WO2013012003A1 - フィルタ - Google Patents

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WO2013012003A1
WO2013012003A1 PCT/JP2012/068198 JP2012068198W WO2013012003A1 WO 2013012003 A1 WO2013012003 A1 WO 2013012003A1 JP 2012068198 W JP2012068198 W JP 2012068198W WO 2013012003 A1 WO2013012003 A1 WO 2013012003A1
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WO
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Prior art keywords
air
discharge pipe
filter
port
swirl flow
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/068198
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
啓 酒井
Original Assignee
株式会社コガネイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コガネイ filed Critical 株式会社コガネイ
Publication of WO2013012003A1 publication Critical patent/WO2013012003A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/06—Axial inlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B04C2005/136—Baffles in the vortex finder

Definitions

  • the present invention relates to a filter used for removing foreign matters such as droplets and dust in the air supplied to pneumatic equipment.
  • Air is supplied from pneumatic sources to pneumatic equipment such as pneumatic cylinders through pneumatic lines such as piping and hoses.
  • a pneumatic circuit is formed by connecting a pneumatic source and a pneumatic device by a pneumatic line.
  • a filter is provided in the pneumatic circuit in order to remove foreign matters such as water droplets, oil droplets and dust contained in the air supplied from the pneumatic pressure source to the pneumatic equipment.
  • a filter provided in a pneumatic circuit there is a type having a main body block in which a primary port and a secondary port are formed, that is, a port block, and a filter element attached to the main body block. is there.
  • the filter element removes foreign matters such as droplets such as water droplets and dust particles contained in the air to be treated which has flowed in from the primary side port, and flows out the purified air to the secondary side port.
  • a filter bowl that is, a collection container, is attached to the port block in order to accommodate foreign matters such as droplets removed by the filter element.
  • Filters used in pneumatic circuits include forms called air filters, mist filters, and micro mist filters, depending on the foreign substance removal performance set by the inner diameter of the filter element's ventilation holes.
  • Patent Document 2 describes a filter in which a liquid is swirled in order to remove foreign matters mixed in a coolant liquid. This filter swirls the liquid to remove the foreign matter by the difference in specific gravity and centrifugal force between the liquid and the foreign matter. By using this principle, it is possible to obtain a filter for removing foreign substances contained in the air and purifying the air.
  • a filter medium for filtering air that is, a filter element is not necessary, so that it is not necessary to replace the filter.
  • An object of the present invention is to provide a filter capable of suppressing noise generation by rotating air to separate dust and air.
  • the filter of the present invention is a filter that purifies air by removing foreign matters such as droplets and dust contained in air, and is a primary side port to which air is supplied, extending in the axial direction and circumferentially.
  • a swirling flow generating portion having a blade cylindrical portion formed by arranging a plurality of inclined blades in a cylindrical shape and an annular base portion disposed at a lower end of the blade cylindrical portion, and a separation communicating with the swirling flow generating portion
  • a separation unit provided with a secondary port for flowing out air that has been cleaned by removing foreign substances in the separation chamber, and a discharge port attached to the separation unit and formed at the lower end of the separation unit
  • the filter of the present invention air is swirled to separate foreign matters contained in the air from the air by centrifugal force, and the air separated and cleaned is guided along the turning restriction plate, The purified air is swirled and is not discharged to the outside as it is, and noise generated from the filter can be reduced. As a result, it is possible to achieve quietness of the filter for taking in the dust into the collection container or purifying the air by removing foreign substances contained in the air.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line CC in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line DD in FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view of FIG. 13. It is a disassembled perspective view which shows the swirl
  • the filter 10 has a metal port block 13 in which a primary side port 11 and a secondary side port 12 are formed.
  • the primary side port 11 is connected to a primary side pneumatic line made of piping or the like (not shown). Air from the air pressure source is supplied to the primary side port 11 by this pneumatic line.
  • the secondary side port 12 is connected to a secondary side pneumatic line made of piping (not shown), and the air that has been cleaned by removing liquid droplets or the like is Supplied from the side port to external pneumatic equipment.
  • the primary side port 11 and the secondary side port 12 are opened coaxially on the opposite side surface of the port block 13.
  • the side surface of the port block 13 in which each port is opened is substantially flat, and the port block 13 has a generally cubic shape as shown in FIG.
  • An accommodation hole 14 is formed in the port block 13, and the primary side port 11 communicates with the accommodation hole 14.
  • a support portion 16 in which a communication hole 15 is formed is provided at the center of the port block 13, and the air supplied to the primary side port 11 through a communication space between the support portion 16 and the accommodation hole 14. Will flow toward the lower part of the accommodation hole 14.
  • a cylindrical male screw portion 17 is provided at the lower end portion of the port block 13.
  • a resin-made separation cylinder 20 is detachably attached to the male screw portion 17, and a female screw portion 18 that is screwed to the male screw portion 17 is provided at an upper end portion of the separation cylinder 20.
  • the separation cylinder 20 has a cylindrical portion 21 having a constant inner diameter, and a conical portion 22 that continues downward from the cylindrical portion 21 and decreases toward the lower end.
  • a separation unit 23 is formed by the port block 13 and the separation cylinder 20 attached thereto.
  • An upper swirl flow generation chamber 24 and a lower separation chamber 25 communicating with the upper swirl flow generation chamber 24 are formed inside the separation unit 23.
  • the swirl flow generation chamber 24 is formed by the port block 13 and the separation cylinder 20, but the swirl flow generation chamber 24 is formed by the port block 13 and separated by the separation cylinder 20.
  • the chamber 25 may be formed, and the swirl flow generation chamber 24 and the separation chamber 25 may be formed in the separation cylinder 20.
  • the male screw part 26 is provided in the conical part 22 of the separation cylinder 20, and the outer diameter of the male screw part 26 is the same as the outer diameter of the male screw part 17 of the port block 13.
  • a collection container 27 is detachably attached to the male screw portion 26.
  • the collection container 27 has a cylindrical portion 28a and a bottom wall portion 28b integrated with the cylindrical portion 28a, and is formed of a transparent material.
  • a female screw portion 29 that is screwed to the male screw portion 26 is provided at the upper end portion of the collection container 27.
  • the internal diameter of the internal thread portion 29 is the same as the internal diameter of the internal thread portion 18 of the cylindrical portion 21 of the separation cylinder 20.
  • the inside of the collection container 27 is a storage chamber 30 that stores foreign matters such as dust and liquid, and the interior of the separation cylinder 20 and the storage chamber 30 communicate with each other by a discharge port 31 formed at the lower end of the separation cylinder 20. is doing.
  • a swirl flow generator 32 made of resin is mounted in the swirl flow generation chamber 24 of the separation unit 23.
  • the swirling flow generator 32 as the swirling flow generating portion has an annular base 33 that is fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 of the separation cylinder 20.
  • a blade cylinder portion 34 is integrated with the annular base portion 33.
  • the blade cylindrical portion 34 has a plurality of blades or blades 35 extending in the axial direction along the inner peripheral surface of the accommodation hole 14, that is, the inner peripheral surface of the swirling flow generating chamber 24.
  • the blades 35 are arranged in a cylindrical shape with a gap 36 therebetween. As shown in FIG.
  • each blade 35 has an angle of inclination with respect to a tangent to the inner peripheral surface of the blade cylindrical portion 34. By providing the inclination angle in this way, the air flow changes to a swirl flow.
  • a large number of blades 35 are arranged over the entire circumference and have an axial length, so that the thickness of the blade cylinder portion 34 in the radial direction is thin, but the blade 35 can be efficiently operated with low pressure loss. A swirling flow can be obtained.
  • the blade cylinder part 34 is composed of 21 blades 35. As shown in FIG. 4, each blade 35 is set such that the thickness at the radially inner portion is thinner than the thickness at the radially outer portion, and the gap 36 formed between each blade is separated. While extending in the axial direction along the central axis of the unit 23, the unit 23 is inclined in the circumferential direction.
  • a discharge pipe 37 is attached to the communication hole 15, and the lower end surface of the discharge pipe 37 extends downward from the blade cylinder portion 34 to be a position of the annular base portion 33. Air that has been cleaned by removing foreign substances is guided to the secondary port 12 by the discharge pipe 37.
  • the discharge pipe 37 and the closing lid portion 38 are integrated with the discharge pipe 37.
  • the closing lid portion 38 is disposed at the upper end portion of the blade cylinder portion 34. The closing lid portion 38 prevents air that has flowed into the accommodation hole 14 from the primary port 11 from flowing into the blade cylinder portion 34 from the inside in the radial direction of the blade cylinder portion 34.
  • the swirl flow generator 32 is fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 of the separation cylindrical body 20 that is disposed at the lower end portion of the blade cylindrical portion 34 that has an overall cylindrical shape.
  • the annular base portion 33, the blade cylinder portion 34, and the closing lid portion 38 disposed at the upper end portion of the discharge pipe 37 are formed. Accordingly, the air supplied from the primary port 11 into the accommodation hole 14 flows axially into the swirl flow generation chamber 24 and flows into the gap 36 between the blades 35 from the upper outer peripheral surface of the blade cylindrical portion 34. To do.
  • the air that has flowed into the gaps 36 is guided by the blades 35 and is ejected toward the inside of the blade cylinder part 34 while being inclined with respect to the tangential direction.
  • the blade cylinder portion 34 formed by arranging the blades 35 in a cylindrical shape is integrated with the annular base portion 33, and the closing lid portion 38 integrated with the discharge pipe 37 is replaced with the blade cylinder body.
  • the blade cylinder portion 34 and the closing lid portion 38 are integrally formed so that the annular base portion 33 abuts against the lower end surface of the blade cylinder portion 34. Also good. Further, although the discharge pipe 37 and the closing lid portion 38 are integrated, these may be separate members.
  • the air that flows into the swirling flow generation chamber 24 from the primary side port 11 flows into the swirling flow generator 32 in the axial direction from the outer peripheral portion of the swirling flow generation chamber 24, and is The directional flow is converted into a swirl flow. Since the 21 blades 35 are arranged over the entire circumference of 360 degrees, the inflowing air is given a turning force over the entire circumference of 360 degrees. Thereby, compared with the case where air flows from the air supply port in the tangential direction to the inner peripheral surface of the separation cylinder 20, a high-speed swirl flow is efficiently generated without increasing the inner diameter of the separation cylinder 20. be able to. Therefore, it is possible to reduce the size of the filter for forming the swirl flow and removing dust and droplets contained therein.
  • the separation cylinder 20 has a cylindrical portion 21 and a conical portion 22 below the cylindrical portion 21, and the swirling flow generated by the swirling flow generator 32 can prevent the centrifugal force from being attenuated in the conical portion 22.
  • the centrifugal force of the swirl flow attenuates as the distance from the swirl flow generator 32 increases. Therefore, if the lower part of the separation cylinder 20 has a conical shape, the separation efficiency of the foreign matters by attaching foreign matters such as droplets to the inner peripheral surface can be increased.
  • the air that has been cleaned by removing foreign substances rises while swirling, flows into the discharge pipe 37, and flows out from the secondary port 12.
  • a notch 39 is formed on the radially inner side of the upper end portion of the blade cylindrical portion 34.
  • the inner diameter of the cutout portion 39 corresponds to the outer diameter R of the lower end portion of the closing lid portion 38 as shown in FIG. 4, and the closing lid portion 38 is fitted into the cutout portion 39.
  • a taper surface 41 is formed such that a portion of the outer peripheral surface of the closing lid portion 38 above the upper end surface of the blade cylinder portion 34 to the support portion 16 has a smaller diameter upward.
  • the air that has flowed into the swirl flow generation chamber 24 from the primary port 11 is guided radially outward by the tapered surface 41, and the respective blades 35 from the gaps 36 between the closing lid portion 38 and the accommodation hole 14. , Along the inner peripheral surface of the blade cylinder portion 34, flows into a swirling flow.
  • the lower surface 42 of the closing lid portion 38 is perpendicular to the central axis of the closing lid portion 38 from the outer peripheral portion toward the inner peripheral portion so that dust and droplets included in the swirling flow do not adhere to the lower surface 42. It is a flat surface. As a result, dust and droplets that have flowed into the blade cylinder portion 34 together with air from the outer periphery of the closing lid portion 38 flow downward along with the swirl flow without being attached to the lower surface 42. According to an experiment, when the lower surface 42 was inclined upward from the outside in the radial direction toward the inside, dust and droplets adhered to the lower surface 42.
  • a gap 43 is formed between the inner peripheral surface of the accommodation hole 14 and the outer peripheral surface of the blade cylinder part 34. Part of the dust and droplets mixed into the air from the primary port 11 and flowing into the swirl flow generation chamber 24 is guided to the gap 43 between the blade 35 and the inner peripheral surface of the accommodation hole 14. Thus, it flows to the lower end of the blade 35.
  • a droplet guide surface 44 that is inclined downward toward the outer side in the radial direction is formed on a portion of the upper surface of the annular base portion 33 outside the outer diameter of the blade cylinder portion 34. Yes. As shown in FIG.
  • a plurality of liquid discharge grooves 45 are formed on the outer peripheral surface of the annular base portion 33, and dust and droplets that have flowed to the outermost peripheral portion of the droplet guide surface 44 It is guided from the liquid discharge groove 45 to the lower part of the separation cylinder 20.
  • a portion between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the blade cylinder portion 34 is formed with a droplet guide surface 46 that is inclined downward as it goes inward in the radial direction. .
  • liquid discharge grooves 45 are provided, but this number can be any number. Further, the liquid discharge groove 45 may be formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21.
  • the lower surface of the annular base portion 33 is a tapered surface 47 inclined downward so that the inner diameter increases from the smallest diameter portion of the droplet guide surface 46 toward the outer peripheral surface.
  • the tapered surface 47 is expanded downward so that the inner surface increases with the lower surface of the annular base 33 facing downward, the air guided by the blade 35 into the swirling flow is It is guided to the separation chamber 25 of the separation cylinder 20 while increasing the turning radius toward 47.
  • the lower end surface of the discharge pipe 37 is at the same axial position as the annular base 33, and the radially outer side of the lower end of the discharge pipe 37 is the annular base 33, but the inner surface of the annular base 33 faces downward.
  • the dust surface and the liquid droplet adhering to the taper surface 47 can be reliably prevented from being caught inside the discharge pipe 37. In particular, even when the amount of air flowing in from the primary port 11 suddenly increases, it is possible to prevent dust and droplets from being caught in the discharge pipe 37.
  • the enlarged diameter portion formed in the annular base portion 33 is not limited to the tapered surface, and if the inner diameter is set larger than the inner diameter of the blade cylinder portion 34, the enlarged diameter portion having a straight inner diameter can be used as a dust or droplet. Can be prevented from being caught in the discharge pipe 37.
  • the air that flows into the separation chamber 25 from the taper surface 47 and swirls along the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 is guided to the inner peripheral surface of the conical portion 22 whose inner diameter decreases toward the lower end portion, that is, the conical surface 48.
  • the air flowing along the conical surface 48 maintains the generated centrifugal force, and the dust and droplets contained in the air adhere to the conical surface 48 of the conical portion 22 toward the discharge port 31 at the lower end. Will flow.
  • the droplet guide surface 44 is formed on the radially outer portion of the upper surface of the annular base 33 and the droplet guide surface 46 is formed on the radially inner portion, so that the upper surface of the annular base 33 is reached.
  • the dust and droplets that have flowed down can be reliably dropped downward.
  • a baffle plate 51 provided with a liquid guide surface 50 facing the discharge port 31 is disposed in the collection container 27 .
  • the baffle plate 51 faces the discharge port 31 through a gap having a baffle arrangement distance L, and dust and droplets that have fallen from the discharge port 31 accumulate on the bottom of the storage chamber 30, causing a swirling flow. The tornado effect prevents backflow into the separation chamber 25.
  • the liquid guide surface 50 of the baffle plate 51 is provided with eight fins 52 that extend in the radial direction of the liquid guide surface 50 and protrude upward. Yes. In this way, the plurality of radial fins 52 prevent the air in the storage chamber 30 from swirling with the air swirling in the discharge port 31.
  • the baffle plate 51 provided with the fins 52 causes the dust and liquid in the storage chamber 30 to be wound up and flow out to the secondary side port 12 by the tornado effect resulting from the swirling of air in the storage chamber 30. Is prevented. Further, the air flow swirled downward along the conical surface 48 is reversed by the baffle plate 51 and moves upward toward the discharge pipe 37.
  • the radial position of the fin 52 provided on the baffle plate 51 is outside the diameter of the outlet 31 of the conical portion 22. Therefore, the air flow swirling downward along the conical surface 48 is reversed by the smooth central portion of the baffle plate 52 without being swirled by the fins 52, and moves upward toward the discharge pipe 37.
  • a substrate 53 having a larger diameter than that of the baffle plate 51 is integrated under the baffle plate 51.
  • a cross-shaped leg portion 54 is attached to the substrate 53 by a connecting portion 53a shown in FIG.
  • the leg portion 54 also has four plate-like members radially from the center in the radial direction.
  • the leg portion 54 extends near the inner peripheral surface of the collection container 27 and has a large gap between the two large-diameter plates 54 b having notch holes 54 a near the axis and the inner peripheral surface of the collection container 27. And two small-diameter plates 54c. This reliably prevents the air from swirling in the storage chamber 30.
  • the connecting portion 55 provided at the lower portion of the leg portion 54 is incorporated in a discharge hole 56 formed in the bottom wall portion 28 b of the collection container 27, and a drain pipe 57 inserted below the discharge hole 56 is provided. It is connected to the connecting part 55.
  • the drain pipe 57 is engaged with a cam portion of an operation knob 58 rotatably attached to the outer periphery of a discharge port 28c provided in the bottom wall portion 28b.
  • the operation knob 58 When the operation knob 58 is rotated, the drain pipe 57 Moves up and down.
  • the sealing material 59a provided at the connecting portion 55 is separated from the bottom wall portion 28b. Thereby, the liquid inside the storage chamber 30 is discharged to the outside through the drain pipe 57.
  • the inner diameter of the outlet 31 of the separation cylinder 20 is D and the cone angle of the conical portion 22 at the lower end of the separation cylinder 20 is ⁇
  • the inner diameter D is 6.5 to 9 mm.
  • the cone angle ⁇ is set in the range of 20 to 30 degrees.
  • the surface angle of the liquid guide surface 50 of the baffle plate 51 is ⁇ and the baffle arrangement distance between the discharge port 31 and the liquid guide surface 50 is L, the surface angle ⁇ is 90 to 180 degrees, and the baffle arrangement distance L is The thickness was 5 to 15 mm. As a result, it is possible to reliably prevent the liquid droplets falling downward from the discharge port 31 from rising and flowing back into the separation chamber 25. If the baffle arrangement distance L is shorter than 5 mm, the droplets adhering to the liquid guide surface 50 of the baffle plate 51 may flow backward into the separation cylinder 20.
  • the baffle arrangement distance L is larger than 15 mm
  • the liquid droplets that have passed through the discharge port 31 accumulate on the liquid guide surface 50, and the liquid droplets accumulated due to a change in the flow rate rise and scatter due to the tornado effect. May flow backward into the separation cylinder 20.
  • the surface angle ⁇ is set to the above-described angle range, it is possible to reliably prevent the liquid droplets from flowing backward from the baffle plate 51.
  • the two turning restricting plates 61 are provided at the lower end portion of the discharge pipe 37, that is, the inflow portion of the discharge pipe 37 while being shifted by 180 degrees in the circumferential direction.
  • the swivel regulating plate 61 is provided inside the discharge pipe 37, the air that has risen while swirling from the lower part of the separation chamber 25 and has flowed into the discharge pipe 37 is restrained from swirling, and the secondary side port. 12 is discharged to the outside.
  • a standing wave that is, a sound having a characteristic frequency (fundamental sound and its harmonic component) is generated, and annoying noise is transmitted to the outside.
  • the turn restricting plate 61 is provided, a sound having a specific frequency is not generated. That is, the standing wave does not stand up and white noise including all frequency components relatively uniformly is obtained, so that the sound is not annoying and the noise level itself is lowered.
  • the state where the separation cylinder 20 is fastened to the male thread portion 17 of the port block 13 is locked to the outside of the female thread portion 18 of the separation cylinder 20, and the separation cylinder 20 is connected to the port block 13.
  • a resin-made annular lock member 63 is mounted so as to be movable in the axial direction in order to operate the unlocking when removing from the housing.
  • the state where the recovery container 27 is fastened to the male thread part 26 of the separation cylinder 20 is locked outside the female thread part 29 of the recovery container 27 and unlocked when the recovery container 27 is removed from the separation cylinder 20.
  • an annular lock member 64 made of resin is mounted so as to be movable in the axial direction.
  • the respective annular lock members 63 and 64 have the same structure.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the recovery container 27 and the annular lock member 64.
  • two convex guide portions 65 are provided that are shifted by 180 degrees in the circumferential direction.
  • a concave guide portion 66 into which the convex guide portion 65 enters is formed on the inner peripheral surface of the annular lock member 64. Accordingly, the annular lock member 64 is guided by the convex guide portion 65 that enters the concave guide portion 66 and moves in the axial direction outside the collection container 27.
  • the outer surface of the annular lock member 64 corresponding to the concave guide portion 66 is a protrusion 67 protruding outward in the radial direction in order to make the resin thickness uniform.
  • the side wall 66a of the concave guide portion 66 comes into contact with the side surface 65a of the convex guide portion 65, and the rotation of the annular lock member 64 is prevented by both the guide portions 65 and 66.
  • the outer surface of the annular lock member 64 corresponding to the concave guide portion 66 is a protrusion 67 protruding outward in the radial direction in order to make the resin thickness uniform.
  • the concave guide portion 66 is provided with a stopper 68 against which the end portion 65b of the convex guide portion 65 abuts. The stopper 68 abuts against the end portion 65b of the guide portion 65, whereby the annular lock member 64 is recovered.
  • the position of the container 27 in the direction toward the bottom wall portion 28b is restricted.
  • the outer peripheral surface of the collection container 27 is provided with two inclined protrusions 71 shifted 90 degrees in the circumferential direction with respect to the protruding guide portion 65.
  • the inclined protrusion 71 has an inclined surface 72 inclined outward in the radial direction toward the bottom of the collection container 27.
  • a tongue piece 73 that is inclined inward in the radial direction and contacts the inclined surface 72 is provided so as to protrude inward of the annular lock member 64.
  • a portion of the annular lock member 64 where the tongue piece 73 is provided has a concave shape, and an outer surface of the annular lock member 64 corresponding to the concave portion is a protrusion 74.
  • the tongue piece 73 is integrally formed with the annular lock member 64 by a resin material that is elastically deformed, and is elastically deformed so that the tip end side is displaced in the radial direction.
  • the tip of the tongue 73 that is, the inclined tip is inclined inward in the radial direction. Since the annular locking member 64 integrated with the tongue piece 73 is formed of an elastically deformable resin, the inclined tip of the tongue piece 73 can be elastically deformed by a radially outward force.
  • the tip end side of the tongue piece 73 is elastically deformed so as to be displaced outward in the slip radial direction along the inclined surface 72.
  • the annular locking member 64 Due to the repulsive force of the tongue 73 that is elastically deformed, the annular locking member 64 is biased with a pressing force in a direction toward the opening end of the collection container 27. Therefore, when the annular lock member 64 is manually moved to the unlocking position toward the bottom of the collection container 27 and the hand is released from the annular lock member 64, the annular lock member 64 is automatically caused by the pressing force. Will return to its original position. As described above, the inclined protrusion 71 having the inclined surface 72 and the tongue piece 73 form a pressing member that presses the annular lock member 64 toward the port block 13.
  • the protruding portion 67 having the concave guide portion 66 provided on the inner surface protrudes outward in the axial direction from the end surface of the annular lock member 64 toward the port block 13, and the protruding end portion is connected to the movable side engaging portion 75. It has become.
  • the flange 76 provided in the separation cylinder 20 is formed with a notch portion with which the movable side engaging portion 75 is engaged, and this notch portion serves as a fixed side engaging portion 77.
  • the lower surface of the flange 76 is an abutting end surface 78 against which the annular lock member 64 is abutted, and a stopper surface 77 a is formed on the fixed-side engaging portion 77.
  • the side surface of the movable side engaging portion 75 is a stopper surface 75a facing the stopper surface 77a.
  • the annular lock member 63 has the same shape as the annular lock member 64, and a guide portion similar to the convex guide portion 65 shown in FIG. 10 is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 21 of the separation cylinder 20.
  • an inclined protrusion 71 similar to the inclined protrusion 71 is provided.
  • the annular lock member 63 is also provided with a movable side engaging portion similar to the movable side engaging portion 75 of the annular lock member 63, and this movable side engaging portion is a fixed side engaging portion provided in the port block 13. To be engaged.
  • the noise reduction effect is considered to increase as the number of turning restriction plates 61 increases.
  • increasing the number of turning restriction plates 61 may increase the airflow resistance.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part similar to FIG. 2 in a filter according to another embodiment of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 11 and 12, members that are the same as those of the filter shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 11 and FIG. 12 is provided with a single turn restricting plate 61 inside the discharge pipe 37.
  • the turning restriction plate 61 protrudes radially from the inner surface of the discharge pipe 37 and extends in the axial direction.
  • the noise reduction effect was able to be achieved even in the form in which the turning restricting plate 61 was single.
  • Two or more turning restriction plates 61 may be provided in the discharge pipe 37.
  • the shape of the turning restriction plate 61 is not only a shape that protrudes in the radial direction from the inner surface of the discharge pipe 37 and extends in the axial direction, but also a single turning restriction plate 61 so as to cross the inside of the discharge pipe 37 in the radial direction. It is also possible to provide a turning restriction plate 61 in a cross shape.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the upper half of a filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of FIG.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the swirling flow generator shown in FIGS. 13 and 14.
  • the swirl flow generator 32 shown in FIGS. 13 to 15 generates a swirl flow by the swirl flow generator 32 of the filter 10 shown in FIG. 1 ejecting air radially inward of the blade cylinder 34. On the other hand, air is ejected radially outward of the blade cylinder 34 to generate a swirling flow.
  • a cylindrical sleeve 81 is integrally provided on the annular base 33 of the swirl flow generator 32, and the sleeve 81 is fitted and fixed to the outside of the discharge pipe 37.
  • the annular base 33 is fixed to the discharge pipe 37 by a nut 83 screwed to a male screw 82 formed on the discharge pipe 37.
  • a blade cylinder part 34 is integrated with the annular base part 33, and the blade cylinder part 34 is formed by a plurality of blades 35 extending axially outward along the sleeve 81.
  • annular closing lid 38 is provided inside the accommodation hole 14. Is disposed, and the lower surface on the inner peripheral side of the closing lid portion 38 is abutted against the outer peripheral portion at the upper end of the blade cylindrical portion 34. A cutout portion 39 with which the closing lid portion 38 is abutted is formed on the outer peripheral portion of the upper end of the blade cylindrical portion 34.
  • the annular base portion 33 is formed with a droplet guide surface 46a inclined downward from the lower end portion of the sleeve 81 in the radially outward direction, and is guided by the blade 35 to reach the lower end portion of the blade cylindrical portion 34.
  • the droplets in the air flow along the inclined droplet guide surface 46 a and fall into the separation chamber 25. Since the drop position is away from the discharge pipe 37, the droplets are prevented from entering the discharge pipe 37.
  • the inner diameter of the cylindrical portion 21 is an enlarged diameter portion that is set larger than the inner diameter of the swirling flow generating portion inside the male screw portion 17, and the lower end portion of the discharge pipe 37 is the position of the enlarged diameter portion. Therefore, it is possible to prevent droplets from entering the discharge pipe 37.
  • the form of the blade cylinder part 34 there are a form in which the air flowing in the axial direction is swung while flowing inward in the radial direction and a form in which swirling is performed while flowing in the radially outward direction.
  • the lower end portion of the discharge pipe 37 is provided with the swivel regulating plate 61 in the same manner as the filter described above. ing. In this way, noise generation from the filter 10 can be reduced by the turn restricting plate 61. Also in the form shown in FIGS. 13 to 15, the turning restriction plate 61 may be one.
  • produces from a filter was measured with the sound level meter, and the noise was recorded with the microphone and the recorder. In each measurement, 0.1 MPa of compressed air was supplied to the primary side port 11 at a rate of 250 liters per minute. As a result, the noise generated from the filter not provided with the filter is 88 dB, whereas the noise generated from the filter provided with the single turning restriction plate 61 is 78 dB, and the two turning restriction plates 61 are provided.
  • the noise generated from the filter provided with is 74 dB. As described above, it was confirmed that when the rotation restricting plate 61 is provided, generation of noise from the filter can be drastically reduced.
  • FIG. 16 shows the result of frequency analysis of the sound generated by a filter not provided with the turning restricting plate 61 as a comparative example.
  • FIG. 17 shows the result of frequency analysis of the sound generated by the filter provided with a single turn restricting plate 61.
  • FIG. 18 shows the result of frequency analysis of the sound generated by the filter provided with the two turning restriction plates 61.
  • the peak value of noise in the comparative example is 2.7 kHz as indicated by “A” in FIG.
  • the noise level of 2.7 kHz in the filter provided with one turning restriction plate 61 was reduced to about 15% of the comparative example.
  • “B” indicates a peak value of 3.7 kHz
  • “C” indicates a peak value of 4.5 kHz.
  • each peak value was reduced as compared with the filter provided with one turning restriction plate.
  • the recovery container 27 is provided with a manual drain mechanism for discharging the liquid recovered inside, but an auto drain or a semi-auto drain may be provided in the recovery container.
  • a filter of the present invention is applied in order to purify air supplied to a pneumatic device, provided in a pneumatic line such as a pipe or a hose for supplying air from a pneumatic pressure source to the pneumatic device.

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Abstract

　分離ユニット２３には旋回流発生部３２が設けられている。１次側ポート１１に外部から供給された空気は旋回流発生部３２により旋回流となる。空気中に含まれている液滴や塵等の異物は遠心力によって分離室２５の内周面に沿って、分離ユニット２３の排出口３１から回収容器２７内に排出される。異物が除去されて清浄化された空気は、旋回流発生部３２の中心部に配置された排出管３７により２次側ポートに案内される。排出管３７には旋回規制板６１が設けられており、排出管３７の内部に流入する空気の旋回運動が規制され、フィルタから発生する騒音が低減される。

Description

フィルタ
　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。この原理を利用することにより、空気中に含まれる異物を除去して空気を清浄化するためのフィルタを得ることができる。
特開平７－３２８３６４号公報 特開２０１１－５１０５５号公報
　異物が混入された空気を旋回させて遠心力により空気から異物を除去するようにしたフィルタにおいては、空気を濾過するための濾材つまりフィルタエレメントが不要となるので、フィルタを交換する必要がないという利点がある反面、フィルタから外部に伝達される騒音がフィルタエレメントを用いたフィルタに比して大きくなるという問題点がある。空気を旋回させて遠心力により塵を空気中から分離する場合には、空気を旋回させるために大きな騒音が発生することは避けられないと考えられている。遠心力を利用したタイプのフィルタにおける騒音発生を抑制することができれば、フィルタエレメントを不要とするフィルタを有効に活用することができる。
　本発明の目的は、空気を旋回させて塵と空気とを分離するようにし、騒音発生を抑制することができるフィルタを提供することにある。
　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、軸方向に延びるとともに円周方向に傾斜する複数のブレードを円筒形状に配置して形成されるブレード筒体部と前記ブレード筒体部の下端に配置される環状基部とを有する旋回流発生部、当該旋回流発生部に連通する分離室および当該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、前記分離ユニットの下端部に形成された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、前記排出管に設けられ、前記排出管の内部に流入する空気の旋回運動を規制する旋回規制板とを有し、前記１次側ポートより供給される空気は、軸方向に流れ前記ブレード筒体部の上部より前記ブレード間の隙間内に流入し、前記ブレードに案内され旋回流に変換されて前記ブレード筒体下側の前記分離室に噴出されることを特徴とする。
　本発明のフィルタにおいては、空気を旋回運動させて空気中に含まれる異物を遠心力により空気から分離し、異物が分離されて清浄化された空気を旋回規制板に沿って案内することにより、清浄化された空気が旋回した状態となってそのまま外部に排出されることがなくなり、フィルタから発生する騒音を低下させることができる。これにより、回収容器に塵を取り込むようにしたり、空気中に含まれる異物を除去して空気を清浄化したりするためのフィルタの静粛化を達成することができる。
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。 図１に示したフィルタの分解斜視図である。 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における図２と同様の部分を示す断面図である。 図１１におけるＥ－Ｅ線断面図である。 本発明のさらに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１３の斜視図である。 図１３および図１４に示された旋回流発生器を示す分解斜視図である。 旋回規制板が設けられていない比較例としてのフィルタが発生する音を周波数解析した結果を示す特性線図である。 １枚の旋回規制板が設けられたフィルタが発生する音を周波数解析した結果を示す特性線図である。 ２枚の旋回規制板が設けられたフィルタが発生する音を周波数解析した結果を示す特性線図である。
　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の内部は塵や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と閉塞蓋部３８が一体となっている。閉塞蓋部３８はブレード筒体部３４の上端部に配置される。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塵や液滴には空気よりも大きな遠心力が加わることになり、塵や液滴は円錐部２２の内周面に付着する。内周面に付着した塵や液滴は排出口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、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塵や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。円錐部２２がなく全体的に円筒状の分離筒体の場合には、旋回流発生器３２からの距離が遠くなるに従って、旋回流の遠心力は減衰する。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、図８に示すように、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の下端部の外径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、旋回流に含まれる塵や液滴が下面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の内部に流入した塵や液滴は、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に塵や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、環状溝の内部に塵や液滴が取り込まれてしまい、塵や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に塵や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内に流入した塵や液滴の一部は、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塵や液滴は、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の上面まで達した塵や液滴は、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や塵のうち、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、塵や液滴が排出管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にまで落下した塵や液滴は、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、塵や液滴が排出管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に付着した塵や液滴が排出管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、塵や液滴が排出管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、塵や液滴が排出管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とすることにより塵や液滴が排出管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、塵や液滴が排出管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塵や液滴は、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塵や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、バッフル板５１は排出口３１にバッフル配置距離Ｌの隙間を介して対向しており、排出口３１から落下した塵や液滴が貯溜室３０の底に溜まり、旋回流の竜巻効果によって分離室２５内に逆流することを防止している。バッフル板５１の液体案内面５０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。このように、放射状の複数のフィン５２によって、排出口３１内において旋回する空気に連られて貯溜室３０内の空気が旋回することが防止される。このように、フィン５２が設けられたバッフル板５１により、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内の塵や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。さらに、円錐面４８に沿って下向きに旋回した空気流は、バッフル板５１により反転されて排出管３７に向けて上昇移動する。
　バッフル板５１に設けられるフィン５２の径方向位置は、円錐部２２の排出口３１の径よりも外側となっている。したがって、円錐面４８に沿って下向きに旋回した空気流は、フィン５２により旋回を妨げられることなく、バッフル板５２の円滑な中央部分により反転されて、排出管３７に向けて上昇移動する。
　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水管５７が連結部５５に連結されている。この排水管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、排水管５７が上下動する。操作ノブ５８により排水管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の内部の液体は排水管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。
　上述のように旋回流生成室２４において生成された旋回流が分離筒体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と、空気中の塵や液滴等の異物は円錐部２２の内周面に付着する。内周面に付着した塵や液滴は排出口３１から回収容器２７内に滴下される。異物が除去されて清浄化された空気は、分離室２５の下部から旋回しながら上昇して排出管３７内に流入する。排出管３７の内部には排出管３７の内周面から径方向内方に突出する旋回規制板６１が設けられており、旋回規制板６１は軸方向に延びている。
　図４および図５に示されるように、２枚の旋回規制板６１が円周方向に１８０度ずらして排出管３７の下端部つまり排出管３７の流入部に設けられている。このように、排出管３７の内部に旋回規制板６１を設けると、分離室２５の下部から旋回しながら上昇して排出管３７内に流入した空気は、旋回運動が抑制されて２次側ポート１２から外部に排出される。
　排出管３７内で旋回流が発生すると、定在波つまり特性の周波数の音（基音とその倍音成分）が生じ、耳障りな騒音が外部に伝達されることになるが、排出管３７の内部に旋回規制板６１を設けると、特定の周波数の音が生じなくなる。つまり、定在波が立たなくなり、全ての周波数成分が比較的均一に含まれるホワイトノイズになるので、耳障りな音ではなくなるとともに騒音レベルそのものも下がることになる。
　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６３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。
　上述のように、排出管３７の内部に旋回規制板６１を設けることにより、排出管３７内に流入した空気の旋回運動を旋回規制板６１により規制すると、騒音の発生を飛躍的に低減できることが判明した。騒音低減効果は、旋回規制板６１の枚数が多いほど高くなると考えられるが、旋回規制板６１の数を増やすと、通気抵抗が増加するおそれがある。
　図１１は、本発明の他の実施の形態であるフィルタにおける図２と同様の部分を示す断面図である。図１２は図１１におけるＥ－Ｅ線断面図である。図１１および図１２においては、図１に示されたフィルタの部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
　図１１および図１２に示されるフィルタ１０は、排出管３７の内部に１つの旋回規制板６１が設けられている。旋回規制板６１は上述した場合と同様に、排出管３７の内面から径方向に突出するとともに軸方向に伸びている。このように、旋回規制板６１を１つとした形態においても、騒音低減効果を達成することができた。２枚以上の旋回規制板６１を排出管３７に設けるようにしても良い。
　旋回規制板６１の形状としては、排出管３７の内面から径方向に突出するとともに軸方向に伸びる形状のみならず、排出管３７の内部を径方向に横断するように１枚の旋回規制板６１を設けたり、十字形状に旋回規制板６１を設けたりすることも可能である。
　図１３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る。図１４は図１３の斜視図である。図１５は図１３および図１４に示された旋回流発生器を示す分解斜視図である。
　図１３～図１５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１３～図１５に示すように、軸方向に流れる空気を径方向外方に流しながら旋回させる形態においても、排出管３７の下端部には上述したフィルタと同様に旋回規制板６１が設けられている。このように、旋回規制板６１によってフィルタ１０からの騒音発生を低減することができる。図１３～図１５に示される形態においても、旋回規制板６１を１枚としても良い。
　旋回規制板６１が設けられていないフィルタと、図１１および図１２に示されるように１枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタと、図１および図２に示されるように２枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタについて、フィルタから発生する騒音を騒音計により測定するとともにマイクとレコーダにより騒音を録音した。それぞれの測定においては、１次側ポート１１にいずれも０．１ＭＰａの圧縮空気を毎分２５０リットルの割合で供給した。その結果、フィルタが設けられていないフィルタから発生する騒音は８８ｄＢであるのに対し、１枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタから発生する騒音は７８ｄＢであり、２枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタから発生する騒音は７４ｄＢである。このように、回転規制板６１を設けると、フィルタからの騒音の発生を飛躍的に低減できることが確認された。
　さらに、マイクで録音した音を、ＦＦＴで周波数解析した。図１６は比較例として旋回規制板６１が設けられていないフィルタの発生する音を周波数解析した結果を示す。図１７は１枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタの発生する音を周波数解析した結果を示す。図１８は２枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタの発生する音を周波数解析した結果を示す。
　比較例における騒音のピーク値は図１６において「Ａ」で示されるように、２．７ｋＨｚである。これに対し、１枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタにおける２．７ｋＨｚの騒音レベルは、図１７に示されるように、比較例の１５％程度まで低下した。図１７において「Ｂ」は３．７ｋＨｚのピーク値を示し、「Ｃ」は４．５ｋＨｚのピーク値を示す。図１８に示されるように、２枚の旋回規制板６１が設けられたフィルタにおいては、１枚の旋回規制板が設けられたフィルタに比して、それぞれのピーク値が低減された。このように、排出管３７に旋回規制板６１を設けると、顕著な騒音低減効果が得られることが実験により確認された。
　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。
　空気圧源から空気圧機器に空気を供給するための配管やホース等の空圧ラインに設けられ、空気圧機器に供給される空気を清浄化するためにこの発明のフィルタが適用される。

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、軸方向に延びるとともに円周方向に傾斜する複数のブレードを円筒形状に配置して形成されるブレード筒体部と前記ブレード筒体部の下端に配置される環状基部とを有する旋回流発生部、当該旋回流発生部に連通する分離室および当該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、前記分離ユニットの下端部に形成された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、
    　前記排出管に設けられ、前記排出管の内部に流入する空気の旋回運動を規制する旋回規制板とを有し、
    　前記１次側ポートより供給される空気は、軸方向に流れ前記ブレード筒体部の上部より前記ブレード間の隙間内に流入し、前記ブレードに案内され旋回流に変換されて前記ブレード筒体下側の前記分離室に噴出され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、前記排出管と前記旋回流発生部とが同軸に配置され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、前記旋回規制板を前記排出管の下端部に設け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、前記旋回規制板を前記排出管に複数枚設けることを特徴とするフィルタ。
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