(57)【要約】【課題】磁性異物を良好に捕捉し、かつ、それを良好に保持することが可能なマグネットフィルタを提供する。【解決手段】マグネットフィルタ１は、流体Ｆが流下する配管１０と、配管１０内に流体Ｆの流下方向に延びて配置されたマグネット材２０とを備え、流体Ｆ中の磁性異物をマグネット材２０で捕捉して除去するものである。マグネット材２０には、流体Ｆの流下方向の異なる位置に、マグネット材２０の主部２１よりも強い磁性を示す複数の強磁部２２が設けられており、配管１０には、少なくとも一部の強磁部２２の周りにその他の配管部分１１より径の大きい太径部１２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流下する配管と、当該配管内に前記流体の流下方向に延びて配置されたマグネット材とを備え、前記流体中の磁性異物を前記マグネット材で捕捉して除去するマグネットフィルタであって、
前記マグネット材には、前記流下方向の異なる位置に、当該マグネット材の主部よりも多くの磁力線が出る複数の強磁部が設けられており、
前記配管には、少なくとも一部の前記強磁部の周りにその他の配管部分より径の大きい太径部が設けられたマグネットフィルタ。
【請求項２】
前記マグネット材は、同一の極性側同士が対向するように前記流下方向に配列された複数のマグネット部からなり、前記強磁部が当該複数のマグネット部が互いに対向する部分の外周部分である請求項１に記載のマグネットフィルタ。
【請求項３】
前記配管には、一部の前記強磁部の周りに前記太径部が設けられた請求項１又は２に記載のマグネットフィルタ。
【請求項４】
周りに前記太径部が設けられた前記強磁部と隣接する前記強磁部の周りには前記太径部が設けられていない請求項３に記載のマグネットフィルタ。
【請求項５】
前記マグネット材の前記流体の上流側から見てｎの倍数番目（ここで、ｎは２以上の整数）の前記強磁部の周りに、前記太径部が設けられた請求項４に記載のマグネットフィルタ。
【請求項６】
前記太径部の前記流体の下流側の端部に、前記配管の内壁より前記マグネット材側に突出した渦生成部材が取り付けられた請求項１〜５のいずれかに記載のマグネットフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネットフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、薄いシート状の複数の電極がセパレータ（絶縁体）を介して積層された構造を有する。二次電池は充放電を繰り返すため、電極中に金属異物が含まれていると、この金属異物が電極中から溶出・析出して薄いセパレータを突き破って電極間ショートを起こす恐れがある。そこで、二次電池用電極の製造工程では、金属異物を除去するために、磁力で金属異物を捕集するマグネットフィルタが一般的に使用されている。
【０００３】
マグネットフィルタとしては、金属異物を除去したい流体が流下する配管と、この配管内に流体の流下方向に延びて配置されたマグネット材とを備えたインライン型のマグネットフィルタが知られている。
【０００４】
図５に、従来のインライン型のマグネットフィルタの基本構成を示す。図５の左図は流体の流下方向に沿った断面図、右図は流体の流下方向に対して垂直方向の断面図である。
図５に示す従来のマグネットフィルタ１００は、流体Ｆが流下する配管１１０と、配管１１０内に流体Ｆの流下方向に延びて配置されたマグネット材１２０とを備えている。マグネット材１２０には、流下方向の異なる位置に、マグネット材１２０の主部１２１よりも強い磁性を示す複数の強磁部１２２が設けられている。これら複数の強磁部１２２に磁性異物が引き寄せられて、捕捉除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第3063633号公報
【特許文献２】特開2004-255249号公報
【特許文献３】特開2006-247488号公報
【特許文献４】特開昭60-169100号公報
【特許文献５】特開平05-329311号公報
【特許文献６】特開平11-319627号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のマグネットフィルタにおいては、配管の内径及びマグネット材の外径は流体の流下方向に見て全体に一様である。かかる構成では、流体の流速や粘性がある値を超えて、流体によるせん断応力がマグネット材による磁気吸着力を超えると、強磁部に引き寄せられた磁性異物はマグネット材の表面に沿って下流側に引きずられ流されてしまう。
流体の処理量の増加に伴ってマグネット材の強磁部への磁性異物の堆積量が多くなると、磁性堆積物の周りは流体が通過できる面積が減少し、この部分を通過する流体の流速が速くなる。その結果、マグネット材表面におけるせん断応力が増加し、堆積した磁性異物を下流側に押し流す力が大きくなる。
以上のように、従来の構成では、マグネット材の強磁部において磁性異物を良好に捕捉し、かつ、それを良好に保持することが難しい。
本願発明の関連技術としては特許文献１〜６があるが、詳細については後述する。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、磁性異物を良好に捕捉し、かつ、それを良好に保持することが可能なマグネットフィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマグネットフィルタは、
流体が流下する配管と、当該配管内に前記流体の流下方向に延びて配置されたマグネット材とを備え、前記流体中の磁性異物を前記マグネット材で捕捉して除去するマグネットフィルタであって、
前記マグネット材には、前記流下方向の異なる位置に、当該マグネット材の主部よりも多くの磁力線が出る複数の強磁部が設けられており、
前記配管には、少なくとも一部の前記強磁部の周りにその他の配管部分より径の大きい太径部が設けられたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁性異物を良好に捕捉し、かつ、それを良好に保持することが可能なマグネットフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る一実施形態のマグネットフィルタの構成を示す断面図である。
【図２】設計変更例を示す断面図である。
【図３】設計変更例を示す断面図である。
【図４】マグネット材の内部構造を示す断面図である。
【図５】従来のマグネットフィルタの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「第１実施形態」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態のマグネットフィルタの構成について説明する。図１の左図は流体の流下方向に沿った断面図、右図は流体の流下方向に対して垂直方向の断面図である。視認しやすくするため、各構成の縮尺を適宜異ならせてある。
【００１２】
本実施形態のマグネットフィルタ１は、二次電池や半導体装置の製造、食糧品の製造、各種浄化設備等に使用できるものである。
【００１３】
本実施形態のマグネットフィルタ１は、流体Ｆが流下する配管１０と、配管１０内に流体Ｆの流下方向に延びて配置されたマグネット材２０とを備えている。図示する例では、流体Ｆは左から右に流下している。マグネット材２０には、流下方向の異なる位置に、マグネット材の主部２１よりも多くの磁力線が出る複数の強磁部２２が設けられている。これら複数の強磁部２２に磁性異物が引き寄せられて、捕捉除去される。
【００１４】
本実施形態において、強磁部２２は流下方向の異なる２箇所に設けられている。
本実施形態において、図４に示すように、マグネット材２０は、同一の極性側同士が対向するように、流体Ｆの流下方向に配列された複数のマグネット部２０Ａからなっている。かかる構成では、複数のマグネット部２０Ａが互いに対向する部分から外側に向けて、多くの磁力線が出る。本実施形態では、複数のマグネット部２０Ａが互いに対向する部分の外周部分が多くの磁力線が出る強磁部２２となっている。図４では４箇所に強磁部２２のあるマグネット材２０について図示してある。
マグネット材２０の内部構造については適宜設計変更できる。
【００１５】
本実施形態において、配管１０には、マグネット材２０の流体Ｆの上流側から見て偶数番目、すなわち２番目の強磁部２２の周りに、その他の配管部分（主部）１１より径の大きい太径部１２が設けられている。
【００１６】
マグネットフィルタ２０の配管１０に流入した流体Ｆはマグネット材２０の取付け部分に差し掛かるとマグネット材２０の表面に沿って流れ、まず流体Ｆ中の磁性異物がマグネット材２０の流体Ｆの上流側から見て１番目（図示左側）の強磁部２２に引き寄せられ捕捉される。マグネット材２０の表面には、流体Ｆの粘性による流れ方向への壁面せん断応力が働く。これにより、流体Ｆの上流側から見て１番目（図示左側）の強磁部２２に付着した磁性異物に対してこれを下流側に押し流す力が作用するため、一定以上のせん断応力が働くと、磁性異物はマグネット材２０の表面に沿って下流側へ流される。下流側に押し流された磁性異物は、流体Ｆの上流側から見て２番目（図示右側）の強磁部２２に引き寄せられ捕捉される。
【００１７】
本実施形態では、流体Ｆの上流側から見て２番目（図示右側）の強磁部２２の周りの配管径をその他の部分より太くしてある。この太径部１２では配管１０の断面積が他の部分より大きいため、この部分に流れる流体Ｆの流速が遅くなる。その結果、流体Ｆ中の磁性異物が強磁部２２に引き寄せられやすくなり、除去効率が高まる。
【００１８】
また、太径部１２では、配管１０の断面積が他の部分より大きいため、この部分に流れる流体Ｆの流速が遅くなり、強磁部２２にかかる壁面せん断応力が小さくなる。その結果、流体Ｆの上流側から見て２番目（図示右側）の強磁部２２で捕捉された磁性異物は下流側に押し流されることなく良好に保持される。
【００１９】
マグネット材２０の外径Ｄ１／配管１０の主部１１の内径Ｄ２／配管１０の太径部１２の内径Ｄ３の関係、マグネット材２０の長さＬ、及び強磁部２２のピッチについては、流体Ｆの粘性、マグネットフィルタ１に流入した時点の流体Ｆの初期流速、及びマグネット材２０周りの磁束密度等に応じて適宜設計され、特に制限されない。
【００２０】
「背景技術」の項において挙げたように、本願発明の関連技術としては特許文献１〜６がある。
特許文献１には、円板形磁石（１３）と非磁性のヨーク（１４）との積層構造からなる磁気吸着具（１０）を、流体の移送通路に横断状に設置した異物除去装置が開示されている（図１及び図２）。円板形磁石（１３）が強磁部に相当する。この異物除去装置はインライン型ではない。また、配管に太径部は設けられていない。
特許文献２には、配管（２）内に、磁石（７）と鉄片（８）との積層構造の周りにスクリュー構造（４）を有するマグネット材を挿入したマグネットフィルタが記載されている（図１）。磁石（７）と磁石（７）とが対向した部分の外周部分が強磁部に相当する。配管に太径部は設けられていない。
【００２１】
特許文献３には、配管（７）内の平坦部（７ｂ）にマグネット材（８）を配置し、マグネット材（８）の端面部分から外側に向けて配管を傾斜させた（７ａ）異物除去装置（１）が記載されている（図１）。マグネット材（８）に強磁部はない。また、マグネット材（８）の端面部分から外側に向けて配管に太径部が形成されているが、マグネット材（８）の取付け領域には太径部はない。
【００２２】
特許文献４には、配管を折り曲げて配設し、そのコーナー部に主流路から分岐された流路を設け、その中にマグネット材（２）を配設し、マグネット材（２）の流体が入り込む側にガイドベーン（１）を設けて、捕捉した異物が戻るのを抑制した異物除去装置（１）が記載されている（第２図、ガイドベーンの機能については第２頁左欄第１１〜１８行目を参照）。マグネット材（２）に強磁部はない。配管に太径部は設けられていない。
【００２３】
特許文献５には、穴（１５Ａ）の空いたマグネット材（１５）に穴（１４Ａ）の空いた乱流発生板（１４）を取り付け、マグネット材（１５）が取り付けられた部分及びその近傍部分の配管径を太径（１３）とし、乱流が効果的に起こるようにしたマグネットフィルタが記載されている（図２）。マグネット材（１５）に強磁部はない。マグネット材（１５）の取付け領域の配管径は一様である。
【００２４】
特許文献６には、図１に、非磁性体ないし弱磁性体からなる基体（１１，２１，３１，４１）と、この基体（１１，２１，３１，４１）の外周に配設された線状の強磁性体からなる磁性フィラメント（１２，２２，３２，４２）とからなる磁気フィルタ（１０，２０，３０，４０）が記載されている。磁性フィラメント（１２，２２，３２，４２）が強磁部に相当する。
特許文献６では乱流は好ましくないとされており、整流格子（５０、６０）を設けた態様（図２、図３）と、マグネット材（３）が取り付けられた部分及びその近傍部分の配管径を太径（９０）とした構造（図６）が記載されている。太径部（９０）は、流体の流速を低下させ、乱流によるマグネット材（３）の損傷を抑制するためのものである（段落００２８、００２９）。マグネット材（３）の取付け領域の配管径は一様である。
【００２５】
上記のように、配管の一部を太径とした従来技術はあるが（特許文献３、５、６）、いずれの従来技術も、マグネット材の取付け領域の配管径は一様であり、本実施形態のように、マグネット材の取付け領域内で配管径を部分的に太くした例はない。また、いずれの文献にも、強磁部と配管径との関係を規定したものはない。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、磁性異物を良好に捕捉し、かつ、それを良好に保持することが可能なマグネットフィルタ１を提供することができる。
【００２７】
「設計変更」
上記実施形態では、マグネット材２０において、流下方向の異なる２箇所に強磁部２２を設け、流体Ｆの上流側から見て偶数番目（図示右側）の強磁部２２の周りの配管径をその他の部分より太くする構成について説明したが、強磁部２２の数とどの強磁部２２の周りに太径部１２を設けるかは適宜設計できる。
【００２８】
マグネット材２０に流下方向の異なる位置に複数の強磁部２２を設け、配管１０に少なくとも一部の強磁部２２の周りに太径部１２を設ける構成とすれば、上記実施形態と同様の効果が得られる。
すべての強磁部２２の周りに太径部１２を設けても構わないが、太径部１２の数が多くなりすぎると、全体的な流速が落ちて処理効率が低下する恐れがある。強磁部２２のピッチが小さい場合、すべての強磁部２２の周りに太径部１２を設けると、太径部１２の径を充分に太く確保できない場合がある。
また、相対的に径の小さい細径部（主部）１１では、流体Ｆとマグネット材２０との距離が相対的に小さくなり、磁性異物の捕集効率が相対的に高くなる。細径部１１では、磁性異物をマグネット材２０に引き寄せる作用が効果的に働く。しかしながら、流速が相対的に速くなるため、捕捉された磁性異物は下流側に流されやすい。
一方、相対的に径の大きい太径部１２では、流体Ｆとマグネット材２０との距離が相対的に大きくなり、磁性異物の捕集効率が相対的に低くなる。しかしながら、流速が遅くなるため、捕捉された磁性異物は下流側に流されにくい。太径部１２では、捕捉された磁性異物をマグネット材２０に保持する作用が効果的に働く。
したがって、相対的に径の小さい細径部（主部）１１と相対的に径の大きい太径部１２の両方に強磁部２２があれば、細径部（主部）１１による磁性異物の捕集効果と太径部１２による捕捉された磁性異物の保持効果が効果的に得られ、好ましい。
すなわち、配管１０に、一部の強磁部２２の周りにのみ太径部１２を設けることが好ましく、周りに太径部１２が設けられた強磁部２２と隣接する強磁部２２の周りには太径部１２を設けないことが好ましい。
例えば、マグネット材２０の流体Ｆの上流側から見てｎの倍数番目（ここで、ｎは２以上の整数）の強磁部２２の周りに太径部１２を設ける構成などが好ましい。ｎは例えば２又は３等が好ましい。
【００２９】
図２に示すマグネットフィルタ２は、マグネット材２０に流下方向の異なる６箇所に強磁部２２を設け、偶数番目の強磁部２２の周りに太径部１２を設けた例である。
図３に示すマグネットフィルタ３は、マグネット材２０に流下方向の異なる９箇所に強磁部２２を設け、３の倍数番目の強磁部２２の周りに太径部１２を設けた例である。
図２及び図３に示すように、マグネット材２０に多数の強磁部２２を設けることで、図１に示した実施形態よりも、磁性異物の除去効率を高めることができる。
【００３０】
図３に示すように、太径部１２の流体Ｆの下流側の端部に、配管１０の内壁よりマグネット材２０側に突出した渦生成部材１３を取り付ける構成としてもよい。渦生成部材１３としては、円柱状突起、四面体状突起、デルタ翼、Vortex Generator等が挙げられる。図３では、デルタ翼について図示してある。
【００３１】
マグネット材２０の磁場による磁性異物の引寄せ力はマグネット材２０の表面に近い程大きくなる。そのため、流体Ｆ中の磁性異物はマグネット材２０の表面に近い側から捕捉除去され、配管１０の内壁に近い側は流体Ｆ中の磁性異物が除去されにくい場合がある。
太径部１２の流体Ｆの下流側の端部に、配管１０の内壁よりマグネット材２０側に突出した渦生成部材１３を設けることで、マグネット材２０の表面に近い流体Ｆと配管１０の内壁に近い流体Ｆとを入れ替える渦を発生させることができ、マグネット材２０から離れた流体Ｆ内の磁性異物についても効果的に除去でき、好ましい。
【００３２】
（設計変更）
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１〜３  マグネットフィルタ
１０  配管
１１  配管の主部
１２  配管の太径部
１３  渦生成部材
２０  マグネット材
２０Ａ  マグネット部
２１  マグネット材の主部
２２  マグネット材の強磁部
Ｆ  流体
【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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