JP2018089546A - マグネットセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】輸送物の流れを阻害することなく輸送物に混入している磁着物を効果的に分離できるマグネットエレメントを用いたマグネットセパレータを提供する。【解決手段】本発明に係るマグネットセパレータ１は、輸送配管３の途中に配設されて輸送配管３を流れる輸送物に混入している磁着物を磁石４１で磁着して回収するであって、輸送配管３の途中に配設される筐体５と、筐体５内に配置された磁石４１を有するマグネットエレメント７とを備え、筐体５は対向する壁部の一方に輸送配管３から輸送物が流入する流入口１５を、他方の壁部に輸送物が排出される排出口１７をそれぞれ有し、マグネットエレメント７の磁石４１は、流入口１５と排出口１７を繋ぐ仮想空間の外側であって、該仮想空間の両側において流入口１５から排出口１７に亘るように配置されていることを特徴とするものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば粉体等の輸送物を気体搬送する輸送配管の途中に設けられて輸送物に混入している磁着物を磁石によって吸着して分離するマグネットセパレータに関する。

気体搬送される粉体、例えば石灰等の輸送物に混入している磁着物を磁石によって吸着分離する装置としては種々のものが提案されている。
例えば、輸送経路内に輸送物の流れと交差する方向に磁石棒を配設するもの（特許文献１参照）や、輸送経路の途中に磁気フィルターを配設するもの（特許文献２、３参照）や、輸送経路に沿うように磁石を配設するもの（特許文献４、５参照）や、輸送物の輸送経路と隔壁を介して磁石を設置するもの（特許文献６参照）等がある。

特開平10-174977号公報（7頁、第1図） 特開2009-183823号公報（13頁、第1図） 特開2011-56344号公報（10頁、第2図） 特開2008-12423号公報（8頁、第1図） 特開2004-223333号公報（10頁、第1図） 特表平6-505673号公報（10頁、第1図）

しかしながら、特許文献１〜５に開示されたもののように、輸送経路内において輸送物の流れを阻害するように磁石等のマグネットエレメントを配設する方法では、磁石に付着した磁着物が成長して輸送経路を閉塞させるという問題がある。
また、輸送物とマグネットエレメントが接触するために、マグネットエレメントに摩耗や欠損が生ずるというリスクも伴う。

一方、輸送物の流れを阻害しないように流路の外側に隔壁を介して磁石を設置する方法では、磁石自体が輸送物の流れを阻害することはないが、磁着物が隔壁に付着するので、磁着物が流れを阻害することは考えられる。また、隔壁を介して磁界が形成されるので、輸送経路の中央部での磁界が不十分になることも考えられる。
さらには、隔壁に付着した磁着物の回収除去については、具体的なことが記載されておらず、その回収除去を如何にするかについての課題もある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、輸送物の流れを阻害することなく輸送物に混入している磁着物を効果的に分離できるマグネットエレメントを用いたマグネットセパレータを提供することを目的としている。

（１）本発明に係るマグネットセパレータは、輸送配管の途中に配設されて輸送配管を流れる輸送物に混入している磁着物を磁石で磁着して回収するものであって、
前記輸送配管の途中に配設される筐体と、該筐体内に配置された磁石を有するマグネットエレメントとを備え、
前記筐体は対向する壁部の一方に前記輸送配管から輸送物が流入する流入口を、他方の壁部に輸送物が排出される排出口をそれぞれ有し、
前記マグネットエレメントの磁石は、前記流入口と前記排出口を繋ぐ仮想空間の外側であって、該仮想空間の両側において前記流入口から前記排出口に亘るように配置されていることを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記磁石は棒磁石であり、前記仮想空間の中心において磁束密度が2,000gauss以上になるように配置されていることを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記マグネットエレメントは、一対の対向する支持板と、該支持板に支持された複数本の棒状の磁石とを有し、筐体に対して取り出し可能に配置されており、かつ前記各支持板には前記流入口及び前記排出口よりも開口面積の大きな通流穴が設けられており、前記棒状の磁石は該通流穴の外側に設けられていることを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記筐体は、開放可能な蓋体を有し、該蓋体を開放することで前記マグネットエレメントを取り出すことができるようになっていることを特徴とするものである。

（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記磁石は電磁石であることを特徴とするものである。

（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記筐体の材質は非磁性材料であることを特徴とするものである。

本発明に係るマグネットセパレータにおいては、記輸送配管の途中に配設される筐体と、該筐体内に配置された磁石を有するマグネットエレメントとを備え、前記筐体は対向する壁部の一方に前記輸送配管から輸送物が流入する流入口を、他方の壁部に輸送物が排出される排出口をそれぞれ有し、前記マグネットエレメントの磁石は、前記流入口と前記排出口を繋ぐ仮想空間の外側であって、該仮想空間の両側において前記流入口から前記排出口に亘るように配置されていることにより、輸送経路である仮想空間内には磁石が配置されていないので磁石自体や磁着物が輸送に悪影響を与えることがなく、輸送能力を阻害せずに輸送の円滑化を図りつつ磁着物を回収することができる。
これによって、異物混入が原因で発生する設備トラブルを未然に防ぎ、かつ簡易に保全が出来る。

実施の形態に係るマグネットセパレータの説明図であって、図３の矢視Ａ−Ａ断面図である。 実施の形態に係るマグネットセパレータの説明図であって、図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。 実施の形態に係るマグネットセパレータの平面図である。 実施の形態に係るマグネットセパレータの蓋を外した状態の内部構造を説明する説明図である。 実施の形態に係るマグネットエレメントの斜視図である。 実施の形態に係るマグネットセパレータを縦方向に取り付けた態様の説明図である。

本発明の一実施の形態に係るマグネットセパレータ１は、例えば、石灰を窒素ガスによって気体搬送する輸送配管３の途中に配設されて石灰中に混入している磁着物を磁石４１で磁着して回収するものである。
図１〜図５に示すように、マグネットセパレータ１は、輸送配管３の途中に配設される筐体５と、筐体５内に配置された磁石４１を有するマグネットエレメント７を有している。
以下、筐体５及びマグネットエレメント７について詳細に説明する。

＜筐体＞
筐体５は、矩形の箱形状をしており、有底箱状の本体部９と、本体部９の上部開口に着脱可能に設けられた蓋体１１によって構成されている。
本体部９の内面の壁部のうち一対の対向する壁部（以下、「対向壁部１３」という）の一方には輸送配管３から輸送物が流入する流入口１５を、他方の対向壁部１３には輸送物が排出される排出口１７をそれぞれ有している。
本体部９の上部開口縁には、フランジ部１９が設けられており、フランジ部１９にはボルト孔が形成されて蓋体１１の取付を可能にしている。

なお、本実施の形態の本体部９には、流入口１５側に流入短管２１が、排出口１７に排出短管２３がそれぞれ溶接接合され、流入短管２１及び排出短管２３の端部にはフランジ２５が設けられて、輸送配管３との接続を可能にしている。
また、本体部９の内面の側壁部２７には、後述するマグネットエレメント７の支持板３９に係止してマグネットエレメント７が筐体５内で移動するのを防止する係止部２９が設けられている。

蓋体１１は、矩形の板体からなり、上面には持ち手３１が設けられている。蓋体１１は、ボルト３３及びナット３５によって本体部９の上面開口を覆うように取り付けられている。
また、蓋体１１の下面には、下方に延出する押え片部３７が設けられており、後述するマグネットエレメント７が浮き上がる動きをしたときに支持板３９の上辺に当接してこの動きを防止するようになっている。

本体部９及び蓋体１１の材質は非磁性材料である。本実施の形態のマグネットエレメント７の磁石４１は強力な永久磁石であるため、仮に、筐体５が磁性材料の場合、マグネットエレメント７を筐体５に出し入れする際に、例えばマグネットエレメント７と筐体５との間に指等を挟む危険があるためである。換言すれば、本実施の形態の筐体５は非磁性材料であるため、取り扱いにおいて安全性が高いといえる。

＜マグネットエレメント＞
マグネットエレメント７は、一対の対向する支持板３９と、支持板３９に支持された４本の棒状の磁石４１とを有している。
各支持板３９は鉄製（磁性体）の矩形の板体からなり、流入口１５及び排出口１７よりも開口面積の大きな通流穴４３が設けられている。また、通流穴４３の外側には、棒状の磁石４１の挿通可能な挿通穴が設けられている。
そして、一対の支持板３９を通流穴４３が対向するように所定の距離を離して配置し、これに４本の棒状の磁石４１を挿通穴に挿通して取り付けている。
したがって、棒状の磁石４１は通流穴４３の外側に配置され、各支持板３９によって上下２段で平行に支持されている。

マグネットエレメント７を筐体５内に設置した状態では、図３、図４に示すように、流入口１５、通流穴４３及び排出口１７が同軸状に並び、流入口１５から排出口１７に亘る流路には何らの部材も存在しない。つまり、４本の棒状の磁石４１は、流入口１５と排出口１７を繋ぐ仮想空間の外側であって、その両側において流入口１５から排出口１７に亘るように配置されている。ここでいう仮想空間とは、流入口１５及び排出口１７と同径の円柱体で流入口１５及び排出口１７を繋いだと仮定した場合において該円柱体の占める空間をいう。

支持板３９に形成された通流穴４３は、円形であるが、その下辺には切欠き部４５が形成され、下辺には通過抵抗が無いようにして、気体の流れがスムーズになるようにしている。

また、棒状の磁石４１として、各端面に各々Ｎ極、Ｓ極を持つ円盤状の複数磁石を鋼板をヨークとして挟んで同極どうしを突き合わせるように連結して構成され、棒の軸線に直交する方向に磁力線が漏れ出るようにしたものが好ましい。
マグネットエレメント７の棒状の磁石４１は、流入口１５と排出口１７を繋ぐ仮想空間の中心において磁束密度が2,000gauss以上になるように配置することが好ましい。

次に、上記のように構成された本実施の形態の動作を、石灰粉粒体を窒素ガスで搬送する輸送配管３の途中に本実施の形態のマグネットセパレータ１を取り付けた場合を例に挙げて説明する。
筐体５の流入口１５から気体と共に石灰粉粒体が筐体５内に流入し、筐体５内を通過する際に、混入している鉄屑等の磁着物が棒状の磁石４１のある側方に移動して磁着される。このとき、輸送配管３から筐体５に流入した際に空間が広がるため、流入した気体と石灰粉粒体の混相流の流速が低下し、これによって混入している磁着物が棒状の磁石４１に磁着されやすくなっている。

磁着物が棒状の磁石４１に磁着しても、棒状の磁石４１は、前述した仮想空間の外側にあるので、磁着物が輸送の抵抗にならない。
所定の期間が経過すると、輸送を停止して、蓋体１１を開放して、マグネットエレメント７を筐体５から取出して、磁着物を取り除くようにすればよい。

以上のように、本実施の形態のマグネットセパレータ１によれば、磁石４１が輸送経路である仮想空間内にはないので、磁石４１自体が抵抗になることがなく、輸送に悪影響を与えず、輸送能力が阻害されない。よって、本実施の形態のマグネットセパレータ１によれば、輸送の円滑化を図りつつ磁着物を回収することができる。
これによって、異物混入が原因で発生する設備トラブルを未然に防ぎ、かつ簡易に保全が出来る。

なお、上記の説明では永久磁石を用いた例を示したが、永久磁石に代えて電磁石を用いてもよい。電磁石にすることで、磁着物の除去時において、非励磁とすることで容易に付着物を除去できる。
また、上記の説明ではマグネットセパレータ１を横方向に設置する例を示したが、マグネットセパレータ１は、図６に示すように、縦方向の輸送配管３の途中に設けることもできる。

実際の装置において、本実施の形態のマグネットセパレータ１の能力確認を行ったので、これについて説明する。
＜配管の実効的内径維持効果＞
石灰輸送配管（輸送速度：200kg/min、流体：窒素）に、図１のマグネットセパレータ１を設置した。
本発明例は、図１に示すマグネットセパレータで、磁石は円盤状で各端面に各々Ｎ極、Ｓ極を持つネオジウム磁石を、円盤の平面の法線方向に鋼板をヨークとして挟んで同極どうしを突き合わせるように積層し、外周をステンレス鋼の薄板で被覆して一体の棒状磁石としたものを使用した。この棒磁石は、軸線に直交する方向に磁力線が漏れ出るようになっており、配管中央での磁束密度は2000gaussであった。
比較例は、マグネットセパレータでセパレータ部の直径が輸送配管の直径と等しいものを使用し、磁石は本発明例の磁石と同じ構造で材質はネオジウム磁石を、セパレータ部配管の外面に、本発明例と同じく棒磁石の長手方向が配管の延伸方向と平行になるように設置した。配管中央での磁束密度は2000gaussであった。

設置２週間後に点検すると、石灰の仕様上は本来存在しないはずの磁着物や砂鉄が多量に付着した状態だった。
そして、比較例では磁着物に起因する配管の実効的な内径の縮小が認められたが、本発明では顕著な縮小は認められなかった。

＜磁石の強さの磁着性能に及ぼす影響確認＞
比較例２として、本発明例の磁石をフェライト磁石に換装したマグネットセパレータを
、同じく石灰輸送配管に設置した。配管中央での磁束密度は200gaussであった。
比較例２と比較して、本発明例では配管中央の磁界が大きいため、断面積比で約３倍の付着量増となった。
このように、本発明のマグネットセパレータ１のように流入口と排出口を繋ぐ仮想空間に磁石を存在させなくても、仮想空間の磁界を大きくすることで、磁着物を十分に磁着することができる。

＜点検清掃時間短縮効果＞
また、点検・清掃に要した時間はわずか1時間（ボルトの外し：10分、マグネットエレメント清掃：30分、ボルトの取付け：20分）であり、上記の従来技術の場合には３時間かかっていた状態から大幅な時間短縮を実現した。仮に点検頻度が月1回とすると、年間24Hもの点検・清掃時間を短縮できる。

１ マグネットセパレータ
３ 輸送配管
５ 筐体
７ マグネットエレメント
９ 本体部
１１ 蓋体
１３ 対向壁部
１５ 流入口
１７ 排出口
１９ フランジ部
２１ 流入短管
２３ 排出短管
２５ フランジ
２７ 側壁部
２９ 係止部
３１ 持ち手
３３ ボルト
３５ ナット
３７ 押え片部
３９ 支持板
４１ 磁石
４３ 通流穴
４５ 切欠き部

Claims (6)

1. 輸送配管の途中に配設されて輸送配管を流れる輸送物に混入している磁着物を磁石で磁着して回収するマグネットセパレータであって、
   前記輸送配管の途中に配設される筐体と、該筐体内に配置された磁石を有するマグネットエレメントとを備え、
   前記筐体は対向する壁部の一方に前記輸送配管から輸送物が流入する流入口を、他方の壁部に輸送物が排出される排出口をそれぞれ有し、
   前記マグネットエレメントの磁石は、前記流入口と前記排出口を繋ぐ仮想空間の外側であって、該仮想空間の両側において前記流入口から前記排出口に亘るように配置されていることを特徴とするマグネットセパレータ。
2. 前記磁石は棒磁石であり、前記仮想空間の中心において磁束密度が2,000gauss以上になるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のマグネットセパレータ。
3. 前記マグネットエレメントは、一対の対向する支持板と、該支持板に支持された複数本の棒状の磁石とを有し、筐体に対して取り出し可能に配置されており、かつ前記各支持板には前記流入口及び前記排出口よりも開口面積の大きな通流穴が設けられており、前記棒状の磁石は該通流穴の外側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットセパレータ。
4. 前記筐体は、開放可能な蓋体を有し、該蓋体を開放することで前記マグネットエレメントを取り出すことができるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマグネットセパレータ。
5. 前記磁石は電磁石であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマグネットセパレータ。
6. 前記筐体の材質は非磁性材料であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマグネットセパレータ。

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