KR20220130820A - 자기 척력을 이용한 필터 연결 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 여과 시스템 연결 구조는 서로 근접되는 때에 자기력을 발생시킬 수 있는 두 개의 상보적 상관 자석에 의해서 생성되는 자기 통신이 가능한 필터 매니폴드와 필터 카트리지를 포함한다. 상기 필터 자석의 극성 변화는 필터 매니폴드의 자석 극성 변화와 정렬되어 필터 카트리지가 매니폴드의 섬프 내로 삽입되는 때에 자석 사이에 척력이 발생된다. 상기 자기 척력은 블로킹 메커니즘을 이동시키는데 이용되거나 매니폴드 내로 삽입된 필터 카트리지를 고정시키기 위하여 매니폴드 내의 래치를 작동시키는데 이용되되거나 다운스트림 밸브의 비접촉식 작동에 이용되어 유체의 흐름이 가능하게 하거나 방지되도록 한다. 필터 연결에 상관 자기를 이용함으로써 승인된 또는 OEM 필터 카트리지만이 설치될 수 있도록 하여 개선된 인증 및/또는 위조방지 수단을 제공하게 된다.

Description

자기 척력을 이용한 필터 연결 구조

본 발명은 필터 카트리지와 이에 결합되는 매니폴드(이하, '결합용 매니폴 드'라 함) 사이의 연결 방식에 관한 것이다. 본 발명은 상관 자석들을 포함하는 상관 자기 설계를 이용하며, 보다 자세하게는 필터 카트리지를 결합용 매니폴드에 삽입하는 때에 연결을 돕기 위하여 자기 척력이 도입된다. 예를 들면, 상기 연결 구조는 필터 카트리지의 설치 및/또는 제거를 돕기 위하여 자기 척력을 이용한다. 본 발명의 실시예에서는 아래의 하나 또는 그 이상의 유체의 흐름이 가능하도록 하는 밸브의 기계적 작동, 연결되도록 하는 블로킹 메커니즘의 제거, 및 기계적 래칭 메커니즘의 동작을 수행하는데 자기 척력을 이용한다.

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 대응하는 경우에 공간력 함수에 대응된다.

"제1 및 제2 요소 사이의 정밀 부착과 관련한 장치 및 방법"이라는 명칭으로 2010년 10월 19일자에 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 쌍을 이루는 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) 수 있다.

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(코드화된 폴리자석) 자석은 상이하다. 다극 자석이 오프셋으로 되면, 인력과 척력이 극성 변화 영역에서 결합하여 수직력을 부분적으로 상쇄시킴과 동시에 보다 강력한 전단력을 설정하게 된다.

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 결합용 매니폴드 내로 수동으로 삽입되는 필터 카트리지가 지지되도록 하는 효과적인 래칭 및 언래칭 메커니즘을 제공하는 것과 교체를 위해 필터 카트리지가 제거된 때에 물의 흐름이 방지하도록 하는 스위치-작동식 밸브 메커니즘 등의 메커니즘을 포함한다. 다른 기술적 장애로는 승인된 OEM 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 연결 구조에 있어 상기의 상관 자석 기술을 적용한다.

본 명세서에서 기술되고 있듯이, 상관 자석 기술은 예를 들면 스위치의 작동이나 유체 흐름을 단속하는 밸브를 포함하는 필터 연결 구조에서 뿐만 아니라 결합용 매니폴드에 OEM 제품 만이나 여타의 승인된 교체 필터 카트리지의 적절한 부착을 허락도록 차단 또는 결합 메커니즘을 동작시키는 등의 필터 인증 및 위조방지 수단으로 다양하게 적용되고 있다.

종래 기술의 상기 문제점들과 단점을 감안하여, 본 발명은 상관 자기를 이용하는 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드의 개선된 필터 연결 구조를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 원래 장착된 필터 카트리지를 업스트립(upstream) 및/또는 다운스트림(downstream) 밸브로부터 분리시킴에 따른 누설을 방지하는 개선된 필터 연결 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적절한 필터 카트리지 설치가 이루어질 수 있도록 블로킹 메커니즘이나 포지션 스톱(position stop)을 이동시키거나 부착구 (attachment)나 래칭 메커티즘을 작동시키는 상관 자기를 이용하여 필터 카트리지를 결합용 필터 매니폴드 내에 설치하는 개선된 필터 연결 구조 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상관 자기를 이용하여 필터 카트리지의 설치를 보다 확실하게 하는 효과적인 인증 및/또는 위조방지 수단을 제공하는 개선된 필터 연결 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들과 장점들은 명세서 기재로부터 부분적으로 자명하게 될 것임과 아울러 부분적으로 분명해지게 될 것이다.

본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하게 될 본 발명의 상기한 목적과 그 외의 목적들은, 유입 및 유출 유체 포트를 갖는 필터 매니폴드, 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 내부 캐비티(inner cavity)을 갖는 섬프(sump), 상기 섬프의 내부 캐비티와 인접하여 상향 연장된 정렬 채널, 및 바이어스된 위치일 때 상기 정렬 채널 내에서 적어도 부분적으로 연장되고 그 내부에 배치되어 제1 상관 자기 자기 구조를 구성하는 탄성 블로킹 메커니즘으로 이루어진 필터 연결 구조로서의 본 발명에 의해서 달성된다. 상기 상관 자기 구조는 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는다. 상기 블로킹 메커니즘은 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조가 제1 자기 구조에 근접해서 위치하는 때에 발생되는 자기 척력에 대응해서 제1 방향에서 후퇴 위치로의 이동이 가능하다.

상기 결합용 필터 카트리지는 바디, 상면, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상면 주위에 원주방향으로 위치하며 외벽을 갖는 환상 칼라로 이루어진다. 상기 환상 칼라는 환상 칼라의 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사를 포함한다. 상기 상보형 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조는 상기 환상 칼라 상에 또는 내부에 위치하며 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 최외측 연장을 넘어서지 않게 연장된다. 일실시예에서, 상기 제2 상관 자기 구조는 상기 환상 칼라로부터 축방향으로 연장되는 탭 내부에 제공된다. 상기 탭은 상기 필터 카트리지 바디의 축방향 중심을 벗어나서 위치하며, 상기 고정 러그나 나사는 상향 연장된 경사상 세그먼트 (upwardly- extending ramped segments)를 포함하게 된다.

상기 결합용 카트리지가 상기 필터 카트리지 내에서 회전 방향 등의 제2 방향에서 정렬 위치로 이동함에 따라, 상기 제1 및 제2 자기 구조는 서로 근접한 위치 내로 되어 자기 척력이 발생되어 상기 블로킹 메커니즘이 상기 후퇴 위치로 이동함과 아울러 상기 고정 러그나 나사가 계속해서 제2 방향으로 이동해서 상기 필터 카트리지의 상기 필터 매니폴드에의 부착을 완료하게 된다.

다른 측면에서 본 발명은 필터 카트리지와 결합용 매니폴드를 연결시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 필터 카트리지를 상기 결합용 필터 매니폴드의 섬프 내로 삽입하는 단계로 이루어지는바, 이때 상기 필터 카트리지는 상면을 구비한 바디를 갖는 하우징과 상기 하우징 상면 주위의 원주방향에 위치하며 외벽을 갖는 환상 칼라로 이루어지고, 상기 환상 칼라는 환상 칼라의 외벽으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사와 상기 고정 러그나 나사의 반경 방향 최대 연장을 초과하지 않게 연장되는 반경방향 외향면(radially outwarely -facing surface)을 갖는 제1 상관 자기 구조를 포함하며, 상기 제1 상관 자기 구조는 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함한다. 상기 방법은 상기 고정 러그나 나사를 필터 매니폴드의 정렬 채널 내에 정렬시키는 단계, 상기 필터 카트리지를 제1 방향에서 필터 매니폴드 섬프 내에서 회전시키는 단계, 및 상기 제1 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메커니즘 내에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루며 상기 필터 매니폴드의 정렬 채널 내로 적어도 부분적으로 연장되는 제2 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시켜서 자기 척력이 발생되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어진다. 상기 방법은 상기 블로킹 메커니즘을 상기 제1 방향에 거의 수직인 제2 방향에서 후퇴 위치로 변위시키는 단계와, 상기 필터 카트리지를 제1 방향에서 계속 회전시켜서 상기 고정 러그나 나사가 상기 변위된 블로킹 메거니즘을 지나서 필터 카트리지의 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 결합용 필터 카트리지를 수용하기 위한 필터 매니폴드로 이루어지는 필터 연결구조에 관한 것인바, 이때 상기 필터 매니폴드는 결합용 필터 카트리지의 유입 및 유출 유체 포트를 수용하기 위한 유입 및 유출 지지구를 포함하는 상면, 상기 매니폴드의 상면에 대해 축방향으로 연장되고 열린 위치에서 수직으로 바이어스된 회동가능한 래치(pivotable latch), 및 래치 내에 또는 래치 상에 배치된 제1 상관 자기 구조를 포함한다. 상기 제1 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 상관 자석을 포함한다. 상기 래치는 상기 제1 상관 자기 구조에 인접하는 돌출부나 돌기를 더 포함함과 아울러 상보적 또는 쌍을 이루는 상관 자기 구조가 상기 제1 자기 구조에 매우 근접하게 위치하는 때에 발생되는 자기 척력에 회전가능하게 반응하게 된다.

상기 결합용 필터 카트리지는 바디와 바디와 수밀성 밀봉을 형성하는 필터 헤드로 이루어진다. 상기 필터 헤드는 유입 및 유출 유체 포트와 상기 필터 헤드의 축방향으로 연장된 지점상에 위치하거나 연결되는 상보적 또는 제2 상관 자기 구조를 포함하며, 상기 축방향 연장부는 상기 제2 상관 자기 구조와 인접하는 노치나 컷아웃(cutout)을 더 포함한다. 상기 제2 상관 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 자석을 포함한다. 일실시예에서, 상기 상관 자기 구조는 상기 필터 헤드로부터 축방향으로 연장되는 탭 내에 제공된다. 상기 탭은 필터 카트리지 바디의 길이방향 축에 평행하게 연장되고, 상기 유입 및 유출 유체 포트로부터 반경 방향으로 어긋나(offset) 있다.

상기 필터 카트리지의 유입 및 유출 포트를 상기 매니폴드의 유입 및 유출 지지대에 삽입함에 따라, 상기 제1 및 제2 상관 자기 구조는 서로 매우 근접하게 되어 자기 척력이 발생됨으로써 래치 돌기를 필터 헤드 노치나 컷아웃과 결합되도록하는 근접된 위치로 래치가 피벗 축에 대해 회전하게 되어 필터 카트리지를 고정시키게 된다.

일실시예에서, 상기 필터 매니폴드는 매니폴드의 길이방향 축에 대해 수직한 방향으로 수동 조작이 가능하여 닫힌 위치로부터 열린 위치로 래치를 회전시켜서 필터 카트리지의 제거가 이루어질 수 있도록 하는 래치 릴리스 버튼을 더 포함하게 된다.

적어도 한 실시예에서 상기 필터 매니폴드는 래치 대향면 상에 매니폴드 상면과 일체로 형성되거나 이에 연결되는 축방향으로 연장되는 서포트를 포함하며, 이때 상기 래치는 그 사이를 가로지르며 연장됨과 아울러 피벗 축을 구성하는 핀이나 샤프트를 통해서 축방향으로 연장된 서포트에 결합된다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 필터 미내폴드와 결합용 필터 카트리지를 연결시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 필터 카트리지의 유입 및 유출 포트를 필터 매니폴드의 유입 및 유출 지지구 내로 삽입하는 단계로 이루어지며, 이때 상기 필터 카트리지는 바디와 상기 바디와 수밀성 밀봉을 형성하고 유입 및 유출 유체 포트를 포함하는 필터 헤드와 상기 필터 헤드의 축방향 연장부에 위치하거나 연결되는 제1 상관 자기 구조를 더 포함하여 이루어진다. 상기 축방향 연장부는 상기 제1 상관 자기 구조와 인접하는 노치나 컷아웃을 더 포함하며, 이때 상기 제1 상관 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 상관 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를 상기 매니폴드의 상면으로부터 연장된 회전가능한 래치 내에 또는 그 위에 배치된 상보적 또는 제2 상관 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시켜 자기 척력이 발생되도록 해서 상기 자기 척령에 대응해서 래치를 바이어스된 열린 위치로부터 닫힌 위치로 회전시킴으로써 래치의 제2 상관 자기 구조와 인접한 돌출부나 돌기가 필터 헤드의 제1 자기 구조와 인접한 노치나 컷아웃과 결합하여 필터 카트리지의 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 한다.

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 본 발명의 일실시예에 따른 필터 카트리지에 대한 사시도이다. 상기 필터 카트리지는 필타 카트리지 단부 캡의 한 쪽에 반경방향으로(radially) 부착된 제1 상관 자석을 포함한다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 필터 카트리지의 건식 교환 슬리브가 제거된 상태의 사시도이다.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 그린 필터 카트리지와 결합용 필터 매니폴드를 포함하는 여과 장치에서 필터 카트리지의 미설치 위치에 있는 측면도이다. 상기 필터 매니폴드는 다운스트림 시스템 기능을 수행하도록 전자 스위치에 동작가능하게 결합된 제2, 쌍을 이루는 상관 자석을 포함한다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 필터 매니폴드용 록킹 플레이트에 대한 사시도이다.
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 필터 카트리지용 록킹 커버를 구비한 도6의 록킹 플레이트가 설치 위치일 때의 사시도이다.
도8은 도7의 필터 카트리지 록킹 커버에 대한 사시도이다.
도9는 도7의 A-A선 단면에 대한 사시도로서, 필터 카트리지가 설치 위치로 이동함에 따라 매니폴드 록킹 플레이트의 정렬 레일이나 나선에 수용되어 안내되는 록킹 커버 상에 반경방향으로 배치된 보스나 러그를 보여주고 있다.
도10은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치 어셈블리에 대한 사시도이다.
도11은 어셈블리의 내부 구성을 보여주기 위하여 장착 브래킷이 제거된 상태의 도10의 스위치 어셈블리에 대한 사시도이다.
도12는 도4의 여과 장치에 대한 측면도로서, 필터 카트리지가 설치되고 스위치가 동작된 상태이다.
도13은 도12의 여과 장치의 종단면 사시도이다.
도14는 도13의 여과 장치에 대한 측면도로서, 필터 카트리지가 설치 위치에 있을 때 쌍을 이루는 상관 자석의 위치를 보여주고 있다.
도15는 본 발명에 따른 필터 연결 구조의 다른 실시예를 도시한 것으로, 미설치 위치에서 코딩된 폴리마그네트는 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 설치될 수 있도록 블로킹 메커니즘을 이동시키는데 이용된다.
도16은 도15의 필터 연결 구조를 보인 것으로, 필터 매니폴드는 매니폴드 자석의 초기 위치를 보여주기 위해서 부분적으로 투명하게 도시되고 있다.
도17은 도15 및 도16의 필터 카트리지에 대한 정면 사시도이다.
도18 내지 도20은 각각 도15 및 도16의 필터 매니폴드에 대한 측면도, 부분 절결 측면도 및 저면 사시도이다.
도21A-21E는 도15의 필터 연결 구조에 대한 측면도로서, 필터 카트리지의 설치 방법을 보여주고 있다.
도22는 본 발명에 따른 필터 연결 구조의 또 다른 실시예에 대한 사시도로 서, 코딩된 폴리마그네트는 기계적인 래치 매커니즘을 작동시켜서 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 설치될 수 있도록 하는데 이용된다.
도23은 도21의 필터 연결 구조에 대한 일부 단면 측면도로서, 필터 카트리지의 자석 위치를 보여주고 있다.
도24는 도22의 필터 카트리지의 필터 헤드에 대한 사시도이다.
도25는 도22의 필터 매니폴드와 래치 메커니즘에 대한 사시도이다.
도26은 도22의 필터 연결 구조에서 필터 카트리지의 설치 전 단면 사시도이다.
도27 내지 도29는 도21의 필터 연결 구조의 단면 사시도로서, 필터 카트리지의 설치 및 제거 방법을 보여주고 있다.
도30은 본 발명에 따른 필터 연결 구조의 다른 실시예에 대한 것으로, 코딩된 폴리마그네는 필터 카트리지가 결합용 매니폴드에 적절하게 설치되는 때에 바이패스 밸브를 작동시켜서 여과된 유출 유체의 흐름이 이루어지도록 하는데 이용된 다.
도31은 도30의 필터 연결구조의 저면 사시도이다.
도32는 도30의 필터 매니폴드의 사시도이다.
도33은 도32의 필터 매니폴드의 부분절결 사시도로서, 바이패스 채널이 위치와 "홈" 위치에서의 바이패스 스프링을 보여주고 있다.
도34는 도30의 필터 카트리지의 필터 헤드에 대한 사시도이다.
도35는 도30의 필터 연결 구조가 미설치 위치이고 밸브가 바이패스 모드인 때의 종단면 측면도이다.
도36은 도30의 필터 연결 구조가 설치 위치이고 밸브가 작동된 때의 종단면 측면도이다.
도37 내지 도39는 도30의 필터 연결 구조의 설치 방법을 보여주기 위한 부분 단면 사시도이다.

본 발명의 실시예를 기술함에 있어서 도1 내지 도39의 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", "전방", "후방", "수평", "수직", "위쪽", "아래쪽", "시계 방향", "반시계 방향", "길이방향", "측방향" 또는 "반경방향" 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.

본 명세서 중에서 코딩된 폴리마그네트로도 언급되고 있는 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.

그리고, 상관 자석은 아래의 그래프상에서 예시되고 있는 바와 같이 자석 쌍의 상대적인 회전 방향(예를 들면, 90도 간격으로 척력-인력-척력-인력)에 따라 자기력이 변화되도록 설계되어질 수 있다.

본 발명은 필터 연결 구조에 작용하는 자기 척력을 이용하는 것으로서, 상관 자석, 스프링 및 단순한 기계의 공학적인 시스템을 통해서 임계 시스템 기능 (critical system functions)의 타이밍과 작동에 대한 보다 높은 수준의 제어 및 유연성이 달성되도록 한다. 각기 필터 카트리지 하우징 및 매니폴드 내/상에 배치되는 "키형(keyed)" 상관 자석의 결합 쌍이 상기 설계와 일체로 형성되어, 비전기식 및 전자 시스템의 비접촉식 작동을 통해서 다운스트림 기능들을 결합시키는 초기 구동을 제공하게 된다. 본 발명의 실시예는 물의 흐름을 가능하게 하는 다운스트림 밸브(예를 들면, 스풀 밸브나 여타의 밸브)의 작동을 예시하고 있으나, 상기 밸브의 작동은 본 발명의 범위 내에서 의도된 다운스트림 요소의 단순한 한 예에 지나지 않을 뿐이어서 혼합 장치나 다른 전자 장치 등의 여타의 요소들이 배제되는 것이 아닌 것으로 통상의 기술자들에게 이해되어야 할 것이다.

상기 높은 수준의 제어와 유연성의 향상은 자석 쌍, 바람직하게는 정렬 위치에 있는 상관 자석들이 연결 쌍의 각 요소들 간에 평행한 방향을 향함으로써 달성되는바, 이때 제1 코딩된 폴리마그네트는 필터 카트리지 상에 배치되고 상보적, 쌍을 이루는 코딩된 폴리마그네트는 필터 카트리지를 제 위치에 고정시키도록 설계된 매니폴드 상에 위치하게 된다. 여기서 언급되고 있는 "상관 자석"이나 "코딩된 폴리마그네트"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, 얇은 물질층이 도입되어 두 개의 폴리마그네트를 분리시켜서 그들이 면들 간에 서로 물리적으로 접촉할 수 없도록 하면서도 여전히 서로를 자기적으로 밀어낼 수 있다.

"키형(keyed)" 폴리마그네트의 정확한 세트가 정렬되고 유효한 작동 거리로 될 때에는 두 자석 사이에는 척력이 발생하는 결과를 낳는다. 필터 카트리지상에 배치된 폴리마그네트는 고정되어 있는 반면에 결합용 매니폴드 내에/상에 배치된 대응되는 폴리마그네트는 병진이 가능하여 스프링의 기계적 힘에 대항해서 작용하게된다. 매니폴드 상에 위치하는 자석은 전자 스위치의 작동을 통해서 평상시에 잠금 위치로 바이어스된 래칭 메커니즘 및/또는 밸브{예를 들면, 스풀 밸브, 캠 및 포핏 밸브, 여타의 밸브 형태}를 작동시키는 것을 돕는 기능을 한다. 아래에서 보다 자세하게 설명되듯이, 스프링과 상관 자석 커플의 힘 곡선은 결합용 "키형" 폴리마그네트의 세트만이 스프링력을 극복하고 스위치를 작동시키기에 충분한 자기력을 제공하게 된다. 스프링이 완전히 압축되는 때에, 업스트림 및/또는 다운스트림 밸브, 혼합 장치 또는 여타의 전자 장치 등에서 임계 시스템 기능이 작동된다.

설치 중에, 필터 카트리지는 정렬 레일이나 나서 및 보스/로그 시스템에 의해 안내되어 필터 카트리지 상에 배치된 상관 자석과 매니폴드 상의 대응되는 상관 자석은 서로 접촉되지 않은 상태로 설치-록킹(INSTALLED-LOCKED) 위치로 정렬{척력을 형성하는 동위상(in-phase)}된다. 적어도 한 실시에에서, 상기 매니폴드 내의 상기 상관 자석은 상기 필터 자석에 의해서 밀려난 때에 리미트 스위치를 물리적으로 작동시키게 된다. 상기 필터가 설치-언록킹(INSTALLED-UNLOCKED) 위치에서 매니폴드 내로 최초로 완전하게 삽입되는 초기에, ○-링은 완전하게 밀봉된 상태이나 필터와 매니폴드 자석은 정렬되지 않는 결과로 업스트림 및/또는 다운스트림 밸브가 열리지 않아서 필터 부재를 통한 흐름이 허용되지는 않는다. 상기 필터 어셈블리가 90도 회전해서 설치-록킹 위치로 되는 때에 "키형" 상관 자석의 정렬이 이루어지게 됨으로써 최대 효능(자기 척력)을 달성해서 스프링력을 극복하고 매니폴드 자석이 직선적으로 병진운동해서 리미트 스위치를 작동시키게 된다. 일실시예에서, 상기 스위치의 능동 결합으로 업스트림 및/또는 다운스트림 밸브가 개방되어 물의 흐름이 이루어지게 된다.

도3 내지 도14에는 본 발명의 필터 카트리지와 매니폴드의 일실시예가 도시되어 있다. 교체가능한 필터 카트리지(30)는 단부 캡(34, 36) 사이에 수납된 여과재(32)로 이루어짐과 아울러 카트리지 바디의 외주면에 인접한 카트리지 상단에 위치하는 상관 자석(40)을 포함한다. 단부 캡(36)은 여과재(32)를 고정시키는 한편 매니폴드(50)에의 연결을 용이하기 위해서 이에 일체로 형성된 필터 컵(35)을 포함한다. 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 단부 캡(34)은 그 외표면이나 안에 내장되는 자석(40)을 고정시키는 축방향을 따라 하향 연장된 자석 하우징(39)을 포함하게 된다. 필터 카트리지(30)는 유입 및 유출 유체 포트로 이루어진 축방향 스템 (31)을 더 포함한다. 필터 카트리지(30)는 초기에 매니폴드(50) 내의 섬프(56) 안으로 삽입가능하여 부분적인-설치 위치로 되는바, 이때 상기 ○-링은 밀봉되긴 하나 다운스트림 밸브가 열리지 않아서 물의 흐름은 허용되지 않는다(도5). 상기 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입되는 때에, 여과재(32)와 필터 컵(35)을 둘러싸서 필터 카트리지 바디(35)를 형성하는 건식 교환 슬리브(33)는 여과재(32)와 섬프(56) 사이에 위치하게 된다.

도5에 도시되고 도6 및 도7에 더 자세하게 보여지고 있듯이, 일실시예에서 매니폴드(50)는 필터 카트리지(30)의 섬프(56) 내로의 삽입이 가능하도록 하는 통공을 포함하는 한편 필터 카트리지(30)가 섬프(56) 내로 삽입되어 매니폴드(50)에 연결되는 때에 록킹 커버(42)의 필터 보스나 러그(44)를 수용함으로써 필터 카트리지용 "진입 트랙"을 제공하는 정렬 레일이나 나사(52)를 더 포함하는 반경방향으로 연장되는 록킹 플레이트(51)를 포함한다. 도6에 도시된 바와 같이, 나사(52)는 "Z-나사"로서 제1 위치로부터 필터 카프리지의 90도 회전이 가능하도록 나사 형성되 어, 제2의 록킹 위치로 된다. 상기 정렬 나사(52)는 "Z-나사"만으로 한정되지 않고 , 그 외의 다른 연속된 또는 분절된(segnented) 경로, 그리고 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입됨에 따라 그 나사가 상관 자석(40, 54)을 유효 작동거리 내로 되게 하는 기능을 발휘하는 한에 있어서는 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 록킹 커버(42)는 필터 카트리지 단부 캡(34)에 연결되어 필터 어셈블리의 설치를 돕게 된다. 록킹 커버(42)가 회전함에 따라 보스나 러그(44)는 정렬 레일(52)을 따라 그 단부로 이동하여 필터 카트리지를 하향 축방향으로(즉, 섬프 내로) 밀어 붙이게 된다. 도13에 도시된 바와 같이 , 정렬 레일(52) 내에서의 이와 같은 보스나 러그(44)의 단부 회전 위치는 필터 카트리지(30)와 필터 마그네트(40)가 여과 동작을 위한 정렬 위치에 놓이도록 한다. 도시된 실시예에서, 록킹 커버(42)는 필터 카트리지가 회전하지 않으면서 축방향으로 병진하는 동안에 섬프의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하게 되는바, 다른 실시예에서는 단부 캡(34)과 록킹 커버(42)가 두 개의 서로 연결된 구조가 아닌 단일 성형 부재로되어서 필터 카트리지가 정렬 위치 내로 회전할 수 있을 것이다. 그리고 또 다른 실시예에서, 상기 필터 어셈블리는 록킹 커버를 포함하지 않음과 아울러 상기 필커 카트리지 단부 캡은 매니폴드의 정렬 채널이나 트랙 내로 수용되기 위하여 외주면상에 반경방향으로 배치되는 보스나 러그를 포함할 수도 있다.

도5에 도시되고 도10 및 도11에 가장 잘 나타나고 있듯이, 매니폴드(50)는 보스나 러그(44)가 정렬 레일(52)의 단부에 있을 때 필터 자석(40)과의 정렬을 이루도록 대응해서 위치하는 "키형" 또는 쌍을 이루는 상관 자석(54)을 포함한다. 상관 자석(54)은 다운스트림 밸브를 작동시키기 위한 스위치 어셈블리(60)의 일부이다. 도10에서와 같이, 스위치 어셈블리(60)는 장착 브래킷(66) 내에 배치되는 한편 자석(54), 스프링(62) 및 리미트 스위치(68)용 접점 세트와 기계적으로 링크된 액츄에이터(64)로 이루어진다. 자석(54)은 회전은 불가능하나 하우징이나 홀더(58) 내에서 섬프의 길이방향 축에 수직인 방향으로 직선적으로 슬라이드가 가능하다. 자석(54)이 구비된 홀더(58)는 리미트 스취치(58)와 동작가능하게 결합되며, 평상시에는 스프링(62)에 의해 닫힌 위치로 바이어스된다.

도12 내지 도14에 도시된 바와 같이, 필터 자석(40)과 매니폴드 자석(54)이 정렬을 이루어서 유효 작동 거리에 들게 되면, 두 자석 사이에는 척력이 발생되는 결과를 낳는다. 스프링과 자석 커플(40, 54)의 힘 곡선은 최대 효력(peak efficacy)에서 스위치의 스프링력을 극복하기에 충분한 자기 척력을 나타냄으로써 도14에서와 같이 화살표 방향으로 스프링을 압축시켜서 홀더(58)로 하여금 액츄에이터(64)와 접촉하여 리미트 스위치(68)를 활성화시키는 전기적 연결이 이루어지도록 한다. 상기 스프링이 완전히 압축되는 때에 리미트 스위치(68)가 활성화되고, 그에 따라 밸브(도면 미도시)를 작동시켜서 물의 흐름이 이루어지도록 한다. 도14에 도시된 바와 같이, 일실시에에서 필터 카트리지(30)가 설치-록킹 위치일 때, 필터 자석(40)과 매니폴드 자석(54)은 약 4mm의 유효 작동 거리에 놓이게 된다. 필터 카트리지가 매니폴드와 연결될 때 상기 자석들의 사이에 배치되는 섬프(56)의 일부분은 자기 공조(magnitic cooperation)가 유지되도록 한 가운데 자석들(40, 54)간의 접촉을 방지하게 된다. 섬프(56)는 필터 매니폴드의 성형 부재로서 필터 카트리지의 압력 용기로서의 작용을 하는바, 통상적으로 여과재를 감싸는 플래스틱 하우징이다. 교체가능한 필터 카트리지에 전달되는 압력이 낮아지게 되면 필터 카트리지의 제작에 필요로 하는 플래스틱의 양이 줄어들게 되어 "그린" 필터링이 증진된다. 일실시예에서, 필터 카트리지(30)는 도3에 도시된 바의 폴리에틸렌 건식 교환 스리브(33)와 같은 필터 카트리지 "바디"로 이루어진 피복 또는 여타의 얇은 물질층을 포함하는바, 이는 여과재를 감싸고(압력을 흡수하지는 못함) 사용자로 하여금 젖은 여과재를 접촉함이 없이 매니폴드로부터 필터 카트리지를 제거 또는 교체하도록 하기 위한 것이다.

그리고 도14에서와 같이, 일실시예에서 스프링(62)은 리미트 스위치(68)를 활성화시키기 위하여 추가적인 4mm의 이동을 필요로 함에 따라 쌍을 이루는 상관 자석(40, 54)은 약 8mm의 거리를 이동시키기에 충분한 자기 척력을 발생시키도록 설계된다. 필요로 하는 거리의 두배가 되기에 충분한 자기 척력을 제공함으로써 설계의 안정과 제조 공차를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 확실한 스위치 활성화가 이루어지게 된다. 상기의 상관 자석은 치밀하고 조절가능한 자기장에 특징이 있는바, 보다 짧은 작동 거리에서 보다 높은 힘을 갖는 힘 곡선을 갖도록 특별히 설계하는 것이 가능하다. 통상적인 자석은 설계 타당성의 문제를 불러올 수도 있을 자석의 물리적 크기에 대한 상당한 증가가 없이는 그와 같은 짧은 유효 거리에 대해서 충분한 자기력을 발생시킬 수 없을 것이다. 본 발명에서 사용되는 것과 같은 물리적으로 작은 자석이 상관 자석으로 선호되는 바, 그 이유는 매우 적은 작동 거리에서얻을 수 있는 센자력 장점에 있다, 자석간의 상술된 4mm의 유효 작동 거리 단순히 예시적인 목적일 뿐으로, 다른 실시예에서의 유효 작동 거리는 설계 요구에 따라서 4mm 보다 짧을 수 있을 것이다. 4mm 보다 큰 유효 작동 거리 역시도 적용될 수 있을 것이다.

다운스트림 시스템 기능이 이루어지도록 초기 구동을 제공하는 것에 더하여, 필터 및 매니폴드 자석(40, 54) 사이의 자기 통신은 필터 인증과 위조방지 수단을 제공하는 추가적인 장점을 갖는다. 상관 자석(40, 54)의 극성 배열이나 패턴이 대응되게 "키형"을 이루거나 쌍을 이루는 것이 아니라면, 상기 자기 통신은 스위치 어셈블리(60)를 작동시키지 못하게 될 것이고, 그에 따라 밸브가 열리지 않아서 물의 흐름이 허용되지 않는다. 이와 같이 정품 OEM 필터 카트리지만이 기능을 하게 됨과 아울러 정품이 아닌 OEM 또는 위조 필터 카트리지는 작동하지 않게 될 것이 다. 이는 또한 순정 교체 부품의 여과재에서와 같은 물 속의 오염물이나 불순물을 효과적으로 제거하는 여과재가 내장되지 않았음에도 불구하고 결합용 매니폴드에 기계적으로 연결되는 비인증 교체용 필터 카트리지를 구입함으로써 비용을 절감할 수 있을 것이라고 믿으면서 깨끗한 음용수를 찾는 수요자의 안전과 관련하여 매우 중요한 위조 시장에 제한을 가하게 된다.

다른 실시예에서, 필터 자석과 매니폴드 자석 간의 자기 통신은 평상시에 매니폴드 내로의 필터 삽입을 막는 블로킹 메커니즘을 이동시키거나 필터 카트리지용 부착 또는 래치 메커니즘을 작동시키는 등의 향상된 기계적 필터 인증 목적에 이용되어질 수 있다.

그와 같은 용도가 도15 내지 도21에 도시되고 있는바, 필터 카트리지의 대응되는 매니폴드에의 삽입 및/또는 부착을 막는 병진가능한 탄성 블로킹 메커니즘이나 포지션 스탑(position stop)이 개시되고 있다. 설치 동안에, 필터 카트리지는 카트리지 상의 고정 러그나 나사에 의해서 필터 매니폴드 상의 대응되는 정렬 트랙 내로 안내된다. 블로킹 메커니즘이나 포지션 스탑 그리고 이에 일체로 형성되거나 그 위에 장착된 매니폴드 자석은 평상시에 스프링에 의해서 닫힘 위치로 바이어스 되어 정렬 트랙을 블로킹 함으로써 필터 카트리지의 삽입을 막게 되나, 필터 매니폴드를 중심으로 직선적으로 또는 반경방향으로 병진가능하여 카트리지의 부착이 이루어질수 있도록 한다. 대응하는 폴리마그네트는 필터 카트리지 상에 배치되어 필터 카트리지가 필터 매니폴드 상의 정렬 트랙 내로 삽입되어 근접되는 때에(척력이나 전단력을 발생시키는 동위상) "키형" 폴리마그네트는 정렬 상태로 되어 스프링력을 극복하는 강력한 힘이 발생됨으로써 상기 블로킹 메커니즘이나 포지션 스탑이 열린 위치로 이동되어 필터 카트리지 상의 고정 나사를 통과할 수 있음으로 해서 필터 카트리지의 매니폴드에의 부착이 이루어질 수 있게 되는 결과를 낳는다.

도17에서와 같이, 필터 카트리지(130)는 축방향 길이를 갖는 바디(132)와 그 주위로 환상 칼라(174)가 원주방향으로 위치하는 상면(134)을 포함한다. 내부 캐비티(136)는 매니폴드(150)로부터 수용된 유체의 여과를 위한 여과재(도면 미도시)를 포함한다. 도시된 바의 환상 칼라(174)로부터 연장된 고정 러그나 나사(176)는 필터의 삽입 초기에 매니폴드(150)와의 회전 연결(rotational interconnection)을 위한 반경방향으로 위치하며 상향 연장된 경사 세그먼트(ramped segment)로 이루어진다. 환상 칼라(174)는 내부에 코딩된 폴리마그네트(140)가 배치되고 상기 필터 하우징 바디의 축 중심과 사이를 두고 하우징 바디에 일체로 형성되는 탭이나 자기 구조(142)로 이루어지는 축방향의 상향 연장부를 더 포함한다. 폴리 마그네트(140)는 여기서 설명되고 있는 바의 상관 자석으로서 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는다. 도시된 실시예에서 내부에 매입된 자석(140)을 갖는 자기 구조(142)는 필터 카트리지 바디(132)의 길이방향 축과 평행하게 연장되고, 고정 러그나 나사(176)가 반경방향 최외측 연장을 넘어서까지 연장되지는 않는 반경방향 외측 대향면(143)을 구비하는바, 도시된 바와 같이 환상 칼라(174)의 외벽 (175) 이상으로 연장되지 않음에 따라 필터 카트리지를 회전시켜서 결합용 매니폴드에 연결하는 것을 방해하지 않는다.

도18 내지 도20은 여러 형태의 결합용 매니폴드(150)를 보여주고 있다. 도20에서 가장 잘 나타나고 있듯이, 매니폴드(150)는 내부 캐비티의 내면 상에 필터 카트리지(130)용 정렬 트랙에 상당하는 채널을 갖는 내부 채널이나 섬프(156)를 포함한다. 채널이나 트랙(184)은 필터 카트리지(130)의 환상 칼라(174)로부터 연장된 고정 러그나 나사(176)를 수용한다. 매니폴드(150)는 내부에 대응되게 "키형" 코딩된 폴리마그네트(154)가 배치된 직선적으로 병진운동이 가능한 자석 셔틀 형태의 바이어스된 포지션 스탑이나 블로킹 메커니즘(180)을 더 포함한다. 자석(154)은 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 상보적 자기장 방출 소스를 포함함으로서 필터 연결 중에 자석(154)이 가깝게 근접되는 때에 자기 척력이 발생된다. 포지션 스탑(180)은 회전은 불가능하나 반경방향, 즉 매니폴드(150)의 길이방향 축에 수직인 방향으로 직선적으로 병진이 가능하다. 탄성 블로킹 메커니즘(180)은 평상시에 스프링(163)에 의해 바이어스되고 섬프 채널(184) 내로 적어도 부분적으로 연장되어 필터 카트리지(130)가 매니폴드 내로 축방향으로 삽입되어서 설치 위치를 향해서 회전함에 따라 필터 카트리지 정렬 러그나 나사(176)는 포지션 스탑(180)의 측면과 접촉하여 적절한 설치를 막는다. 매니폴드는 매니폴드에 의해 수용되는 유체의 유입이 이루어지도록 하는 유체 유입 및 유출 포트(110, 112)를 구비하여 필터 카트리지(130) 내로 흐르게 됨과 아울러 정수된 유체를 필터 카트리지로부터 받아들이게 된다. 러그나 나사(176)는 회전을 통해서 가압 유체 흐름에 대해 필터 카트리지(130)를 매니폴드(150)에 고정시킨다. 역회전으로부터 필터 카트리지를 보다 확실하게 고정시키기 위해서 록킹 메커니즘이 사용될 수도 있다.

도15 내지 도17에서와 같이, 러그나 나사(176)은 환상 칼라(174)의 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되고 있다. 환상 칼라(174)의 외벽에 수용홈 및/또는 수용 나사홈을 형성하여 매니폴드 상의 러그나 나사를 수용하는 것도 가능하다. 탭이나 자석 구조(142)는 환상 칼라(174)로부터 축방향 위쪽으로 연장되고 적어도 러 그(176)의 반경방향 최외측에 비해서는 낮게 반경방향 외측으로 연장되는바, 환상 칼라(174)의 외벽에 비해 반경방향 외측으로 덜 연장되어 상기 탭(142)이 수용 매니폴드 내에서 필터 카트리지의 회전을 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 탭(142)이 환상 칼라 내부나 환상 칼라의 내벽 상에 형상 끼워맞춤(form-fit)되도록 하는 것이 가능한바, 이러한 구조에서는 환상 칼라로부터 축방향 위쪽으로 연장할 필요가 없다. 부착을 위한 필요 조건은 필터 카트리지 상에 위치하는 폴리마그네트와 매니폴드 상에 위치하는 상보적 폴리마그네트 사이의 자기 통신에 있다.

도21A 내지 도21E는 필터 카트리지(130)를 매니폴드(150)에 연결하는 방법을 예시하고 있다. 도시되고 있듯이, 필터 카트리지가 설치 위치로 이동함에 따른 탄성 블로킹 메커니즘의 이동을 명확하게 도시하기 위하여 매니폴드의 외벽 일부가 절결되었다. 도21A는 필터 카트리지(130)가 매니폴드(150)의 섬프(156) 내로 축방향을 따라 삽입되기 이전의 상태를 보여주고 있다. 정렬 러그나 나사(176)는 매니폴드(150)의 정렬 채널(184) 내로 수용되도록 위치하여 회전을 통해서 카트리지 (130)는 화살표(194) 방향을 따라 섬프(156) 내로 삽입된다.

도21B 및 도21C에서 가장 잘 나타나 있듯이, 화살표(190) 방향으로의 필터 카트리지(130)의 회전 동안에, 나사(176)가 섬프의 장렬 채널(184)의 단부에 접근하는 때에 자석(154)은 정렬을 위하여 필터 카트리지 자석(140)에 근접되게 위치하게 된다. 상기 필터 자석(140)과 매니폴드 자석(154)은 정렬되어 유효 작동 거리 내로 되어서 두 자석 사이에서 척력이 발생된다. 상기 폴리마그네트들은 대응되게 코딩됨에 따라 폴리마그네트는 척력을 발생시켜서 블로킹 메커니즘(180)과 매니폴드 자석(154)가 홈(182) 내부를 향해 반경방향으로 이동(섬프의 길이방향 축에 대하여)하고, 화살표(192)의 방향으로 보여진 필터 카트리지의 반경방향 나사(176)의 경로를 벗어나게 된다(도21D). 평상시에 포지션 스탑(180)은 홈(182) 내부에 배치된 코일 스프링 등과 같은 스프링(162)에 의해 바이어스되어 연장된 위치에 있는바, 발생된 상기의 척력이 스프링력을 극복하기에 충분하여 스프링(162)를 압축시킴으로써 포지션 스탑(180)이 후퇴됨과 아울러 러그(176)용 경로가 클리어링되어 필터 카트리지(130)의 회전을 완성시키게 된다.

도21E에서와 같이 필터 카트리지가 설치 위치일 때, 환상 칼라(174)의 외표면은 블로킹 메커니즘을 후퇴 위치로 유지시키기 위하여 블로킹 메커니즘(180)과 접촉 상태에 있는바, 상기 필터 카트리지가 반대방향으로 회전하여 이동되는 때에 스프링(162)는 나사(176)을 지나도록 연장될 수가 있다.

필터 매니폴드 내에 폴리마그네트의 극성과 대응되는 미리 설계되거나 미리 정해진 극성 프로파일을 갖는 "코딩된" 폴리마그네트를 포함하는 필터 카트리지라야만이 제대로 작동하는, 다시 말하면 블로킹 메커니즘(180)을 이동시켜서 필터 카트리지의 설치가 가능하도록 한다. 따라서 제작업체나 그 라이센시에서 생산된 순정 교체용 필터 카트리지만이 인증이 이루어지게 된다. 이로 인해서 위조 시장에 제한이 가해지게 되는바, 이는 순정 교체 부품의 여과재에서와 같은 물 속의 오염물이나 불순물을 효과적으로 제거하는 여과재가 내장되지 않았음에도 불구하고 결합용 매니폴드에 기계적으로 연결되는 비인증 교체용 필터 카트리지를 구입함으로써 비용을 절감할 수 있을 것이라고 믿으면서 깨끗한 음용수를 찾는 수요자의 안전과 관련하여 매우 중요하다.

도22 내지 도29에 도시되고 있는 또 다른 실시예에서, 코딩된 폴리마그네트에 의해서 발생된 자기력은 카트리지가 결합용 필터 매니폴드 내로 삽입됨에 따라 필터 카트리지의 래치 메커니즘을 작동시키는데 이용된다. 비-OEM 필터 카트리지는 충분한 자기력을 발생시키는데 필요한 상보형 상관 자석 구조를 포함하고 있지 않을 터이기에 압력 유체 흐름에 대해 필터 카트리지를 고정시키는 래치 메커니즘을 작동시킬 수 없기 때문에 향상된 필터 인증이 달성된다.

도25에 가장 잘 나타나 있듯이, 래치(220)는 필터 매니폴드(250)에 부착되거나 상기 래치의 반대편 측면 사이를 가로질러 연장되는 핀이나 사프트가 결합된 축방향으로 연장되는 지지구(232, 234)를 통해서 적어도 부분적으로 필터 매닐폴드와 일체로 형성되고, 평상시에는 제1의, 열린 위치에서 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입될 수 있도록 한다. 래치(220)는 지지구(232, 234) 사이에서 가로질러 연장되는 제1 피벗 축이나 샤프트(222)를 중심으로 피벗 회동이 가능하여 카트리지의 부착이 이루어질 수 있도록 한다. 도시된 실시예에서 래치(220)는 유체 유입 및 유출 지지구(214, 216) 부근의 매니폴드(250) 축 중심에서 벗어나서 실질적으로 위쪽으로 연장되고, 그 안에 배치되는 코딩된 폴리마그네트(254)로 이루어짐과 아울러 지지구 (214, 216) 방향의 안쪽으로 향하는 표면(255)을 갖는 제1 자기 구조를 포함한다. 자석(254)은 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 상관 자석을 구성된다. 도23에서와 같이, 상기 제1 자기 구조(254) 부근의 래치 상부에는 돌출부나 돌기(224)가 형성되어서 필터 카트리지가 매니폴드 내로 삽입되는 때에 필터 헤드(274) 내의 노치나 컷아웃(246)과 결합하도록 구성됨으로써 래치가 닫혀서 래칭 위치로 된다. 래치(220)는 평상시에 복귀 스프링(226)이나 고무 그로밋 (grommet), 토션 스프링 또는 공지된 여타의 다른 형태 등과 같은 적절한 탄성 부재에 의해서 바이어스 되어 제1의, 열린 위치로 된다.

도24에 도시된 바와 같이, 필터 헤드(274)는 결합용 매니폴드의 유입 및 유출 지지구(214, 216) 내로의 삽입을 위한 유체 유입 및 유출 포트(210, 212)와, 포트(210, 212)로부터 반경방향으로 어긋나게 필터 헤드의 상면(275)로부터 연장됨과 아울러 필터 카트리지 바디의 길이방향 축과 평행하게 연정되는 자기 구조나 자기 탭 (242)을 포함한다. 탭(242) 내에 배치된 제2의, 대응되는 폴리마그네트(240)는 필터 카트리지가 설치 위치로 이동하는 때에 래치와 근접하여 위치하도록 필터 헤드의 중심축으로부터 떨어진 방향에서 존재하는 반경방향 외측으로 향하는 표면을 갖는다. 폴리마그네트(240)는 자기 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 다수의 상보적 자기장 방출 소스를 구비하여, 도28에서와 같이 필터 카트리지가 매니폴드(250) 내로 삽입되는 때에 상기 "키형" 폴리마그네트(240, 254)는 근접시에(척력을 발생시키는 동위상) 정렬되어, 래치(220)가 피벗 축(222) 주위로 피벗 회동하여 제2의 화살표(290) 방향의 래칭 위치로 되어 복귀 스프링(226)을 복귀력을 극복함으로써 돌기(224)가 폴리마그네트(240) 부근의 필터 헤드 노치나 컷아웃(246) 내로 연장되어 필터 카트리지를 압력 유체 흐름에 대해 설치 위치로 록킹시키게 된다.

필터 카트리지의 제거를 위해서는, 도29에 가장 잘 나타나 있듯이, 최종 수요자가 매니폴드의 중심축 방향으로{화살표(292)로 표시된 작동방향으로} 래치 해제 버튼(228)을 수동으로 작동시킬 수 있는바, 자석들(240, 254) 사이에서의 자기 척력을 극복해서 복귀 스프링(226)을 압축시킴에 따라 래치(220)가 제1의 열린 위치를 향해 피벗 포인트(222)를 중심으로 반대 방향으로 회동하게 되고, 그에 따라 래치 돌기(224)를 상기 필터 헤드(274) 및 노치(246)로부터 당겨 냄으로써 필터 카트리지의 제거가 이루어지게 된다. 필터 카트리지가 제거됨에 따라, 자석(240, 254)는 상(phase)을 벗어나도록 이동하여 척력의 감소가 이루어지게 되어 래치 (220)가 리세트됨과 아울러 바이어스된 상태가 되어, 스프링(226)에 의해 열린 위치로 된다. 상관 자석은 치밀하고 자기장 조절이 가능하다는 특징이 있는바, 도22 내지 도29에서 보여지는 것과 같이 특히 보다 짧은 동작 거리에서 보다 높은 힘을 갖는 힘곡선을 갖도록 할 수 있다. 일반적인 자석의 경우에는 설계 타당성의 문제를 가져오게 되는 자석의 물리적 크기에 대한 큰 폭의 증대가 없이는 그와 같은 짧은 유효 거리에서 충분한 자기 척력을 발생시킬 수가 없다. 필터 매니폴드 내에 폴리마그네트의 극성 프로파일에 대응되는 미리 정의되거나 미리 정해진 극성 프로파일을 갖는 "코딩된" 폴리마그네트를 포함하는 필터 카트리지만이 래치를 록킹 위치내로 피벗 회동시키기에 충분한 척력을 발생시키도록 적절하게 동작하여 필터 카트리지를 고정시키게 된다. 상관 자석의 극성 배열이나 패턴이 대응되게 "키형"으로 되지 않으면, 상기 자기 통신은 래치를 작동시키기 않게 된다. 이와 같이, 순정 OEM 필터 카트리지만이 기능을 하게 됨과 아울러 비-OEM 또는 위조 필터 카트리지는 작동되지 않는다. 본 발명의 싱기 실시예는 래치의 피벗 회동에 의한 이동을 도시하고 있으나, 병진 수단 등과 같은 여타의 여타의 래치를 결합시키는 수단이 배제되는 것은 아니다.

도30 내지 도39에 도시되고 있는 또 다른 실시예에서는 필터 카트리지가 결합용 매니폴드 내로 삽입됨에 따라 코딩된 폴리마그네트에 의해서 발생된 자기력이 바이패스 밸브를 작동시키는데 이용되어 여과된 유출 유체의 흐름이 이루어지도록 하고 있다.

도32에 가장 잘 나타나 있듯이, 필터 매니폴드(350)는 유입 및 유출 지지구 (314, 316)와 함께 이들 사이에 배치되어 도35에 도시된 바와 같이 필터 카트리지를 통과함이 없이(즉, 바이패싱) 상기 지지구 사이에서 유체의 횡방향 흐름이 이루어지도록 하는 바이패스 밸브(320)를 포함하고 있다. 바이패스 밸브(320)은 이에 연결되거나 내에 배치되는 코딩된 폴리마그네트(즉, 바이패스 마그네트)를 포함하여, 설치 중에 필터 카트리지 내에 또는 상에 배치된 결합용 또는 쌍을 이루는 폴리마그네트와 정렬된다. 상기 자석들은 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응되는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 상보형 자기장 방출 소스를 구비하여, 자석들이 서로 근접되는 때에 자기 척력이 발생된다. 필터 카트리지가 설치되지 않거나 비-OEM 또는 위조 필터 카트리지(대응되는 결합용 또는 쌍을 이루는 폴리마그네트가 없는)가 설치되는 때에, 상기 바이패스 밸브는 바이어스된 열린 위치 또는 "홈" 위치로 그대로 남아서 유입 지지구(314)와 유출 지지구(316) 사이의 바이패스 밸브(320) 내에 형성된 통공(360)을 통해서 유입 유체가 바로 흘러가도록 한다(도33 및 도35). 이에 따라 사용자는 아직 여과되지 않은 물을 접할 수 있을 것이다. 바이패스 밸브(320)는 결합용 또는 쌍을 이루는 폴리마그네트를 갖는 필터 카트리지를 축방향으로 삽입하여 정렬 위치로 되어서 평상시에 바이패스 밸브를 "홈 위치"에 있게끔 바이어싱하는 밸브의 힘이나 바이패스 스프링(326) 또는 이와 유사한 탄성 부재를 극복하고 작동가능하게 된다.

도31에서 보여지고 있듯이, 필터 헤드(374)는 매니폴드의 유입 미 유출 지지구(314, 316) 내로 삽입되는 유체 유입 및 유출 포트(310, 312)와, 이들 포트 사이에 배치되고 대략 축 중심에 위치하며, 상기 필터 헤드의 상면(376)에 매입된 제2의, 대응되는 코딩된 폴리마그네트(340)(즉, 필터 자석)을 포함한다. 상기 필터 헤드(374)는 바디를 구비한 필터 카트리지(설명의 편의상 도면 미도시)과 일체로 형성되거나 이에 연결되어 필터 카트리지 바디와 유체 밀봉 상태를 이룬다. 도36에서와 같이 상기 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입되어 근접되는 때에(척력을 발생시키는 동위상) "키형" 폴리마그네트는 정렬을 이루게 되어 밸브 스프링(326)의 힘을 극복하면서 상기 바이패스 밸브(320)가 작동되어 제2의, 화살표(380) 방향의 닫힌 위치로 작동된다. 밸브(320)가 탄성 스프링(326) 쪽으로 밀어붙여 짐에 따라 통공 (360){밸브(320)에 형성된}은 채널(362)로부터 이동되는 결과로 물이 흐르는 채널 (362)을 패쇄한다. 상기 바이패스 밸브가 닫힘 위치에 있을 때, 채널(362)는 밸브 (320)에 의해서 완전하게 차단됨으로써 유입 유체 흐름 경로는 도36의 화살표 (390)에서와 같이 변경됨으로써, 상기 유체는 유입 지지구(314)와 유입 포트(310)를 거쳐서 필터 카트리지 내의 여과재(도면 미도시)를 통과하게 되고, 여과된 유체는 유출 포트(312)와 유출 지지구(316)을 통해서 필터 카트리지의 외부로 흘러나가게 된다.

도37 내지 도39는 본 발명에 따라 바이패스 밸브를 작동시켜서 필터 카트리지를 설치하는 방법에 대한 실시예를 예시하고 있다. 상기 필터 헤드와 필터 매니폴드는 대응되는 폴리마그네트(340, 354), 바이패스 밸브(320) 및 바이패스 스프링 (326) 각각의 위치를 자세하게 도시하기 위하여 부분 단면도로 도시되고 있는바, 상기 필터 카트리지는 설치 위치를 향해서 이동하고 있다. 도37에서와 같이, 필터카트리지의 설치 전에, 바이패스 자석(354)은 바이어스된 "홈"위치에 있고, 밸브는 바이패스 모드에 있다. 필터 카트리지가 섬프 내로 삽입됨에 따라 도38에서와 같이 접근된 때에 "키형" 폴리마그네트는 정렬되어 상기 바이패스 자석(354)이 필터 매니폴드 방향으로 밀려나기 시작하게 되고, 그 결과로 자석(340, 354) 사이의 척력이 밸브 스프링(326)의 힘을 극복하기에 충분한 정도로 되어서 밸브(320)는 상기 바이패스에 대한 차단을 시작한다. 도39에서와 같이, 상기 필터 카트리지가 완전한 설치 위치일 때 바이패스 밸브(320)는 제2의 닫힌 위치로 작동됨으로써 바이패스에 대한 블로킹이 완전하게 되어서 필터 카트리지를 통한 유체의 흐름이 가능해지게 된다.

하나 또는 그 이상의 실시에에서, 매니폴드(350)는 바이패스 밸브(320)의 축방향 이동을 블로킹하는 병진가능한 포지션 스탑을 포함하는바, 비-OEM 필터 카트리지의 돌출부에 의해서 상기 밸브가 수동을 눌려질 수 없다. 상기와 같은 실시예에서, 포지션 스탑은 기존의(또는 부가적인) 코딩된 폴리마드네트 쌍 사이에서 발생된 자기 전단력을 통해서 병진될 수 있다.

따라서, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 아래의 장점을 지닌다. 본 발명은 다운스트림 시스템 기능을 결합시키기 위한 초기 구동을 제공하기 위하여 상관 자기를 이용하는 개선된 필터 연결을 제공함으로써 다운스트림 시스템 기능에 대한 제어와 유연성의 척도를 한층 높힐 수 있다. 자기 척력을 이용함으로써, 본 발명은 다운스트림 전기 시스템의 비-전기적 및 비-접촉식 작동이 가능하게 되어 유체가 전자 부품과 접촉하는 하는 문제점을 지닌 종래의 전자적 연결 구조를 이용함에 따른 기술적 장애를 극복할 수 있음과 아울러 초기의 필터 카트리지 설치를 업스트림 및/또는 다운스트림 밸브의 작동으로부터 분리시킴으로써 유출을 방지하는 개선된 필터 연결 구조를 제공한다. 또한, 본 발명은 필터 카트리지의 인증 및 위조방지의 변화된 방식으로도 적용될 수 있다.

상기의 실시예에서, 자기 척력은 "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 스탑을 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 전이 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 (19)

1. 유입 및 유출 유체 포트, 결합용 필터 카트리지를 수용하기 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프, 상기 섬프의 내부 캐비티와 인접하여 상향 연장되는 정렬 채널, 및 바이어스된 위치에 있을 때 상기 정렬 채널 내에서 적어도 부분적으로 연장되고 안쪽에 배치되는 제1 상관 자기 구조로 이루어지고 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조가 상기 제1 자기 구조와 근접되게 위치하는 때에 발생된 자기 척력에 대응해서 제1 방향에서 후퇴 위치로 이동가능한 탄성 블로킹 메커니즘을 갖는 필터 매니폴드;와
   바디, 상면, 축방향 길이, 및 내부 캐비티를 갖는 하우징과,
   상기 하우징의 상면 주위에 원주반향으로 위치하는 한편 외벽을 구비하며, 상기 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사와, 상기 외벽 상에 또는 내에 위치하며 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 최외측 연장에 비해서 적어도 덜 연장되는 반경방향 외측을 향하는 표면을 갖는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조를 포함하는 환상 칼라로 이루어지는 결합용 필터 카트리지; 로 이루어지며,
   이때, 상기 결합용 필터 카트리지가 필터 매니폴드 섬프 내에서 제2 방향의 정렬 위치로 이동함에 따라, 상기 제1 및 제2 상관 자기 구조는 서로 근접되어 자기 척력이 발생되고, 상기 자기 척력으로 상기 블로킹 메커니즘을 후퇴 위치로 이동시키게 되어 상기 고정 러그나 나사가 계속해서 제2 방향으로 이동하여 상기 필터 카트리지의 상기 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 것을 특징으로 하는 필터 연결 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 상관 자기 구조는 각기 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정해진 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 연결 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 필터 매니폴드에 의해서 회전가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 필터 연결 구조.
4. 바디, 상면, 축방향 길이 및 내부 캐비티를 갖는 하우징; 및
   상기 상면 주위에 원주방향으로 위치함과 아울러 외벽을 구비하고, 외벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사와, 상기 외벽 상에 또는 내에 위치하며 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 최외측 연장에 비해서 적어도 덜 연장되는 반경방향 외측을 향하는 면을 갖는 상관 자기 구조를 포함하는 환상 칼라:
   로 이루어지며,
   이때, 상기 상관 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정해진 공간력 합수에 관련되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
5. 제4항에 있어서, 상기 상관 자기 구조의 반경방향 외측으로 향하는 면은 상기 환상 칼라의 외벽에 비해 반경방향으로 더 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
6. 제4항에 있어서, 상기 상관 자기 구조는 상기 환상 칼라로부터 축방향으로 연장되는 탭 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
7. 제6항에 있어서, 상기 탭은 필터 카트리지 바디의 축 중심을 벗어나서 위치하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
8. 제4항에 있어서, 사익 고정 러그나 나사는 상향 연장되는 경사 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
9. 유입 및 유출 유체 포트;
   결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 내부 캐비티를 갖는 섬프; 및
   바이어스된 위치일 때 적어도 부분적으로 정렬 채널 내에서 연장됨과 아울러 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 제1 상관 자기 구조로 이루어지는 탄성 블로킹 메커니즘;
   으로 이루어지고,
   이때, 상기 블로킹 메커니즘은 결합용 필터 카트리지의 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조가 상기 제1 상관 자기 구조와 근접하여 위치하는 때에 발생되는 자기 척력에 대응해서 후퇴 위치로 이동가능한 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
10. 필터 카트리지를 결합용 매니폴드 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 상면을 구비한 바디를 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상면 주위에 원주방향으로 위치함과 아울러 외벽을 구비하는 한편 상기 외벽으로부터 축방향 외측으로 연장되는 고정 러그나 나사와 외벽 상에 또는 내에 위치함과 아울러 상기 고정 러그나 나사의 반경방향 최외측에 비해 적어도 덜 연장되는 반경방향 외측을 향하는 면을 갖는 환상 칼라로 이루어지고, 상기 제1 상관 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해지 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함하고;
    상기 고정 러그나 나사를 필터 매니폴드의 정렬 채널에 정렬시키는 단계;
    상기 필터 카트리지를 상기 필터 매니폴드 섬브 내에서 제1 방향으로 회전시키는 단계;
    상기 제1 자기구조의 다수의 자기장 방출 소스를 상기 필터 매니폴드의 정열 채널 내에서 적어도 부분적으로 연장되는 탄성적으로 바이어스된 블로킹 메터니즘 내에 배치된 다수의 상보적 또는 쌍을 이루는 자기 구조와 정렬시켜서 자기 척력이 발생되도록 하는 단계;
    상기 블로킹 메커니즘을 상기 자기 척력에 대응해서 상기 제1 방향과 거의 수직인 제2 방향의 후퇴 위치로 변위시키는 단계; 및
    상기 필터 카트리지를 제1 방향에서 계속 회전시켜서 고정 러그나 나사가 배치된 블로킹 메커니즘의 전방을 통과하여 필터 카트리지의 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계;
    로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 카트리지와 결합용 필터 매느폴드의 연결 방법.
11. 결합용 필터 카트리지의 수용을 위한 것으로서, 결합용 필터 카트리지의 유입 및 유출 유체 포트를 수용하기 위한 유입 및 유출 지지구와, 매니폴드의 상면에 대해 축방향으로 연장됨과 아울러 평상시에 열린 위치로 바이어스되는 피벗 회동가능한 래치, 및 상기 래치 내에 또는 상에 배치된 제1 상관 자기 구조를 구비하고, 상기 래치는 상기 제1 상관 자기 구조와 인접한 돌출부나 돌기를 더 포함하여 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조가 상기 제1 자기 구조에 인접하게 위치하는 때에 발생되는 자기 척력에 피벗 회동가능하게 반응하도록 구성된 필터 매니폴드; 및
    바디와, 상기 바디와 수밀성 밀봉을 이룸과 아울러 유입 및 유출 유체 포트를 포함하는 필터 헤드, 및 사익 제2 상관 자기 구조와 인접한 노치나 컷아웃을 포함하는 필터 헤드의 축방향 연장부 상에 또는 연결되어 위치하는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조로 이루어지는 결합용 필터 카트리지;
    로 이루어지고,
    이때, 상기 필터 카트리지의 유입 및 유출 포트를 매니폴드의 유입 및 유출 지지구 내로 삽입함에 따라, 상기 제1 및 제2 상관 자기 구조는 서로 근접되어 자기 척력이 발생되고, 상기 자기 척력에 의해 래치가 피벗 축을 중심으로 피벗 회동하여 닫힌 위치로 되어 상기 래치의 돌기를 상기 필터 헤드의 노치나 컷아웃과 결합시켜서 필터 카트리지를 고정시키는 것을 특징으로 하는 필터 연결 구조.
12. 제11항에 있어서, 상기 필터 매니폴드는 상기 래치를 닫힌 위치로부터 열린 위치로 매니폴드의 길이방향 축에 수직인 방향으로 수동 조작이 가능하여 필터 카트리지의 제거가 이루어지도록 하는 래치 릴리스 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 연결 구조.
13. 바디와, 상기 바디와 수밀성 밀봉을 형성하며 유입 및 유출 유체 포트를 포함하는 필터 헤드와, 상기 상관 자기 구조와 안접한 노치나 컷아웃을 포함하는 필터 헤드의 축방향 연장부 상에 또는 연결되어 이치하는 상관 자기 구조;
    로 이루어지고,
    이때, 상기 상관 자기 구조는 상기 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 댕으하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자것을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
14. 제13항에 있어서, 상기 상관 자기 구조는 상기 필터 헤드로부터 축방향으로 연장되는 탭 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
15. 제14항에 있어서, 상기 탭은 상기 필터 카트리지 바디의 길이방향 축과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
16. 제14항에 있어서, 상기 탭은 유입 및 유출 유체 포트로부터 반경방향으로 어긋난 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
17. 유입 및 유출 지지구를 포함하는 상면;
    매니폴드의 상면에 대해 축방향으로 연장되고, 평상시에 열린 위치로 바이어스되며, 돌기나 돌출부를 를 더 포함하는 피벗 회동이 가능한 래치; 및
    상기 돌출부나 돌기와 인접한 래치 내에 또는 상에 배치되고, 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 다수의 자기장 방출 소스를 갖는 자석을 포함하는 상관 자기 구조;
    로 이루어지며,
    이때, 상기 래치는 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조가 상기 제1 상관 자기 구조와 근접되게 위치하는 때에 피벗 축을 중심으로 피벗 회동이 가능한 것을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
18. 제17항에 있어서, 래치의 양 측면상에 그리고 매니폴드의 상면과 일체로 또는 이에 연결되어 형성되는 축방향 연장 서포트를 더 포함하고, 상기 래치는 가로질러 연장되는 핀이나 샤프트에 의해 상기 축방향 연장 서포트에 결합되며, 상기 핀이나 샤프트는 피벗 축을 이루어짐을 특징으로 하는 필터 매니폴드.
19. 필터 카트리지의 유입 및 유출 유체 포트를 매니폴드의 유입 및 유출 지지구 내로 삽입하는 단계, 이때 상기 필터 카트리지는 바디와 상기 바디와 수밀성 밀봉을 이루는 필터 헤드로 이루어지고, 상기 필터 헤드는 유입 및 유출 유체 포트와 상기 필터 헤드의 축방향 연장부 상에 또는 이에 연결되어 위치하는 제1 상관 자기 구조를 포함하고, 상기 축방향 연장부는 상기 제1 상관 자기 구조와 근접한 노치나 컷아웃을 더 포함하며, 이때 상기 제1 상관 자기 구조는 자기장 방출 소스의 미리 정해진 정렬에 대응하는 미리 정의된 공간력 함수에 관계되는 위치와 극성을 갖는 자석을 포함하고;
    상기 제1 상관 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스를 매니폴드의 상면으로부터 연장되는 피벗 회동가능한 래치 내에 또는 상에 배치된 상보적 또는 쌍을 이루는 제2 상관 자기 구조의 다수의 자기장 방출 소스와 정렬시켜서 자기 척력이 발생되도록 하는 단계;
    상기 자기 척력에 반응해서 래치를 바이어스된 열린 위치로부터 닫힌 위치로 피벗 회동시키는 단계; 및
    래치의 제2 상관 자기 구조에 인접한 돌기나 돌출부를 필터 헤드의 제1 자기 구조에 인접한 노치나 컷아웃과 결합시켜서 필터 필터 카트리지의 필터 매니폴드에의 부착이 완료되도록 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 필터 매니폴드와 결합용 필터 카트리지의 연결 방법.
    

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