JP2005262058A - 磁力選別方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
磁極に磁着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物を、効率良く磁界から離脱させる磁力選別方法およびその装置を提供する。
【解決手段】
磁気ローラ１４に磁着された磁性物１３を、磁気ローラ１４と飛移対向極１８との磁気勾配を利用して飛移対向極１８に飛移させ、その後、飛移対向極１８に磁着した磁性物１３を交流電磁石６７の交流磁界の作用により脱磁する。その結果、強磁を有する磁性物１３および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物１３であっても、効率良く磁界から離脱させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は磁力選別方法およびその装置、詳しくは磁気ローラなどに吸着された強磁性物、微粒子状の磁性物を効率良く磁界から離脱させる磁力選別方法およびその装置に関する。

生物化学的下水処理法の一種として、沈殿池の汚泥物質中に４４〜７４μｍの微粒子状のマグネタイトを投入し、その後、沈殿池の下水中に空気をバブリングしてマグネタイト（ＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）に汚泥物質（有機物）を付着し、無害化する方法が知られている。
使用後のマグネタイトは、例えば特許文献１のように、沈殿池中から下水とともに取り出され、ドラム型の磁力選別機により磁力選別して回収されている。

以下、図１０を参照して、従来の磁力選別機１００を説明する。
図１０に示すように、従来の磁力選別機１００は、底板の一端部にマグネタイトを含む被処理水の入口１０１ａが形成され、底板の他端部に非磁性物の出口１０１ｂが形成された処理槽１０１と、処理槽１０１の液面付近における入口１０１ａと出口１０１ｂとの間に配置され、下半分が液面下に浸漬される回転ドラム１０２と、ドラム内周面に沿って回転ドラム１０２の内部空間に収納され、ドラム外周面上を移送中の吸着物を磁界から離脱させる磁板切欠部１０３ａが水面上に配置された回転ドラム１０２の軸線方向から視て略Ｃ字形状を有する固定磁板１０３と、磁板切欠部１０３ａと対向する回転ドラム１０２に先端部が押し付けられ、他端部が処理槽１０１に外設された排出ダクト１０４上に配置されたスクレーパ１０５と、スクレーパ１０５上の吸着物を回転羽根１０６ａにより排出ダクト１０４に向かって掻き送るスキンマ１０６とを備えている。

入口１０１ａから被処理水が処理槽１０１に流入されると、固定磁板１０３の磁力によりマグネタイトが回転ドラム１０２の外周面に吸着される。その後、回転ドラム１０２の回転に伴ってマグネタイトは液面上に移送され、磁板切欠部１０３ａと対向する部分で固定磁板１０３の磁界から離脱する。それと同時に、スクレーパ１０５によりマグネタイトが回転ドラム１０２から掻き取られる。その途中、スクレーパ１０５上のマグネタイトはスキンマ１０６により下流に掻き送られ、排出ダクト１０４に投下される。そして、排出ダクト１０４の下端部に形成された排出口１０１ｂを通って外部に排出される。

また、従来、別の磁力選別機として、永久磁石から発生する磁力線が磁気ローラの外周面に対して実質的に直交するように構成し、吸着物の選別効率を高めた特許文献２に記載されたものが知られている。
特許文献２の磁力選別機の具体的な構成は、主に、磁気ローラと、磁気ローラの外周面から所定の距離離れた対極磁石群とを備えている。磁気ローラは、回転軸と、この回転軸の軸線方向に互いに所定の間隔をあけ、しかも各磁化方向が回転軸の軸線方向に向いた複数のリング形状の永久磁石と、隣接する永久磁石と永久磁石との間に介在され、永久磁石の外径と同一または永久磁石の外径より若干大径な強磁性体からなる磁気誘導円板とを有している。また、各永久磁石の磁極は、磁気誘導円板を介して同極性となっている。上記対極磁石群は、磁気ローラによる磁性体の磁力選別が行われる領域内に、各磁気誘導円板に対向させた状態で、かつ磁気ローラの外周面に沿って扇形状に配置されている。

これにより、隣接する同極性の永久磁石から発生した磁力が合成され、永久磁石を強磁力化することができる。しかも、隣接する永久磁石の磁力線が、磁気誘導円板内を通過して磁気ローラの外周面までそれぞれ誘導される。その結果、磁気誘導円板の外周面から半径方向の外側に発生する磁界の磁束密度を、例えば１４０００Ｇ程度までに強化することができる。
特開平１１−２０７３８１号公報 特開２００３−８０１０９号公報

このように、特許文献１の磁力選別機１００では、回転ドラム１０２に吸着されたマグネタイトをスクレーパ１０５により掻き取っていた。そのため、スクレーパ１０５の先端部が回転ドラム１０２との接触により磨耗した場合、マグネタイトが回転ドラム１０２とスクレーパ１０５との隙間を順次擦り抜ける現象が発生していた。その結果、マグネタイトの回収率が低下していた。
また、前述したように、従来は粒径４４〜７４μｍのマグネタイトが汎用されていた。しかしながら、最近ではマグネタイトの総表面積を大きくし、汚泥物質の吸着効率を高めるため、０．１〜１μｍの極めて微細なマグネタイトが利用されてきた。
このように、マグネタイトが極粒子化されると、ほとんどのマグネタイトが回転ドラム１０２とスクレーパ１０５との隙間を擦り抜けてしまい、マグネタイトの回収がさらに困難になるおそれがあった。

また、特許文献２の磁力選別機によれば、このように磁気誘導円板から発生する磁束密度を、例えば１４０００Ｇ程度まで強化することで、油に濡れた０．１〜１μｍという極めて微細なマグネタイトの磁力選別も可能になる。しかしながら、約１４０００Ｇという大きな磁力で磁気誘導円板に吸着された極めて微小なマグネタイトは、磁気ローラから離脱させることが困難であった。

この発明は、磁極に吸着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物を、効率良く磁界から離脱させることができる磁力選別方法およびその装置を提供することを目的としている。
また、この発明は、弱磁性物を磁力選別することができ、磁極に吸着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物を、効率良く磁界から離脱させることができる磁力選別装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、磁性物と非磁性物とが混在する被選別物から、磁力により、この磁性物を、移送部材の外周面に吸着する工程と、移送部材により移送されて、磁性物が飛移部材の外周面に接近した飛移位置に達した時、移送部材と飛移部材との間の磁気勾配により、磁性物を飛び移らせて飛移部材の外周面に吸着する工程と、飛移部材により磁性物を離脱位置に移送し、磁性物に作用する磁力を低減して磁性物を飛移部材の外周面から離脱させる工程とを含む磁力選別方法である。

請求項１に記載の発明によれば、移送部材は、例えばその内部に保有する永久磁石により所定の磁力を有している。この磁力により移送部材の外周面に磁性物のみを吸着する。被選別物中の非磁性物は移送部材の外周面に吸着されない。そして、この状態から移送部材が例えば回転移動して、その外周面に吸着した磁性物が飛移位置に達すると、この磁性物が、移送部材と飛移部材との間の磁気勾配により、飛移部材の外周面に飛移して、その外周面に吸着される。

飛移した後の磁性物は、飛移部材が例えば回転移動することで、飛移位置から離脱位置まで移送される。この離脱位置では、磁性物に作用する磁力が、飛移位置のそれよりも大きく低減される。この結果、磁性物は、その自重などにより、飛移部材の外周面から離脱される。すなわち、被選別物から磁性物と非磁性物とが磁力により選別されるのである。

被選別物の種類は限定されない。例えば、下水汚泥が挙げられる。また、磁性物の種類も限定されない。例えば、生物化学的下水処理に利用される微細なマグネタイトや鉄粉などが挙げられる。非磁性物としては、例えばアルミニウムといった磁性を有さない金属を採用することができる。その他、水（下水を含む）、油または水と油との混合液など、磁性を有さない液体などを採用することができる。
移送部材による磁性物の移送は、移送部材を回転移動しても、直線移動しても、または、曲線移動することで、達成してもよい。
移送部材およびその外周面に磁力により磁性物を吸着する手段は限定されない。例えば、ローラ式磁力選別手段、ドラム式磁力選別手段、その他、各種のマグネットコンベアなどを採用することができる。
ローラ式磁力選別手段とは、回転軸を中心にして回転し、接触した被選別物に含まれる磁性物を外周面に吸着させて磁力選別する磁気ローラを備えたものである。ローラ式磁力選別手段における移送部材は、磁気ローラである。
ドラム式磁力選別手段とは、回転軸を中心にして回転する回転ドラムと、回転ドラム内に収納され、回転ドラムの軸線に直交する断面形状が略Ｃ字形状の固定磁板とを備えたものである。ドラム式磁力選別手段での移送部材は、回転ドラムとなる。
磁力選別手段に組み込まれた磁石は、永久磁石を採用することができる。磁石のＮ極の面およびＳ極の面の磁束密度は、例えば７０００Ｇ（０．７テスラ）以上である。

飛移部材の素材は、磁性体であれば限定されない。例えば鉄、ネオジムなどが挙げられる。
飛移部材の形状は限定されない。例えば円板形状、リング形状でもよい。
飛移部材の個数も限定されない。例えば１つでもよいし、複数でもよい。
飛移位置での、移送部材（磁気ローラまたは回転ドラム）と、飛移部材との間隔は限定されない。磁性物の粒径とその量とにより適宜変更される。例えば２〜３ｍｍ程度である。
少なくとも磁気ローラまたは固定磁板（移送部材）の磁性物の飛移領域において、磁気ローラの磁束密度より、飛移部材の磁束密度の方が高ければよい。

飛移部材による移送では、飛移部材が回転移動してもよいし、直線移動してもよい。または、曲線移動でもよい。
飛移位置での飛移部材の磁束密度を高める方法は限定されない。例えば、飛移部材の外周面に磁力線を集中させるよう先細り部を形成してもよい。
飛移部材を磁性回転体からなる対向極として構成し、この対向極を周方向にて複数の部分対向極へ分割する場合、その分割数は限定されない。例えば、４つ、５つ、６つなどでもよい。
この場合、隣合う部分対向極同士の隙間には、空間を存在させてもよいし、例えば非磁性物を介在させてもよい。

請求項２に記載の発明は、上記離脱位置にて、飛移部材の外周面に吸着された磁性物に交番磁界を作用させ、飛移部材から磁性物を離脱させる請求項１に記載の磁力選別方法である。

請求項２に記載の発明によれば、飛移後、飛移部材の外周面に吸着された磁性物が離脱位置にて交番磁界内に達すると、この磁性物に磁界の方向が交互に入れ替わる交番磁界が作用する。すなわち、微粒子状の磁性物の場合には、交番磁界内の磁性物に対して吸引力と反撥力とが繰り返し作用する。そして、その自重により、微粒子状の磁性物が棒状に集合する。その後、棒状に連なった磁性物の鎖が、交番磁界と磁性物の自重という２つの作用により断ち切られる。その結果、磁極に吸着した強磁性物だけでなく、強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、効率良くかつ確実に磁界から離脱させることができる。

交番磁界は、各種の交番電磁石により発生させることができる。
磁性物の磁界からの離脱時における飛移部材外周面での残留磁束密度の値は限定されない。例えば、２００〜３００Ｇ程度である。ただし、この数値は、例えば飛移部材が円板形状の場合、その直径に応じて変動する。すなわち、飛移部材の直径が大きくなるほど、移送部材の磁力の作用が小さくなり、上記残留磁束密度は小さくなる。一方、飛移部材の直径が小さくなるほど残留磁束密度は大きくなる。

請求項３に記載の発明は、上記磁性物は、粒径０．１〜５０μｍの鉄粉またはマグネタイトである請求項１または請求項２に記載の磁力選別方法である。
磁性物は、微粒子状の鉄粉（Ｆｅ）でも、微粒子状のマグネタイト（ＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）でもよい。

請求項４に記載の発明は、被選別物が供給される磁力選別位置にて被選別物に含まれる磁性物を、磁力により、その外周面に吸着するとともに、この吸着された磁性物を磁力選別位置から飛移位置まで移送可能な移送部材と、移送部材によって磁性物が飛移位置に達した時、移送部材との間の磁気勾配により、この磁性物が移送部材の外周面からその外周面に飛び移り、吸着される飛移部材とを備え、この飛移部材は、その外周面に吸着した磁性物を飛び移り吸着位置からこれとは別の離脱位置に移送してその外周面から離脱可能とした磁力選別装置である。

請求項４に記載の発明によれば、移送部材の例えば回転により磁性物が移送されて飛移位置に達すると、移送部材の外周面に吸着された磁性物が、移送部材と飛移部材との間に生じている磁気勾配により、飛移部材の外周面に飛移し、これに吸着される。
飛移部材は、移送部材から発生した磁力線により磁化されており、かつその磁力は移送部材のそれより大きい。また、飛移部材の外周面は、移送部材の外周面の磁極とは異なる極性の磁極となっている。その結果、移送部材の外周面の磁性物は、飛移位置に達すると、飛移部材の外周面に向かって円滑に飛移することができる。

飛移後、外周面に吸着された磁性物は、飛移部材が例えば回転することにより、離脱位置に移り、上記移送部材の磁界から離反する。この離脱位置では、飛移部材の外周面への吸着磁力は低減され、また磁性物はその自重などにより、飛移部材の外周面から離脱する。

請求項５に記載の発明は、上記飛移部材による離脱位置では、飛移部材の外周面に吸着された磁性物に対して交番磁界を作用させ、この磁性物をその外周面から離脱させる脱磁器が設けられた請求項４に記載の磁力選別装置である。

請求項５に記載の発明によれば、飛移後、例えば回転により飛移部材の外周面に吸着した磁性物が移送されて交番磁界内に達すると、交番磁界の作用により、磁性物は飛移部材の磁界から離脱し易くなる。その結果、磁極（外周面）に吸着した強磁性物だけでなく、強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、効率良くかつ確実に磁界から離脱させることができる。
脱磁器としては、例えばソレノイドコイルなどの交番電磁石を有するものを採用することができる。なお、脱磁された磁性物を受ける脱磁槽を設けてもよい。

請求項６に記載の発明は、上記磁力選別位置で、移送部材の外周面との間に略一定の間隔を有して配置され、移送部材から発生した磁力線についてその一部を平行に整列させる磁性体からなる整列部材を有する請求項３または請求項４に記載の磁力選別装置である。
請求項６に記載の発明によれば、整列部材により磁力線を整列させたため、移送部材に作用する磁力が高められることとなり、磁性物の吸着力を増すことができる。

請求項７に記載の発明は、磁性物を磁力選別する磁力選別領域内で、被選別物に含まれる磁性物を外周面に吸着させるとともに、回転軸を中心にして回転することにより、この磁力選別領域から離間した飛移位置に磁性物を移送する磁気ローラと、磁力選別領域内で、磁気ローラの外周面との間に略一定の間隔を有して略円弧形状に配置され、磁気ローラから発生した磁力線についてその一部を平行に整列させる磁性体からなる整列対向極部材と、上記飛移位置の近傍に回転自在に配置され、飛移位置に達した磁性物を、磁気ローラとの間の磁気勾配により、磁気ローラの磁界から離脱させ、その外周面に吸着する磁性体からなる飛移ローラとを備えた磁力選別装置であって、上記磁気ローラは、磁化方向が回転軸の軸線方向であって、その回転軸の軸線方向に互いに所定間隔をあけて並んで配置されたリング形状の複数の永久磁石と、隣合う各永久磁石間に介在され、この永久磁石の外径Ｄに対して１／２Ｄ〜１Ｄの外径を有する円板状磁性体からなる複数の磁気誘導円板とを有し、隣合う永久磁石の対向する面に形成される磁極同士は、これらの永久磁石に挟まれた各磁気誘導円板を介して同極性とし、上記整列対向極部材は、これらの磁気誘導円板のそれぞれに対向して配置された磁性体からなる複数の整列対向極を有し、上記飛移ローラは、これらの磁気誘導円板のそれぞれに対向して配置された磁性体からなる複数の飛移対向極を有し、各飛移対向極は、隣合うもの同士が離間した状態で、その周方向に分割された複数の部分対向極を有するとともに、各部分対向極はその放射外端部が先細り形状にそれぞれ形成された磁力選別装置である。

請求項７に記載の発明によれば、磁気ローラを構成する隣り合う永久磁石の対向する面同士を磁気誘導円板を挟んで同一の極性としたので、両側の永久磁石から発生する磁力が合成され、全体としてその磁力を増大させることができる。
また、隣合う各永久磁石間に磁気誘導円板を配設したので、各磁気誘導円板内を通過する磁力線を磁気ローラの外周面まで誘導し、各磁気誘導円板の外周面からその半径方向外側に向かって発生する磁界を強くすることができる。

磁力選別領域内において、各整列対向極は、対向する磁気誘導円板の外周面から発生した強力な磁力線により磁化される。このとき、各整列対向極の外周面の磁極は、各磁気誘導円板の外周面の磁極とその極性が異なっている。しかも、各整列対向極は磁気ローラに対して同一軸心で円弧状に配置されている。これにより、各磁気誘導円板の外周面と各整列対向極の外周面とは互いに引き合う。その結果、磁力選別領域内では磁気ローラ、とりわけ各磁気誘導円板の半径方向に発生した磁力線の広がりが抑制される。そのため、各磁気誘導円板の外周面から磁気ローラの半径方向外側に発生する磁界が強まる。これにより、被選別物中に含まれる磁性物を効率良く吸着して選別することができる。

その後、磁気ローラの外周面に吸着した磁性物は、磁気ローラの回転に伴って移送され、各飛移対向極への飛移位置に達する。このとき、各飛移対向極は、各磁気誘導円板の外周面から発生した強力な磁力線により磁化され、各飛移対向極の外周面の磁気誘導円板との対向部分が、各磁気誘導円板の外周面の磁極と異なる極性の磁極となっている。しかも、各飛移対向極の外周面部には磁力線が集中する先細り部が形成され、磁気誘導円板の外周面に比べて、各先細り部での磁束密度が高められている。その結果、磁性物は、この磁力（磁束密度）の大きさの差（磁気勾配）により、各磁気誘導円板から各飛移対向極に円滑に飛移される。
なお、先細り部の形状は限定されない。その断面形状としては、例えばＷ字形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、Ｍ字形状などを採用することができる。先細り部の先端は台形状が好ましい。これにより、磁気勾配が大きくなる。微粒子状の磁性物であっても、飛移が容易となる。

飛移後、磁性物は、飛移ローラが回転することで、磁気ローラの磁界から徐々に離反し、離脱位置にては、残留磁束密度が低下した部分対向極から、その自重などにより磁性物が離脱する。このとき、飛移対向極は隣合うもの同士が離間した複数の部分対向極に分割されている。そのため、飛移対向極は、単枚磁極の場合または隣接するもの同士が当接した複数の部分対向極からなる場合に比べて、磁気ローラから離反した際の残留磁束密度が小さい。その結果、磁極に吸着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、磁界から離脱可能となる。
このとき、飛移対向極は、隣接するもの同士が離間した複数の部分対向極に分割されている。そのため、飛移対向極は、単独磁極の場合または隣接するもの同士の端面が突き合わされた複数の部分対向極からなる場合に比べて、磁気ローラの磁界から離反したときの各部分対向極の残留磁束密度が小さくなる（弱まる）。その結果、磁極に吸着された強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、磁界から離脱可能となる。

磁気誘導円板には、強磁性体からなる鉄などを採用することができる。
磁気誘導円板の厚みは、磁気誘導円板の外周面の磁束密度が、弱磁性物の吸着ができる範囲内であればよく、永久磁石の磁力を考慮して決定される。例えば１〜２０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ以下である。
永久磁石は、複数の円弧状磁石を連結して磁気誘導円板に固着し、永久磁石の外周の半径方向外側には、磁気誘導円板の外径に合わせて設けられた非磁性体からなる環状の保護カバーを装着してもよい。このように、永久磁石は複数の円弧状磁石を連結して形成されるので、取扱いが簡単になるとともに、永久磁石の破損を防止することができる。
磁気誘導円板は、永久磁石の半径方向内側において、磁気誘導円板を貫通する複数の連結ねじにより連結してもよい。これにより、各磁気誘導円板と各永久磁石を、各永久磁石の反発力に抗して堅固に連結することができる。

請求項８に記載の発明は、上記飛移ローラの近傍には、飛移ローラの外周面に吸着した磁性物に対して交番磁界を作用させ、磁性物を飛移ローラの外周面から離脱させる脱磁器が設けられた請求項７に記載の磁力選別装置である。

請求項８に記載の発明によれば、飛移ローラ（各飛移対向極）の外周面に吸着された磁性物は、各飛移対向極の回転に伴い、飛移対向極の交番磁界内に移送される。ここで、磁性物には脱磁器の交番磁界が作用される。すなわち、微粒子状の磁性物の場合、磁性物に吸引力と反撥力とが繰り返し作用し、微粒子状の磁性物が棒状に集合する。その後、この連なった磁性物の鎖が、交番磁界と磁性物の自重という２つの作用により所定部位にて断ち切られる。よって、磁極に吸着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、効率良くかつ確実に磁界から離脱させることができる。

請求項９に記載の発明は、上記磁性物は、粒径０．１〜５０μｍの鉄粉またはマグネタイトである請求項４〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の磁力選別装置である。
磁性物は微粒子状の鉄粉でもよいし、微粒子状のマグネタイトでもよい。

請求項１〜３に記載の磁力選別方法、および、請求項４〜９に記載の磁力選別装置によれば、移送部材（磁気ローラ）に吸着された磁性物を、移送部材と飛移部材との間の磁気勾配を利用して飛移部材に飛移させる。しかも、飛移後の磁性物は、飛移部材により移送されて移送部材の磁界から徐々に離反する。このとき、飛移部材の飛移対向極は互いに離間した複数の部分対向極に分割されているので、移送部材の磁界から離反した離反位置での部分対向極の残留磁束密度が小さい。その結果、磁極に吸着した強磁性物および強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、磁界から離脱可能となる。

このうち、請求項７に記載の磁力選別装置によれば、磁力選別領域内において、対向する磁気誘導円板の外周面から発生した強力な磁力線により整列対向極が磁化される。これにより、磁力選別領域では各磁気誘導円板の半径方向に発生した磁力線の広がりが抑制され、各磁気誘導円板の外周面から発生する磁界が強まり、被選別物中に含まれる磁性物を効率良く吸着して選別することができる。
また、各部分対向極の外周面に先細り部が形成されているので、各磁気誘導円板の外周面に比べて、各先細り部の磁束密度が高められている。その結果、飛移位置において、磁性物は、磁気ローラと飛移ローラ（飛移対向極）との間の大きな磁気勾配により、各磁気誘導円板の外周面から各飛移対向極に円滑に飛移することができる。

特に、交番磁界内において、移送部材（磁気ローラ）に吸着された磁性物を、交番磁界の作用により脱磁させる。これにより、磁極に吸着された強磁性物だけでなく、強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物であっても、効率良くかつ確実に磁界から離脱させることができる。

また、請求項７に記載の磁力選別装置によれば、各部分対向極の外周面に先細り部が形成されているので、磁力選別手段の磁束密度に比べて、各部分対向極の先細り部の磁束密度が高められる。その結果、磁性物は、磁気ローラ（移送部材）と飛移対向極との間の磁気勾配により、磁気ローラ（移送部材）の外周面から各飛移対向極に円滑に飛移することができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、説明の都合上、図１において機長方向をＸ方向とし、このうちの一方向をＸ１方向、他方向をＸ２方向とする。また、機幅方向をＹ方向とし、このうちの一方向をＹ１方向、他方向をＹ２方向とする。さらに、機高方向をＺ方向とし、このうちの上向きをＺ１方向、下向きをＺ２方向とする。

図１および図２において、１０はこの発明の実施例１に係る磁力選別装置で、この磁力選別装置１０は、軸線が水平な回転軸１１を中心にして回転し、接触した被選別物１２の中から磁性物１３を外周面に吸着させて移送することにより磁力選別する磁気ローラ（移送部材）１４と、磁気ローラ１４を回転させる第１のモータ（ローラ回転駆動部）Ｍ１と、磁性物１３の磁力選別領域ａ内で、かつ磁気ローラ１４の外周面から略一定の間隔を有して円弧形状に配置され、磁気ローラ１４から発生した磁力線の一部を平行に整列させる整列対向極１６と、磁性物１３の磁力選別領域ａより磁性物１３の移送側で、かつ磁気ローラ１４の外周面から所定の距離離れた飛移位置ｂの近傍に、軸線が水平な回転軸１７を中心として回転自在に配置され、飛移位置ｂに達した磁性物１３を磁気ローラ１４の磁界から離脱させる複数の飛移対向極１８と、各飛移対向極１８を回転軸１７を中心にして回転させる第２のモータ（対向極回転駆動部）Ｍ２と、各飛移対向極１８の直下に配置され、各飛移対向極１８の外周面に吸着した磁性物１３を、交番磁界の作用により、各飛移対向極１８の残留した磁界から離脱させる脱磁器１９と、これらが搭載される架台２０とを備えている。

以下、これらの構成体を詳細に説明する。ただし、磁気ローラ１４については後述する。
被選別物１２は、沈殿池の下水中に０．１〜１μｍの微粒子状のマグネタイトを投入後、空気をバブリングして汚泥物質を無害化する生物化学的処理を施した後の処理液である。そのため、磁性物１３は微粒子状のマグネタイト、非磁性物１３Ａは水となる。
架台２０は、平面視してＸ方向に長い矩形状を有した枠体で、底部の四隅にキャスタ４０がそれぞれ設けられている。
架台２０のＸ１側の端部上には、Ｙ１側上枠４１とＹ２側上枠４２とにそれぞれ立設された１対の門型枠４３の間に、１対の軸受４４を介して、軸線がＹ方向に向いた上記回転軸１１が横架されている。磁気ローラ１４は、回転軸１１の長さ方向の中間部に固定されている。
回転軸１１のＹ１側の端部には、ギヤボックス５７を介して第１のモータＭ１の出力軸が連結されている。第１のモータＭ１の元部は、後述する元板５１のＹ１側の端部に連結されている。

また、架台２０のＸ１側の部分には、非磁性物１３Ａの排出槽４５が収納されている。排出槽４５はホッパ形状を有し、排出槽４５の開口部が、架台２０のＸ１側上枠４６、Ｙ１側上枠４１およびＹ２側上枠４２にそれぞれ固着されている。排出槽４５の開口部には、上記磁気ローラ１４の下端部が収納されている。排出槽４５の徐々に先細り化した下端部には、ドレン４８が連通されている。ドレン４８の直下には、架台２０の底部にダストボックス８０が配置される。

排出槽４５の開口部のＸ１側の端上には、Ｙ方向から視て略逆Ｊの字形状を有した取り付けフレーム５０が立設されている。取り付けフレーム５０は、下端が排出槽４５に連結された垂直な元板５１と、元板５１の上端に連結され、上方に向かうほど徐々にＸ２方向に傾斜した中間板５２と、中間板５２の上端に連結され、水平配置される先板５３とを有している。
先板５３には、被選別物１２の投入ホッパ５４が立設されている。投入ホッパ５４は、Ｙ方向に長い平面視して矩形状の容器で、投入ホッパ５４の下端部には４本のノズル５４ａが、Ｙ方向に向かって所定ピッチで突設されている。具体的なノズル５４ａの形成位置は、そのＸ方向の位置が、磁気ローラ１４の軸線を通過する仮想垂線上より若干整列対向極１６側の位置であるとともに、そのＹ方向の位置が、後述する各磁気誘導円板２４と対向する位置である。各ノズル５４ａには開閉弁５５が配設されている。

中間板５２のＸ２側の面には、連結板５６を介して、整列対向極１６が設けられている。また、架台２０のＸ２側の部分には、脱磁器１９が収納されている。
さらに、架台２０のＸ２側の端部上には、Ｙ１側上枠４１とＹ２側上枠４２との間に、１対の軸受４４を介して、軸線がＹ方向に向いた回転軸１７が横架されている。回転軸１７は、上記回転軸１１より若干Ｚ２側に配置されている。飛移対向極１８は、回転軸１７の長さ方向の中間部に固定されている。回転軸１７のＹ１側の端部には、ギヤボックス５７を介して第２のモータＭ２の出力軸が連結されている。第２のモータＭ２の元部は、Ｙ１側上枠４１のＹ２側の端部に連結されている。磁気ローラ１４の外周面と飛移対向極１８の外周面との隙間ｄは、２〜３ｍｍである。整列対向極１６、飛移対向極１８および脱磁器１９の詳細はそれぞれ後述する。

次に、図３〜図５を参照して、磁気ローラ１４を詳細に説明する。
磁気ローラ１４は、回転軸１２の軸線方向の両端部に円板形状を有する鉄製の補助極２１をそれぞれ取り付け、両補助極２１の間に複数のリング状の永久磁石構造盤２２、２３を交互に設けた構造を有している。また、補助極２１の対向側の外周面部には、全周にわたって切欠き部２１ａが形成されている。

次に、永久磁石構造盤２２について説明する。永久磁石構造盤２２は、磁性体である鉄製の磁気誘導円板２４の外周部の表裏面に、リング状磁石（永久磁石）３０をそれぞれ固着した構造を有している。各リング状磁石３０の磁化方向は、回転軸１１の軸線方向である。各磁気誘導円板２４の両側に配置されるリング状磁石３０は、同極性（例えばＮ極）を有している。また、各リング状磁石３０は、軸線を回転軸１１の軸線に一致させ、補助極２１または磁気誘導円板２４に軸線方向の片面を固着している。

ここで、磁気誘導円板２４を詳しく説明する。磁気誘導円板２４には、中央に回転軸１１が挿通される軸通し孔２５が形成されている。また、磁気誘導円板２４の軸線方向両側の外周面部には、全周にわたって切欠き部２７が形成されている。さらに、磁気誘導円板２４の半径方向内側には、連結ねじ２８が挿通される固定用孔２９が、軸通し孔２５を中心とした周方向に向かって４５度のピッチで均等配置されている。
また、リング状磁石３０は、その外径を磁気誘導円板２４の外径より切欠き部２７の径方向の幅ｄ１の分だけ小さくしている。すなわち、磁気誘導円板２４の外径は、リング状磁石３０の外径Ｄと略等しい。

次に、永久磁石構造盤２３を説明する。永久磁石構造盤２３は、永久磁石構造盤２２の場合と同じように、磁気誘導円板２４と複数のリング状磁石３０とにより構成されている。ただし、リング状磁石３０の磁化方向は、永久磁石構造盤２２のリング状磁石３０に対向するように、磁気誘導円板２４を挟んで永久磁石構造盤２２の場合とは逆側（例えばＳ極）に配置されている。永久磁石構造盤２２、２３は、このように同極性の磁極（Ｎ極、またはＳ極）が、磁気誘導円板２４を介して対向配置されている。そのため、対向する磁極同士が反撥し合い、各磁極から磁気ローラ１４の周方向に向かう磁力線を、磁気ローラ１４の半径方向外側に曲げることができる。また、永久磁石構造盤２２、２３の磁力は合成することで、磁気誘導円板２４の半径方向外側に発生する磁力を強化することができる。

さらに、各リング状磁石３０間に設けられた磁気誘導円板２４の外周面が、永久磁石構造盤２２、２３の外周より半径方向外側にわずかに突出している（なお、この突出量が０、すなわち磁石と円板との外周面が同一面でもよい）。そのため、磁気誘導円板２４内を通過する磁力線を磁気ローラ１４の外周面まで誘導することで、磁気ローラ１４の外周面からの磁力線の立ち上がり方向を、磁気ローラ１４の外周面に対して、より垂直に近づけることが可能になる。その結果、磁気ローラ１４の外周面に対する垂直方向の磁束密度をより大きくし、選別される磁性体、特に磁性物１３のような微粒子状のマグネタイト（弱磁性体）を効率よく吸着させることができる。

永久磁石構造盤２２、２３の外周の半径方向外側には、環状の保護カバー３１が設けられている。次に、この保護カバー３１について説明する。保護カバー３１は、非磁性体であるステンレス鋼板からなり、磁気誘導円板２４の外径に合わせて形成されている。保護カバー３１は、永久磁石構造盤２２、２３の外周の半径方向外側に装着され、永久磁石構造盤２２、２３の外周と、磁気誘導円板２４の切欠き部２７と、筒状空間部３２に装着され、直接、永久磁石構造盤２２、２３に磁性粉のマグネタイトが付着してしまうことを防止している。また、保護カバー３１は、磁気誘導円板２４の外周面と永久磁石構造盤２２、２３の外周面の間に一定の距離を保ち、磁気ローラ１４の外周面の磁束密度の分布を調整している。

次に、リング状磁石３０、保護カバー３１および磁気誘導円板２４の配置、連結状態について説明する。各リング状磁石３０は、対応する磁気誘導円板２４の一側面にそれぞれ軸線を合致させて固着されている。各リング状磁石３０の半径方向外側には、保護カバー３１がそれぞれ取り付けられている。
回転軸１１の長さ方向の中間部には、キー溝２６が形成されている。各永久磁石構造盤２２、２３および保護カバー３１を取り付けた磁気誘導円板２４は、回転軸１２のキー溝２６および磁気誘導円板２４のキー溝に嵌入されるキー（図示せず）によって軸線方向に連結されている。しかも、各磁気誘導円板２４は、８本の長尺な連結ねじ２８を、対応する固定用孔２９間にそれぞれ一連に挿通し、各連結ねじ２８の両端部にナット３５をしっかりとねじ込むことで連結されている。なお、磁気誘導円板２４を固定するナット３５のうちの一方は、省略して組み立てることも可能である。また、連結ねじ２８の長さを短くし、磁気誘導円板２４を１枚ずつ固定してもよい。
このような磁気ローラ１４と上記第１のモータＭ１とにより、磁力を利用し、被選別物１２の中から磁性物１３を選別する磁力選別手段Ａが構成される。

次に、図１および図４を参照して、上記整列対向極１６を詳細に説明する。
図１および図４に示すように、磁力選別領域ａの各磁気誘導円板２４との対向位置には、磁気ローラ１４の外周面から所定の距離Ｈ（例えば、１０〜５０ｍｍ）だけ離反し、４枚の整列対向極１６が、磁気ローラ１４の軸線に対して円弧状に配置されている。各整列対向極１６は鉄製である。各整列対向極１６の元部は継鉄５８により、Ｙ方向に向かって互いに一定ピッチで連結されている。なお、隣接する各整列対向極１６の隙間には、各整列対向極１６の外周面の磁界密度を高める永久磁石５９を収納してもよい。永久磁石５９としては、希土類磁石などを使用することができる。その際、継鉄５８は省略され、永久磁石５９の磁極は対向する磁気誘導円板２４の外周面の磁極と異なる磁極性とする。このように構成することで、磁気誘導円板２４の外周面と各整列対向極５８とは引き合う。その結果、磁気ローラ１４の半径方向に磁気誘導円板２４の外周面から発生する磁力線の広がりを抑制することができる。よって、各整列対向極５８と磁気ローラ１４の間で磁束密度をさらに高めることができる。

続いて、図１、図２、図６〜図９を参照して、上記飛移対向極１８を詳細に説明する。 図１、図２、図６〜図９に示すように、各飛移対向極１８は鉄製である。各飛移対向極１８の外周面は、対応する磁気誘導円板２４の外周面と対向配置されている。各飛移対向極１８は、非磁性体であるステンレス鋼からなる回転軸１７の外周面に、回転軸１７の軸線方向に向かって一定ピッチで、合計４枚配設されている。
各飛移対向極１８は、飛移対向極１８を周方向に向かって９０度毎に配置された扇形状の部分対向極６０に４分割されている。各部分対向極６０の外周面には、Ｘ方向から視て略Ｗ形状の環状溝が形成されている。これにより、各部分対向極６０の外周面には、磁束密度を高める２条の先細り部６０ａが形成される。すなわち、この先細り部分対向極６０ａの先端は台形状であって、その放射外端部がその内端側よりも幅が狭く形成されているのである。
回転軸１７には、非磁性体であるステンレス製の環状スペーサ８１が外嵌されている。環状スペーサ８１の外周面には、周方向に向かって９０度毎に、４本の仕切り枠８１ａが突設されている。各隣接する仕切り突起８１ａ間に存在する空間には、空間の奥側に継鉄８２が配設され、その他の領域に上記部分対向極６０がそれぞれ配設されている。各継鉄８２は、４枚の飛移対向極１８に対して一連に掛け渡された長さ方向に直交する断面が円弧形状を有した鉄板である。

また、各部分対向極６０間には、非磁性体の仕切り突起８１ａを介して、磁性物１３の飛移後の残留磁束密度を低下させる所定長さの隙間がそれぞれ形成されている。このように、各飛移対向極１８の間に隙間を形成することで、例えば磁力選別領域ａでの磁束密度が２６０００〜２７０００Ｇでも、磁気ローラ１４の磁界から離脱した際の残留磁束密度は２００〜３００Ｇまで低下する。
各部分対向極６０の略重心位置には、連結ねじ６１が挿通される固定用孔６０ｂがそれぞれ形成されている。各部分対向極６０は、４本の長尺な連結ねじ６１により堅固に連結されている。具体的には、各連結ねじ６１を、対応する固定用孔６０ｂ間にそれぞれ一連に挿通し、それぞれの連結ねじ６１の両端部にナット６２をしっかりとねじ込む。

次に、図１、図２および図７を参照して、上記脱磁器１９を詳細に説明する。
図１、図２および図７に示すように、脱磁器１９は、架台２０のＸ２側の部分に収納された平面視して矩形状を有するホッパ型の脱磁槽６３を有している。脱磁槽６３は、上端の開口部が架台２０のＹ１側上枠４１とＹ２側上枠４２との間に横架されている。脱磁槽６３の下端部には、ドレン６５が連通されている。ドレン６５の直下には、架台２０の底部に別のダストボックス８０が配置される。
脱磁槽６３の上部の外周面には、ホルダ枠６６を介して、交番磁界を発生させるソレノイドコイル６７が周設されている。ソレノイドコイル６７には、トランス６８、スライダック６９が接続されている。
上記飛移対向極１８と脱磁器１９とにより、磁気ローラ１４の外周面に吸着された磁性物１３を、磁界から離脱させる磁性物磁界離脱装置７０が構成される。

次に、実施例１の磁力選別装置１０による被選別物１２の磁力選別方法および磁性物１３磁界離脱方法を説明する。
まず、第１のモータＭ１により磁気ローラ１４を図１中で時計回りに所定速度で回転させる。また、第２のモータＭ２により飛移対向極１８を同じく時計回りに所定速度で回転させる。その後、各開閉弁５５を開き、投入ホッパ５４内の被選別物１２を各ノズル５４ａから磁気ローラ１４の外周面に所定の流量で徐々に吐出させる。
吐出後の被選別物１２は、磁気ローラ１４の外周面を整列対向極１６側にゆっくりと流れ落ちる。このとき、被選別物１２中の微粒子状の磁性物１３は、各磁気誘導円板２４の磁力により、磁気ローラ１４の外周面に吸着される。しかも、磁力選別領域ａ内において、対向する磁気誘導円板２４の外周面から発生した強力な磁力線により整列対向極１６が磁化される。これにより、磁力選別領域ａでは各磁気誘導円板２４の半径方向に発生した磁力線の広がりが抑制され、各磁気誘導円板２４の外周面から発生する磁界が強まる。よって、被選別物１２中に含まれる磁性物１３を効率良く吸着して選別することができる。

一方、被選別物１２中の非磁性物１３Ａである水は自重で落下し、排出槽４５に流れ落ちて貯液される。そして、ドレン４８から一方のダストボックス８０に回収される。
磁気ローラ１４の外周面に吸着された磁性物１３は、磁気ローラ１４が略１８０度回転することで飛移位置ｂに達する。このとき、各部分対向極６０の外周面にはその放射外端が先細り形状となった先細り部６０ａが形成されている。そのため、各磁気誘導円板２４からの磁力線が１対の先細り部６０ａに集中し、各部分対向極６０の外周面の磁束密度が、磁気誘導円板２４の１４０００Ｇに対して２６０００〜２７０００Ｇまで高められる。したがって、磁性物１３は磁気ローラ１４と飛移対向極１８との大きな磁気勾配により、回転中の飛移対向極１８に円滑かつ確実に飛移する。磁性物１３は微粒子状のマグネタイトであるので、各先細り部６０ａに対して２条ずつ、微粒子の磁性物１３が数珠つなぎ状態で飛移する。このとき、磁性物１３に付着していた水が分離される。

飛移後、飛移対向極１８に吸着した磁性物１３は、その直下に配置された脱磁槽６３内に達する。各飛移対向極１８は互いに離間した複数の部分対向極６０に分割されている。そのため、各飛移対向極１８は、隣接する部分対向極６０同士が当接しているものに比べて、磁気ローラ１４の磁界から離脱した際の残留磁束密度が小さくなる。具体的には、２６０００〜２７０００Ｇから２００〜３００Ｇまで低下する。
脱磁槽６３内では、磁性物１３に対してソレノイドコイル６７による交番磁界が作用する。その結果、例えば各飛移対向極１８の直下で棒状に集合する微粒子状の磁性物１３の場合には、ソレノイドコイル６７に通電することで、磁性物１３に対して吸引力と反撥力とが繰り返し作用する。よって、この棒状に連なった微粒子状の磁性物１３の鎖は、その自重も作用することで断ち切られる。その結果、強磁性を有する大型の磁性物１３だけでなく、強磁界からの離脱が困難な微粒子状の磁性物１３であっても、効率良くかつ確実に磁界から離脱させることができる。また、このように磁性物１３に対して吸引力と反撥力とが繰り返されている際、磁性物１３に付着した水がさらに分離される。そして、ソレノイドコイル６７への電圧を高めれば（例えば２００Ｖから４００Ｖ）、その分だけ磁性物１３の脱磁がはやまる。
しかも、このように磁性物１３は、汚泥物質に含まれた０．１〜１μｍの極めて微細なマグネタイトであるので、脱磁槽６３内でマグネタイトは数珠状に連なり、この状態で交番磁界の作用を受け、飛移対向極１８の磁界から離脱される。離脱後の磁性物１３は、脱磁槽６３の底部に落下し、最終的にはドレン６５を通過して別のダストボックス８０に回収される。

以上、本発明に係る実施の形態について説明してきたが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、磁気ローラ１４に代えて、図１０に示すような固定磁板を内蔵した回転ドラムを採用してもよい。
磁気ローラ１４は、８本の連結ねじ６１で固定しているが、使用する永久磁石構造盤２２，２３の強度によっては６本、４本に減らしてもよいし、９本、１０本に増やしてもよい。また、回転軸１１を固定軸に変更し、両補助極２１、磁気誘導円板２４を固定軸に対して回転可能に設けてもよい。

この発明の実施例１に係る磁力選別装置の正面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の側面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する磁気ローラの平面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する磁気ローラと整列対向極との要部を示す拡大断面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する永久磁石構造盤を示す拡大斜視図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する磁気ローラと飛移対向極との要部を示す拡大正面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する飛移対向極の要部拡大斜視図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する磁気ローラと飛移対向極との要部を示す拡大正面図である。 この発明の実施例１に係る磁力選別装置の一部分を構成する飛移対向極に吸着した磁性物の脱磁状態を示す要部断面図である。 従来手段に係る磁力選別装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ 磁力選別装置、
１１ 中心軸、
１２ 被選別物、
１３ 磁性物、
１４ 磁気ローラ（移送部材）、
１７ 中心軸、
１８ 飛移対向極（飛移部材）、
１９ 脱磁器、
２４ 磁気誘導円板、
３０ リング状磁石（永久磁石）、
６０ 部分対向極、
６０ａ 先細り部、
ａ 磁力選別領域、
ｂ 飛移位置。

Claims (9)

1. 磁性物と非磁性物とが混在する被選別物から、磁力により、この磁性物を、移送部材の外周面に吸着する工程と、
   移送部材により移送されて、磁性物が飛移部材の外周面に接近した飛移位置に達した時、移送部材と飛移部材との間の磁気勾配により、磁性物を飛び移らせて飛移部材の外周面に吸着する工程と、
   飛移部材により磁性物を離脱位置に移送し、磁性物に作用する磁力を低減して磁性物を飛移部材の外周面から離脱させる工程とを含む磁力選別方法。
2. 上記離脱位置にて、飛移部材の外周面に吸着された磁性物に交番磁界を作用させ、飛移部材から磁性物を離脱させる請求項１に記載の磁力選別方法。
3. 上記磁性物は、粒径０．１〜５０μｍの鉄粉またはマグネタイトである請求項１または請求項２に記載の磁力選別方法。
4. 被選別物が供給される磁力選別位置にて被選別物に含まれる磁性物を、磁力により、その外周面に吸着するとともに、この吸着された磁性物を磁力選別位置から飛移位置まで移送可能な移送部材と、
   移送部材によって磁性物が飛移位置に達した時、移送部材との間の磁気勾配により、この磁性物が移送部材の外周面からその外周面に飛び移り、吸着される飛移部材とを備え、
   この飛移部材は、その外周面に吸着した磁性物を飛び移り吸着位置からこれとは別の離脱位置に移送してその外周面から離脱可能とした磁力選別装置。
5. 上記飛移部材による離脱位置では、飛移部材の外周面に吸着された磁性物に対して交番磁界を作用させ、この磁性物をその外周面から離脱させる脱磁器が設けられた請求項４に記載の磁力選別装置。
6. 上記磁力選別位置で、移送部材の外周面との間に略一定の間隔を有して配置され、移送部材から発生した磁力線についてその一部を平行に整列させる磁性体からなる整列部材を有する請求項３または請求項４に記載の磁力選別装置。
7. 磁性物を磁力選別する磁力選別領域内で、被選別物に含まれる磁性物を外周面に吸着させるとともに、回転軸を中心にして回転することにより、この磁力選別領域から離間した飛移位置に磁性物を移送する磁気ローラと、
   磁力選別領域内で、磁気ローラの外周面との間に略一定の間隔を有して略円弧形状に配置され、磁気ローラから発生した磁力線についてその一部を平行に整列させる磁性体からなる整列対向極部材と、
   上記飛移位置の近傍に回転自在に配置され、飛移位置に達した磁性物を、磁気ローラとの間の磁気勾配により、磁気ローラの磁界から離脱させ、その外周面に吸着する磁性体からなる飛移ローラとを備えた磁力選別装置であって、
   上記磁気ローラは、
   磁化方向が回転軸の軸線方向であって、その回転軸の軸線方向に互いに所定間隔をあけて並んで配置されたリング形状の複数の永久磁石と、
   隣合う各永久磁石間に介在され、この永久磁石の外径Ｄに対して１／２Ｄ〜１Ｄの外径を有する円板状磁性体からなる複数の磁気誘導円板とを有し、
   隣合う永久磁石の対向する面に形成される磁極同士は、これらの永久磁石に挟まれた各磁気誘導円板を介して同極性とし、
   上記整列対向極部材は、これらの磁気誘導円板のぞれぞれに対向して配置された磁性体からなる複数の整列対向極を有し、
   上記飛移ローラは、これらの磁気誘導円板のそれぞれに対向して配置された磁性体からなる複数の飛移対向極を有し、
   各飛移対向極は、隣合うもの同士が離間した状態で、その周方向に分割された複数の部分対向極を有するとともに、
   各部分対向極はその放射外端部が先細り形状にそれぞれ形成された磁力選別装置。
8. 上記飛移ローラの近傍には、飛移ローラの外周面に吸着した磁性物に対して交番磁界を作用させ、磁性物を飛移ローラの外周面から離脱させる脱磁器が設けられた請求項７に記載の磁力選別装置。
9. 上記磁性物は、粒径０．１〜５０μｍの鉄粉またはマグネタイトである請求項４〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の磁力選別装置。

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