KR100743532B1 - 교체가능한 카트리지를 갖는 재충전 및 필터 조립체 - Google Patents

교체가능한 카트리지를 갖는 재충전 및 필터 조립체 Download PDF

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Abstract

재충전 및 필터 조립체(10)는 착탈가능한 재충전 및 필터 카트리지(142)를 갖는 하우징(12)을 구비한다. 이 하우징(12)은 카트리지(42)에의 접근을 허용하는 착탈가능한 덮개(14)를 갖는 여과통(13)을 구비한다. 카트리지(42)는, 링 형태의 필터 매체(45)와 상부 및 하단부 뚜껑(50, 52)을 포함하는 필터 부재(43)를 구비한다. 상기 단부 뚜껑(50)은 외주부 밀봉체(86)를 가져, 하우징의 여과통(13)과의 유체가 흐르지 않는 밀봉을 제공한다. 상단부 뚜껑(50)의 환형 부분(66)과 밀봉체(86) 사이에는 환형 통로(97)가 제공된다. 덮개(12)로부터의 환형 지지부재(100)는 환형 통로(97) 내부에 수납되어 상단부 뚜껑(50)을 지지한다. 상단부 뚜껑(50)에 잇는 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들과 덮개(12) 상의 이와 짝을 이루는 링(78)은 카트리지(42)를 덮개(12)에 착탈가능하게 체결한다. 카트리지(42)는 상부 및 하단부 뚜껑(50, 52) 상에 탭(120, 130)들에 의해 지지된 재충전 여과통(44)을 더 구비한다. 유체는 재충전 여과통(44)에 의해 재충전되는 한편, 미립자와 기타 오염물은 필터 매체(45)에 의해 제거된다.
재충전, 필터, 냉각제, 카트리지, 내연 엔진

Description

교체가능한 카트리지를 갖는 재충전 및 필터 조립체{RECHARGE AND FILTER ASSEMBLY WITH REPLACEABLE CARTRIDGE}
본 발명은, 일반적으로 유체 필터 및 조절기(conditioner)에 관한 것으로, 특히 액체 냉각제용 필터 및 조절기에 관한 것이다.
특정한 유체 시스템, 예를 들면 내연 엔진용 냉각 시스템에 있어서는, 액체 냉각제가 시스템을 통해 재순환할 때 시간이 경과함에 따라 열화된다. 억제제(inhibitor)를 유체 내부로 방출시킴으로써 냉각제를 재충전하는 것이 필요하거나 바람직하다. 이것은, 액체 라인에 하우징과 교체가능한 재충전 여과통을 구비한 재충전 조립체를 배치하여 수행된다.
또한, 녹, 스케일 및 오물 등의 미립자를 제거하기 위해 하우징과 교체가능한 필터 부재를 구비한 필터 조립체를 냉각 시스템에 추가하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 필터 조립체는, 재충전 조립체 이외에, 엔진 격실에 추가적인 공간을 필요로 한다. 더구나, 필터 및 재충전 여과통은 그들 각각의 하우징으로부터 별도로 접근하여야 하고 이들이 다 써버린 상태가 되었을 때에는 교체를 해야만 한다.
재충전 조립체 및 필터 조립체에 대해 사용가능한 공간의 크기가 제한된다. 또한, 재충전 여과통 및 필터 조립체를 교체하기 위해 양쪽 조립체에 접근하는데 사용할 수 있는 시간과 노력도 제한된다. 재충전 조립체와 필터 조립체를 일체화된 콤팩트한 조립체로 조합하는 것이 유리할 것으로 생각된다. 또한, 필터 부재와 재충전 여과통이 한 개의 카트리지로 결합하여, 다 쓴 상태가 되었을 때 용이하게 접근하여 제거할 수 있는 조립체를 제공하는 것이 유리할 것으로 생각된다. 더구나, 이와 같은 재충전 및 필터 조립체는 튼튼하고, 신뢰할 수 있으며, 비용이 저렴한 것이 유리할 것으로 생각된다.
본 발명의 일면에 따르면, 제 1 단부, 제 2 단부를 갖고 중앙 공동을 둘러싸는 링 형태의 필터 매체와, 이 링 형태의 필터 매체의 제 1 단부에 고정되는 제 1 무공(imperforate) 단부 뚜껑과, 링 형태의 필터 매체의 제 2 단부에 고정된 환형 몸체부를 포함하는 제 1 단부 뚜껑과, 환형 단부 뚜껑부의 반경방향의 안쪽으로 연장되는 중앙부와, 제 1 단부 뚜껑에 의해 지지되고 환형부의 외주와 경계를 이루는 환형의 탄성 밀봉체와, 환형 단부 뚜껑부와 밀봉체 사이에 반경방향으로 배치되고 제 1 단부의 방향으로 축방향의 바깥쪽으로 개방된 환형 통로와, 링 형태의 필터 매체의 제 2 단부에 위치한 제 2 단부 뚜껑을 구비한 필터 부재가 제공된다.
본 발명의 제 2 국면에 따르면, 제 1 단부, 제 2 단부를 갖고 중앙 공동을 둘러싸는 링 형태의 필터 매체와, 이 링 형태의 필터 매체의 제 1 단부에 고정된 제 1 환형 단부 뚜껑 및 링 형태의 필터 매체의 제 2 단부에 고정된 제 2 환형 단부 뚜껑과, 링 형태의 필터 매체를 안쪽에서 지지하며 제 2 단부 뚜껑에 의해 지지된 제 1 단부로부터 제 1 단부 뚜껑을 향하는 말단부로 연장되는 원통형 무공 둑(weir)과, 둑의 말단부와 제 1 단부 뚜껑 사이에 형성되어, 필터 매체와 중앙 공동 사이에서의 유동을 허용하는 환형 유동로를 구비한 재충전 및 필터 카트리지가 제공된다. 재충전 여과통은 상기한 제 1 및 제 2 단부 뚜껑들 사이에 있는 링 형태의 필터의 중앙 공동 내부에 지지되고, 이 재충전 여과통은 원통형의 몸체와, 재충전 여과통 몸체와 둑 사이에 설치된 환형 유동로를 갖는다. 재충전 여과통 몸체는 그것의 외주부에 몸체를 따라 축방향 위치에 있는 둑에 대해 그것의 외주부 주위에 환형 밀봉체를 가지므로, 입구로부터 반경방향으로 링 형태의 필터와 유체 통로를 통해 흐르는 유체가 재충전 여과통의 일단의 반대방향으로 향하여, 직접 환형 유통 경로로 흐르는 것이 방지되며, 재충전 여과통은, 재충전 여과통의 상단부로부터 둑과 재충전 여과통 사이에 있는 환형 유동로로 유체가 흐를 수 있도록 하기 위해 여과통의 환형 측벽을 통과하는 유동 개구를 구비하고, 이 유동로는 제 2 단부 뚜껑에 있는 중앙 개구로, 그후 출구로 연장된다.
재충전 조립체와 필터 조립체를 일체화된 콤팩트한 조립체로 결합하는 신규하고도 독특한 재충전 및 필터 조립체가 개시된다. 재충전 및 필터 조립체는, 쉽게 접근할 수 있고 사용이 끝났을 때 한 개의 부품으로 분리할 수 있는, 교체가능한 재충전 및 필터 카트리지를 구비한다. 비교적 제조하기가 용이한 부품을 갖는 이 조립체는, 제조 및 유지보수 비용이 낮고, 긴 수명을 갖는다. 이와 같은 재충전 및 필터 조립체는, 내연 엔진의 냉각 시스템의 액체 라인 내부에 배치되어, 시스템의 냉각제를 재충전할 뿐 아니라, 미립자 물질 및 기타 오염물을 제거하는데 매우 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 재충전 및 필터 조립체는, 여과통의 폐쇄된 단부에 입구 및 출구를 지닌 원통형 여과통을 갖는 하우징과, 여과통의 개방된 단부 상에 착탈가능하게 나사결합될 수 있는 덮개를 구비한다. 폐쇄된 단부로부터 개방된 단부를 향해 하우징 내부에서 중앙방향으로 짧은 입관(standpipe)이 연장된다. 입관은 하우징 출구에 유체 연통가능하게 연결된 내부 통로를 포함한다.
재충전 및 필터 카트리지는 하우징의 여과통 내부에 수납되고, 필터 부재 부분과 재충전 여과통 부분을 포함한다. 필터 부재 부분은 링 형태의 매체와 상부 및 하단부 뚜껑을 갖는다. 필터 매체의 반경방향의 외부 표면과 하우징의 여과통 사이에 주변 유동로가 형성된다. 원통형 무공 둑은, 필터 부재의 내부 표면을 지지하며, 하단부로부터 상단부를 향해 필터 부재를 따라 연장된다. 둑의 상단부와 상단부 뚜껑 사이에는 유동로가 제공된다.
필터 부재의 하단부 뚜껑은 필터 매체의 하단부에 고정되고 중앙 개구를 규정하는 환형 몸체부를 구비한다. 환형의 탄성 밀봉체는, 중앙 개구와 경계를 이루며, 이 부재가 하우징 내부에 배치되었을 때 중앙 입관을 밀봉한다. 하우징의 여과통은, 하단부 뚜껑의 저면을 하우징의 폐쇄된 하단부를 향해 지지하는 환형의 반경방향의 안쪽으로 돌출된 어깨부를 구비한다. 하단부 뚜껑은, 환형 어깨부 상에 지지되어, 하단부 뚜껑과 주변 유동로 사이에 유동로를 정의하는 일련의 리브(rib)를 그것의 저면에 구비한다.
또한, 필터의 상단부 뚜껑은, 필터 매체의 상단부에 고정된 환형의 몸체부를 구비한다. 상단부 뚜껑은, 환형의 탄성 O-링을 수납하는 반경방향의 바깥쪽을 향하는 홈을 갖는 반경방향의 바깥쪽으로 돌출하는 환형 플랜지부를 구비한다. 필터 부재가 하우징 내부에 배치되었을 때, O-링은 여과통의 개방된 상단부에 인접한 패킹 누르게(gland)를 밀봉하여, 유체가 상단부 뚜껑과 덮개 사이에 있는 영역으로 흐르는 것을 방지한다. 상단부 뚜껑으로부터 축방향의 위쪽을 향하는 환형 통로가 환형 몸체부와 밀봉체 사이에 있는 환형 플랜지부 내부에 설치된다. 덮개로부터 아래쪽으로 돌출된 외부의 링 형태의 환형의 지지부재는, 환형 통로 내부에 수납되어, 동작중에 상단부 뚜껑을 지지한다.
상단부 뚜껑은, 환형 몸체부로부터 반경방향의 안쪽으로 연장되는 우물(well) 영역을 더 구비한다. 일련의 걸쇠로 고정된 핑거(finger)들이 우물 영역으로부터 위쪽으로 연장되어, 덮개로부터 아래쪽으로 연장된 짝을 이루는 링과 맞물려, 재충전 및 필터 카트리지를 덮개에 체결한다. 맞물린 상태의 걸쇠로 고정된 핑거들과 이와 짝을 이루는 링은 사용이 끝났을 때 재충전 및 필터 카트리지의 제거 및 교체를 용이하게 한다. 또한, 덮개 위의 짝을 이루는 링은 상단부 뚜껑에 있는 우물 영역과 접촉하여 동작중에 상단부 뚜껑을 지지한다.
상기한 카트리지의 재충전 여과통 부분은 필터 부재의 내부에 지지된다. 재충전 여과통과 필터 매체를 지지하는 원통형 둑 사이에 환형 유동로가 설치된다. 재충전 여과통은, 억제제 물질을 둘러싸는 원통형 몸체부를 구비하고, 환형 측벽들은 몸체부의 상단부 및 하단부로부터 축방향으로 돌출된다. 상부 측벽은, 둑의 상단부에 밀봉되고, 바람직하게는 측벽 주위에 등간격으로 떨어진, 일련의 유동 개구를 포함한다. 재충전 여과통의 상부 측벽은 상단부 뚜껑과 일체 형성된 일련의 탭(tab) 상에 지지된다. 상단부 뚜껑 상의 탭들은 상단부 뚜껑으로부터 떨어진 위치에 있는 상부 측벽을 지지하여, 상단부 뚜껑 상의 탭들 각각 사이에 유동 개구가 설치된다. 여과통의 하부 측벽은 하단부 뚜껑과 일체로 형성된 일련의 탭 상에 지지된다. 하단부 뚜껑 상의 탭들도 마찬가지로 재충전 여과통의 하부 측벽을 지지하여, 하단부 뚜껑 상의 탭들 사이에 유동로가 설치된다.
재충전 및 필터링하려는 유체 흐름은, 하우징 입구를 통해 들어가, 하단부 뚜껑 상의 리브들 사이에 형성된 유동로를 통과하여 필터 부재와 여과통 사이에 있는 주변 유동로로 들어간다. 그후, 유체는 필터 매체를 반경방향의 안쪽으로 통과하여 유체가 필터링된 다음, 상단부 뚜껑과 둑의 상단부 사이에 형성된 유동로를 통과한다. 그후, 액체는 재충전 여과통의 상단부에 있는 억제제와 접촉하게 되어, 액체가 재충전된다. 그후, 재충전된 액체는 재충전 여과통의 환형의 상부 측벽에 있는 유동 개구를 통과한 다음, 재충전 여과통과 둑 사이에 형성된 유동로를 통해 아래쪽으로 흘러간다. 그후, 유체는 하단부 뚜껑 상의 탭들 사이에 형성된 통로를 통과하고, 중앙 입관으로 들어가며, 여기서 유체는 하우징 출구로 흘러나간다.
하우징에 장착된 센서들은 출구 유체의 온도와 재충전 여과통의 무결성을 검사하여, 카트리지가 교체될 필요가 있는 시기를 확인한다. 재충전 및 필터 카트리지를 교체하기 위해서는, 덮개가 하우징의 여과통으로부터 제거된다. 하우징 덮개 상의 맞물린 짝을 이루는 링과 상단부 덮개 상의 걸쇠로 고정된 핑거들로 인해, 재충전 및 필터 카트리지가 덮개와 함께 제거된다. 카트리지는 덮개로부터 용이하게 분리되어 폐기될 수 있으며, 새로운 카트리지가 하우징 내부에 설치될 수 있다.
따라서, 전술한 것과 같이, 본 발명은 일체화된 콤팩트한 재충전 및 필터 조 립체를 제공한다. 재충전 및 필터 조립체는, 용이하게 접근할 수 있고 사용이 끝났을 때 한 개의 부품으로 하우징으로부터 분리할 수 있는 재충전 및 필터 카트리지를 포함한다. 또한, 튼튼하고 신뢰할 수 있는 조립체는 비교적 제조하기가 용이하고, 낮은 제조 및 유지보수 비용을 가지며, 긴 수명을 갖는다. 이 조립체는, 냉각 시스템의 액체 라인에 배치되어, 액체 냉각제를 재충전하고, 미립자 및 기타 오염물을 필터링할 수 있다.
이하, 본 발명을 다음의 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 재충전 및 필터 조립체의 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 조립체의 평면도이며,
도 3은 도 2의 3-3선으로 나타낸 평면을 따라 취한 조립체의 종단면이고,
도 4는 도 2의 4-4선으로 나타낸 평면을 따라 취한 조립체의 종단면이며,
도 5는 조립을 위한 재충전 및 필터 카트리지의 분해 사시도이고,
도 6은 도 3에 도시된 조립체의 일부의 확대 단면도이며,
도 7은 하우징의 덮개에 체결되어 도시된 재충전 및 필터 카트리지의 종단면도이다.
이하, 첨부도면, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 구성된 재충전 및 필터 조립체를 도면부호 10으로 총괄적으로 나타내었다. 조립체는, 원통형 여과통(13)과 착탈가능한 덮개(14)를 포함하는 외부 하우징(12)을 구비한다. 이 하우징(12)은 브라켓(16) 등을 사용하여 유체 시스템 내부의 적절한 위치에 고정될 수 있다. 여과통(13)과 덮개(14)는 적절한 상업적인 기술(예를 들면, 스탬핑, 몰딩 등)을 사용하여 적절한 물질(예를 들면, 알루미늄, 플라스틱)로 성형된다. 재충전 및 필터 조립체(10)는, 내연 엔진의 냉각 시스템에서 냉각제를 재충전하고 미립자 물질을 필터링하는데 매우 유용하지만, 이 조립체는 다른 응용분야에도 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하우징의 여과통(13)은, 폐쇄된 하단부(20) 및 개방된 상단부(22)를 구비한다. 여과통(13)과 덮개(14)는, 참조부호 24로 나타낸 바와 같이 맞물리는 나사산을 갖고, 덮개가 여과통에 대해서 용이하게 나사식으로 결합되거나 분리될 수 있도록 하기 위해 참조부호 25로 나타낸 바와 같은 적절한 기하구조(도 1)를 갖는다. 여과통의 하단부는 제 1 포트(28)와 제 2 포트(30)를 구비한다. 본 발명의 제 1 형태에 있어서는, 포트(28)가 유입구이고 포트(30)가 유출구이지만, 이들 포트들은 반대로 될 수 있는데, 즉 포트(30)가 유입구일 수 있고 포트(28)가 유출구일 수 있다. 어떤 경우에도, 여과통의 포트들은, 냉각 시스템의 평행한 바이패스 라인 등의 액체 라인에 연결된다.
짧은 원통형 입관(32)이 하우징(12) 내에서 폐쇄된 하단부(20)로부터 개방된 상단부(22)를 향해 중앙에서 연장된다. 입관(32)은 유출구(30)에 유체가 연통가능하게 연결된 중앙 유동로(33)를 포함한다. 챔버(36)가 하우징의 여과통(13)의 하단부에 입관(32)을 둘러싸면서 설치되고 유입구(28)에 유체가 연통가능하게 연결된다. 하우징의 여과통(13)은, 여과통의 하단부 근처에 형성된 반경방향으로 안쪽으로 돌출된 환형 어깨부(40)를 더 포함하며, 이와 같이 설치한 이유는 나중에 더욱 상세히 설명한다.
참조부호 42로 총괄적으로 나타낸 재충전 및 필터 카트리지는 하우징(12)의 내부에 배치된다. 이 카트리지는, 참조부호 43으로 총괄적으로 나타낸 필터 부재 부분과, 참조부호 44로 총괄적으로 나타낸 재충전 여과통 부분을 구비한다. 필터 부재(43) 부분은 중앙 공동(46)을 둘러싸는 링 형태의 필터 매체(45)를 포함한다. 이 필터 부재에 적합한 필터 매체의 형태는, 특정한 응용분야에 따라 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
필터 부재(43)는, 필터 매체(45)의 상단에 위치한 제 1 단부 뚜껑 또는 상단부 뚜껑(50)과, 필터 매체(45)의 하단부에 위치한 제 2 단부 뚜껑 또는 하단부 뚜껑(52)을 포함한다. 도 3에 도시된 것과 같이, 하단부 뚜껑(52)은, 필터 매체(45)의 하단에 고정되고(예를 들면, 접착제를 사용하여 접착되고) 원형의 중앙 개구(56)를 형성하는 환형 몸체부(54)을 포함한다. 환형의 탄성 밀봉체(58)는 하단부 뚜껑(52)에 의해 지지되며, 개구(56)와 경계를 이룬다. 카트리지가 하우징 내부에 배치될 때, 밀봉체(58)는 중앙 입관(32)과 밀봉되게 맞물려 반경방향의 안쪽으로 돌출한다.
하단부 뚜껑(52)은, 축방향의 아래쪽으로 그리고 반경방향의 바깥쪽으로 돌출하는 참조부호 59로 나타낸 리브들(도 5)을 더 구비하는데, 이들 리브들은 카트리지가 하우징 내부에 삽입될 때 하우징의 여과통(13)의 어깨부(40) 상에 하단부 뚜껑을 지지한다. 이들 리브(59)는, 필터 부재(43)의 반경방향의 외부 표면과 하우징의 여과통(13) 사이에 형성된 환형의 외주 공동(60)과, 하우징의 하단부에 있는 챔버(36) 사이에 유동로를 형성한다. 하단부 뚜껑(52)은, 적절한 기술(예를 들면, 몰딩)을 사용하여 적절한 물질(예를 들면, 플라스틱)로부터 한 개의 부품으로 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 상단부 뚜껑(50)도 필터 매체(45)의 상단에 고정된(예를 들면, 접착제를 사용하여 접착된) 환형 몸체부(66)를 구비한다. 상단부 뚜껑(50)은, 환형 몸체부(66)로부터 반경방향의 안쪽으로 연장되며 필터 부재의 상단을 유체가 흐를 수 없게 밀폐하는 우물 영역(68)을 구비한다. 우물 영역(68)은, 환형 몸체부(66)로부터 필터 매체(45)의 내부 직경을 따라 축방향의 안쪽으로 연장되는 원통형 측벽(70)과, 측벽(70)의 축방향의 내부 단부와 일체화되는 평탄한 단부 벽(72)을 포함한다. 복수의 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들이 제 1 단부 뚜껑(50)에 설치되고, 평탄한 단부 벽(72)의 상부 표면으로부터 축방향으로 위쪽으로(바깥쪽으로) 돌출된다. 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들은 바람직하게는 단부 벽(72)을 따라 균등하게 이격된 환형 배치로 배치된다. 상단부 뚜껑(50)의 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들은 덮개(14)로부터 축방향의 아래쪽으로 돌출된 짝을 이루는 링(78)과 맞물린다. 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들과 링(78)은 바람직하게는 덮개에 카트리지를 착탈가능하게 체결하여, 덮개가 여과통(13)으로부터 제거될 때, 카트리지도 마찬가지로 제거된다. 링(78)을 연속적인 고리로서 도시하였지만, 카트리지를 덮개에 체결하기 위해 다른 구조(따로 떨어진 핑거들)가 덮개 상에 설치될 수도 있다는 것은 자명하다.
도 6에 도시된 것과 같이, 상단부 뚜껑(50)은 참조부호 80으로 총괄적으로 나타낸 반경방향의 바깥쪽으로 돌출된 플랜지 부분을 더 구비한다. 플랜지 부분(80)은 반경방향의 바깥쪽으로 향하는 홈(82)을 구비하고, O-링 가스켓인 환형의 탄성 밀봉체(86)가 홈(82) 내부에 배치된다. O-링 가스켓인 밀봉체(86)는, 홈으로부터 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되어, 여과통 측벽(13)의 개방된 단부(22)에 인접한 패킹 누르게 부분(88)에 대해 유체가 통하지 않게 하는 밀봉을 제공한다. 플랜지 부분은, 환형 몸체부(66)로부터 축방향으로 아래쪽으로 연장되며 필터 매체(45)의 반경방향의 외부 표면과 경계를 이루는 원통형 벽(92) 부분을 포함한다. 환형 단부 벽(94) 부분은, 원통형 벽(92) 부분의 내부 하단부에 설치되어, 그것으로부터 반경방향의 외부로 돌출된다. 이에 따라, 원통형 벽(96) 부분은 단부 벽(94)의 반경방향의 외부의 외주부로부터 축방향의 위쪽으로 연장된다. 원통형 벽(96) 부분은, 원통형 벽(92) 부분에 대해 반경방향의 외부로 이격되어 연장됨으로써, 환형 통로 또는 홈(97)을 형성한다. 또한, 상단부 뚜껑(50)도 적절한 기술(예를 들면, 몰딩)을 사용하여 적절한 물질(예를 들면, 플라스틱)로부터 형성되는 것이 바람직하다.
덮개(14)는 덮개와 일체로(한개로) 형성된 환형의 축방향으로 연장된 지지 벽인 지지부재(100)를 구비한다. 이 지지 벽은 통로(97) 내부에 빈틈없이 수납되고 단부 벽(94)과 접촉한다. 이 지지 벽은, 그것의 내경이 원통형 벽(92) 부분과 경계를 이루고 그것의 외경이 원통형 벽(96) 부분과 경계를 이룬다. 지지부재(100)는, 특히 고압 동작중에, 상단부 뚜껑(50)을 하우징 내부에 지지한다. 더구나, 밀봉체(86)에 인접한 지지 벽인 지지부재(100)의 배치로 인해, 상단부 뚜껑(50)과 하우징의 여과통(13) 사이에 적절한 밀봉이 쉽게 유지된다.
덮개(14) 상의 짝을 이루는 링(78)은 상단부 뚜껑의 평탄한 단부 벽(72)에 대해 접촉하도록 연장되어, 상단부 뚜껑에 대해 추가적인 축방향의 지지를 제공한다.
원통형 무공 둑(103)이 필터 매체(45)에 대해 내부에 설치되어 매체의 내경을 지지한다. 둑(103)은 하단부 뚜껑(52)으로부터 상단부 뚜껑(50)을 향해 축방향으로 연장된다. 참조부호 105로 나타낸 환형 유동로(도 3)가 둑의 상단부와 상단부 뚜껑(50) 사이에 설치된다. 이와 달리, 둑이 완전히 상단부 뚜껑(50)까지 연장되고, 둑의 상단이 구멍이 뚫리거나, 다른 식으로 재충전 여과통(44)과 필터 매체(45) 사이의 유체 연통을 허용할 수 있다. 어떤 경우에도, 매체를 단부 뚜껑에 고정하는 동일한 접착제 등에 의해 둑(103)을 하단부 뚜껑(52)에 고정하는 것이 바람직하다.
재충전 여과통(44)은 적절한 억제제 물질을 둘러싸는 원통형 몸체부(110)를 구비한다. 시간 경과에 따라 열화하며 억제제 물질을 조립체를 통과하는 유체에 노출시키는 몸체부의 축방향 단부들 중 한 개 또는 모두에 멤브레인이 설치될 수 있다. 환형의 상부 측벽(112)은, 몸체부(110)의 상단부로부터 축방향의 위쪽으로 연장되며, 참조부호 113의 위치에, 바람직하게는 측벽 주위에 등간격으로 일련의 유동 개구를 포함한다. 측벽(112)의 상단부는 둑(103)의 상단부를 밀봉하며, 이를 위해 반경방향의 안쪽을 향하는 환형 플랜지를 가질 수 있다. 환형의 하부 측벽(115)은 몸체부(110)의 하단으로부터 축방향의 아래쪽으로 연장된다. 몸체부(110)는, 몸체부(110)와 둑(103) 사이에 환형 유동로(118)가 설치되도록 하는 외부 직경을 갖는다. 바람직한 재충전 여과통은 Canada, Oakville의 Long Manufacturing Ltd.로부터 상업적으로 입수가능하고, 이와 같은 여과통의 구조와 동작은 예를 들면 U.S. 특허 제 4,024,268호, 4,782,891호 및 4,333,516호에 도시 및 기재되어 있다. 이들 이외의 다른 재충전 여과통도 물론 특정한 응용분야에 따라 적절하게 사용될 수 있다.
일련의 탭(120)이 상단부 뚜껑(50)에 설치되고, 평탄한 단부 벽(72)의 저면으로부터 축방향의 아래쪽으로, 매체(45)의 반경방향의 안쪽으로 돌출된다. 탭(120)들은, 바람직하게는 단부 벽 주위에 환형 배치로 등간격으로 놓이며, 각각의 탭은 재충전 여과통의 상부 측벽(112)을 빈틈없이 수납하고 안쪽으로 경계를 이루는 참조부호 124에 도시된(도 7에서 가장 잘 보인다) 외부로 향하는 어깨부를 포함한다. 어깨부(124)는 단부 벽(72)으로부터 이격되게 측벽을 지지하여, 125로 나타낸 일련의 유동 개구가 탭들 사이에서 형성된다. 이때, 유동 개구(125)들이 둑의 상단과 상단부 뚜껑 사이에 설치된 빈틈없이 인접배치된 환형 유동로(105)라는 것은 자명하다.
하단부 뚜껑(52)도 마찬가지로 환형 몸체부(54)으로부터 축방향의 위쪽으로, 매체(45)의 반경방향의 안쪽으로 돌출된 일련의 탭(130)을 구비한다. 탭(103)들도 환형 배치로 배치되며, 각각의 탭은 재충전 여과통의 하부 측벽(115)을 빈틈없이 수납하고 안쪽으로 경계를 이루는 어깨부(131)를 구비한다. 어깨부(131)는 제 2 단부 뚜껑으로부터 이격되게 측벽을 지지하여, 이들 탭 사이에 참조부호 132로 나타낸 일련의 유동 개구가 형성된다. 상단부 뚜껑(50)의 탭(120)들은 대체로 주면 방향으로 연장되며, 하단부 뚜껑(52)의 탭(130)들은 대체로 반경방향으로 연장된다.
재충전 및 필터링하려는 유체 흐름은, 하우징 입구(28)를 통해 들어와서, 하단부 뚜껑(52)의 리브들(59) 사이에 형성된 유동로를 통과하여, 필터 부재와 여과통 사이에 있는 유동로인 외주 공동(60)으로 흘러들어간다. 그후, 유체는 필터 매체(45)를 반경방향의 안쪽으로 통과하여, 유체가 필터링된 다음, 상단부 뚜껑과 둑의 상단 사이에 형성된 유동로(105)와, 탭(120)들 사이에 형성된 유동 개구(125)를 통과한다. 그후, 액체는 재충전 여과통의 상단에서 억제제와 접촉하게 되며, 이때 액체가 필요에 따라 재충전된다. 그후, 재충전된 액체는 재충전 여과통의 환형의 상부 측벽에 있는 유동 개구(113)를 통과하고, 재충전 여과통과 둑 사이에 형성된 유동로(118)를 아래쪽으로 통과한다. 그후, 유체는 하단부 뚜껑의 탭들 사이에 형성된 통로(132)를 통과하고, 중앙 입관(32)에 있는 유동로(33)를 통과한 다음, 하우징 출구(30)로 빠져나간다. 이때, 유입구(28)와 유출구(30)는 반대로 배치될 수 있으며, 유체가 매체를 통해 반대방향으로 진행할 수 있다.
필요하거나 바람직한 경우에는, 참조부호 150으로 총괄적으로 나타낸 온도 센서/스위치가 유출구(30)를 통해 흐르는 출구 유동과 유체가 연통되게 설치되어, 사용자에게 온도 정보를 제공할 수 있다. 스프링(164)에 의해 한쪽으로 바이어스되어 재충전 여과통(44)의 몸체부(110)의 하단과 접촉하는 길다란 봉(162)을 갖는 참조부호 160으로 나타낸 스위치 조립체가 설치될 수 있다. 카트리지(42)가 하우징 내부에 정확히 배치되었을 때, 스위치(160)는 봉(162)의 이동을 통해 적절한 표시를 사용자에게 제공한다. 여과통 내부의 억제제를 모두 사용하면, 재충전 여과통의 바닥 멤브레인이 부식하기 시작하여, 봉(162)이 멤브레인을 뚫고 들어갈 수 있을 정도까지 멤브레인을 약화시킨다. 이와 같은 일이 발생하면, 스위치는 사용자에게 카트리지(42)가 교체될 필요가 있다는 표시를 제공할 수 있다.
다쓴 카트리지를 제거하고 교체하기 위해서는, 덮개(14)가 분리되어, 즉 여과통(13)으로부터 나사결합이 풀려, 도 7에 도시된 것과 같이 카트리지(42)를 제거한다. 이때, 덮개(14) 위에 있는 짝을 이루는 링(78)이 상단부 뚜껑(50) 위의 걸쇠로 고정된 핑거(74)들과 맞물려, 덮개와 함께 카트리지를 분리한다. 그후, 덮개로부터 카트리지를 간단히 끌어당겨 제거함으로써 덮개(14)로부터 카트리지를 쉽게 제거하고, 새로운 카트리지로 교체할 수 있다.
본 발명이 액체 냉각제를 재충전 및 필터링하기 위한 재충전 여과통과 필터 부재의 조합을 제공하는 것으로 위에서 설명하였지만, 다른 형태의 유체 시스템에서 액체의 여과를 제공하기 위해 필터 부재가 재충전 여과통과 독립적으로 사용될 수 있다는 것은 자명하다.
따라서, 전술한 것과 같이, 콤팩트하고 일체화된 재충전 및 필터 조립체가 제공되는데, 이때 조립체는, 용이하게 접근할 수 있고 사용이 끝났을 때 제거할 수 있으며, 액체 냉각제를 재충전하고 액체로부터 미립자와 다른 유해한 오염물을 제거할 수 있는 재충전 및 필터 카트리지를 단일 부품으로 구비한다. 이 조립체는, 튼튼하고 신뢰할 수 있으며, 제조하기가 비교적 용이하고 제조 및 유지보수 비용이 낮으며 긴 수명을 지닌 부품을 갖는다.

Claims (12)

  1. 중앙 공동(46)을 둘러싸는 링 형태의 필터 매체(45)와, 이 링 형태의 필터 매체(45)의 제 1 단부에 고정된 무공의 제 1 단부 뚜껑(50)과, 링 형태의 필터 매체(45)의 제 2 단부에 고정된 제 2 단부 뚜껑(52)과, 제 1 단부 뚜껑(50)에 의해 지지되고 환형 몸체부(66)의 반경방향의 외주부와 경계를 이루는 환형의 탄성 밀봉체(86)를 갖는 필터 부재에 있어서,
    상기 제 1 단부 뚜껑은 링 형태의 필터 매체(45)의 반경방향의 외부에, 환형 몸체부(66)와 밀봉체(86) 사이에 배치된 환형 통로(97)를 포함하고, 이 환형 통로(97)는 제 1 단부의 방향으로 축방향으로 바깥쪽으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재(43).
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1 단부 뚜껑(50)은, 링 형태의 필터 매체(45)의 외부와 경계를 이루고 제 1 단부 뚜껑(50)으로부터 제 2 단부 뚜껑(52)을 향해 축방향으로 연장되는 원통형 벽(92) 부분과, 원통형 벽(92) 부분으로부터 반경방향의 외부로 돌출되며 환형 플랜지의 경계를 이루는 반경방향의 외부를 향하는 홈(82)을 포함하는 환형 플랜지(80)와, 홈(82) 내부에 수납된 밀봉체(86)를 구비하고, 환형 플랜지(80)는 환형의 반경방향으로 연장되는 단부 벽(94) 부분과 환형의 축방향으로 연장되는 외부의 벽(96) 부분을 구비하며, 외부의 벽(96) 부분은 원통형 벽(92) 부분으로부터 이격되어, 단부 벽(94) 부분과 함께, 환형 통로(97)를 형성하는 것을 특징으로 하는 필터 부재(43).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 기재된 필터 부재(43)와 필터 부재(43)를 둘러싸는 하우징(12)을 구비하고, 하우징(12)이 제 1 단부 뚜껑(50)의 환형 통로(97) 내부에 수납된 환형 지지부재(100)를 갖는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 하우징(12)은, 폐쇄된 하단부(20) 및 개방된 상단부(22)를 갖는 여과통(13)과, 여과통(13)의 개방된 단부(22)에 착탈가능하게 부착된 덮개(14)를 구비하고, 상기 지지부재(100)는 덮개(14)와 일체화된 부분으로, 덮개(14)가 여과통(13)에 부착될 때 제 1 단부 뚜껑(50)을 지지하며, 밀봉체(86)가 하우징(12)을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 덮개(14)는, 필터 부재(43)를 향해 축방향의 안쪽으로 돌출되고 제 1 단부 뚜껑(50)으로부터의 일련의 걸쇠로 고정되는 핑거(74)들과 맞물려서, 필터 부재를 덮개(14)에 체결하는 짝을 이루는 링(78)들을 더 구비한 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 단부 뚜껑(52)은, 링 형태의 필터 매체(45)의 제 2 단부에 고정되어 중앙 개구(56)를 형성하는 환형 몸체부(54)와, 상기 제 2 단부 뚜껑(52)에 의해 지지되어 중앙 개구(56)와 경계를 이루는 탄성 밀봉체(58)를 구비하고, 상기 하우징(12)은 유출구(30)에 유체가 연통가능하게 연결된 중앙 유동로(33)를 갖는 중앙 입관(32)을 구비하며, 상기 입관(32)은 제 2 단부 뚜껑(52)의 중앙 개구(56) 내부에 수납되고, 제 2 단부 뚜껑(52)에 있는 밀봉체(58)가 입관(32)을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  7. 중앙 공동(46)을 둘러싸는 링 형태의 필터 매체(45)와, 이 링 형태의 필터 매체(45)의 제 1 단부에 고정된 원형의 제 1 단부 뚜껑(50)과, 링 형태의 필터 매체(45)의 제 2 단부에 고정된 환형의 제 2 단부 뚜껑(52)을 갖는 재충전 및 필터 카트리지에 있어서,
    원통형 무공 둑(103)이 링 형태의 필터 매체(45)를 안쪽에서 지지하며 제 2 단부 뚜껑(52)에 의해 지지된 제 1 단부로부터 제 1 단부 뚜껑(50)을 향해 말단부로 연장되고, 둑(103)의 말단부와 제 1 단부 뚜껑(50) 사이에 환형 유동로(105)가 형성되어, 필터 매체(45)와 중앙 공동(46) 사이의 유동을 허용하며,
    재충전 여과통(44)이 상기 제 1 및 제 2 단부 뚜껑(50, 52) 사이의 링 형태의 필터 매체(45)의 중앙 공동(46) 내부에 지지되고, 재충전 여과통(44)은 원통형 몸체(110)와 재충전 여과통 몸체(110)와 둑(103) 사이에 형성된 환형 유동로를 가지며, 둑(103)은 몸체를 따른 축방향 위치에서 재충전 여과통 몸체(110)를 밀봉하는 환형 밀봉체를 그것의 외주부에 가져, 필터 링(45)과 유동로(105)를 반경방향으로 통과하는 유체가 재충전 여과통(44)의 일단의 반대방향으로 향하여 환형 유동로로 직접 흐르는 것이 방지되고, 재충전 여과통(44)은 여과통(44)의 환형 측벽(112)을 통하는 유동 개구(113)를 구비하여, 유체가 재충전 여과통(44)의 일단으로부터 둑(103)과 재충전 여과통(44) 사이에 있는 환형 유동로로 흐를 수 있으며, 이 유동로는 제 2 단부 뚜껑(52) 내부의 중앙 개구(56)로 연장되는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 카트리지(42).
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 단부 뚜껑(50)은 제 1 단부 뚜껑(50)으로부터 제 2 단부 뚜껑(52)을 향해 축방향의 안쪽으로 돌출되는 일련의 탭을 포함하고, 이 탭(120)들은 균등하게 이격된 배치를 이루어 배치되어 상기 재충전 여과통(44)의 일단을 지지하며, 이들 탭(120)은 유체가 재충전 여과통(44)의 일단의 반대방향으로 흐를 수 있도록 하는 유동 개구(125)를 형성하는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 카트리지(42).
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 단부 뚜껑(52)은 제 2 단부 뚜껑(52)으로부터 제 1 단부 뚜껑(50)을 향해 축방향의 안쪽으로 돌출된 일련의 탭(130)을 구비하고, 상기 재충전 여과통(44)은 재충전 여과통(44)의 또 다른 단부에 있는 환형의 하부 측벽(115)을 구비하며, 상기 제 2 단부(52)의 상기 탭(130)들은 재충전 여과통(44)의 타단에서 환형의 하부 측벽(115)을 지지하는 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 카트리지(42).
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 필터 카트리지(42)와, 부재를 둘러싸는 하우징(12)과, 제 1 단부 뚜껑(50)에 의해 지지되어 하우징을 밀봉하는 환형 밀봉체(86)를 구비한 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 단부 뚜껑(52)은, 링 형태의 필터 매체(45)의 제 2 단부에 고정되어 중앙 개구(56)를 형성하는 환형 몸체부(54)와, 중앙 개구(56)에 수납되고 유출구(30)와 유체가 연통가능하게 연결된 입관(32)과, 상기 제 2 단부 뚜껑(52)에 의해 지지되며 입관(32)을 밀봉하도록 중앙 개구(56)와 경계를 이루는 탄성 밀봉체(58)를 구비한 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
  12. 제 10항에 있어서,
    제 2 단부 뚜껑(52)과 하우징(12) 사이에 하우징(12)의 유입구(28)와 유체 연통하는 유입구 유동로가 형성되고, 하우징(12)과 링 형태의 필터 매체(45)의 반경방향의 외부 표면 사이에 유입구 유동로와 유체 연통하는 외부 환형 유동로가 형성되며, 유입구 유동로와 유체 연통하는 내부 유동로가 재충전 여과통(44)의 일단에 설치되고, 내부 환형 유동로가 둑(103)과 재충전 여과통(44) 사이에 설치되며, 내부 환형 유동로와 유체 연통하는 외부 유동로가 재충전 여과통(44) 및 제 2 단부 뚜껑(52)과 하우징(12) 사이에 유출구(30)로 나가도록 형성된 것을 특징으로 하는 재충전 및 필터 조립체(10).
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