(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体のフィルターを利用して流入する被処理水中から磁性粒子を分離する磁気分離装置と、この磁気分離装置の外部に設置され、当該磁気分離装置に磁場を印加する磁石とを備え、
前記磁気分離装置は、
被処理水が流入される流入管と接続されるとともに、処理水を流出する流出管と接続され、矩形の各コーナーが曲面に形成された流路を有する非磁性体材料のカラムと、
矩形の各コーナーが曲線に形成され、前記カラムの流路に被処理水の流れに対して垂直に配置される複数の磁性体材料のフィルターと、
中央に流路が形成されるとともに、外周に凹部を有し、前記カラムの流路の内壁に沿う輪形状であって、被処理水の流れに対して垂直に配置される非磁性体材料の支持手段と、
前記支持手段に形成される凹部に嵌め込まれるとともに、前記カラムの内壁に密着して配置されるＯリングとを備える
ことを特徴とする磁気分離システム。
【請求項２】
被処理水が流入される流入管と接続されるとともに、処理水を流出する流出管と接続され、矩形の各コーナーが曲面に形成された流路を有する非磁性体材料のカラムと、
矩形の各コーナーが曲線に形成され、前記カラムの流路に被処理水の流れに対して垂直に配置される磁性体材料の複数のフィルターと、
中央に流路が形成されるとともに、外周に凹部を有し、前記カラムの流路の内壁に沿う輪形状であって、被処理水の流れに対して垂直に配置される非磁性体材料の支持手段と、
前記支持手段に形成される凹部に嵌め込まれるとともに、前記カラムの内壁に密着して配置されるＯリングと、
を備えることを特徴とする磁気分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、廃液に含まれる磁性粒子を分離する磁気分離システム及び磁気分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属加工を行なう工場や製鉄所から排出される廃液には、鉄粉等の磁性粒子が含まれている。このような磁性粒子は、磁石を利用する磁気分離装置によって廃液から分離することができる。
【０００３】
磁気分離装置では、内部に磁性体の金網が配置される配管に廃液を通す際、配管の外周に磁石を配置して金網に磁場を印加することで、金網に磁性粒子を捕獲させて廃液から磁性粒子を分離することができる。この配管の形状には、円筒形や多角筒形等の様々な形状が考えられるが、円筒形よりも矩形の方が広い範囲で磁力の影響を受けることができる点で好ましい。
【０００４】
磁気分離装置の配管では、廃液が金網と配管との隙間を通らず、金網の目を通るように、金網と配管との間にＯリング等の密閉部材を配置している。磁気分離装置の配管が円筒形である場合には、規格品のＯリングを密閉部材として利用することができる。これに対し、配管の断面が矩形等の多角筒形である場合には、規格品のＯリングを密閉部材として利用することができず、磁気分離装置に合わせて密封部材を用意する必要がある。
【０００５】
また、矩形等の多角筒形の配管では、円筒形の配管の場合と比較して密閉部材に与えられる圧力（水圧）が均一ではない。そのため、四角筒形の配管内では、圧力損失が高くなった場合に気密を保持することが困難となり、処理水中に磁性粒子が混入しやすくなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−６８１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の技術では、磁気分離装置の配管の形状を四角形にするのは、金網と配管間で廃液が漏れることを防止することが困難であるとともに、容易に装置を構成することもできない現状があった。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明の実施形態では、矩形であっても装置構成が容易であって、廃液からの磁性粒子の回収率を向上する磁気分離システム及び磁気分離装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、実施形態に係る磁気分離装置は、被処理水が流入される流入管と接続されるとともに、処理水を流出する流出管と接続され、矩形の各コーナーが曲面に形成された流路を有する非磁性体材料のカラムと、矩形の各コーナーが曲線に形成され、カラムの流路に被処理水の流れに対して垂直に配置される複数の磁性体材料のフィルターと、中央に流路が形成されるとともに、外周に凹部を有し、カラムの流路の内壁に沿う輪形状であって、被処理水の流れに対して垂直に配置される非磁性体材料の支持手段と、支持手段に形成される凹部に嵌め込まれるとともに、カラムの内壁に密着して配置されるＯリングとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る磁気分離システムの斜視図である。
【図２】実施形態に係る磁気分離装置の斜視図である。
【図３】図２の磁気分離装置の断面図ある。
【図４】図２の磁気分離装置の構成を説明する図である。
【図５】図２の磁気分離装置のＯリングについて説明する図である。
【図６】磁気分離システムの磁場について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を用いて実施形態に係る磁気分離システム及び磁気分離装置について説明する。図１に示すように、実施形態に係る磁気分離システム１は、磁気分離装置１０と、第１磁石２０１ａ及び第２磁石と２０１ｂがヨーク２０２で接続される磁場印加装置２０とを備えている。磁気分離装置１０では、工場等から排出される廃液等、鉄粉等の磁性粒子を含む被処理水を流入し、流入した被処理水から磁性粒子を分離し、回収するものである。
【００１２】
図１に示す磁気分離システム１の磁場印加装置２０では、第１磁石２０１ａのＮ極と第２磁石２０１ｂのＳ極（または、第１磁石２０１ａのＳ極と第２磁石２０１ｂのＮ極）が向かい合うように設置されている。また、磁気分離システム１では、この向かい合う面が対極する第１磁石２０１ａと第２磁石２０１ｂとの間に磁気分離装置１０が配置されている。すなわち、磁気分離システム１では、磁気分離装置１０は、第１磁石２０１ａ及び第２磁石２０１ｂで形成された磁場空間内に配置される。なお、各磁石２０１ａ，２０１ｂは向かい合う面が対極して配置されていれば、永久磁石であっても電磁石であってもよい。
【００１３】
図２に磁気分離装置１０の斜視図を示し、図３に、図２中にＡ−Ａ’で示した箇所の磁気分離装置１０の縦断面図を示す。磁気分離装置１０は、被処理水が流入される流入管１１３ａ及び処理水を流出する流出管１１３ｂと接続され、矩形の各コーナー（角）が曲面に形成された流路を有する非磁性体材料のカラム１１と、矩形の各コーナー（角）が曲線に形成され、カラム１１の流路に被処理水の流れに対して垂直に配置される複数の磁性体材料の複数のフィルター１２と、中央に流路が形成されるとともに、外周に凹部１３１を有しカラム１１の流路の内壁に沿うような輪形状に形成され、カラム１１の流路内で被処理水の流れに対して垂直に配置されてフィルター１２を支持する支持手段１３と、支持手段１３の凹部１３１に嵌め込まれるとともに、カラム１１の内壁に密着して配置されるＯリング１４とを備えている。
【００１４】
カラム１１は、筒型で中空部分が流路として形成されている。具体的には、カラム１１は、両端が開口した矩形の筒部１１１と、筒部１１１の一方の開口部を塞ぎ、被処理水を流入する流入管１１３ａと接続される第１蓋部１１２ａと、筒部１１１の他方の開口部を塞ぎ、処理水を流出する流出管１１３ｂと接続される第２蓋部１１２ｂとを有している。図４（ａ）に、図３中にＢ−Ｂ’で示した箇所のカラム１１の筒部１１１の横断面を示す。図４（ａ）の一例に示すように、カラム１１の横断面は正方形等の矩形であって、流路の各コーナー１１４ａ〜１１４ｄは、曲線（例えば、Ｒ５程度）に形成されている。また、カラム１１は、磁場印加装置２０が磁場を印加しても影響を受けない非磁性体で形成されている。
【００１５】
フィルター１２は、図４（ｂ）の一例に示すように、各コーナー１２１ａ〜１２１ｄが曲線（例えば、Ｒ５程度）に形成される矩形の金網である。このフィルター１２は、カラム１１の流路の横断面と同一形状ではあるが、カラム１１の流路に配置されるため、流路の横断面よりも若干小さく（例えば、０．２ｍｍ程度小さく）形成されている。フィルター１２は、磁場印加装置２０が磁場を印加すると磁性を帯びる磁性体で形成されている。
【００１６】
支持手段１３は、図４（ｃ）に示すように、外周がカラム１１の流路の内周と同一の矩形であって、内側が流路となる輪形状の部材である。また、支持手段１３の外周には凹部１３１が形成されており、各コーナー１３２ａ〜１３２ｄが曲線（例えば、Ｒ５程度）に形成されている。図５は、図３中にＣで示す箇所の拡大図である。図５に示すように、支持手段１３の外周に沿って形成されている凹部１３１には、Ｏリング１４が嵌め込まれる。支持手段１３は、磁場印加装置２０の各磁石２０１ａ，２０１ｂが磁場を印加しても影響を受けない非磁性体で形成されている。
【００１７】
なお、図５に示す例では、各フィルター１２の間に隙間があるが、フィルター１２間には隙間を設ける必要はなく、フィルターの各面は接触していて良い。
【００１８】
磁気分離装置１０で利用するＯリング１４は、密封用に利用される円形で環型の規格品のＯリングである。Ｏリング１４は、その円周がカラム１１の内壁周囲の長さや、支持手段１３の外周に形成される凹部１３１の長さに適合するように選択される。規格品のＯリングには、金属等の円形を保持して変形しない材質のものもあるが、磁気分離装置１０で使用するＯリング１４は、矩形のカラム１１の内壁と支持手段１３との間の密封に使用するものである。したがって、Ｏリング１４には、ゴム製等のカラム１１及び支持手段１３の形状に合わせて変形可能な規格品のＯリングを使用する。
【００１９】
図３に示すように、複数のフィルター１２とＯリング１４が嵌め込まれた支持手段１３は、カラム１１の流路に設置される。図３では、カラム１１内に複数のフィルター１２‐支持手段１３‐複数のフィルター１２‐支持手段１３‐複数のフィルター１２の順に設置されている一例を示している。図３に示す磁気分離装置１０の場合、フィルター１２とＯリング１４が凹部１３１に嵌め込まれた支持手段１３とがカラム１１の流路内に配置された後にシール部材やネジ等を利用して筒部１１１と各蓋部１１２ａ，１１２ｂとを固定することで、密閉される。
【００２０】
この磁気分離システム１を利用して被処理水から磁性体を分離する際には、磁場印加装置２０によって磁気分離装置１０に磁場が印加されたうえで、流入管１１３ａを介して磁気分離装置１０内に被処理水が供給される。磁気分離装置１０内に供給された被処理水は、カラム１１の流路に配置される複数枚のフィルター１２を通過しながら処理水となって流出管１１３ｂから流出する。磁気分離装置１０には磁場が印加されているため、磁性体のフィルター１２は磁化されている。したがって、磁気分離装置１０は、磁化されたフィルター１２によって流入される被処理水の磁性粒子を捕獲し、磁性粒子が捕獲された液体を処理水として流出する。
【００２１】
このとき、磁気分離システム１では、フィルター１２とフィルター１２の間に密閉部材であるＯリング１４が嵌め込まれた支持手段１３を配置することで、被処理水が、フィルター１２の目を通過せずに、カラム１１の内壁とフィルター１２縁の隙間を通過することを防止できる。すなわち、処理水に磁性粒子が混入することを防止できる。
【００２２】
支持手段１３をカラム１１内に設置する際には、被処理水の処理水への漏れを防ぐため、支持手段１３をカラム１１の内壁に対して垂直に設置する必要がある。支持手段１３がカラム１１に対して垂直でない場合、フィルター１２に目詰まりが生じて圧力損失が高くなったときにカラム１１内で圧力のバランスを保つことが困難となり、カラム１１の内壁の四隅でＯリング１４との間に隙間ができやすくなる。
【００２３】
ここで、被処理水を多数枚のフィルター１２に通過させる程、多量の磁性粒子がフィルター１２で捕獲される。したがって、フィルター１２の枚数は多い程、捕獲する磁性粒子の量は多くなって処理水の水質は向上する。また、使用する支持手段１３及びＯリング１４の数が多い程、被処理水の流れに対してＯリング１４による密閉が安定し、処理水への磁性粒子の混入を防止することができるが、支持手段１３の配置に要する幅の分だけカラム１１内に配置できるフィルター１２の枚数が制限される。そのため、磁気分離装置１０で使用するフィルター１２の枚数と支持手段１３及びＯリング１４の数は、フィルター１２を利用した被処理水からの磁性粒子の分離性能とＯリング１４による気密性を考慮して定められる。
【００２４】
ここで、カラム１１の断面を矩形にするのは、図６に示すように、円形よりも矩形の方が同じ磁石を利用した場合でも断面積が１／４程度大きくなるとともに、強磁場空間に含まれる範囲も広くなり、磁性粒子の捕獲量を増加させるためである。すなわち、磁石２０１ａ，２０１ｂ面に近い空間程、磁場強度が強い強磁場空間となり、ヨーク２０２に近い空間や磁石と接していない空間は、磁場強度が弱い弱磁場空間となる。円形の場合には矩形の場合よりも断面積が小さくなるばかりでなく、弱磁場空間に含まれる空間も少なくなるが、強磁場空間に含まれる範囲も少なくなる。したがって、矩形のカラム１１を利用することで、強磁場空間を広く利用して効率的に磁性粒子を捕獲することができる。
【００２５】
磁気分離システム１では、フィルター１２で捕獲された磁性粒子の量が増加すると、新たに流入される磁性粒子は捕獲されにくくなる。したがって、磁気分離システム１では、磁性粒子の捕獲量が低下して処理水の水質が劣化した際には磁場印加装置２０による磁気分離装置１０への磁場の印加を中止し、流出管１１３ｂから逆洗水を供給し、磁性粒子を流入管１１３ａから排出する、いわゆる逆洗を行う。磁気分離システム１では、逆洗の後に再び磁場印加装置２０で磁気分離装置１０に磁場を印加して被処理水を供給すれば、被処理水中の磁性粒子が捕獲できるようになる。
【００２６】
磁気分離装置１０では、カラム１１内の流路の２つの壁面で形成されるコーナーは直角ではなく曲線であるとともに、支持手段１３のコーナーも曲線である。したがって、磁気分離装置１０に合わせたコーナー部分が直角の密閉部材を特注で用意する必要はなく、一般的には円形状で利用されるＯリングを密閉部材として利用することができる。すなわち、カラム１１内の流路と支持手段１３とのコーナー部分が直角であるときには円形状のＯリングの場合には気密性が低いばかりでなくＯリングが切れやすくなるが、コーナー部分を曲線にすることで、Ｏリングで十分な気密性を保つことができるようになる。
【００２７】
上述したように、実施形態に係る磁気分離システム１では、磁気分離装置１０のカラム１１の形状を矩形にすることで、利用する磁場範囲を拡大することができるため、磁性粒子の分離効率を向上することができる。また、容易に入手可能な規格品のＯリングを使用することができるため、磁気分離装置１０を容易に製造することができる。さらに、直角部分がないため、圧力による処理水への磁性粒子の混入も防止し、磁性粒子の分離効率を向上することができる。
【００２８】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１…磁気分離システム
１０…磁気分離装置
１１…カラム
１１１…筒部
１１２ａ…第１蓋部
１１２ｂ…第２蓋部
１１３ａ…流入管
１１３ｂ…流出管
１１４ａ〜１１４ｄ…コーナー
１２…フィルター
１２１ａ〜１２１ｄ…コーナー
１３…支持手段
１３１…凹部
１３２ａ〜１３２ｄ…コーナー
１４…Ｏリング
２０…磁場印加装置
２０１ａ…第１磁石
２０１ｂ…第２磁石
２０２…ヨーク
【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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