JP3974873B2 - 液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄を液体から分離する方法と装置、とくに極めて微細な粉末状である四酸化三鉄を液体から効率よく分離する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粉末の四酸化三鉄が含まれる液体は、鉄や鉄合金を研磨する工程で発生し、あるいは鉄や鉄合金を圧延したり焼き入れする工程で発生する。研磨する工程においては、被研磨物に散布する切削油に粉末状の四酸化三鉄が含まれる。研磨には水性あるいは油性の切削油が使用される。切削油は、被研磨物を効率よく研磨するために被研磨部に散布される。切削油には、刃物や砥石で研磨されるときに発生する微細なスラッジが浮遊物質として含まれる。このスラッジは四酸化三鉄を含んでいる。砥石の研磨に使用される切削油には、極めて微細なスラッジが浮遊物として含まれる。研磨工程において、切削油はスラッジを除去して繰り返し使用される。切削油を繰り返し使用するために、切削油からいかに完全にスラッジを除去できるかが大切である。切削油にスラッジが含まれると、綺麗な切削油を供給できなくなって、被研磨物の表面に傷を付けて高品質な製品を製作できなくなり、あるいは刃物や砥石の損傷を甚だしくする欠点がある。
【０００３】
鉄や鉄合金の圧延や焼き入れにおいては、圧延ロールや加熱された鉄や鉄合金を冷却するために冷却水を使用する。圧延ロールや鉄や鉄合金等を冷却する冷却水は、鉄や鉄合金表面から四酸化三鉄が分離して微細な粉末状のスラッジの状態で含まれるようになる。冷却水も、スラッジを分離して繰り返し使用される。このとき、冷却水からいかに綺麗にスラッジを除去できるかが大切である。
【０００４】
また、切削油や冷却水は、排水するときにも、含有されるスラッジを確実に除去して綺麗な液体の状態で排水することが大切である。
【０００５】
冷却水から四酸化三鉄のスラッジを除去する装置は開発されている。（特許文献１参照）
【０００６】
この公報には、冷却水排水処理装置が記載される。この装置は、加熱された鋼片の圧延設備を冷却した冷却排水を通過させる沈澱槽を設け、沈澱槽を通った排水の流路の途中に水深の浅い浅底流路を設け、かつ浅底流路の底面に板状磁石を布設し、さらに該浅底流路を通った排水のオーバーフロー式ろ過設備を有する構造としている。
【０００７】
この構造の装置は、沈澱槽に設けている磁石で、冷却水に含まれるスラッジを吸着して分離する。磁石がスラッジを吸着するので、磁石のない装置よりも効率よくスラッジを除去できる。しかしながら、この装置は、分離したスラッジの除去に手間がかかるばかりでなく、スラッジを速やかに効率よく磁石に吸着させて除去するのが難しい。とくに、微細な粉末状のスラッジを効率よく除去するのが難しい。それは、微細なスラッジには、磁気的な吸着力が強く作用しないからである。
【０００８】
本発明者は、微細な粉末状のスラッジを効率よく分離する装置を開発している。（特許文献２参照）
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−３１３８９８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３９１８０号公報
【００１０】
この分離装置は、図１に示すように、スラッジＳを含む研削液Ｌが供給される分離槽４と、この分離槽４内に配設されて、スラッジＳを表面に移動させる非磁性プレート５と、この非磁性プレート５の裏面に配設されて、非磁性プレート５の表面に磁気的な吸着力でスラッジＳを吸着して排出方向に移動させる磁気コンベア６とを備え、さらに、非磁性プレート５の上方に、研削液Ｌに含まれるスラッジＳを磁化させる帯磁機構１４を設けている。帯磁機構１４は電磁石や永久磁石で、電磁石や永久磁石でスラッジＳを磁化、凝集させて非磁性プレート５上に沈降させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の分離装置は、スラッジを効率よく分離できる。それは、帯磁機構が液体に含まれるスラッジを磁化させるからである。とくに、スラッジに多量に含まれる黒色の四酸化三鉄は強磁性体であるから、磁場により強く磁化されると共に、磁力を除いても磁化が残る物性がある。四酸化三鉄は、酸化されると常磁性体である赤色の二三酸化鉄となる。常磁性体である二三酸化鉄になると、磁場で磁化されるが、残留磁化が少ないので、磁場を除くと磁化が残らなくなる。このため、スラッジに含まれる四酸化三鉄は、酸化されて二三酸化鉄となる前に速やかに磁化して、効率よく分離することがとくに大切である。
【００１２】
図１に示す分離装置は、強磁性体である四酸化三鉄を磁化し、磁石に吸着されやすい状態として、磁気コンベアで効率よく吸着させる。このため、この装置は、極めて微細な四酸化三鉄をも速やかに確実に分離できる特長がある。しかしながら、この装置は、分離槽の内部に充填している液中に電磁石や永久磁石の帯磁機構を配設するので、分離槽に供給する前に四酸化三鉄を磁化することができない。四酸化三鉄は、分離槽に供給されて内部を流動するときに電磁石や永久磁石の間を通過して磁化される。分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄は、帯磁機構で磁化されておらず、分離槽の内部を流動した後に磁化される。このため、分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄を、磁気コンベアで効率よく非磁性プレートの表面に吸着できない欠点がある。
【００１３】
また、この分離装置は、帯磁機構の表面に、液体に含まれる四酸化三鉄が吸着される。帯磁機構の表面に四酸化三鉄が吸着されると、これが外部に放射される磁力を弱くする。それは、表面に付着された四酸化三鉄が帯磁機構の表面を磁気シールドするからである。この弊害を避けるために、電磁石の極性を一定の周期で反転させ、あるいは永久磁石の極性を反転させる機構を必要とするので、全体の構造が複雑になる欠点がある。
【００１４】
さらにまた、分離槽の液中に帯磁機構を浸漬して、液体に含まれる四酸化三鉄を磁化するので、非磁性プレートの水深を浅くできない欠点もある。非磁性プレートの水深が深くなると、非磁性プレートから離れた液体に含まれる四酸化三鉄は、磁気コンベアの磁石に効率よく吸着されなくなる。ちなみに、磁気コンベアの磁石を非磁性プレートに極めて接近して移動させるとしても、非磁性プレートから５ｃｍ以上はなれると磁力が極めて弱くなる。このため、帯磁機構で磁化した四酸化三鉄であっても、効率よく非磁性プレートの表面に吸着できなくなる。
【００１５】
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、液体に含まれる四酸化三鉄を分離槽に供給する前工程で磁化して効率よく分離する液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、噴射される液体でもって磁力放射器の磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を強制的に除去して、簡単な構造で次々と供給される液体に含まれる四酸化三鉄を強く磁化して、効率よく速やかに分離できる液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを分離槽４に供給して、分離槽４内に配設している非磁性プレート５の表面に粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを流動させる。さらに、非磁性プレート５の背面に磁気コンベア６を配設して、この磁気コンベア６の磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５の表面に吸着して排出方向に移動させる。さらに、本発明の分離方法は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを、表面から外部に磁力線を放射している磁力放射面２Ａに向かって噴射し、磁力放射面２Ａから放射される磁力線で液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化する。磁化された四酸化三鉄Ｆを磁気コンベア６の磁力で非磁性プレート５の表面に吸着して、排出方向に移送して液体Ｗから分離する。
【００１７】
本発明の分離方法は、磁力放射面２Ａを水平ないしほぼ水平に配置して、この磁力放射面２Ａの上面に粉末状の四酸化三鉄を含む液体Ｗを噴射して四酸化三鉄を磁化することができる。さらに、本発明の分離方法は、分離槽４の上に水平に配設している磁力放射面２Ａの上面に粉末状の四酸化三鉄を含む液体Ｗを噴射して、磁力放射面２Ａで液体Ｗに含まれる四酸化三鉄を磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給することができる。
【００１８】
本発明の請求項４の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗが供給される分離槽４と、この分離槽４内に配設されて、粉末状の四酸化三鉄Ｆを表面で移動させる非磁性プレート５と、この非磁性プレート５の背面に配設されて、非磁性プレート５の表面に磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着して排出方向に移動させる磁気コンベア６と、液体Ｗに含まれる粉末状の四酸化三鉄Ｆを磁化して非磁性プレート５の表面に供給する予備磁化装置１とを備える。予備磁化装置１は、表面を磁力放射面２Ａとする磁力放射器２と、この磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射するノズル３とを備える。予備磁化装置１は、ノズル３が液体Ｗを磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって噴射し、噴射された液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁力放射器２の磁力放射面２Ａから放射される磁力線で磁化する。磁化された粉末状の四酸化三鉄Ｆを、分離槽４に設けている非磁性プレート５と磁気コンベア６とで液体Ｗから分離する。
【００１９】
本発明の請求項５の分離装置は、分離槽４の上方に、磁力放射面２Ａが水平となるように磁力放射器２を配設している。この分離装置は、ノズル３から磁力放射器２の磁力放射面２Ａに粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射して、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給している。
【００２０】
さらに、本発明の請求項６の分離装置は、磁力放射器２が、非磁性材で製作されているケーシング８と、このケーシング８に内蔵している永久磁石９とを備える。ケーシング８は、表面を平滑面とする磁力放射面２Ａを有し、この磁力放射面２Ａを構成しているケーシング８の内面に永久磁石９を固定している。
【００２１】
さらに、本発明の請求項７の分離装置は、非磁性プレート５が、表面に吸着された粉末状の四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離する分離部５Ｃを備える。さらに、この分離装置は、分離部５Ｃの表面を移動するスクレーパ１７を備えており、非磁性プレート５の表面に付着する粉末状の四酸化三鉄Ｆをスクレーパ１７で除去している。さらにまた、本発明の請求項８の分離装置は、非磁性プレート５の分離部５Ｃを鉛直下方に延長しており、スクレーパ１７が上から下に移動して、表面に吸着される粉末状の四酸化三鉄Ｆを掻き落として非磁性プレート５から分離している。
【００２２】
さらに、本発明の請求項９の分離装置は、非磁性プレート５が、分離槽４の液面下に水平に配設されて、表面に粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着させる吸着部５Ａを有し、この吸着部５Ａの水深を１〜４ｃｍとしている。さらに、本発明の請求項１０の分離装置は、分離槽４の排出側に、非磁性プレート５の水深を特定するオーバーフローせき１５を設けている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための四酸化三鉄の分離方法と分離装置を例示するものであって、本発明は分離方法と分離装置を下記のものに特定しない。
【００２４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
図２に示す液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置は、たとえば、鉄や鉄合金を研磨する工程で発生し、あるいは鉄や鉄合金を圧延したり焼き入れする工程で発生する液体に含まれる微細な粉末状の四酸化三鉄を分離するのに使用される。この分離装置は、四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗが供給される分離槽４と、この分離槽４の液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを吸着して排出する非磁性プレート５と、この非磁性プレート５に磁気的な吸着力で吸着させる磁気コンベア６と、分離槽４に供給する液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化する予備磁化装置１とを備える。
【００２６】
図に示す分離槽４は、一方の端部を液体Ｗの供給側として、他方の端部を液体Ｗの排出側として、供給側に供給された液体Ｗを排出側から排出する。図の分離槽は、左側を供給側として、右側を排出側としている。液体Ｗは、含有する粉末状の四酸化三鉄Ｆが予備磁化装置１で磁化されて、分離槽４の供給側に供給される。
【００２７】
予備磁化装置１を図２ないし図７に示している。これ等の図に示す予備磁化装置１は、表面を磁力放射面２Ａとする磁力放射器２と、この磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射するノズル３とを備えている。予備磁化装置１は、ノズル３から液体Ｗを磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって噴射する。噴射された液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆは、磁力放射器２の磁力放射面２Ａから放射される磁力線で磁化される。予備磁化装置１で磁化された粉末状の四酸化三鉄Ｆは、分離槽４に供給され、分離槽４に設けている非磁性プレート５と磁気コンベア６とで液体Ｗから分離される。
【００２８】
図の予備磁化装置１は、分離槽４の上方に、磁力放射面２Ａが水平となるように磁力放射器２を配設している。この予備磁化装置１は、ノズル３から磁力放射器２の磁力放射面２Ａに四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射して、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給する。図の予備磁化装置１は、磁力放射器２の下に液体Ｗを分散して分離槽４に供給する分散プレート７を固定している。磁力放射器２から落下される液体Ｗは、分散プレート７でさらに広い範囲に分散されて分離槽４に供給される。分散プレート７を備える構造は、磁力放射器２を大きくすることなく、液体Ｗを分散プレート７に広く拡散して供給できる。ただし、分散プレートを使用することなく、磁力放射器の磁力放射面で液体を広い面積に拡散して分離槽に供給することもできる。液体Ｗを広い領域に分散して分離槽４に供給する装置は、四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５に速やかに吸着させて効率よく分離できる。液体Ｗが局部的に激しく分離槽４に供給されないからである。液体Ｗが激しく供給されると、供給部分で撹拌されて、非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離してしまう。分散して静かに供給する装置は、この弊害がなく四酸化三鉄Ｆを効率よく非磁性プレート５に吸着して分離できる。
【００２９】
図の磁力放射器２は、非磁性材で製作しているケーシング８と、このケーシング８に内蔵している永久磁石９とを備える。ケーシング８は、ステンレスやアルミニウム等の非磁性金属、あるいはプラスチック等の非磁性材で製作される。ケーシング８は、水密構造として、内部に水が浸入しない構造としている。ケーシング８は、上表面を平滑な磁力放射面２Ａとして、この磁力放射面２Ａを構成するケーシング８の天板の内面に永久磁石９を固定している。平滑面である磁力放射面２Ａは、供給される液体Ｗをスムーズに表面に流して、含まれる四酸化三鉄を磁化する。ただし、ケーシング上面の磁力放射面は、必ずしも平滑面とする必要はない。たとえば、微細な凹凸のある面、あるいは複数の溝を設けた面とすることもできる。水平な磁力放射面２Ａは、上面に供給される液体Ｗを四方に均一に分散させて流下させる。ただ、磁力放射面は、必ずしも水平面とする必要はなく、傾斜面とすることもできる。また、垂直面とすることもできる。さらに、図８に示すように、磁力放射面２Ａをケーシング８の下面とすることもできる。
【００３０】
永久磁石９は、磁力放射面２Ａから磁力線を外部に放射するようにケーシング８に内蔵される。図の磁力放射器２は、ケーシング８の内形よりも小さい外形の永久磁石９をケーシング８に内蔵させて、永久磁石９とケーシング８の側面との間に隙間を設けている。この構造の磁力放射器２は、側面からの磁力線の漏れを少なくして、側面に四酸化三鉄Ｆが吸着されるのを有効に防止できる。
【００３１】
図４の磁力放射器２は、複数の永久磁石９をケーシング８の内面に固定している。この図の磁力放射器２は、隣接する永久磁石９のＮ極とＳ極が反対極となるように、すなわち、隣接する永久磁石９が磁気的に吸着される状態で並べて固定している。永久磁石９の下面である磁力放射面２Ａの反対側の磁極には、磁気抵抗の小さい鉄等の常磁性体あるいは強磁性体の磁性金属１０を固定している。この磁力放射器２は、複数の永久磁石９を使用して、磁力放射面２Ａの磁力線を強くできる。それは、隣接して並べている永久磁石９の磁力放射面２Ａの反対側を、磁性金属１０で磁気抵抗の小さい状態で連結して、磁気回路の磁気抵抗を小さくできるからである。
【００３２】
図５の磁力放射器２は、永久磁石９を磁性金属ケース１１を介してケーシング８の内面に固定している。磁性金属ケース１１は、磁気抵抗の小さい常磁性体あるいは強磁性体で、鉄等の磁性金属で製作される。磁性金属ケース１１は、周壁の内形を永久磁石９よりも大きくして、周壁の内側に永久磁石９を固定している。この磁力放射器２は、磁性金属ケース１１でもって磁力放射面２Ａから放射される磁力線強度を向上できる。磁性金属ケース１１が、永久磁石９の外部にできる磁力ループの磁気抵抗を小さくして、永久磁石９と磁性金属ケース１１の周壁との間で強く磁力線を放射するからである。この構造は、磁性金属ケースの内部に複数の永久磁石を固定することができる。複数の永久磁石は、隣接する永久磁石の磁極が同じ極となるように並べて固定される。
【００３３】
さらに、図６と図７の磁力放射器２は、リング状の永久磁石９を磁性金属ケース１１に固定して、ケーシング８の内面に固定している。磁性金属ケース１１は、磁気抵抗の小さい常磁性体あるいは強磁性体で、鉄等の磁性金属で製作される。図の磁性金属ケース１１は、内周壁と外周壁を設けているリング状で、内周壁と外周壁の間に、永久磁石９を固定している。永久磁石９は、内周面と外周面を、内周壁と外周壁から離して、すなわち、隙間ができるように磁性金属ケース１１に固定している。この磁力放射器２は、ノズル３から中心に液体Ｗを噴射して、液体Ｗをリング状の永久磁石９の上面に通過させて磁化する。この磁力放射器２も、磁性金属ケース１１でもって磁力放射面２Ａから放射される磁力線強度を強くできる。磁性金属ケース１１が永久磁石９の外部にできる磁気ループの磁気抵抗を小さくするからである。この磁力放射器２は、ノズル３から噴射された液体Ｗを、磁性金属ケース１１と永久磁石９との間にできる磁力線強度の強い領域に通過させて分離槽４に供給する。このため、液体Ｗの四酸化三鉄Ｆを強く磁化して分離槽４に供給できる。
【００３４】
予備磁化装置１で磁化された四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗは、分散プレート７を通過して分離槽４の供給側に供給される。分離槽４に供給された液体Ｗは、液中に含まれる四酸化三鉄Ｆが非磁性プレート５に吸着される。非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆは、磁気コンベア６で移送されて液体Ｗから除去される。四酸化三鉄Ｆの除去された液体Ｗは、分離槽４の排出側から排出される。図２に示す分離槽４は、四酸化三鉄Ｆが除去された液体Ｗをオーバーフローさせて排出するオーバーフローせき１５を排出側に設けている。図のオーバーフローせき１５は、分離槽４の底板から上方に突出して設けている。オーバーフローせき１５を越えた液体Ｗは、分離槽４の排出側に設けた排出口１６から排出される。
【００３５】
図に示す分離装置は、非磁性プレート５を分離槽４の底板としている。分離槽の底板とは別に、分離槽の内部に非磁性プレートを配設することもできるのは言うまでもない。ただ、非磁性プレート５を分離槽４の底板に兼用する装置は、最も簡単な構造にできる。
【００３６】
非磁性プレート５は、ステンレス、アルミニウム、銅等の非磁性金属で製作される。この非磁性プレート５は、予備磁化装置１から供給される液体Ｗに含まれる粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着させる吸着部５Ａと、この吸着部５Ａで吸着された四酸化三鉄Ｆを液体Ｗの外部に上昇させる傾斜部５Ｂと、傾斜部５Ｂで液体Ｗの外部に送り出された四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離する分離部５Ｃとを備える。
【００３７】
非磁性プレート５は、上面を平滑面とすることに加えて、さらに、表面を金属メッキし、あるいは、表面にホーロー層を形成し、あるいはまた、表面を鏡面に研磨して鏡面処理面１３としている。
【００３８】
金属メッキは、クロームメッキや金メッキである。クロームメッキは、低コストで表面が硬く、しかも凹凸の少ない鏡面にできる特長がある。金属メッキされた鏡面処理面１３は、メッキ層によって、表面の凹凸が極めて少ない鏡面となる。メッキ層の膜厚は、好ましくは３〜１００μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍとする。クロームメッキは、磁気シールドして磁石が四酸化三鉄を磁気的に吸引する力を弱める。このため、クロームメッキは、できる限り薄い薄膜として、非磁性プレート５の表面を鏡面とするのがよい。ただ、クロームメッキが薄すぎると、非磁性プレートの表面を理想的な鏡面にできない。このため、クロームメッキ層の膜厚は、５〜５０μｍとするのがよい。金属メッキして表面を鏡面処理面１３とする非磁性プレート５は、銅板が適している。金属メッキを付着しやすいからである。ただ、ステンレス板やアルミニウム板も、表面に金属メッキをして鏡面処理面とすることができる。
【００３９】
ホーロー層は、非磁性プレートの表面に低融点のゆう薬を均一に塗布し、これを溶融状態に流動させる温度まで加熱して、表面を鏡面状態として焼結する。ホーロー層は、クロームメッキのように磁気シールドする作用がない。このため、厚くして非磁性プレート５の表面を鏡面にできる特長がある。ホーロー層の膜厚は、たとえば、０．１〜２ｍｍとする。ホーロー層は極めて硬いので耐久性があって、長寿命にできる特長がある。
【００４０】
表面を鏡面に研磨して鏡面処理面とした非磁性プレートは、表面粗さを▽▽▽以上する鏡面に研磨して鏡面処理面とする。この非磁性プレートは、微細な研磨材を使用して、非磁性プレートの表面を鏡面に研磨する。この非磁性プレートは、ステンレス板が適している。それは、鏡面処理面の腐食を防止できるからである。この構造の非磁性プレートは、最も安価に表面を鏡面処理面にできる特長がある。
【００４１】
吸着部５Ａは、分離槽４の底板の水平部で構成される。図において、底板の左部は四酸化三鉄Ｆの移送方向に向かって上り勾配の傾斜面となっており、この傾斜面で傾斜部５Ｂを構成している。傾斜部５Ｂは、上端を液面よりも上方まで延長している。傾斜部５Ｂは、上端で所定の曲率半径で湾曲されて垂直に降下する分離部５Ｃに連結されている。分離部５Ｃは、非磁性プレート５の先端に設けられており、分離部５Ｃの下方には、液体Ｗから分離された四酸化三鉄Ｆの溜槽１２を設けている。
【００４２】
吸着部５Ａは、分離槽４の液面下に水平に配設されている。いいかえると、分離槽４には、吸着部５Ａが液面下となるように液体Ｗが供給される。吸着部５Ａの水深は、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５に効率よく吸着できると共に、四酸化三鉄Ｆの除去された液体Ｗをオーバーフローせき１５からオーバーフローさせて排出できる最適な深さに調整される。吸着部５Ａの水深は、たとえば、０．５ないし５ｃｍ、好ましくは１〜４ｃｍとすることができる。このように、吸着部５Ａの水深を浅くする構造は、液体中に含まれる四酸化三鉄Ｆと磁気コンベア６の磁石との距離を小さくできるので、磁化された四酸化三鉄Ｆを効率よく非磁性プレート５に吸着できる特長がある。吸着部５Ａの水深は、液体Ｗの排出側に配設されるオーバーフローせき１５の高さで特定できる。分離槽４は、吸着部５Ａにおける液体Ｗの深さが前述の範囲となるように、オーバーフローせき１５の高さを決定する。
【００４３】
傾斜部５Ｂは、非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆを磁気コンベア６で上方に移送しながら、四酸化三鉄Ｆに付着する液体Ｗを吸着部５Ａ側に流下させて分離する。液体Ｗから分離された四酸化三鉄Ｆは、傾斜部５Ｂに沿って分離部５Ｃまで移送されて、分離部５Ｃから排出される。
【００４４】
分離部５Ｃは、非磁性プレート５の先端に、鉛直下向きに延長して設けられている。分離部５Ｃに移送された四酸化三鉄Ｆは、自重で落下し、あるいは、スクレーパ１７で掻き取られて落下して溜槽１２に集められる。図の分離装置は、分離部５Ｃの表面を移動するスクレーパ１７を備える。
【００４５】
スクレーパ１７は、分離部５Ｃの表面に沿って移動して四酸化三鉄Ｆを掻き取る掻取部１７Ａと、この掻取部１７Ａを上下に往復運動させる往復運動機構７Ｂとを備える。掻取部１７Ａは、先端縁を分離部５Ｃの表面に接触できるように、分離部５Ｃの表面と平行に配設されており、往復運動機構１７Ｂで上下方向に移動されて分離部５Ｃの表面の四酸化三鉄Ｆを掻き取って除去する。掻取部１７Ａは、非磁性プレート５の表面に接触する先端縁に、ゴム状弾性体の摺動部１８を設けており、分離部５Ｃの表面を隙間なく摺動できるようにしている。図に示す往復運動機構１７Ｂはシリンダーで、分離部５Ｃの上方に垂直の姿勢で配設されている。このシリンダーは、下方向に伸縮するロッドの先端に掻取部１７Ａを連結している。この構造のスクレーパ１７は、シリンダーのロッドを伸長させて掻取部１７Ａを上から下に移動させ、摺動部１８を分離部５Ｃの表面に沿って上から下に摺動させて、非磁性プレート５の表面に吸着された粉末状の四酸化三鉄Ｆを掻き取って落下させる。さらに、スクレーパ１７は、シリンダーのロッドが収縮されると、掻取部１７Ａを元の位置に復帰させる。ただ、往復運動機構は、必ずしもシリンダーとする必要はなく、掻取部を上下に往復運動できる他の全ての機構が使用できる。
【００４６】
磁気コンベア６は、非磁性プレート５の下方に配設される。四酸化三鉄Ｆを磁気的な吸着力で吸着して、非磁性プレート５に沿って移送させるためである。磁気コンベア６は、非磁性プレート５の下面に接近して移動する永久磁石６Ａを備える。永久磁石６Ａは、その両端を、磁気コンベア６の無端のチェーン６Ｂに連結される。無端チェーン６Ｂは、一定の間隔で、細長い永久磁石６Ａを連結している。さらに、磁気コンベア６は、永久磁石６Ａを、非磁性プレート５の下面に接近して移動させるために、チェーン６Ｂの移送路にチェーンガイド６Ｆを設けている。チェーン６Ｂをチェーンガイド６Ｆで決められた位置に移動させて、永久磁石６Ａを非磁性プレート５の下面に接近して移動させる。チェーン６Ｂを移動させるために、２条のチェーン６Ｂを、スプロケット６Ｃに掛けている。スプロケット６Ｃは、回転軸６Ｄの両端に固定され、回転軸６Ｄをモーター６Ｅで駆動して、チェーン６Ｂを移動させる。
【００４７】
チェーン６Ｂで移動される永久磁石６Ａの速度は、例えば、約１ｃｍ／秒に設定される。ただ、永久磁石６Ａの移動速度は、たとえば、０．３〜５ｃｍとすることもできる。永久磁石６Ａの移動速度が遅すぎると、吸着した四酸化三鉄Ｆを能率よく排出できない。反対に、永久磁石６Ａの移動速度が早すぎると、吸着した四酸化三鉄Ｆを移送できなくなる。永久磁石６Ａの移動速度は、四酸化三鉄Ｆを能率よく移動できるように決定される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置は、液体に含まれる四酸化三鉄を効率よく分離できる特長がある。それは、本発明の分離方法と分離装置が、粉末状の四酸化三鉄を含む液体を磁力放射面に向かって噴射し、液体に含まれる四酸化三鉄を磁力放射面から放射される磁力線で磁化して分離槽に供給しており、磁化された粉末状の四酸化三鉄を分離槽に設けている非磁性プレートと磁気コンベアとで液体から分離しているからである。本発明は、液体に含まれる四酸化三鉄を分離槽に供給する前工程で磁化するので、非磁性プレートの水深を浅くして、液体に含まれる四酸化三鉄を効率よく非磁性プレートの表面に吸着させて分離できると共に、分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄であっても、磁気コンベアで効率よく非磁性プレートの表面に吸着できる特長がある。
【００４９】
さらに、本発明の分離方法と分離装置は、噴射される液体でもって磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を強制的に除去できるので、磁力放射面の表面に吸着された四酸化三鉄で外部に放射される磁力を弱くすることなく、簡単な構造で次々と供給される液体に含まれる四酸化三鉄を強く磁化できる特長がある。このように、磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を液流で除去する構造は、従来のように電磁石や永久磁石の極性を反転させることなく、いいかえると複雑な機構を必要とせず、極めて簡単に磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を除去でき、また、磁力放射面から放射される磁力を弱くすることなく四酸化三鉄を強く磁化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が先に開発した研削液に含まれる微細スラッジの分離装置
【図２】本発明の一実施例にかかる四酸化三鉄の分離装置の概略断面図
【図３】図２に示す分離装置の予備磁化装置の拡大断面図
【図４】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図５】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図６】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図７】図６に示す予備磁化装置の磁力放射器の水平断面図
【図８】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【符号の説明】
１…予備磁化装置
２…磁力放射器 ２Ａ…磁力放射面
３…ノズル
４…分離槽
５…非磁性プレート ５Ａ…吸着部 ５Ｂ…傾斜部
５Ｃ…分離部
６…磁気コンベア ６Ａ…永久磁石 ６Ｂ…チェーン
６Ｃ…スプロケット ６Ｄ…回転軸
６Ｅ…モーター ６Ｆ…チェーンガイド
７…分散プレート
８…ケーシング
９…永久磁石
１０…磁性金属
１１…磁性金属ケース
１２…溜槽
１３…鏡面処理面
１４…帯磁機構
１５…オーバーフローせき
１６…排出口
１７…スクレーパ １７Ａ…掻取部 １７Ｂ…往復運動機構
１８…摺動部
Ｆ…四酸化三鉄
Ｗ…液体
Ｓ…スラッジ
Ｌ…研削液
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄を液体から分離する方法と装置、とくに極めて微細な粉末状である四酸化三鉄を液体から効率よく分離する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粉末の四酸化三鉄が含まれる液体は、鉄や鉄合金を研磨する工程で発生し、あるいは鉄や鉄合金を圧延したり焼き入れする工程で発生する。研磨する工程においては、被研磨物に散布する切削油に粉末状の四酸化三鉄が含まれる。研磨には水性あるいは油性の切削油が使用される。切削油は、被研磨物を効率よく研磨するために被研磨部に散布される。切削油には、刃物や砥石で研磨されるときに発生する微細なスラッジが浮遊物質として含まれる。このスラッジは四酸化三鉄を含んでいる。砥石の研磨に使用される切削油には、極めて微細なスラッジが浮遊物として含まれる。研磨工程において、切削油はスラッジを除去して繰り返し使用される。切削油を繰り返し使用するために、切削油からいかに完全にスラッジを除去できるかが大切である。切削油にスラッジが含まれると、綺麗な切削油を供給できなくなって、被研磨物の表面に傷を付けて高品質な製品を製作できなくなり、あるいは刃物や砥石の損傷を甚だしくする欠点がある。
【０００３】
鉄や鉄合金の圧延や焼き入れにおいては、圧延ロールや加熱された鉄や鉄合金を冷却するために冷却水を使用する。圧延ロールや鉄や鉄合金等を冷却する冷却水は、鉄や鉄合金表面から四酸化三鉄が分離して微細な粉末状のスラッジの状態で含まれるようになる。冷却水も、スラッジを分離して繰り返し使用される。このとき、冷却水からいかに綺麗にスラッジを除去できるかが大切である。
【０００４】
また、切削油や冷却水は、排水するときにも、含有されるスラッジを確実に除去して綺麗な液体の状態で排水することが大切である。
【０００５】
冷却水から四酸化三鉄のスラッジを除去する装置は開発されている。（特許文献１参照）
【０００６】
この公報には、冷却水排水処理装置が記載される。この装置は、加熱された鋼片の圧延設備を冷却した冷却排水を通過させる沈澱槽を設け、沈澱槽を通った排水の流路の途中に水深の浅い浅底流路を設け、かつ浅底流路の底面に板状磁石を布設し、さらに該浅底流路を通った排水のオーバーフロー式ろ過設備を有する構造としている。
【０００７】
この構造の装置は、沈澱槽に設けている磁石で、冷却水に含まれるスラッジを吸着して分離する。磁石がスラッジを吸着するので、磁石のない装置よりも効率よくスラッジを除去できる。しかしながら、この装置は、分離したスラッジの除去に手間がかかるばかりでなく、スラッジを速やかに効率よく磁石に吸着させて除去するのが難しい。とくに、微細な粉末状のスラッジを効率よく除去するのが難しい。それは、微細なスラッジには、磁気的な吸着力が強く作用しないからである。
【０００８】
本発明者は、微細な粉末状のスラッジを効率よく分離する装置を開発している。（特許文献２参照）
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−３１３８９８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３９１８０号公報
【００１０】
この分離装置は、図１に示すように、スラッジＳを含む研削液Ｌが供給される分離槽４と、この分離槽４内に配設されて、スラッジＳを表面に移動させる非磁性プレート５と、この非磁性プレート５の裏面に配設されて、非磁性プレート５の表面に磁気的な吸着力でスラッジＳを吸着して排出方向に移動させる磁気コンベア６とを備え、さらに、非磁性プレート５の上方に、研削液Ｌに含まれるスラッジＳを磁化させる帯磁機構１４を設けている。帯磁機構１４は電磁石や永久磁石で、電磁石や永久磁石でスラッジＳを磁化、凝集させて非磁性プレート５上に沈降させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の分離装置は、スラッジを効率よく分離できる。それは、帯磁機構が液体に含まれるスラッジを磁化させるからである。とくに、スラッジに多量に含まれる黒色の四酸化三鉄は強磁性体であるから、磁場により強く磁化されると共に、磁力を除いても磁化が残る物性がある。四酸化三鉄は、酸化されると常磁性体である赤色の二三酸化鉄となる。常磁性体である二三酸化鉄になると、磁場で磁化されるが、残留磁化が少ないので、磁場を除くと磁化が残らなくなる。このため、スラッジに含まれる四酸化三鉄は、酸化されて二三酸化鉄となる前に速やかに磁化して、効率よく分離することがとくに大切である。
【００１２】
図１に示す分離装置は、強磁性体である四酸化三鉄を磁化し、磁石に吸着されやすい状態として、磁気コンベアで効率よく吸着させる。このため、この装置は、極めて微細な四酸化三鉄をも速やかに確実に分離できる特長がある。しかしながら、この装置は、分離槽の内部に充填している液中に電磁石や永久磁石の帯磁機構を配設するので、分離槽に供給する前に四酸化三鉄を磁化することができない。四酸化三鉄は、分離槽に供給されて内部を流動するときに電磁石や永久磁石の間を通過して磁化される。分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄は、帯磁機構で磁化されておらず、分離槽の内部を流動した後に磁化される。このため、分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄を、磁気コンベアで効率よく非磁性プレートの表面に吸着できない欠点がある。
【００１３】
また、この分離装置は、帯磁機構の表面に、液体に含まれる四酸化三鉄が吸着される。帯磁機構の表面に四酸化三鉄が吸着されると、これが外部に放射される磁力を弱くする。それは、表面に付着された四酸化三鉄が帯磁機構の表面を磁気シールドするからである。この弊害を避けるために、電磁石の極性を一定の周期で反転させ、あるいは永久磁石の極性を反転させる機構を必要とするので、全体の構造が複雑になる欠点がある。
【００１４】
さらにまた、分離槽の液中に帯磁機構を浸漬して、液体に含まれる四酸化三鉄を磁化するので、非磁性プレートの水深を浅くできない欠点もある。非磁性プレートの水深が深くなると、非磁性プレートから離れた液体に含まれる四酸化三鉄は、磁気コンベアの磁石に効率よく吸着されなくなる。ちなみに、磁気コンベアの磁石を非磁性プレートに極めて接近して移動させるとしても、非磁性プレートから５ｃｍ以上はなれると磁力が極めて弱くなる。このため、帯磁機構で磁化した四酸化三鉄であっても、効率よく非磁性プレートの表面に吸着できなくなる。
【００１５】
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、液体に含まれる四酸化三鉄を分離槽に供給する前工程で磁化して効率よく分離する液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、噴射される液体でもって磁力放射器の磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を強制的に除去して、簡単な構造で次々と供給される液体に含まれる四酸化三鉄を強く磁化して、効率よく速やかに分離できる液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを分離槽４に供給して、分離槽４内に配設している非磁性プレート５の表面に粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを流動させる。さらに、非磁性プレート５の背面に磁気コンベア６を配設して、この磁気コンベア６の磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５の表面に吸着して排出方向に移動させる。さらに、本発明の分離方法は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを、表面から外部に磁力線を放射している磁力放射面２Ａに向かって噴射し、磁力放射面２Ａから放射される磁力線で液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化する。磁化された四酸化三鉄Ｆを磁気コンベア６の磁力で非磁性プレート５の表面に吸着して、排出方向に移送して液体Ｗから分離する。
【００１７】
本発明の分離方法は、磁力放射面２Ａを水平ないしほぼ水平に配置して、この磁力放射面２Ａの上面に粉末状の四酸化三鉄を含む液体Ｗを噴射して四酸化三鉄を磁化することができる。さらに、本発明の分離方法は、分離槽４の上に水平に配設している磁力放射面２Ａの上面に粉末状の四酸化三鉄を含む液体Ｗを噴射して、磁力放射面２Ａで液体Ｗに含まれる四酸化三鉄を磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給することができる。
【００１８】
本発明の請求項４の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置は、粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗが供給される分離槽４と、この分離槽４内に配設されて、粉末状の四酸化三鉄Ｆを表面で移動させる非磁性プレート５と、この非磁性プレート５の背面に配設されて、非磁性プレート５の表面に磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着して排出方向に移動させる磁気コンベア６と、液体Ｗに含まれる粉末状の四酸化三鉄Ｆを磁化して非磁性プレート５の表面に供給する予備磁化装置１とを備える。予備磁化装置１は、表面を磁力放射面２Ａとする磁力放射器２と、この磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射するノズル３とを備える。予備磁化装置１は、ノズル３が液体Ｗを磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって噴射し、噴射された液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁力放射器２の磁力放射面２Ａから放射される磁力線で磁化する。磁化された粉末状の四酸化三鉄Ｆを、分離槽４に設けている非磁性プレート５と磁気コンベア６とで液体Ｗから分離する。
【００１９】
本発明の請求項５の分離装置は、分離槽４の上方に、磁力放射面２Ａが水平となるように磁力放射器２を配設している。この分離装置は、ノズル３から磁力放射器２の磁力放射面２Ａに粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射して、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給している。
【００２０】
さらに、本発明の請求項６の分離装置は、磁力放射器２が、非磁性材で製作されているケーシング８と、このケーシング８に内蔵している永久磁石９とを備える。ケーシング８は、表面を平滑面とする磁力放射面２Ａを有し、この磁力放射面２Ａを構成しているケーシング８の内面に永久磁石９を固定している。
【００２１】
さらに、本発明の請求項７の分離装置は、非磁性プレート５が、表面に吸着された粉末状の四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離する分離部５Ｃを備える。さらに、この分離装置は、分離部５Ｃの表面を移動するスクレーパ１７を備えており、非磁性プレート５の表面に付着する粉末状の四酸化三鉄Ｆをスクレーパ１７で除去している。さらにまた、本発明の請求項８の分離装置は、非磁性プレート５の分離部５Ｃを鉛直下方に延長しており、スクレーパ１７が上から下に移動して、表面に吸着される粉末状の四酸化三鉄Ｆを掻き落として非磁性プレート５から分離している。
【００２２】
さらに、本発明の請求項９の分離装置は、非磁性プレート５が、分離槽４の液面下に水平に配設されて、表面に粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着させる吸着部５Ａを有し、この吸着部５Ａの水深を１〜４ｃｍとしている。さらに、本発明の請求項１０の分離装置は、分離槽４の排出側に、非磁性プレート５の水深を特定するオーバーフローせき１５を設けている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための四酸化三鉄の分離方法と分離装置を例示するものであって、本発明は分離方法と分離装置を下記のものに特定しない。
【００２４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
図２に示す液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置は、たとえば、鉄や鉄合金を研磨する工程で発生し、あるいは鉄や鉄合金を圧延したり焼き入れする工程で発生する液体に含まれる微細な粉末状の四酸化三鉄を分離するのに使用される。この分離装置は、四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗが供給される分離槽４と、この分離槽４の液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを吸着して排出する非磁性プレート５と、この非磁性プレート５に磁気的な吸着力で吸着させる磁気コンベア６と、分離槽４に供給する液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化する予備磁化装置１とを備える。
【００２６】
図に示す分離槽４は、一方の端部を液体Ｗの供給側として、他方の端部を液体Ｗの排出側として、供給側に供給された液体Ｗを排出側から排出する。図の分離槽は、左側を供給側として、右側を排出側としている。液体Ｗは、含有する粉末状の四酸化三鉄Ｆが予備磁化装置１で磁化されて、分離槽４の供給側に供給される。
【００２７】
予備磁化装置１を図２ないし図７に示している。これ等の図に示す予備磁化装置１は、表面を磁力放射面２Ａとする磁力放射器２と、この磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって粉末状の四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射するノズル３とを備えている。予備磁化装置１は、ノズル３から液体Ｗを磁力放射器２の磁力放射面２Ａに向かって噴射する。噴射された液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆは、磁力放射器２の磁力放射面２Ａから放射される磁力線で磁化される。予備磁化装置１で磁化された粉末状の四酸化三鉄Ｆは、分離槽４に供給され、分離槽４に設けている非磁性プレート５と磁気コンベア６とで液体Ｗから分離される。
【００２８】
図の予備磁化装置１は、分離槽４の上方に、磁力放射面２Ａが水平となるように磁力放射器２を配設している。この予備磁化装置１は、ノズル３から磁力放射器２の磁力放射面２Ａに四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗを噴射して、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを磁化すると共に、液体Ｗを分散して分離槽４に供給する。図の予備磁化装置１は、磁力放射器２の下に液体Ｗを分散して分離槽４に供給する分散プレート７を固定している。磁力放射器２から落下される液体Ｗは、分散プレート７でさらに広い範囲に分散されて分離槽４に供給される。分散プレート７を備える構造は、磁力放射器２を大きくすることなく、液体Ｗを分散プレート７に広く拡散して供給できる。ただし、分散プレートを使用することなく、磁力放射器の磁力放射面で液体を広い面積に拡散して分離槽に供給することもできる。液体Ｗを広い領域に分散して分離槽４に供給する装置は、四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５に速やかに吸着させて効率よく分離できる。液体Ｗが局部的に激しく分離槽４に供給されないからである。液体Ｗが激しく供給されると、供給部分で撹拌されて、非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離してしまう。分散して静かに供給する装置は、この弊害がなく四酸化三鉄Ｆを効率よく非磁性プレート５に吸着して分離できる。
【００２９】
図の磁力放射器２は、非磁性材で製作しているケーシング８と、このケーシング８に内蔵している永久磁石９とを備える。ケーシング８は、ステンレスやアルミニウム等の非磁性金属、あるいはプラスチック等の非磁性材で製作される。ケーシング８は、水密構造として、内部に水が浸入しない構造としている。ケーシング８は、上表面を平滑な磁力放射面２Ａとして、この磁力放射面２Ａを構成するケーシング８の天板の内面に永久磁石９を固定している。平滑面である磁力放射面２Ａは、供給される液体Ｗをスムーズに表面に流して、含まれる四酸化三鉄を磁化する。ただし、ケーシング上面の磁力放射面は、必ずしも平滑面とする必要はない。たとえば、微細な凹凸のある面、あるいは複数の溝を設けた面とすることもできる。水平な磁力放射面２Ａは、上面に供給される液体Ｗを四方に均一に分散させて流下させる。ただ、磁力放射面は、必ずしも水平面とする必要はなく、傾斜面とすることもできる。また、垂直面とすることもできる。さらに、図８に示すように、磁力放射面２Ａをケーシング８の下面とすることもできる。
【００３０】
永久磁石９は、磁力放射面２Ａから磁力線を外部に放射するようにケーシング８に内蔵される。図の磁力放射器２は、ケーシング８の内形よりも小さい外形の永久磁石９をケーシング８に内蔵させて、永久磁石９とケーシング８の側面との間に隙間を設けている。この構造の磁力放射器２は、側面からの磁力線の漏れを少なくして、側面に四酸化三鉄Ｆが吸着されるのを有効に防止できる。
【００３１】
図４の磁力放射器２は、複数の永久磁石９をケーシング８の内面に固定している。この図の磁力放射器２は、隣接する永久磁石９のＮ極とＳ極が反対極となるように、すなわち、隣接する永久磁石９が磁気的に吸着される状態で並べて固定している。永久磁石９の下面である磁力放射面２Ａの反対側の磁極には、磁気抵抗の小さい鉄等の常磁性体あるいは強磁性体の磁性金属１０を固定している。この磁力放射器２は、複数の永久磁石９を使用して、磁力放射面２Ａの磁力線を強くできる。それは、隣接して並べている永久磁石９の磁力放射面２Ａの反対側を、磁性金属１０で磁気抵抗の小さい状態で連結して、磁気回路の磁気抵抗を小さくできるからである。
【００３２】
図５の磁力放射器２は、永久磁石９を磁性金属ケース１１を介してケーシング８の内面に固定している。磁性金属ケース１１は、磁気抵抗の小さい常磁性体あるいは強磁性体で、鉄等の磁性金属で製作される。磁性金属ケース１１は、周壁の内形を永久磁石９よりも大きくして、周壁の内側に永久磁石９を固定している。この磁力放射器２は、磁性金属ケース１１でもって磁力放射面２Ａから放射される磁力線強度を向上できる。磁性金属ケース１１が、永久磁石９の外部にできる磁力ループの磁気抵抗を小さくして、永久磁石９と磁性金属ケース１１の周壁との間で強く磁力線を放射するからである。この構造は、磁性金属ケースの内部に複数の永久磁石を固定することができる。複数の永久磁石は、隣接する永久磁石の磁極が同じ極となるように並べて固定される。
【００３３】
さらに、図６と図７の磁力放射器２は、リング状の永久磁石９を磁性金属ケース１１に固定して、ケーシング８の内面に固定している。磁性金属ケース１１は、磁気抵抗の小さい常磁性体あるいは強磁性体で、鉄等の磁性金属で製作される。図の磁性金属ケース１１は、内周壁と外周壁を設けているリング状で、内周壁と外周壁の間に、永久磁石９を固定している。永久磁石９は、内周面と外周面を、内周壁と外周壁から離して、すなわち、隙間ができるように磁性金属ケース１１に固定している。この磁力放射器２は、ノズル３から中心に液体Ｗを噴射して、液体Ｗをリング状の永久磁石９の上面に通過させて磁化する。この磁力放射器２も、磁性金属ケース１１でもって磁力放射面２Ａから放射される磁力線強度を強くできる。磁性金属ケース１１が永久磁石９の外部にできる磁気ループの磁気抵抗を小さくするからである。この磁力放射器２は、ノズル３から噴射された液体Ｗを、磁性金属ケース１１と永久磁石９との間にできる磁力線強度の強い領域に通過させて分離槽４に供給する。このため、液体Ｗの四酸化三鉄Ｆを強く磁化して分離槽４に供給できる。
【００３４】
予備磁化装置１で磁化された四酸化三鉄Ｆを含む液体Ｗは、分散プレート７を通過して分離槽４の供給側に供給される。分離槽４に供給された液体Ｗは、液中に含まれる四酸化三鉄Ｆが非磁性プレート５に吸着される。非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆは、磁気コンベア６で移送されて液体Ｗから除去される。四酸化三鉄Ｆの除去された液体Ｗは、分離槽４の排出側から排出される。図２に示す分離槽４は、四酸化三鉄Ｆが除去された液体Ｗをオーバーフローさせて排出するオーバーフローせき１５を排出側に設けている。図のオーバーフローせき１５は、分離槽４の底板から上方に突出して設けている。オーバーフローせき１５を越えた液体Ｗは、分離槽４の排出側に設けた排出口１６から排出される。
【００３５】
図に示す分離装置は、非磁性プレート５を分離槽４の底板としている。分離槽の底板とは別に、分離槽の内部に非磁性プレートを配設することもできるのは言うまでもない。ただ、非磁性プレート５を分離槽４の底板に兼用する装置は、最も簡単な構造にできる。
【００３６】
非磁性プレート５は、ステンレス、アルミニウム、銅等の非磁性金属で製作される。この非磁性プレート５は、予備磁化装置１から供給される液体Ｗに含まれる粉末状の四酸化三鉄Ｆを吸着させる吸着部５Ａと、この吸着部５Ａで吸着された四酸化三鉄Ｆを液体Ｗの外部に上昇させる傾斜部５Ｂと、傾斜部５Ｂで液体Ｗの外部に送り出された四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５から分離する分離部５Ｃとを備える。
【００３７】
非磁性プレート５は、上面を平滑面とすることに加えて、さらに、表面を金属メッキし、あるいは、表面にホーロー層を形成し、あるいはまた、表面を鏡面に研磨して鏡面処理面１３としている。
【００３８】
金属メッキは、クロームメッキや金メッキである。クロームメッキは、低コストで表面が硬く、しかも凹凸の少ない鏡面にできる特長がある。金属メッキされた鏡面処理面１３は、メッキ層によって、表面の凹凸が極めて少ない鏡面となる。メッキ層の膜厚は、好ましくは３〜１００μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍとする。クロームメッキは、磁気シールドして磁石が四酸化三鉄を磁気的に吸引する力を弱める。このため、クロームメッキは、できる限り薄い薄膜として、非磁性プレート５の表面を鏡面とするのがよい。ただ、クロームメッキが薄すぎると、非磁性プレートの表面を理想的な鏡面にできない。このため、クロームメッキ層の膜厚は、５〜５０μｍとするのがよい。金属メッキして表面を鏡面処理面１３とする非磁性プレート５は、銅板が適している。金属メッキを付着しやすいからである。ただ、ステンレス板やアルミニウム板も、表面に金属メッキをして鏡面処理面とすることができる。
【００３９】
ホーロー層は、非磁性プレートの表面に低融点のゆう薬を均一に塗布し、これを溶融状態に流動させる温度まで加熱して、表面を鏡面状態として焼結する。ホーロー層は、クロームメッキのように磁気シールドする作用がない。このため、厚くして非磁性プレート５の表面を鏡面にできる特長がある。ホーロー層の膜厚は、たとえば、０．１〜２ｍｍとする。ホーロー層は極めて硬いので耐久性があって、長寿命にできる特長がある。
【００４０】
表面を鏡面に研磨して鏡面処理面とした非磁性プレートは、表面粗さを▽▽▽以上する鏡面に研磨して鏡面処理面とする。この非磁性プレートは、微細な研磨材を使用して、非磁性プレートの表面を鏡面に研磨する。この非磁性プレートは、ステンレス板が適している。それは、鏡面処理面の腐食を防止できるからである。この構造の非磁性プレートは、最も安価に表面を鏡面処理面にできる特長がある。
【００４１】
吸着部５Ａは、分離槽４の底板の水平部で構成される。図において、底板の左部は四酸化三鉄Ｆの移送方向に向かって上り勾配の傾斜面となっており、この傾斜面で傾斜部５Ｂを構成している。傾斜部５Ｂは、上端を液面よりも上方まで延長している。傾斜部５Ｂは、上端で所定の曲率半径で湾曲されて垂直に降下する分離部５Ｃに連結されている。分離部５Ｃは、非磁性プレート５の先端に設けられており、分離部５Ｃの下方には、液体Ｗから分離された四酸化三鉄Ｆの溜槽１２を設けている。
【００４２】
吸着部５Ａは、分離槽４の液面下に水平に配設されている。いいかえると、分離槽４には、吸着部５Ａが液面下となるように液体Ｗが供給される。吸着部５Ａの水深は、液体Ｗに含まれる四酸化三鉄Ｆを非磁性プレート５に効率よく吸着できると共に、四酸化三鉄Ｆの除去された液体Ｗをオーバーフローせき１５からオーバーフローさせて排出できる最適な深さに調整される。吸着部５Ａの水深は、たとえば、０．５ないし５ｃｍ、好ましくは１〜４ｃｍとすることができる。このように、吸着部５Ａの水深を浅くする構造は、液体中に含まれる四酸化三鉄Ｆと磁気コンベア６の磁石との距離を小さくできるので、磁化された四酸化三鉄Ｆを効率よく非磁性プレート５に吸着できる特長がある。吸着部５Ａの水深は、液体Ｗの排出側に配設されるオーバーフローせき１５の高さで特定できる。分離槽４は、吸着部５Ａにおける液体Ｗの深さが前述の範囲となるように、オーバーフローせき１５の高さを決定する。
【００４３】
傾斜部５Ｂは、非磁性プレート５に吸着された四酸化三鉄Ｆを磁気コンベア６で上方に移送しながら、四酸化三鉄Ｆに付着する液体Ｗを吸着部５Ａ側に流下させて分離する。液体Ｗから分離された四酸化三鉄Ｆは、傾斜部５Ｂに沿って分離部５Ｃまで移送されて、分離部５Ｃから排出される。
【００４４】
分離部５Ｃは、非磁性プレート５の先端に、鉛直下向きに延長して設けられている。分離部５Ｃに移送された四酸化三鉄Ｆは、自重で落下し、あるいは、スクレーパ１７で掻き取られて落下して溜槽１２に集められる。図の分離装置は、分離部５Ｃの表面を移動するスクレーパ１７を備える。
【００４５】
スクレーパ１７は、分離部５Ｃの表面に沿って移動して四酸化三鉄Ｆを掻き取る掻取部１７Ａと、この掻取部１７Ａを上下に往復運動させる往復運動機構７Ｂとを備える。掻取部１７Ａは、先端縁を分離部５Ｃの表面に接触できるように、分離部５Ｃの表面と平行に配設されており、往復運動機構１７Ｂで上下方向に移動されて分離部５Ｃの表面の四酸化三鉄Ｆを掻き取って除去する。掻取部１７Ａは、非磁性プレート５の表面に接触する先端縁に、ゴム状弾性体の摺動部１８を設けており、分離部５Ｃの表面を隙間なく摺動できるようにしている。図に示す往復運動機構１７Ｂはシリンダーで、分離部５Ｃの上方に垂直の姿勢で配設されている。このシリンダーは、下方向に伸縮するロッドの先端に掻取部１７Ａを連結している。この構造のスクレーパ１７は、シリンダーのロッドを伸長させて掻取部１７Ａを上から下に移動させ、摺動部１８を分離部５Ｃの表面に沿って上から下に摺動させて、非磁性プレート５の表面に吸着された粉末状の四酸化三鉄Ｆを掻き取って落下させる。さらに、スクレーパ１７は、シリンダーのロッドが収縮されると、掻取部１７Ａを元の位置に復帰させる。ただ、往復運動機構は、必ずしもシリンダーとする必要はなく、掻取部を上下に往復運動できる他の全ての機構が使用できる。
【００４６】
磁気コンベア６は、非磁性プレート５の下方に配設される。四酸化三鉄Ｆを磁気的な吸着力で吸着して、非磁性プレート５に沿って移送させるためである。磁気コンベア６は、非磁性プレート５の下面に接近して移動する永久磁石６Ａを備える。永久磁石６Ａは、その両端を、磁気コンベア６の無端のチェーン６Ｂに連結される。無端チェーン６Ｂは、一定の間隔で、細長い永久磁石６Ａを連結している。さらに、磁気コンベア６は、永久磁石６Ａを、非磁性プレート５の下面に接近して移動させるために、チェーン６Ｂの移送路にチェーンガイド６Ｆを設けている。チェーン６Ｂをチェーンガイド６Ｆで決められた位置に移動させて、永久磁石６Ａを非磁性プレート５の下面に接近して移動させる。チェーン６Ｂを移動させるために、２条のチェーン６Ｂを、スプロケット６Ｃに掛けている。スプロケット６Ｃは、回転軸６Ｄの両端に固定され、回転軸６Ｄをモーター６Ｅで駆動して、チェーン６Ｂを移動させる。
【００４７】
チェーン６Ｂで移動される永久磁石６Ａの速度は、例えば、約１ｃｍ／秒に設定される。ただ、永久磁石６Ａの移動速度は、たとえば、０．３〜５ｃｍとすることもできる。永久磁石６Ａの移動速度が遅すぎると、吸着した四酸化三鉄Ｆを能率よく排出できない。反対に、永久磁石６Ａの移動速度が早すぎると、吸着した四酸化三鉄Ｆを移送できなくなる。永久磁石６Ａの移動速度は、四酸化三鉄Ｆを能率よく移動できるように決定される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置は、液体に含まれる四酸化三鉄を効率よく分離できる特長がある。それは、本発明の分離方法と分離装置が、粉末状の四酸化三鉄を含む液体を磁力放射面に向かって噴射し、液体に含まれる四酸化三鉄を磁力放射面から放射される磁力線で磁化して分離槽に供給しており、磁化された粉末状の四酸化三鉄を分離槽に設けている非磁性プレートと磁気コンベアとで液体から分離しているからである。本発明は、液体に含まれる四酸化三鉄を分離槽に供給する前工程で磁化するので、非磁性プレートの水深を浅くして、液体に含まれる四酸化三鉄を効率よく非磁性プレートの表面に吸着させて分離できると共に、分離槽に供給された直後の液体に含まれる四酸化三鉄であっても、磁気コンベアで効率よく非磁性プレートの表面に吸着できる特長がある。
【００４９】
さらに、本発明の分離方法と分離装置は、噴射される液体でもって磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を強制的に除去できるので、磁力放射面の表面に吸着された四酸化三鉄で外部に放射される磁力を弱くすることなく、簡単な構造で次々と供給される液体に含まれる四酸化三鉄を強く磁化できる特長がある。このように、磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を液流で除去する構造は、従来のように電磁石や永久磁石の極性を反転させることなく、いいかえると複雑な機構を必要とせず、極めて簡単に磁力放射面に吸着される四酸化三鉄を除去でき、また、磁力放射面から放射される磁力を弱くすることなく四酸化三鉄を強く磁化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が先に開発した研削液に含まれる微細スラッジの分離装置
【図２】本発明の一実施例にかかる四酸化三鉄の分離装置の概略断面図
【図３】図２に示す分離装置の予備磁化装置の拡大断面図
【図４】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図５】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図６】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【図７】図６に示す予備磁化装置の磁力放射器の水平断面図
【図８】予備磁化装置の他の一例を示す拡大断面図
【符号の説明】
１…予備磁化装置
２…磁力放射器 ２Ａ…磁力放射面
３…ノズル
４…分離槽
５…非磁性プレート ５Ａ…吸着部 ５Ｂ…傾斜部
５Ｃ…分離部
６…磁気コンベア ６Ａ…永久磁石 ６Ｂ…チェーン
６Ｃ…スプロケット ６Ｄ…回転軸
６Ｅ…モーター ６Ｆ…チェーンガイド
７…分散プレート
８…ケーシング
９…永久磁石
１０…磁性金属
１１…磁性金属ケース
１２…溜槽
１３…鏡面処理面
１４…帯磁機構
１５…オーバーフローせき
１６…排出口
１７…スクレーパ １７Ａ…掻取部 １７Ｂ…往復運動機構
１８…摺動部
Ｆ…四酸化三鉄
Ｗ…液体
Ｓ…スラッジ
Ｌ…研削液
Claims (10)
- 粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を分離槽(4)に供給して、分離槽(4)内に配設している非磁性プレート(5)の表面に粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を流動させ、非磁性プレート(5)の背面に磁気コンベア(6)を配設して、この磁気コンベア(6)の磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄(F)を非磁性プレート(5)の表面に吸着して排出方向に移動させる四酸化三鉄の分離方法であって、
粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を、表面から外部に磁力線を放射している磁力放射面(2A)に向かって噴射し、磁力放射面(2A)から放射される磁力線で液体(W)に含まれる四酸化三鉄(F)を磁化し、磁化された四酸化三鉄(F)を磁気コンベア(6)の磁力で非磁性プレート(5)の表面に吸着して排出方向に移送して液体から分離する液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法。 - 磁力放射面(2A)を水平ないしほぼ水平に配置して、この磁力放射面(2A)の上面に粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を噴射して四酸化三鉄(F)を磁化する請求項１に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法。
- 分離槽(4)の上に水平に配設している磁力放射面(2A)の上面に粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を噴射して、磁力放射面(2A)で液体(W)に含まれる四酸化三鉄(F)を磁化すると共に、液体(W)を分散して分離槽(4)に供給する請求項２に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法。
- 粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)が供給される分離槽(4)と、この分離槽(4)内に配設されて、粉末状の四酸化三鉄(F)を表面で移動させる非磁性プレート(5)と、この非磁性プレート(5)の背面に配設されて、非磁性プレート(5)の表面に磁気的な吸着力で粉末状の四酸化三鉄(F)を吸着して排出方向に移動させる磁気コンベア(6)と、液体(W)に含まれる粉末状の四酸化三鉄(F)を磁化して非磁性プレート(5)の表面に供給する予備磁化装置(1)とを備え、
予備磁化装置(1)は、表面を磁力放射面(2A)とする磁力放射器(2)と、この磁力放射器(2)の磁力放射面(2A)に向かって粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を噴射するノズル(3)とを備えており、
ノズル(3)が液体(W)を磁力放射器(2)の磁力放射面(2A)に向かって噴射し、噴射された液体(W)に含まれる四酸化三鉄(F)を磁力放射器(2)の磁力放射面(2A)から放射される磁力線で磁化し、磁化された粉末状の四酸化三鉄(F)を、分離槽(4)に設けている非磁性プレート(5)と磁気コンベア(6)とで液体(W)から分離するようにしてなる液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。 - 分離槽(4)の上方に、磁力放射面(2A)が水平となるように磁力放射器(2)を配設し、ノズル(3)から磁力放射器(2)の磁力放射面(2A)に粉末状の四酸化三鉄(F)を含む液体(W)を噴射して、液体(W)に含まれる四酸化三鉄(F)を磁化すると共に、液体(W)を分散して分離槽(4)に供給する請求項４に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
- 磁力放射器(2)が、非磁性材で製作されているケーシング(8)と、このケーシング(8)に内蔵している永久磁石(9)とを備え、ケーシング(8)は表面を平滑面とする磁力放射面(2A)を有し、この磁力放射面(2A)を構成しているケーシング(8)の内面に永久磁石(9)を固定している請求項４に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
- 非磁性プレート(5)が、表面に吸着された粉末状の四酸化三鉄(F)を非磁性プレート(5)から分離する分離部(5C)を有し、この分離部(5C)の表面を移動するスクレーパを設けて、スクレーパで表面に付着する粉末状の四酸化三鉄(F)を除去する請求項４に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
- 非磁性プレート(5)の分離部(5C)が鉛直下方に延長されており、スクレーパが上から下に移動して、表面に吸着される粉末状の四酸化三鉄(F)を掻き落として非磁性プレート(5)から分離する請求項７に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
- 非磁性プレート(5)が、分離槽(4)の液面下に水平に配設されて、表面に粉末状の四酸化三鉄(F)を吸着させる吸着部(5A)を有し、この吸着部(5A)の水深を１〜４ｃｍとしている請求項４に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
- 分離槽(4)の排出側に、非磁性プレート(5)の水深を特定するオーバーフローせき(15)を設けている請求項４または９に記載される液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離装置。
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