JPH06182249A - 冷凍破砕分別方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷蔵庫用コンプレッサや洗濯機用モータ、クラ
ッチ等のような金属製の塊状物を低温にて破砕し、材料
毎に効率よく分別できる経済的な分別回収装置を提供す
る。 【構成】整形具７と油圧シリンダ１１及び架台５等で構
成される整形装置と、ホッパ８、振動コンベヤ２０、駆
動装置２８で構成される予冷装置と、低温流体槽２４と
低温流体２５、回転羽根３１等で構成される浸漬装置
と、ガイド３４、回転用３６、固定刃３７、ケーシング
３４で構成される破砕機と、磁選機４３、コンベヤ４
１、渦電流機４５、受箱等で構成される分別装置等で構
成される。 【効果】金属を含む塊状固形物を、連続かつ効率的に破
砕、分別、貯留することができ、経済的な分別回収シス
テムを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家電品、事務機器、ある
いは自動車用部品としてのコンプレッサ、モータ、発電
機、クラッチ等の塊状物単体品を低温にて破砕し、分別
回収するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の家庭や事務所から排出される粗大
ごみあるいは一般廃棄物の量が増大するにつれ、それら
に含まれる資源の回収が重要性を増しつつある。しか
し、家電品や事務機器、あるいは自動車用部品等は構造
が複雑であり多種多様の材料を用いているため、その中
から有用な資源を効率的に回収することはきわめて困難
である。例えば、モータを例にとると、磁性鋼板を積層
したコアに銅線をコイルとして巻いた塊状のステータや
ロータと共に、ベアリング、絶縁材、プラスチック製の
カバーや羽根等が狭いスペースに一体となって組み込ま
れている。これらを逐一分解選別し資源として回収する
には多大の時間とコストを要し、経済的には成立し得な
いのが現状である。

【０００３】従来のこの種のシステムとしては、特開昭
５４−７３３５４号公報に示すような産業用の低温破砕
選別装置がある。この破砕システムは廃棄プラスチック
の低温破砕を行うもので、液体窒素を気化させた窒素ガ
スによって廃棄プラスチックを約−２０゜Ｃ以下に冷却
し、これを選択破砕機内で粉砕する。粉砕後の粉砕大き
さの差違に従って異種のプラスチックが選別される。

【０００４】また低温流体を使用した例として、特開昭
５５−８８８６６号公報に示す凍結粉砕及び乾燥用装置
がある。この例では、液体窒素を用いて被処理物を凍結
状態にした後、ロータで粉砕した後、減圧加熱により乾
燥させている。なお、対象被処理物としては、各種の食
品、飲物、化粧品、医薬品あるいは香辛料等が挙げられ
ている。

【０００５】上記前者の例は、プラスチックのみを対象
とし、窒素ガスにより被処理物を冷却するものである。
従って、被破砕品が、コンプレッサ、モータ、クラッチ
等、鉄及び非鉄金属等の多種の材料で構成されかつ金属
塊状物を含むものである場合の破砕、分別には適さな
い。

【０００６】一方、後者の例は食品等の柔らかい被処理
物を凍結させて破砕するように構成されている。また、
この装置は水分を多量に含有する被処理物を対象として
いるため、被処理物を低温流体で凍結、粉砕した後、次
に減圧加熱させて、気体や粒体を乾燥させるようにして
いる。この例もコンプレッサ、モータ、クラッチ等、金
属類で構成された塊状物を含む被破砕品の破砕には適さ
ない。金属類を含む被処理物の場合、冷凍破砕された破
砕片は、大気中に戻すことにより急激に温められ温度は
高くなる。よって、装置及び運転のコストをアップさせ
る減圧、加熱、乾燥装置等の設置は不要であると考えら
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
は、金属を含む塊状被破砕物を効果的に破砕し、かつ破
砕片を分別して再利用に供する点には言及がなされてい
ない。また、装置の経済性についても考慮されていな
い。

【０００８】本発明の目的は、粗大ごみや一般廃棄物中
のモータやコンプレッサ等の主要な構成要素である鉄系
金属を含む塊状固形物を、効率的に破砕し、破砕片を材
料毎に分別して再利用に供するための装置及び方法を提
供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、低温流体例えば液体
窒素を効率的に使用するとともに、装置全体のコストを
押えた、経済的な冷凍破砕分別装置及び方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、金属を
含む被処理物を予め加圧し、適度の大きさに塑性変形さ
せると共に、被処理物内に弾性歪エネルギーを残留させ
ておき、次にこの被処理物を、−７０゜Ｃ〜−２００゜
Ｃの低温の液体中に直接浸漬させて金属の脆化温度まで
冷却した後、破砕装置により機械的に破砕することを特
徴とする。

【００１１】本発明の他の特徴は、冷凍破砕された破砕
片を、磁力及び渦電流機等の分別手段を用いて、鉄、銅
等の種類別に効率よく分別回収することである。

【００１２】本発明の他の特徴は、整形された被処理物
を予冷しながら低温液体槽へ搬送することにある。

【００１３】

【作用】本発明の処理対象とする、コンプレッサ、モー
タ、クラッチ等の被処理物は取付けられる機種によって
形状、大きさ（寸法）等がまちまちである。よって被処
理物を架台上に載荷し、油圧シリンダ等により加圧して
塑性変形させる。すなわち、予めセットしておいた整形
機により４面が、また架台によって１面が拘束され、塑
性変形後の被処理物の形状は略直方体となる。このと
き、直方体内には弾性歪エネルギーが蓄積される。

【００１４】整形された被処理物は、次に、投入ホッパ
より振動コンベヤに載荷される。振動コンベヤ上は保冷
槽となっており、低温の気体が予め充満している。被処
理物は振動コンベヤ上を搬送されながら徐々に冷され、
その内部まで完全に気体の温度近くに冷却される。

【００１５】コンプレッサ、モータ、クラッチ等は種々
の材料で構成されているが、主たる金属材料は鉄、銅、
アルミである。この中で鋼性の高いのは鉄であるが、低
温流体槽の中に投入され、−７０゜Ｃ〜−２００゜Ｃ程
度の極低温流体により脆化温度以下まで冷却される。そ
の後これをかき出して次の破砕機に投入する。

【００１６】このように、破砕機内に投入される被破砕
物は、構成材料が低温脆化しており、かつ加圧により弾
性歪エネルギーが蓄積されているので、機械的な外力す
なわち剪断力や衝撃圧縮力を加えることにより一瞬にし
てバラバラの破砕片となる。

【００１７】破砕片群には被破砕物の構成材料によって
鉄、非鉄（銅やアルミ）、非金属（プラスチック類）が
含まれる。これを磁選機にかけると、その磁力によって
鉄片のみが吸引され受箱にコンベヤで運ばれ鉄片の分別
が完了する。残った破砕片の中の銅とアルミは渦電流機
によって飛ばされ、それぞれ受箱の中に入る。破砕片の
内でその他のダスト類（プラスチック類も含む）もその
まま受箱に貯留される。この様に鉄と銅、アルミ、その
他に分別される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を第１図に基づいて説
明する。冷蔵庫用コンプレッサ１Ａ、洗濯機用モータ１
Ｂ、洗濯機用クラッチ１Ｃ等の塊状金属を含む被処理物
１を矢印４の方向に向かって１個毎（大きさによっては
複数個）投入し、架台５上に載荷する。架台５には油圧
シリンダ６が取り付いており、その先端には整形具７が
取り付いている。いま、油圧発生装置９にて油圧を発生
し油圧シリンダ６に供給すると、整形具７はピン８を支
点にして矢印１０の方向に回転し架台５の上に接して止
まる。また架台５には油圧シリンダ１１が取り付いてお
り、油圧発生装置９から約４０トン〜２００トンの油圧
力を受け、被処理物１は矢印１２の方向に圧縮される。
架台５の上には整形具７がセットされ５面が拘束状態と
なっており、被処理物１は油圧シリンダ１１にて押しつ
ぶされて、直方体（または立方体）となる。このように
して押しつぶされ成形された被処理物２は、当初の大き
さに応じて、厚みの異なる直方体に整形される。この直
方体の大きさは後の冷却、破砕処理に適したものが望ま
しく、例えば、一辺が３００ｍｍ程度の大きさの立方体
として成形される。

【００１９】この状態で油圧シリンダ１１を引き、油圧
シリンダ６にて整形具７を矢印１０の反対方向に向かっ
て上昇させると、整形された被処理物２が残る。これを
油圧シリンダ１１にて押すと、被処理物２は切欠穴１３
から矢印１４に向かってコンベヤ１５上に載荷される。
コンベヤ１５上の整形された被処理物２は、矢印１６方
向に向かって搬送される。なお、架台５に、圧縮整形に
よって被処理物１から流出する油やガラスの回収やクリ
ーニングを行う手段を設けてもよい。

【００２０】その後、整形被処理物２は、矢印１７の方
向に向かって進み、ホッパ１８に投入される。ホッパ１
８は振動コンベヤ２０上に取付けられており、整形被処
理物２は、ホッパ１８によって矢印１９に向かって投入
され振動コンベヤ２０上に載荷される。振動コンベヤ２
０の回りは、保温材２１にて囲まれている。尚、振動コ
ンベヤ２０はホッパ２２、ホッパ２３によって低温流体
槽２４に取付けられており、その中には低温流体２５、
例えば液体窒素がいれられている。この低温流体２５は
常に大気によってガス化し、上方に向かって上昇し、振
動コンベヤ２０上の空間２６を充満する。この様に予冷
部を構成しているので、振動コンベヤ２０上の整形被処
理物２は冷却される。また振動コンベヤ２０は駆動装置
２８にて振動を与えながら被処理物２を矢印２７に向か
って進める。振動コンベヤ２０の長さは、整形被処理物
２の大きさによって変わる。一例として１０ｍ位とする
のが望ましい。

【００２１】その後、整形被処理物２は、矢印２９に向
かって進み、ホッパ２２、ホッパ２３を通って液体窒素
２５中に直接投入され、浸漬される。低温流体槽２４は
保温材３０にて周囲を囲まれており、低温流体２５が温
まるのを防いでいる。低温流体槽２４には回転羽根３１
が取り付いており、脆化温度以下まで冷された低温の被
処理物２は、回転羽根３１が矢印３２に向かって回転す
ることによりかき上げられ、矢印３３に向かって投入さ
れる。

【００２２】整形被処理物２は、ガイド３４によって破
砕機、すなわちケーシング３５に取付けられたマンガン
鋼製の回転刃３６と固定刃３７の間に導入され、破砕さ
れて、破砕片３となる。整形被処理物２は、加圧されて
歪みエネルギーが蓄積されており、かつ液体窒素２５に
よって脆化温度以下に下げられているので、瞬時にバラ
バラに破砕される。

【００２３】図２は、被処理物２の主たる構成材料であ
る鋼について、温度と衝撃破砕時の吸収エネルギーの関
係を示したものである。鋼については、−７０゜Ｃ〜−
１００゜Ｃまで冷却することにより、充分に脆化し、５
Ｋｇ・ｍ未満の小さいエネルギーで破砕が可能となる。

【００２４】被処理物２には、鋼よりもさらに強度の大
きな鉄系合金が含まれている場合もあり、また、被処理
物の冷却速度を高める必要のある場合もある。これらの
場合には、−１００゜Ｃよりもさらに低温の流体を用い
て冷却を行うようにしてもよい。

【００２５】次に、破砕片３は、矢印３８に向かってコ
ンベヤ３９の上に投下される。その後、矢印４０に向か
って搬送され、コンベヤ４１上に落ちる。破砕片３の中
の鉄片４２は、磁選機４３の磁石に吸引されて受箱４４
に至り貯留される。その他の破砕片３はコンベヤ４１に
よって渦電流機４５まで運ばれ、破砕片中の導電体すな
わち銅片４６には渦電流を生じ、ローターの磁界と反発
して矢印４７まで飛ばされ、銅受箱４８に貯留される。
同様にして、アルミ片４９も矢印５０まで飛ばされ、ア
ルミ箱５１に貯留される。その他の非導電体すなわちダ
スト類５２は矢印５３の方に落下しダスト箱５４に貯留
される。

【００２６】この様にして、コンプレッサ等の被処理物
１は、最終的に鉄片４２と銅片４６、アルミ片４９及び
ダスト類５２に材料毎に分別され、各貯留箱に貯留さ
れ、再利用の為の出荷待ちとなる。

【００２７】上記実施例によれば、各装置、各機器はコ
ンベヤにて有機的にかつ効率よく接続されているので、
被破砕物の連続的な搬送がスムーズである。また、整形
機を地面に置く事より、被破砕物の投入が容易であると
ともに各装置、各機器を上下方向に効率的に配置可能
で、システムの敷地面積を小さく押さえることができ
る。

【００２８】なお、形状雑多なモータ、コンプレッサ類
を前処理として大きさ均一に整形するので、後工程での
取扱いが容易になる効果がある。特に加圧整形すること
によって、被破砕物に残留歪が生じる結果、破砕機内で
の破砕効果が増大する効果がある。

【００２９】さらに、被破砕物は整形されて小さくなっ
ているので、低温流体槽に貯留する低温流体は少量で足
りるという効果もある。なお、処理の対象となる被処理
物が比較的小さいものである場合には加圧整形の行程を
省略してもよい。

【００３０】また、予冷装置で低温ガスによって徐々に
冷されるので、脆化温度になるまで低温流体中に浸漬す
る時間が短くて済み、連続処理により回転率の向上を図
ることができる。予冷のエネルギーとして低温流体の気
化ガスを利用し保温材を採用しているので、エネルギー
の有効活用を図ることができる効果もある。

【００３１】しかも、被破砕物は脆化以下の温度まで充
分冷やされた後に直ちに破砕機に投入するうえに、回転
衝撃対流式の破砕機を採用しているので、瞬時に破砕可
能である。破砕片は所要の大きさになるまで対流しなが
ら破砕片のぶつかり合いで破砕、ほぐされる。

【００３２】また、分別装置として磁選機、渦電流機を
採用しているので効率よく、材料毎に分別できる効果が
ある。

【００３３】本発明の他の実施例を図３により説明す
る。この例では被処理物をやや小さめに整形する。整形
装置５８で整形された被破砕物２は、直接浸漬装置６０
の低温流体槽６１に投入され冷される。その後かき上げ
装置６２でかき上げられ破砕装置６４に投入される。破
砕装置は、複数のシリンダー形圧縮装置６５で構成され
ており、被破砕物２は、交互に圧縮、剪断作用を受け、
破砕される。交互に圧縮するため塊状物をほぐす効果も
ある。油圧発生装置７０は、整形装置５８、浸漬装置６
０、破砕装置６４の動力源として兼用できる。そして、
破砕片３は、下部のグレート穴部６６よりコンベヤ６７
に排出される。分別回収の方法は、図１の例と同じであ
るので、説明は省略する。この実施例は、被処理物を予
冷しないので装置を小型化できる。

【００３４】本発明の他の実施例を図４により説明す
る。この実施例では、被処理物を整形せず、予冷するこ
ともなく、直ちに浸漬装置６０に投入するものである。
被破砕物１は、バケットに載荷するのに適した形状とす
るために、予備整形や切断等の若干の前処理を施行して
もよい。被破砕物１は、バケットコンベヤ７２でホッパ
上部まで運ばれホッパ７３を通して浸漬装置６０に投入
される。浸漬装置６０には上下可動式の受皿７４が取り
付けられており、この上に被破砕物１を載せた状態で冷
す。冷却後受皿７４を上方に回転移動させる（矢印）
と、受皿の傾斜によって被破砕物２は下方つまり破砕機
６４の中に投入される。投入された被破砕物２は振り子
式の破砕機７５で破砕される。振り子（ハンマー）の運
動エネルギーによる衝撃力で圧縮破砕された破砕片は、
破砕機下部のグレート穴部６６より次のコンベヤ６７に
排出される。この実施例は、システムとして簡単な構造
となり、設置面積を小さくできる効果がある。

【００３５】なお、−７０゜Ｃ〜−２００゜Ｃ程度の低
温流体としては、液体窒素や液化天然ガスのような単独
の液体を用いる場合のほか、被処理物を直接冷却する液
体と冷却源もしくは寒剤との組合せで構成してもよい。
例えば冷却用の液体として、エタノール、寒剤としてド
ライアイスを用いて−８０゜Ｃ程度の低温流体を得るこ
とができる。

【００３６】本発明は、実施例で述べた家電品のほか
に、粗大ごみあるいは廃棄物として処分されるテレビや
ビデオテープレコーダ等のＡＶ機、事務機器、自動車部
品としてのエンジンや発電機、モータ、カーエアコン用
のコンプレッサ等のように、低温で脆化する鉄と銅等の
金属材料を主な構成要素とする、小型の被処理物や塑性
変形によって適度の大きさに整形可能な被処理物に広く
適用できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、モータやコンプレッサ
等の鉄を含む金属の塊状固形物を主な構成要素とする被
処理物を、連続かつ効率的に、換言すると経済的に破砕
し材料毎に分別、回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成を示す図。

【図２】図１の実施例における、低温流体の温度と鋼の
破砕強度の関係を示す図。

【図３】本発明の他の実施例のシステム構成を示す図。

【図４】本発明の他の実施例のシステム構成を示す図。

【符号の説明】

１…被処理物、２…被処理物、３…破砕片、７…整形
具、１１…油圧シリンダ、２０…振動コンベヤ、２４…
低温流体槽、２５…低温流体、３６…回転刃、３７…固
定刃、４２…鉄片、４３…磁選機、４５…渦電流機、４
６…銅片、４９…アルミ片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 親生 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理物を冷凍破砕する冷凍破砕システム
   において、 金属製の塊状物を含む被処理物を、加圧整形する整形手
   段と、 前記被処理物を、低温流体を貯留した槽の中に浸漬して
   前記金属の脆化温度以下に冷却する冷却手段と、 冷却された前記被処理物に機械的な外力を加えて破砕す
   る破砕手段とを備えていることを特徴とする冷凍破砕シ
   ステム。
2. 【請求項２】被処理物を冷凍破砕し、分別回収する冷凍
   破砕分別システムにおいて、 鉄製の塊状物を含む被処理物を、−７０゜Ｃ以下の低温
   流体を貯留した槽の中に直接浸漬した後送出する浸漬手
   段と、 前記浸漬手段に接続され−７０゜Ｃ以下に冷却された前
   記被処理物を衝撃力で破砕する破砕手段と、 前記被処理物の破砕片を材料毎に分別し貯留する分別貯
   留手段とを備えていることを特徴とする冷凍破砕分別シ
   ステム。
3. 【請求項３】被処理物を冷凍破砕し、分別回収する冷凍
   破砕分別システムにおいて、 金属製の塊状物を含む被処理物を加圧し塑性変形させて
   整形する整形部と、整形された前記被処理物を予冷する
   予冷部と、前記被処理物を低温流体中に直接浸漬して前
   記金属の脆化温度以下に冷却する浸漬部と、低温状態の
   前記被処理物を破砕する破砕部と、破砕された前記被処
   理物の破片群を分別する分別部と、前記各部を接続し前
   記被処理物及びその破砕片を搬送する搬送部とを備えて
   いることを特徴とする冷凍破砕分別システム。
4. 【請求項４】前記整形部が、前記被処理物を圧縮して所
   定の大きさの略直方体に整形する圧縮整形手段を有する
   ことを特徴とする請求項３記載の冷凍破砕分別システ
   ム。
5. 【請求項５】前記予冷部が、前記整形部に接続された投
   入受手段、コンベヤ、及び前記浸漬部に連通しかつ前記
   コンベヤの周囲を冷却する冷気保持手段とを有し、前記
   被処理物を予冷しながら前記コンベヤで前記浸漬部へ搬
   送するようにしたことを特徴とする請求項３記載の冷凍
   破砕分別システム。
6. 【請求項６】前記浸漬部が、前記低温流体を貯留する手
   段と、該低温流体中に前記被処理物を投入する手段と、
   投入された該被処理物をかき上げて前記破砕部へ送出す
   る手段とを備えていることを特徴とする請求項３記載の
   冷凍破砕分別システム。
7. 【請求項７】前記分別部が、破砕片中の鉄類とその他の
   金属等とを分別する磁選機と、該その他の金属等から
   銅、アルミ等非鉄金属を分別する渦電流機、及び分別さ
   れた破砕片を各々貯留する手段とを有することを特徴と
   する請求項３記載の冷凍破砕分別システム。
8. 【請求項８】被処理物を冷凍破砕し、分別回収するもの
   において、 金属製の塊状物を含む被処理物を圧縮して所定の形状に
   整形し、 前記被処理物を低温液体中に浸漬して前記金属の脆化温
   以下に冷却し、 低温状態の前記被処理物に機械的な外力を加えて破砕片
   に破砕し、 前記破砕片を分別して回収することを特徴とする冷凍破
   砕分別方法。
9. 【請求項９】被処理物を冷凍破砕し、分別回収するもの
   において、 鉄製の塊状物を含む被処理物を低温液体中に直接浸漬し
   て−７０゜Ｃ以下に冷却し、 低温状態の前記被処理物に機械的な外力を加えて破砕片
   に破砕し、 前記破砕片を分別して回収することを特徴とする冷凍破
   砕分別方法。
10. 【請求項１０】被処理物を冷凍破砕し、分別回収するも
    のにおいて、 鉄を含む金属製の塊状物が混在する被処理物に外力を加
    えて圧縮整形し、 整形された前記被処理物を予冷しながら低温の流体槽へ
    搬送し、 予冷された前記被処理物を前記低温の流体槽中に直接浸
    漬して−７０゜Ｃ以下に冷却し、 低温状態の前記被処理物に機械的な外力を加えて破砕
    し、 破砕された前記被処理物の破片群を鉄及びその他の材料
    毎に分別回収することを特徴とする冷凍破砕分別方法。