特開 2024-162741 マグネットセパレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162741

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】マグネットセパレータ

(51)【国際特許分類】

   B03C 1/14 20060101AFI20241114BHJP

   B03C 1/00 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

B03C1/14 101

B03C1/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078599

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000145448

【氏名又は名称】住友重機械ファインテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】西澤 信也

(72)【発明者】

【氏名】杉山 陽介

(57)【要約】

【課題】液体から非磁性粒子を効率的に分離回収することが可能なマグネットセパレータを提供する。
【解決手段】ドラムが、非磁性材料からなる外筒、及び外筒の内部に配置され外周面に磁石を配置した内筒を含む。流路の底板が、ドラムの外周面のうち下方を向く領域に間隔を隔てて対向し、ドラムの外周面との間に磁性粒子及び非磁性粒子が混在する液体が流れる流路を画定する。底板のうち、外筒の外周面に対向する箇所に第１開口が設けられており、第１開口が設けられた箇所に淀みを発生させる淀み発生構造が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非磁性材料からなる外筒、及び前記外筒の内部に配置され外周面に磁石を配置した内筒を含むドラムと、
前記ドラムの外周面のうち下方を向く領域に間隔を隔てて対向し、前記ドラムの外周面との間に磁性粒子及び非磁性粒子が混在する液体が流れる流路を画定する底板と
を備え、
前記底板のうち、前記外筒の外周面に対向する箇所に第１開口が設けられており、前記第１開口が設けられた箇所に淀みを発生させる淀み発生構造が設けられているマグネットセパレータ。

【請求項2】

前記淀み発生構造は、前記流路の上流側を向く第１段差面を含む請求項１に記載のマグネットセパレータ。

【請求項3】

前記淀み発生構造は、さらに、前記第１段差面よりも前記流路の下流側に設けられ、前記流路の下流側を向く第２段差面を含み、
前記底板のうち、前記第２段差面に起因する淀みが発生する位置に第２開口が設けられている請求項２に記載のマグネットセパレータ。

【請求項4】

さらに、
前記第１開口を通って落下する液体を収容する容器と、
前記容器に流入した液体を、前記第１開口よりも下流側において前記流路に戻す戻し流路と
を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマグネットセパレータ。

【請求項5】

非磁性材料からなる外筒、及び前記外筒の内部に配置され外周面に磁石を配置した内筒を含むドラムと、
前記ドラムの外周面の下方を向く面に間隔を隔てて対向し、前記ドラムの外周面との間に磁性粒子及び非磁性粒子が混在する液体が流れる流路を画定する底板と
を備え、
前記底板のうち、前記外筒の外周面に対向する箇所に第１開口が設けられており、前記第１開口が設けられた箇所より下流側に、前記流路の上流側を向く第１段差面が設けられているマグネットセパレータ。

【請求項6】

前記第１段差面の高さは、前記第１段差面が設けられている箇所における前記流路の、前記ドラムの半径方向の寸法の１／２以上である請求項５に記載のマグネットセパレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マグネットセパレータに関する。

【背景技術】

【0002】

研削盤から、磁性粒子を含むクーラントが排出される。クーラントから磁性粒子を除去するために、マグネットセパレータと呼ばれる固液分離装置が使用される。磁性粒子が除去されたクーラントは、研削盤に送られて再利用される。

【0003】

研削盤に用いられる砥粒は、アルミナや炭化珪素ダイアモンドのような非磁性体であるのが一般的である。このため、クーラントには、磁性粒子の他に非磁性粒子も含まれる。非磁性粒子を分離回収するマグネットセパレータが、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたマグネットセパレータにおいては、回転するドラムの外周面のうち下方を向く領域に対向する流路の底板に開口が設けられている。非磁性粒子は、この開口を通って落下することにより、クーラントから分離される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非磁性粒子をより効率的に回収する技術が望まれている。本発明の目的は、液体から非磁性粒子を効率的に分離回収することが可能なマグネットセパレータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によると、
非磁性材料からなる外筒、及び前記外筒の内部に配置され外周面に磁石を配置した内筒を含むドラムと、
前記ドラムの外周面のうち下方を向く領域に間隔を隔てて対向し、前記ドラムの外周面との間に磁性粒子及び非磁性粒子が混在する液体が流れる流路を画定する底板と
を備え、
前記底板のうち、前記外筒の外周面に対向する箇所に第１開口が設けられており、前記第１開口が設けられた箇所に淀みを発生させる淀み発生構造が設けられているマグネットセパレータが提供される。

【0007】

本発明の他の観点によると、
非磁性材料からなる外筒、及び前記外筒の内部に配置され外周面に磁石を配置した内筒を含むドラムと、
前記ドラムの外周面の下方を向く面に間隔を隔てて対向し、前記ドラムの外周面との間に磁性粒子及び非磁性粒子が混在する液体が流れる流路を画定する底板と
を備え、
前記底板のうち、前記外筒の外周面に対向する箇所に第１開口が設けられており、前記第１開口が設けられた箇所より下流側に、前記流路の上流側を向く第１段差面が設けられているマグネットセパレータが提供される。

【発明の効果】

【0008】

液体に混在する非磁性粒子は、淀みが発生した領域に沈殿しやすい。淀みが発生する領域に設けられた第１開口を通って、非磁性粒子が落下することにより、非磁性粒子を効率的に分離回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａは、第１実施例によるマグネットセパレータの断面図であり、図１Ｂは、ドラムの底部近傍を拡大した断面図である。

【図2】図２は、第１実施例によるマグネットセパレータの流路、第１開口、第１段差面、ドラムの平面視における位置関係を示す図である。

【図3】図３は、第１実施例の変形例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【図4】図４は、第１実施例の他の変形例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【図5】図５は、第１実施例のさらに他の変形例によるマグネットセパレータの流路、第１開口、第１段差面、ドラムの平面視における位置関係を示す図である。

【図6】図６は、第２実施例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【図7】図７は、第３実施例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１Ａ～図２を参照して、第１実施例によるマグネットセパレータについて説明する。図１Ａは、第１実施例によるマグネットセパレータの断面図であり、図１Ｂは、ドラムの底部近傍を拡大した断面図である。

【0011】

筐体２９内に、流路の底板２４が配置されており、底板２４の上に液体６１が流れる流路ＦＰが画定されている。液体６１に、磁性粒子６２及び非磁性粒子６３が混在している。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、流路ＦＰ内の液体６１の流れの向きを矢印で表している。筐体２９の流入口２１から流路ＦＰに液体６１が流入する。流入した液体６１は、流路ＦＰ内を流れ、流路ＦＰの下流側の端部近傍に設けられた流出口２２から流出する。

【0012】

筐体２９内にドラム２５が配置されている。ドラム２５は、その回転中心２５Ｒが液体６１の液面（すなわち水平面）と平行になり、液体６１の流れの方向に対して直交する姿勢で筐体２９内に支持されている。ドラム２５の外周面の一部の領域が、流路ＦＰを流れる液体６１に浸漬されている。ドラム２５が、非磁性材料からなる外筒２５Ａと、その内部に配置された内筒２５Ｂとを含む。外筒２５Ａは、モータ２６によって、回転中心２５Ｒの周りに回転する。モータ２６から外筒２５Ａへの駆動力の伝達は、例えばスプロケットとチェーンとによって行われる。外筒２５Ａの外周面の移動方向（周速方向）は、液体６１の流れの方向と反対向きである。

【0013】

内筒２５Ｂは、外筒２５Ａの内部空間に、外筒２５Ａの内周面からわずかな間隙を隔てて同軸状に配置されている。内筒２５Ｂは筐体２９に固定されて回転せず、内筒２５Ｂの外周面に複数の磁石２５Ｃが周方向に並んで配置されている。磁石２５Ｃの各々は、内周側の面と外周側の面とに、相互に異なる極性の磁極が現れ、周方向に関しては、Ｓ極とＮ極とが交互に現れるように配置されている。また、磁石２５Ｃは、周方向に関して、液体６１に浸漬されている領域、及び浸漬されている領域から外筒２５Ａの外周面の周速方向に内筒２５Ｂの頂上部に至るまでの領域に配置されている。複数の磁石２５Ｃは外筒２５Ａの外周面に磁束を発生させる。この磁束によって、磁性粒子６２が外筒２５Ａの外周面に吸着される。

【0014】

流路ＦＰの底板２４の一部は、ドラム２５の外周面のうち下方を向く領域に間隔を隔てて対向し、ドラム２５の外周面との間に流路ＦＰを画定する。ドラム２５の下方を向く外周面から底板２４までの径方向の寸法が所定の範囲に収まるように、底板２４が、ドラム２５の外周面の形状を反映した形状とされている。液体６１がドラム２５の外周面の近傍を流れるとき、磁石２５Ｃの磁力によって磁性粒子６２が外筒２５Ａの外周面に吸着される。吸着された磁性粒子６２は、外筒２５Ａの回転とともに移動し、液体６１から分離される。

【0015】

外筒２５Ａの頂上部から周速方向に１／８周程度進んだ位置において、スクレーパ２８が外筒２５Ａの外周面に接触している。外筒２５Ａの外周面のうちスクレーパ２８が接触している箇所には、磁石２５Ｃが配置されていない。スクレーパ２８は、外筒２５Ａの外周面上の磁性粒子６２を外周面から掻き取る。スクレーパ２８で掻き取られた磁性粒子６２は、異物排出口２３を通って回収容器６５に回収される。

【0016】

外筒２５Ａの外周面と液体６１の液面との接触箇所から、周速方向に向かって外筒２５Ａの頂上部に至るまでの位置において、ローラ２７が外筒２５Ａの外周面に押し付けられている。ローラ２７は、外筒２５Ａの回転軸からスプロケットとチェーンとを介して動力が伝達されることにより、外筒２５Ａの回転方向とは反対方向に回転する。ローラ２７の外周面には弾性体が配置されている。外筒２５Ａの外周面に吸着された磁性粒子６２が外筒２５Ａとローラ２７との間を通過する際に、磁性粒子６２とともに外筒２５Ａの外周面に付着している液分が除去される。

【0017】

流路ＦＰの底板２４のうち、ドラム２５の下方を向く外周面に対向する箇所に第１開口３０が設けられている。底板２４は、第１開口３０よりも流路ＦＰの下流側に、上流側を向く第１段差面２４Ｂを含む。第１段差面２４Ｂは、淀み発生構造として機能し、第１開口３０が設けられた箇所に淀み６６Ａを発生させる。

【0018】

非磁性粒子６３の比重は液体６１の比重より大きい。このため、非磁性粒子６３は、淀み６６Ａが発生している領域に沈殿する。液体６１及び淀み６６Ａ内に沈殿した非磁性粒子６３が、第１開口３０を通って落下し、流路ＦＰから分離される。流路ＦＰから分離された液体６１及び非磁性粒子６３が、容器６４に収容される。容器６４内が液体６１でほぼ充填されると、非磁性粒子６３のみが第１開口３０を通って容器６４内に落下し、回収される。

【0019】

図２は、流路ＦＰ、第１開口３０、第１段差面２４Ｂ、ドラム２５の平面視における位置関係を示す図である。ここで、「平面視における位置関係」とは、各構成要素を水平面に垂直投影したときの位置関係を意味する。筐体２９内に流路ＦＰの底板２４が配置されている。図２において、流路ＦＰ内の流れの向きを矢印で表している。流路ＦＰにドラム２５の回転中心２５Ｒが交差している。ドラム２５の両端は、流路ＦＰの両側の側壁より外側に配置されている。ドラム２５の外周面と流路ＦＰの側壁との間は、例えばフェルト部材、ゴム部材等でシールされており、液体６１が流路ＦＰの外に漏れ出さない構造にされている。

【0020】

第１段差面２４Ｂは、ドラム２５の回転中心２５Ｒのほぼ真下に配置されている。第１開口３０は、第１段差面２４Ｂよりも流路ＦＰの上流側に、第１段差面２４Ｂにほぼ接するように配置されており、ドラム２５の回転中心２５Ｒと平行な方向に長いスリットで構成される。

【0021】

液体６１の流れ方向に関する第１開口３０の寸法は、液体６１から分離すべき非磁性粒子６３の大きさに基づいて決めるとよい。非磁性粒子６３が砥粒である場合、液体６１の流れ方向に関する第１開口３０の寸法は、例えば１．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とするとよい。

【0022】

次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
第１実施例では、第１段差面２４Ｂの上流側に淀み６６Ａが発生し、淀み６６Ａが発生した領域に非磁性粒子６３が沈殿する。この領域に第１開口３０が設けられているため、非磁性粒子６３が第１開口３０を通って容器６４内に効率的に落下する。このため、第１段差面２４Ｂが設けられておらず、淀みが発生しない場合と比べて、非磁性粒子６３の回収効率を高めることができる。

【0023】

第１段差面２４Ｂに衝突した液体６１の一部は、第１段差面２４Ｂを乗り越えて斜め上方に向かう。このため、ドラム２５の外周面に向かう流れが発生する。このため、ドラム２５の外周面に向かう液体６１に混在する磁性粒子６２が、ドラム２５の外周面に吸着されやすくなる。これにより、磁性粒子６２の回収効率を高めることができる。

【0024】

第１段差面２４Ｂを設けることの効果を高めるために、第１段差面２４Ｂの高さを、第１段差面２４Ｂが配置されている箇所の上流側に隣接する流路ＦＰの厚さ（ドラム２５の半径方向の寸法）の１／２以上にすることが好ましい。また、第１段差面２４Ｂを高くしすぎると、第１段差面２４Ｂより上流側の流路ＦＰの厚さが大きくなる。その結果、ドラム２５の外周面から遠い位置（底板２４に近い位置）を流れる磁性粒子６２が多くなり、第１段差面２４Ｂより上流側における磁性粒子６２の吸着率が低下する。磁性粒子６２の吸着率の低下を抑制するために、第１段差面２４Ｂの高さを、第１段差面２４Ｂの上流側に隣接する流路ＦＰの厚さの２／３以下にすることが好ましい。

【0025】

次に、図３を参照して第１実施例の変形例によるマグネットセパレータについて説明する。図３は、第１実施例の変形例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【0026】

第１実施例（図１Ｂ）では、第１段差面２４Ｂが、ドラム２５の回転中心２５Ｒ（図１Ａ）を含む仮想的な平面にほぼ平行である。これに対して図３に示した変形例では、第１段差面２４Ｂが、第１開口３０に向かってやや傾斜している。このように、第１段差面２４Ｂを傾斜させることにより、第１段差面２４Ｂの下端（ドラム２５から遠い方の端部）の近傍に、淀み６６Ａが生じやすくなる。これにより、非磁性粒子６３を、より効率的に容器６４に回収することができる。

【0027】

ドラム２５の回転中心２５Ｒ（図１Ａ）を含む仮想的な平面に対する第１段差面２４Ｂの傾斜角を大きくしすぎると、第１段差面２４Ｂと底板２４との間に進入した磁性粒子６２が、ドラム２５からの磁力に引き寄せられて、第１段差面２４Ｂの表面に付着し、下流に流れなくなる。第１段差面２４Ｂの傾斜角は、磁性粒子６２が表面に付着しても、液体６１の流れによって第１段差面２４Ｂから離れ、下流に流れる程度にすることが好ましい。

【0028】

次に、図４を参照して、第１実施例の他の変形例によるマグネットセパレータについて説明する。図４は、第１実施例の変形例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。

【0029】

第１実施例（図１Ｂ）では、第１開口３０が第１段差面２４Ｂにほぼ接して配置されている。これに対して図４に示した変形例では、第１開口３０が、第１段差面２４Ｂから上流側にやや離れて配置されている。この場合でも、第１開口３０が、第１段差面２４Ｂに起因して発生する澱み６６Ａの範囲内であれば、非磁性粒子６３を効率的に回収することができる。

【0030】

次に、図５を参照して、第１実施例のさらに他の変形例によるマグネットセパレータについて説明する。図５は、第１実施例の変形例によるマグネットセパレータの流路ＦＰ、第１開口３０、第１段差面２４Ｂ、ドラム２５の平面視における位置関係を示す図である。

【0031】

第１実施例（図２）では、第１開口３０が、ドラム２５の回転中心２５Ｒに平行な方向に長い１本のスリットで構成されているが、第１開口３０の形状をその他の形状にしてもよい。図５に示した変形例では、第１開口３０が、ドラム２５の回転中心２５Ｒに平行な方向に並ぶ複数のほぼ円形の開口で構成されている。

【0032】

本変形例のように、第１開口３０を、円形の複数の開口で構成してもよい。なお、その他に、複数の開口のそれぞれを、楕円形や長円にしてもよい。また、第１開口３０を、複数の細長いスリット状の開口で構成してもよい。

【0033】

次に、第１実施例のさらに他の変形例について説明する。第１実施例（図１Ｂ）では、よどみ発生構造として、流路ＦＰの上流側を向く段差面を用いているが、その他の構造を用いてもよい。例えば、密な格子状の障害物を流路ＦＰ内に配置してもよい。

【0034】

次に、図６を参照して第２実施例によるマグネットセパレータについて説明する。以下、第１実施例によるマグネットセパレータと共通の構成については説明を省略する。

【0035】

図６は、第２実施例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。第２実施例では、底板２４に、第１段差面２４Ｂの他に、第１段差面２４Ｂよりも下流側に第２段差面２４Ｃが設けられている。第１段差面２４Ｂは流路ＦＰの上流側を向くが、第２段差面２４Ｃは流路ＦＰの下流側を向く。さらに、第２段差面２４Ｃよりも下流側の底板２４に第２開口３１が設けられている。

【0036】

第２段差面２４Ｃの下流側に、液体６１の淀み６６Ｂが発生する。第２開口３１は、この淀み６６Ｂが発生する範囲に設けられている。淀み６６Ｂ内に沈殿した非磁性粒子６３が、第２開口３１を通って容器６４内に落下する。

【0037】

次に、第２実施例の優れた効果について説明する。
第２実施例では、第１開口３０を通って回収されず第１段差面２４Ｂの位置を通り過ぎた非磁性粒子６３の一部が、淀み６６Ｂが発生している箇所に沈殿し、第２開口３１を通って容器６４に回収される。このため、非磁性粒子６３の回収効率をより高めることができる。

【0038】

次に、図７を参照して第３実施例によるマグネットセパレータについて説明する。以下、第１実施例によるマグネットセパレータと共通の構成については説明を省略する。

【0039】

図７は、第３実施例によるマグネットセパレータのドラムの底部近傍の断面図である。第１実施例（図１Ｂ）では、容器６４内に流入した液体６１は、そのまま容器６４内に留まる。このため、容器６４内が液体６１で満たされた後は、液体６１は第１開口３０を通って容器６４内に流入しない。非磁性粒子６３は、液体６１と非磁性粒子６３との比重の差によって第１開口３０を通って容器６４内に落下する。

【0040】

第３実施例では、容器６４内に流入した液体６１を、第１開口３０よりも下流側において流路ＦＰに戻す戻し流路６７が設けられている。戻し流路６７の容器６４側の端部は、容器６４の天面に開口している。戻し流路６７は、底板２４のうち第１段差面２４Ｂよりも下流側の箇所において、流路ＦＰに接続されている。戻し流路６７が接続された箇所における流路ＦＰの流路断面は、第１開口３０が設けられた箇所における流路ＦＰの流路断面より小さい。このため、戻し流路６７が接続された箇所における流速が、第１開口３０が設けられている箇所における流速より速い。

【0041】

この流速の差に起因して、第１開口３０の位置における液体６１の圧力に対して、戻し流路６７の下流端に負圧が生じる。この負圧により、容器６４内の液体６１が戻し流路６７を通って流路ＦＰ内に流入する。このため、図７において矢印で示すように、第１開口３０を通って流路ＦＰから容器６４内に流入し、容器６４内から戻し流路６７を通って流路ＦＰに戻る流れが発生する。

【0042】

次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
第３実施例では、容器６４内が液体６１で満たされた後も、第１開口３０を通って容器６４内に流入する流れが継続する。非磁性粒子６３が、この流れに乗って容器６４内に移動するため、非磁性粒子６３の回収効率を高めることができる。なお、非磁性粒子６３の比重は、液体６１の比重より大きいため、容器６４内で沈殿する。このため、容器６４内に回収された非磁性粒子６３が戻し流路６７を通って流路ＦＰに戻されることはない。

【0043】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0044】

２１ 流入口
２２ 流出口
２３ 異物排出口
２４ 流路の底板
２４Ｂ 第１段差面
２４Ｃ 第２段差面
２５ ドラム
２５Ａ 外筒
２５Ｂ 内筒
２５Ｃ 磁石
２５Ｒ 回転中心
２６ モータ
２７ ローラ
２８ スクレーパ
２９ 筐体
３０ 第１開口
３１ 第２開口
６１ 液体
６２ 磁性粒子
６３ 非磁性粒子
６４ 容器
６５ 回収容器
６６Ａ、６６Ｂ 淀み
６７ 戻し流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】