JP4670814B2 - 乾式洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、回収物を再利用するためのリサイクル処理装置に用いられる、重量物（樹脂）と軽量物（ダスト）との混合物から重量物（樹脂）を選別できる乾式洗浄装置に関する。

廃棄物の増加と処理施設の不足、環境保護という観点から廃棄物、特に樹脂材料の再資源化に対する社会の期待が高まっている。

図１０は、特開２００１−２７６７４３号公報に開示されている従来の乾式洗浄装置の模式図である。廃棄物は、回収すべき回収物（ガラスカレット）と、回収物より比重の小さい付着物（ラベル）との混合物である。この洗浄装置は、空気の流れに対する抵抗力と比重の差を利用して、廃棄物を付着物と回収物とに分離する竪型風力乾式洗浄装置である。

略円筒状のケーシング１内の上側に第１漏斗状部材２が設置されており、下側に第２漏斗状部材３が設置されている。漏斗状部材２、３の間にはシュート４が設置されている。シュート４は、上方に突出する中央部と、中央部より下方に位置する外縁部とを有し、中央部から外縁部に渡って傾斜面を有する。

ケーシング１には、第２漏斗状部材３と略円筒状のケーシング１との接続位置より下方に空気を流入させる流入口５が設けられている。第１漏斗状部材２とケーシング１との接続位置より下方には空気とともに軽量な付着物を排出する排出口６が設けられている。

ケーシング１と第２漏斗状部材３の外縁との間には第１の隙間７が設けられており、略円筒状のケーシング１とシュート４の外縁部との間には第２の隙間８が設けられている。第１の隙間７は第２の隙間８よりも小さい。シュート４は支柱３Ａで漏斗状部材３の上方に支持されている。

流入口５から流入した空気は、第２漏斗状部材３に沿って第１の隙間７から上方に吹出する。噴出した空気は旋回流となりながら上昇した後、第１漏斗状部材２に沿って排出口６から排出される。

第１漏斗状部材２の出口９は排出口６よりも下方に設けられている。前述のように流れる空気は重い回収物を上昇させることができない。したがって、回収物は落下するので排出口６からは排出されない。一方、軽い付着物はこの空気とともに上昇して排出口６から排出される。

従来の洗浄装置は、廃棄物（混合物）を流入口から流入する空気で付着物と回収物に分離するが、しかし、回収物に付着した付着物を例えばシュート４の傾斜面で洗浄はできない。

また、回収物が第１の隙間７を通った場合、この回収物は回収できず、ケーシング１の底部に蓄積する。

また、第１の隙間７よりも第２の隙間８の方が大きい。したがって、シュート４の傾斜面を沿って移動して軽い付着物が流入口５から排出口６へ向けて形成される空気の流れから外れた場合、回収物のみを回収するための第２漏斗状部材３内の回収物へ混入する。この課題を解決するためには、第１の隙間７から第２の隙間８に流れる空気の流れを制御すべくシュート４を支える支柱３Ａの高さを調整する必要があり、乾式洗浄装置の設計が複雑になる。

乾式洗浄装置は、重量物と、それより比重の小さい軽量物との混合物から重量物を選別できる。その乾式洗浄装置は、中心軸を有する筒状のケーシングと、ケーシング内に設けられた内筒と、ケーシングと内筒とで形成される連絡路と、重量物を回収する回収部と、混合物を内筒の上方に投入する投入部と、ケーシングと内筒の間に空気を導入するための流入口と、ケーシングと内筒との間から空気と軽量物を排出できる排出口とを備える。ケーシングは、中心軸に略平行の内側面を有する。内筒は、突出する中央部を有する上面と、ケーシングの内側面に略平行に対向する部分を有する外側面とを有する。回収部は内筒の下方に設けられる。

この乾式洗浄装置は、混合物から軽量物と重量物と混在させることなく重量物を分離、回収できる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における選別装置の模式図である。図２は実施の形態１における乾式洗浄装置１３の斜視図である。この選別装置は、廃棄物、特に電気機器や自動車などに使用していた樹脂成形品を再資源としてリサイクルするために用いられる。

自治体や家電販売店、スクラップ工場などから回収した電気機器や、自動車などに使用していた廃棄物である樹脂成形品１１には樹脂成形品１１より軽い（比重の小さい）付着物（ダスト）が付着している。切断式や回転式の破砕機１０は樹脂成形品１１を所定の大きさに粉砕し樹脂片１０Ａを得る。

樹脂片１０Ａは送風機１２によって乾式洗浄装置１３の投入部１４へ送り込まれる。投入部１４は漏斗状のサイクロンホッパー１４Ｃを備え、送風機１２によって強制的に送られた樹脂片１０Ａの速度を相殺させることができる。その結果、樹脂片１０Ａが自由落下状態で乾式洗浄装置１３へゆっくりと落下する。

樹脂片１０Ａに付着していた微細なダスト等の軽量な付着物１５は、サイクロンホッパー１４Ｃにより、ダスト回収口１６を経由してダスト回収部１７へと回収される。

乾式洗浄装置１３へと導かれた樹脂片１０Ｂは、回収すべき重量物である樹脂片１０Ｃと、樹脂片１０Ｃに付着するダスト等の軽量物である付着物１５Ａとの混合物である。付着物１５Ａの比重は樹脂片１０Ｃのそれより小さい。樹脂片１０Ｂは洗浄部１８に送られ、樹脂片１０Ｃと付着物１５Ａとに選別される。付着物１５Ａは、送風機１９によってダスト選別機２０の投入部２１に送り込まれる。

投入部１４と同様にダスト投入部２１は漏斗状である。これにより、サイクロン現象が発生し、付着物１５Ａは細かなダスト１５Ｃと、ダスト１５Ｃより細かなダスト１５Ｂとに選別される。そして、ダスト１５Ｂ、１５Ｃはダスト回収部２２，２３にそれぞれ回収される。

次に、乾式洗浄装置１３につき詳細に説明する。

乾式洗浄装置１３は、略円筒状のケーシング３０と、ケーシング３０内部に設けられた内筒３１とを備え、洗浄部１８と連絡路３２と回収部３３とを有する。内筒３１の上面３１Ａは、上方に突出する中央部３１Ｃと、中央部３１Ｃより下方に位置する外縁部３１Ｅとを有し、中央部３１Ｃから外縁部３１Ｅに渡る傾斜面３１Ｄを有する。略円筒状のケーシング３０は中心軸３０Ｂに略平行で中心軸３０Ｂに対向する内側面３０Ａを有する。洗浄部１８はケーシング３０の内面３０Ａと内筒３１の上面３１Ａに囲まれた空間である。連絡路３２は、ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ｂとの間の空間である。ケーシング３０の内側面３０Ａは内筒３１の外側面３１Ｂと略平行である。回収部３３は、ケーシング３０内で内筒３１の下側の空間である。内筒３１の外側面３１Ｂはケーシング３０の内側面３０Ａに対向する部分３１Ｆを有する。また、ケーシング３０の内側面３０Ａは内筒３１の部分３１Ｆに対向する部分３０Ｃを有する。投入部１４の先端１４Ａは、内筒３１の上面３１Ａの中央部３１Ｃの上方に位置する開口１４Ｂを有する。開口１４Ｂから内筒３１の上面３１Ａの上方に混合物が投入される。

内筒３１の上面３１Ａの下方でケーシング３０には空気を取り入れる流入口３４が設けられている。流入口３４は、ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ａとの間に空気を導入する。送風機１９は流入口３４から流入した空気により空気流３５〜３７を形成している。投入部１４から流入した樹脂片１０Ｂは、内筒３１の上面３１Ａの中央部３１Ｃから傾斜面３１Ｄに沿って外縁部３１Ｅすなわち連絡路３２へ移動する。

連絡路３２へ移動した樹脂片１０Ｂは空気流３６によって洗浄される。すなわち、樹脂片１０Ｂに弱い力で付着・混合していた付着物１５Ａは空気流３６によって樹脂片１０Ｂから引き離され、洗浄部１８内に矢印３８の向きに吹き上げられる。このとき、樹脂片１０Ｂどうし、あるいは樹脂片１０Ｂがケーシング３０の内側面３０Ａや内筒３１の外周面３１Ｂに擦れることで、樹脂片１０Ｂに付着していた埃や塗料などの付着部１５Ａが剥がれる。したがって、付着物１５Ａと再利用を目的として回収する樹脂片１０Ｃとの混合物である樹脂片１０Ｂは洗浄され、付着物１５Ａと樹脂片１０Ｃとに分離される。

分離した付着物１５Ａと樹脂片１０Ｃのうち、各々の自重により生じる落下しようとする力と、空気流３６によって発生する上昇しようとする力とのバランスによって、付着物１５Ａは選別機２０へ送り込まれて樹脂片１０Ｃから選別される。

樹脂片１０Ｃは連絡路３２内においても互いに擦れあい、かつ内筒３１の外側面３１Ｂやケーシング３０の内側面３０Ａと擦れあってさらに洗浄される。

選別された樹脂片１０Ｃからは、回収部３３に設けられた磁石３９、４０によりその金属成分が吸着、除去される。金属成分が除去された樹脂片１０Ｃは回収具４１の回収口４１Ａに回収され、再資源として精度よく利用できる。

排出口４２はケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ｂとの間から空気と軽量物を排出できる。投入部１４の先端部１４Ａ（開口１４Ｂ）は洗浄部１８に設けられた排出口４２より下方に設けられている。この構造により、洗浄部１８で分離される前の樹脂片１０Ｂが排出口４２に流入することを防止できる。

次に、回収する樹脂片１０Ｃを制御する方法を説明する。図３は乾式洗浄装置１３の断面図である。略円筒形状のケーシング３０は略鉛直方向に延びる中心軸３０Ｂを有する。ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ｂとの間に形成される連絡路３２はケーシング３０の中心軸３０Ｂに沿った方向の長さ３２Ｌを有する。また、連絡路３２は、ケーシング３０の中心軸３０Ｂと略直角の方向の幅３２Ｃ（ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ｂとの最短距離３２Ｃ）を有する。最短距離３２Ｃを調整することにより、連絡路３２を流れる洗浄のために必要な空気流３６の流速を維持して流量を削減できる。連絡路３２の幅３２Ｃを小さくすると流量を少なくできる。連絡路３２の長さ３２Ｌを変化させることで空気流３５、３６を制御できる。すなわち、連絡路３２の長さ３２Ｌと幅３２Ｃとを調整することにより、空気流３６を回収したい樹脂片１０Ｃの大きさに応じた最適な流量に調整できる。したがって、回収した樹脂片１０Ｃに混在する付着物１５Ａを低減でき、回収品質を向上することが可能となる。

図４は回収すべき回収物である樹脂片１０Ｃの斜視図である。樹脂片１０Ｃは平均粒径Ｄを有する。実験により、ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面との最短距離３２Ｃを樹脂片１０Ｃの平均粒径Ｄの２倍以上、連絡路３２の長さ３２Ｌを平均粒径Ｄの２倍以上に設定することで、安定に樹脂片１０Ｃを洗浄できることを確認した。この実験の結果を図５、図６に示す。図５と図６は、ケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ｂとの最短距離３２Ｃの2つの値で、スクリーン径φ１０ｍｍ、１２ｍｍの破砕機を用いて粉砕し洗浄を行って得られた樹脂片１０Ｃの３００ｇの粒径Ｄの分布状態を示す。樹脂片１０Ｂの２種類の試料１、２から最短距離３２Ｃがそれぞれ１２ｍｍ、３０ｍｍの洗浄装置１３で回収した様々な粒径Ｄの樹脂片１０Ｃの重さを示している。樹脂片１０Ｃの重さは２ｇ刻みの電子天秤で計測し、図５では２ｇ以下の樹脂片は１ｇと表記している。この実験では１００ｋｇの樹脂を処理してそのうちの３００ｇの樹脂を回収し、その樹脂を篩によって粒径ごとに区分し、区分した樹脂のそれぞれの重量を電子天秤で測定した。実施例１では試料１（ポリスチレン）をスクリーン径φ１０ｍｍの破砕機を用いて粉砕し、１２ｍｍの最短距離３２Ｃの洗浄装置１３に投入した。実施例２では試料１（ポリスチレン）をスクリーン径φ１２ｍｍの破砕機で粉砕し、３０ｍｍの最短距離３２Ｃの洗浄装置１３に投入した。実施例３では試料２（ポリプロピレン）をスクリーン径φ１０ｍｍの破砕機を用いて粉砕し、１２ｍｍの最短距離３２Ｃの洗浄装置１３に投入した。実施例４では試料２（ポリプロピレン）をスクリーン径φ１２ｍｍの破砕機で粉砕し、３０ｍｍの最短距離３２Ｃの洗浄装置１３に投入した。

実施例１、３では、得られた樹脂片１０Ｃの平均粒径Ｄはφ５ｍｍであった。実施例２、４では、得られた樹脂片１０Ｃの平均粒径Ｄはφ６ｍｍであった。また、洗浄後の樹脂片１０Ｃで粒径φ１ｍｍ以下の重量比率が１％未満（２ｇ以下／３００ｇ）であることから、軽量物（ダスト）の洗浄が有効に行われていることが確認できる。このように、最短距離３２Ｃを、再利用をしやすい所望の平均粒径Ｄの２倍以上に設定することで、安定に樹脂片１０Ｃを洗浄できる。なお、実験により、最短距離３２Ｃの上限は、洗浄効果の観点より好ましくは平均粒径Ｄの６倍であることを確認した。最短距離３２Ｃがこれより大きいと、面３０Ａ、３１Ｂとの擦れで得られる洗浄効果が低下する。

洗浄装置１３は内筒３１の位置を変更できる位置変更部４３を備え、連絡路３２の長さ３２Ｌを最適化できる。すなわち、回収したい樹脂片１０Ｃの材質、大きさを考慮して、位置変更部４３を調整することで、所望の樹脂片１０Ｃを回収することができる。長さ３２Ｌは、洗浄部１８で樹脂片１０Ｃがケーシング３０の内側面３０Ａと適切に擦れあうことが可能なように、所望の平均粒径Ｄの２倍以上に設定する。これにより、安定に樹脂片１０Ｃを洗浄できる。実施例１〜４では長さ３２Ｌを６５ｍｍとした。実験により、長さ３２Ｌの上限は、送風機１９の風量や乾式洗浄装置１３の設置のしやすさ及び作業性の観点から好ましくは平均粒径Ｄの２０倍であることを確認した。これより長さ３２Ｌを大きくすると、樹脂片１０Ｃが受ける浮力（抵抗力）によって水平方向、すなわち中心軸３０Ｂと直角の方向の速度が減少する。これにより、樹脂片１０Ｃがケーシング３０の内側面３０Ａや内筒３１の外側面３１Ｂと擦れあう頻度が減少し。面３０Ａ、３１Ｂとの擦れから得られる洗浄効果が低下する。

実際には、ケーシング３０と内筒３１との最短距離３２Ｃをまず調整し、樹脂片１０Ｃの洗浄状態を確認しながら、連絡路３２の長さ３２Ｌと送風機１９の風量、送風機１９手前のダンパー４５の開度を調整して連絡路３２を流れる空気流３６の風速を制御する。

ケーシング３０を円筒状とすることで、回収物である樹脂片１０Ｃを回収部３３に満遍なく回収でき、回収部３３の容量を小さくできる。よって、乾式洗浄装置１３を小型化できる。

実施の形態１による洗浄装置１３は、回収物である樹脂片１０Ｃを洗浄部１８と連絡路３２で洗浄できるので、回収物をよりよく洗浄でき、不要な埃などの付着物１５Ａを削減できる。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２による乾式洗浄装置１１３の断面図である。実施の形態１による洗浄装置１３と同じ部分は同じ参照符号を付し、説明を省略する。

実施の形態２による洗浄装置１１３は、実施の形態１による洗浄装置１３と異なり、内筒３１に対向する投入部５０の先端に内筒３１に向かって広がるテーパー５１が設けられている。テーパー５１により、図１に示す洗浄装置１３内で発生する空気の渦流３８Ａを防止できる。連絡路３２から吹き上げられた空気流３６は、内筒３１上端からテーパー５１へと導かれる整流された空気流３８Ｂを形成する。

図１に示す渦流３８Ａは付着物１５Ａを内筒３１の上面３１Ａの上方に滞留させる。図７に示す空気流３８Ｂは付着物１５Ａの滞留を解消し、空気流３６、３８Ｂ、３８Ｃ、３７による整流で排出口４２から付着物１５Ａをよりスムースに排出できる。したがって、洗浄部１８内の付着物１５Ａを低減でき、樹脂片１０Ｃを付着物１５Ａからより正確に選別できる。

流入口５２は図７に示すようにケーシング５３の壁面５３Ａに設けてもよい。この場合、回収する樹脂片１０Ｃが流入口５２からケーシング５３外へこぼれることを防止するために、網目状のカバー５４で流入口５２を覆う。ケーシング５３の壁面５３Ａに設けた流入口５２より高い位置で連絡路３２の幅３２Ｃ及び長さ３２Ｌを確保する必要がある。この構成により、洗浄装置１１３は上下方向の長さは伸びるものの実施の形態１による洗浄装置１３より比べて設置する面積を小さくできる。

（実施の形態３）
図８Ａは本発明の実施の形態３における乾式洗浄装置２１３の縦断面図である。図８Ｂは図８Ａに示す乾式洗浄装置２１３の線８Ｂ−８Ｂにおける横断面図である。実施の形態１による洗浄装置１３と同じ部分は同じ参照符号を付し、説明を省略する。洗浄装置２１３は、連絡路３２においてケーシング３０の内側面３０Ａに突起５５が設けられる。

実施の形態１による洗浄装置１３では、連絡路３２の長さ３２Ｌや幅３２Ｃを大きくすると樹脂片１０Ｃと面３０Ａ、３１Ｂとの擦れで得られる洗浄効果が低下する。

図８Ａに示すように、連絡路３２におけるケーシング３０の内側面３０Ａに突起５５を設けることで、樹脂片１０Ｃが連絡路３２を通るときに突起５５と衝突して擦りあい、付着物１５Ａをより強く分離できる。それに加えて、分離した付着物１５Ａは、連絡路３２を流入口３４から洗浄部１８へと流れる空気流３６により、回収部３３へ向かう方向とは異なる方向へと吹き上げられる。その結果、回収具４１に回収した樹脂片１０Ｃに混入する付着物１５Ａ等の不要物をさらに削減できる。

図９Ａは本発明の実施の形態３における他の乾式洗浄装置３１３の縦断面図である。図９Ｂは図９Ａに示す乾式洗浄装置３１３の線９Ｂ−９Ｂにおける横断面図である。実施の形態１による洗浄装置１３と同じ部分は同じ参照符号を付し、説明を省略する。洗浄装置３１３は、連絡路３２においてケーシング３０の内側面３０Ａと内筒３１の外側面３１Ａに複数の乱流突起５６が設けられる。複数の乱流突起５６は互いに高さが異なる。

乱流突起５６は連絡路３２内の空気の流れを乱すことができる。これにより樹脂片１０Ｃは乱流突起５６に衝突するのみならず、連絡路３２でのケーシング３０の内側面３０Ａにも頻繁に衝突し、さらに樹脂片１０Ｃどうしが衝突して、擦りあう。これにより回収具４１に回収した樹脂片１０Ｃに混入する付着物１５Ａ等の不要物をさらに削減できる。

なお、図８Ｂに示す洗浄装置２１３では突起５５が連絡路３２でのケーシング３０の内側面３０Ａのみに設け、図９Ｂに示す洗浄装置３１３では乱流突起５６を連絡路３２でのケーシング３０の内側面３０Ａおよび内筒３１の外側面３１Ｂの双方に設ける。突起５５、乱流突起５６を設ける位置は、連絡路３２の幅３２Ｃや、回収する樹脂片（回収物）１０Ｃの特性に応じて適宜、任意に設定できる。

実施の形態１から３による乾式洗浄装置１３、１１３、２１３、３１３は廃棄物として樹脂成形品から回収物である樹脂片１０Ｃを回収するが、これに限らず、プラスチックフィルムや紙等の、風力による選別機を用いて選別できる他の廃棄物から回収物を回収でき、同様の効果を有する。

本発明による乾式洗浄装置は、軽量の付着物と重い回収物との混合物からを付着物と回収物と混在させることなく分離、回収でき、回収物を再利用するためのリサイクル処理装置に有用である。

本発明の実施の形態１における選別装置の模式図 実施の形態１における乾式洗浄装置の斜視図 実施の形態１における乾式洗浄装置の断面図 実施の形態１における乾式洗浄装置で回収される回収物の斜視図 実施の形態１における乾式洗浄装置の連絡路の距離と回収物の平均粒径との関係を示す図 実施の形態１における乾式洗浄装置の連絡路の距離と回収物の平均粒径との関係を示す図 本発明の実施の形態２における乾式洗浄装置の断面図 本発明の実施の形態３における乾式洗浄装置の縦断面図 図８Ａに示す乾式洗浄装置の線８Ｂ−８Ｂにおける横断面図 本発明の実施の形態３における他の乾式洗浄装置の縦断面図 図９Ａに示す乾式洗浄装置の線９Ｂ−９Ｂにおける横断面図 従来の乾式洗浄装置の模式図

符号の説明

１４ 投入部
１８ 洗浄部
３０ ケーシング
３１ 内筒
３２ 連絡路
３３ 回収部
３４ 流入口
４２ 排出口
４３ 位置変更部
５５ 突起
５６ 乱流突起

Claims (6)

1. 重量物と、前記重量物より比重の小さい軽量物との混合物から前記重量物を選別できる乾式洗浄装置であって、
   略鉛直方向に延びる中心軸を有する筒状であって、前記中心軸に略平行の内側面を有するケーシングと、
   突出する中央部を有する上面と、前記ケーシングの前記内側面に略平行に対向する部分を有する外側面とを有し、前記ケーシング内に設けられた内筒と、
   前記内筒の下側に設けられた、前記重量物を回収する回収部と、
   前記混合物を前記内筒の前記上面の上方に投入する投入部と、
   前記内筒の前記上面の下方で前記ケーシングに設けられ、前記ケーシングの前記内側面と前記内筒の前記外側面との間に空気を導入するための流入口と、
   前記内筒の前記上面から上方でかつ前記投入部より下方で前記ケーシングに設けられ、前記ケーシングの前記内側面と前記内筒の前記外側面との間から空気と前記軽量物を排出できる排出口と、
   を備え、
   前記ケーシングの前記内側面は前記内筒の前記外側面の前記部分に対向する部分を有し、
   前記ケーシングの前記内側面の前記部分と前記内筒の前記外側面の前記部分とのうちの少なくとも一方上に、前記中心軸に対して直角な面において、部分的に設けられた高さが互いに異なる複数の突起を備える乾式洗浄装置。
2. 前記高さが互いに異なる複数の突起は、
   前記ケーシングの前記内側面の前記部分および前記内筒の前記外側面の前記部分の双方上に設けられた請求項１に記載の乾式洗浄装置。
3. 前記内筒の前記外側面の前記部分と前記ケーシングの前記内側面の前記部分とは連絡路を形成し、
   前記内筒の位置を変更して前記連絡路の前記中心軸の方向の長さを可変できる位置変更部をさらに備える請求項１または２に記載の乾式洗浄装置。
4. 前記内筒の前記外側面の前記部分と前記ケーシングの前記内側面との最短距離は前記重量物の平均粒径の２倍以上である請求項１から３のいずれか１つに記載の乾式洗浄装置。
5. 前記内筒の前記外側面の前記部分の前記中心軸の方向の長さは前記重量物の平均粒径の２倍以上である請求項１から４のいずれか１つに記載の乾式洗浄装置。
6. 前記回収部には磁石が設けられた請求項１から５のいずれか１つに記載の乾式洗浄装置。

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