(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を有して平行配置される固定軸と、
前記固定軸に回転可能に支持されて、隙間を有して対向配置される非磁性体からなる中空ロールと、
対となる前記中空ロールの対向する側の内部にそれぞれ設けられ、前記固定軸に固定配置されて対向する前記中空ロール間に異なる磁極の磁場を発生させる磁気発生部と、
前記中空ロールをそれぞれ回転駆動するモータとを有し、
前記磁気発生部は、中央の継鉄と該継鉄に当接し同一磁極を向かい合わせて軸方向に配置された永久磁石とを備え、前記対向する固定軸にそれぞれ対向配置される前記継鉄の磁極は互いに異極となって、しかも、対向する前記中空ロールの前記継鉄取付け位置にはそれぞれ環状磁性体が設けられ、かつ、対向配置され互いに磁極が異極の前記環状磁性体の隙間に形成される磁力選別部の上から原料を供給する供給装置が設けられていることを特徴とする対極型磁力選別機。
【請求項２】
請求項１記載の対極型磁力選別機において、前記永久磁石の断面は部分環状であることを特徴とする対極型磁力選別機。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の対極型磁力選別機において、前記継鉄は軸方向に隙間を有して複数備えることを特徴とする対極型磁力選別機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の対極型磁力選別機において、前記環状磁性体の外周面には環状溝が形成されていることを特徴とする対極型磁力選別機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の対極型磁力選別機において、前記環状磁性体は積層電磁鋼板によって形成されていることを特徴とする対極型磁力選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を用いた対極型の磁力選別機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料に含まれる微細な磁性物（例えば、鉄粉等）と非磁性物の分離には、磁力選別機が使用されている。例えば、特許文献１には、回転軸となる電磁石鉄芯の両端部に、それぞれ磁性体からなる磁気誘導円板を取付け、両端部の磁気誘導円板の間にコイル部を形成した磁気ロールを、磁気誘導円板の磁極が異なるように平行配置した電磁石式の対極型磁力選別機が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭３２−８８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発明では、電磁石を取付けた回転軸を回転させるので、対となる磁気ロールの電磁石が高磁束密度となって、これらの極同士が引き合い、繰り返し応力が作用する。このため回転軸は、疲労限度以上の強度が必要となり、回転軸の軸径を大きくしなければならず、設備が大きくなると共に、高磁束密度を得るために、より多くの電力が必要であるという問題があった。また、電磁石式の対極型磁力選別機では、電磁石のコイル部の発熱によって、磁気ロールの温度が高くなり、例えば、鉄粉が混入した熱可塑性プラスチック等の熱に弱い物質を原料とした場合、この磁力選別機を用いることができないという問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、発熱を抑え、しかも、省電力である対極型磁力選別機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る対極型磁力選別機は、所定間隔を有して平行配置される固定軸と、
前記固定軸に回転可能に支持されて、隙間を有して対向配置される非磁性体からなる中空ロールと、
対となる前記中空ロールの対向する側の内部にそれぞれ設けられ、前記固定軸に固定配置されて対向する前記中空ロール間に異なる磁極の磁場を発生させる磁気発生部と、
前記中空ロールをそれぞれ回転駆動するモータとを有し、
前記磁気発生部は、中央の継鉄と該継鉄に当接し同一磁極を向かい合わせて軸方向に配置された永久磁石とを備え、前記対向する固定軸にそれぞれ対向配置される前記継鉄の磁極は互いに異極となって、しかも、対向する前記中空ロールの前記継鉄取付け位置にはそれぞれ環状磁性体が設けられ、かつ、対向配置され互いに磁極が異極の前記環状磁性体の隙間に形成される磁力選別部の上から原料を供給する供給装置が設けられている。
【０００７】
本発明に係る対極型磁力選別機において、前記永久磁石の断面は部分環状であるのが好ましい。
本発明に係る対極型磁力選別機において、前記継鉄は軸方向に隙間を有して複数備えることもできる。
本発明に係る対極型磁力選別機において、前記環状磁性体の外周面には環状溝が形成されているのが好ましい。
本発明に係る対極型磁力選別機において、前記環状磁性体は積層電磁鋼板によって形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜５に記載の対極型磁力選別機においては、磁気発生部に回転軸に固定された永久磁石を備えるので、従来の電磁石式の対極型磁力選別機よりも、発熱を抑えることができる。また、永久磁石が継鉄に当接し同一磁極を向かい合わせて軸方向に配置されているので、磁束密度を高くすることができる。更に、磁気発生部を固定軸に固定配置し、隙間を有して対向配置される非磁性体からなる中空ロールを固定軸に回転可能に支持するので、従来の電磁石式の対極型磁力選別機の電磁石よりも軽い中空ロールを回転させるので、回転駆動させるための消費電力を少なくすることができる。また、対向配置され互いに磁極が異極の環状磁性体の隙間に形成される磁力選別部の上から原料を供給するので、原料中の磁性体を効率よく環状磁性体で吸着することができる。
【０００９】
特に、請求項４記載の対極型磁力選別機においては、環状磁性体の外周面には環状溝が形成されているので、磁場が凸部に集中し、磁束密度を増すことができる。
請求項５記載の対極型磁力選別機においては、環状磁性体は積層電磁鋼板によって形成されているので、相互の鋼板が絶縁されて渦電流が生じ難くなり、発熱をより抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１、図２はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る対極型磁力選別機の正面図、側断面図、図３、図４はそれぞれ同対極型磁力選別機の対向配置された磁気ローラの平断面図、正断面図、図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同対極型磁力選別機の環状磁性体の正面図、一部切り欠き側面図、部分拡大図、図６は同対極型磁力選別機の要部説明図、図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同対極型磁力選別機の変形例に係る環状磁性体の正面図、一部切り欠き側面図、部分拡大図である。
【００１１】
図１〜図７を参照して、本発明の一実施の形態に係る対極型磁力選別機１０について説明する。
対極型磁力選別機１０は、微細な磁性物（例えば、鉄粉等）が混入した非磁性物（例えば、エポキシ樹脂）等の原料から、磁性物を除去し、非磁性物を製品として分離する装置である。
【００１２】
図１〜図４に示すように、対極型磁力選別機１０は、架台１０ａに設けられた支持部材１０ｂに所定間隔を有して平行配置される非磁性体のステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成された固定軸１１、１２と、固定軸１１、１２にそれぞれ回転可能に支持されて、隙間を有して対向配置される非磁性体、例えば、ＳＵＳ３０４からなる中空ロール１３、１４と、対となる中空ロール１３、１４の対向する側の内部にそれぞれ設けられ、固定軸１１、１２に固定配置されて、対向する中空ロール１３、１４間に異なる磁極の磁場を発生させる磁気発生部１５、１６と、中空ロール１３、１４をそれぞれ回転駆動するモータ１７、１８とを有している。
【００１３】
なお、固定軸１１、中空ロール１３、及び磁気発生部１５によって第１のロータ１９が構成され、固定軸１２、中空ロール１４、及び磁気発生部１６によって第２のロータ２０が構成されている。第１のロータ１９と第２のロータ２０とは、磁気発生部１５、１６の対向する極性が互いに異極であること以外は対称的に配置されているので、第１のロータ１９について詳しく説明する。
【００１４】
図３に示すように、第１のロータ１９の磁気発生部１５は、磁性体の一例である一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）で形成された断面リング状の複数、例えば、３つの継鉄２１〜２３を有し、継鉄２１〜２３は、固定軸１１に間隔を有して固定されている。なお、継鉄２１〜２３は、固定軸１１に設けられたキー２３ａ（図４参照）によって、それぞれ位置決めされている。また、磁気発生部１５は、継鉄２１〜２３に当接し、継鉄２１〜２３を中央にして同一磁極を向かい合わせて軸方向に固定配置された断面が部分環状（扇形状）の４つの永久磁石２４〜２７を有している。
【００１５】
永久磁石２４〜２７は、中心角が１５０〜２１０度、例えば、１８０度となっている。更に、磁気発生部１５は、回転軸１１の軸方向の両側部に配置された永久磁石２４及び永久磁石２７の端部にそれぞれ当接し、厚みが継鉄２１〜２３の厚みの半分の例えば、ＳＳ４００製の固定円板２８、２９を備えている。ここで、例えば、継鉄２１がＳ極、継鉄２２がＮ極、継鉄２３がＳ極となるように、永久磁石２４〜２７を配置している。
【００１６】
また、継鉄２１〜２３及び固定円板２８、２９のそれぞれの外周端部には、切り欠き部３０（図６参照）が設けられ、永久磁石２４〜２７は、継鉄２１〜２３よりも切り欠き部３０の厚み分だけ小さくなるように形成されている。切り欠き部３０には、非磁性体、例えば、ＳＵＳ３０４製の環状の保護カバー３１が取付けられ、永久磁石２４〜２７を覆って保護している。また、永久磁石２４〜２７はそれぞれ、隣り合う磁極が異なるように軸方向に配置された複数、例えば、６つの断面部分環状の小磁石３２を積層して形成されている。
【００１７】
更に、図３、図４に示すように、継鉄２１〜２３、永久磁石２４〜２７、及び固定円板２８、２９は、継鉄２１〜２３及び固定円板２８、２９を連通する複数、例えば、１２本のボルト３３と、それぞれのボルト３３に装着されるナット３４によって、固定軸１１の所定位置に固定され、継鉄２１〜２３と永久磁石２４〜２７が反発して分離するのを防止している。
【００１８】
中空ロール１３の両端部には、軸受部３５、３５ａが取付けられ、中空ロール１３は、軸受部３５、３５ａを介して、固定軸１１に回転可能に取付けられている。また、軸受部３５には、モータ１７によって移動するチェーン３６を介して、中空ロール１３を回転駆動するスプロケット３６ａが設けられている。チェーン３６及びスプロケット３６ａは、チェーンカバー３６ｂで覆われている。更に、中空ロール１３の継鉄２１〜２３の取付け位置には、磁性体の一例であるＳＳ４００で形成された環状磁性体３７〜３９がそれぞれ設けられている。
【００１９】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、環状磁性体３７〜３９には、所定間隔で、複数、例えば、６つの中空ロール取付部４０が形成され、中空ロール取付部４０の貫通孔４１に図示しないボルトを挿入し、更にボルトを中空ロール１３に螺着して固定するようになっている。また、各環状磁性体３７〜３９の外周面には、１又は複数、例えば、５つの環状溝４２及び側面に斜めに切り欠いた傾斜部４３が形成され、磁場を凸部４４に集中させ、磁束密度をより増している。永久磁石２４〜２７の磁力は、環状磁性体３７〜３９に誘導されて、中空ロール１３、１４間に高磁束密度が発生する。
【００２０】
ここで、第１のロータ１９に対向配置される第２のロータ２０は、継鉄２１〜２３にそれぞれ対向して回転軸１２に固定された継鉄４５〜４７の磁極が、継鉄２１〜２３の磁極と異なるように、例えば、継鉄２１〜２３のＳ極、Ｎ極、Ｓ極に対して、継鉄４５〜４７の磁極がＮ極、Ｓ極、Ｎ極となるように、永久磁石４８〜５１が継鉄４５〜４７に当接して、同一磁極を向かい合わせて回転軸１２の軸方向に配置されている。
【００２１】
これにより、中空ロール１３、１４間に異なる磁極の磁場が発生している。また、中空ロール１３の環状磁性体３７〜３９に対向するように、中空ロール１４には環状磁性体５２〜５４が設けられ、環状磁性体５２〜５４と環状磁性体３７〜３９との隙間によって磁力選別部５４ａが形成される。架台１０ａの支持部材１０ｂの位置を移動して、固定軸１１、１２の間隔を調整し、磁力選別部５４ａの幅（隙間）を、供給する原料に合わせて、所定間隔、例えば、１〜２０ｍｍとなるようにしている。
【００２２】
ここで、図６に示すように、例えば、第１のロータ１９の磁気発生部１５の継鉄２２には、継鉄２２を中央にして同一磁極（Ｎ極）を向かい合わせて当接している永久磁石２５、２６が対向配置され、対向する磁極同士が協働して、磁力線を中空ロール１３の半径方向外側に向けることができる。また、継鉄２２では、継鉄２２に当接している永久磁石２５、２６の磁力が合成されるので、継鉄２２の半径方向外側に発生する磁力を強くすることができる。
【００２３】
更に、継鉄２２の外周端が、永久磁石２５、２６の外周より半径方向外側に突出しているので、継鉄２２を通過する磁力線を中空ロール１３の外周面まで誘導して、中空ロール１３からの磁力線の立ち上がり方向を、中空ロール１３の外周面に対してより垂直に近づけることができる。
【００２４】
また、継鉄２２に対応する位置に設けられた環状磁性体３８によって、磁力線はより垂直に立ち上がり、磁力選別部５４ａを通過して、環状磁性体３８に対向する第２のロータ２０の環状磁性体５３に到達する。ここで、環状磁性体５３に対応する継鉄４６には、永久磁石４９、５０が同一磁極（Ｓ極）を向かい合わせて当接しているので、継鉄２２からの磁力線が効率よく引き合い、磁束密度をより大きくすることができる。また、選別される微細な鉄粉等の弱磁性体を対向する環状磁性体３８及び環状磁性体５３で吸着することができる。
【００２５】
また、磁力選別部５４ａは、例えば、１５０００〜２５０００ガウス（１．５〜２．５テスラ）程度の強い磁場が生じ、しかも、環状磁性体３８及び環状磁性体５３が、所定の隙間（例えば、３ｍｍ）をあけて対向配置され、磁極が異極となっているので、環状磁性体３８及び環状磁性体５３間に磁場強度に傾きが生じる。これによって、供給される原料中の磁性物が環状磁性体３８又は環状磁性体５３に吸着し易くなっている。なお、対向配置される環状磁性体３７及び環状磁性体５２間と、環状磁性体３９及び環状磁性体５４間においても、同様である。
【００２６】
図１、図２に示すように、対極型磁力選別機１０は、架台１０ａに取付けられ、対となる環状磁性体３７〜３９、５２〜５４の隙間に形成される磁力選別部５４ａにそれぞれ上から原料を供給する供給装置５５〜５７が、第１及び第２のロータ１９、２０の上方に設けられる上部カバー５７ａに取付けられている。また、供給装置５５〜５７の上部には、架台１０ａに複数のバネ機構５８を介して取付けられた振動供給器５９が設置されている。
【００２７】
また、対となる環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４の隙間の下方には、環状磁性体３７〜３９、５２〜５４に吸着せずに落下する非磁性物を下方に排出する非磁性物排出シュート６０が設けられ、更に非磁性物排出シュート６０の下方には、排出された非磁性物を貯留する図示しない容器が配置されている。
【００２８】
また、環状磁性体３７〜３９の下方及び環状磁性体５２〜５４の下方には、環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４にそれぞれ吸着し、中空ロール１３、１４の回転によって、永久磁石２４〜２７及び永久磁石４８〜５１の磁力のない又は磁力の弱い場所で落下する磁性物を排出する磁性物排出シュート６１、６２がそれぞれ設けられ、更に磁性物排出シュート６１、６２の下方には、排出された磁性物を貯留する図示しない容器がそれぞれ配置されている。
【００２９】
また、非磁性物排出シュート６０及び磁性物排出シュート６１の間と、非磁性物排出シュート６０及び磁性物排出シュート６２の間の上部には、環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４から落下する磁性物が非磁性物排出シュート６０に入らないようにガイド板６３、６４がそれぞれ配置されている。また、上部カバー５７ａの側部には、落下する非磁性物の通過を確認する検査窓６５が設けられている。
【００３０】
更に、ガイド板６３、６４の外側には、環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４に接して、しかも、永久磁石２４〜２７及び永久磁石４８〜５１のない位置に配置され、吸着された磁性物を掻き落とすスクレーパ６６、６７がそれぞれ設けられている。なお、スクレーパ６６、６７の代わりにブラシ等の掻き落とし手段を設けてもよく、また、磁性物が環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４から自然に落下する場合には、スクレーパを設けなくてもよい。ガイド板６３、６４、スクレーパ６６、６７は、図示しない移動機構によって所定位置に配置されている。
【００３１】
次に、対極型磁力選別機１０による磁性物の分離方法について説明する。
まず、原料である微細な鉄粉が混入したエポキシ樹脂の粉末を振動供給器５９に投入し、供給装置５５〜５７を介して、環状磁性体３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４の隙間の磁力選別部５４ａに供給すると共に、モータ１７、１８を駆動して、チェーン３６及びスプロケット３６ａを介して、中空ロール１３、１４を対向する内側周面が下向きに移動するように回転駆動させる。
【００３２】
この際に、原料中の鉄粉（磁性物）は、環状磁性材３７〜３９及び環状磁性体５２〜５４に吸着され、エポキシ樹脂（非磁性物）はそのまま落下する。落下するエポキシ樹脂は、検査窓６５で確認することができる。落下したエポキシ樹脂は、非磁性物排出シュート６０から非磁性物用の容器に貯留されて、製品となる。また、環状磁性材３７〜３９、５２〜５４に吸着された鉄粉は、中空ロール１３、１４の回転によってガイド板６３、６４を超えて永久磁石２４〜２７及び永久磁石４８〜５１のない又は磁力の弱い場所で落下、もしくはスクレーパ６６、６７によって掻き落とされて、磁性物排出シュート６１、６２から磁性物用の容器に貯留される。このようにして、原料中の磁性物を除去することができる。
【００３３】
図７（Ａ）〜（Ｃ）に変形例として示す環状磁性体７０は、厚み０．４〜０．６５ｍｍ、例えば、０．６ｍｍの環状の電磁鋼帯７１を複数、例えば、６つ積層して形成された積層電磁鋼板７２を有している。積層電磁鋼板７２の両側には、環状磁性体７０を中空ロール１３、１４に固定する固定部材７３が間隔をあけて例えば６つ取付けられ、積層電磁鋼板７２及び両側の固定部材７３を貫通するボルト７４が取付けられている。
【００３４】
固定部材７３には、中空ロール１３、１４に螺着して固定する図示しないボルトを挿入する貫通孔７５が形成されている。更に、積層電磁鋼板７２の外周面には、１又は複数、例えば、５つの環状溝７６が形成され、磁場を凸部７７に集中させ、磁束密度をより増している。環状磁性体７０を使用した場合、相互の鋼板が絶縁されて渦電流が生じ難くなり、環状磁性体３７〜３９、５２〜５４を使用した場合と比較して、発熱をより抑えることができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。ここで、図８は本発明の実施例の対極型磁力選別機の対となる環状磁性体間の中心からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。
実施例の対極型磁力選別機の対向する環状磁性体の隙間を３ｍｍとした場合、環状磁性体の中間位置を０として、各距離の磁束密度を測定した。図８に示すように、実施例の対極型磁力選別機の環状磁性体の隙間に生じる磁束密度に傾きが生じ、磁性物を効率よく吸着できることが解った。
【００３６】
また、比較例１として従来の電磁石式の対極型磁力選別機を使用した場合には、実施例と同様に磁束密度に傾きが生じ、磁性物を効率よく吸着できたが、電磁石による発熱があり、原料として熱可塑性等の熱に弱い材質を用いる際には使用できないという問題があった。更に、比較例２として、実施例の対極型磁力選別機において、中空ロールから環状磁性体を取り外した対極型磁力選別機を使用した場合には、対向する継鉄が配置された中空ロールの間で高磁束密度となるが、磁束密度に傾きが生じないために、磁性物が吸着し難く、磁性物と非磁性物を分離することができないという問題があった。
【００３７】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の対極型磁力選別機を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、前記実施の形態の対極型磁力選別機において、継鉄及び環状磁性体をＳＳ４００で形成したが、磁性体であればよく、中空ロールをＳＵＳ３０４で形成したが、非磁性体であればよい。
【００３８】
また、前記実施の形態の対極型磁力選別機において、１つの回転軸に継鉄を３つ設けたが、１、２、又は４以上取付けてもよい。中空ロールに取付けた環状磁性体に、５つの環状溝を設けたが、この限りではない。更に、対となる環状磁性体の隙間は、原料によって、調整することができる。また、原料としては、磁性物が混入した非磁性体の混合物であればよく、鉄粉が混入したエポキシ樹脂には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る対極型磁力選別機の正面図である。
【図２】同対極型磁力選別機の側断面図である。
【図３】同対極型磁力選別機の対向配置された磁気ローラの平断面図である。
【図４】同対極型磁力選別機の対向配置された磁気ローラの正断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同対極型磁力選別機の環状磁性体の正面図、一部切り欠き側面図、部分拡大図である。
【図６】同対極型磁力選別機の要部説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同対極型磁力選別機の変形例に係る環状磁性体の正面図、一部切り欠き側面図、部分拡大図である。
【図８】本発明の実施例の対極型磁力選別機の対となる環状磁性体間の中心からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０：対極型磁力選別機、１０ａ：架台、１０ｂ：支持部材、１１、１２：固定軸、１３、１４：中空ロール、１５、１６：磁気発生部、１７、１８：モータ、１９：第１のロータ、２０：第２のロータ、２１〜２３：継鉄、２３ａ：キー、２４〜２７：永久磁石、２８、２９：固定円板、３０：切り欠き部、３１：保護カバー、３２：小磁石、３３：ボルト、３４：ナット、３５、３５ａ：軸受、３６：チェーン、３６ａ：スプロケット、３６ｂ：チェーンカバー、３７〜３９：環状磁性体、４０：中空ロール取付部、４１：貫通孔、４２：環状溝、４３：傾斜部、４４：凸部、４５〜４７：継鉄、４８〜５１：永久磁石、５２〜５４：環状磁性体、５４ａ：磁力選別部、５５〜５７：供給装置、５７ａ：上部カバー、５８：バネ機構、５９：振動供給器、６０：非磁性物排出シュート、６１、６２：磁性物排出シュート、６３、６４：ガイド板、６５：検査窓、６６、６７：スクレーパ、７０：環状磁性体、７１：電磁鋼帯、７２：積層電磁鋼板、７３：固定部材、７４：ボルト、７５：貫通孔、７６：環状溝、７７：凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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