JP6283958B2 - 選別装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の小片が集まった選別対象から特定の材種からなる小片を選別する選別装置に関し、特に、使用済み家電製品などを破砕して得られる選別対象から特定の樹脂種の小片を選別する選別装置に関するものである。

近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、家電リサイクルが注目され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。

従来、不要になった家電製品は、家電リサイクル工場で破砕されて小片となった後に磁気、風力、振動等を利用して材種毎に小片が分別され、再資源化されている。特に金属からなる小片は、比重選別装置又は磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなどの材種毎に高純度で分別され、高い再資源化率が実現されている。

一方、樹脂材料では、軽比重物であるポリプロピレン（以下、ＰＰと表記。）からなる小片が、水を活用した比重選別で高比重物と選別され、比較的高純度で回収されている。しかしながら、水を活用した比重選別は、大量の排水が発生すること、及び、ポリスチレン（以下、ＰＳと表記）からなる小片と、アクリロニトリルブタジエンスチレン（以下、ＡＢＳと表記）からなる小片など比重の近い小片とを分別できないことが大きな課題となっている。

樹脂材料の再資源化に関する前記課題を考慮した選別方法が、特許文献１で提案されている。特許文献１に記載の技術では、識別装置により材種を検出することで、比重選別では選別できない樹脂材料からなる小片の選別を、同時に２種類行うことを可能にしている。

図６は、特許文献１にかかる従来の選別装置概略構成図である。

この選別装置は、特定材種物と、特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から、特定材種物と他材種物とを選別する選別装置である。

コンベア１０１は、コンベア１０１上に載置された選別対象である樹脂小片１０２を一方向に搬送する。樹脂小片１０２は、識別装置１０３の下を通過する際に、樹脂小片１０２の組成を識別すると同時にコンベア１０１上の位置情報も取得する。

コンベア１０１の搬送方向のコンベア先端部１０４に到達した樹脂小片１０２は、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と同じ速度で水平に飛び出す。

コンベア先端部１０４の上方には、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９を発生させる第１アシストノズル１０６が配置され、樹脂小片１０２の飛翔経路の上部には、飛翔経路に沿って第１上部整流板１０７Ａが配置され、樹脂小片１０２の飛翔経路の下部には、コンベア先端部１０４の斜め下方に、飛翔経路に沿って下部整流板１０７Ｂが配置されている。このような構成により、樹脂小片１０２の飛翔経路に沿って、飛翔経路内で、コンベア１０１の搬送速度と一致する風速の気流１０９を流すことが可能である。

コンベア１０１から水平方向に投げ出された樹脂小片１０２は、飛翔しながら落下する。その際、樹脂小片１０２のうち、該当する特定材種の樹脂が、第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのノズルのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、識別装置１０３からの指令により、ノズルからパルスエアが噴射されて、該当する特定材種の樹脂のみが打ち落とされ、仕切り板１０８で仕切られた区画にて、回収される。

仮に、第１アシストノズル１０６、第１上部整流板１０７Ａ、及び下部整流板１０７Ｂが無い場合、樹脂小片１０２は、コンベア１０１から飛出した直後から、コンベア１０１の搬送速度と同じ風速Ｖ１００を、進行方向正面から受け、樹脂小片１０２の形状、面積、又は重量によって千差万別に、空気抵抗力を受けることとなる。この場合、樹脂小片１０２の各々によって飛翔経路が異なってしまうため、飛翔バラツキが生じ、後述の第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置での打ち落とし精度が低くなってしまう。

しかし、第１アシストノズル１０６、第１上部整流板１０７Ａ、及び下部整流板１０７Ｂが設置されている場合、第１アシストノズル１０６は、コンベア１０１の搬送速度と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９を樹脂小片１０２の飛び出し方向の向きに供給するため、飛び出し時の樹脂小片１０２と気流１０９との相対速度は、飛び出し時にほぼ０であり、空気抵抗もほぼ０である。また、第１上部整流板１０７Ａ及び下部整流板１０７Ｂにより、飛翔経路に沿って、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００と一致する風速Ｖ１０１の気流１０９が維持されるため、飛翔経路に亘り、空気抵抗は、ほぼ０の状態での飛翔が実現される。

この作用により、樹脂の形状、面積、又は重量によらず、飛翔経路内で空気抵抗力を受けなくなるため、樹脂の飛翔バラツキが抑制できる。

構成例としては、例えば、第１ノズル群１０５Ａで樹脂小片１０２のうち、ＰＳの樹脂小片１０２のみを打ち落とし、第２ノズル群１０５Ｂで樹脂小片１０２のうちＰＰの樹脂小片１０２のみを打ち落とす構成である。樹脂小片１０２が識別装置１０３の下を通過した時刻から、第１ノズル群１０５Ａ及び第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置をそれぞれ通過する時刻を予め算出もしくは測定する。次いで、識別装置１０３で測定されたコンベア１０１上の位置情報から、樹脂小片１０２のうちの該当するＰＳの樹脂小片１０２が第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間、及び、樹脂小片１０２のうちの該当するＰＰの樹脂小片１０２が第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、パルスエアをそれぞれの該当する樹脂小片１０２へ、噴射する。このように構成することで、該当する樹脂小片１０２がパルスエアで打ち落とされ、打ち落とされた樹脂は、種類別に仕切り板１０８で仕切られた区画にて回収される。

このような構成により、特定材種物と、他材種物とが混在する選別対象から、２種類の特定材種物と他材種物とを同時に、高精度に、選別することが可能になる。

国際公開第２０１４／１７４７３６号

しかしながら、前記従来の構成では、樹脂小片１０２の飛翔バラツキの抑制は、コンベア先端部１０４からの飛翔距離がせいぜい、４００〜５００ｍｍの範囲でしか実現せず、距離の制約により、樹脂小片１０２を打ち落とすノズル群１０５Ａ，１０５Ｂは、多くとも２組しか設置できないことが、発明者らの検討で明らかになってきた。３組のノズル群を設置する場合には、少なくとも、飛翔バラツキが抑制された飛翔距離は、６００〜７００ｍｍは必要である。

このような飛翔距離を実現するべく、図７のように、飛翔経路に沿って第１上部整流板１０７Ａに続いて第２上部整流板１０７Ｃを設置して整流効果を延長させ、第３ノズル群１０５Ｃを設置し、選別精度の検討を行った。

ここで、コンベア先端部１０４を原点とし、搬送方向の向きを正とするＸ軸とし、鉛直方向の下向きを正とするＺ軸として、コンベア先端部１０４の座標をＰ１００（Ｘ、Ｚ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）としたとき、一例として、第１ノズル群１０５Ａからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０１（Ｘ、Ｚ）＝（２５０ｍｍ，６０ｍｍ）であり、第２ノズル群１０５Ｂからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０２（Ｘ、Ｚ）＝（４５０ｍｍ，１６０ｍｍ）であり、第３ノズル群１０５Ｃからのパルスエアを受ける際の対象物が通過する位置はＰ１０３（Ｘ、Ｚ）＝（６００ｍｍ，２５０ｍｍ）であった。また、一例として、コンベア１０１の搬送速度Ｖ１００はＶ１００＝３ｍ／ｓであり、第１アシストノズル１０６からは、コンベア１０１の搬送速度と同等の気流１０９を、風速Ｖ１０１＝３ｍ／ｓ±１５％となるように供給し、特許文献１と同等の実験を行った。

使用した樹脂小片１０２としては、家電樹脂を破砕機で小片に破砕したときに発生する粒度の小さい樹脂を対象としているために、１０ｍｍ角から１００ｍｍ角の大小異なる樹脂を用いた。

この樹脂小片１０２が、コンベア先端部１０４を飛び出す時刻を０とし、第１ノズル群１０５Ａ、第２ノズル群１０５Ｂ、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する時刻を、それぞれ、ｔ１０１、ｔ１０２、ｔ１０３とし、その時刻を測定するため、ハイスピードカメラ（株式会社ディテクト（ＤＩＴＥＣＴ）ＨＡＳ−Ｌ１Ｍ ５００ＦＰＳ）と画像解析ソフトとを用意して測定した。

図８に、第１ノズル群１０５Ａ、第２ノズル群１０５Ｂ、及び、第３ノズル群１０５Ｃからのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１、Ｐ１０２、及び、Ｐ１０３のそれぞれでの、樹脂小片到達時間バラツキを３σで示し、また、Ｘ方向の飛翔速度Ｖ１００＝３ｍ／ｓとして、樹脂小片１０２の飛翔バラツキに換算した。

この結果によると、樹脂小片１０２によっては、第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１では、６．７６ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。また、第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ１０２では、１２．１８ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。また、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ１０３では、１６．２５ｍｓの打ち落としタイミングずれが生じている。距離に換算すると、ノズル群がパルスエアを噴射した時点で、第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１０１では、最大で１９．９ｍｍ、第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ１０２では、最大で３５．８ｍｍ、第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ１０３では、最大で４７．８ｍｍのずれが生じてしまっていることとなる。

ノズル群を、３段以上設置し、３種類の樹脂小片１０２を同時に選別するためには、少なくとも第３ノズル群１０５Ｃまでの飛翔距離は６００ｍｍ必要であり、この飛翔距離に亘り、飛翔バラツキを抑制しなければならない。このためには、飛翔経路内の気流１０９の風速Ｖ１０１をさらにコントロールしなければならないと、発明者らは考えた。

図９Ａは、重力加速度をｇとし、空気抵抗が無いとした場合の、コンベア１０１から物体を水平方向に投げ出したときに作用する重力と落下速度とを示した模式図である。水平方向は、水平方向の右向きを正とするＸ軸とし、鉛直方向は、鉛直方向の下向きを正とするＺ軸とした。コンベア１０１から水平方向に投げ出される物体の速度をＶｘとすると、Ｘ軸方向では、常に、Ｖｘ＝Ｖ１００である。物体が水平方向にＸだけ進んだ位置での鉛直方向の物体の速度Ｖｚは、Ｖｚ＝ｇ（Ｘ／Ｖ１００）である。よって、物体の進行方向の落下速度、つまり物体の落下放物線接線方向速度Ｖは、式（１）となる。

Ｖ＝［｛ｇ（Ｘ／Ｖ１００）｝^２＋Ｖ１００^２］^１／２・・・式（１）
図９Ｂは、一例として、コンベア速度Ｖ１００＝３ｍ／ｓとし、樹脂小片１０２の初速も同様に、Ｖ１００＝３ｍ／ｓとし、空気抵抗を無視し、落下速度が式（１）に従うとして、落下速度の計算を行ったグラフである。

第１ノズル群１０５Ａのパルスエアを受ける位置Ｘ＝２５０ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．１１ｍ／ｓの落下速度となる。第２ノズル群１０５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｘ＝４５０ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．３４ｍ／ｓの落下速度となる。第３ノズル群１０５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｘ＝６００ｍｍでは、落下速度Ｖ＝３．５８ｍ／ｓの落下速度となる。特許文献１の方法では、飛翔経路に沿って、気流１０９の風速を３ｍ／ｓに合わせているため、飛翔経路が長くなればなるほど、気流１０９の風速Ｖ１０１と落下速度Ｖとの間にズレが生じて、空気抵抗を受けることとなり、これが、前記の飛翔バラツキが発生
する原因であると推測される。

つまりは、従来の構成では、選別対象である樹脂小片１０２が、飛翔経路に沿って落下する際、たとえ第１アシストノズル１０６から供給される気流１０９の風速を、樹脂の初速と同等に設定していても、飛翔距離が大きくなるにしたがって、重力により落下速度Ｖが増加し、気流の風速以上の落下速度になるため、飛翔距離が大きくなるほど、樹脂の形状、面積、又は重量によって千差万別に、空気抵抗力を受けることとなる。これにより、飛翔バラツキが発生し、特許文献１で記載された飛翔距離以上では、打ち落とし精度が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、同時に３種類の樹脂を選別することが可能になる選別装置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１つの態様にかかる選別装置は、特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象を、載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させるコンベアと、
前記コンベアの上方に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
前記選別対象の飛び出し方向の向きに、気流を発生させる送風部と、
前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
前記コンベアの前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に向かって配置され、前記コンベアから飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する少なくとも３個の噴射部とを備えて、
前記選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
前記整流板の表面と前記コンベアの前記先端部における前記コンベアの表面との最短距離が３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲であり、
前記送風部は、
ノズル先端が前記上部整流板の表面近傍に位置するように前記コンベアの前記先端部の上方に配置されて、前記ノズル先端からの吹き出し直後は、前記上部整流板の表面を沿うように流れ、下流に流れるに従って、徐々に拡散する第１気流を供給する第１送風部と、
前記第１送風部の後方の位置で前記飛翔経路外に配置され、吹き出し口から前記コンベアの前記表面に向けて、コンベア搬送速度と同等の風速の第２気流を供給する第２送風部とで構成され、
前記最短距離において、前記選別対象の落下速度と同等の風速となるように前記第１気流と前記第２気流とを供給し、
前記コンベアの前記先端部における前記上部整流板の表面から前記コンベアの表面に亘る前記気流の、鉛直方向上の風速分布は、前記第１気流と前記第２気流とが合成された気流の前記鉛直方向上の風速分布であり、前記風速分布が、前記上部整流板の表面から鉛直方向の下向きに１０ｍｍ未満の範囲で最大値を持ち、かつ、前記最大値を前記コンベアの前記表面の近傍の風速で割った比が４以上、１２以下であり、かつ、それ以外の範囲では、前記コンベアの前記表面の近傍の風速と等しく、前記合成された気流は下流に流れるに従って拡散し、前記選別対象の前記飛翔経路上の前記合成された気流は、落下速度の増加と一致するような風速分布であるとともに、
前記飛翔経路に沿って風速が増加する、選別装置を提供する。

以上のように、本発明の１つの態様において、選別対象である樹脂が空気抵抗を実質的に受けないように飛翔経路に沿って風速を増加させるので、少なくとも３組のパルスエアを噴射するノズル群が設置可能でかつ飛翔バラツキが抑制された選別装置の実現が可能になり、同時に３種類の樹脂を選別することが可能になる。

本発明の一実施形態における選別装置の概略構成図 本発明の実施形態における選別装置の構成要素を示す図 距離Ｈ＝３０ｍｍにおいて、第１上部整流板の表面からコンベア先端部のコンベアの表面に亘るＺ軸方向の風速分布を示すグラフ 距離Ｈ＝３０ｍｍにおいて、樹脂小片の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ 距離Ｈ＝５０ｍｍにおいて、第１上部整流板の表面からコンベア先端部のコンベアの表面に亘るＺ軸方向の風速分布を示すグラフ 距離Ｈ＝５０ｍｍにおいて、樹脂小片の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ 距離Ｈ＝７０ｍｍにおいて、第１上部整流板の表面からコンベア先端部のコンベアの表面に亘るＺ軸方向の風速分布を示すグラフ 距離Ｈ＝７０ｍｍにおいて、樹脂小片の飛翔経路上の風速分布を示すグラフ 本発明の実施例と比較例とにおける風速分布及び飛翔バラツキの比較を示す図 本発明の実施例と比較例とにおける選別精度及び回収率の比較を示す図 従来の選別装置の概略構成図 従来の選別装置における分別位置を増加させた概略構成図 従来の選別装置における樹脂小片到達時間バラツキ、飛翔バラツキを示す図 樹脂小片の飛翔速度を説明する模式図 樹脂小片の飛翔速度を計算したグラフ

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態）
図１Ａは、本発明の一実施形態における選別装置の側面図である。

この選別装置は、搬送装置の一例としてのコンベア１と、第１送風部の一例としての第１アシストノズル６と、識別部の一例としての識別装置３と、第１上部整流板７Ａと、第２上部整流板７Ｃと、下部整流板７Ｂと、複数の噴射部の一例としての第１ノズル群５Ａと第２ノズル群５Ｂと第３ノズル群５Ｃと、第２送風部の一例としての第２アシストノズル１０とを備えて構成している。さらに、選別装置は、制御装置９０をも備えて構成している。制御装置９０は、コンベア１と第１アシストノズル６と識別装置３と複数のノズル群５Ａ，５Ｂ，５Ｃと第２アシストノズル１０とのそれぞれの動作を制御している。この選別装置は、特定材種物と、特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象から、特定材種物と他材種物とを選別する選別装置である。第１送風部と第２送風部とは送風部の一例として機能する。第１上部整流板７Ａと第２上部整流板７Ｃとは上部整流板の一例として機能する。

図１Ａにおいて、コンベア１は、コンベア１上に載置された選別対象である樹脂小片２を一方向（図１Ａでは右方向）に搬送する。コンベア１の搬送方向のコンベア先端部４に到達した樹脂小片２は、コンベア１の搬送速度Ｖ０と同じ速度で水平方向に飛び出す。

コンベア１の先端近傍の上方には、識別装置３が配置されている。コンベア１上の樹脂小片２は、識別装置３の下を通過する際に、樹脂小片２の組成を識別装置３で識別すると同時にコンベア１上の位置情報も識別装置３で取得する。

コンベア先端部４の上方には、第１気流９を発生させる第１送風部の一例としての第１アシストノズル６が配置されている。コンベア１のコンベア先端部４とから第１アシストノズル６の吹き出し口の吹き出し方向沿いに、下方に徐々に湾曲した、樹脂小片２の飛翔経路Ｔが形成されている。

樹脂小片２の飛翔経路Ｔの上部には、飛翔経路Ｔに沿って、第１アシストノズル６の先端部から飛翔経路Ｔの下流側に向けて、平板状の複数の第１上部整流板７Ａが隣接して配置されている。

樹脂小片２の飛翔経路Ｔの下部で、かつ、コンベア先端部４の斜め下方には、飛翔経路Ｔに沿って、平板状の下部整流板７Ｂが配置されている。

隣接する複数の第１上部整流板７Ａの間には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた上流側噴射部の一例としての第１ノズル群５Ａの複数のノズルが配置されている。複数の第１上部整流板７Ａのうちの下流側の第１上部整流板７Ａの下流側端部には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた中間部の噴射部の一例としての第２ノズル群５Ｂの複数のノズルが配置されている。

第２ノズル群５Ｂのノズルのさらに下流側には、飛翔経路Ｔに沿って、平板状の第２上部整流板７Ｃが配置されている。第２上部整流板７Ｃの下流側端部には、吹き出し口が飛翔経路Ｔに向けられた下流側噴射部の一例としての第３ノズル群５Ｃの複数のノズルが配置されている。

飛翔経路Ｔから打ち落とされた樹脂２は、飛翔経路Ｔの下方に配置されかつ種類別に３つの高さの異なる仕切り板８でそれぞれ仕切られた４つの第１〜第４区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのいずれかにて回収される。

また、図１Ａにおいて、第２送風部の一例としての第２アシストノズル１０は、第１アシストノズル６の後方の位置（図１Ａでは、第１アシストノズル６の後方の識別装置３のさらに後方の位置）で飛翔経路Ｔ外に配置され、第２アシストノズル１０の吹き出し口からコンベア１の表面に向けて、コンベア搬送速度Ｖ０と同等の風速の第２気流１１を供給する構成になっている。第１気流９と第２気流１１とは、気流の一例として機能する。

コンベア先端部４の上方の第１アシストノズル６は、第１アシストノズル６のノズル先端が上流側の第１上部整流板７Ａの表面近傍に位置するように、配置されている。このように配置すれば、第１アシストノズル６から供給される第１気流９は、コアンダ効果により、吹き出し直後は、第１上部整流板７Ａの表面を沿うように流れ、下流に流れるに従って、徐々に拡散する。

一方、第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１は、コンベア１の表面をコンベア搬送速度Ｖ０と同等の風速で、コンベア１の搬送方向に流れ、コンベア先端部４から、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに向かって吹き出し、下流に流れるに従って、徐々に拡散する。

このため、飛翔経路Ｔを含むＸ軸方向の位置ｘにおけるＺ軸方向上の第１気流９と第２気流１１との合成気流の風速分布は、コンベア先端部４における第１アシストノズル６からの第１気流９と、コンベア先端部４において第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１とが合成されて形成された合成気流の風速分布になる。

コンベア先端部４にてコンベア１の搬送速度Ｖ０と同等の風速を第２気流１１が有するように、第２気流１１を第２アシストノズル１０から供給すると、コンベア先端部４から飛び出す樹脂小片２は、飛出し直後は、相対速度０で空気抵抗を実質的に受けない。それに加え、は、コンベア先端部４における第２気流１１よりも大きな風速の第１気流９を第１アシストノズル６から上流側の第１上部整流板７Ａの表面近傍に供給することにより、コアンダ効果により、上流側の第１上部整流板７Ａの表面を沿うように流れる。このため、第１気流９は、飛び出し直後の樹脂小片２の頭上を通り抜け、下流で徐々に、拡散する。これらの第１気流９と第２気流１１との合成された合成気流の風速分布により、飛翔経路Ｔに沿って合成気流の風速を増加させることができ、飛翔経路Ｔ上のすべての位置で、樹脂小片２は、相対速度０で空気抵抗を実質的に受けないようにすることができる。

このことにより、樹脂小片２の飛翔バラツキが小さくなり、樹脂小片２のうち、該当する特定材種の樹脂が、第３ノズル群５Ｃのノズルのパルスエアを受ける位置を通過することができる。よって、第３ノズル群５Ｃのノズルのパルスエアを受ける位置を通過する瞬間に、識別装置３からの情報を基に制御装置９０での制御の下に、パルスエアが第３ノズル群５Ｃから噴射されて、該当する特定材種の樹脂のみが飛翔経路Ｔから高精度に打ち落とされることが可能となる。

１つの構成例としては、例えば、第１ノズル群５Ａで、樹脂小片２のうちＰＳの樹脂小片２のみを飛翔経路Ｔから打ち落とし、第２ノズル群５Ｂで、樹脂小片２のうちＰＰの樹脂小片２のみを飛翔経路Ｔから打ち落とし、第３ノズル群５Ｃで、樹脂小片２のうちＡＢＳの樹脂小片２のみを飛翔経路Ｔから打ち落とす構成である。飛翔経路Ｔから打ち落とされた樹脂小片２は、第１区画２０ＡにてＰＳの樹脂小片２が回収され、第２区画２０ＢにてＰＰの樹脂小片２が回収され、第３区画２０ＣにてＡＢＳの樹脂小片２が回収され、第４区画２０Ｄにてその他の種類の樹脂の樹脂小片２が回収される。

このようにすれば、選別対象である樹脂小片２が、空気抵抗を実質的に受けないように、飛翔経路Ｔに沿って合成気流の風速を増加させることができる。これにより、飛翔距離が大きくなっても、樹脂小片２の形状、面積、又は、重量によっても、空気抵抗を実質的に受けることがなくなり、樹脂小片２の飛翔バラツキが抑制され、打ち落とし精度を向上させることができ、該当する特定材種のみを、他の材種から選別して、該当する区画に回収することができる。

ここで、パルスエアで樹脂小片２を飛翔経路Ｔから打ち落とす動作については、以下のようにして行う。

まず、コンベア１上において、樹脂小片２が識別装置３の下を通過した時刻から、第１ノズル群５Ａ及び第２ノズル群５Ｂ及び第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置をそれぞれ通過する時刻を、制御装置９０内の演算部などの通過時刻取得部で予め算出もしくは測定する。

次いで、識別装置３で測定されたコンベア１上の位置情報から、制御装置９０の制御の下に、樹脂小片２のうちの該当するＰＳの樹脂小片２が第１ノズル群５Ａのパルスエアを受ける位置Ｐ１を通過する瞬間に、及び、樹脂小片２のうちの該当するＰＰの樹脂小片２が第２ノズル群５Ｂのパルスエアを受ける位置Ｐ２を通過する瞬間に、及び、樹脂小片２のうちの該当するＡＢＳの樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置Ｐ３を通過する瞬間に、それぞれの該当する樹脂小片２へ向けて、該当するノズルからパルスエアを噴射する。

このように構成することで、該当する樹脂小片２がパルスエアで飛翔経路Ｔから打ち落とされ、飛翔経路Ｔから打ち落とされた樹脂は、種類別に３つの仕切り板８で仕切られた４つ第１〜第４区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのいずれかにて回収される。

従って、この実施形態によれば、コンベア先端部４におけるコンベア表面から第１上部整流板７Ａの表面に亘る合成気流の風速分布を、後述するような適切な分布にすれば、選別対象である樹脂小片２が、空気抵抗を実質的に受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることが可能となる。これにより、樹脂小片２の飛翔距離が大きくなったとしても、樹脂小片２の形状、面積、又は、重量によっても空気抵抗を実質的に受けることがなくなり、樹脂小片２の飛翔バラツキが抑制され、打ち落とし精度を向上させることができる。従って、特定材種物と、他材種物とが混在する選別対象から、３種類の特定材種物と他材種物とを同時に、高精度に、選別することが可能になる。また、一連の飛翔経路Ｔにおいて３種類の材種からなる樹脂小片２を個別に選別する場合においても、所望の特定材種の樹脂小片２の選別純度及び回収歩留りを高めることができる。

ここで、合成気流の風速分布を適切な分布にするためには、どのようにすればよいかについて、以下に具体的な実施例を基に説明する。

（実施例）
本発明の実施形態にかかる実施例を基に、より確実に、選別する方法について、以下に詳述する。

図１Ｂに示すように、
コンベア１の搬送速度をＶ０とし、
コンベア先端部４におけるコンベア表面の近傍の風速をＶ１とし、
第１上部整流板７Ａの表面からコンベア先端部４のコンベア１の表面に亘るＺ軸方向上の風速分布における最大風速をＶ２とし、
第１上部整流板７Ａの表面とコンベア先端部４におけるコンベア１の表面との最短距離をＨとするように、それぞれ定義する。

距離Ｈと、風速Ｖ１と、風速Ｖ２とに基づいて、コンベア先端部４におけるコンベア表面から第１上部整流板７Ａの表面に亘る風速分布を、適切な分布にすれば、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに一致し、かつ、樹脂小片２の落下速度に一致した、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速分布が得られる。風速分布を測定するに当たり、飛翔経路Ｔ上の測定点を、それぞれ、以下のように定義する。まず、飛翔経路Ｔ上のコンベア先端部４の地点をＰ０とする。飛翔経路Ｔ上で樹脂小片２が第１ノズル群５Ａのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第１ノズル群５Ａのノズル延長線ＮＥ１との交点をＰ１とする。飛翔経路Ｔ上で樹脂小片２が第２ノズル群５Ｂのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第２ノズル群５Ｂのノズル延長線ＮＥ２との交点をＰ２とする。飛翔経路Ｔ上で樹脂小片２が第３ノズル群５Ｃのパルスエアを受ける位置を通過する地点、つまり、飛翔経路Ｔと第３ノズル群５Ｃのノズル延長線ＮＥ３との交点をＰ３とする。

一例として、地点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の座標は、Ｐ０（Ｘ、Ｚ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）、Ｐ１（Ｘ、Ｚ）＝（２５０ｍｍ，６０ｍｍ）、Ｐ２（Ｘ、Ｚ）＝（４５０ｍｍ，１６０ｍｍ）、Ｐ３（Ｘ、Ｚ）＝（６００ｍｍ，２５０ｍｍ）である。

樹脂小片２の水平飛び出し初速は、一例として、コンベア１の搬送速度Ｖ０と等しいとし、Ｖ０＝３ｍ／ｓとした。

この実施例で測定したすべての風速は、トーニック社製風速風温プローブ（ＱＡ−３０）を用いた。

図２Ａは、第１上部整流板７Ａの表面からコンベア先端部４のコンベア１の表面に亘るＺ軸方向上の風速分布を示すグラフである。このグラフは、距離Ｈ＝３０ｍｍにおいて、樹脂小片２の落下速度と同等の風速となるように、地点Ｐ１で、風速Ｖ＝３．１１ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ２で、Ｖ＝３．３４ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ３で、風速Ｖ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％をそれぞれ目標値として、第１アシストノズル６から供給される第１気流９と第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１とを供給したときを表している。図２Ｂは、そのときの、地点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における風速結果を示すグラフである。

図２Ａにおいて、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向に５ｍｍの地点で、風速分布が最大値Ｖ２となっている。また、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向（鉛直方向の下向き）に１０ｍｍからコンベア１の表面までの範囲では、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１と同等の風速分布となっている。風速分布の最大値Ｖ２＝１３．２３ｍ／ｓであり、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１＝３．１４ｍ／ｓであるため、最大値とコンベア１の表面の近傍の風速との比（Ｖ２／Ｖ１）は、Ｖ２／Ｖ１＝４．２１であることが分かる。

この風速分布が実現すると、合成気流は下流に流れるに従って拡散し、図２Ｂにおいて、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の合成気流の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できることが分かる。

図３Ａは、第１上部整流板７Ａの表面からコンベア先端部４のコンベア１の表面に亘るＺ軸方向上の風速分布を示すグラフである。このグラフは、距離Ｈ＝５０ｍｍにおいて、樹脂小片２の落下速度と同等の風速となるように、地点Ｐ１で、風速Ｖ＝３．１１ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ２で、Ｖ＝３．３４ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ３で、風速Ｖ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％をそれぞれ目標値として、第１アシストノズル６から供給される第１気流９と第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１とを供給したときを表している。図３Ｂは、そのときの、地点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における風速結果を示すグラフである。

図３Ａにおいて、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向に５ｍｍの地点で、風速分布が最大値Ｖ２となっている。また、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向に１０ｍｍからコンベア１の表面までの範囲では、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１と同等の風速分布となっている。風速分布の最大値Ｖ２＝２４．３０ｍ／ｓであり、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１＝３．０１ｍ／ｓであるため、最大値とコンベア１の表面の近傍の風速との比（Ｖ２／Ｖ１）は、Ｖ２／Ｖ１＝８．０７であることが分かる。

この風速分布が実現すると、合成気流は下流に流れるに従って拡散し、図３Ｂにおいて、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の合成気流の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できることが分かる。

図４Ａは、第１上部整流板７Ａの表面からコンベア先端部４のコンベア１の表面に亘るＺ軸方向上の風速分布を示すグラフである。このグラフは、距離Ｈ＝７０ｍｍにおいて、樹脂小片２の落下速度と同等の風速となるように、地点Ｐ１で、風速Ｖ＝３．１１ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ２で、Ｖ＝３．３４ｍ／ｓ±１５％以内、地点Ｐ３で、風速Ｖ＝３．５８ｍ／ｓ±１５％をそれぞれ目標値として、第１アシストノズル６から供給される第１気流９と第２アシストノズル１０から供給される第２気流１１を供給したときを表している。図４Ｂは、そのときの、地点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における風速結果を示すグラフである。

図４Ａにおいて、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向に５ｍｍの地点で、風速分布が最大値Ｖ２となっている。また、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向に１０ｍｍからコンベア１の表面までの範囲では、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１と同等の風速分布となっている。風速分布の最大値Ｖ２＝３７．２１ｍ／ｓであり、コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１＝３．０４ｍ／ｓであるため、最大値とコンベア１の表面の近傍の風速との比（Ｖ２／Ｖ１）は、Ｖ２／Ｖ１＝１２．２４であることが分かる。

この風速分布が実現すると、合成気流は下流に流れるに従って拡散し、図４Ｂにおいて、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の合成気流の風速は、落下速度の増加と一致するような風速分布が実現できることが分かる。

以上の結果から、コンベア先端部４における第１上部整流板７Ａの表面からコンベア１の表面に亘る合成気流の、Ｚ軸方向（鉛直方向）上の風速分布が、第１上部整流板７Ａの表面からＺ軸方向（鉛直方向の下向き）に１０ｍｍ未満の範囲で最大値Ｖ２を持ち、かつ、その最大値Ｖ２をコンベア先端部４におけるコンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１で割った比（Ｖ２／Ｖ１）が４以上、１２以下であり、かつ、それ以外の範囲では、コンベア先端部４におけるコンベア１の表面の近傍の風速と等しくあれば、合成気流は下流に流れるに従って拡散し、樹脂小片２の飛翔経路Ｔ上の風速は、落下速度の増加と一致するような適切な風速分布が実現できることが分かる。よって、このような風速分布が、合成気流の適切な風速分布である。

さらには、
距離Ｈ＝３０ｍｍのとき、Ｖ２／Ｖ１＝４．２１、
距離Ｈ＝５０ｍｍのとき、Ｖ２／Ｖ１＝８．０７、
距離Ｈ＝７０ｍｍのとき、Ｖ２／Ｖ１＝１２．２４、
をそれぞれ満たせば、さらに高精度に、飛翔経路Ｔ上に沿って合成気流の風速を増加させることが可能となる。このため、
コンベア１の表面の近傍の風速Ｖ１（ｍｍ／ｓ）と、
コンベア先端部４におけるコンベア１の表面から、第１上部整流板７Ａの表面に亘る、Ｚ軸方向上の風速分布の最大値Ｖ２（ｍｍ／ｓ）と、
コンベア先端部４におけるコンベア１の表面と第１上部整流板７Ａの表面との最短距離Ｈ（ｍｍ）との関係が、おおむね下記の式（２）を満たす状態であれば、より好ましい状態であると分かる。

Ｖ２＝Ｖ１×（Ｈ−１０）／５・・・式（２）
図５Ａは、この実施例うちの最良条件として、距離Ｈ＝５０ｍｍ、図３Ａに示す風速分布を実施した場合の、風速分布及び飛翔バラツキをそれぞれ測定する一方、比較例の条件として、図７の構成におけるこの実施例を比較例と比較した表である。図５Ｂは、この実施例の最良条件として、風速分布が最も良好であった条件における選別精度を測定し、比較例の条件として、図７の構成におけるこの実施例を実施しなかった場合とし、これらの比較例と実施例とを比較した表である。

選別精度の評価は、樹脂小片２からＰＳを材種とする樹脂小片２と、ＰＰを材種とする樹脂小片と、ＡＢＳを材種とする樹脂小片２とから構成される樹脂小片２から、第１ノズル群５ＡにてＰＳの樹脂小片２を打ち落とし、第２ノズル群５ＢにてＰＰの樹脂小片２を打ち落とし、第３ノズル群５ＣにてＡＢＳの樹脂小片２を打ち落として、仕切り板８で仕切られた第１〜第３区画２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにて、それぞれ回収したときの選別純度と回収率とした。使用したサンプル粒度としては、１０ｍｍ角から１００ｍｍ角の大小異なるサンプルを２４０ピース使用して、３回選別を行った平均値を採用した。

選別純度（％）＝（仕切られた区画にて回収された樹脂小片のうち、所望の樹脂小片の重量／仕切られた区画にて回収された樹脂小片の重量）×１００
回収率（％）＝（仕切られた区画にて回収された樹脂小片のうち、所望の樹脂小片の重量／選別前の全樹脂小片中に含まれる所望の樹脂小片の重量）×１００
と、定義した。

この結果、図５Ａからは、本発明の実施例では、樹脂小片２の飛翔経路Ｔに沿った風速分布が、およそ３ｍ／ｓからおよそ３．６ｍ／ｓへ増加しているが、実施例を実施しなかった比較例の条件では、およそ３ｍ／ｓから２．４ｍ／ｓへ減少していることがわかる。また、このことにより、本発明の実施例では、飛翔バラツキ３σが３９ｍｍ以下を維持しているが、実施例を実施しなかった比較例の条件では、４５ｍｍ以上になってしまっている。このことより、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させる構成を有したことにより、飛翔バラツキが低減できているといえる。また、図５Ｂでは、本発明の実施例では、ＰＳ、ＰＰ、ＡＢＳとも選別純度９９％以上、回収率９０％以上を確保しているが、実施例を実施しなかった比較例の条件では、ＰＳ、ＰＰは選別純度９９％以上、回収率７５％以上を確保しているものの、ＡＢＳの選別純度９２．３％、回収率３５．３％であった。

本発明の実施例を実施した場合、樹脂小片２の全飛翔経路Ｔにおいて、飛翔バラツキが抑制されているため、ＰＳ、ＰＰ、ＡＢＳ共に選別精度が良好であることがわかる。

この結果、本発明の実施形態における選別装置を用いると、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることにより、飛翔バラツキも低減し、選別精度も向上することが分かった。

すなわち、これまでの選別装置では、多くとも２組のパルスエアを噴射するノズル群しか設置できないような樹脂の飛翔バラツキを有していた。

これに対して、本発明の実施形態によれば、選別対象である樹脂小片２が空気抵抗を実質的に受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させることができる。これにより、樹脂小片２の飛翔距離が大きくなっても、また、樹脂小片２の形状、面積、重量によっても、樹脂小片２が空気抵抗を実質的に受けることがほとんどなくなり、飛翔バラツキが抑制され、打ち落とし精度を向上させることができる。このように、選別対象である樹脂２が空気抵抗を実質的に受けないように、飛翔経路Ｔに沿って風速を増加させるので、少なくとも３組のパルスエアを噴射するノズル群５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設置可能でかつ飛翔バラツキが抑制された選別装置の実現が可能になり、同時に３種類の樹脂を選別することが可能になる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の選別装置は、一連の飛翔経路において３種類の材種からなる選別対象の小片を個別に選別する場合においても、所望の特定材種の小片の選別純度及び回収歩留りを高めることができ、廃家電又は一般廃棄物に含まれる特定材種の小片を再資源化する選別装置として、材料の資源循環に適用できる。

１ コンベア
２ 樹脂小片
３ 識別装置
４ コンベア先端部
５Ａ 第１ノズル群
５Ｂ 第２ノズル群
５Ｃ 第３ノズル群
６ 第１アシストノズル
７Ａ 第１上部整流板
７Ｂ 下部整流板
７Ｃ 第２上部整流板
８ 仕切り板
９ 第１気流
１０ 第２アシストノズル
１１ 第２気流
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 第１〜第４区画
９０ 制御装置
Ｔ 飛翔経路

Claims (2)

1. 特定材種物と、前記特定材種物以外の他材種物とが混在する選別対象を、載置状態で一方向に搬送し、先端部で前記選別対象を飛翔させるコンベアと、
   前記コンベアの上方に載置された前記特定材種物の組成を識別する識別部と、
   前記選別対象の飛び出し方向の向きに、気流を発生させる送風部と、
   前記選別対象の飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に沿って配置される上部整流板と、
   前記コンベアの前記先端部の斜め下方で、前記飛翔経路の下部に、前記飛翔経路に沿って配置される下部整流板と、
   前記飛翔経路の上部に、前記飛翔経路に向かって配置され、前記コンベアから飛翔する前記特定材種物にパルスエアを噴射する少なくとも３個の噴射部とを備えて、
   前記選別対象から前記特定材種物と前記他材種物とを選別する選別装置であって、
   前記整流板の表面と前記コンベアの前記先端部における前記コンベアの表面との最短距離が３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲であり、
   前記送風部は、
   ノズル先端が前記上部整流板の表面近傍に位置するように前記コンベアの前記先端部の上方に配置されて、前記ノズル先端からの吹き出し直後は、前記上部整流板の表面を沿うように流れ、下流に流れるに従って、徐々に拡散する第１気流を供給する第１送風部と、
   前記第１送風部の後方の位置で前記飛翔経路外に配置され、吹き出し口から前記コンベアの前記表面に向けて、コンベア搬送速度と同等の風速の第２気流を供給する第２送風部とで構成され、
   前記最短距離において、前記選別対象の落下速度と同等の風速となるように前記第１気流と前記第２気流とを供給し、
   前記コンベアの前記先端部における前記上部整流板の表面から前記コンベアの表面に亘る前記気流の、鉛直方向上の風速分布は、前記第１気流と前記第２気流とが合成された気流の前記鉛直方向上の風速分布であり、前記風速分布が、前記上部整流板の表面から鉛直方向の下向きに１０ｍｍ未満の範囲で最大値を持ち、かつ、前記最大値を前記コンベアの前記表面の近傍の風速で割った比が４以上、１２以下であり、かつ、それ以外の範囲では、前記コンベアの前記表面の近傍の前記風速と等しく、前記合成された気流は下流に流れるに従って拡散し、前記選別対象の前記飛翔経路上の前記合成された気流は、落下速度の増加と一致するような風速分布であるとともに、
   前記飛翔経路に沿って風速が増加する、選別装置。
2. 前記コンベアの前記表面の近傍の風速をＶ１（ｍｍ／ｓ）とし、
   前記コンベアの前記先端部における、前記コンベアの前記表面から前記上部整流板の前記表面に亘る、前記風速分布の最大値をＶ２（ｍｍ／ｓ）とし
   前記コンベアの前記先端部における前記コンベアの前記表面と前記上部整流板の前記表面との最短距離をＨ（ｍｍ）とそれぞれ定義したときに、
   Ｖ２＝Ｖ１×（Ｈ−１０）／５
   である、請求項１に記載の選別装置。

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