KR102041814B1 - 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 공간에서 소정 방향을 따라 소정 간격으로 차례로 배열된 복수 개의 자석을 포함하며, 상기 하우징은 필터 공간이 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.The present invention relates to a magnetic filter and a method for manufacturing the same, according to an aspect of the present invention, a housing having an inlet and an outlet and a filter space; And a plurality of magnets disposed in the filter space and sequentially arranged at predetermined intervals along a predetermined direction in the filter space to collect magnetic material introduced into the fluid through the inlet, wherein the housing has a filter space of each magnet. The magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space along the center of the filter space are provided to have a first distance, and the first distance is determined based on the frictional force of the magnetic material and the magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space. Magnetic filters are 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 magnetic filter and a method of manufacturing the same.

금속성 이물질은 다양한 공정에서 많은 문제들의 원인이 된다. Metallic foreign bodies are a cause of 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 included in the raw material itself or may occur in facilities associated with the process and is generally removed by a magnetic filter. In addition, the magnetic filter may be classified into one using a magnetic force induced by electricity and one using a permanent magnet. Magnetic filters can be applied to any workplace that supplies raw materials to pipes, and is a device that filters magnetic material from liquid flowing along the pipe.

도 1은 일반적인 자석 필터(10)를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a general magnetic 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 magnetic 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 circumferential surface 23 of the filter space is provided 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 magnetic filter 10 has an inefficient aspect in terms of magnetic field distribution and flow distribution of the fluid by the magnet, there is a problem that can not completely filter the magnetic foreign material.

본 발명은 자성체 이물질의 포집 능력을 향상시킬 수 있는 자석 필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention is to solve the problem to provide a magnetic filter and a method of manufacturing the same that can improve the capturing ability of the magnetic foreign material.

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.In addition, the present invention is to solve the problem to provide a magnetic filter and a method for manufacturing the same that can uniformly distribute the magnetic field over the entire filter space.

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 공간에서 소정 방향을 따라 소정 간격으로 차례로 배열된 복수 개의 자석을 포함하며, 상기 하우징은 필터 공간이 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.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, the inlet and outlet and the housing having a filter space; And a plurality of magnets disposed in the filter space and sequentially arranged at predetermined intervals along a predetermined direction in the filter space to collect magnetic material introduced into the fluid through the inlet, wherein the housing has a filter space of each magnet. The magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space along the center of the filter space are provided to have a first distance, and the first distance is determined based on the frictional force of the magnetic material and the magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space. Magnetic filters are provided.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 자석 필터의 제조방법으로서, 필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력에 기초하여 제1 간격을 결정하는 단계를 포함하는 자석 필터의 제조방법이 제공된다.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetic filter, the method comprising: determining a first interval based on a frictional force of a magnetic body and a magnetic force by each magnet in a fluid in the filter space; A manufacturing method is provided.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 자석 필터 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the magnetic filter and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention has 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 make the distribution of the magnetic field uniform throughout the entire filter space, and to improve the capturing 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 magnetic filter.
2 is a perspective view showing a magnetic filter according to a first embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams for describing a method of determining a first interval.
5 to 6 are simulation results showing the performance of the magnetic filter according to the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자석필터 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a magnetic filter and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention 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, irrespective of the reference numerals, the same or corresponding components will be given the same or similar reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of description, the size and shape of each component member may be exaggerated or reduced. Can be.

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.2 is a perspective view illustrating a magnetic filter 100 according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are views for explaining a method of 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 magnetic filter related 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 공간에서 소정 방향을 따라 소정 간격으로 차례로 배열된 복수 개의 자석(130)을 포함한다. 이때, 복수 개의 자석(130)은 동일한 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 복수 개의 자석은 유입구(121)에서 유출구(122)를 향하는 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 즉, 복수 개의 자석은 직렬 방식으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 필터 공간은 유입구(121)와 유출구(122) 사이에 마련된다.The magnetic filter 100 is disposed in the housing 120 having the inlet 121, the outlet 122, and the filter space and the filter space, and collects the magnetic material P in the fluid introduced through the inlet 121. In order to include a plurality of magnets 130 arranged in sequence at predetermined intervals along the predetermined direction in the filter space. In this case, the plurality of magnets 130 may be arranged at the same interval. In addition, the plurality of magnets may be arranged in a line along a direction from the inlet 121 to the outlet 122. That is, the plurality of magnets may be arranged in series. In addition, the filter space is provided between the inlet 121 and the outlet 122.

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

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. Referring to FIG. 3, the first interval is determined based on the friction force F D (Drag force) of the magnetic body P and the 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 ignored.

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 interval is related to the limit region of the magnetic force capable of collecting the magnetic material (P). That is, when the magnetic body is located at a position out of the first interval, the magnetic body is not filtered by the magnet. Specifically, the first interval may be determined as a distance between the magnetic force (F M ) by each magnet and the friction force (F D ) of the magnetic body in the fluid balance. On the other hand, the magnetic force and the friction force can be calculated using a commonly used formula (eg, A. Shinha et al., “Single magnetic particle dynamics in a microchannel”, Phys. Fluids 19, 117102 (2007), GK Batchelor, “An introduction to fluid dynamics”, Cambridge University Press, Cambridge, England (2000), N. Pamme, “Magnetism and microfluidics”, Lab Chip, 6, 24 (2006)).

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, when the diameter of the magnetic material is about 1 μm, the first interval 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 in the radial direction with respect to the center of each magnet 130 disposed in the center region and the periphery region of the filter space have a space of 9 mm. Can be.

따라서, 필터 공간의 단면은 도 1에서 설명한 바와 같이, 원형을 갖는 것이 아니고, 복수 개의 자석이 배열된 형태에 대응하는 형상을 갖는다. 구체적으로, 하우징의 필터 공간은 유입구(121)에서 유출구(122)를 향하는 방향을 따라 오목해지는 영역과 볼록해지는 영역이 교대로 반복되는 형상을 가질 수 있다.Therefore, the cross section of the filter space does not have a circular shape as described in FIG. 1, but has a shape corresponding to the form in which a plurality of magnets are arranged. Specifically, the filter space of the housing may have a shape in which the concave region and the convex region are alternately repeated along the direction from the inlet 121 to the outlet 122.

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, 5개의 자석이 일렬로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.In addition, each of the magnets 130 has a circular columnar shape having a predetermined diameter and height, and the first gap is between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface 123 of the filter space with respect to the center of the magnet 130. It can be determined by the straight line distance. The number and arrangement of the magnets can be determined in various ways, for example, five magnets can be arranged at equal intervals in a row.

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. 또한, 유입구(121) 및 유출구(122)는 유체의 유입 및 유출 방향이 자석(130)의 중심축에 대하여 각각 직교하도록 마련되고, 자석의 배열 방향과 평행하게 마련될 수 있다.In addition, the inlet 121 and the outlet 122 may be provided such 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 the height direction of the magnet 130. Can be provided at different heights along. In addition, the filter space may be opened such that the space between adjacent magnets 130 is fluidly movable. In addition, the inlet 121 and the outlet 122 may be provided such that the inflow and outflow directions of the fluid are orthogonal to the central axis of the magnet 130, and may be provided parallel to the arrangement direction of the magnet.

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 magnetic filter 100 having the above structure will be described. The manufacturing method of the magnetic filter includes determining a first interval based on the frictional force of the magnetic body and the magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space. Here, the first interval may be determined as a distance to a section in which the magnetic force by each magnet and the frictional force of the magnetic body in the fluid are balanced.

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, in the present invention, it can be seen that the magnetic field average per unit volume, the magnetic field standard deviation, and the magnetic field distribution (magnetic field standard deviation / mean) are all improved compared to the prior art.

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

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.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.

100: 자석 필터100: magnetic filter

Claims (8)

유입구와 유출구 및 필터 공간을 갖는 하우징; 및
상기 필터 공간에 배치되며, 유입구를 통해 유입된 유체 내 자성체를 포집하기 위하여 상기 필터 공간에서 소정 방향을 따라 소정 간격으로 차례로 배열된 복수 개의 자석을 포함하며,
상기 하우징은 필터 공간이 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 자기력이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 결정되며,
상기 필터 공간은 둘레 방향을 따라 오목해지는 영역과 볼록해지는 영역이 교대로 반복되는 형상을 가지는 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 sequentially arranged at predetermined intervals in a predetermined direction in the filter space to collect magnetic material introduced into the fluid through the inlet;
The housing is provided such that the filter space has a first distance between the magnet surface along the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space relative to the center of each magnet,
The first interval is determined by the distance between the frictional force of the magnetic body and the magnetic force by each magnet in the fluid in the filter space, the balance between
And the filter space has a shape in which concave and convex regions are alternately repeated in a circumferential direction. 삭제delete 제 1 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.The method of claim 1,
Each magnet has a circular columnar shape with a predetermined diameter and height,
The first gap is determined by the linear distance between the magnet surface in the radial direction and the inner circumferential surface of the filter space relative to the center of the magnet. 제 3 항에 있어서,
유입구 및 유출구는 유체의 유입 및 유출 방향이 자석의 중심축에 대하여 각각 직교하도록 마련되고, 자석의 배열 방향과 평행하게 마련된 자석 필터.The method of claim 3, wherein
The inlet and the outlet are provided so that the inflow and outflow directions of the fluid are orthogonal to the central axis of the magnet, respectively, and are arranged in parallel with the arrangement direction of the magnet. 제 4 항에 있어서,
유입구 및 유출구는 자석의 높이방향을 따라 서로 다른 높이에 마련된 자석 필터.The method of claim 4, wherein
Inlet and outlet are magnetic filters provided at different heights along the height direction of the magnet. 제 1 항에 있어서,
필터 공간은 인접하는 자석 사이의 공간이 유체 이동 가능하게 개방된 자석 필터.The method of claim 1,
The filter space is a magnetic filter in which the space between adjacent magnets is opened to allow fluid movement. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 자석 필터의 제조방법으로서,
필터 공간 내 유체 내부에서 자성체의 마찰력 및 각각의 자석에 의한 자기력이 평형을 이루는 구간까지의 거리로 제1 간격을 결정하는 단계를 포함하는 자석 필터의 제조방법.

A method of manufacturing a magnetic filter according to any one of claims 1 and 3 to 6,
And determining the first interval by the distance between the frictional force of the magnetic body and the section in which the magnetic force by each magnet is balanced within the fluid in the filter space.

삭제delete
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