捨てる安心まで、
つぶすくんの責任です。
リチウムイオン電池混入時の4段防護。
PETボトル回収機におけるリチウムイオン電池の誤投入は、業界共通の最も重要な安全課題です。Boxernet は「発火させない・拡大させない・自然に鎮める」という3段階の優先順位を設計の中心に据え、コストではなく確率と物理に基づいた防護体系を構築しました。
「消火する」より「発火させない」
回収機の防火対策は、消火器や窒素ボンベなど能動的な仕掛けに目が行きがちです。しかし統計的に火災を防ぐ最大の効果は、そもそも電池を機内に入れないこと、入っても燃え広がらないことにあります。Boxernet は次の優先順位で投資配分を決定しています。
2. 拡大させない (Containment)
3. 消火する (Suppression) — 上位ほど発生確率を下げる効果が大きく、コスト対効果に優れる。
同サイズの圧縮機構では、能動消火 (窒素パージ・防爆ベント・専用バックアップ電池等) は1台あたり約4万円の追加コストになります。一方、入口での検知ゲートと多層封じ込めだけで Li-ion 1セル相当の熱暴走エネルギー (約11 kJ) を物理的に自然鎮静できることが評価で確認できました。
つぶすくんは能動消火を意図的に廃し、検知と封じ込めへ資源を集中することで、より安全で、より導入しやすい機械を実現しています。
4段で守る。
万一発火しても、外には出さない。
1段目で投入を拒む、2段目で物理的に閉じ込める、3段目で異常を即座に検知し動かさない、4段目で延焼を遮る。すべての段は独立して機能するよう設計されており、メイン基板が停止していても主電源は遮断されます。
投入口で識別・拒否する
最も発火確率を下げる主防御線 / Prevention
仕組み
投入シュート内に組み込んだ渦電流式金属検知センサと、ロードセルによる重量チェックの二重判定で、リチウムイオン電池を機械的に拒否します。検知した瞬間にソレノイドゲートが閉鎖し、LED アラームと管理アプリへ通知が送られます。
具体仕様
- 渦電流コイル感度: 直径10mm以上の導電体を検知 (18650 単セルも捕捉)
- 重量判定: PET 空 25±10g vs Li-ion 18650セル ≥45g で識別
- 検知時の動作: ゲート閉鎖 + LED赤点滅 + LTE-M経由でアプリ即時通知
- 利用者啓発: 「Li-ion投入禁止」表示ステッカー標準添付
万一通り抜けても、閉じ込める
3層構造の物理的封じ込め / Containment
仕組み
圧縮室は内側から SUS316L (耐熱350°C) → セラミックファイバ (耐熱1000°C) → SPCC隔壁 (溶融1500°C) の3層で構成。Li-ion 1セルの熱暴走エネルギー (約11 kJ) による圧縮室内理論最高温度 約450°C に対して、層構造全体で十分な耐熱マージンを確保しています。
具体仕様
- 一次封じ込め: SUS316L ライナ t=2.0 mm (耐熱350°C)
- 断熱層: セラミックファイバ t=6 mm (耐熱1000°C, 熱伝導率0.06 W/m·K)
- 二次封じ込め: SPCC隔壁 t=2.0 mm + 防火塗装
- パッキン: シリコン難燃グレード UL94 V-0
- 外装: SUS304 t=2.0 mm + 焼付塗装 RAL9005
異変を察知し、動かさない
三重独立センサと強制電源遮断 / Detection
仕組み
圧縮室温度・煙・モータ電流の3系統を独立に監視。いずれか1つでも閾値を超えると、ハードワイヤード OR 論理によって主電源リレーが強制遮断されます。メイン基板 (ESP32-S3) のソフトウェアに依存しない構造のため、MCU 停止時も確実に動作します。
具体仕様
- K型熱電対 ×2: 圧縮室上下に配置, 80°C で警告/減速、120°C で緊急停止
- 光電式煙センサ: 排気ダクト直上, 感度 1.5%/m 遮光
- シャント電流監視: モータ拘束検知, 定格の130%で遮断 (異物噛み込み)
- HW OR論理: 任意1系統作動で主電源リレーをハードウェアレベルで遮断
- 通知: 遮断と同時に LTE-M 残電力でアプリへ異常通報送信
延焼させず、自然に鎮める
受動的封じ込めと延焼遮断 / Mitigation
仕組み
圧縮室と残渣カートリッジの間にセラミックブランケット隔壁を、廃液カートリッジには独立金属隔壁を配置。万一の発火時もPET残渣・廃液側への延焼を物理的に遮ります。内圧上昇分は背面上方のパッシブ圧力リリーフからラビリンス構造を経由して静かに排気され、投入口側に火炎が噴出する構造を作らせません。
具体仕様
- パッシブ圧力リリーフ: ラビリンス式ベント, 開口60 cm², 背面上方排気
- セラミックブランケット隔壁 t=5 mm (耐熱1000°C): 残渣との間に配置
- 廃液独立区画: SPCC隔壁 t=2.0 mm でPET残渣区画と分離
- 排気フィルタ: SUSメッシュ + 活性炭で煙・有毒ガス吸着
- 自然鎮静: 酸素供給遮断 + 熱放散により約180秒で温度低下開始 (シミュレーション値)
数字で説明できる、安全。
「能動消火を載せない」という判断は、感覚ではなく物理計算に基づいています。Li-ion 1セルの熱暴走エネルギーと、当社の3層封じ込め構造の耐熱性能を比較した結果、構造的に貫通しないことが確認できました。
11kJ — 発火源の最大エネルギー
18650形リチウムイオン1セル (3 Wh) の熱暴走時放出エネルギーは約11 kJ。圧縮室容積 (PET圧縮後) 8L 内に放出された場合の理論最高温度は約450°Cと算出されます。
1500°C — 構造の最終耐熱
外側SPCC隔壁の溶融温度は1500°C。中間層のセラミックファイバ (1000°C) と内側SUS316L (350°C) を合わせた3層構造は、想定発火温度に対して十分なマージンを持ちます。
180秒 — 自然鎮静までの想定時間
圧縮室を密閉した状態で酸素枯渇と熱放散が進むため、検知から自然鎮静開始まで約180秒。能動消火がなくても延焼条件は成立しません。
3系統 — 独立した防火検知
熱電対・煙センサ・電流監視の3系統は完全に独立。各系統が故障してもバックアップとして機能し、HW OR論理で主電源を強制遮断します。
主な防火部材の仕様
| 部材 | 仕様 | 耐熱性能 | 役割 |
|---|---|---|---|
| 圧縮室ライナ | SUS316L t=2.0 mm, レーザー溶接 | 350°C | 一次封じ込め |
| 断熱層 | セラミックファイバ t=6 mm, 熱伝導率0.06 W/m·K | 1000°C | 熱伝播抑止 |
| 外側隔壁 | SPCC t=2.0 mm + 防火塗装 | 1500°C (溶融) | 二次封じ込め |
| 残渣ライナ | SUS網 #20 + 防火塗装 | 800°C | カートリッジ防護 |
| 隔壁ブランケット | セラミックブランケット t=5 mm | 1000°C | 延焼遮断 |
| パッシブベント | ラビリンス式, 開口60 cm² (背面上方) | — | 内圧逃がし |
| 排気フィルタ | SUSメッシュ + 活性炭 | 600°C | 煙・有害ガス吸着 |
| ガスケット | シリコン難燃 UL94 V-0 | 200°C連続 | 気密 + 高温耐性 |
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本ページでご紹介した4段防護の詳細仕様、シミュレーション根拠、認証取得状況をまとめた技術資料 (PDF) をご用意しています。導入検討中の自治体様・事業者様には個別説明会も承ります。
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