JP5704768B2 - 廃プラスチックの分離回収装置及びその分離回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃プラスチックを再利用する技術に係り、特に渦流等を発生させた貯留水に廃プラスチックの破砕片を投入して比重の違いによりプラスチック等の種類別に分離し、それぞれを回収する分離回収装置及びその分離回収方法に関する。

近年、廃棄されたプラスチック製品等の廃プラスチックは容器リサイクル法に基づいて回収され、新しい製品の材料もしくは原料として利用する再資源化が行われている。回収された廃プラスチックは、人の手作業により分別されたのちにフレーク状に破砕・洗浄され、プラスチック等の種類別に選別されて再商品化される。再商品化する際の品質を保つためには選別の精度を高める必要があり、選別する際の技術としては、プラスチックの種類による比重の違いを利用して選別する方法が知られている。

例えば、特許文献１の特開２０１０−１４２７５９号「浮遊選別装置」には、液体を収容するための外側ケーシングと、前記外側ケーシング内に、前記外側ケーシングと連通するように配置される内側筒と、前記外側ケーシング内及び／又は前記内側筒内に設けられ、前記液体を攪拌するための水平回転可能な第１羽根と、前記内側筒内に設けられ、上下移動可能な第２羽根とを有する浮遊選別装置において、前記内側筒内に湿潤状態の発泡体を含む材料を投入して前記液体に浮遊させて、前記発泡体を選別する技術が提案されている。

特開２０１０−１４２７５９号公報

しかし、特許文献１に記載の「浮遊選別装置」は、材料を内側筒内に投入するため比重が小さい小比重樹脂を第２選別室に移動させるのが困難であるという問題があった。また、小比重樹脂は溢れる液体の流れに乗せるようにして回収し、発泡体はへら状の上下移動羽根によって液体と共に掬い上げて回収する構成となっているため、回収した小比重樹脂や発泡体を液体と分離する工程が必要になり煩雑な作業になりやすいという問題を有していた。さらに、選別を行なう際には、浮遊選別装置に投入する前に材料を湿潤状態にする工程や液体の比重を調整する工程が必要であった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、渦流等を発生させた貯留水を利用して、廃プラスチック破砕片等を確実に分離するとともに、比重の違いも利用してプラスチック等の種類ごとに分離用タンク内の異なる箇所に集め、集めた廃プラスチックの破砕片等それぞれを貯留水の中から効率的に回収することができる廃プラスチックの分離回収装置及びその分離回収方法を提供することにある。

本発明の廃プラスチックの分離回収装置（１，２，３）は、円筒形状の筒部（１１）とその底側に形成された底部（１３）とを有する貯留水（Ｗ）を貯留する分離用タンク（１０）と、前記分離用タンク（１０）の貯留水（Ｗ）中に廃プラスチック破砕片を投入する投入パイプ（２０）と、前記分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）に渦流を発生させる撹拌手段（３１，４０ｘ）と、前記分離用タンク（１０）の内壁に突設される高圧水を噴射するノズル（４１）を有し、該分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）の前記渦流の外側に上昇流を発生させるジェット水流ユニット（４０，４０ｘ）と、を備え、前記分離用タンク（１０）の筒部（１１）は、横断面が略Ｃ字状となるように側面の一部（Ｘ−Ｙ間）が切り欠かれ、その切り欠き部に外方に突出するように導水部（１１ａ）が形成されており、前記渦流の流れにおいて上流側に位置する該導水部（１１ａ）の一側壁面は、該筒部（１１）の切り欠き部から平面視接線方向に外方に延びるように形成されていることを特徴とする。

駆動手段（７９）により回転する回転軸（７１）とその回転軸（７１）に支持部材（７５）を介して取り付けられた笊状の掬部（７７）を有する水車式排出ドラム（７０）をさらに備え、前記回転軸（７１）は前記導水部（１１ａ）の上方に配置され、前記駆動手段（７９）は、前記貯留水（Ｗ）の水中において前記掬部（７７）が前記導水部（１１ａ）に流れ込む水流と略反対方向に移動するように前記水車式排出ドラム（７０）を回転させてもよい。

前記分離用タンク（１０）の底部（１３）中央には、下方に延びるように管状部分（１３ｂ）が形成され、該管状部分（１３ｂ）には鉛直方向上下に設けた２つのバルブ（５１ａ，５１ｂ）と、それらの間の略円柱状の空間である中間室（５３）とを有する二重バルブ（５０）が備えられていてもよい。

さらに、前記分離用タンク（１０）は、その中央部上方に、貯留水（Ｗ）の水面に対向するように吸い口（６１）が配設されるバキューム（６０）を備えてもよい。
また、前記分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）に渦流を発生させる撹拌手段（４０ｘ）は、該分離用タンク（１０）の内壁に突設される高圧水を噴射するノズル（４１）を有するジェット水流ユニット（４０ｘ）であってもよい。

本発明の廃プラスチックの分離回収方法は、分離用タンクに貯留された貯留水の水中に廃プラスチック破砕片を投入する投入工程と、前記貯留水に渦流と該渦流外側の上昇流を発生させ、投入された前記廃プラスチック破砕片を各破砕片に分ける分離工程と、分離された破砕片のうち水と略同じ比重の中比重片を、前記渦流及び上昇流により該貯留水の外側上部に集める収集工程と、前記収集工程において前記貯留水の外側上部に集められた前記中比重片を、前記分離用タンクの側面に外方に突出するように形成された導水部に、該導水部に流れ込む該渦流及び／又は前記上昇流による水流に乗せて移動させる移動工程と、駆動手段により回転する回転軸が前記導水部の上方に配置され、該回転軸に支持部材を介して取り付けられた複数の穿通孔を有する笊状の掬部を、該導水部に流れ込む水流と略反対方向に前記貯留水の水中を移動するように回転させて、前記移動工程において該導水部に移動してきた前記中比重片を水切りしながら回収する中比重片回収工程を備えたことを特徴とする。

本発明の廃プラスチックの分離回収装置及びその分離回収方法によれば、渦流及び上昇流を発生させることにより、廃プラスチック破砕片等を分離し、重比重片、中比重片、小比重片それぞれを、分離用タンク内の異なる所定の箇所に確実に集めることができる。比重の違いだけでなく水流を利用することにより、種類の違うプラスチック等の破砕片を高い純度で回収することができる。
また、貯留水中から破砕片のみを効率的に回収することにより、供給する水の量を減少させることができる。さらに、回収した破砕片の脱水処理等の時間を短縮することが可能なので経済的である。

実施例１の廃プラスチックの分離回収装置の平面図である。 実施例１の廃プラスチックの分離回収装置の正面図である。 実施例１の廃プラスチックの分離回収装置の右側面図である。 実施例１の廃プラスチックの分離回収装置のバキュームの吸い口先端側の拡大斜視図である。 廃プラスチックの分離回収方法を説明するフロー図である。 実施例２の廃プラスチックの分離回収装置の平面図である。 実施例２の廃プラスチックの分離回収装置の正面図である。 実施例３の廃プラスチックの分離回収装置の平面図である。

図１は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１の平面図である。図２は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１の正面図である。図３は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１の右側面図である。図４は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１のバキューム６０の吸い口６１の先端側を、斜め上方から視認した状態を示す拡大斜視図である。なお、図２においては、便宜上投入手段（投入パイプ）２０を省略している。
以下、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１の構成を図１〜４に基づいて説明する。なお、廃プラスチックの分離回収装置１（以下、分離回収装置１という）を設置した状態における鉛直方向下側（図２における下側）を下方、鉛直方向上側（図２における上側）を上方とする。また、正面側（図１における下側）を手前側、その反対側（図１における上側）を背面側とし、右側、左側とは分離回収装置１を正面から視認した状態での方向とする。

本発明の分離回収装置１は、水を貯留する分離用タンク１０と、分離用タンク１０に貯留された水Ｗ（以下適宜、貯留水Ｗという）の中に廃プラスチックの破砕片（以下適宜、破砕片という）を投入する投入手段２０と、投入された破砕片を分離し、比重の違いによりプラスチックの種類ごとに分離用タンク１０内の異なる所定の箇所に集めるために、貯留水Ｗに水流を発生させる分離手段３０，４０と、所定の箇所に集められた破砕片それぞれを回収する回収手段５０，６０，７０とを備える。

分離用タンク１０は、支持枠Ｆ内側に固設された水を貯留するタンクであり、直立する略円筒形状の筒部１１とその下端側に下方に延長するように形成された漏斗形状の底部１３とからなる。底部１３は、筒部１１の下端面から下方に向うに従って内径及び外径が小さくなる傾斜部分１３ａと、この傾斜部分１３ａの下端部から鉛直方向下方に延びる円筒状の管である管状部分１３ｂとからなる。管状部分１３ｂにはその軸方向に垂直に二重バルブ５０（回収手段の１つ、詳細は後述）が取り付けられており、貯留水Ｗを溜めた状態を保つことができる。なお、分離用タンク１０の側面には適宜点検窓を設けて、分離用タンク１０内部（例えば、破砕片の撹拌状態や後述する大比重片Ａの収集量の状態）を確認できるようにすることが望ましい。

筒部１１は、その側面の手前左側の４分の１の部分（具体的には、平面視における筒部１１の上面の最も手前の位置（点Ｘ）から最も左側の位置（点Ｙ）までの下側部分）が切り欠かれ、その切り欠き部に左側外方に突出するように導水部１１ａが形成され、さらにその先端側（左端側）に回収部１１ｂ及び排水部１１ｃが形成されている。また、筒部１１の背面下側には投入手段２０である投入パイプ２０と連通する連通孔ｈが設けられている。

導水部１１ａは、上側に向って開く横断面視略コ字形状の壁面からなり、正面視及び背面視においては、１つの脚が隣り合う辺に垂直である台形を大小二つ、その脚を上側にして揃えて、大きいものが切り欠き部側となるように左右に並べたような形状となっている。具体的には、平面視において、導水部１１ａの手前側の前面壁は、分離用タンク１０の切り欠きの手前側の直線状部分（点Ｘを通る鉛直線上の点）からその接線方向である左側外方に延びるように形成された壁であり、背面側の背面壁は分離用タンク１０の切り欠きの背面側の直線状部分（点Ｙを通る鉛直線上の点）からその接線と垂直な方向である左側外方に延びるように、手前側の壁面と対面するように形成された壁である。また、導水部１１ａの底面は、分離用タンク１０の切り欠きの下側の円弧状部分から底部１３の傾斜部分１３ａを左斜め上方に延長するようにして形成されており、その端部には立設する縦断面視逆くの字状の壁ｋが形成されている。なお、この逆くの字状の壁ｋの上側部分（上述した小さい台形のもう一方の脚に該当する部分）は、正面視において、後述する水車式排出ドラム７０（回収手段の１つ、詳細は後述）の回転する掬部７７の描く円に沿うように傾斜している。

導水部１１ａの左端（先端）側には、１枚の壁ｍ（回収部１１ｂの底面）を隔てて上下に設けられた横断面が略コの字状の回収部１１ｂ及び横断面が略コの字状の排水部１１ｃが、左斜め下方に向かって延びるように形成されている。
導水部１１ａの上面に設置された水車式排出ドラム７０が水中から掬い出した破砕片は、この回収部１１ｂにより受け止められて回収される。また、排水部１１ｃは、分離用タンク１０の他の箇所から貯留水Ｗが溢れることのないように、かつ、貯留水Ｗの量（貯留水Ｗの水面の位置）を略一定に保つために設けられている。貯留水Ｗの水面の高さは排水部１１ｃの下面右端側（基端側）位置かそれよりも若干低い位置（以下、所定の水位という）に保たれ、排水部１１ｃから少しずつ貯留水Ｗを排出して新しい水と入れ替えることにより、貯留水Ｗが汚れてしまうことを防ぐ。

投入手段２０は、下端側が分離用タンク１０の筒部１１の連通孔ｈに連通している略円筒状の投入パイプ２０であり、分離用タンク１０に対して斜め上方に延びるように設置されている。投入パイプ２０の上端側には廃プラスチックの破砕片を投入する投入口（ホッパー）２０ａが設けられており、投入された破砕片はモータ等の駆動手段２０ｃにより駆動される投入パイプ２０内部のスクリューフィーダー２０ｂにより、分離用タンク１０に貯留された貯留水Ｗの水中に送り込まれる。

分離手段３０，４０は、投入手段２０により運び込まれた破砕片を単に比重の違いにより分離するのではなく、回収手段５０，６０，７０により効率的に回収できるように、貯留水Ｗに水流を発生させて比重の異なる破砕片を分離用タンク１０内の異なる箇所に集める手段である。分離回収装置１は、分離手段３０，４０として、貯留水Ｗに分離用タンク１０の中心軸を中心として回転する回転流（以下、渦流という）を発生させるためのプロペラ状の攪拌子３１を有する渦流ユニット３０と、貯留水Ｗの分離用タンク１０の内壁側に、上昇流である、渦流に略沿うように斜め上方へ向かう流れ（以下、傾斜上昇流という）を発生させるための高圧水を噴射するノズル４１を有するジェット水流ユニット４０とを備えている。

渦流ユニット３０は、２つのプロペラ状の攪拌子３１と、攪拌子３１を回転させるための駆動手段（モーター等）３３と、駆動手段３３の動力を攪拌子３１に伝達する支持軸３５とを有する。
駆動手段３３は分離用タンク１０の手前側及び背面側の上面に平行に架設された２本のコの字状の支持フレームＧによって筒部１１の上方中央に支持されている。また、この駆動手段３３により基端側が回転駆動される棒状の支持軸３５は分離用タンク１０の中央に鉛直に配置されており、先端側にはプロペラ状の攪拌子３１（３１ａ，３１ｂ）が鉛直方向上下に所定の間隔で２つ設けられている。なお、支持軸３５の回転速度は適宜変更することが可能となっている。

攪拌子３１は、支持軸３５を中心として水平方向に等間隔に放射状に設けられた複数の板状のブレードを有し、各ブレードは回転方向に対して所定の角度傾斜するように形成されている。また、下側の攪拌子３１ａは筒部１１の略下面の高さに、上側の攪拌子３１ｂは下側の攪拌子３１ａの位置から筒部１１の鉛直方向の長さの約４分の１上方に設けられており、破砕片が投入される連通孔ｈと略同じ高さに位置するように配置されている。攪拌子３１は、駆動手段３３により支持軸３５の軸心を中心として水平方向に回転して貯留水Ｗを攪拌（回転）し、分離用タンク１０上方から見た際に時計回り（図１における矢印方向）に回転する渦流を作る。この渦流により、貯留水Ｗの水面の水位は、図２に示すように中央部が低く、外側へ向かって徐々に高くなる。

ジェット水流ユニット４０は、分離用タンク１０の筒部１１の下側の側壁に、略同じ高さ、かつ、略等間隔に３つ配置されている。ジェット水流ユニット４０は、内壁に内方に突出するように設けられる高圧水を噴射するノズル４１と、側壁に形成された貫通孔ｊのパイプ４３を介して外壁側からノズル４１に高圧水を供給する高圧水供給源４５とを有する。高圧水供給源４５は外部から給水された水に圧力をかけ、ノズル４１の先端側から筒部１１の内壁面に略沿うように、かつ支持軸３５から視認した際に右斜め上方に向かうように高圧水を噴射させて、この高圧水による水流（以下適宜、ジェット水流という）により渦流の外側に上昇流を発生させる。なお、高圧水供給源４５は水にかける圧力及びノズル４１に供給する水量を調節する調節手段（図示せず）を有し、ノズル４１は噴射方向を変更可能にパイプ４３に取り付けられている。

ここで、貯留水Ｗの中に送り込まれた廃プラスチック破砕片を、分離手段３０，４０により分離して所定の箇所に集める方法について説明する。
まず、破砕片は、貯留水Ｗの下側の回転する２つの攪拌子３１の横に運び入れられ、渦流等により個々の破砕片に分けられる。また、破砕片表面の気泡も渦流等により取り除くことができるので、破砕片は各比重に応じた選り分けが可能となる。
そして、水よりも比重が大きい大比重片の破砕片Ａ（以下、大比重片Ａという）と、水よりも僅かに比重の小さい中比重片の破砕片Ｂ（以下、中比重片Ｂという）と、水により極めて比重の小さい小比重片の破砕片Ｃ（以下、小比重片Ｃという）は、それぞれ分離用タンク１０内の異なる所定の箇所に集められる。

大比重片Ａとは、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）等の比重が１より大きい樹脂（例えば、１．１〜１．７）や金属片などである。中比重片Ｂとは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等からなる比重が１よりわずかに小さいオレフィンフィルムであり、その比重は例えば、０．９〜０．９６である。小比重片Ｃとは、例えば、比重が顕著に小さい食品トレイ等に使用される発泡ポリスチレン（発泡ＰＳ）などの発泡体やアルミニウム薄膜などの金属薄膜により被覆された若干比重の大きい発泡ポリスチレン等である。

大比重片Ａは重力により沈下し、分離用タンク１０の底部１３の傾斜部分１３ａの傾斜に沿って移動し、下端側の管状部分１３ｂに集められる。攪拌子３１の位置・回転速度の変化や高圧ノズル４１による角度・水圧の変化等に関わらず、大比重片Ａを他の破砕片（中比重片Ｂ、小比重片Ｃ）から分離することができる。

中比重片Ｂは、比重が水と略同じなので水中を浮遊するが、渦流の遠心力により渦流の外側（分離用タンク１０の筒部１１の内壁面側）を回転しながら移動する。移動した中比重片Ｂは、ノズル４１から噴射されるジェット水流により発生した上昇流により、これに追随して水面側（貯留水Ｗの上部）に浮上する。さらに浮上した中比重片Ｂは渦流等の水流により導水部１１ａに集められる。

上述したように導水部１１ａは、筒部１１の最も手前側の側面（点Ｘを通る鉛直線上にある部分）において、その接線方向に延長するように形成され、その底面は左斜め上方に向かって傾斜して形成されている。点Ｘの下方に設けられたジェット水流ユニット４０のノズル４１は正面視において左斜め上方に高圧水を噴射するので、このジェット水流により渦流外側を回転していた中比重片Ｂを導水部１１ａの先端側に集めることができる。このように、ジェット水流ユニット４０は、渦流により回転する中比重片Ｂの導水部１１ａへの移動を促進、補助する役目を担う。なお、ノズル４１から噴射する高圧水の角度、水圧、水量を調節することにより、中比重片Ｂの形状や大きさが異なるものであっても、渦流の外側上層部分に浮上させ導水部１１ａに集めることができ、他の破砕片（大比重片Ａ、小比重片Ｃ）から分離することができる。

小比重片Ｃは、渦流の中を浮力により浮上し回転しながら渦流の表面中央の窪み部分に集まってくる。また、渦流の遠心力によって分離用タンク１０の内壁面側に移動しようとした小比重片Ｃも、ジェット水流による上昇流が水面において分離用タンク１０の中央部に向って流れるため、この流れに押し戻されて渦流の表面中央の窪み部分に集まるので、他の破砕片（大比重片Ａ、中比重片Ｂ）から分離することができる。

回収手段５０，６０，７０は、分離用タンク１０の異なる箇所に集められたそれぞれの破砕片を回収する手段である。分離回収装置１は、回収手段５０，６０，７０として、小比重片Ｃを回収するバキューム６０と、大比重片Ａを回収する二重バルブ５０と、中比重片Ｂを回収する水車式排出ドラム７０とを備えている。

大比重片Ａを回収する二重バルブ５０は、分離用タンク１０の底部１３の管状部分１３ｂにその軸方向に垂直に設けられた個々に開閉可能な２つのバタフライバルブ５１ａ，５１ｂであり、２つのバルブの間には、管状部分１３ｂの一部の円筒状の空間である中間室５３が設けられている。通常時、２つのバルブは貯留水Ｗが流れ出ないように閉じられている。管状部分１３ｂに集められた大比重片Ａを回収する際には、まず上のバルブを開けて大比重片Ａを中間室５３に移動させる。次に上のバルブを閉め、下のバルブを開けて大比重片Ａを管状部分１３ｂの先端側から落下させて回収し、最後に下のバルブを閉める。このように、大比重片Ａは分離用タンク１０に貯留水Ｗを溜めて渦流等を発生させた状態で回収することができ、他の破砕片が混入する虞が少ない。

小比重片Ｃを回収するバキューム６０は、下端側が上述した支持軸３５を囲むように同心円状に設けられた略円筒形の吸い口６１と、その端部から吸い込まれた小比重片Ｃを回収室（図示せず）へ導く横断面視略逆Ｌ字状の移送管６２と、その移送管６２に取り付けられた吸引ブロア（図示せず）とを備える。
吸い口６１は、図示しない駆動手段によって速度変更可能に、かつ、渦流の回転方向と同方向に回転するように移送管６２に配設されている。吸い口６１の外壁下端側には、図４に示すように、外方に突出するように延設され、横断面において基端側が長く先端側が短い略等脚台形状の略板状の支持部６１ａと、この支持部６１ａに対する鉛直方向の位置を変更可能に取り付けられる羽根６１ｂを有する。なお、詳細は後述するが、羽根６１ｂは支持部６１ａに取り付け面やその取り付け位置を変更できるように構成されており（図示せず）、例えば、支持部６１ａに複数の貫通孔を形成し、これらを利用して所望の位置に羽根６１ｂをネジ等で取り付けてもよい。

羽根６１ｂは、略矩形の板状部材の先端側（支持部６１ａに支持される側と反対側）下方及び上方を斜めに切り欠いた略六角形状の板状部材であり、先端部分が僅かに湾曲した横断面が略Ｊ字形状となっている。下方及び上方に設けられた切り欠きの形状は略同じ形状である。この羽根６１ｂは、渦流の水面側の回転速度に応じて、支持部６１ａの、鉛直方向に平行な対向する側壁面のどちらか一方に、支持部６１ａの下端側から下方に、かつ、先端側から外方に突出するように取り付けられる。
具体的には、羽根６１ｂは、その回転速度が渦流の回転速度よりも速い場合には渦流の回転方向と逆側の側壁面に、羽根６１ａの先端の湾曲が回転方向と同方向となるように取り付けられる。また、羽根６１ｂは、その回転速度が渦流の回転速度よりも、遅い場合には渦流の回転方向側の側壁面に、羽根６１ａの先端の湾曲が回転方向と逆方向となるように取り付けられる。つまり、羽根６１ｂは上下変更可能に支持部６１ａに取り付けられ、渦流の回転速度と羽根の回転速度に合わせて、吸い口６１に対する角度や先端の湾曲の向きを変えることができる。

また、羽根６１ｂの下端部の位置を貯留水Ｗの水面の高さに応じて変更できるとともに、水面に浮上している小比重片Ｃの量等に応じて貯留水Ｗの水面における羽根６１ｂの幅（水平方向の長さ）を変化させることができる。また、上述したように、渦流と羽根６１ｂの回転速度の違いに応じて支持部６１ａに取り付ける面（側壁面）を変えることで、羽根６１ｂの外方への突出角度及び先端の湾曲方向を変化させて、小比重片Ｃを吸い口６１の円筒形部分の真下に効率的に集めることができる。さらに、小比重片Ｃが水面から盛り上がるように集めることができるので、バキューム６０は貯留水Ｗ水面から水よりも比重の軽い小比重片Ｃのみを容易に吸い上げることが可能となる。なお、バキューム６０による吸引は連続運転でもよいが、小比重片Ｃが真ん中に集まってきた量に応じて動作させて、効率的に回収することも望ましい。

中比重片Ｂを回収する水車式排出ドラム７０は、水平面に対して平行な軸を有するように設けられた略円柱状の形状であり、上述した分離用タンク１０の導水部１１ａ上面に上方に突設された支持台Ｈにより導水部１１ａの延長方向に対して垂直に配設されている。水車式排出ドラム７０は、支持台Ｈに回転可能に支持される回転軸７１と、回転軸７１の両端側に対向するように固設された円形板状の２枚のディスク７３と、回転軸７１を中心として２枚のディスク７３を掛け渡すように設けられた横断面が六角形状の軸筒７２と、軸筒７２の各周側面に沿って外方に延長するように等間隔に４本ずつ設けられた支持材７５と、４本の支持材７５の先端側に取り付けられた一面が開口した箱状部材からなる６つの掬部７７と、回転軸７１を回転させる駆動手段７９とを有する。水車式排出ドラム７０は、その回転軸７１が導水部１１ａの略中央上方に位置するように、また、回転する掬部７７の描く円の水平方向の直径の左端点が導水部１１ａと排出部の境目の略上方に位置するように配設されている。

６つの掬部７７は、回転軸７１からの距離が同じになるように、回転軸７１を中心として放射状に等間隔に設けられおり、駆動手段７９により動作する回転軸７１等により正面視反時計回りに回転する。各掬部７７は、回転の接線方向における移動方向側が開口するように支持材７５に取り付けられている。具体的には、正面視において、最上位置にきたときには掬部７７の左側が開口し、最左位置にきたときには掬部７７の下側が開口し、最下位置にきたときには掬部７７の右側が開口し、最右位置にきたときには掬部７７の上側が開口するように取り付けられている。掬部７７の５つの面には、中比重片Ｂの大きさよりも小さい複数の穿通孔ｐが形成されている。なお、分離用タンク１０内の貯留水Ｗの水面は、上述したジェット水流ユニット４０及び後述する給水手段により給水され、導水部１１ａの先端側（左端側）の底面と略同じ高さに保たれている。

導水部１１ａの先端側に集められた中比重片Ｂは、導水部１１ａの貯留水Ｗ中を水流と反対方向である外側（左側）から内側（右側）に移動する箱状の掬部７７によって掬い上げられる。そして、導水部１１ａの上方を通る間に中比重片Ｂと一緒に掬い上げた水のみが、回転による遠心力及び重力によって掬部７７に設けられた穿通孔ｐから導水部１１ａ内（分離用タンク１０内）に落とされる。水切りがなされた中比重片Ｂは、重力により導水部１１ａ先端側に設けられた回収部１１ｂに落下し回収される。なお、掬部７７の内面は中比重片Ｂが張り付いてしまわないような加工、例えば凹凸等がなされていることが望ましい。また、掬部７７を支持する支持材７５は導水部１１ａに流れ込む貯留水Ｗの流れを乱さないよう、回転方向に垂直な厚さが薄いものであることが望ましい。

分離回収装置１には、図示しない給水手段が設けられている。この給水手段によって、必要に応じて分離用タンク１０内に水が供給され、分離用タンク１０内の貯留水Ｗが所定の水位に保たれる。具体的には、上述した３つの回収手段５０，６０，７０により各破砕片が回収される際には、僅かながら貯留水Ｗが一緒に排出される。また、上述したように排水部１１ｃからも少しずつ貯留水Ｗが排出される。分離用タンク１０内には高圧水を噴射するノズル４１により水が供給されるが、必要に応じて給水手段によっても貯留水Ｗを所定の水位に保つための水が供給される。

図５は実施例１の廃プラスチックの分離回収方法を説明するフロー図である。上述した分離回収装置１の各構成要素の説明において、その特徴と共に分離回収方法についても合わせて説明したので、ここでは図５に基づいて、廃プラスチックの分離回収方法を簡単に説明する。
まず分離用タンク１０に図示しない給水手段及び／又はジェット水流ユニット４０により所定の水位まで水を貯留させる。次に渦流ユニット３０の攪拌子３１を回転させることにより貯留水Ｗに渦流を発生させ、ジェット水流ユニット４０のノズル４１から高圧水を噴射することにより渦流の外側に上昇流を発生させる。そして投入パイプ２０からスクリューフィーダー２０ｂにより分離用タンク１０の貯留水Ｗの水中に廃プラスチックの破砕片を投入する。破砕片は渦流及び上昇流により分離され、比重の違いによりプラスチック等の種類により異なる所定の箇所に集められる。浮上し渦流中央に集められた小比重片Ｃはバキューム６０により回収され、貯留水Ｗ下側に沈降した大比重片Ａは二重バルブ５０から回収され、遠心力により渦流外側を回転し渦流及び上昇流により導水部１１ａに誘導された中比重片Ｂは水車式排出ドラム７０により排出部に回収される。なお、小比重片Ｃの回収、大比重片Ａの回収は収集量に応じて間欠的に行ってもよい。分離用タンク１０には、水面を所定の高さに保つように、かつ、貯留水Ｗに汚れを溜め込むことのないように、常にジェット水流ユニット４０により、また必要に応じて給水手段により水が補給されるとともに、排水部１１ｃからオーバーフロー水が排出される。

本発明の実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１によれば、分離用タンク１０の下側に底部１３を設け、分離用タンク１０の側面に突出する導水部１１ａを設けて、貯留水Ｗに渦流及び上昇流を発生させることにより、貯留水Ｗの水中に投入された廃プラスチックの破砕片を分離して大比重片Ａ、中比重片Ｂ、小比重片Ｃの３種類ごとに異なる所定の箇所に確実に集めることができる。また、破砕片（特にオレフィンフィルム等）は水面上から投入すると、水面の表面張力等により浮いたままとなってしまう場合があるが、廃プラスチックの分離回収装置１においては、投入手段２０により分離用タンク１０の下側に破砕片を送り込み、貯留水Ｗ中で分離手段３０，４０により攪拌する。よって、破砕片を確実に分離することができる。さらに、破砕片を貯留水Ｗ中にて渦流やジェット水流で旋回させることによりこれらを洗浄することもできる。また、分離用タンク１０には、ノズル４１や供給手段によりきれいな水が補給されるので、貯留水Ｗに汚れが溜まってしまうことを防ぐことができる。

所定の箇所に集められた大比重片Ａ、中比重片Ｂ、小比重片Ｃは、それぞれ貯留水Ｗに渦流及び上昇流を発生させている状態で回収することができるので、他の破砕片が混入することが少ない。また、大比重片Ａ及び小比重片Ｃはある程度の量が集まった時点で適宜回収すればよいので経済的である。また、各回収手段５０，６０，７０は貯留水Ｗから破砕片のみを効率的に回収するので、貯留水Ｗの減少量が少なく補給する水の量を少なくすることができる。また回収後の破砕片を脱水したり乾燥したりする際に短時間で容易に行うことができる。

特に、中比重片Ｂの回収する水車式排出ドラム７０は、渦流及びジェット水流により導水部１１ａの先端方向に寄せ集められてくる中比重片Ｂを、その反対方向から水中を移動してくる掬部７７によって掬い上げて効率的に回収する。また、水車式排出ドラム７０は、その回転軸７１が分離用タンク１０内（導水部１１ａ）の上方に設けられ、中心軸から離れた位置に設けられた掬部７７が貯留水Ｗ中で分離用タンク１０の内方に向かうように回転する構成としている。そのため、水面上に出た掬部７７に中比重片Ｂと一緒に掬い上げられた水は、遠心力により掬部７７の穿通孔ｐから分離用タンク１０内に戻るので、貯留水Ｗの排出を抑制し補給水の量を減少させることができる。また、回収した中比重片Ｂは水切りがなされているので、再利用しやすい。また、バキューム６０の吸い口６１は回転可能に、かつ上下移動可能に設けられているので、羽根６１ｂによって小比重片Ｃを容易に吸い口６１の真下に移動させることができる。

廃プラスチックの分離回収装置１は、例えば再資源化のため食品用包装フィルムや袋類等のオレフィンフィルムを選別する際に、手作業で選別されたものを洗浄、破砕した後の、仕上げの工程において用いることができる。本発明の分離回収装置１によれば、見過ごされて混入した発泡ＰＳ（小比重片Ｃ）やＰＶＣ、ＰＥＴなどの重残渣（大比重片Ａ）を除去するとともに、オレフィンフィルムの仕上げの洗浄を行うことができる。また、分離回収装置１は、同様に発泡ＰＳを再資源化する際の仕上げの工程として用いることも可能である。
また、農業用廃棄ビニールの再資源化においては、１次破砕した後、かつ、２次洗浄粉砕する前に、破砕片を洗浄し水よりも比重の重い泥や砂等を除去するために用いることもできる。

なお、廃プラスチックの分離回収装置１の各部材の形状、大きさ、構成等は、上述した実施例に限られず、本実施例の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる。例えば、攪拌子３１やジェット水流ユニット４０の位置等も上述した実施例に限られない。渦流及び上昇流により、投入された破砕片を分離し、それぞれを所定の箇所に集めることができればよい。分離用タンク１０の導水部１１ａや水車式排出ドラム７０の形状や数等も上述した実施例に限られない。分離用タンク１０に対する水車式排出ドラム７０の位置や回転方向を上述のようにして中比重片Ｂを効率的に掬い上げ、遠心力により水を切り回収部１１ｂに移動させることができる構成であればよい。また、本実施例においては、排水部１１ｃを中比重片Ｂの集まる箇所（回収部１１ｂの下側）に設けているが、分離用タンク１０の他の上縁部に設けることもできる。導水部に集めた中比重片Ｂが貯留水Ｗと一緒に流れ落ちてしまうのを防ぐことができる。

掬部７７には、穿通孔ｐを空けて水を切る構成としているが、網目状でもよく、一緒に掬い上げた水を落とすことができればよい。掬部７７の形状も横断面が矩形状の箱状に限らず、横断面が逆等脚台形であり、開口側が少し大きく開いたような形状のものでもよく、掬い上げた中比重片Ｂを回収部１１ｂに容易に移動できる構成であればよい。また、水車式排出ドラム７０の掬部７７は、連続して回転を続ける構成としているが、例えば掬部７７の数を対向するように２つ設け、１方の掬部７７が最上位置よりも少し（例えば３０度）回転したところで一時的に回転を止めて中比重片Ｂを慣性により回収部１１ｂに移動させるとともに、他方の掬部７７を貯留水Ｗ内から揚げた状態で水を切る時間を設けるようにしてもよい。

本実施例においては、ジェット水流ユニット４０に外部から水を供給する構成としているが、複数設けられるジェット水流ユニット４０の少なくとも一部について、分離用タンク内の貯留水Ｗを濾過して循環させるようにしてもよい。使用する水の量を減らすことができる。また、給水手段を設けず、ジェット水流ユニット４０によってのみ水を給水する構成としてもよい。水量と水圧を調節することにより、必要な量の水を供給するとともに水圧を変化させて所望の上昇流を発生させるようにしてもよい。
バキューム６０の中央に渦流ユニット３０の支持軸３５を貫通させて上方から設けているが、支持軸３５の横に沿うように設けてもよい。バキューム６０の吸い口６１は渦流の中央の上方から少しずれた位置となってしまうが、支持軸３５の周りを回転する小比重片Ｃを回収することができる。吸い口６１の支持部６１ａや羽根６１ｂの形状等も上述したものに限らず、例えば、平面視において外壁の略接線方向に延びるように支持部６１ａや羽根６１ｂが設けられるようにしてもよく、小比重片Ｃを吸い口６１の真下に集めることができればよい。

次に実施例２の廃プラスチックの分離回収装置２について説明する。
図６は実施例２の廃プラスチックの分離回収装置２を示す平面図であり、図７は実施例２の廃プラスチックの分離回収装置２を示す正面図である。実施例２の分離回収装置２は、実施例１の分離回収装置１と分離手段３０，４０の構成が異なる。以下、実施例１の分離・回収装置１と同様の構成については、同様の符号、名称を付す等して重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、実施例２の廃プラスチックの分離回収装置２の分離回収方法は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１の場合と略同様であるので説明を省略する。

実施例２の分離回収装置２は、実施例１の分離回収装置１の渦流ユニット３０の代わりに、分離用タンク１０の筒部１１に設けるジェット水流ユニット４０の数を増やすことにより上昇流だけでなく渦流も発生させるように構成したものである。図６に示すように、ジェット水流ユニット４０ｘは筒部１１の上部及び下部に互い違いになるように３つずつ、計６つ設けられている。それぞれのノズル４１ｘは、筒部１１中心から見て右斜め上方に高圧水を噴射して、上方から視認した際に貯留水Ｗが時計方向に回転するような渦流を発生させるとともに、渦流の外側に上昇流を発生させる。

本発明の実施例１の廃プラスチックの分離回収装置２によれば、実施例１における渦流ユニット３０がないため、小比重片Ｃが支持軸３５にぶつかることがないので、渦流の中央に確実に寄せ集めることができる。また、攪拌子３１を回転させるモータが不要であるため、分離回収装置１のようにバキューム６０ｘ内に支持軸３５を設ける必要がないので、バキューム６０ｘを渦流の中央上部に容易に設置することができ、小比重片Ｃを確実に吸い込むことができる。

なお、廃プラスチックの分離回収装置２の各部材の形状、大きさ、構成等は、上述した実施例に限られないのは、実施例１同様である。ジェット水流ユニット４０ｘにより、渦流及び上昇流を発生させることができる構成であればよい。

次に実施例３の廃プラスチックの分離回収装置３について説明する。
図８は実施例３の廃プラスチックの分離回収装置３を示す平面図である。実施例３の分離回収装置３は、より確実に水面中央に小比重片Ｃを集めるために、実施例１の分離回収装置１の分離用タンク１０に仕切板１５を設けたものである。以下、実施例１の分離・回収装置１と同様の構成については、同様の符号、名称を付す等して重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、その分離回収方法は、実施例１の廃プラスチックの分離回収装置１と略同様であるので説明を省略する。

分離回収装置３の分離用タンク１０には、その内壁面横断面が略Ｃ字状の湾曲した板状の仕切板１５が、図示しない駆動手段により鉛直方向の上下移動が可能となるように設けられている。仕切板１５の曲率は分離用タンク１０よりも大きく、その前面左側の切り欠きよりも内側に、水車式排出ドラム７０の回転する掬部７７に接触等することのないように設けられている。また、仕切板１５の鉛直方向の長さは、例えば渦流等を発生させた状態における貯留水Ｗの中央部と外縁部の高さの差の２倍程度の長さとなっており、筒部１１の切り欠きを完全に塞いでしまうことのないような長さとなっている。さらに、仕切板１５は常にその下端側が貯留水Ｗ中にある状態で上下移動させることができ、仕切板１５全体を貯留水Ｗ中に沈めることも可能な構成となっている。

本発明の実施例３の廃プラスチックの分離回収装置３によれば、小比重片Ｃの量により仕切板１５の位置を調節することができ、仕切板１５を水面側に配設することにより導水部１１ａに小比重片Ｃが流れ込むのを防ぐことができる。また、仕切板１５の内側壁面（筒部１１中央側の壁面）等に張り付いてしまった小比重片Ｃを、仕切板１５を下方向に移動させたり、水面下に移動させたりすることにより、貯留水Ｗ中に戻すことができる。

なお、廃プラスチックの分離回収装置３の各部材の形状、大きさ、構成等は、上述した実施例に限られないのは、実施例１同様である。また、仕切板１５の形状等も上述した物に限らず、小比重片Ｃが導水部１１ａに流れ込むことを防ぐことができればよい。また、上述の構成に加えて、小比重片Ｃが仕切板１５に沿って回転するように移動するのを補助するような水流を発生させるジェット水流ユニット４０を分離用タンク１０の上部に設けてもよい。

本発明の廃プラスチックの分離回収装置及びその分離回収方法は、廃プラスチックのリサイクル設備だけでなく、水に対して比重の大小が異なるものを分離して集めるものであれば、様々な分野に応用して利用することができる。

１，２，３ 分離回収装置
１０ 分離用タンク
１１ 筒部
１１ａ 導水部
１１ｂ 回収部
１１ｃ 排水部
１３ 底部
１３ａ 傾斜部分
１３ｂ 管状部分
１５ 仕切板
２０ 投入パイプ（投入手段）
２０ｂ スクリューフィーダー
３０ 渦流ユニット（分離手段）
３１ 攪拌子
３５ 支持軸
４０，４０ｘ ジェット水流ユニット（分離手段）
５０ 二重バルブ（回収手段）
６０，６０ｘ バキューム（回収手段）
６１ 吸い口
６１ａ 羽根
７０ 水車式排出ドラム（回収手段）
７１ 回転軸
７５ 支持材
７７ 掬部
Ａ 大比重片
Ｂ 中比重片
Ｃ 小比重片

Claims (6)

1. 円筒形状の筒部（１１）とその底側に形成された底部（１３）とを有する貯留水（Ｗ）を貯留する分離用タンク（１０）と、
   前記分離用タンク（１０）の貯留水（Ｗ）中に廃プラスチック破砕片を投入する投入パイプ（２０）と、
   前記分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）に渦流を発生させる撹拌手段（３１，４０ｘ）と、
   前記分離用タンク（１０）の内壁に突設される高圧水を噴射するノズル（４１）を有し、該分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）の前記渦流の外側に上昇流を発生させるジェット水流ユニット（４０，４０ｘ）と、を備え、
   前記分離用タンク（１０）の筒部（１１）は、横断面が略Ｃ字状となるように側面の一部（Ｘ−Ｙ間）が切り欠かれ、その切り欠き部に外方に突出するように導水部（１１ａ）が形成されており、前記渦流の流れにおいて上流側に位置する該導水部（１１ａ）の一側壁面は、該筒部（１１）の切り欠き部から平面視接線方向に外方に延びるように形成されている、ことを特徴とする廃プラスチックの分離回収装置。
2. 駆動手段（７９）により回転する回転軸（７１）とその回転軸（７１）に支持部材（７５）を介して取り付けられた笊状の掬部（７７）を有する水車式排出ドラム（７０）をさらに備え、
   前記回転軸（７１）は前記導水部（１１ａ）の上方に配置され、
   前記駆動手段（７９）は、前記貯留水（Ｗ）の水中において前記掬部（７７）が前記導水部（１１ａ）に流れ込む水流と略反対方向に移動するように前記水車式排出ドラム（７０）を回転させる、ことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分離回収装置。
3. 前記分離用タンク（１０）の底部（１３）中央には、下方に延びるように管状部分（１３ｂ）が形成され、該管状部分（１３ｂ）には鉛直方向上下に設けた２つのバルブ（５１ａ，５１ｂ）と、それらの間の略円柱状の空間である中間室（５３）とを有する二重バルブ（５０）が備えられた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載された廃プラスチックの分離回収装置。
4. 前記分離用タンク（１０）は、その中央部上方に、貯留水（Ｗ）の水面に対向するように吸い口（６１）が配設されるバキューム（６０）を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載された廃プラスチックの分離回収装置。
5. 前記分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）に渦流を発生させる撹拌手段（４０ｘ）は、該分離用タンク（１０）の内壁に突設される高圧水を噴射するノズル（４１）を有するジェット水流ユニット（４０ｘ）である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載された廃プラスチックの分離回収装置。
6. 分離用タンクに貯留された貯留水の水中に廃プラスチック破砕片を投入する投入工程と、
   前記貯留水に渦流と該渦流外側の上昇流を発生させ、投入された前記廃プラスチック破砕片を各破砕片に分ける分離工程と、
   分離された破砕片のうち水と略同じ比重の中比重片を、前記渦流及び上昇流により該貯留水の外側上部に集める収集工程と、
   前記収集工程において前記貯留水の外側上部に集められた前記中比重片を、前記分離用タンクの側面に外方に突出するように形成された導水部に、該導水部に流れ込む該渦流及び／又は前記上昇流による水流に乗せて移動させる移動工程と、
   駆動手段により回転する回転軸が前記導水部の上方に配置され、該回転軸に支持部材を介して取り付けられた複数の穿通孔を有する笊状の掬部を、該導水部に流れ込む水流と略反対方向に前記貯留水の水中を移動するように回転させて、前記移動工程において該導水部に移動してきた前記中比重片を水切りしながら回収する中比重片回収工程を備えた、ことを特徴とする廃プラスチックの分離回収方法。