JP3314350B2 - 浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気を利用して磁
性物質を除去する浄化装置に関し、特に連続的に磁性物
質を分離除去できる浄化装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体中に混在する物質を浄化する
技術には磁気分離技術があり、この種の固液分離技術を
応用した海、河川、貯水池等の連続水浄化装置として特
開昭５９ー３７１号公報に、高勾配磁気フィルタを用い
た磁気分離装置が開示されている。この装置では水処理
する原水に磁気分離工程への前処理として、原水取水後
に、例えば四三酸化鉄等の磁性粉と凝縮剤の硫酸バン土
やポリ塩化アルミニウムを加えて撹絆する。すると、原
水中の固形浮遊物や藻類、菌類、微生物は、凝縮剤によ
って磁性フロックと結合し、コロイド状の多数の磁性を
持った磁性凝集体即ち磁性物質となる。これらの磁性物
質は磁気分離部を通過する際に分離部に吸引され原水中
から分離される。

【０００３】磁気分離を利用した浄化装置の基本構成を
図８に示し、図８を参照して運転のフローを説明する。
図示の装置は、一端を貯水池１の水面下に開口させフィ
ルタ３を介装した導水管２と、該導水管２の他端に吸込
側を接続させたポンプ４と、ポンプ４の吐出側に接続さ
れた原水貯槽５と、原水貯槽５に配管８で接続された撹
拌槽９と、撹拌槽９に装着された撹拌機１１及びモータ
１０と、配管８に導管８Ａで接続された薬剤調整装置７
と、撹拌槽９に弁１３を介装した導水管１４で接続され
た磁気分離装置１００と、磁気分離装置１００に弁２１
を介装した導水管２２で接続された処理水槽２３と、処
理水槽２３と貯水池１を接続する導水管２４と、を含ん
で構成されている。

【０００４】図示の装置は貯水池１の原水を浄化して再
び貯水池１に戻すもので、運転は次のように行われる。
なお、図中の品番は図１、図２と同一である。貯水池１
の原水は導水管２から大きなゴミを取るためのフィルタ
３を通してポンプ４で原水貯槽５にいったん蓄えられ、
この原水６に、薬剤調整装置７から四三酸化鉄の磁性粉
とポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を導管８を通じて加
え、撹絆槽９に導かれる。撹絆槽９に導かれた原水（被
処理流体）は、モータ１０で回転する撹絆機１１で撹絆
され、磁性フロックの磁性物質を含む前処理水１２とな
る。前処理水１２は弁１３を経て導水管１４を通り磁気
分離容器１５内に流入する。

【０００５】空心コイル１６には直流電源装置１７から
直流電力が送られる。送られた直流電流の大きさに比例
した磁場が、軸線を上下方向にして配置された円筒状の
磁気分離容器１５内に発生し、磁場は通水用の穴を設け
た穴明き円板である多孔磁極１８によって均一化され
る。空心コイル１６は鉄製のヨーク１９で囲まれ、磁力
線の通路としてその漏洩が防止されている。前記均一化
された磁場によって、高勾配磁気フィルタ２０の磁気フ
ィルタマトリックス（以下、マトリックスという）の磁
性細線充填物が磁化される。磁気分離容器１５内の磁場
は、磁化された磁性細線充填物のために乱れを生じ、局
部的に磁束の疎密ができ、高磁場勾配となる部分が多数
発生する。磁性フロックを含んだ前処理水１２を下方か
ら上向流で送水すると、原水中の磁性フロックは充填物
の磁性細線表面に、大きな磁力で捕捉され、浄化された
原水は処理水として弁２１、導水管２２を通り処理水槽
２３にいったん蓄えられ、導水管２４を通じて貯水池１
に戻される。

【０００６】磁性フロックが一定量高勾配磁気フィルタ
２０に捕捉された後、磁気分離の性能を回復させるため
に、フィルタの逆洗が行われる。逆洗は、先ず弁１３を
閉じ前処理水１２の送水を止める。次に、直流電源を切
り、磁場を無くした後高勾配磁気フィルタ２０の上部か
ら弁２１を通じて処理水を所定の量逆流させ、弁２５を
開く。また、この時、空気タンク２６から弁２７、導管
２８を通じて空気を供給しエヤーバブリングを行いなが
ら磁性細線表面に付着した磁性フロックを洗浄除去し、
洗浄水を逆洗処理水槽２９に蓄える。この洗浄水は別途
逆洗処理水槽２９から運び出され、埋め立て地等への廃
棄や、焼却により最終処理される。

【０００７】この後、弁２５、弁２７を閉じ、再び空心
コイル１６に直流電源装置１７から直流電流を流し、弁
２７を開いて磁気分離を再開する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高勾配
磁気フィルタ２０の洗浄時には、浄化運転を停止せざる
を得ず、装置の浄化処理水量が減少し浄化運転効率が低
下する。

【０００９】また、浄化運転を連続的に行うために、磁
気分離部を２組設け、片側づつ運転、逆洗を繰り返して
運転する方法が、特開昭５９ー３７１号公報に開示され
ているが、それぞれの磁気分離部に電磁石が必要とな
り、製作コスト、および設置スペースが増加する問題が
ある。

【００１０】また、浄化運転を連続的に行うために、磁
場内に配置する磁気フィルタマトリックスを流体の流れ
方向に複数段に分割し、各段毎に、流体の流れ方向と直
角方向に、それぞれ移動方向が逆向きになるように移動
させ、磁場外に移動させた磁気フィルタマトリックスを
洗浄し、洗浄後再び磁場内に移動させるようにした装置
が特開昭６１ー１１８１１２号公報に開示されている。
しかし、この装置では、磁場内の磁束方向と流体流動方
向の関係、磁場内と磁場外を移動する磁性フィルタ（磁
気フィルタマトリックス）の構造の詳細、磁場内への洗
浄水の漏洩防止方法の記載がない。この装置では、磁場
内外の境界まで磁性フィルタの端部が移動するため、磁
気フィルタの一方向に大きな磁気力が作用し移動に必要
な駆動力が大きくなる問題があり、かつ、逆洗により脱
離した磁性フロックを含む洗浄水の一部が、フィルタ内
を通り磁場空間内に逆流して磁場内側に漏洩し、浄化水
に漏洩する問題がある。

【００１１】本発明の目的は、磁気を利用した流体の浄
化装置において、洗浄水の漏洩を無くし、連続的に磁気
分離できるようにすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気フィル
タマトリックスの洗浄を行う区画を大気から隔離する収
納室を設け、磁気フィルタマトリックスの移動時に、被
処理流体が流れて磁気分離が行われる区画と前記収納室
を隔離する手段（例えば水密隔壁）を設けることで達成
される。加えて、磁気フィルタマトリックスの移動方向
の長さを、磁気フィルタマトリックスが移動しても端部
が常に磁場内外の境界を越さない長さとすると効果的で
ある。

【００１３】磁気分離部の電磁石を、必要磁束方向に分
割された複数個の組の電磁石で構成し、磁気分離部に発
生する磁束方向と直角方向に形成された開口部を、磁気
分離部へのマトリックス移動の入口、出口部として移動
方向に複数個に隔壁で分割したマトリックスを、マトリ
ックスの端部が磁場内外の境界を越さない範囲で移動さ
せれば、磁気分離部に発生する磁束方向に流れる被処理
水の流れに大きな阻害を与えずに、マトリックスを小さ
な力で移動でき、磁気分離部に挿入したマトリックスで
磁気分離運転し、磁気分離部から外れた部分のマトリッ
クスを磁気分離部外で逆洗し、逆洗後再び磁気分離部に
挿入でき、また、逆洗時の逆洗水を磁気分離部に漏洩さ
せることなく、マトリックスから脱離した磁性物質を容
易に捕集する事ができる。これによって、浄化運転効率
が向上するとともに、電磁石１組で複数個のマトリック
スを磁気分離運転に利用できるので、磁気分離装置を小
型にする事ができる。

【００１４】また、上記電磁石にニオブチタン系やニオ
ブ・スズ系やニオブ・アルミニウム系やビスマス系やタ
リウム系等の高温超電導系の超電導磁石を使用するれば
磁場発生用の消費電力は非常に少なくてすみ、連続分離
方式では、電磁石の電源を運転中に操作する必要がない
ので、分離運転中に永久電流運転ができこの間電流供給
ケーブルを極低温の磁石から機械的に分離することがで
き、超電導磁石に室温部から熱が侵入する事を防止でき
る。このため、冷却用の液体ヘリウムや液体窒素の冷媒
の消費量を低減できる。さらに冷凍機で超電導磁石を冷
却する場合には、冷凍機の消費電力を低減でき、冷凍機
を小型化できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１，図２，図３により説明する。図１は装置主要部の断
面側面図を含む全体構成を示し、図２は装置主要部の断
面斜視図、図３は装置主要部（磁気分離容器）の外観斜
視図である。但し、図８の一点鎖線外の部分に相当する
部分は、図８と同様構成であるので記載を省略してあ
る。したがって、図８の磁気分離装置１００に相当する
部分について説明する。

【００１６】図示の浄化装置（正確には浄化装置を構成
する磁気分離装置）は、磁極５１ａを内装し軸線を上下
方向にして配置された円筒状容器３２ａと、円筒状容器
３２ａに長方形中空の磁気フィルタ収納体４６ｃを挟ん
で対向し磁極５１ｂを内装した円筒状容器３２ｂと、円
筒状容器３２ａ，３２ｂの軸線に垂直をなす方向（水平
方向）に磁気フィルタ収納体４６ｃを挟んで対向する長
方形中空の磁気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂと、磁気
フィルタ収納体４６ａ，４６ｂ，４６ｃに前記軸線と垂
直の方向に移動可能に内装された磁気フィルタ保持容器
４７ａと、磁気フィルタ収納体４６ａの水平方向端部
（磁気フィルタ収納体４６ｂから遠い側の端部）を気密
摺動部５０ｂで貫通し磁気フィルタ保持容器４７ａに結
合されたロッド５０ｃと、磁気フィルタ収納体４６ａの
外部に配置されてロッド５０ｃを駆動するロッド移動駆
動装置５０ａと、円筒状容器３２ａ，３２ｂそれぞれの
周囲に同心状に配置されたボビン３５ａ，３５ｂと、ボ
ビン３５ａ，３５ｂそれぞれに捲回された円筒状のソレ
ノイド超電導電磁石（以下、超電導磁石または空心磁石
という）３３ａ，３３ｂと、ボビン３５ａ，３５ｂの間
に両者の接近を妨げるように上下方向に配置された複数
本のロッド６０と、前記ボビン３５ａと空心磁石３３ａ
を内装するドーナツ状の熱シールド容器３９ａと、前記
ボビン３５ｂと空心磁石３３ｂを内装するドーナツ状の
熱シールド容器３９ｂと、熱シールド容器３９ａ，３９
ｂをそれぞれ内装するドーナツ状の真空断熱容器４０
ａ，４０ｂと、ボビン３５ａ，３５ｂに第２冷却端３７
ａ，３７ｂを、熱シールド容器３９ａ，３９ｂに第１冷
却端３８ａ，３８ｂを、それぞれ接触させて冷却する冷
凍機３６ａ，３６ｂと、を主要部として構成されてい
る。

【００１７】円筒状容器３２ａ，３２ｂ，磁気フィルタ
収納体４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、内部が連続した一つ
の空間を形成する容器をなしており、この容器を、磁気
分離容器３１と呼ぶ。円筒状容器３２ａ，３２ｂ及び磁
気フィルタ収納体４６ｃが被処理流体の流路を成し、磁
気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂが被処理流体の流路か
ら退出した磁気フィルタマトリックスを収納する収納部
となる。

【００１８】また、水平に並んだ磁気フィルタ収納体４
６ａ，４６ｂ，４６ｃで形成される空間内に収納された
磁気フィルタ保持容器４７ａは、その内部が中央部に配
置された水密の隔壁４９ｂ，両側に配置された水密の隔
壁４９ａ，４９ｃで４つの区画に区分され、図上左から
順に、磁気フィルタマトリックス（以下、磁気フィルタ
という）４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが充填されて
いる。磁気フィルタ４８ｂ，４８ｃが充填されている区
画の上下面を構成する磁気フィルタ保持容器４７ａの壁
面には、被処理水や浄化水、逆洗水などが通るための穴
４７ｂが複数個開けられている。さらに、隔壁４９ａ，
４９ｃの位置で、磁気フィルタ保持容器４７ａの外周に
沿ってシール５９ａ，５９ｂが設けられ、磁気フィルタ
保持容器４７ａの外周面と磁気フィルタ収納体４６ａ，
４６ｂ，４６ｃの内周面の間を水密にシールしている。

【００１９】磁気分離装置１００は、上記主要部に次の
機器を含んで構成されている。すなわち、冷凍機３６
ａ，３６ｂに、それぞれ高圧配管４２ａ，４２ｂ及び低
圧配管４３ａ，４３ｂで接続された圧縮機４１ａ，４１
ｂと、超電導磁石３３ａに電流リード線６８ａ，４５ａ
を介して電流を供給する電源６７ａと、超電導磁石３３
ｂに電流リード線６８ｂ，４５ｂを介して電流を供給す
る電源６７ｂと、電流リード線６８ａ，６８ｂが真空断
熱容器４０ａ，４０ｂを貫通する部分で電流リード線６
８ａ，６８ｂと真空断熱容器４０ａ，４０ｂの間に介装
された電気絶縁体４４ｃ，４４ｄと、電流リード線６８
ａ，６８ｂと熱シールド容器３９ａ，３９ｂの間に介装
された電気絶縁体４４ａ，４４ｂと、円筒状容器３２ａ
の上面に形成された流出口５３に接続された導水管２２
と、磁気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂの上面にそれぞ
れ形成された入り口５５ａ，５５ｂに一端を接続され他
端を導水管２２に接続した導水管５４ａ，５４ｂと、導
水管５４ａ，５４ｂに介装された便２３ａ，２３ｂと、
弁２３ａと入り口５５ａの間の導水管５４ａに弁２７ａ
を介して接続され，弁２３ｂと入り口５５ｂの間の導水
管５４ｂに弁２７ｂを介してそれぞれ接続された空気タ
ンク２６と、磁気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂの下面
にそれぞれ形成された出口５６ａ，５６ｂに一端を接続
され他端を逆洗処理水槽２９に接続した導水管５８ａ，
５８ｂと、導水管５８ａ，５８ｂに介装された弁５７
ａ，５７ｂと、円筒状容器３２ｂの下面に形成された流
入口６９に接続された導水管１４と、前記複数本のロッ
ド６０の周りに二重円筒状に形成され端部が熱シールド
容器３９ａ，３９ｂ及び真空断熱容器４０ａ，４０ｂに
それぞれ接続された熱シールド容器６１，６２と、であ
る。

【００２０】以下、各部につき詳細に説明する。図１に
おいて、磁気分離容器３１の上下の円筒状容器３２ａ、
３２ｂの外周に配置したそれぞれのソレノイド超電導電
磁石３３ａ、３３ｂにより、超電導電磁石３３ａ、３３
ｂの間の磁気分離容器３１内の空間３４には上部から下
部方向に、または下部から上部方向に磁場が発生する。
ソレノイド超電導電磁石３３ａ、３３ｂにより発生する
磁束の方向は互いに同一であり、磁場の強さは電磁石の
電流値及びコイルの巻数によって決定される。本実施例
では、電磁石に超電導磁石を使用した例を示している。

【００２１】ボビン３５ａ、３５ｂはステンレス鋼製や
銅製やアルミニウム合金製や円周方向に分割された銅
製、アルミニウム合金製や強化エポキシ樹脂製やこれら
の材質の組み合わせたもの等が使用され、剛性が強く、
熱伝導がよく、磁石励磁、消磁時にボビンに渦電流が発
生しにくく、かつ熱容量が小さくなるように選定され
る。ボビン３５ａ、３５ｂの一部に冷凍機３６ａ、３６
ｂの第２冷却端３７ａ、３７ｂを熱的に直接または間接
的に接触させ、ボビン３５ａ、３５ｂを介して超電導磁
石３３ａ、３３ｂを超電導状態に冷却、保冷している。

【００２２】また、冷凍機３６ａ、３６ｂの第２冷却端
３７ａ、３７ｂより冷却温度が高い第１冷却端３８ａ、
３８ｂに、ドーナツ状の熱シールド容器３９ａ、３９ｂ
を熱的に接触させて冷却し、超電導磁石３３ａ、３３ｂ
に侵入する輻射熱を吸収して熱的にシールドする。さら
にその外周部を真空断熱容器４０ａ、４０ｂで断熱して
いる。冷凍機３６ａ、３６ｂは、圧縮機４１ａ、４１ｂ
と高圧配管４２ａ、４２ｂ、低圧配管４３ａ、４３ｂで
連結され、作動流体を高圧状態で供給され、冷凍機内で
断熱膨張させて寒冷を発生し、膨張後の作動流体を圧縮
機に戻す。

【００２３】超電導磁石３３ａ、３３ｂには電源６７
ａ、６７ｂから電流リード線６８ａ、６８ｂ，４５ａ，
４５ｂを通して電流を供給する。室温部からの電流リー
ド線６８ａ、６８ｂの端部は、真空断熱容器４０ａ，４
０ｂの一部と、例えばセラミック製の電気絶縁体４４
ｃ、４４ｄを介して接続され、さらに、熱シールド容器
３９ａ、３９ｂの一部と、電気絶縁性を有したかつ熱伝
導性が良好な例えばサファイヤ製の電気絶縁体４４ａ、
４４ｂを介して熱的に接続されている。電気絶縁体４４
ａ、４４ｂから超電導磁石側の電流リード線４5ａ、４5
ｂは熱シールド容器３９ａ、３９ｂまたは第１冷却端３
８ａ、３８ｂの温度以下で超電導状態となる超電導材で
構成され、超電導磁石３３ａ、３３ｂと接続されてい
る。

【００２４】冷凍機３６ａ、３６ｂには、作動冷媒にヘ
リウム、窒素、空気、水素、フロン系ガスを使用する機
器やペルチェ素子を使用した電子式の機器が使用され
る。ガスを作動流体に使用した冷凍機の方式としては、
ギフォード・マクマホン式、ソルベイ式、スターリング
式、パスル管式、コリンズ型膨張機式、膨張タービン
式、膨張弁式、これらを組み合わせた機器等が使用され
る。

【００２５】図３に示すように、磁気分離容器３１の上
下の円筒状容器３２ａ、３２ｂは中央部の長方形をした
磁気フィルタ収納体４６ａ、４６ｂ、４６ｃと共有空間
を有する様に接続され、磁気フィルタ収納体４６ａ、４
６ｂ、４６ｃ内に配置された磁気フィルタ保持容器４7
ａは、ロッド移動駆動装置５０ａで、気密摺動部５０ｂ
を通り紙面左右方向に移動するロッド５０ｃに接続さ
れ、紙面左右方向に移動する。磁気分離のための空間３
４は図３の磁気フィルタ収納体４６ｃ内に構成される。

【００２６】磁気フィルタ保持容器４７ａ内には、磁性
材の金網やエキスパンドメタル等で構成した磁気フィル
タ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８dが多段状に配置さ
れ、それぞれ隔壁４９ａ、４９ｂ、４９ｃで仕切られて
いる。中央の隔壁４９ｂは磁気フィルタ４８ｂ、４８ｃ
を隔離し、さらに外周部で磁気フィルタ収納体４６ｃの
図上右側の隔壁６４と当接して磁気フィルタ収納体４６
ｃ内の空間と磁気フィルタ収納体４６ｂ内の空間を、ま
たは磁気フィルタ収納体４６ｃの図上左側の隔壁６４と
当接して磁気フィルタ収納体４６ｃ内の空間と磁気フィ
ルタ収納体４６ａ内の空間を、それぞれ隔離するように
なっている。また、磁気フィルタ保持容器４７ａが図上
右側に移動しているときはシール５９ａで左側の逆洗槽
空間（磁気フィルタ収納体４６ａ内空間）と磁気分離空
間（磁気フィルタ収納体４６ｃ内の空間）を隔離し、磁
気フィルタ保持容器４７ａが図上左側に移動していると
きはシール５９ｂで右側の逆洗槽空間（磁気フィルタ収
納体４６ｂ内空間）と磁気分離空間（磁気フィルタ収納
体４６ｃ内の空間）を隔離している。

【００２７】磁気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂのそれ
ぞれ両端部には、磁気フィルタ保持容器４７ａが左右に
容易に移動できるように、図示されていない圧抜き手段
が設けてある。そして、磁気フィルタ保持容器４７ａが
図上、右側に移動したときは磁気フィルタ４８ａが磁気
フィルタ収納体４６ａ内にとどまり、左側に移動したと
きは磁気フィルタ４８ｄが磁気フィルタ収納体４６ｂ内
にとどまるように、磁気フィルタ保持容器４７ａの移動
方向の長さが設定されている。

【００２８】磁気フィルタ４８ｂ、４８ｃを保持してい
る磁気フィルタ保持容器４７の紙面上下部には、被処理
流体が流通する穴４７ｂがある。

【００２９】磁気分離容器３１の上下の円筒状容器３２
ａ、３２ｂ内には軸線方向に互いに平行な複数の穴５２
ａ，５２ｂを設けた円柱状の磁極５１ａ、５１ｂが配置
され、超電導磁石３３ａで発生した磁束は、図１の場
合、磁極５１ａから磁気フィルタ４８ｂを通り磁極５１
ｂを経て超電導磁石３３ｂにつながる。発生する磁束は
磁気フィルタ収納体４６ａ，４６ｂ内には少量しか入り
こまないようにしてある。

【００３０】磁界中におかれた磁気フィルタ４８ｂを構
成する例えばエキスパンドメタルの磁性細線の表面に
は、大きな磁気勾配が発生する。磁性フロックの磁性物
質を含む前処理水は、磁気分離容器３１の流入口６９か
ら磁気分離容器３１の円筒状容器３２ｂ内に流入し、磁
極５１ｂの穴５２ｂ、磁気フィルタ保持容器４７ａの下
部の穴４７ｂを通り、磁気フィルタ４８ｂ内に流れ込
む。ここで、被処理水中の磁性物質は磁気勾配が大き
な、磁気フィルタ４８ｂの表面に磁力で吸引され、磁性
細線の表面に捕捉される。磁性物質を分離され浄化され
た被処理水は、磁気フィルタ保持容器４７ａの上部の穴
４７ｂ、磁極５１ａの穴５２ａを通り、磁気分離部の流
出口５３から導水管２２に流出し、浄化された被処理水
は処理水として図８と同様に処理水槽２３に一旦蓄えら
れ、導水管２４を通じて貯水池１に戻される。

【００３１】一方、この前工程で磁性物質が一定量磁気
フィルタ４８ｃに捕捉された後、磁気分離の性能を回復
させるために、磁気フィルタ４８ｃの逆洗を行なうが、
逆洗は、磁性物質を多量に捕捉した磁気フィルタ４８ｃ
を、ロッド移動駆動装置５０ａ、ロッド５０ｃにより紙
面右側の磁気フィルタ収納体４６ｂ内に移動する。隔壁
４９ｂは紙面右側の逆洗部と中央部の磁気分離部とを隔
離する。弁２３ｂを開き、磁気フィルタ４８ｂで浄化さ
れた浄化水を導水管２２を通して、導水管５４ｂ、入口
５５ｂから磁気フィルタ収納体４６ｂ内に流入させる。
このとき、空気タンク２６から弁２７ｂを通じて空気を
導水管５４ｂ内に供給し、磁気フィルタ収納体４６ｂ内
でエヤーバブリングを行いながら、磁気フィルタ４８ｃ
を洗浄する。磁気フィルタ収納体４６ｂ内では磁極間の
磁場空間外にあるため磁界強度が小さい。したがって、
磁性細線表面の磁気勾配も小さくなって、磁力が小さく
なっており、付着した磁性物質は容易に磁性細線表面か
ら離脱する。

【００３２】また、磁気フィルタ４８ｂの紙面左側には
ダミーの磁気フィルタ４８ａを設け、磁気フィルタ４８
ａと磁気フィルタ容器４７の左端部が、磁極間の磁場空
間外にはみ出すようにしているので、磁場空間端部に存
在する磁場が急激に低下する磁場境界から、磁気フィル
タが越えないようにしている。したがって、磁場空間左
右両端部に同じ磁化率、同じ質量の磁気フィルタおよび
磁気フィルタ保持容器が存在するので、左右の磁気力が
バランスして、磁気フィルタを左右に移動するために必
要な力は小さくて済む。

【００３３】このようにして、磁性物質を磁気フィルタ
から洗浄除去し、この洗浄水を穴４７ｂ、出口５６ｂ、
弁５７ｂ、導水管５８ｂを通して図８と同様に逆洗処理
水槽２９に蓄える。この洗浄水は別途逆洗処理水槽２９
から運び出され、埋め立て地等に廃棄されたり、乾燥し
て磁性粉を回収したのち焼却、廃棄されたりする。この
逆洗時には、超電導磁石の電源は切らずに、磁気フィル
タ４８ｂで磁気分離を継続しており、磁気分離運転は続
行されている。

【００３４】磁気フィルタ４８ｂに多量の磁性物質が捕
捉されると、ロッド移動駆動装置５０ａ、ロッド５０ｃ
により紙面左側の磁気フィルタ収納体４６ａ内に磁気フ
ィルタ４８ｂを移動する。このとき洗浄された磁気フィ
ルタ４８ｃが左側に移動し、このとき被処理水の流動は
停止しない。また、このとき弁２３ａ、２３ｂ、５７
ａ、５７ｂは閉じている。磁気フィルタが左側への移動
が完了すると、隔壁４９ｂは紙面左側の逆洗部と中央部
の磁気分離部とを隔離し、シール５９ｂで右側の逆洗槽
空間と中央部の磁気分離空間を隔離している。この動作
は被処理水を流しながら行われ、この動作の間、被処理
水中の磁性物質は中央部の磁界中に存在する磁気フィル
タ４８ｂ、４８ｃの双方で捕捉され、処理水は流出口５
３から流出する。

【００３５】磁気フィルタ４８ｂが左側に移動したの
ち、弁２３ａを開き、導水管２２を通して浄化水を、導
水管５４ａ、入口５５ａから磁気フィルタ収納体４６ａ
内に流入させる。このとき、空気タンク２６から弁２７
ａ通じて空気を導水管５４ａ内に供給し、磁気フィルタ
収納体４６ａ内でエヤーバブリングを行いながら、磁気
フィルタ４８ｂを洗浄する。磁気フィルタ収納体４６ａ
内では磁界強度が小さくなっており、磁性細線表面の磁
気勾配も小さくなって、磁力が小さくなっており、付着
した磁性物質は容易に磁性細線表面から離脱する。この
様にして、磁性物質を磁気フィルタから洗浄除去し、こ
の洗浄水を穴４７ｂ、出口５６ａ、弁５７ａ、導水管５
８ａを通して図８と同様に逆洗処理水槽２９に蓄える。
この洗浄水は別途逆洗処理水槽２９から運び出され、さ
らに脱水処理して埋め立て地等に廃棄されたり、磁性粉
を回収したのち焼却、廃棄されたりする。この逆洗時に
は、超電導磁石の電源は切らずに、磁気フィルタ４８ｃ
で磁気分離を継続しており、磁気分離運転は続行されて
いる。

【００３６】磁気フィルタ移動時には、磁気フィルタ４
８ａ、４８dが磁気的ダミーとして作用し、左右方向移
動の駆動力を最小にする磁性細線およびフィルタ長さ等
の寸法が定められる。

【００３７】超電導電磁石３３ａ、３３ｂに通電中、電
磁石３３ａ、３３ｂ相互間には吸引力が発生するため、
図４に示すように、ボビン３５ａ、３５ｂの間には複数
本のロッド６０が両者の近接を防ぐように装着されてい
る。ロッド６０はステンレス鋼、アルミニウム合金、ニ
ッケル合金、エポキシ樹脂合成材等で構成され、円筒状
の熱シールド容器６１、真空容器６２で囲われている。
図４において、中央部の磁気分離の空間（磁気フィルタ
収納体４６ｃの内部空間）３４と紙面奥方向にある磁気
フィルタ収納体４６ａの内部空間とは開口６３で連通さ
れており、この部分を磁気フィルタ保持容器４７ａに充
填された磁気フィルタ４８ａと４８ｂが移動する。開口
６３のまわりには、隔壁６４があり、この部分に図２の
隔壁４９ｂの縁が接触し両空間をほぼ水密に隔離する。

【００３８】本実施例によれば、分割した磁石間（電磁
石３３ａと電磁石３３ｂの間）に、原水中の磁性物質を
磁気フィルタで捕捉する磁気分離部の空間を配置し、さ
らにこの磁気分離部の空間と、磁気フィルタに捕捉した
磁性物質を洗浄する空間とを磁気分離部の両端でフィル
タ移動方向の押し圧状態で隔離可能な構造とし、それぞ
れの空間間を移動する複数列の磁気フィルタと磁界中を
小さな駆動力で移動できる磁気的ダミー部を有する磁気
フィルタ構造で磁気分離部を構成し、かつ両空間を、被
処理水の流動方向とある角度、例えば直角方向に配置す
ることにより、被処理水の流動を阻害すること無く、磁
気フィルタを両空間の間で相互に移動できるため、逆洗
水が処理水に漏洩すること無く連続的に被処理水を浄化
できる効果がある。また、１対の磁石で磁気分離空間と
磁気フィルタ洗浄空間を同一装置内に配置できるので、
装置を小型軽量にできる効果がある。

【００３９】また、磁石の電源を切らずに連続的に浄化
できるので、装置の浄化運転効率が低下しない効果があ
る。

【００４０】以上のべた実施例では、冷凍機の寒冷部を
直接電磁石の一端に熱的に一体化させ冷却したが、電磁
石を冷凍機の作動流体が流動する冷却管を介して冷却す
るようにしても同様な効果が得られる。また、電磁石を
液体ヘリウムや液体窒素、液化フロン等の極低温、低温
冷媒で冷却するようにしても同様な効果が得られる。

【００４１】また、被処理水としては、動物プランクト
ンや植物プランクトン、有機、無機物質、重金属物質や
化学物質等を含む、海水、河川水、湖沼水、工業廃水、
ゴミ処理場の雨水廃水、下水、排煙洗浄水等があり、さ
らに磁性物質を含む排煙等の気体の浄化にも使用でき
る。廃水中の重金属を磁性物質とするためには、廃水を
酸、アルカリ処理し、例えば水酸化鉄を添加する。この
ようにして、重金属を含む廃水中に磁性物質が形成さ
れ、磁気分離を適用することが可能となる。

【００４２】さらに、本実施例では逆洗の際に磁場を解
消する必要がないから、超電導電磁石に永久電流スイッ
チを真空断熱容器内に設け、運転開始時に一度励磁し永
久電流で運転できるようにすれば、電源の補給系は必要
でなく、常温部から極低温部につながる電流ケーブルを
一旦はずすことができる。これにより、電流ケーブルを
伝わって常温部から極低温部に熱が侵入する事を防止で
きるため、さらに、超電導磁石を冷却する冷凍機の電力
や、冷媒の消費量を低減できる効果がある。

【００４３】また、本実施例では磁性物質の排出を被処
理水の上流方向にしたが、これが下流方向でも良く、被
処理水の流動方向に対し直角方向でもよい。被処理水の
磁気フィルタへの流入方向も、本実施例では下から上に
流れる方向にしたが、上から下に向かう方向でも、水平
方向に流入させても、あるいは斜めに流入させても、い
ずれでもよく、流れ方向に合わせて機器を配置すればよ
い。

【００４４】また、上記超電導磁石には、ニオブチタン
系やニオブ・スズ系やニオブ・アルミニュウム系やビス
マス系やタリウム系等の高温超電導系の超電導磁石が適
用可能である。

【００４５】また、磁気フィルタ洗浄時に磁石の磁場を
低減する必要がないので、永久磁石により磁気分離空間
に磁場を発生し、その磁場内に上記磁気フィルタを配置
すれば、磁場発生用の電源および冷凍機、真空断熱空間
も必要ないので運転電力が少なくて済み、浄化運転効率
が向上する効果がある。

【００４６】本発明の第２の実施例を図５に示す。本実
施例が図１に示す第１の実施例と異なる点は、図１中の
電磁石３３ａ、３３ｂの外周部にほぼ円筒状に磁極６５
を配置した点で、他の構成は前記第１の実施例と同一で
あるので説明を省略する。電磁石３３ａ、３３ｂの外周
部、すなわち、円筒状容器３２ａ，３２ｂ側に向かう磁
束Ａの方向と逆向きの磁束Ｂが発生する磁界部位に、磁
極（ヨーク）６５を配置して両電磁石間の磁石外周部の
磁界（磁束Ｂ）を吸収連結することにより、厚めの磁極
５１ａ、５１ｂ間の磁気分離空間３４に発生する磁界を
磁極６５が無い場合に比べて、より強くでき、磁気フィ
ルタでの捕捉の磁力を大きくでき捕捉効率を向上させる
ことができる。また、電磁石が磁石外周部に発生する磁
界を磁極６５に吸収して漏洩磁界を小さくすることがで
き、磁気分離制御用電子機器を、磁気分離部近くに配置
し、装置全体の設置スペースを小さくすることができる
効果もある。

【００４７】本発明の第３の実施例を図６に示す。本実
施例が図１に示す第１の実施例と異なる点は図６中の電
磁石３３ａ、３３ｂの外周部にアクティブシールド用超
電導電磁石６６ａ、６６ｂを配置した点で、他の構成は
前記第１の実施例と同一であるので説明を省略する。電
磁石３３ａ、３３ｂそれぞれの外周部にアクティブシー
ルド用超電導電磁石６６ａ、６６ｂを配置し、両電磁石
の磁石外周部に漏洩しようとする磁界と反対方向の磁界
を発生させ互いにキャンセルさせることにより、磁極５
１ａ、５１ｂ間の磁気分離空間３４に発生する磁界を確
保しながら、電磁石外周部の漏洩磁界を小さくすること
ができ、磁気分離制御用電子機器を、磁気分離部近くに
配置し、装置全体の設置スペースを小さくすることがで
きる効果がある。超電導磁石６６ａ、６６ｂの重量及び
寸法はは、図５の磁極６５の重量、寸法に比べ大幅に軽
量、小型にでき、磁気分離装置の重量を第２の実施例に
比べ大幅に軽量、さらに小型にできる効果がある。

【００４８】本発明の第４の実施例を図７に示す。本実
施例が図１に示す第１の実施例と異なる点は、図１中の
磁気フィルタ収納体４６ａ、４６ｂ、４６ｃ内に配置さ
れた磁気フィルタ保持容器を上下に２分割し、それぞれ
の磁気フィルタ保持容器４７ａ、４７ｃは、２組のロッ
ド移動駆動装置５０ａ、５０dで気密摺動部５０ｂ、５
０eを通り紙面左右方向に移動するロッド５０ｃ、５０f
に接続され、紙面左右方向にそれぞれ独立に移動するよ
うに構成した点である。他の構成は前記第１の実施例と
同一であるので説明を省略する。

【００４９】磁気フィルタ保持容器４７ａ内には、磁性
材で構成した磁気フィルタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４
８dが配置され、それぞれ隔壁４９ａ、４９ｂ、４９ｃ
で仕切られている。隔壁４９ｂは磁気フィルタ４８ｂ、
４８ｃを隔離している。また、磁気フィルタ保持容器４
７ｃ内には、磁性材で構成した磁気フィルタ４８e、４
８f、４８g、４８hが配置され、それぞれ隔壁４９d、４
９e、４９fで仕切られている。隔壁４９eは磁気フィル
タ４８f、４８gを隔離している。また、シール５９ａ、
５９ｃで左側の逆洗槽空間と磁気分離空間を隔離してい
る。

【００５０】磁気フィルタ４８ｂ、４８ｃを保持してい
る磁気フィルタ保持容器４７ａ、４７ｃの紙面上下部に
は、被処理流体が流通する穴４７ｂ、４７dがある。被
処理流体の上流側に位置する磁気フィルタ４８f、４８g
の磁気フィルタの磁性細線の大きさや充填密度は、被処
理流体の下流側に位置する磁気フィルタ４８ｂ、４８ｃ
の磁気フィルタの磁性細線の大きさや充填密度より、大
きく、密度を小さくすることができる。

【００５１】本実施例では、被処理流体中の比較的大き
な磁性物質を磁気フィルタ４８f、４８gで捕捉し、この
部位で取れなかった比較的小さなすなわち磁力が小さな
磁性物質を磁気フィルタ４８ｂ、４８ｃで捕捉する。そ
して、それぞれの磁気フィルタの捕捉磁性物質が飽和に
達した方の磁気フィルタのみを、別々に洗浄部に移動さ
せて逆洗再生することができる。したがって、本実施例
では、逆洗時に半分のフィルタ分の約半分の洗浄水量で
フィルタを洗浄できるので、洗浄水に含まれる磁性物質
の濃度を高められ、汚泥量を少なくして、乾燥、焼却等
の汚泥処理費用を低減することができる効果がある。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、電磁石１組で複数個の
磁気フィルタを被処理水の流動を阻害せずに交互に磁気
分離運転に利用できるので、被処理水中の磁性物質を連
続的に磁気分離して被処理水を浄化することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部構成を示す一部断
面系統図である。

【図２】図１に示す実施例の磁気分離部の構造を示す断
面斜視図である。

【図３】図１に示す実施例の磁気分離容器の外観を示す
斜視図である。

【図４】図１に示す実施例の磁気分離部の側面断面図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施例の磁気分離部の側面断面
図である。

【図６】本発明の第３の実施例の磁気分離部の側面断面
図である。

【図７】本発明の第４の実施例の要部構成を示す一部断
面系統図である。

【図８】従来技術の磁気分離装置の基本構成を示す一部
断面系統図である。

【符号の説明】

１ 貯水池 ２ 導水管 ３ フィルタ ４ ポンプ ５ 原水貯槽 ６ 原水 ７ 薬剤調整装置 ８ 配管 ８Ａ 導管 ９ 撹拌槽 １０ モータ １１ 撹拌機 １２ 前処理水 １３ 弁 １４ 導水管 １５ 磁気分離
容器 １６ 空心コイル １７ 直流電源
装置 １８ 多孔磁極 １９ ヨーク ２０ 高勾配磁気フィルタ ２１ 弁 ２２ 導水管 ２３ 処理水槽 ２４ 導水管 ２５ 弁 ２６ 空気タンク ２７ 弁 ２８ 導管 ２９ 逆洗処理
水槽 ３１ 磁気分離容器 ３２ａ，３２ｂ
円筒状容器 ３３ａ，３３ｂ ソレノイド超電導電磁石 ３４ 空間 ３５ａ，３５ｂ
ボビン ３６ａ，３６ｂ 冷凍機 ３７ａ，３７ｂ
第２冷却端 ３８ａ，３８ｂ 第１冷却端 ３９ａ，３９ｂ
熱シールド容器 ４０ａ，４０ｂ 真空断熱容器 ４１ａ，４１ｂ
圧縮機 ４２ａ，４２ｂ 高圧配管 ４３ａ，４３ｂ
低圧配管 ４４ａ，４４ｂ 電気絶縁体 ４４ｃ，４４ｄ
電気絶縁体 ４５ａ，４５ｂ 電流リード線 ４６ａ，ｂ，ｃ
磁気フィルタ収納体 ４７ａ，４７ｃ 磁気フィルタ保持容器 ４７ｂ，４７
ｄ 穴 ４８ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ 磁気フィルタ ４９ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ 隔壁 ５０ａ，５０ｄ
ロッド移動駆動装置 ５０ｂ，５０ｅ 気密摺動部 ５０ｃ，５０ｆ
ロッド ５１ａ，５１ｂ 磁極 ５２ａ，５２ｂ
穴 ５３ 流出口 ５４ａ，５４ｂ
導水管 ５５ａ，５５ｂ 入り口 ５６ａ，５６ｂ
出口 ５７ａ，５７ｂ 弁 ５８ａ，５８ｂ
導水管 ５９ａ，５９ｂ シール ５９ｃ，５９ｄ
シール ６０ ロッド ６１ 熱シール
ド容器 ６２ 真空断熱容器 ６３ 開口 ６４ 隔壁 ６５ 磁極 ６６ａ，６６ｂ アクティブシールド用超電導電磁石 ６７ａ，６７ｂ 電源 ６８ａ，６８ｂ
電流リード線 ６９ 流入口 １００ 磁気分
離装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/48 (72)発明者 半田 文隆 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−87217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−61979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−8561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−248211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−162962（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−48149（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−91214（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 1/00 - 1/32 B01D 35/06

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被除去磁性物質を含んで流動する被処理
   流体から前記被除去磁性物質を磁気を利用して除去する
   磁気分離部を備えてなり、該磁気分離部には前記被処理
   流体の流路と、該流路に磁場を形成する磁場発生手段
   と、磁性材で構成されて前記流路に配置された磁気フィ
   ルタマトリックスと、該磁気フィルタマトリックスを駆
   動して少なくともその一部を前記流路内から流路外に退
   出あるいは流路外から流路内に進入させる移動駆動手段
   とを設けた浄化装置において、前記流路外に退出した磁
   気フィルタマトリックスを収納する、大気部と隔離され
   た収納部を前記流路の両側に設け、該両側の収納部に収
   納部内の前記磁気フィルタマトリックスを洗浄再生する
   再生手段を設けたことを特徴とする浄化装置。
2. 【請求項２】 磁気フィルタマトリックスが水密隔壁で
   二つに区画され、該水密隔壁は、磁気フィルタマトリッ
   クスの前記区画の一つが前記収納部に収容されたとき、
   前記収納部と前記被処理流体の流路の境界の位置にあっ
   て該収納部に収容された磁気フィルタマトリックスの区
   画を前記被処理流体の流路から隔離するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。
3. 【請求項３】 磁気フィルタマトリックスの移動方向端
   部に、移動するための駆動力を軽減する手段として磁気
   分離に寄与しない磁気フィルタマトリックスを配置した
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の浄化装置。
4. 【請求項４】 磁場発生手段が、磁気フィルタマトリッ
   クスの被処理流体流動方向上流側及び下流側の流路外周
   に円筒状に配置され、磁気フィルタマトリックスはその
   間で移動するように構成されているとともに、上流側及
   び下流側に分かれて配置された磁場発生手段が流路中央
   に形成する磁束の方向は互いに同一であることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかに記載の浄化装置。
5. 【請求項５】 前記磁場発生手段が空心磁石であること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の浄化装
   置。
6. 【請求項６】 前記磁場発生手段が冷凍機で冷却される
   超電導磁石であることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載の浄化装置。
7. 【請求項７】 前記磁場発生手段が永久電流スイッチと
   接続された超電導磁石であることを特徴とする請求項１
   乃至６のいずれかに記載の浄化装置。
8. 【請求項８】 前記磁気分離部の磁束Ａの方向と逆向き
   方向の磁束Ｂが発生する磁界部位に、前記磁束Ｂを吸収
   させる磁性材のヨークを配置することを特徴とする請求
   項１乃至７のいずれかに記載の浄化装置。