KR101780641B1

KR101780641B1 - 필터

Info

Publication number: KR101780641B1
Application number: KR1020137030663A
Authority: KR
Inventors: 히라쿠 사카이
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2017-09-21
Also published as: WO2012157148A1; JP5628089B2; US8961640B2; TWI572404B; TW201247303A; DE112011105175B4; CN103534035A; JP2012239987A; US20140083064A1; DE112011105175T5; KR20140038415A; CN103534035B

Abstract

본 발명의 필터는 공기 중에 함유된 액적 등의 이물질을 제거하여 공기를 청정화하기 위하여 사용된다. 1차포트와 2차포트가 형성된 포트블럭, 및 상기 포트블럭에 설치되는 분리통체에 의해 분리유닛이 형성된다. 분리유닛의 선회류생성실 내에는 내주면을 따라 축방향으로 연장됨과 동시에 원주방향으로 경사된 복수의 블레이드를 원통형상으로 배치하여 형성되는 블레이드 통체부가 설치된다. 선회류생성실에 축방향으로 유입된 공기는 블레이드 통체부에 의해 선회류로 되어 분리실에서 액적 등의 이물질이 회수용기를 향하여 배출된다. 청정화된 공기는 배출관으로부터 2차포트에로 안내된다.

Description

필터{Filter}

본 발명은 공기압기기에 공급되는 공기 중의 액적 및 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여 사용되는 필터에 관한 것이다.

공기압 실린더 등의 공기압기기에는 배관 및 호스 등의 공압 라인에 의해 공기압 공급원으로부터 공기가 공급된다. 공기압 공급원과 공기압기기 사이를 공압라인으로 연결하는 것에 의해 공기압회로가 형성된다. 공기압 공급원에서 공기압기기로 공급되는 공기를 피처리 공기로 하고, 그 중에 함유된 물방울, 기름방울 및 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여 필터가 공기압 회로에 설치된다.

공기압회로에 설치된 필터로서, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 1차포트와 2차포트가 형성된 본체 블럭 즉 포트 블럭, 및 포트 블럭에 설치된 필터 소자를 가지는 타입이 있다. 필터 소자는 1차포트에서 유입한 피처리공기에 포함된 물방울 등의 액적, 분립체 등의 먼지로 된 이물질을 제거하고, 청정화된 공기를 2차포트에 유출한다. 필터 소자에 의해 제거된 액적 등의 이물질을 수용하기 위하여, 포트 블럭에는 필터 보울 즉 회수용기가 설치된다.

공기압회로에 사용되는 필터로서, 필터소자의 통기공의 내경 등에 의해 설정되는 이물질 제거 기능에 따라, 에어 필터, 미스트 필터, 마이크로 미스트 필터로 불리는 형태가 있다.

냉각제 액이 혼입된 이물질을 제거하기 위하여, 액체를 선회시키는 필터가 특허문헌 2에 기재되어 있다. 상기 필터는 액체를 선회시켜 액체와 이물질의 비중차이 및 원심력의 차이로 이물질을 제거한다.

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7-328364

A1

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2011-51055

A1

이물질을 포함하는 공기를 선회하여 공기와 이물질의 원심력의 차이를 이용하여 이물질을 제거하기 위하여, 공기를 공기공급 포트로부터 원통형상의 선회실 내로 접선방향으로 분출하도록 되어 있다. 이러한 이물질 제거방식을 이용하여 공기압 회로에 공급되는 압축공기 내의 이물질을 완전히 제거하는 것은 어렵다. 이유는 전자 부품의 조립공정 등에서 공기압회로에 다수의 공기압기기가 구성되므로 공기압회로 내를 흐르는 공기의 유속이 공기압기기의 작동 상황에 따라 크게 변하기 때문이다.

유속이 크게 변할 수 있는 공기압회로에 공급되는 공기를 청정화하기 위하여 원심력을 이용한 필터를 이용하면 유속이 낮을 경우 이물질에 가해지는 원심력이 낮아지므로 액적 등의 이물질이 공기유출포트로부터 유출되고, 피처리공기를 충분히 청정화할 수 없게 된다. 공기유출포트에로 이물질이 들어가지 않게 하기 위하여 선회실의 내경을 크게 할 필요가 있고 필터가 대형이 된다. 한편, 유량이 작고, 필터 소자를 이용하여 분리효과를 높이도록 설정할 경우에는 유속이 커지면 분리효율이 저하하므로 유속을 저하시키기 위하여 유로면적을 크게 할 필요가 있고, 필터의 대형화가 불가피하다.

본 발명의 목적은, 공기 중에 포함된 액적 등의 이물질을 소형의 필터에 의해 분리 제거하도록 하는 것이다.

본 발명의 필터는 공기 중에 포함된 액적 및 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 청정화하는 필터로서, 공기가 공급되는 1차포트 및 청정화된 공기를 유출하는 2차포트가 설치된 포트 블럭, 상기 포트 블럭에 설치되고 상기 포트 블럭에 의해 분리유닛을 형성하고 상기 분리유닛 내에 상기 1차포트에 연통하는 원통형상의 선회류 생성실 및 상기 선회류 생성실에 연통하는 분리실을 형성하는 분리통체, 상기 선회류 생성실의 중심부에 설치되고 청정화된 공기를 상기 2차포트로 안내하는 배출관, 및 각각 상기 선회류 생성실의 내주면을 따라 축 방향으로 연장되는 동시에 원주방향으로 경사하는 복수의 블레이드를 원통형상으로 배치하여 형성되는 블레이드 통체부를 포함하고, 상기 1차포트로부터 공급되어 축 방향으로 상기 선회류 생성실로 유입된 공기가 선회하도록 하여 공기 중에 포함된 이물질이 상기 분리통체의 내주면에 부착하여 제거되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 상기 블레이드 통체부가 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 반경 방향 안쪽을 향하여 흐르게 하면서 선회시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 상기 블레이드 통체부가 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 반경 방향 바깥쪽을 향하여 흐르게 하면서 선회시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 상기 블레이드 통체부의 하단에 배치되고 상기 분리유닛의 내주면에 끼움 결합되는 링 형상 베이스부, 및 상기 배출관과 상기 블레이드 통체부의 상단 사이에 배치되는 폐색 덮개부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 상기 블레이드 통체부의 하단에 배치되고 상기 배출관에 고정되는 링 형상 베이스부, 및 상기 분리 유닛의 내주면과 상기 블레이드 통체부의 상단 사이에 배치되는 폐색 덮개부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 상기 블레이드 통체부와 상기 링 형상 베이스부를 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필터는 각각의 상기 블레이드의 상단부에 노치부를 형성하고, 상기 폐색덮개부를 상기 노치부에 끼움 결합하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 필터는, 액적배출홈을 상기 링 형상 베이스부의 외주면과 상기 분리 유닛 사이에 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 필터는 상기 링 형상 베이스부의 상면에 반경 방향 안쪽을 향해 가면서 아래쪽으로 경사진 제1 액적 안내면을 형성하고, 상기 링 형상 베이스부의 상면에 부착한 액적을 상기 제1 액적 안내면에 의해 아래쪽으로 적하하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 필터는 상기 폐색 덮개부의 하면을 외주부에서 내주부를 향하여 상기 분리 유닛의 중심축에 대하여 직각 방향으로 형성하거나, 직각방향 보다 아래쪽으로 경사지게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 원통 형상의 선회류 생성실과 분리실을 가지는 분리 유닛 내에 1차 포트로부터 선회류 생성실로 축 방향으로 공급된 공기를 선회류 생성실 내의 블레이드 통체부에 의해 선회류를 생성하므로 블레이드 통체부의 원주방향 전체에 의해 분리실을 향하여 선회류를 형성한다. 따라서, 선회류 생성실의 내경을 크게 함이 없이 선회류를 생성할 수 있어 공기 중에 포함된 물방울 등의 이물질을 제거할 수 있고 분리 기능이 우수한 소형 필터로 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 필터를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 필터의 상반부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 필터의 하반부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 1의 C-C선 단면도이다.
도 7은 도 1의 D-D선 단면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2에 도시한 선회류 발생기의 분해 사시도이다.
도 9는 필터의 분해 사시도이다.
도 10은 회수용기와 링 형상 잠금 부재의 분해 사시도이다.
도 11은 본원 발명의 다른 실시예인 필터의 상반부를 도시하는 단면도이다.
도 12는 도 11의 사시도이다.
도 13은 도 10 및 도 11에 도시한 선회류 생성기의 분해 사시도이다.

이하, 본원 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 필터(10)는 1차포트(11)와 2차포트(12)가 형성된 금속제의 포트블럭(13)을 가진다. 1차포트(11)에는 도시하지 않은 배관 등으로 구성되는 1차 공압라인이 연결되어 있고, 상기 공압라인에 의해 1차포트(11)에는 공기압 공급원으로부터의 공기가 공급된다. 2차포트(12)에는 도시하지 않은 배관 등으로 구성되는 2차 공압라인이 연결되어 있고, 액적 등이 제거되어 청정화된 공기는 공압라인에 의해 2차포트로부터 외부의 공기압기기에 공급된다. 1차포트(11)와 2차포트(12)는 각각 포트블럭(13)의 반대쪽의 측면에 동축으로 되어 개구된다. 각각의 포트가 개구된 포트블럭(13)의 측면은 거의 평탄하고 포트블럭(13)은 도9에 도시한 바와 같이 전체적으로 입방체에 가까운 형상이다.

포트블럭(13) 내에는 수용공(14)이 형성되고, 1차포트(11)는 수용공(14)에 연통된다. 포트블럭(13)의 중심부에는 연통공(15)이 형성된 지지부(16)가 설치되고, 1차 포트에 공급된 공기가 지지부(16)와 수용공(14) 사이의 연통공간을 통하여 수용공(14)의 아래쪽 부분을 향하여 흐르게 된다.

포트블럭(13)의 하단부에는 원통형상의 수나사부(17)가 설치된다. 상기 수나사부(17)에는 수지로 만든 분리통체(20)가 착탈 가능하게 설치되고, 분리통체(20)의 상단부에는 수나사부(17)에 나사결합되는 암나사부(18)가 설치된다. 분리통체(20)는 내경이 일정한 원통부(21)와 상기 원통부의 아래쪽에 이어져 하단부를 향해가면서 내경이 작아지는 원추부(22)를 가진다. 포트블럭(13)과 상기 포트블럭에 설치되는 분리통체(20)에 의하여 분리유닛(23)이 형성된다. 분리유닛(23)의 내부에는 윗쪽의 선회류 생성실(24) 및 상기 선회류 생성실에 연통하는 아래쪽의 분리실(25)이 형성되어 있다. 도시된 분리유닛(23)은 포트블럭(13)과 분리통체(20)에 의해 선회류 생성실(24)을 형성하지만, 포트블럭(13)에 의해 선회류 생성실(24)을 형성하고, 분리통체(20)에 의해 분리실(25)을 형성할 수도 있고, 분리통체(20)에 선회류 생성실(24)과 분리실(25)을 형성할 수도 있다.

분리통체(20)의 원추부(22)에는 수나사부(26)가 설치되고, 상기 수나사부(26)의 외경은 포트블럭(13)의 수나사부(17)의 외경과 같다. 수나사부(26)에는 회수용기(27)가 착탈 가능하게 설치된다. 회수용기(27)는 원통부(28a)와 상기 원통부와 일체가 된 하부 벽부(28b)를 가지고, 투명성 재료에 의해 형성된다. 회수용기(27)의 상단부에는 수나사부(26)에 나사결합된 암나사부(29)가 설치된다. 상기 암나사부(29)의 내경은 분리통체(20)의 원통부(21)의 암나사부(18)의 내경과 같다. 회수용기(27)의 내부는 액체 등의 이물질을 수용하는 저류실(30)이고, 분리통체(20)의 하단부에 형성된 배출구(31)에 의해 분리통체(20)의 내부와 저류실(30)은 연통된다.

분리유닛(23)의 선회류 생성실(24) 내에는 수지로 만든 선회류 발생기(32)가 장착된다. 선회류 발생기(32)는 분리통체(20)의 원통부(21)의 내주면에 끼움 결합되는 링 형상 베이스부(33)를 가진다. 상기 링 형상 베이스부(33)에는 블레이드 통체부(34)가 일체로 되어 있다. 블레이드 통체부(34)는 도 2 및 도4에 도시된 바와 같이, 수용공(14)의 내주면 즉 선회류 생성실(24)의 내주면을 따라 축 방향으로 연장되는 복수의 날개 즉 블레이드(35)를 가지고, 블레이드(35)를 서로 간극(36)을 통하여 원통형상으로 배치하여 형성된다. 도4에 도시된 바와 같이 각각의 블레이드(35)는 블레이드 통체부(34)의 내주면의 접선에 대하여 경사각을 가진다. 이와 같이 경사각을 설치하는 것에 의해 공기의 흐름은 선회류로 변한다. 하지만, 블레이드(35)는 전체 둘레에 걸쳐 다수개 배치되고, 또한 축 방향 길이를 가지므로 블레이드 통체부(34)의 직경방향의 두께가 얇음에도 불구하고 낮은 압력 손실로 효율적으로 선회류를 얻을 수 있다. 블레이드 통체부(34)는 21개의 블레이드(35)에 의해 구성된다. 각각의 블레이드(35)는 도 4에 도시된 바와 같이 반경 방향 안쪽 부분의 두께가 반경 방향 바깥쪽 부분의 두께보다 얇고, 각각의 블레이드 사이에 형성된 간극(36)은 분리유닛(23)의 중심축에 따라 축 방향으로 연장됨과 동시에 원주방향으로 경사진다.

연통공(15)에는 배출관(37)이 설치되고, 배출관(37)의 하단면은 블레이드 통체부(34)보다도 아래쪽에까지 연장되고 링 형상 베이스부(33)의 위치가 된다. 이물질이 분리된 청정화된 공기가 배출관(37)에 의해 2차포트(12)로 안내된다. 상기 배출관(37)에는 배출관(37)과 블레이드 통체부(34)의 상단부에 배치된 폐색 덮개부(38)가 일체로 되어 있다. 상기 폐색 덮개부(38)에 의해 1차포트(11)에서 수용공(14) 내로 유입한 공기가 블레이드 통체부(34)의 반경 방향 안쪽으로부터 블레이드 통체부(34)의 내부에로 유입되는 것이 방지된다.

이와 같이, 선회류 발생기(32)는 전체적으로 원통형상으로 된 블레이드 통체부(34), 상기 블레이드 통체부의 하단부에 배치되어 분리통체(20)의 원통부(21)의 내주면에 끼움 결합되는 링 형상 베이스부(33), 및 블레이드 통체부(34)와 배출관(37)의 상단부에 배치되는 폐색 덮개부(38)에 의해 형성된다. 따라서, 1차포트(11)에서 수용공(14)내로 공급되는 공기는 선회류 생성실(24) 내로 축 방향으로 흐르고, 블레이드 통체부(34)의 상부 외주면으로부터 블레이드(35) 사이의 간극(36) 내에로 유입한다. 각각의 간극(36)내로 유입된 공기는 블레이드(35)에 안내되어 블레이드 통체부(34)내를 향하여 접선방향에 대해 경사하여 분출된다. 따라서, 블레이드 통체부(34)의 내부에는 공기의 선회류가 생성되고, 선회류는 분리통체(20)내의 아래쪽의 분리실(25)내를 향하여 선회하면서 유입한다. 공기가 선회류로 되면, 공기보다도 비중이 큰 액적에는 공기보다 큰 원심력이 가해지고 액적은 원추부(22)의 내주면에 부착한다. 내주면에 부착된 액적은 배출구(31)로부터 저류실(30) 내로 적하된다.

위에서 설명한 바와 같이, 블레이드(35)를 원통형상으로 배치하여 형성되는 블레이드 통체부(34)는 링 형상 베이스부(33)와 일체로 되어 있고, 배출관(37)과 일체가 된 폐색 덮개부(38)를 블레이드 통체부(34)의 선단부 내에 끼움 결합하도록 되어 있지만, 블레이드 통체부(34)와 폐색 덮개부(38)를 일체로 형성하고, 블레이드 통체부(34)의 하단면에 링 형상 베이스부(33)가 접촉하여도 된다. 또한, 배출관(37)과 폐색 덮개부(38)를 일체로 하고 있지만, 이들을 다른 부재로 하여도 된다.

도시한 바와 같이, 1차포트(11)로부터 선회류 생성실(24)내에로 유입한 공기는 선회류 발생기(32)에 대하여 선회류 생성실(24)의 외주부에서 축 방향으로 유입되고, 블레이드(35)에 의해 축 방향 흐름은 선회류로 변환된다. 21개의 블레이드(35)가 전체 둘레 360도에 걸쳐 배치되므로 유입한 공기는 전체 둘레 360도에 걸쳐 선회력을 부여 받는다. 따라서, 특허문헌2와 같이 급기포트로부터 분리통체(20)의 내주면에 접선방향으로 공기가 흐르게 하는 경우와 비교하여, 분리통체(20)의 내경을 크게 함이 없이 효율적으로 고속의 선회류를 생성할 수 있다. 따라서, 선회류를 형성하여 그 중에 포함된 액적을 제거하는 필터의 소형화가 가능하다.

분리통체(20)는 원통부(21)와 상기 원통부의 아래쪽의 원추부(22)를 가지고, 선회류 발생기(32)에 의해 생성된 선회류는 원추부(22)에서 원심력의 감쇠가 방지된다. 따라서, 분리통체(20)의 전체를 원통형상으로 한 형태에 비하여 하부를 원추형상으로 하면 액적 등의 이물질을 내주면에 부착하는 것에 의해 이물질의 분리효율을 높일 수 있다. 이물질이 제거된 청정화된 공기는 선회하면서 상승하여 배출관(37)내에로 유입되고, 2차포트(12)로부터 외부에로 유출된다.

블레이드 통체부(34)의 상단부의 반경 방향 안쪽에는 노치부(39)가 형성된다. 상기 노치부(39)의 내경은 도 4에 도시된 바와 같이 폐색 덮개부(38)의 하단부의 외경 R에 대응하고, 폐색 덮개부(38)는 노치부(39)에 끼움 결합된다. 이와 같이, 블레이드 통체부(34)의 상단부의 안쪽에는 폐색 덮개부(38)가 끼움 결합되므로 각각의 블레이드(35)가 반경 방향 안쪽으로 변형되는 것이 방지된다. 폐색 덮개부(38)의 외주면 중 블레이드 통체부(34)의 상단면보다 윗쪽인 부분으로부터 지지부(16)까지의 사이가 윗쪽을 향하여 소경으로 되도록 테이퍼면(41)으로 되어 있다. 따라서, 1차포트(11)로부터 선회류생성실(24) 내에로 유입한 공기는 테이퍼면(41)에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 안내되어 폐색 덮개부(38)와 수용공(14)사이의 간극(36)으로부터 각각의 블레이드(35)를 따라 아래쪽으로 흐르면서, 블레이드 통체부(34)의 내주면을 따라 흐른다. 따라서, 유입된 공기는 선회류로 된다.

폐색 덮개부(38)의 하면(42)은 선회류에 함유된 액적이 하면(42)에 부착되지 않도록 폐색 덮개부(38)의 중심축에 대하여 직각으로 되어 외주부에서 내주부를 향하여 평탄면으로 되어 있다. 따라서, 폐색 덮개부(38)의 외주에서 공기와 함께 블레이드 통체부(34)의 내부로 유입한 액적은 하면(42)에 부착되지 않고, 선회류와 함께 아래쪽으로 흐른다. 실험에 의하면, 하면(42)을 반경 방향 바깥쪽에서 내부를 향하여 윗쪽을 향한 경사면으로 할 경우, 하면(42)에 액적이 부착된다. 또한, 하면에 링 형상 홈을 형성할 경우, 링 형상 홈의 내부에 액적이 침입되어, 액적을 원활하게 낙하될 수 없다. 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 중심축에 대하여 직각으로 하거나 도2에서 2점쇄선(42a)에 도시한 바와 같이 하면(42)이 반경 방향 외부에서 중심부를 향하여 아래쪽으로 경사하면 하면(42)에 액적이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

수용공(14)의 내주면과 블레이드 통체부(34)의 외주면 사이에는 간격(43)이 형성된다. 1차포트(11)로부터 공기의 내부에 혼입되어 선회류 생성실(24)내에로 유입된 액적의 일부는 블레이드(35)와 수용공(14)의 내주면 사이의 간격(43)에 안내되어 블레이드(35)의 하단부에까지 흐른다. 도2에 도시한 바와 같이 링 형상 베이스부(33)의 상면의 일부로서, 반경 방향 바깥쪽을 향해 가면서 아래쪽으로 경사진 액적안내면(44)이 블레이드 통체부(34)의 외경의 외측에 형성된다. 링 형상 베이스부(33)의 외주면에는 도5에 도시한 바와 같이 복수의 액체배출홈(45)이 형성되고, 액적안내면(44)의 제일 외주부에까지 흐른 액적은 각각의 액체배출홈(45)에서 분리통체(20)의 하부에로 안내된다. 한편, 링 형상 베이스부(33)의 상면의 일부로서, 반경 방향 안쪽을 향해가면서 아래쪽으로 경사진 액적안내면(46)이 블레이드 통체부(34)의 외주면과 내주면의 사이에 형성된다.

따라서, 블레이드(35)사이의 간극(36)을 아래쪽을 향해 흘러 링 형상 베이스부(33)의 상면에까지 도착한 액적은 경사진 제1액적안내면(46)의 최소경부로부터 아래쪽으로 적하된다. 이와 같이, 1차포트(11)에서 선회류 생성실(24) 내에로 공기와 함께 유입된 물방울 및 기름방울 중, 블레이드 통체부(34)의 외주면과 수용공(14) 사이를 흐른 액적은 제2액적안내면(44)에 안내되어 액체배출홈(45)으로부터 분리통체(20)의 내주면에 안내되므로 배출관(37)내로 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 특히, 1차포트(11)에로 공급되는 공기의 양이 급속하게 증가하여도 액적이 배출관(37)내에로 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 한편, 블레이드(35)를 따라 제1액적안내면(46)에까지 낙하한 액적은 제1액적안내면(46)에 안내되어 링 형상 베이스부(33)의 아래쪽으로 적하되고, 액적이 배출관(37)내로 침입하는 것을 완전히 방지할 수 있다. 액체배출홈(45)은 도 5에 도시된 바와 같이 4개 설치되어 있지만 임의의 개수로 설치할 수 있다. 또한, 액체배출홈(45)을 원통부(21)의 내주면에 형성할 수도 있다.

링 형상 베이스부(33)의 하면은 제1액체안내면(46)의 최소경부로부터 외주면을 향하여 내경이 커지도록 아래쪽을 향한 테이퍼면(47)으로 되어 있다. 이와 같이, 링 형상 베이스부(33)의 하면을 아래쪽을 향하여 내경이 커지도록 확장하여 확장경부 즉 테이퍼면(47)으로 하면 블레이드(35)에 의해 안내되어 선회류로 된 공기는 테이퍼면(47)을 향하여 선회반경을 크게 하면서 분리통체(20)의 분리실(25)에로 안내된다. 배출관(37)의 하단면은 링 형상 베이스부(33)와 같은 축 방향 위치로 되어 있고 배출관(37)의 하단면의 반경방향 바깥쪽이 링 형상 베이스부(33)로 되어 있지만 링 형상 베이스부(33)의 내면이 아래쪽을 향하여 내경이 커지는 테이퍼면(47)으로 되어 있으므로 테이퍼면(47)에 부착된 액적이 배출관(37)의 내부로 침입하는 것을 완전히 방지할 수 있다. 특히, 1차포트(11)로부터 유입된 공기의 양이 급속하게 증가하는 경우에도, 액적이 배출관(37)내로 침입되는 것을 방지할 수 있다.

링 형상 베이스부(33)의 내주면과 배출관(37)의 외주 사이의 거리가 짧은 경우에는 링 형상 베이스부(33)의 내주면을 스트레이트로 하면 액적이 배출관(37)내로 침입될 수 있다. 하지만, 내주면을 테이퍼면(47)으로 하면 액적이 배출관(37)에 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 링 형상 베이스부(33)에 형성되는 확장경부로서는 테이퍼면에 제한되지 않고 내경이 블레이드 통체부(34)의 내경보다 크게 설정되어 있으면 스트레이트한 내경의 확장경부로써도 액적이 배출관(37)내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

테이퍼면(47)으로부터 분리실(25)내로 유입되어 원통부(21)의 내주면을 따라 선회한 공기는 하단부를 향하여 내경이 작아지는 원추부(22)의 내주면 즉 원추면(48)에 안내되어 선회한다. 상기 원추면(48)을 따라 흐르는 공기는 발생된 원심력이 유지되고, 공기 중에 함유된 액적은 원추부(22)의 원추면(48)에 부착되어 하단부의 배출구(31)를 향해 흐른다.

이와 같이, 링 형상 베이스부(33)의 상면의 반경 방향 바깥쪽의 부분에 제2액적안내면(44)을 형성하고 반경 방향 안쪽의 부분에 제1액적안내면(46)을 형성하여 링 형상 베이스부(33)의 상면에까지 낙하된 액적을 완전히 아래쪽으로 낙하시킬 수 있다.

회수용기(27) 내에는 배출구(31)와 대향하는 액체안내면(50)이 설치된 배플 플레이트(51)가 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배플 플레이트(51)는 배출구(31)와 배플 배치거리 L의 간격을 사이 두고 대향하고, 배출구(31)를 낙하한 액적이 저류실(30)의 하부에 모이고, 선회류의 토네이도 효과에 의해 분리실(25)내에로 역류되는 것이 방지된다. 배플 플레이트(51)의 액체안내면(50)에는 각각 액체안내면(50)의 직경방향으로 연장됨과 동시에 윗쪽으로 돌출하는 8개의 핀(52)이 도3 및 도6에 도시된 바와 같이 방사상으로 설치된다. 이와 같이, 방사상의 복수의 핀(52)에 의하여, 배출구(31)내에서 선회하는 공기에 끌려 저류실(30)내의 공기가 선회되는 것이 방지된다. 이와 같이, 핀(52)이 설치된 배플 플레이트(51)에 의해 저류실(30)내의 공기의 선회로 인한 토네이도 효과로 저류실(30)내의 액체가 말려 올라가 2차포트(12)에로 유출되는 것이 방지된다. 또한, 원추면(48)을 따라 아래쪽을 향해 선회한 공기 흐름은 배플 플레이트(51)에 의해 반전되어 배출관(37)을 향해 상승 이동한다.

배플 플레이트(51)의 아래쪽에는 배플 플레이트(51)보다 큰 직경의 기판(53)이 일체로 되어 있다. 상기 기판(53)에는 도3에 도시된 연결부(53a)에 의해 도7에 도시된 바와 같이 십자형상의 다리부(54)가 설치된다. 상기 다리부(54)도 직경방향 중심부로부터 4개의 판상 부재가 방사상으로 되어 있다. 다리부(54)는 회수용기(27)의 내주면 부근까지 연장되어 축심 부근에 노치 홀(54a)을 가지는 2개의 대경 플레이트(54b), 및 회수용기(27)의 내주면과의 사이에 큰 간격을 가지는 2개의 소경 플레이트(54c)로 구성된다. 따라서, 저류실(30)내에서 공기가 선회되는 것이 완전히 방지된다. 다리부(54)의 하부에 설치된 연결부(55)는 회수용기(27)의 바닥 벽부(28b)에 형성된 배출공(56)내에 삽입 구성되고, 배출공(56)의 아래쪽에 삽입된 배출관(57)이 연결부(55)에 연결된다. 상기 배출관(57)에는 바닥 벽부(28b)에 설치된 배출구(28c)의 외주에 회전 가능하게 설치된 조작 노브(58)의 캠부가 맞물림 결합되어 있고, 조작 노브(58)를 회전 조작하면 배출관(57)이 상하로 이동한다. 조작 노브(58)에 의해 배출관(57)을 상승 이동하면 연결부(55)에 설치된 실링재(59a)가 바닥벽부(28b)로부터 멀어진다. 따라서, 저류실(30) 내부의 액체는 배출관(57)을 통하여 외부로 배출된다.

도3에 도시한 바와 같이, 분리통체(20)의 배출구(31)의 내경을 D로 하고, 분리통체(20)의 하단부의 원추부(22)의 원추각도를 θ라 할 경우 내경 D를 6.5~9mm로 하고, 원추각도 θ를 20~30도의 범위로 설정한다. 따라서, 원추부(22)의 내면에 액적을 부착시킬 수 있을 뿐만 아니라 부착된 액적을 배출구(31)로부터 저류실(30)로 배θ출할 수 있고, 액적의 제거효과를 높일 수 있다.

배플 플레이트(51)의 액체안내면(50)의 표면각도를 α라하고, 배출구(31)와 액체안내면(50) 사이의 배플 배치거리를 L로 할 경우, 표면각도 α를 90~180도로 하고, 배플 배치거리 L를 5~15mm로 한다. 따라서, 배출구(31)로부터 아래쪽으로 낙하된 액적이 상승하여 분리실(25)내에로 역류하는 것을 완전히 방지할 수 있다. 배플 배치거리 L를 5mm보다 작게 할 경우 배플 플레이트(51)의 액체안내면(50)에 부착된 액적이 분리통체(20)내로 역류할 수 있다. 반대로, 배플 배치거리 L를 15mm보다 크게 할 경우 배출구(31)를 통과한 액적이 액체안내면(50)에 모이고, 유량의 변화 등으로 모인 액적이 토네이도효과로 상승하여 비산하고, 배출구(31)로부터 분리통체(20)내로 역류할 수 있다. 표면각도 α에 대해서도 위에서 설명한 각도범위로 함으로써 배플 플레이트(51)로부터 액적이 역류되는 것을 완전히 방지할 수 있다.

분리통체(20)의 암나사부(18)의 외측에는 도1에 도시된 바와 같이, 분리통체(20)를 포트블럭(13)의 수나사부(17)에 체결한 상태를 잠금과 동시에 분리통체(20)를 포트블럭(13)으로부터 해제할 경우 잠금 해제를 하기 위하여 수지로 만든 링 형상 잠금 부재(63)가 축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 마찬가지로, 회수용기(27)의 암나사부(29)의 외측에는 회수용기(27)를 분리통체(20)의 수나사부(26)에 체결한 상태를 잠금과 동시에 회수용기(27)를 분리통체(20)로부터 해제할 경우 잠금해제를 조작하기 위하여 수지로 만든 링 형상 잠금부재(64)가 축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 각각의 링 형상 잠금부재(63,64)는 같은 구조로 되어 있다.

도10은 회수용기(27)와 링 형상 잠금부재(64)의 분해사시도이고, 회수용기(27)의 외주면에는 원주방향으로 180도 떨어져 2개의 볼록 형상의 가이드부(65)가 설치되고, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 볼록 형상의 가이드부(65)가 들어가는 오목형상의 가이드부(66)는 링 형상 잠금부재(64)의 내주면에 형성된다. 따라서, 링 형상 잠금부재(64)는 오목 형상의 가이드부(66) 내에 들어가는 볼록 형상의 가이드부(65)에 의해 안내되어 회수용기(27)의 바깥쪽에서 축 방향으로 이동한다. 오목형상의 가이드부(66)에 대응되는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위하여 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 돌출부(67)로 되어 있다. 오목형상의 가이드부(66)의 측벽(66a)은 볼록 형상의 가이드부(65)의 측면(65a)에 접촉되고, 상기 가이드부(65,66)에 의해 링 형상 잠금부재(64)의 회전이 방지된다. 오목 형상의 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위하여 반경 방향 바깥쪽으로 돌출한 돌출부(67)로 되어 있다. 오목형상의 가이드부(66)에는 볼록 형상의 가이드(65)의 단부(65b)가 맞닿는 스토퍼(68)가 설치되고, 상기 스토퍼(68)가 가이드부(65)의 단부(65b)에 맞닿는 것에 의해 링 형상 로크부재(64)는 회수용기(27)의 바닥 벽부(28b)를 향하는 방향의 위치가 규제된다.

회수용기(27)의 외주면에는 볼록 형상의 가이드부(65)에 대하여 원주 방향으로 90도 떨어져 2개의 경사돌기(71)가 설치된다. 경사돌기(71)는 회수용기(27)의 하부를 향하여 반경방향 바깥쪽으로 경사진 경사면(72)을 가진다. 한편, 링 형상 잠금부재(64)의 내주면에는 윗쪽을 향하여 반경 방향 안쪽으로 경사함과 동시에 경사면(72)에 접촉하는 설편(73)이 링 형상 잠금부재(64)의 안쪽으로 돌출하여 설치된다. 링 형상 잠금부재(64)에서 설편(73)이 설치된 부분은 오목 형상이고, 상기 오목 형상의 부분에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 돌기부(74)로 되어 있다.

설편(73)은 탄성 변형하는 수지재료에 의해 링 형상 잠금부재(64)와 일체로 형성되고, 선단부측이 직경방향으로 변위하도록 탄성 변형한다. 설편(73)은 선단 즉 경사선단이 반경방향 안쪽으로 경사진다. 설편(73)과 일체로 되는 링 형상 잠금부재(64)는 탄성 변형 가능한 수지로 형성되므로 설편(73)의 경사선단은 반경방향 바깥쪽으로 향하는 힘에 의해 탄성 변형 가능하다. 상기 구성에 의해, 링 형상 잠금부재(64)를 회수용기(27)의 하부를 향하여 길이방향으로 이동하면 설편(73)의 선단부측이 경사면(72)을 따라 슬라이딩되고 반경 방향 바깥쪽으로 변위하도록 탄성 변형한다. 탄성 변형된 설편(73)의 반발력에 의해 링 형상 잠금부재(64)에는 회수용기(27)의 개구단부를 향하는 방향의 압력이 에너자이징(energizing)된다. 따라서, 링 형상 잠금부재(64)를 회수용기(27)의 바닥부를 향하여 수동으로 잠금해제 위치까지 이동한 상태에서 링 형상 잠금부재(64)로부터 손을 떼면 압력에 의해 링 형상 잠금부재(64)는 자동으로 원래의 위치에 회복된다. 이와 같이 경사면(72)을 가지는 경사돌기(71)와 설편(73)에 의해 링 형상 잠금부재(64)를 포트블럭(13)을 향하여 가압하는 가압부재가 형성된다.

내면에 오목형상의 가이드부(66)가 설치된 돌기부(67)는 포트블럭(13)을 향하여 링 형상 잠금부재(64)의 단면보다 축 방향 바깥쪽으로 돌출하고, 돌출단부는 가동측 맞물림부(75)로 되어 있다. 한편, 분리통체(20)에 설치된 플랜지(76)에는 가동측 맞물림부(75)가 맞물림되는 노치부가 형성되고, 상기 노치부는 고정측 맞물림부(77)로 되어 있다. 도9에 도시된 바와 같이, 플랜지(76)의 하면은 링 형상 잠금부재(64)가 접촉하는 접촉단면(78)으로 되어 있고, 고정측 맞물림부(77)에는 제1스토퍼면(77a)이 형성된다. 한편, 가동측 맞물림부(75)의 측면은 제1스토퍼면(77a)과 대향하는 제2스토퍼면(75a)으로 되어 있다.

링 형상 잠금부재(63)도 링 형상 잠금부재(64)와 같은 형상이고, 분리통체(20)의 원통부(21)의 외주면에는 도10에 도시한 볼록 형상의 가이드부(65)와 같은 가이드부가 설치됨과 동시에 경사돌기(71)와 같은 경사돌기(71)가 설치된다. 링 형상 잠금부재(64)에도 링 형상 잠금부재(63)의 가동측 맞물림부(75)와 같은 가동측 맞물림부가 설치되고, 상기 가동측 맞물림부는 포트블럭(13)에 설치된 고정측 맞물림부에 맞물림한다.

도11은 본원 발명의 기타 실시예인 필터의 상반부를 도시하는 단면도이고, 도12는 도11의 경사도이고, 도13은 도11 및 도 12에 도시된 선회류 발생기를 도시한 분해사시도이다.

도11~도13에 도시한 선회류 발생기(32)는 도1에 도시한 필터(10)의 선회류 발생기(32)가 블레이드 통체부(34)의 반경 방향 안쪽으로 공기를 분출하여 선회류를 발생하는 것에 비해, 블레이드 통체부(34)의 반경 방향 바깥쪽에로 공기를 분출하여 선회류를 생성한다.

도시한 바와 같이, 선회류 발생기(32)의 링 형상 베이스부(33)에는 원통 형상의 슬리브(81)가 일체로 설치되고, 슬리브(81)는 배출관(37)의 바깥쪽에 끼움 결합되어 고정된다. 링 형상 베이스부(33)는 배출관(37)에 형성된 수나사부(82)에 나사결합된 너트(83)에 의해 배출관(37)에 고정된다. 링 형상 베이스부(33)에는 블레이드 통체부(34)가 일체로 되어 있고, 블레이드 통체부(34)는 슬리브(81)에 따라 상기 슬리브의 바깥쪽으로 축 방향으로 연장되는 복수의 블레이드(35)에 의해 형성된다.

1차포트(11)로부터 수용공(14)내로 유입된 공기를 블레이드 통체부(34)의 상단부에서 슬리브(81)를 따라 축 방향으로 공급하기 위하여 수용공(14)의 안쪽에는 링 형상의 폐색 덮개부(38)가 배치되고, 상기 폐색 덮개부(38)의 내주측 하면은 블레이드 통체부(34)의 상단의 외주부에 접촉된다. 블레이드 통체부(34)의 상단 외주부에는 폐색 덮개부(38)가 접촉되는 노치부(39)가 형성된다.

링 형상 베이스부(33)에는 슬리브(81)의 하단부에서 반경 방향 바깥쪽을 향하여 아래쪽으로 경사진 액적 안내면(46a)이 형성되고, 블레이드(35)에 안내된 블레이드 통체부(34)의 하단부에 도달한 공기 중의 액적은 경사된 액적안내면(46a)을 따라 흐르고, 분리실(25)내에로 낙하한다. 낙하위치는 배출관(37)에서 떨어져 있기 때문에 액적이 배출관(37)내에로 침입되는 것이 방지된다. 또한, 원통부(21)의 내경은 수나사부(17)의 안쪽에서 선회류 생성부의 내경보다 크게 설정된 확장경부로 되어 있고, 배출관(37)의 하단부가 확장경부의 위치로 되어 있으므로 액적이 배출관(37) 내로 침입되는 것이 방지된다.

이와 같이, 블레이드 통체부(34)의 실시예로서, 축 방향으로 흐르는 공기를 반경방향 안쪽으로 흐르게 하면서 선회시키는 실시예와 반경 방향 바깥쪽으로 흐르게 하면서 선회시키는 실시예가 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 회수용기(27)에는 내부에 회수된 액체를 외부로 배출하기 위하여 수동식의 드레인 기구가 설치되어 있지만 오토 드레인이거나 세미 오토 드레인을 회수용기에 설치하여도 좋다.

상기 필터는 공기압 공급원과 상기 공기압 공급원으로부터 공급된 압축공기에 의해 작동하는 공기압기기를 가지는 공기압 시스템에서, 압축공기 중에 함유된 액적 등의 이물질을 제거하는데 적용된다.

Claims

공기에 함유된 이물질을 제거하여 공기를 청정화하는 필터로서,
공기가 공급되는 1차포트, 상기 1차포트에 연통하는 원통형상의 선회류 생성실, 상기 선회류 생성실의 상부에 설치되어 상기 1차포트와 선회류 생성실을 연통하는 수용공, 상기 선회류 생성실의 하부에 설치되어 상기 선회류 생성실에 연통하는 분리실, 및 상기 분리실에서 청정화된 공기를 유출하는 2차포트가 마련된 분리유닛과;
상기 선회류 생성실의 중심부에 배치되어 청정화된 공기를 상기 2차포트로 유도하는 배출관과;
각각이 상기 선회류 생성실의 내주면을 따라 축방향으로 연장되는 동시에 원주방향으로 경사진 복수의 블레이드를 원통 형상으로 배치하여 형성된 블레이드 통체부;를 가지고,
상기 경사진 블레이드가, 상기 분리 유닛의 중심축을 따라 연장함과 동시에 원주방향으로 경사진 간극을 형성하고,
상기 1차포트로부터 공급되어 축방향으로 상기 선회류 생성실로 유입되는 공기를 상기 경사진 블레이드가 선회시키는 것을 특징으로 하는 필터.
제1항에 있어서, 상기 블레이드 통체부는 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 반경 방향 안쪽을 향하여 흐르게 하면서 선회시키는 것을 특징으로 하는 필터.
제1항에 있어서, 상기 블레이드 통체부는 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 반경 방향 바깥쪽을 향하여 흐르게 하면서 선회시키는 것을 특징으로 하는 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 블레이드 통체부의 하단에 배치된 상기 분리 유닛의 내주면에 끼움 결합된 링형상 베이스부와, 상기 배출관과 상기 블레이드 통체부의 상단 사이에 배치되는 폐색 덮개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 블레이드 통체부의 하단에 배치되어 상기 배출관에 고정된 링형상 베이스부와, 상기 분리 유닛의 내주면과 상기 블레이드 통체부의 상단 사이에 배치되는 폐색 덮개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
제4항에 있어서, 상기 블레이드 통체부와 상기 링형상 베이스부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 필터.
제5항에 있어서, 상기 블레이드 통체부와 상기 링형상 베이스부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 필터.
제6항에 있어서, 각 블레이드의 상단부에 노치부가 형성되고, 상기 폐색 덮개부가 상기 노치부에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 필터.
제7항에 있어서, 각 블레이드의 상단부에 노치부가 형성되고, 상기 폐색 덮개부가 상기 노치부에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 필터.
제6항에 있어서, 액적 배출홈이 상기 링형상 베이스부의 외주면과 상기 분리 유닛 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 필터.
제7항에 있어서, 액적 배출홈이 상기 링형상 베이스부의 외주면과 상기 분리 유닛 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 필터.
제4항에 있어서, 상기 링형상 베이스부의 상면에 반경 방향 안쪽을 향함에 따라 아래쪽으로 경사진 제1액적 안내면을 형성하여, 상기 링형상 베이스부의 상면에 부착된 액적이 상기 제1액적 안내면에 의해 아래쪽으로 적하되게 한 것을 특징으로 하는 필터.
제4항에 있어서, 상기 폐색 덮개부의 하면이 외주부에서 내주부를 향하여 상기 분리 유닛의 중심축에 대하여 직각방향으로 형성되거나, 직각방향보다 아래쪽으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 필터.