(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（５）の外周に永久磁石要素（２３）を取り付けて、前記ロータ（５）を駆動して交番磁場を発生させて非鉄系金属物を分別する渦電流を発生させる渦電流発生手段を備えて成る渦電流式非鉄系金属物分別装置であって、
前記渦電流発生手段の前記永久磁石要素（２３）は、第１永久磁石要素（２４）と第２永久磁石要素（２５）からなり、
前記第１永久磁石要素（２４）を、Ｓ極Ｎ極を交互に、磁極が前記ロータ（５）の中心から半径方向を沿って外側へ向くように配置して、
二つの前記第１永久磁石要素（２４）の側面の間に磁性体スペーサ（２６）を挟んで、前記第２永久磁石要素（２５）を配置し、前記第２永久磁石要素（２５）の磁極の向きが前記ロータ（５）の円周の接線方向に向くようにし、かつ、前記第２永久磁石要素（２５）の磁極の向きが、前記第２永久磁石要素（２５）と隣接する前記第１永久磁石要素（２４）の外側の磁極と同磁極に向くように配置して、前記第１永久磁石要素（２４）から発生する磁力線を前記第２永久磁石要素（２５）から発生する磁力線により反撥させて前記ロータ（５）の外側へ向くようにした
ことを特徴とする渦電流式非鉄系金属物分別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流式非鉄系金属物分別装置において、
前記第１永久磁石要素（２４）は、６面の直方体であり、
前記第２永久磁石要素（２３）は、６面の台形状である
ことを特徴とする渦電流式非鉄系金属物分別装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の渦電流式非鉄系金属物分別装置において、
非鉄系金属物を前記渦電流発生手段へ移送するための非金属性のベルトコンベヤ（３、３３）と、
前記ベルトコンベヤ（３、３３）を駆動するための駆動装置とから構成された搬送手段と
から成り、
前記ベルトコンベヤ（３、３３）は前記渦電流発生手段の手前で前記ロータ（５）の直前に傾斜を付けて下り坂状態にした
ことを特徴とする渦電流式非鉄系金属物分別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非鉄系金属物を分別する非鉄系金属物の渦電流式非鉄系金属物分別装置に関する。更に詳しくは、金属物に発生する渦電流による斥力で非鉄系金属物を分別する渦電流式非鉄系金属物分別装置に関する。更に詳しくは、ロータの外周円筒面上に固定して、金属物に渦電流を発生させて磁場を提供する磁石要素の組み合わせ方に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物、廃家電製品、廃建築物に有価金属が数多く含まれており、その金属物を分離して再利用することが重要である。また、食料品、食料品材料にもあらゆる不純物が含まれている中には金属物があり、その金属物の除去も望まれている。これらの金属物の中では、鉄系の鉄、ニッケル、コバルト、ステンレスのマルテンサイト等は磁石などで吸着して除去、分別することができるが、アルミニウム、銅や真鍮などの非鉄系金属物は磁石だけでは分別及び除去することができない。
【０００３】
これらの非鉄系金属物を分別する方法及び装置としては渦電流式のものが知られている。電気伝導体は時間的に変化する磁場の中に置かれると、その金属内部には時間的に変化する磁場の影響で誘導起電力が発生し、よって渦電流が流れる。この渦電流による誘導磁場が元の磁場と相互作用し斥力が生じる。渦電流式の金属分別装置はこの渦電流による斥力を利用したものである。
【０００４】
渦電流式の非鉄系金属物分別装置の動作原理を図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は渦電流による斥力の発生原理を図示している。導体が磁束を貫通しているとき、磁束の時間的変化により導体内に電磁誘導起電力が発生し、渦電流が流れる。この渦電流が誘導磁界をつくり、誘導磁界がもとの磁界と相互作用する。レンツの法則では、渦電流は元の磁界を打ち消す方向に発生する。
つまり、導体が貫通している磁束が時間的に多くなる場合は、誘導磁界の磁束線の向きが元の磁界の磁束線の向きと反対となり、反発し合う。反対の場合は、誘導磁界と元の磁界が引き合うようになる。上記のように、誘導磁界が元の磁界と反発し合うように成るときに発生する反発力が伝導体を跳ね飛ばす力の源となる。このように斥力を生じるのが、変化する磁場内に置かれた伝導体にまったく同じように働く。
【０００５】
図６（ｂ）には渦電流式の非鉄系金属物分別装置の原理を図示している。被選別物は一定速度で動くベルトの上に乗って、交番磁場を提供するロータへと運ばれてくる。ロータはベルトに対して高速に回転している。ロータの外周円筒上に永久磁石が固定されており、ロータが回転することでベルト上の被選別物に対して交番磁場を発生する。
前述した原理で、非鉄系金属物内に渦電流が生じて、跳ね飛ばされる。跳ね飛ばされて落下するとき、金属の種類、大きさごとに距離が違ってくる。被選別物が全部同じ大きさの場合は、金属の種類によって、落下する距離が違うので金属ごとに選別できる。落ちる距離が最初の跳ね飛ばされる力と被選別物の密度による。
【０００６】
被選別物内に発生する誘導起電力eは次式であらわされる。
ｅ＝−ｋｄB／ｄｔ   （式１）
ここで、Bは磁場の磁束線密度、ｋは定数、ｔは時間、ｄは微分演算子である。
被選別物内に流れる渦電流iは次のようになる。
ｉ＝ｅ／R＝−（ｋ／R）ｄB／ｄｔ  （式２）
R：被選別物の電気抵抗
この渦電流ｉはそれに比例した誘導磁界をつくる。この 誘導磁界が元の磁界の変化を打ち消す方向になるように渦電流が発生する（レンツの法則）。
【０００７】
被選別物が貫通する磁束の変化が時間的に大きいときに、誘導磁界と元の磁界が反発し合う。この斥力の大きさは、上記式（１）、式（２）から明らかなように、被選別物を通り抜ける磁束密度の変化による。斥力を大きくするために、磁束密度変化を大きくする必要がある。
【０００８】
従来の磁石の組み方は、図４（ａ）に示すように、永久磁石をロータの外周円筒上に取り付けるとき、磁石要素のＮ極とＳ極を交互に外側へと向くように配置している。この従来の構造では、磁束密度変化を大きくする方法として次のものがある。１．被選別物と永久磁石要素と相対速度を大きくする、２．永久磁石要素には磁界の強いものを使う、３．被選別物の体積を大きくする方法である。
【０００９】
前述した方法１の場合は、ベルトの速度を上げるか、ロータの回転速度をより高速にするか、あるいは、両方を図る方法である。前述した方法２の場合は、強力の磁石を使うほど装置の値段が高くなり、大量生産には向いてない。前述した方法３の場合は、体積の小さいものの選別ができないという欠点を抱えている。
【００１０】
このように、従来の構造では、磁力線は磁石要素のＮ極からＳ極へ向かう放物線状になっており、被選別物が貫通する磁力線の数が限られている。被選別物を可能な限り永久磁石要素の近くを通るようにすれば、貫通する磁束の数が増えるが、実機段階では構造上の限界がある。
【００１１】
また、従来構造では、被選別物が体積が小さくなるとロータの付近から後方に（逆流するように）跳ね飛ばされている。これは、体積が小さくなる斥力が自重より大きくなり跳ね飛ばすためである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。本発明の目的は、より効率よい渦電流式非鉄系金属物選別装置を提供することにある。本発明の他の目的は、永久磁石要素の組み合わせ構造により、従来、選別できなかったものより小さい体積のものを選別できる渦電流式非鉄系金属物選別装置を提供することにある。本発明の更に他の目的は、被選別物がベルトコンベヤ上を逆方向に流れないようなベルトコンベヤの構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。永久磁石要素から発生する磁力線をロータの半径方向に発生するように永久磁石要素を並べることで上記目的を達成する。並べ方は次のようになる。永久磁石要素をロータの外周円筒上にＮ極とＳ極が交互にロータの半径方向に外へ向くように配置して、その間に、別の磁石要素を前記磁石要素の外側へ向いている磁極へ同極が向くように横にして並べる。磁極を交互に配置した磁石の側面に磁性体スペーサを挟んで、その間に台形の磁石を挿入する。この台形の磁石の磁極は、左右の磁石の磁極に対して上部は反発、下部は吸引になるように取り付ける。つまり、この台形の磁石の磁極の向きはロータの円周の接線方向に向くようにし、かつ、この磁極の向きはこれと隣接する永久磁石要素の外側の磁極と同磁極に向くように配置する。この並べ方では、磁石要素の同極が向かい合っているため、反発し合い、磁力線が半径方向に外へ向くように成る。また、ベルトコンベヤで流れてくる被選別物が斥力の影響で逆方向に流れることを防止するために、ベルトコンベヤを下り坂状態にして上記目的を達成する。本発明は、渦電流発生装置の提供する磁場の磁束密度を改善するために、ロータの外周円筒上に取り付けられた磁石要素の並べ方と、小さな導体が渦電流による斥力で逆流しないようにベルトコンベヤを下り坂状態にすることからなることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態例１］
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施１の形態例を示す全体図である。図２は、ロータ部分の正面断面図である。図３は、周方向の磁石要素の配列を示す図である。非鉄系金属物分別装置１は、図１に示すように、本装置は、非鉄系金属分別装置１を収容するフレーム２、その上に搭載されているベルトコンベヤ３、モータ４、ロータ５、ホッパ６等から構成される。フレーム２は本装置の本体である。ベルトコンベヤ３は被選別物を移送する移送装置である。モータ４はタイミングベルト等を介してロータ５を回転駆動するためのものである。
ロータ５は非鉄系金属を選別するための変化する磁場を提供するものである。ホッパ６は被選別物をベルトコンベヤ３に定量供給するためのものである。ベルトコンベヤ３には、ロータ５と反対側にはテールプーリ７が配置されている。テールプーリ７は、ビルトインモータ（図示せず）を内蔵したものでありこのモータによりベルトコンベヤ３を駆動する。
また、非鉄系金属物分別装置１は、カバー８で全体が覆われている。カバー８の内部には、選別された非鉄系金属物を収納する選別箱９が配置されている。選別箱９の上には、選別するための隔壁１０が配置されている。
【００１５】
図２は、ロータ５の外周に配置された磁石要素を示す。磁石要素２３は永久磁石であり、本実施の形態ではネオジウム永久磁石である。図３は、周方向の磁石要素の配列を示す図である。磁石要素２３は平方６面体の磁石要素２４と６面体である台形型の磁石要素２５の２種類から成る。ロータ５の外周は、１８面の円筒２０が形成されており、この各１８面の面上に磁石要素２４の一面が固定されている。磁石要素２４はロータ５の軸方向に配置されている。磁石要素２４はその磁極がロータ５の中心から半径方向を沿って外側へ向くように固定される。また、隣り合う面に固定されてもの同士の外側へ向く磁極が反対に成るようになっている。つまり、１列の磁石要素２４の外側へ向く磁極はＮ極、Ｓ極、Ｎ極、…のように交互になっている。図３，及び図４に示すように、磁石要素２４を交互に配置し、その側面に磁性体スペーサ２６を挟んで、その間に台形の磁石要素２５を挿入する。
【００１６】
一列の各磁石要素２４（第１永久磁石要素）の間に磁石要素２５が配置されている。磁石要素２５（第２永久磁石要素）の磁極が磁石要素２４の同磁極側へ向いて配置される。このように配置すると磁石要素２４のロータ５側の磁極が磁石要素２５の磁極と吸着し合い、その反対の磁極は磁石要素２５の磁極と反発し合う。結果として、磁石要素２５をロータ５側へ押す力が働きネジ止めするなどの固定作業を必要としない構造になる。
１８面の円筒２０は継鉄で出来ている。そのため、磁石要素２４、磁石要素２５のロータ側の磁極からでる磁力線が継鉄内だけを通り外側へ漏れない。外側へ向いている磁極から出る磁力線がロータ５の周辺に漏れて、ロータ５の半径方向に磁界を提供する。
図４（ａ），（ｂ）は磁力線の状態を示すものであり、図４（ａ）は従来の磁石配置の磁力線の状態を示す図であり、図４（ｂ）は本発明の磁力線の状態をガウスメータで測定した結果である。ｂ）に示すようになった。各磁石要素２３の各磁極から発生する磁力線が全て外側へ向いている。よって、被選別物を貫通する磁力線の数が従来の構造より著しく増加することが明らかである。
【００１７】
ホッパ６から定量供給された被選別物がベルトコンベア３の上に乗ってロータ５へ運ばれる。ロータ５の付近で、永久磁石２３によりロータ５の回転で変化する磁場の影響で、被選別物内に誘導起電力が生じ、渦電流が流れる。渦電流は誘導磁界を作る。この誘導磁界は元の磁界を打ち消す方向に成っている（レンツの法則）。よって、誘導磁界と元の磁界が相互作用する。
この相互作用が反発し合う場合、被選別物を跳ね飛ばす。跳ね飛ばされた被選別物が自由落下しながら落ちる。落ちる距離は、金属物の種類、大きさによって違ってくる。最初にホッパから供給される被選別物の大きさが全て同じなら、上記の落下する距離で被金属物を種類ごとに分類することができる。
［発明の実施の形態２］
図５（ａ），（ｂ）は本発明実施例２を示すものであり、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は正面図である。実施例２の構成は基本的に実施例１と同じである。違うところは、被選別物を搬送するベルトコンベヤ３３がロータの直前に傾斜を付けた構造になっている点である。他の構成部分の働きは実施の形態１と全く同じである。
即ち、ロータ５の直前に補助ローラ７０を配置し、この補助ローラ７０の両端に支持部材７１を配置して、補助ローラ７０を支持したものである。補助ローラ７０により、ベルトコンベヤ３３を上方に突出するように傾斜を付けることで、被選別物を選別前にロータ５から遠ざけることにより斥力の元でベルトコンベヤへ３３の逆方向へ飛ばされ、また、転がるのを防ぐためである。
被選別物の重量が小さくなると、ロータ５に近づく間、斥力を受けて後方に飛ばされたり、流れたりしていた。よって、ベルトコンベヤ３３をロータ５の付近で傾斜にすることでそのような現象が起こらなくなった。被選別物が傾斜から一個ずつ落ちてくる場合は後方に跳ね飛ばされる場合があるが、後ろから流れてくる被選別物に巻き込まれるので、前述したような問題は生じない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によると、次の効果が奏される。磁石要素をロータの外周円上に、ロータの軸方向に対してN極、Ｓ極を交互に外へ向くように配置し、その間Ｎ極側そとへ向いている磁石要素へ磁石要素のＮ極を向かわせて配置することによって、磁石要素の作る磁力線は一応平坦ではなくなり、ロータが回転することによって磁束密度の変化が激しくなって被選別物内の渦電流大きくなり、その渦電流が原因となる斥力が大きくなって、被選別物の分別効率が上がり、より小型のものを選別できるようになった。また、被選別物を運ぶ手段であるベルトコンベヤのロータ側の部分を坂状にすることで、被選別物はロータの部分から逆流れすることがなくなり、分別の効率が上がった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施１の形態例を示す全体図である。
【図２】図２は、ロータ部分の正面断面図である。
【図３】図３は、周方向の磁石要素の配列を示す図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は磁力線の状態を示すものであり、図４（ａ）は従来の磁石配置の磁力線の状態を示す図であり、図４（ｂ）は本発明の磁力線の状態を示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は本発明実施例２を示すものであり、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は正面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、渦電流発生原理及び渦電流式金属物分別装置の原理を示す図である。
【符号の説明】
１… 非鉄系金属分別装置
２… フレーム
３… ベルトコンベヤ
４… モータ
５… ロータ
６… ホッパ
７… デールプーリ
８…カバー
２１…主軸
２２…外側の円筒
２０…継鉄リング
２３…永久磁石要素
２４…磁石要素
２５…台形磁石
２６…磁性体スペーサ
【図１】
0003955927.tif 000002
【図２】
0003955927.tif 000003
【図３】
0003955927.tif 000004
【図４】
0003955927.tif 000005
【図５】
0003955927.tif 000006
【図６】
0003955927.tif 000007