KR20170131395A

KR20170131395A - 여과 조립체 및 시스템

Info

Publication number: KR20170131395A
Application number: KR1020177025376A
Authority: KR
Inventors: 타일러 지 워크; 미치 피 워크
Original assignee: 워크 인더스트리얼 인코포레이티드
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-11-29
Also published as: US9968878B2; CN107405640B; US20160228800A1; CA2976234A1; MX2017010271A; US11291941B2; KR102158407B1; EP3256262A4; AU2016219373A1; US10758857B2; US20180043293A1; EP3256262B1; CN107405640A; EP3256262A1; US20200197850A1; ES2907063T3; MX2021005858A; WO2016130661A1; CA2976234C; US20190126185A1

Abstract

필터는 필터 매체를 포함하고 내부 플리넘을 한정한다. 내부 플리넘은 필터의 횡방향으로 연장되는 단면 치수를 갖는다. 단면 치수는 상류측의 인접부로부터 하류벽 쪽으로 상류측 및 하류벽의 중간에 배치된 위치로 감소한다. 내부 플리넘의 단면 치수는 중간 위치의 인접부로부터 하류벽 쪽으로 증가한다.

Description

여과 조립체 및 시스템

본 발명의 분야는 일반적으로 흐름으로부터 미립자 재료를 여과하는데 사용하기 위한 필터 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 필터는 여과를 용이하게 하는 단일 표면을 제공하도록 제조된다. 단일 표면이 미립자로 채워지면, 필터의 효율이 떨어지기 시작한다. 따라서, 공지된 필터의 유효 수명을 증가시키는 필터가 필요하다.

일 태양에서, 필터 조립체는 필터 매체를 포함하고 하류 측에 위치되는 후방벽을 포함한다. 제1 애퍼처가 상류 측에 형성된다. 제1 애퍼처는 단면 치수를 갖는다. 적어도 하나의 측벽이 필터 매체를 포함한다. 적어도 하나의 측벽은 상기 후방벽과 상기 제1 애퍼처 사이에서 연장되고; 제2 애퍼처가 상기 제1 애퍼처와 상기 후방벽 사이에 위치되고, 상기 제2 애퍼처는 단면 치수를 갖고, 상기 제2 애퍼처의 상기 단면 치수는 상기 제1 애퍼처의 상기 단면 치수보다 작다.

다른 태양에서, 필터 조립체는 일반적으로 필터 매체를 포함하는 상단면을 포함한다. 상기 상단면은 상기 상단면을 통해 연장되는 적어도 하나의 애퍼처를 구비한다. 제1 애퍼처는 최대 단면 치수를 갖는다. 후방면이 필터 매체를 포함한다. 상기 상단면과 상기 후방면 사이에서 중간 필터 매체가 연장된다. 보이드가 상기 상단면과 상기 후방면 사이에 한정된다. 상기 보이드는 최대 단면 치수를 갖는다. 상기 보이드의 상기 최대 단면 치수는 상기 제1 애퍼처의 최대 단면 치수보다 크다.

또 다른 태양에서, 필터 조립체는 일반적으로 하우징을 포함한다. 제1 필터 매체 층이 상기 하우징 내에 위치되고, 상기 제1 필터 매체 층을 통해 형성되는 복수의 애퍼처를 더 포함한다. 제2 필터 매체 층이 상기 하우징 내에 위치된다. 상기 제1 필터 매체 층은 제1 및 제2 필터 매체 층 사이에 보이드가 생성되도록 상기 제2 필터 매체 층 위에 적어도 부분적으로 위치된다.

또 다른 태양에서, 필터는 일반적으로 제1 애퍼처를 한정하는 상류측을 포함한다. 하류벽이 필터 매체를 포함한다. 상기 필터의 길이는 상기 상류 측과 상기 하류 벽 사이에서 연장된다. 적어도 하나의 측벽이 필터 매체를 포함하고 전방측과 후방벽 사이에서 길이 방향으로 연장된다. 상기 전방측, 상기 하류벽 및 상기 적어도 하나의 측벽은 함께 상기 제1 애퍼처과 유동 가능하게 연통하는 내부 플리넘을 한정한다. 상기 내부 플리넘은 상기 필터의 횡방향으로 연장되는 단면 치수를 갖는다. 상기 단면 치수는 상기 상류측의 인접부로부터 하류벽 쪽으로 상기 상류측 및 상기 하류벽의 중간에 배치된 위치로 감소한다. 상기 내부 플리넘의 단면 치수는 중간 위치의 인접부로부터 상기 하류벽 쪽으로 증가한다.

본 개시 내용은 본 명세서에서 아래에 설명되는 다른 태양들을 포함한다.

도 1은 예시적인 여과 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 여과 시스템에 사용하기 위한 필터의 정면도이다.
도 3, 도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 필터의 사시도이다.
도 3a는 선 3A-3A에 의해 한정된 평면에서 취해진 도 2의 필터의 종단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 여과 시스템에 사용하기 위한 대안적인 필터의 정면도이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 필터의 사시도이다.
도 7a는 선 7A-7A에 의해 한정된 평면에서 취해진 도 6의 필터의 종단면도이다.
도 10 및 도 11은 도 6에 도시된 필터의 대안적인 실시예의 사시도이다.
도 11a는 선 11A-11A에 의해 한정된 평면에서 취해진 도 10의 필터의 종단면도이다.
도 12는 도 1에 도시된 여과 시스템에 사용하기 위한 대안적인 필터의 사시도이다.
도 13은 도 1에 도시된 여과 시스템에 사용하기 위한 대안적인 필터의 정면도이다.
도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 필터의 사시도이다.
도 16 및 도 17은 도 12에 도시된 필터에 사용되는 전방 필터의 사시도이다.
도 18은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 16에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 19 및 도 20은 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 21은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 19에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 22 및 도 23은 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 24는 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 22에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 25 및 도 26은 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 27은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 25에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 28 및 도 29는 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 30은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 28에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 31 및 도 32는 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 33은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 31에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 34 및 도 35는 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 36은 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 34에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 37 및 도 38은 도 12에 도시된 필터에 사용되는 대안적인 전방 필터의 사시도이다.
도 39는 도 2에 도시된 필터를 구비하는 도 37에 도시된 전방 필터의 측면도이다.
도 40은 도 1에 도시된 환기 시스템에 사용하기 위한 대안적인 필터의 정면 사시도이다.
도 41은 도 1에 도시된 환기 시스템에 사용하기 위한 평면 패널 필터의 사시도이다.
도 41a는 도 41에 도시된 필터를 이용하는 예시적인 HVAC 시스템의 개략도이다.
도 42는 도 41에 도시된 필터와 함께 이용될 수 있는 매체의 사시도이다.
도 43은 도 42에 도시된 매체의 측면도이다.
도 44는 도 41에 도시된 필터와 함께 이용될 수 있는 필터 매체의 사시도이다.
도 45는 도 44에 도시된 필터 매체의 측면 절개도이다.
도 46 내지 도 50은 도 45에 도시된 필터 매체의 대안적인 실시예의 측면 절개도이다.
도 51은 도 1에 도시된 여과 시스템에 사용하기 위한 원통형 필터의 사시도이다.
도 52는 도 51에 도시된 필터에 사용하기 위한 필터 매체의 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 53은 유압 기계에 사용하기 위한 오일 필터(1100)의 절개도이다.

유동 가능한 물질로부터 불필요한 물질(예를 들어, 미립자 및/또는 오염물)을 제거하기 위해 유동 가능한 물질(예를 들어 공기, 기체, 유체 및/또는 액체)을 여과하는데 사용하기 위한 필터의 실시예가 본 명세서에서 제공된다. 본원에 기재된 필터 실시예는 미립자(예를 들어 페인트, 착색제, 먼지/보풀, 애완 동물 비듬, 꽃가루, 먼지 진드기 파편, 곰팡이 포자, 박테리아, 현미경 알레르기 항원, 바이러스 운반체, 연기, 냄새, 스모그 입자, 금속, 플라스틱, 슬러지, 오일)를 유동 가능한 물질로부터 제거하는 것을 최대화한다.

본원에서 사용되는 바와 같이 용어 “필터 매체"는 폴리에스테르, 열 또는 레진 결합 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리틸렌 폼, 폴리우레탄 폼, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리올레핀 플라스틱, 석탄, 유리, 마이크로 유리, 방사 유리, 동물 모발, 유기 섬유, 섬유 유리, 아크릴 섬유, 종이, 종이 폴리, 코튼, 나일론, 테프론, 아라미드, 펠트, 금속, 섬유 혼합, 목재, 플라스틱, 판지, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 유동 가능한 물질(예를 들어, 공기/가스 또는 유체/액체)로부터 미립자를 제거할 수 있는 임의의 재료를 의미한다. 일부 실시예에서, 필터 매체는 필터 및/또는 필터 매체가 미립자를 끌어당기고, 포획하고 및/또는 보유하도록 용이하게 하는 전하를 생성, 생산 또는 유지하도록 구성된다는 점에서 필터 매체는 정전기이다. 필터 매체는 보풀, 꽃가루, 먼지 진드기, 곰팡이, 박테리아, 연기, 스모그 및 프로플렛 누셀리(proplet nuceli)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 미립자를 여과 및/또는 포획하도록 제조된다. 일부 구체예에서, 필터는 미립자를 현탁 상태로 유지하는데 도움이 되고 원하지 않는 미립자를 끌어당기고 및/또는 보유할 수 있게 하는 보다 균일한 구성을 매체에 부여하는 점착 부여제 또는 결합제를 가질 것이다. 또한, 필터 매체는 특정 응용에 대해 결정되는 1 내지 16 범위의 임의의 MERV 등급을 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 필터 매체는 동일한 밀도, 눈금 밀도, 또는 정합된 밀도/형상 또는 형태(즉, 데니어)의 단일 층으로 제조될 수 있거나 또는 매체가 다중-데니어이거나 또는 다중-스테이지되도록 매체의 다중 층으로 제조될 수 있다. 본원에 기재된 임의의 필터 및/또는 필터 매체는 필터 매체의 유효성을 향상시키도록 마무리될 수 있음에 유의해야 한다. 마감 처리는 그슬림(매체의 일 측의 개방 화염 용융), 글레이징(매체의 일 측의 열 용융), 올레오포빅(물 발수 및/또는 오일 발수 처리 가공), 방화 재료 보호 처리, 내산성, 정전기 방지, 곰팡이/밀드유 방지, 내습 처리, 및 미생물 성장 저항성 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있지만 이제 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 필터 매체는 메쉬, 접착제 또는 와이어에 의해 지지되어, 매체에 힘이 가해질 때 매체가 형상을 유지하는데 도움을 받는다.

본원에 사용된 용어 "프레임" 또는 "필터 프레임"은 필터 매체를 지지하는 구조를 지칭한다. "프레임" 또는 "필터 프레임"은 금속, 목재, 유기 섬유, 코튼, 고무, 중합체 및 플라스틱 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 필터 매체에 지지(예를 들어, 가요성 또는 강성)를 제공할 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "보이드", "캐비티", "애퍼처" 및 "플리넘"이라는 용어는 일반적으로 유동 가능한 물질로부터 원하는 미립자를 여과하지 않고 일부 유동 가능한 물질이 통과할 수 있게 하기에 충분한 크기를 갖는 필터 매체의 일부에 의해 한정되는 빈 공간을 의미한다. "보이드" 또는 "캐비티"는 매체의 메쉬 또는 웹의 섬유간 공간과 같은 미디어 형성(예를 들어 메쉬 또는 섬유 웹)으로 인해 존재하는 필터 매체 내의 임의의 공간과는 별도로 분리되어 있음에 유의해야 한다.

도 1은 예시적인 여과 시스템(100)의 개략도이다. 예시적인 실시예에서, 시스템(100)은 본 개시의 하나 이상의 교시에 따라 구성된 복수의 필터(101)를 포함한다. 필터(101)는 오버스프레이된 코팅(예를 들어, 페인트, 착색제, 분말)(106)을 공기로부터 제거하기 위한 하나 이상의 환기 시스템(104)을 갖는 스프레이 부스(102) 내에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 여과 시스템(100)은 환기 시스템(104)과 유동 가능하게 연통 결합되어, 환기 시스템(104)의 하나 이상의 모터 또는 송풍기(112)에 의해 제공되는 다운드래프트 및/또는 흡입력이 부스(102) 내의 공기를 여과 시스템(100)을 통해 이동하도록 가압한다. 일 실시예에서, 필터(101)는 환기 시스템(104)의 모터 또는 송풍기(112)에 직접 연결된다. 대안적으로, 필터(101)는 부스(102) 및 모터 또는 송풍기(112)와 흐름 연통되는 공기 채널 또는 덕트(114)에 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 여과 시스템(100)은 복수의 필터(101)를 포함한다. 대안적으로, 시스템(100)은 환기 시스템(104)에 연결되는 단일 필터(101)일 수 있다. 일부 실시예에서, 필터(101)는 그리드로 구성되지만, 필터는 본원에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 배향으로 배열될 수 있음을 알아야 한다. 일부 실시예에서, 필터(101)는 그리드(120)에 의해 도시된 바와 같이 벽에 배열되지만, 필터(101)는 또한 그리드(122)에 의해 도시된 바와 같이 플로어에 설치될 수도 있다. 일 실시예에서, 각 필터(101)는 20인치 x 20인치(50.8cm x 50.8cm) 정사각형 구성을 갖는다. 대안적으로, 필터(101)는 직사각형, 원형 및 타원형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 형상화된 구성을 가질 수 있다. 또한, 필터(101)는 여과 시스템(100) 및/또는 환기 시스템(104)에 의해 요구되는 임의의 치수를 가지도록 제조될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 여과 시스템(100)은 필터(101)를 유지하도록 구성된 프레임을 포함한다. 이러한 실시예에서, 예를 들어, 필터를 프레임 내로 미끄러지게 함으로써 필터(101)는 프레임에 위치되고, 필터(101)는 마찰 끼워 맞춤에 의해 제 위치에 유지된다. 대안적으로, 필터(101)는 필터(101)를 제 위치에 스트랩핑하고, 클램핑하고, 코딩하고, 또는 로킹하는 것에 의해 여과 시스템(100) 및/또는 프레임에 결합될 수 있다. 필터(101)는 다른 방식으로 배치될 수 있다.

일부 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 여과 시스템(100)은 부스(102)내로 아래로 연장되는 필터(103)를 포함한다. 필터(101)와 마찬가지로, 필터(103)는 부스(102) 및 모터 또는 송풍기(112)와 흐름 연통하는 공기 채널 또는 덕트(114)에 연결되지만, 환기 시스템(104)의 모터 또는 송풍기(112)와 직접 연결될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 사용자(108)는 오브젝트(110)를 코팅하기 위해 코팅 장치(105)로부터 코팅(예를 들어, 페인트 또는 착색제)(106)을 스프레이한다. 일부 실시예에서, 코팅 장치(105)는 에어 스프레이 건이다; 그러나, 장치(105)는 오브젝트에 코팅을 제공하는 임의의 애플리케이터일 수 있다. 오브젝트(110)의 표면에 부착되거나 들러붙지 않는 코팅(106)은 여과 시스템(100)을 통해 강제적으로 통과되고 필터(101)를 통과할 때 공기 중의 미립자는 공기로부터 실질적으로 여과된다.

또한, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 여과 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합한 필터(200)의 일 실시예의 도면이다. 도 2는 필터(200)의 정면도이고, 도 3은 필터(200)의 상부 개략도이고, 도 4는 필터(200)의 제1 사시도이고, 도 5는 필터(200)의 제2 사시도이다. 이 실시예에서, 필터(200)는 제1 애퍼처(204)를 한정하는 전방측(즉, 상류측)(202), 필터의 대향 길이 방향 단부의 후방벽(205)(즉, 하류벽), 전방측과 후방벽 사이에서 연장되는 적어도 하나의 측벽(207)을 포함한다. 전방측(202), 후방벽(205), 및 적어도 하나의 측벽(207)은 함께 여과될 유동 가능한 물질이 유입되는 필터 플리넘(209)을 형성한다. 제1 애퍼처(204)는 전방측(202)의 전방 상단 에지(206), 전방 바닥 에지(208), 전방 제1 측면 에지(210) 및 전방 제2 측면 에지(212)에 의해 한정된다. 예시적인 실시예에서, 후방벽(205) 및 적어도 하나의 측벽(207)(예를 들어, 4개의 측벽)은 유동 가능한 물질이 제1 애퍼처(204)을 통해 필터 플리넘(209)에 진입한 후 여과하기 위해 통과할 수 있는 필터 매체(201)를 포함한다. 필터 매체(201)는 후방 측벽(205)으로부터 전방측(202)으로 거리(211)만큼 연장된다. 예시적인 실시예에서, 거리(211)(즉, 필터(200)의 깊이)는 17인치(43.2cm)이다. 그러나, 거리(211)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 거리일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(201)는 1.25인치(3.18cm)의 두께를 갖지만, 필터 매체(201)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 두께를 가질 수 있다. 필터 매체(201)는 멀티 스테이지를 포함할 수 있고 및/또는 필터 매체(201) 내에 다수의 밀도, 등급을 매긴 밀도, 결합제 및 점착 부여제를 가질 수 있음을 알아야 한다.

하나 이상의 실시예에서, 전방측(202)은 구조적 지지체(예를 들어, 프레임(214))를 포함한다. 일부 실시예에서, 프레임(214)은 금속으로 제조되며; 그러나, 프레임(214)은 폴리머, 섬유 유리 및 합금을 포함하지만 이에 한정되지 않는 필터 매체(201)를 지지하고 애퍼처(204)의 유지를 용이하게 하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임(214)은 필터(200)가 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉될 수 있게 하는 적어도 하나의 편평한 표면을 포함한다. 대안적으로, 프레임(214)은 튜브형 재료로 제조되고, 로커(rocker)를 가지며 및/또는 모따기(chamfer)를 갖는 것과 같은(그러나 이에 한정되지 않음) 필터(200)를 지지하고 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉되는 임의의 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(214)은 후방측(205)의 형태를 유지하기 위해 후방측(205) 내부에 또는 후방측에 대항하여 위치된다. 예시적인 실시예에서, 제1 애퍼처(204) 및/또는 프레임(214)은 20인치 x 20인치(50.8cm x 50.8cm)의 정사각형을 형성한다. 그러나, 프레임(214) 및/또는 애퍼처(204)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 크기 및 형상 구성을 가질 수 있다.

본 실시예에서, 내부 플리넘(209)은 예를 들어 적어도 하나의 측벽(207)의 내부 표면에 의해 한정되는 단면 치수(예를 들어, 폭)를 갖는다. 내부 플레넘(209)의 적어도 하나의 단면 치수는 전방 플리넘 섹션(즉, 상류 플리넘 섹션)(209a)을 한정하도록 전방측(202)에서 후방벽(205)을 향해 전방측과 후방벽 사이의 중간 위치(213)로 감소된다(예를 들어 테이퍼된다). 도시된 실시예에서, 전방 플리넘 섹션(209a)을 한정하는 각각의 측벽의 내부 표면은 필터의 길이 방향 축(LA)에 대해 소정 각도로 안쪽으로 연장된다. 내부 플리넘의 단면 치수는 후방 플리넘 섹션(즉, 하류 플리넘 섹션)(209b)을 한정하도록 후방벽(205)을 향해(예를 들어, 후방벽으로) 중간 위치(213)로부터 증가한다(예를 들어, 플레어된다). 중간 위치(213)는 후방(하류) 플리넘 섹션으로 이어지고 전방 및 후방 플리넘 섹션을 서로 유동 가능하게 연결시키는 제2 애퍼처(또는 목부)(250)를 한정한다. 제1 애퍼처(204)의 단면적은 제2 애퍼처(260)의 단면적보다 크다. 예를 들어, 제1 애퍼처(204)의 단면적은 제2 애퍼처(260)의 단면적의 약 0.5배 내지 약 20배일 수 있다. 따라서, 도시된 내부 플리넘(209)은 대체로 모래 시계 모양(즉, 길이 방향 단면에서 모래 시계 모양)을 갖는다. 필터는 또한 길이 방향 단면에서 모래 시계 모양을 갖는다. 플리넘(209) 및/또는 필터(200)는 반드시 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 형상을 가질 수 있다.

도시된 실시예에서, 측벽(207)은 상단 필터 벽(220), 바닥 필터 벽(230), 제1 측면 필터 벽(240) 및 제2 측면 필터 벽(250)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상단 필터 벽(220)은 시임(251)을 따라 제1 측면 필터 벽(240)에 결합되고, 시임(252)을 따라 제2 측면 필터 벽(250)에 결합된다. 유사하게, 바닥 필터 벽(230)은 시임(253)을 따라 제1 측면 필터 벽(240)에 결합되고, 시임(254)을 따라 제2 측면 필터 벽(250)에 결합된다. 인접한 벽들(예를 들어, 벽들(220 및 240))을 결합하는 것은 제2 애퍼처(또는 목부)(260)를 형성하고 따라서 전방측(204)과 후방벽(205) 사이의 보이드를 형성한다. 예시적인 실시예에서, 인접한 벽은 8인치 × 8인치(20.32㎝ × 20.32㎝)가 되도록 제2 애퍼처(260)를 형성하는 8.5인치(21.6cm)의 길이에 대해 시임(251, 252, 253, 254)을 따라 함께 결합된다. 또한, 8.5인치(21.6cm) 길이에 대해 시임(251, 252, 253 및 254)을 따라 인접한 벽을 함께 결합시키는 것은 필터 벽(220, 230, 240 및 250)에 애퍼처 각도(262)를 형성한다. 이러한 실시예에서, 애퍼처 각도(262)는 약 123°이다. 대안적으로, 벽(220, 230, 240 및 250)은 함께 연결되어 임의의 형상을 갖는 임의의 크기의 제2 애퍼처(260)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 벽(220, 230, 240 및 250)은 서로 결합되어 하나 이상의 시임(251, 252, 253 및 254)이 제2 애퍼처(262)의 직사각형 및 하나 이상의 상이한 애퍼처 각도(262)를 형성하는 상이한 길이이다.

예시적인 실시예에서, 벽(220, 230, 240 및 250)은 스티칭에 의해 서로 결합된다. 그러나 벽(220, 230, 240, 및 250)은 가열 스테이킹, 접착, 라미네이팅 및 초음파 용접을 포함하지만 그에 제한되지 않는 필터 매체의 자체 유지를 용이하게 하는 임의의 방식으로 결합될 수 있음을 알아야 한다. 필터(200)는 필터 매체(201)의 단일 층으로부터 제조되어 시임 없이 필터를 제조할 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 필터(200)는 1, 2, 3, 4, 5 및 6을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 개수의 시임을 가질 수 있다. 필터(200)는 벽(205, 220, 230, 240 및 250)을 형성하도록 필터 매체(201)로 제조되고, 미립자 측(207) 및 클린 측(209)을 갖는다.

작동 시, 미립자 함유(예, 더러운) 공기 흐름(D)은 제1 애퍼처(204)를 통해 내부 플리넘(209)에 진입하고, 클린 공기 흐름(C)은 측벽(207)(예를 들어, 필터벽(220, 230, 240, 250) 및 후방벽(205) 중 적어도 하나를 통해 모터 또는 송풍기(112)(도 1에 도시됨)를 향하여 배출된다. 보다 상세하게는, 미립자 함유 흐름(D)은 제1 애퍼처(204)를 통해 전방 플리넘 섹션(209a)에 진입하고 미립자는 전방 플리넘 섹션(즉, 제1 또는 상류 필터 몸체(200a))을 한정하는 벽(220, 230, 240, 250)의 내부 또는 미립자측(207)에 축적되기 시작한다. 이와 같이, 제1 필터 부분(200a)의 필터 매체는 후방벽(205)의 상류에 있는 제1 필터 몸체로서 작용한다. 이 단계에서, 대부분의 필터링은 제1 필터 몸체(200a)에 의해 행해지는 것으로 믿어진다. 미립자가 제1 필터 몸체(200a)의 입자측(207)에 축적됨에 따라, 제2 애퍼처(260)는 제2 플리넘 부분(209b)으로 흐름을 끌어들이기 시작한다. 흐름(D)이 제2 애퍼처(260)을 통해 제2 또는 하류 플리넘 섹션(209b)에 진입함에 따라, 흐름은 제2(또는 하류) 플리넘 부분(209b)(즉, 제2 또는 하류 필터 몸체(200b))을 한정하는 벽(220, 230, 240, 250) 및 후방벽(205)의 부분의 미립자측(207)을 가로질러 전환되거나 또는 스프레딩된다. 일부 실시예에서, 미립자가 후방벽(205)의 미립자측(207) 상에 축적하기 시작함에 따라, 축적이 적은 후방벽(205)의 부분으로 흐름(D)을 전환시키는 미립자 축적을 받는 영역에서 흡입 손실이 발생할 것이다.

또한, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9는 도 1에 도시된 여과 시스템(100)과 함께 사용하기 위한 필터(300)의 다른 실시예의 도면이다. 도 6은 필터(300)의 정면도이고, 도 7은 필터(300)의 개략적인 측면도이며, 도 8은 필터(300)의 제1 사시도이고, 도 9는 필터(300)의 제2 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(300)는 제1 애퍼처(304) 및 후방 측벽(305)을 갖는 전방측(303)을 포함한다. 제1 애퍼처(304)는 전방 상단 에지(306), 전방 바닥 에지(308), 전방 제1 측면 에지(310), 및 전방 제2 측면 에지(312)에 의해 한정된다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(301)는 후방 측벽(305)으로부터 전방측(303)으로 거리(311)만큼 연장되고, 제1 애퍼처(304)를 형성하기 위해 프레임(314)을 둘러싼다. 예시적인 실시예에서, 거리(311)(즉, 필터(300)의 깊이)는 17인치(43.2cm)이다. 그러나, 거리(311)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 거리일 수 있다.

일부 실시예에서, 프레임(314)은 금속으로 제조되지만, 프레임(314)은 중합체, 섬유 유리 및 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 필터 매체(301)를 지지하고 애퍼처(304)를 유지하는 것을 용이하게 하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임(314)은 필터(300)가 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉될 수 있게 하도록 편평하다. 대안적으로, 프레임(314)은 튜브형 재료로 제조되고 로커를 구비하고 및/또는 모따기를 갖는 것과 같이(이에 제한되지 않음) 필터(300)를 지지하고 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉되는 임의의 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(314)은 후방측(305)의 형상을 유지하도록 후방측(305) 내에 또는 이에 대항하여 위치된다. 예시적인 실시예에서, 제1 애퍼처(304) 및/또는 프레임(314)은 20인치 x 20인치(50.8cm x 50.8cm)의 정사각형을 형성한다. 그러나, 프레임(314) 또는 애퍼처(304)는 본원에 기술된 바와 같은 여과를 용이하게 하는 임의의 크기 및 형상 구성을 가질 수 있다.

필터(300)는 또한 상단 필터 벽(320), 바닥 필터 벽(330), 제1 측면 필터 벽(340) 및 제2 측면 필터 벽(350)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 필터(300) 내에 제2 애퍼처(360)을 형성하도록 복수의 베인(352)이 상단 필터 벽(320)에서 바닥 필터 벽(330)으로 필터 매체(301)를 통해 연장된다. 일반적으로, 필터(300)는 필터(200)와 유사하다. 하나의 주요 차이점은 내측 플리넘(309)의 단지 하나의 단면 치수가 전방측(302)로부터 후방벽(305)을 향하여 전방 플리넘 섹션(즉, 상류 플리넘 섹션)(309a)을 형성하도록 전방벽과 후방벽 사이의 중간 위치(313)까지 감소하는 것(예를 들어, 테이퍼)이다. 도시된 실시예에서, 전방 플리넘 섹션(309a)을 부분적으로 한정하는 단지 한 쌍의 대향하는 측벽의 내부 표면은 필터의 길이 방향 축(LA)에 대해 소정의 각도로 안쪽으로 연장된다. 또한, 내부 플리넘의 단 하나의 단면 치수만이 후방 플리넘 섹션(즉, 하류 플리넘 섹션)(309b)을 한정하도록 후방벽(305)을 향해(예를 들어, 후방벽으로) 중간 위치(313)로부터 증가한다(예를 들어, 플레어된다). 중간 위치(313)는 후방 플리넘 섹션으로 이어지고 전방 및 후방 플리넘 섹션을 서로 유동 가능하게 연결시키는 제2 애퍼처(또는 목부)(350)를 한정한다. 제1 애퍼처(304)의 단면적은 제2 애퍼처(360)의 단면적보다 크다. 예를 들어, 제1 애퍼처(304)의 단면적은 제2 애퍼처(360)의 단면적의 약 0.5배 내지 약 20배일 수 있다. 따라서, 도시된 내부 플리넘(309) 및 필터(300)는 단 하나의 단면 평면에서 취해진 단면에서 대체로 모래 시계 형상을 갖는다. 플리넘 및/또는 필터는 반드시 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 패스너(예를 들어, 베인(352))는 중간 위치(예를 들어, 길이(311)의 중간 지점)에서 또는 그 부근에서 대향 측벽(307)을 체결하여 단면에서 모래 시계 형상을 형성한다. 일부 실시예에서, 베인(352)은 나일론, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 다크론(Dacron) 및 다이니마(Dyneema)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 미립자(예를 들어, 페인트, 착색제, 먼지, 오물)에 대한 부착을 일반적으로 저항하는 실질적으로 미끈거리는(예를 들어, 윤활성) 재료로 제조된다. 예시적인 실시예에서, 제2 애퍼처(360)을 형성하는 6인치(15.24cm)의 길이에 대해 약 20인치 x 2인치(50.8cm x 5.08cm)의 직사각형이도록 패스너(예를 들어, 베인)(352)가 연장된다. 추가적으로, 길이(311)의 중간 지점에서 5인치(12.7cm) 베인(352)의 사용은 필터벽(320 및 330)에 애퍼처 각도(α)를 형성한다. 이러한 실시예에서, 애퍼처 각도(α)는 대략 109°이다. 대안적으로, 베인(352)은 임의의 길이를 가질 수 있고 임의의 형상을 갖는 임의의 크기의 제2 애퍼처(360)를 형성하도록 필터(300)의 길이(311)를 따른 임의의 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 베인(352)은 벽(320 및 330) 사이 및 벽(340 및 350) 사이에 위치되어 도 2 내지 도 5에 도시된 것과 유사한 형상의 필터를 형성한다.

작동 시, 미립자 함유(예를 들어, 더러운) 공기 흐름(D)은 제1 애퍼처(304)을 통해 내부 플리넘(309)에 진입하고, 클린 공기 흐름(C)은 측벽(307)(예를 들어, 필터벽(320, 330, 340, 350) 및 후방벽(305) 중 적어도 하나를 통해 모터 또는 송풍기(112)(도 1에 도시됨)를 향하여 배출된다. 보다 상세하게는, 미립자 함유 흐름(D)은 제1 애퍼처(304)을 통해 전방 플리넘 섹션(309a)에 진입하고, 미립자는 전방 플리넘 섹션(즉, 제1 또는 상류 필터 몸체(300a))을 한정하는 벽(320, 330, 340, 350)의 내부 또는 미립자측(307)에 축적되기 시작한다. 이와 같이, 제1 필터 부분(300a)의 필터 매체는 후방벽(305)의 상류에 있는 제1 필터 몸체로서 작용한다. 이 단계에서, 대부분의 필터링은 제1 필터 몸체(300a)에 의해 행해지는 것으로 믿어진다. 미립자가 제1 필터 몸체(300a)의 입자측(307)에 축적됨에 따라, 제2 애퍼처(360)는 제2 플리넘 부분(309b) 내로 흐름을 끌어당기기 시작한다. 흐름(D)이 제2 애퍼처(360)을 통해 제2 또는 하류 플리넘 섹션(309b)에 진입함에 따라, 흐름은 제2(또는 하류) 플리넘 부분(309b)(즉, 제2 또는 하류 필터 몸체(300b))을 한정하는 벽(320, 330, 340, 350) 및 후방벽(305)의 부분의 미립자측(307)을 가로질러 전환되거나 또는 스프레딩된다. 일부 실시예에서, 미립자가 후방벽(305)의 미립자측(307) 상에 축적되기 시작할 때, 축적이 적은 후방벽(305)의 부분으로 흐름(D)을 전환시키는 미립자 축적을 받는 영역에서 흡입 손실이 발생할 것이다.

일 실시예에서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 필터(300)의 베인(352)은 필터(300)의 클린측(309) 주위에 위치된 밴드(370)로 대체된다. 이러한 실시예에서, 밴드(370)는 중간 위치(311)에서 단면 치수를 감소시키기 위해 필터(300)의 측벽(307) 주위로 연장되어 제2 애퍼처(360)를 실질적으로 원형 형상으로 형성한다. 그러나, 밴드(370)는 정사각형, 타원형, 다이아몬드, 별 및 직사각형을 포함하지만 여기에 한정되는 것은 아닌, 본원에 기재된 여과를 용이하게 하는 임의의 형상으로 제2 애퍼처(360)를 형성하도록 필터(300) 주위에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 밴드(370)는 고무, 나일론, 엘라스토머, 폴리페닐렌 설파이드, 동물 털, 코튼, 펠트, 유기 섬유, 이소프렌, 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 금속, 폴리에틸렌, 종이, 폴리우레탄, 접착제, 다크론(Dacron) 및 다이니마(Dyneema)와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 가요성 재료로 형성된다. 대안적으로, 밴드(370)는 금속, 목재, 접착제, 동물 털, 유기 섬유, 코튼, 펠트, 및 플라스틱을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 밴드(370)가 형태를 실질적으로 유지함으로써 제2 애퍼처(360)가 소정의 형상으로 형성될 수 있게 하는 실질적으로 강성인 재료로 형성될 수 있다.

도 12는 도 1에 도시된 여과 시스템(100)과 함께 사용하기 위한 대안적인 필터(400)의 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(400)는 제1 애퍼처(404) 및 후방벽(405)을 갖는 전방측(402)을 포함한다. 제1 애퍼처(404)는 전방 상단 에지(406), 전방 바닥 에지(408), 전방 제1 측면 에지(410) 및 전방 제2 측면 에지(412)에 의해 한정된다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(401)는 후방 측벽(405)으로부터 전방측(402)으로 거리(411)만큼 연장되어, 제1 애퍼처(404)를 형성하도록 프레임(414)을 둘러싼다. 예시적인 실시예에서, 거리(411)(즉, 필터(400)의 깊이)는 17 인치(43.18 cm)이다. 그러나, 거리(411)는 본원에 설명된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 거리일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(401)는 1.25인치(3.175cm)의 두께를 갖지만, 필터 매체(401)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 두께를 가질 수 있다. 필터 매체(401)는 다수의 스테이지를 포함할 수 있고 및/또는 다수의 밀도 및/또는 필터 매체(401) 내에 눈금이 매겨질 수 있음을 알아야 한다.

일부 실시예에서, 프레임(414)은 금속으로 제조되지만, 프레임(414)은 폴리머, 섬유 유리 및 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 필터 매체(401)를 지지하고 애퍼처(404)를 유지하는 것을 용이하게 하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임(414)은 필터(400)가 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉될 수 있게 하는 적어도 하나의 편평한 표면을 포함한다. 대안적으로, 프레임(414)은 튜브형 재료로 제조되고, 로커를 가지며 및/또는 모따기를 갖는 것과 같은(그러나 이에 한정되지 않음) 필터(400)를 지지하고 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉되는 임의의 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(414)은 후방측(405)의 형태를 유지하기 위해 후방면(405)의 내부 또는 이에 대항하여 위치된다. 예시적인 실시예에서, 제1 애퍼처(404) 및/또는 프레임(414)은 20인치 x 20인치(50.8 cm x 50.8 cm) 정사각형을 형성한다. 그러나, 프레임(414) 및/또는 애퍼처(404)는 본원에 기술된 바와 같은 여과를 용이하게 하는 임의의 크기 및 형상 구성을 가질 수 있다.

또한, 필터(404)는 상단 필터벽(420), 바닥 필터벽(430), 제1 측면 필터벽(440) 및 제2 측면 필터벽(450)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 바닥 측면벽(430)은 시임(451)을 따라 제1 측면 필터벽(440)에 결합되고, 시임(452)을 따라 제2 측면 필터벽(450)에 결합된다. 예시적인 실시예에서, 인접한 벽은 스티칭에 의해 함께 결합될 수 있다. 그러나 벽(420, 430, 440, 450)은 가열 스테이킹, 접착, 라미네이팅, 스티칭 및 초음파 용접을 포함하지만 그에 제한되지 않는 필터 매체 자체의 유지를 용이하게 하는 임의의 방식으로 결합될 수 있음을 알아야 한다. 필터(400)는 시임이 없는 필터를 제조하기 위해 필터 매체(401)의 단일 층으로부터 제조될 수 있음을 알아야 한다. 추가로, 필터(400)는 1, 2, 3, 4, 5 및 6을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 개수의 시임을 가질 수 있다. 필터(400)는 벽(405, 420, 430, 440, 450)을 형성하도록 필터 매체(401)로 제조되고, 미립자측 및 클린측을 갖는다.

작동 시, 미립자 함유 공기 흐름(D)은 제1 애퍼처(404)에 진입하고 클린 공기 흐름(C)은 후방벽(405)을 통해 배출된다. 더 상세하게는, 미립자 함유 흐름(D)은 제1 애퍼처(404)로 들어가고, 미립자는 벽(450)의 미립자측(207) 상에 축적되기 시작한다.

또한, 도 13, 도 14 및 도 15는 도 1에 도시된 여과 시스템(100)과 함께 사용하기 위한 대안적인 필터(500)의 예시이다. 도 13은 필터(300)의 전방 사시도이고, 도 14는 필터(500)의 하부 사시도이고, 도 15는 필터(500)의 개략적인 측면도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(500)는 제1 애퍼처(504) 및 후방 측벽(505)을 갖는 전방측(502)을 포함한다. 제1 애퍼처(504)는 전방 상단 에지(506), 전방 바닥 에지(508), 전방 제1 측면 에지(510), 및 전방 제2 측면 에지(512)에 의해 한정된다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(501)는 후방 측벽(505)으로부터 전방측(502)까지 거리(511)만큼 연장되고, 제1 애퍼처(504)를 형성하도록 프레임(514)을 둘러싼다. 예시적인 실시예에서, 거리(511)(즉, 필터(500)의 깊이)는 17인치(43.2cm)이다. 그러나, 거리(511)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 거리일 수 있다.

일부 실시예에서, 프레임(514)은 금속으로 제조되지만, 프레임(514)은 중합체, 섬유 유리 및 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 필터 매체(501)를 지지하고 애퍼처(504)를 유지하는 것을 용이하게 하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임(514)은 필터(500)가 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉될 수 있도록 평탄하다. 대안적으로, 프레임(514)은 튜브형 재료로 제조되고, 로커를 가지며 및/또는 모따기를 갖는 것과 같은(그러나 이에 한정되지 않음) 필터(500)를 지지하고 여과 조립체(100)에 대해 실질적으로 밀봉되는 임의의 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(514)은 후방측(505)의 형태를 유지하기 위해 후방측(505) 내부에 또는 후방측에 대항하여 위치된다. 예시적인 실시예에서, 제1 애퍼처(504) 및/또는 프레임(514)은 20인치 x 20인치(50.8 cm x 50.8 cm) 정사각형을 형성한다. 그러나, 프레임(514) 및/또는 애퍼처(504)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 크기 및 형상 구성을 가질 수 있다.

또한, 필터(500)는 상단 필터벽(520), 바닥 필터벽(530), 제1 측면 필터벽(540) 및 제2 측면 필터벽(550)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 필터(500)는 제1 플랜지(562) 및 제2 플랜지(564)를 갖는 디바이더 표면(560)을 포함한다. 디바이더 표면(560)은 필터 매체(501)로 제조된다. 일 실시예에서, 디바이더 표면(560)은 표면(560)을 지지하는 프레임(514)으로 제조된다. 일부 실시예에서, 표면(560)을 지지하는 프레임(514)은 애퍼처(504)를 지지하고 유지하는 프레임(514)에 결합된다. 대안적으로, 표면(560)은 필터(500)와 독립적으로 제조될 수 있고, 벽(520, 530, 540, 550)의 제조 후 또는 제조 중에 필터(500)에 결합(예를 들어, 스티칭, 열 스테이킹, 접착, 라미네이팅 및 초음파 용접)될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 후방벽(505)은 V자 형상을 형성하도록 오목한 방식으로 제조된다. 이러한 후방벽(505)의 형태는 필터의 보다 효율적인 적층을 가능하게 하여 복수의 필터의 보다 경제적이며 효율적인 운송을 제공할 수 있다. 대안적으로, 후방벽(505)은 전술한 필터들에서 도시된 바와 같이 실질적으로 평탄한(예를 들어, 편평한) 것을 포함하여, 본원에 기술된 바와 같은 여과를 용이하게 하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 또한, 전술한 임의의 필터는 필터의 효능을 증가시키기 위해 실질적으로 또는 전체적으로 오목 또는 볼록 형상인 후방벽을 갖도록 제조될 수 있음을 유의해야 한다. 또한, 제2 애퍼처를 갖는 상술된 필터의 구성은 필터가 보다 효율적으로 적층되어 복수의 필터를 보다 경제적으로 효율적으로 운반할 수 있도록 필터의 초기 구조로부터 압축될 수 있게 한다.

예시적인 실시예에서, 필터 매체(501) 및 이에 따라 벽(505, 520, 530, 540, 550)은 미립자측(507) 및 클린측(509)을 갖는다. 작동 시, 미립자 함유 공기 흐름(D)은 제1 애퍼처(304)에 진입하고, 클린측 흐름(C)은 후방벽(505)을 통해 배출된다. 보다 상세하게는, 미립자 함유 흐름(D)은 제1 애퍼처(504)로 들어가고, 미립자는 표면(560)의 미립자측(507) 상에 축적되기 시작한다. 표면(560)이 미립자를 축적하기 시작함에 따라, 공기 흐름(D)은 디바이더(560) 주위에 전환되고 후방벽(505)의 미립자측(507)에 걸쳐 분포된다. 이와 같이, 공기 흐름(D)이 후방벽(505)과 접촉하기 전에 표면(560)은 프리-필터로서 작용한다.

필터 내에서 전술한 프레임(예를 들어, 214 및 314)은 정합 섹션(예를 들어, 제1 애퍼처(204 및 304)) 내에 또는 필터의 더 많은 섹션 내에 위치되어 필터의 원하는 형상의 구조적 지지를 제공할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 프레임은 실질적으로 정사각형인 형상을 유지하기 위해 후방벽(예를 들어, 205 및 305)을 따라 위치될 수 있다. 또한, 프레임은 도 2 내지 도 13에 도시된 것과 같은 필터의 원하는 형상을 유지하기 위해 정합 섹션과 후방벽 사이에서 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 소정의 형상을 갖는 프레임이 제공될 수 있고 필터 매체가 프레임 주위에 래핑되어 필터를 형성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 후방벽은 프레임 및/또는 필터 매체 상에 위치될 수 있고, 후방벽 및 래핑된 필터 매체는 전술한 기술(예를 들어, 열 스테이킹, 스티칭, 접착, 라미네이팅 및 초음파 용접)에 의해 함께 고정되어 필터를 완성한다. 또한, 도 2 내지 도 13에 도시된 필터는, 필터가 필터 리테이너 및/또는 유지 시스템(예를 들어, 그리드(120))에 의해 또는 그 안에 지지되도록 프레임 없이 제조될 수 있다.

여기에 기술된 필터들 각각은 필터의 효능을 향상시키기 위해 전방 필터 또는 프리-필터를 포함할 수 있다. 이와 같이, 도 16 내지 도 39는 전술한 필터들과 함께 사용하기 위한 전방 필터들의 예시적인 실시예들을 도시한다. 편의상, 각각의 전방 필터는 필터의 후방벽(예를 들어, 405)을 나타내는 쉐이딩을 갖는, 도 12에 도시된 필터(400)와 같은 큐브 필터를 갖는 정면도로 도시될 것이다. 전방 필터의 측면도는 각 전방 필터의 공기 흐름을 도시하기 위해, 도 12에 도시된 필터(400)와 같은 큐브 필터, 및 도 2 내지 도 11에 도시된 필터(200 및 300)와 같은 보우타이 또는 피라미드 필터로 도시될 것이다. 일부 실시예에서, 전방 필터와 함께 이용되는 필터 매체는 밀도, 재료 및/또는 층 중 적어도 하나에서 나머지 필터와 상이하다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 전방 필터의 필터 매체는 나머지 필터에서 사용되는 것과 실질적으로 동일하다.

전술한 바와 같이, 도 16 내지 도 39에 도시된 전방 필터 또는 프리-필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 도 2 내지 도 15에 도시된 필터들 중 임의의 필터와 함께 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 전술한 방식(예를 들어, 스티칭, 열 스테이킹, 접착, 라미네이팅 및 초음파 용접)으로 필터에 고정 방식으로 결합된다. 일부 실시예에서, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 필터의 프레임에 결합된 프레임을 포함한다. 대안적으로, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 전방 필터 내에 일체로 형성된 지지 프레임을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 전체 조립체를 제거할 필요 없이 교체 및/또는 클리닝을 가능하게 하기 위해 필터에 제거 가능하게 결합된다. 이러한 실시예에서, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 후크 앤 루프 고정 시스템과 제거 가능하게 결합된다. 대안적으로, 전방 필터는 자석, 전자석, 스냅, 버튼, 지퍼 및 래치에 의해 고정되는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 명세서에서 설명된 필터 중 하나에 전방 필터를 고정시키는 임의의 방식으로 제거 가능하게 결합될 수 있다.

이하에서 설명되는 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 원하는 효과를 창출하기 위해 크기, 방향, 배향 및/또는 위치 설정에 있어서 변경될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)에 의해 형성된 애퍼처는 원하는 적용(예를 들어, 스프레이 부스, 가정용 HVAC, 상업용 HVAC)의 요건을 준수하기 위해 크기가 변할 수 있다. 이를 위해, 실질적으로 직사각형 형상으로 형성된 애퍼처는 원형, 정사각형, 타원형, 팔각형 및 삼각형을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 형상으로 형성되도록 변형될 수 있다. 또한, 4개의 애퍼처를 갖는 실시예가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 개수의 애퍼처를 갖도록 변경될 수 있는 방식으로 애퍼처의 개수는 변경될 수 있다.

또한, 도 16, 도 17 및 도 18은 4개의 애퍼처(602)를 갖는 크로스 전방 필터(600)를 이용하는 필터를 도시한다. 일부 실시예에서, 크로스 전방 필터(600)는 다른 애퍼처(602)와 크기 및/또는 형상이 다른 애퍼처(602)를 생성하도록 제조된다. 도 19, 도 20 및 도 21은 중앙 구멍(612)을 갖는 이중벽 전방 필터(610)를 이용하는 필터를 도시한다. 예시적인 실시예에서, 이중벽 전방 필터(610)는 필터의 상단으로부터 연장되는 상단 플랩(614)과, 필터의 바닥으로부터 위로 연장되는 바닥 플랩(616)을 포함한다. 일부 실시예에서, 이중벽 필터(610)는 플랩(614, 616)이 함께 일체로 형성되지 않도록, 다수의 피스로 제조된다. 대안적으로, 전방 필터(610)는 단일 유닛으로 형성될 수 있다.

도 22, 도 23 및 도 24는 2개의 대향하는 삼각형 애퍼처(622)를 형성하는 모래 시계 전방 필터(620)를 이용하는 필터를 도시한다. 도 25, 도 26 및 도 27은 플랩(632)을 갖는 오버행(overhang) 전방 필터(630)를 이용하는 필터를 도시한다. 플랩(632)은 실질적 축적이 플랩(632)에 발생할 때 플랩(632) 주위의 흐름의 전환을 강요하는 미립자를 위한 수집 지점으로서 작용하도록 필터의 상단으로부터 연장된다. 전술한 바와 같이, 플랩(632)은 필터의 임의의 벽으로부터 연장되도록 위치될 수 있다.

또한, 도 28, 도 29 및 도 30은 2개의 애퍼처(644)를 형성하는 디바이더(642)를 갖는 스트립 전방 필터(640)를 이용하는 필터를 도시한다. 디바이더(642)가 수직으로 배향된 것으로 도시되어 있지만, 디바이더(642)는 수평 및 대각선 방향을 포함하지만 이에 한정되지 않는 여과를 용이하게 하는 임의의 방식으로 배향될 수 있다. 도 31, 도 32 및 도 33은 필터의 적어도 하나의 에지로부터 연장되는 벽에 의해 형성된 단일 애퍼처(652)를 갖는 벽 전방 필터(650)를 이용하는 필터를 도시한다. 도 34, 도 35 및 도 36은 하나의 에지로부터 필터 캐비티 내로 연장하는 대각선 전방 필터(660)를 이용하는 필터를 도시한다. 또한, 도 37, 도 38 및 도 39는 필터의 에지로부터 캐비티 내로 연장되는 4개의 벽에 의해 형성된 중심 개구(672)를 갖는 역전된 전방 필터(670)를 이용하는 필터를 도시한다.

전방 필터(600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)는 제2 애퍼처로 들어가기 전에 전방 필터 및 측벽 주위로 흐름(D)을 강요하는 필터의 제2 애퍼처로의 직접적인 흐름 접근을, 완전히는 아니지만, 부분적으로 차단하도록 생성될 수 있다는 것을 알아야 한다.

도 40은 도 1에 도시된 환기 시스템과 함께 사용하기 위한 대안적인 필터(700)의 정면 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(700)는 필터 매체(701)로부터 형성되고, 전방벽(702), 상단벽(704), 후방벽(705), 바닥벽(706), 제1 측벽(708) 및 제2 측벽(710)을 포함한다. 측면 벤트(712)는 전방벽(702)과 벽(704, 706, 708, 710) 사이에 형성된다. 일부 실시예에서, 전방벽은 프레임(714)에 의해 지지된다. 대안적으로, 베인(veins) 또는 로드는 벽(702)과 벽(704, 706, 708, 710) 사이에 삽입되어 지지를 제공할 수 있다.

도 41은 편평 필터(800)의 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(800)는 도 41a에 도시된 것과 같은 주거용 및/또는 상업용 HVAC 시스템 내에서 이용되도록 구성된다. 대안적으로, 필터(800)는 또한 도 1에 도시된 여과 시스템(100)의 필터로서 이용될 수 있다. 유사하게, 상술된 필터는 주거용 및/또는 상업용 HVAC 시스템 내에서 또한 이용될 수 있음에 유의해야 한다. 예시적인 실시예에서, 필터(800)는 실질적으로 필터 매체(804)를 둘러싸는 랩 또는 하우징(802)을 포함한다. 하우징(802)은 필터(800)가 흐름 패턴(예를 들어, HVAC 시스템)에 용이하게 위치될 수 있도록 필터 매체(804)에 지지 및 구조를 제공할 수 있다.

도 41a는 도 41에 도시된 필터(800)를 이용할 수 있는 예시적인 HVAC 시스템(801)의 개략도이다. 시스템(801)은 팬(807)에 의해 리턴(805)(예를 들어, 그릴)으로부터 흐름을 끌어당기는 하나 이상의 리턴 공기 덕트(803)를 포함한다. 그 다음, 흐름은 원하는 치수의 필터를 수용하도록 크기가 설정된 필터 리셉터클(813) 내에 배치된 필터(800)와 같은 필터를 통과한다. 필터는 흐름으로부터 원하지 않는 미립자를 포획하고, 수집하고 및/또는 보유하여, 흐름을 가열 요소(809) 및/또는 냉각 코일(811) 위로 또는 이를 통해 통과시켜 흐름의 온도를 변화시키는 클린 흐름을 허용한다. 그 후, 흐름은 공급 공기 덕트(815), 출구(817)(예를 들어, 그릴) 및/또는 배기 공기 덕트(819) 밖으로 배출된다.

다시 도 41을 참조하면, 일부 실시예에서, 필터(800)는 필터(800) 및/또는 필터 매체(804)에 대한 지지를 더 제공하는 전방 및/또는 후방 패널(806)을 포함한다. 일 실시예에서, 전방 및/또는 후방 패널(806)은 하우징(802)과 유사한 재료로 제조된다. 예시적인 실시예에서, 하우징(802) 및 패널(806)은 종이 및/또는 판지로 제조되지만, 하우징(802) 및 패널(806)은 전술한 임의의 필터 프레임 재료로 제조될 수 있다.

전술한 바와 같이, 필터(800)는 임의의 HVAC 시스템에 적합하도록 설계되고, 따라서 필터(800)는 본 명세서에 설명된 여과를 용이하게 하는 임의의 크기를 가질 수 있는데, 예를 들어 10" x 20"(25.4cm x 50.8cm), 12" x 12"(30.5cm x 30.5cm), 12" x 20"(30.5cm x 50.8cm), 12" x 24"(30.5cm x 61.0cm), 14" x 14"(35.6cm x 35.6cm), 14" x 20"(35.6cm x 50.8cm), 14" x 24"(35.6cm x 61.0cm), 14" x 25"(35.6cm x 63.5cm), 15" x 20"(38.1cm x 50.8cm), 16" x 20"(40.6cm x 50.8cm), 16" x 25"(40.6cm x 63.5cm), 18" x 20"(45.7cm x 50.8cm), 18" x 24"(45.72cm x 61.0cm), 20" x 20"(50.8cm x 50.8cm), 20" x 25"(50.8cm x 63.5cm), 20" x 30"(50.8cm x 76.2cm), 및 24" x 24"(61.0cm x 61.0cm)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 유사하게, 필터(800)는 사용되는 시스템에 대응하는 깊이(두께)(810)를 갖는다. 필터(800)의 깊이(810)는 1"(2.54cm), 2"(5.08cm), 3"(7.62cm), 4"(10.16cm), 5"(12.7cm), 10"(25.4cm), 20"(50.8cm), 30"(76.2cm), 및 40"(101.6cm)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 깊이일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 필터(800)는 주름진 필터 매체(804)를 포함한다. 도 42 및 도 43은 도 41에 도시된 필터(800) 및/또는 도 2 내지 도 15에 도시된 필터(200, 300, 400, 500)와 함께 사용하기 위한 예시적인 필터 매체(804)의 예시이다. 필터 매체(804)는 제1 필터층(820) 및 제2 필터층(822)을 포함한다. 제1 및 제2 필터층(820, 822)은 주름의 형태로 상기된 필터 매체로부터 제조된다. 일 실시예에서, 층(820, 822)은 폴리프로필렌 및 폴리올레핀 플라스틱으로 제조된다. 제2 필터층(822)은 제1 층(820) 위에 위치되어 제1 층(820)에 프리-필터를 제공한다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 층(820, 822)은 접착에 의해 함께 결합된다. 대안적으로, 층(820, 822)은 층(820, 822)이 스티칭, 가열 스테이킹, 라미네이팅 및 초음파 용접을 포함하지만 이에 한정되지 않는 단일 필터로서 함께 기능할 수 있게 하는 임의의 방식으로 함께 결합될 수 있다. 제1 층(820)은 필터(800)가 압축을 겪거나 그리고/또는 받을 때 제2 층(822)의 주름의 균일성을 유지하고 지지를 제공하는 재료로부터 선택될 수 있음을 주목해야 한다.

주름으로 제조된 층(820, 822)의 각각으로, 2개의 여과 층이 하나의 필터 내에 공간 절약 방식으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 1"(2.54cm) 깊이를 갖는 필터는 깊이가 1/2"(1.27cm)인 제2 층(822)이 제1 층(820) 위에 위치되는 깊이가 1"(2.54cm)인 제1 층(820)을 용이하게 할 수 있다. 마찬가지로, 2"(5.08cm) 깊이 필터는 1"(2.54cm) 제2 층(822)을 갖는 2"(5.08cm) 제1 층(820)을 용이하게 할 수 있고, 4"(10.16cm) 깊이 필터는 2"(5.08cm) 제2 층을 갖는 4"(10.16cm) 제1 층(820)을 용이하게 할 수 있고, 5"(12.7cm) 깊이 필터는 2.5"(6.35cm) 제2 층을 갖는 5"(12.7cm) 제1 층(820)을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 층(820, 822)의 깊이는 여과를 용이하게 하고 원하는 적용을 달성하는 임의의 것일 수 있음을 알아야 한다. 일 실시예에서, 제2 층(822)은 주름으로 제조되지 않도록 매체의 실질적으로 편평한 부분으로서 제조된다. 대안적인 실시예에서, 제1 층(820)은 매체의 편평한 부분으로서 제조되고 제2 층(822)은 주름을 갖도록 제조된다. 비록 매체(804)가 주름 잡힌 것으로서 제조되는 것으로 설명되지만, 매체(804)는 파동 또는 파형 패턴(사인, 정사각형, 삼각형, 직사각형 및 톱니)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 형상 및/또는 패턴을 가질 수 있다는 것을 유의해햐 한다.

예시적인 실시예에서, 제2 층(822)은 복수의 애퍼처(824)를 갖는다. 애퍼처(824)는 형상이 타원형인 것으로 도시되어 있지만, 애퍼처(824)는 임의의 형상으로 생성될 수 있고, 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 크기를 가질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 또한, 애퍼처(824) 사이의 간격은 원하는 용도를 수용하기 위해 변할 수 있다. 작동 중에, 미립자 함유 흐름(D)은 제2 층(822)을 가로 질러 또는 위로 이동된다. 층(822)은 제2 층(822)의 표면 상에 미립자를 수집 및/또는 흡인함으로써 흐름(D)을 여과한다. 도 43에 도시된 바와 같이, 애퍼처(824)는 제2 층(822)의 표면이 막힐 때 흐름(D)의 일부가 제1 층(820)으로 전환되도록 한다. 유사하게, 제1 층(820)의 바닥 부분(827)이 미립자(826)로 막히거나 함유되면 볼텍스(vortex)가 생성되기 시작하고, 미립자가 제1 층(820)의 측벽(829)을 통해 축적되기 시작하도록 흐름은 제1 층(820)의 측벽으로 전환된다(828).

그 다음, 2개의 매체(820 및 822)는 피크(820)를 피크(822)에 접착함로써 함께 연결될 것이다. 이는, 골짜기(valley)들 사이의 원하지 않는 미립자의 바이패스를 방지할뿐만 아니라 필터에 안정성을 제공할 것이다. 매체(822)는 필터의 수명을 증가시키는 애퍼처(805) 사이의 매체(820)의 전방 로딩을 억제하는 것을 돕기 위해 매체(820)에 대해 블로킹 또는 엄브렐러 효과(umbrella effect)를 생성할 것이다.

일 실시예에서, 필터(800)는 2 조각의 다이 커트(die cut) 고 습윤 강도 음료 보드(806)에 내장된다. 매체(820 및 822)의 4개의 에지 모두의 단부는 내부 에지(806)에 결합된다(예를 들어, 접착된다). 사용된 매체(804, 820, 및 822)는 정전기 충전 및 항균 처리로 저자극성의 부직포 합성 매체 블렌드이다. 이러한 실시예에서, 매체(820)는 8-17 범위의 MERV 등급을 가지며 매체(822)는 2-15 범위의 MERV 등급을 갖는다. 그러나, 필터(800)의 매체는 위에 기술된 매체의 속성 중 임의의 것을 가질 수 있다는 것을 알아야 한다.

일 실시예에서, 필터(800)는 5"(12.7cm)의 피크에서 골짜기까지의 깊이를 갖는 매체(820) 및 2½"(6.35cm)의 피크에서 골짜기까지의 깊이를 갖는 매체(822)를 갖는 20" x 25" x 5"(50.8cm x 63.5cm x 12.7cm)의 필터이다. 이러한 실시예에서, 25"(63.5cm) 길이로 연장되는 선형 피트 당 8개의 주름은 필터(800)에서 16개의 주름을 제공한다. 선택적으로, 임의의 개수의 주름이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처(824)는 직경이 ¾"(1.91cm)이고 각 골짜기에서 4"(10.16cm)만큼 이격되어 있다. 그러한 실시예에서, 애퍼처(824)가 위도 및 경도 방향으로 4"(10.16cm) 이격되도록 애퍼처(824)는 골짜기에서 위치를 교대한다. 이러한 패턴은 제1 층(820)과 제2 층(822) 사이에 보이드를 생성하는 직접 흐름으로부터 부분적으로 커버링하는(820) 균일한 공기 흐름 및 적절한 블랭킷 매체(820)를 필터(800)에 제공한다. 따라서, 그러한 실시예에서, 총 약 72개의 애퍼처가 전술한 바와 같이 치수화된 필터(800)에 존재하게 된다.

필터(800)에 의해 생성된 효과와 유사하게, 도 44 내지 도 46은 도 2 내지 도 15에 도시된 필터(800) 및/또는 필터(200, 300, 400, 500)와 함께 이용될 수 있는 대안적인 필터 매체 구성을 도시한다. 도 44는 도 41에 도시된 필터(800)와 함께 이용될 수 있는 필터 매체(900)의 사시도이고, 도 45는 도 44에 도시된 필터 매체(900)의 측단면도이다. 예시적인 실시예에서, 도 44, 도 45 및 도 46에 도시된 필터 매체는 멀티 데니어(multi-denier), 다단 폴리에스테르 매체이다. 대안적으로, 상기 매체는 전술한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 도 44, 도 45 및 도 46 에 도시된 필터 매체는 패드 또는 블랭킷으로서 제조될 수 있다. 패드는 원하는 용도에 필요한 임의의 크기를 가질 수 있지만, 패드는 20"x 20"(50.8cm x 50.8cm), 20" x 25"(50.8cm x 63.5cm), 24" x 24"(60.96cm x 60.96cm), 16" x 20"(40.64cm x 50.8cm), 16" x 25"(40.64cm x 63.5cm), 및 25" x 25"(63.5cm x 63.5cm)의 크기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 크기로 제조될 수 있다. 패드와 마찬가지로 블랭킷은 원하는 용도에 필요한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 블랭킷은 롤 또는 시트로서 제조되며, 24" X 6'(60.96cm x 1.83m), 24" X 12'(60.96cm x 3.66m), 24" X 24'(60.96cm x 7.32m), 24" X 48'(60.96cm x 14.63m), 36" X 6'(91.44cm x 1.83m), 36" X 12'(91.44cm x 3.66m), 36" X 24'(91.44cm x 7.32m), 36" X 48'(91.44cm x 14.63m), 48" X 6'(1.22m x 1.83m), 48" X 12'(1.22m x 3.66m), 48" X 24'(1.22m x 7.32m), 48" X 48'(1.22m x 14.63m), 60" X 6'(1.52m x 1.83m), 60" X 12'(1.52m x 3.66m), 60" X 24'(1.52m x 7.32m), 및 60" X 48'(1.52m x 14.63m)의 크기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 필요한 임의의 크기로 제조될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 매체(900)는 상단 필터 매체 층(902), 중간 필터 층(904) 및 백커(backer) 또는 베이스 층(906)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 중간 층(904)은 제1 층(902) 및/또는 백커(906)의 매트릭스보다 밀도가 낮은(예를 들어 더 개방된) 섬유의 매트릭스 또는 사실상 개방 웨브와 함께 제조된다. 다르게는, 동일한 재료를 가지며 동일한 밀도를 갖는 층(902, 904, 906)이 제조된다. 매체(900)의 깊이/높이는 특정 응용예에 대해 원하는 모든 것이 될 수 있지만, 일 실시예에서, 전체 깊이/높이는 2인치(5.08cm)이다. 이러한 실시예에서, 상단 층(902)은 0.15"(2.81mm)의 깊이/높이를 가지며, 중간 층(904)은 1.25"(3.175cm)의 깊이/높이를 가지며, 바닥 층 또는 백커(906)는 0.65"(1.651cm)의 깊이/높이를 갖는다.

상단 층(902)은 층(902) 내에 생성된 복수의 제1 애퍼처(910)로 구성되고 중간 층(904)은 중간 층(904) 내에 생성된 복수의 제2 애퍼처 또는 보이드(912)로 구성된다. 예시적인 실시예에서, 애퍼처(910)는 지름이 1"(2.54 cm)인 사각형으로 생성되고 애퍼처(912)는 지름이 2"(5.08cm)인 사각형으로 생성된다. 그러나, 애퍼처(610 및 612)는 원형, 다이아몬드, 직사각형, 오각형, 육각형, 삼각형 및 피라미드를 포함하지만 이들에 제한되지 않는 임의의 형상으로 제조될 수 있으며, 본원에 기재된 바와 같이 여과를 용이하게 하는 임의의 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 애퍼처(610 및 612)는 반복되는 교호 패턴으로 생성되지만, 애퍼처(610 및 612)의 패턴은 제한되지 않지만 대칭, 랜덤 및 세미-랜덤을 포함하는 임의의 패턴일 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처(610, 612)는 각각의 애퍼처(610)의 중심점으로부터 3"(7.62cm)만큼 이격되지만, 이 간격은 특정 용도에 요구되는 임의의 것일 수 있다.

제1 애퍼처(910)는 최대 직경, 단면 치수 또는 폭(911)을 가지며, 보이드(912)는 최대 직경 또는 폭(913)을 갖는다. 상단 층(902)은 제1 애퍼처(910)가 제2 애퍼처(912) 위에 위치되도록 중간 층(904) 위에 위치된다. 일 실시예에서, 애퍼처(910, 912)는 정사각형 또는 직사각형 형상으로 생성되지만, 애퍼처(910, 912)는 본원에 기술된 바와 같이, 이에 한정되는 것은 아니지만 원형, 타원형, 육각형, 다이아몬드, 삼각형, 및 다각형을 포함하는, 여과를 용이하게 하는 임의의 형상으로 형성될 수 있다. 도 44 내지 도 46에 도시된 필터 매체(900)는 제1 및 제2 애퍼처(910, 912)와 동일한 형상을 이용하여 도시되었지만, 제1 애퍼처(910)는 제2 애퍼처 또는 보이드(912)(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형)와 상이한 형상(예를 들어, 원형 또는 타원형)을 가질 수 있다는 것을 알아야 한다.

작동 시에, 미립자 함유 흐름(D)은 상단 층(902)에 대해 이동하고 미립자(920)는 층(902)의 표면 상에 축적되기 시작한다. 미립자가 축적됨에 따라, 매체(900)에 가해지는 흡인력은, 제1 애퍼처(910)를 통해 흐름(D)이 여과되고 미립자(920)가 축적되기 시작하는 백커(906)로 하향 유입되도록, 흐름(D)을 가압하거나 전환한다. 미립자(920)가 백커(906) 상에 축적됨에 따라, 흐름(D)은 중간 층(904)의 측벽으로 전환되고 백커(906)로 내려가 클린 흐름(C)으로 빠져 나간다.

도 46은 도 45에 도시된 필터 매체(900)의 다른 실시예(901)의 측단면도이다. 다른 실시예에서, 중간 층(904)의 측벽은 애퍼처(912) 내에 오목한 형상을 생성하도록 백커(906)를 향하여 경사지거나 및/또는 테이퍼진다. 일부 실시예에서, 층(904)의 측벽은 층(902)으로부터 층(906)으로 경사지지만, 도 46에 도시된 바와 같이, 층(904)의 측벽들 중 일부만이 경사지는 것으로 고려된다. 동작 시에, 미립자가 층(902, 906) 상에 축적될 때, 중간 층(904)의 측벽의 오목한 형상은 흐름(D) 상에서 보다 큰 난류 효과(예를 들어, 볼텍스)를 생성하고, 이는 차례로 매체(900) 및/또는 필터의 효과를 증대시킨다.

또한, 도 47 내지 도 50은 도 45에 도시된 필터 매체(900)의 다른 실시예(950, 960, 970, 980)의 측단면도이다. 매체(900 및 901)와 유사하게, 매체(950, 960, 970, 980) 각각은 제1 애퍼처(910) 및 애퍼처(910)와 베이스 층(906) 사이에서 연장하는 보이드(912)를 포함한다. 각각의 실시예(950, 960, 970, 980)에서, 애퍼처(910)는 최대 단면 치수 또는 폭(911)을 가지며 보이드(912)는 최대 단면 치수 또는 폭(913)을 가지며 최대 폭(913)은 최대 폭(911)보다 크다. 예시적인 실시예에서, 애퍼처(910)의 최대 폭(911)은 ½"(1.27cm)이고 보이드(912)의 최대 폭(913)은 1½"(3.81cm)이다. 대안적으로, 최대 폭(911, 913)은 1"(2.54cm), 1½"(3.81cm), 2"(5.08cm) 및 3"(7.62cm)을 포함하여 본원에 도시되지만 이들로 제한되지 않는 여과를 용이하게 하는 임의의 치수일 수 있다.

도 47은 도 2 내지 도 14에 도시된 필터의 유효성을 실질적으로 모방한 다이아몬드 형상의 필터 매체를 나타낸다. 이와 같이, 매체(950)는 층(906)으로부터 연장하는 돌출부(914)에 의해 형성된다. 돌출부(914)는 애퍼처(916)로부터 층(906)으로 연장하는 내부 플리넘을 형성하는 제1 애퍼처(916)를 형성하도록 제조된다. 내부 플리넘은 전방 플리넘 섹션(즉, 상류 플리넘 섹션)(917)을 한정하도록 애퍼처(916)로부터 애퍼처(916)와 층(906) 사이의 중간 위치로 감소하는(예를 들어, 테이퍼지는) 내부 플리넘의 적어도 하나의 단면 치수를 갖는 단면 치수(예를 들어, 폭)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 전방 플리넘 섹션(917)을 한정하는 측벽 각각의 내부 표면은 길이 방향 축에 대해 소정 각도로 안쪽으로 연장된다. 내부 플리넘의 단면 치수는 후방 플리넘 섹션(즉, 하류 플리넘 섹션)(918)을 한정하도록 중간 위치로부터 층(906)을 향하여(예를 들어, 층으로) 증가한다(플레어된다). 중간 위치는 후방 (하류) 플리넘 섹션으로 이어지고 전방 및 후방 플리넘 섹션을 서로 흐름 가능하게 연결하는 제2 애퍼처(또는 넥부)(919)를 한정한다. 제1 애퍼처(916)의 단면적은 제2 애퍼처(919)의 단면적보다 크다. 예를 들어, 제1 애퍼처(916)의 단면적은 제2 애퍼처(919)의 단면적의 약 0.5 배 내지 약 20 배 클 수 있다. 따라서, 도시된 내부 플리넘은 일반적으로 모래 시계 모양(즉, 길이 방향 단면에서 모래 시계 모양)을 갖는다. 필터는 또한 길이 방향 단면에서 모래 시계 모양을 갖는다. 플리넘(들) 및/또는 매체(950)는 필수적이지는 않지만 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 형상을 가질 수 있다.

보이드(912)보다 작은 단면 치수(예를 들어, 폭)를 갖는 애퍼처(910)는 애퍼처가 보이드(912)로의 가속된 직접 흐름을 생성하여 입자(D)의 난류 효과를 발생시켜 보이드(912) 전체에 걸쳐 미립자 형성을 용이하게 한다는 것을 알아야 한다. 일부 실시예에서, 보이드(912) 내로의 증가된 흐름 속도(D)는 깔때기 또는 격막 효과를 생성하기 위해 상단 층(902) 및/또는 애퍼처(910)의 에지에 압력을 가할 것이다. 또한, 보이드(912)에 대한 애퍼처(910)의 제한된 폭은 흐름(D)이 여과를 거치지 않고 보이드(912)로부터 벗어나는 것을 실질적으로 제한한다.

도 45 내지 도 50에 도시된 매체(900, 901, 950, 960, 970, 980)은 3개의 층으로 도시되었지만, 매체(900, 901, 950, 960, 970, 980)는 하나의 단일 층 또는 2, 4, 5 및 6개를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다중 층으로 제조될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 층(902, 904)은 층에 결합된 층(906)을 갖는 하나의 층으로 제조될 수 있거나, 층(904, 906)은 층에 결합된 층(902)을 갖는 1 층으로 제조될 수 있다. 유사하게, 층(904)과 같은 임의의 층은 다중 층으로 제조될 수 있다. 또한, 층(902, 904, 906)은 상이한 밀도를 갖는 것으로 도시되지만, 층은 실질적으로 유사하거나 동일한 밀도를 갖는 실질적으로 유사하거나 동일한 재료로 제조될 수 있다.

도 44, 도 45 및 도 46을 참조하여 전술한 바와 같이, 도 47, 도 48, 도 49 및 도 50에 도시된 필터 매체는, 패드 또는 블랭킷으로서 제조될 수 있다. 패드는 원하는 용도에 필요한 임의의 크기를 가질 수 있지만, 패드는 20" X 20"(50.8cm x 50.8cm), 20" X 25"(50.8cm x 63.5cm), 24" X 24"(60.96cm x 60.96cm), 16" X 20"(40.64cm x 50.8cm), 16 X 25"(40.64cm x 63.5cm), 및 25" X 25"(63.5cm x 63.5cm)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 크기로 제조될 수 있다. 패드와 마찬가지로 블랭킷은 원하는 용도에 필요한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 블랭킷은 롤 또는 시트로서 제조되며, 24" X 6'(60.96cm x 1.83m), 24" X 12'(60.96cm x 3.66m), 24" X 24'(60.96cm x 7.32m), 24" X 48'(60.96cm x 14.63m), 36" X 6'(91.44cm x 1.83m), 36" X 12'(91.44cm x 3.66m), 36" X 24'(91.44cm x 7.32m), 36" X 48'(91.44cm x 14.63m), 48" X 6'(1.22m x 1.83m), 48" X 12'(1.22m x 3.66m), 48" X 24'(1.22m x 7.32m), 48" X 48'(1.22m x 14.63m), 60" X 6'(1.52m x 1.83m), 60" X 12'(1.52m x 3.66m), 60" X 24'(1.52m x 7.32m), 및 60" X 48'(1.52m x 14.63m)의 크기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 필요한 임의의 크기를 가질 수 있다.

도 51은 도 1에 도시된 여과 시스템(100)과 함께 사용하기 위한 원통형 필터(1000)의 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 필터(1000)는 상단 부분이 도 1에 도시된 도관(114)과 같은 여과 시스템의 도관의 프레임(예를 들어, 튜브 시트)에 대해 밀봉된다는 점에서 행잉 필터(hanging filter)로서 이용되는 것으로 도시된다. 대안적으로, 필터(1000)는 필터(1000)가 여과 시스템의 도관의 프레임으로부터 위로 연장되도록 프레임 상에 위치되도록 제조될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 필터(1000)는 애퍼처(1002)를 둘러싸고 환기 프레임과 정합하도록 및/또는 이에 대응하도록 구성된 애퍼처 시일(미도시)에 의해 형성되는 흐름 애퍼처(1002)를 갖는다. 필터(1000)는 또한 애퍼처(1002)를 통해 환기 시스템으로의 흐름을 강제하는 방식으로 필터(1000)를 실질적으로 밀봉하는 캡(1004)을 포함한다.

예시적인 실시예에서, 매체(1006)는 복수의 애퍼처(1010)를 갖는 제1 층(1008)을 포함한다. 제2 층(1012)은 제1 층(1008)의 아래 또는 뒤에 위치한다. 전술된 바와 같이, 층(1008, 1012)은 도 52에 도시된 바와 같이 주름지고, 굴곡지고, 편평해지고 또는 이들의 임의의 조합으로 형성될 수 있다.

필터(1000)는 또한 애퍼처(1002) 및/또는 애퍼처 시일과 캡(1004) 사이에서 연장되는 필터 매체(1006)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 필터 매체(1006)는 도 42 및 도 43에 도시된 매체(804)와 실질적으로 유사한 것으로 도시된다. 그러나, 도 42 내지 도 50에 도시된 임의의 매체 설계는 필터(1000) 및/또는 다른 원통형 필터와 함께 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예에서, 필터(1000)는 애퍼처 시일 및 캡(1004)과 함께 지지된다. 선택적으로, 일부 실시예에서, 필터(1000)는 매체(1006) 내에 배치된 필터 프레임으로 지지된다. 또한, 매체(1006)는 매체(1006)를 둘러싸는 랩(1014)에 의해 지지됨으로써, 필터(1000)가 압축되고 및/또는 압축됨에 따라 주름의 간격을 지지 및/또는 유지할 수 있다. 대안적으로, 스페이서(예를 들어, 비드)는 주름에 간격을 두고 지지 및/또는 유지하도록 랩(1014)과 관련하여 및/또는 그 위치에 작용하도록 주름 내에 배치될 수 있다. 작동 시, 더러운 흐름(D)은 제1 층(1008) 및/또는 애퍼처(1010) 위로 채널링된다. 층(1008)에 의해 필터링되지 않은 흐름(D)은 층(1012)에 의해 필터링되어 애퍼처(1002)를 통해 필터를 빠져나오는 클린 흐름(C)을 생성한다.

필터(1000)가 코팅 공기 여과/환기 시스템에 이용되는 것으로 도시되어 있지만, 본원에 기술된 원통형 필터는, 시멘트 가마, 시멘트 이송 스테이션(cement transfer stations), 아스팔트 공장, 주조 공장(foundries), 석회 가마, 석탄 화력 발전소 백 하우스(coal fired power plant baghouses), 비산회 처리 설비(fly ash handling), 통풍구(bin vents), 목재 처리 집진기(wood processing dust collectors), 분무 건조기, 알루미늄 광석 가공 공장(aluminum ore processing), 철강 분쇄(steel mills), 식품 가공 공장, 진공(습식/건식, 집진, 하수도, 드럼, 주거 및 위험 폐기물), 식수 시스템, 수영장, 온천 및 차량 여과(변속기, 냉각제, 연료, 가스 및 엔진 오일)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 원통형 필터를 통해 여과를 필요로 하는 임의의 용도에 사용될 수 있다. 이에 대하여, 도 53은 내연 기관, 항공기, 해상 선박, 가스 터빈 엔진뿐만 아니라 석유 생산, 수송 및 재활용 시설을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 유압 기계 또는 차량과 함께 사용하기 위한 오일 필터(1100)의 단면도이다.

예시적인 실시예에서, 오일 필터(1100)는 베이스 플레이트(1104)에 결합된 하우징(1102)을 포함한다. 베이스 플레이트(1104) 내에는 원하는 용도에 결합하기 위한 복수의 나사산(1108)에 의해 한정된 출구 애퍼처(1106)가 형성된다. 중앙 튜브(1110)는 베이스 플레이트(1104)로부터 하우징(1102) 내의 캐비티 내로 연장된다. 필터 매체(1112)는 튜브(1110)를 둘러싸고 하부 단부 캡(1114) 및 상단 단부 캡(1116)에 의해 제 위치에 유지된다. 다른 원통형 필터에 관해서 앞에서 설명한 바와 같이, 매체(1112)는 도 42 및 도 43에 도시된 매체(804)와 실질적으로 유사하게 도시된다. 따라서, 매체(1112)는 제2 필터 층(미도시) 위에 위치된 복수의 애퍼처(1120)를 갖는 제1 층(1118)을 포함한다. 그러나, 도 42 내지 도 50에 도시된 임의의 매체 설계가 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 부가적으로, 역류 방지 후방 밸브(1122)가 하부 캡(1114)과 기부 플레이트(1104) 사이에 위치한다.

작동 시에, 전술된 여과와 유사하게, 오일/유체는 입구(1124)를 통해 필터(1100)로 유입되고 매체(1112)와 하우징(1102) 사이의 필터의 캐비티를 채운다. 오일/유체는 흐름이 애퍼처(1120)를 통해 유입되지 않는 한, 제1 층(1118)뿐만 아니라 제2 매체 층(1112)을 통해 여과된다. 본원에 기술된 것과 같은 오일 필터는 오일/유체의 2 단계(예를 들어, 층상) 여과를 제공하고, 공지된 오일 필터는 단지 하나의 층을 제공한다. 이와 같이, 본원에 기술된 독특한 설계는 더 오랜 시간 동안 필터를 유지함으로써 환경 낭비를 개선할 수 있는, 보다 효율적이고, 오래 지속되며, 비용 효과적인 여과 솔루션을 제공한다.

본 명세서에 기술된 임의의 필터는 여과 시스템(100)과 함께 사용될 수 있고 또한 필터 또는 필터들(101)로 공지될 수 있음을 알아야 한다. 작동 시에, 모터 또는 송풍기(112)에 의해 제공된 흡인력은, 프레임이 여과 조립체(100)의 일부에 대해 보유될 때 필터의 확장된 구성을 유지하기 위해, 전방면(204 및/또는 304)으로부터 멀리 후방벽(205 및/또는 305)을 잡아당기거나 및/또는 연장한다. 이와 같이, 필터(200 및 300)는 필터가 운송의 용이성을 위해 압축될 수 있게 하며 추가 재료의 필요 없이 확장된 구성을 갖는다.

본원에 제공된 실시예가 코팅(예를 들어, 페인트, 착색제, 분말 코팅) 용도에 적용 가능하지만, 전술한 여과 시스템 및/또는 필터는 주거 및 상업 HVAC 시스템, 시멘트 가마, 시멘트 이송 스테이션, 아스팔트 공장, 주조 공장, 석회 가마, 석탄 화력 발전소 백 하우스, 비산회 처리 설비, 통풍구, 목재 처리 집진기, 분무 건조기, 알루미늄 광석 가공 공장, 철강 분쇄 공장 및 식품 가공 공장을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 시스템 및 환기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 여과에 필요한 임의의 시스템 내에 이용될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예의 특정 특징이 일부 도면에 도시되고 다른 도면에는 도시되지 않았지만 , 이는 단지 편의를 위한 것이다. 본 발명의 원리에 따르면, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 임의의 특징과 함께 참조 및/또는 청구될 수 있다.

Claims

필터 조립체에 있어서,
필터 매체를 포함하고 하류 측에 위치되는 후방벽;
상류 측에 형성되고 단면 치수를 갖는 제1 애퍼처;
필터 매체를 포함하고 상기 후방벽과 상기 제1 애퍼처 사이에서 연장하는 적어도 하나의 측벽;
상기 제1 애퍼처와 상기 후방벽 사이에 위치되고 단면 치수를 갖는 제2 애퍼처 - 상기 제2 애퍼처의 상기 단면 치수는 상기 제1 애퍼처의 상기 단면 치수보다 작음 - 를 포함하는 것인, 필터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제1 애퍼처의 일 부분에 결합된 전방 필터를 더 포함하는 것인, 필터 조립체.
제2항에 있어서, 상기 전방 필터는 재봉, 접착 및 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 상기 제1 애퍼처에 결합되는 것인, 필터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제2 애퍼처의 상기 단면 치수를 적어도 부분적으로 형성하는 상기 적어도 하나의 측벽을 둘러싸는 랩을 더 포함하는 것인, 필터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제2 애퍼처의 상기 단면 치수를 형성하도록 상기 적어도 하나의 측벽을 통해 연장되는 적어도 하나의 베인을 더 포함하는 것인, 필터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 필터 매체는 부직포 합성 재료인 것인, 필터 조립체.
필터 조립체에 있어서,
필터 매체를 포함하는 상단면 - 상기 상단면은 상기 상단면을 통해 연장되는 적어도 하나의 애퍼처를 구비하고, 제1 애퍼처는 최대 단면 치수를 가짐 - ;
필터 매체를 포함하는 후방면;
상기 상단면과 상기 후방면 사이에서 연장되는 중간 필터 매체;
상기 상단면과 상기 후방면 사이에 한정된 보이드 - 상기 보이드는 최대 단면 치수를 갖고, 상기 보이드의 상기 최대 단면 치수는 상기 제1 애퍼처의 최대 단면 치수보다 큼 - 를 포함하는 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 상단면은 접착, 재봉 및 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 상기 중간 필터 매체에 결합되는 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 중간 필터 매체는 상기 상단면의 상기 필터 매체와 다른 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 중간 필터 매체는 상기 후방면의 필터 매체와 다른 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 상단면, 후방면 및 중간 필터 매체를 둘러싸는 하우징을 더 포함하는 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 상단면의 필터 매체, 상기 중간 필터 매체, 및 상기 후방면의 필터 매체 중 적어도 하나의 적어도 일 부분이 제조되는 것은 폴리에스테르를 포함하는 것인, 필터 조립체.
제7항에 있어서, 상기 중간 필터 매체는 상기 상단면과 상기 후방면 사이에서 연장되는 길이를 가지며, 상기 길이는 적어도 1 인치(2.54cm)인 것인, 필터 조립체.
필터 조립체에 있어서,
하우징;
상기 하우징 내에 위치되는 제1 필터 매체 층 - 상기 제1 필터 매체 층을 통해 형성되는 복수의 애퍼처를 더 포함함 - ;
상기 하우징 내에 위치되는 제2 필터 매체 층 - 상기 제1 필터 매체 층은 제1 및 제2 필터 매체 층 사이에 보이드가 생성되도록 상기 제1 필터 매체 층은 상기 제2 필터 매체 층 위에 적어도 부분적으로 위치됨 - 을 포함하는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제2 필터 매체 층은 복수의 주름을 포함하는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 필터 매체 층은 복수의 주름을 포함하는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 필터 매체는 재봉, 접착 및 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 상기 제2 필터 매체에 결합되는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 필터 매체 층은 상기 제2 필터 매체 층의 재료와 다른 재료로 제조되는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 필터 매체 층 중 적어도 하나는 폴리에스테르를 포함하는 것인, 필터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 복수의 애퍼처는 원형, 타원형, 정사각형, 삼각형 및 직사각형 중 적어도 하나인 것인, 필터 조립체.
필터에 있어서,
제1 애퍼처를 한정하는 상류측;
필터 매체를 포함하는 하류벽 - 상기 필터의 길이는 상기 상류 측과 상기 하류 벽 사이에서 연장됨 - ;
필터 매체를 포함하고 전방측과 후방벽 사이에서 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나의 측벽을 포함하고,
상기 전방측, 상기 하류벽 및 상기 적어도 하나의 측벽은 함께 상기 제1 애퍼처과 유동 가능하게 연통하는 내부 플리넘을 한정하고;
상기 내부 플리넘은 상기 필터의 횡방향으로 연장되는 단면 치수를 가지며, 상기 단면 치수는 상기 상류측의 인접부로부터 하류벽 쪽으로 상기 상류측 및 상기 하류벽의 중간에 배치된 위치로 감소하며, 상기 내부 플리넘의 단면 치수는 중간 위치의 인접부로부터 상기 하류벽 쪽으로 증가하는 것인, 필터.
제21항에 있어서, 상기 내부 플리넘은 길이 방향 단면에서 대체로 모래 시계 형상을 갖는 것인, 필터.
제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 측벽은 상기 중간 위치에서 제2 애퍼처를 한정하고, 상기 제1 애퍼처는 상기 제2 애퍼처의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 것인, 필터.