KR20240050133A - 필터 장치 - Google Patents
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Abstract
본 출원은, 필터 장치, 구체적으로는 마그네틱 필터 장치 및 그의 용도에 대한 것이다. 본 출원에서는 마그네틱 필터 장치의 처리 효율 및 이물질의 제거 효율을 높이기 위해서 더 길고, 더 자력이 강한 자석을 적용하는 경우에도 자석의 휨과 같은 손상이 발생하지 않는 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공할 수 있다. 본 출원은 또한 상기 휨과 같은 손상을 방지하면서도 필터 장치의 주기적인 세정이나 자석의 교체가 용이한 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공할 수 있다.
Description
본 출원은, 필터 장치에 대한 것이다.
전극용 슬러리나 연료 등과 같은 유체로부터 이물질을 제거하기 위해서 소위 마그네틱 필터 장치가 사용될 수 있다.
상기 전극용 슬러리는, 전극 활물질 등의 성분을 용매에 분산시켜 제조할 수 있으며, 이러한 슬러리가 집전체상에 도포, 건조 및 압연된 후 전극이 제조된다.
그런데, 상기 슬러리를 제조하는 과정에서 상기 활물질의 분쇄, 혼합 및/또는 가압 등의 공정 등이 진행되는 과정에서 자성을 가지거나 쉽게 자화되는 이물질이 혼입될 수 있다. 이러한 이물질이 전극에 포함되면, 충전 내지 방전 효율의 저하와 같은 문제점이 유발될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 이물질의 제거를 위해서 마그네틱 필터가 적용될 수 있다.
이러한 마그네틱 필터는, 통상적으로 상기 슬러리 등의 유체를 자석을 포함하는 필터부와 접촉시켜서 이물질을 제거하는 방식으로 수행된다.
이 때 상기 필터부는 도 1에 예시된 바와 같이 복수의 봉상 자석(100)들의 각각의 일 말단이 리드(200)에 고정된 형태를 가지며, 일반적으로 도 1에서 화살표로 나타난 방향으로 유체가 이동하면서 상기 자석(100)들에 의해 이물질이 제거된다. 상기 봉상 자석(100)들의 일 말단은, 통상 용접이나 볼트 등에 의해서 상기 리드(200)에 고정된다.
상기 과정에서 사용되는 봉상 자석들은 현재는 대부분 길이는 100 mm 내지 150 mm 정도이며, 약 10,000 가우스(Gauss) 수준의 자력을 나타내는 것들이다.
더 길이가 길고, 자력이 강한 자석을 적용하는 경우에 보다 많은 유체를 효율적으로 처리하고, 이물질을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
그렇지만, 자석의 길이를 더 길게 하고, 자력을 크게 하면, 자석들간에 작용하는 척력 내지 인력도 강해지기 때문에, 예를 들면, 도 2에 나타난 바와 같이 봉상 자석들(100)이 휘어지는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서 리드(200)에 의해 고정되지 않는 봉상 자석(100)의 다른 말단도 상기 리드(200)와 같은 고정 수단으로 고정하는 방법을 생각할 수 있다. 그렇지만, 봉상 자석의 양 말단을 모두 고정하게 되면, 봉상 자석의 교체나 필터부의 세정(cleaning)이 어려워지는 문제가 있다.
본 출원은, 필터 장치, 구체적으로는 마그네틱 필터 장치 및 그의 용도에 대한 것이다. 본 출원에서는 마그네틱 필터 장치의 처리 효율 및 이물질의 제거 효율을 높이기 위해서 더 길고, 더 자력이 강한 자석을 적용하는 경우에도 자석의 휨과 같은 손상이 발생하지 않는 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 출원은 또한 상기 휨과 같은 손상을 방지하면서도 필터 장치의 주기적인 세정이나 자석의 교체가 용이한 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 필터 장치, 구체적으로는 마그네틱 필터 장치에 대한 것이다.
상기 필터 장치는, 유체로부터 이물질을 제거하는 공간을 제공하는 하우징과 상기 하우징 내부에 존재하는 필터부를 포함할 수 있다.
상기 필터부는, 서로 간격을 두고 이격된 상태로 복수의 봉상 자석을 고정하도록 형성된 리드와 각각의 일 말단이 상기 리드에 고정되어 있는 복수의 봉상 자석과 상기 봉상 자석들의 각각의 다른 말단에 장착되어 상기 봉상 자석들간의 간격을 유지하는 지그를 포함할 수 있다.
상기에서 봉상 자석은 길이가 200 mm 이상인 봉상 자석이거나, 및/또는 10,000 가우스 초과의 자력을 나타내는 봉상 자석일 수 있다.
상기에서 지그는 비금속 지그이며, 탈착 가능하도록 상기 봉상 자석에 장착되어 있을 수 있다.
상기에서 필터 장치에 적용되는 유체는, 전극 슬러리일 수 있다.
상기에서 하우징은 유체가 유입되는 유입구 및 상기 유체가 배출되는 배출구를 포함할 수 있다.
상기에서 봉상 자석은 길이가 200 mm 이상이고, 10,000 가우스 초과의 자력을 나타내는 봉상 자석일 수 있다.
상기에서 봉상 자석은 단면의 최대 크기가 15 mm 내지 40 mm의 범위 내에 있을 수 있다.
상기에서 봉상 자석의 단면의 최대 크기(D)의 봉상 자석들간의 간격(I)에 대한 비율(D/I)이 1 내지 5의 범위 내가 되도록 상기 복수의 봉상 자석들이 배치되어 있을 수 있다.
상기에서 봉상 자석들간의 간격이 5 mm 내지 30 mm 의 범위 내에 있을 수 있다.
상기에서 복수의 봉상 자석들은, 그 중 일부가 제 1 방향을 따라서 간격을 두고 배치되고, 다른 일부는, 상기 제 1 방향을 따라서 간격을 두고 배치되어 있는 봉상 자석들 중 어느 하나를 지나면서, 상기 제 1 방향과 80도 내지 100도의 범위 내의 각도를 이루는 제 2 방향을 따라서 간격을 두고 배치되도록 배치되어 있을 수 있다.
상기 배치에서 봉상 자석은 단면의 최대 크기가 15 mm 내지 40 mm의 범위 내에 있고, 상기 단면의 최대 크기(D)의 봉상 자석들간의 간격(I)에 대한 비율(D/I)이 1 내지 5의 범위 내가 되도록 복수의 봉상 자석들이 배치되어 있을 수 있다.
상기 필터 장치에 적용되는 지그는 플라스틱 지그, 예를 들면, 반자성 플라스틱 지그일 수 있다.
상기 필터 장치에 적용되는 지그는, 아세탈 지그일 수 있다.
본 출원은 또한 상기 필터 장치를 사용하여 유체로부터 이물질을 제거하는 방법에 대한 것이다.
상기 방법은 상기 유체를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 상기 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 상기 필터 장치를 사용한 전극의 제조 방법에 대한 것이다.
상기 방법은 전극 슬러리를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 봉상 자석과 접촉한 후의 전극 슬러리를 집전체상에 코팅하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
본 출원에서는 마그네틱 필터 장치의 처리 효율 및 이물질의 제거 효율을 높이기 위해서 더 길고, 더 자력이 강한 자석을 적용하는 경우에도 자석의 휨과 같은 손상이 발생하지 않는 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공할 수 있다. 본 출원은 또한 상기 휨과 같은 손상을 방지하면서도 필터 장치의 주기적인 세정이나 자석의 교체가 용이한 필터 장치의 구조 및 그 용도를 제공할 수 있다.
도 1 및 2는, 종래 기술의 필터 장치의 필터부의 구조 및 문제점을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 출원의 예시적인 필터 장치를 상부에서 관찰한 경우를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 출원의 예시적인 필터부를 측면에서 관찰한 경우를 보여주는 도면이다.
도 5 및 6은 필터부의 지그의 예시적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 출원의 예시적인 필터 장치를 상부에서 관찰한 경우를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 출원의 예시적인 필터부를 측면에서 관찰한 경우를 보여주는 도면이다.
도 5 및 6은 필터부의 지그의 예시적인 형태를 보여주는 도면이다.
본 명세서는 필터 장치에 대해서 기술한다.
본 출원의 필터 장치는, 유체로부터 이물질을 제거하기 위하여 사용될 수 있으며, 일 예시에서 상기 이물질은, 자성을 띠는 물질이거나, 자화되는 물질일 수 있다.
본 출원의 필터 장치에 적용되는 상기 유체의 종류는, 상기 자성 물질 또는 자화되는 물질을 포함하는 한, 특별한 제한은 없다. 일 예시에서 상기 유체는 전극용 슬러리일 수 있다.
전극용 슬러리는 통상 용매에 전극 활물질과 같은 성분들을 분산시켜서 제조한다. 따라서, 상기 전극용 슬러리는 상기 전극 활물질을 포함할 수 있다.
상기 전극 활물질의 구체적인 종류에는 특별한 제한은 없고, 통상 양극 또는 음극의 형성에 사용되는 물질을 사용할 수 있다.
예를 들어, 양극의 형성에 적용되는 활물질로는, 리튬 전이 금속 산화물이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+c1Mn2-c1O4 (0≤c1≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3 또는 LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, 또는 Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-c2Mc2O2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c2≤0.3를 만족한다)으로 표시되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-c3Mc3O2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c3≤0.1를 만족한다) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 리튬 니켈 코발트 망간(NCM) 복합 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 알루미늄(NCMA) 복합 산화물 및 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극 활물질로는, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si 합금, Sn 합금 또는 Al 합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOa(0 < a < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 전극 활물질은, 고형분 기준으로, 슬러리 내에 약 80 중량% 내지 99.5 중량%의 범위 내의 비율로 존재할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상이거나, 99 중량% 이하 또는 98 중량% 이하 정도일 수도 있다. 상기 중량 비율은 슬러리의 고형분의 전체 중량에 대한 비율이다. 따라서 예를 들어서 상기 슬러리가 용매를 포함한다면, 상기 비율은 상기 용매를 제외한 슬러리의 전체 중량을 기준으로 한 비율이다.
상기 슬러리는 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 상기 바인더는 활물질 간의 부착 및 활물질층과 집전체층 사이의 접착력을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 바인더의 예는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, PVDF(Poly(vinylidene fluoride)), PVA(poly(vinyl alcohol)), SBR(styrene butadiene rubber), PEO(poly(ethylene oxide)), CMC(carboxyl methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethyl polyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethyl sucrose), 플루란(pullulan), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 고분자(polyethylene-co-vinyl acetate) 및 폴리아릴레이트(polyarylate) 등으로 이루어진 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택되어 사용될 수 있다.
상기 바인더는, 일 예시에서, 상기 전극 활물질 100 중량부 대비 0.001 중량부 이상, 0.005 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상 또는 1 중량부 이상 포함될 수 있다. 상기 바인더는 상기 전극 활물질 100 중량부 대비 20 중량부 이하, 15 중량부 이하, 10 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하 또는 1.5 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다. 상기 바인더의 비율은 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 상한과 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 사이의 범위를 가질 수도 있다.
상기 슬러리는, 필요에 따라서, 도전재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 도전재로는 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면, 특별한 제한 없이 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브(CNT) 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물 및/또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 도전재는, 포함되는 경우에 상기 전극 활물질 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 20 중량부 또는 0.3 중량부 내지 10 중량부 내로 포함될 수 있지만, 활물질층에 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 성분들이 분산되는 슬러리의 용매의 종류에도 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 아세톤, 디메틸설폭사이드, 포름아미드 및/또는 디메틸포름아미드 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 필터 장치는 상기와 같은 전극용 슬러리와 같은 유체로부터 이물질을 제거하기 위해서 적용될 수 있다.
이러한 본 출원의 필터 장치는, 상기 유체로부터 상기 이물질을 제거하는 공간을 제공하는 하우징과 상기 하우징 내부에 존재하는 필터부를 포함할 수 있다.
도 3은 상기 필터 장치의 하나의 예시를 설명하기 위한 도면이고, 상기 필터 장치를 상부에서 보았을 경우의 도면이다. 도 3과 같이 상기 필터 장치의 하우징은, 상기 전극용 슬러리와 같은 유체가 유입되는 유입부(10), 상기 유체에 포함된 이물질의 제거가 이루어지는 공간(30) 및 상기 유체가 배출되는 배출부(20)를 포함할 수 있다.
이러한 필터 장치의 상기 공간(30) 내에 상기 필터부가 배치될 수 있다. 필터부는, 후술하는 리드, 봉상 자석 및 지그를 적어도 포함할 수 있다.
도 3에 예시적으로 나타난 바와 같이 상기 리드(1000)는, 상기 공간(30)의 상부를 덮는 덮개 형태로 제공될 수 있으며, 봉상 자석(2000)은, 그 일 말단이 상기 리드(1000)에 고정된 상태로 필터부에 포함될 수 있다.
이 때 상기 봉상 자석(2000)은 도면에 나타난 바와 같이, 복수 필터부에 포함될 수 있으며, 상기 필터 장치를 상부에서 관찰하였을 때에 서로 일정한 간격을 두고 이격된 상태로 상기 리드(1000)에 고정되어 있을 수 있다. 상기 봉상 자석(2000)들은, 통상 용접이나 볼트 등에 의해서 상기 리드(1000)에 고정되어 있을 수 있다.
도 4는 상기 필터 장치의 필터부만을 측면에서 관찰한 경우를 보여주는 도면이다.
도면에서와 같이 상기 필터부에서는 상기 봉상 자석들(2000)은 서로 간격을 두고 이격된 상태로 일 말단이 리드(1000)에 고정되어 있다.
본 출원의 필터부는 추가 구성으로서 상기 봉상 자석들의 각각의 다른 말단(즉, 리드에 고정되어 있는 말단과는 반대측의 말단)에 장착되어 상기 봉상 자석들간의 상기 간격을 유지하는 지그를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 상기 지그는, 상기 봉상 자석들의 다른 말단에 탈착 가능하도록 장착된 구성으로서, 상기 복수의 봉상 자석들의 간격을 유지하는 역할을 하는 기구이다.
본 출원에서는 상기와 같이 봉상 자석들의 말단에 지그를 장착하는 것에 의해서 상기 봉상 자석으로서 더 길거나, 더 자력이 강한 자석을 적용하는 경우에도 사용 과정에서 봉상 자석의 휨 등의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 지그를 탈착 가능하도록 적용함으로써 필터 장치에 대해서 수행되어야 하는 주기적인 세정이나 자석의 교체도 효율적으로 수행할 수 있다.
도 5는 상기 지그가 장착된 봉상 자석(2000)들을 상기 지그가 장착된 말단 방향으로 관찰한 도면이다.
도면과 같이 상기 지그는, 단일의 봉상 자석(2000)이 삽입 내지 장착되는 공간을 제공하는 프레임(3001)을 복수 포함하고, 또한 상기 복수의 프레임(3001)들을 서로 연결하는 연결부(3002)를 포함할 수 있다. 상기에서 프레임(3001)과 연결부(3002)의 형태에는 특별한 제한은 없으며, 봉상 자석들의 배치 내지 간격 등을 고려하여 적절한 형태로 형성될 수 있다.
본 출원에서는 상기와 같은 지그의 적용을 통해서 상기 봉상 자석으로서 더 길고 더 자력이 강한 자석의 적용이 가능하다.
하나의 예시에서 본 출원에서는 상기 봉상 자석으로서, 길이(도 4의 H)가 200 mm 이상인 봉상 자석을 사용할 수 있다. 상기 봉상 자석의 길이는 다른 예시에서 205 mm 이상, 210 mm 이상, 215 mm 이상, 220 mm 이상, 225 mm 이상, 230 mm 이상, 235 mm 이상, 240 mm 이상, 245 mm 이상, 250 mm 이상, 255 mm 이상, 260 mm 이상 또는 265 mm 이상 정도일 수도 있으며, 그 상한에는 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 상기 봉상 자석의 길이는 600 mm 이하, 580 mm 이하, 560 mm 이하, 540 mm 이하, 520 mm 이하, 500 mm 이하, 480 mm 이하, 460 mm 이하, 440 mm 이하, 420 mm 이하, 400 mm 이하, 380 mm 이하, 360 mm 이하, 340 mm 이하, 320 mm 이하, 300 mm 이하 또는 280 mm 이하 정도일 수 있다.
다른 예시에서 상기 봉상 자석은 10,000 가우스(Gauss) 초과의 자력을 나타내는 봉상 자석일 수 있다. 상기 봉상 자석의 자력은 다른 예시에서, 11,000 가우스 이상, 12,000 가우스 이상, 13,000 가우스 이상 또는 14,000 가우스 이상 정도일 수 있으며, 그 상한에는 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 30,000 가우스 이하, 29,000 가우스 이하, 28,000 가우스 이하, 27,000 가우스 이하, 26,000 가우스 이하, 25,000 가우스 이하, 24,000 가우스 이하, 23,000 가우스 이하, 22,000 가우스 이하, 21,000 가우스 이하, 20,000 가우스 이하, 19,000 가우스 이하, 18,000 가우스 이하, 17,000 가우스 이하, 16,000 가우스 이하 또는 15,000 가우스 이하 정도일 수 있다.
본 출원에서 적용되는 봉상 자석은, 상기 기술한 길이 중 어느 하나의 길이를 가지는 것이거나, 상기 기술한 자력 중 어느 한 자력을 나타내는 것일 수 있으며, 일 예시에서 상기 기술한 길이 중 어느 하나의 길이와 상기 기술한 자력 중 어느 하나의 자력을 동시에 가지는 봉상 자석일 수 있다.
현재 적용되고 있는 봉상 자석이 일반적으로 길이가 대략 134 mm 수준이고, 자력이 10,000 가우스 수준인 점을 고려할 때에 상기 기술한 길이 및/또는 자력은 현재 대비 매우 길고, 강한 수준이다. 이러한 봉상 자석이 적용되는 경우에는 유체로부터 이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있으나, 봉상 자석간에 작용하는 인력 내지 척력도 강해져서 봉상 자석의 휨 등과 같은 필터부의 손상이 발생할 수 있다. 그렇지만, 본 출원에서는 상기 지그의 적용을 통해서 상기와 같은 문제점을 발생시키지 않으면서, 거 길고, 더 자력이 강한 봉상 자석의 이점을 취할 수 있다.
본 출원에서는 또한 상기와 같이 더 길고, 더 강한 자력을 나타내면서 적절한 단면 면적을 가지는 봉상 자석을 적용할 수도 있다.
예를 들면, 본 출원에서는 단면의 면적이 150 mm2 내지 1500 mm2의 범위 내에 있는 봉상 자석이 적용될 수 있다. 상기 봉상 자석의 단면 면적은 다른 예시에서 200 mm2 이상, 250 mm2 이상, 300 mm2 이상, 350 mm2 이상, 400 mm2 이상, 450 mm2 이상, 500 mm2 이상 또는 530 mm2 이상 정도이거나, 1400 mm2 이하, 1300 mm2 이하, 1200 mm2 이하, 1100 mm2 이하, 1000 mm2 이하, 900 mm2 이하, 800 mm2 이하, 700 mm2 이하, 600 mm2 이하 또는 550 mm2 이하 정도일 수도 있다.
본 출원에서는 상기 지그의 적용을 통해서 상기 봉상 자석들을 더 길고, 더 강한 자력을 나타내도록 적용할 수 있으며, 추가로 이러한 봉상 자석들의 보다 효율적으로 이물질을 제거할 수 있는 배치가 되도록 배치할 수 있다.
예를 들면, 상기 필터부에서 상기 봉상 자석들은 상기 봉상 자석의 단면의 면적(A, 단위: mm2)의 상기 봉상 자석들간의 간격(I, 단위: mm)에 대한 비율(A/I)이 10 내지 100의 범위 내가 되도록 배치되어 있을 수 있다. 이러한 비율(A/I)은, 다른 예시에서 20 이상, 30 이상, 40 이상 또는 45 이상 정도일 수 있고, 또한 90 이하, 80 이하, 70 이하, 60 이하 또는 50 이하 정도일 수도 있다.
이러한 상태로 봉상 자석들을 배치하는 것에 의해서 보다 효율적으로 유체로부터 이물질을 제거할 수 있다.
상기에서 봉상 자석들간의 간격은, 상기 비율을 만족하는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 5 mm 내지 30 mm의 범위 내일 수 있다. 상기 간격은 다른 예시에서 7 mm 이상, 9 mm 이상 또는 11 mm 이상 정도이거나, 25 mm 이하, 20 mm 이하 또는 15 mm 이하 정도일 수 있다.
보다 효과적인 이물질의 제거를 위해서 상기 봉상 자석들의 배치가 추가로 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 봉상 자석들은, 도 6에 나타난 형태로 배치될 수 있다. 도 6은 상기 봉상 자석들은 그 상부에서 관찰한 경우의 도면이다. 도면과 같이 상기 복수의 봉상 자석들(2000a ~ 2000e)은, 그 중 일부(2000a~2000c)가 임의의 제 1 방향(D1)을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되고, 다른 일부(2000a, 2000d, 2000e)는, 상기 제 1 방향을 따라서 배치되어 있는 봉상 자석들(2000a~2000c) 중 어느 하나의 봉상 자석(2000a)을 지나면서 상기 제 1 방향(D1)과 80도 내지 100도의 범위 내의 각도를 이루는 제 2 방향(D2)을 따라서 역시 소정 간격을 두고 배치되도록 배치되어 있을 수 있다.
상기 봉상 자석들은 상기 배치에서 상기 기술한 단면 면적(A), 상기 단면 면적(A)과 그들의 간격의 비율(I)이 확보되도록 배치될 수 있다.
이러한 배치를 통해서 유체 내의 이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 필터부를 형성할 수 있다.
따라서, 상기 봉상 자석들의 간격을 조정하는 지그(3000)의 형태도 상기 봉상 자석들의 배치에 따라서 형성될 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 상기 지그는, 전술한 바와 같이 상기 봉상 자석들이 수용되는 복수의 프레임(3001)과 상기 프레임(3001)과 프레임(3001)을 연결하는 연결부(3002)를 포함할 수 있다.
이 때 상기 프레임(3001)의 배치는 원하는 봉상 자석들의 배치에 따라서 정해지고, 이와 같이 배치된 프레임(3001)들은 상기 연결부(3002)에 의해 연결된다.
상기와 같은 지그에 있어서 상기 프레임(3001)의 폭(도면 5의 W1)과 상기 연결부(3002)의 폭(도면 5의 W2)의 비율(W2/W1)은, 예를 들면, 1 내지 10의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비율(W2/W1)은 다른 예시에서 2 이상, 3 이상, 4 이상 또는 5 이상 정도이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하 또는 5 이하 정도일 수도 있다.
상기에서 상기 프레임(3001)의 폭(도면 5의 W1)은, 예를 들면, 0.5mm 내지 10mm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 폭은 다른 예시에서 1mm 이상, 1.5 mm 이상 또는 2 mm 이상 정도이거나, 9 mm 이하, 8 mm 이하, 7 mm 이하, 6 mm 이하, 5 mm 이하, 4 mm 이하, 3 mm 이하 또는 2 mm 이하 정도일 수도 있다.
상기 지그에서 연결부(3002)의 길이(도면 5의 L)는 원하는 봉상 자석들의 간격을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 연결부는, 대략 2mm 내지 30 mm의 길이를 가질 수 있다. 상기 길이는 다른 예시에서 4 mm 이상, 6 mm 이상, 8 mm 이상 또는 10 mm 이상 정도이거나, 25 mm 이하, 20 mm 이하, 15 mm 이하, 14 mm 이하, 13 mm 이하, 12 mm 이하 또는 11 mm 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 지그의 두께는 예를 들면, 1mm 내지 10 mm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비율(W2/W1)은 다른 예시에서 2 mm 이상, 3 mm 이상, 4 mm 이상 또는 5 mm 이상 정도이거나, 9 mm 이하, 8 mm 이하, 7 mm 이하, 6 mm 이하 또는 5 mm 이하 정도일 수도 있다.
위와 같은 형태로 지그를 구성하는 것에 의해서 상기 더 길고, 더 자력이 강한 봉상 자석들간의 간격을 안정적으로 유지하면서 하우징과의 간섭 등을 방지할 수 있다.
이러한 지그는 비금속 소재로 형성될 수 있다.
지그를 비금속 소재로 형성하는 것에 의해서 봉상 자석이나 하우징과 지그간의 간섭 내지 마찰에 의한 이물 발생을 방지할 수 있다.
적용될 수 있는 비금속 소재에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 플라스틱 소재, 구체적으로는 소위 엔지니어링 플라스틱 소재가 적용될 수 있다.
따라서, 상기 지그는 플라스틱 지그일 수 있다.
적절한 예시에서 상기 지그는, 소위 반자성 플라스틱 지그일 수 있다. 본 명세서에서 용어 반자성은 상온(약 22℃)에서 음의 자화율을 가지는 소재로 정의된다. 이러한 반자성 플라스틱은 자기장에 대해서 약한 반발력을 나타낸다. 따라서, 상기 반자성 소재로 지그를 구성할 경우에 봉상 자석에 대해서 적절한 반발력을 나타내고, 이에 의하여 봉상 자석의 기능을 방해하지 않으면서 지그의 역할을 충실히 수행할 수 있다.
상기 반자성 플라스틱으로는 상온(약 22℃)에서 음의 자화율을 나타내는 소재라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 상온(약 22℃)에서 대략 -10-3 내지 -10-7 또는 -10-4 내지 -10-6 정도의 자화율을 나타내는 소재를 사용할 수 있다.
공지된 엔지니어링 플라스틱 중에서 폴리아세탈은 상기 범위의 자화율을 나타내는 소재이다. 따라서 일 예시에서 상기 지그는 아세탈 지그, 즉 폴리아세탈로 제조된 지그일 수 있다.
아세탈은 폴리아세탈, 폴리옥시메틸렌 또는 폴리포름알데히드 등으로도 불리우는 엔지니어링 플라스틱으로서, 강도가 높고, 낮은 마찰력을 나타내는 소재이며, 추가로 전술한 반자성 특성을 나타냄으로서 목적하는 효과의 지그를 보다 효과적으로 형성할 수 있다.
상기 소재를 사용하여 전술한 형태의 지그를 제조하는 방식에는 특별한 제한은 없으며, 공지된 일반적인 플라스틱 성형법을 통해 상기 지그를 제작할 수 있다.
본 출원의 필터 장치는 상기 구성을 포함하는 한, 다른 추가 구성을 포함할 수 있으며, 이러한 추가 구성의 구체적인 종류에는 특별한 제한은 없고, 일반적인 필터 장치에 도입되는 구성들이 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 필터 장치를 사용하여 유체로부터 이물질을 제거하는 방법에 대한 것이다.
본 출원의 상기 방법은 통상적인 방식으로 수행할 수 있으며, 예를 들면, 상기 유체를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 상기 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 통해서 수행할 수 있다. 이 때 상기 접촉은 일 예시에서 상기 유체를 이동시키면서 수행할 수 있고, 하나의 예시에서 상기 유체를 상기 봉상 자석의 길이 방향과 대략 수직한 방향으로 이동시키면서 수행할 수 있다. 상기에서 대략 수직한 방향은 봉상 자석의 길이 방향과 유체의 이동 방향이 이루는 각도가 대략 70도 내지 110도의 범위 내에 있는 경우이다.
전술한 바와 같이 상기 유체는 전극용 슬러리일 수 있다.
따라서, 본 출원은 상기 유체가 슬러리인 이물질 제거 방법이거나, 또는 전극의 제조 방법일 수 있다.
상기 전극의 제조 방법은, 전극용 슬러리를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 상기 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 때 상기 접촉은 일 예시에서 상기 슬러리를 이동시키면서 수행할 수 있고, 하나의 예시에서 상기 슬러리를 상기 봉상 자석의 길이 방향과 대략 수직한 방향으로 이동시키면서 수행할 수 있다. 상기에서 대략 수직한 방향은 봉상 자석의 길이 방향과 슬러리의 이동 방향이 이루는 각도가 대략 70도 내지 110도의 범위 내에 있는 경우이다.
상기 전극의 제조 방법은, 본 출원의 필터 장치를 사용한 이물질 제거 단계가 수행된다면, 통상적인 전극의 제조 방법에 따라 수행될 수 있다. 따라서, 상기 전극의 제조 방법은, 상기 봉상 자석과 접촉한 후의 전극 슬러리를 집전체상에 코팅하는 단계, 상기 코팅된 층을 건조하는 단계 및/또는 상기 코팅된 층을 압연하는 단계 등을 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 방법은 공지의 방식으로 진행될 수 있다.
200, 1000: 리드
100, 2000, 2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e: 봉상 자석
100a: 봉상 자석의 일 말단
30: 공간
10: 유입구
20: 배출구
3000: 지그
3001: 프레임
3002: 연결부
100, 2000, 2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e: 봉상 자석
100a: 봉상 자석의 일 말단
30: 공간
10: 유입구
20: 배출구
3000: 지그
3001: 프레임
3002: 연결부
Claims (15)
- 유체로부터 이물질을 제거하는 공간을 제공하는 하우징; 및
상기 하우징 내부에 존재하는 필터부를 포함하며,
상기 필터부는,
서로 간격을 두고 이격된 상태로 복수의 봉상 자석을 고정하도록 형성된 리드;
각각의 일 말단이 상기 리드에 고정되어 있는 복수의 봉상 자석; 및
상기 봉상 자석들의 각각의 다른 말단에 장착되어 상기 봉상 자석들간의 간격을 유지하는 지그를 포함하며,
상기 봉상 자석은 길이가 200 mm 이상인 봉상 자석 또는 10,000 가우스 초과의 자력을 나타내는 봉상 자석이고,
상기 지그는 비금속 지그이며, 탈착 가능하도록 상기 봉상 자석에 장착되어 있는 필터 장치. - 제 1 항에 있어서, 유체가 전극 슬러리인 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 하우징은 유체가 유입되는 유입구 및 상기 유체가 배출되는 배출구를 포함하는 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 봉상 자석은 길이가 200 mm 이상이고, 10,000 가우스 초과의 자력을 나타내는 봉상 자석인 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 봉상 자석은 단면의 면적이 150 mm2 내지 1500 mm2의 범위 내에 있는 필터 장치.
- 제 5 항에 있어서, 봉상 자석의 단면의 면적(A)의 봉상 자석들간의 간격(I)에 대한 비율(A/I)이 10 내지 100의 범위 내가 되도록 복수의 봉상 자석들이 배치되어 있는 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 봉상 자석들간의 간격이 5 mm 내지 30 mm의 범위 내인 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 복수의 봉상 자석들은, 그 중 일부가 제 1 방향을 따라서 간격을 두고 배치되고, 다른 일부는, 상기 제 1 방향을 따라서 배치되어 있는 봉상 자석들 중 어느 하나의 봉상 자석을 지나면서 상기 제 1 방향과 80도 내지 100도의 범위 내의 각도를 이루는 제 2 방향을 따라서 간격을 두고 배치되도록 배치되어 있는 필터 장치.
- 제 8 항에 있어서, 봉상 자석은 단면의 면적이 150 mm2 내지 1500 mm2의 범위 내에 있고, 상기 단면의 면적(A)의 봉상 자석들간의 간격(I)에 대한 비율(A/I)이 10 내지 100의 범위 내가 되도록 복수의 봉상 자석들이 배치되어 있는 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 지그는 플라스틱 지그인 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 지그는 반자성 플라스틱 지그인 필터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 지그는, 아세탈 지그인 필터 장치.
- 제 1 항의 필터 장치를 사용하여 유체로부터 이물질을 제거하는 방법으로서,
상기 유체를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항의 필터 장치를 사용한 전극의 제조 방법으로서,
전극 슬러리를 상기 필터 장치의 하우징의 내부에서 필터부의 봉상 자석과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서, 봉상 자석과 접촉한 후의 전극 슬러리를 집전체상에 코팅하는 단계를 포함하는 전극의 제조 방법.
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| KR1020220129923A KR20240050133A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 필터 장치 |
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