固体物の選別方法及びその選別装置
【課題】廃棄物をリサイクルするために選別する際、プラスチック同士等、従来特に選別が困難であった比重が同じものを分別し、再利用することができるよう選別の精度をあげる。
【解決手段】被選別物の比重が同じであっても、被選別物の硬度（圧縮強度あるいは弾性率）の違いを利用して、被選別物の中から選別したい天然ゴム１８ａに選別用錐３を押圧し、選別用錐３の尖端２を天然ゴム１８ａに圧入し、固着させることにより、固着されないポリエチレン１８ｂとに選別することにより、異なる固体物が混在する被選別物の中から必要なものを精度よく選別する。あるいは選別棒の先端を被選別物に押し当て、選別棒先端の変位量の違いにより識別し、吸引または吹き飛ばすことにより選別する。
【解決手段】被選別物の比重が同じであっても、被選別物の硬度（圧縮強度あるいは弾性率）の違いを利用して、被選別物の中から選別したい天然ゴム１８ａに選別用錐３を押圧し、選別用錐３の尖端２を天然ゴム１８ａに圧入し、固着させることにより、固着されないポリエチレン１８ｂとに選別することにより、異なる固体物が混在する被選別物の中から必要なものを精度よく選別する。あるいは選別棒の先端を被選別物に押し当て、選別棒先端の変位量の違いにより識別し、吸引または吹き飛ばすことにより選別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチック等の有機物を選別し、回収する固体物の選別方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を再生、再利用するためには、被選別物をその材料の種類毎に細かく選別する必要がある。
【０００３】
通常、廃棄物のリサイクル処理において、材料の分離、選別は以下の方法で行われる。
（１）比重、浮力（比重液、遠心、風選、選択的浮遊）による選別方法
（２）ろ過、ふるいによる選別方法
（３）電磁気的性質（磁力、渦電流、静電気分離）を利用した電磁気的選別方法
（４）分析機器（分光法、蛍光X線、マーク・ラベル認識）による選別方法
例えば、冷蔵庫やテレビ等の廃棄物の選別において、金属やガラス、発泡成形体を除去した後のプラスチックの種類別の選別は、低温破砕後のふるい選別機、静電気分離機、比重選別機を用いて行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、プラスチックを反発板上に落下させ、材料による反発係数の違い（硬度の違い）を利用して、反発した後の飛翔方向により選別を行う揺動反発式選別機による方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２３４９３９号公報（３−５頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−２２５９３０号公報（２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のふるいや静電気分離、比重による選別方法では、被選別物であるプラスチック等の有機物と金属、有機物の比重の異なる物質や電磁気的性質の異なる材料は選別が可能であるが、これらの性質が似通った材料、例えばゴムとプラスチックについては、比重が同じであって十分に選別できず、また、揺動反発による選別方法では、大きさや重量の影響を受け、単純に硬度の違いだけでは選別できず、再利用されず埋め立てもしくは焼却処分されており、プラスチックの再生、再利用が進んでいないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、例えば、被選別物であるゴムとプラスチック、プラスチック同士のように比重が同じであるため、従来の選別方法では選別が困難であった被選別物を、さらに細かく材料の種類毎に容易に効率よく選別することができる固体物の選別方法と装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係わる固体物の選別方法においては、比重が同じで選別が困難であった固体物の被選別物を選別するため、被選別物の材料による硬度の違いを利用し、被選別物に一定の圧力で選別用錐を押圧し、選別用錐が圧入され、固着されるものを被選別物の中から選別するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、固体物である被選別物の硬度の違いを利用して選別することにより、従来法では選別が困難であった電磁気的性質や比重が同じである材料を選別することができる、といった顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する前半の工程図である。
【図３】実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する後半の工程図である。
【図４】実施の形態２における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【図５】実施の形態３における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【図６】実施の形態４における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。
【図７】実施の形態４における固体物の選別機のパレットの平面図である。
【図８】実施の形態５における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。
【図９】実施の形態６における固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１０】実施の形態６における固体物の選別装置の選別工程を示すフロー図である。
【図１１】実施の形態１から７で使用される選別用錐の尖端形状を示す断面図である。
【図１２】実施の形態８における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態８における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【図１４】実施の形態８における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【図１５】実施の形態９における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図１６】実施の形態１０における固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１７】実施の形態１１おける固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１８】実施の形態１０、１１における固体物の選別装置の選別工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明における固体物の選別方法は、被選別物であるゴムとプラスチック、プラスチック同士で比重が同じであっても硬度が異なるという性質に着目している。ここでいう硬度とは、圧縮強度あるいは弾性率を示す。
次に、実施の形態により固体物の選別方法と選別装置について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。図２は実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する前半の工程図で、図３は実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する後半の工程図である。
【００１３】
図１において、選別機１においては、尖端２を有するステンレス製の選別用錐３が、ロッド４に取り付けられてマトリクス状に配置されており、このロッド４の一部はシリンダ５内に摺動可能に取り付けられ、このシリンダ５は支持体６に固定されている。脱離板７には、ボールねじ８が取り付けられており、支持体６に固定されたモータ９によりこのボールねじ８が矢印１０のように回転されると、脱離板７が支持体６に取り付けられたガイド１１に沿って、支持体６に対して矢印１２の方向に可動できるようになっている。また、支持体６に取り付けられた可動アーム１３（可動アームの駆動装置は省略する）は、支持体６を矢印１４に示す方向に可動できるようになっていて、その位置を制御することができる。選別用錐３が、脱離板７に所定の間隔で設けられた貫通孔１５に正確に貫通できるよう、支持体６に取り付けられたガイドピン１６が脱離板７に形成されたガイド孔１７に貫入することで水平方向の位置決めがなされる。
【００１４】
選別機１以外に、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの混在した固体物である被選別物を整載して、選別機１に搬送するベルトコンベア１９の搬送ベルト２０と、選別機１により選別された被選別物である天然ゴム１８ａを投入する回収容器２１が、可動アーム１３により選別機１が回転移動する位置（紙面に垂直方向）に、また、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先にそれぞれ配設されている。ここで、ステンレス製の選別用錐３は天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂより大きい圧縮強度を有するものを使用している。
【００１５】
次に、本実施の形態１による選別機１とベルトコンベア１９の動作について、図２、図３を参照して説明する。図２、図３において、同一の符号は、同一又は相当の構成を示している。また、これらを制御する制御部とシリンダ５については省略している。
【００１６】
（ａ）第一工程（整載）
破砕され、約１ｃｍ大きさに揃えられた被選別物の内、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる（図示せず）。
【００１７】
図２（ａ）に示すように比重等が同じで選別されなかった、例えば、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂが混在している被選別物は、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは比重がいずれも約０．９で、帯電性すなわち電磁気的特性もほぼ同じである。
【００１８】
（ｂ）第二工程（搬送）
次に、図２（ｂ）に示すように、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０を移動させることにより、搬送ベルト２０上に整載された天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂは、選別機１の脱離板７の下方に搬送され、停止される。この工程では、脱離板７は、選別用錐３の尖端２が突き出る位置に保持されている。
【００１９】
（ｃ）第三工程（押圧、固着）
天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの搬送が完了すると、図２（ｃ）に示すように第三工程では、可動アーム１３を操作して、支持体６が矢印で示す方向２３に降下され、支持体６に取り付けられたステンレス製の選別用錐３の尖端２が、搬送ベルト２０上に置かれた天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂに接触する（シリンダ５は省略）。ここで、図１に示すシリンダ５により５ＭＰａの圧力で、ロッド４に取り付けられた選別用錐３の尖端２が、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂに押圧される。選別用錐３の圧入し易さを示す硬度、すなわち圧縮強度は、天然ゴム１８ａでは凡そ１ＭＰａであり、ポリエチレン１８ｂでは３０ＭＰａである。選別用錐３の尖端２を天然ゴム１８ａの圧縮強度よりも大きい５ＭＰａの圧力に設定しているため、圧縮強度の小さい天然ゴム１８ａは選別用錐３の尖端２が圧入され、固着されるが、圧縮強度の大きいポリエチレン１８ｂは、選別用錐３の尖端２は圧入されない。
【００２０】
（ｄ）第四工程（天然ゴム選別、保持）
次に、この第四工程では、図３（ｄ）に示すように可動アーム１３を操作して、支持体６が矢印の方向２４に上昇されるが、この際、選別用錐３の尖端２が圧入、固着された天然ゴム１８ａも選別用錐３と一緒に持ち上げられる。選別用錐３の尖端２に固着されなかったポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上に残される。
【００２１】
（ｅ）第五工程（天然ゴム脱離、回収）
図３（ｅ）に示す第五工程では、可動アーム１３を操作して、選別機１を紙面と垂直方向にある回収容器２１の上に移動させる。ここで、モータ９を作動させ、ボールねじ８を回転させて、ガイド１１に沿って、脱離板７を矢印の方向２５に降下させることにより、脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも下降されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。
【００２２】
（ｆ）第六工程（ポリエチレン回収）
この後、図３（ｆ）に示すように、ベルトコンベア１９を作動させる。これにより、選別用錐３の尖端２に固着されず、搬送ベルト２０上に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０とともに移動して、落下し、回収容器２２に回収される。
【００２３】
最後に、可動アーム１３を操作し、選別機１は、第五工程の場合と逆方向に移動され、再び、搬送ベルト２０の上の位置に戻される。同時に、モータ９により、ボールねじ８を第五工程の場合と逆回転させ、脱離板７を選別用錐３の尖端２が突き出る位置に戻す。これにより、新たな被選別物である天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂが搬送ベルト２０に整載される最初の状態に戻る。この一連の動作を繰り返すことにより、被選別物の天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの中から選別したい天然ゴム１８ａを選別する。ここでは、周囲温度２７℃付近の室温下で実施される。
【００２４】
ここで、シリンダ５には、空圧あるいは油圧シリンダが使用され、選別用錐３の尖端２が被選別物に一定の圧力で押圧される。脱離板７の貫通孔１５の径は、選別用錐３が貫通でき、被選別物よりも小さく設定されている。天然ゴムやプラスチック類の圧縮強度は、概ね１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲にあるので、従って、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別用錐３を被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から圧縮強度の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００２５】
これにより、従来困難であった比重が同じ固体物が混在する被選別物であっても固体物の圧縮強度差を利用することにより、さらに細分化した選別が可能となる。また、この選別方法では、水や薬品等を使用しないため、環境負荷が小さいという優れた効果もある。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図であり、図４（ａ）は、選択したい被選別物を選別用錐の固着させた状態図、図４（ｂ）は、選別された被選別物を選別用錐から脱離する状態図、図４（ｃ）は、選別されなかった被選別物を回収する状態図を示す。図４において、実施の形態１と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略している。
【００２７】
図４（ａ）で示すように、実施の形態２では、実施の形態１で被選別物を整載する搬送ベルト２０の替わりに、パレット２６を使用するものであり、パレット２６、架台２７、伸縮脚２８を除く、選別機１の構成は実施の形態１と同一である。図４（ａ）に示すこの工程では、予め、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂはパレット２６上に整載され、このパレット２６は架台２７に載置される。この架台２７には、伸縮脚２８が取り付けられている。実施の形態１の図２（ｃ）と同様に可動アーム１３により支持体６を操作し、選別用錐３の尖端２をパレット２６上に載置された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧し、選択したい天然ゴム１８ａを選別用錐３の尖端２に固着させ、その後、支持体６を上昇させパレット２６から天然ゴム１８ａを取り除く。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、選別機１は、可動アーム１３により、回収容器２１上に移動され、モータ９を作動させることにより、ボールねじ８が回転され、ガイド１１に沿って、脱離板７は矢印の方向２９に下降される。ここで、脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも降下されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。さらに、図４（ｃ）に示す工程で、矢印で示すように架台２７の脚２８の一方を上方３０ａに伸ばし、他の一方を下方３０ｂに縮めてパレット２６を傾斜させることにより、パレット２６上に残されたポリエチレン１８ｂはパレット２６上を滑落し、回収容器２２に回収される。
【００２９】
実施の形態２では、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをパレット２６上に載置して、選別機１で選別することにより、選別装置が簡単になり、配置の自由度が増し、選別装置全体の設置面積が少なくて済むという効果がある。
【００３０】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【００３１】
図５においては、選別用錐３はロッド４とシリンダ５（図示せず、図１と同様）を介して回転ドラム３１にドラムの円周方向と長手方向にマトリクス状にドラムの中心に対して放射状に取り付けられており、また、脱離ベルト３２は、この回転ドラム３１に一部が巻装されるように取り付けられており、駆動モータ３３により回転ドラム３１に同期して回転する。さらに、脱離ベルト３２にはベルトの長手方向および直角方向に一定の間隔で矩形状の開口部３４がマトリクス状に設けられており、この開口部３４を通して、選別用錐３が挿脱されるよう構成されている。回収容器２２は、搬送ベルト２０の進行方向の先に、さらに、回収容器２１は、選別用錐３が脱離ベルト３２の開口部３４に収納される位置にそれぞれ配置されている。
【００３２】
次に動作について説明する。まず、図５（ａ）に示す工程では、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載され、回転ドラム３１に同期して移動する被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに選別用錐３の尖端２を５ＭＰａの圧力で押圧し、選別したい被選別物の天然ゴム１８ａを固着、保持する。次に、図５（ｂ）に示す工程では、回転とともに回転ドラム３１から脱離ベルト３２が離れることにより、選別用錐３は、開口部３４内に引き込まれ、選別用錐３の尖端２に固着された天然ゴム１８ａは、脱離ベルト３２に接触して脱離され、落下して回収容器１８に回収される。図５（ｃ）に示す工程では、選別用錐３に固着されず搬送ベルト２０上に取り残されたポリエチレン１８ｂは、やがて搬送ベルト２０から落下して回収容器２２に回収される。図５（ｂ）では、既に回収されたポリエチレン１８ｂも記載されている。これにより、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを選別することができる。
【００３３】
実施の形態３による固体物の選別方法では、連続的に、選別作業が続けられるため、作業効率よく、短い時間で処理することが可能になるという効果がある。
【００３４】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図を示す。図７は本実施の形態における固体物の選別機のパレットの平面図である。
【００３５】
本実施の形態においては、実施の形態１と同様な構成の固体物の選別機において、選別機のベルトコンベア１９の搬送ベルト２０に被選別物が入る一定の大きさの枠を持つ仕切り３５を設けたものである。このような構成によって、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが搬送ベルト２０の仕切り３５枠内に整載されることにより、搬送時に被選別物の天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別用錐３で加圧する際、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず固着が確実に行われる。
【００３６】
図７は本実施の形態における別の構成を示したもので、実施の形態２と同様な構成の固体物の選別機において、パレット２６に仕切り３５を設けたものである。このような構成によって、図６の搬送ベルトに仕切り３５を設けた場合と同様に、パレット２６の移動時に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別用錐３で押圧する際も、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず固着が確実に行われるという効果がある。
【００３７】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。図１、５及び図６と同一の構成には、同一の符号を付している。本実施の形態においては、実施の形態１、３または４と同様な構成の固体物の選別機において、被選別物の投入口であるホッパ３６から搬送器であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを整載するために被選別物に振動を与える整列板３７を設けたものである。このような構成によって、被選別物の天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂ同士が重なり合わず、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに対して選別用錐３の押圧が確実に行えるという効果がある。
【００３８】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６における固体物の選別装置を示す概略構成図である。図１０はこの選別装置における選別工程を示すフロー図である。図９、図１０を参照して選別装置の構成と動作を説明する。なお、実施の形態１及び５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３９】
図９に示すように、選別機１と搬送手段であるベルトコンベア１９、回収容器２１、２２とベルトコンベア１９に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを投入するためのホッパ３６、このホッパ３６から投下された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載させるための整列板３７、搬送された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂから天然ゴム１８ａを選別する選別機１と選別された天然ゴム１８ａと選別されなかったポリエチレン１８ｂをそれぞれ回収する回収容器２１、２２と制御回路３８及び信号線３９で構成されている。
【００４０】
なお、制御回路３８は、ホッパ３６に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９に載せる信号を、整列板３７に振動を与える信号を、ベルトコンベア１９の稼動および停止の信号を、モータ９を作動させて脱離板７を上下させる駆動信号を、可動アーム１３により選別機１を上下させ、回収容器２１上に移動させる駆動信号を、それぞれ信号線３９を通じて送る。選別機１とベルトコンベア１９の詳細は実施の形態１で述べたので、ここでは、説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態６における固体物の選別装置は、図１０に示す、次の工程で動作する。
【００４２】
ステップ１で、被選別物を破砕し、大きさを揃える。
【００４３】
ステップ２で、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる。
【００４４】
ステップ３で、比重等が同じで選別できなかった被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂがホッパ３６に投入される。
【００４５】
ステップ４で、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂは、ホッパ３６から搬送手段であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。この際、整列板３７で被選別物が重なり合わないように整えられて、搬送ベルト２０上に載置される。次に、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０にて選別機１の下に搬送され、停止される。
【００４６】
ステップ５で、可動アーム１３を操作して、支持体６を降下させることにより、押圧手段である選別用錐３が押し下げられ、シリンダ５（図示せず）により選別用錐３の尖端２が５ＭＰａの圧力で天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧され、選別したい天然ゴム１８ａは選別用錐３の尖端２が圧入され、固着される。一方、ポリエチレン１８ｂは圧縮強度が大きいため圧入されない。
【００４７】
ステップ６で、選別用錐３の尖端２に固着された天然ゴム１８ａは、可動アーム１３により支持体６を上昇させることにより選別用錐３とともに一緒に上昇する。この状態で、可動アーム１３により、選別機１を回収容器２１の上に移動させ、ここで、モータ９を作動させ、ボールねじ８を回転させて、ガイド１１に沿って脱離板７を降下させることにより、被選別物の脱離手段である脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも降下されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。
【００４８】
ステップ７で、選別用錐３の尖端２が圧入されず、搬送ベルト２０に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上を移動し、回収容器２２に落下、回収される。なお、選別機１、支持体６、脱離板７、可動アーム１３、搬送ベルト２０、ホッパ３６及び整列板３７は信号線３９を介して制御回路３８により制御されている。
【００４９】
本実施の形態６の固体物の選別装置は、以上のステップに従って被選別物を選別する。このように、選別用錐３を用いて、被選別物の中から、選別したい被選別物を固着し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その固体物が持つ圧縮強度の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。
【００５０】
実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態１から６において、被選別物あるいは選別用錐の温度、あるいは両者の温度を制御して選別を行うものである。被選別物に応じて被選別物および選別用錐の加熱温度を調整することにより、被選別物をさらに細分化して選別することが可能になる。
【００５１】
これは、一般に、固体を軟化点以上の温度にすると圧縮強度が小さくなり硬度が小さくなる。この軟化点はプラスチックやゴムの種類によって異なるため、常温では硬度すなわち圧縮強度が同程度のプラスチックであっても、軟化点の違いにより選別用錐３による圧入、固着の可否により選別が可能となる。
【００５２】
例えば、ポリプロピレンとポリエチレンは両者とも比重が約０．９で、室温では圧縮強度も３０ＭＰａと差がないが、軟化点はポリエチレンが１３０℃、ポリプロピレンが１７０℃と異なるため、軟化点の違いを利用して選別することが可能である。
【００５３】
尖端２がステンレス製の選別用錐３を使用して、約１ｃｍ大きさに破砕されたポリエチレンとポリプロピレンの混在物である被選別物に、選別用錐３を１５ＭＰａの力で押圧する。ここで、ポリエチレンとポリプロピレンの混在物を含め、選別機１と搬送ベルト２０全体を１３０℃に加温しておく。
【００５４】
その結果、ポリエチレンは軟化点に達しているため圧縮強度が低下し、硬度が小さくなり、選別用錐３の尖端２が圧入され、固着保持されるが、一方、ポリプロピレンは、軟化点に達していないため圧縮強度は変化せず硬度が大きいため、選別用錐３の尖端２が圧入されず、固着されない。１３０℃の温度で選別用錐３にポリエチレンを固着させ、保持し、選別用錐３から取り外す際も１３０℃となるように温度を設定しておく。
【００５５】
このように、ポリエチレンとポリプロピレンといったプラスチック同士は、室温では圧縮強度に差がなく、すなわち硬度に差が無くて、選別が困難であったが、被選別物を加温することにより、選別が可能になる。従って、選別したい材料によって加温する温度を調整することにより、より細分化して選別することが可能となる効果がある。
【００５６】
図１１に上記の実施の形態１から７で使用できる選別用錐３の尖端２の形状を示す。上記実施の形態１から７では、選別用錐３の尖端形状は先端が尖った図１１の先端（ａ）を使用する場合について述べたが、先端（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の形状であってもよく、同様の効果が期待できる。選別用錐３の大きさは、被選別物の大きさに合わせて調整する。
【００５７】
上記実施の形態１から６では、被選別物として、比重が約０．９と同じで、圧縮強度が異なる天然ゴムとポリエチレンとを選別する例について説明したが、さらに例を挙げると、比重が約１と同じ、シリコーンゴム（圧縮強度：５ＭＰａ）とポリスチレン（同：５０ＭＰａ）とを、選別用錐３の押圧１０ＭＰａにより、また、比重が約１．２と同じ、ニトリルゴム（圧縮強度：５ＭＰａ）とポリカーボネート（同：７０ＭＰａ）とを、選別用錐３の押圧１０ＭＰａで、それぞれ選別することが可能である。選別用錐３の押圧力は、固着される被選別物の圧縮強度のばらつきと固着されない被選別物の圧縮強度から決定すればよく、各実施の形態で示した押圧力に必ずしもとらわれる必要はない。実施の形態１でも述べたが、天然ゴムやプラスチック類の圧縮強度は、概ね１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲にあるので、他の実施の形態においても、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別用錐３を被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から圧縮強度の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態１から７では、選別用錐３の材質として、ステンレス製を使用する場合について述べたが、上述したように被選別物の硬度（圧縮強度）に合わせて選択すればよく、強度的には、１００ＭＰａの圧力にも耐えられる硬度を有する鉄やステンレスあるいは金属炭化物粉末と金属粉末を焼結したＷＣ−Ｃｏ系を始めとする超硬合金も推奨される。ステンレスは錆び難いという利点がある。ステンレスの中でもＳＵＳ４３０のような４００系ステンレスと鉄は、破損して被選別物の中に混入しても磁気選別が可能で除去し易いという利点もある。これに対して、銅やアルミニウムは数１０ＭＰａの圧縮強度しかないので、使用できる被選別物の材料の選別に制約があるが、実施の形態７のように選別用錐３を加温して使用する場合は、強度が低くてもよく、むしろ熱伝導率の大きいことが求められるので、銅やアルミニウムが適している。
【００５９】
さらに、上記実施の形態１から７では、選別用錐３がシリンダ５により支持体６に取り付けられた場合について述べたが、バネ等の弾性体により押圧する場合であってもよく、油圧シリンダや空圧シリンダと同様の効果が期待できる。
【００６０】
なお、上記実施の形態１から７では、選別したい被選別物を選別用錐３により、固着させて選別する場合について説明したが、逆に選別したい被選別物を固着させずに残しても、同様の効果があることは言うまでもない。また、上記実施の形態１から７では、二種類の固体物を選別する場合について述べたが、二種類以上の固体物が混在している被選別物の中から有用とされる固体物あるいは不要な固体物のみを取り出すという、いずれの使用方法の場合についても効果がある。また、二種類以上の固体物が混在している場合に、加温する温度の違う選別機１を複数台並べて、それぞれ固着する被選別物を違えて、被選別物の中からそれぞれ選別したい固体物を細分化して選別することもできる。なお、上記実施の形態１から７では、同じ比重を持つ被選別物を選別する場合について説明したが、必ずしも比重が同じである必要はなく、圧縮強度の異なる被選別物の選別に利用できることは言うまでもない。
【００６１】
実施の形態８．
図１２は、この発明の実施の形態８における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。図１３および図１４は、本実施の形態における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【００６２】
図１２において、選別機１００においては、選別棒５０に重り５１と変位計５２とがアーム５３で選別機に取り付けられている。重り５１は選別棒５０を被選別物に一定の荷重で押し付けるためのもので、変位計５２は被選別物に荷重が与えられたときの変形による先端５０の変位を計測するためのものである。
【００６３】
選別機１００の下部には、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの混在した固体物である被選別物を整載して、選別機１００に搬送するベルトコンベア１９の搬送ベルト２０が配置されている。また、選別機１００により選別された被選別物である天然ゴム１８ａを吸引する吸引機５４が、搬送ベルト進行方向側に選別棒５０と並んで上部、あるいは搬送ベルト進行方向側に対して横側で被選別物の高さに取り付けられている。さらに、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先に配設されている。ここでステンレス製の選別棒５０の材料は、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂよりも大きい硬度を有するものを使用している。
【００６４】
次に、本実施の形態による選別機１００とコンベア１９の動作について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３および図１４においてこれらを制御する制御部については省略している。
【００６５】
破砕され、約１ｃｍの厚さに揃えられた被選別物のうち、あらかじめ金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる（図示せず）。
【００６６】
図１３（ａ）に示すように、比重や電磁気的選別方法で選別されなかった例えば、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが混在している被選別物は、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載され、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０を移動させることにより、天然ゴム１８ａあるいはポリエチレン１８ｂは、選別機１００の選別棒５０の下方に搬送され、停止される。
【００６７】
選別棒先端５０ａは、選別棒５０に取り付けられた重り５１と選別棒先端５０ａの底面積で調整された圧力２ＭＰａで被選別物に押圧される。このとき被選別物への選別棒先端５０ａによる変形しやすさを示す硬度すなわち弾性率は、２７℃では天然ゴムでおよそ１０ＭＰａであり、ポリエチレン１８ｂではおよそ２５０ＭＰａである。
【００６８】
一般に
圧力÷弾性率＝ひずみ
であることから
約１ｃｍ厚さの天然ゴムとポリエチレンを２ＭＰａの力で上から押したとき
天然ゴムのひずみは、２ＭＰａ÷１０ＭＰａ＝０．２
となり、約１ｃｍの厚さの場合、１ｃｍ×０．２＝０．２ｃｍ すなわち２ｍｍ変形し、この場合上から押しているので２ｍｍ厚さがが薄くなる。
ポリエチレンのひずみは、２ＭＰａ÷２５０ＭＰａ＝０．００８
となり、約１ｃｍの厚さの場合、１ｃｍ×０．００８＝０．００８ｃｍ となり、ほとんど変形しない。
【００６９】
このように、弾性率の大きいポリエチレン１８ｂではポリエチレン１８ｂが変形せず選別棒先端５０ａが押しこまれないため、選別棒先端５０ａの変位量は小さい（図１３（ｂ））が、後述するように、弾性率の小さい天然ゴム１８ａでは天然ゴムが変形し、選別棒先端５０ａが押し込まれるため、選別棒先端５０ａの変位量は大きい（図１４（ｄ））。このように構成することにより、選別棒先端５０ａの変位量の違いから、例えば閾値を０．１ｃｍとしたとき、変位計５２で計測することにより、天然ゴムかポリエチレンかを判別することができる。
【００７０】
選別棒先端５０ａの変位量が閾値よりも小さいポリエチレン１８ｂの場合は、計測後選別棒５０は上昇し、搬送ベルト２０で選別物１８ｂは前方に搬送される（図１４（ｃ））。
【００７１】
次に選別棒先端５０ａが天然ゴム１８ａに押し付けられた場合は、天然ゴム１８ａの変形量が大きいため、選別棒先端５０ａの変位量も大きく、変位計５２での計測値は閾値よりも大きくなる（図１４（ｄ））。選別棒先端５０ａの変位量を計測した後、選別棒５０は上昇し、選別物１８ａから離れ、搬送ベルト２０で選別棒５０よりも前方の吸引機５２の下まで搬送される。閾値よりも変位量が大きかった場合は、吸引機５２で天然ゴム１８ａは吸引され選別される（図１４（ｅ））。吸引されなかったポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０とともに移動して、端まで搬送され、回収箱２２中に落下して回収される（図１４（ｆ））。
【００７２】
上述のように、選別棒先端５０ａは一定の圧力で選別物に押し付けられ、その変位量を変位計５２で計測して、選別物を識別する。識別後が選別棒先端５０ａは上昇し、搬送ベルトで再び選別棒先端５０ａに搬送された選別物に押し付けされ、変位量を計測する。選別棒先端５０ａが押し付けられた後の被選別物が、搬送ベルト２０で選別物が搬送され、吸引あるいは端まで搬送されるかによって、選別される。この動作を繰り返し、選別、回収を行う。ここでは周囲温度２７℃付近の室温下で実施される。
【００７３】
これにより、従来困難であった比重が同じ固体物が混在する被選別物であっても固体物の変形量の差を利用することにより、さらに細分化した選別が可能となる。また、実施の形態１に示す選別用錐の尖端に固着されにくいものでも、吸引により回収できる効果がある。
【００７４】
実施の形態９．
図１５は、この発明の実施の形態９における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【００７５】
実施の形態８では、変位量が閾値よりも大きかった天然ゴム１８ａの回収方法は吸引機５４による吸引であったが、本実施の形態においては、送風機６０による吹き飛ばしにより回収するものである。送風機６０は、選別棒より搬送ベルト２０の進行方向側の前方横側に取り付けられていて、ベルト幅より落下する位置に回収箱２１（天然ゴム１８ａを回収）が設置されている。また、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先にそれぞれ配設されている。このようにして、天然ゴム１８ａは吹き飛ばされて搬送ベルト２０上から除去される。なお、回収箱２０は箱でなくともよく、搬送ベルトに設けられた穴や溝でもよい。本実施の形態のように、吹き飛ばす方式は装置構成が簡単になる効果がある。
【００７６】
選別棒先端５０ａの変位量は被選別物の硬度で決まる。実施の形態８、あるいは実施の形態９に用いられる選別棒先端５０ａが先の図１１で示した先のとがった先端形状の場合、先端５０ａの変位量は主に圧縮強度で決まると考えられる。一方、先端５０ａの形状が平面である場合は主に弾性率で決まると考えられる。弾性率で選別する場合は、選別棒先端５０ａの形状は平面で、選別物の大きさより大きい平面であることが好ましい。このような形状にすることで、選別物の形状に差があっても、安定して選別棒５０が押し付けられる効果がある。
【００７７】
なお、本実施の形態あるいは実施の形態８では、選別棒５０が１つである場合を図示しているが、実施の形態１で示したように、複数の選別棒５０を並べてもよいし、本実施の形態と実施の形態８で示した選別機を並列に並べてもよい。
【００７８】
実施の形態１０．
図１６は、実施の形態１０における固体物の選別装置を示す概略構成図である。図１６に示すように、選別機１００と搬送手段であるベルトコンベア１９、回収容器２２とベルトコンベア１９に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを投入するためのホッパ３６、このホッパ３６から投下された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載させるための整列板３７、搬送された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂから天然ゴム１８ａを選別する選別機１００と選別された天然ゴム１８ａを回収する吸引機５４、選別されなかったポリエチレン１８ｂを回収する回収箱２２と制御回路３８及び信号線３９で構成されている。
【００７９】
なお、制御回路３８は、ホッパ３６に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９に載せる信号を、整列板３７に振動を与える信号を、ベルトコンベア１９の稼動および停止の信号を、可動アーム５３により選別機１００を上下させ、選別棒５０を選別物に押し付け、変位計５２で変位を計測されることと、閾値以上の変位量のとき、吸引機５４を動作させる駆動信号を、それぞれ信号線３９を通じて送る。選別機１００とベルトコンベア１９の詳細は実施の形態８で述べたので、ここでは、説明を省略する。
【００８０】
このように、選別棒５０を用いて被選別物の中から選別したい被選別物を判別し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その被選別物が持つ弾性率の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。また、被選別物を吸引することにより被選別物はいずれも確実に回収することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態において、実施の形態４と同様に、選別機のベルトコンベア１９の搬送ベルト２０に被選別物が入る一定の大きさの枠を持つ仕切り３５を設けてもよい。このような構成によって、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが搬送ベルト２０の仕切り３５枠内に整載されることにより、搬送時に被選別物の天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別棒５０で押圧する際、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず押圧が確実に行われる。
【００８２】
実施の形態１１．
図１７は、実施の形態１１における固体物の選別装置を示す概略構成図である。選別機１００では図１６の吸引機５４の代わりに送風機６０が設置され、この送風機６０は信号線３９で制御盤３８からに信号により動作される。
【００８３】
本実施の形態および実施の形態１０に示した固体物選別装置１００は、図１８に示す、次の工程で動作する。
【００８４】
ステップ１で、被選別物を破砕し、大きさを揃える。
【００８５】
ステップ２で、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる。
【００８６】
ステップ３で、比重等が同じで選別できなかった被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂがホッパ３６に投入される。
【００８７】
ステップ４で、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂは、ホッパ３６から搬送手段であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。この際、整列板３７で被選別物が重なり合わないように整えられて、搬送ベルト２０上に載置される。次に、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０にて選別機１００の下に搬送され、停止される。
【００８８】
ステップ５で、可動アーム５３を操作して、選別棒５０を降下させることにより押し下げられ、２ＭＰａの圧力で天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧され、選別したい天然ゴム１８ａでは選別棒先端５０ａの変位が閾値よりも大きくなる。一方、ポリエチレン１８ｂは弾性率が大きいため選別棒先端５０ａの変位が閾値よりも小さくなる。
【００８９】
ステップ６で、識別された天然ゴム１８ａは、送風機６０で吹き飛ばされることにより、天然ゴム１８ａは回収される。
【００９０】
ステップ７で、搬送ベルト２０に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上を移動し、回収容器２２に落下、回収される。なお、選別機１００、選別棒５０、変位計５２、可動アーム５３、搬送ベルト２０、送風機６０、ホッパ３６及び整列板３７は信号線３９を介して制御回路３８により制御されている。
【００９１】
本実施の形態によれば、選別した天然ゴム１８ａを送風機６０で搬送ベルト２０より移動されるので、装置の構造が簡単になる。なお、図１８に示した選別の工程のステップは、実施の形態１０において、送風機６０の替わりに吸引機５４を用いた場合でも同様である。
【００９２】
本実施の形態および実施の形態１０に示した固体物選別装置は、以上のステップに従って被選別物を選別する。このように、選別棒５０を用いて、被選別物の中から、選別したい被選別物を判別し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その固体物が持つ弾性率の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。
【００９３】
実施の形態１２．
実施の形態１２は、実施の形態８から１１において、被選別物あるいは選別棒の温度、あるいは両者の温度を制御して選別を行うものである。被選別物に応じて被選別物および選別棒の加熱温度を調整することにより、被選別物をさらに細分化して選別することが可能になる。
【００９４】
これは、一般に、弾性率の温度変化はプラスチックやゴムの種類によって異なるため、常温では硬度すなわち弾性率が同程度のプラスチックであっても、弾性率の温度変化の違いを利用して、選別の対象となるプラスチックやゴムなど被選別物の弾性率の差が大きくなるように被選別物あるいは選別棒の温度を制御して、選別棒による変位量の差を拡大することにより、常温では硬度すなわち弾性率が同程度の被選別物の判別および選別が可能となる。
【００９５】
先に述べたようにポリプロピレンとポリエチレンは両者とも比重が約０．９である。室温２７℃における弾性率は、ポリプロピレンでは５００ＭＰａ、ポリエチレンでは２５０ＭＰａと２倍程度の差しかない。ところが１００℃における弾性率は、ポリプロピレンでは１５０ＭＰａ、ポリエチレンでは１５ＭＰａと１０倍の差があり、１００℃の高温で選別することで、変形量の差が顕著になり、精度の良い選別が可能となる。
【００９６】
選別機１００と搬送ベルト２０全体を１００℃にしておくことで、選別棒先端５０ａを押し当てたときの変形量は、ポリプロピレンとポリエチレンで異なるため、選別棒先端５０ａの変位量に差ができ、判別および選別することができる。
【００９７】
選別棒先端５０ａの押圧力は、被選別物の弾性率とばらつきから決定すればよく、各実施の形態で示した押圧力に必ずしもとらわれる必要はない。天然ゴムやプラスチック類の弾性率は、概ね１ＭＰａから１０００ＭＰａの範囲にあるため、１ＭＰａから１００ＭＰａの圧力で押圧したときのひずみは少なくとも０．１となるので、約１ｃｍの被選別物であれば１ｍｍ変形し、計測に充分な選別棒先端５０ａの変位量が得られる。他の実施の形態においても、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別棒先端５０ａを被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から弾性率の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００９８】
また、上記実施の形態８から１２では、選別棒５０の材質として、ステンレス製を使用する場合について述べたが、上述したように被選別物の硬度に合わせて選択すればよい。
【００９９】
なお、上記実施の形態８から１２では、選別したい被選別物を吸引あるいは吹き飛ばして選別する場合について説明したが、逆に選別したい被選別物を吸引あるいは吹き飛ばさず残しても、同様の効果があることは言うまでもない。また、上記実施の形態８から１２では、二種類の被選別物を選別する場合について述べたが、二種類以上の被選別物が混在している被選別物の中から有用とされる固体物あるいは不要な被選別物のみを取り出すという、いずれの使用方法の場合についても効果がある。また、二種類以上の被選別物が混在している場合に、加温する温度の違う選別機１００を複数台並べて、それぞれ固着する被選別物を違えて、被選別物の中からそれぞれ選別したい被選別物を細分化して選別することもできる。なお、上記実施の形態８から１２では、同じ比重を持つ被選別物を選別する場合について説明したが、必ずしも比重が同じである必要はなく、弾性率の異なる被選別物の選別に利用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１００】
１ 選別機
２ 尖端
３ 選別用錐
６ 支持体
７ 脱離板
１８ａ 天然ゴム
１８ｂ ポリエチレン
１９ ベルトコンベア
２０ 搬送ベルト
２１、２２ 回収容器
２６ パレット
３１ 回転ドラム
３２ 脱離ベルト
３５ 仕切り
５０ 選別棒
５０ａ 選別棒先端
５１ 重り
５２ 変位計
５３ アーム
５４ 吸引機
６０ 送風機
１００ 選別機
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチック等の有機物を選別し、回収する固体物の選別方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を再生、再利用するためには、被選別物をその材料の種類毎に細かく選別する必要がある。
【０００３】
通常、廃棄物のリサイクル処理において、材料の分離、選別は以下の方法で行われる。
（１）比重、浮力（比重液、遠心、風選、選択的浮遊）による選別方法
（２）ろ過、ふるいによる選別方法
（３）電磁気的性質（磁力、渦電流、静電気分離）を利用した電磁気的選別方法
（４）分析機器（分光法、蛍光X線、マーク・ラベル認識）による選別方法
例えば、冷蔵庫やテレビ等の廃棄物の選別において、金属やガラス、発泡成形体を除去した後のプラスチックの種類別の選別は、低温破砕後のふるい選別機、静電気分離機、比重選別機を用いて行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、プラスチックを反発板上に落下させ、材料による反発係数の違い（硬度の違い）を利用して、反発した後の飛翔方向により選別を行う揺動反発式選別機による方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２３４９３９号公報（３−５頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−２２５９３０号公報（２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のふるいや静電気分離、比重による選別方法では、被選別物であるプラスチック等の有機物と金属、有機物の比重の異なる物質や電磁気的性質の異なる材料は選別が可能であるが、これらの性質が似通った材料、例えばゴムとプラスチックについては、比重が同じであって十分に選別できず、また、揺動反発による選別方法では、大きさや重量の影響を受け、単純に硬度の違いだけでは選別できず、再利用されず埋め立てもしくは焼却処分されており、プラスチックの再生、再利用が進んでいないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、例えば、被選別物であるゴムとプラスチック、プラスチック同士のように比重が同じであるため、従来の選別方法では選別が困難であった被選別物を、さらに細かく材料の種類毎に容易に効率よく選別することができる固体物の選別方法と装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係わる固体物の選別方法においては、比重が同じで選別が困難であった固体物の被選別物を選別するため、被選別物の材料による硬度の違いを利用し、被選別物に一定の圧力で選別用錐を押圧し、選別用錐が圧入され、固着されるものを被選別物の中から選別するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、固体物である被選別物の硬度の違いを利用して選別することにより、従来法では選別が困難であった電磁気的性質や比重が同じである材料を選別することができる、といった顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する前半の工程図である。
【図３】実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する後半の工程図である。
【図４】実施の形態２における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【図５】実施の形態３における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【図６】実施の形態４における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。
【図７】実施の形態４における固体物の選別機のパレットの平面図である。
【図８】実施の形態５における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。
【図９】実施の形態６における固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１０】実施の形態６における固体物の選別装置の選別工程を示すフロー図である。
【図１１】実施の形態１から７で使用される選別用錐の尖端形状を示す断面図である。
【図１２】実施の形態８における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態８における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【図１４】実施の形態８における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【図１５】実施の形態９における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【図１６】実施の形態１０における固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１７】実施の形態１１おける固体物の選別装置を示す概略構成図である。
【図１８】実施の形態１０、１１における固体物の選別装置の選別工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明における固体物の選別方法は、被選別物であるゴムとプラスチック、プラスチック同士で比重が同じであっても硬度が異なるという性質に着目している。ここでいう硬度とは、圧縮強度あるいは弾性率を示す。
次に、実施の形態により固体物の選別方法と選別装置について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。図２は実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する前半の工程図で、図３は実施の形態１における固体物の選別機の動作を説明する後半の工程図である。
【００１３】
図１において、選別機１においては、尖端２を有するステンレス製の選別用錐３が、ロッド４に取り付けられてマトリクス状に配置されており、このロッド４の一部はシリンダ５内に摺動可能に取り付けられ、このシリンダ５は支持体６に固定されている。脱離板７には、ボールねじ８が取り付けられており、支持体６に固定されたモータ９によりこのボールねじ８が矢印１０のように回転されると、脱離板７が支持体６に取り付けられたガイド１１に沿って、支持体６に対して矢印１２の方向に可動できるようになっている。また、支持体６に取り付けられた可動アーム１３（可動アームの駆動装置は省略する）は、支持体６を矢印１４に示す方向に可動できるようになっていて、その位置を制御することができる。選別用錐３が、脱離板７に所定の間隔で設けられた貫通孔１５に正確に貫通できるよう、支持体６に取り付けられたガイドピン１６が脱離板７に形成されたガイド孔１７に貫入することで水平方向の位置決めがなされる。
【００１４】
選別機１以外に、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの混在した固体物である被選別物を整載して、選別機１に搬送するベルトコンベア１９の搬送ベルト２０と、選別機１により選別された被選別物である天然ゴム１８ａを投入する回収容器２１が、可動アーム１３により選別機１が回転移動する位置（紙面に垂直方向）に、また、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先にそれぞれ配設されている。ここで、ステンレス製の選別用錐３は天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂより大きい圧縮強度を有するものを使用している。
【００１５】
次に、本実施の形態１による選別機１とベルトコンベア１９の動作について、図２、図３を参照して説明する。図２、図３において、同一の符号は、同一又は相当の構成を示している。また、これらを制御する制御部とシリンダ５については省略している。
【００１６】
（ａ）第一工程（整載）
破砕され、約１ｃｍ大きさに揃えられた被選別物の内、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる（図示せず）。
【００１７】
図２（ａ）に示すように比重等が同じで選別されなかった、例えば、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂが混在している被選別物は、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは比重がいずれも約０．９で、帯電性すなわち電磁気的特性もほぼ同じである。
【００１８】
（ｂ）第二工程（搬送）
次に、図２（ｂ）に示すように、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０を移動させることにより、搬送ベルト２０上に整載された天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂは、選別機１の脱離板７の下方に搬送され、停止される。この工程では、脱離板７は、選別用錐３の尖端２が突き出る位置に保持されている。
【００１９】
（ｃ）第三工程（押圧、固着）
天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの搬送が完了すると、図２（ｃ）に示すように第三工程では、可動アーム１３を操作して、支持体６が矢印で示す方向２３に降下され、支持体６に取り付けられたステンレス製の選別用錐３の尖端２が、搬送ベルト２０上に置かれた天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂに接触する（シリンダ５は省略）。ここで、図１に示すシリンダ５により５ＭＰａの圧力で、ロッド４に取り付けられた選別用錐３の尖端２が、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂに押圧される。選別用錐３の圧入し易さを示す硬度、すなわち圧縮強度は、天然ゴム１８ａでは凡そ１ＭＰａであり、ポリエチレン１８ｂでは３０ＭＰａである。選別用錐３の尖端２を天然ゴム１８ａの圧縮強度よりも大きい５ＭＰａの圧力に設定しているため、圧縮強度の小さい天然ゴム１８ａは選別用錐３の尖端２が圧入され、固着されるが、圧縮強度の大きいポリエチレン１８ｂは、選別用錐３の尖端２は圧入されない。
【００２０】
（ｄ）第四工程（天然ゴム選別、保持）
次に、この第四工程では、図３（ｄ）に示すように可動アーム１３を操作して、支持体６が矢印の方向２４に上昇されるが、この際、選別用錐３の尖端２が圧入、固着された天然ゴム１８ａも選別用錐３と一緒に持ち上げられる。選別用錐３の尖端２に固着されなかったポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上に残される。
【００２１】
（ｅ）第五工程（天然ゴム脱離、回収）
図３（ｅ）に示す第五工程では、可動アーム１３を操作して、選別機１を紙面と垂直方向にある回収容器２１の上に移動させる。ここで、モータ９を作動させ、ボールねじ８を回転させて、ガイド１１に沿って、脱離板７を矢印の方向２５に降下させることにより、脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも下降されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。
【００２２】
（ｆ）第六工程（ポリエチレン回収）
この後、図３（ｆ）に示すように、ベルトコンベア１９を作動させる。これにより、選別用錐３の尖端２に固着されず、搬送ベルト２０上に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０とともに移動して、落下し、回収容器２２に回収される。
【００２３】
最後に、可動アーム１３を操作し、選別機１は、第五工程の場合と逆方向に移動され、再び、搬送ベルト２０の上の位置に戻される。同時に、モータ９により、ボールねじ８を第五工程の場合と逆回転させ、脱離板７を選別用錐３の尖端２が突き出る位置に戻す。これにより、新たな被選別物である天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂが搬送ベルト２０に整載される最初の状態に戻る。この一連の動作を繰り返すことにより、被選別物の天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの中から選別したい天然ゴム１８ａを選別する。ここでは、周囲温度２７℃付近の室温下で実施される。
【００２４】
ここで、シリンダ５には、空圧あるいは油圧シリンダが使用され、選別用錐３の尖端２が被選別物に一定の圧力で押圧される。脱離板７の貫通孔１５の径は、選別用錐３が貫通でき、被選別物よりも小さく設定されている。天然ゴムやプラスチック類の圧縮強度は、概ね１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲にあるので、従って、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別用錐３を被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から圧縮強度の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００２５】
これにより、従来困難であった比重が同じ固体物が混在する被選別物であっても固体物の圧縮強度差を利用することにより、さらに細分化した選別が可能となる。また、この選別方法では、水や薬品等を使用しないため、環境負荷が小さいという優れた効果もある。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図であり、図４（ａ）は、選択したい被選別物を選別用錐の固着させた状態図、図４（ｂ）は、選別された被選別物を選別用錐から脱離する状態図、図４（ｃ）は、選別されなかった被選別物を回収する状態図を示す。図４において、実施の形態１と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略している。
【００２７】
図４（ａ）で示すように、実施の形態２では、実施の形態１で被選別物を整載する搬送ベルト２０の替わりに、パレット２６を使用するものであり、パレット２６、架台２７、伸縮脚２８を除く、選別機１の構成は実施の形態１と同一である。図４（ａ）に示すこの工程では、予め、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂはパレット２６上に整載され、このパレット２６は架台２７に載置される。この架台２７には、伸縮脚２８が取り付けられている。実施の形態１の図２（ｃ）と同様に可動アーム１３により支持体６を操作し、選別用錐３の尖端２をパレット２６上に載置された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧し、選択したい天然ゴム１８ａを選別用錐３の尖端２に固着させ、その後、支持体６を上昇させパレット２６から天然ゴム１８ａを取り除く。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、選別機１は、可動アーム１３により、回収容器２１上に移動され、モータ９を作動させることにより、ボールねじ８が回転され、ガイド１１に沿って、脱離板７は矢印の方向２９に下降される。ここで、脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも降下されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。さらに、図４（ｃ）に示す工程で、矢印で示すように架台２７の脚２８の一方を上方３０ａに伸ばし、他の一方を下方３０ｂに縮めてパレット２６を傾斜させることにより、パレット２６上に残されたポリエチレン１８ｂはパレット２６上を滑落し、回収容器２２に回収される。
【００２９】
実施の形態２では、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをパレット２６上に載置して、選別機１で選別することにより、選別装置が簡単になり、配置の自由度が増し、選別装置全体の設置面積が少なくて済むという効果がある。
【００３０】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における固体物の選別機の構成及び動作を説明する工程図である。
【００３１】
図５においては、選別用錐３はロッド４とシリンダ５（図示せず、図１と同様）を介して回転ドラム３１にドラムの円周方向と長手方向にマトリクス状にドラムの中心に対して放射状に取り付けられており、また、脱離ベルト３２は、この回転ドラム３１に一部が巻装されるように取り付けられており、駆動モータ３３により回転ドラム３１に同期して回転する。さらに、脱離ベルト３２にはベルトの長手方向および直角方向に一定の間隔で矩形状の開口部３４がマトリクス状に設けられており、この開口部３４を通して、選別用錐３が挿脱されるよう構成されている。回収容器２２は、搬送ベルト２０の進行方向の先に、さらに、回収容器２１は、選別用錐３が脱離ベルト３２の開口部３４に収納される位置にそれぞれ配置されている。
【００３２】
次に動作について説明する。まず、図５（ａ）に示す工程では、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載され、回転ドラム３１に同期して移動する被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに選別用錐３の尖端２を５ＭＰａの圧力で押圧し、選別したい被選別物の天然ゴム１８ａを固着、保持する。次に、図５（ｂ）に示す工程では、回転とともに回転ドラム３１から脱離ベルト３２が離れることにより、選別用錐３は、開口部３４内に引き込まれ、選別用錐３の尖端２に固着された天然ゴム１８ａは、脱離ベルト３２に接触して脱離され、落下して回収容器１８に回収される。図５（ｃ）に示す工程では、選別用錐３に固着されず搬送ベルト２０上に取り残されたポリエチレン１８ｂは、やがて搬送ベルト２０から落下して回収容器２２に回収される。図５（ｂ）では、既に回収されたポリエチレン１８ｂも記載されている。これにより、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを選別することができる。
【００３３】
実施の形態３による固体物の選別方法では、連続的に、選別作業が続けられるため、作業効率よく、短い時間で処理することが可能になるという効果がある。
【００３４】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図を示す。図７は本実施の形態における固体物の選別機のパレットの平面図である。
【００３５】
本実施の形態においては、実施の形態１と同様な構成の固体物の選別機において、選別機のベルトコンベア１９の搬送ベルト２０に被選別物が入る一定の大きさの枠を持つ仕切り３５を設けたものである。このような構成によって、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが搬送ベルト２０の仕切り３５枠内に整載されることにより、搬送時に被選別物の天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別用錐３で加圧する際、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず固着が確実に行われる。
【００３６】
図７は本実施の形態における別の構成を示したもので、実施の形態２と同様な構成の固体物の選別機において、パレット２６に仕切り３５を設けたものである。このような構成によって、図６の搬送ベルトに仕切り３５を設けた場合と同様に、パレット２６の移動時に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別用錐３で押圧する際も、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず固着が確実に行われるという効果がある。
【００３７】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５における固体物の選別機のベルトコンベア部の断面図である。図１、５及び図６と同一の構成には、同一の符号を付している。本実施の形態においては、実施の形態１、３または４と同様な構成の固体物の選別機において、被選別物の投入口であるホッパ３６から搬送器であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを整載するために被選別物に振動を与える整列板３７を設けたものである。このような構成によって、被選別物の天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂ同士が重なり合わず、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに対して選別用錐３の押圧が確実に行えるという効果がある。
【００３８】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６における固体物の選別装置を示す概略構成図である。図１０はこの選別装置における選別工程を示すフロー図である。図９、図１０を参照して選別装置の構成と動作を説明する。なお、実施の形態１及び５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００３９】
図９に示すように、選別機１と搬送手段であるベルトコンベア１９、回収容器２１、２２とベルトコンベア１９に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを投入するためのホッパ３６、このホッパ３６から投下された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載させるための整列板３７、搬送された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂから天然ゴム１８ａを選別する選別機１と選別された天然ゴム１８ａと選別されなかったポリエチレン１８ｂをそれぞれ回収する回収容器２１、２２と制御回路３８及び信号線３９で構成されている。
【００４０】
なお、制御回路３８は、ホッパ３６に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９に載せる信号を、整列板３７に振動を与える信号を、ベルトコンベア１９の稼動および停止の信号を、モータ９を作動させて脱離板７を上下させる駆動信号を、可動アーム１３により選別機１を上下させ、回収容器２１上に移動させる駆動信号を、それぞれ信号線３９を通じて送る。選別機１とベルトコンベア１９の詳細は実施の形態１で述べたので、ここでは、説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態６における固体物の選別装置は、図１０に示す、次の工程で動作する。
【００４２】
ステップ１で、被選別物を破砕し、大きさを揃える。
【００４３】
ステップ２で、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる。
【００４４】
ステップ３で、比重等が同じで選別できなかった被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂがホッパ３６に投入される。
【００４５】
ステップ４で、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂは、ホッパ３６から搬送手段であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。この際、整列板３７で被選別物が重なり合わないように整えられて、搬送ベルト２０上に載置される。次に、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０にて選別機１の下に搬送され、停止される。
【００４６】
ステップ５で、可動アーム１３を操作して、支持体６を降下させることにより、押圧手段である選別用錐３が押し下げられ、シリンダ５（図示せず）により選別用錐３の尖端２が５ＭＰａの圧力で天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧され、選別したい天然ゴム１８ａは選別用錐３の尖端２が圧入され、固着される。一方、ポリエチレン１８ｂは圧縮強度が大きいため圧入されない。
【００４７】
ステップ６で、選別用錐３の尖端２に固着された天然ゴム１８ａは、可動アーム１３により支持体６を上昇させることにより選別用錐３とともに一緒に上昇する。この状態で、可動アーム１３により、選別機１を回収容器２１の上に移動させ、ここで、モータ９を作動させ、ボールねじ８を回転させて、ガイド１１に沿って脱離板７を降下させることにより、被選別物の脱離手段である脱離板７は、選別錐３の尖端２よりも降下されることにより、選別錐３の尖端２に固着されていた天然ゴム１８ａは脱離板７に接触し、選別用錐３の尖端２から脱離される。脱離された天然ゴム１８ａは落下し、回収容器２１にて回収される。
【００４８】
ステップ７で、選別用錐３の尖端２が圧入されず、搬送ベルト２０に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上を移動し、回収容器２２に落下、回収される。なお、選別機１、支持体６、脱離板７、可動アーム１３、搬送ベルト２０、ホッパ３６及び整列板３７は信号線３９を介して制御回路３８により制御されている。
【００４９】
本実施の形態６の固体物の選別装置は、以上のステップに従って被選別物を選別する。このように、選別用錐３を用いて、被選別物の中から、選別したい被選別物を固着し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その固体物が持つ圧縮強度の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。
【００５０】
実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態１から６において、被選別物あるいは選別用錐の温度、あるいは両者の温度を制御して選別を行うものである。被選別物に応じて被選別物および選別用錐の加熱温度を調整することにより、被選別物をさらに細分化して選別することが可能になる。
【００５１】
これは、一般に、固体を軟化点以上の温度にすると圧縮強度が小さくなり硬度が小さくなる。この軟化点はプラスチックやゴムの種類によって異なるため、常温では硬度すなわち圧縮強度が同程度のプラスチックであっても、軟化点の違いにより選別用錐３による圧入、固着の可否により選別が可能となる。
【００５２】
例えば、ポリプロピレンとポリエチレンは両者とも比重が約０．９で、室温では圧縮強度も３０ＭＰａと差がないが、軟化点はポリエチレンが１３０℃、ポリプロピレンが１７０℃と異なるため、軟化点の違いを利用して選別することが可能である。
【００５３】
尖端２がステンレス製の選別用錐３を使用して、約１ｃｍ大きさに破砕されたポリエチレンとポリプロピレンの混在物である被選別物に、選別用錐３を１５ＭＰａの力で押圧する。ここで、ポリエチレンとポリプロピレンの混在物を含め、選別機１と搬送ベルト２０全体を１３０℃に加温しておく。
【００５４】
その結果、ポリエチレンは軟化点に達しているため圧縮強度が低下し、硬度が小さくなり、選別用錐３の尖端２が圧入され、固着保持されるが、一方、ポリプロピレンは、軟化点に達していないため圧縮強度は変化せず硬度が大きいため、選別用錐３の尖端２が圧入されず、固着されない。１３０℃の温度で選別用錐３にポリエチレンを固着させ、保持し、選別用錐３から取り外す際も１３０℃となるように温度を設定しておく。
【００５５】
このように、ポリエチレンとポリプロピレンといったプラスチック同士は、室温では圧縮強度に差がなく、すなわち硬度に差が無くて、選別が困難であったが、被選別物を加温することにより、選別が可能になる。従って、選別したい材料によって加温する温度を調整することにより、より細分化して選別することが可能となる効果がある。
【００５６】
図１１に上記の実施の形態１から７で使用できる選別用錐３の尖端２の形状を示す。上記実施の形態１から７では、選別用錐３の尖端形状は先端が尖った図１１の先端（ａ）を使用する場合について述べたが、先端（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の形状であってもよく、同様の効果が期待できる。選別用錐３の大きさは、被選別物の大きさに合わせて調整する。
【００５７】
上記実施の形態１から６では、被選別物として、比重が約０．９と同じで、圧縮強度が異なる天然ゴムとポリエチレンとを選別する例について説明したが、さらに例を挙げると、比重が約１と同じ、シリコーンゴム（圧縮強度：５ＭＰａ）とポリスチレン（同：５０ＭＰａ）とを、選別用錐３の押圧１０ＭＰａにより、また、比重が約１．２と同じ、ニトリルゴム（圧縮強度：５ＭＰａ）とポリカーボネート（同：７０ＭＰａ）とを、選別用錐３の押圧１０ＭＰａで、それぞれ選別することが可能である。選別用錐３の押圧力は、固着される被選別物の圧縮強度のばらつきと固着されない被選別物の圧縮強度から決定すればよく、各実施の形態で示した押圧力に必ずしもとらわれる必要はない。実施の形態１でも述べたが、天然ゴムやプラスチック類の圧縮強度は、概ね１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲にあるので、他の実施の形態においても、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別用錐３を被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から圧縮強度の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態１から７では、選別用錐３の材質として、ステンレス製を使用する場合について述べたが、上述したように被選別物の硬度（圧縮強度）に合わせて選択すればよく、強度的には、１００ＭＰａの圧力にも耐えられる硬度を有する鉄やステンレスあるいは金属炭化物粉末と金属粉末を焼結したＷＣ−Ｃｏ系を始めとする超硬合金も推奨される。ステンレスは錆び難いという利点がある。ステンレスの中でもＳＵＳ４３０のような４００系ステンレスと鉄は、破損して被選別物の中に混入しても磁気選別が可能で除去し易いという利点もある。これに対して、銅やアルミニウムは数１０ＭＰａの圧縮強度しかないので、使用できる被選別物の材料の選別に制約があるが、実施の形態７のように選別用錐３を加温して使用する場合は、強度が低くてもよく、むしろ熱伝導率の大きいことが求められるので、銅やアルミニウムが適している。
【００５９】
さらに、上記実施の形態１から７では、選別用錐３がシリンダ５により支持体６に取り付けられた場合について述べたが、バネ等の弾性体により押圧する場合であってもよく、油圧シリンダや空圧シリンダと同様の効果が期待できる。
【００６０】
なお、上記実施の形態１から７では、選別したい被選別物を選別用錐３により、固着させて選別する場合について説明したが、逆に選別したい被選別物を固着させずに残しても、同様の効果があることは言うまでもない。また、上記実施の形態１から７では、二種類の固体物を選別する場合について述べたが、二種類以上の固体物が混在している被選別物の中から有用とされる固体物あるいは不要な固体物のみを取り出すという、いずれの使用方法の場合についても効果がある。また、二種類以上の固体物が混在している場合に、加温する温度の違う選別機１を複数台並べて、それぞれ固着する被選別物を違えて、被選別物の中からそれぞれ選別したい固体物を細分化して選別することもできる。なお、上記実施の形態１から７では、同じ比重を持つ被選別物を選別する場合について説明したが、必ずしも比重が同じである必要はなく、圧縮強度の異なる被選別物の選別に利用できることは言うまでもない。
【００６１】
実施の形態８．
図１２は、この発明の実施の形態８における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。図１３および図１４は、本実施の形態における固体物の選別機の動作を説明する工程図である。
【００６２】
図１２において、選別機１００においては、選別棒５０に重り５１と変位計５２とがアーム５３で選別機に取り付けられている。重り５１は選別棒５０を被選別物に一定の荷重で押し付けるためのもので、変位計５２は被選別物に荷重が与えられたときの変形による先端５０の変位を計測するためのものである。
【００６３】
選別機１００の下部には、天然ゴム１８ａ、ポリエチレン１８ｂの混在した固体物である被選別物を整載して、選別機１００に搬送するベルトコンベア１９の搬送ベルト２０が配置されている。また、選別機１００により選別された被選別物である天然ゴム１８ａを吸引する吸引機５４が、搬送ベルト進行方向側に選別棒５０と並んで上部、あるいは搬送ベルト進行方向側に対して横側で被選別物の高さに取り付けられている。さらに、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先に配設されている。ここでステンレス製の選別棒５０の材料は、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂよりも大きい硬度を有するものを使用している。
【００６４】
次に、本実施の形態による選別機１００とコンベア１９の動作について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３および図１４においてこれらを制御する制御部については省略している。
【００６５】
破砕され、約１ｃｍの厚さに揃えられた被選別物のうち、あらかじめ金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる（図示せず）。
【００６６】
図１３（ａ）に示すように、比重や電磁気的選別方法で選別されなかった例えば、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが混在している被選別物は、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載され、ベルトコンベア１９の搬送ベルト２０を移動させることにより、天然ゴム１８ａあるいはポリエチレン１８ｂは、選別機１００の選別棒５０の下方に搬送され、停止される。
【００６７】
選別棒先端５０ａは、選別棒５０に取り付けられた重り５１と選別棒先端５０ａの底面積で調整された圧力２ＭＰａで被選別物に押圧される。このとき被選別物への選別棒先端５０ａによる変形しやすさを示す硬度すなわち弾性率は、２７℃では天然ゴムでおよそ１０ＭＰａであり、ポリエチレン１８ｂではおよそ２５０ＭＰａである。
【００６８】
一般に
圧力÷弾性率＝ひずみ
であることから
約１ｃｍ厚さの天然ゴムとポリエチレンを２ＭＰａの力で上から押したとき
天然ゴムのひずみは、２ＭＰａ÷１０ＭＰａ＝０．２
となり、約１ｃｍの厚さの場合、１ｃｍ×０．２＝０．２ｃｍ すなわち２ｍｍ変形し、この場合上から押しているので２ｍｍ厚さがが薄くなる。
ポリエチレンのひずみは、２ＭＰａ÷２５０ＭＰａ＝０．００８
となり、約１ｃｍの厚さの場合、１ｃｍ×０．００８＝０．００８ｃｍ となり、ほとんど変形しない。
【００６９】
このように、弾性率の大きいポリエチレン１８ｂではポリエチレン１８ｂが変形せず選別棒先端５０ａが押しこまれないため、選別棒先端５０ａの変位量は小さい（図１３（ｂ））が、後述するように、弾性率の小さい天然ゴム１８ａでは天然ゴムが変形し、選別棒先端５０ａが押し込まれるため、選別棒先端５０ａの変位量は大きい（図１４（ｄ））。このように構成することにより、選別棒先端５０ａの変位量の違いから、例えば閾値を０．１ｃｍとしたとき、変位計５２で計測することにより、天然ゴムかポリエチレンかを判別することができる。
【００７０】
選別棒先端５０ａの変位量が閾値よりも小さいポリエチレン１８ｂの場合は、計測後選別棒５０は上昇し、搬送ベルト２０で選別物１８ｂは前方に搬送される（図１４（ｃ））。
【００７１】
次に選別棒先端５０ａが天然ゴム１８ａに押し付けられた場合は、天然ゴム１８ａの変形量が大きいため、選別棒先端５０ａの変位量も大きく、変位計５２での計測値は閾値よりも大きくなる（図１４（ｄ））。選別棒先端５０ａの変位量を計測した後、選別棒５０は上昇し、選別物１８ａから離れ、搬送ベルト２０で選別棒５０よりも前方の吸引機５２の下まで搬送される。閾値よりも変位量が大きかった場合は、吸引機５２で天然ゴム１８ａは吸引され選別される（図１４（ｅ））。吸引されなかったポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０とともに移動して、端まで搬送され、回収箱２２中に落下して回収される（図１４（ｆ））。
【００７２】
上述のように、選別棒先端５０ａは一定の圧力で選別物に押し付けられ、その変位量を変位計５２で計測して、選別物を識別する。識別後が選別棒先端５０ａは上昇し、搬送ベルトで再び選別棒先端５０ａに搬送された選別物に押し付けされ、変位量を計測する。選別棒先端５０ａが押し付けられた後の被選別物が、搬送ベルト２０で選別物が搬送され、吸引あるいは端まで搬送されるかによって、選別される。この動作を繰り返し、選別、回収を行う。ここでは周囲温度２７℃付近の室温下で実施される。
【００７３】
これにより、従来困難であった比重が同じ固体物が混在する被選別物であっても固体物の変形量の差を利用することにより、さらに細分化した選別が可能となる。また、実施の形態１に示す選別用錐の尖端に固着されにくいものでも、吸引により回収できる効果がある。
【００７４】
実施の形態９．
図１５は、この発明の実施の形態９における固体物の選別方法を示す選別機の構成を示す断面図である。
【００７５】
実施の形態８では、変位量が閾値よりも大きかった天然ゴム１８ａの回収方法は吸引機５４による吸引であったが、本実施の形態においては、送風機６０による吹き飛ばしにより回収するものである。送風機６０は、選別棒より搬送ベルト２０の進行方向側の前方横側に取り付けられていて、ベルト幅より落下する位置に回収箱２１（天然ゴム１８ａを回収）が設置されている。また、選別されない被選別物であるポリエチレン１８ｂを投入する回収容器２２が搬送ベルト２０の進行端の先にそれぞれ配設されている。このようにして、天然ゴム１８ａは吹き飛ばされて搬送ベルト２０上から除去される。なお、回収箱２０は箱でなくともよく、搬送ベルトに設けられた穴や溝でもよい。本実施の形態のように、吹き飛ばす方式は装置構成が簡単になる効果がある。
【００７６】
選別棒先端５０ａの変位量は被選別物の硬度で決まる。実施の形態８、あるいは実施の形態９に用いられる選別棒先端５０ａが先の図１１で示した先のとがった先端形状の場合、先端５０ａの変位量は主に圧縮強度で決まると考えられる。一方、先端５０ａの形状が平面である場合は主に弾性率で決まると考えられる。弾性率で選別する場合は、選別棒先端５０ａの形状は平面で、選別物の大きさより大きい平面であることが好ましい。このような形状にすることで、選別物の形状に差があっても、安定して選別棒５０が押し付けられる効果がある。
【００７７】
なお、本実施の形態あるいは実施の形態８では、選別棒５０が１つである場合を図示しているが、実施の形態１で示したように、複数の選別棒５０を並べてもよいし、本実施の形態と実施の形態８で示した選別機を並列に並べてもよい。
【００７８】
実施の形態１０．
図１６は、実施の形態１０における固体物の選別装置を示す概略構成図である。図１６に示すように、選別機１００と搬送手段であるベルトコンベア１９、回収容器２２とベルトコンベア１９に被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂを投入するためのホッパ３６、このホッパ３６から投下された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載させるための整列板３７、搬送された天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂから天然ゴム１８ａを選別する選別機１００と選別された天然ゴム１８ａを回収する吸引機５４、選別されなかったポリエチレン１８ｂを回収する回収箱２２と制御回路３８及び信号線３９で構成されている。
【００７９】
なお、制御回路３８は、ホッパ３６に天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂをベルトコンベア１９に載せる信号を、整列板３７に振動を与える信号を、ベルトコンベア１９の稼動および停止の信号を、可動アーム５３により選別機１００を上下させ、選別棒５０を選別物に押し付け、変位計５２で変位を計測されることと、閾値以上の変位量のとき、吸引機５４を動作させる駆動信号を、それぞれ信号線３９を通じて送る。選別機１００とベルトコンベア１９の詳細は実施の形態８で述べたので、ここでは、説明を省略する。
【００８０】
このように、選別棒５０を用いて被選別物の中から選別したい被選別物を判別し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その被選別物が持つ弾性率の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。また、被選別物を吸引することにより被選別物はいずれも確実に回収することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態において、実施の形態４と同様に、選別機のベルトコンベア１９の搬送ベルト２０に被選別物が入る一定の大きさの枠を持つ仕切り３５を設けてもよい。このような構成によって、被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが搬送ベルト２０の仕切り３５枠内に整載されることにより、搬送時に被選別物の天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず、また選別棒５０で押圧する際、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂとが動かず押圧が確実に行われる。
【００８２】
実施の形態１１．
図１７は、実施の形態１１における固体物の選別装置を示す概略構成図である。選別機１００では図１６の吸引機５４の代わりに送風機６０が設置され、この送風機６０は信号線３９で制御盤３８からに信号により動作される。
【００８３】
本実施の形態および実施の形態１０に示した固体物選別装置１００は、図１８に示す、次の工程で動作する。
【００８４】
ステップ１で、被選別物を破砕し、大きさを揃える。
【００８５】
ステップ２で、予め金属やセラミック等は通常の比重や電磁気的選別方法により選別され、取り除かれる。
【００８６】
ステップ３で、比重等が同じで選別できなかった被選別物である天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂがホッパ３６に投入される。
【００８７】
ステップ４で、天然ゴム１８ａやポリエチレン１８ｂは、ホッパ３６から搬送手段であるベルトコンベア１９の搬送ベルト２０上に整載される。この際、整列板３７で被選別物が重なり合わないように整えられて、搬送ベルト２０上に載置される。次に、天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂは搬送ベルト２０にて選別機１００の下に搬送され、停止される。
【００８８】
ステップ５で、可動アーム５３を操作して、選別棒５０を降下させることにより押し下げられ、２ＭＰａの圧力で天然ゴム１８ａとポリエチレン１８ｂに押圧され、選別したい天然ゴム１８ａでは選別棒先端５０ａの変位が閾値よりも大きくなる。一方、ポリエチレン１８ｂは弾性率が大きいため選別棒先端５０ａの変位が閾値よりも小さくなる。
【００８９】
ステップ６で、識別された天然ゴム１８ａは、送風機６０で吹き飛ばされることにより、天然ゴム１８ａは回収される。
【００９０】
ステップ７で、搬送ベルト２０に残されたポリエチレン１８ｂは、搬送ベルト２０上を移動し、回収容器２２に落下、回収される。なお、選別機１００、選別棒５０、変位計５２、可動アーム５３、搬送ベルト２０、送風機６０、ホッパ３６及び整列板３７は信号線３９を介して制御回路３８により制御されている。
【００９１】
本実施の形態によれば、選別した天然ゴム１８ａを送風機６０で搬送ベルト２０より移動されるので、装置の構造が簡単になる。なお、図１８に示した選別の工程のステップは、実施の形態１０において、送風機６０の替わりに吸引機５４を用いた場合でも同様である。
【００９２】
本実施の形態および実施の形態１０に示した固体物選別装置は、以上のステップに従って被選別物を選別する。このように、選別棒５０を用いて、被選別物の中から、選別したい被選別物を判別し、取り除くことにより、比重が同じであっても、その固体物が持つ弾性率の違いから被選別物を効率よく、選別することができる。
【００９３】
実施の形態１２．
実施の形態１２は、実施の形態８から１１において、被選別物あるいは選別棒の温度、あるいは両者の温度を制御して選別を行うものである。被選別物に応じて被選別物および選別棒の加熱温度を調整することにより、被選別物をさらに細分化して選別することが可能になる。
【００９４】
これは、一般に、弾性率の温度変化はプラスチックやゴムの種類によって異なるため、常温では硬度すなわち弾性率が同程度のプラスチックであっても、弾性率の温度変化の違いを利用して、選別の対象となるプラスチックやゴムなど被選別物の弾性率の差が大きくなるように被選別物あるいは選別棒の温度を制御して、選別棒による変位量の差を拡大することにより、常温では硬度すなわち弾性率が同程度の被選別物の判別および選別が可能となる。
【００９５】
先に述べたようにポリプロピレンとポリエチレンは両者とも比重が約０．９である。室温２７℃における弾性率は、ポリプロピレンでは５００ＭＰａ、ポリエチレンでは２５０ＭＰａと２倍程度の差しかない。ところが１００℃における弾性率は、ポリプロピレンでは１５０ＭＰａ、ポリエチレンでは１５ＭＰａと１０倍の差があり、１００℃の高温で選別することで、変形量の差が顕著になり、精度の良い選別が可能となる。
【００９６】
選別機１００と搬送ベルト２０全体を１００℃にしておくことで、選別棒先端５０ａを押し当てたときの変形量は、ポリプロピレンとポリエチレンで異なるため、選別棒先端５０ａの変位量に差ができ、判別および選別することができる。
【００９７】
選別棒先端５０ａの押圧力は、被選別物の弾性率とばらつきから決定すればよく、各実施の形態で示した押圧力に必ずしもとらわれる必要はない。天然ゴムやプラスチック類の弾性率は、概ね１ＭＰａから１０００ＭＰａの範囲にあるため、１ＭＰａから１００ＭＰａの圧力で押圧したときのひずみは少なくとも０．１となるので、約１ｃｍの被選別物であれば１ｍｍ変形し、計測に充分な選別棒先端５０ａの変位量が得られる。他の実施の形態においても、被選別物に合わせて、この１ＭＰａから１００ＭＰａの範囲で選別棒先端５０ａを被選別物に押圧する力を調節することにより、被選別物中から弾性率の異なる選別したい固体物を選別することが可能である。
【００９８】
また、上記実施の形態８から１２では、選別棒５０の材質として、ステンレス製を使用する場合について述べたが、上述したように被選別物の硬度に合わせて選択すればよい。
【００９９】
なお、上記実施の形態８から１２では、選別したい被選別物を吸引あるいは吹き飛ばして選別する場合について説明したが、逆に選別したい被選別物を吸引あるいは吹き飛ばさず残しても、同様の効果があることは言うまでもない。また、上記実施の形態８から１２では、二種類の被選別物を選別する場合について述べたが、二種類以上の被選別物が混在している被選別物の中から有用とされる固体物あるいは不要な被選別物のみを取り出すという、いずれの使用方法の場合についても効果がある。また、二種類以上の被選別物が混在している場合に、加温する温度の違う選別機１００を複数台並べて、それぞれ固着する被選別物を違えて、被選別物の中からそれぞれ選別したい被選別物を細分化して選別することもできる。なお、上記実施の形態８から１２では、同じ比重を持つ被選別物を選別する場合について説明したが、必ずしも比重が同じである必要はなく、弾性率の異なる被選別物の選別に利用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１００】
１ 選別機
２ 尖端
３ 選別用錐
６ 支持体
７ 脱離板
１８ａ 天然ゴム
１８ｂ ポリエチレン
１９ ベルトコンベア
２０ 搬送ベルト
２１、２２ 回収容器
２６ パレット
３１ 回転ドラム
３２ 脱離ベルト
３５ 仕切り
５０ 選別棒
５０ａ 選別棒先端
５１ 重り
５２ 変位計
５３ アーム
５４ 吸引機
６０ 送風機
１００ 選別機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体物が混在する被選別物に、選別棒の先端を所定の圧力で押圧し、前記先端の変位量に基づいて前記被選別物を選別することを特徴とする固体物の選別方法。
【請求項２】
被選別物あるいは選別棒の尖端の一方、又はその両方の温度を、前記被選別物が軟化する温度以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載の固体物の選別方法。
【請求項３】
選別棒を被選別物に押圧したときの前記選別棒の先端の変位量に基づいて前記被選別物を選別する装置であって、
前記被選別物を搬送する搬送手段と、
選別棒と、
前記選別棒の先端を前記被選別物に押圧する押圧手段と、
前記押圧手段により前記先端の変位量を計測する変位計と、
前記被選別物を搬送する手段から移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする固体物の選別装置。
【請求項４】
先端の変位量の閾値によって選別した被選別物を、移動手段によって前記被選別物を搬送する手段より移動させることを特徴とする請求項３に記載の固体物の選別装置。
【請求項５】
被選別物あるいは選別棒の先端の一方、又はその両方の温度を、前記被選別物が軟化する温度以上に加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の固体物の選別装置。
【請求項６】
搬送手段に設けられた仕切り内に、被選別物を整載させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の固体物の選別装置。
【請求項１】
複数の固体物が混在する被選別物に、選別棒の先端を所定の圧力で押圧し、前記先端の変位量に基づいて前記被選別物を選別することを特徴とする固体物の選別方法。
【請求項２】
被選別物あるいは選別棒の尖端の一方、又はその両方の温度を、前記被選別物が軟化する温度以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載の固体物の選別方法。
【請求項３】
選別棒を被選別物に押圧したときの前記選別棒の先端の変位量に基づいて前記被選別物を選別する装置であって、
前記被選別物を搬送する搬送手段と、
選別棒と、
前記選別棒の先端を前記被選別物に押圧する押圧手段と、
前記押圧手段により前記先端の変位量を計測する変位計と、
前記被選別物を搬送する手段から移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする固体物の選別装置。
【請求項４】
先端の変位量の閾値によって選別した被選別物を、移動手段によって前記被選別物を搬送する手段より移動させることを特徴とする請求項３に記載の固体物の選別装置。
【請求項５】
被選別物あるいは選別棒の先端の一方、又はその両方の温度を、前記被選別物が軟化する温度以上に加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の固体物の選別装置。
【請求項６】
搬送手段に設けられた仕切り内に、被選別物を整載させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の固体物の選別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１４７９３８（Ｐ２０１１−１４７９３８Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７３８２（Ｐ２０１１−９７３８２）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【分割の表示】特願２００５−３３９９９４（Ｐ２００５−３３９９９４）の分割
【原出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【分割の表示】特願２００５−３３９９９４（Ｐ２００５−３３９９９４）の分割
【原出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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