JP4948514B2 - 回転ドラム型磁気分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用済みクーラント液に含まれる微細スラッジを回収する回転ドラム型磁気分離装置に関する。

金属材料、特に鉄鋼材料に代表される磁性材料の切削加工、研削加工等において、クーラント液とともに排出される切削屑、切粉等は、液分と分離させて回収する。切削屑、切粉等は様々な形状を有していることから、回収効率の観点から種々の磁気分離(回収)装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、従来の回転ドラム型磁気分離装置が開示されている。図１は、従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。図１に示すように、従来の回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にクーラント液を溜め置く液溜め部２が設けられている。液溜め部２を二分するように、本体１の中央部近傍に回転ドラム３が略水平方向に軸支されている。回転ドラム３は、ステンレス鋼等の非磁性材からなる円筒体をなしており、外周面に複数の磁石４、４、・・・を所定の配列で配置してある内筒５を外筒の内部に同軸に固定してある。複数の磁石４、４、・・・の極性は、クーラント液に含まれる切削屑、切粉等を磁着させることができるように、回転ドラム３の外周面近傍に所定の磁束を発生させるよう配置されている。

特許文献１では、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒５に、複数の磁石４、４、・・・が配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒５に磁石４、４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

磁石４、４、・・・の磁力によって液溜め部２の底部にて回転ドラム３の外周面に吸着されたスラッジは、回転ドラム３の回転に伴って回転ドラム３の頂上部へと搬送され、頂上部を通過した時点で磁石４、４、・・・による吸着力を失い、回転ドラム３に当接するスクレーパ７にてスラッジが掻き取られて回収される。回転ドラム３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム３の外周面に当接されている。回転ドラム３と絞りローラ６との間を吸着されたスラッジが通過することにより、スラッジに含まれている液分が絞り取られ、磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等のみが分離される。
特開２０００−０７９３５３号公報

特許文献１では、回転ドラム３の外周面近傍に所定の磁束を発生させるよう、複数の磁石４、４、・・・を、半径方向にＮ極、Ｓ極が生じるように配置している。このような配置では、一方の磁石４からの磁束は、回転ドラム３から外に出ることなく、ほとんどが隣接する磁石４に入る。つまり、いわゆる有効磁束ＥＭは少なく、回転ドラム３の外周面近傍の磁束密度は最大３０００ガウス程度にしかならない。したがって、難磁性体を研磨した場合、従来の磁気分離装置でのスラッジの回収率は８０重量％程度で留まっており、二次濾過装置を必要とする等コストアップ要因が生じていた。

一方、非磁性体であっても、微量に磁性体を含む非磁性体も存在する。代表的なアルミダイキャストでは、研磨加工等によるスラッジにも微量の磁性体を含んでいる。しかし、回転ドラム３の外周面近傍の磁束密度が３０００ガウス程度である場合には微量の磁性体とともにアルミダイキャストを吸着することはできず、処理済クーラント液から分離するためには、別途非磁性体を分離するための工程が必要となるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、磁石の配列を変更すること、及びヨークの配置を工夫することにより、回転ドラムの外周面近傍の磁束密度を１テスラ近傍まで大きくし、処理済クーラント液中の非磁性体であって微量の磁性体を含む切削屑、切粉等も確実に吸着して分離することができる回転ドラム型磁気分離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、複数の磁石を配置した内筒を内蔵し、固定された該内筒の周囲を非磁性材からなる外筒が回転するようにしてある回転ドラムを備え、処理済クーラント液中の不要物を分離する回転ドラム型磁気分離装置において、前記内筒は、周方向にＮ極、Ｓ極が向くよう複数の磁石を配置し、隣接する２つの磁石が同極同士で互いに向い合うよう、複数の磁石を周面の４分の３に、環状の磁石列として配置してあることを特徴とする。

第１発明では、複数の磁石を配置した内筒を内蔵し、固定された該内筒の周囲を非磁性材からなる外筒が回転するようにしてある回転ドラムを備えている。周方向にＮ極、Ｓ極が向くよう複数の磁石を配置し、隣接する２つの磁石が同極同士で互いに向い合うよう、複数の磁石を周面の４分の３に、環状の磁石列として配置することにより、磁束が反発しあい、磁束密度が大きくなる。非磁性体中に微量の磁性体が含まれている場合、このようにして発生した強力な磁力により磁性体成分を吸着することができ、従来の回転ドラムでは吸着することができなかった非磁性体を吸着して分離することができる。したがって、二次的に非磁性体のみを分離する装置を別途設ける必要がなくなり、低コストの回転ドラム型磁気分離装置を提供することが可能となる。なお、ここで「４分の３」とはおおよそ４分の３を意味している。

また、第２発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１発明において、前記複数の磁石のうち、周方向に隣接する２つの各磁石間に、磁性材又は非磁性材で構成されたヨークを挟設するようにしてあることを特徴とする。

第２発明では、周方向に隣接する２つの各磁石間に、磁性材又は非磁性材で構成されたヨークを挟設することにより、ヨークの先端部分から磁束の反発により強い磁束密度を有する磁力線が出やすくなり、より回転ドラムの外周面近傍の磁束密度を大きくすることが可能となる。

また、第３発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第２発明において、前記ヨークは、周方向に隣接する２つの各磁石間の外周側の一部にのみ挟設してあり、内周側には設けていないことを特徴とする。

第３発明では、ヨークを、周方向に隣接する２つの各磁石間の外周側の一部にのみ挟設してあり、内周側には設けていないので、ヨークの先端部分から磁極の反発による磁束が出やすくなり、ヨークは磁石の長さ全域にわたる必要がない。したがって、コスト低減を図ることが可能となる。

また、第４発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第２又は第３発明において、周方向に隣接する２つの各磁石間に、前記ヨークと、前記回転ドラムの半径方向に磁極方向を有する第２の磁石とを挟設してあり、該第２の磁石は、隣り合う第２の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする。

第４発明では、周方向に隣接する２つの各磁石間に、ヨークと、回転ドラムの半径方向に磁極方向を有する第２の磁石とを挟設してあり、互いに隣り合う第２の磁石の磁極方向が反対となるようにすることにより、ヨークの先端部分からより大きな磁束密度で磁束が発生する。したがって、微量の磁性体を含む非磁性体をより確実に吸着することが可能となる。

また、第５発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第２乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記内筒の外周側にて、前記ヨークごとに、前記ヨークの、前記回転ドラムの回転軸方向における両端部に磁極方向が相異なる一組の第３の磁石を備え、該一組の第３の磁石は、隣り合う一組の第３の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする。

第５発明では、内筒の外周側にて、ヨークごとに、ヨークの、回転ドラムの回転軸方向における両端部に磁極方向が相異なる一組の第３の磁石が設けてある。一組の第３の磁石は、隣り合う一組の第３の磁石と磁極方向が反対となることから、より反発しあう磁束が大きくなり、磁束密度が大きくなり、ヨークの先端部分からより大きな磁束密度で磁束が発生する。したがって、微量の磁性体を含む非磁性体をより確実に吸着することが可能となる。

また、第６発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第２乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記内筒の外周側にて、前記ヨークごとに、周方向から挟むように前記ヨークの両側に磁極方向が相異なる一組の第４の磁石を備え、該一組の第４の磁石は、隣り合う一組の第４の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする。

第６発明では、内筒の外周側にて、ヨークごとに、周方向から挟むようにヨークの両側に磁極方向が相異なる一組の第４の磁石が設けてある。一組の第４の磁石は、隣り合う一組の第４の磁石と磁極方向が反対となることから、より反発しあう磁束が大きくなり、磁束密度が大きくなり、ヨークの先端部分からより大きな磁束密度で磁束が発生する。したがって、微量の磁性体を含む非磁性体をより確実に吸着することが可能となる。

また、第７発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第２発明において、前記ヨークは楔形形状を有しており、周方向に隣接する２つの磁石間に挟設してあることを特徴とする。

第７発明では、ヨークが楔形形状を有しており、周方向に隣接する２つの磁石間に挟設する。ヨークが楔形形状であることから、ヨークの先端部分からより大きな磁束密度で磁束が発生する。したがって、微量の磁性体を含む非磁性体をより確実に吸着することが可能となる。

また、第８発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記複数の磁石は、回転軸方向に複数の磁石列を構成しており、該磁石列が所定間隔で複数並置してあることを特徴とする。

第８発明では、複数の磁石は、回転軸方向に複数の磁石列を構成しており、該磁石列が所定間隔で複数並置してある。複数の磁石列とすることで、より広範囲に、より大きな磁束密度で磁束が発生する。したがって、微量の磁性体を含む非磁性体をより確実に吸着することが可能となる。

また、第９発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１乃至第８発明のいずれか１つにおいて、前記複数の磁石は、アリ溝を介して前記内筒に固着するようにしてあることを特徴とする。

第９発明では、複数の磁石は、アリ溝を介して内筒に固着してある。アリ溝を介することにより、半径方向に強力な磁力が作用した場合であっても、磁石が半径方向へ飛び出すおそれがなく、安全に製造することが可能となる。

また、第１０発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１乃至第９発明のいずれか１つにおいて、前記回転ドラムは、頂上部近傍にて絞りローラが外周面に当接させてあり、前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある部分では、前記回転ドラム外周面近傍の磁束密度が漸次小さくなるようにしてあることを特徴とする。

第１０発明では、回転ドラムは、頂上部近傍にて絞りローラが外周面に当接させてあり、絞りローラの当接部分より外筒の回転方向にある部分では、回転ドラム外周面近傍の磁束密度が漸次小さくなるよう構成されている。回転ドラムに吸着され、外筒の回転により絞りローラまで誘導された磁性体を確実に回収するために、絞りローラを通過した後は漸次回転ドラム外周面近傍の磁束密度を小さくすることで、スラッジをスクレーパ等により確実に掻き取ることができる。

また、第１１発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１０発明において、前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記複数の磁石は、前記絞りローラの当接部分より漸次磁力が小さい磁石を配置してあることを特徴とする。

第１１発明では、絞りローラの当接部分より外筒の回転方向にある位置に配置されている複数の磁石は、絞りローラの当接部分より漸次磁力が小さい磁石を配置する。これにより、絞りローラを通過した後は漸次回転ドラム外周面近傍の磁束密度を小さくすることで、回転ドラムに吸着され、外筒の回転により絞りローラを通過したスラッジを確実に回収することができる。

また、第１２発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１１発明において、前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記複数の磁石は、前記絞りローラの当接部分より漸次半径方向の大きさが小さくなるよう配置してあることを特徴とする。

第１２発明では、絞りローラの当接部分より外筒の回転方向にある位置に配置されている複数の磁石は、絞りローラの当接部分より漸次半径方向の大きさが小さくなるよう配置する。これにより、絞りローラを通過した後は漸次回転ドラム外周面近傍の磁束密度を小さくすることで、回転ドラムに吸着され、外筒の回転により絞りローラを通過したスラッジを確実に回収することができる。

また、第１３発明に係る回転ドラム型磁気分離装置は、第１０乃至第１２発明のいずれか１つにおいて、前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記ヨークは、前記絞りローラの当接部分より漸次半径方向の高さが低くなるようにしてあることを特徴とする。

第１３発明では、絞りローラの当接部分より外筒の回転方向にある位置に配置されているヨークは、絞りローラの当接部分より漸次半径方向のヨーク高さが低くなるように配置されている。これにより、絞りローラを通過した後は漸次回転ドラム外周面近傍の磁束密度を小さくすることで、回転ドラムに吸着され、外筒の回転により絞りローラを通過したスラッジを確実に回収することができる。

上記構成によれば、周方向にＮ極、Ｓ極が向くよう複数の磁石を配置し、隣接する２つの磁石が同極同士で互いに向い合うよう、複数の磁石を周面の４分の３に、環状の磁石列として配置することにより、磁束が反発しあい、磁束密度が大きくなる。非磁性体中に微量の磁性体が含まれている場合、このようにして発生した強力な磁力により磁性体成分を吸着することができ、従来の回転ドラムでは吸着することができなかった非磁性体を吸着して分離することができる。したがって、二次的に非磁性体のみを分離する装置を別途設ける必要がなくなり、低コストの回転ドラム型磁気分離装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にクーラント液を溜め置く液溜め部２が設けられている。液溜め部２を二分するように、本体１の中央部近傍に回転ドラム３が略水平方向に回転することが可能に軸支されている。

回転ドラム３は、ステンレス鋼等の非磁性材からなる円筒体をなしており、外周面に複数の磁石４、４、・・・を所定の配列で配置してある内筒５を外筒９の内部に同軸に固定してある。複数の磁石４、４、・・・の極性は、従来とは異なり、回転ドラム３の外周面近傍に略１テスラの大磁束を発生させるよう工夫して配置されている。

図３は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の内筒５の構成を示す回転軸方向から見た正面図である。図３に示すように、磁石ホルダ１１を介して、隣接する２つの磁石４、４が同極同士で互いに向い合うよう、複数の磁石４、４、・・・を周面の略４分の３に、略環状の磁石列として配置してある。すなわち周方向にＮ極、Ｓ極が配置されるよう複数の磁石４、４、・・・を配置し、同極同士が互いに向かい合うように配置されている。

このように複数の磁石４、４、・・・を配置することにより、隣接する２つの磁石４、４間の磁束は、互いに反発し合い、そのほとんどが半径方向に外部へ出ることとなる。つまり、外部に出る有効磁束ＥＭが著しく増大することになる。図４は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の内筒５での磁束の方向と流れを示す回転軸方向から見た部分模式図である。

図４では、隣接する２つの磁石４、４の間に、例えばＳＰＣＣで構成されているヨーク１０、１０、・・・を挟設してある。ヨーク１０、１０、・・・を挟設することで、外部に出る有効磁束ＥＭの方向をより容易に制御することができる。ヨーク１０、１０、・・・の材質については、ＳＰＣＣのような磁性材であっても良いし、非磁性材であっても良い。

図４に示すように、隣接する２つの磁石４、４間の磁束が互いに対向している場合には反発し合い、そのほとんどが半径方向に外部へ飛び出し、隣接するヨーク１０、１０、・・・方向へと回り込む。隣接する２つの磁石４、４間の磁束が互いに対向していない場合には、外部からの磁束を引き込む。つまり、外部に出た磁束を引き込むことになる。

図２では、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒５に、複数の磁石４、４、・・・が配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒５に磁石４、４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

磁石４、４、・・・の磁力によって液溜め部２の底部にて回転ドラム３の外周面に吸着されたスラッジは、回転ドラム３の回転に伴って回転ドラム３の頂上部へと搬送され、頂上部を通過した時点で磁石４、４、・・・による吸着力を失い、回転ドラム３に当接するスクレーパ７にてスラッジが掻き取られて回収される。回転ドラム３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム３の外周面に当接されている。回転ドラム３と絞りローラ６との間を吸着されたスラッジが通過することにより、スラッジに含まれている液分が絞り取られ、磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等のみが分離される。

このような構成とすることにより、回転ドラム３に配置されている複数の磁石４、４、・・・からの磁束が反発しあい、回転ドラム３の表面近傍での磁束密度が大きくなる。非磁性体中に微量の磁性体が含まれている場合、このようにして発生した強力な磁力により磁性体成分を吸着することができ、従来の回転ドラム３では吸着することができなかった非磁性体も含めて吸着して分離することができる。したがって、二次的に非磁性体のみを分離する例えば二次濾過装置等を別途設ける必要がなくなり、低コストの回転ドラム型磁気分離装置を提供することが可能となる。

図５は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３に用いる磁石ホルダ１１の構成を示す斜視図である。磁石ホルダ１１は、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）、Ｃｕ、Ａｌ、しんちゅう等の非磁性材で構成されており、図５に示すように、互いに反発しあう磁石４、４、・・・を確実かつ安全に固定するために、アリ溝１２を介して磁石４、４、・・・を装着するようになっている。同様にヨーク１０、１０、・・・についてもアリ溝１３を介して装着するようになっている。

図６は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３に用いる磁石ホルダ１１へ磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・を装着する状態を模式的に示す斜視図である。例えば図６に示す矢印の方向に、まず一のヨーク１０を一のアリ溝１３に嵌め込み、次に一の磁石４を一のアリ溝１２に嵌め込む。以下、順次ヨーク１０と磁石４とを交互にアリ溝１３、１２に嵌め込むことにより、互いに反発しあう磁石４、４、・・・が周方向に飛び出ることなく磁石４、４、・・・を磁石ホルダ１１へ固着することができる。

図７は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３に用いる磁石ホルダ１１へ磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・を装着した状態を模式的に示す斜視図である。図７に示すように、磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・が互いに密着して磁石ホルダ１１に装着されている。磁石４、４、・・・の磁石ホルダ１１への固着方法がアリ溝を介する方法に限定されるものでないことは言うまでもない。

なお、図６及び図７からもわかるように、複数の磁石４、４、・・・は、回転ドラム３の周面の略４分の３に配置してある。そして、外筒９の回転方向にある一端部分では、磁石４、４、・・・の大きさが漸次小さくなるよう配置してある。すなわち、磁石４よりも磁石４ａの方が小さく、磁石４ｂの方が磁石４ａよりもさらに小さくなるよう配置されている。

これは、従来の回転ドラム型磁気分離装置よりも回転ドラム３表面の磁力が高いことから、スラッジが回転ドラム３の表面に堅固に付着し、スクレーパ７だけではスラッジを掻き取ることができない場合が生じうる。したがって、スラッジを吸着して移動させた後の工程、すなわち絞りローラ６にて液分を排除した後には、絞りローラ６が回転ドラム３の外周面に当接されている位置より外筒９の回転方向に配置してある磁石４、４、・・・については、漸次磁束密度が小さくなるよう、例えば漸次磁力が小さい磁石４、４、・・・を配置することが好ましい。

本実施の形態では、絞りローラ６が回転ドラム３の外周面に当接されている位置までは同一の磁石４、４、・・・を配置し、それ以後の部分で漸次磁力が小さくなるよう半径方向の大きさが小さい磁石４、４、・・・を配置している。もちろん、斯かる構成に限定されるものではなく、絞りローラ６が回転ドラム３の外周面に当接されている位置より外筒９の回転方向に配置してあるヨーク１０、１０、・・・の高さを、漸次低くなるよう配置しても、回転ドラム３の表面近傍での磁束密度は漸次小さくなる。

図８は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の構成部品を模式的に示す斜視図である。わかりやすくするために、磁石ユニット３０を３個とし、左端の磁石ユニット３０は磁石を装着しない状態で表示してある。図８に示すように、磁石ホルダ１１に複数の磁石４、４、・・・が周方向に配置された磁石列を磁石ユニット３０として、複数の磁石ユニット３０、３０、・・・を、回転ドラム３の回転軸方向に複数備え、所定間隔で並置することにより、回転ドラム３の内筒５が形成される。

まず、磁石ホルダ１１に磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・を配置した状態で、両側から磁石端面押さえリング１６、１６を固定ねじ２０、２０、・・・により固着する。これにより磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・は磁石ホルダ１１、１１、・・・に固着され、磁石ユニット３０、３０、・・・を形成する。

次に、回転ドラム軸１４に嵌挿し、磁石ホルダ固定リング１５を固定ボルト２１、２１、・・・により磁石ユニット３０、３０、・・・に装着する。これにより、回転ドラム軸１４に磁石ユニット３０、３０、・・・を取り付けることができ、回転ドラム軸１４の回転に従って磁石列を回転させることができる。

そして、各磁石ユニット３０、３０、・・・の回転位置を揃えるために、ユニット固定ボルト２２、２２、・・・により、複数の磁石ユニット３０、３０、・・・の磁石配置を揃えて固着する。このようにすることで、回転ドラム３の内筒５が完成する。

図９は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の内筒５の完成状態を示す回転ドラム軸１４を含む面での断面図である。図９に示すように、磁石４、４、・・・及びヨーク１０、１０、・・・は磁石端面押さえリング１６、１６により両側から固定されており、磁石ユニット３０、３０、・・・は磁石ホルダ固定リング１５により回転ドラム軸１４に固着されている。そして、ユニット固定ボルト２２、２２、・・・により、複数の磁石ユニット３０、３０、・・・の磁石配置を揃えて固着することができる。

図１０は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の内筒５の完成状態を示す斜視図である。斯かる構成の内筒５を固定し、外筒９を回転させることで、磁性体成分を吸着するとともに、従来の回転ドラム３では吸着することができなかった非磁性体をも含めて吸着して分離することができる回転ドラム型磁気分離装置を提供することができる。

図１１は、従来の回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の表面磁力と、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の表面磁力とを比較したグラフである。図１１において、従来の回転ドラム３の表面からの距離と表面磁力との関係を破線１１２で、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラム３の表面からの距離と表面磁力との関係を実線１１１で、それぞれ示している。両者を対比すればわかるように、回転ドラム３の表面では従来の回転ドラム３の構成では０．４テスラが限界であったのに対し、本実施の形態に係る回転ドラム３の構成では、１．１テスラを超えた強い磁力が生じていることがわかる。したがって、このようにして発生した強力な磁力により磁性体成分を確実に吸着することができ、従来の回転ドラム型磁気分離装置では吸着することができなかった非磁性体も含めて吸着して分離することができる。したがって、二次的に非磁性体のみを分離する例えば二次濾過装置等を別途設ける必要がなくなり、低コストの回転ドラム型磁気分離装置を提供することが可能となる。

なお、上述の実施の形態では、ヨーク１０、１０、・・・の形状が薄板状であり、周方向に隣接する２つの磁石４、４間の外周側の一部に挟設してある場合について説明しているが、もちろん、斯かる形状及び配置に限定されるものではない。

図１２は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０が他の形状である場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図及び部分側面図である。図１２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０が他の形状である場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図であり、図１２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０が他の形状である場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分側面図である。

図１２に示すように、ヨーク１０、１０、・・・は楔形形状を有しており、周方向に隣接する２つの磁石４、４間に挟設してある。楔形形状の先端角度は、磁石４、４、・・・の極数に応じて、回転ドラム３の表面磁力が最大となる角度に設定すれば良い。

また、上述の実施の形態では、ヨーク１０、１０、・・・を支持している部分は非磁性体であったが、ヨーク１０、１０、・・・が挟設されていない部分に、回転ドラム３の半径方向に磁極方向を有する第２の磁石を備えても良い。

図１３は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図及び部分側面図である。図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分側面図である。

図１３に示すように、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に第２の磁石４１、４１、・・・を配置し、第２の磁石４１、４１、・・・は、ヨークから磁束が飛び出すヨーク１０、すなわちＮ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の内側には、磁束が外へ出る方向、すなわちＮ極側がヨーク１０と接するように配置する。一方、磁束が入り込むヨーク１０、すなわちＳ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の内側には、磁束が回転中心方向へ出る方向、すなわちＳ極側がヨーク１０と接するように配置する。このようにすることで、より強い磁力が回転ドラム３の表面に生じることが期待できる。

さらに、回転ドラム３の周面近傍にて、ヨーク１０、１０、・・・を両端から挟み込むように第３の磁石を備えても良い。図１４は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の両端部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図及び部分側面図である。図１４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の両端部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図であり、図１４（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の両端部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分側面図である。

図１４に示すように、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に第２の磁石４１、４１、・・・を配置し、さらにヨーク１０の両端部分に互いに対向する磁極方向を有する第３の磁石４２、４２、・・・を備えている。そして、ヨークから磁束が飛び出すヨーク１０、すなわちＮ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の両端部分には、磁束が外へ出る方向、すなわちＮ極側がヨーク１０と接するように配置する。一方、磁束が入り込むヨーク１０、すなわちＳ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の両端部分には、磁束が回転中心方向へ出る方向、すなわちＳ極側がヨーク１０と接するように配置する。このようにすることで、さらにより強い磁力が回転ドラム３の表面に生じることが期待できる。

また、回転ドラム３の周面近傍にて、ヨーク１０、１０、・・・を周方向に両側から挟み込むように第４の磁石を備えても良い。図１５は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の周方向の両側部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図及び部分側面図である。図１５（ａ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の周方向の両側部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分断面図であり、図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の周方向の両側部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラム３の部分側面図である。

図１５に示すように、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３のヨーク１０の支持部分に第２の磁石４１、４１、・・・を配置し、さらにヨーク１０の周方向の両側部分に互いに対向する磁極方向を有する第４の磁石４３、４３、・・・を備えている。そして、ヨークから磁束が飛び出すヨーク１０、すなわちＮ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の周方向の両側部分には、磁束が外へ出る方向、すなわちＮ極側がヨーク１０と接するように配置する。一方、磁束が入り込むヨーク１０、すなわちＳ極同士が隣接している位置に挟設されているヨーク１０の周方向の両側部分には、磁束が回転中心方向へ出る方向、すなわちＳ極側がヨーク１０と接するように配置する。このようにすることで、さらにより強い磁力が回転ドラム３の表面に生じることが期待できる。

なお、本実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の処理済クーラント液中の難磁性体の吸着効果を従来機種と比較した。図１６は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置と従来の回転ドラム型磁気分離装置との難磁性体の回収率を比較するグラフである。図１６では、８０番の砥石を用いてワークＳＫ３を研削する円筒研削盤における切削屑から回収した難磁性体の、粒子径ごとの粒度数に基づいて算出した回収率を表示している。なお、クーラント液には水溶性のユシローケンＦＧＣ８２２Ｊを使用し、処理流量は毎分６０Ｌとした。

図１６は、ハッチングを施した棒グラフが本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回収率を、併記してあるハッチングを施していない棒グラフが従来の回転ドラム型磁気分離装置の回収率を、それぞれ示している。図１６からも明らかなように、あらゆる粒子径に対して、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回収率の方が高い。

また図１７は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置と従来の回転ドラム型磁気分離装置との難磁性体の回収率を比較するグラフである。図１７では、８０番の砥石を用いてワークＳＫ３を研削する円筒研削盤における切削屑から回収した難磁性体の質量に基づいて算出した回収率を表示している。なお、図１６と同様、クーラント液には水溶性のユシローケンＦＧＣ８２２Ｊを使用し、処理流量は毎分６０Ｌとした。

図１７において、（ａ）は、フェライト磁石を用いた回転ドラムを、（ｂ）は、希土類磁石を、（ｃ）は、希土類磁石を用い回転ドラム径の比較的大きな回転ドラムを、（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３を、それぞれ用いた回転ドラム型磁気分離装置での回収率を示している。（ｃ）の回転ドラム径と（ｄ）の回転ドラム径とは同一である。図１７からも明らかなように、従来のいずれの回転ドラムを用いた回転ドラム型磁気分離装置よりも、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の方が回収率が高く、回収率が略９５％と、ほとんど全ての難磁性体を回収することができていることがわかる。

なお、ヨークの形状及び配置は上述した例に限定されるものではなく、回転ドラム３の表面近傍の磁束密度を高めるべくさらに複数の磁石を備えても良いし、上述した配置例単独であっても、任意の組み合わせで組み合わせても良いことは言うまでもない。

また、上述した実施の形態では、回転ドラム３の内筒５における磁石４、４、・・・の配置方向を、いわゆる２０極型の回転ドラム３と同じ方向に配置した場合を例に挙げて説明しているが、磁石４、４、・・・の配置方向は、２０極型の回転ドラム３と同じ方向に限定されるものではなく、用途に応じて配置方向を変更することができる。さらに、回転ドラム３は、磁石ユニット３０を３列に配置した構成として説明しているが、磁石ユニット３０の個数も３個に限定されるものではなく、用途に応じて変更することが可能であることは言うまでもない。

従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの構成を示す回転軸方向から見た正面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの磁束の方向と流れを示す回転軸方向から見た部分模式図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムに用いる磁石ホルダの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムに用いる磁石ホルダへ磁石及びヨークを装着する状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムに用いる磁石ホルダへの磁石及びヨークの装着状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの構成部品を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの内筒の完成状態を示す回転ドラム軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの内筒の完成状態を示す斜視図である。 従来の回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの表面磁力と、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの表面磁力とを比較したグラフである。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムのヨークが他の形状である場合の構成を模式的に示す回転ドラムの部分断面図及び部分側面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムのヨークの支持部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラムの部分断面図及び部分側面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムのヨークの両端部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラムの部分断面図及び部分側面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムのヨークの周方向の両側部分に磁石を配置した場合の構成を模式的に示す回転ドラムの部分断面図及び部分側面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置と従来の回転ドラム型磁気分離装置との難磁性体の回収率を比較するグラフである。 本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置と従来の回転ドラム型磁気分離装置との難磁性体の回収率を比較するグラフである。

符号の説明

２ 液溜め部
３ 回転ドラム
４ 磁石
５ 内筒
６ 絞りローラ
９ 外筒
１０ ヨーク
１２、１３ アリ溝
４１ 第２の磁石
４２ 第３の磁石
４３ 第４の磁石

Claims (13)

1. 複数の磁石を配置した内筒を内蔵し、固定された該内筒の周囲を非磁性材からなる外筒が回転するようにしてある回転ドラムを備え、処理済クーラント液中の不要物を分離する回転ドラム型磁気分離装置において、
   前記内筒は、
   周方向にＮ極、Ｓ極が向くよう複数の磁石を配置し、隣接する２つの磁石が同極同士で互いに向い合うよう、複数の磁石を周面の４分の３に、環状の磁石列として配置してあることを特徴とする回転ドラム型磁気分離装置。
2. 前記複数の磁石のうち、周方向に隣接する２つの各磁石間に、磁性材又は非磁性材で構成されたヨークを挟設するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の回転ドラム型磁気分離装置。
3. 前記ヨークは、周方向に隣接する２つの各磁石間の外周側の一部にのみ挟設してあり、内周側には設けていないことを特徴とする請求項２記載の回転ドラム型磁気分離装置。
4. 周方向に隣接する２つの各磁石間に、前記ヨークと、前記回転ドラムの半径方向に磁極方向を有する第２の磁石とを挟設してあり、該第２の磁石は、隣り合う第２の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする請求項２又は３記載の回転ドラム型磁気分離装置。
5. 前記内筒の外周側にて、前記ヨークごとに、前記ヨークの、前記回転ドラムの回転軸方向における両端部に磁極方向が相異なる一組の第３の磁石を備え、該一組の第３の磁石は、隣り合う一組の第３の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
6. 前記内筒の外周側にて、前記ヨークごとに、周方向から挟むように前記ヨークの両側に磁極方向が相異なる一組の第４の磁石を備え、該一組の第４の磁石は、隣り合う一組の第４の磁石と磁極方向が反対となるようにしてあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
7. 前記ヨークは楔形形状を有しており、周方向に隣接する２つの磁石間に挟設してあることを特徴とする請求項２記載の回転ドラム型磁気分離装置。
8. 前記複数の磁石は、回転軸方向に複数の磁石列を構成しており、該磁石列が所定間隔で複数並置してあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
9. 前記複数の磁石は、アリ溝を介して前記内筒に固着するようにしてあることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
10. 前記回転ドラムは、頂上部近傍にて絞りローラが外周面に当接させてあり、
    前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある部分では、前記回転ドラム外周面近傍の磁束密度が漸次小さくなるようにしてあることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
11. 前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記複数の磁石は、前記絞りローラの当接部分より漸次磁力が小さい磁石を配置してあることを特徴とする請求項１０記載の回転ドラム型磁気分離装置。
12. 前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記複数の磁石は、前記絞りローラの当接部分より漸次半径方向の高さが低くなるようにしてあることを特徴とする請求項１１記載の回転ドラム型磁気分離装置。
13. 前記絞りローラの当接部分より前記外筒の回転方向にある位置に配置されている前記ヨークは、前記絞りローラの当接部分より漸次半径方向のヨーク高さが低くなるよう配置してあることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。

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