JP6217985B2

JP6217985B2 - 選別装置

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Publication number: JP6217985B2
Application number: JP2014259294A
Authority: JP
Inventors: 山口　直志; 直志山口; 将稔宮坂; 真吾濱田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: CN105710998B; US20160175889A1; JP2016117038A; EP3037182A1; CN105710998A

Description

本発明は、複数の小片が集まった選別対象から特定の材種からなる小片を選別する選別装置に関し、特に、使用済み家電製品などを破砕して得られる選別対象から特定の樹脂種の小片を選別する選別装置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を引き起こしている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、家電リサイクルが注目され、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されて小片となった後に磁気、風力、振動等を利用して材種毎に小片が分別され、再資源化されている。特に金属からなる小片は、比重選別装置又は磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなどの材種毎に高純度で分別され、高い再資源化率が実現されている。

一方、樹脂材料では、軽比重物であるポリプロピレン（以下、ＰＰと表記。）からなる小片が、水を活用した比重選別で高比重物と選別され、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、及び、ポリスチレン（以下、ＰＳと表記）からなる小片とアクリロニトリルブタジエンスチレン（以下、ＡＢＳと表記）からなる小片など比重の近い小片とを分別できないことが大きな課題となっている。

樹脂材料の再資源化に関する前記課題を考慮した選別方法が、特許文献１で提案されている。特許文献１に記載の技術では、識別装置により材種を検出することで、比重選別では選別できない樹脂材料からなる小片の選別を、同時に２種類行うことを可能にしている。

図６は、特許文献１にかかる従来の選別装置概略構成図である。

この選別装置は、特定材種物と、特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から、特定材種物と他材種物とを選別する選別装置である。

コンベア１０１は、コンベア１０１上に載置された選別対象である樹脂小片１０２を一方向に搬送する。樹脂小片１０２は、識別装置１０３の下を通過する際に、樹脂小片１０２の組成を識別すると同時にコンベア１０１上の位置情報も取得する。

コンベア１０１の搬送方向のコンベア先端部１０４に到達した樹脂小片１０２は、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と同じ速度で水平に飛び出す。

コンベア先端部１０４の上部には、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９を発生させる第１アシストノズル１０６が配置され、樹脂小片１０２の飛翔経路の上部には、飛翔経路に沿って第１上部整流板１０７Ａが配置され、樹脂小片１０２の飛翔経路の下部には、コンベア先端部１０４の斜め下方に、飛翔経路に沿って下部整流板１０７Ｂが配置されている。このような構成により、樹脂小片１０２の飛翔経路に沿って、飛翔経路内で、コンベア１０１の搬送速度と一致する風速の気流１０９を流すことが可能である。

コンベア１０１から水平方向に投げ出された樹脂小片１０２は、飛翔しながら落下する。その際、樹脂小片１０２のうち、該当する特定材種の樹脂が、第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのノズルのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、識別装置１０３からの指令により、パルスエアが噴射されて、該当する特定材種の樹脂のみが打ち落とされ、仕切り板１０８で仕切られた区画にて、回収される。

仮に、第１アシストノズル１０６、第１上部整流板１０７Ａ、及び下部整流板１０７Ｂが無い場合、樹脂小片１０２は、コンベア１０１から飛出した直後から、コンベア１０１の搬送速度と同じ風速Ｖ１００を、進行方向正面から受け、樹脂小片１０２の形状、面積、又は重量によって千差万別に、空気抵抗力を受けることとなる。この場合、樹脂小片１０２の各々によって飛翔経路が異なってしまうため、飛翔バラツキが生じ、後述の第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置での打ち落とし精度が低くなってしまう。

しかし、第１アシストノズル１０６、第１上部整流板１０７Ａ、及び下部整流板１０７Ｂが設置されている場合、第１アシストノズル１０６は、コンベア１０１の搬送速度と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９を樹脂小片１０２の飛び出し方向の向きに供給するため、飛び出し時の樹脂小片１０２と気流１０９との相対速度は、飛び出し時にほぼ０であり、空気抵抗もほぼ０である。また、第１上部整流板１０７Ａ及び下部整流板１０７Ｂにより、飛翔経路に沿って、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９が維持されるため、飛翔経路に渡り、空気抵抗は、ほぼ０の状態での飛翔が実現される。

この作用により、樹脂の形状、面積、又は重量によらず、飛翔経路内で空気抵抗力を受けなくなるため、樹脂の飛翔バラツキが抑制できる。

構成例としては、例えば、第１ノズル群１０５Ａで樹脂小片１０２のうち、ＰＳの小片のみを打ち落とし、第２ノズル群１０５Ｂで樹脂小片１０２のうちＰＰの小片のみを打ち落とす構成である。樹脂小片１０２が識別装置１０３の下を通過した時刻から、第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置を通過する時刻を予め算出もしくは測定する。次いで、識別装置１０３で測定されたコンベア１０１上の位置情報から、樹脂小片１０２のうちの該当するＰＳの小片２が第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間、及び、樹脂小片１０２のうちの該当するＰＰの小片２が第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、パルスエアをそれぞれの該当する樹脂小片１０２へ、噴射する。このように構成することで、該当する樹脂小片１０２がパルスエアで打ち落とされ、打ち落とされた樹脂は、種類別に仕切り板１０８で仕切られた区画にて回収される。

このような構成により、特定材種物と、他材種物とが混在する選別対象から、２種類の特定材種物と他材種物とを同時に、高精度に、選別することが可能になる。

国際公開第２０１４／１７４７３６号

しかしながら、前記従来の構成では、樹脂小片１０２の飛翔バラツキの抑制は、コンベア先端部１０４からの飛翔距離がせいぜい、４００〜５００ｍｍの範囲でしか実現せず、距離の制約により、樹脂小片１０２を打ち落とすノズル群１０５Ａ，１０５Ｂは、多くとも２組しか設置できないことが、発明者らの検討で明らかになってきた。３組のノズル群を設置する場合には、少なくとも、飛翔バラツキが抑制された飛翔距離は、６００〜７００ｍｍは必要である。

この飛翔距離を実現するべく、図７のように、飛翔経路に沿って第２上部整流板１０７Ｃを設置、延長させ、第３ノズル群１０５Ｃを設置し、選別精度の検討を行った。

コンベア先端部１０４を原点とし、搬送方向の向きを正とするＸ軸とし、重力方向の上向きを正とするＺ軸として、コンベア先端部１０４の座標をＰ１００（Ｘ、Ｚ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）としたとき、第１ノズル群１０５Ａからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０１（Ｘ、Ｚ）＝（２５０ｍｍ，−６０ｍｍ）であり、第２ノズル群１０５Ｂからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０２（Ｘ、Ｚ）＝（４５０ｍｍ，−１６０ｍｍ）であり、第３ノズル群１０５Ｃからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０３（Ｘ、Ｚ）＝（６００ｍｍ，−２５０ｍｍ）であった。また、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００はＶ１００＝３ｍ／ｓであり、第１アシストノズル１０６からは、コンベア１０１の搬送速度と同等の気流１０９を、風速Ｖ１０１＝３ｍ／ｓ±１５％となるように供給し、特許文献１と同等の実験を行った。

使用した樹脂小片１０２としては、家電樹脂を破砕機で小片に破砕したときに発生する粒度の小さい樹脂を対象としているために、１０ｍｍ角から１００ｍｍ角の大小異なる樹脂を用いた。

この樹脂小片１０２が、コンベア先端部１０４を飛び出す時刻を０とし、第１ノズル群１０５Ａ、第２ノズル群１０５Ｂ、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する時刻を、それぞれ、ｔ１０１、ｔ１０２、ｔ１０３とし、その時刻を測定するため、ハイスピードカメラ（株式会社ディテクト(ＤＩＴＥＣＴ) ＨＡＳ−Ｌ１Ｍ５００ＦＰＳ）と画像解析ソフトとを用意して測定した。

図８に、第１ノズル群１０５Ａ、第２ノズル群１０５Ｂ、第３ノズル群１０５Ｃからのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１での、樹脂小片到達時間バラツキを３σで示し、また、Ｘ方向の飛翔速度Ｖ１００＝３ｍ／ｓとして、樹脂小片１０２の飛翔バラツキに換算した。

この結果によると、樹脂小片１０２によっては、第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１では、６．７６ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。また、第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ１０２では、１２．１８ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。また、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ１０３では、１６．２５ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。距離に換算すると、ノズル群がパルスエアを噴射した時点で、第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１では、最大で１９．９ｍｍ、第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ１０２では、最大で３５．８ｍｍ、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ１０３では、最大で４７．８ｍｍのずれが生じてしまっていることとなる。

ノズル群を、３段以上設置し、３種類の樹脂小片を同時に選別するためには、少なくとも第３ノズル群１０５Ｃまでの飛翔距離は６００ｍｍ必要であり、この飛翔距離に渡り、飛翔バラツキを抑制しなければならない。このためには、飛翔経路内の気流１０９の風速Ｖ１０１をさらにコントロールしなければならないと、発明者らは考えた。

図９Ａは、重力加速度をｇとし、空気抵抗が無いとした場合の、コンベア１０１から物体を水平方向に投げ出した時に作用する重力と落下速度とを示した模式図である。水平方向の右向きを正とするＸ軸、鉛直方向の上向きを正とするＺ軸とした。水平方向の物体の速度をＶｘとすると、Ｘ軸方向では、常に、Ｖｘ＝Ｖ１００である。物体が水平方向にＸだけ進んだ位置での鉛直方向の物体の速度Ｖｚは、Ｖｚ＝ｇ（Ｘ／Ｖ１００）である。よって、物体の進行方向の落下速度、つまり物体の落下放物線接線方向速度Ｖは、式（１）となる。

Ｖ＝［｛ｇ（Ｘ／Ｖ１００）｝^２＋Ｖ１００^２］^１／２・・・式（１）
図９Ｂは、コンベア速度Ｖ１００＝３ｍ／ｓとし、樹脂小片１０２の初速も同様に、Ｖ１００＝３ｍ／ｓとし、空気抵抗を無視し、落下速度が式（１）に従うとして、落下速度の計算を行ったグラフである。

第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｘ＝２５０ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．１１ｍ／ｓの落下速度となる。第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｘ＝４５０ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．３４ｍ／ｓの落下速度となる。第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｘ＝６００ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．５８ｍ／ｓの落下速度となる。特許文献１の方法では、飛翔経路に沿って、気流１０９の風速を３ｍ／ｓに合わせているため、飛翔経路が長くなればなるほど、気流１０９の風速Ｖ１０１と落下速度Ｖとの間にズレが生じて、空気抵抗を受けることとなり、これが、前記の飛翔バラツキが発生する原因であると推測される。

つまりは、従来の構成では、選別対象である樹脂小片１０２が、飛翔経路に沿って落下する際、たとえ第１アシストノズル１０６から供給される気流１０９の風速を、樹脂の初速と同等に設定していても、飛翔距離が大きくなるにしたがって、重力により落下速度Ｖが増加し、気流の風速以上の落下速度になるため、飛翔距離が大きくなるほど、樹脂の形状、面積、又は重量によって千差万別に、空気抵抗力を受けることとなる。これにより、飛翔バラツキが発生し、特許文献１で記載された飛翔距離以上では、打ち落とし精度が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、選別対象である樹脂が、空気抵抗を受けないように、飛翔経路に沿って風速を増加させる構成を有した、選別装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる選別装置は、特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
前記選別対象を載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させる搬送装置と、
前記搬送装置の上部に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
前記搬送装置の前記先端部において、前記選別対象の飛び出し方向の向きに、前記搬送装置の搬送速度と一致する風速の第１気流を発生させる第１送風部と、
前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路沿いにかつ前記飛翔経路に向かって配置され、前記搬送装置から飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する複数の噴射部と、
前記飛翔経路の下部より前記飛翔経路に向かって第２気流を発生させる第２送風部とを備えるとともに、
前記複数の噴射部は、前記飛翔経路沿いの上流側から下流側に、上流側噴射部と、中間部の噴射部と、下流側の噴射部との３個配置され、
前記飛翔経路と前記第２送風部の吹き出し口の向きの延長線との交点を、前記第１気流と前記第２気流との気流合流点とし、この気流合流点が、前記飛翔経路と前記中間部の噴射部のノズル延長線との交点の近傍に配置されている。
また、前記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかる選別装置は、特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
前記選別対象を載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させる搬送装置と、
前記搬送装置の上部に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
前記搬送装置の前記先端部において、前記選別対象の飛び出し方向の向きに、前記搬送装置の搬送速度と一致する風速の第１気流を発生させる第１送風部と、
前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路沿いにかつ前記飛翔経路に向かって配置され、前記搬送装置から飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する複数の噴射部と、
前記飛翔経路の下部より前記飛翔経路に向かって第２気流を発生させる第２送風部とを備えるとともに、
前記搬送装置の前記先端部から、前記飛翔経路の最も下流側の噴射部までの水平方向の飛翔距離をＬ０とし、
前記選別対象の前記飛翔経路と前記第２送風部の吹き出し口の向きの延長線との交点を前記第１気流と前記第２気流との気流合流点とし、
前記先端部から前記合流点までの水平方向の距離をＬ１とし、
前記合流点での前記飛翔経路の接線と、前記第２送風部の前記吹き出し口の向きの前記延長線とのなす角をθとし、
前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離をＬ２とし、
前記第２送風部の前記吹き出し口の風速をＶ２と定義したときに、
０．５≦Ｌ１／Ｌ０≦０．７であり、かつ
１０°≦θ≦３０°であり、かつ
０．１５≦Ｌ２／Ｌ０≦０．５であり、かつ、
前記風速Ｖ２（ｍ／ｓ）と前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離Ｌ２（ｍ）の比Ｖ２／Ｌ２は、２５≦Ｖ２／Ｌ２≦３５である。

以上のように、本発明の１つの態様において、飛翔経路に沿って風速を増加させる構成を有した選別装置によれば、これまで、多くとも２組のパルスエアを噴射するノズル群しか設置できない、樹脂の飛翔バラツキを有した選別装置から、少なくとも３組のパルスエアを噴射するノズル群を設置可能な、飛翔バラツキが抑制された選別装置の実現が可能になり、同時に３種類の樹脂を選別することが可能になる。

本発明の一実施形態における選別装置の概略構成図本発明の実施形態における選別装置の構成要素を示す図合流点から第２アシストノズルの先端部までの距離を変化させた場合の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ飛翔経路と第２アシストノズルの延長線とのなす角を変化させた場合の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ合流点から第２アシストノズルの先端部までの距離を変化させた場合の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ本発明の実施例と比較例とにおける風速分布及び飛翔バラツキの比較を示す図本発明の実施例と比較例とにおける選別精度及び回収率の比較を示す図従来の選別装置の概略構成図従来の選別装置における分別位置を増加させた概略構成図従来の選別装置における樹脂小片到達時間のバラツキ及び飛翔バラツキを示す図樹脂小片の飛翔速度を説明する模式図樹脂小片の飛翔速度を計算したグラフ

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態）
図１Ａは、本発明の一実施形態における選別装置の側面図である。

この選別装置は、搬送装置の一例としてのコンベア１と、第１送風部の一例としての第１アシストノズル６と、識別部の一例としての識別装置３と、上部整流板７Ａ，７Ｃと、下部整流板７Ｂと、複数の噴射部の一例としてのノズル群５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、第２送風部の一例としての第２アシストノズル１０とを備えて構成している。さらに、選別装置は、制御装置９０をも備えて構成している。制御装置９０は、コンベア１と第１アシストノズル６と識別装置３と複数のノズル群５Ａ，５Ｂ，５Ｃと第２アシストノズル１０とのそれぞれの動作を制御している。この選別装置は、特定材種物と、特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から、特定材種物と他材種物とを選別する選別装置である。

図１Ａにおいて、コンベア１は、コンベア１上に載置された選別対象である樹脂小片２を一方向（図１Ａでは右方向）に搬送する。コンベア１の搬送方向のコンベア先端部４に到達した樹脂小片２は、コンベア１の搬送速度Ｖ０と同じ速度で水平方向に飛び出す。

コンベア１の先端近傍の上方には、識別装置（識別部）３が配置されている。コンベア１上の樹脂小片２は、識別装置３の下を通過する際に、樹脂小片２の組成を識別装置３で識別すると同時にコンベア１上の位置情報も識別装置３で取得する。

コンベア先端部４の上部には、コンベア１の搬送速度Ｖ０と一致する風速Ｖ１の第１気流９を発生させる第１送風部の一例としての第１アシストノズル６が配置されている。コンベア１のコンベア先端部４とから第１アシストノズル６の吹き出し口の吹き出し方向沿いに、下方に徐々に湾曲した樹脂小片２の飛翔経路Ｔが形成されている。

樹脂小片２の飛翔経路Ｔの上部には、飛翔経路Ｔに沿って、第１アシストノズル６の先端部から飛翔経路Ｔの下流側に向けて、平板状の第１上部整流板７Ａが配置されている。

樹脂小片２の飛翔経路Ｔの下部で、かつ、コンベア先端部４の斜め下方には、飛翔経路Ｔに沿って、平板状の下部整流板７Ｂが配置されている。

第１上部整流板７Ａの途中には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた上流側噴射部の一例としての第１ノズル群５Ａの複数のノズルが配置されているとともに、第１上部整流板７Ａの下流側端部には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた中間部の噴射部の一例としての第２ノズル群５Ｂの複数のノズルが配置されている。

第２ノズル群５Ｂのノズルのさらに下流側には、飛翔経路Ｔに沿って、平板状の第２上部整流板７Ｃが配置されているとともに、第２上部整流板７Ｃの下流側端部には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた下流側噴射部の一例としての第３ノズル群５Ｃの複数のノズルが配置されている。

また、図１Ａにおいて、第２送風部の一例としての第２アシストノズル１０は、選別対象である樹脂小片２の飛翔経路Ｔの下側の飛翔経路Ｔ外に配置され、第２アシストノズル１０の吹き出し口から飛翔経路Ｔ内の第２ノズル群５Ｂのノズルの先端付近に向けて、第２気流１１を供給する構成になっている。飛翔経路Ｔと第２アシストノズル１０の吹き出し口の向きの延長線ＮＥ４との交点Ｇを、第１気流９と第２気流１１との気流合流点とするとき、この気流合流点が、飛翔経路Ｔと第２ノズル群５Ｂのノズル延長線ＮＥ２との交点Ｐ２の近傍、例えば、上流側の近傍、に配置されるように、第２アシストノズル１０を配置し、風速を設定している。

１つの構成例としては、例えば、第１ノズル群５Ａで、樹脂小片２のうちＰＳの小片２のみを打ち落とし、第２ノズル群５Ｂで、樹脂小片２のうちＰＰの小片２のみを打ち落とし、第３ノズル群５Ｃで、樹脂小片２のうちＡＢＳの小片２のみを打ち落とす構成である。よって、回収用区画２０ＡはＰＳの小片２用であり、回収用区画２０ＢはＰＰの小片２用、回収用区画２０ＣはＡＢＳの小片２用であり、回収用区画２０Ｄはその他の種類の樹脂の小片２用である。

このような構成によれば、第１アシストノズル６から供給されかつコンベア１の搬送速度と一致する風速の第１気流９は、第１上部整流板７Ａ、下部整流板７Ｂ及び、第２上部整流板７Ｃによって、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに沿って流れる仕組みになっている。第２アシストノズル１０より、飛翔経路Ｔの第２ノズル群５Ｂのノズルの先端付近、言い換えれば、第１上部整流板７Ａと第２上部整流板７Ｃとの間の付近に向けて、第２気流１１を供給すると、第２気流１１は拡散しながら、第１気流９と滑らかに合流する。

よって、始めは、第１アシストノズル６は、コンベア１の搬送速度と一致する風速Ｖ１の第１気流９を樹脂小片２の飛び出し方向の向きに供給するため、コンベア１から水平方向に投げ出された飛び出し時の樹脂小片２と第１気流９との相対速度は、飛び出し時にほぼ０であり、空気抵抗もほぼ０である。このため、第１上部整流板７Ａ及び下部整流板７Ｂが配置された飛翔経路Ｔに沿って、コンベア１の搬送速度Ｖ０と一致する風速Ｖ１の第１気流９が維持されるため、第２ノズル群５Ｂ付近までの飛翔経路Ｔでは、空気抵抗は、ほぼ０の状態での樹脂小片２の飛翔が飛翔経路Ｔに沿って実現される。その際、樹脂小片２のうち、該当する特定材種の樹脂が、第１ノズル群５Ａ及び第２ノズル群５Ｂのノズルのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、識別装置３からの情報を基に制御装置９０での制御の下に、パルスエアが第１ノズル群５Ａ又は第２ノズル群５Ｂから噴射されて、該当する特定材種の樹脂のみが打ち落とされ、３枚の仕切り板８でそれぞれ仕切られた区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄにて回収される。

また、樹脂小片２の飛翔が第２ノズル群５Ｂ付近の飛翔経路Ｔに至ると、第２アシストノズル１０の吹き出し口から飛翔経路Ｔ内の第２ノズル群５Ｂのノズルの先端付近に向けて、第２気流１１が供給され拡散しながら、第１気流９と合流する。すると、樹脂小片２が、空気抵抗を受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることができて飛翔距離が大きくなる。すると、樹脂小片２のうち、該当する特定材種の樹脂が、第３ノズル群５Ｃのノズルのパルスエアを受ける位置を通過することができ、その位置を通過する瞬間に、識別装置３からの情報を基に制御装置９０での制御の下に、パルスエアが第３ノズル群５Ｃから噴射されて、該当する特定材種の樹脂のみが打ち落とされ、複数の仕切り板８で仕切られた区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄにて回収される。

このようにすれば、選別対象である樹脂小片２が、空気抵抗を受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることを可能とし、これにより、飛翔距離が大きくなっても、樹脂小片２の形状、面積、又は、重量によっても、空気抵抗を受けることがなくなり、飛翔バラツキが抑制され、打ち落とし精度を向上させることができる。

ここで、パルスエアで樹脂小片２を打ち落とす動作については、以下のようにして行う。

まず、コンベア１上において、樹脂小片２が識別装置３の下を通過した時刻から、第１ノズル群５Ａ及び第２ノズル群５Ｂ及び第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する時刻を、制御装置９０内の演算部などの通過時刻取得部で予め算出もしくは測定する。

次いで、識別装置３で測定されたコンベア１上の位置情報から、制御装置９０の制御の下に、樹脂小片２のうちの該当するＰＳの小片２が第１ノズル群５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１を通過する瞬間に、及び、樹脂小片２のうちの該当するＰＰの小片２が第２ノズル群５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ２を通過する瞬間に、及び、樹脂小片２のうちの該当するＡＢＳの小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ３を通過する瞬間に、それぞれの該当する樹脂小片２へ向けて、該当するノズルからパルスエアを噴射する。

このように構成することで、該当する樹脂小片２がパルスエアで打ち落とされ、打ち落とされた樹脂は、種類別に仕切り板８で仕切られた４つの区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのいずれかにて回収される。

従って、この実施形態によれば、第２アシストノズル１０からの第２気流１１の供給により、選別対象である樹脂小片２が、空気抵抗を受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることが可能となる。これにより、樹脂小片２の飛翔距離が大きくなったとしても、樹脂小片２の形状、面積、又は、重量によっても空気抵抗を受けることがなくなり、飛翔バラツキが抑制され、打ち落とし精度を向上させることができる。従って、特定材種物と、他材種物とが混在する選別対象２から、３種類の特定材種物と他材種物とを同時に、高精度に、選別することが可能になる。また、一連の飛翔経路Ｔにおいて３種類の材種からなる樹脂小片２を個別に選別する場合においても、所望の特定材種の小片２の選別純度及び回収歩留りを高めることができる。

（実施例）
さらに、本発明の実施形態にかかる実施例を基に、より確実に、選別する方法について、以下に詳述する。

図１Ｂに示すように、コンベア１の搬送速度をＶ０と定義する。コンベア先端部４から飛翔経路Ｔの最も下流側の第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点までのＸ軸方向の距離（コンベア先端部４から第３ノズル群５Ｃまでの水平方向の飛翔距離）を、全飛翔距離Ｌ０と定義する。樹脂小片２の飛翔経路Ｔと第２アシストノズル１０の（吹き出し口の向きの）延長線ＮＥ４との交点を気流合流点Ｇと定義する。コンベア先端部４から合流点ＧまでのＸ軸方向（水平方向）の距離をＬ１と定義する。合流点Ｇでの飛翔経路Ｔの接線と、第２アシストノズル１０の延長線（吹き出し口の向きの延長線）ＮＥ４とのなす角（合流角度）をθと定義する。合流点Ｇから第２アシストノズル１０の（吹き出し口の）先端部までのＸ軸方向（水平方向）の距離をＬ２と定義する。第１アシストノズル６から供給される第１気流９の風速（第１アシストノズル６の吹き出し口の風速）をＶ１と定義する。第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１の風速（第２アシストノズル１０の吹き出し口の風速）をＶ２と定義する。

そして、距離Ｌ１と、距離Ｌ２と、合流角度θと、風速Ｖ１と、風速Ｖ２とを、適切に選べば、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに一致し、かつ、樹脂小片２の落下速度に一致した、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速分布が得られる。風速分布を測定するに当たり、その測定点を、それぞれ、以下のように定義する。コンベア先端部４の地点をＰ０とする。樹脂小片２が第１ノズル群５Ａのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第１ノズル群５Ａのノズル延長線ＮＥ１との交点をＰ１とする。樹脂小片２が第２ノズル群５Ｂのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第２ノズル群５Ｂのノズル延長線ＮＥ２との交点をＰ２とする。樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第３ノズル群５Ｃのノズル延長線ＮＥ３との交点をＰ３とする。

一例として、測定点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の座標は、Ｐ０（Ｘ、Ｚ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）、Ｐ１（Ｘ、Ｚ）＝（２５０ｍｍ，−６０ｍｍ）、Ｐ２（Ｘ、Ｚ）＝（４５０ｍｍ，−１６０ｍｍ）、Ｐ３（Ｘ、Ｚ）＝（６００ｍｍ，−２５０ｍｍ）である。

樹脂小片２の水平方向の飛び出し初速は、一例として、コンベア１の搬送速度Ｖ０と等しいとし、Ｖ０＝３ｍ／ｓとした。

全飛翔距離Ｌ０は、Ｌ０＝６００ｍｍとした。第１アシストノズル６から供給する第１気流９の地点Ｐ０での風速Ｖ１を、トーニック株式会社製の風速風温プローブ（ＱＡ−３０）を用いて、Ｖ１＝３ｍ／ｓ±１５％以内となるように設定した。すなわち、Ｖ１＝３ｍ／ｓ±１５％以内＝Ｖ０±１５％以内を意味する。これは、言い換えれば、Ｖ１／Ｖ０＝１±０．１５である範囲に設定したことを意味する。なお、この実施例で測定したすべての風速は、トーニック株式会社製の風速風温プローブ（ＱＡ−３０）を用いた。

＜（Ｌ１／Ｌ０）の比について＞
Ｌ２＝２００ｍｍ、θ＝２０°と固定し、コンベア先端部４から合流点Ｇまでの距離Ｌ１を変更しながら、測定点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の風速を測定した。なお、樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点Ｐ３における風速が、全飛翔距離Ｌ０＝６００ｍｍを通過する樹脂小片２の落下速度と同等のＶ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％となるように、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２の調節を行った。図２は、その風速分布を示すグラフである。

図２によれば、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できた。特に、合流点ＧがＬ１＜３００ｍｍになると、樹脂小片２の飛翔経路Ｔの上流側に寄りすぎて、第１気流９の上流で風速が増加しすぎてしまう。一方、合流点ＧがＬ１＞４２０ｍｍになると、樹脂小片２の飛翔経路Ｔの下流側に寄りすぎて、第１気流９の下流側しか、風速が増加しないようになってしまうと考察される。この結果、３００ｍｍ≦Ｌ１≦４２０ｍｍ、つまり、０．５≦Ｌ１／Ｌ０≦０．７の範囲が良好であることが分かった。

＜合流角度θについて＞
次に、Ｌ２＝２００ｍｍ、Ｌ１＝３６０ｍｍと固定し、合流点Ｇでの樹脂小片２の飛翔経路Ｔの接線と第２アシストノズル１０の延長線ＮＥ４とのなす合流角度θを変更しながら、測定点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の風速を測定した。なお、樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点Ｐ３における風速が、全飛翔距離Ｌ０＝６００ｍｍを通過する樹脂小片２の落下速度と同等のＶ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％となるように、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２の調節を行った。図３は、その風速分布を示すグラフである。

図３によれば、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できた。特に、合流角度θがθ＜１０°になると、第２アシストノズル１０自体が、第１アシストノズル６から供給される第１気流９の中に位置することになり、このことにより、風速分布が乱されてしまう。逆に、合流角度θが、θ＞３０°になると、第１アシストノズル６の第１気流９と第２アシストノズル１０の第２気流１１とが滑らかに合流せず、乱れが発生すると考察される。この結果、樹脂小片２の飛翔経路Ｔと第２アシストノズル１０の延長線ＮＥ４とのなす合流角度θは、１０°≦θ≦３０°の範囲が良好であることが分かった。

＜（Ｌ２／Ｌ０）の比及び（Ｖ２／Ｌ２）の比について＞
さらに、Ｌ１＝３６０ｍｍ、θ＝２０°と固定し、合流点Ｇから第２アシストノズル１０の先端部までのＸ方向の距離Ｌ２を変更しながら、測定点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の風速を測定した。なお、樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点Ｐ３における風速が、全飛翔距離Ｌ０＝６００ｍｍを通過する樹脂小片２の落下速度と同等のＶ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％となるように、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２の調節を行った。図４は、その風速分布を示すグラフである。

図４によれば、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できた。特に、Ｌ２＜１００ｍｍになると、第１アシストノズル６から供給される第１気流９の中に位置してしまい、このことにより、風速分布が乱されてしまう。また、Ｌ２＞３００ｍｍになると、第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１の拡散が大きくなりすぎ、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２を幾ら大きくしても、良好な風速分布は得られないと考察される。この結果、合流点Ｇから第２アシストノズル１０の先端部までのＸ方向の距離Ｌ２は、１００ｍｍ≦Ｌ２≦３００ｍｍ、つまり０．１５≦Ｌ２／Ｌ０≦０．５であり、かつ、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２（ｍ／ｓ）と合流点Ｇから第２アシストノズル１０の先端部までのＸ軸方向の距離Ｌ２（ｍ）の比、Ｖ２／Ｌ２は、２５≦Ｖ２／Ｌ２≦３５の範囲が良好であることが分かった。

＜比較＞
図５Ａは、本発明の実施例の最良条件として、風速分布が最も良好であった条件における風速分布及び飛翔バラツキをそれぞれ測定し、比較条件として、図７の構成における本発明の実施例を実施しなかった場合（第２アシストノズル１０を使用しなかった場合）の、それらと比較した表である。図５Ｂは、本発明の実施例の最良条件として、風速分布が最も良好であった条件における選別精度を測定し、比較条件として、図７の構成における本発明の実施例を実施しなかった場合（第２アシストノズル１０を使用しなかった場合）の、それらと比較した表である。

選別精度の評価は、樹脂小片２から、ＰＳを材種とする小片と、ＰＰを材種とする小片と、ＡＢＳを材種とする小片とを、第１ノズル群５ＡにてＰＳの小片２を打ち落とし、第２ノズル群５ＢにてＰＰの小片２を打ち落とし、第３ノズル群５ＣにてＡＢＳの小片２を打ち落として、仕切り板８で仕切られた区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにて、それぞれ回収したときの選別純度及び回収率とした。使用したサンプル粒度としては、１０ｍｍ角から１００ｍｍ角の大小異なるサンプルを２４０ピース使用して、３回選別を行った平均値を採用した。

選別純度（％）＝（仕切られた区画にて回収された樹脂小片のうち、所望の樹脂小片重量／仕切られた区画にて回収された樹脂小片重量）×１００
回収率（％）＝（仕切られた区画にて回収された樹脂小片のうち、所望の樹脂小片重量／選別前の全樹脂小片中に含まれる所望の樹脂小片重量）×１００
と、それぞれ定義した。

本発明の実施例の最良条件として、Ｌ２＝２００ｍｍ、θ＝２０°、Ｌ１＝３６０ｍｍ、樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点Ｐ３における風速が、全飛翔距離Ｌ０＝６００ｍｍを通過する樹脂小片２の落下速度と同等のＶ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％となるように、第２アシストノズル１０の先端部の風速Ｖ２を調節し、Ｖ２＝５．３ｍ／ｓとした。

この結果、図５Ａからは、本発明の実施例の最良条件では、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに沿った風速分布（測定点Ｐ０〜Ｐ３での風速分布）が、およそ３ｍ／ｓから３．６ｍ／ｓへ増加しているが、本発明の実施例を実施しなかった比較条件では、およそ３ｍ／ｓから２．４ｍ／ｓへ減少していることがわかる。また、このことにより、本発明の実施例の最良条件では、飛翔バラツキ３σが３７ｍｍ以下を維持しているが、本発明の実施例を実施しなかった比較条件では、４５ｍｍ以上になってしまっている。このことより、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させる構成を有したことにより、飛翔バラツキが低減できているといえる。また、図５Ｂでは、本発明の実施例の最良条件では、ＰＳ、ＰＰ、ＡＢＳとも選別純度９９％以上、回収率７０％以上を確保しているが、本発明の実施例を実施しなかった比較条件では、ＰＳ、ＰＰは選別純度９９％以上、回収率７５％以上を確保しているが、ＡＢＳの選別純度９２．３％、回収率３５．３％であった。

本発明の実施例を実施した場合、樹脂小片２の全飛翔経路Ｔにおいて、飛翔バラツキが抑制されているため、ＰＳ、ＰＰ、ＡＢＳともに選別精度が良好であることがわかる。

この結果、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させる構成を有した、本発明の実施例における選別装置を用いると、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることにより、飛翔バラツキも低減し、選別精度も向上することが分かった。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明によれば、一連の飛翔経路において３種類の材種からなる小片を個別に選別する場合においても所望の特定材種の小片の選別純度及び回収歩留りを高めることができ、廃家電又は一般廃棄物に含まれる特定材種の小片を再資源化する選別装置として、材料の資源循環に適用できる。

１コンベア
２樹脂小片
３識別装置
４コンベア先端部
５Ａ第１ノズル群
５Ｂ第２ノズル群
５Ｃ第３ノズル群
６第１アシストノズル
７Ａ第１上部整流板
７Ｂ下部整流板
７Ｃ第２上部整流板
８仕切り板
９第１気流
１０第２アシストノズル
１１第２気流
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ区画
９０制御装置

Claims

特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
前記選別対象を載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させる搬送装置と、
前記搬送装置の上部に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
前記搬送装置の前記先端部において、前記選別対象の飛び出し方向の向きに、前記搬送装置の搬送速度と一致する風速の第１気流を発生させる第１送風部と、
前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路沿いにかつ前記飛翔経路に向かって配置され、前記搬送装置から飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する複数の噴射部と、
前記飛翔経路の下部より前記飛翔経路に向かって第２気流を発生させる第２送風部とを備えるとともに、
前記複数の噴射部は、前記飛翔経路沿いの上流側から下流側に、上流側噴射部と、中間部の噴射部と、下流側の噴射部との３個配置され、
前記飛翔経路と前記第２送風部の吹き出し口の向きの延長線との交点を、前記第１気流と前記第２気流との気流合流点とし、この気流合流点が、前記飛翔経路と前記中間部の噴射部のノズル延長線との交点の近傍に配置されている、選別装置。
前記搬送装置の前記先端部から、前記飛翔経路の最も下流側の噴射部までの水平方向の飛翔距離をＬ０とし、
前記選別対象の前記飛翔経路と前記第２送風部の吹き出し口の向きの延長線との交点を前記第１気流と前記第２気流との気流合流点とし、
前記先端部から前記合流点までの水平方向の距離をＬ１とし、
前記合流点での前記飛翔経路の接線と、前記第２送風部の前記吹き出し口の向きの前記延長線とのなす角をθとし、
前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離をＬ２とし、
前記第２送風部の前記吹き出し口の風速をＶ２と定義したときに、
０．５≦Ｌ１／Ｌ０≦０．７であり、かつ
１０°≦θ≦３０°であり、かつ
０．１５≦Ｌ２／Ｌ０≦０．５であり、かつ、
前記風速Ｖ２（ｍ／ｓ）と前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離Ｌ２（ｍ）の比Ｖ２／Ｌ２は、２５≦Ｖ２／Ｌ２≦３５である、請求項１に記載の選別装置。
特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
前記選別対象を載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させる搬送装置と、
前記搬送装置の上部に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
前記搬送装置の前記先端部において、前記選別対象の飛び出し方向の向きに、前記搬送装置の搬送速度と一致する風速の第１気流を発生させる第１送風部と、
前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路沿いにかつ前記飛翔経路に向かって配置され、前記搬送装置から飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する複数の噴射部と、
前記飛翔経路の下部より前記飛翔経路に向かって第２気流を発生させる第２送風部とを備えるとともに、
前記搬送装置の前記先端部から、前記飛翔経路の最も下流側の噴射部までの水平方向の飛翔距離をＬ０とし、
前記選別対象の前記飛翔経路と前記第２送風部の吹き出し口の向きの延長線との交点を前記第１気流と前記第２気流との気流合流点とし、
前記先端部から前記合流点までの水平方向の距離をＬ１とし、
前記合流点での前記飛翔経路の接線と、前記第２送風部の前記吹き出し口の向きの前記延長線とのなす角をθとし、
前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離をＬ２とし、
前記第２送風部の前記吹き出し口の風速をＶ２と定義したときに、
０．５≦Ｌ１／Ｌ０≦０．７であり、かつ
１０°≦θ≦３０°であり、かつ
０．１５≦Ｌ２／Ｌ０≦０．５であり、かつ、
前記風速Ｖ２（ｍ／ｓ）と前記合流点から前記第２送風部の前記吹き出し口の先端部までの水平方向の距離Ｌ２（ｍ）の比Ｖ２／Ｌ２は、２５≦Ｖ２／Ｌ２≦３５である、選別装置。