JP2001314777A - 磁気固液分離装置 - Google Patents

磁気固液分離装置

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JP2001314777A JP2000135536A JP2000135536A JP2001314777A JP 2001314777 A JP2001314777 A JP 2001314777A JP 2000135536 A JP2000135536 A JP 2000135536A JP 2000135536 A JP2000135536 A JP 2000135536A JP 2001314777 A JP2001314777 A JP 2001314777A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を合理化して磁気吸着率を高められる磁
気固液分離装置を提供する。 【解決手段】 液体に浸かりながら回転する回転板７，
８と、回転板７，８に取付けられる磁石１３とを備え、
液体中の磁性物を回転板７，８に磁気吸着して分離する
磁気固液分離装置において、一方の磁極が臨む開口を有
して磁石１３を包囲する袋状継鉄１４を備え、袋状継鉄
１４に磁極と共に回転板７，８に対峙する開口端面１４
ｃを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば研削加工機
や放電加工機等を循環する加工液から加工屑や研磨屑等
の懸濁物を磁力を利用して分離する磁気固液分離装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気固液分離装置は液体中の懸濁物を磁
力を利用して分離するもので、濾材等を交換する必要が
ないため、保守管理が容易であり、濾過を中断すること
なく連続して行える。
【０００３】従来、この種の磁気固液分離装置として、
例えば特開平９−２４８４８３号、特開平１０−２４４
４２４号公報に開示されたものは、液体に浸かりながら
回転する対の回転板と、各回転板に互いに対向するよう
に取付けられる対の磁石とを備え、液体中の磁性懸濁物
を回転板に磁気吸着して分離するようになっている。
【０００４】特開平９−２４８４８３号公報に開示され
たものは、図７に示すように、互いに対向する磁石４１
の背面を結ぶコの字状をした継鉄４２を備える。対で設
けられる磁石４１どうしが互いの磁気作用が及ぶ範囲に
ある場合、継鉄４２内に磁気回路が構成され、磁石４１
間に強い磁場をつくって、懸濁物の磁気吸着率を高めら
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、図８に示すように、対で設け
られる磁石４１どうしが離れて互いの磁気作用が及ばな
い場合に、コの字状をした継鉄４２内に磁気回路が構成
されず、磁石４１間につくられる磁場は単体の磁石と同
等に弱まり、懸濁物の磁気吸着率を高められない。
【０００６】また、複数のコの字状をした継鉄４２が対
の磁石４１毎に回転軸に沿って配設される構造のため、
製品のコストアップを招くとともに、可動部の重量増大
によってランニングコストアップを招く。
【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、構造を合理化して磁気吸着率を高められる磁
気固液分離装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、液体に浸
かりながら回転する回転板と、回転板に取付けられる磁
石とを備え、液体中の磁性物を回転板に磁気吸着して分
離する磁気固液分離装置に適用する。
【０００９】そして、一方の磁極が臨む開口を有して磁
石を包囲する袋状継鉄を備え、袋状継鉄に磁極と共に回
転板に対峙する開口端面を形成したことを特徴とするも
のとした。
【００１０】第２の発明は、第１の発明において、磁気
空間を画成する対の回転板と、対の回転板に磁気空間を
挟んで異なる磁極が対向するように配置される対の磁石
と備えたことを特徴とするものとした。
【００１１】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、開口端面に凹状に窪む溝を形成したことを特徴と
するものとした。
【００１２】第４の発明は、第１から第３のいずれか一
つの発明において、回転板に付着した磁性物を掻き取る
スクレーパーと、スクレーパーを回転板に同期して回転
する機構を備えたことを特徴とするものとした。
【００１３】第５の発明は、第１から第４のいずれか一
つの発明において、回転板の表面に撥水性を持たせたこ
とを特徴とするものとした。
【００１４】第６の発明は、第１から第５のいずれか一
つの発明において、磁気空間に液体が流れるように案内
する手段を備えるものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】第１、第２の発明によると、
袋状継鉄は磁石を包囲して磁気回路を構成するため、開
口から臨む磁極表面に磁界を集中させるとともに、開口
端面にも磁極表面と同一の磁界が生じる。これにより、
磁性物の吸着率を高められ、研削加工機等の場合、加工
液の濾過精度が高まり、ワークの仕上げ精度を高めら
れ、加工液や砥石等の長寿命化がはかれる。吸着面に生
じる磁界が強まることにより、吸着面に磁気吸着される
磁性懸濁物が連鎖状に延びて回転板と共に液体の中を移
動するため、カーボン等の非磁性懸濁物も磁性懸濁物と
共に液体中から引き上げて回収される。この作用と強磁
界の働きで体内に磁性体（マグネタイト）を持つ走磁性
細菌（嫌気性バクテリア）も懸濁物と共に回収されるた
め、クーラント液中にバクテリア等が発生することを防
止できる。これにより例えば工作機での刃物、砥石等に
よる切削、研削効率の低下を防止できるとともに、バク
テリア発生による腐敗臭をなくすことができ、環境管理
が容易になる。
【００１６】袋状継鉄は各回転板の背後で磁気を遮蔽す
るため、袋状継鉄のまわりに磁性物が吸着されることが
なく、各回転板に抵抗を与えることを回避できる。
【００１７】袋状継鉄が各磁石を包囲する筒状をして各
回転板に取付けられる構造のため、前記従来装置のよう
にコの字状をした継鉄が２つの磁石に渡って配設される
構造に比べて、継鉄の使用量が大幅に削減され、製品の
軽量化およびコストダウンがはかれるとともに、可動部
の重量軽減によってランニングコストダウンがはかれ
る。
【００１８】第３の発明によると、開口端面は溝が形成
されることによってそれぞれの角部で磁気勾配が高めら
れ、大量の磁性物を吸着することができる。
【００１９】第４の発明によると、スクレーパーが回転
板と同期回転することにより、磁性物を有効に分離でき
る。
【００２０】第５の発明によると、吸着面に付着した液
体が速やかに固液分離層へと戻され、工作機械において
は加工液の消費を減らすことができる第６の発明による
と、液体の主流が磁気空間を通過し、液体中に含まれる
磁性物を効率よく吸着できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、例えば工作機械を循環する
磁性微粉末を含む加工液を濾過したり、あるいは液体中
からニッケル、コバルト等の磁性物を回収する磁気固液
分離装置について、本発明を適用した実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００２２】図１、図２に示すように、磁気固液分離装
置１は上流漕２と固液分離漕３および下流漕４を備え
る。上流漕２には入口５から磁性懸濁物を含む液体が流
入し、この液体が上流漕２から固液分離漕３を通って下
流漕４に流れる過程で磁性懸濁物が分離された後、下流
層４の出口６から流出する。入口５と出口６が図示しな
い配管を介して工作機械等に接続されると、磁気固液分
離装置１に工作機械の加工液が循環する。
【００２３】上流漕２と固液分離漕３は一体的に形成さ
れる。上流漕２の底部２ａから固液分離漕３の底部３ａ
にかけて連続して傾斜し、上流漕２で沈む磁性懸濁物等
が固液分離漕３へと導かれるようになっている。
【００２４】固液分離漕３には対の回転板７，８を備え
る。円盤状をした各回転板７，８は軸方向に直交して回
転軸９に固定され、両者の間に磁気空間１８が画成され
る。各回転板７，８は非磁性材で形成され、それぞれの
背面１７に複数（本実施の形態では６個とする）の永久
磁石１３が取付けられる。各回転板７，８は磁気空間１
８の略半分が固液分離層３に溜まった液体に浸かった状
態で回転し、各磁石１３の磁力により各回転板７，８の
吸着面１６に液体中の磁性懸濁物を吸着するようになっ
ている。
【００２５】磁気空間１８に液体が流れるように案内す
る手段として、上流漕２と固液分離層３を仕切る仕切壁
３１には磁気空間１８に対峙する開口部３２が形成され
るとともに、固液分離層３と下流漕４を仕切る仕切壁３
３には磁気空間１８に対峙する開口部３４が形成され
る。開口部３２，３４は磁気空間１８と略同一幅に設定
され、固液分離層３を流れる液体の主流が磁気空間１８
を通過するようになっている。これにより、液体中の磁
性懸濁物が吸着面１６に吸着される率を高められる。
【００２６】図３にも示すように、各回転板７，８の背
面１７には複数（本実施の形態では６個）の磁石１３が
周方向に等間隔をもって取付けられる。各回転板７，８
を挟んで対で設けられる磁石１３は互いに異なる磁極
（Ｎ極とＳ極）が対向するように配置される。本実施の
形態では回転板７の背面１７には磁石１３のＮ極が当接
し、回転板８の背面１７には磁石１３のＳ極が当接して
いるが、一つの背面１７に対して各磁石１３のＮ極とＳ
極が交互に当接するように配列してもよい。
【００２７】図４にも示すように、一方の磁極が臨む開
口を有して磁石１３を包囲する袋状継鉄１４を備える。
この袋状継鉄１４は筒状の側壁部１４ａと、この側壁部
１４ａの一端を塞ぎ磁石１３の一方の磁極に当接する端
壁部１４ｂと、磁石１３の他方の磁極が臨む開口端面１
４ｃとを有する。磁石１３は袋状継鉄１４の内側に隙間
無く当接する。袋状継鉄１４は強磁性材料によって形成
され、側壁部１４ａ、端壁部１４ｂの断面積が磁石１３
の飽和磁束密度に対応した断面積を有して、磁気回路を
構成する。本実施の形態において、円柱状の磁石１３が
用いられるが、磁石１３、袋状継鉄１４の断面形状は円
形に限らず、多角形や矩形としてもよい。
【００２８】本実施の形態では磁石１３として強磁力を
持つ例えばフェライト磁石または希土類磁石等の永久磁
石が用いられるが、電磁コイル等からなる電磁石を用い
てもよい。
【００２９】袋状継鉄１４はその開口端面１４ｃが磁石
１３の磁極と共に各回転板７，８の背面１７に当接して
取付けられる。後述するように、各回転板７，８の吸着
面１６はその背後で開口端面１４ｃと磁石１３の磁極が
対峙する部位に強い磁界が生じ、磁性懸濁物を吸着す
る。
【００３０】図４にも示すように、袋状継鉄１４の開口
端面１４ｃに凹状に窪む複数（本実施の形態では２条）
の溝１９が環状に形成される。袋状継鉄１４は開口端面
１４ｃに各溝１９が開口することにより、内外周の角部
に加えて溝１９の数の２倍（本実施の形態では４つ）の
角部を有する。
【００３１】各回転板７，８に間で回転するスクレーパ
ー２１を備え、このスクレーパー２１は各回転板７，８
の吸着面１６に摺接して各吸着面１６に付着した磁性懸
濁物等を掻き取るようになっている。スクレーパー２１
はゴム材によって形成され、その基端部が回転軸２２に
固定される。この回転軸２２は伝達装置（図示せず）を
介して回転軸９に連動し、各回転板７，８に取付けられ
た磁石１３と同期して回転する。図２において矢印で示
すように、各回転板７，８は時計回り方向に回転し、ス
クレーパー２１は反時計回り方向に回転する。各回転板
７，８が１回転する間にスクレーパー２１はこれに同期
して磁石１３の取付け数（本実施の形態では６回）だけ
回転し、各磁石１３の取付け位置毎に各吸着面１６に付
着した磁性懸濁物等を下流漕４側に掻き取る。なお、共
通の回転軸２２に対して２つのスクレーパー２１を１８
０度の間隔を持って取付けることにより、回転軸２２の
回転数を半分にすることができる。
【００３２】スクレーパー２１の上方には掻き取り板２
３が軸２４を介して回動可能に吊り下げられる。掻き取
り板２３は重力によってスクレーパー２１に摺接し、ス
クレーパー２１に付着した磁性懸濁物等を掻き落とす。
【００３３】スクレーパー２１の下方には掻き取られた
磁性懸濁物を集める受け部２５と、受け部２５に溜まっ
た磁性懸濁物を外部に排出する排出路２６を備える。受
け部２５はスクレーパー２１の先端が通過する軌跡に沿
って円弧状に湾曲し、受け部２５に溜まった磁性懸濁物
がスクレーパー２１によって排出路２６に運ばれる。こ
の磁性懸濁物は排出路２６を滑り落ちて、外部に設けら
れる貯留槽２７に回収される。
【００３４】各回転板７，８の吸着面１６は液体を弾く
撥水性を持つ。本実施の形態では各回転板７，８は撥水
性を有する樹脂を材質として一体に成形されるが、各回
転板７，８を磁性を持たないステンレス板等により形成
し、吸着面１６に撥水性を持たせる表面処理を施しても
よい。
【００３５】以上のように構成される本発明の実施の形
態につき、次に作用を説明する。
【００３６】磁気固液分離装置１に工作機械の加工液が
循環する場合、磁性懸濁物を含む液体が固液分離漕３を
流れる過程で各回転板７，８の吸着面１６に磁気吸着さ
れる。固液分離層３の上下流に設けられる開口部３２，
３４が磁気空間１８と略同一幅に設定されているため、
固液分離層３の各回転板７，８の背後にも液体が回り込
むが、液体の主流が磁気空間１８を通過し、磁性懸濁物
の大部分が吸着面１６に吸着される。
【００３７】袋状継鉄１４が各磁石１３を包囲する筒状
をして各回転板７，８に取付けられる構造のため、前記
従来装置のようにコの字状をした継鉄が回転軸に沿って
配設される構造に比べて、継鉄の使用量が大幅に削減さ
れ、製品の軽量化およびコストダウンがはかれるととも
に、可動部の重量軽減によってランニングコストダウン
がはかれる。
【００３８】強磁性材からなる袋状継鉄１４は磁石１３
を包囲して磁力線の通り道となる磁気回路を構成するた
め、開口端面１４ｃから臨む磁極表面に磁界を集中させ
るとともに、開口端面１４ｃにも磁極表面と同一の磁界
が生じる。
【００３９】図５に示すように、異極どうし対向する各
磁石１３が離れて互いの磁気作用が及ばない範囲にある
場合、袋状継鉄１４を介して各磁石１３毎に磁気回路が
構成されるため、磁極表面と開口端面１４ｃを結ぶ磁力
線が磁気空間１８を通り、磁極面に生じる磁界の強さが
単体の磁石１３に比べて２倍になる。
【００４０】図６に示すように、異極どうし対向する各
磁石１３が互いの磁気作用が及ぶ範囲にある場合、袋状
継鉄１４を介して各磁石１３を結ぶ磁気回路が構成され
るため、各磁石１３の対向する磁極を結ぶ磁力線が磁気
空間１８を横断するとともに、各袋状継鉄１４の対向す
る開口端面１４ｃを結ぶ磁力線が磁気空間１８を横断
し、磁極面に生じる磁界の強さは単体の磁石１３に比べ
て４倍になる。
【００４１】こうして袋状継鉄１４は吸着面１６に生じ
る磁界を強めるとともに、吸着面１６に磁界が及ぶ吸着
面積を増やすため、各回転板７，８に固液分離層３を流
れる磁性懸濁物が効率よく吸着され、残留する磁性懸濁
物を大幅に減らすことができる。研削加工機等の場合、
加工液の濾過精度が高まることにより、ワークの仕上げ
精度を高められるとともに、加工液や砥石等の長寿命化
がはかれる。
【００４２】吸着面１６に生じる磁界を強めることによ
り、吸着面１６に磁気吸着される磁性懸濁物が連鎖状に
延びて各回転板７，８と共に液体の中を移動するため、
カーボン等の非磁性懸濁物も磁性懸濁物と共に液体中か
ら引き上げて回収される。この作用と強磁界の働きで体
内に磁性体（マグネタイト）を持つ走磁性細菌（嫌気性
バクテリア）も懸濁物と共に回収されるため、クーラン
ト液中にバクテリア等が発生することを防止できる。こ
れにより工作機での刃物、砥石等による切削、研削効率
の低下を防止できるとともに、バクテリア発生による腐
敗臭をなくすことができ、環境管理が容易になる。
【００４３】本実施の形態では、袋状継鉄１４の開口端
面１４ｃに２条の溝１９が環状に形成され、開口端面１
４ｃに内外周の角部に加えて４つの角部を有するため、
吸着面１６では合計６つの角部で磁気勾配が高められ、
大量の磁性懸濁物を吸着することができる。
【００４４】袋状継鉄１４は各回転板７，８の背後で磁
気を遮蔽するため、袋状継鉄１４のまわりに磁性懸濁物
が吸着されることがなく、各回転板７，８に抵抗を与え
ることを回避できる。
【００４５】各回転板７，８に間で同期回転するスクレ
ーパー２１によって各吸着面１６に磁気吸着された懸濁
物が掻き取られ、受け部２５に集められる。スクレーパ
ー２１に付着した懸濁物は掻き取り板２３の先端部によ
って掻き落とされ、受け部２５に集められる。受け部２
５に溜まった磁性懸濁物がスクレーパー２１によって排
出路２６に運ばれる。この磁性懸濁物は排出路２６を滑
り落ちて、外部に設けられる貯留槽２７に回収される。
【００４６】スクレーパー２１は各回転板７，８と逆方
向に回転して各吸着面１６に磁気吸着された懸濁物を掻
き取ることにより、掻き取られた懸濁物が別の磁石１３
の磁界が及ぶところに再び吸着されることを防止し、速
やかに排出される。
【００４７】各回転板７，８の吸着面１６は液体を弾く
撥水性を持つため、各回転板７，８の回転に伴って吸着
面１６に付着して液面上に上がる液体は、吸着面１６に
弾かれるようにして速やかに固液分離層３へと戻され、
外部に持ち出されることを抑えられる。この結果、工作
機械においては加工液を補充する回数を減らすことがで
きる。
【００４８】なお、磁気固液分離装置１は、複数組の回
転板７，８を並列に配設して、流量の増大に対応しても
よい。
【００４９】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す磁気固液分離装置の
横断面図。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同じく袋状継鉄等の断面図。
【図４】同じく袋状継鉄等の断面図。
【図５】同じく磁力線の分布状態を示す図。
【図６】同じく磁力線の分布状態を示す図。
【図７】従来例における磁力線の分布状態を示す図。
【図８】同じく磁力線の分布状態を示す図。
【符号の説明】
１ 磁気固液分離装置 ３ 固液分離層 ７，８ 回転板 １３ 磁石 １４ 袋状継鉄 １４ｃ 開口端面 １６ 吸着面 １７ 背面 １９ 溝 ２１ スクレーパー ２３ 掻き取り板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体に浸かりながら回転する回転板と、 前記回転板に取付けられる磁石とを備え、 前記液体中の磁性物を前記回転板に磁気吸着して分離す
    る磁気固液分離装置において、 一方の磁極が臨む開口を有して前記磁石を包囲する袋状
    継鉄を備え、 前記袋状継鉄に前記磁極と共に前記回転板に対峙する開
    口端面を形成したことを特徴とする磁気固液分離装置。
  2. 【請求項２】前記磁気空間を画成する対の回転板と、 前記対の回転板に前記磁気空間を挟んで異なる磁極が対
    向するように配置される対の磁石と備えたことを特徴と
    する磁気固液分離装置。
  3. 【請求項３】前記開口端面に凹状に窪む溝を形成したこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の磁気固液分離
    装置。
  4. 【請求項４】前記回転板に付着した磁性物を掻き取るス
    クレーパーと、 前記スクレーパーを前記回転板に同期して回転する機構
    とを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか
    一つに記載の磁気固液分離装置。
  5. 【請求項５】前記回転板の表面に撥水性を持たせたこと
    を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の磁
    気固液分離装置。
  6. 【請求項６】前記磁気空間に前記液体が流れるように案
    内する手段を備えたことを特徴とする請求項２から５の
    いずれか一つに記載の磁気固液分離装置。
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