KR100483105B1 - 자체 밀봉식 액체 필터 - Google Patents

Abstract

주름 폴드부(13, 14)들이 근접해 있어서 6 ㎜ 미만으로 분리되어 있는 주름 필터 재료(10) 또는 적층체로 형성된 액체 필터가 제공된다. 하류 주름 끝(16)은 개방된 다공성 격자 등의 강성 지지 구조(5)에 의해 지지된다. 하류 주름 끝(16)과 강성 지지 구조(5) 사이에는 주름 필터 재료의 평균 유동 구멍 크기(MFPS)보다 큰 유효 MFPS를 갖는 자체 밀봉식 섬유질 커버층(20)이 있다.

Description

자체 밀봉식 액체 필터 {SELF-SEALING LIQUID FILTER}

본 발명은 작동 시에 압력 강하가 비교적 크고 표면적이 넓은 액체 카트리지 필터에 관한 것이다.

소정 공간 내의 유효 필터 면적을 최대화하는 통상의 방법은 공지의 필터 매체를 취하여 필터 매체에 주름을 가하는 것이다. 이어서 필터 매체의 주름을 몇 가지 방법에 의해 예를 들어 지그재그 형상으로 고정시킨다. 이와 같이 주름을 형성하는 것은 필터 제조업자가 평평한 필터에 비해 동일한 소정 공간 내에서의 유효 여과 표면적을 높일 수 있게 한다.

대부분의 주름 형성된 필터 배열에 있어서, 필터 매체 주름 구조는 비교적 개방된 상태로 유지된다. 주름은 내면과 외면이 있는 일련의 주름부들로 형성된다. 인접한 주름 구역은 절첩선(foldline)에 의해 이어져 있다. 이웃한 또는 인접한 주름부 상의 주름면이 대체로 접촉하지 않게 함으로써, 즉 하나의 주름 폴드부로부터 주름 필터의 대향면의 2개의 인접한 주름 폴드부로 발산하도록 함으로써 필터 매체는 개방된 상태로 유지된다. 간격은 스페이서, 강성 지지체, 강성 프레임 요소 등을 사용함으로써 달성된다. 일반적으로 이러한 개방형 주름 구조는 여과 유체가 가스와 같이 저 점성 유체인 경우에 중요하다. 그러나, 강성 지지체, 주름 스페이서 등을 사용하면 달성 가능한 단위 면적 당 유효 주름 개수가 감소된다. 또한, 환형 카트리지형 필터에 있어서, 적당한 주름 간격을 유지하는 것은 환형 이격 요소 및/또는 복잡한 제조 기술을 필요로 하는 난해한 과제이다.

환형 주름 필터 매체 배열을 형성하기 위해 질긴 종이를 사용하는 방법이 예를 들어, 미국 특허 제2,732,951호와 제3,329,276호에 기재된다. 그러나, 질긴 종이를 사용하게 되면 수성 여과 장치에는 사용할 수 없는 필터를 제공하게 된다. 일반적으로, 기능적으로 안정한 필터 매체에 충분한 강성을 제공하기 위해 수지 침투법(resin impregnation)이 사용된다. 그러나, 수지 침투법은 통상적으로 유효 구멍의 크기를 감소시켜서 여과율을 감소시키고 필터를 통한 압력 강하를 높인다.

미국 특허 제3,087,623호는 종이 또는 섬유 등의 필터 재료로 이루어진 다수의 직사각형 스트립(또는 하나의 연속 스트립)이 환형 방식으로 접혀서 상호 포개져 있는 주름 필터 배열을 기재한다. 직사각형 스트립을 반경 방향 외측으로 직경이 증가하는 환형으로 접는 것은 환형 필터의 내부 중심부로부터 외부로 깊이가 감소하는 주름 폴드부를 형성하는데, 여기서 환형 필터 재료는 대체로 평평하다. 이와 같은 방식으로 필터를 형성하는 경우에는 포개진 필터 재료의 스트립들이 유체 밀봉 끼움쇠에 의해 밀봉되거나 층들을 서로 아교 접착하여서 포개진 주름 필터 재료의 환형 링 사이에서 우회하지 않도록 해야 한다. 이는 여과력을 감소시키고 제조 공정을 상당히 난해하게 한다.

액체 카트리지 필터에서 단위 길이 당 주름 밀도를 높이기 위한 시도는 미국 특허 제4,594,162호 및 제4,842,739호에 기재된다. 미국 특허 제4,594,162호에는 섬유 부스러기(fiber tow) 사이에 개재된 환형 필터 재료에 주름을 형성하는 방법이 기재된다. 필터 재료와 섬유 부스러기의 적층체는 공기에 의해 환형 통로가 있는 컨베이어로 이송된다. 환형 컨베이어 통로 구역에는, 이송 가스가 배기된다. 이러한 컨베이어 통로 내의 배기 지점에서, 적층된 필터 재료의 진행을 정지시켜 환형 필터 재료 적층체에 무작위로 반경 방향 주름을 형성한다. 일반적으로, 주름 필터 재료는, 주름이 형성되지 않은 필터 적층체가 환형 컨베이어로 공급되는 속도보다 훨씬 낮은 속도로 환형 컨베이어 튜브로부터 인출된다. 주름 필터 재료의 환형 주름 형태는 주름 형성된 재료를 열 고정시킴으로써 유지된다. 부스러기 직물, 일반적으로 얀(yarn) 또는 섬유가, 필터 재료의 인접한 주름 구조 사이에 주름 간격을 제공하기 위해 사용된다. 그 결과, 주름 구조는 단위 직선 길이 당 많은 수의 주름을 갖게 된다.

미국 특허 제4,842,739호에는 환형 반경 방향 주름 필터 재료를 유사하게 형성하는 방법이 기재되었는데, 바람직한 배열에서는 고압 액체 여과 장치에의 사용을 위해 내측 또는 외측 강성 다공성 지지 튜브가 구비된다. 미국 특허 제4,594,162호의 주름 필터와 마찬가지로, 이 특허는 환형 필터 재료로 반경 방향 주름 필터를 생성하는데, 필터는 직선 인치 당 많은 수의 주름을 갖는다. 필터는 환형 필터 재료 상의 엠보스 가공 구조에 의해 주름이 형성된다. 다른 것 중에서도 엠보스 가공 구조는, 반경 방향 주름 구조를 형성하는 환형 주름부 위와 그 사이에 제2의 주름 구조를 형성한다. 이러한 필터 배열이, 압력 강하가 비교적 큰 액상 여과 장치에서 압축된 입자 덩어리에 의해 필터 매체가 붕괴되거나 조기에 막히지 않으면서 매우 큰 입자 침착력을 제공함을 알게 되었다. 주름 구조는 일반적으로 자체 지지된다. 그러나, 여과 중에 주름 필터 매체의 상류면 상에 미세한 다공성 입자 덩어리가 축적되어 주름 필터의 작동 수명을 통해 압력 강하를 점증시킨다. 이와 같이 압력이 누적되면 필터 매체의 하류 주름 끝을 손상시켜서 종종 조기에(즉, 필터 압력 강하가 장치의 허용 수준 이상으로 증가하기 전에) 필터를 손상시키는 경우도 있다.

본 연구자는 여과 성능 또는 여과 수명에 악영향을 미치지 않으면서 이와 같은 주름 끝의 조기 손상 문제를 해결하는 방법을 제공하고자 하였다. 그러나, 본 발명은 일반적으로 근접해서 이격되거나 접촉하는 주름면이 있는 모든 액체 필터에 있어서의 주름 끝 손상 문제와 관련하며, 구체적으로는 상술한 바와 같은 액체 카트리지 필터에서의 문제와 관련한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 카트리지 필터의 측면도.

도2는 도1의 필터의 절결도.

도3은 종래 기술의 카트리지 필터의 시간에 대한 압력 강하 및 탁도 그래프.

도4는 본 발명의 카트리지 필터의 시간에 대한 압력 강하 및 탁도 그래프.

도5는 본 발명의 카트리지 필터의 시간에 대한 압력 강하 및 탁도 그래프.

액체로부터 입자를 여과하기 위한 액체 필터를 제공한다. 필터는 주름 필터 재료 또는 필터 재료 적층체로 이루어진다. 주름 필터 재료 또는 적층체는 상류면과, 강성 지지 구조가 구비된 하류면을 갖는다. 주름 필터 재료 또는 적층체는 필터 재료의 주름부에 의해 분리된 상류 및 하류 주름 끝을 갖는다. 또한, 필터 재료는 상류면과 하류면을 갖는데, 상류 및 하류 주름 끝 사이의 인접한 주름부 상의 필터 재료의 상류면 및 하류면은 평균 6 ㎜ 이하 만큼 분리되어 있다. 하류 주름 끝은 주름 필터 재료의 하류면을 형성한다. 이들 하류 주름 끝은 일반적으로 다공성 자체 밀봉식(self sealing) 섬유질 커버층과 연속 접촉되어 있는데, 자체 밀봉식 섬유질 커버층은 기본적으로 여과 기능을 수행하지 않는다. 커버층은 이어서 강성 지지 구조와 연속 접촉되어 있다. 자체 밀봉 커버층은, 주름 또는 주름 끝이 손상된 지점에 인접한 지역에서의 필터를 통한 액체 흐름을 정지시키는 기능을 한다.

주름 필터 매체의 이점은 입자가 침착될 수 있는 가용한 표면적이 넓다는 것이다. 또한 넓은 여과 표면적은 입자가 필터 매체를 통한 액체의 유동을 저해하는 경향이 있는 단단한 입자 덩어리를 형성하지 않고 확산되게 한다. 또한, 넓은 여과 표면적은 액체가 필터 매체를 가로지르는 여과액의 속도를 낮춘다. 여과 속도가 낮으면, 단단하게 다져진 입자 덩어리를 형성하지 않고 투과하게 하여, 액체 흐름을 과도하게 제한하지 않으면서 단위 면적당 입자 침착율을 높인다.

일반적으로, 본 발명의 주름 필터 매체는 약 10 내지 300 g/㎡, 바람직하게는 20 내지 150 g/㎡의 기본 중량을 갖는 얇은 부직 또는 편직 섬유질 필터 재료로 만들어진다. 기본 중량이 낮은 필터 재료는 소정 단위 길이에 대하여 많은 수의 주름을 허용한다. 10 g/㎡ 이하의 기본 중량을 갖는 필터 재료는 실제로 가장 많이 사용되는 액체 필터 장치에 대하여 충분한 여과율과 완전성(integrity)을 갖지 않는다.

필터 재료는 비강성인 것 및/또는 상당량의 수지 등이 침투되지 않은 것이 바람직하다. 필터 재료는 상류면 및/또는 하류면에서 커버층에 이어질 수 있다. 그러나, 이들 커버층은 필터 재료보다 투과성이 커서 입자를 거의 여과하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 유체 분배층(fluid distribution layer)(18, 19)이 필터 재료층(10)의 상류면 및/또는 하류면에 사용될 수 있다. 또한, 유체 분배층은 인접한 주름부의 대향하는 주름면 상의 필터 재료 또는 적층체 사이에 최소 간극을 제공하는 역할을 할 수 있다. 분배층은 섬유 부스러기, 부직 웨브, 편직 웨브, 적층 섬유 웨브 등일 수 있다. 일반적으로, 이들 분배층은 매우 개방적이며 평균 직경이 큰(예를 들어, 10 데니어 내지 10,000 데니어, 바람직하게는 20 데니어 내지 600 데니어의) 섬유로 형성된다. 분배층은 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜의 두께를 가지며, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 ㎜의 두께를 가지며 9 ㎥/hr의 유속으로 2.5 바아의 압력 하에서 20 퍼센트 미만으로 압축되는 것이 바람직하다.

일반적으로 필터 매체 상에 형성된 투과성 입자 덩어리에 기인한 주름 필터 매체를 통한 흐름 제한은 필터의 사용 기간 동안에 기하급수적으로 증가하는 경향이 있다. 주름 필터의 사용 수명이 거의 다할 무렵에는, 흐름 제한에 기인한 압력 강하 증가율이 너무 빨라서 사용자는 소정 최대 압력차를 초과하기 전에 필터 카트리지를 제거하지 못할 수 있다. 필터 수명 중 이 단계에서 얇은 필터 재료에 큰 유체 압력이 가해지면 주름 액체 필터, 특히 하류 주름 끝에 문제를 일으킬 수 있다. 액체 압력은 하류 주름 끝에서 집중되는 경향이 있으며 종종 하류 주름 끝을 손상시킨다. 본 발명의 필터 형태는, 주름 필터 재료에서 주름 끝이 손상되거나 액체가 돌파하는 지역에서 기본적으로 필터를 밀봉하는 하류 자체 밀봉층을 제공함으로써 상기 문제를 줄이거나 없애기 위한 것이다.

도1은 다수의 적재된 반경 방향 주름이 단일 환형 필터 재료 내에 미국 특허 제4,842,739호 또는 미국 특허 제4,594,162호에 개시된 바와 같은 주름 형성 기술을 사용하여 마련된 본 발명에 따른 액체 여과용 주름 필터 카트리지(1)를 도시한다. 카트리지 필터(1)는 중앙 지지 코어(5)가 구비된 것으로 도시되었다. 중앙 지지 코어(5)는 일반적으로 스크린, 강성 네트 등의 다공성(예를 들어, 9 ㎥/hr에서 0.1 바아 미만의 공칭 압력과, 5 퍼센트, 바람직하게는 적어도 20 퍼센트의 평균 이산(discrete) 개방 면적을 갖는) 강성 지지 구조이다. 중앙 지지 코어(5)는 고압 액체 여과 장치에서의 주름 환형 필터의 반경 방향 붕괴를 방지한다. 이 실시예에서, 유체는 9 ㎥/hr의 액체 유속으로 0.3 바아 내지 4 바아의 압력 하에서 외측면으로부터 지지 구조(5) 쪽으로 유동한다.

종래 기술에서, 주름 필터 재료(10)의 하류 주름 끝(16)은 지지 코어(5) 상에 직접 닿거나 안치된다. 본 발명의 필터에서는, 하류 주름 끝(16)이 강성 지지 코어(5) 둘레에 포장된 자체 밀봉층(20) 상에 안착된다. 하류 주름 끝(16)은 지지 코어(5)에 인접한 주름 끝(16)의 길이 전체를 따라 자체 밀봉층(20)과 밀접하게 연속 접촉한다.

도1의 필터 카트리지(1)는, 액체가 환형 필터 카트리지의 외부면에서 가압 하에 공급되어 중심 지지 코어(5)를 향해 내측으로 그리고 필터 카트리지(1)의 단부(2 및/또는 3)를 통해 축방향 외측으로 유동하는, 종래의 필터 하우징(도시되지 않음) 내에 위치된다. 이와 같은 카트리지형 필터는 당해 기술 분야에 주지되어 있으며 예를 들어 미국 특허 제4,938,869호와 제4,877,527호에 개시된다.

도2는 도1의 환형 필터 카트리지에서와 같은 주름 필터 재료의 단면을 도시한 것으로서, 상류 주름 폴드부(13)와 하류 주름 폴드부(14)를 갖는 필터 재료(10)가 고도로 압축된 필터 주름(15)을 도시한다. 일반적으로, 여과 과정 중에, 입자가 함유된 액체는 상류면 주름 끝(17) 상의 주름 폴드부(15) 구조에 충돌하여 상류 주름 폴드부(13) 사이로 강제되고 하류 주름 폴드부(14)의 주름면을 따라 및/또는 하류 주름 끝(16)에서 배출된다. 여과 작업이 진행됨에 따라, 입자 덩어리가 상류 주름 폴드부(13)의 표면 상에 퇴적되어 두꺼워져서 필터 재료(10)를 천천히 압축한다. 또한 입자 덩어리는 필터를 통한 압력 강하를 증가시킨다. 압력 강하의 증가에 기인한 힘은 하류 주름 끝(16)에서 집중되어 주름 끝 손상 문제를 초래하여, 결과적으로 필터를 손상시킨다. 이러한 손상은, 미리 설정된 말기 압력 강하에 기초하여, 즉 미리 설정된 말기 압력이 주름 끝이 손상된 경우의 압력 강하를 초과하면 필터를 교체하는 여과 시스템에서는, 검출되지 않은 상태로 진행될 수 있다. 이는 주름 끝이 손상된 후에는 예를 들어 손상된 주름 끝에서 액체가 여과되지 않고 필터 재료를 통과하는 데 기인하여 필터에서 더이상 압력 강하가 일어나지 않기 때문이다.

예기치 못하게, 여과력이 없는 섬유질 커버층(20)을 지지 코어(5) 상에 마련함으로써 주름 끝 손상과 관련한 이상의 문제를 거의 해결할 수 있음을 알게 되었다. 이론상으로 뿐만 아니라, 여과력이 없는 섬유질 커버층(20)이 하류 주름 끝(16)에서 주름 필터 재료에 추가적인 균일한 지지력을 제공하여 하류 주름 끝(16)의 특정 지역에서 응력이 집중되는 경향을 감소시키는 것으로 여겨진다. 응력 집중의 감소로 인해, 손상에 의해 주름 끝이 파손되는 경향을 줄인다. 또, 하류 주름 끝(16)이 손상되면, 섬유질 커버층은 거의 이와 동시에 손상된 지점에 인접한 지역에서 분리되어서 액체 흐름에 동반되는 입자들에 의해 차단되어, 기본적으로 주름 끝 손상부 주위의 필터 지역을 밀폐시킨다. 섬유질 커버층(20)은 이같이 자체 밀봉층으로 작용한다.

자체 밀봉식 섬유질 커버층(20)은 일반적으로 섬유질 편직 또는 부직 재료로서, 기본적으로 필터의 정상 작동 중에 여과 기능을 수행하지 않는다. 모든 여과는 주름 필터 재료(10)에 의해 수행되어야 한다.

섬유질 커버층(20)이 여과액으로부터 입자의 상당 부분을 제거하게 되면, 필터의 정상 여과 작동 중에, 상기 층(20)은 입자들에 의해 매우 빨리 막혀 버리게 된다. 이는 압력 강하를 허용 수준 이상으로 증가시켜서 필터의 수명을 조기에 단축시킨다. 이러한 신속한 막힘은, 커버층(20)이 주름 필터 재료의 전체 필터 표면적에 비해 상대적으로 매우 작은 표면적(예를 들어, 필터 재료(10)의 1/50 이하)을 나타내는 것에 부분적으로 기인하여 일어난다[예를 들어, 커버층(20)이 주름 필터 재료(10)의 표면적의 1/100이고 입자의 2 퍼센트만을 제거한다면, 필터 재료가 조기에 필터 재료 손상을 일으키는 것의 2배는 빨리 입자 덩어리를 형성할 것이다].

또, 자체 밀봉 커버층(20)의 소정 면적을 통한 액체 선속은 주름 필터 재료의 소정 면을 통한 액체 선속보다 일반적으로 몇배 이상 크다. 이는 커버층(20) 상에 형성되는 임의의 입자 덩어리를 신속히 압축시키는 경향이 있어서, 필터를 보다 빨리 손상시킨다. 이와 같이 대체로 모든 입자 여과는 액체가 자체 밀봉식 섬유질 커버층(20)에 도달하기 전에 주름 필터 재료(10)에 의해 수행되어야 한다. 일반적으로, 이는 자체 밀봉식 섬유질 커버층(20)이 필터 재료(10)의 평균 유동 구멍 크기(mean flow pore size; MFPS)보다 큰 MFPS를 갖게 함으로써 달성된다. 그러나, 필터 재료(10)의 MFPS는 필터 재료(10)의 표면 상에 입자 덩어리가 축적되는 것에 기인하여 필터 사용 수명을 통해 감소하는 것이 일반적이므로, 입자 덩어리의 축적에 기인하여 유효 MFPS가 커버층(20)의 유효 MFPS보다 작게 되면 자체 밀봉식 섬유질 커버층(20)의 MFPS는 필터 재료(10)만의 초기 MFPS보다 약간 작게 되는 경우도 있을 수 있다. 이는 일반적으로 여과액 내의 입자 크기 분포에 좌우된다. 일반적으로, 섬유질 커버층(20)은 필터 재료(10)의 MFPS보다 큰 평균 구멍 크기 또는 MFPS를 갖는데, 바람직하게는 커버층(20)의 MFPS가 필터 재료(10)의 MFPS보다 적어도 20 퍼센트 이상 크거나, 필터 재료(10)의 MFPS보다 적어도 50 퍼센트 이상 큰 것이 바람직하다. 사용 시 어떤 경우에도, 섬유질 커버층(20)의 MFPS는 여과액 내의 최대 입자의 입경보다 작아야 한다. 일반적으로, 섬유질 커버층(20)의 MFPS는 필터 재료(10)의 MFPS보다 200 퍼센트 이하이며, 바람직하게는 100 퍼센트 이하이다.

필터 재료(10)는 편직 직물 또는 부직 웨브, 종이, 입자 침착된 섬유와 웨브, 준투과막 또는 투과막 또는 다공성 팽창 금속 구조 등과 같은 임의의 종래 필터 재료일 수 있다. 일반적으로, 필터 매체 두께는 압축 하에서 0.05 ㎜ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜이다. 필터 재료는 지지 커버 웨브 또는 예여과(prefilter) 웨브와 결합되어 수 층의 필터 재료층을 형성할 수 있다. 필터 재료는, 카드형 부직 웨브(carded nonwoven web), 로프티 스펀본드 웨브(lofty spunbonded web) 또는 용융 송풍된 부직 웨브(melt-blown nonwoven web)와 같은 부직 재료인 것이 바람직한데, 이들은 대전 공정을 거칠 수도 거치지 않을 수도 있다. 용융 송풍된 부직물은 당해 기술 분야의 주지된 것으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 등과 같은 용융 송풍 가능한 열가소성 폴리머로 마련된다.

마찬가지로 적절한 자체 밀봉 커버층도 이상에 논의된 바와 같은 스펀본드 웨브 등의 부직 또는 편직 웨브로부터 형성될 수 있다. 자체 밀봉 커버층은 필터 재료(10)와 같은 부직 또는 편직 필터 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 필터 재료는 자체 밀봉 커버층(20)을 적층체로 만드는 데 필요한 소정 지지 웨브층 또는 커버 웨브층과 적층된다. 바람직하게는, 자체 밀봉 커버층(20)은, 주름 손상이 일어난 경우에 액체에 의해 생긴 집중된 힘을 견디기에 충분한 강도를 갖는 섬유질 편직 또는 부직 재료로 형성되어야 하는데, 일반적으로 섬유질 커버층은 적어도 10 뉴톤의 인장 강도를 가져야 하며, 바람직하게는 적어도 30 뉴톤에서 최대 100 뉴톤 이상의 인장 강도를 가져야 한다. 자체 밀봉 커버층으로 바람직한 재료에는 스펀본드 또는 캘린더 접합 또는 강화 다공성 열가소성 부직 재료 또는 고강도 편직 또는 부직 웨브를 포함한 적층체가 포함된다. 일반적으로, 자체 밀봉 커버층은 압축 가능하거나, 그렇지 않으면 하류 주름 끝과 자체 밀봉 커버층 사이에 현저한 간극을 생성하지 않는 층으로 형성된다. 이와 같이, 직경이 큰 섬유가 교차 적층된 지지 스크림(scrim)은 자체 밀봉 커버층과 같이 기능하지 못한다.

필터 재료 또는 필터 재료 적층체는 미국 특허 제4,842,739호 또는 제4,594,162호에 제시된 방법에 따라 주름이 형성되어 도1에 도시된 반경 방향 주름 구조를 생성할 수 있다. 이와는 달리, 반경 방향 주름은 다른 종래 방법으로 형성될 수도 있다. 그러나, 주름이 형성되면, 주름 폴드부는 도2에 도시된 바와 같이 매우 근접해야 한다. 필터 재료(10) 또는 임의의 커버층이 있는 필터 재료의 인접한 주름(15)은 도1에 도시된 바와 같이 거의 접촉하거나 분리되는데, 예를 들어, 유체 분배층(18과 19) 또는 다른 구조에 의해, 약 6 ㎜, 바람직하게는 3 ㎜ 미만의 평균 간격으로 분리된다. 주름 폴드부(13과 14)의 주름면이 분리되어 서로 접촉하지 않거나 8 내지 10 ㎜ 이상의 평균 간격을 가지면 자체 밀봉 커버층은 효과를 발휘하지 못하게 된다. 그 이유는 하나의 주름 끝(16)이 손상되면 극히 넓은 필터 단면의 표면적이 자동 방루 및/또는 자체 밀봉되기 전에 긴 기간 동안 필터 커버 웨브층(20)이 넓은 면적으로 액체에 노출되어, 눈에 띄는 필터 손상을 초래할 수 있기 때문이다.

본 발명을 중심 지지 코어(5)를 갖는 필터 카트리지를 예를 들어 설명하였으나, 원통형 카트리지 필터의 보다 큰 외측 환형면의 외주연 지지체도 본 발명에 따른 자체 밀봉층을 사용할 수 있다. 이러한 구성의 카트리지 필터에 있어서, 액체는 필터의 중심으로부터 외주연 쪽으로 반경 방향 외측으로 유동한다.

카트리지 필터의 다른 실시예에 있어서, 필터 재료의 주름은 액체가 내향 또는 외향 유동하도록 반경 방향으로 연장되기보다는 필터의 길이를 따라 연장되도록 배열될 수도 있다. 이러한 실시예에 있어서, 주름 필터 재료는 평면 필터 재료로 형성될 수 있다. 주름 형성된 직사각형 필터의 단부 주위에서 방수 밀봉되어 액체가 주름 필터 재료 둘레로 우회하지 않도록 하기 위해서, 주름 필터의 종방향 단부는 서로 또는 하나 이상의 홀딩 부재(도시되지 않음)에 의해 연결될 수 있다. 이 실시예에서, 필터 카트리지는 도1의 실시예에서와 같이 환형이거나, 종방향(즉, 주름과 평행한 방향)으로 길기만 하다면 평면, 만곡형 또는 다른 임의의 형상일 수 있다. 종방향 넓이부 또는 길이부는 대체로 상호 평행하다. 도1의 실시예에서와 같이, 필터 재료는 주름 폴드부의 대향하는 주름면을 따라 근접하거나 접촉해야 한다.

도1의 실시예에 있어서, 카트리지 필터는 반경 방향 주름을 가로지르는 방향으로(즉, 환형 주름이 형성된 방향으로) 대체로 평행한 선형 넓이부가 있는 환형 형상이다. 반경 방향 주름 구조에 의해, 이들 평행한 횡단 넓이부는 만곡(비선형, 예를 들어, 직경이 증가 및/또는 감소하는 환형 형상)될 수 있으며 특정 주연부에서는 넓이부가 평행이 아닐 수 있지만(예를 들어, 원추와 같이 수렴 또는 발산하는 형상), 이러한 형상은 기능적인 이점을 갖지 않으며 제조가 매우 난해하다.

도1의 환형 카트리지 필터는 제조 및 사용의 용이함을 위해 원형 단면을 갖는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 일정한 간격, 구조 및 성능을 제공한다. 그러나, 다각형, 직사각형, 파형 등의 불규칙한 다른 환형 단면도 가능하다. 도1에 도시된 바와 같은 중심 원형 코어는, 가장 바람직한 주름 간격 및 구조와 균일한 필터 성능을 제공하므로 특히 바람직하다. 이 실시예에서, 주름 필터 재료의 주름이 하류로부터 상류면으로 약간 개방되도록 주요 주름들은 평균적으로 필터의 하류면 상의 지지부에 인접해서 가장 근접하게 이격되어 있다.

비교예

샘플 A, B, C와 F(표1)의 용융 송풍된 폴리프로필렌 필터 매체를 사용하여 2개 층의 필터 재료 A 및 C와 스펀본드 지지층과 표면층[각기 17 gm/㎡ 셀레스트라(Celestra; 상표명)와 55 gm/㎡ 타이파(Typar; 상표명)]이 있는 샘플 B의 필터 재료를 결합함으로써 4개의 환형 필터 재료를 형성하였다. 모든 필터 매체, 즉 A부터 E는 용융 송풍된 폴리프로필렌 필터 매체이다. 필터 재료 A 내지 C와 F의 적층체, 즉 스펀본드/필터 재료/스펀본드의 적층체는 2개의 종방향 측면 단부를 서로 접합시킴으로써 환형으로 형성된다. 환형 필터 재료 적층체는 미국 특허 제4,842,739호에 기재된 방법과 유사한 방법을 사용하여 반경 방향 주름 필터로 형성된다. 반경 방향 주름 필터 재료를 사용하는 실시예 1 내지 실시예 3과 실시예 5의 카트리지 필터는 길이가 대략 1 미터이고 직경이 16.6 ㎝이다.

실시예 4에서, 필터 매체 E는 스펀본드 지지 웨브(타이파 55 gm/㎡ 기본 중량) 상에 직접 형성되었다. 용융 송풍된 필터 매체와 스펀본드 웨브의 혼합 기본 중량은 약 80 gm/㎡이다. 필터 매체는 양면에 ROF 네트[날 코포레이션(Nalle Corporation)으로부터 입수 가능한]가 결합되었으며 실시예 1 내지 3과 5에서와 동일한 치수의 반경 방향 주름 필터로 형성하였다. 필터 매체 A 내지 F의 MFPS는 코틀리에 포로미터(Courtlier Porometer)[미국 플로리다주 하이알리어 소재의 쿨터 일렉트로닉스, 인크.(Coulter Electronics, Inc.)로부터 제9902284번으로 입수]에 의해 측정하였다. 실시예 1 내지 실시예 5의 필터 카트리지에 대한 초기 입자 제거율이 표3 내지 표7에 기록되었다. 실시예 1 내지 실시예 5는 중심 강성 지지 코어 상에 본 발명의 자체 밀봉 커버층이 구비되지 않은 카트리지 필터의 비교례이다.

샘플	기본 중량 (g/㎡)	두께 (㎜)	공간부 (％)	MFPS (??)
A	20	0.23	90	9
B	80	0.23	60	2.7
C	20	0.23	90	20.0
D	20	0.23	90	8.4
E	25	-	-	34
F	20	0.23	90	26

실시예	필터 매체	표면적 (㎡)
1	A	20
2	B	19
3	C	20
4	E	8
5	F	20

실시예 1
입자 크기 - 마이크론	입자 제거율
1	50.0 ％
2	89.4 ％
3	94.2 ％
4	95.8 ％
5	97.8 ％
6	99.2 ％

실시예 2
입자 크기 - 마이크론	입자 제거율
0.7	66.7 ％
0.9	89.1 ％
1.1	97.5 ％
1.3	99.4 ％

실시예 3
입자 크기 - 마이크론	입자 제거율
2	50.0 ％
4	66.6 ％
6	81.5 ％
8	93.0 ％
10	98.3 ％
12	99.4 ％

실시예 4
입자 크기 - 마이크론	입자 제거율
14	49.1 ％
22	73.8 ％
30	87.1 ％
38	94.8 ％
46	97.6 ％
54	98.2 ％
62	98.4 ％
70	99.7 ％

실시예 5
입자 크기 - 마이크론	입자 제거율
4	50.0 ％
6	66.6 ％
8	84.9 ％
10	93.0 ％
12	96.0 ％
14	97.8 ％
16	98.6 ％
18	99.2 ％

액체 카트리지 필터 효율 측정

초기 입자 제거율 측정은 1.5 마이크론 이상의 거의 모든 입자를 제거하기 위해 여과액으로 수돗물을 사용하여 9 ㎥/hr의 유속에서 수행되었다. 먼저 검사할 필터 카트리지에 5 내지 10 분 동안 또는 유출수에 입자가 거의 없을 때까지 흐르게 하였다.

입자 크기 측정 및 계수는 하이액 로이코 마이크로카운트(Hiac Royco Mircrocount) 05 레이저 입자 센서에 의해 수행되었다. 물은 분당 60 밀리리터씩 계속 센서를 통해 검사되었다. 샘플 절환 밸브가 검사용 검사 하우징의 상류 및 하류로부터 교대로 액체를 인출하기 위해 사용되었다. 전체 검사 시스템은 시스템의 최종 출구에 마련된 쓰로틀링 유동 제어 밸브에 의해 대략 2 바아의 압력으로 유지되었다. 물 속의 입자 슬러리는 파우더 테크놀로지 인코포레이티드(Powder Technology Incorporated; PTI)로부터 입수한 SAE 파인 테스트 더스트(Fine Test Dust; 이하 "SAE 파인")를 사용하여 준비하였다. 6 단계 정적 믹서를 통과시켜 혼합 흐름이 균질의 혼합물이 되게 하였다. 입자 주입을 개시하여 2분간 진행하였다. 그리고 나서, 샘플 절환 밸브를 검사 하우징의 하류측으로 개방하여 입자를 매번 1분씩 2회 계수하였다. 2회의 계수값이 거의 같으면, 1 분간의 대기 시간 후에 상류 샘플링을 개시하였다. 다시, 매번 1분씩 2회 계수하여 비교하였다. 계수값이 거의 같으면, 검사는 완료되고 2개의 결과를 비교하여 크기별 입자 제거율을 계산한다.

초기 효율 검사 과정 중에 필터는 필터 효율에는 크게 영향을 미치지 않는 5 그램 이상의 입자에는 노출되지 않으므로 초기 효율만 측정된다.

말기 효율은 소정 최대 권고 압력차 또는 압력 강하에서 액체 필터 카트리지에 대하여 검사된다. 압력차가 2.4 바아의 후기 압력 강하에 도달할 때까지 SAE 파인 더스트 슬러리를 필터 카트리지에 공급되는 액체 흐름에 공급한다. 슬러리 입자 농도는 100 그램/리터이고 슬러리는 9 세제곱미터/시간의 유속의 주 흐름에 약 180 리터/시간의 속도로 공급된다. 카트리지 침착 공정은 약 30분이 소요된다. 카트리지가 미리 설정한 후기 압력 강하에 도달한 후에는, 입자 공급이 정지되고 메인 액체 흐름은 계속된다. 그런 다음 필터에 하류 미세 입자 계수가 현저히 낮아질 때까지 2 내지 6 시간 동안 흐르게 한다. 이러한 플러싱(flushing)이 끝나면, 최종 하류 계수값이 배경 계수값으로 저장된다. 그런 다음, 효율 검사를 수행하고(상술한 바와 같이) 후기 효율을 계산할 때 배경 계수값을 제한다.

탁도 측정

탁도는 액체의 시각적 투명도를 측정하는 것으로, 네펠로 측정기 탁도 단위(Nephelometric Turbidity Units; NTU)를 사용하여 측정하였다.

탁도는 하크 코포레이션(Hach Corporation)으로부터 입수 가능한 하크 모델 18900 비율 탁도계(검사 초기에는 200 NTU 단위로 맞추고 탁도가 낮은 범위 내에 있으면 20 NTU 단위로 수동 절환한다)를 사용하여 측정하였다. 탁도는 입자 침착 중에 필터 카트리지의 하류에서 계속 측정하였다. 탁도는 전체 필터 성능을 측정하기 위해 사용되었다. 탁도가 갑자기 증가하면, 유압 응력에 기인한 누설 또는 기계적인 손상을 가리키는 것이다.

반례 6

실시예 1의 필터 카트리지가 가압 하우징 내에 설치되고 9 세제곱미터/시간의 속도로 흐르는 입자 함유된 물에 의해 검사되었다. 검사 입자는 SAE 파인이었다. 검사 흐름 내의 입자 농도는 2.0 킬로그램/세제곱미터의 물이었다. 검사할 물의 탁도는 10 대 1로 희석한 후에 하크 모델 18900 비율 탁도계로 측정하였을 때 대략 660 NTU였다. 도3은 필터에 입자가 침착됨에 따른 압력차(b)와 하류측 탁도(a)를 보여준다. 하류측 탁도(a)는 처음 18 분 동안 급속히 떨어졌다. 20 분 시점에서, 압력차(b)가 1.1 바아였을 때, 하류측 탁도가 30으로 뛰었고 검사 기간 동안 계속 증가되었다. 이는 유압 응력에 기인하여 필터가 손상되었음을 나타낸다. 명백한 누설은 압력차가 증가함에 따라 점진적으로 악화되었다. 대략 7.8 킬로그램의 검사 입자가 검사 과정 중에 필터에 공급되었다.

실시예 7

폴리프로필렌 와일드캐터(Wildcatter; 상표명) 지지 코어[크렐린 코포레이션(Crellin Corporation)으로부터 입수 가능한]와 성형된 폴리프로필렌 단부캡 조립체가 압력 강하 및 코어 상에 포장된 재료의 입자 침착력을 측정하기 위해 사용되었다. 코어의 길이는 91 ㎝이고 직경이 4.6 ㎝이다. 코어는 대략 900 개의 직사각형 구멍을 갖는다. 구멍의 입구 치수는 약 1.3 ㎝ × 0.25 ㎝이다. 폴리프로필렌 스펀본드 재료[리메이 코포레이션(Reemay Corp.)에 의해 제조된 타이파, 55 gm/㎡ 기본 중량]의 91 ㎝ 폭 × 45 ㎝ 길이의 층을 91 ㎝ 폭 × 30 ㎝ 길이의 필터 재료층과 함께 겹쳤다. 스펀본드 재료의 선단부를 단부와 단부가 접한 상태로 코어에 가열 용접하고 재료는 코어 상에 포장하였다. 최종 단부는 하부 재료와 코어에 가열 용접시켰다. 이러한 방식으로, 스펀본드 재료는, 필터 재료(C)의 2개 층 사이에 스펀본드 재료의 중간층을 이룬 상태로 최내부층과 최외부층을 형성한다. 코어는 단부캡에 용접되었으며 가압 하우징 내에 설치되었다. 조립체는 입자 농도가 10 gm/㎥이고 유속이 9 세제곱미터/시간인 입자 즉 SAE 파인 더스트가 함유된 물에 의해 검사되었다. 표8은 코어 조립체에 입자가 침착됨에 따른 압력차와 하류측 탁도를 보여준다. 2분 후에, 하류측 탁도는 계속 떨어진다. 압력차가 2.72 바아로 매우 높을 때조차도, 조립체는 누설의 기미를 보이지 않았다. 대략 18 그램의 검사 입자가 검사 과정 중에 조립체에 공급되었다. 검사 후에 조립체를 조사해 보아도 코어 커버층의 물리적 변형의 기미가 보이지 않았다.

경과 시간 (분)	압력 강하 (바아)	하류측 탁도 (NTU)
1	0.14	2.7
2	0.14	2.8
3	0.14	2.8
4	0.14	2.8
5	0.21	2.8
6	0.21	2.8
8	0.28	2.6
9	0.34	2.5
10	0.75	2.2
11	1.9	1.6
12	2.72	1.2

실시예 8

필터 재료 C에 타이파(상표명)(55 gm/㎡) 스펀본드 재료의 층을 적층하여 실시예 5에 기재된 바와 동일한 층 구조의 복합 적층체를 만들었다. 이러한 5개 층의 적층체의 디스크의 입자 제거율을 재료의 123 ㎠의 면적을 통해 15 리터/분의 유속으로 검사하였다. 상기 선속율은 앞선 실시예에 기재된 바와 같은 카트리지 필터 코어를 통해 통과하는 9 세제곱미터/시간의 선속율과 비슷하다. 결과가 다음의 표9에 기재되었다.

입자 크기 (㎛)	입자 제거율
2	16.6 ％
4	24.5 ％
6	28.6 ％
8	55.1 ％
10	78.9 ％
12	90.4 ％
14	94.6 ％
16	94.6 ％
18	99.3 ％

입자 제거율은 액체 선속율이 150 배 작은 실시예 3에서 얻은 효율보다 현저히 낮다.

실시예 9

실시예 7에 기재된 바와 같은 포장된 코어 조립체를 마련하고 그런 다음 실시예 1에 설명된 바와 같이 필터 카트리지를 만들기 위해 사용하였다. 실시예 9의 필터 카트리지를 가압 하우징 내에 설치하였으며 상술한 바와 같이 초기 입자 제거율을 검사하였다 다음 표10은 그 결과를 보여준다.

입자 크기 (㎛)	입자 제거율
1	45.1 ％
2	87.9 ％
3	94.3 ％
4	96.7 ％
5	98.5 ％
6	99.5 ％

그런 다음 실시예 9의 카트리지 필터는 실시예 1에서 설명한 바와 같은 입자 현탁액으로 검사되었으며, 탁도(c)와 압력 강하(d)의 결과가 도4에 도시되었다.

이 검사 과정을 통해 카트리지에는 약 9 킬로그램의 입자가 공급되었다. 그런 다음 카트리지에 깨끗한 물을 2.5 시간 동안 흐르게 하였다. 그런 다음 약 3.5 바아의 말기 압력차에서의 말기 입자 제거율을 측정하기 위해 카트리지는 입자들로 검사되었다. 말기 효율 검사 결과가 다음의 표11에 기재되었다.

입자 크기 (㎛)	입자 제거율
2	65.1 ％
3	86.7 ％
4	92.8 ％
5	96.3 ％
6	98.6 ％
7	99.4 ％

말기 효율 검사 후에, 카트리지를 가압 하우징으로부터 제거하였으며 코어 상의 코어 포장 재료를 건드리지 않으면서 주름 필터 재료를 조심스럽게 제거하였다. 코어 상의 코어 포장 재료의 넓은 면적이 흰색이었으나, 군데군데 어두운 갈색 얼룩이 약 3 ㎠ 내지 약 30 ㎠의 면적으로 분포된 것이 관찰되었다. 주름 필터 재료를 주의 깊게 검사해 보면 구멍이 형성된 지점에 몇 개의 갈색 점들이 있고 대부분은 흰색임을 알 수 있다. 코어를 덮는 재료 상의 갈색 점들은 내측 주름 끝에서의 누출구를 통해 유동하는 입자 함유된 물에 의해 형성된 것이다.

주름 필터 재료 없이 재료가 포장된 코어 및 단부캡 조립체를 가압 하우징 내에 설치하고 9 세제곱미터/시간의 유속에서 압력 강하를 검사하였다. 압력 강하는 0.14 바아였으며, 이는 실시예 7의 초기 압력 강하와 동일한 것이다.

이 실시예에서의 입자 공급율이 반례 6에서와 동일하지만, 압력 강하 증가율은 보다 낮으며, 이는 코어 상의 재료가 압력 강하에 어떠한 영향도 미치지 않음을 나타내는 것이다.

도4에서 알 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서의 하류측 탁도(c)는, 압력차가 2.18 바아에 도달할 때까지 떨어져서 1.8 NTU로 유지되었다. 이 시점에서, 탁도는 거의 2.9 NTU까지 오르고(얼마간의 누설을 나타냄), 그런 다음 이 기간 중에 압력 강하가 2.18에서 2.99로 증가했는데도 다시 2.0으로 떨어졌다. 이는 누출구가 형성되었어도 거의 동시에 복원 또는 밀봉되었음을 나타낸다.

코어 상의 재료의 얼룩으로부터 이 실시예 중에 누출구가 형성되었음이 분명하지만, 이들 누출구는 하류측에서는 분명하지 않았으며 필터 후기 효율도 거의 감소하지 않았으며 하류측 탁도도 필터 수명 동안에 현저히 증가하지 않았다.

실시예 10

포장된 코어가 실시예 7에 설명된 바와 같이 마련되었으나, 여기서는 자체 밀봉식 재료로서 필터 재료 D를 사용하였다. 포장된 코어를 실시예 1에 설명된 바와 같은 주름 카트리지 필터로 형성하였다. 필터 카트리지를 가압 하우징 내에 설치하여 상술한 바와 같이 초기 입자 제거율을 검사하였다. 표12에 그 결과가 기재되었다.

입자 크기 (㎛)	입자 제거율
1	66.9 ％
2	96.9 ％
3	98.9 ％
4	99.6 ％

그런 다음 카트리지 필터는 실시예 4에서 설명한 바와 같은 입자 현탁액으로 검사되었다. 탁도(e)와 압력 강하(f) 결과가 도5에 도시되었다.

이 검사 과정 동안 카트리지 필터에 8.5 킬로그램의 입자가 공급되었다. 그런 다음 배경 계수값을 낮추기 위해 카트리지에 깨끗한 물을 흘려 보냈다. 그리고 나서 증가된 압력차(약 3.6 바아)에서의 크기별 입자 제거율을 측정하기 위해 카트리지 필터를 입자로 검사하였다. 말기 효율 검사의 결과는 다음과 같다.

입자 크기 (㎛)	입자 제거율
2	35.5 ％
3	78.8 ％
4	88.2 ％
5	96.0 ％
6	99.2 ％

실시예 11

필터 매체 E의 샘플을 293 ㎜ 직경의 필터 홀더에 위치하였다. 100 그램의 SAE 파인 더스트를 10,000 그램의 물에 분산시켰으며 입자 부유 상태를 유지하기 위해 계속 저었다. 이 현탁액을 연동 펌프(peristaltic pump)에 의해 293 ㎜ 필터 홀더에 1 리터/분의 비율로 펌프하여, 필터를 통해 전체 10,100 그램의 혼합물을 통과시켰다. 검사 말기에 필터 매체 E를 통한 압력차는 2.0 바아였다. 이는 필터 매체 E의 293 ㎜ 디스크가 2.4 바아(주름 필터에 대한 통상의 후기 압력)를 초과하지 않으면서 1 리터/분으로 유동하는 100 그램의 SAE 파인 더스트 검사를 견뎌냄을 보여준다.

반례 12

293 ㎜의 홀더와 통하는 입구에 압력 게이지가 그리고 필터 홀더 사이에 다른 압력 게이지가 설치되도록 293 ㎜ 필터 디스크 홀더를 47 ㎜ 필터 디스크 홀더와 연이어 연결하였다. 큰 필터 홀더의 작업 면적의 직경은 약 275 ㎜로, 59,396 ㎟의 작업 면적을 제공한다. 47 ㎜ 필터 홀더의 작업 면적의 직경은 약 37 ㎜로, 1,075㎟의 작업 면적을 제공한다. 2개의 홀더 사이의 필터 면적 비율은 55 ： 1이기 때문에, 연속으로 작동되었을 때 작은 홀더 내의 매체를 통한 유속은 큰 홀더 내의 매체를 통한 유속보다 55배 크게 된다. 이러한 면적 및 유속 비율은, 주름 필터 재료의 하류에 자체 밀봉식 코어 포장 재료가 코어에 포장된 경우의 주름 카트리지 필터의 상황과 비슷하다.

필터 매체 E의 샘플을 293 ㎜ 필터 홀더 내에 위치시킨다. 필터 매체 A의 샘플을 47 ㎜ 필터 홀더 내에 위치시킨다. 5 그램의 SAE 파인 더스트를 10,000 그램의 물에 분산시켰으며 입자 부유 상태를 유지하기 위해 계속 저었다. 이 현탁액을 연동 펌프에 의해 293 ㎜ 필터 홀더에 1 리터/분의 비율로 펌프하였다. 510 밀리미터의 물이 47 ㎜ 필터 홀더를 통과하여 47 ㎜ 홀더를 통한 압력 강하가 2.4 바아에 이르면 검사가 끝난다. 필터 홀더를 통과한 물의 체적과 검사 현탁액 내의 입자 농도를 기초로, 필터 홀더에 0.25 그램의 입자만 공급되어도 필터 매체 A는 막혔다. 이는 필터 매체 A와 같은 재료(평균 유동 구멍 크기가 9 ㎛)가 필터 재료 E(평균 유동 구멍 크기가 34 ㎛)의 하류측 자체 밀봉층으로 사용하기에 적절하지 않음을 말하는데, 이는 필터 매체 A가 필터 매체 E를 통과한 입자들에 의해 바로 막혔기 때문이다.

실시예 13

293 ㎜ 홀더와 통하는 입구에 압력 게이지가 그리고 필터 홀더 사이에 다른 압력 게이지가 설치되도록 293 ㎜ 필터 디스크 홀더를 47 ㎜ 필터 디스크 홀더와 연이어 연결하였다. 큰 필터 홀더의 작업 면적의 직경은 약 275 ㎜로, 59,396 ㎟의 작업 면적을 제공한다. 47 ㎜ 필터 홀더의 작업 면적의 직경은 약 37 ㎜로, 1,075㎟의 작업 면적을 제공한다. 2개의 홀더 사이의 필터 면적 비율은 55 ： 1이기 때문에 연속으로 작동되었을 때 작은 홀더 내의 매체를 통한 유속은 큰 홀더 내의 매체를 통한 유속보다 55배 크게 된다. 이러한 면적 및 유속 비율은 주름 필터 재료의 하류에 자체 밀봉식 코어 포장 재료가 코어에 포장된 경우의 주름 카트리지 필터의 상황과 비슷하다.

필터 매체 E의 샘플을 293 ㎜ 필터 홀더 내에 위치시킨다. 필터 매체 F의 샘플을 47 ㎜ 필터 홀더 내에 위치시킨다. 5 그램의 SAE 파인 더스트를 10,000 그램의 물에 분산시켰으며 입자 부유 상태를 유지하기 위해 계속 저었다. 이 현탁액을 연동 펌프(peristaltic pump)에 의해 293 ㎜ 필터 홀더에 1 리터/분의 비율로 펌프하였다. 510 밀리미터의 물이 47 ㎜ 필터 홀더를 통과하여 47 ㎜ 홀더를 통한 압력 강하가 2.4 바아에 이르면 검사가 끝난다. 필터 홀더를 통과한 물의 체적과 검사 현탁액 내의 입자 농도를 기초로, 필터 홀더에 0.25 그램의 입자만 공급되어도 필터 매체 F는 막혔다. 이는 필터 매체 A와 같은 재료(평균 유동 구멍 크기가 26 ㎛)가 필터 재료 E(평균 유동 구멍 크기가 34 ㎛)의 하류측 자체 밀봉층으로 사용하기에 적절하지 않음을 말하는데, 이는 필터 매체 F가 필터 매체 E를 통과한 입자들에 의해 바로 막혔기 때문이다.

Claims (14)

1. 상류면과 하류면을 가지며 하류면 상에 강성 다공성 지지 구조가 구비된 주름 필터 재료 또는 필터 재료 적층체로 이루어지고, 주름 필터 재료 또는 적층체가 상류면과 하류면을 갖는 필터 재료의 주름부에 의해 분리된 상류 및 하류 주름 끝을 갖는, 액체로부터 입자를 여과하기 위한 액체 필터이며,

   상류 및 하류 주름 끝 사이의 인접한 주름부 상의 필터 재료의 상류면과 하류면은 평균적으로 6 ㎜ 미만으로 분리되고, 하류 주름 끝이 주름 필터 재료의 하류면을 형성하고, 상기 하류 주름 끝은, 강성 다공성 지지 구조와 접촉하며 기본적으로 여과 기능을 수행하지 않는 다공성 자체 밀봉식 섬유질 커버층과 연속적으로 접촉하는 액체 필터.
2. 제1항에 있어서, 필터는 카트리지 필터이고, 주름 필터 재료와 지지 구조는 환형인 액체 필터.
3. 제1항에 있어서, 주름 필터 재료와 지지 구조가 평면인 액체 필터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주름 필터 재료가 반경 방향 주름을 갖는 액체 필터.
5. 제2항에 있어서, 주름 필터 재료가 반경 방향 주름을 갖고, 지지 구조가 반경 방향 주름을 가로지르는 방향으로 대체로 선형인 길이부를 갖는 액체 필터.
6. 제5항에 있어서, 주름 필터 재료가 반경 방향 주름을 갖고, 지지 구조가 반경 방향 주름을 가로지르는 방향으로 대체로 평행한 길이부를 갖는 액체 필터.
7. 제5항에 있어서, 자체 밀봉식 섬유질 커버층은 지지 구조에 인접하며 필터 재료의 평균 유동 구멍 크기(Mean Flow Pore Size; MFPS)보다 큰 MFPS를 갖는 액체 필터.
8. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 자체 밀봉식 섬유질 커버층의 MFPS는 주름 필터 재료 또는 필터 재료 적층체의 MFPS의 20 퍼센트 이상, 200 퍼센트 이하이며, 강성 지지 구조는 9 ㎥/hr의 액체 흐름에서 0.1 바아 미만의 압력 강하값을 갖고, 5 퍼센트 이상의 개방된 면적을 갖는 액체 필터.
9. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 재료 또는 적층체가 열가소성 섬유의 용융 송풍된 부직 웨브와 추가 지지층을 포함하는 액체 필터.
10. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 재료의 기본 중량이 약 10 g/㎡ 내지 300 g/㎡인 액체 필터.
11. 제10항에 있어서, 주름 필터 재료 또는 적층체는 10 데니어 내지 10,000 데니어의 섬유로 형성된 유체 분배층을 더 포함하고, 유체 분배층의 두께는 0.1 ㎜ 내지 2.0 ㎜이며, 커버층은 표면적이 주름 필터 재료 또는 적층체의 표면적의 1/50 미만인 섬유질 편직, 부직 재료 또는 적층체이고, 10 뉴톤 이상의 인장 강도를 갖는 액체 필터.
12. 제11항에 있어서, 유체 분배층은 20 데니어 내지 600 데니어의 섬유로 형성되고, 유체 분배층은 0.2 ㎜ 내지 1.0 ㎜의 두께를 가지며 9 ㎥/hr의 액체 흐름을 2.5 바아의 압력 하에서 20 퍼센트 미만으로 압축하는 액체 필터.
13. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 매체는 0.05 ㎜ 내지 2 ㎜의 두께를 갖는 액체 필터.
14. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 지지 구조는 20 퍼센트 이상의 이산 개방 면적을 갖는 액체 필터.