KR101493007B1 - 필터 배열구조 - Google Patents

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Abstract

유체에서 불순물를 제거할 수 있는 필터 배열구조가 개시된다. 필터 배열구조(10)는 유체의 경로상에 설치된 복수개의 스크린부(screen protion, 18, 20)를 포함한다. 스크린부는 제 1스크린부(18)와, 이에서 소정거리 이격되어 설치된 제 2스크린부(20)를 포함한다. 소정거리는 입자의 길이에 의하여 결정될 수 있다. 필터 배열구조(10)는 수용구조(nested configuration) 내에 2개의 필터(18, 20)가 위치하고 있는 하우징(16)에 장착될 수 있다. 필터를 이용하는 입자 감지장치가 개시된다.
필터 배열구조, 입자 감지장치, 스크린부, 입자

Description

필터 배열구조{FILTER ARRANGEMENT}
본 발명은 유체상에 포함되어 있는 입자를 제거하기 위하여 사용되는 필터 배열구조및 그 필터를 사용하는 입자 감지장치와 관련된다.
광학 입자감자징치에서, 입자의 존재는 샘플을 투과하는 전자기(EM, electromagnetic) 광선(radiation)의 산란정도를 모니터링 함으로서 검출된다. 그런데 먼지, 섬유부스러기 또는 벌레와 같은 예상치 못한 불순물이 검출 챔버의 검출 위치에 들어오게 되는 경우가 있다. 이와 같은 불순물들이 EM 광선에 부딪히면, 검출 챔버 내에서 산란이 급격하게 커지게 되어, '잘못된 결과'가 검출된다. 이와 같은 현상은, EM 검출기 내부의 "관심 영역(region of interst)"이라 불리는 위치에 예상치 못한 불순물이 들어가게 되는 경우에 발생한다.
검출 챔버에 예상치 못한 불순물이 들어가데 되는 것을 막기 위하여, 입자 검출장치는 필터를 검출 챔버 앞에 설치한다.
스모크(smoke) 감지 시스템의 유입구에서 필터링을 하는 방법 중의 하나로서, 종이나 이와 유사한 재질의 벌크 필터(bulk filter)를 사용하여 필터링하는 경우가 있다. 이와 같은 필터는, 크기가 큰 먼지 입자나 막대형상의 섬유부스러기 등 을 제거함에 효과적인 반면에, 검출하기를 원하던 스모크 입자도 제거하는 경향이 있는 문제점이 있다.
벌크 필터의 경우에 있어서, 공기의 흐름(예를 들어, 스모크)에서 부터 검출하기 원하던 입자를 제거하는 정도는 필터 부재가 막히면서 점점 더 심해진다. 이와 같은 필터 부재의 막힘은 시스템을 통과하는 공기의 유동에 미치는 영향보다는, 유동되는 공기에서 스모크 입자를 제거하는 효과에 더 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서, 필터의 통과에 따른 압력감소에 따른 일련의 효과는 상대적으로 작다. 더욱이, 이와 같은 필터는 일반적으로 전체 시스템에 미치는 압력 강하의 영향을 작게 하기 위하여 작은 마찰을 갖도록 설계되기 때문에, 필터가 막힘으로 인한 유체 흐름 변화의 효과는 측정의 정밀도를 신뢰하지 못하게 할 정도는 아니다.
벌크 필터를 대신하여, 검출기의 흡입구에 그물망 스크린(mesh screen)을 설치할 수 있다. 이와 같은 스크린은 감지 챔버로 그물망 스크린의 그물코(hole) 크기보다 큰 입자가 들어가는 것을 막을 수 있다. 그러나 그와 동시에 작은 입자들은 통과될 수 있다. 그런데 막대형 입자(elonggate particle)의 경우에 있어서, 그와 같은 입자가 그물망 스크린의 그물코 보다 길지만, 그 단면이 그물코의 크기봐 작은 경우에 그물망과 나란한게 정렬된 입자는 그물망 스크린을 그대로 통과할 수 있다는 점에서, 그물망 스크린에서 막대형 입자는 문제점을 발생시킬 수 있다.
게다가, 막대형 입자 중 일부는, 그물망 스크린에 잠시 걸려 있다가 막대형 입자의 방향이 그물망과 나란하게 바뀌면서 스크린을 통과할 수도 있다. 종래에는, 이와 같은 문제점을 해결할 기구적인 해결책을 찾지 못하였던 관계로, 소프트웨어적인 방법이 요구되었다.
필터를 사용하지 않고 분진 입자로 인한 영향으로 부터 자유로울 수 있는 스모크 감지장치가 알려져 있다. 그러나 막대형 입자는 이와 같은 장치에서도 여전히 문제가 될 수 있다. 왜냐하면, 스모크 감지장치의 감지 영역 내부에 막대형 입자들이 쌓여있게되면, 어느 순간에 검출 에러를 일으키게 될 수 있기 때문이다.
실질적으로, 막대형 입자 중 일부는, 관심 영역을 상대적으로 빠른 속도로 이동할 수 있으며, 이로 인하여 검출 상에 있어서 일시적인 오류를 발생시킬 수 있다. 통상적으로, 이와 같은 문제점은 검출 소프투에어의 알고리즘을 적절히 조절하여 처리할 수 있다. 그러나 관심 영역 내부의 검출기 내부에 들러 붙어 쌓여있게 됨으로서 지속적인 오류가 발생할 수 있다. 이와 같은 오류를 일으키는 입자의 길이는 특정 스모크 감지장치의 내부 구조에 좌우된다. 즉, 표면에 적층되면 관심 영역에까지 영향을 미칠 수 있을 만큼 길이가 긴 입자의 경우에 감지장치에 영향을 미칠 수 있으며, 관심영역으로 연장되지 못하는 길이가 짧은 입자는 감지장치에 영향을 미칠 수 없음을 의미한다.
이상에서 언급된 기술내용은 그 것들이 선행기술임을 인정하거나, 그와 같은 결론들이 발명자에 의하여 도출된 것은 아니며, 단지 당해 기술분야 통상의 지식을 가진자가 일반적으로 알 수 있는 내용을 기술한 것에 불과하다.
본 발명은, 유체의 경로상에 상대적으로 가까운 거리 서로 이격된 복수개의 스크린부를 설치함으로서, 막대형 입자(elongate patrcicle)을 효과적으로 제거할 수 있다.
제 1스크린부는, 제 1스크린부의 구멍(그물코, hole)의 크기보다 큰 입자를 걸러낼 수 있음은 물론, 막대형 입자의 경우에는 단면이 구멍의 크기보자 작은 경우라 하더라도 걸러낼 수 있다. 그러나, 만약 적어도 하나의 추가적인 스크린을 제 1스크린의 하류쪽에 더 추가한다면, 복수개의 스크린부에 의한 입자의 제거 비율은 보다 커질 수 있다.
이와 같은 개선된 필터링은 제 2스크린부가 다음 중 어느 하나 또는 그 조합에 의한 효과를 발생시키기 때문으로 추측된다.
1. 서로 인접한 스크린부 사이의 이격 거리보다 길이가 긴 입자는 동시에 2개의 스크린부에 맞닿게된다. 따라서 이와 같은 입자가 필터 배열구조를 통과하기 위해서는, 2개의 스크린부를 동시에 통과할 수 있는 경로를 획득해야 한다. 그러나 2개의 스크린부에 동시에 맣닿아 있는 입자는 움직임을 획득하기 위한 자유도가 제한됨으로 인하여 2개의 스크린을 비집고 나갈 수 있는 능력이 떨어진다.
2. 제 1스크린을 통과한 막대형 입자는 통상적으로 스크린에 의하여 유체의 흐름과 나란한 방향으로 정렬될 수 있다. 이와 같은 경우에, 유체의 흐름 방향에 대하여 상류측에 위치한 스크린부가 유체의 흐름에 난류 영역(zone of turblulent flow)을 일으키게 되면, 스크린부 사이의 거리보다 짧으며 나란한 방향으로 정렬되었던 입자가 스크린부의 사이에서 회전할 수 있다고 볼 수 있다. 만약, 제 2스크린부가 이와 같은 난류 영역 내부 또는 난류 영역 바로 뒤에 위치한다면, 입자들은 유체의 흐름 방향에 대하여 하류측에 위치한 제 2스크린부의 구멍에 나란하게 정렬되지 않을 것이기 때문에 입자를 거를 수 있는 능력이 향상될 수 있다.
본 출원의 상세한 설명과 청구항에서, "스크린 작용영역(screen interaction region)"은 유체의 흐름 방향을 기준으로 할 때 제 1스크린부를 지난 하류측을 의미한다. 이 영역에 제 2스크린부가 위치할 수 있으며, 이에 위치한 제 2스크린부는, 동일한 유체의 흐름에서 동일한 분포를 가진 동일한 입자에 노출되어 있을 경우에 제 1스크린이 없는 경우에 비하여 막대형 입자를 차단하는 효과가 향상된다. 입자 크기의 분포는 제 1스크린부를 통과한 이후의 입자 크기의 분포이다. 입자 길이와 동일하거나 작은 이격거리를 갖도록 스크린부를 배치함으로 인하여 특정한 길이의 입자를 걸러낼 수 있다.
도 1A에서 화살표방향 유체의 흐름(104)이 있는 경우에 챔버(102) 내부에서 스키린 작용영역(100)을 예시적으로 도시하였다. 스크린(100)의 바로 뒤에서는, 스크린(100)에 의하여 발생된 난류(turbulent flow) 영역(106)이 존재한다. 막대형 입자는 스크린을 통과하게 되면 유체의 흐름의 방향으로 정렬되는 경향이 있기 때문에, 난류 영역(106)은 정렬된 입자를 회전시킬 수 있다. 어떠한 경우에는, '108'로 표시된 영역인 추가영역에 이르기까지 유체 흐름의 방향으로 입자들이 재정렬되지 않을 수 있다.
본 출원의 상세한 설명 또는 청구항에서 검출장치를 위한 "임계 입자길이"는 입자 검출장치의 관심영역에 들어가 이에 부착될 수 있는 입자의 최소길이를 의미한다. 어떠한 경우에는, (예를 들어, 특정한 유체흐름에서의 입자 검출장치의 경우) 검출장치의 임계 입자길이를 고려함으로서 관심 영역으로부터 상류측만을 관심있게 살피는 것으로 충분할 수 있다.
도 1B는 스모크 검출장치(smoke detector, 2)를 도시하였으며, 입계 입자길이의 개념을 이 도면을 통하여 설명하도록 한다. 스모크 검출장치(2)는 광산란 타입이며, 챔버(4)를 통과하는 집속 광(focussed beam, 1)을 생성하기 위한 광소스(6)와 렌즈(8)가 일 측에 마련된 관형태의 검출챔버(4)를 포함한다. 도시된 검출장치의 광소스(6)는 레이져이나, 광소스는 레이져가 아닌 다른 것도 가능하다. 광(1)은 챔버(4)의 타 끝단의 광 흡수체(3)를 향한다. 유입구(5)와 유출구(7)가 유체 흐름을 유도하기 위하여 마련되며, 유입구(5)와 유출구(7)는 챔버(4)를 비스듬하게 가로질러 그 방향이 광 흡수체(3)의 근방에서 광(1)과 교차되도록 마련된다. 산란된 빛을 감지하는 광 검출기(photo detector, 9)는 광 흡수체(3) 근방의 독립공간(enclosure, 11) 내부에 마련된다. 광 검출기(9)는 시야각(viewing angle, 13) 안으 광으로부터 산란되는 광을 수광할 수 있다. 따라서, 입자가 광 검출기(9)에 의하여 관찰되는 영역(즉, 관심 영역(15))에 진입하면, 광 검출기(9)로 강한 산란광이 입사될 수 있다.
상술한 바와 같이, 특정한 길이의 막대형 입자가 검출 장치(2)의 내부 벽면에 부착될 수 있으며, 관심 영역(15)에의 막대형 입자의 부착 또는 반복적인 입력으로 인하여, 오류가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제점을 발생할 수 있는 입자의 최소길이(임계 입자길이, critical particle length)는 관심 영역 사이의 최소 길이 및 검출 챔버 내벽에 의하여 결정된다. 이 예에서, 관심 영역과 검출 챔버 내벽 사이의 최소거리는 참조 번호(21)에 의하여 지시되며, 참조 번호(21)는 검출 장치의 임계 입자길이에 의하여 결정된다.
검출 장치(2)의 챔버(4)로 주입된 유체의 흐름으로부터 막대형 입자를 제거하기 위해서, 유입구(5)에는 2개의 필터(118, 112)가 마련된다. 이 필터들은, 유체 흐름의 방향을 고려하여, 서로 이격되어 나란하게 위치하며, 그 이격 거리는 검출 장치(2)의 임계 입자길이(21) 보다 짧다. (스크린들이 유체 흐름에 대하여 직각방향으로 위치한느 것에 비하여) 필터들은 상대적으로 넓은 표면적을 확보하기 위하여 유입구(5)의 축방향에 대하여 일정한 각도를 가지도록 설치되는 것이 유리하다.
어떠한 경우에 있어서, 입계 입자길이 보다 크거나 같은 모든 막대형 입자를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 다른 경우에 있어서는 그와 같은 모든 입자를 반드시 제거해야할 필요가 없을 수도 있다. 예를 들어, 어떠한 상태에서는 요구되는 입자의 분포가 임계 입자길이 보다 긴 입자가 적게 포함되면서도 임계 길이(threshold length)보다는 짧은 경우여야 할 때가 있다. 이와 같은 상황에서는, 수용할 수 있는 신뢰성은 임계 길이 보다 짧은 입자를 필터링하기 위한 시도 없이 달성될 수도 있다.
도 2는 입자 검출 시스템을 형성하기 위한 입자 검출기(paricle detection apparatus, 14)의 입력포트(input port)에 결합되는 필터 배열구조(10)의 사시도이다. 도시된 예와 같이, 입자 검출기는 Xtralis PTy Limited 사의 VESDA®와 같은 스모크 감지기가 사용될 수 있다. 필터 배열구조(10)는 스모크 감지기(14)의 샘플링 파이프 배관(미도시)과 입력 포트(12) 사이의 유체 경로 상에 위치한다. 필터 배열구조(10)는 2개의 필터들(18, 20)을 수용하는 구조를 포함하는 하우징(16)을 포함한다. 하우징은 커버(22)에 의하여 차폐되며, 하우징(16)과 커버(22) 사이의 실(seal, 24)에 의하여 실링된다. 실 사용상에 있어서, 필터들(18, 20)은 하나의 필터(20)의 안에 다른 필터(18)가 수용되는 형태로 배치된다. 필터들(18, 20)은 제 1필터(18)의 필터링 스크린의 형상으로 마련되며, 제 2필터(20)는 그 표면 영역 전체가 실질적으로 다른 하나에 대하여 소정의 거리 이격되도록 유지된다.
실 사용에 있어서, 샘플 배관으로부터의 유체의 흐름은 유입 포트(26)를 통하여 필터 하우징(16)으로 유입되고, 필터 하우징(16)의 유출 포트(28)로 유출되기 전에 제 1필터(18)와 제 2필터(20)의 필터링 스크린을 순차적으로 통과한다. 또한, 유출 포트(28)를 통해 유출된 유체는 스모크 감지기(14)의 입력 포트(12)로 유입된다.
도 3은 도 2 필터(18)의 내부 구조의 사시도이다. 필터는 상부 플레이트(200)와, 하부 플레이트(202)와, 그 사이에 관형상(tubular)으로 형성된 필터 본체(204)를 포함한다. 상부 플레이트(200)에는 필터(18) 내부로 공기가 들어갈 수 있는 개구(210)가 형성된다. 적절한 실시예에 있어서, 필터 본체(204)는 스텐레이스 스틸 그물망이다. 필터(18)의 상부 플레이트(200)는 필터 배열구조(10)의 하우징(16)에 수용될 수 있는 형상이며, 하우징(16)에서 필터 바스켓(18)의 제거를 손쉽게 할 수 있도록 하는 손잡이부(206)가 마련된다. 하부 플레이트(202)에는 외부 바스켓(도 4의 20)의 필터(304)와 내부 바스켓(18)의 필터(204) 사이에서 일정거리 이격상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여 제 2필터 바스켓(20)과 필터 바스켓(18)이 상호 정렬되도록 하는 위치조정 핀(208)이 마련된다.
도 4에는 본 발명의 적절한 실시예에 따른 외부 바스켓(20)을 도시하였다. 필터(20)는 내부 필터 바스켓(18)의 전체적인 형상과 유사하며, 상부 플레이트(300)와, 하부 플레이트(302)와, 그 사이에 마련된 관형 상의 필터 본체(304)를 포함한다. 상부 플레이트(300)에는 내부 필터(18)가 그 안으로 들어갈 수 있는 크기의 개구(306)가 형성된다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 하부 플레이트(302)에는 바스켓(18, 20)의 필터(204, 304) 사이에서 실질적으로 일정한 거리가 유지되도록 내부 바스켓(18)과 외부 바스켓(20)의 위치를 조정할 수 있는 위치조정 핀(208)을 수용할 수 있는 홈부가 마련된다.
도 5에는 본 발명의 적절한 실시에에 따른 필터 배열구조(10)의 하우징(16)의 단면도가 도시되었다. 하우징(16)은 2개의 필터(18, 20)가 수용될 수 있도록 박스형으로 마련된다. 하우징(16)에는 유입구(26)와 유출구(28)가 마련된다. 유입구(26)는 유입 파이프에 결합되어 실링될 수 있도록 단차가 형성된 연결구가 마련된다. 유출구(28)에는 스모크 감지장치 또는 파이프의 유입 포트에 삽입되어 실링될 수 있도록 테이퍼진(tapered) 벽면이 마련된다. 하우징(16)의 내벽면에는 필터 바스켓(18, 20)의 상부 플레이브(200, 300)을 수용하여 하우징 챔버(406)의 내부에 지지할 수 있도록 가이드 구조(404)가 마련된다. 하우징(408)의 개부측은 커버(22)에 의하여 차폐되고, 실(seal, 24)에 의하여 실링된다.
도 6은 필터 배열구조(10)의 조립된 단면도이다. 도시된 바와 같이, 필터 바스켓(18)은 외측 필터 바스켓(20)의 내측에 수용되며, 이 두 구성요소는 하우징(16)에 의하여 형성된 내부 공간(406)에 위치한다. 하우징은 커버(2)에 의하여 차폐되고, 실(seal, 24)에 의하여 실링된다.
실 사용에 있어서, 하우징(16)의 유입구(26)로 입자와 함께 유체가 화살표(500) 방향으로 유입되어, 내부 필터(18)의 내부 공간으로 이동한다.
그리고 나서 유체는 내부 필터 바스켓(18)을 통과한 후 내부필터 바스켓(18)과 외부 필터 바스켓(20) 사이의 공간(502)을 통과한 다음, 화살표(504)로 표시한 바와 같이, 외부 필터 바스켓(20)의 필터을 통과한다. 그 다음에, 유체는 화살표(508)로 표시한 바와 같이, 외부 필터 바스켓의 외측을 통하여 이동한 후에 유출구(28)로 배출된다.
본 발명의 적절한 실시예에서, 내부 필터링 바스켓(18)과 외부 필터링 바스켓(20)의 필터 재질은 그물코(mesh)의 싸이즈가 100/42 인 스테인레스 스틸이다. 그물코의 싸이즈는 xx/yy로 표시되며, xx는 임페리얼 메쉬 싸이즈(imperial mesh size)(인치(inch)당 구멍의 수)이며, yy는 그물망을 형성하는 와이어의 대략적인 표준 와이어 치수이다.
본 실시예에서, 그물망 스크린은 동일한 크기의 그물코가 사용된다. 그러나 서로 다른 크기의 그물코가 사용됨으로서 기대되는 유리한 효과도 있을 수 있다. 제 1,2 바스켓(18, 20)의 그물망 층 사이의 이격 간격은 4mm이다. 본 실시예에 따르면, 상술한 제 1포집(capturing) 메커니즘에 의하여 길이가 4mm 보다 큰 입자는 걸러질 수 있다. 또한 제 2포집 메커니즘에 의하여 4mm 이하의 입자의 경우에도 포집되는 비율이 증가될 수 있다.
샘플 유체로부터 막대형의 입자를 제거하기 위한 상술한 그물망의 싸이즈 등은 Xtrailis Pty Limted 사에서 생산된 VESDA® LaserPLUS와 같은 스모크 감지기에 최적화 된 수치이다. 따라서 다른 종류의 감지장치를 사용하는 다른 상황이나, 유체 흐름의 정도 또는 입자의 크기가 달라진다면 상술한 값과 다를 수 있다. 또한 유체가 공기가 아닌 경우라면, 최적화된 스크린의 크기 및 스크린부 사이의 이격거리 등은 상술한 바와 다를 수 있다.
도 7A 및 7B에는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 겹쳐지는 3개의 스크린부를 포함하는 필터 부분이 도시되었다. 도 7A는 필터 배열구조(700)의 사시도를 도시하였으며, 도 7B에는 그 단면도를 도시하였다. 필터 배열구조(700)는 상대적을 작은 홀(hole) 싸이즈의 외측 스크린부(702, 704)를 포함한다. 외부 레이어(702, 704) 사이에 위치한 부분은 스페이서(spacer, 이격수단, 706)이다. 본 실시예에서, 스페이서(706)는 외부 스크린부(702, 704) 보다 큰 홀 싸이즈의 스크린(screen)이다. 본 실시예에서, 외부 스크린부(702, 704)는 내부 스크린부 레이어(706)와 서로 다른 면에서 맞닿으며, 필터 배열구조(700)의 필터링에 있어서 주요한 역활을 한다. 도 7B의 단면도에 도시된 바와 같이, 스페이서(706)은 외부 스크린부(702, 704) 간의 이격이 유지될 수 있도록 하는 동시에, 필터 배열구조를 통과하는 유체에 최소한의 영향을 주면서도 구조가 일정한 기구적인 강도를 유지할 수 있도록 한다.
외부 스크린부(702, 704)의 일 실시예는 1차원 구조의 와이어 그물망이다. 내부 스크린부(706)는 외부 스크린부(702, 704)의 이격을 유지시킬 수 있는 와이어 구조가 선택될 수 있다. 또한, 스페이서(706)는 주조된(moulded) 플라스틱 스크린과 같은 다른 재질일 수도 있다.
도 8에는 원통형의 필터(802, 804)가 동심원 형상으로 배열된 필터 배열구조(80)의 실시예를 도시하였다. 이와 같은 실시예는, 스모크 감지장치에서 많이 사용되고 있는, 원통형의 하우징의 측면에 (다수개의) 유입구가 형성된 감지장치를 사용하는 장치에서 사용될 수 있다.
이와 같은 구조에서는 메쉬(mesh) 형태의 스페이서가 필요하지 않을 수 있으나, 스크린의 외부 레이어 사이를 이격시켜서 유체가 외부 스크린부를 통과할 수 있도록 하는 다른 형태의 스패이서 배치구조(복수개의 구분된스패이서와 같은)를 포함할 수 있다.
필터 배열구조를 통고하는 입자의 개수를 더욱 줄이기 위하여, 2개 이상의 스크린부가 본 발명의 특정한 실시예에서 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 다른 하나에 의한 스크린 작용영역의 구간에 2개의 스크린부가 위치할 것이 요구된다. 그러나 제 1스크린부의 하류 측의 모든(또는 일부의) 스크린부가 하나 또는 그 이상의 상류측 스크린부에 의하여 발생된 스크린 작용영역에 위치할 수도 있다.
어떠한 경우에는, 상술한 스크린 작용효과는 접혀져 있는 1개의 스크린에 의하여서도 달성될 수 있다. 예를 들어, U-자형으로 접혀 있거나, (원통형 튜브의 직경방으로) 일측면에서 타측면으로 가로질러 유체가 관통될 수 있는 튜블라(tubular) 스크린과 같은 경우일 수 있다.
스크린부의 그물코(hole)은 적절한 형상으로 마련될 수 있으며, 그 형상이 반드시 일정해야 하는 것은 아니며, 스크린부 사이 또는 스크린부 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
발포(foam) 또는 벌크 필터에 있어서, 그물의 개수가 복수개가 된다고 하여 스모크 입자의 감소가 점진적으로 증가되는 것은 아닐 수 있다. 그러나 이와 같은 경우에, 유체의 유동비(flow rate)는 감소될 수 있다. 스모크 입자의 감지에 실패할 수 있는 조건을 알아내고, 스모크 감지에 필요한 최소한의 상황에 도달하기 전 적절한 시점에서 이를 알려줄 수 있는 안정적인 메커니즘이 실험에 의하여 구체화 되고 있다.
본 발명 및 명세서에 개시된 각각의 구성요소 또는 도면 등에서 언급된 증거등은 두개 또는 그 이상이 조합될 수 있다. 이들 서로 다른 조합 모두는 본 발명의 다른 실시예를 구성할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "포함한다" 또는 이의 문법적인 변형들은 다른 구성요소나 특징들을 제외시킨다는 의미로 해석되어서는 안된다.
적절한 실시예가 발명 내용의 제한 없는 예시적인 형태로 아래와 같이 도시된다.
도 1A는 스크린부의 관심 영역을 가로지르는 유체 흐름을 도시하고 있다.
도 1B는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 사용하는 입자 검출기이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 필터 배열구조의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용할 수 있는 제 1필터의 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용할 수 있는 제 2필터의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 하우징의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열구조의 단면도이다.
도 7A는 본 발명의 일 실시예에 다른 필터 배열구조 일부의 도면이다.
도 7B는 도 7A에 도시한 필터 배열구조의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 필터 배열구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1양상은, 유체(fluid, 流體)에서 불순물을 제거할 수 있는 필터 배열구조에 있어서, 상기 필터 배열구조는, 유체 경로상에 복수개의 스크린부(screen portion)을 포함하며, 상기 복수개의 스크린부는, 제 1스크린부와 상기 제 1스크린부에서 소정거리 이격된 제 2스크린부를 포함하는 필터 배열구조를 제공한다.
상기 소정거리는, 상기 유체에서 제거될 입자의 임계길이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조인 것이 바람직하다.
적절한 실시예에서, 상기 필터 배열구조는, 입자 감지장치가 사용되는 공정 상의 유체로부터 불순물을 제거하기 위하여 사용되며, 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는, 상기 입자 감지장치에 의한 임계 입자길이보다 짧은 거리로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조이 가능하다.
바람직하게는, 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는, 상기 입자 감지장치의 임계 입자길이의 90% 보다 짧은 거리로 이격되어 있거나, 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는, 상기 입자 감지장치의 임계 입자길이의 50% 내지 80% 범 위 내의 거리로 이격되어 있을 수 있다.
적절한 실시예에서, 상기 입자의 임계길이는 0.25mm 내지 10mm 사이일 수 있다.
어떠한 실시예에서, 상기 필터 배열구조의 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부 사이의 이격은, 상기 유체의 유량이 분당 150리터(150ℓ/mim)보다 작은 경우로 최적화된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제 2양상에 따르면, 유체에서 불순물을 제거할 수 있는 필터 배열구조에 있어서, 상기 필터는 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 겹쳐진 복수의 스크린부를 가지며, 상기 복수의 스크린부 중 제 1스크린부는, 상기 제 1스크린부를 통과한 상기 유체가 통과할 스크린부와 이격수단에 의하여 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조가 제공될 수 있다.
본 발명의 제 3양상에 따르면, 유체에서 막대형의 입자(elongate particle)를 제거할 수 있는 필터 배열구조에 있어서, 상기 필터는 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 겹쳐진 복수의 스크린부를 가지며, 상기 복수의 스크린부 중 상기 유체의 흐름에 대하여 하측방향에 위치한 스크린부는, 상기 복수의 스크린부 중 상기 유체의 흐름에 대하여 상측방향에 위치한 스크린부와 상기 유체 흐름의 방향이 정렬되지 않음으로 인하여 발생되는 입자산란구간(paricle misalignemnent zone) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조가 제공될 수 있다.
전술한 양상에서, 상기 스크린부는 서로 다른 스크린이며, 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 배치되거나, 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는 실질적으로 나란하게 배치될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 스크린부는 그물망(mesh material) 형태로 마될 수 있다.
어떠한 실시예에 있어서, 상기 필터 배열구조는, 챔버(chamber)를 형성하는 적어도 하나의 벽면과, 유체가 상기 챔버로 유입되도록 마련된 적어도 하나의 유입구(inlet aperture)와, 상기 유체가 상기 챔버에서 유출되도록 마련된 적어도 하나의 유출구(outlet aperture)가 형성된 하우징과, 상기 챔버 내부에 마련되며, 상기 챔버의 상기 유입구에서 상기 유출구 사이에서 상기 유체가 형성하는 경로 상에 마련된 적어도 하나의 스크린부을 포함하는 적어도 하나의 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조일 수 있다.
필터는 바스켓(basekt) 형상을 포함하는 다양한 형태일 수 있다. 바스켓 형상의 필터인 실시예에서, 제 1바스켓 형상 필터는 제 2바스켓 형상 필터에 수용되는 형태일 수 있다.
상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는 그물망(mesh material) 형태로 마련되며, 상기 그물망의 그물코의 크기는 실질적으로 동일하거나, 상기 그물망의 그물코의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 필터 배열구조는, 상기 스크린부의 사이에 마련된 이격수단을 포함할 수 있다. 상기 이격수단은, 상기 스크린부가 적어도 하나의 소정 거리 이격되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 이격수단은 스크린(screen)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 이격수단은, 상기 스크린부의 이격 거리와 동일한 두께의 메쉬(mesh)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 이격수단은, 적어도 하 나의 주조품(moulded element)을 포함할 수 있다.
적절할 실시예로서, 상기 스크린부는 원통형(cylindrical)이며, 실질적으로 동심원을 이루며 배치될 수 있다.
본 발명의 제 4양상으로서, 유체로부터 불순물을 제거하기 위한 필터 배열주조에 있어서, 상기 필터 배열구조는, 상기 유체의 경로상에 배치된 복수개의 스크린부를 포함하며, 상기 스크린부는, 스크린 작용영역(screen interaction region)을 가지는 제 1스크린과, 상기 제 1스크린에서 이격배치된 제 2스크린을 포함하고, 상기 제 2스크린은 상기 제 1스크린의 상기 스크린 작용영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 배열구조가 제공될 수 있다.
본 발명의 제 4양상으로서, 전술한 양상에 따른 실시예의 필터 배열구조를 포함하는 입자 검출장치가 제공될 수 있다. 바람직하게, 입자 검출장치는 스모크(smoke) 검출장치일 수 있다.
본 발명의 다른 양상으로서, 샘플 유체에 포함된 입자를 검출하는 입자 검출장치에 있어서, 상기 입자 검출장치는, 상기 샘플 유체를 받아들이는 유입구와 상기 유입구와 연통되어 상기 샘플 유체를 수용하는 샘플 챔버(sample chamber)를 형성하는 벽면을 포함하는 하우징과, 상기 샘플 챔버 내부의 관심영역에 위치한 입자를 측정하기 위하여 정렬된 입자 검출 수단과, 상기 유입구로 유입된 상기 샘플 유체로부터 불순물을 제거하기 위한 필터 배열구조를 포함하며, 상기 필터 배열구조는, 상기 유체의 경로상에 위치한 복수개의 스크린부를 포함하고, 상기 복수개의 스크린부는, 제 1스크린부와 상기 제 1스크린부와 소정 거리 이격되어 위치하는 제 2스크린부를 포함할 수 있다.
상기 소정 거리는, 상기 유체로부터 제거될 상기 입자의 임계길이에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 임계길이는, 상기 벽면에 의하여 구획된 상기 샘플 챔버와 상기 입자 검출 수단의 관심영역 사이의 길이 중 가장 짧은 거리와 동일한 것이 바람직하다. 상기 스크린부 사이의 이격은, 상기 입자의 임계길이보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 본 발명의 양상 중 어느 하나에 의한 실시예에 따른 필터 배열구조를 포함하는 입자 검출 시스템에 있어서, 상기 입자 검출 시스템은, 유체의 경로상에서 상기 유체에 포함된 입자의 존재를 검출하는 입자 검출장치와, 상기 유체가 상기 입자 검출장치에 이르기 전에, 상기 유체의 적어도 어느 일 부분을 필터링하는 상기 필터 배열구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 검출 시스템에 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유체의 경로상에 상대적으로 가까운 거리 서로 이격된 복수개의 스크린부를 설치함으로서, 막대형 입자(elongate patrcicle)을 효과적으로 제거할 수 있는 필터 배열구조, 입자 검출장치 및 입자 검출 시스템이 제공될 수 있다.

Claims (29)

  1. 유체(fluid, 流體)에서 불순물을 제거할 수 있는 배열구조를 갖는 필터에 있어서,
    상기 배열구조는, 유체 경로상에 복수개의 스크린부(screen portion)을 포함하며,
    상기 복수개의 스크린부는, 제 1스크린부와 상기 제 1스크린부에서 소정거리 이격된 제 2스크린부를 포함하되,
    상기 소정거리는 상기 유체에서 제거될 입자의 임계길이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 필터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 배열구조는,
    입자 감지장치가 사용되는 공정 상의 유체로부터 불순물을 제거하기 위하여 사용되며,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는,
    상기 입자 감지장치에 의한 임계 입자길이보다 짧은 거리로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는,
    상기 입자 감지장치의 임계 입자길이의 90% 보다 짧은 거리로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는,
    상기 입자 감지장치의 임계 입자길이의 50% 내지 80% 범위 내의 거리로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 제 1항, 제 3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자의 임계길이는 0.25mm 내지 10mm 사이인 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제 1항, 제 3항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 배열구조의 상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부 사이의 이격은,
    상기 유체의 유량이 분당 150리터(150ℓ/mim)보다 작은 경우로 형성된 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 유체에서 불순물을 제거할 수 있는 배열구조를 갖는 필터에 있어서,
    상기 필터는 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 겹쳐진 복수의 스크린부를 가지며,
    상기 복수의 스크린부 중 제 1스크린부는, 상기 제 1스크린부를 통과한 상기 유체가 통과할 스크린부와 이격수단에 의하여 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 유체에서 막대형의 입자(elongate particle)를 제거할 수 있는 배열구조를 갖는 필터에 있어서,
    상기 필터는 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 겹쳐진 복수의 스크린부를 가지며,
    상기 복수의 스크린부 중 상기 유체의 흐름에 대하여 하측방향에 위치한 스크린부는,
    상기 복수의 스크린부 중 상기 유체의 흐름에 대하여 상측방향에 위치한 스크린부와 상기 유체 흐름의 방향이 정렬되지 않음으로 인하여 발생되는 입자산란구간(paricle misalignemnent zone) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 필터.
  10. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항, 제 8항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크린부는 서로 다른 스크린이며, 상기 유체가 순차적으로 통과할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 필터.
  11. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는 실질적으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 필터.
  12. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항, 제 8항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크린부는 그물망(mesh material) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 필터.
  13. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항, 제 8항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 배열구조를 갖는 필터에 있어서,
    상기 배열구조는,
    챔버(chamber)를 형성하는 적어도 하나의 벽면과, 유체가 상기 챔버로 유입되도록 마련된 적어도 하나의 유입구(inlet aperture)와, 상기 유체가 상기 챔버에서 유출되도록 마련된 적어도 하나의 유출구(outlet aperture)가 형성된 하우징과,
    상기 챔버 내부에 마련되며, 상기 챔버의 상기 유입구에서 상기 유출구 사이에서 상기 유체가 형성하는 경로 상에 마련된 적어도 하나의 스크린부을 포함하는 적어도 하나의 필터 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  14. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는 그물망(mesh material) 형태로 마련되며, 상기 그물망의 그물코의 크기는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 필터.
  15. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1스크린부와 상기 제 2스크린부는 그물망 형태로 마련되며, 상기 그물망의 그물코의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 필터.
  16. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항, 제 8항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배열구조는,
    상기 스크린부의 사이에 마련된 이격수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 이격수단은,
    상기 스크린부가 적어도 하나의 소정 거리 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 필터.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 이격수단은 스크린(screen)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 이격수단은,
    상기 스크린부의 이격 거리와 동일한 두께의 메쉬(mesh)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 이격수단은, 적어도 하나의 주조품(moulded element)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  21. 제 1항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 스크린부는 원통형(cylindrical)이며, 실질적으로 동심원을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 필터.
  22. 유체로부터 불순물을 제거하기 위한 배열구조를 갖는 필터에 있어서,
    상기 배열구조는,
    상기 유체의 경로상에 배치된 복수개의 스크린부를 포함하며,
    상기 스크린부는,
    스크린 작용영역(screen interaction region)을 가지는 제 1스크린과,
    상기 제 1스크린에서 이격배치된 제 2스크린을 포함하고,
    상기 제 2스크린은 상기 제 1스크린의 상기 스크린 작용영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 필터.
  23. 제 1항, 제 8항, 제 9항 또는 제 22항 중 어느 한 항의 배열구조를 갖는 필터를 포함하는 입자 검출장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 입자 검출장치는,
    스모크(smoke) 검출장치인 것을 특징으로 하는 입자 검출장치.
  25. 샘플 유체에 포함된 입자를 검출하는 입자 검출장치에 있어서,
    상기 입자 검출장치는,
    상기 샘플 유체를 받아들이는 유입구와 상기 유입구와 연통되어 상기 샘플 유체를 수용하는 샘플 챔버(sample chamber)를 형성하는 벽면을 포함하는 하우징과,
    상기 샘플 챔버 내부의 관심영역에 위치한 입자를 측정하기 위하여 정렬된 입자 검출 수단과,
    상기 유입구로 유입된 상기 샘플 유체로부터 불순물을 제거하기 위한 필터 배열구조를 포함하며,
    상기 필터 배열구조는, 상기 유체의 경로상에 위치한 복수개의 스크린부를 포함하고,
    상기 복수개의 스크린부는,
    제 1스크린부와 상기 제 1스크린부와 소정 거리 이격되어 위치하는 제 2스크린부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 검출장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 소정 거리는,
    상기 유체로부터 제거될 상기 입자의 임계길이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 입자 검출장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 임계길이는,
    상기 벽면에 의하여 구획된 상기 샘플 챔버와 상기 입자 검출 수단의 관심영역 사이의 길이 중 가장 짧은 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 입자 검출장치.
  28. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,
    상기 스크린부 사이의 이격은,
    상기 입자의 임계길이보다 작은 것을 특징으로 하는 입자 검출장치.
  29. 제 1항, 제 8항, 제 9항 또는 제 22항 중 어느 한 항에 의한 배열구조를 갖는 필터를 포함하는 입자 검출 시스템에 있어서,
    상기 입자 검출 시스템은,
    유체의 경로상에서 상기 유체에 포함된 입자의 존재를 검출하는 입자 검출장치와,
    상기 유체가 상기 입자 검출장치에 이르기 전에, 상기 유체의 적어도 어느 일 부분을 필터링하는 상기 필터 배열구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 검출 시스템.
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