JP5767322B2 - フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、空気圧機器に供給される空気中の液滴や塵等の異物を除去するために使用されるフィルタに関する。

空気圧シリンダ等の空気圧機器には、配管やホース等の空圧ラインにより空気圧源から空気が供給される。空気圧源と空気圧機器との間を空圧ラインで接続することにより空気圧回路が形成される。空気圧源から空気圧機器に供給される空気を被処理空気としてその中に含まれる水滴、油滴および塵等の異物を除去するためにフィルタが空気圧回路に設けられている。

空気圧回路に設けられるフィルタとしては、特許文献１に記載されるように、１次側ポートと２次側ポートが形成された本体ブロックつまりポートブロックと、これに取り付けられるフィルタエレメントとを有するタイプがある。フィルタエレメントは１次側ポートから流入した被処理空気に含まれる水滴等の液滴、粉粒体等の塵からなる異物を除去し、清浄化された空気を２次側ポートに流出する。フィルタエレメントにより除去された液滴等の異物を収容するために、ポートブロックにはフィルタボウルつまり回収容器が取り付けられる。

空気圧回路に使用されるフィルタとしては、フィルタエレメントの通気孔の内径等により設定される異物除去性能に応じて、エアフィルタ、ミストフィルタ、マイクロミストフィルタと言われる形態がある。

クーラント液に混入した異物を除去するために、液体を旋回させるようにしたフィルタが特許文献２に記載されている。このフィルタは液体を旋回させて液体と異物との比重差と遠心力の差により異物を除去するようにしている。

特開平７−３２８３６４号公報 特開２０１１−５１０５５号公報

空気中に含まれる液滴や塵等の異物を除去するために、筒体内に空気を旋回させて空気と異物との遠心力の差を利用したフィルタにおいては、筒体の内周面に沿って異物を落下させる一方、異物が除去されて清浄化された空気は筒体の中心部に配置された排出管により外部に供給される。

フィルタは、筒体の内周面に沿って落下した異物を捕集するために回収容器を有しており、筒体の下端部には回収容器に連通する排出口が設けられている。異物は筒体内をその内壁面に沿って排出口へ向かって流れ回収容器内に落下することになり、空気は一部が旋回しながら回収容器内に流入する。流入した空気は反転して回収容器から２次側ポートに向けて旋回の中心を上昇することになる。

このように、空気の一部が回収容器内に入り込んだ後に反転して２次側ポートに向けて上昇すると、反転する空気流も旋回しているので、旋回流の竜巻効果によって回収容器に溜まった異物が巻き上げられて２次側ポートに向けて流出することがある。筒体の内部で空気を旋回させることにより、異物を遠心分離して空気を清浄化しても、清浄化された空気が異物を巻き上げてしまうと、被処理空気の清浄度を高めることができなくなるという問題点がある。

本発明の目的は、空気に含まれる液滴等の異物をフィルタにより高い除去率で除去し得るようにすることにある。

本発明のフィルタは、空気に含まれる液滴や塵等の異物を除去して空気を清浄化するフィルタであって、空気が供給される１次側ポート、前記１次側ポートから供給された空気を旋回流に変換する旋回流発生部、下端部に設けられた排出口に向かうに従って内径が小さくなる円錐面を有し前記旋回流発生部に連通する分離室、および前記分離室において異物が除去されて清浄化された空気を流出する２次側ポートが設けられた分離ユニットと、前記分離ユニットに取り付けられ、前記排出口から排出された異物を貯溜する回収容器と、前記旋回流発生部の中心部に配置され、清浄化された空気を前記２次側ポートに導く排出管と、液体案内面を有し、前記回収容器内に前記排出口に対向して配置されるバッフル板と、前記液体案内面に径方向に延びるとともに上方に突出して設けられ、前記排出口から前記回収容器内に流入する気体の旋回を規制する複数のフィンとを有し、前記フィンの上端部は前記液体案内面の外周部に設けられ、かつ前記排出口よりも上方であることを特徴とする。

本発明によれば、旋回流発生部により生成された旋回流は分離室を旋回しながら下方に向けて案内され、分離室において空気中に含まれる異物が分離される。分離室は円錐形状となっており、空気に含まれる異物は効率的に分離される。異物が分離された空気は、２次側ポートに連通した排出管にその下端部から流入して２次側ポートに流出する。空気から分離された異物は、回収容器に向けて排出口から落下して回収容器の内部に捕集される。排出口に対向して回収容器には、液体案内面を有するバッフル板が設けられており、排出口から液体案内面に向けて流れた空気は、液体案内面から排出口に向けて反転して流れる。液体案内面の中心部は平坦となっているので、液滴等の異物はバッフル板の外周部に迅速に案内される。また、フィンの上端部が液体案内面の外周部に設けられているので、異物により排出口が塞がれることが防止されるとともに、液体案内面に付着した液滴等の異物が巻き上げられることが防止される。バッフル板の外周部にはフィンが放射方向に設けられているので、回収容器内に流入した空気の旋回運動が規制され、貯溜室内における空気の旋回運動に起因した竜巻効果によって貯溜室内の液体が巻き上げられることが防止される。これにより、空気から一旦分離された異物が排出管に入り込んで２次側ポートに流出することが防止され、フィルタによる異物の除去率を高めることができる。

本発明の一実施の形態であるフィルタを示す断面図である。 図１に示されたフィルタの上半分を示す拡大断面図である。 図１に示されたフィルタの下半分を示す拡大断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図１におけるＤ−Ｄ線断面図である。 図１および図２に示された旋回流発生器を示す分解斜視図である。 フィルタを示す分解斜視図である。 回収容器と環状ロック部材を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるフィルタの上半分を示す断面図である。 図１１の斜視図である。 図１０および図１１に示された旋回流発生器を示す分解斜視図である。 （Ａ）は本発明の他の実施の形態であるフィルタの分離ユニットを示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。 図１４（Ａ）におけるＥ−Ｅ線断面図である。 図１４に示した分離ユニットの断面図である。 図１４〜図１６に示した分離ユニットの変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すようにフィルタ１０は、１次側ポート１１と２次側ポート１２とが形成された金属製のポートブロック１３を有している。１次側ポート１１には図示しない配管等からなる１次側の空圧ラインが接続されるようになっており、この空圧ラインにより１次側ポート１１には空気圧源からの空気が供給される。２次側ポート１２には図示しない配管等からなる２次側の空圧ラインが接続されるようになっており、液滴等が除去されて清浄化された空気は、空圧ラインにより２次側ポートから外部の空気圧機器に供給される。１次側ポート１１と２次側ポート１２は、それぞれポートブロック１３の反対側の側面に同軸となって開口している。それぞれのポートが開口されたポートブロック１３の側面はほぼ平坦となっており、ポートブロック１３は、図９に示されるように、全体的に立方体に近い形状となっている。

ポートブロック１３内には収容孔１４が形成されており、１次側ポート１１は収容孔１４に連通されている。ポートブロック１３の中心部には連通孔１５が形成された支持部１６が設けられており、支持部１６と収容孔１４との間の連通スペースを介して１次側ポート１１に供給された空気が収容孔１４の下方部に向けて流れることになる。

ポートブロック１３の下端部には円筒形状の雄ねじ部１７が設けられている。この雄ねじ部１７には樹脂製の分離筒体２０が着脱自在に取り付けられ、分離筒体２０の上端部には雄ねじ部１７にねじ結合される雌ねじ部１８が設けられている。分離筒体２０は内径が一定となった円筒部２１と、これの下方に連なって下端部に向かうに従って内径が小さくなる円錐部２２とを有している。ポートブロック１３とこれに取り付けられる分離筒体２０とにより分離ユニット２３が形成される。分離ユニット２３の内部には上側の旋回流生成室２４とこれに連通する下側の分離室２５とが形成されている。図示する分離ユニット２３は、ポートブロック１３と分離筒体２０とにより旋回流生成室２４を形成するようにしているが、ポートブロック１３により旋回流生成室２４を形成し、分離筒体２０により分離室２５を形成するようにしても良く、分離筒体２０に旋回流生成室２４と分離室２５とを形成するようにしても良い。

分離筒体２０の円錐部２２には雄ねじ部２６が設けられており、この雄ねじ部２６の外径はポートブロック１３の雄ねじ部１７の外径と同一となっている。雄ねじ部２６には回収容器２７が着脱自在に取り付けられている。回収容器２７は円筒部２８ａとこれと一体となった底壁部２８ｂとを有しており、透明性を有する材料により形成されている。回収容器２７の上端部には雄ねじ部２６にねじ結合される雌ねじ部２９が設けられている。この雌ねじ部２９の内径は分離筒体２０の円筒部２１の雌ねじ部１８の内径と同一となっている。回収容器２７の内部は液体等の異物を収容する貯溜室３０となっており、分離筒体２０の下端部に形成された排出口３１により分離筒体２０の内部と貯溜室３０は連通している。

分離ユニット２３の旋回流生成室２４内には、樹脂製の旋回流発生器３２が装着されている。旋回流発生部としての旋回流発生器３２は、分離筒体２０の円筒部２１の内周面に嵌合される環状基部３３を有している。この環状基部３３にはブレード筒体部３４が一体となっている。ブレード筒体部３４は、図２および図４に示されるように、収容孔１４の内周面つまり旋回流生成室２４の内周面に沿って軸方向に延びる複数の翼つまりブレード３５を有しており、ブレード３５を相互に隙間３６を介して円筒形状に配置して形成される。図４に示されるように、それぞれのブレード３５は、ブレード筒体部３４の内周面の接線に対して傾斜角を有している。このように傾斜角を設けることにより空気の流れは旋回流に変わる。しかも、ブレード３５は全周にわたって多数が配置され、さらに軸方向長さを有しているので、ブレード筒体部３４の径方向の厚み寸法が薄いにも拘わらず、低い圧力損失で効率的に旋回流を得ることができる。ブレード筒体部３４は、２１枚のブレード３５により構成されている。それぞれのブレード３５は、図４に示されるように、径方向内側部の肉厚が径方向外側部肉厚よりも薄く設定されており、それぞれのブレード相互間に形成される隙間３６は、分離ユニット２３の中心軸に沿って軸方向に延びるとともに、円周方向に傾斜している。

連通孔１５には排出管３７が取り付けられており、排出管３７の下端面はブレード筒体部３４よりも下方にまで延び環状基部３３の位置となっている。異物が分離されて清浄化された空気が排出管３７により２次側ポート１２に案内される。この排出管３７には、排出管３７とブレード筒体部３４の上端部に配置される閉塞蓋部３８が一体となっている。この閉塞蓋部３８により、１次側ポート１１から収容孔１４内に流入した空気がブレード筒体部３４の内部にブレード筒体部３４の径方向内側から流入することが防止される。

このように、旋回流発生器３２は、全体的に円筒形状となったブレード筒体部３４と、これの下端部に配置されて分離筒体２０の円筒部２１の内周面に嵌合される環状基部３３と、ブレード筒体部３４と排出管３７の上端部に配置される閉塞蓋部３８とにより形成されている。したがって、１次側ポート１１から収容孔１４内に供給された空気は、旋回流生成室２４内に軸方向に流れ、ブレード筒体部３４の上部外周面からブレード３５間の隙間３６内に流入する。それぞれの隙間３６内に流入した空気は、ブレード３５に案内されてブレード筒体部３４内に向けて、接線方向に対して傾斜して噴出される。これにより、ブレード筒体部３４の内部には空気の旋回流が生成され、旋回流は分離筒体２０内の下側の分離室２５内に向けて旋回しながら流入する。空気が旋回流となると、空気よりも比重が大きい液滴には空気よりも大きな遠心力が加わることになり、液滴は円錐部２２の内周面に付着する。内周面に付着した液滴は排出口３１から貯溜室３０内に滴下される。

上述のように、ブレード３５を円筒状に配置して形成されるブレード筒体部３４は、環状基部３３と一体となっており、排出管３７に一体となった閉塞蓋部３８をブレード筒体部３４の先端部内に嵌合させるようにしているが、ブレード筒体部３４と閉塞蓋部３８とを一体に形成し、ブレード筒体部３４の下端面に環状基部３３を突き当てるようにしても良い。また、排出管３７と閉塞蓋部３８と一体としているが、これらを別部材としても良い。

図示するように、１次側ポート１１から旋回流生成室２４内に流入した空気は、旋回流発生器３２に対して旋回流生成室２４の外周部から軸方向に流入し、ブレード３５により軸方向流は旋回流に変換生成される。２１枚のブレード３５が全周３６０度にわたって配置されているので、流入した空気は全周３６０度にわたって旋回力を与えられる。これにより、特許文献２のように分離筒体２０の内周面に接線方向に給気ポートから空気を流す場合と比較して、分離筒体２０の内径を大きくすることなく、効率的に高速の旋回流を生成することができる。したがって、旋回流を形成してその中に含まれる液滴を除去するためのフィルタを小型化することができる。

分離筒体２０は円筒部２１とその下側の円錐部２２とを有しており、旋回流発生器３２により生成された旋回流は、円錐部２２において遠心力の減衰を防ぐことができる。したがって、分離筒体２０の全体を円筒形状とした形態に比して、下部を円錐形状とすると、液滴等の異物を内周面に付着させることによる異物の分離効率を高めることができる。異物が除去されて清浄化された空気は、旋回しながら上昇して排出管３７内に流入し、２次側ポート１２から外部に流出される。

ブレード筒体部３４の上端部の径方向内側には切欠き部３９が形成されている。この切欠き部３９の内径は図４に示すように閉塞蓋部３８の下端部外径Ｒに対応しており、閉塞蓋部３８は切欠き部３９に嵌合される。このように、ブレード筒体部３４の上端部内側には閉塞蓋部３８が嵌合されているので、それぞれのブレード３５が径方向内方に変形することが防止される。閉塞蓋部３８の外周面のうちブレード筒体部３４の上端面よりも上側の部分から支持部１６までの間が上方に向けて小径となるようにテーパ面４１となっている。したがって、１次側ポート１１から旋回流生成室２４内に流入した空気は、テーパ面４１により径方向外方に案内されて閉塞蓋部３８と収容孔１４の間の隙間３６からそれぞれのブレード３５に沿って下方に流れながら、ブレード筒体部３４の内周面に沿って流れて旋回流となる。

閉塞蓋部３８の下面４２は、旋回流に含まれる液滴が下面４２に付着しないように、閉塞蓋部３８の中心軸に対して直角となって外周部から内周部に向けて平坦面となっている。これにより、閉塞蓋部３８の外周から空気とともにブレード筒体部３４の内部に流入した液滴は、下面４２に付着した状態となることなく、旋回流とともに下方に流れることになる。実験によると、下面４２を径方向外部から内部に向けて上向きの傾斜面としたところ、下面４２に液滴が付着してしまった。また、下面に環状溝を形成したところ、環状溝の内部に液滴が取り込まれてしまい、液滴を円滑に落下させることができなかった。これに対し、図１および図２に示すように、中心軸に対して直角とするか、あるいは図２において二点鎖線４２ａで示すように下面４２を径方向外部から中心部に向けて下方に傾斜させると、下面４２に液滴が付着することを防止できた。

収容孔１４の内周面とブレード筒体部３４の外周面との間には隙間４３が形成されている。１次側ポート１１から空気の内部に混入して旋回流生成室２４内に流入した液滴の一部は、ブレード３５と収容孔１４の内周面との間の隙間４３に案内されてブレード３５の下端部にまで流れることになる。環状基部３３の上面のうちブレード筒体部３４の外径よりも外側の部分には、図２に示すように、径方向外方に向かうに従って下方に傾斜した液滴案内面４４が形成されている。環状基部３３の外周面には、図５に示されるように、複数の液体排出溝４５が形成されており、液滴案内面４４の最外周部にまで流れた液滴は、それぞれの液体排出溝４５から分離筒体２０の下部に案内される。一方、環状基部３３の上面のうちブレード筒体部３４の外周面と内周面との間の部分には、径方向内方に向かうに従って下方に傾斜した液滴案内面４６が形成されている。

これにより、ブレード３５相互間の隙間３６を下に向けて流れて環状基部３３の上面まで達した液滴は、傾斜した液滴案内面４６の最小径部から下方に滴下される。このように、１次側ポート１１から旋回流生成室２４内に空気とともに流入した水滴や油滴等の液滴のうち、ブレード筒体部３４の外周面と収容孔１４との間を流れた液滴は、液滴案内面４４に案内されて液体排出溝４５から分離筒体２０の内周面に案内されるので、排出管３７内に入り込むことを確実に防止することができる。特に、１次側ポート１１に供給される空気の量が急に増加しても、液滴が排出管３７内に巻き込まれることを確実に防止することができる。一方、ブレード３５に沿って液滴案内面４６にまで落下した液滴は、液滴案内面４６に案内されて環状基部３３の下方に滴下されることになり、液滴が排出管３７内に巻き込まれることを確実に防止することができる。液体排出溝４５は図５に示されるように４つ設けられているが、この数は任意の数とすることができる。さらに、液体排出溝４５を円筒部２１の内周面に形成するようにしても良い。

環状基部３３の下面は、液滴案内面４６の最小径部から外周面に向けて内径が大きくなるように下向きに傾斜したテーパ面４７となっている。このように、環状基部３３の下面を下方に向けて内径が大きくなるように下向きに広がった拡径部つまりテーパ面４７とすると、ブレード３５により案内されて旋回流となった空気は、テーパ面４７に向けて旋回半径を大きくしながら分離筒体２０の分離室２５に案内される。排出管３７の下端面は環状基部３３と同じ軸方向位置となっており、排出管３７の下端部の径方向外方が環状基部３３となっているが、環状基部３３の内面が下方に向けて内径が大きくなるようなテーパ面４７となっているので、テーパ面４７に付着した液滴が排出管３７の内部に巻き込まれることを確実に防止することができる。特に、１次側ポート１１から流入する空気の量が急に増加した場合でも、液滴が排出管３７内に巻き込まれるのを防止することができる。

環状基部３３の内周面と排出管３７の外周との距離が短い場合には、環状基部３３の内周面をストレートにすると、液滴が排出管３７内に巻き込まれて入り込むことがあるが、内周面をテーパ面４７とすることにより液滴が排出管３７に入り込むことを確実に防止できる。環状基部３３に形成する拡径部としては、テーパ面に限られず、内径がブレード筒体部３４の内径よりも大きく設定されていれば、ストレートな内径の拡径部としても、液滴が排出管３７内に巻き込まれて入り込むことを防止できる。

テーパ面４７から分離室２５内に流入して円筒部２１の内周面に沿って旋回した空気は、下端部に向けて内径が小さくなった円錐部２２の内周面つまり円錐面４８に案内されて旋回する。この円錐面４８に沿って流れる空気は、発生した遠心力が維持され、空気に含まれている液滴は、円錐部２２の円錐面４８に付着して下端部の排出口３１に向かって流れることになる。

上述のように、環状基部３３の上面の径方向外側の部分に液滴案内面４４を形成し、径方向内側の部分に液滴案内面４６を形成することにより、環状基部３３の上面にまで流下した液滴を確実に下方に落下させることができる。

回収容器２７内には、排出口３１に対向する液体案内面５０が設けられたバッフル板５１が配置されている。図３に示すように、液体案内面５０は中心部から外周部に向けて下向きに傾斜している。バッフル板５１は液体案内面５０の中心部と排出口３１との間のバッフル配置距離Ｌの隙間を隔てて排出口３１に対向している。液体案内面５０のうち排出口３１が対向する中心部は平坦となっており、円錐面４８に沿って下向きに旋回した空気流は、液体案内面５０の中心部に衝突した後、反転して排出管３７に向けて上昇移動する。空気流に含まれていた液滴は、排出口３１から液体案内面５０に落下する。

バッフル板５１の外周部つまり液体案内面５０の外周部には、それぞれ液体案内面５０の径方向に延びるとともに上方に突出する８つのフィン５２が、図３および図６に示されるように、放射状となって設けられている。

上述のように、液体案内面５０の中心部が平坦となっているので、排出口３１から液体案内面５０に落下した液滴は、液体案内面５０の径方向外方に向けて放射方向にスムーズに広がって、バッフル板５１の外周面から下方に向けて落下する。これにより、バッフル配置距離Ｌの隙間を小さくしても、液体案内面５０から液体をスムーズに下方に落下させることができるので、液体案内面５０に衝突した旋回流の竜巻効果によって液滴が分離室２５内に逆流することが、防止される。落下した液滴は貯溜室３０に溜められる。

複数枚のフィン５２は、回収容器２７内に流入した空気の旋回運動を液体案内面５０の外周部において規制する。これにより、フィン５２の間を通って貯溜室３０の上端部に流入した空気が貯溜室３０において旋回することが防止され、貯溜室３０内における空気の旋回に起因した竜巻効果によって貯溜室３０内の液体が巻き上げられて２次側ポート１２に流出することが防止される。

フィン５２の径方向内面には、上方に向かうに従って径方向外方に向けて傾斜した傾斜面５２ａが形成されている。傾斜面５２ａは径方向に伸びる上端部５２ｂに連なっており、上端部５２ｂは液体案内面５０の外周部に位置している。液体案内面５０の中心部にまでフィン５２の上端部５２ｂを設けると、フィン５２の上端部５２ｂと排出口３１の間に液滴が付着して成長し、排出口３１が液滴により塞がれることがあった。これに対し、フィン５２の上端部５２ｂを液体案内面５０の外周部に設けると、液滴が排出口３１を塞ぐことを防止できる。

フィン５２の高さＨは、分離筒体２０の下端面と液体案内面５０との間の隙間、つまりバッフル配置距離Ｌよりも大きく、フィン５２の上端部５２ｂは排出口３１よりも上方となっており、フィン５２の上端部５２ｂは分離筒体２０の下端部に対して隙間を隔ててオーバーラップしている。このように、フィン５２の上端部５２ｂを分離筒体２０にオーバーラップさせると、貯溜室３０の上端部における旋回流の発生防止を促進することができる。傾斜面５２ａの下端部は上端部よりも液体案内面５０の中心部に迫り出しているので、液体案内面５０に付着した液滴の旋回を規制しつつ確実に液滴が外周部に向けて案内される。

バッフル板５１の下側にはバッフル板５１よりも大径の基板５３が一体となっている。この基板５３には、図３に示される連結部５３ａによって、図７に示されるように、十字形状の脚部５４が取り付けられている。この脚部５４も径方向中心部から４枚の板状部材が放射状となっている。脚部５４は、回収容器２７の内周面近くまで延びて軸心近くには切り欠き孔５４ａを有する２枚の大径板５４ｂと、回収容器２７の内周面との間に大きな隙間を有する２枚の小径板５４ｃとから構成されている。これにより、貯溜室３０内において空気が旋回することが確実に防止される。脚部５４の下部に設けられた連結部５５は、回収容器２７の底壁部２８ｂに形成された排出孔５６内に組み込まれており、排出孔５６の下側に挿入された排出管５７が連結部５５に連結されている。この排出管５７には底壁部２８ｂに設けられた排出口２８ｃの外周に回転自在に取り付けられた操作ノブ５８のカム部が係合しており、操作ノブ５８を回転操作すると、排出管５７が上下動する。操作ノブ５８により排出管５７を上昇移動させると、連結部５５に設けられたシール材５９ａが底壁部２８ｂから離れることになる。これにより、貯溜室３０の内部の液体は排出管５７を介して外部に排出される。

図３に示すように、分離筒体２０の排出口３１の内径をＤとし、分離筒体２０の下端部の円錐部２２の円錐角度をθとすると、内径Ｄを６．５〜９ｍｍとし、円錐角度θを２０〜３０度の範囲に設定する。これにより、液滴を円錐部２２の内面に液滴を付着させることができるとともに、付着した液滴を排出口３１から貯溜室３０に排出することができ、液滴の除去効果を高められることが確認された。

バッフル板５１の液体案内面５０の表面の傾斜角度をαとし、排出口３１と液体案内面５０との間のバッフル配置距離をＬとすると、表面角度αを９０〜１８０度とし、バッフル配置距離Ｌを５〜１５ｍｍとした。これにより、排出口３１から下方に落下した液滴は、液体案内面５０の中心部に付着して径方向外方に広がるようにして流れ、液滴が上昇して分離室２５内に逆流することを確実に防止できる。バッフル配置距離Ｌを５ｍｍよりも短くすると、バッフル板５１の液体案内面５０に付着した液滴が分離筒体２０内に逆流することがある。逆に、バッフル配置距離Ｌを１５ｍｍよりも大きくすると、排出口３１を通過した液滴が液体案内面５０に溜まり、流量の変化などで溜まった液滴が竜巻効果で上昇飛散し、排出口３１から分離筒体２０内に逆流することがある。表面の傾斜角度αについても、上述した角度範囲とすることにより、バッフル板５１から液滴が逆流することを確実に防止することができる。

分離筒体２０の雌ねじ部１８の外側には、図１に示されるように、分離筒体２０をポートブロック１３の雄ねじ部１７に締結した状態をロックするとともに、分離筒体２０をポートブロック１３から取り外す際にロック解除を操作するために、樹脂製の環状ロック部材６３が軸方向に移動自在に装着されている。同様に、回収容器２７の雌ねじ部２９の外側には、回収容器２７を分離筒体２０の雄ねじ部２６に締結した状態をロックするとともに、回収容器２７を分離筒体２０から取り外す際にロック解除を操作するために、樹脂製の環状ロック部材６４が軸方向に移動自在に装着されている。それぞれの環状ロック部材６３，６４は相互に同一の構造となっている。

図１０は回収容器２７と環状ロック部材６４の分解斜視図であり、回収容器２７の外周面には円周方向に１８０度ずらして２つの凸状のガイド部６５が設けられており、図１０に示されるように、この凸状のガイド部６５が入り込む凹状のガイド部６６が環状ロック部材６４の内周面に形成されている。したがって、環状ロック部材６４は凹状のガイド部６６内に入り込む凸状のガイド部６５により案内されて回収容器２７の外側で軸方向に移動する。凹状のガイド部６６に対応する環状ロック部材６４の外面は樹脂の肉厚を均一にするために径方向外方に突出した突起部６７となっている。凹状のガイド部６６の側壁６６ａは凸状のガイド部６５の側面６５ａに接触するようになっており、両方のガイド部６５，６６によって環状ロック部材６４の回転が防止される。凹状のガイド部６６に対応する環状ロック部材６４の外面は樹脂の肉厚を均一にするために径方向外方に突出した突起部６７となっている。凹状のガイド部６６には凸状のガイド部６５の端部６５ｂが当接するストッパ６８が設けられており、このストッパ６８がガイド部６５の端部６５ｂに当接することにより環状ロック部材６４は回収容器２７の底壁部２８ｂに向かう方向の位置が規制される。

回収容器２７の外周面には突状のガイド部６５に対して円周方向に９０度ずらして２つの傾斜突起７１が設けられている。傾斜突起７１は回収容器２７の底部に向けて径方向外方に傾斜した傾斜面７２を有している。一方、環状ロック部材６４の内周面には、上方に向けて径方向内方に傾斜するとともに傾斜面７２に接触する舌片７３が環状ロック部材６４の内方に突出して設けられている。環状ロック部材６４のうち舌片７３が設けられた部分は凹状となっており、この凹状の部分に対応する環状ロック部材６４の外面は突起部７４となっている。

舌片７３は弾性変形する樹脂材料により環状ロック部材６４とともに一体に形成されており、先端部側が径方向に変位するように弾性変形する。舌片７３はその先端つまり傾斜先端が径方向内側方向に傾斜している。舌片７３と一体となっている環状ロック部材６４は弾性変形可能な樹脂で成形されているので、舌片７３の傾斜先端は径方向外向きの力によって弾性変形可能となっている。これにより、環状ロック部材６４を回収容器２７の底部に向けて長手方向に移動させると、舌片７３の先端部側が傾斜面７２に沿ってすべり径方向外方に変位するように弾性変形する。弾性変形した舌片７３の反発力により、環状ロック部材６４には回収容器２７の開口端部に向かう方向の押圧力が付勢される。したがって、環状ロック部材６４を回収容器２７の底部に向けて手動でロック解除位置まで移動させた状態のもとで、環状ロック部材６４から手を離すと、押圧力により環状ロック部材６４は自動的に元の位置に戻ることになる。このように、傾斜面７２を有する傾斜突起７１と舌片７３とにより環状ロック部材６４をポートブロック１３に向けて押圧する押圧部材が形成される。

内面に凹状のガイド部６６が設けられた突起部６７は、ポートブロック１３に向けて環状ロック部材６４の端面よりも軸方向外方に突出しており、突出端部は可動側係合部７５となっている。一方、分離筒体２０に設けられたフランジ７６には、可動側係合部７５が係合する切欠き部が形成されており、この切欠き部は固定側係合部７７となっている。図９に示されるように、フランジ７６の下面は環状ロック部材６４が突き当てられる突き当て端面７８となっており、固定側係合部７７にはストッパ面７７ａが形成されている。一方、可動側係合部７５の側面はストッパ面７７ａに対向するストッパ面７５ａとなっている。

環状ロック部材６３も環状ロック部材６４と同一の形状となっており、分離筒体２０の円筒部２１の外周面には、図１０に示した凸状のガイド部６５と同様のガイド部が設けられるとともに、傾斜突起７１と同様の傾斜突起７１が設けられている。環状ロック部材６３にも環状ロック部材６４の可動側係合部７５と同様の可動側係合部が設けられており、この可動側係合部はポートブロック１３に設けられた固定側係合部に係合するようになっている。

図１１は本発明の他の実施の形態であるフィルタの上半分を示す断面図であり、図１２は図１１の斜視図であり、図１３は図１１および図１２に示された旋回流発生器を示す分解斜視図である。

図１１〜図１３に示す旋回流発生器３２は、図１に示したフィルタ１０の旋回流発生器３２がブレード筒体部３４の径方向内方に空気を噴出させて旋回流を発生しているのに対し、ブレード筒体部３４の径方向外方に空気を噴出させて旋回流を発生させている。

図示するように、旋回流発生器３２の環状基部３３には円筒形状のスリーブ８１が一体に設けられており、スリーブ８１は排出管３７の外側に嵌合されて固定される。環状基部３３は、排出管３７に形成された雄ねじ８２にねじ結合されるナット８３により排出管３７に固定される。環状基部３３にはブレード筒体部３４が一体となっており、ブレード筒体部３４は、スリーブ８１に沿ってその外側に軸方向に延びる複数のブレード３５により形成されている。

１次側ポート１１から収容孔１４内に流入した空気をブレード筒体部３４の上端部からスリーブ８１に沿って軸方向に供給するために、収容孔１４の内側には環状の閉塞蓋部３８が配置され、この閉塞蓋部３８の内周側下面はブレード筒体部３４の上端の外周部に突き当てられる。ブレード筒体部３４の上端外周部には閉塞蓋部３８が突き当てられる切欠き部３９が形成されている。

環状基部３３にはスリーブ８１の下端部から径方向外方に向けて下向きに傾斜した液滴案内面４６ａが形成されており、ブレード３５に案内されてブレード筒体部３４の下端部に到達した空気中の液滴は、傾斜した液滴案内面４６ａに沿って流れ、分離室２５内に落下することになる。落下位置は排出管３７から離れているので、液滴が排出管３７内に入り込むことが防止される。しかも、円筒部２１の内径は、雄ねじ部１７の内側における旋回流生成部の内径よりも大きく設定された拡径部となっており、排出管３７の下端部が拡径部の位置となっているので、液滴が排出管３７内に入り込むことを防止できる。

このように、ブレード筒体部３４の形態としては、軸方向に流れる空気を径方向内方に流しながら旋回させる形態と、径方向外方に流しながら旋回させる形態とがある。

図１４〜図１６は、本発明の他の実施の形態であるフィルタの分離ユニットを示す。このフィルタの分離ユニット２３は円筒部２１とその下側に一体となった円錐部２２とを備える分離筒体２０ａを有している。この分離筒体２０ａに設けられたポートブロック１３は、円筒部２１よりも小径の円筒部からなる旋回流発生部８４を有し、その上端部には端壁部８５が設けられている。旋回流発生部８４には１次側ポート１１が形成された空気導入管８６が設けられている。図１５に示されるように、空気導入管８６は１次側ポート１１が旋回流発生部８４にその内周面に接線方向に連通するように設けられている。

ポートブロック１３の端壁部８５には、排出管３７が分離筒体２０ａの中心の位置に軸方向を向いて設けられている。この排出管３７の上端部は清浄化された空気を外部に流出する２次側ポート１２となっている。図１５に示されるように、旋回流発生部８４の内周面と排出管３７の外周面との間の空間は、旋回流生成室８７となっており、１次側ポート１１から旋回流生成室８７内に接線方向に流入した空気は旋回流発生部８４の内周面に沿って流れ、旋回流生成室８７内には旋回流が生成される。

排出管３７の下端部の径方向外方には、円筒部２１の上端部に位置させて、テーパ面４７が拡径部として設けられている。このように、分離ユニット２３の円筒部２１の上端部に拡径部を設けると、旋回流発生部８４から分離室２５内に旋回流とともに流入する液滴が排出管３７内に入り込むことを防止できる。

図１７は分離筒体２０ａの変形例である。図１７に示される分離筒体２０ａの円筒部２１の内周面は、全体的に同一の内径となっており、その内周面の上端部は、旋回流発生部８４の内径よりも内径が大きくなった拡径部４７ａとなっている。このように、ストレートな内径の拡径部４７ａとすることにより、分離された液滴が排出管３７内に巻き込まれて入り込むことを防止できる。

図１４〜図１７に示した分離筒体２０ａには、上述した回収容器２７が装着されるようになっており、分離された液滴は、上述したフィルタと同様に、回収容器２７内に収容される。

このように、１次側ポートから供給された空気を旋回流に変換する旋回流発生部としては、ブレード筒体部３４を用いて軸方向に流れる空気を径方向に旋回させる形態と、旋回流発生部の内周面に向けて接線方向に１次側ポートから空気を供給して旋回流を生成するようにした形態とがある。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、回収容器２７には内部に回収された液体を外部に排出するために、手動式のドレン機構が設けられているが、オートドレンやセミオートドレンを回収容器に設けるようにしても良い。

このフィルタは、空気圧源とここから供給される圧縮空気により作動する空気圧機器とを有する空気圧システムにおいて、圧縮空気に含まれる異物を除去するために適用される。

Claims (4)

1. 空気に含まれる液滴や塵等の異物を除去して空気を清浄化するフィルタであって、
   空気が供給される１次側ポート、前記１次側ポートから供給された空気を旋回流に変換する旋回流発生部、下端部に設けられた排出口に向かうに従って内径が小さくなる円錐面を有し前記旋回流発生部に連通する分離室、および前記分離室において異物が除去されて清浄化された空気を流出する２次側ポートが設けられた分離ユニットと、
   前記分離ユニットに取り付けられ、前記排出口から排出された異物を貯溜する回収容器と、
   前記旋回流発生部の中心部に配置され、清浄化された空気を前記２次側ポートに導く排出管と、
   液体案内面を有し、前記回収容器内に前記排出口に対向して配置されるバッフル板と、
   前記液体案内面に径方向に延びるとともに上方に突出して設けられ、前記排出口から前記回収容器内に流入する気体の旋回を規制する複数のフィンとを有し、
   前記フィンの上端部は前記液体案内面の外周部に設けられ、かつ前記排出口よりも上方であることを特徴とするフィルタ。
2. 請求項１記載のフィルタにおいて、前記フィンの径方向内面に、上方に向かうに従って径方向外方に向けて傾斜した傾斜面を設けることを特徴とするフィルタ。
3. 請求項１または２記載のフィルタにおいて、前記排出口の中心軸に対する前記円錐面の傾斜角度θを２０〜３０度とし、前記排出口の内径Ｄを６．５〜９ｍｍとすることを特徴とするフィルタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、前記液体案内面の表面の傾斜角度αを９０〜１８０度とし、前記液体案内面の中心部と前記排出口との間のバッフル配置距離を５〜１５ｍｍとすることを特徴とするフィルタ。

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