JPS6123005B2 - - Google Patents

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JPS6123005B2
JPS6123005B2 JP56165599A JP16559981A JPS6123005B2 JP S6123005 B2 JPS6123005 B2 JP S6123005B2 JP 56165599 A JP56165599 A JP 56165599A JP 16559981 A JP16559981 A JP 16559981A JP S6123005 B2 JPS6123005 B2 JP S6123005B2
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magnetic field
filter structure
fluid
separation device
magnetic
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Shusutaa Kaaru
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/0335—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit using coils

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フイルタ室内に配置されたフイルタ
組織により、高磁気勾配式の磁気分離原理に基づ
いて流体から１μｍ以下の大きさの磁化可能な粒
子を分離するための装置であつて、フイルタ組織
が、磁石装置の強磁性ヨークの磁極を形成する２
つの部分間にフイルタ組織の範囲において流体の
流れ方向に対してほぼ並行あるいは逆並行に向い
た磁界中に配置され、しかもフイルタ組織は少く
とも流体の流れ方向に対してほぼ垂直に、かつ流
れ方向に見て密に相前後して配置された複数の線
網を有し、この線網は所定の網目幅と線の太さと
をもつた耐腐食性の強磁性材料から構成されてい
るような磁気分離装置に関する。かかる磁気分離
装置は昭和53年特許出願公開第475号公報により
公知である。
磁気分離法では、磁化可能な粒子が適当な磁界
装置内において力を受け、この力は、粒子に作用
しているたとえば重力のような他の力に抗して、
或は液体内で流体力学上の摩擦力に抗して粒子を
移動させたり拘留したりするという事実が利用さ
れる。かかる分離方法はたとえば在来発電所や原
子力発電所における蒸気あるいは冷却水循環路に
対しても適用されている。これらの循環路の液体
あるいは気体中には、一般に腐蝕によつて発生し
た粒子が浮遊している。これらの粒子は一部はた
とえば磁鉄鉱（Fe3O4）のような強磁性であり、
一部はたとえば赤鉄鉱（α―Fe2O3）のような反
磁性、あるいはたとえば酸化銅（CuD）のような
常磁性である。更に種々の大きさで生ずるこれら
の粒子の磁化は著しく異なつている。
粒子直径が１μｍ以下の強磁性微小粒子、ある
いは弱磁性、すなわち反磁性あるいは常磁性の粒
子は、いわゆる高磁気勾配式分離原理による分離
装置によつてのみ、磁気的に、かなり大きな分離
効率で流体から分離ることができる（たとえば
“Jounal of Magnetism and Magnetic
Materials”1979年Vol，13，第１頁〜第10頁参
照）。
適当な高磁気勾配式磁気分離装置は前述の昭和
53年特許出願公開第475号公報にも記載されてい
る。この分離装置は中央フイルタ室を有し、この
中央フイルタ室は、流れ方向に見て密に相前後し
てひとつの積層体にまとめて配置された線網から
成るフイルタ組織を備え、この線網は比較的強い
磁界内に流体の流れ方向に対して垂直に配置され
ている。この磁界はフイルタ組織の範囲において
流体の流れ方向に対して並行あるいは逆並行に向
いており、そこでたとえば１テスラの大きさの磁
気誘導が生ずる。強磁性体材料から成る線網の線
の太さはその場合非常に小さく、たとえば0.1mm
以下である。従つてそこに発生される磁界の勾配
は非常に高いので、この分離装置によつて弱磁化
性の粒子もろ過できる。
線網製のフイルタ組織を中に有する周知の分離
装置の中央フイルタ室は、電磁コイルによつて発
生される磁界を案内するために用いる強磁性材料
製のヨーク体の一部である２個の磁極片の端部間
に配置されている。その場合ろ過すべき流体は、
これらの磁極片自体にある孔を通して、あるいは
両磁極片間にある空隙を通り環状室を介して、フ
イルタ室内に流入ないしフイルタ室から再び排出
される。しかし流体を軸方向に導入および導出す
る場合、孔あき磁極片において比較的大きな流速
が生じ、フイルタ入口においてフイルタ断面に亘
つて不均一な分離が生ずる。流体を半径方向に導
入および導出する場合も、フイルタ断面に亘つて
乱流が形成され、この乱流はフイルタ組織内にお
いて不均一な分離を生じる。
従つて本発明の目的は、冒頭に述べた磁気分離
装置を、特に分離すべき粒子を含んだ流体のフイ
ルタ組織への流入が均一化され、その場合同時に
フイルタ組織内における磁気誘導の減少が避けら
れるように改善することにある。
本発明によればこの目的は特許請求の範囲第１
項の特徴部分に記載の手段によつて達成される。
この手段によつて達成される分離装置の利点は
特に、ろ過すべき流体がフイルタ組織の断面に亘
つて均一に分布されて高すぎない速度でフイルタ
組織に流入するということにある。なぜならばフ
イルタに入る際、磁界を案内する個々の要素間に
比較的短かな距離だけが与えられるからである。
更に相応した高い経費をかけて始めて作ることの
できる、磁極片を貫通する比較的長い孔を必要と
することなしに、これらの磁界案内要素によつて
磁界を直接フイルタ組織に連結することができ
る。
本発明に基づく磁気分離装置の有利な実施形態
は特許請求の範囲の実施態様項に記載されてい
る。
以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。
第１図には高磁気勾配式磁気式分離装置が縦断
面図で示されている。この装置によつて、１μｍ
以下の大きさの微小な強磁性粒子あるいは弱磁性
粒子たとえば常磁性体あるいは反磁性体の粒子が
流体から比較的高い分離効率で除去されねばなら
ない。この分離装置の図面に示されていない構造
部品については、たとえば前述の昭和53年特許出
願公開第475号公報で知られている構造部品に相
応している。
全体が符号２で示された分離装置は軸心３に関
して回転対称な磁性鉄板より成るヨーク体を有
し、このヨーク体は管状のヨーク筒４および２枚
の円板状ヨーク端板５と６から構成されている。
ヨーク筒４は場合によつては強制冷却される中空
円筒状の電磁コイル７たとえば銅製ソレノイドを
取り囲んでいる。ヨーク体４，５，６および電磁
コイル７はそれによつて分離装置２の電磁石を形
成している。ヨーク体によつて包囲された内部室
内にある電磁コイル７は、電磁コイル７の端面と
各ヨーク端板５ないし６との間に軸方向に僅かに
広がる円筒状中間室９ないし１０が形成されるだ
け軸方向に伸ばされている。電磁コイル７によつ
て磁界が発生され、この磁界は電磁コイル７によ
つて画成された円筒状中央フイルタ室１２の中に
おいて継鉄端板５と６との間を軸心３に対して少
くともほぼ平行に走り、そのフイルタ室内におけ
る磁気誘導は矢印Ｂによつて示されている。フイ
ルタ室１２の中には詳細に図示されていないフイ
ルタ組織１３が配置されている。このフイルタ組
織の場合、細い線から成りかつ所定の網目幅をも
つたいわゆる円形網を多数重ね合わせた積層体が
取り扱われる。この適当な積層体は線経が0.067
mmで網目幅が0.14mmのたとえば150枚の細かな網
を有している。その場合この積層体の円板状ヨー
ク端板５と６に向いた網は若干粗くし、たとえば
0.3mmの線径で0.5mmの網目幅を持つようにするこ
とができる。網は耐腐食性の強磁性材料、たとえ
ば特殊鋼から成り、フイルタ組織の範囲において
軸心３に対して並行に向けられた磁界に対して垂
直に配置されている。
分離すべき粒子を含み符号Ｍで示された流体を
フイルタ組織１３内に導入するために、ヨーク端
板５と電磁コイル７ないしフイルタ室１２との間
に形成された室９が、流体Ｍに対する側方の入口
１５が備えられている分配室として用いられる。
図面に矢印で示されるように、流体はそこからフ
イルタ組織１３中に下からその端面１６を通つて
入り込む。同じようにして電磁コイル７とヨーク
端板６との間の上側室１０は、ろ過済みの符号
M′で示された流体に対する側方の出口１８が設
けられている集合室として用いられる。
ろ過すべき流体Ｍのフイルタ組織１３へのほぼ
均一な流入を保証し、且つ特に乱流を防止するた
めに、ヨーク端板５とフイルタ組織との間に、例
えば強磁性材料製のピンのような個別の柱状要素
２０が設けられている。これらの要素はたとえば
ヨーク端板５に取り付けられ、フイルタ組織１３
の最初の網に接するまで軸方向に伸びている。こ
のようにして磁界は中断されることなくフイルタ
組織に有利に結合される。その場合磁界案内要素
２０の総断面積はフイルタ組織の入口端面１６の
約1/4から1/2を覆い、フイルタ組織への流体Ｍの
大きすぎない流入速度が保証される。更に磁界案
内要素１２は入口端面１６に亘つて少くともほぼ
均一に分布して配置されているので、入口部に僅
かな乱流を持つだけの十分均一な流れが得られ
る。それによつて入口側におけるフイルタ組織の
目詰まりは防止される。
更に第１図からわかるように、分離装置２の出
口側にも入口側に対応して、ヨーク端板６とフイ
ルタ組織１３との間に磁界案内要素２１が設けら
れている。これらの要素の数や配置を適当に選択
することによつて、出口側においても乱流を防止
することができる。
また第１図に示されているように、少くとも分
配室９の入口側でかつ入口１５に向いた側に流れ
状態に影響を与える案内体１９が設けられてい
る。すなわちたとえば案内板が、流入する流体Ｍ
を少くとも入口１５に向いた側で先ずフイルタ組
織の入口面１６から大きな距離に向わせるために
用いられる。このことによつて入口端面１６の入
口１５に近い箇所で入口端面１６の入口１５から
離れた箇所よりも比較的強くフイルタ組織１３中
に流体が流入するのを防止できる。場合によつて
は案内板の代りに、磁界案内要素２０を所定の間
隔を隔てて取り囲む管状体に形成できるような網
状構造物を設けることもできる。
第１図に示された磁界案内要素２０と２１の配
列および形状のほかに、フイルタ組織の入口端面
１６ないし相応する出口端面における乱流を防止
するために、ヨーク端板５ないし６とフイルタ組
織１３との間に伸びる別の要素も適している。か
かる要素の２つの実施形態が第２図および第３図
に示されており、これらの図面において第１図と
同等部分には同一符号が付されている。
すなわち第２図に基づく実施形態の場合、軸心
３および中央の要素２０に関して傾けられている
要素も設けられている。その場合この軸心３から
離れて配置されている要素２３は軸心３に近い要
素２２よりも大きく傾けられている。このことに
よつてフイルタ組織に流入する流体Ｍの流れは一
層均一化される。
更に第３図に示された実施例のように、ヨーク
端板５とフイルタ組織１３の入口端面１６との間
を走る磁界案内要素２４が円筒形のみならず、た
とえば裁頭円錐形にも形成することができる。
第１図ないし第３図に示された分離装置の実施
例の場合、流れを画一化する磁界案内要素２０〜
２４がヨーク端板５ないし６に直接取り付けられ
るということから出発している。分離装置の組立
を容易にするために、場合によつては、これらの
磁界案内要素を強磁性材料製の特別な保持板によ
つて結合し、この特別な保持板を各ヨーク端板に
固く接続することも目的に適つている。
第４図および第５図には本発明に基づく別の高
磁気勾配式磁気分離装置が断面で概略的に示され
ている。その場合第１図と同等部分には同一符号
が付されている。全体が符号２６で示されたこの
分離装置は、第１図における分離装置２とは、ろ
過すべき流体Ｍの導入およびろ過済の流体M′の
排出がそれぞれ軸方向に行われる点で異なつてい
る。このために強磁性材料製のヨーク体の入口側
に位置する円板状ヨーク端板２８は中央孔２９を
有し、この中央孔２９の直径は中空円筒状の電磁
コイル７で包囲されフイルタ組織１３をもつたフ
イルタ室１２の直径に合わされている。この中央
孔２９の中には強磁性材料から成り側方でヨーク
端板２８に接続されている個別の磁界案内要素３
０が配置されている。これらの要素としては、流
れ方向に見てフイルタ組織まで伸びている互に並
行な鉄板が有利に設けられている。かかる鉄板に
よつても、特に流速が高い場合、フイルタ組織１
３に流入する流体Ｍにおける乱流および従つてフ
イルタ入口における不均一な分離が十分に避けら
れる。同じようにして出口側にもヨーク端板３３
の中央孔３２中に鉄板３１が設けられうる。
磁界案内要素３０と３１として第４図および第
５図に示された鉄板の代りに、中央孔２９ないし
３２にはめ込まれた強磁性体材料製の孔あき板を
用い、この孔あき板のフイルタ組織１３に向く側
に第１図ないし第３図に示すようなピンを取り付
けることもできる。
更にピン２０〜２４および鉄板３０と３１は、
特にこれらの要素の断面積が大きい場合、そのフ
イルタ組織に向く端面に分配流路を設けることが
できる。この分配流路として、フイルタ組織に流
入してくる流体あるいはフイルタ組織から出てい
く流体の分配を更に良くするために、たとえばフ
イルタ組織の入口面あるいは出口面に対して平行
に走るスリツトが用いれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図
および第３図はそれぞれ第１図の分離装置の磁界
案内要素の異なる実施例の縦断面図、第４図は本
発明の異なる実施例の縦断面図、第５図は第４図
における―線に沿う横断面図である。 ２，２６…分離装置、３…軸心、４，５，６…
ヨーク体、７…電磁コイル、１２…フイルタ室、
１３…フイルタ組織、２０，２１，２２，２３，
２４，３０，３１…磁界案内要素、Ｍ…ろ過すべ
き流体、M′…ろ過済みの流体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向または半径方向に向いた流体用入口お
    よび出口を備え、フイルタ室内のフイルタ組織
    が、磁石装置の強磁性ヨークの磁極を形成する２
    つの部分間にフイルタ組織の範囲において流体の
    流れ方向に対してほゞ並行あるいは逆並行に向い
    た磁界中に配置され、しかもフイルタ組織は少く
    とも流体の流れ方向に対してほぼ垂直に、かつ流
    れ方向に見て密に相前後して配置された複数の線
    網を有し、この線網は所定の網目幅と線の太さと
    をもつた耐腐食性の強磁性材料から構成されてい
    る高磁気勾配式の磁気分離原理に基づいて流体か
    ら磁化可能な粒子を分離するための装置におい
    て、少くともろ過すべき流体の入口側に柱状の強
    磁性体材料製の磁界案内要素２０，２２〜２４，
    ３０が設けられ、この磁界案内要素は、 ａ 強磁性材料製の端板５，２８からフイルタ組
    織１３まで延び、かつ端板５，２８に固定さ
    れ、この端板５，２８は磁石装置のヨーク（４
    〜６，４，２８，３３）に所属しており、 ｂ フイルタ組織１３の入口端面１６に亘つて少
    くともほぼ均一に配置され、 ｃ 入口端面１６のほぼ1/4〜1/2の総断面積を有
    する ことを特徴とする高磁気勾配式磁気分離装置。 ２ ろ過済みの流体の出口側に、入口側に相応し
    て磁界案内要素が設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 ３ 磁界案内要素が円筒状に形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
    記載の分離装置。 ４ 磁界案内要素が裁頭円錐状に形成され、その
    大きい方の底面で強磁性ヨーク部分に接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
    は第２項記載の分離装置。 ５ 磁界案内要素が磁界軸心に関して傾斜して配
    置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第４項のいずれか１項に記載の分離装
    置。 ６ 磁界軸心に対する磁界案内要素の傾斜が、磁
    界案内要素と磁界軸心との距離が大きくなるにつ
    れて増大していることを特徴とする特許請求の範
    囲第５項記載の分離装置。 ７ 磁界案内要素がそのフイルタ組織に向く端面
    に流体の流れ方向に対して横に走るスリツトを備
    えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    ないし第６項にいずれか１項に記載の分離装置。
JP56165599A 1980-10-16 1981-10-16 High magnetic dradient type magnetic separator Granted JPS5794317A (en)

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JPS5794317A JPS5794317A (en) 1982-06-11
JPS6123005B2 true JPS6123005B2 (ja) 1986-06-04

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