JPS6354908A - 磁気分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体中に含まれる主として磁性体粒子の除去・
回収を目的とする磁気分離装置に関するものである。

（従来の技術） 強磁性体の繊維を磁界中に充填することによって繊維の
表面に大きな磁界勾配を形成せしめ、流体中の磁性粒子
を吸引捕獲する方法は原理的には古くから知られている
。（例えば解説・Ｔｒａｎｓ　−ａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ
　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、ｖｏｌ　ＭＡＧ−１０＋　Ｎｏ
、２．　Ｊｕｎｅ。

１９７４年刊、２２３頁以降を参照） 上記の原理を具体化した装置にはいろいろな方式が開示
されている。磁界の付与の方法についても電磁石、ソレ
ノイド、永久磁石などがあり、強磁性体マトリックスに
ついても、ステンレス繊維や球状体あるいは最近では非
晶質繊維などが用いられている。繊維マトリックスの充
填の方法も回収効率を高めるために網状に編んだ多孔シ
ートを磁界に直角に何層も配設する方法などが実施され
ている。他にはマトリックスを編まずにそのまま容器に
詰め込む方式も従来から採用されている。

この方式は網状に編む手間が不要なので簡便であるがマ
トリックスはランダムな方向を向いているため磁性粒子
の回収に寄与しない部分も含まれるので回収率が落ちる
など長所と短所とを併せもっている。

従来の高磁場勾配磁気分離方式の最大の難点は逆洗を必
要とすることであった。なお逆洗とは、磁界を解除した
状態でマトリ７クスに吸着した磁性粒子を除去乃至回収
する工程である。すなわち長時間の運転により、マトリ
ックスは目詰りを生じるため、回収率が低下したり、流
体の流れに抵抗を生じたりした場合、これを初期の状態
に戻すのが逆洗の役割である。逆洗を行なうためには一
時ラインを停止する必要や、逆洗により捕獲した磁性粒
子を含んだよごれた排水や廃液等が再び生じるため、そ
の処理が問題となっていた。

この問題を解決する手段として本発明者らは最近逆洗の
省略を可能にする新しい方式を提案している。それは強
磁性体マトリックスを収納する容器をケース（又はカー
トリッジと呼ぶ）毎取り換えてしまう方式である。流路
を並列にしておくならばラインを停止せずにカートリッ
ジの交換が出来るので便利である。磁性粒子を捕獲した
古いマトリックスはケース毎廃棄するか、マトリックス
だけを新しいものに取り換えることによって再使用が可
能である。

しかしながらこのカートリッジ方式にも問題があった。

磁性粒子の濃度の高い流体の場合、カートリッジの着脱
を頻繁に行う必要があること、さらに吸着粒子の多い部
分は上流側に位置するマトリックスであるにもかかわら
ず全体を交換することは不経済であることなどである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は着脱自在に構成したカートリッジ方式磁気分離
装置において、装置内に充填した強磁性体マトリックス
の使用効率を高めることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は磁界中に強磁性体マトリックスを充填した容器
を、被処理流体の流路に着脱自在に構成した磁気分離装
置において、強磁性体マトリックスを充填した容器を、
被処理流体の流れ方向に複数個、それぞれを独立に着脱
可能に構成したことを特徴とするものである。

すなわち、本発明の主眼とするところは、一体化した容
器で構成される従来の着脱方式磁気分離装置において、
強磁性体マトリックスを内蔵する容器を分割可能な構造
とし、それぞれの容器（以下セルと呼ぶ）を独立に着脱
できる方式とすることにある。このような方式とするこ
とにより、最も吸着粒子の多いセルのみを取替えること
ができ、極めて経済的である。一般に吸着粒子は上流側
から下流側に急激に減少するので、上流側のセルの交換
のみで回収率を正常値に戻すことができるほか、流体の
圧損も回復させることができる。

本発明の分割されたセルをもつカートリッジを採用する
と、各セルに収納する強磁性体マトリックスの種類や形
状、太さなどを変えることが可能になる。また同じマト
リックスでも充填率をセル毎に変えることができる。こ
れによって流体に含まれる粒子の種類や粒度に応じて最
適なマトリックスを選定し、組み合わせて使用すること
ができるので、捕獲効率が向上する。

次に本発明の具体例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の磁気分離装置の概念図である。

第１図においてカートリッジ１　（斜線で示した容器）
は３個のセルＣ，，Ｃ，，Ｃ，に分割され、それぞれ強
磁性体マトリックス４が充填されている。カートリッジ
全体あるいはセルだけを着脱するために伸縮継手２がカ
ートリッジｌを介して流路の２個所に接続されている。

伸縮継手２の一方を固定したまま他方を縮めることによ
りセルＣ，，Ｃ！、Ｃ３又はカートリッジ１全体の着脱
が可能である。流体の洩れを防ぐために伸縮継手２とカ
ートリッジ１の接続部および各セルの間にはバッキング
３を介在させるのが好ましい。

カートリッジは非磁性体でかつ必要な強度と流体に対す
る耐食性や反応、熱などによる変形や材質変化が生じな
い耐久性のあるものであれば何を用いてもよい。例えば
アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アルミニウム、真
鍮、　５ＵＳ３０４ステンレス鋼等が使用できる。５は
目皿で磁性体マトリックス４がセルＣＩ、ＣＺ＋Ｃ！か
ら離脱するのを防止する役目をする。

カートリッジ１の外部には第２図に断面図で示すように
カートリッジの外周に近接して磁界を付与するための永
久磁石６を収納した中空の環状容器７が配設されている
。カートリッジ（又はセル）が円筒状の場合、環状容器
７は中空の円筒がよい。

したがって永久磁石も円弧状となる。カートリッジ（又
はセル）が楕円ならば永久磁石を収納する容器も断面が
楕円となる。上記の場合永久磁石の磁化方向はラジアル
方向（円弧の中心方向）に磁化された磁石を用いる。

永久磁石６は第２図に示すように反対の極が対向するよ
うに配置される。また、永久磁石を収納した環状容器は
カートリッジないしセルの着脱時に便利なように第２図
（ｂ）のように２つ割りに出来るようにしてもよい、勿
論、磁石収納部を上下に移動可能な構造にしてもカート
リッジ又はセルの交換は容易に行える。

本発明装置により被処理流体から磁性粒子を捕集するに
は、被処理流体の流路に伸縮継手２を介して強磁性体マ
トリックス４を充填したカートリッジｌを装着し、さら
にその外側に永久磁石６を収納した環状容器７を配置す
る。そこでカートリッジ１に被処理流体を流すと該流体
中に含まれている磁性粒子は強磁性体マトリックス４に
吸着捕集される。使用により目詰りを生じ吸着能力が低
下した場合には、直列したセルＣ，，Ｃ，，Ｃ，のうち
能力が低下したセルのみを交換する。なお、目詰りを生
じ使用不能となったセルは廃棄してもよいし、また強磁
性体マトリックスのみを新しいものに交換してもよい、
また使用済のセルをまとめて逆洗し再使用することもで
きる。

なお、本発明装置における磁界の付与は永久磁石に限る
ものではない。電磁石ソレノイド、ヘルムホルツコイル
なども利用可能である。また永久磁石としてはフェライ
ト系、希土類、アルニコ系。

ホイスラー系などいろいろあるが、性能と、経済性を考
慮して選択される。強磁性体以外の弱磁性体や非磁性体
（常磁性体５反磁性体など）の微粒子の除去０回収をも
意図するならば通常の永久磁石では磁化力が弱いので強
い電磁石さらには超電導磁石の利用も考えねばならない
。

セルに充填する強磁性繊維は流体の種類や捕獲すべき粒
子の種類や粒径等によって選択される。

腐食性の流体ならばそれに応じたマトリックス成分が要
求される。また繊維の場合、腰の強いもの（バネ性１弾
性限の大きいもの）が有利である。

この目的にもっとも良く適うのは非晶質合金繊維であり
、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩性などそれぞれに応じた
成分選択が可能である。またバネ性の強いことも非晶質
合金の特徴である。

セルに充填するマトリックスの選別は例えば次のような
指針で行なう。一般に上流側で目詰りが起りやすいので
上流側のセルのマトリックス充填率を小さくし、下流に
行くほど大きくするとよい、マトリックスが繊維の場合
、径の太いものを上流側に、細いものを下流側に配置す
るのがよい。

研削機械などに本発明磁気分離装置を設置する場合、切
り粉等の粗い形成物体は従来通り沈澱槽や金網などで前
もって除去しておく必要がある。

本発明の磁気分離装置は１ｍ以下の微小粒子の除去回収
に適しているからである。

また研削機械などに本発明磁気分離装置を付属設置する
場合、本体設備の運転を停止せずにカートリッジ又はセ
ルの着脱を行なうためには第３図のように並列に本発明
装置を設は切替弁により流路を変えればよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明磁気分離装置を使用すること
により、カートリッジを構成するセルのうち磁性粒子の
捕獲量の多いセルのみの交換が出来るので、マトリック
ス材の消費の節減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概要を示す説明図、第２図は本発
明装置において容器が円筒状の場合を示す横断平面図で
（ａ）は使用状態、（ｂ）は着脱時の状態である。第３
図（ａ）、　（ｂ）は本発明装置を連続的に使用する場
合の説明図である。 ｌ：カートリッジ、２：伸縮継手、３：バッキング、４
：強磁性体マトリックス、５：目皿。 ６：永久磁石、７：環状容器。 特許出願人　新日本製鐵株式會社 第１図 第 （ａ＞ ２図 （ｂ） ３図 （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁界中に強磁性体マトリックスを充填した容器を
   、被処理流体の流路に着脱自在に構成した磁気分離装置
   において、強磁性体マトリックスを充填した容器を、被
   処理流体の流れ方向に複数個、それぞれを独立に着脱可
   能に構成したことを特徴とする磁気分離装置。
2. （２）容器に充填される強磁性体マトリックスの充填率
   を流体の上流側から下流側に向って高めることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の磁気分離装置。
3. （３）容器に充填される強磁性体マトリックスが繊維状
   でありかつその径を流体の上流側から下流側に向って細
   くした特許請求の範囲第１項記載の磁気分離装置。
4. （４）容器に充填される強磁性体マトリックスが非結晶
   質合金繊維であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁気分離装置。