JP4825226B2

JP4825226B2 - 静電選別装置

Info

Publication number: JP4825226B2
Application number: JP2008009359A
Authority: JP
Inventors: 信二村田; 賀義薮内; 康人井関
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009165997A

Description

本発明は、複数種類の材料から構成される混合物を帯電させ、各材料の帯電特性の違いを利用して静電界中で混合物を種類毎に分離選別する静電選別装置に関するものである。

従来の静電選別装置は、複数種類の材料から構成される混合物、例えば破砕されたプラスチック等の混合物を摩擦帯電装置（攪拌機）により帯電させ、対向して配設され電界が印加された２枚の電極の間に落下させることにより、帯電した正負の電荷量に応じた静電気力で混合物を分離選別するよう構成されている。このようなタイプの静電選別装置においては、帯電された混合物の落下速度が速くなると電界からの静電力を受ける時間が短くなり、摩擦帯電量が小さいものは誤選別の原因となっていた。

このような誤選別を抑制するために、例えば特許文献１では、摩擦帯電装置の出口下方に、先端部に落下部が形成された絶縁材からなる搬送路とこの搬送路に振動を与える駆動源を有する搬送装置を配設し、帯電した混合物が搬送路上を落下部方向に均されながら搬送されるよう構成された静電選別装置が提示されている。この特許文献１によれば、帯電した混合物を、搬送路先端部に設けた落下部から自由落下させることにより、初速が低い段階から電界中に進入させることができ、摩擦帯電装置の落下孔から落下させた場合よりも長い時間、静電気力を受けさせることができる。
特開２００５−１３８０３０号公報

このように、特許文献１による静電選別装置は、帯電した混合物を初速が低い段階から電界中に落下させることにより誤選別をなくそうとするものであるが、誤選別を招く要因は落下速度の他にもあるため、誤選別対策として十分とは言えない。誤選別を招くその他の大きな要因として、帯電した混合物を構成する各材料は正負の極性が異なるため、搬送路を進む過程で互いに吸着し凝集するという現象がある。このように凝集した混合物は、見た目の電荷量が小さい値（もしくはゼロ）となるため、電界の影響を受け難く、誤選別の原因となっていた。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、帯電した混合物の各材料が互いに吸着し凝集する現象を抑制し、混合物を高純度に分離選別できる静電選別装置を提供することを目的とする。

本発明による静電選別装置は、複数種類の材料から構成される混合物を、各材料の帯電
特性の違いを利用して静電界中で分離選別する静電選別装置であって、混合物を帯電させ
る帯電装置と、絶縁材からなる搬送路及びこの搬送路に振動を与える加振部を有し、搬送
路の一方の端部近傍に設けられた投入部に帯電装置により帯電された混合物が投入され、
搬送路の他方の端部に設けられた落下部に向かって混合物を振動により搬送する搬送装置
と、搬送装置の落下部から落下した混合物がその間隙を通るように対向して配設され電界
が印加された２枚の電極を備え、搬送装置は、搬送路の振動幅が投入部から落下部方向に
向かって徐々に大きくなるように制御されているものである。
また、複数種類の材料から構成される混合物を、各材料の帯電特性の違いを利用して静電界中で分離選別する静電選別装置であって、混合物を帯電させる帯電装置と、絶縁材からなる搬送路及びこの搬送路に振動を与える加振部を有し、搬送路の一方の端部近傍に設けられた投入部に帯電装置により帯電された混合物が投入され、搬送路の他方の端部に設けられた落下部に向かって混合物を振動により搬送する搬送装置と、搬送装置の落下部から落下した混合物がその間隙を通るように対向して配設され電界が印加された２枚の電極を備え、搬送装置の搬送路は、投入部から落下部方向に向かって機械的剛性が弱くなるように構成され、その振動幅が投入部から落下部方向に向かって大きくなるように制御されているものである。

本発明によれば、搬送路の振動幅が投入部から落下部方向に向かって大きくなることにより、帯電装置から投入された混合物が帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集する現象を抑制でき、また、既に吸着し凝集しているものに対しては、大きく揺さ振り衝撃を与えることで分離することができるため、対向して配設された２枚の電極によって発生する電界の影響を受けやすくなり、混合物を高純度に分離選別することが可能な静電選別装置が得られる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る静電選別装置を模式的に示す構成図、図１（ｂ）は本実施の形態に係る静電選別装置の搬送路の振動のイメージを示す図である。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。

本実施の形態１における静電選別装置は、複数種類の材料から構成される混合物を帯電させ、各材料の帯電特性の違いを利用して静電界中で混合物を種類毎に分離選別するものであり、図１（ａ）に示すように、材料供給装置１、摩擦帯電装置２、振動を利用した搬送装置３、対向して配設された２枚の電極４ａ、４ｂ、及び回収箱５から構成されている。

摩擦帯電装置２は、材料供給装置１から供給された複数種類の材料から構成される混合物、例えば破砕されたプラスチック片等からなる混合物を攪拌することにより、各材料を帯電させるものである。各材料は、それぞれの帯電特性（例えばプラスチック材料の摩擦帯電序列）に応じて帯電する。図１（ａ）では、黒丸で示すプラスチック片１０ａは正、白丸で示すプラスチック片１０ｂは負に帯電しているものとする。

搬送装置３は、枠体３１と、その内側に設けられた絶縁材からなる搬送路３２と、枠体３１および搬送路３２を振動させる加振部３３から構成されている。なお、本実施の形態１では、搬送路３２は枠体３１の内側に絶縁板を貼り付けることにより形成されている。搬送路３２は、その一方の端部近傍に設けられた投入部３ａが、摩擦帯電装置２の出口部２ａの下方に位置するように配設されている。

搬送装置３の落下部３ｂの直前直下には、落下方向に伸びて配設されたアース電極４ａが設けられ、また、落下部３ｂの前方よりアース電極４ａに所定間隔で対向する高電圧電極４ｂが設けられている。これらのアース電極４ａと高電圧電極４ｂは、搬送装置３の落下部３ｂから落下した混合物が、その間隙部７を通るように対向して配設され、それぞれ高電圧を印加する直流の高圧電源６に電気的に接続されている。

さらに、対向して配設された２枚の電極４ａ、４ｂの間隙部７の下方には、分離選別されながら落下する混合物を回収する回収箱５が設けられている。回収箱５は、正に帯電している選別材料を集める第１の容器５ａと、負に帯電している選別材料を集める第２の容器５ｂから構成されている。

次に、動作について説明する。材料供給装置１から供給され、摩擦帯電装置２により帯電されたプラスチック片１０ａ、１０ｂを含む混合物（以下、プラスチック片１０ａ、１０ｂと記載する）は、搬送装置３の搬送路３２上の投入部３ａに投入される。搬送路３２は、加振部３３により振動されることにより、プラスチック片１０ａ、１０ｂを落下部３ｂに向かって（図中矢印Ａ方向）、均しながら搬送する。

搬送装置３の加振部３３は、図１（ｂ）に示すように、搬送路３２の振動幅が投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって徐々に大きくなるように制御されている（図中矢印Ｂは振動イメージ波形）。このように、搬送路３２の振動幅が落下部３ｂに向かって徐々に大きくなることにより、摩擦帯電装置２から投入されたプラスチック片１０ａ、１０ｂが、帯電した正負の極性により搬送路３２上で互いに吸着し凝集する現象を抑制でき、また、既に吸着し凝集しているものに対しても、搬送路３２上で大きく揺さ振り衝撃を与えることで分離することができる。

搬送路３２の振動により先端の落下部３ｂまで搬送されたプラスチック片１０ａ、１０ｂは、自然落下により鉛直方向に落下し、落下直後の落下速度が低い段階でアース電極４ａとプラスの高電圧電極４ｂで形成される電界中に進入して静電気力を受け、正に帯電しているプラスチック片１０ａは負の電極部であるアース電極４ａ側に、負に帯電しているプラスチック片１０ｂは、正の電極部である高電圧電極４ｂ側に吸引される。その結果、正に帯電しているプラスチック片１０ａは第１の容器５ａに、また、負に帯電しているプラスチック片１０ｂは第２の容器５ｂに回収される。

以上のように、本実施の形態１によれば、搬送路３２の振動幅が投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって徐々に大きくなるように加振部３３を制御することにより、摩擦帯電装置２から投入された混合物（プラスチック片１０ａ、１０ｂ）が、帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集する現象を抑制できる。また、既に吸着し凝集しているものに対しても、これを搬送路３２上で分離することができるため、混合物を構成する各材料が確実に２枚の電極４ａ、４ｂによって発生する電界の影響を受けることができ、誤選別がなくなり、混合物を高純度に分離選別することが可能である。

実施の形態２
図２は、本発明の実施の形態２に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。なお、図２中、図１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。上記実施の形態１では、搬送路３２の振動幅が投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって徐々に大きくなるように加振部３３を制御したが、本実施の形態２では、搬送路３２を、投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって機械的剛性が弱くなるように構成することにより、加振部３３からの振動幅を一定に制御した場合でも、搬送路３２の振動幅が投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって徐々に大きくなるようにしたものである。

具体的には、本実施の形態２における搬送装置３は、図２に示すように、枠体３１の底面の厚さが投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって薄くなるように底板８の数を減らしていくことにより、機械的剛性を弱くしている。その他の構成は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

このように構成された搬送装置３では、加振部３３の振動幅が一定であっても、図中矢印Ａの方向に進むに従って搬送路３２の振動幅が大きくなるため、摩擦帯電装置２から投入されたプラスチック片１０ａ、１０ｂ（図１参照）が帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集する現象を抑制でき、また、既に吸着し凝集しているものに対しても、搬送路３２上で大きく揺さ振り衝撃を与えることにより分離することができる。

以上のように、本実施の形態２によれば、枠体３１の底面の厚さを投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって薄くして機械的剛性を弱くすることにより、搬送路３２の振動幅を投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって徐々に大きくすることができ、簡単な構成で上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３
図３は、本発明の実施の形態３に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。なお、図３中、図１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態３では、搬送路３２の落下部３ｂ近傍に切欠き部９を設けることにより、投入部３ａ近傍よりも切欠き部９近傍の機械的剛性が弱くなるようにしたものである。

具体的には、本実施の形態３における搬送装置３は、図３に示すように、搬送路３２を構成する枠体３１の側面の落下部３ｂ近傍に、切欠き部９を設けることにより、切欠き部９から落下部３ｂまでの搬送路３２の機械的剛性を弱くしている。その他の構成は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

このように構成された搬送装置３では、加振部３３の振動幅が一定であっても、切欠き部９よりも落下部３ｂ側の搬送路３２の振動幅は加振部３３から発振している振動幅よりも大きくなるため、摩擦帯電装置２から投入されたプラスチック片１０ａ、１０ｂ（図１参照）が帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集する現象を抑制でき、また、既に吸着し凝集しているものに対しても、搬送路３２上で大きく揺さ振り衝撃を与えることにより分離することができる。

以上のように、本実施の形態３によれば、搬送路３２の落下部３ｂ近傍に切欠き部９を設けることにより、搬送路３２の振動幅を投入部３ａ近傍よりも落下部３ｂ近傍において大きくすることができ、簡単な構成で上記実施の形態１と同様の効果が得られる。なお、本実施の形態３では、搬送路３２を構成する枠体３１の側面の落下部３ｂ近傍に、細長い長方形の切欠き部９を１個設けたが、切欠き部の形状や位置、個数はこれに限定されるものではない。

実施の形態４
図４は、本発明の実施の形態４に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。なお、図４中、図１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態４では、搬送路３２の投入部３ａと落下部３ｂとの間に段差部１１を設け、落下部３ｂの位置が投入部３ａの位置よりも低くなるように構成し、２つの加振部３３ａ、３３ｂにより振動を与えるようにしたものである。

このように構成された搬送装置３では、段差部１１の傾斜した部分も振動され、帯電した混合物は段差部１１を通過する際に進行方向に向かって大きく飛ばされるため、落下時に衝撃が与えられる。これにより、摩擦帯電装置２から投入された帯電したプラスチック片１０ａ、１０ｂ（図１参照）が帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集していても分離することができる。

なお、本実施の形態４における落下部３ｂ側の加振部３３ｂの振動幅を、投入部３ａ側の加振部３３ａの振動幅よりも大きく設定することにより、搬送路３２の振動幅を投入部３ａから落下部３ｂ方向に向かって大きくすることができる。また、段差部１１は複数箇所に設けてもよく、その際は複数回の落下による衝撃が与えられるためさらに効果的である。なお、その際の加振部３３の配置及び振動幅は適宜決定すればよい。

実施の形態５
図５は、本発明の実施の形態５に係る静電選別装置を模式的に示す構成図である。なお、図５中、図１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態５における静電選別装置は、２台の搬送装置３、３０を備えており、摩擦帯電装置２の出口部２ａの下方に位置するように配設された１台目の搬送装置３の落下部３ａから落下した混合物が２台目の搬送装置３０の投入部３０ａに投入されるように、２台目の搬送装置３０の搬送路３２０を１台目の搬送装置３の搬送路３２よりも低い位置に配設したものである。

このように構成された複数の搬送装置３、３０では、それぞれの搬送路３２、３２０に高低差があるため、上記実施の形態４と同様に、帯電した混合物が１台目の搬送装置３の落下部３ｂから２台目の搬送装置３０の投入部３０ａに落下する際に衝撃が与えられる。これにより、摩擦帯電装置２から投入された帯電したプラスチック片１０ａ、１０ｂが帯電した正負の極性により互いに吸着し凝集していても分離することができる。

上記実施の形態４（図４）のように、搬送路３２の投入部３ａと落下部３ｂとの間に段差部１１を設けて落下させることにより衝撃を与える構成、または、本実施の形態５のように、複数の搬送装置３、３０に高低差を設けて落下させることにより衝撃を与える構成は、それだけでも凝集した混合物を分離する効果があるが、上記実施の形態１と組み合わせることによりさらに大きな効果が得られる。

なお、本実施の形態５では、１台目の搬送装置３の加振部３３ｂの振動幅を、２台目の搬送装置３０の加振部３３０の振動幅よりも大きく設定することにより、搬送路３２、３２０の振動幅を投入部３ａから落下部３０ｂ方向に向かって大きくすることができる。また、搬送装置の台数は２台に限定されるものではなく、２台以上であってもよい。その場合、摩擦帯電装置２に近い側から（ｎ−１）台目の搬送路の落下部から落下した混合物がｎ台目の搬送路の投入部に投入されるように、ｎ台目の搬送装置の搬送路は、（ｎ−１）台目の搬送装置の搬送路よりも低い位置に配設される（ｎは２以上の整数）。

以上、上記実施の形態１〜実施の形態５は、それぞれ単独で実施しても効果が得られるものであるが、これらを複数組み合わせることにより、さらに大きな効果が得られる。また、上記実施の形態１〜実施の形態５では、便宜上、２種類のプラスチック片１０ａ、１０ｂを用いて説明したが、本発明による静電選別装置は、２種類以上の材料から構成される混合物を処理することができ、その形状も破砕物に限らず、粗粒、切片、粉末などであっても同様に処理することができる。また、回収箱５の配置や個数等も適宜変更することができる。

本発明は、例えば破砕されたゴム、プラスチック等の廃棄物などの複数種類の材料から構成される混合物を分離選別する静電選別装置として利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る静電選別装置を模式的に示す構成図及び搬送路の振動のイメージを示す図である。本発明の実施の形態２に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。本発明の実施の形態３に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。本発明の実施の形態４に係る静電選別装置の搬送装置を示す構成図である。本発明の実施の形態５に係る静電選別装置を模式的に示す構成図である。

符号の説明

１材料供給装置、２摩擦帯電装置、２ａ出口部、３、３０搬送装置、
３ａ、３０ａ投入部、３ｂ、３０ｂ落下部、３１、３１０枠体、
３２、３２０搬送路、３３、３３ａ、３３ｂ、３３０加振部、４ａアース電極、
４ｂ高電圧電極、５回収箱、５ａ第１の容器、５ｂ第２の容器、６高圧電源、７間隙部、８底板、９切欠き部、１０ａ、１０ｂプラスチック片、１１段差部。

Claims

複数種類の材料から構成される混合物を、各材料の帯電特性の違いを利用して静電界中
で分離選別する静電選別装置であって、
前記混合物を帯電させる帯電装置と、
絶縁材からなる搬送路及びこの搬送路に振動を与える加振部を有し、前記搬送路の一方の
端部近傍に設けられた投入部に前記帯電装置により帯電された前記混合物が投入され、前
記搬送路の他方の端部に設けられた落下部に向かって前記混合物を振動により搬送する搬
送装置と、
前記搬送装置の落下部から落下した前記混合物がその間隙を通るように対向して配設され
電界が印加された２枚の電極を備え、
前記搬送装置は、前記搬送路の振動幅が前記投入部から前記落下部方向に向かって徐々に大きくなるように制御されていることを特徴とする静電選別装置。
複数種類の材料から構成される混合物を、各材料の帯電特性の違いを利用して静電界中で分離選別する静電選別装置であって、
前記混合物を帯電させる帯電装置と、
絶縁材からなる搬送路及びこの搬送路に振動を与える加振部を有し、前記搬送路の一方の
端部近傍に設けられた投入部に前記帯電装置により帯電された前記混合物が投入され、前
記搬送路の他方の端部に設けられた落下部に向かって前記混合物を振動により搬送する搬
送装置と、
前記搬送装置の落下部から落下した前記混合物がその間隙を通るように対向して配設され
電界が印加された２枚の電極を備え、
前記搬送装置の前記搬送路は、前記投入部から前記落下部方向に向かって機械的剛性が弱くなるように構成され、その振動幅が前記投入部から前記落下部方向に向かって大きくなるように制御されていることを特徴とする静電選別装置。
請求項２に記載の静電選別装置であって、前記搬送路の前記落下部近傍に切欠き部を設けることにより、前記投入部近傍よりも前記落下部近傍の機械的剛性が弱くなるようにしたことを特徴とする静電選別装置。
請求項１に記載の静電選別装置であって、前記搬送路は、前記投入部と前記落下部との間に少なくとも１箇所の段差部を有し、前記落下部の位置が前記投入部の位置よりも低くなるように構成されていることを特徴とする静電選別装置。
請求項１に記載の静電選別装置であって、前記搬送装置を複数台備え、前記帯電装置に近い側から（ｎ−１）台目の前記搬送装置の前記搬送路の前記落下部から落下した前記混合物が、ｎ台目の前記搬送装置の前記搬送路の前記投入部に投入されるように、ｎ台目の前記搬送装置の前記搬送路は、（ｎ−１）台目の前記搬送装置の前記搬送路よりも低い位置に配設されていることを特徴とする静電選別装置（ｎは２以上の整数）。