JP2019155243A - Magnetic separator - Google Patents

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Abstract

To provide a magnetic separator having a matrix structure for making deposition of not hindering a flow.SOLUTION: A matrix structure for making deposition of not hindering a flow, is investigated by paying attention to a phenomenon of the deposition to between a plurality of wires. The wires are aligned, and a thickness of the wires and a lateral-longitudinal interval are optimized, so that the deposition of a particle captured by a line of magnetic force of extending over the longitudinal wires is maintained between the longitudinal wires. Its deposition is further strongly maintained by a strong magnetic field of a superconducting magnet.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉄酸化物懸濁物等を効率良く捕獲回収する磁気分離装置に関する。   The present invention relates to a magnetic separation device that efficiently captures and recovers iron oxide suspensions and the like.

一般に、磁気分離は水等の媒体中の磁性材料等からなる粒子等をその媒体から分離する技術であるが、特に微粒子を分離する高勾配磁気分離装置は、磁場を発生させる磁石(マグネット)と、その磁場により磁化される磁気フィルタとからなる。この磁石として、近年、超伝導磁石等の極めて強い磁場を発生できる磁石が利用されるようになった。一方、磁気フィルタとしては、例えば、強磁性体からなり磁気粒子の吸着を司る鋼製金網、スチールウール等のフィルタ体が挙げられる。このような磁気フィルタは、例えば、流体用の入口及び出口を有する円筒状の容器の内部に設けられ、容器の外部には、容器の周面に巻回したコイルよりなる電磁石(例えば、超伝導磁石)を設ける。この電磁石により、円筒状の容器を横切るように磁力線を形成させてフィルタ体を磁化する。これにより、導入口から容器内に導かれてフィルタ体を通過し排出口から排出される流体に混在している磁気粒子を、この磁化されたフィルタ体に磁気吸着することにより分離、除去する(例えば、特許文献1、2)。   In general, magnetic separation is a technique for separating particles made of a magnetic material in a medium such as water from the medium. In particular, a high-gradient magnetic separation apparatus that separates fine particles is a magnet that generates a magnetic field. And a magnetic filter magnetized by the magnetic field. In recent years, a magnet that can generate a very strong magnetic field, such as a superconducting magnet, has been used as this magnet. On the other hand, examples of the magnetic filter include a filter body made of a ferromagnetic material and made of a steel wire mesh, steel wool or the like that controls the adsorption of magnetic particles. Such a magnetic filter is provided, for example, inside a cylindrical container having an inlet and an outlet for fluid, and an electromagnet (for example, a superconducting coil) wound around the peripheral surface of the container is provided outside the container. Magnet). This electromagnet magnetizes the filter body by forming lines of magnetic force across the cylindrical container. Thereby, the magnetic particles mixed in the fluid guided from the inlet to the container and passing through the filter body and discharged from the outlet are separated and removed by magnetically adsorbing the magnetized filter body ( For example, Patent Documents 1 and 2).

一方、多孔質アルミナの表面に分布している微細盲孔に磁性体が充填されてなるアルミナ棒状体が、網目状に組まれてなり、その編み目が透過流路とされるメッシュ構造等の磁気フィルタに比し分離効率の高い磁気フィルタも提供されている(例えば、特許文献3)。   On the other hand, an alumina rod-like body in which fine blind holes distributed on the surface of porous alumina are filled with a magnetic material is assembled in a mesh shape, and the mesh is used as a permeation flow path. Magnetic filters having higher separation efficiency than filters are also provided (for example, Patent Document 3).

上述する鋼製金網やスチールウール等からなる磁気フィルタは、その構成要素が、磁性材料からなるワイヤ(例えば、針金、金属細線)である。このような構成要素がメッシュ構造等を形成して、フィルタ体となるが、これを懸濁物等を捕獲するマトリックスと呼ぶこともできる。ここで、マトリックスとは、一般に、母体、基盤、母型、原型を意味するとされるが、本明細書では、構成要素を組み合わせることによりできる構造を意味することとする。   The magnetic filter made of the above-described steel wire mesh, steel wool, or the like is a wire (for example, a wire or a fine metal wire) made of a magnetic material. Such a component forms a mesh structure or the like to form a filter body, which can also be referred to as a matrix that captures suspensions or the like. Here, the matrix generally means a base, a base, a base, and a prototype, but in this specification, it means a structure that can be formed by combining constituent elements.

このように磁気分離技術の一種である高勾配磁気分離は磁場を発生する磁石と懸濁物を捕獲するマトリックスからなっている。マトリックスは磁性体の金属でできており、工業的にはスチールウール、針金を編んだ金網やパンチングメタル、球体などで構成されている。比較的古い技術であるがマトリックスの構造そのものに関する実用的な研究はあまり行われてない。   Thus, high gradient magnetic separation, which is a kind of magnetic separation technology, consists of a magnet that generates a magnetic field and a matrix that captures suspensions. The matrix is made of a magnetic metal and is industrially made of steel wool, wire mesh knitted with wire, punching metal, spheres, and the like. Although it is a relatively old technology, there has not been much practical research on the matrix structure itself.

非特許文献1は、マトリックスでの捕獲現象に関する論文で、針金1本の周囲の流れ、特に、下流の渦の影響で下流側に堆積が発生するということを述べている。この論文以前は上流側にのみ堆積が発生すると考えられており、磁気分離の性能評価もそれを前提として考えられていた。また、この論文も含め磁気分離での堆積現象の研究は針金1本の現象を複数本の現象へと単純に外挿していたため、針金が複数になることによって堆積が変化する事を考慮していなかった。つまり、既存の磁気分離では現象が複雑なため、非常に単純化したモデルでのみ研究されていた。そのため、マトリックスの構造よりも磁場強度などの影響の研究が主流であった。本提案のような複数の針金による堆積の時間変化を検討して、装置を開発した例はない。   Non-Patent Document 1 is a paper on the trapping phenomenon in the matrix, and states that deposition occurs on the downstream side due to the influence of the flow around one wire, particularly the downstream vortex. Prior to this paper, it was thought that deposition would occur only on the upstream side, and the performance evaluation of magnetic separation was also considered on the assumption. In addition, the study of the deposition phenomenon in magnetic separation including this paper simply extrapolated the phenomenon of one wire to multiple phenomena, so that the deposition changes due to multiple wires. There wasn't. In other words, the phenomenon was complicated in the existing magnetic separation, so it was studied only with a very simplified model. For this reason, research on influences such as magnetic field strength was more mainstream than matrix structure. There is no example in which the apparatus was developed by examining the temporal change of deposition by a plurality of wires as in the present proposal.

一方、磁気分離装置の発電所への応用の研究はいくつかの例がある(例えば、非特許文献2及び非特許文献3)。   On the other hand, there are several examples of research on application of magnetic separation devices to power plants (for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).

特開平7−68109号公報JP-A-7-68109 特開2011−56344号公報JP 2011-56344 A 特開2008−188593号公報JP 2008-188593 A

IEEE Trans. Mag. 30 6(1994) 4662−4664IEEE Trans. Mag. 30 6 (1994) 4662-4664 火力原子力発電27 2 (1976) 161Thermal power generation 27 2 (1976) 161 火力原子力発電 35 1(1984) 59−62Thermal Power Generation 35 1 (1984) 59-62

一般に、磁気分離では捕獲量が増加すると堆積が大きくなり流れを阻害するようになる。この結果、圧力損失の増加や目詰まりを発生する。また堆積の表面が早い流れに晒されるようになり磁気力よりも流体からの力が大きくなり堆積表面への捕獲が困難になり捕獲性能が減少すると考えられている。本発明では、複数本の針金間への堆積の現象に注目し、流れを邪魔しないような堆積を作るマトリックスの構造を検討した。   In general, in magnetic separation, when the amount of traps increases, deposition increases and the flow is inhibited. As a result, pressure loss increases and clogging occurs. In addition, it is considered that the surface of the deposition is exposed to a fast flow, and the force from the fluid is larger than the magnetic force, making it difficult to capture on the deposition surface and reducing the capture performance. In the present invention, attention was paid to the phenomenon of deposition between a plurality of wires, and the structure of a matrix that creates deposition that does not disturb the flow was studied.

一般には、磁性材料を含む懸濁物を、磁気力によりマトリックスに直接的に付着させることにより、懸濁媒から分離させるが、そのマトリックスの表面への付着量が一定量を超えると、流れの影響を強く受けるようになる等してその付着力が大きく低下すると考えられている。そのため、大量の懸濁物の分離が困難となるが、マトリックスの表面以外に懸濁物を貯留可能な場所があれば、大量の懸濁物の分離が可能となる。一方、大量の懸濁物が、このマトリックス内に保持又は貯留されると、目詰まりのおそれがあり、単位時間あたりの処理可能な懸濁液の量が激減する。また、大量の懸濁物を貯留する容器のような構造物をマトリックス内に設けるとすると、マトリックス構造が複雑となり、生産性が低下する。更には、マトリックスを洗浄し再利用する際には、このような複雑な構造は、好ましくない。   In general, a suspension containing a magnetic material is separated from a suspension medium by directly attaching the suspension containing the magnetic material to the matrix by a magnetic force. When the amount of the attachment to the surface of the matrix exceeds a certain amount, It is thought that the adhesive force is greatly reduced due to the strong influence. Therefore, although it becomes difficult to separate a large amount of suspension, if there is a place where the suspension can be stored other than the surface of the matrix, a large amount of suspension can be separated. On the other hand, if a large amount of suspension is retained or stored in this matrix, there is a risk of clogging, and the amount of suspension that can be processed per unit time is drastically reduced. Further, if a structure such as a container for storing a large amount of suspension is provided in the matrix, the matrix structure becomes complicated and productivity is lowered. Furthermore, such a complex structure is not preferred when cleaning and reusing the matrix.

そこで、本発明者らは、簡単な構造でありながら、大量の懸濁物を保持可能な構造を含むマトリックスであり、かつ、その構造は懸濁物の保持又は貯留による圧力損失の増加や目詰まりのおそれが低く、マトリックスの洗浄及び再利用が容易であるものを考案することに成功した。   Therefore, the present inventors are a matrix including a structure that can hold a large amount of suspension while having a simple structure, and the structure is an increase in pressure loss due to retention or storage of the suspension. We have succeeded in devising a matrix that has a low risk of clogging and is easy to clean and reuse the matrix.

磁性材料を含む懸濁物とそれを懸濁する懸濁媒を含む懸濁液(以下「流体」と称する。)において、流体内に1つの方向に磁力線が延びる磁場を発生させる磁場発生装置と、その1つの方向に対して所定の角度を持つ方向に空間を隔てて配置される強磁性材料を含む第1の強磁性体及び強磁性材料を含む第2の強磁性体を含むマトリックスと、前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体を前記流体の流れに抗して及び/又は磁力に抗して保持可能な支持体と、を含む磁気分離装置であって、前記第1の強磁性体から懸濁物を次々と付着させ、前記空間内に前記第1の強磁性体から前記第2の強磁性体まで、このような懸濁物により橋架け可能となるように、構成される磁気分離装置を提供することができる。ここで、前記第1の強磁性体又は前記第2の強磁性体の何れかを前記流体の流れの上流側にすることもできる。   A magnetic field generator for generating a magnetic field in which a magnetic field line extends in one direction in a fluid in a suspension containing a magnetic material and a suspension containing a suspension medium for suspending the magnetic material (hereinafter referred to as “fluid”). A matrix comprising a first ferromagnet comprising a ferromagnetic material and a second ferromagnet comprising a ferromagnetic material, spaced apart in a direction having a predetermined angle with respect to the one direction; A magnetic separation device comprising: a support capable of holding the first ferromagnetic body and the second ferromagnetic body against the flow of fluid and / or against magnetic force, Suspensions are successively attached from one ferromagnet so that the first ferromagnet to the second ferromagnet can be bridged by the suspension in the space. A magnetic separation device configured can be provided. Here, either the first ferromagnet or the second ferromagnet can be upstream of the fluid flow.

ここで、磁性材料は、磁性体若しくは強磁性体としての性質を利用してさまざまな機能を実現するために用いられる材料をいう。懸濁物は、懸濁物質及び浮遊物質を含んでよく、懸濁媒中を漂う物を意味することができる。懸濁媒は、懸濁物を懸濁することができる流体(液体を含む)であってよく、特に、水系液体(又は流体)を含んでよい。前記磁場は、少なくとも上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体の近傍において、1つの方向に向いた磁力線を発生させるものであってよい。この磁場は、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体の近傍において、約100μT、約1mT、約10mT、約100mT、約1T、又は、それらの数値の各々以上T(テスラ)であることが好ましい。磁場発生装置は、磁石を含んでよい。電磁石を含んでよい。超伝導磁石を含んでよい。その1つの方向に沿って(又は、に対して所定の角度を持つ方向に)空間を隔てて配置されるとは、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体が、上記1つの方向に実質的に平行に(又は、に対して所定の角度を持つ方向に)間に間隔を空けて並んで配置されることを含んでよい。また、1つの方向に沿っていることは、その1つの方向に実質的に平行であることだけでなく、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体を結んだ線(連結方向を有する連結線分)がその1つの方向に対して30度以下、25度以下、20度以下、15度以下、10度以下、5度以下、又は、3度以下の何れかの角度をなしている場合があってもよい。例えば、連結方向が、所定の角度を持つことにより、その1つの方向及びそれに直交する方向に分解したときの成分の比率により考慮することができる。強磁性材料は、強磁性を示す材料を含んでよく、強磁性(Ferromagnetism)とは、隣り合うスピンが同一の方向を向いて整列し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質の磁性を指すことができる。このような材料は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウム等を含むことができる。また、これらからなる合金並びに酸化物のような化合物を含んでよい。磁性材料は、軟磁性材料、硬磁性材料、磁歪材料、磁気抵抗材料を含んでよい。上記第1及び第2の強磁性体は、SUS430等のフェライト系及びマルテンサイト系ステンレス鋼を含んでよい。上記第1の磁性体は、上記磁場の上記1つの方向から見て投影面積S1を持ってよい。また、上記第2の強磁性体は、上記1つの方向から見て投影面積S2を持ってよい。S1及びS2は、同じ大きさであってもよく、異なるものであってもよい。そして、上記第1の磁性体の上記1つの方向から見た投影像(投影像1)が、上記第2の磁性体の上記1つの方向から見た投影像(投影像2)と、少なくとも一部が重なることが好ましい。投影像1及び投影像2の大きさ及び形状は、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。投影像1の3分の1又はそれ以上が投影像2に重なってもよい。投影像1の2分の1又はそれ以上が投影像2に重なってもよい。投影像1の3分の2又はそれ以上が投影像2に重なってもよい。投影像1が投影像2にほぼ重なってもよい。   Here, the magnetic material refers to a material used for realizing various functions by utilizing properties as a magnetic substance or a ferromagnetic substance. The suspension may include a suspended substance and a suspended substance, and may mean a substance floating in the suspension medium. The suspension medium may be a fluid (including a liquid) capable of suspending the suspension, and may particularly include an aqueous liquid (or fluid). The magnetic field may generate magnetic field lines directed in one direction at least in the vicinity of the first ferromagnetic body and the second ferromagnetic body. This magnetic field is about 100 μT, about 1 mT, about 10 mT, about 100 mT, about 1 T, or more than each of these values in the vicinity of the first ferromagnet and the second ferromagnet T (Tesla) It is preferable that The magnetic field generator may include a magnet. An electromagnet may be included. A superconducting magnet may be included. The first ferromagnet and the second ferromagnet are said to be arranged along the one direction (or in a direction having a predetermined angle with respect to each other) with a space therebetween. May be arranged side by side with an interval between them substantially parallel (or in a direction having a predetermined angle relative to). In addition, being along one direction is not only substantially parallel to the one direction, but also a line connecting the first ferromagnetic body and the second ferromagnetic body (connection direction). A connecting line segment) having an angle of 30 degrees or less, 25 degrees or less, 20 degrees or less, 15 degrees or less, 10 degrees or less, 5 degrees or less, or 3 degrees or less with respect to the one direction. There may be. For example, when the connection direction has a predetermined angle, it can be considered by the ratio of components when the connection direction is decomposed into one direction and a direction orthogonal thereto. The ferromagnetic material may include a material exhibiting ferromagnetism, and the term “ferromagnetism” refers to the magnetism of a substance in which adjacent spins are aligned in the same direction and have a large magnetic moment as a whole. it can. Such materials can include, for example, iron, cobalt, nickel, gadolinium, and the like. In addition, alloys such as these and compounds such as oxides may be included. The magnetic material may include a soft magnetic material, a hard magnetic material, a magnetostrictive material, and a magnetoresistive material. The first and second ferromagnetic materials may include a ferritic and martensitic stainless steel such as SUS430. The first magnetic body may have a projected area S1 when viewed from the one direction of the magnetic field. The second ferromagnetic material may have a projected area S2 when viewed from the one direction. S1 and S2 may be the same size or different. The projected image (projected image 1) of the first magnetic body viewed from the one direction is at least one different from the projected image (projected image 2) of the second magnetic body viewed from the one direction. It is preferable that the parts overlap. The size and shape of the projected image 1 and the projected image 2 may be the same or different. One third or more of the projected image 1 may overlap the projected image 2. One half or more of the projected image 1 may overlap the projected image 2. Two-thirds or more of the projected image 1 may overlap the projected image 2. The projected image 1 may substantially overlap the projected image 2.

上記第1の磁性体及び第2の磁性体の空間は、上記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれの最近接点からの距離により定義することができる。例えば、上記第1及び第2の強磁性体の最も近接する部位の連結方向に沿った距離を意味することができる。第1の磁性体及び第2の磁性体の間には空間があってよく、上記懸濁液中においては、その空間は懸濁液により充填されてよい。上記空間は、上記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれの最近接点からの距離、即ち、間隔により規定されてよい。この間隔又は隙間に磁性材料を含む懸濁物を保持することができる。第1の磁性体及び第2の磁性体の間の間隔は、0mmより大きく、上記空間に懸濁物からなる架橋が形成できる程度までであってよい。間隔が広すぎると、架橋を形成できないおそれが高くなる。また、狭すぎると懸濁物を多く保持することが難しくなる。例えば、5mm以下であってもよい。また、例えば、投影面積S1の64倍又はそれ以下であってよい。投影面積S1の32倍又はそれ以下であってもよい。投影面積S1の16倍又はそれ以下であってもよい。   The space between the first magnetic body and the second magnetic body can be defined by the distance from the closest point of each of the first magnetic body and the second magnetic body. For example, it can mean the distance along the connecting direction of the closest parts of the first and second ferromagnetic materials. There may be a space between the first magnetic body and the second magnetic body, and in the suspension, the space may be filled with the suspension. The space may be defined by a distance from the closest point of each of the first magnetic body and the second magnetic body, that is, an interval. A suspension containing the magnetic material can be held in the gap or gap. The distance between the first magnetic body and the second magnetic body may be larger than 0 mm and to the extent that a bridge made of a suspension can be formed in the space. When the interval is too wide, there is a high possibility that a crosslink cannot be formed. Moreover, when too narrow, it will become difficult to hold | maintain much suspension. For example, it may be 5 mm or less. For example, it may be 64 times or less than the projected area S1. It may be 32 times or less than the projected area S1. It may be 16 times the projected area S1 or less.

上記第1の磁性体及び第2の磁性体の形状は特に限定されないが、例えば、それぞれ球形であってもよく、立方体、直方体等の立体形状であってよく、例えば、上記1つの方向に垂直な直円柱形であってもよい。例えば、上記第1の強磁性体又は第2の強磁性体は、それぞれ所定の径を持つ針金(又は針金部分(針金は針金部分を含んでよい))を含んでよい。通常、針金はフレキシブルな円柱形状をしているので、例えば、その直径(又は横断面における直径)により大きさ等を規定できる。針金の直径は、捕獲対象となる懸濁物の大きさに応じて使い分けることもできるが、例えば、球近似される懸濁物のサイズが約5μm、10μm、20μm、又は50μmであるならば、そのいずれかの5倍以上であってよい。10倍以上であってもよい。20倍以上であってもよい。懸濁物の捕獲は、針金の表面で行うため、針金の直径が大きすぎると、捕獲効率が悪くなるおそれがある。また、配置場所も限定されるため、工業的には、10cm以下であってもよい。また、第1の強磁性体を構成する針金の長さは、上記1つの方向に対して、所定の角度を呈すると認められる程度に長いものであればよい。例えば、直径の2倍以上であってもよい。この所定の角度は、上記1つの方向に対して横向きとなる角度であってよい。具体的には、およそ垂直、即ち、およそ90度であってよい。88度以上であってもよい。85度以上であってもよい。83度以上であってもよい。上記支持体は、上記流体の流れにより移動させられない部材、例えば、流体を保持する壁に接続又は固定されてよい。このような壁は、流体が流れる配管の内壁を含んでよい。また、壁に固定された、突起部材、凹部材、その他の係合部材を含んでよい。壁はまた、上記流体の流路を規定する壁(典型的には、管壁若しくは流路を規定する管の壁面)であってもよい。この壁に固定された支持部材は流路を横切るように延ばし上記第1の強磁性体及び第2の強磁性体を支持してもよい。   The shapes of the first magnetic body and the second magnetic body are not particularly limited. For example, each of the first magnetic body and the second magnetic body may be spherical, or may be a three-dimensional shape such as a cube or a rectangular parallelepiped, for example, perpendicular to the one direction. A straight cylinder may be used. For example, the first ferromagnetic body or the second ferromagnetic body may include a wire having a predetermined diameter (or a wire portion (the wire may include a wire portion)). Usually, since the wire has a flexible cylindrical shape, for example, the size can be defined by the diameter (or the diameter in the cross section). The diameter of the wire can be properly used depending on the size of the suspension to be captured. For example, if the size of the suspension approximated by a sphere is about 5 μm, 10 μm, 20 μm, or 50 μm, It may be 5 times or more of any of them. It may be 10 times or more. It may be 20 times or more. Since the suspension is captured on the surface of the wire, if the diameter of the wire is too large, the capture efficiency may deteriorate. Moreover, since an arrangement place is also limited, it may be 10 cm or less industrially. Moreover, the length of the wire which comprises a 1st ferromagnetic body should just be long to such an extent that it is recognized that a predetermined angle is exhibited with respect to said one direction. For example, it may be twice or more the diameter. The predetermined angle may be an angle that is transverse to the one direction. Specifically, it may be approximately vertical, that is, approximately 90 degrees. It may be 88 degrees or more. It may be 85 degrees or more. It may be 83 degrees or more. The support may be connected or fixed to a member that is not moved by the fluid flow, for example, a wall that holds the fluid. Such a wall may include an inner wall of a pipe through which fluid flows. Moreover, you may include the protrusion member, recessed part material, and other engaging member which were fixed to the wall. The wall may also be a wall (typically, a tube wall or a wall surface of a tube that defines a flow path) that defines the fluid flow path. The support member fixed to the wall may extend across the flow path to support the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material.

より具体的には、針金を整列させ、針金の太さ(直径に相当)、左右前後間隔を最適化することで、流体の流れの前後の針金を渡る磁力線(磁場の方向)に沿って捕獲された粒子の堆積が2つの針金間に維持される。ここで、針金は、針金部分を含んでよい。また、針金部分が直線で表現又は近似されていても、湾曲する針金がこの針金部分を含むことができる。また、磁場が強ければさらにその堆積が強固に維持される。   More specifically, by aligning the wires and optimizing the wire thickness (corresponding to the diameter) and the distance between the left and right sides, capture along the magnetic field lines (direction of the magnetic field) across the wires before and after the fluid flow. The deposited particle build-up is maintained between the two wires. Here, the wire may include a wire portion. Even if the wire portion is expressed or approximated by a straight line, the curved wire can include the wire portion. Further, if the magnetic field is strong, the deposition is further maintained firmly.

また、以下のようなものを提供できる。
(1)流体中の磁性材料を含む懸濁物粒子を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、所定間隔離れて配置された強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体を含み、
前記第1の強磁性体又は前記第2の強磁性体に付着した第1の懸濁物粒子が、前記磁場により磁性を帯びることにより前記第1の懸濁物粒子に第2の懸濁物粒子が付着し、更に、前記磁場により磁性を帯びることにより前記第2の懸濁物粒子に第3の懸濁物粒子が付着し、更に、同様な関係が第4以降の懸濁物粒子について生じることにより、前記第1の強磁性体又は前記第2の強磁性体から、前記第2の強磁性体又は前記第1の強磁性体へと、複数の懸濁物粒子による橋架けが生じ得るように、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向に対する方向及び前記間隔が選択され、前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体が配置されるように構成される、磁気分離装置。
(2)前記第1の強磁性体は、直径が0.3mmから2mmの第1の針金部分を含み、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、
前記第2の強磁性体は、直径が0.3mmから2mmの第2の針金部分を含み、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、
前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体は、実質的に互いに平行であり、
前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体の最短連結線分の長さは、5mm以下であり、
前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面に対して、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向について、それぞれ、方位角成分及び仰角成分に分離したときに、それぞれの仰角成分が、30度以下であり、前記磁場の1つの方向の方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、上記(1)に記載の磁気分離装置。
(3)前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面が、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向を実質的に含むように、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向のそれぞれの仰角成分が、30度以下である、上記(2)に記載の磁気分離装置。
(4)前記マトリックスにおいて、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分は、それぞれ、平金網を構成する、上記(2)又は(3)に記載の磁気分離装置。
(5)前記流体の流れの方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、上記(2)から(4)のいずれかに記載の磁気分離装置。
(6)前記磁場の1つの方向の方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、上記(2)から(5)のいずれかに記載の磁気分離装置。
(7)前記流体の流れの方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、上記(5)に記載の磁気分離装置。
(8)前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面において、前記最短連結線分が、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分に対して実質的に垂直である、上記(2)から(7)のいずれかに記載の磁気分離装置。
(9)前記マトリックスは、
前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分を含む第1のマトリックス要素と、
第2のマトリックス要素と、を含み、
前記第2のマトリックス要素は、
直径が0.3mmから2mmの第A1の針金部分及び第A2の針金部分と、を含み、
前記第A1の針金部分及び前記第A2の針金部分が、前記第1のマトリックス要素の前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分と同じ関係となるように配置・構成され、
前記第A1の針金部分及び第A2の針金部分がそれぞれ強磁性体を含み、
前記第1のマトリックス要素及び前記第2のマトリックス要素は、前記流体が前記第1のマトリックス要素から流出する出口、及び、前記出口から流れる流体が入る入口を、それぞれ含み、前記第1のマトリックス要素の出口及び前記第2のマトリックス要素の入口の間が少なくとも5mm隔てられている、上記(2)から(8)の何れかに記載の磁気分離装置。
(10)流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、強磁性体を含む針金で編んだ少なくとも2つの網を含み、
前記少なくとも2つの網を構成する少なくとも1つの針金は、直径が0.3mmから2mmであり、
前記少なくとも2つの網の少なくとも1つの目開きは、前記少なくとも1つの針金の直径の2から4倍であり、
前記少なくとも2つの網は、それぞれの網の面が前記流体の流れの方向に実質的に垂直に配置され、
前記少なくとも2つの網は、前記流体の流れの方向に沿って1mmから5mmの距離を隔てて、前記少なくとも2つの網の前記少なくとも1つの目開きが、それぞれ、共通するように配置され、
前記支持部材は、前記流体の流れを規定する壁の少なくとも一部を構成する、磁気分離装置。
(11)流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体を含み、前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体の最短連結線分は連結方向を有し、前記連結方向は、前記1つの方向に対して30度以下であり、
前記流体の流れの方向が、前記連結方向に対して30度以下であり、前記第1の強磁性体が、前記流体の流れにおいて、前記第2の強磁性体よりも上流側にあり、
前記連結方向に沿った前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体のそれぞれの投影像が重なり部分を含む、磁気分離装置。
(12)前記最短連結線分の長さが、前記第1の強磁性体の前記投影像の面積の64倍以下である、上記(11)に記載の磁気分離装置。
(13)前記流体が、150℃以上で15気圧以上の水を含む、上記(1)から(12)のいずれかに記載の磁気分離装置。
(14)上記(1)から(13)のいずれかに記載の磁気分離装置を備える火力発電所のボイラー給水系。
(15)上記(1)から(13)のいずれかに記載の磁気分離装置を備える加圧水型原子力発電プラントの二次給水系。
(16)流体中の磁性材料を含む懸濁物を分離する方法であって、
前記流体が流れる流路と、前記流路内において1つの方向に磁力線を発生させる磁気発生装置と、前記1つの方向に沿うように配置された強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体からなるマトリックスと、前記第1の及び第2の強磁性体を前記流路内に、前記流体の流れに抗して及び前記磁力に抗して、保持する支持体とを含む磁気分離装置を、前記流体が流れる流路に前記第1の強磁性体が前記第2の強磁性体の上流側になるように配置し、
前記磁気発生装置により、前記流路内において前記1つの方向に磁場を発生させ、
前記第1の強磁性体の下流側に懸濁物を付着させ、その付着した懸濁物の下流側に更に懸濁物を付着させ、
前記付着した懸濁物に更に懸濁物を付着させる工程を繰り返して、前記第2の強磁性体の上流側に到達させ、前記第1及び第2の強磁性体の間に前記懸濁物からなる付着物で橋架けして、懸濁物を懸濁液から分離する方法。
(17)前記流体が、150℃以上で15気圧以上の水を含む、上記(16)に記載の方法。
(18)前記磁気発生装置を、前記流路から断熱可能に隔離されるように配置する、上記(17)に記載の方法。
(19)前記支持体は、前記流路を規定する壁により支持される、上記(17)又は(18)に記載の方法。
(20)前記流路、磁気発生装置、前記マトリックス、及び前記支持体を、火力発電所のボイラー給水系の配管の少なくとも一部に備える、上記(17)から(19)のいずれかに記載の方法。
(21)前記流路、磁気発生装置、前記マトリックス、及び前記支持体を、加圧水型原子力発電プラントの二次給水系の配管の少なくとも一部に備える、上記(17)から(19)のいずれかに記載の方法。
In addition, the following can be provided.
(1) In a magnetic separation device including a magnetic field generator, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, for separating suspended particles containing the magnetic material in the fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes a first ferromagnet and a second ferromagnet made of a ferromagnetic material arranged at a predetermined interval,
The first suspension particles attached to the first ferromagnet or the second ferromagnet become magnetized by the magnetic field, whereby the first suspension particles become a second suspension. The particles are adhered, and further, the third suspension particles are adhered to the second suspension particles by being magnetized by the magnetic field, and the same relationship is applied to the suspension particles after the fourth. As a result, a bridge is formed by a plurality of suspended particles from the first ferromagnet or the second ferromagnet to the second ferromagnet or the first ferromagnet. A direction of the magnetic field and a direction with respect to the direction of flow of the fluid and the spacing are selected and the first and second ferromagnets are arranged , Magnetic separation device.
(2) The first ferromagnetic body includes a first wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm, and has a length that can define an extending direction thereof.
The second ferromagnetic body includes a second wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm, and has a length that can define an extending direction thereof.
The first ferromagnet and the second ferromagnet are substantially parallel to each other;
The length of the shortest connecting line segment of the first ferromagnet and the second ferromagnet is 5 mm or less,
When the plane defined by the first wire portion and the second wire portion is separated into an azimuth angle component and an elevation angle component with respect to one direction of the magnetic field and the direction of flow of the fluid, respectively. , Each elevation angle component is 30 degrees or less, and the azimuth angle component in one direction of the magnetic field is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment, the first wire portion and the second wire portion The magnetic separation device according to (1), wherein the wire portion is arranged and configured.
(3) one direction of the magnetic field such that a plane defined by the first wire portion and the second wire portion substantially includes one direction of the magnetic field and a direction of flow of the fluid. And the magnetic separation apparatus according to (2) above, wherein each of the elevation angle components in the fluid flow direction is 30 degrees or less.
(4) The magnetic separation device according to (2) or (3), wherein in the matrix, the first wire portion and the second wire portion each constitute a flat wire net.
(5) The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component of the fluid flow is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment, The magnetic separator according to any one of 2) to (4).
(6) The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component in one direction of the magnetic field is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment. The magnetic separator according to any one of (2) to (5) above.
(7) The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component of the fluid flow is 30 degrees or less with reference to the shortest connecting line segment, 5) The magnetic separation apparatus described in the above.
(8) In the plane defined by the first wire portion and the second wire portion, the shortest connecting line segment is substantially perpendicular to the first wire portion and the second wire portion. The magnetic separation device according to any one of (2) to (7) above.
(9) The matrix is
A first matrix element comprising the first wire portion and the second wire portion;
A second matrix element,
The second matrix element is
An A1 wire portion and an A2 wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm,
The A1 wire portion and the A2 wire portion are arranged and configured to have the same relationship as the first wire portion and the second wire portion of the first matrix element;
The A1 wire portion and the A2 wire portion each include a ferromagnetic material,
The first matrix element and the second matrix element each include an outlet through which the fluid flows out of the first matrix element and an inlet through which the fluid flowing from the outlet enters, the first matrix element The magnetic separation device according to any one of (2) to (8), wherein an outlet of the second matrix element and an inlet of the second matrix element are separated by at least 5 mm.
(10) In a magnetic separation device including a magnetic field generator, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, for separating a suspension containing a magnetic material in the fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes at least two nets knitted with a wire including a ferromagnetic material;
The at least one wire constituting the at least two nets has a diameter of 0.3 mm to 2 mm;
At least one opening of the at least two meshes is 2 to 4 times the diameter of the at least one wire;
The at least two meshes are arranged such that the face of each mesh is substantially perpendicular to the direction of fluid flow;
The at least two meshes are arranged such that each of the at least one mesh of the at least two meshes is in common with a distance of 1 to 5 mm along the fluid flow direction;
The magnetic separation device, wherein the support member constitutes at least part of a wall that defines the flow of the fluid.
(11) In a magnetic separation device including a magnetic field generator, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, for separating a suspension containing a magnetic material in the fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes a first ferromagnet and a second ferromagnet made of a ferromagnetic material, and the shortest connection line segment of the first ferromagnet and the second ferromagnet has a coupling direction. The connection direction is 30 degrees or less with respect to the one direction;
The fluid flow direction is 30 degrees or less with respect to the coupling direction, and the first ferromagnetic body is upstream of the second ferromagnetic body in the fluid flow;
The magnetic separation device, wherein projected images of the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material along the coupling direction include overlapping portions.
(12) The magnetic separation device according to (11), wherein a length of the shortest connecting line segment is 64 times or less of an area of the projected image of the first ferromagnetic body.
(13) The magnetic separation device according to any one of (1) to (12), wherein the fluid includes water at 150 ° C. or higher and 15 atm or higher.
(14) A boiler water supply system for a thermal power plant comprising the magnetic separation device according to any one of (1) to (13).
(15) A secondary water supply system of a pressurized water nuclear power plant including the magnetic separation device according to any one of (1) to (13).
(16) A method for separating a suspension containing a magnetic material in a fluid,
A flow path through which the fluid flows, a magnetism generator for generating lines of magnetic force in one direction in the flow path, a first ferromagnetic body made of a ferromagnetic material arranged along the one direction, and a first And a support for holding the first and second ferromagnets in the flow path against the flow of the fluid and against the magnetic force. Including a magnetic separation device including the first ferromagnetic body on the upstream side of the second ferromagnetic body in the flow path through which the fluid flows,
The magnetic generator generates a magnetic field in the one direction in the flow path,
Attaching a suspension to the downstream side of the first ferromagnetic material, further attaching a suspension to the downstream side of the attached suspension,
The step of further attaching the suspension to the attached suspension is repeated to reach the upstream side of the second ferromagnetic material, and the suspension is interposed between the first and second ferromagnetic materials. The suspension is separated from the suspension by bridging with a deposit consisting of
(17) The method according to (16) above, wherein the fluid contains water at 150 ° C. or more and 15 atm or more.
(18) The method according to (17), wherein the magnetism generator is disposed so as to be insulated from the flow path so as to be insulated.
(19) The method according to (17) or (18), wherein the support is supported by a wall that defines the flow path.
(20) The flow path, the magnetic generator, the matrix, and the support are provided in at least a part of a boiler water supply pipe of a thermal power plant, according to any of (17) to (19) above. Method.
(21) Any of (17) to (19) above, wherein the flow path, the magnetic generator, the matrix, and the support are provided in at least a part of a secondary water supply system pipe of a pressurized water nuclear power plant. The method described in 1.

上述する連結方向を有する最短連結線分は、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体を連結する線であって、その内最短となるものを意味することができる。例えば、2つの球のような簡単な形状であれば、対面する2つの球の最近接表面から線を繋げばよい。また、2つの立方体の場合は、それぞれの表面に任意の点を取り、互いに結びあった線分の内、最も短い線分を選択し、そのときの方向を連結方向とすることができる。又は、簡易的には、それぞれの立体形状の中心(多くの場合は、重心が相当)同士を連結してもよい。このとき、最短連結線分の長さは、連結した線がそれぞれの表面に交わる点の間の距離を取ることができる。また、例えば、2本の円柱の場合(円柱形状の針金部分を含んでよい)、互いに平行であり、かつ、径方向に沿う方向において形成される投影像が、長手方向において少なくとも一部が重なり合うと、円柱の側面の近接点同士を結べば、それぞれの軸に垂直な連結方向を有する最短連結線分が形成される。このような連結方向を有する最短連結線分に対して、上記磁場の1つの方向は、90度未満が好ましい。但し、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体が、それぞれの軸が平行であって共通しないように配置された直円柱からなるような場合、これらの軸により平面が規定可能であるが、その平面に実質的に、上記磁場の1つの方向が含まれる場合は、特にその向きに制限はない。仮に、上記最短連結線分に対して上記磁場の1つの方向が垂直であっても、最短ではない連結線分が存在すれば、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体の間に懸濁物によるチェーンが形成可能であるからである。また、上記流体の流れの方向については、上記連結方向に対して、30度以下が好ましい。上記第1の強磁性体又は上記第2の強磁性体のいずれかが上流側になり、この流れによる圧力を、他方について減免可能と考えられるからである。尚、上記第1の強磁性体及び上記第2の強磁性体の間に形成される懸濁物による橋架け又はチェーン構造が、上記流体の流れに沿った投影面積において、大きくないのであれば、この流れの方向もあまり影響を及ぼさない。火力発電所や原子力発電所のボイラー給水系で発生するスケールを低減するために、給水中のマグネタイトを主成分とする剥離スケール等の鉄酸化物懸濁物を高温部(150℃以上)で効率良く捕獲回収する磁気分離装置に関する発明である。本発明は高勾配磁気分離装置で効率よく懸濁物を回収除去する。高勾配磁気分離は高温でも利用可能なため、発電所等での応用が期待されているが、懸濁物の回収量が増えるにつれて、圧力損失の増加、捕獲性能の急速な低下がおこるため頻繁な洗浄作業が必要なことが問題となり設置が難しかった。頻繁な洗浄は発電所や装置の効率的な運用に大きな影響を与える。   The shortest connecting line segment having the connecting direction described above can mean a line connecting the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material, and being the shortest of them. For example, in the case of a simple shape such as two spheres, a line may be connected from the closest surface of the two spheres facing each other. Further, in the case of two cubes, an arbitrary point can be taken on each surface, the shortest line segment can be selected from the connected line segments, and the direction at that time can be set as the connection direction. Or, simply, the centers of the three-dimensional shapes (in many cases, the center of gravity is equivalent) may be connected. At this time, the length of the shortest connecting line segment can take the distance between the points where the connected lines cross each surface. Further, for example, in the case of two cylinders (which may include a cylindrical wire portion), projection images that are parallel to each other and formed in a direction along the radial direction overlap at least partially in the longitudinal direction. If the adjacent points on the side surfaces of the cylinder are connected to each other, the shortest connecting line segment having a connecting direction perpendicular to each axis is formed. With respect to the shortest connecting line segment having such a connecting direction, one direction of the magnetic field is preferably less than 90 degrees. However, when the first ferromagnet and the second ferromagnet are made of right circular cylinders arranged so that their respective axes are parallel and not in common, the plane can be defined by these axes. However, when the plane substantially includes one direction of the magnetic field, the direction is not particularly limited. Even if one direction of the magnetic field is perpendicular to the shortest connecting line segment, if there is a non-shortest connecting line segment, the first ferromagnetic body and the second ferromagnetic body This is because a chain of suspension can be formed between them. The direction of the fluid flow is preferably 30 degrees or less with respect to the connection direction. This is because either the first ferromagnet or the second ferromagnet is on the upstream side, and the pressure due to this flow can be reduced for the other. If the bridge or chain structure of the suspension formed between the first ferromagnet and the second ferromagnet is not large in the projected area along the fluid flow, The direction of this flow has little effect. In order to reduce the scale generated in boiler water supply systems of thermal power plants and nuclear power plants, iron oxide suspensions such as exfoliation scales mainly composed of magnetite in feed water are efficiently used in high-temperature parts (150 ° C or higher). It is an invention relating to a magnetic separation device that captures and recovers well. The present invention efficiently recovers and removes a suspension with a high gradient magnetic separator. Since high gradient magnetic separation can be used even at high temperatures, it is expected to be applied in power plants. However, as the amount of suspended solids increases, pressure loss increases and capture performance decreases rapidly. Installation was difficult due to the problem of the need for clean work. Frequent cleaning greatly affects the efficient operation of power plants and equipment.

本発明は主にマトリックスの構造を変えることにより、回収懸濁物が増加しても、圧力損失の増加を抑え捕獲性能の減少も少なくすることにより、洗浄間隔を長くして装置の効率的な運用を可能にした。本提案のマトリックスは、マトリックスを構成する針金を整列させ、針金の太さ、前後及び左右間隔を最適化することでその針金間の磁力線に沿って磁気力により捕獲物を堆積させる。そのため、堆積の流れへの影響を抑えることができる。これにより、堆積が増えた状況でも圧力損失の増加を抑えることができ、フィルタとしての寿命を長くできる。   The present invention mainly improves the efficiency of the apparatus by increasing the washing interval by changing the structure of the matrix, thereby reducing the increase in pressure loss and reducing the decrease in capture performance even if the recovered suspension increases. Operation became possible. In the proposed matrix, the wires constituting the matrix are aligned, and the traps are deposited by the magnetic force along the magnetic field lines between the wires by optimizing the thickness, front and rear, and left and right intervals of the wires. Therefore, the influence on the deposition flow can be suppressed. As a result, an increase in pressure loss can be suppressed even in a situation where deposition has increased, and the life of the filter can be extended.

本発明の1つの実施例によれば、給水系の高温部では鉄はマグネタイトを主成分とする懸濁物になっているため磁気分離により容易に給水から分離除去できる。この磁気分離装置により、エネルギー損失を増加させることなく効率的に懸濁物を除去でき配管内のスケールを低減することができる。   According to one embodiment of the present invention, iron is a suspension mainly composed of magnetite in the high temperature portion of the water supply system, so that it can be easily separated and removed from the water supply by magnetic separation. With this magnetic separation device, the suspended matter can be efficiently removed without increasing the energy loss, and the scale in the piping can be reduced.

結果として、発電所のエネルギー変換効率を維持することができるため、燃料の消費量を少なくできると同時に二酸化炭素の排出量を低減できる。また、現在の火力発電所では、数年に1回発電所を停止し配管のスケールを化学洗浄によって除去している。期間は数か月、数千万円の費用が発生する。もしスケールを低減できれば洗浄間隔が長くなるためその経済的効果は大きい。   As a result, since the energy conversion efficiency of the power plant can be maintained, the amount of fuel consumed can be reduced, and at the same time, the amount of carbon dioxide emitted can be reduced. Moreover, in the present thermal power plant, the power plant is stopped once every several years, and the scale of the piping is removed by chemical cleaning. Expenses of tens of millions of yen are incurred for several months. If the scale can be reduced, the cleaning interval becomes longer, so the economic effect is great.

本発明の1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図である。1 is a schematic conceptual diagram illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. 図1におけるマトリックス部を平面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 1 in a top view. 図1におけるマトリックス部を側面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 1 in a side view. 図1におけるマトリックス部と同様な構造を備えるマトリックス部について、その磁場及び流体の流れ方向における立体的な検討を示す略式概念斜視図である。FIG. 2 is a schematic conceptual perspective view showing a three-dimensional examination in the magnetic field and fluid flow direction of the matrix portion having the same structure as the matrix portion in FIG. 1. 図4におけるマトリックス部を平面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 4 in a top view. 図4におけるマトリックス部を側面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 4 in a side view. 本発明の1つの実施例である磁気分離装置を図解する略式概念図である。1 is a schematic conceptual diagram illustrating a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図である。1 is a schematic conceptual diagram illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. 図8におけるマトリックス部を平面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 8 in a top view. 図8におけるマトリックス部を側面図において示す略式概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the matrix part in FIG. 8 in a side view. 図8のマトリックス部において、第1の強磁性体及び第2の強磁性体に磁性材料を含む懸濁物が付着していく様子を表す略式概念図である。FIG. 9 is a schematic conceptual diagram showing a state in which a suspension containing a magnetic material adheres to the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material in the matrix portion of FIG. 8. 図8のマトリックス部において、第1の強磁性体及び第2の強磁性体に磁性材料を含む懸濁物が更に付着し、第1の強磁性体及び第2の強磁性体の間に懸濁物からなる橋架けがされた様子を表す略式概念図であるIn the matrix portion of FIG. 8, a suspension containing a magnetic material is further attached to the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material, and is suspended between the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material. It is an abbreviated conceptual diagram showing a state where a bridge made of turbid material is built 図8のマトリックス部において、第1の強磁性体及び第2の強磁性体に磁性材料を含む懸濁物が付着し、第1の強磁性体及び第2の強磁性体の間に懸濁物からなる橋架けが磁石のようにされた様子を表す略式概念図である。In the matrix portion of FIG. 8, a suspension containing a magnetic material is attached to the first ferromagnet and the second ferromagnet, and suspended between the first ferromagnet and the second ferromagnet. It is a schematic conceptual diagram showing a state in which a bridge made of things is made like a magnet. 図8のマトリックス部と同様に、第3の強磁性体を備える更にもう1つの実施例における略式想定概念図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a schematic assumption in still another embodiment including a third ferromagnetic body, similar to the matrix portion of FIG. 8. 本発明の1つの実施例における第1の強磁性体及び第2の強磁性体の投影像を示す図である。It is a figure which shows the projection image of the 1st ferromagnetic material in one Example of this invention, and a 2nd ferromagnetic material. 本発明の1つの実施例における第1の強磁性体及び第2の強磁性体の投影像を示す図である。It is a figure which shows the projection image of the 1st ferromagnetic material in one Example of this invention, and a 2nd ferromagnetic material. 本発明の1つの実施例における第1の強磁性体及び第2の強磁性体の投影像を示す図である。It is a figure which shows the projection image of the 1st ferromagnetic material in one Example of this invention, and a 2nd ferromagnetic material. 本発明の1つの実施例において、第1のマトリックス要素及び第2のマトリックス要素を備える磁気分離装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetic separation device comprising a first matrix element and a second matrix element in one embodiment of the present invention. 図8のマトリックス部と同様な構造を備えるマトリックス部について、その磁場及び流体の流れ方向における立体的な検討を示す略式概念斜視図である。FIG. 9 is a schematic conceptual perspective view showing a three-dimensional examination in the magnetic field and fluid flow direction of the matrix portion having the same structure as the matrix portion of FIG. 8. 図8のマトリックス部と同様な構造を備えるマトリックス部について、その磁場及び流体の流れ方向における立体的な検討を示す略式概念側面図である。FIG. 9 is a schematic conceptual side view showing a three-dimensional study in the magnetic field and fluid flow direction of a matrix portion having the same structure as the matrix portion of FIG. 8. 本発明の追加のもう1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図(斜視図)である。FIG. 6 is a schematic conceptual view (perspective view) illustrating a matrix portion of a magnetic separation device as another additional embodiment of the present invention. 本発明の追加のもう1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図(平面図)である。FIG. 6 is a schematic conceptual diagram (plan view) illustrating a matrix portion of a magnetic separation device as another additional embodiment of the present invention. 本発明の追加のもう1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図(側面図)である。FIG. 6 is a schematic conceptual diagram (side view) illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to another additional embodiment of the present invention. 本発明の追加のもう1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解するが、第1及び第2の強磁性体の間に懸濁物からなる橋架けがされた様子を表す略式概念図(斜視図)である。FIG. 6 illustrates a matrix portion of a magnetic separation device that is another additional embodiment of the present invention, but is a simplified concept representing a bridge made of suspension between the first and second ferromagnets. It is a figure (perspective view). 本発明の別の実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解するが、ここでは、6本の強磁性体が描かれている略式概念図(斜視図)である。The matrix part of the magnetic separation apparatus which is another Example of this invention is illustrated, but here is a schematic conceptual diagram (perspective view) on which six ferromagnets are drawn. マトリックス部の構成の違いによる捕獲率の変化を投入量の増加に対してプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the change of the capture rate by the difference in the structure of a matrix part with respect to the increase in input amount. マトリックス部の構成の違いによる圧力損失の変化を投入量の増加に対してプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the change of the pressure loss by the difference in the structure of a matrix part with respect to the increase in input amount. マトリックス部の構成が異なる4つのサンプルの総捕獲量を棒グラフで表した図である。It is the figure which represented the total capture amount of four samples from which the structure of a matrix part differs in the bar graph. 高温での破過曲線のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the breakthrough curve in high temperature. 本発明の別の1つの実施例である磁気分離装置を示す概略概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the magnetic separation apparatus which is another one Example of this invention. 本発明の更に別の1つの実施例である磁気分離装置を操作する手順を示す概略概念図である。It is a schematic conceptual diagram which shows the procedure which operates the magnetic separation apparatus which is another one Example of this invention. 本発明の追加の別の2つの実施例である磁気分離装置(実験A及び実験B)のマトリックス部を示す写真及びその説明を示す。The photograph which shows the matrix part of the magnetic separation apparatus (Experiment A and Experiment B) which is another two another Example of this invention, and its description are shown. 図31の実験Bの磁気分離装置における磁場強度を示すグラフである。It is a graph which shows the magnetic field strength in the magnetic separation apparatus of Experiment B of FIG. 図31の実験A及びBの磁気分離装置による総捕獲量を示すグラフである。It is a graph which shows the total capture amount by the magnetic separation apparatus of Experiment A and B of FIG. 図31の実験Bの磁気分離装置による破過曲線(実験値)及び2種類の予測値並びに圧力を示す図である。It is a figure which shows the breakthrough curve (experimental value) by the magnetic separation apparatus of experiment B of FIG. 本発明の1つの実施例である磁気分離装置を備える火力発電所のボイラー給水系を示す概略図である。It is the schematic which shows the boiler feed water system of a thermal power plant provided with the magnetic separation apparatus which is one Example of this invention. 本発明の1つの実施例である磁気分離装置を備える加圧水型原子力発電プラントの二次給水系を示す概略図である。It is the schematic which shows the secondary water supply system of a pressurized water nuclear power plant provided with the magnetic separation apparatus which is one Example of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited only to these illustrations, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.

図1は、本発明の1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念斜視図である。マトリックス部は、第1の強磁性体及び第2の強磁性体となる、両端を揃えて平行に配置される第1及び第2の針金15を含む。これらの針金15により平面202が規定され、また、懸濁物が堆積される堆積領域を特徴付ける堆積領域平面21aが平面202内に規定される。また、磁気発生装置により発生する磁場の1つの方向14は、この平面202内に含まれる。そして、複数例示される懸濁物を含む流体の流れの方向12も、この平面202内に含まれる。このように、マトリックス部を構成する第1の強磁性体及び第2の強磁性体、磁場の1つの方向14、及び流体の流れの方向12が、1つの平面202内に存するように配置すると、平面202に含まれる堆積領域平面21aを特徴とする堆積領域(針金15により挟まれ、その直径の厚みを持つ空間)内に懸濁物が堆積され、懸濁物による架橋がされ得る。このとき、磁場の1つの方向14は、平面202内であれば、特に制限されないが、針金15に対して垂直な方向は好ましい。また、流体の流れの方向12も、平面202内であれば、特に制限されないが、流体の流れによる圧力を第1の強磁性体又は第2の強磁性体が低減し易いと考えられる、針金15に対して垂直な方向は好ましい。また、2つの針金15を含むマトリックス部に十分な流体の流動断面積がある場合は、堆積領域による流動断面積の閉塞割合が小さいため、針金15に平行な流体の流れ方向は、この堆積領域内の懸濁物の堆積が維持され得るので、好ましい。   FIG. 1 is a schematic conceptual perspective view illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. The matrix portion includes first and second wires 15 that are the first ferromagnetic body and the second ferromagnetic body and are arranged in parallel with both ends aligned. These wires 15 define a plane 202 and a deposition area plane 21 a characterizing the deposition area in which the suspension is deposited is defined in the plane 202. One direction 14 of the magnetic field generated by the magnetism generator is included in this plane 202. A fluid flow direction 12 including a plurality of exemplified suspensions is also included in the plane 202. As described above, when the first and second ferromagnets constituting the matrix portion, one direction 14 of the magnetic field, and the direction 12 of the fluid flow are disposed in one plane 202, The suspension can be deposited in the deposition region (space sandwiched by the wire 15 and having the thickness of the diameter) characterized by the deposition region plane 21a included in the plane 202, and can be cross-linked by the suspension. At this time, one direction 14 of the magnetic field is not particularly limited as long as it is within the plane 202, but a direction perpendicular to the wire 15 is preferable. Also, the direction 12 of the fluid flow is not particularly limited as long as it is within the plane 202, but the wire is considered to easily reduce the pressure caused by the fluid flow by the first ferromagnetic material or the second ferromagnetic material. A direction perpendicular to 15 is preferred. Further, when there is a sufficient flow cross-sectional area of the fluid in the matrix portion including the two wires 15, the flow rate of the fluid parallel to the wire 15 depends on the flow direction of the fluid 15 because the flow cross-sectional area is blocked by the deposition region. This is preferable because the accumulation of the suspension inside can be maintained.

図2及び図3は、上述するようなマトリックス部を、それぞれ平面図及び側面図において示す略式概念図である。上述するように、マトリックス部は、実質的に同形の直円柱形状の第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を含み、これらは両端を揃えて平行に配置され、平面202を規定する。両端を揃えているため、軸方向の端面を連結する仮想面223並びに第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の側面により規定される空間からなる堆積領域221には、懸濁物が堆積し、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の間に懸濁物のチェーンによる橋架けが可能である。このとき、同様に磁場の1つの方向214(ここでは、複数の可能な方向が例示される)及び流体の流れの方向212(ここでも、複数の可能な方向が例示される)は、平面202内にある。第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218のそれぞれの表面から連結する最短連結線分は、上述する直円柱形状の軸に垂直であり、平面202内に含まれる連結方向を有し、その長さは、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の間の間隔に相当する。この連結方向に平行な磁場の1つの方向214は、連結方向に対して0度の角度αを成し、この連結方向に垂直な磁場の1つの方向214は、連結方向に対して90度の角度αを成す。上述するように、この角度αが0度の磁場の1つの方向は、好ましく、実務的には、角度αが0度となるように、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を配置・構成する。また、角度αが90度であっても、堆積領域221に懸濁物を堆積させることができ、好ましい。一方、この連結方向に平行な流体の流れの方向212は、連結方向に対して0度の角度βを成し、この連結方向に垂直な流れの方向212は、連結方向に対して90度の角度βを成す。上述するように、この角度βが0度の流れの方向は、好ましく、実務的には、角度βが0度となるように、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を配置・構成する。また、角度βが90度であっても、上述のように、流れの抵抗がそれほど大きくならず、好ましい。ここで、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の互い違いの端部の最近接点316及び318を連結する仮想線を考える。この仮想線が、連結方向と成す角度をγとすると、tan(γ)は、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の間の間隔(L)分の強磁性体216及び218の軸方向の長さである。このような場合、磁場による懸濁物の磁化及びそれによる懸濁物のチェーン形成の容易さを考えると、磁場の向きと連結方向の成す角度αは、角度γ以下であることが好ましいとも考えられる。また、流体の流れの方向と連結方向の成す角度βは、流体の流れによる圧力を第1の強磁性体216又は第2の強磁性体218が相手方に対して低減できる可能性を考えれば、角度γ以下であることが好ましいとも考えられる。また、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218により規定される平面202は、それぞれの軸心を含むが、この平面202に含まれるとは、側面視で平面202に対して垂直に上下に広がる仮想面223の高さ(強磁性体216及び218の直径相当)を厚みとする平面空間内に存すると考えることもできる。ここで、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を連結する際に検討される最近接点に垂直な面を立て、連結方向に沿った強磁性体216及び218の投影像の側面図における最下点317及び最上点319を連結した連結線が上記連結方向とのなす角をδとする。磁場の1つの方向214が平面202内に存することは、側面視において磁場の1つの方向214が上記連結方向に対してなす角度が、角度δ以下であるとすることもできると考えられる。また、流れの方向212が平面202内に存することは、側面視において流れの方向212が上記連結方向に対してなす角度が、角度δ以下であるとすることもできると考えられる。   2 and 3 are schematic conceptual views showing the matrix portion as described above in a plan view and a side view, respectively. As described above, the matrix portion includes a first ferromagnetic body 216 and a second ferromagnetic body 218 having substantially the same shape of a right circular cylinder, which are arranged in parallel with both ends aligned, and have a plane 202. Stipulate. Since both ends are aligned, the imaginary plane 223 connecting the end faces in the axial direction and the deposition region 221 composed of the space defined by the side surfaces of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 are suspended. Objects build up and can be bridged by a suspension chain between the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218. At this time, similarly, one direction 214 of magnetic field (here, a plurality of possible directions are exemplified) and direction of fluid flow 212 (again, a plurality of possible directions are exemplified) are represented by plane 202. Is in. The shortest connection line segment connected from the respective surfaces of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 is perpendicular to the axis of the right circular cylinder and has a connection direction included in the plane 202. The length corresponds to the distance between the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218. One direction 214 of the magnetic field parallel to the coupling direction forms an angle α of 0 degrees with respect to the coupling direction, and one direction 214 of the magnetic field perpendicular to the coupling direction is 90 degrees with respect to the coupling direction. The angle α is formed. As described above, one direction of the magnetic field where the angle α is 0 degrees is preferable, and in practice, the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet so that the angle α is 0 degrees. 218 is arranged and configured. Moreover, even if the angle α is 90 degrees, the suspension can be deposited in the deposition region 221, which is preferable. On the other hand, the fluid flow direction 212 parallel to the connection direction forms an angle β of 0 degrees with respect to the connection direction, and the flow direction 212 perpendicular to the connection direction is 90 degrees with respect to the connection direction. An angle β is formed. As described above, the flow direction in which the angle β is 0 degrees is preferable. In practice, the first ferromagnetic body 216 and the second ferromagnetic body 218 are made to have an angle β of 0 degrees. Place and configure. Further, even when the angle β is 90 degrees, the flow resistance is not so large as described above, which is preferable. Here, a virtual line connecting the closest points 316 and 318 at the staggered ends of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 is considered. Assuming that the angle formed by the imaginary line with the connecting direction is γ, tan (γ) is the ferromagnetic material 216 corresponding to the distance (L) between the first ferromagnetic material 216 and the second ferromagnetic material 218, and 218 is the axial length. In such a case, considering the magnetization of the suspension due to the magnetic field and the ease of chain formation of the suspension, the angle α formed by the direction of the magnetic field and the connecting direction is preferably less than the angle γ. It is done. In addition, the angle β formed between the direction of fluid flow and the coupling direction is determined by considering the possibility that the first ferromagnetic body 216 or the second ferromagnetic body 218 can reduce the pressure due to the fluid flow with respect to the other party. It is considered that the angle γ or less is preferable. In addition, the plane 202 defined by the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 includes the respective axial centers. However, the plane 202 is included in the plane 202 in a side view. It can also be considered to exist in a planar space whose thickness is the height of the virtual surface 223 that extends vertically up and down (equivalent to the diameter of the ferromagnetic bodies 216 and 218). Here, a plane perpendicular to the closest point considered when the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 are coupled is set up, and projection images of the ferromagnets 216 and 218 along the coupling direction are displayed. An angle formed by a connecting line connecting the lowest point 317 and the highest point 319 in the side view with the connecting direction is δ. The fact that one direction 214 of the magnetic field exists in the plane 202 is considered that an angle formed by the one direction 214 of the magnetic field with respect to the connection direction in the side view can be equal to or less than the angle δ. Further, the fact that the flow direction 212 exists in the plane 202 is considered that the angle formed by the flow direction 212 with respect to the connecting direction in a side view can be equal to or less than the angle δ.

図4から図6は、上述するようなマトリックス部について、その磁場の1つの方向及び流体の流れの方向における立体的な検討を示す略式概念斜視図、平面図、及び側面図である。マトリックス部の構成は、上述したものと同じであるので、説明を省略する。平面202内にあるとは限らない、磁場の1つの方向214は、平面202及び上記連結方向を基準に、仰角e及び方位角fにより規定できる。また、平面202内にあるとは限らない、流体の流れの方向212は、平面202及び上記連結方向を基準に、仰角g及び方位角hにより規定できる。尚、ここでは、図示の都合上、流体の流れの方向212が下向きの例を示しているが、上向きの流れの方向であっても同様に考えることができる。そして、その効果を考えると、磁場の1つの方向214は、平面視において、上記連結方向とのなす角aが、30度以下は好ましい。また、図2における角度γ以下は好ましい。また、磁場の1つの方向214は、側面視において、上記連結方向とのなす角cが、30度以下は好ましい。また、図3における角度δ以下は好ましい。一方、流れの方向212は、平面視において、上記連結方向とのなす角bが、30度以下は好ましい。また、図2における角度γ以下は好ましい。また、流れの方向212は、側面視において、上記連結方向とのなす角dが、30度以下は好ましい。また、図3における角度δ以下は好ましい。   4 to 6 are a schematic conceptual perspective view, a plan view, and a side view showing a three-dimensional examination in one direction of the magnetic field and the direction of fluid flow of the matrix portion as described above. Since the configuration of the matrix portion is the same as that described above, description thereof is omitted. One direction 214 of the magnetic field that is not necessarily in the plane 202 can be defined by an elevation angle e and an azimuth angle f with respect to the plane 202 and the connection direction. The fluid flow direction 212 that is not necessarily in the plane 202 can be defined by the elevation angle g and the azimuth angle h with respect to the plane 202 and the connection direction. Here, for the sake of illustration, an example is shown in which the fluid flow direction 212 is downward, but the same can be considered for an upward flow direction. In view of the effect, it is preferable that one direction 214 of the magnetic field has an angle a formed with the connection direction in plan view of 30 degrees or less. Further, the angle γ or less in FIG. 2 is preferable. Further, it is preferable that one direction 214 of the magnetic field has an angle c formed by the connection direction in a side view of 30 degrees or less. Further, the angle δ or less in FIG. 3 is preferable. On the other hand, the flow direction 212 is preferably such that the angle b formed with the connecting direction in plan view is 30 degrees or less. Further, the angle γ or less in FIG. 2 is preferable. Further, the angle d formed by the flow direction 212 and the connecting direction in a side view is preferably 30 degrees or less. Further, the angle δ or less in FIG. 3 is preferable.

図7は、本発明の1つの実施例である磁気分離装置を図解する略式概念図である。これまで述べてきたように、磁気分離装置10は、磁場発生装置23と、実質的に同形の直円柱形状の第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18を含むマトリックス25と、及び前記流体に対して前記マトリックス25を支持する支持部材22とを含み、管壁12bに流路が規定される流体12aは、少なくともマトリックス近傍で所定の方向12に沿って流れ、磁場発生装置23は、流体12aで1つの方向14の磁場を発生させる。   FIG. 7 is a schematic conceptual diagram illustrating a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. As described above, the magnetic separation device 10 includes the magnetic field generator 23, the matrix 25 including the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 having substantially the same shape of the right circular cylinder, And the support member 22 that supports the matrix 25 with respect to the fluid, and the fluid 12a in which the flow path is defined in the tube wall 12b flows along the predetermined direction 12 at least in the vicinity of the matrix, and the magnetic field generator 23 Generates a magnetic field in one direction 14 with the fluid 12a.

図8は、本発明の1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する略式概念図である。本実施例の磁気分離装置10は、懸濁液(以下、「流体」という。)が流れの方向12に沿って流れ、磁性材料を含む懸濁物13が、この流体中に懸濁又は分散している。典型的には、磁性材料は、マグネタイトを含んでよい。この流体の流れの方向12にほぼ平行な1つの方向14の磁場が図示されない磁石により発生させられている。強磁性材料からなる第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18は、この磁場により磁化し、それぞれ、N極及びS極を上流側及び下流側に備える磁石17及び19となり、磁力線17a及び19aを発生する。これらの第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18は、如何なる形状をしていてもよいが、この図では、ほぼ同じ大きさの球形状をしているように描かれている。それぞれ支持部材20及び22により流れの方向12を持つ流体に抗して支持され、それぞれの支持部材20及び22は、この懸濁液を流す流路を規定する壁(例えば、管壁)に固定される。第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18は、連結方向を有する最短連結線分(線分の長さが間隔Lに相当)に沿って並べられ、流体の流れの方向12は連結方向に沿っている。第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の間の間隔Lは、懸濁物が堆積される空間21となる。   FIG. 8 is a schematic conceptual diagram illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. In the magnetic separation device 10 of this embodiment, a suspension (hereinafter referred to as “fluid”) flows along a flow direction 12, and a suspension 13 containing a magnetic material is suspended or dispersed in the fluid. is doing. Typically, the magnetic material may include magnetite. A magnetic field in one direction 14 substantially parallel to the fluid flow direction 12 is generated by a magnet (not shown). The first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 made of a ferromagnetic material are magnetized by this magnetic field, and become magnets 17 and 19 having an N pole and an S pole on the upstream side and the downstream side, respectively. 17a and 19a are generated. The first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 may have any shape, but in this drawing, they are depicted as having substantially the same sphere shape. . Each of the support members 20 and 22 is supported by a support member 20 and 22 against a fluid having a flow direction 12, and each support member 20 and 22 is fixed to a wall (for example, a tube wall) that defines a flow path through which the suspension flows. Is done. The first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 are arranged along the shortest connecting line segment (the length of the line segment corresponds to the interval L) having the connecting direction, and the fluid flow direction 12 is Along the connecting direction. A distance L between the first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 becomes a space 21 in which the suspension is deposited.

図9及び図10は、図9に示す1つの実施例に関して、平面図及び側面図において図解する。これらの図は、図2及び図3の実施例に類似するが、マトリックス部は、実質的に同形の球形状の第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を含む点において相違する。これらは平面202に含まれてよいが、2点に相当する2つの球では、平面を1つに規定できないので、ある1つの平面202を採用したものである。連結方向及び最短連結線分は、1つに限定でき、平面202に含まれる。球形の外周を連結することにより描かれる仮想面223並びに第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の対向する側面(球の半面)により規定される空間からなる堆積領域221には、懸濁物が堆積し、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の間に懸濁物のチェーンによる橋架けが可能である。ここで、磁場の1つの方向214(ここでは、複数の可能な方向が例示される)及び流体の流れの方向212(ここでも、複数の可能な方向が例示される)が、平面202内にあるとすると、図2及び図3の実施例に類似したことが考えられる。例えば、マトリックス部を構成する第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218、磁場の1つの方向14、及び流体の流れの方向12が、1つの平面202内に存するように配置・構成することができる。このとき、磁場の1つの方向14は、平面202内に存すれば、特に制限されないが、連結方向に対して平行な方向は好ましい。懸濁物によるチェーン形成の容易性から、磁場の1つの方向14と連結方向とのなす角αは、30度以下が好ましい。また、流体の流れの方向12も、平面202内であれば、特に制限されないが、流体の流れによる圧力を第1の強磁性体216又は第2の強磁性体218が相手方に対して低減し易いと考えられる、連結方向に対して平行な方向は好ましい。ここで、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の連結方向に沿った、それぞれの最近接点での対向する平面への投影像を、平面図において平面視した際の互い違いの最大幅の端点316及び318を連結した連結線が上記連結方向とのなす角をγとする。また、同様な投影像の側面図における側面視の最低点317及び最高点319を連結した連結線が上記連結方向となす角をδとする(本実施例では、γ=δ)。磁場の1つの方向214と連結方向のなす角度αは、角度γ以下であることが好ましいとも考えられる。また、流体の流れの方向212と連結方向の成す角度βは、流体の流れによる圧力を第1の強磁性体216又は第2の強磁性体218が相手方に対して低減できる可能性を考えれば、角度γ以下であることが好ましいとも考えられる。また、平面202は、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の中心を含む。この平面202に含まれるとは、仮想面223及び第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218の対向側面で囲まれる範囲内にあるとも考えられる。磁場の1つの方向214が平面202内に存することは、側面視において磁場の1つの方向214が上記連結方向に対してなす角度αが、角度δ以下であるとすることもできると考えられる。また、流れの方向212が平面202内に存することは、側面視において流れの方向212が上記連結方向に対してなす角度βが、角度δ以下であるとすることもできると考えられる。ここで、0≦α<90、また、0≦β<90、は好ましい。   9 and 10 illustrate, in plan and side views, one embodiment shown in FIG. These figures are similar to the embodiment of FIGS. 2 and 3, except that the matrix portion includes a first ferromagnetic body 216 and a second ferromagnetic body 218 having substantially the same spherical shape. To do. These may be included in the plane 202. However, since two spheres corresponding to two points cannot define one plane, one plane 202 is adopted. The connection direction and the shortest connection line segment can be limited to one and are included in the plane 202. In the deposition region 221 composed of a space defined by the virtual surfaces 223 drawn by connecting the outer circumferences of the spheres and the opposite side surfaces (half surfaces of the spheres) of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218, The suspension accumulates and can be bridged between the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 by a chain of suspensions. Here, one direction 214 of magnetic field (here, multiple possible directions are illustrated) and direction of fluid flow 212 (again, multiple possible directions are illustrated) are within plane 202. If so, it can be considered similar to the embodiment of FIGS. For example, the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 constituting the matrix portion, one direction 14 of the magnetic field, and the direction 12 of the fluid flow are arranged in one plane 202. Can be configured. At this time, one direction 14 of the magnetic field is not particularly limited as long as it exists in the plane 202, but a direction parallel to the coupling direction is preferable. The angle α formed by one direction 14 of the magnetic field and the connecting direction is preferably 30 degrees or less from the viewpoint of easy chain formation by the suspension. Also, the fluid flow direction 12 is not particularly limited as long as it is within the plane 202, but the pressure due to the fluid flow is reduced by the first ferromagnetic body 216 or the second ferromagnetic body 218 relative to the other party. A direction parallel to the connecting direction, which is considered easy, is preferable. Here, the projected images on the opposing planes at the closest points along the connecting direction of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 are staggered when viewed in plan in a plan view. An angle formed by the connecting line connecting the end points 316 and 318 having the maximum width with the connecting direction is γ. Further, an angle formed by a connecting line connecting the lowest point 317 and the highest point 319 in the side view in the side view of the similar projection image with the connecting direction is δ (in this embodiment, γ = δ). It is also considered that the angle α formed by one direction 214 of the magnetic field and the connecting direction is preferably equal to or smaller than the angle γ. In addition, the angle β formed between the fluid flow direction 212 and the coupling direction is based on the possibility that the first ferromagnetic body 216 or the second ferromagnetic body 218 can reduce the pressure due to the fluid flow with respect to the other party. It is also considered that the angle γ or less is preferable. The plane 202 includes the centers of the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218. Being included in the plane 202 is considered to be within the range surrounded by the opposing surfaces of the virtual surface 223, the first ferromagnet 216, and the second ferromagnet 218. The fact that one direction 214 of the magnetic field exists in the plane 202 is considered that the angle α formed by the one direction 214 of the magnetic field with respect to the connection direction in the side view can be equal to or less than the angle δ. In addition, the fact that the flow direction 212 exists in the plane 202 can be considered that the angle β formed by the flow direction 212 with respect to the connecting direction in a side view can be equal to or less than the angle δ. Here, 0 ≦ α <90 and 0 ≦ β <90 are preferable.

図11は、図8のマトリックス部において、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18に磁性材料を含む懸濁物が付着していく様子を表している。懸濁物13は、磁力により、第1の強磁性体16の上流側に吸着され付着物26として堆積されるが、方向12の流れの上流側であるので、少し堆積されるとその上には堆積され難い。一方、第1の強磁性体16の下流側に吸着され付着物28として堆積されても、更にその上(図中は下側)に次の懸濁物13が吸着され付着物30として堆積される。そして、更に、次の懸濁物13が吸着され付着物32として堆積される。このようにして、図8において空けられた場所21は、より狭い場所21’となる。同様に、第2の強磁性体18においても、上流側に吸着され付着物46として堆積されるが、方向12の流れの上流側であるので、少し堆積されるとその上には堆積され難いが、第2の強磁性体18の下流側に吸着され付着物48として堆積され、更にその上(図中は下側)に次の懸濁物13が吸着され付着物50、52として堆積される。尚、このとき、堆積は、それぞれの強磁性体の下流側に流体の流れの方向12に平行に行われるので、堆積による流れに対する抗力はあまり上昇しない。即ち、流れ抵抗はあまり変わらない。   FIG. 11 shows a state in which a suspension containing a magnetic material adheres to the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 in the matrix portion of FIG. The suspension 13 is adsorbed by the magnetic force on the upstream side of the first ferromagnet 16 and is deposited as an adhering material 26. However, since the suspension 13 is on the upstream side of the flow in the direction 12, if a little is deposited, Is difficult to deposit. On the other hand, even if it is adsorbed on the downstream side of the first ferromagnetic body 16 and deposited as the deposit 28, the next suspension 13 is further adsorbed thereon and deposited as the deposit 30. The Further, the next suspension 13 is adsorbed and deposited as the deposit 32. In this way, the space 21 vacated in FIG. 8 becomes a narrower space 21 ′. Similarly, in the second ferromagnetic body 18, it is adsorbed on the upstream side and is deposited as an adhering substance 46, but since it is on the upstream side of the flow in the direction 12, it is difficult to deposit on the second ferromagnetic body 18 when it is slightly deposited. Is adsorbed on the downstream side of the second ferromagnet 18 and deposited as a deposit 48, and further, the next suspension 13 is adsorbed thereon and deposited as deposits 50 and 52 (on the lower side in the figure). The At this time, the deposition is performed in parallel to the fluid flow direction 12 on the downstream side of each ferromagnetic material, so that the drag force against the flow due to the deposition does not increase so much. That is, the flow resistance does not change much.

図12は、図8のマトリックス部において、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18に磁性材料を含む懸濁物が付着し、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の間に懸濁物からなる橋架けがされた様子を表す。懸濁物13は、付着物32の上(図中は下側)に次々と懸濁物13が吸着し付着物34、36、及び38を形成し、終には、場所21’を完全に埋めて、橋架け状態になっている。このような状態になると、流体による流れの方向12に向かう引きずり力(懸濁液の粘性が大きいと大きくなるが)に対して、第2の強磁性体18がこの付着物34、36、及び38を支持するので、十分保持可能である。また、場所21’の空間がなくなるので、流体の回り込みよる負圧効果も減衰すると考えられる。尚、第2の強磁性体の下流側にも付着物54が堆積しているが、これ以上は、流体の流れの方向12に向かう引きずり力に抗して維持することが難しい。   FIG. 12 shows that in the matrix portion of FIG. 8, a suspension containing a magnetic material is attached to the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18, and the first ferromagnetic body 16 and the second strong body 18. A state in which a suspension made of a suspended material is bridged between the magnetic bodies 18 is shown. The suspension 13 adsorbs one after another on the deposit 32 (lower side in the figure) to form deposits 34, 36, and 38. It is buried and in a bridged state. In such a state, the second ferromagnetic body 18 adheres to the deposits 34, 36, and the drag force in the fluid flow direction 12 (which increases as the viscosity of the suspension increases). 38 is supported, and can be held sufficiently. Further, since the space of the place 21 'is eliminated, it is considered that the negative pressure effect due to the wraparound of the fluid is also attenuated. Although the deposit 54 is deposited on the downstream side of the second ferromagnetic material, it is difficult to maintain the deposit 54 against the drag force in the direction 12 of the fluid flow.

図13は、図12のマトリックス部において、橋架けがされた第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の磁性特性を模式的に表現しようとしたものである。ここでは、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18並びにその間の付着物28、30、32、34、36、及び38及び第2の強磁性体の下流側の付着物48、50、52、及び54全体が、1つの磁石17のように機能し、磁力線17aを発生させる。図14は、図13のマトリックス部と同様であるが、第3の強磁性体19を第2の強磁性体18の下流側に流れの方向12にほぼ平行に備えるもう1つの実施例における略式図を示す。ここでは、第2の強磁性体18及び第3の強磁性体19並びにその間の付着物48、50、52、54、56、及び58及び第3の強磁性体の下流側の付着物64、66、及び68が、第1及び第2の強磁性体の間のものを含めて、全体として1つの磁石17を形成して、同様に磁力線17aを発生させる。このように、懸濁物が大量に、第1〜第3の強磁性体の間に保持され得る。更に、第4の強磁性体があれば、懸濁物による橋架けが期待できる。尚、上記実施例においては、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18を連結方向を有する最短連結線分に沿って、連結方向に垂直な面に投影される第1の強磁性体16の投影像は、第2の強磁性体の同様な投影像にほぼ重なり、更に、第3の強磁性体の同様な投影像についても、ほぼ重なる。それぞれの投影面積はほぼ同じであるので、粘性があまり高くない懸濁液においては、流路抵抗もあまり変わらないと期待される。   FIG. 13 schematically shows the magnetic characteristics of the bridged first ferromagnetic body 16 and second ferromagnetic body 18 in the matrix portion of FIG. Here, the first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 and the deposits 28, 30, 32, 34, 36, and 38 between them and the deposit 48 on the downstream side of the second ferromagnet, The whole 50, 52, and 54 function like one magnet 17, and generate the magnetic force line 17a. FIG. 14 is similar to the matrix portion of FIG. 13 except that a third ferromagnet 19 is provided on the downstream side of the second ferromagnet 18 substantially parallel to the direction of flow 12 and is a schematic representation in another embodiment. The figure is shown. Here, the second ferromagnet 18 and the third ferromagnet 19 and the deposits 48, 50, 52, 54, 56, and 58 therebetween and the deposit 64 on the downstream side of the third ferromagnet, 66 and 68 form one magnet 17 as a whole, including the one between the first and second ferromagnets, and similarly generate the magnetic field lines 17a. In this way, a large amount of the suspension can be held between the first to third ferromagnets. Furthermore, if there is a fourth ferromagnetic material, bridging by suspension can be expected. In the above embodiment, the first strong body 16 and the second ferromagnetic body 18 are projected along the shortest connection line segment having the connection direction onto the plane perpendicular to the connection direction. The projected image of the magnetic body 16 substantially overlaps with the similar projected image of the second ferromagnetic body, and further overlaps with the similar projected image of the third ferromagnetic body. Since the projected areas are almost the same, it is expected that the flow path resistance will not change so much in a suspension having a low viscosity.

図15は、図8における実施例に類似するが、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18を連結方向11を有する最短連結線分に沿って配置するが、流体の流れ方向12が、連結方向に対してθの角度(0<θ<90度)を有する点において相違する。従って、重複する説明は省略する。磁場の方向14は、連結方向11に沿っており、又は、連結方向11に平行であり、なす角度は、極めて小さく、又は、実質的に0度であってよい。このように磁場の方向14が流体の流れの方向12に対して平行ではなく、角度θをなしてよい。このような状態であっても、第1の強磁性体16は、第2の強磁性体18の上流側にあり、流体の流れの連結方向11の成分がゼロではないので、第1の強磁性体16による第2の強磁性体18に対する流体の流れによる圧力の低減効果が期待される。つまり、流体の流れの方向12は、磁場の方向14に対して或いは連結方向11に対して、平行でなくてもよく、垂直でなくてもよい。また、連結方向11に沿ってそれに垂直な平面への、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の投影像S1及びS2は、互いにほぼ完全に重なり合う(A)。一方、角度θをなす流体の流れの1つの方向に沿って、それに垂直な平面への両強磁性体16及び18の投影像は、一部が重なり合い(B)、そして、角度θが大きくなると、重なり合う部分がほとんどなくなる(C)。従って、角度θが大きくなると、上流側の強磁性体16による下流側の強磁性体18に対する流体の流れによる圧力の低減効果は低下するものと考えられる。尚、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の大きさは、同じである必要はなく、例えば、第1の強磁性体16の方が大きい場合、又は、第2の強磁性体18の方が大きい場合であってもよい。前者の場合は、連結方向11に沿った第1の強磁性体16の投影像は、第2の強磁性体18のそれより大きく、それを完全に包含するような関係になる。従って、上流側の強磁性体16による下流側の強磁性体18に対する流体の流れによる圧力の低減効果は、同じ大きさに比べて、大きくなると期待される。一方、角度θをなす流体の流れの1つの方向に沿って得た第1の強磁性体16の投影像は、第2の強磁性体18の一部しか重ならず、圧力の低減効果は、低くなるものと予想される。このように、圧力の低減効果を考慮すると、角度θは、例えば、15度以下、10度以下、又は5度以下であってもよいかもしれない。ここで、流れの方向12及び磁場の1つの方向14については、正反対の向き(180度回転した向き)についても、同様な効果が得られると期待される。流れの方向12の逆転は、単にいずれかの強磁性体16又は18を上流側に配置することに過ぎないし、磁場の1つの方向14の逆転は、単にS及びNを反転させることに過ぎないからである。尚、この実施例では、連結方向11に対して磁場の1つの方向14が平行であるので、両方向を含む平面を複数得ることができ、その内、流体の流れの方向12をも含む平面を見出すことができる。このような場合は、上述するように、連結方向11、磁場の1つの方向14、及び流体の流れの方向12が、1つの平面内にあるので、それぞれの方向につき、上述するような好ましい関係を満足させることができる。また、流体が保持される、例えば、配管の中には、局所的な複雑な構造又は構成のため、巨視的には管の長さに沿う流体の流れの方向があるが、局所的な流れの向き及び速度は変わることがある。例えば、バッフルプレート、オリフィス、その他必要な管内の構造が設けられる場合が含まれる。従って、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の近傍(例えば、両者の外縁及びそれに接する部分又はその外縁から流体が圧力を受ける範囲並びに両者によって挟まれる範囲又は領域(空間))において、流体の流れの方向12が存在する場合も含まれる。   FIG. 15 is similar to the embodiment in FIG. 8, but the first and second ferromagnets 16 and 18 are arranged along the shortest connecting line segment having the connecting direction 11, but the flow direction of the fluid. 12 is different in that it has an angle of θ (0 <θ <90 degrees) with respect to the connecting direction. Therefore, the overlapping description is omitted. The direction 14 of the magnetic field is along the connecting direction 11 or parallel to the connecting direction 11, and the angle formed may be very small or substantially 0 degrees. Thus, the direction 14 of the magnetic field is not parallel to the direction 12 of the fluid flow, and may form an angle θ. Even in such a state, the first ferromagnetic body 16 is on the upstream side of the second ferromagnetic body 18 and the component in the coupling direction 11 of the fluid flow is not zero. The effect of reducing the pressure due to the flow of fluid to the second ferromagnetic body 18 by the magnetic body 16 is expected. That is, the fluid flow direction 12 may not be parallel to the magnetic field direction 14 or the connection direction 11, and may not be perpendicular. Further, the projected images S1 and S2 of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 on the plane perpendicular to the connecting direction 11 overlap each other almost completely (A). On the other hand, the projected images of the two ferromagnets 16 and 18 onto a plane perpendicular to the direction of the fluid flow forming the angle θ partially overlap (B), and when the angle θ increases. , There are almost no overlapping parts (C). Therefore, when the angle θ is increased, it is considered that the effect of reducing the pressure due to the flow of the fluid to the downstream ferromagnetic body 18 by the upstream ferromagnetic body 16 decreases. Note that the sizes of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 do not need to be the same. For example, when the first ferromagnetic body 16 is larger, The case where the magnetic body 18 is larger may be sufficient. In the former case, the projected image of the first ferromagnet 16 along the coupling direction 11 is larger than that of the second ferromagnet 18 and has a relationship that completely includes it. Accordingly, it is expected that the effect of reducing the pressure due to the flow of fluid to the downstream ferromagnet 18 by the upstream ferromagnet 16 is larger than the same magnitude. On the other hand, the projected image of the first ferromagnet 16 obtained along one direction of the fluid flow forming the angle θ overlaps only a part of the second ferromagnet 18, and the effect of reducing the pressure is Expected to be lower. Thus, in consideration of the pressure reduction effect, the angle θ may be, for example, 15 degrees or less, 10 degrees or less, or 5 degrees or less. Here, with respect to the flow direction 12 and the magnetic field direction 14, it is expected that the same effect can be obtained in the opposite direction (direction rotated 180 degrees). The reversal of the flow direction 12 is merely placing either ferromagnet 16 or 18 upstream, and the reversal of one direction 14 of the magnetic field is simply reversing S and N. Because. In this embodiment, since one direction 14 of the magnetic field is parallel to the coupling direction 11, a plurality of planes including both directions can be obtained. Of these, a plane including the fluid flow direction 12 is also obtained. Can be found. In such a case, as described above, the connecting direction 11, the one direction 14 of the magnetic field, and the direction 12 of the fluid flow are in one plane. Can be satisfied. Also, fluid is retained, for example, in piping, because of the local complex structure or configuration, there is a macroscopic direction of fluid flow along the length of the tube. The direction and speed of can vary. For example, a case where a baffle plate, an orifice, and other necessary in-tube structures are provided is included. Therefore, in the vicinity of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 (for example, the outer edge of both and the portion in contact with the first ferromagnetic body 16 or the range where the fluid receives pressure from the outer edge, and the range or region (space) sandwiched by both. ) Includes the case where the fluid flow direction 12 exists.

図16は、図15の場合とほぼ同じものであるが、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18が、それぞれ、直円柱形状をしている点において相違する。従って、重複する説明は省略する。第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18を連結する連結方向11を有する最短連結線分の長さが、間隔Lに相当する。特に、これらが同形の円柱形状である場合であって、それぞれが端を揃えて平行に並んでいる場合は、複数の最短連結線分があるが何れも同じ長さであり、それぞれ平行な連結方向を有している。従って共通する連結方向により連結方向を規定でき、間隔Lも最短連結線分の長さで規定できる。このような場合、連結方向11に沿ってそれに垂直な平面への、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の投影像S1及びS2は、互いにほぼ完全に重なり合う(A)。しかしながら、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18が互いに平行でない場合は、同形であっても少し事情が異なる。即ち、最短連結線分を得るべく、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の形状の表面について最近接点をサーチする。得られた最短連結線分が複数ある場合は、その連結方向に沿って、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の投影像S1及びS2を求め、重なり合う部分の面積を比較し、重なり合う部分の面積が最も大きいものを最短連結線分としてその方向を連結方向とすることができる。更に複数の候補がある場合は、連結方向を平均化することにより連結方向を得ることができる。このようにして得た連結方向11に沿って求める両強磁性体16及び18の投影像は、一部が重なり合い、それぞれの投影像の軸が角度φで交わっている(B)。ここで、流体の流れの方向12は連結方向に対して角度θだけ傾いており、これに基づいて、流れ方向の連結方向成分を算出し、それがゼロより大きければ、上述する圧力の低減効果が期待できる。また、単に流体の流れの方向12に沿って求める両強磁性体16及び18の投影像については、重なり合う部分がない場合もある(C)。このようなときでも、上述する最短連結線分を求める方法で、連結方向を得ることができる。得られた、連結方向に沿った投影像には重なり合う部分があるので、同様に、流体の流れの方向12は連結方向に対して角度θだけ傾いており、これに基づいて、流れ方向の連結方向成分を算出し、それがゼロより大きければ、上述する圧力の低減効果が期待できる。また、第1の強磁性体16及び第2の強磁性体18の大きさは、同じである必要はなく、例えば、第1の強磁性体16の方が大きい場合、又は、第2の強磁性体18の方が大きい場合であってもよい。後者の場合、連結方向11に沿った第2の強磁性体18の投影像は、第1の強磁性体16のそれより大きく、それを完全に包含するような関係になる。重なり合う部分があるので、上流側の強磁性体16による下流側の強磁性体18に対する流体の流れによる圧力の低減効果は期待される。ここで、連結方向11及び磁場の1つの方向14は平行であるが、流れの方向12は平行ではなく、更に、両強磁性体16及び18により規定される平面が、連結方向11(及び磁場の1つの方向14)又は流れの方向12を含まないので、これらの方向の自由度は、上述する程大きくない。この場合は、連結方向11を基準に、磁場の1つの方向14の連結方向成分と、流体の流れの方向12の連結方向成分と、それらに直交する成分と、を算出し、それぞれの割合が、それぞれ30%以上であるとする場合に、圧力の低減効果又は懸濁物の磁化効果が有効と考えることができる。   FIG. 16 is substantially the same as FIG. 15 except that the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 each have a right circular cylindrical shape. Therefore, the overlapping description is omitted. The length of the shortest connecting line segment having the connecting direction 11 that connects the first ferromagnetic material 16 and the second ferromagnetic material 18 corresponds to the distance L. In particular, when these are the same cylindrical shape, and each of them is arranged in parallel with the ends aligned, there are a plurality of shortest connecting line segments, all of which have the same length and are connected in parallel. Has a direction. Therefore, the connection direction can be defined by a common connection direction, and the interval L can also be defined by the length of the shortest connection line segment. In such a case, the projected images S1 and S2 of the first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 on the plane perpendicular to the coupling direction 11 overlap each other almost completely (A). However, when the first ferromagnet 16 and the second ferromagnet 18 are not parallel to each other, the situation is slightly different even if they are the same shape. That is, in order to obtain the shortest connection line segment, the closest point is searched for the surfaces of the shapes of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18. When there are a plurality of obtained shortest connecting line segments, the projected images S1 and S2 of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 are obtained along the connecting direction, and the areas of the overlapping portions are compared. Then, the direction having the largest area of the overlapping portion can be set as the shortest connecting line segment, and the direction can be set as the connecting direction. Further, when there are a plurality of candidates, the connection direction can be obtained by averaging the connection directions. The projection images of the ferromagnetic bodies 16 and 18 obtained in this way along the coupling direction 11 are partially overlapped, and the axes of the projection images intersect at an angle φ (B). Here, the fluid flow direction 12 is inclined by an angle θ with respect to the coupling direction, and based on this, the coupling direction component in the flow direction is calculated. Can be expected. In addition, there are cases where there are no overlapping portions in the projected images of both ferromagnets 16 and 18 obtained simply along the fluid flow direction 12 (C). Even in such a case, the connecting direction can be obtained by the method for obtaining the shortest connecting line segment described above. Since the obtained projection images along the connecting direction have overlapping portions, similarly, the fluid flow direction 12 is inclined by an angle θ with respect to the connecting direction, and based on this, the connecting in the flow direction is inclined. If the directional component is calculated and is greater than zero, the pressure reduction effect described above can be expected. The sizes of the first ferromagnetic body 16 and the second ferromagnetic body 18 do not have to be the same. For example, when the first ferromagnetic body 16 is larger, or the second strong body 16 The case where the magnetic body 18 is larger may be sufficient. In the latter case, the projected image of the second ferromagnet 18 along the coupling direction 11 is larger than that of the first ferromagnet 16 and has a relationship that completely includes it. Since there is an overlapping portion, an effect of reducing the pressure due to the flow of fluid to the downstream ferromagnetic body 18 by the upstream ferromagnetic body 16 is expected. Here, the coupling direction 11 and one direction 14 of the magnetic field are parallel, but the flow direction 12 is not parallel, and the plane defined by the two ferromagnets 16 and 18 is connected to the coupling direction 11 (and the magnetic field). The direction of flow 14) or the direction of flow 12 is not included, so the degree of freedom in these directions is not as great as described above. In this case, the connection direction component in one direction 14 of the magnetic field, the connection direction component in the direction 12 of the fluid flow, and the component orthogonal to them are calculated on the basis of the connection direction 11, and the respective ratios are calculated. When each is 30% or more, it can be considered that the effect of reducing the pressure or the magnetization effect of the suspension is effective.

図17は、図15における実施例に類似するが、連結方向11に対して、流体の流れの方向12及び磁場の1つの方向14が、それぞれ、θ及びθだけ傾いている点において相違する。このような実施例では、両強磁性体16及び18を含む平面が、連結方向11、流体の流れの方向12、及び磁場の1つの方向14を全て包含することは稀である。従って、両強磁性体16及び18を含む平面において、連結方向11に寄与する、流体の流れの方向12及び磁場の1つの方向14の連結方向成分及びそれらに直交する成分を算出し、それぞれの割合が、それぞれ30%以上であるとする場合に、圧力の低減効果又は懸濁物の磁化効果が有効と考えることができる。 FIG. 17 is similar to the embodiment in FIG. 15, but differs in that the direction 12 of fluid flow and one direction 14 of the magnetic field 14 are inclined by θ 2 and θ 4 , respectively, with respect to the coupling direction 11. To do. In such an embodiment, the plane containing both ferromagnets 16 and 18 rarely encompasses all of the coupling direction 11, the direction of fluid flow 12, and one direction 14 of the magnetic field. Therefore, in the plane including both ferromagnets 16 and 18, the coupling direction component of the fluid flow direction 12 and the magnetic field direction 14 that contribute to the coupling direction 11 and the component orthogonal thereto are calculated. When the ratio is 30% or more, it can be considered that the effect of reducing the pressure or the magnetization effect of the suspension is effective.

図18は、マトリックスが、第1のマトリックス要素及び第2のマトリックス要素を含む場合を例示したものである。ここでも図15及び図16と類似して、各マトリックス要素内の連結方向11−1及び11−2に対して、図中垂直に表される磁場の1つの方向14が平行であり、一方、流体の流れの方向12は、θの角度(0<θ<90度)をなしている。また、第1のマトリックス要素は、丁度、図16で示すものと同様であり、また、第2のマトリックス要素は、それを繰り返したような構成となっている。第1のマトリックス要素及び第2のマトリックス要素には、それぞれの上流側(θだけ傾いているが、90度より小さいため上流側と言える。)にそれぞれ入口が規定され、それぞれの下流側にそれぞれの出口が規定される。そして、それぞれ、第1の強磁性体16、16a及び第2の強磁性体18、18aが、それぞれの要素内において、同形、同じ大きさで、向きも同じであるが、第1のマトリックス要素及び第2のマトリックス要素は、所定の角度φaだけねじれており、第1のマトリックス要素の出口から、所定の距離LLだけ離れたところに第2のマトリックス要素の入口が配置されるように構成される。それぞれの要素内では、連結方向11−1及び11−2に対して、流れの方向12はθだけ傾斜している。連結方向11−1及び11−2に沿った投影像において、投影面積S1及びS2並びに投影面積S1a及びS2aが重なり合っている((A)及び(B))。一方、第1のマトリックス要素及び第2のマトリックス要素ではねじれていることが分かる(C)。   FIG. 18 illustrates a case where the matrix includes a first matrix element and a second matrix element. Again, similar to FIGS. 15 and 16, one direction 14 of the magnetic field represented perpendicularly in the figure is parallel to the coupling directions 11-1 and 11-2 in each matrix element, The fluid flow direction 12 forms an angle θ (0 <θ <90 degrees). Further, the first matrix element is exactly the same as that shown in FIG. 16, and the second matrix element has a configuration in which it is repeated. Each of the first matrix element and the second matrix element is provided with an inlet on each upstream side (which is inclined by θ, but can be said to be upstream because it is smaller than 90 degrees), and each downstream side thereof. An exit is defined. The first ferromagnets 16 and 16a and the second ferromagnets 18 and 18a have the same shape, the same size, and the same orientation in the respective elements. And the second matrix element is twisted by a predetermined angle φa, and the second matrix element inlet is arranged at a predetermined distance LL from the outlet of the first matrix element. The Within each element, the flow direction 12 is inclined by θ with respect to the connecting directions 11-1 and 11-2. In the projected images along the coupling directions 11-1 and 11-2, the projection areas S1 and S2 and the projection areas S1a and S2a overlap ((A) and (B)). On the other hand, it can be seen that the first matrix element and the second matrix element are twisted (C).

図19及び図20は、図8から図10のマトリックス部と同様な構造を備えるマトリックス部について、その磁場及び流体の流れ方向における立体的な検討を示す略式概念斜視図及び側面図である。マトリックス部は、実質的に同形の球形状の第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を含む。また、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218は平面202に含まれる。磁場の1つの方向214又は流体の流れの方向212が、平面202を飛び出していることがわかる。第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を連結する連結方向11の周りに平面202は回転しても何れも等価であるが、磁場の1つの方向214又は流体の流れの方向212を平面202が含むことができないこともわかる。このような場合は、ある平面202を選択し、その上に、第1の強磁性体216及び第2の強磁性体218を連結する連結方向11を基準として、平面202上に、方位角fを取り、仰角eを取ることができる。また、側面視において、磁場の1つの方向214が連結方向11に対してなす角度a、及び、流体の流れの方向212が連結方向11に対してなす角度b、によっても評価することができる。その上で、連結方向11に対して、磁場の1つの方向214又は流体の流れの方向212が、どれほど寄与するかを、連結方向11及びそれに垂直な方向の各成分を評価する。これにより、連結方向の成分の割合が30%以上であれば、磁場の効果又は圧力の低減効果が期待できると考えることもできる。   19 and 20 are a schematic conceptual perspective view and a side view showing a three-dimensional examination in the magnetic field and fluid flow direction of the matrix portion having the same structure as the matrix portion of FIGS. 8 to 10. The matrix portion includes a first ferromagnetic body 216 and a second ferromagnetic body 218 having substantially the same spherical shape. Further, the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 are included in the plane 202. It can be seen that one direction 214 of the magnetic field 214 or the direction of fluid flow 212 protrudes from the plane 202. Even if the plane 202 rotates around the connecting direction 11 connecting the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218, it is equivalent, but one direction 214 of the magnetic field 214 or the direction of fluid flow It can also be seen that the plane 202 cannot include 212. In such a case, a certain plane 202 is selected, and the azimuth angle f is set on the plane 202 with reference to the coupling direction 11 that couples the first ferromagnet 216 and the second ferromagnet 218 thereon. And the elevation angle e can be taken. Further, in a side view, the evaluation can be performed by an angle a formed by one direction 214 of the magnetic field with respect to the connection direction 11 and an angle b formed by the direction 212 of the fluid flow with respect to the connection direction 11. Then, how much the one direction 214 of the magnetic field 214 or the direction of fluid flow 212 contributes to the connection direction 11 is evaluated for each component in the connection direction 11 and the direction perpendicular thereto. Thereby, if the ratio of the component of a connection direction is 30% or more, it can also be considered that the effect of a magnetic field or the pressure reduction effect is expectable.

図21から図23は、本発明の1つの実施例である磁気分離装置のマトリックス部を図解する斜視図、平面図、及び正面図である。ここでは、第1の強磁性体が、流体の流れの方向12に対してほぼ垂直に横切る円柱形の強磁性体116及びその端面がこの強磁性体116に固定された、流れの方向12に対してほぼ垂直に横切るもう1つの円柱形の強磁性体117から構成される。この構造は、2つの針金116及び117が直角に固定された状態を模擬しており、また、このような「く」の字形が2つ重なれば、四角い目を備えるメッシュの1つの構成要素を構成することもできる。尚、工業的には、端面接合は、生産性が高くないので、編むように2つの横たわる円柱形が流れの一方向12に対して上下に立体交差するのが一般的である。ここでは、第1の強磁性体の下流側に距離Lだけ離れたところに第2の強磁性体及びその下流側に距離Lだけ離れたところに第3の強磁性体が配置されている。それぞれ、第1の及び第2の強磁性体、並びに、第2の及び第3の強磁性体は、所定の間隔が隔てられていることがわかる。第2の強磁性体は、第1の強磁性体の場合と同様、流れの一方向12に対してほぼ垂直に横切る円柱形の強磁性体118及びその端面がこの強磁性体118に固定された、流れの一方向12に対してほぼ垂直に横切るもう1つの円柱形の強磁性体119から構成される。第3の強磁性体は、第1及び第2の強磁性体の場合と同様、流れの一方向12に対してほぼ垂直に横切る円柱形の強磁性体120及びその端面がこの強磁性体120に固定された、流れの一方向12に対してほぼ垂直に横切るもう1つの円柱形の強磁性体121から構成される。これらの第1から第3の強磁性体は、支持部材により、それぞれ壁22aに固定される支持部材により、懸濁液の流れに抗して保持される。図21に示すように、流れの一方向12は、下向きであるが、磁力線14は上向き(即ち、下流側がN極側)である。このように磁力線の向きは、方向が同じであれば、向きは問わない。流れの一方向12に沿って、また、磁力線14の方向に沿って、それぞれ距離Lだけ離れたところに設置されているが、それぞれ所定の間隔が隔てられている。図24Aは、図21から図23の実施例において、第1及び第2の強磁性体の間に懸濁物からなる橋架けがされ、第3の強磁性体にも懸濁物が付着した状態を示している。これらの第1から第3の強磁性体の一方向12に沿う投影像は、ほぼ同じであり、投影面積もほぼ等しい。そのため、引きずり抵抗又は流路抵抗もあまり変化しないが、懸濁物を大量に保持することができる。   FIGS. 21 to 23 are a perspective view, a plan view, and a front view illustrating a matrix portion of a magnetic separation device according to one embodiment of the present invention. Here, the first ferromagnet is in a flow direction 12 in which a cylindrical ferromagnet 116 that crosses substantially perpendicularly to the fluid flow direction 12 and its end face is fixed to the ferromagnet 116. On the other hand, it is composed of another cylindrical ferromagnet 117 that crosses substantially perpendicularly. This structure simulates a state in which the two wires 116 and 117 are fixed at a right angle, and if two such “<” shapes overlap, one component of a mesh having a square eye Can also be configured. Industrially, since end face joining is not highly productive, it is common for two lying cylindrical shapes to form a three-dimensional crossing up and down with respect to one direction 12 of the flow so as to knit. Here, the second ferromagnet is disposed at a distance L on the downstream side of the first ferromagnet, and the third ferromagnet is disposed at a distance L on the downstream side thereof. It can be seen that the first and second ferromagnets and the second and third ferromagnets are spaced apart by a predetermined distance, respectively. As in the case of the first ferromagnet, the second ferromagnet has a cylindrical ferromagnet 118 that crosses almost perpendicularly to one direction 12 of the flow and its end face is fixed to the ferromagnet 118. Further, it is composed of another cylindrical ferromagnet 119 that crosses almost perpendicularly to one direction 12 of the flow. As in the case of the first and second ferromagnets, the third ferromagnet is a cylindrical ferromagnet 120 that crosses substantially perpendicularly to one direction 12 of the flow, and its end face is the ferromagnet 120. And is composed of another cylindrical ferromagnet 121 that runs substantially perpendicular to the flow direction 12. These first to third ferromagnets are held against the flow of the suspension by the support members, which are respectively fixed to the walls 22a. As shown in FIG. 21, the one direction 12 of the flow is downward, but the magnetic field lines 14 are upward (that is, the downstream side is the N pole side). Thus, the direction of the lines of magnetic force does not matter as long as the direction is the same. Along the one direction 12 of the flow and along the direction of the lines of magnetic force 14, they are installed at a distance L from each other, but at a predetermined interval. FIG. 24A shows a bridge made of a suspension between the first and second ferromagnets in the embodiment of FIGS. 21 to 23, and the suspension was also attached to the third ferromagnet. Indicates the state. The projected images along the one direction 12 of these first to third ferromagnets are substantially the same, and the projected areas are also substantially equal. Therefore, although drag resistance or flow path resistance does not change much, a large amount of suspension can be retained.

図24Bは、強磁性材料から構成される複数の針金を組み合わせた場合の堆積領域の考え方について説明する概念図である。図中、懸濁物を含む流体の中に、強磁性材料から構成される複数の直円柱形状の針金16を6本がほぼ同じ長さで、端面を揃えて並べてある。これらの針金16は、図示しない支持体により、流体の流れに抗してその位置を保持している。ここで、磁場は、図中下向きの矢印により磁場の1つの方向14において外部の磁場発生装置により流体中に掛けられている。このとき、磁場の1つの方向14に従うとすると、破線で示した堆積領域221aに懸濁物が堆積されると考えられる。しかしながら、図中右上に向いた矢印により示されるように、流体の流れがある場合は、この流れに押されて、点線の堆積領域221bに懸濁物が堆積するかもしれない。このように、磁場や流れの方向及び強さ、更には、針金の配置により、その堆積領域221は変化する可能性があり、この図で示すように、磁場や流れの種々の変化に対応できるマルチの可能性を残したマトリックスとすることもできる。   FIG. 24B is a conceptual diagram illustrating the concept of the deposition region when a plurality of wires made of a ferromagnetic material are combined. In the drawing, a plurality of right cylindrical wire 16 made of a ferromagnetic material are arranged in a fluid containing a suspension with the same length and aligned end faces. These wires 16 hold their positions against a fluid flow by a support (not shown). Here, the magnetic field is applied to the fluid by an external magnetic field generator in one direction 14 of the magnetic field by a downward arrow in the figure. At this time, if one direction 14 of the magnetic field is followed, it is considered that the suspended matter is deposited in the deposition region 221a indicated by the broken line. However, if there is a fluid flow, as indicated by the arrow pointing to the upper right in the figure, the suspension may be pushed by this flow and deposit in the dotted deposition region 221b. As described above, the deposition region 221 may change depending on the direction and intensity of the magnetic field and flow, and further, the arrangement of the wire. As shown in this figure, it is possible to cope with various changes in the magnetic field and flow. It can also be a matrix that retains the possibility of multiple.

以上述べてきたように、磁気分離装置は、磁性材料の1つであるマグネタイトを主成分とする粒子が懸濁した流体から、この粒子を分離することができる。特に、液体の粘度が低下する高温、高圧下の水からこれらの粒子を長期間に亘り捕獲性能を維持しながら捕獲回収することができる。例えば、水は、20℃では、密度が998.2kg/mであり、粘度が、1002×10−6Pa・sであり、動粘性係数は、1.004×10−6/sであるが、200℃では、それぞれ、864.7kg/m、136.51×10−6Pa・s、0.1579×10−6/sである。仮に、強磁性体が直径が1mmの直円柱であるとして、これについてレイノルズ数(Re=UD/ν)を求めると、一般に水道水等の管内の流速が1m/s程度であるので、1m/s×1×10−3m/1.004×10−6/s=996(20℃)、及び、1m/s×1×10−3m/0.1579×10−6/s=6333(200℃)である。従って、渦列は乱れて非定常かつ非周期的な伴流(wake)が形成される領域と考えられる。一方、配管内にかかる流体(主に水)が流れる場合では、配管の内径が約100mmと考えられるので、1m/s×100×10−3m/1.004×10−6/s=9.96×10(20℃)、及び、1m/s×100×10−3m/0.1579×10−6/s=6.333×10(200℃)である。従って、管内の流れは、乱流とも考えられる。 As described above, the magnetic separation device can separate the particles from a fluid in which particles mainly composed of magnetite, which is one of magnetic materials, are suspended. In particular, these particles can be captured and recovered from water at a high temperature and high pressure where the viscosity of the liquid is lowered while maintaining the capture performance for a long period of time. For example, at 20 ° C., the density of water is 998.2 kg / m 3 , the viscosity is 1002 × 10 −6 Pa · s, and the kinematic viscosity coefficient is 1.004 × 10 −6 m 2 / s. However, at 200 ° C., they are 864.7 kg / m 3 , 136.51 × 10 −6 Pa · s, and 0.1579 × 10 −6 m 2 / s, respectively. Assuming that the ferromagnetic material is a right circular cylinder having a diameter of 1 mm, when the Reynolds number (Re = UD / ν) is obtained for this, the flow velocity in a pipe of tap water or the like is generally about 1 m / s, so 1 m / s s × 1 × 10 −3 m / 1.004 × 10 −6 m 2 / s = 996 (20 ° C.) and 1 m / s × 1 × 10 −3 m / 0.1579 × 10 −6 m 2 / s = 6333 (200 ° C.). Therefore, it is considered that the vortex street is a region in which an unsteady and non-periodic wake is formed due to turbulence. On the other hand, when a fluid (mainly water) flows in the pipe, the inner diameter of the pipe is considered to be about 100 mm, so 1 m / s × 100 × 10 −3 m / 1.004 × 10 −6 m 2 / s = 9.96 × 10 4 (20 ° C.) and 1 m / s × 100 × 10 −3 m / 0.1579 × 10 −6 m 2 /s=6.333×10 5 (200 ° C.). Therefore, the flow in the pipe is also considered as turbulent flow.

次に、実験例について述べる。取り扱う流体は、主に水又は水系の液体であり、高温になった場合は、液体というよりは、流体という状態になる。このように粘度が極めて小さくなるので、かかる高温条件では、本発明の実施例のような磁気分離装置は優れた機能を発揮する。本発明の実施例による磁気分離装置は、外部の磁場を発生する冷凍機冷却式超伝導磁石とその磁石の発生する磁場によって磁化される強磁性体で構成されるマトリックスからなる。マトリックスは強磁性体の針金を編んだ金網を使ってその配置を変えることで、高い捕獲率を維持したまま長時間使用できる構造を備える。また、高温高圧水を用いた実験が困難なため、室温で1気圧での実験を主に行い高温へはシミュレーションを用いて外挿して高温、高圧での性能を評価した。   Next, experimental examples will be described. The fluid to be handled is mainly water or a water-based liquid, and when it reaches a high temperature, it becomes a fluid rather than a liquid. Since the viscosity becomes extremely small as described above, the magnetic separator as in the embodiment of the present invention exhibits an excellent function under such high temperature conditions. A magnetic separator according to an embodiment of the present invention includes a refrigerator-cooled superconducting magnet that generates an external magnetic field and a matrix composed of a ferromagnetic material that is magnetized by the magnetic field generated by the magnet. The matrix has a structure that can be used for a long time while maintaining a high capture rate by changing the arrangement using a wire mesh knitted with a ferromagnetic wire. In addition, since experiments using high-temperature and high-pressure water are difficult, experiments at 1 atm were mainly performed at room temperature, and the performance at high temperatures and high pressures was evaluated by extrapolating to high temperatures using simulation.

(室温での実験)
マトリックスの構成を変えた実験を行い捕獲率の変化を調べた。粒径3.5μmのマグネタイト粒子を水に懸濁させた懸濁液を流して、構造を変えたマトリックスの捕獲の様子を比較した。図25はその代表的なサンプルの結果をまとめたものである。またその実験での、圧力損失の変化を図26に示した。横軸は実験開始からのマグネタイト粒子の投入量である。捕獲率の定義は以下である。
捕獲率=1−(流出濃度/流入濃度) (式1)
(Experiment at room temperature)
Experiments with different matrix configurations were performed to investigate changes in capture rate. A suspension of magnetite particles having a particle size of 3.5 μm suspended in water was flowed to compare the capture of the matrix with a changed structure. FIG. 25 summarizes the results of the representative samples. The change in pressure loss in the experiment is shown in FIG. The horizontal axis is the amount of magnetite particles introduced from the start of the experiment. The definition of capture rate is as follows.
Capture rate = 1-(outflow concentration / inflow concentration) (Equation 1)

一定の時間間隔でフィルター通過前後の溶液を採取し、その濃度から上式を使って捕獲率を求めた。投入量は流入濃度を時間積分した値である。   The solution before and after passing through the filter was collected at regular time intervals, and the capture rate was determined from the concentration using the above equation. The input amount is a value obtained by integrating the inflow concentration with time.

で詳細は以下である。
サンプル1 ●:針金直径0.34 mm、左右間隔0.9 mm、 前後間隔5mm
サンプル2 ▲:針金直径0.5 mm、左右間隔1.3mm、 前後間隔 2 mm
サンプル3 ■:針金直径1.0mm、 左右間隔3.2 mm、前後間隔 2mm
サンプル4 ×:針金直径0.34 mmを従来の方法で充填
The details are as follows.
Sample 1 ●: Wire diameter 0.34 mm, left-right spacing 0.9 mm, front-rear spacing 5 mm
Sample 2 ▲: Wire diameter 0.5 mm, left-right distance 1.3 mm, front-rear distance 2 mm
Sample 3 ■: Wire diameter 1.0 mm, left-right distance 3.2 mm, front-rear distance 2 mm
Sample 4 ×: Filling wire diameter 0.34 mm by conventional method

サンプル4は既存の磁気分離用マトリックスの構造を模したサンプル。1,2,3は新たな構造で条件を変えたサンプルで左右間隔は平均値である。   Sample 4 is a sample simulating the structure of an existing magnetic separation matrix. Samples 1, 2 and 3 have a new structure with different conditions, and the left and right intervals are average values.

従来のマトリックスであるサンプル4と新しい構造のサンプル1は非常によく似た性能を示している。これは、針金の左右間隔が狭かったため、並べた効果が得られなかったためと思われる。サンプル2,3は長く捕獲性能を維持し、圧力損失の上昇も少ない。特に、サンプル3は圧力損失の増加はほとんど見られなかった。実験終了時に測定した総捕獲量も2,3は1,4よりも多くなっている。これらの事から、サンプル2,3は圧力損失の上昇が少なく長く捕獲性能を維持する構造であることがわかる。   The conventional matrix sample 4 and the new structure sample 1 show very similar performance. This seems to be because the side-by-side distance between the wires was narrow, and the effect of arranging them could not be obtained. Samples 2 and 3 maintain the capture performance for a long time and there is little increase in pressure loss. In particular, Sample 3 showed little increase in pressure loss. The total amount of capture measured at the end of the experiment is 2 and 3 is larger than 1 and 4. From these things, it can be seen that Samples 2 and 3 have a structure in which the increase in pressure loss is small and the capture performance is maintained for a long time.

図28の破過曲線を以下の様に指数関数で近似することができる。
y=A・exp(−x/L) (式2)
The breakthrough curve of FIG. 28 can be approximated by an exponential function as follows.
y = A · exp (−x / L) (Formula 2)

ここで、Aは初期捕獲率、Lは寿命である。図28の場合、xは投入量である。また、ALは総捕獲量に相当する。総捕獲量が大きいほど寿命が長くなる。磁気分離の場合、初期捕獲率と総捕獲量はマトリックスの長さによって調整が可能であるため、磁石の大きさの範囲内でその性能の調整が可能である。   Here, A is the initial capture rate, and L is the lifetime. In the case of FIG. 28, x is an input amount. AL corresponds to the total amount captured. The longer the total captured amount, the longer the life. In the case of magnetic separation, since the initial capture rate and the total capture amount can be adjusted by the length of the matrix, the performance can be adjusted within the range of the size of the magnet.

(シミュレーション)
上記の室温での実験データを基に200℃の水の物性値を使って、磁気分離のシミュレーションソフトを用いて高温での性能を評価した。
(simulation)
Based on the above experimental data at room temperature, the physical properties of water at 200 ° C. were used to evaluate the performance at high temperature using the magnetic separation simulation software.

圧力損失の増加がほとんど見られなかったサンプル3の構造で高温での捕獲率の変化を模擬した。但し、サンプル3を5個直列に並べた場合を想定している。ここで想定している本装置の設置条件では、10ppbのマグネタイト粒子が流れている。例えば、30日間のマグネタイトの流入量は、約43gである。その時の捕獲率は約0.93、30日間の平均捕獲率は0.99であった。従って、高温でも十分な性能を発揮することが分かった。   The change in the capture rate at high temperature was simulated with the structure of Sample 3 in which an increase in pressure loss was hardly observed. However, it is assumed that five samples 3 are arranged in series. Under the installation conditions of this apparatus assumed here, magnetite particles of 10 ppb are flowing. For example, the inflow of magnetite for 30 days is about 43 g. The capture rate at that time was about 0.93, and the average capture rate for 30 days was 0.99. Therefore, it was found that sufficient performance was exhibited even at high temperatures.

図29は、本発明の1つの実施例である磁気分離装置を示す概略概念図である。これまで述べてきたように、磁性材料を含む懸濁物とそれを懸濁する懸濁媒を含む懸濁液が、図中、左から右へと一方向に管内を流れる。この管の周りを磁石のコイルが覆い磁場を発生させる。その磁場内に、強磁性材料からなる強磁性体である金網が、その下の拡大図にあるように、目を合わせて積層される。従って、懸濁液の一方向の流れに沿う投影像が上流側から下流側に至ってほぼ重なっており、この磁気分離装置を稼動させて懸濁物を積層される金網からなるマトリックス内に堆積してもあまり流路抵抗は変化しない。然るに、それぞれのマトリックスの構成要素である上流側の強磁性体と下流側の強磁性体との間に懸濁物を保持できるので、多量に分離することが可能となる。   FIG. 29 is a schematic conceptual diagram showing a magnetic separation apparatus according to one embodiment of the present invention. As described so far, the suspension containing the magnetic material and the suspension containing the suspension medium for suspending it flow in the tube in one direction from the left to the right in the figure. A magnet coil covers the tube to generate a magnetic field. In the magnetic field, a wire mesh, which is a ferromagnetic material made of a ferromagnetic material, is laminated with eyes aligned as shown in the enlarged view below. Therefore, the projected images along the flow in one direction of the suspension are almost overlapped from the upstream side to the downstream side, and this magnetic separation device is operated to deposit the suspended matter in the matrix made of the laminated metal mesh. However, the channel resistance does not change much. However, since a suspension can be held between the upstream ferromagnet and the downstream ferromagnet which are the constituent elements of each matrix, a large amount can be separated.

図30は、本発明の別の1つの実施例である磁気分離装置を操作する手順を説明する概略概念図である。実施例の磁気分離装置を作動させるためには、バルブ1を開け、バルブ2を開け、バルブ3を閉じ、バルブ4を閉じることにより、管に流れる懸濁液を実施例の磁気分離装置に通すようにする。併せて、このとき磁石を作動させ、磁場を発生させ、内部のマトリックスの磁化を生じさせる。これにより、大量の懸濁物をマトリックス内に保持することができる。次に、このマトリックス内にある懸濁物を洗浄して系外に排出する。そのためには、バルブ1を閉じ、バルブ2を閉じて、バルブ4を開けることにより、磁気分離装置を、運転している循環装置から切り離し、その上で、バルブ3を開放することにより、磁気分離装置内に溜まった懸濁液と共に、堆積された懸濁物を流しだす。併せて、図示しない洗浄用の水等の媒体をバルブ1より磁気分離装置側から流し、洗浄することもできる。洗浄が終了したら、バルブ3を閉じて、バルブ1及びバルブ2を開け、バルブ4を閉じることにより、再び、磁気分離を行うことができる。   FIG. 30 is a schematic conceptual diagram illustrating a procedure for operating a magnetic separation device according to another embodiment of the present invention. To operate the magnetic separation device of the embodiment, the valve 1 is opened, the valve 2 is opened, the valve 3 is closed, and the valve 4 is closed, so that the suspension flowing through the pipe is passed through the magnetic separation device of the embodiment. Like that. At the same time, the magnet is actuated to generate a magnetic field, thereby causing magnetization of the internal matrix. Thereby, a large amount of suspension can be retained in the matrix. Next, the suspension in the matrix is washed and discharged out of the system. To do so, close the valve 1, close the valve 2, open the valve 4, disconnect the magnetic separation device from the circulating device in operation, and then open the valve 3 to separate the magnetic separation device. The accumulated suspension is poured out together with the suspension accumulated in the apparatus. At the same time, a medium such as washing water (not shown) can be washed from the valve 1 from the side of the magnetic separation device. When cleaning is completed, the valve 3 is closed, the valves 1 and 2 are opened, and the valve 4 is closed, so that magnetic separation can be performed again.

図31は、追加の別の2つの実施例である磁気分離装置(実験A及び実験B)のマトリックス部を示す写真及びその説明を示す。実験Aのマトリックス部は、主にマグネステン針金(φ1mm)について、縦線と横線が互いに十字に交差を連続して織った平織り金網(メッシュ)を12枚重ねたものからなる。それぞれの目開きは、3.23mmである。この平織り金網を内径がφ50(内径5cm)のSUS304製の円筒内に、間隔を2mm開けて積層し、円筒の前後を十文字のバーで固定する。従って、円筒及び前後の十文字のバーが、支持部材に相当する。このようにして構成されたマトリックス部を、配管の中に挿入し、磁石による磁場をかけて、磁気分離装置(実験A)とした。実験Bでは、実験Aにおいて作ったマトリックス部を1セットとして、5つのセットを直列に並べたものを同様に配管の中に挿入し、磁石による磁場をかけて、磁気分離装置(実験B)とした。   FIG. 31 shows a photograph showing a matrix portion of a magnetic separation apparatus (Experiment A and Experiment B), which are two additional examples, and a description thereof. The matrix part of Experiment A is mainly composed of 12 sheets of plain woven wire mesh (mesh) in which the vertical lines and the horizontal lines cross each other in a cross shape continuously with respect to the magnesten wire (φ1 mm). Each mesh opening is 3.23 mm. This plain weave wire mesh is laminated in a cylinder made of SUS304 having an inner diameter of φ50 (inner diameter: 5 cm) with an interval of 2 mm, and the front and rear of the cylinder are fixed with cross bars. Accordingly, the cylinder and the front and rear cross bars correspond to the support member. The matrix portion thus configured was inserted into a pipe, and a magnetic field was applied by a magnet to obtain a magnetic separation device (Experiment A). In Experiment B, the matrix part made in Experiment A is set as one set, and a set of five sets arranged in series is similarly inserted into a pipe, and a magnetic field is applied by a magnet, and a magnetic separation device (Experiment B) and did.

図32は、実験Bの磁気分離装置における磁場強度を示すグラフである。縦軸は、磁場強度であり、横軸は中心軸からの距離を表す。このグラフから分かるように、磁場強度は、中心軸近傍で最も強く、2T以上あった。一方、125mm離れたところでも1T以上の磁場があることから、今回のマトリックス部を構成する円筒の長さが25cmであるので、マトリックス部全体が、1T以上の強い磁場を有することがわかる。図33は、実験A及び実験Bにおいて、実験終了時の総捕獲量を示すグラフである。実験Aでは、1セットしかなく、実験Bでは、上流側から、1、2、3、4、及び5セット配置されている。このグラフから分かるように、5セット直列に並べても、最初の1セットは、1セットだけの場合とほぼ同じ量だけ捕獲した。また、実験Bの結果から分かるように、第1及び第2セットまでは、ほぼ同じだけの捕獲量を示し、第3、第4、そして、第5セットと、捕獲量が減っていた。これは、第1及び第2セットでは、ほぼ収納限界まで捕獲し、残りを第3、第4と順次捕獲していた。即ち、実験Aで捕獲された量は、ほぼ収納限界まで捕獲されたのであり、これ以上実験を続けても、捕獲量は増えないと予想される。一方、実験Bでは、第1、第2が収納限界まで捕獲したら、第3、第4と順次捕獲することができ、直列配置の優れた機能が発揮されることが分かった。更に、第3、第4、及び第5と順次減少していることから、被捕獲物(懸濁物)の濃度に応じて捕獲量が変わることが予想される。図34は、実験Bの磁気分離装置による破過曲線(実験値)及び2種類の予測値並びに圧力を示す図である。懸濁物の投入量に関わらず、圧力はほぼ一定であり、懸濁物の堆積により、いわゆる目詰まりは生じていないことが分かる。また、捕獲率は、投入量が30gを超えたところから少しずつ減少することが分かった。つまり、投入量30g迄は、ほぼ100%捕獲できており、今回の磁気分離装置がいかに優れているかわかる。また、その後、少しずつ減少していくことから、例えば捕獲率が80%まで低下したら、マトリックス部の交換などを行うことで、容易に磁気分離装置のメンテナンスができる。   FIG. 32 is a graph showing the magnetic field strength in the magnetic separation apparatus of Experiment B. The vertical axis represents the magnetic field strength, and the horizontal axis represents the distance from the central axis. As can be seen from this graph, the magnetic field strength was strongest in the vicinity of the central axis and was 2T or more. On the other hand, since there is a magnetic field of 1T or more even at a distance of 125 mm, it can be seen that the entire matrix portion has a strong magnetic field of 1T or more because the length of the cylinder constituting the current matrix portion is 25 cm. FIG. 33 is a graph showing the total capture amount at the end of the experiment in Experiment A and Experiment B. In Experiment A, there is only one set, and in Experiment B, 1, 2, 3, 4, and 5 sets are arranged from the upstream side. As can be seen from this graph, even when 5 sets are arranged in series, the first set captured approximately the same amount as the case of only 1 set. Further, as can be seen from the result of Experiment B, the amount of trapping was almost the same up to the first and second sets, and the amount of trapping was reduced as compared with the third, fourth, and fifth sets. In the 1st and 2nd sets, this was captured almost to the storage limit, and the rest were captured sequentially in the 3rd and 4th. That is, the amount captured in Experiment A was captured almost to the storage limit, and it is expected that the captured amount will not increase even if the experiment is continued further. On the other hand, in Experiment B, when the first and second were captured to the storage limit, the third and fourth could be sequentially captured, and it was found that an excellent function of series arrangement was exhibited. Furthermore, since it is decreasing sequentially with 3rd, 4th, and 5th, it is anticipated that the capture amount will change according to the density | concentration of a to-be-captured object (suspension). FIG. 34 is a diagram showing breakthrough curves (experimental values), two types of predicted values, and pressures by the magnetic separation device of Experiment B. FIG. It can be seen that the pressure is almost constant regardless of the amount of the suspended material, and so-called clogging does not occur due to the accumulation of the suspended material. In addition, it was found that the capture rate gradually decreased from the point where the input amount exceeded 30 g. In other words, almost 100% of the input amount up to 30 g can be captured, and it can be seen how excellent this magnetic separation apparatus is. Further, since it gradually decreases thereafter, for example, when the capture rate is reduced to 80%, the maintenance of the magnetic separation device can be easily performed by replacing the matrix portion or the like.

これまで、磁気分離装置について、詳細に述べてきたが、このような磁気分離装置の応用について述べる。図35は、火力発電所におけるボイラー350、それから蒸気を取り出す配管352、取り出した蒸気を使って運転するタービン354、そして、蒸気の原料となる水を供給する給水配管356を含む火力発電システムの一部を図解する。蒸気の原料となる水を供給する給水系の給水配管356には、本実施例の1つである磁気分離装置312が備えられている。このような給水配管356内には、蒸気から凝縮された高温及び高圧の水が流されているが、このような条件においては、通常のフィルターでは、破壊されるか、寿命が極端に短くなる。しかしながら、本実施例の1つである磁気分離装置312では、高温高圧に耐久性のある強磁性体(例えば、鉄等の金属)が暴露されるだけであるので、懸濁物の分離が容易にできる。図36は、加圧水型原子力発電プラントの原子炉格納容器300、それから蒸気を取り出す配管302、取り出した蒸気を使って運転するタービン304、そして、蒸気の原料となる水を供給する給水配管306を含む加圧水型原子力発電プラントの一部を図解する。蒸気の原料となる水を供給する給水系の給水配管306には、本実施例の1つである磁気分離装置312が備えられている。このような給水配管306内には、蒸気から凝縮された高温及び高圧の水が流されているが、上述したように、本実施例の1つである磁気分離装置は、十分にその機能を発揮できる。   So far, the magnetic separation device has been described in detail, but the application of such a magnetic separation device will be described. FIG. 35 shows a thermal power generation system including a boiler 350 in a thermal power plant, a pipe 352 for extracting steam from the boiler 350, a turbine 354 that operates using the extracted steam, and a water supply pipe 356 for supplying water as a raw material of the steam. Illustrates the part. A water supply pipe 356 of a water supply system that supplies water as a raw material of steam is provided with a magnetic separation device 312 that is one of the present embodiments. In such a water supply pipe 356, high-temperature and high-pressure water condensed from steam flows, but under such conditions, a normal filter is destroyed or the life is extremely shortened. . However, in the magnetic separation device 312 which is one of the present embodiments, only the ferromagnetic material (for example, metal such as iron) that is durable at high temperature and high pressure is exposed, so that the suspension can be easily separated. Can be. FIG. 36 includes a reactor containment vessel 300 of a pressurized water nuclear power plant, a pipe 302 for extracting steam therefrom, a turbine 304 that operates using the extracted steam, and a water supply pipe 306 for supplying water as a raw material of the steam. Illustrates part of a pressurized water nuclear power plant. A water supply pipe 306 of a water supply system that supplies water as a raw material of steam is provided with a magnetic separation device 312 that is one of the present embodiments. In such a water supply pipe 306, high-temperature and high-pressure water condensed from steam flows, but as described above, the magnetic separation device which is one of the present embodiments has sufficient functions. Can demonstrate.

また、以下のようなものを含んでよい。
(1)流体中の懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、 前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、 前記マトリックスは、 直径が0.3mmから2mmの第1の針金部分と、 前記1つの方向に沿って5mm以下の距離を隔てて配置される直径が0.3mmから2mmの第2の針金部分と、を含み、 前記第1の針金部分及び第2の針金部分がそれぞれ強磁性体を含み、 前記第1の針金部分は、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、前記1つの方向に対して実質的に垂直に配置され、 前記第2の針金部分は、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、前記1つの方向に対して実質的に垂直に配置され、 前記第1の針金部分及び第2の針金部分が互いに実質的に平行であり、 前記第1の針金部分及び第2の針金部分の連結方向を有する最短連結線分がそれぞれの軸方向に対して垂直である、磁気分離装置。
(2)前記マトリックスにおいて、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分は、それぞれ、平金網を構成する、上記(1)に記載の磁気分離装置。
(3)前記流体は、前記1つの方向に対して実質的に平行な方向に流れる速度成分を少なくとも前記第1の針金部分及び第2の針金部分近傍に備える、上記(1)又は(2)に記載の磁気分離装置。
(4)前記延伸方向を規定できるだけの長さは、直径の2倍以上である、上記(1)から(3)の何れかに記載の磁気分離装置。
(5)前記支持部材は、前記流体の流れを規定する壁の少なくとも一部により支持される、上記(1)から(4)の何れかに記載の磁気分離装置。
(6)前記マトリックスは、 前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分を含む第1のマトリックス要素と、 第2のマトリックス要素と、を含み、 前記第2のマトリックス要素は、 直径が0.3mmから2mmの第A1の針金部分と、 前記1つの方向に沿って5mm以下の距離を隔てて配置される直径が0.3mmから2mmの第A2の針金部分と、を含み、 前記第A1の針金部分及び第A2の針金部分がそれぞれ強磁性体を含み、 前記第A1の針金部分及び前記第A2の針金部分が、それぞれ、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、互いに実質的に平行であり、そして、前記1つの方向に対して実質的に垂直に配置され、 前記第1のマトリックス要素及び前記第2のマトリックス要素は、前記流体が前記第1のマトリックス要素から流出する出口、及び、前記出口から流れる流体が入る入口を、それぞれ含み、前記第1のマトリックス要素の出口及び前記第2のマトリックス要素の入口の間が少なくとも5mm隔てられている、上記(1)から(5)の何れかに記載の磁気分離装置。
(7)流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、 前記磁場発生装置は、磁石を含み、 前記マトリックスは、強磁性体を含む針金で編んだ少なくとも2つの網を含み、 前記少なくとも2つの網を構成する少なくとも1つの針金は、直径が0.3mmから2mmであり、 前記少なくとも2つの網の少なくとも1つの目開きは、前記少なくとも1つの針金の直径の2から4倍であり、 前記少なくとも2つの網は、それぞれの網の面が前記流体の流れの方向に実質的に垂直に配置され、 前記少なくとも2つの網は、前記流体の流れの方向に沿って1mmから5mmの距離を隔てて、前記少なくとも2つの網の前記少なくとも1つの目開きが、それぞれ、共通するように配置され、 前記支持部材は、前記流体の流れを規定する壁の少なくとも一部を構成する、磁気分離装置。
(8)流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、 前記磁場発生装置は、磁石を含み、 前記マトリックスは、強磁性体を含む針金で編んだ少なくとも1つの網を含み、 前記少なくとも2つの網を構成する少なくとも1つの針金は、直径が0.3mmから2mmであり、 前記少なくとも2つの網の少なくとも1つの目開きは、前記少なくとも1つの針金の直径の2から4倍であり、 前記支持部材は、前記流体の流れを規定する壁の少なくとも一部を構成する、磁気分離装置。
(9)前記循環水が、150℃以上で15気圧以上の水である、上記(1)から(8)のいずれかに記載の磁気分離装置。
(10)上記(1)から(8)のいずれかに記載の磁気分離装置を備える火力発電所のボイラー給水系。
(11)上記(1)から(8)のいずれかに記載の磁気分離装置を備える加圧水型原子力発電プラントの二次給水系。
Moreover, the following may be included.
(1) A magnetic separation device including a magnetic field generation device, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, the magnetic field generation device separating the suspended matter in the fluid. The matrix has a diameter arranged between a first wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm and a distance of 5 mm or less along the one direction. A second wire portion of 0.3 mm to 2 mm, and each of the first wire portion and the second wire portion includes a ferromagnetic body, and the first wire portion defines an extending direction thereof. Having a length as long as possible and arranged substantially perpendicular to the one direction, the second wire portion having a length sufficient to define its extending direction and being substantially in the direction of the one Drooping The first wire portion and the second wire portion are substantially parallel to each other, and the shortest connecting line segments having the connecting direction of the first wire portion and the second wire portion are respectively connected to each other. A magnetic separator that is perpendicular to the axial direction.
(2) The magnetic separation device according to (1), wherein in the matrix, the first wire portion and the second wire portion each constitute a flat wire net.
(3) The fluid (1) or (2), wherein the fluid includes a velocity component flowing in a direction substantially parallel to the one direction at least in the vicinity of the first wire portion and the second wire portion. A magnetic separation apparatus according to 1.
(4) The magnetic separation device according to any one of (1) to (3), wherein a length capable of defining the stretching direction is at least twice the diameter.
(5) The magnetic separation device according to any one of (1) to (4), wherein the support member is supported by at least a part of a wall that defines the flow of the fluid.
(6) The matrix includes a first matrix element including the first wire portion and the second wire portion, and a second matrix element, and the second matrix element has a diameter of 0. An A1 wire portion having a diameter of 3 mm to 2 mm, and an A2 wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm disposed at a distance of 5 mm or less along the one direction. The wire portion and the A2 wire portion each include a ferromagnetic material, and the A1 wire portion and the A2 wire portion each have a length that can define an extending direction thereof, and are substantially mutually. Parallel and arranged substantially perpendicular to the one direction, the first matrix element and the second matrix element are arranged such that the fluid is the first matrix. An outlet for exiting the element and an inlet for receiving fluid flowing from the outlet, respectively, wherein the outlet of the first matrix element and the inlet of the second matrix element are separated by at least 5 mm; The magnetic separation device according to any one of 1) to (5).
(7) In a magnetic separation apparatus including a magnetic field generation apparatus, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, the magnetic field generation apparatus separating a suspension containing a magnetic material in a fluid. The apparatus includes a magnet, the matrix includes at least two meshes knitted with a wire including a ferromagnetic material, and the at least one wire constituting the at least two meshes has a diameter of 0.3 mm to 2 mm. The at least one mesh opening of the at least two meshes is 2 to 4 times the diameter of the at least one wire, the at least two meshes having a surface of each mesh substantially in the direction of the fluid flow. The at least two meshes are separated from each other by a distance of 1 mm to 5 mm along the direction of fluid flow. One mesh without the, respectively, are arranged so as common, the support member constitutes at least a part of the wall defining the flow of said fluid, a magnetic separation device.
(8) In a magnetic separation device including a magnetic field generation device, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, the magnetic field generation device separating a suspension containing a magnetic material in a fluid. The apparatus includes a magnet, the matrix includes at least one mesh knitted with a wire including a ferromagnetic material, and the at least one wire constituting the at least two meshes has a diameter of 0.3 mm to 2 mm. The at least one mesh opening of the at least two meshes is 2 to 4 times the diameter of the at least one wire, and the support member forms at least part of a wall defining the fluid flow; Magnetic separation device.
(9) The magnetic separation device according to any one of (1) to (8), wherein the circulating water is water at 150 ° C. or higher and 15 atm or higher.
(10) A boiler water supply system for a thermal power plant comprising the magnetic separation device according to any one of (1) to (8) above.
(11) A secondary water supply system for a pressurized water nuclear power plant including the magnetic separation device according to any one of (1) to (8).

本発明を利用することで、発電所のエネルギー変換効率を維持することができるため、燃料の消費量を少なくできる。また、現在の火力発電所では、数年に1回発電所を停止し配管のスケールを化学洗浄によって除去している。期間は数か月、数千万円の費用が発生する。もしスケールを低減できれば洗浄間隔が長くなるためその経済的効果は大きい。   By utilizing the present invention, the energy conversion efficiency of the power plant can be maintained, so that the fuel consumption can be reduced. Moreover, in the present thermal power plant, the power plant is stopped once every several years, and the scale of the piping is removed by chemical cleaning. Expenses of tens of millions of yen are incurred for several months. If the scale can be reduced, the cleaning interval becomes longer, so the economic effect is great.

1、2、3、4 バルブ
10 磁気分離装置
11、11−1、11−2 連結方向
12、212 流体の流れの方向
12b 管壁
13 懸濁物
14、214 磁場の1つの方向
16、216 第1の強磁性体
17、19 磁石
17a、19a 磁力線
18、218 第2の強磁性体
20、22 支持部材
23 磁場発生装置
26、28、30、32、34、36、38、46、48、50、52、54 付着物
116、117、118、119、120、121 強磁性体
221、221a、221b 堆積領域
1, 2, 3, 4 Valve 10 Magnetic separation device 11, 11-1, 11-2 Connection direction 12, 212 Fluid flow direction 12b Tube wall 13 Suspension 14, 214 One direction of magnetic field 16, 216 Ferromagnetic material 17, 19 Magnet 17 a, 19 a Magnetic field lines 18, 218 Second ferromagnetic material 20, 22 Support member 23 Magnetic field generator 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 46, 48, 50 , 52, 54 Deposits 116, 117, 118, 119, 120, 121 Ferromagnetic material 221, 221a, 221b Deposition region

Claims (21)

流体中の磁性材料を含む懸濁物粒子を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、所定間隔離れて配置された強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体を含み、
前記第1の強磁性体又は前記第2の強磁性体に付着した第1の懸濁物粒子が、前記磁場により磁性を帯びることにより前記第1の懸濁物粒子に第2の懸濁物粒子が付着し、更に、前記磁場により磁性を帯びることにより前記第2の懸濁物粒子に第3の懸濁物粒子が付着し、更に、同様な関係が第4以降の懸濁物粒子について生じることにより、前記第1の強磁性体又は前記第2の強磁性体から、前記第2の強磁性体又は前記第1の強磁性体へと、複数の懸濁物粒子による橋架けが生じ得るように、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向に対する方向及び前記間隔が選択され、前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体が配置されるように構成される、磁気分離装置。
A magnetic separation device comprising a magnetic field generator, a matrix, and a support member that supports the matrix with respect to the fluid, for separating suspended particles containing magnetic material in the fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes a first ferromagnet and a second ferromagnet made of a ferromagnetic material arranged at a predetermined interval,
The first suspension particles attached to the first ferromagnet or the second ferromagnet become magnetized by the magnetic field, whereby the first suspension particles become a second suspension. The particles are adhered, and further, the third suspension particles are adhered to the second suspension particles by being magnetized by the magnetic field, and the same relationship is applied to the suspension particles after the fourth. As a result, a bridge is formed by a plurality of suspended particles from the first ferromagnet or the second ferromagnet to the second ferromagnet or the first ferromagnet. A direction of the magnetic field and a direction with respect to the direction of flow of the fluid and the spacing are selected and the first and second ferromagnets are arranged , Magnetic separation device.
前記第1の強磁性体は、直径が0.3mmから2mmの第1の針金部分を含み、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、
前記第2の強磁性体は、直径が0.3mmから2mmの第2の針金部分を含み、その延伸方向を規定できるだけの長さを持ち、
前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体は、実質的に互いに平行であり、
前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体の最短連結線分の長さは、5mm以下であり、
前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面に対して、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向について、それぞれ、方位角成分及び仰角成分に分離したときに、それぞれの仰角成分が、30度以下であり、前記磁場の1つの方向の方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、請求項1に記載の磁気分離装置。
The first ferromagnetic body includes a first wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm, and has a length that can define an extending direction thereof.
The second ferromagnetic body includes a second wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm, and has a length that can define an extending direction thereof.
The first ferromagnet and the second ferromagnet are substantially parallel to each other;
The length of the shortest connecting line segment of the first ferromagnet and the second ferromagnet is 5 mm or less,
When the plane defined by the first wire portion and the second wire portion is separated into an azimuth angle component and an elevation angle component with respect to one direction of the magnetic field and the direction of flow of the fluid, respectively. , Each elevation angle component is 30 degrees or less, and the azimuth angle component in one direction of the magnetic field is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment, the first wire portion and the second wire portion The magnetic separation device according to claim 1, wherein the wire portion is arranged and configured.
前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面が、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向を実質的に含むように、前記磁場の1つの方向及び前記流体の流れの方向のそれぞれの仰角成分が、30度以下である、請求項2に記載の磁気分離装置。   One direction of the magnetic field and the fluid such that a plane defined by the first wire portion and the second wire portion substantially includes one direction of the magnetic field and the direction of fluid flow. The magnetic separation device according to claim 2, wherein an elevation angle component in each of the flow directions is 30 degrees or less. 前記マトリックスにおいて、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分は、それぞれ、平金網を構成する、請求項2又は3に記載の磁気分離装置。   4. The magnetic separation device according to claim 2, wherein in the matrix, each of the first wire portion and the second wire portion constitutes a flat wire net. 5. 前記流体の流れの方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、請求項2から4の何れかに記載の磁気分離装置。   5. The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component of the fluid flow is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment. The magnetic separator according to any one of the above. 前記磁場の1つの方向の方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、請求項2から5のいずれかに記載の磁気分離装置。   The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component in one direction of the magnetic field is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment. To 5. The magnetic separation device according to any one of 5 to 5. 前記流体の流れの方位角成分が前記最短連結線分を基準に30度以下であるように、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分が配置・構成される、請求項5に記載の磁気分離装置。   6. The first wire portion and the second wire portion are arranged and configured so that an azimuth angle component of the fluid flow is 30 degrees or less with respect to the shortest connecting line segment. Magnetic separation device. 前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分により規定される平面において、前記最短連結線分が、前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分に対して実質的に垂直である、請求項2から7のいずれかに記載の磁気分離装置。   In a plane defined by the first wire portion and the second wire portion, the shortest connecting line segment is substantially perpendicular to the first wire portion and the second wire portion; The magnetic separation apparatus according to claim 2. 前記マトリックスは、
前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分を含む第1のマトリックス要素と、
第2のマトリックス要素と、を含み、
前記第2のマトリックス要素は、
直径が0.3mmから2mmの第A1の針金部分及び第A2の針金部分と、を含み、
前記第A1の針金部分及び前記第A2の針金部分が、前記第1のマトリックス要素の前記第1の針金部分及び前記第2の針金部分と同じ関係となるように配置・構成され、
前記第A1の針金部分及び第A2の針金部分がそれぞれ強磁性体を含み、
前記第1のマトリックス要素及び前記第2のマトリックス要素は、前記流体が前記第1のマトリックス要素から流出する出口、及び、前記出口から流れる流体が入る入口を、それぞれ含み、前記第1のマトリックス要素の出口及び前記第2のマトリックス要素の入口の間が少なくとも5mm隔てられている、請求項2から8の何れかに記載の磁気分離装置。
The matrix is
A first matrix element comprising the first wire portion and the second wire portion;
A second matrix element,
The second matrix element is
An A1 wire portion and an A2 wire portion having a diameter of 0.3 mm to 2 mm,
The A1 wire portion and the A2 wire portion are arranged and configured to have the same relationship as the first wire portion and the second wire portion of the first matrix element;
The A1 wire portion and the A2 wire portion each include a ferromagnetic material,
The first matrix element and the second matrix element each include an outlet through which the fluid flows out of the first matrix element and an inlet through which the fluid flowing from the outlet enters, the first matrix element 9. A magnetic separation device according to any of claims 2 to 8, wherein the outlet of the second matrix element and the inlet of the second matrix element are separated by at least 5 mm.
流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、強磁性体を含む針金で編んだ少なくとも2つの網を含み、
前記少なくとも2つの網を構成する少なくとも1つの針金は、直径が0.3mmから2mmであり、
前記少なくとも2つの網の少なくとも1つの目開きは、前記少なくとも1つの針金の直径の2から4倍であり、
前記少なくとも2つの網は、それぞれの網の面が前記流体の流れの方向に実質的に垂直に配置され、
前記少なくとも2つの網は、前記流体の流れの方向に沿って1mmから5mmの距離を隔てて、前記少なくとも2つの網の前記少なくとも1つの目開きが、それぞれ、共通するように配置され、
前記支持部材は、前記流体の流れを規定する壁の少なくとも一部を構成する、磁気分離装置。
A magnetic separation device comprising a magnetic field generating device, a matrix, and a support member for supporting the matrix with respect to the fluid, for separating a suspension containing a magnetic material in a fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes at least two nets knitted with a wire including a ferromagnetic material;
The at least one wire constituting the at least two nets has a diameter of 0.3 mm to 2 mm;
At least one opening of the at least two meshes is 2 to 4 times the diameter of the at least one wire;
The at least two meshes are arranged such that the face of each mesh is substantially perpendicular to the direction of fluid flow;
The at least two meshes are arranged such that each of the at least one mesh of the at least two meshes is in common with a distance of 1 to 5 mm along the fluid flow direction;
The magnetic separation device, wherein the support member constitutes at least part of a wall that defines the flow of the fluid.
流体の中の磁性材料を含む懸濁物を分離する、磁場発生装置と、マトリックスと、及び前記流体に対して前記マトリックスを支持する支持部材とを含む磁気分離装置において、
前記磁場発生装置は前記流体内に1つの方向に磁場を発生させることができ、
前記マトリックスは、強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体を含み、前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体の最短連結線分は連結方向を有し、前記連結方向は、前記1つの方向に対して30度以下であり、
前記流体の流れの方向が、前記連結方向に対して30度以下であり、前記第1の強磁性体が、前記流体の流れにおいて、前記第2の強磁性体よりも上流側にあり、
前記連結方向に沿った前記第1の強磁性体及び前記第2の強磁性体のそれぞれの投影像が重なり部分を含む、磁気分離装置。
A magnetic separation device comprising a magnetic field generating device, a matrix, and a support member for supporting the matrix with respect to the fluid, for separating a suspension containing a magnetic material in a fluid.
The magnetic field generator can generate a magnetic field in one direction in the fluid,
The matrix includes a first ferromagnet and a second ferromagnet made of a ferromagnetic material, and the shortest connection line segment of the first ferromagnet and the second ferromagnet has a coupling direction. The connection direction is 30 degrees or less with respect to the one direction;
The fluid flow direction is 30 degrees or less with respect to the coupling direction, and the first ferromagnetic body is upstream of the second ferromagnetic body in the fluid flow;
The magnetic separation device, wherein projected images of the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material along the coupling direction include overlapping portions.
前記最短連結線分の長さが、前記第1の強磁性体の前記投影像の面積の64倍以下である、請求項11に記載の磁気分離装置。   The magnetic separation device according to claim 11, wherein a length of the shortest connection line segment is 64 times or less an area of the projected image of the first ferromagnetic body. 前記流体が、150℃以上で15気圧以上の水を含む、請求項1から12のいずれかに記載の磁気分離装置。   The magnetic separation apparatus according to claim 1, wherein the fluid includes water at 150 ° C. or more and 15 atm or more. 請求項1から13のいずれかに記載の磁気分離装置を備える火力発電所のボイラー給水系。   A boiler water supply system of a thermal power plant comprising the magnetic separation device according to any one of claims 1 to 13. 請求項1から13のいずれかに記載の磁気分離装置を備える加圧水型原子力発電プラントの二次給水系。   The secondary water supply system of a pressurized water nuclear power plant provided with the magnetic separation apparatus in any one of Claim 1 to 13. 流体中の磁性材料を含む懸濁物を分離する方法であって、
前記流体が流れる流路と、前記流路内において1つの方向に磁力線を発生させる磁気発生装置と、前記1つの方向に沿うように配置された強磁性材料からなる第1の強磁性体及び第2の強磁性体からなるマトリックスと、前記第1の及び第2の強磁性体を前記流路内に、前記流体の流れに抗して及び前記磁力に抗して、保持する支持体とを含む磁気分離装置を、前記流体が流れる流路に前記第1の強磁性体が前記第2の強磁性体の上流側になるように配置し、
前記磁気発生装置により、前記流路内において前記1つの方向に磁場を発生させ、
前記第1の強磁性体の下流側に懸濁物を付着させ、その付着した懸濁物の下流側に更に懸濁物を付着させ、
前記付着した懸濁物に更に懸濁物を付着させる工程を繰り返して、前記第2の強磁性体の上流側に到達させ、前記第1及び第2の強磁性体の間に前記懸濁物からなる付着物で橋架けして、懸濁物を懸濁液から分離する方法。
A method for separating a suspension containing magnetic material in a fluid comprising:
A flow path through which the fluid flows, a magnetism generator for generating lines of magnetic force in one direction in the flow path, a first ferromagnetic body made of a ferromagnetic material arranged along the one direction, and a first And a support for holding the first and second ferromagnets in the flow path against the flow of the fluid and against the magnetic force. Including a magnetic separation device including the first ferromagnetic body on the upstream side of the second ferromagnetic body in the flow path through which the fluid flows,
The magnetic generator generates a magnetic field in the one direction in the flow path,
Attaching a suspension to the downstream side of the first ferromagnetic material, further attaching a suspension to the downstream side of the attached suspension,
The step of further attaching the suspension to the attached suspension is repeated to reach the upstream side of the second ferromagnetic material, and the suspension is interposed between the first and second ferromagnetic materials. The suspension is separated from the suspension by bridging with a deposit consisting of
前記流体が、150℃以上で15気圧以上の水を含む、請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the fluid comprises water at 150 ° C. or higher and 15 atmospheres or higher. 前記磁気発生装置を、前記流路から断熱可能に隔離されるように配置する、請求項17に記載の方法。   The method according to claim 17, wherein the magnetism generator is disposed so as to be thermally insulated from the flow path. 前記支持体は、前記流路を規定する壁により支持される、請求項17又は18に記載の方法。   19. A method according to claim 17 or 18, wherein the support is supported by a wall defining the flow path. 前記流路、磁気発生装置、前記マトリックス、及び前記支持体を、火力発電所のボイラー給水系の配管の少なくとも一部に備える、請求項17から19のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 17 to 19, wherein the flow path, the magnetism generator, the matrix, and the support are provided in at least a part of piping of a boiler water supply system of a thermal power plant. 前記流路、磁気発生装置、前記マトリックス、及び前記支持体を、加圧水型原子力発電プラントの二次給水系の配管の少なくとも一部に備える、請求項17から19のいずれかに記載の方法。

The method according to any one of claims 17 to 19, wherein the flow path, the magnetism generator, the matrix, and the support are provided in at least a part of piping of a secondary water supply system of a pressurized water nuclear power plant.

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