KR101860898B1 - Apparatus for transferring conductive meterials - Google Patents

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KR101860898B1
KR101860898B1 KR1020170015538A KR20170015538A KR101860898B1 KR 101860898 B1 KR101860898 B1 KR 101860898B1 KR 1020170015538 A KR1020170015538 A KR 1020170015538A KR 20170015538 A KR20170015538 A KR 20170015538A KR 101860898 B1 KR101860898 B1 KR 101860898B1
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electrode
conductive material
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path
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KR1020170015538A
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김희령
이근형
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울산과학기술원
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    • H02K44/02—Electrodynamic pumps
    • H02K44/04—Conduction pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids

Abstract

The present invention relates to a conductive material transferring apparatus which includes a flow path part including a conductive flow path wound along a spiral path, an electrode part including a first electrode of a first polarity disposed on one side with the outermost winding of the flow path and a second electrode of a second polarity different from the first polarity disposed on the other side with the outermost winding of the flow path, and a magnetic field part which applies a magnetic field to the flow path part in the radial direction of the spiral path. When applying a direct current to the flow path part in the central axis direction of the spiral path, the conductive material is transferred in the circumferential direction of the spiral path through the flow path according to a Lorentz force generated by the direct current. Accordingly, the present invention can improve driving pressure and maximize energy efficiency.

Description

전도성 물질 이송 장치{APPARATUS FOR TRANSFERRING CONDUCTIVE METERIALS}[0001] APPARATUS FOR TRANSFERRING CONDUCTIVE METERIALS [0002]

본 발명은 전도성 물질 이송 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류 및 자기장에 의해 발생하는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이용하여 전기 전도성이 있는 물질을 이송하는 전도성 물질 이송 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a conductive material transferring apparatus, and more particularly, to a conductive material transferring apparatus for transferring an electrically conductive material using a Lorentz force generated by a current and a magnetic field.

주지하고 있는 바와 같이, 전기 전도성이 있는 전도성 물질을 이송하기 위한 전도성 물질 이송 장치로서 유로를 통해 전도성 물질을 이송하는 전자펌프가 있다. 이러한 전자펌프는 유로 내의 전도성 물질에 큰 전류를 흘려주면서, 전류와 직각 방향으로 가해지는 자기장에 의해 발생하는 로렌츠 힘으로 전도성 유체를 이송하는 장치이다.As is known, there is an electroconductive material transfer device for transferring electrically conductive materials, and there is an electronic pump for transferring a conductive material through a flow path. Such an electromagnetic pump is a device for transferring a conductive fluid to a Lorentz force generated by a magnetic field applied in a direction perpendicular to a current while flowing a large current to a conductive material in the flow path.

도 1은 종래 기술에 따른 전자펌프의 구성을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a configuration of an electronic pump according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 전자펌프(100)는 직사각형 형태의 유로(102), 유로(102) 내의 전도성 물질에 자기장을 가하는 영구자석(104), 자기장에 의한 자속의 방향과 직각 방향으로 전도성 물질에 전류를 흘려주는 전극(108)을 포함한다.1, a conventional electromagnetic pump 100 includes a rectangular channel 102, a permanent magnet 104 for applying a magnetic field to a conductive material in the channel 102, a conductive material 104 in a direction perpendicular to the direction of the magnetic flux generated by the magnetic field, And an electrode 108 for flowing current to the material.

이러한 종래 기술에 따른 전자펌프의 구동(펌핑) 압력(P)은 역기전력과 수력학적 손실을 제외하였을 때에 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The driving (pumping) pressure P of the conventional electronic pump according to the related art can be expressed by the following Equation 1 when the back electromotive force and the hydrodynamic loss are excluded.

Figure 112017011655213-pat00001
Figure 112017011655213-pat00001

여기서, B는 자기장의 세기이고, I는 전류의 세기이며, H는 유로의 자기장 방향 두께이다.Here, B is the intensity of the magnetic field, I is the intensity of the current, and H is the thickness in the magnetic field direction of the flow path.

이러한 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이 전자펌프(100)의 구동 압력(P)은 영구자석(104)에 의한 자기장의 세기(B) 및 전극(108)에 의한 전류의 세기(I)에 비례하고, 유로(102)의 자기장 방향 두께(H)에 반비례한다.The driving pressure P of the electromagnetic pump 100 is proportional to the intensity B of the magnetic field by the permanent magnet 104 and the intensity I of the current by the electrode 108, And is inversely proportional to the thickness H of the flow path 102 in the magnetic field direction.

이 중에서 자기장의 세기(B)는 영구자석(104)을 이용하여 높이는데 있어 약 1 테슬라(T)의 한계를 보이고, 유로(102)의 자기장 방향 두께(H) 또한 제작상의 한계로 1 밀리미터(mm)의 한계를 보인다.The magnetic field strength B of the magnetic field strength of the permanent magnet 104 is about 1 tesla and the magnetic field strength H of the channel 102 is 1 millimeter mm).

따라서, 전자펌프(100)의 높은 구동 압력(P)을 얻기 위해서는 전극(108)을 통해 수천 내지 수만 암페어(A)의 고 전류를 흘려주어야 한다.Therefore, in order to obtain a high driving pressure P of the electromagnetic pump 100, a high current of several thousands to several ten thousand amperes (A) must be flowed through the electrode 108. [

그런데, 이러한 고 전류를 위해서는 부피가 크고 고비용의 파워 서플라이(power supply)가 요구되기에, 전자펌프 및 파워 서플라이를 포함하는 전도성 물질 이송 시스템의 가격이 비싸고 소형화가 어렵다는 문제점이 있다.
However, since such a high current requires a bulky and costly power supply, there is a problem that the cost of a conductive material transfer system including an electric pump and a power supply is high and it is difficult to miniaturize.

본 발명의 실시예에 의하면, 종래 기술과 비교할 때에 상대적으로 더 낮은 전류를 전도성 물질에 흘려주어서도 상대적으로 더 높은 구동 압력을 발생시키는 전도성 물질 이송 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a conductive material transferring apparatus which generates a relatively higher driving pressure even when a relatively lower current is passed through a conductive material as compared with the prior art.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 관점에 따른 전도성 물질 이송 장치는, 나선형 경로를 따라 권선된 전도성 유로를 포함하는 유로부와, 상기 유로의 최외곽 권선이 있는 어느 한 쪽에 배치된 제 1 극성의 제 1 전극과, 상기 유로의 최외곽 권선이 있는 다른 한 쪽에 배치된 상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성의 제 2 전극을 포함하는 전극부와, 상기 유로부에 상기 나선형 경로의 반지름 방향으로 자기장을 가하는 자기장부를 포함하며, 상기 전극부를 통해 상기 유로부에 상기 나선형 경로의 중심축 방향으로 직류 전류를 인가할 때 상기 자기장 및 상기 직류 전류에 의해 발생하는 로렌츠 힘에 따라 상기 유로를 통해 전도성 물질이 상기 나선형 경로의 원주방향으로 이송된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a conductive material transferring apparatus including a flow path portion including a conductive pathway wound along a spiral path, a first electrode of a first polarity disposed on either side of the outermost winding of the pathway, And a second electrode having a second polarity different from the first polarity, the second electrode being disposed on the other side of the outermost winding of the flow path, and a second electrode having a second polarity different from the first polarity, Wherein when the direct current is applied to the flow path portion through the electrode portion in the direction of the center axis of the helical path, the conductive material flows through the flow path in accordance with the Lorentz force generated by the magnetic field and the direct current, As shown in Fig.

여기서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은, 상기 유로의 최외곽 권선에 접촉되는 고리(ring) 형태의 프레임이다.Here, the first electrode and the second electrode are a ring-shaped frame contacting the outermost winding of the flow path.

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상기 자기장부는, 내부공간이 비어있고 양쪽 원형면이 개방된 원통형의 자석체를 포함하며, 상기 자석체는 상기 반지름 방향으로 착자되고, 상기 내부공간에 상기 유로부 및 상기 전극부가 배치될 수 있다.The magnetic field portion includes a cylindrical magnet body having an inner space empty and both circular openings, the magnet body being magnetized in the radial direction, and the channel portion and the electrode portion may be disposed in the inner space.

상기 자기장부는, 내부공간이 채워져 있는 원통형이고 원주면이 상기 나선형 경로로 제공되는 제 1 강자성체와, 내부공간이 비어 있고 양쪽 원형면이 폐쇄된 원통형이며 비어 있는 상기 내부공간에 상기 자석체가 배치되고 상기 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 어느 한 쪽을 통해 상기 유로의 일단과 상기 제 1 전극이 노출되고 상기 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 다른 한 쪽을 통해 상기 유로의 타단과 상기 제 2 전극이 노출되는 제 2 강자성체를 더 포함할 수 있다.Wherein the magnetic field portion includes a first ferromagnetic body having a cylindrical shape filled with an inner space and provided with a spiral path on a circumferential surface thereof, a cylindrical body having an inner space empty and both circular surfaces closed, and the magnet body disposed in the hollow space, Wherein one end of the flow path and the first electrode are exposed through one of the closed circular planes and the other end of the flow path and the second electrode are exposed through the other of the closed circular planes, As shown in FIG.

상기 제 1 강자성체와 상기 유로의 사이 및 상기 유로와 상기 자석체의 사이에 배치되는 절연재를 더 포함할 수 있다.And an insulating material disposed between the first ferromagnetic material and the flow path and between the flow path and the magnet body.

상기 절연재의 내부에 가열선을 더 포함할 수 있다.
And may further include a heating wire inside the insulating material.

본 발명의 실시예에 의하면, 전도성 물질이 이송되는 유로의 나선형 권선수를 증가시켜 구동 압력을 향상시킬 수 있으며, 유로에 전류를 흘려주기 위한 전극을 전기 전도 중에 열손실을 최소화할 수 있는 형상으로 설계 및 제작하여 에너지 효율이 극대화되도록 한다.According to the embodiment of the present invention, the driving pressure can be increased by increasing the spiral winding of the passage through which the conductive material is transferred, and the electrode for flowing the current to the passage can be formed into a shape capable of minimizing heat loss during electric conduction Design and manufacture to maximize energy efficiency.

이에 따라, 작은 전류로도 큰 로렌츠 힘을 발생시킬 수 있으므로 부피가 작고 저비용의 파워 서플라이를 사용하여 전도성 물질 이송 시스템을 구현할 수 있도록 함으로써, 전도성 물질 이송 시스템의 가격이 싸지고 소형화를 이룰 수 있다.
Accordingly, since a large Lorentz force can be generated with a small current, a conductive material transfer system can be realized by using a low-volume and low-cost power supply, so that the cost of the conductive material transfer system can be reduced and miniaturization can be achieved.

도 1은 종래 기술에 따른 전자펌프의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치의 일 부분을 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 유로와 제 1 전극 및 제 2 전극의 결합 상태를 보인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 제 1 전극 및 제 2 전극의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 제 1 전극 및 제 2 전극의 평면도 및 측면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 전자펌프의 구조적 변수들에 대해 최적화된 전류의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치의 구조적 변수들에 대해 최적화된 전류의 세기를 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view showing a configuration of an electronic pump according to the prior art.
2 is a partially exploded perspective view of a conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a portion of a conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a coupling state of a first electrode and a second electrode in a channel constituting a conductive material transfer device according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a first electrode and a second electrode of a conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view and a side view of a first electrode and a second electrode of a conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the intensity of the current optimized for the structural parameters of the electronic pump shown in Fig.
8 is a graph showing the current intensity optimized for the structural parameters of the conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치의 부분 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 도 2의 x-x'를 따라 절개하였을 때의 부분 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 유로와 제 1 전극 및 제 2 전극의 결합 상태를 보인 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 제 1 전극 및 제 2 전극의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치를 구성하는 제 1 전극 및 제 2 전극의 평면도 및 측면도이다.FIG. 2 is a partially exploded perspective view of a conductive material transferring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a conductive material transferring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing a coupling state of a first electrode and a second electrode, a channel constituting a conductive material transfer device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross- FIG. 6 is a plan view and a side view of a first electrode and a second electrode of a conductive material transfer apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of a first electrode and a second electrode of a conductive material transfer apparatus.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)는 유로부(210)와 전극부(220) 및 자기장부(230)를 포함한다.2 to 6, a conductive material transfer apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes a flow path portion 210, an electrode portion 220, and a magnetic storage portion 230.

유로부(210)는 나선형 경로를 따라 N회의 권선수로 권선된 전도성 유로(211)를 포함한다. 이러한 유로(211)는 전도성 물질이 이송되는 경로를 제공한다. 여기서, 유로(211)는 스테인리스 스틸(stainless steel) 튜브 등과 같이 전도성을 가지는 재질로 제작된다.The flow path portion 210 includes a conductive flow path 211 wound with N turns along the spiral path. The flow path 211 provides a path through which the conductive material is transported. Here, the flow path 211 is made of a material having conductivity such as a stainless steel tube or the like.

전극부(220)는 유로(211)의 최외곽 권선이 있는 어느 한 쪽에 제 1 극성의 제 1 전극(221)이 배치되고, 유로(211)의 최외곽 권선이 있는 다른 한 쪽에 제 1 극성과는 다른 제 2 극성의 제 2 전극(222)이 배치된다. 이러한 전극부(220)를 통해 유로부(210)에 나선형 경로의 중심축 방향으로 직류 전류를 인가할 수 있다. 즉, 나선형 경로의 반지름 방향과 직교하고 나선형 경로의 중심축과 평행한 방향으로 유로부(210)에 전류를 인가할 수 있다. 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)은 구리(Cu) 등으로 제작할 수 있다.The electrode unit 220 has the first electrode 221 of the first polarity disposed on one side of the outermost winding of the flow path 211 and the other end of the first electrode 221 on the other side of the flow path 211, The second electrode 222 of the second polarity is disposed. A DC current can be applied to the flow path portion 210 in the direction of the center axis of the helical path through the electrode portion 220. That is, current can be applied to the flow path portion 210 in a direction orthogonal to the radial direction of the helical path and in parallel with the central axis of the helical path. The first electrode 221 and the second electrode 222 may be formed of copper (Cu) or the like.

자기장부(230)는 유로부(210)에 나선형 경로의 반지름 방향으로 자기장을 가할 수 있다. 이러한 자기장부(230)는 내부공간이 비어있고 양쪽 원형면이 개방된 원통형의 자석체(231)를 포함하며, 자석체(231)는 나선형 경로의 반지름 방향으로 착자되고, 내부공간에 유로부(210) 및 전극부(220)가 배치된다. 자석체(231)는 영구자석 등으로 제작할 수 있다. 이러한 원통형의 자석체(231)는 일체로 제작할 수도 있으며, 도 2에 실선으로 구분하여 나타낸 바와 같이 작은 크기로 개별 제작한 후에 원통형의 모양이 되도록 결합시킬 수도 있다.Magnetic field 230 can apply a magnetic field to the flow path portion 210 in the radial direction of the helical path. The magnet body 231 is magnetized in the radial direction of the spiral path and is inserted into the inner space of the magnet body 231 in the inner space, 210 and an electrode unit 220 are disposed. The magnet body 231 can be made of a permanent magnet or the like. Such a cylindrical magnet body 231 may be integrally formed, or may be formed into a small size as shown by a solid line in FIG. 2, and then may be combined to have a cylindrical shape.

이러한 전도성 물질 이송 장치(200)의 유로(211)에 자석체(231)에 의해 나선형 경로의 반지름 방향으로 자기장이 가해지고, 전극부(220)를 통해 나선형 경로의 중심축 방향으로 유로(211)에 직류 전류가 흐르면, 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있는 로렌츠 힘(f)에 따라 유로(211) 내의 전도성 물질이 나선형 경로의 원주방향으로 이송된다.A magnetic field is applied to the flow path 211 of the conductive material transfer device 200 in the radial direction of the spiral path by the magnet body 231 and the flow path 211 is formed in the central axis direction of the spiral path through the electrode part 220, The conductive material in the flow path 211 is transported in the circumferential direction of the helical path in accordance with the Lorentz force f, which can be expressed by the following equation (2).

Figure 112017011655213-pat00002
Figure 112017011655213-pat00002

여기서, f는 유로(211) 내의 전도성 물질이 받는 단위당 힘(force density)이며, J는 전류밀도(current density)이고, B는 자기장의 세기이다.Here, f is the force density per unit of the conductive material in the flow path 211, J is the current density, and B is the intensity of the magnetic field.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)의 구동(펌핑) 압력(P)은 역기전력과 수력학적 손실을 제외하였을 때에 아래의 수학식 3와 같이 나타낼 수 있다.The driving (pumping) pressure P of the conductive material transfer apparatus 200 according to an embodiment of the present invention can be expressed by Equation (3) below when the back electromotive force and the hydrodynamic loss are excluded.

Figure 112017011655213-pat00003
Figure 112017011655213-pat00003

여기서, n은 유로(211)의 권선수이며, B는 자석체(231)에 의한 자기장의 세기이고, I는 전극부(220)를 전도성 물질에 인가되는 전류의 세기이며, D는 유로(211)의 자기장 방향 내경이다.Where I is the intensity of the current applied to the conductive material on the electrode portion 220 and D is the intensity of the current applied to the conductive material on the electrode 211 ) In the magnetic field direction.

이러한 수학식 3에서 알 수 있는 바와 같이 전도성 물질 이송 장치(200)의 구동 압력(P)은 유로(211)의 권선수(n)와 자석체(231)에 의한 자기장의 세기(B) 및 전극부(220)에 의한 전류의 세기(I)에 비례하며, 유로(211)의 자기장 방향 내경(D)에 반비례한다.The driving pressure P of the conductive material transferring apparatus 200 is determined by the intensity B of the magnetic field generated by the winding n of the flow path 211 and the magnet body 231, And is inversely proportional to the magnetic field direction inner diameter D of the flow path 211. [

여기서, 자석체(231)에 의한 자기장의 세기(B)는 영구자석 등을 이용하여 높이는데 있어 한계가 있고, 유로(211)의 자기장 방향 내경(D)은 제작상의 한계가 있으며, 전극부(220)에 의한 전류의 세기(I) 역시 파워 서플라이의 부피 및 가격을 고려하여야 하기에 높이는데 있어 한계가 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)는 유로(211)의 권선수(n)를 증가시켜 구동 압력(P)을 향상시킬 수 있다.Here, the intensity (B) of the magnetic field generated by the magnet body 231 has a limit in height using a permanent magnet or the like. The inner diameter D in the magnetic field direction of the flow channel 211 has a manufacturing limitation, The current intensity (I) by the power supply 220 has a limitation in height because the volume and the price of the power supply must be considered. However, the conductive material transferring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention can increase the number of turns n of the flow path 211 to improve the driving pressure P.

한편, 전극부(220)를 구성하는 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)은 프레임(220a)과 복수의 리드(220b)를 포함할 수 있다. 여기서, 유로(211)의 최외곽 권선에 고리(ring) 형태의 프레임(220a)이 접촉될 수 있다.The first electrode 221 and the second electrode 222 constituting the electrode unit 220 may include a frame 220a and a plurality of leads 220b. Here, a frame 220a in the form of a ring can be brought into contact with the outermost winding of the flow path 211. [

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제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)이 1개의 리드(220b)만을 포함하는 경우에 전류의 세기가 103 암페어(A)라고 가정한다면, 전력(P)과 전류(I) 및 저항(R)의 관계식이 P=I2×R이기에 열손실이 106×R 와트(W)이다. 그런데, 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)이 2개의 리드(220b)를 포함하는 경우에 한 개의 리드당 걸리는 전류가 5×102 암페어(A) 이므로 총 2.5×105×R+2.5×105×R = 5×105×R 와트(W)의 열손실이 발생되며, 결론적으로 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)이 많은 수의 리드(220b)를 포함할 수 있도록 열손실이 줄어든다.Assuming that the current intensity is 10 3 amperes (A) when the first electrode 221 and the second electrode 222 include only one lead 220b, the power P and the current I and the resistance (R) is P = I 2 x R, the heat loss is 10 6 x R W (W). In the case where the first electrode 221 and the second electrode 222 include two leads 220b, the current applied to one lead is 5 × 10 2 amperes (A), so that a total of 2.5 × 10 5 × R The first electrode 221 and the second electrode 222 may include a large number of leads 220b and may generate heat loss of about 2.5 x 10 5 x R = 5 x 10 5 x R watt Heat loss is reduced.

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자기장부(230)는 제 1 강자성체(232)와 제 2 강자성체(233)를 더 포함할 수 있다. 제 1 강자성체(232)는 내부공간이 채워져 있는 원통형일 수 있고, 원주면이 유로(211)가 권선되는 나선형 경로로 제공될 수 있다. 제 2 강자성체(233)는 내부공간이 비어 있고 양쪽 원형면이 폐쇄된 원통형일 수 있으며, 비어 있는 내부공간에 자석체(231)가 배치될 수 있고, 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 어느 한 쪽을 통해 유로(211)의 일단과 제 1 전극(221)이 노출될 수 있으며, 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 다른 한 쪽을 통해 유로(211)의 타단과 제 2 전극(222)이 노출될 수 있다.The magnetic storage unit 230 may further include a first ferromagnetic body 232 and a second ferromagnetic body 233. The first ferromagnetic body 232 may be a cylindrical shape filled with an inner space and a circumferential surface may be provided in a spiral path in which the flow path 211 is wound. The second ferromagnetic body 233 may have a cylindrical shape in which the inner space is empty and both circular faces are closed, the magnet body 231 may be disposed in an empty inner space, and either one of the two closed circular faces One end of the flow path 211 and the first electrode 221 may be exposed and the other end of the flow path 211 and the second electrode 222 may be exposed through the other of the two closed circular surfaces.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)에서 제 2 강자성체(233)는 자석체(231) 등을 보호하는 하우징(housing)의 역할을 겸비하며, 전도성 물질 이송 장치(200)의 조립 및 분해의 용이성을 위해 제 2 강자성체(233)는 상단부(233a)와 중앙부(233b) 및 하단부(233c)로 구성될 수 있다. 상단부(233a) 및 하단부(233c)의 원형면에는 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)에 포함되는 M개의 리드(220b)가 노출되는 M개의 슬릿(233d)이 형성될 수 있으며, 유로(211)의 말단이 노출되는 1개의 홀(233e)이 형성될 수 있다. 이러한 제 1 강자성체(232) 및 제 2 강자성체(233)는 투자율(magnetic permeability)이 큰 스틸 등으로 제작할 수 있다.The second ferromagnetic body 233 of the conductive material transfer apparatus 200 according to an embodiment of the present invention has a role of housing for protecting the magnet body 231 and the like, For ease of assembly and disassembly, the second ferromagnetic body 233 may be composed of an upper end portion 233a, a central portion 233b, and a lower end portion 233c. M slits 233d may be formed on the circular surfaces of the upper end 233a and the lower end 233c to expose M leads 220b included in the first electrode 221 and the second electrode 222, One hole 233e through which the end of the flow path 211 is exposed can be formed. The first ferromagnetic body 232 and the second ferromagnetic body 233 may be made of steel having a high magnetic permeability.

자기장부(230)를 구성하는 제 1 강자성체(232) 및 제 2 강자성체(233)는 자기장을 유도하여 자석체(231)에 의한 자기장의 세기를 증가시키는 역할을 한다. 자석체(231)를 영구자석으로 구현하고, 영구자석을 제 2 강자성체(233)로 둘러싸면 영구자석의 자기장의 세기가 3배 내지 10배 정도 증가된다. 앞서 설명한 바와 같이 유로(211) 내의 전도성 물질이 받게 되는 힘은 자기장의 세기에 비례하기 때문에, 제 1 강자성체(232) 및 제 2 강자성체(233)에 의해 자석체(231)의 자기장의 세기(B)가 커지면 비례적으로 유로(211) 내의 전도성 물질이 받게 되는 힘이 커진다.The first ferromagnetic body 232 and the second ferromagnetic body 233 constituting the magnetic storage unit 230 induce a magnetic field to increase the strength of the magnetic field generated by the magnet body 231. If the magnet body 231 is implemented as a permanent magnet and the permanent magnet is surrounded by the second ferromagnetic body 233, the intensity of the magnetic field of the permanent magnet is increased by 3 to 10 times. The strength of the magnetic field of the magnet body 231 (B (1)) is controlled by the first ferromagnetic body 232 and the second ferromagnetic body 233 because the force received by the conductive material in the passage 211 is proportional to the intensity of the magnetic field, The greater the force that the conductive material in the flow path 211 receives.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)는 제 1 강자성체(232)와 유로(211)의 사이 및 유로(211)와 자석체(231)의 사이에 있는 절연재(240)를 더 포함할 수 있다. 이러한 절연재(240)는 테프론(Teflon), 세라믹, 유리, 나무 등으로 제작할 수 있으며, 제 1 강자성체(232) 및 제 2 강자성체(233)에 전극부(220)를 통한 전류가 인가되지 않게 한다. 제 1 강자성체(232) 및 제 2 강자성체(233)에 전류가 인가되면 그 만큼 유로(211) 내의 전도성 물질로 인가되는 전류가 감소하기 때문에 전도성 물질을 이송되게 하는 로렌츠 힘이 낮아지지만, 절연재(240)가 전류의 흐름을 차단하기 때문에 로렌츠 힘이 낮아지지 않는다. 여기서, 제 1 전극(221)의 프레임(220a), 제 2 전극(222)의 프레임(220a) 및 제 2 강자성체(233)의 슬릿(233d)까지 절연재(240)를 덮어서 전류 흐름을 더 확실히 차단할 수 있다.The conductive material transfer device 200 according to an embodiment of the present invention includes an insulating material 240 between the first ferromagnetic material 232 and the flow path 211 and between the flow path 211 and the magnet body 231, As shown in FIG. The insulating material 240 may be made of Teflon, ceramics, glass, wood or the like so that no current is applied to the first and second ferromagnetic bodies 232 and 233 through the electrode unit 220. When a current is applied to the first ferromagnetic body 232 and the second ferromagnetic body 233, the current applied to the conductive material in the flow path 211 is reduced by the current, so that the Lorentz force for transferring the conductive material is lowered. ) Does not lower the Lorentz force because it interrupts the current flow. Here, the frame 220a of the first electrode 221, the frame 220a of the second electrode 222, and the slit 233d of the second ferromagnetic body 233 are covered with the insulating material 240 to further reliably block the current flow .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치(200)는 절연재(240)의 내부에 있는 가열선(250)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 가열선(250)은 제 1 강자성체(232)와 유로(211)의 사이 및 유로(211)와 자석체(231)의 사이에 모두 설치하거나 어느 한 쪽에만 설치할 수도 있다. 가열선(250)은 유로(211)를 가열해 온도를 높여서 유로(211) 내의 전도성 물질이 액체 상태가 되게 하여 로렌츠 힘에 의해 전도성 물질이 원활히 이송되도록 한다. 유로(211) 내에 리튬(Li)을 이송하는 경우라면 리튬의 녹는점이 상온보다 높은 180.54℃이기 때문에 가열선(250)으로 유로(211)를 가열해 리튬을 녹여 액체 상태로 이송시킨다.
In addition, the conductive material transfer device 200 according to an embodiment of the present invention may further include a heating wire 250 inside the insulating material 240. Here, the heating wire 250 may be provided either between the first ferromagnetic body 232 and the flow path 211 or between the flow path 211 and the magnet body 231, or may be provided on only one of them. The heating line 250 heats the flow path 211 to raise the temperature so that the conductive material in the flow path 211 is in a liquid state so that the conductive material can be smoothly transferred by the Lorentz force. In the case of transferring lithium (Li) into the flow path 211, since the melting point of lithium is 180.54 ° C higher than room temperature, the flow path 211 is heated by the heating line 250 to dissolve lithium and transfer it to the liquid state.

도 7은 도 1에 도시된 전자펌프의 구조적 변수들에 대해 최적화된 전류의 세기를 나타낸 그래프로서, 10 bar의 구동 압력 및 6 cc/s의 유량에 대한 등가회로도를 이용해 유로의 너비(W) 및 길이(L)의 변화에 따른 전류(i)의 세기를 나타낸 것이다.FIG. 7 is a graph showing the current intensity optimized for the structural parameters of the electromagnetic pump shown in FIG. 1, wherein the width W of the flow path is calculated using an equivalent circuit diagram for a driving pressure of 10 bar and a flow rate of 6 cc / And the intensity of the current (i) according to the change of the length (L).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질 이송 장치의 구조적 변수들에 대해 최적화된 전류의 세기를 나타낸 그래프로서, 10 bar의 구동 압력 및 6 cc/s의 유량에 대한 등가회로도를 이용해 유로의 내경(D) 및 권선수(n)의 변화에 따른 전류(i)의 세기를 나타낸 것이다.8 is a graph showing the current intensity optimized for the structural parameters of the conductive material transfer apparatus according to the embodiment of the present invention. The flow rate of the electric current is optimized by using the equivalent circuit diagram for a driving pressure of 10 bar and a flow rate of 6 cc / (I) according to the change of the inner diameter (D) and the winding width (n) of the stator.

동일한 조건에서 도 7의 전자펌프는 1693.3 암페어(A)가 요구되나, 도 8의 전도성 물질 이송 장치는 유로의 권선수가 10일 때에 203.8 암페어(A)가 요구된다.
In the same condition, the electromagnetic pump of Fig. 7 requires 1693.3 amperes (A), but the conductive material conveying device of Fig. 8 requires 203.8 amperes (A) when the number of turns of the flow path is 10.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면 전도성 물질이 이송되는 유로의 나선형 권선수를 증가시켜 구동 압력을 향상시킬 수 있으며, 유로에 전류를 흘려주기 위한 전극을 전기 전도 중에 열손실을 최소화할 수 있는 형상으로 설계 및 제작하여 에너지 효율이 극대화되도록 한다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the driving force can be improved by increasing the number of helical turns of the flow path through which the conductive material is fed, and the electrode for flowing current to the flow path can be minimized It is designed and manufactured to be able to maximize energy efficiency.

이에 따라, 작은 전류로도 큰 로렌츠 힘을 발생시킬 수 있으므로 부피가 작고 저비용의 파워 서플라이를 사용하여 전도성 물질 이송 시스템을 구현할 수 있도록 함으로써, 전도성 물질 이송 시스템의 가격이 싸지고 소형화를 이룰 수 있다.Accordingly, since a large Lorentz force can be generated with a small current, a conductive material transfer system can be realized by using a low-volume and low-cost power supply, so that the cost of the conductive material transfer system can be reduced and miniaturization can be achieved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

200 : 전도성 물질 이송 장치 210 : 유로부
211 : 유로
220 : 전극부 221 : 제 1 전극
222 : 제 2 전극 220a : 프레임
220b : 리드 230 : 자기장부
231 : 자석체 232 : 제 1 강자성체
233 : 제 2 강자성체 233a : 제 2 강자성체의 상단부
233b : 제 2 강자성체의 중앙부 233c : 제 2 강자성체의 하단부
233d : 제 2 강자성체의 슬릿 233e : 제 2 강자성체의 홀
240 : 절연재 250 : 가열선200: Conductive material transfer device 210:
211: Euro
220: electrode part 221: first electrode
222: second electrode 220a: frame
220b: lead 230: magnetic book
231: magnet body 232: first ferromagnetic body
233: second ferromagnetic body 233a: upper end of the second ferromagnetic body
233b: central part of the second ferromagnetic body 233c: lower part of the second ferromagnetic body
233d: slit of the second ferromagnetic body 233e: hole of the second ferromagnetic body
240: Insulation material 250: Heating wire

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 나선형 경로를 따라 권선된 전도성 유로를 포함하는 유로부와,
상기 유로의 최외곽 권선이 있는 어느 한 쪽에 배치된 제 1 극성의 제 1 전극과, 상기 유로의 최외곽 권선이 있는 다른 한 쪽에 배치된 상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성의 제 2 전극을 포함하는 전극부와,
상기 유로부에 상기 나선형 경로의 반지름 방향으로 자기장을 가하는 자기장부를 포함하고,
상기 자기장부는, 내부공간이 비어있고 양쪽 원형면이 개방된 원통형의 자석체와,
내부공간이 채워져 있는 원통형이고 원주면이 상기 나선형 경로로 제공되는 제 1 강자성체와,
내부공간이 비어 있고 양쪽 원형면이 폐쇄된 원통형이며 비어 있는 상기 내부공간에 상기 자석체가 배치되고 상기 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 어느 한 쪽을 통해 상기 유로의 일단과 상기 제 1 전극이 노출되고 상기 폐쇄된 양쪽 원형면 중에서 다른 한 쪽을 통해 상기 유로의 타단과 상기 제 2 전극이 노출되는 제 2 강자성체를 포함하며,
상기 자석체는 상기 반지름 방향으로 착자되고, 상기 내부공간에 상기 유로부 및 상기 전극부가 배치되고,
상기 전극부를 통해 상기 유로부에 상기 나선형 경로의 중심축 방향으로 직류 전류를 인가할 때 상기 자기장 및 상기 직류 전류에 의해 발생하는 로렌츠 힘에 따라 상기 유로를 통해 전도성 물질이 상기 나선형 경로의 원주방향으로 이송되는
전도성 물질 이송 장치.
A flow path portion including a conductive flow path wound along a spiral path,
A first electrode of a first polarity disposed on one side of the outermost winding of the flow path and a second electrode of a second polarity different from the first polarity disposed on the other side of the outermost winding of the flow path, An electrode portion including an electrode,
And a magnetic head for applying a magnetic field to the passage portion in the radial direction of the helical path,
Wherein the magnetic field portion includes a cylindrical magnet body having an inner space empty and both circular surfaces open,
A first ferromagnetic body having a cylindrical shape filled with an inner space and a circumferential surface provided in the helical path,
The magnet body is disposed in the hollow space in which the inner space is empty and both circular surfaces are closed and one end of the flow path and the first electrode are exposed through either one of the closed circular surfaces, And a second ferromagnetic body through which the other end of the flow path and the second electrode are exposed through the other of the two circular surfaces,
Wherein the magnet body is magnetized in the radial direction, the channel portion and the electrode portion are disposed in the inner space,
Wherein when the DC current is applied to the flow path portion through the electrode portion in the direction of the center axis of the helical path, the conductive material flows in the circumferential direction of the helical path through the flow path in accordance with the Lorentz force generated by the magnetic field and the DC current. Migrated
Conductive material transfer device.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 강자성체와 상기 유로의 사이 및 상기 유로와 상기 자석체의 사이에 배치되는 절연재를 더 포함하는
전도성 물질 이송 장치.
8. The method of claim 7,
And an insulating material disposed between the first ferromagnetic body and the flow path and between the flow path and the magnet body
Conductive material transfer device.
제 8 항에 있어서,
상기 절연재의 내부에 가열선을 더 포함하는
전도성 물질 이송 장치.
9. The method of claim 8,
Further comprising a heating wire inside the insulating material
Conductive material transfer device.
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