JP2006245397A - マグネットバーと磁性物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液状や粉・粒状等の被処理物中に混入した磁性異物を除去するためのマグネットバーにおいて、そのバー表面、特に軸方向全体で磁性異物を漏れなく、効率よく分離回収できるマグネットバーと磁性物除去装置の提供。
【解決手段】 柱状のマグネットバーを構成する永久磁石と磁性体をその軸方向と直交する方向に交互に積層配置することにより、バーの軸方向に途切れることなく伸びる吸着部を形成でき、マグネットバーの表面に複数状形成する軸方向の吸着部で磁性異物を効率よく捕捉できる。
【選択図】 図1

Description

この発明は、食品や医薬品等の製造工程において、混入した磁性異物を除去するためのマグネットバーと、それを用いた磁性物除去装置に関し、柱状のマグネットバーを構成する永久磁石と磁性体をその軸方向と直交する方向に積層することにより、バーの軸方向に伸びる吸着部を形成し、より効率的に鉄粉や弱磁性体などの混入物を吸着除去できるマグネットバーと磁性物除去装置に関する。

従来より、混入した磁性異物を除去するための磁性体除去装置には、永久磁石を用いた所謂マグネットバーが使用されており、複数のマグネットバーを例えば矩形枠内に所定間隔で並列する格子状フィルター構成が用いられ、該格子状フィルターの枠内を通過する被処理物は各マグネットバーに接触し、被処理物中の磁性異物が吸着される。

磁性体除去装置に用いられるマグネットバーには、効率的に金属異物など、磁性体からなる混入物を吸着することが求められ、近年はステンレス鋼材(例えばSUS304)などの弱磁性体をも吸着することが求められている。このような課題に対して、マグネットバーに使用する永久磁石の材質や永久磁石と磁性体の配置を変えることによって、マグネットバー表面の磁場強度を向上させたり、吸着効率を良くしようとする試みがこれまで行われてきた(特許文献1、特許文献2)。

例えば、図8に示すように、マグネットバー40の軸方向に複数の短円柱状の永久磁石42と円板状の磁性板41を交互に、且つ円板状の磁性体を介して永久磁石の同極を対向させて配置し、隣り合う永久磁石の磁束を合成して吸着効率を上げるように構成されている。
特開2001-276646号 特開2003-303714号

上記構成のマグネットバーは、その表面の吸着部における磁場強度を高く磁性異物の吸着力を向上させることが可能である。しかし、マグネットバー表面の吸着部、すなわち、短円柱状の永久磁石間の円板状の磁性体に相当する位置は、マグネットバーの軸方向に対して垂直方向に形成されるため、短円柱状の永久磁石を挟んで隣り合う吸着部の間に吸着力が弱い領域が形成される。従って、当該領域を被処理物が通過する際、磁性異物があったとしても磁束が及ばず捕捉できない場合が有り、さらにSUS304などの弱磁性異物であると捕捉はより困難であった。

この発明は、上述の液、粉、粒状あるいはそれらの混合物等の流動可能な被処理物中に混入した磁性異物を除去するためのマグネットバーにおいて、そのバー表面、特に軸方向全体で磁性異物を漏れなく、効率よく分離回収できるマグネットバーと磁性物除去装置の提供を目的としている。

発明者らは、マグネットバーの軸方向全体で被処理物中の磁性異物を捕捉できる構成を目的に、永久磁石間と磁性体の配置について種々検討した結果、柱状のマグネットバーを構成する永久磁石と磁性体をその軸方向と直交する方向に積層配置することにより、バーの軸方向に伸びる吸着部を形成でき、マグネットバーの軸方向全体で磁性異物を捕捉できることを知見し、この発明を完成した。

すなわち、この発明は、柱状のマグネットバーにおいて、磁性板を挟み永久磁石体が同極対向配置されて磁性板の板厚み端面に磁束を発生させる磁気回路を有し、前記磁性板を単数又は複数枚有して永久磁石体と磁性板が軸方向と直交する方向に交互に積層されて柱状体を形成したことを特徴とするマグネットバーである。なお、この発明において、磁性板の板厚み端面とは、当該マグネットバーである柱状体の外面の一部を構成している磁性板の板厚み部分をいう。

また、この発明は、上記構成のマグネットバーにおいて、
永久磁石体は、柱状体の径方向又は径方向に平行方向の寸法が磁性板より小さい構成、
永久磁石体は、柱状体の軸方向に1つの棒状又は板状の磁石である構成、
永久磁石体は、柱状体の軸方向に複数の磁石からなる構成、
柱状体を内蔵するように合成樹脂又は金属・合金の非磁性の筒状カバーを有する構成を併せて提案する。なお、この発明において、柱状体の径方向とは、円柱の直径方向や角柱の対向する辺間の方向(対角線方向とは異なる)で、かつ永久磁石体と磁性板との積層方向に直交する方向をいう。

さらに、この発明は、上記構成のマグネットバーを所定ピッチで複数本を並列して例えば矩形枠内に格子状に組み立て、マグネットバー間に被処理物を通過させて、被処理物中の磁性物をマグネットバー表面に磁気吸着除去するフィルター構成、そしてマグネットバーの格子状組がバーの軸方向が平行で上下方向にずれるよう他の格子状組を、被処理物中の流れ方向に積層配置した構成を特徴とする磁性物除去装置である。

この発明によると、マグネットバーの軸方向全てに対して吸着部が形成され、磁性体からなる混入物が軸方向に対して直交して通過する場合も確実にそれらを吸着することが可能となる。

この発明によると、永久磁石体と磁性板からなる柱状構成体が非磁性材からなる円筒形状のカバーで覆われることにより、マグネットバー上に混入物以外の被処理物が堆積することを防ぎつつ、該柱状構成体の断面形状の自由度を高めることができる。

この発明によると、永久磁石体と磁性板の積層配置により、マグネットバーの軸方向に伸びる吸着部を周方向に複数条形成でき、マグネットバーの軸方向全体で磁性異物を捕捉できるだけでなく、例えば製造性の良い板状の永久磁石を効率よく利用でき、マグネットバーの組立て製造性にも優れる。

この発明によるマグネットバー1は、図1に示す如く、厚みのある短冊状の磁性板2を挟み一対の略半円柱状の永久磁石体3,4を貼り合わせて円柱状に一体化してあり、一対の永久磁石体3,4は磁性板2を挟み図示の矢印のごとく同極対向配置されて磁性板2の板厚み端面2sに磁束を発生させる磁気回路を形成している。

図2に示すマグネットバー5の構成は、磁性板を複数枚用いるもので、薄い短冊状の磁性板6を挟み2枚の板状の永久磁石体8,8を貼り合わせた構成は図1と同様であり、さらに2枚の永久磁石体8,8の外側に、薄い短冊状の磁性板7a,7aを介してそれぞれ板状の永久磁石体9,9を貼り合わせ、3枚の磁性板6,7a,7aを介して4枚の永久磁石体8,9が図示の矢印のごとく同極対向配置されて各磁性板6,7a,7aの板厚み端面6s,7sに磁束を発生させる磁気回路を形成している。

図2に示すマグネットバー5は、3枚の磁性板6,7a,7a及び4枚の永久磁石体8,9の厚み端面を円弧状に加工してあり、図で左右端に断面円弧状の磁性板7bを貼着して1本の円柱を形成できるよう構成してある。磁性板7bを貼着することにより、閉磁路を形成でき、永久磁石体9から外部へ漏洩する磁束を減少させることが可能となる。

柱状のマグネットバーは円柱だけでなく、図3に示すごとく四角柱のマグネットバー10とすることも可能である。すなわち、4枚の板状の永久磁石体11と5枚薄板状の磁性板12を交互に積層することで四角柱を構成している。

このマグネットバー10も図2と同様に、磁性板12と永久磁石体11が図示のごとく交互に積層配置されて各磁性板12の板厚み端面12sに磁束を発生させる磁気回路を形成している。

図3の四角柱のマグネットバー10は、永久磁石体11と磁性板12とが四角柱の軸方向と直交する径方向に積層されて、図示の上面に磁性板12の板厚み端面12sがマグネットバー10の軸方向に平行に複数現れるため、当該上面全面で磁性異物の磁気吸着が可能で、分離回収能力が著しく向上する。

ただし、四角柱のマグネットバー10を用いて図7の枠型フィルターに構成した場合、被処理物が当該上面に滞留あるいは堆積を生じるため、円柱のマグネットバーの形態が望ましい。

図4に示すマグネットバー20は、基本的に図2に示す円柱のマグネットバー5を非磁性材の円筒カバー21内に嵌入した構成を想定したものである。しかし、図2の構成では、外形が円柱となるように4枚の永久磁石体8,9の板厚み端面8s,9sを加工してそれぞれ所要の円弧状に形成する必要がある。この機械加工を不要にするため、図4では永久磁石自体を小型化し、断面形状が同一の棒状の永久磁石25を用いており、3枚の磁性板23を介して4本の永久磁石体25が図示の矢印のごとく同極対向配置される。すなわち、図4に示す永久磁石体25は、マグネットバー20の円柱状体の径方向の寸法が、磁性板23の該方向寸法より小さな同一断面寸法の磁石を用いている。

マグネットバー20では、被処理物と接触する円筒カバー21と永久磁石25との間に隙間を生じるが、3枚の磁性板23の厚み端面と図の左右の積層端の磁性板24は円筒カバー21の内周面に当接しており、円筒カバー21表面の軸方向に複数条の吸着面が形成されることになり、マグネットバー20の外周全面に軸方向に磁力が途切れることがない吸着部を多数形成することができる。

円筒カバー21は、マグネットバーを構成する柱状体を内蔵することができれば、公知の非磁性の合成樹脂材あるいは各種の非磁性の金属や合金材料のいずれをも用いることが可能である。合成樹脂材としては、耐熱性や耐摩耗性にすぐれた高硬度、高密度のエンジニアリングプラスチックなどが利用でき、金属や合金材料としては、耐食性や耐摩耗性にすぐれる一般的なステンレス鋼やチタン等を採用できる。円筒カバーの厚みは、可能な限り薄い方が望ましく、例えば0.1mm〜2.0mmである。

また、マグネットバーの形態は、多角形とすることも可能で、図5Aに示すマグネットバー1aは、円断面の一直径方向に磁性板を配置する図1の構成において、半円柱状の永久磁石体3,4に換えて断面が略台形の永久磁石体3a,4aを磁性板2aの両面に貼り付けて略六角柱を形成している。

同様に図5Bに示すごとく、断面矩形の永久磁石体3b,4bを磁性板2bの両面に貼り付けて四角柱を形成でき、永久磁石体3b,4bは形状を得るための面取りなどの機械加工が不要である。さらに図5Cに示すごとく、この矩形の永久磁石に換えて断面三角形の永久磁石体3c,4cを磁性板2cの両面に貼り付けて四角柱を形成できる。

上述の図5A、図5Cのマグネットバーは、例えば水平配置されることで上方から落下してくる被処理流体の落下方向に直交する方向に配置され、あるいは被処理物流体が圧送される場合にその流下方向(図中矢印)に直交する方向に配置され、角柱の頂部に位置する磁性板2a,2cの厚み端面からなる吸着面で被処理物を堆積させることなく磁性異物を吸着分離できる。

上述の図5Cのマグネットバーの構成において、磁気吸着面を増やした構成として、図5Dの構成がある。基本的には図2の複数の磁性板を配置した円柱のマグネットバーを、断面形状で中央の磁性板が対向角部方向に位置するように四角柱形状にしたもので、5枚の薄短冊状の磁性板6dと6枚の短冊状の永久磁石体8を軸方向と直交するに交互に積層し、磁性板6dを挟み同極対向配置されており、各磁性板6dの板厚み端面に磁束を発生させる。また、図で左右端に三角柱状の磁性板7dを貼着して1本の四角柱を形成している。磁性板7dを貼着することにより、閉磁路を形成でき、永久磁石体8から外部へ漏洩する磁束を減少させることが可能となる。

図1〜図3並びに図5の円柱、四角柱、六角柱の各マグネットバーは、被処理物との円滑な接触を図るために、図4のごとく非磁性からなる筒状カバーを装着して利用することができる。

図6に示すマグネットバー30は、円柱の直径方向に配置する磁性板31の両面に半円柱状の永久磁石体32,33が貼着されており、基本的に図1と同じ構成である。各永久磁石体32,33は磁性板31を挟み同極が対向するが、バー30の軸方向にみると、複数、図示では3つに分割した短半円柱状の永久磁石体32a,32b,32c,33a,33b,33cであり、同じ側にある永久磁石は隣接毎に異磁極となしてあり、各永久磁石体32,33の組立てが容易になる利点がある。先に説明した一体型の永久磁石体のいずれの構成の場合も、マグネットバーの軸方向に分割した構成を採用できる。

この発明において、永久磁石材料は、公知のいずれの組成の永久磁石をも利用できる、特に磁気特性の高い希土類焼結磁石が好ましい。また、磁性板も公知のいずれの磁性材料も利用できるが、例えばパーメンジュールなどの飽和磁束密度の高い材質を用いることが好ましい。

実施例1
図1に示す構成を有し、外径23.5mm、長さ200mm寸法からなるマグネットバー1を作製するため、長さ200mm、幅23.5mm、厚み4mmのSS400からなる磁性板2と、希土類焼結磁石からなる略半円柱の永久磁石3,4を用意して組み立てた。なお、永久磁石3,4はそれぞれ長さ50mmの磁石片、4個で一体に構成している。

図2に示す構成を有し、外径23.5mm、長さ200mm寸法からなるマグネットバー5を作製するため、長さ200mm、幅23.5mm、厚み1mmのSS400からなる磁性板6、幅のみ小さい磁性板7a,7b、希土類焼結磁石からなり、厚み4.5mmの4枚の短冊状の永久磁石8,9を用意して組み立てた。なお、永久磁石8,9はそれぞれ長さ50mmの磁石片、4個で一体に構成している。

図3に示す構成を有し、一辺が17.6mm角、長さ200mm寸法からなるマグネットバー10を作製するため、長さ200mm、幅17.6mm、厚み1mmの磁性板12、希土類焼結磁石からなり、長さ200mm、幅17.6mm、厚み4.5mmの4枚の短冊状の永久磁石11を用意して組み立てた。なお、永久磁石11は長さ50mmの磁石片、4個で一体に構成している。

比較のため、図8に示す従来構成を有し、外径23.5mm、長さ200mm寸法からなるマグネットバー40を作製するため、外径23.5mm、厚み1.6mmの磁性板41と、希土類焼結磁石、外径23.5mm、長さ16mmの短円柱の永久磁石42を用意して組み立てた。

各マグネットバーの外周面で得られる最大磁束密度を測定したところ、この発明の実施例の図1のマグネットバー1は1.01T、図2のマグネットバー5は0.95T、図3のマグネットバー10は0.80Tと、いずれもマグネットバーの外周面の軸方向に連続して同じ最大磁束密度を維持しているのに対し、比較例の図8に示すマグネットバー40は、最大磁束密度が1.40Tであるが、マグネットバーの外周面の軸方向に断続的に磁性板位置でのみ鋭く最大磁束密度が得られ、他は磁束がほとんど及ばないものであった。

実施例2
最大磁束密度が0.95Tのこの発明の図2のマグネットバー5と、1.4Tの比較例の図8に示すマグネットバー40を、それぞれ厚みが0.5mmのSUS304材からなる内径が23.5mmの円筒状カバー内に挿入して非磁性カバーつきのマグネットバーを作製した。

粒径が0.2mmのガラスビーズ20g中に、0.1〜0.2μmのマグネタイト0.05gを混入した試験用被処理物を作製し、上記マグネットバーの軸方向に、均等に試験用被処理物を落下させて、測定したマグネットバーの重量より磁気吸着したマグネタイトの重量を算出した。

1回目に20.5gの試験用被処理物を落下させ、引続き2回目も20.5gの試験用被処理物を落下させたところ、この発明のマグネットバーは、1回目に全量の80%に相当する0.04g、2回目は全量の60%に相当する0.03gを捕捉していた。比較例のマグネットバーは、1回目に全量の40%に相当する0.02g、2回目は全量の40%に相当する0.02gを捕捉していた。

図9Bに示すごとく、比較例はマグネットバーの軸方向に所定間隔で直交する方向に吸着部が形成されるのに対して、図9Aに示すごとく、この発明のマグネットバーはマグネットバーの軸方向に途切れることのない吸着面を形成しており、被処理物中の磁性材の捕捉能力は著しく向上していることが明らかである。

実施例3
図4に示す構成で、長さ300mm、外径24.5mm寸法の非磁性の円筒カバー21つきのマグネットバー20を実施例1と同様材料を用いて作製したところ、外周面で得られる最大磁束密度は0.8Tであった。このマグネットバー20を図7に示すごとく、矩形枠26内に平行に配列して枠型フィルター27を作製した。このフィルター27を用いて上下に3段重ねに積層し、上下でマグネットバー20の軸方向が平行で上下方向に重ならずにずれるよう配置した磁性物除去装置(1)を作製した。

また、図6に示す構成で、長さ300mm、外径24.5mm寸法の非磁性カバーつきのマグネットバー30を、実施例1と同様に作製したところ、外周面で得られる最大磁束密度は1.0Tであった。このマグネットバーを図7に示すごとく、矩形枠内に平行に配列して枠型フィルターを作製した。このフィルター材を用いて上下に3段重ねに積層し、上下でマグネットバーの軸方向が平行で上下方向に重ならずにずれるよう配置した磁性物除去装置(2)を作製した。

比較のため、実施例2で作製した従来の最大磁束密度は1.4Tのマグネットバーを用いて3段重ねに積層したフィルター材からなる同様構成の磁性物除去装置(3)を作製した。

液中に含まれる鉄微粉を除去する試験を行ったところ、この発明による磁性物除去装置(1)は同(2)よりも外周面の最大磁束密度が劣るマグネットバーを使用するが、3段重ねに積層して被処理物の通過面の全面にマグネットバーを配置し、かつ各バーの軸方向に途切れることのない吸着面を形成していることから、捕捉力が向上し、同(2)と同等以上の吸着分離能力が得られた。また、液中に含まれるSUS304微粉を除去する試験を磁性物除去装置(2)と比較装置(3)で行ったところ、この発明装置は比較装置に対してより効率良く磁性異物の吸着分離できることを確認した。

この発明は、永久磁石体と磁性板の積層配置構成を採用してマグネットバーの軸方向に途切れない吸着部を周方向に複数条を形成でき、マグネットバーの軸方向全体で磁性異物を捕捉できることから、食品や医薬品等の製造工程において、食料や液中に混入した磁性異物を効率よくかつ確実に除去できるマグネットバーと、それを用いた磁性物除去装置を提供できる。

この発明による磁性板が1つのマグネットバーの斜視説明図である。 この発明による磁性板が複数のマグネットバーの斜視説明図である。 この発明による磁性板が複数のマグネットバーの他の構成を示す斜視説明図である。 この発明による非磁性カバーを有するマグネットバーの構成を示す斜視説明図である。 A〜Dはこの発明によるマグネットバーの軸方向端面を示す説明図である。 この発明による磁性板が1つのマグネットバーの他の構成を示す斜視説明図である。 この発明による磁性物除去装置の斜視説明図である。 従来のマグネットバーの斜視説明図である。 マグネットバー表面の磁性物の吸着状況を示す説明図であり、Aはこの発明の実施例、Bは比較例である。

符号の説明

1,1a,5,10,20,30,40 マグネットバー
3,4,3c,4c,8,9,11,25,32,33,32a,32b,32c,33a,33b,33c,42 永久磁石体
2,2a,2b,2c,3b,4b,6,6d,7a,7b,7d,12,23,24,31,41 磁性板
2s,7s,8s,9s,12s 板厚み端面
21 円筒カバー
26 矩形枠
27 枠型フィルター

Claims (7)

1. 柱状のマグネットバーにおいて、磁性板を挟み永久磁石体が同極対向配置されて磁性板の板厚み端面に磁束を発生させる磁気回路を有し、前記磁性板を単数又は複数枚有して永久磁石体と磁性板が軸方向と直交する方向に交互に積層され柱状体を形成したマグネットバー。
2. 永久磁石体は、柱状体の径方向又は径方向に平行方向の寸法が磁性板より小さい請求項1に記載のマグネットバー。
3. 永久磁石体は、柱状体の軸方向に1つの棒状又は板状の磁石である請求項1に記載のマグネットバー。
4. 永久磁石体は、柱状体の軸方向に複数の磁石からなる請求項1に記載のマグネットバー。
5. 柱状体を内蔵するように合成樹脂又は金属・合金の非磁性の筒状カバーを有する請求項1に記載のマグネットバー。
6. 柱状のマグネットバーを所定ピッチで複数本を並列して格子状に組み立て、マグネットバー間に被処理物を通過させて、被処理物中の磁性物をマグネットバー表面に磁気吸着除去するフィルター構成であり、前記マグネットバーは、磁性板を挟み永久磁石体が同極対向配置されて磁性体の板厚み端面に磁束を発生させる磁気回路を有し、前記磁性板を1枚又は複数枚有して永久磁石体と磁性板が軸方向と直交する方向に交互に積層されて形成した柱状体を、合成樹脂又は金属・合金の非磁性の筒状カバー内に内蔵させてなる磁性物除去装置。
7. フィルター構成は、マグネットバーの格子状組がバーの軸方向が平行で上下方向にずれるよう他の格子状組を、被処理物中の流れ方向に積層配置した請求項6に記載の磁性物除去装置。

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