JP3668645B2 - 渦気流分別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各家庭等から収集されたゴミ袋等の破袋後の袋、フィルムを、瓶、缶、プラボトル等から分別する分別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
缶、瓶、プラボトル類の有価物は、ゴミ袋に詰められて再資源化プラントに送られる。再資源化プラントにおいては、有価物を梱包しているゴム袋を破袋し、破袋後のゴミ袋、缶、瓶、プラボトル等を選別回収している。従来、この破袋後のゴミ袋の分別は人手で行われていたが、自動的に分別する分別除袋装置として以下のものが知られている。
【０００３】
▲１▼周囲をパイプで構成した回転ドラムに破袋後の袋を送り込み、中の袋をパイプのフックに引っ掛けて持ち上げ、袋を上面側の受け皿に吹き落し、受け皿上の袋をブロワーで吸い込む除袋装置（特開平９−９６６号公報参照）。
【０００４】
▲２▼破袋後の袋を周囲に弾性フックを有する回転ブラシで引っ掛けて掻き揚げ、掻き揚げた袋をブロワーで吸い込み、サイクロン集塵機で捕集する除袋装置（特開平９−２４９１６号公報参照）。
【０００５】
▲３▼ベルトコンベヤで破袋後の袋が混在したゴミを搬送し、コンベヤの終点でゴミを落下させ、落下したゴミに対してノズルヘッダで下方から上方に気流を噴射し、袋を分別する風力選別装置（特開平１０−２４９２８２号公報参照）。
【０００６】
▲４▼破袋装置の破袋ホイールの底部に、破袋ホイールと同じ方向に、同じ速度で回転する除袋スクリーンを設け、ノズルで高圧気流を発生して尖頭状破袋刃と破袋ホイールの回転力で引き裂かれた袋を除袋スクリーンに押し付け、回収シュートで除袋スクリーンに押し付けられた袋を分別する除袋装置（特開平１０−２０３５１５号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の除袋装置にあっては、袋をフックに引っ掛けて持ち上げるのに機械系が大掛かりとなり、また、袋を空気流にて吸い込むのに大容量の吸引ブロワーが必要となる。
【０００８】
また、上記▲２▼の除袋装置にあっても、袋を弾性フックに引っ掛けて掻き揚げるのに機械系が大掛かりになり、また、掻き揚げた袋を空気流にて吸い込むのに大容量の吸引ブロワーが必要となる。
【０００９】
また、上記▲３▼の風力選別装置にあっては、確実に袋を分別できないおそれがある。
【００１０】
さらに、上記▲４▼の除袋装置にあっても、袋を除袋スクリーンに押し付け、回収シュートで回収すのに機械系が大掛かりになる。
【００１１】
そこで、本発明は、大掛かりな機械系を有することなく、小風量の空気流で確実に、袋、フィルム等を缶、ビン、プラボトル等から分別できる分別装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明者は、ケーシング（７）内部に螺旋状の空気流れを生じさせ、この空気流で分別対象の袋、フィルムに浮力と遠心力を与えることによって袋、フィルムを分別する請求項１の発明を知見した。具体的には、下細りの截頭円錐形の内周面（１１ａ）、およびこの内周面（１１ａ）の大径側に連通する投入口（３）を有するケーシング（７）と、前記内周面（１１ａ）に沿って気体を噴出する少なくとも一つのノズル（８）とを備え、前記ケーシング（７）は、前記内周面（１１ａ）の小径側に連通する排出口（５）を有すると共に、その側面に前記内周面（１１ａ）に連通する分別口（４）を有することを特徴とする渦気流分別装置（１）により、上述した課題を解決した。ここで、気体には、空気の他に窒素ガス、炭酸ガス等を用いることができる。特に、防爆等の要求があるときは、窒素ガス、炭酸ガス等を使用する。一般的には、簡単に入手でき、かつ安価な圧縮空気を使用する。
【００１４】
ノズル（８）に圧縮空気を吹き込むと、このノズル（８）からケーシングの内周面（１１ａ）に沿って高速のエアーが噴出する。このエアーは上方に開いた頂角（α）の効果で上向きの速度成分を持ち、結果として投入口（３）へ向かって螺旋状の空気流を形成する。投入口（３）から投入され、ケーシング（７）内を落下するゴミのうち、風の影響を受け易い袋、フィルム（９）はケーシング（７）内に生じている螺旋状の空気流によって上方への浮力と回転による遠心力を受ける。
【００１６】
この発明によれば、投入口（３）から投入された袋、フィルム（９）は、遠心力で内周面（１１ａ）に押しつけられるように上昇する。そして、ケーシング（７）の側面に設けた分別口（４）から排出される。また、嵩比重の大きい缶、瓶、プラボトル（１０）は、この排出口（５）から自然落下する。このように、分別口（４）および排出口（５）を設けることで、分別対象の連続的な分別が可能になる。
【００１７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の渦気流分別装置（１）において、前記ノズル（８）を、前記内周面（１１ａ）の中心軸（１３）に対して直交する平面内の同一円周上に、周方向に間隔を開けて、複数設けることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、ケーシング（５）の内部に、安定した渦流を起こすことができ、分別がスムーズになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態における渦流式分別装置１を示したものである。投入コンベヤ２から渦流式分別装置１の投入口３に、缶、瓶、プラボトル、破袋された袋等が混在する資源ゴミを投入すると、袋、フィルム９は分別されて分別口４から排出され、固形物である缶、瓶、プラボトル１０は渦流式分別装置１を通過して排出口５から排出され、下部に配置した搬送コンベヤ６上へ落下する。この渦流式分別装置１は、下細りの截頭円錐形に形成された内周面１１ａを有するケーシング７と、この内周面１１ａに沿って空気を噴出する一対のノズル８とを備える。
【００２０】
ケーシング７は、図２及び図３に示すように、下端から上端に向かうにつれ徐々に径が広くなる内周面１１ａを有する円錐部１１と、円錐部１１の小径側に連通するように設けた排出口５と、円錐部１１の上端に連結するカバープレート１２と、このカバープレート１２の側面に設けた分別口４と、カバープレート１２の上面に設けられ、内周面１１ａの大径側に連通する投入口３とで構成される。
【００２１】
この円錐部１１は、板材を円錐形に曲げ加工等して製造される。円錐部１１の内周面１１ａは、その頂角αが５度〜３０度程度に設定される。頂角αを０に近づけ内周面１１ａを円筒形にすると、渦流は上向きの速度成分を有さず、円筒形の内周面だけで旋回することになり、袋、フィルム９を浮上させる効果がでにくくなる。円錐部１１の高さは、浮上させた袋、フィルム９に渦流で遠心力を働かせ、袋、フィルム９を確実に分別できるように設定される。
【００２２】
円錐部１１の上端はカバープレート１２に連結される。カバープレート１２は、円錐部１１の上端よりも径を大きくした略円筒状に形成され、その側面にはカバープレート内を旋回する袋、フィルム９を接線方向に排出するように分別口４が形成される。分別口４の大きさは、袋、フィルム９が引っ掛からない程度に設定される。旋回する袋、フィルム９は遠心力によってこの分別口４から排出される。本実施形態では、分別口４の先端は開放されているが、分別口４に図示しない吸引ダクトを接続し、吸い上げた袋、フィルム９を吸引ダクトで引っ張り、図示しないサイクロン等で集塵処理してもよい。なお、この場合、吸引ダクトに接続されるブロワーは、補助的で済み、大容量のものを用意する必要がない。
【００２３】
カバープレート１２の上面に設けられる投入口３は、断面円状で、投入コンベヤ２上のゴミが全て投入できるように、投入コンベヤ２の搬送幅以上の径を有する。ゴミの投入の際には、螺旋状の空気流の影響を受け易いように、内周面１１ａの中心ではなく、内周面１１ａにぶつけるように投入するのが望ましい。
【００２４】
排出口５は円錐部１１の下端に設けられ、断面円状をなす。排出口５の開口寸法は、搬送コンベヤ６の搬送幅に合わせて、例えば、開口幅は３００ｍｍ以上に設定される。搬送コンベヤ６の搬送面から排出口５までの高さは、缶、瓶、プラボトル等の通過を妨げないように、例えば１５０ｍｍ以上に設定される。
【００２５】
円錐部１１の排出口５側には、内周面１１ａに沿ってエアーを噴出する一対のノズル８が設けられる。一対のノズル８は、内周面１１ａの中心軸１３に対して直交する平面内の同一円周上に、周方向に均等間隔、この場合は１８０度の間隔を開け、しかも同一方向（例えば時計回り）に渦流を生じさせるように配置されている。ノズル８にはコンプレッサ等から圧縮空気が送られ、高速のエアーが噴出する。ここで、袋、フィルム９に与える浮力や遠心力は、エアーの流量よりも流速に左右される。このため、浮力や遠心力を大きくするためには、ノズル８の先端をつぶし、流速を上げるのが望ましい。このノズル８は、水平方向の速度成分をもつエアーを噴出するように水平に配置されているが、噴出したエアーが上向きの速度成分をもつように先端を若干上方向に傾けて配置してもよい。また、ノズル８は２本設けているが、もちろん２本に限られることなく、１本であってもよいし、２本以上であってもよい。このノズル８の本数は分別する対象の大きさ、嵩比重等によって決定される。
【００２６】
図１に示すように、袋詰めの瓶、缶、プラボトル等の資源ゴミは、図示しない破袋装置等で袋が破袋され、瓶、缶、プラボトル、袋、フィルム９が混在したゴミとして投入コンベヤ２上を搬送される。分別するゴミは、投入コンベヤ２の一端から投入口３へ投入される。ノズル８に圧縮空気を吹き込むと、このノズル８からケーシング７の内周面１１ａに沿って高速のエアーが噴出する。このエアーは上方に開いた頂角αの効果で上向きの速度成分を持ち、結果として投入口３へ向かって螺旋状の空気流を形成する。ケーシング７内を落下するゴミのうち、風の影響を受け易い袋、フィルム９は螺旋状の空気流によって上方への浮力と回転による遠心力を受け、遠心力で内周面１１ａに押しつけられるように上昇する。そして、ケーシング７の側面に設けられた分別口４から確実に排出される。また、嵩比重の大きい缶、瓶、プラボトル１０は、ケーシング７を通過して排出口５から自然落下する。
【００２７】
回収された袋、フィルム９は、比重分離され、塩ビ、ポリエチレン、ポリプロピレンの粒状物に造粒される。これら、比重による分別を行うとき、本装置へ投入前に破砕と篩い分けにて粒度を揃えることにより、選別精度を大幅に向上できる。また、缶等は電磁力によってスチール缶を選別分離した後、風力選別により瓶とアルミ缶およびプラボトルとに分別される。瓶は色別に分別され、アルミ缶とプラボトルとは誘導電磁力にてお互いに分別される。更に、プラボトルは材質毎に分別される。
【００２８】
本発明の渦気流分別装置１は、袋系のゴミ、すなわち、袋、フィルム等と、ハード系のゴミ、すなわち、缶、瓶、プラボトル等を分別するのに最適である。また、ゴミによっては形のまとまったペットボトル、おもちゃ、破袋した袋が混在しているものもある。このような、割れ物がないゴミを分別する場合には、落下の衝撃による瓶割れを考慮する必要がないので、本発明の渦気流分別装置１を最適に適用することができる。
【００２９】
また、本発明の渦気流分別装置を複数直列に、例えば、２段、３段と配列し、各渦気流分別装置で空気流の風速を変えると、嵩比重の異なる複数の分別対象を個々に分別することも可能になる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、本発明の渦気流分別装置を瓶、缶、プラボトル、袋、フィルムが混在したゴミから袋、フィルムを分別する除袋装置として用いたが、もちろん、除袋装置に限られることなく、渦流吸引装置の寸法および風速を最適化することによって、例えば、建設混合廃棄物中の砂、石等の不燃物と木材チップ、ビニールシート等の可燃物を分別する建設廃材分別装置にも適用することができる。建設廃材を分別することで、埋め立ての対象となる砂、石に５％以上可燃物を混合しないようにすることができる。また、カーシュレッダー中のスポンジ等の軽量物と硬化プラスチック等の重量物の分別等様々な分別も可能になる。
【００３１】
【実施例】
排出口の径４００ｍｍ、ケーシングの高さ６００ｍｍにて、頂角αを変化させ、投入口から投入した袋、フィルムを分別できるかをテストした。この結果、頂角１５度とし、ノズルから８０ｍ／ｓの風速のエアーを噴出すると、袋、フィルムとプラボトルとをほぼ１００％分別できた。頂角は１５度程度がのぞましいが、５度から３０度までは同様な効果を期待できる。また、ノズルの本数は１本でもよいが、２本のノズルを円周上の対称の位置に配置すると、スムーズな分別が実現できた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、渦気流分別装置を、下細りの截頭円錐形の内周面、およびこの内周面の大径側に連通する投入口を有するケーシングと、前記内周面に沿って気体を噴出する少なくとも一つのノズルとで構成した。ノズルに圧縮空気を吹き込むと、このノズルからケーシングの内周面に沿って高速のエアーが噴出する。このエアーは上方に開いた頂角の効果で上向きの速度成分を持ち、結果として投入口へ向かって螺旋状の空気流を形成する。分別するゴミは投入口から投入される。ケーシング内を落下するゴミのうち、風の影響を受け易い袋、フィルム等はケーシング内に生じている螺旋状の空気流によって上方への浮力と回転による遠心力を受ける。また、嵩比重の大きい缶、瓶、プラボトルは、この空気流の影響を受けずに自然落下する。
【００３３】
このように、極低風量で、しかもきわめて単純な装置で、袋、フィルムと缶、プラボトル等有価物相互の分別や、形状、嵩密度の異なる混合物の相互の分別が可能となる。また、単純な装置なので、既存の破袋機の後の搬送プロセスに容易に組み込むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における渦気流分別装置を示す斜視図。
【図２】上記渦気流分別装置の平面図。
【図３】上記図２のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１ 渦気流分別装置
３ 投入口
４ 分別口
５ 排出口
７ ケーシング
８ ノズル
１１ａ 内周面

Claims (2)

1. 下細りの截頭円錐形の内周面、およびこの内周面の大径側に連通する投入口を有すケーシングと、前記内周面に沿って気体を噴出する少なくとも一つのノズルとを備え、前記ケーシングは、前記内周面の小径側に連通する排出口を有すると共に、前記ケーシングの側面に前記内周面に連通する分別口を有することを特徴とする渦気流分別装置。
2. 前記ノズルを、前記内周面の中心軸に対して直交する平面内の同一円周上に、周方向に間隔を開けて、複数設けることを特徴とする請求項１に記載の渦気流分別装置。

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