KR0179352B1 - 액체여과용 여과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체여과용 여과장치(10)에 관한 것으로서, 이는 여과단위(12)를 형성하는 상호 연결된 2개의 물질 구조체(14,16)를 포함한다. 2개의 물질 구조체(14,16)는 기계적으로 안정하며, 2개 물질 구조체(14,16) 중 하나이상은 탄성적으로 변형가능하다. 2개 물질 구조체(14,16)는 대향하는 연결부위에서 서로 연결되며, 물질 구조체중 하나(16)는 연결부위사이에서 아치를 형성한다. 이 아치는 각 물질 구조체(16)가 탄성적으로 변형됨에 따라 형성되며, 이로써 이 물질 구조체(16)는 기계적으로 편향된다. 이 물질 구조체(16)의 연신 움직임은 이 물질 구조체(16)를, 거의 평면이면서 장력을 지닌 나머지 물질 구조체(14)에 연결시키므로써 방지된다. 이렇게 제조된 각 여과단위(12)는, 하나의 물질 구조체(16)의 아치형 구조를 유지하는 부가의 구조물 또는 부재없이도 유체의 흐름에 의해 형성된 힘에 대해 높은 안정성을 지닌다.

Description

[발명의 명칭]

액체여과용 여과장치

[발명의 분야]

본 발명은 서로 연결된 2개의 물질 구조체에 의해 형성된 하나이상의 여과단위를 포함하는 액체여과용 여과장치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

액체여과용 여과장치는 많은 실시태양으로 공지되어 있다. 여과부재중 여과시킬 유체와 접하는 여과영역을 증가시키기 위해서, 공지된 여과부재는 지그-재그 또는 곡선으로 주름지거나 이러한 형태로 배치된 다층의 여과물질층을 포함한다. 이러한 배열의 여과 물질층을 안정화 시키기 위해서, 공지된 여과 부재에 지지구조체를 구비시킨다. 이러한 종류의 여과부재의 예는 유럽 특허 제 0 256 772 A1호, 독일 특허 제 15 07 757 A1호, 독일 특허 제 29 06 123 A1호 및 독일특허 제 35 26 572 A1호에 개시되어 있다. 또한, 다수개의 포켓형 여과단위가 나란히 배치된 여과백용 여과부재가 공지되어 있는데, 이들 각 여과포켓은 2개의 상호연결된 물질 구조체로 형성된다. 그러한 여과부재는 독일 특허 제 16 07 665 A1호 및 독일 특허 제 31 32 998 C2호에 개시되어 있다. 이들 공지된 여과부재의 여과단위는 강성의 자체-지지성 여과물질 또는 여과천, 펠트(felt) 물질 또는 부직물을 포함한다. 후자의 경우에, 여과단위를 제조하고자 하는 경우에는, 여과단위를 개방된 상태로 유지시키는 지지 구조체를 구비시켜야 한다. 독일 특허 제 21 28 309 A1호에는, 이들 물질 구조체 사이에 여과물질이 배치된 가스 여과용 여과단위가 공지되어 있다. 세정될 가스는 여과단위의 물질구조체를 통해 유동되면서 중간에 삽입된 여과물질에 의해 세정된다.

최종적으로, 독일특허 제 23 45 820 A1호에는 여과단위가 구비된 여과부재가 부가로 개시되어 있는데, 여기에서 물질 구조체는 공기를 여과하기에 적당한 물질로 구성된다. 여과단위를 포함하는 상기 여과부재의 경우에서와 같이, 이 여과부재의 여과단위 형태는 특수한 지지 구조체 또는 여과시킬 액체 또는 틀구조체에 의해 결정되어 유지된다.

상기 언급된 모든 여과부재의 문제점은, 여과단위에 기계적 안정성을 부여하여 여과단위의 붕괴를 방지하면서 여과부재에 액체가 관류하도록 해야 하는 요구 조건으로 인해 발생한다.

본 발명의 목적은, 별도의 지지 구조체를 필요로 하지 않으면서 충분한 기계적 안정성을 지니고 또한 여과영역이 넓은 여과부재를 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명에 따르면, 상기 목적을 해결하기 위한 것으로서 액체 여과용 여과부재를 하나이상 가진 여과장치가 제안되는데, 이것은 2개의 상호연결된 물질 구조체(이들중 하나이상은 여과물질을 포함하거나 또는 여과물질로 구성됨)로 형성된 하나이상의 여과단위를 포함하고, 물질 구조체는 각각 기계적으로 안정하며, 한 물질 구조체(이후부터는 제1물질 구조체로 칭함)가 거의 평면형태로 연장되는 반면 나머지 물질 구조체(이후부터는 제2물질 구조체로 칭함)는 아치형태로 구부러지면서 탄성적으로 변형될 수 있도록 서로 연결된다. 물질 구조체는 비교적 얇은 표면을 가진 물질층으로서, 한층 또는 다층으로 구성될 수 있다.

상기에서 이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 여과부재는 하나이상의 여과단위를 포함한다. 여과단위를 형성하는 2개의 물질 구조체중, 하나이상은 액체가 침투할 수 있고 여과물질이 구비되어 있다. 여과단위는 물질을 여과함에 따라 충전되지 않는 것이 바람직하고; 여과효과는 단지 두 물질 구조체중 하나이상이 여과물질을 포함하는 점에 의해 나타난다. 물질 구조체는 각각 기계적으로 안정한 물질로 구성되거나, 또는 그러한 물질을 포함하며, 이때 2개의 구조체중 하나이상은 탄성적으로 변형될 수 있다. 2개의 물질 구조체는 상호 대향하는 부위 또는 영역에서 서로 연결되어 있다. 이러한 배열에서, 제 1 물질 구조체는 거의 평면 연신형태로 연장되는 반면, 제2물질 구조체는, 특히 탄성 변형상태에서 거의 아치형을 가진다. 보다 통상적으로는, 제2물질 구조체는 제1물질 구조체(상기에서 거의 평면 연신형태로 연장되는 것으로 특징화됨) 보다 상당히 강한 곡률로 연장된다. 여과부재의 제조과정은 먼저 2개의 평면한 물질 구조체를 제공하는 단계로 시작한다. 이들 물질 구조체는 생성될 여과 단위의 제 1제한 테두리에서 서로 연결된다. 제2물질 구조체가 아치형 방식으로 변형된 후에는, 2개의 물질 구조체가 여과단위의 한계를 정하는 나머지 테두리상에서 서로 연결되는데, 상기와 같이 아치형으로 변형되는 것은 굴곡 복귀력이 자동적으로 형성됨에 따라 이루어지는 것이다. 제2물질 구조체는 굴곡탄성특성을 지니기 때문에, 통상적으로 평면 형태로 원상복귀되는 경향을 지니게 될 것이다. 거의 평면인 제1물질 구조체는 아치형 제2물질 구조체로부터 발생하는 굴곡력을 수영함에 따라 인장응력을 받게 된다.

본 발명의 여과부재는 여과백 또는 둥근형태의 여과기 형태로 사용하거나, 또는 횡방향으로 관통하는 통로를 지닌 종래의 주름형 여과부재 형태로 사용할 수 있다. 본 발명의 설명에 전반적으로 사용된 용어여과단위는, 여과단위를 형성하는 2개의 물질 구조체가 모두 여과물질로 구성되거나 또는 여과물질을 포함하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한 물질 구조체는 이들 구조체가 연속적인 구조체임을 나타내고자 하는 것은 아니다. 이는, 제2물질 구조체의 곡선구조를 유지시키는 거의 평면형의 제1물질 구조체에 특히 적용된다. 2개의 물질 구조체중 하나가 연속적인 여과물질로 구성되거나 또는 연속적인 여과물질을 포함한다면 만족스러울 것이다.

필요에 따라, 제2물질 구조체가 탄성적으로 변형되기 전에 국소적으로 약화시키므로써 이 물질 구조체에 사용된 물질의 굽힘 내성( 및 안정성)을 국소적으로 저하시킬 수 있다. 이와 같은 약화시키는 수단으로는, 예를 들어 기계적인 수단(예를들면 만입 또는 자국형성을 통해 두께를 감소시키거나 또는 압박) 또는 열가소성 물질의 경우에 특히 가능한 열 처리수단이 있다. 기계적으로 약화된 영역의 곡률은, 물질 구조체중 제1변형된 물질 구조체와의 연결부 사이의 나머지 영역 보다 클 수 있다. 그러나, 변형은 제2물질 구조체가 비틀어질 정도로 강하게 이루어져서는 안된다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서, 2개의 물질 구조체는 2개의 대향면을 형성하며 연결영역을 형성하면서 여과단위의 경계를 한정하는 2개의 평행한 테두리를 따라 서로 연결되어 있다. 여과부재를, 여과될 유체가 여과단위의 하나 또는 그이상의 개방된 말단부를 통해 유입되어 물질 구조체의 한쪽 또는 양 말단부를 통해 배출되거나, 또는 하나 또는 양 물질 구조체를 통해 유입되어 개방된 말단부를 통해 배출되는 여과백 형태로 사용하는 경우에는, 여과단위를 2면 이상, 바람직하게는 1쪽 말단부는 밀폐시키면서 나머지 말단부는 개방시키는 것이 바람직하다. 2개의 물질 구조체는 이들의 연결영역에 서로 평행하게 연장되는 것이 바람직하다. 물질 구조체를 연결하는 2개의 평행한 선형 연결 영역이 구비되어 있기 때문에, 곡선형태의 제2물질 구조체는 횡방향으로 종-형태로 변형된다. 각 여과단위의 양측에는 플랜지가 구비되어 있으며, 이들 플랜지 영역에서 물질 구조체는 서로 인접하여 서로 결합된다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서, 곡선형태의 제2물질 구조체는 하나이상의 부직 여과물질층을 가진, 플라스틱 물질, 바람직하게는 폴리프로플렌과 같은 열가소성 물질로 구성된 탄성적으로 변형될 수 있는 망상 지지 구조체를 포함한다. 이러한 탄성적으로 변형가능한 물질은 굽힘 또는 굴곡에 대한 내성 또는 이들의 모둘러스를 가지고 있기 때문에, 변형각도에서 구부려 제2곡선벽을 형성했을 때 그 원래의 평면 형태로 탄성적으로 원상복귀될 것이다. 또한 이러한 부직 여과물질의 섬유는 굽힘에 대한 내성이 거의 없거나 또는 전혀 없는 플라스틱, 구체적으로 폴리프로필렌으로 구성되는 것이 바람직하다. 이 부직 여과층은 망상 지지 구조체와 연결되는데, 이는 아교를 사용하여 연결시킬 수 있다. 망상 지지 구조체와 부직 여과층사이의 고정된 연결부는 연결면중 일부 또는 전체에 결쳐 존재할 수 있다.

2개의 물질 구조체에 상기 언급된 물질을 사용하면, 거의 평면인 제1물질 구조체는 단지 망상지지 구조체를 포함하는 것이 적당한데, 이 구조체에서는 처음 변형내성이 적어도 처음 변형된 망상 지지체에 의해 그 위에 부가된 굴곡 응력을 지탱하기에 충분하다. 대안적으로는, 제1물질 구조체가 또한 망상지지 구조체 및 부직 여과물질의 조합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는 초음파 용접을 통해 포켓의 2개 플라스틱 벽을 연결시키는 것이 바람직하다.

거의 평면인 제1물질 구조체는 기계적으로 안정한 복수개의 가늘거나 또는 얇은 물질조각 또는 실, 바람직하게는 플라스틱으로 제조된 것을 포함하는 것이 적당하다. 인접물질 조각 또는 실은 바람직하게는 상당한 상호거리를 두고 배열되고 서로 평행하게 연장되는 것이 바람직하다. 조각/밴드물질의 경우에는, 포장산업에서 공지된 밴드물질을 사용하는 것이 적당하다. 조각/밴드물질 및/또는 실 물질은 폴리프로필렌을 포함하는 것이 적당하다. 보다 통상적으로, 제1물질 구조체에 사용된 물질은, 전체 여과단위가 가능한 소수의 다른 물질을 포함하는 종류로 해야 한다.

제1물질 구조체를 이격된 개별 조각, 밴드 또는 실의 형태로 제공하므로써 수득된 잇점은 물질의 필요량을 감소시키며, 또한 상기 조각, 밴드 또는 실로 구성된 여과부재가 교차방향으로 관통하는 경우에 전체 여과단위의 압력이 상당히 감소된다는 점이다. 이는, 상기와 같은 경우 제1물질 구조체가 흐름에 대한 현저한 내성을 제공하지 않기 때문인데, 이는 제1물질 구조체가 단지 상호 이격된 가느다란 조각 또는 실로 구성된데 그 이유가 있다.

또한 망상 지지 구조체 및 제1물질 구조체의 부직 여과층은 두 물질 구조체가 서로 연결되는 부위에서만 연결되는 것이 바람직하다. 2개의 물질 구조체를 연결시키는 데 초음파 용접기술을 사용하는 경우에는, 망상 지지 구조체와 부직 여과층을 초음파 용접을 통해 상호 연결시킨다. 곡선형 물질 구조체를 국소적으로 약화시키고자 하는 경우에는, 기계적으로(압박하거나 또는 두께를 감소시키므로써)또는 열처리를 통해 이룰 수 있다. 망상 지지 구조체중 이렇게 처리된 영역은 물질 구조체 연결부에 평행하게 연장될 수 있다.

부직 여과물질층의 각 기계적 강도에 따라, 망상 지지 구조체의 바깥쪽인 부직 여과물질면에는 내-파열성을 지닌 안정한 부직물질을 포함할 수 있는 침액성 커버층을 구비시키는 것이 바람직하다. 커버층은 부직 여과물질층의 섬유가 부착되는 것을 방지하면서 액체가 여과부재의 여과단위(들)을 통해 유동할 수 있도록 구비시킨 것이다.

여과부재가 흡착성 물질을 포함하면 특별한 잇점이 수득된다. 이러한 경우에는, 예를들어 2개의 물질 구조체중 하나, 특히 거의 평면인 제1물질 구조체에 흡착성 물질을 구비시키거나 또는 이를 흡착성 물질로 제조하는 것이 적당하다. 이러한 경우에는 흡착성 물질로서 활성탄소를 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 제공된 여과물질은 여과입자 및 흡착성 여과체로서 모두 작용할 수 있다. 후자의 경우에는, 제1물질 구조체로서 사용되는 부직 여과층의 섬유상에 흡착성 물질을 도포하거나 또는 삽입시키는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 흡착성 물질로서 활성탄소를 사용한다면, 2개 물질 구조체를 연결시킬 경우 활성탄소의 특성으로 인해 문제점이 유발될 수 있다. 이러한 점에 비추어볼 때, 제2물질 구조체는 열가소성 물질, 예를들면 플라스틱 및 특히 폴리프로필렌으로 구성되거나, 또는 제1물질 구조체중의 부직 여과층 및 활성탄소에 국소적 가열 및 가압을 통해 기계적으로 또는 접착적으로 연결될 수 있는 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 가열하면 액체상태로 통과하는 제2물질 구조체중 열가소성 물질과 활성탄소를 고리로 연결시키므로써 서로 기계적으로 연결시킴에 따라, 열가소성 물질이 활성탄소 및 부직여과층에 침투되고, 경화후에는 개별 섬유 및 입자가 서로 고리로 연결된다.

상기 언급된 여과부재는 여과셀 형태일 수 있는 하나이상의 여과단위를 포함한다. 그러한 여과단위 또는 여과 셀 다수가 서로 나란히 배열되고, 여과단위의 물질 구조체는 연속적으로 되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식에 따르면, 다수개의 여과단위가 나란히 배열된 여과부재가 제조된다. 이 여과 부재는 곡선형으로 되어 있고, 이들 굴곡부는 탄성 변형하에 형성되었음에 따라 각 여과단위의 곡선형 물질 구조체 또는 여과단위는 유입되는 액체의 유압에 충분한 저항을 지니므로 이들 여과부재는 높은 기계적 안정성을 지닌다.

상기 두 개의 여과부재가 연결되고 서로에 대해 회전, 바람직하게는 약 90° 회전상태로 연결된 경우에는 상당히 큰 안정성이 수득되는데, 이때 2개 여과 부재의 여과단위의 제1물질 구조체(이들 각각은 평면 형태임)는 서로 마주보도록 배열되어 있다. 여과부재는 2개의 제1물질 구조체를 통해 서로 연결되어 있으므로, 이 여과장치의 2개의 여과부재의 여과단위는 서로 대체되도록 되어 있다.

그러나, 이론적으로는 상기 상호연결된 2개의 여과부재가 서로에 대해 회전하지 않고 이들의 제1물질 구조체에 의해 서로 연결되는데, 상기 상호연결된 여과부재는 각각 연속적인 벽을 가진 여과단위로 구성되고 나란히 배치되어 있다. 그러한 여과장치 배열은 횡방향 및 여과단위 방향으로 모두 관통하는 통로를 가질 수 있다. 상기 2 경우에는, 2개의 인접한 제1물질 구조체가 이들 사이에 흡습성 물질층, 특히 활성화된 탄소층, 또는 그러한 물질이 구비된층을 보유하거나 지지할 수 있다.

또한 상기 제 2곡선형의 물질 구조체에 대향하도록 부가의 곡선형 물질 구조체를 배열하는 것이 바람직한데, 상기 2개의 곡선형 제2물질 구조체는 하나의 제1물질 구조체의 양면에 배열되어 이에 결합된다. 이로써 2개의 포켓을 가진 여과부재가 제공되는데, 이것은 거의 평면인 하나의 제1물질 구조체에 의해 경계가 한정되는 2개의 여과물질을 포함한다. 포켓의 분리벽, 즉 이 여과부재의 인장된 거의 평면인 제1물질 구조체에는 흡습성 물질을 구비시키는 것이 바람직할 수 있는데, 이 목적에는 활성탄소를 사용하는 것이 바람직하다.

여과단위의 각 곡선형 제2물질 구조체(들)가 탄성 변형상태로 형성됨에 따라, 상기 곡선형 제2물질 구조체(들)가 변형되었을 때 유체흐름에 대해 높은 기계적 안정성을 지니게 되는 점은 본 발명의 여과부재의 상기된 모든 변형예 및 조절예의 통상적인 특징이다.

본 발명의 구체적 실시태양은 도면을 참고하여 하기에서 더욱 상세히 설명할 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 하나의(유일한)여과 포켓을 포함하는 여과부재의 투시도이다 .

제2도는 제1의 화살표(II)로 지시된 개방 말단부 방향으로 제1도의 여과부재를 도시한 것이다.

제3도는 하우징을 수반하는 여과부재와 함께, 여과포켓이 나란히 배열된 여과층을 포함하는 여과부재를 도시한 것이다.

제4도는 화살표(IV)의 방향으로 제3도의 여과부재를 나타낸 것이다.

제5도는 하우징을 수반하는 여과부재내로 여과부재를 삽입한 상태를 제3도의 라인(V-V)을 따라 단면으로 나타낸 단면도이다.

제6도는 활성화된 탄소층을 가진 여과부재중 여과층의 여과포켓의 개방된 말단부를 나타낸 평면도이다.

제7도는 제6도의 VII로 표시된 원안 영역에 대한 부분 확대도이다.

제8도는 유체흐름 방향을 나타내기 위한 제6도의 여과부재의 투시도이다.

제9도는 2개의 여과포켓이 나란히 배열되어 있고 연속적인 활성 탄소 여과층에 의해 서로 분리된 여과장치의 부가의 실시태양에 대한 투시도이다.

제10도는 여과포켓이 나란히 배열되어 있고 서로에 대해 90°의 회전각도로 서로에 연결된 2개의 여과부재를 포함하는 여과장치의 투시도이다.

제11도는 포켓 분리벽이 망상물질로 구성된, 제9도와 유사한 여과장치의 투시도이다.

제12도는 여과부재의 최종 실시태양으로서, 여과포켓은 여과매질을 포함하는 곡선형 벽과, 상기 곡선형 구조체에 연결된 개별 플라스틱 조각으로 형성된다.

[발명의 상세한 설명]

하기 상세한 설명에서는, 여과단위가 포켓(제1도 내지 제 11도 참고) 형태로 형성된 실시태양을 설명할 것이다. 이들 실시태양에서, 여과단위는 연속 물질 구조체를 포함하는데, 이들중 하나이상은 입자여과에 필요한 정도로 액체를 침투시킨다. 또한 제12도에는, 여과용으로 제공된 것이 아닌 제1물질 구조체가 비-연속적이고 단지 조각, 밴드 또는 강성사로만 구성된 여과 부재를 제시한 것이다. 이때 상기 조각, 밴드 또는 강성사는 제1물질 구조체의 면에서 굽힘저항을 가지는 것이 바람직하다.

제1도는 본 발명의 제1실시태양에 따른 여과부재(10)의 투시도이다. 여과부재(10)는 포켓형으로 형성된 여과단위(12; 이후부터는 여과 포켓으로 칭함)를 포함한다. 여과포켓(12)은 거의 평면인 제1물질 구조체(14; 이것은 또한 포켓벽으로도 칭함) 및 종 형태로 상당히 곡선을 이룬 제2물질 구조체(16; 포켓벽으로도 유사하게 칭함)를 포함한다. 두 포켓벽은 모두 기계적으로 안정한 물질로 제조된다. 여과포켓(12)은 각각 플랜지(18,20)가 구비된 2개의 종면을 가지는데, 상기 플랜지 영역에서 2개의 포켓벽(14,16)은 서로 강하게 연결되어 있다. 제2도에서 볼 수 있듯이, 2개의 포켓벽(14,16)은 플랜지(18,20)를 형성하는 이들의 테두리(22,24,26,28)상에서 서로 인접하며, 제1 포켓벽(14)의 테두리(22,24)는 각각 제2 포켓벽(16)의 테두리(26,28)에 평행하게 연장된다. 제1도에 따른 여과부재에서, 실제 여과입자는 곡선형 제2포켓벽(16)에 의해 형성되는데, 상기 제2포켓벽은 제2도에서 볼 수 있듯이 다층이다. 제2포켓벽(16)은 탄성변형된 망상 플라스틱 지지 구조체(30)를 포함하는데, 이 구조체(30)는 폴리프로필렌으로 구성된 섬유층(32)인 부직 여과층(32)을 가진 탄성변형된 지지체를 형성하기에 충분한 영 계수 또는 굴곡계수를 가진 열가소성 물질, 예를들면 이소스태틱 폴리프로필렌으로 구성되는 것이 바람직하다. 망상 지지 구조체(30)의 바깥쪽인 부직 여과층(32)의 외면상에는 부직 여과층(32)의 수배에 상응하는 내-파열성을 가진 부직으로 구성된 커버층(34)이 도포되어 있다. 제2도에 도시된 바와 같이, 망상 지지 구조체(30)는 제1포켓벽(14)과 대면하는 제2포켓벽(16)의 내면을 형성하는 반면, 커버층(34)은 제2포켓벽(16)의 외면을 형성한다. 부직 여과층(32)은 망상 지지 구조체(30)와 커버층(34)사이에 배열된다. 제1도의 제1포켓벽(14)은 입자 여과용으로 작용하지는 않지만, 제2포켓벽(16)이 아치형태로 유지되도록 돕는다. 제1포켓벽(14)은 망상 지지 구조체(30)의 물질을 포함한다.

망상 지지 구조체(30)는 제2물질 구조체 또는 포켓벽(16)에 어느 정도의 굽힘내성을 부여하는데, 제2포켓벽(16)은 망상 지지 구조체(30)로 인해 탄성적으로 변형된다. 이러한 굽힘 내성은, 제2포켓벽이 탄성적으로 변형되는 방향에 수직 방향으로 특히 높다. 제2포켓벽(16)은 제조공정에 따라 그 형태가 정해진다. 제2포켓벽(16)은 탄성적으로 변형되면서, 두 개의 포켓벽이 서로 연결되기 전에 굴곡된 종 형태를 이룬다. 탄성적으로 변형된 제2포켓벽(16)은 평면형태를 이루는 경향이 있긴 하나, 제2포켓벽(16)보다 폭 크기가 상당히 작은 제1포켓벽(14)과 단단히 연결되어 있기 때문에 평면 형태를 이루지 못한다. 두 개의 포켓벽을 서로 연결시키는 것은, 예를들면 초음파 용접을 통해 이루어지는데, 이는 두 개의 벽이 모두 폴리프로필렌을 구성분으로 포함하는 경우에 적당하다. 탄성적으로 변형된 포켓벽(16)으로부터의 기계적 바이어스로 인해 여과포켓(12)은 상당한 안정성을 지니므로, 심지어는 기체 또는 액체(유체)가 여과부재(10)를 통과한 후에도 개방된 구조로 유지될 것이다. 특히, 바이어스는 외면으로부터 제2포켓벽(16)에 작용하는 힘에 반대작용을 하므로 2개의 포켓벽이 상호 인접하는 것을 방지한다.

제3도는 다수개의 여과포켓(42)이 나란히 배열된 여과부재(40)의 부가적 실시태양을 제시한 것이다. 이들 여과포켓(42)은 서로 평행하게 연장되며 서로 바로 인접하게 위치한다. 여과부재(40)는 장방형이면서 거의 평면인 연속적인 제1포켓벽(44)을 포함한다. 이 제1포켓벽(44)은 여과물질을 포함하거나 또는 액체가 통과할 수 있는 또 다른 물질(이것은 여과용으로 구비된 것은 아님), 또는 액체가 통과할 수 없는 물질로 구성될 수 있다. 포켓벽(44)은 제2포켓벽(46)에 연결되는데, 이 제2포켓벽(46)은 탄성변형되어 아치형 단면을 이루고 평행선(48)을 따라 제1포켓벽(44)에 연결된다. 제2포켓벽(46)의 형태는 제1도의 실시태양의 포켓벽(16)과 동일하다. 따라서, 포켓벽(46)은 여과입자를 형성한다. 여과부재(40)의 하단 말단부에서 여과포켓(42)이 밀봉되도록, 여과부재(40)의 하단 말단부(50)에서 포켓벽(44,46)이 서로 밀착 결합된다. 여과부재(40)의 하단 말단부(50) 뿐만 아니라, 여과포켓(42)의 테두리 연결선(48)을 따라 포켓벽(44,46)을 연결하는 작업은, 전체 여과부재(40)가 플라스틱으로 제조된 경우에는 초음파 용접을 통해 행하는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 포켓벽(44,46)사이의 여과포켓(42)은 상당히 안정하므로, 이 여과부재(40)의 취급이 용이하다.

제3도의 여과부재(40)를 참고로 하고 제5도와 관련하여, 자체적으로 인장된 하나의 포켓벽(46)의 부가적 특성을 하기에 설명한다. 제3도에 도시된 바와 같이, 여과부재(40)는 하우징(51)을 수반하는 여과부재의 삽입구(52)내로 삽입된다. 이러한 경우 삽입구(52)의 폭(53)은 곡선부를 가진 포켓벽(46)과 평면 포켓벽(44)의 각 축사이의 거리(43)보다 작다. 따라서, 여과부재(40)를 삽입구(52)내로 삽입하면, 포켓벽(46)이 압축되어 포켓벽(44)에 평행하게 배열된 평편한 단면을 형성한다. 포켓벽(46)은 외부로 돌출된 구조체이기 때문에, 여과부재는 각 여과포켓(42)이 붕과되지 않고도평평해질 수 있다. 삽입구(52)의 폭(53)이 적당하게 좁은 경우(통상적으로, 폭(53)은 폭(43)의 0.5내지 0.65배임), 포켓벽(46)의 측부(45)는 포켓벽(46)의 평평화된 평면부(47)사이에서 서로에 대해 배치되어 여과포켓(42) 사이의 공간을 밀폐시킨다. 따라서, 여과부재(40)는 삽입구(52)내에 밀착되게 안치되므로 삽입구(52)내로 유입되는 유체가 여과부재(40)와 수반된 하우징(51)사이 또는 여과포켓(42)사이의 공간내를 통과할 수는 없으나, 항상 여과포켓(42)의 개방된 말단부내로 유입되어 포켓벽(46)을 통해 배출되긴 할 것이다. 이를 위해, 포켓벽(46)에 대향하는 수반된 하우징(51)의 측벽내에 구멍(54)을 형성시킨다.

제6도 내지 제8도는 여과부재(60)의 부가적 실시태양을 제시한 것이다. 이러한 여과부재(60)에서, 평평한 제1포켓벽(62)은 열가소성 섬유(예를 들면, 폴리프로필렌)로 제조된 상당한 두께의 부직물을 포함하는데, 이 부직물은 활성화된 탄소로 코팅되거나 또는 싸여 있다. 탄성적으로 변형된 부분을 가진 포켓벽(64)에 적당한 물질로서는, 폴리프로필렌으로 구성된 탄성적으로 변형될 수 있는 망상 지지 구조체(65), 폴리프로필렌 섬유로 구성된 부직 여과층(66) 및 내-파열성을 가진 부직물이면서 또한 상기된 실시태양에서와 같이 폴리프로필렌 섬유로 구성된 커버층(67)을 포함하는 열가소성 물질로 형성된 합성체를 사용한다. 포켓벽(62)중의 활성탄소로 인해, 2개의 포켓벽(62,64)을 초음파 용접을 통해 연결시키면 문제가 발생하는데, 이는 망상 지지 구조체(65) 물질의 융점(또한 부직층(66,67)의 융점)이 활성 탄소의 융점보다 낮은데 기인한다. 용접시에는, 통상적으로 망망 지지 구조체(65) 물질(평평한 포켓벽(62)의 플라스틱 섬유는 탄소입자에 의해 보호된다)만이 연화될 것이다. 그러나, 초음파 용접처리 동안에는 용접 이음새를 따라 압축력이 가해지기 때문에, 적어도 점질 상태로 통과하는 이 물질은 포켓벽(62)의 부직 섬유 사이로 강하게 밀려 포켓벽(62)의 각 섬유사이 공간으로 유입되고, 부분적으로는 섬유 및 탄소입자 주위로 유입됨에 따라 이들 입자를 둘러싸게 된다. 따라서 경화된 후에는, 2개의 포켓벽이 용접 이음새를 따라 서로 기계적으로 고리 연결되고 접착제로 접착되므로, 2개의 포켓 벽사이의 연결부는, 탄성 변형에 따라 포켓벽(64)에 가해지는 기계적 응력을 견뎌내기에 충분할 정도로 안정하다. 활성 탄소를 포함한 포켓벽(62)중의 곡선부와 포켓벽(64)을 연결시키는 형태가 제7도에 도시되어 있다.

제9도는 거의 평면인 중심 포켓 또는 구획벽(72), 및 이들의 양면에 배열되어 있고 구획벽(72)에 연결된 포켓벽(74,76)으로 구성된 여과장치(70)를 도시한 것이다. 상기 포켓벽(74,76)은 탄성 변형을 통해 수득된 곡선부를 포함한다. 포켓벽(74,76)의 곡선부는 서로 마주보도록 배열되고 연결선을 따라 초음파 용접을 통해 중심 포켓벽에 연결된다. 포켓벽(74,76)은 각각 폴리프로필렌으로 구성된 망상 지지 구조체(77)와 지지 구조체(77)에 의해 유지된 부직 섬유층(78)을 포함하는 반면, 중심 포켓벽(72)은 접착된 활성탄소 입자로 제조된 여과부재를 포함한다. 활성 탄소입자는 활성 탄소입자보다 크기가 작은 적당한 열가소성 결합제 입자에 의해 접착된다. 횡방향의 흐름이 제9도의 화살표로 지시된 방향으로 여과장치(70)을 관통할 경우, 곡선형 포켓벽(74,76)은 여과입자의 기능을 수행하는 한편, 중심 구획벽(72)의 활성화된 탄소의 상기 여과부재는 흡착 여과물로서 작용한다. 이로써 여과부재로부터 탄소입자의 제거가 중지되고, 탄소입자는 하류에 위치된 곡선형 포켓벽(74)에 보유된다.

제11도는 제9도의 여과부재(70)의 경우에서와 같이 곡선부를 가진 2개의 마주보는 포켓벽을 포함하나, 제9도의 여과장치(70)와는 대조적으로 여과용으로 사용되지 않는 중심 포켓벽을 가지는 여과장치 실시태양을 도시한 것이다. 제11도에서 여과장치(80)중 거의 평면이면서 응력이 가해진 중심 포켓벽(82)은 폴리프로필렌으로 구성된 망상 지지 구조체로 형성되고; 이 망상 지지 구조체는 곡선부를 가진 포켓벽(84,86)의 한부분(87)인 동일한 망상 지지 구조체이다. 이들 2개의 곡선형 포켓벽(84,86)의 망상 지지 구조체(87)는 각각 입자여과용 부직여과층(88)을 가진다. 나머지 도면에 제시된 여과 부재에서와 같이, 제11도의 여과장치(80)는 여과백으로서 사용할 수 있거나 또는 입자여과를 위해 횡방향으로 유체를 관통시킬 수 있다.

여과장치의 하나이상의 실시태양은 제10도에 도시되어 있다. 이 여과장치(90)는 2개의 여과부재(92,94)를 가지는데, 이들은 각각 거의 평면인 포켓벽(96), 및 곡선부를 가지고 평면 포켓벽(96)에 연결된 탄성적으로 변형된 포켓벽(98)을 포함한다. 따라서, 각 여과부재(92,94)는 나란히 배열된 다수개의 여과포켓(99)을 포함하는데, 이 포켓은 평면 포켓벽(96)의 일부와 포켓벽(98)의 곡선부에 의해 형성된다. 2개의 여과부재(92,94)는, 이들 평면포켓벽(96)이 서로 인접하도록 서로 연결되어 있으며, 여과부재(92.94)는 각각 90°의 회전각으로 회전된 상태로 서로에 대해 배치되어 있다. 이로써, 비틀림, 꼬임등에 대해 상당한 내성을 지닌 여과장치(90)가 제공된다. 제10도의 여과장치(90)는, 가능한 흐름방향을 지적하는 양쪽 화살표로 도시된 횡방향 여과기로서 주로 사용된다.

제12도는 곡선형의 제2물질 구조체(102)가 구비된 여과부재(100)의 최종 실시태양을 도시한 것이다. 이 곡선형 제2물질 구조체(102)는, 상기된 실시태양에서와 같이 폴리프로필렌으로 제조된 지지 구조체(104)를 포함한다. 망상 지지 구조체(104)는 폴리프로필렌 섬유로 제조된 부직 여과물질 층(106)을 가진다. 망상 지지 구조체(104) 및 부직여과층(106)은 곡선형 단면을 가짐에 따라 각각의 여과단위(108)가 서로 인접할 수 있다. 여과부재(100)의 아치형 구조는 폴리프로필렌으로 구성된 개별물질 밴드 또는 조각(110)의 제1물질 구조체에 의해 유지된다. 이들 조각(110)들은 일정한 거리를 두고 평행하게 연장되어 있으며, 개별 여과단위(108)의 축 방향에 교차하도록 배열되어 있다. 물질 조각(110)은 거의 평면인 제1물질 구조체를 형성하는데, 이 구조체는 상기 실시태양에서 침액성 또는 불-침액성의 연속층으로서 제공된다. 상기 연속적 제1물질 구조체 층에 비해, 개별밴드(110)로 구성된 물질구조체에 사용되는 물질은 90% 이하까지 원상복귀된다. 이로써 물질의 가격도 이에 상응하여 90% 이하로 절감될 수 있다. 횡방향 여과기로서 여과부재(100)를 사용하는 경우에는(이때, 횡방향으로의 유체흐름은 화살표(112)로 지시된다), 제1물질 구조체가 연속적인 경우보다 여과부재(100)의 흐름저항이 상당히 낮다. 밴드 또는 조각(104)물질은 대개 포장주위에 감는데 사용되는 가죽 물질이다.

상기류의 가죽물질은 폭이 약 5㎜이고, 두께는 약 0.46㎜이며, 연신된 폴리프로필렌으로 제조된다. 밴드(110)는 초음파 용접을 통해 폴리프로필렌 지지 구조체(104)에 쉽게 연결시킬 수 있다.

마지막으로, 상기 모든 여과장치 또는 부재에 통상적인 기본 구조체를 제조하기 위한 가능한 제조방법, 즉 하나 또는 그 이상의 탄성적으로 변형된 곡선부를 가진 제2포켓에 평면의 포켓벽을 접합시키는 방법에 대해 간단히 설명할 것이다. 서로 연결시킬 2개의 포켓벽 또는 물질 구조체(즉, 제1도 내지 제11도에 따른 실시태양에서의 포켓벽, 및 제12도의 실시태양에서의 망상 지지 구조체 및 밴드를 가진 여과용 부직물)는 연속시트 형태로 서로의 상부에 배열되어 제조부로 공급된 후, 이곳에서 서로 접합된다. 평면 포켓벽을 형성하게 될 시트의 이동은 일시적으로 중단하는 한편, 곡선부를 가진 탄성 변형된 포켓벽을 형성하게 될 나머지 시트는 계속 이동시킨다. 여과 포켓을 제조과정에서 처음으로 제조하는 경우에는, 양 시트를 연결부 뒤에 고정배치된 유지 또는 조임수단을 통해 함께 유지시킨다. 한 시트는 고정시킨채로 나머지 시트만을 이동방향으로 진행시키므로, 이 나머지 시트가 탄성적으로 변형되면서 아치를 형성하게 된다. 이 아치는 유지 또는 조임부와 연결부 사이에 형성된다. 평면 포켓벽을 형성하는 시트의 이동을 중단시킨 상태에서 나머지 시트의 진행 거리를 적당히 선택함에 따라, 현재 형성되는 아치의 크기(및 형태)가 결정된다. 곡선부를 가진 탄성 변형된 포켓벽을 형성하기 위해 제공된 시트를 소정 거리만큼 진행시킨 후에는, 이 시트의 진행을 중지시킨다. 2개의 시트는 여전히 연결부에서 상호 인접하고 있기 때문에, 유지 또는 조임부와 연결부사이에 탄성적 변형된 아치형 부가 형성된다. 이 단계에서, 2개 여과시트의 연결은 연결부에서 이루어진다. 이는, 초음파 용접, 아교 또는 부가의 기계적 수단, 예를 들면 바느질, 조임 등과 같은 많은 다른 방식으로 이루어질 수 있다. 2개의 시트를 서로 연결시키는 경우에는, 이들을 다시 함께 이동방향으로 진행시키는데, 이때 진행거리는 이동방향으로 형성된 여과포켓의 크기와 동일하다. 연결부위와 유지 또는 조임부의 위치에 형성되면, 즉시 평면 포켓벽을 형성하기 위해 제공된 시트의 이동을 다시 중단시킨 상태에서 나머지 시트를 더 진행시킴으로써, 다음 여과포켓을 형성하는 상기 작동과정을 다시 개시한다. 이러한 상황에서는, 2개의 시트가 연결부에서 이미 서로 연결되어 있는 상태이므로 유지 또는 조임부로써 같이 유지시킬 필요가 없다. 한 시트가 진행되는 동안 다른 시트가 이동하는 것을 방지하기 위해, 연결부 앞에 배치된 유지수단을 통해 한 시트가 더 이상 이동하는 것을 방지할 수 있다. 대안적으로는, 이 시트의 진행 드라이브를 끄면 된다.

제9도 및 제10도에 따른 형태를 가진 여과부재를 제조하기 위해서는, 2개의 시트대신 3개의 시트를, 상기와 같이 인접하게 배열된 상태로 공급한다. 이러한 경우에는, 중간 시트를 일시적으로 중단시킨 채로, 중간시트의 위와 아래에 각각 아치형을 형성하는 나머지 2개의 시트를 특정 거리만큼 진행시킨 후 이들 3개 시트를 모두 서로 연결시킨다.

열가소성 망상 지지 구조체에 적당한 물질로는 폴리프로필렌망을 사용하였는데, 상기 폴리프로필렌은 획스트사(코드명 PPH 1050)에서 입수한 것이다. 망의 구멍은 거의 장방형이었다. 망의 중량은 약160g/㎡이고, 두께는 약 0.64㎜이며, 구멍들 사이 망 막대의 폭은 약 0.84㎜이다. 구멍의 크기를 약 4.11㎟로 한 결과, 9㎠의 망 표면중에 다수개의 102 망 구멍이 형성되었다. 망의 전체 면적에 비해 구멍 면적의 비율은 약 46.5%였다. 여과물질의 부직층에 적당한 물질은, 평균섬유 두께가 약 40 내지 50㎛인 바늘-펀치가동된 폴리프로필렌 섬유의 부직물질로서 제공된 일렉트릿(electret) 물질이었다. 커버층에는, 서로 열결합된 폴리프로필렌 섬유로 구성된 부직 섬유물질을 사용하였는데, 이들의 평균 섬유 두께는 약 40㎛ 내지 50㎛이었다.

Claims (17)

1. 평면형태로 연장된 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96;110) 및 거의 아치형으로 구부러진 제2물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98;102)로 형성된 하나이상의 여과단위(12,42,99)를 포함하는 하나이상의 여과부재를 포함하고, 상기 제 1 및 제2물질 구조체는 서로 연결되어 있고 이중 하나이상의 물질 구조체는 여과 물질을 포함하며, 상기 2개의 물질 구조체(14,16;44,46;62,64;72,74;72,76;82,84;82,86;96,98;110,102)는 모두 기계적으로 안정하며 서로 연결되어 있는 액체여과용 여과장치에 있어서, 하나이상의 상기 제2 물질구조체(16;46;64;74;76;84;86;98;102)는 여과 물질이고 탄성적으로 변형된 상태에서 상기된 거의 아치형으로 구부러지며, 각 아치형을 한정하는 상기 여과단위의 측부 플랜지(18,20)를 형성하는 인접한 측부 테두리에서 상기 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96;110)와 연결되고, 탄성적으로 변형된 아치형태는 굴곡 위상 복귀력을 발생시켜 기계적 안정성을 제공함에 따라 여과 과정동안 유체흐름에 의해 제2물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98;102)가 변형되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
2. 제1항에 있어서, 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96)가 여과물질로 구성되고, 및/또는 여과물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 물질구조체(14,16;44,46;62,64;72,74;72,76;82,84;82,86;96,98;110,102)가 여과 단위(12,42,99)의 경계를 한정하는 2개의 상호 평행한 선을 따라 서로 연속적으로 또는 부분적으로 또는 포인트 방식(point-wise)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이들 연결부 영역에서 물질 구조체(14,16;44,46;62,64;72,74;72,76;82,84;82,86;96,98)가 서로 평행하게 연장되고, 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96)와의 연결부 사이의 곡선형 제2물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98)는 횡단면이 종형태가 되도록 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 곡선형 물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98;102)가, 여과물질로서 여과용 부직물 (32,66,78,92,106)로 구성된 하나이상의 층을 가진 탄성적으로 변형가능한 플라스틱 재료의 망상 지지 구조체(30;65;77;87;104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
6. 제5항에 있어서, 제2곡선형 물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98)의 부직 여과물질(32,66,78,92)상에 침액성 커버층(34,67)이 도포되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1물질 구조체가 다수개의 개별 밴드 또는 스트립(110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96;110)가 망상 지지 구조체에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 여과단위(42)가 개방된 말단부 및 폐쇄된 말단부를 가지고, 2개의 물질 구조체는 여과단위(42)의 상기 두 말단부 사이의 영역에서 서로 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96)가 활성탄소와 같은 흡착성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
11. 제10항에 있어서, 제1물질 구조체(14;44;62;72;82;96)가 부직여과층을 포함하고, 상기 부직 여과층의 섬유는 흡착성 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 여과장치.
12. 제11항에 있어서, 제2물질 구조체(16;46;64;74;76;84;86;98)가 열가소성 물질을 포함하며, 가열 및 가압에 의해 활성 탄소 부직 여과층에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다수개의 여과 단위(12,42,99)가 나란히 배열되어 있고, 개별 섬유 단위(12,42,99)를 형성하는 물질 구조체(14,16;44,46;62,64;72,74;72,76;82,84;82,86;96,98)는 연속적인 것을 특징으로 하는 여과장치.
14. 제13항에 있어서, 2개의 여과부재(92,94)가 제공되는데, 이들 각각은 나란히 배열된 다수개의 여과 단위(99)를 포함하고, 상기 여과층(92,94)의 여과 단위(99)의 2개의 제1물질 구조체는 서로 대면하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
15. 제14항에 있어서, 2개의 여과부재(92,94)가 서로에 대해 90°의 각도로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나이상의 부가의 여과단위가 구비되어 있고, 거의 평면인 각 물질 구조체는 서로 접하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1물질 구조체(72,82)가 탄성변형 상태로 구부러진 부가의 제2물질 구조체(74,84;76,86)에 연결되어 있고, 2개의 제2물질 구조체(74,84;76,86)는 제1물질 구조체(72,82)의 양면에 배열된 것을 특징으로 하는 여과장치.