JP5496367B2 - 選別装置、選別方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の小片が集まった選別対象である小片群から特定の材種からなる小片を選別する選別技術に関し、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技術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、比重選別装置や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やポリスチレン（以下、ＰＳと表記）からなる小片とアクリロニトリルブタジェンスチレン（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可能にしている。

特許文献１に記載の技術は具体的には、コンベア上を流れる選別対象を、識別装置で小片毎に材種を識別し、識別された特定材種の樹脂を、前記コンベアの搬送端より排出される選別対象の飛翔経路から分離する技術である。分離方法は、前記飛翔経路の上方または下方に配置されたノズルから、パルス的にエアを吐出し、特定材種の小片のみを吹き飛ばすことによって選別対象から分離するものである。

特許文献１に記載の従来の選別対象の選別方法について、図を用いてさらに詳細に説明する。

図７ａ〜図７ｃおよび図８は、従来の選別対象の選別方法の実施の形態を示すものである。図７ａ〜図７ｃは、コンベア１によって搬送される小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから、所望の特定材種の小片２Ａを選別する工程の側面図であり、図８は平面図である。

図７ａは、コンベア１によって搬送される選別対象としての小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを示しており、小片２Ａが所望の特定材種である。図中の符合３が示す装置は、識別装置である。図中の符合４が示す部分は、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが排出されるコンベア１の搬送端である。図中の符合５が示す部材は、搬送端４より排出される小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から特定材種の小片２Ａを分離するために、コンベア１の幅方向に設けられたノズル群である。図中の符合８が示す部材は、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から分離された特定材種の小片２Ａを分離するための選別板である。なお、図７ａは、側面図であり、図８は、図７ａと同一場面の平面図である。

図７ｂでは、選別対象２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが識別装置３の下を通過して、材種、形状が識別されている。

図７ｃでは、識別装置３で識別された小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄがコンベア１の搬送端４より排出されている。さらに、所望の特定材種である小片２Ａがノズル群５の下を通過したときに対応する部分のノズルのみからパルスエアを吐出して、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から、所望の特定材種である小片２Ａを吹き飛ばして選別している。また、コンベア１の搬送端４より排出された小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの代表的な飛翔経路を実線、点線および１点破線で示している。

このように特許文献１に記載される従来の選別方法によれば識別装置とパルスエアによって選別対象から特定材種物を選別できるため、ＰＳとＡＢＳなど比重の近い材料でも選別が可能である。

なお、特許文献１に記載の従来の選別方法では、１回の選別処理で、１種類の特定材種物を選別するため、選別対象から２種以上の特定材種物を選別する場合は、複数回の選別処理を実施している。

特開２００２−２６３５８７号公報

特許文献１に記載の従来の選別方法で、選別効率を向上させるためには、２種以上の特定材種の小片を１回の選別処理で選別することが考えられる。２種以上の特定材種の小片を１回の選別処理で選別するためには、選別対象である小片の飛翔経路に沿って独立した２連以上のエアノズル群を配置し、前記ノズル群からのパルス的なエアで選別対象である小片の飛翔経路から材種別に小片を分離する必要がある。

特許文献１に記載の従来の選別方法で、２種以上の特定材種の小片を１回の選別処理で同時に選別する工程について、図を用いて詳細に説明する。

図９ａ〜図９ｃは、２種以上の特定材種の小片を１回の選別処理で同時に選別する選別方法の実施の形態を示すものである。コンベア１によって搬送される選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから、所望の特定材種の小片２Ａおよび２Ｂを選別する工程を示している。

図９ａは、コンベア１によって搬送される選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを示しており、小片２Ａおよび小片２Ｂが所望の特定材種の小片である。識別装置３、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが排出されるコンベア１の搬送端４は前記と同様である。図中の符合５Ａおよび５Ｂは、搬送端４より排出される小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から特定材種の小片２Ａおよび２Ｂを分離するために、コンベア１の幅方向に設けられたノズル群である。図中の符合８Ａおよび８Ｂは、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から分離された特定材種の小片２Ａおよび２Ｂを選別するための選別板である。

図９ｂでは、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが識別装置３の下を通過して、材種、形状が識別されている状態が示されている。

図９ｃでは、識別装置３で識別された選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄがコンベア１の搬送端４より排出されている状態が示されている。さらに、所望の特定材種の小片２Ａおよび２Ｂが、ノズル群５Ａおよび５Ｂの下を通過したときにパルス的にエアを吐出して、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路から、所望の特定材種の小片２Ａおよび２Ｂをはじき出している。コンベア１の搬送端４より排出された選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの代表的な飛翔経路を実践、点線および１点破線で示している。

コンベア１の搬送端４から排出された選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路は、形状や比重の違いの影響でバラツキが発生する。また、そのバラツキは、コンベア１の搬送端４から遠くなるほど大きくなる。たとえば、発泡ウレタンなどの見かけ比重が小さい材種は抗力が大きくなるため、飛翔経路は図９ｃの１点破線のようになり、手前に落下しやすくなる。また、厚みが小さくかつ面積が大きいシート状の樹脂材料などは、揚力で上昇し、飛翔経路は図９ｃの点線のような軌道になる場合がある。このため、コンベア１の搬送端４から離れた遠方での選別は、飛翔経路のバラツキにより精度が低下する。

したがって、２種以上の特定材種を１回の選別処理で同時に高精度に選別するためには、前記選別対象である小片の飛翔経路を安定化することが課題である。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、選別効率が高く、選別精度が高い選別対象の選別方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる本発明の請求項１記載の選別対象である小片の選別方法は、コンベアによって搬送される選別対象である小片を前記コンベア上で個々に識別し、識別された少なくとも２種以上の特定材種の小片を、前記コンベアの搬送端より排出される選別対象である小片の飛翔経路に沿って独立配置した少なくとも２群以上のノズル群から、パルス的にエアを吐出することで、前記選別対象である小片の飛翔経路から前記少なくとも２種以上の特定材種の小片を個別に分離する選別対象である小片の選別方法において、前記コンベアの搬送方向と同じ向きに、搬送面に沿って前記コンベアの搬送端に空気流を流し、かつ前記選別対象である小片の飛翔経路に沿って板材を設け、かつ前記板材の始端をコンベア面に沿わせ、かつ前記板材の上面が前記選別対象である小片の飛翔経路よりも下方になるように設置することで、前記選別対象である小片を前記板材に接触させないで落下させることを特徴とする。

本発明の請求項２記載の選別対象である小片の選別方法は、請求項１において、コンベアの搬送端における空気流の風速がコンベア速度の１/２以上３倍以下であることを特徴とする。

本発明の請求項３記載の選別対象である小片の選別方法は、請求項１または２において、空気流の高さ方向の幅が、コンベアによって搬送される選別対象である小片の高さよりも大きいことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の選別対象である小片の選別方法は、請求項１から３の何れかにおいて、選別対象である小片の飛翔経路に沿って設けられた板材の終端が、ヘッドプーリーの中心から水平かつコンベアの搬送方向に移動した点の鉛直上方に位置し、かつ前記コンベアの搬送方向に移動した点と前記ヘッドプーリーの中心の距離が、前記ヘッドプーリーの半径長の８０％以上であることを特徴とする。

この構成によれば、コンベアによって搬送される選別対象である小片を前記コンベア上で個々に識別し、識別された少なくとも２種以上の特定材種の小片を、前記コンベアの搬送端より排出される選別対象である小片の飛翔経路に沿って独立配置した少なくとも２群以上のノズル群から、パルス的にエアを吐出することで、前記選別対象である小片の飛翔経路から前記少なくとも２種以上の特定材種の小片を個別に分離する選別対象である小片の選別方法において、前記コンベアの搬送方向と同じ向きに、搬送面に沿って前記コンベアの搬送端に空気流を流し、かつ前記選別対象である小片の飛翔経路に沿って板材を設け、かつ前記板材の始端をコンベア面に沿わせ、かつ前記板材の上面が前記選別対象である小片の飛翔経路よりも下方になるように設置することで、前記選別対象である小片を前記板材に接触させないで落下させることにより、従来は困難であった生産性が高く、選別精度が高い選別対象である小片の選別方法を実現できる。

図１ａは、選別装置を示す側面図である。 図１ｂは、選別装置を示す側面図である。 図１ｃは、選別装置を示す側面図である。 図２は、選別装置を示す平面図である。 図３ａは、選別装置を示す側面図である。 図３ｂは、選別装置とコンベアの搬送端の周辺の空気流の分布とを示す側面図である。 図３ｃは、選別装置とコンベアの搬送端の周辺の空気流の分布とを示す側面図である。 図４は、空気流の風速と選別対象である小片の飛翔経路のバラツキを示す関係図である。 図５は、図４とは異なるコンベア速度における空気流の風速と選別対象である小片の飛翔経路のバラツキを示す関係図である。 図６は、整流板の終端位置と空気流のまわり込みの関係図である。 図７ａは、従来の選別装置を示す側面図である。 図７ｂは、従来の選別装置を示す側面図である。 図７ｃは、従来の選別装置を示す側面図である。 図８は、従来の選別装置を示す平面図である。 図９ａは、従来の選別装置を示す側面図である。 図９ｂは、従来の選別装置を示す側面図である。 図９ｃは、従来の選別装置を示す側面図である。 図１０は、本発明の実施の形態および従来例におけるＰＰおよびＡＢＳの回収歩留りを示す図である。

次に、本願発明に係る選別装置、選別方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る選別装置、選別方法の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。

図１ａ〜図１ｃは、選別装置を示す側面図である。

図２は、選別装置を示す平面図である。

これらの図に示すように、選別装置１０は、第一材種からなる複数の第一小片２Ａと、第二材種からなる複数の第二小片２Ｂとを含む選別対象である小片群２から第一小片２Ａと第二小片２Ｂとを選別する選別装置であって、コンベア１と、識別装置３と、送風装置と、第一選別部と、第二選別部と、整流板７とを備えている。選別装置１０はさらに、第一選別板８Ａと第二選別板８Ｂとを備えている。

コンベア１は、小片群２を構成する小片２Ａ〜２Ｄを載置して一方向（図中Ｘ軸正の向き）に搬送する装置である。本実施の形態の場合、コンベア１としてベルトコンベアが採用されている。コンベア１は、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが搬送される最後の位置として搬送端４を備えており、搬送端４を通過した小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、空間中に放出されることとなる。

識別装置３は、第一小片２Ａの材種と第二小片２Ｂの材種と他の材種とを識別し、識別された第一小片２Ａと第二小片２Ｂとの位置情報を取得する装置である。

識別装置３は、小片群２を構成する小片２Ａ〜２Ｄを撮像し、得られた画像を解析することにより色や、形状、デザインに基づいて第一小片２Ａと第二小片２Ｂと他の小片２Ｃ、２Ｄとを識別するものでもよく、近赤外線センサ、中赤外線センサ、Ｘ線センサ、画像認識センサなど様々な方式の中から、感度の最も優れたセンサを採用すれば良い。本実施の形態の場合、近赤外線識別装置を用いており、コンベア１の上方に配置されている。

本実施の形態に係る選別装置１０の場合、コンベア１としてのベルトコンベアにより小片群２を構成する小片２Ａ〜２ＤをＸ軸の方向に搬送しており、識別装置３は、ベルトコンベアの搬送方向と交差する方向にセンサを走査し、第一小片２Ａの材種と第二小片２Ｂの材種とが存在する位置情報とそれ以外の位置情報とを取得することができるものとなっている。従って、本実施の形態の場合、識別装置３は、位置情報取得装置としても機能している。

送風装置は、小片２Ａ〜２Ｄ（小片群２）が搬送される搬送面、つまりコンベア１の表面に沿い、コンベア１の中間部から搬送端４に向かう（Ｘ軸正の方向の）空気流９を発生させる装置である。なお、図中においては、送風装置の送風口部６のみが示され、空気流を発生させるファンやモータやポンプなどは省略されている。

空気流９を供給する送風装置の送風口部６はコンベア１の幅方向（Ｙ軸方向）に延びて配置されるスリット状の開口を有するいわゆるスリットノズルヘッドである。送風口部６は、コンベア１の上方に設けられ、コンベア１の搬送方向（Ｘ軸方向正の向き）に、搬送面に沿って、かつ、コンベア１の有効幅（Ｙ軸方向）と同等またはコンベア１の有効幅（小片群２を搬送することができる最大幅）よりも広い範囲に空気流９を供給できる開口形状となっている。

第一選別部、第二選別部（以下「選別装置」と総称する場合がある）は、識別装置３から得られる第一小片２Ａ、第二小片２Ｂの位置情報に基づき、気体流をパルス的に発生させ、コンベア１の搬送端４から放出される第一小片２Ａ、第二小片２Ｂを吹き飛ばして落下経路を変更する装置である。本実施の形態の場合、第一選別部は、空圧源に接続される複数のノズルが一列に配置される第一ノズル群５Ａを備え、第二選別部は、空圧源に接続される複数のノズルが一列に配置される第二ノズル群５Ｂを備えている。

第一選別部は、第一ノズル群５Ａから選択される特定のノズルからパルス的に放出される空気流によって第一小片２Ａを吹き飛ばし、第二選別部は、第二ノズル群５Ｂから選択される特定のノズルからパルス的に放出される空気流によって第二小片２Ｂを第一小片２Ａとは異なる場所に吹き飛ばすものとなっている。

整流板７は、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）が放出される方向に向かってコンベア１から突出し、放出される小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の下方に配置される板材である。本実施の形態の場合整流板７は、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路の下方に沿って設けられ、かつ整流板７の始端をコンベア面に沿わせ、かつ整流板７の上面が選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路よりも下方になるように設置されている。

整流板７は、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路の周辺の空気流９を制御する板材であり、送風装置の送風口部６から流れ出てコンベア１から離れる空気流９を小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）が所望の飛翔経路となるように整流する。

第一選別板８Ａ、第二選別板８Ｂ（以下「選別板」と総称する場合がある）は、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路から分離された特定材種の小片２Ａおよび小片２Ｂを選別回収するための部材である。本実施の形態の場合、選別板８Ａ、８Ｂは、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路の下方に配置されている。選別板８Ａ、８Ｂは、上下方向（Ｚ軸方向）に延びて起立し、コンベア１の幅方向（Ｙ軸方向）と同等、またはそれ以上に広がる板材である。第一選別板８Ａと第二選別板８Ｂとは、コンベア１の搬送方向（Ｘ軸方向）に平行に並んで配置され、第一選別板８Ａは、第二選別板８Ｂよりもコンベア１に近い側に配置されている。第一選別板８Ａは、第二選別板８Ｂの高さより高いものとなっており、第一選別板８Ａの高さと第二選別板８Ｂの高さは、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路に対応するものとなっている。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、識別装置３は、アレイ状やマトリクス状に並べられる複数個のセンサを備え、一度に複数箇所の第一小片２Ａ、第二小片２Ｂを識別するものでも良い。

また、送風装置は、任意の位置に移動可能なノズルを備え、位置情報に基づきノズルを移動させるものや、ノズルの向きを変えるものでもよい。

また、選別板８Ａ、８Ｂは、多数の孔が設けられたものや網状のもの格子状のものなど第一小片２Ａ、第二小片２Ｂが通過できないものであれば任意の形状を採用しうる。

次に、選別方法について説明する。

図１ａから図１ｃは、コンベア１によって搬送される選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）から、所望の特定材種の小片２Ａおよび２Ｂを選別する工程を順に示している。

図１ａに示す工程では、コンベア１によって選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが搬送方向（Ｘ軸方向）に搬送されている。ここで、第一小片２Ａおよび第二小片２Ｂが所望の特定材種の小片としている。

図１ｂに示す工程では、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）が識別装置３の下を通過して、材種や位置などが識別されている。また、送風口部６からは、コンベア１の搬送方向に、コンベア１の上面に沿って、かつ、コンベア１の有効幅（小片群２を搬送できる幅）と同等またはコンベア１の有効幅よりも広い範囲に空気流９が連続供給されている。つまり、図１ａ〜図１ｃの各工程にわたって定常的に空気流９が供給されている。

図１ｃに示す工程では、識別装置３で識別された選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄがコンベア１の搬送端４より放出されている。小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）は、空気流９に乗って所定の飛翔経路を飛翔する。

ここで、所望の特定材種の第一小片２Ａが、第一ノズル群５Ａの下を通過したときに第一ノズル群５Ａの対応するノズルのみからパルス的にエアを吐出して、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路から、所望の特定材種の第一小片２Ａを吹き飛ばして選別する。本実施の形態の場合、第一小片２Ａを吹き飛ばす方向は、飛翔経路と交差する方向、より具体的には飛翔経路の接線とほぼ垂直な方向であって、第一小片２Ａが第一選別板８Ａを超える方向である。

次に、小片２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）はそのまま飛翔経路を飛翔するが、第二の所望の特定材種である第二小片２Ｂが、第二ノズル群５Ｂの下を通過したときに第二ノズル群５Ｂの対応するノズルのみからパルス的にエアを吐出して、選別対象である小片２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路から、所望の特定材種の第二小片２Ｂを吹き飛ばして選別する。本実施の形態の場合、第二小片２Ｂを吹き飛ばす方向は、飛翔経路と交差する方向、より具体的には飛翔経路の接線とほぼ垂直な方向であって、第二小片２Ｂが第一選別板８Ａと第二選別板８Ｂとの間に吹き飛ばされる方向である。

なお、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの代表的な飛翔経路は実践、点線および１点破線で示している。

例えば小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの厚みが小さくかつ面積が大きいシート状である場合、搬送端４から放出された後の飛翔時に揚力で上昇することがある。また、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが平板の場合、飛翔中に仰角が発生した時、すなわち搬送方向の先頭部が後尾部より高くなった時も、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに揚力が働くことがある。送風装置によって送風口部６からの定常的に供給される空気流９は、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの上昇を抑制することができ、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路を安定させることができる。つまり飛翔するシート状、平板状の小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ後方から空気流９を定常的に供給することで、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが浮き上がることを抑止し、上方への飛翔経路のバラツキを低減することが可能となる。

また、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが発泡ウレタンなどの見かけ比重が小さい場合、飛翔時に空気の抗力で減速することがある。これら比重の軽い小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、送風装置によって送風口部６からの定常的に供給される空気流９によって空気の効力が減少し、空気流９に沿って案内される。つまり、飛翔する小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの後方から空気流９を供給することで小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに推力を与え、空気の抗力による減速を緩和することで、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの下方への飛翔経路バラツキを低減している。

さらに、整流板７は、コンベア１の走行、回転によってコンベア１のヘッド表面に沿って発生する気流（乱気流）を抑止し、空気流９を小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路に沿うように整流している。これにより、コンベア１のヘッド表面に沿って流れる空気流９の影響で、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが所望の飛翔経路から離れて急落下することを抑制している。

以上のように本発明では、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの形状や比重の違いによる飛翔経路のバラツキを低減することができる。従って、小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路中において、特定材種の小片である第一小片２Ａを適格にエアで吹き飛ばすことができ、さらに飛翔経路のその先で第二小片２Ｂを適格に吹き飛ばすことが可能となる。従って、一連の小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔において、２種類の材種の小片を高い精度で選別することが可能となる。

なお、図１ａ〜図１ｃおよび図２では、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路の上方に配置された第一ノズル群５Ａ、および、第二ノズル群５Ｂから下方にパルス的にエアを吐出することで、第一小片２Ａ、第二小片２Ｂを下方に吹飛ばして選別する実施形態を示したが、第一ノズル群５Ａ、および、第二ノズル群５Ｂの配置は小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路の情報に限定されたものでは無い。例えば、第一ノズル群５Ａ、および、第二ノズル群５Ｂを飛翔経路の下方に配置し、上方向けてエアをパルス的に吐出することで、特定材種の小片を上方に吹飛ばして選別してもかまわない。また、第一ノズル群５Ａを飛翔経路の上方に、第二ノズル群５Ｂを飛翔経路の下方に（またはその反対）に配置するものでもよい。

また、ノズル群は、第一ノズル群５Ａ、第二ノズル群５Ｂばかりでなく他のノズル群を飛翔経路の上方または下方に配置し３種以上の材種を選別してもかまわない。

次に、本願発明の具体的な実施例について説明する。

図３ａ〜図３ｃは、小片群２を選別する工程におけるコンベア１および小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路周辺の空気流の発生状況を示している。

図３ａは、送風装置によって送風口部６から空気流９を発生させていない状態を示す図であり、３ｍ／秒で走行するコンベア１と小片群２の飛翔経路の周辺の気流の発生状況を示している。コンベア１の３ｍ／秒の走行により、コンベア１の表面に１．１ｍ／秒の気流が発生している。

図３ｂは、送風装置によって送風口部６から空気流９を発生させ、かつ、整流板７を配置させていない状態を示す図である。空気流９を供給する送風装置の送風口部６から、コンベア１の搬送方向に、コンベア面に沿って、かつ、コンベア１の有効幅と同等またはコンベア１の有効幅よりも広い範囲に空気流９を連続供給している。コンベア１の搬送端４での風速が３ｍ／秒になるように送風口部６から空気流９を供給した場合、第一ノズル群５Ａの鉛直下方向の選別対象である小片の飛翔経路周辺には１．５ｍ／秒の空気流が発生する。このことから、送風口部６から空気流９で、揚力による上方への飛翔経路のバラツキおよび抗力による下方への飛翔経路のバラツキが抑制できることがわかる。

また、送風口部６から空気流９を供給した場合、前記コンベア１のヘッド表面に沿った気流が増大するため、図３ｂに示す状態では、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが急落下することがわかる。

図３ｃは、送風装置によって送風口部６から空気流９を発生させ、かつ、整流板７が配置された状態を示す図である。整流板７を設置することで、コンベア１のヘッド表面に沿った気流をせき止めて整流し、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの飛翔経路の方向に気流を向かせている。第一ノズル群５Ａの鉛直下方向の選別対象である小片の飛翔経路周辺には２．６ｍ／秒の空気流９となる。また、第二ノズル群５Ｂの鉛直下方向の小片群２の飛翔経路周辺では２．３ｍ／秒の空気流９となる。

このことから、送風装置によって送風口部６から供給される空気流９および整流板７によって、選別対象である小片２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（小片群２）の飛翔経路が安定化できる。

次に、本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。

コンプレッサおよび断熱材中のフロンを取り除いた冷蔵庫を破砕機で小片に破砕し、篩い分けにより５〜１５０ｍｍの小片群２として回収した。

次に、小片１ｋｇを重ならないように、コンベア１の上に順次散布し、ハイスピードカメラを用いて、小片１ｋｇの飛翔経路のバラツキを計測して、送風口部６からの空気流９および整流板７の効果を確認した。

整流板７は選別対象である小片群２の飛翔経路に沿って、かつ始端をコンベア面に極近傍に沿わせ、かつ、上面が小片群２の飛翔経路よりも下方になるように設置した。

飛翔経路のバラツキは、ハイスピードカメラの再生映像から小片群２に含まれる小片の飛翔経路を計測し、コンベア１の搬送端４から搬送方向に４００ｍｍの地点における前記選別対象である小片群２の飛翔経路の振れ幅から評価した。

図４および図５は、コンベア１の搬送端４における空気流９の風速の影響を検討した結果である。コンベア１は、ヘッドプーリー半径１７０ｍｍ、搬送速度２ｍ／秒および３ｍ／秒の条件で動作させた。整流板７は、厚さ３ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアクリル板（幅はコンベア１の有効幅と同じ）とした。

図４は、コンベアの搬送速度２ｍ／秒、図５はコンベアの搬送速度３ｍ／秒の場合の小片群２の飛翔経路のバラツキに及ぼす風速の影響を示している。コンベアの搬送速度２ｍ／秒および３ｍ／秒ともに最適な風速領域があることを見出した。さらには、コンベアの搬送速度２ｍ／秒および３ｍ／秒ともに、空気流９の風速がコンベアの搬送速度の１/２以上３倍以下で、良好な結果になることを見出した。これは、搬送速度に対して空気流９の風速が小さいと、見かけ比重の小さい材種の速度減衰を抑制できないためで、また、搬送速度に対して空気流９の風速が大きすぎると乱流が起こり小片群２の飛翔が乱れることが原因と推測できる。

また、空気流９の高さ方向（Ｚ軸方向）の幅の影響を検討した結果、小片群２の高さよりも空気流９の幅が小さいと、見かけ比重の小さい材種の速度減衰を抑制できないこと、また、上方に浮上する小片群２があり、飛翔が不安定になることを見出した。したがって空気流９の高さ方向の幅は、小片群２の高さ（各小片の高さの平均）よりも大きいことが好ましい。

次に、整流板７の終端位置とコンベア１のヘッド表面に沿って発生する空気流９の関係を検討した結果について説明する。

なお、整流板７は厚み２ｍｍのアクリル板を用いた。また、整流板７は、コンベア１から排出される小片群２の飛翔経路と平行となるように設置し、かつ整流板７の始端の下部はコンベア１に沿わせ、かつ始端の上部の高さ位置がコンベア１の搬送面よりも５ｍｍ下方になるように配置した。

図６は、整流板７の終端位置とコンベア１の先頭部（空気流速の測定点）の風速の関係を示している。整流板７の長さを変えることで、整流板７の終端位置を変え、コンベア先頭部への空気流９のまわり込みの状況を測定した。なお、コンベア１のヘッドプーリー半径は１７０ｍｍで、走行速度は３ｍ／秒とした。図６の横軸は、整流板７の終端位置で、縦軸はコンベア先端部の風速を示している。なお、整流板７の終端位置は、以下のように定義した。整流板７の終端を通過する鉛直軸とヘッドプーリーの中心を通過する回転軸を含む水平面の交点を求め、前記交点と前記ヘッドプーリーの中心との距離を算出する（つまり、ヘッドプーリーの回転軸と前記鉛直軸との距離）。整流板７の終端位置は、ヘッドプーリーの回転軸と前記鉛直軸との距離を前記ヘッドプーリーの半径に対する百分率で表した値とした。

図６から、整流板７の終端位置がヘッドプーリーの半径の８０％よりも小さくなると、コンベア１の先頭部への空気流９のまわり込みが発生することを見出した。

また、ヘッドプーリー半径が７５ｍｍのコンベアでも同様の検討を実施し、ヘッドプーリー半径が１７０ｍｍのコンベアと同様に、整流板７の終端位置がヘッドプーリーの半径の８０％よりも小さくなると、コンベア１の先頭部への空気流９のまわり込みが発生することを確認した。したがって、整流板７の終端位置はヘッドプーリーの半径の８０％以上が好ましい。

次に、小片群２を重ならないように、ヘッドプーリー半径１７０ｍｍ、搬送速度３ｍ／秒で走行するコンベア１の上に順次散布し、ハイスピードカメラを用いて、小片群２の飛翔経路のバラツキを確認した。整流板７は、始端をコンベア面に沿わせ、かつ、小片群２の飛翔経路に沿って下方になるように配置した。整流板７は、厚さ３ｍｍ、長さ２００ｍｍのアクリル板とした。

図１０は、小片群２からＰＰを材種とする小片とＡＢＳを材種とする小片とを一連の飛翔経路中において個別に選別したときの回収歩留りを示している。なお、ＰＰを材種とする小片は第一ノズル群５Ａで、ＡＢＳを材種とする小片は第二ノズル群５Ｂで吹き飛ばした。また、比較のため従来の選別方法で選別した結果も併記した。なお、回収歩留りは以下の計算式から算出した。回収歩留り（％）＝（回収した所望の樹脂重量／選別前の小片群２中に含まれる所望の樹脂重量）×１００。

以上の選別装置を用い、以上の選別方法を実行することにより、ＰＰを材種とする小片およびＡＢＳを材種とする小片ともに高い回収歩留りが得られた。特に第一ノズル群５Ａよりもコンベア１から遠い第二ノズル群５Ｂで選別したＡＢＳを材種とする小片に関しては、従来の選別方法と比較して大幅に歩留まりが改善されている。

本発明によれば、一連の飛翔経路において２種類の材種からなる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回収歩留りを高めることができ、廃家電や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、選別方法として、材料の資源循環に適用できる。

１ コンベア
２ 小片群
２Ａ 第一小片
２Ｂ 第二小片
３ 識別装置
４ 搬送端
５ ノズル群
５Ａ 第一ノズル群
５Ｂ 第二ノズル群
６ 送風口部
７ 整流板
８Ａ 第一選別板
８Ｂ 第二選別板
９ 空気流
１０ 選別装置

Claims (8)

1. 第一材種からなる複数の第一小片と、第二材種からなる複数の第二小片とを含む選別対象である小片群から前記第一小片と前記第二小片とを選別する選別装置であって、
   前記小片群を載置状態で一方向に搬送するコンベアと、
   前記コンベア上の第一小片と第二小片とを材種により識別する識別装置と、
   前記小片群が搬送される搬送面に沿い、前記コンベアの中間部から搬送端に向かう空気流を発生させる送風装置と、
   前記識別装置の識別結果に基づき前記コンベアの端部である搬送端から前記空気流に乗って放出される小片群から前記第一小片を空気流によって吹き飛ばす第一選別部と、
   前記識別装置の識別結果に基づき前記コンベアの端部である搬送端から前記空気流に乗って放出される小片群から前記第二小片を空気流によって前記第一選別部とは別の場所に吹き飛ばす第二選別部と、
   前記小片群が放出される方向に向かって前記コンベアから突出し、放出される前記小片群の下方に配置され、前記空気流を整流する整流板と
   を備える選別装置。
2. 前記送風装置が発生させる空気流の風速は、前記コンベアの小片群の搬送速度の１/２以上３倍以下である
   請求項１に記載の選別装置。
3. 前記送風装置が発生させる空気流の高さ方向の幅は、前記小片群の高さ方向の幅の平均よりも大きい
   請求項１または２に記載の選別装置。
4. 前記コンベアは搬送端側の端部にヘッドプーリーを備え、
   前記整流板は、前記整流板の終端の位置を通過する鉛直線と、前記ヘッドプーリーの回転軸との距離が、前記ヘッドプーリーの半径の８０％以上となるように配置される
   請求項１に記載の選別装置。
5. 第一材種からなる複数の第一小片と、第二材種からなる複数の第二小片とを含む選別対象である小片群から前記第一小片と前記第二小片とを選別する選別方法であって、
   前記小片群をコンベアにより一方向に搬送し、
   識別装置により、前記コンベア上の第一小片と第二小片とを材種により識別し、
   送風装置により、前記小片群が搬送される搬送面に沿い、前記コンベアの中間部から搬送端に向かう空気流を発生させ、
   第一選別部により、前記識別装置の識別結果に基づき前記コンベアの端部である搬送端から前記空気流に乗って放出される小片群から前記第一小片を空気流によって吹き飛ばし、
   第二選別部によって、前記識別装置の識別結果に基づき前記コンベアの端部である搬送端から前記空気流に乗って放出される小片群から前記第二小片を空気流によって前記第一選別部とは別の場所に吹き飛ばし、
   前記小片群が放出される方向に向かって前記コンベアから突出し、放出される前記小片群の下方に配置される整流板によって前記空気流を整流する
   選別方法。
6. コンベアの搬送端における空気流の風速がコンベア速度の１/２以上３倍以下である
   請求項５に記載の選別方法。
7. 空気流の高さ方向の幅が、コンベアによって搬送される選別対象である小片の高さよりも大きい
   請求項５または６に記載の選別方法。
8. 前記コンベアは搬送端側の端部にヘッドプーリーを備え、
   前記整流板は、前記整流板の終端の位置を通過する鉛直線と、前記ヘッドプーリーの回転軸との距離が、前記ヘッドプーリーの半径の８０％以上となるように配置される
   請求項５に記載の選別方法。

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