KR100239963B1 - 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리에 관한 것이다.

타원형의 단면을 가지는 통형(筒形) 비자성 케이싱(1)안으로는 최하단에 타원형의 다공체(4)를 삽입시키고, 그 위로는 비자성 케이싱(1)의 절반 정도의 두께를 가지는 자성 분말 충진층(2a)를 형성시키며, 상기한 자성 분말충진층(2a)의 윗면에는 다공체(3)를 삽입시키고, 비자성 케이싱(1)의 내측상단에 다공체(5)를 삽입시킴에 따라, 상단과 중앙의 다공체(5)(3)사이에는 공간부(10)가 형성되도록 하고, 내측으로 타원홈(7)(9)을 가지는 영구자석(6)(8)을 상기한 비자성 케이싱(1)의 외측에 위치시키되 반대 극끼리 마주보도록 하면서 비자성 케이싱(1)이 영구자석(6)(8)안으로 삽입되도록 하여서 구성됨을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리에 관한 것이다.

Description

영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리

본 발명은 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리에 관한 것이다.

필터는 각종 산업현장에서 발생되는 다양한 종류의 분진과 유독가스 등을 집진, 여과시켜 청정환경을 구현기 위한 목적으로 널리 사용되고 있다.

일반적으로 1미크론 내외의 입자를 가지는 액체 또는 기체의 여과에는 전기 집진기나 사이크론 또는 여과지를 이용한 필터가 사용되는데, 여과지를 사용하는 필터의 경우, 직경이 5∼50 미크론의 셀룰로오즈나 카톤, 레이욘, 폴리에스터 및 인공 섬유의 혼합체 등을 여과 매체로 이용하고 있는 실정이며, 공기 중에 함포된 유독성 가스나 악취제거용으로는 활성탄을 이용하고 있다.

일본공개특허공보 소54-87978에 유체의 도입구내지 배출구가 설치된 용기와, 이 용기내에 그 도입구와 배출구와의 사이에 강자성의 필터체와 이 필터체를 자화시킨 자석을 포함한 자기 필터에 관하여 상기 자석은 적어도 한조의 자극을 필터를 둘러 대향배치하고, 용기내의 유체 이동방향에 대하여 직교하는 방향의 자력선을 필터체에 작용시킨 것을 특징으로 하는 자기필터가 공개되어 있으나, 상기 종래의 기술과 또다른 종래의 기술들은 인공섬유 등을 여과매체로 이용하는 필터로서 0.05 미크론급 극미립자 여과용 필터를 제조하기 위해서는 기술적인 문제점 이외에도 경제적인 측면에서 생산 가격이 매우 높은 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 제작이 간단할 뿐만 아니라, 생산 가격이 종래에 비해 현격히 저렴하며 분진 여과 효과가 탁월하며, 평균 입경 0.05 미크론 이상의 강자성, 비자성, 연자성 및 상자성의 분진을 여과할 수 있는 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

제1도는 본 발명의 분해 사시도.

제2도는 본 발명의 조립된 상태를 나타낸 사시도.

제3도는 본 발명의 정면도(배면동일).

제4도는 본 발명의 단면도.

제5도는 본 발명의 응용 실시예를 나타낸 단면도.

제6, 9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도.

제7, 10도는 제6, 9도의 조립상태의 단면도.

제8, 11도는 제7, 10도의 응용 실시예를 나탄낸 단면도.

제12도는 본 발명의 사용 상태를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1a, 1b : 비자성 케이싱 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e : 자성 분말 충진층

3, 3a, 3b, 4, 4a, 4b, 5, 5a, 5b : 다공체

6, 6a, 8, 8a : 반 타원형 영구자석 7, 9 : 타원 홈

10, 10a, 10b : 공간부 11, 12 : 판형 영구자석

13, 14 : 비자성 격판 15, 16 : 단

100 : 전자식 필터링 시스템용 케이싱

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명은 타원형의 단면을 가지는 통형(筒形) 비자성 케이싱(1)안으로는 가장 하방에 타원형의 다공체(4)를 삽입시키고, 그 위로는 비자성 케이싱(1)의 절반 정도의 두께를 가지는 자성 분말 충진층(2a)를 형성시키며, 상기한 자성 분말 충진층(2a)의 윗면에는 다시 다공체(3)를 삽입시키고, 비자성 케이싱(1)의 내측 상단에 최종적으로 다공체(5)를 삽입시킴에 따라, 상단과 중앙의 다공체(5)(3)사이에는 공간부(10)가 형성되도록 하고, 내측으로 타원홈(7)(9)을 가지는 영구자석(6)(8)을 상기한 비자성 케이싱(1)의 외측에 위치시키되 반대 극끼리 마주 보도록 하면서 비자성 케이싱(1)이 영구자석(6)(8)안으로 삽입되도록 하여서 구성됨을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 0.3μm ∼ 1.0nm의 직경을 가진 입자를 극미립자 또는 초미립체라고 하는데 이러한 극미립자는 일반입자가 나타내는 거동과는 몇가지 특이한 거동을 나타내는데 그중 하나가 부착력의 증가 현상이다. 상기 현상은 극미립자 표면의 대표적인 현상이며, 약 30μm의 직경을 중력과의 경계로 하여 이보다 직경이 클 경우에는 중력이 더작용을 하고, 이보다 직경이 작을 경우에는 중력보다 부착력이 더 크게 나타나서, 보통입자의 중력은 입자의 직경에 비례하지만, 극미립자일 경우 직경의 3승에 비례한다고 알려져 있으며, 입자의 직경을 적게할수록 부착력이 커지는 것을 알 수 있으며 이러한 부착력의 증가는 반 데르 발스력, 수분에 의한 모세관 인력 및 정전기력등이 주로 작용한 것으로 알려져 있고, 본 발명은 이러한 현상을 이용하여 약 500Å정도의 미립자를 충진하여 여기에 공기와 분진의 혼합기체를 통과시키면 극미립자의 강력한 부착력에 의하여 분진이 극미립자에 흡착됨으로서 분진을 필터링하는 원리를 이용한 것이며, 극미립자의 직경이 적을수록, 충진되는 양이 많을수록, 두께가 두꺼울수록, 극미립자의 적당한 습도에 의한 모세관 인력이 클수록, 피여과체의 유속이 낮을수록 필터링 효과가 크다는 것을 발견하고 본 발명을 창작하였던 것이다.

다음단계로 극미립자를 일정한 체적내에 충진시켜 공기의 흐름에 대하여 필터링층내에 계속적으로 존재하도록 하기위해 공간구속력이 필요하며, 이러한 공간구속력의 확보를 위하여 자력을 응용하였다.

자계내에 존재하는 자성체는 자계로부터 힘을 받는다는 원리를 응용하여 극미립자가 자성을 띄도록 자성 극미립자화 시키고, 여기에 영구자석 및 전자석에 의한 자계를 각각 인가하는 방법을 이용하여 자성 극미립자의 공간구속력을 발생시켰다. 자성 극미립자의 자발자화가 클수록 공간 구속력이 크다는 것을 알 수 있으며, 외부인가 자계강도의 세기가 일정치 이상 되어야만 혼합기체의 흐름에 대하여 자성 극미립자의 필터링층내 공간구속력이 확보되어 필터링효과가 상승되는 원리를 이용한 것이다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면에 의해 설명한다.

도1은 본 발명의 분해 사시도, 도2는 본 발명의 조립된 상태를 나타낸 사시도, 도3은 본 발명의 정면도(배면동일), 도4는 본 발명의 단면도, 도5는 본 발명의 응용 실시예를 나탄낸 단면도, 도6, 9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도, 도7, 10도는 제6, 9도의 조립상태의 단면도, 도8, 11든 제7, 10도의 응용 실시예를 나타낸 단면도 및 도12는 본 발명의 사용 상태를 나타낸 단면도를 도시하였고, (1, 1a, 1b)비자성 케이싱, (2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e)자성 분말 충진층, (3, 3a, 3b, 4, 4a, 4b, 5, 5a, 5b)다공체, (6, 6a, 8, 8a)반 타원형 영구자석, (7, 9)타원 홈, (10, 10a, 10b)공간부, (11, 12)판형 영구자석, (13, 14)비자성 격판, (15, 16)단 및 (100) 전자식 필터링 시스템용 케이싱임을 알 수 있다.

도1과 같이 타원통(恕圓筒)형의 비자성 케이싱(1) 안으로는 가장 하방에 타원형의 다공체(4)를 삽입시키고, 그 위로는 자성 분말을 충진 시킨 자성 분말 충진층(2)을 형성시키며, 상기한 자성 분말 충진층(2)의 윗면에는 다시 다공체(3)를 삽입시키고, 내측으로 타원홈(7)(9)을 가지는 영구자석(6)(8)을 상기한 비자성 케이싱(1)이 영구자석(6)(8)안으로 삽입되도록 한 구성인 바, 도5와 같이 하방의 다공체(4)위에 비자성 케이싱(1)의 절반 정도의 두께를 가지는 자성 분말 충진층(2a)을 형성한 후, 자성 분말 충진층(2a)의 윗면에는 다공체(3)를 위치시키고, 다공체(3)의 위로는 공간부(10)가 형성되도록 하면서, 가장 위에 다시 다공체(5)를 삽입하여서 된 구성을 취할 수도 있다.

또한 도6과 같이 비자성 케이싱(1a), 다공체 및 영구자석(6a)(8a)을 원통형으로 구성시키고, 나머지의 구성은 상기한 구성과 동일하게 할 수 있으며, 동일한 요령으로서 도9와 같이 비자성 케이싱(1b), 다공체를 사각형으로 구성시키고, 단(15)(16)이 형성된 비자성 격판(13)(14)의 상하로 판형 영구자석(11)(12)을 반대 극끼리 마주 보도록 한 구성 등을 선택할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은, 도12와 같이 관로 형태를 띠고 있는 필터링 시스템용 케이싱(100)안에 삽입되어 사용된다.

도12의 상태에서 공기와 분진이 필터링 시스템용 케이싱(100)안으로 강제 주입되면 이들은 다공체(3)와 자성 분말 충진층(2) 및 다공체(4)를 통과하면서 분진이 여과되는데, 여과된 공기는 필터링 시스템용 케이싱(100)외부로 배출되고 분진은 자성 분말 충진층(2)에 필터링 되어 통과하지 못하게 된다.

그 이유는, 본 발명 전체를 감싸고 있는 상하의 반 타원형 영구자석(100)(200)사이에는 합성자계(합성자장)가 형성되고, 이 합성자계는 비자성 케이싱(1)의 종축과 직각으로 작용하기 때문에, 합성자계 속에 위치하는 자성 분말 충진층(2)의 자성 분말들은 합성자계의 자력선에 일치되려고 하는 특성 다시 말해서, 자장 속에서 머물려고 하는 성질을 띠게 된다.

그리고 자성 분말간에는 일정한 공간을 유지하게 된다.

그러므로 상기한 자성 분말 충진층(2)의 자성 분말들은 강제 주입되는 공기의 압력을 받아도, 공기의 흐름방향으로 밀려나가지 않고 자성 분말간에 일정한 공간을 유지하면서 합성자계 속에 존재하려고 한다.

그리고 주입된 분진은 모세관 인력, 반 데르 발스력, 정전기력 등에 의하여 상기한 자성 분말 충진층(2)의 자성 분말 표면에 흡착되게 되며, 흡착된 분진은 자성 분말 표면 및 자성 분말들이 형성하는 자성 분말 사이의 공간속에 끼이게 됨으로서 통과되지 못하게 되며, 이로부터 분진여과가 이루어지는 것이다.

본 발명의 자성 분말 충진층(2)과 다공체는 마그네틱 세퍼레이터를 이용하여 각종 분진성분과 자성분말을 분리시키고, 이로부터 자성분말만 추출하여 얼마든지 재사용이 가능함으로서 경제적인 장점이 더욱 부각되는 특징이 있다.

또한 본 발명은 제5도와 같이 비자성 케이싱(1) 내부에 자성 분말 충진층(2a)을 일부분 형성시키고 다공체(3)를 하나 더 추가시킨 타입으로 사용할 수도 있는데, 자성 분말 충진층(2a)은 분진 발생 여건 및 분진의 종류에 따라 충진 두께 및 직경변화를 자유로이 추구할 수 있다.

따라서 자성 분말 충진층의 두께와 직경을 변화시기는 것은 본 발명의 기술적 범주에 귀속되는 것이다.

제6도 이하에 표현된 본 발명의 응용 실시예는 각 구성품의 형태만 상이할 뿐, 본 발명의 기본 항에 대해 설명한 작용과 효과가 동일하다.

상기와 같은 본 발명은 구조가 간단하여 제작하기에 용이할 뿐만 아니라, 제작시 난이 점이 없고, 상기한 자성 분말 충진층(2) 및 다공체의 구성요소 또한 일반적인 물질로 이루어지기 때문에 생산가격이 종래에 비해 현격히 저렴하며, 자성 분말 충진층(2)을 재생하여 재사용이 가능함으로서 경제적인 장점이 있으며, 평균 입경 0.05 미크론 이상의 강자성, 비자성, 연자성 및 상자성의 분진을 여과할 수 있는 탁월한 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리에 있어서, 타원형의 단면을 가지는 통형(筒形) 비자성 케이싱(1)안으로는 최하단에 타원형의 다공체(4)를 삽입시키고, 그 위로는 자성 분말 충진층(2)을 형성시키며, 상기한 자성 분말 충진층(2)의 윗면에는 다공체(3)를 삽입시키고 내측을 타원홈(7)(9)을 가지는 영구자석(6)(8)을 상기한 비자성 케이싱(1)의 외측에 위치시키되 반대극끼리 마주보도록 하면서 비자성 케이싱(1)이 영구자석(6)(8)안으로 삽입되도록 하여서 구성됨을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 분진 여과용 필터링 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 타원형의 단면을 가지는 통형(筒形) 비자성 케이싱(1)안으로는 최하단에 타원형의 다공체(4)를 삽입시키고, 그 위로는 비자성 케이싱(1)의 절반 정도의 두께를 가지는 자성 분말 충진층(2a)를 형성시키며, 상기한 자성 분말 충진층(2a)의 윗면에는 다공체(3)를 삽입시키고, 비자성 케이싱(1)의 내측 상단에 다공체(5)를 삽입시킴에 따라, 상단과 중앙의 다공체(5)(3)사이에는 공간부(10)가 형성되도록 하고, 내측으로 타원홈(7)(9)을 가지는 영구자석(6)(8)을 상기한 비자성 케이싱(1)의 외측에 위치시키되 반대 극끼리 마주 보도록 하면서 비자성 케이싱(1)이 영구자석(6)(8)안으로 삽입되도록 하여서 구성됨을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비자성 케이싱과 다공체, 자성 분말 충진층의 단면이 정원형의 형태를 가지는 것.
4. 제1항에 있어서, 비자성 케이싱과 다공체, 자성 분말 충진층의 단면은 사각형의 형태를 가지면서, 상하에 단(15)(16)이 형성된 비자성 격판(13)(14)의 상하로 판형 영구자석(11)(12)을 반대 극끼리 마주 보도록 하면서 조립시킨 후, 상기한 비자성 케이싱이 영구자석(11)(12)안으로 삽입되도록 하여서 구성됨이 특징인 영구자석을 이용한 분진여과용 필터링 어셈블리.

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