KR19990079385A - 필터카트리지를 구비한 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 필터카트리지를 구비한 여과장치는, 유입포트, 유출포트, 상기 유입포트와 연통된 원통상의 제 1챔버와, 상기 유출포트와 연통되어 상기 제 1챔버와 동축적으로 연장되며, 상기 제 1챔버보다 작은 직경을 갖는 원통상의 제 2챔버를 가진 카트리지헤드와; 상기 헤드에 접촉하는 상면과, 상기 상면으로부터 돌출되어 상기 제 1챔버내에 삽입되는 원통상의 네크와, 상기 네크 내에 동심적으로 배치되며 복수의 리브에 의해 상기 네크와 일체로 연결되어 있는 지지튜브를 가지는 하우징과; 상기 하우징내에 수용되는 중공의 필터와; 상기 필터의 내부공간과 연통되며, 상기 지지튜브내에 상기 하우징의 내부로부터 상기 지지튜브의 일부 길이구간에 걸쳐 삽입되는 내부튜브와; 상기 지지튜브내에 삽입되는 제 1단부구간과, 상기 제 2챔버내에 삽입되는 제 2단부구간과, 상기 제 2단부구간내에 마련되어 상기 유출포트와 연통되는 유출개구를 갖는 삽입튜브와; 상기 카트리지헤드와 상기 하우징을 상호 결합하는 수단을 포함한다. 이에 의해, 물의 유동경로가 단순화되어 물의 유동저항을 줄일 수 있다.

Description

필터카트리지를 구비한 여과장치

본 발명은 교체가능한 필터카트리지를 갖는 여과장치에 관한 것이다.

커피 등의 자동판매기나 가정용 워터디스펜서는 일반적으로 물을 여과하는 장치를 구비하고 있다. 이러한 여과장치는 활성탄 등의 다공질재료나 역삼투막으로 된 필터를 가지고 있으며, 이 필터는 그 수명이 한정되어 있으므로 빈번한 교체를 요한다.

필터의 교체를 신속히 할 수 있도록 하기 위해 제안된 US4,735,716호에 따른 여과장치는, 도 9에 단면도로서 도시되어 있는 바와 같이, 소정의 지지부에 영구고정되는 헤드(112)와, 헤드(112)에 착탈가능하게 결합되는 필터캐니스터(114)를 구비하고 있다. 헤드(112)는 직립방향의 원통형 중앙챔버(134)를 가지고, 이 중앙챔버(134)에 유입포트(136)와 유출포트(138)가 연통되어 있다. 헤드(112)는 또한 저면로부터 하향연장되며 직경방향에서 상호 대향배치되는 한쌍의 원호상 탭리셉터클(122 및 124)을 가진다. 필터캐니스터(114)는 필터재료(178)를 수용하는 원통형상의 하우징(154)을 가지고, 이 하우징(154)의 상단부에는 중앙챔버(134)내에 여유를 두고 수용되는 원통형의 네크(164)가 축선방향으로 돌출되어 있고, 탭리세버클(122, 124)에 각각 맞물리는 한쌍의 탭(158, 160)이 반경방향 외측으로 돌출되어 있다. 네크(164)의 외벽면에는 한쌍의 O링(166, 168)이 축선방향을 따라 간격을 두고 장착되어 있다. 이들 O링(166, 168) 사이에 유입개구(170)들이 형성되어, 유입포트(136)를 통해 유입된 물이 네크(164)의 내부로 흘러 들어갈 수 있도록 한다. 네크(164)의 내부에는 필터재료(178)를 통과하여 연장된 튜브(176)의 상단부가 수용되어 있으며, 네크(164)의 내벽면과 튜브(176)의 외벽면 사이에는 환상의 공간(182)(annular clearance)이 형성되어 있고, 이 환상공간(182)은 튜브(176)와 네크(164)의 말단부에서 밀봉되어 있다. 물은 유입개구(170)를 통해 환상공간(182)내에 유입되어 화살표를 따라 필터재료(178)를 향하여 이동한다. 필터재료(178)를 통과한 물은 필터재료(178)의 하단부에서 튜브(176)의 내부로 흘러들러 상승한다. 튜브(176)를 따라 상승한 물은 튜브(176)의 상단에 마련된 튜브개구(172)를 통하여 유출포트(138)로 흐른다.

이 종래기술에서는, 유입되는 물이 중앙챔버와 네크사이의 환상의 여유를 통해 반경방향으로 형성된 유입개구를 통해 하우징내부로 들어가므로, 유동경로가 비교적 복잡하고, 그에 따라 유입측의 유동저항이 증대한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 물의 유동경로를 단순화하여 유동저항을 줄일 수 있는 필터카트리지를 구비한 여과장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 여과장치에 채용되는 헤드와 필터카트리지의 사시도,

도 2는 도 1의 조립상태 단면도,

도 3은 도 2의 요부확대단면도,

도 4는 종래 여과장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 헤드 12 : 플레이트

14 : 상면 16 : 하면

18 : 스크류홀 20 : 유입튜브

22 : 유입포트 24 : 유출튜브

26 : 유출포트 30 : 탭리셉터클

32 : 원호상 벽 34 : 내향절곡벽

36 : 경사부 38 : 멈춤블록

40 : 제 1챔버 42 : 제 2챔버

50 : 필터카트리지 52 : 본체

53 : 필터 54, 90 : 여과부재

55, 92 : 중앙튜브 56, 94 : 관통공

60 : 캡부재 62 : 네크

64 : O링 66 : 탭

70 : 지지튜브 71 : 리브

80 : 내부튜브 82 : O링

90 : 삽입튜브 91 : 멈춤플랜지

92 : 숫나사부 93 : 너트

94 : 환상 여유 95 : 유출개구

96, 97, 98 : O링

상기 목적은, 본 발명에 따라, 여과장치에 있어서:

유입포트, 유출포트, 상기 유입포트와 연통된 원통상의 제 1챔버와, 상기 유출포트와 연통되어 상기 제 1챔버와 동축적으로 연장되며, 상기 제 1챔버보다 작은 직경을 갖는 원통상의 제 2챔버를 가진 카트리지헤드와;

상기 헤드에 접촉하는 상면과, 상기 상면으로부터 돌출되어 상기 제 1챔버내에 삽입되는 원통상의 네크와, 상기 네크 내에 동심적으로 배치되며 복수의 리브에 의해 상기 네크와 일체로 연결되어 있는 지지튜브를 가지는 하우징과;

상기 하우징내에 수용되는 중공의 필터와;

상기 필터의 내부공간과 연통되며, 상기 지지튜브내에 상기 하우징의 내부로부터 상기 지지튜브의 일부 길이구간에 걸쳐 삽입되는 내부튜브와;

상기 지지튜브내에 삽입되는 제 1단부구간과, 상기 제 2챔버내에 삽입되는 제 2단부구간과, 상기 제 2단부구간내에 마련되어 상기 유출포트와 연통되는 유출개구를 갖는 삽입튜브와;

상기 카트리지헤드와 상기 하우징을 상호 결합하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치에 의해 달성된다.

제 1챔버와 네크 사이, 제 2챔버와 삽입튜브 사이를 포함한 모든 끼워맞춤 개소에는 O링을 설치하여 기밀시키는 것이 바람직하다.

상기 삽입튜브는 상기 제 2단부구간의 말단부는 폐쇄되어 있으며, 상기 유출개구는 반경방향으로 개구되어 있도록 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 제 2챔버는 축선방향을 따라 관통되어 있고, 상기 삽입튜브의 상기 제 2단부구간의 일부는 상기 제 2챔버를 넘어 외부로 노출된 숫나사부를 가지며, 상기 숫나사부는 너트에 의해 체결되도록 할 수 있다.

또한, 상기 유출개구의 영역에서 상기 삽입튜브와 상기 제 2챔버 사이에 환상의 여유가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 상기 결합수단은, 상기 하우징에 반경방향으로 돌출된 물림탭과, 상기 헤드에 형성되어 상기 물림탭을 원주방향에서 수용하는 탭리셉터클을 포함한다. 상기 탭리셉터클은 상기 물림탭이 삽입을 안내하는 확장된 입구를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 하우징은 거의 원통형상의 본체와, 상기 본체의 일측단부에 결합되며 상기 네크가 형성되어 있는 캡부재로 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치에 채용되는 헤드와 필터카트리지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립상태 단면도이며, 도 3은 도 2의 요부확대단면도이다.

이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 여과장치는, 소정의 지지부에 고정되는 카트리지헤드(10)와, 이 헤드(10)에 착탈가능하게 결합되는 필터카트리지(50)를 구비하고 있다. 헤드(10)는 상면(14)과 하면(16)을 갖는 평탄한 플레이트(12)와, 상면(14)에 상호 대향하도록 형성되어 있는 유입튜브(20)와 유출튜브(24)를 갖는다. 여유의 폐쇄된 튜브(28)들은 설계상의 변경이 있을 경우를 고려하여 마련되어 있는 것이다. 한쌍의 탭리셉터클(30)이 직경방향에서 상호 대향하도록 하면(16)으로부터 하향돌출되어 있다. 도 4는 도 1의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다. 이 도면을 도 1과 함께 참조하면, 탭리셉터클(30)은 수직방향의 원호상 벽(32)과 이 원호상 벽(32)으로부터 내향절곡된 벽(34)을 가진다. 내향절곡벽(34)은 탭리셉터클(30)의 입구측에서 얇은 두께를 갖는 경사부(36)를 가지고, 이에 의해 확장된 입구개구를 제공하여 필터카트리지(50)의 장착을 용이하게 하며, 입구개구의 대향측에는 멈춤블록(38)이 마련되어 필터카트리지(50)가 약 90°이상 회전하지 못하도록 한다. 상면(14)에는 또한 네 개의 스크류홀(18)이 마련되어, 헤드(10)는 이를 통해 소정의 지지부에 고정된다.

도 2에서 볼수 있는 바와 같이, 헤드(10)는 유입튜브(20) 및 유출튜브(24)와 각각 연통되는 유입포트(22)와 유출포트(26)가 형성되어 있다. 또한, 헤드(10)는 종축선을 따라 원통형의 형성된 원통상의 제 1챔버(40)와, 제 1챔버(40)로부터 동축적으로 상향 연장되어 상부가 관통된 제 2챔버(42)를 가진다. 제 1챔버(40)는 연결로(44)를 통해 유입포트(22)와 연통되고, 제 2챔버(42)는 유출포트(26)와 연통되어 있다.

제 2챔버(42)에는 삽입튜브(90)의 상부 구간이 삽입된다. 삽입튜브(90)는 그 삽입깊이의 제한을 위하여 반경방향으로 연장된 멈춤플랜지(91)를 갖는다. 삽입튜브(90)의 상단부는 헤드(10)의 상부로 노출되며, 노출된 구간에 숫나사부(92)가 형성되어 있다. 숫나사부(92)에는 너트(93)가 체결되어 삽입튜브(90)를 헤드(10)에 고정한다.

삽입튜브(90)와 제 2챔버(42) 사이에는 기밀을 위한 상부 및 하부 O링(96, 97)이 마련되어 있다. 이들 사이에 환상의 여유공간(94)이 형성되어 있고, 이 여유공간에 반경방향으로 유출개구(95)가 형성되어 있다.

필터카트리지(50)의 하우징은, 거의 원통상의 본체(52)와, 본체(52)의 상단에 결합되는 캡부재(60)를 가진다. 캡부재(60)는 그 일부가 본체(52)내에 삽입되어 본딩이나 고주파융착에 의해 결합된다. 본체(52)내에는 원통상의 필터(53)가 본체(52)의 내벽면으로부터 여유를 두고 동축적으로 수용되어 있다. 필터(53)는 다공질재료 바람직하게는 활성탄으로 된 여과부재(53)와, 여과부재(53)의 내부에 수용되며 다수의 관통공(56)이 형성되어 있는 중앙튜브(55)로 이루어져 있다. 필터(53)의 양단부에는 단부캡(84 및 57)이 각각 결합되어 있고, 하단의 단부캡(57)에는 축선방향을 따라 연장된 유지돌기(58)가 돌출형성되어 있으며, 이에 대응하여 하우징(52)에는 유지돌기(58)를 수용하여 맞물리는 물림부(59)가 형성되어, 필터(53)를 요동하지 않도록 유지한다. 상부 단부캡(84)에는 원통형의 내부튜브(80)가 중앙튜브(55)와 연통되도록 축선방향을 따라 연장되어 있다.

캡부재(60)는 헤드(10)의 하면(16)과 접촉하는 원형의 상면과, 상면으로부터 직경방향에서 상호 대향하게 돌출된 한쌍의 탭(66)을 가진다. 탭(66)은 도 2에 도시된 바와 같이, 탭리셉터클(30)에 맞물려 축선방향에서 구속되어 있다. 캡부재(60)는 축선방향을 따라 상향 돌출된 원통형의 네크(62)를 가지고, 네크(62)는 헤드(10)의 제 1챔버(40)내에 수용된다. 네크(62)와 제 1챔버(40) 사이에는 기밀을 위한 O링(64)이 개재되어 있다. O링(64)은 네크(62)의 외주면에 형성된 환상의 그루브내에 수용되어 있다.

네크(62)의 내부에는 여유를 두고 지지튜브(70)가 동심적으로 배치되어 있다. 지지튜브(70)와 네크(62) 사이에 있는 방사상의 리브(71)들은 이들을 상호 일체로 연결하는 한편, 물의 흐름을 허용한다.

내부튜브(80)는 지지튜브(70)의 일부구간에 걸쳐 삽입되며, 그들 사이의 기밀을 위해 O링(82)이 개재되어 있다. O링(82)은 내부튜브(80)의 외주면에 형성된 환상의 그루브내에 수용되어 있다. 삽입튜브(90)의 하부영역은 지지튜브(70)에 상부로부터 삽입된다. 삽입튜브(90)와 지지튜브(70) 사이에도 기밀을 위한 O링(98)이 개재되어 있다.

도 3을 참조하면, 화살표로 표시되어 있는 바와 같이, 유입포트(22)로 공급되는 물은 연결로(44)를 거쳐 제 1챔버(40)로 흐르고, 그런 다음, 지지튜브(70)와 네크(62) 사이의 여유공간을 거쳐 하향하여 본체(52)의 내부로 흘러들어간다. 본체(52)내에 채워진 물은 여과부재(53)를 거치면서 여과된 다음 관통공(56)을 통하여 중앙튜브(55)의 내부로 흘러들어간다. 중앙튜브(55) 내부의 물은 상향유동하여, 내부튜브(80)를 거쳐 삽입튜브(90)로 전달되고, 삽입튜브(90)에 마련된 유출개구(95)를 통해 환상의 공간(94)으로 나와 유출포트(26)를 통해 배출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 네크와 지지튜브 사이에 비교적 유동단면적을 확보할 수 있기 때문에, 유입되는 물의 유동저항을 줄일 수 있다.

Claims (11)

1. 여과장치에 있어서,

   유입포트, 유출포트, 상기 유입포트와 연통된 원통상의 제 1챔버와, 상기 유출포트와 연통되어 상기 제 1챔버와 동축적으로 연장되며, 상기 제 1챔버보다 작은 직경을 갖는 원통상의 제 2챔버를 가진 카트리지헤드와,

   상기 헤드에 접촉하는 상면과, 상기 상면으로부터 돌출되어 상기 제 1챔버내에 삽입되는 원통상의 네크와, 상기 네크 내에 동심적으로 배치되며 복수의 리브에 의해 상기 네크와 일체로 연결되어 있는 지지튜브를 가지는 하우징과,

   상기 하우징내에 수용되는 중공의 필터와,

   상기 필터의 내부공간과 연통되며, 상기 지지튜브내에 상기 하우징의 내부로부터 상기 지지튜브의 일부 길이구간에 걸쳐 삽입되는 내부튜브와,

   상기 지지튜브내에 삽입되는 제 1단부구간과, 상기 제 2챔버내에 삽입되는 제 2단부구간과, 상기 제 2단부구간내에 마련되어 상기 유출포트와 연통되는 유출개구를 갖는 삽입튜브와,

   상기 카트리지헤드와 상기 하우징을 상호 결합하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1챔버의 내벽면과 상기 네크의 외벽면사이에 개재되는 제 1O링을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 삽입튜브는 상기 제 2단부구간의 말단부는 폐쇄되어 있으며, 상기 유출개구는 반경방향으로 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 2챔버는 축선방향을 따라 관통되어 있고, 상기 삽입튜브의 상기 제 2단부구간의 일부는 상기 제 2챔버를 넘어 외부로 노출된 숫나사부를 가지며, 상기 숫나사부는 너트에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 삽입튜브와 상기 제 2챔버 사이에 축선방향을 따라 상호 이격된 제 2 및 제 3 O링이 배치되어 있으며, 상기 유출개구는 상기 제 2 및 제 3 O링사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 유출개구의 영역에서 상기 삽입튜브와 상기 제 2챔버 사이에 환상의 여유가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 삽입튜브와 상기 지지튜브 사이에 제 4 O 링이, 상기 내부튜브와 상기 지지튜브 사이에 제 5 O링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 여과장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 결합수단은, 상기 하우징에 반경방향으로 돌출된 물림탭과, 상기 헤드에 형성되어 상기 물림탭을 원주방향에서 수용하는 탭리셉터클을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 탭리셉터클은 상기 물림탭이 삽입을 안내하는 확장된 입구를 갖는 것을 특징으로 하는 여과장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 하우징은 거의 원통형상의 본체와, 상기 본체의 일측단부에 결합되며 상기 네크가 형성되어 있는 캡부재를 갖는 것을 특징으로 하는 여과장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 본체와 상기 캡부재는 본딩에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 여과장치.