JP2006150361A - 渦電流選別機 - Google Patents

Abstract

【課題】 被選別物のうち、特に非磁性金属体をできるだけ強く前方に投射できるようにして、選別効率を高めることを課題とする。
【解決手段】 前方側のヘッドプーリ２と後方側のテールプーリ８の間に張設された無端ベルト１０と、無端ベルト１０の上方へ被磁性金属体等を含む被選別物を供給するホッパー１４と、ヘッドプーリ２の内部に同心状に配置されたマグネットロール４と、このマグネットロール４の外周面に周方向に間欠配置される複数の永久磁石６と、無端ベルト１０を回転移動させる駆動装置２４と、前記マグネットロール４を前記ヘッドプーリ２と同一方向へ回転させる駆動装置２２と、ヘッドプーリ２の中心線ｆより直後方で無端ベルト１０の上方位置に設けられ、飛上した非磁性金属体を下方へ反射させる規制板３０とから構成され、前記ホッパー１４から投入した非磁性金属体等を含む被選別物を選別する。
【選択図】 図１

Description

本発明はマグネットロールの回転による磁石の移動磁界を利用して磁性金属体、非磁性金属体、非金属体を選別する渦電流選別機に関し、更に詳細には、渦電流力の最大位置で非磁性金属片を前方に水平投射する渦電流選別機に関する。

近年、環境保護の論調が高まる中で、リサイクルするためにアルミ缶・スチール缶・ガラス瓶等の分別収集が行なわれているが、実際には混在した状態で回収される場合も多い。また、粗大ごみは収集された後破砕されるが、種々の物質が混在した破砕片の中からスチールやアルミ等の有価物が回収されている。缶や瓶のような大きな物は視覚や触覚を利用して目視で分別することもできるが、細片化や粉体化された場合には、分別することは簡単でない。

そこで、スチール等の磁性金属体、アルミ等の非磁性金属体、ガラス等の非金属体を機械的に自動分別するために渦電流選別機が開発されてきた（特許文献１，２参照）。
図２は従来の渦電流選別機を示すものであり、ドラム状のヘッドプーリ２の内部には、ドラム状のマグネットロール４が軸平行に配置されている。また、このマグネットロール４の外周面には強力な永久磁石６が円周方向にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓ…となるように間欠的に配列されている。

前方のヘッドプーリ２に対して後方にはドラム状のテールプーリ８が配置され、両プーリ２、８間には無端ベルト１０が緊張状態に張設されている。
ケーシング１２の上方にはホッパー１４が設置されており、このホッパー１４からクロス丸の磁性金属体、黒丸の非磁性金属体、白丸の非金属体が混合状態で投入される。ケーシング１２の前方下部には、磁性金属排出口１６、非金属排出口１８、非磁性金属排出口２０が設けられており、フラップ１６ａ・１８ａを傾斜調整できるように構成されている。
前記マグネットロール４は駆動装置２２により矢印ａ方向に高速回転駆動され、テールプーリ８は駆動装置２４により矢印ａ方向に低速回転駆動される。この結果、無端ベルト１０は矢印ｂ方向に回転移動する。

米国特許第５４９４１７２号明細書 実開平６−４８８４１号公報

上述した従来装置の欠点をその動作と共に説明する。ホッパー１４から３種類が混在した被選別物を投入すると、ベルト１０によりｂ方向に搬送され、非金属体は永久磁石６からの磁気作用を全く受けないために、ヘッドプーリ２の先端部直下にある非金属排出口１８内に自由落下する。
磁性金属体には前方への渦電流力と半径内向き方向への磁気吸引力が作用するが、磁気吸引力による摩擦力が渦電流力よりも大きいためベルト面から離脱しないで下方まで移動する。しかしベルト１０がヘッドプーリ２から離れ始めるＣ点で磁気吸引力と渦電流力が急激に小さくなり、磁性金属体はその排出口１６内へと落下する。

この従来装置の欠点は非磁性金属体の場合に特徴的に現われる。非磁性金属体には磁気吸引力は作用しないが、自由電子があるために渦電流力は作用する。渦電流力は図３に示すように、ベルト面から離れるに従い急激に弱くなる。また、接線方向力Ｆｔの方が半径方向力Ｆｒよりも圧倒的に強い。
図２に示すように、この渦電流力はヘッドプーリ２の中心直上のｄ点で最大となるが、実際にはその手前のｅ点でも作用する。接線方向力Ｆｔの方が半径方向力Ｆｒより大きいが、非磁性金属体にはその合力Ｆが作用し、ｄ点に達する前に非磁性金属体は渦電流力Ｆにより斜め方向に飛び上り、点線で示すように放物線を画きながら非磁性金属排出口２０内に落下する。
即ち、渦電流力Ｆがそれ程強くない点ｅで斜め上方に飛び上がれば、非磁性金属体は遠方へは到達できないで近傍に落下し、非金属排出口１８と非磁性金属排出口２０との分離境界が重なって選別が困難になる。特に、被選別物が小さくなる程前方へ飛ばないため選別の困難さが増し、また比重の大きい銅やステンレスは投射加速度が小さくなって選別が困難になっていた。

上記の欠点を更に数値的に述べると、例えば厚さ３ｍｍのアルミニウム板の場合、１５０ｍｍ角のものは１０００ｍｍも前方に飛ぶが、１００ｍｍ角であれば８００ｍｍ、５０ｍｍ角なら６００ｍｍと飛距離は低下した。小さくした場合には、飛距離は更に短くなり選別は困難になった。
また、厚さ３ｍｍの銅板では、１５０ｍｍ角の場合に飛距離は７００ｍｍ、１００ｍｍ角では５５０ｍｍ、５０ｍｍ角では３８０ｍｍと低下し、アルミニウムより選別が困難になった。ステンレスの場合には更に困難になる。

本発明に係る渦電流選別機は上記欠点を解消するためになされたものであり、ヘッドプーリの中心直上部の最大渦電流力を利用して前方へ投射するために、次の手段を提供する。

当該手段は、ヘッドプーリの中心より直後方でベルトの上方位置に飛上した非磁性金属体を下方へ反射させる規制板を配置することである。

本発明は以上詳述した構成をしているから、被選別物、特に非磁性金属体がヘッドプーリから離れた中間位置で飛上することが抑制され、その結果、マグネットロールの中心線直上のベルト位置で強力な渦電流力を作用することができ、非磁性金属体を強く前方へ水平投射することができる。

従って、本発明は簡単な構造でありながら、被選別物をその材質に応じて効果的に選別することができ、実用上極めて優れた効用を奏するものである。

本発明者等は小さな非磁性金属体が前方へ飛びにくくなる原因を追求するため、厚さ３ｍｍで４０ｍｍ角のアルミニウム板に作用する渦電流力を測定した。
その結果は図３に示されており、縦軸は接線方向力Ｆｔと半径方向力Ｆｒをｇ重単位で、横軸はベルト面からの距離をｍｍ単位で表わしている。

図３から分るように、半径方向力Ｆｒは接線方向力Ｆｔの１０％程度であり、ほとんど無視できるものであった。従って、渦電流力を接線方向力であると考えると、ベルト面上では６００ｇ重以上に達するのに対し、ベルト面から１０ｍｍ上方では３５０ｇ重、３０ｍｍ上方では１００ｇ重となり、マグネットロールから離れるに従い急激に低下することが分る。
つまり、マグネットロールの中心直上のベルト面で非磁性金属体を前方に飛ばすことが最良の策であることが理解できる。

図３の特性を考慮し、ベルト面上の各位置において、厚さ３ｍｍ、４０ｍｍ角のアルミニウム板に作用する力を加速度に換算すると、図４が得られる。
マグネットロールの中心直上位置では、アルミニウム板に４６ｇ（ｇ：重力加速度）の加速度が作用し、前方に強く飛ばされることが分る。しかし、ベルト上を運ばれてきた物は、直上位置（中心線位置）に達するまでに渦電流力を受ける。中心線の手前４５度〜３０度において、１〜８ｇの前方斜め上向き（接線方向）の加速度が作用し、この段階で非磁性金属体は浮上してしまう。

まず、アルミニウム板の先端が先に浮上し、その後で後端が遅れて同様の力を受けるため、非磁性金属体には回転力が生じ、飛び上った後自転しながら放物運動する。上方では渦電流力が弱く、しかも回転しているので渦電流の生じる面積が小さいから、非磁性金属体は中心線上でも渦電流力の作用を受けないままマグネットロールの上空を周回して近傍に落下してしまう。この現象は、軽くて小さい物に著しく、またマグネットロールの直径が小さい程顕著に現われ、選別効率を低下させる。
逆に、大きな物は容易に浮上することができないため、マグネットロールの中心線上において、ベルト上またはベルトに近い位置で強い渦電流力を受け、前方へ大きく水平投射されることになる。

本発明者等は上記の実験事実から、非磁性金属体を前方へ強く飛ばすためには、マグネットロールの中心線より手前での浮上を防止し、中心線付近のベルト直上で前向きの強い渦電流力を受けさせる以外に方法がないことが分った。また、この考えを実現するために、次の方法を想到するに到った。
つまり、中間位置で飛上した被処理物を反射させて再びベルト上に戻す規制板を配置する方法である。
これを以下に実施態様として説明する。但し、図２と同一部分には同一番号を付してその説明は省略し、異なる番号についてはその部分を説明する。

図１には規制板３０を配置した実施態様を示している。この規制板３０は飛び上がった非磁性金属体またはこの飛上に連動して飛び上がる被選別物を反射してベルト上に落下させる作用をする。

規制板３０はＦＲＰ等の非金属材料で形成することが望ましく、中心線ｆから１０度〜４５度のベルト上を蔽うように配置する。少なくとも１０度〜２０度の範囲に設けておれば、飛上しても再びベルト上に落下し、中心線ｆ付近で強い渦電流力を受けて前方へ水平投射することができる。この規制板３０はベルトに近い位置に配置されることが望ましいが、大きな被選別物でも通過できる高さが必要であり、フラップ状にするのが効果的である。図２には枢点３２の周りに規制板３０が揺動自在に配置されているのもこのためである。

本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の設計変更や変形例は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。

本発明に係る渦電流選別機の実施態様の構成図である。 従来例に係る渦電流選別機の構成図である。 試験片としてアルミニウム板を用いたときの渦電流力の特性図である。 アルミニウム板に作用する加速度の説明図である。

符号の説明

２…ヘッドプーリ、４…マグネットロール、６…永久磁石、８…テールプーリ、１０…無端ベルト、１２…ケーシング、１４…ホッパー、１６…磁性金属排出口、１６ａ…フラップ、１８…非金属排出口、１８ａ…フラップ、２０…非磁性金属排出口、２２…駆動装置、２４…駆動装置、３０…規制板、３２…枢点。

Claims (2)

1. 前方側のヘッドプーリと後方側のテールプーリの間に張設された無端ベルトと、無端ベルトの上方へ被磁性金属体等を含む被選別物を供給するホッパーと、ヘッドプーリの内部に同心状に配置されたマグネットロールと、このマグネットロールの外周面に周方向に間欠配置される複数の永久磁石と、無端ベルトを回転移動させる駆動装置と、前記マグネットロールを前記ヘッドプーリと同一方向へ回転させる駆動装置と、ヘッドプーリの中心線ｆより直後方で無端ベルトの上方位置に設けられ、飛上した非磁性金属体を下方へ反射させる規制板とから構成され、前記ホッパーから投入した非磁性金属体等を含む被選別物を選別することを特徴とする渦電流選別機。
2. 規制板をその後端を枢点として揺動自在に設けた請求項１に記載の渦電流選別機。
   
   

Images