JP2010142713A

JP2010142713A - フィルタ装置

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Publication number: JP2010142713A
Application number: JP2008321333A
Authority: JP
Inventors: Taketsugu Kunisaki; 雄嗣國崎; Takeshi Idota; 健井戸田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101766940B; CN101766940A; JP4820858B2

Abstract

【課題】気体からの異物分離性能を維持しつつ、大流量の気体を流すことを可能にすることができるフィルタ装置を提供する。
【解決手段】フィルタ装置のルーバＲは、筒状をなすルーバ本体３０の外周に多数本の羽根３１が立設されてなるとともに、ルーバ本体３０の周方向に隣り合う羽根３１同士の間には、入口ポート側からフィルタエレメントに向かって流れる気体を通過させるためのスリット３５が形成されている。ルーバ本体３０の外周面によって形成される円を仮想円Ｃとする。また、隣り合う羽根３１のうち一方の羽根３１１とスリット３５の内底面３５ａとが交差する位置を基準位置Ｐ１とし、仮想円Ｃの頂端ＣＴを基準位置Ｐ１からオフセットさせた位置に位置させ、頂端ＣＴとルーバ本体３０の中心軸Ｌとを結ぶ直線Ｍに対し直交する接線Ｆを設定する。この場合、スリット３５の内底面３５ａは接線Ｆに沿って延びる平面状に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、入口ポートから導入された気体の流れに基づいて気体に遠心力を付与するルーバが設けられたフィルタ装置に関する。

エアシリンダ等の流体圧機器は、コンプレッサにより圧縮された圧縮エア（気体）によって作動されるようになっている。圧縮エアには、水分及びオイルミストといった液体や塵埃等の異物が含まれており、この圧縮エアをそのまま流体圧機器に供給すると、様々なトラブルが発生する。そのため、圧縮エアが流体圧機器に供給される前にフィルタ装置によって圧縮エアを濾過し、これらの異物を分離する必要がある。

フィルタ装置は、ハウジング内にフィルタエレメントを備え、このフィルタエレメントを圧縮エアが通過する際に、圧縮エアに含まれる異物が除去される。また、ハウジング内において、フィルタエレメントの上面にはルーバが載置されている（例えば、特許文献１参照）。このルーバの外周端には多数本の羽根が設けられ、これら羽根の間のスリットを圧縮エアが通過することにより、フィルタエレメントに導入される圧縮エアに旋回動作を付与するようになっている。

そして、圧縮エアに旋回動作が付与されると、圧縮エアに遠心力が付与される。すると、圧縮エアに含まれる液体や比較的大粒の粒子からなる塵埃等の異物はその遠心力により圧縮エアから分離される。そして、ルーバによって圧縮エアから異物が分離されることにより、フィルタエレメントに到達して濾過される気体には異物が僅かしか含まれておらず、フィルタエレメントの目詰まりが低減されることとなる。
特開平１１−２６７４３４号公報

ところで、特許文献１のようなフィルタ装置においては、圧縮エアからの異物分離性能を維持しつつ、大流量の圧縮エアを流すことを可能にすることが望まれている。
本発明は、気体からの異物分離性能を維持しつつ、大流量の気体を流すことを可能にすることができるフィルタ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに入口ポートと出口ポートとが設けられるとともに両ポートを連通させる気体通路が設けられ、この気体通路上には気体を濾過するフィルタエレメントが設けられるとともに、前記入口ポートと前記フィルタエレメントとの間に位置する前記気体通路の途中には、前記入口ポートから導入された気体の流れに基づいて該気体に遠心力を付与するルーバが設けられたフィルタ装置であって、前記ルーバは、筒状をなすルーバ本体の外周に多数本の羽根が立設されてなるとともに、前記ルーバ本体の周方向に隣り合う前記羽根同士の間には、前記入口ポート側から前記フィルタエレメントに向かって流れる気体を通過させるスリットが形成されており、前記ルーバ本体の外周面によって形成される円を仮想円とし、前記隣り合う羽根のうち一方の羽根と前記スリットの内底面とが交差する位置を基準位置とし、前記仮想円の頂端を前記基準位置から前記スリット内に向けてオフセットさせた位置に位置させ、前記頂端と前記ルーバ本体の中心軸とを結ぶ直線に対し直交する接線を設定した場合、前記スリットの内底面が前記接線に沿って延びる平面状に形成されていることを要旨とする。

本発明によれば、気体からの異物分離性能を維持しつつ、大流量の気体を流すことを可能にすることができる。

以下、本発明を具体化したフィルタ装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、フィルタ装置１０のボディ１１には入口ポート１２が設けられるとともに、ボディ１１の入口ポート１２に対向する側には出口ポート１３が設けられている。入口ポート１２には図示しないエア供給源が接続されるとともに、出口ポート１３には図示しないエアシリンダ（流体圧機器）が接続されている。そして、入口ポート１２を介してフィルタ装置１０内に、気体としての圧縮エアが導入されるとともに、出口ポート１３を介してフィルタ装置１０から空気が導出される。

ボディ１１の下部には、上面が開口されている有底円筒状のボウル１４の上端が嵌入されている。ボウル１４の上端部外周にはＯリング１５が装着されるとともに、このＯリング１５によりボディ１１とボウル１４との間の気密が保持されている。ボディ１１の下部には、上面が開口されている有底円筒状のボウルガード１６がボウル１４を覆うように配設されている。そして、ボディ１１、ボウル１４及びボウルガード１６によりフィルタ装置１０のハウジングが構成されている。

ボディ１１には、入口ポート１２からボウル１４の内部に連通する導入通路１７が形成されるとともに、出口ポート１３からボウル１４の内部に連通する導出通路１８が形成されている。導出通路１８においてボディ１１の内頂部に位置する箇所には、上下方向に沿って延びる支持棒２０が取り付けられている。支持棒２０の上下両端部には雄ネジ部２０ａ，２０ｂが形成されるとともに、上部の雄ネジ部２０ａがボディ１１に形成された雌ネジ部１１ａに螺合されることにより、支持棒２０がボディ１１に取り付けられている。

支持棒２０の下部の雄ネジ部２０ｂには、バッフル２１の上部に形成された雌ネジ部２１ｂに螺合され、この螺合により、支持棒２０の下端にバッフル２１が取り付けられている。バッフル２１は傘形状をなし、その先端が斜め下方へ指向されている。バッフル２１の外周面とボウル１４の内周面との間には僅かな隙間が形成されている。このバッフル２１の形状及び隙間によって、バッフル２１周囲から下方に落下した異物が上方へ吹き上げられるのを防止している。

バッフル２１の上面には支持棒２０を周囲から覆うように円筒状のフィルタエレメント２２が載置されている。フィルタエレメント２２の上部にはルーバＲが載置されている。また、フィルタエレメント２２によってボウル１４とボディ１１との内部空間は、フィルタエレメント２２より外側の導入室２４とフィルタエレメント２２より内側の導出室２５とに区画されている。導入通路１７、導入室２４、導出室２５及び導出通路１８により気体通路が形成され、気体通路の途中にフィルタエレメント２２が配置されている。

次に、以上のように構成されたフィルタ装置１０の作用について説明する。
圧縮エアが入口ポート１２からフィルタ装置１０の内部に流入する。この圧縮エア中には塵埃及び液体といった異物が含まれており、圧縮エアは導入通路１７及びルーバＲの外周側を通ってボウル１４内の導入室２４に流入する。圧縮エアが導入室２４へ流入する際、ルーバＲによって圧縮エアに旋回運動が付与される。旋回運動によって生じる遠心力により、液体（異物）や塵埃の中でも比較的大きな固体粒子（異物）がボウル１４の内壁面に集められて圧縮エアと分離される。その分離された液体と固体粒子はボウル１４の内壁面を伝ってボウル１４内底部に溜まっていく。ボウル１４内底部に溜まった液体や塵埃等の異物はバッフル２１によりそれより上方へ舞い上がることが防止される。

また、ルーバＲの外周側を通過した圧縮エアはフィルタエレメント２２を通過して導出室２５に流出する。圧縮エアがフィルタエレメント２２を通過する際、ルーバＲによって分離しきれなかった異物がフィルタエレメント２２によって遮断される。そして、異物除去後に、導出室２５に流出した圧縮エアは、ルーバＲの内側及び導出通路１８を通って出口ポート１３からエアシリンダに供給される。

次に、ルーバＲについて詳細に説明する。図２に示すように、ルーバＲは、円筒状をなすルーバ本体３０を備えるとともに、このルーバ本体３０の外周からは多数本（本実施形態では１５本）の羽根３１が立設されている。そして、ルーバ本体３０の周方向に隣り合う羽根３１同士の間には、圧縮エア（気体）を通過させるためのスリット３５が形成されている。ルーバ本体３０内には上下方向へ貫通孔３４が形成されるとともに、ルーバ本体３０の中心軸Ｌは貫通孔３４の中心点を通過して上下方向へ延びている。そして、中心軸Ｌが延びる方向をルーバ本体３０の軸方向とする。

各羽根３１は、ルーバ本体３０の軸方向に対して傾斜するように形成されている。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ルーバ本体３０の外周面に沿って延びる円を仮想円Ｃとした場合、ルーバ本体３０の周方向に隣り合う羽根３１の間には仮想円Ｃの頂端ＣＴが位置している。そして、スリット３５の内底面３５ａは、ルーバ本体３０の周方向に隣り合う羽根３１同士の間に位置するとともに、仮想円Ｃの頂端ＣＴを通過する接線Ｆに沿って延びるように平面状に形成されている。なお、接線Ｆは、ルーバ本体３０の中心軸Ｌと頂端ＣＴとを結ぶ直線Ｍに対し直角をなすように延びており、接線Ｆに沿って延びる内底面３５ａも直線Ｍに対して直角をなす平面状に形成されている。

ある一つのスリット３５を形成する一対の羽根３１のうち、傾斜方向の手前側の羽根３１を一方の羽根３１１とし、もう一つを他方の羽根３１２とする。また、一方の羽根３１１において、スリット３５に臨む内面を一方の羽根３１１の側面３１１ａとした場合、その側面３１１ａとスリット３５の内底面３５ａとが交差する位置を基準位置Ｐ１とする。さらに、他方の羽根３１２において、他方の羽根３１２が形成するスリット３５に臨む内面を、他方の羽根３１２の側面３１２ａとした場合、その側面３１２ａとスリット３５の内底面３５ａとが交差する位置を交差位置Ｐ２とする。

この場合、仮想円Ｃの頂端ＣＴは、内底面３５ａに沿って、一方の羽根３１１（基準位置Ｐ１）からスリット３５内に向けてオフセットした位置、具体的には内底面３５ａに沿って基準位置Ｐ１から交差位置Ｐ２に向けて（２〜４ｍｍ）ずれた位置に位置している。そして、スリット３５の内底面３５ａが、直線Ｍに対し直交する接線Ｆに沿って延びるように形成されているため、内底面３５ａは、頂端ＣＴから各羽根３１の基端それぞれまでに仮想円Ｃの外周面に肉盛りをするようにして形成されている。

ここで、図４（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態とは異なるルーバＲ１（以下、従来のルーバＲ１とする）を示す。この従来のルーバＲ１は、ルーバ本体４０の周方向に隣り合う羽根４１の間にスリット４５が形成されている。なお、中心軸Ｌに対する羽根４１及びスリット４５の傾斜角度は、実施形態のルーバＲにおける中心軸Ｌに対する羽根３１及びスリット３５の傾斜角度と同じになっている。また、従来のルーバＲ１における羽根４１の数、及び周方向に隣り合う羽根４１間の間隔は、実施形態のルーバＲにおける羽根３１の数、及び周方向に隣り合う羽根３１間の間隔と同じになっている。

また、隣り合う羽根４１のうち、傾斜方向の手前側の羽根４１を一方の羽根４１１とし、もう一つを他方の羽根４１２とする。さらに、一方の羽根４１１において、一方の羽根４１１が形成するスリット４５に臨む内面を一方の羽根４１１の側面４１１ａとした場合、その側面４１１ａとスリット４５の内底面４５ａとが交差する位置を基準位置Ｐ１とする。さらに、他方の羽根４１２において、他方の羽根４１２が形成するスリット４５に臨む内面を、他方の羽根４１２の側面４１２ａとした場合、その側面４１２ａとスリット４５の内底面４５ａとが交差する位置を交差位置Ｐ２とする。

また、ルーバ本体４０の外周面に沿って延びる円を仮想円Ｃ１とした場合、隣り合う羽根４１１，４１２のうち、傾斜方向の手前側の一方の羽根４１１の基端（基準位置Ｐ１）に仮想円Ｃ１の頂端ＣＴ１が位置している。すなわち、従来のルーバＲ１においては、頂端ＣＴ１はスリット４５の内底面４５ａ上に位置していない。そして、スリット４５の内底面４５ａは、仮想円Ｃ１の頂端ＣＴ１を通過し、かつ中心軸Ｌと頂端ＣＴ１とを結ぶ直線Ｍ１に対し直角をなす接線Ｆ１に沿って延びるように平面状に形成されている。スリット４５の内底面４５ａは、頂端ＣＴ１から他方の羽根４１２の基端（交差位置Ｐ２）まで仮想円Ｃ１の外周面に肉盛りをすることによって形成されている。

本実施形態のルーバＲにおいて、一方の羽根３１１の内底面３５ａからの立設高さは、従来のルーバＲ１における、一方の羽根４１１の内底面４５ａからの立設高さより僅かに低くなっている。一方、本実施形態のルーバＲにおいて、他方の羽根３１２の内底面３５ａからの立設高さは、従来のルーバＲ１における、他方の羽根４１２の内底面４５ａからの立設高さよりかなり高くなっている。そして、隣り合う羽根３１，４１間の間隔は同じであるため、本実施形態のルーバＲにおいて、スリット３５の上部開口の開口面積は、従来のルーバＲ１におけるスリット４５の上部開口の開口面積より大きくなっている。一方、実施形態のルーバＲにおいて、スリット３５の下部開口の開口面積は、従来のルーバＲ１におけるスリット４５の下部開口の開口面積より大きくなっている。加えて、本実施形態のルーバＲにおいて、スリット３５における最小開口面積は、従来のルーバＲ１におけるスリット４５の最小開口面積より大きくなっている。そして、頂端ＣＴの位置を基準位置Ｐ１から交差位置Ｐ２側へ３ｍｍずらした位置に設定すると、最小開口面積を最大にすることができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態のルーバＲは、仮想円Ｃの頂端ＣＴが、隣り合う羽根３１のうちの一方の羽根３１１（基準位置Ｐ１）よりもスリット３５内に位置するようにオフセットされた位置に位置している。また、スリット３５の内底面３５ａは、仮想円Ｃ上の頂端ＣＴと、ルーバ本体３０の中心軸Ｌとを結ぶ直線Ｍに対して、直交するように延びる接線Ｆに沿って延びる平面状に形成されている。これに対し、従来のルーバＲ１は、仮想円Ｃ１の頂端ＣＴ１がスリット４５内に位置せず、スリット４５の内底面４５ａが頂端ＣＴ１と中心軸Ｌとを結ぶ直線Ｍ１に対し直角をなす接線Ｆ１に沿って、スリット４５の内底面４５ａが延びるように形成されている。このため、実施形態のルーバＲは、スリット３５の開口面積を、従来のルーバＲ１におけるスリット４５の開口面積より大きくすることができ、さらに、最小開口面積も大きくすることができる。よって、スリット３５の流量性能を、従来のルーバＲ１におけるスリット４５の流量性能より向上させることができ、ルーバＲのスリット３５に大量の圧縮エアを流すことができる。さらに、実施形態のルーバＲと、従来のルーバＲ１とでは、羽根３１，４１、及びスリット３５，４５の傾斜角度は変更無いため、羽根３１，４１及びスリット３５，４５によって圧縮エアに付与される遠心力は変わらない。

よって、本実施形態のルーバＲによれば、圧縮エアからの異物分離性能を維持しつつ、大流量の気体を流すことを可能にすることができる。その結果として、ルーバＲにおけるスリット３５の形状を詳細に設定することにより、ルーバＲをコンパクトにしつつも圧縮エアからの異物分離性能を維持しつつ、大流量の気体を流すことを可能になり、ルーバＲが装備されるフィルタ装置１０をコンパクトにすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、実施形態における羽根３１の軸方向一端面となる上端面３１ｄを幅広に形成してもよい。この場合、羽根３１の基準位置Ｐ１から頂端ＣＴにまで肉盛部３１ｆを設けて、上端面３１ｄを幅広に形成する。この肉盛部３１ｆは、上端面３１ｄから側面３１１ａに向けて弧状に湾曲するように形成されている。

○ ルーバＲに設ける羽根３１の数を変更してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記頂端は、前記基準位置から２〜４ｍｍずれた位置に設けられる請求項１に記載のフィルタ装置。

（２）前記羽根は、前記基準位置から３ｍｍずれた位置に設けられる請求項１又は技術的思想（１）に記載のフィルタ装置。
（３）前記羽根は、１５本である請求項１、技術的思想（１）及び技術的思想（２）のうちいずれか一項に記載のフィルタ装置。

（４）前記羽根の上端面が、前記基準位置から頂端にまで肉盛部を設けて幅広に形成されている請求項１、技術的思想（１）〜（３）のうちいずれか一項に記載のフィルタ装置。

実施形態のフィルタ装置を示す断面図。実施形態のルーバを示す斜視図。（ａ）は実施形態のルーバを示す部分平面図、（ｂ）は実施形態のルーバの羽根及びスリットを示す部分斜視図。（ａ）は従来のルーバを示す部分平面図、（ｂ）は従来のルーバの羽根及びスリットを示す部分斜視図。（ａ）は別例のルーバを示す部分平面図、（ｂ）は別例のルーバの羽根及びスリットを示す部分斜視図。

符号の説明

Ｆ…接線、Ｌ…中心軸、Ｍ…直線、Ｐ１…基準位置、Ｒ…ルーバ、Ｃ…仮想円、ＣＴ…頂端、１０…フィルタ装置、１１…ハウジングを形成するボディ、１２…入口ポート、１３…出口ポート、１４…ハウジングを形成するボウル、１６…ハウジングを形成するボウルガード、１７…気体通路を形成する導入通路、１８…気体通路を形成する導出通路、２２…フィルタエレメント、２４…気体通路を形成する導入室、２５…気体通路を形成する導出室、３０…ルーバ本体、３１（３１１）…一方の羽根、３１（３１２）…他方の羽根、３５…スリット、３５ａ…内底面。

Claims

ハウジングに入口ポートと出口ポートとが設けられるとともに両ポートを連通させる気体通路が設けられ、この気体通路上には気体を濾過するフィルタエレメントが設けられるとともに、前記入口ポートと前記フィルタエレメントとの間に位置する前記気体通路の途中には、前記入口ポートから導入された気体の流れに基づいて該気体に遠心力を付与するルーバが設けられたフィルタ装置であって、
前記ルーバは、筒状をなすルーバ本体の外周に多数本の羽根が立設されてなるとともに、前記ルーバ本体の周方向に隣り合う前記羽根同士の間には、前記入口ポート側から前記フィルタエレメントに向かって流れる気体を通過させるスリットが形成されており、前記ルーバ本体の外周面によって形成される円を仮想円とし、前記隣り合う羽根のうち一方の羽根と前記スリットの内底面とが交差する位置を基準位置とし、前記仮想円の頂端を前記基準位置から前記スリット内に向けてオフセットさせた位置に位置させ、前記頂端と前記ルーバ本体の中心軸とを結ぶ直線に対し直交する接線を設定した場合、前記スリットの内底面が前記接線に沿って延びる平面状に形成されているフィルタ装置。