(57)【要約】【課題】磁性粉体と非磁性粉体とが液体中に分散する場合においても、磁性粉体と非磁性粉体との分離効率が高い分離装置及び方法を提供すること。【解決手段】実施形態の分離装置は、磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液から当該磁性粉体と当該非磁性粉体とを分離させる。前記分離装置は、支持台、容器、第１供給口、排出口、支柱、昇降部、磁性体、回転機構、非磁性体、第２供給口及び固定部を備えている。前記容器は、磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液を格納する。前記排出口は、当該容器内から外部に混合液を排出する。前記回転機構は、前記磁性体の中心軸を回転中心に当該磁性体を回転させる。前記非磁性体は、前記磁性体の外周上に隙間を有して、当該磁性体を収容するように前記容器内に配置される。前記第２供給口は、前記非磁性体の外周上に隙間を有して配設され、当該非磁性体の外周上に洗浄液を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液から当該磁性粉体と当該非磁性粉体とを分離させる分離装置であって、
支持台と、
前記支持台上に配置され、磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液を格納する容器と、
前記容器に接続するように配設され、外部から当該容器内に混合液を供給する第１供給口と、
前記容器の底部に設けられ、当該容器内から外部に混合液を排出する排出口と、
前記支持台上の前記容器とは異なる領域に立設された支柱と、
前記支柱上部に当該支柱の長手方向に昇降可能に取り付けられた昇降部と、
前記昇降部から吊り下げられ、かつ前記容器上方に配置される棒状の磁性体と、
前記磁性体の中心軸を回転中心に当該磁性体を回転させる回転機構と、
前記磁性体の外周上に隙間を有して、当該磁性体を収容するように前記容器内に配置された筒状の非磁性体と、
前記非磁性体の外周上に隙間を有して配設され、当該非磁性体の外周上に洗浄液を供給する第２供給口と、
前記容器上部に配置され、前記非磁性体及び前記第２供給口を固定する固定部と
を備えたことを特徴とする分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離装置において、
前記回転機構は、前記磁性体が前記非磁性体内に収容された状態で、当該非磁性体の外周上に前記磁性粉体と共に吸着した前記非磁性粉体を、当該磁性粉体の表面に掻き出すように前記磁性体を回転させることを特徴とする分離装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分離装置において、
前記第２供給口は、前記掻き出された非磁性粉体を洗い落とすように、当該非磁性粉体に洗浄液を供給することを特徴とする分離装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分離装置を用いて、前記容器内に格納された混合液内の磁性粉体と非磁性粉体とを分離させる分離方法であって、
前記磁性体を前記非磁性体内に挿入する第１工程と、
前記磁性体を前記非磁性体内に挿入したまま静置する第２工程と、
前記格納された混合液を前記排出口から排出する第３工程と、
前記回転機構により前記磁性体を回転させ、前記非磁性体の外周上に吸着させた磁性粉体と共に吸着した非磁性粉体を、当該磁性粉体の表面に掻き出す第４工程と、
前記第２供給口を用いて前記掻き出された非磁性粉体に洗浄液を供給し、当該非磁性粉体を洗い落とす第５工程と
を備えたことを特徴とする分離方法。
【請求項５】
請求項４に記載の分離方法において、
前記第５工程は、前記第４工程と同時に実行されることを特徴とする分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、分離装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁性体と非磁性体とを分離する方法としては、マグネットを用いて分離する分離方法がある。この分離方法は、例えば、アルミ缶とスチール缶とを分離する場合に用いられる。
【０００３】
また上記分離方法は、磁性体と非磁性体とが液体中に分散している場合においても用いられる。具体的には、磁性体と非磁性体とが分散した液体中にマグネットを浸漬させ、磁性体のみをマグネット表面に付着させる。その後、マグネットを液体中から引き上げる、又は、液体を容器から排出することによって、磁性体と非磁性体とが分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５４５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上のような分離方法では、粉体の磁性体（以下、磁性粉体と表記）と非磁性体（以下、非磁性粉体と表記）とが液体中に分散している場合、磁性粉体がマグネットに付着するときに非磁性粉体の一部を巻き込みながら付着するため、磁性粉体と非磁性粉体とを完全に分離することができず、磁性粉体と非磁性粉体との分離効率が低いという不都合がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、磁性粉体と非磁性粉体とが液体中に分散する場合においても、磁性粉体と非磁性粉体との分離効率が高い分離装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の分離装置は、磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液から当該磁性粉体と当該非磁性粉体とを分離させる。
【０００８】
前記分離装置は、支持台、容器、第１供給口、排出口、支柱、昇降部、磁性体、回転機構、非磁性体、第２供給口及び固定部を備えている。
【０００９】
前記容器は、前記支持台上に配置され、磁性粉体及び非磁性粉体を含む混合液を格納する。
【００１０】
前記第１供給口は、前記容器に接続するように配設され、外部から当該容器内に混合液を供給する。
【００１１】
前記排出口は、前記容器の底部に設けられ、当該容器内から外部に混合液を排出する。
【００１２】
前記支柱は、前記支持台上の前記容器とは異なる領域に立設される。
【００１３】
前記昇降部は、前記支柱上部に当該支柱の長手方向に昇降可能に取り付けられる。
【００１４】
前記磁性体は、棒状であり、前記昇降部から吊り下げられ、かつ前記容器上方に配置される。
【００１５】
前記回転機構は、前記磁性体の中心軸を回転中心に当該磁性体を回転させる。
【００１６】
前記非磁性体は、筒状であり、前記磁性体の外周上に隙間を有して、当該磁性体を収容するように前記容器内に配置される。
【００１７】
前記第２供給口は、前記非磁性体の外周上に隙間を有して配設され、当該非磁性体の外周上に洗浄液を供給する。
【００１８】
前記固定部は、前記容器上部に配置され、前記非磁性体及び前記第２供給口を固定する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る分離装置の構成例を示し、当該分離装置を側面から捉えた模式図である。
【図２】同実施形態に係る分離装置の構成例を示し、当該分離装置を正面から捉えた模式図である。
【図３】同実施形態に係る昇降部の構成例を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係るマグネット機構の構成例を示す模式図である。
【図５】同実施形態に係る第２供給口の構成例を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係る分離装置による分離工程の一例を示す模式図である。
【図７】同実施形態に係る分離装置による分離工程の一例を示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る分離装置による分離工程の一例を示す模式図である。
【図９】同実施形態に係る分離装置による分離工程の一例を示す模式図である。
【図１０】同実施形態に係る分離装置による分離工程の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は一実施形態に係る分離装置の構成例を示し、当該分離装置を側面から捉えた模式図であり、図２は同実施形態に係る分離装置の構成例を示し、当該分離装置を正面から捉えた模式図である。分離装置１は、図１及び図２に示すように、支持台２、容器３、第１供給口４、排出口５、支柱６、昇降部７、ガイドレール８、電動ウィンチ９、ワイヤロープ１０、複数の磁性体１１ａ、複数の非磁性体１２、複数の第２供給口１３及び固定部１４を備えている。
【００２１】
容器（以下、分離容器と表記）３は支持台２上に配置され、磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎを含む混合液を格納するものである。この分離容器３の上部には、図１に示すように、第１供給口（以下、注入ポートと表記）４が配設され、分離容器３の底部には、図１に示すように、排出口（以下、排出弁と表記）５が配設される。なお、分離容器３としては材質が非磁性体のものであれば、磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎを含む混合液の性状及び量に応じて、任意の形状の容器が適用可能である。
【００２２】
注入ポート４は、分離容器３内に外部から混合液を注入（供給）するためのものである。また、排出弁５は、分離容器３内の混合液を外部に排出するためのものである。なお、本実施形態では、注入ポート４が分離容器３の上部に配設され、排出弁５が分離容器３の底部に配設される構成を示したが、これに限定されず、注入ポート４及び排出弁５は、分離容器３に接続するように配設されていれば、任意の位置に配設可能である。
【００２３】
但し、注入ポート４は、分離容器３内に格納された混合液の逆流を防止するために、混合液満水状態時の水面より上方に配設されることが好ましい。また、排出弁５は、分離容器３内に格納された混合液を全量排出するために、分離容器３の最下部に配設されることが好ましい。
【００２４】
支柱６は支持台２上の分離容器３とは異なる領域に立設されるものである。また、支柱６には、後述する昇降部７を昇降可能にし、かつ昇降部７が移動可能な方向を規定するガイドレール８が取り付けられている。
【００２５】
昇降部７は支柱６上部に支柱６の長手方向に昇降可能にアイボルトを介して取り付けられるものであり、電動ウィンチ９からの動力がワイヤロープ１０を介して供給されることで、ガイドレール８により規定される方向に昇降可能となっている。なお、本実施形態では、直動駆動源として電動ウィンチ９を用いる構成を示したが、これに限定されず、例えば、油圧シリンダ、空気圧シリンダ又はモータとボールねじとを用いた構成等が適用可能である。
【００２６】
また、昇降部７が昇降可能な範囲はガイドレール８の長さと同一であり、このガイドレール８の長さは後述する磁性体１１ａの長さとほぼ同一に設定される。具体的には、ガイドレール８の長さは、昇降部７が昇降可能な範囲の最下部に位置するときに分離容器３内の混合液に対して磁性体１１ａからの磁力が作用し、昇降部７が昇降可能な範囲の最上部に位置するときに分離容器３内の混合液に対して磁性体１１ａからの磁力が作用しない長さに設定される。
【００２７】
なお、昇降部７のより詳細な説明は後述するため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２８】
各磁性体（以下、マグネットシャフトと表記）１１ａは、棒状であり、昇降部７に吊り下げられ、かつ分離容器３の上方に配置される。このマグネットシャフト１１ａは、後述するマグネット機構１１により回転（自転）可能である。なお、本実施形態では、複数のマグネットシャフト１１ａを用いる構成を示したが、これに限定されず、例えば１本のマグネットシャフト１１ａを用いた構成としてもよい。また、マグネットシャフト１１ａは混合液に含まれる磁性粉体Ｍを吸着可能な磁場を有するものであれば、どのような種類の磁性体（例えば、永久磁石等）であってもよい。
【００２９】
各非磁性体（以下、マグネットケースと表記）１２は、筒状であり、マグネットシャフト１１ａの外周上に隙間（換言すると、クリアランス）を有して、マグネットシャフト１１ａを収容するように分離容器３内に配置され、昇降部７により昇降するマグネットシャフト１１ａを収容することで、分離容器３内の混合液に含まれる磁性粉体Ｍを外周上に吸着する機能を有する。また、各マグネットケース１２は、マグネットシャフト１１ａが分離容器３内の混合液に浸かることを防止する機能を有する。更に、各マグネットケース１２は、後述する固定部１４により固定される。なお、マグネットシャフト１１ａとマグネットケース１２との隙間はより小さい方が好ましいが、加工コストとの兼ね合いに応じた適正な値に設定される。
【００３０】
各第２供給口（以下、洗浄ノズルと表記）１３は、マグネットケース１２の外周上に隙間を有して配置され、マグネットケース１２の外周上に洗浄液（例えば、水等）を供給する機能を有する。これにより、マグネットケース１２の外周上に磁性粉体Ｍと共に吸着された非磁性粉体Ｎのみをマグネットケース１２の外周上から洗い落とすことができる。また、各洗浄ノズル１３は、後述する固定部１４により固定される。なお、マグネットケース１２と洗浄ノズル１３との隙間はマグネットケース１２の外周上に洗浄液を供給可能であれば任意の値として構わないが、マグネットケース１２の外周上に吸着する磁性粉体Ｍ（ここでは、磁性粉体Ｍと共に吸着する非磁性粉体Ｎを含む）の厚みより大きい値に設定する必要がある。
【００３１】
固定部１４は、分離容器３の上部に配置され、各マグネットケース１２及び各洗浄ノズル１３を定位置に固定するものである。また、固定部１４は、分離容器３内に格納された混合液への異物の混入を防止する蓋としての機能も有する。
【００３２】
ここで、昇降部７のより詳細な構成について、図３の模式図を参照しながら説明する。
【００３３】
昇降部７は、図３に示すように、主歯車７ａ、タイミングプーリ７ｂ、タイミングベルト７ｃ及びモータ７ｄを備えている。
【００３４】
主歯車７ａは、タイミングプーリ７ｂ及びタイミングベルト７ｃを介して供給されるモータ７ｄからの動力により回転するものである。この主歯車７ａが回転することにより、モータ７ｄからの動力が後述するマグネット機構１１に伝達される。なお、本実施形態では、マグネット機構１１への駆動伝達方式が上記のような駆動伝達方式であるとしたが、これに限定されず、例えば、モータ７ｄとマグネット機構１１とをカップリングにより直結してもよいし、歯車、Ｖベルト及び平ベルト等を用いた駆動伝達方式としてもよい。
【００３５】
次に、マグネット機構１１のより詳細な構成について、図４の模式図を参照しながら説明する。
【００３６】
マグネット機構１１は、図４に示すように、マグネットシャフト１１ａ、シャフト１１ｂ、連結シャフト１１ｃ、複数のベアリング１１ｄ、ベアリングハウジング１１ｅ及び従属歯車１１ｆを備えている。
【００３７】
マグネットシャフト１１ａ及びシャフト１１ｂは、連結シャフト１１ｃを介して植込みボルト（図示せず）及び六角ナット（図示せず）により締結される。なお、シャフト１１ｂ及び連結シャフト１１ｃは非磁性体である。また、本実施形態では、マグネットシャフト１１ａ及びシャフト１１ｂが連結シャフト１１ｃを介して植込みボルト及び六角ナットにより締結される構成を示したが、これに限定されず、例えば、マグネットシャフト１１ａとシャフト１１ｂとを溶接する構成等が適用可能である。
【００３８】
各ベアリング１１ｄはシャフト１１ｂの外径を支持するためのものである。また、ベアリングハウジング１１ｅは各ベアリング１１ｄの外径を支持するためのものであり、このベアリングハウジング１１ｅは昇降部７に固定される。
【００３９】
従属歯車１１ｆは、シャフト１１ｂの一端（すなわち、連結シャフト１１ｃを介してマグネットシャフト１１ａと締結される一端とは反対側の軸端）に固定されており、昇降部７内の主歯車７ａとかみ合うように配設され、主歯車７ａの回転に伴い回転する。これにより、昇降部７内のモータ７ｄからの動力が主歯車７ａを介して従属歯車１１ｆに伝達される。なお、従属歯車１１ｆは、主歯車７ａを介して伝達されるモータ７ｄからの動力を用いて、各マグネットシャフト１１ａの中心軸を回転中心に各マグネットシャフト１１ａを回転させる。
【００４０】
続いて、洗浄ノズル１３のより詳細な構成について、図５の模式図を参照しながら説明する。
【００４１】
洗浄ノズル１３は、図５に示すように、洗浄ノズル本体１３ａ、シール材１３ｂ、洗浄ノズル固定台座１３ｃ、貯水部１３ｄ、スリット１３ｅ、洗浄液供給配管１３ｆ及び洗浄液供給ポート１３ｇを備えている。
【００４２】
洗浄ノズル本体１３ａは、シール材１３ｂ及び洗浄ノズル固定台座１３ｃを介して固定部１４に固定される。
【００４３】
貯水部１３ｄは、洗浄ノズル本体１３ａと洗浄ノズル固定台座１３ｃとの間に配設され、洗浄液を一定量貯水可能なものである。また、スリット１３ｅは、洗浄ノズル１３の内径全周にわたって、洗浄ノズル本体１３ａと洗浄ノズル固定台座１３ｃとの間に配設されるものであり、貯水部１３ｄに貯水された洗浄液をマグネットケース１２の外周上に向けて噴射する機能を有する。なお、スリット１３ｅの間隔は任意の値に設定可能である。
【００４４】
洗浄液供給配管１３ｆは、外部から供給される洗浄液の流路である。また、洗浄液供給ポート１３ｇは、洗浄ノズル１３の外径部分に配設され、洗浄液供給配管１３ｆを介して外部から供給される洗浄液を貯水部１３ｄに供給するものである。
【００４５】
次に、以上のように構成された分離装置１を用いた磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎの分離工程について、図６〜図１０の模式図を参照しながら説明する。
【００４６】
始めに、昇降部７が、図６に示すように、ワイヤロープ１０を介して電動ウィンチ９から供給される動力により、ガイドレール８に沿って下降する。この昇降部７の下降動作に伴い、昇降部７に吊り下げられたマグネットシャフト１１ａがマグネットケース１２内に隙間を有して挿入される。これにより、分離容器３に格納された混合液内の磁性粉体Ｍが、マグネットシャフト１１ａからの磁力によりマグネットケース１２の外周上に吸着する。
【００４７】
続いて、図７に示すように、ステップＳ１の状態のまま、一定時間静置する。これにより、混合液内の全ての磁性粉体Ｍがマグネットケース１２の外周上に吸着する。このとき、混合液内の一部の非磁性粉体Ｎが、磁性粉体Ｍに巻き込まれるようにマグネットケース１２の外周上に吸着する。
【００４８】
次に、排出弁５が開かれ、図８に示すように、分離容器３内の混合液を外部に全量排出する。これにより、混合液内の非磁性粉体Ｎのうち、磁性粉体Ｍと共にマグネットケース１２の外周上に吸着された非磁性粉体を除く非磁性粉体が全て外部に排出される。
【００４９】
続いて、昇降部７内のモータ７ｄを駆動させることで、モータ７ｄからの動力が主歯車７ａを介してマグネット機構１１内の従属歯車１１ｆに伝達され、図９に示すように、マグネットシャフト１１ａが回転する。これにより、マグネットケース１２の外周上に吸着された磁性粉体Ｍの各粒子間に剪断力が発生し、マグネットケース１２の外周上に吸着された非磁性粉体Ｎが当該磁性粉体Ｍの表面に掻き出される。なお、マグネットシャフト１１ａは、一定方向に回転し続けるのではなく、時計回りに回転した後に反時計回りに回転したり、回転と停止とを繰り返し行うことで、非磁性粉体Ｎを掻き出す効率を上昇させることができる。
【００５０】
洗浄ノズル１３が、図１０に示すように、マグネットケース１２の外周上に洗浄液を供給する。これにより、ステップＳ４において掻き出された非磁性粉体Ｎが洗い落とされ、磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎの分離工程が終了する。なお、洗浄ノズル１３から供給される洗浄液の量は、マグネットケース１２の外周上を濡らす程度の量で構わない。
【００５１】
なお、本実施形態では、マグネット機構１１、マグネットケース１２及び洗浄ノズル１３がそれぞれ２組ずつ設けられた分離装置１の構成について説明したが、マグネット機構１１、マグネットケース１２及び洗浄ノズル１３は、分離容器３内の混合液に含まれる磁性粉体Ｍの量に比例した数だけ設ける必要がある。
【００５２】
以上説明した一実施形態によれば、混合液内の磁性粉体Ｍをマグネットケース１２の外周上に吸着させ、この磁性粉体Ｍに対して剪断力を発生させることで磁性粉体Ｍと共に吸着した非磁性粉体Ｎを掻き出すマグネット機構１１と、当該掻き出された非磁性粉体Ｎを洗い落とす洗浄ノズル１３とを備えた構成により、磁性粉体と非磁性粉体とが液体中に分散する場合においても、磁性粉体と非磁性粉体との分離効率を高めることができる。
【００５３】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【実施例】
【００５４】
以下に、本実施形態の実施例について説明する。
【００５５】
［実施例１］
本実施例では、分離容器３の容量が３０Ｌ（リットル）であり、マグネットシャフト１１ａの外径とマグネットケース１２の内径との隙間が４．５ｍｍ（ミリメートル）であり、マグネットシャフト１１ａの底面とマグネットケース１２の底面内側との隙間が５ｍｍであり、マグネットケース１２の外径と洗浄ノズル１３の内径との隙間が５ｍｍであって、スリット１３ｅの間隔が１ｍｍである分離装置１を用いて、磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎの分離工程を行った。
【００５６】
始めに、フェライト１００ｇ（グラム）とシリコン・チタン酸バリウム・ニッケルの混合粉末２０ｇとを分離容器３内に入れ、水を用いて３０Ｌに調整した。
【００５７】
続いて、上記分離工程を行った。なお、洗浄液は、各マグネットシャフト１１ａに１秒あたり１０ｍＬの量で１分間供給し、これを３回繰り返した。
【００５８】
これにより、フェライト（すなわち、磁性粉体）と混合粉末（すなわち、非磁性粉体）とがほぼ分離することを確認した。
【００５９】
［実施例２］
本実施例では、上記実施例１と同様に、分離容器３の容量が３０Ｌ（リットル）であり、マグネットシャフト１１ａの外径とマグネットケース１２の内径との隙間が４．５ｍｍ（ミリメートル）であり、マグネットシャフト１１ａの底面とマグネットケース１２の底面内側との隙間が５ｍｍであり、マグネットケース１２の外径と洗浄ノズル１３の内径との隙間が５ｍｍであって、スリット１３ｅの間隔が１ｍｍである分離装置１を用いて、磁性粉体Ｍ及び非磁性粉体Ｎの分離工程を行った。
【００６０】
始めに、マグネタイト１００ｇとギヤオイル４０ｇとを分離容器３内に入れ、水を用いて３０Ｌに調整した。
【００６１】
続いて、上記分離工程を行った。なお、洗浄液は、各マグネットシャフト１１ａに１秒あたり１０ｍＬの量で１分間供給し、これを３回繰り返した。
【００６２】
これにより、マグネタイト（すなわち、磁性粉体）とギヤオイル（すなわち、非磁性粉体）とがほぼ分離することを確認した。
【符号の説明】
【００６３】
１…分離装置、２…支持台、３…容器（分離容器）、４…第１供給口（注入ポート）、５…排出口（排出弁）、６…支柱、７…昇降部、７ａ…主歯車、７ｂ…タイミングプーリ、７ｃ…タイミングベルト、７ｄ…モータ、８…ガイドレール、９…電動ウィンチ、１０…ワイヤロープ、１１…マグネット機構、１１ａ…磁性体（マグネットシャフト）、１１ｂ…シャフト、１１ｃ…連結シャフト、１１ｄ…ベアリング、１１ｅ…ベアリングハウジング、１１ｆ…従属歯車、１２…非磁性体（マグネットケース）、１３…第２供給口（洗浄ノズル）、１３ａ…洗浄ノズル本体、１３ｂ…シール材、１３ｃ…洗浄ノズル固定台座、１３ｄ…貯水部、１３ｅ…スリット、１３ｆ…洗浄液供給配管、１３ｇ…洗浄液供給ポート、１４…固定部、Ｍ…磁性粉体、Ｎ…非磁性粉体。
【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】
2013202536.tif 000007
【図６】
2013202536.tif 000008
【図７】
2013202536.tif 000009
【図８】
2013202536.tif 000010
【図９】
2013202536.tif 000011
【図１０】
2013202536.tif 000012