KR20130051775A - Ｐｔｆｅ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부직포로만 이루어진 필터에 비해 집진 성능이 우수하고, 특히 표면에 집진된 먼지 등을 물로 세척할 수 있어 교체 비용 등을 절감하면서 수명을 연장시킬 수 있는 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터에 관한 것이다.
이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터는, 외주면에 다수의 통기공을 갖는 중공(中空)의 원통형 하우징; 상기 하우징의 외주면을 감싸도록 배열되고, 열압착에 의해 상호 결합된 부직포 내피와 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene) 멤브레인 외피로 이루어진 필터링부재; 상기 하우징 상단부에 결합되고, 중심 배기공을 갖는 상부플랜지; 및 상기 하우징 하단부에 결합되는 하부플랜지;를 포함하여 이루어지도록 구현한다.

Description

ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터{CARTRIDGE FILTER USING POLYTETRAFLUOROETHYLENE MEMBRANE}

본 발명은 미세 기공층을 갖는 PTFE 멤브레인 외피와 부직포 내피를 열압착 시켜 상호 결합시킨 후 이를 주름진 형태로 하우징 외주면에 배치한 구조를 가짐으로써, 외부 유입 공기에 포함된 먼지 등이 외피 표면에 집진되고, 필터링 된 공기는 내피를 거쳐 하우징 내부에서 상승하여 외부로 배기되는 고성능 카트리지 필터에 관한 기술이다.

카트리지 필터에 관한 기술로는,

대한민국특허등록 제10-0875842호(2008.12.18.등록, 이하 '선행기술'이라고 함) 『필터 카트리지』가 제시되어 있는바,

상기 선행기술은 열가소성 섬유를 함유하며 당해 섬유 교점의 일부 또는 전부가 접착되어 있는 띠 모양의 부직포를 원통체 형상으로 되도록 능직 모양으로 감아 붙여 제조된 필터 카트리지에 있어서, 두 종류의 여과층을 사용하며, 개공부를 갖는 부직포를 사용하며, 카트리지의 양 단부에 말단면 밀봉부를 설치하고, 설편부를 설치한 부직포를 사용하거나, 2개 이상의 부직포를 동시에 감아 붙임으로써 통액성, 여과 수명, 여과 정밀도의 안정성 등의 특성에서 균형이 잡힌 필터 카트리지를 제공하기 위한 기술이다.

그러나 상기 선행기술은 2개 이상의 부직포를 이용해 필터링 하는 구조로써, 부직포의 경우 필터링 성능이 다소 떨어지고, 특히 집진된 먼지 등을 제거하기 어려워 필터 전체를 교체해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명은 미세 기공층을 갖는 PTFE 멤브레인을 이용해 집진 성능의 향상을 꾀하고, 물 세척이 가능하며, 수명을 연장시키고, 유지관리비를 절감할 수 있는 고성능 카트리지 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터는,

외주면에 다수의 통기공을 갖는 중공(中空)의 원통형 하우징;

상기 하우징의 외주면을 감싸도록 배열되고, 열압착에 의해 상호 결합된 부직포 내피와 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene) 멤브레인 외피로 이루어진 필터링부재;

상기 하우징 상단부에 결합되고, 중심 배기공을 갖는 상부플랜지; 및

상기 하우징 하단부에 결합되는 하부플랜지;

를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 필터링부재는 상기 하우징의 외주면 둘레를 따라 돌기와 홈이 반복되는 다수의 요철(凹凸)부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 필터링부재의 둘레 일부를 따라 이에 위치한 상기 각 요철부를 감싸는 원형의 보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 하우징은 내부에 나선(螺線)형 서포트가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터는,

미세 기공층을 갖는 PTFE 멤브레인을 이용해 집진 성능을 향상시키고, 표면에 집진된 먼지 등은 물로 쉽게 세척 가능하며, 필터의 수명 연장 및 유지관리비 절감 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카트리지 필터의 입체 구성도,
도 2는 도 1의 측단면 구성도,
도 3은 도 1의 평단면 구성도.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1을 기준으로 상부플랜지 측을 상부 또는 상방, 하부플랜지 측을 하부 또는 하방이라 방향을 특정하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터는,

크게 하우징(10), 필터링부재(20), 상부플랜지(30) 및 하부플랜지(40)로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

하우징(10)은

도 2에 도시된 바와 같이,

외주면에 다수의 통기공(11)을 갖는 중공(中空)의 원통형으로 이루어진다.

그리고 상기 하우징(10)은 중공의 내부에 나선(螺線)형 서포트(12)가 형성되는데,

상기 서포트(12)는 상기 하우징(10)의 중공 내주면을 따라 나선 구조로 이루어진다.

결국 상기 필터링부재(20)를 통과한 공기는 상기 하우징(10)의 중공 내부를 따라 상승하여 후술할 상부플랜지(30)의 배기공(31)을 통해 배기되고, 이때 공기는 상기 서포트(12)를 따라 와류를 일으키며 상승하게 된다.

따라서 상기 서포트(12)는 상기 하우징(10)의 내구성 향상에 기여하고, 아울러 공기의 와류 배출 구조에 기여함으로써, 상기 하우징(10) 내에 공기가 정체되지 않도록 유도하게 된다.

필터링부재(20)는

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 하우징(10)의 외주면을 감싸도록 배열되는 것으로,

열압착에 의해 상호 결합된 부직포 내피(21)와 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene) 멤브레인 외피(22)로 이루어진다.

이때 상기 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)은

많은 작은 분자(단위체)들을 사슬이나 그물 형태로 화학 결합시켜 만드는 커다란 분자로 이루어진, 유기 중합체 계열에 속하는 강하고 질기며 매끄러운 비가연성 불소수지이고,

내약품성이 뛰어나며, 넓은 온도(325℃에서도 안정)에서 특성이 변화하지 않고, 전기특성도 양호하며, 불연성으로 내후성도 좋고, 비(非)점착성으로 마모계수도 작으며, 무독성이다.

이런 폴리테트라 플루오로에틸렌을 얇은 막 형태의 멤브레인 외피(22)으로 제조하고, 제조된 외피(22)를 부직포인 내피(21)와 함께 열압착 시켜 상기 필터링부재(20)를 완성하게 된다.

따라서 상기 필터링부재(20)의 외피(22)는 표면에 미세 기공층이 형성되어 있어 집진효율이 뛰어나고, 특히 기공의 사이즈가 2.0㎛ 이하이어서 미세 분진에 대한 집진효율이 뛰어나다.

아울러 상기 필터링부재(20)의 외피(22) 표면에 집진되어진 먼지는 물로 쉽게 세척 가능하다.

그리고 상기 필터링부재(20)는

상기 하우징(10)의 외주면 둘레를 따라 돌기(23a)와 홈(23b)이 반복되는 다수의 요철(凹凸)부(23)가 형성된다.

결국 도 3에서와 같이, 상기 필터링부재(20)는 상부에서 바라보았을 때 다수의 튜스(tooth)를 갖되, 튜스의 단부가 첨단(尖端) 형상을 갖는 원형 기어와 상응한 구조를 갖는다.

따라서 상기 필터링부재(20)는 상기 요철부(23)의 형상을 통해 주름짐에 따라 확장된 표면적을 갖고, 이로 인해 공기와의 접촉 면적 및 집진 면적 또한 확장되는 효과를 기대할 수 있다.

상부플랜지(30)는

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,

상기 하우징(10) 상단부에 결합되는 것으로,

중심에 상하 관통 형성되어 상기 하우징(10)의 중공과 상호 연통되는 배기공(31)

을 포함하여 이루어진다.

이때 상기 상부플랜지(30)는 하부면에 상방으로 움푹 들어간 환형의 상부리세스(recess)(32)가 더 형성되고,

상기 상부리세스(32)에 상기 하우징(10) 및 이에 감싸진 상기 필터링부재(20) 상단부가 끼워져 위치하게 된다.

특히 상기 하우징(10)의 상단부가 외측으로 절곡 형성되고, 이 절곡 부위가 상기 상부리세스(32)에 위치한 상태에서 볼트 등에 의해 체결되거나 용접됨에 따라 상기 상부플랜지(30)와 상기 하우징(10)의 상호 결합이 이루어지게 된다.

하부플랜지(40)는

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,

상기 하우징(10) 하단부에 결합되어 상기 하우징(10)의 중공에서 하방으로의 공기 흐름을 차단하기 위한 것으로,

상부면에 하방으로 움푹 들어간 환형의 하부리세스(41)

를 포함하여 이루어진다.

상기 하부리세스(41)에 상기 하우징(10) 및 이에 감싸진 상기 필터링부재(20) 하단부가 끼워져 위치하게 된다.

특히 상기 하우징(10)의 하단부가 외측으로 절곡 형성되고, 이 절곡 부위가 상기 하부리세스(41)에 위치한 상태에서 볼트 등에 의해 체결되거나 용접됨에 따라 상기 하부플랜지(40)와 상기 하우징(10)의 상호 결합이 이루어지게 된다.

한편, 본 발명에 따른 PTFE 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터는 보강부재(50)를 더 포함하는데,

상기 보강부재(50)는

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,

상기 필터링부재(20)의 둘레 일부를 따라 이에 위치한 상기 각 요철부(23)를 감싸는 것으로,

젤(gel) 타입의 점착물질로 이루어져,

결국 상기 필터링부재(20)의 둘레 일부에 위치한 상기 각 요철부(23)를 둘러싸도록 도포한 후 경화되어 상기 보강부재(50)를 이루게 된다.

그리고 상기 보강부재(50)는 상기 필터링부재(20)의 길이에 따라 둘 이상 구비될 수 있는데,

일 예로, 도 1에서와 같이 상기 필터링부재(20)의 길이방향을 따라 상하에 각각 2개가 구비될 수 있다.

이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 카트리지 필터는,

차량 등에 설치되어 외부에서 유입된 먼지 등을 포함한 공기가 상기 필터링부재(20)를 거치면서

상기 필터링부재(20)의 외피(22)에서 먼지 등이 집진되고, 필터링 된 공기는 내피(21)를 거쳐 상기 하우징(10) 내부로 유입된 후 상승하여 상기 상부플랜지(30)의 배기공(31)을 통해 외부로 배기된다.

집진된 상기 필터링부재(20)는 손쉽게 물 세척이 가능하고,

이로 인해 수명 연장 및 유지관리비를 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 하우징
11 : 통기공 12 : 서포트
20 : 필터링부재
21 : 내피 22 : 외피
23 : 요철부 23a : 돌기
23b : 홈
30 : 상부플랜지
31 : 배기공 32 : 상부리세스
40 : 하부플랜지
41 : 하부리세스
50 : 보강부재

Claims (4)

1. 외주면에 다수의 통기공(11)을 갖는 중공(中空)의 원통형 하우징(10);
   상기 하우징(10)의 외주면을 감싸도록 배열되고, 열압착에 의해 상호 결합된 부직포 내피(21)와 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene) 멤브레인 외피(22)로 이루어진 필터링부재(20);
   상기 하우징(10) 상단부에 결합되고, 중심 배기공(31)을 갖는 상부플랜지(30); 및
   상기 하우징(10) 하단부에 결합되는 하부플랜지(40);
   를 포함하여 이루어진 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터링부재(20)는 상기 하우징(10)의 외주면 둘레를 따라 돌기(23a)와 홈(23b)이 반복되는 다수의 요철(凹凸)부(23)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 필터링부재(20)의 둘레 일부를 따라 이에 위치한 상기 각 요철부(23)를 감싸는 원형의 보강부재(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징(10)은 내부에 나선(螺線)형 서포트(12)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 ＰＴＦＥ 멤브레인을 이용한 고성능 카트리지 필터.

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