(57)【要約】【課題】  圧縮空気用浄化装置を提供する。【解決手段】  本発明は、２重サイクロンで圧縮空気を２回旋回させて圧縮空気から水分、油分及び微細な異物まで分離することができる圧縮空気用浄化装置を提供する。【選択図】図４
2017518871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部の開放された筒状を有し、上部に圧縮空気の入口と出口が設けられ、内部に前記出口に連通した挿入口が設けられたカバーと、
前記カバーの内部に挿入され、前記入口から流入した圧縮空気を前記カバーとの間で旋回させながら下方に流動させる外筒と、
前記外筒の内部中央に設けられて前記外筒の上面に突出し、前記挿入口に挿入されて前記外筒を前記カバーに結合させる排出管と、
前記外筒と前記排出管との間に挿入され、前記下方に流動する圧縮空気を前記外筒との間で上方に流動させ、前記排出管との間で再び旋回させながら下方に流動させる内筒と、
前記内筒の下部に設けられて前記内筒と一体になった捕集筒と、
前記捕集筒を支持し、前記カバーの下部に結合リングによって螺合され、内部に前記圧縮空気から分離された不純物が集まるドレインカバーとを含んでなることを特徴とする、圧縮空気用浄化装置。
【請求項２】
前記内筒は下部に行くほど直径が狭くなることを特徴とする、請求項１に記載の圧縮空気用浄化装置。
【請求項３】
前記外筒の上面周囲に沿って接線方向に圧縮空気が排出されるように第１通路が設けられ、
前記内筒の上端周囲に沿って接線方向に圧縮空気が流入するように第２通路が設けられることを特徴とする、請求項２に記載の圧縮空気用浄化装置。
【請求項４】
前記カバーと前記外筒との間では圧縮空気から第１不純物が分離され、前記内筒と前記排出管との間では第２不純物が分離され、
前記第１不純物は前記カバーに連通した前記ドレインカバーの内側下部に集まり、前記第２不純物は前記捕集筒を経て前記ドレインカバーの内側下部に集まり、
前記ドレインカバーの内部には前記第１及び第２不純物を排出する排出装置を含み、
前記排出装置は、前記ドレインカバーの内側下部に連通したホールが設けられ、前記ホールの開閉状態に応じて前記第１及び第２不純物を排出する排出部と、前記捕集筒の内部に配置され、前記ドレインカバーの内側下部と前記捕集筒の内部との圧力差によって昇降して前記ホールを開閉する圧力遮断部とを含む、請求項３に記載の圧縮空気用浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２重サイクロンで圧縮空気を２回旋回させて圧縮空気から水分、油分及び微細な異物まで分離することができる圧縮空気用浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気は、機械、電子、医療、食品などの全産業にわたって使用される。ところが、圧縮空気を用いる空圧機器では、凝縮水、パーティクル、オイルによる空圧機器の性能低下、固着及び損傷などの問題が発生するため、水分除去機、オイル除去機、パーティクル除去機を必須的に使用している。
【０００３】
ここで、空圧機器は圧縮機や送風機などによって機械的エネルギーを気体エネルギーに変換し、この圧縮気体を制御弁などで適当に制御してアクチュエータへ供給することにより、その出力を負荷の要求に適した機械的エネルギーとして出力する機器であると定義することができる。また、圧縮空気は大気の空気を圧縮して作るが、大気には水分、埃などを含む汚染物質が多く混合されており、圧縮機で圧縮する過程で汚染物質も一緒に圧縮されて汚染度が高くなる。
【０００４】
上述のように吸入空気と一緒に流入する物質の他にも、大気の空気を圧縮する過程で潤滑油や炭化物、シール（ＳＥＡＬ）材、フィルターエレメントの滓、摩擦部位から発生する金属粉、腐食による錆などが混入するので、圧縮空気を清浄させる機器が必要である。
【０００５】
従来の圧縮空気用浄化装置は、一般型の場合には「エアフィルター」、水除去専用の場合には「ミストセパレーター」（Ｍｉｓｔ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）または「デミスター」（Ｄｅｍｉｓｔｅｒ）と呼ばれるが、圧縮空気中に含まれている水分を除去するために微細多孔質部からなるフィルターエレメントを使用しており、圧縮空気がフィルターエレメントを通過するときに水分がフィルターエレメントの微細孔にかかって通過できないことにより捕集される原理を使用している。
【０００６】
従来のフィルターエレメントは、不織布、プラスチック焼結体、金属焼結体などの微細多孔質構造で構成されているので、使用時間の経過に伴って粉塵や細菌の繁殖などによる「目詰まり」現象が必然的に発生する。従って、新品のフィルターエレメントで交換した後の一定期間は正常に機能を発揮するが、使用時間の経過に伴って微細孔の目詰まりが進み、目詰まりが進行すればするほど、空気が通過できる断面積が減少してしまい、圧縮空気が通過し難くなる。よって、圧力損失が増加する。これは、エネルギーの浪費だけでなく、出口側の圧力が必要圧力以下に低下することをもたらす。このため、フィルターエレメントの前段と後段との圧力差が一定量以上に大きくなると、フィルターエレメントを交換しなければならない。
【０００７】
つまり、フィルターエレメントは、消耗品であって、定期的に交換しなければならず、フィルターハウジングが不透明な場合には、内部のフィルターエレメントが目に見えないため、目詰まりの程度を把握することが難しくて交換時期を逃してしまうという問題点がある。また、高い清浄度の圧縮空気が必要とされるほど、さらに微細な孔のフィルターエレメントを使用しなければならないので、このような目詰まりによる問題発生は、フィルターエレメントの孔が微細であるほどその現象が著しい。また、正確な交換時期を知るために、圧縮空気用除湿機の前段と後段に圧力計をそれぞれ設置するか、或いは差圧計を設置して圧力差を把握することもあるので、これは設備コストの増加、設置スペースの増大及びそれによるメンテナンスの追加につながる。
一方、これらのフィルターエレメントの欠点をなくすために、遠心分離（サイクロン）を利用した浄化装置が提案された。
従来の遠心型の圧縮空気用浄化装置としては、特許文献（韓国公開特許第１０−２００８−００７８７９１号）に開示されたものが広く知られている。
【０００８】
従来の遠心型の圧縮気体浄化装置は、ハウジングの内部に設置した排気筒と、排気筒の円周面に形成したスパイラル溝とを含み、汚染物質はハウジングの内壁に集まり、クリーン圧縮気体はハウジングの中央部に流れるように構成したことを特徴とする、遠心型の圧縮気体浄化装置である。
【０００９】
吸気管から流入して妨害板に遮られて回転状態に変換された圧縮気体流れは、ハウジングの内部に形成された１次渦流室において、通気口の周囲で円周方向に回転しながら１次気液の比重差による遠心分離を行う。
【００１０】
１次渦流室を通過した圧縮気体は、ハウジングの内面と排気筒との間に形成した２次渦流室で排気筒の円周面に形成した複列のスパイラル溝に沿って螺旋状の流れを維持しながら、遠心分離力で比重差による気液分離作用をする。一方、圧縮気体から遠心分離された液体は、ハウジングの内壁と複列のスパイラル溝の外周面との間に形成された円周空間の間を介してハウジングの内壁に凝着して分離収去される。
【００１１】
ハウジングの内面と排気筒との間に形成した２次渦流室で螺旋状の流れを維持しながら、強力な遠心分離力の作用によって小さな比重の気体と大きな比重の液体が比重差で気液分離される。したがって、浄化された気体は、排気筒の下部に形成された通気口を通過しながら３次渦流室で螺旋状の流れを維持し、余分の液体成分を再び遠心分離して中空の回転軸を通って排気管に送り出し、余分の凝縮水を排気筒の下部に排水して除湿効率を高めるようにした。
【００１２】
遠心分離によって浄化された気体は、通気口を通って、排気管及び外部気体配管に接続した出口ニップルを介して空圧機器に送り出される。上述のように、２次渦流室及び３次渦流室で分離された液体または凝縮水は、ハウジングの下部に位置した排水筒の内部で排水槽に集まり、最終排水口からトラップを介して外部に排出される。
【００１３】
しかし、圧縮空気が１次渦流室から２次渦流室及び３次渦流室へ移動しながら、螺旋状の流れを維持するだけであり、圧縮空気の渦流遠心力は益々弱くなるため、圧縮空気から水分及び異物を分離する効率が低下して微細な異物を分離することが難しいという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００８−００７８７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、前述した問題を解決するために案出されたもので、その目的は、サイクロンを２重に形成して圧縮空気を再び旋回させるため、圧縮空気から水分及び微細な異物まで分離することができる圧縮空気用浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の圧縮空気用浄化装置は、上部に圧縮空気の入口と出口が設けられ、下部が開放されたカバー；前記カバーの内部に挿入され、前記入口から流入した圧縮空気を旋回させながら下方に流動させる外筒；前記外筒の内部に設けられ、前記出口と連通する排出管；及び前記外筒と前記排出管との間に挿入され、前記下方に流動する圧縮空気を上方に流動させ、再び旋回させながら下方に流動させる内筒；を含んでなる。
また、前記内筒は下部に行くほど直径が狭くなることを特徴とする。
【００１７】
また、前記外筒の上面周囲に沿って接線方向に圧縮空気が排出されるように第１通路が設けられ、前記内筒の上端周囲に沿って接線方向に圧縮空気が流入するように第２通路が設けられることを特徴とする。
【００１８】
また、前記カバーと前記外筒との間では圧縮空気から第１不純物が分離され、前記内筒と前記排出管との間では第２不純物が分離され、前記カバーの下部には、前記第１不純物及び前記第２不純物を排出するドレイン部材をさらに含み、前記ドレイン部材は、前記カバーに連通して前記第１不純物が集まるドレインカバーと、前記内筒に連通して前記第２不純物が集まる捕集筒と、前記ドレインカバーと前記捕集筒との圧力差によって前記第１不純物及び前記第２不純物を排出する排出装置とを含んでなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果がある。
【００２０】
２重サイクロンを発生させるサイクロン発生部材は、カバーの内部に流入する圧縮空気を外筒が一次に旋回させ、内筒が圧縮空気を再び旋回させるため、圧縮空気が外筒を経て内筒に流入するときに旋回遠心力がより一層強くなって油分及び異物の分離効率が低下せず、フィルターエレメントを使用しないので半永久的で常に初期性能を維持することができる。
【００２１】
また、内筒の直径が下部に行くほど狭くなって圧縮空気の２次旋回の際に高速で加速されるので、１次旋回で分離されなかった微細な水分、油分及び粒子まで分離することができて空気浄化効率を極大化することができる。
【００２２】
また、外筒の上面周囲に沿って接線方向に圧縮空気が排出されるように第１通路が設けられて圧縮空気を外筒の外側に旋回させ、内筒の上端周囲に沿って接線方向に圧縮空気が流入するように第２通路が設けられて圧縮空気を内筒の内側に旋回させて、圧縮空気から水分、油分及び異物の分離を容易にする。
【００２３】
第１不純物はドレインカバーに集まり、第２不純物は捕集筒に集まり、排出装置はサイクロン発生部材の２重サイクロンによる捕集筒の圧力変化によって第１不純物及び第２不純物を自動的に排出するので使用が便利である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る圧縮空気用浄化装置の斜視図である。
【図２】図１の分離斜視図である。
【図３】内筒と捕集筒を示す斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図７ａ】ドレイン部材の動作状態を示す断面図である（圧縮機ＯＦＦ、空圧機器ＯＦＦ）。
【図７ｂ】ドレイン部材の動作状態を示す断面図である（圧縮機ＯＮ、空圧機器ＯＦＦ）。
【図７ｃ】ドレイン部材の動作状態を示す断面図である（圧縮機ＯＮ、空圧機器ＯＮ）。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明の好適な実施形態に係る圧縮空気用浄化装置の斜視図、図２は図１の分離斜視図、図３は内筒と捕集筒を示す斜視図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図６は図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図７ａはドレイン部材の動作状態を示す断面図（圧縮機ＯＦＦ、空圧機器ＯＦＦ）、図７ｂはドレイン部材の動作状態を示す断面図（圧縮機ＯＮ、空圧機器ＯＦＦ）、図７ｃはドレイン部材の動作状態を示す断面図（圧縮機ＯＮ、空圧機器ＯＮ）である。
本発明の好適な実施形態に係る圧縮空気用浄化装置４００は、図１〜図７に示すように、２重サイクロンを発生させるサイクロン発生部材４０１を含んでなる。
【００２７】
サイクロン発生部材４０１は、上部に圧縮空気の入口４１１と出口４１３が設けられ、下部が開放されたカバー４１０；カバー４１０の内部に挿入され、入口４１１から流入した圧縮空気を旋回させながら下方に流動させる外筒４３０；外筒４３０の内部に設けられ、出口４１３に連通する排出管４３１；及び外筒４３０と排出管４３１との間に挿入され、下方に流動する圧縮空気を上方に流動させ、再び旋回させながら下方に流動させる内筒４５０；を含んでなる。
【００２８】
カバー４１０と外筒４３０との間に設けられて入口４１１に連通する空間は第１チャンバー４２０であり、内筒４５０と排出管４３１との間に設けられて排出管４３１、すなわち出口４１３に連通する空間は第２チャンバー４６０である。
【００２９】
また、サイクロン発生部材４０１の下部には、サイクロン発生部材４０１から分離された不純物を排出するドレイン部材６０１と、サイクロン発生部材４０１とドレイン部材６０１とを結合する結合リング５０１とをさらに含んでなる。
本発明において、圧縮空気の浄化は、圧縮空気から不純物、すなわち水分、油分及び異物を分離することを意味する。
カバー４１０は、円筒状をし、下部が開放されている。
【００３０】
カバー４１０の上面には、圧縮空気が流入および排出される一直線の管が設けられる。この管の一端には圧縮空気の流入する入口４１１が設けられ、管の他端には水分、油分及び異物の除去された圧縮空気が排出される出口４１３が設けられる。
入口４１１には空気を圧縮する圧縮機などが連結され、出口４１３には空圧機器が連結される。
図４に示すように、入口４１１に流入した圧縮空気は、管の中央に設けられた中央板４１７に遮られて下降し、外筒４３０の上面に流入する。
中央板４１７の下部、すなわちカバー４１０の内側中央上面には、出口４１３に連通した挿入口４１６が突設される。
挿入口４１６は、円筒状をし、下部が開放されており、上部は出口４１３に連通している。
挿入口４１６の開放された下部には、排出管４３１が挿入され、浄化された圧縮空気を排出する。
排出管４３１の上部には中空リング状のＯパッキンａ４３２が結合されて密閉され、圧縮空気が外筒４３０の上面から排出管４３１に漏れないようにする。
【００３１】
カバー４１０の下部とドレインカバー６１０の上部にはそれぞれねじ山が形成され、結合リング５０１を介して結合される。カバー４１０の下端とドレインカバー６１０の上端との間には中空リング状のＯパッキンｂ４１５が挟まれて密閉される。
カバー４１０の下部を介して外筒４３０が内部に挿入される。
外筒４３０は、図２〜図６に示すように、円筒状をし、下部が開放されている。
【００３２】
外筒４３０の内部中央には排出管４３１が形成されて外筒４３０の上面に突出する。よって、排出管４３１の上部は挿入口４１６に挿入されて外筒４３０をカバー４１０に結合させる。
排出管４３１は、円筒状をし、出口４１３に連通する。
また、外筒４３０の側壁上部には、外側に突出した第１フランジ４３５が設けられる。
第１フランジ４３５は、圧縮空気の水分及び油分を一定量以上凝集させた後、下降させる。
外筒４３０の上面には、上面周囲に沿って接線方向に圧縮空気が排出されるように第１通路４３４が設けられる。
【００３３】
すなわち、図５に示すように、第１通路４３４は、羽根の形状を有する第１流路案内羽根４３３同士の各間に設けられる。よって、外筒４３０の上面に流入した圧縮空気を旋回させる。
【００３４】
第１流路案内羽根４３３は、図２及び図５に示すように、外筒４３０の上面周囲に沿って等間隔で離間して配置される。よって、圧縮空気は、第１流路案内羽根４３３同士の間の第１通路４３４を介して外筒４３０の上面周囲に沿って接線方向に排出される。
【００３５】
図５に示すように、それぞれの第１流路案内羽根４３３の幅は反時計回りに行くほど狭くなる。よって、圧縮空気は、図５に矢印で示すように、離隔した第１流路案内羽根４３３同士の間に設けられた第１通路４３４を介して第１チャンバー４２０、すなわち、外筒４３０とカバー４１０との間に排出される。
第１通路４３４を介して、圧縮空気は、旋回しながら外筒４３０とカバー４１０との間に排出され、旋回しながら下方に流動する。
圧縮空気の流動及び浄化過程については詳細に後述する。
外筒４３０と排出管４３１との間には内筒４５０が挿入される。
内筒４５０は、図２〜図６に示すように、円筒状をし、外筒４３０の下部を介して挿入されて外筒４３０と排出管４３１との間に配置される。
内筒４５０の上端には、上端周囲に沿って接線方向に圧縮空気が流入するように第２通路４５２が設けられる。
すなわち、図６に示すように、第２通路４５２は、羽根の形状を有する第２流路案内羽根４５１同士の各間に設けられる。よって、圧縮空気を再度旋回させる。
【００３６】
第２流路案内羽根４５１は、図３及び図６に示すように、内筒４５０の上端周囲に沿って等間隔で離間して配置される。よって、圧縮空気は第２通路４５２を介して内筒４５０の上端周囲に沿って接線方向に流入する。
【００３７】
図６に示すように、それぞれの第２流路案内羽根４５１の幅は時計回りに行くほど狭くなる。よって、圧縮空気は、図６の矢印で示すように、離隔した第２流路案内羽根４５１同士の間に設けられた第２通路４５２を介して第２チャンバー４６０、すなわち、内筒４５０と排出管４３１との間に流入する。
つまり、第２通路４５２を介して、圧縮空気は、再び旋回しながら内筒４５０と排出管４３１との間に流入し、旋回しながら下方に流動する。
第１通路４３４及び第２通路４５２を介して圧縮空気を２回旋回させることにより、水分、油分及び異物の分離が容易に行われる。
また、内筒４５０の直径は上部から下部に行くほど狭くなる。
【００３８】
つまり、下部に行くほど内筒４５０と排出管４３１との間の間隔が狭くなって圧縮空気の通過断面積が小さくなるので、内筒４５０と排出管４３１との間で圧縮空気の旋回速度が速くなり、遠心力が大きくなる。
【００３９】
一方、圧縮空気が通過する第１流路案内羽根４３３同士の間の第１通路４３４の断面積の和は、第２流路案内羽根４５１同士の間の第２通路４５２の断面積の和よりも大きく形成される。第２通路４５２の断面積の和は入口４１１の断面積よりは大きく形成するが、圧縮空気を加速させるために入口４１１の断面積とほぼ同様のサイズに形成することが好ましい。第１通路４３４の断面積の和は、入口４１１の最小断面積よりも１．５倍ほど大きく形成される。このような構成により、流量の損失を防ぐことができる。
以下、図４〜図６を参照して、サイクロン発生部材４０１における圧縮空気の流動及び浄化過程を詳述する。
【００４０】
入口４１１に連結される圧縮機、及び出口４１３に連結される空気機器については、前述した従来技術を始めとして多く公開されているので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
次に、圧縮機と空気機器が作動して、圧縮空気が入口４１１を介して流入し、出口４１３から排出されてサイクロン発生部材４０１内で流動が発生するとき、圧縮空気から水分、油分及び異物が分離される過程を説明する。
【００４２】
図４に矢印で示すように、入口４１１を介して流入した圧縮空気は、流れの向きが中央板４１７によって垂直下向きに代わって外筒４３０の上面に流入する。その後、さらに流れの向きが垂直に代わって外筒４３０の外側方向に移動する。この際、圧縮空気は、図５に矢印で示すように、第１流路案内羽根４３３同士の間の第１通路４３４を通過しながら旋回する。
【００４３】
その後、圧縮空気は、第１チャンバー４２０、すなわち、カバー４１０と外筒４３０との間で旋回しながら下方に流動する。このとき、遠心力によって圧縮空気から水分、油分及び異物が分離されてカバー４１０の内側壁に押しのけられる。そして、カバー４１０の内側壁及びドレインカバー６１０の内側壁に沿って下降してドレインカバー６１０の下部、すなわち下部捕集室６１５に集まる。
【００４４】
１次旋回を用いた圧縮空気からの水分、油分及び異物の分離は、第１チャンバー４２０、すなわち、カバー４１０と外筒４３０との間の下部空間で実際に行われる。また、１次旋回が行われる空間の長さが短すぎると、遠心力を十分に受けられないため分離がうまく行われず、あまりに長くても壁面摩擦により圧縮空気の速度が減少して分離性能が低下するので、これを考慮してカバー４１０及び外筒４３０を形成する。
以下、カバー４１０と外筒４３０との間で分離された水分、油分及び異物を「第１不純物」という。
上述のように圧縮空気の１次旋回で分離された第１不純物は、油分及び異物を含む水滴、あるいは水筋の形で流入する多量の凝縮水である。
１次旋回は、内筒４５０で発生する２次旋回よりも低速であるが、多くの流量を処理するため、比較的大きな水分、油分及び異物を分離する。
【００４５】
第１チャンバー４２０、すなわち、カバー４１０と外筒４３０との間で下方に流動しながら第１不純物が分離された圧縮空気は、外筒４３０と内筒４５０との間の空間に流入する。そのために、上方に流動して内筒４５０の上端の第２通路４５２まで上がる。
図６に矢印で示すように、圧縮空気は、第２流路案内羽根４５１同士の間の第２通路４５２を通過しながら再び旋回、すなわち２次旋回する。
つまり、圧縮空気は、第２通路４５２を通過して第２チャンバー４６０、すなわち、内筒４５０と排出管４３１との間の空間に流入する。
それで、図４に示すように、内筒４５０と排出管４３１との間の空間を速く旋回しながら微細な水分、油分及び異物を分離する。
以下、内筒４５０と排出管４３１との間で分離された水分、油分及び異物を「第２不純物」という。
分離された第２不純物は下降して捕集筒６３０に集まる。
【００４６】
第２通路４５２は、第１通路４３４より断面積が小さく、第２流路案内羽根４５１がなす円の直径も、第１流路案内羽根４３３がなす円の直径よりも小さいため、圧縮空気に対する２次旋回は１次旋回よりも一層高速で加速される。
また、内筒４５０の直径が下部に行くほど益々小さくなる勾配を持っており、内筒４５０の下部に行くほど圧縮空気の旋回速度はさらに速くなる。
【００４７】
以上のように、圧縮空気の２次旋回は、第２チャンバー４６０、すなわち、内筒４５０と排出管４３１との間の空間から下部に行くほど益々加速されて高速で旋回する。
【００４８】
よって、圧縮空気の１次旋回時よりも遥かに大きな遠心力を発生させるので、１次旋回で分離できない微細な水分、油分及び粒子も分離することができるため、空気浄化効率を向上させることができる。
【００４９】
第２チャンバー４６０で分離された微細な水分や粒子などの第２不純物は、内筒４５０の内側壁に押しのけられ、内側壁に沿って下降して内筒４５０の下部の捕集筒６３０に集まる。
そして、第２不純物が分離された圧縮空気は、排出管４３１の下部に流入して出口４１３から迅速に排出される。
【００５０】
圧縮空気の通過する第１通路４３４の断面積の総和が入口の断面積と類似するサイズに形成されると、第１通路４３４に油分などの異物が付着して詰まり易いだけでなく、２次旋回を形成する内筒４５０における流量損失が発生する。したがって、１次旋回は広い空間で低速の旋回によって行われて大きな水分及び異物を分離して、２次旋回は狭い空間で高速の回転によって行われて微細な水分及び異物を分離する。
【００５１】
前述したように、外筒４３０で１次旋回させ、内筒４５０で２回旋回させる２重サイクロン方式なので、圧縮空気が外筒４３０を経て内筒４５０に流入するときに旋回遠心力がより一層強くなって油分及び異物の分離効率が低下しない。
【００５２】
しかも、圧縮空気の２次旋回が１次旋回よりも高速であるため、１次旋回で分離されなかった微細な水分、油分及び粒子も分離することができて空気浄化効率を極大化することができる。
また、フィルターエレメントを使用しないので半永久的であり、常に初期性能を維持することができるという利点がある。
【００５３】
上述したような低速の１次旋回及び高速の２次旋回、すなわち二重サイクロンを発生させて圧縮空気から第１不純物及び第２不純物を分離するときに、サイクロン発生部材４０１の内部には圧力勾配が形成される。
【００５４】
より詳細に説明すると、第１通路４３４から第２通路４５２までの空間、すなわち、カバー４１０と外筒４３０との間の空間及び外筒４３０と内筒４５０との間の空間は高圧が形成される。内筒４５０の内部、すなわち内筒４５０と排出管４３１との間の空間は圧力が大きく低下して低圧が形成される。
【００５５】
よって、サイクロン発生部材４０１の下部に結合されたドレイン部材６０１は、第１チャンバー４２０と第２チャンバー４６０との圧力差によって第１不純物及び第２不純物を自動的に排出する。
圧力差によって第１不純物及び第２不純物が自動的に排出される過程については詳細に後述する。
【００５６】
ドレイン部材６０１は、下部に排出口６１１が設けられ、カバー４１０の下部に結合されて第１不純物が集まるドレインカバー６１０と、内筒４５０の下部に円筒状に形成されて第２不純物が集まる捕集筒６３０と、捕集筒６３０に挿入されてドレインカバー６１０と捕集筒６３０との圧力差によって第１不純物及び第２不純物を排出する排出装置とを含んでなる。
ドレインカバー６１０は、コップ状の円筒状をし、上部が開放される。
ドレインカバー６１０は、結合リング５０１によってカバー４１０の下部に結合される。
【００５７】
ドレインカバー６１０の内側下部には、板状の支持台６１３が内側に突出するように設けられる。支持台６１３は、ドレインカバー６１０の内側壁の周囲に沿って等間隔で離間して配置され、４つが形成される。
よって、支持台６１３は、上端に捕集筒６３０がのせられて捕集筒６３０を支持する。
また、支持台６１３は、下部捕集室６１５に集まった不純物の流動を抑制して効果的に排出されるようにする。
【００５８】
また、ドレインカバー６１０の下部、すなわち支持台６１３の下側には、第１不純物と第２不純物をドレインカバー６１０の外側に排出する排出口６１１が設けられる。
排出口６１１は円筒状に突設される。
【００５９】
第１チャンバー４２０、すなわち、カバー４１０と外筒４３０との間で生成された第１不純物は、下降してドレインカバー６１０の内側下部の下部捕集室６１５に集まる。第１チャンバー４２０とドレインカバー６１０とは連通しており、ドレインカバー６１０も第１チャンバー４２０と同様の圧力が形成される。
内筒４５０の下部には内筒４５０よりも大きい直径の捕集筒６３０が形成される。捕集筒６３０はドレインカバー６１０の内側上部に配置される。
捕集筒６３０は、全体的に円筒状をなし、内筒４５０の下部に形成されて内筒４５０と一体を成す。
【００６０】
捕集筒６３０は、図３及び図４に示すように、内筒４５０の下部に連結されて下方に傾斜した傾斜面６３６と、傾斜面６３６の外周から垂直下向きに形成された第１側壁６３７と、第１側壁６３７の下部から外側に段差付いた段差部６３１と、段差部６３１の外周から垂直下向きに形成された第２側壁６３８と、第２側壁６３８の外周面に突設された第２フランジ６３３とを含んでなる。
第２側壁６３８と第２フランジ６３３は支持台６１３の上端にのせられる。
【００６１】
第２フランジ６３３の外径はドレインカバー６１０の内径よりも小さく形成され、第１不純物はドレインカバー６１０と第２フランジ６３３との間の空間を介して下部捕集室６１５に下降する。つまり、第１チャンバー４２０と下部捕集室６１５とは連通する。
また、第２フランジ６３３は、支持台６１３によりカバー４１０と外筒４３０との間の圧縮空気の旋回回転力が失われることを防止する。
また、段差部６３１の内側下部には、上昇する圧力遮断部６４１の段部がぶつかる。それで、圧力遮断部６４１がもはや上昇しないようになる。
捕集筒６３０の内部には弾性体ａ６３５が備えられて圧力遮断部６４１の上部に配置される。弾性体ａ６３５は弾性力を持つバネからなる。
弾性体ａ６３５は圧力遮断部６４１に下降力を加える。
【００６２】
捕集筒６３０の上部は、開放されて第２チャンバー４６０と連通している。よって、第２チャンバー４６０、すなわち、内筒４５０と排出管４３１との間で生成された第２不純物が下降して捕集筒６３０に集まる。
第２チャンバー４６０と捕集筒６３０とは連通しており、捕集筒６３０も第２チャンバー４６０と同様の圧力が形成される。
捕集筒６３０の開放された下部に排出装置が挿入される。
【００６３】
排出装置は、図２及び図４に示すように、第１チャンバー４２０、すなわち、ドレインカバー６１０の内部と連通するようホール６５３が形成された排出部６５０と、捕集筒６３０に挿入されてドレインカバー６１０と捕集筒６３０との圧力差によってホール６５３を開閉する圧力遮断部６４１と、ホール６５３の開閉状態に応じて排出口６１１を開閉する排出ピン６７０とを含んでなる。
【００６４】
圧力遮断部６４１は、上部に形成された円板６４２と、円板６４２の下部に形成された中間台６４７と、中間台６４７の下部に平たい円筒状に形成された下部円筒６４８とを含んでなる。
円板６４２と中間台６４７は弾性体ａ６３５の内部に挿入配置され、弾性体ａ６３５は下部円筒６４８の上面に載せられる。
【００６５】
下部円筒６４８の上面外周には段部６４６が形成される。よって、圧力遮断部６４１の上昇時に、段部６４６は捕集筒６３０の段差部６３１にぶつかって圧力遮断部６４１の上昇を停止させる。
【００６６】
下部円筒６４８の外周にはＵパッキンａ６４３が結合されて捕集筒６３０の内側壁に密着する。よって、捕集筒６３０の下部を密閉させて捕集筒６３０とドレインカバー６１０、すなわち下部捕集室６１５の連通を遮断する。
【００６７】
Ｕパッキンａ６４３は、図４に示すように、開放された部分が下側に配置される。よって、圧力遮断部６４１が下降するとき、捕集筒６３０の第２不純物が下部捕集室６１５に移動する。
つまり、Ｕパッキンａ６４３は、圧力遮断部６４１が下降するとき、第２不純物が捕集筒６３０から下部捕集室６１５へ流動するように開放される。
以下、上述したようなＵパッキンａ６４３の単方向開閉についてはさらに詳述する。
下部円筒６４８の中央下部には、排出部６５０の挿入される挿入筒６４５が形成される。
挿入筒６４５は、円筒状をし、開放された下部を介して排出部６５０の上部が挿入される。
挿入筒６４５の内側上面には「ハングルを構成する母音字母のひとつ（１９番目の字母（母音字母としては５番目））で、呼称が“オ”の文字」形状のホールパッキン６４４が結合される。ホールパッキン６４４はゴム材質で形成されることが好ましい。
よって、圧力遮断部６４１が上昇及び下降しながらホールパッキン６４４が排出部６５０のホール６５３を開閉する。
【００６８】
圧力遮断部６４１、すなわち下部円筒６４８の下部は第１チャンバー４２０と連通し、上部は第２チャンバー４６０と連通する。よって、第１チャンバー４２０と第２チャンバー４６０との圧力差及び上昇気流によって捕集筒６３０の内部を昇降しながらホール６５３を開閉する。
一方、挿入筒６４５の内径は排出部６５０、すなわち排出部ボディ６５１の外径よりもさらに大きく形成される。
【００６９】
排出部６５０の外形をなす排出部ボディ６５１は、円筒状を有し、中央部が段差付くように形成される。そのために、排出部ボディ６５１の上部の直径が下部の直径よりも小さく形成される。
【００７０】
排出部ボディ６５１の下部には結合溝（図示せず）が形成され、下部捕集室６１５の下部、すなわちドレインカバー６１０の内側下面に突設された突出部（図示せず）に嵌合されて固定される。
排出部ボディ６５１の下端には周囲に沿って排出溝６５７が隔設される。本実施形態では、等間隔で離間して４つが形成される。
排出溝６５７を介して、排出部ボディ６５１の内側下部はドレインカバー６１０、すなわち下部捕集室６１５と連通する。
【００７１】
排出溝６５７を介して、下部捕集室６１５に集まった第１不純物及び第２不純物が排出部ボディ６５１の内部に流入し、排出口６１１を介してドレインカバー６１０の外側に排出される。
また、排出部ボディ６５１の上部の内側壁には、周囲に沿って第３突出部６５８が設けられる。
第３突出部６５８の上部には中空リング状のＯパッキンｃ６５６が配置される。
また、Ｏパッキンｃ６５６の上部には断面「ハングルを構成する母音字母のひとつ（２２番目の字母（母音字母としては８番目））で、呼称が“ユ”の文字」形状の蓋６５２が配置される。
蓋６５２は排出部ボディ６５１の開放された上部に挿入されるが、排出部ボディ６５１の上端と蓋６５２との間には蓋パッキン６５５が配置されて密閉される。
蓋６５２の上部中央には円形ホール６５３が穿設される。
【００７２】
挿入筒６４５の内径は、排出部６５０、すなわち排出部ボディ６５１の外径よりもさらに大きいので、ホール６５３が開放されると、下部捕集室６１５の圧縮空気がホール６５３を介して排出部６５０の内部に流入する。
つまり、ホール６５３を介して、排出部ボディ６５１の内側上部はドレインカバー６１０、すなわち下部捕集室６１５と連通する。
ホール６５３の開閉による排出部６５０内の圧力変化及び排出ピン６７０の動作については、詳しく後述する。
排出ピン６７０は、排出部６５０、すなわち排出部ボディ６５１の内部に配置され、上下に摺動して往復する。
【００７３】
排出ピン６７０は、排出部６５０、すなわち排出部ボディ６５１の内周面に密着して排出部ボディ６５１内の上下連通を遮断するディスク６７５と、ディスク６７５の上部にディスク６７５よりも直径が小さく形成され、弾性体ｂ６７２が備えられた上部ピン６７１と、ディスク６７５の下部にディスク６７５よりも直径が小さく形成され、排出口６１１を開閉する下部ピン６７８とを含んでなる。
ディスク６７５は、排出ピン６７０の中央に位置して円形に形成される。
ディスク６７５の外周にはＵパッキンｂ６７６が結合される。Ｕパッキンｂ６７６は開放された部分が下側に配置される。
Ｕパッキンｂ６７６は、排出部ボディ６５１の内周面、すなわち内側壁に密着してディスク６７５を基準に排出部ボディ６５１の上下連通を遮断する。
ディスク６７５の上部には上部ピン６７１が形成される。
上部ピン６７１は円形棒状に形成される。上部ピン６７１は中央部の直径が上部及び下部よりも小さく形成される。
また、上部ピン６７１の下部は、直径が下部に行くほど益々大きくなる。
上部ピン６７１の中央部の外側には弾性体ｂ６７２が配置される。弾性体ｂ６７２は弾性力のあるバネからなることが好ましい。
【００７４】
弾性体ｂ６７２の直径は、上部ピン６７１に挿入されるように形成される。弾性体ｂ６７２は、排出ピン６７０が上昇すると、第３突出部６５８と上部ピン６７１の下部との間で圧縮される。
ディスク６７５の下部には円形棒状の下部ピン６７８が形成される。
下部ピン６７８も中央部の直径が上部及び下部よりも小さく形成される。
【００７５】
よって、下部ピン６７８の上部及び下部は、排出口６１１に結合されたＵパッキンｃ６１２に密着するが、直径の小さい中央部はＵパッキンｃ６１２に密着しない。
【００７６】
つまり、Ｕパッキンｃ６１２の間に直径の小さい下部ピン６７８の中央部が配置されると、排出口６１１の密閉が解除される。よって、排出口６１１を介して、第１不純物及び第２不純物が排出される。
排出ピン６７０には空気流通路６８０が貫通して形成される。
【００７７】
空気流通路６８０は、上部ピン６７１の下部に梯形形状に横方向に貫通し、かつ、ディスク６７５及び下部ピン６７８を垂直方向に貫通してドレインカバー６１０の外側と連通する。
よって、空気流通路６８０を介して排出部６５０の内側上部にドレインカバー６１０の外側の大気圧空気が流入する。
【００７８】
以下、図７ａ〜図７ｃを参照して、第１チャンバー４２０と第２チャンバー４６０との圧力差によって下部捕集室６１５及び捕集筒６３０の集まった第１不純物及び第２不純物が自動的に排出される過程を詳述する。
【００７９】
排出部６５０、すなわち、排出部ボディ６５１の内部で上部ピン６７１の上側を上部空間６９０、上部ピン６７１の側面外側及びディスク６７５の上側を中央空間６９２、ディスク６７５の下側を下部空間６９１とそれぞれ指称して説明する。
また、本実施形態において、圧力の大きさは高圧＞低圧＞大気圧の関係をなす。
入口４１１には圧縮機が連結され、出口４１３には空圧機器が連結される。
【００８０】
図７ａに示すように、圧縮機と空圧機器が両方ともＯＦＦ状態になると、圧力遮断部６４１と排出ピン６７０は弾性体ａ６３５及び弾性体ｂ６７２の弾性力によって両方とも下降状態となる。
【００８１】
図７ｂに示すように、圧縮機がＯＮ状態になり、空圧機器がＯＦＦ状態になると、圧縮空気が入口４１１を介して流入するが、出口４１３から排出されないため、内部流動が発生しない。よって、サイクロン発生部材４０１の内部、すなわち第１チャンバー４２０及び第２チャンバー４６０は全て高圧状態になる。
【００８２】
第１チャンバー４２０に連通したドレインカバー６１０の内部、すなわち下部捕集室６１５も高圧状態になり、第２チャンバー４６０に連通した捕集筒６３０の内部も高圧状態になる。よって、圧力遮断部６４１の上部と下部の両方とも高圧が形成されて大きな圧力差が発生しないので、圧力遮断部６４１は、弾性体ａ６３５の下降力によって下降状態を維持してホール６５３を閉鎖する。
【００８３】
一方、ディスク６７５の上部の上部空間６９０および中央空間６９２は、空気流通路６８０を介して、ドレインカバー６１０の外側の大気圧状態である空気が流入する。
【００８４】
それにより、下部捕集室６１５に連通したディスク６７５の下側の下部空間６９１は高圧状態であるが、ディスク６７５の上側の上部空間６９０および中央空間６９２は大気圧状態になって、ディスク６７５を基準に大きな圧力差が発生する。よって、図７ｂに示すように、弾性体ｂ６７２の張力を乗り越えて排出ピン６７０が上昇することになる。
【００８５】
下部ピン６７８の上部及び下部よりも直径の小さい下部ピン６７８の中央部がＵパッキンｃ６１２の間を通過するときに、下部捕集室６１５に集まった第１不純物及び第２不純物が排出口６１１を介して排出される。
つまり、排出ピン６７０が上昇及び下降するときに、排出口６１１を介して第１不純物及び第２不純物が排出される。
【００８６】
次いで、図７ｃに示すように、圧縮機がＯＮ状態になり、空圧機器がＯＮ状態になると、圧縮空気が入口４１１を介して流入し、出口４１３から排出されながら内部流動が発生する。
【００８７】
つまり、上述したように、１次旋回及び２次旋回が発生し、圧縮空気から第１不純物及び第２不純物が分離され、第１不純物は下降して下部捕集室６１５に集まり、第２不純物は下降して捕集筒６３０に集まる。
【００８８】
このとき、サイクロン発生部材４０１の内部に圧力勾配が形成される。それ故に、第１チャンバー４２０に連通したドレインカバー６１０の内側、つまり下部捕集室６１５は高圧状態になり、第２チャンバー４６０に連通した捕集筒６３０は低圧状態になる。
【００８９】
それで、圧力遮断部６４１の上下の圧力差、及び捕集筒６３０の内部で圧縮空気が高速で回転するため中心部の圧力が低くなって発生する上昇気流によって、圧力遮断部６４１が上昇する。
【００９０】
円板６４２は、排出管４３１の下方に位置し、捕集筒６３０に集まった不純物が上昇気流に沿って排出管４３１へ排出されないようにする。よって、上昇気流の力は円板６４２の上面に作用して圧力遮断部６４１全体を上昇させる力の一部となる。
圧力遮断部６４１の上昇は、両側の段部６４６が捕集筒６３０の段差部６３１にぶつかって停止する。
そして、圧力遮断部６４１の上昇に伴って、排出部６５０のホール６５３は開放される。
【００９１】
それにより、ホール６５３を介して下部捕集室６１５の高圧圧縮空気が排出部６５０の上部空間６９０に流入する。上部空間６９０に流入した圧縮空気の高圧と弾性体ｂ６７２の弾性力によって排出ピン６７０が下降する。
【００９２】
排出ピン６７０が下降するときは、上昇するときと同様に、下部捕集室６１５に集まった第１不純物及び第２不純物が排出口６１１から自動的に排出される。よって、使用者が別途に不純物を排出するために操作する必要がなくて便利である。
排出ピン６７０が下降するとき、ホール６５３を介して流入する高圧の圧縮空気は空気流通路６８０を介してドレインカバー６１０の外側に排出される。
【００９３】
そのように排出ピン６７０が下降している途中で、図７ｃに示すように、排出ピン６７０が下部捕集室６１５の下面の突出部にぶつかって下降が停止する。このとき、上部ピン６７１の上部はＯパッキンｃ６５６に密着して上部空間６９０と中央空間６９２との連通を遮断する。よって、ホール６５３を介して流入した高圧の圧縮空気はもはや空気流通路６８０に抜け出さなくなる。
【００９４】
つまり、上部空間６９０は高圧状態になり、中央空間６９２は空気流通路６８０を介して外部大気が流入して大気圧状態になり、下部空間６９１は高圧状態になる。
【００９５】
図７ｃの状態で図７ｂのように空圧機器をＯＦＦさせると、サイクロン発生部材４０１内の圧縮空気の流動が再び停止する。すると、捕集筒６３０と下部捕集室６１５の両方とも高圧状態になり、圧力遮断部６４１はさらに下降してホール６５３を閉鎖することになる。
そして、排出ピン６７０は再び上昇し、それにより排出口６１１から第１不純物及び第２不純物が排出される。
【００９６】
また、排出口６１１を介して第１不純物と第２不純物が排出される瞬間、下部捕集室６１５は圧力降下が起こるので、捕集筒６３０と下部捕集室６１５は瞬間的に圧力差が発生する。このとき、捕集筒６３０の第２不純物がＵパッキンａ６４３を押しのけて下部捕集室６１５へ移動する。
【００９７】
以上のように、Ｕパッキンａ６４３は、開放された部分が下側に配置されて圧力遮断部６４１が下降するとき、捕集筒６３０から下部捕集室６１５へ連通する。つまり、単方向に連通する。
【００９８】
下部捕集室６１５の圧力が捕集筒６３０に直接流入すると、内筒４５０及び捕集筒６３０における旋回が阻害されるので、Ｕパッキンａ６４３は下部捕集室６１５から流入する圧力を防いで捕集筒６３０の圧力を維持する役割をする。
【００９９】
つまり、Ｕパッキンａ６４３は、圧力遮断部６４１が上昇するのに重要な役割をするとともに、捕集筒６３０に集まった第２不純物が下部捕集室６１５側へ移動できるようにする。
【０１００】
上述の如く、サイクロン発生部材４０１が圧縮空気から水分、油分及び異物などの第１不純物及び第２不純物を分離する過程で、第１チャンバー４２０及び第２チャンバー４６０の圧力変化（高圧および低圧）が発生する。そして、高圧が形成される第１チャンバー４２０及び低圧が形成される第２チャンバー４６０は、それぞれドレインカバー６１０及び捕集筒６３０と連通しているので、不純物の排出のための追加動力が必要なく、自動的に排出することができて経済的且つ便利である。
【０１０１】
また、サイクロン発生部材４０１で第１不純物及び第２不純物を分離するための圧縮空気の流動発生があるたびに随時かつ即刻的に不純物の排出が行われるので、下部捕集室６１５に不純物が溜まっておらず、細菌の繁殖及び排出口６１１の目詰まりを防止することができる。
【０１０２】
本発明は、上述した特定の好適な実施形態に限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも様々な変形実施が可能なのはもちろんのこと、それらの変更も請求の範囲に記載された範囲内にあることを付言する。
【符号の説明】
【０１０３】
４００    圧縮空気用浄化装置
４０１    サイクロン発生部材
４１０    カバー
４１１    入口
４１３    出口
４１５    Ｏパッキンｂ
４１６    挿入口
４１７    中央板
４２０    第１チャンバー
４３０    外筒
４３１    排出管
４３２    Ｏパッキンａ
４３３    第１流路案内羽根
４３４    第１通路
４３５    第１フランジ
４５０    内筒
４５１    第２流路案内羽根
４５２    第２通路
４６０    第２チャンバー
５０１    結合リング
６０１    ドレイン部材
６１０    ドレインカバー
６１１    排出口
６１２    Ｕパッキンｃ
６１３    支持台
６１５    下部捕集室
６３０    捕集筒
６３１    段差部
６３３    第２フランジ
６３５    弾性体ａ
６３６    傾斜面
６３７    第１側壁
６３８    第２側壁
６４１    圧力遮断部
６４２    円板
６４３    Ｕパッキンａ
６４４    ホールパッキン
６４５    挿入筒
６４６    段部
６４７    中間台
６４８    下部円筒
６５０    排出部
６５１    排出部ボディ
６５２    蓋
６５３    ホール
６５５    蓋パッキン
６５６    Ｏパッキンｃ
６５７    排出溝
６７０    排出ピン
６７１    上部ピン
６７２    弾性体ｂ  
６７５    ディスク
６７６    Ｕパッキンｂ
６７８    下部ピン
６８０    空気流通路
６９０    上部空間
６９１    下部空間
６９２    中央空間
【図１】
2017518871.tif 000003
【図２】
2017518871.tif 000004
【図３】
2017518871.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2017518871.tif 000008
【図７ａ】
2017518871.tif 000009
【図７ｂ】
2017518871.tif 000010
【図７ｃ】
2017518871.tif 000011
【国際調査報告】
2017518871.tif 000012
2017518871.tif 000013
2017518871.tif 000014
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