JP2013234632A - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】油分が排出口から外部へ漏れ出す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、筐体１１内に導入された空気を排出する排出口１６が筐体１１の水平方向に開口し、排出口１６に装着され、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を備える。
【選択図】図３

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板を筐体内に設けた衝突板方式のものがある（例えば、特許文献２参照）。この衝突板方式のオイルセパレータは、空気を衝突板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油分が排出口から漏れ出すおそれがある。そこで、油分が排出口から漏れ出す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、油分が排出口から外部へ漏れ出す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、前記筐体内に導入された空気を排出する排出口が前記筐体の水平方向に開口し、前記排出口に装着され、前記排出口から水平方向へ突出して上方へ曲がったＬ字状のエルボ部材を備えることをその要旨としている。

同構成によれば、水平方向に開口した排出口にエルボ部材を設けた。このため、車両の走行加速度の変化や車両の傾きによって油分が筐体内から排出口へ流れたとしても、エルボ部材によってドレンを溜めることができるので、ドレンが排出口から外部へ漏れ出すこと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、前記エルボ部材の先端に装着され、先端から垂れた液体を受ける液垂受部と、当該液垂受部が受けた液体を前記エルボ部材内に戻す戻し部とを備える液垂防止部材を備えることをその要旨としている。

同構成によれば、エルボ部材の先端に液垂防止部材を設けた。このため、液垂防止部材の先端から油分が垂れ出したとしても液垂受部が受けた油分をエルボ部材内に戻すことができる。よって、油分が排出口から漏れ出すことを更に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、油分が排出口から外部へ漏れ出す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。 エルボ部材及び液垂防止部材を示す斜視図。 エルボ部材及び液垂防止部材の内部構造を示す断面図。

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第１の実施形態について図１〜図５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。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。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。

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の基端が排出口１６に螺着されている。さらに、エルボ部材６０の先端には、液垂を防止する円筒状の液垂防止部材７０が取り付けられている。液垂防止部材７０の基端がエルボ部材６０の先端に螺着されている。液垂防止部材７０の先端には、異物の浸入を防止する有底円筒状のカバー８０が取り付けられている。

図４及び図５に示されるように、エルボ部材６０は、水平方向に延びる水平部６１と、水平部６１に連続して垂直方向に延びる垂直部６２とを備えている。エルボ部材６０の基端部には、排出口１６の雌螺子部１６ａに螺着する雄螺子部６３が形成されている。エルボ部材６０の雄螺子部６３は、排出口１６の雌螺子部１６ａに螺着された際に、エルボ部材６０の先端が上方に向く位置で締結が止まるように形成されている。エルボ部材６０の先端部には、液垂防止部材７０を螺着する雌螺子部６４が形成されている。エルボ部材６０内にドレンが流れ込んだ際には、垂直部６２によってドレンが外部に流れ出すことが抑制される。

液垂防止部材７０の内部には、基端と先端とを繋ぐ貫通孔７１が形成され、流路を塞ぐ大きな異物の進入することを防止する４枚の区画板７２が設けられている。区画板７２は、周方向において均等な間隔で軸方向に延出して形成されている。貫通孔７１の中心であって区画板７２の交差する部分には、円筒部７３が形成されている。液垂防止部材７０の基端部には、エルボ部材６０の雌螺子部６４に螺着される雄螺子部７４が形成されている。液垂防止部材７０の先端の開口部７５の側面には、開口部７５から垂れた液体を受ける液垂受部７６が全周に亘って形成されている。この液垂受部７６の底部には、液垂受部７６に受けた液体を貫通孔７１に戻す戻し部としての戻し孔７７が形成されている。戻し孔７７は、液垂受部７６から貫通孔７１まで貫通している。よって、液垂受部７６に垂れた液体は、戻し孔７７を介してエルボ部材６０へ戻ることとなる。

カバー８０の内側には、液垂防止部材７０の円筒部７３に差し込まれる円柱状の挿込部８１が突設されている。挿込部８１には段差部８２が形成され、液垂防止部材７０に対するカバー８０の挿込位置が設定されている。カバー８０は、液垂防止部材７０の開口部７５を覆っている。カバー８０の外径は、液垂受部７６の内径よりも小さく形成されている。よって、液垂防止部材７０を通過した清浄エアは、液垂防止部材７０の開口部７５とカバー８０の内面との間を通過して外部に排出される。

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エルボ部材６０と液垂防止部材７０とカバー８０とを通過し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１４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。

本実施形態のオイルセパレータ３では、排出口１６にエルボ部材６０及び液垂防止部材７０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内から排出口１６へ流れたとしても、エルボ部材６０によってドレンを溜めることができるので、ドレンが外部へ流れ出すことを規制することができる。また、液垂防止部材７０の先端からドレンが垂れ出したとしても液垂受部７６が受けてドレンをエルボ部材６０内に戻すことができる。よって、ドレンの排出口１６から漏れ出すことを抑制することができる。

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）水平方向に開口した排出口１６にエルボ部材６０を設けた。このため、車両の走行加速度の変化や車両の傾きによって油分を含むドレンが筐体１１内から排出口１６へ流れたとしても、エルボ部材６０によってドレンを溜めることができるので、ドレンが排出口１６から外部へ漏れ出すことを抑制することができる。

（２）エルボ部材６０の先端に液垂防止部材７０を設けた。このため、液垂防止部材７０の先端から油分を含むドレンが垂れ出したとしても液垂受部７６が受けたドレンをエルボ部材６０内に戻すことができる。よって、ドレンが排出口１６から漏れ出すことを更に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、液垂防止部材７０で異物の侵入を抑制することができるならば、カバー８０を省略した構成を採用してもよい。

・上記構成において、エルボ部材６０でドレンの漏れ出しを十分に抑制することができるならば、液垂防止部材７０を省略した構成を採用してもよい。
・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、６１…水平部、６２…垂直部、６３…雄螺子部、７０…液垂防止部材、７１…貫通孔、７２…区画板、７３…円筒部、７４…雄螺子部、７５…開口部、７６…液垂受部、７７…戻し孔、８０…カバー、８１…挿込部、８２…段差部。

Claims (2)

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、
   前記筐体内に導入された空気を排出する排出口が前記筐体の水平方向に開口し、
   前記排出口に装着され、前記排出口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、
   前記エルボ部材の先端に装着され、先端から垂れた液体を受ける液垂受部と、当該液垂受部が受けた液体を前記エルボ部材内に戻す戻し部とを備える液垂防止部材を備える
   ことを特徴とするオイルセパレータ。

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