JP2009119351A - 微細鉄粉除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気エレメントで高効率な微細鉄粉の捕捉を行うとともに、磁気エレメントに付着した微細鉄粉除去の清掃作業サイクルを延ばすことができる微細鉄粉除去装置を提供すること。
【解決手段】管路に磁気エレメント５を配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメント５で吸着し除去するようにした微細鉄粉除去装置において、磁気エレメント５の上流側の管路１ａに、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根７１を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、微細鉄粉除去装置に関し、特に、食品工業や化学工業、窯業等において、原材料の主に液状体中に混入している微細鉄粉を除去する目的で原材料供給路の途中に設置して使用される微細鉄粉除去装置に関するものである。

従来、食品工業や化学工業、窯業等の原材料に混入している微細鉄粉を原材料から除去する手段として、下記の特許文献１で紹介されているような微細鉄粉除去装置が一般的に使用されている。

この微細鉄粉除去装置は、例えば、図１〜図２に示すように、管路に磁気エレメント５を配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメント５で吸着し除去するようにしている。
具体的には、管体３に永久磁石４を挿入した磁気エレメント５を複数本配設することによりマグネット体２を形成し、このマグネット体２を原材料供給路の管路の途中に配設し、原材料中に混入している微細鉄粉を磁気エレメント５に吸着させることによって微細鉄粉を原材料から除去するものである。

このようにして吸着された微細鉄粉は、その量が増大してくると、積層することにより、新たに吸着される微細鉄粉の吸着位置が磁気エレメント５の表面から離れることになり、吸着能力は微細鉄粉の吸着量によって減少する。
したがって、磁気エレメント５に付着した微細鉄粉を除去する清掃作業が定期的に必要になる。
特許第２６４５７９７号公報

ところで、このような微細鉄粉除去装置は、磁気エレメント５の絶対数や、磁気エレメント５内に配設している永久磁石４の個数を多くするとともに、磁気エレメント５を収納している本体１内の容積を大きくして原材料の通過流速を低減させることで微細鉄粉の除去効率を向上させている。

微細鉄粉の除去は、その微細鉄粉中を透過する磁力線の本数によって磁気エレメント５への吸着力が決定される。磁力線は、磁気エレメント５の絶対数や、その中に配設された永久磁石４の個数を多くすることによって、その近傍の磁力線密度が高くなり、微細鉄粉に対して捕捉確率が向上する。
これは、永久磁石からの距離の二乗に反比例して減衰する磁力線の特牲を補うもので、これ以外にも磁気エレメント５への吸着は、その吸着力と原材料流速の双方のベクトル合成力によって決定されるために、原材料の物性である粘性や慣性質量が大きく影響する。
加えて、微細鉄粉除去装置は原材料供給路の途中に設置されるので、その流入口１ａ及び排出口１ｂの寸法は、既存の原材料供給路のサイズによって決定されることが多く、そのサイズは当該原材料を圧送するための圧送ポンプの配管径や、工場設備の経済性などによって決定されるが、一般的に２インチから３インチ程度の小口径である。
このような理由によって、磁気エレメント５を収納している本体部分は、原材料の流入口１ａ及び、流出口１ｂの断面積と比較して大きくなっている。

また、配管経路によって微細鉄粉除去装置に供給される原材料は、飲料水（０．００８９ｐｏｉｓｅ）、マヨネーズ（８０ｐｏｉｓｅ）、水あめ（１００００ｐｏｉｓｅ）等の幅広い粘度を持っているが、配管経路中を流れる状態は、その原材料の流線が常に管軸と平行な層流を形成していることが多い。
なお、層流は、配管内を流れる流体が配管壁面の摩擦抵抗によって配管中央部の流速が最も速く、逆に配管の壁面では最低になり、乱流が発生していない流れを指す。
また、一般的に配管径や流速、流体密度が小さく、流体粘度が大きいと層流が形成され易く、この逆の条件では乱流になり易い。

微細鉄粉を含んだ原材料が、配管内を層流の状態で微細鉄粉除去装置の流入口１ａに達すると、その流速は、微細鉄粉除去装置の本体１内で、流路断面積の増大によって減速され、磁気エレメント５部に到達する。
このとき、本体内の流速は、微細鉄粉除去装置の流入口１ａと排出口１ｂの中心部を結ぶ線上の部位が最も速く、この中心線から離れるにしたがって遅くなる。
なお、配管内の層流の状態を、概略の断面図として図６に示す。

微細鉄粉除去装置の本体形状は、磁気エレメント５に付着した微細鉄粉を除去するための収納スペースや、本体１内の洗浄のためのボトムキャップ６が付設しているので、特に粘性の高い原料を供給した場合、流速がゼロの部位もある。
したがって、微細鉄粉除去装置の本体内に、原材料の流路を遮るように設置された磁気エレメント５によって捕捉される微細鉄粉の量は、流入口１ａと排出口１ｂの中心部を結ぶ線上の部位が最も原材料が通過するので最大となり、この線上から離れたところでは流速が遅いためにその捕捉量は減少する。
この現象によって、磁気エレメント５の表面に捕捉された微細鉄粉は一様ではなく、磁気エレメント５の長手方向を底辺とした山状に付着する。
この山の頂点は原材料が最も多く通過する部位になり、ある高さ以上に付着した場合、微細鉄粉を吸着する磁力が低下して磁気エレメント５での補足ができなくなり、原材料の粘性や流速によって剥離され、流されてしまうことになる。
したがって、このような現象を防ぐようにして、磁気エレメントの洗浄作業のサイクルが決定されるが、従来の微細鉄粉除去装置では、微細鉄粉の磁気エレメントへの付着効率が悪く、磁気エレメントの清掃作業サイクルが短いという問題を有している。

本発明は、上記従来の微細鉄粉除去装置が有する問題点に鑑み、磁気エレメントで高効率な微細鉄粉の捕捉を行うとともに、磁気エレメントに付着した微細鉄粉除去の清掃作業サイクルを延ばすことができる微細鉄粉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、本発明の微細鉄粉除去装置は、管路に磁気エレメントを配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメントで吸着し除去するようにした微細鉄粉除去装置において、磁気エレメントの上流側の管路に、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根を設けたことを特徴とする。

この場合において、管路の周壁に沿い周方向に帯状リングを配設し、該帯状リングの切り起こし片により攪拌羽根を形成することができる。

本発明の微細鉄粉除去装置によれば、管路に磁気エレメントを配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメントで吸着し除去するようにした微細鉄粉除去装置において、磁気エレメントの上流側の管路に、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根を設けることから、攪拌羽根により生じる乱流により磁気エレメントの表面全体に流速を与えることができ、これにより、磁気エレメントの微細鉄粉有効捕捉面積を増大させ、高効率な微細鉄粉の捕捉を行うとともに、磁気エレメントの清掃サイクルを延ばすことができる。

また、管路の周壁に沿い周方向に帯状リングを配設し、該帯状リングの切り起こし片により攪拌羽根を形成することにより、既存の微細鉄粉除去装置や新規に製作する微細鉄粉除去装置のいずれにも容易に攪拌羽根を設置することができ、また、簡単な構造とともに脱着も容易であることから、清掃作業も楽に行うことができる。

以下、本発明の微細鉄粉除去装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
この微細鉄粉除去装置は、管路に磁気エレメント５を配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメント５で吸着し除去するものであり、磁気エレメント５の上流側の管路の流入口１ａに、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根７１を設けている。

攪拌羽根７１は、管路の周壁に沿い周方向に配設した帯状リング７の切り起こし片により形成されている。
帯状リング７は、管路に対し着脱が可能であり、管路内を層流となって流れている原材料に対し、カルマン渦や旋回流等の乱流を発生させる攪拌羽根７１で原材料の層流を破壊する。
これにより、下流側に配設された複数の磁気エレメント５の表面全体に流速を与え、各磁気エレメント５の微細鉄粉の有効捕捉面積を増大させることにより、高効率な微細鉄粉捕捉を行うとともに、磁気エレメント５の清掃サイクルを延ばすことができる。

図１〜図５に、本発明の微細鉄粉除去装置の一実施例を示す。
微細鉄粉除去装置の流入口１ａ及び排出口１ｂの形状は、洗浄作業や保守点検作業を考慮して、処理を行う原材料の供給経路の配管に対し、フランジやフェルール継手８によって簡単に着脱が可能な構造となっている。
本実施例では、流入口１ａと排出口１ｂが２インチの図１及び図２に示すフェルール継手型式の微細鉄粉除去装置で実証を行った。

図３〜図４に、帯状リングと攪拌羽根を示す。
帯状リング７は、０．５ｍｍ厚みのスプリングステンレス鋼板を素材とし、放電加工によって攪拌羽根７１を切り起こした。図３中の折り曲げ線Ａは約９０度、折り曲げ線Ｂは約３０度に折り曲げ加工を行った。
また、折り曲げ線Ｃの爪部７２は、前後どちらかの辺の爪部７２を折り曲げ線Ｃに沿って９０度、折り曲げ線Ａ、Ｂとは逆に外側に折り曲げる。
そして、図４（ｂ）に示すように、全ての折り曲げ加工が完了した素材を、円筒形になるようにロール加工を行って帯状リング７が完成する。
なお、帯状リング７は、攪拌羽根７１を含め、図３〜図４に示す形状やサイズに限定するものではない。

一方、帯状リング７を微細鉄粉除去装置に装着するために、図５に示すように、微細鉄粉除去装置の原材料の流入口１ａに付設しているフェルール継手８の突合せ部を、当該帯状リング７の折り曲げられた爪部７２が収容できるように旋盤により溝９の加工を行う。
この新しく加工された浅い溝９の部分に、帯状リング７の爪部７２を嵌入し、既存の原材料供給経路の配管に付設されたフェルール継手に連結することにより、微細鉄粉除去装置への帯状リング７の装着が完了する。

このように、本実施例の帯状リング７及び攪拌羽根７１は、素材や加工面において非常に簡便で低廉な価格で提供することができるとともに、既存の微細鉄粉除去装置や、新規に製作する微細鉄粉除去装置のいずれにも簡単に装着することができる。
加えて、図３〜図４に示す帯状リング７の折り曲げ線Ａ、Ｂの折り曲げ角度を変えたり、微細鉄粉除去装置の流入口１ａに対する挿入設置方向を逆にしたりすることにより、原材料供給経路の配管内の層流に対して最も効率の高い乱流を発生させ、処理する原材料の粘性を始めとする物理的性質に応じて磁気エレメント５への微細鉄粉の捕捉効率を向上させることができる。

また、帯状リング７及び攪拌羽根７１は、素材が一枚のステンレス鋼版で製作されており、簡単な構造とともに、脱着も容易であることから、清掃作業も楽に行うことができる。
特に、食品工業の分野では、微細鉄粉除去装置の内部やマグネット体２を定期的に洗浄して食品原料の残留による腐敗を防止している。
すなわち、帯状リング７が複数の部品や素材が溶接やボルト締めによって構成されていると、それらの接合部分の間隙に入り込んだ微量の食品原料が完全に洗浄できず、腐敗して雑菌の温床となる。
そのため、洗浄が確実に行われる形状が求められているが、本実施例の帯状リング７は、この条件も満足する特徴を持っている。

かくして、本実施例の微細鉄粉除去装置は、管路に磁気エレメント５を配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメント５で吸着し除去するようにした微細鉄粉除去装置において、磁気エレメント５の上流側の管路の流入口１ａに、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根７１を設けることから、攪拌羽根７１により生じる乱流により磁気エレメント５の表面全体に流速を与えることができ、これにより、磁気エレメント５の微細鉄粉有効捕捉面積を増大させ、高効率な微細鉄粉の捕捉を行うとともに、磁気エレメント５の清掃サイクルを延ばすことができる。

また、管路の周壁に沿い周方向に帯状リング７を配設し、該帯状リング７の切り起こし片により攪拌羽根７１を形成することにより、既存の微細鉄粉除去装置や新規に製作する微細鉄粉除去装置のいずれにも容易に攪拌羽根７１を設置することができ、また、簡単な構造とともに脱着も容易であることから、清掃作業も楽に行うことができる。

以上、本発明の微細鉄粉除去装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の微細鉄粉除去装置は、磁気エレメントで高効率な微細鉄粉の捕捉を行うとともに、磁気エレメントに付着した微細鉄粉除去の清掃作業サイクルを延ばすことができるという特性を有していることから、各種原材料の微細鉄粉除去装置として、広く好適に用いることができる。

フェルール継手型式の微細鉄粉除去装置を示す断面斜視図である。 同微細鉄粉除去装置の洗浄動作を示す分解斜視図である。 帯状リングの製作展開図である。 帯状リングを示し、（ａ）は攪拌羽根を切り起こした状態を示す展開図、（ｂ）は帯状リングの斜視図である。 微細鉄粉除去装置への帯状リングの装着を示す分解斜視図である。 管路内の層流の流速を示す断面図である。

符号の説明

１ 本体
１ａ 流入口
１ｂ 排出口
２ マグネット体
３ 管体
４ 永久磁石
５ 磁気エレメント
６ ボトムキャップ
７ 帯状リング
７１ 攪拌羽根
７２ 爪部
８ フェルール継手
９ 溝

Claims (2)

1. 管路に磁気エレメントを配設し、管路を流れる原材料から磁性体の異物を磁気エレメントで吸着し除去するようにした微細鉄粉除去装置において、磁気エレメントの上流側の管路に、原材料の流れに乱流を発生させる攪拌羽根を設けたことを特徴とする微細鉄粉除去装置。
2. 管路の周壁に沿い周方向に帯状リングを配設し、該帯状リングの切り起こし片により攪拌羽根を形成したことを特徴とする請求項１記載の微細鉄粉除去装置。

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