KR102396873B1 - 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리 - Google Patents

바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필터본체를 탈부착함에 따라 정수유로 또는 바이패스 유로로 유로의 전환이 이루어지는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 관한 것으로, 인렛과 아웃렛이 형성된 필터헤드가 구비되되 필터헤드의 중공부에는 상,하로 승강작동하면서 정수유로 또는 바이패스 유로로의 유로 전환이 이루어지도록 하는 샤프트가 내장되며, 샤프트의 상단에는 탄성요소)가 장착되어 필터본체를 필터헤드로부터 분리시키면 샤프트가 탄성요소의 복원력에 의하여 하강하면서 바이패스 유로로 전환이 이루어지는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 있어서, 상기 샤프트는 필터로 정수유로를 연통시키기 위한 입수부와 필터로부터 정수된 물이 배출되는 출수부를 형성하되, 출수부로 출수되는 물이 필터를 경유한 이후에만 배출되도록 출수부에 오링을 장착하여 필터헤드 내면에서 출수부의 오링만 내벽에 밀착되어 실링이 이루어지며, 상기 샤프트는 탄성요소의 복원력에 의하여 하강할 때 수압에 의하여 샤프트의 하강을 보조하기 위하여 바이패스 유로 상에 탄성요소를 장착하며, 상기 샤프트의 하단에는 샤프트의 이탈을 방지하기 위한 샤프트커버를 구비함으로써 오링의 실링포인트를 줄이면서도 오링 고착에 의한 유로전환의 오작동을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리{Water filter head assembly with bypass function}
본 발명은 정수라인에 필터본체를 탈부착할 수 있도록 정수라인에 장착되는 정수필터 헤드 어셈블리에 관한 것으로, 필터본체를 탈부착함에 따라 정수유로 또는 바이패스 유로로 유로의 전환이 이루어지는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 정수기나 냉장고에 설치되는 정수유로는 물이 공급되는 원수라인을 연결하고 침전필터, 카본필터, 멤브레인 등의 다양한 종류의 필터를 장착하여 원수라인으로부터 공급된 물이 필터를 경유하면서 물리적, 화학적인 과정을 거쳐서 정수하여 정수된 물을 사용자가 마시거나 사용할 수 있도록 한다.
이러한 정수유로에 설치되는 필터는 기능이나 용도에 따라 다양한 종류의 필터가 사용된다.
필터가 유로에 장착되는 구조는 정수유로 상에 필터헤드를 장착하고, 그 필터헤드에 필터본체를 탈부착할 수 있게 구비되는 것으로, 필터헤드에 필터본체를 장착할 경우에는 원수가 필터를 경유하여 필터링이 이루어지고, 필터헤드에서 필터본체를 분리할 경우에는 원수가 필터를 경유하지 않고 필터헤드의 바이패스 기능에 의하여 공급되며, 이를 위하여 필터헤드에는 유로 전환기능이 부여된다.
이때의 유로전환은 특허 제10-1478965호(2014.12.28.)에서와 같이 스프링의 탄성수단이 내장되어 필터본체를 필터헤드로부터 분리시키면 내장된 인너가 탄성수단에 의하여 하부로 복원되면서 바이패스 유로를 개방하게 된다.
이때, 상기 인너에는 정수유로와 바이패스 유로가 2단으로 구성되어 인너의 높낮이에 따라 정수유로 또는 바이패스 유로를 개방하게 되며, 각각의 유로 단부에는 실링을 위하여 오링이 장착된다.
특히, 유로전환 과정에서 원수가 외부로 누수되는 것을 방지하면서도 정수라인 상의 유로가 확보될 수 있도록 하기 위하여 필터헤드 내에는 정수유로 또는 바이패스유로의 유로를 안내하고 실링을 위하여 여러 개의 오링이 사용된다.
그러나 유로 안내를 위하여 여러 개의 오링을 장착하는 경우 시간이 지남에 따라 오링의 고착화가 이루어지기 때문에 유로전환기능이 제대로 작동하지 않는 경우가 많다.
즉, 필터의 교환주기는 수개월에 이르는 경우가 많은데, 필터본체를 필터헤드에 장착한 상태에서 장기간 사용후 필터 주기가 도래하여 필터를 교체하고자 하는 경우 필터본체를 필터헤드로부터 분리시키면 바이패스 유로로 유로가 전환되어야 하는데, 이때 오링의 표면이 필터헤드의 내벽에 들러붙은 상태로 고착되어 필터본체를 분리하더라도 탄성요소가 작동하지 않는 경우가 빈번히 발생하고, 이 과정에서 유로전환이 이루어지지 않아서 해당 부위에서 누수가 발생하게 되는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 탄성요소의 장착구조가 필터헤드 내부에서도 정수라인과는 격리되어 있는 공간에 설치되어 있고, 그 격리된 공간에는 통기공이 형성되어 통기공을 통하여 공기가 유입 또는 배출되면서 탄성요소의 작동이 이루어지는데, 이같이 통기공이 구비되어 있는 구조에서는 음식물이나 기타 이물질에 의하여 통기공이 막히게 되면 탄성요소의 복원력을 저해하거나 작동불능을 초래하는 문제가 있다.
따라서 최근에는 스프링 방식의 탄성요소를 배제하고, 그 복원구조를 개선하여 키방식으로 유로전환이 이루어지도록 한 필터헤드가 제안된 바 있으나, 부품의 증가로 인하여 그 조립구조가 매우 복잡하고 제조비용이 증가함은 물론 생산성이 떨어지는 등의 여러 가지 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄성요소의 복원력에 의하여 필터헤드의 유로전환이 이루어지는 구조에 있어서 오링 고착에 의한 유로전환의 오작동을 방지함으로써 필터 본체와 필터 헤드의 탈부착 구조만으로 간단하게 유로가 전환되도록 하고, 내장되는 부속품의 수를 최소화하여 누수포인트를 줄이고 조립을 간소화하며 제작비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.
또한, 조립구조 및 유로의 개선으로 유로전환을 위하여 승강작동을 저해하는 위치에 장착되는 오링의 실링포인트를 줄여 오링 고착부위를 최소화하고 장기간 사용 후 필터를 교체할 경우에도 오링의 고착화에 따른 작동불량이나 오작동을 방지할 수 있도록 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 인렛과 아웃렛이 형성된 필터헤드가 구비되되 필터헤드의 중공부에는 상,하로 승강작동하면서 정수유로 또는 바이패스 유로로의 유로 전환이 이루어지도록 하는 샤프트가 내장되며, 샤프트의 상단에는 탄성요소)가 장착되어 필터본체를 필터헤드로부터 분리시키면 샤프트가 탄성요소의 복원력에 의하여 하강하면서 바이패스 유로로 전환이 이루어지는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 있어서, 상기 샤프트는 필터로 정수유로를 연통시키기 위한 입수부와 필터로부터 정수된 물이 배출되는 출수부를 형성하되, 출수부로 출수되는 물이 필터를 경유한 이후에만 배출되도록 출수부에 오링을 장착하여 필터헤드 내면에서 출수부의 오링만 내벽에 밀착되어 실링이 이루어지며, 상기 샤프트는 탄성요소의 복원력에 의하여 하강할 때 수압에 의하여 샤프트의 하강을 보조하기 위하여 바이패스 유로 상에 탄성요소를 장착하며, 상기 샤프트의 하단에는 샤프트의 이탈을 방지하기 위한 샤프트커버를 구비함으로써 본 발명의 해결과제를 달성할 수 있다.
본 발명의 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 의하면, 필터헤드에서 출수구에만 오링을 장착하여 고착부위를 최소화함으로써 탄성요소의 복원력을 확보하고, 수압에 의하여 샤프트의 복원을 보조하기 때문에 필터본체의 탈부착에 따른 유로전환시의 오작동 및 작동불량이 거의 발생하지 않게 된다.
또한, 필터본체 탈부착 할 경우 누수 염려가 없이 안전한 사용이 가능하며, 여러 개의 부속을 사용할 필요없으므로 제작원가의 절감은 물론, 조립공수를 줄여서 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 필터헤드와 필터본체의 분리구조도
도 2는 본 발명의 필터헤드의 단면도
도 3은 도 1의 부분절개 단면도
도 4는 도 1의 필터헤드와 필터본체가 결합된 상태의 부분절개 단면도
도 5는 본 발명의 필터헤드의 분해 사시도
도 6은 도 5의 부분절개 사시도
도 7은 도 5의 종단면도
도 8 및 도 9는 필터본체의 탈부착에 따라 유로가 전환되는 구조를 나타낸 사용상태 단면도
도 10은 본 발명의 샤프트커버가 필터헤드에 융착되는 구조를 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 인렛(100a)과 아웃렛(100b)이 구비된 필터헤드(100)에 유로의 전환을 위한 샤프트(200)가 내장되고, 샤프트(200)는 탄성요소(300)에 의하여 복원력을 갖도록 장착되어 필터본체(10)를 필터헤드에 장착하거나 분리함에 따라 정수유로 또는 바이패스 유로로의 유로 전환이 이루어지도록 구비될 수 있다.
필터헤드(100)는 내부가 대략적인 원통형상으로 이루어지는 중공부(120)가 형성되며, 이 중공부(120)는 필터헤드의 외측으로 돌출 형성되는 인렛(100a)과 아웃렛(100b)에 연통하여 인렛(100a)으로부터 유입된 원수가 중공부 또는 필터를 경유한 이후에 아웃렛(100b)을 통하여 배출될 수 있으며, 상기 인렛(100a)과 아웃렛(100b)에는 정수라인에 구비되는 튜브를 피팅 가능한 구조로 피팅연결부가 포함될 수 있다.
필터헤드(100)의 중공부(120)에 내장되는 샤프트(200)는 샤프트의 상단에 장착되어 하부측으로 탄성 반발력을 갖도록 되는 탄성요소(300)에 의하여 하부측으로 탄성 지지될 수 있으며, 이때 샤프트(200)는 필터헤드(100)와 결합된 상태에서 분리되지 않으면서도 설정된 폭 이내에서 샤프트가 상,하로 승강 작동이 이루어지도록 장착될 수 있다.
이때, 상기 샤프트(200)가 필터헤드(100)에 조립된 상태에서 샤프트가 이탈되는 것을 방지하기 위하여 샤프트의 하단에는 필터헤드(100)의 하단에 체결되거나 접착되는 샤프트커버(400)가 구비될 수 있다.
이 샤프트커버(400)는 필터본체(10)의 상단 체결부(12)와 긴밀히 밀착되는 구조일 수 있으며, 체결부(12)에는 헤드키(14)가 형성되고, 필터헤드(100)에는 헤드키가이드(114)가 형성되어 헤드키(14)가 헤드키가이드에 의하여 체결되어 임의로 분리되지 않게 체결이 이루어질 수 있다.
이때, 체결부(12)와 샤프트커버(400)의 내벽은 패킹에 의하여 필터본체를 삽입하거나 인출하는 과정에서 누수가 되지 않도록 할 수 있으며, 이 패킹은 필터본체(10)의 체결부(12)의 둘레를 따라 구비될 수 있다.
따라서 필터본체(10)를 필터헤드(100)에 끼우면 필터본체(10)의 체결부(12)가 샤프트(200)를 상부측으로 견인하여 샤프트(200)의 입수부(200a) 및 출수부(200b)가 각각 필터헤드(100)의 인렛(100a)와 아웃렛(100b)에 대응되게 위치되어 인렛을 통하여 유입된 원수가 샤프트(200)의 하부측으로 안내되어 필터본체(10) 내에서 필터링이 이루어진 후 출수부(200b) 및 아웃렛(100b)을 통하여 배출된다.
이때, 상기 샤프트(200)의 출수부(200b)에 오링(220)이 장착되어 필터를 경유하지 않은 원수가 아웃렛으로 배출되는 것을 차단하게 되며, 오로지 필터를 경유한 물만 아웃렛으로 배출하게 된다.
그리고 상기 입수부(200a)에는 오링을 장착하지 않음으로서 인렛을 통하여 유입된 원수가 중공부 전체로 공급되며, 수압에 의하여 필터본체 및 아웃렛을 통하여 물이 배출되게 된다.
이때, 상기 샤프트(200)의 상단에는 탄성요소(300)가 중공부 내에 위치하게 되는데, 이 탄성요소가 장착되어 있는 중공부로도 원수가 유입되어 가득차게 되며, 이로써 필터본체(10)를 분리하는 경우 탄성요소(300)의 복원력에 더하여 중공부 내의 수압에 의하여 샤프트(200)의 하강을 더욱 유도할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 샤프트(200)와 필터헤드(100)가 서로 맞닿아 고착우려가 있는 오링이 샤프트의 출수부(200b)에서의 실링을 위한 오링(220)으로 한정되기 때문에 해당 오링이 고착되더라도 그 고착되는 힘이 매우 미약하여 샤프트(200)의 복원력을 저해하지 않고 안정적인 유로전환이 이루어지게 된다.
그리고 샤프트(200)가 하부측으로 복원력이 발생될 때 오히려 패킹의 둘레를 따라 원수가 차있는 상태이기 때문에 수압에 의한 고착 분리를 유도할 수 있어 더욱 안정적인 유로전환을 기대할 수 있다.
이때, 탄성요소(300)의 장착을 위하여 필터헤드(100)에 형성된 중공부(120)의 상측과 샤프트(200)의 상단에 서로 대응하게 각각 장착부(130)와 홀더(230)를 형성하고, 압축스프링을 내장하면서 압축스프링의 상단이 장착부(130)에 압축스프링의 하단이 홀더(230)에 장착함으로써 압축스프링이 상,하로 복원력이 발생되도록 하여 샤프트(200)가 탄성요소(300)와 연계되어 상,하로 움직임 될 수 있다.
아울러, 상기 샤프트(200)는 정수유로에서 바이패스 유로로 전환될 때 정수유로측으로의 누수를 방지하기 위하여 고무나 실리콘 등으로 이루어져 밀폐가 이루어지는 차단링(240)이 구비될 수 있다.
차단링(240)은 샤프트(200)에 장착된 상태에서 필터헤드(100)의 내벽과의 고착 우려가 없도록 샤프트의 하부측에 형성되어 상기 샤프트커버(400)와 밀착되어 밀폐가 이루어지는 구조로 형성될 수 있다.
그리고 차단링(240)은 샤프트(200)의 둘레를 따라 형성되는 것으로서, 샤프트(200)의 외주연에 내입된 형태로 홈테(245)를 형성하고, 그 홈테에 차단링(240)을 장착함으로써 샤프트(200)가 하강할 때 차단링(240)이 샤프트커버(400)와 밀착되어 유로를 차단하면서 밀폐가 이루어지도록 구성될 수 있다.
이를 위하여 상기 샤프트커버(400)에는 차단링과 대응하게 밀착면(440)이 형성되어 바이패스 유로 전환에 따른 누수를 방지가 이루어질 수 있으며, 밀착면(440)은 상광하협의 원통형의 경사진 내벽으로 이루어져 샤프트(200)가 상승한 상태에서는 도 8에 도시된 바와 같이 차단링(240)이 밀착면(440)으로부터 이격되어 정수유로를 개방하고, 도 9에 도시된 바와 같이 샤프트(200)가 하강한 상태에서는 차단링(240)과 밀착면(440)이 밀착되어 정수유로를 차단하면서 바이패스 유로를 통하여 유로흐름이 발생하도록 할 수 있다.
한편, 상기 샤프트(200)는 필터헤드(100) 내의 중공부(120)에서 수직 승하강 작동을 유도하기 위하여 필터헤드(100)의 내측면 벽에 승강가이드(160)가 형성되고, 샤프트(200)의 외측면 벽에는 가이드핀(260)이 형성되어 샤프트(200)가 승하강 작동할 때 가이드핀(260)이 승강가이드(160)에 삽입된 상태에서 수직방향으로만 승강 작동을 유도할 수 있게 된다.
따라서 샤프트(200)가 하강될 때 샤프트(200)가 축 중심을 따라서 수직으로 하강되며, 샤프트에 장착되어 있는 차단링(240)의 둘레 전체가 동시에 밀착면(440)에 밀착되어 밀폐가 이루어지도록 되며, 정교하게 실링을 수행할 수 있다.
또한, 상기 샤프트(200)는 차단링(240)이 장착된 하단에 복수의 견인턱(280)이 형성되어 필터본체(10)를 조립하거나 분리할 때 승강작동이 이루어지도록 될 수 있는 것으로, 이 견인턱(280)은 방사형으로 형성되어 샤프트가 상부로 견인된 상태에서 정수유로 개방을 유도할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(200)는 도 11에 도시된 바와 같이 외주연 중 어느 일부에 유로홈(250)이 형성되어 샤프트가 필터본체에 의하여 상부로 견인된 상태에서 정수유로의 유량을 확보할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(200)는 필터본체(10)에 의하여 견인이 이루어질 때 샤프트와 필터본체가 센터에 정위치 결합된 상태에서 견인이 이루어지도록 하기 위하여 가이드경사면(270)이 형성될 수 있다.
샤프트(200)는 가이드경사면(270)에 의하여 필터본체(10)의 체결부(12) 상단에 밀착 고정될 수 있으며, 이 가이드경사면(270) 중의 일부가 절개되어 유로홈(250)이 형성되어 유량을 확보할 수 있다.
이때, 유로홈(250)은 양측이 대칭되게 형성되어 높은 압력이 발생할 경우에도 어느 일측으로 편심되지 않도록 할 수 있다.
한편, 상기 샤프트(200)가 필터헤드(100)에 조립된 상태에서 샤프트의 이탈을 방지하기 위하여 샤프트커버(400)는 조립 또는 락킹 구조로 체결할 수 있으나, 더 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이 필터헤드(100)에 샤프트(200)와 탄성요소(300)가 내장된 상태에서 샤프트커버(400)를 필터헤드(100)에 융착하면 간단하게 조립 및 제조가 가능하게 된다.
또한, 융착된 상태에서는 외부로부터 이물질이 유입될 우려가 전혀 없으며, 탄성요소의 복원력 저하 없이 복원력을 그대로 유지할 수 있다.
융착방식은 필터헤드(100)에 형성된 중공부(120)의 내벽과 샤프트커버(400)의 외주연에 서로 대응하게 각각 융착턱(150)과 융착테(450)가 형성되어 초음파 융착에 의하여 접착이 이루어힐 수 있으며, 이때, 상기 샤프트커버(400)를 필터헤드(100)에 조립할 때 서로 단차지게 조립되는 구조로 이루어지면서 그 사이에 체결링(420)이 구비되어 실링이 더욱 이루어지도록 할 수 있다.
체결링(420)은 고무나 실리콘 등의 소재일 수 있으며, 필터헤드(100)의 내면에 단차를 형성하고, 샤프트커버(400)의 외면에 단차를 형성하여 그 단차사이에 체결링이 삽입된 상태에서 융착이 이루어지도록 함으로써 누수포인트에서의 실링이 견고하게 이루어져 장기간 사용시에도 불량우려가 없이 품질을 향상시킬 수 있다.
100: 필터헤드 100a: 인렛 100b: 아웃렛
120: 중공부 130 장착부 150: 융착턱
160: 승강가이드
200: 샤프트 200a: 입부수 200b: 출수부
220: 오링 240: 차단링 260: 가이드핀
280: 견인턱
300: 탄성요소
400: 샤프트커버 420: 체결링 440: 밀착면
450: 융착테

Claims (6)

  1. 인렛(100a)과 아웃렛(100b)이 형성된 필터헤드(100)가 구비되고, 필터헤드의 중공부(120)에는 상,하로 승강작동하면서 정수유로 또는 바이패스 유로로의 유로 전환이 이루어지도록 하는 샤프트(200)가 내장되며, 샤프트(200)의 상단에는 탄성요소(300)가 장착되어 필터본체(10)를 필터헤드로부터 분리시키면 샤프트가 탄성요소의 복원력에 의하여 하강하면서 바이패스 유로로 전환이 이루어지는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리에 있어서,
    상기 샤프트(200)는 필터로 정수유로를 연통시키기 위한 입수부(200a)와 필터로부터 정수된 물이 배출되는 출수부(200b)가 형성되되, 출수부로 출수되는 물이 필터를 경유한 이후에만 배출되도록 출수부에 오링(220)이 장착되어 유로가 안내되며,
    상기 샤프트가 탄성요소(300)의 복원력에 의하여 하강할 때 수압에 의하여 샤프트의 하강을 보조하기 위하여 바이패스 유로 상에 탄성요소(300)가 장착되며,
    상기 샤프트의 하단에는 샤프트의 이탈을 방지하기 위한 샤프트커버(400)가 구비되고,
    상기 샤프트(200)가 바이패스 유로로 전환될 때 정수유로측으로의 누수를 방지하기 위하여 차단링(240)이 구비되고, 차단링(240)은 필터헤드의 내벽과의 고착 우려가 없도록 샤프트의 하부측에 홈테(245)가 형성되고, 그 홈테에 차단링(240)이 장착되며, 샤프트커버(400)에는 차단링과 대응하게 밀착면(440)이 형성되어 바이패스 유로 전환에 따른 누수를 방지토록 되며,
    상기 샤프트커버(400)의 밀착면(440)은 상광하협의 원통형의 경사진 내벽으로 이루어져 샤프트(200)가 상승한 상태에서는 차단링(240)와 밀착면(440)이 이격되어 정수유로를 개방하고, 샤프트(200)가 하강한 상태에서는 차단링(240)과 밀착면(440)이 밀착되어 정수유로를 차단하면서 바이패스 유로를 통하여 유로흐름이 발생하도록 됨을 특징으로 하는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리.
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  4. 제 1항에 있어서, 필터헤드(100)에 형성된 중공부(120)의 상측과 샤프트(200)의 상단에 서로 대응하게 각각 장착부(130)와 홀더(230)가 형성되고, 탄성요소는 일단이 장착부에 타단이 홀더에 장착되어 복원력을 가지는 압축스프링이 장착되어 샤프트(200)가 복원력을 갖도록 되며,
    상기 필터헤드(100)의 내측면 벽과 샤프트(200)의 외측면 벽에는 샤프트의 수직 승하강 작동을 유도하기 위하여 승강가이드(160)와 가이드핀(260)이 각각 형성됨을 특징으로 하는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 샤프트(200)는 차단링(240)이 장착된 하단에 필터본체에 의한 승강작동이 이루어지도록 방사형으로 복수의 견인턱(280)이 형성되어 샤프트가 견인된 상태에서 정수유로 개방을 유도하게 됨을 특징으로 하는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 샤프트(200)가 필터헤드(100)에 조립된 상태에서 샤프트의 이탈을 방지하기 위하여 필터헤드(100)에 형성된 중공부(120)의 내벽과 샤프트커버(400)의 외주연에 서로 대응하게 각각 융착턱(150)과 융착테(450)가 형성되어 초음파 융착에 의하여 접착이 이루어진 것을 특징으로 하는 바이패스 기능을 구비한 정수필터 헤드 어셈블리.
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