JP2019044966A - 輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内壁の局所的な摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることのできる輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置を提供すること。【解決手段】摩耗性物質の輸送に用いられる輸送管１の耐摩耗性向上方法であって、輸送管１の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所Ａを特定する摩耗箇所特定ステップＳ１と、特定された箇所Ａの輸送管１の外壁に磁力発生器２を設置する磁力発生器設置ステップＳ２と、輸送管１の内部に複数個の磁性ビーズ４を供給する磁性ビーズ供給ステップＳ３と、磁力調整手段３により磁力発生器２の磁力を調整して輸送管１の内壁上に磁性ビーズ４の保護層４０を形成する保護層形成ステップＳ４とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、固形物等の摩耗性物質と液体との混合物であるスラリー、又は粉体若しくはペレット等の摩耗性物質の輸送に用いる輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置に関する。

海底で掘削した鉱石等を海上の船舶へ輸送する際や、各種プラントにおいてスラリー、粉体又はペレット等を輸送する際には、輸送管が用いられる。
図３１は各種の輸送管の概略図であり、図３１（ａ）、（ｂ）は曲がり部分を有する輸送管を示し、図３１（ｃ）は曲がり部分を有さない輸送管を示している。

図３１（ａ）における輸送管１００は、曲がり部分を有しない第１直管部１０１及び第２直管部１０２と、曲がり部分を有する第１屈曲管部１０３及び第２屈曲管部１０４とを備える。第１直管部１０１の下流側端部に第１屈曲管部１０３が接続され、第１屈曲管部１０３の下流側端部に第２屈曲管部１０４が接続され、第２屈曲管部１０４の下流側端部に第２直管部１０２が接続されている。
図３１（ｂ）における輸送管２００は耐摩耗ホースであり、端部がそれぞれ継手２０１、２０２を介して配管に接続されている。輸送管２００は、一方の継手２０１と他方の継手２０２との間に４カ所の曲がり部分を有する。
図３１（ｃ）における輸送管３００は、端部がそれぞれ継手３０１、３０２を介して配管に接続されている。輸送管３００は、一方の継手３０１と他方の継手３０２との間に曲がり部分を有さない。

スラリー、粉体又はペレット等の摩耗性物質を金属製配管やホース等、各種の輸送管により輸送する場合、特に輸送管の曲率が大きくなっているところの曲がり外側部分（図３１（ａ）及び図３１（ｂ）の長円で囲んだ部分ａ）では、輸送管１００、２００の内面がスラリー中の固形物、粉体又はペレット等の衝突により局所的に著しい摩耗損傷を受けて短時間で使用不能となり、輸送管１００、２００の交換を余儀なくされるおそれがある。輸送管１００、２００の部分的な交換作業はそれ自体煩雑であるのと同時に、作業中の全体システム停止に伴う時間的・経済的損失も甚大となる。
一方、液相に比べて固相の比重が大きいスラリーやペレットなどの固形物を輸送する場合には、曲がり部分を有しない直管部においても重力の影響により摩耗の進行が輸送管３００の内壁の鉛直下側（図３１（ｃ）の長円で囲んだ部分ｂ）に偏り、内壁の上側や側面には問題がなくても下側の摩耗が限界に達した時点で輸送管３００全体が使用不能となってしまう。
従って、各種の輸送管を摩耗性物質の輸送に用いる場合には、内壁の局所的摩耗による破損を避けて輸送管全体としての稼働をできるだけ長く維持し、寿命を延伸させるような対策をとることが必要である。

ここで、特許文献１には、製鉄業の製銑工場や製鋼工場で製鉄原料として使用される製鉄原料粒子を気送する配管の湾曲部の摩耗損傷を防止することを目的として、配管の湾曲部の外壁面又は内壁面に全弧長にわたって磁石を配設又は埋設し、製鉄原料粒子に含まれる磁性体粒子を湾曲部の内壁面に磁着させて内壁面に被覆層を形成する方法が開示されている。
また、特許文献２には、ごみ空気輸送管の曲管の摩耗損傷を防止することを目的として、曲管の外側の外面に磁石を貼付けるか又は曲管外側部を磁化し、ごみ中の鉄片を管壁に付着させて内壁面に被覆層を形成する方法が開示されている。
また、特許文献３には、曲管の摩耗損傷を低減することを目的として、曲管の屈曲部に磁石を取り付け、管内を流れる粉粒体の中の磁性粒子を内壁面に付着させて被覆層を形成する方法が開示されている。
また、特許文献４には、輸送管の摩耗損傷を防止することを目的として、流路壁の外面部に複数個の磁石を取り付け、表面処理装置等に使用される鉄鋼製ショットの一部を吸着して内壁面に被覆層を形成する方法が開示されている。
また、特許文献５には、ろ過した磁性異物を配管外に容易に排出することを目的として、油圧機器へ圧油が流れる配管の外周部にコイルを巻回した電磁石を装着するとともに配管の内周部に磁性体製のシートを挿入しておき、圧油中に混入している磁性異物をシートに吸着させた後に該シートを配管外に取り出す方法が開示されている。
また、特許文献６には、ゴムホースの耐摩耗性向上を目的として、球状又は長球状のセラミックス玉を数珠状に連結し、ゴムホース内面のゴム層内部に埋設して、セラミックス埋設層を構成することが開示されている。

特開２０１２−１５３４９１号公報 実願昭５９−１８３５８６号（実開昭６１−９８７０７号）のマイクロフィルム 実願昭５７−１１９９７２号（実開昭５９−２６４３６号）のマイクロフィルム 実願昭４９−３７１５号（実開昭５０−９１２７９号）のマイクロフィルム 特開２００６−２５８２２４号公報 実願昭６２−１０２１８７号（実開昭６４−７５２７号）のマイクロフィルム

特許文献１〜４のように、流体中に含まれる磁性粒子を用いて輸送管の内壁面に保護層を形成すると、保護層の厚さが連続的に変化するため、保護層の厚さを把握して制御することは困難である。また、保護層の形成状況を確認しようとすれば、輸送管内を直接観察するしかない。また、流体が水等の液相を含む場合、磁性粒子が堆積後に電気化学的変化を起こしてスラッジ状や塊状になるおそれがあるとともに、これにより輸送管の内壁を腐食させるおそれもある。また、磁性粒子は鋭い角部を有する摩耗性粒子であるから、保護層が摺動することにより輸送管の内壁が摩耗するおそれがある。また、磁性粒子が堆積後に電気化学的変化のような経時変化を起こすと、輸送管に設けた磁石の磁力を取り去っても、スラッジ状や塊状となった磁性粒子を除去できなくなるおそれがある。また、磁性粒子が堆積後に電気化学的変化のような経時変化を起こすと、保護層の厚さを制御できなくなり、輸送管の流路を閉塞するおそれがある。

また、特許文献５は、油中に含まれる磁性異物を除去するものであり、輸送管の局所的摩耗による破損を防止しようとするものではない。

また、特許文献６は、セラミック埋設層を既設の輸送管の内面に後付けすることは困難であるため、既設の輸送管には適用できない。また、輸送管の内面全体にわたってセラミック埋設層を設けるものであるため、大量のセラミックス玉が必要となる。さらに、セラミックス玉が局所的に摩滅した場合でもセラミックス玉を補充することはできないため、セラミックス玉の摩滅により露出した箇所の摩耗損傷が進行して輸送管の交換が必要となってしまう。

そこで本発明は、内壁の局所的な摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることのできる輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置を提供することを目的とする。

請求項１記載に対応した輸送管の耐摩耗性向上方法においては、摩耗性物質の輸送に用いられる輸送管の耐摩耗性向上方法であって、輸送管の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所を特定する摩耗箇所特定ステップと、特定された箇所の輸送管の外壁に磁力発生器を設置する磁力発生器設置ステップと、輸送管の内部に複数個の磁性ビーズを供給する磁性ビーズ供給ステップと、磁力調整手段により磁力発生器の磁力を調整して輸送管の内壁上に磁性ビーズの保護層を形成する保護層形成ステップとを備えたことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、管内流体に含まれる磁性粒子ではなく、摩耗性物質とは別の保護層形成用の専用の磁性ビーズを用いて保護層を形成するため、保護層の厚みや密度を的確に形成することができ、形成状況を把握して容易に制御することができる。よって、局所的な摩耗が進行しやすい箇所を効果的に保護して輸送管の寿命を延伸させることができる。

請求項２記載の本発明は、磁性ビーズは、その形状及び／又は磁性が所定の範囲の管理されたものであることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、形状や磁性が任意のものでなく所定の範囲の管理されたものであるため、保護層の形成が的確にでき、形成状況をさらに正確に把握して制御しやすくなるため、輸送管の局所的な摩耗が進行しやすい箇所をより一層効果的に保護することができる。

請求項３記載の本発明は、単一の種類の磁性ビーズを用いて、保護層を１層又は複数層形成することを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、磁性ビーズを単一の種類とすることで、磁性ビーズの管理や保護層の形成状況の把握等が容易となる。なお、磁性ビーズの「種類」は、形状、寸法、磁性又は材質等によって分類する。また、保護層を複数層形成した場合には、隣接する磁性ビーズ同士の間に生じる空間（隙間）を少なくして保護層をより密に形成することができる。

請求項４記載の本発明は、複数の種類の磁性ビーズを用いて、保護層を１層又は複数層形成することを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、輸送管の材質や稼働条件に応じて磁性ビーズの種類を組み合わせて用いることで、保護層を複数層形成する場合はもちろんのこと、１層形成する場合であっても密に形成することができる。

請求項５記載の本発明は、複数の種類の磁性ビーズのうちの１つの種類の磁性ビーズ同士で形成される空間を効率よく埋める他の種類の磁性ビーズを使用して保護層を形成することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、磁性ビーズと磁性ビーズの間に生じる空間（隙間）を小さくし、保護層をさらに密に形成することができる。

請求項６記載の本発明は、単一径の磁性ビーズを稠密に配置したことを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、磁性ビーズと磁性ビーズの間に生じる空間（隙間）を小さくし、保護層をさらに密に形成し保持力も高めることができる。

請求項７記載の本発明は、複数個の磁性ビーズを、保持力を有したシートに配置して予めシート状成型体として準備し、シート状成型体を輸送管の内部に供給して保護層を形成することを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、磁性ビーズを、例えばシートに規則正しく稠密に配置した状態や、２層重ねた形にした状態で輸送管の内部に供給することができるため、保護層を所望の厚みや密度に形成しやすくなり、ばらの状態よりも磁力による吸着性能を良好なものとし、輸送管をより効果的に保護することができる。
また、シートを軟質の基材とした場合には、保護層を形成した後、磨耗性物質の衝突によりシートが次第に摩滅して保持機能を失い、磁性ビーズをばらばらの状態とすることができるため、回収等が容易にできる。

請求項８記載の本発明は、保護層形成ステップを終えた後に、輸送管を稼働する稼働ステップをさらに備えたことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、保護層が予め形成された状態の輸送管に摩耗性物質が流れるため、輸送管の局所的な摩耗損傷を稼働当初から防止することができる。

請求項９記載の本発明は、輸送管の保護層の欠損又は保護層からの磁性ビーズの脱落を検出する検出ステップを備え、検出ステップで欠損又は脱落を検出した場合には、輸送管の内部に磁性ビーズをさらに供給することを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、欠損箇所又は脱落個所には磁性ビーズが補われるため、保護層を適切に形成又は維持することができる。

請求項１０記載の本発明は、保護層形成ステップにおいて、保護層の形成状況を確認して磁力調整手段により磁力発生器の磁力を調整することを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、磁力が弱すぎて保護層が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層が輸送管の流路を閉塞するほど多重層となったりすることを防止できる。

請求項１１記載の本発明は、上流側で供給した磁性ビーズの数及び下流側を通過する磁性ビーズの数を計数し、両者の差分に基づいて保護層の形成状況を確認することを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、目視により又はカメラやファイバースコープ等を用いて輸送管の内部を直接確認することなく、稼働前若しくは稼働中に保護層の形成状況を確認することができる。

請求項１２記載の本発明は、磁性ビーズを供給する前に箇所から摩耗性物質により発生する衝突音と、磁性ビーズを供給した後に箇所から摩耗性物質により発生する衝突音との相違に基づいて保護層の形成状況を確認することを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、目視により又はカメラやファイバースコープ等を用いて輸送管の内部を直接確認することなく、稼働中に保護層の形成状況を確認することができる。なお、保護層を予め形成した後に稼働を開始する場合は、保護層を形成する前に衝突音確認のための摩耗性物質を所定時間流して衝突音を確認しておけばよい。

請求項１３記載の本発明は、輸送管が非磁性体の場合、又は強磁性体の薄肉管の場合に、磁力発生器により輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔が輸送管の管板厚と同等又はそれ以上となるように外壁に設置することを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、磁石又は継鉄のＮ極から出て磁石又は継鉄のＳ極に向かう磁力線は、輸送管に吸収されることなく十分な強度を保ったまま輸送管の内部にまで達することができる。

請求項１４記載の本発明は、輸送管が強磁性体で、かつその管板厚が磁力発生器により輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔以上の場合に、Ｎ極とＳ極との間の輸送管に貫通穴を設け、貫通穴に非磁性体のセパレータを嵌合させることを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、磁石又は継鉄のＮ極から隣接する磁石又は継鉄のＳ極に向かう磁力線が輸送管に吸収されて短絡することを防止できる。

請求項１５記載の本発明は、セパレータを透明な材料で構成することを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、保護層の形成状況を輸送管の外側から視認することができる。

請求項１６記載の本発明は、輸送管の直管部の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所に、磁性ビーズの保護層を形成することを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、直管部の摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることができる。

請求項１７記載の本発明は、輸送管の屈曲管部の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所に、磁性ビーズの保護層を形成することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、屈曲管部の摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることができる。

請求項１８記載に対応した磁性ビーズにおいては、磁性ビーズを強磁性体又は永久磁石を基材として球形に形成することを特徴とする。
請求項１８に記載の本発明によれば、球体の磁性ビーズ同士の接触は点接触となるため、磁性ビーズが電気化学的変化等により経時変化してスラッジ状や塊状になることを防止できる。また、磁性ビーズと輸送管の内壁面との接触も点接触が可能となるため、磁性ビーズとの接触によって輸送管が腐食することを防止できる。また、磁性ビーズは角部の無い球体であるため、保護層を形成しようとする箇所まで輸送管の内壁を傷つけることなく移動して到達することができる。

請求項１９記載の本発明は、強磁性体の粒子が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料中に混合された状態で含まれていることを特徴とする。
請求項１９に記載の本発明によれば、磁性ビーズの耐食性や耐衝撃性を向上させることができる。

請求項２０記載の本発明は、強磁性体又は永久磁石が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料で被覆されていることを特徴とする。
請求項２０に記載の本発明によれば、磁性ビーズの耐食性や耐衝撃性を向上させることができる。

請求項２１記載の本発明は、磁性ビーズの外径が輸送管の内径の１／１０以下であることを特徴とする。
請求項２１に記載の本発明によれば、形成した保護層が摩耗性物質を含んだ管内流体の円滑な流れの妨げとなることを防止できる。

請求項２２記載の本発明は、複数個の磁性ビーズが、保持力を有したシートに配置されてシート状成型体を成していることを特徴とする。
請求項２２に記載の本発明によれば、磁性ビーズを、例えばシートに規則正しく稠密に配置した状態や、２層重ねた形にした状態で輸送管の内部に供給することができるため、保護層を所望の厚みや密度に形成しやすくなり、ばらの状態よりも磁力による吸着性能を良好なものとし、輸送管をより効果的に保護することができる。

請求項２３記載に対応した磁力発生装置においては、磁力発生器として複数の永久磁石及び継鉄と、磁力調整手段として複数の永久磁石の継鉄及び輸送管に対する磁極の相対的位置を一括して調整する調整機構とを備えたことを特徴とする。
請求項２３に記載の本発明によれば、永久磁石を用いた磁力発生器を提供することができる。また、この磁力発生器の磁力を調整機構によって簡便に精度よく制御することができる。

請求項２４記載の本発明は、永久磁石として円柱型永久磁石を用い、調整機構として円柱型永久磁石の磁石回転軸を中心に回転させる機構を用いることを特徴とする。
請求項２４に記載の本発明によれば、円柱型永久磁石を調整機構を用いて回転させることによって、磁力発生器の磁力を容易に制御することができる。

請求項２５記載の本発明は、永久磁石としてネオジム磁石を用いたことを特徴とする。
請求項２５に記載の本発明によれば、磁力発生器の吸着性能をより優れたものにすることができるとともに、輸送管の外壁から内部の磁性ビーズを吸着する場合の磁束密度の低下が少なくて済む。

請求項２６記載に対応した磁力発生装置においては、磁力発生器として複数の電磁石と、磁力調整手段として磁力を電気的に調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２６に記載の本発明によれば、磁力を電気的に調整可能な電磁石を用いた磁力発生器を提供することができる。また、この磁力発生器の磁力を制御手段によって電気的に簡便に精度よく制御することができる。

請求項２７記載の本発明は、制御手段は、電磁石に流す電流を調整する及び／又は電磁石をオン／オフすることを特徴とする。
請求項２７に記載の本発明によれば、制御手段は電流の調整や電源のオン／オフにより、容易に電磁石を制御することができる。

請求項２８記載の本発明は、制御手段は、保護層の状態を検出する保護層検出手段を有し、保護層の状態の検出結果に基づいて磁力を調整する及び／又は検知結果を報知することを特徴とする。
請求項２８に記載の本発明によれば、磁力が弱すぎて保護層が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層が輸送管の流路を閉塞するほど多重層となったりすることを防止できる。また、稼働中の磁性ビーズの欠損や脱落を検出して磁力を調整することができる。さらに、保護層の形成時の従事者に形成状況を知らせたり、輸送作業の従事者等に対して注意を喚起することができる。

請求項２９記載の本発明は、磁力調整手段が、保護層の形成に必要な吸着磁束密度、及び吸着磁束密度以上の保護層の保持に必要な保持磁束密度に調整可能であることを特徴とする。
請求項２９に記載の本発明によれば、磁力発生器の磁力を磁性ビーズの吸着、保持に最適な強さとなるように調整し、保護層を良好な状態に形成、保持することができる。

本発明の輸送管の耐摩耗性向上方法によれば、管内流体に含まれる磁性粒子ではなく、摩耗性物質とは別の保護層形成用の専用の磁性ビーズを用いて保護層を形成するため、保護層の厚みや密度を的確に形成することができ、形成状況を把握して容易に制御することができる。よって、局所的な摩耗が進行しやすい箇所を効果的に保護して輸送管の寿命を延伸させることができる。

また、磁性ビーズは、その形状及び／又は磁性が所定の範囲の管理されたものである場合には、形状や磁性が任意のものでなく所定の範囲の管理されたものであるため、保護層の形成が的確にでき、形成状況をさらに正確に把握して制御しやすくなるため、輸送管の局所的な摩耗が進行しやすい箇所をより一層効果的に保護することができる。

また、単一の種類の磁性ビーズを用いて、保護層を１層又は複数層形成する場合には、磁性ビーズを単一の種類とすることで、磁性ビーズの管理や保護層の形成状況の把握等が容易となる。また、保護層を複数層形成した場合には、隣接する磁性ビーズ同士の間に生じる空間（隙間）を少なくして保護層をより密に形成することができる。

また、複数の種類の磁性ビーズを用いて、保護層を１層又は複数層形成する場合には、輸送管の材質や稼働条件に応じて磁性ビーズの種類を組み合わせて用いることで、保護層を複数層形成する場合はもちろんのこと、１層形成する場合であっても密に形成することができる。

また、複数の種類の磁性ビーズのうちの１つの種類の磁性ビーズ同士で形成される空間を効率よく埋める他の種類の磁性ビーズを使用して保護層を形成する場合には、磁性ビーズと磁性ビーズの間に生じる空間（隙間）を小さくし、保護層をさらに密に形成することができる。

また、単一径の磁性ビーズを稠密に配置した場合には、磁性ビーズと磁性ビーズの間に生じる空間（隙間）を小さくし、保護層をさらに密に形成し保持力も高めることができる。

また、複数個の磁性ビーズを、保持力を有したシートに配置して予めシート状成型体として準備し、シート状成型体を輸送管の内部に供給して保護層を形成する場合には、磁性ビーズを、例えばシートに規則正しく稠密に配置した状態や、２層重ねた形にした状態で輸送管の内部に供給することができるため、保護層を所望の厚みや密度に形成しやすくなり、ばらの状態よりも磁力による吸着性能を良好なものとし、輸送管をより効果的に保護することができる。
また、シートを軟質の基材とした場合には、保護層を形成した後、磨耗性物質の衝突によりシートが次第に摩滅して保持機能を失い、磁性ビーズをばらばらの状態とすることができるため、回収等が容易にできる。

また、保護層形成ステップを終えた後に、輸送管を稼働する稼働ステップをさらに備えた場合には、保護層が予め形成された状態の輸送管に摩耗性物質が流れるため、輸送管の局所的な摩耗損傷を稼働当初から防止することができる。

また、輸送管の保護層の欠損又は保護層からの磁性ビーズの脱落を検出する検出ステップを備え、検出ステップで欠損又は脱落を検出した場合には、輸送管の内部に磁性ビーズをさらに供給する場合には、欠損箇所又は脱落個所には磁性ビーズが補われるため、保護層を適切に形成又は維持することができる。

また、保護層形成ステップにおいて、保護層の形成状況を確認して磁力調整手段により磁力発生器の磁力を調整する場合には、磁力が弱すぎて保護層が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層が輸送管の流路を閉塞するほど多重層となったりすることを防止できる。

また、上流側で供給した磁性ビーズの数及び下流側を通過する磁性ビーズの数を計数し、両者の差分に基づいて保護層の形成状況を確認する場合には、目視により又はカメラやファイバースコープ等を用いて輸送管の内部を直接確認することなく、稼働前若しくは稼働中に保護層の形成状況を確認することができる。

また、磁性ビーズを供給する前に箇所から摩耗性物質により発生する衝突音と、磁性ビーズを供給した後に箇所から摩耗性物質により発生する衝突音との相違に基づいて保護層の形成状況を確認する場合には、目視により又はカメラやファイバースコープ等を用いて輸送管の内部を直接確認することなく、稼働中に保護層の形成状況を確認することができる。

また、輸送管が非磁性体の場合、又は強磁性体の薄肉管の場合に、磁力発生器により輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔が輸送管の管板厚と同等又はそれ以上となるように外壁に設置する場合には、磁石又は継鉄のＮ極から出て磁石又は継鉄のＳ極に向かう磁力線は、輸送管に吸収されることなく十分な強度を保ったまま輸送管の内部にまで達することができる。

また、輸送管が強磁性体で、かつその管板厚が磁力発生器により輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔以上の場合に、Ｎ極とＳ極との間の輸送管に貫通穴を設け、貫通穴に非磁性体のセパレータを嵌合させる場合には、磁石又は継鉄のＮ極から隣接する磁石又は継鉄のＳ極に向かう磁力線が輸送管に吸収されて短絡することを防止できる。

また、セパレータを透明な材料で構成する場合には、保護層の形成状況を輸送管の外側から視認することができる。

また、輸送管の直管部の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所に、磁性ビーズの保護層を形成する場合には、直管部の摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることができる。

また、輸送管の屈曲管部の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所に、磁性ビーズの保護層を形成する場合には、屈曲管部の摩耗損傷を防止して輸送管の寿命を延伸させることができる。

また、本発明の磁性ビーズによれば、球体の磁性ビーズ同士の接触は点接触となるため、磁性ビーズが電気化学的変化等により経時変化してスラッジ状や塊状になることを防止できる。また、磁性ビーズと輸送管の内壁面との接触も点接触が可能となるため、磁性ビーズとの接触によって輸送管が腐食することを防止できる。また、磁性ビーズは角部の無い球体であるため、保護層を形成しようとする箇所まで輸送管の内壁を傷つけることなく移動して到達することができる。

また、強磁性体の粒子が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料中に混合された状態で含まれている場合には、磁性ビーズの耐食性や耐衝撃性を向上させることができる。

また、強磁性体又は永久磁石が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料で被覆されている場合には、磁性ビーズの耐食性や耐衝撃性を向上させることができる。

また、磁性ビーズの外径が輸送管の内径の１／１０以下である場合には、形成した保護層が摩耗性物質を含んだ管内流体の円滑な流れの妨げとなることを防止できる。

また、複数個の磁性ビーズが、保持力を有したシートに配置されてシート状成型体を成している場合には、磁性ビーズを、例えばシートに規則正しく稠密に配置した状態や、２層重ねた形にした状態で輸送管の内部に供給することができるため、保護層を所望の厚みや密度に形成しやすくなり、ばらの状態よりも磁力による吸着性能を良好なものとし、輸送管をより効果的に保護することができる。

また、本発明の磁力発生装置によれば、永久磁石を用いた磁力発生器を提供することができる。また、この磁力発生器の磁力を調整機構によって簡便に精度よく制御することができる。

また、永久磁石として円柱型永久磁石を用い、調整機構として円柱型永久磁石の磁石回転軸を中心に回転させる機構を用いる場合には、円柱型永久磁石を調整機構を用いて回転させることによって、磁力発生器の磁力を容易に制御することができる。

また、永久磁石としてネオジム磁石を用いた場合には、磁力発生器の吸着性能をより優れたものにすることができるとともに、輸送管の外壁から内部の磁性ビーズを吸着する場合の磁束密度の低下が少なくて済む。

また、本発明の磁力発生装置によれば、磁力を電気的に調整可能な電磁石を用いた磁力発生器を提供することができる。また、この磁力発生器の磁力を制御手段によって電気的に簡便に精度よく制御することができる。

また、制御手段は、電磁石に流す電流を調整する及び／又は電磁石をオン／オフする場合には、制御手段は電流の調整や電源のオン／オフにより、容易に電磁石を制御することができる。

また、制御手段は、保護層の状態を検出する保護層検出手段を有し、保護層の状態の検出結果に基づいて磁力を調整する及び/又は検知結果を報知する場合には、磁力が弱すぎて保護層が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層が輸送管の流路を閉塞するほどの多重層となったりすることを防止できる。また、稼働中の磁性ビーズの欠損や脱落を検出して磁力を調整することができる。さらに、保護層の形成時の従事者に形成状況を知らせたり、輸送作業の従事者等に対して注意を喚起することができる。

また、磁力調整手段が、保護層の形成に必要な吸着磁束密度、及び吸着磁束密度以上の保護層の保持に必要な保持磁束密度に調整可能である場合には、磁力発生器の磁力を磁性ビーズの吸着、保持に最適な強さとなるように調整し、保護層を良好な状態に形成、保持することができる。

本発明の一実施形態による耐摩耗性向上方法のフロー図 同耐摩耗性向上方法を適用する輸送管の概略図 同磁性ビーズの構造の一例を表す模式図 同磁性ビーズの構造の他の例を表す模式図 同輸送管の外壁に磁力発生装置を設置した状態を示す図 同輸送管にセパレータを有する磁力発生装置を設置した状態を示す図 同輸送管の直管部の内壁面上に磁性ビーズによる保護層を形成した状態を示す図 同輸送管の屈曲管部の内壁面上に磁性ビーズによる保護層を形成した状態を示す図 同磁性ビーズによる保護層の第一例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第二例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第二例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第三例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第四例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第四例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第五例を示す説明図 同磁性ビーズによる保護層の第五例を示す説明図 試験１に用いた試験装置の外観図 同試験装置に用いた磁石の外観図 同試験装置に用いた第１のシート状成型体を示す図 同試験装置に用いた第２のシート状成型体を示す図 同試験装置に用いた第３のシート状成型体を示す図 同試験装置における吸着力測定の様子を示す図 同試験装置における磁性ビーズの吸着時の状況を例示する図 試験２に用いた試験装置の外観図 同試験装置に用いたアルミナボールの外観図 同試験装置における磁性ビーズの吸着時の状況を例示する図 同試験装置における砂鉄の吸着時の状況を例示する図。 同試験装置における砂鉄に対するアルミナボール衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図 同試験装置における磁性ビーズに対するアルミナボール衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図 同試験装置における磁性ビーズに対するアルミナボール衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図 各種の輸送管の概略図

以下に、本発明の一実施形態による輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置について説明する。
図１は本実施形態による耐摩耗性向上方法のフロー図、図２は同耐摩耗性向上方法を適用する輸送管の概略図である。

輸送管１は、スラリー（固形物と液体の混合物）、粉体又はペレット等の摩耗性物質含む流体（空気等）の輸送に用いられる。輸送管１は、曲がり部分を有しない第１直管部１１及び第２直管部１２と、曲がり部分を有する第１屈曲管部１３及び第２屈曲管部１４とを備える。
第１直管部１１の下流側端部に第１屈曲管部１３が接続され、第１屈曲管部１３の下流側端部に第２屈曲管部１４が接続され、第２屈曲管部１４の下流側端部に第２直管部１２が接続されている。

本実施形態による耐摩耗性向上方法は、まず、輸送管１の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所を特定する（摩耗箇所特定ステップＳ１）。
例えば、第１屈曲管部１３及び第２屈曲管部１４の曲率が大きくなっている箇所の曲がり外側の内壁（図２（ａ）の長円で囲んだ部分）は、摩耗性物質が衝突しやすいと考えられる。よって、この部分を内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所Ａとして特定する。
なお、曲がり部分を有しない直管部分であっても、液相に比べて固相の比重が大きいスラリーやペレットなどの固形物を輸送する場合には、重力の影響により摩耗の進行が輸送管１の鉛直下側に偏るため、この場合には、第１直管部１１及び第２直管部１２の鉛直下側を内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所として特定する。

本実施形態による耐摩耗性向上方法には、磁力発生器２と磁力調整手段３を備えた磁力発生装置を用いる。
摩耗箇所特定ステップＳ１の後、図２（ｂ）に示すように、輸送管１のうち、特定した二つの箇所Ａの外壁に磁石を用いた磁力発生器２をそれぞれ設置する（磁力発生器設置ステップＳ２）。磁力発生器２には、磁石の磁力を調整する磁力調整手段３が設けられている。

磁力発生器設置ステップＳ２の後、図２（ｃ）に示すように、輸送管１の内部に複数個の磁性ビーズ４を供給し（磁性ビーズ供給ステップＳ３）、磁力調整手段３により磁力発生器２の磁力を調整して輸送管１の内壁面上に磁性ビーズ４による保護層４０を形成する（保護層形成ステップＳ４）。
このように、輸送管１の屈曲管部１３、１４の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所Ａに、磁性ビーズ４による保護層４０を形成することで、屈曲管部１３、１４の摩耗損傷を防止して輸送管１の寿命を延伸させることができる。なお、直管部１１、１２の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所に磁性ビーズ４による保護層４０を形成した場合には、直管部１１、１２の摩耗損傷を防止して輸送管１の寿命を延伸させることができる。
また、保護層４０は、管内流体に含まれる磁性粒子ではなく、摩耗性物質とは別の保護層形成用の専用の磁性ビーズ４によって形成されるため、保護層４０の厚みや密度を的確に形成することができ、形成状況を把握して容易に制御することができる。よって、輸送管１の局所的な摩耗が進行しやすい箇所を効果的に保護することができ、保護層４０の厚さも連続的に変化させずに済む。さらに、磁力発生器２よりも上流側で供給した磁性ビーズ４の数及び下流側を通過する磁性ビーズ４の数を計数し、両者の差分に基づいて保護層４０の形成状況を確認することもできる。この場合は、輸送管１の内部を目視したり、カメラやファイバースコープを使用したりすることなく、稼働前若しくは稼働中に保護層４０の形成状況を確認することができる。

なお、磁力調整手段３は、保護層４０の形成に必要な吸着磁束密度、及び吸着磁束密度以上の保護層４０の保持に必要な保持磁束密度に調整可能であることが好ましい。
これにより、磁力発生器２の磁力を磁性ビーズ４の吸着、保持に最適な強さとなるように調整し、保護層４０を良好な状態に形成及び保持することができる。

保護層形成ステップＳ４を終えた後、輸送管１を稼働する（稼働ステップＳ５）。保護層４０は稼働開始後に形成することも可能であるが、稼働開始前に予め保護層４０を形成しておくことで、輸送管１の内壁の局所的な摩耗損傷が稼働当初から防止されるため、輸送管１のより一層の長寿命化を図ることができる。

輸送管１の稼働を開始した後は、定期的若しくは連続的に輸送管１の保護層４０の欠損、又は保護層４０からの磁性ビーズ４の脱落を検出する（検出ステップＳ６）。保護層４０からの磁性ビーズ４の脱落は、例えば磁力発生器２よりも下流側に磁性ビーズ４が存在するか否か等によって検出する。
検出ステップＳ６において、輸送管１の保護層４０の欠損又は保護層４０からの磁性ビーズ４の脱落を検出した場合には、磁性ビーズ供給ステップＳ３に戻り、輸送管１の内部に磁性ビーズ４をさらに供給する。これにより欠損箇所又は脱落個所に磁性ビーズ４が補われるため、保護層４０を適切に形成又は維持することができる。
このように、磁性ビーズ４による保護層４０を形成した後、輸送管１内を移動する摩耗性物質の衝突等により、保護層４０を構成する磁性ビーズ４の一部又は全部が脱落して失われた場合には、上流側から磁性ビーズ４を再供給することにより、磁性ビーズ４による保護層４０を速やかに修復することが好ましい。この場合、輸送管１の稼働を一時停止して磁性ビーズ４を再供給することもできるし、輸送管１を稼働したまま、輸送管１内の流体に磁性ビーズ４を適宜混合して再供給することもできる。

磁力発生器２に用いる磁石としては、永久磁石又は電磁石を輸送管１の種類や稼働条件に応じて適宜使い分けることが可能である。

永久磁石を用いる場合は、磁石の種類として、フェライト磁石、ネオジム（ネオジウム）磁石、アルニコ磁石、サマリウムコバルト磁石等を挙げることができる。これらの磁石の中から、磁力発生器２が設置される輸送管１の種類や形状及び管内流体の流速、温度等の稼働条件、使用する磁性ビーズ４の種類等、諸々の条件に適したものを選定できるが、基本的に磁力が強くて磁束密度や磁気エネルギー積（ＢＨ積）が高く、磁気保持力が高くて減磁しにくいものが好適である。但し、過度に磁力が強すぎると、輸送管１の内壁に吸着する磁性ビーズ４が輸送管１の流路を閉塞するほど多重層になったり塊状になったりして管内流体の円滑な流れを阻害するおそれがあるため、輸送管１のうち、磁性ビーズ４による保護層４０を形成しようとする内壁面上の範囲に、複数の磁性ビーズ４が１〜２層の密な状態で安定的に吸着される程度の磁力を有する磁石を選定することが好ましい。
なお、磁石と共に継鉄（ヨーク）を用いる場合は、軟鉄等、透磁率や残留磁気特性に優れた材料が好適である。
また、永久磁石を用いた磁力発生器２の形状としては、磁力発生器２が設置される輸送管１の外壁（多くの場合に曲面）に密着させて装着できる磁石又は磁石及び継鉄を選定するか、あるいは小型の磁石又は磁石及び継鉄を輸送管１の外壁面上に複数配置して、磁力発生器２全体として設置箇所の外壁面を覆うような配置となる形状とする。

また、電磁石を用いる場合は、永久磁石の代わりに、ソレノイドコイルとコア（鉄芯など）、及び電源を用いた電磁石を用いる。これにより、磁力発生器２として複数の電磁石と、磁力調整手段３として磁力を電気的に調整する制御手段とを備えた磁力発生装置を構成することができる。また、必要に応じて電磁石と継鉄を組み合わせて利用してもよい。
電磁石の種類としては、各種の交流電磁石又は直流電磁石を挙げることができる。これらの電磁石の中から、磁力発生器２が設置される輸送管１の種類や形状及び管内流体の流速、温度等の稼働条件、使用する磁性ビーズ４の種類等、諸々の条件に適したものを選定できるが、基本的に磁力が強くて磁束密度や磁気エネルギー積（ＢＨ積）が高いものが好適である。但し、過度に磁力が強すぎると、輸送管１の内壁に吸着する磁性ビーズ４が輸送管１の流路を閉塞するほど多重層になったり塊状になったりして管内流体の円滑な流れを阻害するおそれがあるため、輸送管１のうち、磁性ビーズ４による保護層４０を形成しようとする内壁面上の範囲に、複数の磁性ビーズ４が１〜２層の密な状態で安定的に吸着される程度の磁力となるように電磁石を選定したり、コイルの巻数や使用電流を調節したりすることが好ましい。
また、電磁石を用いた磁力発生器２の形状としては、磁力発生器２が設置される輸送管１の外壁（多くの場合に曲面）に密着させて装着できる電磁石を選定するか、あるいは小型の電磁石を輸送管１の外壁面上に複数配置して、磁力発生器２全体として設置箇所の外壁面を覆うような配置とする。
電磁石を用いた場合には、制御手段によって簡単に磁力をオン／オフできるため、輸送管１が強磁性体である場合には輸送管１の外壁への着脱作業が永久磁石の場合よりも容易である。また、電磁石を輸送管１の外壁に取り付けた後、輸送管１内に磁性ビーズ４を供給し、磁性ビーズ４による保護層４０の状態を確認しながら制御手段により使用電流を調節して、保護層４０を形成すべき範囲に磁性ビーズ４が１〜２層の密な状態で安定的に吸着される程度の磁力となるよう発生磁力を最適化するというように、電流調整器をそのまま制御手段として用いることができる。
なお、保護層４０の状態は、保護層検出手段により検出する。保護層検出手段としては、ファイバースコープやカメラ等を利用した構成とすることもできるが、上述したように、磁力発生器２よりも上流側で供給した磁性ビーズ４の数と下流側を通過する磁性ビーズ４の数との差分に基づいて保護層４０の状態を確認する構成とした場合には、稼働前若しくは稼働中に保護層４０の状態を容易に確認することができる。保護層４０の状態を検出し、その検出結果に基づいて発生磁力が最適となるように制御手段で調整することによって、磁力が弱すぎて保護層４０が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層４０が輸送管１の流路を閉塞するほど多重層となったりすることを防止できる。また、稼働中に保護層４０の欠損や保護層４０からの磁性ビーズ４の脱落を検出して磁力を調整することができる。さらに、保護層４０の状態の検知結果を報知する報知手段を備え、保護層４０の形成時の従事者に形成状況を知らせたり、輸送作業の従事者等に対して注意を喚起するようにしてもよい。
また、輸送管１が鉄などの強磁性体である場合には、輸送管１の外周に直接ソレノイドコイルを巻き付けて、輸送管１そのものをコア（芯）とした電磁石として利用することも可能である。但し、この場合は輸送管１の円周方向に沿う磁束密度がほぼ均等になるため、輸送管１の内壁面上に形成される保護層４０の形成範囲は輸送管１の円周方向に一様なものとなる。

図３は、磁性ビーズの構造の一例を表す模式図である。
本例による磁性ビーズ４は、鉄等の強磁性体若しくは各種の永久磁石を基材４１とする球体、又は鉄等の強磁性体の粒子とゴム・樹脂・金属・セラミックス等、その他の材質の粒子とを混合した後に接着・圧着・熱溶着・焼結等、任意の方法によって成型したものを基材４１とする球体であり、磁石に吸引され吸着する性質を有している。
基材４１に強磁性体の粒子が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料中に混合された状態で含まれている場合には、磁性ビーズ４の耐食性や耐衝撃性をより一層向上させることができる。
また、耐摩耗性ゴムと混合した場合には、鉱石スラリー中の鉱石やペレット等が保護層４０に衝突した際の衝撃を和らげるクッション効果も期待できるため、特定した箇所Ａに摩耗性物質が衝突する際に発生する衝突音を輸送管１の外部から聞き分け、磁性ビーズ４による保護層４０が有る場合と無い場合の衝突音を比較して、衝突音の相違に基づいて保護層４０の形成状況や効果の発現具合を稼働中に確認することができる。なお、保護層４０を形成した後に稼働を開始する場合は、保護層４０を形成する前に衝突音確認のための摩耗性物質を所定時間流して箇所Ａにおける衝突音を確認しておけばよい。
また、磁性ビーズ４の基材４１を永久磁石とした場合、輸送管１の外壁に設ける磁石又は磁石及び継鉄が同一の場合には、基材４１を強磁性体とした場合よりも相対的に強い輸送管１の内壁への吸引力及び吸着力が得られる。基材４１の球体の寸法（外径ｄ）としては、磁力発生器２が設置される輸送管１の種類や形状及び管内流体の流速等の稼働条件、使用する磁石の種類等、各種の条件に適したものを選定できるが、輸送管１の内径をＤとしたとき「ｄ≦Ｄ／１０」として、１〜２層で保護層４０を形成した場合に摩耗性物質を含んだ管内流体の円滑な流れを妨げることがない程度に十分小さく、なおかつ１〜２層でも保護層４０として十分な機能を発現できる程度の寸法が好適である。

図４は、磁性ビーズの構造の他の例を表す模式図である。
本例による磁性ビーズ４は、鉄等の強磁性体、又は各種の永久磁石を基材４１とする球体が、基材４１よりも耐摩耗性や耐食性に優れ、かつ基材４１に対する防食機能も有するセラミックスや金属、ゴム、樹脂等の各種被膜４２で包含され、全体として球状に形成されており、磁石に吸引され吸着する性質を有している。このように、強磁性体又は永久磁石を、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料で被覆することにより、磁性ビーズ４の耐食性や耐衝撃性をより一層向上させることができる。
なお、耐摩耗性ゴムを被膜４２とした場合には、鉱石スラリー中の鉱石やペレット等が保護層４０に衝突した際の衝撃を和らげるクッション効果も期待できるため、特定した箇所Ａに摩耗性物質が衝突する際に発生する衝突音を輸送管１の外部から聞き分け、磁性ビーズ４による保護層４０が有る場合と無い場合の衝突音を比較して、衝突音の相違に基づいて保護層４０の形成状況や効果の発現具合を稼働中に確認することができる。なお、保護層４０を形成した後に稼働を開始する場合は、保護層４０を形成する前に衝突音確認のための摩耗性物質を所定時間流して箇所Ａにおける衝突音を確認しておけばよい。
また、磁性ビーズ４の基材４１を永久磁石とした場合、輸送管１の外壁に設ける磁石又は磁石及び継鉄が同一の場合には、基材４１を強磁性体とした場合よりも相対的に強い輸送管１の内壁への吸引力及び吸着力が得られる。
被膜４２に用いるセラミックスとしては、耐摩耗性や耐食性、さらに基材４１の防食性に優れたアルミナ、チタニア、炭化タングステン（ＷＣ）等が好適であり、金属被膜としては同じく耐摩耗性や耐食性、さらに基材４１の防食性に優れたハステロイの被膜や硬質クロムメッキ等が好適である。
被膜４２を含めた球状の磁性ビーズ４の寸法（外径ｄ）としては、磁力発生器２が設置される輸送管１の種類や形状及び管内流体の流速等の稼働条件、使用する磁石の種類等、各種の条件に適したものを選定できるが、輸送管１の内径をＤとしたとき、「ｄ≦Ｄ／１０」として、１〜２層で保護層４０を形成した場合に管内流体の円滑な流れを妨げることがない程度に十分小さく、なおかつ１〜２層でも保護層として十分な機能を発現できる程度の寸法が好適である。

図３及び図４を用いて説明したように、磁性ビーズ４を、その形状及び／又は磁性が任意のものではなく所定の範囲の管理されたものとすることで、保護層４０の形成が的確にでき、形成状況をさらに正確に把握して制御しやすくなるため、局所的な摩耗が進行しやすい箇所Ａをより一層効果的に保護することができる。
また、磁性ビーズ４を球体として管理されたものとすることにより、保護層４０を形成する磁性ビーズ４同士の接触が点接触となるため、磁性ビーズ４が電気化学的変化等により経時変化してスラッジ状や塊状になることを防止できる。保護層４０を形成する磁性ビーズ４がスラッジ状や塊状になることを防止することで、磁力発生器２の磁力を取り去れば瞬時に保護層４０を形成している磁性ビーズ４を離脱させ、下流側において磁性ビーズ４を回収することができる。そのため、保護層４０の厚さ制御と除去が容易であり、確実に流路の閉塞を防止できる。また、磁性ビーズ４と輸送管１との材料の組み合わせを適正に管理できるため電気化学的な変化が抑制でき、磁性ビーズ４と輸送管１の内壁面との接触も点接触が可能となるため、磁性ビーズ４との接触によって輸送管１が腐食することを防止できる。また、磁性ビーズ４は角部の無い球体であるため、保護層４０を形成しようとする箇所まで輸送管１の内壁を傷つけることなく移動して到達することができる。
なお、磁性ビーズ４は球形に形成することが好ましいが、稼働条件に応じて碁石型、平たい円柱状の円板型等といった形状を適宜選択することもできる。

図５は、輸送管の外壁に磁力発生装置を設置した状態を示す図である。
磁力発生装置は、複数の永久磁石２１、継鉄２２及び非磁性体２３を有する磁力発生器２と、複数の永久磁石２１のそれぞれに設けられて永久磁石２１の回転を制御するレバー３１、及び各レバー３１を連結する連結機構３２を有する調整機構３０（磁力調整手段３）とから成る。
永久磁石２１は円柱形であり、複数の永久磁石２１が輸送管１の管長方向に整列配置されている。永久磁石２１と永久磁石２１の間には継鉄２２が介在している。また、各永久磁石２１の輸送管１側と反輸送管１側には、非磁性体２３がそれぞれ配置されている。
図５においては、４個の永久磁石２１と、５個の継鉄２２と、８個の非磁性体２３で構成された磁力発生器２を設置した状態を示している。各永久磁石２１には、それぞれレバー３１が設けられている。
なお、図５では輸送管１の曲がりの無い直管部に磁力発生装置を設定した状態を示しているが、図２（ｂ）（ｃ）に示すような屈曲管部１３、１４に対しても同様に磁力発生装置を設置することができる。

また、４個の永久磁石２１は、磁石回転軸Ｘを中心にそれぞれ回転できるようになっており、回転を制御するレバー３１と、各レバー３１を連結する連結機構３２とから成る調整機構３０により、４個の永久磁石２１の回転量が等量となるように一括して回転させることができる。このように、複数の永久磁石２１の継鉄２２及び輸送管１に対する磁極の相対的位置を一括して調整する調整機構３０を備えることにより、磁力を簡便に精度よく制御することができる。
なお、本実施形態では、磁力調整手段３を調整機構３０により実現しているが、複数の円柱形永久磁石２１の各々にギヤを取り付け、該ギヤをギヤ機構により連結して一括調整するなど、円柱形永久磁石２１の回転制御の方法及び機構は任意である。

図中の永久磁石２１のＮ及びＳの文字は、それぞれＮ極及びＳ極を表す。図５（ａ）では、各永久磁石２１は、輸送管１に対してＮ極とＳ極を結ぶ直線が垂直となるように調整機構３０により調整されている。このとき、隣り合う永久磁石２１同士はＳ極とＮ極の配置が逆になっている。図５（ａ）の状態では、４個の永久磁石２１のＮ極からＳ極に向かう磁力線は、隣接する継鉄２２により短絡されるため、輸送管１の内壁面上には磁力が作用しない。

図５（ａ）の状態から、調整機構３０を用いて４個の円柱形永久磁石２１を同方向に一括して９０度回転させ、図５（ｂ）に示すようにＮ極とＳ極を結ぶ直線が輸送管１に対して平行な状態にすると（このとき、隣り合う永久磁石２１同士はＳ極とＮ極が逆配置の状態となる。）、継鉄２２の端部に生じたＮ極から隣接する継鉄２２の端部に生じるＳ極へと磁力線が向かい、輸送管１の内壁上に磁力が作用するようになる。図５（ｂ）中の矢印は、磁力線の向きを示している。

輸送管１が、樹脂、ゴム、オーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム、若しくは銅等の非磁性体、又は鉄、通常の炭素鋼、若しくはニッケル等の強磁性体の薄肉管の場合は、磁力発生器２により輸送管１の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔が輸送管１の管板厚と同等又はそれ以上となるように外壁に設置する。これにより、磁石２１又は継鉄２２のＮ極から出て磁石２１又は継鉄２２のＳ極に向かう磁力線は、配管１の材料に吸収されることなく十分な強度を保ったまま配管１の内部にまで達し、摩耗箇所特定ステップＳ１で特定した箇所Ａに十分な磁力を作用させることができる。なお、本発明において「薄肉管」とは、輸送管１の管板厚が磁力発生器２により輸送管１の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔よりも小さい場合をいう。

また、図６は、輸送管にセパレータを有する磁力発生装置を設置した状態を示す図である。
輸送管１が、鉄、通常の炭素鋼、又はニッケル等の強磁性体で、かつその管板厚が磁力発生器２により輸送管１の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔以上の場合には、磁力発生器２を輸送管１の外壁面上に設置するだけだと、磁石２１又は継鉄２２のＮ極から隣接する磁石２１又は継鉄２２のＳ極に向かう磁力線が厚肉の強磁性体である輸送管１の管壁に吸収されて短絡してしまい、特定した箇所Ａに十分な磁力を作用させることができない場合がある。この場合には、図６に示すように、強磁性体の輸送管１のうち磁石２１を配置する箇所に適当な形状寸法の貫通穴を開けてそれぞれ設け、その貫通穴に嵌合する形状に加工した非磁性体のセパレータ５を挿入する。これにより、摩耗箇所特定ステップＳ１で特定した箇所Ａに十分な磁力を作用させることができる。図６中の矢印は、磁力線の向きを示している。
セパレータ５の輸送管１の周方向の寸法は、継鉄２２の輸送管１の周方向の寸法に応じて適宜設定するが、継鉄２２のＮ極からＳ極に向かおうとする磁力線が輸送管１の外壁内で短絡することを防止するのに十分な寸法となるように設定することが好ましい。具体的には、「セパレータ５の輸送管１の周方向の寸法 ＞ 継鉄２２の輸送管１の周方向の寸法＋セパレータ５同士の間隔（中心間距離）の４倍」とすることが好ましい。
セパレータ５の材質としては、オーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属や、各種のセラミックス、樹脂、ゴム等、任意のものを用いることができるが、耐食性及び耐摩耗性に優れた材料が好適である。また、輸送管１の外壁にセパレータ５を固定する方法としては、溶接、接着、焼き嵌め等、任意の方法を用いることができるが、水密及び気密性が高く、耐衝撃などの機械的性質に優れた方法を選ぶことが好ましい。なお、セパレータ５を透明な樹脂又はゴム等、透明な材料で構成することにより、磁性ビーズ４による保護層４０の形成状況を輸送管１の外側から目視確認することができる。

図７は、輸送管の直管部の内壁面上に磁性ビーズによる保護層を形成した状態を示す図、図８は、輸送管の屈曲管部の内壁面上に磁性ビーズによる保護層を形成した状態を示す図である。
保護層形成ステップＳ４において、図７及び図８に示すように、輸送管１の上流側から磁性ビーズ４を供給し、輸送管１内を通過させると、磁力発生器２による磁力が作用している範囲に入った磁性ビーズ４は吸引されて輸送管１の内壁に吸着し、内壁面上に磁性ビーズによる保護層４０が形成される。なお、磁性ビーズ４を供給する際は、通常は水等の流体と共に供給する。
この際、内壁に磁性ビーズ４が１〜２層となった密な保護層４０が確実に形成されるように、保護層４０の形成状況を確認し、保護層４０を形成すべき内壁面の範囲に１〜２層の磁性ビーズが密な状態で安定的に吸着されることを確認しながら、磁力調整手段３を用いて磁力発生器２の磁力が最適な強さとなるように調整することが好ましい。これにより、磁力が弱すぎて保護層４０が適切に形成されなかったり、磁力が強すぎて保護層４０が輸送管１の流路を閉塞するほどの多重層となったりすることを防止して、管内流体の円滑な流れを阻害することなく内壁面を保護する保護層４０を形成することができる。

保護層４０の形成に寄与しなかった磁性ビーズ４がすべて磁力発生器２の下流側に通過した後も、磁性ビーズ４による保護層４０は磁力調整手段３により最適に調整された磁力により保持されるため、輸送管１の内壁の局所的な摩耗が進行しやすいと特定された箇所が保護され、輸送管１の耐摩耗性が向上する。
このように、輸送管１のうち内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所であると特定された箇所Ａの内壁面に保護層４０を形成することによって、箇所Ａの耐摩耗性が向上するため、箇所Ａが他の箇所よりも早く摩耗損傷して破損に至ることが少なくなり、輸送管１全体としての寿命を延伸させることができる。

また、輸送管１が鉄管、通常鋼管等の強磁性体の場合は、磁力調整手段３を用いて磁力発生器２の磁力を調整することで、輸送管１の外壁への磁力発生器２の着脱作業を容易に行うことができる。
また、図７及び図８は、輸送管１が非磁性体、又は強磁性体の薄肉管の場合を示しているが、輸送管１が強磁性体で、かつその管板厚が磁力発生器２により輸送管１の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔以上の場合は、図６を用いて説明したように、非磁性体のセパレータ５を輸送管１に形成した貫通穴に嵌入することにより、同様の手順により保護層４０を形成することができる。

図９〜図１６は、磁性ビーズによる保護層の説明図である。
図７及び図８においては、単一径の磁性ビーズ４を使用して、輸送管１の内壁面上に１層の保護層を形成した場合を図示しているが、これを内壁と平行な方向及び内壁と垂直な方向から観察すると、図９のようになる（第一例）。図９（ａ）は内壁と平行な方向から観察した場合を示し、図９（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した場合を示している。なお、図９では便宜上、磁性ビーズ４が縦横に整列した場合を示している。
局所的な摩耗損傷が予想される箇所Ａに保護層４０を形成することで、輸送管１の耐摩耗性が向上する。また、磁性ビーズ４を単一径とすることで、磁性ビーズ４の管理や保護層４０の形成状況の把握等が容易となる。しかし、単一径の磁性ビーズ４を用いて１層の保護層４０を形成した場合は、図９（ｂ）に示すように、磁性ビーズ４同士の間に生じる空間Ｂが保護層４０の隙間となり、この隙間に摩耗性物質が入り込むことによって輸送管１の内壁に摩耗損傷が生じる可能性がある。

図１０は、単一径の磁性ビーズ４を用いて２層の保護層４０を形成した場合を示している（第二例）。図１０（ａ）は内壁と平行な方向から観察した図、図１０（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した図である。なお、図１０では便宜上、磁性ビーズ４が縦横に整列した場合を示している。
単一径の磁性ビーズ４を用いて２層の保護層４０を形成した場合は、図１０（ｂ）に示すように、１層目の磁性ビーズ４同士の空間の部分に２層目の磁性ビーズ４が載ることによって空間が塞がれるため、保護層４０の隙間が無くなる。従って、単一径の磁性ビーズ４を用いて１層の保護層４０を形成した場合（第一例）よりも緻密な保護層４０が形成されることとなり、輸送管１の耐摩耗性がさらに向上する。

図１１は、単一径の磁性ビーズ４を用いて２層の保護層４０を形成した場合（第二例）の幾何学的位置関係を示している。図１１（ａ）は内壁と平行な方向から観察した場合を示し、図１１（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した場合を示している。
上述のように、単一径の磁性ビーズ４を用いて２層の保護層４０を形成した場合は保護層４０の隙間が無くなり、単一径の磁性ビーズ４を用いて１層の保護層４０を形成した場合に比べて輸送管１の耐摩耗性が向上する。しかしこの場合、図１１（ａ）に示すように、２層目の磁性ビーズ４は、磁性ビーズ４の半径をＲ_１としたとき、距離√２・Ｒ_１だけ輸送管１の内壁から浮いた状態となっており、１層目の磁性ビーズ４よりも脱落しやすく、１層目と２層目とを比較すると、２層目は保護層としての安定性（磁性ビーズ４の脱落しにくさ）が１層目よりも相対的に低くなっている。また、２層目の磁性ビーズ４に働く磁力による吸引力は、２層目の磁性ビーズ４が１層目の磁性ビーズ４を押し分ける方向に作用するため、保護層４０全体としてもやや不安定となる可能性がある。

図１２は、単一径の磁性ビーズ４を用いて稠密な１層の保護層４０を形成した場合を示している（第三例）。図１２（ａ）は内壁と平行な方向から観察した図、図１２（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した図である。
図１２に示す１層の保護層４０においては、磁性ビーズ４の隣接する列同士が互い違いに配置されている。このように単一径の磁性ビーズ４を稠密に配置して１層の保護層４０を形成した場合には、単一径の磁性ビーズ４を縦横に整列させて１層の保護層４０を形成した場合（第一例）と比べて保護層４０の隙間が少なくなり保持力も高まるため、輸送管１の耐摩耗性が向上する。しかし、この場合でも、図１２（ｂ）に示すように、保護層４０の隙間（磁性ビーズ４同士の間に生じる空間Ｂ）がゼロとはならないため、隙間に摩耗性物質が入り込むことによって輸送管１の内壁に摩耗損傷が生じる可能性はある。

図１３は、単一径の磁性ビーズ４を用いて稠密な２層の保護層４０を形成した場合を示している（第四例）。図１３（ａ）は内壁と平行な方向から観察した図、図１３（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した図である。
図１３に示す２層の保護層４０においては、２層目も磁性ビーズ４の隣接する列同士が互い違いに配置されている。このように単一径の磁性ビーズ４を稠密に配置して２層の保護層４０を形成した場合は、図１３（ｂ）に示すように、１層目の磁性ビーズ４同士の空間の部分に２層目の磁性ビーズ４が載ることによって空間が塞がれるため、保護層４０の隙間が無くなる。従って、単一径の磁性ビーズ４を稠密に配置して１層の保護層４０を形成した場合（第三例）よりも緻密な保護層４０が形成されることとなり、輸送管１の耐摩耗性がさらに向上する。

図１４は、単一径の磁性ビーズ４を用いて稠密な２層の保護層４０を形成した場合（第四例）の幾何学的位置関係を示している。図１４（ａ）は内壁と平行な方向から観察した場合を示し、図１４（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した場合を示している。
上述のように、単一径の磁性ビーズ４を用いて稠密な２層の保護層４０を形成した場合は保護層４０の隙間が無くなり、単一径の磁性ビーズ４を用いて稠密な１層の保護層４０を形成した場合に比べて輸送管１の耐摩耗性が向上する。しかしこの場合、図１４（ａ）に示すように、２層目の磁性ビーズ４は、磁性ビーズ４の半径をＲ_１としたとき、距離２√2/3・Ｒ_１だけ輸送管１の内壁から浮いた状態となっており、１層目の磁性ビーズ４よりも脱落しやすく、１層目と２層目とを比較すると、２層目は保護層としての安定性（磁性ビーズ４の脱落しにくさ）が１層目よりも相対的に低くなっている。また、２層目の磁性ビーズ４に働く磁力による吸引力は、２層目の磁性ビーズ４が１層目の磁性ビーズ４を押し分ける方向に作用するため、保護層４０全体としてもやや不安定となる可能性がある。

図１５は、径が異なる２種類の磁性ビーズ４を用いて稠密な保護層４０を形成した場合を示している（第五例）。図１５（ａ）は内壁と平行な方向から観察した図、図１５（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した図である。なお、図１５では便宜上、磁性ビーズ４が縦横に整列した場合を示している。
図１５では、大径の磁性ビーズ４Ａと小径の磁性ビーズ４Ｂにより稠密な保護層４０を形成している。この場合は、図１５（ｂ）に示すように、大径の磁性ビーズ４Ａ同士の間に生じる空間が小径の磁性ビーズ４Ｂによって埋められるため、保護層４０の隙間が殆ど無くなる。従って、単一径の磁性ビーズ４を用いて１層の保護層４０を形成した場合（第一例、第三例）よりも緻密な保護層４０が形成され、輸送管１の耐摩耗性がさらに向上する。
小径の磁性ビーズ４Ｂの外径寸法は、大径の磁性ビーズ４Ａ同士の間に生じる空間の寸法とほぼ同じとしているため、小径の磁性ビーズ４Ｂは、大径の磁性ビーズ４Ａ同士の接触を阻害することなく、１つの空間を形成している４個の大径の磁性ビーズ４Ａ全てと接する。これにより、小径の磁性ビーズ４Ｂは、大径の磁性ビーズ４Ａ同士の間に生じる空間を効率よく埋めることができる。

図１６は、径が異なる２種類の磁性ビーズ４を用いて稠密な保護層４０を形成した場合（第五例）の幾何学的位置関係を示す。図１６（ａ）は内壁と平行な方向から観察した図、図１６（ｂ）は内壁と垂直な方向から観察した図である。
この場合は、大径の磁性ビーズ４Ａの半径をＲ_１、小径の磁性ビーズ４Ｂの半径をＲ_２としたとき、簡単な幾何学計算により、下式（１）に示すように、Ｒ_２はＲ_１の２分の１となる。
Ｒ_２＝Ｒ_１／２ ・・・（１）

この場合、大小２種類の磁性ビーズ４は、いずれも輸送管１の内壁面に接するため安定的に吸着されており、しかも大径の磁性ビーズ４Ａと小径の磁性ビーズ４Ｂが接した状態で、大径の磁性ビーズ４Ａが小径の磁性ビーズ４Ｂを内壁方向に押さえ込む形で磁力が作用するため、保護層４０としての安定性（磁性ビーズ４の脱落しにくさ）は、単一径の磁性ビーズ４を用いて２層の保護層４０を形成した場合よりも高くなっている。
また、この場合、まず始めに半径Ｒ_２の小径の磁性ビーズ４Ｂを供給して小径の磁性ビーズ４Ｂによる保護層を形成した後、半径Ｒ_１の大径の磁性ビーズ４Ａを供給して大径の磁性ビーズ４Ａによる保護層を形成させることにより、図１５及び図１６に示したような緻密な保護層４０を形成しやすくなる。
なお、図１５及び図１６に示した例では磁性ビーズ４の径を大小２種類としたが、必要に応じて３種類以上の径の磁性ビーズ４を併用したり、多様な径の磁性ビーズ４を混合して一種の粒度分布を持たせた形で用いたりすることも可能である。

図９〜図１６を用いて説明したように、保護層４０は、単一の種類の磁性ビーズ４を用いて形成することも、複数の種類の磁性ビーズ４を用いて形成することもできる。なお、磁性ビーズの「種類」は、形状や寸法の他、磁性や材質等によって分類することもできる。
単一の種類の磁性ビーズ４を用いて保護層４０を形成する場合には、磁性ビーズの管理や保護層４０の形成状況の把握が容易となる。なお、単一の種類の磁性ビーズ４を用いて保護層４０を形成する場合には、保護層４０を複数層形成することが好ましい。複数層形成することによって、下層の隣接する磁性ビーズ同士の間に生じる空間（隙間）が上層の磁性ビーズ４によって覆われるため、保護層４０をより密に形成することができる。
また、複数の種類の磁性ビーズ４を用いて保護層４０を形成する場合には、輸送管１の材質や稼働条件に応じて磁性ビーズ４の種類を組み合わせて用いることで、１層の場合であっても保護層４０を密に形成することができる。特に、複数の種類の磁性ビーズ４のうちの１つの種類の磁性ビーズ４同士で形成される空間を効率よく埋める他の種類の磁性ビーズ４を使用して保護層４０を形成した場合には、磁性ビーズ４と磁性ビーズ４の間に生じる空間（隙間）を小さくし、保護層４０をさらに密に形成することができる。

また、複数個の磁性ビーズ４を、保持力を有したシートに配置して予めシート状成型体として準備し、シート状成型体を輸送管１の内部に供給して保護層４０を形成することもできる。
これにより、磁性ビーズ４を、例えばシートに規則正しく稠密に配置した状態や、２層重ねた形にした状態で輸送管１の内部に供給することができるため、保護層４０を所望の厚みや密度に形成しやすくなり、ばらの状態よりも磁力による吸着性能を良好なものとし、輸送管１をより効果的に保護することができる。
また、シートを軟質の基材とした場合には、保護層４０を形成した後、磨耗性物質の衝突によりシートが次第に摩滅して保持機能を失い、磁性ビーズ４をばらばらの状態とすることができるため、磁性ビーズ４の回収等が容易にできる。

＜試験１：透明アクリル板を用いた吸着試験＞
本発明による輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置について、水平面に対して所定の角度に傾斜させた透明なアクリル板を輸送管１の代わりに用い、このアクリル板の裏面に磁力発生器２として各種磁石を配置し、アクリル板の表面を滑落等する各種磁性ビーズ４の吸着試験を行った。

図１７は、試験１に用いた試験装置の外観図（写真）である。
試験装置には、幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍの透明なアクリル板１０１Ａを、水平面に対して所定の角度に傾斜させて固定した。試験１における所定の角度は、「３０度」、「４５度」、「６０度」の３通りとした。また、アクリル板１０１Ａの板厚ｔは、ｔ＝１ｍｍ及びｔ＝２ｍｍの２種類とした。なお、図１７では、透明なアクリル板１０１Ａの形状を分かりやすくするため、アクリル板１０１Ａの輪郭を点線で示している。
アクリル板１０１Ａの裏面の所定の位置には、磁力発生器として各種磁石１０２をアクリル板１０１Ａに接するように設置した。なお、図１７には、磁力発生器として電磁石１０２Ｂを設置した場合を示している。

図１８は、アクリル板１０１Ａの裏面に設置した磁石１０２の外観図（写真）である。
試験装置において、アクリル板１０１Ａの裏面に設置する磁石１０２としては、以下の３種類を用いた。
（１）ネオジム磁石１０２Ａ（図１８（ａ））
矩形：縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１２．７ｍｍ、吸着力：１５．２ｋｇ
（２）電磁石１０２Ｂ（図１８（ｂ））
カネテック（株）製、型番：ＫＥ−５Ｂ、円柱形：外径５０ｍｍ×高さ５０ｍｍ、吸着力：最大６０ｋｇ
なお、当該製品の定格電源は直流９０Ｖであるが、電圧を変化させた時に吸着の様子がどう変化するかを確認するため、直流３０Ｖの電圧で動作させた場合の試験も一部実施した。
（３）マグネットベース１０２Ｃ（図１８（ｃ））
カネテック（株）製、型番：ＭＢ−Ｈ２、寸法：縦７０ｍｍ×横７０ｍｍ×奥行８０ｍｍ、吸着力：２５ｋｇ
なお、当該製品には永久磁石が用いられており、切換レバー１０２Ｃａの操作により磁力をオン／オフできる。

試験１では、高強度・高硬度（８００ＨＶ）のマルテンサイト系ステンレス鋼であるＪＩＳ ＳＵＳ４４０Ｃ鋼製の磁性鋼球を磁性ビーズ４として用いた。なお、磁性鋼球の直径は、２ｍｍ及び４ｍｍの２種類とした。
この磁性ビーズ４を、幅５０ｍｍの気密防水用粘着テープ（ダイヤテックス（株）製、型番：ＫＭ−３０−ＤＢＫ、厚さ０．２２ｍｍ、基材：ポリエチレンクロス、粘着剤：アクリル系、粘着力：６０Ｎ／５０ｍｍ（テープ幅））の粘着面上に所定の配置となるように並べ、矩形のシート状に成型した。なお、用いた粘着テープは両面タイプだが、磁性ビーズ４を並べる側のみを粘着面とし、反対側（試験装置と接する側）は剥離紙を貼り付けたまま使用した。
磁性ビーズ４をばらばらの状態で用いるのではなく、保持力を有したシートに配置して予めシート状成型体として準備することにより、磁性ビーズ４を規則正しく緻密に配置しやすくなり、所定の位置で磁石１０２に吸着させたときの耐摩耗性がより向上する。また、成型用の基材として上記の粘着テープのような樹脂を用いることにより、シート状成型体が所定の位置に吸着された後、軟質の基材は細かい摩耗性物質の衝突により次第に摩滅して程なく消失する。よって、必要に応じて磁石１０２の磁力をオフにすることにより磁性ビーズ４をばらばらの状態に戻すことができるため、磁性ビーズ４の回収等が容易となる。
なお、シート状成型体が消失しなくても粘着剤などの保持機能が失われたもの、収納した袋体の片側が摩滅したものであっても磁性ビーズ４はばらばらになり得るため、磁性ビーズ４の回収等を容易とするには、摩耗性物質の衝突に伴い次第に保持力を失うものであればよい。

図１９は単一の種類の磁性ビーズを用いた第１のシート状成型体を示す図であり、図１９（ａ）は平面外観写真、図１９（ｂ）は斜視外観写真である。
第１のシート状成型体１４０は、磁性ビーズ４として直径４ｍｍの単一径の磁性ビーズ１０４Ａを、粘着テープの上に１層、図１２と同様に稠密に並べて成型した。

図２０は複数の種類の磁性ビーズを用いた第２のシート状成型体を示す図であり、図２０（ａ）は平面外観写真、図２０（ｂ）は斜視外観写真である。
第２のシート状成型体１４１は、磁性ビーズ４として直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａと直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂを、粘着テープの上に１層、図１５と同様に規則正しく稠密に並べて成型した。

図２１は単一の種類の磁性ビーズを用いた第３のシート状成型体を示す図であり、図２１（ａ）は製作状況の外観写真、図２１（ｂ）は平面外観写真である。
第３のシート状成型体１４２は、円形の枠内に直径４ｍｍの単一径の磁性ビーズ１０４Ａを稠密に並べ、透明樹脂製の真空袋（縦８０ｍｍ×横１５０ｍｍ）１１０と、市販の真空パック装置（吸気性能：−６０ｋＰａ／５０Ｈｚ、真空度：約６５％）を用いてシート状に成型した。なお、図２１では、透明な真空袋１１０の形状を分かりやすくするため、真空袋１１０の輪郭を点線で示している。

試験装置に固定したアクリル板１０１Ａの裏面に上記（１）〜（３）の３種類の磁石１０２（電磁石１０２Ｂについては電圧９０Ｖ及び３０Ｖの２通り）をそれぞれ設置した場合について、当該箇所のアクリル板１０１Ａ表面におけるアクリル板１０１Ａ垂直方向の磁束密度を、市販の磁束計（カネテック（株）製テスラメータ、型番：ＴＭ−８０１）を用いて測定した。
また、参考のため、アクリル板１０１Ａが無い場合についても併せて測定を行った。磁束密度は計測プローブを当てる位置によって微妙に変化するため、測定に際してはプローブ位置を僅かに動かし、概ね最大と思われる値を記録した。下表１に磁束密度測定結果を示す。なお、表１において測定値の単位は「ｍＴ（ミリテスラ）」である。

表１から分かるように、磁束密度の値はネオジム磁石１０２Ａが突出して高く、次いで電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ、電圧３０Ｖの電磁石１０２Ｂ、マグネットベース１０２Ｃの順となっているが、電圧３０Ｖの電磁石１０２Ｂとマグネットベース１０２Ｃはほぼ同等である。アクリル板１０１Ａを挟むことにより磁束密度は低下するが、アクリル板なしの場合を１００％としたとき、ネオジム磁石１０２Ａでは板厚ｔ＝２ｍｍのアクリル板１０１Ａを挟んでも７４％までしか低下しないのに対し、板厚ｔ＝１ｍｍのアクリル板１０１Ａを挟んだマグネットベース１０２Ｃや、板厚ｔ＝２ｍｍのアクリル板１０１Ａを挟んだ電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ、電圧３０Ｖの電磁石１０２Ｂ、及びマグネットベース１０２Ｃでは１／２程度まで顕著に低下しており、間に樹脂を挟んだ場合における磁束密度の低下しにくさという点でも、ネオジム磁石１０２Ａの優位性が示されている。

図２２は吸着力測定の様子を示す図（写真）である。
試験装置に固定したアクリル板１０１Ａの所定の角度を４５度に設定し、ネオジム磁石１０２Ａ又は電磁石１０２Ｂを用いた場合における第１のシート状成型体１４０及び第２のシート状成型体１４１の吸着力測定を行った。
図２２に示すように、ポリ袋に入れた第１又は第２のシート状成型体１４０，１４１を裏面にネオジム磁石１０２Ａ又は電磁石１０２Ｂがある位置で予め吸着させておき、ポリ袋の下端をクリップ状の治具で引張り、第１又は第２のシート状成型体１４０，１４１が動き出す寸前における治具の引張り力をデジタル式の吊りはかりで計測した。なお、本測定においては参考のため板厚ｔ=３ｍｍのアクリル板１０１Ａについても測定を行った。下表２に吸着力測定結果を示す。

表２から分かるように、アクリル板１０１Ａ表面に沿った吸着力という点においても、ネオジム磁石１０２Ａは電磁石１０２Ｂよりもはるかに勝っており、また、アクリル板１０１Ａの板厚ｔが増したときの吸着力減少の度合いは小さくなっている。

また、試験装置において、水平面に対して所定の角度に傾斜させたアクリル板１０１Ａの裏面に上記（１）〜（３）の３種類の各種磁石１０２を配置した状態で、アクリル板１０１Ａの表面の上端部から磁性ビーズを初速ゼロの静止状態から自然に滑落させ、磁石１０２の配置位置における磁性ビーズの吸着試験を行った。ここで、ばらの磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂを滑落させる場合の磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂの数は、直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂは約２０００個、直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａは約１０００個とした。一方、第１から第３のシート状成型体１４０，１４１，１４２を滑落させる場合は、各シート状成型体とも１体とした。
図２３は磁性ビーズの吸着時の状況を例示する図であり、図２３（ａ）は、４５度に傾斜させた板厚ｔ＝１ｍｍのアクリル板１０１Ａの裏面に電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂを配置して直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂを滑落させたときの吸着状況を示す写真、図２３（ｂ）は、６０度に傾斜させた板厚ｔ＝２ｍｍのアクリル板１０１Ａの裏面にネオジム磁石１０２Ａを配置して第１のシート状成型体１４０を滑落させたときの吸着状況を示す写真、図２３（ｃ）は、４５度に傾斜させた板厚ｔ＝２ｍｍのアクリル板１０１Ａの裏面に電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂを配置して第２のシート状成型体１４１を滑落させたときの吸着状況を示す写真である。
吸着試験結果を下表３に示す。また、表３における記号の意味を下表４に示す。

表３に示す磁性ビーズの滑落・吸着試験結果から、以下の所見が得られた。
（１）全体的な傾向として、吸着性能は概ねネオジム磁石１０２Ａ＞電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ≧マグネットベース１０２Ｃとなっており、特にネオジム磁石１０２Ａが優れている。一方、電圧を３０Ｖに下げた場合の電磁石１０２Ｂは明らかに磁力不足であった。
（２）磁性ビーズをばらで用いる場合、直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａよりも直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂの方が吸着状況が良い。これは、直径が大きいほど磁性ビーズが重くなり、磁石１０２の磁力が不足すると吸着しにくくなったり、一旦吸着しても後方から衝突してくる磁性ビーズにはじかれたりするためと考えられる。
（３）第１から第３のシート状成型体１４０，１４１，１４２それぞれを用いた結果に有意な差はなく、いずれもネオジム磁石１０２Ａが◎、電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ及びマグネットベース１０２Ｃが○であり、直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂをばらで用いた場合とほぼ同等の結果であった。すなわち、磁性ビーズを予めシート状成型体としておくことにより、ばらの状態では吸着性能が不足していた直径４ｍｍの大径磁性ビーズ１０４Ａを用いた場合でも、良好な吸着性能が得られることが判明した。

＜試験２：透明アクリル管を用いた吸着試験及びアルミナボール衝突試験＞
本発明による輸送管の耐摩耗性向上方法、磁性ビーズ、及び磁力発生装置について、透明なアクリル管（９０°ベンド管）を輸送管１の代わりに用い、このアクリル管のベンド中央位置の外面に磁力発生器２として各種磁石を配置し、アクリル管の内面を滑落する各種磁性ビーズ４の吸着試験と、吸着させた各種磁性ビーズ４に対するアルミナボールの衝突試験を行った。

図２４は試験２に用いた試験装置の外観図であり、図２４（ａ）は斜視外観写真、図２４（ｂ）は側面外観写真である。また、図２５は本試験に用いたアルミナボールの外観図（写真）である。
試験装置は、肉厚３ｍｍ、内径８１ｍｍ、ベンド半径３４０ｍｍの透明なアクリル管１０１Ｂを、図２４に示す通り、上側の入口が鉛直上方向、下側の出口が水平方向となるように固定したもので、ベンド部中央位置の外面に磁性体吸着用の各種磁石１０２をアクリル管１０１Ｂに接するように設置した。なお、図２４は電磁石１０２Ｂを設置した場合を示している。

アクリル管１０１Ｂの外面のベンド部中央位置に設置する磁石１０２としては、試験１と同じく、ネオジム磁石１０２Ａ、電磁石１０２Ｂ、マグネットベース１０２Ｃの３種類を用いた。但し、電磁石１０２Ｂの電圧は定格の直流９０Ｖのみとした。

試験２において、アクリル管１０１Ｂの内面を滑落させる物としては、以下の３種類を用いた。
（１）磁鉄鉱などの酸化鉱物類から成る国内産の砂鉄（比較例）。
（２）試験１と同様の直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａ、及び直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂ。
（３）試験１と同様の第１のシート状成型体１４０、第２のシート状成型体１４１、及び第３のシート状成型体１４２。

試験装置において、アクリル管１０１Ｂの外面のベンド部中央位置に上記の各種磁石１０２を配置した状態で、アクリル管１０１Ｂの上端部から上記（１）の砂鉄又は上記（２）、（３）の磁性ビーズを初速ゼロの静止状態から自然に滑落させ、磁石１０２の配置位置における吸着試験を行った。ここで、ばらの磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂを滑落させる場合の磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂの数は、直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂは約２０００個、直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａは約１０００個とした。一方、シート状成型体１４０，１４１，１４２を滑落させる場合は各成型体とも１体とした。
更に、砂鉄又は磁性ビーズが吸着した状態でアクリル管１０１Ｂの上端部から図２５に示すアルミナボール１２０（直径６ｍｍ、比重３．６９）を約６５００個投入し、吸着中の砂鉄又は磁性ビーズに衝突させて保護層の状態の変化を観察した。
なお、ばらの磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂをネオジム磁石１０２Ａ又は電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂで吸着させる場合については、吸着した磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂがなるべく図１２に示すような稠密に整列した１層の保護層となるように手指で整えたものに対しても併せてアルミナボール１２０の衝突試験を行い、磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂの整列度合による影響を調べた。

図２６は磁性ビーズの吸着時の状況を例示する図であり、図２６（ａ）はアクリル管１０１Ｂの外面にネオジム磁石１０２Ａを配置して直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂを滑落させたときの吸着状況を示す写真、図２６（ｂ）はアクリル管１０１Ｂの外面に電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂを配置して第１のシート状成型体１４０を滑落させたときの吸着状況を示す写真、図２６（ｃ）はアクリル管１０１Ｂの外面にネオジム磁石１０２Ａを配置して第２のシート状成型体１４１を滑落させたときの吸着状況を示す写真である。
一方、図２７は砂鉄の吸着時の状況を例示する図（写真）である。図２７では、アクリル管１０１Ｂの外面にネオジム磁石１０２Ａを配置して砂鉄１３０を滑落させたときの吸着状況を示している。

図２８は砂鉄１３０に対するアルミナボール１２０を用いた衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図であり、図２８（ａ）はアクリル管１０１Ｂの外面に電磁石１０２Ｂを配置して砂鉄１３０を滑落させたときの吸着状況（アルミナボール１２０の衝突前）を示す写真、図２８（ｂ）は砂鉄１３０に対するアルミナボール１２０衝突時の状況を示す写真、図２８（ｃ）はアルミナボール１２０が衝突した後の砂鉄１３０の吸着状況を示す写真である。
図２８（ａ）と図２８（ｃ）の吸着状況を比較すると、アルミナボール１２０が衝突した後の図２８（ｃ）においては、吸着していた砂鉄１３０の大部分が脱落していることが分かる。

図２９は磁性ビーズ４に対するアルミナボール１２０を用いた衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図であり、図２９（ａ）はアクリル管１０１Ｂの外面にネオジム磁石１０２Ａを配置して直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂを滑落させたときの吸着状況（アルミナボール１２０の衝突前）を示す写真、図２９（ｂ）は磁性ビーズ１０４Ｂに対するアルミナボール１２０衝突時の状況を示す写真、図２９（ｃ）はアルミナボール１２０が衝突した後の磁性ビーズ１０４Ｂの吸着状況を示す写真である。
図２９（ａ）と図２９（ｃ）の吸着状況を比較すると、アルミナボール１２０が衝突した後の図２９（ｃ）においては、吸着している磁性ビーズ１０４Ｂが若干動いているものの影響は小さいことが分かる。

図３０は磁性ビーズ４に対するアルミナボール１２０を用いた衝突試験前後における保護層の変化の状況を例示する図であり、図３０（ａ）はアクリル管１０１Ｂの外面にネオジム磁石１０２Ａを配置して直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂを滑落させ、さらに手指で整えたときの吸着状況（アルミナボール１２０の衝突前）を示す写真、図３０（ｂ）は磁性ビーズ１０４Ｂに対するアルミナボール１２０衝突時の状況を示す写真、図３０（ｃ）はアルミナボール１２０が衝突した後の磁性ビーズ１０４Ｂの吸着状況を示す写真である。
図３０（ａ）と図３０（ｃ）の吸着状況を比較すると、アルミナボール１２０が衝突した後の図３０（ｃ）においては、吸着している磁性ビーズ１０４Ｂは殆ど動いていないことが分かる。

吸着試験とアルミナボール衝突試験の結果を下表５に示す。また、表５における記号の意味を下表６に示す。

表５の結果から、以下のような所見が得られた。
（１）全体的な傾向として、吸着性能は、概ねネオジム磁石１０２Ａ＞電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ≧マグネットベース１０２Ｃとなっており、特にネオジム磁石１０２Ａが優れている。
（２）磁性ビーズをばらで用いる場合、直径４ｍｍの磁性ビーズ１０４Ａよりも直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂの方が吸着状況が良い。これは、直径が大きいほど磁性ビーズが重くなり、磁石１０２の磁力が不足すると吸着しにくくなったり、一旦吸着しても後方から衝突してくる磁性ビーズにはじかれたりするためと考えられる。
（３）砂鉄１３０と直径２ｍｍの磁性ビーズ１０４Ｂとではほぼ同等の吸着状況となっている。しかし、砂鉄１３０の場合は、図２７に示すように棘状部分が生じる。このため、保護層の膜厚管理が困難である。また、棘状部分はアルミナボール１２０が衝突した時に脱落しやすい。
（４）すべての磁性ビーズについて、アルミナボール１２０の衝突後も良好な保護層の状態を保持できるのはネオジム磁石１０２Ａを用いた場合のみである。
（５）ばらの磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂをネオジム磁石１０２Ａで吸着した場合、磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂを図１２に示すように稠密に整列させると、整列させないときよりも保護層の保持力が高まり、アルミナボール１２０を衝突させても殆ど変化がなかった。これは、磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂを１層にするとアルミナボール１２０が衝突する保護層端部の断面厚さが減じることと、磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂにアルミナボール１２０が衝突した時の衝撃が周囲をとりまく稠密な保護層に分散し、磁性ビーズ１０４Ａ，１０４Ｂの吸着が保持されることによるものと思われる。
（６）第１から第３のシート状成型体１４０，１４１，１４２を用いた場合の吸着性能に有意な差はなく、いずれもネオジム磁石１０２Ａが◎、電圧９０Ｖの電磁石１０２Ｂ及びマグネットベース１０２Ｃが〇であった。すなわち、磁性ビーズを予めシート状成型体としておくことにより、ばらの状態では吸着性能が不足することのある直径４ｍｍの大径の磁性ビーズ１０４Ａを用いても、良好な吸着性能が得られることが判明した。

上記の試験１及び試験２の試験結果を勘案し、磁性ビーズ４が滑落中でも良好に吸着し、アルミナボール１２０の衝突後でも保護層を良好に保持するために必要となる輸送管内面における磁束密度の必要条件を下表７にまとめて示す。
なお、磁性ビーズ４を稠密に配置したり規則性を持たせて配置する方法は、上記のような第１〜第３のシート状成型体１４０〜１４２とする方法以外に、例えば磁力発生器２の磁力分布の配置やそれと合わせた磁力調整手段の磁力調整、マイクロマシン等による磁性ビーズ４の直接的な供給と配置、また大口径の輸送管１にあっては作業員による直接的な供給と配置など各種の方法がある。

本発明は、海底熱水鉱床の開発に用いられる揚鉱システム等、各種の鉱石スラリー輸送用配管系をはじめ、各種の摩耗性物質の輸送に用いられる輸送管へ活用できる。

１ 輸送管
２ 磁力発生器
３ 磁力調整手段
４ 磁性ビーズ
５ セパレータ
１１、１２ 直管部
１３、１４ 屈曲管部
２１ 磁石（永久磁石）
２２ 継鉄
３０ 調整機構
４０ 保護層
４１ 基材
４２ 被覆
１４０ 第１のシート状成型体
１４１ 第２のシート状成型体
１４２ 第３のシート状成型体
ｄ ビーズの外径
Ａ 箇所
Ｂ 空間
Ｘ 磁石回転軸
Ｓ１ 摩耗箇所特定ステップ
Ｓ２ 磁力発生器設置ステップ
Ｓ３ 磁性ビーズ供給ステップ
Ｓ４ 保護層形成ステップ
Ｓ５ 稼働ステップ
Ｓ６ 検出ステップ

Claims (29)

1. 摩耗性物質の輸送に用いられる輸送管の耐摩耗性向上方法であって、前記輸送管の内壁の局所的な摩耗が進行しやすい箇所を特定する摩耗箇所特定ステップと、特定された前記箇所の前記輸送管の外壁に磁力発生器を設置する磁力発生器設置ステップと、前記輸送管の内部に複数個の磁性ビーズを供給する磁性ビーズ供給ステップと、磁力調整手段により前記磁力発生器の磁力を調整して前記輸送管の前記内壁上に前記磁性ビーズの保護層を形成する保護層形成ステップとを備えたことを特徴とする輸送管の耐摩耗性向上方法。
2. 前記磁性ビーズは、その形状及び/又は磁性が所定の範囲の管理されたものであることを特徴とする請求項１に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
3. 単一の種類の前記磁性ビーズを用いて、前記保護層を１層又は複数層形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
4. 複数の種類の前記磁性ビーズを用いて、前記保護層を１層又は複数層形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
5. 前記複数の種類の前記磁性ビーズのうちの１つの種類の前記磁性ビーズ同士で形成される空間を効率よく埋める他の種類の前記磁性ビーズを使用して前記保護層を形成することを特徴とする請求項４に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
6. 単一径の前記磁性ビーズを稠密に配置したことを特徴とする請求項３に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
7. 複数個の前記磁性ビーズを、保持力を有したシートに配置して予めシート状成型体として準備し、前記シート状成型体を前記輸送管の内部に供給して前記保護層を形成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
8. 前記保護層形成ステップを終えた後に、前記輸送管を稼働する稼働ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
9. 前記輸送管の前記保護層の欠損又は前記保護層からの前記磁性ビーズの脱落を検出する検出ステップを備え、前記検出ステップで前記欠損又は前記脱落を検出した場合には、前記輸送管の内部に前記磁性ビーズをさらに供給することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
10. 前記保護層形成ステップにおいて、前記保護層の形成状況を確認して前記磁力調整手段により前記磁力発生器の前記磁力を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
11. 上流側で供給した前記磁性ビーズの数及び下流側を通過する前記磁性ビーズの数を計数し、両者の差分に基づいて前記保護層の前記形成状況を確認することを特徴とする請求項１０に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
12. 前記磁性ビーズを供給する前に前記箇所から前記摩耗性物質により発生する衝突音と、前記磁性ビーズを供給した後に前記箇所から前記摩耗性物質により発生する前記衝突音との相違に基づいて前記保護層の前記形成状況を確認することを特徴とする請求項１０に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
13. 前記輸送管が非磁性体の場合、又は強磁性体の薄肉管の場合に、前記磁力発生器により前記輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔が前記輸送管の管板厚と同等又はそれ以上となるように前記外壁に設置することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
14. 前記輸送管が強磁性体で、かつその管板厚が前記磁力発生器により前記輸送管の管壁に沿って生じるＮ極とＳ極との間隔以上の場合に、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間の前記輸送管に貫通穴を設け、前記貫通穴に非磁性体のセパレータを嵌合させることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
15. 前記セパレータを透明な材料で構成することを特徴とする請求項１４に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
16. 前記輸送管の直管部の前記内壁の局所的な摩耗が進行しやすい前記箇所に、前記磁性ビーズの前記保護層を形成することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
17. 前記輸送管の屈曲管部の前記内壁の局所的な摩耗が進行しやすい前記箇所に、前記磁性ビーズの前記保護層を形成することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法に用いる前記磁性ビーズであって、前記磁性ビーズを強磁性体又は永久磁石を基材として球形に形成することを特徴とする磁性ビーズ。
19. 前記強磁性体の粒子が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料中に混合された状態で含まれていることを特徴とする請求項１８に記載の磁性ビーズ。
20. 前記強磁性体又は前記永久磁石が、ゴム、樹脂、金属、又はセラミックスを含む１種又は複数種の材料で被覆されていることを特徴とする請求項１８に記載の磁性ビーズ。
21. 前記磁性ビーズの外径が前記輸送管の内径の１／１０以下であることを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の磁性ビーズ。
22. 複数個の前記磁性ビーズが、保持力を有したシートに配置されてシート状成型体を成していることを特徴とする請求項１８から請求項２１のいずれか１項に記載の磁性ビーズ。
23. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法に用いる磁力発生装置であって、前記磁力発生器として複数の永久磁石及び継鉄と、前記磁力調整手段として複数の前記永久磁石の前記継鉄及び前記輸送管に対する磁極の相対的位置を一括して調整する調整機構とを備えたことを特徴とする磁力発生装置。
24. 前記永久磁石として円柱型永久磁石を用い、前記調整機構として前記円柱型永久磁石の磁石回転軸を中心に回転させる機構を用いることを特徴とする請求項２３に記載の磁力発生装置。
25. 前記永久磁石としてネオジム磁石を用いたことを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の磁力発生装置。
26. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の輸送管の耐摩耗性向上方法に用いる磁力発生装置であって、前記磁力発生器として複数の電磁石と、前記磁力調整手段として前記磁力を電気的に調整する制御手段とを備えたことを特徴とする磁力発生装置。
27. 前記制御手段は、前記電磁石に流す電流を調整する及び/又は前記電磁石をオン／オフすることを特徴とする請求項２６に記載の磁力発生装置。
28. 前記制御手段は、前記保護層の状態を検出する保護層検出手段を有し、前記保護層の状態の検出結果に基づいて前記磁力を調整する及び/又は前記検知結果を報知することを特徴とする請求項２６又は請求項２７に記載の磁力発生装置。
29. 前記磁力調整手段が、前記保護層の形成に必要な吸着磁束密度、及び前記吸着磁束密度以上の前記保護層の保持に必要な保持磁束密度に調整可能であることを特徴とする請求項２３から請求項２８のいずれか１項に記載の磁力発生装置。