JPH10263331A - 磁気フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被ろ過水に含まれる小さな常磁性微粒子の捕
捉ができ、常磁性微粒子の除去能力の大幅向上を可能と
する。 【解決手段】 非磁性材料からなる円筒管３ａとその側
壁に設けられたソレノイド状の電磁石１ａと上記円筒管
３ａ内に配設された磁性メッシュ２ａにより形成された
フィルタ６、同フィルタ６の上部に結合され同フィルタ
６と同様に形成された上部フィルタ７、および同上部フ
ィルタ７の上部にその上部が接続され上記フィルタ６の
下部にその下部が接続されたバッファ槽４を備え、上記
フィルタ６の下部より被ろ過水１４と洗浄水１６と強磁
性球５が供給され、上部フィルタ７の上部よりろ過水１
５と濃縮水１７と強磁性球５が排出されるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電用熱交換
器等に適用される磁気フィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気フィルタ装置とは、液体中の磁性微
粒子を取り除くために用いられるろ過装置である。

【０００３】従来の磁気フィルタ装置は、図２に示すよ
うに、ソレノイド状の電磁石０１のボア内に、被ろ過水
１４を通過させる非磁性材料でできた円筒管０３が配置
され、その中にウール状磁性繊維０２が収められてい
た。

【０００４】上記磁気フィルタ装置を用いて液体中より
磁性微粒子を取り除く場合、まず、電磁石０１を励磁し
て円筒管０３内のウール状磁性繊維０２を磁化する。次
に、バルブ１０，１１を閉じ、バルブ８，９を開けて円
筒管０３内に磁性微粒子が含まれた被ろ過水１４を注入
する。この円筒管０３内に注入されると、被ろ過水１４
に含まれる磁性微粒子は、次式によって与えられる磁気
力Ｆ_m によりウール状磁性繊維０２に引き寄せられ、捕
捉される。

【０００５】

【数１】

【０００６】その結果、円筒管０３からでてくるろ過水
１５は磁性微粒子が取り除かれたものになる。なお、ウ
ール状磁性繊維０２に捕捉された磁性微粒子は電磁石０
１を消磁するとウール状磁性繊維０２からはなれるた
め、バルブ８，９を閉じ、バルブ１０，１１を開けて洗
浄水１６を円筒管０３内に流し込むと、洗浄水１６は磁
性微粒子の濃縮水１７となって排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気フィルタ装
置において、磁性微粒子がＦｅＯ（ＯＨ）のような常磁
性を示す物質の場合、粒子径が小さくなると磁性微粒子
に作用する磁気力も小さくなる。

【０００８】そのため、電磁石が発生する磁場の強さを
大きくしなければ磁性繊維により磁性微粒子を捕捉する
ことができなくなるという課題があった。本発明は上記
の課題を解決しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１に記載の発明に係る磁気フィルタ装置
は、非磁性材料からなる円筒管、同円筒管の側壁を包む
ように配設されたソレノイド状の電磁石、および上記円
筒管の内部に配設され上記電磁石による磁化により強磁
性球を保持する磁性メッシュにより形成されたフィルタ
を備え、上記円筒管の下部より常磁性微粒子を含む被ろ
過水と洗浄水と強磁性球が供給され、上部よりろ過水と
濃縮水と強磁性球を排出することを特徴としている。

【００１０】上記において、被ろ過水よりこれに含まれ
る常磁性微粒子を除去する場合、まず、電磁石を励磁し
て磁性メッシュを磁化し、この磁性メッシュに強磁性球
を外部より吸着させる。

【００１１】この状態で、外部より円筒管内に被ろ過水
を供給すると、被ろ過水に含まれる常磁性微粒子は磁性
メッシュと強磁性球に吸着されるため、被ろ過水は常磁
性微粒子が除去されてろ過水となり、上部より排出され
る。

【００１２】この場合、強磁性球が形成する磁場の磁気
勾配及びその表面の磁場の強さは、電磁石により与えら
れる磁場が同じであっても、従来のウール状磁性繊維に
よるものより大きいため、より小さな常磁性微粒子も捕
捉することができ、常磁性微粒子の除去能力の大幅向上
が可能となる。

【００１３】なお、磁性メッシュ及び強磁性球による常
磁性微粒子の捕捉がその限界量に達した後は、被ろ過水
の供給を停止するとともに電磁石の励磁を停止し、洗浄
水を供給することにより、常磁性微粒子を多量に含む濃
縮水と強磁性球を円筒管の上部より排出させることがで
きる。

【００１４】（２）請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の磁気フィルタ装置において、上記フィルタの上
部に結合され同フィルタと同様に円筒管と電磁石と磁性
メッシュにより形成され上部よりろ過水と濃縮水と強磁
性球を排出する上部フィルタ、および同上部フィルタの
上部にその上部が第１のバルブを介して接続されその下
部が上記フィルタの下部に第２のバルブを介して接続さ
れたバッファ槽を備え、上部フィルタの円筒管の内径が
フィルタのそれより小さく、上部フィルタの電磁石が形
成する磁場がフィルタのそれより弱いことを特徴として
いる。

【００１５】上記において、被ろ過水よりそれに含まれ
る常磁性微粒子を除去する場合は、フィルタの電磁石は
励磁し、上部フィルタの電磁石は無励磁として、上記発
明（１）と同様に行われる。

【００１６】フィルタの磁性メッシュ及び強磁性球によ
る常磁性微粒子の吸着が限界に達したときには、フィル
タの電磁石を消磁するが、上部フィルタの電磁石は励磁
し、この状態で被ろ過水の供給を停止し、洗浄水の供給
を開始する。

【００１７】本発明においては、上部フィルタの円筒管
の内径はフィルタのそれよりも小さく、内部の流速が早
いものとし、上部フィルタの電磁石が形成する磁場はフ
ィルタのそれよりも弱いものとしているため、洗浄水の
供給を開始すると、強磁性球は上部フィルタ内の磁性メ
ッシュにより捕捉されるが、常磁性微粒子は通過する。

【００１８】上記フィルタ内の磁性メッシュ及強磁性球
により捕捉された常磁性微粒子がこれらを離れ、ほゞ上
部フィルタ内を通過した後は、第１のバルブを開とし、
上部フィルタの電磁石を消磁することにより、上部フィ
ルタの磁性メッシュに捕捉されていた強磁性球をバッフ
ァ槽内に収納する。

【００１９】そのため、常磁性微粒子を多量に含む濃縮
水と強磁性球は別々に回収することが可能となり、強磁
性球の再使用が可能となって、磁気フィルタ装置の効率
的な運用が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る磁気
フィルタ装置について、図１により説明する。

【００２１】図１に示す本実施形態に係る磁気フィルタ
装置は、下部よりバルブ８及び１０を介して内部に被ろ
過水１４及び洗浄水１６が供給されるフィルタ６、同フ
ィルタ６の上部にその下部が結合されその上部よりバル
ブ９及び１１を介してろ過水１５及び濃縮水１７を排出
する上部フィルタ７、同上部フィルタ７の上部にその上
部がバルブ１２を介して接続され上記フィルタ６の下部
にその下部がバルブ１３を介して接続され強磁性球５を
収納するバッファ槽４を備えている。

【００２２】また、上記フィルタ６，７は、それぞれソ
レノイド状の電磁石１ａ，１ｂ、同電磁石１ａ，１ｂの
ボア内にそれぞれ配設された非磁性材料からなる円筒管
３ａ，３ｂ、および同円筒管３ａ，３ｂ内にそれぞれ収
納され強磁性繊維が格子状に編まれて形成され上記強磁
性球５を吸着する磁性メッシュ２ａ，２ｂを備えてい
る。

【００２３】上記において、フィルタ６は、常磁性微粒
子を吸着するために円筒管３ａの管径を大きくとり、通
過する水流の流速を下げている。これに対して、上部フ
ィルタ７は強磁性球５のみを吸着させればよいため、管
径を小さくして水流の流速を上げている。

【００２４】また、電磁石１ｂが発生する磁場の強さ
は、電磁石１ａが発生する磁場の強さに比べて十分小さ
くし、磁性メッシュ２ｂが常磁性微粒子を吸着しないよ
うにしている。磁性メッシュ２，２ｂの格子の間隔は、
強磁性球５の直径（１００μｍ）よりも大きくなってお
り、強磁性球５が目づまりするのを防いでいる。なお、
強磁性球５には、Ｆｅ₃ Ｏ₄ のような強磁性体を用いて
いる。

【００２５】本実施形態に係る磁気フィルタ装置を用い
て被ろ過水１４に含まれる常磁性微粒子を除去する場
合、まず最初に電磁石１ａを励磁し、バルブ１３を開け
てバッファ槽４に蓄えられている強磁性球５を磁性メッ
シュ２ａに吸着させる。

【００２６】所定量の強磁性球５が磁性メッシュ２ａに
吸着されたところでバルブ１３を閉じ、バルブ８を開け
て被ろ過水１４を通過させる。このとき、被ろ過水１４
に含まれる常磁性微粒子は、強磁性球５が発生する高磁
場勾配により強磁性球５の表面に捕捉される。

【００２７】常磁性微粒子の蓄積量が磁性メッシュ２ａ
部での捕捉限界量に達すると、バルブ８を閉じると同時
に電磁石１ｂを励磁し、バルブ１１を開ける。その後、
電磁石１ａを消磁し、バルブ１０を開けて洗浄水１６を
流入させ、磁性メッシュ２ａに付着した常磁性微粒子と
強磁性球５を洗い流す。

【００２８】フィルタ６から流れ出たこれらの粒子のう
ち、強磁性球５は流速が遅いために磁性メッシュ２ｂで
捕捉されるが、常磁性微粒子は電磁石１ｂの磁場が強さ
が小さいためにそのまま通過し、バルブ１１を通って濃
縮水１７として排出される。

【００２９】磁性メッシュ２ａが十分に洗浄された後
は、バルブ１１を閉じ、バルブ１２を開けると同時に電
磁石１ｂを消磁し、磁性メッシュ１ｂに捕捉されていた
強磁性球５をバッファ槽４で回収し、バルブ１０を閉じ
る。

【００３０】以上の一連の動作はくり返し行われ、この
動作のくり返しにより、被ろ過水１４から常磁性微粒子
が分離されてろ過水１５が得られるとともに、常磁性微
粒子が濃縮された濃縮水１７が得られる。

【００３１】本実施形態においては、従来の装置におけ
るウール状磁性繊維に替えて磁性メッシュを用いている
が、これは、ウール状磁性繊維が磁性繊維間の間隔を調
整することができず、間隔が強磁性球よりも小さい部分
を起点にして強磁性球の目詰まりを起こす可能性がある
のに対して、磁性メッシュは強磁性繊維材を任意に選ぶ
ことで格子間隔の調整が可能なため、強磁性球による目
詰まりを防ぐことができるからである。

【００３２】また、強磁性球を用いる理由は、以下に説
明するとおりである。即ち、飽和磁化Ｉ_m を持つ半径ａ
の磁性繊維と強磁性球をそれぞれ外部磁場Ｈ₀ で磁化す
ると、磁性繊維の周囲の磁場は次式（１）で表され、強
磁性球の周囲の磁場は次式（２）で表わされる。

【００３３】

【数２】

【００３４】上記のように、強磁性球の磁場はｒ³ の逆
数に依存して変化するため、ｒ² の逆数に依存して変化
する磁性繊維の磁場に比べて大きな磁気勾配を持つ。ま
た、表面磁場も磁性繊維に比べて強磁性球の方が大きく
なるため、同じ磁化率を持つ同じ大きさの常磁性微粒子
に対しては、強磁性球の方が大きな磁気力を与えること
が可能になる。

【００３５】従って、同じ外部磁場を与えても、磁性繊
維のみを用いた場合に比べて強磁性球をも用いた方が、
より小さな常磁性微粒子を捕捉することができるように
なるからである。

【００３６】

【発明の効果】本発明の磁気フィルタ装置は、非磁性材
料からなる円筒管とその側壁に設けられたソレノイド状
の電磁石と上記円筒管内に配設された磁性メッシュによ
り形成されたフィルタ、同フィルタの上部に結合され同
フィルタと同様に形成された上部フィルタ、および同上
部フィルタの上部にその上部が接続され上記フィルタの
下部にその下部が接続されたバッファ槽を備え、上記フ
ィルタの下部より被ろ過水と洗浄水と強磁性球が供給さ
れ、上部フィルタの上部よりろ過水と濃縮水と強磁性球
が排出されるものとしたことによって、フィルタ内の磁
性メッシュと強磁性球により被ろ過水に含まれる常磁性
微粒子が捕捉されるため、常磁性微粒子の除去能力の大
幅向上が可能になるとともに、濃縮水と強磁性球を分離
して回収するため、効率的な回収が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る磁気フィルタ装置
の説明図である。

【図２】従来の装置の説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 電磁石 ２ａ，２ｂ 磁性メッシュ ３ａ，３ｂ 円筒管 ４ バッファ槽 ５ 強磁性球 ６ フィルタ ７ 上部フィルタ ８〜１３ バルブ １４ 被ろ過水 １５ ろ過水 １６ 洗浄水 １７ 濃縮水

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性材料からなる円筒管、同円筒管の
   側壁を包むように配設されたソレノイド状の電磁石、お
   よび上記円筒管の内部に配設され上記電磁石による磁化
   により強磁性球を保持する磁性メッシュにより形成され
   たフィルタを備え、上記円筒管の下部より常磁性微粒子
   を含む被ろ過水と洗浄水と強磁性球が供給され、上部よ
   りろ過水と濃縮水と強磁性球を排出することを特徴とす
   る磁気フィルタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気フィルタ装置にお
   いて、上記フィルタの上部に結合され同フィルタと同様
   に円筒管と電磁石と磁性メッシュにより形成され上部よ
   りろ過水と濃縮水と強磁性球を排出する上部フィルタ、
   および同上部フィルタの上部にその上部が第１のバルブ
   を介して接続されその下部が上記フィルタの下部に第２
   のバルブを介して接続されたバッファ槽を備え、上部フ
   ィルタの円筒管の内径がフィルタのそれより小さく、上
   部フィルタの電磁石が形成する磁場がフィルタのそれよ
   り弱いことを特徴とする磁気フィルタ装置。