KR101911454B1

KR101911454B1 - 선회류 발생기

Info

Publication number: KR101911454B1
Application number: KR1020137030636A
Authority: KR
Inventors: 히라쿠 사카이
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2018-12-19
Also published as: JP2012239985A; JP5666379B2; CN103547375B; TW201247326A; KR20140038414A; US20140075898A1; DE112011105163B4; DE112011105163T8; CN103547375A; DE112011105163T5; WO2012157146A1; TWI523693B; US8992648B2

Abstract

본 선회류 발생기는 공기에 포함되어 있는 액적이나 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하는데 사용되는 것이다. 공기가 축방향으로 흐르는 선회류 생성실(24) 내에는 블레이드 통체부(34)가 배치되어, 블레이드를 따라 축방향으로 유입되는 공기를 반경방향 안쪽을 향하여 분출시켜 선회류를 생성한다. 선회류 생성실(24) 내에 축방향으로 공급되는 공기는 폐색 덮개부(38)에 의해 블레이드 통체부(34)의 유입측의 단면으로 안내된다. 블레이드 통체부(34)의 외측으로부터 아래쪽으로 공기의 흐름은 링형상 베이스부(33)에 의해 저지된다.

Description

선회류 발생기{Swirling-flow generator}

본 발명은 액적이나 먼지 등의 이물질을 포함하고 있는 공기를 선회시켜 공기 중의 이물질을 제거하는 선회류 발생기에 관한 것이다.

물이나 기름 등의 액적이나 고형 입자 등의 이물질을 포함하고 있는 공기를 피처리 공기로 하고, 피처리 공기를 선회시키면, 공기와 이물질의 비중차와 원심력의 차이에 의해 공기 중의 이물질이 분리되어 제거될 수 있다. 이와 같이 원심력의 차이를 이용하여 이물질을 분리하여 제거하기 위한 기술에는, 원심분리기, 필터 및 청소기 등이 있다.

특허문헌１에는 흡입구에서 흡입한 먼지를 포함하고 있는 공기를 선회부에 의해 선회시키는 전기청소기가 기재되어 있다. 특허문헌２에는, 쿨란트액에 혼입된 이물질을 제거하기 위하여 액체를 선회시키는 필터가 기재되어 있다.

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2011-41766

A1

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2011-51055

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위에서 설명한 바와 같이, 이물질을 포함하고 있는 공기를 선회시켜 공기와 이물질의 원심력의 차이를 이용하여 이물질을 분리제거하기 위하여, 공기유입구에서 원통형상의 선회실 내로 공기가 접선방향으로 분출된다. 이와 같이, 선회실내로 접선방향으로 공기를 분출하여 선회류를 생성하고, 외부로 유출되는 공기 내의 이물질을 확실하게 제거하기 위하여, 선회실의 선회반경을 크게 하지 않으면, 이물질을 제거하는데 필요한 선회류를 발생시킬 수 없다. 따라서, 공기 중의 이물질을 분리제거하기 위한 원심분리기, 필터, 및 전기청소기 등의 대형화가 불가피하다.

본 발명의 목적은, 선회류 생성실의 내경을 크게함이 없이, 공기 중의 이물질을 분리제거할수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 선회류 발생기는 공기에 포함되어 있는 액적이나 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하는 선회류 발생기로서, 축 방향으로 공기가 흐르는 선회류 생성실의 내주면을 따라 축 방향으로 연장되는 동시에 원주 방향으로 경사진 복수의 블레이드를 원통형상으로 배치하는 것에 의해 형성되고, 상기 블레이드를 따라 축 방향으로 유입되는 공기를 반경 방향 안쪽을 향하여 분출시켜 선회류를 형성하는 블레이드 통체부, 및 상기 블레이드 통체부의 하단에 배치되는 링 형상 베이스부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선회류 발생기는 상기 링 형상 베이스부의 상면에 반경 방향의 안쪽을 향하면서 아래쪽으로 경사한 액적 안내면이 형성되고, 상기 액적 안내면에 의해 상기 링 형상 베이스부의 상면에 부착되는 액적이 아래쪽으로 적하되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선회류 발생기는 상기 블레이드 통체부의 상단에 배치되고, 상기 선회류 생성실에 유입하는 공기를 상기 블레이드를 향하여 안내하는 폐색 덮개부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선회류 발생기는 상기 링 형상 베이스부의 외주면에 액체를 아래쪽으로 안내하는 액체 배출홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선회류 발생기는 상기 링 형상 베이스부와 상기 블레이드 통체부가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선회류 발생기는 정화된 공기를 외부로 배출하는 배출관이 상기 블레이드 통체부의 내측에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 블레이드 통체부가 선회류 생성실의 내주면을 따라 축 방향으로 연장하는 복수의 블레이드를 원통형상으로 배치하여 형성되므로 블레이드 통체부의 직경방향의 두께가 얇음에도 불구하고 낮은 압력에서 효율적으로 선회류를 발생시킬 수 있다. 따라서 선회류 생성실의 내경을 크게 함이 없이 공기 중의 이물질을 분리제거할 수 있다.

링 형상 베이스부의 상면에 반경 방향의 안쪽을 향하면서 아래쪽으로 경사한 액적 안내면이 형성되어 이물질이 확실하게 아래쪽으로 낙하할 수 있고, 이물질의 분리 제거 효율을 높일 수 있다. 링 형상 베이스부의 외주면에 액체 배출홈이 형성되면 선회류 생성실의 내주면과 링 형상 베이스부의 사이에 유입된 액체가 아래쪽으로 낙하할 수 있고, 이물질의 분리 제거 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 선회류 발생기가 내장된 필터를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 필터의 상반부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 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 1과 도 2의 선회류 발생기의 분해 사시도이다.
도 9는 필터를 도시하는 분해 사시도이다.
도 10은 회수용기와 링 형상 잠금부재의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다. 도 1과 같이 필터(10)는 1차 포트(11)와 2차 포트(12)가 형성된 금속 포트블록(13)을 가진다. 상기 1차 포트(11)에는 도면에 도시되지 않은 배관 등으로 구성된 1차 공압 라인이 연결되어 있고, 상기 공압 라인에 의해 상기 1차 포트(11)로 공기 압력 공급원으로부터 공기가 공급된다. 상기 2차 포트(12)에는 도면에 도시되지 않은 배관 등으로 구성된 2차 공압 라인이 연결되어 있고, 액적 등이 제거되어 정화된 공기는 공압 라인에 의해 2차 포트에서 외부의 공기압력기기에 공급된다. 1차 포트(11)와 2차 포트(12)는 각각 포트 블록(13)의 반대쪽 측면에 동일축으로 되어 개방되어 있다. 각각의 포트가 개방된 포트 블록(13)의 측면은 거의 평탄하여 포트 블록(13)은 도9에 도시된 바와 같이, 전체적으로 입방체에 가까운 형상으로 되어 있다.

포트 블록(13)내에는 수용구멍(14)이 형성되고, 1차 포트(11)는 수용구멍(14)에 연통되어 있다. 포트 블록(13)의 중심부에는 연통구멍(15)이 형성된 지지부(16)가 설치되고, 지지부(16)와 수용구멍(14) 사이의 연통공간을 통하여, 1차 포트(11)로 공급된 공기가 수용구멍(14)의 아래쪽을 향해 흐르게 된다.

포트 블록(13)의 하단부에는 원통형상의 수나사부(17)가 설치되어 있다. 상기 수나사부(17)에는 수지로 만든 분리 통체(20)가 착탈가능하게 장착되고, 분리 통체(20)의 상단부에는 수나사부(17)에 나사 결합되는 암나사부 (18)가 설치되어 있다. 분리 통체(20)는 내경이 일정한 원통부(21)와 상기 원통부(21)의 아래쪽으로 이어져 하단부를 향해 가면서 내경이 작아지는 원추부(22)를 가지고 있다. 포트 블록(13)과 상기 포트 블록(13)에 장착되는 분리 통체(20)에 의해 분리 유닛(23)이 형성된다. 분리 유닛(23)의 내부에는 윗쪽의 선회류 생성실(24)과 상기 선회류 생성실(24)에 연통되는 아래쪽의 분리실(25)이 형성되어 있다. 상기 분리 유닛(23)은 포트 블록(13)과 분리 통체(20)에 의해 선회류 생성실(24)이 형성되지만, 포트 블록(13)에 의해 선회류 생성실(24)이 형성되고 분리 통체(20)에 의해 분리실(25)이 형성될 수도 있고, 분리 통체(20)에 선회류 생성실(24)과 분리실(25)이 형성될 수도 있다.

분리통체(20)의 원추부(22)에는 수나사부(26)가 설치되고 상기 수나사부 (26)의 외경은 포트 블록(13)의 수나사부(17)의 외경과 같다. 수나사부 (26)에는 회수용기(27)가 착탈가능하게 설치된다. 회수용기(27)는 원통부(28a), 및 상기 원통부(28a)와 일체로 된 바닥벽부(28b)를 가지고, 투명성 재료로 형성된다. 회수용기(27)의 상단부에는 수나사부(26)에 나사결합되는 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 저장실(storing room)(30)로 되어 있고, 분리통체(20)의 하단부에 형성되는 배출구(31)에 의해 분리통체(20)의 내부와 저장실(30)은 연통한다.

분리 유닛(23)의 선회류 생성실(24)내에는 수지로 만든 선회류 발생기 (32)가 장착된다. 선회류 발생기(32)는 분리 통체(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 형성된다. 블레이드 통체부(34)는 도 2 및 도 4 에 도시 된 바와 같이 , 수용 구멍(14)의 내주면, 즉 선회류 생성실(24)의 내주면을 따라 축 방향으로 연장되는 복수의 날개, 즉 블레이드(35)를 가지고, 상기 블레이드(35)들이 그들 사이에 간극(36)을 두고 원통형상으로 배치되어 형성된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 각 블레이드(35)는 블레이드 통체부(34)의 내주면의 접선에 대하여 경사각을 가진다. 이와 같이, 경사각을 가짐으로써 공기의 흐름이 선회류로 변한다. 또한, 블레이드(35)는 전체 둘레에 거쳐 다수개 배치되고, 축 방향 길이를 가지고 있으므로, 블레이드 통체부(34)의 직경 방향 두께가 얇음에도 불구하고, 낮은 압력 손실로 효율적으로 선회류를 얻을 수 있다. 블레이드 통체부 (34)는 21 개의 블레이드(35)로 구성된다. 각 블레이드(35)는 도 4에 도시된 바와 같이, 반경 방향의 내측부의 두께가 반경 방향의 외측부의 두께보다 얇고, 각 블레이드 사이의 간극(36)은 분리유닛(23)의 중심축을 따라 축 방향으로 연장되면서 원주 방향으로 경사된다.

연통구멍(15)에는 배출관(37)이 설치되고, 배출관(37)의 하단면은 블레이드 통체부(34)보다 더 아래쪽에까지 연장되어 링 형상 베이스부(33)의 위치가 된다. 이물질이 분리되어 정화된 공기는 배출관(37)에 의해 2차 포트(12)로 안내된다. 상기 배출관(37)에는 배출관(37)과 블레이드 통체부(34)의 상단부에 배치되는 폐색 덮개부(38)가 일체로 형성된다. 상기 폐색 덮개부(38)에 의해 1차 포트(11)에서 수용구멍(14)내로 유입되는 공기가 블레이드 통체부(34)의 반경 방향의 안쪽에서 블레이드 통체부(34)의 내부로 유입되는 것이 방지된다.

이와 같이, 선회류 발생기(32)는 전체적으로 원통형상인 블레이드 통체부 (34), 상기 블레이드 통체부(34)의 하단부에 배치되어 분리 통체(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)로 구성된다. 따라서, 1차 포트(11)에서 수용 구멍(14)내로 공급된 공기는 선회류 생성실 (24)내로 축 방향으로 흘러 블레이드 통체부(34)의 윗쪽 외주면에서 블레이드(35) 사이의 간극(36)내로 유입된다. 각각의 간극(36)내로 유입된 공기는 블레이드(35)에 안내되어 블레이드 통체부(34) 의 내부를 향해 접선 방향에 대해 경사진 방향으로 분출된다. 따라서, 블레이드 통체부(34)의 내부에 공기의 선회류가 생성되고, 선회류는 분리 통체(20)내의 아래쪽 분리실(25)의 내부를 향해 선회하면서 유입된다. 공기가 선회류로 되면, 공기보다 비중이 큰 액적에는 공기보다 큰 원심력이 가해지게 되고, 액적은 원추부 (22)의 내주면에 부착된다. 내주면에 부착한 액적은 배출구(31)에서 저장실(30)내로 적하된다.

상술한 바와 같이, 블레이드(35)를 원통형상으로 배치하여 형성되는 블레이드 통체부(34)는 링 형상 베이스부(33)와 일체로 형성되고, 배출관(37)과 일체로 된 폐색 덮개부(38)는 블레이드 통체부(34)의 선단부내에 끼움 결합되지만, 블레이드 통체부(34)와 폐색 덮개부(38)를 일체로 형성하고, 블레이드 통체부(34)의 하단면에 링 형상 베이스부(33)를 접촉시킬 수도 있다. 또한, 배출관(37)과 폐색 덮개부(38)가 일체로 형성되지만, 이들을 다른 부재로 할 수도 있다.

도시한 바와 같이, 1차 포트(11)에서 선회류 생성실(24)내로 유입한 공기는 선회류 발생기(32)에 대해 선회류 생성실(24)의 외주부에서 축 방향으로 유입되고, 블레이드(35)에 의해 축방향류는 선회류로 변환된다. 21개의 블레이드(35)가 전체 둘레 360도에 걸쳐 배치되어 있으므로, 유입된 공기는 전체 둘레 360도에 걸쳐 선회력이 부여된다. 따라서, 특허 문헌 2와 같이, 공기공급 포트로부터 분리통체(20)의 내주면에 접선 방향으로 공기를 흘려주는 경우에 비하여 분리통체(20)의 내경을 크게 하지 않고도, 효율적으로 고속 선회류를 생성할 수 있다. 따라서, 선회류를 형성하여 그 속에 포함되어 있는 액적을 제거하는 필터를 소형화할 수 있다.

분리통체(20)는 원통부(21), 및 상기 원통부(21)의 아래쪽에 위치한 원추부(22)를 가지고, 선회류 발생기(32)에 의해 생성된 선회류는 원추부(22)에서 원심력의 감쇠가 방지된다. 따라서, 분리통체(20) 전체를 원통형상으로 한 형태에 비해 하부를 원추 형상으로 하면 액적 등 이물질이 내주면에 부착됨으로써 이물질의 분리효율을 높일 수 있다. 이물질이 제거되어 정화된 공기는 선회하면서 상승하여 배출관(37)내로 유입되고, 2차 포트(12)에서 외부로 유출된다.

블레이드 통체부(34)의 상단부의 반경 방향의 안쪽에는 노치부(39)가 형성된다. 상기 노치부(39)의 내경은 도 4 와 같이 폐색 덮개부(38)의 하단부의 외경 R에 대응되고, 폐색 덮개부(38)는 노치부(39)에 끼움 결합된다. 이와 같이, 블레이드 통체부(34)의 상단부 내측에는 폐색 덮개부(38)가 끼움 결합되므로 각각의 블레이드(35)가 반경 방향의 안쪽으로 변형되는 것이 방지된다. 폐색 덮개부(38)의 외주면 중, 블레이드 통체부(34)의 상단면보다 윗쪽인 부분에서부터 지지부(16)까지의 사이가 윗쪽을 향해 소경(small radius)이 되도록 테이퍼면(41)이 형성된다. 따라서, 1차 포트(11)에서 선회류 생성실(24)내로 유입된 공기는 테이퍼면(41)에 의해 반경 방향의 바깥쪽으로 안내되어 폐색 덮개부(38)와 수용 구멍(14) 사이의 간극(36)으로부터 각각의 블레이드(35)를 따라 아래쪽으로 흐르면서 블레이드 통체부(34)의 내주면을 따라 흘러 선회류로 된다.

폐색 덮개부(38)의 밑면(42)은 선회류에 포함된 액적이 밑면(42)에 부착되지 않도록, 폐색 덮개부(38)의 중심축에 대해 직각으로 되어 외주부에서 내주부를 향해 평탄면을 이룬다. 따라서, 폐색 덮개부(38)의 외주에서 공기와 함께 블레이드 통체부(34)의 내부로 유입된 액적은 밑면(42)에 부착되지 않고, 선회류와 함께 아래쪽으로 흐르게 된다. 실험에 따르면, 상기 밑면(42)을 반경 방향의 외부에서 내부를 향해 윗쪽으로 경사면을 형성할 경우, 밑면(42)에 액적이 부착된다. 또한, 아랫면에 고리홈을 형성할 경우, 링 형상 홈의 내부에 액적이 침입되어, 액적이 원활하게 낙하될 수 없다. 이에 대해 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 중심축에 대해 직각으로 하거나, 도 2 에서 이점 쇄선 42a로 표시하는 것과 같이 밑면(42)을 반경 방향의 외부에서 중심부를 향해 아래쪽으로 경사하면 밑면(42)에 액적이 부착되는 것이 방지된다.

수용 구멍(14)의 내주면과 블레이드 통체부(34)의 외주면 사이에는 간극 (43)이 형성되어 있다. 1차 포트(11)에서 공기의 내부로 혼입되어 선회류 생성실(24)내에 유입된 액적의 일부는 블레이드(35)와 수용 구멍(14)의 내주면 사이의 간극(43)으로 안내되어 블레이드(35)의 하단부에까지 흐르게 된다. 링 형상 베이스부(33)의 상면 중, 블레이드 통체부(34)의 외경보다 바깥쪽인 부분에는 도 2 와 같이 반경 방향의 바깥쪽을 향해가면서 아래쪽으로 경사한 액적 안내면(44)이 형성된다. 링 형상 베이스부(33)의 외주면에는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 액체 배출 홈 (45)이 형성되고 , 액적 안내면(44)의 가장 바깥쪽 외주부까지 흐른 액적은 각각의 액체 배출 홈(45)에서 분리 통체(20)의 아래쪽으로 안내된다. 한편, 링 형상 베이스부(33)의 상면 중, 블레이드 통체부(34)의 외주면과 내주면 사이의 부분에는 반경 방향의 안쪽을 향해가면서 아래쪽으로 경사한 액적 안내면(46)이 형성된다.

따라서, 블레이드(35) 사이의 간극(36)을 따라 아래쪽으로 흘러 링 형상 베이스부(33)의 상면까지 도달한 액적은 경사된 액적 안내면(46)의 최소경 부분에서 아래쪽으로 낙하된다. 상기 경사한 액적 안내면(46)에 의해 블레이드 통체부의 베이스 단부 부분에 액적이 머무는 일 없이, 아래쪽으로 액적이 흐른다. 또한, 공기와 함께 1차 포트(11)에서 선회류 생성실(24)내로 유입된 물방울이나 기름방울 등 액적 중, 블레이드 통체부(34)의 외주면과 수용 구멍(14) 사이를 흐르는 액적은 액적 안내면(44)에 안내되어 액체 배출 홈(45)에서 분리 통체(20) 내주면으로 안내되므로 배출관(37)내로 침입하는 것이 완전히 방지된다. 특히, 1차 포트(11)로 공급되는 공기의 양이 갑자기 증가하더라도 액적이 배출관(37)내로 침입하는 것이 완전히 방지된다. 한편, 블레이드(35)를 따라 액적 안내면(46)까지 낙하한 액적은 액적 안내면(46)에 안내되어 링 형상 베이스부(33)의 아래쪽으로 낙하되고, 액적이 배출관(37)내로 침입하는 것이 완전히 방지된다. 액체 배출 홈(45)은 도 5 에 도시한 바와 같이 4 개 설치되어 있지만 임의의 개수로 설치할 수도 있다. 또한, 액체 배출 홈(45)을 원통부(21)의 내주면에 형성할 수도 있다.

링 형상 베이스부(33)의 밑면은 액적 안내면(46)의 최소경 부분에서 외주면을 향해 내경이 커지도록 아래쪽으로 경사한 테이퍼면(47)으로 되어 있다. 이와 같이, 링 형상 베이스부(33)의 밑면을 아래쪽을 향해 가면서 내경이 커지도록 확장한 확장경부 즉 테이퍼면(47)으로 하면, 블레이드(35)에 의해 안내되어 선회류로 된 공기는 테이퍼면(47)을 향해 선회 반경을 크게 하면서 분리 통체(20)의 분리실(25)로 안내된다. 배출관(37)의 하단면은 링 형상 베이스부(33)와 같은 축 방향 위치로 되어 있고, 배출관(37)의 하단부의 반경 방향의 바깥쪽이 링 형상 베이스부(33)로 되어 있지만, 링 형상 베이스부(33)의 내면이 아래쪽으로 가면서 내경이 커지는 테이퍼면(47)으로 되어 있으므로, 테이퍼면(47)에 부착한 액적이 배출관(37)의 내부로 침입되는 것이 완전히 방지된다. 특히, 1차 포트(11)에서 유입하는 공기의 양이 갑자기 증가한 경우라도 액적이 배출관(37)내로 침입되는 것이 방지된다.

링 형상 베이스부(33)의 내주면과 배출관(37)의 외주 사이의 거리가 짧은 경우, 링 형상 베이스부(33)의 내주면을 스트레이트(straight)하면 액적이 배출관(37)내로 침입할 수도 있지만, 내주면을 테이퍼면(47)로 하면 액적이 배출관(37)내로 침입되는 것이 완전히 방지된다. 링 형상 베이스부(33)에 형성되는 확장경부로서는 테이퍼면에만 한정되지 않고, 내경이 블레이드 통체부(34)의 내경보다 크게 설정되어 있을 경우, 확장경부의 내경을 스트레이트하게 하여도 액적이 배출관(37)내로 침입하는 것이 방지된다.

테이퍼면(47)에서 분리실(25) 내로 유입하여 원통부(21)의 내주면을 따라 선회한 공기는 내경이 하단부로 가면서 작아지는 원추부(22)의 내주면 즉 원추면(48)에 안내되어 선회한다. 상기 원추면(48)에 따라 흐르는 공기는 원심력이 유지되고, 공기에 포함된 액적이 원추부(22)의 원추면(48)에 부착되어 하단부의 배출구(31)로 흐른다.

상술한 바와 같이, 링 형상 베이스부(33)의 상면의 반경 방향의 바깥쪽 부분에 액적 안내면(44)을 형성하고 반경 방향의 안쪽 부분에 액적 안내면(46)을 형성하여 링 형상 베이스부(33)의 상면에 떨어진 액적을 완전히 아래쪽으로 낙하시킨다.

회수용기(27)내에는 배출구(31)와 대향하는 액체 안내면(50)이 설치된 배플 플레이트(51)가 배치되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 배플 플레이트(51)는 배플 배치 거리 L를 사이에 두고 배출구(31)와 대향하고, 배출구(31)로부터 낙하한 액적은 저장실(30)의 바닥에 머물고, 선회류의 토네이도 효과에 의해 분리실(25)내로 역류되는 것이 방지된다. 배플 플레이트(51)의 액체 안내면(50)에는 각각 액체 안내면(50)의 직경 방향으로 연장됨과 동시에 위쪽으로 돌출하는 8 개의 핀(52)이 도 3과 도 6 에 도시한 바와 같이, 방사상으로 설치된다. 따라서, 방사상의 복수의 핀(52)에 의해 배출구(31)내에서 선회하는 공기로 하여 저장실(30)내의 공기가 함께 선회하는 것이 방지된다. 따라서, 핀(52)이 설치된 배플 플레이트(51)에 의해 저장실(30)내의 공기의 선회에 따른 토네이도 효과로 저장실(30)내의 액체가 말려 올라가 2차 포트(12)로 유출되는 것이 방지된다. 또한, 원추면(48)을 따라 아래쪽으로 선회한 공기는 배플 플레이트(51)에 의해 역방향으로 반전되어 배출관(37)을 향해 상승 이동한다.

배플 플레이트(51)의 아래쪽에는 배플 플레이트(51)보다 큰 직경의 기판(53)이 일체로 형성된다. 상기 기판(53)에는 도 3에 도시된 연결부(53a)에 의해 도 7에 도시한 바와 같이, 십자형상의 다리부(54)가 설치된다. 상기 다리부(54)도 반경 방향의 중심부에서 4 개의 판상 부재가 방사상으로 되어 있다. 다리부(54)는 회수용기(27)의 내주면 근처까지 연장되어 축심 주변에 노치 구멍(54a)을 갖는 2 개의 대경 플레이트(54b), 및 회수용기(27)의 내주면과의 사이에 큰 간극을 가지는 2 개의 소경 플레이트(54c)로 구성되어 있다. 따라서, 저장실(30)내에서의 공기의 선회가 완전히 방지된다. 다리부(54)의 아래쪽에 설치된 연결부(55)는 회수용기(27)의 바닥 벽부(28b)에 형성된 배출구멍(56)내에 내장되고, 배출구멍(56)의 아래쪽에 삽입된 배출관(57)은 연결부(55)에 연결된다. 상기 배출관(57)에는 바닥 벽부(28b)에 설치된 배출구(28c)의 외주에 회전가능하게 고정된 조작 노브(58)의 캠부가 맞물림 결합되어 있고, 조작 노브(58)를 회전하면 배출관(57)이 상하 이동한다. 조작 노브(58)에 의해 배출관(57)을 상승 이동시키면 연결부(55)에 설치된 실링재(59a)가 바닥 벽부(28b)에서 떨어지게 된다. 따라서, 저장실(30)의 내부의 액체는 배출관(57)을 통해 외부로 배출된다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 분리통체(20)의 배출구(31)의 내경을 D로 하고, 분리통체(20)의 하단부의 원추부(22)의 원추각도를 θ로 할 경우, 내경D를 6.5~9mm로 하고, 원추각도θ를 20~30도의 범위로 설정한다. 따라서, 액적을 원추부(22)의 내면에 부착시킬 수 있는 동시에 부착된 액적을 배출구(31)에서 저장실(30)로 배출할 수 있으므로, 액적 제거효과를 높일 수 있다.

배플 플레이트(51)의 액체 안내면(50)의 표면 각도를 α로 하고, 배출구(31)와 액체 안내면(50) 사이의 배플 배치 거리를 L로 할 경우, 표면 각도 α를 90 ~ 180°로 하고, 배플 배치거리 L 를 5 ~ 15mm 로 한다. 따라서, 배출구(31)에서 아래쪽으로 낙하한 액적이 상승하여 분리실(25)내로 역류하는 것이 완전히 방지된다. 배플 배치거리 L를 5mm 보다 짧게 하면 배플 플레이트(51)의 액체 안내면(50)에 부착된 액적이 분리 통체(20)내로 역류될 수 있다. 반대로, 배플 배치 거리 L 를 15mm 보다 크게 하면 배출구(31)를 통과한 액적이 액체 안내면(50)에 머물고, 유량의 변화 등으로 하여 머물렀던 액적이 토네이도 효과로 상승하여 비산하고, 배출구(31)로부터 분리 통체(20)내로 역류할 수 있다. 표면 각도 α에 대해서도 상술한 각도 범위로 함으로써, 배플 플레이트(51)로부터 액적이 역류하는 것을 완전히 방지할 수 있다.

분리통체(20)의 암나사부(18)의 외측에는 도 1에 도시한 바와 같이, 분리통체(20)를 포트 블록(13)의 수나사부(17)에 체결한 체결상태를 잠금과 동시에 분리통체(20)를 포트 블록(13)에서 분리 할 경우 잠금 해제를 위한 수지로 만든 링 형상 잠금부재(63)가 축 방향으로 이동가능하게 장착된다. 마찬가지로, 회수용기(27)의 암나사부(29)의 외측에는 회수용기(27)를 분리통체(20)의 수나사부(26)에 체결한 체결상태를 잠금과 동시에 회수용기(27)를 분리통체(20)에서 분리할 경우 잠금 해제를 위한 수지로 만든 링 형상 잠금부재(64)가 축 방향으로 이동가능하게 장착된다. 각각의 링 형상 잠금부재(63,64)는 동일한 구조를 가진다.

도 10 은 회수용기(27)와 링 형상 잠금 부재(64)의 분해 사시도이고 회수용기(27)의 외주면에는 원주 방향으로 180도 떨어져 2 개의 볼록 가이드부(65)가 설치되고, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 볼록 가이드부(65)가 삽입되는 오목 가이드부(66)가 링 형상 잠금 부재(64)의 내주면에 형성되어 있다. 따라서, 링 형상 잠금 부재(64)는 오목 가이드부(66)에 삽입되는 볼록 가이드부(65)에 의해 안내되어 회수용기(27)의 외측에서 축 방향으로 이동한다. 오목 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금 부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위해 반경 방향의 바깥쪽으로 돌출된 돌기부(67)로 되어 있다. 오목 가이드부(66)의 측벽(66a)은 볼록 가이드부(65)의 측면(65a)에 접촉하고, 가이드부(65,66)에 의해 링 형상 잠금 부재(64)의 회전이 방지된다. 오목 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금 부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위해 반경 방향의 바깥쪽으로 돌출된 돌출부(67)로 되어 있다. 오목 가이드부(66)에는 볼록 가이드부(65)의 단부(65b)가 맞닿는 스토퍼(68)가 설치되어 있고, 상기 스토퍼(68)가 가이드부(65)의 단부(65b)에 맞닿는 것에 의해 링 형상 잠금 부재(64)는 회수용기(27)의 바닥 벽부(28b)로 향하는 방향의 위치가 규정된다.

회수용기(27)의 외주면에는 볼록 가이드부(65)에 대하여 원주 방향으로 90도 떨어져 2개의 경사돌기(71)가 설치된다. 경사돌기(71)는 회수용기(27)의 바닥을 향해 가면서 반경 방향의 바깥쪽으로 경사한 경사면(72)을 가진다. 한편, 링 형상 잠금부재(64)의 내주면에는 윗쪽을 향해 가면서 반경 방향의 안쪽으로 경사하는 동시에 경사면(72)에 접촉하는 설편(73)이 링 형상 잠금부재(64)의 안쪽으로 돌출하여 설치된다. 링 형상 잠금부재(64) 중, 설편(73)이 설치된 부분은 오목하고, 상기 오목 부분에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 돌기부(74)로 되어 있다.

설편(73)은 탄성 변형하는 수지 재료에 의해 링 형상 잠금 부재(64)와 일체로 형성되고, 선단부 측이 반경 방향으로 변위하도록 탄성 변형한다. 설편(73)은 선단 즉 경사 선단이 반경 방향의 안쪽으로 경사한다. 설편(73)과 일체로 되어 있는 링 형상 잠금 부재(64)는 탄성 변형 가능한 수지로 형성되어 있으므로, 설편(73)의 경사 선단은 반경 방향의 바깥쪽의 힘에 의해 탄성 변형 가능하게 되어 있다. 따라서, 링 형상 잠금 부재(64)를 회수용기(27)의 바닥을 향해 길이 방향으로 이동시키면, 설편(73)의 선단부 측이 경사면(72)에 따라 슬라이딩하여 반경 방향의 바깥쪽으로 변위하도록 탄성 변형한다. 탄성 변형한 설편(73)의 반발력에 의해 링 형상 잠금 부재(64)에는 회수용기(27)의 개구 단부로 향하는 방향의 압력이 에너자이징 된다. 따라서, 링 형상 잠금 부재(64)를 회수용기(27)의 바닥을 향해 수동으로 잠금 해제 위치까지 이동시킨 상태에서, 링 형상 잠금 부재(64)로부터 손을 떼면 압력에 의해 링 형상 잠금 부재(64)가 자동으로 원래 위치로 돌아온다. 이와 같이, 경사면(72)을 가지는 경사 돌기(71)와 설편(73)에 의해, 링 형상 잠금 부재(64)를 포트 블록(13)쪽으로 가압하는 가압부재가 형성된다.

내면에 오목 가이드부(66)가 설치된 돌기부(67)는 포트 블록(13)에 대해 링 형상 잠금 부재(64)의 단면보다 축 방향 바깥쪽으로 돌출하여 있고 돌출 단부는 가동측 맞물림부(75)로 되어 있다. 한편, 분리 통체(20)에 설치된 플랜지(76)에는 가동측 맞물림부(75)가 맞물리는 노치부가 형성되고, 상기 노치부는 고정측 맞물림부(77)로 되어 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 플랜지(76)의 밑면은 링 형상 잠금 부재(64)가 접촉하는 접촉 단면(78)으로 되어 있고, 고정측 맞물림부(77)에는 스토퍼면(77a)이 형성된다. 한편, 가동측 맞물림부(75)의 측면은 스토퍼면(77a)에 대향하는 스토퍼면(75a)으로 되어 있다.

링 형상 잠금부재(63)도 링 형상 잠금부재(64)와 같은 형상을 가지고, 분리통체(20)의 원통부(21)의 외주면에는 도10에 도시한 볼록 가이드부(65)와 동일한 가이드부가 설치됨과 동시에 경사돌기(71)와 동일한 경사돌기(71)가 설치된다. 링 형상 잠금부재(63)에도 링 형상 잠금부재(63)의 가동측 맞물림부(75)와 동일한 가동측 맞물림부가 설치되고, 상기 가동측 맞물림부는 포트 블록(13)에 설치된 고정측 맞물림부에 맞물림하도록 되어 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 실시 예에서 본 발명의 선회류 발생기는 압축공기 중에 포함된 액적이나 먼지 등 이물질을 제거하기 위한 필터로 적용되어 있지만, 공기를 선회시켜 원심력에 의해 이물질을 제거하기 위한 원심분리장치 및 청소기로서도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명의 선회류 발생기는 압축공기에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위한 필터, 원심분리장치 및 청소기에 적용될 수 있다.

Claims

공기에 포함되어 있는 액적이나 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하는 선회류 발생기로서,
공기가 축방향으로 흐르는 선회류 생성실의 통형 내주면을 따라 축방향으로 연장되는 동시에 원주방향으로 경사진 복수의 블레이드를 원통형상으로 배치하는 것에 의해 형성되고, 상기 복수의 블레이드를 따라 축방향으로 유입되는 공기를 반경방향 안쪽을 향하여 분출시켜 선회류를 형성하는 블레이드 통체부와,
상기 블레이드 통체부의 하단에 상기 복수의 블레이드와 일체로 형성된 링 형상 베이스부를 가지며,
상기 복수의 블레이드는, 상기 링 형상 베이스부의 상면으로부터 상기 선회류 생성실의 통형 내주면을 따라 축방향으로 연장한, 상기 복수의 블레이드의 사이에는 공기가 유입하는 간극이 형성되고,
상기 간극은 축방향으로 연장하는 한편 원주방향으로 경사지고,
상기 선회류 생성실의 통형 내주면은 상기 선회류 생성실에 축방향으로 유입된 공기를 상기 복수의 블레이드의 상기 간극으로 안내하고,
상기 복수의 블레이드는 상기 간극으로 유입된 공기를 축방향류에서 선회류로 변환하여, 이 선회류를 상기 링 형상 베이스부의 하측으로 분출하는 것을 특징으로하는 선회류 발생기.
제1항에 있어서, 상기 링 형상 베이스부의 상면에는, 반경방향 안쪽을 향해서 경사진 액적안내면이 형성되고, 상기 링 형상 베이스부의 하면에는, 상기 액적안내면의 하단으로부터 내경이 증가하는 테이퍼 면이 형성되어, 상기 링 형상 베이스부의 상면에 부착한 액적을 상기 액적안내면과 상기 테이퍼 면에 의해 아래쪽으로 적하하는 것을 특징으로 하는 선회류 발생기.
제1항에 있어서, 상기 블레이드 통체부의 상단에 배치되고, 상기 선회류 생성실로 유입되는 공기를 상기 블레이드를 향하여 안내하는 폐색 덮개부를 더 포함하여 구성되며,
상기 블레이드 통체부는 상단부의 반경방향 안쪽에 노치부를 가지며,
상기 폐색 덮개부는, 상기 폐색 덮개부의 하단부가 상기 노치부에 끼워져 상기 복수의 블레이드의 변형을 방지하고,
유입된 공기는, 전기 폐색 덮개부의 테이퍼 면에 의해 반경방향 바깥쪽으로 안내되어 상기 선회류 생성실에 유입되면서 상기 복수의 블레이드를 따라 아래쪽으로 흐르는 것을 특징으로 하는 선회류 발생기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 링 형상 베이스부의 외주면에 액체를 아래쪽으로 안내하는 액체 배출홈이 형성된 것을 특징으로 하는 선회류 발생기.
제1항에 있어서, 상기 링 형상 베이스부와 상기 블레이드 통체부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 선회류 발생기.
제1항에 있어서, 정화된 공기를 외부로 배출하는 배출관이 상기 블레이드 통체부의 내측에 설치된 것을 특징으로 하는 선회류 발생기.