KR102338325B1 - 유체 필터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필터의 제조 방법을 제공하는 것으로서, 필터는 다공성 여과재 및 플라스틱 지지 구조체로 형성된 필터 본체를 포함한다. 필터의 제조 방법은 지지 구조체의 제1부분을 형성하는 제1 적층 가공 단계; 지지 구조체의 제1부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 다공성 여과재를 위치시키는 단계; 및 지지 구조체의 제1부분의 연속부로서 지지 구조체의 제2부분을 형성하는 제2 적층 가공 단계; 를 포함한다. 또한, 다공성 여과재의 제 1 부분을 다공성 여과재의 제 2 부분과 겹치도록 위치시킴으로써 필터 본체를 둘러쌀 수 있으며, 다공성 여과재의 제 1 부분과 다공성 여과재의 제 2 부분을 이음새에서 연결시켜 필터 본체 내에 포켓을 형성할 수 있고, 지지 구조체는 다공성 여과재의 제 1 부분 및 다공성 여과재의 제 2 부분 사이의 간격을 유지하도록 구성된다.

Description

유체 필터의 제조방법

본원은 2017년 1월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 62/446,128의 우선권을 청구하고 있으며, 해당 내용의 전문은 본원에 참고로 인용된다.

본 발명은 일반적으로 유체 탱크에서 사용되는 여과기 또는 인-탱크 필터(in-tank filter)의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층 가공법을 사용하여 이러한 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 항목의 설명은 단지 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공하기 위한 것일 뿐으로서, 선행 기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로, 예를 들어, 연료 필터(fuel filter), 요소 필터(urea filter) 및 조대 필터(coarse filter)와 같은 필터 및 여과기가 유체 시스템 내에 설치되어 불순물 및 손상을 입히는 입자들을 유체 시스템에서 여과한다. 이러한 필터들은 종래의 양말형 필터(sock style filter)들로서, 외주면 가장자리들에서 함께 밀봉된 여과 매체의 편평한 시트들의 층들로 구성되어 여과 매체의 층들 사이에서 필터 내부에 포켓을 형성할 수 있다. 이러한 필터는 액체 탱크, 즉 연료 탱크에 설치될 수 있다. 양말형 인-탱크 필터는 연료 또는 다른 여과된 유체에서 오염물을 여과 또는 제거하기 위해 사용된다. 조대 필터와 같은 여과기는 유체가 흐르는 도관 또는 파이프에 설치되어 크기가 더 큰 입자 또는 오염물질을 걸러낼 수 있다. 또한, 필터들은 종래의 주름이 지거나 평평하게 형성된 필터로서, 공기 또는 다른 유체에 오염물질을 여과 또는 제거하기 위해 하우징에 설치될 수 있다.

일반적으로, 필터 및 여과기는 여과 부품 및 구조적 부품을 포함한다. 일반적으로, 여과 부품은 기공 크기 보다 큰 원하지 않는 미립자가 통과하는 것을 방지하면서 유체가 물질을 통과할 수 있도록 소정의 기공 크기를 갖는 다공성 여과재이다. 다공성 물질은 일반적으로 자가 지지성 물질이 아니기 때문에, 유체가 다공성 물질을 통과할 때, 다공성 물질이 붕괴되거나 뒤틀리는 경향이 있다. 일부 예에서, 여과재의 뒤틀림은 여과재의 층이 모이거나 압축되는 현상을 포함할 수 있으며, 이는 필터가 효율성을 저하시킬 수 있다.

여과재의 뒤틀림은 일반적으로 다공성 여과재 내부 또는 그 주위에 구조적 부품을 제공함으로써 감소되거나 방지된다. 구조적 부품은 일반적으로, 필터를 통과할 때 유체의 힘 및 여과된 미립자에 의해 여과재에 가해지는 힘을 견딜 수 있도록 충분히 단단하다. 구조적 부품은 또한 필터의 원하는 형상 및 여과재의 층들 사이의 원하는 간격을 유지하는 것을 도울 수 있다. 구조적 부품은 일반적으로 다공성 여과재에 지지 및 강성을 제공하기 위해 성형된 플라스틱 조각 또는 다수의 성형된 플라스틱 조각들이다. 또한, 구조적 부품은 재료가 여과재를 가로질러 유동하는 유체의 힘을 받게 됨에 따라 다공성 여과재의 층들 사이에 원하는 간격을 유지하는 것을 도울 수 있다.

일반적으로, 부품은 성형 공정을 통해 형성된다. 인-탱크 필터의 경우, 해당 공정은 삽입 성형일 수 있다. 삽입 성형은 새로운 성형 다이 및 공구 세공을 설계하고 생산하고 테스트하기 위한 광범위한 개발 시간 및 투자를 필요로 한다. 본 발명자들은 이러한 제한으로 인해, 삽입 성형 공정이 비용 대비 효율적인 프로토타입 또는 저용량 생산에 적합하지 않다는 것을 발견하였다. 삽입 성형 공정은 부품의 형상 및 디자인을 추가로 제한한다. 예를 들어, 삽입 성형은 균일한 단면을 갖는 단순하고 연속적인 형상을 형성하는 것으로 제한된다. 부품의 복잡한 형상은 일반적으로 추가적인 성형 단계, 추가적인 공구 캐비티 및 복잡성, 및 추가적인 노동을 발생시킴으로써 생산시간 및 비용을 증가시킨다. 또한, 삽입 성형 공정에서 사용되는 공구들은, 성형 영역 주변의 여과재를 분쇄해 플래시를 감소시키도록 설계됨으로써, 여과 영역 및 필터의 여과 성능을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 마찬가지로, 부품 자체가 여과재의 기공을 차단할 수 있으므로, 여과 영역 및 필터의 여과 성능을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 추가적으로 이용 가능한 영역은 본 명세서에 제공된 설명에서 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예들은 단지 예시를 목적으로 한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

본 발명은 유체를 여과하기 위한 여과기 또는 필터의 제조 방법을 제공하며, 유체 필터는 유체필터가 결합되는 다공성 여과재 및 플라스틱과 같은 강성 또는 반강성 지지구조로 형성된 필터 본체 및 수평축과 수직축을 포함한다. 제조 방법은, 지지 구조체의 제1부분을 형성하는 제1 적층 가공 단계; 지지 구조체의 제1부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 다공성 여과재를 위치시키는 단계; 지지 구조체의 제1부분의 연속부로서 지지 구조체의 제2부분을 형성하는 제2 적층 가공 단계로서, 다공성 여과재를 지지 구조체의 제1부분 및 지지 구조체의 제2부분 사이에 위치시켜 지지 구조체를 다공성 여과제와 접합시키는 단계; 다공성 여과재의 제 1 부분을 다공성 여과재의 제 2 부분과 겹치도록 위치시키는 단계; 및 다공성 여과재의 제 1 부분 및 다공성 여과재의 제 2 부분 사이의 필터 본체 내에 포켓을 형성하도록, 다공성 여과재의 제 1 부분과 다공성 여과재의 제 2 부분을 이음새에서 연결시키는 단계; 를 포함하며, 지지 구조체는 다공성 여과재의 제 1 부분 및 다공성 여과재의 제 2 부분 사이의 간격을 유지하도록 구성된다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 제1적층 가공 단계 중에 형성된 지지 구조체의 제1부분은 복수의 개별적인 기둥들일 수 있다. 개별적인 기둥들을 다공성 여과재를 통해 간접적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 제1적층 가공단계는 지지 구조체의 제1부분과 일체로 형성되어 지지 구조체의 제1부분으로부터 연장된 적어도 하나의 연결 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 연결 돌출부는 필터의 수직축과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 연결 돌출부는 소정의 형상 및 높이를 갖도록 형성된다. 지지 구조체의 제1부분이 연결 돌출부를 포함하게 되면, 지지 구조체의 제2부분은 지지 구조체의 제2부분이 연결 돌출부의 높이와 동일한 거리만큼 지지 구조체의 제1부분으로부터 이격되도록 제2 적층 가공 단계 동안 적어도 하나의 연결 돌출부의 연속부로서 형성될 수 있다. 적어도 하나의 연결 돌출부의 높이는 다공성 여과재의 두께에 대응할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 제조 방법은 수직축에 평행한 방향으로 다공성 여과재를 통해 적어도 하나의 통로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 통로는 적어도 하나의 연결 돌출부의 형상에 대응할 수 있다. 본 발명의 이러한 형태에 따르면, 지지 구조체의 제1부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 다공성 여과재를 위치시키는 단계는, 다공성 여과재 내의 적어도 하나의 통로 내에 적어도 하나의 연결 돌출부를 정렬하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 형태에 따르면, 지지 구조체는 불균일한 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제2적층 가공단계 중에 형성된 지지 구조체의 제2부분은 복수의 개별적인 기둥들일 수 있다.

또한, 제조 방법은 제1 적층 가공 단계 동안 커넥터 포트의 제1부분을 형성하는 단계; 다공성 여과재를 커넥터 포트의 제 1부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 위치시키는 단계; 및 제2 적층 가공 단계 동안 커넥터 포트의 제2 부분을 형성하는 단계; 를 더 포함할 수 있으며, 다공성 여과재는 커넥터 포트의 복수의 층들 사이에 위치되도록 함으로써, 커넥터 포트를 여과재에 결합시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 형태에 따르면, 제1 및 제2 적층 가공 단계 중에 복수의 상이한 플라스틱 재료를 사용하여 지지 구조체 상에 적어도 하나의 리빙 힌지(living hinge)를 형성할 수 있다. 또한, 지지 구조체 상에 적어도 하나의 밀봉 영역을 형성하도록 플라스틱 및 탄성 중합체와 같은 복수의 재료가 제1 및 제2 적층 가공 단계 동안 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 시스템에서 가스 또는 액체를 여과하기 위한 필터의 제조 방법을 제공하며, 유체 필터는 다공성 여과재 및 지지 구조체를 포함한다. 제조 방법은 적층 가공법을 이용하여 다공성 여과재의 시트 상에 지지 구조체를 한번에 한 층씩 형성하는 단계; 및 지지 구조체의 복수의 층들 사이에 다공성 여과재의 시트를 적층시키는 단계; 를 포함한다. 제조 방법의 단계는 미리 정해진 횟수만큼 반복적으로 수행될 수 있다. 지지 구조체는 수직축 방향으로 불균일한 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 여과재의 시트는 소정의 증분으로 이격된 지지 구조체 내에 적층될 수 있다. 또한, 적층 가공단계에서 복수의 플라스틱 재료가 사용되어 적어도 하나의 리빙 힌지 및/또는 적어도 하나의 밀봉 영역을 형성할 수 있다.

본 발명의 추가적인 이용가능 영역은 본 명세서에 제공된 설명에서 명백해질 것이다. 설명 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.

본 발명에 대한 이해를 위해서, 본 발명의 다양한 형태가 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 제시된 예시를 통해 설명된다.
도 1은 본 발명의 제조 방법의 일 형태에 따라 제조된 유체 필터의 등각도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 적층 가공 단계에서 형성된 지지 구조체의 제1부분의 등각도이다.
도 3은 도 2의 지지 구조체의 제1부분 상에 추가로 형성된 지지 구조체의 제1부분의 등각도이다.
도 4A는 도 2의 지지 구조체의 제1부분 상에 추가로 형성된 지지 구조체의 대안적인 제1부분의 등각도이다.
도 4B 내지 4E는 도 2의 지지 구조체의 제1부분의 단면도이나, 이들은 지지 구조체의 제한되지 않은 크기 및 형상의 폭을 제한하기 위한 것은 아니다.
도 5A, 도 6A, 도 7A, 도 8A, 및 도9A는 각각 본 발명의 다양한 형태에 따른 방법의 제 1적층 가공 단계 동안 형성된 연결 돌출부를 갖는 지지 구조체의 제1부분의 다양한 형태의 등각도이나, 이들은 지지 구조체의 제한되지 않은 크기 및 형상의 폭을 제한하기 위한 것은 아니다.
도 5B, 6B, 7B, 8B, 및 9B는 각각 본 발명의 위치결정 단계에 따라 위치된 다공성 여과 재료를 갖는, 도 5A, 6A, 7A, 8A, 및 9A의 지지 구조체의 제1부분의 등각도이나, 이들은 지지 구조체의 제한되지 않은 크기 및 형상의 폭을 제한하기 위한 것은 아니다.
도 10은 본 발명에 따른 제조 방법의 일 형태의 위치결정 단계 후의 유체 필터의 등각도이다.
도 11A 내지 도 13B는 본 발명의 일 형태에 따른 커넥터 포트를 갖는 유체 필터의 제조 방법을 보여주는 등각도이다.
도 14A는 도 1의 유체 필터를 제조하는 방법의 폴딩 단계의 등각도이다.
도 14B는 도 1의 유체 필터 제조 방법의 폴딩 단계의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제조 방법의 일 형태에 따라 제조된 유체 필터의 등각도이다.
도 16은 본 발명의 일 형태에 따른 적층 가공법을 사용하여 형성된 도 15에 대한 유체 필터의 지지 구조체의 제1 층의 등각도이다.
도17은 본 발명의 일 형태에 따라 제조된 도15의 필터의 지지 구조체의 복수의 층들 사이에 적층된 다공성 여과재의 시트의 등각도이다.
도18 내지 도24는 본 발명의 일 형태에 따른 도15의 유체 필터를 제조하기 위한 방법의 다양한 단계들의 등각도이다.
도25A는 폴딩되어 주름을 형성하고 필터 본체의 형상으로 형성된 다공성 여과재의 등각도이다.
도 25B는 필터 본체의 형상을 형성하기 위해 여과재 주위의 지지 구조체로 처리된 도 25A의 다공성 여과재의 등각도이다.

본 명세서에서 설명되는 도면들은 단지 설명을 위한 것이며, 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.

이하의 설명은 본질적으로 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 도면 전체에서, 대응하는 참조 부호들은 그와 동일하거나 대응하는 부분들 및 특징들을 나타낸다.

본 발명의 추가적인 이용가능 영역은 본 명세서에 제공된 설명에서 명백해질 것이다. 설명 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.

본 발명은 액체를 여과하기 위한 유체 필터(10)의 제조 방법을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 제조 방법에 따라 제조된 유체 필터(10)는 다공성 여과재(14)로 형성된 필터 본체(12) 및 필터 본체에 결합된 플라스틱 지지 구조체(16)를 포함한다. 유체 필터(10)는 수평축 및 수직축을 포함한다.

본 발명의 일 실시예의 제조 방법은 제1 적층 가공 단계를 수행하는 단계, 다공성 여과재를 위치시키는 단계, 제2 적층 가공 단계를 수행하는 단계, 다공성 여과재를 폴딩하거나 다공성 여과재의 제2 층을 첨가하는 단계, 및 2개의 다공성 여과재를 이음새에서 연결하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 적층 가공은 컴퓨터, 3차원 모델링 소프트웨어, 3차원 프린터와 같은 기계 장비를 사용하여 수행되며, 프린터로부터 배출될 수 있는 플라스틱과 같은 적층 재료를 포함한다. 컴퓨터 모델 또는 스케치는 3D 소프트웨어를 사용하여 생산되고, 장비 또는 프린터는 방출되는 플라스틱 재료의 연속적인 층들을 층층히 쌓거나 또는 추가하여 3D 물체를 제조한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 제조 방법에 따른 제 1 적층 가공 단계는 지지 구조체(16)의 제1부분(18)을 형성한다. 제 1부분(18)은 소정의 설계에 기초하여 층층이 구축됨으로써 제1부분(18)의 높이를 증가시킬 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 지지 구조체는 "h"의 형상을 가질 수 있으나, 지지 구조체는 임의의 다른 적절한 형상 및 크기로 형성될 수 있고, 원하는 필터 구성에 기초한 임의의 개수의 지지체를 포함할 수 있다. 개별적인 기둥들의 개수는 필터의 크기 및 형상에 따라 1개 내지 20개 이상의 범위일 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1부분(18)은 복수의 개별적인 기둥들일 수 있다. 지지 구조체(16)의 제1부분(18)을 개별적인 기둥들로서 제공하는 것은 제1부분(18)의 표면적을 감소시키고 따라서 여과재와 접촉하는 지지 구조체(16)의 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 필터의 여과 영역이 증가될 수 있다. 제1부분의 개별적인 기둥들은 다공성 재료를 통해 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1부분의 개별적인 기둥들은 직접적으로 접촉하지는 않는다. 도 4A에 도시된 바와 같이, 대안적으로, 지지 구조체(16)의 제1부분(18)은 연속적이고 상호 연결된 조각으로서 형성될 수 있거나, 또는 적층 가공 공정에 의한 추가적인 층에 의해 서로 결합되는 별개의 기둥으로서 시작될 수 있다. 도 4B 내지 4E는 도 2 및 도 3의 지지 구조체의 제1부분의 단면도를 도시하지만, 이들은 지지 구조체의 제한되지 않은 크기 및 형상들의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예의 제조 방법에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 적층 가공 단계는 지지 구조체의 제1부분(18)과 함께 커넥터 포트(20)의 제1부분(21)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 지지 구조체의 제1부분(18)과 유사하게, 커넥터 포트(20)의 제1부분(21)은 개별적인 기둥들일 수 있거나 또는 재료의 연속적인 조각으로 연결될 수 있다.

도 5A, 6A, 7A, 8A 및 9A에 도시된 바와 같이, 제 1 적층 가공 단계는 지지 구조체(16)의 제1부분(18)과 일체로 형성되어 연장되는 적어도 하나의 연결 돌출부(19)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 연결 돌출부(19)는 필터(10)의 수직축과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 연결 돌출부(19)는 소정의 형상과 높이를 갖도록 형성되며, 제1부분(18)보다 면적이 작은 것이 바람직하다. 도 5A, 도 6A, 도 7A, 도 8A 및 도 9A에는 다양한 형태의 연결 돌출부(19)가 도시되어 있다.

지지 구조체(16)의 제1부분(18)이 연결 돌출부(19)를 포함할 때, 지지 구조체(16)의 제2부분(22)은 제2 적층 가공 단계 동안 적어도 하나의 연결 돌출부(19)의 연속부로서 형성될 수 있으므로, 지지 구조체(16)의 제2부분(22)은 연결 돌출부(19)의 높이와 동일한 거리만큼 지지 구조체(16)의 제1부분(18)으로부터 이격된다. 적어도 하나의 연결 돌출부의 높이는 다공성 여과재(14)의 두께에 대응할 수 있다.

도 5B, 6B, 7B, 8B 및 9B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명의 제조 방법은 필터의 수직축에 평행한 방향으로 다공성 여과재(14)를 통해 통로(17)로서 기능하는 적어도 하나의 절개 관통홀, 개구 또는 슬릿을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 통로(17)는 적어도 하나의 연결 돌출부(19)의 크기 및 형상에 대응할 수 있다. 본 발명의 이러한 형태에 따르면, 지지 구조체(16)의 제1부분(18) 위에 다공성 여과재(14)를 위치시키는 단계는 다공성 여과재(14) 내의 통로(17) 내에 적어도 하나의 연결 돌출부(19)를 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 지지 구조체(16)에 연결 돌출부(19)를 제공하고 다공성 여과재(14)에 통로(17)를 제공함으로써, 적층 가공 단계 동안 형성된 플라스틱 층들이 다공성 여과재(14)의 개재된 상태에서 상호 이격되는 것이 아니라 상호 직접 접합될 수 있게 된다. 이는 다공성 여과재(14)가 특히 조밀하거나 특히 작은 기공을 함유하는 경우에 특히 유리할 수 있다. 통로(17)는 필터 설계 파라미터에 기초하여 생략될 수도 있다. 예를 들어, 40-70 마이크론(micron) 보다 큰 기공 또는 메쉬 개구들의 성향을 갖는 거친(coarse) 여과재를 사용하는 경우라면, 통로(17)는 생략될 수 있다. 거친 여과재는 메쉬를 통해 지지 구조체 재료의 접합을 위한 개구를 제공한다.

도 5A-9B에 도시된 바와 같이, 연결 돌출부(들)(19)는 다양한 형상 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5A 및 도 7A에서 연결 돌출부는 도트(dot)이다. 연결 돌출부(19)의 개수는 설계 조건에 따라 달라질 수 있다. 도 6A에서, 연결 돌출부(19)는 바(bar)에 의해 연결된 도트(dot)의 패턴이다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 연결 돌출부(19)는 복수의 선형 바이고, 도 9A에서, 연결 돌출부(19)는 T-형상으로 구성된 개별적인 바 또는 직사각형이다.

도 5B, 6B, 7B, 8B 및 9B에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 지지 구조체(16)의 제1부분(18) 상에 또는 그 위에 다공성 여과재(14)를 위치시키는 단계를 더 포함한다. 다공성 여과재의 단일 층 또는 복수의 층이 지지 구조체(16)의 제1부분(18) 상에 또는 그 위에 적층될 수 있다. 제1 적층 가공 단계가 커넥터 포트(20)의 제1부분(21)을 형성하는 것을 포함하는 경우에는, 다공성 여과재(14)는 연결 포트(20)의 제1부분(21) 상에 또는 그 위에 유사하게 위치될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 계속하여 제2 적층 가공 단계를 수행하여 지지 구조체(16)의 제1부분(18)의 연속부로서 지지 구조체(16)의 제2부분(22)을 형성하고, 다공성 여과재(14)가 제1부분(18)과 제2부분(22) 사이에 위치되도록 함으로써, 지지 구조체를 여과재에 결합시킨다. 즉, 지지 구조체(16)의 제1 및 제2부분(18, 22)은 여과재(14)를 통해, 예를 들어 직접 또는 연결 돌출부(19)에서 함께 접합된다. 지지 구조체(16)의 제2부분(22)은 도 10에 도시된 바와 같이 연속적인 조각으로서 형성될 수 있거나, 복수의 별개의 기둥으로서 형성될 수 있다. 제2부분(22)은 지지 구조체(16)의 제1부분(18) 위에 형성되지만, 제2부분(22)은 제1부분(18)과 형상 또는 크기가 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 제1부분(18)은 개별적인 기둥들로서 형성되지만, 제2부분은 연결된 연속 피스로서 형성될 수도 있으며, 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 대안적으로, 제1 및 제2 부분 양쪽 모두 연속적이거나 개별적일 수 있다.

제 2 적층 가공 단계는 또한 커넥터 포트(20)의 제2부분(23)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에, 다공성 여과재(14)는 커넥터 포트(20)의 복수의 층들 사이, 즉, 커넥터 포트(20)의 제1부분(21)과 제2부분(23) 사이에 위치되어, 커넥터 포트(20)를 여과재(14)에 결합시킨다. 도 11A 내지 13B에 도시된 바와 같이, 추가의 적층 가공 단계가 커넥터 포트(20)의 세부사항을 계속 형성하기 위해 수행될 수 있다. 제1부분(18, 21)은 제2부분(22, 23)과 상이한 크기 및 형상으로 형성될 수 있고, 그로부터 측면으로 연장되고, 다양한 단면을 가질 수 있다. 이들 제1부분(18, 21)은 궁극적으로 필터의 내부에 놓이게 된다.

도 14A에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 계속하여 다공성 여과재(14)의 제 1 부분(24)을 다공성 여과재(14)의 제 2 부분(26)과 겹치도록 위치시킨다. 이는 다공성 여과재(14)의 층을 자체적으로 접거나, 또는 다공성 여과재(14)의 제 2의 개별적인 층을 첨가함으로써 달성될 수 있다. 도 14B에 도시된 바와 같이, 다공성 여과재(14)의 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)이 서로 겹치게 되면, 지지 구조체(16)의 제1부분(18) 또는 지지 구조체(16)의 제2부분(22) 중 하나가 다공성 여과재(14)의 제1 부분(24) 및 제2 부분(26) 사이에 위치되게 된다. 이와 유사하게, 커넥터 포트가 제1 또는 제2 적층 가공 단계에서 형성된다면, 커넥터 포트의 제1부분(21) 또는 제2부분(23)는 여과재(14)의 제1 및 제2부분(24, 26) 사이에 위치될 것이다.

도14A 및 도14B와 함께 다시 도1을 참조하면, 제조 방법은 다공성 여과재(14)의 제1 부분(24) 및 다공성 여과재(14)의 제2 부분(26)을 이음새(28)에서 연결하여 다공성 여과재(14)의 제1 부분(24) 및 제2 부분(26) 사이의 필터 본체(12) 내에 포켓을 형성하도록 하는 단계를 추가로 포함한다. 다공성 여과재의 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)은 여과재(14)의 전체 주연부 주위에 연결될 수 있는데, 예를 들어, 다공성 여과재(14)의 단일 층이 폴딩될 때 여과재(14)의 주연부 주위에 연결될 수 있다. 다공성 여과재(14)는 그 주변을 따라 고정되어, 다공성 여과재(14)를 통한 유체 유동을 유도하고, 커넥터 포트(20)를 축방향으로 통과할 수 있다.

지지 구조체(16)는 자체적으로는 지지되지 않는 여과재(14)에 구조 및 강성을 제공한다. 지지 구조체(16)는 예를 들어 제1부분(18, 21)을 통해 여과재(14)의 제 1 부분(24)과 제 2 부분(26) 사이의 간격을 유지하는 것을 추가로 돕고, 따라서 필터(10)의 원하는 효율이 유지될 수 있다.

또한, 지지 구조체는 다공성 여과재(14)의 일 부분(예를 들어, 제1 부분(24))에만 연결될 필요가 있고, 필터의 하나의 전체 측면을 형성하는 다른 부분(예를 들어, 제2 부분(26))은 완전히 개방되고 차단으로부터 자유롭다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 대안적으로, 다공성 여과재(14)는 지지 구조체에 대한 필터의 양 측면 상에 연결되거나, 어느 면에도 연결되지 않을 수 있다.

본 발명의 다양한 형태에 따르면, 제1 및 제2 적층 가공 단계 동안 복수의 상이한 플라스틱 재료가 사용되어 지지 구조체(16) 상에 적어도 하나의 리빙 힌지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 5A에서는, 리빙 힌지(25)가 지지 구조체(16)의 섹션들 사이에 형성되어, 예를 들어 미리 결정된 포인트 및 각도에서 보다 용이한 필터의 굽힘을 허용하고 있다. 또한, 제 1 및 제 2 적층 가공 단계 동안 복수의 재료가 사용되어 지지 구조체(16) 상에 적어도 하나의 밀봉 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 밀봉재(29)는 커넥터(20) 상에 일체로 형성될 수 있다. 복수의 재료는 플라스틱 및 탄성체를 포함할 수 있다. 이러한 밀봉 영역은 필터 사용 동안 변형되는 압축성 또는 유연성 있는 표면으로서 기능하여, 정합되는 부품들을 밀봉시킨다. 또한, 본 발명의 다양한 형태에 따르면, 지지 구조체(16)는 수직축 방향으로 불균일한 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

도 15는 본 발명의 제조 방법의 다른 형태에 따라 제조된 유체 시스템에서 유체를 여과하기 위한 필터 또는 여과기를 나타낸다. 유체 필터(10)는 다공성 여과재(14) 및 지지 구조체(16)를 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 적층 가공법을 사용하여 한번에 한 층의 지지 구조체(16)를 형성하는 단계을 포함한다. 지지 구조체(16)는 임의의 소정의 기하학적 형상을 가질 수 있다. 적층 가공법을 사용하여, 플라스틱 재료의 층은 구조물이 원하는 높이를 이룰 때까지 반복적으로 쌓일 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 지지 구조체(16)의 복수의 층 사이에 다공성 여과재(14)의 시트 또는 시트들을 적층하는 단계를 더 포함한다. 방법의 단계들은 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 미리 정해진 횟수만큼 반복적으로 수행될 수 있다. 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 지지 구조체(16)는 커넥터 포트(20)를 포함하도록 형성될 수 있다. 지지 구조체(16)는 수직 방향으로 불균일한 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 여과재(14)의 시트는 미리 결정된 증분으로 이격된 지지 구조체(16) 내에 적층될 수 있다. 적층 가공 형성 단계 동안 복수의 플라스틱 재료가 사용되어, 적어도 하나의 리빙 힌지 및/또는 지지 구조체(16) 상에 적어도 하나의 밀봉 영역을 형성할 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 필터는 지지 구조체(16) 및 다공성 여과재(14)를 갖는 평평한 디스크일 수 있다.

대안적으로, 도 25A 및 25B에 도시된 바와 같이, 필터는 주름진 다공성 여과재(30) 주위에 지지 구조체(16)를 형성할 수 있다. 이 주름진 다공성 여과재(30)는 표면적을 증가시키기 위해 다공성 여과재(14)를 폴딩하여 주름을 형성한 것이다. 지지 구조체(16)는 주름진 다공성 여과재의 측면 및 가장자리 주위에 적층 가공 형성 공정을 사용하여 형성된다.

본원에 기재된 본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이며, 따라서 본 발명의 범위 내에 속하면서 본 발명의 요지 및 사상을 벗어나지 않는 다양한 변형들이 가능하다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (16)

1. 유체를 필터링하기 위한 필터의 제조 방법에 있어서, 상기 필터는 다공성 여과재 및 플라스틱 지지 구조체로 형성된 필터 본체를 포함하며 수평축과 수직축에 의해 정의되는 것으로, 제조 방법은,
   지지 구조체의 제1 부분을 형성하는 제1 적층 가공 단계;
   지지 구조체의 제1 부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 다공성 여과재의 제1 부분을 위치시키는 단계로서, 다공성 여과재에는 기공들 또는 개구들이 형성되어 있는 단계;
   플라스틱 재료를 사용하여 지지 구조체의 제2 부분을 형성하는 제2 적층 가공 단계로서, 플라스틱 재료가 다공성 여과재의 기공 또는 개구들의 적어도 일부를 통하여 연장되어 지지 구조체의 제1 부분의 연속부로서 지지 구조체의 제2 부분이 형성되게 하고, 결과적으로 다공성 여과재의 제1 부분이 지지 구조체의 제1 부분 및 지지 구조체의 제2 부분 사이에 위치하며, 다공성 여과제의 제1 부분이 지지 구조체의 제1 부분 및 제2 부분과 접합되는 단계;
   다공성 여과재의 제2 부분이 다공성 여과재의 제1 부분에 대해 겹쳐지도록 다공성 여과재의 제2 부분을 위치시키는 단계; 및
   다공성 여과재의 제1 부분 및 다공성 여과재의 제2 부분 사이의 필터 본체 내에 포켓이 형성되도록, 다공성 여과재의 제1 부분과 다공성 여과재의 제2 부분을 이음새에서 연결시키는 단계로서, 지지 구조체는 다공성 여과재의 제1 부분 및 다공성 여과재의 제2 부분 사이의 간격을 유지하도록 구성되는 단계;를 포함하는
   유체를 필터링하기 위한 필터의 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 제1적층 가공 단계 중에 형성된 지지 구조체의 제1부분은 복수의 개별적인 기둥들인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
3. 제2항에 있어서, 개별적인 기둥들은 다공성 여과재를 통해 간접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 제1적층 가공단계는, 지지 구조체의 제1부분과 일체로 형성되고 수직축에 평행한 방향으로 지지 구조체의 제1부분으로부터 연장된 적어도 하나의 연결 돌출부를 형성하는 단계; 를 포함하고, 적어도 하나의 연결 돌출부는 소정의 형상 및 소정의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서, 지지 구조체의 제2부분은 제2 적층 가공 단계 동안 적어도 하나의 연결 돌출부의 연속부로서 형성되어 지지 구조체의 제2부분이 연결 돌출부의 높이와 동일한 거리만큼 지지 구조체의 제1부분으로부터 이격되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
6. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 연결 돌출부의 높이는 다공성 여과재의 두께에 대응하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
7. 제4항에 있어서, 수직축에 평행한 방향으로 다공성 여과재를 통해 적어도 하나의 통로를 형성하는 단계; 를 더 포함하고, 적어도 하나의 통로는 적어도 하나의 연결 돌출부의 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
8. 제7항에 있어서, 지지 구조체의 제1부분 상에 접촉하여 또는 그 위에 이격하여 다공성 여과재를 위치시키는 단계는, 다공성 여과재 내의 적어도 하나의 통로 내에 적어도 하나의 연결 돌출부를 정렬하는 단계; 를 포함하는 제조 방법.
   
9. 제1항에 있어서, 지지 구조체는 수직축에 평행한 방향으로 불균일한 단면 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
   
10. 제1항에 있어서, 제2적층 가공 단계 중에 형성된 지지 구조체의 제2부분은 복수의 개별적인 기둥들인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
    
11. 제 1 항에 있어서, 제 1 적층 가공 단계 동안 커넥터 포트의 제1부분을 형성하는 단계; 커넥터 포트의 제1부분 상에 다공성 여과재를 위치시키는 단계; 및 제 2 적층 가공 단계 동안 커넥터 포트의 제2부분을 형성하는 단계; 를 더 포함하고, 다공성 여과재는 커넥터 포트의 복수의 층들 사이에 위치되어, 커넥터 포트를 여과재에 결합시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
    
12. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 적층 가공 단계 동안 복수의 상이한 플라스틱 또는 탄성 중합체 재료가 사용되어 지지 구조체 상에 적어도 하나의 리빙 힌지(living hinge)를 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
    
13. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 적층 가공 단계 동안 복수의 상이한 플라스틱 또는 탄성 중합체 재료가 사용되어 지지 구조체 상에 적어도 하나의 밀봉 영역을 형성하는 제조 방법.
    
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