KR20220044600A - 코딩된 폴리마그네트에 의해 발생된 자기 전단력을 이용하는 필터 연결 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필터 카트리지가 매니폴드 섬프 내에 삽입되는 때에 래칭 메커니즘과 매니폴드 내의 래치 블로킹 구조가 필터 카트리지를 고정하도록 서로 자기 통신하는 필터 매니폴드와 필터 카트리지를 갖는 여과 장치의 연결 구조에 관한 것이다. 서로 매우 근접된 때에 자기 전단력을 생성할 수 있는 두 개의 상보적으로 코딩된 자석들 사이에서 자기 통신이 형성된다. 자기 전단력은 래치의 간섭으로부터 래칭 블로킹 메커니즘을 제거하여 래치로 하여금 필터 카트리지를 고정시키도록 한다. 필터와 매니폴드의 자석 극성 천이는 카트리지가 매니폴드 섬프 하우징 내로 삽입된 때에 자석들 사이에서 전단력이 생성되도록 정렬되어 바이어싱력에 대항해서 래치 블로킹 메커니즘의 작동이 가능하게 됨으로써 개별적인 바이어싱력에 대항해서 반경방향 안쪽으로 이동하게 된다.

Description

코딩된 폴리마그네트에 의해 발생된 자기 전단력을 이용하는 필터 연결

본 발명은 필터 카트리지와 이에 결합되는 매니폴드(이하, '결합용 매니폴드'라 함) 사이의 연결 방식에 관한 것이다. 본 발명은 전단력을 생성시키기 위해서 코드화된 폴리마그네트(coded polymagnet), 보다 자세하게는 자기 인력, 반발력 또는 이들의 조합을 포함하는 상관 자기 설계를 이용한다. 상기 자기력은 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드 내로의 삽입시에 연결을 돕기 위해서 도입되며, 특별한 경우에는 상기 필터 카트리지를 상기 매니폴드 내에 래치(latch)시키기 위해서, 래칭 메커니즘이나 스위치 또는 밸브를 활성화 또는 비활성화시키기 위해, 또는 다른 구성요소와 서로 연결되는 결합 메커니즘의 결합이나 분리를 위해서 도입된다.

상관 자석 설계는 발명의 명칭을 " 필드 방출 시스템 및 방법"으로 하여 2010년 9월 21자에 Cedar Ridge Reach LLC 명의로 등록된 미국특허 제7,800,471호(이하, "'471"특허)에 도입되었다. 상기 특허는 전기장이나 자기장 소스를 갖는 필드 방출 구조를 기술하고 있다. 자기장이나 전기장 소스의 크기, 극성 및 위치는 미리 정해진 코드에 따라 바람직한 상관 특성을 갖도록 형성된다. 상기 상관 특성은 공간력(spatial force)이 상대적인 정렬, 이격 거리, 및 고유한 공간력 함수와 결합용 경우에 공간력 함수에 대응된다.

"제1 및 제2 요소 사이의 정밀 부착과 관련한 장치 및 방법"라는 명칭으로 2010년 10월 19.자에 Cedar Ridge Research LLC 명의로 등록된 미국특허 제7,817, 006호(상기 '471특허의 관련 특허)에는 제1 및 제2 요소의 부착 방식이 개시되고 있다. 일반적으로, 제1 요소는 제1 필드 방출 구조를 포함하며 제2 요소는 제2 필드 방출 구조를 포함하는바, 이때 각 필드 방출 구조는 상기 필드 방출 구조의 미리 정해진 정렬과 일치하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스(자석 배열)을 포함한다. 상기 요소들은 제1 필드 방출 구조가 제2 필드 방출 구조와 근접한 때에 서로 부착되도록 하는 역할을 발휘하게 된다.

상관 자석이 상보적 또는 쌍이 되는 카운터 파트와 정렬을 이루는 때에 각각의 상관 자석을 구성하는 다양한 자기장 방출 소스는 피크 공간 인력이나 반발력을 초래하도록 정렬될 것인 반면에, 정렬 불량은 다양한 자기장 방출 소스가 실질적으로 서로 상쇄하는 결과를 초래하게 될 것이다. 상기 공간력(인력, 반발력)은 두 자기장 방출 구조의 상대적인 정렬, 자기장의 강도 및 이들의 다양한 극성의 함수인 크기를 가진다.

자력에 의한 자석의 "플립핑 (flipping)"을 방지하기 위한 유지 메커니즘을 필요로 함이 없이 개별 자석 소스의 극성을 코드에 따라 변화시킬 수 있다. 이와 같은 자기적인 작용의 일예로, 종래 기술의 장치(1000)가 도1에 도시되어 있다. 장치(1000)는 제1 요소(1002)와 제2 요소(1012)를 포함한다. 제1 요소는 다수의 필드 방출 소스(1006)로 이루어진 제1 필드 방출 구조(1004)를 포함한다. 제2 요소는 다수의 필드 방출 소스 (1016)로 이루어진 제2 필드 방출 구조(1014)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 요소는 제1 필드 방출 구조(1004)가 제2 필드 방출 구조 (1014)에 접근한 때에, 즉 이들이 서로 간에 미리 정해진 정렬을 이루는 때에 서로 부착되도록 구성된다.

상기 제1 필드 방출구조(1004)는 상기 제2 필드 방출 구조(1014)와 서로 작용할 수 있도록 형성됨으로써 상기 제2 요소(1012)는 상기 제1 요소(1002)에 부착되도록(끌어당겨 지도록) 정렬될 수 있거나 상기 제1 요소로부터 제거되도록(반발되도록) 오정렬될 수 있다. 상기 제1 요소(1002)는 제1 및 제2 필드 방출 구조 (1004)(1014)가 서로에 대해서 이동되어 오정렬되는 때에 상기 제2 요소(1012)로부터 해제될(released) 수있다.

일반적으로 두 개 또는 그 이상의 필드 방출 구조가 정렬되려는 경향에서의 정밀도는, 주어진 표면적 A에 대한 것을 포함해서, 각 필드 방출 구조에서 상이한 필드 방출 소스의 숫자 N이 증가함에 따라 증가하게 된다. 다시 말하면, 정렬 정밀도는 두 필드 방출 구조를 형성하는 필드 방출 소스의 숫자 N을 증가시킴에 따라서 증가된다. 보다 자세하게는, 정렬 정밀도는 주어진 표면적 A 내에 포함된 필드 방출 소스의 숫자 N을 증가시킴에 의해 증대된다.

"상관 커플링 장치에의 사용을 위한 상관 자석 커플링 장치 및 방법"을 발명의 명칭으로 해서 2011년 2월 22자에 Cedar Ridge Rearach LLC 명의로 등록된 미국특허 제7,893,803호에는 상술된 상관 자석 부착 방식을 사용하는 압축가스 시스템 요소 커플링 장치가 개시되고 있다.

이와 같은 커플링 장치의 일예가 도2에 나타나 있는바, 이에는 암 부재 (1202)와 수 부재(1204)를 갖는 신속 연결 에어호스 커플링(1200)이 도시되고 있다.

상기 암 부재(1202)는 제1 자기장 방출 구조(1218)를 포함한다. 상기 수 부재(1204)는 제2 자기장 방출 구조(1222)를 포함한다. 두 자기장 방출 구조 모두 일반적으로 평탄하고 동일한 코드를 따르기는 하나 서로 간에 거울상을 이루고 있다. 커넥터 요소(1202)(1204)의 조작가능한 커플링과 실링은 이들 사이의 실질적인 기밀(airtight seal) 실행되기에 충분한 힘에 의해서 달성된다.

암 부재(1202)로부터 수 부재(1204)의 제거나 분리는 부착된 제1 및 제2 필드 방출 구조(1218)(1222)을 분리시킴에 의해서 달성된다. 상기 수 부재는 수 부재가 암 부재에 대하여 회전되어서 제1 및 제2 자기장 방출 구조가 오정렬되는 때에 해제된다.

기존의 자석들이 가까이 있게 되면, 인접한 면의 극성에 따라서 자석 사이에 힘이 생기게 되며, 그 힘은 대개 자석면에 수직이다. 기존의 자석이 오프셋인 때에는 정렬 위치를 향하는 전단력이 발생하며, 이는 일반적으로 유지력(holding force)에 비해서 약하다. 그러나 다극(코트화된 폴리자석) 자석은 상이하다. 다극 자석이 오프셋으로 되면, 인력과 척력이 극성 변화 영역에서 결합하여 수직력을 부분적으로 상쇄시킴과 동시에 보다 강력한 전단력을 설정하게 된다.

도3A와 도3B는 상부 자석에 가해지는 힘의 방향을 나타내는 화살표와 함께 이들 힘을 단순화된 도식적 묘사로 보여주고 있다. 기존의 셋팅에서, 오프셋은 유의미한 전단력이 없이 인력을 감소시키게 된다. 상기 힘은 도3A에서와 같이 자석면에 대해 수직을 이루는 것이 일반적이다. 도3B의 교번 다극 자석 디자인에서 도시되고 있는 바와 같이, 극성 천이 영역에서의 인력과 척력의 조합에 의해서 유지력은 감소됨과 아울러 전단력이 생성된다.

발명의 명칭을 "상관 자석 구조의 분리용 시스템"으로 해서 Correlated Magnets Rearch LLC 명의로 2012. 10. 2.자에 등록된 미국특허 제8,279,032호(이하, "'032" 특허)에서, 상관 자석 구조 분리용 시스템은 상술한 다극 폴리자석 전단력을 사용하는 것으로 개시되고 있다.

'032 특허의 도45에 도시되고 있는 예시적인 실시예(본 명세서의 도면에서는 도4로 표현된)에는 두 자석 구조(4402a, 4402b)의 바람직한 이동 거동이 이루어지도록 하는 폴리자석용 상보 코드(4502a, 4502b)가 도시되고 있다.

소정의 이동과 전단력 필요치를 달성하기 위해서 상보 코드(4502a, 4502b)는 소정의 이동 거동을 달성하기 위해서 사용되는 제1 부분(4504a, 4504b)와 필요에 따라 소정의 전단력 필요치를 만족시키도록 전단력을 증가시키키 위해 사용되는 제2 부분(4506a, 4506b)을 포함하도록 설계된다. 상기 두 코드는 자기 주조 쌍을 자기적으로 프로그래밍하는데 사용된다.

종래의 필터 연결 방식에서는 설치 뿐만이 아니라 여과재의 유효 수명이 다 한 때의 필터 제거나 교체와 관련하여서 수많은 기술적 장애가 존재하고 있다. 그와 같은 기술적 장애는 설치 후에 대응되는 매니폴드 내로 수동으로 삽입되는 필터 카트리지가 지지되도록 하는 효과적인 래칭 및 언래칭 메커니즘을 제공하는 포함하는 것과 교체를 위해 필터 카트리지가 제거된 때에 물의 흐름을 방지하도록 하는 스위치-작동식 밸브 메커니즘 등의 메커니즘을 포함한다. 다른 기술적 장애로는 지정된 필터 카트리지만이 설치될 수 있도록 하는 인증 및/또는 위조방지 수단을 병합시키는 것을 포함한다.

이에 따라, 제조 비용과 제조 공정의 복잡성을 실질적으로 초래하지 않으면서도 상기의 기술적 장애들을 극복하는 개선된 형태의 필터 연결 방식에 대한 필요성이 존재하고 있다.

본 발명은 종래 필터 연결 방식에서 지적되고 있는 많은 기술적 장애를 해결하기 위해서 필터 카트리지와 대응되는 매니폴드를 위한 연결구조에 있어 상이한 방식을 적용한다. 서로 대향하는 두 개의 상관 자석(코드화된 폴리마그네트)의 배치에 의해서 생성된 전단력을 이용해서 자석들간의 부착 방향에 수직인 병진운동이 개시되도록 한다.

상기 종래 기술의 문제점과 단점을 감안해서, 본 발명은 바디, 상면, 축방향 길이 및 내부 캐비티를 갖는 하우징; 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트와 유출 포트; 상기 하우징 상면 주위에 원주상으로 위치하며 외벽을 구비한 환상 칼라로 이루어지고, 이때 상기 환상 칼라는 상기 환상 칼라의 외벽으로부터 방사상 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사와, 상기 환상 칼라 상에 또는 내부에 위치하며 상기 고정 러그나 나사의 반경 방향 연장 단부에 못미치게 연장되는 방사상 외측 연장면을 갖는 자기 구조를 포함하고, 이때 상기 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 복수의 필드 방출 소스를 구비한 자석을 포함하는 제1 실시예의 필터 카트리지를 제공함에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 제2 기술적 특징은, 유입 및 유출 유체 포트; 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프; 상기 섬프 내부 캐비티와 인접한 상향 연장된 정렬 채널; 및 바이어스된 위치일 때 적어도 부분적으로 상기 정렬 채널 내로 연장됨과 아울러 그 내부에 배치되어 제1 자기 구조를 이루는 탄성적으로 바이어스된 블록킹 메커니즘으로 이루어지고, 이때 상기 제1 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하고, 상기 블로킹 메커니즘은 자기 전단력에 반응해서 제1 방향에서 후퇴 위치로 이동 가능하고, 상기 자기 전단력은 상보적 또는 쌍을 이루는 결합용 필터 카트리지의 제2 자기 구조가 제1 방향에 대해 거의 수직을 이루는 제2 방향으로 이동하여 상기 제1 자기 구조에 매우 근접하여 위치하는 때에 발생되도록 구성된 결합용 필터 카트리지 수용을 위한 필터 매니폴드에 있다.

본 발명의 제3 기술적 특징은, 내부 캐비티, 상면과 중심축을 갖는 원통형 하우징; 상기 상면으로부터 연장되고 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 및 유출 포트를 갖는 축방향 중심축의 스템; 상기 상면에 위치하여 그로부터 연장되는 부착 러그; 상기 상면 상에 또는 매우 근접하게 위치하는 자기 구조로 이루어지며, 이때 상기 자기 구조는 상기 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련한 위치와 극성을 갖는 제2 실시예의 필터 카트리지에 있다.

본 발명의 제4 기술적 특징은, 상면, 및 상기 상면으로부터 축방향으로 연장되고 슬롯이나 통공을 갖는 중심 돌기부centered protrusion)를 포함하는 원통형 매니폴드 하우징; 바닥면과 연장 돌기를 구비하며 잠금부재 지지체나 홀더 내에 삽입이 가능하면서도 슬라이딩 연동 가능한 잠금부재; 및 상기 잠금부재와 일체로 형성되거나 잠금부재의 바닥면 상에 위치하는 자기 구조로 이루어지며, 이때 상기 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 대응 결합용 필터 카트리지를 수용하기 위한 필터 매니폴드에 있다.

본 발명의 제5 기술적 특징은, 바디, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 갖는 하우징; 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트 및 유출 포트; 상기 하우징 바디로부터 반경방향 외측으로 연장되는 필터 보스나 러그; 및 상기 필터 보스나 러그의 내부에 배치되거나 이에 연결되며 외측으로 향하는 면을 갖는 자기 구조로 이루어지며, 이때 상기 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 제3 실시예의 필터 카트리지에 있다.

본 발명의 제6 기술적 특징은, 유입 및 유출 유체 포트; 중심축과 결합용 필터 카트리지를 수용하기 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프; 상기 섬프의 내부 캐비티에 인접한 아치형 채널; 및 바이어스된 위치에 있을 때 적어도 부분적으로 상기 아치형 채널 내로 연장됨과 아울러 그 내부에 배치되어 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 자기 구조로 이루어지는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘으로 이루어지며, 이때 상기 블로킹 메커니즘은 자기 전단력에 대해 제1 방향에서 후퇴 위치로 이동가능하고, 상기 자기 전단력은 결합용 필터 카트리지의 상보적 또는 쌍을 이루는 자기 구조가 상기 제1 방향과 거의 평행한 제2 방향으로 이동하여 자기 구조에 매우 근접되게 위치하는 때에 발생되는 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 필터 매니폴드에 있다.

본 발명의 기술적 특징들은 신규한 것으로 여겨지고, 본 발명의 특징적인 기술 구성들은 특별히 뒤따르는 특허청구의 범위에 설정된다. 도면들은 단순히 예시적인 것으로서 정확한 축척에 따라 작성된 것은 아니다. 그러나 본 발명 자체는 그 구조와 조작 방법 모두에 있어서 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 가장 잘 이해될 것이다.
도1은 서로 자기적으로 부착된 두 개의 요소를 갖는 종래 장치이다.
도2는 부착을 위한 상관 자석의 배치를 보여주는 종래 에어호스 커플링의 신속 연결 구조이다.
도3은 두 자석 구조의 바람직한 이동 거동을 생성하도록 구성된 종래 기술의 폴리마그네트에 대한 상보적 코드를 예시적으로 보여주고 있다.
도4는 두 자석 구조의 바람직한 이동 거동을 생성하도록 구성된 종래 기술의 폴리마그네트에 대한 상보적 코드를 예시적으로 보여주고 있다.
도5는 양의 유지력이 인력을 나타내고 양의 전단력이 정렬 위치를 향하는 힘을 나타내는 폴리마그네트 힘 대 측방향 변위에 대한 그래프이다.
도6은 0.5mm 자석 대 자석 갭에 대한 자석 쌍의 상대적인 회전 방향(예를 들면, 90도 간격에서의 척력-인력-척력-인력)에 다른 상관 자석의 자기력 변화를 보여주고 있다.
도7은 필터 카트리지가 아직 설치되지 않은 필터/매니폴드 어셈블리가 매니폴드 섬프 내로 삽입되는 본 발명의 수직 사이드 래치 실시예이다.
도8은 필터 카트리지가 삽입되는 동안의 도7의 필터 카트리지 어셈블리에 대한 단면 사시도이다.
도9는 필터 카트리지가 매니폴드 섬프 내로 완전히 장착되고, 유입 및 유출 포트가 완전하게 결합된 때의 필터/매니폴드 어셈블리에 대한 단면도이다.
도10은 도9에 도시된 완전한 삽입 연결 구조에 대한 필터 카트리지/매니폴드 어셈블리의 래칭 단부에 대한 부분 단면도이다.
도11은 사용자가 해제 레버를 작동시키기 시작할 때도7의 필터 카트리지/매니폴드 어셈블리의 구조가 부분적인 해제 모드에 있는 것을 보여주고 있다.
도12는 도11의 부분적인 인출 구조를 보인 부분 단면도이다.
도13 내지 도15는 수직 사이드 래치 구조의 부분 단면도로서,
도13은 홈 위치에 있는 래치 홀더를 보여주고 있고,
도14는 카트리지 하우징 내의 자석과 래치 홀더가 정렬되어 래치 홀더와 기계적인 블로킹 암이 길이 방향의 아래쪽으로 이동하는 때의 수직 사이드 래치 구조에 대한 부분 사시도이며,
도15는 자석이 서로 전단력을 발생시키고 고정 래치로부터 기계적인 블로킹 암을 제거해 냄으로써 래치가 화살표(40) 방향으로 회전하거나 반경방향 안쪽으로 피벗 회전하는 때의 수직 사이드 래치 구조에 대한 부분 사시도이다.
도16은 상관 코딩된 자기 전단력을 이용하여 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키기 위한 수평 사이드 래치 구조에 대한 부분 단면도이다.
도17은 자기 홀더가 홈 위치에 있는 것으로 도시되고, 래치가 반경방향 안쪽으로 이동하지 않도록 유지되는 도17에 도시된 바의 수평 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분 사시도이다.
도18은 필터 카트리지(도면 미도시)가 설치된 때의 코드화된 자석 정렬 상태를 보여주는 수평 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분 단면 사시도이다.
도19는 코딩된 자석이 정렬됨과 아울러 자석 홀더가 자기 전단력 하에서 일측으로 변위된 때의 도18의 수평 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도20은 자석 홀더가 자기 전단력 하에서 이동하고, 래치가 바이어싱 탄성력으로 이동하며, 래치가 연장이 가능하여 필터 카트리지(도면 미도시)를 고정시키는 쪽으로 이동하는 때를 보여주는 도18의 수평 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도21은 사용자가 탄성 편향력에 대항하여 래치를 뒤쪽으로 눌러서 래치 아암을 반경방향 외측으로 이동시킴에 따라 바이어싱 힘 하의 자석 홀더가 최초의 상태로 복귀하여 래치 아암이 반경 방향 안쪽으로 연장되는 것을 차단한 때의 해제 중에 상기 수평 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도22은 코딩된 상관 자기 전단력을 이용하여 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키기 위한 수직 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면도이다.
도23은 도22의 수직 레일 사이드 래치의 부분 단면 사시도이다.
도24는 필터 카트리지 설치시의 코딩된 자석이 정렬을 시작하는 것을 보여주는 수직 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도25는 자기 전단력 하에서 자기 홀더가 이동하여 스프링 등의 탄성 편향력(resilient biasing force) 하에서 래치가 반경방향 안쪽으로 이동하기 시작함과 아울러 래치가 필터 카트리지를 고정시킬 수 있는 때를 보여주는 도24의 수직 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도26은 사용자가 탄성 편향력에 대항해서 래치를 뒤쪽으로 눌러서 래치 아암을 반경방향 외측으로 이동시킴에 따라 탄성 편향력 하의 자석 홀더가 초기 위치로 복귀되어 래치 아암이 반경방향 안쪽으로 연장되는 것을 차단하는 해제 중인 수직 레일 사이드 래치 구조의 부분 단면 사시도이다.
도27은 코드화된 폴리마그네트를 이용하여 간접적으로 밸브를 활성화시켜서 물의 유동이 이루어지도록 하는, 보다 자세하게는 상기 폴리마그네트가 소정의 정렬 및 근접 위치일 때 밸브를 간접적으로 활성화시키기 위한 충분한 전단력을 발생시키는 필터 연결을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도28은 코드화된 폴리자석을 이용하여 블록킹 메커니즘이나 포지션 스톱 (position stop)을 이동시켜서 필터 카트리지가 결합용 매니폴드 내에 적절하게 설치되도록 하는, 보다 자세하게는 폴리마그네트가 소정의 정렬 및 근접 위치일 때 코드화된 폴리마그네트가 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 이동시키기에 충분한 전단력을 발생시키는 필터 연결을 예시하는 측면도이다.
도29는 도28의 필터 연결의 상부 단면에 대한 평면도이다.
도30A-30F는 도28 및 도29의 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 삽입되는 것을 도시한 것으로서, 필터 자석과 매니폴드 자석이 제1 상대 위치로부터 제2 상대 위치로 이동하여 필터 카트리지의 적절한 설치가 이루어질 수 있는 것을 보여주고 있다.
도31은 폴리마그네트가 소정의 정렬이나 근접 위치에 있을 때 코드화된 폴리마그네트를 이용하여 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱이 이동하기에 충분한 전단력을 발생시켜서 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 적절하게 설치되도록 하는 필터 연결의 다른 실시예에 대한 사시도이다.
도32는 자기 전단력을 이용하여 완전한 회전을 방해할 수도 있는 블록 구조를 제거하는 필터 카트리지-매니폴드 조합의 투명 사시도이다.
도33은 제1 자기 구조가 제2 자기 구조와 정렬된 때의 도32의 필터 카트리지 -매니폴드 하우징 조합의 투명 사시도이다.
도34A는 도32의 실시예의 매니폴드 하우징으로 삽입된 필터 위치의 투명 사시도이다.
도34B는 내부 구조를 보여주는 매니폴드의 컷아웃 부분과 내부에 상관 자석을 구비한 제2 자기 구조의 컷아웃 부분을 갖는 매니폴드 하우징에 삽입된 필터 카트리지의 최종 위치의 투명 사시도이다.
도35는 본 발명의 제2 실시예의 주요 구성요소에 대한 사시도로서, 서로 블로킹 메커니즘 제거를 위한 자기 전단력을 형성하는 필터 카트리지와 매니폴드를 보여주고 있다.
도36은 도35의 실시예의 매니폴드 하우징에 대한 사시도이다.
도37은 바닥면 상에 위치하는 제2 자기 구조를 갖는 도35의 실시예의 잠금부재에 대한 저면 사시도이다.
도38은 도35의 매니폴드 하우징 내에 완전히 삽입된 필터 카트리지에 대한 투명 사시도이다.
도40은 자기 전단력이 반경방향 외측으로 작용했을 때의 도35의 실시예의 잠금부재 구조에 대한 투명 사시도이다.
도41은 매니폴드 하우징 내에 삽입된 상태에서 회전된 도35의 실시예의 필터 카트리지에 대한 투명 사시도이다.
도42는 제1 자기 구조와 유입/유출 포트를 구비함과 아울러 매니폴드 하우징 수용부에 삽입되는 필터 카트리지 상부에 대한 단면도이다.
도43은 밸브가 바이패스 모드의 밸브에서 물이 워터 채널을 통해서 흘러 나가서 필터 카트리지 쪽으로 향하지 않는 때의 도42의 필터-매니폴드 조합을 도시하고 있다.
도44는 필터 카트리지가 부분적으로 설치되어 제1 및 제2 자기 구조가 서로 매우 근접된 때의 도42의 필터 카트리지-매니폴드에 대한 단면도이다.
도45는 필터 카트리지가 완전하게 설치되어 제1 및 제2 자기 구조가 완전하게 자기 연통되어 이들 사이에 최대의 전단력이 적용된 경우의 도42의 필터 카트리지-매니폴드 조합에 대한 단면도이다.

본 발명의 실시예를 기술함에 있어서 도1 내지 도45의 도면에서 본 발명의 유사한 기술적 특징 구성에 관해서는 유사한 도면부호가 부여되고 있다.

여기서 사용되고 있는 특정 용어들은 단순히 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본발명을 한정하기 위해서 사용되고 있는 것은 아니다. 예를 들면, "상부", "하부", "좌", "우", "수평", "수직", "위쪽", "아래쪽", "시계 방향" 또는 "반시계 방향" 등의 용어들은 단지 도면에 도시된 형상을 설명하고자 할 뿐이다. 실제로 적시되고 있는 요소들은 어떠한 방향도 그리고 어떠한 용어도 취할 수 있음으로 해서 달리 특정되지 않는 한 그러한 변화를 아우르는 것으로 이해되어야 할 것이다. 명확하게 할 목적으로, 동일한 도면 부호가 도면상에서 유사한 부재를 인식하는데 사용되고 있다.

이에 더하여, 주요 기재에서, "일예의", "예시적인" 등의 용어는 실시예, 실예 또는 예시로서 작용하는 의미로 사용된다. 여기서 "일예의" 또는 "예시적인"라고 설명되는 어떠한 특징이나 구조도 다른 특징이나 구조에 비해 바람직하다거나 유리한 것으로 해석되도록 의도하는 것은 아니다. 오히려, "일예의" 또는 "예시적인"이란 본 발명의 개념을 기존의 정형화된 양식에 따라 의도하고 있을 뿐이다.

상관 자석은 교대식 극성(alternating poles)의 영역을 포함한다. 교대식 극성의 이러한 패턴은 자기장을 집중 및/또는 형성하여 독특한 특성의 자석 결합쌍을 제공한다. 본 발명은 특정한 상보적 자석과 쌍을 이룰 때에만 최대 효율(자기 인력 또는 반발)을 달성하는 상관 자석의 특징인 "고 자동-상관 및 저 교차-상관"을 지니는 상관 자석 구조를 이용한다. 이와 같은 상관 자석의 일예가 "장치의 동작을 가능하게 하는 키 시스템"이라는 발명의 명칭으로 2012년 11월 20일자에 Correlated Magnetic Rearch LLC 명의로 등록된 미국특허 제8,314,671에 개시되고 있다. 또한 상관 자석은 조밀하고 조정가능한 자기장 특성을 지님에 따라 보다 짧은 동작 거리에서 보다 높은 힘을 갖는 특별히 조작된 힘 곡선 (engineered force curves)을 가능하게 한다.

본 발명은 극성 영역을 기술하는 코드 내에서 정의된 상관 관계를 갖는 다극 자석의 쌍들인 정렬 폴리마그네트 등과 같은 다극 폴리마그네트를 이용한다. 특히 자석의 선형 오프셋과 같은 자석의 상대적인 위치가 변화함에 따라, 자석들의 극성 영역 사이에서의 상호작용으로 상이한 순 유지력(자석면에 수직인)과 전단력(자석면에 수직인)이 발생된다. 이러한 코드들의 상관 특성에 기인하여 상대적으로 근접되어 정렬된 때에는 강력한 힘을 갖는 반면에 그 외의 장소에서는 힘이 약하게 된다. 이에 따라 시스템의 설계시에는 자석이 정렬 위치로부터 상대적으로 낮은 오프셋 상태로 되기까지의 자기력은 대체로 무시되어질 수 있다. 이러한 특성애 따라 향상된 작동 범위, 오정렬 가능성의 감소 및 사용자 경험치의 향상을 가저올 수 있다.

폴리마그네트의 정렬은 도5에 도시된 바와 같이 측방향 오프셋에 따라서 자기력이 변화되도록 설계될 수 있는바, 여기서 양의 유지력은 인력을 나타내며, 양의 전단력은 정렬 위치를 향하는 힘을 나타낸다.

그리고, 상관 자석은 도6의 그래프상에서 예시되고 있는 바의 0.5mm 자석간 갭에서 자석 쌍의 상대적인 회전 방향(예를 들면,90도 간격으로 척력-인력-척력-인력)에 따라 자기력이 변화되도록 설계되어질 수 있다.

각기 필터 카트리지 하우징 및 매니폴드 내/상에 배치되는 "키형(keyed)" 상관 자석의 결합 쌍이 상기 설계와 일체로 형성되어, 비전기식 및 비접촉식 작동을 통해서 기능들을 결합시키는 초기 구동을 제공하게 된다. 추가로 설명되듯이, 본 발명의 실시예는 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시킬 수 있도록 하는 래칭 메커니즘의 작동을 예시하고, 필터 카트리지가 매니폴드나 다른 메커니즘의 결합에 고정되어 연결되는 때에 물의 흐름을 위한 밸브의 작동을 더 포함하게 되기는 하나, 통상의 기술자에게 이들 작동 형태는 어떻게 자기 전단력 메커니즘이 필터 카트리지/매니폴드 분야에서 적용될 수 있는가를 예시하고 있는 것일 뿐으로, 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키기 위하여 다른 자기 전단력을 적용하는 것이 배제되지는 않는다.

본 발명은 상관 자석을 포함하는 자기 설계를 이용하는 실시예를 적용한다. 본 출원에서 상관 자석의 기능은 두 가지이다. 첫째는, 상관 자석을 갖는 필터 카트리지가 상보적 상관 자석을 갖는 수용 매니폴드 내에 삽입되는 것이다. 상기의 연결 동안에, 또는 필터 카트리지의 매니폴드 내 삽입이나 회전 동안의 특정 지점에서 부착된 상보적 상관 자석을 갖는 가동 요소나 구조가 회전이나 삽입 방향과 수직인 방향으로 병진이 일어나도록 하는 자기 전단력이 발생한다. 둘째는, 필터 카트리지의 회전이나 삽입에 의해서 도입된 자기 전단력은 래칭 메커니즘, 밸브 또는 여타의 결합 메커니즘에 작용한다. 래칭 매커니즘의 경우에 있어서, 래칭 디바이스는 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키는 방향으로 조정되어 해제 메커니즘이 적용되기까지는 필터의 풀림을 방지하게 한다.

상술된 바와 같이, 자기 전단력은 상관 자석의 상보적 쌍에 의해서 발생되고 필터 연결 시스템에 적용되어서 타이밍, 부착 및 주요 요소와 시스템 기능의 동작에 대한 제어와 유연성의 수준이 향상되도록 한다.

상기 제어와 유연성의 향상은 자석 쌍, 바람직하게는 상관 자석들이 연결 쌍의 각 요소들 간에 평행한 방향을 향함으로써 달성되는바, 이때 제1 자석은 필터 카트리지 상에 배치되고 상보적 자석은 필터를 제 위치에 고정시키도록 설계된 매니폴드 상에 위치하게 된다. 여기서 언급되고 있는 "상관 자석"이나 "폴리마그네 트"는 다수의 극 영역을 갖는 단일 자석으로 이루어지거나 소정의 특성을 지닌 극성 패턴을 형성하도록 배열된 다중 자석을 이루어질 수도 있음이 통상의 기술자에에 이해되어야 할 것이다. 적어도 한 실시예에서, 두 개의 자석을 분리시켜서 그들이 면들 간에 서로 물리적으로 접촉할 수 없도록 하면서도 소정의 동작 접근치에 있을 때에는 여전히 서로 자기적으로 연통될 수 있을 정도의 얇은 재질의 층 (layer)이 도입될 수 있다.

본 명세서에서 기술되고 있는 실시예에서, "키형(keyed)"이나 "코딩된 (coded)" 자석의 정확한 세트가 정렬되고 유효한 작동 거리로 될 때에는 두 자석 사이에서 전단력이 발생하게 되는 결과를 낳는다. 필터 카트리지상에 배치된 자석을 고정되는 반면에 결합용 매니폴드 자석은 매니폴드의 기계적인 가동 요소 상에 작용하는 전단력의 결과로 직선적으로 또는 일부 경우에는 방사상으로의 병진이 가능하게 된다. 매니폴드 상에 위치하는 자석은 평상시에 잠금 위치로 바이어스된 래칭 메커니즘 및/또는 밸브{예를 들면, 스풀 밸브, 캠, 포핏 밸브(poppet valve), 및 여타의 밸브 형태}를 작동시키는 것을 돕는 기능을 한다. 아래에서 보다 자세하게 설명되듯이, 래칭 메커니즘과 상관 자석 커플의 힘 곡선은 결합용 "키형" 또는 "코딩된" 자석의 세트만이 초기 위치에 있는 매니폴드의 결합용 기계적 요소를 유지시키는 힘을 극복하기에 충분한 자기 전단력을 제공하도록 설계된다.

일부 실시예에서, "키형" 또는 "코딩된" 자석의 세트가 정렬되고 유효 작동 거리로 될 때 발생된 전단력은 래칭 메커니즘의 이동과 동작이 이루어지도록 하는바, 그러한 동작이 없더라면 필터 카트리지가 고정되지 않게 되고 유입수로부터의 압력하에서 필터 카트리지가 매니폴드를 벗어나게 될 수도 있을 것이다. 설치 동안에, 필터 카트리지는 카트리지 상의 정렬 리브에 의해 필터 매니폴드 상의 결합용 정렬 트랙으로 안내된다. 래칭 메커니즘과 이와 일체로 형성되거나 그 위에 장착된 매니폴드 자석은 평상시에 개방 위치로 바이어스되어 필터 카트리지의 용이한 삽입이 이루어질 수 있도록 하는 한편으로, 필터 매니폴드에 대해서 직선적으로 또는 반경방향으로 병진가능하여 필터 카트리지가 일단 매니폴드 내로 완전하게 삽입되면 래칭 메커니즘이 이동해서 필터 카트리지를 지지 또는 고정시킴으로써 필터 카트리지에 작용하는 인출력(수압)에 대항하는 힘을 제공하게 된다.

결합용 폴리마그네트는 필터 카트리지(필터 자석) 상에 배치되는바, 필터 카트리지가 매니폴드 수용 캐비티 내로 삽입되는 때에 키형 또는 코딩된 폴리마그네트는 근접할 때 정렬되어{전단력을 발생시키는 동위상(in-phase)} 매니폴드 상의 기계적인 래칭 요소를 물리적으로 이동시키기에 충분한 만큼의 전단력을 낳아서 래칭 매커니즘이 필터 카트리지를 제 위치에 록킹시키는 위치에 놓여지도록 함으로써 매니폴드에의 필터 카트리지의 고정적인 부착이 이루어지도록 한다.

본 발명의 실시예에서 자기 전단력을 발생시키기 위해 폴리마그네트를 이용하는 것은 필터 카트리지와 결합용 매니폴드의 연결 구조에 코딩된 폴리마그네트를 사용하는 단지 예시적인 설계에 지나지 않는 것이고, 밸브나 블로킹 메커니즘의 직접적인 또는 간접적인 동작은 경우에 따라서는 자기 인력이나 척력을 위해서 코딩된 폴리마그네트를 통해서 달성될 수도 있다.

수직 슬라이드 래치

자기 전단력을 이용하는 하나의 실시예에서는 매니폴드 섬프에 필터 카트리지를 고정시키기 위하여 수직 슬라이드 래치를 도입한다. 도7에는 길이방향 축(30)으로 표시되고 있는 바의 필터의 길이방향이나 축방향으로 정의되고 있는 화살표 방향으로 섬프(20) 내로 필터 카트리지 (12)가 삽입되되 완전하게 삽입되지 않은 필터/매니폴드 어셈블리(100)가 도시되어 있다.

도7에서, 유입/유출 포트(14, 16)는 아직 수용 매니폴드 포트(25, 27)에 결합되지 않은 상태이고, 유체 흐름을 위한 바이패스 밸브(도면 미도시)는 활성화되지 않고 있다. 래치 하우징(29)은 래치(18)와 슬라이드 가능한 래치 홀더(24)를 수용한다. 래치(18)는 래치 홀더(24)의 기계적인 블로킹 아암(24a)에 의해서 제자리에서 유지된다, 래치 홀더(24)는 이에 부착되거나 이에 매입된 코딩된 마그네트 (26)를 포함한다. 상기 슬라이드 가능한 래치 홀더(24)는 길이방향 축(30)의 방향을 따라 매니폴드 섬프(20)에 대해 상대적인 이동이 가능하도록 형성된다. 비-여과 위치에서, 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입되지 않거나 부분적으로 삽입된 때(도7에 도시된 바와 같이), 래치 홀더(24)의 기계적인 블로킹 아암(24a)은 유입/유출 매니폴드(25, 27)로부터 가장 먼 위치로서의 섬프 개공과 근접하여 위치하게 된다. 상기 위치에서, 기계적인 블로킹 아암(24a)은 래치(18)와 맞닿아서 래치의 어떠한 이동이나 필터 카트리지(12) 및 매니폴드 섬프(20)의 중심을 향해서 반경방향 안쪽으로 피벗 회동하는 것을 방지하게 된다.

도8은 도7의 필터 어셈블리에 대한 일부 확대도이다. 필터 카트리지(12)는 화살표 방향으로 그리고 길이방향 축(20)과 평행하게 매니폴드 섬프(20) 내로 삽입중에 있다. 필터 카트리지(12)의 표면에 고정 또는 매입된 코딩된 자석(28)은 카트리지 상에 위치하여 카트리지가 완전하게 삽입되는 때에 래치 하우징(29)과 기계적인 블로킹 암(24a) 상의 코딩된 자석(26)(도면 미도시)과 매우 근접하여 위치하게 된다. 필터 카트리지가 삽입되기까지, 래치(18)는 기계적인 블로킹 아암(24a)에 의해 필터 카트리지(12)를 향해 반경방향 안쪽으로 피벗 회동하지 못하는 상태로 남아 있게 된다.

도9는 필터 카트리지(12)가 섬프(20) 내로 완전하게 삽입된 때의 도7의 필터/매니폴드 어셈블리에 대한 단면도이다. 유입/유출 포트는 완전하게 결합된다. 필터 카트리지(12)의 코딩된 자석(28)은 매니폴드의 코딩된 자석(26)과 서로 자기연통될 정도로 충분히 근접된다. 이와 같은 근접의 결과로 두 자석 사이에 자기 전단력이 발생되어 래치 홀더(24) 내의 코딩된 자석(26)에 힘을 가함에 따라 래치 홀더 스스로가 화살표(22) 방향을 따라 매니폴드의 유입/유츨 포트(25, 27)을 향해서 이동하게 된다.

상기 동작은 기계적인 블로킹 아암(24a)을 래치(18)로부터 멀어지게 이동시키게 되어 래치(18)가 필터 카트리지(12)를 향해서 반경방향 안쪽으로 회전할 수 있게 된다. 도10은 도9에 도시된 완전한 삽입 연결 구조의 필터 카트리지/매니폴드 어셈블리의 래칭 단부에 대한 부분 단면도이다.

필터 카트리지(12)는 래치 하우징(29)을 향해서 반경방향 외측으로 연장되는 립(lip)이나 돌기(32)를 포함한다. 필터 카트리지(12)를 섬프 하우징(20) 내로 삽입함에 따라, 기계적인 블로킹 아암(24a)은 자기 전단력의 작용으로 필터 카트리지의 삽입방향과 화살표로 표시된 길이방향으로 횡단하게 될 것이다. 도10에 도시된 바와 같이, 래치(18)가 일단 기계적인 블로킹 아암(24a)으로부터 벗어나게 되면, 래치(18)는 화살표(33) 방향에서 필터 카트리지(12)를 향해 반경방향 안쪽으로 피벗 회동을 하게 될 것이다. 래치(18)는 스프링이나 여타의 탄성 구조 등에 의해서 제공되는 바이어스된 탄성력에 의해서 이동한다.

래치(18)는 돌기(32)를 고정시키는 위치로 이동하여 필터 카트리지(12)가 섬프(20)를 벗어나지 못하도록 하는 노치나 시트(18a)를 포함한다. 노치나 시트(18a)는 돌기(32)와 접촉한 상태로 남아서 필터 카트리지의 인출방향 이동을 방지한다.

상기 필터 카트리지(12)를 섬프(20)로부터 해제시키기 위해서는 필터 카트리지를 고정시키는 래치(18)를 제거할 필요가 있다. 이는 수동으로 작동되는 릴리스 레버나 버튼(34)에 의해서 달성된다. 도11은 사용자가 릴리스 레버(34)를 작동시키기 시작한 때의 필터 카트리지/매니폴드 어셈블리(10)의 구조가 부분적인 해제 모드에 있는 것을 보여주고 있다.

일실시예에서, 릴리스 레버(34)는 화살표(22) 방향으로 사용자가 누름에 따라 피벗축 상에서 회전한다. 릴리스 레버 아암(34a)은 래치(18)를 반경방향 외측으로 피벗 회동시켜서 돌기(32)와 맞물린 노치나 시트(18a)를 제거해 낸다. 필터 카트리지(12)가 섬프(12)로부터 제거됨에 따라, 래치 홀더(24)는 스프링 등에 의해 제공된 탄성 바이어스 힘의 작용으로 화살표(22) 반대방향을 따라 초기 위치로 복귀 이동된다.

도12는 도11의 부분적인 인출 구조에 대한 부분 단면도이다. 래치(18)는 필터 카트리지 내에서 해제 위치에 있는 것으로 도시되고 있고, 사용자에 의한 릴리스 레버(34)의 압축을 통해서 릴리스 레버 아암(34a)에 의해서 부분적으로 가로막혀 밀린 상태이다. 릴리스 레버(34)가 축(36) 주위로 피벗 회동을 함에 따라 래치 (18)는 필터 카트리지(12)로 벗어나게 반경방향 외측으로 이동하게 되고, 그에 따라 기계적인 블로킹 아암(24a)이 래치(18)쪽으로 이동하여 래치(18)가 바이어싱 힘에 의해서 반경방향 안쪽으로 피벗 회동하는 것을 방지하게 된다. 이에 따라 필터 카트리지(12)는 섬프(20)로부터 제거될 수 있게 된다.

도7 내지 도12도에 도시된 바의 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드 연결 방법은: a) 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디, 바닥면, 상기 바디에 부착되거나 일체로 형성되어 반경방향 외측으로 연장되며 상기 바닥면에 인접하는 돌기를 갖는 하우징, 하우징의 바디 상에 또는 내부에 위치하며 반경방향 외측을 향하는 면을 구비하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 자기 구조로 이루어지고; b) 상기 필터 카트리지를 제1 방향으로 상기 필터 매니폴드 섬프 안으로 이동시키는 단계; c) 자기 전단력이 발생되도록 상기 제1 자석 구조의 다수의 전계 방출 소스를 필터 매니폴드의 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더 내부에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 필드 방출 소스와 정렬시키는 단계, 이때 상기 래치 블로킹 메커니즘은 제1 탄성 바이어싱 메커니즘 하에서 반경 방향 안쪽으로 래치가 피벗 회동할 수 있도록 하는 피벗축을 갖는 래치와 슬라이드 연동가능함과 아울러 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더에 힘을 가하는 제2 탄성 바이어싱 메커니즘 하에서 래치를 향해 바이어스되고, 상기 제2 탄성 바이어싱 메커니즘의 힘은 섬프의 중심축과 거의 평행하며; d) 상기 래치 블로킹 메커니즘을 자기 전단력에 반응해서 래치로부터 멀어지게 이동시키는 단계; 및 e) 상기 래치를 반경방향 안쪽으로 피벗 회동시켜서 필터 카트리지의 돌기와 접촉시켜서 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

도13 내지 도15는 수직 사이드 래치 구조의 일부 사시도이다. 도13은 래치 홀더(24)가 홈 위치에 있는 것을 보여주고 있다. 래치 홀더(24)와 래치(18) 사이에 자기적인 상호 작용이 없는 경우에 래치(18)는 이동하지 않은 상태로 유지되어서 필터 카트리지는 제 위치에서 록킹이 이루어질 수 없음에 따라 래치에 의해서 섬프 내에 필터 카트리지를 유지시킬 수는 없게 된다.

도14는 카트리지 하우징 내의 자석과 래치 홀더가 정렬되어서 래치 홀더(24)와 기계적인 블로킹 아암(24a)이 화살표(38) 방향을 따라 길이방향 아랫쪽으로 이동하는 때의 수직 사이드 래치 구조에 대한 부분 사시도이다. 이는 필터 카트리지가 섬프 내에 삽입되는 때에 발생하는 것을 보여주기 위한 것이어서, 도13 내지 도15에서는 필터 카트리지가 도시되고 있지는 않다.

도15는 자석들 사이에 전단력이 발생되어 홀딩 래치(18)로부터 기계적인 블로킹 아암(24a)을 제거함으로써 래치(18)로 하여금 섬프의 중심을 향해서 화살표 (40) 방향으로 회전하거나 반경방향 안쪽으로 피벗 회동하여 필터 카트리지를 고정시키는 때의 수직 사이드 래치 구조에 대한 사시도이다.

수평 레일 사이드 래치

도16은 상관, 코딩된 자기 전단력을 이용하여 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키기 위한 수평 사이드 래치 구조에 대한 부분 단면도이다. 본 실시예에서 마그네틱 홀더(124)는 필터 카트리지(112)가 섬프(120) 내로 삽입되는 과정에서 홈 위치에 있는 것으로 도시되고 있는바, 필터 카트리지(112)는 완전히 삽입된 상태가 아니어서 이 시점에서는 매니폴드의 코딩된 자석(126)과 카트리지의 코딩된 자석(128) 사이에는 자기 연통이 존재하지 않는다. 필터 카트리지의 코딩된 자석 (128)은 카트리지 하우징에 내장되거나 부착되는바, 매니폴드의 코딩된 자석(126)은 래치 홀더(124)에 고정되거나 자체로서 래치 홀더로 작용하도록 구성된다.

도17은 도16의 수평 사이드 래치 구조의 부분 사시도로서, 홈 위치에 있는 마그네틱 홀더(124)가 도시되고 있는바, 래치(118)가 반경방향 안쪽으로 이동하는 것을 방지하고 있다. 래치 하우징(129)은 섬프(120) 주위에서 래치(118)를 지지하고 있다.

도18은 필터 카트리지(도면 미도시)가 설치된 때에 코딩된 자석(126, 128)이 이 정열된 것을 보여주는 수평 레일 사이드 래치 구조의 일부 단면 사시도이다. 이와 같은 정렬의 결과로, 마그네틱 홀더(124)에는 화살표(140)로 표시된 측방향 전단력이 작용하게 된다. 마그네틱 홀더(124)의 "수직" 이동{길이방향 중심축(130)과 평행한}으로 래치(118)는 화살표(133) 방향을 따라 반경방향 안쪽으로 이동할 수 있게 되고, 이에 따라 래치 아암(118a)이 필터 카트리지(112)를 향해서 연장된다. 래치 아암(118a)은 필터 카트리지의 돌기나 홈(132)에 안착되어 필터 카트리지 (112)의 이탈을 방지함으로써 필터 카트리지를 제 위치에 고정시키게 된다.

도19는 도18의 수평 레일 사이드 래치 구조의 일부 사시도로서, 이때 코딩된 자석들은 정렬되어 있고, 자석 홀더(124)는 자기 전단력의 작용하에서 중심축(130)에 수직인 화살표(141) 방향을 따라 일측으로 변위된다. 이 지점에서, 탄성력에 의해 반경방향 안쪽으로 바이어스된 래치(118)는 통공이나 슬롯(124b)을 통해서 필터 카트리지(도면 미도시)가 위치하게 될 섬프의 안쪽을 향해서 연장된다.

도20은 도19의 수평 레일 사이드 래치 구조의 부분 사시도로서 자기 전단력 하에서 자석 홀더(124)가 이동할 때 래치(118)가 바이어싱 탄성력에 의해서 이동함으로써 래치가 연장 가능함과 아울러 필터 카트리지(도면 미도시)를 고정시키기 위해서 전방으로 이동할 수 있다.

도21은 해제 단계 동안의 수평 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분단면 사시도로서, 사용자가 바이어싱 탄성력에 대항해서 래치(118)를 화살표(135) 방향의 뒤쪽으로 밀면 래치암(118a)이 반경방향 외측으로 이동하게 됨으로써 자석 홀더(124)자체적인 바이어싱 탄성력에 의해 화살표(143) 방향의 최초 위치로 복귀할 수가 있게 되고 래치암(118a)은 반경방향 안쪽으로 연장되는 것이 차단된다. 이와 같은 방식으로 바이어스된 자석 홀더는 그렇지 않으면 반경방향 안쪽으로 연장될 래치암 (118a)을 복귀시켜 지지하도록 이동될 수 있다.

래치(118)는 원형, 정사각형, 직사각형, 계란형, 타원형 또는 여타의 단면 형태를 갖는 돌출편 등과 같은 소정의 기하학적 형태를 포함하며, 상기 필터 카트리지의 수용홈(132)은 상보적인 형상의 수용 통공을 포함하게 된다.

도16 내지 도21과 관련하여 설명된 바의 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법은; a) 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디, 바닥면, 상기 바닥면 부근의 상기 바디에 부착되거나 일체로 형성되어 반경방향 외측으로 연장되는 돌기를 갖는 하우징 , 및 상기 하우징의 바디 상에 또는 그 내부에 위치하고 반경방향 외측을 향하는 면을 구비하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련한 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 제1 자석 구조를 포함하여 이루어지고; b)필터 카트리지를 제1 방향에서 필터 매니폴드 섬프 안으로 이동시키는 단계; c) 자기 전단력이 발생되도록, 제1 자기 구조의 다수의 필드 방출 소스를 필터 매니폴드의 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더 내에 배치된 상보적이거나 쌍을 이루는 제2 자석 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시키는 단계, 이때 상기 래치 블로킹 메커니즘은 제1 바이어싱 메커니즘 하에서 섬프의 중심축에 대해 반경방향으로의 병진이 가능한 래치와 슬라이드 가능하게 연동함과 아울러 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더에 힘을 가하는 제2 탄성 바이어싱 메커니즘 하에서 래치를 향해서 바이어싱되고, 상기 제2 탄성 바이어싱 메커니즘의 힘은 섬프의 중심축에 대해 거의 수직이며; d) 상기 자기 전단력에 반응해서 반경방향과 거의 수직한 방향으로 래치 블로킹 메커니즘을 상기 래치로부터 멀어지게 이동시키는 단계; 및 e) 상기 래치를 반경방향 안쪽으로 병진 이동시켜 필터 카트리지의 돌기와 접촉하도록 하여 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키는 단계로 이루어진다.

수직 레일 슬라이드 래치

도22는 상관, 코딩된 자기 전단력을 이용하여 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키기 위한 수직 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분 단면도이다. 본 실시예에서 자석 홀더(224)는 필터 카트리지(212)가 섬프(220) 내로 삽입 중에 있음에 따라 홈 위치에 있는 것으로 도시되고 있는바, 필터 카트리지(212) 완전하게 삽입되지 않은 상태로서 이 시점에서는 매니폴드의 코딩된 자석(226)과 필터 카트리지의 코딩된 자석(228) 사이에는 자기 연통이 존재하지 않는다. 상술된 이전의 실시예와는 달리, 수직 레일 사이드 래치 구조는 래치 홀더 (224)로 하여금 수직, 길이방 향, 중심축(230)에 평행하게 이동하도록 하는 자기 전단력을 제공한다. 필터 카트리지의 코딩된 자석(228)은 카트리지 하우징 내에 장입되거나 부착되는데 비해서, 매니폴드의 코딩된 자석(226)은 래치 하우징(229)에 수용되어 래치 홀더(224) 내에 고정되거나 독자적으로 래치 홀더로 작용한다. 필터 카트리지에 자석이 없다면, 래치 홀더(224)는 최초의 홈 위치로부터 이동하지 않게 될 것이고, 그에 따라 래치 (218)가 섬프의 중심축을 향해서 반경방향 안쪽으로 이동하는 것을 방지할 것이다. 이러한 방식으로, 자석이 없는 카트리지는 섬프에 고정되어질 수가 없음은 물론 작용되는 수압에 의해서 이탈될 가능성이 매우 높다.

도23은 도22의 수직 레일 사이드 래치 구조에 대한 일부 사시도로서, 홈 위치에 있는 래치 홀더(224)를 보여주고 있다. 이러한 위치에서, 래치홀더 아암이나 돌기(224a)는 래치(218)가 필터 카트리지(도면 미도시)를 향해서 반경방향 안쪽으로 이동하는 것을 방지한다.

도24는 수직 레일 사이드 래치 구조에 부분 단면 사시도로서, 필터 카트리지 (212)의 장착 시에 코딩된 자석들(226, 228)이 정렬을 시작하는 것을 보여주고 있다. 이와 같은 정렬의 결과로 자석 홀더(224)는 길이 방향이나 수직의 화살표(240) 방향을 따라 아래쪽으로의 전단 이동이 가능하게 된다. 자석 홀더(224)의 수직이동 {길이방향 중심축(230)과 평행한}에 따라 래치(218)는 화살표(233) 방향을 따라 반경방향 안쪽으로 이동이 가능하게 되고, 그에 따라 래치 아암(218a)이 필터 카트리지(212)를 향해서 연장된다. 래치 아암(218a)은 필터 카트리지의 돌기나 홈(232) 주위나 내부에 안착되어서 필터 카트리지(212)의 분리를 방지한 가운데 필터를 제자리에 고정시키게 된다.

도25는 도24의 수직 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분 사시도로서, 자기 전단력 하에서 자석 홀더(224)가 움직이는 때에 래치(218)가 스프링 등의 바이어싱 탄성력 하에서 반경방향 안쪽으로 움직이기 시작하는 것과 래치(218)가 필터 카트리지(도면 미도시)를 고정시킬 수 있음을 보여주고 있다.

도26은 해제 단계 동안의 수직 레일 사이드 래치 구조에 대한 부분 단면 사시도로서, 사용자가 화살표(235) 방향으로 뒤쪽으로 밀어서 래치 아암(218a)을 반경방향 바깥쪽으로 이동시킴에 따라 자체적인 바이어싱 탄성력이 작용하는 자석 홀더(224)는 화살표(243) 방향을 따라 초기 위치로의 복귀가 가능해지게 되고, 래치 아암(218a)이 반경방향 안쪽으로 연장되는 것을 방지하게 된다. 이와 같은 방식으로, 탄성적으로 바이어스된 자석 홀더는 그렇지 않으면 반경방향 안쪽으로 연장될 래치 아암(218a)이 복귀되어 유지되도록 하는 이동이 가능해지게 된다.

도22 내지 도26에서 설명된 바의 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법은; a) 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디, 바닥면, 상기 바디로부터 반경방향 외측으로 연장되며 바디에 부착되거나 일체로 형성되어 상기 바닥면에 인접한 돌기를 갖는 하우징, 및 상기 하우징의 바디 상에 또는 내에 위치하며 반경방향 외측으로 향하는 면을 구비하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 제1 자기 구조로 이루어지고; b) 상기 필터 카트리지를 제1 방향을 따라 필터 매니폴드 섬프 내로 이동시키는 단계; c) 자기 전단력이 발생되도록, 상기 제1 자기 구조의 다수의 필드 방출 소스를 필터 매니폴드의 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더 내에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시키는 단계, 이때 상기 래치 블로킹 매커니즘은 제1 탄성 바이어싱 메커니즘 하에서 반경방향 안쪽으로 병진가능한 래치와 슬라이드 연동가능함과 아울러 래치 블로킹 메커니즘이나 홀더에 힘을 가하는 제2 탄성 바이어싱 메커니즘 하에서 래치를 향해 바이어스되고, 상기 제2 탄성 바이어싱 메커니즘의 힘은 섬프 중심축에 거의 평행하며; d) 자기 전단력에 반응해서 상기 제1 방향과 거의 평행한 방향으로 래치 블로킹 메커니즘을 래치로부터 멀어지게 이동시키는 단계; 및 e) 상기 래치를 반경방향 안쪽으로 병진이동시켜 필터 카트리지의 돌기에 접촉시킴으로써 필터 카트리지를 매니폴드에 고정시키는 단계로 이루어진다.

상기의 각 실시예에서, 결합용 폴리마그네트는 인력과 척력이 결합하여 극성 천이부에서 수직력을 부분적으로 상쇄시키는 한편 소정의 이동 거동에 따라 전단력을 발생시키도록 코딩된다. 일반적으로, 자기 소스 쌍이 인력 상태에 있는 것 보다도 더 많은 반대의 자기 소스 쌍이 척력 상태에 있다. 필터 카프리지가 정렬 위치를 향해서 이동함에 따라, 예를 들면 래치 홀더가 필터 카트리지를 향해 당기도록 하는 인력과 래치홀더가 필터 카트리지로부터 멀어지게 밀어내는 척력 사이에는 약간의 불균형이 존재한다. 필터 카트리지가 정렬 위치에 도달하고 코딩된 폴리마그네트가 근접하여 작동하면 상보적인 자기 소스들이 정렬을 달성하기까지 척력은 증가되고 인력은 감소되어 제2 위치에서의 전체 척력은 래치 홀더를 소정의 방향으로 이동시키기에 충분한 전단력을 발생시키게 된다.

밸브 작동

도27은 포핏 밸브 등과 같은 밸브를 작동시키키 위해서 본 발명의 코딩된 폴리마그네트를 이용하는 필터 연결을 예시하고 있다. 본 실시예에서, 결합용 폴리마그네트는 폴리마그네트들이 소정의 정렬 및 근접 상태에 있을 때 필터 매니폴드에서 밸브를 간접적으로 작동시키기에 충분한 전단력을 발생시키도록 코딩된다. 통상적인 교체가능한 필터 카트리지(310)은 양단 캡 사이에 내장된 여과재로 이루어지고 필터 헤드(330) 부근에 배치된 필터 자석(320)을 포함한다. 도27에서와 같이, 필터 헤드(330)는 자석(320)이 그 내부에 배치되는 홈을 포함한다. 매니폴드(340) 내부에는 결합용 매니폴드 자석(360)을 포함하는 셔틀(350)이 배치된다. 밸브(370)는 매니폴드에서 물이 흘러드는 것을 방지하기 위해서 스프링(도면 미도시)에 의해 통상적으로 잠금 위치로 바이어스된다. 필터 카트리지(310)는 초기에 필터 매니폴드의 섬프 하우징 내에서 설치-언록킹(INSTALLED-UNLOCK) 위치로 삽입가능하며, 이때 Ｏ-링에 의해 밀폐되어 다운스트림 밸브는 개방되지 않아서 물이 흐르지 못하게 된다.

결합용 폴리마그네트(320, 330)는 인력과 척력이 결합하여 소정의 이동 거동에 따라서 극성 천이 영역에서 수직력을 부분적으로 상쇄시키고 전단력을 발생시키도록 코딩된다. 도27에서와 같이, 필터 카트리지(310)가 섬프 하우징 내로 완전하게 삽입된 때에, 폴리마그네트들은 소정의 정렬 및 근접 위치에 있어서 전단을 초래하는 방식으로 결합되어 척력과 인력을 함께 발생시킴으로써 소정의 이동 거동에 따라 셔틀(350)이 제2 위치로 향하는 이동을 가져오게 된다. 필터 헤드가 정렬 위치를 향해서 이동함에 따라, 셔틀이 필터 헤드를 향해 당기도록 하는 인력과 셔틀을 상기 정렬 위치로부터 멀어지도록 밀어내어 전단을 촉진하는 척력이 존재하는 곳에서 약간의 불균형이 존재하게 된다. 필터 헤드가 정렬 위치에 도달하고 코딩된 폴리마그네트들이 근접하여 동작함에 따라, 상보적 자기 소스들이 정렬에 도달할 때까지 척력은 증가하고 인력은 감소되며, 제2 위치에서 셔틀을 화살표(380) 방향으로 이동시키기에 충분한 전단력을 발생시켜서 스프링력을 극복하고 밸브(370)를 개방시키게 된다.

삽입시 블로킹 메커니즘을 수직으로 이동시키는 수직 전단력

도28 내지 도30에는 코딩된 폴리마그네트를 이용하는 필터 연결의 다른 실시예가 도시되고 있다. 본 실시예에서, "키형" 폴리마그네트들이 정렬되어 유효 작동거리 내로 된 때에 발생된 전단력은 통상적으로 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 부착하는 것을 방지하는 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 이동시켜 제거하는 결과를 낳는다.

매니폴드(340')는 필터 카트리지(310')가 필터 매니폴드 내로 삽입된 때에 수용 필터 보스나 러그(312)에 의해 필터 카트리지(310')용 "진입 트랙"이나 정렬 트랙을 표시하는 제1 채널이나 정렬홈(342)를 포함한다. 필터 보스나 러그(312) 내에 제1 코딩된 폴리 마그네트(320')가 배치된다. 필터 카트리지가 삽입됨에 따라 보스나 러그(312)는 아치형 채널(342) 내에서 그 단부에 이를 때까지 직선적으로 이동한다. 아치형 채널(342)은 섬프의 내부 캐비티와 근접한다. 도28에서 가장 잘 드러나 있듯이, 매니폴드(340')는 자석 하우징이나 셔틀(350') 내의 반응하는 "키형" 폴리마그네트(360')을 포함하며 보스나 러그(312)가 상기 아치형 채널(342)의 단부에 있을 때 필터 자석(320')과의 정렬을 이룰 수 있도록 위치한다. 셔틀(350')은 회전가능하지는 않으나 매니폴드의 축방향을 따라서 직선적으로 슬라이딩 가능하다. 필터 자석(320')과 매니폴드 자석(360')이 정렬되고 유효 작동 거리로 될 때, 두 자석 사이에 전단력이 발생된다. 상기 폴리마그네트들은 대응되게 코딩되어 셔틀(350')과 매니폴드 자석(360')을 제2 채널(344) 내의 위쪽으로(도28에 도시된 바와 같이) 이동시키도록 함과 아울러 필터 보스나 러그(312)의 회전 경로를 벗어나도록 하는 척력과 인력 모두를 생성하게 된다. 필터 카트리지의 회전시, 러그 (312)는 아치형 채널(344)의 저면에 의해서 고정된다. 셔틀(350')은 통상적으로 제2 채녈(344) 내에 배치된 코일 스프링 등의 스프링(도면 미도시)에 의해서 하향 위치(downward position)로 바이어스된다. 적어도 한 실시예에서, 셔틀(350')은 하향 위치로 바이어싱된 상태에 있을 때 필터 매니폴드 하우징 내에 부분적으로 가리워져 있음으로 해서 위조나 정품이 아닌 교체 필터 카트리지의 삽입을 위해서 수동으로 셔틀(350)이 위쪽의 채널(344)로 향하도록 강제할 수 없다.

도30A 내지 도30F는 도28에 도시된 필터 연결을 이용한 필터 카트리지의 연결방법을 예시적으로 보여주고 있다. 필터 카트리지(310')가 매니폴드(340') 내로 삽입됨에 따라, 코딩된 폴리마그네트(320')가 구비된 필터 보스나 러그(312)는 제1 채널(342) 내로 수용된다(도30A-도30B). 필터 보스나 러그(312)는 정렬 채널(312) 내에서 매니폴드 자석(360')과의 정렬을 위하여 자석(320')이 위치된 지점으로서의 단부까지 이동하게 된다(도30C). 결합용 폴리마그네트(320')는 소정의 이동 거동에 따라 극성 천이 영역에서 수직의 힘을 부분적으로 상쇄시키는 한편 전단력을 생성시키도록 인력과 척력이 조합되도록 코딩되어 진다. 도30D-도30E에서와 같이, 필터 카트리지(310')가 완전하게 섬프 하우징 내로 삽입되는 때에, 폴리마그네트는 소정의 정렬 위치 및 근접 위치로 되어, 예를 들면 위쪽을 향하는(도30D-도30F)에 도시된 바의) 소정의 이동 거동에 따라 제2 위치에서 셔틀(350')이 러그(312)로부터 멀어지게 이동하여 매니폴드 제2 채널(344) 내로 그리고 필터 보스나 러그(312)의 회전 경로를 벗어나도록 결합되는 척력과 인력 모두를 생성하게 된다. 필터 보스나 러그(312)가 정렬 위치에 도달하고 코딩된 폴리마그네트(320')가 근접하여 작동됨에 따라, 상보적인 자기 소스들이 정렬을 달성하기까지 척력은 증가하고 인력은 감소하게 되며, 척력이 최대치가 되는 제2 위치에서 평상시에 하향 위치로 바이어스된 셔틀의 스프링력을 극복하고 매니폴드 자석을 화살표(390) 방향으로 이동시키게 된다(도30D-30E). 매니폴드 자석 셔틀이 비켜짐에 따라 필터 카트리지(310')는 설치-잠금 위치로의 회전이 가능하게 되어서 상기 보스나 러그 (312)는 매니폴드 자석 셔틀(315)에 의해 비워진 홈 내로 회전하게 된다(도30F). 일 실시예에서, 필터 카트리지(310')는 제1 위치로부터 약 60도 회전하여 도29에 도시된 바의 설치-잠금 위치로 된다.

상관 자석은 치밀하고 조정가능한 자기장을 특징으로 한다는 점에서, 도28 내지 도30에 도시된 것과 같은 짧은 작동 거리에서 보다 높은 힘을 갖는 힘 곡선을 구체적으로 설계할 수가 있다. 기존의 자석에서는 설계 가능성의 문제를 초래할 수 있는 자석이 물리적 크키를 크게 늘리지 않고는 그와 같은 짧은 유효 작동거리에서 충분한 자기 전단력을 발생시킬 수 없다. 본 발명의 것들과 같은 정렬 폴리마그네트들은 천이 영역에서 척력과 인력을 조합하여 부분적으로 수직력을 상쇄시키는 한편 보다 짧은 선형 오프셋 거리에서 보다 높은 전단력을 생성시키는 것이 가능하 다. 특별히 설계된 자기장을 갖는 상관 코딩된 또는 "키형"의 폴리마그네트를 이용함에 따른 본 발명의 또 다른 장점은, 필터 카트리지의 인증 및 위조 방지에 대한 대안적 방법에 적용될 수 있다는 점이다. 필터 매니폴드 내의 폴리마그네트의 극성에 대응되게 미리 설계되거나 미리 정의된 극성 프로파일을 갖는 "코딩된" 폴리마그네트를 포함하는 필터 카트리지만이 필터 카트리지 설치를 위해서 필요로 하는 블로킹 메커니즘을 제거하는 등의 작동이 제대로 이루어지게 될 것이다. 따라서, 제조사나 그 라이센시에서 출고된 순정 교체 필터 카트리지만이 인증될 것이 다. 이는 위조 시장을 제한하게 되며, 기계적으로는 결합용 매니폴드와 연결될지라도 순정 교체 부품의 여과재와는 달리 물 속의 오염 물질이나 불순물의 제거에 효과적인 여과재가 내장되지 않은 비-정품 교체 필터 카트리지를 구입함으로써 비용을 절감할 수 있다고 믿는 소비자의 안전과 관련하여 특히 중요하다.

도28 내지 도30을 참조하여 설명된 바의 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법은; a) 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드에 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디를 갖는 하우징, 상기 하우징 바디로부터 반경방향 외측으로 연장된 필터 보스나 러그, 및 상기 필터 보스나 러그 내에 배치되거나 연결되며 바깥쪽으로 향하는 면을 갖고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련한 위치와 극성을 간는 다수의 필드 방출 소스를 포함하는 제1 자기 구조; 상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 필드 방출 소스가 필터 매니폴드의 아치형 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 매커니즘 내에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬되어 그 사이에서 자기 전단력이 발생되도록 필터 보스나 러그를 필터 매니폴드의 아치형 채널에 정렬시키는 단계; c) 상기 블로킹 메커니즘을 자기 전단력에 대응하여 축방향을 따라 후퇴된 위치로 변위시키는 단계, 이때 상기 축방향은 필터 매니폴드 섬프의 중심축과 거의 평행하고; 및 d) 상기 필터 카트리지를 아치형 채널 내의 섬프 중심축에 대해 회전시켜서 상기 필터 보스나 러그가 아치형 채널의 바닥면에 의해 고정되어 필터 카트리지가 필터 매니폴드에 완전하게 부착되도록 하는 단계로 이루어진다.

도31은 본 발명의 필터 연결에 대한 다른 실시예를 보인 것으로, 폴리마그네트를 정렬 위치로 이동시키기 위한 필터 카트리지의 회전을 필요로 함이 없이 전단력은 필터 카트리지와 매니폴드 각각에 코딩된 폴리마그네트들의 사이에서 발생된다. 도28 내지 도30에 도시된 실시예와 유사하게, 필터 매니폴드(440)는 필터 카트리지의 삽입을 방지하기 위하여 평상시에 코일 등과 같은 스프링(400)에 의해 닫힘 위치로 편향된 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 포함한다. 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱은 제1 코딩된 폴리마그네트(460)를 포함하고, 필터 매니폴드의 길이방향 축에 대해 수직인 트랙(410) 내에서 주행한다. 매니폴드(440)는 필터 카트리지 (411)가 필터 매니폴드(440) 내로 삽입되는 때에 필터 카트리지 하우징 상에 배치된 수용 정렬 리브나 보스(412)가 수용되는 필터 카트리지를 위한 "진입 트랙 (entry track)" 또는 정렬 트랙을 나타내는 채널(442)을 포함한다. 상기 블로킹 메커니즘은 제1(바이어스된) 위치에 있을 때 정렬 트랙(442)을 차단하고 필터 카트리지의 삽입을 방지하는 역할을 한다. 도31에 도시된 바와 같이, 필터 카트리지 하우징 상에 인접하는 정렬 리브(412)는 상보적인 코딩된 폴리마그네트이다.

필터 카트리지가 삽입됨에 따라, 정렬 리브(412)는 블로킹 메커니즘이나 위치 정지부를 향하는 방향의 채널(442) 내에서 직선적으로 이동하게 된다. 필터 자석(420)과 매니폴드 자석(460)이 정열되고 유효 작동 거리로 되는 때에 두 자석 사이에서 전단력이 발생된다. 상기 폴리마그네트들은 대응되게 코딩되어 폴리마그네트에서 생성되는 척력과 인력 양쪽 모두는 상기 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 필터 매니폴드 주위로 선형적으로 또는 반경방향으로 이동시키는 한편(도31에 도시된 바와 같이) 필터 카트리지의 정렬 리브(412)의 경로를 벗어나도록 이동시킨다, 이어서 상기 정렬 리브는 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱에 의해서 비워진 공간을 넘어서 횡단할 수 있게 되어서 필터 카트리지는 완전한 설치-록킹 위치로 삽입될 수 있게 된다.

다른 실시예에서, 자기 전단력은 매니폴드 상의 고정 위치에 있는 제2 자기 구조와 매우 인접하여 회전되는 필터 카트리지 상에 장착된 제1 자기 구조의 회전에 의해서 발생된다. 도32는 본 발명의 특별한 실시예를 보여주고 있다. 도32는 완전한 회전을 방해할 수 있는 블럭 구조를 제거하기 위하여 자기 전단력을 사용하는 필터 카트리지- 매니폴드 조합에 대한 투명 사시도이다. 본 실시예에서, 필터 카트리지(510)는 고정 러그나 나사(518)를 갖는 환상 칼라(522)와 제1 자기 구조를 지지하는 탭(512)를 포함한다. 상기 카트리지는 상보적 제2 자기 구조(515)를 지지하는 블로킹 구조(519)를 갖는 매니폴드(514) 내부에 삽입 가능하게 설계된다. 매니폴드(514)는 유입되는 물이 매니폴드에 의해서 수용되도록하고, 필터 카트리지 (510)로 흘러들도록 하는 한편 필터 카트리지로부터 정수된 물을 수용하도록 하는 물 유입 및 유출 포트(516a, 516b)을 갖는다. 러그나 나사(518)는 회전에 의해서 필터 카트리지(510)를 매니폴드에 고정시키게 된다. 필터 카트리지가 역회전하지 않고 고정되도록 록킹 메커니즘이 적용될 수도 있다.

도32에 도시된 바와 같이, 러그나 나사(518)는 환상 칼라(522)의 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 환상 칼라(522)의 외벽에는 수용 통공 및/또는 수용 나사홈을 형성하여 매니폴드 상의 러그나 나사가 수용되도록 할 수도 있다. 도시된 탭(512)은 환상 칼라(522)로부터 축방향 윗쪽으로 연장됨과 아울러 적어도 러 그(518)의 반경방향 연장에 비해서 반경방향 외측으로 덜 연장되는바, 바람직하기로는 환상 칼라 (522)의 외벽 보다 더 반경방향 외측으로 연장되지 않도록 함으로써 탭(512)이 수용 매니폴드 내에서 필터 카트리지의 회전을 방해하지 않게 된다. 상기 탭(512)이 환상 칼라 내에 형합(form-fit)되거나 환상 칼라의 내벽 상에 위치하도록 할 수도 있는바, 이와 같은 구조에서는 탭을 환상 칼라로부터 축방향 위쪽으로 연장시킬 필요가 없다. 필터 카트리지 상에 위치하는 자석과 매니폴드 상에 위치하는 상보적 자석 사이에 자기 연통이 이루어지는지의 여부가 부착의 필요 조건이다.

본 실시예에서, 필터 카트리지(510)는 매니폴드(514) 내로 회전된다. 러그나 나사(518)는 필터가 화살표(517) 방향으로 회전함에 따라 회전시에 매니폴드 내에서 필터 카트리지를 상승시키도록 역할하는 상향각 세그먼트(upwardly angled segment)의 적어도 일부분을 포함한다. 제1 자기 구조(504)는 환상 칼라(522)로부터 축방향 윗쪽으로 연장되는 탭(512)에 의해서 고정된다.

회전 동안에, 제1 자기 구조(504)는 매니폴드(514)에 의해서 지지되는 제2 자기 구조에 매우 근접하게 된다. 제2 자기 구조는 제1 자기 구조(504)가 제2 자기 구조(515)에 매우 근접하게 이동될 때까지 상향각의 러그나 나사(518)의 경로를 간섭함으로써 필터 카트리지(510)의 회전을 차단한다. 일단 자기 구조들이 매우 근접하게 되면, 제2 자기 구조 내의 자석(519)은 스프링(516)에 의해 제공되는 탄성력을 극복하는 자기 전단력을 겪게 됨으로써 축방향 위쪽으로 이동되어 러그(518)의 경로가 클리어링되어 필터 카트리지(510)의 회전을 완료할 수 있게 된다.

도33은 상기 제1 자기 구조(504)가 상기 제2 자기 구조(515)와 정렬된 때의 필터 카트리지-매니폴드 하우징 조합에 대한 투명 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제2 자기 구조는 원래의 위치로부터 화살표(513) 방향으로 들어올려져서 화살표 (520)방향으로 필터 카트리지에 대한 더 이상의 회전 운동이 가능해지게 된다.

도34A는 필터 카트리지(510)의 매니폴드 하우징(514) 내로의 최종 삽입 위치에 대한 투명 사시도이다. 도시된 필터 카트리지(510)는 블로킹 구조로 작용하는 제2 자기 구조(515)를 경과해서 회전한 상태로서, 축방향 위쪽으로의 자기 전단력에 의해 제2 자기 구조(515)가 위쪽으로 이동됨에 따라 러그(518)는 방해를 받지않고 계속해서 회전을 할 수 있게 된다. 바로 이 지점의 회전에서 록킹 메커니즘이 적용되어 필터 카트리지(510)의 예기치 않은 해제가 금지되도록 할 수 있을 것이 다.

도34B는 내부 구조를 보여주는 매니폴드(514)의 컷-아웃부(cut-out portion)와 그 안의 상관 자석(516)을 보여주는 제2 자기 구조(515)의 컷-아웃부를 갖는 매니폴드 하우징(514)에 삽입된 필터 카트리지의 최종 삽입 위치에 대한 사시도이다.

제2 자기 구조(515)에 의해서 인가되는 물리적인 차단은 상향 전단력을 생성시키는 두 자기 구조의 상호 작용에 의해서 제거된다.

어느 한쪽의 자기 구조의 물리적인 이동은 스위치나 밸브, 또는 물이 흐르도록 하거나 전자적인 신호를 활성화시키는 등의 다른 기능을 시작시킬 수 있는 여타의 결합 메커니즘을 결합시키는데에도 사용될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제2 자기 구조의 축방향 위쪽으로의 이동을 가져오는 필터 카트리지의 회전은 블로킹 메커니즘의 단순한 무력화 이상을 수행할 수 있다.

도32 내지 도34에 도시된 필터 카트리지와 결합용 매니폴드의 연결 방법은; a) 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 상면이 구비된 바디를 갖는 하우징, 하우징 바디 상면 주위에 원주상으로 위치하면서 외벽을 구비하하고 상기 외벽으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사를 포함하는 환상 칼라, 및 환상 칼라 상에 또는 내부에 위치하며 고정 러그나 나사의 최외측 반경방향 연장부 보다는 덜 연장되는 반경 방향 외측을 향하는 면을 갖는 제1 자기 구조로 이루어지며, 상기 제1 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하고; b) 러그나 나사를 매니폴드의 정렬 패널과 정렬시키는 단계; c) 필터 카트리지를 제1 방향에서 필터 매니폴드 섬프 내로 회전시키는 단계; d) 자기 전단력이 발생되도록 상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를 필터 매니폴드의 정렬 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘 내에 배치된 상보적인 도는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시키는 단계 ; e) 상기 자기 전단력에 대응하여 상기 제1 방향에 대해 거의 수직인 제2 방향으로 상기 블로킹 메커니즘을 후퇴 위치로 변위시키는 단계; 및 f) 상기 필터 카트리지를 제1 방향으로 회전시켜서 상기 변위된 블로킹 메커니즘 아래로 고정 러그나 나사가 통과하도록 하여 필터 카트리지가 필터 매니폴더에 부착을 완료하도록 하는 단계로 이루어진다.

다른 실시예에서, 제1 및 제2 자기 구조의 상호 작용은 제2 자기 구조의 블로킹 메커니즘을 중심축으로부터 반경방향을 따라 멀어지게 이동시켜서 필터 카트리지의 더 이상의 회전 및/또는 개별적으로 또는 조합하여 스위치나 밸브를 동작시키는 것으로 설명된다. 이러한 구성은 회전 전단 블록 구성으로 불리워진다. 도35는 함께 블로킹 메커니즘 제거를 위해서 자기 전단력을 수행하는 필터 카트리지와 매니폴드의 설계에서 핵심적인 구성을 보인 사시도이다.

도35에서, 필터 카트리지(640)는 유입/유출 포트를 갖는 축 스템(642)과 센터 축(646)으로부터 반경방향 외측에 위치하는 제1 자기 구조(644)를 포함한다. 아래에서 설명되듯이, 록킹 러그(648)는 필터 카트리지(640)를 매니폴드 하우징(650)에 고정시킨다. 매니폴드 하우징(650)은 수용 통공(651)과 필터 카트리지(640)의 부착을 돕는 아치형 수용 슬롯(653)을 포함한다.

도36은 매니폴드 하우징(650)의 사시도이다. 매니폴드 하우징(650)은 밸브 어셈블리(도면 미도시)를 지지하는데 사용되는 축 스템(654)으로 구성된다. 잠금부재 지지체나 홀더(652)는 축 스템(654)으로부터 반경방향 외측으로 연장되어 형성된다. 축 스템(654)과 잠금부재 지지체(652)의 반경방향 최내측부의 접속부에는 개방 슬롯(658)이 있다. 경사면을 갖는 대향된 탄성 록킹 탭(653)은 스냅-인 핏 (snap-in fit)으로 잠금부재(660)를 수용하도록 형성되어서 잠금부재(660)가 반경 방향 안쪽 및 바깥쪽으로 슬라이드할 수 있게 하면서 잠금부재(660)를 잠금부재 지지체(652) 내에서 고정시키게 된다.

도37은 바닥면 상에 위치하는 제2 자기 구조(662)를 갖는 잠금부재(660)에 대한 저면 사시도이다. 잠금부재(660)는 매니폴드 하우징(650) 상의 잠금부재 지지체(652) 내에 고정된다. 스프링 등과 같은 탄성 부재(664)는 잠금부재(660)가 잠금부재 지지체(652) 내에 삽입된 때에 잠금부재(660)에 반경방향 안쪽을 향하는 힘을 제공한다. 탄성 부재(664)는 잠금부재 지지체(664)의 반경방향 최외측이나 최외측면 의 내벽에 작용하는바, 대향하는 힘이 없이 잠금부재(660)는 탄성 부재(664)에 의해서 슬롯(658) 쪽을 향하게 된다.

본 실시예에서, 탄성 부재(664)는 슬롯 돌출부(666)에 의해서 지지되고, 잠금부재(660)가 잠금부재 지지체(652) 내에 위치하고 있을 때 잠금부재(660)의 바디로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 돌출부(666)는 탄성 부재(664)를 수용해서 지지하기 위한 평행 슬롯 통공(668)을 포함한다. 잠금부재의 돌출부(666) 반대편 상에는 록킹 탭(670)이 형성된다. 록킹 탭(670)은 잠금부재(660)에 탄성 부재(664)가 작용되어 축 스템(654)을 향해 반경방향 안쪽으로 밀리는 때에 슬롯(658)에 의해 수용되도록 설계된다.

도38은 본 발명의 밸브 어셈블리(672)에 대한 일실시예이다. 밸브 어셈블리 (672)는 유입 및 유출 포트(674a, 674b)와, 밸브 어셈블리(672)가 축 스템 (654)에 의해 지지되고 필터 카트리지 하우징 상면에 원주방향으로 안착되도록 하는 노치 (676)를 포함한다. 노치(676)는 잠금부재 지지체(652) 위에 위치되도록 형성된다.

도39는 매니폴드 하우징(650) 내에 완전하게 삽입된 필터 카트리지(640)에 대한 투명 사시도이다. 필터 카트리지(640)의 록킹 러그(648)는 수용 통공(651) 내로 삽입되어 있다. 이와 같은 위치에서, 제1 및 제2 자기 구조는 정렬을 이루어 자기 연통이 시작된다. 이와 같은 자기 연통이 일어나게 되면, 제2 자기 구조(662)가 구비된 잠금부재(660)에는 자기 전단력이 작용되어 잠금부재(660)가 잠금부재 지지체(652) 내에서 반경방향 외측으로 슬라이드된다. 이와 같은 액션은 탄성 부재 (664)의 반경방향 내측을 향하는 힘을 극복한다.

도40은 자기 전단력이 화살표(678)로 표시된 바의 반경방향 외측으로 작용하는 때의 잠금부재(660) 구조에 대한 투명 사시도이다. 록킹 탭(670)은 이같은 필터 카트리지 삽입 위치에서 슬롯(658)으로부터 제거된다. 잠금부재(660)가 반경방향 외측으로 전단됨에 따라, 필터 카트리지(640)는 화살표(680)이 방향으로 회전할 수 있게 된다.

도41은 매니폴드 하우징(650) 내로 삽입되어 이를 중심으로 회전된 필터 카트리지(640)에 대한 투명 사시도이다. 잠금부재(660)의 록킹 탭(670)이 매니폴드 슬롯(658)로부터 제거되는 동안에, 카트리지(640)가 회전함에 따라 록킹 러그(648)는 슬롯(653)의 아치형 경로를 통해서 회전할 수 있다. 회전이 완료되면, 밸브 (672)를 통해서 물이 필터 카트리지(640)으로 드나들게 된다.

필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법은; a) 필터 카트리지를 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 상면을 갖는 원통형 하우징, 상면 상에 위치하여 연장되는 부착 러그, 및 상기 상면 상에 또는 이에 근접하여 위치하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 자기 구조로 이루어지며; b) 자기 전단력이 발생되도록 상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를, 필터 매니폴드 섬프의 중심축에 대해 반경방향 외측으로 연장되는 잠금부재 지지체나 홀더 내로 슬라이드 연동을 이루며 삽입가능한 잠금부재의 바닥면과 일체로 형성되거나 바닥면 상에 위치하는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시키는 단계; c) 상기 잠금부재를 상기 잠금부재 지지체나 홀더 내에서 자기 전단력에 대응하여 필터 매니폴드 섬프의 축 중심으로부터 멀어지게 제1 방향에서 반경방향 외측으로 이동시키는 단계; 및 d) 상기 필터 매니폴드 상면의 아치형 슬롯을 통해서 상기 필터 카트리지 부착 러그를 회전시켜 필터 매니폴드에의 필터 카트리지의 부착을 완료시키는 단계로 이루어진다.

자기 전단력은 밸브를 동작시키거나 결합시키기 위한 필터 카트리지-매니폴드 구조에서도 이용될 수 있다. 도42는 제1 자기 구조(702)와 유입/유출 포트{여기서는 단일 실린더(704)로 도시된 포트 중 하나}가 구비되어 매니폴드 하우징 수용부(706) 내로 삽입된 필터 카트리지 하우징 상부(700)에 대한 부분 단면도이다.

매니폴드 하우징 수용부(706)는 필터 카트리지의 실린더(704)를 수용하는 물 유입용 상보적 포트(708a)를 포함한다. {물 유출을 위한 상보적 포트(709b)는 도43에 도시되어 있다} 포트(708)는 바이패스 밸브(712)와 연결된 물유입 채널(710)을 포함한다. 바이패스 밸브(712)는 개방 위치에서 탄성 스프링(714)에 의해 바이어스되어 필터 카트리지로 진입함이 없이(따라서, 바이패싱) 채널(716)을 통해서 물이 흐르도록 한다. 이같은 방식으로 필터 카트리지가 매니폴드 하우징 내에 설치되지 않은 때에, 사용자는 여전히 물에 접근할 수 있다.

도43은 밸브(212)가 바이패스 모드로서 화살표(718) 방향으로 물이 흐르는 때의 도18의 필터-매니폴드 조합을 도시하고 있다. 이 단계에서, 전단 자석 홀더 (720)에 의해 유지되는 제2 자기 구조(722)는 자기력에 의해 활성화되거나 작자기력 작용하에 있지 않다.

도44는 도42의 필터 카트리지-매니폴드 조합에 대한 단면도로서, 이때 필터 카트리지는 부분적으로 설치되어 제1 및 제2 자기 구조(702, 722)는 서로 매우 근접되어 있다. 전단 자석 홀더(720)는 삽입된 필터 카트리지의 축방향과 수직인 화살표(724) 방향으로 이동하기 시작한다. 전단 자석 홀더(720)의 아치형 연장 돌출부(726)가 밸브(712)의 노출단부 상의 경사면(728)을 갖는 캠 방식으로 접속된다. 밸브(712)가 탄성 스프링(714)을 이기고 밀어붙여짐에 따라 밸브(712) 내에 형성된 통공(730)은 채널(716)로부터 멀어지게 이동하게 되어 채널(716)이 닫힘으로써 물이 흐르게 된다.

도45는 도42의 필터 카트리지-매니폴드 조합에 대한 단면도로서, 이때 필터 카트리지는 완전하게 설치되고 제1 및 제2 자기 구조(702, 722)는 이들 사이에서 최대 전단력이 작용하는 완전한 자기 연통을 이루고 있다.

물 채널(716)은 밸브(712)에 의해서 완전히 차단됨에 따라 필터 카트리지 (770)를 통해서 물이 향하도록 한다. 이 지점에서 전단 자기 홀더(720)는 완전히 이동되어 밸브(712)의 경사면(728)과 함께 캠 기능을 수행하게 된다.

상기의 각 실시예에서, 두 개의 개별적인 상보적 자기 구조는 서로 근접되어 자기 전단력을 유도하게 되고, 그 힘은 접근하는 자기 구조의 최초 방향과 수직을 이룬다. 이와 같은 방식으로, 간섭하는 블로킹 구조의 변위가 이루어질 수 있게 되어 완전한 상호 연결이 가능해짐과 아울러 밸브나 스위치가 활성화되어 관련된 다양한 동작 기능이 수행된다.

일반적으로 상기의 작동 방법은 다음과 같은 특징적인 단계를 제공한다:

a. 제1 자기 구조를 갖는 필터 카트리지 등의 제1 요소를 도입하는 단계, 이 때 상기 자기 구조는 제1 자화 재질에 자기적으로 인쇄된 자기 소스의 미리 정해진 트랙의 제1 세트를 포함하고;

b. 상기 제1 요소를 수용하도록 형성된 수용 매니폴드 등의 제2 요소를 도입하는 단계, 이때 상기 제2 요소는 제2 자화 재질에 자기적으로 인쇄된 자기 소스의 미리 정해진 트랙의 제2 세트로 이루어진 상보적 제2 자기 구조로 이루어지고;

c. 상기 제1 및 제2 요소를 제1 방향으로 서로 가까워지도록 이동시켜서 서로 근접되도록 하여 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 자기 전단력이 생성되도록 하는 단계;

d. 상기 제1 및 제2 자기 구조가 근접되도록 하여 생성된 자기 전단력을 이용하여 블로킹 요소를 변위시킴과 아울러/또는 밸브나 스위치를 활성화 시키는 단계; 및

e. 제2 요소로부터 제1 요소를 제거 및 분리하여 자기 전단력을 제거해서 연결방향을 역전시켜 블로킹 메커니즘을 재도입하거나 밸브나 스위치를 비활성화하는 단계.

따라서, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 아래의 장점을 지닌다. 본 발명은 필터 설치와 교체를 용이하게 함과 아울러 밸브를 직접적으로 또는 간접적으로 동작시켜서 물의 흐름을 개방 또는 폐쇄시키는 등의 다운스트림 시스템 기능을 보완하는 코딩된 폴리마그네트를 이용하는 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드용의 개선된 필터 연결 구조를 제공한다. 또한 본 발명은 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 이동시켜 적절한 필터 카트리지 설치가 이루어지도록 상관 자기를 이용해서 필터를 결합용 필터 매니폴드에 설치하는 개선된 설치 방법을 제공한다. 특별히 설게된 힘 곡선을 갖는 코딩된 폴리마그네트를 이용함으로써, 본 발명은 필터 카트리지의 인증 및 위조방지에도 적용될 수 있다.

상기의 실시예에서, 자기 전단력은 "키형" 또는 코딩된 폴리마그네트의 세트가 정렬되어 유효 작동 거리 내로 될 때에 생성되며, 그 결과로서 일부의 경우에는 통상적으로 필터 카트리지가 매니폴드 섬프 내에 고정되는 것을 방지하는 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱을 이동시켜 제거하게 된다.

상관 자석은 조밀하고 조정가능한 자기장을 나타내는 특징이 있는 것으로, 작동 거리가 짧아질수록 더 높은 힘을 생성시키도록 하는 힘 곡선으로 특별히 설계할 수 있다. 통상적인 자석의 경우에는 설계 가능성의 문제를 초래할 수도 있는 자석의 물리적 크기를 크게 증가시키지 않고서는 그와 같은 짧은 유효 작동 거리에서 충분한 자기 전단력을 생성시키는 것이 불가능하다. 본 발명에서 사용되는 것과 같은 폴리마그네트의 정렬은 천이 영역에서 인력과 척력이 수직 힘을 부분적으로 상쇄시키는 한편 보다 짧은 선형 오프셋 거리에서 보다 강력한 전단력을 생성할 수 있다.

특별히 설계된 자기장을 구비한 상관 코딩되거나 "키형의" 폴리마그네트를 이용함으로써, 본 발명은 필터 카트리지 인증 및 위조 방지의 대안적 방법으로 적용될 수 있다. 필터 매니폴드 내의 폴리마그네트의 극성 프로파일에 대응되는 미리 설계된 또는 미리 정해진 극성 프로파일을 갖는 "코딩된" 폴리마그네트를 포함하는 필터 카트리지 만이 제대로 작동되어 블로킹 메커니즘을 제거하여 필터 카트리지의 설치가 이루어어질 수 있다. 따라서, 제조사나 그 라이센스권자에서 제작된 순정 교체용 필터 카트리지만이 인증될 수 있다. 이에 따라 위조방지 시장이 제한되는 바, 이는 소비자가 알지 못하는 안전과 관련하여 특히 중요하고, 소비자가 구입하는 낮은 품질의 필터 카트리지는 매니폴드의 섬프에 더 이상 고정시킬 수가 없게 된다. 이와 같은 안전 메커니즘에 의해서 물 속의 오염물질이나 불순물 제거에 효과적인 밀폐된 여과재의 사용을 보장하게 된다.

한편, 이상에서는 특정 실시예와 관련해서 본 발명에 대한 상세한 설명이 이루어졌는바, 상기의 설명에 비추어 다양한 변경, 수정 및 변화가 가능하다는 사실은 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다. 이에 따라 그와 같은 어떠한 변경, 수정 및 변화는 본 발명의 진정한 범위 및 사상 내에 속하는 것으로서 첨부된 특허청구의 범위에 속하게 될 것이다.

Claims (22)

1. 바디, 상면, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 구비한 하우징;
   상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트 및 유출 포트;
   상기 하우징의 상면 주위에 원주방향으로 위치되고 외벽을 구비하며, 상기 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사를 포함하는 환상 칼라 ; 및
   상기 환상 칼라 상에 또는 내에 위치하며, 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 외측 연장 단부를 벗어나지 않는 반경방향 외측을 향하는 면을 구비한 자기 구조로 이루어지며;
   이때 상기 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치 및 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 구조는 상기 환상 칼라로부터 축방향으로 연장되는 탭이 제공되는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
3. 유입 및 유출 유체 포트;
   결합용 필터 카트리지를 수용하기 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프;
   상기 섬프의 내부 캐비티에 인접하여 상향-연장되는 정렬 채널; 및
   바이어스된 위치일 때 상기 정렬 채널 내에서 적어도 부분적으로 연장되고, 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 자석 구조로 이루어지는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘으로 이루어지고;
   이때 상기 블로킹 메커니즘은 자기 전단력에 반응해서 제1 방향으로 후퇴된 위치로 이동가능 하고, 상기 자기 전단력은 상기 결합용 필터 카트리지의 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조가 상기 제1 방향에 대해 거의 수직인 제2 방향으로 이동하여 상기 제1 자기 구조와 근접되게 위치하는 때에 생성되는 것을 특징으로 하는 결합용 필터 카트리지 수용을 위한 필터 매니폴드.
4. 유입 및 유츨 유체 포트, 결합용 필터 카트리지 수용을 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프, 상기 섬프의 내부 캐비티와 인접하여 상향 연장되는 정렬 채널, 및 바이어스된 위치일 때 상기 정렬 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되며 그 내부에 배치되는 제1 자기 구조로 이루어지고 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조가 제1 방향에 거의 수직인 제2 방향으로 이동되어 제1 자기 구조에 근접되게 위치하는 때에 생성되는 자기 전단력에 반응하여 제1 방향으로 후퇴된 위치로 이동기능한 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘을 구비한 필터 매니폴드; 및
   바디, 상면, 축방향 길이 및 내부 캐비티를 구비한 하우징과, 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트 및 유출 포트와, 하우징의 상면 주위에 원주방향으로 위치하고 외벽을 구비하며, 환상 칼라의 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사를 포함하는 환상칼라와, 상기 환상 칼라 상에 또는 내에 위치하며, 상기 환상 칼라의 외벽이나 적어도 상기 고정용 러그나 나사의 반경방향 외측 연장 단부를 벗어나지 않는 반경방향 외측으로 향하는 면을 갖는 제2 자기 구조를 포함하는 결합용 카트리지로 이루어지고;
   이때 상기 제1 및 제2 자기 구조는 상기 필터 카트리지를 상기 필터 매니폴드에 부착하는 때에 제2 방향으로 서로 근접되어 자기 전단력이 생성되고, 상기 자기 전단력은 상기 블로킹 메커니즘의 제1 방향으로의 이동이 이루어지도록 하여 상기 고정용 러그나 나사가 계속해서 상기 제2 방향으로 이동할 수 있도록 해서 상기 필터의 상기 매니폴드에의 부착이 완료되도록 함을 특징으로 하는 여과 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자기 구조는 각기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 구비한 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 상기 필터 매니폴드에 의해 회전가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
7. 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 상면을 구비한 바디를 갖는 하우징과 상기 하우징의 바디 주위에 원주방향으로 위치하며 외벽을 구비하고 상기 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사를 포함하는 환상 칼라, 및 상기 환상 칼라 상에 또는 내에 위치하며 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 외측 연장 단부 이상으로 연장되지 않는 반경방향 외측을 향하는 면을 구비하는 제1 자기 구조로 이루어지며, 이때 상기 제1 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 포함하며;
   상기 고정용 러그나 나사를 상기 필터 매니폴드의 정렬 채널과 정렬시키는 단계;
   상기 필터 카트리지를 상기 필터 매니폴드 섬프 내에서 제1 방향으로 회전시키는 단계;
   상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를 상기 필터 매니폴드의 상기 정렬 채널 내에서 적어도 부분적으로 연장되어 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘 내에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시켜서 자기 전단력이 생성되도록 하는 단계;
   상기 자기 전단력에 반응해서 상기 제1 방향에 거의 수직인 제2 방향으로 상기 블로킹 메커니즘을 후퇴된 위치로 변위시키는 단계; 및
   상기 필터 카트리지를 상기 제1 방향으로 회전시켜서 상기 고정 러그나 나사가 상기 변위된 블로킹 메커니즘의 아래로 통과하여 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계;
   로 이루어짐을 특징으로 하는 필타 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법.
8. 내부 캐비티, 상면 및 중심축을 갖는 원통형 하우징;
   상기 상면으로부터 연장되고 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 및 유출 포트를 갖는 축방향의 중심을 갖는 스템;
   상기 상면 상에 위치하여 상면으로부터 연장되는 부착 러그;
   상기 상면 상에 또는 인접하여 위치하며 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 구비한 자석을 포함하는 자기 구조;
   로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 카트리지.
9. 제8항에 있어서, 상기 자기 구조는 상기 하우징의 중심축으로부터 미리 정해진 거리에 반경 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
10. 제8항에 있어서, 상기 부착 러그는 상기 상면 상에 정반대로 대향하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
11. 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 필터 매니폴드로서, 상기 필터 매니폴드는:
    상면과 상기 상면으로부터 축방향으로 연장되고 슬롯이나 통공을 갖는 중심 돌출부를 포함하는 원통형 매니폴드 하우징;
    상기 축방향의 중심 돌출부에 대해 반경방향 외측으로 연장되는 잠금부재 지지체 또는 홀더;
    바닥면과 연장된 돌출부를 구비하며 상기 잠금부재 지지체나 홀더 내에 삽입가능하면서도 이와 슬라이드 연동 가능한 잠금부재; 및
    상기 잠금부재와 일체로 형성되거나 잠금부재의 바닥면 상에 위치하며, 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 구비한 자석을 포함하는 자기 구조;
    로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
12. 제11항에 있어서, 베이스를 구비하고 상기 축방향의 중심 돌출부에 의해 수용되며 유입 및 유출 포트를 비롯한 상기 베이스 내의 노치를 포함하는 밸브 어셈블리를 더 포함하며, 상기 노치는 상기 밸브 어셈블리가 상기 축방향의 중심 돌출부 상에 위치하는 때에 상기 잠금부재 지지체 위에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
13. 제11항에 있어서, 상기 잠금부재의 연장된 돌기는 상기 슬롯 내로 슬라이드 삽입가능한 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
14. 제11항에 있어서, 상기 잠금부재는 상기 연장된 돌출부의 반대편 단부 상의
    탄성 요소를 포함하여 상기 잠금부재에 대해서 탄성력을 제공하여 상기 축방향의 중심 돌출부를 향하여 상기 잠금부재를 반경방향 내측으로 밀어붙이는 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
15. 제11항에 있어서, 상기 상면을 관통하여 서로 대향하는 아치형 슬롯을 포함하며, 각 아치형 슬롯은 상기 결합용 필터 카트리지의 부착 러그 수용을 위하여 일단부에 더 큰 개공을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
16. 상면과 상기 상면으로부터 축방향으로 연장되고 슬롯이나 통공을 구비한 중심 돌출부를 포함하는 하우징, 상기 축방향의 중심 돌출부에 대해 반경방향 외측으로 연장되는 잠금부재 지지체 또는 홀더, 바닥면과 연장 돌기를 구비하고 상기 잠금부재 지지체나 홀더 내에 삽입가능한 가운데 이와 슬라이드 연동이 가능한 잠금부재, 및 상기 잠금부재와 일체로 형성되거나 잠금부재의 바닥면 상에 위치하며 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 자기 구조를 구비한 원통형 필터 매니폴드; 및
    내부 캐비티를 갖는 원통형 하우징이나 섬프, 상면과 중심축, 상기 상면으로부터 연장되고 상기 내부 캐비티와 유체 연통되는 유입 및 유출 포트를 갖는 축방향의 중심 스템, 및 상기 상면 상에 또는 이에 인접하여 위치하는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조로 이루어지는 필터 카트리지로 이루어지며,
    이때 상기 제1 자기 구조의 다수의 필드 방출 소스는 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착시에 상기 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬되어 자기 전단력이 생성되고 상기 자기 전단력은 잠금부재가 축방향의 중심 돌출부로부터 멀어지도록 반경방향 외측으로 이동시켜서 부착 러그가 매니폴드 하우징 상면의 아치형 슬롯을 통해서 회전하도록 하여 필터 카트리지의 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 함을 특징으로 하는 여과 장치.
17. 필터 카트리지를 필터 매니폴드 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 상면, 상기 상면 상에 위치하여 연장되는 부착 러그, 및 상기 상면 상에 또는 인접하여 위치하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하여 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 자기 구조로 이루어지고;
    상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를, 필터 매니폴드 섬프의 중심축에 대해 반경방향 외측으로 연장되는 잠금부재 지지체나 홀더 내에 삽입가능하면서도 슬라이드 연동가능한 잠금부재의 바닥면과 일체로 형성되거나 바닥면 상에 위치하는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 자기 전단력이 생성되도록 정렬하는 단계;
    상기 잠금부재 지지체나 홀더 내의 상기 잠금부재를 상기 자기 전단력에 반응하여 상기 필터 매니폴드 섬프의 축 중심으로부터 멀어지는 반경방향 외측의 제1 방향으로 이동시키는 단계; 및
    상기 필터 매니폴드 상면의 아치형 슬롯을 통해서 상기 필터 카트리지의 부착 러그를 회전시켜서 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법.
18. 바디, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 갖는 하우징;
    상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트와 유출 포트;
    상기 하우징의 바디로부터 반경방향 외측으로 연장되는 필터 보스나 러그; 및
    상기 필터 보스나 러그 내에 배치되거나 이에 연결되며 외측을 향하는 면을 갖는 자기 구조로 이루어지며,
    이때 상기 자기 구조는 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함함을 특징으로 하는 필터 카트리지.
19. 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 필터 매니폴드로서:
    유입 및 유출 유체 포트;
    상기 결합용 필터 카트리지의 수용을 위해 중심축과 내부 캐비티를 갖는 섬프;
    바이어스된 위치일 때 아치형 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 자기 구조를 포함하는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘으로 이루어지고,
    이때 상기 블로킹 메커니즘은 자기 전단력에 반응해서 제1 방향에서 후퇴된 위치로 이동가능하고, 상기 자기 전단력은 상보적 또는 쌍을 이루는 결합용 필터 카트리지의 제2 자기 구조가 상기 제1 방향에 거의 평행한 제2 방향으로 이동하여 상기 자기 구조에 근접되게 위치하는 때에 생성됨을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 방향은 섬프의 중심축과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
21. 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 것으로서, 유입 및 유출 유체 포트, 상기 결합용 필터 카트리지 수용을 위해 중심축과 내부 캐비티를 갖는 섬프, 상기 섬프의 내부 캐비티에 인접한 아치형 채널, 및 바이어스된 위치일 때 아치형 채널 내로 적어도 일부가 연장되고 그 내부에 배치되는 제1 자기 구조로 이루어지는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘으로 이루어지는 필터 매니폴드, 이때 상기 블로킹 메커니즘은 자기 전단력에 반응해서 제1 방향에서 후퇴된 위치로 이동가능하고, 상기 자기 전단력은 상기 결합용 필터 카트리지의 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조가 상기 제1 방향과 거의 평행한 제2 방향으로 이동하여 상기 제1 자기 구조에 근접되게 위치하는 때에 생성되고; 및
    바디, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 갖는 하우징, 상기 내부 캐비티와 유체 연통하는 유입 포트 및 유출 포트, 상기 하우징의 바디로부터 반경방향 외측으로 연장되는 필터 보스나 러그, 및 상기 필터 보스나 러그 내에 배치되거나 이에 연결되며 외측을 향하는 면을 구비한 제2 자기 구조로 이루어지는 결합용 필터 카트리지로 이루어지며,
    이때 상기 제1 및 제2 자기 구조는 상기 필터 카트리지의 상기 매니폴드에의 부착시에, 서로 제1 방향으로 근접되게 이동되어 자기 전단력이 생성되고, 상기 자기 전단력을 상기 블로킹 메커니즘을 제1 방향으로 이동시켜서 상기 필터 카트리지와 필터 보스나 러그가 상기 아치형 채널 내에서 상기 섬프 중심축에 대해 회전하여 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 함을 특징으로 하는 여과 장치.
22. 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디를 갖는 하우징, 상기 바디로부터 반경방향 외측으로 연장되는 필터 보스나 러그, 및 상기 필터 보스나 러그 내에 배치되거나 이에 연결되며 외측으로 향하는 면을 구비하고 필드 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수와 관련된 위치와 극성을 갖는 다수의 필드 방출 소스를 포함하는 제1 자기 구조로 이루어지며;
    제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스가 상기 필터 매니폴드의 아치형 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘 내에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬되도록 하여 그 사이에서 자기 전단력이 생성되도록 상기 필터 보스나 러그를 상기 필터 매니폴드의 아치형 채널에 정렬시키는 단계;
    상기 자기 전단력에 반응해서 상기 필터 매니폴드의 섬프 중심축과 거의 평행한 축방향으로 상기 블로킹 메커니즘을 후퇴된 위치로 변위시키는 단계; 및
    상기 필터 카트리지를 상기 아치형 채널 내의 섬프 중심축 주위로 회전시켜서 상기 필터 보스나 러그가 상기 아치형 채널의 바닥면에 의해 고정되어 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 연결 방법.
    
    
    
    

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