JP4953417B2 - エアドライヤ - Google Patents

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、粒状の乾燥剤を乾燥剤容器の内部に安定した保持状態に収容する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直立に支持し、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。支持ベースは、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を含む。また、外側カバーは、内側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。

このようなエアドライヤは、装置の一番内側に乾燥剤容器が位置し、その容器の外側のかなりの部分を圧縮空気の層が被い、その層の外側を外側カバーが被う形態である。エアドライヤは車両に搭載され、外側カバー自体は零下の低温からかなりの高温までの環境に晒される。しかし、乾燥剤容器の周りの圧縮空気は、空気圧縮機から供給され、乾燥剤容器中の乾燥剤によって乾燥（除湿）処理されたものであり、少しぬくもりがある圧縮空気である。乾燥剤容器の内部の乾燥剤は、そのような圧縮空気の層によって外側カバーの外側の外気から保護され、極端な温度低下を来すことなく除湿機能を有効に発揮することができる。また、このエアドライヤは、支持ベース上に乾燥剤容器を取付けおよび取外し可能に取り付けることが比較的に容易であり、メンテナンスの点からも有利である。

エアドライヤの３つの構成要素、つまり、支持ベース、乾燥剤容器、外側カバーの互いの結合あるいは組付けに注目すると、エアドライヤを２つのタイプに大別することができる。第１のタイプは、乾燥剤容器と外側カバーとを完全に一体化（後で分離することなど想定しない一体化）し、一体化した乾燥剤容器と外側カバーとを支持ベースに対し取付けおよび取外し可能に取り付けるようにしたものである。もう一つの第２のタイプは、乾燥剤容器と外側カバーとをそれぞれ分離可能に支持ベースに取り付けるようにしたものである。第２のタイプは、乾燥剤が入った乾燥剤容器と外側カバーとを分離可能であるため、それら両者を別個に取り扱うことができ、乾燥剤容器あるいは内部の乾燥剤だけを交換することも可能である。その点、第１のタイプに比べて部品交換の自由度が大きい。

たとえば、特許文献１は、乾燥剤容器および外側カバーの各一端部に外向きフランジを設け、そのフランジ部分を複数本の取付けボルトでそれぞれ締め付け固定するよう取り付けている。また、特許文献２は、外側カバーについては、外向きフランジ部分を複数本の取付けボルトで取り付けているのに対し、乾燥剤容器の方は、容器の中央を貫通するボルトによって取り付けるようにしている。いずれも第２のタイプである。
特許第３３２２３３７号公報 実公平５−２９０５５号公報

また、第１のタイプに属するものとして、特許文献３や４がある。特許文献３は、サブプレートの中央に乾燥剤容器を配置し、その乾燥剤容器を外側カバーとの間のばねでサブプレート上に保持しつつ、外側カバーについては、一端部の外向きフランジ部分を断面コ字型のバンドで締め付けるようにしてサブプレートに取り付けている。そして、サブプレート上に一体化した乾燥剤容器および外側カバーを、サブプレートの中央を貫通するボルトで支持ベースに対して取り付けるようにしている。一方、特許文献４は、乾燥剤容器を特許文献３と同様にばねでサブプレート上に保持した上、外側カバーについては、一端部をサブプレートに巻き込むように取り付けている。
特表平１１−５１０７５７号公報 特開平１１−３０９３３２号公報

第１のタイプおよび第２のタイプいずれのものでも、乾燥剤を入れた乾燥剤容器は、一般に、径方向の寸法に比べて高さ方向の寸法の方が大きい。有効な除湿を行うため、それなりの処理長さ（乾燥剤の中を通過する距離）が必要であるからである。しかし、そのような形態的な特徴をもつにもかかわらず、今までのものでは、乾燥剤容器を支持ベースの上に載せた状態で取り付けるようにしていた。別にいうと、容器中の乾燥剤の層の下層が支持ベースの上面、あるいは支持ベースとの結合部分よりも上に位置するのが通例であった。

粒状の乾燥剤については、ばね作用などによって相互に動かないように、容器の内部に充填していることは確かである。しかし、エアドライヤが車両に搭載されることを考慮すると、乾燥剤容器は、車両の走行に伴って、外部からの振動や衝撃を常に受けるものである。したがって、粒状の乾燥剤を適度に充填する手法も有効ではあるが、乾燥剤容器の取付け方の面からも検討がなされるべきである。すなわち、乾燥剤容器自体が、そのような振動や衝撃をできるだけ緩和できるような形態で支持ベースに対して取り付けられるべきである。

この発明は、そのような発想に基づいてなされたものであり、外部からの衝撃や振動に対して強い容器取付け構造をもつエアドライヤを提供することを目的とする。
また、この発明は、乾燥剤容器の取付け高さを低減するようにしたエアドライヤの技術を提供することを他の目的とする。この発明のさらに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。

この発明では、乾燥剤容器の内部の乾燥剤の収容高さをできるだけ低くするため、乾燥剤容器の下部の少なくとも一部を支持ベースの中に配置するようにする。下部の少なくとも一部とは、容器の下部のうち下方に突き出る部分だけが支持ベースの凹部（支持凹部）にはまり合うことを基本的に意図するが、そのほか、容器の下部の一部が支持ベースの支持凹部にはまり合いつつ、容器側の凹部に支持ベースの一部がはまり合う場合をも含むことを想定した表現である。

乾燥剤容器と支持ベースとのはまり合いについて、好ましくは、容器の下部が径方向の内外二カ所で径方向の動きを規制し合う結合関係にすると良い。たとえば、支持ベース側の支持凹部として、中央の凹部と、その中央の凹部の周りを取り囲むリング状の凹部とを備える形態を適用することができる。それに応じて、乾燥剤容器の下部は、径方向の内外に２つの突出し部分をもつ。乾燥剤容器のより好ましい形態は、下部を含む下方部分の径が上方部分のそれよりも大径なものである。この形態では、内外の２つの突出し部分間の距離が、高さ方向に一様な径をもつ一般の場合に比べて、より大きくなる。それにより、乾燥剤容器は、支持ベースに対して、横方向の振動や衝撃に強い、さらに安定した踏ん張りを示す。

乾燥剤容器の下方部分を大径にするとき、大径な下方部分に下方に開口したリング形状の溝空間を設けることができる。その溝空間と支持凹部としてのリング状の凹部とによって一つの空間を作ることができるので、その空間を圧縮空気を貯える空間として利用するのが好ましい。そうすれば、下方部分を大径にした形態で、乾燥剤容器の周囲全体を処理後の圧縮空気で被うようにすることができる。

この発明では、乾燥剤容器の部分については少なくとも部品交換を可能にするため、支持ベースに対して乾燥剤容器を取付けおよび取外し可能に取り付ける。しかし、乾燥剤容器の下方部分を大径にすれば、その大径部分に外側カバーを取付けおよび取外し可能に取り付けることができる。したがって、この発明は、外側カバーと乾燥剤容器とを完全に一体化した第１のタイプには勿論のこと、それら外側カバーと乾燥剤容器とをそれぞれ分離可能にした第２のタイプにも適用することができる。

図１は、この発明によるエアドライヤの一実施例であり、縦方向に割った断面構造を示している。エアドライヤ１０の底部には肉厚な支持ベース１２がある。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の一方の側面には空気圧縮機（図示しない）の吐出口に連絡される入口１４があり、他方の側面にはメインタンク（図示しない）に連絡される出口１６がある。これら出口１６および入口１４は、配管接続口でもあり、ねじ孔から構成される。

入口１４は、径方向に伸びる入口孔１４２から中央の縦孔１８を通し支持ベース１２の上面に連絡している。また、出口１６は、出口孔１６２およびバルブ収容孔１６４を通して支持ベース１２の上面に連絡している。出口１６側のバルブ収容孔１６４には、支持ベース１２上面から出口１６に向かう方向を順方向とする逆止弁２０が入っている。

支持ベース１２は、下面側にハブ状の突起部１２２を一体に備えているのに対し、上面側には、内側リング部１２４および外側リング部１２６を同心状に備えている。外側リング部１２６は、内側リング部１２４に比べて背が高く、しかも肉がより厚い。内側リング部１２４と外側リング部１２６との間にわたって支持ベース１２の上面は大きくえぐられ
、そこにリング状の空間１２８が形作られている。後で明らかになるであろうが、このリング状空間１２８は、乾燥処理を終えた圧縮空気を貯える空間として利用される。したがって、逆止弁２０を収容したバルブ収容孔１６４は、リング状空間１２８に開口する。

エアドライヤ１０は、そのような支持ベース１２のほか、支持ベース１２上に位置する乾燥剤容器５０および外側カバー７０を備える。乾燥剤容器５０は、内部に粒状の乾燥剤５８を収容した容器である。ここでは、乾燥剤容器５０は、今までのものとは異なり、下方部分５２が上方部分５１に比べて大径である、また、外側カバー７０は、乾燥剤容器５０の外側を取り囲み、その乾燥剤容器５０との間に圧縮空気を貯える部屋７５を区画するカバーである。大径な下方部分５２は外側カバー７０の内径に適う大きさであり、それら両者が互いにはまり合う。はまり合う部分には、密閉するためのシールリング８０、および互いを結合するための特定の凹凸結合部分６０がそれぞれある。大径な下方部分５２は、外側カバー７０と特異な結合を可能にするほか、乾燥剤容器５０の重心を低くし、取付けや取扱いの安定性をも高める。

乾燥剤容器５０の大径な下方部分５２は、リング状の内部空間５２８を備える。内部空間５２８は、支持ベース１２側のリング状空間１２８と一緒になって、乾燥処理を終えた圧縮空気を貯えるための第２の部屋７５２を区画する。第２の部屋７５２と上方の部屋７５とは、下方部分５２の上部に開けた複数の連通孔５４を通して互いに連通する。

大径な下方部分５２のリング状内部空間５２８は、幅が広い部分と幅が狭い部分とが連続した形態である。それに応じ、乾燥剤容器５０の容器内部には、底部に小容積の収容部分があり、その上に大容積の収容部分がある。底部の小容積の収容部分にはフィルタエレメント５７が充填され、その上の大容積の収容部分に再生可能な粒状の乾燥剤５８が充填されている。容器内部の乾燥剤５８およびフィルタエレメント５７は、複数の取付けボルト５６０をゆるめ乾燥剤容器５０の上部のふた部材５６を取り外すことによって交換可能である。ふた部材５６には、逆止弁５６３が閉じる比較的に大きな通路５６２、および再生サイクル時に絞りとなる小さな通路５６１がある。また、ふた部材５６の下には、粒状の乾燥剤５８を適度に充填するためのばね５９がある。

そこで、乾燥処理すべき圧縮空気は、入口１４から入りまずフィルタエレメント５７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５８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、逆止弁５６３を開いて通路５６２から外側カバー７０内周の部屋７５、およびそれに連通する第２の部屋７５２に流入する。流入した圧縮空気は、一部が再生用として部屋７５および第２の部屋７５２内に貯えられ、残りは支持ベース１２内の逆止弁２０から出口１６を通して外部のメインタンク内に貯えられる。メインタンク内の乾燥圧縮空気は、たとえばエアブレーキ系統の各機器の作動に利用される。

支持ベース１２の中央の縦孔１８の中に、よく知られたドレン弁９０が設置されている
。ドレン弁９０は、ドレンを排出するための弁、および乾燥剤の再生サイクル時における外気への開放弁を兼ねている。ドレン弁９０は、乾燥剤５８を乾燥処理する時には閉じているが、メインタンク内の圧力が所定値に達すると、プレッシャガバナ（図示しない）からの指令信号によってピストン９２を下げ弁を開く。水分やオイルを含むドレンは、ドレン弁９０の開閉に応じて、圧縮空気と一緒に勢いよく外部へ放出される。そのため、放出に伴う騒音を低減するため、ドレン弁９０の排出口にはサイレンサ９４が設けられる。

メンテナンスの自由度を高めるため、支持ベース１２に対し乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを取付けおよび取外し可能に取り付けるようにするのが好ましい。エアドライヤ１０では、乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを取付けおよび取外し可能に取り付ける上、一体にした乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを支持ベース１２に取付けおよび取外し可能に取り付けるようにしている。

まず、乾燥剤容器５０と外側カバー７０との取付け構造を説明する。図２および図３が外側カバー７０を示している。外側カバー７０は、プレスによる金属加工品であり、プレスは二段階にわたる。一段目は外側カバー７０の全体形状を得るためのプレス、二段目が結合用の凸部７２を得るためのプレスである。外側カバー７０は、下方に開いたカップ形状である。開口を形作る周縁部分７４は、それに続く外側カバー７０のその他の部分に比べてわずかに径が大きい。周縁部分７４の径は、支持ベース１２の外側リング部１２６にはまり合う大きさであり、しかもまた、乾燥剤容器５０の下方部分５２との組付けを容易にする大きさである。結合用の凸部７２は、外側カバー７０自体の加工により内側に突き出た突起である。凸部７２は、互いに等間隔に隔てた周方向の４個所に位置し、その高さ（突き出る大きさ）は外側カバー７０の板厚（たとえば３．２ｍｍ）の２倍程度である。凸部７２自体の占める領域が小さく、高さも小さいことから、凸部７２の加工に伴う応力は小さい。このような複数の凸部７２は、それぞれが独立した形態で外側カバー７０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７０は、凸部７２から開口部に至る周縁部分が滑らか（少なくとも凸部７２の凹凸変形の大きさよりも小さな変形）であるので、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７０の複数の凸部７２は、乾燥剤容器５０の下方部分５２の外周の凹部５２２にはまり合うように凹凸結合する。図３〜５が乾燥剤容器５０を示している。図３〜５、特には図４から分かるように、乾燥剤容器５０の下方部分５２の外周には、外側カバー７０の凸部７２がはまり合い凹凸結合する溝（凹部）５２２がある。凹部５２２は、乾燥剤容器５０の下方部分５２の外周面上ほぼ全体にわたり、一個所がストッパ５２３となっている。凹部５２２の深さは凸部７２に適う大きさであることは勿論である。また、乾燥剤容器５０の下方部分５２の外周面上、凹部５２２上のフランジ部分５２４は、凸部７２に対応して互いに等間隔に隔てた周方向の４個所に位置している。隣り合うフランジ部分５２４の切欠き５２５は、凸部７２を入り込ませる（下方に落とすように入れる）のに充分な大きさである。したがって、外側カバー７０の複数の凸部７２を乾燥剤容器５０の下方部分５２の切欠き５２５を通して下方に落とし込み、その後に外側カバー７０と乾燥剤容器５０の下方部分５２とを相対的に回転させ、凸部７２の一つを凹部５２２側のストッパ５２３に当てることによって、凸部７２と凹部５２２とを凹凸結合させることができる。一方、この凹凸結合は、回転を戻すことにより、凸部７２と凹部５２２との結合を容易に解除することができる。

また、同様の凹凸結合を適用することによって、一体にした乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを支持ベース１２に取り付けるようにすることができる。そこで、エアドライヤ１０では、乾燥剤容器５０の下方部分５２の外周面上、外側カバー７０との結合用凹部５２２よりも下方位置に、支持ベース１２との結合用凸部５２１２を設け、それに応じて、支持ベース１２の外側リング部１２６の内周に、結合用凹部１７を設けている。こちらの方の凸部５２１２および凹部１７の数はそれぞれ８としている。

一体にした乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを支持ベース１２に取り付けるとき、乾燥剤容器５０の下方部分５２を外側リング部１２６の内周、内側リング部１２４の内周、さらに外側カバー７０の開口周縁部７４が外側リング部１２６の外周にそれぞれはまり合わせる。したがって、それらのはまり合い部分を密閉するため、シールリング８０を間に入れる。

さて、乾燥剤容器５０に着目すると、その大径部分５２の下部には、内側リング部１２４にはまり合う小径な中央の突出し部分５２ａと、リング状の内部空間５２８を隔てて外周を取り囲む大径な外周部分５２ｂとがある。それら突出し部分５２ａおよび外周部分５２ｂは、内側リング部１２４の内周の支持凹部１２４０、および外側リング部１２６の内周の支持凹部１２６０にそれぞれはまり合う。したがって、乾燥剤容器５０は、その一部が支持ベース１２の中に入り込むため、支持ベース１２の上面からの自らの高さを低くしている。しかもまた、乾燥剤容器５０は、内外の二カ所で支持ベース１２に結合し支持されているため、支持ベース１２に確実に一体化される。さらには、乾燥剤容器５０は、外側カバー７０を通して支持ベース１２の最も外周側でも支持されているので、支持ベース１２とさらに確実に一体化される。粒状の乾燥剤５８を収容する容器部分の径よりも大きな外径部分を支持する形態、および乾燥剤容器５０の高さを実質的に低くする支持形態は、粒状の乾燥剤５８に対する振動や衝撃を緩和する上で有効である。

ところで、凹凸結合によって一体にした乾燥剤容器５０と外側カバー７０との結合、ならびにそれらと支持ベース１２との結合のガタツキをなくすため、ここでは、エアドライヤ１０が貯える圧縮空気を利用する。乾燥剤容器５０の下方部分５２の上部に背圧用逆止弁１００を設け、その逆止弁１００によって、２つの凹凸結合部分の周囲に圧縮空気を閉じ込め、その圧縮空気に基づく作用力で結合すべき一方の部材を他方の部材に押し当てるようにしている。背圧用逆止弁１００は、たとえば、カップ状ゴム部材１１０およびゴム部材１１０を支えるスライド弁体１２０、ならびに弁を閉じるようにスライド弁体１２０を押すコイルスプリング１３０などから構成することができる。また、各結合部分の周囲への通路は、乾燥剤容器５０の下方部分５２に設けた内部通路および結合部分の遊びを用いることができる。背圧用逆止弁１００は、エアドライヤ１０が再生サイクルに入り、部屋７５，７５２内の圧縮空気を外部に放出する段階でも、圧縮空気を結合部分の周囲に閉じ込めたままである。したがって、各凹凸結合によるガタツキを常時なくすことができる。なお、一体にした乾燥剤容器５０と外側カバー７０とを支持ベース１２から取り外す場合、結合部分の周囲に閉じ込めた圧縮空気を解放することが必要である。その解放を考慮し、この実施例では、シールリング付き止めねじ１５０を利用している。止めねじ１５０は、外側カバー７０の切欠きに位置し、外側カバー７０を回転止めする機能をもつ。また、止めねじ１５０は、取り付けた状態で圧縮空気を閉じ込め、取り外した状態で圧縮空気を解放（つまり、残圧を解除）する。そのような止めねじ１５０を外す作業は、取外し作業に先立って必ずなされる作業であるので、その作業に応じて取外し時に必然的に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を示す断面構造図である。 図１のエアドライヤの中の外側カバーを示す縦断面図である。 図２の外側カバーを底面から見た図である。 図１のエアドライヤの中の乾燥剤容器を示す上面図である。 図４の５−５線に沿う断面図である。 図４および図５の外側カバーを底面から見た図である。

符号の説明

１０ エアドライヤ
１２ 支持ベース
１２４ 内側リング部
１２６ 外側リング部
１４ 入口
１６ 出口
５０ 乾燥剤容器
５２ 下方部分
５２ａ 突出し部分
５２ｂ 外周部分
５２２ 凹部
５８ 乾燥剤
６０ 凹凸結合部分
７０ 外側カバー
７２ 凸部
７４ 周縁部分
７５ 部屋
７５２ 第２の部屋
１２４０，１２６０ 支持凹部

Claims (6)

1. 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を含む支持ベースと、
   その支持ベース上に直立に支持される容器であって、内部に粒状の乾燥剤を収容し、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、
   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を備えるエアドライヤであり、
   前記乾燥剤容器の下方部分を上方部分に比べて大径とし、その大径な下方部分の外周に外側カバーをはめ合わせる形態によって、その外側カバーと前記乾燥剤容器とを互いに取り付け、しかもまた、
   前記の形態によって互いに一体に結合した外側カバーおよび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ようにしたエアドライヤであって、
   前記乾燥剤容器における乾燥剤の収容高さを低くするため、次のように構成したことを特徴とするエアドライヤ。
   （ａ）前記支持ベースの上面に、前記乾燥剤容器の下部の少なくとも一部を受け入れるための支持凹部がある
   （ｂ）前記乾燥剤容器の下部が前記支持凹部にはまり合い、そのはまり合いによって、前記乾燥剤容器が前記支持ベース中に入り込んでいる
2. 前記支持凹部と前記乾燥剤容器の下部とは、径方向の内外二カ所で径方向の動きを規制し合う結合関係である、請求項１のエアドライヤ。
3. 前記支持凹部は、中央の凹部と、その中央凹部の周りを取り囲むリング状の凹部とを備える、請求項２のエアドライヤ。
4. 前記乾燥剤容器の下部を含む下方部分は、その上方部分よりも大径であり、その大径な下方部分の下部の外周部分が前記リング状の凹部にはまり合い、しかもまた、前記乾燥剤容器の下部の中央部分には隣り合う部分よりも下方に突き出た突出し部があり、その突出し部が前記中央の凹部にはまり合う、請求項３のエアドライヤ。
5. 前記乾燥剤容器の大径な下方部分は、下方に開口したリング形状の溝空間を備え、前記内外二カ所のはまり合い部分がエアタイトになり、前記溝空間と前記リング状の凹部とが一つの空間を構成する、請求項４のエアドライヤ。
6. 前記一つの空間は、前記外側カバーの内側の部屋と連通し、それにより、前記乾燥剤の再生を行うためのパージ用の圧縮空気を貯えるパージ空間を拡大する、請求項５のエアドライヤ。

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