KR20080104322A - 액체 여과 시스템 - Google Patents
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Abstract
액체 여과 시스템 및 필터 요소가 제공된다. 본 발명의 일 태양은 필터 블록(44)과, 필터 블록의 출구를 단부 위치와 작동식으로 연결하는 통로(55)를 구비한 핸들(38)을 갖는 단부 캡(40)과, 개방부(52)를 포함하며 단부 캡(40)에 인접한 시라우드(42)를 포함하는 필터 요소를 제공하고, 필터 블록의 입구는 시라우드(42)의 개방부에 직접 작동식으로 연결된다. 본 발명의 다른 태양은 필터 요소 및 압력 용기(30)를 포함하는 여과 시스템을 제공한다. 압력 용기(30)는 입구 포트(46)를 포함하며, 입구 포트는 사용시 시라우드에 인접하여 유체가 압력 용기의 입구 포트를 통해 유동할 때 유체가 시라우드와 접촉하여 유동 방향이 변경되며, 압력 용기의 입구 포트는 시라우드(42)의 개방부(52)와 유체 연통한다.
여과 시스템, 필터, 탄소 블록, 단부 캡, 시라우드
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된, 2006년 3월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/785,396호에 대하여 35 U.S.C. 제119(e)조 하에 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 정수 시스템, 및 필터 매체를 내부에 포함하는 필터 요소에 관한 것이다.
많은 유형의 가정용 정수 시스템이 구매가능하다. 몇몇의 이러한 시스템은 음용수로부터 불순물을 제거하기 위해, 증류, 활성탄 여과, 침전 필터, 탈이온화, 이온 교환, 역삼투압 분리, 및 기타 유형의 여과 및 분리 시스템을 이용한다. 주택 소유자가 이용가능한 시스템의 유형은 제한된 불순물 제거 용량을 가진 단순한 필터에서 복잡하며 번거로울 수도 있는 정밀한 고가의 시스템에 이른다.
여과 시스템은 "인라인"(inline)으로 또는 "사용 지점"(point-of-use, POU)에 위치될 수 있다. 많은 주택 소유자는 사용 지점 시스템을 설치하는 것을 선호하는데, 이는 주택 소유자가 인라인 여과 시스템을 설치하기 위해 배관을 절단하거나 그렇게 하기 위해 배관공에게 비용을 지불하는 것을 원치 않기 때문이다. 통상 의 사용 지점 여과 시스템은 피처 필터(pitcher filter), 수전 단부 필터(end-of-faucet filter) 및 카운터톱 필터(countertop filter)를 포함하며, 사용자는 전형적으로 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 개인적 선호도에 기초하여 이들 시스템 중 하나를 선택한다.
수전 단부 여과 시스템은 수전의 단부에 직접 장착된다. 어떤 사용자는 수전에 매달린 필터의 외관을 좋아하지 않으며, 다른 사용자는 수전 및 싱크대를 사용하는 데에 필터가 방해된다고 느낀다.
카운터톱 여과 시스템은 전형적으로 수전의 단부에 영구적으로 연결되는 튜브를 갖는다. 어떤 사용자는 수전에 부착된 튜브의 외관을 좋아하지 않으며, 다른 사용자는 수전 또는 싱크대를 사용할 때 튜브가 방해된다고 느끼고, 또 다른 사용자는 카운터톱 공간의 손실을 좋아하지 않는다.
현재 주로 2가지 유형의 공지된 피처 여과 시스템이 있다. 가장 통상적으로 공지된 피처 여과 시스템은 브리타(Brita) 및 PUR에 의해 제조 및 판매되는 것과 같은 중력 공급식 종류이다. 어떤 사용자는, 이들 중력 공급식 필터 시스템이 본래 피처 용기를 채우는 데에, 인라인 필터 시스템 또는 수전 단부 설치식 필터 시스템을 포함하는 수전으로부터 동일한 부피의 용기를 채우는 데에 걸리는 시간보다 훨씬 더 긴 시간이 걸리므로, 이러한 중력 공급식 유형 피처를 특히 좋아하지 않는다. 그러나, 다른 최종 사용자는 피처를 냉장고에 보관할 수 있어서 마시기 위해 물을 부을 때 물 온도가 비교적 저온이 되는 것을 좋아한다.
또한, 가압수가 필터로 공급되고 이어서 용기가 채워짐에 따라 물을 여과시 키도록 수전의 단부에 연결되는 피처 여과 시스템이 있다. 가압수 공급원의 이점은 용기가 중력 공급 필터에 의한 것보다 훨씬 더 빨리 채워지게 한다는 것이다. 이러한 특정 유형의 피처 여과 시스템은 그 후 수전으로부터 분리되어, 여과된 물을 비교적 저온으로 유지하기 위해 역시 냉장고에 보관될 수 있다. 몇몇 사용자는 용기를 채우기 원할 때마다 피처를 수전에 연결하고 분리해야 하는 것을 좋아하지 않는다. 이러한 유형의 가압식 피처 여과 시스템의 예는 개너웨이(Gannaway)의 미국 특허 제4,776,956호 및 클랙(Clack)의 미국 특허 제5,454,944호와, 킴벌리-클라크(Kimberly-Clark)의 PCT 출원 공개 WO 00/37363호를 포함한다.
대부분의 정수 시스템은 음용수의 유입 공급부에 연결되는 압력 용기를 필요로 한다. 물은 압력 용기로 진입하고, 물 속의 불순물은 여과 또는 분리 매체를 통해 압력 하에서 물이 가압됨으로써 여과 및/또는 분리된다. 유출되는 정화된 물은 소비자가 사용하도록 출구로 안내된다. 전형적으로, 압력 용기는 압력 용기보다 외관에 있어서 더 미적으로 만족스러운 외부 하우징 내에 수용된다. 또한, 통상의 장치는 압력 용기의 일 단부에서의 입구 및 그러한 용기의 타 단부에서의 출구를 갖는다. 따라서, 여과 시스템을 주택 소유자의 기존의 배관에 연결하는 데에 필요한 파이프, 튜브 또는 호스를 수용하기 위해 배관 문제에 대해 심각하게 고려하게 되는 것은 드문 일이 아니다.
필터 매체에 부착되며 압력 경계의 일부이지만 유체 포트를 갖지 않는 단부 캡을 제공하는 시스템이 있는데, 유체 포트를 갖지 않는 이유는 단부 캡의 기능이 단지 압력 용기를 폐쇄하는 것이고 유체 유동 출구로서 작용하지 않기 때문이다. 유체 연통은 배셋(Bassett)의 미국 특허 제6,325,929호에서와 같이, 압력 용기의 대향 단부를 통해 이루어진다.
필터 매체 상에 직접 충돌하는 유체 유동은 필터 매체에 대한 침식 및 손상을 일으킬 수 있고, 이는 필터 매체 여과 및/또는 분리 성능, 즉 오염물 제거에 악영향을 줄 수 있다는 것이 알려져 있다. 다른 것으로, 입구 연결부로 진입하는 유체가 필터 매체 상에 직접 충돌하지 않거나 단부 캡과 같은 플라스틱 구성요소 상에 충돌하도록, 입구를 다양한 위치로 재위치시킴으로써 이러한 문제를 해결하였다. 예를 들어, 입구는 압력 용기 섬프(sump)의 일 단부에 더 가까이 위치될 수 있고, 입구 개방부에 인접해서는 필터 매체가 없다. 그러나, 이러한 제안된 해결책은 섬프 길이를 증가시키는 효과를 가지며, 이는 보다 작은 소형 여과 시스템을 제조하고자 할 때 허용될 수 없다. 이러한 제안된 해결책은 또한 입구 연결부에 부착되는 튜브의 양의 증가를 일으킬 수 있고, 이는 비용 및 복잡성을 추가한다. 입구는 또한 커버 내로 통합될 수 있지만, 이 또한 시스템 크기를 증가시키며 필터를 설치 또는 제거할 때 추가의 단계를 생성할 수 있다.
몇몇 종래 기술의 POU 여과 시스템에서, 사용자는 필터를 설치 또는 제거하기 위해 복수의 단계, 즉 시스템으로부터 필터 요소를 제거하기 전에 입구 및 출구 연결부로부터 튜브를 탈착하는 단계를 수행하여야 한다. 그러나, 본 출원과 모순되지 않는 범위로 참조로 포함된, 본 출원과 공동 소유인, 2005년 9월 29일자로 미국 특허 출원 제11/239,607호로 출원되었으며 현재는 2006년 3월 30일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2006/0065607호에 개시된 바와 같이, 필터를 설치 및 제거 하기 위해서 또한 하나의 단계만을 요구하는 몇몇 POU 여과 시스템이 있다는 것을 또한 인식하여야 한다.
알려진 바와 같이, 필터 요소는 특성에 대해 손상을 일으킬 수 있는 압력(즉, 약 0.2 내지 약 0.69 ㎫ (약 30 내지 약 100 psig)의 전형적인 물 라인 압력) 하에 있을 때 압력 용기 내에서 적절하게 고정되지 않으면 압력 용기로부터 누출되고/되거나 결합해제될 가능성이 있다.
가정용의 더 안전하고 더 소형인 정수 시스템을 제공하고자 하는 지속적인 요구가 있다. 시스템을 작동 및 유지하는 데에 필요한 단계 및 구성요소의 수를 최소화한 시스템을 제공하고자 하는 요구가 또한 있다. 필터 매체에 대한 침식 및 손상을 최소화하는 것이 또한 바람직하다. 또한, 여과 시스템에 최종 사용자가 중요시하지 않는 복잡성 및 비용을 추가하지 않고서 그러한 이점을 제공하고자 하는 요구가 있다.
액체 여과 시스템 및 필터 요소가 제공된다. 제1 태양에서, 필터 요소는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 탄소 블록과, 탄소 블록이 고정되며 핸들을 포함하는 단부 캡 - 여기서, 상기 핸들은 탄소 블록의 제2 표면과 유체 연통하며 제2 표면을 단부 위치와 작동식으로 연결하는 통로를 형성함 - 과, 탄소 블록을 둘러싸며 개방부를 포함하고 단부 캡에 작동식으로 연결되는 시라우드(shroud) - 여기서, 상기 탄소 블록의 제1 표면 중 적어도 일부는 시라우드의 개방부와 유체 연통함 - 를 포함한다.
하나 이상의 실시예에서, 탄소 블록은 활성탄 및 결합제를 포함한다. 일 실시예에서, 결합제는 중합체이다. 상세한 실시예에서, 중합체는 초고분자량 폴리에틸렌이다.
다른 실시예에서, 시라우드는 단부 캡과 일체이다.
다른 태양에서, 필터 요소 및 압력 용기를 포함하는 유체 여과 시스템이 제공된다. 압력 용기는 입구 포트를 포함하며, 상기 입구 포트는 시라우드에 인접하여 유체가 입구 포트를 통해 유동할 때 유체가 시라우드와 접촉하여 유동 방향이 변경되며, 입구 포트는 탄소 블록의 제1 표면과 유체 연통한다. 일 실시예에서, 단부 캡은 결합 레지(ledge)를 추가로 포함하며, 압력 용기는 결합 캠 견부를 추가로 포함하여, 결합 레지와 결합 캠 견부는 필터 요소를 압력 용기에 연결하는 맞물림부(interlock)를 형성한다.
추가의 태양은 저장조와, 저장조 내에 고정된 압력 용기와, 압력 용기에 작동식으로 연결된 필터 요소와, 저장조에 고정된 뚜껑을 포함하며, 뚜껑이 뚜껑과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 정상 작동 위치를 갖는 도어를 포함하고, 필터 요소가 부적절하게 설치된 때 필터 요소와 도어 사이의 간섭이 도어가 정상 작동 위치에 있게 되는 것을 방지하는 유체 여과 시스템을 제공한다.
일 실시예에서, 필터 요소는 핸들을 포함하고, 도어는 도어가 정상 작동 위치에 있을 때 핸들의 적어도 일부가 채널 내에 위치되도록 그리고 필터 요소가 부적절하게 설치된 때 필터 요소와 채널 사이의 간섭이 도어가 정상 작동 위치에 있게 되는 것을 방지하도록 구성된 채널을 포함한다.
본 발명의 많은 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련된 상세한 설명 및 청구의 범위를 포함하는 본 명세서의 나머지 부분을 고려하면 당업자에게 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 동일한 도면 부호가 동일한 특징부를 나타내는 여러 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 여과 시스템의 일 실시예의 개략 등각도.
도 2는 본 발명에 따른 필터 요소의 일 실시예의 개략 등각도.
도 3은 도 2의 필터 요소의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 압력 용기의 일 실시예의 단면도.
도 5는 압력 용기 내로 부분적으로 삽입된 필터 요소의 부분적으로 단면으로 도시된 개략 등각도.
도 6은 압력 용기 내로 완전히 삽입된 필터 요소의 개략 등각도.
도 7A는 용기 뚜껑이 그 상에 작동식으로 위치되어 있으며 필터 요소 저장조 뚜껑이 개방 위치로 도시되어 있는, 본 발명에 따른 액체 여과 시스템의 일 실시예의 개략 등각도.
도 7B는 용기 뚜껑이 그 상에 작동식으로 위치되어 있으며 필터 요소 저장조 뚜껑이 적절한 폐쇄 위치로 도시되어 있는, 본 발명에 따른 액체 여과 시스템의 일 실시예의 개략 등각도.
도 7C는 용기 뚜껑이 그 상에 작동식으로 위치되어 있으며 필터 요소 저장조 뚜껑이 부분적으로 부적절한 개방 위치로 도시되어 있는, 본 발명에 따른 액체 여과 시스템의 일 실시예의 개략 등각도.
본 발명의 여러 예시적인 실시예를 설명하기 전에, 본 발명은 하기의 설명에 기술된 구성 또는 공정 단계의 상세 내용으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 다른 실시예일 수 있으며, 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다.
본 발명의 여러 상이하고 구별되는 구성요소들이 있고, 각각의 구성요소는 후술하는 바와 같이 개별적으로 또는 집합적으로 사용될 수 있는, 다수의 상이하고 구별되는 실시예들을 포함할 수 있다. 개시되는 필터 요소들 중 하나 이상은 피처 정수 시스템에 사용하기 적합하다. 그리고, 필터 요소는 또한 당업자가 이해하는 바와 같이, 임의의 사용 지점(POU) 개방-토출 유형 여과 장치에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유동이 입구를 통해 압력 용기로 진입할 때 유체 유동이 필터 매체 상으로 직접 충돌하는 것을 방지하기 위해 필터 요소 구성요소의 일체형 부분으로서 배플(baffle)이 제공된다. 필터 매체 상에 직접 충돌하는 유동은 필터 매체에 대한 침식 및 손상을 일으키는 것으로 알려져 있으며, 이는 필터 매체 여과 및/또는 분리 성능, 즉 오염물 제거에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 필터 요소의 핸들은 이중 목적으로 역할한다. 먼저, 핸들은 압력 용기로부터의 필터 요소의 설치 및 제거 중에 사용자가 필터 요소를 파지하기 위한 위치를 제공한다. 대표적인 개시된 핸들은 또한, 여과된 유체가 필터 요소의 하류 측 상에서 임의의 추가의 연결부 또는 밀봉체 없이 용기 내로 직접 분배되는 경우에, 필터 매체의 내부로부터 대기로의 여과된 유체의 이동을 용이하게 하는 내부 중공 챔버를 포함한다. 추가로, 대안적인 실시예에서, 여과된 유체는 용기의 내부 중공 챔버 이외의 다른 단부 지점으로 안내될 수 있다. 예를 들어, 유체는 피처 용기와 같은 여과 시스템의 일부가 아닌 유리 또는 스포츠 물병 용기를 채우도록 필터 요소 핸들의 중공 챔버로부터 안내될 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 필터 요소가 설치 중에 여과 시스템 내에서 그의 적절한 위치에 위치되고 사용 중에 그 위치를 유지하도록 보장하는 뚜껑의 필터 시스템 내로의 통합이다. 몇몇 실시예에서, 뚜껑의 필터 요소 핸들과의 상호관계는, 필터 요소가 약 0.2 내지 약 0.69 ㎫(약 30 내지 약 100 psig) 수압 하에 있을 때, 사용 중에 필터 요소가 압력 용기로부터 결합해제되는 것을 방지하는 중요한 안전 특징을 제공할 수 있다.
다음은 본 발명에 대해 사용되는 것으로 이해될 때의 특정 용어를 정의한다.
"유체 및/또는 액체"라는 용어는 음용수, 비음용수, 산업용 액체 및/또는 유체, 또는 여과 장치를 통해 처리할 수 있는 임의의 액체 및/또는 유체를 포함하지만 이로 한정되지 않는, 필터 매체, 즉 복합 탄소 블록 필터(composite carbon block filter)를 통해 처리될 수 있는 임의의 유체 및/또는 액체를 의미한다.
"오염물"이라는 용어는 유체 또는 유체의 후속 처리 또는 사용에 대해 해로운 영향을 갖는 유체 내의 물질 또는 물체를 의미한다.
"분리"라는 용어는 유체를 다공성 구조물을 통해 유동시킴으로써 유체로부터 오염물을 제거하는 방법을 의미한다.
"여과"라는 용어는 유체를 다공성 구조물을 통해 유동시킴으로써 유체로부터 입자를 제거하는 방법을 의미한다.
"필터 매체"라는 용어는 처리되는 유체로부터의 오염물의 여과 및/또는 분리를 실제로 수행하는 재료를 의미한다. 구성 재료에 대한 제한은 없는데, 즉 필터 매체는 당업자에게 현재 공지되어 있거나 당업자에게 미래에 공지될, 여과 및/또는 분리에 사용하기에 적합한 임의의 재료로부터 제조될 수 있다.
"탄소 블록"이라는 용어는 대체로 강성인 자립식 다공성 구조물 내에 활성탄을 포함하는 필터 매체를 의미한다. 이는 외관/냄새/맛의 문제, 즉 염소, 및/또는 건강 효과 문제, 즉 낭종(cyst)을 일으키는 오염물을 제거하기 위해 수처리 응용에서 통상 사용된다. 전형적으로, 블록은 형상이 원통형이고, 중공 내부 코어를 갖는다. 유체는 전형적으로 블록의 외측으로부터 다공성 구조물을 통해 내부 코어로 유동한다. 블록은 단일 개방 단부(single open end, SOE) 종류, 즉 내부 코어가 일 단부에서만 보일 수 있는 것, 또는 이중 개방 단부(double open end, DOE) 종류, 즉 내부 코어가 블록의 양 단부에서 보일 수 있는 것일 수 있다. 본 출원의 필터 요소와 함께 사용 가능한, 대표적인 탄소 블록, 및 이를 제조하는 방법은 본 출원인의 공동 소유인, 발명의 명칭이 "복합 매체 블록을 고정된 크기로 성형하는 시스템 및 방법, 이에 의해 제조된 제품, 및 그러한 복합 블록과 함께 이용하기 위한 신규한 필터 재료"(SYSTEMS AND METHODS OF MOLDING COMPOSITE MEDIA BLOCKS TO A FIXED SIZE AND PRODUCTS PRODUCED BY SAME AND INNOVATIVE FILTER MATERIAL FOR UTILIZATION WITH SUCH COMPOSITE BLOCKS)인 2006년 3월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/785,397호, 발명의 명칭이 "필터 매체"(Filter Media)인 2007년 3월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제__/______호, 발명의 명칭이 "성형된 복합 블록을 제조하는 방법"(Methods of Making Molded Composite Blocks)인 2007년 3월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제__/______호에 개시되어 있으며, 이들의 개시 내용은 본 출원과 모순되지 않는 범위로 본 명세서에서 참조로 포함된다.
"단부 캡"이라는 용어는 필터 매체의 단부면을 밀봉하기 위해 필터 매체의 하나 또는 양 단부에 접합되는 것을 의미한다. SOE 및 DOE 필터 매체의 경우, 압력 용기에 대한 필터 매체의 부착 및 밀봉 수단을 제공하는 하나의 단부 캡이 있다. DOE 필터 매체의 경우, 유동이 내부 코어로 진입하는 것(바이패스로도 불림)을 방지하는 대향 단부에서의 제2 단부 캡이 있다. 이는 전형적으로 열가소성 재료로부터 사출 성형 공정으로 제조된다. 이러한 특정 개시 내용에서, 단부 캡은 또한 커버(헤드로도 불림) 대신에 압력 경계 표면으로서 역할하고, 압력 용기에 적용되어 압력 하에서 정위치에 유지되게 하는 특징부를 포함한다.
"배플"이라는 용어는 입구를 통해 용기로 진입하는 유체를 설치된 필터 매체 상에 직접 충돌하는 것으로부터 편향시키는 압력 용기 내에 통상적으로 위치되는 구성요소를 의미한다.
"시라우드"(shroud)라는 용어는 필터 매체의 외부 표면의 일부를 둘러싸는 재료를 의미한다. 시라우드는 단부 캡과 일체로 제조될 수 있거나 별도의 구성요소일 수 있다. 전형적으로, 열가소성 재료로부터, 사출 성형, 압출, 회전 성형 또 는 취입 성형 작업으로 제조된다. 이러한 특정 개시 내용에서, 시라우드는 유동이 압력 용기의 측벽 내에 위치된 입구를 통해 압력 용기로 진입할 때 필터 매체를 보호하기 위한 배플로서 작용한다.
"핸들"이라는 용어는 필터를 설치 및 제거하기 위해 사용자가 파지하는 단부 캡의 특징부를 의미한다. 이러한 특정 개시 내용에서, 핸들은 또한 유동을 필터 매체로부터 용기로 연통시키는 역할을 한다.
"필터 요소"라는 용어는 유닛으로서 판매되고, 기능하며, 그리고 설치/제거되는, 필터 매체, 단부 캡, 밀봉체, 시라우드 및 임의의 다른 부분의 조합을 지칭한다.
"라인 압력"이라는 용어는 대기압보다 높은 배관 내의 압력을 의미한다. 이는 전형적으로 "psig"의 단위로 측정된다.
"입구 연결부"라는 용어는 유체가 압력 용기로 진입하는 위치를 의미한다.
"출구 연결부"라는 용어는 유체가 압력 용기를 빠져 나가는 위치를 의미한다.
"압력 용기"라는 용어는 필터 요소가 설치되어, 대기압보다 높은 압력 하에서 유체를 유지하도록 의도될 때 필터 요소를 수용하는 구조적 구성요소를 의미한다. 통상적으로, 압력 용기는 섬프(보울(bowl) 또는 하우징으로도 불림) 및 커버(헤드로도 불림)로 구성된다. 압력 용기는 섬프 또는 커버 내에 위치될 수 있는, 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구 연결부를 포함한다. 이러한 특정 개시 내용에서, 압력 용기는 커버 구성요소로서 역할하는 단부 캡과 조합된 성형된 섬프 를 포함한다.
"필터 시스템"이라는 용어는 압력 용기 및 필터 요소를 포함하는 시스템을 의미한다.
"사용 지점(POU) 개방 토출 필터 시스템"이라는 용어는 여과된 유체가 본질적으로 대기압으로 토출되는 사용 지점에 위치된 필터 시스템을 의미한다. 시스템은 오프 모드(off mode) 동안 라인 압력을 받지 않는다. 그 예에는 수전 단부 필터, 카운터톱 필터 및 피처 필터가 포함된다.
"인라인 필터 시스템"이라는 용어는 필터 시스템 하류의 파이프 또는 튜브에서 가압(라인 압력으로도 불림)되는 배관 시스템 내에 위치된 필터 시스템을 의미한다.
"용기"라는 용어는 유체를 유지하는 능력을 갖는 구조물, 즉 병, 캔, 피처, 또는 임의의 다른 수단을 의미한다. 용기는 필터 시스템과 일체일 수 있거나 별도의 구성요소일 수 있다.
"피처"라는 용어는 여러 번 공급할 액체, 예를 들어 물을 유지하는 용기를 의미한다.
"스포츠 물병"이라는 용어는 계속 활동하는 사람이 휴대가능한 용기를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 여과 시스템의 일 실시예를 도시한다. 액체 여과 시스템(10)의 실시예는, 적어도 하나의 개방부(14)를 가지며 필터 유닛 저장조(16), 피처 핸들(18) 및 필터 요소(20)를 수용하는 압력 용기(30)를 형성하는 용 기 또는 피처(12)를 포함하며, 피처, 피처 핸들 및 압력 용기는 통상의 것이다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 이러한 특정 실시예에서, 필터 유닛 저장조(16)는 피처(12)의 내부 공간에 의해 형성되고, 이때 필터 저장조(16)는 내부에 필터 요소(20) 및 압력 용기(30)를 수용하도록 특별하게 설계된다. 피처(12)는 액체가 피처의 내부로부터 그의 외부의 위치로 이동되게 하기 위한 주둥이(24)를 포함한다. 압력 용기(30)에 액체 공급원을 작동식으로 상호연결하기 위한 연결 구조물(36), 예를 들어 신속 연결 호스가, (도시 안된) 액체 공급원으로부터 유동하는 유체가 먼저 압력 용기(30) 내로, 그 다음 필터 요소(20)를 통해 그리고 마지막으로 필터 유닛 저장조(16), 저장 격실, 또는 최종 사용 지점으로 안내되도록, 압력 용기(30)에 작동식으로 연결된다.
도 7A를 참조하면, 피처 뚜껑(22)은 필터 유닛 저장조(16)와 작동식으로 접속하고 피처(12)의 개방 상부 부분을 작동식으로 밀봉하도록, 선택적으로 작동식으로 설계된다. 도 7A, 도 7B 및 도 7C에 도시된 바와 같이, 피처 뚜껑(22)은 본 명세서에서 후술될 바와 같이, 필터 저장조(16)에 대한 접근을 제공하기 위해, 필터 요소 뚜껑(26)으로도 지칭될 수 있는 도어를 포함한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 요소(20)는 핸들(38)이 그 상에 위치된 단부 캡(40), 배플로서 역할하는 시라우드(42), 및 중공 내부 부분(47)이 그 내에 작동식으로 위치된 탄소 블록(44)을 포함한다. 결합 레지(고정 이어부(locking ear)로도 알려짐)(60)가 필터 요소(20)를 압력 용기(30) 내에 견고하게 보유시키기 위해 압력 용기(30)의 결합 캠 견부(32, 도 4)와 접속하여 상호작용하 도록 설계된다. O-링으로도 불리는 밀봉체(57)가 조립 시에 필터 요소(20)와 압력 용기(30) 사이의 완전한 밀봉을 보조한다. 단부 캡(40) 및 시라우드(42)는 서로 작동식으로 연결된다. 일 실시예에서, 시라우드(42)는 단부 캡과 일체로 형성된다.
도 4 및 도 5는 필터 요소(20)를 내부에 작동식으로 수용하도록 설계된 압력 용기(30)를 도시한다. 압력 용기(30)는 압력 용기(30) 내로부터 필터 요소(20)의 작동식 위치설정 및 제거를 제공하기 위한 결합 캠 견부(32)를 포함한다. 압력 용기(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 연결 구조물(36)을 사용하여 라인 압력 하에서 외부 공급원으로부터 액체, 예컨대 물을 수용하기 위한 입구 포트(46)를 또한 포함한다. 도 3에 도시된 시라우드(42)는 액체 유동이 압력 용기의 측면에 작동식으로 위치된 입구 포트(46)를 통해 압력 용기(30)로 진입할 때 필터 매체를 보호하기 위한 배플로서 작용한다. 시라우드(46)의 존재는 입구 포트(46)를 통한 액체의 유동 방향을 변경시킨다. 시라우드(42)의 개방부(52)가 필터 매체(44)와 유체 연통한다. 필터 매체(44)의 중공 내부(47)가 물과 같은 여과된 액체를 수용한다.
액체 여과 시스템은, 유동이 입구를 통해 압력 용기로 진입할 때의 유체 유동이 필터 매체 상으로 직접 충돌하는 것이 실질적으로 방지되는 점에서, 필터 매체가 액체 여과 시스템 내에 작동식으로 위치된 필터 요소 내에 작동식으로 위치될 때 필터 매체에 대한 손상이 실질적으로 방지되는 방식으로 설계된다. 시라우드가 배플로서 작용하도록 그 위치에 위치되지 않으면, 필터 매체와 직접 충돌하는 유동 은 필터 매체에 대한 침식 및 손상을 가장 일으키기 쉽다.
본 발명의 많은 특징 중에서, 하나는 압력 용기(30)로부터 개방부(52) 내로 그리고 필터 요소 출구(50)로의 내부 유체 처리 유동 경로이다. 도 2 내지 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 압력 하의 외부 공급원으로부터의 유체는 압력 용기 입구 포트(46)에서 압력 용기(30)로 진입하고, 이때 유체는 시라우드(42) 상에 충돌하고 단부 캡(40)으로부터 대향한 단부(52)에 작동식으로 위치된 시라우드(42)의 개방부(52)를 향해 유동하도록 가압된다. 이 지점에서, 유체는 필터 매체(44), 즉 탄소 블록과 접촉하고, 내부에 수용된 필터 매체를 통과하며, 필터 매체의 중공 부분(47)으로 진입하고, 중공 부분(47)은 핸들(38)의 중공 부분(55)과 유체 연통하여, 그럼으로써 이제 여과된 액체가 핸들(38) 내에 작동식으로 위치된 출구(50)를 거쳐 최종 위치, 예를 들어 용기, 피처, 스포츠 물병으로 운반될 수 있게 된다.
도 3, 도 5 및 도 6에 명확하게 도시된 바와 같이, 통상의 압력 용기 커버(헤드) 대신에 압력 경계 표면으로서 또한 역할하는 단부 캡(40)은 탄소 블록(44)의 중공 부분(47)과 유체 연통하는 중공 부분을 포함한다. 압력 용기(30)와 필터 요소(20)가 도 6에 도시된 바와 같이 조합되면, 이들은 본 발명의 필터 시스템의 실시예를 형성한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 핸들(38)의 제1 단부(53)가 제2 단부(54)보다 약간 길고, 탄소 블록(44)의 중공 부분(47)과 유체 연통하는 중공 부분(55)을 수용한다. 핸들(38)의 제2 단부(54)는 필터 요소(20)가 압력 용기(30) 내에 적절하게 위치되는 것을 보장하도록 압력 용기(30) 상에 작동식으로 위치된, 도시된 바와 같은 회전 제한 구조물(56)과 작동식으로 상호작용하여, 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 필터 요소(20)의 결합 레지(60)와 압력 용기(30) 또는 이에 작동식으로 연결된 기타 구조물이 필터 요소(20)를 압력 용기(30) 내에 적절하게 고정시키게 하기 위해 핸들(38)의 더 긴 제1 단부(53)가 그러한 위치에 있게 된다. 이러한 배향 특징은 또한 필터 요소가 부적절하게(예를 들어, 회전에서 180도 벗어나) 설치될 수 없으므로 단부 캡으로부터 유동하는 유체가 항상 용기 내로 적절하게 안내되는 것을 보장한다.
본 발명의 액체 여과 시스템의 하나의 추가의 설계 특징은 외부 공급원으로부터 액체 여과 시스템의 용기 부분으로 액체를 이송하기 위한 비교적 간단한 수단의 통합이다. 이러한 설계 특징은 다른 사용 지점(POU) 여과 시스템에 비해 액체 필터 요소를 액체 여과 시스템 내의 그의 위치로부터 설치 및 제거하는 데에 필요한 단계의 수를 상당하게 최소화하고 그리고/또는 힘(또는 토크)의 크기를 상당하게 감소시킨다.
대표적인 일례에서, 본 발명의 시스템은 압력 용기로부터 필터 요소를 설치 또는 제거하기 위해 조작자가 단지 한 단계, 즉 필터 요소를 압력 용기 내에 끼워지도록 회전시키고 필터 요소를 압력 용기로부터 제거되도록 반대 방향으로 회전시키기 위해 필터 요소를 비트는 단계를 수행하도록 요구한다.
본 발명의 많은 실시예 중에서, 필터 요소가 압력 용기(30) 내에 적절하게 안착되는 것을 확실하게 보장하기 위한 구조물을 갖는 실시예가 있다. 도 7A 내지 도 7C에 도시된 바와 같이, 도어(26)는, 단부 캡이 압력 용기에 대해 적절하게 위 치되면, 단부 캡의 핸들과 작동식으로 접속하도록 그 상에 작동식으로 위치된 채널(70)을 포함한다. 도 7B에 도시된 바와 같이, 필터 요소(20)가 압력 용기(30) 내에 적절하게 위치된 때, 도어(26) 상에 작동식으로 위치된 채널(70)은 단부 캡(40)의 핸들(38)과 상호작용하여 단부 캡 핸들(38)은 뚜껑이 적절하게 폐쇄되는 것을 방해하지 않는다.
도 7C에 도시된 바와 같이, 필터 요소가 압력 용기(30) 내에 적절하게 위치되지 않은 때, 도어(26) 상에 작동식으로 위치된 채널(70)은 단부 캡 핸들(38)과 작동식으로 상호작용하여, 단부 캡 핸들(38)은 도어가 적절하게 폐쇄되는 것을 방해하며(즉, 간섭을 생성함), 그럼으로써 최종 사용자에게 필터 요소가 압력 용기 내에 적절하게 고정되지 않았다는 지시를 제공한다.
특정 구조가 필터 유닛 핸들 위치설정 기능을 예시하기 위해 사용되었지만, 동등하게 효과적인 많은 다른 잠재적으로 효과적인 구조 및/또는 기술이 있고 본 발명의 발명자는 이러한 기능을 수행하도록 작동하는 모든 그러한 구조 및 미래에 개발될 수 있는 임의의 다른 구조 또는 수단을 포함시키려고 한다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 하나 이상의 실시예에서, 압력 용기로부터의 필터 요소의 설치 및 제거는 바람직하게는 단일 밀봉체만이 필터 요소에서 필요로 하는 상태에서 회전 작용에 의해 행해진다. 필터 요소가 처음 압력 용기 내로 위치된 때, 필터 요소 밀봉체는 압력 용기 내에서 완전히 결합 및 압축되지 않으며, 따라서 효과적으로 밀봉하지는 않을 것이다. 그러므로, 최종 사용자가 압력 용기로의 압력 공급을 개시 하려고 하면, 현저한 누출이 있겠지만, 필터 요소는 분리되어 사용자에 대한 잠재적인 상해를 일으키지는 않을 것이다. 필터가 회전될 때, 필터 요소 상의 고정 탭과 압력 용기가 결합하고, 캠 형상으로 인해, 필터 요소는 압력 용기 내로 축방향으로 당겨진다. 필터 요소의 압력 용기 내로의 축방향 이동은 밀봉체가 압력 용기 내에서 결합 및 압축되게 하여, 유체 누출을 방지한다.
또한, 전술한 바와 같이, 가능한 대표적인 일례는 유체 공급원과 여과 시스템 내의 압력 용기 앞 사이의 위치에 작동식으로 위치된 정상적으로는 폐쇄되는 차단 밸브를 개방시키기 위해 커버가 완전 폐쇄 위치에 있어야 하는 상태를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "소정 실시예", "하나 이상의 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에서의 "하나 이상의 실시예에서", "소정 실시예에서", "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 구의 출현은 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 언급하지는 않는다. 또한, 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 발명이 본 명세서에서 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 본 발명의 원리 및 적용을 예시한다는 것을 이해하여야 한다. 다양한 수정 및 변형이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명의 방법 및 장치에 대해 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발 명은 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 수정 및 변경을 포함하고자 한다.
Claims (17)
- 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 탄소 블록과,탄소 블록이 고정되며 핸들을 포함하는 단부 캡 - 여기서, 상기 핸들은 탄소 블록의 제2 표면과 유체 연통하며 제2 표면을 단부 위치와 작동식으로 연결하는 통로를 형성함 - 과,탄소 블록을 둘러싸며 개방부를 포함하고 단부 캡에 작동식으로 연결되는 시라우드 - 여기서, 상기 탄소 블록의 제1 표면 중 적어도 일부는 시라우드의 개방부와 유체 연통함 -를 포함하는 필터 요소.
- 제1항에 있어서, 탄소 블록은 활성탄 및 결합제를 포함하는 필터 요소.
- 제1항에 있어서, 시라우드는 단부 캡과 일체인 필터 요소.
- 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 탄소 블록과,탄소 블록이 고정되며 핸들을 포함하는 단부 캡 - 여기서, 상기 핸들은 탄소 블록의 제2 표면과 유체 연통하며 제2 표면을 단부 위치와 작동식으로 연결하는 통로를 형성함 - 과,탄소 블록을 둘러싸며 개방부를 포함하고 단부 캡에 작동식으로 연결되는 시 라우드 - 여기서, 상기 탄소 블록의 제1 표면 중 적어도 일부는 시라우드의 개방부와 유체 연통함 - 를 포함하는 필터 요소, 및입구 포트 - 여기서, 상기 입구 포트는 시라우드에 인접하여, 유체가 입구 포트를 통해 유동할 때 유체가 시라우드와 접촉하여 유동 방향이 변경되며, 입구 포트는 탄소 블록의 제1 표면과 유체 연통함 - 를 포함하는 압력 용기를 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제4항에 있어서, 단부 캡은 결합 레지를 추가로 포함하며, 압력 용기는 결합 캠 견부를 추가로 포함하여, 결합 레지와 결합 캠 견부는 필터 요소를 압력 용기에 연결하는 맞물림부를 형성하는 유체 여과 시스템.
- 제4항에 있어서, 압력 용기는 필터 요소가 압력 용기에 대해 적절하게 배향되는 것을 보장하도록 구성된 제한 구조물을 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제5항에 있어서, 압력 용기는 필터 요소가 압력 용기에 적절하게 연결되는 것을 보장하도록 구성된 제한 구조물을 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제4항에 있어서, 필터 요소와 압력 용기의 적절한 연결을 보장하기 위한 수단을 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제5항에 있어서, 필터 요소와 압력 용기의 적절한 연결을 보장하기 위한 수단을 포함하는 유체 여과 시스템.
- 저장조와,저장조 내에 고정된 압력 용기와,압력 용기에 작동식으로 연결된 필터 요소와,저장조에 고정된 뚜껑을 포함하며,뚜껑은 뚜껑과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 정상 작동 위치를 갖는 도어를 포함하고,필터 요소가 부적절하게 설치된 때, 필터 요소와 도어 사이의 간섭은 도어가 정상 작동 위치에 있게 되는 것을 방지하는 유체 여과 시스템.
- 제10항에 있어서, 필터 요소는 핸들을 포함하고, 도어는 도어가 정상 작동 위치에 있을 때 핸들의 적어도 일부가 채널 내에 위치되도록 그리고 필터 요소가 부적절하게 설치된 때 필터 요소와 채널 사이의 간섭이 도어가 정상 작동 위치에 있게 되는 것을 방지하도록 구성된 채널을 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제10항에 있어서, 필터 요소는,제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 탄소 블록과,탄소 블록이 고정되며 핸들을 포함하는 단부 캡 - 여기서, 상기 핸들은 탄소 블록의 제2 표면과 유체 연통하며 제2 표면을 단부 위치와 작동식으로 연결하는 통로를 형성함 - 과,탄소 블록을 둘러싸며 개방부를 포함하고 단부 캡에 작동식으로 연결되는 시라우드 - 여기서, 상기 탄소 블록의 제1 표면 중 적어도 일부는 시라우드의 개방부와 유체 연통함 -를 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제12항에 있어서, 탄소 블록은 활성탄 및 결합제를 포함하는 유체 여과 시스템.
- 제13항에 있어서, 결합제는 중합체인 유체 여과 시스템.
- 제14항에 있어서, 중합체는 초고분자량 폴리에틸렌인 유체 여과 시스템.
- 제10항에 있어서, 압력 용기는 입구 포트를 포함하며, 상기 입구 포트는 시라우드에 인접하여 유체가 입구 포트를 통해 유동할 때 유체가 시라우드와 접촉하여 유동 방향이 변경되며, 입구 포트는 탄소 블록의 제1 표면과 유체 연통하는 유체 여과 시스템.
- 제11항에 있어서, 압력 용기는 입구 포트를 포함하며, 상기 입구 포트는 시라우드에 인접하여 유체가 입구 포트를 통해 유동할 때 유체가 시라우드와 접촉하여 유동 방향이 변경되며, 입구 포트는 탄소 블록의 제1 표면과 유체 연통하고, 탄소 블록은 활성탄 및 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 유체 여과 시스템.
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