JPH02265613A - 高勾配磁気分離装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、流体中に含まれる磁性微粒子を効果的に捕集
することができる高勾配磁気分離装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、上記を目的とした高勾配磁気分離装置として特公
昭５９−４３２０８号公報に記載のものがある。

第５図〜第７図にかかる高勾配磁気分離装置の内部構造
を示す。

図示するように、Ｎ磁極５１とＳ［極５２との間の空間
に非磁性体セル５３が配設されており、同非磁性体セル
５３は、その内部に磁性微粒子を除去するためのフィル
タ空間を形成するとともに、その下部と上部に、それぞ
れ、流入口５４と流出口５５とを設けている。

また、非磁性体セル５３内に形成したフィルタ空間には
、多数の強磁性細線５６が処理流体の流れの方向と平行
に配設されている。

そして、これらの強磁性細線５６は、等間隔を隔てて、
密で、しかも相互に平行に並設されている。

かかる構成によって、強磁性細線５６を用いて周囲に高
勾配磁場を形成し、非常に小さい微粒子を吸着除去する
ことができる。

ところで、上記高勾配磁気分離装置の性能は、−Ｓに、
実効長さＬｅを用いて、以下の式（１）で示される。

Ｌｅ＝　（Ｌ／ａ　）（Ｖｌｌ／Ｖｏ　）　　・・−（
１）ここに、Ｌとａはそれぞれ強磁性細線の有効長と半
径で、Ｖｏは処理水流速、Ｖｍは次式（２）で与えられ
る磁気速度である。

Ｖｍ＝　　（２／９　）（Ｚｐ　　・Ｍｓ−Ｈ，・ｂ”
／　　７７　・ａ）・　・　・（２） 上記式（２）で、χ、とｂは磁性微粒子の比磁化率と半
径、Ｍｓは強磁性細線の飽和磁束密度、ＩＯは印加磁界
の強さ、ηは微粒子に対する流体の粘性係数である。

つまり、Ｌｅの値が大きいほど高勾配磁気分離としての
性能は向上することになる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかるに、比磁化率のきわめて小さな微粒子を分離除去
するためには、（１）（２）式より、■極めて大きな磁
界勾配、したがって十分細い強磁性細線を使用する必要
があるが、かかる強磁性細線の製作は困難であり、さら
に、強磁性細線が細くなるほど腐食して破断したり、ま
た、強磁場の中で応力による破断のおそれがある。また
、製造コストが高くなる。

■印加磁界！１゜を大きく、或いは強磁性細線の有効長
Ｌ、即ち、フィルタの長さを長くする必要があるが、こ
れらの要素を大きく、或いは長くすると、磁界発生装置
が非常に大きくなり、製造コストが高くなる。

■処理水流速ｖ０を低くする必要があるが、これは処理
水流速を低下させることにより、処理量が低下し、分離
除去装置としてのコストパフォーマンスが低くなる。

本発明は、上記課題を解決することができる高勾配磁気
分離装置を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、処理流体流路内に、強磁性体からなるフィル
タエレメントを配設して同流路内に磁場を形成し、同強
磁性体の周囲に形成される高勾配磁場により処理流体中
に浮遊する磁性微粒子を吸着除去させるための高勾配磁
気分離装置において、処理流体流路を屈曲流路に形成し
たことを特徴とする高勾配磁気分離装置に係るものであ
る。

本発明は、また、上記構成において、・処理流体流路を
磁気分離処理槽内に形成し、同処理相内を仕切板で仕切
ることによって形成したことにも特徴を有するものであ
る。

（ホ）作用及び効果 本発明では、処理水流路を屈曲流路とすることにより、
高勾配磁気分離装置の全体構成をコンパクトに保持しな
がら、強磁性細線の有効長を長くすることができ、容易
に発生しうる磁界強度及び従来の強磁性ステンレス線か
らなる強磁性細線を使用して、比磁化率の極めて小さな
磁性微粒子を分離除去できる。

従って、分離除去効率を著しく高める一方で、小型で安
価な高勾配磁気分離装置を提供することができる。

（へ）実施例 以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体的
に説明する。

第１図〜第４図に、本実施例に係る高勾配磁気分離装置
Ａの具体的構造を示す。

第１図に示すように、永久磁石（Ｎ磁極）１１と永久磁
石（Ｓ磁極）１２との間の空間に、磁性微粒子を吸着除
去するための高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦが
配設されている。

かかる高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦは、それ
ぞれ流体流入口１３と流体流出口１４とを具備する長尺
の矩形箱体からなる非磁性体セル１５と、同非磁性体セ
ル１５内に形成した磁気分前処理槽１６から形成される
。

本発明は、実質的に、上記した磁気分離処理槽１６を複
数の直列に連結した区画処理槽１６ａ〜１６ｄから構成
し、非磁性体セル１５内に、屈曲処理流路を形成したこ
とを特徴とする。

即ち、第２図及び第３図に示すように、長尺箱体形状を
有する非磁性体セル１５内に形成した磁気分前処理槽１
６は、仕切板１７，１８．１９によって四つの区画処理
槽１６ａ〜１６ｄに仕切られている。

そして、上記区画処理槽１６ａ〜］、６ｄのうち、端側
に位置する区画処理槽１６ａは、その上面に流体流入口
１３を設けており、一方、他端側に位置する区画処理槽
１６ｄは、その上面に流体流出口１４を設けている。

さらに、第２回に示すように、両端側の仕切板１７．１
９は上端を非磁性体セル１５の上面に連結するとともに
その下端と非磁性体セル１５の下面との間に連絡流路２
０　、２２を形成している。一方、中央の仕切板１８は
下端を非磁性体セル１５の下面に連結するとともにその
上端と非磁性体セル１５の上面との間に連絡流路２１を
形成している。

かかる構成によって、全区画処理槽１６ａ〜１６ｄは、
連絡通路２０．２１．２２を介して直列的にかつ屈曲し
ながら連通されることになり、屈曲処理流路を形成する
ことができる。

次に、各区画処理槽１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ、　１
６ｄの内部構成について説明する。

第２図及び第３図に示すように、フィルタエレメントと
して作用する多数の強磁性細線２３が処理流体の流れの
方向と平行に配設されている。

そして、これらの強磁性細線２３は、等間隔を隔てて、
密で、しかも相互に平行に並設されている６かかる構成
によって、各区画処理槽１６ａ、　１６ｂ。

１６ｃ、　１６ｄ内に高勾配磁場を形成して、それぞれ
、非常に小さい微粒子を吸着除去することができる。

次に一１１記構成を有する高勾配磁気分離装置Ａによる
流体処理方法について説明する。

処理流体は、まず、流体流入口１３を通して区画処理槽
１６ａ内に流入し、その後、連絡流路２０．２１゜２２
を通して、漸次、屈曲処理流路を形成する区画処理槽１
６ｂ−区画処理槽１６ｃ−区画処理槽１６ｄに送給され
、最後に、流体流出口Ｉ４より所望の個所へ送給される
。

そして、かかる屈曲処理流路において、各区画処理槽１
６ａ、　１６ｔ＋、　１６ｃ、　１６ｄ内には、前述し
たようにそれぞれ高勾配磁場が形成されているので、長
距離若しくは長時間にわたって、処理流体内の磁性微粒
子を強磁性細線磁性ｖＡ２３に吸着させることで、いわ
ゆる固液の磁気分離ができる。

従って、本発明では、磁性微粒子の除去効率を著しく高
めることができる。

また、高勾配磁気分離処理を屈曲処理流路を用いて行う
ようにしたので、磁性微粒子の高除去効率を確保しなが
ら、高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦの全体構成
、ひいては、高勾配磁気分離装置への全体構成をコンパ
クトにすることができ、また、安価に製作することがで
きる。

なお、上記した実施例において、磁場を形成するに際し
ては永久磁石１１．１２を用いたが、これに限定される
ものではなく、電ｉｆｆ石、超電導磁石等により磁場を
形成することもできる。

また、強磁性細＃ｆＡ２３は、腐食等を考慮して、強磁
性のステンレス線を用いるのが好ましいが、何らステン
レス線に限定されるものではなく、強磁性を有するもの
であれば、他の素材からなる線を用いることもできる。

さらに、各処理槽１６ａ、　１６ｂ、　１６Ｃ，１６（
！の強磁性細線２３の空間占積率は同一または変化させ
てもよい。

例えば、１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ、　１６ｄの順に
空間占積率を太き（して１６ａで粒径の大きいものを、
１６ｄで粒径の小さいものを磁気分離する構成でもよい
。

又、各処理槽１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ、　１６ｄの
流路断面積は同一または変化させてもよい。例えば、１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの１頓に断面積を大きく
して、１６ａで粒径の大きいものを、１６ｄで粒径の小
さいものを磁気公邸する構成でもよい。

また、強磁性細線２３は、直線状の線状体のみならず、
フィラメント状、帯状、或いは、磁性体小片も含む概念
である。

さらに、強磁性細＆９２３は、網目状或いは実状に織り
込まれたもの、グラスウール状に形成したもの、強磁性
体の薄板をエツチング又は打ち抜き等により細線部分が
残るように加工したもの、又は非磁性体薄板に強磁性体
をプリント加工したものとすることもできる。

（実験ｌ 第１図〜第３図に示す構造を有する高勾配磁気分離装置
Ａを実際に製作し、実験を行ったので、その具体的仕様
及び実験結果を以下に説明する。

高勾配磁気分離フィルタカー１　ＩＪッジＦを製作する
に際して、強磁性ステンレス線（飽和磁束密度１．７Ｔ
、直径　１００μｍ）からなる強磁性細線２３を、第２
図及び第３図に示すように、６％の空間占積率で５０μ
ｍの間隔を隔てて密でしかも平行状態に並設し大。

本発明におけるフィルタカートリ・ンジＦの形状寸法は
、高さ２００ｍ＋＊輻４００１奥行き５０ｍ−である。

平均粒径２７ｚｍのα−ＩＩｅｔｏｓの磁性微粒子が濃
度１０ｍｇ／ｆで懸濁している被処理水を用い、処理流
量を代えた場合の分離除去性能を第４図に示す。

なお、印加磁界強度は５５００　Ｇとした。

第４図からも明らかなように、本発明に係る高勾配磁気
分離装置における処理後濃度は、処理流量如何にかかわ
らず、著しく濃度が低減され良質な処理水が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高勾配磁気分離装置の全体斜視図
、第２図は同高勾配磁気分離装置の縦断正面図、第３図
は第２図１−１線による横断面図、第４図は処理流量と
処理後総鉄濃度との相関関係を示すグラフ、第５図は従
来の高勾配磁気分離装置の概念的構成を示す斜視図、第
６図は同縦断正面図、第７図は第６図■−■線による横
断面図である。 図中、 Ａ：高勾配磁気分離装置 Ｆ：高勾配磁気分離フィルタ ｌｈ永久磁石 １２：永久磁石 １３：流体流入口 １４：流体流出口 １５：非磁性体セル １６：磁気分離処理槽 １６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ、　１６ｄ：区画処理槽１
７．１Ｂ、１９：仕切板 ２０．２１．２２：連絡通路 ２３：強磁性細線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理流体流路内に、強磁性体からなるフィルタエレ
   メントを配設して同流路内に磁場を形成し、同強磁性体
   の周囲に形成される高勾配磁場により処理流体中に浮遊
   する磁性微粒子を吸着除去させるための高勾配磁気分離
   装置において、処理流体流路を屈曲流路に形成したこと
   を特徴とする高勾配磁気分離装置。 ２、処理流体流路を磁気分離処理槽内に形成し、同処理
   流路内を仕切板で仕切ることによって屈曲処理流路を形
   成したことを特徴とする請求項１記載の高勾配磁気分離
   装置。 ３、処理流体流路に設けたフィルタエレメントを構成す
   る強磁性細線は、網目状或いは簾状に織り込まれている
   ことを特徴とする請求項第１記載の高勾配磁気分離装置
   。 ４、処理流体流路に設けたフィルタエレメントを構成す
   る強磁性細線は、グラスウール状に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の高勾配磁気分離装置。 ５、処理流体流路に設けたフィルタエレメントを構成す
   る強磁性細線は、強磁性体の薄板をエッチングまたは打
   ち抜き等により細線部分が残るように加工したもの、又
   は、非磁性体薄板に強磁性体をプリント加工したものか
   らなることを特徴とする請求項１記載の高勾配磁気分離
   装置。