JP2016082736A

JP2016082736A - モーター内の永久磁石を分離回収する方法

Info

Publication number: JP2016082736A
Application number: JP2014212479A
Authority: JP
Inventors: 健司村田; Kenji Murata; 良博鈴木; Yoshihiro Suzuki; 金澤　義一; Giichi Kanazawa; 義一金澤; 藤田　豊久; Toyohisa Fujita; 豊久藤田
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd; University of Tokyo NUC
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd; University of Tokyo NUC
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: JP6392072B2

Abstract

【課題】永久磁石を使用したモーターのリサイクルのために、エネルギー消費量が圧倒的に少なく、有毒ガスや可燃性ガスの発生が無くモーターを破砕して分離回収する方法を提供する。
【解決手段】機械又は機器類からモーターを取り出す工程Ｓ２と、取り出されたモーターに爆薬を接触配置又は近傍配置して水槽内に配置した後、爆薬を外部より遠隔起爆し、爆薬の爆発による衝撃波及び水槽内の攪拌作用によってモーターを破壊する工程Ｓ８と、モーターの破壊によって生成された永久磁石の小片同士を、磁力により水中で互いに引き合い、互いに磁力を打ち消しあって形成される塊状集合体と、永久磁石以外のモーター構成部分の破壊物とを水槽から回収する工程Ｓ９と、回収された塊状集合体と破壊物とをキュリー温度以上に加熱して永久磁石を消磁する工程Ｓ１１と、消磁した永久磁石を回収する工程Ｓ１２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器、電気機器、自動車、産業用機械などに幅広く使用されている永久磁石を使用したモーターのリサイクルのためにモーターを破砕して分離回収する方法に関する。

従来、モーターを解体してリサイクルする方法は、例えば、特許文献１〜特許文献４に記載された方法などが知られている。
特許文献１は、下記の３つのステップを含む永久磁石を含むモーターの解体方法を開示している。
（１）モーターを含む装置から、モーターを分離する。
（２）モーターを機械破砕方法により破砕する。
（３）破砕品を、銅線（コイル由来）、鉄心、永久磁石に各々分離し、リサイクルする。

また、特許文献１は、永久磁石がキュリー温点以上に加熱されると、その磁力が著しく低下することを利用し、モーターのコイルに大電力を通電し、そのジュール熱により、永久磁石のキュリー温点以上に昇温させ、磁力を破砕前に消すことを開示している。希土類磁石と呼ばれる永久磁石、フェライト系永久磁石のキュリー温点は２００℃〜４００℃以上と、モーターの使用温度範囲を超える高温である。
特許文献２は、磁石と鉄との分離を容易にするために、あらかじめモーターに大電力を投入し、そのジュール熱で内部の永久磁石のキュリー温点以上に加熱し、磁力を消すか弱らせ、機械破砕後の鉄屑と磁石の分離を容易にする方法を開示している。

特許文献３は、機械破砕後のモーターより、銅線を分離し、リサイクル時に銅が混入し、鉄としての品位を下げないリサイクル方法を特徴としている。
特許文献４は、モーターコアを破砕するために、窒素化処理を行い脆性材料に変換した後に機械破砕する方法を開示している。また、特許文献４は、破砕前のモーターを窒素化反応により、窒化鉄に化学反応により変化させ、脆性材料としてから機械破砕するという対処方法を開示している。

特許第３６３６０１９号公報特開２００１−３４６３６４号公報特開１９９６−１９２１０７号公報特開２００７−１２４８４１号公報

しかしながら、特許文献１のモーターをリサイクルする方法では、破砕時に銅線は細かく切断されるので、鉄心、永久磁石の破片に絡む場合がある。銅線が鉄と永久磁石との分離品に混入すると、精錬工程では銅の分離ができず、著しくリサイクル品の性能を低下させるという問題がある。
また、特許文献１及び特許文献２では、永久磁石をキュリー温点以上に加熱して、永久磁石のキュリー温点以上に昇温させ、磁力を破砕前に消す方法を採用しているが、モーターの大きさが大きくなるに従い、非常に大きな電力エネルギーを必要とすると共に、コイルの過熱による焼損と永久磁石の加熱が競争的であり、モーターの構造や出力、永久磁石部分の熱容量によっては、十分に昇温する前にコイルが断線するという問題がある。

特許文献３では、銅線が鋼材部分の破片に絡むと、結果として磁石にくっつき、鉄側の分画に混じるので分離は非常に困難である。
特許文献３が採用する機械破砕方法では、近年のモーターの高出力化に伴い、その強い遠心力や大きな軸トルクに耐えるため、機械的強度が大きくなっており、破砕そのものが困難になっている。
特許文献４では、窒素化反応には、反応に必要な熱エネルギーの供給と純粋窒素など、コストがかかるという問題がある。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、電子機器、電気機器、自動車、産業用機械などに幅広く使用されている永久磁石を使用したモーターのリサイクルのために、エネルギー消費量が圧倒的に少なく、有毒ガスや可燃性ガスの発生が無くモーターを破砕して分離回収する方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、永久磁石を含むモーターを使用した機械又は機器類から前記永久磁石を分離回収する方法において、前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程と、取り出された前記モーターに爆薬を接触配置又は近傍配置して水槽内に配置した後、前記爆薬を外部より遠隔起爆し、前記爆薬の爆発による衝撃波及び前記水槽内の攪拌作用によって前記モーターを破壊する工程と、前記モーターの破壊によって生成された前記永久磁石の小片同士を、磁力により水中で互いに引き合い、互いに磁力を打ち消しあって形成される塊状集合体と、前記永久磁石以外のモーター構成部分の破壊物とを前記水槽から回収する工程と、回収された前記塊状集合体と前記破壊物とをキュリー温度以上に加熱して前記永久磁石を消磁する工程と、消磁した前記永久磁石を回収する工程とを有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記モーターに接触配置又は近傍配置された前記爆薬の中心は、前記水槽の有効水深の５０％〜３０％で、前記爆薬の上端は、前記水槽の水面から３０ｃｍ以上離れていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記爆薬は、前記モーターの側部又は前記モーターの両側部又は複数の前記モーターを同一平面でそれぞれの側面部を接して組み付けたモーター組立体の前記モーター間に配置されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記爆薬は、前記モーターが、コンプレッサー一体型モーターの場合、前記コンプレッサー一体型モーターのモーター付近に配置されることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記爆薬は、前記モーターが、コンプレッサーとローターとで構成される場合、前記ローター付近に配置されることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記モーターは、ローターに永久磁石を含むモーター又はステーターが永久磁石で構成されるモーターであることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類がエアコン室外機の場合は、筐体、前記エアコン室外機を構成する熱交換器、冷却ファン、電子基板を取り外し、コンプレッサー一体型のモーターを取り出すことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類が洗濯機の場合は、前記洗濯機の底部から洗濯槽を回転させるモーターを取り外すことを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類が洗濯機の場合は、前記洗濯機の背面下部又は背面上部のコンプレッサー一体型のモーターを取り外すことを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項７又は請求項９記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記コンプレッサー一体型のモーターの場合は、外皮を切断し、前記永久磁石を含むローターを露出させることを特徴とする。
請求項１１に係る発明は、請求項１乃至請求項１０の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記水槽から回収される前記塊状集合体と前記永久磁石以外のモーター構成部分の破壊物とは、前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とであることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、前記水槽の底部に設けた回収網で回収されることを特徴とする。
請求項１３に係る発明は、請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、水を抜いた前記水槽の底部から回収されることを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、前記水槽に垂下される電磁石によって回収されることを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、請求項１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、消磁した前記永久磁石の回収は、比重選別により消磁した前記永久磁石と前記鉄とに分けて回収されることを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石を内蔵するモーターを水槽内に浸漬し、永久磁石を爆薬の衝撃波によって一瞬にして粉砕するとともに、爆薬の爆発により発生したガスによる水中の強力な撹拌作用によって、細かく破砕された永久磁石が水の中をかき回され、ゆっくり沈降し、お互いの磁気に引かれ合い、粒子同士が半ば結合した状態となり、見かけの磁力が弱まり、分離が容易となる塊状集合体を形成し、塊状集合体を熱処理によって、キュリー温点以上に加熱して磁力を失った銅線や鉄心を含まない、永久磁石の破砕物を回収し、リサイクルにより新たな磁石に再生させることができる。

本発明によれば、モーターを事前に加熱処理する方法に比べ、加熱すべき重量が少なくて済むために、エネルギー消費量は圧倒的に少ない。
本発明によれば、塊状集合体の加熱時に、絶縁樹脂などの有機物を含む部分はすでに分離されているので、有毒ガスや可燃性ガスの発生が無く、発生ガスの処理装置が必要ない。
本発明によれば、モーターコアをあらかじめ窒化処理する必要が無いので、エネルギー消費量は圧倒的に少なく、窒化反応のための反応処理装置も必要ない。窒化反応後の反応液やガスの処理装置も必要ない。

本発明の一実施形態に係るモーター内の永久磁石を分離回収する方法を説明するフロー図である。モーターの側部に爆薬をテープで止め付ける又は紐で縛り付けるなどによって取り付けた例を示す概略図である。爆薬、電気雷管などを取り付けたモーターを水槽内にロープで吊り下げた状態を示す概略図である。モーターの側部両側に爆薬をテープで止め付ける又は紐で縛り付けるなどによって取り付けた例を示す概略図である。複数のモーターをそれぞれの側面部を接して組み付けたモーター組立体の隙間に爆薬を取り付けた例を示す概略図である。コンプレッサー一体型モーターのモーター付近に爆薬を取り付けた例を示す概略図である。コンプレッサーとローターとで構成されるモーターのローター付近に爆薬を取り付けた例を示す概略図である。水中爆発現象を示す模式図である。爆薬の爆発により、衝撃波が発生し、衝撃波は矢印で示すように四方八方へ広がる状態をモーター内のローターを上から見た概略図である。爆薬の爆発により、衝撃波が発生し、衝撃波は矢印で示すように四方八方へ広がる状態をモーター内のローターを側面より見た概略図である。ガス球が急速に膨張する状態を示す模式図である。ガス球が急速に収縮する状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモーター内の永久磁石を分離回収する方法を説明するフロー図である。
以下、本実施形態を図１に基づいて説明する。

先ず、永久磁石を含むモーターが使用されているリサイクル対象品を集める収集工程を行う（ステップＳ１）。
リサイクル対象品の主要品は、例えば、エアコン（主に室外機）、冷蔵庫、洗濯機、ハイブリット自動車などの機械又は機器類である。
永久磁石を含むモーターは、回転するローター（回転子）に永久磁石を含むモーターと、モーターケースに固定されるステーター（固定子、磁界発生部分）に永久磁石を含むモーターとが知られており、その形態は、永久磁石型モーターと、コンプレッサー一体型のモーターとがある。

永久磁石型モーターには、例えば、汎用モーター、車両用モーター、エレベーター駆動用モーター、洗濯機のモーターなどがある。
一方、コンプレッサー一体型のモーターには、例えば、エアコンの室外機、冷蔵庫のモーターなどがある。
使用される永久磁石は、例えば、フェライト磁石系の永久磁石、希土類磁石系の永久磁石、ネオジム磁石系の永久磁石がある。フェライト磁石系の永久磁石は、例えば、小型のステッピングモーターや高性能直流モーターなどに使用されている。希土類磁石系の永久磁石は、例えば、インバーター式エアコンなどインバーター制御型の高性能モーター、インバーター式洗濯機などの、高トルク薄型のモーターなどに使用されている。ネオジム磁石系の永久磁石は、例えば、ハイブリッド自動車又は電気自動車用のモーターに使用されている。

次に、永久磁石を含むモーターと、それ以外の部分とを分けるモーターの取出第一工程を行う（ステップＳ２）。
ステップＳ２のモーターの取出第一工程は、リサイクル対象の機械又は機器類に占めるモーターの体積は僅かであるから、モーター以外の部分を機械又は機器類から取り除いて後段の爆破作業の手間を減らすことを目的とする作業工程である。

そのため、ステップＳ２のモーターの取出第一工程では、例えば、エアコンの室外機の場合は、筐体を取り外し、内部の熱交換器、冷却ファン、電子基板などを取り外し、さらにコンプレッサー一体型のモーターを取り出す。
また、洗濯機の場合は、底部から洗濯槽を回転させるモーターを取り外す。
また、冷蔵庫の場合は、背面下部又は背面上部のコンプレッサー一体型のモーターを取り外す。

次に、ステップＳ２で取り出されたモーターが、永久磁石を含むモーターか否かの判断を行う（ステップＳ３）。
ステップＳ３では、ステップＳ２で取り出されたモーターが、リラクタンスモーターやインダクションモーターなどのような上述した永久磁石を含まないモーターであることが確認されると、くず鉄や廃プラ分離などの別のリサイクル工程へ送られる（ステップＳ４）。
また、ステップＳ３では、ステップＳ２において誤ってモーター以外の部品などを取り出した場合にも上述した永久磁石を含まないモーターであることが確認されると、くず鉄や廃プラ分離などの別のリサイクル工程へ送られる（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ３において、モーターが永久磁石を含むモーターであると判断されると、永久磁石を含むモーター部品を更に分けるモーターの取出第二工程を行う（ステップＳ５）。
ステップＳ５のモーターの取出第二工程は、永久磁石を含む部分をできるだけ露出させ、後段の爆破作業で使用する爆薬量を節約しながら効果的に破砕するための作業工程である。

ステップＳ５では、例えば、モーターの種類に応じて、カバーや配線を取り外す。
また、モーターの外皮（鉄製のケース）が分厚い、コンプレッサー一体型のモーターの場合、外皮を切断し、永久磁石を含むローターを露出させる。
また、コンプレッサー一体型のモーターの場合、引火性の潤滑オイルや冷媒などは、回収する。地球温暖化ガスのフロンガスは冷媒とともに回収する義務がある。
また、自動車用モーターの場合、取付マウントやギアなどを除去する。
また、電線やコンデンサなども取り外す。

次に、ステップＳ５で取り出されたモーターが、永久磁石が壊せそうか否かの判断を行う（ステップＳ６）。
ステップＳ６では、ステップＳ５で取り出されたモーターが、後段の爆破作業において少ない爆薬量で破砕できるか否かの判断を行う。例えば、モーターがモーターケースに入ったままでは、内部の永久磁石を破壊するだけでなく、モーターケースも破壊する必要があるため、爆薬量を所定値より増やす必要がある。そこで、爆薬量を増やさなくても永久磁石を壊せないか否かを確認し、爆薬量を増やさないと永久磁石を壊せないと判断されると、モーターケースの切断、除去を行う（ステップＳ７）。

次に、ステップＳ６において、永久磁石を壊せると判断されたモーター、及びステップＳ７でモーターケースを切断、除去したモーターに爆薬を取り付け、水槽内で爆破する（ステップＳ８）。
例えば、図２に示すように、モーター１が永久磁石型モーターの場合には、モーター１の側部に爆薬２をテープで止め付ける又は紐で縛り付けるなどによって取り付け、爆薬２に電気雷管などの火工品３をテープ４で止め付ける。電気雷管などの火工品３はケーブル５を介して安全な位置に設けた起爆装置などに連絡し、遠隔操作で爆薬２を起爆することができる。

爆薬２は、ダイナマイト、含水爆薬、ダイナマイトや含永爆薬を親ダイとしたＡＮ−ＦＯ（硝安油剤爆薬、ただし、ビニール袋、又はカートリッジケースなどで防水処置をして用いる）、ニトラミン系爆薬（ＲＤＸ、ＨＭＸ、コンポジション系爆薬）、ＴＮＴ系爆薬などを用いることができる。
破砕効果は、爆発反応速度（爆速）が高く、密度の大きな、ニトラミン系爆薬やＴＮＴ系爆薬が大きく、次いで、ダイナマイト、含水爆薬の順になる。
耐水性があり、コストも安く、取り扱いが容易なダイナマイト、含水爆薬が望ましい。

爆薬２、電気雷管３などを取り付けたモーター１は、図３に示すように、水槽７内にロープ６で吊り下げられる。この際、爆薬２の中心が有効水深の半分かやや上（５０％〜３０％）であって、爆薬２の上端から水面８までの距離Ｌが３０ｃｍ以上あることが望ましい。爆薬２の上端から水面８までの距離Ｌが３０ｃｍ未満の場合は、破片が飛び散るおそれがある。そのため、たとえ爆薬２が数ｇと僅かでも、爆薬２の上端から水面８までの距離Ｌは安全上３０ｃｍを確保することが望ましい。

なお、モーター１に対する爆薬２の取付は、図２に限らず、例えば、図４に示すように、モーター１の側部両側に爆薬２を取り付けても良い。また、図５に示すように、複数のモーター１をそれぞれの側面部を接して組み付けたモーター組立体１Ａの隙間９に爆薬を取り付けても良い。
また、モーター１が、コンプレッサー一体型モーターの場合、図６に示すように、コンプレッサー一体型モーターのモーター１ａ付近に爆薬２を配置することが望ましい。
また、モーター１が、図７に示すように、コンプレッサー１ｂとローター１ｃとで構成される場合、ローター１ｃ付近に爆薬２を配置することが望ましい。

爆薬２とモーター１との相対的な位置関係において、最も破砕効果が高いのは、貼り付け発破（モータ一１に直接爆薬２を沿わせる）である。爆薬２からモーター１までの距離が離れると、その距離の立方根で破壊効果が小さくなる。
水槽７は、爆発に耐える強度を有するものであれば、特に限定するものではない。例えば、鋼製タンク、池又は岩盤に掘った穴でも良い。本実施形態では、ステンレス製で板厚１０ｍｍの水槽７を使用した。

爆薬使用量と水槽７との関係は、爆発によって発生するガスの水流をある程度抑え込める水槽７であることが望ましく、例えば、下記の関係を把握している。
直径２ｍ、深さ１．５ｍクラスの板厚１０ｍｍ以上の鋼製タンクの場合、含水爆薬など１００ｇまでとする。
直径３ｍ、深さ３．５ｍクラスの板厚１０ｍｍ以上の鋼製タンクの場合、含水爆薬など２００ｇまでとする。

直径４ｍ、深さ３．５ｍクラスの板厚１０ｍｍ以上の鋼製タンクの場合、含水爆薬など５００ｇまでとする。
岩盤に掘った直径２０ｍ、深さ１０ｍの池の場合、含水爆薬など１０ｋｇまでとする。
水面の直径３６ｍ、底部の直径１０ｍ、深さ８ｍの粘土主体の土壌に掘った池の場合、含水爆薬など２ｋｇまでとする。

爆薬２が水槽７内で爆発すると、図８の水中爆発現象を示す模式図に示すように、爆薬２は音速以上で化学反応し、非常に高い圧力の強力な衝撃波が発生し、周囲のモーター１や水中に伝播する。衝撃波は、瞬時に圧力最大に達する強力な圧力波であるから、モーター１などの脆性材料は破砕される。作用する衝撃波は、爆薬量の増減と、爆薬２からモーター１内の永久磁石までの距離によって調節する。モーター１内の永久磁石とローターの界面には、微小な隙間があり、衝撃波は界面での反射を生じ、より効果的に破壊作用をする。衝撃波は光のように四方八方に広がるだけではない。

また、爆薬２が水槽７内で爆発すると、図８に示すように、衝撃波とともに多量の爆発生成ガスを生じる。爆薬２の爆発によって発生するガスは、非常に高温、高圧なので、直ちに膨張を始める。その結果、バブルと呼ばれるガス球が形成され、周囲の水は高速で外側（膨張側）に移動する。含水爆薬では常圧にすると元の体積の４０００倍〜５０００倍のガスを発生する。爆発直後は、この発生ガスは爆薬２と同体積なので、そのガスとしての圧力は数千気圧にもなる。そのため、爆発直後から周囲の水を押しのけ、巨大なガス球１０を形成する。これがバブルである。

バブルが発生すると、水中にあるものは、大なり小なりその影響を受け、小さなものほど、水流にのって移動する傾向がある。そのため、破砕された磁石は、ローター１ｃやシャフト１ｄやケースなどより外側へ運ばれる。そして、水流に乗って移動している間に、そもそもが強力な永久磁石なので、互いに引き合い塊状になる。その結果、磁石の塊になっている部分は、バブルに運ばれて、爆源中心よりも、バブル半径分だけ外側に落ちる傾向がある。
ガス球１０は水の慣性力によりその場の水圧と釣り合う圧力よりも大きく膨張する。そのため、次には水圧に負けて収縮に転じる。このときに、水の流れは逆転する。

上述した図８の水中爆発現象を示す模式図における次式バブルエネルギー（Ｅｂ）について説明する。
Ｅｂ＝６．８４×１０×Ｐｏ^5/2×Ｔｂ³
爆薬には、その種類に応じて、固有のバブルエネルギー（含水爆薬では１．６ＭＪ/ｋｇなど）を持つ。

Ｅｂは、爆薬の爆発により生じた水流のエネルギーと同じなので、爆薬使用量によって決まると共に、爆薬の位置の水圧（Ｐｏ）と脈動周期（Ｔｂ）によっても決まる。
Ｐｏは爆薬の位置の水圧で、０．５ｍの水深ならば、１．０５（ｂａｒ）となる。
Ｔｂ（ｓｅｃ）は脈動周期を表し、バブルの膨張収縮に要する時間である。
爆薬使用量と水深が解っているので、Ｔｂを計算することができる。
例えば、５０ｇの爆薬では、数十ｍｓｅｃと極めて短時間で膨張収縮するので、強い水流が生まれる。

１００ｇの含水爆薬であれば、膨張に要する時間は約５０ｍｓ、収縮に要する時間も約５０ｍｓであるので、爆薬２の周囲に置かれた破砕されたモーター１内の永久磁石は、約１００ｍｓの間に反転した水流を受ける。そのため、水に乗って非常に強力な撹絆作用を受ける。
それほど破砕されない、モーター１のケースやシャフト、あるいはフィールドコイルなどは、永久磁石の破砕された小片よりも早く水底に沈む。

例えば、図９に示すように、モーター１内のローター１ｃを上から見ると、爆薬２の爆発により、衝撃波が発生し、衝撃波は矢印で示すように四方八方へ広がる。
また、図１０に示すように、モーター１内のローター１ｃを側面より見ると、爆薬２の爆発により、衝撃波が発生し、衝撃波は矢印で示すように四方八方へ広がる。
モーター１内のローター１ｃ内部を通過する衝撃波により、比較的脆性材料である永久磁石は細かく破壊される。
ローター１ｃやシャフト１ｄは、延性も剛性もある鉄なので、破砕の程度は永久磁石よりも圧倒的に少ない。

ガス球１０は、図１１に示すように、１０ａ→１０ｂ→１０ｃのように、急速に膨張する。そのため、細かく破砕された永久磁石は、水の流れに沿って、いったんは離れるように動き、その後は、図１２に示すように、水流の向きが反転するので、今度は中心部へ戻るように動く。大きな破片である、ローター１ｃやシャフト１ｄ、ケース部などは、水中を落下して行く。
大きな破片である、ローター１ｃやシャフト１ｄ、ケース部などは、水中を落下して行くなか、図１２に示すように、収縮に反転したガス球１０は１０ｃ→１０ｂ→１０ａに伴う流れによって、細かくは破砕された永久磁石はそれぞれ中心部へ向かう。ある程度距離が近づくと互いの磁力により引き合い、永久磁石の塊状集合体となる。

そして、水槽７の外側で生成された永久磁石の塊状集合体と、水槽７の中心側で鉄部にくっついた永久磁石の塊状集合体とは、水槽７の底に落下する。
次に、水槽７の底に落下した永久磁石の塊状集合体と鉄部にくっついた永久磁石の塊状集合体とを回収する。

回収方法は、例えば、次の３つの方法がある。
（１）破砕池、破砕タンクなどの水槽７の底部に回収網をあらかじめ設置し、爆破破砕後に網を引き揚げて回収する。
（２）破砕池・破砕タンクなどの水槽７の水を抜き、底にある永久磁石の塊状集合体と鉄部にくっついた永久磁石の塊状集合体とを、スコップや重機で回収する。
重機としては、バックホウ（穴掘り用の重機の１つ）などが使用できる。池に重機そのものが入れるスロープなどがあれば、自走式のバックホウ、ホイールローダー、ホイールショベルなど多くの物が使用できる。

（３）マグネットキャッチャーをクレーンに吊るし、水槽７の底に降ろし、電磁石を作用させて、磁石および鉄部を回収する。
この場合、電磁石をＯＦＦとしても、永久磁石分は離れないので、掻き落とす設備が必要になる。マグネットキャッチャーを先端につけたバックホウを用いることもできる。水を抜かないで回収する場合は、完全回収は困難なので、ある程度回収残が溜まると、水を抜いての回収を併用することが必要になる。

次に、ステップＳ８において、永久磁石の塊状集合体が生成されたか否かの判断を行う（ステップＳ９）。
次に、ステップＳ９において、永久磁石の塊状集合体が生成されていないと判断されると、くず鉄や廃プラ分離などの別のリサイクル工程へ送られる（ステップＳ１０）。

次に、ステップＳ９において、永久磁石の塊状集合体が生成されていると判断されると、永久磁石の塊状集合体をキュリー温度（磁石の残留磁束密度が０になる温度、３００℃〜５００℃）以上に加熱して消磁を行った後、永久磁石を分離する（ステップＳ１１）。
永久磁石のキューリー温度は、例えば、フェライト磁石は約４６０℃、ネオジウム磁石は約３３０℃である。また、最も耐熱性に優れる磁石として知られているジスプロニウムを添加したネオジム磁石でも３５０℃程度が限界で、これ以上では磁力を失う。

なお、モーターに使用される銅は、融点が１０８５℃であるから、永久磁石の塊状集合体をキュリー温度を５００℃程度に止めておけば、銅が溶けて鉄などをコーティングするおそれはない。
ステップＳ９では、例えば、加熱炉で永久磁石の塊状集合体をキュリー温度以上に加熱して消磁を行った後、鉄と消磁した永久磁石とを分離する。

鉄と消磁した永久磁石との分離方法には、例えば、磁石、鉄、銅の密度差で分ける比重選別などが用いられる。
先ず、湿式の場合は、比重を調整した溶液の中に入れて、浮くか、沈むかで、分離する。この溶液は、分けたい物質の比重をもとに調整する。

ポリタングステン酸ナトリウムの水溶液、ブロモホルム、テトラブロモエタンなどおおよそ、比重が３程度の溶液により、金属とプラスチック、ゴム、塩化ビニルなどの破片を浮かせて除去できる。
これは、廃プラが混じる破砕物の前処理分離としてよく用いられる手法である。

また、溶融亜鉛（比重６．５７）などの比較的低融点の金属浴を用いると、フェライト系磁石（比重４．５〜５．５程度）やネオジム系磁石（比重６。８程度）を浮かせて分離できる。
ＪＩＳでは、ＪＩＳＢ９４４１（１９８７年）に、このような沈降分離装置、（浮上分離装置）の試験法は規定されている。

一方、乾式の場合は、強い風の流れに乗せて、比重の軽いものは遠くに、重いものは近くに落ちることで選別することができる。
例えば、鉄の比重は７．８、コバルト系磁石の比重は８．９、ネオジム系磁石の比重は６．８程度というように、比重差がある。
なお、この乾式でも、プラスチック類も分離できる。

次に、ステップＳ１１において、分離された永久磁石を回収する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２では、再利用可能な状態で消磁された永久磁石を回収することができる。
以上により、永久磁石を含むモーターを使用した機械又は機器類から再利用可能な状態で消磁された永久磁石を分離回収することができる。

本実施形態において、破砕のコストは、１回の爆発破砕規模を如何に大きくするかに依存する。
例えば、直径２０ｍ×深さ１０ｍの片麻岩でできた岩盤中に掘削した池では、約２０ｋｇの爆薬による爆発が繰り返し可能である。
また、小スケールでの破砕結果からは、爆薬２０ｋｇであれば、約５０００ｋｇのモーターの破砕処理が可能となる。
大型の池にクレーンを設置して、爆破破砕を大規模に実施し、破砕品はクラブバケットやバックフォーなどの機械力、或いは電磁マグネットにより回収するのが最良の形態である。

以上のように、本実施形態によれば、水槽７内において、永久磁石を内蔵するモーター１に、爆薬２の衝撃波を作用させ、一瞬に永久磁石を粉砕するとともに、爆薬２の爆発により発生したガスにより、水中を強力に撹件する。
含水爆薬などの産業用爆薬では、破壊に寄与する衝撃波のエネルギーは１ｋｇ当たり０．７ＭＪ〜０．１ＭＪ程度であるが、爆圧により発生するガスのエネルギーは２．０ＭＪと衝撃波エネルギーよりもはるかに大きい。

このため、ガスにより水は強力に攪拌され、場合によっては高く水柱を吹き上げるほどである。このとき、大きく破砕されるだけのモーターケースやシャフト、コイル類、ローターなどは、直ちに水底に沈降するが、細かく破砕された永久磁石は、発生ガスに起因する泡の付着などもあり、水の中をかき回され、ゆっくり沈降する。そのため、破砕された永久磁石は、お互いの磁気に引かれ合い、塊状集合体となる。すなわち、粒子同士が半ば結合した状態となるため、見かけの磁力が弱まり、分離が容易となる。

爆薬の衝撃波は、脆性材料である永久磁石を選択的に破砕するが、コイルを形成する銅線は破砕しない。そのため、混入を非常に嫌う銅線の粗分離も容易となる。そして、永久磁石と鉄心の破砕物とに分けられたモーター１を構成する部品は、次の熱処理によって、キュリー点以上に加熱されると磁力を失い、鉄心と完全に分離される。銅線や鉄心を含まない、永久磁石の破砕物は、リサイクルにより新たな磁石に再生される。

本実施形態では、モーター１を事前に加熱処理する方法に比べ、加熱すべき重量が少なくて済むために、エネルギー消費量は圧倒的に少ない。
また、キュリー点以上での加熱時に、絶縁樹脂などの有機物を含む部分は既に分離されているので、有毒ガスや可燃性ガスの発生が無く、発生ガスの処理装置が必要ない。
本実施形態では、モーターコアを予め窒化処理する必要が無いので、エネルギー消費量は圧倒的に少なく、窒化反応のための反応処理装置も必要ない。窒化反応後の反応液やガスの処理装置も必要ない。

なお、上記実施形態では、例えば、図２〜図７に示すように、爆薬２をモーター１にテープや紐で固定する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、モーター１毎網やプラスチックス製バケツなどに入れて水槽７内の所定位置に固定した後、爆薬２とモーター１とが離れないようにモーター１に爆薬２を固定又はモーター１の近傍に爆薬２を配置するようにしても良い。この場合には、爆薬２がモーター１から離れなければ良い。

（実施例）
直径２ｍ、深さ１．５ｍ、板厚１０ｍｍの円筒形の水を満たした鋼製タンクの中心部に、モーター（家庭用エアコンのコンプレッサーモーター）及びＲＤＸを主成分する爆薬３０ｇ（ＲＤＸ含有量約９０％、密度１．７ｇ／ｃｍ³、爆轟反応速度７５００ｍ／ｓ以上）を配置し、モーターと接する形で、爆薬を電気雷管によって起爆し、その衝撃波と発生ガスをモーターに作用させた。
ローター内部の永久磁石部を破砕することで、細分化された磁石がお互いに磁力を打ち消すような形でくっつきあい、塊状集合体となり容易に分離回収することができた。

産業上の利用分野

本発明に係るモーター内の永久磁石を分離回収する方法は、例えば、磁気ディスク型のハードディスク内の永久磁石、工作機械用のマグネットベース、マグネットチャックなどの磁気工具などの永久磁石の破砕にも適用できる。

１、１ａモーター
１ｂコンプレッサー
１ｃローター
１ｄシャフト
２爆薬
３火工品
４テープ
５ケーブル
６ロープ
７水槽
８水面
９隙間
１０ガス球
１Ａモーター組立体

Claims

永久磁石を含むモーターを使用した機械又は機器類から前記永久磁石を分離回収する方法において、
前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程と、
取り出された前記モーターに爆薬を接触配置又は近傍配置して水槽内に配置した後、前記爆薬を外部より遠隔起爆し、前記爆薬の爆発による衝撃波及び前記水槽内の攪拌作用によって前記モーターを破壊する工程と、
前記モーターの破壊によって生成された前記永久磁石の小片同士を、磁力により水中で互いに引き合い、互いに磁力を打ち消しあって形成される塊状集合体と、前記永久磁石以外のモーター構成部分の破壊物とを前記水槽から回収する工程と、
回収された前記塊状集合体と前記破壊物とをキュリー温度以上に加熱して前記永久磁石を消磁する工程と、
消磁した前記永久磁石を回収する工程と
を有することを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記モーターに接触配置又は近傍配置された前記爆薬の中心は、前記水槽の有効水深の５０％〜３０％で、前記爆薬の上端は、前記水槽の水面から３０ｃｍ以上離れている
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記爆薬は、前記モーターの側部又は前記モーターの両側部又は複数の前記モーターを同一平面でそれぞれの側面部を接して組み付けたモーター組立体の前記モーター間に配置される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記爆薬は、前記モーターが、コンプレッサー一体型モーターの場合、前記コンプレッサー一体型モーターのモーター付近に配置される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１又は請求項２記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記爆薬は、前記モーターが、コンプレッサーとローターとで構成される場合、前記ローター付近に配置される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１乃至請求項５の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記モーターは、ローターに永久磁石を含むモーター又はステーターが永久磁石で構成されるモーターである
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類がエアコン室外機の場合は、筐体、前記エアコン室外機を構成する熱交換器、冷却ファン、電子基板を取り外し、コンプレッサー一体型のモーターを取り出す
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類が洗濯機の場合は、前記洗濯機の底部から洗濯槽を回転させるモーターを取り外す
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１乃至請求項６の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記機械又は機器類が洗濯機の場合は、前記洗濯機の背面下部又は背面上部のコンプレッサー一体型のモーターを取り外す
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項７又は請求項９記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記機械又は機器類から前記モーターを取り出す工程は、前記コンプレッサー一体型のモーターの場合は、外皮を切断し、前記永久磁石を含むローターを露出させる
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１乃至請求項１０の何れか記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記水槽から回収される前記塊状集合体と前記永久磁石以外のモーター構成部分の破壊物とは、前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とである
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、前記水槽の底部に設けた回収網で回収される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、水を抜いた前記水槽の底部から回収される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
前記永久磁石の塊状集合体と、前記破壊物中の鉄部にくっついた前記永久磁石の塊状集合体とは、前記水槽に垂下される電磁石によって回収される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。
請求項１記載のモーター内の永久磁石を分離回収する方法において、
消磁した前記永久磁石の回収は、比重選別により消磁した前記永久磁石と前記鉄とに分けて回収される
ことを特徴とするモーター内の永久磁石を分離回収する方法。