JP2017131889A - エア系統 - Google Patents

Abstract

【課題】溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができるオイルセパレータを有するエア系統を提供する。
【解決手段】エア系統は、車両用コンプレッサと、エアドライヤと、エアドライヤの再生作用の際にエアドライヤから排出された油分を含むパージエアをオイルセパレータ本体３の筐体１１内に導入し、筐体１１内に導入した油分を含むパージエアを衝突材に衝突させることで油分を含むドレンを分離して回収するオイルセパレータ本体３とを備え、筐体１１に設けられたドレン排出口１７に接続され、筐体１１内に溜まったドレンを溜める増設タンク４をオイルセパレータ本体３とは別に設ける。オイルセパレータ本体３は、車両のフレーム９に固定される。増設タンク４は、車両に設けられたサイドガード８０に取り付けられる。
【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を有するエア系統に関する。

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用であるため、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。そして、オイルセパレータの容積に達したら、油分をオイルセパレータから除去する必要がある。しかしながら、油分の回収等のメンテナンスは、少ない回数で済むことが望まれている。そこで、溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができるオイルセパレータを有するエア系統が求められていた。

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、溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができるオイルセパレータを有するエア系統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。
上記課題を解決するエア系統は、車両用コンプレッサと、前記車両用コンプレッサから送られる圧縮空気中の水分や油分を除去して乾燥圧縮空気を車両システムに送る除湿作用と、除去した水分や油分を外部に放出する再生作用とを有するエアドライヤと、前記エアドライヤの再生作用の際に前記エアドライヤから排出された油分を含むパージエアをオイルセパレータ本体の筐体内に導入し、前記筐体内に導入した油分を含むパージエアを衝突材に衝突させることで油分を含むドレンを分離して回収する前記オイルセパレータ本体と、を備え、前記筐体に設けられたドレン排出口に接続され、前記筐体内に溜まったドレンを溜める増設タンクを前記オイルセパレータ本体とは別に設け、前記オイルセパレータ本体は、車両のフレームに固定され、前記増設タンクは、車両に設けられた巻き込み防止部材に取り付けられる。

同構成によれば、増設タンクを設けたので、分離したドレンを筐体とは別に溜めることができる。このため、溜めることができるドレンの総量を増やすことができ、ひいては溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができる。また、増設タンクが車両に設けられる巻き込み防止部材に取り付けられる。このため、増設タンクは作業者の手が届く場所に位置することになるので、増設タンクに溜まったドレンの回収作業が容易である。

上記エア系統について、前記増設タンクの入口を前記ドレン排出口よりも下方に設置することが好ましい。
同構成によれば、増設タンクの入口をドレン排出口よりも下方に設置したので、筐体に溜まったドレンを重力に任せて自然に移送させることができる。よって、増設タンクを設置して、筐体と増設タンクとを接続するだけで、増設タンクに移送させることができる。

上記エア系統について、前記増設タンクは、断熱材によって覆われていることが好ましい。
同構成によれば、増設タンクが断熱材によって覆われているので、ドレン中の水分が凍結することを抑制することができ、水分の凍結によって排出が困難になることを抑制できる。

上記エア系統について、前記筐体から前記増設タンクへドレンを送出するポンプを備えることが好ましい。
同構成によれば、筐体から増設タンクへポンプによってドレンを送出するので、筐体から増設タンクにドレンを確実に移送させることができる。また、増設タンクの入口がドレン排出口よりも下方に設置できない場合でも、筐体から増設タンクへドレンを移送させることができる。

本発明によれば、オイルセパレータにおいて、溜まったドレンの回収作業の回数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。 オイルセパレータ本体の外部構造を示す側面図。 オイルセパレータ本体および増設タンクを示す正面図。 増設タンクの断面図。 増設タンクの下面図。 別例に係る増設タンクの断面図。 別例に係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。

以下、オイルセパレータをエアドライヤの排気系統に設けたエア系統の一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本体３を設ける。特に、オイルセパレータ本体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。

オイルセパレータ本体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本体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。

オイルセパレータ本体３には、オイルセパレータ本体３の筐体内に溜まったドレンを別途溜める増設タンク４が接続されている。この増設タンク４は、オイルセパレータ本体３の筐体内にある程度ドレンが溜まると、オイルセパレータ本体３からドレンが重力によって移送される。

図２に示されるように、オイルセパレータ本体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、オイルセパレータ本体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。

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。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。蓋１９と筐体１１とは、複数のボルト２１とナット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が立設されている。

筐体１１の側面には、ドレンを排出するドレン排出口１７が形成されている。ドレン排出口１７は、ドレン溜め部４５の上側、すなわちドレン連通板４３の近傍に形成されている。このため、ドレン溜め部４５に溜まったドレンは、ある程度の量、すなわちドレン排出口１７に達すると、ドレン排出口１７を介してドレン溜め部４５から排出される。

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。
図３に示されるように、オイルセパレータ本体３は、一対の板状の取付部材８を介してボルト２１とナット２２とによってラダーフレーム等のフレーム９に固定されている。オイルセパレータ本体３と増設タンク４とは、ホース７０によって接続されている。ホース７０の一端は、オイルセパレータ本体３のドレン排出口１７に接続されている。

図４及び図５に示されるように、増設タンク４は、ドレンを収容する有底円筒状の本体容器７１と、本体容器７１の開口部を閉蓋する蓋７２とを備えている。本体容器７１には、増設タンク４を持ち上げる取手７３が取り付けられている。蓋７２には、内部に連通した円柱状の入口ポート７４が設けられている。入口ポート７４には、ホース７０の他端が接続されている。入口ポート７４は、ドレン排出口１７よりも下方に位置している。このため、オイルセパレータ本体３のドレン溜め部４５に溜まったドレンは、ドレン排出口１７に達すると、重力によって自然にドレン排出口１７からホース７０を通過して増設タンク４に移送される。

本体容器７１の下面には、内部に連通した円柱状の排出ポート７５が設けられている。排出ポート７５には、連通を開閉できるボールコック７６が取り付けられている。ボールコック７６は、レバー７６ａが操作されることで連通が開閉され、ドレンの排出と停止とを行う。

増設タンク４の本体容器７１には、車体に取り付けるΩ字状の取付部材７７が２個締付固定されている。取付部材７７の開口部分には、円筒状のスペーサ７８が装着されて、締付量が規定されている。スペーサ７８は、取付部材７７に形成された装着孔７７ａにボルト２１が貫装されて、ナット２２によって締付固定されている。

図３に示されるように、取付部材７７は、トラックの車体１０に装着された巻き込み防止部材としてのサイドガード８０に固定されている。サイドガード８０は、足回りのタイヤ間の空間に物が巻き込まれることを防止するために取り付けられる。サイドガード８０は、車体１０にボルト２１で固定されて車体１０から下垂された矩形状のステー８１と、ステー８１に溶着されて車体１０の延長方向に延びる矩形状のバー８２とを備えている。増設タンク４に取り付けられた取付部材７７は、ボルト２１とナット２２とによってサイドガード８０のバー８２に固定されている。

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。
図２に示されるように、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本体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。
図３に示されるように、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、ドレンがドレン排出口１７に達するほど溜まると、重力によって自然にドレン排出口１７から排出され、ホース７０内を通過して増設タンク４内に移送される。

増設タンク４に溜まったドレンを回収する際には、作業者が手を伸ばしてボールコック７６のレバー７６ａを操作してボールコック７６を開通することで、ドレンが排出される。増設タンク４の下にバケツ等を置くことでドレンを回収することができる。

よって、オイルセパレータ本体３によって分離して回収できる油分の量が増設タンク４の容量分増加させることができるので、溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができる。また、オイルセパレータ本体３のドレン排出口１７よりも入口ポート７４が下方に位置するように増設タンク４をサイドガード８０に取り付けたので、重力によって自然にドレン溜め部４５から増設タンク４へドレンを移送させることができ、作業者が容易にドレンを回収することができる。

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）増設タンク４を設けたので、分離したドレンを筐体１１とは別に溜めることができる。このため、溜めることができるドレンの総量を増やすことができ、ひいては溜まったドレンの回収作業の回数を抑制することができる。

（２）増設タンク４が車両に設けられるサイドガード８０に取り付けられる。このため、増設タンク４は作業者の手が届く場所に位置することになるので、増設タンク４に溜まったドレンの回収作業が容易である。

（３）増設タンク４の入口ポート７４をドレン排出口１７よりも下方に設置したので、筐体１１に溜まったドレンを重力に任せて自然に移送させることができる。よって、増設タンク４を設置して、筐体１１と増設タンク４とを接続するだけで、増設タンク４に移送させることができる。

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。
・上記実施形態では、オイルセパレータ本体３の筐体１１のドレン排出口１７をドレン連通板４３の近傍に形成したが、ドレン排出口１７を底側に形成してもよい。この場合、例えばドレンが溜まることで所定の圧力が掛かった際に自動的に開弁する弁をドレン排出口１７に設けてもよい。

・上記構成において、増設タンク４の本体容器７１にドレンの容量を確認するためののぞき窓を設けてもよい。このようにすれば、増設タンク４に溜まったドレンの量を確認することができる。

・上記構成において、ホース７０を透明な材料で形成してもよい。このようにすれば、ドレンが容量以上に増設タンク４に溜まっているか否かを確認することができる。
・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。

・上記実施形態において、オイルセパレータ本体３の筐体１１内の構造は適宜変更可能である。
・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。
・上記構成において、図６に示されるように、増設タンク４の本体容器７１を断熱材７９によって覆ってもよい。このようにすれば、増設タンク４が断熱材によって覆われているので、ドレン中の水分が凍結することを抑制することができ、水分の凍結によって排出が困難になることを抑制できる。

・上記構成において、図７に示されるように、オイルセパレータ本体３と増設タンク４との間にポンプ５を設けて強制的にドレン溜め部４５から増設タンク４へドレンを移送してもよい。このようにすれば、筐体１１のドレン溜め部４５から増設タンク４へポンプ５によってドレンを送出するので、筐体１１から増設タンクにドレンを確実に移送させることができる。

・上記実施形態では、増設タンク４を円筒状の容器としたが、増設タンク４の形状は設置スペースや容量に合わせて適宜変更可能である。また、取付部材７７の形状も適宜変更可能である。

・上記実施形態では、車両としてトラックに本発明を適用したが、バスや建機等の車両に適用してもよい。

１…コンプレッサ、２…エアドライヤ、３…オイルセパレータ本体、４…増設タンク、８…取付部材、９…フレーム、１０…車体、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、２１…ボルト、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…衝突材としてのウレタンフォーム、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、５３…規制板、６０…エルボ部材、７０…ホース、７１…本体容器、７２…蓋、７３…取手、７４…入口ポート、７５…排出ポート、７６…ボールコック、７６ａ…レバー、７７…取付部材、７７ａ…装着孔、７８…スペーサ、８０…巻き込み防止部材としてのサイドガード、８１…ステー、８２…バー。

Claims (4)

1. 車両用コンプレッサと、
   前記車両用コンプレッサから送られる圧縮空気中の水分や油分を除去して乾燥圧縮空気を車両システムに送る除湿作用と、除去した水分や油分を外部に放出する再生作用とを有するエアドライヤと、
   前記エアドライヤの再生作用の際に前記エアドライヤから排出された油分を含むパージエアをオイルセパレータ本体の筐体内に導入し、前記筐体内に導入した油分を含むパージエアを衝突材に衝突させることで油分を含むドレンを分離して回収する前記オイルセパレータ本体と、を備え、
   前記筐体に設けられたドレン排出口に接続され、前記筐体内に溜まったドレンを溜める増設タンクを前記オイルセパレータ本体とは別に設け、
   前記オイルセパレータ本体は、車両のフレームに固定され、
   前記増設タンクは、車両に設けられた巻き込み防止部材に取り付けられる
   エア系統。
2. 請求項１に記載のエア系統において、
   前記増設タンクの入口を前記ドレン排出口よりも下方に設置する
   ことを特徴とするエア系統。
3. 請求項１又は２に記載のエア系統において、
   前記増設タンクは、断熱材によって覆われている
   ことを特徴とするエア系統。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のエア系統において、
   前記筐体から前記増設タンクへドレンを送出するポンプを備える
   ことを特徴とするエア系統。

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