JPH0947615A - 磁化フィルター材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非磁性粒子の捕獲性能を保ったまま、優れた
磁性粒子の捕獲性能を有するフィルタ−材を提供する。 【構成】 本発明は軟磁性粉末がお互いに磁気ギャップ
を形成するように焼結されてなることを特徴とする磁化
フィルター材である。このましくは、軟磁性合金粉末と
非磁性粉末もしくは反磁性粉末とを焼結させる。また、
軟磁性粉末は扁平状であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体およびガスの濾
過に使用する磁化フィルター材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から濾過に使用するフィルターとし
てはセラミックス焼結フィルター、金属焼結フィルタ
ー、樹脂フィルターが用いられている。このうちセラミ
ックスや金属の焼結フィルターは焼結によって生ずる空
孔をフィルターの目として利用するものである。特に金
属の焼結フィルターはセラミックスの焼結フィルターに
比べて強度が高いという利点がある。具体的には、例え
ば特開６１−２２１３７９に記載されるように、金網上
に金属粉末を担持させ焼成して多孔質化した構造のフィ
ルターが知られている。このフィルターは、金属網に金
属粉末を担持させることにより、単に金網だけのフィル
ターよりも目が細かいフィルターを得ることができるも
のである。また、このようなフィルターは金属網により
フィルターの強度の確保が可能であるという利点を有し
ている。

【０００３】ところで、一般の水配管やガスの配管やそ
の他の設置には主として鉄を主体とする材料が使用され
ているが、錆の発生や摩耗等により一部欠落飛散し、水
配管やガス配管に金属粒子として侵入する場合がある。
この金属粒子がフィルターにより十分に除去されないと
フィルター通過後の配管の錆の発生の原因となり、清浄
度を低下することになる。また金属粒子は、化学系の工
場や電子部品関係の工場などの高い清浄度の要求される
場所において、水やガスの使用中に金属粒子が付着して
様々な好ましくない影響を及ぼす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来上述した金属粒子
を液体もしくは気体からの除去する方法としては、フィ
ルターとして軟磁性材料を配置し、外部から磁場を印可
することによって軟磁性材料を磁化して磁性体である金
属粒子をトラップする手法が知られている。例えば、特
開昭５６−３８１１６号公報によれば、アモルファス合
金細線から成る軟磁性材料の金網でフィルターを構成
し、この金網を磁化することによって磁性体である金属
粉末をトラップすることが開示されている。

【０００５】上述した水やガスの清浄度に対する要求は
近年益々高まっており、金属および非金属の微粒子を効
率よく除去できるフィルターが要求されるようになって
きた。本発明者が検討したところ、アモルファス合金細
線を磁化するフィルタは、磁性体の金属粉末を除去する
する方法としては有効であるが、非磁性の微粒子を効率
的に除去するには十分ではないものであった。本発明の
目的は、非磁性の粉末および磁性のある粉末をともに効
率良く除去できるフィルター材を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属粉末を
使用したフィルターを検討し、外部から磁場を印可する
ことによってフィルターを磁化することにより、本来微
粒子のトラップに優れた金属粉末から得られる焼結フィ
ルターの特性に、磁性体である金属粒子をトラップする
性能を付加することを試み、本発明に到達した。すなわ
ち、本発明は、軟磁性粉末がお互いに磁気ギャップを形
成するように焼結されてなることを特徴とする磁化フィ
ルター材である。

【０００７】本発明は、好ましくは、軟磁性合金粉末と
非磁性粉末もしくは反磁性粉末とが焼結した磁化フィル
ター材である。また、本発明において使用する軟磁性合
金粉末は扁平状とすることが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の態様】上述したように、本発明の最大の
特徴は磁界を印可することによって磁化可能な軟磁性金
属粉末をお互いに磁気ギャップを形成するように焼結し
てフィルターを形成したことにある。磁気的に磁性体粒
子をトラップするためには、フィルター全面にわたって
漏洩磁束を発生させることが必要になるが、軟磁性金属
粉末のすべてが連結している焼結体の場合、フィルター
表面には磁束が漏れず磁性体粒子をトラップすることが
できない。したがって、フィルターの軟磁性体を適度に
磁気的に切断して、磁気キャップを形成する必要があ
る。

【０００９】磁気ギャップを形成する具体的な手段とし
ては、軟磁性合金粉末と非磁性粉末もしくは反磁性粉末
粉末とを混合し焼結することによって磁性粉末同士の接
触を避ける磁気ギャップを形成する方法を採用すること
ができる。さらに、別の方法として表面に絶縁性の酸化
皮膜を形成した軟磁性粉末を用いてフィルターを形成す
る方法もある。この方法では絶縁性の酸化皮膜が磁性ギ
ャップとして働く。上記の方法の中で強度と作製のしや
すさから非磁性粉末もしくは反磁性粉末を適度に混合
し、この添加粉末による磁気的な切断をする方法が望ま
しい。非磁性粉末もしくは反磁性粉末としては、Ｃｕ粉
末，オーステナイト系ステンレス粉末などがあげられ
る。また、非磁性粉末もしくは反磁性粉末としてセラミ
ックス粉末を用いてもよい。なお、セラミックスと金属
とは焼結し難いため、軟磁性粉末および非磁性粉末もし
くは反磁性粉末としては金属粉末を使用することが望ま
しい。

【００１０】また、外部からの磁場によるフィルターの
磁化の大きさを考えた場合、使用する軟磁性粉末の形状
を考慮することによって効率的に磁化させることが可能
である。すなわち、使用する軟磁性粉末の形状として磁
化を大きくするためにはアスペクト比が大きく長さの長
い物が好ましい。本発明において、磁気特性の上からは
棒状粉末を利用することが理想的である。しかし、棒状
粉末は製造しにくくため、扁平状の粉末、好ましくはア
スペクト比５以上の粉末を使用することが望ましい。扁
平状の粉末を濾過媒体の通過方向を遮る向きに揃えて配
置すれば、フィルタの流路がより複雑になり、粒子のト
ラップ性能を高めることが可能となる。

【００１１】なお、本発明の非磁性体粉末あるいは反磁
性粉末としては、軟磁性粉末を扁平状としたときには、
扁平状の軟磁性粉末に対して厚みを持つ球状若しくは、
不定形状の粉末を用いるのが望ましい。これによって効
果的に軟磁性扁平粉末の磁気的な分断が可能となる。ま
た、一般に扁平粉の使用比率が高いときは濾過媒体の流
路が複雑となり過ぎ、透過率が非常に低くなる傾向があ
る。したがって軟磁性粉末の磁化を有効に行いながらあ
る程度の流量を確保するためには、添加する非磁性粉末
あるいは反磁性粉末は球状粉末あるいは不定形粉末とし
て２５〜５０ｖｏｌ％混合し（たとえば図１に示す、フ
ィルター断面を形成して）使用するのがよい。図１に示
すのは、本発明のフィルターの濾過方向に平行な断面の
１００倍の顕微鏡写真である。このような粉末を使用す
ることにより、濾過時の透過率を向上させながら効果的
に磁性粉末を除去できるフィルターを得ることができ
る。

【００１２】以上のように、本発明では、通常のフィル
タ−の開口径に依存する粒子のトラップに加えて、磁気
的に磁性粉末をトラップすることが可能である。したが
って、液体やガスに含まれるフィルターの細孔径以下の
磁性粉末も捕捉できるものとなる。なお、フィルター材
は粉末の焼結層のみから形成されていてよいが、強度を
要求されるときには、金属網に金属粉末を担持させて強
度を確保することが望ましい。このとき使用する金属網
としては、非磁性の金属網を使用することが望ましい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。軟
磁性金属粉末として表１に示す組成の平均粒径６０μｍ
以下の不定形粉末および平均径４０μｍ、平均アスペク
ト比２２の扁平形状粉末を準備した。一方、非磁性粉末
として、表２に示す平均粒径４２μｍの球状粉末あるい
は平均粒径７４μｍの不定形非磁性粉末を準備した。こ
のときの混合比を表３に示す。こうして作製した金属粉
末７０％、ポリビニルアルコール１％、残部純水のスラ
リーを作製した。次に、表３に示す組合せでセラミック
板上に、このスラリーをスプレーガンを用いて２００μ
ｍ厚に塗装した。また、金属網を使用する場合は、ＪＩ
Ｓ ＳＵＳ３１６Ｌ製で目開き５０／２５０＃の平畳織
の金網を使用し、この金網上にスラリーを同様に塗布し
た。

【００１４】塗装終了後、真空乾燥機を用いて８０℃で
６時間乾燥させた。その後真空焼結炉で９５０℃〜１０
００℃の温度で焼結を行い、セラミックス板から粉末焼
結層を剥離させ表３の組合せのシート状のフィルター材
を得た。図２に示す外形に得られたシート状のフィルタ
−材を丸めて円筒状とし、円筒状フィルターの内側から
外側に濾過するフィルターを得た。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】図２のようにしてフィルターをエレメント
として組み込んだ後、装置の外側に永久磁石を設置して
図３に示す配置で磁場を印加した。これによって磁化し
たフィルター部で捕捉が行われるようにした。得られた
フィルター装置を用いて、実機において平均粒径 ０．
８μｍの固体粒子を１％含む排水を用いて３日間透過さ
せる濾過実験を行なった。このときの透過量の変化と鉄
粉の除去効果を調べた。結果を表４に示す。比較例とし
て、表２に示す試料３のフィルタ−を用いて永久磁石を
使用しないで濾過を行った比較例を表４に併記した。表
４に示すように磁界を印加しないときの比較例のフィル
ターに比べて鉄粉の捕捉効率が高いことが確認できた。

【００１９】次にこのフィルターに対して、永久磁石取
り外し逆圧２ｋｇ／ｃｍ²で３分間の逆洗いを行なう再
生処理をおこなった。初期透過量および終了時点での透
過量を表４に示す。表４に示すように、本発明のフィル
ターを使用し磁界を印加しながら濾過を行い、その後逆
洗を行なうことで、金属焼結フィルターがほぼ完全に再
生できたことがわかる。

【００２０】

【表４】

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、粉末焼結フィルタ−材
としての優れた微粒子の捕獲能力に加えて、磁化させる
ことにより、さらに磁性のある微粒子を効率良く捕獲で
きるフィルタ−を提供できる。したがって、特にフィル
タ−通過後の金属粉の混入を除去しなければならない化
学工場や電子部品工場に使用するフィルタ−材として極
めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属焼結フィルター断面の組織顕微鏡
写真である。

【図２】本発明の金属焼結フィルターの使用方法の一例
である。

【図３】本発明の金属焼結フィルターを使用した濾過装
置の磁界の印加方法の一例である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟磁性粉末がお互いに磁気ギャップを形成
   するように焼結されてなることを特徴とする磁化フィル
   ター材。
2. 【請求項２】軟磁性合金粉末と非磁性粉末もしくは反磁
   性粉末とが焼結されていることを特徴とする請求項１に
   記載の磁化フィルター材。
3. 【請求項３】軟磁性合金粉末が扁平状であることを特徴
   とする請求項１あるいは請求項２に記載の磁化フィルタ
   ー材。