破砕・分離装置
【課題】粉体が付着した容器を含むユニットを対象とする破砕・分離において、低いコストと高い安全性を確保しながら、高品質な再生用資源を得ることができる破砕・分離装置を提供する。
【解決手段】破砕・分離装置１は、二軸破砕機１０、篩部２０、および金属片分離部３０などがコンベヤ５０、５１などで接続されてなる。この中で、二軸破砕機１０や篩部２０、さらには篩部２０からコンベヤ５１への移載のための移載部６０には、集塵ダクト８０が接続されており、集塵ダクト８０は、集塵ダクト７０、８１、８２を介して集塵機４２に接続されている。集塵機４２により回収トナーユニット１０００に付着していたトナー粉が吸引される。
【解決手段】破砕・分離装置１は、二軸破砕機１０、篩部２０、および金属片分離部３０などがコンベヤ５０、５１などで接続されてなる。この中で、二軸破砕機１０や篩部２０、さらには篩部２０からコンベヤ５１への移載のための移載部６０には、集塵ダクト８０が接続されており、集塵ダクト８０は、集塵ダクト７０、８１、８２を介して集塵機４２に接続されている。集塵機４２により回収トナーユニット１０００に付着していたトナー粉が吸引される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体が付着してなる対象物を破砕・分離するための装置に関し、特に付着した粉体を分離するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、事業所に限らず一般家庭においても、複写機やプリンターなどが用いられている。これら複写機等には、樹脂容器に金属部品などが組み合わされて構成されたトナーユニットが備えられている。トナーユニットは、所定期間ごとに交換が必要であって、取り外された使用済みのユニットについては、破砕などした後に各材料ごとに分離して、資源として再利用することが求められる。
【０００３】
使用済みのトナーユニットにおいては、樹脂材料や金属材料の他、カーボンブラックなどを含んでなるトナーも内部に残留している。従来におけるトナーユニットの再資源化は、専ら手作業で解体および破砕を行っているのが現状であり、コスト面から問題を有する。
また、回収したトナーユニットに残留するトナーは、再資源化する際の樹脂材料や金属材料の品質を低下させる原因となる。即ち、トナーが混在した状態の樹脂材料や金属材料については、使用する対象が限定されてしまう。このため、トナーユニットを解体・破砕する際には、作業者がエアガンなどを用いて付着したトナーを除去しているのが現状である。このような問題を有することからも、トナーユニットの解体・破砕においてはコスト面での問題を有する。
【０００４】
上記問題に対して、破砕機を用いて使用済みトナーユニットを解体・破砕しようとする研究開発がなされている（特許文献１〜３を参照）。この内、特許文献１および特許文献２は、破砕中におけるトナーに起因する粉体爆発を防止するために、破砕装置内を窒素ガスなどで充満させるという技術が提案されている。
また、特許文献３では、界面活性剤溶液を用いてトナーユニットの樹脂や金属部品に付着したトナーを除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５１７３０号公報
【特許文献２】特許３７９９３０９号公報
【特許文献３】特開２００１−２０５２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３で提案されている技術を含む従来技術では、コストを抑えながら高効率に使用済みのトナーユニットを再資源化することが困難である。具体的には、上記特許文献１、２で提案されている技術では、破砕装置の防爆という観点からは効果があるかもしれないが、トナーの除去という観点からは十分ではなく、再資源化する際の樹脂材料や金属材料の品質を確保できない。
【０００７】
また、上記特許文献３で提案されている技術では、界面活性剤溶液の吹き付け量および吹き付け圧力をかなり高くしないと、トナーを除去することはできず、コスト面で問題を有するものと考えられる。また、界面活性剤溶液の吹き付けで除去できなかったトナーについては、逆に破砕片の壁面に固着してしまうことも考えられる。このため、特許文献３で提案されている技術では、コストおよび品質の両観点から問題を残す。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、粉体が付着した容器を含むユニットを対象とする破砕・分離において、低いコストと高い安全性を確保しながら、高品質な再生用資源を得ることができる破砕・分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る破砕・分離装置では、次の構成を採用する。
本発明に係る破砕・分離装置は、せん断破砕機と、篩機と、第１搬送機と、第２搬送機と、集塵機とを有することを特徴とする。
ａ）せん断破砕機は、粉体が付着してなる対象物を受け入れ、受け入れた対象物を多軸せん断方式で破砕する装置要素である。
【００１０】
ｂ）篩機は、せん断式破砕機で破砕されてなる対象物の破片を受け入れ、当該受け入れた破片を篩にかけて付着している粉体を除去する装置要素である。
ｃ）第１搬送機は、せん断式破砕機へ対象物を供給する装置要素である。
ｄ）第２搬送機は、篩機から排出された破片を搬送する装置要素である。
ｅ）集塵機は、せん断式破砕機および篩機および第２搬送機から、対象物もしくは破片から分離された粉体（各機器部分の内方で舞い上がった粉体を含む。）を吸引する装置要素である。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断破砕機への対象物の供給、篩機からの破片の排出を第１搬送機および第２搬送機で各々行われるので、手作業に頼っていた従来の場合よりもコスト面で優位である。また、上述のように、破砕から篩の工程を自動で行うことにより、処理量および処理コストという観点からも優位である。
また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断破砕機および篩機、さらには第２搬送機に対して集塵機を接続している。このため、上記特許文献２など破砕機だけで集塵する場合に比べて、粉体をより一層確実に除去することができ、資源として再利用する際の品質という観点から優位である。
【００１２】
また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機から粉体を吸引しているので、内方での粉体爆発という問題を生じない。よって、上記特許文献１、２などのように破砕機の内方に不活性ガス（窒素ガス）を導入する場合に比べて、装置の管理面およびランニングコスト面から優位である。
本発明に係る破砕・分離装置では、次のようなバリエーションを採用することができる。
【００１３】
・本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機に、受け入れた対象物に向けてイオン化ガスを吹き付けるイオン化ガス供給機が接続されている、という構成を採用することができる。
このようにイオン化ガス供給機を接続し、対象物にイオン化ガスを吹き付けるという構成を採用する場合には、静電気により対象物の壁面に付着した粉体を効率よく取り除くことができる。そして、対象物の壁面から取り除かれた粉体は、集塵機により吸引されることになる。このため、資源として再利用する破片に対する粉体の残存量をより一層低減することができる。
【００１４】
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、イオン化を行う対象ガスとして空気（エアー）を採用することができる。このように空気を用いる場合には、上記特許文献１、２で提案されている技術のように窒素ガスを用いる場合に比べて、装置および周辺環境の管理や、ランニングコストという観点から優位である。
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機における対象物の受け入れ口に、受け入れ時を除き遮蔽状態とする遮蔽扉を設け、且つ、外壁の一部に防爆用安全弁を設ける、という構成を採用することができる。このように遮蔽扉や防爆用安全弁を用いることで、外部への粉体の漏れ出しや、粉体爆発の危険を回避することができる。
【００１５】
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、防爆用安全弁において、異常時のガス排出経路中に、逆火防止機構（例えば、金網式あるいは波板式のアレスター）が設けられている、という構成を採用することもできる。この構成を採用する場合には、粉体を貯留しておく部分にまで火が及ぶのを回避することができる。
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、上記同様に、集塵機による集塵経路中にも逆火防止機構を設けておく、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、本発明に係る破砕・分離装置の安全性をより高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る破砕・分離装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】破砕・分離装置１の構成を示す平面図である。
【図３】二軸破砕機１０の概略構成を示す模式断面図である。
【図４】二軸破砕機１０の上部に設けられている防爆用安全弁１１の概略構成を示す模式断面図である。
【図５】実施の形態２に係る破砕・分離装置２の概略構成を示すブロック図である。
【図６】変形例１に係る破砕・分離装置の構成の内、二軸破砕機１２を示す模式断面図である。
【図７】変形例２に係る破砕・分離装置の構成の内、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に挿設された振動コンベア１３を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、２つの例について、図面に沿って説明する。なお、以下で説明する実施の形態については、本発明の構成上の特徴および当該構成から奏される作用効果を分かりやすく説明するために一例として用いるものであって、本発明は、その本質的な技術的特徴部分を除き、以下の内容に何ら限定を受けるものではない。
【００１８】
［実施の形態１］
１．破砕・分離装置１の概略構成
本実施の形態１に係る破砕・分離装置１の概略構成について、図１を用い説明する。
図１に示すように、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１は、回収トナーユニット１０００および破砕片の流れに沿って、二軸破砕機１０、篩部２０および金属片分離部３０を主な構成要素として備える。また、破砕・分離装置１では、回収トナーユニット１０００の投入から破砕片の排出までの間の工程を自動化するために、コンベヤ５０、５１および移載部６０が備えられており、各構成要素１０、２０、３０間の破砕片等の移動が行えるようになっている。
【００１９】
また、破砕・分離装置１では、工程の下流側に破砕片等を回収するためのコンテナ４０、４１が設けられている。また、図示を省略しているが、集塵機４２には、集塵されてきたトナー粉等を収容するコンテナも備えられている。そして、これら粉体が混在する状態の回収物を収容するコンテナについては、防塵カバーなどが設けられている（図示を省略）。
【００２０】
さらに、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０に防塵用のカバーが設けられているとともに（図示を省略。）、各々には集塵ダクト８０が接続されている。集塵ダクト８０は、ダクト７０で集約され、集塵ダクト８１、８２およびプレダスター４４を介して集塵機４２に接続されている。プレダスター４４には、大気解放弁４４ａが設けられている。
【００２１】
なお、集塵ダクト８１と集塵ダクト８２との間には、逆火防止部７１が介挿されている。逆火防止部７１は、仮に集塵ダクト８０、８１に火花が侵入した場合にも、集塵機４２へと侵入するのを防止するものである。逆火防止部７１には、例えば、金網式や波板式のアレスターなどを用いることができる。
図１に示すように、破砕・分離装置１では、２台のトロンメル２０ａ、２０ｂを直列に配し篩部２０を構成している。このような構成を採用することは必須ではないが、破砕片からトナー粉をより完全に分離するために望ましい形態といえる。
【００２２】
なお、回収トナーユニット１０００は、樹脂部品や金属部品などから構成されており、内部壁には残留トナー粉が付着している。トナー粉は、カーボンブラックなどからなる微粉末である。
２．各部構成
破砕・分離装置１の各部構成について、図２〜図４を用い説明する。
【００２３】
図２に示すように、コンベヤ５０の下流端には、二軸破砕機１０のシュータが設けられており、その周囲には、防塵カバー５０ａが設けられている。防塵カバー５０ａは、コンベヤ５０から二軸破砕機１０へ回収トナーユニット１０００（図１を参照。）の各部の破片や、内部に残留するトナー粉が周囲に分散しないようにするためのものである。 また、図２に示すように、コンベヤ５０の下流端には、二軸破砕機１０が載置されており、図２の二点鎖線で囲む部分に示すように、二軸破砕機１０の上部には、防爆用安全弁１１が設けられている。
【００２４】
図３に示すように、二軸破砕機１０は、コンベヤ５０により搬送された回収トナーユニット１０００を受けるシュータ１０１と、シュータ１０１に続く収納器１０２と、収納器１０２をから回収トナーユニット１０００を受けて破砕を行う破砕機本体１０３とを有し構成されている。また、シュータ１０１と収納器１０２との間には、遮蔽扉１０４が設けられている。遮蔽扉１０４は、シュータ１０１から回収トナーユニット１０００が投入されてきたときだけ開状態となり、その他は閉じた状態となっている。ただし、後述する集塵のために、少しの隙間を維持している。
【００２５】
なお、図３などでは図示を省略しているが、二軸破砕機１０におけるシュータ１０１には、例えば、光電センサが設けられており、シュータ１０１に回収トナーユニット１０００が満杯状態となっているか否かを監視する構成となっている。シュータ１０１の部分に回収トナーユニット１０００が所定量以上存在する場合には、コンベア５０の駆動が一時停止されることになる。これにより、収納器１０２から破砕機本体１０３への回収トナーユニット１０００の投入量が規制されることになる。
【００２６】
また、本実施の形態に係る破砕・分離装置１では、自重により開閉動作する遮蔽扉１０４を採用しているが、エアシリンダあるいは油圧シリンダなどの駆動力を用いて開閉動作を行うものとすることもできる。駆動力をもって遮蔽扉１５の開閉動作を行う場合には、二軸破砕機１０における収納器１０２および破砕機本体１０３の内部での回収トナーユニット１０００の量、およびシュータ１０１における回収トナーユニット１０００の量などに応じて行うようにすることが望ましい。これにより、遮蔽扉１０４が開状態のまま維持されるような事態を防止でき、トナーが装置１の周囲に拡散することを防止することができる。このような構成については、後述する。
【００２７】
二軸破砕機１０における破砕機本体１０３の内部には、カッターロール１０３１、１０３２が互いの回転軸が平行となるように配置されている。また、二軸破砕機１０における収納器１０２のＺ軸方向上部には、上記のように防爆用安全弁１１が設けられている。さらに、収納器１０２の上部側方および破砕機本体１０３の下部側方には、Ｘ軸方向左側に向けた吸気口１０５、１０６がそれぞれ設けられている。吸気口１０５、１０６には、図１および図２に示すように、集塵ダクト８０が接合される（図３では、図示を省略）。
【００２８】
なお、本実施の形態では、二軸せん断方式の二軸破砕機１０を用いることとしたが、破砕効率という観点を考慮した上で、他の多軸せん断方式の破砕機を用いることも可能である。
次に、二軸破砕機１０における収納器１０１のＺ軸方向上部に設けられている防爆用安全弁１１の構造について説明する。
【００２９】
図４に示すように、本実施の形態１で採用する防爆用安全弁１１は、リング状のバルブシート１１０とトップカバー１１１および逆火防止壁１１２により外観が構成されている。バルブシート１１０とトップカバー１１１とは、ボルト１１３とナット１１４とによる締め付けにより、逆火防止壁１１２をＺ軸方向に挟み付ける状態で固定されている。
逆火防止壁１１２は、リング状をしており、バルブシート１１０とトップカバー１１１との間の中央部分には、空間が設けられている。空間には、スプリング１１６によりバルブシート１１０の開口１１０ａの縁に向けて弾性付勢されたバルブプレート１１５が挿設されている。
【００３０】
バルブシート１１０の開口１１０ａの縁部分には、Ｏリング１１７が設けられている。
次に、図２に戻って、下流側のトロンメル２０ｂの下部には、コンテナ４３が設けられており、コンテナ４３にも集塵ダクト８０が接続されている。また、集塵ダクト７０の上部には、大気解放弁７０ａが設けられており、二軸破砕機１０および篩部２０において爆発の危険性を（二軸破砕機１０の機内圧力などを）検知して、集塵ダクト７０を大気解放する。
【００３１】
金属片分離部３０は、コンベヤ５１の下流側端部に設けられており、具体的にはマグネットプーリである。金属片分離部３０では、粉砕片の中から金属片だけがコンテナ４１へと分離される。
なお、図１〜図４では、図示を省略しているが、本実施の形態に係る破砕・分離装置１においては、防爆用安全弁１１におけるバルブプレート１１５の開閉状態を検知するセンサが設けられている。開閉状態を検知するセンサとしては、例えば、リミットスイッチを適用することができる。
【００３２】
また、図示を省略しているが、集塵ダクト７０、８０、８１、８２の経路中には、遮断弁が設けられている。この遮断弁は、通常時は開状態となっており、上記バルブプレート１１５が開状態となった時に、閉状態となる。即ち、二軸破砕機１０の内部圧力の上昇により、防爆安全弁１１が作動した際には、集塵ダクト７０、８０、８１、８２が遮断弁により経路遮断されることになる。これにより、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の内部でトナー粉に着火した場合にも、集塵機４２へ火が移ることを防止でき、高い安全性を確保することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態に係る破砕・分離装置１では、防爆安全弁１１のバルブプレート１１４が開状態となったことを検知した際、集塵機４２へ上記検知結果に基づく信号が送られ、集塵機４２の運転が停止される。これによっても、集塵機４２および集塵ダクト７０、８０、８１、８２へ火が移るのを効果的に防止することができる。
３．優位性
以上のように、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、粉体（トナー）が付着した容器を含むユニット（回収トナーユニット１０００）を対象とする破砕・分離において、低いコストと高い安全性を確保しながら、高品質な再生用資源を得ることができる。即ち、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０への回収トナーユニット１０００の供給、篩部２０からの破砕片の排出をコンベヤ５０、５１で各々実行するので、手作業に頼っていた従来の場合よりもコスト面で優位である。また、破砕から篩の工程を自動で行うことにより、処理量および処理コストという観点からも優位である。
【００３４】
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０およびトロンメル２０ｂ、さらには移載部６０に集塵ダクト８０を接続している。このため、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、上記特許文献２など破砕機だけで集塵する場合に比べて、トナー粉をより一層確実に除去することができる。一般的に、樹脂材料等にトナー粉が混入すると、その品質を低下させることになるが、分離装置１を用いる場合には、樹脂材料等の破砕片へのトナー粉の混在を従来よりも低減できるので、資源として再利用する際の品質という観点から優位である。
【００３５】
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０からトナー粉を吸引しているので、内方での粉体爆発という問題を生じない。よって、上記特許文献１、２などのように破砕機の内方に不活性ガス（窒素ガス）を導入する場合に比べて、装置の管理面およびランニングコスト面から優位である。
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０における収納器１０２の上部に防爆用安全弁１１を設置しているので、仮に二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内圧力が上昇した場合には、防爆用安全弁１１が作動して内圧を低下させる。このため、破砕・分離装置１では、動作中における安全を確保することができる。また、集塵ダクト７０には、大気解放弁７０ａを設けているので、仮に二軸破砕機１０の機内圧力が上昇した際にも、集塵ダクト７０を大気解放することができ、粉体爆発という危険を回避することができる。さらに、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内内圧が上昇した場合には、プレダスター４４に設けられた大気解放弁４４ａも作動し、火が集塵機４２へと侵入することが防止される。なお、プレダスター４４にもセンサが設けられており、内圧の上昇を検知した場合にも大気解放弁４４ａが解放状態となる。
【００３６】
さらに、破砕・分離装置１では、集塵ダクト８１と集塵ダクト８２との間に、逆火防止部７１が挿設されている。逆火防止部７１は、例えば、金網式や波板式のアレスターなどを用いることができる。よって、仮に集塵ダクト８０、７０、８１に火が侵入した場合にも、逆火防止部７１により集塵ダクト８２および集塵機４２への侵入を阻止することができる。なお、破砕・分離装置１では、逆火防止部７１としてアレスターを採用せず、遮断扉を採用することもできる。そして、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内圧力が規定の圧力を上回った場合に、遮断扉を閉状態とすることでも、装置の安全性を確保することができる。
［実施の形態２］
実施の形態２に係る破砕・分離装置２の構成について、図５を用い説明する。図５は、実施の形態１の説明で用いた図１に対応するものであり、実施の形態１に係る破砕・分離装置１と同一の構成部分には同一の符号を付している。以下では、同一の構成部分についての説明を省略する。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態２に係る破砕・分離装置２は、二軸破砕機１０、篩部２０および金属片分離部３０と、これらの各間を繋ぐコンベヤ５０、５１および移載部６０が備えられている。破砕・分離装置２では、上記構成に加えて、イオン化エアー生成機９０とこれに接続されたエアー供給ダクト８３を備えているところに特徴を有する。
エアー供給ダクト８３は、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０に接続されており、イオン化エアー生成機９０で生成されたイオン化エアーは、エアー供給ダクト８３を通り、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０内に供給される。
【００３８】
イオン化エアー生成機９０の構成に限定はないが、例えば、電極間でコロナ放電を発生させて空気をイオン化する構成のものや、空気に軟Ｘ線を照射してイオン化する構成のものなどを採用することができる。
また、図５では、その図示を省略しているが、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０などについては、フレームなどが接地されている。
【００３９】
本実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１の構成に加えて、回収トナーユニット１０００（図１を参照。）あるいはその破砕片が搬送される経路に対し、イオン化したエアーを供給できる。このため、二軸破砕機１０など破砕片の静電気の除去を行うことができる。
ここで、破砕を行うことや、篩にかけることにより破砕片は静電気を帯び、この静電気によりトナー粉が破砕片に付着してしまう。これに対して、本実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、イオン化エアーを破砕片などに吹き付けることができるので、破砕片の帯電を除去することができ、付着したトナー粉が高効率に除去される。よって、破砕・分離装置２では、破砕片の帯電除去により除去されたトナー粉が、上記実施の形態１にもまして、高い効率で集塵機４２により吸引される。
【００４０】
また、特に二軸破砕機１０においては、破砕時に静電気による火花が機内で生じ、これに起因してトナー粉が爆発するという危険性も否定できないが、破砕・分離装置２では、イオン化エアーの供給により、二軸破砕機１０の機内での静電気の発生を抑制することができ、より高い安全性を確保することができる。
従って、破砕・分離装置２では、安全性を確保しながら、高効率にトナー粉などを除去することができ、高品質な再資源用材料を得ることができる。
［変形例１］
変形例１に係る破砕・分離装置の構成について、図６を用い説明する。図６は、本変形例１に係る破砕・分離装置の構成中、特徴を有する二軸破砕機１２を抜き出して示す断面図である。
【００４１】
図６に示すように、本変形例１に係る破砕・分離装置の二軸破砕機１２は、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１の二軸破砕機１０に対し、遮蔽扉１２４を開閉するためにエアシリンダ１２７が設けられている点と、吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１が配されている点とが相違する。
先ず、収納器１２２の外側壁には、エアシリンダ１２７が取り付けられ、遮蔽扉１２４には、レバー１２８が接合されている。レバー１２８は、収納器１２２の側壁外側に配されており、その先端にリンク機構（図示を省略。）を介してエアシリンダ１２７のロッド先端に連結されている。
【００４２】
なお、図示を省略しているが、シュータ１０１には回収トナーユニット１０００を検知するための光電管が設けられており、エアシリンダ１２７は、光電管によりシュータ１０１に回収トナーユニット１０００があることが検知された場合に、予め設定された所定時間だけ遮蔽扉１２４を開状態とする。そして、エアシリンダ１２７により遮蔽扉１２４が閉じられると、予め設定された所定時間、コンベア５０の稼働が停止される。本変形例１に係る破砕・分離装置では、上記のような機構を採用することにより、収納器１２２および破砕機本体１２３に処理能力を超える回収トナーユニット１０００が投入される事態を防止することができる。
【００４３】
本変形例１に係る破砕・分離装置においても、遮蔽扉１２４は完全に閉まりきるようにはなっておらず、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１と同様に、少しの隙間を生じるようになっている。これは、集塵のために二軸破砕機１２への外部からの空気の流入を確保するためである。
次に、本変形例１に係る破砕・分離装置では、収納器１２２および破砕機本体１２３における吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１が配されている。パンチング板１２２１は、二点鎖線で囲んで示すように、多数の孔１２２１ａが開けられている。なお、図示をしていないが、パンチング板１２３１も同様の構成を有する。
【００４４】
ここで、回収されてきた回収トナーユニット１０００は、回収容器などからコンベア５０に移載され、二軸破砕機１２へと投入されるのであるが、この場合に、回収トナーユニット１０００とともに樹脂製の袋やシートなどが混入されている場合がある。本変形例１に係る破砕・分離装置では、このように樹脂性の袋やシートなどが回収トナーユニット１０００とともに二軸破砕機１２に投入された場合にあっても、これらが吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１を配することにより、樹脂製の袋やシートの破片などが集塵ダクト８０内で詰まらないようにすることができる。
【００４５】
なお、図６では詳細な図示をしていないが、吸気口１０５、１０６の入口に近い部分１０５ａ、１０６ａには、吸気に係る流速を測定するためのセンサなどが設けられている。この吸気に係る流速の異常（低下）により、パンチング板１２２１、１２３１に樹脂性の袋やシートの破片などが付着していることが検出でき、当該状態が検出された場合には、アラームなどにより作業者に異常を知らせることができるようになっている。流速の測定箇所は、図６に示すような吸気口１０５、１０６の入口に近い部分１０５ａ、１０６ａである必要は必ずしもない。流速の測定箇所については、集塵ダクト８０の経路中であってもよい。
【００４６】
上記のように、吸気口１０５、１０６の口部分が袋やシートなどの破片で塞がれている場合には、集塵性能が低下することになるが、本変形例１に係る破砕・分離装置では、このような状態に陥った場合に作業者に異常を知らせるようになっているので、作業者が装置の駆動を停止して点検口蓋１２２２を開け、ここから破片などを取り除くことができる。よって、本変形例１に係る破砕・分離装置では、トナー粉の集塵が確実になされていることを作業者が確認しながら、破砕・分離作業を実行することができる。
［変形例２］
変形例２に係る破砕・分離装置の構成について、図７を用い説明する。図７は、本変形例２に係る破砕・分離装置の構成中、特徴を有する二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に挿設されている振動コンベア１３を抜き出して示す断面図である。
【００４７】
図７に示すように、本変形例２に係る破砕・分離装置では、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に、振動コンベア１３が設置されている。この点を除き、本変形例２に係る破砕・分離装置は、上記変形例１に係る破砕・分離装置と同様の構成を有する。
振動コンベア１３は、筒状をしたコンベア本体１３１と、コンベア本体１３１の下部外壁に取り付けられた振動モータ１３２とを有し構成されている。コンベア本体１３１のＸ軸方向右側の端部には点検口が設けられており、通常時は点検口蓋１３３で塞がれている。
【００４８】
コンベア本体１３１におけるＸ軸方向左側の端部は、トロンメル２０ａの内部に侵入した状態にあり、トロンメル２０ａの端壁とコンベア本体１３１の周壁との間は、封止カバー２０１、２０２により封止されている。封止カバー２０１、２０２は、コンベア本体１３１に振動が加わった場合においても、振動に追従してトロンメル２０ａの端壁との間に隙間を生じないようになっている。例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から構成されている。
【００４９】
さらに、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３におけるコンベア本体１３１が、非磁性材料から構成されている。具体的にコンベア本体１３１は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）から構成されている。
本変形例２に係る破砕・分離装置では、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間が、振動コンベア１３により連結されている。このため、二軸破砕機１２において破砕された回収トナーユニット１０００の破片が、確実にトロンメル２０ａへと移送され、途中で詰まり難い。また、振動コンベア１３では、コンベア本体１３１に点検口が開けられているので、仮に振動コンベア１３内で破片が詰まった場合にも、作業者は装置の駆動を停止させたうえで、点検口蓋１３３を開けて詰まった破片の除去などを行うことができる。
【００５０】
また、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３のコンベア本体１３１を非磁性材料を用い構成されているので、回収トナーユニット１０００の破片の詰まりがより確実に防止できる。これは、回収トナーユニット１０００には、その構成中にモータなどが含まれており、これらに多くの磁石や磁性を帯びた金属などが含まれている。このため、二軸破砕機１２よりも下流側において、磁性材料からコンベアなどを構成した場合には、上記磁石や磁性を帯びた金属などがコンベアなどに付着してしまうことになる。
【００５１】
しかし、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３のコンベア本体１３１が非磁性材料を用い構成されているので、上記のような磁石や磁性を帯びた金属などがこれらに付着することはなく、詰まりを防止できる。なお、トロンメル２０ａ、２０ｂなどに関しては、市販品において、既に非磁性のステンレス鋼を用い構成されているので、特に対策を講じる必要はない。
［その他の事項］
上記実施の形態１、２および変形例１、２に係る破砕・分離装置１、２、・・では、多軸せん断方式の破砕機の一例として二軸破砕機１０を採用しているが、用いる破砕機の種類は、必ずしも二軸破砕機に限定されるものではない。例えば、四軸破砕機などを用いることもできる。ただし、上記実施の形態１、２で多軸せん断方式の破砕機を採用するのは、上記特許文献２で提案されているような装置の破砕機に比べ、破砕効率が高いためである。
【００５２】
なお、本発明者の検討では、上記特許文献２で提案されている破砕機では、実質的に回収トナーユニット１０００を破砕することは困難であると結論する。即ち、樹脂や金属などの材料からなるユニットを機内壁に衝突させるだけでは、回収トナーユニットの剛性を考慮するとき、破砕することは困難である。
上記実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、ランニングコスト面からの優位性を得るために、エアー（空気）をイオン化して供給することとしたが、必ずしも空気に限定されるものではない。例えば、二酸化炭素ガスや窒素ガスを用いることもできる。ただし、設備管理やランニングコスト面から不利となる。
【００５３】
また、上記変形例１に係る破砕・分離装置では、吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１を配することとしたが、パンチング板１２２１、１２３１に限らず、網体や多孔体であればよい。
また、図１などでは詳細を示していないが、コンベア５０についても防塵カバーが取り付けられていてもよく、コンベア５０における回収トナーユニット１０００を載置する箇所には集塵ダクトを連結してもよい。このような構成を採用することにより、安全面および作業環境面でより優れた装置とすることができる。
【００５４】
また、上記実施の形態１，２に係る破砕・分離装置１，２では、篩部２０の後ろにコンベア５１を連結しているが、篩部２０の後ろに直接コンテナ４０を配置してもよい。そして、この構成を採用する場合には、篩部２０とコンテナ４０との間を、耐圧ボックスで覆っておく構成を採用することが望ましい。さらに、この耐圧ボックスの上部に二軸破砕機１０の上部に取り付けたものと同一の防爆用安全弁１１を取り付けておくことが望ましい。なお、耐圧ボックスとは、仮に篩部２０の出口付近で爆発が発生した場合にも、周囲に影響しないようにするためのものである。
【００５５】
また、篩部２０の出口部分に耐圧ボックスを設置するためには、篩部２０の出口部分を延長し、その出口に配されたコンテナ４０の上部に一部が被さるようにしておくこともできる。
同様に、二軸破砕機１０と篩部２０との移載部分についても、耐圧カバーで覆っておくことが望ましい。この場合においても、当該部分に防爆用安全弁を設けることもできる。
【００５６】
さらに、上記のように耐圧ボックスおよび耐圧カバーを設ける場合には、これらにも集塵ダクトを連結しておくことが望ましい。そして、その集塵ダクトの入り口部分には、図６に示すような、パンチング板を設けておくこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、回収トナーユニットを破砕・分離して再資源化するに際し、安全性やコスト面、さらには再資源化の際の品質面から優れた破砕・分離装置を実現するのに有用な技術的思想である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２．破砕・分離装置
１０、１２．二軸破砕機
１１．防爆用安全弁
１３．振動コンベア
２０．篩部
２０ａ、２０ｂ．トロンメル
３０．金属片分離部
４０、４１、４３．コンテナ
４２．集塵機
４４．プレダスター
４４ａ．大気解放弁
５０、５１．コンベヤ
６０．移載部
７０、８０、８１、８２．集塵ダクト
７０ａ．大気解放弁
７１．逆火防止部
８３．エアー供給ダクト
９０．イオン化エアー生成機
１０１．シュータ
１０２、１２２．収納器
１０３、１２３．破砕機本体
１０４、１２４．遮蔽扉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体が付着してなる対象物を破砕・分離するための装置に関し、特に付着した粉体を分離するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、事業所に限らず一般家庭においても、複写機やプリンターなどが用いられている。これら複写機等には、樹脂容器に金属部品などが組み合わされて構成されたトナーユニットが備えられている。トナーユニットは、所定期間ごとに交換が必要であって、取り外された使用済みのユニットについては、破砕などした後に各材料ごとに分離して、資源として再利用することが求められる。
【０００３】
使用済みのトナーユニットにおいては、樹脂材料や金属材料の他、カーボンブラックなどを含んでなるトナーも内部に残留している。従来におけるトナーユニットの再資源化は、専ら手作業で解体および破砕を行っているのが現状であり、コスト面から問題を有する。
また、回収したトナーユニットに残留するトナーは、再資源化する際の樹脂材料や金属材料の品質を低下させる原因となる。即ち、トナーが混在した状態の樹脂材料や金属材料については、使用する対象が限定されてしまう。このため、トナーユニットを解体・破砕する際には、作業者がエアガンなどを用いて付着したトナーを除去しているのが現状である。このような問題を有することからも、トナーユニットの解体・破砕においてはコスト面での問題を有する。
【０００４】
上記問題に対して、破砕機を用いて使用済みトナーユニットを解体・破砕しようとする研究開発がなされている（特許文献１〜３を参照）。この内、特許文献１および特許文献２は、破砕中におけるトナーに起因する粉体爆発を防止するために、破砕装置内を窒素ガスなどで充満させるという技術が提案されている。
また、特許文献３では、界面活性剤溶液を用いてトナーユニットの樹脂や金属部品に付着したトナーを除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５１７３０号公報
【特許文献２】特許３７９９３０９号公報
【特許文献３】特開２００１−２０５２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３で提案されている技術を含む従来技術では、コストを抑えながら高効率に使用済みのトナーユニットを再資源化することが困難である。具体的には、上記特許文献１、２で提案されている技術では、破砕装置の防爆という観点からは効果があるかもしれないが、トナーの除去という観点からは十分ではなく、再資源化する際の樹脂材料や金属材料の品質を確保できない。
【０００７】
また、上記特許文献３で提案されている技術では、界面活性剤溶液の吹き付け量および吹き付け圧力をかなり高くしないと、トナーを除去することはできず、コスト面で問題を有するものと考えられる。また、界面活性剤溶液の吹き付けで除去できなかったトナーについては、逆に破砕片の壁面に固着してしまうことも考えられる。このため、特許文献３で提案されている技術では、コストおよび品質の両観点から問題を残す。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、粉体が付着した容器を含むユニットを対象とする破砕・分離において、低いコストと高い安全性を確保しながら、高品質な再生用資源を得ることができる破砕・分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る破砕・分離装置では、次の構成を採用する。
本発明に係る破砕・分離装置は、せん断破砕機と、篩機と、第１搬送機と、第２搬送機と、集塵機とを有することを特徴とする。
ａ）せん断破砕機は、粉体が付着してなる対象物を受け入れ、受け入れた対象物を多軸せん断方式で破砕する装置要素である。
【００１０】
ｂ）篩機は、せん断式破砕機で破砕されてなる対象物の破片を受け入れ、当該受け入れた破片を篩にかけて付着している粉体を除去する装置要素である。
ｃ）第１搬送機は、せん断式破砕機へ対象物を供給する装置要素である。
ｄ）第２搬送機は、篩機から排出された破片を搬送する装置要素である。
ｅ）集塵機は、せん断式破砕機および篩機および第２搬送機から、対象物もしくは破片から分離された粉体（各機器部分の内方で舞い上がった粉体を含む。）を吸引する装置要素である。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断破砕機への対象物の供給、篩機からの破片の排出を第１搬送機および第２搬送機で各々行われるので、手作業に頼っていた従来の場合よりもコスト面で優位である。また、上述のように、破砕から篩の工程を自動で行うことにより、処理量および処理コストという観点からも優位である。
また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断破砕機および篩機、さらには第２搬送機に対して集塵機を接続している。このため、上記特許文献２など破砕機だけで集塵する場合に比べて、粉体をより一層確実に除去することができ、資源として再利用する際の品質という観点から優位である。
【００１２】
また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機から粉体を吸引しているので、内方での粉体爆発という問題を生じない。よって、上記特許文献１、２などのように破砕機の内方に不活性ガス（窒素ガス）を導入する場合に比べて、装置の管理面およびランニングコスト面から優位である。
本発明に係る破砕・分離装置では、次のようなバリエーションを採用することができる。
【００１３】
・本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機に、受け入れた対象物に向けてイオン化ガスを吹き付けるイオン化ガス供給機が接続されている、という構成を採用することができる。
このようにイオン化ガス供給機を接続し、対象物にイオン化ガスを吹き付けるという構成を採用する場合には、静電気により対象物の壁面に付着した粉体を効率よく取り除くことができる。そして、対象物の壁面から取り除かれた粉体は、集塵機により吸引されることになる。このため、資源として再利用する破片に対する粉体の残存量をより一層低減することができる。
【００１４】
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、イオン化を行う対象ガスとして空気（エアー）を採用することができる。このように空気を用いる場合には、上記特許文献１、２で提案されている技術のように窒素ガスを用いる場合に比べて、装置および周辺環境の管理や、ランニングコストという観点から優位である。
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、せん断式破砕機における対象物の受け入れ口に、受け入れ時を除き遮蔽状態とする遮蔽扉を設け、且つ、外壁の一部に防爆用安全弁を設ける、という構成を採用することができる。このように遮蔽扉や防爆用安全弁を用いることで、外部への粉体の漏れ出しや、粉体爆発の危険を回避することができる。
【００１５】
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、防爆用安全弁において、異常時のガス排出経路中に、逆火防止機構（例えば、金網式あるいは波板式のアレスター）が設けられている、という構成を採用することもできる。この構成を採用する場合には、粉体を貯留しておく部分にまで火が及ぶのを回避することができる。
・また、本発明に係る破砕・分離装置では、上記同様に、集塵機による集塵経路中にも逆火防止機構を設けておく、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、本発明に係る破砕・分離装置の安全性をより高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る破砕・分離装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】破砕・分離装置１の構成を示す平面図である。
【図３】二軸破砕機１０の概略構成を示す模式断面図である。
【図４】二軸破砕機１０の上部に設けられている防爆用安全弁１１の概略構成を示す模式断面図である。
【図５】実施の形態２に係る破砕・分離装置２の概略構成を示すブロック図である。
【図６】変形例１に係る破砕・分離装置の構成の内、二軸破砕機１２を示す模式断面図である。
【図７】変形例２に係る破砕・分離装置の構成の内、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に挿設された振動コンベア１３を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、２つの例について、図面に沿って説明する。なお、以下で説明する実施の形態については、本発明の構成上の特徴および当該構成から奏される作用効果を分かりやすく説明するために一例として用いるものであって、本発明は、その本質的な技術的特徴部分を除き、以下の内容に何ら限定を受けるものではない。
【００１８】
［実施の形態１］
１．破砕・分離装置１の概略構成
本実施の形態１に係る破砕・分離装置１の概略構成について、図１を用い説明する。
図１に示すように、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１は、回収トナーユニット１０００および破砕片の流れに沿って、二軸破砕機１０、篩部２０および金属片分離部３０を主な構成要素として備える。また、破砕・分離装置１では、回収トナーユニット１０００の投入から破砕片の排出までの間の工程を自動化するために、コンベヤ５０、５１および移載部６０が備えられており、各構成要素１０、２０、３０間の破砕片等の移動が行えるようになっている。
【００１９】
また、破砕・分離装置１では、工程の下流側に破砕片等を回収するためのコンテナ４０、４１が設けられている。また、図示を省略しているが、集塵機４２には、集塵されてきたトナー粉等を収容するコンテナも備えられている。そして、これら粉体が混在する状態の回収物を収容するコンテナについては、防塵カバーなどが設けられている（図示を省略）。
【００２０】
さらに、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０に防塵用のカバーが設けられているとともに（図示を省略。）、各々には集塵ダクト８０が接続されている。集塵ダクト８０は、ダクト７０で集約され、集塵ダクト８１、８２およびプレダスター４４を介して集塵機４２に接続されている。プレダスター４４には、大気解放弁４４ａが設けられている。
【００２１】
なお、集塵ダクト８１と集塵ダクト８２との間には、逆火防止部７１が介挿されている。逆火防止部７１は、仮に集塵ダクト８０、８１に火花が侵入した場合にも、集塵機４２へと侵入するのを防止するものである。逆火防止部７１には、例えば、金網式や波板式のアレスターなどを用いることができる。
図１に示すように、破砕・分離装置１では、２台のトロンメル２０ａ、２０ｂを直列に配し篩部２０を構成している。このような構成を採用することは必須ではないが、破砕片からトナー粉をより完全に分離するために望ましい形態といえる。
【００２２】
なお、回収トナーユニット１０００は、樹脂部品や金属部品などから構成されており、内部壁には残留トナー粉が付着している。トナー粉は、カーボンブラックなどからなる微粉末である。
２．各部構成
破砕・分離装置１の各部構成について、図２〜図４を用い説明する。
【００２３】
図２に示すように、コンベヤ５０の下流端には、二軸破砕機１０のシュータが設けられており、その周囲には、防塵カバー５０ａが設けられている。防塵カバー５０ａは、コンベヤ５０から二軸破砕機１０へ回収トナーユニット１０００（図１を参照。）の各部の破片や、内部に残留するトナー粉が周囲に分散しないようにするためのものである。 また、図２に示すように、コンベヤ５０の下流端には、二軸破砕機１０が載置されており、図２の二点鎖線で囲む部分に示すように、二軸破砕機１０の上部には、防爆用安全弁１１が設けられている。
【００２４】
図３に示すように、二軸破砕機１０は、コンベヤ５０により搬送された回収トナーユニット１０００を受けるシュータ１０１と、シュータ１０１に続く収納器１０２と、収納器１０２をから回収トナーユニット１０００を受けて破砕を行う破砕機本体１０３とを有し構成されている。また、シュータ１０１と収納器１０２との間には、遮蔽扉１０４が設けられている。遮蔽扉１０４は、シュータ１０１から回収トナーユニット１０００が投入されてきたときだけ開状態となり、その他は閉じた状態となっている。ただし、後述する集塵のために、少しの隙間を維持している。
【００２５】
なお、図３などでは図示を省略しているが、二軸破砕機１０におけるシュータ１０１には、例えば、光電センサが設けられており、シュータ１０１に回収トナーユニット１０００が満杯状態となっているか否かを監視する構成となっている。シュータ１０１の部分に回収トナーユニット１０００が所定量以上存在する場合には、コンベア５０の駆動が一時停止されることになる。これにより、収納器１０２から破砕機本体１０３への回収トナーユニット１０００の投入量が規制されることになる。
【００２６】
また、本実施の形態に係る破砕・分離装置１では、自重により開閉動作する遮蔽扉１０４を採用しているが、エアシリンダあるいは油圧シリンダなどの駆動力を用いて開閉動作を行うものとすることもできる。駆動力をもって遮蔽扉１５の開閉動作を行う場合には、二軸破砕機１０における収納器１０２および破砕機本体１０３の内部での回収トナーユニット１０００の量、およびシュータ１０１における回収トナーユニット１０００の量などに応じて行うようにすることが望ましい。これにより、遮蔽扉１０４が開状態のまま維持されるような事態を防止でき、トナーが装置１の周囲に拡散することを防止することができる。このような構成については、後述する。
【００２７】
二軸破砕機１０における破砕機本体１０３の内部には、カッターロール１０３１、１０３２が互いの回転軸が平行となるように配置されている。また、二軸破砕機１０における収納器１０２のＺ軸方向上部には、上記のように防爆用安全弁１１が設けられている。さらに、収納器１０２の上部側方および破砕機本体１０３の下部側方には、Ｘ軸方向左側に向けた吸気口１０５、１０６がそれぞれ設けられている。吸気口１０５、１０６には、図１および図２に示すように、集塵ダクト８０が接合される（図３では、図示を省略）。
【００２８】
なお、本実施の形態では、二軸せん断方式の二軸破砕機１０を用いることとしたが、破砕効率という観点を考慮した上で、他の多軸せん断方式の破砕機を用いることも可能である。
次に、二軸破砕機１０における収納器１０１のＺ軸方向上部に設けられている防爆用安全弁１１の構造について説明する。
【００２９】
図４に示すように、本実施の形態１で採用する防爆用安全弁１１は、リング状のバルブシート１１０とトップカバー１１１および逆火防止壁１１２により外観が構成されている。バルブシート１１０とトップカバー１１１とは、ボルト１１３とナット１１４とによる締め付けにより、逆火防止壁１１２をＺ軸方向に挟み付ける状態で固定されている。
逆火防止壁１１２は、リング状をしており、バルブシート１１０とトップカバー１１１との間の中央部分には、空間が設けられている。空間には、スプリング１１６によりバルブシート１１０の開口１１０ａの縁に向けて弾性付勢されたバルブプレート１１５が挿設されている。
【００３０】
バルブシート１１０の開口１１０ａの縁部分には、Ｏリング１１７が設けられている。
次に、図２に戻って、下流側のトロンメル２０ｂの下部には、コンテナ４３が設けられており、コンテナ４３にも集塵ダクト８０が接続されている。また、集塵ダクト７０の上部には、大気解放弁７０ａが設けられており、二軸破砕機１０および篩部２０において爆発の危険性を（二軸破砕機１０の機内圧力などを）検知して、集塵ダクト７０を大気解放する。
【００３１】
金属片分離部３０は、コンベヤ５１の下流側端部に設けられており、具体的にはマグネットプーリである。金属片分離部３０では、粉砕片の中から金属片だけがコンテナ４１へと分離される。
なお、図１〜図４では、図示を省略しているが、本実施の形態に係る破砕・分離装置１においては、防爆用安全弁１１におけるバルブプレート１１５の開閉状態を検知するセンサが設けられている。開閉状態を検知するセンサとしては、例えば、リミットスイッチを適用することができる。
【００３２】
また、図示を省略しているが、集塵ダクト７０、８０、８１、８２の経路中には、遮断弁が設けられている。この遮断弁は、通常時は開状態となっており、上記バルブプレート１１５が開状態となった時に、閉状態となる。即ち、二軸破砕機１０の内部圧力の上昇により、防爆安全弁１１が作動した際には、集塵ダクト７０、８０、８１、８２が遮断弁により経路遮断されることになる。これにより、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の内部でトナー粉に着火した場合にも、集塵機４２へ火が移ることを防止でき、高い安全性を確保することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態に係る破砕・分離装置１では、防爆安全弁１１のバルブプレート１１４が開状態となったことを検知した際、集塵機４２へ上記検知結果に基づく信号が送られ、集塵機４２の運転が停止される。これによっても、集塵機４２および集塵ダクト７０、８０、８１、８２へ火が移るのを効果的に防止することができる。
３．優位性
以上のように、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、粉体（トナー）が付着した容器を含むユニット（回収トナーユニット１０００）を対象とする破砕・分離において、低いコストと高い安全性を確保しながら、高品質な再生用資源を得ることができる。即ち、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０への回収トナーユニット１０００の供給、篩部２０からの破砕片の排出をコンベヤ５０、５１で各々実行するので、手作業に頼っていた従来の場合よりもコスト面で優位である。また、破砕から篩の工程を自動で行うことにより、処理量および処理コストという観点からも優位である。
【００３４】
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０およびトロンメル２０ｂ、さらには移載部６０に集塵ダクト８０を接続している。このため、本実施の形態１に係る破砕・分離装置１では、上記特許文献２など破砕機だけで集塵する場合に比べて、トナー粉をより一層確実に除去することができる。一般的に、樹脂材料等にトナー粉が混入すると、その品質を低下させることになるが、分離装置１を用いる場合には、樹脂材料等の破砕片へのトナー粉の混在を従来よりも低減できるので、資源として再利用する際の品質という観点から優位である。
【００３５】
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０からトナー粉を吸引しているので、内方での粉体爆発という問題を生じない。よって、上記特許文献１、２などのように破砕機の内方に不活性ガス（窒素ガス）を導入する場合に比べて、装置の管理面およびランニングコスト面から優位である。
また、破砕・分離装置１では、二軸破砕機１０における収納器１０２の上部に防爆用安全弁１１を設置しているので、仮に二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内圧力が上昇した場合には、防爆用安全弁１１が作動して内圧を低下させる。このため、破砕・分離装置１では、動作中における安全を確保することができる。また、集塵ダクト７０には、大気解放弁７０ａを設けているので、仮に二軸破砕機１０の機内圧力が上昇した際にも、集塵ダクト７０を大気解放することができ、粉体爆発という危険を回避することができる。さらに、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内内圧が上昇した場合には、プレダスター４４に設けられた大気解放弁４４ａも作動し、火が集塵機４２へと侵入することが防止される。なお、プレダスター４４にもセンサが設けられており、内圧の上昇を検知した場合にも大気解放弁４４ａが解放状態となる。
【００３６】
さらに、破砕・分離装置１では、集塵ダクト８１と集塵ダクト８２との間に、逆火防止部７１が挿設されている。逆火防止部７１は、例えば、金網式や波板式のアレスターなどを用いることができる。よって、仮に集塵ダクト８０、７０、８１に火が侵入した場合にも、逆火防止部７１により集塵ダクト８２および集塵機４２への侵入を阻止することができる。なお、破砕・分離装置１では、逆火防止部７１としてアレスターを採用せず、遮断扉を採用することもできる。そして、二軸破砕機１０における収納器１０２や破砕機本体１０３の機内圧力が規定の圧力を上回った場合に、遮断扉を閉状態とすることでも、装置の安全性を確保することができる。
［実施の形態２］
実施の形態２に係る破砕・分離装置２の構成について、図５を用い説明する。図５は、実施の形態１の説明で用いた図１に対応するものであり、実施の形態１に係る破砕・分離装置１と同一の構成部分には同一の符号を付している。以下では、同一の構成部分についての説明を省略する。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態２に係る破砕・分離装置２は、二軸破砕機１０、篩部２０および金属片分離部３０と、これらの各間を繋ぐコンベヤ５０、５１および移載部６０が備えられている。破砕・分離装置２では、上記構成に加えて、イオン化エアー生成機９０とこれに接続されたエアー供給ダクト８３を備えているところに特徴を有する。
エアー供給ダクト８３は、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０に接続されており、イオン化エアー生成機９０で生成されたイオン化エアーは、エアー供給ダクト８３を通り、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０内に供給される。
【００３８】
イオン化エアー生成機９０の構成に限定はないが、例えば、電極間でコロナ放電を発生させて空気をイオン化する構成のものや、空気に軟Ｘ線を照射してイオン化する構成のものなどを採用することができる。
また、図５では、その図示を省略しているが、二軸破砕機１０、篩部２０および移載部６０などについては、フレームなどが接地されている。
【００３９】
本実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１の構成に加えて、回収トナーユニット１０００（図１を参照。）あるいはその破砕片が搬送される経路に対し、イオン化したエアーを供給できる。このため、二軸破砕機１０など破砕片の静電気の除去を行うことができる。
ここで、破砕を行うことや、篩にかけることにより破砕片は静電気を帯び、この静電気によりトナー粉が破砕片に付着してしまう。これに対して、本実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、イオン化エアーを破砕片などに吹き付けることができるので、破砕片の帯電を除去することができ、付着したトナー粉が高効率に除去される。よって、破砕・分離装置２では、破砕片の帯電除去により除去されたトナー粉が、上記実施の形態１にもまして、高い効率で集塵機４２により吸引される。
【００４０】
また、特に二軸破砕機１０においては、破砕時に静電気による火花が機内で生じ、これに起因してトナー粉が爆発するという危険性も否定できないが、破砕・分離装置２では、イオン化エアーの供給により、二軸破砕機１０の機内での静電気の発生を抑制することができ、より高い安全性を確保することができる。
従って、破砕・分離装置２では、安全性を確保しながら、高効率にトナー粉などを除去することができ、高品質な再資源用材料を得ることができる。
［変形例１］
変形例１に係る破砕・分離装置の構成について、図６を用い説明する。図６は、本変形例１に係る破砕・分離装置の構成中、特徴を有する二軸破砕機１２を抜き出して示す断面図である。
【００４１】
図６に示すように、本変形例１に係る破砕・分離装置の二軸破砕機１２は、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１の二軸破砕機１０に対し、遮蔽扉１２４を開閉するためにエアシリンダ１２７が設けられている点と、吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１が配されている点とが相違する。
先ず、収納器１２２の外側壁には、エアシリンダ１２７が取り付けられ、遮蔽扉１２４には、レバー１２８が接合されている。レバー１２８は、収納器１２２の側壁外側に配されており、その先端にリンク機構（図示を省略。）を介してエアシリンダ１２７のロッド先端に連結されている。
【００４２】
なお、図示を省略しているが、シュータ１０１には回収トナーユニット１０００を検知するための光電管が設けられており、エアシリンダ１２７は、光電管によりシュータ１０１に回収トナーユニット１０００があることが検知された場合に、予め設定された所定時間だけ遮蔽扉１２４を開状態とする。そして、エアシリンダ１２７により遮蔽扉１２４が閉じられると、予め設定された所定時間、コンベア５０の稼働が停止される。本変形例１に係る破砕・分離装置では、上記のような機構を採用することにより、収納器１２２および破砕機本体１２３に処理能力を超える回収トナーユニット１０００が投入される事態を防止することができる。
【００４３】
本変形例１に係る破砕・分離装置においても、遮蔽扉１２４は完全に閉まりきるようにはなっておらず、上記実施の形態１に係る破砕・分離装置１と同様に、少しの隙間を生じるようになっている。これは、集塵のために二軸破砕機１２への外部からの空気の流入を確保するためである。
次に、本変形例１に係る破砕・分離装置では、収納器１２２および破砕機本体１２３における吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１が配されている。パンチング板１２２１は、二点鎖線で囲んで示すように、多数の孔１２２１ａが開けられている。なお、図示をしていないが、パンチング板１２３１も同様の構成を有する。
【００４４】
ここで、回収されてきた回収トナーユニット１０００は、回収容器などからコンベア５０に移載され、二軸破砕機１２へと投入されるのであるが、この場合に、回収トナーユニット１０００とともに樹脂製の袋やシートなどが混入されている場合がある。本変形例１に係る破砕・分離装置では、このように樹脂性の袋やシートなどが回収トナーユニット１０００とともに二軸破砕機１２に投入された場合にあっても、これらが吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１を配することにより、樹脂製の袋やシートの破片などが集塵ダクト８０内で詰まらないようにすることができる。
【００４５】
なお、図６では詳細な図示をしていないが、吸気口１０５、１０６の入口に近い部分１０５ａ、１０６ａには、吸気に係る流速を測定するためのセンサなどが設けられている。この吸気に係る流速の異常（低下）により、パンチング板１２２１、１２３１に樹脂性の袋やシートの破片などが付着していることが検出でき、当該状態が検出された場合には、アラームなどにより作業者に異常を知らせることができるようになっている。流速の測定箇所は、図６に示すような吸気口１０５、１０６の入口に近い部分１０５ａ、１０６ａである必要は必ずしもない。流速の測定箇所については、集塵ダクト８０の経路中であってもよい。
【００４６】
上記のように、吸気口１０５、１０６の口部分が袋やシートなどの破片で塞がれている場合には、集塵性能が低下することになるが、本変形例１に係る破砕・分離装置では、このような状態に陥った場合に作業者に異常を知らせるようになっているので、作業者が装置の駆動を停止して点検口蓋１２２２を開け、ここから破片などを取り除くことができる。よって、本変形例１に係る破砕・分離装置では、トナー粉の集塵が確実になされていることを作業者が確認しながら、破砕・分離作業を実行することができる。
［変形例２］
変形例２に係る破砕・分離装置の構成について、図７を用い説明する。図７は、本変形例２に係る破砕・分離装置の構成中、特徴を有する二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に挿設されている振動コンベア１３を抜き出して示す断面図である。
【００４７】
図７に示すように、本変形例２に係る破砕・分離装置では、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間に、振動コンベア１３が設置されている。この点を除き、本変形例２に係る破砕・分離装置は、上記変形例１に係る破砕・分離装置と同様の構成を有する。
振動コンベア１３は、筒状をしたコンベア本体１３１と、コンベア本体１３１の下部外壁に取り付けられた振動モータ１３２とを有し構成されている。コンベア本体１３１のＸ軸方向右側の端部には点検口が設けられており、通常時は点検口蓋１３３で塞がれている。
【００４８】
コンベア本体１３１におけるＸ軸方向左側の端部は、トロンメル２０ａの内部に侵入した状態にあり、トロンメル２０ａの端壁とコンベア本体１３１の周壁との間は、封止カバー２０１、２０２により封止されている。封止カバー２０１、２０２は、コンベア本体１３１に振動が加わった場合においても、振動に追従してトロンメル２０ａの端壁との間に隙間を生じないようになっている。例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から構成されている。
【００４９】
さらに、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３におけるコンベア本体１３１が、非磁性材料から構成されている。具体的にコンベア本体１３１は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）から構成されている。
本変形例２に係る破砕・分離装置では、二軸破砕機１２とトロンメル２０ａとの間が、振動コンベア１３により連結されている。このため、二軸破砕機１２において破砕された回収トナーユニット１０００の破片が、確実にトロンメル２０ａへと移送され、途中で詰まり難い。また、振動コンベア１３では、コンベア本体１３１に点検口が開けられているので、仮に振動コンベア１３内で破片が詰まった場合にも、作業者は装置の駆動を停止させたうえで、点検口蓋１３３を開けて詰まった破片の除去などを行うことができる。
【００５０】
また、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３のコンベア本体１３１を非磁性材料を用い構成されているので、回収トナーユニット１０００の破片の詰まりがより確実に防止できる。これは、回収トナーユニット１０００には、その構成中にモータなどが含まれており、これらに多くの磁石や磁性を帯びた金属などが含まれている。このため、二軸破砕機１２よりも下流側において、磁性材料からコンベアなどを構成した場合には、上記磁石や磁性を帯びた金属などがコンベアなどに付着してしまうことになる。
【００５１】
しかし、本変形例２に係る破砕・分離装置では、振動コンベア１３のコンベア本体１３１が非磁性材料を用い構成されているので、上記のような磁石や磁性を帯びた金属などがこれらに付着することはなく、詰まりを防止できる。なお、トロンメル２０ａ、２０ｂなどに関しては、市販品において、既に非磁性のステンレス鋼を用い構成されているので、特に対策を講じる必要はない。
［その他の事項］
上記実施の形態１、２および変形例１、２に係る破砕・分離装置１、２、・・では、多軸せん断方式の破砕機の一例として二軸破砕機１０を採用しているが、用いる破砕機の種類は、必ずしも二軸破砕機に限定されるものではない。例えば、四軸破砕機などを用いることもできる。ただし、上記実施の形態１、２で多軸せん断方式の破砕機を採用するのは、上記特許文献２で提案されているような装置の破砕機に比べ、破砕効率が高いためである。
【００５２】
なお、本発明者の検討では、上記特許文献２で提案されている破砕機では、実質的に回収トナーユニット１０００を破砕することは困難であると結論する。即ち、樹脂や金属などの材料からなるユニットを機内壁に衝突させるだけでは、回収トナーユニットの剛性を考慮するとき、破砕することは困難である。
上記実施の形態２に係る破砕・分離装置２では、ランニングコスト面からの優位性を得るために、エアー（空気）をイオン化して供給することとしたが、必ずしも空気に限定されるものではない。例えば、二酸化炭素ガスや窒素ガスを用いることもできる。ただし、設備管理やランニングコスト面から不利となる。
【００５３】
また、上記変形例１に係る破砕・分離装置では、吸気口１０５、１０６の口部分にパンチング板１２２１、１２３１を配することとしたが、パンチング板１２２１、１２３１に限らず、網体や多孔体であればよい。
また、図１などでは詳細を示していないが、コンベア５０についても防塵カバーが取り付けられていてもよく、コンベア５０における回収トナーユニット１０００を載置する箇所には集塵ダクトを連結してもよい。このような構成を採用することにより、安全面および作業環境面でより優れた装置とすることができる。
【００５４】
また、上記実施の形態１，２に係る破砕・分離装置１，２では、篩部２０の後ろにコンベア５１を連結しているが、篩部２０の後ろに直接コンテナ４０を配置してもよい。そして、この構成を採用する場合には、篩部２０とコンテナ４０との間を、耐圧ボックスで覆っておく構成を採用することが望ましい。さらに、この耐圧ボックスの上部に二軸破砕機１０の上部に取り付けたものと同一の防爆用安全弁１１を取り付けておくことが望ましい。なお、耐圧ボックスとは、仮に篩部２０の出口付近で爆発が発生した場合にも、周囲に影響しないようにするためのものである。
【００５５】
また、篩部２０の出口部分に耐圧ボックスを設置するためには、篩部２０の出口部分を延長し、その出口に配されたコンテナ４０の上部に一部が被さるようにしておくこともできる。
同様に、二軸破砕機１０と篩部２０との移載部分についても、耐圧カバーで覆っておくことが望ましい。この場合においても、当該部分に防爆用安全弁を設けることもできる。
【００５６】
さらに、上記のように耐圧ボックスおよび耐圧カバーを設ける場合には、これらにも集塵ダクトを連結しておくことが望ましい。そして、その集塵ダクトの入り口部分には、図６に示すような、パンチング板を設けておくこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、回収トナーユニットを破砕・分離して再資源化するに際し、安全性やコスト面、さらには再資源化の際の品質面から優れた破砕・分離装置を実現するのに有用な技術的思想である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２．破砕・分離装置
１０、１２．二軸破砕機
１１．防爆用安全弁
１３．振動コンベア
２０．篩部
２０ａ、２０ｂ．トロンメル
３０．金属片分離部
４０、４１、４３．コンテナ
４２．集塵機
４４．プレダスター
４４ａ．大気解放弁
５０、５１．コンベヤ
６０．移載部
７０、８０、８１、８２．集塵ダクト
７０ａ．大気解放弁
７１．逆火防止部
８３．エアー供給ダクト
９０．イオン化エアー生成機
１０１．シュータ
１０２、１２２．収納器
１０３、１２３．破砕機本体
１０４、１２４．遮蔽扉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体が付着してなる対象物を受け入れ、受け入れた前記対象物を多軸せん断方式で破砕するせん断式破砕機と、
前記せん断式破砕機で破砕されてなる前記対象物の破片を受け入れ、当該受け入れた前記破片を篩にかけて前記粉体を除去する篩機と、
前記せん断式破砕機へ前記対象物を供給する第１搬送機と、
前記篩機から排出された前記破片を搬送する第２搬送機と、
前記せん断式破砕機および前記篩機および前記第２搬送機から、前記対象物およびその破片から分離された前記粉体を吸引する集塵機とを有する
ことを特徴とする破砕・分離装置。
【請求項２】
前記せん断式破砕機には、受け入れた前記対象物にイオン化したガスを吹き付けるイオン化ガス供給機が接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の破砕・分離装置。
【請求項３】
前記ガス供給機では、空気をイオン化する
ことを特徴とする請求項２に記載の破砕・分離装置。
【請求項４】
前記せん断式破砕機は、前記対象物の受け入れ口に、受け入れ時を除き遮蔽状態とする遮蔽扉が設けられ、且つ、外壁の一部に防爆用安全弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項５】
前記防爆用安全弁には、内圧上昇時に内部ガスを排出する経路中に、逆火防止機構が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の破砕・分離装置。
【請求項６】
前記遮蔽扉には、これを開閉するための駆動源が取り付けられている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の破砕・分離装置。
【請求項７】
前記遮蔽扉の上流側には、前記対象物の有無を検知するセンサが設けられており、
前記駆動源は、前記センサが前記対象物を検知した場合に、前記遮蔽扉を所要の期間だけ開状態とする
ことを特徴とする請求項６に記載の破砕・分離装置。
【請求項８】
前記遮蔽扉は、閉状態のときにあっても前記粉体の吸引に必要な空気の侵入を許すように、前記受け入れ口に隙間を形成している
ことを特徴とする特徴とする請求項４から７の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項９】
前記せん断式破砕機では、前記集塵機への吸気口に網体あるいは多孔体が取り付けられている
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項１０】
前記せん断式破砕機から前記集塵機への集塵経路中には、集塵に係る流速を測定するセンサが設けられており、
前記流速が予め設定された値よりも低下した場合に、ユーザに対して警報を発する警報発信部を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の破砕・分離装置。
【請求項１１】
前記集塵機による集塵経路中には、逆火防止機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項１２】
前記せん断式破砕機およびこれよりも下流の部分では、前記対象物およびその破片と接触する箇所が、非磁性材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項１】
粉体が付着してなる対象物を受け入れ、受け入れた前記対象物を多軸せん断方式で破砕するせん断式破砕機と、
前記せん断式破砕機で破砕されてなる前記対象物の破片を受け入れ、当該受け入れた前記破片を篩にかけて前記粉体を除去する篩機と、
前記せん断式破砕機へ前記対象物を供給する第１搬送機と、
前記篩機から排出された前記破片を搬送する第２搬送機と、
前記せん断式破砕機および前記篩機および前記第２搬送機から、前記対象物およびその破片から分離された前記粉体を吸引する集塵機とを有する
ことを特徴とする破砕・分離装置。
【請求項２】
前記せん断式破砕機には、受け入れた前記対象物にイオン化したガスを吹き付けるイオン化ガス供給機が接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の破砕・分離装置。
【請求項３】
前記ガス供給機では、空気をイオン化する
ことを特徴とする請求項２に記載の破砕・分離装置。
【請求項４】
前記せん断式破砕機は、前記対象物の受け入れ口に、受け入れ時を除き遮蔽状態とする遮蔽扉が設けられ、且つ、外壁の一部に防爆用安全弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項５】
前記防爆用安全弁には、内圧上昇時に内部ガスを排出する経路中に、逆火防止機構が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の破砕・分離装置。
【請求項６】
前記遮蔽扉には、これを開閉するための駆動源が取り付けられている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の破砕・分離装置。
【請求項７】
前記遮蔽扉の上流側には、前記対象物の有無を検知するセンサが設けられており、
前記駆動源は、前記センサが前記対象物を検知した場合に、前記遮蔽扉を所要の期間だけ開状態とする
ことを特徴とする請求項６に記載の破砕・分離装置。
【請求項８】
前記遮蔽扉は、閉状態のときにあっても前記粉体の吸引に必要な空気の侵入を許すように、前記受け入れ口に隙間を形成している
ことを特徴とする特徴とする請求項４から７の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項９】
前記せん断式破砕機では、前記集塵機への吸気口に網体あるいは多孔体が取り付けられている
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項１０】
前記せん断式破砕機から前記集塵機への集塵経路中には、集塵に係る流速を測定するセンサが設けられており、
前記流速が予め設定された値よりも低下した場合に、ユーザに対して警報を発する警報発信部を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の破砕・分離装置。
【請求項１１】
前記集塵機による集塵経路中には、逆火防止機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の破砕・分離装置。
【請求項１２】
前記せん断式破砕機およびこれよりも下流の部分では、前記対象物およびその破片と接触する箇所が、非磁性材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の破砕・分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２３３６６１（Ｐ２００９−２３３６６１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０１５９（Ｐ２００９−５０１５９）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（５０８０７１６５２）オーエム通商株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（５０８０７１６５２）オーエム通商株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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