廃トナーカートリッジ処理装置
【課題】 連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる廃トナーカートリッジ処理装置を提供する。
【解決手段】 廃トナーカートリッジ（１０１）を破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材（１０６〜１０８）を取り出す破砕手段（３０３）を備えた廃トナーカートリッジ処理装置（１００）において、前記破砕手段（３０３）は、水（１０４）を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする。
【解決手段】 廃トナーカートリッジ（１０１）を破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材（１０６〜１０８）を取り出す破砕手段（３０３）を備えた廃トナーカートリッジ処理装置（１００）において、前記破砕手段（３０３）は、水（１０４）を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃トナーカートリッジから様々な資源を回収して再利用することができる廃トナーカートリッジ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電潜像方式の印刷機や複写機あるいは画像伝送装置のインクに用いられるトナーは、粉末状の着色プラスチックを主材料としているが、「粉末」であるがゆえに、インク補充時に周囲に飛散しやすく、取り扱いに慎重さが求められる。このため、トナーは通常、容器に収められた形態（トナーカートリッジと呼ばれる）でユーザの手元に届けられ、このトナーカートリッジのまま交換できるようになっている。
【０００３】
さて、使用済みのトナーカートリッジ（廃トナーカートリッジという）は、そのまま不燃物として捨てられるか、または、容器（カートリッジ）のみ再利用される運命を辿っていた。しかし、資源再利用の点で後者が望ましいものの、カートリッジの再利用回数にも限界があるので、いずれ、不燃物として廃棄される運命には変わりなかった。
【０００４】
そこで、廃トナーカートリッジを細かく破砕して、トナーの成分を分離回収すると共に、さらに、カートリッジを構成している様々な素材も分離回収することができる処理技術が求められている。
【０００５】
この種の処理技術としては、たとえば、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。以下、この技術を従来技術ということにすると、この従来技術では、「手作業によることなく、且つ解体することなく、使用済みトナーカートリッジをそのまゝ装置に投入しても、安全で、しかも良好な環境で破砕し、素材毎に分別処理することができる使用済みトナーカートリッジの処理装置及び処理方法を提供する。」という課題を達成するために、「使用済みトナーカートリッジを密閉された破砕室の中で爆発限界以下の雰囲気を保持しながら破砕する破砕装置と、この破砕装置から排出された破砕物を素材毎に分別する選別装置とからなる。」という解決手段を開示するものであり、この解決手段によって、「コピー機等のトナーを含む使用済みトナーカートリッジを前処理として解体に近い状態に手作業を全く加える必要がなく、そのまゝ一括して破砕装置に投入するだけで、残存のトナー、鉄や非鉄等の金属、ガラス、プラスチック等を爆発の危険もなく安全に且つ自動的に分別して回収することができる。このため処理作業が非常に簡単・清潔・安全で、効率は格段に高く、装置もシンプルで、全体としてコスト安に処理できる。」という効果を奏することができるとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術にあっては、以下の問題点がある。
（１）“密閉された破砕室”は、同文献の段落〔００２１〕の記載から、全体として気密（密閉）状態に構成されているシュレッダー４のことであり、また、“爆発限界以下の雰囲気”は、同記載中の窒素ガスの雰囲気（酸素ガス濃度７％以下が望ましい）のことであるが、シュレッダー４（破砕室）は常に密閉されているのではなく、廃トナーカートリッジを投入する度に、その密閉状態が破られ、その都度、窒素ガスが外部に逃げ出す構造になっている。
【０００８】
このことは、同文献の段落〔００２２〕に「バンカー３は、・・・・下端に観音開きに構成された開閉装置７が設けてある。その開閉により、使用済みのトナーカートリッジ１をシュレッダー４内へ適正量に調整して安定供給することができる。」と記載されていることからも明らかである。開閉装置７の「開」により、シュレッダー４（破砕室）が外界に開放する。
【０００９】
してみると、従来技術は、廃トナーカートリッジの投入後、シュレッダー４に窒素ガスを再充填する必要があり、窒素ガスの消費コストが嵩むうえ、この充填にはシュレッダー４の室容積に応じた相応の時間がかかるので、その間、破砕作業を中断せざるを得ず、破砕作業の処理効率が悪いという第一の問題点がある。
【００１０】
（２）従来技術における破砕物は、高速回転するチェーン１０（同文献の段落〔００２３〕参照）によって得られたものであり、要するに、爆発限界以下の雰囲気中で機械的に破砕されたものに過ぎない。したがって、その破砕物はトナーにまみれた汚損状態にあるから、仮に、その破砕物を「分別装置によって素材毎に分別」したとしても、汚れたままの素材をそのまま再利用できないという第二の問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる廃トナーカートリッジ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、廃トナーカートリッジを破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材を取り出す破砕手段を備えた廃トナーカートリッジ処理装置において、前記破砕手段は、水を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする廃トナーカートリッジ処理装置である。
請求項２記載の発明は、さらに、前記破砕手段からの汚水を脱水処理した廃トナーに溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すトナー分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃トナーカートリッジ処理装置である。
請求項３記載の発明は、さらに、前記破砕手段からの汚水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集剤を添加した汚水から比重の軽い浮遊物を取り出して脱水する脱水手段とを備え、前記トナー分離手段は、脱水後の浮遊物に溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すことを特徴とする請求項２記載の廃トナーカートリッジ処理装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる廃トナーカートリッジ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置の全体構成図である。この図において、廃トナーカートリッジ処理装置１００は、概略的に、集塵部２００、破砕部３００、汚水処理部４００、選別部５００及びトナー分離部６００に分けることができる。
【００１５】
各部の詳細を説明すると、まず、集塵部２００は、回収された廃トナーカートリッジ１０１を搬入するためのコンベア２０１と、このコンベア２０１で運ばれた廃トナーカートリッジ１０１に付着しているトナー等の汚損物１０２を集塵機２０４の働きにより集塵して清掃する集塵室２０２と、この集塵室２０２から、清掃済みの廃トナーカートリッジ１０３を運び出すコンベア２０３、２０４、２０５と、集塵機２０４によって集塵された汚損物１０２を汚水処理部４００に排出する排出管２０５とを備える。
【００１６】
破砕部３００は、開閉バルブ３０１を介して外部の水源（不図示）に繋がる給水管３０２から供給される清水１０４（水道水、地下水または後述の再生水などの綺麗な水）を散布しながら、コンベア２０３、２０４、２０５を介して運ばれてきた廃トナーカートリッジ１０３を機械的手段（たとえば、回転刃や無端チェーンまたは噛み合い刃などによるもの）で細かく破砕する洗浄式破砕機３０３と、この洗浄式破砕機３０３からの汚水１０５を汚水処理部４００に排出する排出管３０４と、この洗浄式破砕機３０３から取り出される様々な破砕物１０６〜１０８を選別部５００に搬送するコンベア３０５とを備える。
【００１７】
汚水処理部４００は、排出管３０４を介して破砕部３００から排出された汚水１０５を貯留する第一汚水ピット４０１と、集塵部２００からの汚損物１０２が排出管２０５を介して投入される第二汚水ピット４０２とを備える。第一汚水ピット４０１と第二汚水ピット４０２は、互いに管路４０３で繋がっており、第一汚水ピット４０１の内部の汚水１０５は、この管路４０３を介して第二汚水ピット４０２にも流れ込むようになっている。したがって、第二汚水ピット４０２に投入された汚損物１０２は元々粉塵状であるが、第一汚水ピット４０１から流れ込んだ汚水１０５と混じり合って同様の汚水１０９になる。
【００１８】
また、汚水処理部４００は、第一汚水ピット４０１をオーバフローした汚水１０５を排出する排出管４０４と、第二汚水ピット４０２をオーバフローした汚水１０９を排出する排出管４０５と、これらの排出管４０４、４０５から流れ込んだ汚水１０５、１０９を攪拌する攪拌機４０６と、この攪拌機４０６の中に配管４０７を介して所定の凝集剤４０８を供給する凝集剤供給機４０９とを備える。凝集剤４０８は、汚水１０５、１０９に含まれる、マイナス帯電した粒子をプラスの電荷で中和して凝集させる添加剤であり、たとえば、アイサン工業株式会社製の「エコマックＴＷ−２０」（同社の登録商標）を使用することができる。エコマックＴＷ−２０の場合、プラス電荷を持つ硫酸アルミニウムや複合アルミナ・珪酸を含み、そのプラス電荷の働きで、汚水１０５、１０９に含まれる粒子（マイナス帯電）の表面電位を中和することができ、再溶出しないフロック（凝集剤４０８を核にして結合した粒子の塊）を形成することができる。
【００１９】
さらに、汚水処理部４００は、攪拌機４０６に隣接して、この攪拌機４０６をオーバフローした汚水１１０（汚水１０５、１０９に凝縮剤４０８が添加されたもの）が流れ込む沈殿槽４１０と、攪拌機４０６及び沈殿槽４１０の底部の沈殿物１１１を配管４１１、４１２を介して取り込み蓄積する沈殿物蓄積部４１３と、沈殿槽４１０の上部付近の澄んだ水を再生水１１２として給水管３０２に戻す配管４１４と、沈殿槽４１０の中間部付近の浮遊物１１３を水と一緒に配管４１５を介して取り込み、脱水してその浮遊物１１３を分離抽出する高速回転脱水槽４１６ａを具備する脱水機４１６とを備える。この脱水機４１６からは、脱水によって分離された水が再生水１１４として配管４１７を介して給水管３０２に戻され、さらに、脱水後の浮遊物１１３が配管４１８を介してドラム缶状の搬送容器１１５に投入される。
【００２０】
ここで、沈殿槽４１０の内部においては、時間の経過に伴い、汚水１１０の中の比重の重い物質（主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄））が底部に沈んで沈殿物１１１となる一方、比重の軽い物質（主としてトナーに含まれる着色プラスチック）が中間部付近に浮かんで浮遊物１１３となり、さらに、上部付近が澄んだ水（再生水１１２）となる。つまり、この汚水処理部４００においては、比重分離によって、主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄）と、主としてトナーに含まれる着色プラスチックとをそれぞれ沈殿物１１１と浮遊物１１３とに分け、比重の重い沈殿物１１１（酸化鉄）を沈殿物蓄積部４１３に送る一方、比重の軽い浮遊物１１３（着色プラスチック）を脱水機４１６に送るようにしている。さらに、これらの沈殿物１１１と浮遊物１１３を含まない澄んだ水を再生水１１２として再利用するようにしている。
【００２１】
搬送容器１１５には、配管４１８を介して脱水後の浮遊物１１３が投入されるが、さらに、この搬送容器１１５には、予め所定の特殊溶剤１１６が入れられている。この特殊溶剤１１６は、脱水によって汚泥状になった浮遊物１１３をゲル化（ゲル化とは流動性のない低粘着性固体に変化させることをいう。）させるためのものであり、たとえば、株式会社アトロス製の「ＡＴＲＯＳ溶剤」（同社の登録商標）を使用することができる。ちなみに、このＡＴＲＯＳ溶剤は、「芳香族と脂肪族の炭化水素油を含むトナー粉塵抑制ゲル化処理剤であって、前記脂肪族炭化水素油は、常圧時において沸点が１５０〜２００度であるパラフィン系油留分であることを特徴とするトナー粉塵抑制ゲル化処理剤」である。
【００２２】
なお、搬送容器１１５に特殊溶剤１１６を入れる作業は最初の１回だけでよい。後述するように、トナー分離部６００において、ゲル化された浮遊物１１３からトナー成分と特殊溶剤１１６を分離し、この分離後の特殊溶剤１１６を搬送容器１１５に入れて、再びトナー分離部６００に戻す仕組みになっているからである。
【００２３】
選別部５００は、コンベア３０５を介して破砕部３００から送られてきた様々な破砕物１０６〜１０８を、たとえば、質量の違いや磁気的特性の違いなどに応じて種類ごとに選別する選別機５０１を備える。ちなみに、破砕物１０６は「鉄」、破砕物１０７は「プラスチック」、破砕物１０８は「アルミニウム」である。これらの鉄やプラスチック及びアルミニウムは、主にカートリッジの構成素材であるが、これら以外にも、たとえば、ゴム等のシール素材などが含まれていてもよい。
【００２４】
トナー分離部６００は、汚水処理部４００から運ばれてきた搬送容器１１５に入れられている浮遊物１１３と特殊溶剤１１６とを攪拌混合してゲル化する攪拌機６０１と、ゲル化された浮遊物１１３と特殊溶剤１１６とを分離するゲル分離部６０２と、開閉バルブ６０３を介して外部の水源（不図示）に繋がる給水管６０４から供給される清水１１７（水道水等の綺麗な水）を用いて、分離された浮遊物１１３を冷却する循環式の冷却部６０５と、冷却部６０５からの冷却水１１８を給水管３０２に戻す配管６０６と、冷却後の浮遊物１１３を細かく破砕する破砕機６０７と、この破砕機６０７から取り出された破砕物１１９を搬送するコンベア６０８とを備える。ちなみに、ゲル分離の仕組みは、熱媒油によって間接加温した乾留分離タンクにゲル（ここでは特殊溶剤１１６を混入した浮遊物１１３）を投入して攪拌混練りを行うと、蒸気気体はコンデンスして液化され、残りの高温固体成分はタンク底部より圧送・冷却された後、固形樹脂分として抽出される、というものである。また、ゲル分離の際に冷却を行う理由は、タンク底部より圧送された高温固体成分（固形樹脂）を扱いやすい物質にするためである。つまり、タンク底部より圧送された高温固体成分は、そのままでは凝固しないが、冷却を行って固化させることにより、扱いやすい物質になるからである。また、冷却水は、単純に冷やすためのものであり、循環式とは、冷却排水を循環水として再使用することを意味する。
【００２５】
本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の全体構成は、以上のとおりであるが、次に、その処理動作について、概念図を用いながら説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の処理動作の概念図である。
（１）集塵工程（ステップＳ１）・・・・集塵部２００：
この工程では、トナー等の汚損物１０２にまみれた廃トナーカートリッジ１０１を清掃して汚損物１０２を取り除く。汚損物１０２が取り除かれて概ね綺麗になった廃トナーカートリッジ１０３は破砕工程（ステップＳ２）に投入され、また、集塵された汚損物１０２は汚水処理工程（ステップＳ３）に投入される。
【００２７】
（２）破砕工程（ステップＳ２）・・・・破砕部３００及び選別部５００：
この工程では、洗浄式破砕機３０３を用いて廃トナーカートリッジ１０３を細かく破砕する。“洗浄式破砕”とは、清水１０４を散布しながら所要の手段（たとえば、回転刃や無端チェーンまたは噛み合い刃などの機械的手段）により対象物（ここでは、廃トナーカートリッジ１０３）を細かく破砕することをいう。この洗浄式破砕は、破砕に伴う粉塵の発生がなく、周囲の環境を悪化しない、人体にも優しい、という利点がある上、さらに、粉塵が発生しないので、いわゆる粉塵爆発の危険がまったくないという安全上の利点がある。
【００２８】
この破砕工程からは、廃トナーカートリッジ１０３の構成素材である様々な破砕物１０６〜１０８が取り出される。これらの破砕物１０６〜１０８は、選別機５０１により、たとえば、質量の違いや磁性体と非磁性体の違いなどに応じて種類ごとに選別され、種類ごとに箱詰めするなどして市場に出荷される。たとえば、破砕物１０６は「鉄」、破砕物１０７は「プラスチック」、破砕物１０８は「アルミニウム」である。これらの素材（鉄、プラスチック、アルミニウム）は、清水１０４を散布しながら、すなわち、水洗浄しながら破砕されたものであるから、トナー等による汚損がなく、綺麗な状態である。したがって、自然乾燥や強制乾燥を行うことにより、すぐにでも出荷することができる。
【００２９】
この破砕工程からは、破砕洗浄の際の汚水１０５も排出され、この汚水１０５は、汚水処理工程（ステップＳ３）に投入される。
【００３０】
（３）汚水処理工程（ステップＳ３）・・・・汚水処理部４００：
この工程では、破砕工程（ステップＳ２）からの汚水１０５と、集塵工程（ステップＳ１）からの汚損物１０２とを処理するが、その処理に際して、汚損物１０２を含む汚水１０５、１０９に所定の凝集剤４０８を混入して攪拌することにより、その汚水１０５、１０９（汚水１１０）に含まれるトナー成分（酸化鉄とプラスチック素材）を凝集させる。
【００３１】
汚水１１０の中の凝集粒子（凝集剤４０８によって凝集した粒子）は、比重の違いに応じて沈殿物１１１と浮遊物１１３に分かれる。沈殿物１１１は比重が重い主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄）であり、この沈殿物１１１は集積され、定期的に回収される。一方、浮遊物１１３は比重の軽い主にトナーに含まれる着色プラスチックであり、この浮遊物１１３は水と一緒に取り出され、脱水機４１６で脱水される。脱水後の浮遊物１１３は、まだ若干水分を含んだ汚泥状であるが、その汚泥状の浮遊物１１３に特殊溶剤１１６を混入してトナー分離工程（ステップＳ４）に運ばれる。
【００３２】
（４）トナー分離工程（ステップＳ４）・・・・トナー分離部６００：
この工程では、まず、特殊溶剤１１６と浮遊物１１３とを混合攪拌して浮遊物１１３をゲル化し、次いで、ゲル分離を行い、分離された浮遊物１１３（トナーに含まれる着色プラスチック）を細かく破砕して、その破砕物１１９を回収すると共に、分離された特殊溶剤１１６を再びトナー分離工程（ステップＳ４）に戻す。
【００３３】
このように、本実施形態では、（１）集塵工程（ステップＳ１）、（２）破砕工程（ステップＳ２）、（３）汚水処理工程（ステップＳ３）、及び、（４）トナー分離工程（ステップＳ４）を逐次に実行することにより、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる、優れた廃トナーカートリッジ処理装置１００を実現することができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態の廃トナーカートリッジ処理装置１００は、従来技術のように窒素ガスの雰囲気中で破砕を行うのではなく、水を散布しながら破砕を行うようにしたので、廃トナーカートリッジ投入の度に窒素ガスを再充填する必要がない。つまり、廃トナーカートリッジを連続投入しつつ破砕作業を続けることができるから、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ることができるという第一の利点が得られる。
【００３５】
また、廃トナーカートリッジ１０３の構成素材である様々な破砕物１０６〜１０８を選別して取り出すことができるが、それらの破砕物１０６〜１０８は、水を散布しながら（洗浄しながら）破砕されたものであるから、汚損がなく、綺麗な状態になっているので、そのまま乾燥させて出荷できるという第二の利点も得られる。
【００３６】
さらに、洗浄式破砕を行うことによって粉塵の発生を抑えることができるので、環境や人体に優しいばかりか、「粉塵爆発」という危険を確実に防止できる。また、洗浄水等を回収して再利用するので、洗浄コストを軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の処理動作の概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００ 廃トナーカートリッジ処理装置
１０１ 廃トナーカートリッジ
１０５ 汚水
１０６ 破砕物（素材）
１０７ 破砕物（素材）
１０８ 破砕物（素材）
１１３ 浮遊物
１１６ 特殊溶剤（溶剤）
３０３ 洗浄式破砕機（破砕手段）
４０８ 凝集剤
４０９ 凝集剤供給機（添加手段）
４１６ 脱水機（脱水手段）
６００ トナー分離部（トナー分離手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃トナーカートリッジから様々な資源を回収して再利用することができる廃トナーカートリッジ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電潜像方式の印刷機や複写機あるいは画像伝送装置のインクに用いられるトナーは、粉末状の着色プラスチックを主材料としているが、「粉末」であるがゆえに、インク補充時に周囲に飛散しやすく、取り扱いに慎重さが求められる。このため、トナーは通常、容器に収められた形態（トナーカートリッジと呼ばれる）でユーザの手元に届けられ、このトナーカートリッジのまま交換できるようになっている。
【０００３】
さて、使用済みのトナーカートリッジ（廃トナーカートリッジという）は、そのまま不燃物として捨てられるか、または、容器（カートリッジ）のみ再利用される運命を辿っていた。しかし、資源再利用の点で後者が望ましいものの、カートリッジの再利用回数にも限界があるので、いずれ、不燃物として廃棄される運命には変わりなかった。
【０００４】
そこで、廃トナーカートリッジを細かく破砕して、トナーの成分を分離回収すると共に、さらに、カートリッジを構成している様々な素材も分離回収することができる処理技術が求められている。
【０００５】
この種の処理技術としては、たとえば、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。以下、この技術を従来技術ということにすると、この従来技術では、「手作業によることなく、且つ解体することなく、使用済みトナーカートリッジをそのまゝ装置に投入しても、安全で、しかも良好な環境で破砕し、素材毎に分別処理することができる使用済みトナーカートリッジの処理装置及び処理方法を提供する。」という課題を達成するために、「使用済みトナーカートリッジを密閉された破砕室の中で爆発限界以下の雰囲気を保持しながら破砕する破砕装置と、この破砕装置から排出された破砕物を素材毎に分別する選別装置とからなる。」という解決手段を開示するものであり、この解決手段によって、「コピー機等のトナーを含む使用済みトナーカートリッジを前処理として解体に近い状態に手作業を全く加える必要がなく、そのまゝ一括して破砕装置に投入するだけで、残存のトナー、鉄や非鉄等の金属、ガラス、プラスチック等を爆発の危険もなく安全に且つ自動的に分別して回収することができる。このため処理作業が非常に簡単・清潔・安全で、効率は格段に高く、装置もシンプルで、全体としてコスト安に処理できる。」という効果を奏することができるとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術にあっては、以下の問題点がある。
（１）“密閉された破砕室”は、同文献の段落〔００２１〕の記載から、全体として気密（密閉）状態に構成されているシュレッダー４のことであり、また、“爆発限界以下の雰囲気”は、同記載中の窒素ガスの雰囲気（酸素ガス濃度７％以下が望ましい）のことであるが、シュレッダー４（破砕室）は常に密閉されているのではなく、廃トナーカートリッジを投入する度に、その密閉状態が破られ、その都度、窒素ガスが外部に逃げ出す構造になっている。
【０００８】
このことは、同文献の段落〔００２２〕に「バンカー３は、・・・・下端に観音開きに構成された開閉装置７が設けてある。その開閉により、使用済みのトナーカートリッジ１をシュレッダー４内へ適正量に調整して安定供給することができる。」と記載されていることからも明らかである。開閉装置７の「開」により、シュレッダー４（破砕室）が外界に開放する。
【０００９】
してみると、従来技術は、廃トナーカートリッジの投入後、シュレッダー４に窒素ガスを再充填する必要があり、窒素ガスの消費コストが嵩むうえ、この充填にはシュレッダー４の室容積に応じた相応の時間がかかるので、その間、破砕作業を中断せざるを得ず、破砕作業の処理効率が悪いという第一の問題点がある。
【００１０】
（２）従来技術における破砕物は、高速回転するチェーン１０（同文献の段落〔００２３〕参照）によって得られたものであり、要するに、爆発限界以下の雰囲気中で機械的に破砕されたものに過ぎない。したがって、その破砕物はトナーにまみれた汚損状態にあるから、仮に、その破砕物を「分別装置によって素材毎に分別」したとしても、汚れたままの素材をそのまま再利用できないという第二の問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる廃トナーカートリッジ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、廃トナーカートリッジを破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材を取り出す破砕手段を備えた廃トナーカートリッジ処理装置において、前記破砕手段は、水を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする廃トナーカートリッジ処理装置である。
請求項２記載の発明は、さらに、前記破砕手段からの汚水を脱水処理した廃トナーに溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すトナー分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃トナーカートリッジ処理装置である。
請求項３記載の発明は、さらに、前記破砕手段からの汚水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集剤を添加した汚水から比重の軽い浮遊物を取り出して脱水する脱水手段とを備え、前記トナー分離手段は、脱水後の浮遊物に溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すことを特徴とする請求項２記載の廃トナーカートリッジ処理装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる廃トナーカートリッジ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置の全体構成図である。この図において、廃トナーカートリッジ処理装置１００は、概略的に、集塵部２００、破砕部３００、汚水処理部４００、選別部５００及びトナー分離部６００に分けることができる。
【００１５】
各部の詳細を説明すると、まず、集塵部２００は、回収された廃トナーカートリッジ１０１を搬入するためのコンベア２０１と、このコンベア２０１で運ばれた廃トナーカートリッジ１０１に付着しているトナー等の汚損物１０２を集塵機２０４の働きにより集塵して清掃する集塵室２０２と、この集塵室２０２から、清掃済みの廃トナーカートリッジ１０３を運び出すコンベア２０３、２０４、２０５と、集塵機２０４によって集塵された汚損物１０２を汚水処理部４００に排出する排出管２０５とを備える。
【００１６】
破砕部３００は、開閉バルブ３０１を介して外部の水源（不図示）に繋がる給水管３０２から供給される清水１０４（水道水、地下水または後述の再生水などの綺麗な水）を散布しながら、コンベア２０３、２０４、２０５を介して運ばれてきた廃トナーカートリッジ１０３を機械的手段（たとえば、回転刃や無端チェーンまたは噛み合い刃などによるもの）で細かく破砕する洗浄式破砕機３０３と、この洗浄式破砕機３０３からの汚水１０５を汚水処理部４００に排出する排出管３０４と、この洗浄式破砕機３０３から取り出される様々な破砕物１０６〜１０８を選別部５００に搬送するコンベア３０５とを備える。
【００１７】
汚水処理部４００は、排出管３０４を介して破砕部３００から排出された汚水１０５を貯留する第一汚水ピット４０１と、集塵部２００からの汚損物１０２が排出管２０５を介して投入される第二汚水ピット４０２とを備える。第一汚水ピット４０１と第二汚水ピット４０２は、互いに管路４０３で繋がっており、第一汚水ピット４０１の内部の汚水１０５は、この管路４０３を介して第二汚水ピット４０２にも流れ込むようになっている。したがって、第二汚水ピット４０２に投入された汚損物１０２は元々粉塵状であるが、第一汚水ピット４０１から流れ込んだ汚水１０５と混じり合って同様の汚水１０９になる。
【００１８】
また、汚水処理部４００は、第一汚水ピット４０１をオーバフローした汚水１０５を排出する排出管４０４と、第二汚水ピット４０２をオーバフローした汚水１０９を排出する排出管４０５と、これらの排出管４０４、４０５から流れ込んだ汚水１０５、１０９を攪拌する攪拌機４０６と、この攪拌機４０６の中に配管４０７を介して所定の凝集剤４０８を供給する凝集剤供給機４０９とを備える。凝集剤４０８は、汚水１０５、１０９に含まれる、マイナス帯電した粒子をプラスの電荷で中和して凝集させる添加剤であり、たとえば、アイサン工業株式会社製の「エコマックＴＷ−２０」（同社の登録商標）を使用することができる。エコマックＴＷ−２０の場合、プラス電荷を持つ硫酸アルミニウムや複合アルミナ・珪酸を含み、そのプラス電荷の働きで、汚水１０５、１０９に含まれる粒子（マイナス帯電）の表面電位を中和することができ、再溶出しないフロック（凝集剤４０８を核にして結合した粒子の塊）を形成することができる。
【００１９】
さらに、汚水処理部４００は、攪拌機４０６に隣接して、この攪拌機４０６をオーバフローした汚水１１０（汚水１０５、１０９に凝縮剤４０８が添加されたもの）が流れ込む沈殿槽４１０と、攪拌機４０６及び沈殿槽４１０の底部の沈殿物１１１を配管４１１、４１２を介して取り込み蓄積する沈殿物蓄積部４１３と、沈殿槽４１０の上部付近の澄んだ水を再生水１１２として給水管３０２に戻す配管４１４と、沈殿槽４１０の中間部付近の浮遊物１１３を水と一緒に配管４１５を介して取り込み、脱水してその浮遊物１１３を分離抽出する高速回転脱水槽４１６ａを具備する脱水機４１６とを備える。この脱水機４１６からは、脱水によって分離された水が再生水１１４として配管４１７を介して給水管３０２に戻され、さらに、脱水後の浮遊物１１３が配管４１８を介してドラム缶状の搬送容器１１５に投入される。
【００２０】
ここで、沈殿槽４１０の内部においては、時間の経過に伴い、汚水１１０の中の比重の重い物質（主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄））が底部に沈んで沈殿物１１１となる一方、比重の軽い物質（主としてトナーに含まれる着色プラスチック）が中間部付近に浮かんで浮遊物１１３となり、さらに、上部付近が澄んだ水（再生水１１２）となる。つまり、この汚水処理部４００においては、比重分離によって、主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄）と、主としてトナーに含まれる着色プラスチックとをそれぞれ沈殿物１１１と浮遊物１１３とに分け、比重の重い沈殿物１１１（酸化鉄）を沈殿物蓄積部４１３に送る一方、比重の軽い浮遊物１１３（着色プラスチック）を脱水機４１６に送るようにしている。さらに、これらの沈殿物１１１と浮遊物１１３を含まない澄んだ水を再生水１１２として再利用するようにしている。
【００２１】
搬送容器１１５には、配管４１８を介して脱水後の浮遊物１１３が投入されるが、さらに、この搬送容器１１５には、予め所定の特殊溶剤１１６が入れられている。この特殊溶剤１１６は、脱水によって汚泥状になった浮遊物１１３をゲル化（ゲル化とは流動性のない低粘着性固体に変化させることをいう。）させるためのものであり、たとえば、株式会社アトロス製の「ＡＴＲＯＳ溶剤」（同社の登録商標）を使用することができる。ちなみに、このＡＴＲＯＳ溶剤は、「芳香族と脂肪族の炭化水素油を含むトナー粉塵抑制ゲル化処理剤であって、前記脂肪族炭化水素油は、常圧時において沸点が１５０〜２００度であるパラフィン系油留分であることを特徴とするトナー粉塵抑制ゲル化処理剤」である。
【００２２】
なお、搬送容器１１５に特殊溶剤１１６を入れる作業は最初の１回だけでよい。後述するように、トナー分離部６００において、ゲル化された浮遊物１１３からトナー成分と特殊溶剤１１６を分離し、この分離後の特殊溶剤１１６を搬送容器１１５に入れて、再びトナー分離部６００に戻す仕組みになっているからである。
【００２３】
選別部５００は、コンベア３０５を介して破砕部３００から送られてきた様々な破砕物１０６〜１０８を、たとえば、質量の違いや磁気的特性の違いなどに応じて種類ごとに選別する選別機５０１を備える。ちなみに、破砕物１０６は「鉄」、破砕物１０７は「プラスチック」、破砕物１０８は「アルミニウム」である。これらの鉄やプラスチック及びアルミニウムは、主にカートリッジの構成素材であるが、これら以外にも、たとえば、ゴム等のシール素材などが含まれていてもよい。
【００２４】
トナー分離部６００は、汚水処理部４００から運ばれてきた搬送容器１１５に入れられている浮遊物１１３と特殊溶剤１１６とを攪拌混合してゲル化する攪拌機６０１と、ゲル化された浮遊物１１３と特殊溶剤１１６とを分離するゲル分離部６０２と、開閉バルブ６０３を介して外部の水源（不図示）に繋がる給水管６０４から供給される清水１１７（水道水等の綺麗な水）を用いて、分離された浮遊物１１３を冷却する循環式の冷却部６０５と、冷却部６０５からの冷却水１１８を給水管３０２に戻す配管６０６と、冷却後の浮遊物１１３を細かく破砕する破砕機６０７と、この破砕機６０７から取り出された破砕物１１９を搬送するコンベア６０８とを備える。ちなみに、ゲル分離の仕組みは、熱媒油によって間接加温した乾留分離タンクにゲル（ここでは特殊溶剤１１６を混入した浮遊物１１３）を投入して攪拌混練りを行うと、蒸気気体はコンデンスして液化され、残りの高温固体成分はタンク底部より圧送・冷却された後、固形樹脂分として抽出される、というものである。また、ゲル分離の際に冷却を行う理由は、タンク底部より圧送された高温固体成分（固形樹脂）を扱いやすい物質にするためである。つまり、タンク底部より圧送された高温固体成分は、そのままでは凝固しないが、冷却を行って固化させることにより、扱いやすい物質になるからである。また、冷却水は、単純に冷やすためのものであり、循環式とは、冷却排水を循環水として再使用することを意味する。
【００２５】
本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の全体構成は、以上のとおりであるが、次に、その処理動作について、概念図を用いながら説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の処理動作の概念図である。
（１）集塵工程（ステップＳ１）・・・・集塵部２００：
この工程では、トナー等の汚損物１０２にまみれた廃トナーカートリッジ１０１を清掃して汚損物１０２を取り除く。汚損物１０２が取り除かれて概ね綺麗になった廃トナーカートリッジ１０３は破砕工程（ステップＳ２）に投入され、また、集塵された汚損物１０２は汚水処理工程（ステップＳ３）に投入される。
【００２７】
（２）破砕工程（ステップＳ２）・・・・破砕部３００及び選別部５００：
この工程では、洗浄式破砕機３０３を用いて廃トナーカートリッジ１０３を細かく破砕する。“洗浄式破砕”とは、清水１０４を散布しながら所要の手段（たとえば、回転刃や無端チェーンまたは噛み合い刃などの機械的手段）により対象物（ここでは、廃トナーカートリッジ１０３）を細かく破砕することをいう。この洗浄式破砕は、破砕に伴う粉塵の発生がなく、周囲の環境を悪化しない、人体にも優しい、という利点がある上、さらに、粉塵が発生しないので、いわゆる粉塵爆発の危険がまったくないという安全上の利点がある。
【００２８】
この破砕工程からは、廃トナーカートリッジ１０３の構成素材である様々な破砕物１０６〜１０８が取り出される。これらの破砕物１０６〜１０８は、選別機５０１により、たとえば、質量の違いや磁性体と非磁性体の違いなどに応じて種類ごとに選別され、種類ごとに箱詰めするなどして市場に出荷される。たとえば、破砕物１０６は「鉄」、破砕物１０７は「プラスチック」、破砕物１０８は「アルミニウム」である。これらの素材（鉄、プラスチック、アルミニウム）は、清水１０４を散布しながら、すなわち、水洗浄しながら破砕されたものであるから、トナー等による汚損がなく、綺麗な状態である。したがって、自然乾燥や強制乾燥を行うことにより、すぐにでも出荷することができる。
【００２９】
この破砕工程からは、破砕洗浄の際の汚水１０５も排出され、この汚水１０５は、汚水処理工程（ステップＳ３）に投入される。
【００３０】
（３）汚水処理工程（ステップＳ３）・・・・汚水処理部４００：
この工程では、破砕工程（ステップＳ２）からの汚水１０５と、集塵工程（ステップＳ１）からの汚損物１０２とを処理するが、その処理に際して、汚損物１０２を含む汚水１０５、１０９に所定の凝集剤４０８を混入して攪拌することにより、その汚水１０５、１０９（汚水１１０）に含まれるトナー成分（酸化鉄とプラスチック素材）を凝集させる。
【００３１】
汚水１１０の中の凝集粒子（凝集剤４０８によって凝集した粒子）は、比重の違いに応じて沈殿物１１１と浮遊物１１３に分かれる。沈殿物１１１は比重が重い主としてトナーに含まれる磁性体（酸化鉄）であり、この沈殿物１１１は集積され、定期的に回収される。一方、浮遊物１１３は比重の軽い主にトナーに含まれる着色プラスチックであり、この浮遊物１１３は水と一緒に取り出され、脱水機４１６で脱水される。脱水後の浮遊物１１３は、まだ若干水分を含んだ汚泥状であるが、その汚泥状の浮遊物１１３に特殊溶剤１１６を混入してトナー分離工程（ステップＳ４）に運ばれる。
【００３２】
（４）トナー分離工程（ステップＳ４）・・・・トナー分離部６００：
この工程では、まず、特殊溶剤１１６と浮遊物１１３とを混合攪拌して浮遊物１１３をゲル化し、次いで、ゲル分離を行い、分離された浮遊物１１３（トナーに含まれる着色プラスチック）を細かく破砕して、その破砕物１１９を回収すると共に、分離された特殊溶剤１１６を再びトナー分離工程（ステップＳ４）に戻す。
【００３３】
このように、本実施形態では、（１）集塵工程（ステップＳ１）、（２）破砕工程（ステップＳ２）、（３）汚水処理工程（ステップＳ３）、及び、（４）トナー分離工程（ステップＳ４）を逐次に実行することにより、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ると共に、分別された素材をそのまま再利用できる、優れた廃トナーカートリッジ処理装置１００を実現することができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態の廃トナーカートリッジ処理装置１００は、従来技術のように窒素ガスの雰囲気中で破砕を行うのではなく、水を散布しながら破砕を行うようにしたので、廃トナーカートリッジ投入の度に窒素ガスを再充填する必要がない。つまり、廃トナーカートリッジを連続投入しつつ破砕作業を続けることができるから、連続的な破砕作業を可能にして処理効率の向上を図ることができるという第一の利点が得られる。
【００３５】
また、廃トナーカートリッジ１０３の構成素材である様々な破砕物１０６〜１０８を選別して取り出すことができるが、それらの破砕物１０６〜１０８は、水を散布しながら（洗浄しながら）破砕されたものであるから、汚損がなく、綺麗な状態になっているので、そのまま乾燥させて出荷できるという第二の利点も得られる。
【００３６】
さらに、洗浄式破砕を行うことによって粉塵の発生を抑えることができるので、環境や人体に優しいばかりか、「粉塵爆発」という危険を確実に防止できる。また、洗浄水等を回収して再利用するので、洗浄コストを軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態における廃トナーカートリッジ処理装置１００の処理動作の概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００ 廃トナーカートリッジ処理装置
１０１ 廃トナーカートリッジ
１０５ 汚水
１０６ 破砕物（素材）
１０７ 破砕物（素材）
１０８ 破砕物（素材）
１１３ 浮遊物
１１６ 特殊溶剤（溶剤）
３０３ 洗浄式破砕機（破砕手段）
４０８ 凝集剤
４０９ 凝集剤供給機（添加手段）
４１６ 脱水機（脱水手段）
６００ トナー分離部（トナー分離手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃トナーカートリッジを破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材を取り出す破砕手段を備えた廃トナーカートリッジ処理装置において、
前記破砕手段は、水を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする廃トナーカートリッジ処理装置。
【請求項２】
さらに、前記破砕手段からの汚水を脱水処理した廃トナーに溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すトナー分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃トナーカートリッジ処理装置。
【請求項３】
さらに、前記破砕手段からの汚水に凝集剤を添加する添加手段と、
凝集剤を添加した汚水から比重の軽い浮遊物を取り出して脱水する脱水手段とを備え、
前記トナー分離手段は、脱水後の浮遊物に溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すことを特徴とする請求項２記載の廃トナーカートリッジ処理装置。
【請求項１】
廃トナーカートリッジを破砕して、この廃トナーカートリッジを構成する様々な素材を取り出す破砕手段を備えた廃トナーカートリッジ処理装置において、
前記破砕手段は、水を散布しながら前記の破砕を行うことを特徴とする廃トナーカートリッジ処理装置。
【請求項２】
さらに、前記破砕手段からの汚水を脱水処理した廃トナーに溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すトナー分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃トナーカートリッジ処理装置。
【請求項３】
さらに、前記破砕手段からの汚水に凝集剤を添加する添加手段と、
凝集剤を添加した汚水から比重の軽い浮遊物を取り出して脱水する脱水手段とを備え、
前記トナー分離手段は、脱水後の浮遊物に溶剤を加えてゲル化した後、ゲル分離してトナーの主成分である着色プラスチックを取り出すことを特徴とする請求項２記載の廃トナーカートリッジ処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−８９００６（Ｐ２０１０−８９００６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６１２９６（Ｐ２００８−２６１２９６）
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（５０８１５２９８４）株式会社アトロス (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（５０８１５２９８４）株式会社アトロス (1)
【Ｆターム（参考）】
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