KR102470779B1 - 공기압 필터 및 필터 엘리먼트 - Google Patents

공기압 필터 및 필터 엘리먼트 Download PDF

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Abstract

(과제) 여과 부재에서 포집된 액체가 정화 후의 압축공기 중에 다시 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있는, 구성이 간단한 필터 엘리먼트를 얻는다.
(해결수단) 중앙 공간부(6)를 둘러싸는 내측 여과 부재(7)와, 상기 내측 여과 부재(7)를 둘러싸는 외측 여과 부재(8)와, 상기 중앙 공간부(6) 내에 압축공기를 도입하기 위한 도입구(31)를 갖는 상부 앤드캡(23)과, 상기 중앙 공간부(6)의 하단부를 막는 하부 앤드캡(24)을 갖고, 상기 내측 여과 부재(7)의 하단부 외주는 내측벽(37)으로 둘러싸이고, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부 외주는 외측벽(38)으로 둘러싸이며, 상기 외측벽(38)의 상단면(38a)은 상기 내측벽(37)의 상단면(37a)보다 높은 위치에 있고, 상기 외측벽(38)과 상기 내측벽(37) 사이에는 액체 배출로(25)가 형성되고, 상기 액체 배출로(25)는 상기 하부 앤드캡(24)의 하면으로 개방되는 액체 배출구멍(25a)에 연통하고 있다.

Description

공기압 필터 및 필터 엘리먼트
본 발명은 압축공기 중에 혼입된 진애나 액체 등을 제거하기 위한 공기압 필터, 및 상기 공기압 필터에 사용되는 필터 엘리먼트에 관한 것이다.
압축공기에 의해서 공기압 실린더나 공기압 모터 등의 공기압 액츄에이터를 작동시킬 경우, 진애나, 유분 및 수분 등의 액체가 혼입되어 있지 않은 청정한 압축공기를 사용하는 것이 요구된다. 이 때문에, 통상 상기 공기압 액츄에이터에 압축공기를 공급하는 공기압 회로에는, 상기 압축공기로부터 상기 진애나 액체 등의 이물을 제거하기 위한 공기압 필터가 사용되고 있다.
상기 공기압 필터는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 입구 포트와 출구 포트를 갖는 필터 케이스의 내부에 상기 이물을 제거하기 위한 필터 본체를 수용한 구성을 갖고 있다. 이 필터 본체는 중공의 여과 부재와, 상기 여과 부재의 상단 및 하단에 부착된 상부 캡 및 하부 캡을 갖고 있고, 상기 상부 캡은 상기 입구 포트를 상기 여과 부재의 중공부에 연통시키는 연통구멍을 갖고, 상기 하부 캡은 상기 여과 부재의 중공부의 하단부를 막는 역할을 하는 것이다.
그리고, 상기 입구 포트로부터의 압축공기가 상기 상부 캡의 연통구멍을 통해서 상기 여과 부재의 중공부 내에 공급되면, 상기 압축공기는 상기 여과 부재를 내측으로부터 외측으로 통과하는 동안에 여과되어서 상기 이물이 제거되고, 정화된 압축공기가 상기 출구 포트로부터 유출된다.
한편, 상기 압축공기로부터 분리된 유분이나 수분 등의 액체는 상기 여과 부재를 따라서 유하하는 동안에, 작은 입자끼리가 결합을 반복함으로써 점차로 큰 액체 입자로 성장하고, 상기 하부 캡 내까지 유하해서 일단 체류한 뒤, 상기 하부 캡으로부터 상기 필터 케이스의 내부로 순차적으로 적하하여, 드레인으로서 배출된다.
그런데, 상기 종래의 공기압 필터는 압축공기의 유속이 빠를 경우, 상기 여과 부재의 하단부 부근이나 상기 하부 캡의 상면 부근에 있어서는, 상기 여과 부재 중에 고밀도로 포함되는 액체나 상기 하부 캡 내에 고인 액체가 상기 압축공기의 빠른 흐름과 접촉해서 비산하고, 정화 후의 상기 압축공기 중에 다시 혼입하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 특히, 상기 하부 캡 내의 액체가 상기 하부 캡을 오버플로우할 때에 상기 하부 캡의 가장자리 상에 있는 액체가 상기 압축공기의 흐름에 의해 비산하기 쉽다.
한편, 특허문헌 2에는 이러한 문제를 해결할 수 있는 필터 엘리먼트가 개시되어 있다. 이 필터 엘리먼트는 진애를 제거하는 중공 형상을 한 소경의 여과층과, 액체를 포집하는 중공 형상을 한 대경의 드레인층을 내외 이중으로 배치함과 아울러, 상기 여과층 및 드레인층의 상단과 하단에 상부 캡과 하부 캡을 부착하고, 상기 드레인층의 하단부를 상기 하부 캡의 측면 외주로부터 하면의 일부를 감싸도록 연장시킨 것이다.
이 필터 엘리먼트에 있어서, 압축공기가 상기 여과탱크로부터 상기 드레인층을 통과하는 사이에 상기 드레인층에서 액체가 포집되면, 상기 액체는 상기 드레인층을 따라 이동하여 하방으로 흐르고, 상기 하부 캡의 하면에 위치하는 드레인층 부분으로부터 적하하기 때문에 상기 압축공기의 흐름과 접촉할 일이 없고, 이 때문에, 상기 압축공기 중에 다시 혼입하는 것이 방지된다.
그러나, 상기 필터 엘리먼트에 있어서는 상기 드레인층의 하단부를, 하부 캡의 측면 외주로부터 하면의 일부를 감싸는 특수한 형태로 형성하지 않으면 안되기 때문에, 그 제조에 수고와 비용이 소요된다고 하는 결점이 있다. 균일한 통 형상을 한 드레인층을 상기 형태로 변형시키도록 하면, 주름이 지기 쉽기 때문에 그 작업이 매우 번거로워진다.
일본 특허공개 평 7-328364호 공보 미국 특허 제7,390,342호 명세서
본 발명의 기술적 과제는, 여과되는 압축공기의 유속이 빠른 경우에도 여과 부재에서 포집된 액체가 정화 후의 압축공기 중에 다시 혼입하는 것을 확실하게 방지할 수 있는, 구성이 간단한 공기압 필터 및 필터 엘리먼트를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 압축공기 중에 혼입된 진애 및 액체를 제거하기 위한 중공 형상을 한 필터 엘리먼트가 제공된다.
상기 필터 엘리먼트는 중앙 공간부의 주위를 둘러싸는 내측 여과 부재와, 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸는 외측 여과 부재를 갖고 있고, 상기 중앙 공간부 내에 도입된 압축공기가 상기 내측 여과 부재로부터 상기 외측 여과 부재를 통과하는 사이에 여과되어서 상기 진애 및 액체가 제거되도록 구성되어 있다.
상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 축선 방향의 일단인 상단부에는 상기 중앙 공간부 내에 압축공기를 도입하기 위한 도입구를 갖는 상부 앤드캡이 부착되고, 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 축선 방향의 타단인 하단부에는 상기 중앙 공간부의 하단부를 막는 하부 앤드캡이 부착되어 있다.
상기 내측 여과 부재의 하단부 외주는 상기 하부 앤드캡에 형성된 내측벽으로 둘러싸이고, 상기 외측 여과 부재의 하단부 외주는 압축공기의 흐름을 차단하는 외측벽으로 둘러싸이며, 상기 외측벽의 상단면은 상기 내측벽의 상단면보다 높은 위치에 있다. 또한, 상기 외측벽과 상기 내측벽 사이에는 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재에서 포집된 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 배출로가 형성되고, 상기 액체 배출로는 상기 하부 앤드캡의 하면으로 개방되는 액체 배출구멍에 연통하고 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 입구 포트 및 출구 포트를 구비한 헤드와 상기 헤드에 연결된 중공의 하우징 본체로 이루어지는 하우징을 갖고 있고, 상기 하우징 본체의 내부에 상기 필터 엘리먼트가 축선을 수직으로 향하게 해서 수용된 공기압 필터가 제공된다.
본 발명의 바람직한 구성 형태에 의하면, 상기 필터 엘리먼트에 있어서의 상기 외측 여과 부재의 하단부는 상기 내측 여과 부재의 하단부보다 높은 위치에 있고, 또한 상기 내측벽의 상단면과 동등 위치에 있다.
또한, 상기 외측벽의 상기 내측벽보다 상방에서 상기 외측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭은, 상기 내측벽의 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭에 대하여 동등하거나 또는 그 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 외측벽의 내주면과 상기 외측 여과 부재의 외주면 사이에는 상기 액체 배출로에 통하는 간극이 형성되어 있어도 된다.
본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 외측벽이 상기 하부 앤드캡에 상기 내측벽을 둘러싸도록 형성되어 있고, 상기 외측벽과 상기 내측벽은 방사상으로 배치된 복수의 리브 형상의 연결벽에 의해 연결되어 있는 것이다.
또한, 상기 하부 앤드캡은 별도로 구성되어서 상호로 끼워맞추는 내측 캡 부재와 외측 캡 부재를 갖고 있고, 상기 내측 캡 부재에 상기 내측벽이 형성되고, 상기 외측 캡 부재에 상기 외측벽과 상기 액체 배출구멍이 형성 되어 있어도 된다.
이 경우, 상기 외측 캡 부재는 상기 필터 엘리먼트의 하단부를 지지하는 지지 블록을 겸할 수도 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 내측 여과 부재로부터 외측 여과 부재를 통과하는 압축공기의 흐름은 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 하단부 부근에서, 상기 외측 여과 부재의 하단부 외주를 둘러싸는 외측벽에 의해 차단되어 그 유속이 저하하기 때문에, 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 하단부 부근에 고밀도로 포함되는 액체나 하부 앤드캡 내에 고인 액체가 상기 압축공기의 흐름과 접촉해서 비산할 일이 없고, 이 결과, 정화 후의 상기 압축공기 중에 액체가 다시 혼입하는 것이 확실하게 방지된다.
도 1은 본 발명에 의한 공기압 필터의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 필터 엘리먼트의 제 1 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 필터 엘리먼트의 부분 파단 사시도이다.
도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 단면도이다.
도 6은 도 3의 요부 확대도이다.
도 7은 하부 앤드캡의 사시도이다.
도 8은 도 7의 부분 파단도이다.
도 9는 필터 엘리먼트의 제 2 실시형태의 요부 단면도이다.
도 10은 필터 엘리먼트의 제 3 실시형태의 요부 단면도이다.
도 11은 필터 엘리먼트의 제 4 실시형태의 요부를 나타내는 단면도이고, 상기 필터 엘리먼트를 공기압 필터에 장착한 상태의 도면이다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 의한 필터 엘리먼트(1)를 사용한 공기압 필터가 나타내어져 있다. 이 공기압 필터는 하우징(2)의 내부에 중공 형상을 한 상기 필터 엘리먼트(1)를, 링 형상을 한 칸막이 부재(3)를 개재해서 축선(L)을 수직으로 향하게 해서 수용한 것으로, 도 1에 점선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 입구 포트(4)로부터 유입한 압축공기가 상기 필터 엘리먼트(1)의 중심의 중앙 공간부(6) 내에 도입되어서 내측 여과 부재(7)로부터 외측 여과 부재(8)로 통과하는 사이에 여과되어, 유분이나 수분 등의 액체와 진애가 제거됨으로써 정화된 압축공기가 상기 필터 엘리먼트(1)의 외주를 둘러싸는 외측 공간부(9)로부터 출구 포트(5)를 통해서 외부로 유출하도록 구성되어 있다.
상기 하우징(2)은 에어 배관을 접속하기 위한 상기 입구 포트(4) 및 출구 포트(5)를 구비한 헤드(11)와, 상기 헤드(11)의 하부에 연결된 중공의 하우징 본체(12)를 구비하고 있다.
상기 헤드(11)는 평면으로 보아 직사각형상을 하고 있어서, 상반하는 2개의 측면 중 한쪽의 측면에 상기 입구 포트(4)가 형성되고, 다른쪽의 측면에 상기 출구 포트(5)가 형성되어 있다. 상기 입구 포트(4)는 도관(13) 내에 형성된 입구측 유로(14)를 통해서 상기 필터 엘리먼트(1)의 중심의 상기 중앙 공간부(6)에 연통하고, 상기 출구 포트(5)는 상기 도관(13)을 둘러싸는 출구측 유로(15), 및 상기 칸막이 부재(3)에 형성된 연통구멍(16)을 통해서 상기 필터 엘리먼트(1)의 외주와 하우징(2)의 내주 사이에 형성된 상기 외측 공간부(9)에 연통하고 있다.
상기 하우징 본체(12)는 상하로 가늘고 긴 원통 형상을 하고 있고, 그 상단부는 개방되고, 하단부는 아래를 향해서 볼록형을 이루는 부분 구면 형상의 저부(12a)로 피복되어 있다.
상기 하우징 본체(12)의 상단부에는 외주 방향으로 돌출되는 플랜지부(12b)가 형성되고, 상기 플랜지부(12b)가 상기 칸막이 부재(3)의 외주의 플랜지부(3a)와 함께, 상기 헤드(11)의 하면과 고정 부재(17)의 상단부 사이에 협지되어서 고정됨으로써, 상기 하우징 본체(12)가 상기 헤드(11)에 연결되어 있다. 도면 중의 부호 18은 상기 플랜지부(12b)와 헤드(11) 사이에 설치된 밀봉 부재이다.
상기 고정 부재(17)는 링 형상을 하고 있고, 상기 하우징 본체(12)의 외주에 끼워 부착되고, 상기 플랜지부(12b, 3a)를 헤드(11)와의 사이에 협지하는 고정 위치에서 상기 하우징 본체(12)의 외주에 권취되어서 고정된 록킹 부재(19)로 밑에서부터 지지됨으로써 상기 고정 위치에 유지되어 있다.
또한, 상기 하우징 본체(12)의 내저면의 가까이에는 상기 필터 엘리먼트(1)의 하단부를 지지하는 링 형상의 지지 블록(21)이 설치되어 있다. 이 지지 블록(21)의 내주면에는 상기 하우징 본체(12)의 중심을 향해서 방사상으로 돌출되는 복수의 핀 형상을 한 지지벽(21a)이 형성되고, 상기 지지벽(21a)의 하단부가 상기 하우징 본체(12)의 저부(12a)에 접촉해서 록킹되고, 상기 지지벽(21a) 상에 상기 필터 엘리먼트(1)의 하단부가 접촉해서 지지되어 있다.
상기 지지 블록(21)보다 하방의 공간부(22)는 상기 필터 엘리먼트(1)에서 포집된 액체, 즉 드레인을 모으기 위한 드레인 저장소를 형성하고 있고, 상기 공간부(22)에는 상기 필터 엘리먼트(1)의 하부 앤드캡(24)에 형성된 액체 배출로(25)가 상기 하부 앤드캡(24)의 하면으로 개방되는 액체 배출구멍(25a)을 통해서 연통하고, 상기 필터 엘리먼트(1)에서 포집된 드레인이 상기 액체 배출로(25)로부터 상기 액체 배출구멍(25a)을 통해서 상기 공간부(22) 내에 방울져 떨어지도록 되어 있다.
상기 하우징 본체(12)의 저부의 중앙 위치에는 상기 공간부(22) 내에 고인 드레인을 배출하기 위한 드레인 배출밸브(26)가 설치되어 있다. 이 드레인 배출밸브(26)는 드레인 코크를 회전 조작해서 드레인 배출구를 개폐하는 수동 조작식의 밸브이여도, 드레인의 액위나 공간부의 압력 등에 따라 드레인 배출구를 자동적으로 개폐하는 자동식의 밸브여도 좋지만, 어느 형식의 밸브를 사용할 경우라도 그 구성은 이미 공지이므로 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.
이어서, 상기 필터 엘리먼트(1)에 대해서 상세하게 설명한다. 이 필터 엘리먼트(1)는, 도 3-도 6에 상세하게 나타내는 바와 같이, 상기 중앙 공간부(6)를 둘러싸는 중공 형상을 한 소경의 상기 내측 여과 부재(7)와, 상기 내측 여과 부재(7)의 외주를 둘러싸는 중공 형상을 한 대경의 상기 외측 여과 부재(8)를 갖고, 이들 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)는 상기 필터 엘리먼트(1)의 축선(L)을 둘러싸서 동심 형상 또한 내외 이중으로 설치되어 있다.
상기 내측 여과 부재(7)는 상기 외측 여과 부재(8)보다 압축공기 흐름의 상류측에 위치하여, 주로 상기 압축공기 중에 포함되는 진애와, 미스트 형상 또는 액적 형상을 한 유분이나 수분 등의 액체를 포집하는 것이다. 이 내측 여과 부재(7)는 플리츠 형상으로 절곡한 여과재를 원통 형상으로 둥글게 함으로써 형성되어 있고, 이 내측 여과 부재(7)가 펀칭 메탈로 형성된 소경의 내측 지지통(28)과 대경의 외측 지지통(29) 사이에, 이들 내측 지지통(28) 및 외측 지지통(29)과 동심 형상으로 설치되어 있다.
상기 내측 여과 부재(7)는 플리츠 형상으로 절곡되어 있기 때문에, 평탄한 시트 형상의 여과재를 그대로 둥글게 해서 형성한 것에 비하여 여과 면적이 확대되어 있다. 그러나, 여과 면적을 그정도 크게 할 필요가 없을 경우에는, 평탄한 시트 형상의 여과재를 원통 형상으로 둥글게 해서 형성한 통상의 여과 부재를 사용할 수도 있다.
한편, 상기 외측 여과 부재(8)는 상기 내측 여과 부재(7)보다 압축공기의 흐름의 하류측에 위치하여, 주로 상기 내측 여과 부재(7)에서 포집된 유분이나 수분 등의 액체를 상기 하부 앤드캡까지 안내하는 역할을 하는 것으로, 상기 외측 지지통(29)의 외주에 상기 외측 지지통(29)을 개재해서 상기 내측 여과 부재(7)의 외주를 둘러싸도록 설치되어 있다.
상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)는, 예를 들면 직경이 수㎛-수십㎛ 정도의 미세한 화학섬유를, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 적층해서 형성한 섬유 시트나, 적층한 화학섬유를 접착제나 융착 또는 락착(絡着) 등의 방법으로 접합해서 형성한 부직포, 세라믹제 미세 입자의 집합체, 또는 합성수지제 다공질 시트 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 내측 여과 부재(7)는 상기 외측 여과 부재(8)보다 가는 직경의 섬유를 사용해서 공극률(눈의 거칠기)을 작게 함으로써, 미세한 진애나, 유분 또는 수분 등의 미세한 미스트를 확실하게 포집할 수 있을 정도로 치밀하게 형성되고, 이것에 대하여 상기 외측 여과 부재(8)는 상기 내측 여과 부재(7)보다 굵은 직경의 섬유를 사용해서 공극률(눈의 거칠기)을 크게 함으로써, 상기 내측 여과 부재(7)가 포집한 유분이나 수분 등의 액체를 하부 앤드캡(24)까지 신속하게 안내할 수 있도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 내측 여과 부재(7)는 가는 눈의 여과 부재이며, 상기 외측 여과 부재(8)는 굵은 눈의 여과 부재라고 할 수 있다.
상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 상단부에는 원환 형상을 한 상부 앤드캡(23)이 접착제에 의해 고정되고, 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부에는 원형의 접시형을 한 상기 하부 앤드캡(24)이 부착되어 있다. 이 하부 앤드캡(24)도 접착제에 의해 고정할 수 있다.
상기 상부 앤드캡(23)의 중앙에는 도입구(31)를 내부에 갖는 연통관(30)이 상기 상부 앤드캡(23)의 상하 양방향으로 돌출하도록 형성되고, 상기 연통관(30)의 상반부(30a)가, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 도관(13)의 하단부에 밀봉 부재(32)를 통해서 기밀하게 접속되어 있다. 이것에 의해, 상기 도입구(31)에서 상기도관(13) 내의 입구측 유로(14)와 상기 내측 여과 부재(7)의 내부의 상기 중앙 공간부(6)가 접속되고, 상기 입구 포트(4)로부터의 압축공기가 상기 중앙 공간부(6) 내에 도입되게 되어 있다.
또한, 상기 상부 앤드캡(23)의 직경 방향의 외주단에는 하부 앤드캡(24)측을 향해서 하향으로 연장되는 외주벽(23a)이 형성되고, 상기 외주벽(23a)의 외주면에 상기 칸막이 부재(3)의 내주면이 접촉하고 있다. 상기 연통관(30)의 하반부(30b)와 상기 외주벽(23a) 사이에는 환상의 덮개부(33)가 형성되고, 상기 덮개부(33) 내에 상기 내측 지지통(28), 내측 여과 부재(7), 외측 지지통(29), 및 외측 여과 부재(8)의 상단부가 각각 감합하여 상기 덮개부(33)의 평평한 내저면(33a)에 접촉하고 있다.
한편, 상기 하부 앤드캡(24)은 상기 중앙 공간부(6)의 하단부를 폐쇄하는 것으로, 도 7 및 도 8로부터도 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 상기 하부 앤드캡(24)의 상면 중앙에 위치해서 상기 중앙 공간부(6) 내에 감합하는 원기둥 형상의 중앙 돌출부(36)와, 상기 하부 앤드캡(24)의 외주단으로부터 약간 내측으로 치우친 위치에 상기 중앙 돌출부(36)를 둘러싸도록 형성된 환상의 내측벽(37)과, 상기 하부 앤드캡(24)의 외주단에 형성되어서 상기 내측벽(37)의 주위를 간격을 두고 둘러싸는 환상의 외측벽(38)과, 이들 내측벽(37)과 외측벽(38) 사이에 형성된 상기 액체 배출로(25)와, 상기 하부 앤드캡(24)의 하면으로 개구되어 상기 액체 배출로(25)에 연통하는 액체 배출구멍(25a)을 갖고 있다.
상기 중앙 돌출부(36)와 내측벽(37)과 외측벽(38)은 상기 상부 앤드캡(23)측을 향해서 상기 축선(L)과 평행하게 연장되어 있고, 상기 외측벽(38)의 높이(Ho)는 상기 내측벽(37)의 높이(Hi)보다 높고, 상기 중앙 돌출부(36)의 높이와 같다. 따라서, 상기 외측벽(38)의 상단면(38a)은 상기 내측벽(37)의 상단면(37a)보다 상방 위치, 즉 상기 축선(L) 방향의 높은 위치에 있다. 상기 중앙 돌출부(36)의 상단면(36a)은 수평면이다.
상기 내측벽(37)의 외주면과 상기 외측벽(38)의 내주면은 방사상으로 위치하는 복수의 리브 형상 연결벽(40)에 의해 연결되고, 인접하는 연결벽(40, 40) 사이에 상기 액체 배출로(25) 및 액체 배출구멍(25a)이 형성되어 있다. 상기 연결벽(40)의 상단면(40a)은 상기 내측벽(37)의 상단면(37a)과 같은 높이에 있어서 수평을 이루고, 상기 연결벽(40)의 하단면(40b)은 상향으로 만곡되는 곡면으로 형성되어 있다.
따라서, 상기 액체 배출로(25)는 상기 외측벽(38)의 상기 내측벽(37)보다 상방에 연장되어 있는 벽 부분(38b)보다 낮은 위치에 형성되어 있게 된다.
그리고, 상기 중앙 돌출부(36)와 내측벽(37)으로 둘러싸여진 환상의 액체 저장실(41) 내에, 상기 내측 지지통(28)과 내측 여과 부재(7)와 외측 지지통(29)의 하단부가 끼워맞추어져서 각각의 하단부가 상기 액체 저장실(41)의 평평한 내저면(41a)에 접촉하고 있고, 상기 내측 여과 부재(7)의 하단부 외주는 상기 내측벽(37)에 의해 상기 외측 지지통(29)을 통해서 둘러싸여 있다. 따라서, 상기 내측 지지통(28)과 내측 여과 부재(7)와 외측 지지통(29)의 하단부는, 축선(L) 방향의 같은 위치에 가지런히 정돈되어 있게 된다.
상기 외측 지지통(29)의 외주면은 상기 내측벽(37)의 내주면에 접촉하고 있지만, 상기 내주면과의 사이에 약간의 간극을 개재해서 근접한 상태로 배치되어 있어도 된다.
한편, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부는 상기 내측 여과 부재(7)의 하단부보다 상방 위치에 있고, 상기 내측벽(37)의 상단면(37a) 및 상기 연결벽(40)의 상단면(40a)에 접촉하거나, 또는 약간의 간극을 개재하여 근접한 상태로 설치되고, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부 외주는 상기 외측벽(38)의 상기 벽 부분(38b)에 의해 둘러싸여 있다.
상기 외측 여과 부재(8)의 하단부 외주와 상기 외측벽(38)의 내주 사이에는 간극(42)이 형성되고, 이 간극(42)이 상기 액체 배출로(25)에 연통함으로써, 상기 하우징 본체(12)의 하단의 공간부(22)가 상기 액체 배출로(25) 및 간극(42)을 통해서 상기 외측 공간부(9)에 연통하고 있다. 그러나, 상기 간극(42)을 형성하지 않고, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부 외주를 상기 외측벽(38)의 내주에 접촉시킴으로써, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부에서 상기 액체 배출로(25)의 상면 전체를 덮어도 좋다.
상기 외측벽(38)의 높이(Ho)를 내측벽(37)의 높이(Hi)보다 높게 하는 이유는, 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근을 통과하는 압축공기의 유속을 부분적으로 저하시킴으로써 포집한 액체의 재비산을 방지하기 위해서이다. 즉, 상기 압축공기의 유속이 빠를 경우, 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근에 고밀도로 포함되는 액체나, 상기 하부 앤드캡(24) 내에 고인 액체가 상기 압축공기의 흐름과 접촉함으로써 비산하고, 정화 후의 상기 압축공기 중에 다시 혼입하기 쉽다. 특히, 상기 액체 저장실(41) 내의 액체가 상기 내측벽(37)을 오버플로우할 때에 상기 내측벽(37)의 상단면 상에 위치하는 액체나 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부에 침투한 액체가, 상기 압축공기의 빠른 흐름에 운반되어서 비산하기 쉽다.
그래서, 도 6으로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 상기 외측벽(38)의 높이(Ho)를 상기 내측벽(37)의 높이(Hi)보다 높게 함으로써, 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근을 통과하는 압축공기의 흐름을 상기 외측벽(38)의 벽 부분(38b)에 의해 차단하여 그 부분의 유속을 저하시키도록 하고, 그것에 의하여, 상기 하부 앤드캡(24) 내에 고인 액체나, 상기 내측벽(37)을 오버플로우하는 액체, 또는 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근에 고밀도로 포함되는 액체가, 압축공기의 흐름과 접촉해서 비산하는 것을 방지하고, 정화 후의 압축공기 중에 액체가 다시 혼입하는 것을 방지하도록 하고 있다.
이러한 액체의 비산 방지 효과는, 상술한 바와 같이 상기 외측벽(38)의 높이(Ho)를 내측벽(37)의 높이(Hi)보다 높게 함으로써 얻을 수 있지만, 그 효과를 높이기 위해서 바람직하게는, 상기 외측벽(38)이 상기 외측 여과 부재(8)의 하단부를 둘러싸는 벽 부분(38b)의 상하폭(ho)을, 상기 내측벽(37)이 상기 내측 여과 부재(7)의 하단부를 둘러싸는 벽 부분(37b)의 상하폭(hi)의 1/2배 이상으로 하는 것이며, 보다 바람직하게는 상기 벽 부분(38b)의 상하폭(ho)을 상기 벽 부분(37b)의 상하폭(hi)과 동등하거나 또는 그것보다 크게 하는 것이다. 도시한 예에서는, 상기 벽 부분(38b)의 상하폭(ho)이 상기 벽 부분(37b)의 상하폭(hi)의 2배로 형성되어 있다.
상기 구성을 갖는 공기압 필터는 공기압 회로 중에 접속되어, 공기압 실린더나 공기압 모터 등의 공기압 액츄에이터에 공급되는 압축공기를 여과한다. 그 때의 동작은 다음과 같다.
상기 입구 포트(4)로부터 압축공기가 상기 입구측 유로(14) 및 연통구멍(16)을 통해서 필터 엘리먼트(1)의 중심의 중앙 공간부(6)에 도입되면, 상기 압축공기는 다공의 상기 내측 지지통(28)으로부터 상기 내측 여과 부재(7), 다공의 상기 외측 지지통(29), 및 상기 외측 여과 부재(8)를 잇달아 통과해서 외측 공간부(9)에 도달하고, 그 동안에 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)에 의해 상기 압축공기 중의 진애와, 유분이나 수분 등의 액체가 제거된다. 이 때, 상기 내측 여과 부재(7)는 주로, 압축공기 중의 진애와 미스트 형상 또는 액적 형상을 한 액체를 포집하는 역할을 하고, 상기 외측 여과 부재(8)는 주로, 상기 내측 여과 부재(7)가 포집한 액체를 하부 앤드캡(24)에 안내하는 역할을 한다. 그리고, 정화된 압축공기가 상기 외측 공간부(9)로부터 상기 출구측 유로(15), 상기 칸막이 부재(3)에 형성된 연통구멍(16)을 통과해서 상기 출구 포트(5)로부터 유출된다.
상기 내측 여과 부재(7)에서 포집된 액체는 처음에는 미세한 입자이었던 것이 점차로 응집해서 큰 입자로 되어 가고, 그것에 따라 중력의 작용에 의해 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)를 따라서 유하하고, 유하하는 동안에 서로 결합해서 더욱 큰 액체 입자로 되어 상기 하부 앤드캡(24)에 도달한다.
상기 내측 여과 부재(7)를 따라서 유하한 액체는 상기 하부 앤드캡(24)의 액체 저장실(41) 내에 일시적으로 체류한 뒤, 후속의 액체의 유하에 의해 상기 내측벽(37)을 조금씩 오버플로우하고, 상기 액체 배출로(25) 내에 있어서 상기 내측벽(37)의 외주면 및 상기 연결벽(40)을 따라 이동하여 상기 공간부(22) 내에 방울져 떨어진다.
또한, 상기 외측 여과 부재(8)를 따라서 유하한 액체는 상기 액체 배출로(25) 내에 있어서 상기 내측벽(37)의 외주면이나, 상기 연결벽(40)의 측면, 또는 상기 외측벽(38)의 내주면 등을 따라 이동하여 상기 공간부(22) 내에 방울져 떨어지지만, 상기 외측 여과 부재(8)의 하단면에서 직접 상기 액체 배출로(25) 내를 낙하할 경우도 있다.
이 때, 상기 연결벽(40)을 따라 이동하는 액체는 상기 연결벽(40)의 하단면(40b)이 상향으로 만곡되어 있기 때문에, 상기 하단면(40b)을 따라서 상기 내측벽(37)측이나 또는 외측벽(38)측으로 흘러 가고, 상기 내측벽(37) 또는 외측벽(38)의 하단부에서 적하된다.
또한, 상기 중앙 공간부(6)로부터 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)를 통과하는 압축공기의 흐름 중, 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근을 지나가는 흐름은 상기 외측벽(38)의 벽 부분(38b)에 의해 차단되어 그 부분의 유속이 저하시켜진다. 이 때문에, 상기 하부 앤드캡(24)의 액체 저장실(41) 내에 고인 액체나, 상기 내측벽(37)을 오버플로우하는 액체, 또는 상기 내측 여과 부재(7) 및 외측 여과 부재(8)의 하단부 부근에 고밀도로 포함되는 액체가 상기 압축공기의 흐름에 의해 비산할 일이 없고, 따라서 비산한 액체가 정화 후의 상기 압축공기 중에 다시 혼입할 일이 없다.
상기 하우징(2)의 저부의 공간부(22) 내에 고인 드레인은, 필요에 따라서 상기 드레인 배출밸브(26)를 개방함으로써 배출된다.
도 9는 필터 엘리먼트의 제 2 실시형태의 하단부를 단면으로 해서 나타내는 것이다. 이 제 2 실시형태의 필터 엘리먼트(1A)는, 하부 앤드캡(24A)의 구성이 상기 제 1 실시형태의 필터 엘리먼트(1)의 하부 앤드캡(24)과 상위하고 있다. 즉, 상기 하부 앤드캡(24A)은 저벽(44) 상에 내측벽(37)과 외측벽(38)을 동심 형상으로 형성해서 상기 내측벽(37)과 외측벽(38) 사이에, 전체 둘레에 걸쳐서 연속하는 환상의 액체 배출로(25)를 형성하고, 상기 액체 배출로(25)의 저부에 상기 액체 배출로(25)를 상기 하부 앤드캡(24A)의 하면으로 개방시키는 1개 또는 복수의 액체 배출구멍(25a)을 형성한 것이다.
상기 필터 엘리먼트(1A)의 그 밖의 구성은 상기제 1 실시형태의 필터 엘리먼트(1)와 같다.
도 10은 필터 엘리먼트의 제 3 실시형태의 하단부를 단면으로 해서 나타내는 것이다. 이 제 3 실시형태의 필터 엘리먼트(1B)는 하부 앤드캡(24B)의 구성이 상기제 1 실시형태의 필터 엘리먼트(1)의 하부 앤드캡(24)과 상위하고 있다. 즉, 상기 하부 앤드캡(24B)은 금속 소결체로 형성된 다공질의 저벽(45) 상에 내측벽(37)과 외측벽(38)과 중앙 돌출부(36)를 동심 형상으로 일체화한 것으로, 상기 내측벽(37)과 외측벽(38) 사이에 형성된 환상의 액체 배출로(25)를 상기 저벽(45)의 내부의 연속하는 기공을 액체 배출구멍(25a)으로 해서 상기 하부 앤드캡(24B)의 하면에 연통시키고 있다.
상기 필터 엘리먼트(1B)의 그 밖의 구성은 상기제 1 실시형태의 필터 엘리먼트(1)와 같다.
또한, 상기 다공질의 저벽(45)은 상기 환상의 액체 배출로(25)의 저부에만 설치하고, 액체 저장실(41) 및 중앙 돌출부(36)의 저부는 무구멍의 저벽으로 해도 된다.
도 11은 필터 엘리먼트의 제 4 실시형태의 하단부를 나타내는 것으로, 이 필터 엘리먼트(1C)를 공기압 필터에 장착한 상태의 단면도이다. 이 필터 엘리먼트(1C)는 하부 앤드캡(24C)이, 서로 별도로 구성되어서 상호로 끼워맞추는 내측 캡 부재(46a)와 외측 캡 부재(46b)에 의하여 형성되어 있다.
상기 내측 캡 부재(46a)는 상기 중앙 공간부(6)의 하단부를 덮는 부재이고, 중앙 돌출부(36)와 내측벽(37)을 갖고 있다. 이것에 대하여 상기 외측 캡 부재(46b)는 접시형을 한 부재이고, 외측벽(38)과 상기 액체 배출구멍(25a)을 가짐과 아울러, 내주면에 상기 내측 캡 부재(46a)의 하단부 외주를 지지하는 리브 형상을 한 복수의 내측 지지벽(48)을 방사상으로 갖고 있다. 또한, 상기 외측 캡 부재(46b)의 외면에는 하우징 본체(12)의 내부에 록킹하는 리브 형상의 외측 지지벽(49)이 방사상으로 부착되고, 그것에 의해서 상기 외측 캡 부재(46b)는 필터 엘리먼트(1C)의 하단부를 상기 하우징 본체(12)의 내부에 지지하는 지지 블록으로서의 기능을 겸비하고 있다. 액체 배출로(25)는 상기 내측벽(37)과 외측벽(38)의 사이에 형성되어 있다.
또한, 상기 외측 캡 부재(46b)의 저벽은 원추면 형상으로 형성하고, 중앙부에 상기 액체 배출구멍(25a)을 형성해도 좋다.
상기 외측 캡 부재(46b)는 상기 외측 지지벽(49)을 가지지 않도록 구성함으로써 상기 지지 블록으로서의 기능을 없애고, 하부 앤드캡(24C)으로서의 기능만을 갖도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 내측 캡 부재(46a)와 외측 캡 부재(46b)는 서로 분리 가능하여도 좋지만, 상기 내측 지지벽(48)에서 상호로 접합함으로써 일체로 형성할 수도 있다.
상기 제 4 실시형태의 필터 엘리먼트(1C)의 그 밖의 구성은 상기 제 1 실시형태의 필터 엘리먼트(1)와 같으므로, 양자의 주요한 동일 구성 부분에 제 1 실시형태와 동일한 부호를 붙여서 그 설명은 생략한다.
또한, 도시한 실시형태에 있어서 상기 필터 엘리먼트(1)의 단면 형상은 원형이지만, 그 단면 형상은 원형 이외라도 된다. 예를 들면, 사각형이나 육각형 등의 다각형이라도 되고, 그 경우, 상기 상부 앤드캡 및 하부 앤드캡도 같은 형태로 형성된다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서 상기 필터 엘리먼트에는 내측 여과 부재(7)의 내측에, 압축공기 중에 포함되는 비교적 큰 진애 등을 미리 제거함으로써 상기 내측 여과 부재(7)를 보호하는 중공 형상의 프리필터를 배치할 수도 있다. 이 프리필터는 상기 내측 지지통(28)의 내측 또는 외측의 어느 쪽에 배치해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 상기 내측 여과 부재(7)가 가는 눈으로 형성되고, 상기 외측 여과 부재(8)가 굵은 눈으로 형성되어 있지만, 그 반대로 상기 내측 여과 부재(7)를 굵은 눈으로 형성하고, 상기 외측 여과 부재(8)를 가는 눈으로 형성할 수도 있다.
1, 1A, 1B ,1C : 필터 엘리먼트 2 : 하우징
4 : 입구 포트 5 : 출구 포트
6 : 중앙 공간부 7 : 내측 여과 부재
8 : 외측 여과 부재 11 : 헤드
12 : 하우징 본체 23 : 상부 앤드캡
24, 24A, 24B, 24C : 하부 앤드캡 25 : 액체 배출로
25a : 액체 배출구멍 31 : 도입구
37 : 내측벽 37a : 상단면
37b : 벽 부분 38 : 외측벽
38a : 상단면 38b : 벽 부분
40 : 연결벽 41 : 액체 저장실
46a : 내측 캡 부재 46b : 외측 캡 부재
Hi : 내측벽의 높이 Ho : 외측벽의 높이
hi : 내측벽의 벽 부분의 상하폭 ho : 외측벽의 벽 부분의 상하폭

Claims (11)

  1. 압축공기 중에 혼입한 진애 및 액체를 제거하기 위한 중공 형상을 한 필터 엘리먼트로서,
    상기 필터 엘리먼트는 중앙 공간부의 주위를 둘러싸는 내측 여과 부재와 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸는 외측 여과 부재를 갖고 있고, 상기 중앙 공간부 내에 도입된 압축공기가 상기 내측 여과 부재로부터 상기 외측 여과 부재를 통과하는 사이에 여과되어서 상기 진애 및 액체가 제거되도록 구성되고,
    상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 축선 방향의 일단인 상단부에는, 상기 중앙 공간부 내에 압축공기를 도입하기 위한 도입구를 갖는 상부 앤드캡이 부착되고,
    상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 축선 방향의 타단인 하단부에는, 상기 중앙 공간부의 하단부를 막는 하부 앤드캡이 부착되며,
    상기 내측 여과 부재의 하단부 외주는 상기 하부 앤드캡에 형성된 내측벽으로 둘러싸이고, 상기 외측 여과 부재의 하단부 외주는 압축공기의 흐름을 차단하는 외측벽으로 둘러싸이며, 상기 외측벽의 상단면은 상기 내측벽의 상단면보다 높은 위치에 있고,
    상기 외측벽의 상기 내측벽보다 상방에서 상기 외측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭은, 상기 내측벽의 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭보다 크게 되어 있고,
    상기 외측벽과 상기 내측벽 사이에는 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재에서 포집된 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 배출로가 형성되고, 상기 액체 배출로는 상기 하부 앤드캡의 하면으로 개방되는 액체 배출구멍에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 여과 부재의 하단부는 상기 내측 여과 부재의 하단부보다 높은 위치에 있고, 또한 상기 내측벽의 상단면과 동등 위치에 있는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측벽의 내주면과 상기 외측 여과 부재의 외주면 사이에, 상기 액체 배출로로 통하는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측벽은 상기 하부 앤드캡에 상기 내측벽을 둘러싸도록 형성되어 있고, 상기 외측벽과 상기 내측벽은 방사상으로 배치된 복수의 리브 형상의 연결벽에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 앤드캡은 별도로 구성되어서 상호로 끼워맞추는 내측 캡 부재와 외측 캡 부재를 갖고 있고, 상기 내측 캡 부재에 상기 내측벽이 형성되고, 상기 외측 캡 부재에 상기 외측벽과 상기 액체 배출구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 엘리먼트.
  6. 입구 포트 및 출구 포트를 구비한 헤드와 상기 헤드에 연결된 중공의 하우징 본체로 이루어지는 하우징, 및 상기 하우징 본체의 내부에 축선을 수직으로 향하게 해서 수용된 중공의 필터 엘리먼트를 갖고, 상기 필터 엘리먼트는 중앙 공간부의 주위를 둘러싸는 내측 여과 부재와 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸는 외측 여과 부재를 갖고 있고, 상기 입구 포트로부터 상기 중앙 공간부 내에 도입된 압축공기가 상기 내측 여과 부재로부터 상기 외측 여과 부재를 통과하는 사이에 여과되어서 상기 출구 포트로부터 유출되도록 구성된 공기압 필터로서,
    상기 필터 엘리먼트의 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 상단부에는 상기 입구 포트와 중앙 공간부를 연결하는 도입구를 갖는 상부 앤드캡이 부착되고, 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재의 하단부에는 상기 중앙 공간부의 하단부를 막는 하부 앤드캡이 부착되며,
    상기 내측 여과 부재의 하단부 외주는 상기 하부 앤드캡에 형성된 내측벽으로 둘러싸이고, 상기 외측 여과 부재의 하단부 외주는 압축공기의 흐름을 차단하는 외측벽으로 둘러싸이며, 상기 외측벽의 상단면은 상기 내측벽의 상단면보다 높은 위치에 있고,
    상기 외측벽의 상기 내측벽보다 상방에서 상기 외측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭은, 상기 내측벽의 상기 내측 여과 부재의 외주를 둘러싸고 있는 벽 부분의 상하폭보다 크게 되어 있고,
    상기 외측벽과 상기 내측벽 사이에는 상기 내측 여과 부재 및 외측 여과 부재에서 포집된 액체를 상기 하우징 본체의 내부에 배출하기 위한 액체 배출로가 형성되고, 상기 액체 배출로는 상기 하부 앤드캡의 하면으로 개방되는 액체 배출구멍에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외측 여과 부재의 하단부는 상기 내측 여과 부재의 하단부보다 높은 위치에 있고, 또한 상기 내측벽의 상단면과 동등 위치에 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 외측벽의 내주면과 상기 외측 여과 부재의 외주면 사이에, 상기 액체 배출로로 통하는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 외측벽은 상기 하부 앤드캡에 상기 내측벽을 둘러싸도록 형성되어 있고, 상기 외측벽과 상기 내측벽은 방사상으로 배치된 복수의 리브 형상의 연결벽에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 앤드캡은 별도로 구성되어서 상호로 끼워맞추는 내측 캡 부재와 외측 캡 부재를 갖고 있고, 상기 내측 캡 부재에 상기 내측벽이 형성되고, 상기 외측 캡 부재에 상기 외측벽과 상기 액체 배출구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 외측 캡 부재는 상기 하우징 본체의 내부에 록킹함으로써 상기 필터 엘리먼트의 하단부를 지지하는 지지 블록을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 공기압 필터.
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