JPS604721B2 - 改良されたフイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁界を用いて流体を清浄にするフィル夕の改
良に関する。

流体、すなわち、液体、気体、気液混合体、半流動体等
の炉過には、サンド・フィル夕、加圧もしくは減圧吸引
炉布フィルタまたはメッシュによるフィル夕が使用され
てきた。

また、遠Ｄ分離法による種々のフィル夕とか、磁性体を
用いて流体中の磁性物を吸引するフィル夕が、用いられ
るようになった。前記極々の形式フィル外よ、それぞれ
長嶺所を有し、今後とも使用されると考えられるが、そ
の裾付場所、据付面積使用中の目づまり、便いずて部分
の取替と経済性、連続操業性、自動缶。子御可能性、確
実性、流体の性状に対する対応性などにおいて、多くの
不可避な欠点を有し、炉過効率または炉過能力が低く且
つ確実性においても劣り、連続作業も困難な点が、いく
たの改良が提案されてはいるが、顕著な改良が得られて
いない。在来技術の前記欠点にかんがみ、これら欠点を
解決する手段を得ることが、本発明の目的である。

本発明の特徴は、次の点にある。すなわち、磁気分離を
採用し、適当な炉材を用い、流体の性質に対応して磁場
の制御または磁力調整を可能にし、流体中の磁性物質は
もち論、流体中に添加させイＧ学反応により発生せしめ
た磁性化合物の形として、また適当な磁石粉粒体を加え
表面に被除去体を吸着せしめたりするフログを生長せし
めたりして、磁界吸引をする。その際に、炉材炉過を併
用し、該炉村部分に磁界を形成させると共に、該形成磁
界が彼処理流体の流通方向に磁束密度が高くなる磁界勾
配を有するようにすることである。また、磁界において
正負可逆により涙適性を向上させ、また、磁力逆転など
により炉材または磁石面における吸引物を除去逆洗する
ことも可能である。これらを制御機構ユニットに蓬通し
、連続自動化も可能である。本発明を、１実施例につい
て説明する。

流体であれば、液体または気体、すなわち粘性の商いも
の、さらつとしたもの、水とか空気など、いずれにも用
いることができるが、ここでは、液体の場合について述
べる。図面の第ＩＡ図、第ＩＢ図及び第２Ａ図、第２８
図は本発明の原理を説明する実施例で、第ＩＡ図に示し
た１実施例においては、磁石機に後斜をつけ、しかも中
央下部ａを尖端とし、流体Ｗの入口方向上面機ｂ間の間
隔を、流体Ｗの清浄液Ｗ′出口方向下面端Ｃ間の間隔よ
り大にした例である。

相対する磁極ＮおよびＳ間の磁場の強さは、第ＩＢ図に
示すように、ＮＳ間が近いほど強くなり、流体Ｗの流れ
方向に磁力が次第に強くなる勾配磁場を形成する。第２
Ａ図に示す他の応用実施例に於ても流体出口を入口より
小としており、第ＩＡ図と違う点は、突起ａがないこと
である。第２Ａ図の例では、磁場強さ‘ま、出口に近い
ほど大であり、出口が最大である。この実施例でわかる
ように、磁場強さに額斜をつけた磁極を用いて磁界勾配
をつけることができ、磁場の強さを変化させることもで
きる。第ＩＣ図の例では、流体Ｗの流れ方向に、複数の
対向磁極を、対向間隔を次第に狭めるように設けること
により勾配磁場を形成する例である。第ＩＣ図では、極
を交互に反対極としている。こうすると、流体Ｗ中の磁
性体は、磁場中を流動中両極の作用をうけ磁着する。液
と直接に接する磁石は、防錆その他の必要があれば、プ
ラスチック被覆層を形成せしめてもよいし、鍍金その他
の表面処理を行ってもよい。このように設けた磁石間に
、炉材マトリックス・ウールを充填保持せしめる。第Ｉ
Ａ図および第２Ａ図Ｆ，Ｆ′がそれである。例えば金属
ではステンレススチールウールが用いられ、また金属材
ウールとガラスウール、プラスチックウール等との混合
体が用いられる。このような炉麹村Ｆ，Ｆ′を前記磁極
間に挿入すると、勾配磁場まそのまま形成保持され、し
かもステンレススチールウールのような磁性を有するも
のであるとも「 ウ−ルとウールの間とかウールの折れ
曲つた部分間等にも磁極が形成され、流体の流れに直交
する方向にも炉適材Ｆ，Ｆ′に勾配磁場が形成され、流
通流体にその磁場を効果的に作用する。そして流体Ｗ中
の介在物は、炉村間に炉過されっつ、磁界の磁力作用を
受け、マトリックス層を通過して、磁性体物は「磁気吸
着により、非磁性体物はキャピラリ作用により炉適され
て「出口から清浄流体として流出する。ところでマトリ
ックスに作用する磁場強さ‘ま、極間距離が最も近い箇
所で最も強く作用する磁気勾配磁場が形成されており、
第ＩＡ図の実施例では流体Ｗの流通方向に次第に磁力が
増大する勾配磁場が形成されており、流入流体Ｗは先づ
弱磁場のｂ点を通過し、ここで流入流体中の強磁場性体
物は、早く磁界の作用を受け炉過材層Ｆに吸着炉週され
る。次いで流体は次第に磁力の強い磁場方向に流通して
炉週され、流体中の弱磁性体、また非磁性体は、磁場強
さが最大の箇所ａを通過する際に、最大の作用を受け、
マトリックス中に吸着炉趣される。このように、通過流
体Ｗ中の磁性物質、非磁性物質が磁気吸着作用とキャピ
ラリ作用とを受けながら流通する炉過材マトリックスＦ
に流体の流通方向に次第に磁場が強くなる勾配磁場を形
成作用させておくことにより、炉過材入口付近の弱磁場
で先ず強磁性体が吸着炉過され、磁場が強くなるに従っ
て磁性の弱い物質も吸着炉過されるようになるから、均
一磁場の場合のように流通過程に於て炉過材全体に強磁
性体が吸着されてしまい、磁性の弱い物質が除去される
ことなく流出してしまうことがなく、磁性の強い物質か
ら弱い物質までまんべんなく吸着除去することができる
と共に、炉過材マトリックス全体が有効に利用されるた
め、炉過材層の目詰りが少なく寿命が増大し、炉過能力
を高め、炉過効果も極めて増大する。また弱い磁場を形
成する磁極ｂ点では間隙を広げ、そこに多量の炉村を詰
めることができるから、炉過面積を増大し、能力、寿命
を高めることができる。本実施例では、最も簡単な場合
を述べた。磁場強さは、磁石の種類、例えば電磁石の場
合には、前記実施例における両極間の距離変化により発
生する磁気勾配を、励磁制御により高勾配の磁場を形成
させることができ、このようにすれば、弱磁性体物をも
吸着させることができる。また磁力の強弱制御だけでな
く、オン、オフ、極性切襖、交流転極等の制御が任意に
容易に行なえる効果がある。また、第ＩＡ図、第２Ａ図
に示した炉材としては、金属、非金属の、例えばガラス
繊総、織物、金属もしくはステンレススチールの紬線、
紬帯、ウールまたは細裁断板切などが、金属材単独でま
たは金属材と非金属材との混合体として用いられる。

その形状および空間隙を、炉過目的に適するものに、予
め所定のものとすれば、前記第ＩＡ図第２Ａ図実施例の
場合と同様に、利用することができる。炉過材として、
たとえば、ステインレス鋼細線をマトリックスとして、
たとえば、５ミクロン直径ないし５０ミクロン直径のも
のを用いて、マトリックス間の空間隙を、１〜５０ミク
ロン程度とし、電磁石により高勾配磁場を発生せしめ、
流水処理をした結果は、０．１ミクロン程度のものまで
マトリックス中に鰭集することができた。

ニッケル細綾、クロムニッケル低合金鋼細線の弧〜５ミ
クロン直径のもので前記ステインレス鋼細線と同程度の
マトリックスを用いた実施例でも、同様の結果が得られ
た。また、前記金属材ウールとガラスウール、プラスチ
ックウール等との混合体を用いた実施例でも、同様に良
好であった。また、紬線、ウール以外に薄板の厚さ１０
〜５ミクロンを、中０．５〜５ミリメートル中に細かく
裁断したものを集合したマトリックスを用いた結果も、
良好であつた。工場廃水を処理する場合、予め、非磁性
もしくは弱磁性体のたとえばオーステナィト・ステイン
レス鋼のような金属の紬線もしくは薄板細裁断片中を、
磁気勾配をかけて通過せしめて前処理した液を、スチー
ル、ニッケル、磁性ステインレス鋼の紬線または薄板裁
断片マトリックスを通過させつつ高磁性勾配をかけて処
理すれば、出口清浄水は、きわめて良好な水質のものと
なり、処理速度を高めることができる。

また工場廃液中に、磁性化合物を生ぜしめるように添加
剤、たとえば、水酸化鉄もしくは炭酸鉄と水酸化鉄混合
物を添加して混入燈梓する場合には、磁界の作用を受け
除去可能な化合物を生ずるから、前記マトリックス中に
捕集し、きわめて品質のよい清浄水を得ることが判明し
た。処理水中に、水質に応じて、フログ核となる物質ま
たは明ばん溶液もしくはぱん士の適当量を加えると、流
水中の固形物が凝集し、これを前記磁界の作用下のマト
リックス中を通過させると、弱および強磁性体のほかの
ものも、捕集除去でき、磁性体物の捕集も良好になるこ
とがわかった。

また、処理液中に、磁石の微細な粉粒体を加えると、そ
の表面に磁性体とともに他の介在物も吸着されることが
わかった。また、前記磁石の微細粉粒体を予め後着剤処
理をして用いた場合にも、磁性体のほか介在物を吸着し
、磁界作用下のマトリックス中で、よく捕集されること
が確認できた。ステンレス・ウールの効果も良好であっ
た。また、このように磁界作用下にあって、瓶集するの
に、Ｎ、Ｓの極性を切操をして前記同様の勾配磁場の恒
常磁場を作用させた場合、また勾配を有する交流磁場を
作用させた場合、また所定間隔の転極磁場を作用させた
場合は、いずれも、切換をしない場合よりも良好である
ことが判明した。さらに、連続作業の結果、マトリック
スが除去補集物で充満されるが、予備のフィル夕を設け
、切換をし連続作業が続行できるようにすることのほか
、前記極性切換により、比較的良く使用寿命を長くする
ことができる。また、切換をして後、汚染したマトリッ
クスの取替をするか、極性切換あるいは磁場のオン、オ
フ、交流磁場と逆洗を併用することでも、マトリックス
の摘果力保持寿命をのばすことが判明した。これら前記
した作業を、プログラム制御によってすることができる
ことも判明した。次に従来例との比較テストをした結果
は次のようであった。

試験処理水は、水中に、鉄粉、０．２〜５．０ミクロン
直径のものを混入したものを用いた。この汚液の光透明
度１＆ゞーセントが光透明度９んゞーセントの浄化水に
なることを、試験条件とした。ウール・マトリックスの
１グラム当り鉄粉５グラムを橘集し得るマトリックスを
用いた時の炉過時間（目詰りまでの時間、即ち炉過寿命
時間と、目詰り時の洗浄時間とを分で表わして、たて軸
とした。ウール・マトリックスには、ステインレス鋼ウ
ールを用いた。極性切換による炉過寿命の変化を検討し
た。結果を第６図に示した。第８図に用いた記号は、次
の意味を示す。ＳＴ：平面磁極対向の平等磁場。

極切替なし。磁場７０００ガウス。炉過時間４３分。１
：極性変化なし。

勾配磁場総００ガウス。炉適時間９０分。洗浄時間５分
。２：毎分３回極性切換。

勾配磁場６８００ガウス。炉適時間１７０分。洗浄時間
２分。３：毎分１００回極性切襖。

勾配磁場斑００ガウス。炉適時間６０分。洗浄時間２分
。４：極性変化なし、磁極間隙×２。

勾配磁場斑００ガウス。淀過時間１４９分。洗浄時間３
分。５：毎分３回極性切換、磁気間隙×２。

勾配磁場斑００ガウス。炉過時間１９ぴ分。洗浄時間１
分。樋性切替数を、毎分３回行った結果は良好であった
が、毎分１０Ｍ司も行った結果は不良であった。磁着物
が吸着面から離脱したことを表わす。また、磁極間隙を
増すことにより効果が得られる。またその極性切換を行
なうことにより効果がある。この事象は、いちがし、に
断定できないが、磁場における磁着面の消費度（活性度
）が関係する。したがって、極性功換は、同時に、磁界
におけるマト１」ックスの帯びる磁気力および磁気勾配
が関係する。いずれの場合にも勾配磁場を作用すること
によって（１〜５）、従来例（ＳＴ）の２倍以上の炉過
能力が得られる。次に、実用的なフィルタ装置としての
構成を示した第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図、の実施例に
ついて説明する。

マトリックスＦには、５〜１０ミクロン厚さのステイン
レス鋼薄板の細裁断片の中０．５〜５ミリメ−トル中の
ものを、またステインレス鋼紬線５〜５０ミクロン直径
のものを集合、混合したステインレス鋼ウールを用いた
。第３図Ａ，Ｂは、この１実施例である。第３Ａ図は説
明用平面図第３Ｂ図がその側断面図である。中空の集液
部の周に放射状にマトＩＪックスＦを充填し炉過材層を
筒状に構成したものである。マトリックスＦは、それ自
体涙材である。Ｎ、Ｓ両極を同一方向にとって、隣接磁
石間の勾配磁界内につめる。このようにして筒体外壁よ
り内部に向けて、勾配磁場の作用したフィル夕を構成す
る。彼処理水Ｗは、磁界作用下の前記ステインレス鋼よ
り成るマトリックス・ウールの炉材則ち勾配磁場の作用
する磁力を有するマトリックス層をとおって、筒体外周
から筒体内に炉過流入し、Ｗ′に集液され排出される。
廃水ＷはマトリックスＦを通って磁界の作用をうけ、清
浄水Ｗ′として排出される。勾配磁場の作用する炉過材
層による効果は前記第ＩＡ図、第２Ａ図において説明し
た通りであり、炉過能力が極めて高く得られる。しかも
炉過材層を筒状に構成したことによって炉過面積が増大
し炉過能力は著しく向上する。また炉過作業中磁極の極
性切換による効果も同様に測定された。

適度な切替数が存在することが判明した。第３Ａ図に似
た場合である他の１応用実施例を第４図に示した。

これはマトリックスの構成を変えたもので勾配磁場を形
成する磁極間に、たとえば、前記磁性ステインレス鋼よ
り成るマトリックス・ウールの集合体を隣の磁極間から
連続して通すように蛇状に介在させて炉過層Ｆを構成し
たものである。炉過効果は同様である。さらに、第５図
には、マトリックスに、ステインレス鋼ウールを用い、
磁石は、常にウール中に収納され内在する形で用いた１
応用実施例を示した。

第５図に示した１応用実施例においては、内外環ウール
ＦＭ，ＦＮ‘こ同一のもの、異種のものが任意に利用で
きる。

またこれは勾配磁場を形成する炉過材層と同一のもので
もよい。そして集合メッシュは炉過材層より粗くてよい
。外環ウールＦＭは、１０ミクロン直径のステインレス
鋼紬線を用い、内環ウールＦＮ‘こも１０ミクロンステ
インレス細線を用い、厚さ１５ミリメートル×２箇体に
構成した。この実施例によれば磁極が保護されるから、
寿命が増大することが確認された。また、ウールの耐用
度の測定をした。

この測定には、第５図に示した形式のフィル夕を用いた
。測定条件としては、透明度１４〜１８ぐーセント（汚
度の多い）のものを、浄化し透明度９心ぐーセントにし
利用可能な時間、すなわちライフ（寿命）を時間で表示
する方法をとった。第５図の形式のフィル夕による実験
結果と、該形式のフィル夕に於る外側ゥ−ルＦＭと内側
ウールＦＮを取り除き磁石間にのみウールを装着した場
合の実験結果とを比較した。磁場強さは、８０００ガウ
スを用いた。前記した透明度を用いて測定値を比較する
と、第５図の形式のフィル夕を用いた場合ウールを炉材
として利用可能な時間、すなわち、ウール・ライフは、
ウール厚さ３０ミリメートルのとき、１３ぴ分であった
。これに対し、内外両側のウールを取り除きウールで磁
石を捲かなかったとき、８０分であった。短縮される理
由としては、まず、磁石表面の付着物のために吸着能力
が妨げられ、かつ磁界内のウールの帯磁による吸着力が
利用されなかったことによる。こうして、磁気ウールの
適当な組合せ利用、耐腐食性の保持改善、磁気勾配の利
用、また極性切換の重要性とその構成上の不可欠性が確
認された。このように、本発明によれば、繊維状体物の
集合体から成る炉過材層の配置される部位に磁界を形成
することにより、彼処理液中の磁性体を炉過材に吸着除
去することができ、また、被処理液中に微小磁石粉粒体
を添加し表面に吸着させたり、処理剤を混入して凝集さ
せたり、または彼処理液と反応して磁性を有する化合物
を生ずる添加剤を加える化学的処理を行なうことにより
、磁性の弱い物質や非磁性の物質をも除去することがで
き、更に本発明では、形成磁界が、被処理液の流通方向
に次第に磁界強度が高まる勾配を有するものであるため
、炉過材全体に液中の強磁性物質が集中的に吸着されて
しまい、磁性の弱い物質が除去されることなく、そのま
ま排出されるようなことがなく、磁力の弱い液流入口付
近で先ず強磁性物質が吸着除去され、磁力が強い部位に
移行するのに従って磁性の弱い物質が除去されるように
炉過され、磁性の強い物質から弱い物質まで満遍無く不
純介在物質を除去することができ、この作用効果により
、炉適材層の全体を有効に利用することができるため、
該炉適材層の炉過寿命を大幅に延ばすことができると共
に、高炉過率で高清浄度の炉過処理を短時間に多量に行
うことができる。

本発明は、潜水の高度の純粋化、たとえば夕−ビン供尊
台スチーム発生ボィラ供尊台水には勿論、工場、家庭ま
たは各種廃水処理に、また各種のミストコレクターに、
空気浄化に、防音兼用フィルタ等に、場合によっては直
接に、場合によっては化学的もしくは物理的前処理を行
うことにより、多目的に用いうろことが期待でき、産業
発展と環境整備に寄与するものと信ずる。

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図、第ＩＢ図、第ＩＣ図、第２Ａ図、第２Ｂ図は
、それぞれ本発明のフィル夕の１実施例の磁石とマトリ
ックスと磁気勾配の関係説明側断面図。 第３Ａ図、第３８図は本発明の１実施例の磁石間にマト
リックス・ウールを充填したフィルタ概念の説明図。第
４図は本発明の１実施例のマトリックス・ウール装着説
明図。第５図は本発明の１実施例の説明図。第６図は、
本発明の１実施例のフィルタラィフ表示図。ａ，ｂ，ｃ
，ｂ′，ｃ′：磁石の位置、Ｆ：炉材、Ｎ：極、ＦＭ，
ＦＮ：炉材、ウール、マトリックス、Ｓ：極、Ｍ：磁極
、Ｈ：排水流路、Ｗ：被処理液、Ｗ′：清浄液。 第５図 第６図 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全体として円柱状体であって、濾過材層が柱状体軸
   方向と直角方向の断面が孔明き円板状となるように筒状
   に形成され、被処理流体が円柱状体周側面から前記濾過
   材層を貫通して中心部の円柱状空洞流体通路へと透過せ
   しめられるフイルタに於て、前記濾過材層が磁性体の繊
   維状体物の集合体から成り、かつ該濾過材層が円周方向
   に複数個にかつ円柱軸方向に貫通して分割されており、
   該分割濾過材層間に前記分割濾過材層の前記軸方向と直
   角方向の断面が扇形状を形成する如く強磁性体を介設さ
   せて成り、前記円周方向に隣接する前記強磁性体間の間
   隙が円柱状体中心から半径方向に行くに従って大きくな
   る如く前記断面扇形状を為すと共に、前記隣接強磁性体
   間の対向磁極面が互に磁気的に異極に構成されて成るこ
   とを特徴とする改良されたフイルタ。