JPH08257321A - マグネットフィルタ及びフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で設置面積が少なくてすむマグネットフィ
ルタ及びフィルタ装置を提供する。 【構成】鋼球等の磁性材料からなる充填材５を充填した
カラム２の外側に一対の永久磁石１０、１１を配設する
と共に、永久磁石の磁力を強化し、小型化を達成するた
めに、永久磁石間をヨーク１３で連結する。処理すべき
原液にマグネタイトを添加する装置を設け、磁性物質あ
るいは非磁性物質もマグネタイト共にマグネットフィル
タで除去する装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水、排液中の磁性物
質、あるいは非磁性体物質を除去する小型のマグネット
フィルタ及びフィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排液（本明細書において排液
は排水を含む概念とする）中の磁性物質を除去する装置
として、内部に鋼球などの磁性体を充填した充填塔の周
りに励磁用コイルを配設した電磁フィルタが知られてい
る（例えば特開昭５３―８７０６６号公報）。この電磁
フィルタは、励磁用コイルに電流を通じて塔内部に充填
した磁性体を磁化させ、磁性体の磁力によって排水中の
鉄分を磁性体に磁着せしめるものである。

【０００３】また、磁気分離法による下水処理装置も提
案されており（用水と排水、Vol.36No.11(1994)）、こ
れは一般の下水で非磁性の粒子やコロイドを含む排水の
場合でも、凝集剤と強磁性の四三酸化鉄粉末（マグネタ
イト）を添加して磁性フロックを形成させることによ
り、磁気分離を可能としたものである。この磁気分離装
置は、フロックを吸着させるため、多数の円柱型永久磁
石を埋め込んだ低速回転する磁気ディスクに付着した汚
泥を連続的に水中部で掻き取り、上部の汚泥ピットまで
運ぶフライト付エンドレスベルト形スクレーパーで構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の装置は大量の排水を処理する構成となっており、大型
で、広い設置面積を必要とし、小さい工場などから出る
少量の排液などの処理には適さない。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、小型で設置面積が少なくてすむマグネットフィルタ
及びフィルタ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のマグネットフィルタ及びフィルタ装置
を提供する。 （１）所定距離離間して対向した一対の永久磁石とこの
一対の永久磁石を連結するヨークとから構成される磁石
部と、これらの永久磁石間に配設され、内部に磁性材料
からなる充填材が充填されたカラムとを具備し、処理す
べき排液を該永久磁石により磁化した該充填材に通すこ
とにより、排液中の磁性粉体を該充填材に磁着せしめる
ことを特徴とするマグネットフィルタ。 （２）充填材が鋼球である上記（１）記載のマグネット
フィルタ。 （３）一対の永久磁石の離間距離が６０ｍｍ以内である
上記（１）又は（２）記載のマグネットフィルタ。 （４）カラム内を区画する少なくとも２枚の固定多孔板
間に充填材を充満させた上記（１）乃至（３）いずれか
に記載のマグネットフィルタ。 （５）磁石部にカラムに対して離間及び接近可能な移動
機構を設けた上記（１）乃至（４）いずれかに記載のマ
グネットフィルタ。 （６）処理すべき排液にマグネタイト粉末を添加混合す
るマグネタイト混合装置と、請求項１乃至５いずれかに
記載のマグネットフィルタと、該混合装置内のマグネタ
イト粉末が添加された排液を該マグネットフィルタに送
る原液供給装置とを具備することを特徴とするフィルタ
装置。 （７）処理すべき排液が、磁性物質及び／又は非磁性体
物質を含有する排液である上記（６）記載のフィルタ装
置。

【０００７】

【作用】本発明のマグネットフィルタは、内部に鋼球等
の磁性材料からなる充填材を充填したカラムの外側に一
対の永久磁石を配設すると共に、永久磁石の磁力を強化
し、小型化を達成するために、永久磁石間をヨークで連
結したものである。このように、カラムの外側に永久磁
石を配設したことにより、永久磁石にヨークを設け磁力
を強化しても、永久磁石の離間距離には限度があり、除
去効率を考慮すると、実用上最大限の離間距離は、６０
ｍｍ程度である。従って、必然的に小型の装置となる。
稼動部分はカラムに排液を供給する系だけでよく、場合
によっては水位差を利用して稼動部分をなくすこともで
き、簡便である。しかも、充填材として鋼球を用いれ
ば、圧力損失が少なく、かつ除去効率が良好であり、カ
ラムの内径が小さくとも高速で大量の処理が可能であ
る。

【０００８】また、強力な永久磁石で生じる磁界により
カラム内部に充填した鋼球などの充填材を磁化すると、
充填材などが永久磁石に引きつけられてカラム内部で動
き、充填材間に隙間が形成され、除去効率が低下するお
それがある。このため、充填材が動かないように少なく
とも２枚の多孔板間に磁性物質を充満させてカラム内で
固定することが好ましい。

【０００９】更に、充填材に付着した付着物を逆洗等で
洗い流す場合には、永久磁石をカラムから遠ざけて、磁
界を弱める必要があるが、本発明においては、磁石部を
移動可能に簡単に構成できる。このようなマグネットフ
ィルタは、排液中の磁性物質を除去するには適するが、
非磁性物質の除去はすることができない。このため、マ
グネタイトを排液に添加し、非磁性物質をマグネタイト
に付着させて非磁性物質をマグネタイトと共に除去でき
るフィルタ装置とすることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しながら
具体的に説明する。図１は本発明のマグネットフィルタ
の一実施例を示す断面図、図２は本発明のマグネットフ
ィルタに使用する磁石部の斜視図である。

【００１１】このマグネットフィルタ１は、アクリル樹
脂などの非磁性材料から構成される円筒型カラム２内
に、上下の２枚の多孔板３、４により仕切られた空間内
を満たすように鋼球５が充填されている。また、カラム
２の外側にはこのカラム２に近接して挟むように一対の
永久磁石１０、１１が対向して配設され、これらの永久
磁石１０、１１を連結する略凹形のヨーク１２が永久磁
石１０、１１に固定され、永久磁石１０、１１とヨーク
で磁石部１３を構成している。

【００１２】永久磁石１０、１１は、カラム内の充填材
を十分に磁化できる大きさ、磁力の強さを有するものが
採用され、具体的にはカラム中心部で５００ガウス以
上、好ましくは５００〜１００００ガウス程度となるよ
うなものが好ましいが、実用的には２０００ガウス以上
となるようにすることが望ましい。本発明においては、
一対の永久磁石をカラムを挟んで対向配置するので、磁
力線はカラムの軸と直交する方向となる。永久磁石の幅
はカラムの外径と同程度が好ましく、長さはカラム内に
充填する充填材の高さにより適宜選定することができ
る。永久磁石の材料としては、できる限り小型で磁力を
強力にするためにサマリウムコバルト磁石が好ましい
が、これに制限されるものではない。永久磁石の離間
（磁極間）距離は、２つの永久磁石でカラムを挟む構造
を採用しているので、限度があり、カラムの中心部で２
０００ガウス以上とするために、約６０ｍｍ程度以下と
することが好ましい。ちなみに、磁極間距離が３３ｍｍ
でそれらの磁石間の中心で２３５０ガウスの永久磁石で
は、磁極間距離が５３ｍｍとなると磁石間の中心は１５
００ガウスに低下する。

【００１３】本発明においては、永久磁石の磁力をでき
る限り強力にして小型化を達成するために、一対の永久
磁石１０、１１を電磁軟鉄製などで構成された略凹形の
ヨーク１２で連結している。なお、図２においては、凹
形ヨーク１２を１つ設けた構造のものを示しているが、
永久磁石を中心として対称的に設けてもよく、また、そ
の形状、大きさなどは適宜選定できることは勿論であ
る。

【００１４】カラム２は、アクリル樹脂等の樹脂製、ガ
ラスなどの非金属材料等の非磁性体で構成されたもので
あればよく、外径は永久磁石１０、１１の磁極間距離に
制限される。このため、カラムの内容積を大きくしつ
つ、磁力を維持するために、カラムの断面を円形ではな
く図３に示す如く扁平な形状とすることも有効である。
カラム２の上端と下端にはそれぞれフランジ２ａ、２ｂ
が形成され、それぞれ配管６、７と着脱可能に構成され
ている。

【００１５】カラム２内の下部には、多孔板４が固定さ
れ、この多孔板４の上に鋼球５が充填されている。鋼球
５の充填高さは適宜選定されるが、通常１０〜２０ｃｍ
程度である。この鋼球５層の上端は、カラムの内面と嵌
合する円筒部３ａの先端縁に多孔板３ｂが固着されてい
る押さえ部材３によって、その多孔板３ｂが鋼球５層上
面を押圧するようにカラム内に配設されている。これに
より、鋼球５が永久磁石１０、１１に引きつけられて移
動し、鋼球５層内に空隙部が発生することを防止でき
る。鋼球５は低炭素鋼が一般的であり、通常１〜１０ｍ
ｍ程度の径のものを用いる。また、磁性材料からなる充
填材としては、鋼球以外に例えば繊維状のものでもよ
い。カラム２の充填材上部には空間が形成してあり、逆
洗時の充填材５の展開が可能になっている。なお、逆洗
時には、押さえ部材３は、上部に移動することになる。

【００１６】また、本例のマグネットフィルタの磁石部
にはカラムと離間接近可能な移動機構を設けることがで
きる。この構成の実施例の平面図を図４に示す。この例
では、磁石部１３が、平板２０上に載置され、平板２０
に設けられたガイド２１に沿って摺動可能になってお
り、この磁石部１３の後端面にネジを切った棒２２の一
端が回動可能に支持され、この棒の他端にはハンドル２
３が固定されており、棒２２の中間部は、平板２０に固
定された固定板２４のネジ穴に歯合している。ハンドル
２３を回転させることにより、磁石部１３を往復動で
き、これにより、平板２０に形成されたカラム通し穴２
０ａに通されたカラム２に対して永久磁石１０、１１を
離間接近可能になっており、例えば逆洗時などには、カ
ラム２から永久磁石１０、１１を遠ざけておき、鋼球に
磁着した磁性粉末などを洗い流すことができる。

【００１７】なお、充填材５の充填高さを永久磁石１
０、１１の長さよりかなり大きくとり、排液の処理が進
行するに従い、永久磁石１０、１１を下流側に移動させ
て排液中の磁性物質を磁着する有効部分を下降させるこ
とによって、１回の充填による充填材での排液の処理量
を増加させることも有効である。

【００１８】本発明のマグネットフィルタは、例えば鉄
粉などの磁性物質を含有する工場排液等の処理に適し、
排液中の磁性物質を永久磁石で磁化した充填材で磁着し
て、排液から磁性物質を除去し、再利用あるいは廃棄処
分することが可能となる。この場合、排液の処理流量
は、線速度（ＬＶ）で４００〜１５００ｍ／ｈ程度とす
ることができ、小型でありながら高い処理能力を有す
る。

【００１９】次に、このようなマグネットフィルタを用
いて非磁性粉末も除去できるフィルタ装置について説明
する。図５は、そのフローシートを示すものである。こ
のフィルタ装置は、マグネタイト調整タンク３１、マグ
ネタイト混合タンク３２、上述したマグネットフィルタ
１、処理液タンク３３、逆洗液タンク３４を具備する。

【００２０】マグネタイト調整タンク３１は、撹拌装置
が設置され、マグネタイト粉末を液体に混ぜ、マグネタ
イト懸濁液を調製するためのもので、この調整タンク３
１には、ポンプＰ１を介してマグネタイト混合タンク３
２にマグネタイトを懸濁させた液体を送るパイプＬ１が
接続されている。なお、このマグネタイト調整タンク３
１と、次のマグネタイト混合タンク３２とは、マグネタ
イトを原液に添加しなくても良い場合には、省略するこ
ともできる。

【００２１】マグネタイト混合タンク（マグネタイト混
合装置）３２は、撹拌装置が設置され、マグネタイト調
整タンク３１から送られてきたマグネタイト懸濁液と原
液とを十分混合するためのものである。マグネタイト混
合タンク３２には、予めメッシュフィルタなどで原液中
の粗粒分を除去などした原液を入れるパイプＬ２の先端
が接続されており、また、原液供給装置として、マグネ
タイト混合タンク３２内の排液をポンプＰ２、三方切替
弁Ｂ１を介してマグネットフィルタ１の一端部に供給す
る供給パイプＬ３が接続されている。

【００２２】このマグネットフィルタ１は、上述した磁
石部に移動機構を具備するマグネットフィルタであり、
詳細な説明は省略する。マグネットフィルタ１の下端に
は三方切替弁Ｂ２を介して処理液タンク３３にマグネッ
トフィルタ１で処理された処理液を送るパイプＬ４が接
続されている。処理液タンク３３には、ポンプＰ３を介
して三方切替弁Ｂ４に連結するパイプＬ５が接続され、
三方切替弁Ｂ４と三方切替弁Ｂ２とは、パイプＬ６で連
結されている。逆洗時、処理液タンク３３内の処理液を
ポンプＰ３、三方切替弁Ｂ４、及び三方切替弁Ｂ２とを
介してマグネットフィルタ１の下端に圧送することがで
きるようになっている。また、三方切替弁Ｂ４には処理
水を再利用あるいは廃棄する場所に送るパイプＬ７が接
続されている。一方、三方切替弁Ｂ１には逆洗液タンク
３４に先端が延びているパイプＬ８が接続されている。

【００２３】本発明のフィルタ装置においては、マグネ
ットフィルタ自体が小型であるので、フィルタを構成す
るタンク、パイプ、マグネットフィルタなどは、全て一
つの基台に取り付けた構造とすることができる。本発明
のフィルタ装置の処理の対象となる排液は、鉄粉などの
磁性物質を含有するものに限らず、非磁性体物質を含有
する排液も対象とすることができる。即ち、非磁性体物
質を含有する排液は磁石による方法では、通常処理でき
ないが、マグネタイト粉末をこのような非磁性体物質を
含有する排液に添加し、マグネタイト粉末を充填材に磁
着せしめてマグネタイト粉末を排液中から除去する際
に、非磁性体物質がマグネタイト粉末に付着して、マグ
ネタイト粉末と共に排液から除去することができる。従
って、非磁性体物質を含有する排液に積極的にマグネタ
イト粉末を添加することにより、非磁性体物質を磁力に
より除去できるようになる。

【００２４】このように、非磁性体物質がマグネタイト
粉末に付着する理由は明らかではないが、銅、アルミニ
ウム等の粉末の表面には酸化皮膜が生じていると考えら
れ、通常のｐＨ７〜９の範囲では、マグネタイト粉末の
表面はマイナスに帯電し、銅やアルミニウム粉末の表面
はプラスに帯電し、これらのヘテロ凝集により銅、アル
ミニウム粉末とマグネタイト粉末とが凝集するものと考
えられる。

【００２５】非磁性体物質としては、例えば銅、アルミ
ニウム、カドミニウム、コバルト、ランタン、鉛、ニッ
ケル、プルトニウム、トリウム、イットリウム、亜鉛等
の１種又は２種以上の混合物を挙げることができる。従
って、対象となる排液は、水溶液、水溶性油剤等のエマ
ルジョン、有機溶剤、機械油、圧延油等の水溶液、油性
溶液、エマルジョンなどその種類を問わない。特に銅、
アルミニウム等の金属加工の研削、研磨加工で生じる切
粉を含む水溶性油剤に効果的である。

【００２６】次に、上述したフィルタ装置の運転操作に
ついて説明する。まず、原液の処理を行う場合について
説明する。この場合、三方切替弁は、図５のような状態
にしておく。マグネタイト調整タンク３１で所定量のマ
グネタイト粉末を例えば原液と同じ媒体を用いて撹拌装
置で十分に撹拌して懸濁液を調製する。また、マグネタ
イト粉末は、種々の方法により製造された市販品を用い
ることができ、好ましくは粒径が０．２〜０．６μｍ程
度のものを使用することができる。調製したマグネタイ
ト懸濁液をポンプＰ１でマグネタイト混合タンク３２に
送る。マグネタイト粉末の原液への添加量は、排液の性
質にもよるが、一般に１００〜２０００ｐｐｍ、特に１
００〜１０００ｐｐｍの範囲が好適である。

【００２７】マグネタイト混合タンク３２では、マグネ
タイト調整タンク３１から送られたマグネタイト懸濁液
と原液とを十分に混合する。この場合、滞留時間を１〜
１０分程度とすることが望ましい。マグネタイトと原液
とを十分に混合した後、ポンプＰ２によりこのマグネタ
イト添加液をマグネットフィルタ１に送る。ここで、永
久磁石の磁力により磁化した鋼球などの充填材にマグネ
タイトや鉄粉等が磁着され、除去される。同時にマグネ
タイト粉末に付着した非磁性体物質も除去することがで
きる。マグネットフィルタにより処理された処理液は、
処理液タンク３３に送られる。そして、必要により、処
理液タンク内の処理液を別の場所にポンプＰ３、三方切
替弁Ｂ４を介してパイプＬ７で送る。

【００２８】ある程度排液を処理した後は、マグネット
フィルタ１の充填材５に処理物が蓄積するので、必要に
より逆洗することができる。この工程を説明する。ま
ず、原液の処理を止め、マグネットフィルタ１の永久磁
石１０、１１をカラムから遠ざけ、次に、パイプＬ５、
Ｌ６、Ｌ４、Ｌ８が連通するように三方切替弁Ｂ４、Ｂ
２、Ｂ１とをそれぞれ切り替え、ポンプ３を駆動させ
て、図の破線で示した矢印の経路で、処理液タンク３３
内の処理液をマグネットフィルタ１の下端に送り、充填
材５を通過させ、充填材５を洗浄する。逆洗液は、パイ
プＬ８で逆洗液タンク３４に送られ、この逆洗液タンク
３４でマグネタイトを回収後、不純物を固液分離する。 ［実施例１］試験液として、平均粒径３２μｍの鉄粉を
約５０ｐｐｍ含有するソリュブル液を用いた。内径２５
ｍｍのアクリル樹脂管に磁性充填体（ＳＵＳ４４０旋削
屑又はスチールボール）を高さ１０ｃｍ封入し、この充
填材に１０００ガウスの印加磁力を与え、上記供試液を
流した。カラムより流出した供試液中のＳＳ濃度を測定
し、供試液中の固形分に対する除去率を算出した。鉄粉
の除去率は９８．８％であった。 ［実施例２］次に、上述したフィルタ装置を用いて、排
液の連続通水試験を行った。装置の具体的な条件及び通
水条件を下記に示す。 ＜ヨーク＞ 材質：電磁軟鉄 ＳＵＹＢ 寸法：幅１６０ｍｍ、奥行１２０ｍｍ、高さ１００ｍｍ ＜永久磁石＞ 種類：サマリウムコバルト磁石 寸法：幅３０ｍｍ、高さ１１０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ ＜カラム＞ 材質：アクリル樹脂パイプ 寸法：長さ２００ｍｍ、内径２６φ、外径３２φ ８５φ塩化ビニル製フランジ付 ＜通水条件＞ 封入磁性体：２φスチールボール（封入高さ２００ｍ
ｍ、封入量５０８ｇ） 通水量：約５リットル／分（ＬＶ＝５６５ｍ／Ｈ） 供試液：銅粉末を含有する切削油（エマルジョン３０倍
希釈液） 磁極間距離：３３ｍｍ（カラム中心磁力２０００〜２４
００） 以上の条件で、表１に示すようなマグネタイト添加量で
カラムに通水を１回行った。結果を表１に併記する。

【００２９】

【表１】 表１の結果より、銅粉末はマグネットフィルタで除去で
きないが、マグネタイトを添加することにより、 良好
に除去されることが認められる。

【００３０】スチールボールの封入高さを１００ｍｍ、
原液を２００ｍｌずつ間欠に通水した他は、上記と同じ
条件で通水試験を行った。結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】 ［実施例３］試験液として、アルミニウム切粉含有液
（平均粒径２５μｍのアルミニウム粉を約７０ｐｐｍ含
有、エマルジョン）、銅粉末含有液（平均粒径３０μｍ
の銅粉を約６０ｐｐｍ含有、エマルジョン）を用いた。

【００３２】平均粒径が０．２〜０．６μｍのマグネタ
イト粉末を表３、表４に示すような量で添加して、同表
に示す撹拌時間で撹拌し、供試液を調整した。そして、
内径２５ｍｍのアクリル樹脂管に４ｍｍφの鋼球をを高
さ１０ｃｍ封入し、この充填材に永久磁石で３０００ガ
ウスの印加磁力を与え、上記供試液を流した。アクリル
管より流出した供試液中のＳＳ濃度を測定し、供試液中
の固形分に対する除去率を算出した。アルミニウム切粉
含有液に対する結果を表３に、銅粉末含有液に対する結
果を表４にそれぞれ併記する。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】 表３の結果より、アルミニウム切粉含有液に対しては、
下記の条件で８５％以上の切粉の除去率が得られること
が認められる。

【００３５】 磁性充填材 ：４ｍｍ径のスチールボール マグネタイト粉末添加量 ：７５０ｍｇ／ｌ マグネタイト粉末添加後の撹拌時間 ：１０分 印加磁力 ：２０００Ｇ以上 表４の結果より、マグネタイト粉末を添加しないと電磁
フィルタでは、銅粉はほとんど除去されないが、マグネ
タイト粉末を添加することにより、場合によっては１０
０％の除去率が得られることが認められる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のマグネットフィルタ及びフィル
タ装置は、設置面積が小さく、比較的少量の排液を出す
工場などの廃液処理に適したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマグネットフィルタの一実施例を示す
断面図である。

【図２】本発明のマグネットフィルタに用いる永久磁石
とヨークを示す斜視図である。

【図３】本発明のマグネットフィルタの別の実施例を示
す平面図である。

【図４】本発明のマグネットフィルタの移動機構を示す
平面図である。

【図５】本発明のフィルタ装置の一実施例を示すフロー
シートである。

【符号の説明】

１ マグネットフィルタ ２ カラム ３ 多孔板 ４ 多孔板 ５ 充填材 １０ 永久磁石 １１ 永久磁石 １２ ヨーク １３ 磁石部 ３１ マグネタイト溶解タンク ３２ マグネタイト混合タンク ３３ 処理液タンク ３４ 逆洗液タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早ノ瀬 敏博 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定距離離間して対向した一対の永久磁石
   とこの一対の永久磁石を連結するヨークとから構成され
   る磁石部と、これらの永久磁石間に配設され、内部に磁
   性材料からなる充填材が充填されたカラムとを具備し、
   処理すべき排液を該永久磁石により磁化した該充填材に
   通すことにより、排液中の磁性粉体を該充填材に磁着せ
   しめることを特徴とするマグネットフィルタ。
2. 【請求項２】充填材が鋼球である請求項１記載のマグネ
   ットフィルタ。
3. 【請求項３】一対の永久磁石の離間距離が６０ｍｍ以内
   である請求項１又は２記載のマグネットフィルタ。
4. 【請求項４】カラム内を区画する少なくとも２枚の固定
   多孔板間に充填材を充満させた請求項１乃至３いずれか
   に記載のマグネットフィルタ。
5. 【請求項５】磁石部にカラムに対して離間及び接近可能
   な移動機構を設けた請求項１乃至４いずれかに記載のマ
   グネットフィルタ。
6. 【請求項６】処理すべき排液にマグネタイト粉末を添加
   混合するマグネタイト混合装置と、請求項１乃至５いず
   れかに記載のマグネットフィルタと、該混合装置内のマ
   グネタイト粉末が添加された排液を該マグネットフィル
   タに送る原液供給装置とを具備することを特徴とするフ
   ィルタ装置。
7. 【請求項７】処理すべき排液が、磁性物質及び／又は非
   磁性体物質を含有する排液である請求項６記載のフィル
   タ装置。