KR20120125661A - 긴급 단절 교체식 정수기 조립체 - Google Patents

Abstract

외부 공급원으로부터의 물을 여과하기 위한 필터 조립체는 매니폴드 조립체 및 필터 카트리지를 구비한다. 필터 카트리지는 카트리지 결합 수단을 구비하고 매니폴드는 매니폴드 결합 수단을 구비한다. 카트리지 결합 수단과 매니폴드 결합 수단은 필터 카트리지를 매니폴드 조립체에 착탈식으로 부착하기 위해 협력적으로 인터페이스 결합된다. 매니폴드 조립체로부터 카트리지 필터가 제거되는 동안 카트리지 결합 수단과 매니폴드 결합 수단은 유지 관계로 배향되며, 카트리지 결합 수단과 매니폴드 결합 수단이 유지 관계에 있는 동안 카트리지 필터 내의 일체의 분포된 압력이 통기된다.

Description

긴급 단절 교체식 정수기 조립체{HOT DISCONNECT REPLACEABLE WATER FILTER ASSEMBLY}

관련 출원

본 출원은, 2001년 7월 30일자로 출원된 미국 가출원 제60/308,757호를 우선권 주장하고 2002년 7월 24일자로 출원된 발명의 명칭이 "긴급 단절 교체식 정수기"인 동시계속 미국 특허 출원 제10/202,290호의 일부계속 출원이며, 2004년 4월 5일자로 출원된 발명의 명칭이 "긴급 단절 교체식 정수기 조립체"인 동시계속 미국 가출원 제60/559,593호를 우선권 주장하고 그 일부계속 출원이며, 상기 출원의 각각은 본 명세서와 모순되지 않는 정도로 본원에 원용된다.

본 발명은 일반적으로 정수기와 같은 가정용 및 상업용 여과 제품 분야에 관한 것이다. 필터 조립체는 물, 오일, 생물학적 제제, 맥주, 와인, 기타 음료, 기타 소모성 액체 등과 같은 광범위한 유체중 임의의 것을 여과하는데 사용될 수 있다. 필터 조립체는 일반적으로 본 명세서에 기초하여 다른 용도에 사용될 수 있지만 편의상 하기 논의는 정수에 초점이 맞춰진다.

사용 지점 설치형(point-of-use) 정수 시스템과 같은 정수기 조립체는 가정용 및 상업용 환경에서 점차 보편화되고 있다. 이들 형태의 시스템에는 물의 맛과 상태의 개선에 추가적으로 여러가지 장점이 존재한다. 원수(原水)가 자치적으로 처리되는 상황에서, 사용 지점 설치형 시스템은 바람직하지 않은 미생물 오염 기회가 대응적으로 감소되도록 사용 시점까지 물이 자치 단체에 의해 부여된 살균 특성을 유지할 수 있게 해준다. 이들 사용 지점 설치형 정수 시스템은 또한 원수의 특정한 특성을 처리하도록 개별 맞춤될 수 있다.

가정용 및 상업용 환경에서의 사용 지점 설치형 정수 시스템의 한가지 단점은 이 시장에 시스템을 수납하기 위해 이용될 수 있는 제한된 공간에 맞도록 설계되어야 한다는 점이다. 설계가 콤팩트하고 신중하게 이루어져야 하므로, 이 시스템은 사용 및 소모된 필터 요소의 빈번하고 용이한 교체가 가능하도록 설계되어야 한다. 가정용 및 상업용 시장에서의 사용자의 대부분은 압축 시스템과 함께 일하는 것의 잠재적 위험에 익숙하지 않을 수 있기 때문에, 정수 시스템은 또한 사용자의 안전을 염두에 두고 설계되어야 한다.

이를 위해서는, 사용 지점 설치형 정수 시스템에 사용되는 필터의 정상 작동 중에, 필터 조립체의 원치않는 누설 및 이어지는 결합해제를 막기 위해 필터 카트리지가 필터 매니폴드로부터 자동 결합해제, 즉 사용자 개입 없이 단절될 가능성이 없어야 하며, 또한 필터 조립체의 구조적 파손 시점을 넘어서는 증대된 압력 조건이 발생할 경우 상기 조립체를 안전하게 단절할 수 있어야 한다. 추가로, 사용 지점 설치형 정수 시스템에 사용되는 필터 카트리지를 이 시스템에 사용되는 필터 매니폴드로부터 결합해제하는 작용은 또한 사용 지점 설치형 정수 시스템 사용자에 대한 손상 또는 부상 위험을 감소시키기 위해 일체의 초과 압력을 제어식으로 감압시킬 수 있어야 한다.

본 발명의 정수기 조립체는 가정용 및 상업용 시장에서의 상기 요건을 충족한다. 일반적으로, 정수기 조립체의 대표적 실시예는, 정수기 내의 압력이 대기 압력과 평형을 이루게 될 때 카트리지 조립체가 매니폴드 조립체로부터 급격히 비의도적으로 분리되는 것을 적어도 견뎌내고 바람직하게는 방지하기 위해 상호연결 설계를 갖는 카트리지 조립체 및 매니폴드 조립체를 포함한다. 일반적으로, 카트리지 필터를 매니폴드와 결합하기 위한 개선된 설계는, 필터가 매니폴드로부터 완전히 결합해제되기 전에 필터의 주위 분위기로의 통기(venting)를 포함한다. 본원에 개시된 일부 대표적 실시예에서, 필터 조립체는 필터 카트리지를 매니폴드와 결합하기 위한 개선된 결합 기구를 포함하며, 개선된 결합 기구의 대표적 실시예는 동등한 효과적 결합을 수행하는 나선형 나사 및 등가물을 포함한다. 추가적 또는 대체적 대표 실시예에서, 결합 기구는 두 개의 결합 구조를 갖는 구조물을 포함하며, 제1 구조는 유동 채널이 매니폴드로부터 필터를 통과하고 매니폴드로 복귀하는 유동을 제공하는 완전히 결합된 구조이고, 제2 구조는 필터 카트리지가 매니폴드와 안정적으로 결합되지만 필터가 주위 압력으로 통기되는 부분 결합된 구조이다.

본 발명의 하나의 대표적인 필터 카트리지는 대표적 매니폴드 조립체에 쉽게 작동적으로 연결되는 대표적 카트리지 상부 부재 및 대표적 카트리지 필터 하우징을 포함한다. 대표적 카트리지 상부 부재는 예를 들어 스핀 또는 초음파 용접이나 접착제 사용과 같은 적절한 수단 및 그 필요한 기능을 충분히 수행하는 다른 등가의 수단을 통해서 대표적 카트리지 필터 하우징에 영구적으로 부착된다. 일부 바람직한 실시예에서는, 대표적 카트리지 조립체와 대표적 매니폴드 조립체 사이에 이러한 작동적 연결을 달성하는데 있어서, 적어도 하나의 시일은 대표적 카트리지 조립체와 대표적 매니폴드 사이에 수밀한(watertight) 시일을 제공한다. 또한, 나란히 작동적으로 배치되는 적어도 두 개의 시일은 여과되지 않은 입구 물과 여과된 출구 물 사이에 수밀한 시일을 제공하여 그 사이에서의 오염을 방지한다. 다른 대표적인 실시예에서, 수밀한 시일은 여과되지 않은 물과 여과된 물을 상호 격리하고 주위 환경으로부터 격리하기 위해 다른 적절한 구조로 배치될 수 있다.

매니폴드 조립체 및 연관된 작동 연결되는 카트리지 상부 조립체의 일부 대표적 실시예의 일 태양은, 매니폴드 조립체에 대한 카트리지 조립체의 교체 도중에 매니폴드 조립체에 공급되는 가압수가 자동적으로 확실히 차단되고 매니폴드 조립체로부터 카트리지 조립체의 단절 도중에 부드러운 결합해제가 가능하도록 필터 조립체 내의 일체의 잔류 압력이 충분히 통기되는 구조를 포함한다. 따라서, 공급 수가 차단된 후에 하지만 카트리지 필터 조립체가 매니폴드 조립체로부터 결합해제되기 전에 이러한 통기를 제공하기 위해 카트리지 상부 조립체의 수용체 웰(receiver well)의 측벽 주위에는 하나 이상의 감압 포트가 이격 배치될 수 있으며, 결과적으로 사용자에 대한 안전성이 증가된다.

다른 태양에서, 본 발명의 대표적인 필터 조립체는 대표적 카트리지 필터 조립체가 통상적인 작동 조건 하에서 정상 작동 중에 대표적 매니폴드 조립체로부터 예기치 않게 단절될 가능성을 완전히는 아니지만 적어도 본질적으로 제거하는 능력을 갖는다. 따라서, 일부 대표적인 실시예에서, 본 발명은 대표적 매니폴드 조립체 결합 기구 상의 협력적 대표 오목부와 작동적으로 인터페이스 결합되어 이 고유 단절 현상에 대한 억지력을 제공하는 대표적 로킹 태브를 대표적 카트리지 상부 조립체 상에 포함한다. 또한, 대표적 로킹 태브는, 조립체 또는 근처 물체에 손상을 줄 수 있는 필터 조립체 내부 압력의 증가가 발생할 경우 대표적 필터 조립체가 선택적으로 단절될 수 있도록 구성될 수 있다. 이들 로킹 태브의 설계는 하기에서 추가로 설명하듯이 증가된 내부 압력 조건의 다양한 레벨에 선택적으로 반응하도록 변형될 수 있다.

정수기의 설치 또는 예를 들어 사용 지점 설치형 정수 시스템으로부터의 제거 도중에, 사용자는 예를 들어 회전가능하거나 슬라이딩가능한 힘과 같은 힘을 필터 하우징에 인가한다. 일부 대표적인 실시예에서, 필터 단부 캡에 설치된 상호연결 램프(ramp)는, 필터와 매니폴드가 램프 조립체에서 슬라이드가능하게 결합 또는 결합해제되도록 워터 매니폴드의 내부 램프 조립체와 인터페이스 결합하도록 구성된다. 필터와 매니폴드가 결합되거나 결합해제됨에 따라, 필터 단부 캡 상의 몰딩된 결합 램프는 필터가 설치되는지 또는 제거되는지에 따라서 매니폴드의 비여과수 유동 채널에 설치된 스프링 밸브와 접촉하거나 접촉하지 않는다. 매니폴드 상에 작동적으로 설치된 몰딩된 태브는 필터 단부 캡 상호연결 램프의 본질적으로 전체 길이가 횡단될 때까지 필터가 매니폴드로부터 단절 및 분리되는 것을 방지한다. 결합 램프에 비해 상호연결 램프의 길이를 적절히 충분하게 크기조절함으로써, 단절 도중에, 정수기 조립체는 필터와 매니폴드가 완전히 분리되기 전에 통기되어 외부 환경과 압력 평형을 달성할 수 있다. 일부 대표적인 실시예에서, 상호연결 램프보다 짧은 결합 램프는 유체 회로가 파괴되고 결국 필터에 저장된 일체의 압력 에너지가 필터의 통기구를 통해서 주위 분위기로 해방된다. 로킹 태브가 아직 결합되어 있는 동안 압력 평형에 도달하기 때문에, 단절 공정 중에 부품의 급격한 분리를 초래할 수 있는 이용가능한 에너지가 더이상 존재하지 않고 따라서 시스템 사용자의 안전성이 증가된다.

다른 대표적인 태양에서, 본 발명은 복수 단계를 갖는 램프형 상호연결 부재를 포함하는 대표적 카트리지 필터 및 대표적 필터 매니폴드를 개시한다. 예를 들면, 카트리지 필터 및 필터 매니폴드용 상호연결 부재는 다수의 각진 부분과 다수의 거의 수평적인 부분을 갖는 램프 형태를 취할 수 있고, 각진 부분은 카트리지 필터와 필터 매니폴드를 상이한 연결 단계 사이에서 이행시키는 작용을 하며, 수평 부분은 안정적인 연결 구조를 제공하는 작용을 하고, 하나의 안정적인 구조는 필터 매니폴드와 카트리지 필터의 물리적 이탈을 방지하고 카트리지 필터를 대기압으로 통기시킨다. 그러나, 회전 결합 또는 슬라이딩 결합을 갖는 다른 대표적인 실시예는 2단계 결합을 갖는 바람직한 통기를 제공할 수 있다.

다른 대표적인 태양에서, 본 발명은 외부 공급원으로부터의 물을 여과하기 위한 대표적 필터 조립체를 개시하며, 이 필터 조립체는 대표적 장치에 장착될 수 있고 외부 급수원과 유체 연통되는 대표적 매니폴드 조립체, 및 대표적 카트리지 조립체를 구비하며, 상기 카트리지 조립체는 매니폴드 조립체로부터 카트리지 조립체의 의도치 않은 급격한 결합해제를 방지하는 긴급 단절(hot disconnect)에 의해 매니폴드 조립체에 교체가능하게 유체 연결될 수 있다. 매니폴드 조립체는 여과될 급수원으로의 입구에 작동적으로 유체 연결될 수 있으며, 카트리지 상부 부재에 착탈식으로 연결되기 위한 여과수 출구 및 작동 연결 부재를 구비하고, 카트리지 필터의 설치, 제거 및 교체를 위해 카트리지 상부 부재에 회전 이동을 제공하는 매니폴드에 부착되는 장착 수단을 갖는다.

본 발명에 따르면, 기존의 대표적 매니폴드에 소정의 부착 기능을 도입하기 위해 대표적 어댑터가 사용될 수 있다. 어댑터의 사용에 의해, 기존의 매니폴드는 필터 카트리지에 대한 작동적 결합을 위해 유효 매니폴드에 연결된다. 따라서, 기존 매니폴드에 연결된 어댑터로 형성되는 작동적으로 연결된 필터 카트리지와 유효 매니폴드가 통기 및/또는 2단계 결합 기구와 같은 다양한 소정 결합 및 결합해제 기능성을 가질 수 있도록 소정의 대표적인 필터 카트리지가 어댑터에서 결과적인 유효 매니폴드에 부착될 수 있다. 일부 대표적인 실시예에서, 대표적인 카트리지 상부 부재는 대표적인 필터 카트리지와 작동적으로 연결되고 유체 입구를 가지며, 이 입구는 필터 카트리지와 유체 연통될 수 있고 어댑터 조립체 밸브와 유체 연통되며, 추가로 밀봉 수단을 가지며, 이 밀봉 수단은 필터 카트리지로의 비여과수의 입구 유동을 매니폴드 조립체의 비습윤 부분으로부터 격리시키고 카트리지 커플러 유체 출구를 가지며, 이 출구는 필터 카트리지 출구와 유체 연통되고 매니폴드 커플러 출구와 유체 연통되며 추가로 밀봉 수단을 갖고, 이 밀봉 수단은 필터 카트리지로의 비여과수의 입구 유동을 필터 카트리지로부터의 여과수의 출구 유동으로부터 격리시킨다.

다른 대표적인 태양에서, 본 발명은 카트리지 조립체에 관한 것이며, 또한 카트리지 조립체를 매니폴드 조립체로부터 결합해제하는 방법에 관한 것이다.

또 다른 대표적인 태양에서, 본 발명은 카트리지 필터와 매니폴드 조립체를 포함하는 여과 조립체에 관한 것이다. 카트리지 필터와 매니폴드 조립체는 수평 부분과 각진 부분을 교번적으로 제공함으로써 형성되는 결합 부재를 포함할 수 있으며, 상기 각진 부분은 카트리지 필터의 부착 및 매니폴드 조립체로부터의 철회를 촉진하고 상기 수평 부분은 매니폴드 조립체로부터 카트리지 필터의 때이른 단절을 방지하기 위해 유지적으로 인터페이스 결합된다.

도1은 입구 및 출구 포트를 통해서 취한 본 발명의 매니폴드 조립체 부재의 단면도이다.
도2는 도1에 수직하게 취한 본 발명의 매니폴드 조립체 부재의 단면도이다.
도3은 매니폴드 조립체의 분해 사시도이다.
도4는 매니폴드 조립체의 아래쪽 사시도이다.
도5는 카트리지 상부 부재의 평면도이다.
도6은 카트리지 상부 부재의 위쪽 사시도이다.
도7은 카트리지 상부 부재의 아래쪽 사시도이다.
도8은 그 중심을 통해서 취한 카트리지 상부 부재의 횡단면도이다.
도9는 카트리지 조립체의 분해 사시도이다.
도10은 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도11은 카트리지 필터 아교 댐의 사시도이다.
도12는 카트리지 필터 아교 댐의 평면도이다.
도13은 다단 부착 기구를 갖는 카트리지 필터의 일 실시예의 캡측 사시도이다.
도14는 도13의 카트리지 필터의 베이스측 사시도이다.
도15는 도13의 카트리지 필터의 분해 사시도이다.
도16은 도13의 카트리지 필터의 측면도이다.
도17은 도13의 카트리지 필터의 다른 측면도이다.
도18은 도13의 카트리지 필터의 캡측 단부 도시도이다.
도19는 도13의 카트리지 필터의 베이스측 단부 도시도이다.
도20은 도13의 카트리지 필터의 부분 사시도로서 필터 캡을 확대한 도면이다.
도21은 도20의 필터 캡의 캡측 사시도이다.
도22는 도13의 카트리지 필터의 부분 측면도로서 도20의 필터 캡을 확대한 도면이다.
도23은 도13의 카트리지 필터를 카트리지의 중심을 통해서 취한 단면도이다.
도24는 분배 매니폴드의 분해 사시도이다.
도25는 도24의 분배 매니폴드의 필터-연결 단부 도시도이다.
도26은 도24의 분배 매니폴드의 유입-유출-연결 단부 도시도이다.
도27은 도24의 분배 매니폴드의 측면도로서, 감춰진 구조는 가상선으로 도시한 도면이다.
도28은 도27의 28-28선상에서 취한, 도24의 분배 매니폴드의 측단면도이다.
도29는 도24의 분배 매니폴드의 측면도이다.
도30은 도29의 30-30선상에서 취한, 도24의 분배 매니폴드의 단면도이다.
도31은 도13의 카트리지 필터 및 도24의 분배 매니폴드를 포함하는 정수 시스템의 분해 사시도이다.
도32는 도31의 정수 시스템의 다른 분해 사시도로서, 매니폴드와 카트리지 필터가 부착을 위해 정렬되어 있는 상태의 도면이다.
도33은 도31의 정수 시스템의 일부 절취 측면도로서, 다단 램프 결합 기구의 일부를 도시하기 위해 매니폴드 벽의 일부가 절취된 상태의 도면이다.
도34는 다단 램프 결합 기구의 단절된 배향에서의 측면도이다.
도35는 도34의 다단 램프 결합 기구의 제1 부분-결합된 배향에서의 측면도이다.
도36은 도34의 다단 램프 결합 기구의 제2 부분-결합된 배향에서의 측면도이다.
도37은 도34의 다단 램프 결합 기구의 제3 부분-결합된 배향에서의 측면도이다.
도38은 도34의 다단 램프 결합 기구의 완전히 결합된 배향에서의 측면도이다.
도39는 도13의 카트리지 필터를 수용하도록 도1의 매니폴드 조립체를 개조하기 위한 어댑터의 측면 사시도이다.
도40은 선형 다단 상호연결 기구를 갖는 분배 매니폴드 및 카트리지 필터의 분해 사시도이다.

본 발명의 대표적인 필터 조립체 또는 사용 시점 설치형 정수 시스템은 일반적으로 도면에서 도면부호 10으로 도시된다. 필터 조립체(10)는 두 개의 주요 부품, 즉 매니폴드 조립체(12)와 카트리지 조립체(14)를 구비한다. 카트리지 조립체(14)는 추가로 세 개의 서브 부품, 즉 카트리지 상부 부재(16), 카트리지 하우징(18), 및 필터 요소(19)를 포함한다.

도1, 도2, 도3, 및 도4에 도시하듯이, 매니폴드 조립체(12)는 공통 매니폴드 본체(20)를 구비한다. 입구 카트리지 이음쇠(23)는 입구 포트(22)를 형성하는 매니폴드 조립체 본체(20)의 입구 구멍(21)에 압입된다. 입구 구멍(21)과 입구 카트리지 이음쇠(23) 사이에는 도1에 도시하듯이 갭(27)이 형성된다. 입구 포트(22)는 O-링(30) 등에 의해 갭(27)으로부터 밀봉된다. 입구 포트(22)는 튜브형 입구 유동 통로(29) 내로 좁아진다. 입구 유동 통로(29)는 밸브 웰(valve well)(42)로 이어진다. 밸브 웰(42)은 고유동(high-flow) 밸브(28)와 바이어싱 스프링(26) 양자를 수용하도록 위치설정된다. 밸브 웰(42)은 카트리지 삽입체(50)의 입구 구멍(52)(도3 참조)에 유체 작동적으로 연결된다. 고유동 밸브(28)는 밸브 웰(42) 내에 착좌되고 또한 그 내부에서 종방향으로 병진이동한다. 입구 구멍(52)은 환형 표면(37)을 가지며, 상기 환형 표면에는 바이어싱 스프링(26)이 압축해제될 때 수밀한 시일을 형성하도록 고유동 밸브(28)의 릿지(33)가 착좌한다.

도3에서, 카트리지 삽입체(50)는 두 개의 주요 섹션, 즉 확대 상부 본체 부분(54)과 제2 축소 본체 부분(56)을 갖는다. 본체 부분(56)은 상부 본체 부분(54)의 직경에 비해 상당히 축소된 직경을 갖는다. 카트리지 삽입체(50)는 도4에 도시하듯이 밀봉면(47)에서 매니폴드 조립체(12)의 베이스 조립체(43)에 작동적으로 고정 연결된다. 카트리지 삽입체(50) 및 베이스 조립체(43)는, 압축된 입구 및 출구 물을 매니폴드 조립체 본체(20)의 공동으로부터 분리시키는 개스킷(48) 등에 의해 그 내부에서 밀봉된다. 베이스 조립체(43)는 카트리지 삽입체(50)와 작동적으로 연결되며, 바람직하게는 매니폴드 조립체(20)의 출구(44)를 카트리지 삽입체(50)의 입구 구멍(52)과 유체 작동적으로 연결할 뿐 아니라 매니폴드 조립체(20)의 입구(46)를 카트리지 삽입체(50)의 출구 구멍(40)과 유체 작동적으로 연결한다.

확대 상부 본체 부분(54)은 홈(38)을 구비한다. 홈(38)은 카트리지 상부 부재(16)의 수용체 웰(106)(도6에 도시되고 후술됨) 내의 가압수를 공통 매니폴드 본체(20)의 공동으로부터 밀봉하기 위한 시일(34), 바람직하게는 O-링을 포함한다. 축소 본체 부분(56)은 추가로 한 쌍의 홈(36)을 구비한다. 이들 홈(36)은 나란히 배치되며, 수용체 웰(106) 내의 여과되지 않은 입구 물을 여과된 출구 물과 분리하기 위해 시일(32), 바람직하게는 O-링을 유지한다. 축소 본체 부분(56)은 또한 그 종방향 중심에 출구 구멍(40)이 관통 형성되어 있는 바, 이는 여과된 출구 물을 카트리지 조립체(14)로부터 이송하기 위한 것이다.

이제 도3을 참조하면, 출구 구멍(40)은 확대 상부 본체 부분(54)을 통해서 바람직하게는 원추형 돌기(59)에 의해 이어지며, 이 원추형 돌기 내에서는 여과된 출구 물이 유동한다. 원추형 돌기(59)는 그 피크 보다는 그 베이스에서 더 넓은 직경을 갖는 것이 바람직하며, 상기 베이스는 따라서 출구 유동 통로(31)와의 그 유체 결합 지점으로 좁아진다. 출구 구멍(40)은 일정 내경 유동 경로를 유지하는 것이 바람직하다. 도1에서, 유동 통로(31)는 출구 유동 통로(35)로 이어지는 대략 90°턴을 갖는다. 전과 같이, 출구 포트(24)는 매니폴드 조립체 본체(20)의 출구 구멍(39) 내에 출구 카트리지 이음쇠(25)가 압입됨으로써 형성된다. 출구 카트리지 이음쇠(25)와 출구 구멍(39) 사이에 형성되는 후속 갭(27)을 밀봉하기 위해 O-링(30)의 유사 밀봉 수단이 사용된다.

매니폴드 조립체(12)는 추가로 도3에 도시하듯이 매니폴드 후드 커넥터(60)를 사용하여 매니폴드 조립체 본체(20)에 부착되는 상부 매니폴드 후드(62)를 구비한다.

도4를 참조하면, 매니폴드 조립체 본체(20)의 아래쪽에서는 카트리지 상부 부재(16)와 작동적으로 연결되기 위한 카트리지 수용체(72)가 돌출한다. 카트리지 수용체(72)와 카트리지 상부 부재(16) 사이의 작동적 연결 기구는 카트리지 수용체(72)의 내측 여유부(margin)(73)에 배치된 내부 나선형 태브(70)를 통해서 이루어진다. 태브(70)는 내측 여유부(73) 상에 정반대로 위치한다. 이들 태브(70)는 수용체(72)의 바닥면으로부터 같은 높이로 연장되고, 여유부(73)를 따라서 대략 8°각도로 그 시점에서부터 원주의 절반 미만의 위치까지 나선형 상승한다. 이들 태브(70)의 상면(74)은 도6에 도시되고 후술되는 카트리지 상부 부재(16)의 외부 나선형 태브(104)에 대한 지지 구조물을 제공하고 그와 작동적으로 연결된다.

이제 도6 및 도7을 참조하면, 카트리지 상부 부재(16)는 부재 본체(100)를 구비한다. 부재 본체(100)는 여유부(101)를 가지며, 상기 여유부로부터 외부 나선형 태브(104)는 카트리지 수용체(72)의 내부 나선형 태브(70)와 작동적으로 연결된다. 내부 나선형 태브(70)와 같이, 외부 나선형 태브(104)는 여유부(101)를 따라서 대략 8°각도로 그 시점에서부터 원주의 절반 미만의 위치까지 나선형 상승한다. 이들 태브의 아래쪽 표면(128)은 도4에 도시된 매니폴드 조립체(12)의 내부 나선형 태브(70)의 상면(74)에 의해 지지된다. 도6 및 도7에서 알 수 있듯이, 외부 나선형 태브(104)는 내부 나선형 태브(70)와의 결합을 촉진하기 위한 램프(120)를 그 단부 지점에 갖는다.

카트리지 상부 부재 본체(100)에는 도1에 도시하듯이 매니폴드 조립체(12)의 O-링(34)으로 밀봉하기 위한 내측 여유부(112)를 갖는 내부 수용체 웰(106)이 형성된다. 이는 수용체 웰(106) 내의 비여과 입구 물과 매니폴드 조립체 본체(20)의 공동 사이에서의 유체 밀봉을 실행한다.

도5, 도6, 도7, 및 도8에 도시하듯이, 수용체 웰(106)의 바닥면에는 다수의 입구 오리피스(114)가 형성된다. 이들 오리피스(114)는 당업자가 알 수 있듯이 다른 간격 및 오리피스 개수가 사용될 수 있지만 원주방향으로 상호 등간격으로 이격된다. 이들 오리피스(114)의 명백한 특징은, 임의의 개별 오리피스의 내경이, 매니폴드 조립체(12)로부터 카트리지 조립체(14)가 결합해제될 때 내표면과 그 오리피스 내의 일체의 잔여 물 사이의 접착력이 모세관 작용을 하여 적하(dripping)를 방지할 수 있도록 설계되는 것이다. 이들 오리피스(114)는 입구 물이 카트리지 하우징(18)으로 향하게 한다.

출구 구멍(122)은 카트리지 상부 부재(16)의 중심을 통해서 형성된다. 출구 구멍(122) 내에는 여과된 물을 이송하기 위해 카트리지 삽입체(50)의 축소 본체 부분(56)이 결합된다. 카트리지 조립체(14) 내에 필터(19)를 적절하게 위치설정하기 위해 출구 구멍(122)의 아래쪽으로부터 립(124)이 돌출한다. 수용체 웰(106)의 바닥으로부터 상방으로 이중 램프(102)가 연장된다. 램프(102)중 하나 또는 다른 하나는 카트리지 상부 부재(16)가 매니폴드 조립체(12)와 작동적으로 결합하기 위한 위치로 회전 이동할 때 밸브(28)를 압축 개방하기 위해 고유동 밸브(28) 접촉면(41)과 반경방향으로 정렬한다.

각각의 나선형 태브(104)의 아래쪽 표면(128)은 매니폴드 조립체(12)의 내부 나선형 태브(70)에 설치된 협력적 오목부(109)와 작동적으로 연결되기 위한 로킹 태브(108)를 갖는다. 알 수 있듯이, 이들 로킹 태브(108)는 카트리지 조립체(14)가 매니폴드 조립체(12)와 결합되는 도중에 오목부(109)와 인터페이스 결합되어, 카트리지 조립체(14)를 적소에 로크시키고 필터 조립체(10)의 부품에 상당한 파열 방지를 제공하는 바, 즉 카트리지 조립체(14)가 매니폴드 조립체(12)로부터 예기치 않게 단절되는 것을 방지한다. 카트리지 조립체(14)가 부드러운 결합해제를 위해 소정 레벨의 수압에서 매니폴드 조립체(12)로부터 후퇴될 수 있도록 로킹 태브(108)는 각각의 오목부(109)로부터 결합해제될 것이다.

로킹 태브(108)가 없으면, 유입수 설비의 정상 압력 레벨 및 관련 진동은 서서히 매니폴드 조립체(12)로부터 카트리지 조립체(14)의 단절을 초래할 것이며, 결과적으로 누설이 발생하고 결국 매니폴드 조립체(12)로부터 카트리지 조립체(14)가 완전히 결합해제될 것이다. 도면의 대표 실시예에서의 로킹 태브(108)의 여러가지중 하나의 고유한 특징은 이들 로킹 태브가 정상 라인 압력 조건 하에서 정상 라인 압력 공차 내에서 필터 조립체의 점진적인 단절을 허용하지 않지만 필터 조립체의 구조적 강도 한계 미만의 특정 압력 조건에서 단절을 개시하도록 설계될 수 있다는 것이다. 일반적으로, 정상 라인 압력 조건은 대략 20psig(2.39bar) 내지 대략 120psig(9.28bar)의 범위이다. 이 대표 실시예에서 또한 후술하는 다른 대표 실시예에서, 필터는 대략 120psig(9.28bar) 이상의 압력에서 그리고 다른 바람직한 실시예에서는 대략 150psig(11.35bar) 내지 대략 180psig(13.42bar) 이상의 압력에서 단절되도록 설계될 수 있다. 당업자라면 이들 명백한 압력 범위 내의 추가적인 압력 범위가 고려되고 본 발명에 포함됨을 이해할 것이다. 로킹 태브(108)의 설계는, 깊은 오목부(109)와 같은 보다 진취적인 설계, 또는 얕은 오목부(109)와 같은 덜 진취적인 설계, 오목부(109)에 보다 견실하게 착석하고 로킹 태브(108)를 오목부(109)로부터 이석(unseat)시키기 위해서는 상기 덜 진취적인 설계에 비해 큰 압력을 요하는 보다 진취적인 설계가 됨으로써 이 압력 조건을 결정한다.

도4 및 도6을 참조하면, 매니폴드 조립체(12)와 카트리지 상부 부재(16)는 부품들의 정렬과 로킹 태브(108)의 결합을 나타내기 위해 정렬 마커(marker)(200, 202)를 각각 구비한다.

도7에 도시하듯이, 카트리지 상부 부재(16)는 그 본체(100)로부터 원주방향으로 연장되는 여유부(116)를 갖는다. 표면(116)의 내면(117)은 입구 오리피스(114)를 향하여 중심쪽으로 점차 경사진다. 이 경사는 표면(116) 내의 내부 공간으로부터의 보다 매끄러운 이행 및 유동 패턴을 가능하게 한다. 또한 상기 내면(117) 상에는 두 개의 용접 촉진물(118)이 존재한다. 이들 용접 촉진물(118)은 상호 정반대로 위치한다.

도6 및 도8에 도시하듯이, 수용체 웰(106)의 상측 밀봉면(112)의 둘레 주위에는 다수의 통기구(110)가 형성된다. 통기구(110)는 밀봉면(112)의 직경 주위에 등간격으로 이격되어 있다. 이들 통기구(110)는 도1에 도시하듯이 밀봉면(112)을 매니폴드 조립체 본체(20)의 내부 공동으로부터 분리한다. 알 수 있듯이, 이들 통기구(110)는 카트리지 조립체(14)가 매니폴드 조립체(12)로부터 분해되는 동안 완전히 결합해제되기 전에 카트리지 조립체(14)에 트랩된 압력을 감압시킬 수 있다. 이 압력 감압을 촉진하기 위해 수용체 웰(106)의 상부 에지(126)는 모떼기된다.

이제 도9 및 도10에 도시된 대표적 카트리지 하우징 조립체(18)를 살펴보면, 카트리지 하우징 조립체(18)는 카트리지 하우징 본체(150)와 그 부품뿐 아니라 필터 조립체(19)를 포함한다. 카트리지 하우징 본체(150)는 필터 조립체(19)의 삽입을 위해 일 단부에서 테이퍼진 원통형 하우징이다. 측방 지지체(154)는 좁은 단부로부터 내측으로 돌출하며, 본원에서는 필터 조립체(19)를 적소에 종방향으로 지지하기 위한 본체(150)의 바닥으로서 규정된다. 이 지지체(154)에 대해 동심적으로 중심조절 배치되는 것은 상향 정렬 투사체(156)인 바, 이는 또한 필터 조립체(19)를 카트리지 하우징 본체(150) 내에 지지하여 중심조절하는데 사용된다. 핸들(158)은 하우징 본체(150)의 바닥으로부터 형성되며, 카트리지 조립체(14)에 회전력을 인가하는 것을 보조하는데 사용된다.

필터(19)는 카본 필터(180) 또는 다른 형태의 필터를 포함한다. 카본 필터(180)는 결합제 중의 대략 일 미크론 입자 크기의 활성 탄소로 만들어진다. 카본 필터(180)를 형성하는 카본 블랙은 축방향 구멍(190)을 규정하는 내측 여유부(191)를 갖는다. 카본 필터(180)의 대표적인 실시예는, 축방향 구멍(190)이 필터(180)를 통해서 폭넓게 그러나 대신에 필터 매체의 일부가 축방향 구멍(190)의 단부와 정렬 투사체(156) 사이에 존재하는 지점까지 연장되는 도10에 도시한 몰딩 설계이다. 이 설계에서, 입구 물과 유체 접촉하는 필터(180)의 전체 외표면은 필터 매체로서 작용한다.

다른 대표적 대체 실시예는, 축방향 구멍(190)이 카본 필터(180)를 통해서 폭넓게 연장되는 압출 설계를 포함한다. 압출 설계는 여과되지 않은 물이 축방향 구멍(190) 내로 이동하는 것을 방지하기 위해 카본 필터(180)의 바닥에 단부 댐을 필요로 한다. 압출 실시예는 도10에 도시하듯이 카본 필터(180)를 통해서 연장되는 파선(199)에 의해 정의된다.

필터 요소(19)의 출구는 접착제(182)와 아교 댐(184)을 포함한다. 도11 및 도12에 도시하듯이, 아교 댐(184)은 추가로 디스크(185), 지지체(186), 및 출구 튜브(188)로 구성된다. 디스크(185)는 카트리지 하우징 본체(150)의 내표면의 직경보다 작은 직경을 가지며, 그 결과 도10에 환형 공간(152)으로서 도시된, 필터(180)로의 비여과수용 유동 경로가 얻어진다. 물의 유동을 촉진하기 위해, 디스크(185)의 외측 에지는 외측 에지(187)를 통해서 하향 경사진다.

디스크(185)는 추가로, 비여과수용 경로로서 이용가능한 환형 공간을 추가로 형성하는, 외측 에지(187) 주위에 등간격으로 배치되는 스페이서(189)를 구비한다. 경사진 지지체(186)는 출구 튜브(188)를 지지하기 위해 아교 댐(184)의 상면 주위에 등간격으로 이격된다. 출구 튜브(188)의 내표면은 본원에서 밀봉면(192)으로서 규정된다. 밀봉면(192)은 여과되지 않은 입구 물을 여과된 출구 물로부터 분리하기 위한 목적으로 도3에 전술한 O-링(32) 등을 수용하도록 크기 조절된다. 밀봉면(192)의 바닥은 출구면(195)으로서 규정된다. 필터 구멍(190)의 여과된 출구 물을 카트리지 삽입체(50)의 출구 구멍(40)에 작동적으로 유체 연결하기 위해 출구면(195) 내에는 출구 오리피스(194)를 규정하는 구멍이 존재한다.

도9에 도시하듯이, 카트리지 상부 부재(16)는 카트리지 하우징(150)의 내표면(196)과 여유부(116)의 결합을 통해서 카트리지 하우징 조립체(18)와 작동적으로 연결된다.

작동 시에, 외부 연결부(도시되지 않음)로부터, 비여과수는 도1의 입구 포트(22)를 통해서 입구 유동 통로(29)로 및 밸브 웰(42) 내로 유동한다. 매니폴드 조립체(12)가 카트리지 조립체(14)와 결합되지 않을 때, 바이어싱 스프링(26)은 고유동 밸브(28)에 힘을 부여하여, 이를 밸브 웰(42)로부터 카트리지 삽입체(50)의 입구 구멍(52) 내로 가압한다. 이는 밸브 웰(42)과 카트리지 삽입체(50)의 입구 구멍(52) 사이의 환형 표면(37)에서 수밀한 밀봉을 형성한다.

커플링 작업 시에, 매니폴드 조립체(12)는 후술하듯이 카트리지 조립체(14)와, 특히 카트리지 상부 부재(16)와 결합된다. 매니폴드 조립체(12)는 초기 가이드로서의 램프(120)를 사용하여 카트리지 상부 부재(16)의 외부 나선형 태브(104)를 매니폴드 조립체(12)의 내부 나선형 태브(70)와 매치업 시킴으로써 카트리지 조립체(14)와 결합된다. 작동적으로 연결되는 나선형 태브(70, 104)는 매니폴드 조립체(12)에 대한 카트리지 조립체(14)에 회전 운동이 부여될 때 매니폴드 조립체(12)를 카트리지 조립체(14)와 결합하기 시작할 것이다. 이 회전 운동은 매니폴드 조립체(12) 내로의 카트리지 조립체(14)의 종방향 변위로 이행되고, 도8에서의 출구 튜브(188)의 양 내부 밀봉면(192)을 밀봉할 뿐 아니라 카트리지 상부 부재(16)의 밀봉면(112)을 밀봉할 것이다.

매니폴드 조립체(12)의 정렬 마커(200)(도4 참조)가 카트리지 상부 부재(16)의 정렬 마커(202)(도6 참조)와 정렬될 때, 카트리지 상부 부재(16)의 램프(102)는 바이어싱 스프링(26)의 압축력에 대항하여 매니폴드 조립체(12)의 밸브 웰(42) 내에 완전히 내리눌리는 고유동 밸브(28)를 가질 것이다. 이는 전술했듯이 입구 물이 통과 유동할 수 있게 한다. 마커(200, 202)의 정렬은 또한 로킹 태브(108)가 오목부(109)와 결합한 것을 나타낸다.

정상 결합 중에, 후술하듯이, 카트리지 상부 부재(16)의 램프(102)에 의해 고유동 밸브(28)에 부여되는 축방향 힘이 밸브(28)의 본체를 통해서 전달되어, 바이어싱 스프링(26)을 압축하여, 입구 물이 입구 유동 통로(29)로부터 카트리지 상부 부재(16)의 수용체 웰(106)로 유동할 수 있게 한다.

수용체 웰(106) 내에서, 가압수는 입구 구멍(114)(도6 참조)을 통해서 도7의 내표면(117)을 따라서 강제 유동하고, 디스크(185)의 외주 주위로 도9의 외측 에지(187) 아래로 안내된다. 유동은 도10에 도시하듯이 필터(180)의 외부와 카트리지 하우징(150)의 내표면 사이에 규정된 환형 공간(152) 내로 진행된다. 필터(180)의 외부와 축방향 구멍(190) 사이의 압력 차이는 이 입구 물을 환형 공간(152)으로부터 필터를 통해서 축방향 구멍(190)으로 유동시킨다. 구멍(190)으로부터, 여과된 물은 이제 유동 제한 출구 오리피스(194)로부터 카트리지 삽입체(50)의 출구 구멍(40)을 통해서 매니폴드 조립체(12)의 출구 유동 통로(31)로 유동한다. 그곳으로부터, 여과된 물은 매니폴드 조립체(12)로부터 출구 유동 통로(35)를 통해서 출구 포트(24) 밖으로 그것에 연결된 외부 수단(도시되지 않음)으로 빠져나간다.

대체 실시예에서는 카트리지 조립체(14)와 매니폴드 조립체(12)의 상호연결을 촉진하기 위해 어댑터가 사용될 수 있다. 이러한 어댑터는 본래 서로 함께 사용하도록 설계되지 않은 필터 조립체 부품(10)의 사용을 가능하게 할 것이다.

카트리지 조립체(14)로부터 매니폴드 조립체(12)의 결합해제는, 매니폴드 조립체(12)의 정렬 마커(200)가 카트리지 상부 부재(16)의 정렬 마커(202)와 0°로 정렬된다는 정의 하에 후술하듯이 진행된다. 매니폴드 조립체(12)와 카트리지 조립체(14) 사이의 모든 상대적 회전 운동은 또한 종축을 따른 상대 운동을 제공하는 것을 알아야 한다. 카트리지 조립체(14)에 회전력이 인가되어 이를 매니폴드 조립체(12)로부터 정렬에서 0°내지 실질적으로 17°결합해제함에 따라, 로킹 태브(108)는 오목부(109)로부터 이석된다. 동시에, 바이어싱 스프링(26)의 압축력은 밸브(28)가 램프(102)를 타고 내려갈 때(도6 참조) 고유동 밸브(28)를 폐쇄시키는 작용을 한다. 밸브(28)가 하강(종방향 상대 운동)함에 따라, 릿지(33)가 환형 밀봉면(37)에 접근한다. 대략 17°의 회전시에, 바이어싱 스프링(26)은 고유동 밸브(28)의 완전히 눌린 릿지(33)를 환형 밀봉면(37)과 접촉시켜, 입구 물이 카트리지 조립체로 유동하는 것을 중단시킨다. 회전이 진행됨에 따라, 정렬에서 대략 34°에서, 밀봉면(112)은 O-링(34)으로부터 종방향으로 결합해제되기 시작하여, 통기구(110)를 주위로 개방시키고, 통기구(110)가 카트리지 조립체(14) 내의 일체의 초과 압력을 통기시킬 수 있게 한다. 매니폴드 조립체(20)로부터의 카트리지 조립체(14)의 분리가 진전됨에 따라, 정렬에서 대략 120°에서, 카트리지 조립체(14)는 매니폴드 조립체(12)로부터 완전히 결합해제될 것이다.

시스템 압력 및 진동의 정상 조건 하에서, 로킹 태브(108) 및 오목부(109)의 존재는 전술했듯이 카트리지 조립체(14)로부터 매니폴드 조립체(12)의 수동 결합해제를 필요로 할 것이다. 그러나, 태브(108)와 오목부(109)에 사용되는 진취적인 설계의 레벨에 의해 규정되는 필터 조립체 내의 초과압력 조건 시에, 내부 압력은 외부 수단의 도움 없이 로킹 태브(108)를 오목부(109)로부터 이석시키고, 전술한 부드러운 결합해제 순서를 시작한다.

도13 내지 도23을 참조하면, 필터 캡(302), 필터 매체(303), 및 필터 본체(304)를 포함하는 필터 카트리지(300)의 대표 실시예가 도시되어 있으며, 이 필터 카트리지는 2단계 결합 구조를 완성하는데 사용될 수 있다. 필터 매체(303)는 예를 들어 깊이 여과 매체, 표면 여과 매체, 모래 여과 매체, 활성탄소 여과 매체, 이온 교환 여과 매체, 교차-유동 멤브레인 여과 매체, 및 중공 섬유 여과 매체와 같은 다양한 여과 매체를 포함할 수 있다. 필터 캡(302)과 필터 본체(304)는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌과 같은 적절한 폴리머 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 필터 카트리지(300)는 예를 들어 메탈로센 변성(modified) 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 폴리머 및 코폴리머와 같은 변성 폴리올레핀 뿐 아니라, 본 명세서와 모순되지 않는 정도로 본원에 원용되는 미국 특허출원 제10/377,022호에 개시된 것과 같은 증가된 강도, 탄성, 또는 증가된 최종 연신 퍼센트와 같은 유리한 특성을 갖는 고밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌 폴리머로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 필터 캡(302)은 예를 들어 강도 또는 강성과 같은 특정 품질을 갖는 폴리프로필렌과 같은 제1 폴리머로 구성될 수 있고, 필터 본체(304)는 예를 들어 증가된 최종 연신 퍼센트 또는 증가된 연신율과 같은 상이한 설계 품질을 갖는 제2 폴리머로 구성되며, 적절한 폴리머는 메탈로센 변성 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 폴리머 및 코폴리머 뿐 아니라 고밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌 폴리머이다. 필터 캡(302)과 필터 본체(304)는 예를 들어 도15에 도시된 결합성 나사(305)와 같은 임의의 적합한 접합 기술 또는 접착제, 열 용접, 스핀 용접, 초음파 용접 등과 같은 다른 대체 접합 기술을 사용하여 작동적으로 연결된다. 필터 카트리지(300)는 일반적으로 부착 단부(306) 및 핸들링 단부(308)를 포함한다.

필터 캡(302)은 예를 들어 도13 내지 도23에 도시된 부착 램프와 같은, 한 쌍의 대향하는 동일 구성의 다단 필터 부착 부재(310a, 310b)를 포함할 수 있다. 도17, 도20 및 도21에 명백히 도시되어 있듯이, 다단 필터 부착 부재(310a)는 제1 각진 부분(312a), 제1 수평 부분(314a), 제2 각진 부분(316a), 제2 수평 부분(318a), 및 제3 각진 부분(319a)을 포함할 수 있으며, 대응적으로 다단 필터 부착 부재(310b)는 제1 각진 부분(312b), 제1 수평 부분(314b), 제2 각진 부분(316b), 제2 수평 부분(318b), 및 제3 각진 부분(319b)을 포함할 수 있다.

도18, 도20, 도21 및 도23에 명백히 도시되어 있듯이, 필터 캡(302)은 돌출 삽입 벽(320)을 포함한다. 삽입 벽(320)의 내측 림 주위에는 도면에 도시된 통기 노치에 대해 단일 통기구 또는 다른 개수의 통기 노치가 사용될 수 있지만 다수의 통기 노치(322)가 이격 배치된다. 필터 캡(302)은 추가로, 다수의 공급 관통구멍(326) 및 복귀 관통구멍(328)을 갖는 인터페이스 표면(324)을 포함한다. 도시하듯이, 인터페이스 표면(324)은 추가로 한 쌍의 아치형 킥오프 램프(330a, 330b)를 포함할 수 있다.

이제 도24 내지 도30을 참조하면, 필터 카트리지(300)와 작동상 인터페이스 결합되도록 구성된 분배 매니폴드(332)의 일 실시예가 도시되어 있다. 대체 실시예는 측부를 따라서 및/또는 필터 단부와 동일한 방향으로 분배 연결부를 가질 수 있지만, 분배 매니폴드(332)는 일반적으로 필터 단부(334) 및 분배 단부(336)를 포함한다. 대표적인 일 실시예에서, 분배 매니폴드(332)는 카트리지 필터(300)와 동일한 폴리머 재료로 구성된다. 대안적으로, 분배 매니폴드(332)는 제조의 강도, 강성, 비용 및/또는 용이함과 같은 품질에 대해 선택되는 대체 재료를 포함할 수 있다. 도26, 도29 및 도30에 도시하듯이, 분배 단부(336)는 공급수 튜브(340) 및 여과수 튜브(342)에 상호연결되기 위한 한 쌍의 튜브 커넥터(338a, 338b)를 포함한다. 도25, 도29 및 도30에 도시하듯이, 필터 단부(334)는 외벽(344), 결합면(346), 및 결합체(348)를 포함한다. 결합면(346)은 공급 밸브 조립체(349)를 작동적으로 수용하도록 구성된 공급 관통구멍(347a), 및 복귀 관통구멍(347b)을 포함할 수 있다. 공급 밸브 조립체(349)는 밸브체(349a) 및 스프링(349b)을 포함할 수 있다. 결합체(348)는 돌출 부재(350), 돌출 공급 관통구멍(351a), 돌출 복귀 관통구멍(351b), 한 쌍의 돌출 홈(352a, 352b), 한 쌍의 돌출 시일(353a, 353b), 원주 홈(354), 및 원주 시일(355)을 포함할 수 있다. 돌출 공급 관통구멍(351a), 공급 관통구멍(347a), 튜브 커넥터(338a), 및 공급수 튜브(340)에 의해 공급 유체 회로(357a)가 형성되고 돌출 복귀 관통구멍(351b), 복귀 관통구멍(347b), 튜브 커넥터(338b), 및 여과수 튜브(342)에 의해 여과된 유체 회로(357b)가 형성되도록 결합체(348)는 결합면(346)에 작동적으로 연결된다. 복귀 관통구멍(351b)은 여과수 튜브(342)와 유체적으로 상호연결되고, 공급 관통구멍(347)은 공급수 튜브(340)와 유체적으로 상호연결된다.

도25, 도28 및 도33에 도시하듯이, 필터 단부(334)는 분배 매니폴드(332)의 내부 주위 벽(359) 상에, 부착 램프로서 도시된 한 쌍의 다단 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)를 포함한다. 매니폴드 부착 부재(356a)가 제1 각진 부분(358a), 제1 수평 부분(360a), 제2 각진 부분(362a), 제2 수평 부분(364a), 및 제3 각진 부분(365a)을 포함하고 매니폴드 부착 부재(356b)가 마찬가지로 제1 각진 부분(358b), 제1 수평 부분(360b), 제2 각진 부분(362b), 제2 수평 부분(364b), 및 제3 각진 부분(365b)을 포함하도록 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)는 다단 필터 부착 부재(310a, 310b)에 대응적으로 구성된다.

여과된 물을 제공하기 위해, 필터 카트리지(300)는 도31, 도32 및 도33에 단절된 구조로 도시하듯이 분배 매니폴드(332)에 작동적으로 연결되어 여과 시스템(366)을 형성한다. 먼저, 부착 단부(306)는 도32 및 도33에 도시하듯이 필터 단부(334)와 대면하도록 배향된다. 삽입 벽(320)이 외벽(344)에 의해 규정된 내부 공간에 진입하도록 필터 카트리지(300)는 분배 매니폴드(332)쪽을 향한다. 동시에, 돌출 부재(350)가 복귀 관통구멍(328)과 정렬된다. 이 시점에서, 필터 부착 부재(310a, 310b)는 예를 들어 도34에 도시하듯이 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)에 근접 위치한다. 필터 부착 부재(310a, 310b)와 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)의 결합을 필터 부착 부재(310a) 및 매니폴드 부착 부재(356a)에 대해서만 개시 및 도시하였지만, 당업자라면 필터 부착 부재(310b) 및 매니폴드 부착 부재(356b)가 동시에 유사하게 결합됨을 알 것이다. 또한, 일부 실시예에서는 필터 부착 부재(310a)가 양 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)와 유사하게 결합되고 필터 부착 부재(310b) 역시 양 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)와 결합될 수 있도록 필터 부착 부재(310a, 310b)와 매니폴드 부착 부재(356a, 356b) 양자가 반대의 관계로 구성되는 것을 알 것이다. 일부 대체 실시예에서는, 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332)에 작동적으로 연결되어 여과 시스템(366)을 형성하기 위해 단 하나의 작동가능한 배향이 바람직한 예가 있을 수 있다. 대표적인 일 예는 예를 들어 본 명세서와 모순되지 않는 정도로 본원에 원용되는 미국 특허출원 제10/838,140호에 개시된 멤브레인 또는 중공-섬유 기초의 교차유동 여과 시스템과 같은, 필터 카트리지(300)와 함께 교차유동 여과 매체를 사용하는 여과 시스템(366)을 포함할 수 있다. 교차유동 여과 시스템과 관련하여, 카트리지 필터 및/또는 매니폴드에서의 추가적인 농축 유체 회로의 추가는, 필터 부착 부재(310a, 310b) 및 매니폴드 부착 부재(356a, 356b)가 교차유동 여과 시스템과 연관된 추가 유체 회로를 적절히 규정 및 완성하기 위하여 단일의 특정 배향으로 결합될 것을 요구할 수 있다.

도34에 도시하듯이, 필터 부착 부재(310a)와 매니폴드 부착 부재(356a)는 제1 각진 부분(312a)이 제1 각진 부분(358a)에 근접하도록 배치될 수 있다. 설치자는 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332)에 대해 회전가능하게 삽입되도록 핸들링 단부(308)를 회전가능하게 조종한다. 제1 각진 부분(312a)과 제1 각진 부분(358a)이 상호 결합함에 따라, 필터 카트리지(300)와 분배 매니폴드(332)는 함께 가까워진다. 필터 카트리지(300)가 더 회전하면, 필터 부착 부재(310a)의 제1 수평 부분(314a)과 매니폴드 부착 부재(356a)의 제1 수평 부분(360a)은 도35에 도시하듯이 밀접하게 접촉하도록 배향된다. 이는 제1 결합 스테이지와 대응하며, 안정적인 결합 위치에 있다.

필터 카트리지(300)가 더 회전함에 따라, 제1 각진 부분(312a)은 제2 각진 부분(362a)과 인터페이스 결합되고, 제2 각진 부분(316a)은 도36에 도시하듯이 제1 각진 부분(358a)과 결합되며, 따라서 돌출 시일(353a, 353b)이 복귀 관통구멍(328)을 둘러싸는 벽과 밀봉 결합하고 원주 시일(355)이 돌출 삽입 벽(320)의 내주면과 밀봉 결합하도록 필터 카트리지(300)와 분배 매니폴드(332)를 함께 더 견인한다. 필터 카트리지(300)의 지속적인 회전은 도37에 도시하듯이 제1 수평 부분(314a)을 제2 수평 부분(364a)과 미끄럼 접촉시키며, 제2 수평 부분(318a)을 제1 수평 부분(360a)과 결합시킨다. 이는 제2 결합 단계이다. 당업자라면 수평 부분들이 필터 카트리지에 가해진 표준 작동 압력에 반응하여 회전에 대한 저항을 제공한다는 점에서 거의 수평한 것을 알 것이다. 분배 매니폴드(312)에 대한 필터 카트리지(300)의 부착은 도38에 도시하듯이 제1 각진 부분(312a)이 제3 각진 부분(365a)에 대해 착좌하고 제3 각진 부분(319a)이 제1 각진 부분(358a)과 결합할 때 완성된다. 필터 카트리지(300)와 분배 매니폴드(312)가 설치된 위치에 접근함에 따라, 아치형 킥오프 램프(330a, 330b)중 하나는 스프링(349b)이 압축되고 공급 유체 회로(357a)가 진입하는 물에 대해 개방되도록 공급 밸브 조립체(349)와 결합된다. 카트리지 필터(300)의 회전이 완료되면, 카트리지 필터(300)와 분배 매니폴드(332)는 카트리지 필터(300)를 도34 내지 도38에 나타난 것과 반대되는 방향으로 회전시키지 않고서 결합해제될 수 없다.

작동 시에, 공급수는 공급 유동 회로(357a)를 통해서 필터 카트리지(300) 내로 유동한다. 공급수는 예를 들어 이온성 유기 또는 미립자와 같은 선택된 오염물이 물에서 제거되도록 필터 매체(303)를 통과하며, 따라서 필터 매체(303)의 중심에는 여과된 물이 존재한다. 정수된 물은 복귀 관통구멍(328) 및 여과된 유체 회로(357b)에 의해 필터 카트리지(300)로부터 유출된다.

여과 시스템(366)의 작동 중에는, 예를 들어 물이나 가스 압력과 같은 압력이 필터 카트리지(300)에 분포될 수 있다. 작동 중에 필터 카트리지(300) 내에 가스가 분포되면, 가스는 시스템 내의 압력에 의해 압축될 것이다. 필터 카트리지(300)의 장착 배향에 따라서, 압축 가스는 분배 매니폴드(332)로부터 필터 카트리지(300)의 급격한 결합해제를 제공할 수 있다. 예를 들어 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332) 위에 있도록 장착되면, 필터 카트리지(300)의 상단부에서는 임의의 압축 가스가 발견될 것이다. 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332)로부터 제거될 때, 압축 가스는 카트리지 필터(300)의 바닥으로부터 압축 유체를 유출시킬 수 있으며 따라서 카트리지 필터(300)는 결합해제시에 압력이 감압될 때 가스가 팽창함에 따라 본질적으로 분배 매니폴드(332)로부터 발진된다.

단일 단계 결합해제 기구를 갖는 여과 조립체에서, 카트리지 필터 내에 저장된 에너지는 분배 매니폴드로부터 카트리지 필터의 급격한 결합해제를 초래할 수 있다. 본원에 개시하듯이, 압축 가스 또는 압축 유체 형태로 저장된 임의의 저장된 에너지는 필터 카트리지(300)와 분배 매니폴드(332)가 결합해제되기 전에 통기된다. 예를 들어, 필터 카트리지(300)를 제거하기 위해, 사용자는 핸들링 단부(308)를 설치 방향에 반대되는 방향으로 배향할 것이다. 제1 각진 부분(312a)이 제3 각진 부분(365a)을 미끄러져 내려감에 따라, 돌출 부재(350)는 복귀 관통구멍(328)으로부터 후퇴하기 시작하며 아치형 킥오프 램프(330a, 330b)중 하나는 스프링(349)이 해제되어 공급 유체 회로(357a)가 진입 수에 근접하도록 공급 밸브 조립체(349)로부터 결합해제된다. 이는 필터 카트리지(300)에 일체의 압력 에너지가 부여되는 것을 방지한다. 카트리지 필터의 추가 회전은 제1 각진 부분(312a)이 제2 각진 부분(362a)을 미끄러져 내려가게 하고 이는 돌출 부재(350)가 복귀 관통구멍(328)으로부터 더 후퇴되게 한다. 이는 필터 카트리지(300) 내의 임의의 분포된 에너지가 배출될 때 돌출 시일(353a, 353b)에 의해 생성된 시일의 파괴를 초래한다. 유체 또는 기체 압력으로서 존재하는 에너지는 이후 통기 노치(322)로부터 통기된다. 압력이 통기되는 동안, 제1 수평 부분(314a)과 제1 수평 부분(360a)은 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332)로부터 이탈될 수 없도록 결합된다. 필터 부착 부재(310a)와 매니폴드 부착 부재(356a)가 더이상 결합되지 않고 필터 카트리지(300)가 분배 매니폴드(332)로부터 완전히 제거될 수 있을 때까지 제1 각진 부분(312a)이 제1 각진 부분(358a)을 미끄러져 내려가도록 통기 노치(322)는 임의의 분포된 가스를 신속히 통기시켜 사용자가 필터 카트리지(300)의 회전가능한 제거를 지속할 수 있게 한다.

도39에 도시하듯이, 예를 들어 전술한 다단 결합 기구 및 제어된 에너지 통기구와 같은 특징부를 이러한 특징부가 없는 정수 시스템에 제공하기 위해 어댑터(400)가 사용될 수 있다. 어댑터(400)는 매니폴드 단부(402)와 필터 단부(404)를 포함할 수 있다. 도39에 도시하듯이, 어댑터(400)는 전술한 매니폴드 조립체(12)가 필터 카트리지(300)를 작동적으로 수용할 수 있도록 개조된다. 도39에 도시하듯이, 매니폴드 단부(402)는 카트리지 상부 부재(16)와 실질적으로 유사할 수 있으며 필터 단부(404)는 필터 단부(334)와 실질적으로 유사할 수 있다. 매니폴드 단부(402)는 매니폴드 조립체(12)에 작동적으로 연결될 수 있도록 예를 들어 도39에 나선형 결합 부재로서 도시된 한 쌍의 매니폴드 부착 부재(406a, 406b)를 포함할 수 있다. 필터 단부(404)는 필터 카트리지(300)에 작동적으로 연결될 수 있도록 한 쌍의 다단 결합 기구(408)를 포함할 수 있다. 매니폴드 단부(402)는 어댑터(400)가 매니폴드 조립체(12)에 영구적으로 작동상 연결된 상태로 남아있도록 개조될 수 있거나, 또는 매니폴드 조립체(12)로부터의 어댑터(400) 제거는 어댑터(400)가 매니폴드 조립체(12)에 한번 부착될 필요가 있을 뿐이도록 필터 단부(404)로부터의 필터 카트리지(300) 제거에 비해 상당히 초과하는 토크를 필요로 할 수 있다.

매니폴드에 대한 필터 카트리지의 회전 결합에 추가적으로, 필터 카트리지(500)와 분배 매니폴드(502)는 예를 들어 도40에 도시하듯이 필터 카트리지(500) 내의 일체의 분포된 에너지가 통기될 수 있도록 다단계 방식으로 선형 결합될 수 있다. 필터 카트리지(500)는 필터 본체(504), 한 쌍의 결합 아암(506a, 506b), 필터 입구(508) 및 필터 출구(510)를 포함할 수 있다. 결합 아암(506a, 506b)은 결합 태브(512)를 포함할 수 있다. 필터 입구(508)와 필터 출구(510)는 각각 적어도 하나의 밀봉 부재(514)를 포함할 수 있다. 분배 매니폴드(502)는 매니폴드 본체(516), 급수 공급 튜브(518), 분배 튜브(520), 공급 구멍(522), 및 복귀 구멍(524)을 포함할 수 있다. 공급 구멍(522) 및 복귀 구멍(524)은 각각 적어도 하나의 통기 채널(526)을 포함할 수 있다. 매니폴드 본체(516)는 그 각 측부에 제1 결합 리세스(528) 및 제2 결합 리세스(530)를 포함할 수 있다.

필터 카트리지(500)는 필터 입구(508)를 공급 구멍(522)으로 향하게 하고 필터 출구(510)를 복귀 구멍(524)으로 향하게 함으로써 분배 매니폴드(502)에 미끄럼가능하게 부착된다. 거의 동시에, 결합 아암(506a, 506b)은 결합 태브(512)가 대응하는 제1 결합 리세스(528) 내에 유지가능하게 배치될 때까지 매니폴드 본체(516)의 외부에 걸쳐서 미끄러질 수 있게 전진된다. 이 시점에서, 밀봉 부재(514)는, 여과될 물이 공급 튜브(518)로부터 공급 구멍(522)을 통해서, 필터 카트리지(500) 내로 필터 입구(508)를 통해서, 필터 카트리지(500)로부터 필터 출구(510)를 통해서 사용 지점으로 분배 튜브(520)를 통해서 유동할 수 있도록, 공급 구멍(522) 및 복귀 구멍(524)의 내주와 밀봉가능하게 결합된다.

필터 카트리지(500)를 제거하거나 교체하기 위해서는, 필터 카트리지(500)를 분배 매니폴드(502)로부터 멀리 미끄럼 이동시킨다. 결합 태브(512)가 제2 결합 리세스(530)에 접근함에 따라, 공급 구멍(522) 및 복귀 구멍(524)의 내주와 밀봉 부재(514)에 의해 생성된 시일이 파괴됨으로써, 필터 카트리지(500) 내의 일체의 유지되는 에너지가 통기 채널(526)을 통해서 해방 또는 통기될 수 있다. 필터 카트리지(500)가 통기됨에 따라, 필터 카트리지(500)는 결합 태브(512)와 제2 결합 리세스(530)의 상호작용을 통해서 분배 매니폴드(502)에 유지가능하게 부착된다. 대체 실시예에서, 유체 연결부와 결합 구조 또는 그 일부는 다른 슬라이딩 결합식 필터 조립체를 형성하도록 필터 카트리지 및 매니폴드 조립체에 대해 역전될 수 있다. 마찬가지로, 유동 커넥터의 다른 설계가 슬라이딩 결합식 구조물 용으로 효과적으로 사용될 수 있다.

본 출원인은 다양한 대표 실시예를 개시 및 도시하였으나, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 변형예가 고려될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위에 의해서만 제한되어야 할 것이다.

12:매니폴드 조립체
20:공통 매니폴드 본체
21:입구 구멍
22:입구 포트
23:입구 카트리지 이음쇠
24:출구 포트
25:출구 카트리지 이음쇠
26:바이어싱 스프링
27:갭
28:고유동(high-flow) 밸브
29:입구 유동 통로
30:O-링
31:유동 통로
32:시일
33:릿지
34:O-링
35:출구 유동 통로
36:홈
37:밀봉면
38:홈
40:출구 구멍
41:접촉면
42:밸브 웰
43:베이스 조립체
50:카트리지 삽입체
70:내부 나선형 태브

Claims (6)

1. 필터 카트리지이며,
   필터 매체; 및
   필터 입구; 필터 출구; 및 분배 매니폴드를 결합하기 위한 카트리지 결합 기구를 포함하는 필터 캡을 포함하고,
   카트리지 결합 기구는 각각이 제1 수평 부분(horizontal portion), 제1 수평 부분에 인접한 제2 각진 부분(angled portion) 및 제2 각진 부분에 인접한 제2 수평 부분을 포함하는 한 쌍의 대향하는 다단 필터 부착 부재를 포함하는 것인 필터 카트리지.
2. 제1항에 있어서, 대향하는 다단 필터 부착 부재가 각각 제1 수평 부분에 인접한 제1 각진 부분을 추가로 포함하는 것인 필터 카트리지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 대향하는 다단 필터 부착 부재가 각각 제2 수평 부분에 인접한 제3 각진 부분을 추가로 포함하는 것인 필터 카트리지.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 캡이 공급 밸브 조립체를 분배 매니폴드 위에 결합하기 위한 킥오프 램프를 추가로 포함하는 것인 필터 카트리지.
5. 제4항에 있어서, 각각의 대향하는 다단 필터 부착 부재의 제1 수평 부분이 분배 매니폴드 위의 부착 램프의 제2 수평 부분과 접촉할 때 킥오프 램프가 공급 밸브를 결합시키도록 킥오프 램프가 한 쌍의 대향하는 다단 필터 부착 부재와 정렬된 필터 카트리지.
6. 제5항에 있어서, 각각의 대향하는 다단 필터 부착 부재의 제1 수평 부분이 분배 매니폴드 위의 부착 램프의 제1 수평 부분과 접촉할 때 킥오프 램프가 공급 밸브를 결합시키지 않는 것인 필터 카트리지.

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