JP7301254B1

JP7301254B1 - 静電選別装置

Info

Publication number: JP7301254B1
Application number: JP2023519497A
Authority: JP
Inventors: 保博中村; 康隆稲永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2042-11-30
Also published as: WO2024116312A1

Abstract

対向して配置された接地電極（３）と高電圧電極（４）との間に静電界空間（Ａ）を形成し、静電気力により変位された複数の選別対象物（１００）を、前記静電界空間（Ａ）に通過させて選別を行う静電選別装置（１０）であって、前記高電圧電極（４）の両端部（６）には、前記高電圧電極（４）の前記両端部（６）の大きさよりも大きくかつ曲面形状を有する電界緩和部（１）をそれぞれ備える。

Description

本願は、静電選別装置に関するものである。

従来の静電選別装置は、複数種の材料の破片からなる混合物を撹拌などして、材料同士を摩擦させ、材料種、混合物中の組成に応じた帯電符号、帯電量で帯電させる。例えば、樹脂のリサイクル工程ではこの特性を利用して、帯電させた混合樹脂片を高電圧の電極で挟まれた静電界空間中に落下させ、静電気力により変位させることで材料毎に選別する静電選別が行われている。例えば、接地電極と高電圧電極との間に静電界空間を形成し、混合樹脂片を静電気的に選別する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５５３４８００号

従来の静電選別装置は、高電圧電極の端部において電界集中によるコロナ放電が発生し、放電によって生成されたイオンが樹脂に付着することで帯電状態が変化し、樹脂の選別効率が低下するという問題点があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、高電圧電極の両端部でのコロナ放電を生じ難くして、選別性能が安定するとともに選別効率が向上する静電選別装置を提供することを目的とする。

本願に開示される静電選別装置は、
対向して配置された接地電極と高電圧電極との間に静電界空間を形成し、静電気力により変位された複数の選別対象物を、前記静電界空間に通過させて選別を行う静電選別装置であって、
前記高電圧電極の両端部には、前記高電圧電極の前記両端部の大きさよりも大きくかつ曲面形状を有する電界緩和部をそれぞれ備え、
前記電界緩和部は、貫通孔を有し、
前記電界緩和部と碍子とを当該貫通孔を介して締結する締結部を備えたものである。

本願に開示される静電選別装置によれば、
高電圧電極の両端部でのコロナ放電を生じ難く、選別性能が安定するとともに選別効率が向上する。

実施の形態１による静電選別装置の構成を示す模式図である。図１に示した静電選別装置の対向電極部分を拡大した模式図である。図２に示した静電選別装置の対向電極部分を拡大した模式図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による静電選別装置の構成を示す模式図である。図２は、図１に示した静電選別装置の対向電極部分を拡大した模式図である。図３は、図２に示した静電選別装置の高電圧電極側を拡大した模式図である。

図１に示すように、静電選別装置１０は、複数種の材料が混じったフレーク状の選別対象物１００を静電選別するものである。選別対象物１００は、例えば、２種類の材料破片の混合物であり、正帯電樹脂１０１と負帯電樹脂１０２との混合物である。

静電選別装置１０は、帯電部１２、搬送部１３、対向電極１７、および、回収容器１４を備える。帯電部１２は、選別対象物１００を攪拌し、選別対象物１００同士で摩擦帯電させ、正帯電樹脂１０１を正、負帯電樹脂１０２を負に帯電させる。搬送部１３は、帯電部１２にて帯電された選別対象物１００を静電界空間Ａへ搬送するものであり、例えば振動フィーダにて形成され、電気的に接地されている。

対向電極１７は、接地電極３と高電圧電極４とが対向して構成される。そして、接地電極３と高電圧電極４との間隔は、搬送部１３側から回収容器１４側に向かうほど漸次広くなるように配置されている。接地電極３は、電気的に接地されている。高電圧電極４には、高電圧電源部１１から例えば、正の高電圧が印加される。例えば、高電圧電源部１１（図２参照）は、高電圧電極４の接地電極３とは相反する側に、高電圧のケーブルをネジ止めで接続し給電している。接地電極３は、電気的に接地された搬送部１３および帯電部１２と近接する側に配置される。また、高電圧電極４は、搬送部１３および帯電部１２０と離反する側に配置される。なお、接地電極３と高電圧電極４との位置関係は、逆の位置関係であってもよい。但し、選別対象物１００が投入される側である搬送部１３に接地電極３が配置されている方が、静電選別装置１０の取り扱い上、優れている。

そして、接地電極３と高電圧電極４との間に静電界空間Ａが形成される。回収容器１４は、仕切り部１５を有し、静電界空間Ａ内で変位させながら落下させた選別対象物１００を選別して回収する。

図２および図３に示すように、高電圧が印加される高電圧電極４の両端部６は電界を緩和するため、端部６の大きさよりも一回り大きく丸みを帯びた形状で金属（例えば、アルミニウム）で形成された電界緩和部１を備える。電界緩和部１は、窪み部２が形成されており、当該窪み部２に端部６を差し込んで一体化されている。さらに、電界緩和部１は、窪み部２が形成されていない部分に、２つの貫通孔７を備える。貫通孔７を例えばねじ穴にて形成し、２つの締結部８として例えばボルトをそれぞれ挿入し、締結部８を貫通孔７に締結させることにより、高電圧電極４および電界緩和部１と碍子５とを一体化している。締結後、締結部８は電界緩和部１内に埋没するように構成されている。

高電圧電極４を支持するためには、上記に示したように、電界緩和部１と碍子５とを締結する必要がある。その際、高電圧電極４と締結部８とが直接触れない、または、近接しないように構成する必要がある。締結部８は、電気的に接地された場合であっても、放電が生じやすくなるので、上記に示したような構成とすることにより、締結部８が電気的に浮遊した状態を確保できる。このことで、締結部８に高電圧および高電界がかからず、締結部８を起点とした放電が生じにくくなる。

次に、上記のように構成された実施の形態１による静電選別装置１０の動作について説明する。この例では、選別対象物１００が２種類の材料、例えば、正帯電樹脂１０１と負帯電樹脂１０２との破片の混合物であり、帯電部１２０内での撹拌により正帯電樹脂１０１および負帯電樹脂１０２同士を摩擦帯電させ、一方の正帯電樹脂１０１は正に、負帯電樹脂１０２は負に帯電している場合を例に説明する。さらに、本実施の形態１では。高電圧電源部１１から正の高電圧を出力する例を示す。

まず、高電圧電源部１１から高電圧電極４に正の高電圧を印加すると、高電圧電極４と接地電極３との間に静電界空間Ａが形成される。そして、摩擦帯電させた選別対象物１００を、振動フィーダによる搬送部１３０から搬送され、高電圧電極４と接地電極３との間に形成された静電界空間Ａの上方から落下させて投入する。このとき、各選別対象物１００は対向電極１７間を落下する過程で静電気力により正に帯電している正帯電樹脂１０１は接地電極３側に、負に帯電している負帯電樹脂１０２は高電圧電極４側に引き寄せられ、分離される。

このようにして分離された選別対象物１００を対向電極１７の下方の回収容器１４にて材料毎に回収する。電界緩和部を備えていない従来の静電選別装置であれば高電圧電極に高電圧を印加した際、高電圧電極の端部においてエッジ形状による電界集中によりコロナ放電が発生し、放電で発生したイオンが選別対象物（樹脂）に付着することで、選別対象物の帯電状態が変化する。

これに対し、本実施の形態１では、静電選別装置１０の高電圧電極４の端部６には、高電圧電極４の端部６よりも一回り大きく丸みを帯びた電界緩和部１で覆われているため、高電圧電極４の端部６による電界集中が起こらずコロナ放電は生じない（逆電離放電が生じにくくなる）。端部６のエッジ形状によるコロナ放電のような持続的な放電ではなく、断続的で不安定な放電であるため、選別への悪影響は大きくない。

上記のように構成された実施の形態１の静電選別装置によれば、
対向して配置された接地電極と高電圧電極との間に静電界空間を形成し、静電気力により変位された複数の選別対象物を、前記静電界空間に通過させて選別を行う静電選別装置であって、
前記高電圧電極の両端部には、前記高電圧電極の前記両端部の大きさより大きくかつ曲面形状を有する電界緩和部をそれぞれ備えたので、
高電圧電極の端部の電界集中によるコロナ放電の発生を抑制できるため、安定した選別性能を得るとともに選別効率が向上する。

さらに、前記電界緩和部は、貫通孔を有し、
前記電界緩和部と碍子とを当該貫通孔を介して締結する締結部を備えたので、
締結部を起点とする放電の発生を抑制できるため、さらに、安定した選別性能を得るとともに選別効率が向上する。

実施の形態２．
実施の形態２による静電選別装置１０は、上記実施の形態１と同様の構成を備えるが、上記実施の形態１と異なる点は、電界緩和部１が絶縁材にて構成されている点である。本実施の形態２による静電選別装置１０は、電界緩和部１が絶縁材（例えば、ガラスエポキシ、ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅの略称）、セラミックなど）で形成される。

次に、上記のように構成された実施の形態２における静電選別装置１０の動作について説明する。まず、高電圧電極４に高電圧が印加された際、高電圧電極４の両端部６に両端部６の大きさよりも一回り大きく丸みを帯びた絶縁材による電界緩和部１で覆われているため、両端部６での電界集中が生じにくくコロナ放電が生じにくい。

さらに、電界緩和部１が絶縁材にて形成されているため、電界緩和部１が金属の場合のように電界緩和部１全体が高電圧にはならず、さらに、電界緩和部１が丸みを帯びていることで電界緩和部１の表面における電界緩和効果が上記実施の形態１の場合よりさらに働く。よって、長期間静電選別を行い電界緩和部１に選別対象物１００（樹脂）が堆積した場合でも、堆積した選別対象物１００（樹脂）層内にかかる電界は小さくなり、選別対象物１００（樹脂）層内での逆電離放電が生じにくくなる。

上記のように構成された実施の形態２の静電選別装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記電界緩和部は、絶縁材にて構成されたので、
コロナ放電の抑制に加えて、電界緩和部に付着した選別対象物（樹脂）による逆電離放電の発生を抑制できるため、さらに安定して高い選別性能を得ることができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１電界緩和部、１０静電選別装置、１００選別対象物、１０１正帯電樹脂、１０２負帯電樹脂、１１高電圧電源部、１２帯電部、１３搬送部、１４回収容器、１５仕切り部、１７対向電極、２窪み部、３接地電極、４高電圧電極、５碍子、６端部、７貫通孔、８締結部、Ａ静電界空間。

Claims

対向して配置された接地電極と高電圧電極との間に静電界空間を形成し、静電気力により変位された複数の選別対象物を、前記静電界空間に通過させて選別を行う静電選別装置であって、
前記高電圧電極の両端部には、前記高電圧電極の前記両端部の大きさよりも大きくかつ曲面形状を有する電界緩和部をそれぞれ備え、
前記電界緩和部は、貫通孔を有し、
前記電界緩和部と碍子とを当該貫通孔を介して締結する締結部を備えた静電選別装置。
前記電界緩和部は、絶縁材にて構成された請求項１に記載の静電選別装置。