(57)【要約】【課題】流体中に含まれる磁性粒子を効率良く分離・除去するための磁性粒体分離装置を提供する。【解決手段】磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口３を備え、下端部に排出を備えるサイクロン式処理容器２と、サイクロン式処理容器２の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路６と、筒状流出通路６の下端に設けられた導入口７と、サイクロン式処理容器２の側壁の外側に配設された永久磁石部材１０と、永久磁石部材１０と側壁間に配設され、永久磁石部材１０がサイクロン式処理容器２内に対して作用する磁界をシールドするシールド手段２０と、シールド手段２０を磁界が作用する方向と直角な方向に移動する移動手段３０とを備えている。【選択図】図１
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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が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、
該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、
該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、
該サイクロン式処理容器の側壁の外側に配設された永久磁石部材と、
該永久磁石部材と該側壁の内壁間に配設され、該永久磁石部材が該サイクロン式処理容器内に対して作用する磁界をシールドするシールド手段と、
該シールド手段と該永久磁石部材とを相対的に磁界が作用する方向と直角な方向に移動する移動手段とを備えることを特徴とする磁性粒体分離装置。
【請求項２】
永久磁石部材は、分割片からなるN極と分割片からなるS極が円周方向に隣接されて配置されたNS磁極が円周方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒体分離装置。
【請求項３】
永久磁石部材は、分割片からなるN極と分割片からなるS極が円周方向に隣接されて配置されたNS磁極と非磁極とが、交互に円周方向に連続して配置されていることことを特徴とする請求項１に記載の磁性粒体分離装置。
【請求項４】
シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って円周方向に回動可能に配設され、移動手段によって回動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
【請求項５】
シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁内に埋設され、永久磁石部材が円周方向に回動可能に配設され、移動手段によって永久磁石部材が回動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
【請求項６】
リング状部材は、複数の貫通孔を円周方向に備え、貫通孔に対面する位置にあるN極又はS極では側壁内に対して磁界を作用し、貫通孔と対面する位置にないN極又はS極では側壁内への磁界がシールドされるようになっていることを特徴とする請求項４又は５に記載の磁性粒体分離装置。
【請求項７】
シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁外周に沿って上下方向に移動可能に配設され、移動手段によって上下方向に移動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
【請求項８】
シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁内に埋設され、永久磁石部材が上下方向に移動可能に配設され、移動手段によって上下方向に移動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁性粒体分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中の磁性粒子や気体中の磁性粒子等の磁性を有する微粒子等をサイクロン式処理容器を使って分離除去するための磁性粒体分離装置に関する。特に、本発明は、機械加工機等の切削液等に含まれる加工屑（磁性粒子）を除去するための磁性粒体分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工機においては、供給タンクに貯蔵された切削液が被加工物に供給された後、被加工物の加工屑を含む切削液がポンプで供給タンクに戻されることによって、切削液が加工機内を循環している。一般的に、被加工物から発生した加工屑は、加工機の循環経路の途中に設けられたフィルタ装置によって回収・除去されている。
【０００３】
フィルタ装置としては、ペーパーフィルタやバグフィルタやカートリッジフィルタ等の膜を用いたろ過式のものや加工屑を沈降させる沈降式のもの等がある。
【０００４】
しかし、ろ過装置は、使用時間が長くなるに従って、加工屑の粒体によってフィルタ膜が目詰まりを起こすので、定期的にあるいは不定期に、フィルタ装置を分解して、フィルタ膜を洗浄するか又は交換する必要があり、メンテナンスに費用がかかる、メンテナンスが面倒である等の問題を有している。また、沈殿式濃縮装置（シックナー）は、装置が大型になる、設備費が高い、微粒子を沈降させるのに時間がかかる等の問題を有している。
【０００５】
ところで、微粒子を捕集するために、遠心力を利用したサイクロンが広く利用されている。
【０００６】
乾式サイクロンでは一般に５μｍ以上の微粒子が、湿式サイクロンでは一般に１０μｍ以上の微粒子が、それぞれ捕集されている。したがって、大略１０μｍより粒子径の小さな微粒子を捕集するためには、サイクロンの入口速度を大幅にアップさせる必要がある。しかしながら、入口速度が大きくなるに従って、圧力損失が大きくなるので、エネルギー的に見て無駄の多い現実性の乏しいシステムとなってしまう。
【０００７】
特に、切削加工や研削加工に使用される切削液では、切削液中に含まれる加工屑を完全に除去する必要がある。特に、切削加工や研削加工の切削屑には高硬度の切粉があり、この切粉が切削液に含まれたままであると、被加工物にスクラッチなどの傷を発生させる元となる。この切粉は平均１０μｍ以下のものが多く、サイクロン処理装置では分離できない。そのために、現場では、フィルタと組み合わせ等の対応をしているが、十分でなく、更に別の対策が強く望まれていた。
【０００８】
対策の一例として、磁性粒子の回収方法として、サイクロン式処理装置の側壁の外側に磁石を配設し、この磁石を直径方向或いは、上下方向に移動させて、磁力が作用する状態と作用しなくなる状態とにすることで、サイクロン式処理装置内の磁性スラッジを吸着させて、その後吸着した磁性スラッジを側壁から離してサイクロン式処理装置から排出することが知られている（例えば、特許文献１）。
【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】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に示す１つのタイプでは、サイクロン式処理装置の側壁の外側に配設した永久磁石を直径方向外側に移動させるために、即ち、サイクロン処理容器から離れる方向に動かすために、磁力に逆らった大きな力が必要であり、設備が大掛かりとなるばかりでなく、サイクロン処理容器の側壁内面に吸着した磁性粒子を効果的に分離除去できないという問題を有する。
【００１０】
また、側壁に形成されたテーパー面に沿って磁石を下方向に動かして磁力を弱める別のタイプも開示しているが、このタイプでは、側壁のテーパー面に沿って大きく移動させないと磁力を弱めることができず、設備が大掛かりとなる。
【００１１】
さらに、どちらのタイプでも磁石を強い力で移動させる、或いは大きく移動させるために、経年変化で磁石位置が変化する可能があり、安定して切屑を吸着できなくなる或いは確実に磁力を開放して切屑を分離除去できなくなる可能性がある。
【００１２】
したがって、本発明は、サイクロン式処理容器と永久磁石を使って流体中に含まれる磁性粒子を分離・除去する磁性粒体分離装置において、効率良く且つ安定して分離・除去できる磁性粒体分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
具体的には、第１の発明は、磁性粒子を含む被処理流体が軸直交する接線方向から導入される流入口を備え、下端部に排出口を備えるサイクロン式処理容器と、
該サイクロン式処理容器の中央に軸方向に設けられ、処理流体を流出する筒状流出通路と、
該筒状流出通路の下端に設けられた導入口と、
該サイクロン式処理容器の側壁の外側に配設された永久磁石部材と、
該永久磁石部材と該側壁の内壁間に配設され、該永久磁石部材が該サイクロン式処理容器内に対して作用する磁界をシールドするシールド手段と、
該シールド手段と該永久磁石部材とを相対的に磁界が作用する方向と直角な方向に移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、永久磁石部材は、分割片からなるN極と分割片からなるS極が円周方向に隣接されて配置されたNS磁極が円周方向に連続して配置されていることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、永久磁石部材は、分割片からなるN極と分割片からなるS極が円周方向に隣接されて配置されたNS磁極と非磁極とが、交互に円周方向に連続して配置されていることを特徴とする。
【００１６】
第４の発明は、第１ないし３のいずれか１つの発明において、シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁の外周に沿って円周方向に回動可能に配設され、移動手段によって回動することを特徴とする。
【００１７】
第５の発明は、第１ないし３のいずれか１つの発明において、シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁内に埋設され、永久磁石部材が円周方向に回動可能に配設され、移動手段によって永久磁石部材が回動することを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、第４又は５の発明において、リング状部材は、複数の貫通孔を円周方向に備え、貫通孔に対面する位置にあるN極又はS極では側壁内に対して磁界を作用し、貫通孔と対面する位置にないN極又はS極では側壁内への磁界がシールドされるようになっていることを特徴とする。
【００１９】
第７の発明は、第１ないし３のいずれか１つの発明において、シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁外周に沿って上下方向に移動可能に配設され、移動手段によって上下方向に移動することを特徴とする。
【００２０】
第８の発明は、第１ないし３のいずれか１つの発明において、シールド手段はリング状部材からなり、リング状部材がサイクロン式処理容器の側壁内に埋設され、永久磁石部材が上下方向に移動可能に配設され、移動手段によって上下方向に移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、サイクロン処理容器内で側壁方向に運ばれた磁性粒子は、側壁に設けられた永久磁石部材によって、側壁の内壁上に吸着されるので、磁性粒子を含まないクリーンな流体が導入口から筒状流出通路に回収される。その上、シールド手段を側壁の内壁と永久磁石部材との間に介在させることによって、軽い力で簡単に磁力をシールドすることができるので、側壁の内壁上に吸着された磁性粒子を永久磁石の磁力から開放して、側壁の内壁から脱離することができ、磁性粒子を落下・排出できる。
【００２２】
第２の発明によれば、磁力の調整が簡単であり、内壁の円周面に効率良く磁性粒子を吸着・脱離できる。
【００２３】
第３の発明によれば、磁力を段階的に弱めることができるので、磁力を弱める際の移動手段の駆動力を小さいものとすることができ、且つ確実に安定して作動させることができる。
【００２４】
第４の発明によれば、シールド手段を回転することで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。
【００２５】
第５の発明によれば、永久磁石部材を回転することで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。
【００２６】
第６の発明によれば、簡単な構成で、磁力の作用する状態と作用しない状態とを確実に制御することができ、場合によっては、磁力を段階的に弱めることができる。
【００２７】
第７の発明によれば、シールド手段を上下動することで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。
【００２８】
第８の発明によれば、永久磁石部材を上下動することで磁力が作用する場合と作用しない場合とを得られるので、その制御が容易であり、確実に安定して作動させることができる。
【００２９】
本発明では、磁性粒子を含む被処理流体が、略円筒状のサイクロン式処理容器内に接線方向に導入され、略円筒状処理容器内を高速で旋回運動して下方に移動する。旋回運動の過程で、流体中の固体成分である磁性粒子や液体成分や気体成分が、遠心力によって径方向外側に運ばれる。このとき、各成分の比重により各成分に作用する遠心力の大きさが異なっており、比重の大きい磁性粒子がより大きな遠心力を受ける。逆に、中心には比重の軽いものが多くなり、比重の軽いもの（磁性粒体を含まない液体成分や気体成分）が、中央に筒状流出通路を通って上方向から排出される。そして、側壁方向に運ばれた磁性粒子は、側壁に設けられた永久磁石部材によって、側壁の内壁面に吸着される。
【００３０】
その後、シールド手段を側壁と永久磁石部材との間に介在させることによって、磁力を弱めるか或いは磁力をシールドすることによって、側壁の内壁上に吸着された磁性粒子は、側壁の内壁から脱離する。その結果、磁性粒子が落下して排出され、回収手段（図示せず）に回収される。したがって、流体中に含まれる磁性粒子が効率良く分離・除去される。
【００３１】
特に、研削砥石のように、被加工物の切粉と砥粒とが一緒になった切削屑では、切削屑である磁性粒子が大略１０μｍより小さい磁性微粒子であり、通常のサイクロン式処理装置では分離・除去することが困難であるが、本発明では、より効果的に分離・除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３３】
《発明の実施形態１》
図１ないし図４に基づいて、本発明の実施形態１を説明する。
【００３４】
実施形態１の磁性粒体分離装置１は、研削加工や切削加工や研磨加工等の各種機械加工を行うための機械加工機において、切削液の中に混入する切粉（即ち磁性粒子）、或いは切粉と砥粒との溶着したもの等からなる切削屑と切削液とを分離し、切削屑を分離回収する場合に適用したものである
磁性粒体分離装置１は、ステンレス、アルミニウムや樹脂等の非磁性体から構成されたサイクロン式処理容器２を備える。このサイクロン式処理容器２は、略円筒状の本体部分２aを備える。この本体部分２aの側壁の上側部分に流入口３が接線方向に設けられている。本体部分２aの下方には、本体部分２aに連続して略逆円錐形状で下方に向かって径が小さくなる略逆円錐形状部分２ｂと、この略逆円錐形状部分２ｂの下端部に設けられた絞り部８から更に下方に向かって逆に径が大きくなる略円錐形状部分２ｃを備える。さらに、略円錐形状部分２ｃの下端部に設けられた拡大部９から更に下方に向かって再び径が徐々に小さくなった略円錐形状の排出部分２ｄを備える。この排出部分２ｄの下端部に磁性粒子ｊの排出口４が設けられている。本体部分２a、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ及び排出部分２ｄの外周に円筒状の円筒外筒５が設けられている。なお、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、永久磁石部材の磁力の作用上で影響が無ければ、鋼管としても良い。本体部分２a、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ及び排出部分２ｄは別体で構成しているが、全部或いは一部が一体でも良い。本体部分２a、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ、排出部分２ｄ及び円筒外筒５も一体としても良い。本発明で言う側壁とは、円筒外筒５と本体部分２a、略逆円錐形状部分２ｂ、略円錐形状部分２ｃ、排出部分２ｄを含む。
【００３５】
サイクロン式処理容器２の中心部分には、軸方向に延びて筒状流出通路６が配設されている。筒状流出通路６の下端部に設けられた導入口７は、拡大部９とほぼ同じ高さ位置に設けられている。その理由は、流入口３から本体部分２aに流入され、略逆円錐形状部分２ｂに導かれた流体が、その流速を絞り部８で一端速められた後、略円錐形状部分２ｃによって、遠心力の作用で重量の重いもの（切削屑等の磁性粒子）は拡大部９に向かい、重量の軽いもの（切削液等）は、中央に残るようになる。そして、排出部分２ｄでは、拡大部９から排出口４に向かって絞られる構成であり、中央に残るようになった流体が導入口７から筒状流出通路６内に導かれる。その際に、導入口７が拡大部９よりも大きく離れて高い位置にあると、遠心力が十分に作用してない状態の流体（切削屑と切削液が混在した状態）が導入口７近辺に存在する結果となり、重量の重い切削屑も導入口７から筒状流出通路６に導かれる結果となる。また、逆に、導入口７が拡大部９よりも大きく離れて低い位置にあると、拡大部９の高さ位置で、遠心力の作用で重量の重い切削屑が拡大部９に分離集約し、中央部分に重量の軽い切削液に分離集約できるにも関わらず、再度両者が混ざり合う結果となる。そのために、筒状流出通路６の下端部に設けられた導入口７と拡大部９とは、ほぼ同じ高さ位置に設けられていることが好ましい。
【００３６】
また、導入口７が設けられた下端部は僅かに外側に拡径して設けられており、流体により確実に遠心力が作用するようにしてある。しかし、場合によれば、下端部は筒状流出通路６の本体部分と同径のままでもよい。
【００３７】
円筒外筒５の外側に永久磁石部材１０が設けられている。永久磁石部材１０には、図２〜図４に示すように、N極１２とS極１３からなるNS磁極群１１が円周方向に並んで設けられている。このNS磁極群１１の上端部が拡大部９や導入口７とほぼ同じ高さ位置に設けられている。NS磁極群１１は円筒外筒５に設けられた支持フレーム１５に取付けられている。円筒外筒５とNS磁極群１１との間に、シールド手段２０が回転可能に設けられている。シールド手段２０のリング状部材２１は、軟鋼等の磁性体からなっている。リング状部材２１の高さはNS磁極群１１の高さよりも少し高くなっている。リング状部材２１には、NS磁極１１の大きさに対応する大きさの貫通口２７が、NS磁極１１に対向する位置に設けられている。この貫通口２７は、隣接する NS磁極１１に対しては設けられてなく、その次のNS磁極に対して設けられているというように、隣接するNS磁極に対して間隔を空けて設けられている。リング状部材２１の背面（即ち、NS磁極群１１側）には、非磁性体からなるガイドリング２３がリング状に設けられている。ガイドリング２３を設けることにより、リング状部材２１が滑らかに移動できるようになっている。リング状部材２１の内面（即ち、円筒外筒５側）には、凹部２４が形成され、この凹部２４の上下端部に、円筒外筒５の外周に接触する接触部２５が設けられている。リング状部材２１が回転する際の接触抵抗を少なくするために、凹部２４が設けられている。リング状部材２１の下端部にブラケット部２２が一体に設けられている。ブラケット部２２は、支持フレーム１５に設けられた孔１５aを貫通して延びており、移動手段としてのエアシリンダ３０に接続されている。移動手段としては、エアシリンダやモーター等の公知の駆動手段を使用できる。なお、シリンダ３０は、図１に示すように２ヶ所設けているが、この数に限られるものではなく、１つでも良く、また２つより多くてもよい。
【００３８】
次に、実施形態１の磁性粒体分離装置１の動作について説明する。シールド手段２０は、図３（B）に示すように、シールド手段２０の貫通口２７が1つのNS磁極１１（図３(B)の左側NS磁極）に対応する位置にあって、このNS磁極１１には、排出部２ｄの内部に磁力が作用する状態にあり、隣接するNS磁極１１に対しては貫通口２７が位置せずにリング状部材２１が塞ぐ状態にあり、この位置のNS磁極に対しては排出部分２ｄの内壁に付着した磁性粒子ｊが付着（トラップ）されない磁力状態にある。このように、NS磁極１１は交互に磁力が作用する状態にある。この状態で、磁性粒子ｊを含む被処理流体ｒが、高速で、接線方向に流入口３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ｒは、本体部分２aの側壁内面に沿うように、旋回運動を行う。本体部分２aの内部では、導入された被処理流体ｒが本体部分２a内を旋回運動することにより旋回流が生じ、略逆円錐形状部分２ｂに導かれる。略逆円錐形状部分２ｂの下端部に設けられた絞り部８によって、旋回流の速度が高くなり、略円錐形状部分２ｃに導かれる。略円錐形状部分２ｃにおいて、高速度の旋回運動による遠心力が強く作用する。その結果、比重の大きな磁性粒子ｊには、より大きな遠心力が作用して、径方向外方に運ばれて拡大部９に集約するようになる。この磁性粒子ｊは、NS磁極群１１の磁力によって、拡大部９方向に引っ張られると同時に排出部分２ｄの内壁面に保持された状態となる。その結果、被処理流体ｒは、サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分と、拡大部９に偏在した磁性粒子ｊの層とに分離される。サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分は、排出部分２ｄにおいて上向き軸方向の力が働いて、導入口７から筒状流出通路６に導かれて、クリーンな液体として磁性粒体分離装置１から外部に流出される。
【００３９】
そして、拡大部９の排出部分２ｄの内壁面に多くの磁性粒子ｊが付着した後、シールド手段２０のリング状部材２１を、図３（C）の位置に回転させ、貫通口２７が隣接するNS磁極１１の位置になるようにする。このことによって、貫通口２７に対向する位置にあったNS磁極１１に対しては、貫通口２７がないリング状部材２１が存在する位置となるので、NS磁極１１の磁力が磁性粒子ｊに作用することが弱くなるか無くなりこととなり、逆に、今までリング状部材２１が位置していて磁力が磁性粒子ｊに作用してなかったNS磁極１１に対しては、貫通口２７が対面することによって、NS磁極１１の磁力が磁性粒子ｊに作用するようになる。このようにして、隣接するNS磁極１１に対して交互に磁力が作用することで、連続して磁性粒子ｊをトラップしたり、トラップを解除したりでき、流出口４から磁性粒子ｊが排出される。実施形態１では、磁力が作用するNS磁極と磁力が作用しないNS磁極が半分ずつであり、磁力を解除する際のシールド手段２０を移動させる駆動力が全部のNS磁極の磁力を解除することに比較して半分の駆動力で済む。また、磁力を剪断する方向にシールド手段２０が移動するので、磁力を軽い力で確実に遮断できる。
【００４０】
実施形態1では、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。更に、永久磁石部材１０を動かすのではなく、円筒外筒５と永久磁石部材１０との間に設けたシールド手段２０を移動させて、永久磁石部材１０の磁力が排出部分２ｄの内壁面の磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。
【００４１】
《発明の実施形態２》
次に、図５に基づいて、本発明の実施形態２について説明する。なお、実施形態２において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。
【００４２】
実施形態２では、Ｎ極１２及びＳ極１３からなるNS磁極１１に隣接して非磁極１４が配設されている。非磁極１４は、Ｎ極１２、Ｓ極１３と同じ幅で設けられている。Ｎ極１２、Ｓ極１３及び非磁極１４が順番に並接されている。また、シールド手段４０のリング状部材４１には、円形の貫通口４７が設けられている。この貫通口４７は、図５（B）に示すように、N極１２の上半分に対応する位置とS極１３の下半分に対応する位置に設けられている。このことによって、リング状部材４１が図５（C）の位置まで回転すると、N極１２がシールドされ、S極１３は磁力が作用する状態にある。更に、図５（ｄ）の位置まで回転すると、S極１３がシールドされ、N極１３は磁力が作用する状態にある。更に回転すると図５（ｂ）の位置になり、N極１２、S極１３共に磁力が作用する状態となる。このように、リング状部材４１を段階的に回転することで、N極１２及びS極１３の磁力を順次解除するようにすることができる。
【００４３】
実施形態２でも、実施形態１と同様に、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。また、磁力を剪断する方向にシールド手段４０が移動するので、磁力を軽い力で確実に遮断できる。更に、永久磁石部材１０を動かすのではなく、円筒部材５と永久磁石部材１０との間に設けたシールド手段４０を移動させて、永久磁石部材１０の磁力が側壁５である排出部分２ｄも内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。
【００４４】
なお、実施形態２では、リング状部材４１は段階的に回転して、図５（B）の状態から図５（D）の状態になり、更に回転して図５（B）の状態になり順次回転するようになっているが、図５（B）の状態の後、逆回転して図５（D）、図５（C）、図５（B）に戻っても良く、図５（B）の状態から、図５（C）、図５（D）の状態になり、その後図５（C）、図５（B）と逆回転して戻っても良い。
【００４５】
なお、貫通孔４７は円形であるが、この形状に限られるものいではなく、どのような形状、例えば矩形状等でも良い。また、貫通孔４７は上下逆にしても良く、同じ高さに設けることも可能である。
【００４６】
《発明の実施形態３》
次に、図６及び図７に基づいて、本発明の実施形態３について説明する。なお、実施形態３において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。
【００４７】
実施形態３では、永久磁石部材１１０が、回転可能に円筒外筒５の外周に設けられている。具体的には、永久磁石部材１１０のNS磁極１１１の上端部が、拡大部９とほぼ同じ高さになるように配置されて、支持フレーム１１５に支持されている。支持フレーム１１５は円筒外筒５の外周に回転可能に設けられ、移動手段であるシリンダ３０に連結されている。永久磁石部材１１０のNS磁極１１１は、Ｎ極１１２及びＳ極１１３からなる。Ｎ極１１２及びＳ極１１３が隣接され、その次にはＮ極１１２及びＳ極１１３を合わせた幅分に相当する非磁極１１４が設けられ、この配列で連続して設けられている。また、シールド手段であるリング状部材１２０は、NS磁極１１１と対向する高さ位置で、排出部分２ｄの外壁に埋設されている。リング状部材１２０は、Ｎ極１１２及びＳ極１１３の幅（非磁極１１４の幅）に相当する貫通孔１２１が、同幅毎に設けられている。
【００４８】
この実施形態３の作動状態を説明する。永久磁石部材１１０とシールド手段１２０とが、図７（Ａ）の位置関係にある場合、NS磁極１１１のＮ極１１２及びＳ極１１３が、貫通孔１２１に対面する位置になく、シールド手段１２０によって、NS磁極１１１の磁力が排出部分２ｄの内壁に作用しなくなる状態になり、排出部分２ｄに吸着されていた磁性粒子ｊが脱落して落下し、排出口４から排出される。その後、シリンダ３０によって、永久磁石部材１１０が回転されて、永久磁石部材１１０とシールド手段１２０とが、図７（Ｂ）の位置関係に来ると、NS磁極１１１のＮ極１１２及びＳ極１１３が貫通孔１２１に対面する位置になるので、NS磁極１１１の磁力が排出部分２ｄの内壁に作用することとなり、排出部分２ｄの内壁に集約する磁性粒子ｊを吸着する（トラップする）。
【００４９】
実施形態３では、永久磁石部材１１０とシールド手段１２０とが、図７（Ａ）と図７（Ｂ）との位置関係になるように、永久磁石部材１１０を往復回転させることで、排出部分２ｄの内壁に集約する磁性粒子ｊを吸着したり、脱落したりすることができる。
【００５０】
実施形態３でも、実施形態１と同様に、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。また、磁力を剪断する方向に永久磁石部材１１０が移動するので、軽い力で磁力を確実に遮断できる。
【００５１】
実施形態３では、シールド手段１２０を排出部分２ｄに埋設し、円筒外筒５の外周には設けてないので、円筒外筒５の外周のスペースをコンパクトにできる。また、円筒外筒５の外周における構造が簡素化でき、製造コストを低減でき、メンテナンスも容易である。
【００５２】
なお、NS磁極１１１の配列及び貫通孔１２１の大きさ・位置等はこの構造に限られるものではなく、シールド手段１２０を埋設し、永久磁石部材１１０を回転させることで、永久磁石部材１１０のNS磁極１１１群の磁力が排出部分２ｄの内壁の磁性粒子ｊに作用する状態と非作用状態にできれば、上記構造以外でも良い。また、シールド手段１２０は、排出部分２ｄの外周に埋設したが、この位置に限られるものではなく、永久磁石部材と排出部分２ｄの内壁との間にあればよいので、排出部分２ｄ内で無く、円筒外筒５の内周や外周、或いは内部に埋設するようにしても良く、当然、排出部分２ｄ内に埋設しても良い。
【００５３】
《発明の実施形態４》
次に、図８及び図９に基づいて、本発明の実施形態４について説明する。
【００５４】
なお、実施形態４において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。
【００５５】
側壁である円筒外筒５の外側に永久磁石部材１０が設けられている。永久磁石部材１０のNS磁極群１１は円筒外筒５に設けられた支持フレーム１５’に取付けられている。円筒外筒５とNS磁極群１１との間にシールド手段５０が上下動可能に配設されている。このシールド手段５０のリング状部材５１が設けられている。リング状部材５１の背面（即ち、NS磁極群１１側）には、非磁性体からなるガイドリング５３がリング状に設けられている。リング状部材５１の下端部にフランジ部５２が一体に設けられている。フランジ部５２に移動手段としてのエアシリンダ５９が接続されている。５６は、リング状部材５１が下降した際の下端の位置決めを行うストッパである。
【００５６】
なお、シリンダ５９は、図６に示すように２ヶ所設けているが、この数に限られるものではなく、１つでも良く、また２つより多くてもよい。シールド手段５０のリング状部材５１が同時に上下動するようになっているが、例えば、半円ずつ上下動する、或いは９０°分ずつ上下動するようにしても良い。その場合は、シリンダを別々に設けると上下動がスムーズにコントロールできる。
【００５７】
次に、実施形態４の動作について説明する。シールド手段５０は図８に想像線で示すように、下端位置に移動して、永久磁石部材１０のNS磁極群１１がサイクロン式処理容器２内の磁性粒子ｊに作用する状態になっている。この状態で、磁性粒子ｊを含む被処理流体ｒが、高速で、接線方向に流入口３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ｒは、本体部分２aの側壁内面に沿うように、旋回運動を行う。本体部分２aの内部では、導入された被処理流体ｒが本体部分２a内を旋回運動することにより旋回流が生じ、略逆円錐形状部分２ｂに導かれる。略逆円錐形状部分２ｂの下端部に設けられた絞り部８によって、旋回流の速度が高くなり、略円錐形状部分２ｃに導かれる。略円錐形状部分２ｃにおいて、高速度の旋回運動による遠心力が強く作用する。その結果、比重の大きな磁性微粒子ｊには、より大きな遠心力が作用して、径方向外方に運ばれて拡大部９に集約するようになる。この磁性微粒子ｊは、NS磁極群１１の磁力によって、拡大部９方向に引っ張られると同時に排出部分２ｄの内壁面に保持された状態となる。
【００５８】
その結果、被処理流体ｒは、サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分と、拡大部９に偏在した磁性粒子ｊの層とに分離される。サイクロン式処理容器２の略中央部（筒状流出通路６の外壁付近）に存する液体成分は、排出部分２ｄが逆円錐形状で絞られた形状となっているので、上向き軸方向の力が働いて、導入口７から筒状流出通路６に導かれて、クリーンな液体として磁性粒体分離装置１から外部に排出される。
【００５９】
そして、拡大部９の排出部分２ｄの内壁面に多くの磁性粒子ｊが付着した後、シールド手段５０のリング状部材５１を上昇させ、円筒外筒５とNS磁極群１１との間に介在させる。このことによって、NS磁極群１１の磁力が磁性粒子ｊに作用する磁力が弱くなるか無くなり、排出部分２ｄの内壁面に偏在している磁性粒子ｊは、排出部分２ｄの内壁面に沿って落下していき、排出口１７から排出される。
【００６０】
その後は、再び、シールド手段５０を下降させて、初期の状態とする。この動作を繰り返すことによって、被処理流体ｒを、磁性粒子ｊとクリーンな液体とに分離し、夫々を排出して回収する。
【００６１】
実施形態４では、サイクロン式処理容器２の略逆円錐形状部分２ｂを通ってから絞り部８に向かって旋回流が高速になり、高速で略円錐形状部分２ｃで拡がるので、比重の重い磁性粒子ｊが効率的に拡大部９の方向に移動し、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。更に、永久磁石部材１０を動かすのではなく、円筒外筒５と永久磁石部材１０との間に設けたシールド手段２０を移動させて、永久磁石部材１０の磁力が排出部分２ｄの内壁面に付着した磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。
【００６２】
《発明の実施形態５》
次に、図１０に基づいて、本発明の実施形態５について説明する。
【００６３】
実施形態５では、実施形態３と同様に、シールド手段であるリング状部材１５１を排出部分２ｄの外周に埋設しており、円筒外筒５の外側にあったシールド手段を無くす点で同様な考え方の構造を採用している。実施形態３と異なるのは、実施形態３では永久磁石部材が往復回転していたが、この実施形態５では、永久磁石部材が上下動することである。そのために、実施形態３とはリング状部材１５１の埋設位置が異なり、実施形態５では、永久磁石部材１１０が下降した位置にリング状部材１５１が埋設されている。実施形態５では、永久磁石部材１１０のリング状部材１１１が支持フレーム１１５に支持されている。支持フレーム１１５は、移動手段であるシリンダ１５９に連結されて、上下動するようになっている。１５６は支持フレーム１１５が下降した際のストッパを示す。
【００６４】
実施形態５では、永久磁石部材１１０のリング状部材１１１を上下動させることで、リング状部材１１１の磁力が排出部分２ｄの内壁面に集約する磁性粒子ｊに作用したり、作用しなくなったりするので、簡単で且つ確実に磁性粒子ｊを分離・排出できる。
【００６５】
実施形態５でも、実施形態３と同様に、リング状部材１５１を排出部分２ｄに埋設し、円筒外筒５の外周には設けてないので、円筒外筒５の外周のスペースをコンパクトにできる。また、円筒外筒５の外周における構造が簡素化でき、製造コストを低減でき、メンテナンスも容易である。実施形態５では、リング状部材１５１に貫通孔を設けることなく、単純なリング状部材とすれば良く、製造コストが大幅に低減できる。また、リング状部材１５１と永久磁石部材１１１との位置合わせも簡単であり、作業性に優れる。
【００６６】
また、リング状部材１５１は、排出部分２ｄの外周に埋設したが、この位置に限られるものではなく、永久磁石部材と排出部分２ｄの内壁との間にあればよいので、排出部分２ｄ内で無く、円筒部材５の内周や外周、或いは内部に埋設するようにしても良く、当然、排出部分２ｄ内に埋設しても良い。
【００６７】
なお、シリンダ１５９は、図１０に示すように２ヶ所設けているが、この数に限られるものではなく、１つでも良く、また２つより多くてもよい。２つのシリンダ１５９が同期してリング状部材１１５が同時に上下動するようになっているが、例えば、半円ずつ上下動する、或いは９０°分ずつ上下動するようにしても良い。その場合は、シリンダを別々に設けると上下動がスムーズにコントロールできる。
【００６８】
《発明の実施形態６》
次に、図１１に基づいて、本発明の実施形態６について説明する。
【００６９】
なお、実施形態６において、実施形態１と共通する部分に関してはその説明を省略し、実施形態１と相違する特徴部分を中心に説明する。
【００７０】
実施形態６において、実施形態１と異なるのは、サイクロン式処理容器２’の形状と筒状流出通路６の導入口７’の形状である。即ち、サイクロン式処理容器２’は、円筒状の本体部分２ａ’に連続して、略逆円錐形状部分２ｂ’が設けられており、この略逆円錐形状部分２ｂ’のテーパー面２ｃ’の途中に導入口７’が配設されている。永久磁石部材１０、シールド手段２０は実施形態1と同じである。
【００７１】
実施形態６では、比較的大きな磁性粒子を含む被処理流体に適しており、被処理流体が略逆円錐形状部分２ｂ’のテーパー面２ｃ’で流速を早めて落下している途中で、永久磁石部材１０の磁力で磁性粒子がテーパー面２ｃ’に吸着される。そしてシールド手段２０を回転することで、永久磁石部材１０の磁力を制御することで、吸着されるＮＳ磁極１１と吸着されないＮＳ磁極とが制御されて、磁性粒子が回収されて流出口４から排出される。
【００７２】
実施形態６でも、サイクロン式処理容器２’の略逆円錐形状部分２ｂ’のテーパー面２ｃ’を通って旋回流になって落下している際に、比重の重い磁性粒子ｊが永久磁石部材１０に吸着されるので、クリーンな液体が中心部に残るようになり、分離が効果的に行われる。更に、永久磁石部材１０を動かすのではなく、円筒外筒５と永久磁石部材１０との間に設けたシールド手段２０を移動させて、永久磁石部材１０の磁力が円筒外筒５の内側の磁性粒子ｊに作用することをコントロールするので、磁力の作用・非作用の制御が確実であり、且つ安定している。
【００７３】
なお、実施形態6においても、実施形態３と同様にシールド手段２０を排出部分２ｄに埋設するように変更しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、液体中の磁性粒子や気体中の磁性粒子等の磁性を有する微粒子等をサイクロン式処理容器を使って分離除去するための磁性粒体分離装置、機械加工機等の切削液等に含まれる加工屑（磁性粒子）を除去するための磁性粒体分離装置に適用できる。また、気体中に磁性微粒子が含まれた被処理流体に対しても、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態１に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図１の要部拡大図を示す。
【図３】本発明の実施形態１の永久磁石部材とシールド手段の位置関係を説明する図である。（Ａ）は永久磁石部材のＮ極及びＳ極の配列を示す模式図である。（Ｂ）は、シールド手段の貫通口の位置を示す模式図である。（Ｃ）は、シールド手段の貫通口の位置が移動した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態１の永久磁石部材とシールド手段の平面図を示す。
【図５】本発明の実施形態２に係る磁性粒体分離装置の部分図を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。
【図７】図６の磁性粒体分離装置の部分図を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。
【図９】図８の磁性粒体分離装置の部分図を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態５に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態６に係る磁性粒体分離装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１        磁性粒体分離装置
２        サイクロン式処理容器
３        流入口
５        円筒外筒
６        筒状流出通路
７        導入口
８        絞り部
９        拡大部
１０      永久磁石部材
１１      NS磁極群
１２      N極
１３      S極
１５      支持フレーム
２０      シールド手段
２１      リング状部材
２２      ブラケット部
３０      移動手段
【図１】
2009050826.tif 000003
【図２】
2009050826.tif 000004
【図３】
2009050826.tif 000005
【図４】
2009050826.tif 000006
【図５】
2009050826.tif 000007
【図６】
2009050826.tif 000008
【図７】
2009050826.tif 000009
【図８】
2009050826.tif 000010
【図９】
2009050826.tif 000011
【図１０】
2009050826.tif 000012
【図１１】
2009050826.tif 000013