構成されている。
【００２３】
上記プラスチック片Ｐの回収部１４にはプラスチック片Ｐにコロナ放電界Ｈにて与えられた電荷を除電して中和するための除電器１７が配置されている。
そして、摩擦帯電装置２は上記第１選別装置１の下方に配置されて、定量ホッパ１９と投入部２０を備えた供給部２１が上記プラスチック片Ｐの回収部１４と連通している。この摩擦帯電装置２は、ケーシング２２が横向きに水平に配置され、このケーシング２２は図２（ｂ）に示すように横断面が正６角形の筒状体から形成され、その内壁の断面形状は正６角形に形成されている。このケーシング２２の上流側には上記供給部２１が形成され、その下流側には開口した排出部２３が形成されている。そして、上記ケーシング２２の下部壁にはプラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物を除去するための複数の微小孔２４が形成され、この微小孔２４から排出された微粒物はその下方に配置された排出板３４などの排出装置に落下して装置外へ排出される。
【００２４】
そして、このケーシング２２内にはインバータ、モータなどの駆動装置２５によって回転駆動するスクリューが設けられ、下流側がスクリュー軸２６にスクリュー羽根２７Ｂを粗いピッチｂで取り付けた攪拌用スクリュー２７に形成されて攪拌部Ｃが形成され、上流側がこれと同じスクリュー軸２６にスクリュー羽根２８Ａを攪拌用スクリュー２７よりも細かいピッチａで取り付けた搬送用スクリュー２８に形成されて搬送部Ｄが形成されている。スクリュー羽根２７Ｂとスクリュー羽根２８Ａのピッチの比ｂ／ａは例えば７／１に設定される。
【００２５】
攪拌用スクリュー２７と搬送用スクリュー２８は、それぞれの外周とケーシング２２の内壁との間に所定の間隙を形成するように設けられている。すなわち、攪拌用スクリュー２７と搬送用スクリュー２８はそれらの外周の回転軌跡が同じ直径を有するように形成され、ケーシング２２の内壁の内接円との間に所定の間隔の間隙が形成されている。
【００２６】
上記ケーシング２２の排出部２３には、この排出部２３を覆うように開閉扉のような開閉部材３１が枢着部材３２によって枢支されて開閉自在に取り付けられ、この開閉部材３１の背面側にはこの開閉部材３１を閉動方向に付勢するように油圧シリンダなどの圧力負荷装置３３が設けられている。すなわち、開閉部材３１に負荷する圧力の程度によって、摩擦帯電されたプラスチック片の排出量が制御されて第２選別装置３へ定量供給されるようになっている。この開閉部材３１には圧力負荷装置３３によって所定の圧力例えば0.０５ＭＰａ以下の圧力が負荷される。したがって、プラスチック片Ｐの摩擦帯電の程度と排出量は開閉部材３１に負荷する圧力とスクリューの回転数によって制御される。
【００２７】
そして、上記摩擦帯電装置２の下方には、第２選別装置３が配置されている。この第２選別装置３は、上記摩擦帯電装置２に形成された排出口２３からプラスチック片Ｐが定量供給される振動装置３５を備えた供給板３６からなる供給部３７と、摩擦帯電装置２の下方近傍で水平軸回りに回転自在に設けられかつ接地された金属製のドラム電極３８と、このドラム電極３８の斜め上方にドラム電極３８と対向配置されて選別用静電場Ｋを形成する板状電極３９と、この板状電極３９に例えば陰極が接続されるとともに陽極が接地されて板状電極３９に高電圧を印加するための高圧電源装置４０と、上記ドラム電極３８の外周面下部に配置されてドラム電極３８に吸着したプラスチック片Ｐを掻き落とすための回転ブラシ４７と、上記選別用静電場Ｋの下方に、これを通過して極性・帯電量ごとに分離されたプラスチック片Ｐを別々に分離して回収する回収部４１とから構成されている。この回収部４１は、ドラム電極３８の下方に配置されて、負の極性に帯電されたＰＶＣなどのプラスチック片Ｐを分離回収する第１回収室４２と、正の極性に帯電されたＰＥなどのプラスチック片Ｐを分離回収する第２回収室４３と、第１回収室４２及び第２回収室４３の間で帯電量の少ないＰＶＣ、ＰＥなどの未分離のプラスチック片Ｐを回収する第３回収室４４とで構成されている。そして、第１回収室４２及び第２回収室４３には上記摩擦帯電装置２にて帯電され回収されたプラスチック片Ｐを中和するための除電器４５がそれぞれ配置されている。
【００２８】
そして、上記第３回収室４４の排出口には、上記摩擦帯電装置２の投入部２０へ連通した空気パイプなどからなる輸送ライン４６が設けられており、この輸送ライン４６を通じて第３回収室４４に回収された未分離のプラスチック片Ｐが上記投入部２０へ返送されて再分離に供される。
【００２９】
さらに、上記第１選別装置１の回収部１４と接続した摩擦帯電装置２の供給部２１には、上記定量ホッパ１９が支持台又は支柱などの支持部材に支持されて、重量センサ５１が設けられるととも定量ホッパ１９の開口度を調節するための開閉板などの開閉部材５０が設けられている。この開閉部材５０は、重量センサ５１によって検知された出力信号をパソコンなどの制御部５３から出力して油圧シリンダなどの作動装置５２によって作動するようになっている。また、排出部２３に設けられた開閉部材３１にはその開閉角度を検出すための角度検出センサ５４が設けられ、角度検出センサ５４の出力信号すなわち排出量についての信号を制御部５３を介して作動装置５２にフィードバックし、それによって供給量と排出量が制御される。
【００３０】
上記第１選別装置１におけるドラム電極８と上記第２選別装置３におけるドラム電極３８の２つのドラム電極は、図示されていない共通の１つの駆動装置例えばモータで回転駆動される。この駆動装置の回転は駆動装置の駆動軸に設けたプーリとそれぞれのドラム電極８、３８の回転軸に設けたプーリとの間に巻回されたプーリベルト又はスプロケットチェーンなどの動力伝達部材を介してそれぞれのドラム電極８、３８に伝達され、それぞれのドラム電極８、３８の回転数はそれぞれのドラム電極８、３８のプーリの半径によって決定される。つまり、ドラム電極８とドラム電極３８の回転数の比は両者に設けたプーリの半径比によって決定される。なお、上記回転ブラシ１６と回転ブラシ４７とはそれぞれ別々の駆動装置で駆動される。
【００３１】
上記粉砕ごみ選別装置において、第１選別装置１におけるドラム電極８が接地され、針状電極９と板状電極１０とに高圧電源装置１３の陰極が接続されるとともにその陽極が接地され、かつ、第２選別装置３におけるドラム電極３８が接地され、板状電極３９に高圧電源装置４０の陰極が接続されるとともにその陽極が接地されているものとする。
【００３２】
上記構成において、第１選別装置１における所定方向に回転されるドラム電極８を陽極とし、針状電極９を陰極として、不平等電界中の気体が電子の衝突分離作用によりイオン化してコロナ放電されてコロナ放電界Ｈを形成させるとともに、針状電極９の下流側に設けられた板状電極１０を陰極として、選別用静電場Ｊを形成した状態で、例えば、プラスチック被覆廃電線を破砕したＰＶＣとＰＥを含むプラスチック片Ｐと銅線Ｍとの混合物がホッパ４から振動装置５によって上下方向に振動している供給板６上に定量供給されると、混合物は平板６上を搬送され、ドラム電極８の表面に落下される。
【００３３】
ドラム電極８の表面に落下された混合物は、ドラム電極８の回転とともに移動されつつ針状電極９からのコロナ放電により負イオンが与えられる。
この混合物のうち、銅線Ｍはドラム電極８の回転とともに移動されつつコロナ放電により負電荷が与えられるとともにこの負電荷がドラム電極８からの正電荷によって中和されて、ドラム電極８から与えられた正電荷によりドラム電極８に対して反発し、ドラム電極８から離れる方向へ跳躍し、回収部１５に回収される。
【００３４】
一方、この混合物のうち、プラスチック片Ｐは、針状電極９からのコロナ放電により与えられた負電荷が残るためドラム電極８に吸着され、また、コロナ放電により与えられた負電荷が不足しているプラスチック片Ｐには、板状電極１０により形成された選別用静電場Ｊにおいて分極作用による鏡像力の増加と静電力とが作用してドラム電極８に吸着され、ドラム電極８の回転とともに移動して、ドラム電極８から落下し、又は回転ブラシ１６によって掻き落とされ、回収部１４に回収される。
【００３５】
回収部１４に回収されたプラスチック片Ｐは、コロナ放電界Ｈ又は選別用静電場Ｊで与えられた電荷が除電器１７によって中和されて除去される。
そして、このプラスチック片Ｐは、摩擦帯電装置２の定量ホッパ１９に落下し、ここに設けた開閉部材５０によってケーシング２２内への供給量が調節されて投入部２０を介してケーシング２２内へ定量供給される。
【００３６】
ケーシング２２内に供給されたプラスチック片Ｐは、搬送用スクリュー２８の回転に伴って旋回しつつ攪拌用スクリュー２７側に搬送され、攪拌用スクリュー２７の回転に伴って攪拌されてプラスチック片Ｐ同士が摩擦され、それとともに、攪拌用スクリュー２７の外周とケーシング２２の内壁との間に形成された間隙にプラスチック片Ｐの層が形成されて、この層内でもプラスチック片Ｐ同士が摩擦される。また、排出部２３側へ搬送されたプラスチック片Ｐの一部は開閉部材３１に負荷された圧力によって押し戻されてさらに攪拌されて摩擦される。
その結果、プラスチック片Ｐのうち、ＰＶＣが負の極性に所定の帯電量で帯電され、ＰＥが正の極性に所定の帯電量で帯電される。帯電されたＰＶＣとＰＥとの混合物であるプラスチック片Ｐは、排出口２３から定量排出される。プラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物はケーシング２２に形成された微小孔２４から除去され、排出板３４に落下して装置外へ排出される。
【００３７】
そして、第２選別装置３における所定方向に回転されるドラム電極３８を陽極とし、板状電極３９を陰極として、選別用静電場Ｋを形成した状態で、帯電されたＰＶＣとＰＥとの混合物であるプラスチック片Ｐが上記摩擦帯電装置２の排出口２３から振動装置３５によって上下方向に振動している供給板３６上に定量供給されると、プラスチック片Ｐは供給板３６上を搬送され、ドラム電極３８の表面に落下される。
【００３８】
ドラム電極３８の表面に落下されたプラスチック片Ｐは、ドラム電極３８の回転とともに選別用静電場Ｋに移動され、正の極性に帯電したＰＥは陽極であるドラム電極３８に反発して陰極である板状電極３９側に吸引され、ドラム電極３８から離れる方向へ落下し、第２回収室４３に回収される。一方、負の極性に帯電したＰＶＣは、ドラム電極３８に吸引されて第１回収室４２に回収され、また、ドラム電極３８に吸着したＰＶＣは回転ブラシ４７によって掻き落とされて第１回収室４２に回収される。そして、帯電量が少ない未分離のＰＶＣ、ＰＥは、第３回収室４４に回収される。
【００３９】
そして、第１回収室４２に回収されたＰＶＣと第２回収室４３に回収されたＰＥはそれぞれ除電器４５によってそれぞれの電荷が中和された後、搬出される。一方、第３回収室４４に回収された未分離のＰＶＣ、ＰＥは、輸送ライン４６によって上記投入部２０へ返送されて再分離に供される。
【００４０】
このプラスチック選別設備によれば、摩擦帯電装置２のケーシング２２を横断面が正６角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリュー２７の回転駆動によってプラスチック片Ｐが旋回しつつ攪拌されてプラスチック片Ｐ同士が摩擦されるとともに、プラスチック片Ｐの層がケーシング２２の内壁と攪拌用スクリュー２７の外周との間に形成された間隙に形成されてこの層内でプラスチック片Ｐ同士が互いに摩擦されて摩擦が促進される。さらに、排出部２３に設けた開閉部材３１に圧力を負荷するようにしたので、排出部２３側へ搬送されたプラスチック片の一部が開閉部材３１に負荷された圧力によって押し戻されてさらに攪拌されて摩擦が促進される。
【００４１】
その結果、２種類のプラスチック片Ｐが十分な帯電量に帯電され、その下流側に配置された第２選別装置３によって精度よく分離される。また、第１選別装置１にて銅線Ｍから分離されたプラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物はケーシング２２に形成された微小孔２４から除去されるので、その下方に配置された第２選別装置３で２種類のプラスチック片Ｐをその種類ごとに分離する際に、銅片によるスパークの発生、微粒状プラスチックの付着による選別精度の低下を防ぐことができる。
【００４２】
また、上方から順に、第１選別装置、摩擦帯電装置２、第２選別装置３を配置するとともに、これら３者を連結したので、銅線とプラスチック片Ｐとの分離と、プラスチック片Ｐの摩擦帯電と、２種類のプラスチック片Ｐの分離とを連続して行うことができる。さらに、上記３つの装置を上下方向に配置したので、装置の設置面積を減少させることもできる。
【００４３】
本発明にかかるケーシングの横断面が正６角形の摩擦帯電装置と横断面が円形の従来のそれとのプラスチックの分離精度を比較したところ、ケーシングの横断面が正６角形の場合には、例えばＰＶＣにつては純度９９.7質量％、回収率９９.7質量％、ＰＥについては純度９９.6質量％、回収率９０.5質量％と極めて高い分離精度が得られたのに対して、ケーシングの横断面が円形の場合には、例えばＰＶＣについては純度９９質量％、回収率８１.1質量％、ＰＥについては純度９７.2質量％、回収率８３.3質量％と低い分離精度であった。
【００４４】
上記の実施の形態では、ケーシング２２を横断面が正６角形の筒状体から形成したが、ケーシング２２の内壁が正６角形などの多角形であれば、ケーシング２２の外周の形状は円形などでもよい。また、ケーシング２２は排出部２３側を斜め上方に向けて設置してもよい。また、摩擦帯電装置２の供給部を定量ホッパ１９と投入部２０とを別々に形成したが、投入部２０を支柱などにて支持してこれに重量センサ５１と開閉部材５０を設け、投入部２０を定量ホッパとしてもよい。さらに、上記攪拌スクリュー２７などのスクリューはその外周がケーシング２２の内壁との間に殆ど間隙を形成しないように配置してもよく、その場合には上記正６角形などの多角形の角部にプラスチック片Ｐの層が形成される。
【００４５】
また、ケーシング２２にはその下部壁に微小孔２４を形成したが、微小孔２４を形成する場合に側壁にも形成してもよい。さらに、攪拌用スクリュー２７による攪拌力を向上させるために、攪拌用スクリュー２７のスクリュー羽根２７Ｂ又はスクリュー軸２６に複数の突起を付加することもでき、例えば、スクリュー羽根２７Ｂの排出部側にその方向に突出した突起を設け、また、スクリュー軸２６にその半径方向に突出した突起を設けてもよい。
【００４６】
また、駆動装置については、ドラム電極８と回転ブラシ１６、ドラム電極３８と回転ブラシ４７とをそれぞれ共通の駆動装置で回転駆動するようにしてもよい。
【００４７】
図３は、本発明の摩擦帯電装置の他の実施の形態を示すものであって、図２に示す摩擦帯電装置において、スクリュー羽根２７Ｂをスクリュー軸２６に等ピッチで設けて攪拌用スクリュー２７を形成したものである。すなわち、上記ピッチの比ｂ／ａを１としたものである。この攪拌用スクリュー２７を備えた摩擦帯電装置においても、ピッチの比が１＜ｂ／ａの場合ほどではないにしても、プラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができる。なお、図３における他の構成は図２と同様であるので、符号のみを付してその説明は省略する。
【００４８】
なお、本発明の摩擦帯電装置において、攪拌用スクリュー２７を回転駆動するための駆動装置２５は、通常のモータまたはインバータ制御のモータのいずれでもよいが、被選別物であるプラスチック片Ｐの寸法の大小、帯電性の難易などに応じて攪拌用スクリュー２７の回転数を変えることができることから、インバータ制御のモータが好ましい。
【００４９】
また、攪拌用スクリュー２７の回転数は、２００〜３６００ｒｐｍの範囲で制御可能であるが、例えば、プラスチック片Ｐを８０質量％以上の回収率で回収するためには、２００〜３０００ｒｐｍが好ましい。攪拌用スクリュー２７の回転数を大きくするほど単位時間当たりのプラスチック片Ｐの帯電量は多くなるが、プラスチック片Ｐのケーシング２２内に滞留する時間が短くなるので、回転数はプラスチック片Ｐのケーシング２２内での滞留時間、所望する帯電量などを考慮して上記の範囲内で決定することが好ましい。
【００５０】
また、摩擦帯電装置２の排出部２３に設けた開閉部材３１に負荷する圧力は０．０５ＭＰａ以下の圧力が好ましく、０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲の圧力が適当である。この圧力が０．０５ＭＰａを超えると、圧力が高くなり過ぎてプラスチック片Ｐ同士の摩擦熱によってプラスチック片Ｐが溶融し始めることがある。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明の摩擦帯電装置によれば、ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリューの回転駆動によってプラスチック片がこれと共回りで旋回されつつ攪拌されてプラスチック片同士が摩擦されるとともに、プラスチック片が旋回しつつケーシング内壁の多角形の角部で抵抗を受けて、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層が形成され、この層内でプラスチック片同士が互いに摩擦されて摩擦帯電が促進される。
【００５２】
したがって、複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができ、それにより、プラスチック片をプラスチック選別装置にて種類別に精度よく分離することができる。またプラスチック片の滞留時間を長くすることによってプラスチック片の攪拌が促進され、また、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整することによってプラスチック片の摩擦を制御することができる。
【００５３】
また、請求項２に記載された発明によれば、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層をより容易に形成することができる。
また、請求項３に記載された発明によれば、、プラスチック片を８０質量％以上の回収率で回収することができ、またプラスチック片同士の摩擦熱によりプラスチック片が溶融するのを防止できる。
【００５４】
また、請求項４に記載された発明によれば、プラスチック片中に混在する微小な導電性物片又は微粒状プラスチック等をこの微小孔を通してケーシング外に除去することができる。
【００５５】
また、本発明のプラスチック選別設備によれば、導電性物とプラスチック片との分離、プラスチック片の摩擦帯電及び摩擦帯電された複数種のプラスチック片の分離を連続して行うことができる。しかも、摩擦帯電された複数種のプラスチック片を連続してそれぞれの種類別に分離するので、帯電されたプラスチック片をその帯電量を保持したまま分離することができ、複数種のプラスチック片を精度よく分離することができる。また、従来のようなそれぞれの装置をベルトコンベアなどによって連結した装置と比べると、装置の設置面積が少なくなり、また、装置のコストを低く抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプラスチック選別設備の一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】 同プラスチック選別設備における要部拡大図であって、（ａ）は摩擦帯電装置の横断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】 本発明に係る摩擦帯電装置の他の実施の態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 第１選別装置
２ 摩擦帯電装置
３ 第２選別装置
４ ホッパ
５ 振動装置
６ 供給板
７ 定量供給部
８ ドラム電極
９ 針状電極
１０ 板状電極
１１ 可変抵抗
１３ 高圧電源装置
１４ 回収部
１５ 回収部
１６ 回転ブラシ
１７ 除電器
１９ 定量ホッパ
２０ 投入部
２１ 供給部
２２ ケーシング
２３ 排出部
２４ 微小孔
２５ 駆動装置
２６ スクリュー軸
２７ 攪拌用スクリュー
２７Ｂ スクリュー羽根
２８ 搬送用スクリュー
２８Ａ スクリュー羽根
３１ 開閉部材
３２ 枢着部材
３３ 圧力負荷装置
３４ 排出板
３５ 振動装置
３６ 供給板
３７ 供給部
３８ ドラム電極
３９ 板状電極
４０ 高圧電源装置
４１ 回収部
４２ 第１回収室
４３ 第２回収室
４４ 第３回収室
４５ 除電器
４６ 輸送ライン
４７ 回転ブラシ
５０ 開閉部材
５１ 重量センサ
５２ 作動装置
５３ 制御装置
５４ 角度検出センサ
６０ 摩擦帯電装置
Ｐ プラスチック片
Ｍ 銅線
Ｃ 攪拌部
Ｄ 搬送部
Ｈ コロナ放電界
Ｊ 選別用静電場
Ｋ 選別用静電場
【発明の属する技術分野】
本発明は、被選別粉砕ごみに含まれるプラスチック片を種類別に選別すべく摩擦帯電するためのプラスチック摩擦帯電装置及びそれを用いたプラスチック選別設備に関する。
【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中で、粉砕された複数種のプラスチック片を選別するためにプラスチック片同士を摩擦して帯電させ、摩擦帯電された複数種のプラスチック片をプラスチック選別装置で選別することが行われている。そのためのプラスチック摩擦帯電装置としては横断面が円形の筒状体からなるケーシング内に攪拌用スクリューを配置し、これでプラスチック片を攪拌してプラスチック片同士を摩擦帯電する装置が知られている。
【０００３】
しかし、このようなプラスチック摩擦帯電装置では、ケーシングの内壁の横断面が円形に形成されているため、プラスチック片が攪拌用スクリューの回転駆動に伴ってこれと共回りで旋回されつつ攪拌されるだけであるので、プラスチック片同士の摩擦が十分に行われず、プラスチック片を十分に摩擦帯電することができないことがあり、摩擦帯電されたプラスチック片をプラスチック選別装置にて種類別に分離しようとしても、未分離のプラスチック片などが生じ易く、精度よく分離することができないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、粉砕された複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電することができ、ひいては複数種のプラスチック片を精度よく分離することができるプラスチック摩擦帯電装置及びそれを用いたプラスチック選別設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のうち請求項１に記載された発明は、横向きに配置されて上流側にプラスチック片の供給部が形成され、下流側にプラスチック片の排出部が形成されたケーシングと、このケーシング内に回転自在に配置されてプラスチック片を攪拌して摩擦帯電するための攪拌用スクリューとを備えた粉砕された複数種のプラスチック片を摩擦帯電させるためのプラスチック摩擦帯電装置であって、上記ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成し、上記攪拌用スクリューの上流側にこの攪拌用スクリューと同軸で回転駆動する搬送用スクリューを配置するとともに、搬送用スクリューのスクリュー羽根のピッチａと攪拌用スクリューのスクリュー羽根のピッチｂとの比を、１＜ｂ／ａ≦１０を満足する範囲とし、上記ケーシングの排出部に開閉部材を設けるとともに、この開閉部材を閉動方向に付勢するように圧力負荷装置を設けたものである。
【０００６】
上記構成によれば、ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリューの回転駆動によってプラスチック片がこれと共回りで旋回されつつ攪拌されてプラスチック片同士が摩擦されるとともに、プラスチック片が旋回しつつケーシング内壁の多角形の角部で抵抗を受けて、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層が形成され、この層内でプラスチック片同士が互いに摩擦されて摩擦帯電が促進される。
【０００７】
したがって、複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができ、それにより、プラスチック片を選別装置にて種類別に精度よく分離することができる。
また攪拌用スクリューの上流側にこの攪拌用スクリューのスクリュー羽根のピッチｂよりも小さなピッチａのスクリュー羽根を備えた搬送用スクリューを配置することにより、上流側では搬送用スクリューの１回転当たりのプラスチック片の搬送速度が攪拌用スクリューを配置した下流側に比べて遅いことから、搬送用スクリューの周囲にプラスチック片が充填された状態になり、プラスチック片の搬送が主として行われ、一方、下流側では攪拌用スクリューの１回転当たりのプラスチック片の搬送速度が搬送用スクリューを配置した上流側に比べて速いことから、攪拌用スクリューの周囲でプラスチック片間に隙間が形成されてプラスチック片の攪拌が主として行われる。そして、排出部に設けた開閉部材にその閉動方向に付勢するように圧力負荷装置を設けたので、排出部側へ搬送されたプラスチック片の一部が開閉部材に負荷された圧力によって押し戻される。
したがって、プラスチック片の滞留時間が長くなり、プラスチック片の攪拌が促進される。
さらに、攪拌用スクリューのピッチｂが搬送用スクリューのピッチａよりも大きいすなわち上記の比が１よりも大きいことにより、上記のように下流側に配置された攪拌用スクリューの周囲でプラスチック片間に隙間が形成されるので、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整することができ、それによってプラスチック片の摩擦度合いを制御することができる。
上記の比が１のときは、攪拌用スクリューのみが配置されることになって、上流側と下流側とでプラスチック片間の隙間の多少に差がなくなるので、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整できにくくなる。
上記の比が１０を超えるとプラスチック片が排出されにくくなる傾向があり、また、上記の比が１未満のときはプラスチック片が攪拌されることなく排出される。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、上記構成において、上記多角形が３角形〜１２角形のいずれかであるものである。
上記構成によれば、ケーシングの内壁の横断面が３角形〜１２角形のいずれかであるので、これらの多角形の角部の内角がプラスチック片に抵抗を与えるに十分な角度を有し、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層をより容易に形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、攪拌用スクリューの回転数を２００〜３０００ｒ．ｐ．ｍの範囲とし、圧力負荷装置の開閉部材の圧力を０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲としたものである。
【００１０】
上記構成によれば、攪拌用スクリューの回転数を２００〜３０００ｒ．ｐ．ｍの範囲とすることにより、プラスチック片を８０質量％以上の回収率で回収することができる。また開閉部材の圧力を０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲とすることにより、プラスチック片同士の摩擦熱によりプラスチック片が溶融するのを防止できる。
【００１４】
また、請求項４に記載された発明は、上記構成において、上記ケーシングの下部壁又は側壁に複数の微小孔を形成したものである。
上記構成によれば、ケーシングに複数の微小孔を形成したので、プラスチック片中に混在する微小な導電性物片又は微粒状プラスチックなどをこの微小孔を通してケーシング外に除去することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載された発明は、供給部から供給された導電性物とプラスチック片との混合物を、ドラム電極とこれと対向して配置されたコロナ放電電極との間に形成されたコロナ放電界中を通過させて、導電性物とプラスチック片とを分離して回収部に回収する第１選別装置と、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプラスチック摩擦帯電装置と、供給部から供給されたプラスチック片を、ドラム電極とこれと対向して配置された対向電極との間に形成された選別用静電場を通過させて、複数種のプラスチック片を分離して回収部に回収する第２選別装置とから構成され、上記第１選別装置の下方に上記プラスチック摩擦帯電装置を配置するとともに、第１選別装置におけるプラスチック片の回収部とプラスチック摩擦帯電装置の供給部とを接続し、かつ、上記プラスチック摩擦帯電装置の下方に上記第２選別装置を配置するとともに、プラスチック摩擦帯電装置の排出部を第２選別装置の供給部と接続したものである。
【００１６】
上記構成によれば、導電性物とプラスチック片とを分離する第１選別装置の下方にケーシングの内壁の横断面を多角形に形成したプラスチック摩擦帯電装置を配置し、このプラスチック摩擦帯電装置の下方に複数種のプラスチック片を分離する第２選別装置を配置するとともに、これらを接続したので、導電性物とプラスチック片との分離、プラスチック片の摩擦帯電及び摩擦帯電された複数種のプラスチック片の分離を連続して行うことができる。しかも、摩擦帯電された複数種のプラスチック片を連続してそれぞれの種類別に分離するので、帯電されたプラスチック片をその帯電量を保持したまま分離することができ、複数種のプラスチック片を精度よく分離することができる。
【００１７】
また、第１選別装置とプラスチック摩擦帯電装置と第２選別装置とを上下方向に配置したので、従来のようなそれぞれの装置をベルトコンベアなどによって連結した装置と比べると、装置の設置面積が少なくなり、また、装置のコストを低く抑えることもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラスチック摩擦帯電装置（以下、単に摩擦帯電装置という）を用いたプラスチック選別設備の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の粉砕ごみ選別装置の全体構成図、図２は摩擦帯電装置の拡大図であって、図２（ａ）はその横断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【００２０】
このプラスチック選別設備は、プラスチック被覆廃電線が破砕された銅線（線状の導電性物）と異なる２種類のプラスチック片との混合物から銅線と２種類のプラスチック片とを分離し、混合物から分離した２種類のプラスチック片を摩擦帯電し、摩擦帯電した２種類のプラスチック片を各種類ごとに分離回収するものである。
【００２１】
すなわち、このプラスチック選別設備は、プラスチック被覆廃電線が破砕された銅線と異なる２種類のプラスチック片との混合物から、銅線と２種類のプラスチック片とを分離するためのコロナ放電を利用した第１選別装置１と、銅線から分離された２種類のプラスチック片例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とポリエチレン（ＰＥ）とを帯電列に従いＰＶＣを負の極性に、ＰＥを正の極性に帯電させるための摩擦帯電装置２と、摩擦帯電された２種類のプラスチック片を種類ごとに分離回収するための第２選別装置３とから構成され、上方から第１選別装置１、摩擦帯電装置２、第２選別装置３の順に上下方向に配置されている。なお、銅線、ＰＶＣ、ＰＥは、例えば予め５ｍｍ以下に破砕されたものが用いられる。
【００２２】
上記第１選別装置１は、ホッパ４と振動装置５を備えた供給板６とからなる定量供給部７と、水平軸回りに回転自在に設けられかつ接地された金属製のドラム電極８と、このドラム電極８に下向き回転側の斜め上方にかつドラム電極８から所定距離を有して対向するように配置されドラム電極８との間にコロナ放電界Ｈを形成するための針状電極（コロナ放電電極）９と、針状電極９の下流側にドラム電極８に沿って対向して配置されドラム電極８との間にプラスチック片Ｐの電荷量不足を補うための選別用静電場Ｊを形成する板状電極１０と、例えば陰極が接続されるとともに陽極が接地されて上記針状電極９と板状電極１０にそれぞれ可変抵抗器１１を介してドラム電極８との間に高電圧を印加するための高圧電源装置１３と、上記ドラム電極８の外周面下部に配置されてドラム電極８に吸着したプラスチック片Ｐを掻き落とすための回転ブラシ１６と、上記選別用静電場Ｊの下方に、これを通過して分離されたプラスチック片Ｐと銅線Ｍを別々に分離してそれぞれを回収する回収部１４、１５とから構成されている。
【００２３】
上記プラスチック片Ｐの回収部１４にはプラスチック片Ｐにコロナ放電界Ｈにて与えられた電荷を除電して中和するための除電器１７が配置されている。
そして、摩擦帯電装置２は上記第１選別装置１の下方に配置されて、定量ホッパ１９と投入部２０を備えた供給部２１が上記プラスチック片Ｐの回収部１４と連通している。この摩擦帯電装置２は、ケーシング２２が横向きに水平に配置され、このケーシング２２は図２（ｂ）に示すように横断面が正６角形の筒状体から形成され、その内壁の断面形状は正６角形に形成されている。このケーシング２２の上流側には上記供給部２１が形成され、その下流側には開口した排出部２３が形成されている。そして、上記ケーシング２２の下部壁にはプラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物を除去するための複数の微小孔２４が形成され、この微小孔２４から排出された微粒物はその下方に配置された排出板３４などの排出装置に落下して装置外へ排出される。
【００２４】
そして、このケーシング２２内にはインバータ、モータなどの駆動装置２５によって回転駆動するスクリューが設けられ、下流側がスクリュー軸２６にスクリュー羽根２７Ｂを粗いピッチｂで取り付けた攪拌用スクリュー２７に形成されて攪拌部Ｃが形成され、上流側がこれと同じスクリュー軸２６にスクリュー羽根２８Ａを攪拌用スクリュー２７よりも細かいピッチａで取り付けた搬送用スクリュー２８に形成されて搬送部Ｄが形成されている。スクリュー羽根２７Ｂとスクリュー羽根２８Ａのピッチの比ｂ／ａは例えば７／１に設定される。
【００２５】
攪拌用スクリュー２７と搬送用スクリュー２８は、それぞれの外周とケーシング２２の内壁との間に所定の間隙を形成するように設けられている。すなわち、攪拌用スクリュー２７と搬送用スクリュー２８はそれらの外周の回転軌跡が同じ直径を有するように形成され、ケーシング２２の内壁の内接円との間に所定の間隔の間隙が形成されている。
【００２６】
上記ケーシング２２の排出部２３には、この排出部２３を覆うように開閉扉のような開閉部材３１が枢着部材３２によって枢支されて開閉自在に取り付けられ、この開閉部材３１の背面側にはこの開閉部材３１を閉動方向に付勢するように油圧シリンダなどの圧力負荷装置３３が設けられている。すなわち、開閉部材３１に負荷する圧力の程度によって、摩擦帯電されたプラスチック片の排出量が制御されて第２選別装置３へ定量供給されるようになっている。この開閉部材３１には圧力負荷装置３３によって所定の圧力例えば0.０５ＭＰａ以下の圧力が負荷される。したがって、プラスチック片Ｐの摩擦帯電の程度と排出量は開閉部材３１に負荷する圧力とスクリューの回転数によって制御される。
【００２７】
そして、上記摩擦帯電装置２の下方には、第２選別装置３が配置されている。この第２選別装置３は、上記摩擦帯電装置２に形成された排出口２３からプラスチック片Ｐが定量供給される振動装置３５を備えた供給板３６からなる供給部３７と、摩擦帯電装置２の下方近傍で水平軸回りに回転自在に設けられかつ接地された金属製のドラム電極３８と、このドラム電極３８の斜め上方にドラム電極３８と対向配置されて選別用静電場Ｋを形成する板状電極３９と、この板状電極３９に例えば陰極が接続されるとともに陽極が接地されて板状電極３９に高電圧を印加するための高圧電源装置４０と、上記ドラム電極３８の外周面下部に配置されてドラム電極３８に吸着したプラスチック片Ｐを掻き落とすための回転ブラシ４７と、上記選別用静電場Ｋの下方に、これを通過して極性・帯電量ごとに分離されたプラスチック片Ｐを別々に分離して回収する回収部４１とから構成されている。この回収部４１は、ドラム電極３８の下方に配置されて、負の極性に帯電されたＰＶＣなどのプラスチック片Ｐを分離回収する第１回収室４２と、正の極性に帯電されたＰＥなどのプラスチック片Ｐを分離回収する第２回収室４３と、第１回収室４２及び第２回収室４３の間で帯電量の少ないＰＶＣ、ＰＥなどの未分離のプラスチック片Ｐを回収する第３回収室４４とで構成されている。そして、第１回収室４２及び第２回収室４３には上記摩擦帯電装置２にて帯電され回収されたプラスチック片Ｐを中和するための除電器４５がそれぞれ配置されている。
【００２８】
そして、上記第３回収室４４の排出口には、上記摩擦帯電装置２の投入部２０へ連通した空気パイプなどからなる輸送ライン４６が設けられており、この輸送ライン４６を通じて第３回収室４４に回収された未分離のプラスチック片Ｐが上記投入部２０へ返送されて再分離に供される。
【００２９】
さらに、上記第１選別装置１の回収部１４と接続した摩擦帯電装置２の供給部２１には、上記定量ホッパ１９が支持台又は支柱などの支持部材に支持されて、重量センサ５１が設けられるととも定量ホッパ１９の開口度を調節するための開閉板などの開閉部材５０が設けられている。この開閉部材５０は、重量センサ５１によって検知された出力信号をパソコンなどの制御部５３から出力して油圧シリンダなどの作動装置５２によって作動するようになっている。また、排出部２３に設けられた開閉部材３１にはその開閉角度を検出すための角度検出センサ５４が設けられ、角度検出センサ５４の出力信号すなわち排出量についての信号を制御部５３を介して作動装置５２にフィードバックし、それによって供給量と排出量が制御される。
【００３０】
上記第１選別装置１におけるドラム電極８と上記第２選別装置３におけるドラム電極３８の２つのドラム電極は、図示されていない共通の１つの駆動装置例えばモータで回転駆動される。この駆動装置の回転は駆動装置の駆動軸に設けたプーリとそれぞれのドラム電極８、３８の回転軸に設けたプーリとの間に巻回されたプーリベルト又はスプロケットチェーンなどの動力伝達部材を介してそれぞれのドラム電極８、３８に伝達され、それぞれのドラム電極８、３８の回転数はそれぞれのドラム電極８、３８のプーリの半径によって決定される。つまり、ドラム電極８とドラム電極３８の回転数の比は両者に設けたプーリの半径比によって決定される。なお、上記回転ブラシ１６と回転ブラシ４７とはそれぞれ別々の駆動装置で駆動される。
【００３１】
上記粉砕ごみ選別装置において、第１選別装置１におけるドラム電極８が接地され、針状電極９と板状電極１０とに高圧電源装置１３の陰極が接続されるとともにその陽極が接地され、かつ、第２選別装置３におけるドラム電極３８が接地され、板状電極３９に高圧電源装置４０の陰極が接続されるとともにその陽極が接地されているものとする。
【００３２】
上記構成において、第１選別装置１における所定方向に回転されるドラム電極８を陽極とし、針状電極９を陰極として、不平等電界中の気体が電子の衝突分離作用によりイオン化してコロナ放電されてコロナ放電界Ｈを形成させるとともに、針状電極９の下流側に設けられた板状電極１０を陰極として、選別用静電場Ｊを形成した状態で、例えば、プラスチック被覆廃電線を破砕したＰＶＣとＰＥを含むプラスチック片Ｐと銅線Ｍとの混合物がホッパ４から振動装置５によって上下方向に振動している供給板６上に定量供給されると、混合物は平板６上を搬送され、ドラム電極８の表面に落下される。
【００３３】
ドラム電極８の表面に落下された混合物は、ドラム電極８の回転とともに移動されつつ針状電極９からのコロナ放電により負イオンが与えられる。
この混合物のうち、銅線Ｍはドラム電極８の回転とともに移動されつつコロナ放電により負電荷が与えられるとともにこの負電荷がドラム電極８からの正電荷によって中和されて、ドラム電極８から与えられた正電荷によりドラム電極８に対して反発し、ドラム電極８から離れる方向へ跳躍し、回収部１５に回収される。
【００３４】
一方、この混合物のうち、プラスチック片Ｐは、針状電極９からのコロナ放電により与えられた負電荷が残るためドラム電極８に吸着され、また、コロナ放電により与えられた負電荷が不足しているプラスチック片Ｐには、板状電極１０により形成された選別用静電場Ｊにおいて分極作用による鏡像力の増加と静電力とが作用してドラム電極８に吸着され、ドラム電極８の回転とともに移動して、ドラム電極８から落下し、又は回転ブラシ１６によって掻き落とされ、回収部１４に回収される。
【００３５】
回収部１４に回収されたプラスチック片Ｐは、コロナ放電界Ｈ又は選別用静電場Ｊで与えられた電荷が除電器１７によって中和されて除去される。
そして、このプラスチック片Ｐは、摩擦帯電装置２の定量ホッパ１９に落下し、ここに設けた開閉部材５０によってケーシング２２内への供給量が調節されて投入部２０を介してケーシング２２内へ定量供給される。
【００３６】
ケーシング２２内に供給されたプラスチック片Ｐは、搬送用スクリュー２８の回転に伴って旋回しつつ攪拌用スクリュー２７側に搬送され、攪拌用スクリュー２７の回転に伴って攪拌されてプラスチック片Ｐ同士が摩擦され、それとともに、攪拌用スクリュー２７の外周とケーシング２２の内壁との間に形成された間隙にプラスチック片Ｐの層が形成されて、この層内でもプラスチック片Ｐ同士が摩擦される。また、排出部２３側へ搬送されたプラスチック片Ｐの一部は開閉部材３１に負荷された圧力によって押し戻されてさらに攪拌されて摩擦される。
その結果、プラスチック片Ｐのうち、ＰＶＣが負の極性に所定の帯電量で帯電され、ＰＥが正の極性に所定の帯電量で帯電される。帯電されたＰＶＣとＰＥとの混合物であるプラスチック片Ｐは、排出口２３から定量排出される。プラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物はケーシング２２に形成された微小孔２４から除去され、排出板３４に落下して装置外へ排出される。
【００３７】
そして、第２選別装置３における所定方向に回転されるドラム電極３８を陽極とし、板状電極３９を陰極として、選別用静電場Ｋを形成した状態で、帯電されたＰＶＣとＰＥとの混合物であるプラスチック片Ｐが上記摩擦帯電装置２の排出口２３から振動装置３５によって上下方向に振動している供給板３６上に定量供給されると、プラスチック片Ｐは供給板３６上を搬送され、ドラム電極３８の表面に落下される。
【００３８】
ドラム電極３８の表面に落下されたプラスチック片Ｐは、ドラム電極３８の回転とともに選別用静電場Ｋに移動され、正の極性に帯電したＰＥは陽極であるドラム電極３８に反発して陰極である板状電極３９側に吸引され、ドラム電極３８から離れる方向へ落下し、第２回収室４３に回収される。一方、負の極性に帯電したＰＶＣは、ドラム電極３８に吸引されて第１回収室４２に回収され、また、ドラム電極３８に吸着したＰＶＣは回転ブラシ４７によって掻き落とされて第１回収室４２に回収される。そして、帯電量が少ない未分離のＰＶＣ、ＰＥは、第３回収室４４に回収される。
【００３９】
そして、第１回収室４２に回収されたＰＶＣと第２回収室４３に回収されたＰＥはそれぞれ除電器４５によってそれぞれの電荷が中和された後、搬出される。一方、第３回収室４４に回収された未分離のＰＶＣ、ＰＥは、輸送ライン４６によって上記投入部２０へ返送されて再分離に供される。
【００４０】
このプラスチック選別設備によれば、摩擦帯電装置２のケーシング２２を横断面が正６角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリュー２７の回転駆動によってプラスチック片Ｐが旋回しつつ攪拌されてプラスチック片Ｐ同士が摩擦されるとともに、プラスチック片Ｐの層がケーシング２２の内壁と攪拌用スクリュー２７の外周との間に形成された間隙に形成されてこの層内でプラスチック片Ｐ同士が互いに摩擦されて摩擦が促進される。さらに、排出部２３に設けた開閉部材３１に圧力を負荷するようにしたので、排出部２３側へ搬送されたプラスチック片の一部が開閉部材３１に負荷された圧力によって押し戻されてさらに攪拌されて摩擦が促進される。
【００４１】
その結果、２種類のプラスチック片Ｐが十分な帯電量に帯電され、その下流側に配置された第２選別装置３によって精度よく分離される。また、第１選別装置１にて銅線Ｍから分離されたプラスチック片Ｐに混在する微小な銅片又は微粒状プラスチックなどの微粒物はケーシング２２に形成された微小孔２４から除去されるので、その下方に配置された第２選別装置３で２種類のプラスチック片Ｐをその種類ごとに分離する際に、銅片によるスパークの発生、微粒状プラスチックの付着による選別精度の低下を防ぐことができる。
【００４２】
また、上方から順に、第１選別装置、摩擦帯電装置２、第２選別装置３を配置するとともに、これら３者を連結したので、銅線とプラスチック片Ｐとの分離と、プラスチック片Ｐの摩擦帯電と、２種類のプラスチック片Ｐの分離とを連続して行うことができる。さらに、上記３つの装置を上下方向に配置したので、装置の設置面積を減少させることもできる。
【００４３】
本発明にかかるケーシングの横断面が正６角形の摩擦帯電装置と横断面が円形の従来のそれとのプラスチックの分離精度を比較したところ、ケーシングの横断面が正６角形の場合には、例えばＰＶＣにつては純度９９.7質量％、回収率９９.7質量％、ＰＥについては純度９９.6質量％、回収率９０.5質量％と極めて高い分離精度が得られたのに対して、ケーシングの横断面が円形の場合には、例えばＰＶＣについては純度９９質量％、回収率８１.1質量％、ＰＥについては純度９７.2質量％、回収率８３.3質量％と低い分離精度であった。
【００４４】
上記の実施の形態では、ケーシング２２を横断面が正６角形の筒状体から形成したが、ケーシング２２の内壁が正６角形などの多角形であれば、ケーシング２２の外周の形状は円形などでもよい。また、ケーシング２２は排出部２３側を斜め上方に向けて設置してもよい。また、摩擦帯電装置２の供給部を定量ホッパ１９と投入部２０とを別々に形成したが、投入部２０を支柱などにて支持してこれに重量センサ５１と開閉部材５０を設け、投入部２０を定量ホッパとしてもよい。さらに、上記攪拌スクリュー２７などのスクリューはその外周がケーシング２２の内壁との間に殆ど間隙を形成しないように配置してもよく、その場合には上記正６角形などの多角形の角部にプラスチック片Ｐの層が形成される。
【００４５】
また、ケーシング２２にはその下部壁に微小孔２４を形成したが、微小孔２４を形成する場合に側壁にも形成してもよい。さらに、攪拌用スクリュー２７による攪拌力を向上させるために、攪拌用スクリュー２７のスクリュー羽根２７Ｂ又はスクリュー軸２６に複数の突起を付加することもでき、例えば、スクリュー羽根２７Ｂの排出部側にその方向に突出した突起を設け、また、スクリュー軸２６にその半径方向に突出した突起を設けてもよい。
【００４６】
また、駆動装置については、ドラム電極８と回転ブラシ１６、ドラム電極３８と回転ブラシ４７とをそれぞれ共通の駆動装置で回転駆動するようにしてもよい。
【００４７】
図３は、本発明の摩擦帯電装置の他の実施の形態を示すものであって、図２に示す摩擦帯電装置において、スクリュー羽根２７Ｂをスクリュー軸２６に等ピッチで設けて攪拌用スクリュー２７を形成したものである。すなわち、上記ピッチの比ｂ／ａを１としたものである。この攪拌用スクリュー２７を備えた摩擦帯電装置においても、ピッチの比が１＜ｂ／ａの場合ほどではないにしても、プラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができる。なお、図３における他の構成は図２と同様であるので、符号のみを付してその説明は省略する。
【００４８】
なお、本発明の摩擦帯電装置において、攪拌用スクリュー２７を回転駆動するための駆動装置２５は、通常のモータまたはインバータ制御のモータのいずれでもよいが、被選別物であるプラスチック片Ｐの寸法の大小、帯電性の難易などに応じて攪拌用スクリュー２７の回転数を変えることができることから、インバータ制御のモータが好ましい。
【００４９】
また、攪拌用スクリュー２７の回転数は、２００〜３６００ｒｐｍの範囲で制御可能であるが、例えば、プラスチック片Ｐを８０質量％以上の回収率で回収するためには、２００〜３０００ｒｐｍが好ましい。攪拌用スクリュー２７の回転数を大きくするほど単位時間当たりのプラスチック片Ｐの帯電量は多くなるが、プラスチック片Ｐのケーシング２２内に滞留する時間が短くなるので、回転数はプラスチック片Ｐのケーシング２２内での滞留時間、所望する帯電量などを考慮して上記の範囲内で決定することが好ましい。
【００５０】
また、摩擦帯電装置２の排出部２３に設けた開閉部材３１に負荷する圧力は０．０５ＭＰａ以下の圧力が好ましく、０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲の圧力が適当である。この圧力が０．０５ＭＰａを超えると、圧力が高くなり過ぎてプラスチック片Ｐ同士の摩擦熱によってプラスチック片Ｐが溶融し始めることがある。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明の摩擦帯電装置によれば、ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成したので、攪拌用スクリューの回転駆動によってプラスチック片がこれと共回りで旋回されつつ攪拌されてプラスチック片同士が摩擦されるとともに、プラスチック片が旋回しつつケーシング内壁の多角形の角部で抵抗を受けて、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層が形成され、この層内でプラスチック片同士が互いに摩擦されて摩擦帯電が促進される。
【００５２】
したがって、複数種のプラスチック片を十分な帯電量に摩擦帯電させることができ、それにより、プラスチック片をプラスチック選別装置にて種類別に精度よく分離することができる。またプラスチック片の滞留時間を長くすることによってプラスチック片の攪拌が促進され、また、稼動中に開閉部材に負荷する圧力を調整することによってプラスチック片の摩擦を制御することができる。
【００５３】
また、請求項２に記載された発明によれば、攪拌用スクリューの周囲にプラスチック片の層をより容易に形成することができる。
また、請求項３に記載された発明によれば、、プラスチック片を８０質量％以上の回収率で回収することができ、またプラスチック片同士の摩擦熱によりプラスチック片が溶融するのを防止できる。
【００５４】
また、請求項４に記載された発明によれば、プラスチック片中に混在する微小な導電性物片又は微粒状プラスチック等をこの微小孔を通してケーシング外に除去することができる。
【００５５】
また、本発明のプラスチック選別設備によれば、導電性物とプラスチック片との分離、プラスチック片の摩擦帯電及び摩擦帯電された複数種のプラスチック片の分離を連続して行うことができる。しかも、摩擦帯電された複数種のプラスチック片を連続してそれぞれの種類別に分離するので、帯電されたプラスチック片をその帯電量を保持したまま分離することができ、複数種のプラスチック片を精度よく分離することができる。また、従来のようなそれぞれの装置をベルトコンベアなどによって連結した装置と比べると、装置の設置面積が少なくなり、また、装置のコストを低く抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプラスチック選別設備の一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】 同プラスチック選別設備における要部拡大図であって、（ａ）は摩擦帯電装置の横断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】 本発明に係る摩擦帯電装置の他の実施の態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 第１選別装置
２ 摩擦帯電装置
３ 第２選別装置
４ ホッパ
５ 振動装置
６ 供給板
７ 定量供給部
８ ドラム電極
９ 針状電極
１０ 板状電極
１１ 可変抵抗
１３ 高圧電源装置
１４ 回収部
１５ 回収部
１６ 回転ブラシ
１７ 除電器
１９ 定量ホッパ
２０ 投入部
２１ 供給部
２２ ケーシング
２３ 排出部
２４ 微小孔
２５ 駆動装置
２６ スクリュー軸
２７ 攪拌用スクリュー
２７Ｂ スクリュー羽根
２８ 搬送用スクリュー
２８Ａ スクリュー羽根
３１ 開閉部材
３２ 枢着部材
３３ 圧力負荷装置
３４ 排出板
３５ 振動装置
３６ 供給板
３７ 供給部
３８ ドラム電極
３９ 板状電極
４０ 高圧電源装置
４１ 回収部
４２ 第１回収室
４３ 第２回収室
４４ 第３回収室
４５ 除電器
４６ 輸送ライン
４７ 回転ブラシ
５０ 開閉部材
５１ 重量センサ
５２ 作動装置
５３ 制御装置
５４ 角度検出センサ
６０ 摩擦帯電装置
Ｐ プラスチック片
Ｍ 銅線
Ｃ 攪拌部
Ｄ 搬送部
Ｈ コロナ放電界
Ｊ 選別用静電場
Ｋ 選別用静電場
Claims (5)
- 横向きに配置されて上流側にプラスチック片の供給部が形成され、下流側にプラスチック片の排出部が形成されたケーシングと、このケーシング内に回転自在に配置されてプラスチック片を攪拌して摩擦帯電するための攪拌用スクリューとを備えた粉砕された複数種のプラスチック片を摩擦帯電させるためのプラスチック摩擦帯電装置であって、
上記ケーシングを内壁の横断面が多角形の筒状体から形成し、
上記攪拌用スクリューの上流側にこの攪拌用スクリューと同軸で回転駆動する搬送用スクリューを配置するとともに、搬送用スクリューのスクリュー羽根のピッチａと攪拌用スクリューのスクリュー羽根のピッチｂとの比を、
１＜ｂ／ａ≦１０を満足する範囲とし、
上記ケーシングの排出部に開閉部材を設けるとともに、この開閉部材を閉動方向に付勢するように圧力負荷装置を設けた
ことを特徴とするプラスチック摩擦帯電装置。 - 上記多角形が３角形〜１２角形のいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載のプラスチック摩擦帯電装置。 - 上記攪拌用スクリューの回転数を２００〜３０００ｒ．ｐ．ｍの範囲とし、
上記圧力負荷装置の開閉部材の圧力を０．００５〜０．０５ＭＰａの範囲とした
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプラスチック摩擦帯電装置。 - 上記ケーシングの下部壁又は側壁に複数の微小孔を形成した
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プラスチック摩擦帯電装置。 - 供給部から供給された導電性物とプラスチック片との混合物を、ドラム電極とこれと対向して配置されたコロナ放電電極との間に形成されたコロナ放電界中を通過させて、導電性物とプラスチック片とを分離して回収部に回収する第１選別装置と、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプラスチック摩擦帯電装置と、
供給部から供給されたプラスチック片を、ドラム電極とこれと対向して配置された対向電極との間に形成された選別用静電場を通過させて、複数種のプラスチック片を分離して回収部に回収する第２選別装置とから構成され、
上記第１選別装置の下方に上記プラスチック摩擦帯電装置を配置するとともに、第１選別装置におけるプラスチック片の回収部とプラスチック摩擦帯電装置の供給部とを接続し、かつ、
上記プラスチック摩擦帯電装置の下方に上記第２選別装置を配置するとともに、プラスチック摩擦帯電装置の排出部を第２選別装置の供給部と接続した
ことを特徴とするプラスチック選別設備。
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