KR102316374B1

KR102316374B1 - 필터 부재

Info

Publication number: KR102316374B1
Application number: KR1020197014139A
Authority: KR
Inventors: 오사무 구마가이; 사치 이나가키
Original assignee: 가부시키가이샤 로키 테크노
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2021-10-22
Also published as: EP3542884B1; KR20190065425A; CN109963634B; TW201825166A; JP6524352B2; US20190366257A1; EP3542884A4; JPWO2018092178A1; CN109963634A; TWI637777B; EP3542884A1; WO2018092178A1; US10946325B2

Abstract

필터 부재의 부직포의 겹침부의 양을 줄여 수명을 늘리는 것이 요구된다. 중심축을 갖는 통형상의 부직포를 형성하고, 그 중심축을 따라 소정의 간격을 두고 나란하게 형성되는 동일 형상의 복수의 다각형의 단면을 갖는 필터 부재로서, 상기 다각형의 각각은 각 변이 상기 중심축에 수직인 면에 산접기부로 형성되는, 상기 복수의 다각형의 단면에 있어서, 인접하는 다각형끼리에 있어 한쪽의 다각형의 각 정점은 다른쪽의 다각형의 각 정점과 산접기부로 연결되고, 상기 한쪽의 다각형의 각 정점과 상기 다른쪽의 다각형의 각 정점을 연결하는 산접기부 중, 인접하는 산접기부의 사이에는 골접기부가 형성되어 있어, 상기 한쪽의 다각형에 있어서 하나의 정점에서는 상기 산접기부와 상기 골접기부가 연결되어 있고, 그 골접기부는 그 산접기부가 연결하는 상기 다른쪽의 다각형에서의 정점의 이웃하는 정점에 연결되어 있으며, 상기 골접기부는 상기 중심축에 대하여 경사지게 형성되어 있는 필터 부재에 의하여 해결한다.

Description

필터 부재

본원 발명은 필터 부재에 관한 것이다.

유체(流體)의 여과를 목적으로 한 장치의 관로(管路)에서는 그 관로의 일부에 부직포 등의 불순물을 포착(捕捉)하도록 부직포를 원통형으로 형성한 필터 부재가 사용된다. 필터 부재는 포착 효율을 높이기 위하여 부직포 등의 포착 부분의 표면적을 크게 할 필요가 있다. 필터 부재의 표면적을 증가시키는 대표적인 방법으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 원주 방향으로 부직포를 접는 필터 부재(50)를 구성하는 것을 생각할 수 있다. 이는 큰 원주의 부직포를 원주 방향으로 폴딩함으로써 표면적을 크게 하는 방법이다. 그러나 이와 같은 필터 부재(50)에서는 중심 부분(51)에 환상(環狀)으로 부직포의 밀도가 높게 집중하기 때문에 유체의 흐름을 저해하여 수명이 짧아지는 문제가 있다.

이에 대하여, 특허 문헌 1에는 길이 방향으로 긴 통형의 부직포를 준비하여 그것을 길이 방향으로 축소함으로써 표면적을 증가시키는 필터 부재(60)가 제안되어 있다. 이 방법은 부직포의 밀도가 높은 부위가 전체 원주의 중심부에 환상으로 존재하지 않고, 원주 방향으로 분산하기 때문에 유체의 흐름을 저해하지 않아 종래의 부직포를 원주 방향으로 폴딩하는 방법보다도 유리하다. 그러나 이 방법에는 다음과 같은 문제가 발생한다.

일본 특허 제5539740호 공보

여기에서는 정점(40), 정점(41), 정점(42), 정점(43)에 의하여 형성되는 사각형의 단면(斷面) 구멍에 대하여, 45도 어긋난 형태로 정점(30), 정점(31), 정점(32), 정점(33)에 의하여 사각형의 단면 구멍이 형성된다. 이와 마찬가지로, 필터 부재(60)의 중심축(CL)을 따라, 이 방법을 이용한 필터 부재에서는 도 6과 같이, 각 단면을 형성하는 정점이 필터 부재의 중심축(CL)을 따라 나열하게 된다. 따라서, 중심축(CL)을 따라 축소시켜 폴딩하면 각 정점의 위치가 일치한다. 도 7은 도 6의 중심축(CL)을 따른 방향에서 필터 부재(60)를 본 도면이다. 즉, 도 6과 도 7에 나타내는 바와 같이, 정점(30)은 정점(34)과 일치하고, 마찬가지로, 예컨대, 정점(31)과 정점(35)이, 또한 정점(32)과 정점(36)이, 정점(40)과 정점(44)이, 정점(41)과 정점(45)이 일치하게 된다. 그러면 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 중심축(CL)을 따라 폴딩하였을 때에는 인접하는 필터의 폴딩 영역(A)과 폴딩 영역(B)이 완전히 겹친다. 이 폴딩 영역의 겹침은 중심축(CL)을 따라 연속한다. 특히, 도 7과 같이 폴딩 영역 중, 영역(X)은 가장 겹침이 두꺼워진다. 이 겹친 부분은 부직포의 밀도가 높은 부위가 크게 존재하고, 여전히 유체의 흐름을 저해한다. 또한, 필터 부재를 카트리지화한 경우에는 통형의 필터 부재의 외경과 내경은 기본적으로 주위 길이에 의하여 고정된다. 그러나, 특허 문헌 1의 형상에서는 내경을 작게하기 위해서는 다각형의 변수를 줄여야 하므로 가장 작은 다각형으로서 삼각형으로 할 수밖에 없다. 그러면 이때의 내경은 외경의 1/2이 되어, 이것이 내경으로서 선택할 수 있는 제한이 된다. 즉, 이 방법의 경우는 외형을 결정하게 되면 내경 선택을 할 수 없다는 문제가 발생한다.

중심축을 갖는 통상의 부직포를 형성하고, 그 중심축을 따라 소정의 간격을 두고 나란하게 형성되는 동일 형상의 복수의 다각형의 단면을 갖는 필터 부재로서, 상기 다각형의 각각은 각 변이 상기 중심축에 수직인 면에 산접기부(山折部)로 형성되고, 상기 복수의 다각형의 단면에 있어서, 인접하는 다각형끼리에 있어 한쪽의 다각형의 각 정점은 다른쪽의 다각형의 각 정점과 산접기부로 연결되고, 상기 한쪽의 다각형의 각 정점과 상기 다른쪽의 다각형의 각 정점을 연결하는 산접기부 중, 인접하는 산접기부의 사이에는 골접기부(谷折部)가 형성되어 있어, 상기 한쪽의 다각형에 있어서 하나의 정점에서는 상기 산접기부와 상기 골접기부가 연결되어 있고, 그 골접기부는 그 산접기부가 연결하는 상기 다른쪽의 다각형에서의 정점의 이웃하는 정점에 연결되어 있으며, 상기 골접기부는 상기 중심축에 대하여 경사지게 형성되어 있는 필터 부재에 의하여 해결한다.

본 발명에 의하여, 다각형의 변수를 줄이지 않고 내경을 선택할 수 있다.

도 1은 본 발명의 필터 부재의 외관을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 필터 부재의 단면을 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 필터 부재의 외관과 단면의 관계를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 필터 부재의 인접하는 단면의 관계를 나타내고 있다.
도 5는 원주 방향으로 부직포를 폴딩하여 필터 부재의 표면적을 증가시키는 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 길이 방향으로 부직포를 폴딩하여 필터 부재의 표면적을 증가시키는 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 길이 방향으로 부직포를 폴딩하여 필터 부재의 표면적을 증가시키는 구성을 나타낸 도면이다.

(실시예 1)

도 1에서 도 4를 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 필터 부재를 나타낸다. 도 2는 도 1의 중심축(CL)을 따른 방향에서 본 단면도이다. 도 3은 본 발명의 필터 부재의 외관과 단면의 관계를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 필터 부재에 인접하는 단면의 관계를 나타낸다.

필터 부재(10)는 중심축을 중심으로 통형상(筒狀)으로 부직포를 형성한 것이다. 필터 부재(10)는 중심축(CL)을 따른 방향으로 m개의 n각형의 단면부가 간격을 두고 나란하게 형성되어 있다. 즉, 중심축을 갖는 통상의 부직포를 형성하고, 그 중심축을 따라 소정의 간격을 두고 나란하게 형성되는 동일 형상의 복수의 다각형의 단면을 갖는 필터 부재이다. 여기에서는 실시 형태의 대표예로서 n=6으로 하고 육각형을 예로 일반화된 n각형의 경우를 설명한다.

n각형의 다각형(육각형)의 각각에 있어서, 각 변은 중심축(CL)에 수직인 면에 산접기부로 형성된다. 그리고 복수의 다각형(육각형)의 각 단면에 있어서, 인접하는 다각형끼리에서 한쪽의 다각형의 각 정점은 다른쪽의 다각형의 각 정점과 산접기부로 연결된다. 즉, 도 1 및 도 2에 있어서, 예컨대, 정점(11), 정점(12), 정점(13), 정점(14), 정점(15), 정점(16)에 의하여 형성되는 육각형의 단면과 그에 인접하는 육각형의 단면(정점(17), 정점(18), 정점(19), 정점(20)...)에 있어서, 한쪽의 육각형의 정점(11), 정점(12), 정점(13)···정점(16)과 그에 인접하는 육각형의 정점(17), 정점(18), 정점(19), 정점(20)···이 산접기부(10a)로 연결된다. 그리고 인접하는 산접기부(10a) 중, 인접하는 산접기부(10a)의 사이에는 골접기부(10b)가 형성된다. 그리고, 육각형에 있어서 하나의 정점, 예컨대 정점(11)에서는 산접기부(10a)와 골접기부(10b)가 연결되어 있고, 골접기부(10b)는 산접기부(10a)가 연결하는 인접하는 육각형에서의 정점의 옆의 정점에 연결한다. 이에 따라, 산접기부(10a)와 골접기부(10b)는 중심축(CL)에 대하여 경사지게 형성된다.

이와 같이, 필터 부재(10)에 산접기부(10a)와 골접기부(10b)를 교대로 형성시키는 트위스트 구조를 취함으로써 필터 부재(10)를 필터 부재(10)의 중심축(CL) 방향으로 폴딩한 경우에 인접하는 필터의 겹침 영역의 정점이 일치하지 않도록 할 수 있다. 즉, 필터 부재(10)를 필터 부재(10)의 축 방향으로 폴딩한 경우에 정점(11), 정점(12), 정점(18)에서 형성되는 인접하는 겹침 영역과 정점(11), 정점(17), 정점(18)에서 형성되는 인접하는 겹침 영역은 정점(12)과 정점(17)이 완전하게 일치하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 필터 부재(10)의 중심축(CL)의 방향으로 폴딩한 경우에 필터 부재(10)의 인접하는 겹침 영역 중, 그 일부 영역인 도 2의 영역(Y)의 부분만이 겹치도록 할 수 있다. 그 밖의 정점도 마찬가지이다.

또한, 본원 발명의 필터 부재(10)에서는 산접기부(10a)와 골접기부(10b)가 중심축(CL)을 따라 경사지게 위치하므로 인접하는 영역(Y)은 중심축(CL) 주위에 회전 대칭으로 위치하게 된다. 따라서, 필터 부재(10)를 필터 부재(10)의 중심축(CL)의 축방향으로 폴딩한 경우에는, 중심축(CL)의 축 방향에 인접하여 겹치는 영역은 영역(Y) 중, 영역(Z)의 양으로 감소한다. 이 점은 종래 기술의 도 7에 나타내는 폴딩 영역의 겹침이 중심축(CL)을 따라 연속하는 양태와 크게 상이하다. 종래 기술에서는 폴딩 영역에서 인접하여 겹치는 영역(X)은 항상 중심축(CL)을 따라 동일한 면적이 되고, 거기에 부직포 밀도의 높이가 집중되는 영역을 만들어 버린다. 그러나, 본원의 경우에는 필터 부재(10)를 필터 부재(10)의 중심축(CL)의 축 방향으로 폴딩하여도 중심축(CL)의 축 방향으로 인접하여 겹치는 영역은, 예컨대 영역(Y)에서 영역(Z)의 양으로 감소하듯이 인접하여 겹치는 영역은 감소한다. 이에 따라, 본원 발명의 구성을 취하면 필터 부재(10)를 필터 부재(10)의 중심축(CL)의 축 방향으로 폴딩한다고 하여도 부직포의 밀도의 높이가 집중하는 영역을 감소시켜 분산시킬 수 있다.

필터 부재(10)는 각 단면의 n각형의 각 정점이 중심축(CL)을 따른 방향으로 나열한 열(1, 2,···, p, ···n)로 형성되어 있다. 기준이 되는 열에 위치하는 정점을 첫 번째로 하여 옆에 위치하는 열을 향하여 n번째까지, 각 정점이 중심축(CL)을 따르는 방향으로 나열한 열(1, 2,···, p, ···n)을 이루고 있다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 여기에서 임의의 열을 q번째로 한 경우에 p(1 이상에서 m 이하의 임의의 자연수)번째의 n각형의 각 정점을 i_{p, q}(p=1 이상 m 이하, q=1 이상 n이하)로 한다. 도 3 및 도 4에서는 예컨대, 첫 번째 단면에서는 i_1,1, i_1,2, i_1,3, ···, i_{1, q}, ···, i_{1, n-1}, i_{1, n}이 된다. 육각형의 경우에는 i_1,1, i_1,2, i_1,3, i_1,4, i_1,5, i_1,6이된다. 임의의 p번째의 단면에서는 i_{p, 1}, i_{p, 2}, i_{p, 3}, ··· i_{p, q}, ··· i_{p, n-1}, i_{p, n}이 된다. 육각형의 경우에는, i_{p, 1}, i_{p, 2}, i_{p, 3}, i_{p, 4}, i_{p, 5}, i_{p, 6}이 된다. 타단의 m번째의 단면에서는 i_m _{, 1}, i_m _{, 2}, i_m _{, 3}, ··· i_m _{, q}, ··· i_{m, n-1}, i_m _{, n}이 된다. 육각형의 경우에는, i_m _{, 1}, i_m _{, 2}, i_m _{, 3}, i_m _{, 4}, i_m _{, 5}, i_m _{, 6}이 된다.

필터 부재(10)는 각 단면의 사이에서 트위스트의 구조를 갖고 있다. 즉, 임의의 하나의 단면과 그와 인접하는 다른 단면에 있어서, 각 정점이 중심축(CL)에 주위에 트위스트 되어 어긋나는 산접기부(10a)를 형성한다. 그리고 그 산접기부(10a)의 사이에는 골접기부(10b)가 형성된다. 이에 따라, 상기한 바와 같이, 산접기부(10a)와 골접기부(10b)는 중심축(CL)에 대하여 경사지게 형성된다.

p번째의 n각형의 단면부에 있어서의 정점(i_{p, q})과 상기 p-1번째의 n각형의 단면부에 있어서의 정점(i_{p-1, q-1})을 결합하는 산접기부를 갖도록 트위스트 된 구조를 갖고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이 인접하는 임의의 단면에 있어서, i_m _{, 1}은 i_{m-1, n}과, i_m _{, 2}는 i_m _{-1, 1}과, i_m _{, 3}은 i_m _{-1, 2}와, 임의의 정점 i_m _{, q}는 i_m _{-1, q-1}과, i_m _{, n-1}은 i_m _{-1, n-2}와, i_m _{, n}은 i_m _{-1, n-1}과 결합하는 산접기부를 갖고 있다. 육각형의 경우에는, i_m _{, 1}은 i_m _{-1, n}과, i_m _{, 2}는 i_m _{-1, 1}과, i_m _{, 3}은 i_m _{-1, 2}와, 임의의 정점 i_m _{, 4}는 i_m _{-1, 3}과, i_m _{, 5}는 i_{m-1, 4}와, i_m _{, 6}은 i_m _{-1, 5}와 결합하는 산접기부를 갖고 있다. 이 때 트위스트 구조의 트위스트 양은 임의로 결정할 수 있다. 산접기부는 반대의 대응이어도 된다.

이와 같은 구성으로 함으로써 필터 부재를 폴딩한다 하여도 겹침부의 양을 줄여, 수명을 늘릴 수 있다.

10 : 필터 부재　
10a : 산접기부
10b : 골접기부
50 : 종래의 필터 부재

Claims

중심축을 갖는 통형상(筒狀)의 부직포를 형성하고, 그 중심축을 따라 형성되는 다각형을 각각 갖는 복수의 다각형의 단면을 갖는 필터 부재로서, 상기 다각형은 상기 중심축에 수직인 면에 상기 다각형의 복수의 정점이 위치하도록 산접기부(山折部)만으로 형성되고,
상기 복수의 다각형의 단면의 다각형에 있어서, 한쪽의 다각형의 각 정점은 다른쪽의 다각형의 각 정점과 산접기부로 연결되고,
상기 한쪽의 다각형의 각 정점과 상기 다른쪽의 다각형의 각 정점을 연결하는 산접기부 중, 인접하는 산접기부의 사이에는 골접기부(谷折部)가 형성되어 있고,
상기 골접기부는 상기 중심축에 대하여 수직이 아닌 경사진 각도로 형성되어 있는 필터 부재.