WO2021054694A1 - 튜브형상의 절곡형 필터부재 - Google Patents

튜브형상의 절곡형 필터부재 Download PDF

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WO2021054694A1
WO2021054694A1 PCT/KR2020/012424 KR2020012424W WO2021054694A1 WO 2021054694 A1 WO2021054694 A1 WO 2021054694A1 KR 2020012424 W KR2020012424 W KR 2020012424W WO 2021054694 A1 WO2021054694 A1 WO 2021054694A1
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filter
virtual line
shape
tube
filter body
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PCT/KR2020/012424
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윤현준
이병혁
김종철
김진민
강상현
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코웨이 주식회사
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Publication date
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    • B01D2265/06—Details of supporting structures for filtering material, e.g. cores

Definitions

  • the present invention relates to a bent filter member for filtering a fluid, and more particularly, to a bent filter member in the shape of a tube having a structure in which a filter medium is bent in multiple stages and then wound.
  • the HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter is a type of high-performance filter that removes fine particles in the air.
  • the filter media is multi-stage. It is used in a bent shape.
  • a structure formed by winding filter media bent in multiple stages in a tubular shape for example, a hollow cylinder (circular tube type) has been used to realize a high air volume while reducing the overall volume of the air purifier or to increase the application area.
  • the conventional tube-shaped bent filter member is generally formed by winding filter media bent in multiple stages with the same width, so that the bent portion of the inner portion is densely arranged compared to the bent portion of the outer portion. Accordingly, the conventional tube-shaped bent filter member has a problem in that the angle formed by the bent portion of the inner portion is reduced and the interference portion is generated, so that the differential pressure increases at the bent portion of the inner portion.
  • the conventional tube-shaped bent filter member has a configuration in which the filter material area is increased by bending, there is a problem in that the differential pressure rises and thus the large filter material area is not sufficiently utilized.
  • the tube-shaped bent filter member according to the prior art, it may be effective in improving the differential pressure in the inner part, but since some of the filter media do not extend to the inner part, the area of the filter media in the inner part is reduced, thereby sufficiently improving the filtration performance. There is a problem that it cannot be secured.
  • Patent Document 1 US 2013/0306547 A1
  • Patent Document 2 WO 2010/146462 A2
  • Patent Document 3 US 6,598,749 B2
  • the present invention has been devised to solve at least some of the problems of the prior art as described above, as well as reducing the pressure difference inside the filter body, as well as securing a sufficient area of the filter media in the inner portion of the tube-shaped tube that can improve filtration performance. It is an object of the present invention to provide a bent filter member.
  • an object of the present invention is to provide a tube-shaped bent filter member capable of maintaining a bent structure without a separate structure supporting the filter body.
  • an object of the present invention is to provide a tube-shaped bent filter member that is easy to manufacture as an aspect.
  • the present invention is a filter body having a tube shape extending in a longitudinal direction with respect to a central axis after the filter media is bent in multiple stages and wound; And a support portion for maintaining the shape of the filter body, wherein the filter body includes an outer bent portion corresponding to the outside of the tube shape and an inner bent portion corresponding to the inside of the tube shape among the bent portions of the filter media.
  • the inner virtual line connecting the corners of the inner bent portion on a plane perpendicular to the central axis of the filter body has a shape in which a unit wave shape recessed toward the outside from the central axis of the filter body is repeated, and the first thickness (T1), the first thickness ( T1) provides a tube-shaped bent filter member having a range of [Equation 1] with respect to the diameter D of the outer virtual line.
  • the edge of the inner bent portion may have a structure exposed toward the central axis of the filter body.
  • the unit wave shape formed by the inner virtual line may be composed of four or more corners of the inner bent portion.
  • the unit wave form formed by the inner virtual line is formed such that a distance from the central axis of the filter body has a value between a first radius R1 and a second radius R2, and the first radius ( R1) and the second radius R2 may be made of one specific value.
  • the unit wave shape formed by the inner virtual line may have a shape in which a distance from a central axis gradually decreases or increases from a portion corresponding to the first radius to a portion corresponding to the second radius.
  • the wave shape of the inner virtual line may have a shape in which an arc is periodically repeated, or two sides forming a certain angle may be periodically repeated.
  • the filter body may have a circular tube shape, and an outer virtual line connecting the edges of the outer bent portion on a plane perpendicular to the central axis of the filter body may form a circular shape.
  • the diameter D of the outer virtual line may have a range of 100 mm or more and 500 mm or less.
  • the second The thickness T2 may have a range of [Equation 2] with respect to the first thickness T1.
  • the number NW of unit wave shapes formed by the inner virtual line may have a range of [Equation 3] with respect to the diameter D of the outer virtual line.
  • the interval P between the corners of the inner bent portion may have a value between 3mm and 5mm.
  • the filter media may be composed of a filter material for a dust collection filter or a filter material for a HEPA filter, and may be formed by stacking a plurality of filter materials.
  • the support portion is formed by curing an adhesive member partially applied to at least one surface of the filter media, and the adhesive member may be spaced apart in the longitudinal direction of the filter body and applied to a plurality of locations.
  • the adhesive member may be applied across the valleys and valleys formed by the inner bent portion.
  • the adhesive member may be applied in a shape corresponding to the inner virtual line.
  • the support portion may be provided on both sides of the filter body and may include a cover member to surround and support both inner circumferential surfaces and outer circumferential surfaces of the filter body.
  • the present invention having such a configuration, it is possible to improve the differential pressure of the inner portion of the filter body by allowing the inner portion of the filter body to have a shape in which the unit wave shape recessed from the central axis toward the outer direction is repeated. In addition, it is possible to obtain the effect of sufficiently improving the filtration performance of the entire filter body by sufficiently securing the area of the filter media in the inner part.
  • the present invention by optimizing and setting at least some of the diameter of the filter body, the thickness of the bent portion, the number of unit wave shapes, and the interval between the corners of the inner bent portion, it is possible to improve the differential pressure and secure the filter material area. It can be implemented, and it is possible to improve workability such as bending processing for bending the filter media and winding processing for winding the bent filter media in a tube shape, so that manufacturing is easy.
  • an adhesive member such as a hot melt to maintain a wound shape after the filter media is bent
  • the effect of improving the blowing efficiency is minimized by minimizing the structure acting as the blowing resistance. You can get it.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tube-shaped bent filter member according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 1;
  • FIG. 3 is an exploded view showing an expanded state of the tube-shaped bent filter member shown in FIG. 1.
  • Figure 4 is an enlarged view showing an embodiment of the "A" part of Figure 2;
  • Figure 5 is an enlarged view showing a modified embodiment of the "A" portion of Figure 2;
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a modified embodiment of the filter body shown in Figure 2;
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing another modified embodiment of the filter body shown in Figure 2;
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a tube-shaped bent filter member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tube-shaped bent filter member 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1
  • FIG. 3 is It is an exploded view showing an expanded state of the bent filter member 100
  • FIG. 4 is an enlarged view showing an embodiment of the "A" part of FIG. 2
  • FIG. 5 is an enlarged view of the "A" part of FIG.
  • It is an enlarged view showing a modified embodiment.
  • 6 and 7 are cross-sectional views showing a modified embodiment of the filter body 110 shown in FIG. 2
  • FIG. 8 is an exploded view of a tube-shaped bent filter member 100 according to another embodiment of the present invention. It is a perspective view.
  • the tube-shaped bent filter member 100 is configured to include a filter body 110 and a support 150.
  • the filter body 110 has a tube shape extending in the longitudinal direction with respect to the central axis (C) by being wound after the filter media 111 is bent in multiple stages, and a hollow part inside the filter body 110 115 is formed. That is, the filter body 110 may be configured to have a tube shape in which the hollow portion 115 is formed by bonding both ends of the filter media 111 bent in multiple stages as shown in FIG. 3. In this case, the filter body 110 may have a circular tube shape, but is not limited thereto, and may have an oval tube shape or a polygonal tube shape.
  • the filter media 111 may be formed of a filter material for a dust collection filter or a filter material for a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter that is bent and used to improve the area of the filter material, but it is a filter that filters incoming air, and if possible, the type And the material is not limited.
  • a filter material for a dust collection filter or a filter material for a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter that is bent and used to improve the area of the filter material, but it is a filter that filters incoming air, and if possible, the type And the material is not limited.
  • HEPA High Efficiency Particulate Air
  • the filter media 111 may be used alone as the media for HEPA filters, but is not limited thereto, and a plurality of filter materials may be stacked and used.
  • a HEPA filter media and a dust collection filter media may be stacked together, or two types of HEPA filter media having different pore sizes may be stacked and used.
  • the filter body 110 may include an outer bent portion 121 corresponding to the outside of the tube shape among the portions in which the filter media 111 is bent, and an inner bent portion 131 corresponding to the inside of the tube shape. have.
  • the outer bent portion 121 and the inner bent portion 131 are formed to be elongated along the longitudinal direction of the filter media 111.
  • the outer bent portion 121 is indicated by a dotted line
  • the inner bent portion 131 is indicated by a double-dashed line
  • the inner bent portion 131 and the outer bent portion 121 are alternately formed. .
  • the'inner virtual line 132' and the'outer virtual line 122' refer to the shape of a curved line or a straight line that is formed as a whole when the corners of the bent portions 121 and 131 are. It means, and is not limited to a shape in which adjacent corners are connected in a straight line.
  • the outer imaginary line 122 may form a circular shape
  • the inner imaginary line 132 extends outward from the central axis (C) of the filter body 110.
  • the unit wave shape 133 recessed toward the side may have a repeated shape.
  • the distance from the central axis C of the filter body 110 is a value between the first radius R1 and the second radius R2.
  • the first radius R1 and the second radius R2 may have one specific value.
  • the unit wave shape 133 formed by the inner virtual line 132 is closer to the central axis C from the portion corresponding to the first radius R1 to the portion corresponding to the second radius R2.
  • the distance may have a shape that gradually decreases or increases.
  • the unit wave shape 133 formed by the inner virtual line 132 is the first radius From the portion corresponding to (R1) to the portion corresponding to the second radius (R2), the distance from the central axis (C) gradually increases, and conversely, the first from the portion corresponding to the second radius (R2). It may be formed to have a shape in which the distance from the central axis C gradually decreases toward a portion corresponding to the radius R1.
  • the wave form 133 forming the inner virtual line 132 has a shape in which an arc is periodically repeated as shown in FIG. 2, or has a certain angle as shown in FIGS. 6 and 7.
  • Two sides to form may have a shape that repeats periodically.
  • 6 and 7 illustrate a shape having the same number of unit wave shapes 133 but different angles of transitions, the number or shape of the unit wave shapes 133 can be variously changed.
  • the inner virtual line 132 has a shape in which the unit wave shape 133 recessed from the central axis C of the filter body 110 toward the outside direction is repeated, the conventional multi-stage bent to the same width Compared to the filter structure, it is possible to obtain an effect of improving the differential pressure in the inner portion of the filter body 110.
  • the unit wave shape 133 of the depressed structure has a shape that is repeated in the inner portion of the filter body 110, so the edge (mountain) of the inner bent portion 131 is the filter body It may have a structure exposed toward the central axis (C) of (110). Accordingly, the corner portions of the inner bent portion 131 do not interfere with each other, and an area in which air contacts not only the corner (mountain) portion of the inner bent portion 131 but also the valley between the mountain and the mountain is sufficiently formed. Therefore, there is an advantage that it is possible to sufficiently utilize the area of the filter media 111 as well as improving the differential pressure of the inner portion of the filter body 110 described above. That is, in the filter member according to an embodiment of the present invention, since the inner bent portion 131 can be sufficiently extended to the inside of the filter body 110, the effect of utilizing the filter material area is increased.
  • the bent filter member 100 comprises the unit wave shape 133 formed by the inner virtual line 132 as corners of four or more inner bent portions 131 ( 2 and 4, since the unit wave form 133 is composed of the corners of six inner bent portions), the area of the filter media 111 extending to the inner portion of the filter body 110 can be sufficiently secured. In addition, it is possible to achieve improved differential pressure and improved filtration performance at the same time.
  • the support unit 150 functions to maintain the tube shape by winding the filter body 110 after being bent.
  • the support part 150 may be formed by curing the adhesive member 160 partially applied to at least one surface of the filter media 111.
  • 3 to 5 shows a shape in which the adhesive member 160 is applied only to one surface (inner surface) of the filter media 111, but the adhesive member 160 firmly maintains the bent shape of the filter body 110 In order to do this, it may be applied to both surfaces (inner and outer surfaces) of the filter media 111.
  • the adhesive member 160 may be spaced apart in the longitudinal direction of the filter body 110 and applied to a plurality of locations. As an example, as shown in FIG. 3, the adhesive member 160 may be applied to the upper, middle, and lower portions of the filter body 110 in a straight line, but the number and application of the adhesive member 160 is applied.
  • the shape is not limited thereto. However, since the portion to which the adhesive member 160 is applied acts as a resistance during blowing, the number and thickness of the applied portions are preferably minimized within the limit for maintaining the bent shape of the filter body 110. Meanwhile, when the adhesive member 160 is applied on both sides, the adhesive member 160 on one side and the adhesive member 160 on the other side may be applied at different heights.
  • the adhesive member 160 may be formed of a hot melt that is cured after being applied in a molten state, but materials of various materials and compositions may be used as long as the bent shape of the filter body 110 can be maintained. .
  • the adhesive member 160 used as the support part 150 is applied to the filter media 111 and then the inner bent part 131 as shown in FIG. 4 to facilitate maintaining the bent shape of the filter body 110 ) It can be configured to be applied over the mountain (corner) and valley formed by.
  • the filter media 111 bent in multi-stages so that each bent portion has a preset width is opened again to create the expanded view of FIG. 3, and then the adhesive member 160 on the surface of the filter media 111 Can be applied in a straight shape. In this way, after the adhesive member 160 is applied, when the filter media 111 is bent again to form a tube shape, as shown in FIG. 4, the adhesive member over the mountain and valley portions formed by the inner bent portion 131 A state in which 160 is cured is formed.
  • the application method of the adhesive member 160 is not limited to the configuration shown in FIGS. 3 and 4, and as shown in FIG. 5, the corner portions of the inner bent portion 131 are connected to each other, That is, it may be applied in a form corresponding to the inner virtual line 132.
  • an adhesive member 160 such as a hot melt to maintain a wound shape after the filter media 111 is bent, a separate structure serving as blowing resistance is formed. By minimizing it, it is possible to obtain the effect of improving the blowing efficiency.
  • the bent filter member 100 does not completely exclude the installation of a separate structure on the support 150, and as shown in FIG. 8, the filter body 110 It is also possible to have a cover member 170 provided on both sides (top and bottom) to surround and support both inner and outer peripheral surfaces of the filter body 110.
  • This cover member 170 has an upper cover 171 having an upper opening 172 for supporting the upper inner circumferential surface of the filter body 110, and a lower opening 176 for supporting the lower inner circumferential surface of the filter body 110. It may include a lower cover 175.
  • the bent filter member 100 according to an embodiment of the present invention may have a configuration including only the cover member 170 as the support part 150.
  • the diameter D of the outer virtual line 122 may have a range of 100 mm or more and 500 mm or less.
  • the diameter (D) of the outer virtual line 122 is less than 100 mm, the length (circumference) of the circumference formed by the inner virtual line 132 and the outer virtual line 122 is shortened.
  • the adhesive member 160 is applied and then formed into a tube shape, there is a problem in that the joint portion is burst or torn, making it difficult to manufacture the bent filter member 100.
  • the diameter (D) of the outer virtual line 122 is greater than 100 mm, there is no significant difference between the circumferential length (circumference) of the inner virtual line 132 and the circumference (circumference) of the outer virtual line 122.
  • the differential pressure loss due to the bent portion 131 or the interference phenomenon of the inner bent portion 131 is not large, and accordingly, the effect of the present invention in that the depressed unit wave shape 133 is repeated is halved.
  • the thickness of the filter body 110 at the portion where the distance between the inner virtual line 132 and the outer virtual line 122 is the maximum When referring to the first thickness T1, the first thickness T1 preferably has a range of [Equation 1] with respect to the diameter D of the outer virtual line 122.
  • the thickness of the filter body 110 becomes too small, so that the circumferential length (circumference) of the inner virtual line 132 and the circumference of the outer virtual line 122 ( Since there is no significant difference in the circumference), the differential pressure loss due to the inner bent portion 131 or the interference phenomenon of the inner bent portion 131 is not large, and accordingly, the effect of causing the recessed unit wave shape 133 to be repeated is halved. .
  • the thickness of the filter body 110 and the area of the filter material corresponding thereto become too large, so that the overall pressure loss increases significantly, and the circumferential length of the inner virtual line 132 (circumference ) Becomes too small compared to the circumference (circumference) of the outer virtual line 122. Accordingly, when forming a tube shape after applying the adhesive member 160 to the filter media 111, there is a problem of bursting or tearing the joint around the inner virtual line 132, so that the bending type filter member 100 It becomes difficult to manufacture.
  • the thickness of the filter body 110 at a portion where the distance between the inner virtual line 132 and the outer virtual line 122 is the minimum When referring to the second thickness T2, it is preferable that the second thickness T2 has a range of [Equation 2] with respect to the first thickness T1.
  • the width of the bent portion corresponding to the second thickness becomes too small, so that the bending process is out of range.
  • the second thickness T2 is greater than T1/1.2, the difference from the conventional filter structure formed by winding the filter media 111 bent in multiple stages with the same width is not large, so the differential pressure due to the inner bent portion 131 The effect of improving the loss or improving the interference phenomenon of the inner bent portion 131 is negligible.
  • the number NW of the unit wave shapes 133 formed by the inner virtual line 132 has a range of [Equation 3] with respect to the diameter D of the outer virtual line 122.
  • the number (NW) of the unit wave forms 133 formed by the inner imaginary line 132 is smaller than D/33, the difference in shape compared to the conventional case in which the inner imaginary line 132 forms a circular shape. Since is not large, the effect of improving the differential pressure or improving the interference due to the introduction of the unit wave form 133 is extremely small.
  • the number NW of the unit wave shapes 133 formed by the inner virtual line 132 is larger than D/7, the number of unit waves becomes too large, making bending and the entire manufacturing process difficult.
  • the number of inner bent portions 131 forming the unit wave shape 133 decreases.
  • the gap between the inner portion of the filter body 110 becomes larger than necessary, so that the amount of the filter media 111 extending to the inner portion decreases, making it difficult to sufficiently secure filtration performance.
  • the spacing P (a linear distance between edges as shown in FIG. 2) may have a value between 3 mm and 5 mm.
  • the gap (P) is less than 3mm, it is difficult to secure a space through which air can be easily introduced into the valley formed by the inner bent part 131, and if the gap (P) is larger than 5mm, it is not possible to sufficiently secure the area of the filter media. Therefore, there is a limit to the efficient implementation of filtration performance.
  • the tube-shaped bent filter member 100 includes the diameter (D) of the filter body 110, the thickness of the portion forming the bent portion (T1, T2), and the unit wave form ( By optimizing and setting at least some of the number (NW) of the number of 133) and the gap (P) between the corners of the inner bent portion 131, it is possible to improve the differential pressure and optimize the use of the filter media area, and also the filter media 111 is bent. It is possible to improve workability such as bending processing and winding processing in which the bent filter media 111 is wound in a tube shape, so that the manufacture of the filter body 110 is facilitated.

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Abstract

필터몸체 내측의 차압을 감소시킬 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재가 네공된다. 튜브형상의 절곡형 필터부재는, 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;를 포함하며, 상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 상기 외측 가상선 사이의 거리가 최대인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때, 상기 제1 두께(T1)는 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 가질 수 있다. [수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6

Description

튜브형상의 절곡형 필터부재
본 발명은 유체를 여과하기 위한 절곡형 필터부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터 여재(filter medium)가 다단으로 절곡된 후 감겨진 구조를 갖는 튜브형상의 절곡형 필터부재에 관한 것이다.
공기청정기는 유입되는 공기를 여과하기 위하여 공기청정기의 요구 성능 등에 따라 다양한 종류의 필터부재가 사용된다.
이러한 필터부재 중에서 헤파(HEPA: High Efficiency Particulate Air) 필터는 공기 중의 미세한 입자를 제거하는 고성능 필터의 일종으로서, 여재 면적(공기가 실제로 통과하여 여과되는 여과면적)을 증대시키기 위해 필터 여재를 다단으로 절곡한 형태로 사용된다.
최근에는 공기청정기의 전체 부피를 작게 하면서도 고풍량을 구현하거나 적용면적을 크게 하기 위하여 다단으로 절곡된 필터 여재를 관형(튜브형), 예를 들어 중공 원통형(원형 튜브형)으로 감아 형성된 구조가 사용되기도 한다.
종래기술에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재는 통상적으로 동일한 폭으로 다단 절곡된 필터 여재를 감아서 형성되는 구조이므로 외측 부분의 절곡부에 비해 내측 부분의 절곡부가 촘촘하게 배치된다. 따라서, 종래기술에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재는 내측 부분의 절곡부가 이루는 각도가 작아지고 간섭되는 부분이 발생하므로, 내측 부분의 절곡부에서 차압이 상승하는 문제점이 있다.
즉, 종래의 튜브형상의 절곡형 필터부재는 절곡하여 여재 면적을 크게 하는 구성을 갖기는 하지만, 오히려 차압이 상승하여 넓은 여재 면적을 충분히 활용하지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 미국 특허공개 제2013/0306547호, 국제특허공개 WO 2010/146462호 등의 경우에는 절곡형 필터부재의 내측부분보다 외측부분에 절곡부를 많이 배치하거나, 일부의 절곡부가 내측 부분까지 연장되지 않도록 구성하는 형태를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 경우 내측부의 차압 개선에는 효과가 있을 수 있지만, 일부의 필터 여재가 내측부까지 연장되지 않으므로 내측 부분의 여재 면적 감소하고, 이로 인하여 여과 성능을 충분히 확보하지 못하다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) US 2013/0306547 A1
(특허문헌 2) WO 2010/146462 A2
(특허문헌 3) US 6,598,749 B2
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 필터몸체 내측의 차압을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 내측 부분의 여재 면적을 충분히 확보하여 여과 성능을 향상시킬 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 필터몸체를 지지하는 별도의 구조물 없이도 절곡 구조를 유지할 수 있는 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서 제조가 용이한 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및 상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;를 포함하며, 상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 상기 외측 가상선 사이의 거리가 최대인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때, 상기 제1 두께(T1)는 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재를 제공한다.
[수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
이때, 상기 내측 절곡부의 모서리는 상기 필터몸체의 중심축을 향하여 노출되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는 4개 이상의 상기 내측 절곡부의 모서리로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 필터몸체의 중심축과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며, 상기 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 제1 반경에 대응하는 부분으로부터 상기 제2 반경에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 가상선의 웨이브 형태는 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 필터몸체는 원형의 튜브 형상을 가질 수 있으며, 상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 외측 절곡부의 모서리를 연결한 외측 가상선은 원형을 이룰 수 있다.
또한, 상기 외측 가상선의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
그리고, 상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최소인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때, 상기 제2 두께(T2)는 상기 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 가질 수 있다.
[수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
그리고, 상기 내측 가상선에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태의 개수(NW)는, 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 가질 수 있다.
[수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
또한, 상기 내측 절곡부의 모서리 사이의 간격(P)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 필터 여재는 집진필터용 여재 또는 HEPA 필터용 여재로 구성될 수 있으며, 복수 개의 필터소재가 적층되어 형성될 수도 있다.
한편, 상기 지지부는 상기 필터 여재의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재가 경화되어 형성되며, 상기 접착부재는 상기 필터몸체의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포될 수 있다.
이때, 상기 접착부재는 상기 내측 절곡부에 의해 형성되는 산과 골에 걸쳐 도포될 수 있으며, 이와는 달리 상기 접착부재는 상기 내측 가상선에 대응하는 형태로 도포될 수도 있다.
그리고, 상기 지지부는 상기 필터몸체의 양측에 구비되어 상기 필터몸체의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재를 구비할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터몸체의 내측 부분이 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖도록 함으로써 필터몸체의 내측 부분의 차압을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 내측 부분의 여재 면적을 충분히 확보하여 필터몸체 전체의 여과 성능을 충분히 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필터몸체의 직경, 절곡부의 두께, 단위 웨이브 형태의 개수, 내측 절곡부 모서리 사이의 간격 중 적어도 일부를 최적화하여 설정함으로써, 차압개선 및 여재 면적 확보 최적화를 구현할 수 있으며, 또한 필터 여재를 절곡하는 절곡가공 및 절곡된 필터 여재를 튜브형상으로 감는 권취 가공 등의 가공성을 개선할 수 있어서 제조가 용이하다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 핫 멜트(hot melt)와 같은 접착부재를 이용하여 필터 여재가 절곡된 후 감긴 형상을 유지하도록 함으로써 송풍 저항으로 작용하는 구조를 최소화함으로써 송풍 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 횡단면도.
도 3은 도 1에 도시된 튜브형상의 절곡형 필터부재의 전개된 상태를 도시한 전개도.
도 4는 도 2의 "A" 부분의 일 실시예를 도시한 확대도.
도 5는 도 2의 "A" 부분에 대한 변형 실시예를 도시한 확대도.
도 6은 도 2에 도시된 필터몸체의 변형 실시예를 도시한 횡단면도.
도 7은 도 2에 도시된 필터몸체의 다른 변형 실시예를 도시한 횡단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재의 분해 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 횡단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 전개된 상태를 도시한 전개도이고, 도 4는 도 2의 "A" 부분의 일 실시예를 도시한 확대도이며, 도 5는 도 2의 "A" 부분에 대한 변형 실시예를 도시한 확대도이다. 또한, 도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 필터몸체(110)의 변형 실시예를 도시한 횡단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는 필터몸체(110)와 지지부(150)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4를 잠조하면, 상기 필터몸체(110)는 필터 여재(111)가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축(C)을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 가지며, 내측에는 중공부(115)가 형성된다. 즉, 필터몸체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 다단으로 절곡된 필터 여재(111)의 양단을 접합하여 중공부(115)가 형성된 튜브 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 이때, 필터몸체(110)는 원형의 튜브 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 타원형의 튜브 형상 또는 다각형의 튜브 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 필터 여재(111)는 여재면적 향상을 위해 절곡되어 사용되는 집진필터용 여재 또는 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터용 여재로 이루어질 수 있으나, 유입되는 공기를 여과하는 필터로서 절곡 가능하다면 그 종류 및 재질은 한정되지 않는다.
또한, 상기 필터 여재(111)는 HEPA 필터용 여재와 같이 단독으로 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않고 복수 개의 필터소재가 적층되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, HEPA 필터용 여재와 집진필터용 여재가 함께 적층되거나 기공 사이즈가 다른 2가지 종류의 HEPA 필터용 여재가 적층되어 사용되는 것도 가능하다.
그리고, 필터몸체(110)는 필터 여재(111)가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부(121)와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부(131)를 구비할 수 있다. 이러한 외측 절곡부(121)와 내측 절곡부(131)는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 여재(111)의 길이 방향을 따라 길게 형성된다. 참고로, 도 3에서 외측 절곡부(121)는 점선으로, 내측 절곡부(131)는 이점쇄선으로 표시되어 있으며, 내측 절곡부(131)와 외측 절곡부(121)는 교대로 반복하여 형성된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 필터몸체(110)의 중심축(C)에 수직한 평면 상에서 내측 절곡부(131)의 모서리를 연결하면 내측 가상선(132)이 형성되며, 마찬가지로 외측 절곡부(121)의 모서리를 연결하면 외측 가상선(122)이 형성된다. 이때, 특허청구범위를 포함하여 본 명세서에서 '내측 가상선(132)'과 '외측 가상선(122)'은 절곡부(121, 131)의 모서리를 이었을 때 전체적으로 형성하는 곡선 또는 직선의 형상을 의미하며, 인접한 모서리를 직선으로 연결한 형상으로 한정되는 것은 아니다.
그리고, 필터몸체(110)가 원형의 튜브 형상을 갖는 경우 외측 가상선(122)은 원형을 이룰 수 있으며, 내측 가상선(132)은 필터몸체(110)의 중심축(C)으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복된 형상을 가질 수 있다.
이러한 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는, 필터몸체(110)의 중심축(C)과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며, 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치를 가질 수 있다.
이에 따라, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는, 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 반경(R1)이 제2 반경(R2)보다 작은 값을 갖는 경우, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)는 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 증가하는 형상을 갖고, 반대로 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로부터 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축(C)과의 거리가 점점 감소하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
일 예로서, 내측 가상선(132)을 이루는 웨이브 형태(133)는, 도 2에 도시된 바와 같이 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 가질 수 있다. 도 6 및 도 7은 단위 웨이브 형태(133)의 개수는 동일하되 변이 이루는 각도가 다른 형태를 도시하고 있으나, 단위 웨이브 형태(133)의 개수나 형상은 다양한 변경이 가능하다.
이와 같이, 내측 가상선(132)이 필터몸체(110)의 중심축(C)으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되는 형상을 가지므로, 동일한 폭으로 다단 절곡된 종래의 필터 구조에 비해 필터몸체(110)의 내측 부분에서의 차압이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 함몰된 구조의 단위 웨이브 형태(133)가 필터몸체(110)의 내측 부분에서 반복되는 형상을 가지므로 내측 절곡부(131)의 모서리(산)는 필터몸체(110)의 중심축(C)을 향하여 노출되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 내측 절곡부(131)의 모서리 부분이 서로 간섭하지 않으며, 내측 절곡부(131)의 모서리(산) 부분뿐만 아니라 산과 산 사이의 골 부분에도 공기가 접촉하는 면적이 충분히 형성된다. 그러므로, 전술한 필터몸체(110)의 내측 부분의 차압 개선뿐만 아니라 필터 여재(111)의 면적을 충분히 활용할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터부재는 내측 절곡부(131)가 필터몸체(110)의 내측까지 충분히 연장될 수 있으므로 여재 면적 활용의 효과가 증대하게 된다.
한편, 종래의 경우, 차압 개선 또는 내측 부분의 간섭 방지를 위하여 절곡되는 부분의 폭(외측 절곡부와 내측 절곡부 사이의 간격)을 교대로 증감시켜 지그재그(W) 형태를 갖도록 하는 구조가 제안된 바 있었으나, 이 경우에는 내측 부분의 틈새가 필요 이상으로 많아져 필터 여재가 내측 부분까지 연장되는 양이 감소(여재 면적의 감소)하여 여과 성능을 충분히 확보하기 어려웠다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)를 4개 이상의 내측 절곡부(131)의 모서리로 구성함으로써(도 2 및 도 4를 참조하면, 단위 웨이브 형태(133)는 6개의 내측 절곡부의 모서리로 구성됨), 필터몸체(110)의 내측 부분까지 연장되는 필터 여재(111)의 면적을 충분히 확보할 수 있으므로, 차압개선 및 여과성능 향상을 동시에 달성할 수 있게 된다.
또한, 지지부(150)는 필터몸체(110)가 절곡된 후 감겨 튜브 형상을 유지하도록 기능한다. 이러한 지지부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 여재(111)의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재(160)가 경화되어 형성될 수 있다. 도 3 내지 도 5에서는 필터 여재(111)의 일면(내측면)에만 접착부재(160)가 도포되는 형상이 도시되어 있으나, 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 절곡 형상을 견고하게 유지하기 위하여 형상필터 여재(111)의 양면(내측면과 외측면)에 모두 도포될 수 있다.
또한, 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포될 수 있다. 일 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 접착부재(160)는 필터몸체(110)의 상단, 중단, 하단에 각각 일자형으로 도포될 수 있으나, 접착부재(160)가 도포되는 부분의 개수 및 도포 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 접착부재(160)가 도포되는 부분은 송풍 시 저항으로 작용하므로 그 도포 개소의 개수 및 두께는 필터몸체(110)의 절곡 형상 유지를 위한 한도 내에서 최소화되는 것이 바람직하다. 한편, 접착부재(160)가 양면에 도포되는 경우 일면의 접착부재(160)와 타면의 접착부재(160)는 서로 상이한 높이에 도포되는 것도 가능하다.
이러한 접착부재(160)는 일 예로서 용융상태로 도포된 후 경화되는 핫 멜트(hot melt)로 이루어질 수 있으나, 필터몸체(110)의 절곡 형상을 유지할 수 있다면 다양한 재질과 조성의 물질이 사용될 있다.
한편, 지지부(150)로서 사용되는 접착부재(160)는 필터 여재(111)에 도포된 후 필터몸체(110)의 절곡 형상 유지를 용이하게 하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 산(모서리)과 골에 걸쳐 도포되도록 구성될 수 있다. 또한, 도포의 용이성을 위하여 각각의 절곡 부분이 미리 설정된 폭을 갖도록 다단으로 절곡된 필터 여재(111)를 다시 펼쳐 도 3의 전개도 상태를 만든 후에 필터 여재(111)의 표면에 접착부재(160)를 일자 형상으로 도포할 수 있다. 이와 같이, 접착부재(160)가 도포된 후 필터 여재(111)를 다시 절곡하여 튜브 형상으로 구성하면 도 4에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 산과 골 부분에 걸쳐 접착부재(160)가 경화된 상태가 형성된다.
다만, 접착부재(160)의 도포 방식은 도 3 및 도 4에 도시된 구성으로 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이 내측 절곡부(131)의 모서리 부분을 서로 연결하는 형태가 되도록, 즉 내측 가상선(132)에 대응하는 형태로 도포되는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 핫 멜트(hot melt)와 같은 접착부재(160)를 이용하여 필터 여재(111)가 절곡된 후 감긴 형상을 유지하도록 함으로써 송풍 저항이 되는 별도의 구조물을 최소화함으로써 송풍 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는 지지부(150)에 별도의 구조물이 설치되는 것을 완전히 배제하는 것은 아니며, 도 8에 도시된 바와 같이, 필터몸체(110)의 양측(상단과 하단)에 구비되어 필터몸체(110)의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재(170)를 구비하는 것도 가능하다. 이러한 덮개부재(170)는 필터몸체(110)의 상측 내주면을 지지하는 상측 개구(172)를 갖는 상측 덮개(171)와, 필터몸체(110)의 하측 내주면을 지지하는 하측 개구(176)를 갖는 하측 덮개(175)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 절곡형 필터부재(100)는 지지부(150)로서 덮개부재(170)만을 구비하는 구성을 가질 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)의 구체적인 형상 설정에 대해 설명한다.
먼저, 외측 가상선(122)의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
만약, 외측 가상선(122)의 직경(D)이 100mm보다 작은 경우에는 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122)이 형성하는 둘레의 길이(원주)가 짧아지므로 필터 여재(111)에 접착부재(160)를 도포한 후 튜브 형상으로 형성할 때 접합부위가 터지거나 찢어지는 문제가 있어서 절곡형 필터부재(100)의 제조가 어렵게 된다.
반대로, 외측 가상선(122)의 직경(D)이 100mm보다 큰 경우에는 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)와 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 큰 차이가 없으므로 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상이 크지 않게 되며, 이에 따라 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되도록 하는 본 발명의 효과가 반감된다.
그리고, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)에 대하여, 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122) 사이의 거리가 최대인 부분에서의 필터몸체(110)의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때, 상기 제1 두께(T1)는 외측 가상선(122)의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
만약, 제1 두께(T1)가 D/15보다 작은 경우에는 필터몸체(110)의 두께가 너무 작아져서 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)와 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 큰 차이가 없으므로 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상이 크지 않게 되며, 이에 따라 함몰된 단위 웨이브 형태(133)가 반복되도록 하는 효과가 반감된다.
반대로, 제1 두께(T1)가 D/6보다 큰 경우에는 필터몸체(110)의 두께 및 이에 대응하는 여재 면적이 너무 커져서 전체적인 압력손실이 크게 증가하고 내측 가상선(132)의 둘레 길이(원주)가 외측 가상선(122)의 둘레 길이(원주)에 비해 너무 작아진다. 이에 따라, 필터 여재(111)에 접착부재(160)를 도포한 후 튜브 형상으로 형성할 때 내측 가상선(132) 주변에서 접합부위가 터지거나 찢어지는 문제가 있어서 절곡형 필터부재(100)의 제조가 어렵게 된다.
또한, 내측 가상선(132)이 형성하는 단위 웨이브 형태(133)에 대하여, 내측 가상선(132)과 외측 가상선(122) 사이의 거리가 최소인 부분에서의 필터몸체(110)의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때, 상기 제2 두께(T2)는 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
만약, 제2 두께(T2)가 T1/2보다 작아지면 제2 두께에 대응하는 절곡 부분의 폭이 너무 작게 되어 절곡 가공이 가능한 범위를 벗어나게 된다.
반대로, 제2 두께(T2)가 T1/1.2보다 커지면 동일한 폭으로 다단 절곡된 필터 여재(111)를 감아서 형성되는 종래의 필터 구조와 차이가 크지 않게 되므로, 내측 절곡부(131)로 인한 차압 손실의 개선이나 내측 절곡부(131)의 간섭 현상 개선의 효과가 미미하게 된다.
그리고, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)는, 외측 가상선(122)의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
[수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
만약, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)가 D/33보다 작은 경우, 내측 가상선(132)이 원형을 이루는 종래의 경우와 비교할 때 형상의 차이가 크게 않게 되므로, 단위 웨이브 형태(133)의 도입으로 인한 차압 개선이나 간섭 개선의 효과가 극히 작게 된다.
반대로, 내측 가상선(132)에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW)가 D/7보다 크게 되면 단위 웨이브의 개수가 너무 많아지게 되므로, 절곡 가공 및 전체 제작공정이 어려워진다. 특히, 단위 웨이브의 개수가 너무 많아지면 단위 웨이브 형태(133)를 이루는 내측 절곡부(131)의 개수가 감소하게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 필터몸체(110)의 내측 부분의 틈새가 필요 이상으로 커져 필터 여재(111)가 내측 부분까지 연장되는 양이 감소하여 여과 성능을 충분히 확보하기 어렵게 된다.
마지막으로, 요구되는 여과 성능에 따른 여재 면적 조절을 위하여 내측 절곡부(131)에 의해 형성된 산(모서리)의 개수 설정을 위하여, 내측 절곡부(131)의 내측 절곡부(131)의 모서리 사이의 간격(P)(도2에 도시된 바와 같이 모서리 사이의 직선 거리)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 가질 수 있다.
만약, 간격(P)이 3mm보다 작으면 내측 절곡부(131)에 의해 형성되는 골 부분에 공기가 쉽게 유입될 수 있는 공간 확보가 어렵고, 간격(P)이 5mm보다 크면 여재 면적을 충분히 확보하지 못해 여과 성능의 효율적 구현에 한계가 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 튜브형상의 절곡형 필터부재(100)는, 필터몸체(110)의 직경(D), 절곡부를 형성하는 부분의 두께(T1, T2), 단위 웨이브 형태(133)의 개수(NW), 내측 절곡부(131) 모서리 사이의 간격(P) 중 적어도 일부를 최적화하여 설정함으로써, 차압개선 및 여재면적 활용 최적화를 구현할 수 있으며, 또한 필터 여재(111)를 절곡하는 절곡가공 및 절곡된 필터 여재(111)를 튜브형상으로 감는 권취 가공 등의 가공성을 개선할 수 있어서 필터몸체(110)의 제조가 용이하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
[부호의 설명]
100... 절곡형 필터부재, 110... 필터몸체, 111... 필터 여재,
115... 중공부, 121... 외측 절곡부, 122... 외측 가상선
131... 내측 절곡부, 132... 내측 가상선, 133... 단위 웨이브 형태
150... 지지부, 160... 접착부재, 170... 덮개부재, 171... 상측 덮개
172... 상측 개구, 175... 하측 덮개, 176... 하측 개구, C... 중심축,
D... 외경, R1.... 제1 반경, R2... 제2 반경
P... 내측 절곡부의 모서리(산) 사이의 간격, T1... 제1 두께,
T2... 제2 두께

Claims (15)

  1. 필터 여재가 다단으로 절곡된 후 감겨져 중심축을 기준으로 길이방향으로 연장된 튜브 형상을 갖는 필터몸체; 및
    상기 필터몸체의 형상을 유지하는 지지부;
    를 포함하며,
    상기 필터몸체는, 상기 필터 여재가 절곡된 부분 중에서 튜브 형상의 외측에 대응하는 외측 절곡부와, 튜브 형상의 내측에 대응하는 내측 절곡부를 구비하고,
    상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 내측 절곡부의 모서리를 연결한 내측 가상선은 상기 필터몸체의 중심축으로부터 외측방향을 향하여 함몰된 단위 웨이브 형태가 반복되는 형상을 갖고,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 상기 외측 가상선 사이의 거리가 최대인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제1 두께(T1)라고 할 때,
    상기 제1 두께(T1)는 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 1]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 1] D/15 ≤ T1 ≤ D/6
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는 4개 이상의 상기 내측 절곡부의 모서리로 구성되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 필터몸체의 중심축과의 거리가 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2) 사이의 값을 갖도록 형성되며,
    상기 제1 반경(R1)과 제2 반경(R2)은 특정한 하나의 수치로 이루어지는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태는, 상기 제1 반경(R1)에 대응하는 부분으로부터 상기 제2 반경(R2)에 대응하는 부분으로 갈수록 중심축과의 거리가 점점 감소하거나 증가하는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내측 가상선의 웨이브 형태는 원호가 주기적으로 반복되는 형상을 갖거나, 일정한 각도를 형성하는 두 개의 변이 주기적으로 반복되는 형상을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터몸체의 중심축에 수직한 평면 상에서 상기 외측 절곡부의 모서리를 연결한 외측 가상선은 원형을 이루는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외측 가상선의 직경(D)은 100mm 이상 500mm 이하의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 가상선이 형성하는 단위 웨이브 형태에 대하여, 상기 내측 가상선과 외측 가상선 사이의 거리가 최소인 부분에서의 상기 필터몸체의 두께를 제2 두께(T2)라고 할 때,
    상기 제2 두께(T2)는 상기 제1 두께(T1)에 대하여 [수식 2]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 2] T1/2 ≤ T2 ≤ T1/1.2
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 가상선에 의해 형성되는 단위 웨이브 형태의 개수(NW)는, 상기 외측 가상선의 직경(D)에 대하여 [수식 3]의 범위를 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
    [수식 3] D/33 ≤ NW ≤ D/7
  10. 제7항에 있어서,
    상기 내측 절곡부의 모서리 사이의 간격(P)은 3mm 내지 5mm 사이의 값을 갖는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 여재는 복수 개의 필터소재가 적층되어 형성되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 필터 여재의 적어도 일면에 부분적으로 도포된 접착부재가 경화되어 형성되며,
    상기 접착부재는 상기 필터몸체의 길이방향으로 이격되어 복수 개소에 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접착부재는 상기 내측 절곡부에 의해 형성되는 산과 골에 걸쳐 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 접착부재는 상기 내측 가상선에 대응하는 형태로 도포되는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 필터몸체의 양측에 구비되어 상기 필터몸체의 양측 내주면과 외주면을 감싸서 지지하는 덮개부재를 구비하는, 튜브형상의 절곡형 필터부재.
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