KR20210032730A - 튜브형상의 절곡형 필터부재 - Google Patents

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Abstract

필터몸체 내측의 차압을 감소시킬 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재가 개시된다.
개시되는 튜브형상의 절곡형 필터부재는, 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;를 포함하며, 상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 가질 수 있다.

Description

튜브형상의 절곡형 필터부재 {Pleated-type Filter Member}
본 발명은 유체를 여과하기 위한 절곡형 필터부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨진 구조를 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재에 관한 것이다.
공기청정기는 유입되는 공기를 여과하기 위하여 공기청정기의 요구 성능 등에 따라 다양한 종류의 필터부재가 사용된다.
이러한 필터부재 중에서 헤파필터(HEPA: High Efficiency Particulate Air)는 공기 중의 미세한 입자를 제거하는 고성능 필터의 일종으로서, 여재 면적(공기가 실제로 통과하여 여과되는 여과면적)을 증대시키기 위해 필터 여재를 다단으로 절곡한 형태로 사용된다.
최근에는 공기청정기의 전체 부피를 작게 하면서도 고풍량을 구현하거나 적용면적을 크게 하기 위하여 다단으로 절곡된 필터 여재를 통형(튜브형), 예를 들어 원통형(원형 튜브형)으로 감아 형성된 구조가 사용되기도 한다.
이러한 튜브형상의 절곡형 필터부재는 통상적으로 동일한 폭으로 다단 절곡된 필터 여재를 감아서 형성되는 구조이므로 외측 부분의 절곡부에 비해 내측 부분의 절곡부가 촘촘하게 배치되므로, 즉 내측 부분의 절곡부가 이루는 각도가 작아지고 간섭되는 부분이 발생하므로, 차압이 상승하는 문제점이 있다.
즉, 종래의 튜브형상의 절곡형 필터부재는 절곡하여 여재 면적을 크게 하는 구성을 갖기는 하지만, 오히려 차압이 상승하여 큰 여재 면적을 충분히 활용하지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 미국 특허공개 제2013/0306547호, 국제특허공개 WO 2010/146462호 등의 경우에는 절곡형 필터부재의 내측부분보다 외측부분에 절곡부를 많이 배치하거나, 일부의 절곡부를 내측 부분까지 연장되지 않도록 구성하는 형태를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 경우 내측부의 차압 개선에는 효과가 있을 수 있지만, 일부의 필터 여재가 내측부까지 연장되지 않으므로 내측 부분의 여재 면적 감소로 인하여 여과 성능을 충분히 확보하지 못하다는 문제점이 있다.
US 2013/0306547 A1 WO 2010/146462 A2 US 6,598,749 B2
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 필터몸체 내측의 차압을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 내측 부분의 여재 면적을 충분히 확보하여 여과 성능을 충분히 확보할 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 필터몸체를 지지하는 별도의 구조물 없이도 절곡 구조를 유지할 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서 제조가 용이한 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;를 포함하며, 상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공한다.
이때, 상기 내측 절곡부의 모서리는 상기 필터몸체의 중심축을 향하여 노출되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는 4개 이상의 상기 내측 절곡부의 모서리로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 필터몸체의 중심축과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며, 상기 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 제1 반경에 대응하는 부분으로부터 상기 제2 반경에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 가상선의 웨이브 형태는 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 필터몸체는 원형의 튜브 형상을 가질 수 있으며, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 외측 절곡부의 모서리를 연결한 외측 가상선은 원형을 이룰 수 있다.
또한, 상기 외측 가상선의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
그리고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최대인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때, 상기 제1 두께(T1)는 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 가질 수 있다.
[수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
또한, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최소인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때, 상기 제2 두께(T2)는 상기 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 가질 수 있다.
[수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
그리고, 상기 내측 가상선에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태의 개수(NW)는, 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 가질 수 있다.
[수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
또한, 상기 내측 절곡부의 모서리 사이의 간격(P)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 필터 여재는 집진필터용 여재 또는 HEPA 필터용 여재로 구성될 수 있으며, 복수 개의 필터소재가 적층되어 형성될 수도 있다.
한편, 상기 지지부는 상기 필터 여재의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재가 경화되어 형성되며, 상기 접착부재는 상기 필터몸체의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포될 수 있다.
이때, 상기 접착부재는 상기 내측 절곡부에 의해 형성되는 산과 골에 걸쳐 도포될 수 있으며, 이와는 달리 상기 접착부재는 상기 내측 가상선에 대응하는 형태로 도포될 수도 있다.
그리고, 상기 지지부는 상기 필터몸체의 양측에 구비되어 상기 필터몸체의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재를 구비할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터몸체의 내측 부분이 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖도록 함으로써 필터몸체의 내측 부분의 차압을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 내측 부분의 여재 면적을 충분히 확보하여 여과 성능을 충분히 확보할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터몸체의 직경, 절곡부의 두께, 단위 웨이브 형태의 개수, 내측 절곡부 모서리 사이의 간격 중 적어도 일부를 최적화하여 설정함으로써, 차압개선 및 여재 면적 확보 최적화를 구현할 수 있으며, 또한 필터 여재를 절곡하는 절곡가공 및 절곡된 필터 여재를 튜브형상으로 감는 권취 가공 등의 가공성을 개선할 수 있어서 제조가 용이하다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 핫 멜트(hot melt)와 같은 접착부재를 이용하여 필터 여재가 절곡된 후 감긴 형상을 유지하도록 함으로써 송풍 저항이 되는 구조를 최소화함으로써 송풍 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 횡단면도.
도 3은 도 1에 도시된 튜브형상의 절곡형 필터부재의 전개된 상태를 도시한 전개도.
도 4는 도 2의 "A" 부분의 일 실시예를 도시한 확대도.
도 5는 도 2의 "A" 부분에 대한 변형 실시예를 도시한 확대도.
도 6은 도 2에 도시된 필터몸체의 변형 실시예를 도시한 횡단면도.
도 7은 도 2에 도시된 필터몸체의 다른 변형 실시예를 도시한 횡단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 분해 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 횡단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 전개된 상태를 도시한 전개도이고, 도 4는 도 2의 "A" 부분의 일 실시예를 도시한 확대도이며, 도 5는 도 2의 "A" 부분에 대한 변형 실시예를 도시한 확대도이다. 또한, 도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 필터몸체(110)의 변형 실시예를 도시한 횡단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는 필터몸체(110)와 지지부(150)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4를 잠조하면, 상기 필터몸체(110)는 필터 여재(111)가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축(C)을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 가지며, 내측에는 중공부(115)가 형성된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 다단으로 절곡된 필터 여재(111)의 양단을 접합하여 중공부(115)가 형성된 튜브 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 이때, 필터몸체(110)는 원형의 튜브 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 타원형의 튜브 형상 또는 다각형의 튜브 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 필터 여재(111)는 여재면적 향상을 위해 절곡되어 사용되는 집진필터용 여재 또는 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터용 여재로 이루어질 수 있으나, 유입되는 공기를 여과하는 필터로서 절곡 가능하다면 그 종류 및 재질은 한정되지 않는다.
또한, 상기 필터 여재(111)는 HEPA 필터용 여재와 같이 단독으로 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않고 복수 개의 필터소재가 적층되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, HEPA 필터용 여재와 집진필터용 여재가 함께 적층되거나 기공 사이즈가 다른 2가지 종류의 HEPA 필터용 여재가 적층되어 사용되는 것도 가능하다.
그리고, 필터몸체(110)는 필터 여재(111)가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부(121)와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부(131)를 구비할 수 있다. 이러한 외측 절곡부(121)와 내측 절곡부(131)는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 여재(111)의 길이 방향을 따라 길게 형성된다. 참고로, 도 3에서 외측 절곡부(121)는 점선으로, 내측 절곡부(131)는 이점쇄선으로 표시되어 있으며, 내측 절곡부(131)와 외측 절곡부(121)는 교대로 반복하여 형성된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 필터몸체(110)의 중심축(C)에 수직한 평면 상에서 내측 절곡부(131)의 모서리를 연결하면 내측 가상선(132)이 형성되며, 마찬가지로 외측 절곡부(121)의 모서리를 연결하면 외측 가상선(122)이 형성된다. 이때, 특허청구범위를 포함하여 본 명세서에서 '내측 가상선(132)'과 '외측 가상선(122)'은 절곡부(121, 131)의 모서리를 이었을 때 전체적으로 형성하는 곡선 또는 직선의 형상을 의미하며, 인접한 모서리를 직선으로 연결한 형상으로 한정되는 것은 아니다.
그리고, 필터몸체(110)가 원형의 튜브 형상을 갖는 경우 외측 가상선(122)은 원형을 이룰 수 있으며, 내측 가상선(132)은 필터몸체(110)의 중심축(C)으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복된 형상을 가질 수 있다.
이러한 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는, 필터몸체(110)의 중심축(C)과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며, 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치를 가질 수 있다.
이에 따라, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는, 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 반경(R1)이 제2 반경(R2)보다 작은 값을 갖는 경우, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 증가하는 형상을 갖고, 반대로 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로부터 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 감소하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
일 예로서, 내측 가상선(132)을 이루는 웨이브 형태(133)는, 도 2에 도시된 바와 같이 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 갖는 형상을 가질 수 있다. 도 6 및 도 7은 단위 웨이브 형태(133)의 개수는 동일하되 변이 이루는 각도가 다른 형태를 도시하고 있으나, 단위 웨이브 형태(133)의 개수나 형상은 다양한 변경이 가능하다.
이와 같이, 내측 가상선(132)이 필터몸체(110)의 중심축(C)으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되는 형상을 가지므로, 동일한 폭으로 다단 절곡된 종래의 필터 구조에 비해 필터몸체(110)의 내측 부분에서의 차압이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 함몰된 구조의 단위 웨이브 형태(133)가 필터몸체(110)의 내측 부분에서 반복되는 형상을 가지므로 내측 절곡부(131)의 모서리(산)는 필터몸체(110)의 중심축(C)을 향하여 노출되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 내측 절곡부(131)의 모서리 부분이 서로 간섭하지 않으며, 내측 절곡부(131)의 모서리(산) 부분뿐만 아니라 산과 산 사이의 골 부분에도 공기가 접촉하는 면적이 충분히 형성되므로 전술한 필터몸체(110)의 내측 부분의 차압 개선뿐만 아니라 필터 여재(111)의 면적을 충분히 활용할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터부재는 내측 절곡부(131)가 필터몸체(110)의 내측까지 충분히 연장될 수 있으므로 여재 면적 활용의 효과가 증대하게 된다.
한편, 종래의 경우, 차압 개선 또는 내측 부분의 간섭 방지를 위하여 절곡되는 부분의 폭(외측 절곡부와 내측 절곡부 사이의 간격)을 교대로 증감시켜 지그재그(W) 형태를 갖도록 하는 구조가 제안된 바 있었으나, 이 경우에는 내측 부분의 틈새가 필요 이상으로 많아져 필터 여재가 내측 부분까지 연장되는 양이 감소(여재 면적의 감소)하여 여과 성능을 충분히 확보하기 어려웠다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)를 4개 이상의 내측 절곡부(131)의 모서리로 구성함으로써(도 2 및 도 4를 참조하면, 단위 웨이브 형태(133)는 6개의 내측 절곡부의 모서리로 구성됨), 필터몸체(110)의 내측 부분까지 연장되는 필터 여재(111)의 면적을 충분히 확보할 수 있으므로, 차압개선 및 여과성능 향상을 동시에 달성할 수 있게 된다.
또한, 지지부(150)는 필터몸체(110)가 절곡된 후 감겨 튜브 형상을 유지하도록 기능한다. 이러한 지지부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 여재(111)의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재(160)가 경화되어 형성될 수 있다. 도 3 내지 도 5에서는 필터 여재(111)의 일면에만 접착부재(160)가 도포되는 형상이 도시되어 있으나, 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 절곡 형상을 견고하게 유지하기 위하여 형상필터 여재(111)의 양면에 모두 도포될 수 있다.
또한, 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포될 수 있다. 일 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 상단, 중단, 하단에 각각 일자형으로 도포될 수 있으나, 접착부재(160)가 도포되는 부분의 개수 및 도포 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 접착부재(160)가 도포되는 부분은 송풍시 저항으로 작용하므로 그 도포 개소의 개수 및 두께는 필터몸체(110)의 절곡 형상 유지를 위한 한도 내에서 최소화되는 것이 바람직하다. 한편, 접착부재(160)가 양면에 도포되는 경우 서로 상이한 높이에 도포되는 것도 가능하다.
이러한 접착부재(160)는 일 예로서 용융상태로 도포된 후 경화되는 핫 멜트(hot melt)로 이루어질 수 있으나, 필터몸체(110)의 절곡 형상을 유지할 수 있다면 다양한 재질과 조성의 물질이 사용될 있다.
한편, 지지부(150)로서 사용되는 접착부재(160)는 필터 여재(111)에 도포된 후 필터몸체(110)의 절곡 형상 유지를 용이하게 하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 산(모서리)과 골에 걸쳐 도포되도록 구성될 수 있다. 또한, 도포의 용이성을 위하여 각각의 절곡 부분이 미리 설정된 폭을 갖도록 다단으로 절곡된 필터 여재(111)를 다시 펼쳐 도 3의 전개도 상태를 만든 후에 필터 여재(111)의 표면에 접착부재(160)를 일자 형상으로 도포할 수 있다. 이와 같이, 접착부재(160)가 도포된 후 필터 여재(111)를 다시 절곡하여 튜브 형상으로 구성하면 도 4에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 산과 골 부분에 걸쳐 접착부재(160)가 경화된 상태가 형성된다.
다만, 접착부재(160)의 도포 방식은 도 3 및 도 4에 도시된 구성으로 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)의 모서리 부분을 서로 연결하는 형태가 되도록, 즉 내측 가상선(132)에 대응하는 형태로 도포되는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 핫 멜트(hot melt)와 같은 접착부재(160)를 이용하여 필터 여재(111)가 절곡된 후 감긴 형상을 유지하도록 함으로써 송풍 저항이 되는 별도의 구조물을 최소화함으로써 송풍 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는 지지부(150)에 별도의 구조물이 설치되는 것을 완전히 배제하는 것은 아니며, 도 8에 도시된 바와 같이, 필터몸체(110)의 양측(상단과 하단)에 구비되어 필터몸체(110)의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재(170)를 구비하는 것도 가능하다. 이러한 덮개부재(170)는 필터몸체(110)의 상측 내주면을 지지하는 상측 개구(172)를 갖는 상측 덮개(171)와, 필터몸체(110)의 하측 내주면을 지지하는 하측 개구(176)를 갖는 하측 덮개(175)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는 지지부(150)로서 덮개부재(170)만을 구비하는 구성을 가질 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 구체적인 형상 설정에 대해 설명한다.
먼저, 외측 가상선(122)의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
만약, 외측 가상선(122)의 직경(D)이 100mm보다 작은 경우에는 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122)이 형성하는 둘레의 길이(원주)가 짧아지므로 필터 여재(111)에 접착부재(160)를 도포한 후 튜브 형상으로 형성할 때 접합부위가 터지거나 찢어지는 문제가 있어서 절곡형 필터부재(100)의 제조가 어렵게 된다.
반대로, 외측 가상선(122)의 직경(D)이 100mm보다 큰 경우에는 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)와 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 큰 차이가 없으므로 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상이 크지 않게 되며, 이에 따라 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되도록 하는 본 발명의 효과가 반감된다.
그리고, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)에 대하여, 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122) 사이의 거리가 최대인 부분에서의 필터몸체(110)의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때, 상기 제1 두께(T1)는 외측 가상선(122)의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
만약, 제1 두께(T1)가 D/15보다 작은 경우에는 필터몸체(110)의 두께가 너무 작아져서 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)와 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 큰 차이가 없으므로 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상이 크지 않게 되며, 이에 따라 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되도록 하는 효과가 반감된다.
반대로, 제1 두께(T1)가 D/6보다 큰 경우에는 필터몸체(110)의 두께 및 이에 대응하는 여재 면적이 너무 커져서 전체적인 압력손실이 크게 증가하고 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)가 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 비해 너무 작아지므로 필터 여재(111)에 접착부재(160)를 도포한 후 튜브 형상으로 형성할 때 내측 가상선(132) 주변에서 접합부위가 터지거나 찢어지는 문제가 있어서 절곡형 필터부재(100)의 제조가 어렵게 된다.
또한, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)에 대하여, 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122) 사이의 거리가 최소인 부분에서의 필터몸체(110)의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때, 상기 제2 두께(T2)는 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
만약, 제2 두께(T2)가 T1/2보다 작아지면 제2 두께에 대응하는 절곡 부분의 폭이 너무 작게 되어 절곡 가공이 가능한 범위를 벗어나게 된다.
반대로, 제2 두께(T2)가 T1/1.2보다 커지면 동일한 폭으로 다단 절곡된 필터 여재(111)를 감아서 형성되는 종래의 필터 구조와 차이가 크지 않게 되므로, 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실의 개선이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상 개선의 효과가 미미하게 된다.
그리고, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)는, 외측 가상선(122)의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
만약, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)가 D/33보다 작은 경우, 내측 가상선(132)이 원형을 이루는 종래의 경우와 비교할 때 형상의 차이가 크게 않게 되므로, 단위 웨이브 형태(133)의 도입으로 인한 차압 개선이나 간섭 개선의 효과가 극히 작게 된다.
반대로, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)가 D/7보다 크게 되면 단위 웨이브의 개수가 너무 많아지게 되므로, 절곡 가공 및 전체 제작공정이 어려워진다. 특히, 단위 웨이브의 개수가 너무 많아지면 단위 웨이브 형태(133)를 이루는 내측 절곡부(131)의 개수가 감소하게 되므로, 전술한 바와 같이 필터몸체(110)의 내측 부분의 틈새가 필요 이상으로 커져 필터 여재(111)가 내측 부분까지 연장되는 양이 감소하여 여과 성능을 충분히 확보하기 어렵게 된다.
마지막으로, 요구되는 여과 성능에 따른 여재 면적 조절을 위하여 내측 절곡부(131)에 의해 형성된 산(모서리)의 개수 설정을 위하여, 내측 절곡부(131)의 내측 절곡부(131)의 모서리 사이의 간격(P)(도2에 도시된 바와 같이 모서리 사이의 직선 거리)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 가질 수 있다.
만약, 간격(P)이 3mm보다 작으면 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 골 부분에 공기가 쉽게 유입될 수 있는 공간 확보가 어렵고, 간격(P)이 5mm보다 크면 여재 면적을 충분히 확보하지 못해 여과 성능의 효율적 구현에 한계가 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는, 필터몸체(110)의 직경(D), 절곡부를 형성하는 부분의 두께(T1, T2), 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW), 내측 절곡부(131) 모서리 사이의 간격(P) 중 적어도 일부를 최적화하여 설정함으로써, 차압개선 및 여재면적 활용 최적화를 구현할 수 있으며, 또한 필터 여재(111)를 절곡하는 절곡가공 및 절곡된 필터 여재(111)를 튜브형상으로 감는 권취 가공 등의 가공성을 개선할 수 있어서 제조가 용이하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100... 절곡형 필터부재 110... 필터몸체
111... 필터 여재 115... 중공부
121... 외측 절곡부 122... 외측 가상선
131... 내측 절곡부 132... 내측 가상선
133... 단위 웨이브 형태 150... 지지부
160... 접착부재 170... 덮개부재
171... 상측 덮개 172... 상측 개구
175... 하측 덮개 176... 하측 개구
C... 중심축 D... 외경
R1.... 제1 반경 R2... 제2 반경
P... 내측 절곡부의 모서리(산) 사이의 간격
T1... 제1 두께 T2... 제2 두께

Claims (19)

  1. 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및
    상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;
    를 포함하며,
    상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고,
    상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 절곡부의 모서리는 상기 필터몸체의 중심축을 향하여 노출되는 구조를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는 4개 이상의 상기 내측 절곡부의 모서리로 구성되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 필터몸체의 중심축과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며,
    상기 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치로 이루어지는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 상기 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내측 가상선의 웨이브 형태는 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터몸체는 원형의 튜브 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 외측 절곡부의 모서리를 연결한 외측 가상선은 원형을 이루는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외측 가상선의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최대인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때,
    상기 제1 두께(T1)는 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최소인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때,
    상기 제2 두께(T2)는 상기 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
  12. 제9항에 있어서,
    상기 내측 가상선에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태의 개수(NW)는, 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
  13. 제9항에 있어서,
    상기 내측 절곡부의 모서리 사이의 간격(P)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 여재는 집진필터용 여재 또는 HEPA 필터용 여재로 구성되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 여재는 복수 개의 필터소재가 적층되어 형성되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 필터 여재의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재가 경화되어 형성되며,
    상기 접착부재는 상기 필터몸체의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 접착부재는 상기 내측 절곡부에 의해 형성되는 산과 골에 걸쳐 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 접착부재는 상기 내측 가상선에 대응하는 형태로 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  19. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 필터몸체의 양측에 구비되어 상기 필터몸체의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재를 구비하는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
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