JP4889745B2

JP4889745B2 - 静電選別装置および静電選別方法

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Publication number: JP4889745B2
Application number: JP2008550049A
Authority: JP
Inventors: 康博遠藤; 光家松村; 宗明椋田; 章人田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: CN101511487A; CN101511487B; JPWO2008075470A1; WO2008075470A1

Description

本発明は静電選別装置に関し、特に、気流を利用して対象物を選別する静電選別装置および静電選別方法に関する。

一般的な静電選別装置として、摩擦帯電序列の異なる材料からなる混合体を摩擦によって正極または負極のいずれかに帯電させ、帯電した混合体を電極間で発生させた静電場内を通過させることによって静電気力の差を利用して選別する静電選別装置がある。

また、一般的な静電選別装置よりも高精度な選別が可能である選別装置として、傾斜された振動電極と振動電極の上方に分離空間を介して配置された静電電極を設け、上記２つの電極間に高電圧を印加し分離空間を静電場とするとともに、上記振動電極を傾斜方向以外の方向にプラスチック粒子を搬送するように振動させることで、振動電極と同じ極性に帯電したプラスチック粒子を傾斜方向の下方に移動させる。また一方で、振動電極と反対の極性に帯電したプラスチック粒子を振動電極の搬送方向に移動させ、帯電特性の違いによりプラスチックを種類別にする振動輸送式の静電選別装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４６４３４号公報（２頁２〜１７行、図５）

特許文献１に記載の従来の静電選別装置では、静電場を発生させるための電極および高圧電源の他に振動発生源を備える必要がある。高電圧を電極に印加したままの状態で振動させるので装置の構成が複雑かつ高価となり、大型化が困難であるため多量処理が求められるリサイクルプラントなどに適用できない可能性がある。また、選別対象となる混合物は混合比率や粒子径、粒子形状が実際には一様ではないため、粒子の帯電量にばらつきや偏りが生じ、結果的に静電選別装置の選別精度が低下する可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、安定で高精度な静電選別装置を安価に提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による静電選別装置は、選別対象物の落下経路の一方側に配置される第１の電極と、落下経路の他方側に第１の電極と相対して配置される第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間で生じる静電場および前記第１の電極と前記第２の電極との下方にある分離空間の内の一方または両方に対して重力への抗力を与える方向であって、かつ、選別対象物が静電場を通過する時間を自由落下よりも延長させるように気流を発生させる第１の気流発生手段と、選別対象物を回収する網状の回収容器とを備え、第１の気流発生手段は送排気装置を含み、送排気装置は網状の回収容器の下方に配置されることを特徴とする。

本発明は、第１の電極と第２の電極との間で生じる静電場および前記第１の電極と前記第２の電極との下方にある分離空間のうちの一方または両方に対して重力への抗力を与える方向であって、かつ、選別対象物が前記静電場を通過する時間を自由落下よりも延長させるように気流を発生させる第１の気流発生手段と、選別対象物を回収する網状の回収容器とを備え、第１の気流発生手段は送排気装置を含み、送排気装置は網状の回収容器の下方に配置されているため、安定で高精度な選別装置を安価に提供することが可能である。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施形態１による静電選別装置の構成概略図である。本発明の実施形態２による静電選別装置の構成概略図である。従来技術による静電選別装置の構成概略図である。本発明の実施形態３による静電選別装置の構成概略図である。本発明の実施形態４による静電選別装置の構成概略図である。

本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による静電選別装置の構成概略図である。図１に示すように、幅５０cmの接地電極１（第１の電極）および高圧印加電極２（第２の電極）は５０cmの間隔で相対して設置されおり、両電極間は選別対象物の落下経路となっている。また、両電極の上方には送排気装置７が設置されており、両電極の下方には+帯電粒子回収容器６１および−帯電粒子回収容器６２が配置されている。高圧印加電極２には高電圧電源５が接続され、４０kVの電圧が印加されており、両電極間には静電場が発生している。なお、第１の電極および第２の電極は、接地電極１および高圧印加電極２のいずれであってもよい。

このとき、帯電性粒子からなる混合物を撹拌などによって帯電させてから静電場内を通過させると、帯電性粒子が+帯電粒子回収容器６１または−帯電粒子回収容器６２に到達するまでに、+に帯電した粒子は設置電極１側に引き寄せられて−に帯電した粒子は高圧印加電極２側に引き寄せられる。その結果、帯電性粒子からなる混合物は、+に帯電した粒子と−に帯電した粒子のそれぞれに選別される。

例えば、比重１、粒子径３mm、+１．０nCの電荷を持つ+帯電粒子３１において、静電場内に空気の流れがなく粒子が自由落下するような従来の一般的な静電選別装置では、粒子が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって接地電極１側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約７．５cmである。これに対して、本発明の実施形態１による静電選別装置では、電極の上方に配置された送排気装置７を用いることによって静電場に対して重力への抗力を与える方向に空気流４１を発生させる。例えば、空気流４１の流速を７．５m/sとすると、粒子の落下の加速度は自由落下時の約１／２となり、その間に粒子が静電気力を受ける時間が長くなる。その結果、粒子が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって接地電極１側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約１５cmとなり、選別精度が向上する。また、従来の選別装置と同様の７．５cmの移動距離を得るために必要な電圧は、従来の選別装置と比較して約１／２に低減することができる。

これらのことから、選別対象物が静電場を通過する時間が従来よりも延長されるため選別精度が向上する。また、従来と同等の選別精度を得るために必要な電圧が低減可能となる。

なお、本発明の実施形態１において空気流４１を用いたが、空気流４１の代わりに窒素ガスやその他の気体の気流を用いても同様の効果が得られる。

〈実施形態２〉
図２は、本発明の実施形態２による静電選別装置の構成概略図である。本発明の実施形態２は、実施形態１よりも電極と回収容器との間の距離が長いことが特徴である。

図２に示すように、幅８cmの接地電極１（第１の電極）および高圧印加電極２（第２の電極）は３０cmの間隔で相対して設置されており、両電極間は選別対象物の落下経路となっている。また、両電極の上方には送排気装置７が設置されており、両電極から下方へ６０cmの分離空間７７を隔てたところに+帯電粒子回収容器６１および−帯電粒子回収容器６２が配置されている。高圧印加電極２には高電圧電源５が接続され、３０kVの電圧が印加されており、両電極間には静電場が発生している。なお、第１の電極および第２の電極は、接地電極１および高圧印加電極２のいずれであってもよい。

このとき、帯電性粒子からなる混合物を撹拌などによって帯電させてから静電場内を通過させると、帯電性粒子が+帯電粒子回収容器６１または−帯電粒子回収容器６２に到達するまでに、+に帯電した粒子は設置電極１側に引き寄せられて−に帯電した粒子は高圧印加電極２側に引き寄せられる。その結果、帯電性粒子からなる混合物は、+に帯電した粒子と−に帯電した粒子のそれぞれに選別される。分離空間７７は接地電極１および高圧印加電極２の下方に配置された＋帯電粒子回収容器６１と−帯電粒子回収容器６２との間に設けられた空間である。分離空間７７では静電気力は発生しないが、粒子の落下中に電極間において粒子が受けた水平方向の運動が継続されることによって、粒子の分離間距離を増加させることができる。

例えば、比重１、粒子径３mm、+１．０nCの電荷を持つ＋帯電粒子３１において、静電場内に空気の流れがなく粒子が自由落下するような従来の一般的な静電選別装置では、粒子が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって接地電極１側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約１５cmである。これに対して、本発明の実施形態２による静電選別装置では、電極の上方に配置された送排気装置７を用いることによって静電場および分離空間７７に対して重力への抗力を与える方向に空気流４１を発生させる。例えば、空気流４１の流速を７．５m/sとすると、粒子の落下の加速度は自由落下時の約１／２となり、その間に粒子が静電気力を受ける時間が長くなる。また、分離空間７７にも重力への抗力を与える方向に空気流４１が生じているため、粒子の分離間距離をさらに増加することができる。その結果、粒子が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって接地電極１側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約３０cmとなり、選別精度が向上する。また、従来の選別装置と同様の１５cmの移動距離を得るために必要な電圧は、従来の選別装置と比較して約１／２に低減することができる。

なお、本発明の実施形態２において空気流４１を用いたが、空気流４１の代わりに窒素ガスやその他の気体の気流を用いても同様の効果が得られる。

〈実施形態３〉
本発明の実施形態３では、選別対象となる帯電性粒子の混合物の混合比が同等でない場合の選別方法について記載する。実際の帯電性粒子の混合比は同等でないことが多く、+帯電粒子と−帯電粒子の混合比がどちらかに偏ると、粒子を摩擦によって帯電させたときに帯電量に差が生じる。例えば、比重１、粒子径３mmである+帯電粒子３１と−帯電粒子３２とが１：４の混合比であるとすると、+帯電粒子３１の帯電量が+０．６nCに対して−帯電粒子３２の帯電量は−０．１５nC程度となる。

図３は、従来技術による静電選別装置の構成概略図である。図３に示すように、幅８cmの接地電極１および高圧印加電極２を１０cmの間隔で相対して設置し、両極から下方へ６０cmの分離空間を隔てて+帯電粒子回収容器６１および−帯電粒子回収容器６２を設置する。高圧印加電極２には高電圧電源５が接続され、４０kVの電圧が印加されており、両電極間には静電場が発生している。このとき、帯電粒子からなる混合物を撹拌などによって帯電させてから静電場内を通過させると+帯電粒子３１は接地電極１に衝突し、接地電極１に付着するか、または−帯電粒子回収容器６２の方へ跳ね返るので、混合物の選別精度が低くなる。また、−帯電粒子３２が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって高圧印加電極２側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約９cmである。

図４は、本発明の実施形態３による静電選別装置の構成概略図である。図３の従来の選別装置との違いは、電極を網状接地電極１１および網状高圧印加電極２１とし、網状接地電極１１側から網状高圧印加電極２１側へ、静電場と平行方向に空気流４１を発生させるための送排気装置７を網状接地電極１１側に設置している点である。具体的には、図４に示すように、幅８cmの網状接地電極１１（第１の電極）および網状高圧印加電極２１（第２の電極）は１０cmの間隔で相対して設置されており、両電極間は選別対象物の落下経路となっている。また、両電極から下方へ６０cmの分離空間を隔てて+帯電粒子回収容器６１および−帯電粒子回収容器６２を設置しており、静電場と平行方向に空気流４１を発生させるための送排気装置７を網状接地電極１１側に設置している。網状高圧印加電極２１には高電圧電源５が接続され、４０kVの電圧が印加されており、両電極間には静電場が発生している。なお、第１の電極および第２の電極は、網状接地電極１１および網状高圧印加電極２１のいずれであってもよい。

例えば、空気流４１の流速を５．８m/sとすると、+帯電粒子３１の網状接地電極１１への衝突が抑制され、同時に−帯電粒子３２の網状高圧印加電極２１側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約２０cmとなり、従来の選別装置よりも選別精度が向上していることが分かる。

これらのことから、静電場内を通過する選別対象物の電極への衝突が抑制可能となる。

なお、本発明の実施形態３において空気流４１を用いたが、空気流４１の代わりに窒素ガスやその他の気体の気流を用いても同様の効果が得られる。

〈実施形態４〉
図５は、本発明の実施形態４による静電選別装置の構成概略図である。本発明の実施形態４は、電極間で生じる静電場および両電極の下方にある分離空間に対して重力への抗力を与える方向に空気流を発生させるとともに、静電場に対して平行方向に空気流を発生させるために、それぞれの方向に空気流を発生させる送排気装置を配置することを特徴とする。

図５に示すように、幅８cmの網状接地電極１１（第１の電極）および網状高圧印加電極２１（第２の電極）は１０cmの間隔で相対して設置されており、両電極間は選別対象物の落下経路となっている。また、両電極から下方へ６０cmの分離空間７７を隔てて網状+帯電粒子回収容器６３および網状−帯電粒子回収容器６４を設置する。網状高圧印加電極２１には高電圧電源５が接続され、４０kVの電圧が印加されており、両電極間には静電場が発生している。また、網状接地電極１１側から網状高圧印加電極２１側へ、静電場と平行方向に空気流４１を発生させるための送排気装置７を網状接地電極１１側に設置し、さらに、静電場および分離空間に対して重力への抗力を与える方向に第２の空気流４２を発生させるための第２の送排気装置７１を網状の回収容器の下方に設置する。なお、第１の電極および第２の電極は、網状接地電極１１および網状高圧印加電極２のいずれであってもよい。

図３に示すような従来の選別装置では、帯電させた+帯電粒子３１と−帯電粒子３２とからなる混合物を静電場内に通過させると、+帯電粒子３１は接地電極１に衝突し、−帯電粒子３２が回収容器に到達するまでの間に静電気力によって高圧印加電極２側に引き寄せられる水平方向の移動距離は約９cmである。

これに対して、本発明の実施形態４による静電選別装置では、例えば、空気流４１の流速を５．８m/sとし、第２の空気流４２の流速を７．５m/sとすると、+帯電粒子３１の網状接地電極１１への衝突が抑制されて回収容器に到達するまでの間に網状接地電極１１側へ約２８cm移動し、−帯電粒子３２は回収容器に到達するまでの間に網状高圧印加電極２１側へ約２４cm移動する。よって、十分に高い精度での選別が可能な静電選別装置を構成することが可能となる。

これらのことから、選別対象物が静電場を通過する時間が従来よりも延長されるため選別精度が向上し、従来と同等の選別精度を得るために必要な電圧が低減可能となる。さらに、静電場内を通過する選別対象物の電極への衝突が抑制可能となる。

なお、本発明の実施形態４において空気流４１を用いたが、空気流４１の代わりに窒素ガスやその他の気体の気流を用いても同様の効果が得られる。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

Claims

選別対象物（３１、３２）の落下経路の一方側に配置される第１の電極（１）と、
前記落下経路の他方側に前記第１の電極（１）と相対して配置される第２の電極（２）と、
前記第１の電極（１）と前記第２の電極（２）との間で生じる静電場に対して重力への抗力を与える方向であって、かつ、前記選別対象物が前記静電場を通過する時間を自由落下よりも延長させるように気流を発生させる第１の気流発生手段と、
前記選別対象物（３１、３２）を回収する網状の回収容器（６３、６４）と、
を備え、
前記第１の気流発生手段は送排気装置（７１）を含み、前記送排気装置（７１）は前記網状の回収容器（６３、６４）の下方に配置されることを特徴とする、静電選別装置。
（ａ）静電場を発生させる工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）によって発生した前記静電場に対して重力への抗力を与える方向であって、かつ、選別対象物（３１、３２）が前記静電場を通過する時間を自由落下よりも延長させるように気流（４１）を発生させる工程と、
（ｃ）前記静電場を通過するように前記選別対象物（３１、３２）を落下させる工程と、
（ｄ）落下させた前記選別対象物（３１、３２）を回収する工程と、
を備え、
回収する容器（６３、６４）が網状であり、前記工程（ｂ）が前記容器（６３、６４）の下方からの作用により前記気流を発生させる工程を含むことを特徴とする、静電選別方法。