KR20200096289A - 여과기 주름 가공을 위한 주기적 반경 방향 대칭 - Google Patents

여과기 주름 가공을 위한 주기적 반경 방향 대칭 Download PDF

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KR20200096289A
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제이콥 커티스 세브스트롬
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도날드슨 컴파니, 인코포레이티드
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Abstract

원통형 여과기 요소는, 중앙 종축, 및 중앙 종축의 둘레에서 반복되는 패턴으로 배치된, 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름을 포함하는 여과재를 갖는다. 각각의 주름은 내측 주름 팁을 포함하며, 각각의 패턴의 내측 주름 팁은 여과기 요소의 높이를 따라 연장되는 개방 영역을 한정하고, 각각의 주름 패턴은, 대형 주름으로부터 소형 주름으로 길이가 감소하는 일련의 제1 중간 주름, 및 소형 주름으로부터 인접 주름 패턴의 대형 주름으로 길이가 증가하는 일련의 제2 중간 주름을 포함한다.

Description

여과기 주름 가공을 위한 주기적 반경 방향 대칭
상호 참조 관련 출원
본 출원은 2017년 12월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제62/598,692호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 전체적으로 포함된다.
본 발명은 여과기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 여과기 조립체에 사용하기 위한 원통형 구성으로 배치되는 주름형 여과기 요소(pleated filter element)에 관한 것이다.
유체 여과기는 엔진과 같은 후속 구성 요소의 손상을 방지하도록 액체 또는 가스로부터 오염물을 제거하기 위해 통상적으로 사용된다. 일반적으로, 여과 시스템은 인입되는 오염된 유체가 여과기 재료와 부딪칠 때까지 유로를 따라 이동하도록 구성된다. 유체가 여과기 재료를 통과함에 따라, 충분한 양의 오염물이 여과기 재료에 의해 포집됨으로써, 여과기에서 배출되는 유체는 결과적인 유체의 특정 용도를 위해 충분히 청결한 것으로 간주된다.
상이한 적용예에 사용하기 위한 매우 다양한 여과기 구성이 이용 가능하다. 비교적 간단한 구성에서, 단일의 평탄한 여과기 재료 시트는 오염된 유체가 여과기 재료의 "더러운" 면으로부터 "청결한" 면으로 유동하도록 유로에 위치되며, 평탄한 여과기 시트는 특히, 특정 크기 및/또는 조성의 오염물을 포집하는 여과기 재료로 설계된다. 추가적인 여과 기능을 제공하기 위해, 동일한 공간에서 사용되는 여과재(filter media)의 양을 증가시키도록 여과 재료를 주름 가공하는 것이 통상적이다. 특히, 여과재는 재료의 폭에 걸쳐서 다수의 주름을 생성하도록 아코디언형(accordion-like) 방식으로 접힐 수 있다. 이러한 배치를 위한 주름은 전형적으로, 매체 팩의 폭에 걸쳐서 동일하거나 유사한 높이의 주름을 포함한다.
주어진 체적으로 제공되는 여과기 재료의 양을 추가로 증가시키기 위해, 및/또는 특정 개구부 내에 끼워 맞추기 위해, 주름형 여과기 재료는 예를 들어, 주름형 재료가 권취되는 중앙 코어 영역으로부터 반경 방향으로 주름이 연장되는 원통형 구성으로 배치될 수도 있다. 이러한 구성에서, 오염된 유체는 원통의 측면을 통하여 매체 팩에 유입될 수 있고, 주름형 여과재를 통과한 다음, 중앙 코어 영역을 통하여 여과기에서 배출될 수 있다. 이러한 원통의 형상으로 인해, 중앙 코어 영역 근처의 내측 주름 팁은 원통의 외부 근처의 외측 주름 팁보다 더 밀착되게 충전된다. 이러한 배치에서 코어의 상대적 크기는 주어진 공간에 제공될 수 있는 여과기 재료의 양을 결정하는데 중요한 파라미터이다. 주름이 더 이격되는 외측 주변부를 추가로 활용하기 위해, 원통형 여과기 요소는, 중앙 코어까지 줄곧 연장되는 주름들 사이에서 여과기의 외측 주변부로부터 반경 방향으로 내향하게 연장되는 가변 길이의 주름을 구비하였다. 이러한 배치에 의해 제기된 하나의 과제는, 더 짧은 주름이 중앙 코어 영역을 향해 이동하거나 그렇지 않으면 처음에 제조된 여과기 구성으로부터 벗어나는 경향이 있다는 점이다.
전술한 구성은 많은 여과 적용예에 적합할 수 있지만, 이들의 원하는 구성을 유지하면서, 주어진 여과 공간에서 이용 가능한 주름형 재료의 양을 추가로 증가시킬 수 있는 여과기 재료를 위한 주름 구성을 제공할 필요가 있다.
본 발명에 따라, 다른 유익한 특성을 제공하면서, 주어진 체적에 포함되는 매체를 증가시키는 원통형 여과기 요소를 위한 다수의 주름 구성이 제공된다. 이러한 여과기 요소는 엔진 및 산업용 액체 적용예, 대량 여과, 또는 단위 체적당 증가된 매체가 바람직한 임의의 액체 적용예에 사용될 수 있다. 여과기 요소 구성은 요소의 둘레 주위의 패턴에서 주름 높이의 편차를 갖는 주름형 재료 시트를 포함하며, 각각의 주름은 주름의 팽창(bagging)을 최소화하는 방식으로 인접한 더 짧은 주름에 의해 지지된다. 이와 동일한 구성의 주름은 주어진 체적에 대해 매체 영역이 증가된 다수의 내부 흡입로/배출로를 생성하며, 주름 깊이와 관계없이 흡입로/배출로 속도에 대한 제어를 또한 제공한다.
본 발명의 특정 실시형태에서, 주름 가공 구성은 균일한 크기의 주름을 갖는 유사한 구성보다 거의 50% 더 많은 매체를 산출할 수 있다. 일 실시형태에서, 주름은 둘레의 주위에서 반복 패턴으로 배치되며, 각각의 경우의 패턴은 요소 직경의 거의 50%인 긴 또는 대형 주름(major pleat)으로 시작되어 훨씬 더 작은 길이로 점점 작아지고, 재료를 접기 위한 제조 제한사항은 최단 주름 높이를 결정하는데 도움이 될 수 있다. 주름 간격 및 패턴 전반에 걸친 주름 높이의 감소 특성은, 대체로 꽃잎 또는 팬 날개와 유사한 대응 개구부를 갖는 개방 단부 캡(endcap)과 연동되는 일련의 흡입구/배출구 채널을 생성하도록 설계된다. 패턴의 주름 높이의 시퀀스는 원하는 흡입구/배출구 채널 영역을 생성하도록 설계 또는 "조정"될 수 있다. 특정 실시형태에서, 여과 동안 유체 흐름을 방해하지 않으면서 여과재에 추가적인 지원을 제공하기 위해, 각각의 패턴의 대형 주름이 서로 접착될 수 있거나, 원통형 여과기 요소의 중심에서(예를 들어, 이의 중앙 종축에서) 접착제 비드(glue bead)와 접착될 수 있다.
일 실시형태에 따라, 중앙 종축, 및 중앙 종축의 둘레에서 반복되는 패턴으로 배치된, 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름을 포함하는 여과재를 포함하는 원통형 여과기 요소가 제공된다. 여과재의 외측 원통형 주변부는 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름 각각의 외측 주름 팁에 의해 한정되며, 각각의 주름 패턴은, 제1 길이를 갖고, 외측 원통형 주변부의 외측 주름 팁으로부터 중앙 종축의 내측 주름 팁으로 반경 방향으로 연장되는 대형 주름; 대형 주름으로부터 이격된 소형 주름(minor pleat)으로서, 소형 주름은 제1 길이 미만인 제2 길이를 포함하고, 외측 원통형 주변부의 외측 주름 팁으로부터 내측 주름 팁으로 중앙 종축을 향해 반경 방향으로 연장되는, 소형 주름; 대형 주름과 소형 주름 사이에 위치되고, 대형 주름의 제1 길이와 소형 주름의 제2 길이 사이의 길이를 갖는 적어도 제1 중간 주름; 및 소형 주름과 인접 주름 패턴의 대형 주름 사이에 위치되고, 소형 주름의 제2 길이와 인접 주름 패턴의 대형 주름의 제1 길이 사이의 길이를 갖는 적어도 제2 중간 주름을 포함한다.
다른 실시형태에서, 중앙 종축, 및 중앙 종축의 둘레에서 반복되는 패턴으로 배치된, 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름을 포함하는 여과재를 포함하는 원통형 여과기 요소가 제공된다. 각각의 주름은 내측 주름 팁을 포함하고, 각각의 패턴의 내측 주름 팁은 여과기 요소의 높이를 따라 연장되는 개방 영역을 한정하며, 각각의 주름 패턴은, 대형 주름으로부터 소형 주름으로 길이가 감소하는 일련의 제1 중간 주름, 및 소형 주름으로부터 인접 주름 패턴의 대형 주름으로 길이가 증가하는 일련의 제2 중간 주름을 포함한다.
본 발명은 다수의 도면에 걸쳐서 유사한 구조물이 유사한 숫자로 참조되는 첨부된 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이며, 첨부된 도면으로서;
도 1은 여과 과정 동안의 예시적인 유체 유로의 표시를 포함하는 본 발명의 주름형 여과기의 일 실시형태의 사시도이다;
도 2는 도 1의 주름형 여과기의 개략적인 평면도이다;
도 3은 본 발명의 주름형 여과기의 일 실시형태의 개략적인 평면도이다;
도 4는 본 발명의 주름형 여과기의 일 실시형태의 개략적인 평면도이다;
도 5는 본 발명의 주름형 여과기의 일 실시형태의 개략적인 평면도이다;
도 6은 본 발명의 주름형 여과기의 일 실시형태의 개략적인 평면도이다;
도 7은 단부 캡을 포함하는 본 발명의 주름형 여과기 조립체의 일 실시형태의 사시도이다;
도 8은 도 7의 주름형 여과기 조립체의 저면 사시도이다;
도 9는 단부 캡을 포함하는 본 발명의 주름형 여과기 조립체의 일 실시형태의 사시도이다; 그리고
도 10은 도 9의 주름형 여과기 조립체의 저면 사시도이다.
이제, 다수의 도면 전반에 걸쳐서 구성 요소가 유사한 숫자로 표시되는 도면을 참조하면, 그리고 처음에 도 1을 참조하면, 여과 과정 동안의 유체 흐름의 예시적인 방향을 나타내는 화살표와 함께, 본 발명의 원통형 여과기(10)의 사시도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 여과기(10)는 중앙 종축(14)의 둘레에서 원통형 구성으로 배치된 주름형 여과기 재료(12)를 포함하며, 재료는 이의 둘레 주위에서 특정 횟수로 반복되는 패턴으로 배치된 가변 길이를 갖는 주름을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 유체는 화살표(16)로 표시된 바와 같이, 이의 측면 또는 외측 주변부를 통하여 여과기(10)에 유입되고, 대체로 화살표(18)로 표시된 방향으로 다수의 개구부(이하에서 설명됨)를 통하여 배출된다. 대안적으로, 유체는 도시된 것과 반대 방향으로 지향될 수 있거나/지향될 수 있고, 유체는 중앙 축(14)에 평행하지 않은 그리고 중앙 축(14)에 수직이 아닌 각도로, 여과기를 향해 및/또는 여과기로부터 멀어지게 이동할 수 있다.
설명되고 도시된 바와 같이, 본 발명의 여과기 구성은 원형 단부 프로파일을 갖는 원통으로 제공된다. 그러나, 여과기 요소는 적어도 약간 계란형 또는 타원형 형상, 경주 트랙 유형의 형상, 또는 다른 규칙적이거나 불규칙적 형상과 같은, 비-원통형 형상일 수 있음을 이해한다. 또한, 다양한 구성은 종축(14)에 수직으로 연장되는 평면을 중심으로 대칭일 수 있거나, 구성은 비대칭일 수 있다.
주름형 여과기 재료(12)는, 부직포 재료 시트(예를 들어, 용융 취입(melt blown) 재료) 또는 미세 다공성 막(예를 들어, 나일론, 폴리(테트라플루오로에틸렌)(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등)과 같은, 다수의 상이한 재료로부터 선택될 수 있다. 주름형 여과기 재료(12)는 원하는 패턴을 생성하도록 여러 번 접을 수 있는 시트로서 제공될 수 있으므로, 이를 다시 맞접어서 접힌 패턴을 유지할 수 있게 하는 두께로 제공된다.
본원에 사용된 "주름"이라는 용어는 전반적으로, "피크(peak)"에서의 원통형 여과기의 외측 주변부에서 만나는 원위 단부들을 갖는 2개의 인접한 아암(arm)을 포함하는 V-형상 구성의 여과기 재료를 지칭한다. 또한, 각각의 이러한 아암은, "밸리(valley)"에서의 외측 여과기 주변부의 내부에 V-형상 구성의 일부분을 한정하도록 외측 주변부로부터 반경 방향으로 내향하게 이격된 근위 단부를 포함한다. 또한, V-형상이 설명되지만, V-형상의 팁 또는 지점은 적어도 약간 둥글 수 있으며, 팁의 반경은 여과기 재료의 두께와 함께, 사용되는 주름 가공 방법 및 도구에 따른다. 여과기 재료를 위한 이러한 피크 및 밸리의 다양한 배치는 아래에 보다 상세하게 설명된다.
도 2를 추가로 참조하면, 도 1의 원통형 여과기(10)의 평면도가 도시된다. 여과기 재료(12)는 주름(28)에서 시작되는 패턴으로 배치되며, 주름(28)은, 종축(14)에 위치되거나 종축(14)의 근처에 위치된 이의 내측 접힘부(fold) 또는 "밸리"를 갖는 V-교차점(31)에서 만나는, 제1 아암(29) 및 인접한 제2 아암(30)을 포함한다. 이러한 영역에서 비교적 조밀한 양의 여과 재료로 인해, 2개의 아암은 이들 사이에, 특히 접힘부 라인 근처에서, 공간을 거의 갖지 않거나 전혀 갖지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 아암(29) 및 제2 아암(30)은 원통형 여과기(10)의 반경의 75% 내지 100%의 범위인 거리까지 종축(14)을 향해 연장되며, 도시된 실시형태는 이러한 길이가 원통의 외측 주변부로부터 중앙 종축(14)으로의 반경 방향 거리의 90% 초과까지 연장되는 것으로 도시한다. 따라서, 주름(28)은 패턴의 최장 또는 "대형" 주름으로 지칭될 수 있다. 일 실시형태에서, 주름(28)의 아암(29, 30)은 대략적으로 동일한 길이를 가짐으로써, 주름은 아암(29, 30) 사이의 공간을 이등분하는 반경 방향 평면(도시되지 않음)을 중심으로 대칭인 것으로 간주된다; 그러나, 선택적으로, 아암(29, 30) 중 하나가 이러한 주름(28)의 다른 아암보다 더 짧을 수 있다.
그 다음, 주름의 패턴은, 원통의 외측 주변부에서의 이의 원위 단부로부터 중앙 축(14)을 향해 연장되는 아암(33)을 포함하는 인접한 또는 "소형" 주름(32)으로 시계 방향으로 계속된다. 본 발명에 따라, 아암(33)의 길이는 패턴의 이전 주름(28)의 아암(30)의 길이보다 적어도 약간 더 짧다. 또한, 주름(32)은, 이전 주름(28)의 V-교차점(31)보다 중앙 축(14)으로부터 더 이격된 이의 내측 접힘부 또는 "밸리"를 갖는 V-교차점(35)에서 아암(33)과 만나는 아암(34)을 포함한다. 주름(28)의 아암에 대해 설명된 바와 같이, 아암(34)은 아암(33)보다 약간 더 짧을 수 있지만, 아암(34)은 아암(33)과 대략적으로 동일한 길이를 가질 수 있다.
패턴의 각각의 점진적인 소형 주름은 패턴의 이전 주름의 아암보다 적어도 약간 더 짧은 아암을 포함하고, 이들의 원위 단부가 모두 원통의 외측 주변부에 위치된다는 점에서, 이러한 패턴은 주름(28 및 32)과 관련하여 설명된 것과 유사한 진행으로 원통형 여과기(10)의 둘레에서 시계 방향으로 계속된다. 이러한 특정 실시형태에서, 예시적인 패턴은, 주름(36)에 인접하고, 주름(36)의 아암보다 더 짧은 적어도 하나의 아암을 갖는 주름(40); 주름(40)에 인접하고, 주름(40)의 아암보다 더 짧은 적어도 하나의 아암을 갖는 주름(44); 주름(44)에 인접하고, 주름(44)의 아암보다 더 짧은 적어도 하나의 아암을 갖는 주름(48); 주름(48)에 인접하고, 주름(48)의 아암보다 더 짧은 적어도 하나의 아암을 갖는 주름(52); 및 주름(52)에 인접하고, 주름(52)의 아암보다 더 짧은 적어도 하나의 아암을 갖는 주름(56)을 포함한다. 이러한 실시형태에서, 주름(56)은 패턴의 2개의 최단 아암(57, 58)을 포함하며, 이러한 아암들이 동일한 길이인 경우, 주름(56)은 아암(57, 58) 사이의 공간을 이등분하는 반경 방향 평면(59)을 중심으로 대칭인 것으로 간주될 것이다.
전술한 바와 같이, 주름 패턴은 먼저, 대형 주름(28)으로부터 최단 소형 주름(56)으로 길이가 순차적으로 감소하는 주름들을 포함한다. 연속되는 주름 패턴에서, 패턴은 최단 주름(56)으로부터 다음 주름 패턴의 제1 주름인 대형 주름으로 길이가 순차적으로 증가하는 주름들을 포함한다. 특히, 주름(52')은 주름(56)에 인접하고, 소형 주름(56)의 아암보다 적어도 약간 더 긴 적어도 하나의 아암을 포함한다. 주름(52')은 주름(52)의 아암과 길이가 동일하거나 유사한 아암을 가질 수 있으며, 이에 따라 반경 방향 평면(59)을 중심으로 패턴의 이러한 부분에 대해 대칭을 제공할 수 있다. 대안적으로, 주름(52')의 아암은 주름(52)의 아암과 상이한 길이를 가질 수 있으므로, 패턴은 반경 방향 평면(59)을 중심으로 대칭이 아니다.
시퀀스의 각각의 점진적인 소형 주름은 패턴의 이전 주름의 아암보다 적어도 약간 더 긴 아암을 포함하고, 이들의 원위 단부가 원통의 외측 주변부에 위치된다는 점에서, 패턴은 주름(56 및 52')과 관련하여 전술한 것과 유사한 진행으로 시계 방향으로 계속된다. 도시된 패턴은 반경 방향 평면(59)을 중심으로 대칭을 제공하므로, 이들의 유사한 대응물 주름(48, 44, 40, 36, 32)과 각각 동일하거나 유사한 길이를 가진 아암을 갖는 주름(48', 44', 40', 36', 및 32')을 포함한다. 주름(32')에 인접한 다음 주름은 원통형 여과기(10)의 둘레의 다음 반복 패턴 시퀀스의 시작부인 다른 대형 주름이기 때문에, 패턴은 주름(32')에서 끝나는 것으로 간주될 수 있다. 도시되고 설명된 바와 같이, 이러한 특정 패턴은 14개의 주름을 포함한다; 그러나, 더 많거나 더 적은 주름이 특정 패턴에 사용될 수 있음을 이해한다. 또한, 여과기의 둘레 주위의 주름 패턴은 모두 그 여과기를 위한 다른 패턴과 동일하거나 상이한 수의 주름을 가질 수 있음을 고려한다.
도 2와 관련하여 도시되고 설명된 패턴에서, 패턴의 각각의 주름의 내측 주름 팁에 의해, 유동 채널 또는 개구부(60)가 한정된다. 각각의 패턴에 대한 주름의 수가 도 2에 도시된 것과 유사한 경우, 그리고 주름 길이의 순차적인 증가 및 감소가 도 2의 것과 비교적 유사한 경우, 각각의 유동 채널(60)은 도시된 바와 같이, 계란형, 페달, 또는 눈(eye) 형상인 형상을 가질 것이다. 그러나, 각각의 유동 채널(60)의 형상이 도시된 것과 상이할 수 있도록, 패턴의 주름의 수 및 크기가 상당히 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태보다 더 많거나 더 적은 주름이 제공될 수 있거나/제공될 수 있고, 인접한 주름들에 대한 높이 차의 총계가 도시된 것보다 더 크거나 더 작을 수 있으며, 이는 내측 주름 팁에 의해 생성되는 더 엇갈림식(staggered) 패턴 또는 더 평활한 패턴을 제공할 수 있다.
도 2의 실시형태는 전술한 패턴의 5번 반복을 포함하므로, 5개의 대형 주름을 포함하고, 5개의 유동 채널 또는 개구부(60)를 제공한다. 각각의 대형 주름은 원통의 반경의 적어도 75%까지 연장될 수 있으며, 본 실시형태에서 대형 주름은 중앙 축(14)으로의 반경 방향 거리의 90% 초과까지 연장된다. 대형 주름의 내측 주름 팁은 중앙 축(14)을 따라 연장되는 소형 코어(도시되지 않음)에 부착 또는 달리 접착될 수 있거나, 내측 주름 팁이 거의 중앙 축(14)까지 연장되는 경우, 내측 주름 팁은 접착제 비드(도시되지 않음)를 통해 원통의 높이를 따라 서로 부착될 수 있다. 코어가 제공되는 경우, 코어는 고형 또는 중공형일 수 있으며, 대체로 이러한 여과기에 제공되는 여과재를 최대화하기 위해 가급적 작은 직경을 가질 것이다. 사용되는 임의의 코어는 둥글 수 있거나 상이한 형상을 가질 수 있으며, 코어 형상은 여과기의 외측 주변부 형상과 일치할 수 있거나 상이한 형상을 가질 수 있다.
이제, 도 3을 참조하면, 중앙 종축(114)을 중심으로 패턴으로 배치되는 주름형 여과기 재료(112)로 제조되는, 원통형 여과기(110)를 위한 주름형 재료의 다른 패턴이 도시된다. 또한, 이러한 패턴은 주름(128)에서 시작되며, 주름(128)은, 종축(114)에 위치되거나 종축(114) 근처에 위치된 내측 접힘부 또는 "밸리"를 갖는 V-교차점에서 만나는 아암들을 포함한다. 이러한 패턴의 아암은 원통의 반경의 75% 내지 100%의 범위인 거리까지 종축(114)을 향해 연장되며, 도시된 실시형태는 이러한 길이가 원통의 외측 주변부로부터 중앙 종축(114)으로의 전체 거리(즉, 반경 방향 거리의 약 100%)까지 연장되는 것으로 도시한다. 따라서, 주름(128)은 패턴의 최장 또는 "대형" 주름으로 지칭될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 각각의 패턴의 최장 또는 대형 주름을 고정시키기 위해 사용되는 접착제 비드(170)가 중앙 축(114)을 따라 도시된다. 일 실시형태에서, 주름(128)을 구성하는 아암들은 동일한 길이를 가지므로, 주름은 이의 아암들 사이의 공간을 이등분하는 반경 방향 평면(도시되지 않음)을 중심으로 대칭인 것으로 간주된다; 그러나, 도 2의 실시형태에서와 같이, 선택적으로, 아암 중 하나는 이러한 주름(128)의 다른 아암보다 더 짧을 수 있다.
원통형 여과기(110)를 위한 주름의 패턴은, 패턴의 최소 주름에 도달할 때까지 패턴의 이전 주름의 아암보다 적어도 약간 더 짧은 아암을 포함하는 시퀀스로 각각의 점진적인 소형 주름을 통해 이의 둘레 주위에서 계속된다. 여과기(110)의 둘레 주위의 이러한 반복 패턴을 통해, 6개의 유동 채널 또는 개구부(160)가 각각의 주름 시퀀스의 내측 주름 팁에 의해 한정될 것이다. 도시된 바와 같이, 유동 채널(160)은 또한 대체로 계란형 또는 눈 형상이다.
도 4는 원통형 여과기(210)의 둘레 주위에 제공되는 반복 패턴의 수의 또 다른 변형예를 도시하며, 본 도면은 4개의 계란형 또는 눈 형상의 개구부 또는 채널(260)을 갖는 일 실시형태를 제공한다. 도시된 바와 같이, 원통형 여과기(210)에 사용된 여과기 재료의 밀도는 도 1 내지 도 3에 제공된 여과기 재료의 밀도보다 더 작다. 유사하게, 도 5의 원통형 여과기(310)의 실시형태는 구조물이 도 1 내지 도 4의 구성보다 훨씬 더 작은 밀도의 여과기 재료를 갖도록, 3개의 계란형 또는 눈 형상의 개구부 또는 채널(360)을 제공한다. 마지막으로, 도 6은 중앙 축(414)의 대향 측에 위치된 2개의 유동 채널(460)을 포함하는 여과기(410)의 일 실시형태를 도시한다. 여과기의 안정적인 조립된 버전을 제공하면서 이러한 2개의 채널(460)만을 갖는 형상으로 인해, 이러한 유동 채널(460)은 보다 원형 형상이다.
원통형 여과기(10)는 단부 캡에 의해 하나의 단부 또는 두 단부에서 폐쇄될 수 있으며, 단부 캡은 여과기가 설치될 장치와 맞물리도록 설계될 수 있으므로, 그러한 맞물림을 위한 매우 다양한 플랜지 또는 다른 특징부를 포함할 수 있다. 각각의 단부 캡은, 접착제, 에폭시, 열 또는 초음파 용접, 기계식 파스너(fastener), 및/또는 부착 기술의 조합과 같은, 임의의 원하는 방법으로 주름형 여과기 재료에 부착될 수 있다.
단부 캡을 포함하는 여과기 조립체(500)의 하나의 예시적인 구성이 도 7 및 도 8에 도시된다. 여과기 조립체(500)는, 위의 주름형 여과기 구성과 일치하는 방식으로 배치된 여과기 재료를 갖는 여과기 팩(502)을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 주름형 여과기 재료는 5개의 유동 채널 또는 개구부(504)를 제공하도록 이의 둘레 주위에서 5번 반복되는 패턴을 갖는다. 여과기의 일 단부에서, 재료가 유동할 수 있는 중앙 개구부(508)를 갖는 제1 단부 캡(506)이 제공된다. 이러한 개구부(508)는 원형 개구부로 도시되지만, 개구부(508)는 상이한 형상을 가질 수 있거나/가질 수 있고, 도시된 것보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 단부 캡(506)은 여과기 팩(502)의 외측 주름 팁이 위치되는 내측 립(lip) 또는 플랜지를 구비한다. 주름을 원하는 구성으로 고정하기 위해, 단부 캡(506)이 주름 팁에 부착, 용접, 또는 달리 접착될 수 있다. 여과기 조립체(500)는 제1 단부 캡(506)으로부터의 여과기 팩(502)의 대향 단부에 제2 단부 캡(510)을 더 포함한다. 단부 캡(510)은 재료 흐름을 허용하지 않는 고형 단부 표면을 가짐으로써, 단부 캡(506)의 개구부(508)를 통하여 재료 흐름을 지향시킨다. 제1 단부 캡(506)과 마찬가지로, 제2 단부 캡(510)은 여과기 팩(502)의 주름 팁에 부착, 용접, 또는 달리 접착될 수 있다.
단부 캡을 포함하는 여과기 조립체(600)의 다른 예시적인 구성이 도 9 및 도 10에 도시된다. 여과기 조립체(600)는, 위의 주름형 여과기 구성과 일치하는 방식으로 배치된 여과기 재료를 갖는 여과기 팩(602)을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 주름형 여과기 재료는 5개의 유동 채널 또는 개구부를 제공하도록 이의 둘레 주위에서 5번 반복되는 패턴을 갖는다. 여과기 팩(602)의 5개의 유동 채널 또는 개구부 중 하나와 각각 대응되는 5개의 개구부(608)를 포함하는 제1 단부 캡(606)이 일 단부에 제공된다. 개구부(608)는 대체로 유동 채널의 형상과 일치하도록 꽃잎 또는 눈 형상으로 도시되지만, 개구부(608)는 상이한 형상을 가질 수 있거나/가질 수 있고, 도시된 것보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 단부 캡(606)은 여과기 팩(602)의 외측 주름 팁이 위치되는 내측 립 또는 플랜지를 구비한다. 주름을 원하는 구성으로 고정하기 위해, 단부 캡(606)이 주름 팁에 부착, 용접, 또는 달리 접착될 수 있다. 여과기 조립체(600)는 제1 단부 캡(606)으로부터의 여과기 팩(602)의 대향 단부에 제2 단부 캡(610)을 더 포함한다. 단부 캡(610)은 재료 흐름을 허용하지 않는 고형 단부 표면을 가짐으로써, 단부 캡(606)의 개구부(608)를 통하여 재료 흐름을 지향시킨다. 제1 단부 캡(606)과 마찬가지로, 제2 단부 캡(610)은 여과기 팩(602)의 주름 팁에 부착, 용접, 또는 달리 접착될 수 있다.
여과기 구성은 제조 후에 여과기 구성에 대한 추가적인 지원을 제공하기 위한 다른 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 접착제 스트립, 탄성 밴드, 또는 다른 특징부가 이의 단부들 사이의 하나 이상의 위치에서 주름형 여과기 재료의 외측 주변부의 전부 또는 일부의 둘레에 권취될 수 있다. 다른 실시예의 경우, 여과기는 적어도 2개의 대형 주름의 내측 팁을 연결하는 접착제를 포함할 수 있다. 또한, 원통형 여과기 재료는 이의 높이의 전부 또는 일부를 따라 연장되는 외측 튜브 부재의 내부에 위치될 수 있다.
본 발명은 방금 이의 몇몇 실시형태를 참조하여 설명되었다. 본원에서 확인된 임의의 특허 또는 특허 출원의 전체 개시물은 본원에 참조로 포함된다. 전술한 상세한 설명 및 실시예는 단지 이해의 명확성을 위해서 제공되었다. 이로부터 불필요하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 설명된 실시형태에서 많은 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본원에 설명된 구조로 제한되는 것이 아니라, 청구범위의 표현으로 기재된 구조 및 이러한 구조의 등가물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (17)

  1. 원통형 여과기 요소로서,
    중앙 종축;
    상기 중앙 종축의 둘레에서 반복되는 패턴으로 배치된, 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름을 포함하는 여과재를 포함하며,
    상기 여과재의 외측 원통형 주변부는 반경 방향으로 연장되는 상기 복수의 주름 각각의 외측 주름 팁에 의해 한정되고,
    반경 방향으로 연장되는 주름의 각각의 패턴은,
    제1 길이를 갖는 2개의 아암을 포함하는 대형 주름으로서, 2개의 아암은 외측 주름 팁으로부터 상기 중앙 종축을 향해 그리고 내측 주름 팁까지 반경 방향으로 연장되고, 상기 대형 주름의 상기 내측 주름 팁은 상기 외측 주름 팁으로부터 상기 중앙 종축을 향하는 상기 반경 방향 거리의 적어도 75%에 위치되는, 대형 주름;
    상기 대형 주름으로부터 이격된 소형 주름으로서, 상기 소형 주름은 외측 주름 팁으로부터 상기 중앙 종축을 향해 그리고 내측 주름 팁까지 반경 방향으로 연장되는 2개의 아암을 포함하고, 상기 소형 주름의 상기 아암은 상기 대형 주름의 상기 아암의 상기 제1 길이 미만인 제2 길이를 포함하는, 소형 주름;
    상기 대형 주름과 상기 소형 주름 사이에 위치되고, 상기 대형 주름의 상기 아암의 상기 제1 길이와 상기 소형 주름의 상기 아암의 상기 제2 길이 사이의 제3 길이를 갖는 2개의 아암을 포함하는, 적어도 제1 중간 주름; 및
    상기 소형 주름과 인접 주름 패턴의 상기 대형 주름 사이에 위치되고, 상기 소형 주름의 상기 아암의 상기 제2 길이와 상기 인접 주름 패턴의 상기 대형 주름의 상기 아암의 상기 제1 길이 사이의 제4 길이를 갖는 2개의 아암을 포함하는, 적어도 제2 중간 주름을 포함하는,
    원통형 여과기 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주름의 반복 패턴은 상기 원통형 여과기 요소의 둘레의 주위에 적어도 3개의 반복 패턴을 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 주름 패턴은 상기 여과기 요소의 높이를 따라 연장되는 개방 영역을 한정하는, 원통형 여과기 요소.
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 주름 패턴의 상기 개방 영역은, 상기 소형 주름의 상기 내측 주름 팁, 각각의 상기 중간 주름의 내측 팁, 및 2개의 인접한 대형 주름의 일부분에 의해 한정되는, 원통형 여과기 요소.
  5. 제3항에 있어서,
    각각의 개방 영역은 반경 방향 평면을 중심으로 대칭인, 원통형 여과기 요소.
  6. 제3항에 있어서,
    각각의 개방 영역은 눈 형상의 개구부를 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 대형 주름의 상기 내측 팁을 연결하는 접착제를 더 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 여과재의 제1 단부의 제1 단부 캡, 및 상기 여과재의 제2 단부의 제2 단부 캡 중 적어도 하나와 결합되는, 원통형 여과기 요소.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 대형 주름의 상기 내측 주름 팁은 상기 외측 주름 팁으로부터 상기 중앙 종축을 향하는 상기 반경 방향 거리의 적어도 90%에 위치되는, 원통형 여과기 요소.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 대형 주름의 상기 내측 주름 팁은 상기 중앙 종축에 위치되는, 원통형 여과기 요소.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 대형 주름의 상기 내측 팁이 부착되는 중앙 코어를 더 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 종축의 적어도 일부분을 따라 연장되는 접착제 비드를 더 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  13. 원통형 여과기 요소로서,
    중앙 종축; 및
    상기 중앙 종축의 둘레에서 반복되는 패턴으로 배치된, 반경 방향으로 연장되는 복수의 주름을 포함하는 여과재를 포함하며,
    각각의 상기 주름은 내측 주름 팁을 포함하고,
    각각의 패턴의 상기 내측 주름 팁은 상기 여과기 요소의 높이를 따라 연장되는 개방 영역을 한정하며,
    각각의 주름 패턴은, 대형 주름으로부터 소형 주름으로 길이가 감소하는 일련의 제1 중간 주름, 및 상기 소형 주름으로부터 인접 주름 패턴의 대형 주름으로 길이가 증가하는 일련의 제2 중간 주름을 포함하는,
    원통형 여과기 요소.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일련의 제1 중간 주름은 상기 대형 주름의 길이로부터 상기 소형 주름의 길이로 길이가 순차적으로 감소하는 적어도 2개의 주름을 포함하며,
    상기 일련의 제2 중간 주름은 상기 소형 주름의 길이로부터 상기 인접 주름 패턴의 상기 대형 주름의 길이로 길이가 순차적으로 증가하는 적어도 2개의 주름을 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 주름의 적어도 하나의 반복 패턴의 상기 대형 주름은 외측 원통형 주변부에서의 외측 팁으로부터 상기 중앙 종축에서의 내측 팁으로 연장되는, 원통형 여과기 요소.
  16. 제15항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 대형 주름의 상기 내측 팁을 연결하는 접착제를 더 포함하는, 원통형 여과기 요소.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 주름의 반복 패턴의 적어도 2개의 대형 주름은, 상기 적어도 2개의 대형 주름의 내측 팁이 상기 중앙 종축에서 서로 접촉되도록, 외측 원통형 주변부에서의 외측 팁으로부터 상기 중앙 종축에서의 내측 팁으로 연장되는, 원통형 여과기 요소.
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