WO2007046383A1 - 濾過装置 - Google Patents

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WO2007046383A1
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filtration
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Minoru Tashiro
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Bunri Incorporation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/06—Filters making use of electricity or magnetism
    • 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
    • B03C1/032—Matrix cleaning systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/286—Magnetic plugs and dipsticks disposed at the inner circumference of a recipient, e.g. magnetic drain bolt
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the present invention relates to a filtration device for filtering dirty liquid containing fine particles.
  • a liquid such as a coolant is used to lubricate or cool a processed part.
  • This type of liquid is gradually contaminated by the presence of fine particles such as dust and carbon when chips and so on are mixed with the workpiece, and it can be avoided that it becomes a dirty liquid. Absent.
  • Fine particles that can be filtered are limited to gold-type fine particles such as chips made of magnetic material, and they exhibit filtration ability for non-magnetic fine particles such as carbon and aluminum, especially ultrafine particles of about several tens of ⁇ m. I can't.
  • the surface of the filter medium should be smooth.
  • a material with a smooth surface was not used for the filter medium. .
  • the filtration efficiency and the washing speed were not compatible.
  • An object of the present invention is to provide a filtration device that can remove not only magnetic fine particles but also non-magnetic fine particles, and can easily perform cleaning.
  • the filtration device of the present invention is a filtration device for filtering dirty liquid containing fine particles.
  • the filtration tank into which the dirty liquid is introduced and a large number of spherical metal spheres having magnetic material force are assembled.
  • a magnet that magnetically attracts the metal spheres by applying a magnetic field to the metal spheres at the positions to fix them together, and releases the magnetic attraction of the metal spheres at the second position.
  • the metal spheres when a magnetic field is applied to the magnetic sphere filter media, the metal spheres are fixed in contact with each other, and a narrow gap is formed with the depth narrowing toward the contact point between the spherical surfaces. . Since the fine particles can be captured in the gaps or the like, the fine particles can be captured regardless of magnetic or non-magnetic. However, since metal balls with a smooth surface are used for the magnetic sphere filter medium, the magnetic spheres are trapped on the surface of the metal spheres by releasing the magnetic field and allowing the metal spheres to move during cleaning. The fine particles can easily be separated from the metal ball force, and cleaning can be performed effectively.
  • the "sphere” in this specification is a force that is ideally a spherical solid in terms of geometry. Inevitable errors in manufacturing a sphere regarding its diameter (spherical diameter) and sphericity. There may be slight variations due to factors.
  • An example of the metal ball is a steel ball having a smoothly finished surface, and it is desirable that the diameters of these steel balls are equal to each other. However, a plurality of types of steel balls having different diameters may be mixed.
  • the metal sphere is accommodated between partition plates made of mesh members formed in a corrugated shape. Good.
  • the hole diameter of the mesh member is made smaller than the diameter of the steel ball.
  • the filtration tank may include a dirty chamber formed below the magnetic sphere filter medium and a clean chamber formed above the magnetic sphere filter medium.
  • the clean liquid in the clean chamber is dropped into the dirty chamber through the magnetic ball filter medium when the magnetic ball filter medium is washed.
  • the fine particles trapped in the gaps between the metal balls are washed away by this liquid and sent to a sludge treatment device or the like.
  • the magnetic ball filter medium can be easily washed using the clean liquid in the filtration tank as needed, and the filtration ability can be recovered.
  • the running cost is low because the filtration device can be used for washing as it is.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a filtration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the filtration device taken along line F2-F2 in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the filter medium unit of the filtration device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state during filtration of the filtration equipment provided with the filtration device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side view showing an action at the time of filtration of the magnetic ball filter medium of the filtration device shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state during cleaning of the filtration equipment provided with the filtration device shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a side view showing an action at the time of cleaning the magnetic ball filter medium of the filtration device shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the number of fine particles before and after filtration of a dirty liquid containing magnetic fine particles.
  • FIG. 9 is a diagram showing the number of fine particles before and after filtration of a dirty liquid containing non-magnetic fine particles.
  • the filtration device 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a filtration tank 11 and a filter medium unit 12.
  • the material of the filtration tank 11 is a magnetic material such as iron.
  • a cover housing 13 is provided on the upper part of the filtration tank 11.
  • a dirty chamber 15 located below the filter medium unit 12 and a clean chamber 16 positioned above the filter medium unit 12 are formed inside the filter tank 11.
  • the upper part of the clean chamber 16 is airtightly closed by a partition wall 17.
  • a dirty liquid inlet 20 that opens to the dirty chamber 15 is formed in the lower part of the filtration tank 11. Dirty liquid containing fine particles to be filtered is introduced into the dirty chamber 15 from the dirty liquid inlet 20.
  • a clean liquid outlet 21 that opens to the clean chamber 16 is formed in the upper part of the filtration tank 11.
  • a clean liquid pipe 22 is connected to the clean liquid outlet 21.
  • An air supply pipe 24 provided with an air valve 23 as an atmospheric pressure release means is connected to the tail liquid pipe 22. By opening the air valve 23, the clean chamber 16 can be opened to the atmosphere.
  • a compressed air supply source may be connected to the air supply pipe 24. In that case, compressed air can be supplied into the clean chamber 16.
  • a drain port 26 having a drain valve 25 is provided at the bottom of the filtration tank 11.
  • the filter medium unit 12 is configured as described below.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of the filter medium unit 12.
  • the filter medium unit 12 includes a partition plate 30, 31 made of a mesh member (punched metal) formed in a corrugated shape, a filter medium container 32 that is a case surrounded by the partition plates 30, 31, and a filter medium container 32. And a magnetic ball filter medium 33 accommodated in the container.
  • the hole diameter d (shown in FIG. 3) of the mesh member, which is the material of the partition plates 30, 31, is smaller than the diameter of the metal sphere 35 described later.
  • the hole diameter d of the mesh member is 1.5 mm.
  • the magnetic ball filter medium 33 is composed of a number of spherical metal balls (for example, steel balls) made of a magnetic material. ) 35 combined. These metal balls 35 are accommodated inside the filter medium accommodating portion 32 so that they can move relative to each other under a free state where no magnetic field is applied. That is, each metal ball 35 is accommodated with a margin so that a certain amount of gap exists between the upper partition plate 30 and the metal ball 35. These metal balls 35 are steel balls having a smooth surface.
  • metal balls 35 have an appearance similar to a rolling element (ball) of a ball bearing. With regard to the surface roughness and diameter variation of the metal ball 35, it can be used even if it is not as accurate as a ball bearing.
  • the diameters of all the metal balls 35 accommodated in the filter medium accommodating portion 32 are equal to each other. However, it may be preferable to use a mixture of steel balls of different diameters.
  • a magnet accommodating portion 40 is formed in the filter medium unit 12.
  • a magnet guide 41 having a container shape with a bottom is inserted into the magnet housing portion 40.
  • the magnet guide 41 extends from the magnet housing part 40 to the vicinity of the upper part of the filtration tank 11.
  • a magnet 45 is accommodated in the magnet guide 41.
  • An example of magnet 45 is a strong permanent magnet.
  • the magnet 45 can move relative to the magnet guide 41 in the vertical direction.
  • the first position A shown by the solid line in FIG. 1 and 2 in FIG. It can move to the second position B on the upper side indicated by the dotted line.
  • the magnetic balls 35 are magnetically attracted to each other and fixed to each other by applying a magnetic field to the metal spheres 35.
  • the magnet 45 moves to the second position B, the magnetic attraction between the metal balls 35 is released, and the metal balls 35 can move.
  • the holding means for moving the magnet 45 relative to the first position A and the second position B includes an elevating rod 50 attached to each magnet 45 and upper ends of the elevating rods 50.
  • a connecting member 51 in the horizontal direction to be connected and an operation member 52 fixed to the connecting member 51 and extending upward are provided.
  • the operation member 52 is configured to move the magnet 45 to the first position A and the second position B by being driven up or down manually or by an actuator (not shown).
  • FIG. 4 and FIG. 6 show an outline of a filtration facility 60 having the filtration device 10.
  • This filter The excess facility 60 includes a dirty tank 61, a clean tank 62, the filtration device 10, a sludge treatment device 63, and the like.
  • the dirty liquid Q1 containing fine particles to be filtered is supplied to the dirty liquid inlet 20 of the filtration device 10 via the pump 65, the pipe 66, and the valve 67.
  • the clean liquid Q2 in the clean chamber 16 of the filtration device 10 is collected in the clean tank 62 via the valve 70 and the pipe 71.
  • the valves 67 and 70 are opened and the drain valve 25 is closed as shown in FIG. Then, the dirty liquid Q1 in the dirty tank 61 is supplied to the dirty chamber 15 of the filtration device 10 by the pump 65. Further, a magnetic field is applied to the magnetic ball filter medium 33 by moving the magnet 45 of the filter medium unit 12 to the first position A (shown in FIG. 1).
  • the metal balls 35 are fixed in contact with each other as shown in FIG. 5. Therefore, the magnetic balls 35 are directed toward the contact point C between the spherical surfaces of the metal balls 35, and the “wedge shape” is narrow. A narrow gap G is formed.
  • the fine particles S enter the gap G and the like, and the fine particles S are captured. Therefore, the fine particles S can be captured regardless of whether they are magnetic or non-magnetic.
  • the fine particles S can be attached to the surface of the magnetized metal sphere 35 by the magnet 45.
  • the clean liquid Q2 in the clean chamber 16 falls by force toward the dirty chamber 15 while passing through the filter medium unit 12 by its own weight. At this time, even if the force of the air supply pipe 24 (shown in FIG. 2) is supplied to the clean chamber 16 by pressing the compressed air, the clean liquid Q2 in the clean chamber 16 can be quickly pushed out toward the dirty chamber 15 by the air pressure. Good.
  • the clean liquid Q2 flows from the clean chamber 16 to the dirty chamber 15, the surface of the metal sphere 35 is washed away by the clean liquid Q2. That is, as shown in FIG. 7, the gap T between the spherical surfaces is widened.
  • the fine particles S that have been trapped between the metal spheres 35 can be separated from the smooth surface force of the metal spheres 35, and cleaning can be performed easily and effectively.
  • Sludge containing a large amount of fine particles discharged from the drain port 26 to the sludge treatment device 63 is separated and recovered by the sludge treatment device 63.
  • the filtration device 10 facilitates cleaning of the magnetic ball filter medium 33 using the clean liquid Q2 in the filtration tank 11 as necessary when the filtration capacity is reduced.
  • the filtration ability can be recovered in a short time.
  • the washing can be performed using the filtration device 10 as it is, the running cost is low.
  • FIG. 8 shows the result of observation of the number of fine particles in the liquid before and after filtration by an optical microscope when the sample liquid was actually filtered using the filtration device 10.
  • the sample liquid is an oil-based coolant liquid mixed with magnetic fine particles (FCD 'chip), and the flow rate is 30 liters Z.
  • FIG. 9 shows the result of observing the number of fine particles in the liquid with an optical microscope when the water-soluble sample liquid containing fine particles having nonmagnetic (aluminum) force is filtered using the filtration device 10. Show.
  • the flow rate is 20 liters Z minutes.
  • a large number of fine particles having a size of 2.6 m force to 50.9 m were observed.
  • it was confirmed that only a few non-magnetic particles from 2.6 m to 9.8 m were observed in the clean liquid after filtration, and that ultrafine particles from relatively large particles to around 10 m could be removed sufficiently. It was done.
  • the dirty solution has an SS concentration of 123 ppm
  • the clean solution has an SS concentration of 2p.
  • the removal rate of fine particles was 98.4%.
  • the constituent elements of the present invention such as the metal spheres, magnets, and holding means of the magnetic sphere filter medium, can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　濾過装置（１０）は、ダーティ液が導入される濾過槽と、多数の金属球（３５）を用いる磁性球濾材（３３）と、磁石（４５）と、昇降ロッド（５０）を備えている。磁性球濾材（３３）は、磁性材料からなる多数の球形の金属球（３５）を集合させてなり、各金属球（３５）が互いに動きうる状態で濾材収容部（３２）に収容されている。磁石（４５）は、磁性球濾材（３３）に対して第１の位置と第２の位置とに相対移動可能である。前記第１の位置において、金属球（３５）に磁界を与え、各金属球（３５）どうしを磁気的に吸着させることにより、金属球（３５）どうしを互いに固定する。前記第２の位置において、各金属球（３５）どうしの磁気的な吸着を解除することにより、金属球（３５）を動きうる状態にする。磁石（４５）は、昇降ロッド（５０）によって、前記第１の位置と前記第２の位置とに相対移動させられる。

Description

濾過装置
技術分野
[0001] 本発明は、微粒子を含むダーティ液を濾過するための濾過装置に関する。
背景技術
[0002] たとえば精密な力卩ェを行う工作機械では、加工部の潤滑あるいは冷却のためにク 一ラント等の液が使用されている。この種の液はワークの加工に伴って切り粉等が混 入するば力りでなぐダスト、カーボンなどの微粒子も混入することもあって次第に汚 れてゆき、ダーティ液となることが避けられない。
[0003] ダーティ液を濾過するために、たとえば工作機械から生じる切り屑をフィルタエレメ ントとして電磁コイルによって磁ィ匕させることにより、ダーティ液中の磁性体不純物を 捕捉するフィルタ装置が提案されている。従来のフィルタ装置が日本の特開平 11 77479号公報に記載されて 、る。
[0004] 前記従来のフィルタ装置は、切り屑力 なるフィルタエレメントを用いるため濾過精 度のばらつきが大きい。し力も濾過できる微粒子は、磁性材料からなる切り屑など金 属性の微粒子に限定され、カーボンやアルミニウムなどの非磁性体微粒子、特に数 十 μ m程度の超微粒子に対しては濾過能力を発揮することができな 、。
[0005] また、切り屑力 なるフィルタエレメントを用いる場合、切り屑の表面状態がきわめて 荒いため、濾過能力が低下したとき、濾過能力を回復させるためのフィルタエレメント の洗浄をすることが困難である。このためフィルタエレメント (切り屑）自体はコストがか 力らなくても、このフィルタエレメント (切り屑）を頻繁に交換する必要があり、そのため の手数とコストが高くつくという問題があった。
発明の開示
[0006] 洗浄を効果的に行うには濾材の表面が滑らかな方がょ 、。しかし一般常識では、濾 過性能を高めるには濾材の表面に多数の凹凸あるいはポーラスが存在することが望 ましいと考えられていたため、表面の滑らかな材料をあえて濾材に使用することはな かった。すなわち、濾過効率と洗浄のしゃすさは両立できないと考えられていた。し かし本発明者が鋭意研究したところによれば、本明細書で詳細に述べるように、表面 が滑らかなスチールボールなど力 なる球形の磁性金属球と磁石とを組合わせること により、精密濾過に適しかつ洗浄の容易な高性能の濾過装置が得られることを見出 した。
[0007] 本発明の目的は、磁性を有する微粒子だけでなく非磁性の微粒子も除去でき、し 力も洗浄を容易に行うことのできる濾過装置を提供することにある。
[0008] 本発明の濾過装置は、微粒子を含むダーティ液を濾過するための濾過装置であつ て、前記ダーティ液が導入される濾過槽と、磁性材料力 なる多数の球形の金属球 を集合させてなり、各金属球が互いに動きうる状態で前記濾過槽の内部に収容され た磁性球濾材と、前記磁性球濾材に対し第 1の位置と第 2の位置とに相対移動可能 で前記第 1の位置において前記金属球に磁界を与えることによって前記各金属球ど うしを磁気的に吸着させて互いに固定し、前記第 2の位置において前記各金属球ど うしの磁気的な吸着を解除する磁石と、前記磁石を前記第 1の位置と前記第 2の位置 とに相対移動させるための保持手段とを具備している。
[0009] 本発明によれば、磁性球濾材に磁界を与えたときに各金属球が互いに接した状態 で固定され、球面どうしの接触点に向かって奥が狭まった狭小な隙間が形成される。 この隙間等に微粒子を捕らえることができるため、磁性、非磁性を問わず微粒子を捕 捉できる。しカゝも磁性球濾材に表面が滑らかな金属球を用いているため、洗浄を行う 際に磁界を解除して金属球どうしを動きうる状態にすることで、金属球の表面に捕捉 されていた微粒子が容易に金属球力も離れることができ、洗浄を効果的に行うことが できる。
[0010] この明細書で言う「球」は理想的には幾何学で言う球形の立体である力 その直径 ( 球径)や真球度について、球体を製造する上での誤差等の不可避的要因による多 少のばらつきがあっても差し支えない。前記金属球の一例は、表面が滑らかに仕上 げられたスチールボールであり、これらスチールボールの直径が互いに同等であるこ とが望まし 、。し力し互いに直径が異なる複数種類のスチールボールが混合されて いてもよい。
[0011] 前記金属球は、波形に形成されたメッシュ部材からなる仕切り板の間に収容される とよい。この場合、メッシュ部材の孔径を前記スチールボールの直径よりも小さくする 。この構成により、メッシュ部材の孔がスチールボールによって塞がれてしまうことを回 避でき、液が通る開口部を常に確保できる。
[0012] 前記濾過槽は、前記磁性球濾材の下側に形成されたダーティ室と、前記磁性球濾 材の上側に形成されたクリーン室とを有しているとよい。この場合、前記磁性球濾材 の洗浄時に前記クリーン室内のクリーン液が、前記磁性球濾材を経て、前記ダーティ 室に落下させられる。前記金属球間の隙間に捕捉されていた微粒子は、この液によ つて洗い流され、スラッジ処理装置等に送られる。こうすることにより、必要に応じて、 濾過槽内のクリーン液を利用して磁性球濾材の洗浄を容易に行うことができ、濾過能 力を回復させることができる。この場合、濾過装置をそのまま洗浄に利用することがで きるためランニングコストが安くつく。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る濾過装置の縦断面図である。
[図 2]図 2は、図 1中の F2— F2線に沿う濾過装置の縦断面図である。
[図 3]図 3は、図 1に示された濾過装置の濾材ユニットの一部を拡大して示す断面図 である。
[図 4]図 4は、図 1に示された濾過装置を備えた濾過設備の濾過時の状態を模式的 に示す断面図である。
[図 5]図 5は、図 1に示された濾過装置の磁性球濾材の濾過時の作用を示す側面図 である。
[図 6]図 6は、図 1に示された濾過装置を備えた濾過設備の洗浄時の状態を模式的 に示す断面図である。
[図 7]図 7は、図 1に示された濾過装置の磁性球濾材の洗浄時の作用を示す側面図 である。
[図 8]図 8は、磁性体微粒子を含むダーティ液の濾過前と濾過後の微粒子数を示す 図である。
[図 9]図 9は、非磁性体微粒子を含むダーティ液の濾過前と濾過後の微粒子数を示 す図である。 発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下に本発明の一実施形態について、図 1から図 9を参照して説明する。
図 1と図 2に示された濾過装置 10は、濾過槽 11と濾材ユニット 12を備えている。濾 過槽 11の材料は鉄系などの磁性材料である。濾過槽 11の上部にカバー筐体 13が 設けられている。濾過槽 11の内部に、濾材ユニット 12の下側に位置するダーティ室 15と、濾材ユニット 12の上側に位置するクリーン室 16とが形成されている。クリーン 室 16の上部は隔壁 17によって気密に閉塞されている。
[0015] 濾過槽 11の下部に、ダーティ室 15に開口するダーティ液入口 20が形成されてい る。濾過すべき微粒子を含むダーティ液は、このダーティ液入口 20からダーティ室 1 5に導入される。濾過槽 11の上部に、クリーン室 16に開口するクリーン液出口 21が 形成されている。
[0016] 図 2に示すようにクリーン液出口 21にクリーン液管 22が接続されている。このタリー ン液管 22に、大気圧開放手段であるエアバルブ 23を備えたエア供給管 24が接続さ れている。エアバルブ 23を開放することにより、クリーン室 16を大気に開放することが できる。なお、エア供給管 24に圧搾空気の供給源が接続されていてもよい。その場 合には、クリーン室 16内に圧搾空気を供給することができる。濾過槽 11の底部に、ド レンバルブ 25を備えたドレンポート 26が設けられている。
[0017] 濾材ユニット 12は、以下に説明するように構成されている。
図 3は、濾材ユニット 12の一部を拡大して示す断面図である。この濾材ユニット 12 は、波形に形成されたメッシュ部材 (パンチングメタル)からなる仕切り板 30, 31と、こ れら仕切り板 30, 31によって囲まれるケースである濾材収容部 32と、濾材収容部 32 に収容された磁性球濾材 33とを備えて 、る。
[0018] 仕切り板 30, 31の材料であるメッシュ部材の孔径 d (図 3に示す）は、後述する金属 球 35の直径よりも小さい。一例として、金属球 35の直径が 2. 2mmあるいは 2. 8mm の場合に、メッシュ部材の孔径 dは 1. 5mmである。これにより、メッシュ部材に形成さ れている孔が金属球 35によって塞がれてしまうことを回避でき、液が通る開口部を必 ず確保することができる。
[0019] 磁性球濾材 33は、磁性材料カゝらなる多数の球形の金属球 (例えばスチールボール ) 35魏合させたものである。これら金属球 35は、濾材収容部 32の内部において、 磁界を与えない自由状態のもとでは互いに相対的に動くことができるように収容され ている。すなわち，各金属球 35は、上側の仕切り板 30と金属球 35との間に、ある程 度の隙間が存在するように余裕をもたせて収容されている。これら金属球 35は、表面 が滑らかに仕上げられたスチールボールである。
[0020] これら金属球 35は、ボールベアリングの転動体（ボール）に似た外観である。金属 球 35の表面粗度や直径ばらつきなどに関して、ボールベアリングほどの精度はなく ても、十分使用できる。濾材収容部 32に収容される全ての金属球 35の直径は、互い に同等である。しかし、直径が異なる複数種類のスチールボールを混ぜて使用すると 好ましい場合もある。
[0021] この濾材ユニット 12に磁石収容部 40が形成されている。磁石収容部 40に有底の 容器状をなす磁石ガイド 41が挿入されている。磁石ガイド 41は磁石収容部 40から 濾過槽 11の上部付近まで延びて 、る。
[0022] 磁石ガイド 41に磁石 45が収容されている。磁石 45の一例は、強力な永久磁石で ある。この磁石 45は磁石ガイド 41に沿って上下方向に相対移動することが可能であ り、磁性球濾材 33に対し、図 1に実線で示す下部側の第 1の位置 Aと、図 1に 2点鎖 線で示す上部側の第 2の位置 Bにわたつて移動することができる。この磁石 45は、磁 性球濾材 33に対して第 1の位置 Aにあるとき、金属球 35に磁界を与えることによって 各金属球 35どうしを磁気的に吸着させて互いに固定する。また、磁石 45が第 2の位 置 Bに移動すると、各金属球 35どうしの磁気的な吸着が解除され、金属球 35が動き うる状態となる。
[0023] 磁石 45を、第 1の位置 Aと第 2の位置 Bとに相対移動させるための保持手段は、各 磁石 45に取付けられた昇降ロッド 50と、各昇降ロッド 50の上端部どうしをつなぐ水平 方向の連結部材 51と、連結部材 51に固定されて上方に延びる操作部材 52などを 備えている。操作部材 52は、手動あるいは図示しないァクチユエータによって上下方 向に駆動され、磁石 45を前記第 1の位置 Aと第 2の位置 Bとに移動させることができる ように構成されている。
[0024] 図 4と図 6は、前記濾過装置 10を有する濾過設備 60の概要を示している。この濾 過設備 60は、ダーティタンク 61と、クリーンタンク 62と、前記濾過装置 10と、スラッジ 処理装置 63などを備えている。図 4に示すように、濾過すべき微粒子を含むダーティ 液 Q1は、ポンプ 65と配管 66およびバルブ 67を経て、濾過装置 10のダーティ液入 口 20に供給される。濾過装置 10のクリーン室 16内のクリーン液 Q2は、バルブ 70と 配管 71を経てクリーンタンク 62に回収される。
[0025] ダーティ液 Q1を濾過するための濾過工程では、図 4に示すようにバルブ 67, 70を 開弁させ、ドレンバルブ 25を閉じる。そしてダーティタンク 61内のダーティ液 Q1をポ ンプ 65によって濾過装置 10のダーティ室 15に供給する。また、濾材ユニット 12の磁 石 45を前記第 1の位置 A (図 1に示す）に移動させることにより、磁性球濾材 33に磁 界を与える。
[0026] この磁界によって、図 5に示すように各金属球 35が互いに接した状態で固定される ため、各金属球 35の球面どうしの接触点 Cに向力つて、奥が狭い「くさび状」の狭小 な隙間 Gが形成される。ダーティ液 Q1が各金属球 35の間の接触点 C付近を流れる 際に、この隙間 Gの奥などに微粒子 Sが入り込み、微粒子 Sが捕捉される。このため、 磁性、非磁性を問わず微粒子 Sを捕捉できる。この微粒子 Sが磁性体の場合には、 磁石 45によって磁気を帯びた金属球 35の表面に微粒子 Sを付着させることもできる
[0027] 磁性球濾材 33に捕捉された微粒子 Sの量が増すと濾過性能が低下する。濾過性 能を回復させるために洗浄工程を実施する。洗浄工程では、図 6に示すようにバルブ 67, 70を閉じ、エアバルブ 23 (図 2に示す）を開弁させることにより、クリーン室 16の 内部を大気に開放する。またポンプ 65を停止させ、ドレンバルブ 25を開弁させる。濾 材ユニット 12の磁石 45を前記第 2の位置 B (図 1に示す）に移動させる。このことによ り、それまでの濾過工程で磁性球濾材 33に与えていた磁界が解除されるため、図 7 に誇張して示すように各金属球 35どうしが動きうる状態となる。
[0028] こうすることにより、クリーン室 16内のクリーン液 Q2が、自重によって濾材ユニット 12 を通りながらダーティ室 15に向力つて落下する。このとき、エア供給管 24 (図 2に示す )力も圧搾エアをクリーン室 16に供給することにより、クリーン室 16内のクリーン液 Q2 をエアの圧力によって速やかにダーティ室 15に向けて押し出してもよい。 [0029] クリーン室 16からダーティ室 15に向力つてクリーン液 Q2が流れることにより、金属 球 35の表面がクリーン液 Q2によって洗い流される。すなわち図 7に示すように、球面 間の隙間 Tが広がる。このため、それまで金属球 35間に捕捉されていた微粒子 Sが 金属球 35の滑らかな表面力も離れることができ、洗浄を容易にかつ効果的に行うこと ができる。ドレンポート 26からスラッジ処理装置 63に排出された微粒子等を大量に含 むスラッジは、スラッジ処理装置 63によって液力も分離されて回収される。
[0030] 以上説明したように本実施形態の濾過装置 10は、濾過能力が低下したときに、必 要に応じて濾過槽 11内のクリーン液 Q2を利用して磁性球濾材 33の洗浄を容易に かつ迅速に行うことができ、短時間に濾過能力を回復することができる。しかも濾過 装置 10自体をそのまま利用して洗浄を行うことができるため、ランニングコストが安く つく。
[0031] 図 8は、前記濾過装置 10を用いて実際にサンプル液を濾過した場合に、濾過前と 濾過後の液中の微粒子の数を光学顕微鏡によって観察した結果を示している。サン プル液は磁性体微粒子 (FCD '切粉）が混入されている油性クーラント液であり、流 量は 30リットル Z分である。
[0032] 濾過前のダーティ液では、等価円直径で 2. 6 μ mから 56. 8 μ mまでの大きさの磁 性体微粒子が多数観察された。しかし濾過後のクリーン液では、 2. 6 mから 5. 8 μ mの磁性体微粒子が少数観察されたに過ぎず、比較的大きな微粒子から 10 m付 近までの超微粒子を十分除去できることが確認された。この例では、ダーティ液の SS 濃度 (mgZリットル） 299ppm、クリーン液の SS濃度 4ppmで、微粒子の除去率 (切 粉除去率) 98. 7%であった。
[0033] 図 9は、前記濾過装置 10を用いて非磁性体 (アルミニウム)力もなる微粒子を含む 水溶性のサンプル液を濾過した場合に、液中の微粒子の数を光学顕微鏡によって 観察した結果を示している。流量は 20リットル Z分である。濾過前のダーティ液では 、 2. 6 m力ら 50. 9 mまでの大きさの微粒子が多数観察された。しかし濾過後の クリーン液では、 2. 6 mから 9. 8 mの非磁性体微粒子が少数観察されたに過ぎ ず、比較的大きな微粒子から 10 m付近までの超微粒子も十分除去できることが確 認された。この例では、ダーティ液の SS濃度が 123ppm、クリーン液の SS濃度が 2p pmで、微粒子の除去率 98. 4%であった。
産業上の利用可能性
本発明を実施するに当たって、濾過槽ゃ磁性球濾材の金属球、磁石、保持手段な どの本発明の構成要素を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施 できることは言うまでもな 、。

Claims

請求の範囲
[1] 微粒子を含むダーティ液を濾過するための濾過装置であって、
前記ダーティ液が導入される濾過槽（11)と、
磁性材料力 なる多数の球形の金属球 (35)を集合させてなり、各金属球 (35)が 互いに動きうる状態で前記濾過槽（11)の内部に収容された磁性球濾材（33)と、 前記磁性球濾材 (33)に対し第 1の位置と第 2の位置とに相対移動可能で前記第 1 の位置において前記金属球（35)に磁界を与えることによって前記各金属球（35)ど うしを磁気的に吸着させて互いに固定し、前記第 2の位置において前記各金属球（3 5)どうしの磁気的な吸着を解除する磁石 (45)と、
前記磁石 (45)を前記第 1の位置と前記第 2の位置とに相対移動させるための保持 手段 (50)と、
を具備したことを特徴とする濾過装置。
[2] 前記磁性球濾材（33)を構成する前記金属球（35)は、表面が平滑なスチールボ ールであり、かつ、これらスチールボールの直径が互いに同等であることを特徴とす る請求項 1に記載の濾過装置。
[3] 前記磁性球濾材（33)を構成する前記金属球（35)は、表面が平滑なスチールボ ールであり、かつ、互いに直径が異なる複数種類のスチールボールが混合されてい ることを特徴とする請求項 1に記載の濾過装置。
[4] 前記金属球（35)は、波形に形成されたメッシュ部材カもなる仕切り板（30, 31)に よって囲まれる濾材収容部（32)に収容され、該メッシュ部材の孔径が前記スチール ボールの直径よりも小さいことを特徴とする請求項 2に記載の濾過装置。
[5] 前記金属球（35)は、波形に形成されたメッシュ部材カもなる仕切り板（30, 31)に よって囲まれる濾材収容部（32)に収容され、該メッシュ部材の孔径が前記スチール ボールの直径よりも小さいことを特徴とする請求項 3に記載の濾過装置。
[6] 前記濾過槽（11)は、前記磁性球濾材（33)の下側に形成され前記ダーティ液を導 入するダーティ室（15)と、前記磁性球濾材 (33)の上側に形成され前記磁性球濾材 (33)を通って濾過されたクリーン液を収容するクリーン室（16)とを有し、前記磁性球 濾材（33)の洗浄時に前記クリーン室（16)内のクリーン液を前記磁性球濾材（33)を 経て前記ダーティ室（15)に落下させることで、前記金属球に付着している微粒子を 洗い流すことを特徴とする請求項 1から 5のうちいずれか 1項に記載の濾過装置。
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