KR20140089083A - 필터 엘리먼트 - Google Patents

Abstract

필터 엘리먼트가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트는 내부와 외부 간에 유동(流動)이 이루어질 수 있도록 다공면(多孔面)을 가지는 관(管) 형상의 지지대와; 지지대의 외주면을 감싸는 여과망(濾過網)과; 지지대 및 여과망의 양단부에 각각 결합되는 한 쌍의 지지링과; 여과망을 외측에서 감싸는 코일 스프링(coil spring) 형상의 보강용 가드를 포함할 수 있다.

Description

필터 엘리먼트{Filter element}

본 발명은 필터 엘리먼트에 관한 것이다.

차량이나 발전기 등의 엔진에는 오일 등을 여과하기 위해 오일필터나 연료필터가 사용되며, 이러한 필터 내에는 필터 엘리먼트가 설치된다.

도 1에 도시된 것과 같은 종래의 필터 엘리먼트(1)는, 센터 코어가 삽입되는 개구부(11)가 형성된 상부 캡(10)과, 상부 캡(10)의 하측에 고정되며 센터 코어가 삽입되는 중공부(21)가 형성된 여과체(20)와, 여과체(20)의 하측에 고정되며 하방으로 돌출되는 유출부(31)가 형성되어 있는 하부 캡(30)으로 이루어진다.

이와 같은 기존의 필터 엘리먼트의 경우 오일의 여과에는 적합할 수 있으나, 선박에 수용되는 평형수, 즉 생물이 포함된 해수를 여과하기에는 부적합한 형태라는 한계가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한편, 일본공개특허 特開 2002-248310호에는 다수의 주름을 형성한 원통형상의 여과부와, 여과부의 양단면을 폐색한 단판으로 구성되는 필터 엘레먼트로서, 여과부의 내주에 다공 원통을 설치하지 않고, 둘레 방향으로 줄무늬 모양의 보강재를 고정시킨 것을 특징으로 한 필터 엘레먼트가 개시되어 있고, 일본공개특허 特開 2001-246204호에는 시트상 여과재에 다수의 주름을 형성하여 전체적으로 중공 원통형으로 여과부를 구성한 필터 엘레먼트에 있어서，여과부의 외주측 또는 내주측의 주름 부분에 보강부를 설치한 것을 특징으로 한 필터 엘레먼트의 보강 구조가 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 特開 2002-248310호 특허문헌 2 : 일본공개특허 特開 2001-246204호

본 발명은 선박 평형수, 즉 대용량 해수나 담수를 여과할 수 있도록 지지 및 보강된 필터 엘리먼트를 제공하는 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부와 외부 간에 유동(流動)이 이루어질 수 있도록 다공면(多孔面)을 가지는 관(管) 형상의 지지대와; 상기 지지대의 외주면을 감싸는 여과망(濾過網)과; 상기 지지대 및 상기 여과망의 양단부에 각각 결합되는 한 쌍의 지지링과; 상기 여과망을 외측에서 감싸는 코일 스프링(coil spring) 형상의 보강용 가드를 포함하는 필터 엘리먼트가 제공된다.

상기 여과망은, 산과 골이 반복되는 형상의 단면이 상기 지지대의 길이방향으로 연장된 주름관 형상으로 형성될 수 있다.

상기 보강용 가드는 상기 여과망의 산 부분을 결속하여, 필터링을 위해 상기 여과망을 통해 유동이 이루어지는 과정에서 상기 여과망의 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

상기 지지대는 어느 한 쪽의 단부의 직경이 다른 한 쪽의 단부의 직경보다 작은 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다.

상기 지지링은 상기 지지대 및 상기 여과망의 단부를 서로 결속할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 여과망을 주름관 형상으로 형성하고 여과망의 외부를 스프링 코일 형상의 보강용 가드로 지지 및 보강함으로써, 선박평형수 배관내에 발생되는 압력을 충분히 견딜 수 있으며, 선박의 평형수, 즉 대용량 해수나 담수를 빠르게 여과할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 필터 엘리먼트를 나타낸 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트를 나타낸 사시도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트의 결합관계를 나타낸 정면도.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트의 결합관계를 나타낸 평면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트를 나타낸 사시도이고, 도 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트의 결합관계를 나타낸 정면도이며, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 엘리먼트의 결합관계를 나타낸 평면도이다. 도 2 내지 도 3b를 참조하면, 필터 엘리먼트(100), 지지대(110), 여과망(120), 지지링(130, 132), 보강용 가드(140)가 도시되어 있다.

본 실시예는, 선박에 사용되어 해수나 담수를 여과하기 위한 필터 엘리먼트에 관한 것으로, 선박에 들어오는 선박 평형수를 빠르게 여과할 수 있으며, 선박 평형수 배관 내에 발생되는 높은 압력을 견딜 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 다른 필터 엘리먼트(100)는, 엘리먼트 지지대(110), 상부 및 하부 지지링(130, 132), 여과망(120), 및 보강용 가드(140)로 구성될 수 있다.

지지대(110)는 필터 엘리먼트(100)의 기본 골격을 이루어는 구성요소로서, 여과 대상이 되는 유체(예를 들면, 해수)가 흐를 수 있도록 관(管) 형상, 즉 파이프 형상으로 이루어 진다.

지지대(110)에는 여과망(濾過網)이 결합된다. 여과망은 망(網) 타입의 구성요소로서 도 2에 도시된 것처럼 원통 형상의 지지대(110)의 외주면을 감싸는 방식으로 지지대(110)에 결합될 수 있다.

본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 지지대(110)의 내주부를 통해 유체가 유입되어 지지대(110) 및 여과망을 거쳐 지지대(110)의 외주부를 통해 유체가 배출되는 구조로 구성될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 지지대(110)는 내부와 외부 간에 유체가 흐를 수 있도록, 즉 유동(流動)이 이루어질 수 있도록 그 표면이 다공면(多孔面)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전술한 여과망처럼 망 타입으로 이루어질 수 있다.

지지대(110)의 내부를 통해 유입된 유체가 지지대(110) 및 여과망을 통과하는 과정에서 여과, 즉 필터링이 이루어지게 된다.

여과망은, 후술하는 것처럼, 유체의 유동 과정에서 형태가 변형되지 않을 정도의 강성을 가지는 형상 및 재질로 제작될 수 있으며, 예를 들어, 메쉬(mesh)가 큰 망과 작은 망을 다중(예를 들면, 3중)으로 교차시킨 상태에서 압착하여 제작함으로써 형태의 변형을 방지할 수 있다.

지지대(110) 및 여과망의 양단부, 즉 도 2에 도시된 것처럼, 상단과 하단에는 각각 지지링(130, 132)이 결합될 수 있다.

지지대(110)의 상단에 결합된 지지링(130)을 상부 지지링, 지지대(110)의 하단에 결합된 지지링(132)을 하부 지지링이라 할 때, 상부 지지링(130)은 지지대(110) 및 여과망의 상단부를 서로 결속하여 마감하는 역할을 하고, 하부 지지링(132)은 지지대(110) 및 여과망의 하단부를 서로 결속하여 마감하는 역할을 할 수 있다.

이처럼, 한 쌍의 지지링(130, 132)으로 지지대(110) 및 여과망의 양단부를 마감함으로서, 여과망은 지지대(110)의 주변에 공고하게 결속된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 여과망은, 그 단면상 산과 골이 반복되는 형상(예를 들면, 도 3b에 도시된 별 모양)이 길이방향으로 연장된 주름관 형상으로 형성될 수 있다.

여과망을 지지대(110)와 마찬가지로 원통형으로 제작하는 대신, 도 2에 도시된 것처럼 주름관 형상으로 제작함으로써, 여과망이 유체와 접하는 면적이 늘어나 여과 면적이 증대되게 된다.

또한, 산과 골이 길이방향으로 연장된 주름 구조를 형성함으로써, 횡방향에 대한 강성이 증대되어 유체가 여과망을 통과하는 과정에서 여과망에 가하는 압력에 대한 저항력이 높아지게 된다.

예를 들어, 선박의 평형수를 여과하는 과정에서 평형수가 여과망에 가하는 압력이 약 4.5 bar 내지 6 bar에 이를 수 있는데, 본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 도 2에 도시된 것과 같은 주름관 구조의 여과망을 사용함으로써 전술한 높은 압력에도 변형되지 않고 원활하게 여과가 이루어지도록 견딜 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 지지대(110)의 주변으로 주름관 형태의 여과망이 부착되고, 양단부에는 상부의 지지링(130)과 하부의 지지링(132)이 결합되어 여과망이 지지대(110)의 주변을 감싸는 구조를 유지할 수 있다.

한편, 여과망에 형성되는 주름의 수는 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개 등 다양한 개수로 조절할 수 있다. 주름의 수가 늘어남에 따라 여과 면적도 늘어나게 되므로, 주름의 수는 여과망의 구조적 강성뿐만 아니라, 필터에 요구되는 여과 면적에 따라 다르게 설계할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 필터 엘리먼트(100)는 전체적으로 원뿔대 형상, 콘(cone) 형상으로 제작될 수 있는데, 이처럼 양단부의 직경을 달리한 콘 타입으로 필터 엘리먼트(100) 구조를 구성함으로써, 필터의 역세척을 원할하게 수행할 수 있다.

본 실시예와 같이 주름형 여과망이 사용된 이른바 '주름형 필터 엘리먼트'는 지지대(110)에 부착되는 여과망을 16산에서 최대 21산까지 주름을 주어서 여과 면적을 일반 엘리먼트에 비하여 증가시킨 형태이다.

이러한 주름형 필터 엘리먼트는 여과 면적이 늘어난만큼 여과망이 받는 압력도 증대되므로 여과망이 유압에 취약해질 수 있다. 본 실시예에 따른 필터 엘리먼트는 이러한 여과망의 취약점을 보완하기 위해 후술하는 것과 같은 보강 구조(보강용 가드(140))를 외부에 설치한 것을 특징으로 한다.

전술한 것처럼, 본 실시예에 따른 여과망의 산의 간격과 주름의 높이는 엘리먼트의 여과 면적에 따라 다양한 형태 및 개수로 제작될 수 있다.

또한, 지지대(110)에 부착되는 여과망은, 예를 들어 50㎛의 여과망의 앞뒤에 200㎛의 여과망을 각각 부착하여 보강할 수 있다. 이처럼, 여러 개(예를 들면, 3개)의 망이 하나의 망처럼 압축이 되어진 여과망을 사용함으로써, 유체의 압력에 대한 저항 강성을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 지지대(110)의 내경을 통해 다량의 해수가 유입되어 지지대(110) 및 여과망을 거쳐 지지대(110)의 외부로 유출되는 구조이므로, 이 과정에서 여과망이 형태가 변형되거나 파손되거나 지지대(110)로부터 분리되는 상황이 발생할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 여과망은 그 형태 및 결합 상태를 유지할 수 있도록 보강이 필요하며, 이를 위해 여과망의 외측에는 보강용 가드(140)가 결합될 수 있다.

보강용 가드(140)는 유압에 의해 여과망이 변형되거나 지지대(110)로부터 분리되어 벌어지는 것을 방지할 수 있도록, 여과망의 외측에서 여과망을 잡고 있는 형태 및 구조로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것처럼, 여과망의 외주부를 감쌀 수 있는 코일 스프링(coil spring) 형상의 구조물로 이루어질 수 있다.

즉, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 보강용 가드(140)는 스프링 형태의 구조물이 하나의 보강형 뼈대가 되도록 제작한 것으로, 주름형 필터 엘리먼트의 외부에 부착될 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 보강용 가드(140)는 주름관 형태의 여과망의 산 부분을 보강함으로서, 필터링을 위해 여과망을 통해 유동이 이루어지는 과정에서 여과망의 형태가 변형되는 것, 즉 유압에 의해 여과망이 벌어지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 주름관 형태의 여과망의 산 부분을 결속하도록 보강용 가드(140)를 설치함으로써, 필터 내부의 압력 변화에 견디도록 고안된 것을 특징으로 한다.

즉, 엘리먼트의 내부에서 외부로 물이 여과될 때 여과망의 형태가 변형되지 않도록 보강용 가드(140)를 설치함으로서, 필터 엘리먼트(100)의 형태를 유지하고 필터의 여과 면적을 증가시킨 것이다.

본 실시예에 따른 필터 엘리먼트(100)는 전체적인 구성을 단순하게 하면서도 해수나 담수의 여과를 효과적으로(신속하고 원만하게) 수행하도록 한 것으로, 예를 들면, 선박의 평형수 여과용 필터의 엘리먼트, 대용량의 해수나 담수를 여과하는 필터의 엘리먼트, 생물을 여과하기 위한 필터의 엘리먼트 등으로 활용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 필터 엘리먼트 110 : 지지대
120 : 여과망 130, 132 : 지지링
140 : 보강용 가드

Claims (5)

1. 내부와 외부 간에 유동(流動)이 이루어질 수 있도록 다공면(多孔面)을 가지는 관(管) 형상의 지지대와;
   상기 지지대의 외주면을 감싸는 여과망(濾過網)과;
   상기 지지대 및 상기 여과망의 양단부에 각각 결합되는 한 쌍의 지지링과;
   상기 여과망을 외측에서 감싸는 코일 스프링(coil spring) 형상의 보강용 가드를 포함하는 필터 엘리먼트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 여과망은, 산과 골이 반복되는 형상의 단면이 상기 지지대의 길이방향으로 연장된 주름관 형상으로 형성되는 필터 엘리먼트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보강용 가드는 상기 여과망의 산 부분을 결속하여, 필터링을 위해 상기 여과망을 통해 유동이 이루어지는 과정에서 상기 여과망의 형태가 변형되는 것을 방지하는 필터 엘리먼트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 지지대는 어느 한 쪽의 단부의 직경이 다른 한 쪽의 단부의 직경보다 작은 원뿔대 형상으로 형성되는 필터 엘리먼트.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 지지링은 상기 지지대 및 상기 여과망의 단부를 서로 결속하는 필터 엘리먼트.

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