JP3252269B2 - 回転ドラム型非磁性金属選別回収装置 - Google Patents

回転ドラム型非磁性金属選別回収装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム、銅等の
非磁性金属を廃棄物から分離、回収するための回転ドラ
ム型非磁性金属選別回収装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、環境問題が注目される中、資源の
再利用化も進んでおり、日常発生する廃棄物の中から、
鉄はもとより非鉄金属類、紙、布類、木片、合成樹脂、
ゴム、ガラス等広い範囲で資源回収が行われ、それに伴
う回収システムにも新しい技術が採用されている。非鉄
金属の中でアルミニウムに代表される非磁性軽金属類を
選別回収する装置は、都市ごみの中のアルミ缶、あるい
は自動車廃車の裁断スクラップに含まれるアルミニウム
等の回収再利用に多用されている。非鉄金属を他の廃棄
物と選別回収する手段として磁力を応用したものは従来
より、移動交流磁界を応用したリニアモータ型、ロータ
リーキルン状回転円筒の外周に永久磁石を配設したイン
サイドドラム型、平滑斜面の下側に永久磁石を配列した
スライディングセパレータ型、あるいはコンベアベルト
が巻装されるドラムを二重構造のドラム型とし内部に永
久磁石回転子を配設した回転ドラム型等、多数の構造が
提案されている。
【0003】上記の中で回転ドラム型が最も多く使用さ
れており、その従来例を図4に示す。図4に示す回転ド
ラム型非磁性金属選別回収装置の構成および作用の概要
は次の通りである。無端状のコンベアベルト5は一方の
端部を駆動ローラ6に、他方の端部をドラム1に巻装さ
れている。駆動ローラ6をモータ6aによりチェン6b
を介して矢印Rbの方向に回転駆動することにより、コ
ンベアベルト5を矢印Raの方向に走行させる。従って
従動ローラであるドラム1は矢印Rcで示す方向に回転
する。また、ドラム1は非磁性材料で形成されており、
前記ドラムの内部には前記ドラムと同心状に永久磁石回
転子2が回転自在に配設されている。
【0004】次に上記永久磁石回転子2の構成を説明す
る。円筒状のヨーク2aの外周面上に磁石7と磁石7’
が、円周方向に沿って等角度間隔で交互にN極とS極が
ドラム側に位置するように、かつそれらの外表面がドラ
ム1の内周面に近接するように固設されている。また、
永久磁石回転子2はドラム1と同心で回転方向Rcと同
一方向Rdに回転するが、回転速度(周速)が異なるよ
うに別のモータ2bによりチェン2cを介して回転駆動
する二重構造になっている。なお、永久磁石回転子2の
回転速度は、ドラム1の回転速度よりも充分に大きくな
るように設定されている。
【0005】このようにして、磁石7のN極から流出し
た磁束は、ドラム1およびその上に巻装されたコンベア
ベルト5を通過して磁石7’のS極に流入するので、コ
ンベアベルト5の表面に強力な磁界を発生させることに
なる。さらにドラム1の下方には、コンベアベルト5か
ら落下し選別される廃棄物を回収する容器8が配設さ
れ、前記容器8は隔壁9a、9b、9c、9dにより、
ドラム1から遠い順に導電性非磁性金属屑回収容器8
a、通常のごみ屑回収容器8bおよび鉄屑回収容器8c
に区画される。
【0006】上記の回転ドラム型非磁性金属選別回収装
置の作用は次の通りである。まず、導電性非磁性金属屑
10a、通常のごみ屑10b(紙、布類、木片、合成樹
脂など)、鉄屑10cが混在した廃棄物10をホッパ1
1の上端開放部から投入すると、コンベアベルト5の表
面に落下し、コンベアベルト5の走行と共にドラム1の
中心軸を通る垂線の上部領域、すなわち最頂部へと搬送
される。ここでコンベアベルト5上の廃棄物10はある
程度の厚さを持ち層状となるが、理解を容易にするため
に、図4では散在した状態で示す。
【0007】廃棄物10は、ドラム1の最頂部に達する
と、前記ドラムに内設された永久磁石回転子2の高速回
転により、前記円筒状ヨークの外周面に固設された磁石
7および磁石7’によって発生する高周波交播磁界の中
を通過する。この時、導電性非磁性金属屑10aには高
周波交播磁界による電磁誘導作用で渦電流が発生し、こ
の渦電流に起因して発生する磁束と永久磁石回転子より
発生する磁束の相互作用により、遠心方向の斥力が生起
される。さらにコンベアベルト5の搬送力が合成力とし
て作用して、導電性非磁性金属屑10aはコンベアベル
ト5の走行方向から見てその前方でかつ上方に飛翔し、
ドラム1のほぼ最頂部より放物線の軌跡aを描いて落下
し、隔壁9bによって導電性非磁性金属屑回収容器8a
の中へと選別回収される。
【0008】また、廃棄物10の中の通常のごみ屑10
bは、磁石7および磁石7’の磁気吸引力、あるいは高
周波交播磁界の影響を何等受けること無く、自重により
自由落下して、bの軌跡に沿って通常のごみ屑回収容器
8bの中へと選別回収される。
【0009】さらに鉄屑10cは、磁石7および磁石
7’の磁界による磁気吸引力により、コンベアベルト5
の表面に吸着した状態でドラム1の下周部分まで運ばれ
るが、コンベアベルト5がドラム1の下周面から離間す
ると共に磁石7および磁石7’の磁界による磁気吸引力
が弱くなるので、自重により自由落下して、cの軌跡に
沿って鉄屑回収容器8cの中へと選別回収される。
【0010】以上のようにして、廃棄物から導電性非磁
性金属屑、通常のごみ屑および鉄屑が選別回収されるこ
とになる。しかしながら、永久磁石回転子2の磁石7と
磁石7’から生起する磁界が弱ければ、導電性非磁性金
属屑10aが受ける遠心方向の斥力が弱くなり、特に小
口径非磁性金属屑および低導電性非磁性金属屑等におい
ては、落下位置における水平方向の到達距離が短くな
る。従って、前記導電性非磁性金属屑10aと通常のご
み屑10bとをより高い精度で選別回収するためには、
導電性非磁性金属の水平方向の到達距離を長くするこ
と、すなわち永久磁石回転子2の磁石7と磁石7’から
生起する磁界を強くすれば良いことは、容易に理解でき
るところである。
【0011】従来の永久磁石回転子の構造を図5に示
す。磁性材料(鉄など)で形成された円筒形状のヨーク
2aの外周面上に、外表面側の磁極がN極の磁石7とS
極の磁石7’を円周方向に沿って交互に等角度間隔で、
かつそれらの外表面がドラム1の内周面に近接するよう
に固設されている。なお、磁石の磁化を弱めようとして
磁石内を走る反磁場は、N極とS極の距離が遠くなるに
つれ小さくなる。従って、反磁場の影響を少なくし磁石
の磁気を強くするためには、ヨーク2aを磁性材料(鉄
など)で形成し、隣合う磁石の磁気回路を接続して磁石
内のN極とS極の距離を長くすれば良いことは一般に知
られている。図5は、磁石7と磁石7’との等角度間隔
が30°の場合を示し、図5のX軸から反時計方向の角
度をθとすると、ドラム1の外表面法線方向の磁束密度
Bと角度θの関係(磁束密度分布)は、図6のようにな
る。なお、角度θが15°以上になると周期的に同様な
磁束密度曲線を描くため、角度θは0°〜15°の範囲
で示す。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の回転ドラム型非
磁性金属選別回収装置では、導電性非磁性金属屑が磁石
から受ける遠心方向の斥力が弱いと、特に小口径非磁性
金属屑および低導電性非磁性金属屑と通常のごみ屑との
間における水平方向の到達距離の差が小さくなるため、
選別精度すなわち回収効率が悪くなり、確実な選別回収
が困難であるという問題点がある。本発明は、上記問題
点を解消し、確実な選別回収が可能な回転ドラム型非磁
性金属選別回収装置を提供することを目的とする。
【0013】本発明は、一方の端部に設けられた駆動ロ
ーラと、他方の端部に設けられた非磁性体のドラムと、
前記駆動ローラとドラムに巻装された無端状のベルト
と、前記ドラム内に回転自在に配設されドラムの内周面
に近接して複数個の磁石が円筒磁性部材の円周方向に沿
って固設された円筒状の永久磁石回転子とを備え、前記
永久磁石回転子を前記ドラムおよびベルトより速い回転
速度でこれらと同方向に回転させるようにして、導電性
非磁性金属と磁性金属と非金属とを選別する機能を有す
回転ドラム型非磁性金属選別回収装置において、磁化
方向が前記ドラムの接線方向と略同一の第一の磁石を間
隙をおいて配置し、前記第一の磁石間の各間隙に磁化方
向が前記ドラムの法線方向と略同一の第二の磁石を配置
し、前記第一の磁石の隣接する対向面は同極とし、かつ
前記極間にある第二の磁石はドラム側が前記同極性の磁
極と同極となるように配置した永久磁石回転子を有し、
前記円筒磁性部材の断面形状を略歯車状とし、前記磁性
部材の凹部の外周面上に第一の磁石を固定配置し、かつ
前記磁性部材の凸部に第二の磁石を固定配置するという
技術的手段を採用した。また本発明においては、第一の
磁石の内周側磁極面に非磁性板を接着固定し、かつ第二
の磁石の内周側磁極面に磁性板を接着固定して、両磁石
部材を前記円筒磁性部材に機械的あるいは接着剤を併用
して固定する方法を採用しても良い。
【0014】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の一実施例に係る永久磁石回
転子の詳細を示す。ただし、従来例と同一部分は同一の
参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施例
1の回転ドラム型非磁性金属選別回収装置の全体の構造
は、図4に示す従来例の構造と実質的に同一であるが、
ドラム1の内部に前記ドラムと同心状に回転自在に配設
された永久磁石回転子2の構成が相違している。
【0015】図1は本実施例1の永久磁石回転子2の1
/4断面図を示す。本実施例1においては、永久磁石固
定用円筒磁性部材2aの断面形状を略歯車状とし、前記
磁性部材2aの凹部の外周面上に磁化方向がドラム1の
接線方向と略同一の第一の磁石3および3’を間隔をお
いて配置し、かつ前記磁性部材2aの凸部(第一の磁石
3および3’の間)に磁化方向が前記ドラム1の法線方
向と略同一の第二の磁石4および4’を配置する。
【0016】前記第一の磁石3および3’の対向面は同
極とし、第二の磁石4および4’はドラム側が隣接する
前記第一の磁石と同極となるように配置する。すなわち
図1において、第一の磁石3は磁石4側がN極、磁石
4’側がS極で、第一の磁石3’も磁石4’側がS極、
磁石4側がN極となるように磁化されている。また、第
二の磁石4はドラム1側がN極で、第二の磁石4’はド
ラム1側がS極となるように磁化されている。
【0017】図1に示す構成を採用することにより、第
二の磁石4および4’は略歯車状の永久磁石固定用円筒
磁性部材2aの凸部にて磁気回路を構成する(外部磁界
を発生する)ため、有効磁路長が大きくなり、磁石動作
点が高くなる。さらに第一の磁石3および3’の反発力
との相互作用により、高効率の磁石ドラムを得ることが
できる。
【0018】図1は第一の磁石3および3’の等角度間
隔を30°とした場合を示し、その場合のドラム1の外
表面の法線方向の磁束密度分布を図2に示す。図2にお
いて縦軸は磁束密度B、横軸はX軸から反時計方向の角
度θを示す。角度θが15°以上になると周期的に同様
な磁束密度曲線を描くため、角度θは0°〜15°の範
囲で示す。
【0019】磁束密度について従来例(図6)と比較す
ると、従来例では磁束密度Bの最大値(絶対値)は36
00Gであるが、実施例1(図2)では5800Gと約
1.6倍の数値となり、ドラム1の外表面の磁束密度が
大幅に向上していることが明らかである。
【0020】図1および図5において、Hは非磁性金属
屑が受ける遠心方向の斥力ベクトル、Vはドラムの回転
による接線方向の速度ベクトル、Fは斥力ベクトルHと
速度ベクトルVとの合成ベクトルを示す。同一条件での
渦電流の発生による斥力の大きさは、対象物に作用する
磁束密度の二乗に比例する。すなわち、実施例1におい
て磁石4および4’により発生する高周波交播磁界は、
従来例において磁石7および7’により発生する高周波
交播磁界の約1.6倍の大きさとなり、非磁性金属屑が
受ける遠心方向の斥力ベクトルHの大きさは約2.5倍
となる。従って、小口径非磁性金属屑および低導電性非
磁性金属屑と通常のごみ屑との間における水平方向の到
達距離の差が大きくなるため、より確実な選別回収が実
施でき回収率を向上することができる。
【0021】(実施例2)図3に組立性を考慮した永久
磁石回転子の構造を示す。なお、従来例と同一部分につ
いては同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。図3における永久磁石回転子2は、第一の磁石3お
よび3’を接着固定した非磁性板12と第二の磁石4お
よび4’を接着固定した磁性板13を、それぞれボルト
14によりヨーク2aに固定した構造を採用している。
すなわち、接着固定と機械的固定を併用した構成であ
る。上記の構成を採用することにより、磁力による反発
力があっても機械的に強制固定が可能なため組立性が向
上し、作業時間の短縮等によるコスト低減が実現でき
る。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記のような構成および作用を
有しているので、従来公知の回転ドラム型非磁性金属選
別回収装置における問題点を解決し、特に廃棄物の中に
おける小口径非磁性金属屑および低導電性非磁性金属
屑、通常のごみ屑および鉄屑を精度良く確実に選別回収
する回転ドラム型非磁性金属選別回収装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る装置の永久磁石回転子
の1/4断面を示す図である。
【図2】図1の装置における磁束密度分布である。
【図3】本発明の他の実施例に係る装置の永久磁石回転
子の1/4断面を示す図である。
【図4】従来例の装置概略図である。
【図5】従来例の装置の永久磁石回転子の1/4断面を
示す図である。
【図6】従来例の装置における磁束密度分布である。
【符号の説明】
1…ドラム、2…永久磁石回転子、2a…ヨーク、2b
…モータ、2c…チェン、3、3’…第一の磁石、4、
4’…第二の磁石、5…コンベアベルト、6…駆動ロー
ラ、6a…モータ、6b…チェン、7、7’…磁石、8
…容器、8a…導電性非磁性金属屑回収容器、8b…通
常のごみ屑回収容器、8c…鉄屑回収容器、9a、9
b、9c、9d…隔壁、10…廃棄物、10a…導電性
非磁性金属屑、10b…通常のごみ屑、10c…鉄屑、
11…ホッパ、12…非磁性板、13…磁性板、14…
ボルト

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の端部に設けられた駆動ローラと、
    他方の端部に設けられた非磁性体のドラムと、前記駆動
    ローラとドラムに巻装された無端状のベルトと、前記ド
    ラム内に回転自在に配設されドラムの内周面に近接して
    複数個の磁石が円筒磁性部材の円周方向に沿って固設さ
    れた円筒状の永久磁石回転子とを備え、前記永久磁石回
    転子を前記ドラムおよびベルトより速い回転速度でこれ
    らと同方向に回転させるようにして、導電性非磁性金属
    と磁性金属と非金属とを選別する機能を有する回転ドラ
    ム型非磁性金属選別回収装置において、 磁化方向が前記ドラムの接線方向と略同一の第一の磁石
    を間隙をおいて配置し、前記第一の磁石間の各間隙に磁
    化方向が前記ドラムの法線方向と略同一の第二の磁石を
    配置し、 前記第一の磁石の隣接する対向面は同極とし、かつ前記
    極間にある第二の磁石はドラム側が前記同極性の磁極と
    同極となるように配置した永久磁石回転子を有し、 前記円筒磁性部材の断面形状を略歯車状とし、前記磁性
    部材の凹部の外周面上に第一の磁石を固定配置し、かつ
    前記磁性部材の凸部に第二の磁石を固定配置したことを
    特徴とする回転ドラム型非磁性金属選別回収装置。
  2. 【請求項2】 第一の磁石の内周側磁極面に非磁性板を
    接着固定し、かつ第二の磁石の内周側磁極面に磁性板を
    接着固定して、両磁石部材を前記円筒磁性部材に機械的
    あるいは接着剤を併用して固定することを特徴とする請
    求項1に記載の回転ドラム型非磁性金属選別回収装置。
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