JP2009119426A

JP2009119426A - エアドライヤ

Info

Publication number: JP2009119426A
Application number: JP2007298894A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Mitsuhashi; 芳宏三ツ橋
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】凹凸結合によるガタツキを防止する。
【解決手段】エアドライヤ１０は、外側カバー５０と乾燥剤容器３０との結合部分をそれら両者の高さ方向の途中に配置した形態である。外側カバー５０の開口部分の内方の凸部５１は凹凸結合用である。凸部５１より開口に近い側に、Ｏリング４１およびカップシール４２がある。それらシールリングのシール径は異なり、それにより、外側カバー５０の内側にリング状の閉じ空間４００を区画する。ここでは、プレッシャガバナ７０からの吐出圧を閉じ空間４００に加え、吐出圧による荷重で外側カバー５０を上方向に押し上げ、パージ時におけるガタツキを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エア機器の作動源となる圧縮空気を乾燥処理するためのエアドライヤに関し、特には、車両に搭載し、定期的にメンテナンスを行う上で有利なエアドライヤの技術に関する。

この種のエアドライヤの一つとして、支持ベース上に乾燥剤容器を立てるように支持し、その乾燥剤容器の外側を外側カバーで取り囲むようにしたものが知られている。外側カバーは、内側の乾燥剤容器を保護するカバーとしての機能のほか、乾燥剤容器との間に乾燥処理済みの圧縮空気を貯える部屋（パージ室）を区画する機能をも果たす。したがって、外側カバーには、充分な耐圧性が要求される。

外側カバーの耐圧性を向上させるため、特許文献１は、外側カバーと乾燥剤容器との結合部分を乾燥剤容器および外側カバーの高さ方向の途中に配置する考え方を示している。そのような凹凸結合は、外向きフランジや巻込みなどのように、外側カバーの開口部分を周方向全体にわたって大きく曲げ加工する従来一般の場合に比べて、加工部分の応力集中が小さく、耐圧性の点で有利である。また、凹凸結合は外側カバーの高さ方向の途中に位置するため、外側カバーの内側の乾燥剤容器の底部を支持ベース上面のくぼみに入り込ませることができ、エアドライヤの高さを低めにする点からも有利である。同様の凹凸結合は、乾燥剤容器（あるいは、外側カバーを一体に凹凸結合した乾燥剤容器）を支持ベースに取り付ける方法としても好ましい。なぜなら、支持ベースに対する取付けについては、メンテナンスおよび部品交換の観点から、取付けおよび取外しを可能にすることが必要であるからである。特に、凹凸結合は、他の結合手段（たとえば、中央を貫通するボルトなど）に比べて取付けおよび取外しが容易である。
国際公開番号ＷＯ２００７／０６０８８２Ａ１

凹凸結合は、取付けおよび取外しの作業性に優れている反面、互いに結合する凹部と凸部との間にクリアランスが生じ、それに起因して結合部分にガタツキを生じるおそれがある。

そのようなガタツキをなくすため、特許文献１では、エアドライヤに付き物の圧縮空気による荷重を利用している。しかし、ドレン弁が閉じた圧力供給状態において、圧縮空気はガタツキを防止しうるだけの充分な圧力を維持しているが、ドレン弁が開くパージ状態においては、エアドライヤ内部の圧縮空気圧が低下するため必要な荷重を得ることができない。そこで、特許文献１は、ドレン弁の開閉にかかわらず凹凸結合の周囲に圧縮空気を常時閉じ込めるようにし、その閉じ込めた圧縮空気による荷重でガタツキを防止するようにしている。

しかしながら、凹凸結合の周囲に圧縮空気を常時閉じ込めるためには背圧弁などの付加的な構成が必要であるし、外側カバーの所定部分に圧縮空気の圧力が常時加わるため、耐圧性および耐久性の点から、外側カバーの機械的な強度を高く設定せざるをえない。

この発明は、背圧弁などの付加的な構成を必要とせずに、しかも、外側カバーの耐圧性および耐久性の点でも有利である、ガタツキ防止技術を提供することを目的とする。
この発明のその他の目的については、今後の説明から明らかになるであろう。

この発明が前提とするエアドライヤは、外側カバーと乾燥剤容器との結合部分を乾燥剤容器および外側カバーの高さ方向の途中に配置した形態である。そのような形態のエアドライヤにおいて、カップ形状の外側カバーの開口部分は、支持ベースの外壁（つまり、くぼみを取り囲む外周の壁）の外周側にはまり合う。ガタツキ防止のための荷重を得るため、外側カバーの開口部分は、開口端に近い部分の径が大きく、それよりも外側カバーの閉じた側に入り込んだ部分の径が小さく、それら互いに径が異なる部分は、それぞれシールリングを間にして支持ベースの外壁の外周側にはまり合う。したがって、互いに異なるシール径をもつ各シールリングによって、外側カバーの開口部分の内面に閉じ空間が区画される。閉じ空間は、異なるシール径によってリング形状のシール断面積差を生じる。したがって、その閉じ空間に圧縮空気が入り込めば、外側カバーに対しシール断面積差に応じた荷重が作用し、凹凸結合によるガタツキをなくすことができる。

この発明では、そのような閉じ空間に対し、プレッシャガバナからの制御指令圧を加える。プレッシャガバナは、エアドライヤの出口から送り出される圧縮空気を規定圧力範囲に維持するエア機器である。プレッシャガバナからの制御指令圧は、ドレン弁を開閉するための圧力信号である。エアドライヤが圧力供給状態のとき、プレッシャガバナから制御指令圧は吐出されず、ドレン弁は閉じ状態を保ち、また、閉じ空間は無圧状態である。したがって、閉じ空間を区画する外側カバーの開口部分は、その間圧縮空気による圧力負荷を負うことがない。しかし、外側カバーは、供給される圧縮空気による荷重でガタツキが防止される。

それに対し、ドレン弁が開くパージ状態においては、エアドライヤ内部の圧縮空気の圧力が低下する。そのため、エアドライヤ内部の圧縮空気によって、外側カバーのガタツキを防止することはできない。その点、この発明では、ドレン弁を開くためのプレッシャガバナからの制御指令圧を閉じ空間に加えるようにしている。それにより、閉じ空間を区画する二つのシールリングのシール断面積差に応じた荷重によって、外側カバーのガタツキを防止することができる。

好適な実施態様において、プレッシャガバナおよびドレン弁は支持ベースに支持され、それにより、プレッシャガバナからドレン弁の制御室および閉じ空間に連絡する連絡通路として、支持ベースの内部通路を利用する。また、プレッシャガバナに対しドレン弁の制御室および閉じ空間を並列に連絡することもできるが、プレッシャガバナからドレン弁の制御室を介して閉じ空間を直列に連絡するのが好ましい。直列に連絡する場合、閉じ空間があることにより、ドレン弁の制御室の指令圧がより安定するからである。

また、外側カバーと乾燥剤容器とを凹凸結合によって互いに取り付けるだけでなく、乾燥剤容器と支持ベースをも同様の凹凸結合によって互いに取り付けるようにするのが良い。そのとき、乾燥剤容器は、下方部分の互いに異なる高さ位置に外周に突き出た第１の取付け部分および第２の取付け部分を備える。それらの第１および第２の取付け部分の凹凸結合によるガタツキの大きさは、通常、プレス加工による外側カバーが関係する方が大きい。そのような大きさの異なるガタツキを有効に防止する上で、ガタツキ防止のための荷重を生じる閉じ空間を、乾燥剤容器の高さ方向に見て、第１の取付け部分と第２の取付け部分との間に配置するのが好ましい。

図１は、この発明のエアドライヤの一実施例の主要部分を示す断面構造図である。エアドライヤ１０は、肉厚な支持ベース１２を備える。支持ベース１２は、アルミニウムあるいはその合金などからなる金属成型品である。支持ベース１２には、図示しないが、乾燥処理をすべき圧縮空気（つまり、空気圧縮機から吐出される圧縮空気）を受け入れる入口、および乾燥処理をした処理済みの圧縮空気を送り出す出口がある。出口から送り出される圧縮空気は、配管を通して外部のエアタンクに貯えられ、エアブレーキなどの機器の駆動に供される。

支持ベース１２は、また、外周を取り囲み、上面側に立ち上がったリング状の外壁１２０のほか、下面側にハブ状の突起部１２２を一体に備えている。リング状の外壁１２０は、支持ベース１２の上面にくぼみ１４を形作る。くぼみ１４は、外壁１２０の内周面から支持ベース１２上面全体にわたる。このくぼみ１４は、その中に乾燥剤容器３０の底部が入り込み、支持ベース１２上の乾燥剤容器３０の高さを低くし、しかもまた、くぼみ１４に入り込んだ乾燥剤容器３０の底部の外側に、乾燥済みの圧縮空気を貯えるドーナツ型の部屋１４５を区画する。このドーナツ型の部屋１４５は、乾燥剤容器３０とその外周を取り囲む外側カバー５０とが区画するパージ室５５と連絡している。したがって、ドーナツ型の部屋１４５は、パージ室５５を拡張する部屋である。

パージ室５５を密閉するため、カップ状の外側カバー５０の開口部分が支持ベース１２の外壁１２０の外周側に気密にはまり合う。外側カバー５０の開口部分に注目すると、開口端に近い下方部分５０２の径が大きく、それよりも外側カバー５０の閉じた側に（つまり、内方に）入り込んだ隣接部分５０１の径が小さい。それら径が異なる部分５０１，５０２は、それぞれシールリングを間にして支持ベース１２の外壁１２０にはまり合う。そのため、支持ベース１２の外壁１２０は、隣接部分５０１および下方部分５０２がはまり合う大きさの第１のランド１２０１および第２のランド１２０２をそれぞれ備える。そして、第１および第２の各ランド１２０１，１２０２は、シールリングを保持するための溝を含み、それらの各溝に第１および第２のシールリング４１，４２をそれぞれ保持している。第１および第２のシールリング４１，４２については、両方をＯリングで構成することもできるが、ここでは隣接部分５０１をシールする第１のシールリング４１をＯリングで構成し、下方部分５０２をシールする第２のシールリング４２をリップ型のカップシールで構成している。摩擦抵抗のより小さいカップシールを用いれば、支持ベース１２に対する乾燥剤容器３０および外側カバー５０の取付けおよび取外しの作業を楽にすることができる。

外側カバー５０の下方部分５０２および隣接部分５０１よりもさらに内方に位置する部分には、結合用の凸部５１がある。凸部５１は、外側カバー５０自体の加工により内側に突き出た突起である。凸部５１は、互いに等間隔に隔てた周方向の複数個所（たとえば、４個所あるいは８個所）に位置し、その高さ（突き出る大きさ）は外側カバー５０の板厚の２倍程度である。凸部５１の大きさおよび高さが小さいことから、凸部５１の加工に伴う応力は小さい。複数の凸部５１は、それぞれが独立した形態で外側カバー５０の高さ方向途中に位置するため、耐圧性に悪影響を及ぼすおそれは小さい。しかも、外側カバー５０は、凸部５１から開口端に至る隣接部分５０１および下方部分５０２の変形量も小さいため、内在する応力が小さく耐圧性にすぐれている。

外側カバー５０は乾燥剤容器３０に凹凸結合し、しかもまた、乾燥剤容器３０は支持ベース１２に凹凸結合する。そのため、乾燥剤容器３０は、下方部分の互いに異なる高さ位置に外周に突き出た第１の取付け部分３１および第２の取付け部分３２とを備える。より上方の第１の取付け部分３１の外周の端面には、外側カバー５０の各凸部５１に対応する凹部（凹みや溝）３１０がある。それらの凸部５１および凹部３１０は、バヨネット結合のように互いに取付けおよび取外しが可能な形態で互いに凹凸結合する。また、下方の第２の取付け部分３２は、外周端部が凹凸結合のための凸部３２１を構成する。それらの各凸部３２１に対応し、支持ベース１２の外壁１２０の内周面に凹凸結合のための凹部１２００がある。より下方に位置する凹部１２００および凸部３２１もまた、より上方に位置する凸部５１および凹部３１０と同様、バヨネット結合のように互いに取付けおよび取外しが可能な形態で互いに凹凸結合する。ただ、高さ方向に隔たった第１および第２の取付け部分３１，３２における二つの凹凸結合のガタツキ量は、プレス加工による凸部５１が関与する第１の取付け部分３１の方が大きい。

ここで、エアドライヤ１０が備える乾燥剤容器３０の内部を明らかにしたい。乾燥剤容器３０は、底部に小容積の収容部分、その上に大容積の収容部分をそれぞれ区画している。底部の小容積の収容部分にはフィルタエレメント３４が充填され、その上の大容積の収容部分には再生可能な粒状の乾燥剤３６が充填されている。容器内部の乾燥剤３６およびフィルタエレメント３４は、上部のふた部材（図示しない）を外すことにより交換可能である。ふた部材には、逆止弁付きの比較的に大きな通路、および再生サイクル時（つまり、パージ時）に絞りとなる小さな通路がある。

乾燥処理すべき圧縮空気は、支持ベース１２の入口から入り、まずフィルタエレメント３４によってコンプレッサオイルやダストが除去され、ついで乾燥剤３６の中を通過することにより除湿される。除湿され乾燥した圧縮空気は、ふた部材の逆止弁付きの通路から外側カバー５０内側のパージ室５５、およびそれに連絡するドーナツ型の部屋１４５に貯えられ、残りは支持ベース１２の出口を通して外部のエアタンクに貯えられる。

そのような乾燥処理に伴って、水分やコンプレッサオイルおよびダストを含むドレンが出る。エアドライヤ１０は、そのようなドレンを排出するためのドレン弁６０を備える。ドレン弁６０は、ハブ状の突起部１２２の内部に位置し、弁部材と一体の制御ピストン６２を備える。制御ピストン６２は、弁ばね６４による力と制御室６６の圧力に伴う力とを受ける。制御室６６には、支持ベース１２に内蔵したプレッシャガバナ７０からの制御指令圧が加わる。プレッシャガバナ７０は、エアタンク内のエア圧（つまり、出口から送り出される乾燥済みの圧縮空気の圧力）の圧力変化に応じて移動するピストン７２を備える。プレッシャガバナ７０は、ピストン７２の動きに応じて弁を開閉し、エアタンク内のエア圧を規定圧力範囲に維持する。プレッシャガバナ７０が弁を開くとき、ドレン弁６０の制御室６６に制御指令圧を出す。プレッシャガバナ７０からの制御指令圧が出るとき、制御ピストン６２が動いてドレン弁６０を開く。それにより、水分やオイルを含むドレンは、圧縮空気と一緒に勢いよく外部へ排出される。排出に伴う騒音を低減するため、ドレン弁６０の排出口にはサイレンサ６８が設けられる。

この発明では、プレッシャガバナ７０から吐出される圧力をドレン弁６０の制御指令圧として制御室６６に加えるだけでなく、支持ベース１２内の連絡通路８０を通して外側カバー５０の開口部分の閉じ空間４００にも加える。閉じ空間４００は、第１および第２のシールリング４１，４２が区画するリング状の空間である。閉じ空間４００が外側カバー５０の内面と支持ベース１２の外壁１２０の外面との間に位置するため、プレッシャガバナ７０から制御室６６を通して閉じ空間４００に至る連絡通路８０は全くの内部通路である。なお、連絡通路８０を閉じる金属ボール８２に隣り合うものは、サーモスタット付きのヒータ装置である。

さて、エアドライヤ１０においては、互いに異なる二つの高さ位置（つまり、第１の取付け部分３１の高さ位置と、第２の取付け部分３２）とに凹凸結合があり、それらの凹凸結合に伴うガタツキが生じるおそれがある。しかし、そのようなガタツキは、エアドライヤ１０のエア圧による荷重によって有効に防止される。ガタツキ防止のためのエア圧による荷重は、ドレン弁６０が閉じエアドライヤ１０が圧力供給状態において、Ｏリングである第１のシールリング４１のシール径に対する荷重である。その圧力供給状態のとき、内部通路８０に通じる閉じ空間４００は無圧状態である。図２は、圧力供給状態における供給エア圧を砂地状に示している。それに対し、プレッシャガバナ７０から吐出圧が供給されてドレン弁６０が開くパージ状態において、供給エア圧は低下するが、内部通路８０に通じる閉じ空間４００はプレッシャガバナ７０からの吐出圧が満ちる。したがって、そのパージ状態のときには、Ｏリングである第１のシールリング４１のシール断面積と、カップシールである第２のシールリング４２のシール断面積との差に対する荷重で外側カバー５０を上方向に押し上げガタツキを防止する。図３は、パージ状態におけるプレッシャガバナ７０からの吐出圧を砂地状に示している。すでに述べたように、二つの凹凸結合に伴うガタツキは大きさが少し異なるが、吐出圧による荷重の作用高さ位置が第１の取付け部分３１の高さ位置と第２の取付け部分３２の高さ位置との間に位置していることから、ガタツキを有効に防止することができる。

なお、外側カバー５０を支持ベース１２に止める止めねじ１５０は、支持ベース１２の外壁１２０を貫通するねじ孔にねじ結合している。そこで、メンテナンス時には、その止めねじ１５０を取り外すことに伴い、内部の残圧を解除することができる。

この発明のエアドライヤの一実施例の主要部分を示す断面構造図である。圧力供給状態を説明するための断面図である。パージ状態を説明するための断面図である。

符号の説明

１０エアドライヤ
１２支持ベース
１２０外壁
１２００凹部
３０乾燥剤容器
３１第１の取付け部分
３１０凹部
３２第２の取付け部分
３２１凸部
４１第１のシールリング
４２第２のシールリング
４００閉じ空間
５０外側カバー
５１凸部
５５パージ室
６０ドレン弁
６６制御室
７０プレッシャガバナ
８０内部通路

Claims

乾燥処理すべき圧縮空気を受け入れる入口および乾燥処理をした処理済みの圧縮空気を送り出す出口、ならびに外周を取り囲み一面にくぼみを形作るリング状の外壁を含む支持ベースと、
その支持ベースのくぼみに一部が入り込む形態で支持ベース上に立つように支持される容器であって、内部に乾燥剤を収容し、前記入口からの圧縮空気を乾燥剤を通して乾燥処理可能な乾燥剤容器と、
カップ形状であり、前記支持ベース上、乾燥剤容器の外側を取り囲み、その乾燥剤容器との間に圧縮空気を貯える部屋を区画する外側カバーと、
その外側カバーと前記乾燥剤容器とを互いに取り付ける第１の取付け手段と、
前記乾燥剤容器を前記支持ベース上に取付けおよび取外し可能に取り付ける第２の取付け手段と、
前記乾燥剤容器の乾燥処理により生じるドレンを排出するための弁であり、その弁の開閉を前記出口から送り出される圧縮空気を規定圧力範囲に維持するプレッシャガバナからの制御指令圧によって行うドレン弁とを備え、
前記第１の取付け手段および前記第２の取付け手段は、それぞれ互いに結合すべき一方に凹部、他方に凸部をもち、それらの凹部および凸部によって凹凸結合する構成であり、そのような構成にするために、前記乾燥剤容器は、下方部分の互いに異なる高さ位置に外周に突き出た第１の取付け部分および第２の取付け部分とを備え、より上方の第１の取付け部分が前記外側カバーの内周側と凹凸結合し、より下方の第２の取付け手段が前記支持ベースの外壁の内周側と凹凸結合するエアドライヤであって、
前記第１の取付け手段および前記第２の取付け手段の凹凸結合によるガタツキをなくすため、次のように構成したことを特徴とするエアドライヤ。
（Ｐ）前記第１の取付け部分と凹凸結合する前記外側カバーの内周側の部分は、カップ形状の外側カバーの開口端から外側カバーの閉じた側に入り込んだ所に位置し、それにより、外側カバーは、開口端から前記第１の取付け部分と凹凸結合する個所に向かう部分が前記支持ベースの外壁の外周側にはまり合う
（Ｑ）前記支持ベースの外壁の外周側にはまり合う前記外側カバーの開口部分は、開口端に近い部分の径が大きく、それよりも外側カバーの閉じた側に入り込んだ部分の径が小さく、それら互いに径が異なる部分は、それぞれシールリングを間にして前記支持ベースの外壁の外周側に気密にはまり合う
（Ｒ）前記の各シールリングによって区画される外側カバーの内面に沿う閉じ空間に、前記プレッシャガバナからの制御指令圧を加える
前記第１の取付け手段および前記第２の取付け手段における前記凹部および凸部は、周方向に間隔をあけてそれぞれ複数あり、しかも、それらの凹部および凸部は、互いに結合させるべきもの同士を軸回りに回転させることにより互いに凹凸結合し、かつ回転を戻すことにより凹凸結合を解除可能である、請求項１のエアドライヤ。
前記プレッシャガバナおよび前記ドレン弁は前記支持ベースに支持され、そのプレッシャガバナから前記ドレン弁の制御室および前記閉じ空間に連絡する連絡通路が、その支持ベースに設けた内部通路である、請求項１のエアドライヤ。
前記連絡通路は、前記プレッシャガバナから前記ドレン弁の制御室を介して前記閉じ空間に連絡している、請求項３のエアドライヤ。
前記外側カバーの内面に沿う閉じ空間は、前記乾燥剤容器の高さ方向に見て、前記第１の取付け部分と前記第２の取付け部分との間に位置している、請求項１のエアドライヤ。
前記ドレン弁が閉じた圧力供給状態においては、前記外側カバーの開口部分の径の小さな部分をシールする第１のシールリングが定める受圧面積に応じた荷重が前記外側カバーを押し上げることにより、また、前記ドレン弁が開くパージ状態においては、前記外側カバーの開口部分の径の小さな部分をシールする第１のシールリングと、前記外側カバーの開口端に近い径の大きな部分をシールする第２のシールリングとのシール断面積差に応じた荷重が前記外側カバーを押し上げることにより、前記凹凸結合によるガタツキをなくす、請求項１のエアドライヤ。
前記第１のシールリングはＯリングであり、前記第２のシールリングはリップ型のカップシールである、請求項６のエアドライヤ。