JP5919362B2 - 空気乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に車両用圧縮空気ブレーキ装置等の空気乾燥装置の内部を流れる圧縮空気に包含するオイル分又はオイルミスト等を抑制し、品質の向上を図るべくした空気乾燥装 置に関する。

従来、この種、流入空気の除湿やオイルを除去するための空気乾燥装置の第１の例としては図３に示す米国特許公報２００４／０１６３５３５Ａ１に開示された技術がある。これについて説明すれば、１は空気乾燥装置であって外ケース２と、この外ケース２の下端２ａに基盤３を固定してある。該基盤３は乾燥前の圧縮空気を流入するための入口３ａと、略中央部に穿孔した出口３ｂとを有している。該基盤３は例えば全体が所定の厚さを有する円盤状に形成され、その略中央部が筒状の突起体３ｃで形成し乾燥後の圧縮空気を排出する前記出口３ｂを備えている。

そして、前記基盤３の出口３ｂの外周部分には円周状に所定間隔、例えば相互間を略４５°に設定した入口３ａを８個を有している。前記外ケース２の高さ方向の略中央位置に於ける内部には、多数の小孔でなる開口４ａを形成した円盤状の支持板４を配置している。該支持板４の上方に向って該外ケース２の内部には円筒体５を突設・形成している。また、該支持板４の下方に向って円筒状スプリング支持体６を垂下形成している。該円筒状スプリング支持体６の外周にはエレメント支持体７を配置してある。該エレメント支持体７は大概して上方に鍔部７ａと、その下方に一体形成した筒部７ｂとを備えており、該筒部７ｂの内部の下方にはスプリング受座７ｃを形成している。このスプリング受座７ｃは略中央部分が前記基盤３の出口３ｂに連通する円孔７ｄを穿孔してある。

そして、該筒部７ｂ内に巻装されたスプリング８はその下端がスプリング受座７ｃの上面で又、その上端が前記円筒状スプリング支持体６でそれぞれ支持されている。一方、前記エレメント支持体７の鍔部７ａの外周縁にはエレメント把持部７ｅを下方に向けて周設している。該エレメント把持部７ｅにはエレメント９を備え、その下方は通路１０を形成すると共に圧縮空気チェック弁１１を備えている。また、外ケース２の内部であって支持板４の上方の空間内には乾燥剤１２を充填している。尚、図中Ｓは外ケース２とエレメント支持体７の筒部７ｂとで形成された空間である。

従来技術の第１例に於ける空気圧縮装置１は上述した構成であるので、圧縮機（図示せず）から流送された乾燥前の圧縮空気は入口３ａから空間Ｓを経由してエレメント９を流過し、該圧縮空気に包含するオイル粒子分や湿気分を除去する。そして、該圧縮空気は支持板４の開口４ａから乾燥剤１２に流れ込む。該乾燥剤１２により該圧縮空気はさらに除湿・乾燥されて円筒体５に流送されると共にエレメント支持体７の筒部７ｂの内部を流過して出口３ｂから排出される。

次に従来の技術に於ける空気乾燥装置の第２の例としては図４に示す米国特許公報２００６／０１２３７４３Ａ１に開示された技術がある。これについて説明すれば、１Ａは空気乾燥装置であって、外ケース２と内ケース２Ａとを有している。該内ケース２Ａは上方・下方に大径及び小径の筒体２ｂ、２ｃでなる円筒状に形成されてある。該内ケース２Ａの小径筒体２ｃの底板２ｅは基盤３の出口３ｂと連通する小孔でなる排出口２ｆを多数個穿孔している。該底板２ｅの上面にはフィルタ板１３を敷設している。一方、該底板２ｅの外周縁の下面と前記基盤３の外周縁の上面との間には第１フィルタ１４を介装してある。

そして該内ケース２Ａの底板２ｅの略中央部下面に円筒突起２ｇを突設し、この先端部分にシール材２ｈを介在させて前記基盤３の略中央部に上方に向って形成した筒状の突起体３ｃの外周に固設している。また前記内ケース２Ａの大径筒体２ｂの外周面と外ケース２の内周面との間にはエア流送路Ｓ１及び該内ケース２Ａの小径筒体２ｃの外周面と外ケース２の内周面との間にはバイパス通路Ｓ２をそれぞれ形成している。

１５は第２フィルタであって、前記バイパス通路Ｓ２内であって、該内ケース２Ａの大径筒体２ｂの外周縁の下面と小径筒体２ｃの下端縁との間に固定・配置している。前記基盤３の下部には下面にシール部材１６を備えた外部カバー１７を固定している。該外部カバー１７には基盤３の入口３ａに連通する流入口１７ａ及び基盤３の出口３ｂに連通する流出口１７ｂを形成している。図中２ｄは内ケース２Ａの蓋板であり、その中央部に筒体２ｊを突設すると共に多数個の開口２ｋ・・・・・を穿孔してなり、フィルタ板１８をその下面に配置し、内ケース２Ａ内に充填した乾燥剤１２を閉止する。１９はスプリングであり前記筒体２ｊ内に巻装され外ケース２の上壁面２ｉに支持されている。図中、Ｖはチェックバルブでありバイパス通路Ｓ２に配置している。

従来の技術の第２の例に於ける空気圧縮装置１Ａは上述の構成であるので、圧縮機（図示せず）から流送された乾燥前の圧縮空気は入口３ａから第１フィルタ１４、バイパス通路Ｓ２を経由して第２フィルタ１５及びエア流送路Ｓ１を流過し、蓋板２ｄの開口２ｋを経て乾燥剤１２に流れ込む。そして、該圧縮空気は該乾燥剤１２により該圧縮空気はさらに除湿・乾燥されてフィルタ板１３を経て底板２ｅの排出口２ｆを流過して基盤３の出口３ｂから排出される。

２００４／０１６３５３５Ａ１に係る米国特許公報 ２００６／０１２３７４３Ａ１に係る米国特許公報

圧縮機が外気から取入れた空気を圧縮する際に、圧縮空気には圧縮機のオイルミストが混入する。一般に空気乾燥装置において、圧縮空気の水分を除去するに先立ちフィルタ等にてオイルミストを圧縮空気から除去している。しかしながら従来の技術の第１、第２の例に於ける前述した空気乾燥装置に於いては、フィルタ等によるオイルミストの除去を十分に行うことができずに乾燥剤がオイルミストで汚染される。その結果、圧縮空気の乾燥が不十分となるという問題点があった。

本発明に係る空気乾燥装置は叙上の問題点を解決すべく発明したものであり、次の構成、手段から成立する。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、外ケースと、該外ケースの内部に収納されかつ大径長円筒体部及び小径長円筒体部を有すると共に、該大径長円筒体部の内部に乾燥剤を充填した乾燥用ケースと、該乾燥用ケースの下端に固定しかつ圧縮空気の入口及び出口を備えた基盤と、前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間に形成され、前記乾燥剤よりも上流に位置する空間内に前記空間を満たした状態で挿置されたオイル吸着材と、を備え、前記空間は、前記大径長円筒体部と前記基盤との間の長さが前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間の長さよりも長い空間であり、前記空間の軸直角断面積は、前記小径長円筒体部の軸直角断面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る空気乾燥装置は上述した構成を有するので次の効果がある。
すなわち、請求項１に記載した本発明によれば、外ケースと、該外ケースの内部に収納されかつ大径長円筒体部及び小径長円筒体部を有すると共に、該大径長円筒体部の内部に乾燥剤を充填した乾燥用ケースと、該乾燥用ケースの下端に固定しかつ圧縮空気の入口及び出口を備えた基盤と、前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間に形成され、前記乾燥剤よりも上流に位置する空間内に前記空間を満たした状態で挿置されたオイル吸着材と、を備え、前記空間は、前記大径長円筒体部と前記基盤との間の長さが前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間の長さよりも長い空間であり、前記空間の軸直角断面積は、前記小径長円筒体部の軸直角断面積よりも大きいことを特徴とする空気乾燥装置を提供する。

このような構成としたので、乾燥剤量を低くかつ乾燥剤の容積を抑制することができ、空気乾燥装置の外形寸法を拡大することなくオイルトラップ部すなわち外ケースの内壁面と乾燥用ケースの小径長円筒体部との間に形成された空間の容積を増加させることができ、圧縮機から混入・流入するオイル及びオイルミストを十分に貯留することができると共にオイル蓄積能力を高め、オイルが乾燥剤や各種の空圧装置・機器に付着・流入することを抑えることができるという効果がある。

本発明に係る空気乾燥装置の実施の形態を示す垂直断面図である。 本発明に係る空気乾燥装置の実施例を示す垂直断面図である。 従来の技術に於ける空気乾燥装置の第１の例を示す垂直断面図である。 従来の技術に於ける空気乾燥装置の第２の例を示す垂直断面図である。

次に、本発明に係る空気乾燥装置の実施の形態について図１に基づき詳細に説明する。
図１は空気乾燥装置に於けるオイル抑制構造を示す垂直断面図である。

２０は本発明に係る空気乾燥装置であって、大概して外ケース２１と、この外ケース２１の内部に収納された乾燥用ケース２２と、該外ケース２１の下端部２１ａに固定した基盤２３と、該基盤２３を下方から支持しかつ該下端部２１ａの端部２１ｂに固定した外カバー２４とで構成される。前記外ケース２１は例えば冷間圧延鋼板や電気亜鉛メッキ鋼板等で作成され全体形状が空洞であって釣鐘状を成している。

前記乾燥用ケース２２は前記外ケース２１と同一材質であって、全体形状が略円筒形で成形され大径長円筒体部２２Ａと、これと一体成形されかつ小径長円筒体部２２Ｂとを有している。前記大径長円筒体部２２Ａはその内部に粒状の乾燥剤２５を充填している。該乾燥剤２５は高性能乾燥剤であって例えば合成ビオライト等の材料で構成される。該大径長円筒体部２２Ａの上面及び底面にそれぞれフィルタ２２ａ、２２ｂを介してフィルタ板２２ｃ、２２ｄを敷設または覆設している。前記フィルタ２２ａ、２２ｂは例えばポリエステル材料等で成形され略円盤状であって、その中央部分を低く成形している。

該フィルタ板２２ｃ、２２ｄは前記外ケース２１と同一材質であって薄板状の円盤形状で構成され、その中央部分に凹部２２ｇを形成し、この上方のフィルタ板２２ｃの凹部２２ｇに支持ばね２６を係入し乾燥用ケース２２を支持している。また、該フィルタ板２２ｃ、２２ｄはそれぞれ多数個の小開口２２ｅ・・・・、２２ｆ・・・・を貫通形成している。これにより乾燥された圧縮空気はフィルタ板２２ｃの小開口２２ｅからフィルタ２２ａ、乾燥剤２５を経由してフィルタ板２２ｄの小開口２２ｆを流過し、小径長円筒体部２２Ｂの内部を流れ基盤２３の出口２３ｂに流送・排出される。

２７はオイル吸着材であって、全体形状が略ドーナツ状で構成され、前記外ケース２１の内壁面と乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂとの間に形成された空間Ｓ３に挿置されている。該オイル吸着材２７は高性能油吸着材であって、例えば、テイジンオルソーブ（商品名）を採用することもできる。

前記基盤２３は、例えば全体が所定の厚さを有する円盤状に形成され、その略中央部が筒状の突起体２３ｃで形成し乾燥後の圧縮空気を排出する出口２３ｂを備えている。そして、前記基盤２３の出口２３ｂの外周部分には円周状に所定間隔、例えば相互間を略４５°に設定した入口２３ａを８個を有している。また、該基盤２３に形成した例えば８個の入口２３ａの内壁面に外カバー２４の立上げ片２４ａを挿入・係止する。前記外カバー２４は下面に凹陥２４ｂを周設・形成し、この凹陥２４ｂ内にリング状のシール部材２８を嵌着している。該シール部材２８は中心部分が貫通孔２８ａとなっており、前記基盤２３の出口２３ｂに連通している。

一方に於いて前記外カバー２４の外縁部２４ｃは内方にカール状に形成する。他方に於いて前記外ケース２１の下端部２１ａの端部２１ｂは外方にカール状に形成する。そして、その両者間は例えばシール剤を塗布して加締めて固定する。

尚、図中２９はシール部材であり乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの下端縁と基盤２３の筒状の突起体２３ｃの外周面とに介装され、両者は密閉性を高めている。
次に本発明に係る空気乾燥装置に於ける実施の形態について動作等を説明する。

空気乾燥装置２０は上述した構成であるので、圧縮機（図示せず）から流送された乾燥前の圧縮空気は入口２３ａから空間Ｓ３内のオイル吸着材２７を流過し、該圧縮空気に包含する例えば重油や原油、機械油、灯油及び軽油等の各種のオイル粒子分や湿気分を除去する。該オイル吸着材２７は圧縮空気に包含するオイルを蓄積する能力を高めており、従来の技術に比較し、全流送中の約３割程度のオイル粒子分やオイルミストを除去できる。

この場合、該オイル吸着材２７の働きにより、いわゆるオイル上がりを防止できた圧縮空気を乾燥剤２５に流れ込ませる。すなわちオイル吸着材２７から送出された乾燥空気は外ケース２１と大径長円筒体部２２Ａとの間の隙間Ｓ４を経てフィルタ板２２ｃの小開口２２ｅを通じて乾燥剤２５に流れる。該圧縮空気はさらに除湿・乾燥されて乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂに流送されると共に基盤２３の出口２３ｂから排出される。そこで前記シール部材２８の下部に配置したタンク内に流送された圧縮空気によりオイル分が滞留することがなく、空気乾燥装置の品質を高めることができる。ここで基盤の入口２３ａの総面積と外ケース２１と乾燥用ケース２２の大径長円筒体部２２Ａとの間の隙間Ｓ４の軸直角断面積をほぼ同じにするとよい。そして乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの軸直角断面積と基盤の出口２３ｂの軸直角断面積をほぼ同じにするとよい。また、乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの軸直角断面積よりも外ケース２１の内壁面と乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂとの間に形成された空間Ｓ３の軸直角断面積のほうを大きくするとよい。さらに隙間Ｓ４に対して基盤の入口２３ａをできるだけ基盤２３の中心側に配置するとよい。このように配置すると空間Ｓ３内での流速が遅くなりオイルミストが液滴化（凝縮）しやすくなる。

また上述したオイル吸着材２７は使用済みで廃却することがなく、これを洗浄し、いわゆるカートリッジ式を採用し、空間Ｓ３内に再使用可能となる。また使用済みのものと新規なオイル吸着材２７とを交換可能にすることができる。

次に本発明に係る空気乾燥装置の実施例について図２に基づき詳細に説明する。
図２は本発明に係る空気乾燥装置於けるオイル抑制構造のほかの例を示す垂直断面図である。

本実施例は上述した本発明に係る空気乾燥装置の実施の形態において備えたオイル吸着材２７を排除し、これに代えて以下に詳細に説明するオイル上がり抑止板を有した構成である。該オイル上がり抑止板は単一又は複数枚を図１に示す空間Ｓ３に配置する。そして具体的には例えば空間Ｓ３の下方にオイル上がり抑止板３０を、その上方にオイル上がり抑止板３１をそれぞれ配置・固定する。そこで該オイル上がり抑止板３０、３１で圧縮機から流送された圧縮空気に含まれるオイル粒子分及びオイルミストを除去しオイルやオイルミストの滴下を実現する構成とした。

下方のオイル上がり抑止板３０は例えば冷間圧延鋼板や電気亜鉛メッキ鋼板等で作成され、全体形状が薄いドーナツ状であり、外周縁に円環状の折り曲げ部３０ａを形成している。該折り曲げ部３０ａの外径長は前記外ケース２１の内径長と略同一であって、外ケース２１の内壁面の全周に於いて折り曲げ部３０ａが密接している。オイル上がり抑止板３０の中心は貫通孔３０ｂを有し、該貫通孔３０ｂの径長は乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの外径長より若干大きいので乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの外周面と貫通孔３０ｂの内面との間に隙間Ｓ５を形成する。オイル上がり抑止板３０の外周縁と貫通孔３０ｂの中間位置の上面には図２に示すように、なだらかな山形隆起３０ｃが貫通孔３０ｂと同心円状に形成されている。

上方のオイル上がり抑止板３１は前記の下方のオイル上がり抑止板３０と同一材質同一形状で形成する。従って上方・下方のオイル上がり抑止板３０、３１を共用することが可能である。オイル上がり抑止板３０とオイル上がり抑止板３１の相違点は、上方のオイル上がり抑止板３１は山形隆起３１ｃの外周部位に複数個、例えば８個の貫通孔３１eを円周状に均等に穿設してある。また、上方のオイル上がり抑止板３１の外周縁に形成した円環状の折り曲げ部３１ａが外ケース２１の内壁面の全周に於いて密接し、乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂを上方のオイル上がり抑止板３１内に貫通孔３１ｂを貫通・配置している。また、山形隆起３１ｃはその上面の片側の傾斜面が乾燥用ケース２２の傾斜面２２Ｃに密接している。そして隙間Ｓ５の軸直角断面積と貫通孔３１ｂの軸直角総断面積とをほぼ同じにするとよい。

スリーブ３２は例えば冷間圧延鋼板や電気亜鉛メッキ鋼板等で作成され、全体形状が薄い筒体である。スリーブ３２の外壁面は外ケース２１の内壁面に密接・配置する。そしてスリーブ３２の下端面は下方のオイル上がり抑止板３０の円環状の折り曲げ部３０ａの肩部３０ｄにその全周にわたって当接すると共に該折り曲げ部３０ａの下端は前記基盤２３の周縁の上面に圧接・配置している。該スリーブ３２の上端面は上方のオイル上がり抑止板３１の円環状の折り曲げ部３１ａの下端面にその全周に渉って当接する。

尚、図中、スリーブ３２は必ずしも設定することはなく本実施例に於いて省略してもよい。
また上記実施例に於いてオイル上がり抑止板３０、３１は２個を備えた構成について説明したが、空間Ｓ３の上方又は下方に単一のものを設定すること、及び複数枚（組）設定してもよく当該空気乾燥装置２０の設計仕様に適応させればよい。

次に本発明に係る空気乾燥装置に於ける実施例、特にオイル上がり抑止板について動作等を説明する。
空気乾燥装置２０Ａは上述した構成であるので、圧縮機（図示せず）から流送された乾燥前の圧縮空気は入口２３ａから流入し、下方のオイル上がり抑止板３０の山形隆起３０ｃの下面に衝突する。このとき圧縮空気に包含されているオイル粒子分やオイルミストは圧縮空気としての気体よりも重量が重いため山形隆起３０ｃの下面に衝突した際に、山形隆起３０ｃの下面の表面を流過せずに山形隆起３０ｃの下面に付着・滞留する。

オイル粒子分やオイルミストが山形隆起３０ｃの下面に付着した結果オイル粒子分やオイルミストの包含量が減少した圧縮空気は、オイル上がり抑止板３０の貫通孔３０ｂの内面と乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂの外周面とで形成した隙間Ｓ５を流過して前記スリーブ３２内に流入する。ここで上方のオイル上がり抑止板３１と下方のオイル上がり抑止板３０間でなる上下空間Ｓ６に該圧縮空気は流送する。この際、該圧縮空気は急激に膨張し拡散する。そして該上下空間Ｓ６内を冷却し当該空気乾燥装置２０Ａの品質を高める。さらに前記圧縮空気は上下空間Ｓ６内を上昇して上方のオイル上がり抑止板３１の下面に衝突する。このとき圧縮空気に包含されたオイル粒子分やオイルミストの多くは山形隆起３１ｃの下面に付着・滞留する。

尚、上下空間Ｓ６内にオイル吸着剤を配置してもよい。
そして、オイル粒子分やオイルミストを除去された圧縮空気、つまりオイル上がりを防止した圧縮空気はオイル上がり抑止板３１の貫通孔３１ｅを流過して外ケース２１と大径長円筒体部２２Ａとの間の隙間Ｓ４を経てフィルタ板２２ｃの小開口２２ｅを通じて乾燥剤２５に流れる。該圧縮空気はさらに除湿・乾燥されて円筒体部２２Ｂに流送されると共に基盤２３の出口２３ｂから排出される。

山形隆起３０ｃ、山形隆起３１ｃに付着・滞留したオイル粒子分やオイルミスト等の残渣は滴下して基盤３の内面等に貯留される。このように構成したので乾燥剤の容積を抑制することができたので空気乾燥装置の外形寸法を拡大することなく前記外ケース２１の内壁面と乾燥用ケース２２の小径長円筒体部２２Ｂとの間に形成された空間Ｓ３の容積を増加させることができ、圧縮機から混入・流入するオイル及びオイルミストを十分に貯留することができ、オイルが乾燥剤や各種の空圧装置・機器に付着・流入することが無く、良質な乾燥空気を得ることができる。

尚、本発明に係る空気乾燥装置に於ける実施例に係るオイル抑制構造のほかの構成、動作等は図１に示す実施の形態のものと略同一であり、その説明を省略する。

本発明は自動車の圧縮空気供給システムの分野に利用するものであって、圧縮空気乾燥装置に流入する圧縮空気を除湿して清浄化すると共に、当該圧縮空気乾燥装置に流入するオイルを吸着可能なオイル吸着材やオイル上がり抑止板を備え、オイルを液滴下させることを目的とする。

２０ 空気乾燥装置
２０Ａ 空気乾燥装置
２１ 外ケース
２１ａ 外ケースの下端部
２１ｂ 外ケースの下端部の端部
２２ 乾燥用ケース
２２Ａ 乾燥用ケースの大径長円筒体部
２２Ｂ 乾燥用ケースの小径長円筒体部
２２Ｃ 乾燥用ケースの傾斜面
２２ａ フィルタ
２２ｂ フィルタ
２２ｃ フィルタ板
２２ｄ フィルタ板
２２ｅ フィルタ板２２ｃの小開口
２２ｆ フィルタ板２２ｄの小開口
２２ｇ フィルタ板の凹部
２３ 基盤
２３ａ 基盤の入口
２３ｂ 基盤の出口
２３ｃ 基盤の筒状の突起体
２４ 外カバー
２４ａ 外カバーの立上げ片
２４ｂ 外カバーの凹陥
２４ｃ 外カバーの外縁部
２５ 乾燥剤
２６ 支持ばね
２７ オイル吸着材
２８ シール部材
２８ａ シール部材の貫通孔
２９ シール部材
３０ 下方のオイル上がり抑止板
３０ａ 折り曲げ部
３０ｂ 貫通孔
３０ｃ 山形隆起
３０ｄ 肩部
３１ 上方のオイル上がり抑止板
３１ａ 折り曲げ部
３１ｂ 貫通孔
３１ｃ 山形隆起
３１ｅ 貫通孔
３２ スリーブ
Ｓ３ 外ケースの内壁面と乾燥用ケースの小径長円筒体部との間に形成された空間
Ｓ４ 外ケースと乾燥用ケースの大径長円筒体部との間の隙間
Ｓ５ 乾燥用ケースの小径長円筒体部の外周面と貫通孔の内面との隙間
Ｓ６ 上方のオイル上がり抑止板と下方のオイル上がり抑止板間でなる上下空間

Claims (1)

1. 外ケースと、
   該外ケースの内部に収納されかつ大径長円筒体部及び小径長円筒体部を有すると共に、該大径長円筒体部の内部に乾燥剤を充填した乾燥用ケースと、
   該乾燥用ケースの下端に固定しかつ圧縮空気の入口及び出口を備えた基盤と、
   前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間に形成され、前記乾燥剤よりも上流に位置する空間内に前記空間を満たした状態で挿置されたオイル吸着材と、を備え、
   前記空間は、前記大径長円筒体部と前記基盤との間の長さが前記外ケースの内壁面と前記小径長円筒体部との間の長さよりも長い空間であり、
   前記空間の軸直角断面積は、前記小径長円筒体部の軸直角断面積よりも大きい
   ことを特徴とする空気乾燥装置。

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