KR101908115B1 - 전자펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프는 적어도 일부분이 강자성체로 이루어지고 전도성 유체가 흐르는 유체관과, 유체관의 상면에 구비되는 제1 자석과, 상면에 대향하는 하면에 구비되고, 제1 자석과 극성이 반대인 제2 자석과, 유체관의 양 측면에 각각 구비되어 유체관에 전류를 공급하는 전극을 포함하되, 유체관에서 강자성체로 이루어진 적어도 일부분은 제1 자석과 제2 자석 사이에 위치하는 부분인 전자펌프를 포함한다.

Description

전자펌프{ELECTROMAGNETIC PUMP}

본 발명은 전자 펌프에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전류 및 자기장에 의해 발생하는 로렌츠힘을 이용하여 전기 전도성이 있는 유체를 이동시키는 전자펌프에 관한 것이다.

전자펌프는 전도성 유체를 이송하기 위해 유체관 안의 전도성 유체에 큰 전류를 흘려주면서, 전류와 직각 방향으로 가해지는 자기장에 의해 발생하는 로렌츠힘으로 전도성 유체를 이동시키는 장치이다.

도 1은 종래 전자펌프의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래 전자펌프는 유체관(102), 자석(104) 및 전극(108)을 포함한다.

이때 종래의 전자펌프는 유체관(102)에 자석(104)이 직접적으로 접촉하고 있기 때문에 전극(108)에서 유체관(102)에 공급하는 전류의 일부가 자석(104)에 흐른다. 이에 따라, 전도성 유체에 가해지는 전류 밀도가 충분히 강해지게 하기 위해서는, 자석에 흐르는 손실 전류를 고려하여 보다 높은 전류를 흘려주어야 하는 문제가 있다.

또한, 로렌츠힘을 크게 발생시키기 위해서는 강한 전류 및 강한 자석이 필요하고, 특히 높은 입력 전류의 필요에 따라 파워 서플라이의 크기가 커지기 때문에, 가격이 비싸고 전자펌프의 구동 물품의 구성에 필요한 부품의 소형화가 어렵다는 문제점이 있다.

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본 발명의 실시예에서 해결하고자 하는 과제는 전자펌프의 구동 물품의 구성에 필요한 부품의 크기를 소형화시키면서도 전자펌프의 효율을 증가시킴으로써, 전자펌프의 구동에 필요한 제조 비용 및 사용 비용을 줄이는 기술을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.

일 실시예에 따른 전자펌프는 적어도 일부분이 강자성체로 이루어지고 전도성 유체가 흐르는 유체관과, 상기 유체관의 상면에 구비되는 제1 자석과, 상기 상면에 대향하는 하면에 구비되고, 상기 제1 자석과 극성이 반대인 제2 자석과, 상기 유체관의 양 측면에 각각 구비되어 상기 유체관에 전류를 공급하는 전극을 포함하되, 상기 적어도 일부분은 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 위치하는 부분이다.

이때 상기 전극은, 상기 유체관에 인접하는 소정의 부분이 강자성체로 이루어질 수 있다.

또한 상기 유체관과 상기 제1 자석 사이에 구비된 제1 절연층과, 상기 유체관과 상기 제2 자석 사이에 구비된 제2 절연층을 더 포함할 수 있다.

더불어 강자성체로 이루어지고, 상기 유체관, 상기 제1 자석, 상기 제2 자석 및 상기 전극 중 강자성체로 이루어진 부분을 감싸는 차폐상자를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자펌프는 전도성 유체가 흐르는 유체관과, 상기 유체관의 상면에 구비되는 제1 자석과, 상기 상면에 대향하는 하면에 구비되고, 상기 제1 자석과 극성이 반대인 제2 자석과, 상기 유체관과 상기 제1 자석 사이에 구비된 제1 절연층과, 상기 유체관과 상기 제2 자석 사이에 구비된 제2 절연층과, 상기 유체관의 양 측면에 각각 구비되어 상기 유체관에 전류를 공급하는 전극을 포함한다.

이때 상기 유체관은, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 위치하는 부분이 강자성체로 이루어질 수 있다.

또한 상기 전극은, 상기 유체관에 인접하는 소정의 부분이 강자성체로 이루어질 수 있다.

더불어 강자성체로 이루어지고, 상기 유체관, 상기 제1 자석, 상기 제2 자석 및 상기 전극을 감싸는 차폐상자를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 작은 전류로도 큰 로렌츠힘을 발생시킬 수 있으므로 크기가 작은 파워 서플라이를 사용하여 전자펌프를 소형화시키면서, 전자펌프의 효율을 증가시킬 수 있으므로 제조 비용 및 사용 비용을 낮출 수 있다.

도 1은 종래 전자펌프의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3a는 종래 전자펌프에서 자속의 방향 및 세기를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프에서 강자성체를 사용함에 따른 자속의 방향 및 세기를 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프(200)의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자펌프(200)는 유체관(202), 제1 자석(204), 제2 자석(206) 및 전극(208)을 포함하고, 추가적으로 제1 절연층(210), 제2 절연층(212) 및 차폐상자(214)를 더 포함할 수 있다.

유체관(202)은 전도성 유체가 이동하는 통로이다. 전도성 유체는 전기 전도율이 높은 유체로, 유체관(202)에 가해지는 전류 및 자기장에 의해 발생하는 로렌츠힘에 따라 이동된다.

제1 자석(204)은 유체관(202)의 상면에 구비되고, 제2 자석(206)은 유체관(202)의 상면에 대향하는 하면에 구비된다. 이때 제1 자석(204)과 제2 자석(206)은 극성이 반대이다. 이에 따라, 제1 자석(204)의 하단부가 N극인 경우 제2 자석(206)의 상단부는 S극이 될 것이고, 제1 자석(204)에서 제2 자석(206) 방향으로 자기장이 발생하게 된다.

전극(208)은 유체관(202)의 양 측면에 각각 구비되어 유체관(202)에 전류를 공급하며, 이때 전류는 어느 한 방향으로 흐르도록 각 전극(208)의 극성이 반대일 수 있다.

이와 같이, 유체관(202)에 가해지는 전류 및 자기장에 의해 로렌츠힘이 발생한다. 이때 특정 공간에서 발생하는 로렌츠힘은 플레밍의 왼손법칙에 따라 자기장과 전류밀도의 곱인

로 나타내어 진다.

한편, 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자펌프(200)는 유체관(202)이 제1 자석(204)과 제2 자석(206) 사이에 위치하는 부분이 강자성체(도 2에서 검정 부분)로 이루어질 수 있고, 전극(208)이 유체관(202)에 인접하는 소정의 부분이 강자성체로 이루어질 수 있으며, 유체관(202), 제1 자석(204), 제2 자석(206) 및 전극(208) 중 강자성체로 이루어진 부분을 감싸고 강자성체로 이루어진 차폐상자(214)를 더 포함할 수 있다. 이때 강자성체의 물질로 1010 Steel을 사용할 수 있다.

도 3a는 종래 전자펌프에서 자속의 방향 및 세기를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프(200)에서 강자성체를 사용함에 따른 자속의 방향 및 세기를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3a를 참조하면, 종래의 전자펌프를 사용하는 경우, 자석(104) 사이에서 유체관(102)에 작용하는 자속의 방향이 정확하게 전류와 직각 방향으로 나타나는 것은 아니기 때문에, 전도성 유체에 가해지는 로렌츠힘은

이므로, 전류와 자기장이 직각 방향인 때보다 발생하는 힘이 작아 효율이 저하되는 문제가 있다.

이에 비하여 도 3b를 참조하면, 유체관(202), 전극(208), 차폐상자(214)의 전부 또는 일부가 강자성체로 이루어지는 경우, 제1 자석(204) 및 제2 자석(206) 사이에 발생하는 자속이 유체관(202) 내부로 유도되어 전도성 유체에 가해지는 자속 밀도가 증가되고 자기장의 세기가 최대화될 수 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 종래의 전자펌프와 같은 자석을 사용하더라도, 전도성 유체에 가해지는 자기장의 세기가 적어도 2배 이상 증가하여 효율이 증가한다.

한편, 종래의 전자펌프와 같이 유체관(202)과 제1 자석(204) 또는 제2 자석(206)이 직접적으로 접촉하고 있는 경우, 제1 자석(204), 유체관(202) 및 제2 자석(206)이 병렬로 연결된 형태이므로, 전극(208)에서 발생하는 전류가 제1 자석(204), 유체관(202) 및 제2 자석(206)에 나뉘어 흐르게 된다. 즉, 전극(208)에서 발생하는 전류가 제1 자석(204) 및 제2 자석(206)으로 일부 흐르기 때문에, 유체관(202) 내부의 전도성 유체에 가해지는 로렌츠힘은

에서 J의 감소로 약해질 수 있다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펌프(200)는 유체관(202)과 제1 자석(204) 사이에 구비된 제1 절연층(210)과, 유체관(202)과 제2 자석(206) 사이에 구비된 제2 절연층(212)을 더 포함할 수 있다. 이때 제1 절연층(210) 및 제2 절연층(212)은 테프론일 수 있다.

이 경우, 전극(208)에서 발생하는 전류는 제1 절연층(210) 및 제2 절연층(212)에 의하여 제1 자석(204) 및 제2 자석(206)에 흐르지 않고, 순수하게 유체관(202)에만 흐르게 되므로 종래 전자펌프와 동일한 세기의 전류를 사용하더라도, 전류 밀도의 세기가 적어도 1.5배 이상 증가하기 때문에 로렌츠힘이 증가하여 효율이 증가한다.

즉, 유체관(202)과 자석을 절연층을 통해 전기적으로 분리시키고 전자펌프(200)의 구성에 강자성체를 사용함으로써, 로렌츠힘을 같은 조건의 종래 전자펌프에 비해 최소 3배 이상 증가 시킬 수 있다.

따라서 상술한 실시예에 따르면, 작은 전류로도 큰 로렌츠힘을 발생시킬 수 있으므로 크기가 작은 파워 서플라이를 사용하여 전자펌프를 소형화시키면서, 전자펌프의 효율을 증가시킬 수 있으므로 제조 비용 및 사용 비용을 낮출 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 전자펌프
202: 유체관
204: 제1 자석
206: 제2 자석
208: 전극
210: 제1 절연층
212: 제2 절연층
214: 차폐상자

Claims (8)

1. 전자펌프로서,
   적어도 일부분이 강자성체로 이루어지고 전도성 유체가 흐르는 유체관과,
   상기 유체관의 상면에 구비되는 제1 자석과,
   상기 상면에 대향하는 하면에 구비되고, 상기 제1 자석과 극성이 반대인 제2 자석과,
   상기 유체관의 양 측면에 각각 구비되어 상기 유체관에 전류를 공급하는 전극을 포함하되,
   상기 유체관에서 강자성체로 이루어진 적어도 일부분은 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 위치하는 부분이며,
   상기 전극은,
   상기 유체관에 인접하는 소정의 부분이 강자성체로 이루어지고,
   상기 전자펌프는,
   강자성체로 이루어지고, 상기 유체관, 상기 제1 자석, 상기 제2 자석 및 상기 전극 중 강자성체로 이루어진 부분을 감싸는 차폐상자를 더 포함하는
   전자펌프.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유체관과 상기 제1 자석 사이에 구비된 제1 절연층과,
   상기 유체관과 상기 제2 자석 사이에 구비된 제2 절연층을 더 포함하는
   전자펌프.
   
4. 삭제
5. 전자펌프로서,
   전도성 유체가 흐르는 유체관과,
   상기 유체관의 상면에 구비되는 제1 자석과,
   상기 상면에 대향하는 하면에 구비되고, 상기 제1 자석과 극성이 반대인 제2 자석과,
   상기 유체관과 상기 제1 자석 사이에 구비된 제1 절연층과,
   상기 유체관과 상기 제2 자석 사이에 구비된 제2 절연층과,
   상기 유체관의 양 측면에 각각 구비되어 상기 유체관에 전류를 공급하는 전극을 포함하며,
   상기 전극은,
   상기 유체관에 인접하는 소정의 부분이 강자성체로 이루어지고,
   상기 전자펌프는,
   강자성체로 이루어지고, 상기 유체관, 상기 제1 자석, 상기 제2 자석 및 상기 전극을 감싸는 차폐상자를 더 포함하는
   전자펌프.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 유체관은,
   상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 위치하는 부분이 강자성체로 이루어진
   전자펌프.
   
7. 삭제
8. 삭제

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