KR101029820B1 - 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 심층여과식 필터와 표면여과식 필터의 장점을 수용하고 단점을 보완함으로써 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터 및 그 제조장치에 관한 것이다.

본 발명의 필터는, 여재가 원통 형태로 반복 권취되어 코어리스 구조를 형성하되, 내경부로부터 외경부까지 모두 원둘레 방향으로 주름진 형태로 권취된 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 필터 제조장치는, 필터 성형 위치로 공급할 여재가 권취된 여재공급롤러와, 이 여재공급롤러로부터 풀려나온 여재를 지지하는 지지롤러와, 이 지지롤러를 경유한 여재가 권취되는 중심축이 되는 원형 단면의 봉으로서 외주면에 원둘레 방향으로 주름진 형태가 형성되어 있고 예열된 상태에서 필터 성형 위치로 이동 가능한 성형봉과, 필터 성형 위치로 이동한 성형봉에 권취될 여재를 예열하는 예열롤러와, 외주면이 성형봉의 외주면과 맞물리는 주름진 형태로 이루어져 필터 성형 위치에서 여재가 성형봉의 주름진 형태를 따라 성형봉에 반복 권취되도록 예열된 상태로 회전하는 성형롤러와, 상기 성형봉에 여재가 필요량만큼 권취된 후에 지지롤러와 예열롤러 사이에서 여재의 공급되는 단말부를 절단하는 커터를 포함하여 이루어진다.

심층여과식 필터, 뎁스 필터, 굴곡, 절곡, 여과 면적, 여재, 예열

Description

여과 면적이 증대된 심층여과식 필터 제조장치{Apparatus for manufacturing filter increased filtering area}

본 발명은 전자산업을 비롯한 각종 산업에서 주로 사용되는 필터에 관한 것으로서, 특히 종래의 심층여과식 필터와 표면여과식 필터의 장점을 수용하고 단점을 보완함으로써 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터 및 그 제조장치에 관한 것이다.

전기·전자 또는 식·음료, 제약 등의 각종 산업에서 제품 소재로 이용되는 유체로부터 불순물과 이물질을 여과하는 여과 공정에서는 필터가 필수적으로 사용되고 있다. 이러한 필터의 대표적인 예로는, 통상적으로 뎁스 필터(Depth Filter)라 불리는 심층여과식 필터와 플리티드 필터(Pleated Filter)라 불리는 표면여과식 필터를 들 수 있다.

심층여과식 필터는 유체 중의 고형물을 필터의 내부에서 포집하는 메카니즘을 갖는 필터로서, 첨부도면 도 1에 예시된 것처럼 여재(濾材)인 부직포를 원통형 으로 권취한 것이다. 그런데, 이 심층여과식 필터(10)는 여재를 단순히 원통형으로 반복 권취한 구조를 갖기 때문에 표면적(여과 면적)이 한정되어 있어서 여과 유량이 적은 단점이 있다.

그리고, 표면여과식 필터는 도 2에 예시된 것처럼 폴리프로필렌과 같은 합성수지 등으로 이루어진 시트(sheet) 상태의 여재(21)를 절곡기를 이용하여 절곡하고, 사출 코어(22)와 사출 케이스(23) 사이에 삽입한 뒤, 상하 양단에 사출 엔드 캡(24,25)을 용융 압착한 구조로 이루어진 것이다. 그런데, 이러한 표면여과식 필터(20)는 여재(21)를 절곡기로 절곡하는 공정이 요구되고, 코어(22)와 케이스(23) 및 2개의 엔드 캡(24,25)이 부품으로 소요될 뿐만 아니라 이들 부품을 별도의 사출 공정을 통해 제조하여야 하기 때문에, 제조 공정이 복잡하고 생산 단가가 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 필터의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 그 목적은, 여과 유량이 크면서도 제조 공정이 단순하고 생산 단가가 저렴한 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터 및 그 제조장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 여재가 원통 형태로 반복 권취되어 코어리스 구조를 형성하되, 내경부로부터 외경부까지 모두 원둘레 방향으로 주름진 형태로 권취된 구조로 이루어진 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터를 개시한다. 특히, 상기 여재는 단일 소재 여재 또는 복합 소재 여재일 수 있다. 그리고, 상기 주름진 형태는 굴곡형 또는 절곡형으로 실시될 수 있다.

또한 본 발명은, 필터 성형 위치로 공급할 여재가 권취되어 있는 여재공급롤러와, 이 여재공급롤러에 권취된 상태로부터 풀려나온 여재를 지지하는 지지롤러와, 상기 지지롤러를 경유한 여재가 권취되는 중심축이 되는 원형의 봉으로 이루어지되 외주면에 원둘레 방향으로 주름진 형태가 형성되어 있고 예열된 상태에서 상기 필터 성형 위치로 이동이 가능한 성형봉과, 상기 필터 성형 위치로 이동한 상기 성형봉에 권취될 여재를 예열하는 예열롤러와, 외주면이 상기 성형봉의 외주면과 맞물리는 주름진 형태로 이루어져 있고 상기 필터 성형 위치에서 상기 여재가 상기 성형봉의 주름진 형태를 따라 성형봉에 반복 권취되도록 예열된 상태로 회전하는 성형롤러 및, 상기 성형봉에 상기 여재가 필요량만큼 권취된 후에 상기 지지롤러와 예열롤러 사이에서 여재의 공급되는 단말부를 절단하는 커터를 포함하여 이루어진 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터의 제조장치를 개시한다. 특히, 상기 성형봉과 성형롤러의 주름진 형태는 굴곡형 또는 절곡형으로 실시될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 필터는, 종래의 심층여과식 필터에 비해 표면적(여과 면적)이 증대되므로, 많은 양의 유체를 여과 처리할 수 있는 여과 유량 증대의 효과가 있고, 사용 수명이 연장되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 필터는 종래의 표면여과식 필터에 소요되는 코어와 케이스 및 엔드 캡 등의 부품이 필요 없으므로, 향상된 여과 면적을 확보하면서도 별도의 부품이 불필요하여 제조가 간단하고, 생산 단가가 저렴한 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도 이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 필터는 여재(濾材:31) 즉, 폴리프로필렌(PP)이나 아크릴계 합성수지와 같은 소재의 부직포로 형성된 여재(31)를 대략 원통 형태로 반복 권취한 심층여과식 필터인데, 여재(31)는 한 종류의 소재로 이루어진 단일 여재 또는 둘 이상의 소재가 적용된 복합 여재가 사용될 수 있다. 특히, 여재(31)가 원통 형태로 권취되기 때문에 내측에 코어가 없는 코어리스(coreless) 구조로 형성된다. 그리고, 매회 권취된 여재(31)는 내경부로부터 외경부까지 모두 원둘레 방향으로 주름진 형태 즉, 파형(波形)으로 굴곡진 형태로 권취된 구조를 갖는다. 이와 같이 본 실시예의 필터는 여재(31)의 표면이 원둘레 방향으로 굴곡진 형태로 권취되어 있기 때문에, 평탄한 면으로 권취된 구조로 이루어진 종래의 심층여과식 필터와 대비할 때 증대된 표면적을 갖게 되는데, 표면적의 증대는 곧 여과 면적의 증대를 의미한다. 따라서, 여과 면적이 증대된 본 실시예의 심층여과식 필터는 종래의 심층여과식 필터보다 여과 유량이 증가하고, 사용 수명도 높아지게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 즉, 도 4에 예시된 필터는 여재(41)의 주름진 형태가 절곡형 즉, 삼각형으로 절곡된 형태를 나타낸 것으로서, 이렇게 절곡된 형태로 말미암아 전술한 굴곡형 필터와 같이 표면적(여과 면적)이 증대된 효과를 볼 수 있다. 이외에도 여재는 사각형이나 톱니형 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 형태들도 모두 표면적이 증대된 효과를 나타낸다.

한편, 도 3 및 도 4의 실시예들에서 굴곡 및 절곡된 부분의 각도는 표면적 증가량을 고려하여 적절하게 설계할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 필터는, 종래의 심층여과식 필터와 마찬가지로 필터 장착 하우징에 그대로 설치되어 사용되므로, 표면여과식 필터에 소요되는 코어나 케이싱 및 엔드 캡 등과 같은 별도의 부품이 불필요하다.

다음에서는 상기와 같은 본 발명의 필터를 제조하는 장치에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 제조장치를 예시한 개념도이고, 도 6은 도 5의 필터 제조장치에서 필터를 성형하는 구성 요소들을 상세 도시한 사시도이다.

도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 본 발명의 필터 제조장치는, 여재(M)를 공급하는 여재공급롤러(110), 공급되는 여재(M)를 지지하는 지지롤러(121,122), 외주면이 원둘레 방향으로 주름진 형태로 이루어져 필터 성형시 여재(M)가 권취되는 성형봉(130), 이 성형봉(130)에 권취될 여재(M)를 예열하는 예열롤러(140), 성형봉(130)에 맞물리면서 회전하여 여재(M)를 성형봉(130)에 권취시키는 성형롤러(150), 그리고 권취 완료된 여재(M)의 공급되는 단말부를 절단하는 커터(160)를 구성 요소로 포함하고 있다. 이 가운데, 상기 성형봉(130)과 예열롤러(140) 및 성형롤러(150)가 필터 성형 위치에 배치되어 제조하고자 하는 필터를 성형하게 된다.

상기 여재공급롤러(110)에는 제조하고자 하는 본 발명 필터의 생산 수량에 충분한 분량으로 여재(M)가 권취되어 있으며, 권취된 여재(M)는 여재공급롤러(110) 로부터 필터 성형 위치로 공급되도록 풀려나오게 된다.

상기 지지롤러(121,122)는 여재공급롤러(110)에 권취되어 있다가 풀려나온 여재(M)가 필터 성형 위치까지 공급되는 경로에서 여재(M)를 지지하게 된다. 이 지지롤러(121,122)는 도 5에 나타난 것처럼 제1지지롤러(121)와 제2지지롤러(122)로 구성될 수 있는데, 제1지지롤러(121)는 여재(M)가 아래로 쳐지지 않도록 여재(M)의 저면부를 받쳐주는 역할을 하며, 제2지지롤러(122)는 한 쌍의 롤러로 이루어져 필터 성형 위치로 향하는 여재(M)에 텐션(tension)을 부여하는 텐션 롤러의 역할을 한다.

상기 성형봉(130)은 원형 단면의 봉 형태(환형 파이프의 형태를 포함함)로 이루어지는데, 그 외주면은 제조하고자 하는 필터의 주름진 형태에 부합되도록 원둘레 방향으로 주름진 형태로 이루어져 있으며, 그 길이 또한 제조하고자 하는 필터의 길이 이상으로 되어 있다. 제조하고자 하는 필터의 주름진 형태가 파형과 같은 굴곡형일 경우에는 성형봉(130)의 외주면 역시 굴곡형의 주름진 형태로 이루어지고, 필터의 주름진 형태가 삼각형이나 톱니형과 같은 절곡형일 경우에는 성형봉(130)의 외주면도 절곡형의 주름진 형태로 이루어진다. 이러한 성형봉(130)은 상기 지지롤러(121,122)를 경유한 여재(M)가 권취되는 중심축 역할을 하게 되는데, 일단 제2지지롤러(122) 측에서 여재(M)가 성형봉(130)의 외주면에 1회 정도 권취된 상태에서 성형봉(130)은 통상적인 이동수단(도시되지 않음)에 의해 필터 성형 위치로 이동하게 된다. 특히, 성형봉(130)에 여재(M)가 권취되기 전에 오븐과 같은 통상적인 가열수단(도시되지 않음)에 의해 성형봉(130)이 예열됨으로써, 여재(M)가 성형봉(130)에 쉽게 권취될 수 있게 된다. 성형봉(130)의 예열 온도는, 여재(M)가 폴리프로필렌일 경우 폴리프로필렌의 용융점(165℃)보다 낮은 130∼140℃ 정도가 적당하다.

상기 예열롤러(140)는 성형봉(130)이 필터 성형 위치로 이동한 상태에서 성형봉(130)에 권취될 여재(M)와 접촉함으로써 여재(M)를 성형에 적절한 온도로 예열한다. 그 예열 온도는 성형봉(130)의 예열 온도에 준한다.

상기 성형롤러(150)는 필터 성형 위치로 이동한 성형봉(130)과 맞물리는 위치에 배치되어 있는데, 성형롤러(150)의 외주면은 성형봉(130)의 주름진 외주면과 일치하도록 주름진 형태로 이루어져 있다. 이 성형롤러(150)도 통상적인 가열수단(도시되지 않음)에 의해 상기 성형봉(130)의 예열 온도만큼 예열되며, 모터와 같은 구동수단(도시되지 않음)에 의해 회전 구동되어 성형봉(130)과 맞물린 상태에서 성형봉(130)을 연속하여 회전시킨다. 이에 따라, 상기 예열롤러(140)에 의해 예열된 상태로 공급되는 여재(M)가 성형봉(130)의 외주면에 성형봉(130)의 주름진 형태대로 반복 권취됨으로써, 도 3에 예시된 것과 같은 필터로 만들어지게 된다.

상기 커터(160)는 성형봉(130)에 필요한 양만큼 여재(M)가 권취되어 원하는 직경의 필터가 완성되었을 때 제2지지롤러(122)와 예열롤러(140) 사이에서 여재(M)의 공급되는 단말부를 절단하게 된다.

한편, 여재(M)의 권취가 완료된 필터는 다음 공정 위치로 이동되어 상기 성형봉(130)이 제거됨으로써, 완성된 필터 제품으로 출하된다.

그리고, 커터(160)에 의해 절단된 여재(M)의 공급되는 단말부는 예열롤러(140) 측으로부터 성형봉(130)의 최초 위치로 낙하하게 되는데, 이때 또 다른 성형봉(130)을 도 5에 가상선으로 표시된 최초 위치로 로딩시켜 앞서와 동일한 방식으로 필터를 제조하게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 종래의 심층여과식 필터를 예시한 사시도이다.

도 2는 종래의 표면여과식 필터를 예시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 심층여과식 필터의 제조장치를 예시한 개념도이다.

도 6은 도 5의 필터 제조장치에서 필터를 성형하는 구성 요소들을 상세 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30,40 : 필터 31,41,M : 여재

110 : 여재공급롤러 121 : 제1지지롤러

122 : 제2지지롤러 130 : 성형봉

140 : 예열롤러 150 : 성형롤러

160 : 커터

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 필터 성형 위치로 공급할 여재가 권취되어 있는 여재공급롤러;

   상기 여재공급롤러에 권취된 상태로부터 풀려나온 여재를 지지하는 지지롤러;

   상기 지지롤러를 경유한 여재가 권취되는 중심축이 되는 원형 단면의 봉으로 이루어지되, 외주면에 원둘레 방향으로 주름진 형태가 형성되어 있고, 예열된 상태에서 상기 필터 성형 위치로 이동이 가능한 성형봉;

   상기 필터 성형 위치로 이동한 상기 성형봉에 권취될 여재를 예열하는 예열롤러;

   외주면이 상기 성형봉의 외주면과 맞물리는 주름진 형태로 이루어져 있고, 상기 필터 성형 위치에서 상기 여재가 상기 성형봉의 주름진 형태를 따라 성형봉에 반복 권취되도록 예열된 상태로 회전하는 성형롤러; 및

   상기 성형봉에 상기 여재가 필요량만큼 권취된 후에 상기 지지롤러와 예열롤러 사이에서 여재의 공급되는 단말부를 절단하는 커터를 포함하여 이루어진 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터의 제조장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 성형봉과 성형롤러의 주름진 형태는 굴곡형 또는 절곡형인 것을 특징으로 하는 여과 면적이 증대된 심층여과식 필터의 제조장치.

Images