JPH09313826A - 超電導磁気分離装置 - Google Patents

超電導磁気分離装置

Info

Publication number
JPH09313826A
JPH09313826A JP8141333A JP14133396A JPH09313826A JP H09313826 A JPH09313826 A JP H09313826A JP 8141333 A JP8141333 A JP 8141333A JP 14133396 A JP14133396 A JP 14133396A JP H09313826 A JPH09313826 A JP H09313826A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
magnetic
treated
air
cylindrical container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8141333A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3374658B2 (ja
Inventor
Hisashi Isokami
尚志 磯上
Norihide Saho
典英 佐保
Minoru Morita
穣 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP14133396A priority Critical patent/JP3374658B2/ja
Publication of JPH09313826A publication Critical patent/JPH09313826A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3374658B2 publication Critical patent/JP3374658B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷凍機異常時の安全性を確保できる冷凍機冷却
型超電導磁気分離装置を提供する。 【解決手段】冷凍機9で冷却した超電導空心磁石6を囲
む真空容器8と、その内側に設置された被処理水流路と
なる圧力容器2との間に、保温手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気分離装置に関
し、特に冷凍機冷却超電導磁石を利用した装置の構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】固液分離技術を応用した水処理装置で
は、高勾配電磁フィルタを使用する。高勾配電磁フィル
タに外部から印加する磁場発生装置は、直流電源による
電磁石を用いる。水処理速度の高速化や高性能化のため
には空心電磁石の磁場を大きくする必要があり、常電導
の空心電磁石の磁場を大きくするためには、通電電流を
大きくするか、電磁石の巻き数を増やさなければならな
い。これを避けるため、空心コイルを超電導電磁石で構
成すれば、小さな消費電力で大きな磁場を得ることがで
きる。
【0003】高勾配電磁フィルタの構造は、例えばIEEE
Transactions on Magnetics,Vol.MAG-12,No.5 P436
(1976) に、また超電導磁石を利用した例はAdvanced in
Cryogenic Engineering Vol.33 p53 (1988) に記載され
ている。空心の電磁石の中に、強磁性体であるステンレ
ス細線を充填することにより高勾配電磁フィルタを構成
している。このように均一な磁場内に、曲率半径の極め
て小さな部分を持つ磁性細線を配置することによって、
細線表面近くで局部的な磁場の疎密ができ大きな磁気勾
配が発生する。水処理する原水中の磁性粒子はこの細線
表面に吸引される。
【0004】空心電磁石に超電導磁石を利用した場合、
超電導磁石に通電する電力は永久電流モードにすればま
ったく必要なく、永久電流モードにしなくても極微量で
良い。しかし、超電導状態を保つために電磁石を冷却す
る必要があり、通常、液体ヘリウムあるいはヘリウム冷
凍機によって超電導磁石を冷却する方法が考えられる。
このとき、常温から極低温部の超電導磁石まで熱が侵入
することをなるべく少なくするため、超電導磁石を真空
容器中にいれて外部と真空断熱をする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、真空容器の真
空が破れた場合、例えば何らかの原因により冷凍機が停
止して真空容器内部の温度が上昇し、極低温部に吸着し
ていたガスが離脱して真空容器の真空度が劣化し、内部
気体による熱伝導が無視できなくなった場合、真空容器
壁が冷却されるとともに、空心電磁石の内側にある被処
理水の流路も冷却されてしまう。この時、超電導磁石は
超電導状態を保つことができないため、電磁石に電流を
流すことができず、磁場がなくなるために流路に被処理
水を流すことができない。したがって、電磁石内側の被
処理水流路中の流水による熱伝達は期待できず、流路壁
は冷却されて、さらには内部の水が固化し、再運転時に
分離性能を低下させたり、最悪の場合、流路を閉塞した
り流路を破壊する可能性がある。
【0006】本発明の目的は、冷凍機停止等に伴う真空
劣化時に流路が冷却されることを防ぐことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、空心電磁石
の真空容器内側あるいは被処理水の流路壁に保温手段を
設けることにより達成できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1に
より説明する。原水槽内の磁性粒子を含んだ原水は弁を
通じ配管を通って固液分離部の円筒状縦型圧力容器2内
に下部入口1より流入する。被処理水の流路となる円筒
状縦型圧力容器2内には、磁性細線を充填した高勾配磁
気フィルタ4とそれを挟むように磁極3を上下に対置し
ている。円筒状縦型圧力容器2の上部出口5は配管,弁
17通じて浄化水槽に連通している。円筒状縦型圧力容
器2は、超電導で構成された空心電磁石の内側に設置さ
れ、空心電磁石による磁場により内部の磁気フィルタ近
くに高勾配の磁場をつくる。
【0009】超電導の空心電磁石6は、常温である外部
と真空断熱するために真空容器中8に設置され、ヘリウ
ム冷凍機9により極低温に冷却されて超電導状態を保っ
ている。また、外部からの輻射熱を遮るために、冷凍機
によって磁石温度よりは高いが低温に冷却された熱シー
ルド板7を設置している。超電導磁石6には、真空容器
8外部に設置した直流電源12から電流供給リード11
を通して電力を供給する。超電導磁石に永久電流スイッ
チを設ければ永久電流モードで電流をを流すことも可能
である。
【0010】電流を流した超電導電磁石6は、内側に設
置した被処理水の流路である圧力容器2内部に均一な磁
場を発生し、この均一磁場空間内に設置したフィルタ4
内の曲率半径の極めて小さな部分を持つ磁性細線には、
その細線表面近くで局部的な磁場の疎密ができ大きな磁
気勾配が発生する。磁極3は磁場を均一化する働きをす
る。
【0011】磁性粒子を含んだ原水を下方入口1から上
向流で円筒状縦型圧力容器2に送水すると、原水中の磁
性粒子は充填物の磁性細線表面に、大きな磁力で捕捉さ
れ、浄化された原水は上方出口5から処理水槽に送水さ
れる。
【0012】ここで、何らかの異常により、冷凍機が停
止した場合、超電導磁石は外部からの進入熱によって、
徐々に温度上昇する。短時間で冷凍機が再運転できれば
問題ないが、冷凍機の停止時間が長くなると、空心電磁
石の超電導材の温度が臨界温度より高くなり超伝導状態
が破壊(クエンチ)してしまう。そこで、冷凍機の異
常、すなわち冷凍機の駆動部分である圧縮機10が停止
した信号を制御装置14が受け、制御装置14から、下
流バルブオフ,超電導磁石電源オフ及びヒータ電源オン
の信号をそれぞれバルブ17,超電導磁石用電源12及
びヒータ用電源13に送信する。ここで、超電導磁石の
電源は、瞬時にオフにすることはできず、徐々に超電導
磁石を流れる電流が小さくするように切る必要がある
(消磁)。これは、消磁時には超電導磁石の両端に消磁
速度(通電電流の時間微分)に比例した電圧が発生し、
これにより渦電流による発熱、あるいは接続部でのジュ
ール発熱によって急激な温度上昇が起こり、クエンチに
至る危険があるからである。したがって、この場合、冷
凍機による冷却温度と臨界温度及び磁石の熱容量とから
冷凍機停止時のクエンチに至る予想時間を求め、この冷
凍機停止可能時間よりも消磁時間が短くなるように設計
しておく。
【0013】下流側のバルブ17を閉にするのは、磁場
のなくなった圧力容器2内のフィルタ4にトラップされ
ていた磁性粒子が、磁場がなくなると同時に下流側に流
れ出し、浄化水槽内を汚染することを防ぐためである。
【0014】圧力容器2側面には、銅等の高熱伝導率部
材で構成された伝熱板16が巻かれており、それにヒー
タ15が装着されている。ヒータにより加熱された伝熱
板16は、圧力容器2側面に熱を均等に伝え、圧力容器
2が冷却されて内部の水が固化してしまうことを防ぐ。
伝熱板16に温度センサを備えてヒータ加熱量を制御す
れば伝熱板の温度を精度良くコントロールすることがで
きる。
【0015】図2に本発明の他の実施例を示す。
【0016】本実施例は、保温手段としてヒータ等の加
熱手段ではなく、断熱材を用いている。
【0017】通常、真空容器8壁及び圧力容器2壁は、
ステンレス鋼等の高強度部材で構成されている。圧力容
器2の外側に圧力容器の材質より熱伝導率の小さな断熱
材18、例えばプラスチック等を設置すれば、圧力容器
2が冷却されることを防ぐ効果がある。本実施例の場合
は、構造が簡単な上、真空容器8と圧力容器2のギャッ
プを小さくでき、流路をできるだけ大きくとることが可
能となる。
【0018】また、異方性熱伝導率を持つ部材例えば圧
力容器2の軸方向及び周方向の熱伝導率が高く、半径方
向の熱伝導率が小さいような、例えば黒鉛と樹脂とを組
み合わせた素材で、断熱材18を構成すれば、断熱材18
は圧力容器2の軸方向及び周方向には伝熱体としての役
目を果たし、最も低温になると予想される軸方向中心付
近まで断熱材18の熱伝導により常温である周囲空気の
熱が伝わるため大きな効果を期待することができる。
【0019】さらに、断熱材18を図1に示した伝熱体
16の外側に接着すれば、より大きな効果が期待でき
る。
【0020】以上の実施例では、圧力容器2側に、保温
手段を設置した場合を示したが、真空容器8側、あるい
は、圧力容器2と真空容器8とのギャップ内空間部分に
保温手段を設けた場合でも、効果は同様である。
【0021】また、以上の実施例ではヒータによる保温
手段あるいは断熱材による保温手段を用いた場合を示し
たが、他の保温手段、例えば被処理水流路以外の流路を
圧力容器の外側に配置して異常時にも連続流水を行うよ
うなシステムにした場合でも効果は同様である。
【0022】実施例では、圧力容器を縦型で示したが、
本発明の効果は圧力容器の向きに無関係であり、例えば
横型の圧力容器の場合でも同様の効果が期待できる。
【0023】実施例では、ヘリウム冷凍機による伝導冷
却型超電導磁石を示したが、極低温の冷媒が流れる冷却
配管、例えば超臨界ヘリウムが流れる配管を熱接触させ
て冷却する間接冷却型超電導磁石の場合でも効果は同様
である。また、冷凍機を用いる装置の場合に効果は大き
いが、液体ヘリウムや液体窒素等の冷媒によって浸漬冷
却する超電導磁石の場合でも効果は同様である。電磁石
を構成する超電導材は金属化合物,酸化物等があるが、
冷却システムを必要とする以上効果は同様である。
【0024】実施例では、被処理水の流路となる圧力容
器中に磁極や電磁フィルタが存在する場合について示し
たが、これらがなくても圧力容器内には磁気勾配が存在
するため、磁気分離が可能であり、このような装置に関
しても本発明の効果は同様である。
【0025】実施例では、冷凍機停止による真空容器の
真空劣化の場合を示したが、他の原因による真空劣化の
場合でも効果は同様である。したがって、実施例では圧
縮機からの冷凍機の異常信号を制御装置に送信する例を
示したが、真空容器の真空度を圧力センサ等の真空度測
定手段を用いて測定し、この信号を制御装置に取り込む
場合も効果は同様であり、両者の信号を取り込めるよう
にしておけば、安全性の高い装置となる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、超電導で構成された空
心コイルを冷却するヘリウム冷凍機が何らかの以上によ
って停止するなどして、真空容器の真空度が劣化した場
合に、空心コイル内側に設置された圧力容器が冷却され
て内部の水が氷に変わることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の他の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
2…圧力容器、4…電磁フィルタ、6…超電導磁石、8
…真空容器、9…ヘリウム冷凍機、10…圧縮機、12
…超電導磁石用電源、13…ヒータ用電源、14…制御
装置、15…ヒータ、16…伝熱体、17…バルブ、1
8…断熱材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超電導で構成した空心電磁石と、その磁場
    内に配置した被処理水の流路となる円筒状容器とで構成
    され、上記円筒状容器の内部に生じる磁気勾配を利用す
    ることにより、上記被処理水中の磁性粒子を吸着除去す
    る超電導磁気分離装置において、上記円筒状容器の壁ま
    たは空心電磁石真空容器壁の少なくとも一方に保温手段
    を設けたことを特徴とする超電導磁気分離装置。
  2. 【請求項2】超電導で構成した空心電磁石と、その磁場
    内に配置した被処理水の流路となる円筒状容器とで構成
    され、上記円筒状容器の内部に生じる磁気勾配を利用す
    ることにより、上記被処理水中の磁性粒子を吸着除去す
    る超電導磁気分離装置において、上記円筒状容器の壁ま
    たは空心電磁石真空容器壁の少なくとも一方に、両壁材
    料より高い熱伝導率を有する部材を装着し、上記高熱伝
    導率部材に加熱手段を設けたことを特徴とする超電導磁
    気分離装置。
  3. 【請求項3】超電導で構成した空心電磁石と、その磁場
    内に配置した被処理水の流路となる円筒状容器とで構成
    され、上記円筒状容器の内部に生じる磁気勾配を利用す
    ることにより、上記被処理水中の磁性粒子を吸着除去す
    る超電導磁気分離装置において、上記円筒状容器の壁ま
    たは空心電磁石真空容器壁の少なくとも一方に、両壁材
    料より低い熱伝導率を有する断熱材を装着したことを特
    徴とする超電導磁気分離装置。
  4. 【請求項4】断熱材が異方性熱伝導率を有する請求項3
    に記載の超電導磁気分離装置。
  5. 【請求項5】超電導で構成した空心電磁石と、その磁場
    内に配置した被処理水の流路となる円筒状容器とで構成
    され、上記円筒状容器の内部に生じる磁気勾配を利用す
    ることにより、上記被処理水中の磁性粒子を吸着除去す
    る超電導磁気分離装置において、上記円筒状容器の壁及
    び空心電磁石真空容器壁との間に、被処理水流路と異な
    る流路を設置したことを特徴とする超電導磁気分離装
    置。
JP14133396A 1996-06-04 1996-06-04 超電導磁気分離装置 Expired - Fee Related JP3374658B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14133396A JP3374658B2 (ja) 1996-06-04 1996-06-04 超電導磁気分離装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14133396A JP3374658B2 (ja) 1996-06-04 1996-06-04 超電導磁気分離装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09313826A true JPH09313826A (ja) 1997-12-09
JP3374658B2 JP3374658B2 (ja) 2003-02-10

Family

ID=15289518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14133396A Expired - Fee Related JP3374658B2 (ja) 1996-06-04 1996-06-04 超電導磁気分離装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3374658B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009035973A3 (en) * 2007-09-10 2009-05-28 Rentech Inc Magnetic separation combined with dynamic settling for fischer-tropsch processes
WO2010045177A3 (en) * 2008-10-13 2010-07-22 Rentech, Inc. Integrated multi-step solid/liquid separation system for fischer-tropsch processes
KR101243628B1 (ko) * 2011-06-20 2013-03-27 최석진 유류분리장치 및 유류분리용 선박
CN103433134A (zh) * 2013-09-15 2013-12-11 沈阳隆基电磁科技股份有限公司 采用超导励磁线圈的立环强磁选机
CN109794350A (zh) * 2019-01-15 2019-05-24 潍坊国铭矿山设备有限公司 一种液氢蒸发冷却连续工作的电磁泥浆除铁器
CN114597618A (zh) * 2020-12-07 2022-06-07 中国科学院理化技术研究所 高温超导滤波器低温系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009035973A3 (en) * 2007-09-10 2009-05-28 Rentech Inc Magnetic separation combined with dynamic settling for fischer-tropsch processes
AU2008299106B2 (en) * 2007-09-10 2013-03-07 Res Usa, Llc Magnetic separation combined with dynamic settling for Fischer-Tropsch processes
US8871096B2 (en) 2007-09-10 2014-10-28 Res Usa, Llc Magnetic separation combined with dynamic settling for fischer-tropsch processes
US9011696B2 (en) 2007-09-10 2015-04-21 Res Usa Llc Magnetic separation combined with dynamic settling for fischer-tropsch processes
WO2010045177A3 (en) * 2008-10-13 2010-07-22 Rentech, Inc. Integrated multi-step solid/liquid separation system for fischer-tropsch processes
US8778178B2 (en) 2008-10-13 2014-07-15 Rentech, Inc. Integrated multi-step solid/liquid separation system for Fischer-Tropsch processes
KR101243628B1 (ko) * 2011-06-20 2013-03-27 최석진 유류분리장치 및 유류분리용 선박
CN103433134A (zh) * 2013-09-15 2013-12-11 沈阳隆基电磁科技股份有限公司 采用超导励磁线圈的立环强磁选机
CN103433134B (zh) * 2013-09-15 2015-08-19 沈阳隆基电磁科技股份有限公司 采用超导励磁线圈的立环强磁选机
CN109794350A (zh) * 2019-01-15 2019-05-24 潍坊国铭矿山设备有限公司 一种液氢蒸发冷却连续工作的电磁泥浆除铁器
CN114597618A (zh) * 2020-12-07 2022-06-07 中国科学院理化技术研究所 高温超导滤波器低温系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP3374658B2 (ja) 2003-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4702090A (en) Magnetic refrigeration apparatus with conductive heat transfer
JP4339875B2 (ja) パルス化磁界発生装置
US10748690B2 (en) Method and device for controlling cooling loop for superconducting magnet system in response to magnetic field
JP3374658B2 (ja) 超電導磁気分離装置
JPH08206420A (ja) 磁気分離装置
JP4039528B2 (ja) 真空保持方法及び真空保持を伴う超伝導機械
US20110120147A1 (en) Pressurized Superfluid Helium Cryostat
JP5172817B2 (ja) 水の物理処理用磁場発生装置
US5743410A (en) Supraconducting magnetic separator
JP2790549B2 (ja) 結晶引上げ装置用超電導マグネット装置
JP2821549B2 (ja) 超電導磁石システム
JPH11265816A (ja) 超電導装置
CN115910516B (zh) 基于多极线圈的开梯度低温超导磁体系统及磁分离装置
JPH10192619A (ja) 浄化装置
JP2005124721A (ja) 超電導磁気共鳴イメージング装置
JP3147630B2 (ja) 超電導コイル装置
CN220586675U (zh) 一种电气设备的智能降温装置
JPH09106909A (ja) 伝導冷却式超電導磁石
JPS58176904A (ja) 超電導コイルの冷却方法、および冷却装置
JPH07142773A (ja) 超電導電磁石
JPH11226320A (ja) 磁気分離装置
JPH0423476A (ja) 超電導磁石システム
JPH10189326A (ja) 電磁石装置および電流供給装置
JPH05175045A (ja) 超電導磁石
JPH02260404A (ja) 超電導装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees