KR20160065994A - 멀티사이클론식 컬렉터 - Google Patents

Abstract

멀티사이클론식 컬렉터는, 오염 입자를 포함한 기류를 흡입하는 흡입구(11)와, 흡입된 기류가 도입되는 사이클론 수납실(12)과, 사이클론 수납실(12)의 내부에 수납된 복수의 사이클론(13)과, 사이클론(13)으로부터 청정 기류가 도입되는 사이클론 출구실(23)과, 사이클론(13)에서 분리된 오염 입자를 회수하는 드레인 배출실(51)을 구비한다. 사이클론(13)은, 하향의 선회류가 진행하는 선회부(131)와, 당해 선회류를 상향의 선회류로 반전시키는 반전부(132)와, 기류로부터 분리한 오염 입자를 드레인 배출실에 안내하는 배출관(134)을 갖고 있다. 배출관(134)의 하부 개구(134a)는, 드레인 배출실(51)에 저류된 액체(56)에 의해 봉지되어 있다. 배출관(134) 내의 액체가 반전부(132)에 도달하지 않도록, 연통관(24)에 의하여 액위가 제어된다.

Description

멀티사이클론식 컬렉터{MULTI-CYCLONE TYPE COLLECTOR}

본 발명은, 복수의 사이클론을 사용하여 기류에 포함되는 오염 입자를 포집하는 장치에 관한 것이며, 특히, 공작 기계의 가공 중에 발생하는 오일 미스트의 분리 회수에 적합한 멀티사이클론식 컬렉터에 관한 것이다.

종래, 오일 미스트를 분리 회수하는 컬렉터로서는, 부직포에 의해 여과를 행하는 필터식의 장치가 있었다. 그러나, 부직포는 막힘을 일으키기 때문에, 처리할 수 있는 풍량이 시간의 경과와 함께 저하한다. 이 때문에, 부직포의 메인터넌스나 교환이 필요하여 비경제적이었다. 그래서, 최근에서는, 여과를 사용하지 않고, 관성력이나 원심력 등에 의해 오일 미스트의 분리 회수를 행하는, 소위 필터리스 타입의 컬렉터가 시판되고 있지만, 고정밀도인 분리가 곤란하고, 포집 성능도 충분치 않은 것이 많다. 이 때문에, 필터리스 타입의 컬렉터의 성능 향상이, 경제성 및 작업 환경의 개선을 위하여 급선무로 되고 있다.

분진이나 오일 미스트 등의 오염 입자를 고정밀도로 분리할 수 있는 장치의 하나로, 사이클론이 있다. 사이클론은, 도 20에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 내부로 취입한 오염 기류를 선회류로 해서, 기류 중의 오염 입자에 원심력을 작용시켜, 그 원심력에 의하여 오염 입자를 기류로부터 분리하고, 오염 입자를 포함하지 않는 청정 기류를 방출한다. 이러한 사이클론에 있어서는, 선회류의 선회 반경(사이클론 직경)을 작게 할수록, 원심력이 커져서 분리할 수 있는 입자경(소위 분리 한계 입자경)이 작아져, 고정밀도인 분리를 행할 수 있다.

한편, 필터리스 타입의 컬렉터에 있어서도, 사이클론이 사용되고 있지만, 종래의 것은 사이클론 직경이 크므로, 분리 정밀도가 낮아, 전(前)처리 장치로서 이용되고 있다. 이 때문에, 사이클론의 후단에, 보다 치밀한 구조를 갖는 필터 등의 포집 기구를 설치해야만 하여, 막힘이나 고압력 손실 등의 문제를 안고 있었다(예를 들면 특허문헌 1∼3 참조).

그런데, 사이클론은, 소위 상사(相似) 설계에 따른 제약을 받기 때문에, 사이클론 직경을 작게 하면, 필연적으로 기류의 취입구도 작아진다. 따라서, 기류의 풍속이 일정하면, 처리할 수 있는 풍량이 적어진다. 그래서, 사이클론 직경을 작게 해도 필요 풍량을 확보할 수 있도록, 복수의 사이클론을 병렬로 배치한 멀티사이클론식 컬렉터가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 4∼6 참조).

일본국 특개2011-11109호 공보 일본국 특개2010-158634호 공보 일본국 특개2007-144367호 공보 일본국 특개2004-322086호 공보 일본국 특개2007-98339호 공보 일본국 특개2007-111662호 공보

멀티사이클론식 컬렉터는, 오염 입자의 분리 정밀도를 유지하면서, 처리 풍량을 확보할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 그 한편으로, 도 21에 파선으로 나타내는 바와 같이, 임의의 사이클론(A)에서 분리된 오염 입자의 일부가, 다른 사이클론(B)의 하부로 돌아 들어가서, 사이클론(B) 내의 선회 기류를 타고 배출되게 되는, 소위 재비산(再飛散)이 발생하여, 사이클론 전체로서의 오염 입자의 포집 효율이 저하한다는 문제가 있다. 또한, 도 21의 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 사이클론(A)과 사이클론(B)의 기류나 압력 등의 밸런스가 무너졌을 때, 사이클론(A)의 기류의 일부가 사이클론(B)의 하부로 돌아 들어가고, 사이클론(B)의 하부에 상승 기류가 발생해서, 사이클론(B)의 포집 성능이 현저하게 저하하여, 사이클론 전체로서의 오염 입자의 포집 효율이 저하한다는 문제가 있다.

이 때문에, 단체(單體)에서는 분리 정밀도가 높은 사이클론을 사용한 종래의 멀티사이클론식 컬렉터에 있어서는, 복수의 사이클론에 의해 처리 풍량은 확보할 수 있어도, 단체의 사이클론이 갖는 높은 분리 정밀도와 포집 효율을 그대로 유지하는 것이 곤란하여, 성능의 향상에 한계가 있었다. 또한, 사이클론 직경을 작게 하면, 오염 입자에 높은 부착성이 있을 경우, 부착에 의한 기류 통로의 폐색이 발생할 위험성이 있다. 또한, 오염 입자에 대하여 원심력이 강하게 작용하므로, 오염 입자에 마모성이 높은 물질이 포함되어 있을 경우, 사이클론의 내벽이 부분적으로 마모하는 위험성도 있다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 단체 사이클론이 갖는 높은 분리 정밀도와 포집 효율을 유지하면서, 충분한 처리 풍량을 확보하며, 또한, 오염 입자의 재비산을 방지하여, 높은 포집 효율을 확보할 수 있는 멀티사이클론식 컬렉터를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 사이클론의 메인터넌스나 교환, 및 청소를 용이하게 행할 수 있는 멀티사이클론식 컬렉터를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 멀티사이클론식 컬렉터는, 오염 입자를 포함한 기류를 흡입하는 흡입구와, 이 흡입구로부터 흡입된 기류가 도입되는 사이클론 수납실과, 이 사이클론 수납실의 내부에 수납되며, 취입된 기류를 하향의 선회류로 해서 오염 입자를 분리한 후, 이 선회류를 상향의 선회류로 반전시켜서 청정 기류로 해서 방출하는 복수의 사이클론과, 사이클론 수납실의 위쪽에 설치되며, 사이클론으로부터 청정 기류가 도입되는 사이클론 출구실과, 사이클론 수납실의 아래쪽에 설치되며, 사이클론에서 분리된 오염 입자를 회수하는 드레인 배출실을 구비하고 있다.

사이클론의 각각은, 하향의 선회류가 진행하는 선회부와, 당해 선회류를 상향의 선회류로 반전시키는 반전부와, 기류로부터 분리한 오염 입자를 드레인 배출실에 안내하는 배출관을 갖고 있다. 배출관의 하부 개구는, 드레인 배출실에 저류된 액체에 의해 봉지(封止)되어 있다. 그리고, 배출관 내의 액체가 반전부에 도달하지 않도록 액체의 액위(液位)를 제어하는 액위 제어 수단이 설치되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 배출관의 하부 개구가 액체에 의해 봉지되어 있기 때문에, 사이클론을 나열하여 배치해도, 도 21에 나타낸 바와 같은 돌아 들어가기가 발생하지 않아, 오염 입자가 재비산할 우려가 없다. 따라서, 사이클론 직경이 작은 단체 사이클론을 다수 배치함으로써, 단체 사이클론이 갖는 높은 분리 정밀도와 포집 효율을 유지하면서, 충분한 처리 풍량을 확보하고, 또한, 오염 입자의 재비산을 방지하여, 높은 포집 효율을 확보할 수 있다.

또한, 액위 제어 수단에 의해, 사이클론 내부와 드레인 배출실 간에 차압(差壓)이 있어도, 배출관 내의 액체가 반전부에 도달하지 않도록 제어하므로, 배출관을 길게 할 필요가 없어져, 장치의 높이를 최소한에 그치게 해서 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 액위 제어 수단은, 사이클론 출구실과 드레인 배출실을 연통(連通)하는 연통관으로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 드레인 배출실에, 액체가 오버플로할 때까지 당해 액체를 막는 벽부와, 이 벽부를 오버플로한 액체를 배출하는 배출구가 설치된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 복수의 사이클론은, 개개의 사이클론의 집합체이며 분할이 가능한 사이클론 유닛으로 구성되고, 이 사이클론 유닛이, 사이클론 수납실에 소정 수 배치된다. 이 경우, 사이클론 유닛은, 수직 방향으로 분할이 가능해도 되고, 수평 방향으로 분할이 가능해도 된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 사이클론 수납실에 세정액을 공급해서, 사이클론의 청소를 행하는 세정 수단이 설치된다. 세정 수단은, 예를 들면 세정 노즐을 구비하고 있으며, 이 세정 노즐로부터 사이클론 수납실에 세정액을 분사해서, 사이클론의 청소를 행한다. 또는, 세정 수단은, 사이클론 수납실에 세정액을 주입하여, 사이클론 수납실 내를 세정액으로 채움으로써, 사이클론의 청소를 행하도록 해도 된다.

본 발명에 따르면, 오염 입자의 재비산이 없는, 고정밀도·다풍량·고포집 효율의 멀티사이클론식 컬렉터를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터(멀티사이클론식 컬렉터)의 외관도.
도 2는, 도 1의 오일 미스트 컬렉터의 분해 사시도.
도 3은, 도 1의 오일 미스트 컬렉터의 측면 단면도.
도 4는, 사이클론 유닛의 사시도.
도 5는, 사이클론 유닛의 상면도, 측면도, 및 단면도.
도 6은, 사이클론 유닛의 부분 단면 사시도.
도 7은, 사이클론 수납실의 확대 사시도.
도 8은, 오일 미스트 컬렉터의 운전 전의 상태를 나타낸 단면도.
도 9는, 오일 미스트 컬렉터의 운전 중의 상태를 나타낸 단면도.
도 10은, 사이클론의 확대 단면도.
도 11은, 연통관을 설치하지 않은 경우의 운전 중의 상태를 나타낸 단면도.
도 12는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 13은, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 14는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 15는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 16은, 다른 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터의 측면 단면도.
도 17은, 다른 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터의 측면 단면도.
도 18은, 다른 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터의 측면 단면도.
도 19는, 다른 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터의 측면 단면도.
도 20은, 사이클론의 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 21은, 오염 입자의 재비산을 설명하기 위한 모식도.

다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부분 또는 대응하는 부분에는, 동일한 부호를 부여하고 있다. 여기에서는, 공작 기계에 있어서 가공 중에 발생하는 오일 미스트를 포집하기 위한 멀티사이클론식 컬렉터(이하, 「오일 미스트 컬렉터」라 함)를 예로 든다.

우선, 도 1∼도 3을 참조해서, 본 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터의 전체 구조를 설명한다. 오일 미스트 컬렉터(100)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본체(10), 회수 트레이(50), 및 배기 유닛(60)으로 구성된다.

본체(10)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 흡입구(11)와, 기류 도입부(19)와, 사이클론 수납실(12)과, 사이클론 출구실(23)을 갖고 있다. 또한, 본체(10)에는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 측판(16)이 설치되어 있다. 측판(16)은, 사이클론 수납실(12) 및 사이클론 출구실(23)을 옆쪽으로부터 덮도록, 개폐 가능하게 부착되어 있다. 이 측판(16)을 개방함으로써, 후술하는 사이클론 유닛의 교환을 행할 수 있다. 또한, 본체(10)에는, 사이클론 수납실(12) 내의 액체를 배출하기 위한 배출구(18a, 18b)가 설치되어 있다(도 1 참조).

흡입구(11)는, 공작 기계에 있어서 가공 작업 중에 발생한 오일 미스트를 포함하는 기류를 흡입한다. 기류 도입부(19)는, 흡입구(11)로부터 흡입된 기류를, 사이클론 수납실(12)에 안내한다. 사이클론 수납실(12)에는, 복수의 사이클론(13)이 수납되어 있다. 사이클론(13)은, 반전식의 사이클론으로서, 사이클론 수납실(12)에 안내된 기류를 취입해서 하향의 선회류를 발생시켜, 기류 중의 오일 미스트를 원심력에 의해 분리함과 함께, 선회류를 상향으로 반전시켜서 청정 기류로 해서 방출한다. 사이클론(13)의 상세에 대해서는 후술한다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 사이클론(13)의 상단에는, 출구관(141)(도 3 참조)을 유지한 출구관 홀더(14)가 장착되어 있으며, 이 출구관 홀더(14)의 상면에, 투공(15a)(도 2 참조)을 갖는 누름판(15)이 재치(載置)된다. 누름판(15)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 브래킷(22)에 설치된 고정구(21)에 의해 고정된다. 이때, 누름판(15)의 투공(15a)의 바로 아래에, 출구관 홀더(14)의 출구관(141)이 위치하기 때문에, 사이클론(13)은, 출구관(141) 및 투공(15a)을 통하여, 사이클론 출구실(23)과 연통해 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 사이클론 출구실(23)은, 사이클론 수납실(12)의 위쪽에 설치되어 있으며, 본체(10) 상에 배치된 배기 유닛(60)과 연통해 있다. 배기 유닛(60)의 내부에는, 도시하지 않은 팬이 설치되어 있다. 이 팬의 회전에 의하여, 사이클론(13)으로부터 방출된 청정 기류는, 사이클론 출구실(23)을 통과해서 배기 유닛(60) 내에 도입되고, 배기구(61)(도 1 참조)로부터 외부에 방출된다.

회수 트레이(50)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상면이 개방된 상자체로 이루어지며, 내부는, 사이클론(13)에서 분리된 오일 미스트가 배출되는 드레인 배출실(51)로 되어 있다. 드레인 배출실(51)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 연통관(24)에 의해, 사이클론 출구실(23)과 연통해 있다. 드레인 배출실(51)에는, 후술하는 바와 같이, 배출된 오일 미스트를 취입하기 위한 액체가 저류된다. 연통관(24)과 드레인 배출실(51)의 접속부는, 드레인 배출실(51) 내의 액체의 액면보다도 높은 위치에 있어(도 8 참조), 사이클론(13)의 내부와 드레인 배출실(51) 간의 차압이, 연통관(24)에 의해 저감된다. 회수 트레이(50)의 측벽에는, 드레인 배출실(51) 내의 액체를 배출하기 위한 배출구(52, 54)와, 드레인 배출실(51) 내에 액체를 주입하기 위한 주입구(53)가 설치되어 있다. 또한, 오일 미스트 컬렉터(100)를 공작 기계에 부착하기 위한 L자형의 브래킷(55)이, 회수 트레이(50)의 대향하는 측벽에 설치되어 있다.

다음으로, 사이클론(13)의 상세에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 사이클론(13)이, 개개의 사이클론의 집합체인 사이클론 유닛(30)으로서 구성된다. 여기에서는, 1개의 사이클론 유닛(30)은, 5개의 사이클론(13)으로 이루어진다. 단, 이것은 일례로서, 1 유닛을 구성하는 사이클론의 수는, 임의로 선정할 수 있다. 사이클론 유닛(30)은, 수지로 형성되어 있지만, 금속으로 형성해도 된다.

도 4의 (a)와 같이, 사이클론 유닛(30)은, 수직 방향(V)으로 분할 가능하게 되어 있다. 상세하게는, 사이클론 유닛(30)은, 출구관(141)을 유지한 출구관 홀더(14)와, 복수의 사이클론(13)의 배출관을 제외한 부분이 일체로 결합한 제1 블록(41)과, 복수의 사이클론(13)의 배출관이 일체로 결합한 제2 블록(42)과, 각 블록(41, 42) 사이에 개재하여 장착되는 씰링 부재(13c)와, 제2 블록(42)에 장착되는 씰링 부재(13e)로 이루어지며, 이들 부품이 수직 방향(V)으로 분할 가능하게 되어 있다.

출구관 홀더(14)에는, 출구관(141)과 대응하는 위치에 개구(14a)가 형성되어 있으며, 또한 코너부의 2개소에는 구멍(14b)이 형성되어 있다. 제1 블록(41)의 상부에는, 출구관 홀더(14)의 구멍(14b)에 끼워맞춰지는 돌기(13b)가 형성되어 있다. 출구관(141)을 사이클론(13) 내에 삽입하고, 구멍(14b)에 돌기(13b)를 끼워맞춤으로써, 출구관 홀더(14)가 제1 블록(41)에 고정된다.

제1 블록(41)을 구성하는 사이클론(13)의 각각은, 취입구(13a)와, 선회부(131)와, 반전부(132)와, 챔버부(133)를 구비하고 있다. 취입구(13a)는, 사이클론 수납실(12)에 도입된 기류를, 사이클론(13)의 내부로 취입하기 위하여, 사이클론(13)의 상부에 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 1개의 사이클론(13)에 대하여, 2개의 취입구(13a)가 설치되어 있다.

선회부(131)는, 원통상으로 형성되어 있으며, 그 내부를, 취입구(13a)로부터 취입한 기류가 하향의 선회류로 되어 진행한다. 반전부(132)는, 깔때기 형상으로 형성되어 있으며, 선회부(131)에서 생성된 하향의 선회류를, 상향의 선회류로 반전시킨다. 챔버부(133)는, 선회류로부터 분리한 오일 미스트가, 반전부(132)에서 기류에 말려들지 않고, 원활히 배출관(134)에 안내되도록 하기 위한 확대 공간을 형성한다.

제2 블록(42)은, 배출관 홀더(13d)와, 이 배출관 홀더(13d)에 유지된 배출관(134)으로 이루어진다. 배출관 홀더(13d)를, 씰링 부재(13c)를 통하여, 제1 블록(41)의 챔버부(133)에 끼워맞춤으로써, 제2 블록(42)은 제1 블록(41)에 결합된다. 씰링 부재(13e)는, 배출관 홀더(13d)와, 사이클론 수납실(12)의 저면에 형성된 개구부(도시 생략)의 둘레 가장자리 사이에 개재하여 장착된다.

도 5는, 도 4에 있어서의 제1 블록(41)을 나타내고 있으며, (a)는 상면도, (b)는 정면도, (c)는 (b)의 X-X 단면도, (d)는 (a)의 Y-Y 단면도이다. 도 6은, 도 5의 (d)를 사시도로 나타낸 것이다.

이상의 구성으로 이루어지는 사이클론 유닛(30)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본체(10)의 사이클론 수납실(12) 내에 소정 수 배치된다. 이때, 배출관(134)은, 드레인 배출실(51)로 돌출하여, 사이클론(13) 내에서 기류로부터 분리한 오일 미스트를 드레인 배출실(51)에 안내한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 드레인 배출실(51)에는, 배출관(134)으로부터 배출되는 오일 미스트를 취입해서 회수하기 위한 액체(56)(드레인 액)가 저류되어 있다. 액체(56)는, 물, 수용성 쿨런트, 유성 쿨런트, 세정액 등으로 이루어진다. 그리고, 이 액체(56)의 액면은, 배출관(134)의 하단보다도 위에 있으므로, 배출관(134)의 하부 개구(134a)는, 액체(56)에 의해 봉지되어 있다. 한편, 도 8은, 오일 미스트 컬렉터(100)가 운전되고 있지 않은 상태를 나타내고 있다.

액체(56)는, 배출구(54)(도 2 참조)로부터 필요에 따라서 배출되며, 또한 주입구(53)로부터 필요에 따라서 주입된다. 도 8에서는, 액체(56)의 액면을 일정 레벨 이하로 유지하기 위한 벽부(57)가, 드레인 배출실(51)에 설치되어 있다. 벽부(57)의 상단은, 배출관(134)의 하단보다도 위에 위치해 있다. 운전이 개시되면, 배기 유닛(60) 내의 팬의 회전에 의해 사이클론(13)의 내부가 부압으로 되어, 액체(56)가 배출관(134)에 인입되기 때문에, 액면은 벽부(57)의 상단보다 낮아지지만, 배출관(134)의 하단보다도 액면이 항상 위로 되도록, 충분한 용량의 액체(56)가 드레인 배출실(51)에 저류되어 있다.

벽부(57)는, 액체(56)가 오버플로할 때까지, 액체(56)을 막는다. 액체(56)의 주입량이 많아져서 오버플로가 발생하면, 벽부(57)를 넘은 액체(56)는, 벽부(57)에 인접하는 공간(58)에 유입한다. 공간(58)은, 회수 트레이(50)의 측벽과 벽부(57)로 둘러싸인 공간이며, 배출구(52)를 통하여 외부와 연통한다. 이 때문에, 오버플로한 액체(56)는, 수시로 배출구(52)로부터 외부에 배출된다. 이 결과, 액체(56)의 액면은 일정 레벨(벽부(57)의 높이) 이하로 유지된다.

도 9는, 오일 미스트 컬렉터(100)의 운전 중의 상태를 나타내고 있다. 운전이 개시되면, 배기 유닛(60) 내의 팬이 회전해서, 본체(10) 내의 기압이 저하하기 때문에, 화살표(a)로 나타내는 바와 같이, 흡입구(11)로부터 기류가 흡입된다. 이 기류에는, 공작 기계에서 발생한 오일 미스트가 섞여 있다. 흡입된 기류는, 화살표(b)로 나타내는 바와 같이, 기류 도입부(19)를 통과해서 사이클론 수납실(12)에 들어간다.

사이클론 수납실(12)에 들어간 기류는, 사이클론(13)에 설치되어 있는 취입구(13a)(도 4 참조)로부터, 사이클론(13)의 내부에 취입된다. 그리고, 도 10에서 확대하여 나타내는 바와 같이, 취입된 기류는 선회하면서, 하향의 선회류(Fd)로 되어, 사이클론(13)의 선회부(131)를 진행한다. 이때, 선회류(Fd)에 의해, 기류 중의 오일 미스트에 원심력이 작용하므로, 오일 미스트는 이 원심력에 의하여 기류로부터 분리되어, 선회부(131)의 내벽 또는 내벽 부근에 포집된다.

선회부(131)를 하강한 하향의 선회류(Fd)는, 깔때기 형상의 반전부(132)에서 반전되어, 상향의 선회류(Fu)로 된다. 그리고, 이 선회류(Fu)가, 오일 미스트를 포함하지 않는 청정 기류로서, 사이클론(13)의 출구관(141)으로부터 사이클론 출구실(23)에 방출된다. 방출된 청정 기류는, 사이클론 출구실(23)의 위쪽에 있는 도시하지 않은 팬의 회전에 의하여, 도 9의 화살표(c)로 나타내는 바와 같이, 팬에 흡인되어, 배기구(61)(도 1 참조)로부터 외부에 방출된다.

한편, 오일 미스트 컬렉터(100)의 운전 중에는, 전술한 바와 같이 사이클론(13)의 내부가 부압이 되기 때문에, 도 9와 같이, 액체(56)가 배출관(134)의 내부로 더 인입되어, 관 내의 액면이 상승한다. 그러나, 연통관(24)에 의해 사이클론 출구실(23)과 드레인 배출실(51)이 동등한 기압으로 되기 때문에, 배출관(134) 내의 액면이, 사이클론(13)의 반전부(132)까지 도달하는 일은 없다. 이것에 대해서는, 추후에 상세하게 설명한다.

한편, 사이클론(13) 내에서 포집된 오일 미스트는, 반전부(132)로부터 챔버부(133) 및 배출관(134)을 통과해서, 드레인 배출실(51)의 액체(56) 내에 회수되어, 액체(56)와 함께 배출구(54)로부터 배출된다.

이상과 같이 해서, 공작 기계에서 발생한 오일 미스트를 포함하는 오염 기류는, 오일 미스트 컬렉터(100)의 사이클론(13)에 있어서의 원심분리 작용에 의해, 오일 미스트를 포함하지 않는 청정 기류로 변환된다.

*특히, 본 실시형태에 있어서는, 전술한 바와 같이, 배출관(134)의 하부 개구(134a)가 액체(56)에 의해 봉지되어 있기 때문에(도 8, 도 9 참조), 사이클론(13)을 나열해서 배치해도, 도 21에 나타낸 바와 같은 돌아 들어가기가 발생하지 않아, 오염 입자인 오일 미스트가 재비산할 우려가 없다. 따라서, 사이클론 직경이 작은 단체의 사이클론(13)을 다수 배치함으로써, 사이클론 단체의 높은 분리 정밀도와 포집 효율을 유지하면서, 충분한 처리 풍량을 확보하며, 또한, 오일 미스트의 재비산을 방지해서 높은 포집 효율을 확보할 수 있다.

그런데, 흡입구(11)에는, 실제로는 덕트(도시 생략) 등이 접속되기 때문에, 흡입구(11)에 있어서의 부압의 값은, 사용 상황에 따라 변화한다. 그리고, 액위 제어 수단이 설치되어 있지 않은 경우, 이 부압의 변화에 따라, 배출관(134)의 내부에 들어있는 액체(56)의 액위(액면의 높이)도 변화한다. 즉, 흡입구(11)의 부압이 커지면, 액체(56)의 액위는 높아지고, 부압이 작아지면, 액체(56)의 액위는 낮아진다.

도 11은, 흡입구(11)를 덮개(26)로 폐색했을 경우에, 흡입구(11)의 정압(靜壓)이 증대해서, 배출관(134) 내의 액체(56)의 액위가 높아진 상태를 나타내고 있다. 도 11에서는, 액위 제어 수단으로서의 연통관(24)(도 9 참조)이 설치되어 있지 않아, 운전 중에 있어서의 배출관(134) 내의 액면이 크게 상승해서, 반전부(132)에까지 도달해 있다.

액체(56)의 액면이 반전부(132)에 도달하면, 사이클론(13) 내에서의 포집 효율의 저하, 액체(56)의 출구관(141)으로부터의 비산, 압력 손실의 증가에 따른 풍량의 저하 등의 문제가 발생한다. 이 문제에 대한 대책으로서, 배출관(134)의 길이를 충분히 길게 함으로써, 액면이 반전부(132)에 도달하지 않도록 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이것에서는, 회수 트레이(50)의 높이를 높게 해야만 하므로, 장치의 높이가 증가하여, 소형화의 장애가 된다.

그런데, 본 실시형태에 있어서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 사이클론 출구실(23)과 드레인 배출실(51)을 연통하는 연통관(24)이 설치되어 있으므로, 배출관(134) 내의 액위는, 사이클론(13)에서의 압력 손실, 즉 사이클론(13)의 처리 풍량(출구관(141)으로부터 방출되는 청정 기류의 풍량)에만 비례한다. 사이클론(13)의 처리 풍량이 증가하면, 배출관(134) 내의 액위는 상승하고, 사이클론(13)의 처리 풍량이 감소하면, 배출관(134) 내의 액위는 저하한다.

따라서, 최대 풍량 시에 있어서의 배출관(134) 내의 액면이 반전부(132)에 도달하지 않도록, 배출관(134)의 길이를 결정하면 된다. 이 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 배출관(134) 내의 액체(56)의 액위(L)가, 배출관(134)의 하단으로부터 반전부(132)의 하단까지의 α의 범위로 되도록 설계하면 된다. 바람직하게는, 액위(L)의 변동 범위를, 배출관(134)의 하단으로부터 상단까지의 β의 범위로 한다. 이에 따라, 액체(56)가 챔버부(133)에 들어가는 것도 저지할 수 있다.

이렇게, 연통관(24)을 설치함으로써, 배출관(134)을 길게 하지 않아도, 액체(56)가 반전부(132)에 도달할 일이 없으므로, 장치의 높이를 최소한에 그치게 해서 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 사이클론을 사이클론 유닛(30)으로서 구성하고, 또한, 유닛을 수직 방향(V)으로 분할 가능하게 하고 있다. 일반적으로, 사이클론은 필터와 같이 막힘을 일으키는 일은 거의 없지만, 선회류에 의해 내부가 마모하는 경우가 있다. 그때에는, 사이클론을 메인터넌스 또는 교환할 필요가 있지만, 다수의 사이클론에 대하여 그러한 작업을 행하는 것은 용이하지 않다. 그런데, 본 실시형태에 따르면, 복수의 사이클론(13)을 유닛 단위로 떼어내서 메인터넌스나 교환을 행할 수 있으므로, 작업이 매우 간단해진다. 또한, 사이클론 유닛(30)을 분할 구조로 함으로써, 유닛을 구성하는 부품 단위로의 교환(예를 들면, 배출관 홀더(13d)만 교환)도 가능해진다.

도 12는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내고 있다. 이 사이클론 유닛(31)에 있어서는, 도 4의 챔버부(133), 씰링 부재(13c), 및 배출관 홀더(13d)가 설치되어 있지 않다. 또한, 배출관(134)이 반전부(132)와 일체로 결합되어, 하나의 사이클론 블록(40)이 형성되어 있다.

도 13은, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내고 있다. 이 사이클론 유닛(32)에 있어서는, 복수의 사이클론(13)이, 2열(P1열과 P2열)을 이루도록 일체 형성되어 있다. 이 경우, 하나의 사이클론(13)에 대하여, 취입구(13a)는 하나만 설치된다. 한편, 도 13에서는, 출구관 홀더(14) 및 배출관(134)의 도시를 생략하고 있다.

도 14는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내고 있다. 이 사이클론 유닛(33)은, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같은, 절반의 사이클론이 4개 형성된 사이클론 피스(13')가 복수 개 결합한 것으로, 수평 방향(H)으로 분할 가능하게 되어 있다. 사이클론 피스(13')에는, 선회부(231), 반전부(232), 챔버부(233), 배출관(234)이 설치되어 있음과 함께, 볼트 구멍(235)과, 리브(236)가 형성되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 리브(236)가 형성된 면과 반대측의 면(이면)에는, 결합되는 상대방의 사이클론 피스(13')의 리브(236)가 끼워맞춰지는 오목부가 형성되어 있다. 복수의 사이클론 피스(13')는, 리브(236)와 오목부를 서로 끼워맞추고, 볼트 구멍(235)에 통과시킨 볼트(도시 생략)를 조임으로써 결합된다. 볼트 대신에, 접착제에 의해 사이클론 피스(13')끼리를 결합해도 된다. 복수의 사이클론 피스(13')가 결합한 상태에서, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 취입구(13a')가 형성된다.

도 15는, 사이클론 유닛의 다른 예를 나타내고 있다. 이 사이클론 유닛(34)은, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같은, 절반의 사이클론이 2개 형성된 사이클론 피스(13")가 복수 개 결합한 것으로, 도 14와 마찬가지로, 수평 방향(H)으로 분할 가능하게 되어 있다. 복수의 사이클론 피스(13")는, 예를 들면 접착제에 의해 결합된다. 복수의 사이클론 피스(13")가 결합한 상태에서, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 취입구(13a")가 형성된다.

도 16은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 오일 미스트 컬렉터를 나타내고 있다. 도면에서는, 배기 유닛(60)(도 3 참조)의 도시를 생략하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 본체(10)의 내부에, 세정 수단으로서의 세정 노즐(80)이 설치되어 있다. 이 세정 노즐(80)은, 사이클론 수납실(12)에 세정액(81)을 분사해서, 사이클론(13)의 청소를 행하는 것이다. 그 외의 구성에 대해서는, 앞서 기술한 실시형태와 마찬가지이므로, 중복 부분의 설명은 생략한다.

세정 노즐(80)은, 사이클론(13)(사이클론 유닛(30))의 열에 대응해서, 복수 개 설치되어 있으며, 배관(82)으로부터 공급되는 세정액(81)을, 각 열의 사이클론(13)에 분사한다. 장치가 운전되고 있지 않은 상태에서, 세정액(81)을 분사하는 경우에는, 사이클론(13)의 외부가 세정된다.

사이클론 수납실(12)의 측부에 설치된 액체 배출구(18a)(도 1 참조)를 개방하고 있는 경우에는, 세정액(81)이 닿는 범위에서 세정이 행해진다. 배출구(18a)를 폐쇄하고 있는 경우에는, 세정액(81)을 사이클론 수납실(12)에 주입하여, 도 17에 나타내는 바와 같이, 사이클론 수납실(12) 내를 세정액(81)으로 채운다. 그리고, 세정액(81)의 액면이 사이클론(13)의 취입구(13a)(도 4 참조)에 도달하면, 세정액(81)은, 사이클론(13)의 내부를 흘러내려서, 드레인 배출실(51)에 이르러, 배출구(52)로부터 배출된다. 사이클론 수납실(12)에 세정액(81)을 저류하는 경우, 세정액(81)은, 세정 노즐(80) 이외에, 액체 배출구(18b)로부터 공급해도 된다.

또한, 장치의 운전 중에, 세정액(81)을 세정 노즐(80)로부터 분사하는 경우에는, 분사된 세정액(81)이, 흡입구(11)로부터의 기류와 함께 사이클론(13) 내로 취입되므로, 사이클론(13)의 외부와 내부가 세정된다. 한편, 세정액(81)의 분사 조작은, 수동으로 행해도 되고, 자동 제어에 의해 행해도 된다. 후자의 경우에는, 매일마다의 메인터넌스의 수고를 덜 수 있다.

도 18은, 본 발명의 다른 실시형태를 나타내고 있다. 상기한 실시형태(도 8 등)에 있어서는, 연통관(24)이 본체(10)의 외부에 설치되어 있지만, 도 18에 있어서는, 연통관(24)이 본체(10)의 내부에 설치되어 있다. 연통관(24)에 의하여, 드레인 배출실(51)이 사이클론 출구실(23)과 연통하는 점은, 상기한 실시형태와 동일하다. 이렇게, 연통관(24)을 본체(10)의 내부에 설치했을 경우에는, 오일 미스트 컬렉터(100)의 외형 치수를 작게 할 수 있다.

이상 기술한 실시형태에서는 배출관(134) 내의 액체(56)가 반전부(132)에 도달하지 않도록, 연통관(24)에 의하여 액체(56)의 액위를 제어했지만, 액위 제어 수단으로서, 연통관 이외의 수단을 사용해도 된다. 예를 들면, 배출관(134) 내의 상한 액위를 검출하는 센서(도시 생략)를 설치하고, 이 센서가 상한 액위를 검출했을 경우에, 드레인 배출실(51) 내의 액체(56)를 배출하는 구성을 채용해도 된다.

액위 제어 수단의 또 다른 예로서, 도 19에 나타내는 바와 같은 구조를 생각할 수 있다. 도 19에서는, 배출관(134)의 도중에, 배출관(134)보다도 큰 직경의 구체(球體) 수납실(134b)이 설치되어 있다. 그리고, 이 구체 수납실(134b) 내에, 액체(56)에 뜰 수 있는 구체(70)가 수납되어 있다. 구체(70)의 직경은, 배출관(134)의 내경보다 크고, 구체 수납실(134b)의 내경보다 작다. 또한, 구체(70)는, 구체 수납실(134b) 내에서 상하로 움직일 수 있다.

운전 중에는, 배출관(134)의 하단으로부터 빨아올려진 액체(56)에 의한 부력으로, 구체(70)가 구체 수납실(134b)의 상부에 접촉하여, 도 19와 같이 배출관(134)이 폐색된다. 이 때문에, 액체(56)가 챔버부(133)나 반전부(132)에 이르는 것이 저지된다. 배출관(134)의 구체 수납실(134b)보다 윗부분에 기류로부터 분리한 오일 미스트가 저류되면, 오일 미스트의 중량에 의해 구체(70)는 구체 수납실(134b)의 상부로부터 떨어져, 배출관(134)의 폐색이 해제된다. 이에 따라, 기류로부터 분리한 오일 미스트는, 배출관(134)을 흘러내려서 드레인 배출실(51)에 배출된다. 또한, 세정 시에 있어서, 세정액이 배출관(134)의 구체 수납실(134b)보다 윗부분에 저장되었을 경우에도, 마찬가지로, 세정액의 중량에 의해 구체(70)는 구체 수납실(134b)의 상부로부터 떨어져, 배출관(134)의 폐색이 해제된다. 그리고, 세정액은, 배출관(134)을 흘러내려서 드레인 배출실(51)에 배출된다.

이상 기술한 실시형태에서는, 사이클론(13)에 취입구(13a)가 1개 또는 2개 설치되어 있는 예를 들었지만, 취입구(13a)의 수는, 필요해지는 풍량에 따라서, 임의로 선정할 수 있다. 단, 취입구(13a)의 수가 많아지면, 처리 풍량은 증대하지만, 동시에 출구관(141)에 있어서의 저항도 증가하여, 팬 구동용 모터의 출력을 높여야만 하므로, 실제로는, 1∼4개의 범위에서 취입구(13a)의 수를 선정하는 것이 좋다.

또한, 취입구(13a)의 형상도, 실시형태에 나타낸 것에 한하지 않으며, 기류를 접선 방향으로부터 흡입하는 접선 유입형의 취입구나, 안내 블레이드가 설치된 취입구 등, 각종 형상을 채용할 수 있다.

또한, 이상 기술한 실시형태에서는, 멀티사이클론식 컬렉터로서 오일 미스트 컬렉터를 예로 들었지만, 본 발명은, 오일 미스트에 한하지 않으며, 분진 등의 오염 입자를 기류로부터 분리해서 포집하는 장치에 널리 적용할 수 있다.

10 : 본체
11 : 흡입구
12 : 사이클론 수납실
13 : 사이클론
23 : 사이클론 출구실
24 : 연통관(액위 제어 수단)
30, 31, 32, 33, 34 : 사이클론 유닛
50 : 회수 트레이
51 : 드레인 배출실
54 : 배출구
57 : 벽부
60 : 배기 유닛
80 : 세정 노즐
81 : 세정액
100 : 오일 미스트 컬렉터(멀티사이클론식 컬렉터)
131 : 선회부
132 : 반전부
134 : 배출관
134a : 하부 개구
L : 액위

Claims (5)

1. 오염 입자를 포함한 기류를 흡입하는 흡입구와,
   상기 흡입구로부터 흡입된 기류가 도입되는 사이클론 수납실과,
   상기 사이클론 수납실의 내부에 수납되며, 취입된 기류를 하향의 선회류로 해서 오염 입자를 분리한 후, 상기 선회류를 상향의 선회류로 반전시켜서 청정 기류로 해서 방출하는 복수의 사이클론과,
   상기 사이클론 수납실의 위쪽에 설치되며, 상기 사이클론으로부터 청정 기류가 도입되는 사이클론 출구실과,
   상기 사이클론 수납실의 아래쪽에 설치되며, 상기 사이클론에서 분리된 오염 입자를 회수하는 드레인 배출실을 구비하고,
   상기 사이클론의 각각은, 상기 하향의 선회류가 진행하는 선회부와, 당해 선회류를 상향의 선회류로 반전시키는 반전부와, 기류로부터 분리한 오염 입자를 상기 드레인 배출실에 안내하는 배출관을 갖고 있고,
   상기 배출관의 하부 개구는, 상기 드레인 배출실에 저류된 액체에 의해 봉지(封止)되어 있고,
   상기 배출관 내의 액체가 상기 반전부에 도달하지 않도록, 상기 액체의 액위(液位)를 제어하는 액위 제어 수단을 설치하고,
   상기 액위 제어 수단은, 상기 사이클론 출구실과 상기 드레인 배출실을 연통(連通)하는 연통관으로 이루어지고,
   상기 연통관에 의해, 상기 배출관 내의 액체의 액위가, 상기 사이클론으로부터 방출되는 상기 청정 기류의 풍량에만 비례하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티사이클론식 컬렉터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출관의 길이는, 상기 풍량이 최대로 되는 최대 풍량시에 있어서의 상기 배출관 내의 액체의 액위가, 당해 배출관의 하단으로부터 상기 반전부의 하단까지의 범위로 되도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티사이클론식 컬렉터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출관의 길이는, 상기 풍량이 최대로 되는 최대 풍량시에 있어서의 상기 배출관 내의 액체의 액위가, 당해 배출관의 하단으로부터 상단까지의 범위로 되도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티사이클론식 컬렉터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연통관은, 상기 흡입구, 상기 사이클론 수납실, 및 상기 사이클론 출구실을 포함하는 본체의 외부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티사이클론식 컬렉터.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연통관은, 상기 흡입구, 상기 사이클론 수납실, 및 상기 사이클론 출구실을 포함하는 본체의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티사이클론식 컬렉터.
   

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