CN103547375A - 回旋气流发生器 - Google Patents

Abstract

该回旋气流发生器用于除去空气中含有的液滴、尘土等异物而净化空气。在空气轴向流动的回旋气流生成室（24）内配置有叶片筒体部（34），沿叶片（35）轴向流入的空气向叶片筒体部（34）的径向内侧喷出而生成回旋气流。沿轴向供给回旋气流生成室（27）内的空气由闭塞盖部（38）向叶片筒体部（34）的流入侧的端面引导。从叶片筒体部（34）的外侧向下方的气流被环状基部（33）阻止。

Description

回旋气流发生器

技术领域

本发明涉及使含有液滴、尘土等异物的空气回旋而从空气中除去异物的回旋气流发生器。

背景技术

如果将含有水或油等液滴或固体颗粒等异物的空气作为被处理空气，使被处理空气回旋，则利用空气与异物的比重差和离心力差，能够分离除去空气中的异物。在利用这种离心力差而分离除去异物的技术中包括离心分离机、过滤器以及吸尘器等。

在专利文献1中记载有通过回旋部而使从吸入口吸入的含有尘埃的空气回旋的电吸尘器。在专利文献2中记载有为了除去混入冷却液中的异物而使液体回旋的过滤器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-41766号公报

专利文献2：日本专利特开2011-51055号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

如上所述，为了使含有异物的空气回旋、利用空气与异物的离心力差来分离除去异物，将空气从空气流入口沿切线方向喷出至圆筒形状的回旋室内。这样，在回旋室内沿切线方向喷出空气而生成回旋气流，为了可靠地除去向外部流出的空气内的异物，如果不增大回旋室的回旋半径，则不能够产生除去异物所需要的回旋气流。因此，未能避免分离除去空气中的异物的离心分离器、过滤器以及电吸尘器等的尺寸大型化。

本发明的目的在于，能够不增大回旋气流生成室的内径而分离除去空气中的异物。

解决技术问题的技术方案

本发明的回旋气流发生器是除去空气中含有的液滴和尘土等异物而净化空气的回旋气流发生器，其特征在于，具有叶片筒体部，由沿着空气轴向流动的回旋气流生成室的内周面在轴向上延伸、并在圆周方向上倾斜的多个叶片配置成圆筒形状而形成，使沿着所述叶片轴向流入的空气向径向内侧喷出而形成回旋气流；以及环状基部，配置于所述叶片筒体部的下端。

本发明的回旋气流发生器的特征在于，所述环状基部的上表面形成有随着朝向径向内侧而向下方倾斜的液滴引导面，通过所述液滴引导面使附着于所述环状基部的上表面的液滴向下方滴下。本发明的回旋气流发生器的特征在于，具有闭塞盖部，配置于所述叶片筒体部的上端，将流入所述回旋气流生成室的空气向所述叶片引导。本发明的回旋气流发生器的特征在于，在所述环状基部的外周面形成将液体向下方引导的液体排出槽。本发明的回旋气流发生器的特征在于，将所述环状基部和所述叶片筒体部一体形成。本发明的回旋气流发生器的特征在于，在所述叶片筒体部的内侧设置将净化的空气向外部排出的排出管。

发明效果

根据本发明，由于叶片筒体部是使沿着回旋气流生成室的内周面在轴向上延伸的多个叶片配置为圆筒形状而形成，因而尽管叶片筒体部的径向厚度尺寸薄，但也能够在低压下有效地产生回旋气流。由此无需增大回旋气流生成室的内径而能够分离除去空气中的异物。

如果在环状基本的上表面形成随着朝向径向内侧而向下方倾斜的液滴引导面，则能够使异物可靠地向下方落下，从而能够提高异物的分离除去效率。如果在环状基部的外周面形成液体排出槽，则能够使流入回旋气流生成室的内周面与环状基部之间的液体向下方落下，从而能够提高异物的分离除去效率。

附图说明

图1是表示组装有本发明的一种实施方式的回旋气流发生器的过滤器的截面图。

图2是表示图1所示的过滤器的上半部的放大截面图。

图3是表示图1所示的过滤器的下半部的放大截面图。

图4是图1中的A-A线截面图。

图5是图1中的B-B线截面图。

图6是图1中的C-C线截面图。

图7是图1中的D-D线截面图。

图8是表示图1以及图2所示的回旋气流发生器的分解立体图。

图9是表示过滤器的分解立体图。

图10是表示回收容器和环状锁紧部件的分解立体图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式。如图1所示，过滤器10具有形成有一次侧端口11和二次侧端口12的金属制端口块13。一次侧端口11上连接有由未图示的配管等构成的一次侧压缩空气管道，来自气压源的空气通过该压缩空气管道被供给一次侧端口11。二次侧端口12上连接有由未图示的配管等构成的二次侧的压缩空气管道，除去液滴等净化后的空气通过压缩空气管道从二次侧端口被供给外部的气动设备。一次侧端口11和二次侧端口12分别在端口块13的相反侧的侧面同轴地开口。开口有各个端口的端口块13的侧面大致平坦，端口块13如图9所示整体成近似立方体的形状。

在端口块13内形成有收容孔14，一次侧端口11连通于收容孔14。在端口块13的中心部设置有形成有连通孔15的支撑部16，供给一次侧端口11的空气经由支撑部16与收容孔14之间的连通空间而向收容孔14的下方部流动。

在端口块13的下端部设有圆筒形状的外螺纹部17。树脂制的分离筒体20装卸自由地安装于该外螺纹部17，在分离筒体20的上端部设有螺合于外螺纹部17的内螺纹部18。分离筒体20具有内径为一定的圆筒部21，以及连接于圆筒部21下方、随着朝向下端部而内径减小的圆锥部22。由端口块13和安装于其上的分离筒体20形成分离单元23。在分离单元23的内部形成有上侧回旋气流生成室24和连通于上侧回旋气流生成室24的下侧分离室25。图示的分离单元23虽然由端口块13和分离筒体20形成回旋气流生成室24，但既可以由端口块13形成回旋气流生成室24，由分离筒体20形成分离室25，也可以使回旋气流生成室24和分离室25形成于分离筒体20。

在分离筒体20的圆锥部22设有外螺纹部26，该外螺纹部26的外径与端口块13的外螺纹部17的外径相同。在外螺纹部26上装卸自由地安装有回收容器27。回收容器27具有圆筒部28a和与其成为一体的底壁部28b，并由具有透明性的材料形成。回收容器27的上端部设有螺合于外螺纹部26的内螺纹部29。该内螺纹部29的内径与分离筒体20的圆筒部21的内螺纹部18的内径相同。回收容器27的内部成为容纳液体等异物的贮留室30，分离筒体20的内部和贮留室30通过形成于分离筒体20的下端部的排出口31而连通。

在分离单元23的回旋气流生成室24内安装有树脂制回旋气流发生器32。回旋气流发生器32具有嵌合于分离筒体20的圆筒部21的内周面的环状基部33。叶片筒体部34与该环状基部33成为一体。如图2以及图4所示，叶片筒体部24具有沿着收容孔14的内周面、即回旋气流生成室24的内周面在轴向上延伸的多个翼、即叶片35，并且叶片筒体部24由叶片35相互间隔着间隙36配置为圆筒状而形成。如图4所示，各个叶片35相对于叶片筒体部34的内周面的切线具有倾斜角。通过这样设置倾斜角，空气的流动变为回旋气流。而且，叶片35遍布于整个圆周而配置多个且具有轴向长度，因而尽管叶片筒体部34的径向厚度尺寸薄，也能够以低压力损失而有效地得到回旋气流。叶片筒体部34由21个叶片35构成。如图4所示，各个叶片35的径向内侧部的壁厚设定为比径向外侧部壁厚薄，形成于各个叶片相互间的间隙36沿着分离单元23的中心轴在轴向上延伸，并且在圆周方向上倾斜。

连通孔15上安装有排出管37，排出管37的下端面延伸至叶片筒体部34的下方，到达环状基部33的位置。异物被分离而净化后的空气通过排出管37被引导至二次侧端口12。配置于排出管37与叶片筒体部34的上端部的闭塞盖部38与该排出管37形成一体。通过该闭塞盖部38防止从一次侧端口11流入收容孔14内的空气从叶片筒体部34的径向内侧流入叶片筒体部34的内部。

这样，回旋气流发生器32由整体为圆筒形状的叶片筒体部34、配置于其下端部并嵌合于分离筒体20的圆筒部21的内周面的环状基部33、以及配置于叶片筒体部34和排出管37的上端部的闭塞盖部38形成。因此，从一次侧端口11供给收容孔14内的空气沿轴向流入回旋气流生成室24内，并从叶片筒体部34的上部外周面流入叶片35间的间隙36内。流入各个间隙36内的空气被叶片35引导而相对于切线方向倾斜地向叶片筒体部34内喷出。由此，在叶片筒体部34的内部生成空气的回旋气流，回旋气流一边回旋，一边向分离筒体20内的下侧的分离室25内流入。如果空气形成回旋气流，则比空气大的离心力施加于比重比空气大的液滴，液滴附着于圆锥部22的内周面。附着于内周面的液滴被从排出口31向贮留室30内滴下。

如上所述，虽然使叶片35配置为圆筒状而形成的叶片筒体部34与环状基部33成为一体，使与排出管37形成一体的闭塞盖部38嵌合于叶片筒体部34的前端部内，但也可以使叶片筒体部34与闭塞盖部38形成一体，使环状基部33抵接于叶片筒体部34的下端面。另外，虽然排出管37与闭塞盖部38形成一体，但也可以形成独立的部件。

如图所示，从一次侧端口11流入至回旋气流生成室24内的空气从回旋气流生成室24的外周部沿轴向流入回旋气流发生器32，轴向气流通过叶片35转变生成回旋气流。由于21个叶片35遍布于整个圆周360度配置，因而流入的空气在整个周围360度均被施加回旋力。由此，与如专利文献2所示在分离筒体20的内周面上使空气沿切线方向从供气端口流入的情况相比，无需增大分离筒体20的内径而能够有效地生成高速的回旋气流。因此，能够使形成回旋气流而除去其中含有的液滴的过滤器小型化。

分离筒体20具有圆筒部21和其下侧的圆锥部22，能够防止由回旋气流发生器32生成的回旋气流在圆锥部22中离心力衰减。因此，与将整个分离筒体20形成为圆筒形状的方式相比，如果将下部形成为圆锥形状，则能够提高由使液滴等异物附着于内周面所产生的异物分离效率。异物被除去而净化后的空气一边回旋一边上升而流入排出管37内，并从二次侧端口12向外部流出。

在叶片筒体部34的上端部的径向内侧形成有切口部39。该切口部39的内径如图4所示对应于闭塞盖部38的下端部外径R，闭塞盖部38嵌合于切口部39。这样，由于闭塞盖部38嵌合于叶片筒体部34的上端部内侧，因而防止各个叶片35向径向内侧变形。闭塞盖部38的外周面中、从叶片筒体部34的上端面的上侧的部分到支撑部16之间以朝向上方缩径的方式形成锥面41。因此，从一次侧端口11流入回旋气流生成室24内的空气一边由锥面41向径向外部引导，并从闭塞盖部38与收容孔14之间的间隙36沿各个叶片35向下方流动，一边沿叶片筒体部34的内周面流动而成为回旋气流。

闭塞盖部38的下表面42相对于闭塞盖部38的中心轴成直角并从外周部向内周部形成平坦面，以使回旋气流中含有的液滴不附着于下表面42。由此，从闭塞盖部38的外周与空气一起流入叶片筒体部34内部的液滴不形成附着于下表面42的状态而与回旋气流一起流向下方。根据实验，从径向外部朝向内侧使下表面42形成为向上的倾斜面时，导致液滴附着于下表面42。另外，在下表面形成环状槽时，导致液滴进入环状槽的内部，而无法使液滴顺利地落下。与其相反，如图1以及图2所示，如果相对于中心轴形成直角，或者如图2中由双点划线42a所示使下表面42从径向外部朝向中心部而向下方倾斜，则能够防止液滴附着于下表面42。

在收容孔14的内周面与叶片筒体部34的外周面之间形成有间隙43。从一次侧端口11混入空气内部而流入回旋气流生成室24内的液滴的一部分被引导至叶片35与收容孔14的内周面之间的间隙43并流至叶片35的下端部。在环状基部33的上表面的、叶片筒体部34的外径的外侧的部分上，如图2所示，形成有随着朝向径向外部而向下方倾斜的液滴引导面44。如图5所示，在环状基部33的外周面形成有多个液体排出槽45，流至液滴引导面44的最外周部的液滴由各个液体排出槽45引导至分离筒体20的下部。另一方面，在环状基部33的上表面的、叶片筒体部34的外周面与内周面之间的部分上，形成有随着朝向径向内侧而向下方倾斜的液滴引导面46。

由此，通过叶片35相互间的间隙36向下流动而到达环状基部33的上表面的液滴，从倾斜的液滴引导面46的最小径部向下方滴下。通过该倾斜的液滴引导面46，液滴不会滞留于叶片筒体部的基端部分，液滴可靠地流向下方。另外，从一次侧端口11与空气一起流入回旋气流生成室24内的水滴或油滴等液滴中、流过叶片筒体部34的外周面与收容孔14之间的液滴被液滴引导面44引导而从液体排出槽45被引导至分离筒体20的内周面，因而能够可靠地防止进入排出管37内。尤其是即使供给一次侧端口11的空气的量突然增加，也能够可靠地防止液滴被卷入排出管37内。另一方面，沿着叶片35下落至液滴引导面46的液滴被液滴引导面46引导而向环状基部33的下方滴下，能够可靠地防止液滴被卷入排出管37内。液体排出槽45虽然如图5所示设置有4个，但该数量可以为任意数量。并且，也可以使液体排出槽45形成于圆筒部21的内周面。

环状基部33的下表面形成以从液滴引导面46的最小径部朝向外周面内径增大的方式向下倾斜的锥面47。这样，如果将环状基部33的下表面形成为以朝向下方内径增大的方式向下方扩大的扩径部、即锥面47，则由叶片35引导而成为回旋气流的空气朝向锥面47增大回旋半径，并被引导至分离筒体20的分离室25。排出管37的下端面形成与环状基部33相同的轴向位置，排出管37的下端部的径向外部成为环状基部33，但由于环状基部33的内面形成朝向下方内径增大的锥面47，因而能够可靠地防止附着于锥面47的液滴被卷入排出管37内部。尤其是，即使在从一次侧端口11流入的空气量突然增加的情况下，也能够可靠地防止液滴被卷入排出管37内。

在环状基部33的内周面与排出管37的外周的距离短的情况下，如果将环状基部33的内周面形成为直的面，则液滴有时会被卷入而进入排出管37内，但通过将内周面形成为锥面47，就能够可靠地防止液滴进入排出管37内。作为形成于环状基部33的扩径部，并不局限于锥面，只要将内径设定得比筒体部34的内径大，则即使内径形成为笔直的扩径部，也能够防止液滴被卷入而进入排出管37内。

从锥面47流入分离室25内并沿圆筒部21的内周面回旋的空气，被引导至内径向下端部缩小的圆锥部22的内周面、即圆锥面48而回旋。沿该圆锥面48流动的空气维持所产生的离心力，空气中含有的液滴附着于圆锥部22的圆锥面48并向下端部的排出口31流动。

如上所述，通过在环状基部33的上表面的径向外侧的部分形成液滴引导面44，在径向内侧的部分形成液滴引导面46，能够使流至环状基部33的上表面的液滴可靠地向下方落下。

在回收容器27内，配置有设有与排出口31相对的液体引导面50的挡流板51。如图3所示，挡流板51间隔着挡流配置距离L的间隙而与排出口31相对，防止从排出口31落下的液滴滞留于贮留室30的底部，以及防止液滴由于回旋气流的旋风效应而向分离室25内倒流。如图3以及图6所示，在挡流板51的液体引导面50上放射状地设有分别沿液体引导面50的径向延伸，并向上方突出的8个翼片52。这样，通过放射状的多个翼片52防止贮留室30内的空气随着排出口31内回旋的空气而回旋。这样，通过设有翼片52的挡流板51，防止由于起因于贮留室30内的空气回旋的旋风效应，贮留室30内的液体被卷起而向二次侧端口12流出。并且，沿圆锥面48向下回旋的气流经由挡流板51反转而朝向排出管37上升移动。

比挡流板51直径大的基板53与挡流板51的下侧形成一体。在该基板53上，通过图3所示的连结部53a，如图7所示安装有十字形状的脚部54。该脚部54也是4块板状部件从径向中心部成放射状。脚部54由延伸至回收容器27的内周面附近，在轴心附近具有切口孔54a的两块大直径板54b以及与回收容器27的内周面之间具有大间隙的两块小直径板54c构成。由此，可以可靠地防止空气在贮留室30内回旋。设于脚部54下部的连结部55被组装在形成于回收容器27的底壁部28b的排出孔56内，插入排出孔56下侧的排出管57与连结部55连结。在该排出管57上卡合有回旋自由地安装于设于底壁部28b的排出口28c的外周的操作旋钮58的凸轮部，如果转动操作操作旋钮58，则排出管57上下移动。如果通过操作旋钮58使排出管57上升移动，则设于连结部55的密封材料59a从底壁部28b分离。由此，贮留室30的内部的液体经由排出管57被排出至外部。

如图3所示，如果将分离筒体20的排出口31的内径设为D，将分离筒体20的下端部的圆锥部22的圆锥角度设为θ，则将内径D设定为6.5mm～9mm，将圆锥角度θ设定为20度～30度的范围内。由此已经确认，能够使液滴附着于圆锥部22的内面，并能够将附着的液滴从排出口31排出到贮留室30，从而提高液滴的除去效果。

如果将挡流板51的液体引导面50的表面角度设为α，将排出口31与液体引导面50之间的挡流板配置距离设为L，则将表面角度α设定为90度～180度，将挡流板配置距离L设定为5mm～15mm。由此，能够可靠地防止从排出口31向下方落下的液滴上升而倒流至分离室25内。如果将挡流板配置距离L设定为比5mm短，则附着于挡流板51的液体引导面50的液滴有时会倒流到分离筒体20内。相反，如果将挡流板配置距离L设定为比15mm大，则通过排出口31后的液滴滞留于液体引导面50，由于流量的变化等，滞留的液滴有时由于旋风效应而上升飞散，并从排出口31倒流到分离筒体20内。关于表面角度α也同样，通过设定为上述角度范围，能够可靠地防止液滴从挡流板51倒流。

如图1所示，为了将分离筒体20紧固于端口块13的外螺纹部17的状态锁紧，并在从端口块13取下分离筒体20时进行解锁操作，在分离筒体20的内螺纹部18的外侧，沿轴向移动自由地安装有树脂制环状锁紧部件63。同样，为了将回收容器27紧固于分离筒体20的外螺纹部26的状态锁紧，并在从分离筒体20取下回收容器27时进行解锁操作，在回收容器27的内螺纹部29的外侧，沿轴向移动自由地安装有树脂制环状锁紧部件64。各个环状锁紧部件63、64彼此采用相同的结构。

图10是回收容器27和环状锁紧部件64的分解立体图，在回收容器27的外周面，沿圆周方向错开180度而设有两个凸状引导部65，如图10所示，该凸状引导部65嵌入的凹状引导部66形成于环状锁紧部件64的内周面。因此，环状锁紧部件64通过嵌入凹状的导引部66内的凸状引导部65引导而在回收容器27的外侧沿轴向移动。对应于凹状引导部66的环状锁紧部件64的外表面，为了使树脂的壁厚均匀化而形成向径向外部突出的突起部67。凹状引导部66的侧壁66a接触于凸状引导部65的侧面65a，通过两方的引导部65、66防止环状锁紧部件64转动。对应于凹状引导部66的环状锁紧部件64的外表面，为了使树脂的壁厚均匀化而形成向径向外部突出的突起部67。在凹状引导部66上设有凸状引导部65的端部65b抵接的挡块68，由于该挡块68抵接于引导部65的端部65b，因而环状锁紧部件64朝向回收容器27的底壁部28b的方向的位置受到限制。

在回收容器27的外周面，沿圆周方向与突状引导部65错开90度设有两个倾斜突起71。倾斜突起71具有朝向回收容器27的底部向径向外部倾斜的倾斜面72。另一方面，在环状锁紧部件64的内周面，向环状锁紧部件64的内侧突出地设置有朝向上方向径向内侧倾斜并与倾斜面72接触的舌片73。环状锁紧部件64中设有舌片73的部分形成凹状，对应于该凹状部分的环状锁紧部件64的外表面形成突起部74。

舌片73由弹性变形的树脂材料与环状锁紧部件64一体形成，前端部侧以沿径向位移的方式弹性变形。舌片73的前端、即倾斜前端向径向内侧方向倾斜。由于与舌片73成为一体的环状锁紧部件64由可弹性变形的树脂成形，因而舌片73的倾斜前端通过径向外向的力可弹性变形。由此，如果使环状锁紧部件64向回收容器27的底部沿长度方向移动，则舌片73的前端部侧以沿倾斜面72滑动而向径向外部位移的方式弹性变形。由于弹性变形的舌片73的反作用力，朝向回收容器27的开口端部的方向的按压力被施加于环状锁紧部件64。因此，如果在手动使环状锁紧部件64向回收容器27的底部移动至解锁位置的状态下，将手从环状锁紧部件64脱离，则通过按压力环状锁紧部件自动返回原来位置。这样，由具有倾斜面72的倾斜突起71和舌片73形成将环状锁紧部件64向端口块13按压的按压部件。

在内面设有凹状引导部66的突起部67在环状锁紧部件64的端面的轴向外部向端口块13突出，突出端部成为可动侧卡合部75。另一方面，在设于分离筒体20的凸缘76上形成有可动侧卡合部75卡合的切口部，该切口部成为固定侧卡合部77。如图9所示，凸缘76的下表面成为环状锁紧部件64抵接的抵接端面78，固定侧卡合部77形成有阻挡面77a。另一方面，可动侧卡合部75的侧面成为与阻挡面77a相对的阻挡面75a。

环状锁紧部件63也形成与环状锁紧部件64相同的形状，在分离筒体20的圆筒部21的外周面设有与图10所示的凸状引导部65同样的引导部，并且设有与倾斜突起71同样的倾斜突起71。在环状锁紧部件63上也设有与环状锁紧部件63的可动侧卡合部75同样的可动侧卡合部，该可动侧卡合部卡合于设于端口块13的固定侧卡合部。

本发明并不局限于所述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种变更。例如，在实施方式中，本发明的回旋气流发生器虽然是作为用于除去压缩空气中含有的液滴和尘土等异物的过滤器而应用，但是由于使空气回旋而利用离心力除去异物，因此作为离心分离器和吸尘器，也能够应用本发明。

工业上的可利用性

该回旋气流发生器由于除去压缩空气中含有的异物而被应用于过滤器、离心分离机以及吸尘器。

Claims (6)

1.一种回旋气流发生器，是除去空气中含有的液滴、尘土等异物而净化空气的回旋气流发生器，其特征在于，

具有：

叶片筒体部，由多个叶片配置为圆筒形状而形成，并使沿着所述叶片轴向流入的空气向径向内侧喷出而形成回旋气流，其中，所述多个叶片沿着空气轴向流动的回旋气流生成室的内周面在轴向上延伸、并在圆周方向上倾斜；以及

环状基部，配置于所述叶片筒体部的下端。

2.根据权利要求1所述的回旋气流发生器，其特征在于，

所述环状基部的上表面形成有随着朝向径向内侧而向下方倾斜的液滴引导面，通过所述液滴引导面使附着于所述环状基部的上表面的液滴向下方滴下。

3.根据权利要求1所述的回旋气流发生器，其特征在于，

具有闭塞盖部，所述闭塞盖部配置于所述叶片筒体部的上端，将流入所述回旋气流生成室的空气向所述叶片引导。

4.根据权利要求1或2所述的回旋气流发生器，其特征在于，

所述环状基部的外周面形成有将液体向下方引导的液体排出槽。

5.根据权利要求1所述的回旋气流发生器，其特征在于，

所述环状基部和所述叶片筒体部一体形成。

6.根据权利要求1所述的回旋气流发生器，其特征在于，

在所述叶片筒体部的内侧设置有将净化后的空气向外部排出的排出管。

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