KR101968234B1 - 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 필터는 공기 중에 함유된 액적 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하기 위하여 사용된다. 1차포트와 2차포트가 형성된 포트블럭, 및 분리통체에 의해 분리유닛이 형성된다. 분리유닛의 분리실에서 이물질이 제거된 정화된 공기는, 2차포트로부터 유출된다. 선회류생성실의 중심부에는 정화된 공기를 2차포트에로 유도하는 배출관이 배치된다. 배출구로부터 배출된 이물질은 회수용기에 포집된다. 회수용기에는 액체안내면을 가지는 배플 플레이트가 설치된다. 배플 플레이트의 외주부에는 휜이 설치되고, 배플 플레이트의 중심부의 액체안내면은 평탄하다.

Description

필터{Filter}

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

공기압 실린더 등의 공기압기기에는 배관 및 호스 등의 공압라인에 의해 공기압 공급원으로부터 공기가 공급된다. 공기압 공급원과 공기압기기 사이를 공압라인으로 연결하는 것에 의해 공기압회로가 형성된다. 공기압 공급원으로부터 공기압기기에로 공급되는 공기를 피처리공기로 하여 그 중에 함유된 물방울, 기름방울, 및 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여 필터가 공기압회로에 설치된다.

공기압회로에 설치된 필터로서, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 1차포트와 2차포트가 형성된 본체 블럭 즉 포트 블럭, 및 상기 포트 블럭에 설치된 필터 소자를 가지는 타입이 있다. 필터 소자는 1차포트에서 유입된 피처리공기에 포함된 물방울 등의 액적, 분립체 등의 먼지로 된 이물질을 제거하고, 정화된 공기를 2차포트에로 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 필터 형태가 있다.

냉각액이 혼입된 이물질을 제거하기 위하여, 액체를 선회시키는 필터가 특허문헌 2에 기재되어 있다. 상기 필터는 액체를 선회시켜 액체와 이물질의 비중차이 및 원심력의 차이에 의해 이물질을 제거한다.

JP 7-328364 A1 JP 2011-51055 A1

공기 중에 함유된 액적 및 먼지 등의 이물질을 제거하기 위하여, 통체 내에로 공기를 선회시켜 공기와 이물질의 원심력의 차이를 이용한 필터에서, 통체의 내주면을 따라 이물질을 낙하하는 한편 이물질이 제거된 정화된 공기를 통체의 중심부에 배치된 배출관에 의해 외부로 공급한다.

필터는 통체의 내주면을 따라 낙하한 이물질을 포집하기 위하여 회수용기를 가지고 통체의 하단부에는 회수용기에 연통하는 배출구가 설치된다. 이물질은 통체내에서 상기 통체의 내부 벽면을 따라 배출구를 향하여 흘러 회수용기 내에 낙하되고, 공기는 일부 선회하면서 회수용기 내에로 유입된다. 유입된 공기는 반전되어 회수용기로부터 2차포트를 향하여 선회의 중심이 상승한다.

이와 같이, 공기의 일부가 회수용기 내로 진입한 후 반전되어 2차포트를 향하여 상승하면 반전된 공기 흐름도 선회하므로, 선회류의 토네이도 효과에 의해 회수용기에 모인 이물질이 말려 올라 2차포트를 향해 유출될 수 있다. 통체의 내부에서 공기를 선회시켜 이물질을 원심분리하여 공기를 정화하여도, 정화된 공기가 이물질을 말려 올려 피처리공기의 정화도를 높일 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 공기 중에 함유된 액적 등의 이물질을 필터에 의해 높은 제거율로 제거할 수 있는 것이다.

본 발명의 필터는, 공기 중에 함유된 액적 및 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하는 필터로서, 공기가 공급되는 1차포트, 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 선회류로 변환하는 선회류 발생부, 하단부에 설치된 배출구를 향함에 따라 내경이 작아지는 원추면을 가지고 상기 선회류 발생부에 연통되는 분리실, 및 상기 분리실에서 이물질이 제거되어 정화된 공기를 유출하는 2차포트가 설치된 분리 유닛, 상기 분리 유닛에 설치되고 정화된 공기를 상기 2차 포트에로 유도하는 배출관, 액체안내면을 가지고 상기 회수용기 내에 상기 배출구와 대향하여 배치된 배플 플레이트, 상기 액체안내면에 직경방향으로 연장됨과 동시에 윗쪽으로 돌출하여 설치되고, 상기 배출구로부터 상기 회수용기 내에로 유입한 기체의 선회를 규제하는 복수의 휜을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 따르면, 선회류 발생부에 의해 생성된 선회류가 분리실을 선회하면서 아래쪽을 향하여 안내되고, 분리실에서 공기 중에 함유된 이물질이 분리된다. 분리실은 원추형상이고 공기 중에 함유된 이물질이 효율적으로 분리된다. 이물질이 분리된 공기는 2차포트에 연통한 배출관에 상기 배출관의 하단부로부터 유입하여 2차포트에로 유출된다. 공기에서 분리된 이물질은 회수용기를 향하여 배출구로부터 낙하하여 회수용기의 내부에 포집된다. 회수용기에는 액체 안내면을 가지는 배플 플레이트가 배출구와 대향하여 설치되고, 배출구로부터 액체안내면을 향하여 흐르는 공기는 액체안내면으로부터 배출구를 향하여 반전되어 흐른다. 액체안내면의 중심부는 평탄하므로 액적 등의 이물질은 배플 플레이트의 외주부에 신속하게 안내된다. 또한, 휜의 상단부가 액체안내면의 외주부에 설치되므로 이물질에 의해 배출구가 막히는 것이 방지된다. 배플 플레이트의 외주부에는 휜이 방사상으로 설치되므로, 회수용기 내로 유입한 공기의 선회운동이 규제되고, 저류실내에서 공기의 선회운동으로 인한 토네이도 효과에 의하여 저류실 내의 액체가 말려 올라가는 것이 방지된다. 따라서, 공기로부터 잠시 분리된 이물질이 배출관에 침입되어 2차포트에로 유출하는 것이 방지되고, 휜에 의한 이물질의 제거율을 높일 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 발생기를 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 필터를 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 회수용기와 링 형상 잠금 부재를 도시한 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 발생기를 도시한 분해 사시도이다.
도 14에서 (A)는 본 발명의 다른 실시예인 필터의 분리 유닛을 도시한 정면도이고, (B)는 (A)의 우측면도이다.
도 15는 도 14(A)의 E-E선 단면도이다.
도 16은 도14에 도시한 분리유닛의 단면도이다.
도 17은 도14~도16에 도시한 분리유닛의 변형예를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도1에 도시한 바와 같이, 필터(10)는 1차포트(11) 및 2차포트(12)가 형성된 금속제의 포트블럭(13)을 가진다. 1차포트(11)에는 도시되지 않은 배관 등으로 구성되는 1차공압라인이 연결되어 있고, 상기 공압라인에 의해 1차포트(11)에는 공기압 공급원으로부터의 공기가 공급된다. 2차포트(12)에는 도시되지 않은 배관 등으로 구성되는 2차공압라인이 연결되어 있고, 액적 등이 제거되어 정화된 공기는, 공압라인에 의해 2차포트로부터 외부의 공기압기기에로 공급된다. 1차포트(11)와 2차포트(12)는 각각 포트블럭(13)의 반대측의 측면에 동축으로 되어 개구한다. 각각의 포트가 개구된 포트블럭(13)의 측면은 거의 평탄하고, 포트블럭(13)은 도9에 도시된 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, 1차포트(11)에로 공급된 공기는 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 착탈가능하게 설치되고, 분리통체(20)의 상단부에는 수나사부(17)에 나사결합된 암나사부(18)가 설치된다. 분리통체(20)는 내경이 일정한 원통부(21), 및 상기 원통부의 아래쪽에 이어져 하단부를 향해가면서 내경이 작아지는 원추부(22)를 가진다. 포트블럭(13) 및 상기 포트블럭에 설치된 분리통체(20)에 의해 분리유닛(23)이 형성된다. 분리유닛(23)의 내부에는 윗쪽의 선회류 생성실(24) 및 상기 선회류 생성실에 연통하는 아래쪽의 분리실(25)이 형성된다. 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 형성하여도 좋다. 분리통체(20)에 선회류 생성실(24)과 분리실(25)을 형성하여도 좋다.

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) 및 상기 원통부와 일체로 된 바닥 벽부(28b)를 가지고, 투명성 재료에 의해 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 저류실(30)로 되어 있고, 분리통체(20)의 하단부에 형성된 배출구(31)에 의해 분리통체(20)의 내부와 저류실(30)은 연통한다.

분리유닛(23)의 선회류 생성실(24)내에는 수지로 만든 선회류발생기(32)가 장착된다. 선회류발생부로서의 선회류발생기(32)는 분리통체(20)의 원통부(21)의 내주면에 끼움결합되는 링 형상 베이스부(33)을 가진다. 상기 링 형상 베이스부(33)에는 블레이드통체부(34)가 일체로 되어 있다. 블레이드통체부(34)는 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 수용공(14)의 내주면 즉 선회류 생성실(24)의 내주면을 따라 축방향으로 연장되는 복수의 날개 즉 블레이드(35)를 가지고, 블레이드(35)를 상호간의 간극(36)을 통하여 원통형상으로 배치하여 형성된다. 도4에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드(35)는 블레이드통체부(34)의 내주면의 접선에 대하여 경사각을 가진다. 이와 같은 경사각을 설치하는 것에 의해 공기의 흐름은 선회류로 변한다. 또한, 블레이드(35)는 전체 둘레에 걸쳐 다수개 배치되고, 축방향 길이를 가지므로, 블레이드통체부(34)의 직경방향의 두께가 얇아도, 낮은 압력손실로 효율적으로 선회류를 얻을 수 있다. 블레이드통체부(34)는 21개의 블레이드(35)에 의해 구성된다. 각각의 블레이드(35)는 도4에 도시한 바와 같이, 반경 방향 안쪽부분의 두께가 반경방향 바깥쪽 부분의 두께보다 얇게 설정되고, 각각의 블레이드 사이에 형성된 간극(36)은 분리유닛(23)의 중심축을 따라 축방향으로 연장됨과 동시에 원주방향으로 경사한다.

연통공(15)에는 배출관(37)이 설치되고, 배출관(37)의 하단면은 블레이드통체부(34)보다 더 아래쪽에까지 연장되고 링 형상 베이스부(33)의 위치로 되어 있다. 이물질이 분리된 정화된 공기는 배출관(37)에 의해 2차포트(12)에로 안내된다. 상기 배출관(37)에는 배출관(37)과 블레이드(34)의 상단부에 배치된 폐색덮개부(38)가 일체로 되어 있다. 상기 폐색덮개부(38)에 의해 1차포트(11)로부터 수용공(14)내에로 유입된 공기가 블레이드통체부(34)의 반경방향 안쪽으로부터 블레이드통체부(34)의 내부에로 유입되는 것이 방지된다.

이와 같이, 선회류발생기(32)는 전체적으로 원통형상으로 된 블레이드통체부(34), 상기 블레이드통체부의 하단부에 배치되어 분리통체(20)의 원통부(21)의 내주면에 끼움결합되는 링 형상 베이스부(33), 및 블레이드통체부(34)와 배출관(37)의 상단부에 배치되는 폐색덮개부(38)에 의해 형성된다. 따라서, 1차포트(11)로부터 수용공(14)내에로 공급된 공기는 선회류 생성실(24)내에로 축방향으로 흘러 블레이드통체부(34)의 상부 외주면으로부터 블레이드(35) 사이의 간극(36)내에로 유입된다. 각각의 간극(36)내에로 유입된 공기는 블레이드(35)에 안내되어 블레이드통체부(34)내를 향하여 접선방향에 대하여 경사하여 분출된다. 따라서, 블레이드통체부(34)의 내부에 공기의 선회류가 생성되고, 선회류는 분리통체(20)내의 아래쪽의 분리실(25)내를 향하여 선회하면서 유입된다. 공기가 선회류로 되면 공기보다 비중이 큰 액적에는 공기보다 큰 원심력이 가해지고, 액적은 원추부(22)의 내주면에 부착한다. 내주면에 부착한 액적은 배출구(31)로부터 저류실(30)내에로 적하된다.

위에서 설명한 바와 같이, 블레이드(35)를 원통형상으로 배치하여 형성된 블레이드통체부(34)는 링 형상 베이스부(33)와 일체로 되어 있고, 배출관(37)에 일체로 된 폐색덮개부(38)를 블레이드통체부(34)의 선단부내에 끼움결합하지만, 블레이드통체부(34)와 폐색덮개부(38)를 일체로 형성하고, 블레이드통체부(34)의 하단면에 링 형상 베이스부(33)를 접촉해도 좋다. 또한, 배출관(37)과 폐색덮개부(38)를 일체로 형성하지만 이들을 다른 부재로 해도 좋다.

도시한 바와 같이, 1차포트(11)로부터 선회류 생성실(24)내로 유입된 공기는 선회류 발생기(32)에 대하여 선회류 생성실(24)의 외주부로부터 축방향으로 유입되고, 블레이드(35)에 의해 축방향 흐름이 선회류로 변환된다. 21개의 블레이드(35)가 전체 둘레360도에 걸쳐 배치되므로 유입된 공기는 전체 둘레360도에 걸쳐 선회력이 부여된다. 따라서, 특허문헌2에서와 같이 분리통체(20)의 내주면에 접선방향으로 급기포트로부터 공기가 흐르는 경우에 비하여 분리통체(20)의 내경을 크게 하지 않고도 효율적으로 고속의 선회류를 생성할 수 있다. 따라서, 선회류를 형성하여 그 중에 함유된 액적을 제거하는 필터를 소형화할 수 있다.

분리통체(20)는 원통부(21), 및 상기 원통부의 아래쪽의 원추부(22)를 가지고, 선회류발생기(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 부착시키는 것에 의한 이물질의 분리효율을 높일 수 있다. 이물질이 제거되어 정화된 공기는 선회하면서 상승하여 배출관(37)내에로 유입되고, 2차포트(12)로부터 외부에로 유출된다.

블레이드통체부(34)의 상단부의 반경방향 내측에는 노치부(39)가 형성된다. 상기 노치부(39)의 내경은 도4에 도시한 바와 같이 폐색덮개부(38)의 하단부의 외경R에 대응하고, 폐색덮개부(38)는 노치부(39)에 끼움결합된다. 이와 같이, 블레이드통체부(34)의 상단부 내측에는 폐색덮개부(38)가 끼움결합되므로, 각각의 블레이드(35)가 반경방향 안쪽으로 변형되는 것이 방지된다. 폐색덮개부(38)의 외주면 중 블레이드통체부(34)의 상단면보다 윗쪽의 부분에서부터 지지부(16)까지의 사이는 윗쪽을 향하여 소경으로 되도록 테이퍼면(41)로 되어 있다. 따라서, 1차포트(11)로부터 선회류 생성실(24)내에로 유입된 공기는 테이퍼면(41)에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 안내된다. 이어서, 폐색덮개부(38)와 수용공(14) 사이의 간극(36)으로부터 각각의 블레이드(35)를 따라 아래쪽으로 흐르면서 블레이드통체부(34)의 내주면을 따라 흐른다. 따라서, 유입된 공기가 선회류로 된다.

폐색덮개부(38)의 하면(42)은 선회류에 함유된 액적이 하면(42)에 부착되지 않도록 폐색덮개부(38)의 중심축에 대하여 직각으로 되어 외주부에서 내주부를 향하여 평탄면으로 되어 있다. 따라서, 폐색덮개부(38)의 외주에서 공기와 함께 블레이드통체부(34)의 내부에로 유입된 액적은 하면(42)에 부착되지 않고, 선회류와 함께 아래쪽으로 흐른다. 실험에 의하면, 하면(42)을 반경방향 바깥쪽에서 안쪽을 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 낙하할 수 없다. 도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 중심축에 대하여 직각으로 하거나 도2에서 2점쇄선(42a)으로 도시한 바와 같이 하면(42)을 반경방향 바깥쪽으로부터 중심부를 향하여 아래쪽으로 경사하면 하면(42)에 액적이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

수용공(14)의 내주면과 블레이드통체부(34)의 외주면 사이에 간격(43)이 형성된다. 1차포트(11)로부터 공기의 내부에 혼입되어 선회류 생성실(24)내에로 유입한 액적의 일부는 블레이드(35)와 수용공(14)의 내주면 사이의 간격(43)에 안내되어 블레이드(35)의 하단부에까지 흐른다. 링 형상 베이스부(33)의 상면 중 블레이드통체부(34)의 외경보다 바깥쪽의 부분에는 도2에 도시한 바와 같이 반경 방향 바깥쪽을 향해가면서 아래쪽으로 경사한 제2액적안내면(44)이 형성된다. 링 형상 베이스부(33)의 외주면에는 도5에 도시한 바와 같이 복수의 액체배출홈(45)이 형성되고, 제2액적안내면(44)의 제일 바깥쪽 외주부에까지 흐른 액적은 각각의 액체배출홈(45)으로부터 분리통체(20)의 하부에로 안내된다. 한편, 링 형상 베이스부(33)의 상면 중 블레이드통체부(34)의 외주면과 내주면 사이의 부분에는 반경 방향 안쪽을 향해가면서 아래쪽으로 경사한 제1액적안내면(46)이 형성된다.

따라서, 블레이드(35)사이의 간극(36)을 아래쪽을 향해 흘러 링 형상 베이스부(33)의 상면까지 도달한 액적은 경사된 제1액적안내면(46)의 최소경부에서 아래쪽으로 적하된다. 이와 같이, 1차포트(11)로부터 선회류 생성실(24)내에 공기와 함께 유입된 물방울 및 기름방울 등의 액정 중, 블레이드통체부(34)의 외주면과 수용공(14) 사이를 흐른 액적은 제2액적안내면(44)에 안내되어 액체배출홈(45)에서 분리통체(20)의 내주면으로 안내되므로 배출관(37)내로 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 특히, 1차포트(11)에 공급된 공기의 양이 신속하게 증가하여도, 액적이 배출관(37)내로 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 아래쪽에 적하되어, 액적이 배출관(37)내에로 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 액체배출홈(45)은 도5에 도시된 바와 같이, 4개 설치되어 있지만 임의의 개수로 설치할 수 있다. 또한, 액체배출홈(45)을 원통부(21)의 내주면에 형성하여도 좋다.

링 형상 베이스부(33)의 하면은 제1액적안내면(46)의 최소경부에서 외주면을 향해 내경이 커지도록 아래쪽을 향하여 경사한 테이퍼면(47)으로 되어 있다. 이와 같이, 링 형상 베이스부(33)의 하면을 아래쪽을 향해 내경이 커지도록 아래쪽으로 확장하여 확장경부 즉 테이퍼면(47)으로 하면, 블레이드(35)에 의해 안내되어 선회류로 된 공기는 테이퍼면(47)을 향해 선회반경을 크게 하면서 분리통체(20)의 분리실(25)에로 안내된다. 배출관(37)의 하단면은 링 형상 베이스부(33)와 같은 축방향 위치로 되어 있고, 배출관(37)의 하단부의 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 내부에로 침입되는 것을 완전히 방지할 수 있다. 특히, 1차포트(11)로부터 유입된 공기의 양이 급속하게 증가한 경우에도 액적이 배출관(37)내에로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

링 형상 베이스부(33)의 내주면과 배출관(37)의 외주 사이의 거리가 짧은 경우, 링 형상 베이스부(33)의 내주면을 스트레이트하게 하면 액적이 배출관(37)내에로 침입될 수 있지만, 내주면을 테이퍼면(47)으로 하면 액적이 배출관(37)에로 침입하는 것을 완전히 방지할 수 있다. 링 형상 베이스부(33)에 형성되는 확장경부로서는, 테이퍼면에 한정되지 않고 내경이 블레이드통체부(34)의 내경보다 크게 설정되어 있을 경우 스트레이트한 내경의 확장경부로써도 액적이 배출관(37)내에로 침입되는 것을 방지할 수 있다.

테이퍼면(47)으로부터 분리실(25)내에로 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, 산생된 원심력이 유지되고, 공기 중에 함유된 액적이 원추부(22)의 원추면(48)에 부착되어 하단부의 배출구(31)를 향해 흐른다.

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

회수용기(27)내에는 배출구(31)와 대향하는 액체안내면(50)이 설치되는 배플 플레이트(51)가 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 액체안내면(50)은 중심부로부터 외주부를 향해 아래쪽으로 경사한다. 배플 플레이트(51)는 액체안내면(50)의 중심부와 배출구(31) 사이의 배플 배치거리 L를 사이 두고 배출구(31)과 대향한다. 액체안내면(50) 중 배출구(31)와 대향하는 중심부는 평탄하고, 원추면(48)을 따라 아래쪽으로 선회한 공기 흐름은 액체안내면(50)의 중심부에 충돌된 후, 반전하여 배출관(37)을 향하여 상승 이동한다. 공기 흐름 중에 함유된 액적은 배출구(31)로부터 액체안내면(50)에 낙하된다.

배플 플레이트(51)의 외주부 즉 액체안내면(50)의 외주부에는 각각 액체안내면(50)의 직경 방향으로 연장됨과 동시에 윗쪽으로 돌출하는 8개의 휜(52)이 도3 및 도6에 도시된 바와 같이 방사상으로 설치된다.

위에서 설명한 바와 같이, 액체안내면(50)의 중심부가 평탄하므로, 배출구(31)로부터 액체안내면(50)에 낙하된 액적은, 액체안내면(50)의 반경 방향 바깥쪽을 향하여 방사방향으로 원활하게 확장되어, 배플 플레이트(51)의 외주면으로부터 아래쪽으로 낙하한다. 따라서, 배플 배치거리L의 간격을 작게 하여도 액체안내면(50)에 충돌한 선회류의 토네이도효과에 의하여 액적이 분리실(25)내에로 역류되는 것이 방지된다. 낙하한 액적은 저류실(30)에 모인다.

복수개의 휜(52)은 회수용기(27)내에로 유입된 공기의 선회운동을 액체안내면(50)의 외주부에서 규제한다. 따라서, 휜(52) 사이를 통하여 저류실(30)의 상단부로 유입된 공기가 저류실(30)에서 선회하는 것이 방지되고, 저류실(30)내의 공기의 선회로 인한 토네이도효과에 의해 저류실(30)내의 액체가 말려 올라 2차포트(12)에로 유출되는 것이 방지된다.

휜(52)의 반경방향 안쪽에는, 윗쪽을 향해 가면서 반경방향 바깥쪽을 향하여 경사하는 경사면(52a)이 형성된다. 경사면(52a)은 직경방향으로 연장되는 상단부(52b)에 이어지고, 상단부(52b)는 액체안내면(50)의 외주부에 위치한다. 액체안내면(50)의 중심부에까지 휜(52)의 상단부(52b)를 설치하면, 휜(52)의 상단부(52b)와 배출구(31) 사이에 액적이 부착되어 성장하고, 배출구(31)가 액적에 의해 막힐 수 있다. 여기서, 휜(52)의 상단부(52b)를 액체안내면(50)의 외주부에 설치하면, 액적이 배출구(31)를 막는 것이 방지된다.

휜(52)의 높이 H는 분리통체(20)의 하단면과 액체안내면(50) 사이의 간격 즉 배플 배치거리 L보다 크고, 휜(52)의 상단부(52b)는 배출구(31)보다 윗쪽에 위치하고, 휜(52)의 상단부(52b)는 분리통체(20)의 하단부에 대하여 간격을 두고 오버랩한다. 이와 같이, 휜(52)의 상단부(52b)가 분리통체(20)에 오버랩되면, 저류실(30)의 상단부에서 선회류의 발생 방지를 촉진할 수 있다. 경사면(52a)의 하단부는 상단부보다 액체안내면(50)의 중심부와 가까우므로 액체안내면(50)에 부착된 액적의 선회를 규제하여 액적이 완전히 외주부를 향하여 안내된다.

배플 플레이트(51)의 아래쪽에는 배플 플레이트(51)보다 큰 직경의 기판(53)이 일체로 되어 있다. 상기 기판(53)에는, 도3에 도시된 바와 같이 연결부(53a)에 의해, 도7에 도시된 바와 같이 십자형의 다리부(54)가 설치된다. 상기 다리부(54)도 직경 방향 중심부로부터 4개의 판상부재가 방사상으로 되어 있다. 다리부(54)는, 회수용기(27)의 내주면 부근까지 연장되어 축심 가까이에 노치홀(54a)를 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 아래쪽에 설치된 연결부(55)는 회수용기(27)의 바닥벽부(28b)에 형성된 배출공(56)내에 삽입구성되고, 배출공(56)의 아래쪽에 삽입된 배출관(57)이 연결부(55)에 연결된다. 상기 배출관(57)에는 바닥벽부(28b)에 설치된 배출구(28c)의 외주에 회전가능하게 설치된 조작노브(58)의 캠부가 맞물림 결합되고, 조작노브(58)를 회전조작하면 배출관(57)이 상하 이동한다. 조작노브(58)에 의해 배출관(57)을 상승이동하면 연결부(55)에 설치된 실링재(59a)가 바닥벽부(28b)로부터 멀어진다. 따라서, 저류실(30)의 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 θ로 할 경우, 내경D를 6.5~9mm로 하고, 원추각도θ를 20~30도의 범위로 설정한다. 따라서, 원추부(22)의 내면에 액적을 부착할 수 있을 뿐만 아니라, 부착된 액적을 배출구(31)로부터 저류실(30)로 배출할 수 있고, 액적의 제거효과를 높일 수 있다.

배플 플레이트(51)의 액체안내면(50)의 표면의 경사각도를 α로 하고, 배출구(31)과 액체안내면(50) 사이의 배플 배치거리를 L로 할 경우, 표면각도α를 90~180도로 하고, 배플 배치거리L를 5~15mm로 한다. 따라서, 배출구(31)로부터 아래쪽으로 낙하된 액적은 액체안내면(50)의 중심부에 부착되어 반경방향 바깥쪽으로 확장되어 흐르고, 액적이 상승하여 분리실(25)내에로 역류하는 것을 완전히 방지할 수 있다. 배플 배치거리L를 5mm보다 작게 할 경우, 배플 플레이트(51)의 액체안내면(50)에 부착된 액적이 분리통체(20)내에로 역류할 수 있다. 반대로, 배플 배치거리L를 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)내에로 역류할 수 있다. 표면의 경사각도α에 대해서도 상술한 각도범위로 하여 배플 플레이트(51)로부터 액적이 역류하는 것을 완전히 방지할 수 있다.

분리통체(20)의 암나사부(18)의 바깥쪽에는 도1에 도시한 바와 같이, 분리통체(20)를 포트블럭(13)의 수나사부(17)에 체결한 상태를 잠금과 동시에, 분리통체(20)를 포트블럭(13)으로부터 해제할 경우 잠금해제를 하기 위하여, 수지로 만든 링 형상 잠금부재(63)가 축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 마찬가지로, 회수용기(27)의 암나사부(29)의 바깥쪽에는 회수용기(27)를 분리통체(20)의 수나사부(26)에 체결한 상태를 잠금과 동시에 회수용기(27)를 분리통체(20)로부터 해제할 경우 잠금해제를 하기 위하여, 수지로 만든 링 형상 잠금부재(64)가 축방향으로 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 돌출 형상의 가이드부(65)가 설치되고, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 돌출 형상의 가이드부(65)가 들어가는 오목형상의 가이드부(66)는 링 형상 잠금부재(64)의 내주면에 형성된다. 따라서, 링 형상 잠금부재(64)는 오목형상의 가이드부(66)내로 들어간 돌출 형상의 가이드부(65)에 의해 안내되어 회수용기(27)의 외측으로 축방향으로 이동한다. 오목형상의 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위하여 반경 방향 바깥쪽으로 돌출한 돌기부(67)로 되어 있다. 오목형상의 가이드부(66)의 측벽(66a)은 돌출 형상의 가이드부(65)의 측면(65a)에 접촉되고, 가이드부(65, 66)에 의해 링 형상 잠금부재(64)의 회전이 방지된다. 오목형상의 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위하여 반경방향 바깥쪽으로 돌출한 돌기부(67)로 되어 있다. 오목형상의 가이드부(66)의 측벽(66a)은 볼록 형상의 가이드부(65)의 측면(65a)에 접촉하고, 가이드부(65,66)에 의해 링 형상 잠금부재(64)의 회전이 방지된다. 오목형상의 가이드부(66)에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 수지의 두께를 균일하게 하기 위하여 반경 방향 바깥쪽으로 돌출한 돌기부(67)로 되어 있다. 오목형상의 가이드부(66)에는 볼록 형상의 가이드부(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 잠금부재(64)는 회수용기(27)의 바닥벽부(28b)를 향하는 방향의 위치가 규제된다.

회수용기(27)의 외주면에는 돌출형상의 가이드부(65)에 대하여 원주방향으로 90도 떨어져 2개의 경사돌기(71)가 설치된다. 경사돌기(71)는 회수용기(27)의 바닥부를 향하여 반경방향 바깥쪽으로 경사한 경사면(72)을 가진다. 한편, 링 형상 잠금부재(64)의 내주면에는 윗쪽을 향하여 반경방향 안쪽으로 경사함과 동시에 경사면(72)와 접촉하는 설편(73)이 링 형상 잠금부재(64)의 안쪽으로 돌출하여 설치된다. 링 형상 잠금부재(64) 중 설편(73)이 설치된 부분은 오목형상이고, 상기 오목형상의 부분에 대응하는 링 형상 잠금부재(64)의 외면은 돌기부(74)로 되어 있다.

설편(73)은 탄성변형하는 수지재료에 의해 링 형상 잠금부재(64)와 일체로 형성되고, 선단부측이 직경방향으로 변위하도록 탄성변형한다. 설편(73)은 상기 선단 즉 경사선단이 반경 방향 안쪽방향으로 경사한다. 설편(73)과 일체로 된 링 형상 잠금부재(64)는 탄성변형 가능한 수지로 형성되므로, 설편(73)의 경사선단은 반경방향 바깥쪽으로 향하는 힘에 의해 탄성변형 가능하다. 따라서, 링 형상 잠금부재(64)를 회수용기(27)의 바닥부를 향하여 길이방향으로 이동하면, 설편(73)의 선단부측이 경사면(72)을 따라 슬라이딩하고, 반경방향 바깥쪽으로 변위하도록 탄성 변형한다. 탄성 변형한 설편(73)의 반발력에 의해 링 형상 잠금부재(64)에는 회수용기(27)의 개구단부를 향하는 방향의 압력이 가해진다. 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 자동적으로 원래의 위치로 회복된다. 이와 같이, 경사면(72)을 가지는 경사돌기(71)와 설편(73)에 의해 링 형상 잠금부재(64)를 포트블럭(13)을 향해 가압하는 가압부재가 형성된다.

내면에 오목형상의 가이드부(66)가 설치된 돌기부(67)는 포트블럭(13)을 향하여 링 형상 잠금부재(64)의 단면보다 축방향 바깥쪽으로 돌출하고, 돌출단부는 가동측 맞물림부(75)로 되어 있다. 한편, 분리통체(20)에 설치된 플랜지(76)에는 가동측 맞물림부(75)가 맞물림 결합하는 노치부가 형성되고, 상기 노치부는 고정측 맞물림부(77)로 되어 있다. 도9에 도시한 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 도시된 돌출 형상의 가이드부(65)와 같은 가이드부가 설치됨과 동시에 경사돌기(71)와 같은 경사돌기(71)이 설치된다. 링 형상 잠금부재(63)에도 링 형상 잠금부재(64)의 가동측 맞물림 결합부(75)와 같은 가동측 맞물림 결합부가 설치되고, 상기 가동측 맞물림 결합부는 포트블럭(13)에 설치된 고정측 맞물림 결합부에 맞물림 결합한다.

도11은 본 발명의 다른 실시 형태인 필터의 상반부를 도시하는 단면도이고, 도12는 도11의 사시도이고, 도13은 도11 및 도12에 도시한 선회류 발생기를 도시한 분해사시도이다.

도11~도13에 도시한 선회류발생기(32)는 도1에 도시한 필터(10)의 선회류발생기(32)가 블레이드통체부(34)의 반경방향 안쪽으로 공기를 분출하여 선회류를 발생하는 반면, 블레이드통체부(34)의 반경방향 바깥쪽으로 공기를 분출하여 선회류를 발생한다.

도시한 바와 같이, 선회류발생기(32)의 링 형상 베이스부(33)에는 원통형상의 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 블레이드통체부(34)가 일체로 되어 있고, 블레이드통체부(34)는 슬리브(81)를 따라 상기 슬리브의 바깥쪽의 축방향으로 연장되는 복수의 블레이드(35)에 의해 형성된다.

1차포트(11)로부터 수용공(14)내에로 유입된 공기를 블레이드통체부(34)의 상단부로부터 슬리브(81)를 따라 축방향으로 공급하기 위하여, 수용공(14)의 안쪽에 링 형상의 폐색 덮개부(38)가 배치되고, 상기 폐색 덮개부(38)의 내주 쪽 하면은 블레이드통체부(34)의 상단의 외주부에 접촉된다. 블레이드통체부(34)의 상단 외주부에는 폐색 덮개부(38)가 접촉되는 노치부(39)가 형성된다.

링 형상 베이스부(33)에는 슬리브(81)의 하단부로부터 반경방향 바깥쪽을 향하여 아래쪽으로 경사한 액적안내면(46a)이 형성되고, 블레이드(35)에 안내된 블레이드통체부(34)의 하단부에 도착한 공기 중의 액적은 경사된 액적안내면(46a)을 따라 흐르고, 분리실(25)내에 낙하된다. 낙하위치는 배출관(37)으로부터 떨어져 있으므로, 액적이 배출관(37)내에 침입되는 것을 방지한다. 또한, 원통부(21)의 내경은 수사사부(17)의 안쪽의 선회류생성부의 내경보다 크게 설정된 확장경부로 되어 있고, 배출관(37)의 하단부가 확장경부의 위치로 되어 있으므로, 액적이 배출관(37)내에 침입되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 블레이드통체부(34)의 형태에는, 축방향으로 흐르는 공기를 반경방향 안쪽으로 흐르게 하면서 선회하는 형태와, 반경방향 바깥쪽으로 흐르게 하면서 선회하는 형태가 있다.

도14~도16은 본 발명의 다른 실시 형태인 필터의 분리유닛을 도시한다. 상기 필터의 분리유닛(23)은 원통부(21), 및 상기 원통부의 아래쪽에 일체로 형성된 원추부(22)를 구비하는 분리통체(20a)를 가진다. 상기 분리통체(20a)에 설치된 포트블럭(13)은 원통부(21)보다 작은 직경의 원통부로 된 선회류발생부(84)를 가지고, 상기 상단부에는 단부 벽부(85)가 설치된다. 선회류발생부(84)에는 1차포트(11)가 형성된 공기도입관(86)이 설치된다. 도15에 도시된 바와 같이, 공기도입관(86)은 1차포트(11)가 선회류발생부(84)에 상기 선회류발생부의 내주면에 접선방향으로 연통되도록 설치된다.

포트블럭(13)의 단부 벽부(85)에는, 배출관(37)이 분리통체(20a)의 중심의 위치에 축방향을 향하여 설치된다. 상기 배출관(37)의 상단부는 정화된 공기를 외부에 유출하는 2차포트(12)로 되어 있다. 도15에 도시된 바와 같이, 선회류발생부(84)의 내주면과 배출관(37)의 외주면 사이의 공간은 선회류생성실(87)로 되어 있고, 1차포트(11)로부터 선회류생성실(87)내에로 접선방향으로 유입된 공기는 선회류발생부(84)의 내주면을 따라 흐르고, 선회류생성실(87)내에는 선회류가 생성된다.

배출관(37)의 하단부의 반경방향 바깥쪽에는 원통부(21)의 상단부에 위치되어, 테이퍼면(47)이 확장경부로서 설치된다. 이와 같이, 분리유닛(23)의 원통부(21)의 상단부에 확장경부를 설치하면, 선회류발생부(84)로부터 분리실(25)내에로 선회류와 함께 유입된 액적이 배출관(37)내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

도17은 분리통체(20a)의 변형예이다. 도17에 도시된 분리통체(20a)의 원통부(21)의 내주면은 전체적으로 같은 내경으로 되어 있고, 상기 내주면의 상단부는 선회류발생부(84)의 내경보다 내경이 커진 확장경부(47a)로 되어 있다. 이와 같이 스트레이트한 내경의 확장경부(47a)로 하는 것에 의해, 분리된 액적이 배출관(37)내에 침입되는 것을 방지할 수 있다.

도14~도17에 도시한 분리통체(20a)에는 상기 회수용기(27)가 장착되고, 분리된 액적은 상기 필터와 같이 회수용기(27)내에 수용된다.

이와 같이, 1차포트로부터 공급된 공기를 선회류로 변환하는 선회류발생부에는, 블레이드통체부(34)를 이용하여 축방향으로 흐르는 공기를 직경방향으로 선회하는 형태, 및 선회류발생부의 내주면을 향하여 접선방향으로 1차포트로부터 공기를 공급하여 선회류를 생성하는 형태가 있다.

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

상기 필터는, 공기압 공급원, 및 상기 공기압 공급원으로부터 공급된 압축공기에 의해 작동하는 공기압기기를 가지는 공기압 시스템에서, 압축공기 중에 함유된 이물질을 제거하는데 적용된다.

Claims (6)

1. 공기에 함유된 액적이나 먼지 등의 이물질을 제거하여 공기를 정화하는 필터로서,
   공기가 공급되는 1차포트, 상기 1차포트로부터 공급된 공기를 선회류로 변환하는 선회류 발생부, 하단부에 마련된 배출구를 향해가면서 내경이 작아지는 원추면을 가지며 상기 선회류 발생부에 연통하는 분리실, 및 상기 분리실에서 이물질이 제거되어 정화된 공기를 유출하는 2차포트가 형성된 분리 유닛과;
   상기 분리 유닛에 설치되어, 상기 배출구에서 배출된 이물질을 저장하는 회수용기와;
   상기 선회류 발생부의 중심부에 배치되고, 정화된 공기를 상기 2차포트로 안내하는 배출관과;
   액체 안내면을 가지고, 상기 회수용기 내에 상기 배출구에 대향하여 배치되는 배플 플레이트와;
   상기 배출구로부터 상기 회수용기 내로 유입하는 기체의 선회를 규제하는 복수의 휜(fin);을 가지며,
   상기 액체 안내면이 상기 배출구와 대향하는 중심부와, 상기 중심부의 외측의 외주부를 가지고,
   상기 복수의 휜이 상기 액체 안내면의 외주부에 설치되는 한편, 각 휜이 상기 액체 안내면의 직경 방향 바깥쪽으로 연장됨과 동시에 상기 액체 안내면으로부터 위쪽으로 돌출하고,
   상기 각 휜의 상단부가 상기 배출구보다 위쪽으로 연장되어 있는,
   것을 특징으로 하는 필터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회수 용기의 내부가, 상기 배출구에서 배출된 이물질을 저장하는 저류실이 되고,
   상기 저류실이 상기 배출구를 통해 상기 분리실과 연통하고,
   상기 배플 플레이트와 상기 복수의 휜이 상기 저류실에 설치되고,
   상기 복수의 휜이 상기 배출구로부터 상기 저류실로 유입된 기체의 선회를 규제하는, 것을 특징으로 하는 필터.
3. 제1항에 있어서, 상기 액체 안내면 중, 상기 배출구와 대향하는 상기 중심부가 평탄한, 것을 특징으로 하는 필터.
4. 제1항에 있어서, 각 휜의 반경 방향 내면에, 위쪽을 향함에 따라 직경 방향 바깥쪽을 향해 경사진 경사면이 설치된 것을 특징으로 하는 필터.
5. 제1항에 있어서, 상기 배출구의 중심축에 대한 상기 원추면의 경사 각도(θ)가 20~30도이고, 상기 배출구의 내경(D)이 6.5~9mm인 것을 특징으로 하는 필터.
6. 제1항에 있어서, 상기 분리 유닛의 중심축에 대한 상기 액체 안내면의 표면 경사각도(α)가 90~180도이고, 상기 액체 안내면의 중심부와 상기 배출구 사이의 배플 배치거리가 5~15mm인 것을 특징으로 하는 필터.

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