(57)【要約】【課題】被処理流体中の磁性粒子の除去効率を向上させる。【解決手段】サイクロン式処理容器２の内周面２ｇには、内径が上下方向の全体に亘って略一定となる円筒状部２ｆと、該円筒状部２ｆの下側に連設され、下側ほど内径が小さくなる上記上側逆円錐状部２ｂと、該上側逆円錐状部２ｂに隣接してその下側に形成された下側逆円錐状部２ｄと、両逆円錐状部２ｂ，２ｄ同士を接続する円錐状部２ｃとからなる。サイクロン式処理容器２の外周には、複数の永久磁石１０が設けられている。円筒状部２ｆの上端部には、サイクロン式処理容器２内に被処理流体を導入して旋回流動させるための導入口３が形成されている。上側逆円錐状部２ｂには、断面形状が矩形、リード角が３０°で、３条の螺旋溝２ｊが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体内の磁性粒子を分離して下方に排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く排出管と、
磁性粒子に対して、上記サイクロン式処理容器の径方向外側に向かう磁気吸引力を作用させる磁石部材と、
を備えた磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項２】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起が多条に形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項３】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起のリード角が５°以上３０°以下であることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起の断面形状が矩形状または略半円状であることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項５】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記磁石部材は、上記サイクロン式処理容器の内周面よりも径方向外側における上記排出管の開口部の上方位置から下方位置に亘って配置されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項６】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記磁石部材は、上記サイクロン式処理容器の内周面よりも径方向外側における上記排出管の開口部よりも上方の位置に配置された第１の磁石部材と、上記排出管の開口部よりも下方の位置に配置された第２の磁石部材とを含むことを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項７】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記螺旋溝は、上記逆円錐状部の内周面に形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項８】
請求項７の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど縮径する下方側逆円錐状部を有し、
上記下方側逆円錐状部の上端の内径は、上方に位置する逆円錐状部の下端の内径よりも大きいものとされ、
上記排出管の開口部は、上記逆円錐状部と下方側逆円錐状部との境界部付近に配置されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項９】
請求項７の磁性粒子分離装置であって、
上記排出管の開口部は、上記逆円錐状部の上端と下端との間に配置され、
上記螺旋溝は、上記逆円錐状部の内周面における、上記排出管の開口部の上方位置から下方位置に亘って形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項１０】
請求項９の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝は、上記排出管の開口部よりも当該排出管の直径分だけ下方の位置まで形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項１１】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、内径が上下位置に亘って一定の円筒状部を有し、
上記螺旋溝は、上記円筒状部の内周面に形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項１２】
請求項１１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、さらに、上記円筒状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記逆円錐状部の上端の内径は、上記円筒状部の内径よりも大きいものとされ、
上記排出管の開口部は、上記円筒状部と逆円錐状部との境界部付近に配置されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【請求項１３】
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面に螺旋溝が形成されるとともに、
上記排出管の外周面に螺旋突起および螺旋溝の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする磁性粒子分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械等において切削加工時や研削加工時に生じるスラッジ（加工屑）をクーラント液（被処理流体）から分離・除去するためなどに使用される磁性粒子分離装置に関し、特に、磁性粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体内の磁性粒子を分離して下方に排出するサイクロン式処理容器を備えた磁性粒子分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁性粒子分離装置は、サイクロン式処理容器の内周面が下側ほど縮径する逆円錐状に形成されていて、該サイクロン式処理容器の上部側壁の導入開口から該容器内に導いたクーラント液をその内周面に沿って旋回流動させることでその遠心力により磁性粒子を該内周面近傍に集約して分離する。そして、このクーラント液の旋回流動に伴いその旋回中心部に生じる上昇流によって、磁性粒子を含まない浄化処理されたクーラント液を該旋回中心部に配設された排出管から容器外へと排出する。
【０００３】
このような磁性粒子分離装置において、磁性粒子をより効率良く分離・除去するための技術が種々提案されており、例えば特許文献１に示す装置では、サイクロン式処理容器の外周面に沿って上下方向の略全体に亘って磁石を配設することで、旋回流動に伴う遠心力に加えてこの磁石の磁気吸引力でもって磁性粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしている。
【０００４】
この磁石は、サイクロン式処理容器の外周を囲むリング状の２分割体からなり、各分割体は、エアシリンダ等のアクチュエータ機構により互いに接近／離間する方向に変位可能に構成されている。そして、内周面近傍に集約された磁性粒子の量が所定量以上になったときには、アクチュエータ機構により該各分割体を径方向の外側（互いに離間する方向）に変位させて磁性粒子に作用する磁力を弱めることで、該磁性粒子を自重によりサイクロン式処理容器の下側の回収容器へと落下させるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２１８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の磁性粒子分離装置のように、旋回流動に伴う遠心力に加えて磁気吸引力でもって磁性粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしても、必ずしも磁性粒子の分離が十分ではなく、特に、微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子は、サイクロン式処理容器の中心部の上昇流に巻き込まれて排出管から容器外へと排出されて装置全体の浄化能力の低下を招きやすい。このため、磁性粒子の除去効率を大幅に向上させることは困難という問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、特に微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などであっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、
磁性粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体内の磁性粒子を分離して下方に排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く排出管と、
磁性粒子に対して、上記サイクロン式処理容器の径方向外側に向かう磁気吸引力を作用させる磁石部材と、
を備えた磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする。
【０００８】
これにより、サイクロン式処理容器に流入した被処理流体が、サイクロン式処理容器の内周面または排出管の外周面に形成された螺旋溝や螺旋突起に沿って、またはこれらを横切るように旋回下降流動すると、被処理流体中の磁性粒子は、遠心力および磁力が作用して径方向外側に移動し、螺旋溝に捕捉され、またはサイクロン式処理容器の内周面に沿って旋回しながら下降する。上記螺旋溝に捕捉された磁性粒子は、磁石部材との距離がより近いことから螺旋溝の底に押しつけられる力が強いので、径方向内側への移動は大幅に抑制される。このように、サイクロン式処理容器の内周面に螺旋溝が形成されていることによって、遠心力等によって径方向外側に移動した被処理流体中の磁性粒子は螺旋溝に捕捉されると径方向内側へ移動しにくくなるので、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることができる。また、螺旋溝や螺旋突起によって旋回速度が増大する場合には、遠心力が一層強くなるので、やはり除去効率を大幅に向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起が多条に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、例えば、概ね、螺旋溝または螺旋突起の条数を多くして磁性粒子の捕捉効果を大きくすることが容易にできる。
【００１１】
請求項３の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起のリード角が５°以上３０°以下であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、螺旋溝または螺旋突起の方向が被処理流体の旋回下降流の方向に一致している場合には、被処理流体の流れがスムーズになって、磁性粒子が安定して内周面や螺旋溝の底に押しつけられる作用が大きくなる。一方、螺旋溝または螺旋突起の方向が被処理流体の旋回下降流の方向と異なる場合には、被処理流体が螺旋溝または螺旋突起を横切ることになるので、磁性粒子が螺旋溝に引っかかって捕捉されやすくなる作用や旋回速度が増大して遠心力の作用が大きくなる。それゆえ、被処理流体の流速や、磁性粒子の大きさ、形状、比重の相異などに応じて旋回溝のリード角を設定することによって、磁性粒子の捕捉効果を大きくすることが容易にできる。
【００１３】
請求項４の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝または螺旋突起の断面形状が矩形状または略半円状であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、被処理流体の流量や流速などに応じて、螺旋溝または螺旋突起の断面形状を設定することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記磁石部材は、上記サイクロン式処理容器の内周面よりも径方向外側における上記排出管の開口部の上方位置から下方位置に亘って配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記磁石部材は、上記サイクロン式処理容器の内周面よりも径方向外側における上記排出管の開口部よりも上方の位置に配置された第１の磁石部材と、上記排出管の開口部よりも下方の位置に配置された第２の磁石部材とを含むことを特徴とする。
【００１７】
これにより、排出管の開口部の上下に亘って、磁性微粒子を螺旋溝に捕捉し、または捕捉された磁性微粒子をサイクロン式処理容器の内周付近に止めることができるので、磁性粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００１８】
請求項７の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記螺旋溝は、上記逆円錐状部の内周面に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、
請求項７の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど縮径する下方側逆円錐状部を有し、
上記下方側逆円錐状部の上端の内径は、上方に位置する逆円錐状部の下端の内径よりも大きいものとされ、
上記排出管の開口部は、上記逆円錐状部と下方側逆円錐状部との境界部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明は、
請求項７の磁性粒子分離装置であって、
上記排出管の開口部は、上記逆円錐状部の上端と下端との間に配置され、
上記螺旋溝は、上記逆円錐状部の内周面における、上記排出管の開口部の上方位置から下方位置に亘って形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、
請求項９の磁性粒子分離装置であって、
上記螺旋溝は、上記排出管の開口部よりも当該排出管の直径分だけ下方の位置まで形成されていることを特徴とする。
【００２２】
これらにより、サイクロン式処理容器に流入した被処理流体は、下方に行くほど回転速度が増加して大きな遠心力が作用するとともに、磁気吸引力が作用して、磁性粒子は径方向外側へと移動し、効率的に螺旋溝に捕捉される。
【００２３】
請求項１１の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、内径が上下位置に亘って一定の円筒状部を有し、
上記螺旋溝は、上記円筒状部の内周面に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２の発明は、
請求項１１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器は、さらに、上記円筒状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記逆円錐状部の上端の内径は、上記円筒状部の内径よりも大きいものとされ、
上記排出管の開口部は、上記円筒状部と逆円錐状部との境界部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
これらにより、円筒状部に螺旋溝が形成される場合、下降速度とともに回転速度も円筒状部の上端から下端に亘って略一定になる。そこで、螺旋溝のリード角が一定であれば、螺旋溝の方向（リード角）と旋回下降流の方向（リード角に相当する角度）との関係が一定に保たれるので、比較的一様に、磁性粒子を螺旋溝に捕捉させて分離効率を向上させることができる。
【００２６】
請求項１３の発明は、
請求項１の磁性粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面に螺旋溝が形成されるとともに、
上記排出管の外周面に螺旋突起および螺旋溝の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、より磁性粒子を螺旋溝に捕捉されやすくすることが容易にできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、サイクロン式処理容器に流入し旋回下降流動した被処理流体中の磁性粒子は、遠心力および磁力が作用して径方向外側に移動し、螺旋溝に捕捉されて、径方向内側への移動が大幅に抑制されるので、特に微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などであっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることが容易にできる。また、螺旋溝や螺旋突起によって旋回速度が増大する場合には、遠心力が一層強くなるので、やはり除去効率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るサイクロン式分離除去装置１（磁性粒子分離装置）を含む被処理流体浄化システム１００を示し、本実施形態では一例として、この被処理流体浄化システム１００を、工作機械１０１のクーラント液（被処理流体）の浄化システムに適用した例を示す。
【００３１】
すなわち、上記被処理流体浄化システム１００は、工作機械１０１において、クーラント液（すなわち被処理流体）の中に混入する切粉（磁性粒子ｊ）或いは該切粉と砥粒との溶着したもの等からなる切削屑である磁性粒子ｊ（図２参照）と、クーラント液とを分離し、該磁性粒子ｊを分離回収する場合に適用したものである。より具体的には、この被処理流体浄化システム１００は、上記サイクロン式分離除去装置１の他に、磁性粒子除去装置５０と、コンベア式のダスト分離装置１０８と、ダーティタンク１０２と、ダスト分離用タンク１０３と、スーパクリーンタンク１０４とを備えており、工作機械１０１から排出されたダーティ液（磁性粒子ｊを除去する前の被処理流体）は先ず、ダーティタンク１０２内へと導かれて貯留される。ダーティタンク１０２内に貯留された被処理流体は、ポンプ１０５により汲み上げられてサイクロン式分離除去装置１へと導かれる。サイクロン式分離除去装置１では、後述するように、比重が比較的大きい磁性粒子ｊが遠心力により分離されて排出口４（図２参照）からダスト分離用タンク１０３へと排出され、比重が比較的小さい磁性粒子ｊが浮上物排出口２１（図２参照）からダスト分離用タンク１０３へと排出され、浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管６から排出されて磁性粒子除去装置５０へと導かれる。
【００３２】
磁性粒子除去装置５０では、サイクロン式分離除去装置１で除去しきれなかった磁性粒子ｊを含む被処理流体が分離されてダスト分離用タンク１０３へと導かれる一方、浄化処理後の被処理流体はスーパクリーンタンク１０４内に排出される。尚、図１中、符号１０６は、磁性粒子除去装置５０にて分離した磁性粒子ｊを吸引するためのエジェクタバルブである。
【００３３】
ダスト分離用タンク１０３内では、該ダスト分離用タンク１０３の底部に沈殿した磁性粒子ｊがダスト分離装置１０８により回収されてダストボックス１０７に排出される。ダスト分離用タンク１０３内の上層の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ１に達すると戻り管１０３ｂからダーティタンク１０２へと戻されて、再度、サイクロン式分離除去装置１へと導かれる。尚、ダスト分離用タンク１０３内に戻された磁性粒子ｊを含む被処理流体が戻り管１０３ｂからダーティタンク１０２に戻されないように、仕切り壁１０３ｃが設けられている。
【００３４】
尚、ダスト分離装置１０８は、例えば特開２００３−２５１５４２号公報に示す公知の構造を有するものとされ、ここではその説明を省略する。
【００３５】
上記スーパクリーンタンク１０４に導かれて貯留された、磁性粒子除去後のクリーンな被処理流体は、不図示のポンプにより工作機械１０１に供給されてクーラント液として使用される。尚、スーパクリーンタンク１０４内の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ２に達すると戻り管１０４ｂからダーティタンク１０２へと戻されるようになっている。
【００３６】
−サイクロン式分離除去装置の構成−
サイクロン式分離除去装置１は、図２に示すように、ステンレス、アルミニウムや樹脂等の非磁性体からなるサイクロン式処理容器２と、該サイクロン式処理容器２の上側に配設される浮上物回収タンク１５と、サイクロン式処理容器２内の浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出する筒状排出管６とを備えており、該サイクロン式処理容器２及び浮上物回収タンク１５は、上端部が閉塞された略円筒状の本体部２ａと、該本体部２ａの下端部に接続される略円筒状の流体渦流部２ｅとで構成されている。より具体的には、本体部２ａの内側空間１３は、仕切り板１８により上下に仕切られており、この仕切り板１８がサイクロン式処理容器２の上壁部を構成するとともに、浮上物回収タンク１５の底壁部を構成している。
【００３７】
このサイクロン式処理容器２は、上下方向に延びる内周面２ｇに、上側逆円錐状部２ｂ，下側逆円錐状部２ｄ等を形成した槽体からなるものであって、後述するように、磁性粒子ｊを含む被処理流体を該内周面２ｇに沿って旋回流動させることでその遠心力により該磁性粒子ｊを分離する。
【００３８】
より詳細には、サイクロン式処理容器２の内周面２ｇは、その上端部に形成されて内径が上下方向の全体に亘って略一定となる円筒状部２ｆと、該円筒状部２ｆの下側に連設され、下側ほど内径が小さくなる上記上側逆円錐状部２ｂと、該上側逆円錐状部２ｂに隣接してその下側に形成された下側逆円錐状部２ｄと、両逆円錐状部２ｂ，２ｄ同士を接続する円錐状部２ｃとからなる。該円筒状部２ｆ、両逆円錐状部２ｂ，２ｄ、及び円錐状部２ｃの軸心は一致しており、この軸心が、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃとされる。そして、この中心軸１Ｃは、被処理流体の旋回中心軸に略一致している。尚、円筒状部２ｆは、上記本体部２ａの内周面における仕切り板１８よりも下側の部分とされ、両逆円錐状部２ｂ，２ｄ及び円錐状部２ｃは、上記流体渦流部２ｅの内周面とされている。
【００３９】
上記円筒状部２ｆの上端部（つまりサイクロン式処理容器２の上端部）には、図３に示すように、上記サイクロン式処理容器２内に被処理流体を導入するための導入口３が形成されている。この導入口３は、該円筒状部２ｆに対してその接線方向から貫通して開口するとともに、該開口からサイクロン式処理容器２内に流入する被処理流体を該円筒状部２ｆの中心軸（サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ）周りに反時計回りｒ方向に旋回流動させるように構成されている（なお、図２に示す断面には、実際には導入口３は現れないが、図２では、便宜上、同断面に投影した位置に表している。）。こうして、被処理流体は、該円筒状部２ｆにおいて反時計回りｒ方向に旋回流動されることで、その勢いで流体渦流部２ｅ内においても同方向（反時計回りｒ方向）に旋回流動される。ここで、例えば導入口３の位置に応じて被処理流体を時計回り方向に旋回流動させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
上記上側逆円錐状部２ｂには、被処理流体の旋回および下降流動に対応する方向の螺旋溝２ｊが形成されている。より具体的には、螺旋溝２ｊは、例えば断面形状が矩形、リード角が３０°で、３条形成されている。ここで、螺旋溝２ｊの方向（右ネジ方向か左ネジ方向か）は、例えば旋回流動の方向に応じて決定すればよい。
【００４１】
上記下側逆円錐状部２ｄの上端の内径は、上側逆円錐状部２ｂの下端の内径よりも大きくなっており（つまり拡径している）、上記下側逆円錐状部２ｄの上端と上側逆円錐状部２ｂの下端とは、下側ほど拡径する円錐状部２ｃを介して接続されている。磁性粒子ｊは、後述するように、上記下側逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約されるようになっている。
【００４２】
下側逆円錐状部２ｄの下端（つまりサイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）の底部）には、磁性粒子ｊを排出するための排出口４が設けられている。これらの両逆円錐状部２ｂ，２ｄ及び円錐状部２ｃが構成される流体渦流部２ｅは、円筒外筒５に嵌合挿入されて着脱可能になっている。尚、円筒外筒５はステンレス、合成樹脂等の非磁性体で構成するが、後述する永久磁石１０の磁力の作用上で影響が無ければ、鋼管としてもよい。また、本体部２ａ及び流体渦流部２ｅは別体で構成しているが、一体でもよい。
【００４３】
円筒外筒５は、その上端部の外周面に形成された雄ねじ部９ｂを本体部２ａの下端部に形成された雌ねじ部９ａに螺合してねじ込み固定されている。流体渦流部２ｅの上端面の外周縁、及び、円筒外筒５の上端面の内周縁は共に面取り加工が施されていて、両面取り面によりＶ字状の溝部が形成され、この溝部にＯリング８がセットされている。こうすることで、本体部２ａと流体渦流部２ｅとの接続部から被処理流体が漏出するのを防止している。特に、円筒外筒５の上端部がねじ込まれて本体部２ａの下端部に押しつけられ、且つ流体渦流部２ｅの上端面がスプリング（図示省略）で上方に押しつけられることで、組み付けでき且つシールできるので、組付性及びメンテナンス性に優れる。
【００４４】
サイクロン式処理容器２の中心部には、上下方向に延びる筒状排出管６が配設されている。筒状排出管６の下端部に設けられた流体排出口７の高さ位置は、下側逆円錐状部２ｄの上端とほぼ同じ高さ位置か、その近傍（例えば、下側逆円錐状部２ｄの上端よりも上側で上側逆円錐状部２ｂの下端よりも下側）に位置するように設けられている。
【００４５】
上記浮上物回収タンク１５は、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上した比較的比重の小さい浮上物（例えば、比重の小さい磁性粒子、油成分、浮遊カーボン、浮遊ゴミ等であり、以下浮上物と称す）を回収するためのものであって、上述のように、底壁部がサイクロン式処理容器２の上壁部（仕切り板１８）で構成されている。
【００４６】
浮上物回収タンク１５の内周面１５ａは、上記サイクロン式処理容器２の円筒状部２ｆと同軸の円筒状をなしていて、上下方向において径寸法が略一定となるように形成されている。
【００４７】
また、浮上物回収タンク１５の内周面１５ａには、回収した浮上物を含む被処理流体を該浮上物回収タンク１５外（装置１外）へと排出するための浮上物排出口２１が形成されている。この浮上物排出口２１は、図３に併せて示すように、該浮上物回収タンク１５の内周面１５ａに対してその接線方向から貫通して開口している。より詳細には、該浮上物排出口２１は、上記導入口３に対して、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（浮上物回収タンク１５の中心軸）を挟んで略相対向する位置に形成されており、該浮上物排出口２１の軸心方向は、該導入口３の軸心方向に対して垂直な関係にある。
【００４８】
上記浮上物回収タンク１５の底壁部（つまりサイクロン式処理容器２の上壁部）を構成する仕切り板１８には、該サイクロン式処理容器２の上部に浮上した浮上物を浮上物回収タンク１５内に導くための回収用貫通孔が形成されている。
【００４９】
この回収用貫通孔は、複数のスリット状孔１９からなり、各スリット状孔１９は、上側から見てサイクロン式処理容器２（円筒状部２ｆ）の中心部側から径方向外側に延びるとともに、該サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（円筒状部２ｆの中心軸）周りに周方向に等間隔（本実施形態では９０°間隔）に配設されている。
【００５０】
各スリット状孔１９は、仕切り板１８の該各スリット状孔１９に対応する部分を切り欠いて下側に折り曲げることで形成されている。該仕切り板１８の該折り曲げた部分である折曲げ片は、各スリット状孔１９から浮上物回収タンク１５内へと浮上物を案内する案内用折曲げ片（本実施形態では、４つの折曲げ片のうちの３つ）と、仕切り板１８の下面近傍の流れ（サイクロン式処理容器２内の上端部の流れ）を下方に向けることにより整流するための整流用折曲げ片とで構成されている。
【００５１】
上記案内用折曲げ片は、仕切り板１８のスリット状孔１９に対応する部分をその幅方向の旋回下流側（被処理流体の旋回方向の下流側）の側縁部に沿って下方に折り曲げることで形成されている。換言すると、各案内用折曲げ片の基端部は、スリット状孔１９の幅方向の旋回下流側の側縁部に接続されている。そして、各案内用折曲げ片は、該基端部から下側に行くにしたがって旋回上流側に向かうように形成されている。
【００５２】
上記整流用折曲げ片は、仕切り板１８のスリット状孔１９に対応する部分をその幅方向の旋回上流側（被処理流体の旋回方向の上流側）の側縁部に沿って下方に折り曲げることで形成されている。整流用折曲げ片は、上記案内用折曲げ片の傾斜方向とは逆に、その基端部から下側に行くにしたがって被処理流体の旋回下流側に向かうように形成されている。
【００５３】
なお、実施形態１では、案内用折曲げ片と整流用折曲げ片とを設けたが、旋回流の渦流形成状態によれば、案内用折曲げ片だけとして、整流用折曲げ片を省略することもあり得る。
【００５４】
上記筒状排出管６（図１参照）は、サイクロン式処理容器２及び浮上物回収タンク１５の中心部を通って上下方向に延びるとともに、該サイクロン式処理容器２の内外を連通することで該サイクロン式処理容器２内のクリーンな被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（装置１外）へと導くように構成されている。
【００５５】
より詳細には、筒状排出管６は、その下端部がサイクロン式処理容器２内に位置していて、そこから上側に向かって延びるとともに、該サイクロン式処理容器２の上壁部（仕切り板１８であって浮上物回収タンク１５の底壁部）及び浮上物回収タンク１５の上壁部（本体部２ａの上端部）を貫通して該サイクロン式処理容器２外（装置１外）へと延設されている。換言すると、上記筒状排出管６は、浮上物回収タンク１５を串刺すようにその中心部を通って上下方向に延設されている。後述するように、磁性粒子ｊが除去されたクリーンな被処理流体は、該流体排出口７から筒状排出管６内を通って装置１外へと導かれる。また、流体排出口７が設けられた筒状排出管６の下端部の外周面は僅かに外側に拡径しており、こうすることで、流体により確実に遠心力が作用するようになっている。しかし、場合によれば、該下端部は筒状排出管６の本体部分（該下端部を除く部分）と同径のままでもよい。
【００５６】
上記サイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）における下側逆円錐状部２ｄの上端部および上側逆円錐状部２ｂの下端部付近の外周面２ｈ（側壁部２ｉの外周面）には、図４に示すように円周溝１２，１１が形成され、それぞれ８個の永久磁石１０が嵌め込まれている。これらの永久磁石１０は、例えば矩形の薄板状をなし、円周方向に隣り合う２個ずつがヨーク２０によって連結されている。上記ヨーク２０は、例えばパーマロイの薄板が折り曲げられて形成されている。各永久磁石１０の円周方向の位置決めは、間に交互に配置された薄肉スペーサ１６および厚肉スペーサ１７によってなされている。また、ヨーク２０の円周方向の位置決めは、上記厚肉スペーサ１７によってなされている。上記のようにヨーク２０を設けることによって、該永久磁石１０による磁気吸引力をより一層強めることができる。すなわち、ヨーク２０を永久磁石１０の径方向外側に配置し、２個ずつの永久磁石１０を連結することで、径方向外側に逃げる磁力線を減らせるので、永久磁石１０の径方向内側に作用する磁力が強くなる。したがって、永久磁石１０のコンパクト化を図ることができる。また、永久磁石１０の径方向外側に、鉄製部材等の強磁性体を配設したとしても該強磁性体に対して永久磁石１０からの磁気吸引力の影響が低減される。このため、サイクロン式処理容器２やその周辺装置を設計する際の設計自由度を高めることができる。
【００５７】
なお、図４においてはヨーク２０の厚さを永久磁石１０の厚さよりも薄く描いているが、例えば、永久磁石１０としてネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石などを用い、ヨーク２０として鋼板を用いる場合には、ヨーク２０を永久磁石１０と同等以上の厚さに設定するなどしてもよい。
【００５８】
また、上記ヨーク２０に加えて、例えば図２に２点鎖線で示すように、円筒外筒５の外周にさらに同様のヨーク２０’を設け、吸引力をより大きくできるようにしてもよい。
【００５９】
各永久磁石１０は、円周溝１１，１２共に、半径方向内側がＳ極になるものとＮ極になるものとが、互いに隣り合うように配設されている。
【００６０】
また、上方側の円周溝１１に設けられる永久磁石１０の上下方向の長さおよび位置は、例えば１ピッチ以上の螺旋溝２ｊが形成されている範囲に設定される。
【００６１】
−サイクロン式分離除去装置の動作−
以上のように構成されたサイクロン式分離除去装置１における磁性粒子ｊの分離回収動作について説明する。
【００６２】
先ず、磁性粒子ｊを含む被処理流体が、高速で、導入口３（図２参照）からサイクロン式処理容器２内に導入される。導入された被処理流体は、該サイクロン式処理容器２の内周面２ｇの円筒状部２ｆに沿って筒状排出管６周りに旋回運動することで旋回流が生じる。ここで、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物は、これを浮上させようとする浮力によって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上集約されることとなる。この浮上集約された浮上物は、被処理流体が筒状排出管６周りに旋回流動する過程で、スリット状孔１９から浮上物回収タンク１５内へと流入する。より具体的には、サイクロン式処理容器２内の上端部（仕切り板１８の下面近傍）に集約された浮上物は、被処理流体の旋回流動により該処理流体と共にその旋回上流側から旋回下流側へと流れる中で、上記案内用折曲げ片の案内面に衝突することでその進路を上方へと変更し、浮上物回収タンク１５内へと導かれる。浮上物回収タンク１５内へと導かれた浮上物を含む被処理流体は、その旋回慣性により該浮上物回収タンク１５内においてもその内周面１５ａに沿って上記筒状排出管６周りに旋回流動して、上記浮上物排出口２１から接線方向に排出され、装置１外へと導かれる。
【００６３】
一方、上記導入口３からサイクロン式処理容器２内に流入した被処理流体のうち、浮上物回収タンク１５内に流入しなかった残りの流体（つまり比重の小さい浮上物が除去された被処理流体）は、上側逆円錐状部２ｂに導かれて下側に行くほど回転速度を増加させていく。これに伴って、被処理流体中の磁性粒子ｊは、遠心力が作用して径方向外側に移動し、螺旋溝２ｊに捕捉され、または内周面２ｇに沿って旋回しながら下降する。そして、被処理流体の回転速度が最も速くなる上側逆円錐状部２ｂの下端部にて、被処理流体中の磁性粒子ｊには、大きな遠心力が作用するとともに、上方側の円周溝１１に嵌入された永久磁石１０から径方向外側へと向かう磁気吸引力が作用することとなる。この結果、該磁性粒子ｊは、内周面２ｇ側（径方向外側）に分離される。特に、螺旋溝２ｊに捕捉された磁性粒子ｊは、永久磁石１０との距離がより近いことから螺旋溝２ｊの底に押しつけられる力が強いので、径方向内側への移動は大幅に抑制される。
【００６４】
一方、磁性粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体は上側逆円錐状部２ｂの中心部寄りに残ることとなる。ここで、磁性粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体と表現した理由は、１μｍ〜５μｍの磁性粒子が、軽いためにクリーンな流体と共に筒状排出管６に導かれることがあり、僅かに磁性粒子が含まれている可能性があるからである。
【００６５】
そして、被処理流体は、主として５μｍ以上の磁性粒子ｊが内周面２ｇ側に偏って分離された状態のまま円錐状部２ｃに導かれる。
【００６６】
円錐状部２ｃにおいては、被処理流体の旋回流速は若干低下するものの、上記のように、螺旋溝２ｊに捕捉され、または既に内周面２ｇ側に偏った状態にある磁性粒子ｊは、さらに径方向外側へと移動する。
【００６７】
そうして、円錐状部２ｃを通過した被処理流体中の磁性粒子ｊは、下側逆円錐状部２ｄの上端部に流入すると、その径方向外側への流動慣性力に加えて、下方側の円周溝１２に嵌入された永久磁石１０から径方向外側へと向かう磁気吸引力を受けて、下側逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約される。上記下側逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約された磁性粒子ｊは、いずれ団塊状になってその自重により下側逆円錐状部２ｄの傾斜面に沿って落下し、排出口４から排出され、該排出された磁性粒子ｊは、図示しない回収容器内に回収される。
【００６８】
一方、下側逆円錐状部２ｄに流入した被処理流体は、旋回流動（渦流）するとともに、中心部の被処理流体には上向き軸方向の力が作用して、流体排出口７から筒状排出管６を通って磁性粒子除去装置５０へと供給される。
【００６９】
上記実施形態では、下側逆円錐状部２ｄの内壁に吸着した磁性粒子は自重で落下するが、更に吸着した磁性粒子の落下を促進したい場合には、磁石部材の磁力を弱める機構、例えば、磁石部材及び／またはヨークを上下動させるような機構を設けて積極的に分離除去するようにしてもよい。
【００７０】
上記のように、上側逆円錐状部２ｂに螺旋溝２ｊが形成されていることによって、遠心力によって径方向外側に移動した被処理流体中の磁性粒子ｊは、螺旋溝２ｊに捕捉されると径方向内側へ移動しにくくなるので、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることができる。具体的には、例えば、同様の構成で螺旋溝２ｊを形成しない場合に比べて、５μｍの磁性粒子ｊの除去率を８３％から９５％に向上させることなどができる。
【００７１】
ここで、螺旋溝２ｊの条数は、３条に限らず、１条でもよいし、２条や４条以上でもよいが、概ね、多い方が磁性粒子ｊの捕捉効果が大きい。また、リード角も、３０°に限らず、例えば１０°以上３０°未満でもよいし、さらに１０°未満や、３０°より大きくてもよい。また、例えば条数が２条で５°にしたり１条でより小さい角度にするなど、条数などに対応して設定したりしてもよい。さらに、リード角を被処理流体の旋回下降方向に対応させて下方ほど小さくしたり大きくしたりするなどしてもよい。すなわち、螺旋溝２ｊの方向が被処理流体の旋回下降流の方向に一致している場合には、被処理流体の流れがスムーズになって磁性粒子ｊが安定して内周面２ｇや螺旋溝２ｊの底に押しつけられる作用が大きくなる。一方、螺旋溝２ｊの方向が被処理流体の旋回下降流の方向と異なる場合には、被処理流体が螺旋溝２ｊを横切ることになるので、磁性粒子ｊが螺旋溝２ｊに引っかかって捕捉されやすくなる作用が大きくなる。また、被処理流体の旋回下降流の方向よりも螺旋溝２ｊのリード角を小さく設定し、回転速度を増加させるようにして、より大きな遠心力を作用させるようにすることもできる。それゆえ、被処理流体の流速や粘度、磁性粒子ｊの大きさ、形状、比重の相異などに応じて、螺旋溝２ｊのリード角や条数、断面形状などを設定すればよい。
【００７２】
《発明の実施形態１の変形例》
上記の例では、永久磁石１０が、サイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）の外周面２ｈ（側壁部２ｉの外周面）に形成された円周溝１１，１２に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば図５に示すように、円筒外筒５の外周に設けるようにしてもよい。
【００７３】
永久磁石１０は、円筒状のヨーク２０１によって円周方向の位置決めがなされるとともに、ヨーク２０１の上下に配置された位置決めリング２０２が押しボルト２０３によって円筒外筒５に固定されることにより、上下方向の位置決めがなされるようになっている。なお、上下の永久磁石１０の間隔を広げる場合には、間にスペーサを介在させてもよい。
【００７４】
また、例えば図６に示すように、上下の永久磁石１０を一体化して、構成の簡素化を図るようにしてもよい。
【００７５】
これらのように構成することにより、永久磁石１０の位置を実際の動作条件に応じて調整し、磁性粒子ｊの分離効率を容易に高めることができる。
【００７６】
《発明の実施形態２》
螺旋溝２ｊによる磁性粒子ｊの分離効率向上効果は、上記のように逆円錐状部に形成する場合に限らず、例えば図７に示すように、円筒状部３０２ｂを有するサイクロン式分離除去装置１に適用し、上記円筒状部３０２ｂに形成した場合でも同様に得られる。上記のような円筒状部３０２ｂ内を被処理流体が旋回下降する場合には、下降速度とともに回転速度も円筒状部３０２ｂの上端から下端に亘って略一定になる。そこで、螺旋溝２ｊのリード角が一定であれば、螺旋溝２ｊの方向（リード角）と旋回下降流の方向（リード角に相当する角度）との関係が一定に保たれるので、比較的一様に、磁性粒子ｊを螺旋溝２ｊに捕捉させて分離効率を向上させることができる。
【００７７】
なお、図７の例では、浮上物回収タンクが設けられていない例を示しているが、実施形態１と同様に浮上物回収タンク１５を設けてもよい。（逆に実施形態１等において浮上物回収タンク１５を設けなくてもよい。）
また、下側逆円錐状部２ｄは２つ設けられる例を示しているが、実施形態１と同様に１つでもよいし、３つ以上設けてもよい。（逆に実施形態１等において複数の下側逆円錐状部２ｄを設けてもよい。）
また、側壁部２ｉ（上側逆円錐状部２ｂと円錐状部２ｃ、および２つの下側逆円錐状部２ｄ）は、それぞれ別体で構成されている例を示しているが、これに限らず、１つ以上が一体的に構成されてもよい。
【００７８】
また、上記側壁部２ｉは円筒外筒５の底部との間に設けられたコイルばね３１１によって上方に付勢される例を示しているが、側壁部２ｉの固定方法はこれに限るものではない。
【００７９】
《発明の実施形態３》
また、例えば図８に示すように、下側逆円錐状部を有さず、例えば流体渦流部２ｅの全長に亘って設けられた上側逆円錐状部２ｂに螺旋溝２ｊを形成してもよい。この場合、螺旋溝２ｊの下端は、限定されないが、例えば筒状排出管６の下端から筒状排出管６の略直径ｄ程度下方まで形成すればよい。
【００８０】
《発明の実施形態４》
また、例えば図９に示すように、筒状排出管６の外周に螺旋突起６ａを形成してもよい。これによって、より磁性粒子ｊが螺旋溝２ｊに捕捉されやすいようにすることができる。上記のような螺旋突起６ａの断面形状は、螺旋溝２ｊの断面形状に対応させてもよいし、異ならせてもよい。また、螺旋突起６ａの位置も、螺旋溝２ｊに対応させてもよいし、所定のピッチだけずらして設けたりしてもよい。
【００８１】
さらに、上記のような螺旋突起６ａに代えて（または螺旋突起６ａと伴に）、図１０に示すような螺旋溝６ｂを形成したりしてもよい。なお、同図の例では螺旋溝６ｂが形成されたスリーブ６ｃが筒状排出管６に嵌挿される例を示しているが、これに限らず、肉厚を厚くした筒状排出管６に、直接、螺旋溝６ｂを形成してもよい。また、このようなスリーブを用いる手法を図９のように螺旋突起６ａを形成するために用いてもよい。
【００８２】
またさらに、各実施形態で説明したような上側逆円錐状部２ｂの螺旋溝２ｊは形成されていないサイクロン式分離除去装置１に、上記のように螺旋突起６ａや螺旋溝６ｂが形成された筒状排出管６を適用したりしてもよい。
【００８３】
これらにより、やはり、磁性粒子ｊが外周側に集約されやすくなるようにすることができる。
【００８４】
《その他の変形例》
上記各実施形態では、螺旋溝２ｊの断面形状が矩形である例を示したが、これに限らず、例えば図１１に示すように、略半円状などに形成してもよい。この場合、矩形の場合と幅および深さが同じであれば、螺旋溝２ｊの断面積（容積）は矩形の場合よりも小さくなるが、螺旋溝２ｊの幅および／または深さを矩形の場合よりも大きくして、矩形の場合と断面積が等しくなるようにしてもよい。
【００８５】
また、螺旋溝２ｊの深さを一定にするのに限らず、螺旋溝２ｊの底の内径が一定になるようにしてもよい。この場合には、上側逆円錐状部２ｂの内径に係わらず、中心軸１Ｃに対する位置関係が一定の切削をすればよいので、螺旋溝２ｊの形成が容易になる場合がある。
【００８６】
また、上側逆円錐状部２ｂに螺旋溝を形成するのに代えて、中心軸１Ｃに平行な方向の溝や突起を設けたり、被処理流体の旋回下降方向と逆ネジの関係になるようなリード角の螺旋溝２ｊを設けるなどしてもよい。
【００８７】
また、永久磁石１０の数や配置、連結数などは上記に限らず、例えば全ての永久磁石１０をリング状のヨーク２０で連結したり、逆に、各永久磁石１０を連結せず、それぞれの裏側（径方向外側）に個別に同形状などのヨーク２０を重ねるように配設するだけにしたりしてもよい。
【００８８】
また、上記の例では筒状排出管６の外形は（流体排出口７の部分を除き）一定である例を示したが、例えば実施形態４で説明したようなスリーブを嵌挿するなどして下方ほど拡径するようにして、被処理流体の流路を絞るようにしたりしてもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態や変形例で説明した構成要素は、論理的に可能な範囲で種々組み合わせてもよい。具体的には、例えば実施形態２、３（図７、図８）に示した構成で、永久磁石１０を、実施形態１（図２）や実施形態１の変形例（図５）で説明したように、サイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）の外周面２ｈ（側壁部２ｉの外周面）に形成された円周溝１１，１２や円筒外筒５の外周に、上下に分割して設けてもよい。また、例えば実施形態４で説明したような筒状排出管６の外周に螺旋突起６ａや螺旋溝６ｂを形成する構成を実施形態２等に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明にかかる磁性粒子分離装置は、例えば工作機械等において切削加工時や研削加工時に生じるスラッジ（加工屑）をクーラント液（被処理流体）から分離・除去するためなどに使用される磁性粒子分離装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態１に係るサイクロン式分離除去装置１（磁性粒子分離装置）を含む被処理流体浄化システムの全体図である。
【図２】実施形態１に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】永久磁石の配設状態を示す横断面図である。
【図５】実施形態１の変形例に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図６】実施形態１の他の変形例に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図７】実施形態２に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図８】実施形態３に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図９】実施形態４に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図１０】実施形態４の変形例に係るサイクロン式分離除去装置１の筒状排出管６の構成を示す縦断面図である。
【図１１】その他の変形例に係るサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１      サイクロン式分離除去装置
２      サイクロン式処理容器
２ａ    本体部
２ｂ    上側逆円錐状部
２ｃ    円錐状部
２ｄ    下側逆円錐状部
２ｅ    流体渦流部
２ｆ    円筒状部
２ｇ    内周面
２ｈ    外周面
２ｉ    側壁部
２ｊ    螺旋溝
３      導入口
４      排出口
５      円筒外筒
６      筒状排出管
６ａ    螺旋突起
６ｂ    螺旋溝
６ｃ    スリーブ
７      流体排出口
８      Ｏリング
９ａ    雌ねじ部
９ｂ    雄ねじ部
１０      永久磁石
１１      円周溝
１２      円周溝
１３      内側空間
１５      浮上物回収タンク
１５ａ    内周面
１６      薄肉スペーサ
１７      厚肉スペーサ
１８      仕切り板
１９      スリット状孔
２０      ヨーク
２０’    ヨーク
２１      浮上物排出口
５０      磁性粒子除去装置
１００      被処理流体浄化システム
１０１      工作機械
１０２      ダーティタンク
１０３      ダスト分離用タンク
１０３ｂ    戻り管
１０３ｃ    仕切り壁
１０４      スーパクリーンタンク
１０４ｂ    戻り管
１０５      ポンプ
１０６      エジェクタバルブ
１０７      ダストボックス
１０８      ダスト分離装置
２０１      ヨーク
２０２      位置決めリング
２０３      押しボルト
３０２ｂ    円筒状部
３１１      コイルばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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