JP2011056369A - Magnetic separator, and magnetic separation system - Google Patents

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Taizo Tosaka
泰造 戸坂
Mina Sakano
美菜 坂野
Shigeki Kadoma
茂樹 門間
Tomoaki Kiuchi
智明 木内
Ichiro Yamanashi
伊知郎 山梨
Akiko Sumiya
晶子 角谷
Hidehiko Okada
秀彦 岡田
Shigeo Nakayama
茂雄 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic separator having improved capability of capturing particles. <P>SOLUTION: The magnetic separator 1 separates particles present in a fluid by magnetic force, and includes a tubular member 2 comprising an inner wall 11 comprising a coaxial hollow part 11a formed therein, an outer wall 12 comprising a coaxial hollow part 12a formed therein wherein the inner wall 11 is disposed, and a flow path 5 formed between the inner wall 11 and the outer wall 12 for a fluid to flow therethrough; a magnetic-field generator 3 disposed in the hollow part 11a and comprising a plurality of permanent magnets 16, 17; and a filter member 4 that is disposed outside of the magnetic-field generator 3, extends from the center part of the flow path 5 toward the outer circumference thereof, and includes a magnetic body. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体中の粒子を捕獲して分離する磁気分離装置及び磁気分離システムに関する。   The present invention relates to a magnetic separation device and a magnetic separation system for capturing and separating particles in a fluid.

磁気力により粒子を捕獲して、分離する磁気分離装置が知られている。このような磁気分離装置は、液体中の固形粒子を分離することに用いられることが多い。   2. Description of the Related Art Magnetic separation devices that capture and separate particles by magnetic force are known. Such a magnetic separation device is often used to separate solid particles in a liquid.

磁気分離の方法には大きく分けて、開放勾配型磁気分離法(Open Gradient Magnetic Separation, OGMS)と高勾配磁気分離法(High Gradient Magnetic Separation, HGMS)とがある。   The magnetic separation methods are roughly classified into open gradient magnetic separation (OGMS) and high gradient magnetic separation (HGMS).

開放勾配型磁気分離法は、磁石の磁気力を直接使い分離する方法である。開放勾配型磁気分離法は、1mm以上の鉄粒子などの分離によく使われる。   The open gradient type magnetic separation method is a method in which the magnetic force of a magnet is directly used for separation. The open gradient magnetic separation method is often used for separating iron particles of 1 mm or more.

一方、高勾配磁気分離法は、細い針金などでできた金網を外部磁場によって磁化し、針金の表面に発生した非常に大きな磁気力で物質を引き付ける方法である。高勾配磁気分離法は、ミクロンサイズの粒子の分離によく使われている。   On the other hand, the high gradient magnetic separation method is a method in which a wire net made of a thin wire or the like is magnetized by an external magnetic field, and a substance is attracted by a very large magnetic force generated on the surface of the wire. High gradient magnetic separation is often used to separate micron-sized particles.

近年、超電導マグネット技術の発展によって、数T以上の磁場が容易に使えるようになった。このため、高勾配磁気分離法と高磁場を組み合わせた磁気分離装置が開発されている。このような磁気分離装置は、1μm以下の強磁性体や常磁性体を分離することが可能になっている。また、高勾配磁気分離法は、針金等を流路に入れる必要があるが、膜等の磁気分離装置と異なり目詰まりを起こして使用不能になることが無いという特徴を有している。つまり、磁場のon/offによって捕獲性能をon/offすることが可能である。このため、フィルターに回収物が溜まったら磁場をoffにして捕獲性能を無くし、捕獲した物質を洗い流すことができる。この機能は、捕獲物を容易に回収できるということで、有価物の回収等にも有効である。   In recent years, with the development of superconducting magnet technology, a magnetic field of several T or more can be easily used. For this reason, a magnetic separation apparatus combining a high gradient magnetic separation method and a high magnetic field has been developed. Such a magnetic separation device can separate a ferromagnetic material or a paramagnetic material of 1 μm or less. In addition, the high gradient magnetic separation method has a feature that a wire or the like needs to be put in a flow path, but unlike a magnetic separation device such as a membrane, it is not clogged and cannot be used. That is, the capture performance can be turned on / off by turning the magnetic field on / off. For this reason, when collected matter accumulates in the filter, the magnetic field is turned off to lose the capture performance, and the captured substance can be washed away. This function is effective for recovering valuable materials because the captured material can be easily recovered.

開放勾配型磁気分離法による磁気分離装置では、永久磁石が用いられている。これは、開放勾配型磁気分離法では比較的大きな粒子を対象としているため、大きな磁気力は必要としないため磁場の弱い永久磁石でも使用可能であるためである。また、安価であることと直接磁石と粒子が力を及ぼしあうため丈夫な構造を要求されるという理由もある。   A permanent magnet is used in a magnetic separation apparatus using an open gradient magnetic separation method. This is because the open-gradient magnetic separation method targets relatively large particles, and does not require a large magnetic force, so that even a permanent magnet having a weak magnetic field can be used. Another reason is that it is inexpensive and requires a strong structure because the magnet and particles directly exert forces.

一方、高勾配磁気分離法による磁気分離装置では、電磁石が用いられている。高勾配磁気分離法では金網の洗浄のため磁場のon/offが必要で、そのために電磁石が使われている。しかしながら、微細な粒子を含んだ水を大量に処理するには大型の高勾配磁気分離法による磁気分離装置が必要であるが、大型の電磁石は、非常に重くまた、大量の電力、冷却のための水を必要とする。近年ではランニングコストの安い超電導マグネットなどを使うようになってきているが、設備が非常に高価になるという問題がある。   On the other hand, an electromagnet is used in a magnetic separation apparatus using a high gradient magnetic separation method. The high gradient magnetic separation method requires on / off of the magnetic field for cleaning the wire mesh, and an electromagnet is used for that purpose. However, in order to process a large amount of water containing fine particles, a large magnetic separation apparatus using a high-gradient magnetic separation method is necessary. However, a large electromagnet is very heavy, and is used for a large amount of power and cooling. Need water. In recent years, superconducting magnets with low running costs have been used, but there is a problem that the equipment becomes very expensive.

そこで、特許文献1には、内側に環状通路が形成された筒状体と、環状通路に配置された永久磁石とを備える凝集装置が開示されている。この凝集装置では、永久磁石により粒子を凝集させて、凝集させた粒子を濾過装置にて除去している。   Therefore, Patent Document 1 discloses an aggregating device including a cylindrical body having an annular passage formed therein and a permanent magnet disposed in the annular passage. In this aggregating apparatus, particles are aggregated by a permanent magnet, and the aggregated particles are removed by a filtration device.

特許第2738522号公報Japanese Patent No. 2738522

しかしながら、特許文献1の技術では、永久磁石の磁場を流路全体に広げることが困難なため、流路の外周部を流れる粒子を凝集させることができない。このため、永久磁石から離れた領域と流れる粒子を十分に捕獲できないといった課題がある。   However, in the technique of Patent Document 1, it is difficult to spread the magnetic field of the permanent magnet over the entire flow path, and thus particles flowing through the outer periphery of the flow path cannot be aggregated. For this reason, there exists a subject that the particle | grains which flow away from the area | region away from a permanent magnet cannot fully be captured.

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、粒子の捕獲性能を向上させることができる磁気分離装置及び磁気分離システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic separation device and a magnetic separation system that can improve the trapping performance of particles.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、流体中の粒子を磁気力によって分離する磁気分離装置において、第1中空部が形成された内壁部、及び、前記内壁部が配置される第2中空部が形成された外壁部を有し、前記内壁部と前記外壁部との間に流体を流すための流路が形成された管状部材と、複数の永久磁石を有し、前記第1中空部に設けられた磁場発生手段と、前記磁場発生手段の外側に、且つ、前記流路の内周部から外周部にわたって配置され、磁性体を含むフィルター部とを備えるものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a magnetic separation device for separating particles in a fluid by magnetic force, and an inner wall portion in which a first hollow portion is formed, and the inner wall portion is disposed. A tubular member in which a flow path for flowing a fluid is formed between the inner wall portion and the outer wall portion, and a plurality of permanent magnets. The magnetic field generating means provided in the first hollow part, and a filter part disposed outside the magnetic field generating means and from the inner peripheral part to the outer peripheral part of the flow path and including a magnetic substance. .

また、請求項2に記載の発明は、前記複数の永久磁石は、第1永久磁石と、前記第1永久磁石と磁極が向かい合うように配列された第2永久磁石とを有し、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間に配列された磁性体部材を備えるものである。   According to a second aspect of the present invention, the plurality of permanent magnets include a first permanent magnet and a second permanent magnet arranged so that the first permanent magnet and the magnetic pole face each other. A magnetic member arranged between a permanent magnet and the second permanent magnet is provided.

また、請求項3に記載の発明は、前記複数の永久磁石は、第1永久磁石と、前記第1永久磁石と磁極が向かい合うように配列された第2永久磁石とを有し、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間に配列され、配列方向と交差する方向に磁化された補助永久磁石を備えるものである。   According to a third aspect of the present invention, the plurality of permanent magnets include a first permanent magnet and a second permanent magnet arranged so that the first permanent magnet and the magnetic pole face each other. An auxiliary permanent magnet is arranged between the permanent magnet and the second permanent magnet and is magnetized in a direction crossing the arrangement direction.

また、請求項4に記載の発明は、前記フィルター部は、強磁性体を含む金網を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, the filter unit has a wire mesh including a ferromagnetic material.

また、請求項5に記載の発明は、前記フィルター部は、積層された強磁性体を含む複数の金網を備え、前記金網の面が流体の流れと交差するように、前記金網が取り付けられている。   According to a fifth aspect of the present invention, the filter unit includes a plurality of wire meshes including laminated ferromagnetic materials, and the wire mesh is attached so that a surface of the wire mesh intersects a fluid flow. Yes.

また、請求項6に記載の発明は、前記磁場発生手段または前記フィルター部が、取り外し可能である。   In the invention according to claim 6, the magnetic field generating means or the filter part is removable.

また、請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の磁気分離装置と、前記フィルター部が捕獲した粒子を洗浄する洗浄液を前記流路に供給する洗浄機構とを備えるものである。   Further, the invention according to claim 7 is a cleaning in which the magnetic separation device according to any one of claims 1 to 6 and a cleaning liquid for cleaning particles captured by the filter unit are supplied to the flow path. And a mechanism.

本発明によれば、永久磁石から延びる磁場が、磁性体を含むフィルター部によって流路の外周部へと広げられる。これにより、流路の外周部においても、粒子を捕獲することができるので、粒子の捕獲性能を向上させることができる。   According to the present invention, the magnetic field extending from the permanent magnet is spread to the outer peripheral portion of the flow path by the filter portion including the magnetic material. Thereby, since the particles can be captured also in the outer peripheral portion of the flow path, the particle capturing performance can be improved.

第1実施形態による磁気分離システムの全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of a magnetic separation system according to a first embodiment. 第1実施形態による磁気分離装置の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a magnetic separation device according to a first embodiment. 磁気分離装置の内部構成図である。It is an internal block diagram of a magnetic separation apparatus. 磁場の方向を説明する図である。It is a figure explaining the direction of a magnetic field. 第1実施例の捕獲率と比較例の捕獲率とを比較したグラフである。It is the graph which compared the capture rate of 1st Example with the capture rate of a comparative example. 洗浄して繰り返し使用した金網による捕獲率のグラフである。It is a graph of the capture rate by the wire mesh which washed and used repeatedly. 第2実施形態による磁場発生部の図4相当図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 of a magnetic field generation unit according to a second embodiment. 第2実施形態による磁力発生部の補助永久磁石の平面図である。It is a top view of the auxiliary permanent magnet of the magnetic force generation part by a 2nd embodiment.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、本発明による第1実施形態の磁気分離装置及び磁気分離システムについて説明する。図1は、第1実施形態による磁気分離システムの全体概略図である。図2は、第1実施形態による磁気分離装置の全体斜視図である。図3は、磁気分離装置の内部構成図である。図4は、磁場の方向を説明する図である。尚、以下の説明において、図2の矢印で示す上下を上下方向とする。上下方向に垂直な方向を水平方向とする。
(First embodiment)
Hereinafter, a magnetic separation device and a magnetic separation system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall schematic diagram of a magnetic separation system according to a first embodiment. FIG. 2 is an overall perspective view of the magnetic separation device according to the first embodiment. FIG. 3 is an internal configuration diagram of the magnetic separation device. FIG. 4 is a diagram for explaining the direction of the magnetic field. In the following description, the vertical direction indicated by the arrows in FIG. The direction perpendicular to the vertical direction is defined as the horizontal direction.

図1に示すように、第1実施形態による磁気分離システムは、磁気分離装置1と、洗浄機構6とを備えている。   As shown in FIG. 1, the magnetic separation system according to the first embodiment includes a magnetic separation device 1 and a cleaning mechanism 6.

第1実施形態による磁気分離装置1は、流体中の磁性粒子を磁気力によって分離するものである。図2〜図4に示すように、磁気分離装置1は、管状部材2と、磁場発生部3と、フィルター部4とを備えている。   The magnetic separation device 1 according to the first embodiment separates magnetic particles in a fluid by magnetic force. As shown in FIGS. 2 to 4, the magnetic separation device 1 includes a tubular member 2, a magnetic field generation unit 3, and a filter unit 4.

管状部材2は、内壁部11と、外壁部12とを備えている。内壁部11は、円筒形状に形成されている。内壁部11の内側には、磁場発生部3が挿入される中空部11aが形成されている。外壁部12は、円筒形状に形成されている。外壁部12の内側には、内壁部11を配置するための中空部12aが形成されている。外壁部12の内径は、内壁部11の外径よりも大きい。そして、外壁部12の中心と内壁部11の中心は、略同じ位置に配置されている。これにより、外壁部12の内面と内壁部11の外面との間には、流体を流すため流路5が形成される。   The tubular member 2 includes an inner wall portion 11 and an outer wall portion 12. The inner wall portion 11 is formed in a cylindrical shape. A hollow portion 11 a into which the magnetic field generating unit 3 is inserted is formed inside the inner wall portion 11. The outer wall portion 12 is formed in a cylindrical shape. A hollow portion 12 a for arranging the inner wall portion 11 is formed inside the outer wall portion 12. The inner diameter of the outer wall portion 12 is larger than the outer diameter of the inner wall portion 11. And the center of the outer wall part 12 and the center of the inner wall part 11 are arrange | positioned in the substantially the same position. As a result, a flow path 5 is formed between the inner surface of the outer wall portion 12 and the outer surface of the inner wall portion 11 to allow fluid to flow.

磁場発生部3は、磁場を発生させるものである。磁場発生部3は、管状部材2の内壁部11の中空部11aに取り外し可能に設けられている。図3に示すように、磁場発生部3は、筐体15と、複数の永久磁石16、17と、複数の強磁性体部材18 とを備えている。   The magnetic field generator 3 generates a magnetic field. The magnetic field generator 3 is detachably provided in the hollow portion 11 a of the inner wall portion 11 of the tubular member 2. As shown in FIG. 3, the magnetic field generation unit 3 includes a housing 15, a plurality of permanent magnets 16 and 17, and a plurality of ferromagnetic members 18.

筐体15は、管状部材2の内壁部11の中空部11aに挿入される。筐体15は、円筒形状に形成されている。筐体15の内側には、永久磁石16、17と強磁性体部材18とが挿入される中空部15aが形成されている。   The housing 15 is inserted into the hollow portion 11 a of the inner wall portion 11 of the tubular member 2. The housing 15 is formed in a cylindrical shape. A hollow portion 15 a into which the permanent magnets 16 and 17 and the ferromagnetic member 18 are inserted is formed inside the housing 15.

永久磁石16、17は、筐体15の中空部15aに配置される。永久磁石16と永久磁石17は、交互に配置されている。永久磁石16と永久磁石17は、同じ円柱形状の永久磁石からなる。しかしながら、図3に示すように、永久磁石16と永久磁石17は、同じ磁極が向き合うように、逆向きに配列されている。具体的には、永久磁石16は、N極が上になるように配置されている。一方、永久磁石17は、S極が上になるように配置されている。   The permanent magnets 16 and 17 are disposed in the hollow portion 15 a of the housing 15. The permanent magnets 16 and the permanent magnets 17 are alternately arranged. The permanent magnet 16 and the permanent magnet 17 are made of the same cylindrical permanent magnet. However, as shown in FIG. 3, the permanent magnet 16 and the permanent magnet 17 are arranged in opposite directions so that the same magnetic poles face each other. Specifically, the permanent magnet 16 is arranged so that the north pole is on the top. On the other hand, the permanent magnet 17 is arranged so that the south pole is on the top.

強磁性体部材18は、円柱状の強磁性体からなる。強磁性体部材18は、筐体15の中空部15aに配置される。強磁性体部材18は、永久磁石16と永久磁石17との間に配列される。これにより、図4に示すように、上下方向に延びる永久磁石16、17の磁場20が、強磁性体部材18によって水平方向へと曲げられ、且つ、強磁性体部材18の外周で集中させられる。この結果、磁場20が、強磁性体部材18によって流路5へと向けられる。   The ferromagnetic member 18 is made of a cylindrical ferromagnetic material. The ferromagnetic member 18 is disposed in the hollow portion 15 a of the housing 15. The ferromagnetic member 18 is arranged between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 17. As a result, as shown in FIG. 4, the magnetic field 20 of the permanent magnets 16, 17 extending in the vertical direction is bent in the horizontal direction by the ferromagnetic member 18 and concentrated on the outer periphery of the ferromagnetic member 18. . As a result, the magnetic field 20 is directed to the flow path 5 by the ferromagnetic member 18.

フィルター部4は、磁場発生部3から水平方向へ延びる磁場20を遠方へ届かせるものである。フィルター部4は、複数(例えば、200枚)の金網21が積層された構造を有する。   The filter unit 4 allows the magnetic field 20 extending in the horizontal direction from the magnetic field generation unit 3 to reach far away. The filter unit 4 has a structure in which a plurality of (for example, 200) wire meshes 21 are stacked.

金網21は、平面形状のリング状に形成されている。金網21の内径は、管状部材2の内壁部11の外径と略同じである。金網21の外径は、管状部材2の外壁部12の内径と略同じである。金網21は、磁場20を広げる磁気回路として機能する。金網21は、磁場発生部3の外側に配置されている。金網21は、流路5の内周部から外周部にわたって配置されている。金網21の面が流路5内の流体の流れる方向に対して略直交するように、金網21は取り付けられている。金網21は、網目の数が10メッシュ〜100メッシュになるように編まれた針金からなる。金網21を構成する針金は、ステンレス製(例えば、SUS430)であって、1mm〜100μmの直径を有する。   The metal mesh 21 is formed in a planar ring shape. The inner diameter of the wire mesh 21 is substantially the same as the outer diameter of the inner wall portion 11 of the tubular member 2. The outer diameter of the wire mesh 21 is substantially the same as the inner diameter of the outer wall portion 12 of the tubular member 2. The wire mesh 21 functions as a magnetic circuit that expands the magnetic field 20. The wire mesh 21 is disposed outside the magnetic field generator 3. The wire mesh 21 is disposed from the inner periphery to the outer periphery of the flow path 5. The wire mesh 21 is attached so that the surface of the wire mesh 21 is substantially orthogonal to the direction of fluid flow in the flow path 5. The wire mesh 21 is made of a wire knitted so that the number of meshes is 10 mesh to 100 mesh. The wire constituting the wire mesh 21 is made of stainless steel (for example, SUS430) and has a diameter of 1 mm to 100 μm.

洗浄機構6は、フィルター部4の金網21が捕獲した磁性粒子を洗浄するための洗浄水を流路5に供給するものである。洗浄機構6は、バルブ22を介して、流路5に接続されている。バルブ22は、捕獲対象の磁性粒子を含む流体が流れる経路と、洗浄機構6と接続された経路とを切り替える。   The cleaning mechanism 6 supplies cleaning water for cleaning the magnetic particles captured by the wire mesh 21 of the filter unit 4 to the flow path 5. The cleaning mechanism 6 is connected to the flow path 5 via the valve 22. The valve 22 switches between a path through which a fluid containing magnetic particles to be captured flows and a path connected to the cleaning mechanism 6.

次に、上述した磁気分離装置1の動作を説明する。   Next, the operation of the magnetic separation device 1 described above will be described.

まず、磁場発生部3の永久磁石16、17から上下方向に延びる磁場20は、図4に示すように互いに反発して、曲げられる。更に、曲げられた磁場20は、強磁性体部材18によって、略水平方向へと曲げられ、且つ、強磁性体部材18の外側に集中されて、筐体15及び内壁部11の外側へと放出される。これにより、磁場20は、内壁部11の外側の流路5へと延びる。更に、磁場20は、フィルター部4の金網21により外壁部12まで広げられる。これにより、磁場20は、流路5の水平面全体に広げられて、大きい磁場勾配が発生する。更に、金網21の外周部においては、金網21を構成する針金の端部から磁場20が漏れ出すので、大きな磁場勾配が発生する。この結果、大きな磁気力が、金網21が疎になり、圧力損失が中央部に比べて低くなる流路5の外周部に発生する。   First, the magnetic fields 20 extending in the vertical direction from the permanent magnets 16 and 17 of the magnetic field generator 3 are repelled and bent as shown in FIG. Further, the bent magnetic field 20 is bent in a substantially horizontal direction by the ferromagnetic member 18, concentrated on the outside of the ferromagnetic member 18, and emitted to the outside of the housing 15 and the inner wall portion 11. Is done. Thereby, the magnetic field 20 extends to the flow path 5 outside the inner wall portion 11. Further, the magnetic field 20 is expanded to the outer wall portion 12 by the wire mesh 21 of the filter portion 4. Thereby, the magnetic field 20 is spread over the entire horizontal plane of the flow path 5, and a large magnetic field gradient is generated. Furthermore, since the magnetic field 20 leaks from the end of the wire constituting the wire mesh 21 at the outer peripheral portion of the wire mesh 21, a large magnetic field gradient is generated. As a result, a large magnetic force is generated in the outer peripheral portion of the flow path 5 where the wire mesh 21 becomes sparse and the pressure loss is lower than that in the central portion.

この状態で、磁性粒子を含む流体が、管状部材2の流路5に流されると、磁気力によって、金網21に磁性粒子が捕獲される。ここで、上述したように、磁気力は磁場発生部3の近傍である流路5の中央部のみならず流路5の外周部においても、磁気力が大きいので、外周部であっても、磁性粒子が金網21によって捕獲される。   In this state, when a fluid containing magnetic particles is caused to flow through the flow path 5 of the tubular member 2, the magnetic particles are captured by the wire mesh 21 by magnetic force. Here, as described above, the magnetic force is large not only in the central part of the flow path 5 in the vicinity of the magnetic field generating unit 3 but also in the outer peripheral part of the flow path 5. Magnetic particles are captured by the wire mesh 21.

この後、所定量の磁性粒子が金網21によって捕獲されて、金網21の捕獲性能が低下すると、磁場発生部3を中空部11aから取り出して、金網21の磁場を消失させる。この状態で、バルブ22によって経路を切り替える。これにより、洗浄機構6により洗浄水が流路5に流されて、磁性粒子が金網21から離脱される。金網21が十分に洗浄されると、再度、磁場発生部3が、中空部11aに取り付けられる。次に、磁性粒子を含む流体を流路5に流すと、洗浄された金網21による磁性粒子の捕獲が行われる。この後、この捕獲処理が繰り返される。   Thereafter, when a predetermined amount of magnetic particles are captured by the wire mesh 21 and the capture performance of the wire mesh 21 is lowered, the magnetic field generator 3 is taken out from the hollow portion 11a and the magnetic field of the wire mesh 21 is lost. In this state, the path is switched by the valve 22. As a result, the cleaning mechanism 6 causes the cleaning water to flow into the flow path 5, and the magnetic particles are detached from the wire mesh 21. When the metal mesh 21 is sufficiently cleaned, the magnetic field generation unit 3 is attached to the hollow portion 11a again. Next, when a fluid containing magnetic particles is passed through the flow path 5, the magnetic particles 21 are captured by the washed wire mesh 21. Thereafter, this capture process is repeated.

上述したように、第1実施形態による磁気分離装置1では、流路5の内側から外側にわたって、強磁性体を含む金網21が設けられている。これにより、磁場発生部3の永久磁石16、17から発生した磁場が流路5の外周部へと広げることができるので、流路5の外周部に磁気力を発生させることができる。この結果、磁気分離装置1は、圧力損失が低く、流体が流れ易い、流路5の外周においても、流体中の磁性粒子を捕獲できるので、流路5の水平面内での磁性粒子の捕獲の均一化を向上させることができる。   As described above, in the magnetic separation device 1 according to the first embodiment, the wire mesh 21 including a ferromagnetic material is provided from the inside to the outside of the flow path 5. Thereby, since the magnetic field generated from the permanent magnets 16 and 17 of the magnetic field generating unit 3 can be spread to the outer peripheral part of the flow path 5, a magnetic force can be generated in the outer peripheral part of the flow path 5. As a result, the magnetic separation device 1 can capture the magnetic particles in the fluid even in the outer periphery of the flow path 5 where the pressure loss is low and the fluid easily flows. Uniformity can be improved.

また、磁気分離装置1では、磁場の方向が逆向きになるように、永久磁石16と永久磁石17とを磁場の向きが互いに逆向きになるように配置するとともに、永久磁石16と永久磁石17との間に強磁性体部材18を配置している。これにより、これにより、永久磁石16、17から発生する磁場を水平方向へと向けることができるので、より流路5の遠方へと磁場を広げることができる。この結果、流路5の外周部でも更に強い磁気力を生じさせることができるので、磁性粒子の捕獲性能を向上させることができる。   In the magnetic separation device 1, the permanent magnet 16 and the permanent magnet 17 are arranged so that the directions of the magnetic fields are opposite to each other so that the directions of the magnetic fields are opposite to each other. A ferromagnetic member 18 is disposed between the two. Thereby, since the magnetic field generated from the permanent magnets 16 and 17 can be directed in the horizontal direction, the magnetic field can be further spread farther in the flow path 5. As a result, a stronger magnetic force can be generated even in the outer peripheral portion of the flow path 5, so that the capturing performance of the magnetic particles can be improved.

更に、磁気分離装置1では、磁場発生部3を取り外し可能に構成している。これにより、磁場発生部3を取り外して、流路5へと延びる磁場を消失させることができる。この状態で、洗浄機構6が流路5に洗浄水を流すことにより、所定量の磁性粒子を捕獲して、捕獲性能が低下した金網21から磁性粒子を離脱させて、洗浄することができる。この結果、フィルター部4の金網21の捕獲性能を回復させることができる。   Furthermore, in the magnetic separation apparatus 1, the magnetic field generation unit 3 is configured to be removable. Thereby, the magnetic field generation part 3 can be removed and the magnetic field extended to the flow path 5 can be lost. In this state, the cleaning mechanism 6 allows cleaning water to flow through the flow path 5, whereby a predetermined amount of magnetic particles can be captured, and the magnetic particles can be separated from the wire mesh 21 whose capture performance has been lowered and cleaned. As a result, the capture performance of the wire mesh 21 of the filter unit 4 can be recovered.

(第1実験)
次に、上述した磁性粒子の捕獲性能を実証するために行った第1実験について、図面を参照して説明する。図5は、第1実施例の捕獲率と比較例の捕獲率とを比較したグラフである。
(First experiment)
Next, a first experiment conducted for demonstrating the capture performance of the magnetic particles described above will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a graph comparing the capture rate of the first embodiment and the capture rate of the comparative example.

第1実施例は、上述した第1実施形態と同じ構成を有する。尚、第1実施例の各設定値及び条件は以下の通りである。
磁場発生部3の直径:約2cm
磁場発生部3の高さ:約20cm
磁場発生部3の表面での磁場強度:約1.4T
金網21のメッシュ数:14メッシュ
フィルター部4の金網21の積層枚数:200枚
流路5を流れる流体の流量:約7.6L/min(線流速:約30cm/s)
流路5の幅:約1.2cm
流体に含まれる磁性粒子の粒径:1μm〜10μm
流路中の磁性粒子:マグネタイト粒子
尚、比較例は、第1実施例から金網を取り外した以外は、同じ構成、同じ条件である。
The first example has the same configuration as the first embodiment described above. The set values and conditions of the first embodiment are as follows.
Diameter of magnetic field generator 3: about 2 cm
Height of magnetic field generation unit 3: about 20 cm
Magnetic field intensity on the surface of the magnetic field generator 3: about 1.4T
Number of meshes of wire mesh 21: 14 mesh Number of layers of wire mesh 21 of filter unit 4: 200 Flow rate of fluid flowing through channel 5: about 7.6 L / min (linear flow velocity: about 30 cm / s)
Width of flow path 5: about 1.2 cm
Particle size of magnetic particles contained in fluid: 1 μm to 10 μm
Magnetic particles in flow channel: magnetite particles The comparative example has the same configuration and the same conditions except that the wire mesh is removed from the first embodiment.

上述した設定値及び条件で第1実施例及び比較例の捕獲率を測定した。ここでいう捕獲率は、
捕獲率=1−(フィルター部通過後の磁性粒子濃度/フィルター部流入前の磁性粒子濃度)
である。
The capture rates of the first example and the comparative example were measured using the set values and conditions described above. The capture rate here is
Capture rate = 1- (magnetic particle concentration after passing through the filter portion / magnetic particle concentration before entering the filter portion)
It is.

図5に示すように、比較例では、流体の流し始めから捕獲率が低いことがわかる。これは、比較例が金網21を設けていないため、磁場発生部3の近傍(即ち、流路5の内周部)では、磁気力が強いため磁性粒子を捕獲できるが、磁場発生部3の遠方(即ち、流路5の外周部)では、磁気力が弱く、磁性粒子の捕獲が困難になるためと考えられる。更に、比較例では、捕獲率の低下が速いことがわかる。これは、表面積の小さい内壁部11の外面によって、磁性粒子を捕獲するため、磁性粒子の堆積による内壁部11の外面の占有率が高くなりやすく、内壁部11が速く飽和状態になるためと考えられる。   As shown in FIG. 5, in the comparative example, it can be seen that the capture rate is low from the beginning of fluid flow. This is because the comparative example does not provide the wire mesh 21, and in the vicinity of the magnetic field generation unit 3 (that is, the inner peripheral portion of the flow path 5), the magnetic force is strong, so that the magnetic particles can be captured. This is probably because the magnetic force is weak at a distance (that is, the outer peripheral portion of the flow path 5), and it becomes difficult to capture the magnetic particles. Furthermore, in the comparative example, it can be seen that the capture rate decreases rapidly. This is because the magnetic particles are captured by the outer surface of the inner wall portion 11 having a small surface area, so that the occupation ratio of the outer surface of the inner wall portion 11 due to the deposition of the magnetic particles tends to be high, and the inner wall portion 11 quickly becomes saturated. It is done.

一方、図5に示すように、本願による第1実施例では、流体の流し始めから捕獲率が高く、略「1」となっていることがわかる。これは、第1実施例が流路5に金網21を設けているので、磁場発生部3の近傍のみならず、遠方でも磁気力が強いためである。これにより、金網21の外周部(即ち、流路5の外周)においても、磁性粒子を捕獲することができるので、第1実施例は、高い捕獲率を実現できると考えられる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the first embodiment according to the present application, it can be seen that the capture rate is high from the beginning of the fluid flow and is substantially “1”. This is because the magnetic force is strong not only in the vicinity of the magnetic field generating unit 3 but also in the distance since the first embodiment has the wire mesh 21 in the flow path 5. Thereby, since magnetic particles can be captured also in the outer peripheral portion of the wire net 21 (that is, the outer periphery of the flow path 5), it is considered that the first embodiment can realize a high capture rate.

更に、第1実施例は、捕獲率の低下が遅いことがわかる。これは、第1実施例では、表面積の大きい金網21によって磁性粒子を捕獲するので、磁性粒子の堆積による金網21の表面の占有率が高くなりにくく、金網21が飽和状態になるまで時間を要するためと考えられる。   Furthermore, it turns out that the fall of a capture rate is slow in 1st Example. In the first embodiment, since the magnetic particles are captured by the metal mesh 21 having a large surface area, the occupation ratio of the surface of the metal mesh 21 due to the deposition of the magnetic particles is not easily increased, and it takes time until the metal mesh 21 is saturated. This is probably because of this.

(第2実験)
次に、上述した第1実施例の捕獲性能の回復力を実証するために行った第2実験について、図面を参照して説明する。図6は、洗浄して繰り返し使用した金網による捕獲率のグラフである。
(Second experiment)
Next, a second experiment conducted to verify the recovery performance of the capture performance of the first embodiment described above will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a graph of the capture rate by a wire mesh that has been washed and used repeatedly.

第2実験では、金網21の洗浄を3回行い、各回の捕獲率を測定した。尚、ここでいう洗浄とは、上述したように磁場発生部3を内壁部11の中空部11aから取り外し、洗浄水を流路5に流すことによって行った。   In the second experiment, the wire mesh 21 was washed three times and the capture rate was measured each time. The cleaning here is performed by removing the magnetic field generation unit 3 from the hollow portion 11 a of the inner wall portion 11 and flowing cleaning water through the flow path 5 as described above.

図6に示すように、第1実施例では、1回目の洗浄後の捕獲率、2回目の洗浄後の捕獲率、3回目の洗浄後の捕獲率が、略変化していないことがわかる。これにより、磁場発生部3を取り外して行われる洗浄が、捕獲率の回復に有効であることがわかる。   As shown in FIG. 6, in the first example, it can be seen that the capture rate after the first cleaning, the capture rate after the second cleaning, and the capture rate after the third cleaning are not substantially changed. Thereby, it turns out that the cleaning performed by removing the magnetic field generation unit 3 is effective in recovering the capture rate.

(第2実施形態)
次に、上述した実施形態の一部を変更した第2実施形態について、図面を参照して説明する。図7は、第2実施形態による磁場発生部の図4相当図である。図8は、第2実施形態による磁力発生部の補助永久磁石の平面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付与して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which a part of the above-described embodiment is changed will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 4 of the magnetic field generator according to the second embodiment. FIG. 8 is a plan view of the auxiliary permanent magnet of the magnetic force generation unit according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is provided to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

図7に示すように、第2実施形態による磁場発生部3Aは、永久磁石16と永久磁石17との間に補助永久磁石25を設けている。ここで、補助永久磁石25の磁場の方向は、図8に示すように、径方向に構成されている。尚、補助永久磁石25の磁場の向き、即ち、中心から外周、または、外周から中心のいずれかは、補助永久磁石25の両側に配置される永久磁石16、17の磁場の向きにより設定される。これにより、補助永久磁石25の外周部に磁場を集中させて、磁場強度をより向上させることができる。   As shown in FIG. 7, the magnetic field generator 3 </ b> A according to the second embodiment includes an auxiliary permanent magnet 25 between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 17. Here, the direction of the magnetic field of the auxiliary permanent magnet 25 is configured in the radial direction as shown in FIG. The direction of the magnetic field of the auxiliary permanent magnet 25, that is, either from the center to the outer periphery or from the outer periphery to the center, is set by the direction of the magnetic field of the permanent magnets 16 and 17 arranged on both sides of the auxiliary permanent magnet 25. . Thereby, a magnetic field can be concentrated on the outer peripheral part of the auxiliary | assistant permanent magnet 25, and a magnetic field intensity | strength can be improved more.

第2実施形態は、第1実施形態の強磁性体部材18を補助永久磁石25に変更した以外は同様の構成を有するので、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   Since the second embodiment has the same configuration except that the ferromagnetic member 18 of the first embodiment is changed to the auxiliary permanent magnet 25, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the scope of claims and the scope equivalent to the description of the scope of claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.

例えば、上述した実施形態の構成、形状、数値、材料等は、適宜変更可能である。   For example, the configuration, shape, numerical value, material, and the like of the above-described embodiment can be changed as appropriate.

また、上述した実施形態では、金網によってフィルター部を構成したが、針金を束ねたものによってフィルター部を構成してもよい。   In the above-described embodiment, the filter unit is configured by a wire mesh, but the filter unit may be configured by a bundle of wires.

上述した実施形態では、磁場発生部を取り外し可能に構成したが、フィルター部を取り外し可能に構成してもよい。   In the embodiment described above, the magnetic field generation unit is configured to be removable, but the filter unit may be configured to be removable.

1 磁気分離装置
2 管状部材
3、3A 磁場発生部
4 フィルター部
5 流路
6 洗浄機構
10 磁気分離システム
11 内壁部
11a 中空部
12 外壁部
12a 中空部
15 筐体
15a 中空部
16、17 永久磁石
18 強磁性体部材
20 磁場
21 金網
25 補助永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic separation apparatus 2 Tubular member 3, 3A Magnetic field generation part 4 Filter part 5 Flow path 6 Washing mechanism 10 Magnetic separation system 11 Inner wall part 11a Hollow part 12 Outer wall part 12a Hollow part 15 Case 15a Hollow part 16, 17 Permanent magnet 18 Ferromagnetic material 20 Magnetic field 21 Wire mesh 25 Auxiliary permanent magnet

Claims (7)

流体中の粒子を磁気力によって分離する磁気分離装置において、
第1中空部が形成された内壁部、及び、前記内壁部が配置される第2中空部が形成された外壁部を有し、前記内壁部と前記外壁部との間に流体を流すための流路が形成された管状部材と、
複数の永久磁石を有し、前記第1中空部に設けられた磁場発生手段と、
前記磁場発生手段の外側に、且つ、前記流路の内周部から外周部にわたって配置され、磁性体を含むフィルター部とを備えることを特徴とする磁気分離装置。
In a magnetic separation device for separating particles in a fluid by magnetic force,
An inner wall portion formed with a first hollow portion, and an outer wall portion formed with a second hollow portion where the inner wall portion is disposed, for flowing a fluid between the inner wall portion and the outer wall portion. A tubular member in which a flow path is formed;
A magnetic field generating means having a plurality of permanent magnets and provided in the first hollow portion;
A magnetic separation device comprising: a filter unit disposed outside the magnetic field generation unit and extending from an inner periphery to an outer periphery of the flow path and including a magnetic substance.
前記複数の永久磁石は、
第1永久磁石と、
前記第1永久磁石と磁極が向かい合うように配列された第2永久磁石とを有し、
前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間に配列された磁性体部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁気分離装置。
The plurality of permanent magnets are:
A first permanent magnet;
A first permanent magnet and a second permanent magnet arranged so that the magnetic poles face each other;
The magnetic separation apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic member arranged between the first permanent magnet and the second permanent magnet.
前記複数の永久磁石は、
第1永久磁石と、
前記第1永久磁石と磁極が向かい合うように配列された第2永久磁石とを有し、
前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間に配列され、配列方向と交差する方向に磁化された補助永久磁石を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁気分離装置。
The plurality of permanent magnets are:
A first permanent magnet;
A first permanent magnet and a second permanent magnet arranged so that the magnetic poles face each other;
2. The magnetic separation device according to claim 1, further comprising an auxiliary permanent magnet arranged between the first permanent magnet and the second permanent magnet and magnetized in a direction crossing the arrangement direction.
前記フィルター部は、
強磁性体を含む金網を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の磁気分離装置。
The filter section is
The magnetic separation device according to claim 1, further comprising a wire mesh including a ferromagnetic material.
前記フィルター部は、
積層された強磁性体を含む複数の金網を備え、
前記金網の面が流体の流れと交差するように、前記金網が取り付けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の磁気分離装置。
The filter section is
A plurality of wire meshes including laminated ferromagnetic materials are provided,
5. The magnetic separation device according to claim 1, wherein the wire mesh is attached so that a surface of the wire mesh intersects with a fluid flow.
前記磁場発生手段または前記フィルター部が、取り外し可能であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の磁気分離装置。   The magnetic separation apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field generation unit or the filter unit is detachable. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の磁気分離装置と、
前記フィルター部が捕獲した粒子を洗浄する洗浄液を前記流路に供給する洗浄機構とを備えることを特徴とする磁気分離システム。
The magnetic separator according to any one of claims 1 to 6,
A magnetic separation system comprising: a cleaning mechanism that supplies a cleaning liquid for cleaning particles captured by the filter unit to the flow path.
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