KR20020021653A

KR20020021653A - 연속 스트립 프레임을 갖는 필터

Info

Publication number: KR20020021653A
Application number: KR1020017016897A
Authority: KR
Inventors: 더피딘알.
Original assignee: 캐롤린 에이. 베이츠; 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2002-03-21
Also published as: KR100640125B1; EP1194210B1; JP2003503190A; AU3097000A; DE69916899D1; DE69916899T2; US6406509B1; EP1194210A1; WO2001002080A1

Abstract

본 발명의 프레임이 설비된 필터 매체는 주연 측벽들과 함께 유체 유입면 및 유체 유출면을 구비하는 필터 매체를 포함한다. 주연 측벽은 스트립 프레임(1)에 접착성 화합물에 의해 부착된다. 연속 스트립 프레임(1)은 3개 이상(측벽 부분이 원형 필터 프레임으로 형성된다면 무한대 개수까지)의 측벽 부분(2, 3, 4, 5)들로 형성되며, 측벽 부분들은 접착성 화합물을 담도록 측벽 부분의 제1 표면 상에 채널을 형성하는 실질적으로 편평한 측벽(16) 및 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭(6, 7)을 가진다. 측벽 부분(2, 3, 4, 5)들은 필터 보유 탭(6, 7)을 통해 적어도 상기 편평한 측벽(16)까지 연장되는 코너 노치(9)들에 의해 분리된다. 2개의 말단 측벽 부분(11, 12)들은 측벽 부분(2, 3, 4, 5)들이 필터 매체 주연 측벽들을 완전히 둘러싸도록 이음매를 형성하기 위해 만난다. 연속 스트립 프레임(1)은 연속 스트립 프레임 블랭크의 제1 표면 상에서 연속적인 채널을 형성하는 적어도 하나의 실질적으로 편평한 측벽(16) 및 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭(6, 7)을 구비하는 연속 스트립 프레임 블랭크를 압출함으로써 형성된다. 그리고 나서, 적어도 상기 편평한 측벽(16)까지 연장되어 사이에서 측벽 부분(2, 3, 4, 5)들을 생성하는 코너 노치(9)들을 형성하도록 필터 보유 탭이 노치 가공되거나, 선택적으로는 활성 힌지(19)를 형성하도록 측벽 부분의 제1 표면 및/또는 제2 표면에 새김선이 가공된다. 연속 스트립 프레임 블랭크는 불연손 스트립 프레임 블랭크들로 절단된다.

Description

연속 스트립 프레임을 갖는 필터{FILTER WITH CONTINUOUS STRIP FRAME}

종래의 3차원 필터 프레임은 사출 성형 또는 유사한 종류의 공정들에 의해 형성되었다. 가장 간단한 형태에 있어서, 프레임은 일체형 구조물로서 직접 형성된다. 이를 위한 간단한 기술이 미국 특허 제2,032,262호에 기재되어 있는데, 상기 특허에서는 주름형 필터가 모서리 부분만이 외부로 연장되는 상태로 지그(jig) 내에 보유된다. 이러한 지그가 주형 내로 삽입되고 플라스틱 재료가 주입되어, 노출된 주름 모서리가 지그와 주형 사이의 공간에서 매설되게 한다. 유사하게는, 미국 특허 제5,792,229호는 발포 수지를 전술된 발명의 일 실시예에서의 주름형 필터의 주연부를 따라 주름형 필터의 주름 내로 사출 성형함으로써 주름형 필터 매체 상에 직접 형성된 탄성중합체 필터 프레임을 나타내고 있다. 이러한 필터는 필터가 마찰 끼워맞춤에 의해 프레임 내로 끼워진 별도의 강성 프레임을 필요로 한다. 그러나, 이는 기밀 밀봉이 이루어지지 않아서 프레임이 설비된 필터 둘레에서 바이패스의 발생을 초래하기 쉽다. 예비 성형 프레임이 미국 특허 제3,296,781호에 기재되어 있다. 필터 매체는 접착제 등의 사용에 의해 예비 성형 프레임에 후속적으로 부착된다.

3차원 필터 프레임은 접착제, 용접, 마찰 끼워맞춤, 스냅 끼워맞춤, 기계적 체결구 등의 사용에 의해 조립되는 복수개의 단품으로부터 형성될 수도 있다. 이러한 형태의 시도는 일체형 필터 프레임에 비해 프레임 형태 및 기능성 측면에서 보다 많은 유연성을 허용하지만, 이에 의한 프레임이 설비된 필터는 그 제조가 복잡할 뿐만 아니라 필터 매체 둘레에서 기밀 밀봉을 제공하지 못한다. 예컨대, 미국 특허 제4,692,177호는 2편 스냅 끼워맞춤식 필터 프레임을 기재하고 있는데, 2개의 단품 각각은 3차원 사출 성형된 프레임용 단품이다. 이러한 특별한 구성에서는, 접착제 비드(bead)를 프레임용 단품들 중 하나의 홈 내에 배치시키고 나서 스냅 끼워맞춤 조립 공정 중에 접착제 비드 내로 주름형 필터의 상부 모서리를 가압함으로써 유체의 바이패스가 방지된다. 이러한 종류의 프레임이 설비된 필터는 밀폐된 공간 내에서의 접착제의 전략적으로 중요한 배치로 인해 그리고 범위가 매우 좁은 공차와 더불어 3개의 3차원 단품들의 신속한 조립의 필요성으로 인해 자동 생산 공정에서 구현되는 것이 매우 어렵다. 유사한 시도가 미국 특허 제1,832,281호에 기재되어 있다. 그러나, 이 실시예에서의 필터 매체는 배출관을 각각 포함하는 2개의 프레임 요소의 결합 플랜지들에 의해 필터 매체의 주연부를 따라 마찰 파지된다. 미국 특허 제2,058,669호는 2개의 주름형 상자 절반부들의 표면부들을 절단함으로써 형성된 3차원 필터 프레임을 기재하고 있는데, 상기 절반부들은 이후에 주름형 필터 및 빗살형 주름 안정화 요소와 함께 접합된다. 이러한 설계도 연속 제조 공정을 수용할 수 없다. 또한, 유사한 시도가 미국 특허 제3,513,643호에 기재되어 있는데, 상기 특허에서 직사각형 프레임은 프레임 요소들이 함께 용접되어 있고 필터가 프레임에 접착제로 부착된 통상의 다편 알루미늄 프레임으로서 기재되어 있다. 미국 특허 제4,386,948호는 필터 프레임이 개별 프레임용 단품들 및 필터 매체가 모두 폴리프로필렌으로 형성되어 함께 용접된 3편 성형 구조물인 호흡 장치용 필터를 기재하고 있다. 이때, 필터 매체는 유체 기밀 밀봉부를 형성하는 3개의 요소들의 초음파 융접에 의해, 2개의 사출 성형된 폴리프로필렌 요소들의 2개의 플랜지들 사이에서 보유 유지된다. 이러한 것도 여러 조립 단계를 필요로 하는 복잡한 구조이다. 미국 특허 제5,599,446호는 일 표면에 주연 홈이 제공된 사출 성형 필터 프레임을 기재하고 있는데, 상기 홈은 홈 내로 스냅 끼워맞춤되는 사출 성형 탄성편을 수용한다. 탄성편은 일반적으로 사출 성형에 의해 평탄 필터 매체의 주연부에 적당하게 부착된다. 이러한 시도는 평탄 필터 매체를 윈도우 화면과 유사한 강성 프레임의 주연 모서리를 따라 잘 정비된 상태로 보유하는 데 사용하기에만 적당하다. PCT 국제 공개 공보 제96/29138호는 서로를 향해 이동하고 중앙 강성 구조 요소 내로 스냅되는 2개의 스냅 끼워맞춤 측편에 의해 필터 매체의 모서리를 파지하는 사출 성형 필터 프레임용 단품을 기재하고 있다. 스냅 끼워맞춤 측편은 함께 모여서 필터 매체의 모서리를 보유하는 돌출부를 갖는다. 코너 스냅 끼워맞춤 프레임용 단품은 필터 매체 및 프레임을 직사각형 형태로 보유하도록 별도로 제공된다. 상기 발명의 목적은 필요시 재생될 수 있는 필터 프레임을 제조하는 간단하고 비용 효율적인 방법을 제공하는 것이었다. 개별적인 사출 성형 단품은 연속 제조 공정에는 적당할 수 있지만, 필터 요소와의 프레임 조립은 복잡하여 대체로 수작업에 의한 조립을 요구한다. 일반적으로, 상기와 같은 모든 설계에 의하면, 필터 프레임은 3차원 형태인 개별 프레임 요소들을 형성함으로써 생성된다. 이들 3차원 프레임 요소들은 프레임의 형성 중에 필터 매체에 직접 부착되거나, 복수개의 3차원 요소들을 함께 결합하는 것이 필요한 추가의 조립이 요구되어야 한다.

기타 특허들은 프레임 요소들을 최종 3차원 필터 프레임 형상으로 함께 절첩함으로써 필터 프레임으로 형성될 다이 절단 평탄 재료로부터 필터 프레임을 형성하는 것을 제안하였다. 예컨대, 일본 특허 출원 공개 (평)7-299317호는 탭(tab)들이 u-자형 채널을 생성하도록 절첩될 수 있게 노치(notch)가 절단 형성되어 있는 강철제 프레임 블랭크(blank)를 기재하고 있다. 노치는 프레임이 직사각형 프레임 형상으로 절첩된 후 함께 용접될 수 있게 한다. 와이어 보유 요소 등의 추가의 필터 요소들이 필터 매체의 대향 표면들 상에 제공될 수 있다. 보다 더 복잡한 형상이 PCT 국제 공개 공보 제WO 94/11089호에 기재되어 있는데, 프레임 블랭크가 판지(cardboard) 등의 임의의 적당한 시트 재료로부터 펀칭 가공되는 것으로서 설명되어 있다. 서로 거울 대칭상인 2개의 별개의 시트(sheet)들이 절단된다. 각각의 시트는 3개의 부분을 갖는 대칭 형상의 것이다. 제1 부분은 주름형 필터의 일측을 따라 주름 형상을 보유 및 유지하도록 설계된다. 제2 부분은 주름형 필터의 종단부를 유지하기 위하여 스냅 끼워맞춤되도록 설계된다. 제3 부분은 코너에서 다른 시트와 맞물린다. 2개의 절첩된 시트는 2개의 절반부가 제3 부분의 슬랫(slat) 및 대응하는 슬릿(slit)에 의해 함께 유지되는 상태로 결합되어진다.조립된 프레임의 외측 부분을 따라 압축성 주연부 밀봉재가 제공되어 프레임이 하우징 내로 마찰 끼워맞춤되도록 한다. 이러한 프레임은 필터가 평탄 재료 시트로부터 형성될 수 있게 하지만, 3개의 별도의 축을 따른 복잡한 3차원 절첩으로 인해 밀봉 스트립인 후속의 접착제 도포에 대한 필요성이 없이 연속 공정으로 제조되는 본래 복잡한 조립체가 된다.

본 발명은 연속 압출 공정(continuous extrusion process)에 의해 형성될 수 있는 일체형 필터 프레임에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 필터 프레임을 형성하는 데 사용되는 불연손 스트립 프레임 블랭크의 사시도이다.

도2는 도1의 스트립 블랭크 필터 및 주름형 필터 매체를 사용한 본 발명의 조립된 필터의 사시도이다.

도3은 도2의 필터 프레임의 코너부의 절결 사시도이다.

도4는 필터 프레임의 내부로부터 바라 본 도3의 코너부의 절결 사시도이다.

도5는 필터 매체가 없는 상태에서의 본 발명의 필터 프레임의 제2 실시예의 사시도이다.

도6은 도2에 도시된 바와 같이 필터에 프레임을 설비하기 위한 본 발명의 공정을 나타내는 개략도이다.

도7은 평탄 필터 매체에 프레임을 설비하기 위한 도2의 필터 프레임의 사시도이다.

도8은 본 발명의 프레임 설비용 스트립(framing strip)에 사용 가능한 밀봉 립(lip)의 다른 실시예의 절결 측면도이다.

도9는 본 발명의 프레임 설비용 스트립에 사용 가능한 밀봉 립의 다른 실시예의 절결 측면도이다.

도10은 본 발명의 프레임 설비용 스트립에 사용 가능한 밀봉 립의 다른 실시예의 절결 측면도이다.

도11은 본 발명의 프레임 설비용 스트립에 사용 가능한 밀봉 립의 다른 실시예의 절결 측면도이다.

도12는 필터 프레임의 코너 이음매(corner seam)의 다른 실시예의 절결 사시도이다.

도13은 예비 필터를 포함하는 본 발명의 다른 실시예의 절결 측면도이다.

본 발명은 주름형 필터 매체 또는 평탄 필터 매체와 용이하게 조립될 수 있고 여과되지 않은 유체 또는 공기의 바이패스를 방지하도록 유체 기밀 조립체를 용이하게 제공할 수 있는 필터 프레임 블랭크를 연속 제조하는 간단하고 편리한 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 주연 측벽들과 함께 유체 유입면 및 유체 유출면을 구비하는 필터 매체를 포함하는 프레임이 설비된 필터 매체에 관한 것이다. 주연 측벽은 스트립 프레임에 접착성 화합물에 의해 부착된다. 연속 스트립 프레임은 3개 이상(측벽 부분이 원형 필터 프레임으로 형성된다면 무한대 개수까지)의 측벽 부분들로 형성된다. 측벽 부분들은 접착성 화합물을 담도록 측벽 부분의 제1 표면 상에 채널을 형성하는 실질적으로 편평한 측벽 및 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭을 갖는다. 측벽 부분들은 필터 보유 탭을 통해 적어도 상기 실질적으로 편평한 측벽까지 연장되는 코너 노치들에 의해 분리된다. 2개의 말단 측벽 부분들은 측벽 부분들이 필터 매체 주연 측벽들을 완전히 둘러싸도록 이음매를 형성하기 위해 만난다.

또한, 본 발명은 반드시 순서대로 수행할 필요는 없는 이하의 단계를 포함하는, 필터 매체에 프레임을 설비하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 a) 연속 스트립 프레임 블랭크의 제1 표면 상에서 연속적인 채널을 형성하는 적어도 하나의 실질적으로 편평한 측벽 및 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭을 구비하는 연속 스트립 프레임 블랭크를 압출하는 단계와, b) 적어도 상기 실질적으로 편평한 측벽까지 연장되어 사이에서 측벽 부분을 생성하는 코너 노치들을 형성하도록 필터 보유 탭에 노치 가공을 하는 단계와, c) 상기 연속 스트립 프레임 블랭크를 불연손 스트립 프레임 블랭크들로 절단하는 단계와, d) 접착성 화합물을 스트립 프레임 블랭크의 제1 표면 상의 채널 내로 도포하는 단계와, e) 접착성 화합물을 갖는 적어도 하나의 측벽 부분의 제1 표면에 필터 매체를 부착시키는 단계와, f) 필터 매체의 측벽 길이에 대체로 대응하는 길이를 갖는 나머지 측벽 부분들을 필터 매체 둘레에 감는 단계와, g) 필터 매체 측벽들을 측벽 부분 채널 내의 접착성 화합물 내로 매설하는 단계와, h) 측벽 부분들이 필터 매체 주연 측벽들을 완전히 둘러싸도록 이음매를 형성하는 상태로 프레임이 설비된 필터를 형성하기 위해 접착성 화합물을 경화시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 필터 프레임 및 필터 매체에 프레임을 설비하는 방법은 도1에 도시된 바와 같은 압출된 일체형 스트립 프레임 블랭크(1)에 따르는데, 상기 프레임 블랭크는 압출후 노치 가공(post-extrusion notching) 및/또는 새김선 가공(scoring)에 의해 대향하는 측벽 부분들로 나뉘어진 긴 요소이다. 도1에 도시된 실시예에서, 2개의 긴 대향 측벽 부분(2, 4)들은 도2에 도시된 바와 같이 최종 필터 프레임(10)의 단부벽을 형성한다. 긴 대향 측벽 부분(3, 5)들은 최종 필터 프레임(10)의 길이방향 측벽을 형성한다. 스트립 프레임 블랭크(1)는 필터 보유 탭(tab)(6, 7)을 추가로 포함한다. 이들 필터 보유 탭은 필터 재료를 측벽들에 부착하는 데 사용되는 접착성 화합물(adhesive-potting compound)을 보유하는 역할을 할 뿐만 아니라, 필터 재료를 보유하여 최종 필터 프레임의 평면 내부 및 외부로의 이동을 방지하는 것을 돕는다. 필터 보유 탭은 또한 필터 프레임 구조를 강화하는 보강 비임(beam)으로서 작용한다. 필터 보유 탭은 측벽 부분들을 형성하는 동일한 열가소성 재료로 대체로 형성되며, 필터 보유 탭은 높이가 대체로 4 내지 8mm이다. 더욱이, 도1에 도시된 실시예에서는, 측벽 부분(2 내지 5)을 형성하는 동일한 열가소성 재료 또는 상이한 열가소성 재료로 형성될 수 있는 일체형으로 압출된 또는 동시에 압출된 밀봉 립(8)이 제공된다. 밀봉 립(8)은 밀봉 립 열가소성 재료의 변형 저항에 의해 탄성이 제공되는 탄성 변형 가능한 얇은 리지형(ridge-like) 요소이다. 이러한 탄성 변형 성질은 소성적으로 또는 탄성적으로 변형 가능한 재료, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌/프로필렌, 에틸렌프로필렌디엔 공중합체, 블렌드 등의 폴리올레핀; 폴리에스테르; 나일론; ABS 공중합체; 스티렌/디엔 블록 공중합체; 및 폴리비닐클로라이드 등에 의해 제공된다. 필터 프레임 블랭크측벽 부분들은 일반적으로 비교적 강성인 열가소성 중합체로 형성되는데, 이는 탄성 변형 저항을 나타내는 중합체일 수도 있다. 측벽 부분을 형성하는데 적당한 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 블렌드 등의 폴리올레핀; 폴리에스테르; 나일론; ABS 공중합체; 및 폴리비닐클로라이드를 포함한다. 이들 중합체는 30중량% 미만의 수준으로 활석, 유리 섬유 등과 같은 강도 보강용의 미립자 첨가제를 포함할 수도 있다.

일반적으로, 스트립 프레임 블랭크(1)는 실질적으로 연속적인 스트립 프레임 재료로부터 절단되며, 절단된 부분은 단부(11, 12)를 형성한다. 후속적으로, 절단된 스트립 프레임 블랭크(1)에는 절단 중에 또는 그 이전에 필터 보유 탭 상에 코너 노치(9)가 제공된다. 스트립 프레임 블랭크들이 서로를 공통 평면 외부로 가압함이 없이 직사각형 형태로 절첩되게 하기 위하여, 코너 노치는 양호하게는 약 90°절결부이다. 다른 필터 형태가 요구된다면, 추가 및/또는 상이한 노치 치수 또는 각도가 제공될 수 있다. 예컨대, 6각형 등의 필터 프레임 형태들이 생성될 수 있다. 또한, 노치를 형성하는 보유 탭의 말단부가 중첩이 허용된다면 90°미만의 절단 노치가 제공될 수 있다. 일반적으로, 노치 각도는 측벽 부분들이 만날 때 측벽 부분들이 형성하는 각도 이하이다. 여하튼, 노치는 탭(6, 7)의 전체 폭을 가로질러 측벽 부분(2, 4, 3, 5)의 평탄부(16)까지 연장되어야 한다. 이는 측벽 부분들이 노치 형성 부분에서 용이하게 절곡되거나 자유롭게 절첩되게 하는 것이다. 제공되는 경우 노치 형성 코너 부분(9)에 대향한 대향면 상에는 밀봉 립(8) 내로 절단된 추가의 노치 또는 절단부(19)가 제공된다. 이러한 절단부(19)는 대체로 밀봉 립 재료의 최소량을 제거한 직선형 절단부 또는 새김선이다. 양호하게는, 스트립 프레임 블랭크의 노치 형성 부분에는 스트립 프레임 블랭크 측벽 부분들의 절첩을 용이하게 하는 활성 힌지(living hinge)를 형성하도록 새김선(13)이 제공된다. 이 새김선은 열선(hot wire), 회전식 절단 블레이드의 횡방향 절단, 블레이드 나이프의 플런지 절단 등에 의해 쉽게 생성될 수 있다. 스트립 프레임 블랭크의 노치 형성 부분들 사이의 거리는 측벽을 한정하고, 측벽 부분과 맞닿는 필터 매체 측면의 길이에 대체로 대응한다. 그러나, 2개의 말단 측벽 부분은 단일 필터 매체 측면과 맞닿을 수 있는데, 이 경우 말단 측벽 부분 각각은 맞닿게 되는 필터 매체 측면보다 짧을 수 있다. 그러나, 일반적으로 필터 매체 측면은 접착성 화합물을 허용하도록 노치 형성 부분들 사이의 거리보다 2 내지 3mm 더 짧다.

도1의 블랭크로부터 형성된 최종 프레임 설비된 필터는 도2에 도시되어 있는데, 상류측 및 하부측 표면을 갖는 주름형 필터 매체 재료(17)가 조립된 스트립 프레임 블랭크(1) 내부에 배치되어 있다. 밀봉 립(8)은 필터 보유 프레임(도시 안됨)과의 밀봉 맞물림부를 제공하도록 프레임으로부터 방사상 외측으로 돌출한다. 90°코너 노치(9)는 측벽 부분 상의 필터 보유 탭(6, 7)의 단부 맞대기 결합에 의해 연속적인 코너부(15)를 생성한다. 주름형 필터 매체(17)는 적당한 접착성 화합물의 설비에 의해 측벽 부분들과의 밀봉 결합 상태에서 절첩된 필터 프레임 블랭크 내부에서 유지된다. 접착성 화합물(18)는 코너 이음매(14)를 형성하도록 2개의 말단 측벽 부분들에서 2개의 스트립 블랭크 단부(11, 12)들과 밀봉 결합한다. 조립된 필터(10)는 강성 직사각형 필터 형태인데, 주름형 필터 매체(17)는 접착성 화합물(18)에 의해 4개의 측벽 부분들과 밀봉 결합 상태에 있으며, 접착성 화합물(18) 및 부착된 필터 매체(17)는 조립된 필터(10)에 추가의 강성을 제공한다. 프레임이 설비된 필터와 임의의 필터 하우징(도시 안됨) 사이의 밀봉은 필터 프레임(10)의 외주연을 따라 실질적으로 연속적인 모서리 밀봉부를 제공하는 밀봉 립(8)에 의해 제공된다. 또한, 밀봉 립은 주변의 필터 하우징과의 마찰 결합을 제공한다.

도3은 예컨대 도1 및 도2에 도시된 제1 실시예에서 생성된 단부 맞대기 이음매(14)의 절결 사시도를 도시한다. 스트립 프레임 블랭크의 2개의 맞닿음 단부(11, 12)는 스트립 블랭크 편평한 측벽 부분(16) 및 필터 보유 탭(6, 7)에 의해 생성된 u자형 내부 채널 내의 접착성 화합물에 의해 제위치에서 보유된다. 이는 도4에 도시된 절결 사시도에서 더욱 상세히 도시되어 있다. 주름형 필터 매체(17)는 접착 포팅 재료(18)에 의해 스트립 프레임 블랭크 내에 보유되는데, 이 접착제는 스트립 프레임 블랭크의 2개의 단부 부분과 필터 보유 탭(6. 7)을 함께 유지하는 코너 이음매(14)도 생성한다.

스트립 프레임 블랭크(20)로부터 형성된 조립된 필터 프레임의 다른 실시예가 도5에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 필터 프레임 블랭크 단부(31, 32)들 사이의 이음매(34)는 도2에 도시된 단부 맞대기 이음매라기보다는 중첩 측면 이음매(34)에 의해 생성된다. 밀봉 립(28) 세그먼트 및 필터 탭 세그먼트는 동일 높이의 중첩 측면 이음매(34)를 생성하도록 측벽 부분 세그먼트(25b)의 아래에 놓이는 측벽 세그먼트(25a)의 부분들로부터 제거되어야만 한다. 스트립 프레임 블랭크(20)의 단부(31, 32)는 적어도 10mm, 양호하게는 적어도 15mm만큼 중첩한다. 그러나, 단부 맞대기 이음매가 측벽을 따라 생성된 경우에는, 중첩이 요구되지 않는다. 단부 맞대기 이음매는 그 취약한 효과로 인해, 부착된 주름형 필터의 주름, 열장이음식(dovetail type) 맞대기 연결부 또는 추가의 보강 요소들에 의한 것처럼 측벽이 보강된 경우에만 바람직하다. 측벽 부분(23)은 중첩하는 측벽 부분 세그먼트(25a, 25b)와 대향하며, 대향 측벽 부분(24, 22)은 필터 프레임 단부벽을 형성한다. 본 실시예에서 필터 스트립 프레임 블랭크 단부(31, 32)는 코너에서 단부 맞대기 연결부를 생성하지 않으므로, 도1에 대하여 전술된 바와 같이 4개의 코너 요소(15)들을 생성하도록 4개의 코너 노치들이 제공되어야만 한다.

도7은 도1에 도시된 바와 같은 스트립 프레임 블랭크 필터 프레임(10) 내에 평탄 필터 매체(27)가 보유된 다른 실시예를 도시한다.

밀봉 립에 대한 다른 실시예들이 도8 내지 도11에 도시되어 있다. 도8에서, 필터 보유 탭(56, 57)이 제공된 스트립 프레임 블랭크 외부 측벽 상에는 얇은 탄성 변형 가능 리지(ridge)인 상부 밀봉 립(58) 및 하부 밀봉 립(58')이 제공되어 있다. 도1의 실시예에 의한 것처럼, 절곡된 때 밀봉 립은 유체 기밀 밀봉부를 생성하도록 리지형 밀봉 립을 필터 하우징의 측면 내로 가압하는 탄성 복원력을 제공한다. 도9의 실시예에서, 리지형 밀봉 립(68)은 스트립 프레임 블랭크의 상부 모서리 영역에 제공되며, 스트립 프레임 블랭크의 하부 모서리에는 스트립 프레임 블랭크의 표면으로부터 외측으로 돌출한 돌출부인 하부 필터 보유 탭(67)이 제공된다. 필터 보유 탭의 연장은 스트립 프레임 블랭크에 대해 추가의 강성 및 추가의 밀봉력을 제공한다. 그러나, 일반적으로는 이러한 돌출 보유 탭(67)은 외부 필터 보유프레임과 절곡 결합 상태에 있는 것이 아니라 필터 보유 프레임 내에 제공된 대응 슬롯과 활주 결합 상태로 끼워지거나 립 개스킷 요소를 제공한다. 도10 및 도11은 필터 보유 탭(76, 86) 상에 외향 돌출 밀봉 립을 추가로 제공하는 가능성을 도시한다. 이러한 구조는 특정 적용에 대해 필요하다면 필터 보유 탭(77, 87) 또는 측벽 상에도 제공될 수 있다. 밀봉 립(75)은 압축된 때 탄성 변형 복원력에 의해 필터 보유 프레임 등의 대향 표면과의 밀봉 결합을 제공하는 반원형 구조물 형태로 개스킷형 밀봉 재료로 형성된다. 개스킷 시일(seal, 85)은 모서리가 부착되지 않은 도10의 밀봉 개스킷에 대한 다른 예이다. 이러한 종류의 시일은 노치 가공 공정(이는 단지 권장 사항이다)에 의해 반드시 절단될 필요는 없으므로, 이러한 개스킷형 밀봉 립 구성은 연속적인 시일이 형성될 수 있게 하는 이점을 갖는다.

도12의 실시예는 필터 보유 탭(46', 47')이 이중 벽 채널을 생성하도록 설계된 보조 탭(46, 47)을 포함한다는 것을 제외하고는 도2의 실시예와 유사하다. 채널은 요구되는 바에 따라 도12에 도시된 바와 같이 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 채널은 스트립 프레임 블랭크(40)의 맞닿은 단부들을 상호 고정하도록 키이(41, 42)를 수용하는 데 사용될 수 있다. 키이(41, 42)는 단독으로 사용되거나 접착제 또는 다른 적당한 접합 기구와 함께 사용될 수 있다. 이러한 구조는 이중 벽 필터 보유 탭으로 인해 추가의 강성을 가지며, 키이가 사용된 때 보다 확실한 맞닿음 필터 프레임 이음매를 갖게 된다.

도13 및 도14의 실시예는 밀봉 립(98)이 상방으로 향해 있는 것과, 활성 힌지(94)를 중심으로 피벗하는 보조 가동 보유 탭(95)과 결합하도록 필터 보유탭(96)이 수정된 것을 제외하고는 도2의 실시예와 유사하다. 가동 탭(95)은 필터 보유 탭(96) 상의 대응 립 구조물(92)과 스냅 끼워맞춤 결합 상태로 결합하는 립 구조물(91)을 구비한다. 결합 탭(95, 96)은 예비 필터(99) 및 유사 요소들을 보유 유지하는 데 사용될 수 있다.

도1에 도시된 바와 같은 스트립 프레임 블랭크(10)를 조립된 필터 프레임으로 조립하는 방법이 주름형 필터 요소에 대하여 도6에 도시되어 있다. 동일한 또는 상이한 중합체를 함유하는 압출기(31, 32) 쌍이 용융된 중합체를 이송 블록 및 다이(33)로 공급하는 데 사용된다. 스트립 프레임 블랭크를 형성하기 위해 단일 중합체가 사용되는 경우에는 단일 압출기가 사용될 수도 있다. 다르게는, 하나의 중합체 유동 흐름을 다이의 2개의 부분 내로 공급하는 데 사용되는 분할기(splitter)와 함께 3층 다이(예컨대, 클레오론(등록상표)형 다이)가 사용되거나, 다르게는, 제3 블록 압출기가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 필터 보유 탭(6, 7)을 포함하는 스트립 프레임 측벽 부분(2, 3, 4, 5)과 편평한 측벽 부분 벽(16)은 동일한 중합체로 형성된다. 필터 밀봉 립(8)은 밀봉 립 요건 및 측벽 부분용으로 선택된 중합체에 따라 측벽 부분과 비교하여 동일한 또는 상이한 중합체로 형성될 수 있다. 소정 형태로 압출된 블랭크(34)는 개별 필터 프레임 블랭크(1)로 절단되며, 개별 필터 프레임 블랭크들은 회전식 나이프 블레이드에 의한 횡방향 절단에 의한 것처럼 동시에 일제히 또는 후속적으로 노치 가공되고 선택적으로 새김선이 가공된다. 그 이후에, 노치 가공 및 새김선 가공된 필터 프레임 블랭크(1)는 프레임 설비 지그(35) 등에 배치된다. 프레임 설비 지그(35)는 필터조립체를 위한 형성 정렬(forming registration)을 제공하도록 기부 고정구(base fixture, 36) 둘레에서 프레임 설비 지그의 절첩을 허용하는 마찰 보유 스트립들이 프레임 설비 지그 상에 배치된다. 채널은 예컨대 분사 침착(spray deposition), 고온 용융 도포기(38) 등에 의해 접착성 화합물(18)로 충전된다. 접착성 화합물은 대체로 유체 기밀 시일을 제공하며, 0.25 내지 4.0mm, 양호하게는 0.5 내지 2.0mm의 깊이를 가질 수 있다. 접착성 화합물은 요구된다면 프레임을 지그 내로 배치하기 이전에 제공될 수도 있다. 양호한 고온 융융형 접착성 화합물에 의하면, 고온 접착제는 필터 프레임 블랭크가 프레임 설비 지그 등에서 필터 둘레에 형성될 때 절곡되는 것을 돕는다. 기부 고정구(36) 상에 위치되어진 예비 성형된 필터 매체는 하나의 측벽 부분, 양호하게는 측면 이음매를 형성하지 않을 측벽 부분 상의 접착성 화합물 위에 배치된다. 필터 매체는 접착성 화합물에 의한 압축력에 저항할 충분한 강성을 본래 갖거나, 필요에 따라 보강되어야 한다. 이러한 보강은 예컨대 주름형 필터에서는 한 방향으로만, 또는 예컨대 비강성 평탄 필터에서는 양 방향으로 이루어질 수 있다. 이후에, 프레임 설비 지그에서의 필터 프레임은 기부 고정구(36) 및 필터 매체(37) 둘레에 감겨져, 필터 매체의 단부들을 나머지 측벽 부분의 접착성 화합물 내로 가압함과 동시에 기부 고정구(36)와의 결합을 통해 필터 조립체를 위한 최종 치수 정렬을 성취한다. 이때, 접착성 화합물은 필터 매체가 접착성 화합물 내로 용이하게 침투하게 하지만 스트립 프레임 채널 외부로 늘어지고 유출되지 않을 정도로 충분히 낮은 점도를 갖는다. 그리고 나서, 프레임 설비 지그는 접착성 화합물이 경화되는 것을 허용하기에 충분한 기간 동안 폐쇄 상태로 유지되게 되는데, 경화된 때 형성된 필터(10)가 지그로부터 배출된다.

예

도2에 도시된 것과 유사한 형태를 갖고 밀봉 립을 포함하는 연속 스트립 프레임 재료를 생산할 수 있는 공급 블록/동시압출 다이 조립체에 2개의 압출기가 연결된다. 스트립 프레임 재료의 측벽 및 보유 탭 세그먼트는 두께가 0.75 내지 1.00mm이었고, 스트립 프레임 재료의 측벽 부분의 폭은 32mm이었으며, 필터 보유 탭의 폭은 5mm이었고, 밀봉 립은 길이가 6mm이었으며 측벽과의 연결부에서 1.5mm로부터 그 단부에서 0.5mm까지의 범위에 걸친 테이퍼 형상을 갖는다. 스트립 프레임의 측벽 및 필터 보유 탭 부분들은 에이. 슐만 인크.(A. Schulman Inc.)로부터 입수 가능한 활석 충전 폴리프로필렌 수지(활석 20중량%)인 폴리포트(Polyfort)(등록상표)로부터 형성되었는데, 상기 수지는 제1 압출기로부터 205℃의 온도에서 용융 유동 흐름으로서 공급 블록/다이 조립체로 분배되었다. 스트립 프레임 재료의 일체형 밀봉 립 부분은 애쉬랜드 케미컬 코포레이션(Ashland Chemical Co.)으로부터 입수 가능한 산토프렌(Santoprene)(등록상표)으로부터 형성되었는데, 상기 산토프렌은 제2 압출기로부터 205℃의 온도에서 용융 유동 흐름으로서 공급 블록/다이 조립체로 분배되었다. 인덱스된 새김선을 스트립 프레임 재료의 2개의 측벽 표면 내로 절단함으로써 활성 힌지가 스트립 프레임 재료에 형성되었다. 새김선은 보유 탭들 사이에서 내부 표면 또는 내포된 표면 내로 절단되었고, 보유 탭들은 약 0.15mm의 깊이로 측벽 표면 내로 절단하도록 조절된 미국 스탠리(Stanley)로부터 입수 가능한 다용도 나이프 블레이드를 사용하여 90°의 끼인각으로 동시에 노치가공되었다. 새김선 및 노치는 번갈아 135mm 및 230mm의 간격으로 스트립 프레임 재료 내로 절단되어, 이후에 완성되는 프레임 설비된 필터의 단부벽 부분 및 측벽 부분들이 되는 프레임 세그먼트들을 형성한다(후술함). 그리고 나서, 회전식 나이프(일본의 OLFA로부터 입수 가능함)를 사용하여 인덱스된 새김선이 대향한 또는 외측의 측벽 표면 내로 약 0.15mm의 깊이까지 절단됨과 동시에 밀봉 립(90°각도)을 절단하여 활성 힌지의 형성을 완료하였다. 전술한 2개의 절단 방법의 조합을 이용하여 매 4번째 새김선에서 연속 스트립을 절단함으로써 연속 스트립 프레임 재료로부터 불연손 스트립 프레임 블랭크들이 후속적으로 절단되었다.

필터 요소 블랭크는 8.8mm의 피크 대 피크 간격을 갖는 필터 요소 블랭크(133m x 228mm)를 생성하도록 합성 부직 웨브(web)의 133mm x 150cm 부분을 28mm 간격으로 주름잡고 나서 주름잡힌 웨브를 기부 고정구(135mm x 230mm) 상에 배치함으로써 형성되었다. 주름 안정화 지그는 주름진 필터 웨브의 주름 간격을 후속 공정을 통해 유지하였을 뿐만 아니라 스트립 프레임을 요구되는 최종 필터 형상으로 형성하기 위해 형성 정렬을 제공하였다.

새김선 및 노치 가공된 스트립 프레임 블랭크(후술함)는 도6의 도면 부호 35로 나타낸 것과 유사한 프레임 설비 지그에 배치되었다. 프레임 설비 지그는 4개의 직사각형 요소들로 구성되었는데, 각각은 프레임 설비 지그 내에서 스트립 프레임 블랭크를 정렬 상태로 마찰 보유하는 32mm 이격된 2개의 강철제 보유 요소를 합체하고 있다. 보유 스트립은 지그가 기부 고정구 둘레에 배치되도록 각각의 프레임 설비 지그 요소의 길이방향 모서리로부터 약 13mm 이격된 위치에 배치되었다.4개의 프레임 설비 지그 요소들은 지그가 주름 안정화 지그 둘레에 형성되게 하는 3개의 힌지들에 의해 연결되었다. 프레임 지그의 요소들은 225mm x 58mm, 135mm x 58mm, 230mm x 58mm 및 130mm x 58mm이었으며, 2개의 짧은 요소들(하나의 측면 요소 및 하나의 단부 요소)이 힌지 연결되지 않은 프레임 설비 지그의 말단부들을 형성하도록 조립되었다. 프레임 설비 지그를 스트립 프레임 블랭크 둘레에서 폐쇄하는 수단을 제공하도록 이들의 힌지 연결되지 않은 단부들에 근접하여 이들 요소들의 하나의 모서리 상에 스프링 클립이 배치된다.

프레임이 설비된 필터 조립체는 불연손 스트립 프레임 블랭크를 프레임 설비 지그 내로 삽입하고 프레임 블랭크의 활성 힌지를 프레임 설비 지그의 힌지들 상에 위치시킴으로써 준비되었다. 고온 용융 접착제 리본(#9041, 미국 매사추세츠주 미들톤 소재의 보스틱 인크.(Bostic Inc.)로부터 입수 가능함)이 약 180℃의 온도에서 다이나텍(Dynatec) 고온 용융 분배기로부터 스트립 프레임 블랭크로 분배되어서, 보유 탭 및 스트립 프레임 블랭크의 측벽 부분에 의해 약 0.75mm의 깊이로 생성된 채널을 충전하였다. 그리고 나서, 프레임 설비 지그는 90°회전되어 필터 요소 블랭크 둘레에 형성되었으며, 주름진 필터 모서리 및 단부 주름들은 고온 용융 접착제 내로 포팅되었다. 프레임 설비 지그들은 기부 고정구 둘레에 꼭 맞게 폐쇄되었고, 스프링 강철제 클램프가 2개의 근접 앵커(anchor) 둘레에 루프 형태로 되어 프레임 설비 지그를 고온 용융 접착제가 고화되기까지 기부 고정구와 꼭 맞게 정렬 상태에서 유지되게 한다. 접착제가 고화된 후에, 클램프가 제거되었고, 프레임 설비된 필터가 프레임 설비 지그 및 기부 고정구로부터 분리되었다.

Claims

프레임이 설비된 필터 매체에 있어서,

주연 측벽들과 함께 유체 유입면 및 유체 유출면을 구비하는 필터 매체를 포함하며,

주연 측벽은 접착성 화합물에 의해 3개 이상의 측벽 부분들로 형성된 일체형 스트립 프레임에 부착되고, 측벽 부분들은 접착성 화합물을 담도록 측벽 부분의 제1 표면 상에 채널을 형성하는 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭 및 실질적으로 편평한 측벽을 가지며, 측벽 부분들은 필터 보유 탭을 통해 적어도 상기 실질적으로 편평한 측벽까지 연장되는 코너 노치들에 의해 분리되고, 2개의 말단 측벽 부분들은 측벽 부분들이 필터 매체 주연 측벽들을 완전히 둘러싸도록 이음매를 형성하도록 만나는 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제1항에 있어서, 측벽 부분의 제2 표면 상에서 적어도 하나의 탄성 변형 가능 밀봉 립을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제2항에 있어서, 적어도 하나의 밀봉 립은 상기 평탄 측벽 상에 있는 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제1항에 있어서, 노치 각도는 측벽 부분들이 만나는 각도 이하인 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제4항에 있어서, 측벽 부분들이 만나는 각도 및 노치 각도는 모두 약 90°인 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제1항에 있어서, 2개의 필터 보유 탭 중 적어도 하나는 보조 채널을 형성하는 보조 탭을 갖는 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
제6항에 있어서, 보조 채널은 필터 프레임의 2개의 맞닿음 단부들을 함께 보유 유지하기 위한 키이 요소를 수용하는 것을 특징으로 하는 프레임이 설비된 필터 매체.
필터 매체에 프레임을 설비하는 방법에 있어서,

a) 연속 스트립 프레임 블랭크의 제1 표면 상에서 연속적인 채널을 형성하는 적어도 2개의 돌출 필터 보유 탭 및 적어도 하나의 실질적으로 편평한 측벽을 포함하는 연속 스트립 프레임 블랭크를 압출하는 단계와,

b) 적어도 상기 실질적으로 편평한 측벽까지 연장되어 그 사이에서 측벽 부분을 생성하는 코너 노치들을 형성하도록 필터 보유 탭에 노치 가공을 하는 단계와,

c) 연속 스트립 프레임 블랭크를 불연손 스트립 프레임 블랭크들로 절단하는단계와,

d) 접착성 화합물을 스트립 프레임 블랭크의 제1 표면 상의 채널 내로 도포하는 단계와,

e) 접착성 화합물을 갖는 적어도 하나의 측벽 부분의 제1 표면에 필터 매체를 부착시키는 단계와,

f) 필터 매체의 측벽 길이에 대체로 대응하는 길이를 갖는 나머지 측벽 부분들을 필터 매체 둘레에 감는 단계와,

g) 필터 매체 측벽들을 측벽 부분 채널 내의 접착성 화합물 내로 매설하는 단계와,

h) 측벽 부분들이 필터 매체 주연 측벽들을 완전히 둘러싸도록 이음매를 형성하는 상태로 프레임이 설비된 필터를 형성하기 위해 접착성 화합물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.