JP2006231291A - マグネットフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】濾過補助材を使わずに、廃液の中の微細な磁性材料を効率的に取り出す。
【解決手段】
磁石３３を装着したマグネットコンベアー３の外周部にステンレスのベルトコンベアー２を同期させる。上りスロープ２４で、研削廃液をノズル１１から水滴、霧もしくは薄水状で滴下させる。水の厚さは薄いので、水全体が強磁場に晒される。このことにより、微細磁性材料でも吸着し、斜面を登る。その先でベルトは下りスロープ２５となり、途中でベルト裏面の磁石３３がベルト面から遠のき、磁場が低下して吸着物がベルトコンベアー２から離脱落下する。上りスロープで分離した液体他は落下して、クーラント槽４に溜まり、上澄みだけがクリーン液として再利用できる。沈殿物はペール缶５５と透明パイプで結び、パイプを通し、目視で適切な清掃タイミングを知る。またベルト上面を光触媒材料で覆うとその親水特性により、液厚が薄くなり吸着効果が上る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体に残存する磁性材料を液体から分離するフィルターに関するもので、現場的には機械加工工場での使用済みの切削液などから鉄材などを取り出すフィルターである。機械加工分野だけでなく、食品、薬品工業での製造技術、品質管理技術に関係する分野でもある。また廃棄物の有効活用にも利用でき環境保全技術の分野でもある。

近年リサイクルの観点から廃液の中に含まれる残存物の再利用の関心が高まってきている。地球環境保全からも重要な課題であり、残存物の単なる分離だけでなく、分離したものが幅広く再利用できることが強く望まれている。

例えば超硬をダイヤモンド研削する場合、研削廃液には高価な超硬材が多く含まれている。液を濾過する場合、微細な粒度の残存物があると、フィルターつまりが激しく、頻繁にフィルター交換をしなければならない。

このような微細粒度の残存物ある場合、珪藻土などの濾過補助材を使い、微細粒子を凝集させ、フィルターで濾過している。液としては再生できるが、残存物が凝集材と一度混ざり合ってしまうと分離しがたく、これらの再利用は非常に限定されたものとなっている。再利用はせいぜい建築破材と同様の路盤材に使われるくらいである。濾過補助材を使わなければ、本来持っている素材の性能を活用して幅広く再利用することができるところである。

一方この様なフィルターを使わない方法として、旧来から磁石を利用した濾過方法がある。廃液中の残存物が磁性材料であれば、純粋に残存物だけを取り出せるので、再利用の途が広がり、付加価値も増し、非常に有効な方法と考えられる。この濾過方法は単純で、いままでも多くのものが製品化されてきた。しかし濾過性能からすると限界があり、特に微細粒度の残存物は取りきれないのが実情である。その中で、種々工夫された磁石での分離法は下記のものがある。

特許出願２００２−８９９９４図７に示すようにマグネットを円筒の表面付近に螺旋状に配列し、磁性材料の排出に工夫がされている。しかし吸着は磁石の近辺だけ行われるので、吸着効率には限界がある。また排出を螺旋ピッチに従ってうまく上げるには回転速度が微妙であり処理能力に限界がある。

特許出願平１１−２０８００８図８は一旦吸着した磁性材料の離脱に工夫したものである。しかし磁石自体固定でありまた磁石の外周を包む回転円筒を介しての吸着なので吸着力に限界がある。また特許文献１と同様、回転体表層付近の磁性材料が吸着されるのに過ぎず、吸着効率が悪い。

（株）ノリタケカンパニーリミテッド 環境機器カタログ、２００３−７−１８ ｐ１０図９は廃液の流路の途中に浅い堰を設けこの流路の下部にマグネットプレートを用意して流路の底で残存磁性材料を捕獲するもので、水深の浅い状態の中で、すなわち磁場の高い中での捕獲であり、非常に有効な方法である。しかしより多くの磁性材料を吸着しようとするには、より強力な磁石を使うこととなり、吸着したものの分離はスクレーパーで掻き取るので、これは逆に取り残しが生じる。実際問題として、微細粒度の残存物の分離は不可能である。

残存磁性材料を含んだ液体たとえば超硬材料のダイヤモンド研削の研削廃液において微細粒子の超硬までを効率的に残存物と再利用液とに濾過、分離する。

磁性材料とくに微細粒子を含んだ廃液を磁石によって効率よく濾過するポイントは大別すると２項ある。

（１）液体の中から磁性材料をいかに効率よく吸着させるか。
裏側にコンベアーで移動する多数の磁石を仕込んだ非磁性体を用意する。非磁性体は上りスロープと下りスロープを有する。上りスロープ部分の非磁性体表面に液体を滴下または水滴に相当する厚さで落下させる。この場合液膜が薄いので強い磁場となり、液中の磁性材料の吸着が効率的に行われる。これは滴下した液体の体積が小さいので、液全体が強い磁場に晒され、磁性材料が微細粒子であっても吸着されやすくなる。液体全体が溜まった中に磁石を入れ磁性材料を取る場合では磁性材料は磁石近傍だけ集められだけなので、水滴状で吸着するのに比べて膨大な時間がかかる。上りスロープの傾斜の度合いによって単位時間当たりの排出液量の調節も容易である。要は磁石面の近傍で液をなるべく液厚の薄い状態で通過させることである。

（２）一度磁石に吸着したものをいかに効率よく磁石から離すか。
上記（１）で吸着した磁性材料を回収するのには、磁石を非磁性体からいち早く遠ざけることである。前述の磁石を固着したコンベアーの回帰直後の非磁性体の下りスロープで、磁石を非磁性体から遠ざける。その結果非磁性材料上の廃棄磁性材料は磁力を失い重力で落下する。この分離を効果的にするためにスクレーパーを用いる。

請求項１記載の発明によれば、マグネットコンベアーとベルトコンベアーが同期した上で、磁性材料の吸着、分離が行われるので、微細な磁性材料でも確実にかつ高速で液から分離回収できる。

請求項２記載の発明によれば、吸着力が十分ある場合、移動体でベルトコンベアートは不要となり、固定の上下スロープのみで機能するので、装置の構成が非常に簡便になり、安価で保守のしやすい装置となる。

請求項３記載の発明によれば、上りスロープで滴下する面に光触媒材料を塗布してあるので、その親水性特性により、液が面全体に薄く広がり、磁力による捕捉が効果的になる。

請求項４記載の発明によれば、液中の沈殿物の沈殿状況を作業者が目で確認しながら、必要な時に、沈殿物を沈殿槽外に容易に運び出すことができる。

以下、本発明の実施の形態として実施例を図１から図５を使い、説明する。

図1、図２は、請求項１にもとづいた一実施例を示す。この場合超硬材のダイヤモンド研削加工で発生する研削廃液の固形物濾過の実例である。駆動部分は非磁性体のステンレスで出来たベルト２９を持ったベルトコンベアー２とその内側に複数の磁石３３を固着したマグネットコンベアー３で構成されている。ベルトコンベアー２は駆動輪２２を中心に従動輪２１案内輪２３と組合せ、矢印の方向に移動し、途中上りスロープ２４と下りスロープ２５がある。このときマグネットコンベアー３の駆動輪３２とベルトコンベアー２の駆動輪２２の軸は同一で同期されている。すなわちベルト２９とマグネット３３との相対速度はゼロであり、静止状態を保つようになっている。

研削廃液すなわちダーティー液は研削盤の廃液ポンプから出る配管を通じダーティー液菅１を通りノズル先端１１から出る。液は先端で雨滴状または薄い膜状で出てくるようにノズル先端１１の形状および吐出圧力が調節されている。液はベルトコンベアー２の上りスロープ２４の斜面に滴下され、廃棄磁性材料はベルト２９直下のマグネット３３の磁力によってベルト２９上に吸着される。滴下される液の厚さは数ｍｍ以下であるので、液中の磁場は比較的高磁場のみとなり、効果的な吸着が行われる。

廃棄磁性材料はそのまま上りスロープ２４を上り、頂点通過後の下りスロープ２５を下る。このとき図2に示すように、裏面の磁石３３が遠のく機構になっているので、保持力が大きく低下する。ちょうどその位置でスクレーパー２６も待ち受け、磁性材料をベルト２９から剥離落下させ、廃棄磁性材料はスラッジ槽６に溜まる。

ベルトコンベアー２では途中、絞りローラー２７で水分を一定圧で絞る。清拭ローラー２８は残存した磁性材料があった場合ベルト２９表面を拭いクリーン液を汚さないようにする。滴下する付近では、ベルト２９の進行方向に対し両側に堤防状のスロープカバー２４１（図６）を設け、液の飛散防止を図る。受液面の上りスロープ２４は水平面に対して角度調節が出来るようにしてあり、スロープを駆け下りる液の速度を調節できる。

上りスロープ２４で磁性材料と分離した液体を含む材料はそのまま上りスロープ２４を下り、クーラント槽４へ落ちる。液は一次槽４２に一旦溜まり、上述マグネット３３で取れなかった残存物でダイヤモンド砥粒など比重の大きいものが一次沈殿箱４３に蓄積する。液のうち上澄みのみが隔壁４１を越え、二次槽４４に流入する。ここでも沈殿物のための二次沈殿箱４５が準備されている。かくして研削廃液の残存物が分離され液体は再利用できる状態になる。これらのクリーン液は二次槽４４に連結したクリーン液菅７を伝い研削盤のクーラントタンクに戻る。化学処理もしないのでPHも維持でき、しかもフィルターの目つまり交換の心配もなく、研削液の再利用が実現できる。

図6は液が滴下する面に酸化チタンなどの光触媒層２９１を塗布した断面図で、その親水性から、滴下した液体は接触角が小さくなるため、全面が濡れ、液厚が一層薄くなり液内は強磁場となる。その結果、水滴状態よりさらに廃棄磁性材料が吸着しやすくなる。

超硬のような材料であっても、マグネット材料と配置を工夫すると十分吸着するので、超硬材料のダイヤモンド研削でも、研削の微粉末までスラッジ槽６に溜まる。もともと高価なこの材料を再焼結させるなり、他の材料と焼結して複合材として幅広く再利用が出来る。

図３、図４は実施事例１の変形例であり、磁石３３の磁力で余裕をもって材料を吸着できる場合で、ベルトコンベアー２を使わないようにしてある。コンベアーはマグネットコンベアー３のみであり、ベルトコンベアー２の代わりに固定スロープ８とし、上りスロープ２４と下りスロープ２５がある。滴下された廃液内の磁性材料は実施事例１と同様にまずは上りスロープ２４の受滴面に吸着される。スロープ直下のマグネットは実施例１と同様に矢印の方に移動するので、それに連れて磁性材料はスロープ面を滑りながら移動する。頂点を通過後、下りスロープ２５での分離は実施例１と同様に行われる。また上りスロープ２４で、磁性体と分離した非磁性体の回収、廃液の再利用も実施例１と全く同じである。

この場合、吸着力が弱くなるが、ベルトコンベアー２が不要なので、設備費用が安価になるだけでなく、機械の保守点検が格段にやりやすくなる。さらに、ここでも図6のように、上りスロープ面２４に光触媒槽２９１を敷設すれば、全面液厚が薄く濡れ実施例１と同様の効果が得られる。

図５は請求項４で述べている残渣の堆積状態を見る方法を示している。ここでは沈殿槽５１の下部に設けた出口とペール缶の蓋５４とは透明パイプ５２でつないである。蓋５４はフックバンド５６でペール缶５５と密着した状態で固着されている。この状態で廃液の非磁性体の残渣はまず槽下部に沈殿する。その後、残渣はこのパイプを通じて槽より下方にあるペール缶５５に溜まる。

残渣はペール缶５５に溜まった後、透明なパイプに溜まる。すなわちある一定量以上、溜まったことがこの透明パイプ５２を通して目視できる。残渣を取り出すには、このパイプをピンチコック５３で締めあげた後、ペール缶５５のフックバンド５６をはずし、ペール缶蓋とペール缶とを分離し、ペール缶本体を代わりの空のペール缶と付け替える。次に、透明パイプをつけたままのペール缶蓋をそのまま取り替えたペール缶にフックバンドで固着する。ピンチコックを緩め初期の状態にもどし次の交換に備える。かくして残渣の量を確認後、簡便な方法で残渣の分離排出が出来る。

尚、非磁性体ベルト２４の吸着物が十分取れにくいとき、清拭ローラー６はバフ状のローラーで表面を清拭しても良い。またマグネットをセグメントとしてハの字やV字状に配列しても良い。

ベルトコンベアーを組み込んだ全体図 図１の分離濾過機構の詳細図 固定スロープの場合の全体図 図３の分離濾過機構の詳細図 沈殿物回収機構図 光触媒を塗布したベルトおよびスロープカバーの断面図 マグネットスクリューによる濾過方法(公知) 磁石形状を工夫したマグネットセパレーター（公知） 堰とマグネットを組み合わせた分離装置（公知）

符号の説明

１ ダーティー液菅
１１ ノズル先端
２ ベルトコンベアー
２１ 従動輪
２２ 駆動輪
２３ 案内輪
２４ 上りスロープ
２４１ スロープカバー
２５ 下りスロープ
２６ スクレーパー
２７ 絞りローラー
２８ 清拭ローラー
２９ ベルト
２９１ 光触媒層
３ マグネットコンベア−
３１ 従動輪
３２ 駆動輪
３３ マグネット
３４ コンベア−
４ クーラント槽
４１ 隔壁
４２ 一次槽
４３ 一次沈殿箱
４４ 二次槽
４５ 二次沈殿箱
５ 沈殿物回収槽
５１ 沈殿槽
５２ 透明パイプ
５３ ピンチコック
５４ ペール缶蓋
５５ ペール缶
５６ フックバンド
６ スラッジ槽
７ クリーン液菅
７１ 入り口
８ 固定スロープ

Claims (4)

1. 内部に磁石を装着した回転体を持ち、回転体と同期し鉛直面を移動点とし、上りスロープと下りスロープを有した、非磁性材料で出来たベルトコンベアーと、コンベアーの上りスロープ部分に、磁性材料を含んだ液体を滴下または薄状に注入するするノズルと、下りスロープ部分において、回転体の磁石がベルトコンベアーから遠のく位置とした、液体から磁性材料を分離させる機能をもったマグネットフィルター。
2. 移動する非磁性材料のベルトを使わず、非磁性材料で出来た固定式の上下スロープ部分だけとした請求項１のマグネットフィルター。
3. 磁性体を含む液体を滴下する面に光触媒材料を塗布または敷設した、請求項１または請求項２のマグネットフィルター。
4. 液中の沈殿物の堆積状況が容易に分かるように、沈殿槽下部と沈殿物容器上蓋とを透明チューブで接続し、蓋と沈殿物容器とをバンドで密封し、透明チューブへの沈殿物の充填状態から清掃タイミングを知り、沈殿槽と沈殿物容器上蓋間に敷設した開閉バルブを使い、容器に入った沈殿物を取り出す方法。