JP2016203069A - 圧縮空気乾燥システム及び圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブ - Google Patents

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Abstract

【課題】耐久性を向上させることのできるチェックバルブ、及びそのチェックバルブが設けられた圧縮空気乾燥システムを提供する。【解決手段】圧縮空気乾燥システムは、過給機が接続された圧縮機と、圧縮機から送られた圧縮空気を乾燥するロード運転、及び乾燥剤の油水分を除去してドレンを排出するアンロード運転を行うエアドライヤと、エアドライヤのドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置とを備える。ターボチェックバルブ20は、圧縮機と接続される第1ポート26、エアドライヤと接続される第2ポート27、調圧装置と接続される第3ポート28を有する。また、ターボチェックバルブ20は、第1ポート26、第2ポート27、及び第3ポート28を有するボディ21と、ボディ21内に摺動可能に設けられたピストン50とを備える。ピストン50と摺接する第2ボディ23とピストン50とは互いに異なる硬度の材料からなる。【選択図】図5

Description

本発明は、圧縮機から供給された圧縮空気を乾燥する圧縮空気乾燥システム及び圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブに関する。
トラック、バス、建機等の自動車は、内燃機関と接続した圧縮機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。その圧縮機の下流には、圧縮空気から水分や油分を除去するためにエアドライヤが設けられることがある。
エアドライヤ内には、シリカゲルやゼオライト等の乾燥剤が充填されている。エアドライヤは、圧縮空気に含まれる水分を除去するロード運転と、乾燥剤を再生させるアンロード運転とを行う。ロード運転時には、エアドライヤの入口から送入された圧縮空気は乾燥剤を通過して、エアドライヤの出口から乾燥圧縮空気として排出される。また、アンロード運転時には、エアドライヤ内に設けられたドレンバルブ装置が開弁されることによって、乾燥圧縮空気は、ロード運転時とは逆方向に通過する。これにより、乾燥剤に捕捉された油水分が除去され、それらの油水分はドレンバルブ装置からドレンとして排出される。
ところで、圧縮機に供給するための圧縮空気を自動車の内燃機関などに取り付けられた過給機によって生成することが考えられている。このようにすれば、圧縮機による空気の圧縮量を減らすことができるので、圧縮機の効率化や小型化ができる。しかしながら、アンロード運転時にエアドライヤの入口が開いていると、当該入口から流入した圧縮空気が開弁したドレンバルブ装置から大気に排出されてしまう。すなわち、過給機から供給される圧縮空気が圧縮機を介して大気に排出されることとなり、過給機による過給圧が減少する。そのため、エアドライヤに、ロード運転時にはエアドライヤの入口及び出口を開き、アンロード運転時にはエアドライヤの入口及び出口を閉じるチェックバルブ(入口開閉装置)を設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2014/061582号
上述したチェックバルブの入口は圧縮機に接続されているため、高圧及び高温であって油分を含む圧縮空気が流入することとなる。したがって、チェックバルブは、そのような過酷な状況で高いシール性を維持しなければならないため、メンテナンスの頻度も自ずと高くなる。それゆえ、圧縮機に接続されるチェックバルブにおいて、耐久性の向上が求められている。
尚、こうした課題は、自動車に限らず、過給機に接続された圧縮空気を清浄化する圧縮空気乾燥システムが搭載される装置においては概ね共通したものである。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を向上させることのできるチェックバルブ、及びそのチェックバルブが設けられた圧縮空気乾燥システムを提供する。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥システムは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するチェックバルブと、を備え、前記チェックバルブは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは異なる硬度の材料からなることをその要旨としている。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、前記チェックバルブは、前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは互いに異なる硬度の材料からなることをその要旨としている。
上記構成では、ピストンと、ピストンに摺接する摺接部とは、異なる硬度の材料からなる。ピストンと摺接部とが同じ材料からなる場合には互いに摩耗し合うが、例えば、摺接部の材料の硬度が、ピストンの材料よりも小さい場合には、摺接部がピストンの形状に合うように摩耗される。また、ピストンの材料の硬度が摺接部よりも小さい場合には、ピストンが摺接部の形状に合うように摩耗される。このため、ピストンと摺接部とが同じ材料からなる場合よりも、ピストンと摺接部との間のシール性が保たれるように摩耗が進むので、シール性が維持される期間が長くなる。したがって、圧縮機に接続されるチェックバルブの耐久性を向上することができる。
上記圧縮空気乾燥システムについて、前記ボディは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを接続する通路が形成された第1ボディと、前記摺接部を有する筒状の第2ボディとを備え、前記第1ボディの通路の内周面には、雌螺子が設けられ、前記第2ボディの外周面には、前記雌螺子に螺合する雄螺子が設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、摺接部を有する第2ボディを第1ボディと別体としたので、ボディ全体の材料を変更することなく、摺接部を有する第2ボディの材料を変更することで、ピストンと硬度の異なる材料とすることができる。また、第2ボディは、第1ボディに対して螺合する構成であるため、メンテナンスの際に脱着が容易である。
上記圧縮空気乾燥システムについて、前記第1ボディは、前記第2ボディを装着するための取付口を備え、前記第1ボディと前記第2ボディとの間にはシール部材が介在し、前記第1ボディに前記第2ボディが装着された状態において前記取付口から前記シール部材までの長さは、前記雌螺子及び前記雄螺子が螺合している部分の長さよりも短いことが好ましい。
メンテナンスの際、チェックバルブ及びチェックバルブに接続された通路内には高圧の圧縮空気が残留しているため、圧縮空気による圧力が加わった第2ボディを取り外す必要がある。上記構成では、取付口からシール部材までの長さが、雌螺子及び雄螺子が螺合している部分の長さよりも短いので、第2ボディを取付口から抜く際には、第2ボディの螺合が解除される前に、シール部材によるシールが解除され、圧縮空気が第1ボディと第2ボディの間から排出される。そのため、螺合が解除された第2ボディが圧縮空気により押し出されることがないため、第2ボディを取り外す際の作業性を向上することができる。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥システムは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するチェックバルブと、を備え、前記チェックバルブは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在することをその要旨としている。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、前記チェックバルブは、前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在することをその要旨としている。
上記構成によれば、ピストンとボディとの間には複数のシール材が介在するため、一方のシール材において圧縮空気の漏れが生じても、他方のシール材において圧縮空気の漏れを防止することができる。したがって、圧縮機に接続されるチェックバルブの耐久性を向上することができる。
上記圧縮空気乾燥システムについて、前記複数のシール材のうち、前記圧縮機と接続される第1ポートに最も近い位置に設けられた第1シール材と、前記第1ポートから最も遠い位置に設けられた第2シール材とは異なる材料からなり、前記第1シール材は、前記第2シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなることが好ましい。
複数のシール材のうち、圧縮機に接続する第1ポート側に最も近い位置に設けられた第1シール材は、最も過酷な環境に曝されることとなる。上記構成によれば、第1シール材は、第2シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなるため、第1シール材の耐久性を向上することができる。また、第2シール材は、耐油性及び耐熱性の高い第1シール材とは異なる材料とすることができるため、材料の制約を少なくすることができる。
本発明によれば、圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブの耐久性を向上することができる。
圧縮空気乾燥システムの一実施形態について、エアドライヤのロード運転時における圧縮空気の流れを示すブロック図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムについて、エアドライヤのアンロード運転時における圧縮空気の流れを示すブロック図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムのターボチェックバルブを第1ポート側からみた斜視図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムのターボチェックバルブを第3ポート側からみた斜視図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、開弁状態における断面図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、閉弁状態における断面図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、第1ボディから第2ボディを取り外す途中の状態における断面図。 ターボチェックバルブの変形例であって、第3ポート側からみた斜視図。 圧縮空気乾燥システムの変形例の概略構成を示すブロック図。
以下、図1〜図7を参照して、圧縮空気乾燥システムの一実施形態について説明する。圧縮空気乾燥システムは、トラック、バス、建機等の自動車に搭載されている。
図1に示されるように、圧縮空気乾燥システム1は、内燃機関に接続された過給機15の下流に接続されている。圧縮空気乾燥システム1は、圧縮機10、除去装置としてのエアドライヤ11、調圧装置としてのガバナ装置19を備えている。圧縮空気乾燥システム1は、過給機15に接続された圧縮機10から送られる圧縮空気中の油水分をエアドライヤ11によって除去し、乾燥した圧縮空気をブレーキやサスペンション等のシステムへ供給する。圧縮機10には、過給機15によって圧縮された圧縮空気が供給されるので、圧縮機10における圧縮量が少なくて済む。このため、圧縮機10は、過給機15がない自動車に搭載された圧縮機に比して小型化されている。
圧縮機10は、管路17aを介して、ターボチェックバルブ20に接続されている。ターボチェックバルブ20は、第1ポート26、第2ポート27、及び第3ポート28を有するチェックバルブである。第1ポート26は、管路17aを介して圧縮機10に接続されている。第2ポート27は、管路17bを介してエアドライヤ11に接続されている。第3ポート28は、管路17cを介して、ガバナ装置19に接続している。
エアドライヤ11は、乾燥剤11aを内部に備えている。また、エアドライヤ11は、出口11c側に設けられた逆止弁12を備えている。逆止弁12は、メインタンク18の内圧が設定圧以下の場合に、エアドライヤ11からメインタンク18への乾燥圧縮空気の供給を許容する。また、逆止弁12は、メインタンク18の内圧が設定圧を超えた場合に、エアドライヤ11からメインタンク18への乾燥圧縮空気の供給を止める。
また、エアドライヤ11は、乾燥剤11aの再生によって生じた油水分であるドレンを排出するドレン排出口11dを備えている。ドレン排出口11d側には、ドレンバルブ装置13が設けられている。ドレン排出口11dには、ドレン排出管17gが接続されている。ドレン排出管17gは、ドレン及び空気を分離して油水分を貯留するオイルセパレータ(図示略)に接続されている。このオイルセパレータは、大気に開放されている。
また、ドレンバルブ装置13には、管路17fを介して、ガバナ装置19が接続されている。ガバナ装置19は、管路17eを介してメインタンク18に接続されている。ガバナ装置19とメインタンク18とを接続する管路17eは、エアドライヤ11とメインタンク18とを接続する管路17dに対して分岐している。ガバナ装置19とドレンバルブ装置13とを接続する管路17fは、ガバナ装置19とターボチェックバルブ20とを接続する管路17cから分岐している。メインタンク18は、ブレーキシステムやサスペンションシステムなどの自動車のエア系統に接続されている。
ガバナ装置19は、エア系統を作動させないときには、図中破線で示す経路19aを介してメインタンク18の乾燥圧縮空気を圧縮機10に供給する。これにより、圧縮機10は、エアドライヤ11側に圧縮空気を供給しない状態となる。ガバナ装置19が圧縮機10への乾燥圧縮空気の供給を停止すると、圧縮機10は作動する。また、圧縮機10がエアドライヤ11に圧縮空気を供給している状態において、メインタンク18の内圧が設定圧を超えると、ガバナ装置19から、メインタンク18内の乾燥圧縮空気が空圧信号としてドレンバルブ装置13及びターボチェックバルブ20に送られる。
エアドライヤ11は、圧縮空気から油水分を除去する除湿作用(ロード運転)と、乾燥剤11aに吸着させた油水分を取り除き外部に放出することによって乾燥剤11aを再生する再生作用(アンロード運転)とを行う。ロード運転時には、ターボチェックバルブ20は、第1ポート26及び第2ポート27を連通させた状態である。また、ドレンバルブ装置13は閉弁し、逆止弁12は開弁している。このとき、圧縮機10から送られた圧縮空気は、エアドライヤ11の入口11bから流入して乾燥剤11aを通過することによって除湿される。除湿された圧縮空気である乾燥圧縮空気は、エアドライヤ11の出口11cから排出され、メインタンク18に貯留される。
図2に示すように、メインタンク18の内圧が設定圧を超えると、メインタンク18から管路17eを介してガバナ装置19へ乾燥圧縮空気が送られる。このとき、エアドライヤ11の逆止弁12が閉弁することによって、メインタンク18からエアドライヤ11内へは乾燥圧縮空気が逆流しない。ガバナ装置19は、管路17cを介して乾燥圧縮空気をターボチェックバルブ20に供給し、ターボチェックバルブ20を空気圧で閉弁する。これにより、ターボチェックバルブ20は、第1ポート26及び第2ポート27を非連通状態とする。同時に、ガバナ装置19は、管路17eを介してドレンバルブ装置13に乾燥圧縮空気を供給して、空気圧によってドレンバルブ装置13を開弁する。ターボチェックバルブ20が閉じられるタイミングは、ドレンバルブ装置13が開くタイミングと同じか、又は若干早くなっている。このようにターボチェックバルブ20を閉じることにより、圧縮機10からエアドライヤ11への圧縮空気の供給が防止されるので、圧縮機10から送られる圧縮空気がドレンバルブ装置13を介して大気に排出されることを防ぐことができる。そのため、過給機による過給圧が低下することを防ぐことができる。
エアドライヤ11内の乾燥圧縮空気は、ロード運転時とは逆の方向に乾燥剤11a内を流れる。これにより、乾燥剤11aに吸着した油分及び水分が取り除かれ、乾燥圧縮空気とともにドレン排出口11dに流れる。なお、エアドライヤ11には、例えばスポンジ、金属圧縮材、繊維質材など、空気が通過する細孔を有するフィルタが設けられていることがある。アンロード運転時には、このフィルタによって吸着された油水分も取り除かれ、ドレンとして排出される。
次に、図3〜図7を参照して、ターボチェックバルブ20について詳述する。
図3に示すように、ターボチェックバルブ20は、ボディ21を備えている。ボディ21は、第1ボディ22と第2ボディ23とを備えている。
第1ボディ22及び第2ボディ23は、耐熱性及び耐油性を有する材料からなる。第1ボディ22及び第2ボディ23は、同じ材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。例えば、第1ボディ22又は第2ボディ23は、アルミニウム、鉄、チタンなどの金属、又は複数の金属元素を含む合金、例えばステンレス、亜鉛鋳鉄から形成されている。第1ボディ22又は第2ボディ23が金属からなる場合には、鋳造により形成される。又は、第1ボディ22又は第2ボディ23は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート樹脂)、PPS(ポリフェニレンスルファイド樹脂)、POM(ポリアセタール樹脂)、ナイロン樹脂といった熱硬化性樹脂などからなる。第1ボディ22又は第2ボディ23が合成樹脂からなる場合には、射出成型などにより形成される。
第1ボディ22は、第1筒部24と、第2筒部25とを備えている。第2筒部25は、第1筒部24の中央部から、第1筒部24の中心軸Xに対して直交する方向に延びている。第1筒部24の一方の端部には、圧縮機10に接続される第1ポート26が設けられている。
第1筒部24の外周面には、平らな側面24aが設けられている。一対の側面24aは、第1筒部24の中心軸Xを挟んだ対称な位置に設けられている。これにより、第1筒部24をレンチなどの工具で把持しやすくなる。
第2筒部25の一方の端部は、第1筒部24に連結している。第2筒部25の他方の端部には、エアドライヤ11に接続する第2ポート27が設けられている。
図4に示すように、第1筒部24の他方の端部には、第2ボディ23が取り付けられている。第2ボディ23は、ガバナ装置19に接続する第3ポート28を備えている。第2ボディ23は、円筒部36と、六角形の筒状に形成された締結部37とを備え、円筒部36及び締結部37が第1ボディ22から突出する状態で取り付けられている。締結部37は、六角形の形状であるため、レンチなどの工具で把持することが容易である。
また、第2筒部25には、第2筒部25の外周面から突出するリブ25bが設けられている。リブ25bの一方の端部は、第1筒部24の外周面に接続している。第1ボディ22及び第2ボディ23が鋳造によって形成されている場合には、リブ25bには、鋳造によってポート番号などを突出形成または刻印することができる。図4では、リブ25bの他方の端部に、番号表示25cが形成されている。このようにリブ25bを設けることによって、ターボチェックバルブ20に連結する他部材と干渉しない位置に番号表示25cを形成することができる。また、製造時に成形用の型から抜く際に型と干渉しない位置にポート番号などを印字することができる。
図5に示すように、第1ボディ22に設けられた第1ポート26及び第2ボディ23に設けられた第3ポート28は平行に延び、第1ボディ22に設けられた第2ポート27は、第1ポート26及び第3ポート28に対して直交する方向に延びている。第1ポート26は、ポート入口26aから第2ポート27側に向かうにつれ縮径している。この第1ポート26には、圧縮機10に接続する管路17aの端部が内嵌される。
第1ポート26は、連通路31を介して、通路32に接続されている。通路32の内周面には、第2ボディ23を螺合するための雌螺子33が形成されている。また、連通路31のうち、通路32側には、弁座39が設けられている。
通路32は、連通路35を介して第2ポート27に接続している。第2ポート27は、そのポート入口27aから連通路35に向かうにつれ縮径している。第2ポート27には、エアドライヤ11に接続する管路17bが内嵌される。
第2ボディ23に設けられた第3ポート28は、ポート入口28aから第1ポート26側に向かうにつれて縮径している。この第3ポート28には、ガバナ装置19に接続する管路17cが内嵌される。また、第2ボディ23は、雄螺子41が形成された螺合部42を備えている。螺合部42の内側には、円柱状の嵌合孔45が形成されている。嵌合孔45には、円柱状のピストン50が摺動可能に設けられている。また、円筒部36には、第3ポート28に接続する連通孔46が貫通形成されている。第2ボディ23とピストン50とは摺接し、第2ボディ23が摺接部として機能する。
ピストン50の一方の端部には、外周面に沿って第1環状溝51及び第2環状溝52が形成されている。第1環状溝51及び第2環状溝52には、第1シール材55及び第2シール材56が嵌合されている。
ターボチェックバルブ20は、ピストン50が第1ポート26よりも鉛直方向上方に配置されるように圧縮空気乾燥システム1に取り付けられる(図1及び図2参照)。換言すると、第3ポート28は、第1ポート26よりも鉛直方向上方に配置される。これにより、シール材55,56側に水や油が溜まることを抑制することができる。これらの水や油は、圧縮機10から供給される圧縮空気に含まれるものが液化したものである。従って、水や油によるシール材55,56の膨潤などを抑制することができる。
圧縮機10に接続する管路17a側に設けられた第1シール材55は、アクリロニトリルと1,3ブタジエンとの共重合体であるニトリルゴム(NBR)や、フッ素含有モノマーを重合させたフッ素ゴム(FKM)などの耐熱性及び耐油性を有する材料から形成されている。第1シール材55は、さらに耐オゾン性を備えていてもよい。第2シール材56は、第1シール材55と異なる材料から形成されている。圧縮機10からは、管路17aを介して、油分及び水分を含む高温の圧縮空気が供給されるが、第1シール材55は耐熱性及び耐油性を有する材料からなり耐久性が高められているため、劣化しにくい。一方、第2シール材56は、第1シール材55に比べ、高い水準の耐熱性及び耐油性が求められないため、材料の制約を少なくすることができる。
ピストン50の軸方向における外周面の第1環状溝51及び第2環状溝52の間には、オイル溜め57が設けられている。オイル溜め57は、周方向に沿って溝状に形成されており、潤滑油を一時的に溜めることにより、ピストン50と第2ボディ23との間に介在する潤滑油の不足を抑制する。
第2ボディ23の螺合部42の外周面には、シール溝48が周方向に形成されている。シール溝48には、環状のシール部材47が内嵌されている。この第2ボディ23は、螺合部42を第1ボディ22内に挿入し、第2ボディ23の雄螺子41を、第1ボディ22の雌螺子33に螺合することにより第1ボディ22に対して取り付けられる。第2ボディ23が第1ボディ22に取り付けられた状態では、第2ボディ23の円筒部36の底面が、第1ボディ22の取付口49に当接する。シール溝48に内嵌したシール部材47のうち、第1ボディ22に当接することにより押し潰されて第1ボディ22及び第2ボディ23の間を封止しているシール位置47aから第1ボディ22の取付口49までの部分の長さを第1長さAとする。また、雄螺子41と雌螺子33とが螺合している部分の長さを第2長さBとすると、第1長さAは、第2長さBよりも短い。また、雌螺子33と雄螺子41とが螺合する第2長さBは、第2ボディ23のシール溝48の雄螺子41側の端面から第1ボディ22の取付口49までの第3長さCよりも長くなっている。なお、第3長さCは、第1長さAよりも長い。
ピストン50は、第2ボディ23の材料の硬度と異なる硬度を有する材料から形成されている。例えば、第2ボディ23の材料及びピストン50の材料の組み合わせは、アルミニウム(硬度:小)及び鉄(硬度:大)などの硬度の異なる金属の組み合わせ、POMなどの樹脂(硬度:小)及び金属(硬度:大)などの異素材の組み合わせ、PPS(硬度:小)及びガラス繊維入りPBT(硬度:大)などの硬度の異なる合成樹脂の組み合わせなどがある。
ピストン50は、第2ボディ23に比べて硬度が大きい材料から形成されていてもよいし、第2ボディ23に比べて硬度が小さい材料から形成されていてもよい。例えば、第2ボディ23の材料の硬度が、ピストン50の材料よりも小さい場合には、第2ボディ23がピストン50の形状に合うように摩耗される。例えば、第2ボディ23の内周面のうち、応力が集中するオイル溜め57の頂部と摺動する領域が、摺動方向に沿って溝状に摩耗する。また、ピストン50の材料の硬度が、第2ボディ23の材料よりも小さい場合には、ピストン50のうち、第2ボディ23による応力が集中しやすい嵌合孔45の隅部45aとの摺動部分が摩耗する。このため、摩耗してもピストン50と第2ボディ23とが潤滑油を介して噛み合うような形状となるように摩耗が進むため、ピストン50と第2ボディ23との間に大きな隙間が形成されにくい。したがって、ピストン50と第2ボディ23とが同じ材料からなる場合よりも、ピストン50と第2ボディ23との間のシール性が維持される期間が長くなる。
次に、図5〜図7を参照して、ターボチェックバルブ20の作用について説明する。
図5に示すように、圧縮機10からエアドライヤ11に圧縮空気を供給する状態において、メインタンク18の内圧が設定圧以下である場合には、エアドライヤ11のドレンバルブ装置13は閉弁されている。また、ターボチェックバルブ20のピストン50は、第1ポート26から圧縮空気が流入することによって、その中心軸と直交する側面のうち、弁座39側の側面に圧縮空気の圧力が加わる。これにより、ピストン50のうち弁座39側の端部は弁座39から離れ、ピストン50の他方の端部は、嵌合孔45の端面45bに当接して、第1ポート26及び第2ポート27は開かれた状態であり、第3ポート28は閉じられた状態となっている。このように、第1ポート26を圧縮機10に接続することにより、ピストン50の外周面から圧縮空気による圧力を受けないようにすることができるので、ピストン50の中心軸と弁座39の中心軸がずれることを抑制することができる。そして、それらの中心軸がずれることを抑制することにより、ピストン50が弁座39に当接した際に弁座39及びピストン50の少なくとも一方に傷が付くことを抑制することができるため、傷がつくことによるエア漏れを抑制することができる。
エアドライヤ11には、ターボチェックバルブ20を介して圧縮機10から圧縮空気が供給される。エアドライヤ11によって除湿された乾燥圧縮空気は、メインタンク18に貯留される。メインタンク18に貯留された乾燥圧縮空気は、エア系統の作動に利用される。
図6に示すように、メインタンク18の内圧が設定圧を超えると、ガバナ装置19から第3ポート28に乾燥圧縮空気が供給される。それと同時に、ガバナ装置19からエアドライヤ11のドレンバルブ装置13に乾燥圧縮空気が供給され、ドレンバルブ装置13は開かれる。
第3ポート28に供給された乾燥圧縮空気の圧力により、ターボチェックバルブ20のピストン50は嵌合孔45内を第1ポート26側に摺動する。これにより、ピストン50の端部が弁座39に当接して、第1ポート26及び第2ポート27が閉じられる。
ピストン50に設けられた第1シール材55は、第2シール材56に比べ第1ポート26側に設けられているため、高温と、圧縮空気に含まれる油分とに曝される。しかし、第1シール材55は、耐熱性及び耐油性を有する材料からなるため、劣化を抑制させることができる。
また、ピストン50に第1シール材55及び第2シール材56の両方を設けることにより、一方のシール材が劣化しても、他方のシール材が劣化していなければ、当該シール材によって第1ボディ22及び第2ボディ23の間のシール性を確保することができる。
次に、ターボチェックバルブ20のメンテナンス作業について説明する。メンテナンスの際には、第2ボディ23のシール部材47、ピストン50の第1シール材55及び第2シール材56を交換することがある。このとき、第2ボディ23を第1ボディ22から取り外すが、第1ボディ22内に圧縮空気が残留しているため、従来のターボチェックバルブ20においては、単に第2ボディ23を第1ボディ22から取り外すのみでは、第2ボディ23が第1ボディ22から飛び出すおそれがある。そのため、圧縮機10に接続された管路17aを第1ボディ22から取り外すなどの圧縮空気を抜くための作業が別に必要であった。
上述したように、ターボチェックバルブ20は、シール部材47のシール位置47aから第1ボディ22の取付口49までの第1長さAが、第1ボディ22の雌螺子33と第2ボディ23の雄螺子41とが螺合する第2長さBよりも短い構造である。
そのため図7に示すように、第2ボディ23を第1ボディ22に対して回しながら螺合を解除することにより、シール部材47のシール位置47a(図5又は図6参照)が第1ボディ22の取付口49を超えると、第2ボディ23と第1ボディ22との隙間を介して、第1ボディ22内の圧縮空気が放出される。したがって、第1ボディ22から圧縮機10に接続された管路17aを取り外す作業など、第1ボディ22から圧縮空気を抜くためだけの作業が必要ないため、第2ボディを取り外す際の作業性を向上することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)ピストン50と、ピストン50に摺接する第2ボディ23とは、異なる硬度の材料からなる。このため、例えば、第2ボディ23の材料の硬度が、ピストン50の材料よりも小さい場合には、第2ボディ23がピストン50の形状に合うように摩耗される。また、ピストン50の材料の硬度が第2ボディ23よりも小さい場合には、ピストン50が第2ボディ23の形状に合うように摩耗される。このため、ピストン50と第2ボディ23とが同じ材料からなる場合よりも、ピストン50と第2ボディ23との間のシール性が維持される期間が長くなる。したがって、圧縮機10に接続されるターボチェックバルブ20の耐久性を向上することができる。
(2)ピストン50に摺接する第2ボディ23を、第1ボディ22とは別に設けたので、ボディ21全体の材料を変更することなく、第2ボディ23の材料を変更することで、ピストン50と硬度の異なる材料とすることができる。また、第2ボディ23は、第1ボディ22に対して螺合する構成であるため、メンテナンスの際に脱着が容易である。
(3)メンテナンスの際、ターボチェックバルブ20及びターボチェックバルブ20に接続された管路17a内には高圧の圧縮空気が残留しており、第2ボディ23には圧縮空気による圧力が加わっている。上記実施形態では、取付口49からシール部材47のシール位置47aまでの第1長さAが、雌螺子33及び雄螺子41が螺合している部分の第2長さBよりも短い。このため、第2ボディ23を取付口49から抜く際には、第2ボディ23の螺合が解除される前に、シール部材47によるシールが解除され、圧縮空気が第1ボディ22と第2ボディ23の間から排出される。したがって、螺合が解除された第2ボディ23が圧縮空気により押し出されることがないため、第2ボディ23を取り外す際の作業性を向上することができる。
(4)ピストン50と第1ボディ22との間には第1シール材55及び第2シール材56が介在するため、一方のシール材において圧縮空気の漏れが生じても、他方のシール材が劣化していなければ、当該シール材において圧縮空気の漏れを防止することができる。したがって、圧縮機10に接続されるターボチェックバルブ20の耐久性を向上することができる。
(5)第1シール材55及び第2シール材56のうち、圧縮機10に接続する第1ポート26側に最も近い位置に設けられた第1シール材55は、最も過酷な環境に曝されることとなる。上記実施形態によれば、第1シール材55は、第2シール材56よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなるため、第1シール材55の耐久性を向上することができる。また、第2シール材56は、耐油性及び耐熱性の高い第1シール材55とは異なる材料とすることができるため、材料の制約を少なくすることができる。
(他の実施形態)
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・図8に示すように、ターボチェックバルブ20のボディ121は、直方体形状の第1ボディ122と、略円筒状の第2ボディ123とを備えていてもよい。第1ボディ122は、第1ポート126、第2ポート127を有する。第2ボディ123は、第3ポート128を有し、第3ポート128を挟んで対称な位置に一対の平らな側面123aを備えている。すなわち、第1ボディ122及び第2ボディ123は、上記実施形態以外の形状であってもよい。
・図9に示すように、エアドライヤ11は、逆止弁(図9では図示略)とドレンバルブ装置13のほか、ガバナ装置191を内蔵していてもよい。ガバナ装置191は、メインタンク18の内圧が設定圧を超えると、管路17hを介してターボチェックバルブ20に対し、ターボチェックバルブ20を閉状態とさせるための乾燥圧縮空気(空圧信号)を送る。
・上記実施形態では、第1シール材55及び第2シール材56を異なる材料から形成したが、耐熱性及び耐油性を備える同じ材料から形成してもよい。
・ピストン50は、オイル溜め57を備えたが、第2ボディ23とピストン50との間の潤滑油が不足する虞が少ない場合などには、オイル溜め57を省略してもよい。
・上記実施形態では、ガバナ装置19とターボチェックバルブ20とを接続する管路17cは、ガバナ装置19とドレンバルブ装置13とを接続する管路17fに対して分岐するようにしたが、これらの管路17c,17fは、ガバナ装置19にそれぞれ独立して接続される管路であってもよい。この場合において、ガバナ装置19をそれぞれの管路17c,17fに別に空圧信号を送信することができる装置(たとえば電磁弁)とした場合には、ターボチェックバルブ20の開閉弁タイミングとドレンバルブ装置13の開閉弁タイミングとをそれぞれ独立して制御することが可能となる。
・上記実施形態では、第2ボディ23を摺接部としたが、第2ボディ23のうち、ピストン50と摺接する部分である摺接部のみをピストン50と異なる材料とし、その他はピストン50と同じ材料としてもよい。例えば、第2ボディ23の摺接部は、第2ボディ23の内側に設けられた筒状の部材や、層状の部分であってもよい。
・上記実施形態では、第2ボディ23を摺接部としたが、ピストン50のうち、第2ボディ23と摺接する部分である摺接部のみを第2ボディ23と異なる材料とし、その他は、第2ボディ23と同じ材料としてもよい。例えば、ピストン50の摺接部は、ピストン50の外側に設けられた筒状の部材や、例えばテフロン(登録商標)のメッキなどの層状の部分であってもよい。
・第2ボディ23とピストン50との間のシール材の耐久性を優先する場合には、少なくとも第1シール材55及び第2シール材56をピストン50に設けるのみでもよく、第2ボディ23の材料及びピストン50の材料の硬度は同じであってもよい。
・第2ボディ23とピストン50との摩耗によるシール性の低下の抑制を優先する場合には、少なくとも第2ボディ23の材料及びピストン50の材料の硬度が異なればよく、ピストン50には第1シール材55のみを設けてもよい。
・上記実施形態では、ターボチェックバルブ20の第2ポート27を、除去装置(調質装置)としてのエアドライヤ11に接続したが、オイルミストセパレータに接続してもよい。オイルミストセパレータは、乾燥剤に替えて、圧縮空気との衝突により気液分離を行うフィルタを備え、圧縮機10から送られる圧縮空気に含まれる油分を捕捉する。フィルタは、金属材を圧縮成形したものでもよいし、スポンジなどの多孔質材である。このオイルミストセパレータの排気ポートは、エアドライヤ11に接続される。このようにしても、過給機による過給圧が低下することを防ぐことができる。
・上記実施形態では、ターボチェックバルブ20の第1ポート26を圧縮機10に接続したが、ピストン50の剛性が高く、その中心軸と弁座39の中心軸とがずれる懸念が無い場合などには、第2ポート27を圧縮機10に接続してもよい。
・上記実施形態及び他の実施形態では、圧縮空気乾燥システム1を、自動車に搭載された圧縮空気乾燥システムに適用したが、過給機に接続された圧縮機から送られる圧縮空気を清浄化するシステムであれば、そのほかのシステムに適用してもよい。例えば、電車、船舶、航空機などの自動車以外の移動体に圧縮空気乾燥システム1を適用してもよい。また、移動体以外に設けられ空気圧を利用して動作を行うシステムに圧縮空気乾燥システム1を適用してもよい。
1…圧縮空気乾燥システム、10…圧縮機、11…エアドライヤ、11a…乾燥剤、11b…入口、11c…出口、11d…ドレン排出口、12…逆止弁、13…ドレンバルブ装置、15…過給機、17a〜17f,17h…管路、17g…ドレン排出管、18…メインタンク、19…ガバナ装置、20…ターボチェックバルブ、21…ボディ、22…第1ボディ、23…第2ボディ、24…第1筒部、24a…側面、25…第2筒部、25b…リブ、25c…番号表示、26…第1ポート、27…第2ポート、28…第3ポート、31…連通路、32…通路、33…雌螺子、35…連通路、36…円筒部、37…締結部、39…弁座、41…雄螺子、42…螺合部、45…嵌合孔、45a…隅部、45b…端面、46…連通孔、47…シール部材、47a…シール位置。48…シール溝、49…取付口、50…ピストン、51…第1環状溝、52…第2環状溝、55…第1シール材、56…第2シール材、57…オイル溜め、121…ボディ、122…第1ボディ、123…第2ボディ、191…ガバナ装置。

Claims (7)

  1. 過給機が接続された圧縮機と、
    前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
    前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、
    前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するチェックバルブと、を備え、
    前記チェックバルブは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
    前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは異なる硬度の材料からなる
    圧縮空気乾燥システム。
  2. 前記ボディは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを接続する通路が形成された第1ボディと、前記摺接部を有する筒状の第2ボディとを備え、
    前記第1ボディの通路の内周面には、雌螺子が設けられ、
    前記第2ボディの外周面には、前記雌螺子に螺合する雄螺子が設けられている
    請求項1に記載の圧縮空気乾燥システム。
  3. 前記第1ボディは、前記第2ボディを装着するための取付口を備え、
    前記第1ボディと前記第2ボディとの間にはシール部材が介在し、
    前記第1ボディに前記第2ボディが装着された状態において前記取付口から前記シール部材までの長さは、前記雌螺子及び前記雄螺子が螺合している部分の長さよりも短い
    請求項2に記載の圧縮空気乾燥システム。
  4. 過給機が接続された圧縮機と、
    前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
    前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、
    前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するチェックバルブと、を備え、
    前記チェックバルブは、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
    前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在する
    圧縮空気乾燥システム。
  5. 前記複数のシール材のうち、前記圧縮機と接続される第1ポートに最も近い位置に設けられた第1シール材と、前記第1ポートから最も遠い位置に設けられた第2シール材とは異なる材料からなり、
    前記第1シール材は、前記第2シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなる
    請求項4に記載の圧縮空気乾燥システム。
  6. 過給機が接続された圧縮機と、
    前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
    前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、
    前記チェックバルブは、
    前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
    前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは互いに異なる硬度の材料からなる
    圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブ。
  7. 過給機が接続された圧縮機と、
    前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
    前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、
    前記チェックバルブは、
    前記圧縮機と接続される第1ポート、前記除去装置と接続される第2ポート、及び前記調圧装置と接続される第3ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
    前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在する
    圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブ。
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