JP6289638B2

JP6289638B2 - 渦電流選別装置および渦電流選別方法

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Publication number: JP6289638B2
Application number: JP2016531134A
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Inventors: 朋洋筒井
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Description

この発明は、選別装置および選別方法に関わり、特に、回転磁界を利用して導電性材料を選別する渦電流選別装置に関するものである。

導電性材料の選別については、すでに多数の方法が提案されている（たとえば、特許文献１〜５を参照）。そのひとつとして渦電流を利用する選別方法が挙げられる。渦電流選別装置には、磁石を高速回転させる永久磁石方式と、コイルに順次交流を印加する交流電磁石方式が知られている。いずれの方式も、導電性材料に交番磁界を印加し、導電性材料の内部に渦電流を発生させ、電流と磁界の相互作用により導体を選別している。導体には電磁力に基づく推進力が発生する。

永久磁石方式は、回転円筒状磁石による飛距離差選別方式と、テーブルの下部に回転円盤状磁石を配した回転円盤磁石方式が、代表的なものとして挙げられる。飛距離差選別方式は、振動台やコンベア等によって被選別混合物（または被選別対象物）を回転円筒状磁石の近傍に移動させ、導電性材料に交番磁界による渦電流を発生させる。導電性材料は、渦電流によって生じる推進力を受け、非導電性材料よりも大きな飛距離を得るため、選別される（たとえば、特許文献６を参照）。

一方、回転円盤磁石方式は、テーブル上で被選別混合物を移動させ、その間に導電性材料に対して、テーブル下部に配置した回転円盤状磁石によって、移動方向と異なる向きに渦電流による推進力を与える。回転円盤状磁石には磁石が複数個固定されている。この方法では、渦電流が生じない非導電性材料がテーブル端部を直線状に移動するのに対して、導電性材料は渦電流による推進力によって側方に移動し、テーブルの逆側端部に移動する。被選別混合物は板上を摺動もしくは転動させながら分別され、テーブルの下流側で別々に受けることで選別される（たとえば特許文献７を参照）。

特開昭５０−１４０９５３号公報実開昭５８−４８３４３号公報特開昭５９−３２９５８号公報特開平７−１６３９０３号公報特表２０００−５１０７６４号公報特許第３３６６６２０号公報特開平１-１１１４５９号公報

被選別混合物中の導電性材料に発生する推進力は、渦電流選別の特性上、導電性材料の寸法が小さくなればなるほど、小さくなる。したがって、0.2〜0.6mmφ程度の細い銅線のような小寸法の導電性材料に生じる推進力は非常に小さい。また、渦電流による推進力は導電性材料と磁石表面の距離に顕著な影響を受け、その距離が数mm離れるだけで推進力は大きく減少する。

飛距離差選別方式においては、磁石と導電性材料の距離が近づく時間は回転円筒状磁石に接近する飛翔開始時のわずかな時間に限られている。したがって、大きな推進力を得られる大寸法の導電性材料の選別は短時間の推進力でも十分可能だが、比較的小さな推進力しか得られない小寸法の導電性材料では、飛距離が小さくなり選別が困難になる。また、同じ素材の導電性材料においても、形状や寸法によって推進力や飛翔開始時の運動が異なり、飛距離にばらつきが生じることから、導電性材料が非導電性材料の領域に混在し、高純度選別に適していない。

回転円盤磁石方式においては、寸法の小さい導電性材料の選別を試みても、得られる推進力が小さいことから、側方への移動量が小さく、導電性材料と非導電性材料が混在し、高純度に選別できない。回転円盤磁石方式において、推進力の小さい導電性材料の移動量を大きくし、選別純度を向上させるためには、導電性材料に推進力を与える時間を長くとることが有効であると考えられる。しかし、混合材料を回転円盤状磁石の半径方向に送りながら選別する場合、推進力を長時間与えようとすれば、回転円盤状磁石の半径を大きくするか、送り速度を低下させる必要がある。

回転円盤状磁石の半径を大きくすれば装置寸法が大きくなり装置設置場所が限られ、送り速度を低下させれば処理量が犠牲になる。また、テーブル上を導電性材料と非導電性材料が共に移動しながら選別されるため、選別の過程で非導電性材料が導電性材料側に移動し、混在することで、選別純度が低下する。これを避けるため、材料を移動させるテーブルを側方に傾斜する方法をとった場合、逆に導電性材料の側方への移動を妨害することにつながる。

以上より、飛距離差選別方式や回転円盤磁石方式といった渦電流選別装置では寸法が小さい導電性材料を高純度に選別することは困難であった。この発明は、このような選別技術の課題を解決するためになされたものであり、破砕された銅線のような小寸法の導電性材料の選別を高純度で行うことを目的としている。

本発明の渦電流選別装置は、極性を交互に反転させて複数の永久磁石が周方向に配置されている磁界回転円板と、磁界回転円板から間隔を隔てて配置されるパレットと、回転軸が磁界回転円板に取り付けられている駆動部と、被選別対象物を保持し、パレットに規定量の被選別対象物を供給する供給部と、２個の回収容器を有し、閉状態から開状態になると供給部からパレットに供給された被選別対象物をこの回収容器に回収する排出部と、磁界回転円板、駆動部、供給部および排出部を制御する制御部と、を備え、供給部からパレットに規定量の被選別対象物を供給する第１工程と、第１工程の終了後、一定時間が経過すると、排出部を閉状態から開状態にする第２工程と、第２工程の終了後、排出部を閉状態に戻す第３工程を、実行し、第３工程が終了すると、第１工程から第３工程までを再度実行することを特徴とする。

以上のような構成および動作を行う本発明による渦電流選別装置は、破砕された銅線のような小寸法の導電性材料の選別を高純度で行うことが可能である。

本発明の実施の形態１による渦電流選別装置を示す断面図である。本発明の実施の形態１による渦電流選別装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態１による磁界回転円板を示す上面図である。本発明の実施の形態１による選別動作を示す図である。本発明の実施の形態２による渦電流選別装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態２による導電性材料が受ける力を示す図である本発明の実施の形態３による渦電流選別装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態４による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態５による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態６による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態７による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態８による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態９による渦電流選別装置を示す図である。本発明の実施の形態１０による渦電流選別装置を示す上面図である。本発明の実施の形態１０による排出部を示す側面図である。本発明の実施の形態１１による渦電流選別装置を示す側面図である。本発明の実施の形態１２による渦電流選別装置を示す断面図である。パレットが揺動していることを示す上面図である。被選別対象物がパレットの揺動によって分離される様子を示す図である。パレットと回転ブラシの関係を示す断面図である。パレットとブラシの関係を示す断面図である。パレットとエアノズルの関係を示す断面図である。本発明の実施の形態１３による渦電流選別装置を示す部分断面図である。本発明の実施の形態１４による渦電流選別装置を示す斜視図である。

本発明の実施の形態に係る渦電流選別装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、渦電流選別装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による渦電流選別装置の構成を示す図である。渦電流選別装置１００は、磁界回転円板１、パレット２、供給部３、排出部４、駆動部１４、検出器２５、制御部３０などを備えている。駆動部１４は、回転軸８、軸受９、駆動モータ１０、カップリング１１などから構成されていて、磁界回転円板１に固定されている。被選別対象物は、供給部３の保持容器３ｂに、一旦、保持および貯蔵されてから、供給レーン３ａを通じてパレット２に投入される。この後、被選別混合物は、パレット２で導電性材料と非導電性材料に選別され、排出部４に分別されて保存される。円環状の円板６は凹部を有する。円板６の凹部には円環状の継鉄板７が固定され、その上に永久磁石５（ネオジム磁石）が固定されている。排出部４は、回収容器４ａ、排出シュート４ｂおよび開閉弁４ｃなどから構成されている。

磁界回転円板１は駆動部１４の回転軸８に取り付けられている。回転軸８は軸受９で支持されていて、駆動モータ１０にカップリング１１、もしくはタイミングベルト等で接続されている。駆動モータ１０の回転はカップリング１１を介して円板６に伝達される。パレット２は薄い板状の底板１２と、底板１２を囲む外縁部１３によって構成されている。パレット２は、磁界回転円板１の上に、永久磁石５の表面と１〜２mm程度のわずかな間隔を介して配置されている。パレット２と回収容器４ａは排出シュート４ｂで接続されている。パレット２と排出シュート４ｂの間には開閉弁４ｃが設置されており、排出部４の回収容器４ａの使用状態を開状態および閉状態に設定することができるようになっている。制御部３０は検出器２５で検出された画像を解析し、被選別対象物の分別度を判定する。制御部３０はさらにこの判定結果に基づいてパレット２と供給部３と排出部４と駆動部１４に指示を与えて、動作を制御する。

図２に渦電流選別装置１００の斜視図を示す。磁界回転円板１は、駆動部１４の駆動モータに結合され、上面から見た場合、時計周りに回転している。供給部３は間欠的にパレット２の端部に被選別対象物をできるだけ重ならないように薄く直線状に投入する。排出部４はパレット上の材料を漏れなく回収する機能を有する。具体的には、パレット２を傾斜させる機能、パレット２を振動させ排出する機能、パレット内部の材料を掻きだす機能等が挙げられるが方式は問わない。供給部３に貯蔵されている被選別対象物は、供給レーン３ａを通じてパレット２に供給される。投入された被選別対象物は時間が経過すると、パレット２の中で導電性材料２２と非導電性材料２３に分別される。被選別対象物の分別状況は検出器２５を使って監視されている。制御部３０が検出器２５の検出した画像から被選別対象物の分別度を良であると判定すると、または材料が供給されてから、あらかじめ設定した一定の選別時間が経過すると、排出部４の開閉弁４ｃが開状態になる。導電性材料２２と非導電性材料２３は排出シュート４ｂを通過し、排出部４の回収容器４ａに分別された状態で保存される。回収容器４ａは導電性材料と非導電性材料を区分するために２個設置されている。

図３は磁界回転円板１の構成を示している。永久磁石５は円周方向に磁極が交互になるよう放射状にアルミニウム合金製の円板６の凹部に配置されている。円板６の凹部には円環状の継鉄板７が固定されている。パレット中の磁石近傍に接近する部材は非導電性かつ非磁性の材料で構成されている。特にパレット２の薄板状の底板１２はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などの剛性が高いものを使用する。磁界回転円板１の中心には、回転軸８が挿入されていて、駆動部１４と繋がっている。制御部３０は、必要な時に駆動部１４に回転の指示を与える。駆動モータ１０の回転に連動して磁界回転円板１は回転する。導電性材料２２は灰色で、非導電性材料２３は白抜きで表すことにする。

本発明装置は、上記のような基本構成を有している。この装置による選別動作は図４（図４Ａ〜図４Ｄ）に示すように、次のようにして行われる。まず、導電性材料と非導電性材料の混合物である被選別対象物２４を供給部３の保持容器３ｂに投入する（図４Ａ参照）。導電性材料は具体的には直径0.2mm程度以上の破砕銅線やアルミ小片など、外形寸法が数mm〜数10mm程度に破砕および分割された非鉄金属であり、非導電性材料はプラスチック小片、ゴム破砕物、粉体、砂などを指す。供給レーン３ａを開くまたは下げると、被選別対象物２４は供給部３の保持容器３ｂからパレット２の片側（投入側２ａ）に磁界回転円板１の半径方向に直線状に並べられた状態で決められた量、投入される。

投入が終わると供給レーン３ａを閉じるまたは上げる（図４Ｂ参照）。投入された被選別対象物２４には、パレット２の下部で回転している磁界回転円板１から、高速で磁極が入れ替わる交番磁界が印加される。被選別対象物中の導電性材料は、交番磁界によって、内部に渦電流が発生し、磁界回転円板１との間で電磁力が発生する。これが推進力として働き、導電性材料は永久磁石５の移動方向であるパレット２の反対側（反投入側２ｂ）に移動する。非導電性材料は、内部に渦電流が発生しないため、推進力は発生しない。この状態では、制御部３０は被選別対象物の分別度が不十分であると判定する。

寸法が小さく、小さな推進力しか得られない導電性材料においても、時間をかけるとパレット２の内部を少しずつ移動し、パレット２の反対側（反投入側２ｂ）まで移動する（図４Ｃ参照）。一方、非導電性材料は、内部に渦電流が発生しないため、投入された場所から動かない。寸法小で推進力が大きく得られない導電性材料に対しても、非導電性材料と混在しない十分な距離差が生じるだけの時間、推進力を印加する。制御部３０が分別度を良と判定するまで分別は進行する。したがって、導電性材料と非導電性材料は時間の経過とともにパレット２の中で高純度に分離する。この状態では、制御部３０は被選別対象物の分別度を良と判定する。

次に制御部３０は、開閉弁４ｃを開けて、排出部４の回収容器４ａを開状態にする（図４Ｄ参照）。開状態ではパレット２と回収容器４ａは排出シュート４ｂによって連通している。分離された導電性材料と非導電性材料は排出シュート４ｂを通って、回収容器４ａに分別された状態で保存される。最後に回収容器４ａから、分離した導電性材料と非導電性材料をそれぞれ回収することで、選別の１サイクルが完了する。その後、図４Ａに戻り、再び新たな被選別混合物が供給部３からパレット２に投入され、次サイクルの選別が開始する。

以上より、パレットに材料を投入してから排出するまでの時間を変更することで、導電性材料に推進力を印加する時間を任意に調整することが出来る。導電性材料２２と永久磁石５の間はパレット２の底板１２の一枚のみであり、その距離は一定であるため、パレット中のどこに材料が移動したとしても、既存装置における最大の推進力と同程度の推進力を与えることができる。したがって、寸法小で推進力が大きく得られない導電性材料に対しても、非導電性材料と混在しない十分な距離差が生じるだけの時間、推進力を印加することができる。

本実施の形態は、被選別対象物を磁界回転円板１の半径方向に送りながら選別するのではなく、バッチ式で、導電性材料のみ移動させる方法である。導電性材料のみ移動しながら選別されるため、選別の過程で非導電性材料が導電性材料側に移動し、混在することが少ないといったメリットが存在する。これらの理由から、直径0.2〜0.6mm程度の細い銅線のような小寸法の導電性材料も非導電性材料と高純度選別が可能となるといった効果を得ることができる。処理量向上のため、磁界回転円板１の大きさを大きくする必要はなく、必要に応じて一つの磁界回転円板１と組み合わせるパレット２の数を増やすことで対応できるといったメリットも存在する。

実施の形態２．
実施の形態２に係わる渦電流選別装置を図５と図６に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、図５に示すように、回転軸８を傾斜させ、磁界回転円板１およびパレット２が共に同じ向きに傾いて配置されている。磁界回転円板１の上面およびパレット２の水平面（底板１２）は推進力が働く方向に傾斜している。パレット２が水平に設置されている場合、導電性材料が推進力によってパレット２の底板上を滑り移動しようとするには、摩擦力に打ち勝って移動する必要がある。

実施の形態２に係る構成によれば、パレットの傾斜によって、被選別対象物に対して推進力が働く方向に重力の分力が作用する。その結果、図６に示すように導電性材料が打ち勝つべき摩擦力が見かけ上小さくなり、より小さな推進力しか発生しない寸法の小さな材料も選別することができる。この構成では非導電性材料の方が導電性材料に比べて摩擦係数が大きい場合、摩擦力の差も併用して選別することができ、より高い選別能力が見込まれる。

実施の形態３．
実施の形態３に係わる渦電流選別装置を図７に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、図に示すように磁界回転円板１の回転軸８およびパレット２の水平面を推進力が働く方向と逆側に傾斜させて配置している。このとき、非導電性材料がパレット２の傾斜によって、滑り落ちる傾斜角に設定する。図では、磁界回転円板１は反時計方向に回転している。この構成によれば、非導電性材料がパレット２を滑りもしくは転動し下部に移動するのに対して、導電性材料が推進力によってパレット２の上方端部に保持されることによって選別を行う。非導電性材料の方が導電性材料に比べ摩擦係数が小さい場合、摩擦係数の差を併用して選別を行うことができる。また、非導電性材料の方が導電性材料に比べて転がり易い形状の場合も有効である。

実施の形態４．
実施の形態４に係わる渦電流選別装置を図８に基づいて説明する。渦電流選別装置の磁界回転円板１を永久磁石５の表面が下部に現れるような向きでパレット２の上方に配置している。このため磁界回転円板１の磁石側１ａが下を向き、継鉄側１ｂが上を向いている。通常、１つの磁界回転円板１で推進力を与える場合、推進力には並進方向の力と回転方向の力が生じる。この構成によれば、回転力によって導電性材料がパレット上を転がろうとする向きが、並進方向の力の向きと同じになるので、並進方向の力に加えて回転力も利用して選別を行うことができる。したがって、特に転がり易い導電性材料の選別に有効である。

実施の形態５．
実施の形態５に係わる渦電流選別装置を図９に基づいて説明する。ここでは底板の厚さが投入側から反投入側に向かって途中から増加している。例えば、渦電流選別装置１００は、図に示すように、パレット２の底板１２の厚さを反投入側の外縁部１３の近くで厚くしている。寸法や形状が異なる導電性材料を同時に選別しようとする際、導電性材料に生じる推進力にばらつきが生じる。推力小の導電性材料に合わせて装置の設定を行う場合、同時に選別する推力大の導電性材料の速度が必要以上に大きくなり、パレットの外縁部１３に強く衝突し、跳ね返ることで、その他の被選別材料に影響を与えことが考えられる。この構成によれば、導電性材料がパレット２の中で速度を上げた場合、底板１２の厚くなった領域で永久磁石５と導電性材料との距離が離れて推進力が小さくなり、外縁部に強く衝突しない。このことから、寸法にばらつきがある等の理由で推進力の異なる導電性材料が混在する被選別材料を選別する際に有効である。

実施の形態６．
実施の形態６に係わる渦電流選別装置を図１０に基づいて説明する。ここでは底板の厚さが投入側から反投入側に向かって一定の割合で増加している。例えば、渦電流選別装置１００は、図に示すように磁界回転円板１の表面と底板１２の上面の角度を平行な面から傾斜させている。また、回収容器４ａが３個設けられている。この構成によれば、永久磁石５の表面と導電性材料との距離が大きくなるほど推進力が小さくなることから、導電性材料がパレット中を移動するほど推進力が徐々に小さくなる。したがって、寸法大もしくは電気伝導度が大きい材料はパレット中を進む距離が大きくなるのに対して、寸法が小さいもしくは電気伝導度の小さい材料が移動できる距離は小さくなる。これを複数の排出口を有する排出部４で回収することで、材料の電気伝導度や寸法の大小によって被選別対象物を複数段階に選別することができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係わる渦電流選別装置を図１１に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、図に示すようにパレット２に対して振動を印加している。具体的には、パレットに被選別材料が存在する間、超音波振動子２０を用いて面外方向に微小振動を印加する。もしくは偏心錘付きモータによって間欠的に比較的大きな振動を印加する。この構成によれば、前者は被選別対象物がパレット２に触れる時間が短くなり、摩擦力が小さくなる。それにより、より小さな推進力しか生まれない小寸法の導電性材料も選別することができる。後者においては、導電性材料の前方に非導電性材料が存在し、移動が阻害されているような状況があった場合において、両者の位置関係をずらし、選別を続行することができる。

実施の形態８．
実施の形態８に係わる渦電流選別装置を図１２に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、図に示すようにパレットに対して選別時にパレット内外を遮断する蓋２１をとりつけている。この蓋２１は被選別対象物が供給部から投入される際と、排出部に分離が完了した材料を受け渡す際のみ開く構造など、被選別対象物の供給時排出時にはその動作を阻害しないものとする。この構成によれば、被選別対象物が選別中にパレット外へ飛び出すことがない。また、パレット下部の磁界回転円板の回転によって生じた気流による影響など、パレット外部から被選別材料に与えられる外乱を減ずることができる。

実施の形態９．
実施の形態９に係わる渦電流選別装置を図１３に基づいて説明する。磁界回転円板１をパレット２の下部に、補助磁界回転円板１７をパレット２の上部に配置している。補助磁界回転円板１７は、磁石側１ａを下に向けてパレットの上方に配置されている。このとき上部と下部の磁界回転円板は同じ回転軸８に接続するなどして、常に上下で対向している永久磁石５の磁極が逆になるよう同期して回転させる。すなわち補助磁界回転円板１７は、磁界回転円板１と回転軸８を共有し、対向する永久磁石の極性が逆になっている。この構成によれば、単一の磁界回転円板を用いるときに比べ、パレット内の磁束密度が高くなり、並進方向の推進力がより大きくなるといった利点がある。

実施の形態１０．
実施の形態１０に係わる渦電流選別装置を図１４と図１５に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、図１４のように、１組の磁界回転円板１、供給部３、および排出部４に対して、複数のパレット２を配置している。この例では、６個のパレット２をパレット駆動リング１８にパレット傾斜軸１９を介して接続し、円環状に並べて配置している。被選別対象物は供給部３から供給レーン３ａを通じて投入位置にあるパレット２に供給される。図では５時の方向に到達したパレットが投入位置にある。投入位置にあるパレットは、供給レーン３ａと重なる。パレット駆動モータ１５を用いてパレット駆動リング１８を回転させることで、パレット２を磁界回転円板１の上部で低速周回させている。パレット駆動方法は、これ以外にも、パレットにカムフォロアを取り付け、レール上を移動させる方法など、複数のパレットを移動させる方法であればいずれでもよい。

制御部３０は複数のパレットにおける被選別対象物の分別度を判定している。どれかのパレットに於いて被選別対象物の分別度を良と判定した場合、または一定の選別時間が経過している場合、そのパレットが排出位置に到達すると排出部に開状態を指示する。排出位置ではパレット２と排出部４が重なる。図では、３時の方向にある右端のパレットが排出位置に到達している。この構成における排出部４の例を図１５に示す。パレット２は選別時には、水平に保たれているが、排出時はパレット傾斜軸１９を中心にパレットが傾斜している。パレットが傾斜しているときに、回収容器４ａは使用状態が開状態にあり、水平時には閉状態にある。分離された導電性材料と非導電性材料は排出シュート４ｂを通して排出部４に排出される。

この場合、パレット２を間欠的に回転させるか、一定速度で回転させ、排出シュート４ｂをパレット２の動きに合わせて揺動させる方法のいずれでもよい。本構成によれば、パレット２の数を増加させることで、磁界回転円板中の磁石から生じる磁束密度を無駄なく利用することができる。また、パレット２の数に対して供給部３、排出部４の数を減らし、供給部３および排出部４の稼働率を高めることができる。したがって、磁界回転円板１、供給部３および排出部４の数をパレット２の数だけ増やすことなく、処理量の増加が可能となる。その結果、装置の占有面積および、装置コストの増加を小さく抑えることができる。

パレット２の周回速度を調整することで、被選別混合物が渦電流の作用を受けやすさ如何によって、簡単に選別時間を調整することができる。具体的には、寸法が大で、推進力が比較的大きな導電性材料の選別時には周回速度を上昇させ、短時間で選別を行い、処理量を増やすことができる。反対に、寸法が小さく、推進力が小さな導電性材料の選別時には周回速度を低下させることで、より長時間の選別時間を与え、高純度の選別を行うことができる。

実施の形態１１．
実施の形態１１に係わる渦電流選別装置を図１６に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、一つの回転軸８に複数の磁界回転円板１を結合しているため、磁界回転円板１は回転軸８を共有している。図には一つの回転軸８に３つの磁界回転円板１を固定した例を示している。この構成では、駆動モータ１０の数を１つに抑えたまま、供給部３で流路を３分割し、それぞれの磁界回転円板１とパレット２の組み合わせで同様の選別を行うことで、並列処理を行い、処理量を３倍に増やすことができる。

また、縦のスペースを有効活用することで、装置の占有面積を大きく増やすことなく処理量を増加させることができる。さらに、それぞれの磁界回転円板において、上から順にワークに加わる磁束密度を大きくなるよう設定し、それぞれの排出部を次の供給部に直列に接続することで、各磁界回転円板で段階的に選別を行ってもよい。たとえば、寸法の大きい導電性材料を一番上の磁界回転円板で選別し、残った寸法の小さい導電性材料と非導性材料を２番目と３番目の磁界回転円板で並列に選別するといった流れの選別が可能となる。

実施の形態１２．
実施の形態１２に係わる渦電流選別装置を図１７に基づいて説明する。渦電流選別装置１００は、磁界回転円板１、パレット２、供給部３、排出部４、駆動部１４、揺動機構２６、制御部３０などを備えている。駆動部１４は、回転軸８、軸受９、駆動モータ１０、カップリング１１などから構成されていて、磁界回転円板１に固定されている。被選別対象物は、供給部３の保持容器３ｂに、一旦、保持および貯蔵されてから、供給レーン３ａを通じてパレット２に投入される。この後、被選別混合物は、パレット２で導電性材料と非導電性材料に選別され、排出部４に分別されて保存される。円環状の円板６は凹部を有する。円板６の凹部には円環状の継鉄板７が固定され、その上に永久磁石５（ネオジム磁石）が固定されている。排出部４は、回収容器４ａ、排出シュート４ｂおよび排出機構４ｄなどから構成されている。

磁界回転円板１は駆動部１４の回転軸８に取り付けられている。回転軸８は軸受９で支持されていて、駆動モータ１０にカップリング１１、もしくはタイミングベルト等で接続されている。駆動モータ１０の回転はカップリング１１を介して円板６に伝達される。磁界回転円板１の回転速度は制御部３０が制御する。パレット２は薄い板状の底板１２と、底板１２を囲む外縁部１３によって構成されている。パレット２は、磁界回転円板１の上に、永久磁石５の表面と１〜２mm程度のわずかな間隔を介して配置されている。パレット２は、選別時には磁界回転円板１と水平に保たれているが、排出機構４ｄが動作して排出部４が開状態になると傾斜している（図１５参照）。パレット中の、磁石近傍に接近する部材は、非導電性かつ非磁性の材料で構成されている。特に底板１２は、アルミナやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）など、非電導性、非磁性および高剛性の特性を有するものを使用する。

磁界回転円板１は、駆動部１４の駆動モータに結合され、上面から見た場合、時計周りに回転している。供給部３は間欠的にパレット２の端部に被選別対象物をできるだけ重ならないように薄く直線状に投入する。排出部４はパレット上で分離した材料をそれぞれ混ざらないよう漏れなく回収する機能を有する。供給部３に貯蔵されている被選別対象物は、供給レーン３ａを通じてパレット２に供給される。投入された被選別対象物は時間が経過するに従って、パレット２の中で導電性材料２２と非導電性材料２３に分離される。パレット２に投入されてから十分分離するまでの時間は投入する被選別対象物の特性によって異なる。

渦電流の作用によって被選別対象物に発生する推進力の大きさは、対象物の電気伝導度、質量、形状、寸法などに依存する。投入から排出までの選別時間を被選別対象物に対応してあらかじめ設定することによって、高純度な分離が可能になる。選別時間が経過した後、分離した導電性材料２２と非導電性材料２３は、それぞれパレット２から取り出される。被選別対象物は、排出機構４ｄによって、排出シュート４ｂを通過し、回収容器４ａに分別された状態で保存される。回収容器４ａは導電性材料と非導電性材料を区分するために２個設置されている。

この装置による選別動作は、次のようにして行われる。まず、制御部３０は磁界回転円板１を常時回転させながら、導電性材料と非導電性材料の混合物である被選別対象物２４を供給部３の保持容器３ｂに投入する（図４Ａ参照）。導電性材料は具体的には直径0.2mm程度以上の破砕銅線やアルミ小片など、外形寸法が数mm〜数10mm程度に破砕および分割された非鉄金属であり、非導電性材料はプラスチック小片、ゴム破砕物、粉体、砂などを指す。供給レーン３ａを開くまたは下げると、被選別対象物２４は供給部３の保持容器３ｂからパレット２の片側（投入側２ａ）に磁界回転円板１の半径方向に直線状に並べられた状態で規定量、投入される。

投入が終わると供給レーン３ａを閉じるまたは上げる（図４Ｂ参照）。投入された被選別対象物２４には、パレット２の下部で常時回転している磁界回転円板１から、高速で磁極が入れ替わる交番磁界が印加される。被選別対象物中の導電性材料は、交番磁界によって、内部に渦電流が発生し、磁界回転円板１との間で電磁力が発生する。これが推進力として働き、導電性材料は永久磁石５の移動方向であるパレット２の反対側（反投入側２ｂ）に移動する。非導電性材料は、内部に渦電流が発生しないため、推進力は発生しない。

導電性材料の前方に非導電性材料が存在し、移動が阻害されているような状況では、導電性材料を移動させることは困難である。本実施の形態では、揺動機構２６が、図１８のように、選別時にパレット２を回転磁石の近傍で磁石表面とパレット表面を平行に保ちながら揺動運動させる。この構成によれば、導体の受ける推進力の方向はパレットの向きに対して一定ではないので、導電性材料の移動の軌道は、パレットの揺動運動に従って変化する。図１９のように軌道がジグザグに変化することで、導電性材料を前方の非導電性材料に阻害されることなく移動させ、選別を続行することができる。揺動運動はリンク機構、カム機構などいずれを用いてもよい。制御部３０は、揺動運動の角度と周期を被選別対象物によって変更する。

寸法が小さく、小さな推進力しか得られない導電性材料においても、時間をかけるとパレット２の内部を少しずつ移動し、パレット２の反対側（反投入側２ｂ）まで移動する（図４Ｃ参照）。一方、非導電性材料は、内部に渦電流が発生しないため、投入された場所から動かない。寸法小で推進力が大きく得られない導電性材料に対しても、非導電性材料と混在しない十分な距離差が生じるだけの時間、推進力を印加する。

十分な距離差が生じるだけの時間は被選別対象物によって異なるため、あらかじめ実験的にパレット２に材料を投入し、十分な距離差が生じる時間を把握し、選別時間として制御部３０に設定しておく。制御部３０は、パレット内に材料が投入されてから、設定した一定の選別時間が経過すると、排出部４を閉状態から開状態に変更する。本実施の形態では、排出機構４ｄが動作してパレット２が傾斜することで、被選別対象物をパレット２から回収容器４ａに排出する（図１７参照）。パレット２が傾斜すると分離された導電性材料と非導電性材料は排出シュート４ｂを通って、回収容器４ａに分別された状態で保存される（図４Ｄ参照）。その後、排出部４を閉状態に戻すために排出機構４ｄを停止状態（または通常状態）に変更し、パレット２を平行にする。

排出機構４ｄとしては、パレットの内部材料を回転ブラシ３１で掻きだす機構（図２０参照）、リンク機構やカム機構でブラシ３２を駆動し、このブラシでパレットの内部材料を掻きだす機構（図２１参照）、エアノズル３３から圧縮空気を送り材料を飛ばして分別する機構（図２２参照）等も挙げられるが方式は問わない。凸部２ａは、排出機構４ｄが閉状態（または停止状態）のとき、被選別対象物が回収容器４ａに排出されることを防止するために設けてある。以上より、選別の１サイクルが完了するので、再び新たな被選別対象物を供給部３からパレット２に投入すると、次サイクルの選別が開始する（図４Ａ参照）。このサイクルを繰り返すことによって、供給部に貯蔵されている被選別対象物が回収容器４ａに導電性材料と非導電性材料に順次分けて保存される。

実施の形態１３．
実施の形態１３に関わる渦電流選別装置を図に基づいて説明する。図２３は本発明の実施の形態による渦電流選別装置の構成を示す図である。渦電流選別装置１００は、回収容器４ａが３個設けられている。被選別対象物はパレット２の中央部に投入されるようになっている。導電性材料の中には転がり易い形状を有する導電性材料２２ａと転がりにくい形状を有する導電性材料２２ｂが混在している。被選別対象物に、１つの磁界回転円板１で推進力を与える場合、推進力には並進方向の力と回転方向の力が生じる。したがって、転がり易い形状のものは、回転方向の力が並進方向の力を上回り、図中右側に移動し、転がりにくい形状のものは並進方向の力によって図中左側に滑り移動する。この構成によれば、転がり易い形状のものと転がりにくい形状のものが被選別混合物中に混在している場合でも、その移動方向にて回収することにより、選別を行うことができる。

実施の形態１４．
実施の形態１４に関わる渦電流選別装置を図に基づいて説明する。図２４は本発明の実施の形態による渦電流選別装置の構成を示す図である。渦電流選別装置１００は、パレット内部の被選別対象物の分離状況を把握する誘導型の近接センサー２７を備えている。近接センサー２７は、選別が進行し、導電性材料２２が近づいてくると、感応する。選別状況は制御部３０に伝達される。近接センサー２７は、渦電流で導体が加熱されたことを検知する温度センサーで代用することができる。制御部３０は、排出部にパレット上の材料を回収するタイミングを指示し、指示を受けた排出部はパレット上の材料を回収する。回収が完了すると制御部は供給部に対して新たな材料をパレット上に投入するよう指示を送る。この方法によれば、パレットに材料を投入してから材料を排出するまでの選別時間を、各サイクル毎に判断し、変更する。被選別対象物の寸法ばらつきや材質などの変動が大きい場合においても、選別時間の無駄を出来る限り少なくすることで処理量を落とさず、選別純度を保つことができる。

以上のような構成および動作を行う本発明による渦電流選別装置は、次のような効果を有している。渦電流選別の特性上、被選別対象物中の導電性材料の寸法が小さくなればなるほど、発生する推進力は小さくなることから、導電性材料を非導電性材料から十分離し、純度よく分離させるために必要な時間は長くなる。この発明によれば、パレット内部に材料を投入してから排出するまでの時間を変更することにより、選別対象の導電性材料に応じて、推進力を印加する時間を容易に長く設定することができる。

導電性材料と磁石表面の間はパレット一枚のみであり、その距離は小さくかつ一定であるため、パレット中のどこに材料が移動したとしても、既存装置における最大の推進力と同程度以上の推進力を与えることができる。また、パレット上で導電性材料のみ移動しながら選別されるため、導電性材料と非導電性材料が共に移動して選別を行う従来の回転円盤磁石方式に比べ、選別の過程で非導電性材料が導電性材料側に移動し、混在することが少ない。

上記の効果により、0.2〜0.6mmφ程度の細い銅線のような小寸法の導電性材料に対しても高純度選別が可能となる。また、回転円盤磁石の半径方向に送りながら選別する既存の技術と異なり、パレット上の投入された場所で選別が行われるため、選別に回転磁石の半径方向の長さを必要としない。したがって、処理量向上のため、回転磁石の半径を大きくする必要がなく、必要に応じて一つの回転磁石と組み合わせるパレットの数を増やすことで対応することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１磁界回転円板、１ａ磁石側、１ｂ継鉄側、２パレット、２ａ投入側、２ｂ反投入側、３供給部、３ａ供給レーン、３ｂ保持容器、４排出部、４ａ回収容器、４ｂ排出シュート、４ｃ開閉弁、５永久磁石、６円板、７継鉄板、８回転軸、９軸受、１０駆動モータ、１１カップリング、１２底板、１３外縁部、１４駆動部、１５パレット駆動モータ、１７補助磁界回転円板、１８パレット駆動リング、１９パレット傾斜軸、２０超音波振動子、２１蓋、２２導電性材料、２３非導電性材料、２４被選別対象物、２５検出器、３０制御部、１００渦電流選別装置。

Claims

極性を交互に反転させて複数の永久磁石が周方向に配置されている磁界回転円板と、
前記磁界回転円板から間隔を隔てて配置されるパレットと、
回転軸が前記磁界回転円板に取り付けられている駆動部と、
被選別対象物を保持し、前記パレットに規定量の被選別対象物を供給する供給部と、
２個の回収容器を有し、閉状態から開状態になると前記供給部から前記パレットに供給された被選別対象物をこの回収容器に回収する排出部と、
前記磁界回転円板、前記駆動部、前記供給部および前記排出部を制御する制御部と、を備え、
前記供給部から前記パレットに規定量の被選別対象物を供給する第１工程と、
前記第１工程の終了後、一定時間が経過すると、前記排出部を閉状態から開状態にする第２工程と、
前記第２工程の終了後、前記排出部を閉状態に戻す第３工程を、実行し、
前記第３工程が終了すると、前記第１工程から前記第３工程までを再度実行することを特徴とする渦電流選別装置。
前記磁界回転円板は、磁石側を上に向けて配置されており、
前記パレットは、前記磁界回転円板の上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記磁界回転円板および前記パレットは、共に同じ向きに傾いて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の渦電流選別装置。
前記磁界回転円板は、上面から見て時計方向に回転することを特徴とする請求項３に記載の渦電流選別装置。
前記磁界回転円板は、上面から見て半時計方向に回転することを特徴とする請求項３に記載の渦電流選別装置。
前記磁界回転円板は、磁石側を下に向けて配置されており、前記パレットは、前記磁界回転円板の下方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記パレットは、底板の厚さが投入側から反投入側に向かって途中から増加していることを特徴とする請求項２に記載の渦電流選別装置。
前記パレットは、底板の厚さが投入側から反投入側に向かって一定の割合で増加していることを特徴とする請求項２に記載の渦電流選別装置。
前記排出部は、３個の回収容器を有することを特徴とする請求項８に記載の渦電流選別装置。
前記パレットを上下方向に振動する超音波振動子を備えていることを特徴とする請求項２に記載の渦電流選別装置。
極性を交互に反転させて複数の永久磁石が周方向に配置されている補助磁界回転円板を備え、
前記補助磁界回転円板は、磁石側を下に向けて前記パレットの上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の渦電流選別装置。
前記補助磁界回転円板は、前記磁界回転円板と回転軸を共有し、対向する永久磁石の極性が逆になっていることを特徴とする請求項１１に記載の渦電流選別装置。
前記パレットは、前記排出部が閉状態では水平に保たれていて、前記排出部が開状態では傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記パレットは、揺動運動することを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記排出部は、ブラシ、回転ブラシまたはエアノズルを有することを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記排出部は、３個の回収容器を有し、
前記供給部は、前記被選別対象物を前記パレットの中央部に供給することを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
前記磁界回転円板の円周方向に回転するパレットが、複数個、円環状に並べて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
複数の磁界回転円板と複数のパレットが、交互に、配置されていて、この複数の磁界回転円板は一つの回転軸に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流選別装置。
極性を交互に反転させて複数の永久磁石が周方向に配置されている磁界回転円板と、
前記磁界回転円板から間隔を隔てて配置されるパレットと、
前記パレットに供給された導電性材料と非導電性材料を含む被選別対象物の画像を検出する検出器と、
前記検出器が検出する画像に基づいて前記被選別対象物の分別度を判定する制御部と、
回転軸が前記磁界回転円板に取り付けられていて、前記制御部の指示に従って前記磁界回転円板を回転する駆動部と、
前記被選別対象物を保持し、前記制御部の指示に従って前記パレットの投入側に規定量の被選別対象物を供給する供給部と、
２個の回収容器を有し、前記制御部の指示に従って前記回収容器の使用状態を開状態または閉状態に設定する排出部と、を備え、
前記制御部は、
前記供給部に前記被選別対象物の供給を指示する第１工程と、
前記排出部に閉状態を指示し、前記駆動部には前記磁界回転円板の回転を指示する第２工程と、
前記検出器から被選別対象物の画像を取得し、この画像から被選別対象物の分別度を判定する第３工程と、
前記被選別対象物の分別度を良と判定した場合、前記排出部に開状態を指示する第４工程とを、実行し、
前記第４工程が完了すると、前記第１工程から前記第４工程までを再度実行することを特徴とする渦電流選別装置。
極性を交互に反転させて複数の永久磁石が周方向に配置されている磁界回転円板と、
前記磁界回転円板から間隔を隔てて配置されるパレットと、
回転軸が前記磁界回転円板に取り付けられている駆動部と、
被選別対象物を保持し、前記パレットに規定量の被選別対象物を供給する供給部と、
２個の回収容器を有し、閉状態から開状態になると前記供給部から前記パレットに供給された被選別対象物をこの回収容器に回収する排出部と、
前記磁界回転円板、前記駆動部、前記供給部および前記排出部を制御する制御部と、を備えた渦電流選別装置における渦電流選別方法であって、
前記供給部から前記パレットに規定量の被選別対象物を供給する第１工程と、
前記第１工程の終了後、一定時間が経過すると、前記排出部を閉状態から開状態にする第２工程と、
前記第２工程の終了後、前記排出部を閉状態に戻す第３工程とを、備え、
前記第３工程が終了すると、前記第１工程から前記第３工程までを再度実行することを特徴とする渦電流選別方法。