JP2005144372A - 固形物の異物分離回収装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 気流を利用して目的物を選別する技術に於いて、選別対象物（リサイクル樹脂の破砕物等）を連続的に投入できるようにする。
【解決手段】 断面積を変えた筒体を上下方向に設けて成る筒部１と、筒部１の上端部にて筒部１に連通する吸気装置２と、筒部１の下端部と外界とを連通する吸気口３と、筒部１の上端部と下端部の間にて筒部１に開口され、投入口から投入される固形物を筒部１内へ導き入れる投入部４と、筒部下端部の下方に設けられた回収部５とを有し、吸気装置２の吸引により筒部１内に生起される気流の流速分布を利用して、投入される固形物を形状・サイズ・密度に応じて分離し、筒部１の下端部から落下する固形物を回収部５にて回収する装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、形状、サイズ、密度等が異なる各種の固形物が混在している中から、気流を利用して、目的物を抽出する技術に関する。例えば、リサイクルのために回収した樹脂の破砕物から、紙片やその他の異物等を除去して、目的の樹脂片を得る技術に関する。

断面積が大きい円筒の間に断面積が小さい円筒を介装して気流選別筒と成し、該気流選別筒の下方部位に気体流入口を、上方部位に気体送出口を、それぞれ設け、さらに、該気流選別筒の下方部位で且つ前記気体流入口よりも上方の部位に選別対象物を投入するための開口を連通し、該開口から筒内へ選別対象物を投入するとともに前記気体流入口から空気を筒内へ送り込むことにより、種々の形状・サイズ・密度の固形物が混在する選別対象物を、筒内断面積の大小に起因して生起される気流の速度分布を利用して分離・抽出する技術が、開示されている（特許文献１，参照）。

特開平７−２０４５８４号公報。

（１）連続処理・安定的処理：
特開平７−２０４５８４号公報に記載の技術では、下方部位の気体流入口から空気を送り込み、上方部位の気体送出口から逃がすことによって気流選別筒内に気流を発生させているため、気流の一部が、気流選別筒内から選別対象物の投入用開口（空気を送り込む気体流入口よりも上方に位置している開口）へ分岐して入り込み、投入方向と逆向きの気流となってしまうため、そのままでは、投入された選別対象物を押し戻して吹き出させてしまうと考えられる。
同公報に記載の技術では、投入用開口に設けた複数のダンパーを選別対象物の投入時に開閉等操作して当該選別対象物を気流選別筒内へ送り込んでいるが、これは、上記の不具合を防止するためと考えられる。
このように、特開平７−２０４５８４号公報に記載の技術では、投入用開口付近に設けた複数のダンパーを開閉等操作して選別対象物を気流選別筒内へ送り込んでいるため、選別対象物を連続的に投入することが困難であるという問題がある。
本発明は、気流を利用して目的物を選別する技術に於いて、選別対象物（リサイクル樹脂の破砕物等）を連続的に投入できるようにし、また、これにより、分離処理を安定してできるようにすることを目的とする。

（２）比較的大きな固形物の回収：
例えば、リサイクルのために回収した樹脂の破砕片から、紙片やその他の異物等を十分に除去して、目的の樹脂片を得られるようにしたいという要請がある。
言い換えれば、種々の形状・サイズ・密度の固形物が混在する選別対象物中から、サイズ・密度が比較的小さな固形物を十分に除去して、サイズ・密度が比較的大きな固形物を回収できるようにしたいという要請がある。
特開平７−２０４５８４号公報に記載の技術では、気流選別筒の下方部位に投入用開口を設け、その下方に空気を送り込むための気体流入口を設け、更にその下方に落下物回収槽を設けている。言い換えれば、投入用開口の下方には、流速が速くなる断面積が小さな円筒が存在しない。このため、投入用開口から投入された選別対象物の中でリサイクル回収樹脂の破砕片のようにサイズ・密度が比較的大きな固形物は、気流選別筒による選別作用を受けず、表面に付着している紙片等の異物が十分に除去されないまま、直ちに落下物回収槽に落下してしまうものと思われる。
投入用開口の下方に断面積が小さな円筒を設けていない理由は、特開平７−２０４５８４号公報に記載の技術が、前述のように、下方部位の気体流入口から空気を送り込み、上方部位の気体送出口から逃がすことにより気流選別筒内に気流を発生させるものであるため、投入用開口の下方に断面積が小さな円筒を配すると、前述した分岐気流が筒内から投入用開口へ流入することによる投入物の押し戻し・吹き出し作用が更に強く現れてしまうため、投入口の下方には断面積が小さな円筒を配していないものと考えられる。
本発明は、気流を利用して目的物と異物とを選別する技術に於いて、種々の形状・サイズ・密度の固形物が混在する選別対象物中から、サイズ・密度が比較的小さな固形物（異物）を十分に除去して、サイズ・密度が比較的大きな固形物を回収できるようにすることを目的とする。

本発明は、下記［１］〜［４］のように構成される。
［１］構成１：
断面積を連続又は不連続に変えた筒体を上下方向に設けて成る筒部と、
前記筒部の上端部にて該筒部に連通するように設けられた吸気装置と、
前記筒部の下端部と外界とを連通するように設けられた吸気口と、
前記上端部と下端部の間にて前記筒部に開口され、投入口から投入される選別分離すべき固形物を前記筒部内へ導き入れる投入部と、
前記筒部下端部の下方に設けられた回収部と、
を有し、
前記吸気装置の吸引により前記筒部内に生起される気流の流速分布を利用して、前記投入部から投入される選別分離すべき固形物をその形状・サイズ・密度に応じて分離し、前記下端部から落下する目的とする固形物を前記回収部にて回収する、
ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
上記に於いて、筒体が設けられる上下方向とは、必ずしも鉛直方向でなくてもよく、適宜に傾斜させた方向であってもよい。しかし、大きく傾斜させ過ぎた場合には、被処理物が重力の作用で筒底部（筒内周面）に沿って傾斜を滑り落ちるようになり、気流中に十分に分散できないため、選別作用が働きにくくなり、好ましくない。
また、上記に於いて、投入される固形物（異物が混在する固形物）とは、例えば、リサイクルのために回収した樹脂を破砕機等で所定サイズ以下まで破砕して得た破砕片であるが、必ずしも破砕されたものでなくてもよい。例えば、カッティングされた樹脂ペレットでもよい。また、樹脂でなくてもよい。材質や、形状・サイズ・密度が種々の固形物が混在している混合物であって、その中から特定の材質の固形物（例：紙片等の異物を除去した樹脂片）を分離して取り出したいというものであればよい。
また、気流の流速分布とは、筒部内の断面積が筒方向の各部位で連続又は不連続に異なっているため、吸気装置の吸引によって生起される気流の流速が、断面積が相対的に小さな部分では相対的に速くなり、大きな部分では遅くなることをいう。即ち、筒方向の各部位での流速が断面積に応じて異なっていることをいう。
また、形状・サイズ・密度に応じて分離するとは、（イ）固形物の中で比較的サイズが小さく密度が小さいもの（小さくて軽いもの）は上方向へ吸引され易く、その度合いも流速が大きいほど大きい、（ロ）固形物の中で比較的サイズが大きく密度が大きいもの（大きくて重いもの）は気流に抗して下方向へ落下し易く、その度合いも流速が小さいほど大きい、（ハ）固形物の中でサイズや密度が略同じものは、気流の影響を受け易い形状（羽状や紙状）であれば吸引され易く、気流の影響を受け難い形状（粒状や塊状）であれば落下し易い、（ニ）固形物の中でサイズや密度が略同じで且つ気流の影響を受け易い形状（羽状や紙状）のものは、気流に直交する方向を向いている場合は吸引され易く、気流に沿う方向を向いている場合は落下し易い、という性質があるため、筒部の中で或る固形物が留まる確率が最大となる高さが当該固形物の形状・サイズ・密度に応じて決まるということ、及び当該留まる確率が最大となる高さになるまでに或る狭い範囲ではあるが上昇と落下を繰り返すということ、を利用して分離することをいう。
また、下端から落下する固形物とは、材質や、形状・サイズ・密度が種々の固形物が混在している混合物中から上向きの気流に抗して自重により落下する固形物であり、分離されて取り出された特定の材質の固形物である。この固形物のサイズは、例えば、２〜１０［ｍｍ］程度である。

［２］構成２：
構成１に於いて、
前記筒部は、前記投入部の開口位置と前記下端部との間に、断面積が小さな部位が断面積の大きな部位の下方に位置する部分を少なくとも一つ有する、
ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
この構成２では、断面積が相対的に大きな部位の下方に断面積が相対的に小さな部位を設けた構成を一単位としたとき、このような単位が少なくとも一つ、投入部の開口位置より下方に存在する。
投入部の開口から筒部内へ投入された固形物の中で、気流によって吸い上げられ易い形状，サイズ，密度の固形物は、投入部の開口から気流によって上方へ吸い上げられる。一方、比較的落下し易い形状，サイズ，密度の固形物は、断面積が相対的に大きな部位内を気流に抗して落下した後、断面積が相対的に小さいために流速が速い部位に至ると、落下速度を減速され、ものによっては、少し上方へ戻される。このとき、気流中の姿勢や固形物どうしの衝突など何らかの原因で軽比重ながらも一旦落下し始めた固形物や、或いは静電気や水分等の弱い力で樹脂表面に付着して落下し始めた紙片やシール片等も樹脂表面から剥がされて上方向に戻され、そのまま上方へ吸い上げられる。したがって、その後、断面積が相対的に小さなために流速が十分に速い部位内を当該速い気流に抗して落下して下方位置の回収部にて回収される固形物からは、十分に異物が除去されている。

［３］構成３：
構成１又は構成２に於いて、
前記投入部は、前記投入口と前記開口とを連通し、前記開口から前記筒部内の対面側へ突出する斜路を有する、
ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
投入口から投入されて斜路を自重で滑り落ちた固形物は、その勢いで対面側の筒部内壁に衝突して勢いを削がれるとともに、十分に分散される。その後、筒部内を気流に抗して自重により落下し、又は気流により上方へ吸い上げられる。対面側の筒部内壁に衝突して勢いを削がれるため、斜路を滑り落ちた勢いでそのまま落下してしまう確率が小さくなる。また、十分に分散されるため、個々の固形物が気流による作用を十分に受ける。したがって、個々の固形物それぞれが筒部内で上昇と下降を繰り返す確率が大きくなり、これにより、表面に付着している異物等が除去される確率が大きくなる。
［４］構成４：
断面積が連続又は不連続に変わる筒体を上下方向に設け、該筒体の下端部を外界に連通し且つ上端部から吸気装置で吸引することにより、筒方向において流速分布を持ち下方から上方へ向かう気流を筒体内に生起せしめ、
前記筒体の中途に開口する投入口から選別分離すべき固形物を投入してその形状・サイズ・密度に応じて前記気流を利用して分離し、
前記筒体の下端部から落下する目的とする固形物を回収する、
ことを特徴とする固形物の分離回収方法。

前記構成１では、筒部の下端部から空気を送り込むのではなく、筒部の上端部に設けた吸気装置によって筒部内の空気を吸引することにより、下端部の吸気口から上端部の吸気装置へ向かう気流を発生させている。このため、筒部の中途に設けられた投入部用の開口においても、筒部下端の吸気口と同様に、わずかではあるが外界から筒部内へ向かう気流が発生する。したがって、投入部から投入される固形物が押し戻されて投入口から吹き出すという不具合も発生せず、そのような吹き出しを防止するためのダンパー等の複雑な機構や、該ダンパー等を操作する複雑な手順も不要である。このため、選別対象の固形物を連続的に投入することができ、作業性が向上する。また、連続的に投入できるため、固形物を間欠的に投入する場合のような固形物投入に起因する気流の乱れも発生せず、気流が定常的となって安定するため、異物分離状態が均一な回収物を得られる。
前記構成２では、投入部の開口の下方に、断面積が大きな部分が上方に位置し小さな部分が下方に位置する構成が少なくとも一つ設けられているため、投入された後、上方へ吸引されることなく下方へ落下し始める固形物に対しても、断面積が小さくなる部位に於いて上方へ吸引する力が作用する。このため、比較的落下し易い形状，サイズ，密度の固形物であっても、当該部位に至って落下速度を減速され、ものによっては、少し上方へ戻され、このとき、気流中の姿勢や固形物どうしの衝突など何らかの原因で軽比重ながらも一旦落下し始めた固形物や、或いは静電気や水分等の弱い力で樹脂表面に付着して落下し始めた紙片やシール片等も樹脂表面から剥がされて上方向に戻され、そのまま上方へ吸引される。したがって、その後、断面積が相対的に小さなために流速が十分に速い部位内を当該速い気流に抗して落下して下方位置の回収部にて回収される固形物からは、十分に異物が除去されており、良好な品質の回収物を得ることができる。
前記構成３では、投入口から投入されて斜路を自重で滑り落ちた固形物は、その勢いで対面側の筒部内壁に衝突して勢いを削がれるとともに分散される。、その後、筒部内を気流に抗して自重により落下し、又は気流により上方へ吸い上げられる。対面側の筒部内壁に衝突して勢いを削がれるため、斜路を滑り落ちた勢いでそのまま落下してしまう確率が小さくなる。また、十分に分散されるため、個々の固形物が気流による作用を十分に受ける。したがって、個々の固形物それぞれが筒部内で上昇と下降を繰り返す確率が大きくなり、これにより、表面に付着している異物等が除去される確率が大きくなる。
前記構成４では、筒体の下端部から空気を送り込むのではなく、筒体の上端部に設けた吸気装置によって筒部内の空気を吸引することにより、下方から上方へ向かう気流を発生させ、この気流を利用して、破砕状物を分離回収する方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は実施の形態の分離回収装置の構成を示す模式図、（ｂ）は（ａ）内の狭小円筒（横断面積が一定の円筒）１２ａ〜１２ｃの何れかと代替可能で、横断面積が筒方向で変化する狭小円筒１２ｅを示す模式図である。
図示の分離回収装置は、筒部１と、吸気装置２と、吸気口３と、投入部４と、回収部５とを有し、吸気装置２の吸引により筒部１内に生起される気流の流速分布を利用して、投入部４から投入される固形物（例：リサイクル樹脂の破砕物）を、その形状・サイズ・密度に応じて分離し、筒部１の下端部から落下する固形物を回収部５にて回収する、固形物の分離回収装置である。

筒部１は、内径が比較的大きな円筒１１ａ〜１１ｄと、内径が円筒１１ａ〜１１ｄより小さな円筒（狭小円筒）１２ａ〜１２ｃとを、交互に積み重ねるように設け、それらをフランジ接続部６にて接合したものであり、上下方向に設けられている。なお、フランジ接続に代えて、例えば、嵌め込み構造で接続してもよい。また、複数の筒を接続する構成に代えて、一本の筒内にて横断面積を変化させるように構成してもよい。
円筒１１ａ〜１１ｄの内径（直径）Ｃは１３０〜１５０ｍｍの範囲であり、高さＡ１〜Ａ４は２００〜３００ｍｍの範囲である。この例では、内径Ｃは円筒１１ａ〜１１ｄで共通であるが、高さＡ１〜Ａ４は円筒１１ａ〜１１ｄで各々異なっている。
また、狭小円筒１２ａ〜１２ｃの内径（直径）Ｄ１〜Ｄ３は１１０〜１３０ｍｍの範囲であり、高さＢ１〜Ｂ３は１００〜２００ｍｍの範囲である。この例では、内径Ｄ１〜Ｄ３と、高さＢ１〜Ｂ３とは、狭小円筒１２ａ〜１２ｃで各々異なっている。
なお、上記の各値は適宜に変更してよい。また、筒形状も、円筒に限定されず、楕円筒や多角筒等、適宜の形状の筒を用いてもよい。
また、図１（ａ）の例では、内径が大きな筒を４個、内径が小さな狭小筒を３個、それぞれ用いているが、これらの段数は適宜に増減してよい。
また、図１（ａ）の例では、狭小筒１２ａ〜１２ｃそれぞれの内径（内横断面積）は筒方向で一定（無変化）であるが、これに代えて、例えば、図１（ｂ）に示す狭小筒１２ｅように、内径（内横断面積）が筒方向で変化する筒を用いてもよい。また、この変化の度合いは適宜に変更してもよい。

吸気装置２は、ブロワー２１と風量調整ダンパー２２から成り、筒部１の上端部にて筒部１に連通するように設けられている。また、筒部１の下端部には、吸気口３が、筒部１の内部と外界とを連通するように設けられている。
ブロワー２１を作動させると、その吸引力により外界の空気が吸気口３から吸い込まれて筒部１内を上方へ向かい、ブロワー２１から排気される気流が発生する。この気流は、筒部１内の横断面積が狭い部分では速くなり、広い部分では遅くなるという、筒方向の流速分布を有する。風量調整ダンパー２２の開度を調整することにより、風量を調整可能である。言い換えれば、最適な異物分離精度になり、且つ、所望の正常品の回収率になるように、ダンパー２２の開度を調整することができる。なお、ブロワー２１により排気される空気中に含まれている微細片（紙片等、破砕物から分離された比較的軽いもの）は、ブロワー２１の後方の捕集バッグ７により捕集される。

投入部４は、筒部１の中程に設けられている。投入口と開口とを結ぶ所定傾斜の斜路４１は、その先端が開口から筒部１内へ突出されており、対面する内壁１１１に向かって延設されている。このため、投入口から投入されて斜路４１を滑落した固形物（リサイクル樹脂片）は、対面する内壁１１１に衝突して斜路４１を滑落した時の勢いを削がれるとともに分散されて、筒部１内に放出される。このように、滑落時の落下の勢いを削がれるとともに分散されて筒部１内に放出されるため、個々の固形物のそれぞれが十分に気流にさらされることとなり、比較的落下し易い形状・サイズ・密度の固形物であっても、筒部１内で十分に分離作用を受け易くなる。
図示の例では、投入部４は円筒１１ｂの部分に設けられており、その下方には、円筒１１ｂと狭小円筒斜１２ｂで構成される部分、及び、円筒１１ｃと狭小円筒１２ｃで構成される部分という、２組の円筒−狭小円筒の部分が在る。このため、投入部４から投入された固形物は、比較的落下し易い形状・サイズ・密度の固形物であっても、これら２組の円筒−狭小円筒部分で、十分に分離作用を受けることができる。なお、投入部４の下方の円筒−狭小円筒を単位とする部分の段数は適宜に変更してよい。また、投入口への固形物の搬送は、例えば、スクリューフィーダ等を用いて行うことができる。

筒部１の下端部の下方に設けられる回収部５は、図示の例では、回収した固形物（リサイクル樹脂片）を、次段の工程へ空気輸送する空気輸送管であるが、これに代えて、回収槽を設けても良い。

リサイクル樹脂に付着している紙片やラベルを研磨洗浄により剥離した後の混合物からこれら紙片やラベル類を分離し異物コンタミの無いリサイクル樹脂を回収した実施例を説明する。
市場から回収したコピー機を手分解して取り出したＡＢＳ樹脂を、（株）ホーライ社製のＶ型粉砕機（ＶＣ３−４８０型）で、８ｍｍφ（直径８ｍｍ）のスクリーンを用いて粉砕した。この粉砕物には、微粉砕されたＡＢＳ樹脂の他、シールやラベル、塩化ビニルのカードケース片等が混じっていた。これを洗浄機にかけて、シールやラベル、異樹脂等を研磨・剥離した後、これらが混じったものを選別対象物（破砕状物）として用い、前記実施の形態の構成を持つ分離回収装置にて分離・回収した。
分離回収装置の詳細データ（分離管内平均気流速度＝筒部１内の平均気流速度，狭小管段数＝狭小円筒の段数）、破砕状物の投入速度（樹脂フィード速度）、投入量（全フィード量）、回収部５の回収量（下側回収量）、捕集バッグ７の回収量（上側回収量）、回収率（＝下側回収量／全フィード量）を、表１に示す。
また、下側回収物（回収部５の回収物）中の異物評価結果（サンプル１０ｇを２００℃の熱板間でプレスして直径約２０ｃｍのシートに成形した後、拡大鏡で観察して異物の個数をカウントした結果）を、表２に示す。
表に示すところから明らかなように、投入部４の上部及び下部の双方に狭小円筒を有する構成の分離回収装置では、破砕状物から異物を十分に除去することができた。
また、実際の評価結果から、筒部１内の平均流速は、１〜１０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは２〜８ｍ／ｓｅｃ、更に好ましくは３〜７ｍ／ｓｅｃである。
また、断面積が広い円筒１１と、断面積が狭い狭小円筒１２との断面積比は、５０〜９０％、好ましくは５５〜８５％、更に好ましくは６０〜８０％である。

（ａ）は実施の形態の分離回収装置の構成を示す模式図、（ｂ）は（ａ）内の横断面積一定の狭小円筒１２ａ〜１２ｃの何れかと代替可能で、横断面積が筒方向で変化する狭小円筒１２ｅを示す模式図。

符号の説明

１ 筒部
１１ａ〜１１ｅ 円筒（内径大）
１２ａ〜１２ｅ 狭小円筒（内径小）
２ 吸気装置
２１ ブロワー
２２ 風量調整ダンパー
３ 吸気口（空気吸い込み口）
４ 投入部
４１ 斜路
５ 回収部
５１ 空気輸送管
６ フランジ接続部
７ 捕集バッグ

Claims (4)

1. 断面積を連続又は不連続に変えた筒体を上下方向に設けて成る筒部と、
   前記筒部の上端部にて該筒部に連通するように設けられた吸気装置と、
   前記筒部の下端部と外界とを連通するように設けられた吸気口と、
   前記上端部と下端部の間にて前記筒部に開口され、投入口から投入される選別分離すべき固形物を前記筒部内へ導き入れる投入部と、
   前記筒部下端部の下方に設けられた回収部と、
   を有し、
   前記吸気装置の吸引により前記筒部内に生起される気流の流速分布を利用して、前記投入部から投入される選別分離すべき固形物をその形状・サイズ・密度に応じて分離し、前記下端部から落下する目的とする固形物を前記回収部にて回収する、
   ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
2. 請求項１に於いて、
   前記筒部は、前記投入部の開口位置と前記下端部との間に、断面積が小さな部位が断面積の大きな部位の下方に位置する部分を少なくとも一つ有する、
   ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
3. 請求項１又は請求項２に於いて、
   前記投入部は、前記投入口と前記開口とを連通し、前記開口から前記筒部内の対面側へ突出する斜路を有する、
   ことを特徴とする固形物の分離回収装置。
4. 断面積が連続又は不連続に変わる筒体を上下方向に設け、該筒体の下端部を外界に連通し且つ上端部から吸気装置で吸引することにより、筒方向において流速分布を持ち下方から上方へ向かう気流を筒体内に生起せしめ、
   前記筒体の中途に開口する投入口から選別分離すべき固形物を投入してその形状・サイズ・密度に応じて前記気流を利用して分離し、
   前記筒体の下端部から落下する目的とする固形物を回収する、
   ことを特徴とする固形物の分離回収方法。

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