JP2003511638A - 圧縮空気系内の空気清浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧縮空気系への空気に、プレフィルタ（６）、大気孔のシリカゲル（７）、微細気孔のシリカゲル（８）、モレキュラーシーブ（９）及び微細フィルタ（１０）を連続して通過させることにより系統内の空気を清浄化が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は圧縮空気系内の空気を清浄化する方法に係る。本発明はまたこの方法
の使用ならびに方法を実施する装置にも関する。

【０００２】 （背景技術） コンプレッサは圧縮空気系に空気を供給する。この空気は周知のエアドライヤ
を通過させ、空気はそこで乾燥剤またはモレキュラーシーブにより乾燥される。

【０００３】 しかしながらコンプレッサから来る空気は気体と固体粒子と液体粒子との混合
物である。この混合物はエアロゾルと呼ばれる。粒子寸法は代表的には０．００
１〜１５μｍの範囲に有り得る。粒子はより大きい塊、いわゆる凝集物を形成す
る。比較的に大きい液体粒子は機械的に捕捉し得る。

【０００４】 粒子の一部はコンプレッサに供給される空気中に既に存在するが、その他の場
合は特にコンプレッサがピストン型の場合（このとき潤滑油が）コンプレッサ内
で加えられる。

【０００５】 モレキュラーシーブは湿気を吸収することを目的としており、周期的に再生さ
れて湿気が除去される。しかしながら周知のように空気により導入される他のす
べて素子がその機能に障害があるため交換する必要がある。またモレキュラーシ
ーブを離れる空気は圧縮空気系に問題または破損を生じる素子を含むことがあり
、この問題はモレキュラーシーブの老化とともに増加する。

【０００６】 （発明の開示） しかして本発明の主な目的は現在使用されている空気乾燥方式の上記の欠点を
除去し、圧縮空気に供給する空気の単なる乾燥に止どまらず清浄化を提供するこ
とにある。

【０００７】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明によればこれは空気に下記の媒体、即ち プレフィルタ、 シリカゲル、 モレキュラーシーブ 並びに微細フィルタ を通過させることにより達成される。

【０００８】 （産業上の利用の可能性） 本発明による方法は望ましくは自動車における採用、特に重量型道路乗物用の
圧縮空気系において用いるが、他の物に使用することも可能である。

【０００９】 エアドライヤ用の周知のカートリッジが円筒状のハウジングにその内部が環状
の外側コンパートメントと円筒状の中央コンパートメントとに分割される円筒壁
を備える。このカートリッジではプレフィルタとシリカゲルを外側コンパートメ
ントに、モレキュラーシーブと微細フィルタとを中央コンパートメントに配置さ
れ得る。

【００１０】 図１に示すカートリッジは主として重量型道路乗物の圧縮空気系における周知
の配置構成を取り得る。カートリッジ自体とエアドライヤ並びに圧縮空気系は周
知のものが採用されるがそれら自体は本発明を構成しない。

【００１１】 図１に示すカートリッジは極めて簡略に開示される。このカートリッジは例え
ばプラスチック材料製の円筒状ハウジング１を有する。当業熟練者には周知の如
く、このカートリッジのハウジング１はエアドライヤの基体（図示せず）上でカ
ニスタ（図示せず）内に配設される。

【００１２】 円筒状のカートリッジは円筒状の分割壁２により二つのコンパートメント、円
筒状の中央コンパートメントと環状の外側コンパートメントとに分割される。中
央コンパートメントの体積は外側コンパートメントの体積の半分に相応させるこ
とが、他の比率でも良好なデータを残し得る。

【００１３】 エアドライヤの基体にはカートリッジの下方区分において二つのコンパートメ
ントに空気を出入させるのみならず上方区分において両コンパートメント間でも
出入させる構成が取られる。

【００１４】 圧縮ばね３がハウジング１の上端部と外側および中央の両コンパートメントの
各々の可動カバー４および５との間に配置される。これらのばねの目的は各コン
パートメントの内容を或る圧力下に保つことにある。

【００１５】 この場合乾燥される空気は外側コンパートメントの底端部においてカートリッ
ジ内に入れられ、中央コンパートメントの底端部においてカートリッジから排出
される。

【００１６】 カートリッジを通過する際、この間後述の下記の清浄化並びに乾燥化材料を通
過させる： 大きい粒子、水および液体を通過させないプレフィルター６、 大気孔シリカゲル７；これは比較的大きい炭素化合物または他の化合物を通過
させず、液状としての水を吸収する；またモレキュラーシーブ（下記参照）が化
学分解から保護される、 微細気孔シリカゲル８；これは比較的小さい炭素化合物を通さず蒸気状の水を
吸収する；またモレキュラーシーブが自由水に曝されないようにする、 乾燥剤またはモレキュラーシーブ９；残留する湿気を空気から除去し、露点を
最大限下げる、 エアドライヤの初期の部分で生じた比較的小さい粒子を吸収する微細フィルタ
ー１０。

【００１７】 エアドライヤに供給される空気はコンプレッサから放出される。コンプレッサ
特にピストン型コンプレッサからの空気は気体と、固体粒子および液体粒子また
はそのいずれかとの混合物である。この混合物はエーロゾルと呼ばれる。

【００１８】 粒子のサイズは代表的には０．００１μｍと１５μｍとの間で変化する。粒子
は比較的大きい固まりに凝集させても良い。

【００１９】 粒子濃度は粒子サイズに応じて変化し、０．４μｍの粒子で最大となるようで
ある。粒子の最高測定数は１４０，０００，０００粒／ｍ^３空気である。

【００２０】 粒子の大多数は炭素粒子であるが、その他粒子のうち硫黄と窒素の粒子もある
。水との化合においてこれらの物質は亜硝酸、亜硫酸、窒素化合物および多数の
炭化水素化合物のような各種の化合物を形成する。各種の型のエステル化合物も
また形成される。

【００２１】 汚染物（化合物）がカートリッジ内のモレキュラーシーブ、車両の圧縮空気系
内のゴムまたはプラスチック材料製の小部品を侵蝕する。

【００２２】 汚染物はモレキュラーシーブを目詰まりさせ、その水吸収能力を減じるか全く
除去してしまう。モレキュラーシーブはまたその構成部品が破壊されるとき埃が
生じる。埃は次いでフィルタを目詰まりさせ、また圧縮空気系にも達して甚大か
つ高価な損害を与える。目詰まりしたフィルタはモレキュラーシーブ全体の圧力
低下を増し、再生を損なう。その結果モレキュラーシーブと他の要素との双方の
寿命を縮めるこになる。

【００２３】 各ポリマー材料が各種の化合物に曝されたとき、各ポリマー材料は激烈に変化
する。それらは溶解し、膨潤し、収縮し、あるいは他の形態で変化し得る。これ
は結果として漏れ、摩擦の増加、部分的あるいは全体的な機能の欠落に至る。

【００２４】 プレフィルタ６： このフィルタは大粒子（凝集物）若しくは自由水、他の生成液体あるいは物質
が直接フィルタを通過して後続のモレキュラーシーブとの接触に至ることを防止
することを目的とする。現在使用されているフィルタは５μｍより小さい粒子に
対する効果に限度があるが、継続使用の目的は小粒子にも有用なフィルターの開
発である。試験では５μｍの粒子に対して５０％の効果があった。

【００２５】 シリカゲル層７および８： シリカゲルは多孔性、粒状でアモルファス形状の珪酸またはシリカであり、硫
酸と珪酸ナトリウム（９９．７重量％ＳｉＯ２）との間の化学反応によって合成
して製造される。

【００２６】 シリカゲルの重要な特徴は化学的に不活性、無害で圧縮抵抗をもつこと、アル
コール若しくはエステル、アルデヒド、ケトンおよび有機酸のような高極性液体
について高い吸収能力を有することにある。シリカゲルの気孔サイズは２０−１
４０Åになる。

【００２７】 良好な乾燥能力を保たねばならない場合には、乾燥剤としてシリカゲルのみを
用いることは適切でない。微細な気孔を持つシリカゲルは相対的に良好な水吸収
能力を有するが、ある種の形態のものは自由水に曝されると完全に溶解する。大
気孔のシリカゲルは、他方遮断効果を有するが、所望の多量の湿気を吸収するこ
とが出来、自由水に対しても比較的に高い抵抗力を持ち且つ露点抑制力は非常に
低くなる。大気孔のシリカゲルは理論的にサイズＣ６とそれ以上の炭化水素化合
物を吸収する能力を有するが、微細気孔のシリカゲルはサイズＣ４−Ｃ８の炭化
水素化合物を吸収し得る。

【００２８】 大気孔と小気孔のシリカゲルの間に明確な線を引くことは困難だが、実際の試
験に用いた大気孔のシリカゲルの気孔サイズは１２０−１３０Åであった。

【００２９】 行って試験は、大気孔のシリカゲルを使用すればモレキュラーシーブに達する
炭化水素化合物の量をサイズＣ８−Ｃ１７では約８０％、サイズＣ６−Ｃ７では
約３５％減少し得ることを示すが、サイズＣ６以下の炭化水素化合物は事実上減
少することなく通過する。

【００３０】 微細気孔のシリカゲルの効果を評価するために現在試験を継続して行っている
。

【００３１】 モレキュラーシーブ９： 使用された乾燥剤料またはモレキュラーシーブはゼオリトでよい（無論他のも
のでもよい）。これはシリカ、アルミニウムおよびナトリウムと化合した酸素原
子、カリウムまたはカルシウムイオンの結晶性で高度に多孔性の材料である。使
用した型はＮａ１２［（ＡｌＯ２）１２（ＳｉＯ２）１２］２７Ｈ２Ｏである。
気孔サイズは４Åでその主要な能力は湿気を吸収することである。モレキュラー
シーブの主な欠点は自由水内での機械的作用によって粉砕すること、炭化水素化
合物によって化学的に分解され、油等によって目を詰めることにある。

【００３２】 微細フィルタ１０： 微細フィルタの目的はモレキュラーシーブ内に発生する、あるいは存在する粒
子を処理して圧縮空気系に進めさせないように阻止される。その作成には幾種類
かの材料が用いられる。実際にはポリエステルフィルタを用いる。代替品として
ポリプロピレン、羊毛及びビスコースのフィルタを使用し得る。これらのフィル
タは、カートリッジ内に生じる流量で０．４μｍの粒子に対し少なくとも約３０
％の効果がある。

【００３３】 本発明において特許請求の範囲内で設計変更が可能である。例えば微細気孔の
シリカゲル８はモレキュラーシーブ９の後に配置してもサイズＣ４−Ｃ６の炭素
化合物を収集する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は車両用エアドライヤカートリッジの縦断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H082 AA12 BB30 CC03 DB11 DB12 EE12 4D019 AA01 AA02 BA12 BA13 BB03 BD01 CB04 4D052 AA02 CC04 CC06 CC07 FA01 GA04 GB14 HA01 HA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気系内の空気清浄化方法において、空気に次の媒体の
   一即ち、大径粒子と自由水と液体、物質の通過を防止し、且つ５μｍ以上の大径
   粒子に良好な効率を示す反面それ以下の粒子に有限の効率を示すプレフィルタ（
   ６）と、１２０−１３０Åの気孔サイズを有し相対的に大の炭素化合物と他の化
   学的化合物の通過を防止すると共に液状の水を吸収する大気孔のシリカゲル（７
   ）及び相対的に小さい炭素化合物の通過を防止すると共に蒸気状の水を吸収する
   微細気孔シリカゲル（８）を含むシリカゲル層と、モレキュラーシーブ（９）並
   びに前段の媒体内で発生した小粒子を滞留させるポリエステル又は代替的なポリ
   プロピレンの一、羊毛及びビスコースで製造されるとともに代表的には０．４μ
   ｍの粒子に対し少なくとも３０％の効率でマイクロフィルタ（１０）からなる群
   の一を連続して通過させることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 それ自体は周知でありモレキュラーシーブ（９）がゼオリト
   であることを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 圧搾空気系は自動車に応用して用いられることを特徴とする
   請求項１または２の方法。
4. 【請求項４】 コンプレッサー後の圧縮空気系において周知の空気乾燥機用
   カートリッジが内部を環状外側コンパートメントと円筒状中央コンパートメント
   とに分割する円筒状分割壁（２）を備えた円筒状ハウジング（１）を備え、プレ
   フィルタ（６）とシリカゲル層（７、８）は外側コンパートメントに、モレキュ
   ラーシーブ（９）と微細フィルタ（１０）は中央コンパートメントに配置される
   ことを特徴とする装置。