JP4694373B2 - 液体からの磁性異物の除去方法およびその装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の除去方法によれば、まず外周面に励磁コイルが巻回された筒体内に多数の磁性球体を充填する。次に、金属加工機械の廃油等を上側の開口部から筒体内に供給し、その後、励磁コイルに通電して磁性球体を磁化する。これにより、廃油等に含まれる切り屑などの磁性異物が磁性球体に吸着される。
廃油等の供給を所定期間継続すると、磁性球体への磁性異物の付着量が過剰となり、磁性球体の磁性異物に対する吸着効率が低下する。この場合には油等の供給をいったん停止し、筒体の上側の開口部から空気を供給し、筒体内の廃油等を下側の開口部から排出する。
(1)廃油等は、上側の開口部から筒体内に供給されていた。そのため、磁性球体が入った筒体内での廃油等の滞留時間が短くなり過ぎていた。その結果、廃油等に混入された磁性異物が、磁化された磁性球体に十分に磁着されないまま、筒体の下側の開口部を通って排出されていた。
(2)また、廃油等を上側の開口部から筒体内に供給していたので、大半の磁性異物は、筒体の上部内に存在する磁性球体に磁着される。そのため、磁性球体が消磁される洗浄時、下側の開口部から供給された洗浄液によって、筒体上部の磁性球体に付着した多量の磁性異物が自重により落ちる。その結果、筒体の全域に磁性異物が分散され、洗浄効率が低下していた。
しかしながら、円筒ドラムの下部が使用後の洗浄液に浸漬されているため、多量の洗浄液が磁性異物とともに、スクレーパにより掻き落とされていた。その結果、洗浄液の回収量が低減し、廃棄物量が増大していた。
また、この発明は、筒体からの液体および洗浄後の洗浄液の排出時間を短縮することができる液体からの磁性異物の除去方法およびその装置を提供することを目的としている。さらに、この発明は、磁性体に付着した磁性異物を効果的に除去することができる液体からの磁性異物の除去方法およびその装置を提供することを目的としている。
洗浄時には、液体の供給を止め、筒体内の液体を下側の開口部から排出する。その後、励磁コイルへの通電を止めて磁性体を消磁する。この状態のまま、上側の開口部から筒体内に洗浄液を供給し、磁性体に付着した磁性異物を下側の開口部から洗い落とす。
筒体の形状は、筒体の上端と下端とにそれぞれ開口部が形成されていれば限定されない。例えば平面視して円形、楕円形、三角形以上の多角形などが挙げられる。
磁性体の素材としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金を採用することができる。
また、磁性体の形状は限定されない。例えば、球形、4面体以上の多面体などが挙げられる。磁性体が球形の場合、その直径は限定されない。処理される液体の種類によっても異なるが、例えば3.2〜32mmである。磁性体は、筒体内に密に充填しても、一定の隙間が生じるように粗く収納してもよい。磁性体が収納される筒体内の領域は、磁気回路を構成するような領域である。
処理される液体としては、例えば水、油を乳化させた水(圧延油)、水酸化ナトリウムを含む水、油(金属加工機械からの廃油を含む)などを採用することができる。処理された液体の筒体内からの排出は、例えば上側の開口部から行うことができる。その他、筒体の上部または中間部に排出管を設け、ここから排出してもよい。さらには、液体の筒体内への供給を一旦停止し、バッチ式のように下側の開口部から排出してもよい。
洗浄液としては、例えば第2石油類、第3石油類などの石油系洗浄油、アルコール等の有機溶剤、アルカリ溶液またはこれらの少なくとも1つと温湯との混合液などが挙げられる。例えば、有機溶剤の洗浄液により磁性体を洗浄すると、有機溶剤が磁性体に付着した油分を溶解し、磁性体に付着した磁性異物の除去率が高まる。
洗浄液は圧縮空気とともに筒体内に吹き込んでもよい。これにより、筒体に収納された多数の磁性体の隙間に万遍なく洗浄液が浸透し、磁性体の洗浄効果がさらに高まる。圧縮空気の圧力は0.5kg/cm2以上が好ましい。
洗浄済みの洗浄液は、混入されている磁性異物を分離した後、液分だけ抽出すれば再使用してもよい。
移送部材の外周面および飛移部材の外周面に、磁力により、磁性異物を吸着する手段は限定されない。例えば、ローラ式磁力選別手段、ドラム式磁力選別手段を採用することができる。その他、各種のマグネットコンベアなどを採用することができる。
ローラ式磁力選別手段とは、回転軸を中心にして回転する回転ドラムと、回転ドラムに収納され、回転ドラムの軸線に直交する断面形状が略C字形状の固定磁板とを備えたものである。ドラム式磁力選別手段における移送部材は、回転ドラムとなる。
磁力選別に使用される磁石としては、永久磁石を採用することができる。磁石のN極の面およびS極の面の磁束密度は、例えば1000G(0.1テスラ)以上である。
圧縮空気の供給量は0.3kg/cm2以上、好ましくは0.5〜3.0kg/cm2である。0.3kg/cm2未満では筒体内からの液体の排出時問および洗浄後の洗浄液の排出時間が長くなる。
筒体を振動させる方法は限定されない。例えば、筒体にバイブレータを取り付けてもよい。その他、超音波振動という方法も採用することができる。
洗浄時には液体の供給を止め、かつ磁性体を消磁する。筒体内の液体は、液体排出手段により下側の開口部から消磁前(励磁中)に排出する。次いで、上側の開口部から洗浄液を筒体内に供給し、磁性体に付着した磁性異物を洗い落とす。使用済み(洗浄後)の洗浄液は、下側の開口部から筒体の外部に排出される。
処理液排出手段としては、例えば筒体の上端部に連通された処理済みの液体の排出管などを採用することができる。
液体排出手段としては、例えば筒体の下端部に連通された液体の排出管などを採用することができる。
洗浄液供給手段としては、液体供給手段と同種のポンプなどを採用することができる。
圧縮空気発生手段としては、例えばコンプレッサなどを採用することができる。
振動手段としては、例えばバイブレータ、超音波発生装置などを採用することができる。
円筒ドラムの回転数は、円筒ドラムの外周面上の被選別物に対する磁力の大きさによって異なる。例えば、磁力の調整範囲を3000〜5000Gとした場合、ドラム回転数は最大100m/minとなる。100m/minを超えると、オーステナイト系ステンレス鋼の場合、渦電流損による発熱と、渦電流抵抗損失による電動機電気容量の増大とが発生するおそれがある。
円筒ドラムの外周面のうち、磁力選別位置より下流には、磁力選別後の磁性物を掻き落とすスクレーパを当接させてもよい。
永久磁石のN極の面とS極の面との磁束密度は、例えば1000(0.1テスラ)〜5000G(0.5テスラ)である。1000G未満では吸着力が不足する。
永久磁石は、少なくとも円筒ドラムの内部空間のうち、磁力選別位置との対向部分に配置されていればよい。例えば、円筒ドラムの外周面上における被選別物の移送路において、被選別物の投下位置から磁力選別位置(またはこれより若干下流)までの全範囲に、永久磁石を配置してもよい。
また、洗浄後の洗浄液に含まれる磁性異物は、磁力により、移送部材の外周面に吸着された後、移送部材により飛移位置に達し、洗浄液の中から飛移部材の外周面に飛び移って吸着される。その結果、洗浄液の回収量の増大と廃棄物の廃棄量の削減とを、同時に図ることができる。
[図2]この発明の実施例1に係る液体からの磁性異物の除去装置の筒体回りの部分断面図である。
[図3]この発明の実施例1に係る移送部材および飛移部材の一部断面図を含む拡大側面図である。
[図4]この発明の実施例1に係る飛移部材の拡大横断面図である。
[図5]この発明の実施例1に係る飛移部材の拡大縦断面図である。
[図6]この発明の実施例1に係る移送部材と飛移部材とのあいだの磁束密度を表す説明図である。
11 筒体、
12 磁性球体(磁性体)、
13 励磁コイル、
14 スラリーポンプ(液体供給手段)、
16 供給ポンプ(洗浄液供給手段)、
17 バイブレータ(振動手段)、
27 廃油排出パイプ(液体排出手段)、
41 移送側磁選機(移送部材)、
42 飛移側磁選機(飛移部材)、
45 第1の円筒ドラム、
48 第2の円筒ドラム、
50 モータ(回転手段)、
52 永久磁石、
A 圧縮空気発生装置(圧縮空気発生手段)。
筒体11は、下端部が下方に向かって徐々に先細り化している。筒体11の下端部には、磁性球体12の落下を防ぐ金網18が展張状態で収納されている。励磁コイル13は、筒体11の外周に、筒体11の長さ方向に向かって所定ピッチで数段配設されている(ただし、1段でも数十段でもよい)。励磁コイル13には直流電流が供給され、筒体11内の磁性球体12を磁化する。励磁コイル13の側方には、発熱した励磁コイル13を冷やす冷却ファン19が設けられている。筒体11の周壁のうち、各励磁コイル13の間の部分には、筒体11内に洗浄液を10kg/cm2で噴射する複数の噴射ノズル20が配設されている。ただし、各噴射ノズル20は省略してもよい。
バイブレータ17は、筒体11の下端部に装着され、筒体11の全体を振動させる。なお、バイブレータ17に代えて、振動発生装置に連結された振動棒を筒体11内に挿入し、直接、磁性球体12を振動させてもよい。
筒体11の下端部には、第1の弁21とスラリーポンプ14とを介して、廃油貯留槽22内の廃油を筒体11内に供給する廃油パイプ23が連通されている。廃油パイプ23の途中には、筒体11内を洗浄した洗浄液を排出する洗浄液排出パイプ25と、筒体11内に残留した廃油を排出する前記廃油排出パイプ27とがそれぞれ連通されている。
洗浄液排出パイプ25には第2の弁24が設けられ、廃油排出パイプ27には第3の弁26が設けられている。また、洗浄液排出パイプ25の下流側の端部は、前記移送側磁選機41の直下に設けられた洗浄液貯留槽59の液面上に配置されている。
図3に示すように、移送側磁選機41は、図示しない駆動源によって中央の固定軸41aを中心にして回転駆動される第1の円筒ドラム45の内側において、略4分の3周(図3において略C字形状)に複数の第1の磁石44が磁石取付け盤43を介して固定配置されている。
飛移側磁選機42は、第1の円筒ドラム45とのあいだに隙間46を開け、固定軸47を介して、第1の円筒ドラム45と軸線を平行にして配置された第2の円筒ドラム48と、駆動ベルト49を介して、第2の円筒ドラム48を駆動する駆動源の一例であるモータ50とを有する。図3〜図5に示すように、第2の円筒ドラム48は、第1の円筒ドラム45とは反対方向に回転駆動される。第2の円筒ドラム48の内部には、磁石取付け盤51を介して、2つの第2の磁石52がそれぞれ固定状態で配置されている。各第2の磁石52は、第1の磁石44の磁力により、第1の円筒ドラム45に吸着された状態で移動している切り屑(磁着物)を、第1の磁石44群の終端付近で吸着する。この終端位置は、第1の円筒ドラム45の上方である。
固定軸47は、両側を図示しない固定軸受によって支持され、第2の磁石52の取付け角度が調整できるように設けられている。第2の磁石52は、軸方向に複数の単位磁石が磁石取付け盤51に並べて固定され(図4および図5)、円周方向に隣り合う磁石がN極、S極と交互になるように円弧状に配置されている。磁石の材質は任意であるが、本実施の形態では、希土類磁石のネオジウム系磁石を使用している。第1の円筒ドラム45の構造も任意である。ただし、各第1の磁石44を構成する軸方向に隣り合う単位磁石はN極、S極、N極・・・と交互になるように配置されている。また、第1の磁石44群の始端位置の外方には、使用済みの洗浄液を、第1の円筒ドラム45の外周面に供給するシュータ58が設けられている(図3)。また、第1の円筒ドラム45の外周面には、その周方向に向かって等間隔で複数個、ドラム軸線と平行な突条の掻き寄せ部材60が配設されている。各掻き寄せ部材60は、ステンレス製で、溶接などにより第1の円筒ドラム45に固着されている。第2の円筒ドラム48の外周面にも、同様に掻き寄せ部材60が溶接されている。
また、第1の円筒ドラム45の駆動方式としては、図示しないものの、例えば第2の円筒ドラム48と同様にモータ、駆動ベルト、Vプーリの組み合わせを採用することができる。第1、第2の円筒ドラム45、18は、Vプーリで減速比を調整し、同一のモータを駆動源としてもよい。
第2の円筒ドラム48の内部には、図5に示すように、予備の磁石取り付け盤61が配設されている。これにより、磁石取り付け盤61に磁石52を追加して取り付け角度の調整を行うことができる。
まず、冷却ファン19を作動し、この状態のまま、励磁コイル13により筒体11内の磁性球体12を励磁する。よって、励磁コイル13は電磁石となる。
次いで、第1の弁21と第6の弁34を開く。これにより、スラリーポンプ14によって導出された廃油貯留槽22内の廃油(切り屑を含む)が、廃油パイプ23を通して、下方から徐々に筒体11内に供給される。その結果、廃油は連続して筒体11内を上方へ移動する。この途中、廃油に含まれる切り屑は、磁化された多数の磁性球体12にそれぞれ磁着される。こうして切り屑が除去された処理済み油が、筒体11の上端部から処理済み油排出パイプ35を通って外部に排出される。
所定の時間が経過した後、第3の弁26および第5の弁31を閉じ、圧縮空気発生装置Aからの圧縮空気の圧送を中止する。ここで、残留液を処理済み油として使用することも可能である。しかしながら、残留液には鉄分等が多くなる傾向にあるので、特別な場合で磁性異物の混入を極力防止するには、この残留液を使用済み油として使用せず、廃油貯留槽22に戻して再び磁選を行うようにした方が好ましい。
一方、磁性球体12は、バイブレータ17による筒体11の振動によって攪拌され、多数の磁性球体12が回転、衝突して相互に接触する。これにより、噴射ノズル20から噴射された洗浄液を、磁性球体12の表面全域で受けることができる。そのため、磁性球体12に付着した油分および切り屑が完全に除去される。その後、所定の時間を経過することで、略完全に筒体11内の切り屑は除去される。
まず、図示しない駆動源により第1の円筒ドラム45を回転させる。第1の円筒ドラム45の回転速度は任意であるが、ここでは5m/min程度としている。なお、第2の円筒ドラム48の回転速度は、第1の円筒ドラム45の回転速度の1/4〜3倍、ここでは5m/minとしている。
第1の磁石44群の回転方向の終端付近で滞留している切り屑は、掻き寄せ部材60によって掻き寄せられ、一定量ごとに集められる。
図6中の数値は、第1の円筒ドラム45と第2の円筒ドラム48のあいだの隙間46の各測定点において、磁束密度を測定した数値で、単位はガウス(Gauss)である。縦横方向に格子状に区切った区画の上部に記入されたアルファベットD〜M列と、右側に縦に並んだ1〜16行で、座標を表している。例えば(M、1)の点の磁束密度は30ガウスである。
第2の円筒ドラム48のうち、隙間46とは反対側の端部付近(第2の円筒ドラム48の略4分の1周の回転位置)に切り屑が達すると、スクレーパ70により、切り屑が第2の円筒ドラム48の外周面から掻き落とされ、外部に排出される。
そして、再び冷却ファン19を作動し、励磁コイル13により筒体11内の磁性球体12を励磁するとともに、第1の弁21と第6の弁34を開き、スラリーポンプ14によって廃油貯留槽22内の廃油を、下方から徐々に筒体11内に供給する。
さらに、各磁性球体12の洗浄時において、筒体11の振動に伴って各磁性球体12を振動させながら洗浄する。これにより、磁性球体12に付着した切り屑を効果的に除去することができる。
Claims (7)
- 上端に上側の開口部が形成され、下端に下側の開口部が形成され、内部には多数の磁性体が収納された筒体を有し、この筒体の外周に設けられた励磁コイルに通電し、前記磁性体を励磁する励磁工程と、
励磁と同時または励磁後、前記下側の開口部から筒体内に磁性異物が混入された液体を供給し、前記励磁された磁性体に磁性異物を磁着させた後、前記上側の開口部から処理済みの液体を排出する磁着工程と、
磁着後、前記液体の供給を止めた後、前記筒体内の液体を下側の開口部から排出する排液工程と、
排液後、前記磁性体を消磁し、前記上側の開口部から筒体内に洗浄液を供給して磁性体に付着した磁性異物を洗い落とし、洗浄後の洗浄液を前記下側の開口部から排出する洗浄工程と、
洗浄後の洗浄液から、磁力により、該洗浄液に含まれる磁性異物を移送部材の外周面に吸着する吸着移送工程と、
該移送部材により移送されて、磁性異物が飛移部材の外周面に接近した飛移位置に達した時、前記移送部材と飛移部材との間の磁気勾配により、磁性異物を飛び移らせて飛移部材の外周面に吸着する飛移工程と、
該飛移部材により磁性異物を離脱位置に移送し、この磁性異物を飛移部材の外周面から離脱させる離脱工程とを備えた液体からの磁性異物の除去方法。 - 前記排液工程における前記筒体内の液体の排出と、前記洗浄工程における洗浄後の洗浄液の排出とを、前記筒体内に供給された圧縮空気により行う請求項1に記載の液体からの磁性異物の除去方法。
- 前記洗浄工程では、前記筒体を振動させながら各磁性体に磁着した磁性異物を洗浄する請求項1または請求項2に記載の液体からの磁性異物の除去方法。
- 上端に上側の開口部が形成され、下端に下側の開口部が形成された筒体と、
該筒体の内部に収納される多数の磁性体と、
前記筒体の外周に設けられ、前記筒体内の磁性体を励磁する励磁コイルと、
前記筒体内に、前記下側の開口部から磁性異物が混入された液体を供給し、前記励磁コイルによる励磁により磁性異物が磁性体に磁着して除去された処理済みの液体を、前記上側の開口部から排出する液体供給手段と、
前記上側の開口部から排出された処理済みの液体を外部に排出する処理液排出手段と、
前記筒体内に残留した液体を下側の開口部から排出する液体排出手段と、
前記筒体内に、前記上側の開口部から洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
洗浄後の洗浄液が供給される磁力選別位置で、該洗浄後の洗浄液に含まれる磁性異物を、磁力により、その外周面に吸着するとともに、この吸着された磁性異物を磁力選別位置から飛移位置まで移送可能な移送部材と、
該移送部材によって磁性異物が飛移位置に達した時、前記移送部材との間の磁気勾配により、この磁性異物が移送部材の外周面からその外周面に飛び移り、吸着される飛移部材とを備え、
該飛移部材は、その外周面に吸着した磁性異物を飛び移り吸着位置からこれとは別の離脱位置に移送してその外周面から離脱可能とした液体からの磁性異物の除去装置。 - 前記筒体内の液体の排出と、前記筒体内からの洗浄後の洗浄液の排出とは、圧縮空気発生手段から前記筒体内に供給された圧縮空気により行う請求項4に記載の液体からの磁性異物の除去装置。
- 前記筒体には、各磁性体の洗浄時に筒体を振動させる振動手段が設けられた請求項4または請求項5に記載の液体からの磁性異物の除去装置。
- 前記移送部材および飛移部材は、
磁性異物が外周面に載置される非磁性体製の円筒ドラムと、該円筒ドラムを周方向に回転させる回転手段と、前記円筒ドラムの内部空間のうち、前記磁力選別位置と対向する部分に、前記円筒ドラムの周方向の位置が固定された永久磁石とをそれぞれ有し、
前記飛移部材の円筒ドラムの外周面に作用する磁力の方が、前記移送部材の円筒ドラムの外周面に作用する磁力より大きい請求項4〜請求項6のうち、何れか1項に記載の液体からの磁性異物の除去装置。
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