KR20230156143A

KR20230156143A - 분리장치

Info

Publication number: KR20230156143A
Application number: KR1020237035751A
Authority: KR
Inventors: 마코토 타시로
Original assignee: 가부시키가이샤 분리
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2023-11-13
Also published as: TW202325406A; US20240066532A1; MX2023012575A; WO2023119712A1; JP2023093054A; JP7055517B1; CN117241892A

Abstract

액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 분리장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 분리장치는, 중심 축선을 따라 연장하고, 내부에 이물질을 포함하는 액체를 도입하기 위한 도입구와, 하단에 설치되어 이물질을 배출하기 위한 제1배출구를 가지고, 내부에서 액체를 선회시켜 원심력에 의해 액체로부터 이물질을 분리함과 함께, 제1 배출구로부터 중심 축선을 따라 연장하는 기둥 형상의 공기층이 형성되고, 공기층의 외주면을 따라 이물질이 분리된 액체가 상승하는 사이클론과, 사이클론의 연장방향에 있어서의 제1배출구의 반대측에 설치되고, 사이클론의 상단에 설치되어 연통공이 형성된 격벽과 제2 배출구를 가지고, 연통공에 의해 내부와 연통된 클린케이스와, 연통공으로부터 중심축선을 따라 연장하고, 복수의 제1구멍을 갖는 기액분리관과, 중심축선을 따라 연장하여, 기액분리관을 둘러싸는 것과 동시에, 복수 제 2 구멍을 갖는 내벽을 포함한다.

Description

분리장치

[0001] 본 발명은 분리장치에 관한 것이다.

[0002] 공작기계로 금속 재료 등을 기계 가공할 때, 가공 정밀도의 향상, 공구의 수명의 연장, 및 칩이나 금속 분말 등의 배출을 촉진하는 것을 목적으로 하여 연삭액, 절삭액, 냉각액 등으로 불리는 각종의 액체가 사용된다.

[0003] 이들 액체는, 기계 가공에 의해 생긴 칩이나 금속 분말 등의 이물질이 포함된 상태에서 공작 기계로부터 배출된다. 배출된 액체는 이물질을 분리하고 제거한 후 공작 기계로 되돌려 재사용된다. 이물질을 포함하는 액체로부터 이물질을 분리 및 제거하기 위한 분리장치에 관하여, 지금까지 다양한 제안이 이루어지고 있다.

[0004] 예를 들면 특허문헌 1에는, 발포 억제형 액체 사이클론이 개시되어 있다. 이 사이클론은 중력 방향을 향해 내경이 점차 작아지는 부분을 갖고 내경의 대경부에 공급된 분리 대상 액상체를 선회시켜 비중이 큰 물질과 비중이 작은 액체로 분리하는 선회류 실을 구비하고, 분리된 상기 비중이 큰 물질이 배출되는 배출구를 하단에 가지는 동시에 분리된 상기 비중이 작은 액체가 선회류로서 상승하는 상승 유로를 상단에 갖는 사이클론 본체와, 상기 사이클론 본체의 상단에 설치되어 상기 상승 유로를 통해 상기 비중이 작은 액체가 유입되는 상실을 구비하는 액체 사이클론으로서, 상기 사이클론 본체의 하단의 배출구의 기압 P를 게이지압으로 -0 .5kg/㎠G≤P<0kg/㎠G의 부압의 범위가 되도록, 상기 상실로부터 상기 비중이 작은 액체가 유출되는 유출로의 횡단면적을 규제한 것을 특징으로 하고 있다.

[0005] 이 사이클론은 분리되어 회수된 액체의 발포를 충분히 억제하는 것을 과제로 하고 있다.

[0006] (특허문헌 0001) 특개 2008-665호 공보

[0007] 상기 특허문헌 1에 개시된 사이클론을 근거로 해도, 액체의 발포를 억제하기 위한 구조에 관해서는, 아직도 여러 가지 개선의 여지가 있다.

[0008] 그래서, 본 발명은 액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 분리장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

[0009] 본 발명의 일 형태에 따른 분리장치는, 중심축선을 따라 연장하고, 내부에 이물질을 포함하는 액체를 도입하기 위한 도입구와, 하단에 설치되어 상기 이물질을 배출하기 위한 제1배출구와, 상기 내부에서 상기 액체를 선회시켜 원심력에 의해 상기 액체로부터 상기 이물을 분리함과 함께, 상기 제1배출구로부터 상기 중심축선을 따라 연장하는 기둥 형상의 공기층이 형성되고, 상기 공기층의 외주면을 따라 상기 이물이 분리된 상기 액체가 상승하는 사이클론과, 상기 사이클론의 연장 방향에 있어서의 상기 제1배출구의 반대측에 설치되고, 상기 사이클론의 상단에 설치되어 연통공이 형성되고, 격벽과 제2배출구를 갖고, 상기 연통공에 의해 상기 내부와 연통된 클린케이스와, 상기 클린케이스에 설치되어, 상기 연통공으로부터 상기 중심축선을 따라 연장하고, 복수의 제1구멍을 갖는 기액 분리관과, 상기 클린케이스에 설치되고, 상기 중심축선을 따라 연장하고, 상기 기액분리관을 둘러싸고, 복수의 제2 구멍을 갖는 내벽을 구비한다.

[0010] 상기 공기층을 따라 상기 제1 배출구로부터 상기 기액 분리관까지 상승한 상기 이물이 분리된 상기 액체는 상기 복수의 제1 구멍 및 상기 복수의 제2 구멍을 통과하여 상기 제2 배출구로부터 상기 클린케이스의 외부로 배출된다.

[0011] 본 발명에 의하면, 액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 분리장치를 제공할 수 있다.

[0012] 도 1은 일 실시예에 따른 분리장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 분리장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 분리장치가 구비하는 기액 분리관 및 내벽의 개략적인 부분 확대도이다.
도 4는도 1의 IV-IV 선을 따라 도시하는 기액 분리 관의 개략 단면도이다.
도 5는도 1에 도시 된 분리장치의 비교 예를 나타내는 도면이다.
도 6은도 5의 VI-VI 선을 따라 도시하는 기액 분리 관의 개략 단면도이다.
도 7은 제1 구멍 및 제2 구멍에 적용 가능한 구멍의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1 구멍 및 제2 구멍에 적용 가능한 구멍의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제1 구멍 및 제2 구멍에 적용 가능한 구멍의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

[0013] 분리장치의 일 실시 예를 도면을 참조하여 설명한다. 단지 일례에 지나지 않으며, 이하의 실시 형태에 기재된 내용에 의해 발명이 한정되는 것은 아니다. 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 변형은 당연히 개시의 범위 내에 포함된다. 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 도면에 있어서 각 부분의 사이즈, 형상 등을 실제의 실시 형태에 대하여 변경하여 모식적으로 나타내는 경우도 있다. 복수의 도면에 있어서, 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략하는 경우도 있다.

[0014] 본 실시 형태에서는, 액체에 포함되는 이물을 원심력에 의해 분리 및 제거하기위한 분리장치에 대하여 개시한다. 액체는, 예를 들어 연삭액, 절삭액, 및 냉각수 등을 포함한다. 이물질은 예를 들어 금속 재료와 같은 칩, 금속 분말 등을 포함한다.

[0015] 도 1은 본 실시 예에 따른 분리장치 (1)의 개략 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 분리장치(1)의 개략적인 단면도이다. 도 3은 분리장치(1)가 구비하는 기액분리관(60) 및 내벽(70)의 개략적인 부분 확대도이다. 도 4는도 1의 IV-IV 선을 따라 나타낸 기액분리관(60)의 개략 단면도이다. 도 1에서는 설명의 편의상 부품의 일부를 투과시켜 도시하고 있다. 도 1 및 도 2에서는, 분리장치(1)에서의 액체의 흐름을 화살표로 나타낸다.

[0016] 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 분리장치(1)는 사이클론(10), 클린케이스(20), 도입관(31) 및 배출관(32)을 구비하고 있다. 사이클론(10)은 중심축선(CX)을 따라 연장된다.

[0017] 여기서, 중심 축선(CX)을 따르는 평행 한 방향을 축 방향 (Dx)으로 정의한다. 축방향(Dx)의 일측을 위 또는 상방으로 정의하고, 축방향(Dx)의 타측을 하 또는 하방으로 정의한다. 사이클론 (10)의 연장 방향은 축방향(Dx)에 대응한다. 중심 축선(CX)을 중심으로 중심 축선(CX)으로부터 멀어지는 방향을 반경방향(Dr)으로 정의하고, 중심 축선 (CX)을 중심으로 하는 원주방향(θ)을 정의한다.

[0018] 사이클론(10)은 도입부(40)와 도입부(40)에 접속된 드레인부(50)를 갖는다. 도입부(40)는 사이클론(10)의 상단측에 위치하고, 드레인부(50)는 사이클론(10)의 하단측에 위치한다. 사이클론 (10)은 단부 (11)와, 단부 (11)와 반대측의 단부 (12)를 갖는다. 단부(11)는 사이클론(10)의 상단에 상당하고, 단부(12)는 사이클론(10)의 하단에 상당한다.

[0019] 도입부 (40)는 원통형으로 형성되어 있다. 도입부(40)는, 반경방향(Dr) 내측에 위치하는 내주면(41)과, 반경방향(Dr) 외측에 위치하는 외주면(42)을 갖고 있다. 내주면(41) 및 외주면(42)은 축방향(Dx)을 따라 균일한 직경으로 연장되어 있다.

[0020] 드레인부(50)는 도입부(40)와 동축 상에 위치하고 있다. 드레인부(50)는, 도입부(40)에 접속된 원기둥 형상의 제1 부재(51)와, 제1 부재(51)에 접속된 원기둥 형상의 제2 부재(52)를 갖고 있다. 제1부재(51) 및 제2부재(52)는 반경방향(Dr) 외측에 위치하는 외주면 (53, 54)을 각각 갖는다. 외주면(53, 54)은 축방향(Dx)을 따라 균일한 직경으로 연장되어 있다. 제1 부재(51)의 외경은 제2 부재(52)의 외경보다 크다.

[0021] 드레인부(50)는, 제1 부재(51)로부터 제2 부재(52)에 걸쳐 형성된 내주면(55)을 갖고 있다. 내주면 (55)은 내주면 (41)의 하단 측에서 원주 방향(θ)에 걸쳐 접속되어있다. 내주면(55)은, 내주면(41)과의 접속 개소로부터 사이클론(10)의 하단을 향해 연장되는 원추면 형상으로 형성되어 있다. 내주면 (55)은 사이클론 (10)의 하단을 향함에 따라 서서히 내경이 작아진다. 이하, 내주면(41)과 내주면(55)에 의해 둘러싸인 영역을 「사이클론(10)의 내부(IN10)」이라고 한다.

[0022] 도입부(40) 측의 제 1 부재(51)의 단부에는 외주면(53)으로부터 반경방향(Dr)으로 돌출하는 플랜지(56)가 설치되어있다. 도 2에 도시 된 예에서, 사이클론 (10)은 볼트와 같은 고정 부재(57)에 의해 플랜지(56)를 통해 후술하는 클린케이스(20)의 바닥 벽에 연결된다.

[0023] 사이클론(10)은, 도입구(13)와, 제1 배출구(14)를 더 갖고 있다. 도입구(13)는 사이클론(10)의 내부(IN10)에 이물질을 포함하는 액체를 도입한다. 도입구(13)는 도입부(40)에 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 예에서는, 도입구(13)는, 도입부(40)의 단부(11)측에 설치되어 있다. 도입구(13)는, 원통 형상으로 형성된 도입부(40)의 접선 방향을 따르도록 개구되어 있다.

[0024] 도입구(13)에는 도입관(31)이 접속되어 있다. 도입관(31)에는 이물질을 포함하는 액체가 유입된다. 도입관(31)은 도입구(13)를 통해 사이클론(10)의 내부(IN10)와 사이클론(10)의 외부를 연통하고 있다. 도입관(31)으로부터 도입구(13)로 도입되는 액체는, 도입부(40)의 접선 방향을 따라 도입부(40)의 내부에 공급된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 도입관(31)에는 압력계(33)가 설치되어 있다. 압력계(33)는, 예를 들면 압력 센서 등이어도 된다.

[0025] 제 1 배출구(14)는 액체로부터 분리된 이물질을 많이 함유하는 액체를 사이클론(10)의 내부 (IN10)으로부터 사이클론 (10)의 외부로 배출한다. 제1 배출구(14)는 사이클론(10)의 내부(IN10)와 사이클론(10)의 외부를 연통한다. 제1 배출구(14)는 사이클론(10)의 단부(12)에 설치된다.

[0026] 보다 구체적으로, 제 1 배출구 (14)는 하단 측의 제 2 부재(52)의 단부에서 축 방향(Dx)을 따라 연장되도록 설치되어있다. 도 2에 나타내는 예에 있어서, 제1 배출구(14)의 내주면은, 내주면(55)과의 접속 개소로부터 사이클론(10)의 하단을 향함에 따라 서서히 내경이 커지는 원추면 형상으로 형성되어 있다.

[0027] 클린케이스(20)는, 사이클론(10)에 의해 이물이 분리된 액체를 내부에 저류한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 클린케이스(20)는 사이클론(10)의 상단측에 설치되어 있다. 다른 관점에서는, 분리장치(1)에 있어서, 클린케이스(20)는, 축 방향(Dx)에서의 제1 배출구(14)의 반대측에 설치되어 있다.

[0028] 클린케이스(20)는 측벽(21), 바닥벽(22) 및 축 방향 (Dx)의 바닥벽(22)의 반대측의 상부벽(23)을 갖는다. 바닥벽(22) 및 상부벽(23)은 측벽(21)에 연결된다. 이하, 측벽(21), 바닥벽(22), 및 상벽(23)에 의해 둘러싸인 영역을 「클린케이스(20)의 내부(IN20)」이라고 한다. 클린케이스(20)의 내부 (IN20)에는 액체가 저장된다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 클린케이스(20)의 내부(IN)(20)에는 도입부(40)가 위치된다.

[0029] 측벽(21)은 중심 축선(CX)을 중심으로 하는 원통형으로 형성되어 있다. 측벽(21)은, 반경방향(Dr) 내측에 위치하는 내주면(24)과, 반경방향(Dr) 외측에 위치하는 외주면(25)을 갖고 있다. 내주면(24) 및 외주면(25)은 축방향(Dx)을 따라 균일한 직경으로 연장되어 있다. 바닥벽(22) 및 상벽(23)은 중심 축선(CX)을 중심으로 하는 원판 형상이다. 상벽(23)은, 예를 들면 측벽(21)에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있다.

[0030] 클린케이스(20)는, 격벽(26)과, 제2 배출구(27)를 더 갖고 있다. 격벽(26)은 사이클론(10)의 내부(IN10)와 클린케이스(20)의 내부(IN20)를 분리한다. 격벽(26)은 단부(11)에 설치되어 있다. 격벽(26)은 중심축선(CX)을 중심으로 하는 원판 형상이다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 격벽(26)의 외경은 도입부(40)의 외경과 대략 동일하다.

[0031] 격벽(26)에는 중심축선(CX)을 중심으로 하는 연통공(28)이 설치되어 있다. 연통공(28)은 사이클론(10)의 내부(IN10)와 클린케이스(20)의 내부(IN20)를 연통한다. 연통공(28)은 중심축선(CX)을 중심으로 하는 원형이다.

[0032] 제2배출구(27)는 이물질이 분리된 액체를 클린케이스(20)의 내부(IN20)로부터 클린케이스(20)의 외부로 배출한다. 제2배출구(27)는 측벽(21)에 설치되어 있다. 제2배출구(27)에는 배출관(32)이 접속되어 있다. 배출관(32)은 제2배출구(27)를 통해 클린케이스(20)의 내부(IN20)와 클린케이스(20)의 외부를 연통한다. 클린케이스(20)의 내부(IN20)로부터는, 제2배출구(27)를 제외하고 액체가 유출되지 않도록 형성되어 있다.

[0033] 클린케이스(20)의 외부에는, 예를 들면 제2 배출구(27)로부터 배출된 액체를 저류하기 위한 액체 회수 탱크(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 배출관(32)은 액체 회수 탱크를 향해 연장되어 있다.

[0034] 도 1에 도시 된 예에서, 배출관 (32)에는 밸브(34)가 제공된다. 밸브(34)는 개도를 조정함으로써 배출관(32)으로부터 배출되는 유량을 조정한다. 또한, 밸브(34)는 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 저장되는 액체의 양을 조절한다.

[0035] 또 다른 관점에서, 밸브(34)는 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서의 액면의 높이를 조정한다. 밸브(34)를 설치함으로써, 액면의 높이를 조정하기 쉬워진다. 밸브(34)의 개도의 조정은, 예를 들면 밸브(34)에 설치된 핸들(35)을 조작함으로써 행한다. 밸브(34)는, 예를 들면 칸막이밸브이다.

[0036] 분리장치(1)는 연통관(36)과, 기액분리관(60)과, 기액분리관(60)을 둘러싸는 내벽(70)을 더 구비하고 있다. 연통관(36)은, 도입부(40)의 내부에 있어서 중심축선(CX)과 동축 상에 설치되어 있다. 연통관(36)은 원통 형상으로 형성되어 있다. 연통관(36)은 축방향(Dx)으로 연통공(28)으로부터 제1배출구(14)를 향해 연장되어 있다.

[0037] 연통관(36)은, 연통공(28)을 통하여, 사이클론(10)의 내부 (IN10)와 클린케이스(20)의 내부(IN20)를 연통한다. 도 2에 도시된 예에서, 연통관(36)은 드레인부(50)까지 연장되지 않는다. 다른 관점에서, 연통관(36)의 길이는 도입부(40)의 길이보다 짧다.

[0038] 기액분리관(60)은, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서 중심축선(CX)과 동축 상에 설치되어 있다. 기액분리관(60)은 원통 형상으로 형성되어 있다. 기액분리관(60)은 축방향(Dx)을 따라 연통공(28)으로부터 상벽(23)을 향해 연장되어 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 기액분리관(60)의 일단이 연통관(36)에 접속되고, 기액분리관(60)의 타단이 상벽(23)과 접하고 있다.

[0039] 기액분리관(60)은, 반경방향(Dr) 내측에 위치하는 내주면(61)과, 반경방향(Dr) 외측에 위치하는 외주면(62)을 갖고 있다. 내주면(61) 및 외주면(62)은 축방향(Dx)을 따라 일정한 직경으로 연장되어 있다. 기액분리관(60)의 내부는 연통관(36)의 내부와 접속되어 있다. 도 2에 도시된 예에서, 기액분리관(60)의 내경은 연통관(36)의 내경과 대략 동일하다.

[0040] 기액분리관(60)은 복수의 제1구멍(63)을 갖는다. 복수의 제1구멍(63)은, 예를 들면 기액분리관(60) 전체에 설치되어 있다. 도 3에 도시한 예에 있어서, 복수의 제1구멍(63)은, 축방향(Dx) 및 원주방향(θ)으로 각각 균일한 간격을 두고 설치되어 있다. 제1구멍(63)은 내주면(61)과 외주면(62)을 관통하는 관통구멍이다. 제1구멍(63)의 형상은, 예를 들면 원형이다.

[0041] 내벽(70)은, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서 기액분리관(60)을 반경방향(Dr) 외측으로부터 둘러싸도록 중심 축선(CX)과 동축 상에 설치되어 있다. 내벽(70)은 원통형으로 형성되어 있다. 도 2에 도시된 예에서, 내벽(70)의 외경은 도입부(40)의 외경과 대략 동일하다.

[0042] 내벽(70)은 축방향(Dx)을 따라 격벽(26)으로부터 상벽(23)을 향해 연장되어 있다. 내벽(70)은, 반경방향(Dr) 내측에 위치하는 내주면(71)과, 반경방향(Dr) 외측에 위치하는 외주면(72)을 갖고 있다. 내주면(71) 및 외주면(72)은 축방향(Dx)을 따라 균일한 직경으로 연장되어 있다.

[0043] 내벽(70)은, 사이클론(10)의 상단측에 위치하는 기액분리관(60)의 일부분을 원주방향(θ)의 전체에 걸쳐서 둘러싸고 있다. 내벽(70)의 내경은 기액분리관(60)의 외경보다 크고, 측벽(21)의 내경보다 작다.

[0044] 도 2에 나타내는 예에 있어서, 반경방향(Dr)에서의 기액분리관(60)의 외주면(62)으로부터 내벽(70)의 내주면(71)까지의 길이는, 측벽(21)의 내주면(24)으로부터 내벽(70)의 외주면(72)까지의 길이와 대략 같다. 기액분리관(60)의 외주면(62)으로부터 내벽(70)의 내주면(71)까지의 길이는, 측벽(21)의 내주면(24)으로부터 내벽(70)의 외주면(72)까지의 길이보다 커도 좋고, 작아도 좋다.

[0045] 예를 들어, 축방향(Dx)에서, 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸인 영역은 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸여 있지 않은 영역보다 작다. 도 2에 있어서는, 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸여 있는 영역을 영역 P1로 나타내고, 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸여 있지 않은 영역을 영역 P2로 나타낸다. 예를 들어, 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸인 영역(P1)의 축방향(Dx)의 길이는 기액분리관(60)의 축방향(Dx)의 길이의 1/2보다 작다.

[0046] 내벽(70)은 복수의 제2구멍(73)을 갖는다. 복수의 제2구멍(73)은, 예를 들면 내벽(70) 전체에 설치되어 있다. 도 3에 도시한 예에 있어서, 복수의 제2구멍(73)은, 축방향(Dx) 및 원주방향(θ)에 각각 균일한 간격을 두고 설치되어 있다. 제2구멍(73)은 내주면(71)과 외주면(72)을 관통하는 관통 구멍이다. 제2구멍(73)의 형상은, 예를 들면 원형이다.

[0047] 도 3에 도시 된 바와 같이, 복수의 제2구멍(73)의 크기는 복수의 제1구멍(63)의 크기보다 크다. 다른 관점에서, 내벽(70)의 개구율은 기액분리관(60)의 개구율보다 크다. 여기서, 「크기」는 제1구멍(63) 및 제2구멍(73)의 개구 면적에 대응하고, 「개구율」은 단위 면적에 대한 개구면적의 합계의 비율이다.

[0048] 예를 들면, 제1구멍(63)의 직경(D1)은 1~2mm이고, 제2구멍(73)의 직경(D2)는 예를 들면 3~5mm이다. 일 예에서, 제1구멍(63)의 직경(D1)은 1mm이고, 제2구멍(73)의 직경(D2)은 예를 들어 3mm이다. 기액분리관(60) 및 내벽(70)은, 예를 들어 펀칭 플레이트와 같은 다수의 구멍을 갖는 다공판에 의해 형성될 수 있다.

[0049] 측벽(21)은 내벽(70) 및 도입부(40)를 반경방향(Dr) 외측으로부터 둘러싸고 있다. 바닥벽(22)은 축방향(Dx)에서 제1 배출구(14)와 격벽(26) 사이에 위치한다. 도 2에 나타내는 예에 있어서, 바닥벽(22)은, 축방향(Dx)에 있어서, 드레인부(50)측의 도입부(40)의 단부에 설치되어 있다.

[0050] 제2배출구(27)는 축방향(Dx)에서 바닥벽(22)과 격벽(26) 사이에 위치한다. 제2배출구(27)는, 반경방향(Dr)에 있어서, 드레인부(50)측의 도입부(40)의 외주면(42)과 마주보도록 개구되어 있다. 다른 관점에서, 제2배출구(27)는 축방향(Dx)에서 바닥벽(22)과 도입구(13) 사이에 위치한다. 도 2에 도시하는 예에서는, 사이클론(10)의 하단측의 제2배출구(27)의 일단이, 바닥벽(22)의 상면과 반경방향(Dr)과 겹치도록 설치되어 있다.

[0051] 클린케이스(20)의 내부(IN20)에는, 기액 분리관(60)과 내벽(70) 사이에 제1저류부(81)가 형성되고, 도입부(40)와 측벽(21) 사이 및 내벽(70)과 측벽(21) 사이에 제2저류부(82)가 형성된다. 다른 관점에서, 제2저류부(82)는 제1저류부(81)를 원주방향(θ)으로 둘러싸고 있다.

[0052] 제2저류부(82)의 체적은, 예를 들면 제1저류부(81)의 체적보다 크다. 다른 관점에서, 제2저류부(82)의 축방향(Dx)의 길이는 제1저류부(81)의 축방향(Dx)의 길이보다 길다.

[0053] 도 2에 도시한 바와 같이, 기액분리관(60)에는, 릴리프구멍(64)이 설치되어 있다. 릴리프구멍(64)은 복수의 제1구멍 (63)이 이물질에 의해 폐쇄 될 때 기액분리관(60)에 유입 된 액체를 클린케이스(20)의 내부(IN20)로 배출한다. 릴리프구멍(64)은, 기액분리관(60)의 상방에 복수(예를 들면, 2개) 설치되어 있다. 릴리프구멍(64)은 제1구멍(63)보다 크고, 내벽(70)에 의해 둘러싸여 있지 않다.

[0054] 분리장치(1)는 드레인부(50)의 제1부재(51)를 반경방향(Dr) 외측으로부터 둘러싸는 커버(37)를 더 구비하고 있다. 커버(37)는 중심축선(CX)을 중심으로 하는 원통 형상으로 형성되어 있다. 커버(37)는 축방향(Dx)을 따라 균일한 직경으로 연장된다. 커버(37)의 외경은, 예를 들어 측벽(21)의 외경과 대략 동일할 수도 있고, 측벽(21)의 외경보다 작을 수도 있다. 제1배출구(14)의 하방에는, 예를 들면 제1배출구(14)로부터 배출된 이물이나 액체를 저류하기 위한 이물 회수 탱크(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

[0055] 다음으로, 분리장치(1)의 이물질을 함유하는 액체로부터 이물질을 분리 제거하는 공정에 대하여 설명한다.

[0056] 우선, 사이클론(10)의 내부(IN10)에는 이물질을 함유하는 액체가 도입관(31)을 통해 도입구(13)로부터 도입된다. 액체는 도입부(40)의 접선 방향으로 소정의 유속으로 공급된다. 공급된 액체는, 도입부(40)의 내주면(41) 및 드레인부(50)의 내주면(55)을 따라 선회하면서, 제1배출구(14)를 향해 하강한다.

[0057] 이에 의해, 사이클론(10)의 내부(IN10)에는, 중심축선(CX)을 중심으로 하는 하강 와류가 발생한다. 도 2에서, 하강 와류는 와류 DV로 표시된다. 액체에 포함된 이물질은 사이클론(10)의 내부(IN10)에서 하강 와류에 기초한 원심력에 의해 분리된다.

[0058] 분리된 이물질은 드레인부(50)의 내주면(55)에 모이면서 드레인부(50)의 내주면 (55)을 따라 선회하면서 하강한다. 이물질은 예를 들어 슬러지가 되어 제1배출구(14)로부터 소량의 액체와 함께 배출된다. 배출된 이물 및 액체는 이물 회수탱크로에 회수된다.

[0059] 드레인부(50)의 내주면(55)을 따라 하강한 하강 와류는, 제1배출구(14) 부근에서 상향의 힘을 받아 상승으로 변한다. 이에 의해, 사이클론(10)의 중심축선(CX)을 따라 제1배출구(14)로부터 클린케이스(20)를 향하는 상승 와류가 형성된다. 도 2에서, 상승 와류는 와류 RV로 표시된다.

[0060] 도 4에 도시 된 바와 같이, 상승 와류는 중심축선(CX)을 중심으로하는 기둥형상의 공기층(84)과, 공기층(84) 주위에 형성된 액체층(85)을 포함한다. 공기층(84)의 중앙부에는 진공부가 형성되어 있다. 공기층(84)은 축방향(Dx)를 따라 제1배출구(14)로부터 연통관(36)을 통해 기액분리관(60)을 향해 연장된다. 액체층(85)은, 공기층(84)의 외주면을 따라 제1배출구(14)로부터 기액분리관(60)을 향하여 이물이 분리된 액체가 상승함으로써 형성된다.

[0061] 상승 와류가 기액분리관(60)에 유입됨으로써, 공기층(84)을 따라 제1 배출구(14)로부터 기액분리관(60)까지 이물이 분리된 액체가 상승한다. 상승 와류의 표층 부분에 위치하는 액체층(85)으로부터 기액분리관(60)의 복수의 제1구멍(63)을 통과하여 제1저류부(81)로 액체가 흐른다. 제1저류부(81)로 유입된 액체는 내벽(70)의 복수의 제2구멍(73)을 통과하여 제2저류부(82)로 흐른다.

[0062] 제1저류부(81)로 유입된 액체의 일부는 내벽 (70)을 넘어 제2저류부(82)로 흐른다. 다른 관점에서, 제1저류부(81)로 유입된 액체의 일부는 제2저류부(82)로 오버 플로우한다. 분리장치(1)의 가동시에 있어서, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에는, 제1저류부(81)로부터 제2저류부(82)로 액체의 흐름이 2개 형성된다.

[0063] 제2구멍(73)의 크기를 조정함으로써, 복수의 제2구멍을 통과하는 유량과 오버플로우하는 유량을 조정할 수 있다. 복수의 제2구멍(73)을 통과하는 유량은, 예를 들면 오버플로우하는 유량보다 많다. 다른 관점에서는, 복수의 제2구멍의 크기에 의해 오버플로우하는 유량을 억제할 수 있다.

[0064] 기액분리관(60)으로부터 유입된 액체는, 주로 제1저류부(81) 및 제2저류부(82)에 일시적으로 저류된다. 사이클론(10)의 내부(IN10)에 있어서 이물질은 액체로부터 분리되어 있기 때문에, 클린케이스(20)에 저류된 액체에는 이물질이 거의 포함되어 있지 않다. 클린케이스(20)의 내부(IN20)에는, 저류된 액체에 의해 액면이 형성된다. 도 1 및 도 2에 있어서, 액면을 액면L1으로 나타낸다.

[0065] 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서, 액면(L1)보다 상방에는, 공기덩어리(83)가 형성된다. 제2저류부(82)에 저장된 액체는 제2배출구(27)로부터 배출관(32)을 통해 액체 회수 탱크로 배출된다.

[0066] 분리장치(1)의 가동시에는, 기액분리관(60) 및 내벽(70)은 액체에 침지되어 있다. 예를 들어, 액면(L1)은 기액분리관(60)의 축방향(Dx)의 중심보다 사이클론(10)측에 위치하고 있다. 기액분리관(60)의 액체에 침지된 영역의 축방향(Dx)의 길이는, 예를 들어 기액분리관(60)의 액체에 잠기지 않은 영역의 축방향(Dx)의 길이보다 작다.

[0067] 분리장치(1)의 작동 중에, 내벽(70) 전체는 액체에 잠겨있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 내벽(70)은, 분리장치(1)의 가동시에 있어서의 액면(L1) 이하가 되도록 설치되어 있다.

[0068] 또 다른 관점에서, 내벽(70)은, 분리장치(1)의 가동시에 있어서의 액면(L1)보다도 사이클론(10)측에 위치하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 축방향(Dx)에서, 격벽(26)으로부터 액면(L1)까지의 길이(H1)는 내벽(70)의 길이(H70)보다 길다.

[0069] 여기서, 본 실시 형태에 관한 분리장치(1)의 비교례를 나타낸다. 도 5는 도 1에 도시된 분리장치(1)의 비교례를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 도시하는 기액분리관(60)의 개략 단면도이다. 도 5는 설명의 편의상 부품의 일부를 투과시켜 도시한다.

[0070] 도 5에 도시한 바와 같이, 분리장치(100)가 구비하는 내벽(70)은, 제2구멍(73)을 갖지 않는다. 축방향(Dx)에서, 바닥 벽(22)은 격벽(26)과 동일한 위치에 있다. 도 5에 도시된 예에서, 바닥벽(22)은 격벽(26)과 일체로 형성된다.

[0071] 바닥벽(22)은, 도 1과 비교하여 축방향(Dx)에서 더 상방으로 형성된다. 따라서, 제2배출구(27)는 내벽(70)과 마주한다. 제2배출구(27)는, 도 1과 비교하여 축방향(Dx)에서 더 상방으로 형성된다.

[0072] 분리장치(100)에 있어서, 상승 와류가 기액분리관(60)으로 유입되면, 상승 와류의 표층 부분에 위치하는 액체층(85)으로부터 기액분리관(60)의 복수의 제1구멍(63)을 통과하여 제1저류부(81)로 액체가 흐른다. 제1저류부(81)로 유입 된 액체는 내벽(70)에 충돌한다. 액체의 일부는 내벽(70)에 충돌하고, 내벽(70)의 내주면을 축방향(Dx)을 따라 흐른다.

[0073] 그리고 액체는 내벽(70)을 넘어 제2저류부(82)로 흐른다. 분리장치(100)의 가동시에 있어서, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에는, 제1저류부(81)로부터 내벽(70)을 넘어 제2저류부(82)로 흐르는 액체의 흐름이 하나 형성된다.

[0074] 분리장치(100)의 가동시에 있어서, 제1저류부(81)로부터 내벽(70)을 넘어 제2저류부(82)로 액체가 흐르기 때문에, 액면은 날뛰기 쉽고, 안정하기 어렵다. 「액면이 날뛴다」란, 액면이 축방향(Dx)으로 이동하는 것, 액면이 튀는 등을 말한다.

[0075] 도 5에서는, 액면을 액면 L100으로 나타낸다. 액면(L100)이 날뛰면, 액체가 공기덩어리(83)로부터 공기를 휘감기 쉬워, 클린케이스(20)의 내부 (IN20)에서 액체는 발포하기 쉬워진다. 액면(L100)이 날뛰므로, 밸브(34)에 의한 액면(L100)의 축방향(Dx)에서의 위치의 조정을 행하기 어렵다.

[0076] 액면(L100)이 안정하지 않으면, 기액분리관(60)으로부터 클린케이스(20)의 내부(IN20)로의 유량이 안정되지 않는다. 그 결과, 상승 와류의 액체층(85)을 형성하는 액체의 흐름은 안정하기 어려워진다.

[0077] 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 액체층(85)의 두께 (W100)는 원주방향(θ)으로 균일하지 않다. 액체층(85)의 두께(W100)는도 4와 비교하여 커진다. 또한, 상승 와류가 안정적으로 형성되지 않으면, 사이클론(10)의 내부(IN10)에 있어서의 액체로부터의 이물의 분리 정밀도의 저하의 원인이 될 수 있다. 분리 정밀도는 여과 정밀도로도 지칭될 수 있다.

[0078] 축방향(Dx)에서, 바닥벽(22)은 격벽(26)과 동일한 위치에 있기 때문에, 도 1과 비교하여 액면(L100)은 높다. 다른 관점에서, 격벽(26)으로부터 액면(L100)까지의 길이(H100)는 도 1에 도시된 격벽(26)으로부터 액면(L1)까지의 길이(H1)보다 길다. 또한, 제2 배출구(27)가 액면(L100)에 가까워지기 때문에, 액면(L100)이 저하하면 제2 배출구(27)로부터 액체가 배출될 때에 공기를 휘감기 쉬워진다.

[0079] 이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 분리장치(1)는 기액분리관(60)을 둘러싸고, 복수의 제2구멍(73)을 갖는 내벽(70)을 구비하고 있다. 내벽(70)에 복수의 제2구멍(73)을 형성함으로써, 분리장치(1)에는, 제1저류부(81)로부터 복수의 제2구멍(73)을 통과하여 제2저류부(82)로 흐르는 액체의 흐름을 형성할 수 있다.

[0080] 클린케이스(20)의 내부(IN20)에는, 제1저류부(81)로부터 제2저류부(82)로 액체의 흐름이 2개 형성된다. 복수의 제2 구멍(73)을 통과할 때에 액체의 기세가 억제됨으로써, 원활하게 액체를 제1저류부(81)로부터 제2저류부(82)로 흘릴 수 있다.

[0081] 내벽(70)에 복수의 제2구멍(73)을 형성함으로써, 제1저류부(81)로 유입된 액체는 내벽(70)의 내주면(71)과 충돌하기 어렵다. 이에 의해, 축방향(Dx)으로 내벽(70)의 내주면(71)을 따르는 액체의 흐름을 억제할 수 있다.

[0082] 그 결과, 액면(L1)은 날뛰기 어렵고 안정하기 쉽다. 액면(L1)이 안정됨으로써, 액체가 공기덩어리(83)로부터 공기를 휘감기 어렵고, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서의 액체의 발포를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 분리장치(1)이면, 도 5에 나타낸 분리장치(100)와 비교하여, 액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

[0083] 분리장치(1)로부터는, 기포를 거의 포함하지 않는 액체를 배출관(32)으로부터 클린케이스(20)의 외부로 배출할 수 있다. 본 실시형태의 분리장치(1)이면, 소포제 등을 사용할 필요가 없어, 액체의 발포를 억제할 수 있다.

[0084] 또한, 복수의 제2구멍(73)의 크기를 복수의 제1구멍(63)의 크기보다 크게 함으로써, 복수의 제2구멍(73)을 통과하는 유량을 오버플로우하는 유량보다 많게 할 수 있다.

[0085] 이에 의해, 제1저류부(81)에 유입하는 액체를 액체의 기세를 억제하여 제2저류부로 액체를 주로 흘릴 수 있기 때문에, 액면(L1)은 보다 안정하기 쉬워진다. 복수의 제2구멍(73)을 통과하는 흐름과 오버플로우하는 흐름을 형성함으로써, 제2저류부(82)로의 액체의 기세를 억제하고, 액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

[0086] 액면(L1)이 안정됨으로써, 기액분리관(60)으로부터 클린케이스(20)의 내부(IN20)로의 유량이 안정된다. 또한, 액면(L1)이 안정됨으로써, 액면(L1)을 낮은 위치로 설정할 수 있다. 액면(L1)을 낮은 위치로 설정함으로써, 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸여 있는 영역(P1)을 기액분리관(60)의 내벽(70)으로 둘러싸여 있지 않은 영역(P2)보다 작게 할 수 있다.

[0087] 그 결과, 기액분리관(60) 내부에서의 액체의 흐름이 방해되기 어렵고, 액체층(85)을 형성하는 액체의 흐름이 안정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 액체층(85)의 두께(W1)는 원주방향(θ)으로 균일해지기 쉽다.

[0088] 또한, 액체층(85)의 두께(W1)는, 도 6에 나타내는 두께(W100)보다도 얇게 할 수 있다. 상승 와류를 안정적으로 형성함으로써 사이클론(10)의 내부(IN10)에서의 하강 와류의 유속이 안정되고, 사이클론(10)의 내부(IN10)에서의 액체로부터의 이물의 분리 정밀도가 향상된다.

[0089] 액면(L1)이 안정화되면, 밸브(34)에 의한 액면(L1)의 축 방향(Dx)에서의 위치 조정이 용이해진다. 또한, 액면(L1)이 안정됨으로써, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 있어서의 공기덩어리(83)에 상당하는 부분을 작게 할 수 있기 때문에, 클린케이스(20)의 축방향(Dx)의 길이를 짧게 하여, 분리장치(1)는 더 소형화할 수 있다.

[0090] 본 실시 형태의 분리장치(1)에서는, 클린케이스(20)가 갖는 바닥벽(22)이 축방향(Dx)으로 제1배출구(14)와 격벽(26) 사이에 위치하고 있다. 이 때문에, 제2배출구(27)는, 격벽(26)보다 하방에 설치할 수 있다. 제2배출구(27)가 축방향(Dx)에서 바닥벽(22)과 격벽(26) 사이에 위치함으로써, 제2배출구(27)를 도입부(40)의 외주면(42)과 마주보도록 개구시킬 수 있다.

[0091] 따라서, 제2구멍(73)을 통과한 액체는 반경방향(Dr)을 따라 제2배출구(27)로 직접 흐르지 않는다. 그 결과, 액체가 제2배출구(27)로 직접 흐를 때에 있어서 공기의 권취가 방지된다.

[0092] 또한, 제2배출구(27)를 액면(L1)으로부터 보다 멀리 설치할 수 있기 때문에, 액면(L1)이 저하했을 때에 있어서의 공기의 권취를 방지하고, 액체의 발포를 억제할 수 있다. 제2 배출구(27)를 액면(L1)으로부터 멀리 설치함으로써, 클린케이스(20)의 내부(IN20)에 저류된 액체로부터 기포가 빠지는 시간을 확보할 수 있다. 이에 의해, 보다 기포를 포함하지 않는 액체를 배출관(32)으로부터 클린케이스(20)의 외부로 배출할 수 있다.

[0093] 본 실시 형태에 의하면, 액체의 발포를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 분리장치(1)를 제공할 수 있다. 이상 설명한 것 외에도, 본 실시 형태로부터 여러 가지 바람직한 작용을 얻을 수 있다.

[0094] 상기 실시 형태에 관한 분리장치(1)의 구성은 일례에 불과하다. 이하, 제1구멍(63) 및 제2구멍(73)에 대하여 변형 예를 나타낸다. 도 7 내지 도 9는 제1구멍(63) 및 제2구멍(73)에 적용 가능한 구멍의 예를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 제1구멍(63) 및 제2구멍(73)을 총칭하여 「구멍(3)」이라고 부른다.

[0095] 도 7에 도시된 바와 같이, 구멍(3)의 형상은 사각형일 수 있다. 일례로서, 구멍(3)의 형상은 직사각형, 정사각형, 마름모 등이다. 또 다른 예로서 도 8에 도시된 바와 같이, 구멍(3)의 형상은 슬릿과 같은 긴 구멍일 수 있다. 도 8에 도시된 예에서, 구멍(3)은 원주방향(θ)으로 연장되는 긴 구멍이지만, 축방향(Dx)으로 연장되는 긴 구멍일 수 있다.

[0096] 또 다른 예로서도 9에 도시 된 바와 같이, 구멍(3)은 그물 모양으로 형성 될 수 있다. 기액분리관(60) 및 내벽(70)은, 예를 들어 메쉬 시트에 의해 형성될 수 있다. 구멍(3)은 노치를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같은 구멍의 형상은 제1구멍(63) 및 제2구멍(73)에 각각 적용할 수 있고, 제1 구멍(63) 및 제2구멍(73)은 각각 동일한 형상이어도 되고, 각각 상이해도 된다.

[0097] 또한, 제1구멍(63)의 크기는 모두 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제2구멍(73)의 크기는 모두 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 제1구멍(63)과 제2구멍(73)의 축 방향(Dx)의 간격은 원주방향(θ)의 간격과 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 분리장치(1)의 각 부분은, 예를 들어 금속 재료로 형성될 수 있다. 단, 분리장치(1)는 수지 등의 비금속 재료로 형성된 부재를 포함할 수도 있다.

[0098]
1: 분리장치, 10: 사이클론, 11: 단부(상단), 12: 단부(하단), 13: 도입구, 14: 제1배출구, 20: 클린케이스, 21: 측벽, 22: 바닥벽, 23: 상부벽, 26: 격벽, 27: 제2배출구, 28: 연통공, 60: 기액분리관, 63: 제1구멍, 70: 내벽, 73: 제2구멍, 84: 공기층.

Claims

중심축선을 따라 연장되고, 내부에 이물질을 포함하는 액체를 도입하기 위한 도입구와, 하단에 설치되어 상기 이물질을 배출하기 위한 제1배출구를 갖고, 상기 내부에서 상기 액체를 선회 원심력에 의해 상기 액체로부터 상기 이물질을 분리함과 동시에, 상기 제1배출구로부터 상기 중심축선을 따라 연장하는 기둥형상의 공기층이 형성되고, 상기 공기층의 외주면을 따라 상기 이물질이 분리되며 상기 액체가 상승하는 사이클론과,
상기 사이클론의 연장 방향에 있어서의 상기 제1배출구의 반대측에 설치되고, 상기 사이클론의 상단에 설치되어 연통공이 형성된 격벽과 제2배출구를 갖고, 상기 연통공에 의해 상기 내부와 연통된 클린케이스와,
상기 클린케이스에 설치되어, 상기 연통공으로부터 상기 중심축선을 따라 연장하고, 복수의 제1구멍을 갖는 기액분리관과,
상기 클린케이스에 설치되어, 상기 중심축선을 따라 연장하여, 상기 기액분리관을 둘러싸는 것과 동시에, 복수의 제2구멍을 갖는 내벽을 구비하고,
상기 공기층을 따라 상기 제1배출구로부터 상기 기액분리관까지 상승한 상기 이물이 분리된 상기 액체는 상기 복수의 제1구멍 및 상기 복수의 제2구멍을 통과하여 상기 제2배출구로부터 상기 클린케이스의 외부로 배출되는 분리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 제2구멍은 상기 복수의 제1구멍보다 큰 분리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연장방향에 있어서, 상기 기액분리관의 상기 내벽으로 둘러싸여 있는 영역은, 상기 기액분리관의 상기 내벽으로 둘러싸여 있지 않은 영역보다도 작은 분리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 클린케이스는, 상기 연장 방향으로 상기 제1배출구와 상기 격벽 사이에 위치하는 바닥벽과, 상기 바닥벽에 접속되어 상기 내벽 및 상기 사이클론을 둘러싸는 측벽을 더 포함하고.
상기 제2배출구는, 상기 측벽에 설치되어 있는 분리장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제2배출구는, 상기 연장방향에 있어서, 상기 바닥벽과 상기 격벽 사이에 위치하는 분리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2배출구는, 상기 사이클론과 마주하고 있는 분리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 내벽은, 상기 클린케이스에 저류된 상기 이물이 분리된 상기 액체의 액면보다도 사이클론 측에 위치하는 분리장치.