JPS6243725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体あるいは液体などの流体中に混
在する磁性粒子を流体流路内に配置した感温磁性
体に吸着させ、また、吸着した磁性粒子を感温磁
性体を加熱して脱離させる磁気フイルタに関する
ものである。

高勾配磁気分離を利用した磁気フイルタは、例
えば、日本応用磁気学会第14回研究会資料「大勾
配磁気分離の基礎と日本における応用の現状」に
記載されている。

この種の磁気フイルタは、被処理流体の流路内
にウール状のステンレス細線を充填し、直流磁石
によつて作られる強磁場中に置かれたステンレス
細線部に高勾配磁場を形成して磁性粒子を吸着さ
せるものである。そして、吸着した磁性粒子を脱
離するためには、電磁石に流す電流を切り、磁気
フイルタに逆洗用の水あるいは空気を送つて逆洗
し、フイルタの機能を再生するものである。

しかしながら、この従来の磁気フイルタには、
次のような欠点がある。まず第１は、ステンレス
細線には、電磁石電流を切つても残留磁気が残る
ため、水および空気による逆洗では磁性粒子を十
分に除去することは困難であり、これが再生処理
能力の低下の要因になつていることである。第１
図は磁性粒子を吸着する吸着磁性体の磁化特性を
説明するための図である。同図において磁化特性
曲線ａは、従来の磁気フイルタに使用されている
ステンレス鋼などの吸着磁性体の代表的な特性を
示すもので、着磁電流を切つた時に、吸着磁性粒
子の脱離を容易にするためには、残留磁束密度
Br₁を極力小さくする必要がある。一方、吸着力
を増大させるために吸着磁性体の磁束密度を大き
くしなければならず、そのためには、着磁電流の
値を大きく設定する必要があり、その結果として
着磁コイルが発熱するので、これの防止手段など
の付帯設備を必要とした。

第２は、磁気フイルタ内に充填したステンレス
細線充填物の不均一分布である。ウール状細線は
磁気フイルタ製作時および連続使用時に、局部的
に偏在したり、変形して処理性能を低下させると
ともに、逆洗時にも不均一分布のために、再生処
理能力が十分に回復されない原因になつている。

第３は、連続使用によつてステンレス細線が圧
密状態になり、フイルタの性能を悪化させる点で
ある。

本発明の目的は、かかる従来の磁気フイルタの
欠点を除去するために、吸着した磁性粒子の脱離
性と、再生処理能力の回復を充分に行うことがで
き、さらに、磁気フイルタ圧密状態を防止するこ
とができる磁気フイルタを提供することにある。

そして、この目的は、作業温度においては、磁
性粒子に対して充分な吸着能力を有し、しかも、
一定温度以上では、完全に磁性を失ういわゆる感
温磁性体を使用し、さらには、磁性体自体の硬さ
を利用して塊状にして装填することによつて達成
できるという知見にもとずいて完成したものであ
る。

第２図は、本発明に好適に使用できる感温磁性
体の温度と残留磁束密度の関係を示す特性曲線で
ある。

通常の磁性体キユリー温度Tcは約600℃以上で
あるが、本発明で使用する磁性体は、250℃以下
の低温度で残留磁束密度Brが零に近づく特性を
有する特に、感温磁性体と呼ばれている範ちゆう
の磁性体を対象にしている。

同図において、感温磁性体が磁性粒子に対して
吸着力を持つＡとして示す領域の温度範囲であれ
ば、感温磁性体を着磁することによつて大きな残
留磁束密度の値が確保できる。通常の磁気フイル
タ稼動中はこの領域内にその温度動作点にくるよ
うにする必要がある。Ａ領域内での温度状態であ
る磁気フイルタをそのまま加熱すると、磁気フイ
ルタ内の感温磁性体の温度が上昇し、Ｂとして示
す領域内に入ることになり、残留磁束密度Brは
低下し、それとともに吸着力も低下する。さらに
加熱して、キユリー温度Tc以上になると、Ｃと
して示す領域で感温磁性体の残留磁束密度Brは
零近くになり磁性粒子の吸着力は全くなくなり、
磁性粒子の脱離は容易になる。

本発明は、第２図で示した特性曲線の残留磁束
密度Brの値が250℃以下のキユリー温度Tc近傍で
殆ど零になる吸着磁性材料として感温磁性体を使
用するものであつて、Co系の零磁歪非晶質の材
料がこれに該当する。

そして吸着した磁性粒子の脱離に当つては、感
温磁性体をキユリー温度Tc以上に加熱すると、
磁気吸引力を失うという性質を利用して脱離を容
易にした。すなわち、磁気フイルタ内の感温磁性
体を蒸気、温油、温水、温風あるいは太陽熱その
他電熱等の加熱手段を用いて第２図に示すＢの領
域以上に加熱し、同じく、Ｃによつて示すキユリ
ー温度Tc以上の温度領域で感温磁性体の吸着力
を減じて吸着磁性粒子を感温磁性体から脱離可能
状態にする。この際吸着磁性粒子の磁性フイルタ
からの分離を更に容易にするために、磁気フイル
タに超音波振動子を取付けて機械的振動を随伴さ
せることは効果的である。

更に、磁気フイルタに使用する磁性粉末の吸着
機能の再生は、逆洗用流体である高温蒸気、温
水、温油、温風などの流体で逆洗し、着磁するこ
とによつて可能にした。

感温磁性体としては、特に、永久磁石による磁
性粒子吸着力付与手段をそなえたフイルタの場合
には高透磁率で保磁力の小さいもの、かつ、キユ
リー温度が250℃以下のものを使用する。省エネ
ルギーの立場からいえば、50℃〜85℃位のキユリ
ー温度を有する磁性体であれば、工場温排水や太
陽熱などの熱源が手軽に磁性粒子の脱離に利用で
きるという大きな利点を有することになる。ま
た、この用途に使用する感温磁性体としては、
Ni−Cu系合金、Mn−Cu系合金、フエライト、整
磁鋼をはじめ、例えば、遷移金属としてFe，
Co，Niをベースとし、Si，Ｂ，Ｃ，Ｐ等のガラ
ス形成要素を15〜30at％の合金組成とした非晶質
磁性体などが最適である。この場合、たとえば、
零磁歪に近に組成では、Co，Niの比率をかえる
ことによりキユリー温度を−50℃〜200℃位の範
囲で自由に選択できるという利点を有する。ま
た、Fe系非晶質合金ではFe₈₀−xCrxをベースと
してSi，Ｂを20at％の合金組成にした場合に、Cr
のXat％を変えることにより、キユリー温度を下
げることができる。

磁性粒子吸着力付与の手段として着磁電流によ
る場合などには、感温磁性体としては、第１図曲
線ｂに示すような残留磁束密度Br₂の大きい材料
を使用すれば、着磁電流が切れた後も大きい残留
磁気が残るため、吸着力は余り減衰しないで済
む。この特性を有する材料も、勿論感温磁性体で
あるので、キユリー温度以上に加熱すると、残留
磁束密度は、第１図の特性曲線ａで示したBr₁よ
りも小さくなることは、いうまでもない。

次いで、磁性粒子を吸着する磁性体の偏在およ
び圧密効果を防止するために、液体および気体で
ある被処理流体の流路の一部を形成する磁気フイ
ルタケース内部に充填する感温磁性体の形状を球
形、塊状、針状などの任意粒塊状とすることが非
常に効果的である。その結果、磁気フイルタ連続
使用時において、感温磁性体の変形や移動はほと
んどなく、フイルタ内部全体にわたりほぼ均一な
分布状態を保持できる。さらに、粒塊であるた
め、任意形状の磁気フイルタケースに対しても充
填可能であり、磁気フイルタケースの形状による
使用制限をなくす効果もある。そして、粒塊状感
温磁性体の硬さに支えられて充填物の移動がない
ため、フイルタの圧密現象は、ほとんど発生する
ことなく、フイルタの性能の低下を防止できるよ
うにした。

感温磁性体の形状は、感温磁性体の加工性によ
つては、多孔質にしたり、線状にしたり、リボン
状にしたり、其の他、ウール状にしたり、変形防
止のために織物状、網目状にしたり、球形粒子
状、粉体状など任意に形成したものを使用でき
る。

充填率は、感温磁性体を各種粒径に分類し、そ
の組合せ比率を適切に選択することにより任意に
決定することができる。

以下、本発明を添付図に示す実施例によつて説
明する。

第３図は、フイルタの外に設けた着磁器によつ
て感温磁性体を磁化し、これに吸着能力を付与す
る形式の実施例として、被処理流体の導入管及び
排出管より取りはずし可能にした磁気フイルタの
基本構成を示す。同図において、１０は、本発明
に係る磁気フイルタの全体を示し、１は磁気フイ
ルタのケースを示し、２は磁気フイルタのケース
１の内部に充填した感温磁性体であり、３は同感
温磁性体を所定の位置にとどめ置くための保持体
であり、その中央部には充填した感温磁性体２が
落下せず、しかも、被処理流体の通過を妨げない
程度の空隙を持つグレード６が設けられている。
４は被処理流体の導入口で、５は出口を示す。７
は被処理流体の導入口４と出口５のフランジと磁
気フイルタのケース１のフランジとを結合するた
めのボルトである。そして、以上の構成を持つ磁
気フイルタ１０は、被処理流体の導入管８と排出
管９のフランジ１１と、導入口側磁気フイルタ取
付けフランジ１２と出口側磁気フイルタ取付けフ
ランジ１３とをボルト１４によつて結合すること
によつて、被処理流体の導入管８と排出管９とに
連結固定している。

以下に、第３図に示す磁性フイルタを用いて、
製鋼排水を処理した例をその使用態様として示
す。感温磁性体２として粒径が200〜500μｍの整
磁鋼の粒子を調整し、３の容量を持つSU304製
のケース１に18Kg装填した。これに、磁性粒子と
してマグネタイトを100ppm／含有する被処理
流体である原水を導入口４から10m³／hrの割合で
導入したところ、出口５からのろ過液中のマグネ
タイトの含有量は、3.1ppm／に低減した。

そこで、磁気フイルタ１０をボルト１４を外し
て導入管８と排出管９のフランジ１１より取りは
ずし、これに、200℃の水蒸気を通して感温磁性
体全体を加熱再生処理した。その後、外部の着磁
器（図示せず）によつて発生する磁場中に、一
旦、磁気フイルタ１０を置いて感温磁性体を磁化
し、その後、再び導入管８と排出管９のフランジ
１１に取付けた後に、初回と同様に、マグネタイ
トを含有する前述の原水を導入したところ、ろ過
水中のマグネタイトは3.2ppm／に低減した。
これによつて、本発明にかかるフイルタは、吸着
磁性粒子の脱離も充分で、吸着力の再生能も強力
であることがわかる。

第４図は、感温磁性体の磁性粒子吸着力を付与
するために、磁気フイルタ内の感温磁性体を着磁
する手段を設けた場合を図示している。第４ａ図
は着磁する手段として直交型を用いた例を示し、
直流電流をコイル１５に流してケース１の内部に
充填した感温磁性体２を着磁することにより、粒
塊状の感温磁性体２表面近傍に高勾配磁場を発生
させ、磁気フイルタ１０内を通過する被処理流体
中の磁性粒子を吸着できるようにしたものであ
る。この場合、電流によつて発生させる磁界によ
る着磁の時機は、着磁後に感温磁性体の残留磁気
が充分大きく確保できる温度まで冷却されている
状態において着磁する必要があり、その通電時間
は数秒から数分の間で十分である。同図において
１６は、コイル１５で発生する磁束を有効に集磁
して感温磁性体２を着磁するための磁極である。
この磁極に永久磁石を使用すれば、これまで、磁
気フイルタ使用時に流していた電磁石励磁用電流
は不要になり、励磁用電流による発熱防止対策お
よび電磁石冷却のための付帯設備駆動は不要にな
る。第４ｂ図は、感温磁性体２を着磁するため
に、着磁磁場成分の主体が被処理流体の流れ方向
に平行する永久磁石１７の磁極１６を配置した感
温磁性体着磁法の１例である。勿論、第４ａ図に
示す場合のように磁極１６に励磁コイルを設ける
ことも可能である。第４図における吸着磁性粒子
の脱離において、第３図に示す実施例の場合と同
様に、加熱による脱離逆洗の方法は、本発明のポ
イントであつて感温磁性体のキユリー温度近傍
か、それ以上の熱い温水あるいは蒸気等の流体を
被処理流体の代りに流すことにより逆洗する。ま
た、温水、蒸気等を流して感温磁性体を加熱する
代りに、磁気フイルタを取りはずし可能に設置す
ることもできる。この場合は、太陽熱等で加熱さ
れた温水あるいは油などの中に入れて加熱し、吸
着磁性粒子を磁気フイルタ内に送り込んで脱離さ
せるというバツチ処理ができる。この場合も、超
音波振動などの機械的振動を与えると脱離は更に
容易になる。逆洗された磁気フイルタに対して磁
性粒子吸着能力付与のための着磁をする必要があ
るが、通常の着磁器で発生する強い直流磁界中に
置くだけで十分である。着磁用磁極が磁気フイル
タの付帯設備として設置されている場合には、磁
気フイルタを所定の部位に取り付けた後、着磁用
磁極より発する磁束によつて着磁すれば、感温磁
性体を瞬時に着磁できるのである。

第５図に、感温磁性体２を内蔵した磁気フイル
タ１０の外側（内部でも可）に感温磁性体２を加
熱するための加熱器１８と吸着磁性粒子の脱離を
容易にするため超音波振動子１９を付帯させた磁
気フイルタの第３の実施例を示す。

被処理流体はバルブ２０，２１が開の状態で導
入管８から磁気フイルタ内に流入し、排出管９か
ら排出される。セパレータ２４は、被処理流体の
流路を長くするために設置されている。超音波振
動子１９は逆洗時に使用するもので、図では内部
より感温磁性体２に振動を与える方法を示してい
るが、ケース１の外側より振動を与えることも当
然可能である。

逆洗時には、加熱器１８により加熱するととも
に、バルブ２０，２１を閉とし、バルブ２２，２
３を開にして高温逆洗用流体を流して吸着磁性流
子を脱離、回収することができる。

以上、本発明は、磁気フイルタの磁性吸着材に
感温磁性体を使用し、吸着磁性粒子を脱離させる
場合には、感温磁性体を加熱してキユリー温度よ
り高い流体を流せば磁性吸着材の吸着力は消滅す
るので、吸着磁性粒子がフイルタ内に残存するこ
とによつて生じたフイルタの再生処理能力の低下
は防止できる。さらに、従来方式では使用できな
かつた高残留磁束密度の磁性吸着材の使用が可能
になり、処理能力を大きく向上させることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁性粒子を吸着する磁性体の磁化特
性を示し、ａ線は従来のステンレス細線の場合を
示し、またｂ線は本発明に使用する感温磁性体の
場合を示す。第２図は、本発明に使用する感温磁
性体の温度と残留磁束密度との関係を示す特性曲
線。第３〜５図は本発明の磁気フイルタの実施態
様を示し、第３図は、基本的態様であり、第４ａ
図は着磁コイルを付加した直交型の状態を示し、
第４ｂ図は同じく平行型の状態を示し、第５図は
脱磁のための加熱装置を更に追加した例を示す。 １……ケース、２……感温磁性体、３……保持
体、４……導入口、５……出口、８……導入管、
９……排出管、１０……磁気フイルタ、１１，１
２，１３……フランジ、１５……コイル、１６…
…磁極、１７……永久磁石、１８……加熱器、１
９……超音波振動子、２０，２１，２２，２３…
…バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感温磁性体の成型体を、被処理流体の導入口
   と出口とを有するフイルターケースに充填し、着
   磁によつて付与された磁性粒子吸着力を加熱する
   ことによつて減衰あるいは消滅させて、該感温磁
   性体に吸着した磁性粒子を脱離させ、また、逆洗
   後感温磁性体に着磁して吸着能力を回復せしめる
   ように構成してなることを特徴とする磁気フイル
   タ。 ２ 感温磁性体の形状が粒塊状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の磁気フイル
   タ。 ３ フイルターケースが、振動付与手段を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
   気フイルタ。