KR20230162994A - 물 여과 시스템 - Google Patents

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KR20230162994A
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퓨시 소니
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아이피 33 리미티드
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Abstract

필터 조립체는 유입 단부, 유입 단부와 마주하는 침전물 필터 표면을 갖는 침전물 필터 그리고 원통형 필터들을 포함한다. 침전물 필터 표면은 각각의 원통형 필xjj 표면과 직교한다. 제1 채널 및 제2 채널은 침전물 필터를 상기 하나 이상의 원통형 필터에 유체 연결할 수 있다. 제1 채널은 상기 하나 이상의 원통형 필터의 중심축에 직교하는 중심축을 가질 수 있다. 제2 채널의 중심축은 상기 하나 이상의 원통형 필터의 길이를 따르는 방향에 있을 수 있다.

Description

물 여과 시스템{WATER FILTRATION SYSTEM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2019년 11월 15일에 출원된 미국 임시특허출원 제62936111호 및 2019년 12월 16일에 출원된 임시특허출원 제62948784호와 2020년 1월 6일에 출원된 미국 실용특허출원 제16735615호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 여기에 참조로 포함된다.
기술분야
본 출원은 여과 장치에 관한 것으로, 특히 음용수 및 기타 액체를 위한 물 여과 시스템에 관한 것이다.
개발도상국에서 질병의 약 80%는 열악한 물 및 위생 상태와 관련이 있다. 전 세계적으로 5세 미만 사망자 5명 중 1명은 물 관련 질병으로 인한 것이다.
깨끗하고 안전한 물은 건강한 생활에 필수적이지만 깨끗한 음용수는 선진국보다 1인당 소득 수준이 낮은 산업화되지 않은 국가의 많은 사람들에게는 여전히 접근할 수 없다.
수질 오염은 혼탁, 금속, 유기물 및 박테리아와 같은 물리적, 화학적 및 생물학적 오염물질을 포함할 수 있다. 여과, 응고 및 응집에 의한 오염물질 제거를 위한 물리적 공정과, 염소소독 등의 소독제 공정을 포함하는 오염물질을 제거하기 위한 다양한 기술이 사용된다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 전통적인 침전물 필터는 평평한 구조에 동일하거나 유사한 구멍 크기를 갖는 천공된 구멍을 가지고 구성된다. 먼지 분포는 겹겹이 쌓이면 구멍 크기에 따른다. 필터를 통한 흐름은 일반적으로 입구를 향한 필터 표면으로부터 그리고 출구를 향한 필터 표면을 통해 밖으로 직선이다. 구멍이 침전물로 막히면 유속이 감소한다.
음용수를 위해 다양한 형태의 휴대용 필터 시스템이 이용 가능하다. 그러나 일부 소형 시스템은 용량이나 여과 수명이 제한적일 수 있으며 깨지기 쉽거나 고가일 수도 있다. 따라서, 개선된 휴대용 물 여과 시스템이 필요하다.
일 양태에서, 필터 조립체는 유입 단부, 상기 유입 단부를 향하는 침전물 필터 표면을 갖는 침전물 필터, 및 대체로 원통형인 필터들을 포함한다. 상기 침전물 필터 표면은 각각의 대체로 원통형인 필터들 표면과 직교한다.
실시형태들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 침전물 필터는 대체로 원형인 디스크를 포함할 수 있고 상기 침전물 필터 표면은 원으로 구획된 평면을 포함할 수 있다. 또 다른 특징으로, 상기 원통형 필터들은 동심 링으로 위치할 수 있다.
제1 채널 및 제2 채널이 상기 침전물 필터를 하나 이상의 원통형 필터들에 유체적으로 연결할 수 있다. 제1 채널은 상기 하나 이상의 원통형 필터의 중심축과 직교하는 중심축을 가질 수 있다. 제2 채널의 중심축은 상기 하나 이상의 원통형 필터의 길이를 따르는 방향에 있을 수 있다.
상기 원통형 필터들 중 적어도 하나는 활성탄의 환형 링을 포함할 수 있다. 상기 원통형 필터들은 또한 동심 링으로 구성된 복수의 주름진 매체 필터를 포함할 수 있다.
상기 동심 링의 중앙에 있는 유출 튜브는 상기 주름진 매체 필터의 중심축과 직교하는 방향으로부터 상기 주름진 매체 필터의 중심축에 평행한 방향으로 물의 흐름 방향을 변경시키는 벽체를 포함할 수 있다. 상기 유출 튜브의 벽체는 상기 주름진 매체 필터의 중심축에 평행한 방향의 반대 방향으로 물 흐름을 변경시켜 유출구를 통해 상기 필터 조립체를 빠져나가도록 할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 필터 조립체는 유입 단부와, 이 유입 단부를 향하는 침전물 여과 표면을 갖는 침전물 필터를 포함한다. 상기 침전물 필터는 대체로 원형인 디스크, 동심 링의 원통형 필터들, 상기 침전물 필터를 상기 원통형 필터들에 유체적으로 연결하기 위한 채널, 상기 동심 링 중앙의 유출 튜브를 포함한다. 상기 유출 튜브는, 물의 흐름 방향을 상기 원통형 필터들의 중심축과 직교하는 방향으로부터 상기 원통형 필터들의 중심축과 평행한 방향으로 상기 침전물 필터의 방향으로 이어서 상기 침전물 필터에서 멀어지는 반대 방향으로 변경시켜 상기 유출 튜브의 단부에 있는 출구에 도달하게 하는 벽체를 포함한다.
실시형태들은 위의 또는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 침전물 필터 표면은 상기 원통형 필터들의 각각의 원통형 필터 표면과 직교할 수 있다.
상기 원통형 필터들은 활성탄 및/또는 이온 교환 수지의 환형 링과, 이 활성단 환형 링 내부에 동심 링으로 구성된 복수의 주름진 매체 필터를 포함한다.
또 다른 일반적인 양태에서, 상기 필터 조립체는 용기로부터 물의 흐름을 수용하기 위한 원형 흡입 커버, 상기 원형 흡입 커버에 부착된 원통형 벽체, 상기 원통형 벽체 내부의 체적을 침전물 필터 챔버와 원통형 필터 챔버로 분할하는 상기 원통형 벽체 내의 포트가 있는 내부 원형 벽체, 상기 침전물 필터 챔버 내의 침전물 필터, 상기 원통형 필터 챔버 내에 동심 링으로 구성된 원통형 필터들, 물의 흐름을 상기 침전물 필터로부터 상기 동심 링의 바깥쪽으로 측면 방향으로 변경시키는 상기 원통형 필터 챔버 내의 커버 벽체, 및 물의 흐름을 상기 침전물 필터를 향해 위로 그리고 다시 아래쪽으로 유출 포트를 통해 유출 챔버 내로 들어가도록 변경시키는 원통형 필터들의 동심 링 내부에 있는 원형 유출 튜브를 포함한다. 실시형태들은 위의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
추가의 일반적인 양태에서, 필터 시스템은 겹치는 구멍 크기 범위를 갖는 제1 필터, 제2 및 제3 필터를 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3 필터 각각은 제1 및 제2 필터 표면을 갖는 섬유층과, 상기 섬유층의 제1 및 제2 필터 표면을 사이에 끼우는(sandwich) 한 쌍의 표면층을 포함한다. 상기 표면층들은 상기 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 층의 표면층들 각각은 제1, 제2 및 제3 구멍(pore) 크기 범위를 각각 포함한다. 제2 구멍 크기 범위는 제1 구멍 크기 범위보다 작지만 겹치고, 제3 구멍 크기 범위는 제2 구멍 크기 범위보다 작지만 겹친다.
실시형태들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 및 제3 필터의 상기 표면층들과 상기 섬유층은 함께 접합되는 에지를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 섬유층의 표면들과 상기 표면층들은 함께 접합된다.
상기 제1, 제2 및 제3 필터의 상기 섬유층은 3차원 층으로 구성된 얽힌 섬유들의 웹(web)을 포함할 수 있고 그것은 또한 상기 표면층들 쌍의 깊이보다 상당히 더 큰 깊이를 가질 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 필터의 상기 섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 상기 섬유층들은 또한 고도로 얽힌 섬유 구조 및/또는, 예를 들어 슈도보헤마이트(pseudoboehmite)와 같은 결정질 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2 필터의 구멍 크기 범위는 상기 제2 필터에 추가 표면층들을 추가함으로써 제1 필터의 구멍 크기 범위보다 작을 수 있고, 제3 필터의 구멍 크기 범위는 제3 필터에 추가 표면층들을 추가함으로써 제2 필터의 구멍 크기 범위보다 작을 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 침전물 필터 시스템은 외부 층들 사이에 샌드위치 된(끼워진, sanwiched) 섬유층을 각각 갖는 일련의 세그먼트 층들을 포함하며, 여기서 상기 일련의 세그먼트 층들 각각은 상기 외부 층들을 구성하는 재료에 비해 상기 섬유층을 구성하는 재료의 상이한 비율을 포함한다. 상기 섬유층은 상기 외부 층들에 비해 밀도가 낮고 더 높은 조성의 외부층들을 가진 세그먼트 층들은 외부 층들의 추가 시트를 포함하며 이에 의해 구멍 크기의 범위를 감소시킨다.
실시형태들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 일련의 세그먼트 층들은 50~95% 섬유층 및 5~50% 외부 층들의 조성을 갖는 제1 세그먼트 층과, 40~85% 섬유층 및 15~60% 외부층들의 조성을 갖는 제2 세그먼트 층과, 0~75% 섬유층 및 25~100% 외부층들의 조성을 갖는 제3 세그먼트 층을 포함할 수 있다.
상기 일련의 세그먼트 층들은 또한 75% PET 및 25% PP의 조성을 갖는 제1 세그먼트 층과, 55% PET 및 45% PP의 조성을 갖는 제2 세그먼트 층과, 25% PET 및 75% PP의 조성을 갖는 제3 세그먼트 층과, 100% PP의 조성을 갖는 제4 세그먼트 층을 포함할 수 있다.
상기 외부층들은 폴리프로필렌(PP)을 포함할 수 있고, 상기 섬유층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다. 저밀도 섬유층은 먼지 입자가 섬유층을 통해 순환 방향으로 이동할 수 있게 하는 입체적인 구조로 구성될 수 있다. 섬유층을 통한 먼지 입자의 순환 경로는 섬유층의 먼지 입자 저장 용량을 증가시킬 수 있다. 하나의 일반적인 양태에서, 물 여과 시스템은 충전 포트와 침전물 배출구(drain)를 갖고 상기 충전 포트와 상기 침전물 배출구 사이에 유체 경로를 갖는 내부 체적을 형성하는 저장 용기와, 유입 단부 및 유출 단부를 구비한 원통형 필터 벽체를 포함하는 필터 하우징과, 상기 유입 단부 내에 배치되고 상기 유입 단부를 향한 침전물 필터 표면을 가진 침전물 필터(여기서 상기 침전물 필터의 표면은 상기 충전 포트와 상기 침전물 배출구 사이의 유체 경로에 실질적으로 평행함), 각각 원통형 필터 표면을 갖고 상기 유출 단부에 근접한 하나 이상의 원통형 필터, 및 상기 원통형 필터의 유출 단부를 둘러싸고 상기 저장 용기 상의 나사형 칼라(threaded collar)를 수용하도록 구성된 나사형 캡(threaded cap), 여기서 상기 나사형 캡은 가장 안쪽의 원통형 필터 표면 내부의 체적에 유체적으로 연결되는 출구 포트를 가지며, 상기 침전물 필터 표면은 각각의 원통형 필터 표면과 직교한다. 상기 필터 하우징의 적어도 일부는 상기 저장 용기의 내부 체적 내에 위치된다.
실시형태들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 침전물 필터는 대체로 원형인 디스크일 수 있고 상기 원통형 필터는 하나 이상의 필터를 동심 링으로 포함할 수 있다.
제1 채널 및 제2 채널은 상기 침전물 필터를 상기 하나 이상의 원통형 필터에 유체적으로 연결할 수 있고, 제1 채널은 상기 하나 이상의 원통형 필터의 원통형 필터 중심축과 직교하는 제1 중심축을 갖는다. 제2 채널의 제2 중심축은 상기 원통형 필터 중심축과 평행하다.
상기 원통형 필터는 제1 환형 벽체와 제2 환형 벽체 사이에 장착된 제2 원형 벽체 및 제2 원형 벽체를 갖는 환형 링 또는 환형 링 필터를 포함할 수 있다. 상기 환형 링은 활성탄 과립과 같은 흡착 입자로 채워져 있고, 제1 및 제2 원형 벽체는 물이 투과할 수 있지만 탄소 과립을 유지한다.
상기 제1 및 제2 원형 벽체 사이에는 공간을 제1, 제2 및 제3 채널로 분할하기 위해 한 쌍의 분할 벽체가 장착될 수 있다. 물 흐름의 방향을 제1 채널의 제1 방향에서 제2 채널의 제2 방향과 제3 채널의 제3 방향으로 변경하기 위해 상기 제1 및 제2 원형 벽체 사이의 상기 제1 및 제2 분할 벽체에 이등분 벽체가 장착될 수 있다.
상기 제2 채널을 부분적으로 차단하고 유체 난류를 생성하기 위해 돌출 벽체가 상기 제2 채널에 장착될 수 있다. 예를 들어, 돌출 벽체는 제2 채널 내에서 z-형 또는 s-형 물 흐름을 일으키도록 구성된 쐐기형 또는 구불구불한(curling) 벽체 쌍이거나 이를 포함할 수 있다. 돌출 벽체는 상기 제1 환형 벽체와 상기 제2 환형 벽체 중 하나 또는 둘 모두에 장착될 수 있다. 다른 실시형태에서, 돌출 벽체는 상기 환형 벽체로부터 상기 제2 채널 내로 연장되는 쐐기형 또는 고드름(종유석 및 석순) 모양을 가질 수도 있다.
상기 원통형 필터들은 상기 환형 링 내부에 동심 링으로 구성된 복수의 주름진 매체 필터를 포함할 수 있다. 다른 특징으로서, 유출 튜브가 상기 동심 링의 중심에 위치되며, 여기서 상기 유출 튜브는 상기 주름진 매체 필터의 중심축과 직교하는 방향으로부터 상기 주름진 매체 필터의 상기 중심축에 평행한 방향으로 다음 방향으로 물 흐름 방향을 변경시키는 벽체를 포함한다.
상기 저장 용기는 직사각형일 수 있고 및/또는 개구를 가진 실질적으로 수직인 벽체를 가질 수 있으며, 여기서 상기 필터 하우징은 상기 수직 벽체의 개구 내에 수용된다. 상기 수직 벽체는 비부력 입자가 상기 침전물 필터를 우회하도록 상기 침전물 필터 표면을 상기 수직 벽체와 실질적으로 평행하게 할 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 유체 용기용 필터 조립체는: 유입 단부 및 유출 단부를 갖는 원통형 필터 벽체를 갖는 필터 하우징; 상기 유입 단부 내에 배치되고 상기 유입 단부를 향하는 침전물 여과 표면을 갖는 침전물 필터(여기서, 상기 침전물 필터는 대체로 원형인 디스크를 포함함); 적어도 부분적으로 흡착 입자로 채워진 내부 체적을 형성하고 물이 투과할 수 없는 제1 환형 벽체 및 제2 환형 벽체를 갖는 환형 링 필터를 포함하는 적어도 하나의 원통형 필터; 물이 투과할 수 있지만 흡착 입자를 유지하고 제1 환형 벽체 및 제2 환형 벽 사이에 장착된 제1 원형 벽체 및 제2 원형 벽체; 상기 내부 체적을 제1 및 제2 채널로 분할하기 위해 상기 제1 및 제2 원형 벽체 사이에 장착된 분할 벽체; 제1 채널에서의 제1 방향으로부터 제2 채널에서의 wp제2 방향으로 물 흐름 방향을 변경하기 위해 제1 및 제2 원형 벽체 사이에 부착된 이등분 벽체; 및 제2 채널을 부분적으로 차단하여 제2 채널에서 난류 물 흐름을 증가시키는 제2 채널에 장착된 하나 이상의 돌출 벽체를 포함한다.
실시형태들은 위의 또는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출 벽체든 제2 채널에서 z-형상 또는 s-형상의 물 흐름을 유발하도록 구성된 벽체 쌍들을 포함할 수 있다. 상기 돌출 벽체 쌍들은 짝을 이루는 만곡된 표면을 포함할 수 있다. 각각의 돌출 벽체는 상기 제1 환형 벽체와 제2 환형 벽체 중 하나 또는 둘 모두에 장착될 수 있다.
다른 특징으로서, 채널이 상기 침전물 필터를 상기 적어도 하나의 원통형 필터에 유체적으로 연결할 수 있고 유출 튜브가 상기 원통형 필터의 중앙에 위치될 수 있다. 상기 유출 튜브는 물 흐름을 상기 적어도 하나의 원통형 필터의 중심축과 직교하는 방향으로부터 상기 적어도 하나 이상의 원통형 필터의 상기 중심축에 평행한 방향으로 상기 침전물 필터의 방향으로 그리고 상기 침전물 필터에서 멀어지는 반대방향으로 변경하여 상기 유출 튜브의 단부에 있는 유출구에 도달하게 하는 벽체를 포함할 수 있다.
나사형 캡이 상기 유체 용기 상의 나사형 칼라를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 유체 용기는 충전 포트 및 침전물 배출구를 가질 수 있으며, 여기서 유체 용기는 상기 충전 포트에서 상기 침전물 배출구까지의 제1 유체 경로와, 상기 제1 유체 경로와 대체로 직교하고 상기 유입 단부로부터 상기 침전물 필터를 통과하는 제2 경로를 정의하는 내부 체적을 포함하며, 상기 유체 용기는 상기 필터 하우징의 적어도 일부를 수용한다.
다른 특징으로서, 상기 침전물 필터 표면은 상기 적어도 하나의 원통형 필터의 각각의 원통형 필터 표면과 직교할 수 있다. 상기 흡착 입자는 활성탄 과립을 포함할 수 있다.
상기 원통형 필터들은 상기 환형 링 필터 내부에 동심 링으로 구성된 복수의 주름진 매체 필터를 포함할 수 있다.
또 다른 일반적인 양태에서, 환형 링 필터는: 물이 투과할 수 없는 제1 환형 벽체 및 제2 환형 벽체; 물이 투과할 수 있는 제1 환형 벽체 및 제2 환형 벽체 사이에 장착된 제1 원형 벽체 및 제2 원형 벽체; 상기 제1 및 제2 환형 벽체와 제1 및 제2 원형 벽체 내에 형성된 내부 체적을 제1 및 제2 채널로 분할하기 위해 상기 제1 및 제2 원형 벽체 사이에 장착된 분할 벽체, 물 흐름의 방향을 제1 채널의 제1 방향으로부터 제2 채널의 제2 방향으로 변경하기 위해 제1 및 제2 원형 벽체 사이에 장착된 이등분 벽체; 및 제2 채널에 장착된 하나 이상의 돌출 벽체를 포함하며, 여기서 돌출 벽체는 제2 채널을 부분적으로 차단하여 제2 채널에서 난류 물 흐름을 증가시키며, 여기서 상기 내부 체적은 적어도 부분적으로 흡착 입자로 채워진다.
실시형태들은 위의 또는 다음의 특징들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 흡착 입자는 활성탄 과립을 포함한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대용 여과 시스템을 도시한 것이다.
도 7은 휴대용 여과 시스템의 보호 필터 케이지를 도시한다.
도 8, 9a 및 9b는 휴대용 여과 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 물 필터 조립체의 분해도를 도시한다.
도 11은 물 필터 조립체의 단면도를 도시한다.
도 12는 물 필터 조립체의 동심 필터들의 분해도이다.
도 13은 물 필터 조립체의 사시도이다.
도 14 및 도 15는 물 필터 조립체의 보호 필터 케이지의 사시도 및 단면도를 도시한다.
도 16은 종래의 필터의 단면도이다.
도 17 및 도 18은 종래의 필터의 표면을 도시한다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따른 침전물 필터의 표면을 도시한 것이다.
도 21 내지 도 23은 침전물 필터의 세그먼트 층들을 도시한다.
도 24 및 도 25는 침전물 필터의 표면 및 단면을 도시한다.
도 26 내지 도 28은 침전물 필터의 세그먼트 층들 AA, A, B, C 및 D의 표면, 절단부 및 전체 스택(stack) 프로파일을 도시한다.
도 29 내지 도 33은 침전물 필터의 세그먼트 층 AAA의 단면, 층상 표면, 단일 층 표면, 프로파일 및 스택 프로파일을 도시한다.
도 34 내지 도 36은 세그먼트 층 D의 표면, 프로파일 및 스택 프로파일을 도시한다.
도 37 내지 도 39는 세그먼트 층 E의 표면, 프로파일 및 스택 프로파일을 도시한다.
도 40 내지 도 42는 세그먼트 층 F의 표면, 프로파일 및 스택 프로파일을 도시한다.
도 43 및 44는 각각 1개 바닥 출구(bottom exit)와 2개 바닥 출구가 있는 세그먼트 층들 AAA, AA, A, B, C, D, E 및 F의 전체 스택 프로파일을 도시한다.
도 45는 세그먼트 층들 AA, A, B, C 또는 D 중 하나의 단일 층 프로파일을 도시한다.
도 46 내지 도 48은 본 발명의 필터의 다른 실시형태를 원통형 필터로서 도시한다.
도 49는 본 발명의 필터의 다른 실시형태를 백(bag) 필터로서 도시한다.
도 50 내지 도 54는 환형 링 필터를 포함하는 다른 실시형태를 예시한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 휴대용 물 여과 시스템(100)은 음용수 시스템을 이용할 수 없는 지역에서 사용될 수 있다. 시스템(100)은 손잡이(105), 필터 조립체(110) 및 일정량의 물을 보관하는 컨테이너 용기(115)를 포함한다. 펌프(120)는 필터 조립체(110)를 통한 물의 흐름을 촉진하기 위해 용기(115)를 가압하는 데 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 용기(115)는 캡(cap)(125)에 의해 덮인 충전 포트(fill port)를 갖는다. 캡(125)을 지지하기 위해 지지 링(130)이 사용된다. 용기(115)의 바닥에는 배출구 캡(135)으로 덮인 침전물 배출구(drain)가 위치된다. 필터 조립체(110)의 유출구에는 유출 호스(outlet hose)(140)가 설치된다.
도 4를 참조하면, 펌프(120)는 압착 가능한 벌브(squeezable bulb)(145), 압력 호스(150) 및 나비 손잡이(155)에 의해 작동되는 밸브를 포함한다. 이 밸브는 압력을 유지하기 위해 용기(115)를 밀봉할 수 있다.
도 7, 14 및 15를 참조하면, 보호용 케이지(158)가 상기 필터 조립체(미도시)를 둘러싼다. 케이지(158)는 필터 조립체를 둘러싸는 일련의 리브들(ribs)을 포함한다. 이것은 예를 들어 용기(100)가 떨어지는 경우와 같은 충격으로부터 필터 조립체를 보호한다.
도 8을 참조하면, 필터 조립체(110)는 탄소 링(160)과 동심 링의 일련의 주름진 필터들(165)을 포함한다. 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 물은 상기 동심 링 필터들의 외부에서 내부로 출구 포트까지 흐른다.
도 9a를 참조하면, 필터 조립체(110)는 용기(115)에 부착된 나사형 칼라(165) 내에 위치된다. 나사형 캡(170)이 나사형 칼라(165)에 결합되어 용기(115)에 필터 조립체(110)를 고정시킨다. 밀봉 링(175) 또는 개스킷이 상기 나사형 캡과 필터 조립체(110)의 립(lip)(180) 사이에 위치되어 필터 조립체가 수밀 밀봉을 위해 나사형 칼라(165)와 나사형 캡(170) 사이에 클램핑된다. 도 9b를 참조하면, 상기 나사형 캡은 필터 조립체(110)에 통합되어 통합된 캡을 회전시킴으로써 전체 필터 조립체(110)가 상기 나사형 칼라에 나사 결합되도록 한다.
도 10 내지 도 11을 참조하면, 필터 조립체(110)는 원형 흡입 커버(185), 침전물 필터(190), 대체로 원통형인 벽체(195), 내부 원형 벽체(200), 및 상기 동심 필터들 위의 커버 벽체(205)를 포함한다. 원형 흡입 커버(185)는 물이 용기(115)로부터 필터 조립체(110) 내로 흐르도록 하는 일련의 리브들과 개구들을 갖는다. 내부 원형 벽체(200)는 상기 필터 조립체를 침전물 필터 챔버(210) 및 동심 링 필터 챔버(215)로 분리한다. 내부 원형 벽체(200)는 물이 침전물 필터 챔버(210)로부터 동심 링 필터 챔버(215)로 흐를 수 있도록 하는 일련의 포트들을 갖는다.
대체로 원통형인 벽체(195)는 실린더의 형상 또는 형태의 직선 또는 평행한 측면들과 원형 또는 타원형 단면을 가질 수 있다. 그러나 다른 직사각형 샤프트(shafts) 또는 노치(notches)를 가질 수도 있다.
침전물 필터(190)는 용기(115) 의 높이에 대해 수직 방향으로 위치된다. 따라서 무거운 침전물은 침전물 필터(190)를 우회함으로써 침전물 배출구로 직접 낙하하여 침전물 필터(190)의 수명을 연장시킨다.
도 11을 참조하면, 물은, 화살표 A로 도시된 방향으로, 용기(115)로부터 흡입 커버(185)를 통해 침전물 필터 챔버(210) 내로 흐른다. 그런 다음 물은 상기 침전물 필터 챔버로부터 동심 링 필터 챔버(215)로 흐른다. 상기 동심 필터들 위의 커버 벽체(205)는 물의 흐름을 아래로부터 상기 동심 링 필터 챔버(215)의 외부를 향해 측면 방향으로 화살표 B로 도시된 바와 같이 전환시키는 단단한 원형 벽체이다. 그 다음에 물은, 화살표 C 방향으로, 원통형 벽체(195)와 탄소 링(160)의 외부 표면 사이에서 아래쪽으로 흐른다. 탄소 링(160)은 활성탄을 포함하고 예를 들어 은이 포함된 탄소와 같은 재료의 합성물일 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 수지 또는 이온 교환 중합체와 같은 다른 유형의 필터 매체가 탄소 대신에 또는 탄소에 추가하여 사용될 수도 있다.
물은 그 다음에 화살표 D 방향으로 탄소 링(190)을 통해 외부에서 내부로 흐른다. 그런 다음 물은 분할 벽체(218)를 통해 동심 링의 주름진 필터들(165) 내로 흐른다.
도 11에 도시된 실시형태는 일련의 4개의 주름진 필터(220, 225, 230 및 235)를 갖는다. 필터(220, 225, 230 및 235)는 분할 벽체(240, 245 및 250)에 의해 이격된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 분할 벽체(218, 240, 245, 250)는 동심 링들의 중심을 향해 물의 흐름을 허용하는 포트 또는 슬롯을 갖는다. 원형 유출 튜브(circular outlet tube)(255)가 분할 벽체(218, 240, 245, 250)의 중앙에 위치한다. 다른 실시형태에서, 추가 분할 벽체가 추가되거나 분할 벽체가 사용되지 않을 수도 있다. 동심 필터(220, 225, 230, 235) 중 하나 이상은 부유 물질, 미생물 물질 및/또는 화학 물질을 제거하도록 구성될 수도 있다.
다시 도 11을 참조하면, 원형 유출 튜브(255)는 화살표 E에 의해 도시된 바와 같이 물이 침전물 필터(190)를 향해 위쪽으로 그 다음 다시 아래로 유출 포트(260)를 통해 유출 챔버 내로 방향을 바꾸도록 한다. 그런 다음 물은 화살표 F로 나타낸 바와 같이 유출 포트(265)를 향해 아래로 흘러 용기(115)를 빠져 나간다.
도 13을 참조하면, 나선형 흐름 교반기 구성요소(270)가 원형 유출 튜브(255)에 위치된다. 교반기 구성요소(270)는 난류를 일으켜 물이 유출 튜브(255) 내의 소독제 매체와의 증가된 접촉을 갖도록 한다. 다른 실시형태에서, 상기 교반기 구성요소는 소독 매체를 포함할 수도 있다.
도 19 내지 도 20을 참조하면, 필터 재료는 기존 필터보다 더 큰 구멍 크기 범위를 갖도록 설계된다. 도 19에 도시된 구멍 크기 범위는 일반적으로 도 20에 도시된 것보다 크지만, 구멍 크기 범위는 겹칠 수 있다.
도 21은 침전물 필터를 구성하는 다양한 필터 매체 세그먼트 층들을 보여준다. 일반적으로 각 필터 세그먼트 층(AAA, AA, A, B, C, D, E, F)을 구성하는 표면 재료의 구멍 크기 범위는 일반적으로 더 작아진다. 일 실시형태에서, 세그먼트 층들(AA, A, B, C, E, F) 중 일부는 제2 필터 재료가 사이에 끼워지는 다양한 양의 제1 표면 재료로 구성된다.
상기 제1 표면 재료의 구멍 크기 범위는, 예를 들어 용융 취입(melt blown) 폴리프로필렌(PP) 웹(web)의 층들과 같은, 필터 매체의 다양한 층들을 함께 추가하거나 빼서 조정될 수 있다. 용융 취입 웹의 섬유-얽힘 정도, 섬유 직경, 및 용융 취입 웹의 밀도 역시 상기 PP의 유효 구멍 크기를 변경하기 위해 사용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 예를 들어 추가 강도가 필요할 때, PP에 추가로 또는 대체하여 스펀본디드(spunbonded) 패브릭이 사용될 수도 있다.
도 21에 도시된 실시형태에서, 세그먼트 층들(AAA, AA, A, B, C, D)은 세그먼트 층들 각각을 구성하는 4개의 개별 층들을 포함한다. 다른 실시형태에서, 4개의 개별 층들은 세그먼트 층을 구성하기 위해 서로 접합되는 표면을 갖거나 또는 함께 접합되지 않고 인접한 개별 층들과 접촉하도록 서로 적층될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 상기 개별 층들의 표면들은 각 층의 중심에서 및 에지들에서와 같은 별개의 위치들에서 인접한 개별 층들에 고정된다.
도 22 및 23을 참조하면, 필터 매체 세그먼트 층들(AAA, AA, A, B, C, D, E, F)은 함께 적층된다. 각 세그먼트 AAA, AA, A, B, C, D, E 및 F는 인접한 세그먼트 층들과 접촉하지만 세그먼트 층들의 표면은 함께 접합되지 않는다.
도 24를 참조하면, 상기 필터 매체 세그먼트 층들은 적층되고 원하는 형상으로 함께 절단된다. 예를 들어, 상기 세그먼트 층들은 적층될 수 있고, 초음파 절단기를 사용할 수 있다. 절단 공정 중에 상기 세그먼트 층들의 에지에서 밀봉 또는 접합이 형성될 수 있다. 다른 공정에서, 세그먼트 에지를 함께 접합하기 위해 일 유형의 열 용접이 사용될 수 있다.
도 25를 참조하면, 침전물 필터를 형성하기 위해 상기 세그먼트 층들의 에지가 플라스틱 링 또는 실리콘 오버 몰딩으로 함께 클램핑되거나 접합될 수 있다. 도시와 같이, 침전물 필터는 중앙은 상부, 하부 또는 상부와 하부 모두에서 바깥쪽으로 부풀어 오르는 반면 에지에서 훨씬 더 조밀할 수 있다.
도 29 내지 도 33을 참조하면, 매체 필터 세그먼트 층(AAA)의 다중 층 표면, 단일 층 표면, 및 프로파일이 더 상세히 도시되어 있다. 각 프로파일은 단지 설명을 위해 유리 슬라이드 사이에 필터 매체가 샌드위치 된 상태를 측면에서 본 것이다. 세그먼트 층(AAA)은 함께 접합된 여러 층의 PP로 형성된다. 일 실시형태에서, 4개의 개별 층들은 20~70g/m2(GSM)의 밀도를 갖는 100% PP인 하나의 세그먼트 층(AAA)을 구성한다.
도 26 내지 도 28 및 도 45을 참조하면, 세그먼트 층(AA, A, B, C)의 표면, 절단부, 전체 스택 프로파일, 및 단일 층 프로파일이 도시되어 있다. 용어 전체 스택 프로파일은 세그먼트 층을 구성하는 개별 층들 조합을 지칭하고 단일 층 프로파일은 세그먼트 층의 개별 층을 지칭한다. 각 개별 층의 외부 층들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유로부터 형성된 내부 층에 접합된 PP로부터 형성된다. 상기 외부 PP 층들은 구멍 크기 범위를 결정하는 반면 PET 섬유는 PP 표면 또는 외부 층보다 입자 흐름에 대해 저항이 훨씬 적은 입체적인 필터 매체 매트릭스를 제공한다. PET 섬유 매트릭스는 침전물 입자가 측면뿐만 아니라 필터 매체를 통해 다양한 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 이는 필터 매체를 통한 더욱 단일의 방향 흐름을 가진 필터와 비교하여 더 큰 체적의 입자 로딩(particle loading)을 제공한다. PET와 PP 섬유는 함께 접합되어 각 층을 형성한다.
세그먼트 층들은 구멍 크기 및 침전물 입자 저장 용량의 감소와 함께 상이한 조성을 갖는다. 예를 들어, 한 실시양태에서 세그먼트 층 AA는 75% PET/25% PP의 조성을 포함하고, 세그먼트 층 A는 55% PET/45% PP의 조성을 포함하고, 세그먼트 층 B는 45% PET/55% PP의 조성을 포함한다. 세그먼트 층 C는 25% PET/75% PP의 조성을 포함한다. 각 세그먼트 층(AA, A, B, C)은 약 70GSM의 밀도를 가질 수 있다.
세그먼트 층(AA, A, B, C) 각각은 PET 섬유의 각 측면에 PP 층의 개별 샌드위치 구조의 3개 이상의 층으로 구성될 수 있다. 상기 외부 PP 층들은 역시 마이크로 3차원 구조인 시트 표면에 걸쳐 무작위로 분포된 구멍 크기 구조를 나타낸다. 이는 유속을 유지하고 압력 강하를 방지하는 데 도움이 된다. 상기 내부 PET 층은, 더욱 입체적인 구조를 생성하여 더 나은 먼지 적재 용량을 허용하는 동시에 압력 강하 및 조기 막힘을 방지하는 데도 도움이 되는 무작위로 분포된 구멍 크기를 유지하는 섬유로 구성된다. 상기 PET 층은 일반적으로 PP 층보다 밀도가 낮고 다공성이 훨씬 더 높다.
상기 샌드위치의 여러 층이 층층이 적층되어 더 깊고 더 많은 공간(void)과 더욱 입체적인 구조를 갖는 세그먼트를 생성한다. 이러한 무작위로 분포된 공간은 다양한 입자 크기를 포착하여 후속 세그먼트 층이 조기에 막히는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 이 층들을 쌓는 것은 여러 방향 흐름을 가진 더욱 입체적인 구조를 만드는 데 도움이 된다.
세그먼트 층 AA는 PP 층들 사이에 샌드위치 된 PET 섬유로 만들어진다. 이 "샌드위치(sandwich)"는 후속 세그먼트 층들보다 틈이 많고 일반적으로 후속 세그먼트 층보다 더 큰 구멍 크기 구조를 보여주지만 이전 세그먼트 층들보다는 더 작은 구멍 크기를 갖는다.
일 실시형태에서, 세그먼트 층 AA는 3개 이상의 개별 샌드위치 구조들로 구성될 수 있다. 각 샌드위치의 외부 층들은, 역시 마이크로 3차원 구조인 시트의 표면에 걸쳐 무작위로 분포된 구멍 크기 구조를 보여주는 용융 취입 폴리프로필렌으로 구성된다. 이는 유속을 유지하고 압력 강하를 방지하는 데 도움이 된다. 내부 층은, 더욱 입체적인 구조를 생성하여 더 나은 먼지 적재 용량을 가능하게 하는 동시에 압력 강하 및 조기 막힘을 방지하는 데 도움이 되는 무작위로 분포된 구멍 크기를 유지하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 구성된다.
상기 샌드위치의 여러 층이 층층이 적층되어 더 깊고 더 많은 공간과 더욱 입체적인 구조를 갖는 세그먼트를 생성한다. 이러한 무작위로 분포된 공간은 입자 크기를 포착하여 후속 세그먼트 층이 조기에 막히는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 이 층들을 쌓는 것은 여러 방향 흐름을 가진 더욱 입체적인 구조를 생성하는 데 도움이 된다.
도 34 내지 도 36을 참조하면, 세그먼트 층 D의 프로파일, 스택 프로파일 및 표면이 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 세그먼트 층 D는 세그먼트 층 D로 함께 접합되는 약 40 GSM의 밀도를 갖는 모두 PP인 개별 시트들을 갖는다. PP 시트는 0.5~2mm의 깊이를 가질 수 있다. 여러 개의 개별 시트를 적재하여 깊이와 공간이 있는 세그먼트를 만든다. 이러한 무작위로 분포된 공간은 3미크론 초과의 더 큰 입자 크기를 포착하여 후속 층들이 조기에 막혀 압력 강하를 유발하는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 이러한 적층은 더 큰 먼지 보유 용량과 여러 방향 흐름을 가진 더욱 입체적인 필터 세그먼트를 만드는 데 도움이 된다.
도 37 내지 도 39를 참조하면, 세그먼트 층 E의 표면, 절단부 및 프로파일이 도시되어 있다. 세그먼트 층 E는 사이에 슈도보헤마이트(pseudoboehmite)가 샌드위치된 외부 표면들 위에 PP를 포함한다. 슈도보헤마이트는 화학 조성이 AlO인 알루미늄 화합물이다. 이것은 미세 결정성 보헤마이트(boehmite)로 구성되어 있지만 보헤마이트보다 수분 함량이 높다.
세그먼트 층 E는 6.25 평균 마이크론 구멍 크기를 갖는 개별 샌드위치 구조의 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 슈도보헤마이트는, 압력 강하 및 조기 막힘을 방지하는 데 도움이 되는 무작위로 분포된 미세 구멍 크기를 유지하면서 더 나은 먼지 적재 용량을 허용하는 더욱 입체적인 구조를 생성한다. 이것은 여러 방향 흐름으로 유속을 유지하고 압력 강하를 방지하는 데 도움이 된다. 상기 샌드위치 내부에는 기호, 냄새 오염 감소를 위해 분말 활성탄이 포함될 수도 있다.
도 40 내지 도 42를 참조하면, 세그먼트 층 F의 표면, 절단부 및 프로파일이 도시되어 있다. 세그먼트 층 E와 유사하게, 세그먼트 층 F는 사이에 슈도보헤마이트가 샌드위치된 외부 표면들 위의 PP를 포함할 수 있지만, 개별 샌드위치 구조들은 훨씬 더 미세한 1.25 마이크론 평균 구멍 크기를 갖는다.
예를 들어, PET 섬유의 매우 미세한(작은 직경), 매우 얽힌 및/또는 조밀한 PET 섬유 층들과 같은 다른 필터 매체가 슈도보헤마이트 대신에 사용될 수 있다.
도 43 및 도 44는 도 21 내지 23에 도시된 세그먼트 층(AAA, AA, A, B, C, D, F)의 전체 스택의 사진들이다. 모든 세그먼트 층은 인접한 층들과 접촉한다. 생성된 침전물 필터는 막히고 그 여과 능력을 잃기 전에 기존 필터에 비해 더 미세한 구멍 크기 및/또는 더 높은 먼지 적재 용량을 가질 수 있다.
도 46 및 47을 참조하면, 동심 링으로 구성된 필터 매체 세그먼트 층(AAA', AA', A', B', C', D', E', F')을 가진 원통형 침전물 필터(300)가 도시되어 있다. 각 세그먼트(AAA', AA', A', B', C', D', E', F')는 인접한 세그먼트 층과 접촉하지만 인접한 세그먼트 층들의 표면들은 함께 접합되지 않는다. 세그먼트 층의 조성은 도 21~23 및 도 43~44에 대해 위에서 설명된 것과 유사할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상이한 조성의 더 많거나 더 적은 세그먼트 층이 있을 수 있다.
도 48은 사용 중인 원통형 침전물 필터(300)를 도시한다. 원통형 침전물 필터(300)는 필터 케이싱(310) 내에 설치된다. 필터 케이싱은 화살표 A를 따라 필터 케이싱 내로 물이 흐르는 물 유입로를 가진다.
필터(300)의 바닥은 화살표 B와 같이 물이 필터를 통해 흐르도록 케이싱의 바닥에 밀봉되거나 가압 고정된다. 물은 필터(300)의 중앙에 있는 개방된 채널로 흘러 화살표 C로 표시된 방향으로 유출로(330)을 통해 케이싱 케이스의 외부로 흐른다.
도 49는 백 필터(bag filter)(350)로서 구성된 침전물 필터의 다른 실시형태를 도시한다. 백 필터(350)는 위에서 설명된 것과 같은 여러 세그먼트 층들을 포함하거나 다른 구성의 세그먼트 층들을 가질 수 있다. 백 필터(350)의 에지는 본질적으로 둥근 칼라에 의해 함께 주름지거나 고정될 수 있거나 함께 열 접합되거나 글루(glue)에 의해 접착될 수 있다.
도 50 내지 도 54를 참조하면, 다른 실시형태에서 탄소 링(160)은, 케이싱 또는 인클로저(enclosure)에 활성탄 과립과 같은 흡착 입자를 포함하는 환형 링 필터(510)로 대체된다. 환형 링 필터(510)는 제1 환형 벽체(525)와 제2 환형 벽체(530) 사이에 장착된 제1 원형 벽체(515)과 제2 원형 벽체(520)을 포함한다. 환형 링 필터(510)의 내부 체적은 활성탄 과립으로 채워진다. 제1 및 제2 원형 벽체(515, 520)는 물에 대해 투과성이지만 탄소 과립을 유지한다.
제1 분할 벽체(535) 및 제2 분할 벽체(540)가 제1 및 제2 원형 벽체(515, 520) 사이에 장착되어 내부 체적을 제1, 제2 및 제3 채널(545, 550, 555)로 분할한다. 물 흐름의 방향을 제1 채널의 제1 방향에서 제2 채널의 제2 방향으로 그리고 제3 채널의 제3 방향으로 변경하기 위해 이등분 또는 종단 벽체(560)가 제1 및 제2 원형 벽체 사이에서 상기 분할 벽체들에 부착된다.
돌출 벽체들(565)이 상기 제2 채널을 부분적으로 차단한 상태로 상기 제2 채널 내에 장착되어 상기 제2 채널에서 난류 물의 흐름을 증가시킨다. 상기 돌출 벽체들은 상기 제2 채널 내에서 z-형 또는 s-형 물 흐름을 유발하도록 구성된 짝을 이루는 구불구불한 벽체들 쌍을 포함한다. 각각의 돌출 벽체(565)는 분할 벽체(535, 540)에 장착된다. 대안으로, 돌출 벽체(565)는 제2 채널(555)의 임의의 위치에서 상기 환형 벽체들에 장착될 수도 있다.
물은 환형 링 필터(510)의 외부에서 내부로 흐른다. 물은 외부 원형 벽체(515)를 통해 필터로 들어간다. 물은 분할 벽체(535)의 끝에 도달할 때까지 제1 채널(550)에서 흐른 다음 제2 채널(555)로 들어간다. 제2 채널(555)은 제2 채널(555)에서 물 흐름의 방향을 부분적으로 방해하거나 변경하는 돌출된 벽체(565)로 채워져 있다. 결과적인 순환 경로는 활성탄 과립과 더 많은 접촉을 유발한다.
물은 제2 분할 벽체(540)의 끝에 도달할 때까지 제2 채널(555)을 통해 흐른다. 그 다음에 물은 투과성 내부 필터 벽체(520)와 접촉한다. 따라서, 물은 투과성 필터 벽체(520)를 통과하여 환형 링 필터(510)를 빠져나가 링 필터의 중앙으로 들어간다. 물의 일부는 또한 투과성 내부 필터 벽체(520)을 통해 빠져나갈 때까지 제3 채널(545)에서 흐른다. 그 다음 물은 환형 링 필터(510) 내부의 동심 링의 일부인 다른 필터들로 들어갈 수도 있다.
위의 설명은 특정 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 대체될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 특정 상황, 재료, 물질의 조성, 프로세스, 프로세스 단계 또는 단계들, 본 개시내용의 객관적인 사상 및 범위에 적응시키기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 필터 조립체는 드럼, 배럴 또는 고정된 물 시스템과 같은 다른 유형의 물 용기에 통합될 수 있다. 필터 조립체는 또한 다른 유형의 액체에도 사용할 수 있다. 다른 예로서, 침전물 필터는 직사각형, 구형 또는 백과 같은 다른 모양을 가질 수 있다. 이러한 모든 수정은 아래에 제공된 청구 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 입자 여과 시스템으로서,
    5개의 제1 필터를 포함하는 제1 필터 세그먼트,
    5개의 제2 필터를 포함하는 제2 필터 세그먼트, 및
    복수의 제3 필터를 포함하는 제3 필터 세그먼트를 포함하며,
    여기서 상기 제1 필터들 각각은 제1 섬유층과, 상기 제1 섬유층을 샌드위치 하는 제1쌍의 표면층들을 포함하고,
    상기 제1 표면층들은 상기 제1 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제1 표면층들 각각은 제1 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제1 필터들 각각은 제1 섬유층 75%와 제1 표면층 25%의 조성을 포함하며,
    상기 제2 필터들 각각은 제2 섬유층과, 상기 제2 섬유층을 샌드위치 하는 한 쌍의 제2 표면층들을 포함하고,
    상기 제2 표면층들은 상기 제2 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제2 표면층들 각각은 제2 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제2 구멍 크기 범위는 상기 제1 구멍 크기 범위보다 작지만 서로 겹치고,
    상기 제2 필터들 각각은 제2 섬유층 55%와 제2 표면층 45%의 조성을 포함하며,
    상기 제3 필터들 각각은 제3 섬유층과, 상기 제3 섬유층을 샌드위치 하는 한 쌍의 제3 표면층들을 포함하고,
    상기 제3 표면층들은 상기 제3 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제3 표면층들 각각은 제3 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제3 구멍 크기 범위는 상기 제2 구멍 크기 범위보다 작지만 서로 겹치고,
    상기 제3 필터들 각각은 제3 섬유층 25%와 제3 표면층 75%의 조성을 포함하는, 입자 여과 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1, 제2 및 제3 필터의 상기 섬유층과 상기 표면층들은 서로 접합되는 에지를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유층의 표면과 상기 제1, 제2 및 제3 필터의 표면층이 서로 접합되는, 입자 여과 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터의 상기 섬유층은 3차원 층을 포함하는 얽힌 섬유의 웹을 포함하는, 입자 여과 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터 중 하나 이상의 섬유층은 상기 제1, 제2 및 제3 쌍의 표면층의 깊이보다 더 큰 깊이를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터의 섬유층 중 하나 이상은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터 중 하나 이상의 표면층은 폴리프로필렌을 포함하는, 입자 여과 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터 중 하나 이상의 섬유층은 얽힌 섬유 구조를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터 중 하나 이상의 섬유층은 결정질 구조를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 추가의 제4 필터 중 하나 이상의 섬유층은 슈도보헤마이트(pseudoboehmite)를 포함하는, 입자 여과 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터에 추가의 표면층을 추가함으로써 상기 제2 필터의 제2 구멍 크기 범위는 제1 필터의 제1 구멍 크기 범위보다 더 작으며,
    상기 제3 필터에 추가의 표면층을 추가함으로써 상기 제3 필터의 제3 구멍 크기 범위는 상기 제2 필터의 제2 구멍 크기 범위보다 더 작은, 입자 여과 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터 세그먼트의 상기 5개의 제1 필터는 함께 접합되지 않고 서로 물리적으로 접촉되어 있고,
    상기 제2 필터 세그먼트의 상기 5개의 제2 필터는 함께 접합되지 않고 서로 물리적으로 접촉되어 있으며,
    상기 제3 필터 세그먼트의 상기 5개의 제3 필터는 함께 접합되지 않고 서로 물리적으로 접촉되어 있는, 입자 여과 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터 세그먼트, 상기 제2 필터 세그먼트 및 상기 제3 필터 세그먼트는 함께 접합되지 않고 서로 물리적으로 접촉되어 있는, 입자 여과 시스템.
  14. 입자 여과 시스템으로서,
    복수의 제1 필터를 포함하는 제1 필터 세그먼트,
    복수의 제2 필터를 포함하는 제2 필터 세그먼트, 및
    복수의 제3 필터를 포함하는 제3 필터 세그먼트를 포함하며,
    여기서 상기 제1 필터들 각각은 한 쌍의 제1 외부층 사이에 접합된 제1 섬유층을 포함하고,
    상기 제1 섬유층은 상기 한 쌍의 제1 외부층 사이의 미립자를 포획하도록 구성되고,
    상기 제1 외부층들은 상기 제1 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제1 외부층들 각각은 제1 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제1 필터들 각각은 제1 섬유층 50-95%와 제1 외부층 5-50%의 조성을 포함하며,
    상기 제2 필터들 각각은 한 쌍의 제2 외부층 사이에 접합된 제2 섬유층을 포함하고,
    상기 제2 섬유층은 상기 한 쌍의 제2 외부층 사이의 미립자를 포획하도록 구성되고,
    상기 제2 외부층들은 상기 제2 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제2 외부층들 각각은 제2 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제2 구멍 크기 범위는 상기 제1 구멍 크기 범위보다 작지만 서로 겹치고,
    상기 제2 필터들 각각은 제2 섬유층 40-85%와 제2 외부층 15-60%의 조성을 포함하며,
    상기 제3 필터들 각각은 한 쌍의 제3 외부층 사이에 접합된 제3 섬유층을 포함하고,
    상기 제3 섬유층은 상기 한 쌍의 제3 외부층 사이의 미립자를 포획하도록 구성되고,
    상기 제3 외부층들은 상기 제3 섬유층보다 더 높은 밀도를 포함하고,
    상기 제3 외부층들 각각은 제3 구멍 크기 범위를 포함하고,
    상기 제3 구멍 크기 범위는 상기 제2 구멍 크기 범위보다 작지만 서로 겹치고,
    상기 제3 필터는 제3 섬유층 0-75%와 제3 외부층 25-100%의 조성을 포함하는, 입자 여과 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1쌍, 제2쌍 및 제3쌍의 외부층의 두께가 제1, 제2 및 제3 구멍 크기 범위의 구멍 크기를 결정하고 두께 증가에 따라 구멍 크기가 작아지는, 입자 여과 시스템.
  16. 입자 여과 시스템으로서,
    둘 이상의 제1 필터를 포함하는 제1 필터 세그먼트,
    둘 이상의 제2 필터를 포함하는 제2 필터 세그먼트, 및
    둘 이상의 제3 필터를 포함하는 제3 필터 세그먼트를 포함하며,
    여기서 각각의 제1 필터는 제1 구멍 크기 범위를 갖는 한 쌍의 제1 필터 매체 사이에 접합된 섬유질 입자 저장 매체를 포함하고,
    각각의 제1 필터가 각각의 근접한 제1 필터와 물리적으로 접촉하는 동안 상기 둘 이상의 제1 필터 각각의 에지만이 함께 고정되며;
    각각의 제2 필터는 제2 구멍 크기 범위를 갖는 한 쌍의 제2 필터 매체 사이에 접합된 섬유질 입자 저장 매체를 포함하고,
    각각의 제2 필터가 각각의 근접한 제2 필터와 물리적으로 접촉하는 동안 상기 둘 이상의 제2 필터 각각의 에지만이 함께 고정되며;
    각각의 제3 필터는 제3 구멍 크기 범위를 갖는 한 쌍의 제3 필터 매체 사이에 접합된 섬유질 입자 저장 매체를 포함하고,
    각각의 제3 필터가 각각의 근접한 제3 필터와 물리적으로 접촉하는 동안 상기 둘 이상의 제3 필터의 에지만이 함께 고정되며,
    여기서 상기 제2 구멍 크기 범위는 상기 제1 구멍 크기 범위보다 작지만 서로 겹치고, 상기 제3 범위의 구멍 크기는 상기 제2 범위의 구멍 크기보다 작지만 서로 중첩하는, 입자 여과 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 필터 매체는 용융 취입(melt blown) 중합체 섬유의 층들을 포함하고, 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 구멍 크기 범위는 상기 용융 취입 중합체 섬유의 추가 층이 추가됨에 따라 감소하는, 입자 여과 시스템.
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