KR100913629B1 - 전면 유입용 필터 요소 - Google Patents

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Abstract

전면 유입을 위한 필터요소가 개시되어 있으며, 이 필터요소는 유입측(22)으로부터 유출측(23)에로의 관류시에 여과하려는 유체가 필터재료를 통하여 통과되지 않으면 안되는 방식으로 번갈아 폐쇄되는 삼각형의 채널들을 포함한다. 이 채널들은 교번하는 편평한 층(17)과 접혀진 층(18)에 의하여 형성되며, 이것에 의하여 유입측의 채널들의 모든 측면들이 유출측의 채널들로 향한다. 이것으로 인하여 이 필터의 특별한 효과가 얻어지며, 그 결과로 상대적으로 작은 구조 체적에서 넓은 필터 표면과 높은 필터 용량이 얻어진다. 이 필터는, 예를 들어 다양한 적용을 위한 공기 필터로서 사용될 수 있다.

Description

전면 유입용 필터 요소{FILTER ELEMENT FOR FRONT-FACE INFLOW}
본 발명은 삼각형 단면의 채널을 형성하는 편평한 층과 접혀진 층으로 구성된 전면 유입 필터 요소에 관한 것으로서, 채널의 적절한 상호 폐쇄에 의하여 청구범위 제1항에 따라 여과 대상 유체에 의한 여과 재료의 관류가 이루어진다. 또한, 본 발명은 상기 필터 요소가 내장된 필터에 관한 것이다.
전면 유입용 필터 요소는 종래 기술에 공지되어 있다. 이러한 필터는 예컨대 편평한 층과 접혀진 층이 교번하는 필터층들로 권취된다. 따라서, 상호 차단에 의하여 필터 재료의 관류를 강제하는 채널이 형성된다. 그 다음 여과 재료는 전면의 개방 채널을 통하여 필터의 유입측으로 유입되며, 필터 요소 내부에서, 유출측으로 개방되고 유입 채널과 인접한 채널로 절환된다. 이에 따라 유체의 여과가 행해진다.
그러한 필터층의 목적은 필터 요소의 장착 공간을 최대한 감소시키는 것이다. 필터 요소의 전면은 유입측과 유출측을 형성한다. 유입측과 연결되어 있는 채널이 필터의 미여과측을 형성하고 유출측이 여과측을 형성한다. 그러므로 이러한 필터는 예컨대 관 내에 소위 직렬 필터보다 아주 콤팩트하게 내장된다. 동시에 필터 용량은 매우 증가되어야 한다. 그러나, 이러한 용량 증가는 필터층이 굴곡 형태인 경우에도 제한된 정도로만 가능하다. 즉, 유입 채널에서 굴곡된 필터층과 평탄한 필터층 간의 접촉 영역이 거의 관류되지 않으므로 필터 재료의 이러한 부분은 다른 부분에 비하여 적은 수의 입자가 쌓이는 것으로 나타난다. 이 경우에 필터 재료의 불균일한 부하로 인하여, 필터 재료를 통과하는 압력 강하에 의하여 정해지는 필터의 수명은 필터 재료의 많은 부분들이 아직 한계치에 이르지 않은 경우에도 종료된다.
또한, 예를 들어 WO 87/01301 및 US 3,020,977로부터 권취된 필터에 지그재그형으로 접혀진 필터층을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이것은 개별 필터 간의 스페이서 역할을 해야 한다. 이를 위해서, 유체의 여과에 관여하는 필터층과 다른 추가층이 번갈아 권취되고, 이러한 추가층은 예컨대 여과할 유체 또는 그 안에 포함된 미립자의 전기 방전을 위하여 사용될 수 있다(WO 87/01301). 여과에 관여하는 접혀진 층의 신뢰할 수 있는 이격에 이르도록 편평한 층이 또한 추가로 사용될 수 있다(US 3,020,977). 이때 평탄한 층은 추가적인 층으로서 필터 내로 도입되어, 지그재그형으로 접혀진 필터층에 의하여 발생하는 마름모꼴(사형) 채널을 대각선 중의 하나로 분할한다.
이러한 유형의 필터는 제작비가 많이 든다. 이에 더하여, 사용된 양의 1/2만이 유체의 여과에 관여한다. 그러므로 설치 공간 대 필터 면적 간의 비의 최적화를 제공할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 제작비가 경제적이고 구성 체적에 비하여 최적의 필터 면적 및 용적을 갖는 전면 유입 필터 요소를 제공하는 데 있다. 이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 필터 요소는 적어도 한 개의 편평한 층 및 접혀진 층으로 이루어진다. 접혀진 층은 절첩부 사이에 절첩 모서리를 구성하는 절첩된 필터 재료로 구성된다. 필터 요소가 권취된 필터로 구성되는 경우에, 각각 편평한 층과 접혀진 층을 교대로 권취하면 충분하다. 필터 요소가 블록형으로 형성되는 경우에, 복수 개의 필터층(편평한 층과 접혀진 층이 교대로)은 상호 겹쳐져서 적층된다.
또한, 유입측을 유출측으로부터 밀폐하는 수단을 설치 장소에 설치하여야 한다. 설치 장소는 예컨대 필터 하우징이다. 기타 다른 가능성은 직렬 필터로서 도관에서의 필터 요소의 사용이다. 예를 들면 필터 요소의 고정 접착을 생각할 수 있다. 기타의 가능성은 호환 삽입물로서의 필터 요소의 구성이며, 유입측과 유출측을 서로 분리하는 패킹을 설치 장소 또는 필터 요소에 부착해야 한다.
필터 요소의 편평한 층은 물론이고 접혀진 층도 여과에 관여한다. 즉, 이들은 필터 재료로 구성된다. 이때, 동일한 유형 또는 상이한 유형의 필터 재료를 사용할 수 있다. 또한, 적어도 필터 요소의 내부에서, 즉 필터 요소의 가장자리로부터 일정 거리를 두고서, 채널은 각각의 유입 채널의 3개의 면 모두가 유출 채널과 인접하도록 밀폐된다. 따라서, 각각의 유입 채널의 3개의 면 모두가 필터로서의 역할을 한다. 이 때문에 필터 재료에 비례하여 최대의 여과 용량을 얻을 수 있다.
이러한 효과는 추가로 개선되는데, 그 이유는 각각의 채널의 3개의 면이 필터 재료의 절첩 모서리에 의하여 형성되는 코너까지 완전히 이용될 수 있기 때문이다. 이러한 개선은 삼각형의 단면으로 설명될 수 있는데, 이러한 삼각형 단면은 굴곡된 중간층의 경우와는 달리 측정 가능한 흐름이 발생하지 못할 정도의 각도로 수렴하는 필터 재료의 영역을 형성하지 않는다. 이와 동시에, 본 발명에 따라 제공된 넓은 필터 단면은 필터 요소의 유동 저항을 최소화한다.
필터 요소의 가장자리에서는 각각의 유입 채널이 1개의 유출 채널에 인접한다는 제약이 생긴다. 이는 필터 요소의 가장자리 영역에서는 유입 채널에 더 이상 유출 채널이 접하지 않고 필터 요소의 가장자리만이 접하기 때문이다. 이러한 제약은 필터 요소의 형상으로 인하여 발생되는 것으로서 용인되어야 한다.
필터 요소는 상기와 같이 필터층을 원통형으로 권취하거나 복수 개의 편평한 층 및 접혀진 층으로 제조 가능하다. 원통형 필터 요소는 둥근 원통형일 필요는 없다. 예를 들어, 타원형과 같이 다른 형태도 가능하다. 층들이 적층되는 경우에는, 직육면체형 필터 요소 외에도, 계단형으로 적층되는 필터층을 구비한 계단형 필터 요소, 또는 공간적으로 만곡된 구조를 갖는 구조체가 형성 가능하다. 권취되는 필터 요소는 또한 원추형으로 권취될 수 있는데, 이는 직육면체형 필터 요소의 경우에 계단형 적층에 해당한다. 이에 따라, 관류 구조의 모든 단면이 필터 재료에 의하여 거의 완전히 채워진다. 이용 가능한 구조 공간이 최적으로 채워진다.
본 발명의 한가지 특정 실시 형태에 따르면, 필터 요소의 채널은 6개의 인접 채널들이 육각형 단면을 형성하도록 배치된다. 즉, 평탄한 선에 의하여 분할되는 2개의 인접한 절첩 선의 절첩 모서리가 한 개의 선으로 합류된다. 이러한 방법으로 여과용으로 사용이 불가한 필터 재료의 양의 최소화가 가능하다. 물론, 필터 요소의 인접한 접혀진 층들 사이에 편위가 존재하는 경우에도 유입 채널이 전적으로 유출 채널과 접촉해야 하는 조건이 충족된다. 평탄한 중간층에 의하여 구성되는 유입 채널 면은 접혀진 층의 절첩 모서리에 의하여 분리되는 2개의 유출 채널로 통한다.
본 발명의 다른 특정 실시 형태에 따르면, 채널은 등변 삼각형의 단면을 갖는다. 이러한 경우에, 필터 요소의 관류에 대한 전술한 이점들이 가장 두드러지게 나타난다. 그러나, 접혀진 층의 절첩부를 또한 더욱 좁히거나 이격시킬 수 있다. 이러한 경우에는 구조 체적에 대한 필터 재료 패킹 밀도의 이점이 나타난다. 따라서, 접혀진 층의 절첩 각도에 관해 최적의 결과를 달성하기 위한 필터 요소의 정확한 형상은 사용 조건에 따라 정해진다.
필터 요소는 하우징에의 설치를 위해 필터 프레임을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 필터 프레임에는 예컨대 유입측과 유출측 간의 확실한 분리를 보장하는 패킹을 부착할 수 있다. 필터 프레임은 경우에 따라서는 필터 요소에 추가적인 안정성을 제공하여, 필터 요소의 교환을 용이하게 한다.
필터 요소는 또한 유입측 및 유출측의 전면들 사이에 위치되는 종단층을 구비할 수 있다. 이러한 종단층은 필터 요소의 가장자리 영역에 추가 패킹을 제공하거나, 유입 채널 또는 유출 채널을 형성할 수 있다. 종단층은 필터 재료와 동일한 재료 또는 상이한 재료, 예컨대 유체를 투과시키지 않는 재료로 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 필터 요소가 내장되는 필터에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 특징들 및 기타 바람직한 특징들이 청구범위는 물론이고 명세서와 도면에도 나타나 있으며, 개별 특징은 본 발명의 실시 형태에 있어서 각각 단독으로 또는 다수의 종속 결합 형태 및 다른 분야에서 실현될 수 있으며, 보호 가능한 실시예에 대하여 바람직하게 명시될 수 있고 이를 위하여 여기에서 보호를 청구한다.
본 발명을 첨부한 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.
도 1은 원통형 필터 요소를 구비한 직렬 필터의 구조를 개략적인 중앙 단면도로 도시한 도면이며,
도 2는 블록형 필터 요소의 단면 사시도이며,
도 3은 5개 층들의 접혀진 방식의 개략도이며, 여기서 접혀진 층들이 가압되며,
도 4는 원통형으로 권취된 필터 요소 단면으로서 7개 층들의 접혀진 방식을 도시하며, 여기서 접혀진 층들이 이격되며,
도 5는 필터 프레임을 구비한 만곡된 블록형 필터 요소의 개략적인 사시도이며,
도 6은 계단형 필터 요소의 개략적인 사시도이다.
도 1에 따른 직렬 필터는 용기(11)와 커버(12)를 구비한 하우징(10)을 포함한다. 커버에는 유입구(13)가 형성되며, 이러한 유입구를 통하여 유체가 도시된 화살표 방향을 따라 하우징으로 유입되어 필터 요소(14)와 출구(15)를 통해 유동한다. 필터 요소(14)는 하우징의 격벽(16)에 고정된다.
필터 요소(14)는 권취된 필터로 형성되며, 개략적으로 도시되어 있다. 상이한 층(17, 18)에 여과할 유체가 관류하는 채널(19)이 형성된다. 채널은 필터 요소(14)의 관류시에 여과할 유체가 채널을 바꿀 수 있도록 마개(20a, 20b)에 의하여 번갈아 차단된다. 이로 인해 유체의 여과가 이루어진다. 층(17, 18)들은 또한 예컨대 타원 단면을 갖는 코어(21) 주위로 밀폐되게 권취된다.
유입측(22)과 유출측(23) 간의 확실한 분리를 위하여 필터 요소는 필터 프레임(24) 내에 설치된다. 이러한 필터 프레임은 하우징의 격벽(16)에 고정된다.
일반적으로 직육면체형 구조를 갖는 적층 필터 요소의 일부를 도 2에 도시한다. 이러한 요소는 단면이 등변 삼각형을 형성하는 채널(19)을 구비한다. 유입측(22) 및 유출측(23)은 유체가 필터 요소의 관류시에 화살표 방향 통로를 따르도록 마개(20a, 20b)를 통하여 교대로 밀폐된다.
필터 요소는 편평한 층(17)과 접혀진 층(18)의 교대 배치에 의하여 형성된다. 이로 인해 채널 벽이 형성된다. 채널은 유입 채널이 각각 3개의 인접한 유출 채널을 구비하고 그 역도 가능하도록 배치된다. 이로 인해, 필터 재료의 모서리에 이르기까지의 모든 이용가능한 면이 유체의 여과에 사용된다. 굴곡된 중간층의 사용시에 생기는 소위 주름 틈새를 이러한 방법으로 완전히 방지할 수 있다.
도 3에서 접혀진 층(18)의 대안적인 형상을 볼 수 있다. 이것은 도 2에 도시되어 있는 필터 요소보다 큰 패킹 밀도가 가능하도록 60°이하의 각도로 절첩된다.
도 4에서는 60°이상의 각도가 형성되도록 절첩부가 서로 이격된다. 이 도면에서는 권취된 필터의 예로 도시하였다. 접혀진 층의 절첩 모서리들이 편평한 층의 맞은편 면들에서 만날 수 없을 때에도 미여과측 채널 및 여과측 채널이 교대됨을 또한 알 수 있다. 또한, 도 2에 따른 예의 경우보다 불필요한 필터 면적이 단지 근소하게만 증대된다.
도 5에는 블록형 필터가 개략도로 도시되어 있다. 이러한 필터는 유입측(22)에서 하우징(미도시)에의 설치를 용이하게 하는 필터 프레임(24)을 구비한다. 또한, 도시된 필터 요소는 필터의 유입측과 유출측이 일직선상에 있지 않도록 만곡된다. 이러한 필터의 경우에는 충분히 유연한 필터 재료를 사용해야 한다. 필터 요소의 주위에는 종단층(25)이 설치되고, 이러한 종단층은 동시에 필터 요소의 가장자리(26)를 형성한다.
도 6은 층(17, 18)들이 계단형으로 형성되는 예를 도시하고 있다. 따라서, 계단형 필터 구조가 생기며, 이것은 필터 하우징(미도시)에의 상응하는 설치시에 유체역학적인 이점을 가질 수 있다. 이러한 필터도 또한 종단층(25)을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전면 유입형 필터 요소에 의한 제작비 절감이 기대된다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 편평한 층(17) 및 하나 이상의 접혀진 층(18)을 구비하고, 하나 이상의 편평한 층 및 하나 이상의 접혀진 층은 삼각형의 단면을 갖는 채널(19)들을 교대로 형성하도록 배치되며,
    여과하려는 유체가 필터 요소 일측의 전면측에 의해 형성된 유입측(22)으로부터 필터 요소 타측의 전면측에 의해 형성된 유출측(23)으로 유동할 때, 유체의 여과를 위해 설치되는 층(17, 18)들 중 하나의 층을 통과해야 하도록, 유입측에서 채널(19)들 중 유출 채널들에 마개(20a)가 설치되고, 유출측에서 채널(19)들 중 유입 채널들에 마개(20b)가 설치되는 필터 요소에 있어서,
    하나 이상의 편평한 층(17)과 하나 이상의 접혀진 층(18)은 모두 유체가 관류 가능한 필터 재료로 형성되며, 삼각형 단면을 갖는 각각의 유입 채널의 3개의 면에 유출 채널들이 접하여 유입 채널의 절첩 모서리에 이르기까지 유입 채널의 전부가 유체에 의해 관류되고,
    필터 요소는 복수의 편평한 층(17)과 복수의 접혀진 층(18)을 교대로 적층시켜 블록형으로 형성되며, 상기 층들은 유연한 필터 재료로 형성되고 필터 요소의 유입측의 단면적보다 유출측의 단면적이 확대되도록 유입측으로부터 유출측을 향하여 만곡된 블록 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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  7. 제1항에 있어서,
    필터 요소는 하우징(10) 내에 설치되는 필터 프레임(24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  8. 제1항에 있어서,
    필터 요소는 양 전면들을 연결하는 측면들에 종단층(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  9. 여과하고자 하는 재료를 위한 유입구(13)와 유출구(15)를 구비한 하우징(10)을 포함하는 필터로서,
    상기 필터에 제1항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 필터 요소가 설치되는 것을 특징으로 하는 필터.
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