KR101708411B1 - 유체 여과용 필터 요소 및 유체 여과 방법 - Google Patents

유체 여과용 필터 요소 및 유체 여과 방법 Download PDF

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Abstract

필터 요소가 필터 구조 및 필터 구조의 서로 대향하는 단부들에 부착된 제1 및 제2 단부 캡을 갖는다. 필터 구조는 외부 필터 팩, 내부 필터 팩, 및 외부 및 내부 필터 팩들 사이에 위치한 나선형 지지체를 포함한다. 나선형 지지체는 유로 및 나선형 지지체의 내부 표면 및 외부 표면 상의 지지 릿지를 가질 수 있다. 여과되지 않은 유체는 외부 필터 팩을 통해 외부에서 내부로, 및 내부 필터 팩을 통해 내부에서 외부로 통과될 수 있고, 상기 나선형 지지체의 지지 릿지는 외부 및 내부 필터 팩에 걸친 압력 강하와 관련있는 핀치력(pinching force)에 대하여 외부 및 내부 필터 팩을 지지한다. 여과물이 축방향으로 나선형 지지체의 유로를 따라 이송될 수 있고, 필터 요소로부터 배출될 수 있다.

Description

유체 여과용 필터 요소 및 유체 여과 방법{Filter elements and methods for filtering fluids}
본 발명은 유체 여과용 필터 요소 및 유체 여과 방법에 관한 것이다.
유체 여과용 필터 요소는 필터 매질을 포함하는 필터 팩(filter pack)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중공 실린더형 필터 팩의 경우, 통상적으로 단일 벽체(wall)를 구비하고 있으며, 유체는, 필터 팩의 외부로부터 내부의 방향으로, 또는 필터 팩의 내부로부터 외부의 방향으로, 상기 단일 벽체를 통하여 통과한다. 단일 벽체를 채용한 필터 팩은 여과 효율, 사용 수명 등의 측면에서, 증가되는 여과 수요에 비하여 충분히 만족스럽지 않은 성능을 보이고 있다. 그에 따라, 유체 여과용 필터 요소와 관련하여, 필터 요소 내의 공간을 더욱 효과적으로 이용할 수 있고, 깨끗한 필터 요소를 통한 더 낮은 초기 압력 강하, 매우 효과적인 여과, 향상된 오염물 제거 능력, 및 향상된 사용 수명을 제공할 수 있는 개선된 구조의 유체 여과용 필터 요소가 요구되고 있다.
본 발명에서 구현된 필터 요소들은 내부 중공 필터 팩(pack) 주위에 장착된 외부 중공 필터 팩을 갖는 전반적으로 실린더형인(cylindrical) 필터 구조 및 필터 구조의 서로 대향하는 양 단부의 단부 캡들을 포함한다. 본 발명에서 구현된 방법은 여과되지 않은 유체를 외부 및 내부 필터 팩을 통해 동시에 서로 반대의 방사상(radial) 방향으로 통과시키는 단계를 포함한다. 각각의 필터 팩이 임의의 다양한 원하지 않은 물질들을 필터 팩을 통해 흐르는 여과되지 않은 유체로부터 제거하는 필터 매질을 갖는다. 그러므로 필터 팩이 여과물(filtrate) 또는 투과물(permeate)로 알려진 여과된 유체(filtered fluid)를 생성하고, 여기에는 원하지 않는 물질(들)이 거의 없거나 아예 없다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 필터 요소들이 필터 구조 및 필터 구조의 제1 및 제2 단부에 부착된 제1 및 제2 단부 캡을 포함한다. 필터 구조는 필터 매질을 포함하는 전반적으로 실린더형인 내부 필터 팩, 필터 매질을 포함하는 전반적으로 실린더형인 외부 필터 팩, 및 전반적으로 실린더 나선형인 지지체를 갖는다. 외부 필터 팩은 내부 필터 팩 주위에 위치하고, 나선형 지지체는 외부 및 내부 필터 팩 사이에 위치한다. 나선형 지지체는 내부 표면, 외부 표면, 내부 및 외부 표면 상에 여러개의 지지 릿지(support ridge) 및 유로를 갖는다. 이러한 지지 릿지 및 유로는 나선형 지지체의 내부 및 외부 표면을 따라 전반적으로 나선형으로 연장된다. 각각의 지지 릿지는 전반적으로 아치형 형태를 갖는다. 나선형 지지체의 외부 표면 상의 아치형의 지지 릿지는 외부 필터 팩의 내부 주변부와 접촉하고, 나선형 지지체의 내부 표면 상의 아치형의 지지 릿지는 내부 필터 팩의 외부 주변부와 접촉한다. 적어도 하나의 단부 캡들에 있는 제1 개구부는 나선형 지지체의 유로 및 필터 요소의 외부 사이에서 유체 연통한다. 적어도 하나의 단부 캡들에 있는 제2 개구부는 내부 필터 팩의 내부 및 필터 요소의 외부 사이에서 유체 연통한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체 여과 방법은 여과되지 않은 유체를 길이방향 축(longitudinal axis)을 따라 실린더형의 내부 필터 팩의 중공 내부로 도입하는 단계 및 여과되지 않은 유체를 내부 필터 팩을 통해 전반적인 방사상으로 바깥쪽을 향하여 통과시키는 단계를 포함한다. 여과되지 않은 유체를 내부 필터 팩을 통해 통과시키는 단계는 상기 여과되지 않은 유체를 필터 매질을 통해 통과시킴으로써, 상기 여과되지 않은 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하고, 상기 내부 필터 팩의 상기 외부 주변부에서 여과물(filterate)을 제공하는 단계를 포함한다. 유체 여과 방법은 여과되지 않은 유체를 내부 필터 팩을 둘러싸는 외부 필터 팩을 통해 전반적인 방사상으로 안쪽으로 통과시키는 단계를 포함한다. 여과되지 않은 유체를 외부 필터 팩을 통해 통과시키는 단계는 여과되지 않은 유체를 필터 매질을 통해 통과시킴으로써, 여과되지 않은 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하고 상기 외부 필터 팩의 내부 주변부에서 여과물을 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명을 구현하는 방법은 여과물을, 상기 내부 필터 팩의 상기 외부 주변부로부터, 상기 내부 및 외부 필터 팩들 사이에 위치된 나선형 지지체의 내부 표면을 따라 나선형으로 연장된 복수의 유로를 따라 이송하는 단계를 더 포함한다. 상기 여과물을 나선형 지지체의 내부 표면을 따라 이송하는 단계는 상기 여과물을 나선형으로 유로를 따라 나선형 지지체의 적어도 하나의 단부로 전달하는 단계 및 상기 유로로부터 상기 여과물을 배출하는 단계를 포함한다. 본 발명을 구현하는 방법은 여과물을, 상기 외부 필터 팩의 상기 내부 주변부로부터, 나선형 지지체의 외부 표면을 따라 나선형으로 연장된 복수의 유로를 따라 이송하는 단계를 추가적으로 포함한다. 여과물을 나선형 지지체의 외부 표면을 따라 이송하는 단계는 상기 여과물을, 나선형으로, 상기 유로를 따라, 상기 나선형 지지체의 적어도 하나의 단부로 전달하는 단계 및 상기 유로로부터 상기 여과물을 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명을 구현하는 필터 요소 및 방법은 많은 주요한 이점들을 제공한다. 예를 들어, 하나의 큰 필터 팩 대신에 2개의 작은 필터 팩들을 가진 필터 요소를 제공함으로써, 각각의 작은 필터 팩을 통과하는 유체에 대한 저항이 더 낮다. 게다가, 더 작은 필터 팩은 추가적인 필터 매질을 가질 수 있으며, 그에 따라, 필터 요소 내의 공간을 더욱 효과적으로 이용할 수 있고, 이와 동시에, 깨끗한 필터 요소를 통한 더 낮은 초기 압력 강하, 매우 효과적인 여과, 및, 향상된 오염물 용량 및 사용 수명을, 오랜 시간 동안, 여전히 제공할 수 있다. 또한, 아치형의 지지 릿지는 나선형 지지체의 구조적 완전성을 현저하게 개선시키고, 내부 및 외부 필터 팩들에 제공되는 지지력을 향상시킨다. 결과적으로, 나선형 지지체는 더 얇고 더 가벼운 고분자 재료로부터 제조될 수 있으며, 필터 팩을 위한 추가의 구조적 지지체에 대한 필요성을 미연에 방지할 수 있고, 이는 필터 요소의 중량 및 환경적인 충격을 감소시킨다.
도 1은 본 발명을 구현하는 필터 요소의 사시도이다.
도 2는 도 1의 필터 요소의 분해도이다.
도 3은 필터 구조를 통한 흐름(flow) 패턴의 일 실시예를 보여주는 화살표가 있는 도 1의 필터 구조의 사시도이다.
도 4는 도 3의 필터 구조의 나선형 지지체의 사시도이다.
본 발명을 구현하는 필터 요소는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 본 발명을 구현하는 필터 요소(10)의 다수의 다양한 예들 중 하나는 도 1-4에 나타난다. 일반적으로 필터 요소(10)는 길이방향 중심 축(A), 제1 단부 캡(11) 및 제2 단부 캡(12), 및 상기 단부 캡들(11, 12) 사이에 연장하는 필터 구조(13)를 포함할 수 있다. 필터 구조(13)는 대향하는 축 단부들을 가질 수 있고, 상기 단부 캡들(11, 12)은 상기 필터 구조(13)의 단부들에 부착될 수 있다. 또한, 필터 구조는 동축으로 중첩된(coaxially nested) 복수의 필터 팩들 및 인접한 필터 팩들 사이에 위치한 나선형 지지체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터 구조(13)은 내부 필터 팩(15)(예를 들어, 가장 안쪽의 필터 팩) 및 인접한 외부 필터 팩(14)을 포함할 수 있다. 나선형 지지체(16)는 외부 및 내부 필터 팩(14, 15) 사이에 위치할 수 있다.
각각의 필터 팩은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15)은 모두 전반적으로 실린더형 형태를 가질 수 있고, 실린더형의 필터 팩(14, 15)은 원형의 단면을 포함하는 임의의 다양한 다각형 단면들을 가질 수 있다. 각각의 실린더형의 필터 팩(14, 15)은 서로 대향하는 제1 및 제2 축 단부(axial end)들, 내부 및 외부 주변부, 및 중공 내부를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 중공 내부는 각각의 필터 팩(14, 15)의 축 방향 길이에 걸쳐있을 수 있다. 내부 필터 팩(15)은, 예를 들어, 외부 필터 팩(14) 내에 동축으로 위치할 수 있고, 외부 주변부에서 외부 직경을 가질 수 있으며, 상기 외부 직경은 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부에서의 내부 직경보다 작으며, 그에 따라, 이들 사이에 공간, 예를 들어, 환형 공간이 한정된다.
필터 팩들 중 하나 또는 모두가 주름형 또는 비주름형(non-pleated)일 수 있다. 비주름형 필터 팩은, 예를 들어, 섬유들의 중공 실린더형 집단(mass)의 형태 또는 투과성 시트, 막 또는 스트립(strip)의 형태(중공 실린더형 구조를 형성하도록 나권형으로(spirally) 또는 나선형으로(helically) 감겨짐)를 포함하여, 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 주름형 필터 팩이 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15)은 모두, 필터 팩(14, 15)의 대향하는 양 단부들 사이에서 전반적으로 축방향으로 연장하는 복수개의 주름을 포함할 수 있다. 상기 주름들은 필터 팩(14, 15)의 외부 주변부에 크레스트(crest), 필터 팩(14, 15)의 내부 주변부에 루트(root), 및 각각의 크레스트 및 루트 사이에 연장하는 한쌍의 주름 레그(pleat leg)를 포함할 수 있다. 상기 주름진 필터 팩들은 다양하게 주름지어질 수 있다. 예를 들어, 필터 팩들 중 하나 또는 모두는, 각각의 주름의 높이가 크레스트와 루트 사이의 방사상 거리와 실질적으로 같은 팬형(fan-type) 주름을 가질 수 있다. 대안적으로, 도 2 및 도 3에 보여지는 바와 같이, 필터 팩들(14, 15) 중 하나 또는 모두는 각각의 주름의 높이가 크레스트와 루트 사이의 방사상 거리보다 큰 레이드 오버형(laid-over type) 주름을 가질 수 있다. 미국 특허공보 제5,543,047호 및 제5,252,207호는 레이드 오버형 및 팬형 주름 뿐만 아니라 필터 요소의 다른 측면들에 대한 추가적 설명을 제공하기 위해 참조로서 통합된다.
주름의 형태에 상관없이, 외부 필터(14) 및 내부 필터(15)의 주름 높이는 대략 서로 동일할 수 있거나 서로 상이할 수 있고, 예를 들어, 외부 필터 팩(14)의 주름의 높이는 내부 필터 팩(15)의 주름의 높이보다 크거나 작을 수 있다. 다수의 구현예에 있어서, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15) 사이의 주름 높이의 비는, 예를 들어, 여과되는 유체의 구체적인 성질에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 점성 유체는 더욱 짧은 주름 높이로 여과될 수 있고, 이 때, 외부 필터 팩 대 내부 필터 팩의 주름 높이의 비가 약 1:0.75 내지 약 1:1.25의 범위일 수 있다. 그러나, 점성이 낮은 유체의 경우, 약 1:1 내지 약 2:1 범위의 비가 유용할 수 있다.
각각의 필터팩은 주름형이든 비주름형이든, 필터 매질을 통해 흐르는 유체로부터 1종 이상의 물질을 제거할 수 있는 필터 매질을 포함한다. 상기 필터 팩은 필터 매질을 포함하는 단일 층으로부터 또는 2개 이상의 층의 복합체로부터 형성될 수 있고, 상기 2개 이상의 층에서 하나 이상의 층이 필터 매질을 포함한다. 예를 들어, 필터 매질의 층은 두개의 배수층(drainage layer)들 사이에 샌드위칭될 수 있다. 필터 매질은 임의의 다수의 재료로부터 다양한 형태로 제조될 수 있다. 예를 들어, 필터 매질는 투과성 직조 또는 비직조 섬유 시트, 투과성의 지지된 또는 비지지된(unsupported) 막, 또는 투과성 섬유 집단(fibrous mass)의 형태로 존재하고, 유리 섬유로부터 또는 폴리머성 섬유 또는 투과성 폴리머 시트를 포함하는 천연 또는 합성 폴리머로부터 제조될 수 있다. 필터 매질는 투과성일 수 있고, 예를 들어, 다공성, 반투과성(semipermeable) 또는 선택투과성(permselective)일 수 있고, 일정한 또는 단계적인 기공 구조를 가질 수 있다. 추가로, 상기 필터 매질는 임의의 다수의 여과 특성들을 가질 수 있으며, 또는 갖도록 개질될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터 매질은, 예를 들어, 울트라다공성(ultraporous) 또는 나노다공성 또는 더욱 미세한 다공성 내지 마이크로다공성 또는 더 굵은 다공성에 이르는, 임의의 다양한 범위의 분자량 컷오프 또는 제거 등급을 가질 수 있으며, 그에 따라, 입자, 예를 들어, 고체, 젤, 및 콜로이드성 입자 또는 거대 분자를 액체로부터 제거할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 필터 매질은 양 또는 음의 전기 전하 또는 극성을 가질 수 있고; 소수성 또는 친수성 또는 올레포빅(olephobic) 또는 올레필릭(oleophilic)을 포함하는 액체 비친화성(liquiphobic) 또는 액체 친화성(liquiphilic)일 수 있고; 및/또는 하나 이상의 결합된 관능기, 예를 들어, 리간드 또는 임의의 다른 반응성 모이어티를 가져 상기 액체들로부터 1종 이상의 화학 물질을 제거할 수 있다. 전부는 아니나 다수의 구현예들의 경우, 두 필터 팩 모두의 필터 매질은 유사한 여과 특성을 가질 수 있다.
나선형 지지체(16)가 외부 및 내부 필터 팩들(14, 15) 사이의 공간에 위치할 수 있고, 그에 따라, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15)을 분리한다. 나선형 지지체(16)는 방사상 안쪽으로 향하는 힘에 대해 외부 필터 팩(14)을 지지하고, 방사상 바깥쪽으로 향하는 힘에 대해 내부 필터 팩(15)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 많은 구현예들에 있어서, 나선형 지지체(16)는, 더 낮은 압력 강하를 형성하면서, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15)으로부터 여과액을 더 효과적으로 내보내는 역할을 할 수 있다. 다른 구현예들에 있어서, 나선형 지지체는 여과되지 않은 유체를 외부 및 내부 필터 팩쪽으로 전달하는 역할을 할 수 있다.
나선형 지지체(16)는 서로 대향하는 축방향 단부(axial end), 외부 표면(20), 내부 표면(21)을 포함하는 중공 실린더 형태를 가질 수 있다. 외부 표면(20)이 나선형 지지체(16)의 외부 주변부 주위에 위치한 일련의 평행한 인접 그루브(groove)들(22)을 포함할 수 있고, 각각의 외부 그루브(22)는 나선형 지지체(16)의 서로 대향하는 축방향 단부들 사이에 나선형으로 연장한다. 유사하게, 내부 표면이 나선형 지지체(16)의 내부 주변부 주위에 위치한 일련의 평행한 인접 그루브(23)를 포함할 수 있고, 각각의 내부 그루브는 나선형 지지체(16)의 서로 대향하는 축방향 단부들 사이에 나선형으로 연장한다. 외부 그루브(22)는 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20)을 따라 나선형 지지 릿지(25) 및 인접한 평행한 나선형 유로(24)를 형성할 수 있는 반면, 내부 그루브(23)는 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21)을 따라 나선형 지지 릿지(27) 및 인접한 평행한 나선형 유로(26)를 형성할 수 있다. 많은 구현예들에 대하여, 나선형 지지체의 하나의 표면의 유로는 다른 표면의 지지 릿지를 형성할 수 있다. 나선형 지지체(16)는 외부 및 내부 필터 팩(14, 15) 사이에 배치될 수 있으며, 이 때, 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 지지 릿지(25)는 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부를 접촉하고 지지하며(예를 들어, 외부 필터 팩(14)의 내경을 따라 주름의 루트를 접촉하고 지지함), 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 지지 릿지(27)는 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부를 접촉하고 지지한다(예를 들어, 내부 필터 팩(15)의 외경을 따라 주름의 크레스트를 접촉하고 지지함). 또한, 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 유로(24)는 내부 표면(21) 상의 유로(26)으로부터 유체적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 나선형 지지체(16)는 불투과성 및 비천공된 것일 수 있으며, 그에 따라, 나선형 지지체(16)의 외부 및 내부 표면(20, 21) 상의 유로(24, 26)를 따라 유체 흐름의 분리를 유지할 수 있다.
지지 릿지(25, 27) 및 유로(24, 26)의 개수 및 치수를 포함하는 그루브(22, 23)의 개수 및 치수는, 예를 들어, 필터 요소의 응용분야와 관련있는 구체적인 파라미터들, 예를 들어, 필터 요소를 통과하는 원하는 유속 및 압력 강하 및 유체의 성질에 따라, 변화될 수 있다. 예를 들어, 유로의 폭 및/또는 깊이는 외부 표면 및 내부 표면에서 서로 동일하거나 다를 수 있다. 임의의 하나의 표면 상에 있는 유로들의 폭 및/또는 깊이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 필터 팩(14, 15)을 통한 예상되는 유체 유속과 상호 관련되도록, 유로들(24, 26)의 폭 및/또는 깊이는 더 크거나 더 작을 수 있고, 또는 테이퍼(tapered)될 수 있으며, 이로써, 더 낮은 압력 강하를 통하여 필터 팩을 적절하게 배수(draining)시킬 수 있다. 유사하게, 지지 릿지(25, 27)의 폭은 더 크거나 더 작을 수 있고, 그에 따라, 필터 팩(14, 15)에 걸쳐서 예상되는 압력 강하, 및 관련된 반지름 방향의 힘(radial force)과 상호관련된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그루브(22, 23)의 형상, 특히, 지지 릿지(25, 27)의 단면 형상이 굽어지거나(curved) 원형일(rounded) 수 있고, 그에 따라, 압력 강하와 관련된 임의의 핀치력(pinching force)에 대한 전반적으로 아치형의 지지체를 제공하게 된다(이 때, 상기 압력 강하는 외부 및 내부 필터 팩(14, 15)를 통한 외부에서 내부로의 흐름 및 내부에서 외부로의 흐름에 수반된 것이다). 아치형 지지체는 유리하게도, 다른 형상의 구조들, 예를 들어, 평평한 구형파(square wave) 구조 보다 압력 강하와 관련된 힘들에 대항하는 더 좋은 지지력을 제공한다. 나선형 지지체는 중합체 재료를 포함하는 임의의 다양한 재료들로부터 제조될 수 있다. 아치형의 지지체가 우수한 지지력을 제공하기 때문에, 나선형 지지체는 더 얇고 더 가벼운 중합체 재료로부터 제조될 수 있다.
단부 캡은 유체가 필터 요소를 통과하도록 유도하는 역할을 하며, 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에서 예시된 구현예에서, 각각의 단부 캡(11, 12)이 필터 구조(13)의 단부에, 예를 들어, 내부 필터 팩(15), 나선형 지지체(16), 및 외부 필터 팩(14) 세개 모두의 상응하는 단부에 부착된 단일 피스(unitary piece)일 수 있다. 대안적으로, 단부 캡들 중 하나 또는 모두는 다중 피스(multi-piece) 구조를 가질 수 있다. 단부 캡들 중 적어도 하나는 나선형 지지체의 단부에 있는 유로 및 필터 요소의 외부 사이에 유체 연통하는 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터 구조(13)의 한쪽 단부에 있는 제1 단부 캡(11)이, 나선형 지지체(16)의 양 표면(20, 21) 상의 유로(24, 26) 및 필터 요소(10)의 외부 사이에 유체 연통하는 전반적으로 환형의 개구부(30)를 가질 수 있다. 환형의 개구부(30) 내의 제1 단부 캡(11)의 중앙 영역(31)은, 내부 필터 팩(15)의 한쪽 단부 및 내부 필터 팩(15)의 중공 내부를 밀봉하는, 내부 필터 팩(15)의 상기 단부에 부착된 블라인드 단부 피스(blind end piece)로서 기능할 수 있다. 환형의 개구부(30) 외부의 제1 단부 캡(11)의 외부 영역(32)은, 외부 필터 팩(14)의 단부를 밀봉하는, 외부 필터 팩의 대응되는 단부에 부착된 단부 피스로서 기능할 수 있다. 환형 개구부(30)를 가로질러 연장하는 리브(rib)는 제1 단부 캡(11)의 외부 영역(32) 및 중앙 영역(31)을 연결할 수 있고, 외부 및 내부 필터 팩들(14, 15) 사이의 축방향의 제 위치에 나선형 지지체(16)를 유지할 수 있다. 축방향으로 돌출된 외부 립(lip)(33)이 외부 필터 팩(14)의 외부 주변부의 일부와 접촉할 수 있고, 외부 필터 팩(14), 나선형 지지체(16), 및 내부 필터 팩(15)의 상대적인 동축 위치(coaxial position)를 유지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 단부 캡(11)이, 필터 요소(10)를 하우징 상의 대응하는 피팅(도시 생략)에 결합하기 위한 피팅(fitting)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도시된 구현예에 있어서, 제1 단부 캡(11)은, 링 형상의 축방향 외부로 연장하는 돌출부(34)를 포함할 수 있고, 상기 돌출부(34)는 하우징의 파이프 또는 니플의 외부의 주위에 맞추어져 이를 밀봉하도록 배치된다.
단부 캡들의 적어도 하나는 내부 필터 팩의 내부 및 필터 요소의 외부 사이에 유체 연통하는 개구부를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터 구조(13)의 서로 대향하는 단부에 있는 제2 단부 캡(12)이 내부 필터 팩(15)의 중공 내부로 유체 연통하는 전반적으로 원형인 중앙 개구부(40)을 가질 수 있다. 축방향으로 돌출된 내부의 립(41)이 중앙 개구부(40)를 둘러쌀 수 있다. 내부의 립(41)이 내부 필터 팩(15)의 내부 주변부의 일부와 접촉할 수 있고 내부 필터 팩(15)의 상대적인 위치를 유지하는 역할을 할 수 있다. 제2 단부 캡은 또한 외부 필터 팩(14)의 외부 주변부의 일부와 접촉할 수 있는 축방향으로 돌출된 외부 립(lip)(42)을 포함할 수 있고, 외부 립(42)은 외부 필터 팩(14), 나선형 지지체(16), 및 내부 필터 팩(15)의 상대적인 위치를 유지하는 역할을 할 수 있다. 내부 및 외부 립(41, 42) 사이에 제2 단부 캡(12)의 환형 영역(43)이 내부 필터 팩(15), 나선형 지지체(16), 및 외부 필터 팩(14)의 대응하는 단부에 부착된 단부 피스로서 역할을 할 수 있고, 이는 내부 필터 팩(15), 나선형 지지체(16), 및 외부 필터 팩(14)의 대응하는 단부를 밀봉할 수 있다. 제2 단부 캡(12)은 유로(24, 26)의 한쪽 단부에 위치할 수 있고, 따라서 유로(24, 26)의 단부를 밀봉하여, 유체가 이 단부에서 유로(24, 26)을 들어가거나 나가는 것을 방지할 수 있다.
필터 요소(10)는 임의의 다양한 방식들로 조립될 수 있다. 예를 들어, 필터 구조(13)는 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부를 따라 나선형 지지체(16)를 축방향으로 이동하거나 나선형 지지체(16)의 내부에서 내부 필터 팩(15)을 축방향으로 삽입하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그 후, 내부 필터 팩(15)이 나선형 지지체(16) 내에 중첩될(nested) 수 있으며, 이 때, 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 아치형의 지지 릿지(27)는 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부와 접촉하게 된다. 내부 필터 팩(15)이 주름진 경우, 나선형 지지체(16)가 주름을 지지하고, 임의의 추가적인 외부 리테이너(retainer), 예를 들어 외부 케이지(cage) 또는 외부 랩(wrap)을 사용하지 않고도, 주름을 제 위치에 유지할 수 있고, 이로써, 필터 요소(10)와 관련된 재료의 중량 및 양을 감소시킨다. 대안적으로, 내부 필터 팩이 나선형 지지체의 내부 표면과 접촉할 수 있는 외부 리테이너를 포함할 수 있다. 그러면 외부 필터 팩(14)이 나선형 지지체(16)의 외부 주변부를 따라 축방향으로 이동될 수 있고, 중첩된(nested) 나선형 지지체(16)와 내부 필터 팩(15)이 외부 필터 팩(14)의 내부에 축방향으로 삽입될 수 있다. 그러면 나선형 지지체(16) 및 내부 필터 팩(15)은 외부 필터 팩(14) 내에 중첩될 수 있으며, 이 때, 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부는 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 지지 릿지(25)와 접촉하게 된다. 외부 필터 팩(14)이 주름진 경우, 나선형 지지체(16)가 주름을 지지하고, 추가적인 천공된 코어의 사용 없이도, 주름을 제 위치에 유지할 수 있고, 이로써, 필터 요소(10)와 관련된 재료의 중량 및 양을 추가로 감소시킨다. 대안적으로, 외부 필터 팩이, 나선형 지지체의 외부 표면과 접촉할 수 있는 천공된 코어를 포함할 수 있다. 대안적으로, 필터 구조(13)가, 나선형 지지체(16) 주위에 외부 필터 팩(14)을 먼저 끼워 맞추고, 다음으로 나선형 지지체(16) 내부에 내부 필터 팩(15)을 끼워 맞춤으로써 형성될 수 있다. 전부는 아니지만, 많은 구현예의 경우, 필터 구조(13)는, 외부 필터 팩(14), 나선형 지지체(16), 및 내부 필터 팩(15)의 대응하는 단부들이 서로 방사상으로 정렬되도록 형성되어, 전반적으로 평평한 필터 구조(13)의 축방향 단부를 제공할 수 있다.
이후, 단부 캡(11, 12)은, 적어도 외부 및 내부 필터 팩(14, 15), 및 많은 구현예들에 있어서, 또한 나선형 지지체(16)를 포함하는 필터 구조(13)의 축방향 단부에 다양한 방식으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 단부 캡(11, 12)은 포팅 화합물(potting compound), 예를 들어, 에폭시, 폴리우레탄, 또는 다른 접착제로 충전될 수 있고, 필터 구조물(13)의 축방향 단부는 상기 포팅 화합물에 설정(set)되어, 필터 구조물(13)의 축방향 단부를 단부 캡(11, 12)에 접착 결합시킬 수 있다. 대안적으로, 단부 캡(11, 12)은 필터 구조물(13)의 축방향 단부에 용매 접합(solvent-bonded) 또는 열 접합(heat-bonded)될 수 있다. 예를 들어, 단부 캡(11, 12)이 중합체 재료로부터 제조되는 경우, 필터 구조물(13)의 축방향 단부를 마주하는 각각의 단부 캡(11, 12)의 일부가 용융될 수 있고, 필터 구조물(13)의 축방향 단부는 단부 캡(11, 12)의 용융 중합체에서 설정(set)될 수 있으며, 이에 따라, 필터 구조물(13)의 축방향 단부를 단부 캡(11, 12)에 열 접합시킬 수 있다. 단부 캡(11, 12)이 필터 구조물(13)에 부착되면, 필터 요소(10)가 형성되며 사용할 준비가 된다.
유체는 본 발명을 구현하는 방법에 따라 다양한 방법으로 여과될 수 있다. 예를 들어, 필터 요소는 다양하게 구성된 임의의 다양한 하우징(미도시) 내에 배치될 수 있다. 하우징은, 하우징 내로 여과되지 않은 유체, 예를 들어 공급 유체 또는 공정 유체를 도입하기 위한 적어도 하나의 입구 및 하우징으로부터 여과된 유체, 예를 들어, 여과물 또는 투과물을 배출하기 위한 적어도 하나의 출구를 포함할 수 있다. 하우징은 입구 및 출구 사이에 하우징 내에 유체 흐름 경로를 정의할 수 있고, 필터 요소는 하우징 내에 유체 흐름 경로에 장착될 수 있다. 작동 파라미터는 하나의 응용분야로부터 다른 분야까지 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 작동 온도는 약 2700°F 또는 그보다 높은 온도까지의 범위일 수 있고, 작동 압력은 10000 psi 또는 그보다 높은 압력까지의 범위일 수 있다.
필터 요소는 임의의 다양한 방법들로 유체를 여과하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 유체 여과 방법은 중앙 길이방향 축을 따라 내부 필터 팩의 중공 내부에 여과되지 않은 유체를 도입하는 단계 및 여과되지 않은 유체를 전반적으로 방사상으로 내부에서 외부쪽으로, 내부 필터의 내부 주변부로부터 필터 매질을 통해 내부 필터 팩의 외부 주변부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 동시에 여과되지 않은 유체를 전반적으로 방사상으로 외부에서 내부쪽으로, 외부 필터 팩의 외부 주변부로부터 필터 매질을 통해 외부 필터 팩의 내부 주변부로 도입하는 단계 또한 포함할 수 있다. 내부 및 외부 필터 팩의 필터 매질을 통해 여과되지 않은 유체를 도입하는 단계는 여과되지 않은 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하는 단계 및 내부 필터 팩의 외부 주변부 및 외부 필터 팩의 내부 주변부에서 여과물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 하우징 내에서, 여과되지 않은 유체는 필터 요소(10)의 한쪽 단부 상에 제2 단부 캡(12)의 중앙 개구부 내로 도입된 후, 중앙 길이방향 축 A를 따라 축방향으로 이송된 다음, 내부 필터 팩(15)의 내부로 도입된다. 필터 요소(10)의 다른 단부에서 제1 단부 캡(11)의 중앙 영역(31)은 여과되지 않은 유체의 추가적인 축방향 흐름을 차단할 수 있고, 여과되지 않은 유체를 전반적으로 방사상으로 내부에서 외부로 내부 필터 팩(15)을 통하여 밀어낸다(즉, 내부 필터 팩(15)에 포함된 필터 매질을 통하여 밀어낸다). 내부 필터 팩(15)을 통해 유체가 통과함에 따라 내부 필터 팩(15)의 내부 및 외부 주변부들 사이에 압력 차이가 발생한다. 관련된 방사상으로 외부쪽으로 향하는 힘이 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부를 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 나선형 지지 릿지(27)에 대고 누른다. 내부 필터 팩(15)이 주름진 경우, 이러한 힘은 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부에 있는 주름의 크레스트를 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 나선형 지지 릿지(27)에 대고 누를 수 있다.
여과되지 않은 유체가 내부에서 외부쪽으로 내부 필터 팩(15)을 통과하는 것과 동시에, 하우징 내의 여과되지 않은 유체는 전반적으로 방사상으로 외부에서 내부로 외부 필터 팩(14)를 통해(즉, 외부 필터 팩(14)에 포함된 필터 매질을 통해) 통과될 수 있고, 이는 도 4에 다시 도시된 바와 같다. 외부 필터 팩(14)을 통해 유체가 통과함에 따라 외부 필터 팩(14)의 외부 및 내부 주변부들 사이에 압력 차이가 발생한다. 관련된 내부쪽으로 향하는 힘이 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부를 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 나선형 지지 릿지(25)에 대고 누른다. 외부 필터 팩(14)이 주름진 경우, 이러한 힘은 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부에 있는 주름의 루트를 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 나선형 지지 릿지(25)에 대고 누를 수 있다.
외부 및 내부 필터 팩(14, 15) 내에 발생하는 서로 반대 방향의 반경 방향의 힘들은, 각각, 나선형 지지체(16)의 외부 및 내부 표면(20, 21)상의 나선형 지지 릿지(25, 27)에 의해 견고하게 저항된다. 나선형 지지 릿지(25, 27)가 전반적으로 아치형의 형상을 가지기 때문에, 지지 릿지(25, 27)는 본질적으로 강하고, 그에 따라, 나선형 지지체(16)가 더 얇고 더 가벼운 재료, 예를 들어, 중합체 재료로부터 제조되는 것을 허용하고, 나선형 지지체(16)가, 임의의 구조적 온전함을 희생하지 않고, 외부 필터 팩(14)의 유일한 내부 지지체 구조가 되고 내부 필터 팩(15)의 유일한 외부 지지체 구조가 되는 것을 허용한다.
유체 여과 방법은 여과액을 외부 필터 팩의 내부 주변부로부터, 나선형 지지체의 외부 표면을 따라 나선형으로 연장하는 복수의 유로를 따라 이송하고, 동시에, 여과액을 내부 필터 팩의 외부 주변부로부터, 나선형 지지체의 내부 표면을 따라 나선형으로 연장하는 복수의 유로를 따라 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나선형 지지체의 외부 표면 상에 유로를 따라 여과액을 이송하는 단계는 여과액을 나선형 유로를 따라 나선형 지지체의 한쪽 단부, 또는 양쪽 단부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 유사하게, 나선형 지지체의 내부 표면 상에 유로를 따라 여과액을 이송하는 단계는 여과액을 나선형 유로를 따라 나선형 지지체의 한쪽 단부, 또는 양쪽 단부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 유체 여과 방법은 상기 여과물을, 외부 필터 팩(14)의 내부 주변부로부터, 외부 및 내부 필터 팩(14, 15) 사이에 위치한 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 복수의 나선형 유로(24)를 따라 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 여과물을 외부 표면(20) 상의 나선형 유로(24)를 따라 나선형 지지체(16)의 한쪽 또는 양쪽 단부로 전반적으로 축방향으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 도시된 구현예에 있어서, 외부 필터 팩(14)으로부터의 여과액은 외부 표면(20) 상의 나선형 유로(24)를 따라 나선형 지지체(16)의 오직 한쪽 단부, 예를 들어, 제1 단부 캡(11)의 단부 쪽으로, 환형 개구부(30)를 통하여 전반적으로 축방향으로 흐를 수 있고, 나선형 유로(24)는 제2 단부 캡(12)에 의해 나선형 지지체(16)의 서로 대향하는 단부에서 밀봉된다.
유체 여과 방법은 또한 여과액을 내부 필터 팩(15)의 외부 주변부로부터, 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 복수의 나선형 유로(26)를 따라 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 여과물을 내부 표면 상의 나선형 유로를 따라 나선형 지지체의 한쪽 또는 양쪽 단부로 전반적으로 축방향으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 도시된 구현예에 있어서, 내부 필터 팩(15)으로부터의 여과액은 나선형 유로(26)을 따라 나선형 지지체(16)의 오직 한쪽 단부, 즉, 다시 말해, 제1 단부 캡(11)에 있는 단부쪽으로, 환형 개구부(30)을 통해 전반적으로 축방향으로 흐를 수 있고, 나선형 유로(26)는 제2 단부 캡(12)에 의해 나선형 지지체(16)의 서로 대향하는 단부에서 밀봉된다.
많은 구현예들에 있어서, 나선형 지지체(16)의 내부 표면(21) 상의 유로(26)를 통해 흐르는 여과물이 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 나선형 유로(24)를 통해 나선형 지지체(16)의 일부, 대부분, 또는 모든 축방향의 길이를 따라 흐르는 여과물로부터 고립될 수 있다. 예를 들어, 도시된 구현예에 있어서, 나선형 지지체(16)는 불투과성이고 비천공될 수 있으며, 그에 따라, 나선형 지지체(16)의 외부 표면(20) 상의 여과물을 내부 표면(21) 상의 여과물로부터 나선형 지지체(16)의 전체적인 축방향의 길이를 따라 고립시킨다. 나선형 지지체의 서로 대향하는 양 표면들 상에 여과물을 고립시킴으로써, 나선형 유로(24, 26)을 따라 흐르는 유체는 덜 요동치며 남아 있고, 그에 따라, 흐름에 대한 적은 저항 및 낮은 압력 강하를 나선형 지지체(16)의 길이를 따라 제공한다.
유체 여과 방법은 유로로부터 여과물을 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 단부 캡의 형상에 따라, 나선형 지지체의 외부 표면 상의 여과물을 나선형 지지체의 한쪽 또는 양쪽 단부에서 배출할 수 있고, 나선형 지지체의 내부 표면상의 여과물을 나선형 지지체의 한쪽 또는 양쪽 단부에서 배출할 수 있으며, 나선형 지지체의 한쪽 표면 상의 여과물을 다른쪽 표면 상의 여과물과 동일한 단부 또는 반대쪽 단부에서 배출할 수 있다. 도시된 구현예에 있어서, 나선형 지지체(16)의 양쪽 표면(20, 21) 상의 여과물 유로(24, 26)는 제1 단부 캡(11)에 있는 환형 개구부(30)와 유체 연통한다. 결과적으로 내부 및 외부 필터 팩(14, 15) 모두로부터의 여과물이 필터 요소(10)의 외부로, 제1 단부 캡(11)에 있는 환형 개구부(30)를 통해 배출될 수 있고, 이는 하우징의 여과물 출구로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 측면들이 여러 구현예에 관하여 기술 및 예시되나, 본 발명이 이러한 구현예들에 제한되지 않는다. 예를 들어, 임의의 구현예의 하나 이상의 특징은 제거 또는 변형될 수 있거나, 일 구현예의 하나 이상의 특징이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서, 다른 구현예의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다. 매우 상이한 특징들을 갖는 구현예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에 있어서, 외부 필터 팩은 주름질 수 있고, 외부 리테이너, 예를 들어 천공된 케이지(cage) 또는 원주형 또는 나선형 랩(wrap)을 포함하여 주름을 지지하고 제자리에 주름을 유지한다. 일부 구현예들에 있어서, 천공된 코어(core)는 내부 필터 팩의 내부에 위치할 수 있다. 천공된 코어는 단부 캡에 부착되거나, 또는 그것은 하우징으로부터 돌출하고 제2 단부 캡의 중앙 개구부를 통해 내부 필터 팩의 내부로 연장될 수 있다.
단수형 용어 및 본 발명을 기술하는 문맥에서(특히, 하기 특허청구범위의 문맥에서) 유사한 기재 사항의 사용은 본 명세서에서 달리 기재하지 않은 한, 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한, 단수와 복수를 모두 다루는 것으로 이해된다. 하나 이상의 항목의 나열에 이어지는 용어 "하나 이상"의 사용(예를 들어, "A 및 B 중 하나 이상")은, 본 명세서에서 달리 기재되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한, 나열된 항목으로부터 선택된 하나의 항목(A 또는 B) 또는 나열된 항목 중 두개 이상의 임의의 조합(A 및 B)을 의미하는 것으로 이해된다. 용어 "포함하는", "갖는", 및 "함유하는"은 달리 지시되지 않는 한, 개방형 용어 (즉, "포함하나, 이에 제한되지 않는")으로 이해된다. 본 명세서에서 수치 범위의 기재는, 본 명세서에서 달리 기재하지 않는 한, 단지 이러한 범위 내에 속하는 각각의 별개의 수치를 개별적으로 지칭하는 속기법(shorthand method)의 역할을 하는 것으로 의도되며, 각각의 별개의 수치는 본 명세서에 개별적으로 기재된 것과 같이 본 명세서에 통합된다. 본 명세서에서 기술된 모든 방법들은, 본 명세서에서 달리 기재되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본명세서에서 제시된 임의의 및 모든 예, 또는 예시적인 언어(예를 들어, "와 같은", 또는 "예를 들어")의 사용은 단지 본 발명을 더욱 분명하게하기 위해 의도되는 것이며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위에 제한을 두는 것이 아니다. 본 명세서에서 기재하지 않은 언어는 본 발명의 실시에 필수적인 임의의 비청구된 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 바람직한 구현예들이 본 명세서에 기술되며, 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함한다. 이러한 바람직한 구현예들의 변이들이 앞선 설명들을 읽으면서 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 통상의 기술자가 적절하게 이러한 변이들을 채용할 것으로 예상하며, 본 발명자들은 본 발명이 본 명세서에서 구체적으로 기술된 것과 같이 실시될 것으로 의도한다. 따라서, 본 발명은, 적용가능한 법에 의해 허용되는 것과 같이, 본 명세서에 첨부된 특허청구범위에서 기재된 주제의 모든 변형물 및 균등물을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변이에서 상술한 요소들의 임의의 조합이, 본 명세서에서 달리 기재되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한, 본 발명에 포함된다.

Claims (16)

  1. 필터 요소로서, 상기 필터 요소는,
    서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 필터 구조로서, 상기 필터 구조는 실린더형의 내부 필터 팩, 실린더형의 외부 필터 팩 및 실린더형의 나선형 지지체를 포함하고, 상기 내부 필터 팩은 필터 매질, 외부 주변부(outer periphery), 상기 내부 필터 팩의 외부 주변부에 주름 크레스트(pleat crest)를 갖는 축방향으로 연장된 복수의 주름 및 중공 내부(hollow interior)를 갖고, 상기 외부 필터 팩은 상기 내부 필터 팩 주위에 위치하고, 필터 매질, 내부 주변부 및 상기 외부 필터 팩의 내부 주변부에 주름 루트(pleat root)를 갖는 축방향으로 연장된 복수의 주름을 갖고, 상기 나선형 지지체는 제1 및 제2 단부, 내부 표면, 외부 표면, 및 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 나선형으로 연장하는 상기 내부 표면 및 외부 표면상의 복수의 지지 릿지(support ridge) 및 유로(flow channel)를 갖고, 상기 지지 릿지는 아치형의 형상(configuration)을 제공하는 원형의(rounded) 혹은 굽어진(curved) 단면을 가지며, 상기 나선형 지지체가 상기 내부 필터 팩 및 외부 필터 팩 사이에 위치하고, 상기 나선형 지지체의 상기 내부 표면 상의 상기 아치형 지지 릿지가 상기 내부 필터 팩의 상기 주름 크레스트와 접촉하며, 상기 나선형 지지체의 상기 외부 표면 상의 상기 아치형 지지 릿지가 상기 외부 필터 팩의 상기 주름 루트와 접촉하는, 필터 구조;
    상기 필터 구조의 상기 제1 및 제2 단부에 부착된 제1 및 제2 단부 캡;
    상기 나선형 지지체의 유로와 상기 필터 요소의 외부 사이에서 유체 연통하는, 상기 제1 단부 캡에 위치하는 환형 개구부; 및
    상기 내부 필터 팩의 내부와 상기 필터 요소의 외부 사이에서 유체 연통하는, 상기 제2 단부 캡에 위치하는 중앙 개구부;를 포함하는,
    필터 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나선형 지지체의 상기 내부 표면 상의 상기 유로는, 상기 나선형 지지체의 전체 길이를 따라, 상기 나선형 지지체의 상기 외부 표면 상의 상기 유로로부터 유체적으로 분리되어 있는, 필터 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 단부 캡이 상기 나선형 지지체의 한쪽 단부에 있는 상기 유로와 상기 필터 요소의 외부 사이에서 유체 연통하는 상기 환형 개구부를 포함하고, 상기 제2 단부 캡이 상기 나선형 지지체의 상기 제2 단부에 있는 상기 유로를 밀봉하는, 필터 요소.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각각의 단부 캡이, 상기 외부 필터 팩, 상기 내부 필터 팩, 및 상기 나선형 지지체의 대응되는 단부들을 가로질러 연장하는 단일 피스(unitary piece)를 포함하는, 필터 요소.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 주름들이 레이드 오버형(laid over-type) 주름인 필터 요소.
  10. 유체 여과 방법으로서:
    여과되지 않은 유체를 길이방향 축(longitudinal axis)을 따라 실린더형의 내부 필터 팩의 중공 내부로 도입하고, 상기 여과되지 않은 유체를, 방사상으로(radially), 상기 내부 필터 팩의 내부 주변부로부터 외부 주변부로 전달하는 단계로서, 상기 내부 필터 팩은 상기 외부 주변부에 주름 크레스트를 갖는 축방향으로 연장된 복수의 주름을 포함하고, 상기 단계는 나선형 지지체의 내부 표면을 따라 나선형으로 연장되는 원형의(rounded) 또는 굽어 있는(curved), 아치형의 나선형 지지 릿지에 대고 상기 내부 필터 팩의 주름 크레스트를 누르는 단계, 및 상기 여과되지 않은 유체를 상기 내부 필터 팩의 필터 매질을 통하여 통과시킴으로써, 상기 여과되지 않은 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하고, 상기 내부 필터 팩의 외부 주변부에 여과물(filterate)을 제공하는 단계를 포함하는 단계;
    여과되지 않은 유체를, 방사상으로, 상기 내부 필터 팩을 둘러싸는 외부 필터 팩의 외부 주변부로부터 내부 주변부로 전달하는 단계로서, 상기 외부 필터팩은 상기 내부 주변부에 주름 루트를 갖는 축방향으로 연장된 복수의 주름을 포함하고, 상기 단계는 나선형 지지체의 외부 표면을 따라 나선형으로 연장되는 아치형의 나선형 지지 릿지에 대고 상기 외부 필터 팩의 주름 루트를 누르는 단계 및 상기 여과되지 않은 유체를 상기 외부 필터 팩의 필터 매질을 통하여 통과시킴으로써, 상기 여과되지 않은 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하고, 상기 외부 필터 팩의 내부 주변부에 여과물을 제공하는 단계를 포함하는 단계;
    상기 내부 필터 팩의 상기 외부 주변부로부터의 여과물을, 상기 내부 및 외부 필터 팩들 사이에 위치된 나선형 지지체의 내부 표면을 따라 나선형으로 연장된 복수의 유로를 따라 이송하는 단계로서, 상기 단계는 상기 여과물을, 나선형으로, 상기 유로를 따라, 상기 나선형 지지체의 적어도 하나의 단부로 전달하는 단계 및 상기 유로로부터 상기 여과물을 배출하는 단계를 포함하는 단계; 및
    상기 외부 필터 팩의 상기 내부 주변부로부터의 여과물을, 상기 나선형 지지체의 외부 표면을 따라 나선형으로 연장된 복수의 유로를 따라 이송하는 단계로서, 상기 단계는 상기 여과물을, 나선형으로, 상기 외부 표면 상의 상기 유로를 따라, 상기 나선형 지지체의 적어도 하나의 단부로 전달하는 단계 및 상기 유로로부터 상기 여과물을 배출하는 단계를 포함하는 단계;
    를 포함하는 유체 여과 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서, 상기 나선형 지지체의 상기 내부 및 외부 표면 상의 상기 유로로부터 상기 여과물을 배출시키는 단계가, 상기 나선형 지지체의 동일한 단부에서 상기 여과물을 배출시키는 단계를 포함하는, 유체 여과 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 내부 필터 팩의 외부 주변부로부터의 여과물을 상기 나선형 지지체의 상기 내부 표면 상의 복수의 나선형 유로를 따라 이송하는 단계, 및 상기 외부 필터 팩의 상기 내부 주변부로부터의 여과물을 상기 나선형 지지체의 상기 외부 표면 상의 복수의 나선형 유로를 따라 이송하는 단계가, 상기 나선형 지지체의 대향하는 양 표면들 상에 상기 내부 필터 팩의 외부 주변부로부터의 여과물 및 상기 외부 필터 팩의 상기 내부 주변부로부터의 여과물을 고립시키는 단계를 포함하는, 유체 여과 방법.
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