KR100309590B1 - 유체류의 여과용 필터 - Google Patents

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칼 에이. 몰
니콜라스 비. 베스트로프
요한스 제이. 메이어스
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 유체 흐름의 여과용 필터(10)에 관한 것이다. 상기 필터(10)의 가요성 필터 요소(12)는 지그재그 형 배치로 주름이 잡혀있으며, 지지체 요소(26)에 연결된 그의 길이방향 단부(24)를 보유한다. 각각의 지지체 요소(26)는 서로 연하에 배열된 다수의 지지체 멤버(26)를 포함하며, 연속성 플랜지(28)에 의해 상호 연결되어 있다. 지지체 요소(26) 뿐만 아니라 필터 요소(12)의 나머지 부분은 가소성 물질로 제조된다. 플랜지(28)의 강도는 지지체 멤버(40)가 플랜지(28) 부위, 특히 인접한 지지체 멤버(40)에 연결된 플랜지(28) 부위 내에서 지지체 요소(26)의 탄성 또는 가소성 변형이 가능한, 서로에 대해 가요성인 방식으로 선택된다. 필터(10)는 그의 가요성에 기인하여 선형 평면 내에서 확장하는 필터 요소(12)로서 제조할 수 있으며, 이는 적층도중 변형될 수 있으며/있거나 적층된 상태로 변형할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
유체류의 여과용 필터
[발명의 배경 및 분야]
본 발명은 유체류(fluid flow)의 여과용 필터에 관한 것이며, 구체적으로는 자동차의 실내로 유입되려는 유체류를 여과하기 위한 필터에 관한 것이다.
유체류, 구체적으로는 기류를 여과하기 위한 여러 가지 형태의 필터가 알려져 있다. 필터 또는 필터 부재의 여과 효율은 유체에 노출되는 필터 표면의 크기에 크게 의존하기 때문에, 지그재그 형태의 주름진 필터 부재가 흔히 사용된다. 이 경우, 상기 필터 부재 그 자체는 하부에 지그재그 형태로 주름지게 배열된 지지체 구조상에 지지된 여과지 또는 여과용 부직포를 구비한다.
주름진 필터 부재를 보유하는 필터는 GB-PS 제1 570 385호 및 EP-A 제0 438 639호에 기재되어 있다. 이들 공지된 필터에서, 지그재그 형태의 주름진 필터 부재는 공통면으로 연장되는 선형 프레임 부분을 갖는 강성의 직사각형 프레임으로 둘러싸여 있다. DE-A 제38 34 942호에 기재된 여과 장치는 필터 부재가 가요성 밴드로 상호연결된 복수의 필터 블록으로 구성되어 있다. 상기 필터 블록들은 각각 강성 프레임으로 둘러싸여진 주름진 멀티 파트 필터 부재를 구비한다. 이들 필터 부재의 프레임은 가요성 밴드로 서로 연결되어 있다.
상기한 거의 평평한 필터 부재 외에도 원형 필터가 공지되어 있는데, 여기서 지그재그 형태의 주름진 필터 부재는 환상 구조로 배치되어 있다. 이러한 원형 또는 고리 형태의 필터는 US-A 제3 058 594호, 제3 520 417호, 제4 615 804호 및 EP-A 제 0 441 045호에 기재되어 있다. 축 방향으로 마주하는 이들 환형 또는 고리 형태의 필터 부재의 단부들은 필터 부재에 연결된 디스크 형태의 덮개를 갖고 있다.
특히, 자동차 분야에서 공간이 협소하기 때문에 지그재그 형태의 필터 부재가 만곡된 상태로 필터 프레임에 수용되어야 할 필요성이 있을 수 있다. 환언하면, 유동 기법으로 인해 만곡 또는 달리 표현하면 지그재그 형 필터 부재의 변형된 형태가 제안될 수 있으며, 이의 사용이 이로울 수 있다. 하지만, 만곡된 필터 부재를 생산하는 것은 비교적 복잡하다. 또한, 구부러진 필터 부재를 설치하는 것은 제한된 공간 조건 때문에 문제가 될 수 있다.
필터 프레임의 구부러진 안내 홈 내로 삽입하기에 적합한 평평한 가요성 필터 부재가 EP-A 제0 380 026호에 기재되어 있다. 그러나, 여과기에 필요한 각각의 여과 성능을 고려하면, 평평한 필터 부재에 의해 제공되는 필터 표면은 제한된 범위의 용도에서만 유용하므로, 이러한 공지의 필터 부재는 만족스럽지 못하다. 따라서, 비교적 작은 유동 단면을 필요로 하는 모든 경우의 고성능 필터에, 지그재그 형태의 주름진 필터 부재가 사용되어야 한다.
DE-A 제41 43 237호(PCT/US92/09309호에 대응함)는 지그재그 형태의 가요성 필터 부재를 개시하고 있다. 구부러진 만곡부 및 평평한 접힘부를 향하여 횡방향으로 연장되는 단부에 상기 공지된 필터는 접힘 방향으로 배향된 필터 부재의 길이방향 단부 또는 길이방향 측면 상에서 필터 부재에 타이트하게 연결된 가요성 밴드를 보유하고 있다.
DE-A 제41 43 237호에 따른 공지된 필터 부재는 가요성 벤드를 지그재그 형태의 필터 부재로 압축할 수 있고, 그 상태로 보관할 수 있기 때문에, 압축된 형태로 보관할 수 있다. 그러나, 이러한 공지의 필터 부재는 PCT/US92/09311호에 기재된 바와 같이 강성 필터 프레임 내에 삽입되어 있다.
마침내, EP-A 제0 170 643호는 지그재그 형태의 주름진 필터 부재가 상부 및 하부 프레임 요소 사이에 딱 맞게 끼워진 단부를 보유하므로써 적소에 보유되는 필터를 개시하고 있다. 필터 부재의 길이방향 단부의 방향으로 연장되는 이들의 길이방향 프레임 부분 상에서, 두 개의 프레임 요소는 서로 맞물려 있고, 서로 필터 부재를 유지하는, 상호 보완적인 거의 삼각형의 돌출물을 보유하고 있다. 그러나, 필터 부재에 결합되지 않는 상기 두-부분 필터 프레임은 강성이다.
본 발명의 목적은 유체류 여과용 필터, 구체적으로 자동차의 차내로 유입되려는 유체류를 여과하기 위한 필터를 제공하는 것이다. 이때, 용이한 방법과 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 필터 부재는 설치 과정에서 구부릴 수 있거나 및/또는 설치한 후에 만곡 상태로 배열할 수 있다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따라 제안된 필터는
- 길이방향 단부를 보유하고, 유체류에 노출되는 필터 표면을 갖는 필터 물질 층을 구비하는 필터 부재[이때, 상기 필터 물질 층은 필터 표면을 확장시키기 위해 주름이 잡혀 있으며, 상기 필터 부재는 평면 접힘부와 구부러진 만곡부를 보유하는 3차원 구조이고, 상기 필터 부재의 길이방향 단부는 상기 접힘부 및 만곡부로 가로질러 연장됨], 및
- 상기 필터 부재의 길이방향 단부와 접촉하고, 상기 필터 부재의 3차원 구조를 지지하기 위해 상호연결된 개개의 지지체 수단을 포함하는 필터 부재 지지체 부재를 포함한다.
상기 필터는,
- 필터 부재가 필터 부재 지지체 부재 및 이의 지지체 수단에 연결된 길이방향 단부를 가지며,
- 하나 이상의 필터 부재 지지체 부재가 그의 지지체 수단들 사이에서 굴곡 변형되기 위한 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제안된 해결책은 특히 평면으로 배열된 주름진 필터 부재가 필터 부재의 구조를 지지 및 유지하기 위해 필터 부재의 길이방향 단부 상에서 필터 부재에 연결되는 필터 부재 지지체 부재를 보유하고, 상기 하나 이상의 필터 부재 지지체 부재를 만곡 또는 변형시킬 수 있는 필터를 제공하는 데 있다. 평면으로 배열된 상기 주름진 필터 부재는 비교적 간단한 연속 공정으로 제조할 수 있다. 또한, 필터 부재 지지체 부재에 길이방향 단부를 연결하는 것도 비교적 저렴한 비용으로 수행할 수 있다. 지지체 부재중 하나 이상은 적어도 몇몇 부위에서 만곡 또는 변형할 수 있는 것으로 제공되기 때문에, 장착하는 과정에서 필터 부재를 변형하는 것이 가능하다. 필터 시스템 내로 필터 부재를 장착하는 과정에서 변형 가능성에 무관하게, 그의 장착된 상태를 달성하려 하는 경우에, 본 발명의 필터 부재는 선형 방식으로 배향될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 변형되거나 비틀릴 수 있다.
본 발명 필터의 필터 부재는 지지체 부재에 결합된 길이방향 단부를 갖는다. 필터 부재 지지체 부재는 상기 필터 부재의 3차원 지그재그 구조를 유지하는데 기여하는 다수의 지지체 수단을 포함한다. 하나 이상의 필터 부재 지지체 부재, 바람직하게 필터 부재 지지체 부재 둘다는 지지체 수단들 사이에서 가요성이 되도록 제공된다. 본 명세서에서 사용한 용어 "가요성(flexibility)"은 필터 부재 지지체 부재의 지지체 수단이 서로 교합되거나 지지체 부재의 가소성 또는 굴곡성 변형 하에서 서로에 대해 이동성이 있는 것을 의미한다. 지지체 수단 그 자체는 필터 부재가 변형 또는 만곡되는 경우에도, 연신된 배열 구조를 상실하지 않고, 지그재그 주름에 의해 생성된 필터 부재의 돌출부가 그들의 모양을 유지하도록 하기 위해서 만곡에 대해 비교적 내성이 있어야 한다.
원칙적으로, 각각의 지그재그 주름이 필터 부재의 양면 상에 할당된 각각의 지지체 수단을 보유할 필요는 없다. 그러나, 상기 배열은 두 개의 평면 접힘부의 영역 내에서 필터 부재의 길이방향 단부가 이들 접힘부 사이에 배열된 구부러진 만곡부중 하나의 지지체 수단에 각각 평면적으로 연결되도록 하기 위해서 제공되는 것이 바람직하다.
모든 지지체 수단이 그들에게 할당된 지지체 부재에 의해 서로 연결되는 경우, 필터 부재의 지그재그 주름은 필터 부재의 위치 또는 배향과 무관하게 유지된다.
일반적으로, 지지체 부재의 지지체 수단은 서로 인접하게 배열될 수 있으며, 그들의 한계 단부는 서로 평행하다. 이러한 지지체 부재 및 지지체 수단을 보유하는 필터 부재에서, 필터 부재의 변형 또는 편향은 인접한 지지체 수단의 상호 거리가 동시에 증가할 때 만이 가능하다. 반대 방향으로 필터 부재의 변형을 가능하게 하기 위해서는 인접한 지지체 수단들이 서로 일정한 거리를 유지하는 것이 바람직하며, 인접한 지지체 물질의 한계 단부는 지그재그 구조의 상단부를 향하여 서로로부터 거리를 점차 증가시키는 것이 적합하다.
지지체 수단은 삼각형 또는 사다리꼴이 바람직하다.
지지체 수단의 모양 및 배치 구조에 무관하게, 지그재그 형태의 필터 부재의 "골(valley)"은 두 개의 인접한 지지체 수단 사이에 각각 위치하며, 인접한 지지체 수단 사이의 영역에서 필터 부재 지지체 부재는 필터 부재의 골 위로 돌출되지 않는다. 환언하면, 세로방향으로 볼 때 필터 부재 지지체 부재는 그들의 지지체 수단 사이의 영역에서 차단되고, 즉 비연속되지만, 지지체 수단의 기재 하부로는 연속된다. 따라서, 지지체 부재는 지지체 수단로 형성되는 "이(teeth)"를 가진 "이가 있는" 구조이다. 이러한 필터 부재의 구조는 필터 부재가 적당히 경사진 경우, 필터 부재의 표면상에 축적되는 액체는 골 및 지지체 부재들 사이를 따라 배수될 수 있다. 필터 부재에 부착되는 액체를 배수시키는 것이 바람직하며, 예를 들어 본 발명의 필터를 비포장 도로용 운송수단에 사용할 때 그러하다. 인접한 지지체 수단의 가요성을 제공하기 위한 바람직한 방법은 인접한 지지체 수단 사이의 거리가 동시에 변화하면서 필터 부재 지지체 부재가 변형가능한, 바람직하게는 탄성적으로 변형가능하도록 하기 위해 인접한 지지체 수단 사이의 영역에 두께가 작은 각각의 필터 부재 지지체 부재를 제공하는 것을 포함한다. 상기한 필터의 길이방향 단부 배치에서, 필터 부재의 길이방향 단부를 넘어 평면적으로 돌출하고, 서로로부터 마주하며 이격되는 작은 플랜지로서 지지체 부재를 제공하는 것이 좋다. 이들 플랜지는 안내 홈 또는 필터를 내부로 삽입하기에 적당한 수단 및 장착된 상태로 그의 평면 단부 상에서 필터 부재를 유지하기에 적합한 안내 수단 내에 수용될 수 있다.
필터 부재의 기계적 안정성을 증가시키기 위해, 서로 마주하는 쌍으로 각각 배열된 두 개의 단부상의 지지체 부재가 필터 부재의 횡단 단부를 따라, 즉 필터 부재의 만곡부에 평행하게 연장되는 연결부에 의해 연결되는 본 발명에 따른 바람직한 구체예를 제공한다. 따라서, 두 개의 필터 부재 지지체 부재 및 횡방향으로 연장되는 두 개의 연결부는 필터 부재의 모든면을 감싸는 필터 부재 지지체 부재를 구성한다. 필터 부재의 횡단 단부는 연결부, 즉 필터 부재 지지체 프레임의 횡단 단부에 연결되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 본 발명의 필터는 임의의 적합한 형태의 물질을 여과시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 필터 부재는 지그재그 형태로 접은 여과지로 제조할 수 있다. 필터 부재는 엘렉트릿(electret) 성질을 보유하는 것이 바람직하다. 상기 목적을 위해, 필터 물질은 단층 또는 다층의 여과용 부직층을 포함하는데, 개개의 섬유는 엘렉트릿 성질을 보유하는데, 이 경우 여과용 부직층을 지지하기 위해 거칠게 천공된 망상 지지체 구조가 제공되어야 한다.
필터 부재 지지체 부재 및 필요에 따라 필터 부재 지지체 프레임의 연결부에 대하여, 임의의 적당한 가요성 물질 또는 더 정확하게 말하면 가소적 또는 탄성적으로 변형가능한 물질을 사용할 수 있다. 그러나, 플라스틱 물질, 특히 폴리프로필렌 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 재활용으로 더 적합하도록 하기 위해 본 발명의 필터가 유형-특이성인 경우, 필터 부재 그 자체는 지지체 부재 및 지지체 수단 및 필요에 따라 전체적인 필터 부재 지지체 프레임과 동일한 물질로 제조할 수 있다. 망상 지지체 구조상에 배열된 단층 또는 다층의 여과용 부직층을 이용하는 경우, 망상 지지체 구조 뿐만 아니라 부직층의 섬유는 폴리프로필렌으로 제조된다.
각각의 필터 부재 지지체 부재 또는 필요에 따라 필터 부재 지지체 프레임은 단일-접합된 사출 성형체로서 사출 성형 기법에 의해 제조된다. 지지체 부재 또는 지지체 수단과 3차원 필터 부재의 길이방향 단부와의 연결은 필터 부재의 길이방향 단부 주위 및 상부에서 필터 부재 지지체 부재 또는 그들의 지지체 수단에 사용된 물질을 사출 성형하므로써 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 필터 부재의 횡단 단부는 필터 부재 지지체 프레임의 연결부에 연결될 수 있다. 이러한 성형은 소위 삽입 사출 성형법으로 수행되는데, 성형에 의해 포함하려는 단편-이 경우 지그재그 형태의 주름진 필터 부재-은 성형에 의해 포함시키려는 단편의 단부가 노출되는 동안 사출 금형 내로 삽입된다. 상기 제조방법의 결과 필터 부재의 길이방향 단부가 지지체 부재의 물질에 의해 포함되며, 더 정확히 표현하면 지지체 부재 물질의 고화 후에 지지체 부재와 "맞물린다(meshing)". 또한, 상기 방법은 횡단 단부와 평행하게 확장하고, 지지체 부재를 서로 연결하는 필터 부재 지지체 프레임의 연결부에 필터 부재의 횡단 단부를 연결하기 위해서도 적용된다.
물론, 지지체 부재 및 필요에 따라 연결부에 대한 필터 부재의 연결은 임의의 기타 적합한 방법으로 수행할 수도 있다. 그러나, 이러한 연결은 필터가 만곡되는 경우에도 분리되지 않아야 한다. 상기 방법의 별법을 이용하여, 지지체 부재 또는 그들의 지지체 수단에 필터 부재를 연결하는 것은 초음파 용접에 의해 수행할 수 있다.
필요에 따라, 연질의 탄성 봉합물이 서로 마주하며 이격되는 필터 부재 지지체 부재의 외측면 상에 제공될 수도 있다. 지지체 부재가 평평하고, 얇고, 횡방향으로 돌출하는 플랜지를 보유하는 경우, 상기 봉합물은 플랜지의 상단면과 지지체 수단의 외측면 사이에 거의 90°각도로 위치하는 것이 바람직하다. 이는 조립 공정의 견지에서 다소 번거로움에도 불구하고, 측면에서 필터 부재를 바라볼때 지그재그 형태를 갖는 필터 부재의 길이방향 단부가 지지체 수단 내에 형성된 수용 홈 및 지지체 부재의 나머지 부분에서 형성된 수용 홈 내에 수용되는 경우, 매우 믿을만한 연결을 제공한다.
필터 부재가 망상 지지체 구조, 더 일반적인 용어로 층 상부에 여과용 부직물을 보유하는 지지체 물질 층으로서 제공되는 경우, 여과하려는 유체류에서 필터의 배열은 유체가 여과용 부직층에 충돌하도록 배열해야 한다. 유체류를 유지하기 위해, 상기 목적을 위해 제공된 적합한 수단, 예를 들어 이 경우에서 필터 부재를 통해 공기를 불어넣는 팬 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 명세서에서 사용한 용어"수단"은 매우 일반적인 의미로 이해해야 하며, 필터 부재 또는 필터를 통해 (유체)류를 제공하는 모든 장치 또는 환경을 의미한다. 결국, 본 발명의 필터를 구비하는 운송수단은 이러한 수단을 보유하고 있다고 생각되는데, 그 이유는 운송수단의 이동이 필터를 통과하는 기류를 발생시키기 때문이다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 구체예는 첨부한 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.
제1도는 본 발명의 제1 구체예에 따른 지그재그 형태의 주름진 필터 부재를 보유하는 필터의 투시도이다.
제2도는 제1도의 II-II선을 따라 절개한 제1도에 나타낸 필터의 길이방향 단면도이다.
제3도는 제1도의 III-III선을 따라 절개한 제1도에 나타낸 필터의 두 개의 길이방향 단부중 하나를 통해 본 횡단면도이다.
제4도는 제1도의 IV-IV선을 따라 절개한 제1도에 나타낸 두 개의 길이방향 단부중 하나를 통해 본 횡단면도이다.
제5도는 변형되고, 원형 곡선을 따라 연장되는 필터를 보유하는, 제1도에 나타낸 필터의 장착된 상태의 투시도이다.
제6도는 장착된 상태의 제5도에 나타낸 필터의 길이방향 단면도이다.
제7도는 제5도의 VII-VII선을 따라 절개한 단면도이다.
제8도는 예컨대, 필터 부재 유지 수단 내로 설치 및 삽입하는 과정에서 제1도에 나타낸 필터 부재의 가요성을 예시하는 도면이다.
제9도는 지그재그 형태의 주름진 필터 부재와 둘러싸고 있는 탄성 밀봉부를 갖는 필터의 투시도이다.
제10도는 제9도의 X-X선을 따라 절개한 확대 단면도이다.
[발명의 상세한 설명]
제1도는 폴리프로필렌으로 제조하고, 지그재그 형태의 주름진 필터 부재(12)를 보유하는 필터(10)의 투시도이다. 필터 부재(12)는 두 개의 층으로 배열되어 있으며, 엘렉트릿 성질의 부직 여과층(14)을 포함하는데, 상기 부직 여과층은 망상 지지체 구조물(16) 위에 배치되어 있으며, 그 위에 지지되어 있다(참조: 제2도). 또한, 부직 여과층(14)의 섬유 및 거칠게 천공된 망상 지지체 구조물(16)은 폴리프로필렌으로 제조한다. 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이 필터 부재(12)는 서로에 대하여 각배향으로 배열되어 있는 평면 접힘부(18)와 접힘부(18)들을 연결하는 만곡부(20)를 포함하는 방식의 지그재그 배열로 주름이 잡혀있다. 인접한 각각의 접힘부(18)는 서로에 대해 예각으로 연장되며, 인접한 접힘부(18)를 통과하는 정점 라인을 수직으로 통과하는 평면에 대하여 대칭이 된다.
제1도에서 확인할 수 있는 바와 같이 지그재그 형태의 주름이 있고, 주름이 접히는 방향(22)(참조: 제1도에 나타낸 화살표)이 필터 부재(12)의 길이방향으로 배향되어 있는 필터 부재(12)는, 필터 부재(12)의 두 개의 길이방향 단부 또는 측면(24) 상에 배열된 플라스틱 재료로 이루어진 지지체 부재(26)를 구비한다. 지지체 부재(26)는 이것의 길이방향 단부(24) 상에서 필터 부재(12)에 견고하게 연결되어 있다. 각각의 지지체 부재(26)는 필터 부재(12)의 각각의 길이방향 단부(24)를 지나 측방향으로 돌출하며, 플랜지(28)를 형성하는 플라스틱 물질로 이루어진 얇은 스트립으로 이루어진다. 상기 플랜지(28)는 계단 모양의 바깥쪽 자유 단부(제3도 및 제4도에서 (29)로 나타낸 바와 같음)를 갖으며, 거의 필터 부재(12)의 "골"을 형성하는 하부 만곡부(20) 정도로 확장하며, 하부 만곡부(20) 보다 더 아래까지 도달한다(이와 관련해서는 제2도 내지 제4도를 참조할 것). 또한, 플랜지(28)의 길이방향 연장부(참조: 제1도의 화살표(22))에서, 플랜지(28)의 단부는 필터 부재(12)의 단부를 지나 돌출된다. 필터 부재(12)의 길이방향 연장부에서 플랜지(28)의 단부(30)는 횡단 연결부(32)에 의해 서로 일체형으로 연결된다. 플랜지 방식으로 형성되며, 플랜지(28)의 경우와 같이 계단 모양으로, 형성된 이들 연결부(32)는 지지체 부재(26)와 함께 연속적인 필터 부재 지지체 프레임(34)을 형성한다. 연결부 또는 웨브(32)는 접는 방향(22)으로 배열된 필터 부재(12)의 단부(36)에 연결되어 있으며, 이러한 연결은 상기 연결부(참조: 제2도)내에 배치된 필터 부재(12)의 횡단 단부(38) 상에 제공된다. 필터 부재(12)의 횡단 단부(38)는 연결부(32)및 지지체 부재(26)의 플랜지(28)로 형성되는 평면 내에 위치한다. 따라서, 접는 방향(22)으로 배열된 필터 부재(12)의 단부(36)는 연결부(32)에 연결되어 있고, 상부 만곡부(20)에 결합되어 있으며, 단부 상에 배열된 각각의 평면 접힘부(18)를 보유한다.
두 개의 지지체 부재(26)의 플랜지(28)로부터 위를 향하여 돌출되어 있는 지지체 수단(40)은 플랜지(28)에 일체형으로 연결되어 있다. 필터 부재(12)의 3차원 접힘 또는 지그재그 구조를 유지하기 위해 플랜지(28)와 함께 이들 지지체 수단(40)은 필터 부재(12)의 길이방향 단부(24)에 견고히 연결되어 있다. 상기 필터부재(12)를 측면에서 보면, 지지체 수단(40)은 둥근 상단부(42)를 갖는 이등변 삼각형 모양이다. 지지체 수단(40)은 두께가 얇다. 즉, 만곡부(20)를 향하여 치수가 작아진다. 상단부(42)로부터 마주보며 이격되는 그들의 기저부(44) 상에서, 지지체 부재(26)의 지지체 수단(40)은 서로 플랜지(28)에 일체형으로 연결되어 있다. 기저부(44)의 높이는 작으며, 심지어 무시할 수 있으므로 각각의 지지체 부재(26)를 연속적인 가요성 필름[이 때, 강도는 플랜지(28)의 두께 및 기저부(44)의 높이에 의해 결정됨]에 의해 연결된 돌출형의 지지체 수단(40)의 연속물로서 간주할 수 있다. 인접한 지지체 수단(40)의 골(46)과 플랜지(28)의 하부면[제2도 및 제4도에서 (45)로 나타냄] 사이의 거리를 적절히 작게 선택하고, 가요성 또는 플라스틱 변형이 허용되는 플라스틱 물질(예를 들어, 폴리프로필렌)을 선택함으로써 상기 필름은 적절히 얇은 형태를 가짐으로써, 가요성 지지체 부재가 생성된다.
인접한 지지체 수단(40)들 사이의 영역에서 지지체 부재(26)의 가요성 또는 이동 가능한 배열은 지지체 부재(26)를 변형시키거나 또는 만곡시키기에 충분하므로 이들의 플랜지(28)는 더 이상 선형으로 연장되지 않으며, 상기 변형 또는 만곡은 인접한 지지체 수단(40)들이 마주보는 다리(50)의 거리를 증가시키면서 진행된다. 또한, 지지체 수단(40)들 사이의 거리를 감소시키면서, 즉 지지체 수단(40)의 상단부(42)들 사이의 거리를 감소시키면서 지지체 부재(26)의 굽힘 이동을 가능하게 하기 위해서는 지지체 수단(40)이 위를 향하여 끝이 좁아지는 모양, 즉 본 발명 구체예의 지지체 수단(40)처럼 거의 삼각형 모양일 필요가 있다. 따라서, 단면이 삼각형이고, 지지체 수단(40)에 대한 길이방향 단부(24)가 연결되기 때문에 유지되는 필터 부재(12)의 돌출형 구조물을 변화시키지 않고도 제5도 및 제6도에 나타낸 방향 및 제8도의 반대 방향으로 필터 부재(12)를 변형시키는 것이 일반적으로 가능하다.
제2도 내지 제4도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 길이방향 단부(24)는 지지체 수단(40) 및 두 개의 대면하는 지지체 부재(26)의 플랜지(28)의 대면하는 내측면 상에 배열된 수용 홈(52) 및 연결부(32)의 대면하는 내측면 상에 배열된 홈(54) 내에 수용된다. 이들 홈(52, 54)들은 필터 부재 지지체 프레임(34)이 사출성형 공정에서 생성되는 경우, 자동적으로 형성되는데, 이때 지그재그 형태의 필터 부재(12)는 먼저 사출 금형 안에 놓인다. 이러한 성형 공정중, 필터 부재(12)의 노출된 길이방향 및 횡방향 단부(24, 38)는 지지체 프레임(34)을 구성하는 플라스틱 물질로 둘러싸여 있다. 따라서, 플라스틱 물질의 사출에 의해 충전되는 실체 금형은 필터 부재(12) 주위에 고리처럼 형성된다. 상기 사출 성형 공정에서, 지지체 수단(40), 플랜지(28) 및 연결부(32)는 하나의 단편으로 형성된다. 특히 제2도 내지 제4도에서 더욱 상세히 입증되는 바와 같이, 지지체 수단(40)은 필터 부재(12)를 지나 약간 돌출하는 단부[다리(50) 및 상단부(42)]들을 갖는다.
도면에 예시되고 전술한 바와 같은 필터 부재(12)는 다음과 같은 잇점을 제공한다.
- 필터 부재의 지그재그 구조 때문에, 이용할 수 있는 필터 표면이 넓어지므로, 결과적으로 여과능이 향상된다.
- 필터 부재가 만곡가능하기 때문에, 제한된 공간 조건하에서도 설치가 용이하고, 필터 부재의 상응하는 변형에 의해 장애물을 피할 수 있다.
-필터 부재는 만곡가능하기 때문에 구부리거나, 만곡시키거나 또는 기타 다른 형태로 변형 및 비틀린 상태로 사용할 필요가 있는 많은 분야에 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 설치하기 전에 필터 부재가 설치된 상태에서 필요로 하는 형태를 갖을 필요가 없다는 것이 유리한 점이다. 때때로 이상한 모양을 형성할 수 있는 설치된 상태의 필터 부재는 선형 구조로 펼쳐지는 지그재그 형태의 단편으로 제작될 수 있으며, 추후에 이들의 가요성을 이용하여 변형시킬 수 있다. 평면 내로 거의 선형으로 펼쳐지는 지그재그 모양의 필터 부재의 제조는 특정 모양에 부합되는 구부러진 필터 부재를 제조하는 것보다 간단하며, 저렴하다.
- 필터 부재의 3차원 지그재그 구조물을 지지하는 지지체 부재의 지지체 수단은 필터 부재의 길이방향 단부 상에서 비연속성이나, 그 대신에 지그재그 모양의 필터 부재의 골을 따라 일렬로 그 내부에 형성된 오목부를 보유하기 때문에, 필터 부재는 경사진 모양으로 설치되어 필터 표면과 접촉하는, 바람직하지 못한 액체, 특히 물을 필터 표면으로부터 배수시킬 수 있다.
제5도 내지 제7도는 필터 부재의 가능한 적용예를 나타내고 있는데, 이때 필터 부재는 장착된 상태로 구부러져 있다. 탄성적으로 변형가능한 필터 부재(12)는 아치형 삽입 프레임(56)에 맞물리게 유지되는데, 상기 필터 부재는 차례로 예를 들어 공기 정화 시스템의 공기 주입구에 삽입되거나 또는 자체 형성되어, 공기 주입구를 형성할 수 있다. 상기 삽입 프레임(56)은 필터 부재(12)의 길이방향 단부(24) 또는 지지체 부재(26)에 평행하게 펼쳐지면서 환형 아크와 같은 형상의 두개의 측면 프레임 부분(58)을 포함한다. 측면 프레임 부분(58)은 내부 플랜지(59)를 보유하며, 횡단 프레임 부분(60)에 의해 서로 연결되어 있다. 삽입 프레임(56)의 구부러진 길이방향 프레임 부분(58) 및 횡단 프레임 부분(60)은 개구부(61)을 감싸고있다. 길이방향 프레임 부분(58)의 대향 내부 측면 상에 홀딩 돌출부(62) 및 (64)가 배열되어 있다. 이들 홀딩 돌출부(62) 및 (64)와 내부 플랜지(59) 또는 횡단 프레임 부분(60) 사이에서 필터 부재(12)가 길이방향 단부(24) 상의 두 개의 플랜지(28)에 의해 지지되므로써 홀딩 돌출부(62) 및 (64)는 플랜지(28) 위로 체결된다. 돌출형 돌기로 형성된 홀딩 돌출부(62) 및 (64)는 홀딩 돌출부(64)는 구부러진 길이방향 프레임 부분(58)의 정점 부위에 전적으로 배열되면서 구부러진 길이방향 프레임 부분(58)의 두 개의 각 단부상에 배열된다. 먼저, 가요성 필터 부재(12)는 마주보는 홀딩 돌출물(64) 내로 부재의 플랜지(28)와 함께 안내된 후, 필터 부재(12)를 변형시키면서 접힘 방향으로 배열된 이것의 단부(36)들을 홀딩 돌출부(62) 뒤로 안내한다. 홀딩 돌출부(62)는 탄력성에 기인하여 (선형으로) 신장된 상태로 다시 복귀되는 것을 방지한다. 홀딩 돌출부(64)는 삽입 프레임(56)으로부터 필터 부재(12)가 부적절하게 분리되는 것을 방지한다. 제5도 내지 제7도에 예시된 장착된 상태에서, 필터 부재(12)는 지지체 부재(26)의 지지체 수단(40)중 상단부(42) 사이의 거리를 확장시키면서 구부러진다. 도면(특히, 제1도)의 흐름 화살표(66)는 여과하고자 하는 공기가 필터 부재(12)의 필터 표면(67)에 충돌하는 방향을 표시한 것이다.
제8도는 앞에서 이미 언급한 바와 같이, 예를 들어 제8도에서 (68)로 나타낸 안내 수단을 보유하는 필터 유지 프레임 내로 장착되는 경우에, 필터 부재(12)가 예를 들어, (70)으로 표시한 장애물을 피하기 위해 변형될 수 있음을 개략적으로 예시한 도면이다. 필터 유지 프레임(도시하지 않음)의 안내 수단(68) 내로 필터부재(12)를 삽입하는 방향은 화살표(72)로 나타내었다.
제9도 및 제10도는 지그재그 형태의 주름진 필터 부재(82)를 구비하는 필터(80)의 제2 구체예를 나타낸다. 필터(80) 및 필터 부재(82)의 구조는 제1도 내지 제8도에 도시한 것과 유사하며, 제9도 및 제10도의 제2 구체예에서 사용된 참고 번호와 동일한 숫자를 사용하였다. 필터(10) 이외에, 제2 구체예에 따른 필터(80)는 필터 부재(82) 양쪽의 횡단 단부(38) 상에 플라스틱 물질로 이루어진 직립 단부(84)를 보유한다. 직립 프레임 부분(84)의 높이는 필터 부재(82)의 길이방향 단부(24) 상의 지지체 부재(26)의 지지체 수단(40)의 높이와 동일하다. 직립 프레임 부분(84)은 플랜지-유사 연결부(32)에 일체적으로 연결되어 있다. 제1 구체예의 필터 부재(12)의 배치와는 대조적으로, 필터(80)의 지그재그 형태의 주름진 필터 부재(82)는 상단 만곡부(20)의 높이에 이르는 그의 횡단 단부(38)를 보유한다(참조:제10도). 안정성을 증가시키기 위해, 직립 프레임 부분(84)은 필터 부재(82) 및 지지체 부재(26)의 단부에 연결된 코너 주위에 미치는 단부(85)를 보유한다. 이러한 배열 때문에 직립 프레임 부분(84)이 사용될 때 필터 부재(82)의 단부 주위는 당겨진다.
제9도 및 제10도에 따른 구체예에서 직립 프레임 부분(84) 및 지지체 부재(26)를 포함하는 필터 부재 지지체 프레임(86)은 필터 부재 지지체 프레임(86)의 외측면(87) 상에 배열될 포말 형태의 플라스틱 밀봉부(88)로 둘러싸여 있다. 상기 밀봉 수단(88)은 필터(80)가 삽입되는 개구부의 단부에 대해 필터(80)를 봉합하기 위하여 제공된다. 필터(80)의 취급을 용이하게 하기 위해 두 개의 직립 프레임 부분(84)중 하나는 그와 일체형인 핸들(90)을 보유한다.
지지체 부재(26), 즉 그들의 플랜지(28)와 지지체 수단(40) 및 프레임 부분(84)에 대한 필터 부재(82)의 연결에 대해, 제1도 내지 제7도의 필터 부재(12) 에서와 같이 이 연결은 필터 부재(82) 주위의 필터 부재 지지체 프레임(86)의 플라스틱 물질을 성형하므로써 실현된다는 점에 주목해야 한다. 부직 여과층(14) 이외에, 필터 부재(80)는 부직 여과층(14) 상에 피복층으로 배열된 추가의 공기-투과성 부직층(92)을 보유한다. 상기 피복층(92)은 필터가 부직 여과층(14)으로부터 분리되지 않는 대신에 적합한 수단으로 필터 부재(12)에 연결된 피복층(92)에 의해 필터 부재(12) 상에서 유지된다.
[실시예]
제1도 내지 제7도의 구체예에 따라 구성된 필터 부재(12)는 폴리프로필렌으로 이루어진 열가소성 망상 지지체 구조물(16)에 제공되었다. 망상 지지체 구조물(16)은 내부에 형성된 거의 사각형인 개구부를 보유하였으며, 이들 개구부의 단부는 길이가 약 3 mm이었다. 망상 지지체 구조물(16)의 두께는 약 0.64 mm이었으며, 상기 개구부들 사이에서 지지체 구조물(16) 각각의 막대의 폭은 약 0.84 mm이었다. 부직 여과층(14)으로 사용한 물질은 엘렉트릿 물질이었으며, 이 경우 부직물의 평균 섬유 강도가 약 40 내지 50 ㎛인 니들 택(needle-tack) 폴리프로필렌 섬유로 구성되었다. 당해 분야의 당업자에게 공지된 방식으로 이들 섬유에게 엘렉트릿 특성을 부여하였다. 망상 지지체 구조(16)에 부직 여과층(14)을 연결하는 것은 결합에 의해 수행하였다. 필터 부재(12)의 높이, 즉 필터 높이는 약 20 mm이었으며; 플랜지(28)는 필터 부재(12)의 길이방향 단부(24)를 형성하므로써 부착되는 경우, 가장 두꺼운 부분의 두께가 약 2 mm이었고, 지지체 수단(40)의 두께는 약 2 mm이었다. 플랜지(28) 자체의 폭은 약 12 mm이었으며, 연결부(32)의 폭은 약 10 mm이었다.
가요성의 직사각형 필터 부재(12)의 총 치수는 약 20.5 cm × 19.5 cm이었다. 상기 필터 부재(12)는 명백하게 10 N(2 내지 5 N의 힘이 확인됨)의 만곡력을 적용하므로써 만곡시킬 수 있었다.
전술한 내용외에도, 제9도 및 제10도에 따라 구성된 필터(80)는 평균 섬유 강도가 약 40 내지 50 ㎛이었으며, 열적으로 상호 연결된 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 부직 섬유층을 포함하는 피복층(92)을 보유하였다 피복층(92)과 부직 여과층(14)은 결합에 의해 연결되었다.

Claims (3)

  1. - 길이방향 단부(24)를 보유하고, 유체류에 노출되는 필터 표면(67)을 갖는 필터 물질 층(14)을 구비하는 필터 부재(12;82), [이때, 상기 필터 물질 층(14)은 필터 표면(67)이 확장될 수 있도록 주름이 잡혀 있으며, 상기 필터부재(12;82)는 평면 접힘부(18)와 구부러진 만곡부(20)를 갖는 3차원 구조이고, 상기 필터 부재(12;82)의 길이방향 단부(24)는 상기 접힘부(18)와 만곡부(20)를 횡단하여 연장되어 있음], 및
    - 상기 필터 부재(12;82)의 길이방향 단부(24)와 접촉하고, 상기 필터 부재(12;82)의 3차원 구조를 지지하기 위하여 상호연결된 개개의 지지체 수단(40)을 구비하는 필터 부재 지지체 부재(26)를 포함하는, 유체류, 특히 자동차의 차내로 유입되는 유체류의 여과용 필터로서.
    - 상기 필터 부재(12;82)는 필터 부재 기지체 부재(26)의 지지체 수단(40)에 연결된 길이방향 단부(24)를 가지며,
    -하나 이상의 필터 부재 지지체 부재(26)는 이의 지지체 수단(40)들 사이에서 가요성을 갖도록 배열되고, 인접하는 지지체 수단(40)들 사이의 영역에서의 두께가 작아져서 상기 필터 부재 지지체 부재(26)는 인접하는 지지체 수단(40)의 상호 대면하는 한계 단부(50) 사이의 거리를 변화시키면서 변형시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 유체류의 여과용 필터.
  2. 제1항에 있어서, 서로에 대해 가요성을 나타내도록 배열된 지지체 수단(40)을 갖는 하나 이상의 필터 부재 지지체 부재(26)는 탄성적으로 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체류의 여과용 필터.
  3. 제1항에 있어서, 필터 부재(12)의 횡단 단부(38)는 필터 부재 지지체 프레임(34)의 연결부(32)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체류의 여과용 필터.
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