JPH01262910A - 流体中の不純物浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野１ 本発明は、鉄鋼の冷間圧延クーラント浄化、転炉排ガス
ベンチュリスクラバ排水浄化あるいは火力、原子力発電
所系統水の処理などを行うための流体中の不純物浄化装
置に関する。

【従来の技術］ 高勾配磁気分離（ＨＧ　Ｍ　Ｓ　、　Ｉｌｉｇｈ　Ｇｒ
ａｄｉｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　５ｅｐａｒａｔｉｏ
ｎ　）技術は強磁性体の線材をフィルタに用いる方法で
、１９６３年頃Ｋｏ１ｍらによって考案され（Ｐｈｙｓ
、Ｒｅｖ、　　ｌ　３２．３８７（１９６３））、その
後、１９７０年初頭に〜１゜１、Ｔで研究開発が推進さ
れ、実用化されている（Ｊ、Ａ、　０ｂｅｒｔｅｕｆｆ
ｅｒ＋　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｍａｇｎ、、　ＭＡ
Ｇ　−９（３）、３０３　（１９７３））。 この原理を第３図を用いて説明すると、＆ｆｌ性線４６
に磁場４０を加えたとき、線材４６近傍に磁場勾配が発
生し、磁性粒子４１に磁力４２が作用する。この時の磁
力は次式で表わされる。 Ｆ＝　Ｉ　ｓ　−Ｖ　・　（ｄＨ／ｄｘ）＝−強磁性体
Ｆ＝ｘ　・Ｈ−Ｖ　・　（ｄＨ／ｄｘ）＝−常磁性体こ
こで、ＩＳ：粒子の飽和磁化 χ　：粒子の磁化率 ■　＝粒子の体積 Ｈ：磁場強度 ｄＨ／ｄｘ：Ｉａ磁気勾 配の式中、操作可能因子として、Ｈは磁石の性能に依存
し、ｄ　Ｈ／　ｄ　ｘはフィルタ材料の特性に依存する
ものである。 磁力に対抗する力としては、流体の抵抗４４、重力４３
、慣性力４５等が考えられる０以上の理論に基づいて、
種々の磁気フィルタが開発されている。 第６図は代表的なコルム型）（ＧＭＳ装置６ｏの縦断面
図である。この装置は密閉式で、ステンレス鋼のウール
状細線からなるフィルタエレメント６Ｉの周囲にコイル
６２、ヨーク６３を配設し、人口管６４からスラリーを
導入し、スラリー中の磁性相をフィルタエレメント６１
に捕捉させ、１ｉｆｌ性扮を除去した液を出口管６５か
ら排液する。この装置は、低負荷、大流量に向いている
。 しかし、圧延クーラントのように油性の流体回路に用い
る場合には、磁気勾配（ｄ　Ｈ／　ｄ　ｘ　）を高くす
るための細線からなるフィルタエレメントでは目詰りを
起こし易いため、直径がＰｉ　ｍ　ｍφのフェライト系
ステンレス線材を実際には用いているため、磁気勾配に
限界がある。また、密閉構造で、フィルタエレメントの
層が厚いため、不純物排出のための逆洗に大量の水を必
要とし、またそれが大量の廃水を出す、逆洗は通常、エ
レメント上に溜った不純物を系外に排出するために、蒸
気および７０〜９０℃の温水を浄化時とは逆向きに流す
ものである。 第８図はＨＧＭＳの別の実施例の往復型磁気フィルタ８
０の（ａ）横断面図、（ｂ）縦断面図である。この磁気
フィルタ８０は、（ａ）図において左右に水平に往復動
するフィルタエレメント８１の両横に磁石８２を配設し
、上方の流体人口８３から流体を流下してフィルタエレ
メント８１を通過させ、排出口８４から排出する。 一方、フィルタエレメント洗浄用高圧水は高圧水管８５
から噴射してフィルタエレメント８１を洗浄し、洗浄し
た水は洗浄水出口８６から排出する。モータ８７は伝導
装置８８を介してフィルタエレメントを往復動させるの
で、フィルタエレメントは流体通水と洗浄（逆洗）とを
交互に行うこととなる。 第８図の磁気フィルタの構造では流体が重力方向に流れ
るために、第３図における磁気力に抗する重力が作用し
、また流速が重力によって加速されることにより、流体
抵抗、慣性力、何れも大きくなる。従って１Ｍｉ性粒子
の除去率が低下する。 第７図にはディスク型磁気フィルタ７０を示した。この
装置は強磁性体のディスク７１に非磁性体の円柱７２を
埋め込み、その境界において、磁気勾配を持たせ、ここ
で磁性不純物７３を吸着しようとするものである。この
装置は磁性細線を用いた装置に比べると、磁気勾配も小
さく、磁性粒子の除去率が小さいため、粗処理に用いら
れ５通常は後段に磁性細線を用いた第６図もしくは第８
図に示したような磁気フィルタを設置する必要がある。 〔発明が解決しようとする課題Ｊ 磁気フィルタの磁性粒子除去率の向上を達成するには、
前出の磁気力の算出式から、 ■　磁気力に抗する力１例えば重力、流体抵抗、慣性力
を減少させること。 ■　磁場の強さＨの増大を図ること。 ■　磁気勾配ｄ　Ｈ／　ｄ　ｘを大きく取ること。 が必要であり、本発明は上記３点について最適化を図る
ものである。 〔課題を解決するための手段】 本発明は、強磁性の線状体を非磁性ケース内に収納して
なる複数のフィルタエレメントを流体流路中に直列に水
平送り自在に浸漬し、この流体流路の側壁外部に磁化装
置を並設し、前記流路両端にエレメントの装入脱出部を
設けたことを特徴とする。 また、流体流路でエレメントを水平送りするプッシャを
設け、流体流路のエレメント装入脱出部とエレメント洗
浄装置との間を搬送する横行搬送台車を設けることによ
り、フィルタエレメントの取替、系外への搬出、系外か
らの搬入を容易にする。 本発明の変形例として、多数のフィルタエレメントを直
列に懸架装置に懸架し、懸架エレメント列の一部を流体
流路中に浸漬し、懸架エレメント列を移動させる移動装
置を設けることによってフィルタエレメントの使用およ
び洗浄を連続化することができる。 さらに前記強磁性の線状体を幅０．５〜５ｍｍ、厚さ１
０〜５０μｍの矩形断面を持つアモルファス金属とし、
前記磁化装置をハード磁石とすると良い。 または前記強磁性の線状体を幅０．５〜５ｍｍ、厚さｌ
Ｏ〜５０ｕｍの矩形断面をもつフェライト系ステンレス
とし、前記磁化装置を電磁石としても、もちろん良い。 なお、流体流路を並列に複数個並設し、これらの流体流
路の入側および出側をそれぞれ連通し、流体流路を並列
配置とすると、処理能力の大きい装置を形成することが
できる。 〔作用１ 本発明の装置では流体゛の流れを水平流としたことに最
も特徴がある。このようにすることにより、磁気力に抗
する重力を排除し、また重力加速度の項が入らない流れ
により流速を低速にコントロールすることができ、流体
抵抗および慣性力を減少することができる。これにより
磁気力をりｈ率よく確保することができる。 また、流体流れを水平にすることにより、流体流路の側
壁にハード磁石もしくはコイルを置き、流体流路の底辺
に継鉄を設置することが可能となり、１ｉｆＩ化装置の
効率を上げ、磁場の強さＨを大きくすることが可能とな
る。 さらに、フィルタエレメントに断面が矩形状のアモルフ
ァス細線もしくはフェライト系ステンレスを用い、磁気
勾配ｄ　Ｈ／　ｄ　ｘを太き（した。 第４図はこれを説明する説明図で第４図（ａ）では磁場
内に断面円形の磁性！１４６を配設したときの磁場勾配
を示し、その近傍におかれた磁性粒子４１が吸着される
に至っていないが、第４図（ｂ）のように断面が矩形の
磁性線４７を配設したときには磁場勾配が大となり、特
に矩形の隅角部の磁場勾配が大となり（ａＪ図で吸着さ
れなかった磁性粒子４１が吸着される。 〔実施例１ 第５図は本発明装置を適用した圧延クーラントの循環系
統図である。 圧延ロールｌ、２によって圧延材３を圧延通板する際、
クーラント（圧延油）４がノズル５から噴射されている
。このクーラント４は、その落下流を受けるパン１０を
経て、タンク６．７に戻る。タンクに戻ったクーラント
は圧延の際に圧延材３、ロール！、２から発生した鉄粉
を含んでおり、圧延量の増大とともにクーラントに含有
される鉄粉が濃化される。クーラント中の鉄粉量が増加
すると、圧延材表面性状の低下、ロール疵の発生、圧延
時のスリップ等が起こる。 このため、クーラント循環回路にバイパス回路を設け、
このバイパス回路に磁気フィルタ１２を設置し、クーラ
ント中の鉄粉を系外に排出する。 このバイパス回路でクーラントを浄化する場合、クーラ
ントはダーティタンク７からポンプ１１によって圧送さ
れ１Ｍ１気フイルタ１２を通り、クリーンタンク６に戻
る。 この浄化されたクーラントはポンプ８により圧送され、
メツシュフィルタ９を通り、ミルク−ラントとして使用
される。 第５図の磁気フィルタ１２は従来第６図に示すコルム型
ＨＧＭＳ装置を用いており、クーラントの浄化が進むに
つれて、磁気フィルタ１２のフィルタエレメントには鉄
粉が付着し、徐々に目詰りを起こすので除去する必要が
ある。この場合、バルブ１３．１５を閉じ、−時的にク
ーラントの浄化を中断し、バルブ１４．１６を開き、ク
ーラントの送りとは逆に、蒸気、温水等で磁気フィルタ
１２を逆洗浄し、鉄粉等の不純物を系外に排出する。 第１図は本発明の一例を示しており、（ａ）縦断面図、
（ｂ）平面図、（ｃ）横断面図である。 強＆Ｂ性の線状体を非磁性ケースに収納してなるフィル
タエレメント１７は、流体流路１８中を水平に流れる流
体中にｍ数個直列に浸漬され、これらに磁石１９．２０
．継鉄２１を用いて、流体流路１８の側壁から磁場をか
けて、流体中の磁性不純物をフィルタエレメント１７に
付着させる。 また、磁性不純物濃度、流体流電なと処理量に応じたサ
イクルで、流体流路１８の流れの下流側から洗浄された
フィルタエレメント１７ａを装入し、磁性不純物が付着
して能力の低下したフィルタエレメント１７をプッシャ
一方式で流体流路から排出することにより、流体流路流
れ方向の流体中のフィルタエレメントの不純物濃度分布
を調整することが特徴である。 フィルタエレメント１７の装入、排出は、流体流路の上
部を走行する台車２６に取付けたアーム２７．２８によ
って行い、流体流路から排出されたフィルタエレメント
は洗浄装置２２の入口２３に運ばれ、高圧蒸気もしくは
高圧温水ヘッダ３０からの噴流により洗浄される。磁性
不純物は排出ダクト３１を通り、系外に持ち出される。 また、洗浄されたフィルタエレメント１７ａは、洗浄装
置出口２４から取り出され、再度、流体流路に装入され
る。 この方式は、従来の装置に比べて、ＥＢｔ＋！不純物粒
子に作用する流体抵抗、重力、慣性力などを低減するこ
とができるので、強磁性のフィルタエレメントの磁性不
純物に働く磁力を阻害する要素が少なく、磁性不純物の
除去率が高くなる。 第２図に示す実施例はフィルタエレメント１７を懸架装
置に懸架し、この懸架装置の懸架フィルタエレメントの
一部を流体中へ装入、排出する懸架方式としたものであ
る。フィルタエレメント１７は懸架レール３２に沿って
走行する懸架アーム３３により走行し、流体流路１８中
を通過する時は低位にある懸架レール３２に沿って走行
して流体流路中に浸漬し、フィルタエレメントに磁性不
純物を吸着させる。次に高位の懸架レールを走行中には
、磁場から遠ざかるため、ＦＩＩｉ性不純物洗浄用へラ
ダ３５からの洗浄液により磁性不純物は容易にエレメン
トから除去され、排出ダクト３４で回収され、系外に排
出される。 この方式の場合、第２図に示すように浸漬部の前後に洗
浄装置３５．３５ａを配置し、移動装置３６を往復移動
することにより常時高能率で流体中の磁性不純物を除去
することができる。移動袋ｆｆ１ｔ３６をエンドレスに
形成すれば洗浄装置３５は１台でよく、移動方向は１方
向となる。 実施例−１ 第５図の合成エステルのクーラントを用いた圧延クーラ
ント循環回路において第１図の装置を用いて実験した実
施例について説明する。 フィルタ材質： Ｃ０７０Ｆ　ｅ　５　Ｓ　ｉ　１５Ｂ１０　（ａ　ｔ、
　　％）アモルファス フィルタ細線断面形状： ０、８　ｍ　ｍ幅Ｘ０．０２ｍｍ厚 フィルタ透磁率：１５．０００ 磁化磁石：ＡＱ−Ｎｉ−Ｃｏハード磁石発生磁界の強さ
：　２ＫＯｅ クーラント処理量＝３０ゴ／　ｈ　ｒ クーラント温度＝５０〜７０”Ｃ 逆洗：高圧蒸気、３０ｓｅｃ 発生鉄粉量：４００ｇ／ｈｒ 発生鉄粉粒度分布： 粒　子　径　　　割合（重量％） 〉３２μｍ　　　　２３．９ ８〜３２ｕｍ　　　　２８．２ １〜８　　ｕｍ　　　　１０．９ くｌ　μｍ　　　３７．０ ＳＳ−Ｆｅｉ化：　１８　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇｓｓＦＩ
Ｂ化：１．５ｅｍｕ／ｇ 以上の条件で操業した３ 実施例−２ 第２図の装置を用いて、実施例１と同条件で実験した。 比較例−１ 第６図の従来のコルム型磁気フィルタを用いて次の条件
で運転した。 フィルタ材質：フェライト系スレンレス（ＳｔＪＳ４３
０） フィルタ線径：１ｍｍψ フィルタ透磁率＝５００ 磁化磁石；電磁石 発生磁界の強さ：　４ＫＯｅ 逆洗：蒸気を５分間通した後９０℃の温水ｌＯば７分を
２分間通水した。 その他は実施例１と同じとした。 比較例−２ 第８図と同様な機能を有する実験機を用い、実験条件は
実施例１と同じとした。 比較例−３ 実施例１において、０．１３ｍｍφの円形断面のフィル
タ細線を用いた。 実施例−３ 次の条件で実施した。 フィルタ材質：フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０
） フィルタ細線断面形状： １ｍｍ幅Ｘ０．０３ｍｍ厚 フィルタ透磁率：５００ 磁化磁石：電磁石 発生磁界の強さ：　４ＫＯｅ その他の条件は実施例１と同じとした。 比較例−４ 実施例３に右いて、フィルタ細線の断面形状を０、５　
ｍ　ｍψとした。 以上の実施例１〜３、比較例１〜４の鉄粉除去率および
油持出し比を第１表に示した。 第１表から明らかなように、実施例においては、流体か
ら磁性不純物を除去する際の磁力に抗する力を除いたこ
と、１ｉｆｉ場の強さを強化したこと、エレメント形状
を矩形にして、磁気勾配を高めたこと、により、鉄粉粒
子の高い除去率、低い油持ち出し比を得ることができた
。 第１表 【発明の効果］ 本発明によれば、流体中の磁性不純物の除去率が向上し
、廃水処理量を減少することができ、省エネルギーであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、（ａ）は立面図、（ｂ
）は平面図、（ｃ）は横断面図、第２図は本発明の他の
実施例の立面図、第３図は磁力および抵抗の関係説明図
、第４図はフィルタ細線の断面形状による磁力発生の差
の説明図、第５図は圧延クーラントの循環系統図、第６
図はコルム型磁気フィルタの模式縦断面図、第７図はデ
ィスク型磁気フィルタの一部断面側面図、第８図は往復
型磁気フィルタの縦断面図である。 １．２・・・圧延ロール ３・・・圧延材 ４・・・クーラント ５・・・クーラントノズル ６・・・クリーンタンク ７・・・ダーティタンク ８・・・ポンプ ９・・・メツシュフィルタ １０・・・パン １１・・・ポンプ １２・・・磁気フィルタ １３．１４，１５．１６・・・バルブ １７・・・フィルタエレメント １８・・・流体流路 １９．２０・・・磁化磁石 ２１・・・継鉄 ２２・・・逆洗装置 ２３・・・逆洗装置入口 ２４・・・逆洗装置出口 ２６・・・フィルタエレメント搬送台車２７．２８川プ
ッシャ−アーム ３０・・・逆洗用ヘラグー ３１・・・逆洗排水ダクト ３２・・・懸架レール ３３・・・懸架アーム ３５．３５ａ・・・逆洗用ヘッダー ３６・・・エレメント移動用チェーン ４０・・・磁界 ４１・・・磁性粒子 ４２・・・磁力 ４３・・・重力 ４４・・・流体抵抗 ４５・・・慣性力 ４６・・・強磁性細線 ４７・・・矩形断面細線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　強磁性の線状体を非磁性ケース内に収納してなる複
   数のフィルタエレメントを流体流路中に直列に水平送り
   自在に浸漬し、該流体流路の側壁外部に磁化装置を並設
   し、前記流路両端に該エレメントの装入脱出部を設けた
   ことを特徴とする流体中の不純物浄化装置。２　前記流
   体流路で前記エレメントを水平送りするプッシャを設け
   、該流体流路へのエレメント装入脱出部とエレメント洗
   浄装置との間を搬送する横行搬送台車を設けた請求項１
   に記載の流体中の不純物浄化装置。 ３　前記フィルタエレメントを多数直列に懸架装置に懸
   架し、該懸架エレメント列はその一部を前記流体流路中
   に浸漬すると共に、該懸架エレメント列を流体流路内お
   よび流体流路外を移動させる移動装置を備えた請求項１
   に記載の流体中の不純物浄化装置。 ４　前記強磁性の線状体を矩形断面を持つアモルファス
   金属またはフェライト系ステンレスとし、前記磁化装置
   をハード磁石とした請求項１に記載の流体中の不純物浄
   化装置。 ５　流体流路を複数個並設し、該流体流路の入側および
   出側をそれぞれ連通した請求項１に記載の流体中の不純
   物浄化装置。