KR20170112424A - Magnetic filter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자석 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구와 유출구 및 필터 공간을 갖는 하우징; 및 상기 필터 공간에 배치되며, 유입구를 통해 유입된 유체 내 자성체를 포집하기 위하여 상기 필터 공간의 중앙영역 및 둘레영역에 각각 배치된 복수 개의 자석을 포함하며, 상기 하우징은 필터 공간이 중앙영역 및 둘레영역에 배치된 각각의 자석의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면이 제1 간격을 갖도록 마련되고, 상기 제1 간격은 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 결정된 자석 필터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnet filter and a method of manufacturing the magnet filter, comprising: a housing having an inlet, an outlet, and a filter space; And a plurality of magnets disposed in the filter space and disposed in a central region and a perimeter region of the filter space for collecting magnetic bodies in the fluid flowing through the inlet, Wherein the first gap is formed between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space with respect to the center of each of the magnets disposed in the region, A magnet filter determined based on the magnetic force by the magnet filter is provided.

Description

자석 필터 및 이의 제조방법{Magnetic filter and manufacturing method thereof}MAGNETIC FILTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 자석 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnet filter and a method of manufacturing the same.

금속성 이물질은 다양한 공정에서 많은 문제들의 원인이 된다. Metallic foreign matter causes many problems in various processes.

이러한 금속성 이물질은 원료 자체에 포함되거나 공정과 관련한 시설물에서 발생할 수 있고, 일반적으로 자석 필터에 의해 제거된다. 또한, 상기 자석 필터는 전기에 의해 유도되는 자기력을 이용한 것과 영구 자석을 이용한 것으로 구분될 수 있다. 자석 필터는 파이프로 원료를 공급하는 방식의 모든 작업장에 적용이 가능하며, 파이프를 따라 흐르는 액체로부터 자성체를 걸러주는 장치이다.Such metallic foreign matter may be contained in the raw material itself or in a facility related to the process, and is generally removed by a magnet filter. In addition, the magnet filter may be classified into one using a magnetic force induced by electricity and the other using a permanent magnet. The magnet filter is applicable to all workplaces that supply raw materials to pipes, and is a device that filters magnetic substances from the liquid flowing along the pipes.

도 1은 일반적인 자석 필터(10)를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a general magnet filter 10;

도 1을 참조하면, 상기 자석 필터(10)는 하우징(10)과 하우징(10) 내부에 배열된 복수 개의 단위 자석(30)을 포함한다. 또한, 하우징(10)은 유입구(21)과 유출구(22)를 가지며, 필터 공간의 내주면(23)은 단위 자석들을 둘러싸는 대략 원 형상을 갖도록 마련된다.Referring to FIG. 1, the magnet filter 10 includes a housing 10 and a plurality of unit magnets 30 arranged inside the housing 10. In addition, the housing 10 has an inlet 21 and an outlet 22, and the inner peripheral surface 23 of the filter space is provided so as to have a substantially circular shape surrounding the unit magnets.

한편, 이러한 자석 필터(10)는 자석에 의한 자기장 분포 및 유체의 유동 분포 측면에서 비효율적인 측면을 갖고 있어, 자성체 이물질을 완전히 걸러주지 못하는 문제가 있다.On the other hand, the magnet filter 10 has an ineffective side in terms of the distribution of the magnetic field and the flow of the fluid by the magnets, so that there is a problem that the magnetic substance is not completely filtered.

본 발명은 자성체 이물질의 포집 능력을 향상시킬 수 있는 자석 필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a magnet filter capable of improving the trapping ability of a magnetic substance foreign substance and a manufacturing method thereof.

또한, 본 발명은 필터 공간 전체 영역에 걸쳐 자기장의 분포를 균일하게 할 수 있는 자석 필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a magnet filter capable of uniformly distributing a magnetic field over an entire area of a filter space and a manufacturing method thereof.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구와 유출구 및 필터 공간을 갖는 하우징; 및 상기 필터 공간에 배치되며, 유입구를 통해 유입된 유체 내 자성체를 포집하기 위하여 상기 필터 공간의 중앙영역 및 둘레영역에 각각 배치된 복수 개의 자석을 포함하며, 상기 하우징은 필터 공간이 중앙영역 및 둘레영역에 배치된 각각의 자석의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면이 제1 간격을 갖도록 마련되고, 상기 제1 간격은 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 결정된 자석 필터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vacuum cleaner comprising: a housing having an inlet, an outlet, and a filter space; And a plurality of magnets disposed in the filter space and disposed in a central region and a perimeter region of the filter space for collecting magnetic bodies in the fluid flowing through the inlet, Wherein the first gap is formed between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space with respect to the center of each of the magnets disposed in the region, A magnet filter determined based on the magnetic force by the magnet filter is provided.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 자석 필터 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, a magnet filter and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention have the following effects.

필터 공간 전체 영역에 걸쳐 자기장의 분포를 균일하게 할 수 있고, 자성체 이물질의 포집 능력을 향상시킬 수 있다.It is possible to uniform the distribution of the magnetic field over the entire area of the filter space and to improve the trapping ability of the magnetic substance foreign matter.

도 1은 일반적인 자석 필터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 자석 필터를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4는 제1 간격을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명과 관련된 자석 필터의 성능을 나타내는 시뮬레이션 결과들이다.1 is a perspective view showing a general magnet filter.
2 is a perspective view showing a magnet filter according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 3 and 4 are views for explaining a method for determining the first interval.
5 to 6 are simulation results showing the performance of a magnet filter according to the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자석 필터 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a magnet filter according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .

도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 자석 필터(100)를 나타내는 사시도이고, 도 3 및 도 4는 제1 간격을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.FIG. 2 is a perspective view showing a magnet filter 100 according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are views for explaining a method for determining a first interval.

또한, 도 5 내지 도 6은 본 발명과 관련된 자석 필터의 성능을 나타내는 시뮬레이션 결과들이다.5 to 6 are simulation results showing the performance of the magnet filter according to the present invention.

상기 자석 필터(100)는 유입구(121)와 유출구(122) 및 필터 공간을 갖는 하우징(120) 및 상기 필터 공간에 배치되며, 유입구(121)를 통해 유입된 유체 내 자성체(P)를 포집하기 위하여 상기 필터 공간의 중앙영역 및 둘레영역에 각각 배치된 복수 개의 자석(130)을 포함한다. 상기 필터 공간은 유입구(121)와 유출구(122) 사이에 마련된다.The magnet filter 100 includes a housing 120 having an inlet 121 and an outlet 122 and a filter space and a filter 120 disposed in the filter space for collecting the magnetic material P in the fluid flowing through the inlet 121 And a plurality of magnets (130) disposed in a central region and a perimeter region of the filter space, respectively. The filter space is provided between the inlet (121) and the outlet (122).

상기 하우징(120)은 필터 공간이 중앙영역 및 둘레영역에 배치된 각각의 자석(130)의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면(123)이 제1 간격을 갖도록 마련된다. The housing 120 is provided such that the filter space has a first gap between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface 123 of the filter space with respect to the center of each magnet 130 disposed in the central region and the circumferential region .

도 3을 참조하면, 상기 제1 간격은 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체(P)의 마찰력(FD)(Drag force) 및 각각의 자석에 의한 자기력(FM)(Magnetic force)에 기초하여 결정된다. 이때, 자성체(P)에 작용하는 중력(FG)의 영향을 무시할 수 있다. 3, the first gap is determined based on a frictional force F D (drag force) of the magnetic body P and a magnetic force F M (magnetic force) by each magnet in the fluid in the filter space do. At this time, the influence of the gravity F G acting on the magnetic body P can be neglected.

이때, 제1 간격은 자성체(P)를 포집할 수 있는 자기력이 미치는 한계 영역과 관련된다. 즉, 제1 간격을 벗어난 위치에 자성체가 위치하면, 상기 자성체는 자석에 의해 걸러지지 않게 된다. 구체적으로, 상기 제1 간격은 각각의 자석에 의한 자기력(FM)과 유체 내부에서의 자성체의 마찰력(FD)이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 결정될 수 있다. 한편, 상기 자기력과 마찰력은 일반적으로 사용되는 수식 등을 이용하여 산출할 수 있다(예, A. Shinha et al., “Single magnetic particle dynamics in a microchannel”, Phys. Fluids 19, 117102(2007), G. K. Batchelor, “An introduction to fluid dynamics”, Cambridge University Press, Cambridge, England(2000), N. Pamme, “Magnetism and microfluidics”, Lab Chip, 6, 24(2006))At this time, the first gap is related to a limit region where magnetic force capable of collecting the magnetic body (P) is applied. That is, when the magnetic substance is located at a position outside the first gap, the magnetic substance is not filtered by the magnet. Specifically, the first gap may be determined as a distance between a magnetic force F M by each magnet and a section where the frictional force F D of the magnetic body in the fluid is in equilibrium. The magnetic force and the frictional force can be calculated using commonly used formulas (for example, A. Shinha et al., &Quot; Single magnetic particle dynamics in a microchannel ", Phys Fluids 19, 117102 (2007) Magnetism and microfluidics, Lab Chip, 6, 24 (2006)), Cambridge University Press, Cambridge, England (2000), N. Pamme, "An Introduction to Fluid Dynamics"

도 4를 참조하면, 자성체의 직경이 약 1㎛인 경우, 상기 제1 간격은 약 9mm일 수 있다. 즉, 필터 공간의 중앙영역 및 둘레영역에 배치된 각각의 자석(130)의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면(123)은 9mm의 간격을 갖도록, 필터 공간이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, if the diameter of the magnetic body is about 1 mu m, the first gap may be about 9 mm. That is, the filter space is formed such that the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface 123 of the filter space have an interval of 9 mm with respect to the center of each magnet 130 disposed in the central region and the peripheral region of the filter space .

따라서, 필터 공간의 단면은 도 1에서 설명한 바와 같이, 원형을 갖는 것이 아니고, 복수 개의 자석이 배열된 형태에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 중앙 영역에 배치된 자석과 적어도 일부 영역에서 제1 간격을 유지하고, 둘레 영역에 배치된 자석들과 적어도 일부 영역들에서 제1 간격을 유지하기 위하여, 하우징의 필터 공간은 둘레방향을 따라 오목해지는 영역과 볼록해지는 영역이 교대로 반복되는 형상을 가질 수 있다.Therefore, the cross-section of the filter space has a shape corresponding to the shape in which a plurality of magnets are arranged, as described in Fig. 1, rather than having a circular shape. That is, in order to maintain a first gap in at least a part of the region with the magnet disposed in the central region, and to maintain a first gap in at least some regions with the magnets disposed in the peripheral region, the filter space of the housing is arranged along the circumferential direction It is possible to have a shape in which the concave region and the convex region are alternately repeated.

또한, 각각의 자석(130)은 소정 직경 및 높이를 갖는 원 기둥 형상을 갖고, 제1 간격은 자석(130)의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면(123) 사이의 직선 거리로 결정될 수 있다. 자석의 개수 및 배열 형태는 다양하게 결정될 수 있고, 예를 들어, 중앙영역에는 1개의 자석이 배치되고, 둘레영역에는 4개의 자석이 원주방향을 따라 동일한 간격으로 배치될 수 있다.Each of the magnets 130 has a circular column shape having a predetermined diameter and a height. The first gap is a distance between the magnet surface along the radial direction and the inner peripheral surface 123 of the filter space with respect to the center of the magnet 130 It can be determined as a straight line distance. The number and arrangement of the magnets may be variously determined. For example, one magnet may be disposed in the central region, and four magnets may be disposed in the peripheral region at equal intervals along the circumferential direction.

또한, 유입구(121) 및 유출구(122)는 유체의 유입 및 유출 방향이 자석의 중심축에 대하여 각각 직교하도록 마련될 수 있고, 유입구(121) 및 유출구(122)는 자석(130)의 높이방향을 따라 서로 다른 높이에 마련될 수 있다. 또한, 상기 필터 공간은 인접하는 자석(130) 사이의 공간이 유체 이동 가능하게 개방될 수 있다.The inlet 121 and the outlet 122 may be arranged so that the inflow and outflow directions of the fluid are orthogonal to the central axis of the magnet and the inlet 121 and the outlet 122 are arranged in the height direction of the magnet 130 As shown in FIG. In addition, the filter space can be opened to allow the space between adjacent magnets 130 to be fluidly movable.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 자석 필터(100)의 제조방법을 설명한다. 상기 자석 필터의 제조방법은, 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 제1 간격을 결정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 간격은 각각의 자석에 의한 자기력과 유체 내부에서의 자성체의 마찰력이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 결정될 수 있다.Hereinafter, a manufacturing method of the magnet filter 100 having the above structure will be described. The manufacturing method of the magnet filter includes determining a first gap based on a frictional force of the magnetic body and a magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space. Here, the first gap may be determined as a distance from a magnetic force generated by each magnet to an interval in which the frictional force of the magnetic body in the fluid is in equilibrium.

도 5를 참조하면, 본 발명의 경우, 단위 부피당 자기장 평균과 자기장 표준 편차 및 자기장 분포(자기장 표준편자/평균)이 종래 대비 모두 개선된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the magnetic field average, the magnetic field standard deviation, and the magnetic field distribution (magnetic field standard deviation / average) per unit volume of the present invention are improved.

도 6은 입자가 받는 자기장의 크기를 나타내며, 본 발명의 경우, 종래 대비 자기장의 크기가 향상된 것을 확인할 수 있다.FIG. 6 shows the magnitude of the magnetic field received by the particles. In the case of the present invention, it can be seen that the magnitude of the magnetic field is improved compared to the conventional case.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

100: 자석 필터100: magnetic filter

Claims (9)

유입구와 유출구 및 필터 공간을 갖는 하우징; 및
상기 필터 공간에 배치되며, 유입구를 통해 유입된 유체 내 자성체를 포집하기 위하여 상기 필터 공간의 중앙영역 및 둘레영역에 각각 배치된 복수 개의 자석을 포함하며,
상기 하우징은 필터 공간이 중앙영역 및 둘레영역에 배치된 각각의 자석의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면이 제1 간격을 갖도록 마련되고,
상기 제1 간격은 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 결정된 자석 필터.A housing having an inlet and an outlet and a filter space; And
A plurality of magnets disposed in the filter space and disposed in a central region and a perimeter region of the filter space to collect magnetic bodies in the fluid flowing through the inlet,
The housing is provided such that the filter space has a first gap between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space with respect to the center of each magnet disposed in the central region and the peripheral region,
Wherein the first gap is determined based on the frictional force of the magnetic material inside the fluid in the filter space and the magnetic force by each magnet. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 간격은 각각의 자석에 의한 자기력과 유체 내부에서의 자성체의 마찰력이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 결정되는 자석 필터.The method according to claim 1,
Wherein the first gap is determined as a distance from a magnetic force of each magnet to a section where the frictional force of the magnetic body in the fluid is in equilibrium. 제 2 항에 있어서,
각각의 자석은 소정 직경 및 높이를 갖는 원 기둥 형상을 갖고,
제1 간격은 자석의 중심을 기준으로 반경방향에 따른 자석 표면과 필터 공간의 내주면 사이의 직선 거리로 결정되는 자석 필터.3. The method of claim 2,
Each of the magnets has a circular column shape having a predetermined diameter and height,
Wherein the first gap is determined as a linear distance between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space with respect to the center of the magnet. 제 3 항에 있어서,
유입구 및 유출구는 유체의 유입 및 유출 방향이 자석의 중심축에 대하여 각각 직교하도록 마련된 자석 필터.The method of claim 3,
The inlet and outlet are arranged so that the direction of inflow and outflow of the fluid is perpendicular to the central axis of the magnet. 제 4 항에 있어서,
유입구 및 유출구는 자석의 높이방향을 따라 서로 다른 높이에 마련된 자석 필터.5. The method of claim 4,
The inlet and outlet are provided at different heights along the height direction of the magnet. 제 1 항에 있어서,
중앙영역에는 1개의 자석이 배치되고,
둘레영역에는 원주방향을 따라 4개의 자석이 동일한 간격으로 배치된 자석 필터.The method according to claim 1,
One magnet is disposed in the central region,
A magnet filter in which four magnets are arranged at equal intervals in the circumferential direction along the circumferential direction. 제 1 항에 있어서,
필터 공간은 인접하는 자석 사이의 공간이 유체 이동 가능하게 개방된 자석 필터.The method according to claim 1,
Wherein the filter space is such that a space between adjacent magnets is fluidly openable. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 자석 필터의 제조방법으로서,
필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 제1 간격을 결정하는 단계를 포함하는 자석 필터의 제조방법.A manufacturing method of a magnet filter according to any one of claims 1 to 7,
And determining a first gap based on the frictional force of the magnetic body and the magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space. 제 8 항에 있어서,
상기 제1 간격은 각각의 자석에 의한 자기력과 유체 내부에서의 자성체의 마찰력이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 결정되는 자석 필터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the first gap is determined as a distance from a magnetic force of each magnet to an interval of equilibrium of frictional force of the magnetic body in the fluid.
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