JP6608776B2 - プラスチック混合破砕物の湿式選別装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラスチック混合破砕物の湿式選別装置、詳しくは異素材のプラスチック片が混合したプラスチック混合破砕物を、所定比重の選別液（例えば水）を基準として、重比重物と軽比重物とに選別するプラスチック混合破砕物の湿式選別装置に関する。

例えば、自動車シュレッダーダストからは、異種成分のプラスチック片が混在したプラスチック混合破砕物が得られる。これをリサイクル利用する場合には、その利用用途に合わせ異種成分のプラスチック片を選別する必要がある。
それを実現する技術として、例えば、比重１の水を基準とした比重差を利用し、水中でプラスチック混合破砕物を水より軽いプラスチック片（軽比重物）と、水より重いプラスチック片（重比重物）とに選別する湿式選別装置が知られている。具体的には、多くのプラスチックが比重０．８〜１．１程度であるにもかかわらず、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の比重は１．４程度と大きくなっている。
しかしながら、プラスチック片の表面には無数の傷、空洞および細毛が存在し、これらを原因としてプラスチック片の表面には気泡や汚れが付着し易く、また、円筒形のチューブ状のプラスチック片では内部に空気を内包するものもある。この気泡や汚れが付着した重比重物、空気を内包した重比重物は、水中での見かけの比重が１未満となり、水面に浮遊した軽比重物の中にこの重比重物が多量に混入する場合があった。その結果、プラスチック混合破砕物の湿式選別が効率的でなく、かつ選別の精度も低下していた。

これを解消する従来技術として、例えば、特許文献１の「混合物分離回収装置」が知られている。この特許文献１の分離回収装置は、プラスチック混合破砕物が投入される貯留部を下部に有し、かつ上部に湿潤状態のプラスチック混合破砕物の排出口を有する、傾斜配置されたスクリューコンベア式の湿潤洗浄装置と、排出口の直下に配置される貯留槽を有し、かつ排出口から落下した湿潤状態のプラスチック混合破砕物を、貯留槽に貯液された所定比重の選別液を利用し、軽比重物と重比重物とに選別する比重分離装置とを備えたものである。貯留部には水が貯液され、この水面下に、スクリューコンベアのスクリュー軸から延びた延出部が配置されている。この延出部の外周面には、水面近くで浮遊する軽比重物を水中に押し込む撹拌板が固定されている。

装置運転時、プラスチック混合破砕物が貯留部に投入されることにより、重比重物は水面下に沈降し、軽比重物は水面に浮遊する。このとき、気泡や汚れ（比重が１未満の物質）の付着により見かけの比重が１未満となった重比重物（見かけ軽比重物）も浮遊する。その後、沈降した重比重物は、スクリューコンベアによって徐々に上昇し、水面上に達した後は円筒状のコンベアケーシングの内周面に沿って水切りされながら排出口に向かって移動する。その後、重比重物は排出口から貯留槽に投下され、この槽内で選別液により重比重物と軽比重物とに分けられる。
一方、水面に浮遊する軽比重物と見かけ軽比重物とは、スクリュー軸と同期回転する撹拌板によって周期的に水中に押し込められる。その結果、見かけ軽比重物から気泡や汚れが除去されて表面の濡れ性が高まることにより、本来の重比重物として貯留部の水面下へ沈降し、上述したようにスクリューコンベアにより排出口へ移動する。
これにより、気泡や汚れの付着の影響によって見かけの比重が１未満となる重比重物の発生量が低下し、その結果、プラスチック混合破砕物の湿式選別の効率および精度がそれぞれ高まる。

特許５１６００２７号公報

しかしながら、特許文献１の「混合物分離回収装置」にあっては、水中での見かけの比重が１未満となった重比重物の濡れ性を高める手段として、湿潤洗浄装置の残留部の内部空間で、撹拌板をスクリュー軸と同期回転させることにより、水面に浮遊したこの重比重物（見かけ軽比重物）を周期的に水中に押し込む構造のものを採用していた。
このスクリュー軸は低速回転することから、撹拌板も低速でしか回転せず、その結果、気泡や汚れの付着の除去が不十分となり、回収された軽比重物にはまだ多くの重比重物が混ざっていた。このことから、従来装置は、プラスチック混合破砕物を水中で分別するのに十分な選別能力を有しているとは言えなかった。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、比重分離槽の原料投入部分に、高速回転する上下複数段の衝撃羽根によってプラスチック混合破砕物に衝撃を与える衝撃剥離手段を設ければ、プラスチック混合破砕物に付着した気泡や汚れはほとんど除去され、また、チューブ状の破砕物に内包された空気も排出され、プラスチック混合破砕物の濡れ性が従来装置のときに比べて高まり、効率的かつ高精度に軽比重物への重比重物の混入を低減できることを知見し、この発明を完成させた。

すなわち、この発明は、プラスチック混合破砕物の濡れ性を高めて、効率的かつ高精度に軽比重物への重比重物の混入を低減することができるプラスチック混合破砕物の湿式選別装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、素材が異なるプラスチック破砕物が混ざったプラスチック混合破砕物を比重分離槽の原料投入部分に連続投入し、前記比重分離槽に貯液された所定比重の選別液を基準として、前記プラスチック混合破砕物を重比重物と軽比重物とに選別するプラスチック混合破砕物の湿式選別装置であって、前記比重分離槽の原料投入部分には、前記プラスチック混合破砕物が投入される円筒状の衝撃剥離筒と、該衝撃剥離筒の内部空間に配置され、前記選別液の液面下で高速回転することで、前記プラスチック混合破砕物に接触して衝撃を与える衝撃羽根と、この衝撃羽根を回転駆動するアクチュエータとを有した衝撃剥離手段を設け、前記衝撃剥離筒は、前記プラスチック混合破砕物の原料投入口が上部に形成され、下部に前記重比重物が排出される重比重物排出口が形成されるともに、前記衝撃羽根が内部空間の上部に収納されて、該内部空間の下部が前記プラスチック混合破砕物の比重分離領域となった本体筒と、前記本体筒の下部において、前記比重分離領域と連通する連通口と、該本体筒の下部と前記連通口を介して下端が連通し、前記選別液の液面に向かう上方傾斜状態で枝分かれするとともに、上端に前記軽比重物が排出される軽比重物排出口が形成された分枝筒とを有したプラスチック混合破砕物の湿式選別装置である。

請求項１に記載の発明によれば、装置運転時、プラスチック混合破砕物が比重分離槽の原料投入部分に配置された衝撃剥離筒の原料投入口に連続投入される。アクチュエータによって高速回転中の衝撃羽根により発生した渦流が作用し、選別液の液面に達したプラスチック混合破砕物は、重比重物だけでなく軽比重物も含めて液面下に引き込まれる。その途中、高速回転する衝撃羽根にプラスチック混合破砕物が接触し、これに打撃を加えることで、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れを剥離する。また、チューブ状のプラスチック混合破砕物は内包した空気を放出する。
その後、気泡、汚れ、内包空気が除去されて濡れ性が高まったプラスチック混合破砕物は、本体筒の他端部（本体筒が槽内で鉛直または鉛直から所定角度だけ傾斜して設置された場合の下部）に設けられた比重分離領域において、所定比重の選別液を基準として、重比重物と軽比重物とに選別される。このうち、重比重物は本体筒の重比重物排出口から比重分離槽の底部に排出される。また、軽比重物は連通口を通って分枝筒に侵入し、ここを上昇して軽比重排出口から比重分離槽に貯液された選別液の液面付近に排出される。
このように、比重分離槽の原料投入部分に、高速回転する衝撃羽根に接触してプラスチック混合破砕物に衝撃を与える衝撃剥離手段を設けたため、プラスチック混合破砕物、特に水中での見かけの比重が１未満となった重比重物に付着したほとんどの気泡や汚れや内包空気を除去できる。その結果、プラスチック混合破砕物の濡れ性が従来に比べて高まり、効率的かつ高精度に、軽比重物への重比重物の混入を低減することができる。

ここでいうプラスチック混合破砕物とは、自動車、家庭電化製品などの素材が異なる複数のプラスチック材を含む使用済み廃棄物をシュレッダー、せん断式破砕機などにより破砕したものである。
ここでいう「素材が異なるプラスチック破砕物」とは、比重が異なる異素材のプラスチックをシュレッダー、せん断式破砕機などにより破砕したものをいう。プラスチック混合破砕物の形状は、板片状、塊状、粒状、粉状、チューブ状などである。
プラスチック混合破砕物のサイズは限定されず、例えば粒度２０ｍｍ以下である。

比重分離槽の形状は任意である。例えば、矩形状容器などである。原料投入部分へのプラスチック混合破砕物の投入方式は、バッチ方式に比べて処理能力が高い連続投入方式である。
選別液としては、比重が１の水の他、比重が０．８のエタノール、または小粒子を分散させて比重が１．０を超える擬似重液などを使用することができる。
プラスチック混合破砕物中の重比重物としては、例えば、ポリ塩化ビニル（比重１．４）、ＡＢＳ樹脂（比重１．３）などが挙げられる。
プラスチック混合破砕物中の軽比重物としては、例えば、ポリエチレン(比重０．９５)、ポリプロピレン（比重０．９）などが挙げられる。

衝撃剥離筒は、それぞれが円筒状の本体筒と分枝筒とを、例えば上下逆トの字状に連通・結合したものである。
衝撃剥離筒の素材としては、例えば、錆びにくくかつ強度が高いステンレスなどを採用することができる。
本体筒は、その内部空間の一端部（鉛直または略鉛直の配置では上部）が衝撃羽根の収納領域で、その内部空間の他端部（同じく下部）が、プラスチック混合破砕物の比重分離領域となっている。本体筒の原料投入口（上側開口）は、液面より上方に配置される。
本体筒の内径は、プラスチック混合破砕物の処理量により適宜変更される。例えば１５０〜２５０ｍｍである。

本体筒の長さ（高さ）は任意である。例えば５００〜１０００ｍｍである。なお、衝撃羽根を所定間隔ごとに複数段配置して衝撃羽根ユニットを構成した場合は、この衝撃羽根ユニットの長さの２倍程度である。
プラスチック混合破砕物の比重分離領域は、本体筒の内部空間の他端部（下部）に配置される。あらかじめ本体筒の上部空間で、衝撃剥離手段によって表面から気泡や汚れが、また内包する空気が除去されたプラスチック混合破砕物が、比重分離領域において重比重物と軽比重物とに選別される。
重比重物排出口の形状、サイズ（本体筒の下端面に占める割合）は任意である。例えば、本体筒の下端面の全域に重比重物排出口を形成しても、その一部のみに形成してもよい。

本体筒に連結される分枝筒の傾斜角度（分枝角度）は、本体筒の中心軸を基準として１０°〜８０°である。１０°未満ではプラスチック混合破砕物の通過する幅が狭くなり通過しにくくなるという不都合が生じる。また、その角度が８０°を超えれば、分枝筒の内部にプラスチック混合破砕物が滞留しやすくなり排出口から排出しにくいという不都合が生じる。分枝筒の好ましい傾斜角度は、４０°〜６０°である。この範囲であれば、分枝筒の内部空間にプラスチック混合破砕物の軽量物が滞留しにくい。
分枝筒の内径は、プラスチック混合破砕物の処理量により適宜変更される。例えば１５０〜２５０ｍｍである。
分枝筒の連通口は、本体筒の他端部（下部）の周側壁の一部において比重分離領域と連通している。この連通口は、本体筒のうち、上下複数段の衝撃羽根（衝撃羽根ユニット）の下端部と対峙する高さ位置またはこれより下方位置に形成した方が好ましい。これは、液面下に引き込まれた軽比重物を比重分離領域に滞留させることなく、比重分離領域から分枝筒へ速やかに移送させることができるからである。

軽比重物排出口の形状、サイズ（分枝筒の上端面に占める割合）は任意である。例えば、分枝筒の上端面の全域に軽比重物排出口を形成しても、その一部のみに形成してもよい。
軽比重物排出口を分枝筒の上端面の一部に形成した場合、その好ましい形成位置は、軽比重物排出口の下辺が、選別液の液面より１０ｍｍ程度下方となる位置が好ましい。軽比重物排出口が液面上では、分枝筒の内部空間に軽比重物が滞留するおそれがある。

衝撃剥離手段の構造は、回転軸に固定された衝撃羽根を、アクチュエータにより高速回転させる構造のものであれば限定されない。
衝撃羽根の素材は任意である。例えば、ステンレスなどを採用することができる。
衝撃羽根の形状は任意である。例えば、プラスチック混合破砕物に接触し易いように、短冊状の平形または十字形などを採用することができる。その他、Ｖ字形またはＵ字形でもよい。
衝撃羽根の先端は、直角カット面でも、Ｒ面取り面でも、丸面取り面でも、先端部の上面側が傾斜カットされた上斜切面でもよい。ただし、衝撃羽根の先端部の下側が斜めにカット(面取り)された状態の斜切面は好ましくない。その理由は、衝撃羽根の高速回転時に下向きの渦流が発生し、プラスチック混合破砕物と衝撃羽根との接触機会を減少させるおそれがあるためである。

衝撃羽根の長さは、衝撃羽根の回転半径と本体筒の内周面の半径との差（衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間）は、プラスチック混合破砕物のサイズにより適宜変更される。例えば、プラスチック混合破砕物が粒度２０ｍｍ以下の場合、５〜３０ｍｍとなる長さである。この差が５ｍｍ未満では、プラスチック混合破砕物が衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間に詰まり易い。また３０ｍｍを超えれば、衝撃羽根に接触することなく通過するプラスチック混合破砕物の量が多くなる。前記条件において、衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との好ましい隙間の長さは、衝撃力による衝撃羽根の設備的な負荷を考慮すると１０〜２０ｍｍが好ましい。この範囲であれば、プラスチック混合破砕物が衝撃羽根と本体筒内壁との間につまりにくく、また、プラスチック混合破砕物が衝撃羽根に当接し易いというさらに好適な効果が得られる。
衝撃羽根の幅は、高速回転する衝撃羽根の強度を確保できる１０〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍである。

衝撃羽根の回転軸に対する取り付け角度は、−５°〜５°である。この範囲であれば、衝撃羽根を高速回転しても、発生した選別液の渦流により、プラスチック混合破砕物が衝撃羽根と接触しないまま、勢いよく下方に押し出されることがない。
衝撃羽根の好ましい取り付け角度は、−０．５°〜０．５°である。この範囲であれば、下方に向かって押し込む水流が過大とならず、また、衝撃を与える機会が増えるというさらに好適な効果が得られる。さらに好ましくは０°である。
衝撃羽根の厚さは０．５〜１０ｍｍである。この範囲であれば、衝撃羽根の強度が十分に確保され、かつ衝撃羽根の高速回転時に作用する選別液の抵抗を原因とした回転軸の振動も発生しにくい。なお、衝撃羽根の好ましい厚さは２〜５ｍｍである。

衝撃羽根の使用枚数（段数）は任意である。例えば１〜３０枚でもよい。この範囲であれば、高速回転する衝撃羽根との接触機会を十分確保することができる。なお、１５枚を超えても、プラスチック混合破砕物の表面からの気泡や汚れの除去効果の違いに大差はない。衝撃羽根の好ましい使用枚数は５〜１５枚である。
衝撃羽根が複数枚の場合、隣接する衝撃羽根の間隔は任意である。例えば、プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下の場合には、５〜３０ｍｍである。この範囲であれば、衝撃羽根の間にプラスチック混合破砕物が詰まりにくい。なお、衝撃羽根同士の好ましい間隔は、１０〜２０ｍｍである。
衝撃羽根（回転軸）の回転速度は、衝突したプラスチック混合破砕物に対して、表面に付着した気泡や汚れを除去可能な衝撃力を与えることができれば任意である。
衝撃羽根の本体筒内での収納高さは任意である。ただし、衝撃羽根が複数の場合には、衝撃羽根の高速回転により発生した渦の液面が、最上段の衝撃羽根の高さを下回らない方が好ましい。具体的には、水面下１０〜５０ｍｍに最上段の衝撃羽根が配置される高さとした方がよい。仮に、この渦が最上段の衝撃羽根を下回れば、液面上の空気が渦流に多量に巻き込まれて気泡が多量に発生し、それがプラスチック混合破砕物の表面に付着するおそれがある。

回転軸の素材は任意である。例えば、ステンレスなどを採用することができる。
回転軸の直径は任意である。例えば１０〜３０ｍｍでもよい。
本体筒の内部空間における回転軸の位置は任意である。ただし、本体筒の中心軸上とした方が好ましい。これは、回転する衝撃羽根の先端と、本体筒の内周面との間隔(隙間)が、本体筒の全周にわたって安定するためである。
アクチュエータの種類は限定されない。例えば、電動モータ、油圧モータなどを採用することができる。アクチュエータは、本体筒の上方に配置した方が好ましい。

請求項２に記載の発明は、前記プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下であって、前記本体筒の他端（下端）のうち、前記連通口側の端部には、前記本体筒の半径方向の長さが１０〜５０ｍｍの前記重比重物の排出口が形成され、前記分枝筒の一端（上端）のうち、前記本体筒側の端部には、前記分枝筒の半径方向の長さが１０〜３０ｍｍの前記軽比重物の排出口が形成された請求項１に記載のプラスチック混合破砕物の湿式選別装置である。

請求項２に記載の発明によれば、本体筒の他端（下端）のうち、連通口側の端部に、本体筒の半径方向の長さが１０〜５０ｍｍの重比重物の排出口を形成したため、重比重物の排出口からの選別液の過剰な流出を抑制し、本体筒の内部空間における、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れの衝撃剥離を促進することができる。
さらに、分枝筒の上端面のうち、その本体筒側の端部に、分枝筒の半径方向の長さが１０〜３０ｍｍの軽比重物の排出口を形成したため、軽比重物の排出口からの選別液の過剰な流出を抑制し、分枝筒の内部空間における、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れの衝撃剥離を促進させることができる。

プラスチック混合破砕物が粒度２０ｍｍ以下の場合において、重比重物の排出口の本体筒の半径方向の長さ(幅)が１０ｍｍ未満では、プラスチック混合破砕物による重比重物の排出口の詰まりが発生するという不都合が生じる。
また、５０ｍｍを超えれば、重比重物排出口に過剰な水流が発生し、本体筒の内部で選別のために必要な滞留時間を確保できないという不都合が生じる。重比重物排出口の好ましい幅は２０〜４０ｍｍである。この範囲であれば、重比重物排出口の詰まりが発生しにくく、また、過剰な水流がより発生しにくいというさらに好適な効果が得られる。
プラスチック混合破砕物が粒度２０ｍｍ以下の場合において、軽比重排出口の分枝筒の半径方向の長さ(幅)が１０ｍｍ未満では、プラスチック混合破砕物による軽比重物排出口の詰まりが発生するという不都合が生じる。また、４０ｍｍを超えれば、軽比重物排出口に過剰な水流が発生し、本体筒の内部で選別に必要な滞留時間を確保できないという不都合が生じる。軽比重物排出口の好ましい幅は２０〜３０ｍｍである。この範囲であれば、前記した軽比重物排出口での詰まりが発生しにくく、また、過剰な水流も発生しにくいというさらに好適な効果が得られる。
なお、本体筒の下端面の連通口とは反対側の端部に傾斜面部を設けることができ、これにより、重比重物が滞留することなく排出されるという効果が得られる。
傾斜面部の内面の傾斜角度は、プラスチック混合破砕物が滞留しない角度であれば任意である。好ましくは３０°〜５０°である。３０°未満ではプラスチック混合破砕物が滞留しやすくなる。また、５０°を超えれば、本体筒の長さが長くなるため設備コストが高くなるという不都合が生じる。

請求項３に記載の発明は、前記衝撃羽根の回転軸は前記本体筒の中心軸上に配置され、前記プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下で、前記衝撃羽根の先端と前記本体筒の内周面との隙間を５〜３０ｍｍとし、前記衝撃羽根の回転速度を２５０〜６５０ｒｐｍとした請求項１または請求項２に記載のプラスチック混合破砕物の湿式選別装置である。

請求項３に記載の発明によれば、プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下の場合において、衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間（衝撃羽根の回転半径と本体筒の内周面の半径との差）を５〜３０ｍｍとしたため、衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間にプラスチック混合破砕物が挟まることなく、高速回転する衝撃羽根へのプラスチック混合破砕物の良好な接触が得られる。
さらに、衝撃羽根の回転速度を２５０〜６５０ｒｐｍとしたため、液面上の空気を選別液の渦流中に巻き込むことなく、高速回転中の衝撃羽根をプラスチック混合破砕物に接触させて、プラスチック混合破砕物に付着した気泡や汚れ、チューブに内包する空気を除去することができる。

衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間が５ｍｍ未満では、プラスチック混合破砕物（粒度２０ｍｍ以下の場合）がこの隙間に挟まり易い。また、３０ｍｍを超えれば、プラスチック混合破砕物が回転中の衝撃羽根に接触しにくくなり、プラスチック混合破砕物の表面から気泡や汚れ、また内包空気を十分に剥離・除去することができない。特に、衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との好ましい隙間の長さは、衝撃羽根およびその設備に負荷される衝撃力を考慮すると１０〜２０ｍｍである。
さらに、衝撃羽根の回転速度が２５０ｒｐｍ未満では、回転速度が低すぎるため、プラスチック混合破砕物と衝撃羽根との接触機会および衝撃力が減少し、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡、汚れさらに内包空気を十分に除去できない。６５０ｒｐｍを超えれば、プラスチック混合破砕物と衝撃羽根との接触機会および衝撃力増加するものの、選別液中に例えば空気の巻き込みが発生し、これがプラスチック混合破砕物の表面に新たに付着してしまうとともに、衝撃剥離筒の内部空間で水流が乱れるため好ましくない。特に、衝撃羽根の好ましい回転速度は３５０〜５００ｒｐｍである。この範囲であれば、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れを除去し、チューブ状破砕物の内包する空気を排出させるのに必要な接触機会および衝撃力が充分に得られ、又、選別液中への気泡の混入を少なく保てるため、剥離を促進することができるというさらに好適な効果が得られる。

請求項１に記載の発明によれば、装置運転時、プラスチック混合破砕物が比重分離槽の原料投入部分に配置された衝撃剥離筒の原料投入口に連続投入される。アクチュエータによって高速回転中の各衝撃羽根により発生した渦流が作用し、選別液の液面に達したプラスチック混合破砕物は、重比重物だけでなく軽比重物も含めて液面下に引き込まれる。その途中、高速回転する上下複数段の衝撃羽根にプラスチック混合破砕物が接触し、これに打撃を加えることで、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れを剥離する。また、チューブ状の破砕物からは内包する空気を排出させる。
その後、気泡、汚れ、内包空気が除去されて濡れ性が高まったプラスチック混合破砕物は、本体筒の下部に設けられた比重分離領域において、所定比重の選別液を基準として、重比重物と軽比重物とに選別される。このうち、重比重物は本体筒の重比重物排出口から比重分離槽の底部に排出される。また、軽比重物は連通口を通って分枝筒に侵入し、ここを上昇して軽比重排出口から比重分離槽に貯液された選別液の液面付近に排出される。
このように、比重分離槽の原料投入部分に、高速回転する上下複数段の衝撃羽根によってプラスチック混合破砕物に衝撃を与える衝撃剥離手段を設けたため、プラスチック混合破砕物、特に水中での見かけの比重が１未満となった重比重物に付着するほとんどの気泡や汚れ、さらには内包空気を除去することができる。その結果、プラスチック混合破砕物の濡れ性を従来に比べて高められ、効率的かつ高精度に軽比重物への重比重物の混入を低減することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、本体筒の他端（下端）のうち、連通口側の端部に、本体筒の半径方向の長さが１０〜５０ｍｍの重比重物排出口を形成したため、重比重物排出口からの選別液の過剰な流出を抑制し、本体筒の内部空間における、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れの衝撃剥離や、チューブ内包空気の排出を促進させることができる。
さらに、軽比重物排出口を、分枝筒の上端のうち、その本体筒側の端部に形成し、この軽比重物排出口は、その分枝筒の半径方向の長さを１０〜４０ｍｍとしたため、軽比重物排出口からの選別液の過剰な流出を抑制し、分枝筒の内部空間における、プラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れの衝撃剥離、さらにチューブ状破砕物からの内包空気の排出を促進させることができる。
なお、加えて、本体筒の他端（下端）に傾斜面部を設けることにより、重比重物を滞留させることがなく排出することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、衝撃羽根の先端と本体筒の内周面との隙間を５〜３０ｍｍとしたため、プラスチック混合破砕物がこの隙間に挟まりにくく、かつプラスチック混合破砕物が回転中の衝撃羽根に接触し易くて、プラスチック混合破砕物の表面から気泡や汚れを十分に剥離することができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気の排出を促進することができる。
ここでは、各段の衝撃羽根の間隔を５〜３０ｍｍとしたため、隣接する衝撃羽根の隙間にプラスチック混合破砕物が詰まりにくく、かつプラスチック混合破砕物への衝撃羽根との接触機会、与える衝撃力を十分に確保することができる。
さらに、衝撃羽根の回転速度を２５０〜６５０ｒｐｍとしたため、プラスチック混合破砕物と衝撃羽根との接触機会および衝撃力が十分に確保され、これによりプラスチック混合破砕物の表面に付着した気泡や汚れを十分に除去することができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気の排出を促進することができる。

この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置の斜視図である。 この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置の縦断面図である。 この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置の平面図である。 この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置の一部を構成する回転軸に上下複数段固定された十字状の衝撃羽根の斜視図である。 この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置の一部を構成する回転軸に上下複数段固定された短冊状の衝撃羽根の斜視図である。 この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置を使用し、実際に衝撃羽根の回転速度を変化させる試験を実施したときの軽比重物中の重比重物の混入率を示すグラフである。

以下、この発明の実施例を、図面を参照して具体的に説明する。ここでは、自動車シュレッダーダストから得られたプラスチック破砕物を、水を基準にして重比重物と軽比重物とに選別するプラスチック破砕物の湿式選別装置を例に説明する。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置（以下、選別装置）で、この選別装置１０は、素材が異なる複数のプラスチック破砕物（重比重物１１ａ、軽比重物１１ｂ）が混ざったプラスチック混合破砕物１２を比重分離槽１３の原料投入部分に連続投入し、比重分離槽１３に貯液された比重１の水（選別液）Ｗを基準として、これを重比重物１１ａと軽比重物１１ｂとに選別するものである。

以下、図１〜図５を参照して、これらの構成体を具体的に説明する。
プラスチック混合破砕物１２は、自動車シュレッダーダストから得られたもので、例えばワイヤーハーネスの破砕片といったポリ塩化ビニル（比重１．４）を含む重比重物１１ａと、例えばポリプロピレン(比重０．９)などの破砕片からなる軽比重物１１ｂとを有する。プラスチック混合破砕物１２の粒度は２０ｍｍ以下である。
図１〜図３に示すように、比重分離槽１３は、平面視して横長で、かつ側面視して上端部付近から下端に向かって徐々に先細り化した大型の容器である。比重分離槽１３の底部には、底部に沈降した重比重物１１ａを排出するドレン１４が連通されている。原料投入部分は、比重分離槽１３の一端部（前端部）付近に配置されている。また、比重分離槽１３の他端部（後端部）には、この槽内の水位を常時一定高さに保持するオーバーフロー用ドレン１５が設けられている。

比重分離槽１３の原料投入部分には、投入されたプラスチック混合破砕物１２に衝撃を与えて、これに付着した気泡や汚れ（油分など）、チューブ状破砕部物内包空気を除去する衝撃剥離手段１６が設けられている。
衝撃剥離手段１６は、プラスチック混合破砕物１２が投入される円筒状の衝撃剥離筒１７と、衝撃剥離筒１７の内部空間に配置され、かつ鉛直な回転軸１８を中心として水面下で高速回転することにより、水中のプラスチック混合破砕物１２に接触してこれに衝撃を与える上下１０枚の衝撃羽根１９からなる衝撃羽根ユニット２０と、回転軸１８を回転駆動する電動モータ（アクチュエータ）２１とを有している。電動モータ２１は容器ハウジングに固定・支持されている。
衝撃剥離筒１７は、正面視した外形が大略逆トの字状のステンレス製の筒体である。具体的には、プラスチック混合破砕物１２が投入されるその中心軸が鉛直な本体筒２３と、本体筒２３の下部と連通口２４を介して下端面が連通され、かつ比重分離槽１３の水面に向かって枝分かれした分枝筒２５とを有している。

本体筒２３は、長さ(高さ)８００ｍｍ、内径２００ｍｍの円筒体で、その上端部が水面上に配置されている。本体筒２３の上側開口である原料投入口２２と、比重分離槽１３の一端部(前端部)の開口縁との間には、容器ハウジングに支持されて、所定量の水Ｗを供給しながら、原料のプラスチック混合破砕物１２を原料投入口２２に落とし込むシュート２６が設けられている。さらに、本体筒２３の水没した部分のうち、その上部には各衝撃羽根１９が収納されている。また、この水没した部分のうち、その下部の内部空間が、プラスチック混合破砕物１２の比重分離領域２７となっている。
本体筒２３の下端面のうち、連通口２４とは反対側の端部には、内面を連通口２４へ向けた傾斜面部（傾斜した端板部分）２８が形成されている。また、本体筒２３の下端面のうち、その連通口２４側の端部には、本体筒２３の半径方向の長さｗ１が３０ｍｍの重比重物排出口２９が形成されている。本体筒２３の下端面のその他の部分は、傾斜面部２８の下端から水平方向へ延出された水平端板３０により塞がれている。

分枝筒２５の上端面のうち、水面上へ突出した本体筒２３側の端部（上端部）には、分枝筒２５の半径方向の長さｗ２が２０ｍｍの軽比重物排出口３１が形成されている。分枝筒２５の上端面のその他の部分は上端板３２により塞がれている。なお、軽比重物排出口３１は、この軽比重物排出口３１の下辺が、水面より１０ｍｍ程度下方に配置されるように形成してもよい。こうすれば、分枝筒２５の内部空間に軽比重物１１ｂが堆積しにくい。
分枝筒２５のサイズは長さ３００ｍｍ、内径２００ｍｍである。また、本体筒２３の中心軸を基準とした分枝筒２５の傾斜角は、分枝筒２５の内部空間にプラスチック混合破砕物１２の軽比重物１１ｂが滞留しにくい４５°である。

回転軸１８はステンレス製のシャフトで構成され、本体筒２３内でその中心軸と同軸となるよう配置されている。回転軸１８は、その下端が本体筒２３の長さ方向の中間部に達する長さを有する。回転軸１８の長さ方向の中間部から下端部にかけて、衝撃羽根ユニット２０が固定されている。
衝撃羽根ユニット２０を構成する各衝撃羽根１９は、ステンレスからなる十字形の薄板で、各先端は平面視して円弧状で、かつ垂直なカット面となっている(図４)。衝撃羽根１９は、衝撃羽根１９の先端と本体筒２３の内周面との隙間ｄが１０ｍｍとなる長さ（直径１８０ｍｍ）で、幅は２０ｍｍ、厚さは３ｍｍ、上下１０段の衝撃羽根１９の形成ピッチＰは２０ｍｍである。また、衝撃羽根ユニット２０は、その最上段の衝撃羽根１９が水面下３０ｍｍに配置されている。これは、衝撃羽根ユニット２０の高速回転時、仮に渦流の水面が最上段の衝撃羽根１９の取り付け位置を下回れば、水面上の空気が渦流に巻き込まれて多量の気泡が発生し、それがプラスチック混合破砕物１２の表面に付着するためである。なお、十字形の衝撃羽根１９に代えて、短冊状の衝撃羽根１９Ａを採用してもよい（図５）。

また、各衝撃羽根１９の回転軸１８に対する取り付け角度は、水平面を基準として、０°である。これにより、衝撃羽根１９の高速回転時、主に下方に向かう渦流が発生するものの、わずかに上向きの水流も生じる。その結果、プラスチック混合破砕物１２が衝撃羽根１９と接触し易くなり、衝撃羽根ユニット２０を素通りして比重分離領域２７に到達するプラスチック混合破砕物１２は少なくなる。
電動モータ２１の出力軸（図示せず）は、衝撃羽根１９の回転軸１８の上端部に連結されている。

次に、図１〜図４を参照して、この発明の実施例１に係るプラスチック混合破砕物の湿式選別装置１０によるプラスチック混合破砕物１２の湿式選別を説明する。選別作業に際して、あらかじめ電動モータ２１により５００ｒｐｍで各衝撃羽根（衝撃羽根ユニット２０）１９を高速回転させておく。
所定量の水Ｗをシュート２６に供給しながら、このシュート２６を介して、プラスチック混合破砕物１２を本体筒２３の原料投入口２２に連続的に投入する。これにより、水面に達したプラスチック混合破砕物１２は、高速回転中の各衝撃羽根１９により発生した渦流によって、重比重物１１ａだけでなく軽比重物１１ｂも含めて液面下に引き込まれる。その途中、高速回転する各衝撃羽根１９にプラスチック混合破砕物１２が接触し、これに打撃を加えることで、プラスチック混合破砕物１２に付着した気泡や汚れが剥離される。また、チューブ状破砕物からは内包する空気が排出される。

その後、気泡や汚れが除去されて濡れ性が高まったプラスチック混合破砕物１２は、本体筒２３の下部に設けられた比重分離領域２７に流入する。ここで比重１の水Ｗを基準として、重比重物１１ａと軽比重物１１ｂとに比重選別される。その際、本体筒２３の下端面に傾斜面部２８を設けたことで、重比重物１１ａが本体筒２３の底部に滞留しにくくなるという効果が得られる。
その後、重比重物１１ａは、その大半が本体筒２３の重比重物排出口２９から比重分離槽１３の底部に排出される。このとき、重比重物排出口２９は、本体筒２３の半径方向の長さが３０ｍｍで、かつ本体筒２３の下端面のうち、連通口２４側の端部に形成されている。そのため、重比重物排出口２９からの水Ｗの過剰な流出を抑制しながら、本体筒２３の内部空間における、プラスチック混合破砕物１２に付着した気泡や汚れの衝撃剥離を促進させることができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気が排出される。

一方、軽比重物１１ｂは、重比重物１１ａの一部を伴って、連通口２４を通って分枝筒２５に侵入し、その後、この分枝筒２５を上昇して軽比重排出口３１から比重分離槽１３に貯液された水面付近に排出される。このとき、軽比重物排出口３１を、分枝筒２５の上端面のうち、その本体筒２３側の端部に形成し、かつこの軽比重物排出口３１は、その分枝筒２５の半径方向の長さを２０ｍｍとしたため、軽比重物排出口３１からの水Ｗの過剰な流出を抑制し、分枝筒２５の内部空間における、プラスチック混合破砕物１２に付着した気泡や汚れの衝撃剥離を促進させることができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気が排出される。
この後、重比重物１１ａは沈下するが、軽比重物１１ｂは液面付近に浮かんだ状態で流され排出されることとなる。
このように、比重分離槽１３の原料投入部分に、高速回転する上下１０枚の衝撃羽根１９によってプラスチック混合破砕物１２に衝撃を与える衝撃剥離手段１６を設けたため、プラスチック混合破砕物１２、特に水中での見かけの比重が１未満となった重比重物１１ａに付着するほとんどの気泡や汚れを除去することができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気が排出される。その結果、プラスチック混合破砕物１２の濡れ性が従来に比べて高まり、効率的かつ高精度に軽比重物１１ｂへの重比重物１１ａの混入を低減することができる。

また、プラスチック混合破砕物１２が粒度２０ｍｍ以下で、かつ衝撃羽根１９の先端と本体筒２３の内周面との隙間ｄを１０ｍｍとしたため、プラスチック混合破砕物１２がこの隙間ｄに挟まりにくく、かつプラスチック混合破砕物１２が高速回転中の衝撃羽根１９に接触し易くなって、プラスチック混合破砕物１２から気泡や汚れを十分に剥離することができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気が排出される。
また、上下１０枚の衝撃羽根１９の形成ピッチＰを２０ｍｍとしたため、隣接する衝撃羽根１９の隙間にプラスチック混合破砕物１２が詰まりにくく、かつプラスチック混合破砕物１２への衝撃羽根１９との接触機会および与える衝撃力も十分に確保することができる。
さらに、衝撃羽根１９の回転速度を５００ｒｐｍとし、かつ各衝撃羽根１９の回転軸１８に対する取り付け角度を、水平面を基準として０°とすることで、または、衝撃羽根１９の回転方向の長辺側が下方へ傾斜した０．５°としたため、さらに衝撃羽根ユニット２０を素通りしにくくなって、プラスチック混合破砕物１２と衝撃羽根１９との接触機会（および衝撃力）がより以上に増加し、これによりプラスチック混合破砕物１２に付着した気泡や汚れをさらに良好に除去することができる。また、チューブ状破砕物からは内包する空気がほぼ完全に排出される。
なお、装置にあって、衝撃羽根の回転軸は液面に垂直ではなく、液面に対して任意の角度で傾斜させて設けることもでき、また例えば液面とほぼ水平に設けることも可能である。この場合は水平に設けた本体筒中で水平流を形成し、一端から原料を吸い込み、筒内で衝撃を与え他端から分枝筒を介して排出することができる。装置構成上の自由度を増すことができる。

ここで、実際に、実施例１に示すプラスチック混合破砕物の湿式選別装置１０を用いて、各衝撃羽根１９の回転速度を２５０ｒｐｍ〜８５０ｒｐｍの範囲で変化させたとき、軽比重物中の重比重物の混入率がどのように変動するかについて調査を行った。その結果を図６に示す。試験条件は、衝撃羽根１９の回転速度を上記範囲で変化させた他は、実施例１のそれと同一条件にて行った。
図６に示すグラフから明らかなように、衝撃羽根１９の回転速度が２５０〜６５０ｒｐｍの範囲であれば、軽比重物中の重比重物の混入率を１％未満に抑えることができることが判明した。また、回転速度を４００〜５５０ｒｐｍの範囲とすることで、この混入率をさらに低い０．６％以下とすることができた。

この発明は、異なる素材で構成されるプラスチック片が混合する破砕物を、所定の選別液を基準にして重比重物と軽比重物とに選別する技術として有用である。

１０ プラスチック混合破砕物の湿式選別装置、
１１ａ 重比重物（プラスチック破砕物）、
１１ｂ 軽比重物（プラスチック破砕物）、
１２ プラスチック混合破砕物、
１３ 比重分離槽、
１６ 衝撃剥離手段、
１７ 衝撃剥離筒、
１８ 回転軸、
１９、１９Ａ 衝撃羽根、
２１ 電動モータ（アクチュエータ）、
２２ 原料投入口、
２３ 本体筒、
２４ 連通口、
２５ 分枝筒、
２７ 比重分離領域、
２８ 傾斜面部、
２９ 重比重物排出口、
３１ 軽比重物排出口、
Ｗ 水（選別液）、
ｄ 隙間、
ｗ１ 本体筒の半径方向の長さ、
ｗ２ 分枝筒の半径方向の長さ。

Claims (3)

1. 素材が異なるプラスチック破砕物が混ざったプラスチック混合破砕物を比重分離槽の原料投入部分に連続投入し、前記比重分離槽に貯液された所定比重の選別液を基準として、前記プラスチック混合破砕物を重比重物と軽比重物とに選別するプラスチック混合破砕物の湿式選別装置であって、
   前記比重分離槽の原料投入部分には、前記プラスチック混合破砕物が投入される円筒状の衝撃剥離筒と、該衝撃剥離筒の内部空間に配置され、前記選別液の液面下で高速回転することで、前記プラスチック混合破砕物に接触して衝撃を与える衝撃羽根と、この衝撃羽根を回転駆動するアクチュエータとを有した衝撃剥離手段を設け、
   前記衝撃剥離筒は、
   前記プラスチック混合破砕物の原料投入口が上部に形成され、下部に前記重比重物が排出される重比重物排出口が形成されるともに、前記衝撃羽根が内部空間の上部に収納されて、該内部空間の下部が前記プラスチック混合破砕物の比重分離領域となった本体筒と、
   前記本体筒の下部において、前記比重分離領域と連通する連通口と、
   該本体筒の下部と前記連通口を介して下端が連通し、前記選別液の液面に向かう上方傾斜状態で枝分かれするとともに、上端に前記軽比重物が排出される軽比重物排出口が形成された分枝筒とを有したプラスチック混合破砕物の湿式選別装置。
2. 前記プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下で、
   前記本体筒の他端部のうち、前記連通口側の端部には、前記本体筒の半径方向の長さが１０〜５０ｍｍの前記重比重物排出口が形成され、
   前記分枝筒の上端のうち、前記本体筒側の端部には、前記分枝筒の半径方向の長さが１０〜３０ｍｍの前記軽比重物排出口が形成された請求項１に記載のプラスチック混合破砕物の湿式選別装置。
3. 前記衝撃羽根の回転軸は前記本体筒の中心軸上に配置され、
   前記プラスチック混合破砕物の粒度が２０ｍｍ以下で、
   前記衝撃羽根の先端と前記本体筒の内周面との隙間を５〜３０ｍｍとし、
   前記衝撃羽根の回転速度を２５０〜６５０ｒｐｍとした請求項１または請求項２に記載のプラスチック混合破砕物の湿式選別装置。

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