KR102644710B1

KR102644710B1 - 급속 냉각식 탈철기

Info

Publication number: KR102644710B1
Application number: KR1020230110437A
Authority: KR
Inventors: 고재생; 김형태; 박경식; 정재기; 김경근
Original assignee: 파인원 주식회사; 해성마그네트 주식회사
Priority date: 2023-08-23
Filing date: 2023-08-23
Publication date: 2024-03-12

Abstract

본 발명은 급속 냉각식 탈철기에 관한 것으로, 지지 틀체를 이루는 기부(2); 상기 기부(2) 상에 원료를 공급 및 회수하도록 관로의 형태로 배치된 코어부(3); 상기 코어부(3) 둘레에 감겨 전원 인가 시 전자석으로 되는 코일부(4); 및 전원이 인가된 상기 코일부(4)의 전자기력으로 자화되는 복수의 망체에 의해 상기 코어부(3)로 투입되는 상기 원료 중에 포함된 자성체를 걸러내는 필터부(5);를 포함하여 이루어지되, 상기 코일부(4)는, 냉각유에 의해 코일(13)을 냉각시키도록 케이스(11) 내에 수용된 냉각유를 순환시키는 냉각유순환계(15); 및 상기 냉각유순환계(15)를 통해 순환하는 냉각유를 냉각시키는 냉각수순환계(17);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 따라서 코일부가 급격하게 가열되더라도 코일부 내에서 냉각유순환계를 통해 순환하는 냉각유를 냉각수순환계를 통해 순환하는 냉각수로 신속히 냉각시킬 수 있으므로, 코일부의 온도 상승과 무관하게 코일부의 자기력 더 나아가 탈철기의 탈철 성능을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

Description

급속 냉각식 탈철기{Quick-Cooling Type Magnetic Filter}

본 발명은 급속 냉각식 탈철기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차전지 등의 원료에 포함된 자성체 이물질을 걸러내기 위해 필터부를 자화시키는 전자석 코일부가 자화로 인해 과열된 때 코일부를 냉각시키는 냉각유의 온도를 안정적으로 적정 범위 내에 유지함으로써, 코일부가 과열되거나, 또 그로 인해 필터부의 탈철성능이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 급속 냉각식 탈철기에 관한 것이다.

일반적으로, 탈철기는 분말 또는 슬러리 형태의 광물이나 폴리머 또는 식품 등에 포함된 철분 등 자성체를 전자기력을 이용해 걸러내 제거하는 장치로서, 최근 들어 2차전지 소재에 포함된 철분이 2차전지의 화재 원인으로 알려지면서 그 중요성이 더해지고 있다.

이러한 탈철기의 한 예로서 도 1에 도시된 탈철기를 들 수 있다. 이 탈철기(101)는 등록특허 제10-2016875호(2차전지 원료 정제용 자동 탈철시스템)에 개시된 것으로, 전원이 인가된 때 자화되면서 발열되는 코일부(110) 내부를 냉각시키기 위해 냉각부(150)를 구비한다.

이 냉각부(150)는 코일부(110)의 온도가 상승한 때 오일순환펌프(152)를 작동시켜 오일공급관(153)을 통해 코일부(110) 내부로 냉각유를 공급하고, 오일회수관(154)를 통해 코일부(110) 내에서 냉각에 사용된 냉각유를 회수한다. 회수된 냉각유는 오일쿨러(155)를 통해 냉각되어 재차 코일부(110)의 케이스(114) 안으로 투입된다.

그런데, 위와 같은 종래의 탈철기(101)에 적용된 오일쿨러(155)는 냉각팬(156)에 의해 냉각유를 냉각시키는 공랭식이므로, 냉각 출력이 낮아 코일부(110) 즉, 냉각유의 온도가 고온으로 급속하게 상승할 경우, 냉각유의 온도를 신속하게 정상범위까지 낮출 수 없어, 코일부(110) 자기력을 안정적으로 유지할 수 없고, 그 결과 탈철기의 탈철 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

KR 10-1069636

본 발명은 위와 같은 종래의 탈철기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 원료의 탈철을 위해 코일이 전자석으로 되면서 발생하는 열을 냉각유를 통해 흡수하여 방출함에 있어, 코일의 온도와 그에 따른 냉각유의 온도가 적정 온도 이상의 고온까지 급격하게 상승하여 유지되지 못하게 함으로써, 즉, 급격한 온도 상승에도 불구하고 냉각유의 온도가 신속하게 정상 범위로 되돌아오도록 함으로써, 코일부의 자기력, 더 나아가 필터부의 탈철성능을 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지지 틀체를 이루는 기부; 상기 기부 상에 원료를 공급 및 회수하도록 관로의 형태로 배치된 코어부; 상기 코어부 둘레에 감겨 전원 인가 시 전자석으로 되는 코일부; 및 상기 코어부의 내부에 간격을 두고 적층되되, 전원이 인가된 상기 코일부의 전자기력으로 자화되는 복수의 망체에 의해 상기 코어부로 투입되는 상기 원료 중에 포함된 자성체를 걸러내는 필터부;를 포함하여 이루어지되, 상기 코일부는, 냉각유에 의해 코일을 냉각시키도록 케이스 내에 수용된 냉각유를 순환시키는 냉각유순환계; 및 상기 냉각유순환계를 통해 순환하는 냉각유를 냉각시키는 냉각수순환계;를 포함하는 급속 냉각식 탈철기를 제공한다.

또한, 상기 냉각유순환계는, 냉각유를 순환시키도록 상기 케이스의 냉각유 입구에 일단이, 냉각유 출구에 타단이 연결된 냉각유라인 상에 설치되어, 상기 냉각유라인을 따라 순환하는 냉각유를 방열시켜 냉각하는 방열기; 상기 냉각유라인 상에 설치되어, 상기 냉각유라인을 따라 냉각유를 순환시키는 냉각유펌프; 및 상기 케이스의 냉각유 입출구 중 적어도 한 곳에 장착되어, 냉각유의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수순환계는, 상기 방열기를 둘러싸면서 내부에 수용된 냉각수에 의해 상기 방열기를 냉각시키는 냉각챔버; 상기 냉각챔버와 냉각수라인을 통해 연결되어 상기 냉각챔버와 냉각수를 수수하는 냉각수원; 및 상기 냉각수라인 상에 설치되어 상기 냉각챔버와 상기 냉각수원 사이에서 상기 냉각수라인을 따라 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코일부는 상기 케이스 내부를 통과하면서 상기 냉각수라인과 연결되는 직냉라인을 통해 상기 케이스 내의 냉각유를 직접적으로 냉각시키는 직냉순환계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 직냉순환계는, 상기 냉각수라인의 상기 냉각챔버 입구측에 장착되어, 정상 운전 시 상기 냉각수라인을 따라 냉각수를 내순환시키도록 제1 절환위치에 놓이고, 직냉 운전 시 직냉라인을 따라 냉각수를 외순환시키도록 제2 절환위치에 놓이는 제1 방향전환밸브; 상기 냉각수라인의 상기 냉각챔버 출구측에 장착되어, 정상 운전 시 상기 냉각수라인을 따라 냉각수를 내순환시키도록 제3 절환위치에 놓이고, 직냉 운전 시 상기 직냉라인을 따라 냉각수를 외순환시키도록 제4 절환위치에 놓이는 제2 방향전환밸브; 및 상기 케이스 내에 설치되어 상기 직냉라인을 통해 일단이 상기 제1 방향전환밸브에 연결되고, 타단이 상기 제2 방향전환밸브에 연결되어, 직냉 운전 시 상기 직냉라인을 따라 외순환하는 냉각수를 통해 상기 케이스 내의 냉각유를 직접 냉각시키는 직냉기;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 직냉기는 상기 케이스의 공동을 케이스 내부에서 근접한 상태로 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 급속 냉각식 탈철기에 따르면, 원료 중의 자성체 이물질을 걸러내기 위해 필터부를 자화시키는 코일부가 전원에 인가되어 전자석으로 된 때 발생하는 열을 코일부 내에서 냉각유순환계를 통해 순환하는 냉각유로 방열시키는 바, 코일부의 온도가 급격하게 상승하더라도, 냉각유를 냉각수순환계를 통해 순환하는 냉각수로 냉각시킬 수 있으므로, 냉각유의 온도와 그에 따른 코일부의 온도를 신속하게 정상 범위로 낮출 수 있게 되고, 따라서 코일부의 온도 상승과 무관하게 코일부의 자기력 더 나아가 탈철기의 탈철 성능을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

더욱이, 코일부의 온도가 더욱 높은 온도까지 더욱 급하게 상승하는 경우, 냉각수원의 냉각수를 직냉순환계에 의해 코일부 내부로 공급함으로써 냉각수에 의해 직접 코일부의 온도를 낮출 수 있으므로, 냉각유의 온도 더 나아가 코일부의 온도를 더욱 신속하게 정상 범위로 낮출 수 있게 된다.

이때, 직냉순환계의 직냉기를 코일부 중 온도 상승에 가장 취약한 케이스 공동을 둘러싸도록 배치할 수 있으므로, 코일부에 대한 직접 냉각효율을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 탈철기를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 냉각식 탈철기 개략 정단면도.
도 3은 도 2의 코일부와 코일부 냉각시스템을 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일부와 코일부 냉각시스템을 도시한 모식도로, 직냉순환계가 내순환하는 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 코일부와 코일부 냉각시스템을 도시한 모식도로, 직냉순환계가 외순환하는 상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 냉각식 탈철기를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 급속 냉각식 탈철기는 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 기부(2), 코어부(3), 코일부(4), 및 필터부(5)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 기부(2)는 탈철기(1)의 외부 틀체를 이루는 부분으로, 도 2에 도시된 것처럼, 속이 빈 원기둥의 형태로 되어 있다.

상기 코어부(3)는 탈철이 이루어지는 용기 부분으로, 도 2에 도시된 것처럼, 기부(2)의 선반면 중앙을 관통하여 축선 상에 배치되는 바, 중공 원통체로 이루어져 후술하는 필터부(5)를 수용하는 동시에, 코일부(4)의 축심을 이루도록 되어 있다. 따라서, 코어부(3)는 탈철의 대상이 되는 원료를 공급하도록 입구에서 원료가 투입되며 출구에서 원료가 토출되도록 원통관의 형태를 갖는 것이 바람직하며, 입구에서 투입된 원료를 내부의 필터부(5)를 통해 탈철한 후 출구에서 회수하도록 되어 있다. 이때, 원료로 슬러리가 사용되는 습식 탈철기의 경우 원료가 투입되는 입구가 코어부(3) 하단이 될 수 있다.

상기 코일부(4)는 탈철에 필요한 전자기력을 발생시키는 부분으로, 도 2에 도시된 것처럼, 코어부(3)의 둘레에 감겨져 형성되는 바, 전원이 인가된 때 전자석으로 되어 전자기력을 발생시킴으로써 필터부(5)를 자화시켜 원료에 섞인 자성체 이물질을 걸러낸다.

이때, 전자석으로 된 코일부(4)의 코일(13)은 고열을 발생시키는 바, 발생된 열로 인해 코일부(4) 내부 온도가 1℃ 증가할 때마다 코일부(4)의 자력은 100G(gauss)씩 저하되므로, 코일부(4)를 적정 온도로 유지하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 코일부(4)는 내부에 냉각유를 투입, 배출하여 순환시킴으로써 코일(13)로 인한 내부의 온도상승을 억제하는데, 케이스(11)에서 배출된 냉각유는 냉각유순환계(15)를 순환하는 동안 냉각되어 케이스(11)로 재차 투입된다.

이를 위해, 코일부(4)는 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(11) 및 코일(13)을 포함하여 이루어지는 바, 케이스(11) 내에 수용되는 냉각유를 순환시키기 위한 냉각유순환계(15)와, 이 냉각유순환계(15)를 순환하는 냉각유를 냉각시키기 위한 냉각수순환계(17)를 더 포함한다.

여기에서, 먼저 상기 케이스(11)는 코일부(4)의 외체를 이루는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 횡단면이 도우넛 형태인 환형의 원통체로 이루어진다. 따라서, 케이스(11)는 축선을 따라 원통형으로 형성된 공동(21) 부분에 코어부(3)를 끼워 통과시키도록 되어 있다. 또한, 케이스(11)에는 입출구측에 냉각유순환계(15)의 냉각유라인(37)이 연결된다.

상기 코일(13)은 전원 인가 시 전자석이 되는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개 예컨대, 4 개가 간격을 두고 적층되도록 배치되는 바, 각각의 코일(13)은 일자로 길게 연장된 띠 형태의 코일 부재를 두루마리 형태로 돌돌 말아서, 파인애플 슬라이스와 같은 환형 부재가 되도록 만든다.

한편, 상기 냉각유순환계(15)는 냉각유에 의해 코일(13)을 냉각시키기 위해 케이스(11) 내에 수용된 냉각유를 냉각유라인(37)을 따라 순환시키는 부분으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 방열기(31), 냉각유펌프(33), 및 한 쌍의 온도센서(35,36)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 방열기(31)는 냉각유라인(37)을 따라 유동하는 냉각유를 방열시키는 부분으로, 도 3에 도시된 것처럼, 냉각유라인(37) 상에 설치되는 바, 이때 냉각유라인(37)은 냉각유를 순환시키도록 케이스(11)의 냉각유 입구(23)에 일단이 연결되고, 냉각유 출구(24)에 타단이 연결된다. 따라서, 방열기(31)는 케이스(11)에서 유출되는 냉각유로부터 열을 빼앗아 냉각유의 온도를 낮춘다. 이에 따라, 케이스(11) 내에서 코일(13)을 냉각시킨 냉각유는 가열된 상태로 냉각유 출구(24)를 통해 냉각유라인(37)으로 유출된 다음, 방열기(31)를 통과하면서 열을 방출하여 냉각되며, 방열기(31)를 나와 냉각유펌프(33)에 의해 냉각유라인(37)을 따라 유동하여 냉각유 입구(23)를 통해 케이스(11) 안으로 재유입된다.

상기 냉각유펌프(33)는 냉각유라인(37)을 따라 냉각유를 순환시키는 수단으로, 도 3에 도시된 것처럼, 냉각유라인(37) 상에 설치되는 바, 위와 같이 케이스(11)에서 나와 냉각유라인(37)을 따라 방열기(31)를 거치면서 냉각된 후 냉각유라인(37)을 따라 케이스(11)로 복귀하는 냉각유의 흐름을 만들어낸다.

상기 온도센서(35,36)는 냉각유의 온도를 측정하는 수단으로, 도 3에 도시된 것처럼, 바람직하게는 케이스(11)의 냉각유 입출구(23,24) 상에 설치되는 바, 입구 온도센서(35)만을 냉각유 입구(23)에 설치하거나, 출구 온도센서(36)만을 냉각유 출구(24)에 설치하여 냉각유의 온도를 측정할 수 있으며, 이를 통해 냉각유의 과열여부를 판단할 수 있다. 또는 입구 온도센서(35)를 냉각유 입구(23)에, 출구 온도센서(36)를 냉각유 출구(24)에 각각 설치하고, 온도센서(35,36)에 의해 측정된 온도의 차이를 확인하여 냉각유의 과열여부를 판단할 수도 있다. 즉, 온도센서(35,36)는 측정된 온도를 통해 냉각유펌프(33)의 작동 타이밍 즉, 냉각유의 순환 타이밍을 결정할 수 있는데, 온도센서(35,36) 어느 하나만을 냉각유라인(37) 또는 케이스(11) 상의 입출구측 어느 위치에나 설치하여 냉각유의 온도를 측정함으로써 냉각유 과열여부를 판단할 수도 있고, 또는 도시된 것처럼 냉각유 입출구(23,24)에 온도센서(35,36)를 각각 설치하여 온도를 측정함으로써 입출구(23,24)에서의 냉각유 온도차를 확인하여 냉각유 과열여부를 판단할 수도 있다.

상기 냉각수순환계(17)는 위와 같이 냉각유를 냉각시키는 냉각수를 냉각수라인(47)을 따라 순환시키는 부분으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각챔버(41), 냉각수원(43), 및 냉각수펌프(45)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 냉각챔버(41)는 내부에 수용된 냉각수로 방열기(31)를 냉각시키는 용기로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 방열기(31)를 둘러싸도록 설치되며, 방열기(31)를 냉각시키는 냉각수가 내부에 수용된다.

상기 냉각수원(43)은 예컨대 상온의 냉각수를 냉각챔버(41)와 주고받는 부분으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각수라인(47)을 통해 냉각챔버(41)와 연결되는 바, 냉각챔버(41)에서 토출되는 상대적으로 고온인 냉각수를 수용하고, 급수원에서 공급되는 냉각수를 냉각챔버(41)로 공급한다.

상기 냉각수펌프(45)는 냉각수라인(47)을 따라 냉각수를 순환시키는 수단으로, 도 3에 도시된 것처럼, 냉각수라인(47) 상에 설치되는 바, 냉각수원(43)에 담긴 냉각수를 펌핑하여 냉각챔버(41)를 거쳐 냉각수원(43)으로 되돌아오도록 하며, 냉각챔버(41)를 거치는 동안 냉각수는 방열기(31) 내부를 흐르는 냉각유의 방열을 촉진시켜 냉각유를 냉각시킨다.

한편, 본 발명은 다른 실시 형태로서, 코일부(4)가 직냉순환계(19)를 포함할 수 있다. 이 직냉순환계(19)는 냉각수라인(47)과 연결되는 직냉라인(57)을 통해 케이스(11) 내의 냉각유를 직접 냉각시키는 부분으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 일단이 냉각챔버(41) 입구측의 냉각수라인(47) 상에, 타단이 냉각챔버(41) 출구측의 냉각수라인(47) 상에 각각 연결되며, 중간 부분이 케이스(11) 내부를 통과한다. 따라서, 직냉순환계(19)는 제어부의 명령에 따라 또는 작업자의 조작에 따라 냉각수라인(47)의 냉각수를 직접 케이스(11) 내부로 통과시켜 케이스(11) 내의 냉각유를 직접적으로 냉각시킨다.

이를 위해, 직냉순환계(19)는 도 4에 도시된 것처럼, 제1 방향전환밸브(51), 제2 방향전환밸브(53), 및 직냉기(55)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 제1 및 제2 방향전환밸브(51,53)는 직냉순환계(19)와 냉각수순환계(17)의 연결을 단속하는 2위치 3방향 방향전환밸브로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방향전환밸브(51)는 냉각수라인(47)의 냉각챔버(41) 입구측에 장착되며, 제2 방향전환밸브(53)는 냉각수라인(47)의 냉각챔버(41) 출구측에 장착된다.

따라서, 급냉이 필요하지 않은 정상 운전 시 도 4에 도시된 것처럼, 제1 방향전환밸브(51)는 제1 절환위치로 절환되며, 제2 방향전환밸브(53)는 제3 절환위치로 절환된다. 이에 따라, 직냉라인(57)은 냉각수라인(47)과 단절되어 유체 공급이 차단되며, 냉각수라인(47)은 냉각수를 화살표(A) 방향으로 내순환시켜 냉각챔버(41)로 공급한다. 반대로, 급냉이 필요한 직냉 운전 시 도 5에 도시된 것처럼, 제1 방향전환밸브(51)는 제3 절환위치로 절환되며, 제2 방향전환밸브(53)는 제4 절환위치로 절환된다. 이에 따라, 직냉라인(57)은 냉각수라인(47)과 연결되어 유체 공급이 개시되며, 냉각수라인(47)과 직냉라인(57)은 냉각수를 화살표(B) 방향으로 외순환시켜 직냉기(55)로 공급한다.

상기 직냉기(55)는 직냉 운전 시 냉각수를 통해 케이스(11) 내의 냉각유를 직접 냉각시키는 수단으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스(11) 내의 냉각유를 냉각시키도록 케이스(11) 내에 설치되는 바, 냉각수 입구단이 직냉라인(57)을 통해 제1 방향전환밸브(51)로 연결되고, 냉각수 출구단이 직냉라인(57)을 통해 제2 방향전환밸브(53)로 연결된다. 따라서, 직냉기(55)는 직냉 운전 시 직냉라인(57)을 따라 외순환하는 냉각수를 통해 케이스(11) 내의 냉각유를 직접 냉각시킨다. 이때, 직냉기(55)는 냉각유에 대한 냉각효율을 더욱 높일 수 있도록 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 케이스(11) 내부에서 온도가 가장 높은 케이스(11)의 공동(21)에 근접한 상태로 공동(21)을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 필터부(5)는 원료의 탈철이 이루어지는 부분으로, 도 23에 도시된 것처럼, 코어부(3)의 내부에 간격을 두고 적층된 복수의 망체로 이루어진다. 따라서, 망체는 전자석이 된 코일부(4)의 전자기력에 의해 자화되어, 코어부(3)로 투입된 원료 중에 포함된 철분 등 다양한 종류의 자성체를 원료로부터 걸러낸다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 냉각식 탈철기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 탈철기(1)에 의하면, 코일부(4)에 전류를 인가하여 만든 자기장을 통해 필터부(5)를 자화시킨 다음, 예컨대, 2차전지 음극재 및 양극재로 사용되는 리튬 등의 2차전지용 원료는 물론, 폴리머용, 식품용, 요업용 등의 원료를 코어부(3)로 투입하여 원료 중의 자성체를 제거하는데, 이 과정에서 전류가 인가된 코일부(4)의 발열을 억제하여 온도를 적정 수준으로 유지하기 위해서는 코일부(4) 내의 냉각유를 순환시킴으로써 냉각유를 통해 코일(13)을 냉각시켜야 한다.

이때, 냉각유의 냉각성능을 유지하기 위해서는 코일(13)로 인해 가열된 냉각유 또한 냉각이 필요하다. 이를 위해 냉각유는 냉각유순환계(15)를 순환함으로써 방열기(31)에 의해 냉각되는데. 냉각유순환계(15)는 작업자에 의해 임의로 동작할 수도, 제어부에 의해 자동으로 동작할 수도 있다. 다만, 냉각유순환계(15)를 동작시키기 위해서는 코일부(4) 내부 온도 또는 케이스(11) 내 냉각유의 온도가 허용범위 내에 있는지 여부를 온도센서(35,36)를 통해 확인한다. 이를 위해, 케이스(11) 입구(23), 출구(24)에서의 냉각유 온도를 온도센서(35,36)로 측정한다.

측정 결과 온도가 허용범위를 초과하여 과열된 것으로 확인되면, 비로서 냉각유펌프(33)가 작동하여 냉각유라인(37)을 따라 냉각유를 순환시킨다. 이에 따라, 케이스(11) 내에서 코일(13)에 의해 가열된 냉각유는 냉각유 출구(24)를 빠져나와 방열기(31)를 거치면서 냉각되고, 냉각유펌프(33)를 거쳐 냉각유 입구(23)를 통해 재차 케이스(11) 안으로 복귀하여 다시 코일(13)을 냉각하는 함으로써 코일부(4)의 온도를 적정 범위로 유지하게 된다.

또한, 방열기(31) 또한 가열되더라도 허용 온도범위 안으로 유지되어 냉각유를 냉각시킬 수 있도록 온도가 적용 범위로 관리되는 바, 위 코일부(4)와 마찬가지로 작업자에 의해 또는 제어부에 의해 자동으로 냉각수순환계(17)를 동작시킨다. 즉, 도시하지 않았지만 방열기(31)를 둘러싸는 냉각챔버(41)의 냉각수 입구 및/또는 출구(도시 생략)에서 냉각수의 온도를 측정하여 그에 따라 또는 온도차에 따라 냉각수의 온도가 적정 온도범위를 벗어난 것으로 확인되면 냉각수펌프(45)를 작동시켜 냉각수라인(47)을 따라 냉각수를 순환시킨다. 이에 따라, 냉각챔버(41) 내에서 방열기(31)에 의해 가열된 냉각수는 냉각수라인(47)으로 빠져나와 냉각수원(43)에 도달함으로써 원수와 섞이게 되고, 원수는 급수원에서 새로 공급되는 급수로 인해 온도가 감소한다. 냉각수원(43)의 원수는 냉각수펌프(45)에 의해 재차 냉각챔버(41) 안으로 복귀하여 다시 방열기(31)를 냉각하는 함으로써 방열기(31) 즉, 냉각유의 온도를 적정 범위로 유지하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일부(4)가 급냉이 필요하지 않을 정도로 예상된 속도로 예상된 온도까지 가열되는 정상 운전 중일 때, 제1 방향전환밸브(51)는 제1 절환위치로, 제2 방향전환밸브(53)는 제3 절환위치로 절환됨으로써, 냉각유순환계(15)와 냉각수순환계(17)는 도 3에 따라 위에서 설명한 것처럼, 냉각수라인(47)을 통해 냉각수를 내순환시켜 냉각함으로써 냉각챔버(41) 내에서 냉각수에 의해 냉각유를 냉각하고, 냉각유라인(37)을 통해 냉각유를 순환시켜 냉각함으로써 케이스(11) 내에서 냉각유에 의해 코일(13)을 냉각할 수 있게 된다.

반면, 도 5에 도시된 바와 같이, 코일부(4)의 온도가 비정상적으로 빠르게 또는 높게 상승하는 비상 시에는, 냉각수에 의해 코일부(4)를 직접 냉각시키는 직냉 운전이 필요하게 된다. 이를 위해, 제1 및 제2 방향전환밸브(51,53)는 작업자에 의해 또는 제어부에 의해 자동으로 제2 절환위치 및 제4 절환위치로 각각 절환됨으로써, 직냉순환계(19)가 직냉라인(57)을 통해 냉각수를 외순환시켜 케이스(11) 내의 냉각유를 직접적으로 따라서 빠르게 냉각시키도록 한다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

1 : 탈철기 2 : 기부
3 : 코어부 4 : 코일부
5 : 필터부 11 : 케이스
13 : 코일 15 : 냉각유순환계
17 : 냉각수순환계 19 : 직냉순환계
21 : 공동 23, 24 : 냉각유 입출구
31 : 방열기 33 : 냉각유펌프
35, 36 : 입출구 온도센서 37 : 냉각유라인
41 : 냉각챔버 43 : 냉각수원
45 : 냉각수펌프 47 : 냉각수라인
51 : 제1 방향전환밸브 53 : 제2 방향전환밸브
55 : 직냉기 57 : 직냉라인

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
지지 틀체를 이루는 기부(2);
상기 기부(2) 상에 원료를 공급 및 회수하도록 관로의 형태로 배치된 코어부(3);
상기 코어부(3) 둘레에 감겨 전원 인가 시 전자석으로 되는 코일부(4); 및
상기 코어부(3)의 내부에 간격을 두고 적층되되, 전원이 인가된 상기 코일부(4)의 전자기력으로 자화되는 복수의 망체에 의해 상기 코어부(3)로 투입되는 상기 원료 중에 포함된 자성체를 걸러내는 필터부(5);를 포함하여 이루어지되,
상기 코일부(4)는,
냉각유에 의해 코일(13)을 냉각시키도록 케이스(11) 내에 수용된 냉각유를 순환시키는 냉각유순환계(15); 및
상기 냉각유순환계(15)를 통해 순환하는 냉각유를 냉각시키는 냉각수순환계(17);를 포함하며,
상기 냉각유순환계(15)는,
냉각유를 순환시키도록 상기 케이스(11)의 냉각유 입구(23)에 일단이, 냉각유 출구(24)에 타단이 연결된 냉각유라인(37) 상에 설치되어, 상기 냉각유라인(37)을 따라 순환하는 냉각유를 방열시켜 냉각하는 방열기(31);
상기 냉각유라인(37) 상에 설치되어, 상기 냉각유라인(37)을 따라 냉각유를 순환시키는 냉각유펌프(33); 및
상기 케이스(11)의 냉각유 입출구(23,24) 중 적어도 한 곳에 장착되어, 냉각유의 온도를 측정하는 온도센서(35,36);를 포함하여 이루어지고,
상기 냉각수순환계(17)는,
상기 방열기(31)를 둘러싸면서 내부에 수용된 냉각수에 의해 상기 방열기(31)를 냉각시키는 냉각챔버(41);
상기 냉각챔버(41)와 냉각수라인(47)을 통해 연결되어 상기 냉각챔버(41)와 냉각수를 수수하는 냉각수원(43); 및
상기 냉각수라인(47) 상에 설치되어 상기 냉각챔버(41)와 상기 냉각수원(43) 사이에서 상기 냉각수라인(47)을 따라 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프(45);를 포함하여 이루어지며,
상기 코일부(4)는 상기 케이스(11) 내부를 통과하면서 상기 냉각수라인(47)과 연결되는 직냉라인(57)을 통해 상기 케이스(11) 내의 냉각유를 직접적으로 냉각시키는 직냉순환계(19)를 더 포함하고,
상기 직냉순환계(19)는,
상기 냉각수라인(47)의 상기 냉각챔버(41) 입구측에 장착되어, 정상 운전 시 상기 냉각수라인(47)을 따라 냉각수를 내순환시키도록 제1 절환위치에 놓이고, 직냉 운전 시 직냉라인(57)을 따라 냉각수를 외순환시키도록 제2 절환위치에 놓이는 제1 방향전환밸브(51);
상기 냉각수라인(47)의 상기 냉각챔버(41) 출구측에 장착되어, 정상 운전 시 상기 냉각수라인(47)을 따라 냉각수를 내순환시키도록 제3 절환위치에 놓이고, 직냉 운전 시 상기 직냉라인(57)을 따라 냉각수를 외순환시키도록 제4 절환위치에 놓이는 제2 방향전환밸브(53); 및
상기 케이스(11) 내에 설치되어 상기 직냉라인(57)을 통해 일단이 상기 제1 방향전환밸브(51)에 연결되고, 타단이 상기 제2 방향전환밸브(53)에 연결되어, 직냉 운전 시 상기 직냉라인(57)을 따라 외순환하는 냉각수를 통해 상기 케이스(11) 내의 냉각유를 직접 냉각시키는 직냉기(55);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속 냉각식 탈철기.
청구항 5에 있어서,
상기 직냉기(55)는 상기 케이스(11)의 공동(21)을 케이스(11) 내부에서 근접한 상태로 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 급속 냉각식 탈철기.