JP2013234593A - オイルセパレータ - Google Patents

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Abstract

【課題】油分が導入口に流れ込むことが抑制されたオイルセパレータを提供する。
【解決手段】オイルセパレータ3は、筐体11内に導入した油分を含む空気を衝突材に衝突させることで油分を分離して回収する。オイルセパレータ3は、空気を筐体11内に導入する導入口14が筐体11の水平方向に開口し、導入口14が形成され、筐体11の流路断面積よりも小さい導入部15と、導入部15に形成され、分離した油分の導入口14への逆流を規制する規制板53とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、機器を通過した空気に含まれるオイルを分離するオイルセパレータに関する。
トラック、バス、建機等の車両は、エンジンと直結したコンプレッサから送られる圧縮空気を利用してブレーキやサスペンション等のシステムを制御している。この圧縮空気には、大気中に含まれる水分やコンプレッサ内を潤滑する油分が含まれている。この水分や油分を含む圧縮空気が各システム内に侵入すると、錆やゴム部材(Oリング等)の膨潤を招き作動不良の原因となる。このため、エア系統のコンプレッサの下流には、圧縮空気中の水分や油分を除去するためのエアドライヤが設けられている(例えば、特許文献1参照)。
エアドライヤ内には、フィルタ、シリカゲルやゼオライト等の乾燥剤が設けられている。そして、エアドライヤは、水分を除去する除湿作用と、乾燥剤に吸着させた水分を取り除き外部に放出する再生作用とを行う。
ところで、乾燥剤の再生時にエアドライヤから放出される空気には水分とともに油分も含まれるため、環境負荷を考慮してエア系統のコンプレッサの下流にオイルセパレータを設けることを考えている。
オイルセパレータは、水分や油分を含んだ空気が衝突する複数の衝突材を筐体内に設けた衝突方式のものがある(例えば、特許文献2参照)。この衝突方式のオイルセパレータは、空気を衝突材に衝突させて気液分離を行うことで油分を回収し、清浄エアを排出する。
特開平10−296038号公報 特開2008−2377号公報
ところで、上記のオイルセパレータはシリンダヘッドに用いるため、オイルセパレータの底部から分離した油分をシリンダヘッドに戻している。しかしながら、発明者らは、エア系統のコンプレッサの下流にオイルセパレータを設けることを考えているので、オイルセパレータの筐体内部に空気から分離した油分を溜めることとなる。このオイルセパレータは車両に搭載されるので、車両の走行加速度の変化や車両の傾きによっては溜めた油分が導入口に流れ込むおそれがある。そこで、油分が導入口に流れ込むことが抑制されたオイルセパレータが求められていた。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油分が導入口に流れ込むことが抑制されたオイルセパレータを提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、筐体内に導入した油分を含む空気を衝突材に衝突させることで油分を分離して回収するオイルセパレータにおいて、空気を前記筐体内に導入する導入口が前記筐体の水平方向に開口し、前記導入口が形成され、前記筐体の流路断面積よりも小さい導入部と、前記導入部に形成され、分離した油分の前記導入口への逆流を規制する規制部材と、を備えることをその要旨としている。
同構成によれば、規制部材を導入部に形成した。このため、筐体内から導入口側への油分の流れ込みが規制部材によって規制されるので、導入口への油分の流れ込みを抑制することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオイルセパレータにおいて、前記規制部材は、前記導入部内の底面から立設して、前記導入口の正面に位置する規制板であることをその要旨としている。
同構成によれば、導入口の正面に位置する規制板を導入部内の底面から立設させた。このため、筐体内から導入口側への油分の流れ込みが規制板によって規制されるので、導入口への油分の流れ込みを抑制することができる。また、導入口の正面に規制板が位置するので、導入口に流れ込むには規制板を回り込まなければならず、導入口に容易に流れ込むことを抑制することができる。また、導入口の正面に規制板が位置するので、筐体内において跳ね上がった油分が規制板に当たることで導入口に入り込むことを抑制することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のオイルセパレータにおいて、前記規制板は、前記導入部の流路の下部を覆う状態で形成されることをその要旨としている。
同構成によれば、規制板が導入部の流路の下部を覆うので、筐体がかなり傾いたとしても導入口への油分の流れ込みが規制板によって規制されるので、導入口への油分の流れ込みを更に抑制することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、空気を通過させる膨張室と、前記膨張室において分離した油分を溜める溜め部と、前記膨張室と前記溜め部との間に設けられる連通板と、を備え、前記連通板は、前記導入部内の底面に対して低く形成され、前記規制部材は、前記導入部内の底面と前記連通板との段差部であることをその要旨としている。
同構成によれば、導入部内の底面と連通板との間に段差部を形成した。このため、車両の傾きによって筐体が傾いたとしても、筐体内から導入部側への油分が流れてきても、段差部によって導入口への油分の流れ込みが規制されるので、導入口への油分の流れ込みを抑制することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、空気を通過させる膨張室と、前記膨張室において分離した油分を溜める溜め部と、前記膨張室と前記溜め部との間に設けられる連通板と、前記連通板の下面に設置され、前記溜め部に溜まった油分の流れを規制するバッフル板と、を備えることをその要旨としている。
同構成によれば、バッフル板を設けたので、車両の走行加速度の変化によって油分が移動しようとしても、油分の移動が規制され、油分の跳ね上げを抑制することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、前記規制部材は、前記導入口から空気が導入されると流路断面積を拡大し、前記導入口からの空気の導入が止まると流路断面積を元に戻す逆流抑制機構を備えることをその要旨としている。
同構成によれば、導入口からの空気の導入にのみ流路断面積が拡大する逆流抑制機構を備えた。このため、筐体内から導入口側へ油分が流れ込もうとしても、導入口への流路がほとんど塞がれているので、筐体内から導入口に油分が流れ込むことを抑制することができる。
本発明によれば、オイルセパレータにおいて、油分が導入口に流れ込むことを抑制することができる。
エア系統におけるオイルセパレータの設置位置を示すブロック図。 オイルセパレータの外部構造を示す側面図。 オイルセパレータの内部構造を示す縦断面図。 オイルセパレータの内部構造を示す図3の4−4断面図。 オイルセパレータの内部構造を示す図3の5−5断面図。 オイルセパレータの内部構造を示す図3の6−6断面図。 オイルセパレータの内部構造を示す横断面図。 オイルセパレータの導入口付近の内部構造を示す縦断面図。
以下、本発明のオイルセパレータをエアドライヤの排気系統に具体化した一実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図1に示されるように、トラック、バス、建機等の車両は、コンプレッサ1から送られる圧縮空気を利用してブレーキやサスペンション等のシステムを制御している。このため、エア系統のコンプレッサ1の下流には、圧縮空気中の油水分を除去し、乾燥空気を提供するためのエアドライヤ2が設けられている。エアドライヤ2内には、乾燥剤が設けられている。そして、エアドライヤ2は、油水分を除去する除湿作用と、乾燥剤に吸着させた油水分を取り除き外部に放出する再生作用とを行う。
そこで、本実施例では、乾燥剤の再生時にエアドライヤ2から放出される空気(パージエア)には水分とともに油分も含まれるため、環境負荷を考慮してエア系統のコンプレッサ1の下流にオイルセパレータ3を設ける。特に、オイルセパレータ3は、エアドライヤ2の排気系統に設けられ、エアドライヤ2を再生する際に排出されるパージエアから油水分を分離して回収する。
オイルセパレータ3は、油水分を含んだ空気が衝突する複数の衝突材を筐体内に設けた衝突方式である。この衝突方式のオイルセパレータ3は、油水分を含んだ空気を衝突材に衝突させて気液分離を行うことで油分を回収し、清浄エアを排出する。分離された油水分を以下ではドレンと記載する。
図2に示されるように、オイルセパレータ3は、水平方向に延出した直方体状の筐体11を備えている。筐体11の長手方向の対向する正面12と背面13とには、導入口14と排出口16とがそれぞれ形成されている。すなわち、オイルセパレータ3は、図2の右側から左側へ空気が通過するようになっている。
図3に示されるように、筐体11の底面40には、板状のドレン連通板43を支持する支持部材(支持柱41、段差部42)が複数設けられている。図4に示されるように、筐体11内の導入口14側の内壁には、幅方向に並んで3個の支持部材が設けられている。幅方向の中央には支持柱41が設けられ、両内側壁には段差部42が設けられている。また、筐体11内の排出口16側の内壁には、幅方向に並んで2個の支持部材が設けられている。両内側壁には段差部42が設けられている。図5に示されるように、筐体11の導入口14と排出口16との中央には3個の支持部材が幅方向に並んで設けられている。幅方向の中央には支持柱41が設けられ、両内側壁には段差部42が設けられている。図6に示されるように、筐体11の導入口14と排出口16との中央と、排出口16との間には2本の支持柱41が幅方向に並んで設けられている。また、筐体11の導入口14と排出口16との中央と、導入口14との間には3本の支持柱41が幅方向に並んで設けられている。なお、図4〜図6では、ウレタンフォーム33を省略して図示している。
図3に示されるように、ドレン連通板43は、複数の支持柱41と複数の段差部42によって筐体11内に架設されている。筐体11内のドレン連通板43の上方部分は、導入口14から導入された空気を通過させる膨張室として機能する。一方、筐体11内のドレン連通板43の下方部分は、膨張室で空気から分離した油水分(ドレン)を溜めるドレン溜め部45として機能する。ドレン溜め部45は、ドレンをドレン連通板43の下面まで溜めることができる。
ドレン連通板43の上面の導入口14と排出口16との中央には、オリフィス孔30aが形成された板状の隔壁30が取り付けられている。オリフィス孔30aは隔壁30の上部に一箇所形成されている。この隔壁30は、オリフィス孔30aによってオリフィスとして機能する。そして、筐体11内のドレン連通板43の上方部分は、この隔壁30によって、導入口14側を一次膨張室31と、排出口16側を二次膨張室32とに水平方向において区画されている。二次膨張室32の容積は、一次膨張室31の容積よりも大きく区画されている。このため、一次膨張室31よりも二次膨張室32において飽和水蒸気圧がさらに低下して油水分が凝集し易くなり、粒子の質量が増加して衝突材に衝突し易くなる。一次膨張室31と二次膨張室32とには、ウレタンフォーム(スポンジ等)33がそれぞれ設置されている。導入口14から導入された空気は、ウレタンフォーム33に衝突することによって空気から油水分が分離される。すなわち、ウレタンフォーム33は、空気に含まれる油水分を捕獲する。ウレタンフォーム33が衝突材に相当する。
ドレン連通板43には、一次膨張室31と二次膨張室32とにおいて分離された油水分をドレン溜め部45に通過させるための複数のドレン連通孔44が形成されている。ドレン連通孔44は、各膨張室31,32に対して少なくとも1つ形成されている。ウレタンフォーム33に衝突することによって空気から分離された油水分は、ドレン連通板43の上面を流れていずれかのドレン連通孔44からドレン溜め部45に落下する。
ドレン連通板43の下面には、ドレン溜め部45に溜まったドレンの流れを規制する2枚のバッフル板46が取り付けられている。バッフル板46は、幅方向に延出して形成されている。バッフル板46は、ドレン溜め部45に溜まったドレンが車両の加速度の変化によって動くことを規制し、ドレンの跳ね上げを抑制する。
また、筐体11の上面には開口部18が形成されている。開口部18は、長方形状の蓋19によって閉蓋されている。開口部18の上面には開口部18の全周に亘ってOリング20が設置され、開口部18と蓋19とにOリング20が挟まれている。蓋19と筐体11とは、複数のボルト21とナット22とによって締め付け固定されている。蓋19は、収容されたウレタンフォーム33等の移動を規制する。
筐体11内の排出口16側の底面40には、加熱手段としてのヒータ26を収容する収容部23が設けられている。収容部23には、筐体11の背面13に開口し、ヒータ26を挿入する挿入部24が形成されている。ヒータ26は、円柱状であって、筐体11の背面13から収容部23に挿入して設置されている。ヒータ26は、電源に接続されている。
また、筐体11の背面13の挿入部24の上方には、サーモスタット27を取り付ける取付穴25が形成されている。サーモスタット27は、取付穴25に取り付けられ、電源とヒータ26に接続されている。サーモスタット27は、ドレン溜め部45の温度を検出して、ヒータ26の加熱を制御する。ヒータ26によってドレン溜め部45を加熱することで、ドレン溜め部45の底面40に溜まったドレンに含まれる水分を極力蒸発させ、油分の濃度が高いドレンを生成する。
筐体11の正面12の上部には、筐体11の流路断面積よりも小さい流路断面積の導入部15が形成されている。導入口14は、この導入部15に形成されている。導入口14の先端には、円筒状の取付部材51が固定されている。取付部材51の先端には、エアドライヤ2に接続されたホース50の先端が接続されている。
排出口16には、排出口16から水平方向へ突出して上方へ曲がったL字状のエルボ部材60が取り付けられている。エルボ部材60は、排出口16に螺着されている。
図4に示されるように、導入部15の正面には、筐体11内から導入口14へのドレンの逆流を規制する規制板53が設けられている。規制板53は、導入部15内の底面52に立設されている。導入部15内の底面52は、ドレン連通板43の上面よりも上方に位置している。よって、導入部15の内端部には、ドレン連通板43に対して段差となる段差部54が設けられている。この段差部54の高さによってドレンの逆流を規制することができる。また、車両の加速度の変化や振動によって跳ね上がったドレンが導入口14に直接入ることを規制板53によって規制することができる。すなわち、規制板53と段差部54とは、ドレン溜め部45に溜めたドレンが導入口14に逆流することを規制する規制部材として機能する。
次に、前述のように構成されたオイルセパレータの作用について説明する。
エアドライヤ2から排出されたパージエアがオイルセパレータ3に導入される。パージエアには、油水分が含まれた空気である。
導入口14から一次膨張室31内に導入された空気は、ウレタンフォーム33によって油水分が捕獲されながら通過する。このとき、ウレタンフォーム33に衝突した油水分が空気から分離される。ウレタンフォーム33によって捕獲された水分と油分とを含むドレンは、ウレタンフォーム33内をつたってドレン連通板43の上面に達し、ドレン連通板43に形成されたドレン連通孔44からドレン溜め部45に落下して、ドレン溜め部45に溜まる。
一次膨張室31のウレタンフォーム33を通過した空気は、隔壁30のオリフィス孔30aに向かい通過する。このとき、オリフィス孔30a以外の隔壁30に衝突した油水分が空気から分離される。隔壁30に衝突して分離されたドレンは、隔壁30をつたってドレン連通板43の上面に達し、ドレン連通板43に形成されたドレン連通孔44からドレン溜め部45に落下して、ドレン溜め部45に溜まる。
隔壁30のオリフィス孔30aを通過した空気は、二次膨張室32のウレタンフォーム33によって油水分が捕獲されながら通過する。このとき、ウレタンフォーム33に衝突した油水分が空気から分離される。ウレタンフォーム33によって捕獲された水分と油分とを含むドレンは、ウレタンフォーム33内をつたってドレン連通板43の上面に達し、ドレン連通板43に形成されたドレン連通孔44からドレン溜め部45に落下して、ドレン溜め部45に溜まる。
二次膨張室32のウレタンフォーム33を通過した空気は、排出口16から油分を含まない清浄エアとなって外部に排出される。
ドレン溜め部45に溜まったドレンは、ヒータ26によって加熱されてドレン内の水分が蒸発される。そして、油分の濃度が高いドレンがドレン排出口17から排出できる。
オイルセパレータ3は、車両走行時の振動が伝わるととともに、車両が傾くと同じように傾くこととなる。このため、ドレン溜め部45に溜まったドレンは、車両の挙動によって影響を受ける。本実施形態のオイルセパレータ3では、導入部15に規制板53を設けるとともに、段差部54を設けたので、車両の走行加速度の変化や車両の傾きによってドレンが筐体11内から導入口14側へ流れてきたとしても、段差部54と規制板53とによってドレンの流れ込みが規制される。また、バッフル板46を設けたので、車両の走行加速度の変化によってドレンが筐体11の長手方向に移動しようとしても、ドレンの移動が規制される。よって、ドレンの移動が抑制され、ドレンの液面の変化が少なくなり、筐体11内から導入口14へのドレンの流れ込みが抑制されるとともに、ドレンが筐体11の内壁に衝突することによる跳ね上げを抑制することができる。なお、規制板53は、導入口14の正面にのみ形成され、側方部分は開放しているので、ドレンの導入口への流れ込みを規制しながら、空気の導入量を確保している。
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)規制板53を導入部15に形成した。このため、筐体11内から導入口14側への油分を含むドレンの流れ込みが規制板53によって規制されるので、導入口14へのドレンの流れ込みを抑制することができる。
(2)導入口14の正面に位置する規制板53を導入部15内の底面52から立設させた。このため、筐体11内から導入口14側への油分を含むドレンの流れ込みが規制板53によって規制されるので、導入口14へのドレンの流れ込みを抑制することができる。また、導入口14の正面に規制板53が位置するので、ドレンが導入口14に流れ込むには規制板53を回り込まなければならず、導入口14に容易に流れ込むことを抑制することができる。また、導入口14の正面に規制板53が位置するので、筐体11内において跳ね上がったドレンが規制板53に当たることで導入口14に入り込むことを抑制することができる。
(3)導入部15内の底面52とドレン連通板43との間に段差部54を形成した。このため、車両の傾きによって筐体11が傾いたとしても、筐体11内から導入部15側への油分を含むドレンが流れてきても、段差部54によって導入口14へのドレンの流れ込みが規制されるので、導入口14へのドレンの流れ込みを抑制することができる。
(4)バッフル板46を設けたので、車両の走行加速度の変化によって油分を含むドレンが移動しようとしても、ドレンの移動が規制され、ドレンの跳ね上げを抑制することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記構成において、規制板53の最下部に、導入口14と規制板53との間に溜まったドレンを一次膨張室31へ導く微小な貫通孔を設けることが好ましい。
・上記実施形態では、規制板53を導入口14の正面にのみ形成し、正面の側方は開放したが、導入口14の正面のみでなく正面の側方にも形成した規制板を採用してもよい。たとえば、図7に示されるように、導入部15内の底面52に規制板55が立設している。規制板55は、導入口14の正面に位置しているとともに、筐体11の内側壁まで側方へ延出した側部55a,55bとを備えている。また、規制板55の側部55a,55bの高さは、導入部15内の底面52から蓋19までの長さの半分ほどである。すなわち、側部55a,55bは、導入部15の流路の下部を覆う。このようにすれば、筐体11内から導入口14に流れ込むドレンを規制板55が確実に規制することができる。
・上記実施形態では、規制板53,55を導入部15内の底面52に一体に設けたが、導入口14から空気が導入されると流路断面積を拡大し、導入口14からの空気の導入が止まると流路断面積を元に戻す逆流抑制機構を備えてもよい。例えば、図8に示されるように、図7と同様に側部を形成した規制板56を備え、規制板56と導入口14内の底面52との間に逆流抑制機構として一方向付勢機構57が設けられている。一方向付勢機構57は、規制板56を導入口14側へ付勢し、垂直に立設するように設定されている。そして、空気が導入口14から導入されると規制板56が排出口16側へ傾倒して流路断面積を拡大する。よって、流路を確保しながら、筐体11から導入口14へのドレンの流れ込みを抑制することができる。
・上記実施形態では、規制板53を導入部15の底面52に立設したが、導入口14の正面に導入口14の有効通路面積よりも大きければ、底面52から立設されることには限定されない。
・上記実施形態では、ドレン連通板43の上面と導入部15内の底面52との高さが異なる段差部54を設けたが、段差部54を省略してもよい。
・上記実施形態では、筐体11の開口部18と蓋19との間にOリング20を設けたが、Oリング20を省略してもよい。なお、筐体11の開口部18と蓋19との間において密閉が保たれることが望ましい。
・上記実施形態では、蓋19によってウレタンフォーム33の移動を規制した。しかしながら、ウレタンフォーム33が固定されていれば、蓋19による移動規制をなくしてもよい。
・上記実施形態では、一次膨張室31と二次膨張室32とにウレタンフォーム33を設置したが、エアドライヤ2(コンプレッサ1)から排出される油水分量によって、ウレタンフォーム33を変更したり、一部を省略したりしてもよい。
・上記実施形態では、ヒータ26によってドレン溜め部45を加熱したが、ドレン溜め部45に溜められたドレン自体を直接加熱してもよい。この場合、正確な温度制御を行うために、サーモスタット27を筐体11の内壁に設置するのが望ましい。このようにすれば、ヒータ26からドレンへの熱伝達が高く、ドレンを間接的に加熱するよりも効率良く加熱することができる。
・上記構成において、ヒータ26の数量は必要に応じて変更可能である。
・上記実施形態では、オイルセパレータ3をエア系統のコンプレッサ1の下流であるエアドライヤ2の排気系統に設けた。しかしながら、オイルセパレータ3をエア系統のコンプレッサ1の下流であってエアドライヤ2の上流に設けてもよい。このようにすれば、コンプレッサ1の潤滑油等が含まれる空気から油分を分離して、清浄エアをエアドライヤ2に供給することができる。よって、エアドライヤ2に設けられる乾燥剤における油分による劣化を抑制することができる。
1…コンプレッサ、2…エアドライヤ、3…オイルセパレータ、11…筐体、12…正面、13…背面、14…導入口、15…導入部、16…排出口、17…ドレン排出口、18…開口部、19…蓋、20…Oリング、21…ボルト、22…ナット、23…収容部、24…挿入部、25…取付穴、26…ヒータ、27…サーモスタット、30…隔壁、30a…オリフィス孔、31…一次膨張室、32…二次膨張室、33…ウレタンフォーム、40…底面、41…支持柱、42…段差部、43…ドレン連通板、44…ドレン連通孔、45…ドレン溜め部、46…バッフル板、50…ホース、51…取付部材、52…底面、53…規制板、54…段差部、60…エルボ部材。

Claims (6)

  1. 筐体内に導入した油分を含む空気を衝突材に衝突させることで油分を分離して回収するオイルセパレータにおいて、
    空気を前記筐体内に導入する導入口が前記筐体の水平方向に開口し、
    前記導入口が形成され、前記筐体の流路断面積よりも小さい導入部と、
    前記導入部に形成され、分離した油分の前記導入口への逆流を規制する規制部材と、を備える
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
  2. 請求項1に記載のオイルセパレータにおいて、
    前記規制部材は、前記導入部内の底面から立設して、前記導入口の正面に位置する規制板である
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
  3. 請求項2に記載のオイルセパレータにおいて、
    前記規制板は、前記導入部の流路の下部を覆う状態で形成される
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
    空気を通過させる膨張室と、
    前記膨張室において分離した油分を溜める溜め部と、
    前記膨張室と前記溜め部との間に設けられる連通板と、を備え、
    前記連通板は、前記導入部内の底面に対して低く形成され、
    前記規制部材は、前記導入部内の底面と前記連通板との段差部である
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
    空気を通過させる膨張室と、
    前記膨張室において分離した油分を溜める溜め部と、
    前記膨張室と前記溜め部との間に設けられる連通板と、
    前記連通板の下面に設置され、前記溜め部に溜まった油分の流れを規制するバッフル板と、を備える
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
    前記規制部材は、前記導入口から空気が導入されると流路断面積を拡大し、前記導入口からの空気の導入が止まると流路断面積を元に戻す逆流抑制機構を備える
    ことを特徴とするオイルセパレータ。
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