JPH08309286A - ごみの風力選別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来と同等のごみ処理量で、風量１／１００以
下で可能にする。選別に必要な風量を少なくすることに
より、ランニングコストの低減を図る。また、吸引ブロ
アと吸引プロアを保護するためのサイクロン捕集器、集
塵装置が不要とし、設置スペースの節約と、建設コスト
の低減を可能とする。 【解決手段】本発明の分別ごみの風力選別装置は、分別
ごみを、その容積比重によって選別する風力選別装置に
おいて、複数の空気噴出ノズル２４ａを等間隔で一列に
並べて有するノズルヘッダ２４を、分別ごみの投入コン
ベヤの終端部の下方に、その噴出ノズルを斜め上向きに
して配置すると共に、前記噴出ノズルの間隔を、分別ご
みの代表寸法の５０％以上、１００％以下とし、前記噴
出ノズルの口径を、１mm以上、５mm以下とし、且つ前記
噴出ノズルからの空気噴出速度を８０ｍ／ｓ以上、２５
０ｍ／ｓ以下とした、ことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回収されたごみ中
より空き缶や空き瓶等の再利用可能な成分を回収し、資
源の再利用を行うための分別ごみの再資源化利用プラン
トにおいて、袋類等の軽量物と、空き缶やペットボトル
等の中重量物と、ガラス瓶等の重量物とを、その重量差
及び比重差を利用して分別するための風力選別装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】資源の再利用と埋立て地の確保の観点か
ら、一般家庭より排出されるごみを分別回収し、その中
から鉄缶、アルミ缶、ガラス瓶、プラスチックボトルを
回収して再資源化するための分別ごみの再資源化プラン
トの需要が増大している。

【０００３】分別ごみの再資源化プラントでは、ガラス
瓶の色選別ラインや、アルミ缶の精選機等の分別ライン
にごみを投入する前段に、各分別装置の負担軽減と、分
別性能の向上のために篩分けなどの前処理を行うことが
多い。その中でも、ごみ種類が比較的限られている分別
ごみの場合、各ごみの面積比重差を利用して分別を行う
風力選別の効果が大きい。

【０００４】例えば、特開平５−６４７７１では、前処
理施設としてまず回転篩体を設け、微細ごみとその他の
大きなごみに区分し、ついで微細ごみ中の紙類等吸着さ
れ易い易吸着性ごみを吸引回転選別体により区分し、更
に鉄缶等の磁性体をマグネットロールにより選別し、最
後に搬出コンベヤの端部に配置されたノズルからの吹出
し空気によりごみの重量差選別を行っている。

【０００５】また、図７に示すような風力選別装置も用
いられている。これでは、搬送コンベヤ１により分別す
べきごみをケーシング２内に投入している。そして、風
力源として送風ブロア３によって、送気ダクト４を介し
てを風速２０ｍ／秒程度の一様流を作り、ごみの重量差
選別を行っている。すなわち、比重の最も大きいガラス
瓶類をノズルに一番近い重量物シュート５に、またスチ
ール缶・アルミ缶・プラボトル等を中重量物シュート６
に集められるようになっている。

【０００６】そして、ケーシング２からの排気は、サイ
クロン８及び集塵装置９を経て、吸引ブロア１０により
吸引排気されるようになっており、風の流れに乗って運
ばる包装フィルム類はサイクロン８により捕集されるよ
うになっている。

【０００７】一方、特公平５７−４８２７４での風力選
別装置では、上記の図７に示す構成と略同様な構成で、
吸引ブロアからの吐出空気を送気ダクトに還流させるよ
うにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来技術に
は以下に示すような欠点を有している。 （１）重量物と軽量物とを有効に分別するためには、断
面内に一様流が必要とされており、経験上風速は２０ｍ
／秒以上が必要である。処理量４ｔ／ｈのプラントで
は、搬送・投入コンベヤ幅は６００mm程度必要である。
一様流の断面寸法を幅６００mm×高さ１５０mmとした場
合、必要流量は１０８Ｎｍ³ ／分となる。必要流量を確
保するための送風ブロアの消費電力は３０〜５０ｋＷ程
度となり，ランニングコストが大きい。 （２）幅広の一様流を形成するためには、ノズル入口か
ら出口へかけて数１００mmから数ｍ程度の助走送風領域
を作る必要があり、装置サイズが大きくなり、設置スペ
ースを圧迫する。 （３）送風ブロアの性能を十分発揮させるために通常ケ
ーシング内は負圧にする必要があり、経験上吸引ブロア
の容量は送風ブロアの２．５倍程度の容量が選定され
る。そのため、更に設置スペースの増大とランニングコ
ストの増大が問題となっている。 （４）吸引ブロアを配置した場合、吸引ブロア内に軽量
物が入り込むことを防止するために、通常サイクロン捕
集器及び集塵装置が必要となり、さらに設置スペースの
増大と建設コストの増大が問題となっている。 （５）以上、従来技術では送風機の容量が大きく、それ
に伴って風の後処理に伴う付帯設備が大掛かりになり、
設備コストの増大、設置面積の増大を招いている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のごみの風力選別
装置は、ごみをその面積比重によって選別する風力選別
装置において、複数の空気噴出ノズルを並べて有するノ
ズルヘッダを、ごみの投入コンベヤの終端部の下方に、
その噴出ノズルを斜め上向きにして配置すると共に、前
記噴出ノズルの間隔を、ごみの代表寸法の５０％以上、
１００％以下とし、前記噴出ノズルの口径を、１mm以
上、５mm以下とし、且つ前記噴出ノズルからの空気噴出
速度を８０ｍ／ｓ以上、２５０ｍ／ｓ以下とした、こと
を特徴とするものである。

【００１０】また、噴出ノズルの間隔を、２５mm以上、
５０mm以下とし、噴出ノズルの口径を、２mm以上、４mm
以下とし、且つ噴出ノズルからの空気噴出速度を８０ｍ
／ｓ以上、２００ｍ／ｓ以下とした、ことを特徴とする
ものである。

【００１１】

【発明の実施の態様】

（１）高圧の空気を小径の噴出ノズルから噴出させるこ
とにより、空気の流速を速くすることができ、少量の空
気で効果的にごみを飛ばすことができる。 （２）ごみの分別対象の比重は次表のようになる。

【００１２】重量物としてガラス瓶を分別し、中重量物
としてスチール缶、アルミ缶、プラボトルを分別する際
は、スチール缶が重量物シュートに落ちないように空気
流量、流速を決定すればよい。

【００１３】 ごみ種別 比重 ガラス瓶 ０．５〜０．８ スチール缶 ０．１〜０．２５ アルミ缶 ０．０５〜０．１２ プラボトル ０．０５〜０．１５ （３）下方から斜め上方に流速ｖの噴流を受けた質量ｍ
の物体が飛ぶ距離Ｌは、次の関係式で表せられる。

【００１４】α・ｖ³ ＝２ｇＬｍ／ρＡ α：損失係数 ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ² ） Ａ：ノズルの断面積 ρ：空気の密度（１．３ｋｇ／ｍ³ ） Ｌ：物体が飛ばされる距離 ガラス瓶が全て重量物シュートに投入され、スチール缶
が重量物シュートに投入されないようにするにはＬ＝３
００mm程度が必要である．実際に実験によって口径３mm
の噴出ノズルでスチール缶を分別する流速を求めたとこ
ろ、完全に損傷無いスチール缶で８０ｍ／ｓ程度、つぶ
れて見掛け比重が大きいスチール缶においても１００ｍ
／ｓ程度の流速で分別が可能であった。図５の斜線部分
がノズル径ごとの必要流速範囲である。

【００１５】範囲の下限は一番条件の悪いスチール缶が
飛ぶ下限流速で、範囲の上限は一番軽いガラス瓶が飛ば
ないための条件である。 （４）噴出ノズルの口径が１mmより小さい場合、噴出ノ
ズルでチョークがおこり、分別に必要な流量を確保する
のが困難になる。また、風速が音速に近づくにつれて騒
音も大きくなるので口径が１mm未満のノズルは望ましく
ない。

【００１６】また、噴出ノズル口径の二乗に比例して分
別に必要な流量が増加するので、口径が５mm以上のノズ
ルは望ましくない。口径が３mm以上のノズルにした場
合、空気流量を小さくする効果が少なくなる。実際に
は、ノズルの加工しやすさの観点等からノズル口径は３
±１mmの範囲が最適である。 （５）ノズルヘッダには複数の空気噴出ノズルが等間隔
で一列に並べて配置されているので、大きなごみには多
数ノズルからの噴流が作用し、小さなごみには１個ない
し少数のノズルの噴流しか作用しない。この結果、ごみ
の飛散距離が面積比重に比例し、精度の高い比重分別が
可能となる。

【００１７】分別対象物の代表長さをＤとした場合、ノ
ズルピッチｐは ｐ＝ｋＤ となるように定めればよい。

【００１８】この場合、１／ｋは代表長さＤの物体に対
して直接作用するノズルの個数に等しく、効率よく分別
を行うための安全係数とみなすことができる。図３に示
すように、ｋ＜１とすると、ノズルと分別対象物との距
離が小さい場合でも、確実にノズルからの噴流を分別対
象物に作用させることが可能となる。ただし、ｋを小さ
くすると、必要なノズルの個数が増大し，必要流量は増
大する。（６）分別ごみの場合はガラス瓶を飛ばすこと
なく，スチール缶、アルミ缶、プラボトル、フィルム類
を飛ばせばよい。プラボトルとフィルムはスチール缶、
アルミ缶に比べて投影面積が大きいので、この場合の代
表長さは、スチール缶及びアルミ缶の直径で定めればよ
く、Ｄ＝５０mmである。 （７）１／ｋをパラメータにして、実験を行い、中重量
物の回収率を測定したグラフを図４に示す。この実験結
果より、最適安全係数は１／ｋ≧２以上ではほとんど効
果が変わらないことがわかる。また、ノズルのピッチを
小さくするに従って、ノズル個数が増加するので、必要
流量は増大する。 （８）よって、２５≦ｐ＜５０の範囲内でノズルピッチ
を定めることにより、効率よく、最小流量でのごみの分
類が可能となる。 （９）ノズルの吹出し角度は分別対象を遠くへ飛ばす観
点から斜め上方即ち約４５度が最善であるが、設計や取
り合いの都合上多少前後する即ち３０〜６０度の範囲内
で構わない。 （１０）本発明においては、従来技術に比べて流量が極
端に小量となるため、空気流路を開放にすることが可能
となる。その場合、大容量の吸引ブロア及びブロア保護
のためのサイクロン捕集機と集塵設備が不要となり、建
設コストの低減と建設スペースの極小化が可能となる。 （１１）吹出し、吸引に大型のブロアが不要となり、ラ
ンニングコストの低減が図られる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明のごみの風力選別装置の一実施
例を示す全体構成図である。この例では、各家庭から集
められたごみをホッパへ投入し、破袋機にて外袋を破っ
て内容物を取り出した後、風力選別装置２０へのごみの
投入に先立って、振動ふるい１１を用いて４０mm以下の
ごみを取り除いている。

【００２０】ここで、割れたガラス破片や乾電池、ボル
トナット、小石等の分別不適物は取り除かれ、ホッパ１
２に落ちる。そして、ガラス瓶、スチール缶、アルミ
缶、プラボトル、袋の破片等のフィルム類や紙屑等がふ
るいの上に残り、投入コンベヤ１３により風力選別装置
２０内に投入される。

【００２１】なお、現状市販のガラス瓶は全て直径４０
mm以上である。この振動ふるい１１を通ることにより、
ごみの層厚も均等に均される効果がある。投入コンベヤ
１３の終端部の下方にノズルヘッダ２４が配置されてい
る。このノズルヘッダ２４には、コンプレッサ２２から
バッファタンク２３を介して高圧この空気が送給される
ようになっている。

【００２２】ノズルヘッダ２４には、図２に示すように
多数の空気噴出ノズル２４ａが並べてあけられており、
ノズルの吹出し方向は、図１にも示されるように、斜め
上向即ち略４５度の角度に向けられている。

【００２３】この空気噴出ノズルからの空気流れの下方
に、分別ごみを、その面積比重の相違に基づく飛行距離
の差によって選別回収する複数のシュート、この例では
ガラス瓶類の重量物用シュート２５，スチール缶、アル
ミ缶、プラボトル等の中重量物用シュート２６及びフィ
ルム類や紙屑等の軽量物用シュート２７が配設されてい
る。

【００２４】この例では、投入コンベヤ１３の幅は６０
０mmである。ノズルヘッダ２４には、口径３mmの噴出ノ
ズルが、４０mmの間隔で計１５個あけられている。そし
て、バッファタンク２３内の圧力は６kg／cm² 、ノズル
の吹出し口の背圧が２５００mmAqで、分別に必要な流量
は全体で０．９Ｎｍ³ ／分、ノズル１個当たりで０．０
６Ｎｍ³ ／分である。また、上記条件時のノズルの吹出
し速度は約１５０ｍ／秒である。

【００２５】ノズルからの噴流の開き角度を１５度とす
ると、ノズルから１ｍ離れた時の断面は幅６０ｃｍ×高
さ５０ｃｍとなり、この断面での平均流速は０．０５ｍ
／秒である。また、ノズル中心線上の最高流速は実測値
で２ｍ／秒であった。

【００２６】以上の実施例における分別ごみの分別性能
を図６に示す。以上のように、高圧ノズルによる選別で
はノズル近傍では流速が大きく優れた分別性能を有する
が、軽量物シュートの位置ではケーシングを大気開放に
しておくことが可能であり、サイクロン捕集機、集塵装
置、吸引ブロアの空気の後処理装置が不要である。

【００２７】また、噴出ノズル間隔を４０mmにすること
で、前段の振動ふるいで残った４０mm以上の大きさのご
みの全てに高速噴流を当てることができ、なおかつ、最
小必要流量の風量で分別するすることが可能になった。
その結果、従来のようにサイクロン捕集機、集塵装置、
吸引ブロアの空気の後処理装置が不要になった。

【００２８】次に、この風力選別装置を建築廃材に適用
した例について説明する。その処理フローを図８に示
す。建築廃材には、土砂類、コンクリート片、木材、紙
類等が含まれている。これら建築廃材は通常破砕機（図
示せず）にかけられて、最大４０mm程度の破片となって
処理設備に投入される。

【００２９】一次破砕されて４０mm以下になった建築廃
材は、まず振動スクリーン等のふるいにかけられる。こ
の場合、篩サイズを１０mmとしておくことで、１０mm以
下の篩下分類物は土砂として安定型廃棄物として埋立て
可能となる。

【００３０】１０mm以上の篩上分類物は磁選機やアルミ
ニウム選別にかけられて金属除去を行った後、風力選別
装置で重量物と軽量物とに分類される。この場合、重量
物としてのコンクリート塊等の不燃物が選別され、軽量
物として木片、紙、プラスチック等の可燃物に分類され
るので、重量物は安定型残渣として回収され、軽量物は
焼却処分すればよい。

【００３１】以上の選別に用いる風力選別装置は、選別
対象物を１０mm以上に篩分けしているので、選別対象物
の代表寸法Ｄを１０mmとして、ノズルピッチは５mmが適
当である。

【００３２】ところで、現実にはノズル径３mm以上のノ
ズルをノズルヘッダに５mmピッチで配置することは製作
上困難になるため、図９に示す示すように、千鳥型のノ
ズル配置や、２列ノズルを用いることで、一列配置ノズ
ルと同様の効果を上げることができる。

【００３３】

【発明の効果】

（１）本発明により、分別ごみの場合、従来と同等のご
み処理量で、風量１／１００以下に低減した３種の選別
が可能となった。 （２）選別に必要な風量が大幅に少なくなったことによ
り、ランニングコストの低減が可能となった。 （３）吸引ブロアと吸引ブロアを保護するためのサイク
ロン捕集器、集塵装置が不要なため、設置スペースの節
約と、建設コストの低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す説明図。

【図２】図１の要部の構成を示す説明図。

【図３】ノズルヘッダの噴出ノズルの間隔と、分別対象
物の大きさとの関係を示す説明図。

【図４】ノズルヘッダの噴出ノズルの間隔と必要流量及
び中重量物分回収率との関係を示す説明図。

【図５】噴出ノズル口径と噴出流速及び噴出流量との関
係を示す説明図。

【図６】各シュートへの各重量物の分布状態説明図。

【図７】従来の風力選別装置の説明図。

【図８】建築廃材の処理フローの説明図。

【図９】ノズルヘッダの噴出ノズルの配置説明図。

【符号の説明】

１３…投入コンベヤ，２４…ノズルヘッダ，２４ａ…空
気噴出ノズル、２５…重量物シュート，２６…中軽量物
シュート、２７…軽量物シュート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋保 慶志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみをその面積比重によって選別する風
   力選別装置において、 複数の空気噴出ノズルをに並べて有するノズルヘッダ
   を、ごみの投入コンベヤの終端部の下方に、その噴出ノ
   ズルを斜め上向きにして配置すると共に、 前記噴出ノズルの間隔を、ごみの代表寸法の５０％以
   上、１００％以下とし、 前記噴出ノズルの口径を、１mm以上、５mm以下とし、 且つ前記噴出ノズルからの空気噴出速度を８０ｍ／ｓ以
   上、２５０ｍ／ｓ以下とした、 ことを特徴とするごみの風力選別装置。
2. 【請求項２】噴出ノズルの間隔を、２５mm以上、５０mm
   以下とし、 噴出ノズルの口径を、２mm以上、４mm以下とし、 且つ噴出ノズルからの空気噴出速度を８０ｍ／ｓ以上、
   ２００ｍ／ｓ以下とした、 ことを特徴とする請求項１に記載のごみの風力選別装
   置。