JP2019126753A - 磁性異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で、粉体詰まりを防止しながらも粉体中から効率的に磁性異物を除去する。【解決手段】永久磁石からなる複数のマグネットバーが互いに並行するように上下左右に並んで配置され、粉体を前記複数のマグネットバー間を通過させながら粉体中の磁性異物を除去する磁性異物除去装置であって、複数のマグネットバーのそれぞれは、軸方向に直交する方向の断面が、粉体の通過方向上流側を頂部とする山型となった粉体滑落部１１と、山型の麓側端部からそれぞれ粉体の通過方向下流側に粉体の通過方向に対して平行に延びた２つの平面を表面とする強磁場形成部１２とを有する。【選択図】図３（ａ）

Description

本発明は、熱可塑性樹脂等の粉体から磁性異物を除去する磁性異物除去装置に関し、特に、磁性異物をマグネットバーに吸着させることで除去する技術に関する。

熱可塑性樹脂粉体は、射出金型成型やブロー成型、押出−キャスト成型等により様々な成形体へ加工される。それらの成形体は、医療や食品、工業等、幅広い用途で使用されており、医療や食品の用途では、衛生上、磁性異物が含まれることは好ましくない。また、工業用途の電気・電子分野では、成形体に含まれる磁性異物が起因となって製品不良を引き起こし、特に電池分野、例えばリチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池やポリマー電池に使用される成形体中の磁性異物は、電極間の短絡を引き起こす虞がある。

そのため、従来より、磁石からなるマグネットバーを用いて粉体中の磁性異物を除去する様々な技術が考えられている。

例えば、特許文献１には、ケーシング内に円柱状のマグネットバーを上下左右に複数本並べて配置し、ケーシング内に粉体が投入された場合に、粉体中の磁性異物をマグネットバーに吸着させる装置が開示されている。しかしながら、この技術においては、マグネットバーが円柱状であるため、マグネットバー上に粉体が堆積し、マグネットバーと粉体との接触が阻害されて磁性異物の除去力が低下する虞がある。

そこで、円柱状のマグネットバーを軸受けや歯車を用いて自転させることで、マグネットバー上に堆積した粉体を落下させ、それにより、磁性異物の回収率の向上と粉体詰まりの防止を実現する装置が、特許文献２に開示されている。

また、特許文献３には、粉体が通過する供給路を構成する側壁部材に、粉体の投入方向に対して傾斜をつけてマグネットバーを取り付けることで、粉体とマグネットバーとの接触時間を増やし、それにより、磁性異物の除去力を高める装置が開示されている。

実用新案登録第３０７５６２０号公報 特開２０１６−９７３３８号公報 特開２００６−６１８３４号公報 特開２００７−２１３４８号公報

しかしながら、特許文献２に開示された装置においては、装置を駆動させる部材が必要になる分コストアップにつながってしまうし、マグネットバーを自転させるための軸受けや歯車が金属から構成されている場合、金属同士の摺動部から金属粉が発生し、粉体に金属異物が混入する虞がある。また、歯車に使用されている機械油が粉体に混入する虞もある。

また、先行文献３に開示された装置においては、粉体が通過する供給路を構成する側壁部材に傾斜をつけてマグネットバーを取り付けることになるため、製作する際の溶接工程が複雑になり製作コストが高くなってしまう。また、清掃時に磁性異物除去作業が煩雑となり好ましくない。

また、特許文献４に記載のマグネットバーを複数本配置して磁性異物を除去する技術においては、磁性異物を効率的に除去するためには粉体とマグネットバーとが接触する面積を広くする必要があるが、接触面積を広くした場合、粉体の滞留により詰まりが発生する虞がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、安価な構成で、粉体詰まりを防止しながらも粉体中から効率的に磁性異物を除去することができる磁性異物除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
永久磁石からなる複数のマグネットバーが互いに並行するように上下左右に並んで配置され、粉体を前記複数のマグネットバー間を通過させながら粉体中の磁性異物を除去する磁性異物除去装置であって、
前記複数のマグネットバーのそれぞれは、
マグネットバーの長さ方向に直交する方向（軸方向に直交する方向）における断面が、粉体の通過方向上流側を頂部とする山型となった粉体滑落部と、
前記山型の麓側端部からそれぞれ粉体の通過方向下流側に粉体の通過方向に対して平行に延びた２つの平面を表面とする強磁場形成部とを有する。

本発明によれば、安価な構成で、粉体詰まりを防止しながらも粉体中から効率的に磁性異物を除去することができる。

本発明の磁性異物除去装置の実施の一形態を示す、外観斜視図である。 本発明の磁性異物除去装置の実施の一形態を示す、ハウジングからマグネットユニットを取り出した状態を示す外観斜視図である。 本発明の磁性異物除去装置の実施の一形態の内部構成を上から見た平面図である。 図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 本発明の磁性異物除去装置におけるマグネットバーの長さ方向に直交する方向における断面図である。 本発明の磁性異物除去装置におけるマグネットバーおよびその周辺部を示す斜視図である。 本発明の磁性異物除去装置におけるマグネットバーを固定するためのプレートの詳細な構造を示す図である。 従来の丸断面のマグネットバーによる作用を説明するための図である。 いわゆる涙型断面のマグネットバー による作用を説明するための図である。 本発明の磁性異物除去装置におけるマグネットバー による作用を説明するための図である。 実施例にて使用した本発明のマグネットバーの寸法を説明する図である。 比較例２にて使用した本発明のマグネットバーの寸法を説明する図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本形態における磁性異物除去装置は、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）に示すように、ハウジング３内からマグネットユニット２が当該ハウジング３の上面開口部を介して取り出し可能に収納されたマグネットフィルター１である。まず、このマグネットフィルター１の全体構成について説明する。なお、図２（ｂ）及び図３（ａ）ではマグネットバー１０の断面のハッチングを省略している。

ハウジング３は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、例えばステンレス等の円筒形状構造体からなる。ハウジング３の上端縁は、周方向に亘って外側に向かってフランジ状に伸びだすと共に、互いに対向する領域に、前記フランジ状に伸びだした部位よりも更に外側に突出したハウジングハンガー５ａ，５ｂが設けられて構成されている。また、ハウジング３の内面には、上下に伸びた金属製のガイド４ａ，４ｂが互いに対向する領域に取り付けられている。

マグネットユニット２は、４枚の固定プレート３０ａ〜３０ｄに分離傘２０およびマグネットバー１０が取り付けられて構成されている。即ち、固定プレート３０ａ〜３０ｄは、互いに同一の幅を有する板状プレートにより構成されている。これら固定プレート３０ａ〜３０ｄは、板厚部分の端部同士が互いに当接するように下側からこの順で積み重ねられ、概略的に１枚のプレートを構成している。

マグネットバー１０は、例えば１１０００ガウスの永久磁石からなり、図３（ａ）に示すように、粉体滑落部１１と、強磁場形成部１２と、下部１３とからなる。粉体滑落部１１は、２つの平面が頂部となる領域にて角度θで交わることでその断面が山型となり、この頂部が、磁性異物を除去する樹脂粉体の通過方向上流側となるように構成されている。従って、粉体滑落部１１の先端部は、鋭角となっている。

強磁場形成部１２は、粉体滑落部１１の山型の麓側端部からそれぞれ樹脂粉体の通過方向下流側に樹脂粉体の通過方向に対して平行に伸びた２つの平面を表面として構成されている。

下部１３は、強磁場形成部１２の樹脂粉体の通過方向下流側に位置し、その断面が半円形状となっている。

また、マグネットバー１０は、実際に使用される際は、図３（ｂ）に示すように、非磁性体からなるカバー１４が装着される。このカバー１４は、マグネットバー１０よりも一回り大きな形状となるように構成されると共に、内面がマグネットバー１０の外形状に倣うように中空状に形成され、長さ方向における一端側が当該マグネットバー１０の挿入口として開口している。

既述の固定プレート３０ａ，３０ｃには、図２（ｂ）に示すように、それぞれ、４本のマグネットバー１０が等間隔Ｌwで取り付けられており、固定プレート３０ｂには、３本のマグネットバー１０が等間隔Ｌwで取り付けられている。また、固定プレート３０ｄには、３本の分離傘２０が等間隔で取り付けられている。即ち、図１（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）に示した固定プレート３０ａにおける４本のマグネットバー１０を臨む両面のうち一面側には、図４に示すように、４本のマグネットバー１０が等間隔に溶接固定されるとともに、上側端部に、マグネットユニット２をハウジング３から取り出す際に取っ手を取り付けるための取っ手取り付け溝３２が形成されている。また、固定部レート３０ａの他面側についても同様に構成されている。なお、図４における符号「３１」は、マグネットバー１０の溶接位置を示している。また、固定プレート３０ｄは、３本の分離傘２０が溶接固定されているとともに、固定プレート３０ａ〜３０ｃと同様に、上側端部に取っ手取り付け溝３２が形成されている。

固定プレート３０ａに取り付けられたマグネットバー１０と、固定プレート３０ｂに取り付けられたマグネットバー１０と、固定プレート３０ｃに取り付けられたマグネットバー１０とは、上下方向にて等間隔Ｌhとなっている。固定プレート３０ａに取り付けられたマグネットバー１０と固定プレート３０ｃに取り付けられたマグネットバー１０とは、上下方向にて重なる位置に配置されており、固定プレート３０ｂに取り付けられたマグネットバー１０と固定プレート３０ｄに取り付けられた分離傘２０とは、上下方向では互いに重なる位置に配置されている。固定プレート３０ａのマグネットバー１０と固定プレート３０ｃのマグネットバー１０とは、上から見た時に、固定プレート３０ｂのマグネットバー１０と固定プレート３０ｄの分離傘２０とに対して、水平方向に離間した位置に配置されるように並んでいる。これにより、固定プレート３０ａ〜３０ｃに取り付けられたマグネットバー１０および固定プレート３０ｄに取り付けられた分離傘２０は、横から見た時に互いに並行するように上下左右に並んで全体として千鳥格子状となるように配置されたものとなっている（図２（ｂ）参照）。そして、マグネットユニット２は、固定プレート３０ａ〜３０ｄの端部がガイド４ａ，４ｂに勘合するようにしてハウジング３に収納される。

以下に、上記のように構成されたマグネットフィルター１の使用方法および作用について説明する。即ち、上記のように構成されたマグネットフィルター１においては、磁性異物を含む樹脂粉体が上部から投入されると、まず磁性異物及び樹脂粉体は、分離傘２０により水平方向に分散される。その後、樹脂粉体は、マグネットバー１０間を通過する一方、磁性異物はマグネットバー１０の表面に吸着することになる。

ところで、マグネットフィルター１に用いられるマグネットバー１０の代わりに、図５（ａ）に示すようにその断面（マグネットバーの長さ方向に対して直交する方向で切断した断面）が円型のマグネットバー１１０を用いた場合、マグネットバー１１０がその断面が円型となる形状であることで、マグネットバー１１０上に樹脂粉体７が堆積し、マグネットバー１１０と樹脂粉体７との接触が阻害されて磁性異物８の除去力が低下してしまう。

また、マグネットフィルター１に用いられるマグネットバー１０の代わりに、図５（ｂ）に示すようにその断面が涙型のマグネットバー２１０（既述の特許文献４に記載の形状）を用いた場合、その断面が涙型であることで樹脂粉体７の通過方向上流側が凸となり、それにより、マグネットバー２１０上に樹脂粉体７が堆積することは回避されるものの、斜面の角度によっては樹脂粉体７の通過速度が速くなり、磁性異物８のマグネットバー２１０への吸着率が低下してしまう。

これに対して、図１〜図３に示したマグネットバー１０においては、図５（ｃ）に示すように、樹脂粉体７の通過方向上流側が粉体滑落部１１の頂部となっていることで、マグネットバー１０上に樹脂粉体７が堆積することが回避される。さらに、強磁場形成部１２が、樹脂粉体７の通過方向に対して平行に延びた２つの平面を表面とするものであるため、隣り合うマグネットバー１０の強磁場形成部１２の表面が互いに対向した状態となっており、それにより、隣り合うマグネットバー１０間にて強磁場が発生することになる。そのため、マグネットバー１０間を通過する樹脂粉体７に含有する磁性異物８が強い磁力によってマグネットバー１０に引き寄せられて吸着することになり、磁性異物の除去性能を向上させることができる。

その後、磁性異物の除去が完了した後（原料粉の投入が終わった後）、固定プレート３０ａ〜３０ｄに形成された取っ手取り付け溝３２に取っ手を取り付けて固定プレート３０ａ〜３０ｄを１枚ずつハウジング３から取り出していくことで、マグネットユニット２をハウジング３から取り出す。その後、マグネットバー１０に吸着された磁性異物を除去することになるが、図３（ｂ）に示したように、マグネットバー１０には非磁性体からなるカバー１４が装着されているため、マグネットバー１０からカバー１４を外すだけで、マグネットバー１０に吸着された磁性異物を容易に除去することができる。この際、カバー１４が非磁性体から構成されているため、マグネットバー１０からカバー１４を外すとカバー１４に付着した磁性異物が自然と脱落することになり、カバー１４の清掃も容易となる。さらに、カバー１４が非磁性体から構成されていることで、カバー１４がマグネットバー１０に吸着されていない状態となっており、それにより、マグネットバー１０からカバー１４を容易に外すことができ、また、作業時に指等が挟まれてしまう危険性もないし、カバー１４がマグネットバー１０により磁化してしまうおそれもない。

上述したように、本形態においては、互いに並行するように上下左右に並んで配置された複数のマグネットバー１０のそれぞれを、マグネットバーの長さ方向に直交する方向（軸方向に直交する方向）における断面が、粉体の通過方向上流側を頂部とする山型となった粉体滑落部１１と、山型の麓側端部からそれぞれ粉体の通過方向下流側に粉体の通過方向に対して平行に延びた２つの平面を表面とする強磁場形成部１２とを有する構成とし、この複数のマグネットバー１０間を粉体を通過させながら粉体中の磁性異物を除去するものであるため、安価な構成で、粉体詰まりを防止しながらも粉体中から効率的に磁性異物を除去することができる。

なお、図１〜図３に示したマグネットバー１０においては、粉体滑落部１１の頂部における角度θは、３０°以上６０°以下であることが好ましい。角度θが３０°未満では、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体の通過速度が速くなり、強磁場形成部１２の表面との十分な接触を確保することができず、磁性異物の除去率が低下してしまう虞がある。一方、角度θが６０°よりも大きな場合は、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体がマグネットバー１０に滞留し粉体詰まりを起こし易くなってしまう。

また、強磁場形成部１２における平面の粉体の通過方向の長さＬ1が、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2の１５％以上であることが好ましい。長さＬ1が長さＬ2の１５％未満の場合は、強磁場形成部１２の表面積が狭くなることで、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体の強磁場形成部１２の表面との十分な接触を確保することができず、磁性異物の除去率が低下してしまう虞がある。強磁場形成部１２における平面の粉体の通過方向の長さＬ1が長いことによる悪影響は無いため、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2に対する、強磁場形成部１２における平面の粉体の通過方向の長さＬ1の最大比率は、ハウジング３の高さやマグネットバー１０の上下方向の段数によって制限されない限り限定されない。

また、マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の左右方向の間隔Ｌwは、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2に対して、２００％以上４６０％以下であることが好ましい。マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の左右方向の間隔Ｌwが、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2の２００％未満であると、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体がマグネットバー１０間に滞留し、粉体詰まりを起こし易くなってしまう。一方、マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の左右方向の間隔Ｌwが、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2の４６０％を超えると、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体の強磁場形成部１２の表面との十分な接触を確保することができず、磁性異物の除去率が低下してしまう虞がある。

また、マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の上下方向の間隔Ｌhは、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2以上であることが好ましい。マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の上下方向の間隔Ｌhが長さＬ2よりも狭いと、マグネットフィルター１に投入された樹脂粉体がマグネットバー１０間に滞留し粉体詰まりを起こし易くなってしまう。マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の上下方向の間隔Ｌhが広がることで悪影響は無いため、粉体滑落部１１の頂部から麓側端部までの長さＬ2に対する、マグネットユニット２におけるマグネットバー１０の上下方向の間隔Ｌhの最大比率は、ハウジング３の高さやマグネットバー１０の上下方向の段数によって制限されない限り限定されない。

なお、本形態においては、粉体滑落部１１は、２つの平面が頂部となる領域にて角度θで交わることでその断面が山型となっているが、頂部が１ｍｍ以上の曲率半径ｒを有することでその断面が山型となっているものであってもよい。

以下、本発明の磁性異物除去装置による効果を確認するために行った試験について説明する。

［磁性異物除去装置］
実施例１においては、図６（ａ）に示す寸法のマグネットバーを使用した。比較例１においては、直径２５ｍｍの丸断面のマグネットバーを使用した。比較例２においては、図６（ｂ）に示す寸法のマグネットバーを使用した。なお、図６（ａ），（ｂ）において「Ｌ３」とは、粉体滑落部１１の頂部から下部１３の底面までにおける鉛直方向の寸法を示しており、「ｒ」はマグネットバーの長さ方向に直交する方向における断面で見た時の下部１３の曲率半径を示している。

これらのマグネットバーを、それぞれ図１（ａ），（ｂ）、図２（ａ），（ｂ）に示すようなハウジングユニットにこれらの図に示すような態様で設置し、磁性異物除去装置とした。マグネットバーの水平方向における中心間隔Ｌwについては、実施例１、比較例１、２のいずれにおいても６５．０ｍｍに設定した。また、マグネットバーの鉛直方向における中心間隔Ｌhについては、実施例１、比較例１、２のいずれにおいても１００．０ｍｍに設定した。

［異物除去試験］
４５μｍメッシュのフルイ上に金属異物が９２個／１０ｇ残るように当該金属異物の量及び大きさを調整したサンプル粉体（シリカ：ＳｉＯ_２））を用意した。そして、このサンプル粉体を各実施例・比較例の磁性異物除去装置に供給して、マグネットバー間を通過した異物数を測定することで、各実施例・比較例のマグネットバーによる異物除去の効果を確認した。試験結果を表１に示す。

なお、表１の試験後（各種マグネットバーの欄の右側の数値）における「金属異物数」とは、各種マグネットバー間を通過して落下した異物の数量を表しており、従って少ないほどマグネットバーにより補足されていることになる。

表１に示すように、断面が円型のマグネットバーを用いた比較例１においては、図５（ａ）に概略的に示すように、シリカに含有された９２個の金属異物のうち、４２個の異物がマグネットフィルターに吸着されずにシリカとともにマグネットバー間を通過した。

また、断面が涙型の比較例２のマグネットバーを用いた比較例２においては、図５（ｂ）に概略的に示すように、シリカに含有された９２個の金属異物のうち、１４個の異物がマグネットフィルターに吸着されずにシリカとともにマグネットバー間を通過した。

これに対して、実施例１においては、図５（ｃ）に概略的に示すように、シリカに含有された９２個の金属異物のうち、５個のみマグネットバー間を通過したに過ぎなかった。

このように、本発明の磁性異物除去装置においては、断面が円型のマグネットバーや涙型のマグネットバーを用いたものと比較して、高い異物除去性能を得ることが確認された。

１ 磁性異物除去装置
２ マグネットユニット
３ ハウジング
４ａ，４ｂ ガイド
５ａ，５ｂ ハウジングハンガー
７ 樹脂粉体
８ 磁性異物
１０ マグネットバー
１１ 粉体滑落部
１２ 強磁場形成部
１３ 下部
１４ カバー
２０ 分離傘
３０ａ〜３０ｄ 固定プレート

Claims (6)

1. 永久磁石からなる複数のマグネットバーが互いに並行するように上下左右に並んで配置され、粉体を前記複数のマグネットバー間を通過させながら粉体中の磁性異物を除去する磁性異物除去装置であって、
   前記複数のマグネットバーのそれぞれは、
   マグネットバーの長さ方向に直交する方向における断面が、粉体の通過方向上流側を頂部とする山型となった粉体滑落部と、
   前記山型の麓側端部からそれぞれ粉体の通過方向下流側に粉体の通過方向に対して平行に延びた２つの平面を表面とする強磁場形成部とを有する、磁性異物除去装置。
2. 請求項１に記載の磁性異物除去装置において、
   前記強磁場形成部は、前記粉体滑落部の前記頂部から前記麓側端部までの長さに対する前記平面の粉体の通過方向の長さの比率が１５％以上である、磁性異物除去装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の磁性異物除去装置において、
   前記粉体滑落部は、２つの平面が前記頂部にて３０°以上６０°以下の角度で交わることで前記断面が山型となっている、磁性異物除去装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁性異物除去装置において、
   前記粉体滑落部は、前記頂部が１ｍｍ以上の曲率半径を有することで前記断面が山型となっている、磁性異物除去装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁性異物除去装置において、
   前記複数のマグネットバーは、上下方向の間隔が前記粉体滑落部の前記頂部から前記麓側端部までの長さ以上であり、かつ、前記粉体滑落部の前記頂部から前記麓側端部までの長さに対する左右方向の間隔の比率が２００％以上４６０％以下となって配置されている、磁性異物除去装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁性異物除去装置において、
   前記複数のマグネットバーはそれぞれ、非磁性体のカバーが外側に装着されている、磁性異物除去装置。