JP7142455B2 - 樹脂用比重分別装置及び樹脂用比重分別方法 - Google Patents

Description

本発明は、湿式比重選別の技術に係り、詳しくは槽に投入された異なる比重の樹脂片と水とを含む分別媒体における樹脂片を、比重毎に分別する樹脂用比重分別装置及び樹脂用比重分別方法に関する。

従来、例えば、廃品家電機器に使用されている樹脂へのリサイクルを実施する場合には、手動で工具等を用いて解体できる部分が限られている。このため、小さな部品、或いは複雑な構成の部品については、機器機械を用いて破砕し、金属、樹脂等を選別した上、リサイクル材とする必要がある。

こうした場合、各材料が破砕されて混合された状態となり、その状態でそれぞれの材料を分別することが要求されるため、高度な選別技術が必要とされる。このうち、金属については、比重、電気的・磁気的な力を作用させることにより、比較的容易に選別を行うことができる。ところが、破砕されて混合された樹脂については、電気的・磁気的な力を作用させての選別を実施できない。

そこで、樹脂の選別については、個々の樹脂片毎に近赤外分光等を用いて組成を調べて分別する手法、或いは、樹脂片の比重、静電気の帯電量等の相違により分別する手法が実施されている。後者の手法は、前者の手法と比べ、短時間で大量に処理を実施できるという利点がある。

例えば、比重が１より大きく、水に沈む樹脂片を比重毎に分別するためには、湿式比重選別と呼ばれる手法を適用することができる。この湿式比重選別は、比重の大きい樹脂片程、水中での沈降速度が速いことを利用したものである。具体的に云えば、槽内の水の動きとして、脈動する水中に比重の異なる樹脂片を混合させて投入すると、比重の大きい樹脂片の層が沈降して下方より順次形成されるため、比重毎に分別することができる。因みに、分別対象である樹脂片のサイズは、概ね５～１０ｍｍである。

樹脂の選別を比重で２種に分別する場合に関連する周知技術として、可変波形型空気動ジグ（例えば、非特許文献１参照）が挙げられる。この可変波形型空気動ジグでは、比重の異なる樹脂片と水とを含む分別媒体を槽に投入しておき、ベッドと呼ばれる比重の大きい樹脂片の層の厚さが一定になるように、ベッド高さ発信器でベッドの高さをモニタしながら、スライドゲートを調整する。このとき、比重の小さい樹脂片は、水の上下の脈動により、一定方向に水と一緒に流れ出る。比重の小さい樹脂片は、一定方向に流れ出たところで回収される。尚、流れ出た水は、循環されて槽に戻される。

この可変波形型空気動ジグによれば、一定方向に緩やかな水流が形成される。このため、水流の上流側より投入された樹脂片は、水流の下流側に徐々に移動しながら、比重毎に上下に分かれて、分別が行われることになる。

永田エンジニアリング株式会社「可変波形型空気動ジグ」資料番号：１１‐０１１（改訂２０１１．１１）

上記比重選別機能を持つ非特許文献１に係る可変波形型空気動ジグでは、比重の大きい樹脂片の層の厚さが、ベッド高さ発信器とスライドゲートとによって制御されている。これに対し、比重の小さい樹脂片の層の厚さは、制御されていない。

こうした場合、槽に投入される破砕された異なる比重の樹脂片について、比重の小さい樹脂片の割合が多い場合には、スライドゲートの付近で比重の小さい樹脂片が溜まることになる。これにより、比重の大きい樹脂片の層は、薄くなり、分別される比重の重い樹脂片に対して、比重の小さい樹脂片が混じる。このため、分別精度が下がってしまうという問題が生じる。

これに対し、槽に投入される破砕された異なる比重の樹脂片について、比重の小さい樹脂片の割合が少ない場合には、比重の小さい樹脂片の層が十分に形成されない。これにより、干渉沈降が生じず、比重の大きい樹脂片の一部が、比重の小さい樹脂片の回収される側に流れ出す。このため、分別精度が下がってしまうという問題が生じる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、槽に投入される異なる比重の樹脂片について、比重が大きい樹脂片と比重が小さい樹脂片との比率が変動しても、精度良く分別を実施できる樹脂用比重分別装置及び樹脂用比重分別方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の樹脂用比重分別装置は、水よりも比重が大きくて異なる比重の樹脂片を混合した混合樹脂片が投入される槽と、槽の高さ方向で水を脈動させる脈動発生装置と、槽の内部で比重別に樹脂片が槽の高さ方向に離間して設けられた複数の排出口側に移動するに伴い、水の中に沈降して形成される層の界面の高さを検出する検出装置と、検出装置による検出結果に基づいて、槽の内部における脈動を制御する制御装置と、を備え、脈動の制御によって、複数の排出口から樹脂片を分別して排出し、回収可能とする構成であって、混合樹脂片は、第１樹脂片と第２樹脂片とからなり、第２樹脂片の比重は、第１樹脂片の比重よりも大きく、検出装置は、第１検出装置と第２検出装置とを有し、第１検出装置は、槽の高さの上側に位置される第１樹脂片の層の上面と、水の領域との間の界面である第１界面の高さを検出し、第２検出装置は、槽の高さの下側に位置される第２樹脂片の層の上面と、第１樹脂片との間の界面である第２界面の高さを検出し、制御装置は、第１検出装置及び第２検出装置の検出結果に基づいて、脈動の制御として、脈動発生装置による水の脈動と、槽の複数の排出口のうちの下方側の排出口に設けられた排出機構による第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片の投入速度と、における少なくとも一つを制御する。

また、上記目的を達成するために、本発明の樹脂用比重分別方法は、水よりも比重が大きくて異なる比重の樹脂片が混合された混合樹脂片を槽に投入し、脈動発生装置により槽の高さ方向で水を脈動させる状況下において、槽の内部で比重別に樹脂片が槽の高さ方向に離間して設けられた複数の排出口側に移動するに伴い、水の中に沈降して形成される層の界面の高さを検出装置で検出した結果に基づいて、制御装置が槽の内部における脈動を制御することによって、複数の排出口から樹脂片を分別して排出し、回収可能とする方法であって、検出装置によって、樹脂片のうち、槽の高さの上側に位置される比重の小さい第１樹脂片の層の上面を示す第１界面の高さを検出する工程と、検出装置によって、樹脂片のうち、槽の高さの下側に位置される比重の大きい第２樹脂片の層の上面を示す第２界面の高さを検出する工程と、制御装置によって、各工程で得られた検出結果に基づいて、脈動の制御として、脈動発生装置による水の脈動と、槽の複数の排出口のうちの下方側の排出口に設けられた排出機構による第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片の投入速度と、における少なくとも一つを制御する工程と、を有する。

本発明によれば、上記構成又は方法により、槽に投入される異なる比重の樹脂片について、比重が大きい樹脂片と比重が小さい樹脂片との比率が変動しても、精度良く分別を実施できるようになる。

本発明の実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置の全体的構成を示した概略図である。 図１に示す樹脂用比重分別装置に備えられる第１検出装置の細部構成を示す側面図である。 図１に示す樹脂用比重分別装置における制御装置に係る各部の動作処理の推移を示すシーケンス図である。 本発明の実施の形態３に係る樹脂用比重分別装置に備えられる槽と第１検出装置及び第２検出装置の一部とを上面方向から示した図である。 図４に示す槽と第１検出装置及び第２検出装置の一部とを横方向から示した図である。 図５に示す槽と第１検出装置及び第２検出装置の一部との一変形例を横方向から示した図である。 図５に示す槽と第１検出装置及び第２検出装置の一部との別変形例を横方向から示した図である。

以下、本発明の樹脂用比重分別装置及び樹脂用比重分別方法に係る幾つかの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置の全体的構成を示した概略図である。

図１を参照すれば、この樹脂用比重分別装置１は、水よりも比重が大きくて異なる比重の樹脂片を混合した混合樹脂片が投入される槽２と、槽２の高さ方向で水を脈動させる脈動発生装置７と、を備える。即ち、ここでの槽２の内部には、混合樹脂片と水とが混合された分別用混合体Ｍが存在する。混合樹脂片は、比重の小さい第１樹脂片と、この第１樹脂片よりも比重の大きい第２樹脂片と、が材料として混合されたものである。また、槽２内には、混合樹脂片を溜めるための底部を成すように、多数の孔が形成された鋼板製のメッシュ６が設けられている。分別対象の樹脂片のサイズは、小さくて５ｍｍ位である。このため、メッシュ６の孔径は、それ未満であれば良い。

この樹脂用比重分別装置１において、分別用混合体Ｍは、槽２の内部で比重別に樹脂片が槽２の高さ方向に離間して設けられた排出口Ｅｍ１、Ｅｍ２側に移動するに伴い、比重の大きい第２樹脂片がメッシュ６上に沈降し、これによって、第２樹脂片の層Ｍ３が成層される。また、第２樹脂片の層Ｍ３上には、比重の小さい第１樹脂片の層Ｍ２が成層される。この結果、分別用混合体Ｍでは、混合樹脂片が第１樹脂片の層Ｍ２と、第２樹脂片の層Ｍ３と、に分けられる状態となる他、第１樹脂片の層Ｍ２上に樹脂のない水の領域Ｍ１が存在する。

樹脂用比重分別装置１は、槽２の内部で比重別に、樹脂片が水の中に沈降して形成される第１樹脂片の層Ｍ２、第２樹脂片の層Ｍ３の界面の高さを検出する検出装置と、槽２の高さ方向に離間して設けられた回収器１９、２０と、を備える。検出装置については、樹脂片のうち、槽２の高さの上側に位置される第１樹脂片の層Ｍ２の上面を示す第１界面の高さを検出する第１検出装置１１と、槽２の高さの下側に位置される第２樹脂片の層Ｍ３の上面を示す第２界面の高さを検出する第２検出装置１２と、を有する。回収器１９、２０は、排出口Ｅｍ１、Ｅｍ２から排出される第１樹脂片、第２樹脂片を比重別にそれぞれ回収する。

因みに、回収器１９、２０の内部についても、分別された樹脂片を比重別に溜めるための多数の孔が形成された鋼板製のメッシュ２１、２２が設けられている。槽２内に設けられたメッシュ６、並びに回収器１９、２０に設けられたメッシュ２１、２２の孔径は、何れも小さいサイズの樹脂片を通過させない程度に設定されている。排出口Ｅｍ１は、槽２の高さ方向の上側に位置され、第１樹脂片を水と一緒に排出する役割を担う。排出口Ｅｍ２は、槽２の高さ方向の下側に位置され、第２樹脂片を水と一緒に排出する役割を担う。但し、排出口Ｅｍ２からは、水を一緒に排出させない構造にもできる。この点については、後文で詳述する。また、排出口Ｅｍ２内には、排出機構としてのロータリーバルブ３が備えられている。ロータリーバルブ３は、制御装置１３に接続されている。

樹脂用比重分別装置１は、回収器１９、２０を通して、第１樹脂片と第２樹脂片との排出時に混入した水を抽出後に貯える貯水槽１８と、貯水槽１８に貯溜された水を汲み上げて槽２へ循環させて供給する容量式のポンプ１７と、を備える。このポンプ１７は、水循環供給装置８を構成する。即ち、貯水槽１８には、樹脂片の分別後の排出時に混入される水が、回収器１９、２０のメッシュ２１、２２を通して抽出された後、貯められる。

樹脂用比重分別装置１は、混合樹脂片が溜められ、混合樹脂片を槽２へ投入する混合樹脂片投入装置４を備える。また、樹脂用比重分別装置１は、第１検出装置１１、第２検出装置１２の検出の結果に基づいて、槽２の内部における脈動を制御する制御装置１３を備える。

脈動発生装置７は、配管３０、ピストン１４、駆動モータ１５、及び位置センサ１６を備えて構成される。配管３０は、槽２の底部に連通するように屈曲して形成されている。ピストン１４は、配管３０の開放端側の大径部分３０ａに挿入されて、鉛直方向に上下動する。駆動モータ１５は、制御装置１３からの指示に従って、ピストン１４を駆動する。位置センサ１６は、ピストン１４の位置情報を検出して制御装置１３へ送出する。駆動モータ１５の駆動軸には、その一端側にピストン１４が結合され、その他端側に位置センサ１６が取り付けられている。この脈動発生装置７では、ピストン１４が配管３０の大径部分３０ａで上下動することにより、槽２の高さ方向で水の脈動が発生する。

水循環供給装置８は、ポンプ１７の吸い込み側に取り付けられた配管４０を含んでおり、その配管４０の先端が貯水槽１８内の底部側へ配置される。また、水循環供給装置８は、ポンプ１７の吐き出し側に取り付けられた配管４１も含んでおり、その配管４１先端が槽２の開口上方の一端側、即ち、混合樹脂片投入装置４の投入管に接近した分別用混合体Ｍの流れ出し開始側に配置されている。

第１検出装置１１は、本体から延在する支持棒の先端にフロートＦ１が取り付けられた構成であり、槽２の内部に溜められた分別用混合体Ｍ中の第１樹脂片の層Ｍ２の上面を示す第１界面の高さを検出する。因みに、界面とは、広義な意味では、槽２の内部の分別用混合体Ｍにおいて、異なる材質の境界面を示すものである。但し、ここでは第１樹脂片の層Ｍ２の上面を検出対象とする。このため、フロートＦ１が分別用混合体Ｍ中の水の領域Ｍ１と第１樹脂片の層Ｍ２の上面との界面を含む位置に配置されている。それ故、第１検出装置１１は、樹脂上面の高さセンサと呼ばれても良い。

第２検出装置１２は、本体から延在する支持棒の先端にフロートＦ２が取り付けられた構成であり、分別用混合体Ｍ中の第２樹脂片の層Ｍ３の上面を示す第２界面の高さを検出する。このため、フロートＦ２が第２樹脂片の層Ｍ３と第１樹脂片の層Ｍ２との界面を含む位置に配置されている。それ故、第２検出装置１２は、樹脂界面の高さセンサと呼ばれても良い。

樹脂用比重分別装置１では、位置センサ１６で検出されたピストン１４の位置情報と第１検出装置１１及び第２検出装置１２の検出結果とを、用いて制御装置１３が槽２の内部における脈動を制御する。具体的に云えば、制御装置１３は、駆動モータ１５の駆動量、ロータリーバルブ３の排出量、混合樹脂片投入装置４による槽２の内部への混合樹脂片の投入速度を指示する。尚、駆動モータ１５の駆動量は、脈動発生装置７による水の脈動に関連する。ロータリーバルブ３の排出量は、第２樹脂片の排出量に関連する。更に、水循環供給装置８におけるポンプ１７の吸い込み量に係る流入速度の指示を加えても良い。因みに、脈動の制御とは、槽２の中の水の動きに関連する物理的要素を示すものである。即ち、脈動の物理量である周期・振幅・波形に加え、これらに影響する混合樹脂片投入装置４から槽２の内部に投入される混合樹脂片の投入速度、循環する水量に係る流入速度等を含むものである。

この脈動の制御によって、分別用混合体Ｍを槽２の高さ方向である上下の脈動方向Ｐに脈動させる分別時に、槽２の高さ方向に離間して設けられた排出口Ｅｍ１、Ｅｍ２から、第１樹脂片、第２樹脂片を分別して排出できる。この結果、排出口Ｅｍ１から第１樹脂片を回収器１９で回収し、排出口Ｅｍ２から第２樹脂片を回収器２０で回収することができる。

因みに、周知の空気圧によって水の脈動を行う手法によれば、分別用混合体Ｍに含まれる水の中に孔を通して空気圧が加えられることになる。このため、水の中に空気が過剰に溶け込み、その過剰に溶け込んだ空気が樹脂片の表面で気泡となって付着する。この結果、気泡の付着した樹脂片が浮き上がる場合があるため、好ましくない。そうした点で、水の脈動をピストン１４の動きで発生させる本実施の形態１の手法の方が望ましい。

実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置１では、槽２の高さ方向である脈動方向Ｐで分別用混合体Ｍに脈動が加えられることにより、水及び第１樹脂片が排出口Ｅｍ１から排出される。排出された水及び第１樹脂片は、回収器１９に入ると、メッシュ２１上で第１樹脂片のみが溜められる。排出された水は、メッシュ２１の孔を通過した後、先端が貯水槽１８上に延在するように配置された配管を通り、一旦貯水槽１８に溜められる。

貯水槽１８の水は、ポンプ１７によって、汲み上げられてから配管４０、４１を通って再び槽２へ戻される。一定速度で水を貯水槽１８から槽２に供給する場合、水の脈動の１周期の間に供給される水量と同量の水が、排出口Ｅｍ１から排出される。槽２に供給される水の位置が、排出口Ｅｍ１と反対側にあるため、分別用混合体Ｍに含まれる水は、上下の脈動方向Ｐに加え、図１中の左側から右側への緩やかな流れを生じる。尚、貯水槽１８及び槽２で使用する水を更新するため、加水器を備えて一定流量の新しい水の投入と同量の排水とを行うようにしても良い。

混合樹脂片投入装置４には、振動型のフィーダー等を用い、一定速度で槽２内に混合樹脂片を投入することが望ましい。この混合樹脂片投入装置４によって、槽２に投入された混合樹脂片には、脈動が加えられる。これにより、第１樹脂片が上方へ、第２樹脂片が下方へと分けられる。また、左側から右側への緩やかな水の流れにより、混合樹脂片は左側から右側へ緩やかに移動する。このように、一定方向に緩やかな水流が形成されるため、一定方向における上流側より投入された混合樹脂片は、下流側に徐々に移動しながら、比重毎に上下に分かれて、第１樹脂片と第２樹脂片との分別が行われることになる。

尚、図１では、便宜上、混合樹脂片投入装置４の直下より第１樹脂片の層Ｍ２と、第２樹脂片の層Ｍ３とを、分離して描いている。しかし、実際には、混合樹脂片投入装置４の直下では、第１樹脂片と第２樹脂片とが混ざった状態であり、排出口Ｅｍ１に向かうに従って、分離されるものである。第１樹脂片の層Ｍ２の上面（第１界面の高さ）は、第１検出装置１１で検出される。また、第２樹脂片の層Ｍ３の上面（第２界面の高さ）は、第２検出装置１２で検出される。但し、分別用混合体Ｍに脈動が加えられることによって、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の第１界面の高さと、第２樹脂片の層Ｍ３の上面の第２界面の高さとは、変動する。そこで、実施の形態１で示す上面、界面とは、脈動が下限状態になり、第１樹脂片及び第２樹脂片の全てが水中に沈んだタイミングで層が形成された状態での上面、界面を意味するものとする。

図２は、実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置１に備えられる第１検出装置１１の細部構成を示す側面図である。

図２を参照すれば、第１検出装置１１は、槽２上に固定される保持部１１ａと、保持部１１ａに固定された変位センサ１１ｂ、通し穴Ｈを有する一対の支持片１１ｄ、１１ｅと、を備える。また、第１検出装置１１は、通し穴Ｈを貫通した支持棒１１ｆと、支持棒１１ｆの一端側に取り付けられた反射板１１ｃと、支持棒１１ｆの他端側に取り付けられたフロートＦ１と、を有して構成される。

支持棒１１ｆは、槽２の高さ方向の上下に移動可能となっている。支持棒１１ｆ及び反射板１１ｃの重量とフロートＦ１の水中での浮力との関係により、フロートＦ１の材質、サイズを調整する。即ち、フロートＦ１は、水に沈むが、第１樹脂片の層Ｍ２の上面に浮くように、材質、サイズが設定される。このとき、微調整を行う場合には、例えば、支持棒１１ｆにおける反射板１１ｃの下部に調整用の錘を付ければ良い。変位センサ１１ｂには、例えば、レーザ式変位センサを用いれば良い。

第１検出装置１１では、変位センサ１１ｂから出射されたレーザ光が反射板１１ｃで反射され、その反射光が変位センサ１１ｂに入射されることにより、変位センサ１１ｂ及び反射板１１ｃの間の距離を測定する。この測定された距離より、フロートＦ１の位置、即ち、フロートＦ１の高さが判る。第２検出装置１２の場合も、同様な構成であり、フロートＦ２が第２樹脂片の層Ｍ３と第１樹脂片層Ｍ２との間の界面に浮くように、調整を行えば良い。

第２検出装置１２により検出された、第２樹脂片の層Ｍ３の上面（第２界面の高さ）を示す検出信号は、制御装置１３に入力される。制御装置１３は、第２樹脂片の層Ｍ３の上面の高さが、予め定めた規定の高さａを越えると、ロータリーバルブ３を駆動させる。これにより、ロータリーバルブ３が回転し、第２樹脂片が、排出口Ｅｍ２から排出され、回収器２０のメッシュ２２上で回収される。尚、ロータリーバルブ３は、モータ稼働式であるとする。同時に、排出口Ｅｍ２から排出された水は、回収器２０のメッシュ２２の孔を通過し、配管に案内されて貯水槽１８に入る。これらの第２検出装置１２、及びロータリーバルブ３の動作は、後文で詳述する。

図１では、便宜上、第２樹脂片及び水が排出口Ｅｍ２に備えられたロータリーバルブ３から回収器２０に矢印で示した直線状に移動するように描いている。しかし、ロータリーバルブ３の密閉性が十分でなく、水漏れを生じる場合には、対策が必要になる。例えば、こうした場合、排出用の配管の一部を分別用混合体Ｍの表面の水面より高くすれば、水漏れを防止することができる。この構造の場合、排出口Ｅｍ２から水が排出されなくなる。そこで、こうした構造の場合には、配管中にスクリュー搬送機を入れておき、第２樹脂片を汲み上げるようにすれば、第２樹脂片を円滑に排出することができる。

混合樹脂片投入装置４により混合樹脂片の投入が続き、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが或る程度高くなると、排出口Ｅｍ１から水と一緒に第１樹脂片が排出され始める。排出された第１樹脂片及び水は、回収器１９に入ると、第１樹脂片のみがメッシュ２１上に溜められる。同時に、排出口Ｅｍ１から排出された水は、回収器１９のメッシュ２１の孔を通過し、配管に案内されて貯水槽１８に入る。

第１検出装置１１により出された、第１樹脂片の層Ｍ２の上面（第１界面の高さ）を示す検出信号は、制御装置１３に入力される。投入される第１樹脂片の量が、排出口Ｅｍ１から排出される第１樹脂片の量より多い場合、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが高くなる。制御装置１３は、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが、予め定めた規定の高さａを越えると、流水量を増加させる指令信号をポンプ１７に出力する。ポンプ１７が制御装置１３の指令に従って、流水量を増加させると、排出口Ｅｍ１から放出される水が増える。これに伴って、一緒に排出される第１樹脂片の量も増加する。第１樹脂片の排出口Ｅｍ１からの放出、第１検出装置１１、及びポンプ１７の動作については、後文で詳述する。

図３は、実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置１における制御装置１３に係る各部の動作処理の推移を示すシーケンス図である。即ち、図３のシーケンスでは、脈動発生装置７に備えられる位置センサ１６からの位置情報に基づいて、測定開始される第１検出装置１１及びポンプ１７の動作と、第２検出装置１２及びロータリーバルブ３の動作との関係とを示している。但し、ポンプ１７は、初期的に予め定めた流量Ｑａで水を流し、ロータリーバルブ３は、初期時に停止されているものとする。

図３を参照すれば、位置センサ１６では、水を脈動させるためのピストン１４の高さ位置を検出している。脈動発生装置７では、周期的に移動するピストン１４の動きに対応して水の脈動を発生する。そこで、制御装置１３では、位置センサ１６からの高さ位置の検出結果に基づいて、ピストン１４が基準となる位置に戻ってから、水の脈動で浮遊した第１樹脂片及び第２樹脂片の全てが沈むまでの時間τを予め測定しておく。制御装置１３は、ピストン１４が基準となる位置に戻ってから、時間τ後に、測定開始を指示する信号を、第１検出装置１１及び第２検出装置１２にそれぞれ送信する。図３中の「ｐａｒ」は、破線で上下に区切られた動作を平行して行うことを示している。

測定開始の信号を受信した第１検出装置１１は，フロートＦ１の高さを測定する。フロートＦ１の高さの信号は、制御装置１３に送られ、予め定めた規定の高さ１０１ａ、及び規定の高さ１０１ｂと比較される。規定の高さ１０１ａ、１０１ｂの大小関係は、１０１ａ＜１０１ｂである。

フロートＦ１の高さが規定の高さ１０１ａ以下の場合には、ポンプ１７の流量を、初期と同じ流量Ｑａにする。フロートＦ１の高さが、規定の高さ１０１ａと、規定の高さ１０１ｂとの間の場合には、ポンプ１７の流量を予め定めた流量Ｑｂにする。フロートＦ１の高さが、規定の高さ１０１ｂを超える場合には、ポンプ１７の流量を予め定めた流量Ｑｃにする。但し、流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの値の大小関係は、Ｑａ＜Ｑｂ＜Ｑｃである。

第１樹脂片の層Ｍ２の上面が高い程、水流を増やすように制御する。その結果、脈動により水面が上がった場合に、排出口Ｅｍ１から一度に排出される水量が増える。同時に、第１樹脂片の排出量も増える。これにより、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが一定になるように制御できる。尚、図３中の「ａｌｔ」は、破線で区切られた内容を場合分けして実施することを示している。

測定開始の信号を受信した第２検出装置１２は、フロートＦ２の高さを測定する。フロートＦ２の高さの信号は、制御装置１３に送られ、予め定めた規定の高さ１００ａ、及び規定の高さ１００ｂと比較される。規定の高さ１００ａ、１００ｂの大小関係は、１００ａ＜１００ｂである。フロートＦ２の高さが１００ａ以下の場合には、ロータリーバルブ３の回転を停止する。因みに、ここでの停止とは、停止したままの状態を含む。

フロートＦ２の高さが、規定の高さ１００ａと、規定の高さ１００ｂとの間の場合は、ロータリーバルブ３の回転速度を予め定めた値の回転速度Ｒａにする。フロートＦ２の高さが、規定の高さ１００ｂを超える場合には、ロータリーバルブ３の回転速度を予め定めておいた値の回転速度Ｒｂにする。Ｒａ、Ｒｂの大小関係は、Ｒａ＜Ｒｂである。ここで、ロータリーバルブ１０３の回転を連続的ではなく、回転速度を一定にして間欠動作させて第２樹脂片の排出速度を変えても良い。但し、この場合には、フロートＦ２の高さが高くなるに従い、間欠時間を短くする。

第１樹脂片の層Ｍ２の厚さと、第２樹脂片の層Ｍ３の厚さと、の制御を多段化することにより、一層きめ細やかな制御が可能になる。尚、上述したフロートＦ２の規定の高さ１００ａは、ロータリーバルブ３から第１樹脂片の層Ｍ２の第１樹脂片が排出されない高さに設定する。ロータリーバルブ３は、非特許文献１に開示されているスライドゲートでも良いが、非特許文献１に開示されている排出部に設置されたスターホイルに該当する構成とした方がより望ましい。その理由は、ロータリーバルブの回転速度、連続動作・間欠動作により、第２樹脂片の排出速度を制御できるためである。因みに、スライドゲートで排出量を制御するためには、ゲート高さを変えることになるが、ゲートを最上まで開放した場合には、第１樹脂片が混ざり込む可能性が増え、分別精度が低下してしまう虞がある。

貯水槽１８から槽２へ戻す水量の調整には、容量式のポンプ１７の代わりに、ターボ型ポンプを用いても良い。この場合、ターボ型ポンプの回転速度を変えても、同様の制御を行うことできる。或いは、回転速度を一定にしたままで、配管途中に、流量調整用バルブを設ける構成にしても良い。この場合、制御装置１３からの指令信号で流量調整用バルブを調整することにより、水量の調整が可能となる。更に、ターボ型ポンプと吸水側の配管、或いはターボ型ポンプと排水側の配管を複数本に分け、各々制御装置１３からの指令信号で開閉動作可能なバルブを備えるようにしても良い。この場合、バルブを開けた配管の本数を変えることにより、流量を制御することができる。

因みに、実施の形態１の水循環供給装置８に適用した容量式のポンプ１７であっても、ピストンポンプのように、流量が大きく変動するタイプのポンプは、流量の変動が水の脈動に悪影響を与える場合があるため、使用を避ける方が望ましい。

実施の形態１に係る樹脂用比重分別装置１では、制御装置１３が位置センサ１６からの位置情報と第１検出装置１１及び第２検出装置１２からの検出結果とを用いる。これらの情報に基づいて、脈動発生装置７による水の脈動と、槽２の下方側の排出口Ｅｍ２に設けられたロータリーバルブ３による第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片投入装置４から投入される混合樹脂片の投入速度と、を制御することを基本的機能とする。これにより、槽２に投入される混合樹脂片について、第１樹脂片と第２樹脂片との比率が変動しても、常に精度良く分別を実施できる。

尚、実施の形態１において、制御装置１３は、水循環供給装置８のポンプ１７による貯水槽１８から槽２へ水を供給するときの流入速度を制御する機能を併用しても良い。この場合、制御装置１３による上述した脈動の制御は、水の脈動と、第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片の投入速度と、水の供給時の流入速度と、の制御を示すことになる。但し、これらの項目における少なくとも一つを制御するようにしても良い。

次に、このような構成の樹脂用比重分別装置１に係る樹脂用比重分別方法を説明する。
但し、樹脂用比重分別装置１の機能構成上、以下の要件を満たすことを前提とする。槽２の内部に、混合樹脂片の投入前に予め適量の水を溜められている事。また、槽２に混合樹脂片投入装置４から混合樹脂片が投入される事。更に、脈動発生装置７により槽２の高さ方向で水を脈動させる事である。因みに、ポンプ１７によって、貯水槽１８から槽２に水が供給される事を加えても良い。このような状況下で、分別を開始するものである。槽２の中には、一定方向に緩やかな水流が形成されるため、一定方向における上流側より投入された混合樹脂片は、下流側に徐々に移動しながら、比重毎に上下に分かれて、第１樹脂片と第２樹脂片との分別が行われることになる。

そこで、槽２の内部で比重別に樹脂片が槽２の高さ方向に離間して設けられた複数の排出口Ｅｍ１、Ｅｍ２側に移動するに伴い、水の中に沈降して形成される層の界面の高さを検出装置で検出した結果に基づいて、制御装置１３が槽２の内部における脈動を制御することが前提上の基本事項となる。これによって、複数の排出口Ｅｍ１、Ｅｍ２から第１樹脂片、第２樹脂片を分別して排出し、回収可能とすることが可能になる。因みに、第２樹脂片には、例えば、重プラスチックが挙げられる。

そして、本発明の樹脂用比重分別方法は、分別中に、検出装置の第１検出装置１１によって、槽２の高さの上側に位置される第１樹脂片の層Ｍ２の上面を示す第１界面の高さを検出する工程を有する。また、検出装置の第２検出装置１２によって、槽２の界面の高さの下側に位置される第２樹脂片の層Ｍ３の上面を示す第２界面の高さを検出する工程を有する。更に、制御装置１３によって、各工程で得られた検出結果に基づいて、脈動の制御として、脈動発生装置７による水の脈動と、槽２の下方側の排出口Ｅｍ２に設けられたロータリーバルブ３による第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片投入装置４から投入される混合樹脂片の投入速度と、における少なくとも一つを制御する工程を有する。

第１検出装置１１で得られた第１樹脂片の層Ｍ２の上面の第１界面の高さにより、比重の小さい樹脂片の第１界面の高さを一定に保つことができる。また、第２検出装置１２で得られた第２樹脂片の層Ｍ３の上面の第２界面の高さにより、比重の大きい第２樹脂片の第２界面の高さを一定に保つことができる。この結果、槽２に投入される異なる比重の樹脂片が混ざった混合樹脂片について、第１樹脂片と第２樹脂片との割合が変動しても、常に分別精度を下げずに分別することができる。この事は、従来得られなかった顕著な効果を奏するものと云える。

実施の形態２．
実施の形態１の樹脂用比重分別装置１では、制御装置１３の指示により、脈動発生装置７による水の脈動と、ロータリーバルブ３による第２樹脂片の排出量と、混合樹脂片投入装置４から投入される混合樹脂片の投入速度と、を制御した。また、水循環供給装置８の容量式のポンプ１７で槽２に供給する水の流入速度の制御を併用し、第１樹脂片の層Ｍ２の厚みを制御する場合を説明した。実施の形態２の樹脂用比重分別装置は、第１樹脂片の層Ｍ２の厚みを制御するために、制御装置１３の指示により、混合樹脂片投入装置４による混合樹脂片の投入速度の制御内容を変更することにより、同等の作用効果を維持できるようにした具体例である。

ここでの適用条件は、第１検出装置１１の検出の結果として、第１樹脂片の層Ｍ２の上面（第１界面の高さ）が、規定の高さ１０１ａを越え、且つ規定の高さ１０１ｂ以下であることを検出した場合である。こうした場合、制御装置１３は、混合樹脂片投入装置４から投入する混合樹脂片の投入速度を遅くする。

第１樹脂片が投入されてから、排出されるまでの平均時間をｔとする。混合樹脂片の投入速度を遅くした後に平均時間ｔが経過した後、第１樹脂片の層Ｍ２の上面（第１界面の高さ）の高さが、規定の高さ１０１ａ以下の場合には、投入速度を元に戻す。一方、平均時間ｔの経過後、第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが、規定の高さ１０１ｂを超えた場合には、更に投入速度を遅くする。第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さが、規定の高さ１０１ａを越え、規定の高さ１０１ｂ以下の場合には、投入速度を変えずにそのまま維持する。

これらの操作により、第１樹脂片の層Ｍ２の厚みを制御する。例えば、混合樹脂片投入装置４に振動フィーダーを用いると、その振動の強弱を変えることにより、投入速度を変更することが可能となるため、好適である。

実施の形態３．
第１樹脂片の層Ｍ２、第２樹脂片の層Ｍ３についての界面の高さ、上面の高さを検出するためには、他の手法もある。図４は、実施の形態３に係る樹脂用比重分別装置に備えられる槽２を上面方向から示した図である。図５は、同じ槽２を横方向から示した図である。実施の形態３に係る樹脂用比重分別装置は、槽２と、第１検出装置１１及び第２検出装置１２の一部であるフロートＦ１、Ｆ２の調整及び配置と、を工夫したものである。

図４を参照すれば、実施の形態３に係る樹脂用比重分別装置では、混合樹脂片の投入・排出側とならない槽２の両側面に、各々一対のガイド２３、２４を槽の高さ方向に渡って２つ設けている。一対のガイド２３内には、槽２の内幅の長さを持つフロートＦ１が挿入され、一対のガイド２４内には、槽２の内幅の長さを持つフロートＦ２が挿入されている。フロートＦ１、Ｆ２の形状は、何れについても、引っ掛かりの少ない円筒形とすることが望ましい。槽２の両側面のガイド２３、２４が取り付けられた位置には、槽２の高さ方向に延在して透明窓Ｗ１、Ｗ２が各々設けられている。

図５を参照すれば、フロートＦ１、Ｆ２は、２つの透明窓Ｗ１、Ｗ２を通して、それぞれ視認可能となっている。フロートＦ１の比重は、第１樹脂片の比重と、水の比重との中間である。フロートＦ２の比重は、第１樹脂片の比重と、第２樹脂片の比重との中間である。フロートＦ１は、第１樹脂片の層Ｍ２の上面に位置する。フロートＦ２は、第２樹脂片の層Ｍ３の上面に位置する。尚、実施の形態３に係る樹脂用比重分別装置は、実施の形態１の構成に加え、槽２内に水を供給する加水器５を備えている。

フロートＦ１、Ｆ２の各々端面の位置を、透明窓Ｗ１、Ｗ２を通して、図４に示すカメラ２５を用いて光学的に検出することができる。これにより、第１樹脂片の層Ｍ２の上面、及び第２樹脂片の層Ｍ３の上面を検出することができる。フロートＦ１、Ｆ２の端面は、光学的に検出し易いように、例えば、水色、ピンク、黄、緑、赤等のリサイクル樹脂には含まれない鮮明な色とすることが望ましい。

フロートＦ１、Ｆ２は、比重が既知の材料で作製することにより、比重の調整が不要になる。また、フロートＦ１、Ｆ２の径を小さくすれば、それらの周辺での水の乱れを抑制でき、分別への悪影響を防止することができる。更に、カメラ２５を設置した槽２の反対側の面にも、透明窓Ｗ１、Ｗ２に対向するように別なカメラを設置しても良い。こうした場合、２台のカメラを用いて、第１樹脂片の層Ｍ２の傾き、及び第２樹脂片の層Ｍ３の傾き、を検出することができる。水流の片寄り、メッシュ６の詰まり等により、第１樹脂片の層Ｍ２、第２樹脂片の層Ｍ３に傾きが生じると、分別精度が低下する。こうした傾きをチェックし、樹脂用比重分別装置のメンテナンスを行えば、分別精度の低下を未然に防止できる。

因みに、上記構成では、２つのガイド２３、２４に対して、それぞれフロートＦ１、Ｆ２を入れた場合を説明した。これに代えて、図６の一変形例に示すように、１つのガイドに比重の大きいフロートＦ２を下にし、比重の小さいフロートＦ１を上側に入れるようにし、槽２に設けた１つの透明窓Ｗ３から視認する構成にしても、同様の効果が得られる。

更に、図７の別変形例に示すように、第１樹脂片の比重と、第２樹脂片の比重との中間の比重を持つフロートＦ３のみを入れて、槽２に設けた１つの透明窓Ｗ３から視認する構成にしても良い。こうした場合、第１樹脂片の上面を、光学的に動画から画像認識して、水と樹脂界面とを検出することができる。このとき、槽２の内側にライトを設置すると、水の領域は、明度が高く、樹脂片の領域は、影になるため、明度が低くなる。この結果、一層樹脂片の上面を検出し易くなる。

実施の形態４．
実施の形態４の樹脂用比重分別装置は、実施の形態３で説明した槽２の内側に設置したライトの波長領域を選定したものである。第１樹脂片の層Ｍ２の上面の高さは、槽２の上面より水を通して光学的に検出することも可能である。波長が長い方が水中の微粒子による散乱が小さいが、近赤外、赤外領域の光は、水を透過することができない。従って、ライトで照射する照射光には、可視光を用い、特に６００～８００ｎｍ付近の波長光を用いることが望ましい。

実施の形態５．
上記実施の形態１、実施の形態３、実施の形態４の樹脂用比重分別装置では、第１樹脂片の層Ｍ２の高さの制御について説明した。実施の形態５の樹脂用比重分別装置は、制御装置１３によって、第１検出装置１１で得られた第１樹脂片の層Ｍ２の上面の第１界面の高さと第２検出装置１２で得られた第２樹脂片の層Ｍ３の上面の第２界面の高さとの差分値を演算する。そして、この差分値に応じて、混合樹脂片投入装置４による槽２へ投入する混合樹脂片の投入速度を制御するものである。

具体的に云えば、第１検出装置１１で検出された第１樹脂片の層Ｍ２の上面の第１界面の高さから第２検出装置１２で検出された第２樹脂片の層Ｍ３の上面の第２界面の高さを引いて得られる、第１樹脂片の層Ｍ２の厚みについて、同様の制御を行う。これにより、第２樹脂片の層Ｍ３の厚みの影響を受けずに、第１樹脂片の厚みを制御できる。このため、フィードバックのタイミングと過剰応答とにより生じる、予期せぬ異常な周期変動を抑制することができる。

１ 樹脂用比重分別装置、２ 槽、３ ロータリーバルブ（排出機構）、４ 混合樹脂片投入装置、５ 加水器、６ メッシュ、７ 脈動発生装置、８ 水循環供給装置、１１ 第１検出装置、１１ａ 保持部、１１ｂ 変位センサ、１１ｃ 反射板、１１ｄ、１１ｅ 支持片、１１ｆ 支持棒、１２ 第２検出装置、１３ 制御装置、１４ ピストン、１５ 駆動モータ、１６ 位置センサ、１７ ポンプ、１８ 貯水槽、１９、２０ 回収器、２１、２２ メッシュ、２３、２４ ガイド、２５ カメラ、３０ 配管、３０ａ 大径部分、４０、４１ 配管、Ｅｍ１、Ｅｍ２ 排出口、Ｆ１～Ｆ３ フロート、Ｈ 通し穴、Ｍ 分別用混合体、Ｍ１ 水の領域、Ｍ２ 第１樹脂片の層、Ｍ３ 第２樹脂片の層、Ｐ 脈動方向、Ｗ１～Ｗ３ 透明窓。

Claims (5)

1. 水よりも比重が大きくて異なる比重の樹脂片を混合した混合樹脂片が投入される槽と、 前記槽の高さ方向で水を脈動させる脈動発生装置と、
   前記槽の内部で比重別に前記樹脂片が当該槽の高さ方向に離間して設けられた複数の排出口側に移動するに伴い、前記水の中に沈降して形成される層の界面の高さを検出する検出装置と、
   前記検出装置による検出結果に基づいて、前記槽の内部における脈動を制御する制御装置と、を備え、
   前記脈動の制御によって、前記複数の排出口から前記樹脂片を分別して排出し、回収可能とする樹脂用比重分別装置であって、
   前記混合樹脂片は、第１樹脂片と第２樹脂片とからなり、
   前記第２樹脂片の比重は、前記第１樹脂片の比重よりも大きく、
   前記検出装置は、第１検出装置と第２検出装置とを有し、
   前記第１検出装置は、前記槽の高さの上側に位置される前記第１樹脂片の層の上面と、前記水の領域との間の界面である第１界面の高さを検出し、
   前記第２検出装置は、前記槽の高さの下側に位置される前記第２樹脂片の層の上面と、前記第１樹脂片との間の界面である第２界面の高さを検出し、
   前記制御装置は、前記第１検出装置及び前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記脈動の制御として、前記脈動発生装置による前記水の脈動と、前記槽の前記複数の排出口のうちの下方側の排出口に設けられた排出機構による前記第２樹脂片の排出量と、前記混合樹脂片の投入速度と、における少なくとも一つを制御する
   樹脂用比重分別装置。
2. 前記複数の排出口から排出される前記第１樹脂片と前記第２樹脂片とを比重別にそれぞれ回収する複数の回収器と、
   前記複数の回収器を通して、前記第１樹脂片の排出時に混入した前記水を抽出後に貯える貯水槽と、
   前記貯水槽に貯えられた前記水を汲み上げて前記槽へ循環させて供給する水循環供給装置と、
   前記混合樹脂片が溜められて、前記槽の内部へ当該混合樹脂片を投入する混合樹脂片投入装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記水循環供給装置により前記貯水槽から前記槽へ前記水を供給するときの流入速度を制御する
   請求項１に記載の樹脂用比重分別装置。
3. 前記制御装置は、前記第１検出装置で得られた前記第１樹脂片の層の上面の前記第１界面の高さと前記第２検出装置で得られた前記第２樹脂片の層の上面の前記第２界面の高さとの差分値を演算し、
   当該差分値に基づいて、前記混合樹脂片投入装置により前記槽へ投入する前記混合樹脂片の投入速度を制御する
   請求項２に記載の樹脂用比重分別装置。
4. 前記第１検出装置及び前記第２検出装置の少なくとも一方には、前記槽の高さ方向のみに移動可能なフロートが設けられ、
   前記フロートは、前記槽の高さ方向に延在して設けられた窓を通して視認可能である
   請求項１～３の何れか１項に記載の樹脂用比重分別装置。
5. 水よりも比重が大きくて異なる比重の樹脂片が混合された混合樹脂片を槽に投入し、脈動発生装置により当該槽の高さ方向で水を脈動させる状況下において、当該槽の内部で比重別に当該樹脂片が当該槽の高さ方向に離間して設けられた複数の排出口側に移動するに伴い、当該水の中に沈降して形成される層の界面の高さを検出装置で検出した結果に基づいて、制御装置が当該槽の内部における脈動を制御することによって、当該複数の排出口から当該樹脂片を分別して排出し、回収可能とする樹脂用比重分別方法であって、
   前記検出装置によって、前記樹脂片のうち、前記槽の高さの上側に位置される比重の小さい第１樹脂片の層の上面を示す第１界面の高さを検出する工程と、
   前記検出装置によって、前記樹脂片のうち、前記槽の高さの下側に位置される比重の大きい第２樹脂片の層の上面を示す第２界面の高さを検出する工程と、
   前記制御装置によって、前記各工程で得られた検出結果に基づいて、前記脈動の制御として、前記脈動発生装置による前記水の脈動と、前記槽の前記複数の排出口のうちの下方側の排出口に設けられた排出機構による前記第２樹脂片の排出量と、前記混合樹脂片の投入速度と、における少なくとも一つを制御する工程と、
   を有する樹脂用比重分別方法。

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