KR101423665B1 - 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외주면이 타공된 관형의 몸체가 있고, 상기 몸체 상부에는 나팔관 형태의 벤츄리가 몸체 내부까지 삽입된 상태로 장착된 입구부가 일체로 구비된 케이지와; 상기 케이지의 형태에 맞게 제작되어 그 외부 면에 밀착되게 씌워지되, 그 상부는 연장된 길이를 갖고 케이지의 입구부 내부로 접혀 결합되는 헤드부가 구비되고, 케이지의 몸체와 접촉되는 부위는 다수의 주름부가 형성된 반면, 그 하부는 비주름부로 형성되어 몸체의 하단면을 폐쇄시키며 봉제된 여과재;로 구성된 여과재의 교체가 가능한 절곡형 필터에 관한 것으로,
상기 절곡형 필터는 케이지와 여과재를 고정하기 위한 상부 및 하부 캡이 필요 없이 재봉된 여과재를 케이지에 용이하게 장착시키고 분리가 가능하도록 함으로써 여과재의 교체가 가능하며, 이를 통해 필터부의 재활용 및 분리수거가 가능할 뿐만 아니라, 케이지 상단에 내부로 절곡된 경사부를 형성하여 주입되는 함진공기의 압력을 자체적으로 높여 세정 및 여과효율을 높이고, 하단에는 분진이 침적되는 공간을 형성하여 필터의 수명향상 및 교체시기를 늘릴 수 있다.

Description

여과재의 교체가 가능한 주름형 필터{PLEAT FILTER WITH EXCHANGEABLE FILTER MEDIA}

본 발명은 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석재 가공분진, 제약 및 화학분진, 금속 및 목재 분진 등의 각종 산업현장에서 발생되는 분진을 여과함에 있어 사용수명이 다한 여과재를 케이지로부터 용이하게 교체가 가능한 주름형 필터에 관한 것이다.

최근 인구의 증가와 자연의 훼손으로 인한 환경문제가 사회적인 문제로 대두됨에 따라 대기, 수질, 및 토양의 오염을 해결하기 위한 대책이 시급한 사회문제로 대두되고 있다.

특히, 산업의 발전에 따라 각 산업공정에서 발생하는 분진, 매연, 유해성 가스, 연기, 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound : VOC's) 등 유해물질의 폐해는 더욱 늘어나고 있으며, 이에 따라 대기 오염을 해결하기 위한 대책이 시급히 요구되고 있다. 이에 따라, 공기정화 수단 중 하나로 스펀본드(Spunbond) 카트리지 필터를 사용하고 있으나, 상기의 스펀본드 카트리지 필터는 내열성, 내화학성, 내마모성, 및 난연성이 취약하다는 문제점이 있었다.

또한, 공기정화 수단 중 하나로 사용되는 집진기용 백 필터는 내부에 함진 공기에 대한 필터링을 수행하는 긴 원형 또는 봉투(Envelope)형의 백(bag) 형태를 가진 집진 필터를 장착하고 있다.

집진기는 공정 중에서 비산되어 오염물질을 함유한 함진 공기를 집진설비 후단에 설치된 배풍기의 흡인력에 의하여 함진 공기 유입구를 통하여 하우징 내로 유입되고, 이들을 순차적으로 함진 공기실, 필터, 케이지에 의하여 내부공간이 형성되도록 고정된 집진필터 및 청정공기실을 경유시킨 후, 청정공기 배출구를 통하여 대기 중으로 배출된다.

이러한 함진공기는 집진 필터를 통과하는 동안에 분진 및 오염물이 집진필터에 의해 여과되고, 필터 표면에 포집된 오염물 먼지는 집진기에 장착된 털어내기 기계장치에 의하여 주기적으로 세정되어 오염물 먼지덩어리는 중력에 의하여 침강하면서 분진배출구로 모아져 분진배출구를 통하여 집진기 외부로 배출된다. 따라서, 함진공기 중의 분진 및 오염물이 공기로부터 분리되어 별도로 수거될 수 있으며, 그에 의하여 함진공기가 청정공기로 여과되어 대기오염을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같은 용도로 사용되는 카트리지 필터는 원료섬유로서 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 필라멘트 등을 방사하여 스펀본드 방식으로 웨브를 제조하거나, 단섬유(Staple Fiber)를 카딩(Carding)하여 니들펀칭(Needle Punching)으로 섬유를 서로 결속시켜 웨브를 제조함으로써 여과재를 완성하게 된다. 이와 같은 여과재는 긴 주머니 형태로 봉제를 하고 그 내부에 다수의 철사로 망처럼 이루어진 케이지를 끼우고, 그 상단은 케이싱에 띠 형태의 스프링으로 된 스냅링으로 고정되고 하단에는 캡을 씌워 불라인드 처리를 하여 사용하게 된다.

도 1은 종래에 사용되고 있는 주름형 필터를 나타낸 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 최근에는 여과재의 여과효율을 높이기 위해 부직포상의 여과재(101)를 길이방향으로 접어 주름진 형태로 제작된 것을 케이지의 외주면에 장착 후 스냅링(102)과 하단 캡(103)으로 고정시키고 형태를 유지하기 위한 밴드(104)를 일정간격을 두고 장착하여 사용하고 있다.

전술한 구성을 갖는 주름형 필터는 사용횟수가 많아지면 여과재의 골에 여과된 분진이 고착되어 압축공기에 의한 세정만으로 제거가 어렵게 되면 새로 교체해야 한다. 그러나, 일반적인 필터는 여과재와 캡 사이에 아르곤 가스의 원주용접에 의해 서로 용융 접합되어 있기 때문에 그 분리가 쉽지 않으며, 따라서 여과재만의 교체가 아닌 필터 전체를 교체해야만 한다.

아울러, 상기와 같이 수명이 다한 필터는 여과재와 케이지부를 서로 분리하지 않은 상태로 폐기시키기 때문에 분리수거가 불가능하며, 케이지와 캡 같은 필터부의 재활용이 불가능하다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 카트리지 필터는 표면 필터링(Surface Filtration)에 의하여 함진 공기를 여과시켜 주는데, 이러한 표면 필터링은 공기가 인입되는 부분 중 여과재의 가장 바깥부분에서 대부분의 여과가 이루어져야 하며, 이는 공기 중에 포함된 분진은 여과재 중간 부분이나 그보다 더 깊숙한 곳까지 침투되었을 때는 세정 작용에 의하여 필터의 표면으로 빠져 나오지 못하여 여과효율이 좋지 못하고 차압의 상승으로 인하여 필터의 수명이 짧아지기 때문이다.

그 이유는 집진기에 설치된 필터의 경우 계속적인 사용으로 분진이 필터의 표면에 쌓이게 되면 공기의 흐름을 방해하여 압력손실이 높아짐에 따라 통과되는 공기량이 줄어들게 되고, 이때 여과재의 표면이 아닌 그 내부에 깊숙이 침투된 분진은 펄싱(Pulsing) 작용을 하더라도 쉽게 털리지 않으며 일부의 침투한 분진은 필터의 외부로 누출되어 환경오염을 일으키므로 새로운 필터로 교체해 주어야만 하는 원인이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 여과재와 케이지 간의 분리 및 장착이 용이하여 여과재의 교체가 가능한 절곡형 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 지속적인 사용으로 여과재의 내부에 분진이 침투되는 것을 방지하여 필터의 수명향상 및 교체시기를 늘릴 수 있는 절곡형 필터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 여과재의 주름형태를 유지하기 위해 도포되는 고착제의 경화성을 조절하여 과도한 경화성으로 인해 여과포가 파손되는 것을 방지할 수 있는 절곡형 필터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면이 타공된 관형의 몸체가 있고, 상기 몸체 상부에는 나팔관 형태의 벤츄리가 몸체 내부까지 삽입된 상태로 장착된 입구부가 일체로 구비된 케이지와; 상기 케이지의 형태에 맞게 제작되어 그 외부면에 밀착되게 씌워지되, 그 상부에는 케이지보다 연장된 길이를 갖도록 형성된 헤드부가 케이지의 입구부 끝단에서 내부로 접혀 그 내부 벽면에 밀착되며, 케이지의 몸체와 접촉되는 부위는 다수의 주름부가 형성된 반면, 그 하부는 비주름부로 형성된 상태에서 몸체의 바닥면이 외부로 노출되지 않게 폐쇄면을 갖는 여과재;로 구성된 것을 특징으로 하는 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터를 제공한다.

삭제

이상과 같은 본 발명의 여과재의 교체가 가능한 절곡형 필터는 케이지와 여과재를 고정하기 위한 상부 및 하부 캡이 필요 없이 봉제된 여과재를 케이지에 용이하게 결합시키고 분리가 가능하도록 함으로써 여과재의 교체가 가능하며, 이를 통해 필터부의 재활용 및 분리수거가 가능하다는 효과를 가져 온다.

또한, 본 발명은 케이지 상단에 내부로 절곡된 경사부를 형성하여 주입되는 압축공기의 압력을 자체적으로 높여 세정효율을 높이고, 하단에는 분진이 침적되는 공간을 형성하여 필터의 수명향상 및 교체시기를 늘릴 수 있다는 또 다른 효과를 가져온다.

또한, 본 발명은 섬유유연성 계면활성제가 적정량 첨가된 고착제 조성물을 통해 경화성을 조절하여 외부충격에 의해 여과재가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다는 또 다른 효과를 가져 온다.

도 1은 종래에 사용되고 있는 주름형 필터를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 주름형 필터를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 주름형 필터를 나타낸 결합 사시도.
도 4는 도 3의 주름형 필터를 나타낸 단면도.

이하에서는 본 발명의 절곡형 필터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 주름형 필터를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 주름형 필터를 나타낸 결합 사시도이며, 도 4는 도 3의 주름형 필터를 나타낸 단면도이다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 절곡형 필터는 그 구성요소가 내부에 위치되어 그 골격을 이루는 관형의 케이지(10)와, 상기 케이지(10)의 외주면을 감싸고 있는 여과재(20)로 만 구성되어 있다.

먼저, 케이지(10)는 외주면이 타공된 관형의 몸체(11)가 있고, 상기 몸체(11) 상부에는 나팔관 형태의 벤츄리(13)가 몸체 내부까지 삽입된 상태로 장착된 입구부(12)가 일체로 형성된다. 상기 케이지(10) 중 몸체(11)는 외측에 위치되는 여과재(20)를 지지하는 역할과 필터 내부의 압력이 부분적으로 쏠리는 것을 방지하게 되며, 그 재질로는 형태 안정성이 우수한 고강도 스틸을 사용하고 그 외주면을 펀칭(Punching) 가공하여 형성된다.

또한, 입구부(12)에 장착된 벤츄리(13)는 여과시에는 청정 공기가 외부로 배출되는 통로 역할을 하며, 세정(펄스)시에는 압축공기가 분사관에서 분사될 때 여과되어 배출되는 청정공기의 흐름을 차단하면서 주위의 청정공기를 압축공기량의 약 5~7배 정도 유인하여 케이지 내부에서 외부로 가압하면서 몸체 표면에 균일하게 분사하여 여과재 표면에 응집된 먼지 층을 털어주어 일정한 압력손실을 유지하며 집진기가 연속으로 가동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기와 같은 벤츄리(13)는 상하부 모두 나팔관 모양으로 모의실험(Simulation Test)에 의한 적합한 구조로 설계되어 많은 청정공기를 유인하여 세정공기로 이용하도록 함으로서 압축공기 소모량을 절감하여 운전 동력비를 절감함은 물론 집진 시 필터가 압축되며 세정 시에는 팽창되는 반복 피로현상을 줄여 필터의 수명을 연장시키므로 유지 보수비용도 현저하게 절감된다.

또한, 여과재(20)는 케이지(10)의 형태에 맞게 제작되어 그 외부면에 씌워지되, 그 상부에는 케이지(10)보다 연장된 길이를 갖도록 형성된 헤드부(21)가 케이지(10)의 입구부(12) 끝단에서 내부로 접혀 그 내부 벽면에 밀착되며, 케이지(10)의 몸체(11)와 접촉되는 부위는 다수의 주름부(22)가 형성된 반면, 그 하부는 비주름부(23)로 형성된 상태에서 몸체(11)의 바닥면이 외부로 노출되지 않게 폐쇄면을 갖도록 제작되어 있다.

상기 여과재(20)의 헤드부(21)를 케이지(10)의 입구부(12) 내부 벽면에 밀착시킨 상태에서 고정하는 방법으로는 여과재(20)의 헤드부(21)가 형상을 유지하도록 봉제하거나, 열융착 또는 초음파 융착을 통해 입구부(12) 내부 벽면에 밀착되도록 봉합함으로써 케이지(10)와 견고하게 고정가능하며, 이러한 방법은 당해 종사자라면 용이하게 적용할 수 있는 부분이다.

이러한 여과재(20)의 제조방법을 살펴보면 먼저 그 원단으로 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리페닐렌설파이드, 메타아라마이드의 섬유를 부직포 형태로 제작한 것을 선택하며, 다만 여과재로 적용을 위해 300~500회/m²의 니들펀칭(Needle Punching)을 전처리 공정으로 수행한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

삭제

상기와 같이 고착제 조성물이 도포된 여과재(20) 원단은 저온 건조를 거쳐 용매 성분을 제거하고 절곡에 적합한 정도의 뻣뻣함을 갖도록 하며, 이 때 여과재(20) 원단이 너무 뻣뻣하게 되면 절곡과정에서 손상되어 인장 강도가 낮아지고, 그 결과 카트리지 필터백의 수명이 짧아질 수 있기 때문에 저온 건조의 온도는 80℃ 이하가 바람직하고, 생산성을 고려하면 50 ~ 80℃ 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

이러한 저온 건조된 여과재(20) 원단은 50 ~ 100℃로 예열한 후 절곡기를 이용하여 주름형태로 절곡한 다음 경화 단계를 거쳐, 본 발명에 사용될 여과재를 완성하게 된다.

아울러, 상기 여과재(20)의 외주면에는 부직포 재질의 밴드(30)가 일정 간격을 두고 둘러져 있으며, 이러한 밴드(30)는 케이지(10)에 여과재(20)를 고정시키고 그 형태를 유지함과 동시에 케이지(10) 내부에 세정시에 압력이 걸릴 경우 여과재(20)가 부풀어 오르는 것을 방지하기 위해 장착된다. 특히 이러한 밴드(30)는 신축성 재질의 부직포를 사용함으로써 내부압력에 유연하게 대처할 수 있어 기존 플라스틱 밴드의 단점인 깨어지는 현상을 해소할 수 있고 탈부착이 용이하다는 장점을 갖고 있다.

이상과 같은 본 발명은 석재 가공분진, 제약 및 화학분진, 금속 및 목재 분진 등의 각종 산업현장에서 발생되는 분진을 여과하기 위한 장치로서, 사용 중에 케이지와 여과재를 고정하기 위한 상부 및 하부 캡이 필요 없이 제봉된 여과재를 케이지에 용이하게 장착시키고 분리가 가능하도록 함으로써 여과재의 교체가 가능하며, 이를 통해 필터부의 재활용 및 분리수거가 가능할 뿐만 아니라, 케이지 상단에 내부로 절곡된 경사부를 형성하여 주입되는 압축공기의 압력을 자체적으로 높여 세정 및 여과 효율을 높이고, 하단에는 분진이 침적되는 공간을 형성하여 필터의 수명향상 및 교체시기를 늘릴 수 있다.

10 : 케이지
11 : 몸체
12 : 입구부
13 : 벤츄리부
20 : 여과재
21 : 헤드부
22 : 주름부
23 : 비주름부
30 : 밴드

Claims (4)

1. 외주면이 타공된 관형의 몸체가 있고, 상기 몸체 상부에는 나팔관 형태의 벤츄리가 몸체 내부까지 삽입된 상태로 장착된 입구부가 일체로 구비된 케이지와;
   상기 케이지의 형태에 맞게 제작되어 그 외부면에 밀착되게 씌워지되, 그 상부에는 케이지보다 연장된 길이를 갖도록 형성된 헤드부가 케이지의 입구부 끝단에서 내부로 접혀 그 내부 벽면에 밀착되며, 케이지의 몸체와 접촉되는 부위는 다수의 주름부가 형성된 반면, 그 하부는 비주름부로 형성된 상태에서 몸체의 바닥면이 외부로 노출되지 않게 폐쇄면을 갖는 여과재;로 구성된 것을 특징으로 하는 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 여과재는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리페닐렌설파이드, 메타아마이드의 섬유 중에 하나를 원료로 하여 부직포 형태로 제작한 후 300~500회/m²의 니들펀칭(Needle Punching)을 통해 결속된 것을 특징으로 하는 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 여과재의 외주면에는 부직포 재질의 밴드가 일정 간격을 두고 둘러져 있는 것을 특징으로 하는 여과재의 교체가 가능한 주름형 필터.

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