JP2009166009A - 磁性流体分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクロン式処理容器と永久磁石を使って流体中に含まれる磁性粒子を分離・除去する磁性粒体分離装置において、効率良く且つ安定して分離・除去できる磁性粒体分離装置を提供する。
【解決手段】磁性粒体分離装置１は、磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口３と排出口とを備えるサイクロン式処理容器２と、サイクロン式処理容器２の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路６と、筒状流出通路６の下端に設けられた導入口７と、サイクロン式処理容器２の側壁に配設された第１永久磁石部材１０と、第１永久磁石部材１０の半径方向外側に第１永久磁石部材１０に対向して配設された第２永久磁石部材１２と、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材１２を相対的に移動させる移動手段３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体中の磁性粒子や気体中の磁性粒子等の磁性を有する微粒子等をサイクロン式処理容器を使って分離除去するための磁性粒体分離装置に関する。特に、本発明は、機械加工機等の切削液等に含まれる加工屑（磁性粒子）を除去するための磁性粒体分離装置に関する。

機械加工機においては、供給タンクに貯蔵された切削液が被加工物に供給された後、被加工物の加工屑を含む切削液がポンプで供給タンクに戻されることによって、切削液が加工機内を循環している。一般的に、被加工物から発生した加工屑は、加工機の循環経路の途中に設けられたフィルタ装置によって回収・除去されている。

フィルタ装置としては、ペーパーフィルタやバグフィルタやカートリッジフィルタ等の膜を用いたろ過式のものや加工屑を沈降させる沈降式のもの等がある。

しかし、ろ過装置は、使用時間が長くなるに従って、加工屑の粒体によってフィルタ膜が目詰まりを起こすので、定期的にあるいは不定期に、フィルタ装置を分解して、フィルタ膜を洗浄するか又は交換する必要があり、メンテナンスに費用がかかる、メンテナンスが面倒である等の問題を有している。また、沈殿式濃縮装置（シックナー）は、装置が大型になる、設備費が高い、微粒子を沈降させるのに時間がかかる等の問題を有している。

ところで、微粒子を捕集するために、遠心力を利用したサイクロンが広く利用されている。

乾式サイクロンでは一般に５μｍ以上の微粒子が、湿式サイクロンでは一般に１０μｍ以上の微粒子が、それぞれ捕集されている。したがって、大略１０μｍより粒子径の小さな微粒子を捕集するためには、サイクロンの入口速度を大幅にアップさせる必要がある。しかしながら、入口速度が大きくなるに従って、圧力損失が大きくなるので、エネルギー的に見て無駄の多い現実性の乏しいシステムとなってしまう。

特に、切削加工や研削加工に使用される切削液では、切削液中に含まれる加工屑を完全に除去する必要がある。特に、切削加工や研削加工の切削屑には高硬度の切粉があり、この切粉が切削液に含まれたままであると、被加工物にスクラッチなどの傷を発生させる元となる。この切粉は平均１０μｍ以下のものが多く、サイクロン処理装置では分離できない。そのために、現場では、フィルタと組み合わせ等の対応をしているが、十分でなく、更に別の対策が強く望まれていた。

対策の１例として、磁性粒子の回収方法として、サイクロン式処理装置の側壁の外側に磁石を配設して、この磁石を直径方向或いは、上下方向に移動させて、磁力が作用する状態と作用しなくなる状態とにすることで、サイクロン式処理装置内の磁性スラッジを吸着させて、その後吸着した磁性スラッジを側壁から離してサイクロン式処理装置から排出することが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−２１８３５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す１つのタイプでは、サイクロン式処理装置の側壁の外側に配設した永久磁石を直径方向外側に移動させるために、即ち、サイクロン処理容器から離れる方向に動かすために、磁力に逆らった大きな力が必要であり、設備が大掛かりとなるばかりでなく、サイクロン処理容器の側壁内面に吸着した磁性粒子を効果的に分離除去できないという問題を有する。

また、側壁に形成されたテーパー面に沿って磁石を下方向に動かして磁力を弱める別のタイプも開示しているが、このタイプでは、側壁のテーパー面に沿って大きく移動させないと磁力を弱めることができず、設備が大掛かりとなる。

さらに、どちらのタイプでも磁石を強い力で移動させる、或いは大きく移動させるために、経年変化で磁石位置が変化する可能があり、安定して切屑を吸着できなくなる或いは確実に磁力を開放して切屑を分離除去できなくなる可能性がある。

したがって、本発明は、サイクロン式処理容器と永久磁石を使って流体中に含まれる磁性粒子を分離・除去する磁性粒体分離装置において、効率良く且つ安定して分離・除去できる磁性粒体分離装置を提供することである。

具体的には、請求項１の発明は、磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、該サイクロン式処理容器の側壁に配設された第１永久磁石部材と、該第１永久磁石部材の半径方向外側に、該第１永久磁石部材に対向して配設された第２永久磁石部材と、該第１永久磁石部材と該第２永久磁石部材を相対的に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の磁性粒体分離装置において、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材を相対的にサイクロン式処理容器の半径方向と直角な方向に移動させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の磁性粒体分離装置において、第１永久磁石部材がサイクロン式処理容器の側壁に埋設され、第２永久磁石部材が側壁の外周に移動可能に配設されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置において、第１永久磁石部材は、複数個の第１分割片からなり、各第１分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、第２永久磁石部材は、複数個の第２分割片からなり、各第２分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の磁性粒体分離装置において、第１分割片及び第２分割片は夫々薄板部材からなり、第１分割片と第２分割片とは半径方向に重なり合う位置に配設されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の磁性粒体分離装置において、第１分割片は、サイクロン式処理容器の半径方向内側方向がNS極の一方極に、外側方向がNS極の他方極になるように配設され、第２分割片は、第１分割片と同じ磁極になり、互いに引き付けあうように配設されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、各第１分割片及び該各第２分割片は、夫々半径方向に対向する位置にある第１分割片及び第２分割片と逆の磁極からなることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項５ないし８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、第１分割片及び第２分割片は、同じ大きさで同数配設されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項４ないし９のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、第１分割片は、複数の磁極体が併設されてなり、隣接する磁極体は逆の磁性で配設されていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項５ないし１０のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、第１永久磁石部材の各第１分割片を収容する収納凹部がサイクロン式処理容器の側壁に形成され、第２永久磁石部材の各第２分割片を支持する支持部材を備え、支持部材に円環状凹部が形成され、円環状凹部に各第２分割片が間隔を空けて配設されていることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載の磁性粒体分離装置において、支持部材が、ヨーク部材からなることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１ないし１０のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、移動部材は第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動させる上下動機構からなることを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１１又は１２に記載の磁性粒体分離装置において、移動部材は第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動させる上下動機構を備え、上下動機構は支持部材に接続され、上下動機構によって支持部材がサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動することで第２永久磁石部材が上下動することを特徴とする。

請求項１５の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置において、移動手段は、第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って円周方向に回動させることを特徴とする。

請求項１６の発明は、磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、該サイクロン式処理容器の側壁に配設された永久磁石部材とを備え、該永久磁石部材が複数の分割片からなり、各分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする。

請求項１７の発明は、請求項１６に記載の磁性粒体分離装置において、各分割片は、半径方向に対向する位置に別の分割片を備え、各分割片は、別の分割片と逆の磁極からなることを特徴とする。

請求項１８の発明は、請求項１６又は１７に記載の磁性粒体分離装置において、各分割片は、半径方向外側にヨーク部材を備えることを特徴とする。

請求項１９の発明は、請求項１６ないし１８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、永久磁石部材の各分割片を収容する収納凹部がサイクロン式処理容器の側壁内に形成され、各分割片の外側にヨーク部材が上下動可能に配設されていることを特徴とする。

請求項２０の発明は、請求項１６ないし１８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置において、永久磁石部材の各分割片を支持する凹部を有する支持部材を備え、支持部材がヨーク部材からなることを特徴とする。

請求項２１の発明は、請求項２０に記載の磁性粒体分離装置において、支持部材がサイクロン式処理容器の側壁の外側に上下動可能に配設されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、サイクロン処理容器内で側壁方向に運ばれた磁性粒子は、側壁に設けられた第１永久磁石部材と第２永久磁石部材との磁力によって、強力に側壁の内壁面に吸着されるので、磁性粒子を含まないクリーンな流体が導入口から筒状流出通路に効果的に分離できる。その上、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材とを相対的に移動させることで、簡単に磁力を弱めることができるので、側壁の内壁面に吸着された磁性粒子を第１永久磁石部材及び第２永久磁石部材の強力な磁力から開放して、側壁の内壁面から脱離することができ、磁性粒子を落下・排出できる。

請求項２の発明によれば、磁力の調整が簡単であり、側壁の内壁面に効率良く磁性粒子を吸着・脱離できる。

請求項３の発明によれば、永久磁石の設置が簡単であり、且つ磁力の調整が簡単であり、側壁の内壁面に効率良く磁性粒子を吸着・脱離できる。さらに、磁力を弱める際の移動手段の駆動力を小さいものとすることができ、且つ確実に安定して作動させることができる。

請求項４の発明によれば、永久磁石部材の分割片を間隔を空けて配列することで磁力を調整できるので、磁力の調整が容易である。その上、磁力が強力に作用する場合と磁力を弱める場合とを簡単に調整できるので、その制御が容易であり、確実に安定して作用させることができる。

請求項５の発明によれば、永久磁石部材の分割片を間隔を空けて配列することで磁力を調整できるので、磁力の調整が容易である。その上、磁力が強力に作用する場合と磁力を弱める場合とを簡単に調整できるので、その制御が容易であり、確実に安定して作用させることができる。

請求項６の発明によれば、永久磁石部材の分割片を簡単な構造で得ることができ、低コストで得られる。

請求項７の発明によれば、簡単な永久磁石部材の配列で強力な磁力を得ることができ、容易に磁力の強弱を調整できるる。

請求項８の発明によれば、サイクロン処理容器の中央部分付近で強力な磁力を作用させることが出来るので、側壁の内壁面に磁性粒子を効果的に吸着することが出来る。

請求項９の発明によれば、第１分割片及び第２分割片を共用でき、低コスト化できる。

請求項１０の発明によれば、簡単な構成で強力な磁力を得ることができる。

請求項１１の発明によれば、各第１分割片を簡単に収容できて確実に保持できると共に、第２分割片は、円環状凹部にラフに収納しても第１分割片に引き寄せられて、第１分割片に重なる位置になるので、第２分割片を収容する部分は円環状凹部で良く、加工が容易である。それと共に、第２分割片の組み付けが容易である。

請求項１２の発明によれば、第２永久磁石部材の磁力が、半径方向外側に作用する磁力を効果的に抑制できるので、サイクロン処理容器の内側（中心方向）に向かって強力に磁力を作用させることが出来る。

請求項１３の発明によれば、移動部材によって２永久磁石をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下移動させることで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。

請求項１４の発明によれば、移動部材によって支持部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下移動させることで永久磁石部材の磁力が強力に磁性粒子に作用する場合と作用しない（あるいは作用する磁力を弱める）場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。

請求項１５の発明によれば、移動部材によって２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って円周方向に回動させることで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。

請求項１６の発明によれば、該永久磁石部材の複数の分割片が円弧状に間隔を空けて配設されているので、サイクロン式処理容器の内側に効果的に磁力を作用させることができ、被処理液中の磁性粒子を確実に吸着できる。

請求項１７の発明によれば、サイクロン式処理容器の内側に効率良く磁力を作用させることができ、永久磁石部材を小型軽量できる。また、永久磁石部材を低コスト化できる。

請求項１８の発明によれば、サイクロン式処理容器の内側に向けて、磁力を強力に作用させることができ、確実に磁性粒子を側壁の内壁面に吸着できる。

請求項１９の発明によれば、ヨーク部材を上下動可能させることで、磁力の強さを調整できるので、磁力の調整が容易である。また、簡単な構成で磁力の調整ができるので、装置を小型化できる。

請求項２０の発明によれば、サイクロン式処理容器の内側に向けて、磁力を強力に作用させることができ、確実に磁性粒子を側壁の内壁面に吸着できる。

請求項２１の発明によれば、支持部材を上下動可能させることで、磁力の強さを調整できるので、磁力の調整が容易である。また、簡単な構成で磁力の調整ができるので、装置を小型化できる。

本発明では、磁性粒子を含む被処理流体が、略円筒状のサイクロン式処理容器内に接線方向に導入され、サイクロン式処理容器内を高速で旋回運動して下方に移動する。旋回運動の過程で、流体中の固体成分である磁性粒子や液体成分や気体成分が、遠心力によって径方向外側に運ばれる。このとき、各成分の比重により各成分に作用する遠心力の大きさが異なっており、比重の大きい磁性粒子がより大きな遠心力を受ける。逆に、中心には比重の軽いものが多くなり、比重の軽いもの（磁性流体を含まない液体成分や気体成分）が、中央に筒状通路を通って上方向から排出される。そして、側壁方向に運ばれた磁性粒子は、側壁に設けられた永久磁石部材によって、側壁の内壁面に吸着される。

多くの磁性粒子が、側壁の内壁面に吸着された場合には、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材とを相対的に移動させることのよって、側壁の内壁面に吸着した磁性粒子に作用する磁力が弱くなるので、側壁の内壁面に吸着された磁性粒子は、側壁の内壁面から脱離し落下する。そして、落下した磁性粒子は排出され、回収手段（図示せず）に回収される。したがって、流体中に含まれる磁性粒子が効率良く分離・除去される。その後は、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材とを重なり合うもとの位置関係に戻すことで、再び側壁の内壁面に磁性粒子を吸着するようになる。

なお、上記発明では、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材を半径方向に重ねて配設するようにしている。この場合に、第１永久磁石部材又は第２永久磁石部材をリング状の永久磁石として、側壁に配設すると、半径方向内側の全ての面がN極かS極の一方になり、半径方向外側の全ての面がN極かS極の他方になるので、半径方向内側に作用する磁力が弱くて、磁性粒子の吸着性能が不足する結果となることが判った。

この結果からして、第１永久磁石部材の各第１分割片（又は第２永久磁石部材の各第２分割片）を間隔を空けて円弧状に配設すると、互いの円弧状端部にも磁力が強く作用することとなり、結果として、半径方向内側に作用する磁力が強力になり、磁性粒子の吸着性能が十分に発揮されることが判った。そのために、本発明では、第１永久磁石部材又は第２永久磁石部材のみ配設し、この配設した永久磁石部材（第１永久磁石部材或いは第２永久磁石部材）を複数の分割片で構成し、各分割片を間隔を空けて配設する構成とすることを発明とした。この構成では、側壁の内壁面に磁性粒子を強力に吸着できる。特に、各分割片の半径方向対面位置には別の分割片が来るように配設し、各分割片とこの別の分割片とを異なる磁極とすると、半径方向内側に作用する磁力が、更に強力となり、磁性粒子の吸着性能が十分に発揮される。更に、各分割片の半径方向外側を鉄製等のヨーク部材で蔽うと、半径方向内側への磁力が強化されるので、いっそう磁性粒子の吸着性能が十分に発揮される。

本発明は、研削砥石のように、被加工物の切粉と砥粒とが一緒になった切削屑では、切削屑である磁性粒子が大略１０μｍより小さい磁性微粒子であり、通常のサイクロン式処理装置では分離・除去することが困難であるが、本発明では、より効果的に分離・除去できる。

（実施形態１）
図１ないし図５に基づいて、本発明の実施形態１を説明する。

実施形態1の磁性流体分離装置１は、研削加工や切削加工や研磨加工等の各種機械加工を行うための機械加工機において、切削液の中に混入する切粉（即ち磁性粒子）、或いは切粉と砥粒との溶着したもの等からなる切削屑と切削液とを分離し、切削屑を分離回収する場合に適用したものである。

磁性流体分離装置１は、ステンレス、アルミニウムや樹脂等の非磁性体から構成されたサイクロン式処理容器２を備える。このサイクロン式処理容器２は、略円筒状の本体部分２ａを備える。この本体部分２ａの側壁の上側部分に流入口３が接線方向に設けられている。本体部分２ａの下方には、本体部分２ａに連続して略逆円錐形状で下方に向かって径が小さくなる略逆円錐形状部分２ｂと、この略逆円錐形状部分２ｂの下端部に設けられた絞り部８から更に下方に向かって逆に径が大きくなる略円錐形状部分２ｃを備える。さらに、略円錐形状部分２ｃの下端部に設けられた拡大部９から更に下方に向かって再び径が徐々に小さくなった略円錐形状の排出部分２ｄを備える。この排出部分２ｄの下端部に磁性粒子ｊの排出口４が設けられている。本体部分２ａ、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ及び排出部分２ｄの外周に円筒状の円筒外筒５が設けられている。なお、円筒外筒５はステンレス、合成樹脂等の非磁性体で構成するが、永久磁石部材の磁力の作用上で影響が無ければ、鋼管としても良い。本体部分２ａ、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ及び排出部分２ｄは別体で構成しているが、全部或いは一部が一体でも良い。本体部分２ａ、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ、排出部分２ｄ及び円筒外筒５も一体としても良い。本発明で言う側壁とは、円筒外筒５と本体部分２ａ、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ、排出部分２ｄを含む。

サイクロン式処理容器２の中心部分には、軸方向に延びて筒状流出通路６が配設されている。筒状流出通路６の下端部に設けられた導入口７は、拡大部９とほぼ同じ高さ位置か、僅かに高めの位置になるように設けられている。その理由は、流入口３から本体部分２ａに流入され、略逆円錐形状部分２ｂに導かれた流体が、その流速を絞り部８で一旦速められた後、略円錐形状部分２ｃによって、遠心力の作用で重量の重いもの（切削屑等の磁性粒子）は拡大部９に向かい、重量の軽いもの（切削液等）は、中央に残るようになる。そして、排出部分２ｄでは、拡大部９から排出口４に向かって絞られる構成であり、中央に残るようになった流体が導入口７から筒状流出通路６内に導かれる。その際に、導入口７が拡大部９よりも大きく離れて高い位置にあると、遠心力が十分に作用してない状態の流体（切削屑と切削液が混在した状態）が導入口７近辺に存在する結果となり、重量の重い切削屑も導入口７から筒状流出通路６に導かれる結果となる。また、逆に、導入口７が拡大部９よりも大きく離れて低い位置にあると、拡大部９の高さ位置で、遠心力の作用で重量の重い切削屑が拡大部９に分離集約し、中央部分に重量の軽い切削液に分離集約できるにも関わらず、再度両者が混ざり合う結果となる。そのために、筒状流出通路６の下端部に設けられた導入口７と拡大部９とは、ほぼ同じ高さ位置か僅かに高めに設けられていることが好ましい。

また、導入口７が設けられた下端部は僅かに外側に拡径して設けられており、流体に、より確実に遠心力が作用するようにしてある。しかし、場合によれば、下端部は筒状流出通路６の本体部分と同径のままでもよい。

排出部分２ｄの外周面に円弧状の凹部１５が所定間隔毎に、円弧状に形成されている。この凹部１５に第１永久磁石部材１０の各第１分割片１１が収納されている。第１分割片１１の上端部が拡大部９や導入口７とほぼ同じ高さ位置に設けられている。円弧状の凹部１５に収納されている各第１分割片１１は、矩形状の薄板として低コスト化を図っているが、円弧状の凹部１５と同形状に円弧状に形成されていても良い。又逆に、凹部１５は各第１分割片１１の矩形状に合わせて矩形状に形成しても良い。なお、凹部を円環状凹部として、各第１分割片１１を所定位置に接着などで固定するようにしても良い。また、凹部１５に確実に固定する場合には、各第１分割片１１を接着剤等で接着しても良い。

８個の第１分割片１１は、図３に示すように、半径方向内側がN極になるものとS極になるものとが、上から時計方向にN極、N極、S極、N極、S極、S極、N極、S極と配設されている。このことによって、対向する第１分割片１１同士が引き合う磁極関係（N極とS極）になるように配設されている。このように、対向する第１分割片１１が互いに引き合うように異なる磁極からなることよって、半径方向内側に向かう磁力が強力になり、磁性粒子が強力に側壁の内壁面に吸着される。

また、円筒外筒５の外周には、ヨークからなるリング状の支持部材２１が上下動可能に配設されている。支持部材２１の内面側に円環状凹部１６が形成され、円環状凹部１６に第２永久磁石部材１２の各第２分割片１３が配設されている。この第２分割片１３は第１分割片１１と同形状にして共用することによって、低コスト化を図っている。なお、円環状凹部１６は、第２分割片１３の形状に合わせた溝の形状でなく円環状に形成して、円環状凹部１６の形成を容易にしている。この円環状凹部１６に第２分割片１３を収納する際には、第１分割片１１と半径方向にラフに重なり合う位置で第２分割片１３を円環状凹部１６内にラフに組付けておけば、第１分割片１１と第２分割片１３との磁極が互いに引き合う関係にあるので、第１分割片１１の半径方向外側に第２分割片１３が引き付けられて重なる位置になるようになり、組立が容易である。なお、円環状凹部１６に代えて、凹部１１と同様に、第２分割片１３が収納できる凹部を形成しても良い。

各第２分割片１３は、図４に示すように、各第１分割片１１と同じ位置に同じ磁極になるように配設されている。

支持部材２１の下端部にブラケット部２２が一体に設けられている。ブラケット部２２は、移動手段としてのエアシリンダ３０に接続されている。移動手段としては、エアシリンダやモーター等の公知の駆動手段を使用できる。

次に、実施形態１の磁性粒体分離装置１の動作について説明する。

図３に示す第１分割片１１、及び図４に示す第２分割片１３が、図５に示すように、互いに向き合う面が異なる磁極となっており、互いに引き付け合う関係にあり、且つ第１分割片１１と第２分割片１３とも、図３、図４に示すように、サイクロン容器の中心に対して対向する位置にある分割片と互いに引き付け合う磁極となっており、サイクロン容器の中心で強力な磁力が得られ、結果として、サイクロン容器２の内側に強力な磁力が作用する。

この状態で、磁性粒子ｊを含む被処理流体ｒが、高速で、接線方向に流入口３からサイクロン式処理容器２内に導入される。導入された被処理流体ｒは、本体部分２ａの側壁内面に沿うように、旋回運動を行う。本体部分２ａの内部では、導入された被処理流体ｒが本体部分２ａ内を旋回運動することにより旋回流が生じ、略逆円錐形状部分２ｂに導かれる。略逆円錐形状部分２ｂの下端部に設けられた絞り部８によって、旋回流の速度が高くなり、略円錐形状部分２ｃに導かれる。略円錐形状部分２ｃにおいて、高速度の旋回運動による遠心力が強く作用する。その結果、比重の大きな磁性粒子ｊには、より大きな遠心力が作用して、径方向外方に運ばれて拡大部９に集約するようになる。この磁性粒子ｊは、NS磁極群１１の磁力によって、拡大部９方向に引っ張られると同時に排出部分２ｄの内壁面に保持された状態となる。このことによって、排出部分２ｄの内壁に向かう磁性粒子ｊがこの内壁に付着（トラップ）される。

その結果、被処理流体ｒは、サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分と、拡大部９に偏在した磁性粒子ｊの層とに分離される。サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分は、排出部分２ｄにおいて上向き軸方向の力が働いて、導入口７から筒状流出通路６に導かれて、クリーンな液体として磁性粒体分離装置１から外部に流出される。

そして、拡大部９の排出部分２ｄの内壁面に多くの磁性粒子ｊが付着した後、移動手段であるエアシリンダ３０によって、支持部材２１を下降させ、第２分割片１３が第１分割片１１と重ならない位置にする。すると、第１分割片１１と第２分割片１３とは個々に磁力が作用することになり、磁性粒子ｊに作用する磁力が弱くなる。その結果、排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊの付着力が低下して、磁性粒子ｊが排出部分２ｄの内壁面から離れて、落下する。その後、再び、支持部材２１を上昇させ、第２分割片１３が第１分割片１１と重なる元の位置関係にする。すると、前述したように再び排出部分２ｄの内壁面に多くの磁性粒子ｊが付着するようになる。このように、連続して磁性粒子ｊをトラップしたり、トラップを解除したりでき、流出口４から磁性粒子ｊが排出される。

実施形態1では、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。特に、支持部材２１を上下動させることで、磁性粒子ｊに作用する磁力の強弱を調整できるので、簡単な構造でよく、且つ確実に安定して磁力を調整できる。

実施形態１では、第２永久磁石部材１２を支持する支持部材２１を上下動させることで、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材１２とが共同して強力な磁力を排出部分２ｄの内壁面に集約する磁性粒子ｊに作用させたり、或いは、個々に作用するようにして磁力を弱めて排出部分２ｄの内壁面に集約する磁性粒子ｊに作用しなくなったりするので、簡単で且つ確実に磁性粒子ｊを分離・排出できる。

さらに、第１永久磁石部材１０の第１分割片１１、第２永久磁石部材の１２の第２分割片１３を、サイクロン式処理容器２の半径方向に見て対向する位置にある分割片１１、１２と異なる磁極としてサイクロン式処理容器２の中心に対して強力な磁力が作用するように配設しているので、効果的に排出部分２ｄの内壁面に磁性粒子ｊを吸着したり、脱離したりすることが容易に調整できる。

また、支持部材２１がヨークとしての機能を備える材質で出来ているので、第２永久磁石部材１２の磁力が磁性粒子ｊのほうに集中して作用するようにすることができ、小型の永久磁石でも大きな磁力を得ることが出来る。円筒外筒５の外周には支持部材２１を設けているだけであり、円筒外筒５の外周における構造が簡素化でき、製造コストを低減できる。また、第１永久磁石部材１０は、排出部分２ｄの外周に埋設したが、この位置に限られるものではなく、第２永久磁石部材１２と排出部分２ｄの内壁との間にあればよいので、排出部分２ｄ内でなく、円筒部材５の内周や外周、或いは内部に埋設するようにしても良く、当然、排出部分２ｄ内に埋設しても良い。なお、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材１２とは直接接触しないように、間隙を空けるか別部材を介在させてあればよく、円筒外筒５や排出部分２ｄ等に適切に設ければよいものである。

なお、シリンダ３０は、図１に示すように２ヶ所設けているが、この数に限られるものではなく、１つでも良く、また２つより多くてもよい。２つのシリンダ３０が同期して支持部材２１が同時に上下動するようになっているが、例えば、半円ずつ上下動する、或いは９０°分ずつ上下動するようにしても良い。その場合は、シリンダを別々に設けると上下動がスムーズにコントロールできる。

（実施形態２）
次に、図６及び図７に基づいて、本発明の実施形態２について説明する。なお、実施形態２において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。

実施形態２では、第１永久磁石部材１０の第１分割片１１及び第２永久磁石部材１２の第２分割片１３の配列を変更したものである。図６及び図７では、第１分割片１１及び第２分割片１３との配設関係が良く判るようにするために、リング状部材を仮に設けて、これに第１分割片１１及び第２分割片１３を配設した場合として説明する。実際には、図示を省略するが、実施形態１と同様に、第１分割片１１は凹部１５に収納され、第２分割片１３は環状凹部１６に収納されている。

実施形態２では、２つの分割片１１を異なる磁極で併設し、分割変２個分の間隔を空けて、又２個分の分割片を配設するようにし、且つサイクロン容器２の半径方向に見て対向する位置にある分割片と異なる磁極になるように配設されている。

実施形態２でも、実施形態１と同様に、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。

この実施形態２でも、実施形態１と同様に、支持部材を移動させて、第１分割片１１及び第２分割片１３の磁力が側壁５である排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。

（実施形態３）
次に、図８及び図９に基づいて、本発明の実施形態３について説明する。なお、実施形態３において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。

実施形態３では、第１永久磁石部材１０の第１分割片１１及び第２永久磁石部材１２の第２分割片１３の配列を変更したものである。図８及び図９では、第１分割片１１及び第２分割片１３との配設関係が良く判るようにするために、リング状部材を仮に設けて、これに第１分割片１１及び第２分割片１３を配設した場合として説明する。実際には、図示を省略するが、実施形態１と同様に、第１分割片１１は凹部１５に収納され、第２分割片１３は環状凹部１６に収納されている。

実施形態３では、３つの分割片１１を異なる磁極で併設し、分割片３個分の間隔を空けて、又３個分の分割片を配設するようにしている。

実施形態３でも、実施形態１と同様に、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。

この実施形態３でも、実施形態１と同様に、支持部材を移動させて、第１分割片１１及び第２分割片１３の磁力が側壁５である排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。

なお、実施形態３では、各分割片に対して、サイクロン容器２の半径方向に見て対向する位置には分割片が配設されてないが、分割片と異なる磁極の分割片が配設されるようにすると実施形態１や２のように半径方向中心に対して作用する磁力が強くなって効果的である。

（実施形態４）
次に、図１０に基づいて、本発明の実施形態４について説明する。なお、実施形態４において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。

実施形態４では、第１永久磁石部材１０の第１分割片１１及び第２永久磁石部材１２の第２分割片１３の配列を変更したものである。図１０では、第１分割片１１及び第２分割片１３との配設関係が良く判るようにするために、リング状部材を仮に設けて、これに第１分割片１１及び第２分割片１３を配設した場合として説明する。実際には、図示を省略するが、実施形態１と同様に、第１分割片１１は凹部１５に収納され、第２分割片１３は環状凹部１６に収納されている。

実施形態４では、２つと３つの分割片１１を異なる磁極で併設し、分割片２個分の間隔を空けて配設するようにしている。実施形態４では、各分割片に対して、サイクロン容器２の半径方向に見て対向する位置に異なる磁極の分割片が配設され、各分割片の円周方向に隣接する分割変の磁極は異なる磁極となっているので、効果的に磁力を調整できる。
実施形態４でも、実施形態１と同様に、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。

この実施形態４でも、実施形態１と同様に、支持部材を移動させて、第１分割片１１及び第２分割片１３の磁力が側壁５である排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。

なお、第１永久磁石部材１０や第２永久磁石部材１２の各分割片の配設は、上記実施形態に限られるものではなく、第１分割片１１と第２分割片１３とが重なった際には強力な磁力が作用して排出部分２ｄの内壁面に磁性粒子ｊを付着し、第１分割片１１と第２分割片１３との重なりがずれた際には排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊが脱落するようになれば、上記実施形態に限られない。また、分割片間の間隔も上記実施形態に限られるものではなく、磁力が効果的に作用するように配設できれば、上記実施形態に限られない。

また、第２永久磁石部材１２を下降させた際に、第２永久磁石部材１２の磁力が排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することを確実に遮断したい場合には、第１永久磁石部材の下側に磁力遮蔽部材を埋め込んでも良い。

上記実施形態では、第１永久磁石部材１０が固定され、第２永久磁石部材が上下動するようになっているが、第２永久磁石部材を回転させて、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材とが、排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに対して共同して磁力が作用する状態と作用しない状態とを作るようにしても良い。

上記実施形態では、第１永久磁石部材１０が固定され、第２永久磁石部材が移動するようになっているが、逆にして、第１永久磁石部材１０が移動し、第２永久磁石部材が固定されていても良い。或いは第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材との両方が移動するようにしても良い。例えば、第１永久磁石部材１０が移動する場合には、排出部分２ｄと円筒外筒５との間に移動可能な円筒部材を設け、この円筒部材に第１永久磁石部材１０を配設するようにすれば良い。また、第２永久磁石部材を固定式とする場合には、例えば、円筒外筒５の内周面または外周面に埋め込むようにしても良い。

別の構成として、例えば、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材との間にシールド部材を介在させ、このシールド部材を移動させることで、排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに対して、第１永久磁石部材１０と第２永久磁石部材の磁力が共同して作用する状態と作用しない状態とを作るようにしても良い。

（実施形態５）
次に、図１１に基づいて、本発明の実施形態５について説明する。なお、実施形態５において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。

実施形態５では、側壁である円筒外筒５の外側にのみ永久磁石部材１２を配設して、サイクロン式処理容器の排出部分２ｄの外壁面に埋め込む永久磁石部材１０を省略した実施形態を示す。この実施形態５では、永久磁石部材１２は分割片１３からなり、各分割片１３の配設状態は実施形態１である図３と同様に配設されている。支持部材２１に対して、図３に示すと同様な凹部１５が形成され、この凹部１５に各分割片１３が収納されている。また、支持部材２１は、実施形態１と同様に、ブラケット２２がエアモータ等の移動手段（図示省略）に接続されており、移動手段の作動により、支持部材２１は上下動するようになっている。

この実施形態５では、分割片１３を円弧状に均等な間隔を空けて配設すると共に、半径方向内側のみ開放して、半径方向外側、上下方向及び円周方向をヨーク部材である支持部材２１で覆うようにしているので、半径方向内側に向けて磁力が強力に作用することとなっている。その結果、磁性粒子ｊがサイクロン式処理容器２の内壁面に効果的に吸着される。吸着状態を解除する場合には、サイクロン式処理容器２の内壁面に吸着された磁性粒子ｊが被処理流体ｒの流速によって外れ落ちることがあるので、これで機能を満足する場合にこの状態のままでも良い。しかし、この状態の磁性粒子ｊの外れでは機能的に不十分な場合には、支持部材２１を下方に移動させるようにしても良い。その場合には、サイクロン式処理容器２の内壁面との距離が広くなるので、サイクロン式処理容器２の内壁面に作用する磁力が弱くなり、内壁面に付着した磁性粒子ｊが内壁面から外れて落下する。

（実施形態６）
次に、図１２に基づいて、本発明の実施形態６について説明する。なお、実施形態６において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。

実施形態６では、円筒外筒５の内側にあるサイクロン式処理容器２の排出部分２ｄの外壁面にのみ永久磁石部材１０を収納して配設して、円筒外筒５の外側に配設する永久磁石部材１２を省略した実施形態を示す。この実施形態６では、永久磁石部材１０は分割片１１からなり、各分割片１１は実施形態１である図３と同様に配設されている。図３に示すと同様な凹部１５が形成され、この凹部１５に各分割片１１が収納されている。更に、永久磁石部材１０の分割片１１の磁力が半径方向外側に漏れることを防止し、半径方向内側の磁力を強力にするために、ヨーク部材からなるリング状の支持部材２１が、分割片１１の半径方向外側を覆うように円筒外筒５の外側に設けられている。この実施形態６では、実施形態１と同様に、ブラケット２２がエアモータ等の移動手段（図示省略）に接続されており、移動手段の作動により、支持部材２１は上下動するようになっている。

この実施形態６では、分割片１１を円弧状に均等な間隔を空けて配設すると共に、半径方向内側のみ開放して、半径方向外側をヨーク部材である支持部材２１で覆うようにしているので、半径方向内側に向けて磁力が強力に作用することとなっている。その結果、磁性粒子ｊがサイクロン式処理容器２の内壁面に効果的に吸着される。吸着状態を解除する場合には、サイクロン式処理容器２の内壁面に吸着された磁性粒子ｊが被処理流体ｒの流速によって外れ落ちることがあるので、これで機能を満足する場合にこの状態のままでも良い。しかし、この状態の磁性粒子ｊの外れでは機能的に不十分な場合には、支持部材２１を下方に移動させるようにしても良い。その場合には、分割片１１の磁力が半径方向外側にも漏れることとなり、サイクロン式処理容器２の半径方向内側に作用していた磁力が弱くなるので、サイクロン式処理容器２の内壁面に作用する磁力が弱くなり、内壁面に付着した磁性粒子ｊが内壁面から外れて落下する。

産業上の利用分野

本発明は、液体中の磁性粒子や気体中の磁性粒子等の磁性を有する微粒子等をサイクロン式処理容器を使って分離除去するための磁性粒体分離装置、機械加工機等の切削液等に含まれる加工屑（磁性粒子）を除去するための磁性粒体分離装置に適用できる。また、気体中に磁性微粒子が含まれた被処理流体に対しても、適用可能である。

本発明の実施形態１に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。 図１の要部拡大図を示す。 本発明の実施形態１の第１永久磁石部材の配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態１の第２永久磁石部材の配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態１の第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設関係を説明する図である。 本発明の実施形態２に係り、第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態２に係り、第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設関係を説明する図である。 本発明の実施形態３に係り、第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態３に係り、第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設関係を説明する図である。 本発明の実施形態４に係り、第１永久磁石部材と第２磁石部材との配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態５に係り、永久磁石部材の配設状態を説明する図である。 本発明の実施形態６に係り、永久磁石部材の配設状態を説明する図である。

符号の説明

１ 磁性粒体分離装置
２ サイクロン式処理容器
３ 流入口
５ 円筒外筒
６ 筒状流出通路
７ 導入口
８ 絞り部
９ 拡大部
１０ 第１永久磁石部材
１１ 第１分割片
１２ 第２永久磁石部材
１３ 第２分割片
１５ 凹部
１６ 円環状凹部
２１ 支持部材
３０ 移動手段

Claims (21)

1. 磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、
   該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、
   該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、
   該サイクロン式処理容器の側壁に配設された第１永久磁石部材と、
   該第１永久磁石部材の半径方向外側に、該第１永久磁石部材に対向して配設された第２永久磁石部材と、
   該第１永久磁石部材と該第２永久磁石部材を相対的に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする磁性粒体分離装置。
2. 移動手段は、第１永久磁石部材と第２永久磁石部材を相対的にサイクロン式処理容器の半径方向と直角な方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒体分離装置。
3. 第１永久磁石部材がサイクロン式処理容器の側壁に埋設され、第２永久磁石部材が側壁の外周に移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性粒体分離装置。
4. 第１永久磁石部材は、複数個の第１分割片からなり、各第１分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
5. 第２永久磁石部材は、複数個の第２分割片からなり、各第２分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
6. 第１分割片及び第２分割片は夫々薄板部材からなり、第１分割片と第２分割片とは半径方向に重なり合う位置に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の磁性粒体分離装置。
7. 第１分割片は、サイクロン式処理容器の半径方向内側方向がNS極の一方極に、外側方向がNS極の他方極になるように配設され、第２分割片は、第１分割片と同じ磁極になり、互いに引き付けあうように配設されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁性粒体分離装置。
8. 各第１分割片及び各第２分割片は、夫々半径方向に対向する位置にある第１分割片及び第２分割片と逆の磁極からなることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
9. 第１分割片及び第２分割片は、同じ大きさで同数配設されていることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
10. 第１分割片は、複数の磁極体が併設されてなり、隣接する磁極体は逆の磁性で配設されていることを特徴とする請求項４ないし９のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
11. 第１永久磁石部材の各第１分割片を収容する収納凹部がサイクロン式処理容器の側壁に形成され、第２永久磁石部材の各第２分割片を支持する支持部材を備え、支持部材に円環状凹部が形成され、円環状凹部に各第２分割片が間隔を空けて配設されていることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
12. 支持部材が、ヨーク部材からなることを特徴とする請求項１１に記載の磁性粒体分離装置。
13. 移動部材は第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動させる上下動機構からなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
14. 移動部材は第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動させる上下動機構を備え、上下動機構は支持部材に接続され、上下動機構によって支持部材がサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って上下動することで第２永久磁石部材が上下動することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁性粒体分離装置。
15. 移動手段は、第２永久磁石部材をサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って円周方向に回動させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
16. 磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、
    該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、
    該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、
    該サイクロン式処理容器の側壁に配設された永久磁石部材とを備え、
    該永久磁石部材が複数の分割片からなり、各分割片は円弧状に間隔を空けて配設されていることを特徴とする磁性粒体分離装置。
17. 各分割片は、半径方向に対向する位置に別の分割片を備え、各分割片は、該別の分割片と逆の磁極からなることを特徴とする請求項１６に記載の磁性粒体分離装置。
18. 各分割片は、半径方向外側にヨーク部材を備えることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の磁性粒体分離装置。
19. 永久磁石部材の各分割片を収容する収納凹部がサイクロン式処理容器の側壁内に形成され、各分割片の外側にヨーク部材が上下動可能に配設されていることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
20. 永久磁石部材の各分割片を支持する凹部を有する支持部材を備え、支持部材がヨーク部材からなることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか1つに記載の磁性粒体分離装置。
21. 支持部材がサイクロン式処理容器の側壁の外側に上下動可能に配設されていることを特徴とする請求項２０に記載の磁性粒体分離装置。

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