KR20230117184A - 미립자를 여과하는 필터 유닛, 직물 처리 장치, 이의용도 및 방법 - Google Patents
미립자를 여과하는 필터 유닛, 직물 처리 장치, 이의용도 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 필터 유닛. 필터 유닛은, 축을 따라 연장되고 양쪽의 제1 단부 벽 및 제2 단부 벽과 그 사이에서 연장되는 적어도 하나의 측벽을 포함하는 필터 챔버를 포함하고, 제1 및 제2 단부 벽은 모두 축과 일치한다. 필터 유닛은, 필터 챔버 내에 포함되고 축을 중심으로 회전하도록 구성된 필터 케이지를 더 포함하며, 필터 케이지는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 하나 이상의 필터 매체를 포함한다. 필터 유닛은 공급 액체를 상기 제1 단부 벽을 통해 필터 챔버로 이동시키도록 구성된 유입구를 더 포함한다. 필터 유닛은 여과된 액체를 필터 챔버 밖으로 이동시키기 위한 필터 챔버 내의 유출구를 더 포함한다. 필터 유닛은 필터 케이지의 회전을 구동하도록 구성되고, 필터 챔버의 제1 단부 벽으로부터 필터 케이지로 연장되는 구동 샤프트를 더 포함한다. 제2 단부 벽은 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이거나, 또는 이들을 포함하며, 제1 구성에서는 개구부가 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄되어 공급 액체가 개구부를 통과할 수 없게 되고, 제2 구성에서는 뚜껑이 개구부로부터 제거되어 여과된 미립자가 필터 챔버로부터 개구부를 통해 추출될 수 있게 된다. 본 발명은 또한, 필터 유닛을 포함하는 직물 처리 장치, 필터 유닛 및 직물 처리 장치의 용도 및 미립지를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 필터 유닛 및 필터 유닛을 포함하는 직물 처리 장치에 관한 것이다. 또한, 본 개시는 필터 유닛 및 직물 처리 장치의 용도 및 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하는 방법에 관한 것이다.
합성 섬유의 세탁은 전 세계 해양 미세 플라스틱 오염의 가장 큰 원인으로 추정되며, 1차 미세 플라스틱의 35 ％를 차지하는 것으로 추산된다. 합성 의류로부터 미세 플라스틱이 방출되는 것은 세탁기에서 세탁하는 동안 합성 섬유가 받는 기계적 및 화학적 스트레스 때문이다. 이러한 스트레스로 인해 합성 섬유로부터 극세사가 분리된다. 방출된 극세사(microfiber)는 그 크기 때문에 부분적으로 폐수 처리장을 통과하여 해양으로 유입된다. 극세사는 전 세계 해변, 태평양, 북해, 대서양, 북극해, 심해 퇴적물에서 발견될 수 있으며, 최근에는 인체 장기에서도 발견되고 있다. 크기가 크기 때문에 미생물이 소화할 수 없어 먹이사슬에서 사라지지 않고 지속될 수 있다.
극세사가 하천에 유입되는 것을 방지해야 할 필요성이 점점 더 커지고 있다. 세탁기로부터 미립자가 방출되는 것을 방지하기 위해 수많은 미립자 필터가 설계되었다. 미립자 필터는 전형적으로 기공 크기가 100 ㎛ 정도인 다공성 메쉬를 사용한다. 이러한 미립자 필터는 큰 합성 섬유는 대부분 걸러낼 수 있지만, 합성 섬유든 다른 섬유든 크기가 100 ㎛보다 작은 미립자는 상당량 걸러내지 못한다.
미립자를 포착하기 위해 여러 가지 장치가 개발되었다. 이러한 장치 중 하나가 WO 2017/173215에 설명되어 있으며 코라 볼(Cora Ball)(RTM)이라고 불린다. 코라 볼(RTM)은 작은 톱니가 달린 복수의 아암이 있어 그 사이에 있는 미립자를 포집한다. 코라 볼(RTM)은 세탁기에 넣어 세탁물과 함께 순환한다. 독립적인 테스트(ⅰ.E. Napper 외 Scⅰence of the Total Envronment, 738 (2020) 140412)에서 코라 볼은 폐수 유출수에서 수집한 극세사의 여과 효율이 31 ％로 낮은 것으로 나타났다. 여과 효율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 코라 볼은 사용 후 매번 세척해야 할 가능성이 높으며, 이는 사용자에게 추가적인 부담을 줄 수 있다. 코라 볼의 톱니 사이에 포집된 미립자는 세척하지 않고 제거해야 포집된 미립자가 폐수 시스템으로 유입되지 않는다.
세탁기 내부에 사용되는 다른 디바이스로 구피 프렌드(Guppy Friend)(RTM)가 있으며, US2018320306에 설명되어 있다. 구피 프렌드는 다공성 물질로 만든 지퍼식 세탁 가방으로 세탁물에서 방출되는 미립자를 가두는 역할을 한다. 동일한 독립 테스트에서 구피 프렌드는 54 ％의 여과 효율을 가진 것으로 나타났다. 또한, 구피 프렌드는 물을 사용하지 않고 가방 내부로부터 갇힌 미립자를 비워야 한다. 또한 구피 프렌드는 천연 섬유 의류와 별도로 합성 섬유 의류를 채워야 한다. 또한 사용자는 매번 세탁 후 가방을 비워야 한다. 따라서, 사용자에게 추가적인 요구 사항이 있다.
세탁기의 배수관과 폐수 배수구 사이에서 외부에 부착하는 다른 디바이스도 있다. 일 예로 세탁기 외부에 사용하는 필터를 개발한 플레닛케어(PlanetCare)(www.planetcare.org)가 있다. 이 필터는 챔버에 고정된 정적 수직 원통형 필터 매체를 사용한다. 폐수는 필터 매체를 통과하여 챔버 밖으로 배출된다. 필터가 막히면 주기적으로 챔버의 최상부를 열고 필터 매체를 추출하여 교체해야 한다. 이 디바이스의 효율은 동일한 독립 테스트에서 29 ％인 것으로 나타났다. 또한 대부분의 가정용 배수구는 세탁기 후면에 있으며, 세탁기 배수관은 일반적으로 세탁기 후면에서 빠져 나온다. 즉, 플래닛케어 필터 및 이와 유사한 필터는 사용자가 접근하기 어려운 곳, 전형적으로 세탁기 후면에 위치하거나 파이프를 사용하여 필터를 세탁기 측면으로 가져와야 할 수 있다. 하지만 이는 사용자에게 비현실적인 경우가 많다.
다른 미립자 필터는 제로스 리미티드(Xeros Lⅰmⅰted) 명의로 출원된 (WO 2019/122862)에 설명되어 있다. 이 필터는 회전식 필터 케이지가 있는 원심 필터로, 비우기 위해 필터 케이지를 제거할 수 있다. 이 필터는 동일한 독립 테스트에서 여과 효율이 79 ％인 것으로 확인되었다. 이 필터는 세탁기 내부에 설치하도록 설계되었다. 그러나, 본 발명자는 WO 2019/122862에 설명된 필터가 모든 가정용 세탁기에 즉시 적합한 것은 아니며, 일부 가정용 세탁기의 내부 레이아웃을 조정하여 세탁기 하우징 내에 필터를 장착해야 할 수도 있다는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명자는 이후 WO 2019/122862에 설명된 회전 필터 케이지의 접근성을 개선하기 위해 노력했다.
본 발명자는 다음 문제 중 하나 이상을 해결하기 위해 노력했다:
ⅰ. 다양한 세탁기, 특히 현재 시판되는 가정용 세탁기에 쉽게 통합할 수 있는 필터 유닛;
ⅱ. 필터 유닛에 대한 접근성 개선;
ⅲ. 필터 유닛의 유지보수 용이성, 특히 여과된 미립자 제거 측면에서 개선됨;
ⅳ. 필터 유닛의 특정 기능을 세탁기에 통합하여 간단하고 친숙하며 효과적인 사용자 경험을 제공하고자 하는 욕구;
ⅴ. 적절하게 높은 여과 효율을 유지하고자 하는 욕구;
본 개시의 목적은 일반적으로 개선 사항을 제공하거나, 그리고/또는 적어도 부분적으로 전술한 문제 중 하나 이상을 해결하는 것이다.
제1 양태에서, 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 필터 유닛으로서,
축을 따라 연장되고, 제1 단부 벽 및 반대쪽 제2 단부 벽과 그 사이에서 연장되는 적어도 하나의 측벽을 포함하는 필터 챔버―제1 및 제2 단부 벽은 모두 축과 일치함―,
필터 챔버 내에 포함되고 축을 중심으로 회전하도록 구성된 필터 케이지―필터 케이지는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 하나 이상의 필터 매체를 포함함―;
공급 액체를 제1 단부 벽을 통해 필터 챔버로 이동시키도록 구성된 유입구;
여과된 액체를 필터 챔버 밖으로 이동시키기 위한 필터 챔버 내의 유출구;
필터 케이지의 회전을 구동하도록 구성되고, 필터 챔버의 제1 단부 벽으로부터 필터 케이지로 연장되는 구동 샤프트
를 포함하고,
제2 단부 벽은 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이거나, 또는 이들을 포함하며, 제1 구성에서는 개구부가 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄되어 공급 액체가 개구부를 통과할 수 없게 되고, 제2 구성에서는 제거 가능한 뚜껑이 개구부로부터 제거되어 여과된 미립자가 필터 챔버로부터 개구부를 통해 추출될 수 있게 되는 필터 유닛이 있다.
미립자를 포함하는 공급 액체, 상기 필터 유닛은:
축을 따라 연장되고, 양쪽의 제1 단부 벽 및 제2 단부 벽과 그 사이에서 연장되는 적어도 하나의 측벽을 포함하는 필터 챔버―제1 및 제2 단부 벽은 모두 축과 일치함―,
필터 챔버 내에 포함되고 축을 중심으로 회전하도록 구성된 필터 케이지―필터 케이지는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 하나 이상의 필터 매체를 포함함―;
공급 액체를 제1 단부 벽을 통해 필터 챔버로 이동시키도록 구성된 유입구;
여과된 액체를 필터 챔버 밖으로 이동시키기 위한 필터 챔버 내의 유출구;
필터 케이지의 회전을 구동하도록 구성되고, 필터 챔버의 제1 단부 벽으로부터 필터 케이지로 연장되는 구동 샤프트
를 포함하고,
제2 단부 벽은 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이거나, 또는 이들을 포함하며, 제1 구성에서는 개구부가 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄되어 공급 액체가 개구부를 통과할 수 없으며, 제2 구성에서는 뚜껑이 개구부로부터 제거되어 여과된 미립자가 필터 챔버로부터 개구부를 통해 추출될 수 있도록 한다.
필터 챔버
필터 챔버는 필터 케이지 및 필터 매체를 포함하며 필터 매체를 통해 공급 액체의 흐름을 안내한다. 필터 챔버는 폐쇄형 유닛일 수 있다. 즉, 필터 챔버는 제1 구성에서 여과하는 동안 밀봉되며 액체는 각각 유입구와 유출구를 통해서만 들어오고 나갈 수 있다.
필터 챔버는 실질적으로 원통형, 타원형 및 직육면체 등 다양한 형상을 취할 수 있다. 특히 바람직한 형상은 원통형 또는 원통형에 가까운 형상이다. 모서리가 매끄럽거나 매끄럽지 않은 다각형에 기반한 프리즘, 특히 고차 다각형, 즉 5 개 이상의 변을 가진 다각형도 적합한 형상의 예이다. 대안적으로, 축을 중심으로 회전 대칭이 차수 2 이상인 형상도 적합할 수 있다.
필터 챔버의 길이는 적어도 50 ㎜, 적어도 100 ㎜, 적어도 150 ㎜, 적어도 200 ㎜, 적어도 250 ㎜, 적어도 300 ㎜ 또는 적어도 400 ㎜일 수 있다.
필터 챔버의 길이는 600 ㎜, 500 ㎜, 400 ㎜, 300 ㎜ 또는 200 ㎜를 초과하지 않을 수 있다.
필터 챔버의 직경은 적어도 20 ㎜, 적어도 30 ㎜, 적어도 40 ㎜, 적어도 50 ㎜, 적어도 60 ㎜, 적어도 70 ㎜ 또는 적어도 80 ㎜일 수 있다.
필터 챔버의 직경은 110 ㎜, 100 ㎜, 80 ㎜, 70 ㎜, 60 ㎜, 또는 50 ㎜를 초과하지 않을 수 있다.
단부 벽과 측벽(들)은 필터 챔버를 형성하기 위해 연결될 수 있으며, 이들은 용접, 접착제, 클립, 볼트, 나사, 자석, 나사산, 간섭 표면 등에 의해 연결될 수 있다. 클립, 볼트, 나사, 자석, 나사산, 간섭 표면 등을 포함하는 적어도 일부 비영구적 연결이 선호될 수 있다. 비영구적 연결은 분해 및 필터 챔버로의 접근을 허용할 수 있다. 대안적으로, 단부 벽 및 측벽은 일체형으로 형성될 수 있다.
챔버 벽은 엔지니어링 재료로 만들어질 수 있다. 엔지니어링 재료는 폴리머, 금속 및/또는 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 적합한 금속에 대한 비제한적인 예에는 알루미늄, 티타늄 및 합금, 예를 들어 강철(스테인리스강 포함)이 포함된다. 폴리머는 열경화성 및 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 적합한 폴리머에 대한 비제한적인 예에는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리(p-페닐렌 옥사이드)(PPO), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 PBT, 폴리에테르 케톤(PEK), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아세탈 및 폴리설폰이 포함된다.
제1 단부 벽 및/또는 제2 단부 벽은 평면형일 수도 있고, 더 복잡한 형상, 예를 들어 특히 반구형 및 원뿔형을 포함할 수 있다. 제1 단부 벽 및/또는 제2 단부 벽은 선택적으로 축에 수직으로 정렬될 수 있다.
필터 유닛은 축을 포함한다. 축은 바람직하게는 필터 케이지의 회전 중심과 일치하고 이에 평행할 수 있다. 축은 또한 필터 챔버를 통과하는 회전 대칭 축과 일치하고 이에 평행하거나, 필터 챔버의 중심을 통과할 수 있다(즉, 챔버가 균질체라고 가정할 경우 질량 중심과 일치). 전형적으로, 축은 수평 방향과 평행할 수 있다. 필터 챔버의 측벽 또는 측벽들은 축과 평행하게 연장될 수 있다. 대안적으로, 필터 챔버는 제1 단부 벽으로부터 제2 단부 벽으로 넓어질 수 있다.
제거 가능한 뚜껑 및 개구부
제2 단부 벽은 개구부 및 그 안의 제거 가능한 뚜껑이거나 이들을 포함한다. 제1 구성에서, 개구부는 액체가 개구부를 통과할 수 없도록 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 제거 가능한 뚜껑은 제2 단부 벽의 개구부를 밀봉할 수 있다. 제2 구성에서, 제거 가능한 뚜껑은 개구부로부터 제거되고 여과된 미립자는 필터 챔버로부터 개구부를 통해 추출될 수 있다. 따라서, 제2 단부 벽 내 개구부로부터 제거 가능한 뚜껑을 제거하는 것이 가능할 수 있다.
제거 가능한 뚜껑은, 밀봉하기 위해 제2 단부 벽 내 개구부에 장착될 수 있고, 필터 챔버의 내부에 접근할 수 있도록 개구부로부터 제거될 수 있는 임의의 요소를 포함할 수 있다. 제거 가능한 뚜껑은 무엇보다도 마개, 캡, 리프트 플랩 또는 개구부를 채우기에 적합한 임의의 물리적 요소를 포함할 수 있다. 제거 가능한 뚜껑은 개구부가 막히지 않도록 개구부로부터 제거될 수 있는 물체로 간주될 수 있다. 제거 가능한 뚜껑은 필터 챔버로부터 또는 필터와 함께 사용되는 직물 처리 장치로부터 분리 가능하거나, 예를 들어 코드, 체인 또는 회전 가능한 아암을 사용하여 필터 챔버에 고정될 수 있다.
필터 유닛은 제2 단부 벽 내 개구부에 제거 가능한 뚜껑을 유지하기 위한 유지 수단을 포함할 수 있다. 유지 수단의 비제한적인 예에는, 제거 가능한 뚜껑과 제2 단부 벽 사이의 나사산; 제거 가능한 뚜껑과 제2 단부 벽 중 하나의 베이오넷 핀 및 다른 쪽의 베이오넷 채널, 제거 가능한 뚜껑 및/또는 제2 단부 벽 상의 하나 이상의 래치, 제거 가능한 뚜껑과 제2 단부 벽 사이의 간섭 맞춤; 제거 가능한 뚜껑 및/또는 제2 단부 벽 상의 하나 이상의 슬라이딩 잠금 핀; 제거 가능한 및 제2 단부 벽 중 하나 상의 전자기 잠금 및 다른 쪽의 금속 또는 자기 요소가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 유지 수단은 개구부가 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄될 때, 제거 가능한 뚜껑이 필터 챔버의 제1 단부 벽을 향해 안쪽으로 편향력을 부여하도록 구성될 수 있다. 편향력은 필터 케이지 및/또는 제2 단부 벽에 의해 대향될 수 있다.
제거 가능한 뚜껑은 대략 원통형 또는 원반형일 수 있으며, 제2 단부 벽 내 원형 또는 원반형 개구부에 맞도록 크기가 조정될 수 있다.
제거 가능한 뚜껑 및/또는 제2 단부 벽은 제거 가능한 뚜껑 주위로 공급 액체가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 시일을 포함할 수 있다. 적합한 시일의 비제한적인 예에는 X-링 시일, O-링 시일, 립 시일, 콘 시일, V 시일, 웨지 시일, 벨로우즈 시일, 개스킷, u-컵 시일, 패킹 시일 및 푸셔 시일이 포함된다. 특히, 시일이 제거 가능한 뚜껑 상에 있는 경우, 시일은 제거 가능한 뚜껑의 주변 주위로 연장되어 제거 가능한 뚜껑이 제2 단부 벽 내 개구부에 배치될 때 시일이 제거 가능한 뚜껑과 제2 단부 벽 사이에 위치하도록 할 수 있다.
제거 가능한 뚜껑은 손잡이, 노브 또는 손으로 잡을 수 있는 크기의 다른 적절한 형상의 요소를 포함할 수 있다. 제거 가능한 뚜껑이 나사산, 베이오넷 핀 또는 회전을 필요로 하는 임의의 다른 유지 수단을 포함하는 경우, 제거 가능한 뚜껑은 사용자가 손으로 제거 가능한 뚜껑을 회전할 수 있는 형상의 손잡이, 노브 또는 다른 특징부를 포함할 수 있다.
유지 수단이 베이오넷 핀 또는 베이오넷 채널을 포함하는 경우, 베이오넷 핀은 제거 가능한 뚜껑에 포함될 수 있고 채널은 제2 단부 벽에 있을 수 있다. 베이오넷 핀 및 베이오넷 채널은 30 도 내지 90 도의 회전으로 핀을 채널의 단부로 이동시키기에 충분하도록 구성될 수 있다. 베이오넷 채널은 제1 단부 벽을 향해 기울어져 있어, 폐쇄 시 제거 가능한 뚜껑을 회전시키면 제거 가능한 뚜껑이 제1 단부 벽을 향해 이동하도록 할 수 있다. 제거 가능한 뚜껑을 제1 단부 벽쪽으로 이동시킴으로써 제거 가능한 뚜껑을 사용하여 필터 케이지를 밀어서 제 위치에 고정시킬 수 있다. 개구부는 제2 단부 벽 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 따라서, 제거 가능한 뚜껑을 제거하면 제2 단부 벽이 완전히 개방된다.
유입구 및 유출구
유입구 및 유출구는 여과 중에 공급 액체 및 여과된 공급 액체가 통과하는 필터 챔버 안팎의 개구부로서 간주될 수 있다. 선택적으로, 유입구 및/또는 유출구는 챔버 벽 내 복수의 개구부를 포함할 수 있으며, 본 명세서에서는 통칭하여 "유입구" 또는 "유출구"로 단수로 지칭한다. 유입구는 전형적으로 공급 액체가 필터 챔버로 유입될 수 있는 유일한 통로이고, 유출구는 전형적으로 여과 중에 여과된 공급 액체가 필터 챔버를 빠져나가는 유일한 통로이다.
선택적으로, 유입구는 축과 동축일 수 있다. 대안적으로, 유입구는 축의 바깥쪽으로 방사형으로 배치될 수도 있다.
유출구는 측벽에 있을 수 있으며, 선택적으로는 유출구는 측벽에 접할 수 있다. 즉, 여과된 공급 액체가 대략 원통형 벽에 접하는 방향으로 유출구를 통해 배출될 수 있다. 바람직하게는 측벽은 원통형 측벽이고 유출구는 이에 접한다. 대안적으로, 유출구가 제1 또는 제2 측벽에 있을 수도 있다. 전형적으로, 유출구는 유입구보다 축으로부터 방사상으로 바깥쪽으로 더 멀리에 배치된다.
필터 케이지
필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체를 포함한다. 필터 케이지는 견고한 구조인 것이 바람직하다. 필터 케이지를 통해 하나 이상의 필터 매체가 회전할 수 있으며, 특히 회전 중에 발생하는 원심력에 의해 필터 매체가 크게 왜곡되거나 구부러지지 않고 회전할 수 있다. 필터 케이지가 하나 이상의 필터 매체와 일체형일 수 있으며, 또는 이들은 별개일 수 있다. 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체를 필터 케이지에 고정하거나 위치시키는 데 도움이 되는 하나 이상의 필터 케이지 고정부 또는 필터 케이지 위치 구성요소를 포함할 수 있다. 필터 케이지가 2 개의 견고한 층으로 형성될 수 있으며, 그 사이에 필터 매체가 유지될 수 있다. 필터 케이지는 각각의 격자 사이에 일련의 창을 제공하는 격자 구조가 포함될 수 있다. 선택적으로, 필터 매체는 각각의 창에 걸쳐 연장될 수 있다.
필터 케이지가 제1 단부 및 제2 단부를 포함할 수 있다. 제1 단부는 필터 케이지가 필터 챔버 내 제 위치에 있을 때 제1 단부 벽에 인접한 필터 케이지의 단부이고, 제2 단부는 제2 단부 벽에 인접한 필터 케이지의 단부이다. 선택적으로, 필터 케이지의 제1 단부 및 제2 단부는 필터 매체를 포함하지 않는다. 따라서, 필터 케이지의 제1 단부 및 제2 단부는 비다공성일 수 있다.
선택적으로, 필터 케이지는 필터 케이지의 제1 단부에 애퍼처를 포함할 수 있다. 애퍼처는 액체가 유입구로부터 필터 케이지로 유입되도록 허용할 수 있다. 필터 케이지가 내부 체적을 둘러싸고, 유입구가 필터 케이지의 내부 체적으로 공급 액체를 전달하도록 배열될 수 있다. 필터 케이지의 애퍼처는 축과 일치할 수 있다. 선택적으로, 공급 액체는 중공형 구동 샤프트의 중심을 통해 유입구로부터 유입될 수 있다. 구동 샤프트가 중공형인 경우, 필터 케이지의 애퍼처는 구동 샤프트와 동심일 수 있으며, 선택적으로 구동 샤프트에 인접할 수도 있다.
일부 실시예에서, 필터 케이지의 일단부가 개방될 수 있으며, 선택적으로, 개방 단부가 제1 단부일 수 있다. 필터 케이지의 개방 단부는 유입구에 근접하고, 유입구로부터의 공급이 필터 케이지로 진입하도록 정렬될 수 있다.
필터 케이지가 실질적으로 원통, 타원체 또는 프리즘 형태일 수 있다. 실질적으로 전술한 형상의 형태를 갖는 필터 케이지가 상기 형상에 근사한 형태로 구성될 수 있으며, 그 사이의 임의의 형상을 포함할 수 있다. 프리즘은 다각형 프리즘일 수 있으며, 다각형의 변의 개수는 4 개 이상, 예를 들어, 변이 4 내지 20 개일 수 있다. 다각형 프리즘은 일반 다각형 프리즘일 수 있다. 필터 케이지가 원통형인 경우, 필터 케이지는 2 개의 원형 단부 벽 사이에 하나의 원통형 측벽을 포함한다. 필터 케이지가 다각형 프리즘을 포함하는 경우, 측벽의 수는 다각형의 변의 수에 대응하며, 예를 들어, 육각형 프리즘은 2 개의 육각형 단부 벽 사이에 6 개의 직사각형 측벽을 포함할 수 있다. 하나 이상의 필터 매체는 필터 케이지의 하나 이상의 측벽 내부 또는 측벽 상에 위치하는 것이 바람직하다. 필터 케이지가 원통형인 것이 바람직하다.
필터 케이지는 회전 대칭일 수 있으며, 회전에 대해 균형을 이룰 수 있다. 회전에 대해 균형을 이룬다는 것은 필터 케이지가 회전할 때, 예를 들어, 100 rpm 또는 1500 rpm 또는 3000 rpm으로 회전할 때, 과도하게 흔들리거나 진동하는 경향이 없다는 것을 의미한다.
필터 케이지의 길이는 적어도 45 ㎜, 적어도 95 ㎜, 적어도 145 ㎜, 적어도 195 ㎜, 적어도 295 ㎜ 또는 적어도 395 ㎜일 수 있다. 필터 케이지의 길이는 595 ㎜, 495 ㎜, 395 ㎜, 295 ㎜ 또는 195 ㎜를 초과하지 않을 수 있다.
필터 케이지의 직경은 적어도 20 ㎜, 적어도 30 ㎜, 적어도 40 ㎜, 적어도 50 ㎜ 또는 적어도 60 ㎜일 수 있다. 필터 케이지의 직경은 95 ㎜, 75 ㎜, 65 ㎜, 58 ㎜, 45 ㎜, 35 ㎜를 초과하지 않을 수 있다.
필터 케이지는 분리 가능한 캡을 포함할 수 있다. 분리 가능한 캡은 필터 케이지의 제2 단부에 위치할 수 있고, 필터 케이지의 제2 단부의 일부를 덮을 수 있으며, 또는 필터 케이지의 제2 단부 전체를 덮을 수 있다. 분리 가능한 캡은 필터 케이지에 부착될 때 여과되지 않은 공급 액체가 필터 케이지를 떠나는 것을 방지하지만, 필터 케이지 내부에 접근할 수 있도록 필터 케이지로부터 제거 가능한 임의의 제거 가능한 폐쇄 장치일 수 있다. 분리 가능한 캡은 필터 케이지에 분리 가능한 캡을 유지하기 위한 연결 수단을 포함할 수 있다. 연결 수단의 비제한적인 예에는 필터 케이지와 분리 가능한 캡 사이의 나사산; 분리 가능한 캡과 필터 케이지 중 하나 상의 베이오넷 핀 및 다른 하나의 베이오넷 채널, 분리 가능한 캡 및/또는 필터 케이지 상의 하나 이상의 래치, 필터 케이지와 분리 가능한 캡 사이의 간섭 맞춤, 또는 분리 가능한 캡 및/또는 필터 케이지 상의 하나 이상의 슬라이딩 핀 등이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 선택적으로, 필터 케이지가 필터에 제 위치에만 남아 있을 때 분리 가능한 캡을 필터 케이지에서 제거할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 후에 분리 가능한 캡이 필터 케이지로부터 제거될 수 있다.
분리 가능한 캡은 제거 가능한 뚜껑에 대한 기계적 커플링을 포함할 수 있다. 기계적 커플링은 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑 사이의 이동 자유도가 감소되는 임의의 연결부일 수 있다. 특히, 기계적 커플링은 제거 가능한 뚜껑이 특정 방향(예를 들어, 축을 따라)으로 이동할 때 분리 가능한 캡도 해당 특정 방향으로 이동하도록 상대적인 이동을 제한할 수 있다. 선택적으로, 필터 챔버로부터 제거 가능한 뚜껑을 제거하면 분리 가능한 캡을 통해 필터 케이지가 필터 챔버 밖으로 당겨질 수 있다. 이는 사용자 경험을 더욱 단순화할 수 있다. 선택적으로, 분리 가능한 캡은 제거 가능한 뚜껑에 기계적으로 결합되지 않는다.
기계식 커플링은 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑 사이의 회전을 허용할 수 있다. 커플링은 분리 가능한 캡 또는 제거 가능한 뚜껑 중 하나가 다른 하나에 대해 회전하도록 허용할 수 있으며 회전은 축을 중심으로 이루어질 수 있다. 커플링은 스핀들을 포함할 수 있다. 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑 중 하나 또는 둘 모두는 스핀들을 중심으로 회전할 수 있다. 선택적으로, 커플링은 스핀들과 분리 가능한 캡 및/또는 제거 가능한 뚜껑 사이에 하나 이상의 베어링 또는 부싱을 포함할 수 있다. 스핀들은 분리 가능한 캡 또는 제거 가능한 뚜껑 중 하나에 견고하게 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 스핀들은 나사산 캡형 볼트, 너트를 통해 분리 가능한 캡에 연결된 볼트 및 베어링을 통해 제거 가능한 뚜껑에 연결된 볼트의 캡형 단부를 포함할 수 있다.
제거 가능한 뚜껑이 필터 챔버에서 제 위치에 있고, 분리 가능한 캡이 필터 케이지 상에 그리고 필터 챔버에 제 위치에 있는 경우, 제거 가능한 뚜껑과 분리 가능한 캡은 상기 축 또는 이에 평행한 축에 동축으로 정렬될 수 있다. 즉, 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑의 중심을 통과하는 축은 이 위치에서 평행하고 일치할 수 있다. 선택적으로, 기계적 커플링은 축에서 제한적으로 회전을 허용할 수 있다. 즉, 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑은 커플링을 통해 상대적으로 이동하여 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑의 중심을 통과하는 축이 더 이상 평행하지 않도록 할 수 있다. 커플링은 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑의 축이 평행으로 복귀하도록 복원력을 제공하는 편향 수단을 포함할 수 있다.
커플링은 축에서 제한된 회전을 허용하기 위해 구형 베어링을 포함할 수 있다. 구형 베어링은 또한 전술한 바와 같이 축을 중심으로 한 상대 회전을 제공할 수도 있다. 대안적으로, 스핀들은 축을 벗어난 회전을 허용하도록 유연할 수 있으며, 스핀들은 복원력을 제공할 수도 있다.
필터 케이지가 제1 단부에서 구동 샤프트에 의해 회전하는 경우, 스핀들은 필터 케이지가 축에서 떨어져 회전하는 것을 방지하기 위해 제2 단부를 지지할 수 있다.
필터 케이지를 엔지니어링 재료로 만들 수 있다. 필터 케이지가 위의 필터 챔버에 대해 지정된 것과 동일한 엔지니어링 재료로 만들어질 수 있다.
필터 챔버가 원통이거나, 본 명세서에 전술된 바와 같이 원통에 근사하거나 원통을 포함하는 경우, 필터 케이지는, 필터 챔버의 측벽에 평행하게 정렬되고 축을 따라 바로 볼 때 필터 챔버 내에서 실질적으로 중심이 되는 축을 중심으로 회전할 수 있는데, 예를 들어, 축을 따라 바로 볼 때 필터 챔버 측벽과 필터 케이지가 동심이다.
필터 케이지가 회전할 수 있다. 필터 케이지가 필터 매체의 둘레에서 적어도 2 G, 적어도 5 G, 적어도 20 G, 적어도 40 G, 적어도 100 G, 적어도 175 G, 적어도 250 G, 적어도 325 G 또는 적어도 450 G의 G 힘으로 회전할 수 있다. 선택적으로 필터 케이지의 반경 가장 바깥쪽 부분에서 G 힘은 10,000 G, 2,000 G, 1,000 G 또는 500 G를 초과하지 않을 수 있다. 필터 케이지가 반지름이 r(㎝)이고, R(분당 회전 수(rpm))로 회전하며, 중력으로 인한 가속도 g로서 9.81 ㎨를 취하는 경우에,
필터 케이지의 분당 회전 수는 적어도 100, 적어도 800, 적어도 1000, 적어도 1200, 적어도 1400, 적어도 1800, 또는 적어도 2000일 수 있다. 필터 매체의 분당 회전 수는 선택적으로 10,000, 5000, 2500 또는 2100을 초과하지 않을 수 있다.
선택적으로, 필터 케이지가 개구부를 통해 필터 챔버로부터 제거될 수 있고, 여과된 미립자는 여과된 미립자가 붙어 있는 필터 케이지를 제거함으로써 필터 챔버로부터 추출될 수 있다. 선택적으로, 여과된 미립자는 축과 평행한 방향으로 개구부를 통해 제거될 수 있다.
따라서, 제2 단부 벽 내 개구부는 필터 케이지가 통과할 수 있도록 필터 케이지에 비해 크기가 충분히 클 수 있다. 필터 케이지를 필터 유닛으로부터 분리하여 필터 챔버로부터 제거할 수 있도록 할 수 있다. 선택적으로, 필터 케이지를 구동 샤프트로부터 분리할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 필터 케이지를 제거할 필요 없이 사용자가 제2 단부 벽의 개구부를 통해 필터 케이지의 내부에 접근할 수 있다.
필터 매체
본 발명에서 "필터 매체"라는 표현은 "하나 이상의 필터 매체"와 동일한 의미이다. 필터 매체는 다공성 물질을 포함할 수 있다. 필터 매체의 기공은 100 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하 또는 30 ㎛ 이하의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 이러한 기공 크기는 극세사를 제거하는 데 탁월한 효율성을 제공하는 동시에 너무 쉽게 막히지 않는 것으로 밝혀졌다. 선호도의 증가 순서대로, 하나 이상의 필터 매체에 있어서의 기공은 평균 기공 크기가 적어도 1 ㎛, 적어도 2 ㎛, 적어도 5 ㎛, 적어도 10 ㎛, 적어도 20 ㎛ 또는 적어도 30 ㎛이다. 전형적으로, 필터 매체는 평균 기공 크기가 10 내지 100 ㎛ 또는 20 내지 70 ㎛인 기공을 포함한다.
평균 기공 크기는 산술 평균 기공 크기일 수 있다. 기공 크기는 기공의 가장 큰 선형 크기로 간주할 수 있다. 원형 기공의 경우 이는 직경이 된다. 슬롯 형태를 취하는 기공의 경우 이는 슬롯의 길이가 된다.
평균은 적절한 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 설정하는 것이 바람직하다. 평균은 바람직하게는 적어도 100 개, 더 바람직하게는 적어도 1,000 개, 특히 적어도 10,000 개 기공의 평균이다.
필터 유닛에 존재하는 필터 매체의 수는 바람직하게는 100 개 이하, 더 바람직하게는 50 개 이하, 특히 20 개 이하, 가장 바람직하게는 10 개 이하이다. 필터 매체의 바람직한 개수는 1, 2, 3, 4, 6 및 8을 포함한다.
필터 매체는 메쉬, 천공 시트, 직물 또는 부직포 섬유 시트, 천 또는 펠트, 또는 다공성 물질, 또는 임의의 다른 공지된 여과 물질을 포함할 수 있다. 필터 매체가 메쉬를 포함하는 경우, 메쉬는 니트 메쉬를 포함하는 와이어 또는 실의 네트워크로 구성될 수 있다. 와이어 또는 실의 네트워크는 부직포 또는 직조 또는 복수의 섬유층으로 구성될 수 있다. 섬유층은 선택적으로, 각각의 층과 전형적으로 서로 다른 배향으로 평행하게 정렬된 둘 이상의 섬유층을 포함할 수 있다. 메쉬의 기공은 와이어 또는 실 사이의 서로 다른 간격으로 형성될 수 있다.
필터 매체가 천공 시트를 포함하는 경우, 기공은 천공일 수 있다. 천공 시트는 금속 또는 고분자 재료를 포함할 수 있으며, 재료는 펀칭, 천공, 절단, 슬릿 또는 재료에 천공을 도입하기 위해 알려진 방법으로 처리된다.
필터 매체가 다공성 물질을 포함하는 경우, 다공성 물질은 다공성 세라믹, 기공이 있는 층상 표면(예를 들어, 다공성 폴리머 멤브레인) 또는 본질적으로 다공성인 임의의 다른 물질일 수 있다.
하나 이상의 필터 매체는 평면형일 수 있고, 더 바람직하게는 하나 이상의 필터 매체는 곡선형이며, 가장 바람직하게는 하나 이상의 필터 매체는 필터 케이지의 측벽 또는 측벽들과 실질적으로 동일한 형상을 채택하도록 곡선형이다.
필터 케이지에 하나의 필터 매체가 존재하는 경우, 필터 매체는 원통형인 것이 바람직하다. 복수의 필터 매체가 필터 케이지 내에 있는 경우, 필터 매체는 필터 케이지 내에 배열될 때 대략 원통형 형상을 형성하도록 조합하여 작용하는 것이 바람직하다.
구동 샤프트
구동 샤프트는 필터 케이지의 회전을 구동하도록 구성되며, 전형적으로 구동 샤프트는 필터 챔버의 제1 단부 벽으로부터 필터 케이지까지 연장된다. 구동 샤프트는 필터 챔버의 제1 단부 벽을 통과할 수 있다. 시일은 구동 샤프트와 제1 단부 벽 사이에 위치할 수 있다.
구동 샤프트는 구동 수단에 대한 기계적 연결을 포함할 수 있다. 구동 수단에 대한 기계적 연결은 벨트를 통해 구동 수단에 연결되는 풀리, 구동 수단의 하나 이상의 기어에 연결되는 기어, 두 스프라켓 사이의 체인 또는 구동 수단에 대한 직접 연결부를 포함할 수 있다. 구동 수단이 모터인 경우, 직접 연결은 예를 들어 구동 샤프트가 모터의 회전자에 연결되거나 모터와 일체형으로 형성되는 것일 수 있다. 필터 유닛은 필터 챔버와 구동 샤프트 사이에 하나 이상의 회전 베어링 또는 부싱을 포함할 수 있다. 필터 유닛은 구동 수단에 대한 기계적 연결부에 인접한 구동 샤프트에 연결되는 하나 이상의 회전 베어링 또는 부싱을 포함할 수 있다. 특히, 필터 유닛은 구동 수단에 대한 기계적 연결부의 양쪽에 구동 샤프트에 연결되는 두 개의 회전 베어링 또는 부싱을 포함할 수 있다.
선택적으로, 구동 샤프트는 중공형일 수 있다. 공급 액체는 중공형 구동 샤프트의 중앙을 통과할 수 있다. 구동 샤프트는 제1 단부 벽을 통과할 수 있고, 유입구는 구동 샤프트의 중공 내 및 제1 단부 벽 내에 위치할 수 있다. 중공형 구동 샤프트는 필터 케이지의 제1 단부에 있는 애퍼처로 연장될 수도 있다. 중공형 구동 샤프트는 애퍼처를 통해 필터 케이지의 내부로 공급 액체를 공급할 수 있다.
중공형 구동 샤프트는 공급 액체 공급 파이프에 연결되어 중공형 구동 샤프트의 중앙에 공급 액체를 공급할 수도 있다. 공급 파이프와 구동 샤프트 사이에 시일이 존재할 수 있다. 공급 액체 공급 파이프는 처리 기계의 유출구에 연결되거나 유출구의 일부를 구성할 수 있다. 작동 중에 구동 샤프트가 회전할 수 있는 동안 공급 액체 공급 파이프는 고정되어 있을 수 있다. 공급 액체 공급 파이프와 구동 샤프트 사이의 연결부는 하우징으로 둘러싸여 있을 수 있다. 구동 샤프트와 하우징 사이에 하나 이상의 시일이 존재할 수 있다. 하우징은 공급 액체 공급 파이프와 구동 샤프트 사이로부터의 임의의 공급 액체 누출을 차단할 수 있다.
커플링
구동 샤프트는 필터 케이지에 영구적으로 연결될 수 있다. 대안적으로 구동 샤프트와 필터 케이지 사이에 분리 가능한 커플링이 포함될 수도 있다. 구동 샤프트와 필터 케이지의 분리 가능한 커플링은 구동 샤프트의 구동력을 필터 케이지로 전달하고 구동 샤프트와 필터 케이지의 분리를 허용하는 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 즉, 필터 케이지가 구동 샤프트로부터 분리될 수 있다. 특히, 구동 샤프트와 필터 케이지 각각은 정합 표면을 포함하고, 구동 샤프트가 필터 케이지에 분리 가능하게 연결되고 필터 케이지의 회전을 구동할 수 있다. 즉, 구동 샤프트는 구동 샤프트 상의 정합 표면(즉, 구동 샤프트 정합 표면)을 포함할 수 있고, 필터 케이지가 필터 케이지 상의 정합 표면(즉, 필터 케이지 정합 표면)을 포함할 수 있다. 구동 샤프트 정합 표면 및 필터 케이지 정합 표면은 분리 가능하도록, 그리고 그 사이에서 구동력을 전달하기 위해 협력하도록 구성될 수 있다.
구동 샤프트의 정합 표면 및 필터 케이지 상의 정합 표면은 상호적으로 형상화된 특징, 즉 하나 또는 양쪽의 정합 표면의 프로파일 또는 프로파일들, 그리고 다른 표면의 대응하는 상호적으로 형상화된 리세스 또는 리세스들을 포함할 수 있다. 상호적으로 형상화된 특징의 비제한적인 예에는 스플라인 및 그루브, 핀 및 슬롯, 정렬된 톱니 및 방사상으로 정렬된 계단형 면 등이 포함될 수 있다. 선택적으로, 구동 샤프트의 정합 표면 및/또는 필터 케이지의 정합 표면은 하나 이상의 스플라인을 포함한다.
구동 샤프트 상의 정합 표면과 필터 케이지 상의 정합 표면은 구동 샤프트가 한 회전 방향으로만 회전될 때 회전이 전달되도록 구성될 수 있다. 상호적으로 형상화된 특징부의 비제한적인 예에는 축의 반경 방향에 평행하게 정렬된 복수의 계단형 면과 원주 방향 주위로 계단형 면의 팁에 대해 증가하는 경사를 포함할 수 있다. 이 특징부는 제1 방향으로 회전할 때 계단식 면이 상호적 특징부의 상응하는 계단식 면에 밀려서 구동력을 전달할 수 있다. 제2 방향에서는 해당 경사로 인해 특징부가 서로 미끄러져 지나갈 수 있다(예를 들어, 회전식 래칫처럼 작동).
구동 샤프트는 구동 샤프트 정합 표면을 향해 넓어져 구동 샤프트의 나머지 부분과 구별되는 구동 샤프트 헤드를 제공할 수 있다. 헤드는 원뿔 또는 단부로 갈수록 좁아지는 다른 테이퍼 형상을 포함하거나 이에 근접할 수 있다. 헤드는 숄더 또는 플랜지 또는 다른 넓어진 부분을 포함할 수 있다. 구동 샤프트 헤드는 정합 표면을 수용하기 위해 더 넓은 면적을 제공할 수 있다.
구동 수단
필터 유닛은 구동 수단을 포함할 수 있다. 구동 수단은 모터, 선택적으로는 전기 모터를 포함할 수 있다. 전기 모터는 회전자를 포함할 수 있다. 모터는 환형 모터, 즉 회전자 중앙을 통과하는 개구부를 구비한 모터일 수 있다. 구동 샤프트는 회전자의 개구부를 통과하여 회전자에 연결될 수 있으므로, 모터는 구동 샤프트의 일부를 둘러싸고 구동 샤프트를 회전시키도록 작동할 수 있다. 따라서, 모터의 회전자는 축 및 구동 샤프트와 동심일 수 있다. 대안적으로, 모터가 축에서 멀리 떨어져 위치할 수도 있는데, 예를 들어, 모터의 회전자가 필터 챔버의 축과 평행하지만 일치하지 않는 축을 중심으로 회전할 수 있다.
임펠러
필터 유닛은 필터 케이지와 함께 회전하도록 구성된 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러는 필터 케이지와 함께 회전하여 필터 챔버 내의 공급 액체를 회전시킨다. 임펠러는 공급 액체를 필터 유닛을 통해 유출구 밖으로 펌핑하거나 구동하는 것을 보조할 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 필터 매체를 통해 공급 액체를 펌핑하거나 구동하는 것을 보조할 수 있다. 임펠러는 1 개 내지 10 개, 더 바람직하게는 3 개 내지 10 개, 특히 4 개, 5 개 또는 6 개의 임펠러 블레이드를 포함할 수 있다. 임펠러 블레이드는 필터 챔버에서 공급 액체를 회전시키는 데 적합한 임의의 형상을 취할 수 있다. 특히, 임펠러 블레이드는 축으로부터 반경 방향으로 정렬된 면을 포함할 수 있으므로, 회전할 때 이 면이 공급 액체로 밀려 필터 챔버 주위로 회전한다. 임펠러 블레이드는 선형일 수 있고, 필터 케이지의 길이를 따라 축에 평행하게 연장될 수 있거나, 축에 대해 비선형일 수 있다(예를 들어, 임펠러 블레이드는 축을 중심으로 나선형일 수 있음).
임펠러 블레이드는 필터 매체로부터 안쪽으로(예를 들어, 필터 케이지의 내부로) 방사형으로 배치될 수 있다. 임펠러 블레이드는 필터 케이지의 바깥쪽으로(예를 들어, 필터 케이지의 외부로) 방사형으로 배치될 수 있다.
임펠러는 필터 케이지의 내부 또는 외부로부터 제거할 수 있다. 대안적으로, 임펠러가 필터 케이지에 부착되거나 필터 케이지와 일체형으로 형성될 수 있다. 임펠러가 제거 가능한 경우, 임펠러는 다수의 연결된 임펠러 블레이드의 조립체로 구성될 수 있다. 따라서, 임펠러를 제거하면 모든 블레이드가 동시에 제거된다. 특히, 임펠러는 견고한 방사형 또는 원주형 요소로 상호 연결된 복수의 균등 간격의 선형 블레이드를 포함할 수 있다.
임펠러는 필터 케이지의 분리 가능한 캡 또는 제거 가능한 뚜껑에 기계적으로 연결될 수 있다. 분리 가능한 캡을 분리하여 당기거나, 선택적으로 필터 케이지로부터 제거 가능한 뚜껑을 당기면 필터 케이지로부터 임펠러를 빼낼 수 있다. 이는 임펠러의 제거 용이성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 임펠러는 필터 케이지가 필터 챔버에서 제 위치에 유지되는 동안에만 필터 케이지로부터 제거 가능할 수 있다. 대안적으로, 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 경우에 임펠러가 필터 케이지로부터 제거될 수 있다. 선택적으로는, 임펠러는 필터 케이지가 필터 챔버에서 제 위치에 있을 때와, 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거되었을 때 모두 제거될 수 있다.
추출 요소
필터 유닛은 여과된 미립자를 필터 케이지 밖으로 추출하기 위한 추출 요소를 포함할 수 있다. 추출 요소는 필터 케이지의 내부로부터 제거 가능한 요소를 포함하여 제2 단부 벽 내 개구부를 통해 필터 챔버로부터 미립자를 제거할 수 있다. 추출 요소는 필터 챔버로부터 미립자를 제거하기 위해 필터 케이지로부터 축 방향으로 인출되도록 조정될 수 있다. 추출 요소는 대략적으로 필터 케이지의 길이만큼 연장되는 세장형 부분을 포함할 수 있다. 추출 요소는 필터 매체와 접촉하기 위한 필터 매체 접촉부를 더 포함할 수 있다. 접촉부와 필터 매체의 접촉은 직접 접촉을 포함할 수 있으며, 또는 그들 사이에 작은 간격, 예를 들어 2 ㎜ 미만의 간격, 또는 1 ㎜ 미만 또는 0.5 ㎜ 미만 또는 0.1 ㎜ 미만의 간격을 포함할 수 있다. 필터 케이지의 제 위치에 있을 때, 필터 매체 접촉부는 세장형 부분의 단부에 부착될 수 있고, 필터 케이지의 제1 단부에 근접하여 부착될 수 있다. 필터 매체 접촉부는 유입구로부터 공급 액체가 통과할 수 있도록 하나 이상의 애퍼처를 포함할 수 있다. 추출 요소가 필터 케이지로부터 인출될 때, 필터 매체 접촉부는 필터 매체와 접촉하여 그 위에 축적된 임의의 미립자를 수집할 수 있다. 그 후, 수집된 미립자는 추출 요소 상의 필터 챔버로부터 추출될 수 있다. 필터 매체 접촉부는 필터 매체와 접촉하기 위한 스크레이퍼 요소를 포함할 수 있다. 스크레이퍼 요소는 고무 또는 다른 유연한 재료를 포함할 수 있으며, 필터 매체의 형상에 부합할 수 있다. 하나 이상의 필터 매체는 바람직하게는 견고하거나 필터 케이지에서 제 위치에 견고하게 고정된다.
추출 요소는 필터 케이지가 필터 챔버에서 제 위치에 유지되는 동안에만 필터 케이지로부터 제거할 수 있다. 대안적으로, 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 상태에서 추출 요소가 필터 케이지로부터 제거될 수 있다. 선택적으로는, 추출 요소는 필터 케이지가 필터 챔버에서 제 위치에 유지되는 동안 및 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 상태에서 필터 케이지로부터 제거될 수 있다.
추출 요소는 분리 가능한 캡 또는 제거 가능한 뚜껑에 대한 기계적 커플링을 포함할 수 있다. 분리 가능한 캡 또는 제거 가능한 뚜껑이 필터 유닛으로부터 분리/제거될 때, 추출 요소는 기계적 커플링을 통해 필터 케이지로부터 동시에 인출될 수 있다. 이는 추출 요소의 제거 용이성을 더욱 향상시킬 수 있다. 추출 요소는 임펠러에 부착되거나 임펠러에 통합될 수 있다. 즉, 임펠러는 필터 매체 접촉부를 포함할 수 있으며, 추출 요소로서 작동할 수 있다.
배기 및 이차 배수
유출구가 필터 챔버의 수직방향 최하부(즉, 저부)에 있는 경우, 여과된 공급 액체의 최대 체적이 중력에 의해 유출구 밖으로 배출될 수 있다. 따라서, 이 구성에서는 여과 후 필터 유닛에서 공급 액체가 완전히 배출될 수 있다. 그러나, 필터 챔버가 공급 액체로 채워지면 필터 챔버의 최상부에 공기가 축적될 수 있다. 필터 유닛은 공기를 제거하기 위해 필터 챔버의 수직방향 최상부에 배기 유출구를 포함할 수 있다. 배기 유출구는 필터 챔버에 공급 액체가 포함되어 있을 때 필터 챔버로부터 공기가 빠져나갈 수 있도록 작동 가능한 밸브를 포함할 수 있다. 밸브는 필터 챔버에 공급 액체를 처음 채우는 동안 또는 그 직후에 열릴 수 있다. 밸브는 필터 챔버에서 공기가 배출된 후에 닫힐 수 있다. 밸브는 플로트 밸브 또는 밸브를 작동하기 위한 부력 요소를 포함하는 임의의 밸브를 포함할 수 있다. 밸브는 액체 센서에 의해 액체가 감지되면 닫히거나 미리 정해진 시간이 지나면 밸브가 여과 내내 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 배기 유출구는 폐수 배수구 또는 필터 챔버의 유출구에 연결될 수 있으므로 배기 유출구를 통과하는 모든 액체는 폐수 배수구로 되돌아갈 수 있다.
유출구가 필터 챔버의 수직방향 최상부(즉, 최상단)에 있는 경우, 공기는 유출구를 통해 필터 챔버를 빠져나갈 수 있다. 그러나, 여과 후 여과된 공급 액체의 체적이 중력을 통해 유출구 밖으로 배출되지 않고 필터에 유지될 수 있다. 필터 챔버는 필터 챔버의 수직방향 최하부(즉, 바닥부)에 이차 배수 유출구를 더 포함할 수 있다. 이차 배수 유출구는 공급 액체의 공급이 중단될 때 필터 챔버로부터 여과된 잔류 공급 액체를 배출하도록 작동될 수 있다. 이차 배수 유출구는 밸브를 포함할 수 있다. 밸브는 여과 중에 닫힌 상태로 유지될 수 있으며, 여과 후 여과된 잔류 공급 액체를 배출하기 위해 개방될 수 있다. 이차 배수 유출구는 필터 챔버의 유출구 또는 폐수 배수구에 연결될 수 있다.
필터 챔버의 수직방향 최상부 또는 최하부는 필터 유닛이 사용 중일 때 수직 방향에 대해 필터 챔버의 최상단 또는 최하단 영역에 있는 필터 챔버의 일부를 지칭할 수 있다. 필터 유닛이 사용 중일 때, 필터 유닛은 전형적으로 축이 수평 방향으로 정렬되도록 배향된다. 필터 챔버의 수직방향 최상부는 전형적으로 필터 챔버에서 공기가 축적될 수 있는 영역이고, 필터 챔버의 수직방향 최하부는 중력의 영향을 받아 물이 가장 먼저 축적될 수 있는 영역일 수 있다.
작동
필터 유닛은 원심 필터로서 작동하거나 원심력을 사용하여 미립자가 포함된 공급 액체로부터 미립자를 여과하도록 작동할 수 있다. 원심 필터로 작동하거나 원심력을 사용하여 미립자를 여과하기 위해 작동할 수 있는 필터 유닛은 공급 액체를 회전시켜 공급 액체가 필터 매체를 통과하도록 할 수 있다. 선택적으로는, 공급 액체의 회전은 필터 유닛을 통해 공급 액체를 펌핑할 수도 있다.
선호도 증가 순서대로, 필터 유닛은 임의의 비우기 또는 세척을 요구하기 전에 적어도 2 회, 적어도 5 회, 적어도 10 회, 적어도 15 회, 적어도 20 회, 적어도 30 회, 적어도 50 회 및 적어도 100 회의 직물 처리 사이클에서 공급 액체를 여과할 수 있다. 세척의 필요성은 유속이 초기 유속의 50 ％ 미만으로 떨어지는 경우, 또는 더 바람직하게는 유속의 급격한 감소가 나타나는 경우에 설정될 수 있다.
전형적으로, 미립자는 여과된 공급 액체가 필터 챔버로부터 배출될 때에(만) 필터 챔버로부터 제거될 수 있다. 선택적으로는, 필터 공급 액체가 필터 챔버의 제2 단부 벽에 있는 개구부의 가장 낮은 지점 밑으로 배출된 경우에만 필터 챔버로부터 미립자를 제거할 수 있다.
필터 유닛은 여과된 미립자가 탈수된 상태일 때 필터 챔버로부터 여과된 미립자를 추출하도록 작동할 수 있다. 탈수된 상태는 필터 잔류물의 수분 함량이 필터 잔류물이 비유동성 상태가 될 때까지 현탁액 또는 잉여 수분으로부터 감소된 필터 잔류물을 포함하는 미립자를 포함할 수 있다. 비유동 상태는 필터 잔류물이 액체에 비해 고형물의 양이 많은 상태, 즉 잔류물이 슬러리, 페이스트 유사 또는 습한 입자상 물질 또는 상당히 건조한 입자상 물질과 유사한 상태로 간주될 수 있다. 액체 대비 고형물의 양이 많다는 것은 고형물 질량 기준 적어도 50 ％, 고형물 질량 기준 적어도 75 ％ 또는 고형물 질량 기준 적어도 90 ％, 선택적으로 고형물 질량 기준 최대 98 ％ 또는 고형물 질량 기준 최대 100 ％를 포함하는 필터 잔류물로 간주될 수 있다. 탈수된 필터 잔류물은 선택적으로는, 필터 잔류물이 위에 정의된 바와 같이 액체에 비해 다량의 고체를 포함할 때까지 수분 함량이 감소된 필터 잔류물을 포함할 수 있다. 탈수된 미립자는 필터 케이지 내 필터 챔버 또는 추출 요소로부터 제거될 수 있다.
필터 유닛은 원심력을 사용하여 여과된 미립자를 탈수하도록 작동할 수 있다. 즉, 여과 후 필터 챔버로부터 물을 배출하고, 필터 케이지를 회전시켜 미립자를 포함하는 필터 잔류물로부터 물을 제거할 수 있다. 위에서 정의한 탈수 상태에 도달할 때까지 회전을 계속할 수 있다. 선택적으로는, 여과된 미립자를 탈수하기 위한 회전은 여과 동안 회전보다 더 높은 G 힘으로 이루어질 수 있다. 선택적으로는, 탈수를 위해 작동 가능한 필터는 분당 적어도 1,000 회 또는 적어도 1,200 회 또는 적어도 1,400 회 또는 적어도 1,800 회 또는 적어도 2,000 회 또는 적어도 5,000 회 또는 적어도 10,000 회 회전 가능한 필터 케이지를 포함할 수 있다.
공급 액체
공급 액체는 직물 처리 장치로부터의 액체 유출물일 수 있다. 바람직하게는, 공급 액체는 페이스트, 슬러지 또는 반고체 형태가 아니다. 공급 액체는 바람직하게는 수성 액체이다. 공급 액체가 물 이외의 액체를 포함하는 경우, 이러한 액체는 알코올, 케톤, 에테르, 고리형 아미드 등일 수 있다. 바람직하게는, 공급 액체는 적어도 50 wt％, 더 바람직하게는 적어도 80 wt％, 특히 적어도 90 wt％의 물을 포함한다.
공급 액체는 미립자를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "미립자"라는 용어는 가장 긴 선형 치수가 1 ㎜ 미만, 또는 0.5 ㎜ 미만 또는 0.1 ㎜ 미만인 임의의 미립자 물질을 지칭할 수 있다. 미립자는 가장 긴 선형 치수가 1 ㎛ 이상일 수 있다. 가장 긴 선형 치수는 적절한 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 측정할 수 있다. 미립자는 직물, 특히 직물의 섬유 및 필라멘트에서 유래한 미립자 일 수 있으며, 특히 극세사 일 수 있다.
공급 액체는 또한 더 큰 입자, 예를 들어 1 ㎜보다 큰 치수를 갖는 입자를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 "고체 물질"이라는 용어는 미립자 및 선택적으로는 공급 액체 내 더 큰 입자를 지칭할 수 있다.
공급 액체는 필터 유닛으로 유입되기 전에 (고체 물질과 액체의 총 질량의 백분율로) 30 wt％ 미만 또는 20 wt％ 미만 또는 10 wt％ 미만의 고체 물질을 포함할 수 있다. 공급 액체는 (고체 물질과 액체의 총 질량 대비 백분율로) 적어도 0.001 wt％ 또는 적어도 0.01 wt％ 또는 적어도 0.1 wt％의 고체 물질을 포함할 수 있다.
공급 액체는 (고체 물질과 액체의 총 질량의 백분율로) 약 0.01 wt％ 내지 약 5 wt％의 고체 물질 또는 약 0.1 wt％ 내지 약 3.5 wt％의 고체 물질을 포함할 수 있다.
필터 유닛의 유입구는 직물 처리 장치의 유출구에 연결될 수 있다. 직물 처리 장치로부터의 공급 액체는 폐수 공급일 수 있다. "폐수 공급"이란 용어는 바람직하게는 직물 처리 장치의 사이클, 예를 들어 세척 사이클로부터의 폐수에서 유래하는 공급 액체를 지칭한다.
대안적으로, 공급 액체는 직물 처리 장치의 연마 공급일 수 있다. "연마 공급"이란, 바람직하게는 직물 처리 사이클의 일부 동안 직물 처리 장치에 존재하는 액체를 의미한다. 일반적으로 연마 공급은 필터 장치와 직물 처리 장치 사이에서 재활용된다.
극세사
미립자는 극세사일 수 있거나 극세사를 포함할 수 있다. 특히, 제1 양태의 필터 유닛은 극세사를 포함하는 공급 액체로부터 극세사를 여과할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "극세사"라는 용어는 바람직하게는 가장 긴 선형 치수가 1 ㎜ 미만인 극세사를 의미한다. 바람직하게는, 선호도 증가 순서대로, 극세사는 가장 긴 선형 치수가 500 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하 또는 100 ㎛ 이하이다.
극세사라는 용어는 추가적으로 또는 대안적으로 직경이 10 마이크로미터 미만인 섬유를 의미할 수 있다.
가장 긴 선형 치수 및 직경은 적절한 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 측정할 수 있다. 바람직하게는, 극세사의 가장 긴 선형 치수 및/또는 직경은 평균값이다. 평균은 산술 평균이 바람직하다. 산술 평균은 적어도 100 개, 더 바람직하게는 적어도 1,000 개, 특히 적어도 10,000 개의 극세사를 측정하여 설정하는 것이 바람직하다.
극세사는 합성 물질, 반합성 물질 또는 천연 물질 또는 이들의 혼합물일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 합성 물질을 포함하는 극세사에는 폴리아미드, 폴리에스테르 및 아크릴에서 유래한 것이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 천연 물질을 포함하는 극세사에는 양모, 면 및 실크, 특히 셀룰로오스를 포함하는 것이 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
효율, 유량 및 여과된 공급 액체
여과된 공급 액체는 필터 매체를 통과한 공급 액체를 의미할 수 있다. 여과된 공급 액체는 여과에 의해 일정 비율의 미립자가 제거된 공급 액체이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "효율"이라는 용어는 공급 액체로부터 제거된 질량 기준 미립자의 비율을 의미할 수 있다.
본 명세서에 개시된 필터 유닛, 직물 처리 장치, 방법 및 용도는 선호도 증가 순서로, 원래 공급 액체에 존재하는 모든 미립자에 대해 건조 질량 기준으로 적어도 70 ％, 적어도 80 ％, 적어도 90 ％, 적어도 95 ％ 및 적어도 99 ％를 제거할 수 있다.
효율은 모든 공급 액체를 여과하여 설정할 수 있다. 효율은 다양한 유형의 미립자에 대해 측정할 수 있다. 바람직하게는, 효율은 먼저 1 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 필터 가방을 사용하여 수집된 모든 처리 사이클로부터 모든 미립자를 포집하고 건조 중량을 측정하여 설정된다. 건조 질량(Wtotav)은 일반적으로 평균이다. Wtot 자체는 Wf1 - Wⅰ1로 주어지며, 여기서 Wf1은 1 마이크로미터 필터 가방의 최종 건조 중량에 수집된 건조 미립자를 더한 값이고, Wⅰ1은 여과 전 초기 필터 가방의 건조 중량이다. Wtotav는 단순히 Wtot 값의 평균으로, 전형적으로 3 × Wtot 값의 평균이다.
비슷한 방식으로, 두 번째로 필터 유닛을 통과한 소량의 미립자는 필터 유닛을 빠져나온 후 1 마이크로미터 필터 가방에 수집된 것과 같은 공급 액체 내 미립자 건조 중량을 포착하고 측정하여 설정할 수 있다. 필터 유닛을 통과한 미립자의 건조 질량은 Wnc이며, 이 값 자체는 Wf2 - Wⅰ2로 계산되는데, 여기서 Wf2는 1 마이크로미터 필터 가방의 최종 건조 중량에 수집된 건조 미립자를 더한 값이고, Wⅰ2는 여과 전 초기 필터 가방의 건조 중량이다.
그러면 효율은 (Wtotav-Wnc)/Wtotav × 100으로 주어진다.
필터 가방 및 여과된 미립자의 건조는 섭씨 50 도의 온도에서 적어도 12 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
필터 유닛을 통과하는 공급의 유량은 선호도 증가 순서로 적어도 1 리터/분, 적어도 2 리터/분, 적어도 3 리터/분, 적어도 4 리터/분, 적어도 5 리터/분, 적어도 6 리터/분, 적어도 7 리터/분, 적어도 8 리터/분, 적어도 9 리터/분, 적어도 10 리터/분, 적어도 15 리터/분, 적어도 20 리터/분, 적어도 25 리터/분, 적어도 30 리터/분, 적어도 35 리터/분 또는 적어도 40 리터/분이다.
전형적으로 유속은 분당 1000 리터, 분당 500 리터, 분당 100 리터 또는 분당 50 리터 이하이다.
선호도 증가 순서로, 필터 유닛의 용량은 적어도 100 ㎖, 적어도 250 ㎖, 적어도 500 ㎖, 적어도 750 ㎖, 적어도 1,000 ㎖ 또는 적어도 2,000 ㎖이다.
전형적으로, 필터 유닛의 용량은 20,000 ㎖ 이하, 10,000 ㎖ 이하, 5,000 ㎖ 이하, 3,000 ㎖ 이하, 2,000 ㎖ 이하 또는 1,000 ㎖ 이하이다.
용량은 전형적으로 필터 챔버에 가득 찰 때까지 물을 채워서 측정한다. 이는 전형적으로 섭씨 20 도의 물로 이루어진다.
선호도 증가 순서로, 유량을 리터/분으로 표시하고 용량을 리터로 표시할 때, 유량:용량의 비율은 적어도 0.5:1, 적어도 1:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 적어도 7:1, 적어도 10:1, 적어도 15:1, 적어도 20:1 또는 적어도 25:1이다.
유량: 용량의 비율은 전형적으로 1000:1 이하, 더 전형적으로 500:1 이하 또는 100:1 이하이다.
직물 처리 장치
제2 양태에 따르면,
사용자가 접근할 수 있는 전면과 전면 내 도어를 포함하는 하우징;
하우징 내에 위치하는 제1 양태에 따른 필터 유닛;
하우징 내에 포함되고, 하우징의 전면의 도어와 정렬되는 개방 단부 및 내부 체적을 포함하는 드럼
을 포함하는 직물 처리 장치가 제공된다.
직물 처리 장치는 직물을 처리하기에 적합한 임의의 장치일 수 있다. 특히, 직물 처리 장치는 직물을 세척하는 데 적합할 수 있다. 특히, 직물은 천연 섬유(예를 들어, 셀룰로오스 함유 섬유), 합성 섬유(예를 들어, 폴리에스테르) 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 조합을 포함할 수 있다. 섬유는 직조 섬유를 포함할 수 있다. 특히, 섬유는 의류를 포함할 수 있다.
직물 처리 장치는 액체를 포함하는 처리 제제로 섬유를 세척하기 위해 조정될 수 있으며, 드럼은 섬유 및 처리 제제를 회전시키는 데 적합할 수 있다. 직물 처리 장치는 제1 양태에 따라 필터 유닛 및 드럼을 회전시키기 위한 구동 유닛을 포함할 수 있다. 특히, 직물 처리 장치는 세탁기일 수 있다.
직물 처리 장치는 하우징의 전면에 위치한 세제 서랍을 포함할 수 있다. 세제 서랍은 폐쇄형 구성과 개방형 구성 사이에서 이동 가능할 수 있다. 개방형 구성에서, 사용자는 섬유 세정제(예를 들어, 세제)를 추가할 수 있다. 필터 유닛은 세제 서랍 뒤에 위치할 수 있다. 세제 서랍이 개방형 구성일 때 사용자는 세제 서랍을 통해 필터 유닛의 제2 단부 벽에 있는 개구부 및 제거 가능한 뚜껑에 접근할 수 있다.
세제 서랍은 제거 가능한 뚜껑에 기계적으로 연결될 수 있다. 세제 서랍을 열면 제거 가능한 뚜껑이 필터 챔버로부터 분리될 수 있다. 마찬가지로, 세제 서랍을 닫으면 제거 가능한 뚜껑이 필터 챔버를 다시 닫을 수도 있다. 이러한 실시예에서, 필터 케이지 또는 추출 요소는 제거 가능한 뚜껑을 통해 세제 서랍에 결합될 수 있다. 따라서, 세제 서랍이 열리면, 실시예에 따라 추출 요소 또는 필터 케이지를 통해 필터 챔버로부터 미립자가 추출될 수 있다. 마찬가지로, 세제 서랍이 닫히면, 추출 요소 또는 필터 케이지가 필터 챔버로 복귀되거나 개구부에서 제거 가능한 뚜껑이 교체될 수 있다.
대안적으로, 개구부 및 제거 가능한 뚜껑은 사용자가 접근할 수 있도록 하우징의 전면에서 직접 접근할 수 있거나, 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이 하우징의 플랩 또는 패널에 의해 덮일 수 있다.
필터 유닛의 유입구는 직물 처리 장치에 연결되어 공급 액체가 직물 처리 장치의 처리 사이클에서 나오도록 할 수 있다. 직물 처리 장치가 세탁기인 경우, 공급 액체는 세탁 사이클에서 나오는 폐수일 수 있다.
필터 유닛의 유출구는 직물 처리 장치의 배수구에 연결될 수 있다. 직물 처리 장치의 배수구는 폐수 배수구(예를 들어, 하수도 시스템에의 연결부)에 연결될 수 있다.
직물 처리 기계는 의류 또는 의류 생산에 사용되는 직물에 착색(예를 들어, 염색), 스톤 워싱, 연마 및 표면 처리를 적용하는 데 적합한 기계를 포함할 수 있다. 직물 처리 기계는 임의의 주어진 시간에 15 ㎏ 또는 25 ㎏ 또는 50 ㎏ 또는 100 ㎏ 또는 500 ㎏ 이하의 건조 섬유를 처리할 수 있는 용량을 가져야 한다. 직물 처리 기계의 드럼 용량은 최대 100 L, 500 L, 1000 L 또는 5000 L일 수 있다.
직물 처리 기계는 가정용 세탁기 또는 상업용 세탁기일 수 있는 세탁기일 수 있다. 가정용 세탁기는 임의의 주어진 시간에 건조 직물을 15 ㎏ 이하로 세탁할 수 있는 용량을 가질 수 있다. 전형적으로, 가정용 세탁기는 전면 로딩 세탁기 또는 탑 로딩 세탁기이다. 전면 로딩 세탁기 또는 탑 로딩 세탁기에서, 전면은 도어를 포함하는 면이다. 따라서, 탑 로딩 세탁기에서는 전면이 최상부면이다. 일반적으로 가정용 세탁기는 대략 폭이 60 ㎝, 깊이가 약 60 ㎝, 높이가 대략 85 ㎝이다. 가정용 세탁기의 드럼 용량은 바람직하게는 적어도 1 리터, 더 바람직하게는 적어도 10 리터, 바람직하게는 150 리터 이하 또는 120 리터 이하이다.
상업용 세탁기는 임의의 주어진 시간에 세탁할 수 있는 건조 섬유의 용량이 15 ㎏을 초과할 수 있다. 직물 처리 장치의 드럼은 120 리터 초과, 150 리터 초과, 200 리터 초과, 400 리터 초과, 900 리터 초과 또는 1400 리터 초과의 용량을 가질 수 있다. 이렇게 큰 크기의 드럼은 특히 상업용 또는 산업용 적용예에 적합하다. 드럼은 용량에 상한을 가질 수 있으며, 바람직하게는 드럼의 용량이 20,000 리터 이하 또는 10,000 리터 이하이다.
직물 처리 장치는 또한 구동 유닛을 포함할 수 있다. 구동 유닛은 직물 처리 장치의 드럼을 회전시키도록 작동 가능하다. 드럼을 회전시키기 위한 구동 유닛은 모터일 수 있으며, 바람직하게는 전기 모터일 수 있다.
처리 제제의 액체는 위에서 공급 액체에 대해 설명된 바와 같을 수 있다. 액체는 염료, 안료, 계면활성제, 효소, 산, 염기, 완충제, 산화제, 빌더, 살생물제 및 얼룩 방지제에서 선택된 하나 이상의 처리 첨가제를 포함할 수 있다.
직물 처리 장치는 바람직하게는 제1 양태에 따라 필터 유닛에 전기적으로 연결된다. 직물 처리 장치는 바람직하게는 제1 양태에 따라 필터 유닛에 연결되는 제어기 유닛을 포함할 수 있다.
직물 처리 장치의 제어기는 프로세서에 의해 작동될 때 필터 유닛에 연결되거나 필터 유닛의 일부로 구성된 구동 수단을 작동시키는 프로그램이 적재된 메모리를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 밸브는 제어기에 의해 작동될 수 있다. 작동되는 밸브는 유입구, 유출구, 이차 배수 유출구 또는 배기 유출구(즉, 배기 밸브)와 관련된 밸브일 수 있다. 이러한 방식으로, 필터 유닛의 작동은 직물 처리 장치의 직접 제어하에 있을 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 필터 유닛은 제어기를 포함할 수 있다. 필터 유닛의 제어기는 직물 처리 장치의 제어기의 동작과 관련된 정보를 감지하거나 송신 받을 수 있으며, 필터 유닛의 제어기는 프로세서에 의해 작동될 때 필터 유닛에 연결되거나 필터 유닛의 일부로 구성된 구동 수단 및/또는 필터 유닛과 연관된 밸브를 제어하는 프로그램이 적재된 메모리를 가지고 있다. 이러한 방식으로 필터 유닛은 직물 처리 장치의 직접적인 제어하에 있지 않지만 대신 직물 처리 장치가 수행하는 작업에 대한 "지식"을 가지고 있으며 그에 따라 대응할 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛의 제어기는 직물 처리 장치의 폐기물 밸브가 열렸거나, 그리고/또는 폐기물 펌프가 활성화되었음을 감지하고, 필터 유닛의 구동 수단에 전원을 공급하거나, 그리고/또는 배기 밸브를 작동하여 필터 유닛으로 여과를 시작하도록 응답할 수 있다. 제어기의 메모리는 필터 유닛의 일부로 구성되거나 무선 통신을 통해 접근할 수 있다.
필터 유닛 및/또는 직물 처리 장치는 센서(예를 들어, 직물 처리 장치의 배수 유출구 또는 필터 챔버에 있는 압력 또는 액체 센서 및/또는 필터 유닛으로 전달되는 폐수의 양을 결정하는 센서)를 포함할 수 있다. 필터 유닛 또는 직물 처리 장치의 제어기는 이러한 센서로부터의 입력에 기초하여 필터 유닛을 자동으로 작동하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터 유닛 또는 직물 처리 장치의 제어기는 세탁 사이클과 관련된 조건이 확인된 후(예를 들어, 세탁 사이클의 완료)에 필터 유닛을 작동하도록 구성될 수 있다.
직물 처리 장치는, 드럼이 회전 가능하게 장착되는 통―드럼은 측벽을 가지며, 상기 측벽은 상기 처리 제제가 드럼을 빠져나가도록 구성되는 하나 이상의 애퍼처를 포함함―; 상기 드럼 아래에 위치하고, 선택적으로는 통 내부 또는 통 아래에 위치하며, 드럼을 빠져나가는 상기 처리 제제를 수집하도록 구성되는 수집기; 본 명세서에 개시된 필터 유닛; 및 수집기와 필터 유닛의 유입구 사이의 제1 유동 경로를 포함할 수 있다.
필터 유닛의 유출구는 드럼에 유동적으로 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 필터 유닛을 통과한 액체가 드럼으로 되돌아갈 수 있다. 필터 유닛의 유출구는 배수구에 유동적으로 연결될 수 있다. 선택적으로는, 필터 유닛의 유출구는 배수구 및 드럼에 유동적으로 연결될 수 있다. 선택적으로는, 직물 처리 장치는 필터 유닛의 유출구를 통해 배출되는 액체 여과액이 선택적으로는 드럼으로 재순환되거나 배수구로 보내지도록 구성된 제어 밸브를 포함한다.
직물 처리 장치는 상기 수집기로부터 상기 드럼으로 처리 제제를 재순환하기 위한 재순환 수단을 더 포함할 수 있으며, 필터 유닛은 재순환 수단 내에 구성된다. 이러한 방식으로, 필터 유닛은 수집기로부터 드럼으로 재순환하는 동안 처리 제제를 여과한다. 전형적으로, 재순환 수단은 수집기와 드럼을 연결하는 펌프 및 덕트로 구성된다.
직물 처리 장치는 본 발명의 제1 양태에 따르지 않는 제2 필터 또는 처리 제제가 필터 유닛의 유입구에 들어가기 전에 제2 필터를 통과하도록 배치된 트랩을 포함할 수 있다. 제2 필터 또는 트랩은 세탁물을 세탁할 때 주머니에서 동전, 돌 또는 기타 물품과 같이 큰 조각이나 고체 물질의 물품이 필터로 유입되는 것을 방지하기 위한 거친 필터(예를 들어, 동전 트랩)일 수 있다.
용도
제3 양태에 따르면, 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 제1 양태의 필터 유닛 또는 제2 양태의 직물 처리 장치의 용도가 제공된다.
제3 양태에 따른 직물 처리 장치의 용도는 직물의 처리를 포함할 수 있다. 특히, 직물은 합성 함유 직물 및/또는 면 또는 폴리코튼과 같은 셀룰로오스 함유 직물의 처리를 포함할 수 있다. 직물 처리 장치는 제2 양태하에서 설명된 바와 같을 수 있다.
용도는 제4 양태의 방법에 따라 수행될 수 있다.
방법
제4 양태에 따르면, 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하는 방법으로서,
제1 양태에 따른 필터 유닛을 제공하는 단계,
제1 단부 벽에서의 유입구를 통해 미립자를 포함하는 공급 액체를 공급하는 단계;
구동 샤프트를 회전시켜 필터 케이지를 회전시키는 단계;
여과된 공급 액체를 상기 유출구 밖으로 이동시키는 단계; 및
구동 유닛 및 유입구로의 공급 액체의 공급을 중단하는 단계
를 포함하는 미립자 여과 방법이 제공된다.
이 방법은 공급 액체의 공급을 중단한 후 구동 유닛을 작동하여 필터 케이지를 회전시킴으로써 여과된 미립자를 탈수하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 제2 단부 벽의 개구부를 통해 필터 챔버로부터 여과된 미립자를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로는, 추출하는 단계는 여과된 미립자가 붙어 있는 필터 케이지를 제2 단부 벽 내 개구부를 통해 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로는, 추출하는 단계는 여과된 미립자가 붙어 있는 필터 케이지를 제2 단부 벽 내 개구부를 통해 제거하는 단계 및 필터 케이지로부터 추출 요소를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 추출하는 단계는 제2 단부 벽 내 개구부를 통해 필터 케이지 및 필터 챔버로부터 추출 요소를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로는, 공급 액체는 직물 처리 장치로부터 공급될 수 있다. 직물 처리 장치는 선택적으로는 제2 양태에 따른 임의의 직물 처리 장치일 수 있다. 또한, 공급 액체는 제1 양태 또는 제2 양태하에서 설명된 임의의 공급 액체일 수 있다. 특히, 본 방법의 직물 처리 장치는 세탁기일 수 있다. 필터 유닛은 직물 처리 장치의 하우징 내에 포함될 수 있다. 하우징은 세제 서랍이 위치한 전면을 포함할 수 있고, 세제 서랍은 개방형 구성과 폐쇄형 구성 사이에서 이동 가능하고, 필터 유닛은 세제 서랍 뒤에 위치한다.
선택적으로, 직물 처리 장치는 하나 이상의 셀룰로오스 함유 의류를 처리할 수 있다. 따라서, 공급 액체는 셀룰로오스 극세사 및 처리로부터의 유출물을 포함할 수 있다. 전형적으로는, 미립자는 극세사이거나 극세사를 포함한다.
선택적으로는, 추출은 먼저 세제 서랍을 개방형 구성으로 이동하시는 단계를 포함할 수 있다.
유입구를 통해 미립자를 포함하는 공급 액체를 공급하는 단계는 먼저 필터 챔버를 공급 액체로 채워 필터 챔버를 프라이밍하는 단계를 포함할 수 있다. 프라이밍은 처리 기계의 펌프를 작동하여 공급 액체를 필터 유닛으로 펌핑하는 것을 포함할 수 있다. 프라이밍은 필터 챔버로부터 공기를 제거하기 위해 배기 유출구를 작동하는 것을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 챔버가 프라이밍된 후 구동 샤프트가 회전하여 여과를 시작할 수 있다.
선택적으로는, 필터 케이지의 회전과 유입구로의 공급 액체 공급을 중단한 후, 이차 배수 유출구로 연결되는 밸브를 열어 필터 챔버로부터 여과된 잔류 공급 액체를 배출할 수 있다.
유입구로의 공급 액체 공급 중단은 필터 유닛의 상류측 밸브를 닫거나 유입구에 공급 액체를 공급하는 펌프의 작동을 중단하는 것을 포함할 수 있다.
필터 케이지의 회전 중단은 구동 유닛의 작동 중단을 포함할 수 있다.
탈수는 필터 케이지를 회전시켜 하나 이상의 필터 매체에 있는 미립자로부터 물을 원심 분리하여 제거하는 것을 포함할 수 있다. 탈수를 위한 회전은 선택적으로는 여과 동안 회전보다 더 높은 G 힘으로 수행될 수 있다.
유입구에 공급 액체를 공급하는 것은 직물 처리 장치의 단일 처리 사이클에서 이루어질 수 있다. 단일 처리 사이클의 공급 액체는 하나의 연속 스트림으로 공급될 수 있으며, 또는 단일 처리 사이클의 공급 액체의 공급이 간헐적으로 공급될 수 있다.
제4 양태의 방법은 특히 극세사이거나 극세사를 포함하는 미립자를 여과하는 데 적합할 수 있다. 특히, 제1 양태 및 제2 양태하에서 정의된 것과 같은 극세사.
제4 양태의 방법에서 여과된 미립자는 액체 매질에서 처리된 직물로부터 유래할 수 있다.
직물 처리 장치에 의해 수행되는 처리에는 세탁, 착색(특히 염색 및 착색), 마모, 노화, 연화, 헹굼, 표백, 살균, 탈색 및 디필링(depilling) 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 이 방법은 특히 전술한 바와 같이 직물 처리 장치에서 발생하는 폐수인 공급 액체를 여과하는 데 적합하다. 바람직하게는, 직물 처리 장치는 드럼에서 하나 이상의 직물과 액체 매질을 회전(특히 텀블링)시키는 데 사용된다. 폐수에 포함된 섬유 중 적어도 일부는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 합성 섬유의 예에는 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴, 아크릴로니트릴 등이 포함된다.
공급 액체는 필터 유닛을 통과할 때 5 내지 95 ℃, 더 바람직하게는 5 내지 70 ℃, 특히 10 내지 60 ℃의 온도에 있을 수 있다.
선호도 증가 순서로, 제1 양태에 따른 필터 유닛 또는 제2 양태에 따른 직물 처리 장치는 막히거나 세척이 요구되기 전에 적어도 2 회, 3 회, 4 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 50 회 및 100 회 처리 사이클의 폐수 공급을 여과할 수 있다.
선호도 증가 순서로, 제1 양태에 따른 필터 유닛 또는 제2 양태에 따른 직물 처리 장치는 막히거나 세척이 요구되기 전에 총 체적이 적어도 10, 50, 100, 500, 1000, 5000 및 10,000 리터인 공급을 여과할 수 있다.
필터 유닛은 폐수가 필터 유닛을 한 번(및 단 한 번만) 통과하도록 작동할 수 있다. 이 방법 또는 작동은 비교적 빠르다. 대안적으로, 필터 유닛은 일 회의 처리 사이클의 공급이 필터 유닛을 한 번 이상 순환하도록 작동할 수도 있다. 이 작동 방법은 필요한 여과 시간이 더 길 수 있지만 특히 우수한 여과 효율을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 공급은 필터 유닛을 적어도 1, 2, 3, 4 및 5 회 순환한다. 바람직하게는, 공급 액체는 필터 유닛을 100 회 이하로 순환한다. 공급 액체의 여과 사이클 횟수는 처리 사이클에서 필터 유닛을 통과한 액체의 총 체적을 처리 사이클에 사용된 신선한 액체의 체적으로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 예를 들어, 세척 사이클에 20 리터의 신선한 액체가 사용되고, 40 리터가 필터 유닛을 통과하는 경우, 필터 유닛은 두 사이클을 여과한 것이다.
전술한 특징, 선호도 및 실시예는 조합이 허용되는 경우, 도면 각각에 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 개시의 양태는 이하의 도면을 참조하여 추가로 설명된다.
도 1은 본 개시에 따른 필터 유닛의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 2a는 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 필터 유닛의 단면도를 도시한다.
도 2c는 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 상태에서의 도 2a 및 도 2b의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2d는 임펠러가 필터 케이지로부터 제거된 상태에서의 도 2c의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2e는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 구동 샤프트의 등척도를 도시한다.
도 2f는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 필터 케이지와 함께 도 2e의 구동 샤프트의 등척도를 도시한다.
도 2g는 임펠러 및 필터 매체를 제외한 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 필터 케이지의 등척도를 도시한다.
도 2h는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 임펠러의 등척도를 도시한다.
도 2i는 세제 서랍이 폐쇄형 구성에 있을 때 세제 서랍에서의 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2j는 세제 서랍이 개방형 구성에 있을 때 세제 서랍에서의 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 필터 유닛의 단면도를 도시한다.
도 2c는 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거된 상태에서의 도 2a 및 도 2b의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2d는 임펠러가 필터 케이지로부터 제거된 상태에서의 도 2c의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2e는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 구동 샤프트의 등척도를 도시한다.
도 2f는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 필터 케이지와 함께 도 2e의 구동 샤프트의 등척도를 도시한다.
도 2g는 임펠러 및 필터 매체를 제외한 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 필터 케이지의 등척도를 도시한다.
도 2h는 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 임펠러의 등척도를 도시한다.
도 2i는 세제 서랍이 폐쇄형 구성에 있을 때 세제 서랍에서의 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 2j는 세제 서랍이 개방형 구성에 있을 때 세제 서랍에서의 도 2a 내지 도 2d의 필터 유닛의 등척도를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시에 따른 대안적인 필터 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 필터 유닛(100)이 표시된다. 필터 유닛(100)은 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 것이다. 필터 유닛(100)은 필터 챔버(101)를 포함한다. 필터 챔버(101)는 중공형 구조이며, 축(2)을 따라 연장된다. 필터 챔버(101)는, 서로 대향하고 축(2)과 일치하는 제1 단부 벽(101a) 및 제2 단부 벽(101b)을 포함한다. 도 1에서, 제1 및 제2 단부 벽은 그 사이에 측벽(101c)을 가지며, 본 실시예에서 측벽은 원통형 벽이고 제1 및 제2 단부 벽(101a 및 101b)과 결합하여 필터 챔버(101)를 대략적인 원통 형상으로 제공한다. 그러나, 필터 챔버는 본 명세서에 설명된 바와 같이 다른 형태를 취할 수 있다. 필터 케이지(102)는 필터 챔버(101) 내에 위치한다. 필터 케이지(102)는 축(2)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 필터 케이지(102)는 다공성 필터 매체(103)를 지지하는 견고한 구조이다. 필터 매체(103)는 공급 액체가 필터 매체를 통과할 때 공급 액체로부터 미립자를 여과한다. 본 실시예에서, 필터 매체는 필터 케이지(102)의 원통형 벽을 둘러싼다. 그러나, 다른 구성도 구상될 수 있다.
유입구(104)는 필터 챔버(101)의 제1 단부 벽(101a)에 구성된다. 유입구(104)는 필터 매체(103)에 의해 여과될 수 있도록 공급 액체가 필터 챔버(101)로 유입되도록 허용한다. 유출구(105)도 필터 챔버(101)에 구성된다. 유출구(105)는 여과된 공급 액체가 필터 챔버(101)를 빠져나가도록 허용한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 유출구(105)는 필터 챔버의 최상단 부분에 측벽에 접하여 도시되어 있다. 그러나, 도 2a 및 도 3에 도시된 유출구 구성을 포함하되 이에 제한되지 않는 유출구의 다른 구성도 구상될 수 있다.
필터 유닛(100)은 구동 샤프트(107a)를 더 포함한다. 구동 샤프트(107a)는 제1 단부 벽(101a)으로부터 필터 케이지(102)로 연장된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 구동 샤프트(107a)는 또한 제1 단부 벽(101a)을 통해 연장되고, 제1 단부 벽(101a) 내의 유입구(104)를 획정한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 구동 샤프트(107a)는 밀봉된 베어링(108)을 통해 연장된다. 구동 샤프트(107a)는 필터 챔버(101) 내의 필터 케이지(102)와 협력하도록 배치되어, 구동 샤프트(107a)의 회전이 필터 케이지(102)의 회전을 구동하도록 한다.
구동 샤프트(107a)는 필터 케이지(102)에 대한 비영구적 연결부를 포함할 수 있다. 그러나, 영구적 연결부도 본 개시의 범위 내에 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 비영구적 연결부는 두 개의 협력하는 정합 표면(107c, 102a)의 형태를 취한다. 구동 샤프트(107a)는 구동 샤프트 정합 표면(107c)을 포함하고, 필터 케이지(102)는 필터 케이지 정합 표면(102a)을 포함한다. 이 두 표면은 구동 샤프트(107a)에 가해지는 토크가 필터 케이지(102)로 전달되도록 협력한다. 협력하는 정합 표면(107c, 102a)은 스플라인, 인터로킹 요소 및 마찰 표면 등을 포함할 수 있다.
구동 샤프트(107a)는 도 1에 도시된 바와 같이 환형 모터(107b)에 의해 회전될 수 있다. 그러나, 예를 들어 벨트 기어 또는 비환형 모터에 의해 구동되는 다른 실시예가 본 개시의 범위 내에 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 구동 샤프트(107a)는 중공형이며, 필터 챔버(101) 및 필터 케이지(102)의 내부로 공급 액체를 공급하는 기능도 수행한다. 그러나, 다른 배열은 본 개시의 범위 내에 있으며, 여기에는 단단한 구동 샤프트 및 별도의 유입구가 포함된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 필터 케이지(102)는 또한 구동 샤프트(107a)를 관통하여 필터 케이지(102)로 공급이 전달되도록 제1 벽에 인접한 단부에 개구부를 포함한다.
필터 챔버(101)의 제2 단부 벽(101b)은 개구부(106b)를 포함한다. 개구부(106b)는 액체가 개구부(106b)를 통과할 수 없도록 제거 가능한 뚜껑(106a)에 의해 제1 구성으로 폐쇄될 수 있다. 제거 가능한 뚜껑(106a)은 필터 챔버(101)로부터 여과된 미립자를 추출할 수 있도록, 개구부(106b)로부터 제거되어 제2 구성으로 될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제거 가능한 뚜껑(106a)은 필터 챔버(101)의 제2 단부 벽(101b) 내 개구부(106b)에 나사산으로 고정된다.
사용 시, 제거 가능한 뚜껑(106a)은 개구부(106b)에 배치된다(즉, 제1 구성). 공급 액체는 유입구(104)를 통해 필터 챔버(101)로 공급된다. 구동 샤프트(107a)가 회전하여 필터 케이지(102)가 회전하고 공급 액체가 필터 매체를 통과하여 유출구(105)를 통해 필터 챔버(101) 밖으로 배출되도록 한다. 공급 액체의 공급이 중단되고, 여과된 잔류 공급 액체가 유출구(105)로부터 배출된다. 선택적으로는, 필터 매체(103) 상에 축적된 여과된 미립자는 필터 케이지(102)의 추가 회전에 의해 탈수될 수 있다. 탈수 후 필터 케이지(102)의 회전이 중단된다. 제거 가능한 뚜껑(106a)은 개구부(106b)로부터 제거된다(즉, 제2 구성). 여과된 미립자는 제2 단부 벽(101b) 내 개구부(106b)를 통해 필터 챔버(101)로부터 제거된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 필터 케이지(102)는 개구부(106b)를 통해 필터 챔버(101)로부터 제거되도록 구성된다. 따라서, 미립자는 필터 케이지(102)를 거쳐 개구부(106b)를 통해 제거된다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 대안적인 필터 유닛(200)이 도시되어 있다. 필터 유닛(200)은 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 것이다. 도 2a를 참조하면, 필터 유닛(200)이 등각도로 도시된다. 도 2b에는 필터 유닛(200)의 중앙을 관통하는 단면도가 도시되어 있다. 도 2c에서는 필터 챔버로부터 필터 케이지가 제거된 상태에서의 필터 유닛(200)이 등각도로 도시되어 있다. 도 2d에서는 필터 케이지가 필터 챔버로부터 제거되고 임펠라가 필터 케이지로부터 제거된 상태에서의 필터 유닛(200)이 등각도로 도시되어 있다.
필터 유닛(200)은 중공형 실린더에 가까운 필터 챔버(201)를 포함한다. 필터 챔버(201)는, 서로 대향하고 필터 챔버(201)의 중심을 통과하는 축(2)과 일치하는 제1 단부 벽(201a) 및 제2 단부 벽(201b)(도 2b에 도시됨)을 포함한다. 필터 챔버(201)의 원통형 측벽(201c)은 제1 단부 벽과 제2 단부 벽 사이에서 연장된다. 필터 챔버(201)는 제1 단부 벽(201a)으로부터 제2 단부 벽(201b)으로 약간 넓어진다.
유입구(204)는 공급 액체가 필터 챔버(201), 특히 필터 케이지(202) 내로 유입되도록 허용한다. 유입구(204)는 필터 챔버(201)의 제1 단부 벽(201a) 내 개구부이다. 후술하는 바와 같이, 구동 샤프트(207a)는 유입구(204)를 통과한다. 유출구(205)는 또한 필터 챔버(201)의 원통형 측벽(201c)에 챔버의 수직방향 최상부의 높은 위치에 구비된다. 유출구(205)는 여과된 공급 액체가 필터 챔버(201)를 빠져나가도록 허용한다. 유출구(205)가 높은 위치에 있으면, 공급 액체 내 기포가 필터 챔버(201)로부터 빠져나갈 수 있다. 그러나, 이는 유출구(205)의 레벨 아래에 필터 챔버(201) 내에 잔류 액체가 유지될 수 있음을 의미한다. 필터 유닛(200)은 필터 챔버(201)로부터 임의의 잔류 액체를 배출하기 위해 원통형 측벽(201c)의 저부 부분에 있는 이차 배수 유출구(208)를 더 포함한다. 이차 유출구는 잔류 액체를 배출하도록 작동 가능한 밸브(244)(도 2i에만 도시됨)를 더 포함할 수 있다.
제2 단부 벽(201b)은 전적으로 개구부(206b)와 제거 가능한 뚜껑(206a)으로 구성된다. 필터 유닛(200)에서, 개구부(206b)와 제거 가능한 뚜껑(206a)은 제2 단부 벽(201b)의 전부를 차지한다. 제거 가능한 뚜껑(206a)은 도 2d에 도시된 바와 같이 필터 챔버(201)의 제2 단부 벽(201b) 내 베이요넷 채널(215)에 맞는 3 개의 베이요넷 핀(226)을 포함한다. 베이요넷 채널(215)은 제거 가능한 뚜껑(206a)을 30 도 내지 90 도의 각도로 회전(즉, 1/12 내지 ¼ 회전)시켜 제2 단부 벽(201b)에 고정시키거나 제2 단부 벽으로부터 해제할 수 있도록 크기가 조정되어 있다. 베이요넷 채널(215)은 제1 단부 벽(101a)을 향해 기울어져 있어, 폐쇄 시 제거 가능한 뚜껑(206a)의 회전이 제거 가능한 뚜껑(206a)을 제1 단부 벽(201a)을 향해 이동시킨다. 제거 가능한 뚜껑(206a)을 제1 단부 벽(101a) 쪽으로 이동시킴으로써, 제거 가능한 뚜껑(206a)은 필터 케이지(202)를 밀어서 구동 샤프트(207a)에 대해 제 위치에 고정시키는 데 사용될 수 있다. 제거 가능한 뚜껑(206a)은 또한 제거 가능한 뚜껑(206a) 주위로 액체가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 도 2b에 도시된 바와 같이 오링 시일(216)을 포함한다. 제거 가능한 뚜껑(206a)이 필터 챔버(201)로부터 제거될 때, 필터 케이지(202)를 통과시키기에 충분히 큰 개구부가 제2 단부 벽(201b)에 존재한다.
도 2b에는 필터 챔버(201) 내에 위치한 필터 케이지(202)가 도시되어 있다. 도 2c에서는 필터 케이지(202)가 필터 챔버(201)로부터 제거된 상태로 도시되어 있다. 필터 케이지(202)는 또한 도 2f 및 2g에 상세히 도시되어 있다. 필터 케이지는 필터 케이지가 필터 챔버 내에 제 위치에 있을 때, 필터 챔버(201)의 제1 단부 벽(201a)에 인접하여 위치하는 제1 단부(202a)를 포함한다. 필터 케이지(202)는 견고한 격자 구조물(271)로 형성되고 다공성 필터 매체(203)가 격자 구조물의 내부 표면에 고정된다. 필터 케이지(202)의 격자 구조물(271)은 원통에 근사하며, 다공성 필터 매체(203)가 격자에 고정될 때 다공성 필터 매체(203)도 원통에 근사한다. 다공성 필터 매체(203)는 도 2f에 도시되어 있으며, 명확성을 위해 다른 도면에서는 생략한다. 다공성 필터 매체(203)는 공급 액체가 필터 매체(203)를 통과할 때 공급 액체로부터 미립자를 여과한다. 다공성 필터 매체(203)는 메쉬, 천공 시트, 직물 또는 부직포 섬유 시트, 천 또는 펠트, 또는 다른 다공성 물질을 포함할 수 있다. 필터 케이지(202)는 제1 단부에 애퍼처(273)를 포함한다. 애퍼처는 구동 샤프트(207a)의 중앙으로부터 공급 액체가 필터 챔버(201)의 내부로 유입되도록 허용한다. 오링 시일(266)은 도 2f에 도시된 바와 같이 필터 케이지(202)의 외부 측 개구부의 둘레에 배치될 수 있다. 이는 필터 케이지와 구동 샤프트(207a)의 헤드(207f) 사이에서 공급 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
필터 케이지(202)는 여과되지 않은 공급 액체가 필터 매체(203)를 우회하는 것을 방지하는 분리 가능한 캡(211)을 포함한다. 분리 가능한 캡(211)은 필터 케이지(202)의 제2 단부(즉, 필터 케이지(202)가 필터 챔버(201)에서 제 위치에 있을 때 필터 챔버(201)의 제2 단부 벽(201b)에 가장 가까운 단부)에 위치한다. 분리 가능한 캡(211)은 사용자가 제거할 수 있으며, 필터 케이지(202)의 베이요넷 핀(274)과 상호 작용하는 채널(221)을 포함한다. 핀 상에서 채널을 회전시키면 분리 가능한 캡(211)이 필터 케이지(202)에 고정된다. 베이오넷 채널(221)은 분리 가능한 캡(211)이 30 도 내지 90 도의 각도로 회전(즉, 1/12에서 ¼ 회전)하여 제 위치에 고정되도록 크기가 조정될 수 있다. 베이요넷 채널(221)은 또한 분리 가능한 캡(211)을 회전시키면 캡이 필터 케이지(202)에 대해 당겨져 제 위치에 고정되도록 각도가 조정될 수 있다. 분리 가능한 캡(211)과 필터 케이지(202) 사이에 오링 시일(212)이 존재할 수 있으며, 도 2b에서는 오링 시일이 분리 가능한 캡(211)에 부착되어 있는 것으로 도시된다.
필터 케이지(202)의 분리 가능한 캡(211)은 제거 가능한 뚜껑(206a)에 연결된다. 분리 가능한 캡(211)과 제거 가능한 뚜껑(206a) 사이의 연결은 분리 가능한 캡(211)과 제거 가능한 뚜껑(206a) 사이의 자유로운 상대 회전을 허용하는 스핀들(213)을 포함한다. 스핀들은 분리 가능한 캡(211) 또는 제거 가능한 뚜껑(206a)이 서로에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다. 이는 베이요넷 핀(274, 226)을 관련 채널(221, 215)에 쉽게 배치할 수 있도록 개선한다. 스핀들(213)은 또한 필터 챔버(201)에서 필터 케이지(202)의 회전을 지지하는 지지 축으로서 기능한다. 필터 유닛(200)의 스핀들(213)은 구형 베어링(214)을 통해 제거 가능한 뚜껑(206a)에 결합되는데, 이는 제거 가능한 뚜껑(206a)과 분리 가능한 캡(211) 사이의 축(2)을 중심으로 상대 회전을 허용한다. 구형 베어링(214)은 또한 스핀들과 제거 가능한 뚜껑(206a) 사이에서 축을 벗어난 이동을 허용한다. 이는 사용자가 분리 가능한 캡(211) 또는 제거 가능한 뚜껑(206a)의 베이요넷 핀(274, 226)을 각각의 채널(221, 215)에 위치시키려고 할 때 제어력을 향상시킬 수 있다. 필터 케이지(202)의 분리 가능한 캡(211)을 제거 가능한 뚜껑(206a)에 연결함으로써, 필터 유닛(200)으로부터 제거 가능한 뚜껑을 제거하면 필터 케이지(202)가 개구부(206b)를 통해 필터 챔버(201)로부터 당겨지게 된다.
필터 유닛(200)은, 필터 케이지(202) 내에 포함되고 그로부터 제거 가능한 임펠러(230)를 포함한다. 도 2b는 필터 챔버(201) 및 필터 케이지(202) 내의 임펠러(도 2b에는 표시되지 않음)를 도시하고, 도 2d는 필터 챔버(201)로부터 제거된 임펠러(230)를 도시하며, 도 2h는 임펠러를 단독으로 도시한다. 임펠러는 임펠러(230)의 원주 주위에 동일한 간격으로 배치되는 복수의 임펠러 블레이드(210)를 포함하며, 블레이드는 축(2)으로부터 반경 방향으로 정렬된 면을 포함한다. 임펠러(230)는 도 2g에 도시된 바와 같이 필터 케이지(202)의 제1 단부에 있는 슬롯(272)에 맞는 3 개의 구동 핀(275)을 더 포함한다. 구동 핀(275)은 임펠러(230)가 필터 케이지(202)와 함께 회전하도록 보장한다. 필터 케이지 상의 슬롯(272)은 각각 약 30°의 호를 통해 연장되므로, 사용자가 드라이브 핀(275)을 슬롯(272)과 정렬함에 있어 자유도가 증가한다.
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 임펠러(230)는 임펠러(230)의 일단부 주위에 스크레이퍼 요소(209)를 포함한다. 스크레이퍼 요소(209)는 필터 매체(203)와 접촉하여, 임펠러(230)가 필터 케이지(202)로부터 당겨질 때 스크레이퍼 요소(209)가 필터 매체(203)에 대해 당겨져 그 위에 축적된 임의의 여과된 미립자를 제거한다.
필터 유닛(200)은 도 2e에 상세히 도시된 구동 샤프트(207a)를 포함한다. 구동 샤프트는 필터 챔버(201)의 제1 단부 벽(201a)을 통해 연장된다. 구동 샤프트(207a)는 중공형 중심을 포함한다. 중공형 중심은 공급 액체를 필터 챔버(201) 및 필터 케이지(202)의 내부로 공급한다. 구동 샤프트(207a)는 제1 단부 벽(201a)을 통과하고, 제1 단부 벽(201a) 및 구동 샤프트(207a) 내의 유입구(204)를 획정한다. 구동 샤프트(207a)의 회전은 필터 케이지(202)의 회전을 야기한다.
구동 샤프트(207a)는 필터 케이지(202)의 동등한 정합 표면과 협력하도록 구성된 정합 표면을 포함한다(도 2e 참조). 도 2e에 도시된 실시예에서 구동 샤프트(207a)의 정합 표면은 중앙 원추형 돌출부를 갖는 플랜지와 대략적인 형상을 갖는 헤드(207f)의 형태를 취한다. 헤드(207f)는 계단식 구조물(261)을 포함하며, 이는 도 2f에 상세히 도시된 필터 케이지(202) 상의 동등한 계단식 구조물(264)에 대응한다. 계단형 구조물(261)은 3 개의 방사상으로 정렬된 면을 포함하므로, 구동 샤프트(207a)가 한 방향으로 회전할 때 구동력이 계단형 구조물(261)의 면을 통해 계단형 구조물(264)의 대응하는 면으로 전달되어 필터 케이지(202)를 회전시킨다. 필터 케이지(202)와 구동 샤프트(207a) 사이의 상대적인 회전은 계단형 구조물(261, 264)에 의해 허용되며, 이는 구동 샤프트(207a)의 헤드(207f)에 대한 필터 케이지의 위치 선정의 용이성을 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 필터 케이지 및 헤드(207f)는 필터 케이지(202)가 제 위치에 위치할 때 케이지를 헤드에 대해 유지하고 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 데 도움이 되는 자석(265)을 포함할 수 있다.
구동 샤프트(207a)는 필터 케이지(202)와 구동 샤프트(207a) 사이의 커플링 사이로부터 공급 액체의 누출을 방지하기 위해 오링 시일을 수용할 수 있는 리세스(262)를 더 포함한다.
정합 표면으로부터 구동 샤프트(207a)의 타단부에서, 구동 샤프트는 공급 액체 공급 파이프(217)에 연결되며, 이는 도 2a 및 2b에 세탁기의 유출구에 연결할 수 있는 스피것(spigot)으로서 도시되어 있다. 공급 액체 공급 파이프는 구동 샤프트(207a)의 내부로 공급 액체를 전달한다. 구동 샤프트(207a)는 두 세트의 회전 베어링(207d)에 장착된다. 하나의 시일(207b1)은 공급 액체 공급 파이프(217)와 구동 샤프트(207a) 사이로부터 유체가 빠져나가지 않도록 베어링을 보호하고, 제2 시일(207b2)은 구동 샤프트(207a)와 제1 벽(201a) 사이에서 유체가 빠져나가는 것을 방지한다.
구동 샤프트(207a)는 구동 수단에 의해 구동된다. 구동 수단은 구동 샤프트(207a)에 고정되고(도 2b 참조), 베어링(207d) 사이에 장착된 풀리(207e)를 포함한다. 풀리(207e)는 모터 풀리(218) 주위로 연장되는 벨트(219)에 의해 회전된다(도 2a 참조). 모터 풀리는 모터(241)(명확성을 위해 도 2i에만 도시됨)에 의해 구동된다.
사용 시, 임펠러(230)는 필터 케이지(202) 내부에 배치되며, 분리 가능한 캡(211)은 필터 케이지(202)에 대해 밀봉된다. 필터 케이지(202)는 필터 챔버(201) 내부에 배치되고, 제거 가능한 뚜껑(206a)은 필터 챔버(201)의 제2 단부 벽(201b) 내 개구부(206b)에 밀봉된다. 즉, 액체가 제거 가능한 뚜껑(206a)을 통과할 수 없도록 하는 제1 구성이다. 이 위치에서 제거 가능한 뚜껑(206a)은 필터 챔버로 편향되고, 이는 다시 필터 케이지(202)를 구동 샤프트(207a)에 대해 편향시켜 필터 케이지(202)의 계단 구조물(264)이 구동 샤프트(207a)의 계단 구조물(261)에 대해 편향되도록 한다. 이 구성에서 구동 샤프트의 회전은 임펠러(230), 필터 케이지(202) 및 분리 가능한 캡(211)의 회전을 유발한다. 이 구성에서 필터 유닛은 밀봉되어 있으며, 액체는 유입구(204), 유출구(205) 또는 이차 배수 유출구(208)를 통해서만 필터 챔버로 들어오고 나갈 수 있다.
공급 액체는 공급 액체 공급 파이프(217)로 공급되고, 공급 파이프는 다시 구동 샤프트(207a)의 내부로 공급 액체를 공급한다. 공급 액체는 구동 샤프트(207a)를 통과하여 필터 케이지(202)의 제1 단부 내 개구부(273)를 통과한다. 공급 액체는 필터 케이지(202)로 진입하여 필터 케이지(202) 상의 필터 매체(203)를 통과해야 한다. 모터(241)는 벨트(219) 및 풀리(218, 207e)를 통해 구동 샤프트(207a)의 회전을 구동하도록 작동된다. 구동 샤프트(207a)의 회전은 계단식 구조물(261, 264)을 통해 필터 케이지(202)로 전달된다. 필터 케이지(202)의 회전은 또한 구동 핀(275)과 슬롯(272)을 통해 임펠러로 전달된다. 필터 케이지(202)의 분리 가능한 캡(211) 및 임펠러(230)의 회전은 구형 베어링(214) 내부에서 회전하는 스핀들(213)에 의해 지원된다. 임펠러 블레이드(210)는 공급 액체가 필터 챔버(201) 내부에서 회전하도록 하여 압력 구배를 설정하고 공급 액체가 필터 챔버(201)를 통과하여 필터 매체(203)를 통해 유출구 밖으로 흐르도록 한다. 공급 액체가 필터 매체(203)를 통과할 때 미립자는 공급 액체에서 여과되어 필터 케이지(202) 내부에 유지된다. 여과가 끝나면 공급 액체의 공급과 모터(241)의 작동이 중단된다. 필터 챔버(201)에 유지되는 임의의 여과된 유체는 밸브(244) 개방 시 이차 배수 유출구(208)로부터 배출될 수 있다.
도 2i 및 도 2j를 참조하면, 필터 유닛(200)은 세탁기의 세제 서랍과 관련하여 도시되어 있다. 세제 서랍은 세제 트레이(246)를 포함하고, 세제 트레이는 세탁 세제를 배치할 수 있는 슬롯(251)을 포함한다. 세제 트레이(246)는 내부에 위치하며 서랍 하우징(247) 내에서 활주할 수 있다. 세제 하우징(247)은 세탁 세제가 세탁기에서 소비되기 전에 세제 서랍으로부터 배출되는 세제 유출구(250)를 더 포함한다. 도 2i에서, 세제 서랍은 필터 유닛(200)이 세제 트레이(246)의 전면에 의해 은폐되는 폐쇄형 구성으로 도시되어 있다. 도 2i는 또한 서랍 하우징(247)을 통과하여 폐수 배수구(도시되지 않음)에 연결되는 연장 호스(242)에 연결된 필터 유닛 유출구(205)를 도시한다. 이차 배수 유출구(208)는 또한 호스(243)에 연결되고, 이는 다시 밸브(244)에 연결되고, 마지막으로 폐수 배수구(도시되지 않음) 및/또는 연장 호스(242)에 연결되는 배수 스피것(245)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 이 구성에서, 제거 가능한 뚜껑(206a)은 세제 트레이(246)에 의해 접근이 불가능하고 가려진다. 도 2j에서, 세제 서랍은 세제 트레이(246)가 서랍 하우징(247)으로부터 인출된 개방형 구성으로 도시되어 있어, 사용자가 제거 가능한 뚜껑(206a)에 접근할 수 있다.
필터 유닛(200)은 여과를 일 회 이상 반복한 후에 비워질 수 있다. 필터 유닛(200)은 세제 서랍(246)을 열고 필터 챔버(201)의 제2 단부 벽(201b)으로부터 제거 가능한 뚜껑(206a)을 제거함으로써 비워진다; 즉, 제2 구성. 제거 가능한 뚜껑(206a)은 제거 가능한 뚜껑(206a)의 베이요넷 핀(226)이 필터 챔버(201)의 베이요넷 채널(215)을 빠져나갈 때까지 제거 가능한 뚜껑(206a)을 돌려서 제거할 수 있다. 필터 케이지(202)는 스핀들(213) 및 분리 가능한 캡(211)을 통해 제거 가능한 뚜껑(206a)에 연결된다. 필터 케이지(202)는 여과된 미립자를 포함하므로, 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 단부 벽(201b) 내 개구부(206b)를 통해 필터 챔버(201)로부터 제거될 수 있다. 그런 다음, 분리 가능한 캡(211)은 분리 가능한 캡(211)의 베이요넷 핀(274)이 필터 케이지(202)의 베이요넷 채널(221)을 빠져나갈 때까지 회전함으로써 필터 케이지(202)로부터 제거될 수 있다. 임펠러(230)는 분리 가능한 캡(211)에 연결되며, 필터 케이지(202)에 대해 분리 가능한 캡(211)을 당기면 임펠러(230)가 필터 케이지(202)로부터 당겨집니다. 임펠러 상의 스크레이퍼 요소(209)는 임펠러(230)가 필터 케이지(202)로부터 당겨질 때 필터 매체(203)를 가로질러 당겨집니다. 필터 매체(203)의 내부에 축적된 여과된 미립자는 스크레이퍼 요소(209)로 전달되어 필터 케이지(202)로부터 제거된다. 여과된 미립자는 사용자가 스크레이퍼 요소(209)로부터 제거할 수 있다. 그런 다음 임펠러(230)를 필터 케이지(202)에 배치하고 분리 가능한 캡(211)을 교체한 다음 필터 케이지(202)를 필터 챔버(201)로 복귀시키고 제거 가능한 뚜껑(206a)을 교체함으로써 필터 유닛(200)을 역으로 재조립할 수 있다. 그러면 필터 유닛(200)이 여과를 재개할 준비가 된다.
도 3을 참조하면, 대안적인 필터 유닛(300)이 도시된다. 필터 유닛(300)은 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 것이다. 필터 유닛(300)은 필터 챔버(301)를 포함한다. 필터 챔버(301)는 중공형 구조이며, 축(2)을 따라 연장된다. 필터 챔버(301)는, 서로 대향하고 축(2)과 일치하는 제1 단부 벽(301a) 및 제2 단부 벽(301b)을 포함한다. 도 3에서, 제1 및 제2 단부 벽은 그 사이에 측벽을 가지며, 본 실시예에서 측벽은 원통형 벽이고, 제1 및 제2 단부 벽(301a 및 301b)과 결합하여 필터 챔버(301)를 대략적인 원통 형상으로 형성한다. 필터 케이지(302)는 필터 챔버(301) 내에 위치한다. 필터 케이지(302)는 축(2)을 중심으로 회전하도록 배열되어 있다. 밀봉된 환형 스러스트 베어링(333)은 필터 챔버(301)의 제1 단부 벽에 위치한다. 필터 케이지에는 스러스트 베어링에 분리 가능하게 연결되는 견고한 립을 갖는 개방형 단부를 포함한다. 두 개의 환형 립 시일(334, 335)이 환형 스러스트 베어링(333)에 부착되어 필터 케이지(302)를 그 사이에 수용한다. 립 시일(334, 335)은 환형 베어링과 필터 케이지(302) 사이의 유체 유출을 방지할 뿐만 아니라 필터 케이지(302)의 에지를 제 위치에 유지하는 기능도 한다. 자석(예를 들어, 몰리브덴 자석)은 필터 케이지(302) 및 환형 스러스트 베어링(333)의 표면에 존재하여 환형 스러스트 베어링(333)에 대해 필터 케이지(302)를 더욱 고정시킬 수도 있다.
필터 케이지(302)는 다공성 필터 매체(303)를 포함하며, 다공성 필터 매체는 공급 액체가 필터 매체(303)를 통과할 때 공급 액체로부터 미립자를 여과한다.
유입구(304)는 필터 챔버(301)의 제1 단부 벽(301a)에 구성되며, 축(2)으로부터 방사상으로 바깥쪽에 배치된다. 유입구(304)는 필터 매체(303)에 의해 여과되게 공급 액체가 필터 챔버(301)로 유입되도록 허용한다. 유출구(305)도 필터 챔버(301)에 구성된다. 유출구(305)는 여과된 공급 액체가 필터 챔버(301)를 빠져나갈 수 있도록 한다. 유출구(305)는 필터 챔버(301)에 유지되는 유체를 최소화하기 위해 필터 챔버(301)에서 수직방향 최하부 위치에 배치된다. 필터 챔버(301)는 배기 유출구(336) 및 밸브(337)를 더 포함한다.
필터 유닛(300)은 구동 샤프트(307a)를 더 포함한다. 구동 샤프트(307a)는 제1 단부 벽(301a)을 통해, 그리고 도 3에 도시된 실시예에서는 필터 케이지(302)의 전체 길이를 따라 밀봉된 베어링(307b)을 통해 연장된다. 구동 샤프트(307a)는 필터 챔버(301) 내의 필터 케이지(302)에 연결되므로, 구동 샤프트(307a)의 회전이 필터 케이지(302)의 회전을 구동한다.
구동 샤프트(307a)는 필터 케이지(302)에 대한 비영구적 연결부를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 비영구적 연결부는 두 개의 협력하는 정합 표면의 형태를 취할 수 있다. 구동 샤프트(307a)는 정합 표면(307c)을 포함하고, 필터 케이지(302)는 정합 표면(302a)을 포함한다. 이 두 표면은 구동 샤프트(307a)에 가해지는 토크가 필터 케이지(302)로 전달되도록 협력할 수 있다. 협력하는 정합 표면(307c, 302a)은 스플라인, 인터로킹 요소, 마찰 표면 등을 포함할 수 있다. 구동 샤프트(307a)는 도 3에 도시된 바와 같이 환형 모터(307d)에 의해 회전될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 벨트 기어 또는 비환형 모터에 의해 구동되는 것과 같은 다른 실시예가 본 개시의 범위 내에 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 구동 샤프트(307a)는 고체이다.
필터 챔버(301)의 제2 단부 벽(301b)은 전적으로 개구부(306b)와 제거 가능한 뚜껑(306a)으로 구성된다. 개구부(306b)는 공급 액체 또는 여과된 공급 액체가 통과할 수 없도록 제거 가능한 뚜껑(306a)에 의해 제1 구성으로 폐쇄될 수 있다. 개구부(306b)는 여과된 미립자가 개구부(306b)를 통해 필터 챔버(301)로부터 추출될 수 있도록 제거 가능한 뚜껑(306a)을 제거함으로써 제2 구성으로 개방될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 제거 가능한 뚜껑(306a)은 필터 챔버(301)의 개구부(306b)에 나사산으로 고정된다.
사용 시, 제거 가능한 뚜껑(306a)은 개구부(306b) 위에 배치된다. 공급 액체는 유입구(304)를 통해 필터 챔버(301)와 필터 케이지(302)의 내부로 공급된다. 밸브(337)는 배기 유출구(336)를 통해 필터 챔버 밖으로 임의의 공기를 방출하도록 개방된다. 공기가 제거되면, 밸브(337)가 닫힌다. 구동 샤프트(307a)는 필터 케이지(302)가 회전하여 필터 유닛(300)을 통해 액체를 통과하도록 회전한다. 공급 액체의 공급이 중단되고, 여과된 잔류 공급 액체가 유출구(305)로부터 배출되도록 허용된다. 선택적으로는, 필터 매체(303)에 축적된 여과된 미립자는 필터 케이지(302)를 계속 회전시킴으로써 탈수될 수 있다. 제거 가능한 뚜껑(306a)은 개구부(306b)로부터 제거될 수 있다(즉, 제2 구성). 필터 챔버(301)로부터 필터 케이지를 추출하여 개구부(306b)를 통해 필터 챔버(301)로부터 여과된 미립자를 제거할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 필터 케이지(302)는 제2 구성일 때 개구부(306b)를 통해 필터 챔버(301)로부터 제거되도록 구성된다. 따라서, 미립자는 필터 케이지(302)를 통해 개구부(306b)를 통해 제거될 수 있다. 필터 케이지(302)는 사용자가 개방 단부로부터 미립자를 비우고 필터 챔버(301)로 다시 복귀될 수 있으며, 필터 케이지(302)의 개방 단부의 립을 환형 립 시일(334, 335) 사이에 배치하고 환형 스러스트 베어링(333)에 대하여 배치할 수 있다.
도 4를 참조하면, 대안적인 필터 유닛(400)이 도시되어 있다. 필터 유닛(400)은 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 것이다. 필터 유닛(400)은 필터 챔버(401)를 포함한다. 필터 챔버(401)는 중공형 구조물이며, 축(2)을 따라 연장된다. 필터 챔버(401)는, 서로 대향하고 축(2)과 일치하는 제1 단부 벽(401a)과 제2 단부 벽(401b)을 포함한다. 도 4에서, 제1 및 제2 단부 벽은 그 사이에서 연장되는 4 개의 측벽(그 중 2 개는 도 4에 도시된 401c 및 401d)을 가지므로 필터 챔버는 전체적으로 정육면체 형상을 갖는다. 필터 케이지(402)는 필터 챔버(401) 내에 위치한다. 필터 케이지(402)는 축(2)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 필터 케이지(402)는 다공성 필터 매체를 포함하고, 다공성 필터 매체는 공급 액체가 필터 매체를 통과할 때 공급 액체로부터 미립자를 여과한다.
유입구(404)는 필터 챔버(401)의 제1 단부 벽(401a)에 구성된다. 유입구(404)는 필터 매체에 의해 여과될 수 있게 공급 액체가 필터 챔버(401)로 유입되도록 허용한다. 유출구(405)도 필터 챔버(401)에 구성된다. 유출구(405)는 여과된 공급 액체가 필터 챔버(401)를 빠져나갈 수 있도록 한다.
필터 유닛(400)은 구동 샤프트(407a)를 더 포함한다. 구동 샤프트(407a)는 제1 단부 벽(401a)을 통해, 그리고 도 4에 도시된 실시예에서는 밀봉된 베어링(407b)을 통해 연장된다. 구동 샤프트(407a)는 필터 케이지(402)에 영구적으로 연결되므로, 구동 샤프트(407a)의 회전이 필터 케이지(402)의 회전을 구동한다.
구동 샤프트(407a)는 도 4에 도시된 바와 같이 환형 모터(441)에 의해 회전된다. 환형 모터는 수밀 밀봉 케이싱에 포함되어 있다. 그러나, 예를 들어 벨트 기어 또는 비환형 모터에 의해 구동되는 것과 같은 다른 실시예가 본 개시의 범위 내에 있다.
구동 샤프트(407a)는 중공형이고, 제1 단부 벽(401a)을 통해 필터 챔버(401) 및 필터 케이지(402)의 내부로 연장된다. 제1 단부 벽(401a) 내 구동 샤프트(407a)는 유입구(404)를 획정한다.
필터 챔버(401)의 제2 단부 벽(401b)은 개구부(406b) 및 제거 가능한 뚜껑(406a)을 포함한다. 개구부(406b)는 공급 액체 또는 여과된 공급 액체가 개구부(406b)를 통과할 수 없도록, 제거 가능한 뚜껑(406a)에 의해 폐쇄되어 제1 구성으로 될 수 있다. 개구부(406b)는 필터 챔버(401)로부터 여과된 미립자를 추출할 수 있도록 제거 가능한 뚜껑(406a)을 제거함으로써 개방되어 제2 구성으로 될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 제거 가능한 뚜껑(406a)은 필터 챔버(401)의 제2 단부 벽(401b) 내 개구부(406b)에 나사산으로 고정된다.
필터 케이지(402)는 제2 단부(필터 챔버(202) 내에 있을 때 제2 단부 벽(401b)에 가장 가까운 필터 케이지(402)의 단부)에 분리 가능한 캡(411)을 포함한다. 제2 단부는 베어링(426)을 통해 추출 요소(490)에 연결된다. 필터 케이지(402) 내에 제 위치에 있을 때, 추출 요소(490)는 분리 가능한 캡(411)에 인접하여 필터 케이지(402)의 제1 단부까지 연장된다(필터 케이지(402)의 제1 단부는 필터 챔버(401) 내에 제 위치에 있을 때 필터 챔버(401a)의 제1 단부에 인접하는 필터 케이지(402)의 단부임). 추출 요소(490)는 필터 케이지(402) 상의 필터 매체와 접촉하기에 적합한 치수의 스크레이퍼 요소(409)를 포함한다.
사용 시, 제거 가능한 뚜껑(406a)은 개구부(406b)에 배치된다. 공급 액체는 유입구(404)를 통해 필터 챔버(401)로 공급된다. 구동 샤프트(407a)는 모터(441)에 의해 회전하여 필터 케이지(402)가 회전하도록 한다. 공급 액체는 필터 매체를 통과하여 드레인 유출구(405) 밖으로 배출된다. 공급 액체의 공급이 중단되고, 여과된 잔류 공급 액체가 유출구(405)로부터 배출되도록 허용된다. 선택적으로는, 필터 케이지(402)를 계속 회전시켜 필터 매체에 축적된 여과된 미립자를 탈수할 수 있다. 필터 케이지(402)의 회전이 중단되면, 제거 가능한 뚜껑(406a)이 개구부(406b)로부터 제거된다. 필터 케이지(402)는 필터 챔버(401) 내에 제 위치에 유지된다. 그런 다음 필터 챔버(401)에서 접근 가능한 분리 가능한 캡(411)을 필터 챔버(401)의 제 위치에서 필터 케이지(402)로부터 제거할 수 있다. 분리 가능한 캡(411)을 제거하면 스크레이퍼 요소(409)가 필터 매체를 따라 추출 요소(490)를 끌어당긴다. 여과된 미립자는 스크레이퍼 요소(409)로 이송되고 제2 단부 벽(401b) 내 개구부(406b)를 통해 필터 챔버(401)로부터 제거된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 "포함하는(including)" 뿐만 아니라 "구성하는" 및 "본질적으로 구성하는"을 포함하는데, 예를 들어, X를 "포함하는" 구성은 X로만 구성될 수도 있고, X + Y와 같이 추가적인 것을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "a" 또는 "an"이라는 단어는 단수로 제한되지 않고, 문맥에서 달리 요구하지 않는 한 복수를 포함하는 것으로 이해한다. 따라서 "물품"과 같은 단어는 "하나 이상의 물품"을 의미하기도 한다. 본 명세서에 설명된 임의의 물품, 특징, 파라미터 또는 구성요소는 적절한 경우, 본 발명의 양태 중 임의의 양태와 관련될 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (44)
- 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 필터 유닛으로서,
축을 따라 연장되고, 양쪽의 제1 단부 벽 및 제2 단부 벽과 그 사이에서 연장되는 적어도 하나의 측벽을 포함하는 필터 챔버 ― 제1 및 제2 단부 벽은 모두 상기 축과 일치함 ―,
상기 필터 챔버 내에 포함되고 상기 축을 중심으로 회전하도록 구성된 필터 케이지 ― 상기 필터 케이지는 상기 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 하나 이상의 필터 매체를 포함함 ―;
상기 공급 액체를 상기 제1 단부 벽을 통해 상기 필터 챔버로 이동시키도록 구성된 유입구;
여과된 액체를 상기 필터 챔버 밖으로 이동시키기 위한 필터 챔버 내의 유출구;
상기 필터 케이지의 회전을 구동하도록 구성되고, 상기 필터 챔버의 제1 단부 벽으로부터 상기 필터 케이지로 연장되는 구동 샤프트
를 포함하고,
상기 제2 단부 벽은 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이거나, 또는 이들을 포함하며, 제1 구성에서는 상기 개구부가 상기 제거 가능한 뚜껑에 의해 폐쇄되어 상기 공급 액체가 상기 개구부를 통과할 수 없게 되고, 제2 구성에서는 상기 뚜껑이 상기 개구부로부터 제거되어 여과된 미립자가 상기 필터 챔버로부터 상기 개구부를 통해 추출될 수 있게 되는, 필터 유닛. - 제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 여과된 미립자가 탈수된 상태에 있을 때 상기 필터 챔버로부터 상기 여과된 미립자를 추출하도록 작동 가능한, 필터 유닛. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필터 케이지가 상기 개구부를 통해 상기 필터 챔버로부터 제거 가능하고, 상기 여과된 미립자는 상기 여과된 미립자가 붙어 있는 상기 필터 케이지를 제거함으로써 상기 필터 챔버로부터 추출되고, 선택적으로는 상기 여과된 미립자는 상기 축과 평행한 방향으로 상기 개구부를 통해 제거 가능한, 필터 유닛. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유입구가 상기 축과 동축인, 필터 유닛. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 샤프트가 중공형이고, 상기 구동 샤프트가 상기 유입구를 통과하는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 케이지는 실질적으로 원통, 타원체 또는 프리즘이고, 상기 필터 케이지는 상기 축에 평행하게 연장되는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 케이지가 내부 체적을 둘러싸고, 상기 유입구가 상기 필터 케이지의 내부 체적에 공급 액체를 전달하도록 배열되는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 샤프트와 상기 필터 케이지는 각각 정합 표면을 포함하고, 상기 구동 샤프트가 상기 필터 케이지에 분리 가능하게 연결되고 상기 필터 케이지의 회전을 구동할 수 있도록 하는, 필터 유닛. - 제8항에 있어서,
상기 구동 샤프트의 정합 표면 및/또는 상기 필터 케이지의 정합 표면은 하나 이상의 스플라인을 포함하는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 케이지가 분리 가능한 캡을 포함하고, 선택적으로는 상기 분리 가능한 캡은 상기 필터 케이지가 상기 필터 챔버 내에 있을 때 상기 제2 단부 벽에 인접하는, 필터 유닛. - 제10항에 있어서,
상기 분리 가능한 캡은 제거 가능한 뚜껑에 대한 기계적 커플링을 포함하고, 선택적으로는 상기 기계적 커플링은 분리 가능한 캡과 제거 가능한 뚜껑 사이의 회전을 허용하는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 케이지와 함께 회전하도록 구성된 임펠러를 포함하는, 필터 유닛. - 제12항에 있어서,
상기 임펠러는 상기 필터 케이지의 내부 또는 외부로부터 제거할 수 있는, 필터 유닛. - 제13항에 있어서,
상기 임펠러는 제10항을 인용하는 경우의 상기 제거 가능한 뚜껑 또는 상기 분리 가능한 캡에 기계적으로 연결되는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 필터 케이지로부터 여과된 미립자를 추출하기 위한 추출 요소를 포함하는, 필터 유닛. - 제15항에 있어서,
상기 추출 요소는 상기 필터 케이지로부터 축 방향으로 인출되도록 구성되는, 필터 유닛. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 추출 요소는 제10항을 인용하는 경우에 상기 제거 가능한 뚜껑 또는 상기 분리 가능한 캡에 대한 기계적 커플링을 포함하는, 필터 유닛. - 제12항을 인용하는 경우의 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출 요소가 상기 임펠러에 부착되거나 통합되는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 챔버는 상기 필터 유닛이 사용 중일 때 상기 필터 챔버의 수직방향 최상부에 위치한 배기 유출구; 또는 상기 필터 챔버의 수직방향 최하부에 위치한 이차 배수 유출구를 더 포함하는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 원심 필터로서 작동 가능한, 필터 유닛. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 원심력을 사용하여 여과된 미립자를 탈수하도록 작동 가능한, 필터 유닛. - 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 사용 시, 상기 축이 수평면과 평행하도록 배향되는, 필터 유닛. - 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 매체는 평균 기공 크기가 10 내지 100 ㎛ 또는 20 내지 70 ㎛인 기공을 포함하는 필터 유닛. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 챔버가 원통형이고, 상기 제1 단부 벽과 상기 제2 단부 벽 사이에서 연장되는 원통형 벽을 포함하며, 선택적으로는 상기 유출구가 원통형 벽에 있고, 선택적으로는 상기 유출구가 상기 원통형 벽에 접하는, 필터 유닛. - 직물 처리 장치로서,
사용자가 접근할 수 있는 전면과 상기 전면 내 도어를 포함하는 하우징;
상기 하우징 내에 위치하는 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 필터 유닛;
상기 하우징 내에 포함되고, 상기 하우징의 전면의 도어와 정렬되는 개방 단부 및 내부 체적을 포함하는 드럼
을 포함하는, 직물 처리 장치. - 제25항에 있어서,
상기 직물 처리 장치는 상기 하우징의 전면에 위치한 세제 서랍을 포함하고, 상기 세제 서랍은 폐쇄형 구성과 개방형 구성 사이에서 이동 가능하며, 상기 필터 유닛은 상기 세제 서랍 뒤에 위치하는, 직물 처리 장치. - 제26항에 있어서,
상기 필터 챔버의 제2 단부 벽에서의 개구부 및 제거 가능한 뚜껑은 상기 세제 서랍이 개방형 구성에 있을 때 상기 세제 서랍을 통해 사용자에 의해 접근 가능한, 직물 처리 장치. - 제25항에 있어서,
상기 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이 상기 하우징의 전면에 있거나, 상기 개구부 및 제거 가능한 뚜껑이 상기 하우징의 플랩 또는 패널에 의해 덮이는, 직물 처리 장치. - 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직물 처리 장치는 세탁기인, 직물 처리 장치. - 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급 액체는 상기 직물 처리 장치로부터 유래되는, 직물 처리 장치. - 제25항 또는 제30항에 있어서,
상기 필터 유닛의 유출구가 상기 직물 처리 장치의 배수구에 연결되는, 직물 처리 장치. - 공급 액체로부터 미립자를 여과하기 위한 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 필터 유닛 또는 직물 처리 장치의 용도.
- 미립자를 포함하는 공급 액체로부터 미립자를 여과하는 방법으로서,
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 필터 유닛을 제공하는 단계,
제1 단부 벽에서의 유입구를 통해 미립자를 포함하는 공급 액체를 공급하는 단계;
구동 유닛을 회전시켜 상기 필터 케이지를 회전시키는 단계;
여과된 공급 액체를 상기 유출구 밖으로 이동시키는 단계; 및
상기 구동 유닛 및 상기 유입구로의 공급 액체의 공급을 중단하는 단계
를 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제33항에 있어서,
상기 공급 액체의 공급을 중단한 후 상기 구동 유닛을 작동하여 상기 필터 케이지를 회전시킴으로써 여과된 미립자를 탈수하는 단계를 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제33항 또는 제34항에 있어서,
여과된 미립자를 상기 개구부를 통해 상기 필터 챔버로부터 추출하는 단계를 더 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제35항에 있어서,
추출하는 단계는 여과된 미립자가 붙어 있는 필터 케이지를 상기 개구부를 통해 제거하는 단계를 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항을 인용하는 경우의 제36항에 있어서,
추출하는 단계는 여과된 미립자가 붙어 있는 필터 케이지를 상기 개구부를 통해 제거하는 단계 및 상기 필터 케이지로부터 추출 요소를 제거하는 단계를 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급 액체는 직물 처리 장치로부터 공급되는, 미립자 여과 방법. - 제38항에 있어서,
상기 직물 처리 장치는 세탁기인, 미립자 여과 방법. - 제38항 또는 제39항에 있어서,
상기 직물 처리 장치가 하나 이상의 셀룰로오스 함유 의류를 처리하는, 미립자 여과 방법. - 제33항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 직물 처리 장치의 하우징 내에 포함되는, 미립자 여과 방법. - 제41항에 있어서,
상기 하우징은 세제 서랍이 위치한 전면을 포함하고, 상기 세제 서랍은 개방형 구성과 폐쇄형 구성 사이에서 이동 가능하며, 상기 필터 유닛은 상기 세제 서랍 뒤에 위치되는, 미립자 여과 방법. - 제42항에 있어서,
추출은 먼저 상기 세제 서랍을 개방형 구성으로 이동시키는 단계를 포함하는, 미립자 여과 방법. - 제33항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립자는 극세사이거나, 극세사를 포함하는, 미립자 여과 방법.
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