(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラと受動ローラおよび補助プーリに巻装された無端状のコンベアベルトと、前記コンベアベルトの内周面に接触して設けられ、複数個の磁石を有し回転自在に配置された永久磁石回転子を内蔵した円筒状非磁性ドラムと、前記永久磁石回転子の回転方向を前記コンベアベルトの進行方向と相対的に逆方向とする回転手段と、磁気浮上させた導電性非磁性金属を前記コンベアベルトの進行方向と直交する方向に気体噴射によって分離除去する除去手段とを有する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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム、銅等の導電性非磁性金属を処理物中より分離、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し、特に小口径の導電性非磁性金属片を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５に示す。図５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１０は一方の端部を駆動ローラ９に、他方の端部をドラム１に巻装されている。駆動ローラ９をモータ７によりＶベルト８を介して矢印ＲＲの方向に回転駆動することにより、コンベアベルト１０を矢印ＲＢ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ＲＤ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、ドラム１の内部にはドラム１と同心状に永久磁石回転子４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４の構成を図６に示す。円筒状のヨーク３の外周面上に磁石２と磁石２´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１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４はドラム１と同心で回転方向ＲＤと同一方向ＲＭに回転するが、回転速度（周速）が異なるように別のモータ６によりＶベルト５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４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２のＮ極から流出した磁束Ｃは、ドラム１およびその上に巻装されたコンベアベルト１０を通過して磁石２´のＳ極に流入するので、コンベアベルト１０の表面に強力な磁界を発生させることになり、処理物（１４あるいは１５）に種々の影響を与える。さらにドラム１の前方下側には、コンベアベルト１０から落下し選別される処理物を回収する容器１８、１９が配設され、容器１８には紙、布類、木片、合成樹脂等の非金属片１４、容器１９にはアルミニウム、銅等の導電性非磁性金属片１５がそれぞれ回収される。
【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、導電性非磁性金属片１５、非金属片１４が混在した処理物をホッパ１３の上端開放部から投入すると、コンベアベルト１０の表面に落下し、コンベアベルト１０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１０上の処理物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５では散在した状態で示す。
【０００７】
処理物は、ドラム１の最頂部に達すると、ドラム１に内設された永久磁石回転子４の高速回転により、円筒状ヨーク３の外周面に固設された磁石２および磁石２´によって発生する高周波交番磁界の中を通過する。この時、導電性非磁性金属片１５の内部にはファラデーの電磁誘導で説明される渦電流が発生し、この渦電流に起因して発生する磁束の向きと、永久磁石回転子４より発生する磁束の向きは、レンツの法則に従って相反するため、両者の相互作用により遠心方向の斥力（反発力）が生起される。さらにコンベアベルト１０の搬送力が合成力として作用して、導電性非磁性金属片１５はコンベアベルト１０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、容器１９へと選別回収される。
【０００８】
また、処理物中の非金属片１４は、磁石２および磁石２´の磁気作用を何等受けることが無いため、自重により自由落下して、ｂの軌跡に沿って容器１８へ選別回収される。
【０００９】
一般に、導電性非磁性金属片が永久磁石回転子より受ける斥力Ｆは次の式で表される。
Ｆ∝Ｂｇ2×ｆ×σ×Ａ／ρ…………（１）
ここでＢｇ：磁束密度
ｆ  ：周波数（＝磁石ドラム極数×磁石ドラム回転数）
σ  ：導電率
Ａ  ：処理物表面積
ρ  ：密度
選別回収の対象である導電性非磁性金属片１５が小口径の場合、その表面積は小さくなり、斥力Ｆが小さくなることが式（１）から理解できる。
【００１０】
【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、導電性非磁性金属片が小口径になると、永久磁石回転子より受ける斥力が小さくなり、確実な選別回収が困難であるという問題点があった。
また、導電性非磁性金属片の形状が一様ではないため、空気抵抗等の理由で自由落下の軌跡も一様にはならず、選別回収の精度が安定しないという問題点も生じていた。
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。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、駆動ローラと受動ローラおよび補助プーリに巻装された無端状のコンベアベルトと、前記コンベアベルトの内周面に接触して設けられ、複数個の磁石を有し回転自在に配置された永久磁石回転子を内蔵した円筒状非磁性ドラムと、前記永久磁石回転子の回転方向を前記コンベアベルトの進行方向と相対的に逆方向とする回転手段と、磁気浮上させた導電性非磁性金属を前記コンベアベルトの進行方向と直交する方向に気体噴射によって分離除去する除去手段とを有するという技術的手段を採用した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例に係る回転ドラム型非磁性金属選別回収装置の概略断面図である。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。
本実施例の回転ドラム型非磁性金属選別回収装置の基本的構造は、図５に示す従来例の構造と類似するが、永久磁石回転子４の回転方向をコンベアベルト１０の進行方向と相対的に逆方向としたこと、すなわち従来例と逆方向の回転させる点で相違する。また、従来例では導電性非磁性金属片１５をコンベアベルト１０の端部から落下させていたのに対し、本発明ではコンベアベルト１０の中間領域において磁気浮上させることにより選別回収させる点も大きな相違点となる。
【００１３】
次に本発明の構造について図１を用いて詳述する。無端状のコンベアベルト１０は、一方の端部を駆動ローラ９に、他方の端部を受動ローラ１１に、さらに両ローラの下方に位置する補助プーリ１２の３点を軸として巻装されている。駆動ローラ９をモータ７によりＶベルト８を介して矢印ＲＲの方向に回転駆動することによって、コンベアベルト１０を矢印ＲＢの方向に走行させる機能を有している。
【００１４】
また、複数個の磁石を有し回転自在に配置された永久磁石回転子４を内蔵した円筒状非磁性ドラム１は、コンベアベルト１０の処理物搬送領域の裏面に接触するように配置されている。永久磁石回転子４は、モータ６によりＶベルト５を介して矢印ＲＭ方向、すなわち従来例である図５とは反対となる時計方向に回転させる。この時、ドラム１はコンベアベルト１０と接触しているため矢印ＲＤ方向に回転する。従って、永久磁石回転子４の回転方向とドラム１の回転方向とは逆方向となる。
【００１５】
上記構成により、紙、布類、木片、合成樹脂等の非金属片１４および導電性非磁性金属片１５が混在した処理物は、ホッパー１３よりコンベアベルト１０上に供給されると、ＲＢ方向に搬送され永久磁石回転子４の上部領域に到達する。
処理物中の非金属片１４は磁石による磁気作用を受けないため、永久磁石回転子４の上部領域を通過し受動ローラ１１に達した後、自重により自由落下して回収容器１８へ回収される。
【００１６】
一方、導電性非磁性金属片１５は永久磁石回転子４の上部領域に到達すると、永久磁石回転子４から磁気作用を受けてコンベアベルト１０の上方に浮上し、例えば図２に示すような手段によって分離除去される。
浮上した導電性非磁性金属片を、噴射気体（例えば空気）を利用して分離除去する例を図２に示す。図２の構造では、コンベアベルト１０の一方の側に空気噴射装置２０を設置し、コンベアベルト１０の走行方向（紙面に垂直方向）と直交する方向から空気を噴射して、導電性非磁性金属片１５をコンベアベルト１０の他方の側に吹き飛ばして（図中破線で示す。）回収するようにしている。
【００１７】
次に、本発明において、永久磁石回転子４の回転方向をコンベアベルト１０の進行方向と相対的に逆方向とした理由について、図３および図４を用いて説明する。
【００１８】
図３に従来例の状態、すなわち永久磁石回転子４の回転方向ＲＭとコンベアベルト１０の進行方向と相対的に同一方向である状態を示す。
図３では、コンベアベルト１０の進行方向ＲＢと同方向の搬送力ＦＢと、永久磁石回転子４の電磁誘導から説明される斥力ＦＭとの合力ＦＴが作用するため、導電性非磁性金属片１５は永久磁石回転子４の前方方向に飛翔する。従って従来は、導電性非磁性金属片１５を永久磁石回転子４の前方に、できるだけ遠方に飛翔させることによって、選別精度の向上を図っている。
【００１９】
図４に本発明の状態、すなわち永久磁石回転子４の回転方向ＲＭとコンベアベルト１０の進行方向と相対的に逆方向である状態を示す。
図４の場合も図３と同様に、コンベアベルト１０の進行方向ＲＢと同方向の搬送力ＦＢと、永久磁石回転子４の電磁誘導から説明される斥力ＦＭとの合力ＦＴが作用するが、斥力ＦＭは搬送力ＦＢとは逆向きになり、上向きの合力ＦＴが発生するため、導電性非磁性金属片１５は永久磁石回転子４の鉛直上方方向に浮上する。
【００２０】
上記により、導電性非磁性金属片１５が永久磁石回転子４の鉛直上方方向に浮上する距離は、永久磁石回転子４の回転方向がコンベアベルト１０の進行方向と相対的に逆方向、すなわち図４の状態の方が従来例の図３の状態よりも大きいことが判る。本発明はコンベアベルトの鉛直上方方向に磁気浮上した導電性非磁性金属片を除去する方式を採用しているため、図４の方式がより適していることは容易に理解できる。
【００２１】
図１に示す本発明に係る装置と、図５に示す従来の装置をそれぞれ製作し、導電性非磁性金属片の選別回収効率を比較した結果について以下に記述する。
図１に示す本発明に係る装置の、各部の主要寸法、材質および仕様は以下の通りである。
0004012584.tif 000002
また従来の装置は、受動ローラ１１および補助プーリ１２を取外した以外は、本発明に係る装置と同様の構成である。
【００２２】
比較試験に供した処理物は、概略形状φ５×１０mmの樹脂ペレット５０００cm3に、φ１０×０．５mmのアルミ片１００枚を混入したものとし、コンベアベルト１０への供給は振動フィーダを用いて、繰返し試験を行なった。比較試験結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004012584.tif 000003
【００２４】
表１より平均回収率を比較すると、従来の装置が４０．８％であるのに対し、本発明に係る装置は６８．８％と高い値を示している。従って、小口径の導電性非磁性金属片の選別回収は、従来のものに比べて本発明に係る装置の方が格段に優れていることが明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記のような構成および作用を有するので、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、特に処理物中に混在する小口径の導電性非磁性金属片を精度良く確実に選別回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る選別回収装置の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る分離除去手段を示す図である。
【図３】従来の選別回収装置の導電性非磁性金属片に作用する力を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例に係る選別回収装置の導電性非磁性金属片に作用する力を説明するための図である。
【図５】従来の選別回収装置の概略断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【符号の説明】
１…ドラム、２、２´…磁石、３…ヨーク、４…永久磁石回転子、
５、８…Ｖベルト、６、７…モータ、９…駆動ローラ、
１０…コンベアベルト、１１…受動ローラ、１２…補助プーリ、
１３…ホッパ、１４…非金属片、１５…導電性非磁性金属片、
１８、１９…回収容器、２０…空気噴射装置
【図１】
0004012584.tif 000004
【図２】
0004012584.tif 000005
【図３】
0004012584.tif 000006
【図４】
0004012584.tif 000007
【図５】
0004012584.tif 000008
【図６】
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