JP5113907B2

JP5113907B2 - 分別方法、分別装置

Info

Publication number: JP5113907B2
Application number: JP2010521247A
Authority: JP
Inventors: 環生小島; 将稔宮坂; 裕之中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: US20110056874A1; CN101952056A; US8286800B2; EP2241380A1; JPWO2010100817A1; WO2010100817A1; EP2241380A4

Description

本願発明は、使用済み家電製品などの再資源化を目的とし、複数種類の樹脂片が混在する分別対象から特定の樹脂片と他の樹脂片とを分別する分別技術に関するものである。

近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題に悪影響を及ぼしていると考えられている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、我が国においても家電リサイクル法が施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。

従来、不要になった家電製品は、家電リサイクル工場で、破砕後に磁気、風力、振動等を利用して材料毎に分別回収し、再資源化されている。特に金属材料は、比重選別装置や磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなど材料毎に高純度で回収され、高い再資源化率が実現されている。

一方、樹脂材料では、低比重物であるポリプロピレン（以下、ＰＰと表記）が、水を活用した比重選別で高比重物と分別され、比較的高純度で回収されている。しかしながら、水を活用した比重選別は、大量の排水が発生することや比重の近いポリスチレン（以下、ＰＳと表記）とアクリロニトリルブタジエンスチレン（以下、ＡＢＳと表記）が分別できないことが大きな課題となっている。また近年、高比重物であるフィラー入りＰＰも需要が拡大しているが、これは従来の比重選別では対応できなくなっている。

樹脂材料の再資源化に関する前記課題を考慮した分別方法が下記の特許文献１で提案されている。

特許文献１に記載の技術は、材質識別装置により材質を検出することで、従来の比重選別で分別できない樹脂材料の分別を可能にしている。

具体的には、コンベアベルト上を流れる樹脂混在物を、材料識別装置で個々に材質識別し、識別された特定材質の樹脂を、前記コンベアベルトの移送端より排出される樹脂混在物の落下経路から分離するために、前記落下経路の下方に配置されたパルスエアノズルから、パルスエアを吐出し、前記特定材質の樹脂を前記樹脂混在物の自然落下位置よりも遠方に吹飛ばすことで分別する方法である。

この分別方法によれば、比重の近いＰＳとＡＢＳが分別でき、高比重物であるフィラー入りＰＰの分別にも対応できる。

特開２００２−２６３５８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、前記特定材質の樹脂片を前記樹脂混在物の落下位置よりも遠方に吹飛ばすことを目的に吐出したパルス状の空気流が、前記特定材質の樹脂片の重心ではなく重心よりも下部に当たる場合がある。その場合、樹脂片の飛翔高度は高くなるものの飛翔距離が小さくなるため、前記特定材質の樹脂片が分離できず、結果的に、前記特定材質の樹脂の回収量が少なくなるという課題がある。

本願発明は上記従来の課題を解決するもので、特定材質の樹脂片の回収量を高め得る分別方法、分別装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明にかかる分別方法は、複数の第一対象物と、複数の第二対象物とが混在する分別対象から前記第一対象物と前記第二対象物とを分別する分別方法であって、分別対象を載置して移送する移送工程と、分別対象から第一対象物を識別する識別工程と、前記識別工程において識別された第一対象物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、分別対象を移送経路の端部から落下させる落下工程と、落下する第一対象物に対しパルス状に発生させた第一空気流を当てて、第一対象物の落下経路を変更する第一変更工程と、前記第一変更工程において所定の高さ以上に飛び上がる第一対象物に対し、前記所定の高さ、かつ、前記第一変更工程で吐出する第一空気流の向きと同方向に発生させた第二空気流で第一対象物の落下経路を変更する第二変更工程とを含むことを特徴とする。

これにより、第一対象物の飛翔高度は高くなり、飛翔距離が小さくなる場合であっても、再度落下経路を変更することが可能となる。従って、第一対象物を分別対象から高い確率で分離し、第一対象物の回収量を高めることが可能となる。

また、前記第二変更工程における、第二空気流の風速が、３〜３０ｍ／秒であることが好ましい。

これにより、第一対象物の分別対象からの分離確率を向上させることができ、第一対象物の回収率を向上させることが可能となる。

また、前記第二変更工程における所定の高さは、第一変更工程において第一対象物と第一空気流とが当たる高さから上方８０〜７００ｍｍであることが好ましい。

これにより、第一変更工程のみで分離可能な第一対象物の落下経路に影響を与えることなく、飛翔高度が高くなりすぎて分別対象から分離できない第一対象物の落下経路のみを有効に変更することが可能となる。

上記課題を解決するために、本願発明にかかる分別装置は、複数の第一対象物と、複数の第二対象物とが混在する分別対象から前記第一対象物と前記第二対象物とを分別する分別装置であって、分別対象を載置して移送し、所定の位置で分別対象を落下させる移送装置と、分別対象から第一対象物を識別する識別装置と、前記識別装置において識別された第一対象物の位置情報を取得する位置情報取得装置と、前記位置情報に基づき、落下する第一対象物に当てる第一空気流をパルス状に発生させ、第一対象物の落下経路を変更する第一送風機と、前記第一送風機によって発生する第一空気流により所定の高さ以上に飛び上がる第一対象物に当てる第二空気流を発生させる第二送風機とを備えることを特徴とする。

落下する分別対象の第一対象物を第一空気流で跳ね上げると共に、跳ね上がりすぎた第一対象物を移送装置（コンベアベルトなど）の上方で、第一空気流と同じ向きに第二空気流を発生させて落下経路を変更することにより、従来に比較して、第一対象物の回収量を高めることができる。

図１は、本願発明の実施の形態に係る分別装置を模式的に示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は上面図である。図１（ｃ）は第一送風機と第二送風機との関係を示す側面図である。図２は、本願発明の実施の形態の分別方法を示す工程断面図である。図３は、同実施の形態における第二空気流Ｆ２の風速とＡＢＳ樹脂片の回収率との関係を示す関係図である。図４は、同実施の形態における第二空気流Ｆ２の吐出位置ｈとＡＢＳ樹脂片の回収率との関係を示す関係図である。

以下、本願発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本願発明の実施の形態に係る分別装置を模式的に示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は上面図である。図１（ｃ）は第一送風機と第二送風機との関係を示す側面図である。

同図に示すように、分別装置１００は、第一対象物２と、第二対象物７とが混在する状態の分別対象１０１から第一対象物２を取り出す分別装置であって、移送装置１と、情報取得装置３と、第一送風機４と、第二送風機６とを備えている。

移送装置１は、分別対象１０１を載置して移送する装置である。本実施の形態の場合、移送装置１としてベルトコンベアが採用されている。

情報取得装置３は、第一対象物２と第二対象物７とを識別する識別装置と、識別された第一対象物の位置情報を取得する位置情報取得装置とを備えた装置である。

識別装置は、第一対象物２と第二対象物７とを識別する装置である。識別装置としては、分別対象１０１を撮像し、得られた画像を解析することにより色や、形状、デザインに基づいて第一対象物２と第二対象物７とを識別する装置や、近赤外線センサ、中赤外線センサ、Ｘ線センサ、画像認識センサなど様々な方式の中から、感度の最も優れたセンサを備え、第一対象物２と第二対象物７との材質の差に基づいて第一対象物２と第二対象物７とを識別する装置等を例示することができる。本実施の形態の場合、識別装置としては、近赤外線識別装置を用いており、移送装置１の上方に配置されている。

本実施の形態に係る分別装置１００の場合、移送装置１としてのベルトコンベアにより分別対象１０１を矢印方向に搬送しており、識別装置は、ベルトコンベアの搬送方向と交差する方向にセンサを走査し、第一対象物２の材質が存在する位置情報とそれ以外の位置情報とを取得することができるものとなっている。従って、本実施の形態の場合、情報取得装置３は、識別装置としてばかりでなく、位置情報取得装置としても機能している。

第一送風機４は、情報取得装置３から得られる第一対象物２の位置情報に基づき、落下する第一対象物２に当てる第一空気流Ｆ１をパルス状に発生させ、第一対象物２の第一落下経路Ｒ１を変更する装置である。本実施の形態の場合、第一送風機４は、空圧源に接続される複数のノズルを一列に備え、位置情報に基づき第一空気流Ｆ１をパルス状に吐出するノズルを選択できるものとなっている。

第二送風機６は、第一送風機４によって発生する第一空気流Ｆ１により所定の高さ以上に飛び上がる第一対象物２に当てる第二空気流Ｆ２を発生させる装置である。本実施の形態の場合第二送風機６は、空圧源に接続される細長いスリット状の開口を備えたノズルを備え、３〜３０ｍ／秒の風速の第二空気流Ｆ２を常時吐出するものとなっている。

また、第二送風機６の位置は、移送装置１の分別対象１０１が載置される面よりも上方に配置されており、第一対象物２と第一空気流Ｆ１とが当たる高さから上方８０〜７００ｍｍである（図１中”ｈ”で示す）。

なお、本願発明は上記実施の形態に限定されるわけではない。例えば、識別装置は、アレイ状やマトリクス状に並べられる複数個のセンサを備え、一度に複数箇所の第一対象物２を識別するものでも良い。

また、第一送風機４は、単一のノズルを備え、位置情報に基づきノズルを移動させるものでもよい。また、第二送風機６は、第二空気流Ｆ２を連続的に吐出する必要は無く、断続的や、所望のタイミングで吐出してもかまわない。

また、図１（ｂ）において第一対象物２を四角形、第二対象物７を円形で示したが、これらはこれらを区別するための便宜上のものであって、第一対象物２や第二対象物７の形状は限定されない。

また、分別板５は、分別後の第一対象物２と第二対象物７とを明確に区別するための壁状の部材である。

次に、分別方法について説明する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本願発明の分別対象の分別方法の実施の形態を示すもので、移送装置１によって搬送される分別対象から、所望する第一対象物２を分別する工程を示している。

図２（ａ）では、移送装置１（コンベアベルト）によって第一対象物２が搬送されている。

図２（ｂ）では、第一対象物２が情報取得装置３の下を通過して、材質、形状が識別されている。

図２（ｃ）では、移送装置１の移送端より排出された第一対象物２が、第一対象物２の第一落下経路Ｒ１の下方に配置された第一送風機４からのパルス状の第一空気流Ｆ１によって、吹飛ばされ落下軌道が変更された際の飛翔軌道の代表例を実線、一点破線、点線で示している（これら実線、一点破線、点線で示される軌道は第二落下経路Ｒ２を含んでいる）。

第一送風機４からのパルス状の空気流は、情報取得装置３からの材質、形状、位置情報にもとづいて吐出タイミングが制御されており、パルス状の空気流で第一対象物２の重心を撃つことで、第一対象物２を実線で示したような飛翔軌道で、分別板５よりも遠方に落下させて分別する。なお、分別対象に含まれる第一対象物２以外のものは、移送装置１の移送端より排出された後、自然落下で分別板５の手前に落下する。

一方で、パルス状の第一空気流Ｆ１が第一対象物２の重心を外れ、第一対象物２の重心よりも下部（先端部）を撃った場合は、点線のような高い飛翔軌道になり、分別板５の手前に落下して分別できないケースが発生するが、本願発明では、移送装置１の進行方向と同じ向きであって第一空気流Ｆ１と同じ方向に第二空気流Ｆ２を供給することのできる第二送風機６を設けることで、高い飛翔軌道の第一対象物２の第二落下経路Ｒ２を第三落下経路Ｒ３（同図中二点破線）に変更しても分別板５の遠方に落下させて、回収量を高めている。

なお、パルス状の第一空気流Ｆ１が第一対象物２の重心から後方にずれたケースは、一点破線のような低い飛翔軌道になるが、分別板の手前に落下することなく分別できている。

以下に本願発明の実施の形態における分別対象１０１から第一対象物２であるＡＢＳ樹脂片の分別方法について詳細に説明する。

使用済み冷蔵庫からコンプレッサおよび断熱剤中のフロンを取り除いた後、粉砕機で破砕し、分別対象１０１として回収した。次に、分別対象１０１が重ならないように、１ｍ／秒で走行する移送装置１（コンベアベルト）の上に順次散布した。次に、情報取得装置３の識別装置として、近赤外線識別装置を用いて、移送装置１の上を流れる分別対象１０１の中からＡＢＳ樹脂片を識別した。次に、移送装置１の移送端より排出された前記ＡＢＳ樹脂片を、パルス状の第一空気流Ｆ１（吐出圧力：５ｂａｒ）で吹飛ばし、分別板５よりも遠方に落下させることで、分別した。

また、分別板５より手前に落下した分別対象１０１に含まれるＡＢＳ樹脂片を、近赤外線識別装置を用いて識別し、分別板５よりも遠方に落下したＡＢＳ樹脂片との重量比較で、分別対象１０１に含まれるＡＢＳの回収率を算出した。

なお、ＡＢＳ回収率（％）は、Ａ／（Ａ＋Ｂ）×１００とした。

Ａ：分別板より手前に落下した分別対象１０１に含まれるＡＢＳの重量
Ｂ：分別板よりも遠方に落下したＡＢＳの重量

図３は、分別対象１０１の落下経路の上方に設置した第二送風機６から移送装置１の進行方向と同じ向きに供給する第二空気流Ｆ２の風速とＡＢＳ樹脂片の回収率との関係を示している。なお、移送装置１の進行方向と同じ向きに吐出する第二空気流Ｆ２の高さｈは、第一空気流Ｆ１がＡＢＳ樹脂片に当たる位置から上方２００ｍｍの位置とした。

風速の上昇に伴い、ＡＢＳ樹脂片の回収率が向上することを見出した。第二空気流Ｆ２の風速が３〜３０ｍ／秒の範囲で設定されている場合、回収率が１００％になった。しかしながら第二空気流Ｆ２の風速が５０ｍ／秒以上になると、ＡＢＳの回収率が低下し、風速が高くなりすぎると飛翔の妨げになることを見出した。

したがって、第二空気流Ｆ２の風速は、３〜３０ｍ／秒が好ましい。

図４は、移送装置１の進行方向と同じ向きに供給する第二空気流Ｆ２の吐出位置ｈとＡＢＳ樹脂片の回収率との関係を示している。なお、第二空気流Ｆ２の吐出位置ｈは、第一空気流Ｆ１が分別対象１０１の第一落下経路Ｒ１の交点からの垂直上方の距離である。また、移送装置１の進行方向と同じ向きに供給するエアの風速は１０ｍ／秒とした。

吐出位置ｈの上昇に伴い、ＡＢＳの回収率が向上することを見出した。吐出位置ｈが８０〜７００ｍｍの範囲では、回収率が１００％になった。しかしながら吐出位置ｈが８００ｍｍ以上になると、ＡＢＳの回収率が低下することを見出した。これは、パルス状の第一空気流Ｆ１でＡＢＳ樹脂片の下端を吐出した場合でも、８００ｍｍの高さまで上昇せずに分別板５の手前に落下するものがあるためである。当該現象は、高速カメラを用いた観察からも確認できた。

したがって、移送装置１の進行方向と同じ向きに供給するエアの吐出位置ｈは、８０〜７００ｍｍが好ましい。

本願発明によれば、分別対象の中から所望する特定材質物の回収量を高めることができる。廃家電や一般廃棄物に含まれる特定材質物を再資源化する分別手法として、材料の資源循環に適用できる。

１移送装置
２第一対象物
３情報取得装置
４第一送風機
５分別板
６第二送風機
７第二対象物
１００分別装置
１０１分別対象
ｈ吐出位置
Ｆ１第一空気流
Ｆ２第二空気流
Ｒ１第一落下経路
Ｒ２第二落下経路
Ｒ３第三落下経路

Claims

複数の第一対象物と、複数の第二対象物とが混在する分別対象から前記第一対象物と前記第二対象物とを分別する分別方法であって、
分別対象を載置して移送する移送工程と、
分別対象から第一対象物を識別する識別工程と、
識別工程において識別された第一対象物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
分別対象を移送経路の端部から落下させる落下工程と、
落下する第一対象物に対しパルス状に発生させた第一空気流を当てて、第一対象物の落下経路を変更する第一変更工程と、
前記第一変更工程において所定の高さ以上に飛び上がる第一対象物に対し、前記所定の高さ、かつ、前記第一変更工程で吐出する第一空気流の向きと同方向に発生させた第二空気流で第一対象物の落下経路を変更する第二変更工程と
を含む分別方法。
前記第二変更工程における、第二空気流の風速が、３〜３０ｍ／秒である請求項１に記載の分別方法。
前記第二変更工程における所定の高さは、第一変更工程において第一対象物と第一空気流とが当たる高さから上方８０〜７００ｍｍである
請求項１または請求項２のいずれかに記載の分別方法。
複数の第一対象物と、複数の第二対象物とが混在する分別対象から前記第一対象物と前記第二対象物とを分別する分別装置であって、
分別対象を載置して移送し、所定の位置で分別対象を落下させる移送装置と、
分別対象から第一対象物を識別する識別装置と、
前記識別装置において識別された第一対象物の位置情報を取得する位置情報取得装置と、
前記位置情報に基づき、落下する第一対象物に当てる第一空気流をパルス状に発生させ、第一対象物の落下経路を変更する第一送風機と、
前記第一送風機によって発生する第一空気流により所定の高さ以上に飛び上がる第一対象物に当てる第二空気流を発生させる第二送風機と
を備える分別装置。