JP2728848B2 - 磁気フィルタ - Google Patents
磁気フィルタInfo
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Description
圧延油を清浄化する処理のように、各種液体中に混在し
ている磁性粒子を、この液体から分離するために用いる
磁気フィルタに関し、特に、磁性粒子の捕捉能を高め、
優れた分離性能を有する磁気フィルタを提案しようとす
るものである。
フィルタは、冷間圧延の際に使用される圧延油の清浄化
装置等として用いられている。従来から知られている磁
気フィルタの一例を図2の横断面図(同図(a) )及び一
部縦断面図(同図(b) )を用いて説明すると、かかる磁
気フィルタは、流体用の入口及び出口を有する円筒状の
容器4の内部に、強磁性体からなり磁気粒子の吸着を司
るフィルタ体5(鋼製金網、スチールウール等)を設け
る一方、容器の外部には、容器の周面に巻回したコイル
よりなる電磁石6を設けてなり、電磁石により図2(b)
に矢印で示すような方向の磁力線を形成させてフィルタ
体を磁化し、導入口から容器内に導かれてフィルタ体を
通過し排出口から排出される流体に混在している磁気粒
子を、この磁化されたフィルタ体に磁気吸着することに
より分離、除去するものである。
を、図3を用いて説明すると、磁性粒子は、流体の移動
により力Fd を受けながら、図示した磁力線のような磁
界によって、フィルタ体を構成する細線からの吸引力F
m を受けて、細線に向けて移動する。この吸引力Fm
は、次式 で示され、吸引力Fm は、磁気勾配dH/dxに比例す
ることがわかる。この磁気勾配dH/dxは、次式 で計算できる。このような磁気フィルタは、特開昭59
−115716号公報、特開昭60−143809号公
報等に開示がある。
磁気粒子の吸着能力は、容器内のフィルタ体が配置され
ている領域(ろ過室)の磁束密度に依存する。ここにお
いて、上述したような従来の磁気フィルタでは、配置し
た磁石の割に大きな磁束密度を得難いという問題があっ
た。そのため、従来の磁気フィルタにおいては、ろ過室
の磁束密度を高めるべく一般に、電磁石が用いられてい
た。したがって、装置が大がかりとなって設備コストが
かかるという問題、また、電力費等の運転コストが嵩む
問題を招いていた。かかる設備コスト問題及び運転コス
ト問題は、永久磁石を用いれば解決できるが、この場合
は、ろ過室内の磁束密度に限度があり、流体中の磁性粒
子の除去性能の向上が図れないという問題が解消され
ず、例えば圧延により発生し圧延油中に混在している摩
耗粉のように微細な粒子が十分に除去できない。
体移動方向に垂直な断面における磁束密度分布が均一に
ならないため、均等化する手段が必要(図2におけるポ
ールピース7が対応する)であり、やはり装置が大型化
するという問題があった。さらに、磁気フィルタにおい
ては、フィルタ体に吸着した磁性粒子が蓄積してくる
と、ろ過性能が低下し、最終的には目詰まりを生じるた
めに、この磁性流体をフィルタ体から取り除く処理、い
わゆる逆洗処理を必須とするわけであるが、この逆洗の
際に、磁性粒子がフィルタ体から十分に離脱し難いとい
う問題もあった。また、磁性粒子が粒度分布を有する場
合、つまり粒径の大きな粒子と小さな粒子とが共存する
ろ過液体においては、流路方向に複数個を配置したフィ
ルタ体のうち、流体入り側のフィルタ体の目詰まりが急
速に発生するという問題もあった。
もので、フェライト磁石等の一般的な永久磁石を用いた
場合でも、ろ過室で十分高い磁束密度が得られ、構造が
簡単でかつ高性能であり、さらに長時間にわたって目詰
まりが発生せず、高性能が維持できる磁気フィルタを提
案することを目的とする。
口及び排出口を設けた容器と、この容器内にて該導入口
と排出口との間に配置する強磁性のフィルタ体と、この
フィルタ体を挟んで少なくとも一対の磁極を対向配置し
てなり容器内の流体移動方向に対して直交する方向の磁
力線をフィルタ体に作用させてフィルタ体を磁化させる
磁石とを有する磁気フィルタにおいて、上記磁石として
磁力の異なる複数個の磁石を、容器内の流体移動方向に
沿って配置し、フィルタ体の流体入側に作用する磁力
を、流体出側に作用する磁力に対して弱めてなることを
特徴とする磁気フィルタである。
において方形であり、磁極を、この方形の辺に沿って配
置すること及び 磁石が、永久磁石であること の1種又は2種を組み合わせることが、より好適であ
る。
タをより具体的に説明する。図1(a) は、この発明の磁
気フィルタにおける一対の磁石の配置(磁力線が流体方
向に直交する)の一例を、容器内における流体の移動方
向に対して垂直な断面から見た図(横断面図)であり、
この磁気フィルタの容器1は、方形断面になる。そし
て、この方形断面の長辺のそれぞれに磁石2が設けてあ
る。この磁石2は、例えば永久磁石であり、容器に向か
う面が磁極になり、容器内のフィルタ体3を挟んで互い
に異なる磁極が対向するようになっている。かくしてこ
の発明のような磁力線が流体方向に直交する磁気フィル
タは、図1(b) の要部の縦断面図にて矢印で示すよう
に、容器内の流体移動方向に対して直交する方向の磁力
線を作用させることになり、従来公知の磁力線が流体方
向に平行な磁気フィルタに比べて、より強力な磁界、換
言すればより高い磁束密度をフィルタ体3に形成させる
ことができるのである。
において、フィルタ体に作用する磁束密度分布が均一で
あるから、従来用いられていた均等化手段は不要とな
る。さらに、対向配置になる磁極間の間隙を変えること
により、ろ過室内の磁束密度を調整することができ(間
隙を小さくすると磁束密度が大となる)、流体中の磁性
粒子の大きさ等に応じて、最適寸法に設計することが容
易にできる。
図4に示す。図4(a) は、容器を挟んで対向配置した磁
石の背面に強磁性体よりなるバックプレート8を配置
し、この各バックプレート8を強磁性体で連結すること
により、漏洩磁束を効果的に低減し、フィルタ体3に作
用させる磁力を向上させたものである。また、図4(b)
は、容器9が円筒形状であり、この周面に沿って互いに
極性の異なる1対の磁極10を配置した例である。図4
(b) のようにこの発明は、フィルタ体11を挟むように対
向配置した磁石により、流体の移動方向に対して垂直な
方向の磁力を作用させるものあれば、方形断面以外の幾
多の変形が可能である。
よる磁性粒子の離脱が容易に行えるというメリットを有
する。以下、この理由を説明する。この逆洗処理は、磁
力を外した状態で、通常のろ過液の流れ方向とは逆方向
から、別の液体例えば温水等をフィルタ体に通過させ
て、フィルタ体から磁性流体を離脱させるものである。
ここにおいて、フィルタ体を構成する細線12に蓄積した
磁性粒子13の状況を、この発明(図5(a) )と従来(図
5(b) )とで対比して示す。図5(b) に示すように従来
の磁気フィルタでは、磁性粒子13は磁力線と平行な方
向、すなわち、逆洗液体の移動方向に平行な方向に蓄積
する。したがって、逆洗の際に、洗浄液が蓄積した磁性
粒子13に有効に作用せず、その結果、磁性粒子がフィル
タ体から十分に離脱し難い。これに対して、この発明の
磁気フィルタでは、図5(a) に示すように、磁性粒子13
は磁力線と平行な方向、すなわち、逆洗液体の移動方向
に対して垂直な方向に蓄積する。したがって、洗浄液が
蓄積した磁性粒子に効果的に作用し、その結果、磁性粒
子13がフィルタ体の細線12から離脱するのを容易にする
のである。
複数個の磁石を、容器内の流体移動方向に沿って配置
し、フィルタ体の流体入側に作用する磁力を、流体出側
に作用する磁力に対して弱めるように各対の磁石の磁力
を異ならせるものとする。これは、ろ過室内の磁束密度
分布を流体移動方向に傾斜配分させようとするものであ
り、これにより、入口側ろ過室におけるフィルタ体の閉
塞を効果的に防止する技術である。かくして、ろ過室内
の磁束密度分布が流体移動方向で等しい場合に、フィル
タ体の入口側のみが閉塞するという問題が解消される。
や運転コストの観点から、永久磁石の例を用いて説明し
たが、この発明は、永久磁石に限ることなく、磁性粒子
の捕捉効率のさらなる向上が望まれている場合等では、
電磁石を使用してもよい。
フィルタを用いて、冷間圧延機の圧延油から磁性異物を
除去する操作を行った。また、比較のために図2に示す
磁力線画流体方向に平行な従来の磁気フィルタについて
も試験を行った。これらの仕様を表1に示す。
計測した結果、表2のとおりであった。表2から、磁力
線が流体方向に直交する磁気フィルタのほうが、高密度
の磁束が得られていることがわかる。
のろ過を、図6に示す系統によって行った。その結果を
表2に併記する。表2から明らかなように、磁力線が流
体方向に直交する磁気フィルタは、磁力線が流体方向に
平行な従来の磁気フィルタよりも高性能である。
子(平均粒径12μm )を分散させた圧延油(鉄濃度208
ppm )を用意し、この発明の磁気フィルタによりろ過し
て、鉄粉粒子径毎に除去率を測定した結果を図7に示
す。なお除去率ηは、次式により求めた。 図7から、磁力線が流体方向に直交する磁気フィルタ
は、粒子径10μm のものでも効果的に除去できることが
分かり、このことからも高性能であることがわかる。
場合、つまり粒径の大きな粒子と小さな粒子とが共存す
るろ過液体おいては、流路方向に複数個を配置したフィ
ルタ体のうち、流体入り側のフィルタ体の目詰まりが急
速に発生する。そこで、図8に示すように、容器内の流
体移動方向に沿って3個の磁石を配置した磁気フィルタ
を用いて、ろ過実験を行った。その際の磁石の残留磁束
密度を表3に示す。表3の条件Aは、3個の磁石の磁力
を均一にした条件であり、条件Bは、流体入り側の磁石
(No. 1)の磁力を低下させた本発明例である。
々の粒径になる鉄粉粒子(平均粒径12μm )を分散させ
た圧延油(鉄濃度208 ppm )をろ過して、圧力損失及び
除去率の時間的経過を調べた結果を図9に示す。同図か
ら、入り側の磁力を低下させることによって、長時間に
わたって目詰まりが発生せず、高性能が維持できること
がわかる。
一対の磁極がフィルタ体を挟んで対向するように磁石を
配置して、容器内の流体移動方向に対して直交する方向
の磁力線をフィルタ体に作用させ、かつ磁力の異なる複
数個の磁石を容器内の流体移動方向に沿って配置し、フ
ィルタ体の流体入側に作用する磁力を流体出側に作用す
る磁力に対して弱めることにより、より微細な磁性粒子
まで分離することが可能となり、例えば圧延油中の鉄分
濃度を低レベルに維持することが可能となった。また、
逆洗も確実になされ、安定したろ過が達成された。しか
も、長時間にわたって目詰まりが発生せず、これらの高
性能が維持できるようになった。
配置を示す図である。
タを示す図である。
る。
断面図である。
状況を示す図である。
に適用した場合のろ過系統を示す図である。
の鉄分濃度と除去率との関係を示すグラフである。
タを示す図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 流体の導入口及び排出口を設けた容器
と、この容器内にて該導入口と排出口との間に配置する
強磁性のフィルタ体と、このフィルタ体を挟んで少なく
とも一対の磁極を対向配置してなり容器内の流体移動方
向に対して直交する方向の磁力線をフィルタ体に作用さ
せてフィルタ体を磁化させる磁石とを有する磁気フィル
タにおいて、 上記磁石として磁力の異なる複数個の磁石を、容器内の
流体移動方向に沿って配置し、フィルタ体の流体入側に
作用する磁力を、流体出側に作用する磁力に対して弱め
てなることを特徴とする磁気フィルタ。 - 【請求項2】 容器が、容器内の流体移動方向に対して
直交する断面において方形であり、磁極を、この方形の
辺に沿って配置する請求項1記載の磁気フィルタ。 - 【請求項3】 磁石が、永久磁石である請求項1又は2
記載の磁気フィルタ。
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JP5217418A Expired - Fee Related JP2728848B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 磁気フィルタ |
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1993
- 1993-09-01 JP JP5217418A patent/JP2728848B2/ja not_active Expired - Fee Related
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