KR20220095560A

KR20220095560A - 튜브형상의 절곡형 필터부재

Info

Publication number: KR20220095560A
Application number: KR1020200187197A
Authority: KR
Inventors: 문형민
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-07

Abstract

필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체를 내부에 수용하며 유입구와 유출구가 형성된 필터하우징;을 포함하며, 상기 필터 여재의 두께(t)는 0.5 내지 2mm이며, 상기 필터몸체는 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 40 내지 90mm이고, 상기 필터몸체는 절곡된 상기 필터 여재가 반경방향으로 세워진 상태에서 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 상기 내측 절곡부의 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배의 값을 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재가 제공된다.

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.

정수기 등을 포함하는 수처리 장치는 물을 여과 및/또는 처리하기 위하여 필터를 사용한다. 이러한 필터는 여과입자의 크기, 사용목적이나 방식 등에 따라 여러 형태가 있다. 예를 들어, 전처리 필터, 카본필터, 중공사막 필터, 역삼투압 멤브레인 필터, 나노 필터 등 다양한 필터들이 정수기 등에 사용되고 있다.

이러한 필터 중에는 필터의 여과효율을 높일 수 있도록 필터여재를 다수회 절곡하여 형성된 절곡형 필터(Pleated-type Filter)가 있다. 절곡형 필터는 한국공개특허 제2012-0136111호, 미국공개특허 제2013-0306547호 등에 공지된 바와 같이, 필터여재를 지그재그형으로 다수 회 절곡한 후 절곡된 필터여재의 양 끝단을 서로 맞대어 접합함으로써 튜브형상의 폐곡면을 갖도록 한 구조로서, 표면적이 커서 여과효율이 증대되는 이점이 있다.

이러한 절곡형 필터의 설계를 위해서는 감겨진 필터여재의 외경과 내경, 필터여재의 두께, 각각의 절곡된 부분의 높이(절곡된 부분 간의 거리), 절곡된 부분의 개수 등 여러 인자를 고려해야 한다.

특히, 필터의 효율 및/또는 수명 향상을 위해서는 필터부재에 사용되는 필터여재의 면적을 최대화할 수 있어야 하지만, 종래기술에 의하는 경우 여러 설계인자에 대한 구체적 고려없이 경험이나 단순 반복 작업을 통해 각각의 치수를 결정하여 왔다. 따라서, 종래기술에 의한 경우, 필터여재의 면적을 충분히 확보하지 못하여 필터의 효율을 극대화할 수 없다는 문제점이 있다.

US 2013-0306547 A1 (2013.11.21. 공개) (특히문헌 2) KR 2012-0136111 A (2012.12.18. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 필터여재의 면적을 충분히 확보할 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 필터여재의 면적 최적화를 통하여 필터부재의 여과효율을 높일 수 있고 필터부재의 수명을 증대시킬 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체를 내부에 수용하며 유입구와 유출구가 형성된 필터하우징;을 포함하며, 상기 필터 여재의 두께(t)는 0.5 내지 2mm이며, 상기 필터몸체는 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 40 내지 90mm이고, 상기 필터몸체는 절곡된 상기 필터 여재가 반경방향으로 세워진 상태에서 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 상기 내측 절곡부의 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배의 값을 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공한다.

이때, 상기 내측 절곡부의 내경(ID)은 18mm 이상의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 외측 절곡부를 형성하는 산(thread)의 개수(N)는 상기 필터 여재의 두께(t)와 상기 내측 절곡부의 내경(ID)과 관련하여 [조건식 1]의 범위를 가질 수 있다.

[조건식 1] 0.45(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.55(π×ID)/t

이때, 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 40 내지 70mm이고, 상기 산의 개수(N)는 13 내지 134개로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 70 내지 90mm이고, 상기 산의 개수(N)는 23개 내지 172개로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 필터몸체는 물 여과용 부재로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재는, 상기 필터하우징 내부에서 상기 필터몸체를 지지하는 필터 지지부재;를 추가로 포함할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 외측 절곡부의 외경과 내측 절곡부의 내경을 최적화된 범위로 설정함으로써 필터여재의 면적을 증대시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 이에 더하여, 외측 절곡부의 외경과 내측 절곡부의 내경에 적합하도록 필터여재의 두께에 따라 산의 개수를 설정함으로써 필터여재의 면적을 충분히 확보할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터여재의 두께나 재료의 특성을 감안하여 산의 개수를 조정함으로써 필터여재의 면적을 최적화하여 충분한 유량을 확보할 수 있다는 효과가 있게 된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터여재의 면적 최적화를 통하여 필터의 여과효율을 높일 수 있고 필터의 수명을 증대시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 종단면도.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도.
도 3은 도 2에서 필터몸체만을 분리하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 필터몸체의 사시도.
도 5는 도 3에서 필터몸체의 외측 부분이 눕혀진 상태을 도시한 단면도.

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, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는 유입된 물(액체) 속에 포함된 이물질, 이온성 물질, 세균, 바이러스 등을 여과하여 정수를 생성하도록 구성되지만, 유입된 기체를 여과하여 정화된 공기를 배출하는 공기청정기에 적용되는 것을 배제하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 2에서 필터몸체(110)만을 분리하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 필터몸체(110)의 사시도이며, 도 5는 도 3에서 필터몸체(110)의 외측 부분이 눕혀진 상태을 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는 필터 하우징(130) 및 필터몸체(110)를 포함하여 구성되며, 필터 지지부재(121, 125)를 추가로 포함할 수 있다.

필터 하우징(110)은 필터몸체(110)를 내부에 수용하며 유체가 유입되는 유입구(131)와 여과된 유체가 유출되는 유출구(132)를 구비한다. 본 발명의 실시예에서 유입구(131)로 유입된 물은 필터몸체(110)를 통해 여과된 후 유출구(132)를 통해 배출될 수 있다.

필터몸체(110)는 필터 여재(여과재료)(111)가 다단으로 절곡된 후 감겨져 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는다. 구체적으로, 필터몸체(110)는 시트 형상의 필터 여재(111)를 지그재그형으로 다수 회 절곡한 후 절곡된 필터 여재(111)의 양 끝단을 서로 맞대어 접합함으로써 튜브형상의 폐곡면을 갖도록 한 구조를 갖는다. 도 2 내지 도 5에서는 필터 여재(111)의 양 끝단이 맞대어 접합되는 부분을 별도로 도시하고 있지 않지만, 접합에 의한 폐곡면 형성방법은 절곡형 필터부재(100)의 제조에서 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

필터몸체(110)는 필터 여재(111)가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부(113)와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부(112)를 구비하고, 내측 절곡부(112)의 안쪽에는 비어 있는 공간, 즉 내측공간(S2)이 형성된다.

필터 지지부재(121, 125)는 필터하우징(130) 내부에서 필터몸체(110)를 지지하도록 구성된다. 이를 위하여, 필터 지지부재(121, 122)는 필터몸체(110)의 상측을 지지하는 제1 지지부(121)와 필터몸체(110)의 하측을 지지하는 제2 지지부재(125)를 포함할 수 있다.

또한, 필터 지지부재(121, 125)는 필터몸체(110)가 감겨진 형상을 유지할 수 있도록 필터몸체(110)의 내측(내주면)을 지지하는 내측 지지부(122, 126)과 필터몸체(110)의 외측(외주면)을 지지하는 외측 지지부(123, 127)를 구비할 수 있다. 즉, 제1 지지부(121)는 필터몸체(110)의 상측에서 필터몸체(110)의 내측과 외측을 지지하며, 제2 지지부(125)는 필터몸체(110)의 하측에서 필터몸체(110)의 내측과 외측을 지지하게 된다. 또한, 제1 지지부(121)는 필터하우징(130)의 유출구(132)와 연통되도록 연통부(124)를 구비할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 필터몸체(110)의 중앙부분이 벌어지는 것을 방지하기 위하여 필터몸체(110)의 중앙부분에 중앙 지지부(129)가 추가로 구비되는 것도 가능하다.

필터 하우징(130) 내부에서 필터몸체(110)가 필터 지지부재(121, 125)에 의해 지지되면 필터몸체(110)의 외부면과 필터 하우징(130)의 내주면 사이에는 외측공간(S1)이 형성되고, 필터몸체(110)의 내부에는 내측공간(S2)이 형성된다. 이때, 유입구(131)로 유입된 물은 필터몸체(110)의 외부면에 형성된 외측공간(S1)을 흘러 필터몸체(110)를 통과하면서 여과되어 내측공간(S2)으로 이동한 후 유출구(132)를 통해 필터 하우징(130) 외부로 배출될 수 있다. 필터몸체(110)의 외부면은 내부면보다 면적이 넓고 빈 공간도 크므로 외측공간(S1)으로부터 내측공간(S2) 방향으로 물이 이동하는 경우 필터하우징(130)으로 유입된 물이 필터 여재(111)의 넓은 면적에 걸쳐 고르게 접촉할 수 있어서 여과성능이 개선될 수 있다. 다만, 물의 유동방향은 도 1에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며 내측공간(S2)으로부터 외측공간(S1) 방향으로 물이 흐르도록 구성되는 것도 가능한다.

본 발명의 실시예에서 필터 여재(111)는 물 여과용 부재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 여재(111)는 정전기력에 의해 이물질, 이온성 물질, 세균, 바이러스 등을 흡착하는 정전필터로 구성될 수도 있고, 전처리용 여과부재로 구성될 수도 있으며, 나노트랩 필터와 같이 극히 미세한 입자를 여과하는 여과부재로 구성될 수도 있다. 필터 여재(111)의 용도, 재질, 성능 등은 다양한 형태로 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서 필터 여재(111)의 두께(t)는 0.5 내지 2mm로 구성될 수 있다. 필터 여재(111)의 두께가 0.5mm 미만인 경우 유입구(131)를 통해 유입된 물에 의해 필터 여재(111)가 쉽게 변형되어 형상을 유지하기 어려우므로 물 여과에 적합하지 않다. 반면에, 필터 여재(111)의 두께가 2mm를 초과하는 경우에는 절곡작업에 의한 절곡된 형상을 유지하는데 어려움이 있고, 특히 절곡부분의 개수, 즉 외측 절곡부(113)를 형성하는 산(thread)의 개수(N){또는 내측 절곡부(112)를 구성하는 골의 개수}가 적어져 표면적 증대로 인한 효과가 저하될 수 있다. 특히, 필터 여재(111)의 두께가 2mm를 초과하면 산의 개수(N)가 크게 감소하게 되며, 이로 인해 후술하는 바와 같이 필터 여재(111)의 표면적을 증가시키기 위하여 외측 절곡부(113)의 외경(OD)과 내측 절곡부(112)의 내경(ID)을 최적화 범위로 설정하는 의미가 반감된다.

그리고, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)은 40 내지 90mm의 범위를 가질 수 있다. 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 40mm 미만인 경우 필터하우징(130)의 크기가 감소하여 필터하우징에 유입구(131)와 유출구(132)를 형성할 수 있는 공간에 제약이 있을 뿐만 아니라, 유입구(131)와 유출구(132) 사이의 거리가 극히 감소하여 유입구(131)와 유출구(132)에 피팅부재 등의 유로 연결부재를 결합하기 어려워진다. 또한, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 90mm 이상인 경우 필터 하우징(130)의 크기가 과도하게 증가하게 된다. 이에 따라 필터 하우징(130)을 수용하는 정수기의 전체 부피가 증가하게 되어, 가정용 또는 업소용 정수기에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 외측 절곡부(113)의 외경(OD)은 내측 절곡부(112)의 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배의 값을 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.9 내지 2.1배의 값을 가질 수도 있다. 이러한 최적화된 외경(OD) 대 내경(ID) 비율을 통하여 필터몸체(110)를 구성하는 필터 여재(111)의 표면적을 최대화할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 필터몸체(110)의 외측 부분이 눕혀진 상태에서의 외측 절곡부(113)의 외경(OD')은 도 3에 도시된 바와 같이 필터몸체(110)의 외측 부분이 세워진 상태에서의 외측 절곡부(113)의 외경(OD)보다 작은 값을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 외측 절곡부(113)의 외경(OD)은 도 3에 도시된 바와 같이 절곡된 필터 여재(111)가 반경방향으로 세워진 상태에서의 외경값을 의미하는 것으로 한다. 또한, 외측 절곡부(113)와 내측 절곡부(112)는 완전한 원을 이루는 것이 아니어서 일부는 내경(ID)이나 외경(OD)의 안쪽에 위치하고 일부는 내경(ID)이나 외경(OD)의 바깥쪽에 위치할 수 있으므로 내측 절곡부(112)의 내경(ID)과 외측 절곡부(113)의 외경(OD)은 각각의 내측 절곡부(112)와 외측 절곡부(113)에서 측정한 값의 평균값을 의미하는 것으로 한다.

상기와 같은 최적화된 외경(OD) 대 내경(ID) 비율은 다음과 같은 과정에 의해 구할 수 있다.

먼저, 필터 여재(111)의 표면적(A)은 절곡된 상태의 필터 여재(111)를 시트 형상으로 넓게 펼친 면적으로부터 구할 수 있다.

필터 여재(111)의 일측면의 표면적(A)은 절곡부분의 높이에 해당하는 산(thread)의 높이(h), 필터 여재(111)의 길이(L), 외측 절곡부(113)에 의해 형성되는 산의 개수(N){또는 내측 절곡부(112)를 구성하는 골의 개수}에 대하여 수식 1에 의해 구할 수 있다. 산의 개수(N)는 외측 절곡부(113)의 개수 또는 내측 절곡부(112)의 개수에 대응하는 값을 가질 수 있다.

[수식 1] A = 2×h×N×L

수식 1에서 산의 개수(N)가 충분히 많다면 산의 높이(h)는 외경(OD)에서 내경(ID)을 뺀 값의 1/2에 수렴하게 되며 수식 2에 의해 구할 수 있다.

[수식 2] h = (OD-ID)/2

수식 2를 수식 1에 대입하면 수식 3을 얻을 수 있다.

[수식 3] A = (OD-ID)×N×L

수식 3에서 절곡가공에 의한 변형 등을 고려하지 않았을 때 산의 최대 개수(Nm)는 내측 절곡부(112)의 내경(ID)에 의해 형성되는 원호를 내측 절곡부(112)가 완전히 채운상태가 되므로 수식 4에 의해 구할 수 있다. 여기서, 내측 절곡부(112) 하나는 필터 여재(111)의 두께의 2배의 값을 갖는다.

[수식 4] Nm = (π×ID)/2t

수식 3의 N에 수식 4의 Nm을 대입하면 수식 5을 얻을 수 있고 이를 정리하면 수식 6을 얻을 수 있다.

[수식 5] A = (OD-ID)×(π×ID)/2t×L

[수식 6] A = -(π×L/2t)×ID² + (π×L/2t)×OD×ID

수식 6은 ID의 최고차항이 2차인 2차 함수로서 위로 볼록한 형태의 포물선을 형상을 가진다.

수식 6을 미분하면 수식 7을 얻을 수 있고, 이에 따라 필터 여재(111)의 표면적(A)의 최대값은 dA/dID = 0일 때의 값인 수식 8로부터 구할 수 있다.

[수식 7] dA/dID = -2×(π×L/2t)×ID + (π×L/2t)×OD

[수식 8] OD = 2×ID

수식 6을 참조하면, 필터 여재(111)의 표면적(A)을 증가시키기 위해서는 필터 여재(111)의 두께(t)를 감소시키고, 필터 여재(111)의 길이(L)를 증가시키고, 외경(OD)이 내경(ID)의 2배에 인접한 값을 가져야 함을 알 수 있다.

수식 6에 대하여 본 출원인이 정수기에 설치하여 사용하고 있는 외경(OD)이 41mm인 기존 필터부재(100)에 대해 내경(ID)의 범위를 변화시키면서 수식 6에 따른 필터 여재(111)의 표면적(A)의 변화를 살펴본 결과는 다음의 표 1과 같다.

이때, 기존 필터부재(100)에 대응하도록 필터 여재(111)의 두께(t)는 1.3mm, 필터 여재(111)의 길이(L)은 160mm의 값을 사용하였다.

[표 1]

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 외경(OD)이 내경(ID)의 2배인 경우 최대 표면적(Am) 값을 가졌으며, 최대표면적(Am)과 각각의 내경(ID)값에서 구해진 표면적(An) 사이의 편차는 수식 9에 의해 얻은 값이다.

[수식 9] 편차 = (Am - An) / Am

표 1에서 확인할 수 있듯이 외경(OD)이 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배 사이의 범위인 경우 각각의 내경값에서 구해진 표면적(An)과 최대 표면적(Am)과의 편차가 1% 이내였다. 특히, 외경(OD)이 내경(ID)의 1.9 내지 2.1배 사이의 범위인 경우 각각의 내경값에서 구해진 표면적(An)과 최대 표면적(Am)과의 편차가 0.5% 미만으로 극히 적었다.

반면에, 외경(OD)이 내경(ID)의 1.8배 미만이거나 2.2배를 초과한 경우 편차가 1%를 벗어나고, 그 범위를 벗어남에 따라 편차가 급격히 증가함을 알 수 있다.

따라서, 필터 여재(111)의 표면적(A)을 최대화할 수 있는 최적화된 범위는 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 내측 절곡부(112)의 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배 사이의 값을 갖는 범위로 설정될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.9 내지 2.1배 사이의 값을 갖는 범위로 설정될 수 있다.

절곡형 필터부재(100)의 설계시 필터하우징(130)의 직경(HD) 및 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 결정된 경우 상기한 범위를 역산하여 최적화된 내경(ID)의 범위를 설정할 수 있다.

상기한 표면적 최적화를 위한 외경(OD)과 내경(ID) 사이의 관계를 고려할 때, 본 실시예에 따라 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 40 내지 90mm의 범위를 갖는 경우 필터부재(100)의 내측 절곡부(112)의 내경(ID)은 18mm 이상의 값을 가질 수 있다.

한편, 수식 4에서 절곡가공에 의한 변형 등을 고려하지 않았을 때 산의 최대 개수(Nm)는 0.5(π×ID)t로 구할 수 있다.

그러나, 필터 여재(111)의 두께나 재료의 특성, 설계유량 확보를 위한 내측 절곡부(112) 사이의 간격 확보 등을 위하여, 필터부재(100)에 실제 적용되는 산의 개수(N)는 조건식 1의 범위를 가질 수 있다.

[조건식 1] 0.45(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.55(π×ID)/t

즉, 조건식 1은 수식 4와 비교할 때 계산에 의한 산의 최대 개수(Nm)의 10% 이내의 범위에서 산의 개수를 증감시킬 수 있다.

예를 들어, 설계유량 확보를 위하여 내측 절곡부(112) 사이의 간격을 확보할 필요가 있는 경우 0.45(π×ID)/t ≤ N 범위, 보다 바람직하게는 0.47(π×ID)/t ≤ N 범위에서 실제 적용되는 산의 개수(N)를 계산에 의한 산의 최대 개수(Nm)보다 감소시킬 수 있다.

또한, 필터 여재(111)의 두께가 얇은 경우 산의 개수가 증가하여 유량 확보를 위하여 내측 절곡부(112) 사이의 간격가 필요하므로 0.45(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.53(π×ID)/t 범위, 보다 바람직하게는 0.47(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.53(π×ID)/t 범위에서 실제 적용되는 산의 개수(N)를 계산에 의한 산의 최대 개수(Nm)보다 감소시킬 수 있다.

또한, 필터 여재(111)의 절곡 가공 시 필터 여재(111)가 눌림 변형되는 경우 필터몸체(110)의 내측 절곡부(112) 사이에 충분한 공간이 형성될 수 있으므로 N ≤ 0.55(π×ID)/t 범위, 보다 바람직하게는 N ≤ 0.52(π×ID)/t 범위에서 실제 적용되는 산의 개수(N)를 계산에 의한 산의 최대 개수(Nm)보다 증가시킬 수 있다.

그리고, 필터 여재(111)의 두께가 두꺼운 경우 필터 여재(111)의 절곡 가공 시 필터 여재(111)가 눌림 변형이 클 수 있으므로, 0.47(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.55(π×ID)/t 범위, 보다 바람직하게는 0.47(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.52(π×ID)/t 범위에서 실제 적용되는 산의 개수(N)를 계산에 의한 산의 최대 개수(Nm)보다 증가시킬 수 있다.

조건식 1에 의할 때, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)이 40 내지 70mm인 경우 실제 적용되는 산의 개수(N)는 13 내지 134개로 이루어질 수 있다.

또한, 조건식 1에 의할 때, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)은 70 내지 90mm인 경우, 실제 적용되는 산의 개수(N)는 23개 내지 172개로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)과 내측 절곡부(112)의 내경(ID)을 최적화된 범위로 설정함으로써 필터 여재(111)의 면적을 증대시킬 수 있게 된다. 특히, 외측 절곡부(113)의 외경(OD)과 내측 절곡부(112)의 내경(ID)에 적합하도록 필터 여재(111)의 두께에 따라 산의 개수를 설정함으로써 필터 여재(111)의 면적을 충분히 확보할 수 있게 된다. 나아가, 필터 여재(111)의 두께나 재료, 절곡가공의 특성, 설계유량 등을 감안하여 산의 개수를 조정함으로써 필터 여재(111)의 면적을 최적화하면서도 충분한 유량을 확보할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터 여재(111)의 면적 최적화를 통하여 필터의 여과효율을 높일 수 있고 필터의 수명을 증대시킬 수 있다.

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.

예를 들어, 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

100... 절곡형 필터부재 110... 필터몸체
111... 필터 여재 112... 내측 절곡부
113... 외측 절곡부 121... 제1 지지부
122... 내측 지지부 123... 외측 지지부
124... 연통부 125... 제2 지지부
126... 내측 지지부 127... 외측 지지부
129... 중앙 지지부 130... 필터 하우징
131... 유입구 132... 유출구
H... 산 높이 HD... 하우징의 내경
ID... 내측절곡부의 내경 OD... 외측절곡부의 외경
L... 필터여재의 길이 S1... 외측공간
S2... 내측공간 t... 필터여재의 두께

Claims

필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및
상기 필터몸체를 내부에 수용하며 유입구와 유출구가 형성된 필터하우징;
을 포함하며,
상기 필터 여재의 두께(t)는 0.5 내지 2mm이며,
상기 필터몸체는 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고,
상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 40 내지 90mm이고,
상기 필터몸체는 절곡된 상기 필터 여재가 반경방향으로 세워진 상태에서 상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 상기 내측 절곡부의 내경(ID)의 1.8 내지 2.2배의 값을 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재.
제1항에 있어서,
상기 내측 절곡부의 내경(ID)은 18mm 이상의 값을 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재.
제1항에 있어서,
상기 외측 절곡부를 형성하는 산(thread)의 개수(N)는 상기 필터 여재의 두께(t)와 상기 내측 절곡부의 내경(ID)과 관련하여 [조건식 1]의 범위를 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재.
[조건식 1] 0.45(π×ID)/t ≤ N ≤ 0.55(π×ID)/t
제3항에 있어서,
상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 40 내지 70mm이고,
상기 산의 개수(N)는 13 내지 134개인 튜브형상의 절곡형 필터부재.
제3항에 있어서,
상기 외측 절곡부의 외경(OD)은 70 내지 90mm이고,
상기 산의 개수(N)는 23개 내지 172개인 튜브형상의 절곡형 필터부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터몸체는 물 여과용 부재로 구성되는 튜브형상의 절곡형 필터부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터하우징 내부에서 상기 필터몸체를 지지하는 필터 지지부재;
를 추가로 포함하는 튜브형상의 절곡형 필터부재.