KR20010079577A - Ｈｖａｃ용 여과 시스템 - Google Patents

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리라리카르도
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 송풍기 휠(40)과 연계하여 회전하는 여과 시스템과 이들을 부착시키는 방법에 관한 것이다. 상기 송풍기 휠(40)은 이 송풍기 휠(40)이 결합된 상태에서 팬 블레이드(46)를 통해 송풍기 공동으로부터 반경방향으로 외향 연장되는 유로를 형성하기 위해 송풍기 공동 주위에 반경방향으로 이격된 관계로 배열된 다수의 팬 블레이드(46)를 갖는다. 상기 여과 시스템은 결합된 상태로 송풍기 휠(40)에 해제식으로 부착 가능한 필터 카트리지(20, 20')를 포함한다. 상기 필터 카트리지(20, 20')는 통상적으로 중심 개구를 형성하는 필터 매체(62)와 팬 블레이드(46)에 인접하게 위치되고 상기 유로의 적어도 일부에 걸쳐 연장되도록 형상지어진 필터면과, 상기 필터 매체를 통해 연장되는 다수의 유동 통로를 포함한다.

Description

ＨＶＡＣ용 여과 시스템 {FILTRATION SYSTEM FOR HVAC APPLICATIONS}
주변 공기에 대한 관심이 증가함에 따라, 가열, 통기와 빌딩 및 차량용 냉각 시스템(HVAC)과 같은 새로운 공기 순환 시스템 및 현존하는 공기 순환 시스템에 여과 성능을 첨부하기 위한 혁신적인 해별책이 발견되었다. 예로써, 대부분의 차량 내의 HVAC 시스템은 공기 필터를 포함하지 않는다. 일반적으로 최소의 공간이 HVAC 시스템에 필터를 개조하기 위해 유효하다. 또한, 승객실 내의 유입 공기용 제1 필터와 공기 재순환용 제2 필터를 제공할 필요가 있다. 새로운 차량에서 조차 HVAC 시스템 내의 공간은 귀하고 몇몇의 제조업자에게 적절한 필터용 위치를 제공하기 힘들다.
필터용 충분한 공간을 찾기 힘들고, 또한 대부분의 필터 매체의 손상 모드가 발생할 수 있는 우려가 있다. 시간이 경화된 후, 대기 오염 물질은 필터에 축적되어 결국 공기 순환 시스템을 통과하는 유량은 감소된다. 필터 매체를 주기적으로 교체하지 못하면 결국 필터를 통과하는 공기 정압은 증가되어 공기 순환 시스템의효율을 감소시킨다. 로드된 필터를 통과하는 감소된 유량은 불충분한 공기 유동이 HVAC 시스템의 서리 제거(defrost) 시스템을 작동시키게 하는 것처럼 안전상의 위험을 발생시킬 수 있다.
차량의 HVAC 시스템에 공기 필터를 개조하기 위한 하나의 접근법은 어노니처크(Anonychuk)에게 허여된 미국 특허 제5,683,478호에 개시되어 있다. 상기 공기 필터는 송풍기 모터 조립체 내에 위치된 공동 안으로 끼워질 수 있는 크기 및 형상을 갖는다. 외향 연장 립(lip)은 자동차 내의 팬 아래에 위치된 림에 견고하게 부착시키기 위한 공기 필터의 기부 상에 구비된다. 상기 송풍기 모터 조립체 내의 팬은 정지 필터 주위에서 회전한다. 비록 미국 특허 '478호에서 공기 유동을 방해하지 않는 여과 효율을 제공할 필요가 있다는 것을 알 수 있지만, 공기 유동은 상기 필터가 대기 오염 물질로 축적될 때 감소될 수 밖에 없다. 상기 필터 요소의 손상 모드는 송풍기 모터 조립체를 통과하는 공기의 유동을 바람직하지 않게 감소시킨다.
프레이쉬맨(Fleishman) 등에 허여된 미국 특허 제5,265,348호에는 소음을 감소시키기 위해 회전 팬 상에 회전 포움 재료를 사용하는 것이 개시되어 있다.
본 발명은 HVAC 시스템 내의 송풍기 휠(wheel)에 해제가능하게 부착할 수 있는 여과 시스템에 관한 것으로, 특히 필터 매체가 충분히 로드된 상태에서도 높은 유량을 유지시키는 다수의 유동 통로를 갖는 필터 카트리지에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 필터 카트리지의 사시도.
도1a는 도1의 필터 카트리지의 단면도.
도1b는 본 발명에 따른 다른 필터 카트리지를 도시한 도면.
도2는 도1의 필터 카트리지를 송풍기 휠에 결합된 상태로 도시한 도면.
도3은 본 발명에 따른 다른 필터 카트리지의 사시도.
도3a는 도3의 필터 카트리지의 단면도.
도4는 본 발명에 다른 필터 카트리지를 송풍기 공동 안에 삽입되어 있는 상태로 도시한 사시도.
도5a는 차량 내의 HVAC 시스템의 사시도.
도5b는 차량용 HVAC 시스템의 개략도.
도6은 본 발명에 따른 공기 정화 시스템의 분해도.
도7은 도6의 공기 정화 시스템의 단면도.
도8은 본 발명에 따른 여과 시스템을 사용하는 전로(furnace)의 개략도.
도9는 필터 성능에 있어서 매체 투과율과 관련된 데이터를 나타낸 그래프.
도10은 필터 성능에 있어서 매체 투과율과 관련된 데이터를 나타낸 그래프.
본 발명은 HVAC 시스템 내의 송풍기 휠에 부착할 수 있는 여과 시스템에 관한 것이다. 상기 필터 카트리지는 송풍기 휠의 외측 주연부 또는 내측 주연부 중 어느 한 곳에 해제가능하게 부착된다. 송풍기 휠과 함께 필터 카트리지가 이동하는 것은 송풍기 작동 중에 여과 효율을 증가시킨다. 본 발명의 이동 필터는 대부분 현존하는 송풍기 휠에 따라 개조될 수 있다. 상기 필터 카트리지를 송풍기 휠에 위치시키는 것은 HVAC 시스템에 유입하는 외부 공기 및 상기 시스템 내에서 재순환되는 공기 모두를 여과한다. 상기 필터 카트리지는 필터 매체가 충분히 로드될 때에도 높은 유량을 유지시키기 위한 크기, 밀도 및 형상의 유동 통로를 포함한다. 유동 통로에 의한 여과 효율의 손실은 송풍기 휠과 함께 필터 카트리지가 이동함으로써 증가된 효율에 의해 오프셋될 수 있다.
본 여과 시스템은 송풍기 휠을 통과하는 공기 유동을 감소시켜 상기 모터의 속도 및 전력 소비를 감소킨다. 전원 및 유동 사이의 관계는 3차 함수이다. 모터의 속도가 감소됨으로써 모터의 수명은 연장된다. 상기 필터 매체는 디이젤 배기, 자동차 배기, 도시 또는 농촌의 악취, 탄소 일산화물 및 오존과 같이 공기로부터 악취 및 가스를 제거하기 위한 활성 탄소 또는 다른 솔벤트 재료를 포함할 수 있다.
상기 여과 시스템은 송풍기 휠과 연계하여 회전한다. 상기 송풍기 휠은 송풍기 공동 주위에서 반경방향으로 이격된 관계로 정렬된 다수의 팬 블레이드를 갖는다. 상기 송풍기 휠은 송풍기 휠이 회전할 때 송풍기 공동으로부터 반경방향으로 팬 블레이드를 통과하여 외향 연장되는 유로를 형성한다. 상기 여과 시스템은 결합된 형상에서 송풍기 휠에 해제가능하게 부착할 수 있는 필터 카트리지를 포함한다. 상기 필터 카트리지는 일반적으로 중심 개구를 형성하는 필터 매체와 팬 블레이드에 인접하게 위치되어 결합되고 결합된 형상에서 유로의 적어도 일부에 걸쳐 연장되게 되는 형상을 갖는 필터면을 포함한다. 상기 필터면은 팬 플레이드에 의해 형성된 내측 또는 외측면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 필터 매체는 팬 브레이드로부터 오프셋되지만 여전히 상기 유로의 일부에 걸쳐 연장된다. 상기 필터 매체는 다수의 유로를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 필터 매체는 종래의 입자 필터 매체, 일렉트릿(electret) 충전 매체, 탄소 입자 응집물 또는 그 조합일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 필터 카트리지는 내측 및 외측 필터면을 형성하도록 적층된 다수의 환형 필터 요소를 포함한다. 적어도 하나의 보유 클립은 적층 형상에서 환형 필터 요소를 보유한다. 일 실시예에서, 상기 필터 카트리지는 바람직하게 적어도 2000 ㎥/hr/㎡의 플레져(Frazier) 투과율을 갖는 입자 여과 매체를 포함한다.
또한, 본 발명은 송풍기 휠 및 본 발명의 여과 시스템을 포함하는 HVAC 시스템 또는 공기 정화 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 외측 필터면 및 내측 필터면을 형성하도록 동심적으로 적층된 사실상 동일한 형상을 갖는 다수의 다공성 환형 필터 요소를 포함하는 필터 카트리지에 관한 것이다. 적어도 하나의 보유 구조물은 척층 및 동심적인 관계로 환형 필터 요소를 유지시킨다. 일 실시예에서, 다수의 스페이서는 적어도 두 개의 환형 필터 요소들 사이에 위치된다. 상기 스페이서는 환형 필터 요소들 중 적어도 하나에서 반경방향의 플리이트(pleat) 엠보싱부일 수 있거나 또는 필터 요소에 접착식으로 부착된 리브(rib) 요소일 수 있다. 상기 보유 구조물은 송풍기 휠에 필터 요소를 해제가능하게 부착시키기 위한 기구를 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 송풍기 휠에 여과 시스템을 부착시키기 위한 방법에 관한것이다. 필터 카트리지의 필터 매체는 중심 개구 및 내측 및 외측 필터면을 형성하도록 형상지어진다. 상기 필터 카트리지는 필터 매체를 통해 또는 이를 따라 연장하는 다수의 유동 통로를 선택적으로 포함한다. 상기 필터 카트리지는 필터면들 중 하나가 팬 블레이드에 인접한 유로의 적어도 일부에 걸쳐 연장되도록 송풍기 휠에 결합된다. 상기 필터 카트리지는 송풍기 휠에 해제가능하게 부착된다. 상기 필터 카트리지는 송풍기 휠의 내측면 또는 외측면 중 어느 하나에 인접하게 위치될 수 있다.
상기 필터 카트리지를 송풍기 휠에 부착시키는 방법은 클립, 후크 및 루프 체결편, 보유 태브(tab), 기계적 체결편, 접착제, 마찰력 또는 끼워맞춤과 같은 능동 체결 시스템을 결합시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 필터 카트리지의 필터 매체는 상기 필터면을 형성하도록 보유 구조물 내에 다수의 환형 필터 요소를 적층시킴으로써 형상지어진다. 상기 필터 카트리지를 송풍기 휠에 부착시키는 방법은 보유 구조물을 송풍기 휠에 부착시키는 단계를 포함한다.
도1 및 도1a에는 본 발명에 따른 필터 카트리지(20)를 도시한다. 필터 카트리지(20)는 일반적으로 중심 개구(24)를 형성하도록 적층 상태로 배열된 다수의 환형 필터 매체(22)를 포함한다. 내측 필터면(30)은 중심 개구(24)를 따라 위치된 원통형 표면에 의해 형성된다. 외부 필터면(32)은 환형 필터 매체(22)의 외부 원통형 표면에 의해 형성된다.
도시된 실시예에서, 환형 필터 매체(22)는 환형 필터 매체(22)의 적층물 주위로 연장되는 다수의 보유 스트랩(strap; 26)에 의해 원통형 형상으로 동심적으로 보유된다. 보유 스트랩(26)은 동심적으로 배열된 환형 필터 매체(22)의 적층물의 단면에 상응하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 보유 스트랩(26)은 내부 지지 부재(28)에 부착되는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 보유 스트랩(26)은환형 필터 매체(22)의 적층물의 일부의 주위로 연장된다.
스페이서(34)는 두 개 이상의 환형 필터 요소(22) 사이에서 선택적으로 위치될 수 있다. 스페이서(34)는 환형 필터 요소(22)가 입자에 의해 충분히 로드될때에도 필터 카트리지(20)를 통해 유동 통로(38)를 유지시킨다. 이와 달리, 적어도 하나의 환형 필터 요소(22)는 유동 통로(38)를 형성하도록 엠보싱 되거나 또는 플리이트된다. 일 실시예에서, 보유 스트랩(26)은 환형 필터 매체(22)의 적층물의 두께보다 큰 개구를 형성한다. 필터 카트리지(20)를 통과하는 공기 유동은 개별적인 환형 필터 매체(22)의 일부 또는 전부를 분리시켜 유동 통로(38)를 형성한다.
필터 카트리지(20)는 아노니처크에게 허여된 미국 특허 제5,683,478호에 개시된 것과 같은 HVAC 시스템용 종래의 인-라인 필터로써 사용될 수 있다. 이와 달리, 필터 카트리지(20)는 (도2에서 볼 수 있듯이) 송풍기 휠(40)에 부착될 수 있다. 송풍기 휠은 속칭으로 다람쥐 쳇바퀴, 원심 로우터 등으로 언급된다. 내측 또는 외부 필터면(30, 32) 중 어느 하나는 송풍기 휠(40)에 인접하여 위치될 수 있다. 도1에 도시된 실시예에서, 클립(36)은 필터 카트리지(20)를 송풍기 휠의 외측면에 부착시키기 위해 내측 필터면(30)에 인접하게 위치된다. 클립(36)은 환형 필터 매체(22)가 송풍기 휠(40)에 인접하거나 또는 접촉하도록 형성지어 질 수 있다. 이와 달리, 환형 필터 매체(22)는 송풍기 휠(40)로부터 떨어져 이격되거나 또는 오프셋된 상태로 보유될 수 있다.
도2b에는 유동 통로(38)를 형성하도록 엠보싱된 환형 필터 매체(22B)를 내재하는 다른 필터 카트리지(20B)가 도시되어 있다. 도1b에 도시된 실시예에서, 환형필터 매체(22B)는 탱(Tang) 등에게 허여된 미국 특허 제5,332,426호에 개시된 것과 같은 성형된 탄소 입자 응집물을 포함한다. 입자 매체(21)는 각각의 환형 필터 매체(22B)들 사이에 선택적으로 위치된다.
환형 필터 매체(22)는 충분히 로드될 때에도 높은 유량을 유지하기 위해 충분한 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 투과율은 연방 테스트 방법 표준(Fedral Test Method Standard) 191A에 따라 측정된다. 일반적으로, 상기 입자 필터 매체는 적어도 약 2000 ㎥/hr/㎡ 의 프레저(Frazier) 투과율을 갖고, 입자 필터 매체용으로는 적어도 2000 ㎥/hr/㎡ 내지 약 8000 ㎥/hr/㎡, 그리고 솔벤트 필터 매체용으로는 2000 내지 16000 ㎥/hr/㎡의 투과율이 바람직하다. 필터 매체의 기본 중량은 일반적으로 약 10 내지 200 g/㎡이다. 만일 보다 높은 여과 효율이 필요하다면, 필터 매체의 다중 층이 사용될 수 있다.
도2는 송풍기 시스템(50)의 송풍기 휠(40)에 결합된 도1에 따른 필터 카트리지(20')의 사시도이다. 본 명세서에서 논의된 모든 다양함은 도1 및 도2의 실시예에 적용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 필터 카트리지(20')는 송풍기 공동(42) 내에 위치되어, 외부 필터면(32')은 팬 블레이드(46)의 내측 에지(44)에 인접하게 위치된다. 클립(36')은 필터 카트리지(20')가 송풍기 휠(40)의 외부 엣지(44)에 부착되도록 외부 필터면(32')에 인접하게 위치된다. 이와 달리, 도1의 필터 카트리지(20')는 도2에 도시된 것과 같은 송풍기 휠(40)의 외부면(45)과 결합되도록 위치될 수 있다.
필터 카트리지(20, 20')의 높이는 송풍기 휠(40)의 높이보다 작거나, 크거나또는 동일할 수 있다. 필터 카트리지(20, 20')가 송풍기 휠의 높이보다 작은 높이를 갖는 실시예에서, 상기 갭은 공기 유동의 일부가 송풍기 시스템(50)을 통해 필터 카트리지(20, 20')를 우회하도록 하게 하는 유동 통로를 형성한다.
필터 카트리지(20, 20')는 클립, 후크 및 루프 체결편 및/또는 보유 태브(tab)와 같은 접착제 또는 기계식 체결편을 포함하는 다양한 능동의 체결 기술로 송풍기 휠(40)에 보유될 수 있다. 도1 및 도2에 도시된 실시예에서, 클립(36, 36')은 보유 스트랩(26)에 일체식으로 형성된다. 적절한 접착제는 누르기만 해도 잘붙는 접착제(pressure sensitive adhesive) 또는 열경화성 또는 열가소성 접착제, 복사 경화 접착제, 용제에 의해 활성화된 접착제 및 이들의 조합을 포함한다. 상기 필터 카트리지는 마찰 결합되거나 또는 송풍기 휠(40)과 억지 끼워짐으로써 송풍기 휠에 보유될 수 있다. 일 실시예에서, 마찰력은 송풍기 공동(42)의 직경보다 조금 큰 외경을 갖는 필터 카트리지(20')에 의해 생성된다. 다른 실시예에서, 필터 카트리지(20)는 송풍기 휠(40)의 직경보다 조금 작은 외경을 갖는 중심 개구(24)를 갖는다. 송풍기 휠과 결합될 때, 압축력은 환형 필터 매체(22, 22') 및/또는 보유 스트랩(26, 26')을 변형시킬 수 있다.
도2에 도시된 것처럼, 모터(48)가 송풍기 휠(40)을 회전시키고 필터 카트리지(20')에 부착될 때, 팬 블레이드(46)는 중심 개구(24') 및 송풍기 공동(42) 안으로 유로(51)를 따라 축방향으로 공기를 유입하는 감소된 압력 상태가 되게 한다. 상기 압력차는 필터 카트리지(20')를 통해 공기를 유입시키고 유로(51)를 따라 팬 블레이드(46)를 통해 반경방향으로 분사시킨다. 상기 설명한 것처럼, 보유스트랩(26')은 환형 필터 매체(22')의 적층물의 두께보다 큰 개구를 선택적으로 형성할 수 있다. 필터 카트리지(20')가 송풍기 휠(40)과 함께 회전될 때, 공기 유동은 보유 스트랩(26')의 범위 내에서 환형 필터 매체(22')를 분리시킨다.
상기 필터 매체는 재료를 통해 가스 이송력의 양호한 레벨이 유지되면서, 입자 및/또는 에어로졸의 투과 또는 이송에 저항하는 유용한 레벨을 갖는 재료가 바람직하다. 입자 및/또는 에어로졸의 투과 또는 이송의 저항은 입자의 보유(여과)을 결정함으로써 측정될 수 있고 ANSI 표준 AC-1-1998에서 한정된 것으로써 깨끗한 공기 분배율(CADR)로 표현될 수 있다.
필터 매체는 종이, 열가소성 또는 열경화성 재료의 다공성 막, 합성 또는 천연 섬유의 부직포 웨브, 스크림(scrim), 직포 또는 니트 재료, 포움 또는 일렉트릿 또는 정전식 충전 재료일 수 있다. 상기 필터 매체는 활성 탄소(미립, 섬유, 직조, 성형된 형태) 또는 촉매와 같은 솔벤트를 포함할 수 있다. 일렉트릿 필터 웨브는 미국 특허 제30,782호에 개시된 것처럼 분할식 피브릴화된 충전 섬유로 형성될 수 있다. 이러한 충전 섬유는 외부 지지층을 형성하는 미국 특허 제5,230,800호에 개시된 것처럼 종래의 수단에 의해 부직포 웨브 안으로 형성될 수 있고 지지 스크림에 선택적으로 결합될 수 있다. 상기 지지 스크림은 스펀본드 웨브(spunbond web), 네팅(netting), 클라프 웨브(Claf web) 등일 수 있다. 이와 달리, 부직포 섬유 필터 웨브는 미국 특허 제4,81,942호에 개시된 것처럼 웨브 형성 중에 지지 층에 결합될 수 있고 소정의 종래의 방식으로 지지 웨브에 사실상 결합될 수 있는 용융 송풍식 미섬유 부직포 웨브일 수 있다.
대기 입자는 비교적 작고 고체, 액체 또는 이들 몇몇의 조합으로 한정되어 불려지며 통상적으로 대기 가스 유동 내에서 부유하거나 이동된다. 상기 입자는 약 1.0 ㎜ 또는 그 이상 내지 약 0.01 ㎛의 직경보다 작은 범위일 수 있다. 약 2.0 ㎛ 이상의 직경을 갖는 입자는 종래의 여과 방법을 사용하여 신속하게 제거될 수 있다.
모터 내의 로드를 최소화하기 위해, 필터 카트리지(20, 20')는 균형이 잡혀야 한다. 필터 카트리지(20)의 불균형은 기계적 진동을 발생시킨다. 기계적 진동은 모터 베어링의 손상을 발생시킴으로 인해 모터 수명에 악영향을 끼칠 수 있다. 필터 카트리지(20)의 질량은 균일하게 또는 대칭적으로, 바람직하게는 원형 형상으로 분산되어야 한다. 즉, 필터 카트리지(20, 20')의 축은 모터 축과 공통의 라인이어야 하고, 필터 카트리지는 공명 상태로 작동되는 것을 피하기 위해 낮은 관성력을 갖는 충분한 강성을 필요로 한다.
도3 및 도3a에는 본 발명에 따른 다른 필터 카트리지(60)를 도시한다. 필터 매체(62)는 중심 개구(66)로부터 반경방향으로 외향 연장되는 다수의 플리이트(64)를 갖도록 형상지어진다. 제1 림(68) 및 제2 림(70)은 구조적 일체성을 증가시키도록 플리이트된 필터 매체(62)의 단부 상에 구비되는 것이 바람직하다. 적어도 몇몇의 플리이트(64)의 팁(72)은 유동 통로(76)를 형성하는 슬릿(74)을 포함한다. 용어 "슬릿(slit)"은 일반적으로 필터 매체 내의 소정의 구멍, 노치 또는 다른 개구를 언급하는데 사용된다. 상기 유동 통로(76)는 필터 매체(62)가 충분히 로드될 때에도 초소의 공기 유동을 유지한다. 슬릿(74)을 갖춘 플리이트(64)는 공기 추진및 공기 혼합을 촉진시키는 이동식 팬 블레이드(46; 도2)으로써 거동할 수 있다. 다른 실시예에서, 유동 통로(76)는 플리이트(64)의 몇몇의 측면 내에 형성된 구멍이다. 일 실시예에서, 림(68, 70)은 송풍기 휠과 억지끼움부를 형성하는 크기를 갖는다. 상기 억지 끼움부는 중첩상태를 이루는 방식으로 조립체의 정합부 중 하나가 다른 부분에 의해 구비된 공간 안으로 가압되는 고정부를 언급한다. 이와 달리, 림(68, 70)은 필터 매체(62)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 결국, 필터 매체(62)는 송풍기 휠에 결합될 때 팬 블레이드에 접촉하지 않는다.
도4는 송풍기 휠(84)의 송풍기 공동(82) 안으로 삽입되어 있는 본 발명에 따른 필터 카트리지(80)의 사시도이다. 필터 카트리지(80)의 중심 개구는 송풍기 공동(82)과 동심적으로 정렬되어 공기 입구(88)로부터 공기 출기(90)까지의 공기 유동의 저항을 최소화한다. 도4의 실시예에서, 필터 카트리지(80)는 송풍기 휠(84)과의 마찰 고정부를 형성한다.
도5a는 차량 계기판(106)의 글로브(glove) 박스(102)를 통해 볼 수 있는 HVAC 시스템(100)의 사시도이다. 송풍기 휠(104)은 글로브 박스(102)를 통해 접근된 접근 개구(110)를 통해 노출된다. 도시된 실시예에서, (예로써, 도4에 도시된 것처럼) 필터 카트리지는 송풍기 휠(104)의 외측 주연부 주위에 유용한 공간이 없기 때문에, 송풍기 공동(108) 내에 삽입된다. 일단 설치되면, 커버(도시 생략)는 접근 개구(110) 위에 놓여지고 글로브 박스(102)는 재 설치된다.
도5b는 자동차용 HVAC 시스템(100)의 사시도이다. 외부 공기(120)는 송풍기 모터(124)에 의해 구동되는 송풍기 휠(104)에 의해 시스템(100) 안으로 유입된다.접근 개구(110)는 이동 필터(128)의 삽입을 위해 형성된다. 외부 공기(120)는 증발기 코어(130) 및 가열기 코어(132)를 지나쳐 진행하도록 송풍기 휠(104)에 의해 가압된다. 상기 가압된 공기는 차량(134), 통기 패널(137)의 플로어(floor) 또는 서리 제거 장치(136) 중 어느 한 방향으로 안내될 수 있다.
도6 및 도7은 본 발명에 다른 예시적인 공기 정화 시스템(150)을 도시한다. 공기 정화 시스템(150)은 차량 격실 또는 빌딩 내에서 사용하기에 적절하다. 도시된 실시예에서, 도1에 도시된 필터 카트리지(20)는 송풍기 휠(154)의 외측 주연부 주위의 하우징(152) 안으로 삽입된다. 클립(36)은 필터 카트리지(20)를 송풍기 휠(154)에 부착시킨다. 입구 커버(156)는 공기를 송풍기 공동(160) 안으로 견인하고 공기 출구(162)를 통해 배출하는 다수의 개구(158)를 갖는다.
결합된 형상에서, 필터 카트리지(30)의 제2 필터면(32)은 송풍기 휠(154) 상의 팬 블레이드(166)에 의해 형성된 외측면(164)에 결합된다. 상기 송풍기 휠(154)은 공기를 개구(158)를 통해 유로(170)를 따라 송풍기 공동(160) 안으로 축방향으로 유입하여 팬 블레이드(166)를 지나 반경방향으로 외부로 배출시킨다. 상기 공기는 환형 공기 필터 요소(22)와 그들 사이의 공간을 통해 이동된다. 필터 요소(20)가 대기 오염으로 점차 로드될 때, 스페이서(34)는 필터 요소(20)를 통과하는 유동 통로를 구비하여 상기 시스템(150)을 통과하는 최소의 유량을 유지한다.
도8은 빌딩 전로(building furnace; 184)의 반경방향 송풍기 휠(182) 상에 설치된 본 발명에 따른 여과 시스템(180)의 사시도이다.
예
테스팅 절차(Testing Procedures)
깨끗한 공기 분배율(Clean Air Delivery Rate)
깨끗한 공기 분배율은 1998년 12월 15일자로 명칭이 "휴대용 하우스홀드 전기 코드 연결된 실내 공기 청정기의 성능 측정 방법"인 ANSI 표준 절차로써의 ANSI/AHAM AC-1-1988을 사용함으로써 공기 청정기 성능을 측정하는 데 제공된다. 이러한 방법은 다양한 필터 시스템 및 구성을 수용하여 테스트하기 위해 타임 투 클린업 테스트[Time to Cleanup test; 입자 챌린지(particulate challenge)]로 아래서 설명한 것처럼 변경된다. 깨끗한 공기 분배율(CADR)은 다음의 방정식으로 한정된다.
CADR=V(ke- kn)
여기서 V는 실험실의 부피이고, Ke(1/tmin)는 표준 요구치 당 테스트되는 공기 세정 장치의 작동의 결과인 측정된 실험실 내의 입자 수의 소멸율(decay rate)이고, ke(1/tmin)는 공기 세정 장치가 없는 실험실 내의 입자 수의 자연 소멸율이다.
플레져(Frazier) 투과율
공기에 대한 섬유 또는 웨브의 투과율 측정치인 플레져 투과율은 연방 테스트 표준 191A인 1978년 7월 20일자로된 5450 방법에 따라 결정된다.
송풍기 압력
원심 송풍기 유닛 내의 이동 필터의 압력 강하는 브이.엘. 스트리터(V.L.Streeter) 및 이.비 윌리(E.B Wylie)에 의해 저술되고 1979년 맥그로우-힐 출판사(McGraw-Hill book Co.)에 의해 발행된 "유체 역학(Fluid Mechanics)" 책의 101페이지에 기재된 정압의 베르누이(Bernoulli's) 방정식을 사용하여 결정된다.
타임 투 클린업(입자 챌린지)
이 테스트는 재 순환 모드에서 공지된 부피의 공기 중 입자의 수가 감소된 필터 형상에서 상기 비율을 특징화하기 위해 고안되었다. 상기 실험실은 일 입방 미터(㎥) 부피를 갖는 ＂플랙시그래스(Plexiglass; 등록 상표)＂ 박스로 구성된다. 상기 실험실의 전방 측벽에는 실험실 내에 기구, 센서, 파워 서플라이 등이 배치되는 도어를 구비한다. 각각의 두 개의 인접 측벽은 상기 실험실로부터 입자를 유입 또는 배출하도록 입구 및/또는 출구 포트로써의 기능을 하는 10 ㎝(4 inch) 포트를 각각 구비한다. 상기 실험실의 후방 측벽 상에 위치된 세 개의 작은 3.8 ㎝(1.5 inch) 직경의 포트 중 하나가 실험실 내의 입자 레벨을 탐지하는 데 사용된다. 다른 두 개의 포트에는 99.99%의 효과로 0.3 ㎛ 이하의 크기의 입자를 포획한다고 표시된 [미네소타, 세인트 폴(St, Paul))에 위치한 3M사로부터 입수 가능한] 부품번호 N900인 0.0254 m(1 inch)의 직경의 3M 블레더 필터(Breather Filter)가 끼워진다. 따라서, 상기 보호된 포트는 실험실과 주위 환경 사이에 균형된 대기압을 유지히키는 블레더로써의 기능을 한다.
상기 실험실의 내부는 실험실의 외측으로부터 조절되는 전력 출구를 구비한다. 상기 입자 챌린지 레벨은 [메사추세츠주, 밀포트(Milford)에 있는 홈 생산회사(Holmes Products Corp)로부터 입수 가능한] 휴대용 실내 청정기에 의해 각각의테스트의 개시 전에 일정하고 제어된 레벨까지 조절된다. [메사추세츠주, 화이틴스빌(Whitinsville)에 있는 듀라크래프사(Duracraft Corp)로부터 입수 가능한] 재순환 팬은 테스트를 개시하기 전에 입자 챌린지의 균일한 혼합을 유지시키는 데 사용된다. 이러한 팬은 일단 입자 테스트가 시작되면 재순환 및 종료되는 동안에 최대의 속도가 되도록 설정된다. [메릴랜드, 실버 스프링(Silver Spring), 퍼시픽 사이언티픽사(Pacific Scientific)로부터 입수 가능한 HIAC/ROYCO 입자 계산기인 "포터블 플러스(Portable Plus; 등록 상표)"]인 입자 갯수 분석기는 길이가 1.22 m(4 foot)이고 직경이 6.35 ㎜(1/4 인치)인 튜브에 의해 실험실에 연결된다. 실험실 안으로 통하는 모든 개구는 테스트 중에 입자의 손실을 최소화시키기 위해 가스켓 또는 밀봉제로 세밀하게 밀봉된다.
모든 테스트는 초기 입자의 레벨을 약 1.41 ×108입자/㎥(4 ×106입방 피트당 입자)로 하기 위해 부가적인 종이가 연소된 연기가 로드된 주위로부터 배경 입자를 사용하여 수행된다. 상기 연기 생성기는 몇 초 동안 실험실 내에서 점화되어 생성된 본드 종이로 만들어진 스틱(stick)으로 구성된다. 결과적인 입자 농도는 일반적으로 상기의 소정의 수치로 되고 실내 청정기는 모든 테스트 동안 1.41 ×108입자/㎥ (4 ×106입자/ft3)의 일정한 기선까지 숫자를 감소시키는데 사용된다.
일단 소정의 입자 농도 레벨이 달성되면, 이동식 필터 장치는 작동되어 실험실의 입자 농도는 10분 주기로 입자 소멸 커브를 생성하도록 매 30초마다 5.66liter/min (0.2 ft3/min)의 비율로 샘플링된다. 각각의 테스트 후에 상기 실험실에서는 입자가 세정된다. 상기 입자 소멸 커브를 로킹(logging)하는 것 외에, 각각의 필터 형상의 전압, 전류 소비 및 rpm이 워싱톤에 있는 에버릿(Everett) 사의 모델 87인 플루크(Fluke) 기구를 사용하여 기록된다. 각각의 이동식 필터의 성능의 특징은 ANSI/AHAM AC-1-1998 표준을 따른다. 상기 기준인, 실험실 칫수, 재순환 팬 크기, 습기 제거 조절기, 수동 연기 생성기(페이퍼 소각)의 사용, 데이터 입수 주기 및 테스트(10분)의 길이는 변경 가능하다.
타임 투 클린업(증발 챌린지)
상기 증발 채래린지 테스트는 재순환 모드에서 공지된 공기의 부피 내의증발 농도가 감소된 필터 형상에서 상기 비율을 특징화시키기 위해 고안되었다. 상기 실힘실은 일 입방 미터(㎥) 부피를 갖는 "플랙시그라스" 박스로 구성된다. 상기 실험실의 전방 측벽에는 실험실 내에 기구, 센서, 파워 서플라이 등을 배치하기 위한 도어가 구비된다. 각각의 두 개의 인접 측벽은 실험실로부터 증기 챌린지를 유입 또는 배기하기 위한 입구 및/또는 출구 포트로써 기능을 하는 10 ㎝(4 inch)의 포트를 각각 구비한다. 실험실의 후방 측벽 상에 위치된 세 개의 작은 3.8 ㎝(1.5 inch) 직경의 포트 중 두개(중심 및 좌측)는 실험실 내에서 증기 농도를 측정하는데 사용된다.
상기 중심 포트는 9.53 ㎜ (3/8 inch) 내경과 1.4 m(55 inch)의 길이의 "날겐(Nalgene; 등록상표)" PE 튜빙에 의해 [메사추세츠주, 폭스보로(Foxboro)에 있는폭스보로사(Foxboro Co.)로부터 입수 가능한 미란(Miran) 1B2]인 적외선 가스 분석기에 연결된다. 상기 샘플 스트림(stream)은 실험실의 좌측 포트에 연결된 19 ㎜(3/4 inch)의 내경과 1.35 m(53 inch)의 길이를 갖는 "날겐(등록상표)" PVC 튜빙을 통해 좌측 포트를 통과하여 실험실로 복귀된다. 톨루엔(toluene)의 80 ppm의 가스 챌린지는 모든 테스트 동안 이동식 필터의 성능을 측정하는데 사용되었다.
상기 톨루엔 챌린지는 가열된 상태의 약 340 ㎕의 통루엔을 증발시킴으로서 생성되고, 평평한 수납기(30 ×15 ㎜)는 실험실 내의 30 ㎝(11.8 inch)의 높이로 장착된다. 상기 액체 톨루엔은 실험실의 도어 다음의 우측 벽의 에지의 중심점에 위치된 6.3 ㎜(0.25 inch)의 오리피스를 통해 상기 수납기 안에 분사된다. 상기 오리피스는 각각의 분사가 이루어진 후에 비닐 테이프로 덮여진다. 상기 실험이 개시되기 전에 재순환 팬은 80 ppm 톨루엔 가스 챌린지의 균일한 혼합을 유지시킨다. 상기 팬은 일단 가스 테스트가 개시되면 재순환 및 작동 중지하는 동안 최대 의 속도가 되도록 설정된다.
증기 농도 데이터는 각각의 테스트 동안 미란(Miran) 가스 분석기에 연결된 [뉴욕주, 로체스터(Rochester)에 있는 메트로소닉사(Metrosonics Inc.)로부터 입수 가능한] 데이터 로거(logger) 모델 DL-3200에 의해 5분 주기동안 10초의 주사율로 수집된다.
상기 실험실은 각각의 테스트 후에 소정의 잔여 톨루엔 증기가 세정된다. 각각의 실험 중에 전압의 로그(log) 및 전류 소비는 모델 87인 풀루크 기구를 사용하여 유지될 수 있다. 각각의 이동식 필터의 속도(rpm)는 플로리다주 라고(Large)에 있는 아메텍사(Ametek Inc.)로부터 입수가능한 모델 1000인 스트로보스코프(stroboscope)를 사용하여 측정된다.
웨브 두께
모든 입자 매체의 웨브의 두께는 메사추세추주 아솔(Athol) 스타렛(Starrett)으로부터의 모델 721B인 전자 디지털 캘리퍼스를 사용하여 측정된다.
테스트 구성(Test Configuration)
아돈 필터 형상(Addon Filter Configuration)
15.25 ㎝의 외경, 13.9 ㎝의 내경 및 38개의 전방으로 만곡된 블레이드를 갖는 4.3 ㎝의 블레이드 높이인 송풍기 휠을 갖는 원심 송풍기 조립체는 이러한 테스트 구성에 사용된다. 상기 송풍기 조립체는 팬의 속도가 조절되고 모터의 전력 소비가 모니터링되게 하는 다양한 전압 전원에 연결된 DC 모터에 의해 피동된다. 상기 스크롤은 표준 팬 & 송풍기 형상 원리를 사용하여 설계된다. 상기 스크롤의 확산각은 8도이다. 이러한 테스트 형상과 관련되어 사용된 필터 요소는 송풍기 휠 상의 팬 블레이드의 외측에 고정되는 크기를 갖는다.
자동 HVAC 구성
공기 순환 덕팅 요소를 포함하는 대쉬 조립체는 포드(Ford)사의 "타우루스(Taurus; 등록상표)"로부터 제거되어 상기 테스트 구성에 사용된다. 접근 패널은 다양한 필터 요소 형상이 상기 유닛의 송풍기 휠 안으로 삽입되도록 송풍기 하우징 안으로 절결된다. 전력은 다양한 전압 전원에 의해 모터에 공급되어팬의 속도를 조절하고 모터의 전력 소비를 모니터링하게 한다. 15 ㎝의 직경, 130 ㎝ 길이의 덕트는 HVAC 시스템의 입구측에 연결된다. [메사추세추주 세인트 폴(St. Paul) 티에스아이사(TSI Inc.)로부터 입수 가능한 모델 "벨로시칼크 플러스(Velocicalc Plus; 등록상표)"]인 고온 와이어 풍력계는 공기 유량을 측정하도록 덕트의 단부에 장착된다. 풍력계는 완전한 HVAC 시스템를 갖춘 송풍기 휠을 가로질러 상승된 압력을 측정하기 위해 사용된다.
제2 동일한 HVAC 시스템은 상기 코일을 제거하고, 덕팅하여 입방 미터 박스 안으로 고정될 수 있는 크기로 유닛 출구 측면을 절결함으로써 변형된다. 고체, 활주 배플(baffle) 판은 몇몇의 부품이 제거되기 전의 시스템의 유동 및 압력을 복제하도록 상기 시스템 유동 및 압력을 조절할 수 있게 하는 변형된 시스템의 출구 상에 놓여진다. 이후, 이러한 벼형된 유닛은 모든 입자 및 가스 테스트에 사용된다. 초기의 완전한 HVAC 시스템은 모든 유동 및 전력 측정에 사용된다.
입자 필터 매체(Particulate Filter Media)
GSB30
["피트리트(FITRETE; 등록 상표)" 표기에 따른 것으로, 공기 필터 매체형 GSB30으로, 미네소타주, 세인트폴에 있는 3M사로부터 입수 가능한] 30 g/㎡의 기본 중량을 갖는 충전된 피브릴화된 막 여과 매체이다.
GSB50
["피트리트(FITRETE; 등록 상표)" 표기에 따른 것으로, 공기 필터 매체형 GSB50으로, 미네소타주, 세인트폴에 있는 3M사로부터 입수 가능한] 50 g/㎡ 의 기본 중량을 갖는 충전된 피브릴화된 막 여과 매체이다.
GSB70
["피트리트(FITRETE; 등록 상표)" 표기에 따른 것으로, 공기 필터 매체형 GSB70으로, 미네소타주, 세인트폴에 있는 3M사로부터 입수 가능한] 70 g/㎡의 기본 중량을 갖는 충전된 피브릴화된 막 여과 매체이다.
GSB150
["피트리트(FITRETE; 등록 상표)" 표기에 따른 것으로, 공기 필터 매체형 GSB150으로, 미네소타주, 세인트폴에 있는 3M사로부터 입수 가능한] 150 g/㎡ 의 기본 중량을 갖는 충전된 피브릴화된 막 여과 매체이다.
용융송풍(Meltbrown)
약 0.3 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 범위 내의 섬유 직경과 70 그램/㎡의 기본 중량을 갖는 충전된 송풍 미섬유 웨브이다. 상기 웨브는 사실상 반 웬트(Van Wente) 등에 의해 저술되고 1954년 5월 25일 자로 출판된 해군 연구 실험실(Naval Research Laboratories)의 보고서 제 4364호[명칭: 극도 미세 조직 섬유의 제조(Manufacture of Super Fine Organic Fibers)]에 기재된 것과 같이 준비되고 크라세(Klaase) 등에게 허여된 미국 특허 제4,749,348호에 기재된 것과 같이 사실상 충전된다.
유리섬유(Fiberglass)
B-346W의 지시에 따라 프랑스 크레이세(Creysse)에 있는 버나드 더마스 에스 에이(Bernard Dumas S.A.)사로부터 입수가능한 것으로, 95%의 아쉬레(ASHRE) 효율을 갖는 70 그램/㎡의 상용으로 입수가능한 유리 섬유 페이퍼이다.
페이퍼
"스펙트럼-미메오(Spectrum-Mimeo; 등록 상표)"의 표기에 따른 것으로 조지아주, 아틀란타 조지아 퍼시픽 페이퍼(Georgia Pacific Paper)로부터 입수 가능한 75 그램/㎡의 백색의 100% 셀룰로오스 페이퍼이다.
성형선 탄소 필터-"이동(moving)식" 과 "정지(static)식"의 비교
원통형 형상으로 성형된 탄소 필터는 본 명세서에서 그 개시내용을 참조로 하는 [일본 오사카 쿠라라이사(Kuraray Inc.)로부터 입수 가능한] GG 16 ×55 탄소 미립을 사용하는 미국 특허 제5,332,426호에 개시된 탄소 입자 응집물로부터 사실상 준비된다. 성형된 필터는 기부판 상에 장착된 튜빙의 두 개의 동축 편(piece)으로 구성된 강철 몰드 안으로 탄소 입자 응집물을 패킹한 뒤 [일리노이주, 블루 아일랜드, 블루 엠 전기 회사(Blue M Electric Company)로부터 입수가능한] 대류형 오븐에서 175 ℃로 한 시간동안 로드된 몰드를 가열함으로써 준비된다. 실온으로 냉각한 후에, 상기 탄소 응집물 실린더(외경 11.5 ㎝ ×내경 9.5 ㎝ ×높이 5.3 ㎝)는 상기 몰드로부터 제거된다. 약 0.64 센티미터의 직경을 갖고 사실상 상기 실린더 주위에 균일하게 이격된 일련의 84개의 구멍들은 상기 필터를 통해 공기 유동을 강화시키기 위해 필터의 벽을 통해 사실상 드릴링되어 필터에서 약 네트 12 % 개방 영역을 생성하고 프레져 투과율을 12,180 cmh/㎡(666 cfm/ft2)로 되게 한다. 구멍이 드릴링된 후 상기 필터는 87 그램의 중량을 갖는다.
공기 유동 통과/개방 영역 비교
원통형 형상으로 성형된 탄소 필터는 성형된 필터의 칫수가 외경 12.5 ㎝ ×내경 10.5 ㎝ ×높이 5.3 ㎝ 인 것을 제외하고는, 상기 설명한 "이동식" 대 "정지식" 형상에 대해 설명했던 것들과 동일하게 준비된다. 이러한 필터의 개방 영역에 대한 설명과 그 높이는 탄소 필터 공기 유동의 예에서 발견할 수 있다.
필터 조립체-플리이트된 필터 카트리지
(송풍기 휠의 직경, 플리이트의 깊이 및 플리이트의 밀도에 따라 플리이트된 필터 매체의 양호한 길이를 제공하기 위한 크기로 된) 필터 매체의 장방형 편(piece)은 [독일, 베를린에 있는 라보프스키 게엠바하(Rabofsky GmBH)로부터 입수 가능한] 라보프스키 플리이터(Rabofsky pleater)를 사용하여 플리이트 안으로 형성된다. 상기 플리이트 스트립은 양호하게 이격 상태인 플리이트 팁을 유지시키기 위해 지그(jig) 상에 장착되고 [미네소타주, 세인트 폴에 있는 에이치 비 풀러사(H.B.Fuller Co.)로부터 입수가능한 스트링 킹(String King)인] 접착식으로 나사결합된 두 개의 편은 이들의 간격을 고정시키기 위해 플리이트 팁에 걸쳐 부착된다. 상기 이격되고 안정된 플리이트 팩은 송풍기 휠 주위에 감짜여지고 (또는 송풍기 휠 안으로 삽입되고) 플리이트는 정밀한 고정이 이루어지도록 트림(trim)된다.
상기 플리이트 팩이 송풍기 휠로부터 제거된 뒤, 상기 플리이트 팩의 두 개의 단부는 서로 연속적인 루프를 형성하게 되고, 내부 플리이트 팁에 걸쳐 스팬하도록 사용된 접착식 나사 결합의 두 개의 편은 원통형 형상 안으로 플리이트 팩을고정시킨다. 플리이트된 원통형으로써 동일한 직경을 갖는 두 개의 환형 포스터 보오드(paster board) 링은 상기 필터의 원통형 형상이 유지되도록 고온 용융 접착제를 사용하여 필터 구조물의 상부 및 하부에 부착된다. 상기 플리이트된 필터 구조물의 외경 팁은 테스팅하기 전에 우회 형상(by-pass configuration)을 제공하도록 택(tack) 또는 슬릿(slit) 내에 선택적으로 남겨진다.
적층된 링 형상
상기 필터 매체는 상기 테스트 송풍기 휠 조립체 안에 끼워지도록 소정의 내경 및 외경을 갖는 링 안에서 다이 컷된다. 각각의 링은 인접 디스크로부터 상기 디스크를 이격시키는 기능을 하는 고온 용융 접착제를 사용하여 링의 하나의 주 표면에 접착된 16 개로 동등하게 이격된 두께 1.6 ㎜ ×폭 2 ㎜ ×길이 20 ㎜ 의 포스터 보오드 스트립을 갖는다. 상기 링은 서로의 상부에 적층되고, 필터 적층물의 폭 및 높이를 갖는 4개의 플라스틱 O형은 밀착 형상으로 필터 적층물을 보유하기 위해 필터 적층물 상에 대칭적으로 배치된다. 상기 필터 적층물은 송풍기 휠 내부에 위치되어 적층물을 더 포함되도록 작동한다.
예 1
"이동식" 및 "정지식" 형상인 두 개의 동일한 플리이트 필터 구성의 여과 성능은 상기 설명한 타임 투 클린업(Time to Cleanup; 입자 챌린지) 테스트를 사용하여 조사되었다. (상기 설명한 것처럼) 상기 애드-온(Add-on) 필터 테스트 유닛은 필터 요소들 양자 모두 송풍기 휠 외측에 위치된다.
상기 필터 요소는 약 2.55 m (8.4 feet) ×4.13 ㎝ (1.62 in)인 GSB70 매체를 사용하여 상기 설명한 것처럼 조립되어 외경 19 ㎝(7.5 in) ×내경 15.75 ㎝(6.2 in) ×높이 4.13 ㎝(1.62 in)이고 6 ㎜ 간격의 플리이트(85)를 갖는 플리이트 필터 카트리지로 전환된다.
상기 "이동식" 필터 카트리지는 송풍기 휠 상에 직접 장착된다. 상기 "정지식" 필터는 작동 중에 송풍기 휠에 접촉되지 않도록 정지식 스크롤 하우징에 장착됨으로써 송풍기 휠의 표면에 약간 떨어져 위치된다. 두 개의 모든 테스트에서, 에드-온 필터 테스트 유닛은 13 볼트(Volts)에서 작동되고 상기 실험실의 입자의 갯수는 모니터링된다. 두 개의 테스트 구성을 위한 입자의 갯수 데이터는 표1에 요약된다.
표 1
"이동식"과 "정지식" 여과 성능 (% 클린업)
"이동식"과 "정지식" 필터 형상 모두 테스트 장치에서 결국 유사한 입자 농도에 도달하지만, 표1의 데이터의 실험으로부터 "이동식" 필터 형상은 "정지식" 필터 형상보다 보다 신속하게 입자의 갯수가 감소된다는 것을 명백하게 알 수 있다. 상기의 성능의 차이는 "이동식" 필터 형상과 "정지식" 필터 형상에 대한 계산된 CADR로 반영된다(36.6 ㎥/h 과 25.6 ㎥/h).
예 2-4
본 발명에 따른 이동 필터의 공기 분배 중에 입자 로딩 성능 및 이후의 충돌은 다음의 예에서 실험되었다.
직경이 약 15 ㎝ ×길이가 약 46 ㎝인 공기 입구 덕트는 송풍기 휠의 중심 으로 상기 설명한 에드-온 필터 장치 상에 수직으로 장착되어 상부에서 덕트로 유입되는 공기는 하부를 통해 송풍기 휠의 중심으로 배기된다. 상기 입구 덕트는 TSI 모델 8370인 [미국, 55164, 미네소타주, 세인트 폴에 있는 티에스아이 사(TSI Inc.)로부터 입수 가능한] "아큐밸런스(Accubalance; 등록상표)" 유동 측정의 후드 내측에 위치된다. 유동 측정 후드의 60 ㎝ ×60 ㎝의 바닥은 15 ㎝의 덕트가 판지(cardboard) 블랭크를 통해 돌출되는 한 장의 판지로 블랭크 오프(blanked-off)된다. 이러한 방식으로, 소정의 공기 유입 유동 측정 후드는 15 ㎝ 덕트를 통해 여기되어 필터 유닛을 이동시킨다.
이러한 연구를 위해 사용된 테스트 먼지는 아쉬래(ASHRAE) 출판물 #52 6 내지 8페이지에 기재된 것처럼, 아쉬래 52.1 먼지 공급기로 살포된, 미국 55337 미네소타주 번스빌(Burnsville)에 있는 파우더 테크놀로지 사(Powder Technology Incorporated)로부터 입수 가능한 PTI 미세물(ISO 12103-1, A2)이다. 상기 먼지 공급기는 켄터키주 그레스트우드(crestwood)에 있는 공기 필터 테스팅 실험사(Air Filter Testing Laboratories, Inc.)로부터 입수 가능하다. 상기 먼지 공급률은 이동식 필터 공기 입구의 먼지 농도를 입방 미터 당 약 75 밀리그램이 되도록 선택된다. 먼지 공급기로부터 분부된 먼지는 15 ㎝ 덕트의 통로까지 내경이 2 ㎝인 "티곤(Tygon; 등록 상표)"을 통해 가압된 공기에 의해 이송된다. 미세 테스트 먼지의 15 내지 20 그램으로 챌린지(challenge)된 필터는 평균 자동 HVAC 시스템에서 정상 작동으로 1년 동안 조우할 수 있는 것보다 현저히 큰 먼지 챌린지가 나타났다. 상기 팬은 휠을 (다음의 표에서 나타낸 것처럼) 약 13 볼트에서 약 2400 rpm으로 상기 휠을 회전시키기 위해 또는 약 6.5 볼트에서 약 1350 rpm으로 회전시키기 위해 작동된다.
카트리지 필터 유닛은 6 ㎜의 간격의 플리이트를 갖고, 내경 15.2 ㎝, 외경 19.4 ㎝ 및 높이 4.2 ㎝를 갖는 필터 카트리지를 생산하기 위해 상기 설명한 것처럼 "피트리트(FITRETE; 등록 상표)" GSB 70를 사용하여 조립된다. 예2 및 예3에 사용된 플리이트 필터 형상의 외경 팁은 슬릿(slit)인 반면, 예4에 사용된 상기 필터 내의 것은 [슬릿(slit)이 아닌] 인택(intact)이다.
예2
상기 설명한 것처럼 제조된 슬릿 팁 플리이트 필터는 중량을 갖고 송풍기 휠 상에 설치되고 13 볼트[8 엠프(amps)]에서 작동된 (청정 필터를 갖춘) 필터 유닛은 일분 당 약 4.09 입방 미터 (단위 분당 146 입방 피트)의 기류비가 발생된다.
상기 유입된 전압 및 전류가 기록되고 필터가 송풍기 휠로부터 제거되어 중량을 잰 후 PTI 미세 테스트 먼지는 약 2 그램의 증분(increment)으로 송풍기 안으로 공급된다. 중량은 잰 후, 상기 필터는 송풍기 휠 상에 장착되고, 상기 필터 유닛은 초기 전압에서의 작동으로 복귀하고, 상기 유닛은 다음 증분된 테스트 먼지에 노출된다. 이러한 방식으로, 상기 중량 측정??된 먼지 수집량은 송풍기 성능과 비교하기 위해 측정되고, 이 결과는 표2에 나타난다.
표2
입자 로딩 공기 유동 상호관계
표2에서의 테이터를 살펴보면 상기 필터 유닛은 상기 유닛을 통과하는 기체 유량에서의 최소 감소비(4.9%)를 갖고, (수집된 6.73 그램 먼지에 대한) 33.7 %의 평균 입자 제거 효율을 갖는다는 것이 나타난다.
예3
필터 로딩/성능 조사는 단위 분 당 2.1 입방 미터(단위 분당 74 입방 피트)의 유량을 생성하는 6.5 볼트에서 작동된 (세정 필터를 갖춘) 필터 유닛을 제외하고 예2에 설명된 것과 같이 수행되었다. 상기 중량 측정 로딩/필터 성능 데이터는 표3에 나타냈다.
표3
입자 로딩 유량 상관관계
표3에서의 테이터를 살펴보면 상기 필터 유닛은 이 유닛을 통과하는 유량에서 평균 감소비(9.5%)를 갖고, (수집된 8.59 gms 먼지에 대한) 평균 입자 제거 효율 42.95%를 갖는다는 것을 알 수 있다.
예4
필터 로딩/성능 조사는 상기 플리이트 필터의 팁이 슬릿이 아닌 것을 제외하고 예2에 설명한 것처럼 수행되었다. 상기 (청정 필터를 갖춘) 필터 유닛은 13 볼트(7.5 amp)에서 작동되고 단위 분당 3.98 입방 미터 (단위 분당 142 입방 피트)의 비인 공기 유동을 생성한다. PTI 미세 테스트 먼지는 이 먼지가 2 그램 증분으로 공급된 후, 전체적으로 5 그램으로 공급될 때까지 1 그램의 증분으로 송풍기에 공급된다. 상기 중량 측정 로딩/필터 성능 데이터는 표 4에 나타냈다.
표4
입자 로딩 공기 유동 상관관계
표4에의 데이터를 살펴보면, 인택 팁(즉, 슬릿이 아닌)을 갖는 필터 카트리지는 (수닙된 9.74 gms 먼지에 대해) 64.9%의 입자 포획 효율을 갖지만, 가장 높은 효율은 상기 유닛을 통과하는 공기 유량 중에 현저한 감소비(18%)로 실현된다는 것을 알 수 있다.
표2 및 표3에서의 데이터는 이동식 필터의 측정된 효율은 보다 높은 회전 속도에서보다 낮은 회전 속도에서 나타나고, 전체적인 테스트 먼지의 20 gms에 노출되는 과정에서 슬릿 플리이트를 갖는 필터는 유용한 입자 제거 성능을 제공하는 중에 비 플러깅(non-plugging)된다.
예5
"이동식" 및 "정지식" 형상인 두 개의 동일하게 적층된 디스크 필터 형상의 여과 성능은 적층된 디스크 필터 형상이 슬릿 팁 플리이트 형상 대신에 사용되는 것을 제외하고는 예3에 설명된 것처럼 사실상 조사된다.
두 개의 동일하게 적층된 필터 디스크 형상은 상기 설명한 것처럼 외경 17 ㎝, 내경 13 ㎝(외경 6.75 in, 내경 5.25 in)를 갖는 GSB70 필터 매체의 링을 사용하여 준비된다. 각각의 필터 적층물은 상기 적층물을 "애드-온(Add-on)" 테스트 형상의 송풍기 휠 내에 또는 송풍기 하우징 상에 용이하게 장착시키기 위해 상기 적층물의 바닥 상의 안정 링(stabilizing ring)에 끼워진다. "이동식" 형상으로 상요된 필터 적층물에 대한 바닥 안정화 판지 링은 상기 송풍기 휠과 필터 카트리지 사이에 마찰력이 발생되는 약 12.1 ㎝의 내경을 가지므로, 상기 필터 카트리지는 송풍기 휠과 조화식으로 이동된다. 상기 정지식 테스트 형상으로 사용된 필터 카트리지용 바닥 안정화 판지 링은 필터 카트리지가 정지 위치에서 유지되는 중 송풍기 휠이 스핀(spin)하게 하는 약 13 ㎝의 내경 갖고, 상기 팬 스크롤의 벽에 의해 상기 모터의 대향으로 지지된다. 상기 판지 스페이서는 정지식 필터를 이동식 필터에 의해 사실상 동일한 위치에 위치시키기 위해 지지 벽 상에 위치된다. 상기 팬은 "이동식" 및 "정지식" 여과 데스트 절차 양자 모두에 대해 약 12 볼트(2900 rpm)에서 작동된다. 상기 두 개의 필터의 형상에 대한 입자 개수 데이터는 표5에 나타낸다.
표5
여과 성능
"이동식" 대 "정지식" 형상 (입자 개수 ×105)
상기 두 개의 필터 형상에 대한 최종 입자 개수는 유사하지만, 약 61.1 ㎥/h (36.0 ft3/min) 및 약 26.1 ㎥/h (15.3 ft3/min)의 표5에 도시된 데이터를 기초로 할 때, "이동식" 및 "정지식" 필터 형상에 대한 계산된 CADR은 유체 유동 환경에 비교하여 동일한 필터 형상을 나타낸 것이고, "이동식" 형상의 필터는 "정지식" 형상의 동일한 필터보다 신속하게 입자를 감소시킬 수 있다.
예6
(예1에서 설명한 것처럼) "이동식" 및 "정지식" 형상으로 자동 HVAC 시스테내의 플리이트진, 슬릿 팁, 이동 필터의 여과 성능은 타임 투 클린업(입자 챌린지) 테스트를 사용하여 평가될 수 있다. 완전한 HVAC 시스템의 실제 작동 압력을 실뮬레이션하기 위해 조절된 배플(baffle)을 갖는 (상기 설명한) 제2 자동 HVAC 테스트 형상의 덕트/송풍기 유닛이 이 테스트에 사용된다. 이번 평가에 사용되는 필터 카트리지는 외경 11.8 ㎝, 폭 5.4 ㎝이고, 높이 9 ㎜로 약 6㎜ 간격을 갖는 플리이트(47)를 갖고, 457 ㎠ (71 in2)를 갖는 플리이트 GSB70 매체가 사용된다.
"이동식" 형상에서, 4개의 태브(tab)는 상기 필터가 송풍기 휠에 장착되게 하는 고온 용융 접착제를 사용하여 필터에 부착되어 상기 카트리지는 작동 중에 제 위치에 유지된다. "정지식" 형상에서, 필터 카트리지는 송풍기 휠에 대향으로 송풍기 조립체의 접근 패널 상의 브래킷(bracket) 상에 장착되어 상기 카트리지는 송풍기 휠 안으로 삽입될 수 있지만, 작 동 중에는 접촉하지 않는다. 두 개의 모든 데스트에서, 자동 HVAC 유닛은 약 9볼트에서 작동된다. 두 개의 테스트 형상용 입자 개수 데이터는 표6에 나타냈다.
표6
"이동식" 대 "정지식"
자동 HVAC 유닛의 여과 성능 (% 클린업)
예1에서 특징되어진 "이동식" 및 "정지식" 형상의 경우에서 처럼, 두 개의 모든 시스템은 상기 테스트의 결과에서 유사한 입자 농도에 도달한다. 이와 같이, 자동 HVAC 시스템에서의 "이동식" 형상은 "정지식" 필터 형상에서 보다 신속하게 입자 개수를 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 성능 차이는 "이동식" 필터 형상 및 "정지식" 필터 형상에 대한 계산된 CADR(각각 37.0 ㎥/h 대 25.9 ㎥/h)으로 나타났다.
예7
상기 매체의 투과율의 기능으로써의 몇몇의 필터 매체의 여과 성능은 (상기 설명한 것처럼) 타임 투 클린업(입자 챌린지) 테스트에서 자동 HVAC 형상-(상기 설명한) 제2 형상을 사용하여 조사되었다. 상기 자동 HCAC 유닛의 송풍기 휠은 약 12.38㎝의 직경, 약 10.48 ㎝인 내경 및 약 5.4 ㎝의 높이를 갖고, 상기 설명한 것처럼 약 6 ㎜의 간격을 갖는 플리이트가 형성되고, 각각의 플리이트는 높이가 약 10 ㎜이고 (상기 설명한) 필터 매체로부터 제조된 플리이트 필터 카트리지에 끼워진다. 상기 예에서 사용된 모든 플리이트 카트리지는 인택 플리이트 팁(즉, 슬릿이 아닌 플리이트 팁)을 갖는다. 상기 송풍기 유닛은 테스트 장치에 위치되고, 공지된 입자 챌린지는 상기 박스 안에 유입되고, 상기 유닛은 2600 rpm (약 9 볼트)에서 작동된다. 이러한 연구에 따른 입자 개수 데이터는 표7에 나타냈다.
표7
플리이트 입 인택 압지 개수 대 시간 (입자 개수 ×105)
표7에서의 데이터를 살펴보면, "이동식 필터" 형상에서 비교 대상 상태에서 작동될 때, 보다 많은 다공성 여과 재료 (즉, GSB30, GSB50, GSB70 및 용융송풍)들은 보다 적은 투과율의 재료 (즉, 유리섬유 및 페이퍼) 보다 높은 효율로?? 입자를 제거한다는 것을 알 수 있다.
다양한 여과 매체에 대해 표7에서 표시한 데이터로 계산된 청정 공기 분배율(Clean Air Delivery Rate; CADR)은 도8에 도시되고 도9에 그래픽으로 도시되어, 상기 CADR은 여과 매체의 투과율에 비교된다.
표8
플리이트 입 인택 CADR 대 매체 투과율
1. 투과율 테스트 절차를 사용하여 플레져로 표시된 결과치
2. ANSI/AHAM AC-1-1988로써, "휴대용 하우즈홀드 전기 코트-연결 룸 공기 청정기의 성능 측정 방법"에서 설명된 것처럼 계산된 치수
자동 HVAC 유닛에서 작동하는 플리이트 필터 카트리지 형상엥서 매체 투과율 (플레져 투과율)과 CADR의 상호 관계는 표8 및 도9에서의 측정치로부터 용이하게 명백히 알 수 있고, 소형 터보 팬 형상으로 도시된 상호 관계는 유사하다.
예8
예7은 필터 매체의 투과율을 증진시키기 위해 슬릿 팁을 갖는 플리이트 필터 카트리지를 사용하여 반복된다. 이러한 조사에 대한 입자 개수 데이터는 표9에 나타낸다.
표9
슬릿 플리이트 팁 입자 개수 대 시간 (입자 개수 ×105)
표9에서의 데이터를 살펴보면, "이동식 필터" 형상로 비교 상태에서 작동할 때, 보다 많은 다공성 (즉, 슬릿 플리이트 입 필터 형상)은 인택 플리이트 입을 갖는 필터 카트리지에 의해 생성된 것의 레벨로 입자 챌린지를 감소시킬 수 있지만, 상기 클린업은 보다 낮은 비에서 발생한다.
다양한 여과 매체에 대해 표9에 나타내어진 테이서로 계산된 청정 공기 분배율(CADR)은 표10에 표시되고, 도10에서 그래픽으로 도시되고, 상기 CADR은 여과 매체의 투과율과 비교된다.
표10
슬릿 플리이트 입 CADR 대 매체 투과율
1. 상기 설명된 프레져 투과율 테스트 과정으로 결정된 수치
2. 상기 설명된 ANSI/AHAM AC-1-1988으로, "휴대용 하우스홀드 전기 코드-연결된 실내 공기 청정기의 성능 측정 방법"으로 계산된 수치
자동 HVAC 유닛에서 작동하는 플리이트 필터 카트리지 형상인 매체 튜과율(프레져 투과율)과 CADR의 상호 관계는 표10 또는 도10의 데??터의 측정치로부터 용이하게 명백해지고 인택 플리이트 입을 갖는 플리이트 필터 카트리지와 유사한 패턴으로 나타난다. 상기 플리이트 입을 슬릿팅함으로써 필터 매체의 전체적인 튜과율을 증가시키는 것은 보다 많은 튜과율 여과 매체(GSB30, GSB50, GSB70 및 용융송풍)를 근거로 하는 필터 카트리지에 대한 CADR을 감소시키고, 보다 적은 투과율 여과 매체 (유리 섬유 및 페이퍼)를 근거로 하는 필터 카트리지에 대한 CADR을 유지시키거나 증가시킨다.
예9
GSB30, GSB50, GSB70 및 용융송풍 여과 매체 여과 성능은 타임 투 클린업(입자 챌린지) 테스트 및 자동 HVAC 테스트 구성을 사용하여 이동식/충전된, 이동식/비충전식 및 정지식/비충전식 형상으로 비교한다. HVAC 유닛의 송풍기 휠은 사익 설명한 것처럼, 각각의 테스트를 수행하기 위해 준비된 상기의 매체로 형성된 청정 플리이트 필터에 끼워진다. 상기 필터 카트리지는 6 ㎜ 간격이고 10 ㎜ 높이인 플리이트를 갖고, 강성을 부가하기 위해 상기 카트리지의 상부 및 바닥에 부가된 포스터 보오드 링(poster board ring)을 갖는 11.43 ㎝의 외경×9.53 ㎝인 내경×5.08 ㎝인 높이이다. 각각의 필터 카트리지는 송풍기 휠 내에서 공기 바이패스(bypass)를 방지하기 위해 필터 루프 내측의 직경 3.81 ㎝인 페이퍼 코인에 끼워진다.
이동식 필터는 포스터 보오드 태브에 의해 송풍기 휠에 직접 부착되고, 상기 정지식 필터는 송풍기 휠의 하우징 유닛의 후방측에 부착된 포스터 보오드로 형성된 지지 링에 부착되어, 상기 필터와 송풍기 휠 측면 사이에 0.635 ㎝의 공차를 제공하고 상기 필터와 송풍기 휠의 기부 사이에 0.95 ㎝의 공차를 제공한다. 상기 정지식 필터는 송풍기 휠 내에서 공기 바이패스를 방지하기 위해 페이퍼 코인에 끼워진다. 모든 필터 형상은 동일한 입자 챌린지에 따라 달라지고, 상기 HVAC 유닛은 9 볼트(2800 rpm)에서 작동하고, 상기 테스트 장치 내의 입자의 개수는 10 분의 주기 동안 30초 간격으로 모니터링된다. GSB30 필터에 대한 입자 개수 데이터는 포11에 나타냈고, GSB50 필터에 대한 입자 개수 데이터는 표12에 나타냈고, GSB70에 대한 입자 개수 데이터는 표13에 나타냈고, 용융송풍 필터에 대한 입자 개수 데이터는 표14에 나타냈다.
표11
GSB30 매체의 여과 성능 (% 클린업)
표12
GSB50 매체의 여과 성능 (% 클린업)
표13
GSB70 매체의 여과 성능 (% 클린업)
표14
용융송풍(Meltbrown) 매체의 여과 성능 (% 클린업)
표11 내지 14에서의 데이터를 살펴보면, 조사된 4개의 매체 모두가 정지식 형상에서 보다 이동식 형상에서 보다 신속하게 입자 챌린지를 제거할 수 있고, 매체가 충전되거나 또는 충전되지 않았을 때의 상대적인 성능 이점이 실현됨을 알 수 있다. 모든 4개의 매체의 최적 입자 제거 성능은 상기 매체가 충전될 때 실현된다.
예10
상기 자동 HVAC 테스트 구성을 통해 공기 유동 중에 다양한 필터 형상에 대한 유동은 송풍기 휠 내측의 필터 구성을 장착하고 다양한 작동 속도에서 상기 시스템을 통과하는 공기 유동을 모니터링 함으로써 조사된다.
조사된 필터 구성물로는 [12.38 ㎝의 외경, 10.48 ㎝의 내경 및 5.4 ㎝의 높이이고, 상기 설명한 것과 같이 6 ㎜의 간격으로 높이가 10 ㎜이고 상기 필터 매체로부터 형성된 플리이트(55)를 갖춘] 슬릿 플리이트 팁을 갖고, 20%의 개방 영역이 나타나도록 (상기의 필터와 동일한 필터 형상인) 매체를 통해 펀칭되는 구멍을 갖는 GSB70 입자 필터와, 일 측 상에 GSB30과 타단 측 상에 [테네시주, 올드 힉코리(Old Hickory), 리메이 사(Remmay Inc.)로부터 입수 가능한 스펀본드 폴리에스터 웨브인] 리메이 2004 웨브 사이에 개재된 [쿠라레이 사(Kuraray, Inc.)로부터 입수 가능한 400 g/㎡이고 탄소 입자를 기초로 하는 활성화된 코코넛으로 로드된 부직포 웨브]인 쿠라레이 7400-BN으로 구성된 조합 필터와, (상기 설명된) 전체적인 필터 영역에 대해 12%의 개방 영역을 생성하기 위해 84개의 구멍(직경이 6.4 ㎜)을 갖고, (보다 많은 개수의 구멍을 갖는 것을 베외하고 12%의 개방 영역 필터와 유사하게 준비된) 전체 필터 영역에 대해 20%의 개방 영역을 생성시키는 90 개의 구멍(7.5 ㎜의 직경)을 갖는 성형되어 응집된 탄소 실린더가 포함된다.
구멍(20% 개방 영역)을 갖는 상기 GSB70 필터는 4 ㎠ 당 9개의 사각 구멍(각각 5㎜)이 플리이팅 되기 전에 GSB70 매체 안으로 펀칭되는 것을 제외하고 상기 슬릿 플리이트 팁 필터와 사실상 동일한 방식으로 중비되고 상기 플리이트 팁은 슬릿이 아니다.
각각의?? 필터 구성은 자동 HVAC 구성 테스트 장치 (완전한 대쉬 유닛) 내에 장착되고, 상기 유닛은 표15에 나타낸 볼트에서 작동되고, 상기 시스틈을 통과하는공기의 유동은 다양한 작동 전압을 위해 결정된다. 다양한 필터 형상용 공기 유동 데이터는 표15에 나타냈다.
표15
공기 유동 대 필터 구조물(입방 미터/시간)
표15에서 나타낸 데이터는 본 발명에 따른 높은 수착(sorptive) 용량의 필터 구조물(즉, 성형된 탄소 응집물 필터 구도물)을 상기 시스템의 특징적인 공기 유동 상에 최소의 음 충돌과 관련지어 질 수 있다는 것을 나타낸다.
예11
"이동식" 및 "정지식" 형상에서 (상기 설명한 것처럼 준비된 약 12%의 개방 영역을 갖는) 두 개의 동일한 성형 탄소 응집물 구조의 가스 및 증기 제거 성능은 상기 설명한 타임 투 클린업(증발 챌린지)를 사용하여 조사되고, 상기 소형 터보 팬 유닛은 제2 형상인 자동 HVAC 형상을 대체된다. 이러한 조사에서, 상기 필터 요소는 송풍기 휠의 내측에 위치되고 자동 HVAC 유닛은 약 4.5 볼트 및 약 9볼트에서 작동된다.
상기 "이동식" 필터 카트리지는 상기 송풍기 휠 상에 직접 장착된다. 상기 "정지식" 필터는 정지식 스크롤 하우징에 장착시킴으로써 송풍기 휠의 표면와 약간 떨어져 위치되어 작동 중에 송풍기 휠과 접촉하지 않는다. 이러한 조사에 대한 증발 농도 데이터는 표16에 나타낸다.
표16
성형된 탄소 응짐물 필터
"이동식" 대 "정지식" 증기 제거 성능(% 클린업)
상기 테스트 장치에서 "이동식" 및 "정지식" 형상 모두에서 유사한 입자 농도에 도달하지만, 표16에서의 데이터의 측정치로부터 "이동식" 필터 형상은 "정지식" 필터에서 보다 신속하게 증기 농도를 감소시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
개별적으로 합체되었다면, 모든 특허, 특허 응용 및 공개된 완전한 개시는 본 명세서에서 참도한다. 본 발명의 다양한 변경 및 교체는 본 발명의 기술 범위 및 그 사상 내에 포함된다는 것을 이 기술분야의 숙련자들에게 명백해 질 것이고, 본 발명은 상기 설명한 실시예로 과도하게 제한되지 않는 다는 것을 알 수 있다.

Claims (18)

  1. 송풍기 휠과 연계하여 회전하는 여과 시스템으로서, 상기 송풍기 휠은 송풍기 휠이 회전할 때 송풍기 공동으로부터 팬 블레이드를 통해서 반경방향 외향으로 연장되는 유로를 형성하도록 송풍기 공동 주위에 반경방향으로 이격된 관계로 배열된 다수의 팬 블레이드를 갖도록 구성된, 여과 시스템에 있어서,
    결합된 형상에서 송풍기 휠에 해제가능하게 부착될 수 있고, 대체로 중심 개구를 형성하고 팬 블레이드에 대체로 인접하도록 그리고 결합된 형상에서 유로의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되도록 하는 형상을 취하는 필터면을 형성하는 필터 매체를 구비한 필터 카트리지와,
    필터 매체를 통해서 연장되는 다수의 유동 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터면이 팬 블레이드에 의해 형성된 내측 또는 외측 표면에 인접하게 되는 형상을 취하는 필터면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필터 매체가 일렉트릿 충전 매체, 입자 매체, 솔벤트 매체 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹에서 선택되고 2000 m3/hr/m2이상의 프레져 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필터 매체가 필터면에 대체로 평행한 플리이트 팁들을 갖는 다수의 플리이트를 포함하고, 상기 플리이트 팁은 다수의 슬릿들을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터 매체가 중심 개구로부터 대체로 반경방향 외향으로 연장되는 이격된 관계를 취하는 다수의 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유동 통로가 필터 매체를 관통하는 다수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필터 카트리지가, 필터면을 형성하도록 적층된 다수의 환형 필터 요소와, 상기 환형 필터 요소들을 대체로 동심 형상으로 유지하는 적어도 하나의 보유 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 필터 카트리지가 송풍기 휠에 대체로 대응하는 형상을 갖는 지지 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 필터면은 결합된 형상일 때 실질적으로 전체 유동 통로에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  10. 제1항의 송풍기 휠 및 여과 시스템을 포함하는 HVAC 시스템.
  11. 송풍기 휠과 연계하여 회전하는 여과 시스템으로서, 상기 송풍기 휠은 송풍기 휠이 회전할 때 송풍기 공동으로부터 팬 블레이드를 통해서 반경방향 외향으로 연장되는 유로를 형성하도록 송풍기 공동 주위에 반경방향으로 이격된 관계로 배열된 다수의 팬 블레이드를 갖도록 구성된, 여과 시스템에 있어서,
    결합된 형상에서 송풍기 휠에 해제가능하게 부착될 수 있고, 대체로 중심 개구를 형성하고 팬 블레이드에 대체로 인접하게 위치하도록 그리고 결합된 형상에서 유로의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되도록 하는 형상을 취하는 필터면을 형성하는 필터 매체를 구비한 필터 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  12. 송풍기 휠과 연계하여 회전하는 여과 시스템으로서, 상기 송풍기 휠은 송풍기 휠이 회전할 때 송풍기 공동으로부터 팬 블레이드를 통해서 반경방향 외향으로 연장되는 유로를 형성하도록 송풍기 공동 주위에 반경방향으로 이격된 관계로 배열된 다수의 팬 블레이드를 갖도록 구성된, 여과 시스템에 있어서,
    결합된 형상에서 송풍기 휠에 해제가능하게 부착될 수 있고, 팬 블레이드에 대체로 인접하도록 그리고 결합된 형상에서 유로의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되도록 하는 형상을 취하는 필터면을 형성하기 위해 적층된 다수의 환형 필터 요소를 구비한 필터 카트리지와,
    상기 다수의 환형 필터 요소를 필터 카트리지에 보유하기 위한 적어도 하나의 보유 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 시스템.
  13. 필터 카트리지에 있어서,
    외측 필터면 및 내측 필터면을 형성하도록 동심적으로 적층된 실질적으로 동일 형상을 취하는 다수의 다공성 환형 필터 요소와,
    상기 환형 필터 요소를 필터 카트리지에 대체로 동심적인 배열 상태로 유지하기 위한 적어도 하나의 보유 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 환형 필터 요소 중 적어도 두개의 요소들 사이에 위치한 다수의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스페이서가 환형 필터 요소중 적어도 하나의 요소에 반경방향 플리이트들 또는 엠보싱부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
  16. 송풍기 휠이 회전할 때 송풍기 공동으로부터 팬 블레이드를 통해서 반경방향외향으로 연장되는 유로를 형성하도록 송풍기 공동 주위에 반경방향으로 이격된 관계로 배열된 다수의 팬 블레이드를 갖도록 구성되어 있는 송풍기 휠에 여과 시스템을 부착하는 방법에 있어서,
    중심 개구 및 필터면을 형성하도록 필터 카트리지의 필터 매체를 형상화하는 단계와,
    필터면이 팬 블레이드에 대체로 인접하도록 그리고 결합된 형상에서 유로의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되도록 필터 카트리지와 송풍기 휠을 결합하고,
    필터 카트리지를 송풍기 휠에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 필터면이 팬 블레이드에 의해 형성된 내측면에 인접하게 되는 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 필터 카트리지의 필터 매체를 형상화하는 단계가 필터면을 형성하도록 보유 구조물에 다수의 환형 필터 요소를 동심적으로 적층하는 단계를 포함하고, 상기 필터 카트리지를 송풍기 휠에 부착하는 방법이 보유 구조물을 송풍기 휠에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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