JP5129155B2 - 磁気分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理流体に含まれる磁性物質を磁性フィルタによって除去する磁気分離装置に関するものである。

この種の磁気分離装置において良好な磁気分離を円滑に行うには、磁化した磁性フィルタに被処理流体中の磁性物質を吸着させるステップと、消磁した当該磁性フィルタを洗浄し吸着した磁性物質を洗い流すステップとを交互に繰り返し行う仕組みが必要である。従来、このような技術として、下記特許文献１に記載の装置が知られている。この装置では、超電導磁石により磁場を生じさせ、この超電導磁石に対して磁気分離に係る磁性フィルタを往復移動させることにより、磁性フィルタの磁化と消磁とを交互に繰り返すこととしている。
特開平１０−８５５２４号公報

しかしながら、被処理水を磁性フィルタに接触させるためには、磁場が発生している位置に被処理水を通過させることになるので、この磁場の位置を密閉すると共に、この磁場の位置に磁性フィルタを出し入れする機構が必要であり、その結果、上記の装置においても、装置の構造が複雑になってしまう。このような磁気分離装置においては、装置の製造コストやメンテナンス性の観点からも、よりシンプルな構造が求められている。

そこで、本発明は、構造のシンプル化を図ることができる磁気分離装置を提供することを目的とする。

本発明の磁気分離装置は、被処理流体に含まれる磁性物質を磁性フィルタによって除去する磁気分離装置において、磁石のボア部を貫通して延在し、延在方向に配列された複数の磁性フィルタが延在方向に搬送されると共に、導入した被処理流体中の磁性物質を磁性フィルタに吸着させる吸着処理部と、吸着処理部の終端から排出され再び吸着処理部の始端に返送される磁性フィルタが搬送されるフィルタ返送路と、吸着処理部の終端とフィルタ返送路の始端との間で磁性フィルタを洗浄するフィルタ洗浄部と、吸着処理部の終端から排出された磁性フィルタを、フィルタ洗浄部を経由してフィルタ返送路の始端まで搬送する第１のフィルタ搬送手段と、を備え、第１のフィルタ搬送手段は、上記延在方向に直交する面内における円軌道上で磁性フィルタを搬送することを特徴とする。

この磁気分離装置では、吸着処理部に複数の磁性フィルタが延在方向に配列され、この磁性フィルタによって被処理流体中の磁性物質が吸着される。磁性フィルタは、吸着処理部の延在方向に搬送され、順次終端から排出される。その後、磁性フィルタは、第１のフィルタ搬送手段によってフィルタ洗浄部に搬送され、フィルタ洗浄部において消磁した状態で吸着した磁性物質が洗い落とされ、吸着機能を回復する。その後、磁性フィルタは、第１のフィルタ搬送手段によってフィルタ返送路の始端まで搬送され、フィルタ返送路を搬送された後、再び吸着処理部の始端から導入され磁性物質を吸着する。

このように、この磁気分離装置では、磁性フィルタが、吸着処理部を始端から終端に移動しながら磁性物質を吸着し、終端から排出された後洗浄され、再び始端に戻されるといったように循環する。このような循環により、吸着処理部における磁性フィルタの吸着機能が常に良好に維持され、良好な被処理流体の処理を行うことができる。また、吸着処理部の終端からフィルタ洗浄部を経てフィルタ返送路の始端に磁性フィルタが搬送される際には、吸着処理部の延在方向に直交する円軌道を描く。このような磁性フィルタの搬送は回転運動機構といった単純な機構により実現可能であり、回転軸線を吸着処理部の延在方向と平行にすればよいので、第１のフィルタ搬送手段の構造をシンプル化し易く、その結果、磁気分離装置全体のシンプル化に寄与する。

また、上記作用を奏するため、具体的には、第１のフィルタ搬送手段が、磁性フィルタを保持し上記延在方向に直交する面内で回転する回転部材を有する構成としてもよい。

また、本発明の磁気分離装置は、フィルタ返送路の終端から排出された磁性フィルタを吸着処理部の始端まで搬送する第２のフィルタ搬送手段を更に備え、第１のフィルタ搬送手段は、延在方向に直交する面内における円軌道上で磁性フィルタを搬送することが好ましい。

この構成によれば、フィルタ返送路の終端から吸着処理部の始端に磁性フィルタを搬送する第２のフィルタ搬送手段も、第１のフィルタ搬送手段と同様に構造のシンプル化が可能となる。その結果、磁気分離装置の更なるシンプル化に寄与する。また、上記作用を奏するため、具体的には、第２のフィルタ搬送手段が、磁性フィルタを保持し上記延在方向に直交する面内で回転する回転部材を有する構成としてもよい。

また、吸着処理部の始端側において、吸着処理部の始端から終端への磁性フィルタの移動を許容すると共に、吸着処理部の終端から始端への磁性フィルタの移動を妨げるように磁性フィルタを支持するフィルタ支持手段を更に備えることが好ましい。磁性フィルタが吸着処理部の始端側に戻るような場合、磁性フィルタが吸着処理部内において詰まってしまうことがあり得るが、このようにすると、磁性フィルタが吸着処理部の始端側に戻ることがなくなるので、磁性フィルタを吸着処理部の始端から終端へと確実に搬送することが可能となる。

また、磁気フィルタは、中央部分の胴囲が両端側部分の胴囲よりも大きい筒体であることが好ましい。このようにすると、吸着処理部内及びフィルタ返送路内において、磁気フィルタがよりスムーズに移動するようになる。

本発明によれば、密閉状態を維持しながら磁気分離装置の構造のシンプル化を図ることができる。

図１は、第１実施形態に係る磁気分離装置を示す斜視図である。 図２は、図１の磁気分離装置の分解斜視図である。 図３は、図１の磁気分離装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、図１の磁気分離装置に用いられる磁性フィルタを示す一部破断斜視図である。 図５は、第２実施形態に係る磁気分離装置を示す斜視図である。 図６は、図５の磁気分離装置の分解斜視図である。 図７は、図５の磁気分離装置のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は、図７のストッパ近傍を示す部分拡大図である。 図９は、図５の磁気分離装置のストッパ近傍を一部破断した状態で示す斜視図である。 図１０は、図５の磁気分離装置に用いられる磁気フィルタを示す一部破断斜視図である。

符号の説明

１…磁気分離装置、３…吸着処理部、３ａ…吸着処理部の始端、３ｂ…吸着処理部の終端、５…超電導マグネット（磁石）、５ａ…ボア部、９…磁性フィルタ、１１…第１搬送部（第１のフィルタ搬送手段）、１５…フィルタ洗浄部、１７…フィルタ返送路、１７ａ…フィルタ返送路の始端、１７ｂ…フィルタ返送路の終端、１９…第２搬送部（第２のフィルタ搬送手段）、２７，３７…回転アーム（回転部材）、４３…ストッパ（フィルタ支持手段）。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る磁気分離装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１〜図３に示す磁気分離装置１は、廃液（被処理流体）に含まれる磁性物質を除去するための装置であり、例えば、製紙工場、古紙製造工場、製鉄工場、製鋼工場等で発生する廃液の処理に利用される。この磁気分離装置１は、導入した廃液から磁性物質を磁性フィルタに吸着させて分離する吸着処理部３を備えている。吸着処理部３は、円管部材で画成された円柱形状をなす空間であり、超電導マグネット５のボア部５ａを上下に貫通して鉛直方向に延在している。この吸着処理部３の上部には上記廃液を導入する導入路７ａが接続され、吸着処理部３の下部には処理された処理液を排出する排出路７ｂが接続されている。導入路７ａから吸着処理部３に導入された廃液は、水頭圧によって下方へ流動しながら処理され、排出路７ｂから排出される。

更に、吸着処理部３には、廃水に接触させる多数の磁性フィルタ９が上下方向に配列された状態で収納され、吸着処理部３の始端３ａから終端３ｂまで長さ一杯に充填されている。この磁性フィルタ９は、円盤形状の金網部９ａと、その金網部９ａを保持する円筒状のフレーム９ｂとを有している（図４参照）。吸着処理部３においては、この磁性フィルタ９は、フレーム９ｂの外壁面が吸着処理部３を画成する円管部材の内壁面に沿うように配置され、フレーム９ｂ同士の上下の端面が当接するように上下方向に積み重ねられる。

吸着処理部３に収納された磁性フィルタ９のうち、超電導マグネット５のボア部５ａに囲まれた位置にある複数の磁性フィルタ９では、超電導マグネット５が発生する磁界により金網部９ａが磁化されるので、これらの磁性フィルタ９は、廃液に含まれる磁性物質を吸着する。従って、導入路７ａから導入された廃液は、磁化された多数の上記磁性フィルタ９に接触しながら吸着処理部３を流動することで、磁性物質が除去されて排出路７ｂから処理液として排出される。

このような磁性フィルタ９は、磁性物質の吸着を継続すると金網部９ａに磁性物質が蓄積して吸着能力が低下していくので、吸着処理に係る磁性フィルタ９を随時交換する必要がある。そこで、この磁気分離装置１では、吸着処理部３に収納された磁性フィルタ９を随時終端３ｂ側に送り出し、洗浄した後、再び始端３ａ側から導入するといったように、磁性フィルタ９を循環させるようにしている。

以下、このような循環を行うための具体的な磁気分離装置１の構成を説明する。この磁気分離装置１は、吸着処理部３の上端に連結された第１搬送部（第１のフィルタ搬送手段）１１と、第１搬送部１１での磁性フィルタ９の搬送路上に設けられたフィルタ洗浄部１５と、第１搬送部１１から鉛直下方に延在するように連結され磁性フィルタ９を下方に返送するフィルタ返送路１７と、フィルタ返送路１７の下端及び吸着処理部３の下端に連結され返送された磁性フィルタ９を再び吸着処理部３の始端３ａまで搬送する第２搬送部（第２のフィルタ搬送手段）１９と、を備えている。

更に、吸着処理部３の下方には、吸着処理部３内に積み重ねられた磁性フィルタ９群を鉛直方向に押し上げるシリンダ２１が設けられている。磁性フィルタ９群がシリンダ２１により押し上げられると、吸着処理部３の最上部にあった磁性フィルタ９が吸着処理部３の終端３ｂから第１搬送部１１に押し出される。

この第１搬送部１１は、吸着処理部３の終端３ｂに連結された搬送空間２３に収納された回転アーム（回転部材）２７と、搬送空間２３の上方に設けられ鉛直シャフト４１を介してこの回転アーム２７を水平面内で回転させる駆動源のモータ２９とを有している。上記搬送空間２３は、盆状部２３ａと蓋部２３ｂとで密閉状態に画成されており円板形状に水平に延びている。この搬送空間２３で水平回転する回転アーム２７の縁部には、磁性フィルタ９が嵌り込む大きさに形成された３つの円形開口２７ａが等間隔に配置されている。このような構成により、吸着処理部３の終端３ｂから排出された上記磁性フィルタ９は、円形開口２７ａに嵌り込むことで回転アーム２７に保持され、この状態で回転アーム２７が矢印Ａ方向に回転することにより、磁性フィルタ９は、搬送空間２３内で円軌道を描きながら搬送される。そして、回転アーム２７が１２０°回転すると、上記磁性フィルタ９は搬送経路上に設けられたフィルタ洗浄部１５に対応する洗浄位置に到達する。

このフィルタ洗浄部１５は、上記洗浄位置に到達した磁性フィルタ９を洗浄する機能を有ており、上記搬送空間２３の上方に設けられたスプレーノズル１５ａと搬送空間２３の下方に設けられた回収ノズル１５ｂとを有している。スプレーノズル１５ａは、円形開口２７ａに保持された上記磁性フィルタ９に向けて洗浄液を下方に噴射する。この位置においては、超電導マグネット５による磁界は極めて小さいので、磁性フィルタ９の吸着力は弱くなっている。このため、上記の洗浄液噴出によって磁性フィルタ９の金網部９ａに付着した磁性物質が容易に洗い落とされ、磁性フィルタ９の吸着能力の回復が図られる。洗浄後の洗浄排液は、磁性フィルタ９の下方の回収ノズル１５ｂを通じて系外に排出される。洗浄終了後は、回転アーム２７がＡ方向に更に１２０°回転することにより、磁性フィルタ９が、フィルタ返送路１７の直上の位置まで搬送される。

このフィルタ返送路１７は、吸着処理部３と同じ太さの円管部材で画成されており、吸着処理部３と同様に、始端１７ａから終端１７ｂまで多数の磁性フィルタ９が積み重ねられて収納されている。このフィルタ返送路１７の上方には、このフィルタ返送路１７内の磁性フィルタ９群を鉛直方向に押し下げるシリンダ３１が設けられている。磁性フィルタ９群がシリンダ３１により押し下げられると、フィルタ返送路１７の最下部にあった磁性フィルタ９が、フィルタ返送路１７の終端１７ｂから第２搬送部１９に押し出される。

この第２搬送部１９は、上述した第１搬送部１１と同等の構成を有している。すなわち、第２搬送部１９は、フィルタ返送路１７の終端１７ｂに連結された搬送空間３３に収納された回転アーム（回転部材）３７を有している。上記搬送空間３３は、盆状部３３ａと蓋部３３ｂとで密閉状態に画成され円板形状に水平に延びている。そして、この回転アーム３７は、上述の回転アーム２７と同軸に配置され、上記シャフト４１によって回転アーム２７と連結されている。従って、回転アーム３７は、モータ２９を駆動源とし回転アーム２７と同期してシャフト４１を中心として回転する。また、回転アーム２７と同様に、この回転アーム３７の縁部には、磁性フィルタ９が嵌り込む大きさに形成された３つの円形開口３７ａが等間隔に配置されている。

このような構成により、フィルタ返送路１７の終端１７ｂから排出された上記磁性フィルタ９は円形開口３７ａに嵌り込むことで回転アーム３７に保持され、この状態で回転アーム３７が矢印Ｂ方向に回転することにより、磁性フィルタ９は、搬送空間３３内で円軌道を描きながら搬送される。そして、回転アーム３７が１２０°回転すると、上記磁性フィルタ９は吸着処理部３の直下の位置に到達する。その後、この磁性フィルタ９は、シリンダ２１によって吸着処理部３に押し込まれ、随時上方に向かって搬送されながら、前述のとおり吸着処理部３における磁性物質の吸着に供する。

このような磁気分離装置１の動作が一定時間毎に繰り返し行われることにより、多数の各磁性フィルタ９が、順次、吸着処理部３→フィルタ洗浄部１５→フィルタ返送路１７→吸着処理部３の順で搬送され循環することになる。従って、吸着処理部３には、フィルタ洗浄部１５で洗浄済みの磁性フィルタ９が常に送り込まれ、良好な廃液処理が行われる。なお、この磁気分離装置１では、排出路７ｂの下流側に連結される配管（図示せず）のレベルを調整することにより、吸着処理部３及びフィルタ返送路１７における液レベルを調整することができる。また、廃液の圧力損失に相当する圧力差に関しては、吸着処理部３の液レベルを導入路７ａ付近の高さでほぼ一定になるようにフィルタ返送路１７のレベルを調整する。

以上のように、磁気分離装置１では、吸着処理部３、第１搬送部１１の搬送空間２３、フィルタ返送路１７、及び第２搬送部１９の搬送空間３３が、順に連結されて密閉された循環経路を形成している。そして、多数の磁性フィルタ９がこの密閉循環路から取り出されることなく循環するので、磁気分離装置１の運転中には密閉循環路の開閉動作がなく、空気中に放散する廃液の量が非常に少ない。また、磁性フィルタ９の洗浄も上記密閉空間内で行われるので、洗浄排液の装置１外への飛散も抑えられる。従って、この磁気分離装置１は、高い蒸気圧をもち放散しやすい溶剤を含む廃液や、毒性の物質を含む廃液の処理にも適用することができる。

また、磁性フィルタ９の循環において、第１搬送部１１及び第２搬送部１９では、互いに平行で同軸で回転する回転アーム２７，３７の回転運動によって磁性フィルタを搬送している。このような回転運動は、汎用的なモータ２９及びシャフト４１を用いた簡単な機構により実現可能であるので、磁気分離装置１全体として装置のシンプル化を図ることができる。また、この場合、回転アーム２７と回転アーム３７とは、シャフト４１により連結されているので、回転アーム２７，３７の駆動源を１つのモータ２９に共通化することができる。また、吸着処理部３とフィルタ返送路１７と上記シャフト４１とが平行に延在することも、磁気分離装置１の構造のシンプル化や小型化や密閉化に貢献する。

（第２実施形態）
続いて、図５〜図１０を参照して、第２実施形態に係る磁気分離装置２について説明する。以下では、第１実施形態に係る磁気分離装置１との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

磁気分離装置２では、図５〜図７に示されるように、シリンダ３１及びシャフト４１が取り除かれている。そして、第２搬送部１９は、円盤状の回転アーム３７を水平面内で回転させる駆動源のモータ３９を更に有しており、第１搬送部１１においても、円盤状の回転アーム２７がモータ２９によって直接回転する。そのため、磁気分離装置２では、磁気分離装置１と異なり、モータ２９，３９によって回転アーム２７，３７がそれぞれ独立して回転するようになっている。これらの回転アーム２７，３７の縁部には、図６に示されるように、磁性フィルタ９が嵌り込む大きさとされた１つの円形開口２７ａ，３７ａが形成されている。

また、図７〜図９に示されるように、磁気分離装置２は、吸着処理部３の始端側に配置された３つのストッパ（フィルタ支持手段）４３を有している。具体的には、３つのストッパ４３は、盆状部３３ａの上面に設けられており、吸着処理部３の管内と連通する円形状の開口３３ｃの周囲で、且つ、盆状部３３ａの上面において、等間隔となるように配置されている。

ストッパ４３は、ストッパ本体４３ａと、一対のストッパ支持体４３ｂとを有している（特に、図９参照）。ストッパ本体４３ａは、上面４３ｃ及び背面４３ｄを有する板状体である。ストッパ本体４３ａの背面４３ｄは、通常、開口３３ｃの周囲に立設された環状壁部３３ｄに当接している。すなわち、ストッパ本体４３ａは、自重によって、通常、鉛直方向に対して所定の角度を有するように傾いた状態（以下、通常状態という）となっている。なお、ストッパ本体４３ａの上面４３ｃは、通常状態において水平面となるように設定されている。

また、ストッパ本体４３ａは、軸４３ｅを介して一対のストッパ支持体４３ｂに支持されている。そのため、ストッパ本体４３ａは、軸４３ｅを中心に回動可能となっている。つまり、シリンダ２１によって磁性フィルタ９が吸着処理部３に向けて押し上げられると、磁性フィルタ９の上昇に伴い、ストッパ本体４３ａの長手方向が鉛直方向に略一致するまでストッパ本体４３ａが磁性フィルタ９によって押し上げられる。そして、磁性フィルタ９がストッパ本体４３ａを通過するまで、シリンダ２１によってさらに磁性フィルタ９が押し上げられると、ストッパ本体４３ａが通常状態となり、ストッパ本体４３ａの上面４３ｃによって磁性フィルタ９が支持されることとなる。従って、ストッパ４３は、吸着処理部３の始端から終端への磁性フィルタ９の移動を許容する一方、吸着処理部３の終端から始端への磁性フィルタ９の移動を妨げる。

ここで、第２実施形態に係る磁気分離装置２において用いられている磁性フィルタ９について説明する。磁性フィルタ９は、図１０に示されるように、円盤形状の金網部９ａと、その金網部９ａを保持する円筒状のフレーム９ｂとを有している。フレーム９ｂは、中央部分の胴囲が両端部分の胴囲よりも大きい（胴中央部分が膨らんだ）、いわゆる樽形状を呈している。そのため、磁性フィルタ９が吸着処理部３やフィルタ返送路１７を移動する際に、フレーム９ｂの両端部分が吸着処理部３内やフィルタ返送路１７内において引っ掛かり難くなっている。そのため、吸着処理部３内やフィルタ返送路１７内において、磁気フィルタ９がよりスムーズに移動できるようになっている。

以上のような第２実施形態に係る磁気分離装置２においても、第１実施形態に係る磁気分離装置１と同様の作用効果を奏する。

また、第２実施形態においては、磁気分離装置２がストッパ４３を有している。ここで、磁性フィルタ９が吸着処理部３の始端側に戻るような場合、磁性フィルタ９が吸着処理部３内において詰まってしまうことがあり得る。しかしながら、このようにすると、磁性フィルタ９が吸着処理部３の始端側に戻ることがなくなるので、磁性フィルタ９を吸着処理部３の始端から終端へと確実に搬送することが可能となる。

また、第２実施形態においては、回転アーム２７，３７を独立して回転させるようにしているので、磁気分離装置２内においてよりスムーズに磁性フィルタ９を搬送することが可能となっている。

なお、磁気分離装置２において、回転アーム２７を扇形状としてもよい。このとき、回転アーム２７をより軽量化することができる。

また、磁性フィルタ９を支持すると共に、吸着処理部３の始端から終端への磁性フィルタ９の移動を許容する一方、吸着処理部３の終端から始端への磁性フィルタ９の移動を妨げる機能を有するものであれば、ストッパ４３の他にも種々用いることが可能である。

Claims (5)

1. 被処理流体に含まれる磁性物質を磁性フィルタによって除去する磁気分離装置において、
   磁石のボア部を貫通して延在し、延在方向に配列された複数の前記磁性フィルタが前記延在方向に搬送されると共に、導入した前記被処理流体中の前記磁性物質を前記磁性フィルタに吸着させる吸着処理部と、
   前記吸着処理部の終端から排出され再び前記吸着処理部の始端に返送される前記磁性フィルタが搬送されるフィルタ返送路と、
   前記吸着処理部の終端と前記フィルタ返送路の始端との間で前記磁性フィルタを洗浄するフィルタ洗浄部と、
   前記吸着処理部の終端から排出された前記磁性フィルタを、前記フィルタ洗浄部を経由して前記フィルタ返送路の始端まで搬送する第１のフィルタ搬送手段と、
   前記フィルタ返送路の終端から排出された前記磁性フィルタを前記吸着処理部の始端まで搬送する第２のフィルタ搬送手段とを備え、
   前記第１及び第２のフィルタ搬送手段はそれぞれ、前記延在方向に直交する面内における円軌道上で前記磁性フィルタを搬送することを特徴とする磁気分離装置。
2. 前記第１のフィルタ搬送手段は、前記磁性フィルタを保持し前記延在方向に直交する面内で回転する回転部材を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気分離装置。
3. 前記第２のフィルタ搬送手段は、前記磁性フィルタを保持し前記延在方向に直交する面内で回転する回転部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気分離装置。
4. 前記吸着処理部の始端側において、前記吸着処理部の始端から終端への前記磁性フィルタの移動を許容すると共に、前記吸着処理部の終端から始端への前記磁性フィルタの移動を妨げるように前記磁性フィルタを支持するフィルタ支持手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気分離装置。
5. 前記磁性フィルタは、中央部分の胴囲が両端側部分の胴囲よりも大きい筒体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気分離装置。

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