KR20180110433A - 전자석 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석 필터에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 금속성 이물질을 함유한 액체의 유동 방향을 따라, 제1 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 스크린 영역을 구비하는 필터 및 필터 주위를 둘러싸는 전류 코일을 포함하고, 각각의 스크린 영역은 액체의 유동 방향을 따라 각각 길게 연장되고, 스크린 영역의 둘레방향을 따라 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 자성 막대 및 인접하는 2개의 자성 막대 사이에 배치된 복수 개의 스페이서를 포함하며, 전류 코일에 전원이 공급될 때, 각각의 자성 막대에는 자기장이 발생하는 전자석 필터가 제공된다.

Description

전자석 필터{Electromagnetic Filter}

본 발명은 전자석 필터에 관한 것이다.

금속성 이물질은 다양한 공정에서 많은 문제를 발생시킨다. 이와 같은 금속성 이물질은 원료 자체에 포함되는 경우도 있고, 공정과 관련된 시설물에서 발생하는 경우도 있다.

일반적으로 금속성 이물질은 자력 필터에 의해 제거된다. 자력 필터는 전기에 의해 유도되는 자기력을 이용하는 방식(이하, 전자석 필터)과 영구 자석으로 이용하는 방식(이하, 자석 필터)으로 구분된다.

전자석 필터는 파이프를 통해 원료를 공급하는 방식으로 운용되는 모든 작업장에 적용 가능하며, 파이프를 유동하는 액체 원료에서 자성체를 걸러주는 장치이다.

도 1은 일반적인 전자석 필터(10)를 나타내는 사진이고, 도 2 및 도 3은 일반적인 전자석 필터를 구성하는 필터의 스크린 영역(11)과 엣지(edge) 영역(12)을 나타내는 개략도들이다.

통상 전자석 필터는 자성 물질로 형성된 필터 및 필터를 둘러싼 전류 코일로 구성되며, 전자석 필터의 성능은 내부 필터 구조에 의해 결정된다.

한편, 종래 필터 구조는 자기장 분포 측면에서 비효율적이어서, 자성체 이물질을 필터링하는 효과가 낮은 문제가 있었다.

본 발명은 금속성 이물질의 포집 성능을 향상시킨 전자석 필터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 자화 배열의 방향 및 크기 조절을 통해 필터 내부 자기장 분포 및 크기를 개선한 전자석 필터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 금속성 이물질을 함유한 액체의 유동 방향을 따라, 제1 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 스크린 영역을 구비하는 필터 및 필터 주위를 둘러싸는 전류 코일을 포함하는 전자석 필터가 제공된다.

또한, 각각의 스크린 영역은 액체의 유동 방향을 따라 각각 길게 연장되고, 스크린 영역의 둘레방향을 따라 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 자성 막대 및 인접하는 2개의 자성 막대 사이에 배치되는 복수 개의 스페이서를 포함한다.

이때 전류 코일에 전원이 공급될 때, 각각의 자성 막대에는 자기장이 발생한다.

또한, 스페이서는 인접하는 2개의 자성 막대를 소정 간격으로 이격시키고, 스페이서를 매개로 인접하는 2개의 자성 막대를 결합시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전자석 필터는 다음과 같은 효과를 갖는다.

자화 배열의 방향 및 크기 조절을 통해 필터 내부 자기장 분포 및 크기를 개선할 수 있고, 이에 따라 금속성 이물질의 포집 성능이 향상된다.

도 1은 일반적인 전자석 필터를 나타내는 사진이다.
도 2 및 도 3은 일반적인 전자석 필터를 구성하는 필터의 스크린 영역과 엣지 영역을 나타내는 개략도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전자석 필터를 구성하는 스크린 영역을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 스크린 영역의 측면 및 정면을 나타내는 도면이다.
도 6은 평균 자기장 크기를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석 필터를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

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.

도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전자석 필터를 구성하는 스크린 영역을 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 4에 도시된 스크린 영역의 측면 및 정면을 나타내는 도면이며, 도 6은 평균 자기장 크기(average magnetic field)를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 전자석 필터(10, 도 1 참조)는 유입구와 유출구를 갖는 하우징 및 하우징 내에 배치된 필터를 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 필터는 금속성 이물질을 함유한 액체의 유동 방향(flow direction)을 따라, 소정 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 스크린 영역(11)(S)(screen region)을 구비한다. 이때, 복수 개의 스크린 영역(11)이 소정 간격(예를 들어, 제1 간격)만큼 떨어져 배치됨에 따라, 인접하는 2개의 스크린 영역(S) 사이에는 제1 간격을 갖는 엣지 영역(E)(12)(edge region)이 형성된다.

일반적인 스크린 영역(S)은 파형의 메쉬(mesh)를 포함하고, 인접하는 스크린 영역들의 파형 메쉬는 소정 위상차를 갖도록 배열될 수도 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전자석 필터는 금속성 이물질을 함유한 액체의 유동 방향을 따라, 제1 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 스크린 영역(100)을 구비하는 필터 및 필터 주위를 둘러싸는 전류 코일을 포함한다.

각각의 스크린 영역(100)은 액체의 유동 방향을 따라 각각 길게 연장되고, 스크린 영역(100)의 둘레방향을 따라 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 자성 막대(110) 및 인접하는 2개의 자성 막대 사이에 배치되는 복수 개의 스페이서(120)를 포함한다.

또한, 스페이서(120)는 인접하는 2개의 자성 막대(110)를 소정 간격으로 이격시키고, 스페이서(120)를 매개로 인접하는 2개의 자성 막대(110)를 결합시킨다. 즉, 복수 개의 자성 막대(110)는 스페이서(120)를 매개로 일체화되어 하우징 내에 배치된다.

여기서 전류 코일에 전원이 공급될 때, 각각의 자성 막대(110)에는 자기장이 발생한다.

일반적인 전자석 필터의 파형 메쉬와는 다르게, 본 발명과 관련된 전자석 필터의 스크린 영역은 복수 개의 자성 막대(100)를 포함한다.

자성 막대(110)는 가장자리(egde)를 갖는 다양한 기둥 형태를 가질 수 있도, 예를 들어, 자성 막대(110)는 원기둥, 또는 다각기둥일 수 있다. 일예로, 자성 막대(110)는 직육면체 형상을 가질 수도 있다.

또한, 자성 막대(110)는, 예를 들어, 길이가 10mm일 수 있고, 단면적이 2mmX2mm일 수 있으며, 길이가 길수록 막대 가장자리에서 자기장의 세기는 커진다. 또한, 스페이서(120)는, 예를 들어, 길이가 2mm일 수 있고, 단면적이 2mmX2mm일 수 있다. 스페이서(120)는 자성 막대(110) 보다 길이가 짧게 형성될 수 있다.

또한, 복수 개의 자성 막대(110)는 평행하게 배열될 수 있다.

또한, 복수 개의 스페이서(120)는 액체의 유동에 가능한 적은 영향을 주면서도 자성막대(110)들을 결합시킬 수 있는 형태 및 배열을 가질 수 있다.

또한, 자성 막대(110)의 길이는 인접하는 2개의 스크린 영역 사이 간격보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 자성 막대(110)는 투자율이 높은 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 자성 막대(110)는 강자성체로 형성될 수 있다. 또한, 스페이서(120)는 비자성 물질로 형성될 수 있다.

또한, 자성 막대(110)와 스페이서(120)는, 접착되거나, 체결되거나, 끼움 결합되는 등의 다양한 방식으로 결합, 고정될 수 있다.

자성 막대(110)의 길이 및 단면적, 자성 막대 사이의 간격은 필터 내부 평균 자기장 분포, 자기장 최대값 및 엣지 영역 자기장 총량 중 적어도 하나 이상에 기초하여 결정될 수 있다.

바람직하게, 자성 막대(110)의 길이 및 단면적, 자성 막대 사이의 간격은 필터 내부 평균 자기장 분포, 자기장 최대값 및 엣지 영역 자기장 총량이 모두 소정 값 이상이 되도록 결정되는 것이 바람직하다.

전자석의 자화배열과 관련하여, 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장이 전자석의 자화(Magnetization) 배열을 결정하고, 이와 같이 재배열된 자화에 의해 전자석 주변의 자기장을 형성한다. 이때, 전자석의 자화배열과 관계되는 에너지는 크게 4가지를 고려할 수 있으며, 구체적으로, 익스체인지 에너지(Exchange energy), 애니소트로피 에너지(Anisotropy energy), 마그네토스태틱 에너지(Magneto-static energy), 제만 에너지(Zeeman energy)에 의해 결정되며, 각각의 에너지는 전자석의 자화 에너지를 최소화하는 방향으로 자화 배열을 결정시킨다.

익스체인지 에너지는 물질 내부 자화 배열 사이에 관계된 에너지로서, 같은 방향으로 배열할수록 작은 값을 가지며, 애니소트로피 에너지는 형상 및 결정방향에 의한 자화 배열 에너지이고, 마그네토스태틱 에너지는 마그네틱 폴(Magnetic Pole)에 의해 형성되는 자기장과 관련된 에너지이며, 제만 에너지는 외부에서 가해지는 자기장에 의한 자화배열 에너지로, 각각의 에너지를 최소화하는 방향으로 자화 배열은 형성된다.

특히, 전자석은 외부에서 인가된 자기장에 의해 자화 배열이 결정되고, 그 자화 배열에 의해 주변의 자기장을 형성시키므로, 전자석 필터의 자기장 분포 개선을 위해서는 필터 형상 설계가 매우 중요하다.

도 6을 참조하면, 기존 파형 메쉬 형태의 스크린 영역에 비하여, 본 발명과 같이, 복수 개의 자성 막대로 스크린 영역을 구성할 경우, 자화 배열 및 크기는 기존에 비하여, 필터 내부에서의 평균 자기장의 크기가 커져 금속 이물 포집 능력이 커진다. 한편, 도 6에서, 가로축에 표시된 문자 E는 엣지 영역의 길이를 나타내고, S는 스크린 영역의 길이를 나타내며, P는 인접하는 스크린 영역의 파형 메쉬의 위상차를 나타낸다.

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.

10: 전자석 필터
11: 스크린 영역
12: 엣지 영역
100: 스크린 영역
110: 자성 막대
120: 스페이서

Claims (6)

1. 금속성 이물질을 함유한 액체의 유동 방향을 따라, 제1 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 스크린 영역을 구비하는 필터 및 필터 주위를 둘러싸는 전류 코일을 포함하고,
   각각의 스크린 영역은 액체의 유동 방향을 따라 각각 길게 연장되고, 스크린 영역의 둘레방향을 따라 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 자성 막대 및 인접하는 2개의 자성 막대 사이에 배치되는 복수 개의 스페이서를 포함하며,
   전류 코일에 전원이 공급될 때, 각각의 자성 막대에는 자기장이 발생하는 전자석 필터.
2. 제 1 항에 있어서,
   스페이서는 인접하는 2개의 자성 막대를 소정 간격으로 이격시키고, 스페이서를 매개로 인접하는 2개의 자성 막대를 결합시키는 전자석 필터.
3. 제 1 항에 있어서,
   자성 막대는 원기둥 또는 다각기둥 형상을 갖는 전자석 필터.
4. 제 1 항에 있어서,
   복수 개의 자성 막대는 평행하게 배열된 전자석 필터.
5. 제 1 항에 있어서,
   자성 막대의 길이는 인접하는 2개의 스크린 영역 사이 간격보다 큰 전자석 필터.
6. 제 1 항에 있어서,
   자성 막대는 강자성체로 형성되고,
   스페이서는 비자성 물질로 형성된 전자석 필터.
   

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