JP5967825B2 - エア供給システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車等においてサービスブレーキ、エアサスなどに利用されるサービスエアから水分や油分等が外部に排出されることを防止することができるエア供給システムに関する。

例えば、トラック、バスなどの大型車両においては、エアコンプレッサにより所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に圧縮した空気をエアタンクに貯留しておき、この圧縮空気（サービスエア）を作動動力源の一部として利用するといったサービスブレーキシステムや、コイルスプリングや板バネの代わりに圧縮空気を利用したエアサスペンションシステムなどが採用されている。

ここで、エアコンプレッサにより圧縮された空気は、通常圧力の大気圧状態に比べて含有する水蒸気の凝結により水を発生しやすい状態にある。
また、エンジンにより回転駆動されるクランク機構やピストンを含んで構成されるエアコンプレッサを潤滑するための潤滑油が圧縮空気中に混在するといった場合も想定される。

このため、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、そのままエアタンクに貯留しておいて圧縮空気を、サービスブレーキシステム等の各種エアシステムに供給してしまうと、圧縮空気が触れる部分に腐食や汚損などを発生させ、延いては各種エアシステムに機能障害などを生じさせるおそれがあるなど、システムの信頼性等に悪影響を及ぼすおそれがある。

このようなことから、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、エアタンクに貯留する前に、エアドライヤ装置によって乾燥させ油分を除去して浄化することなどが行われている。

かかるエアドライヤ装置の一例として、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。
このものは、図７に示すように、ロード状態（負荷状態）において、コンプレッサ１１により圧縮される圧縮空気は、図７において実線の矢印で示すように、管路１４を通って乾燥装置１３の入口２５から入り、乾燥剤収容室２１内を通過する。この乾燥剤収容室２１には、油分や異物等を捕集するフィルタ及び水分を吸着する乾燥剤が収容され、当該乾燥剤収容室２１を通過することで圧縮空気から油分や異物等を除去すると共に除湿するようになっている。

その後、圧縮空気は、蓋４０に設けられた図示しない逆止弁を経てパージ室２２に入り出口２６に至る。出口２６に到達した清浄な圧縮空気は、再び管路１４を実線矢印で示すように通り、逆止弁１６を経てエアタンク１２に貯蔵されることになる。

そして、エアタンク１２の圧力が規定の圧力に達すると、圧力調整器１７はその圧力を入力管１７ａを介して検知し、圧力調整器１７が作動して、コンプレッサ１１をアンロード状態（無負荷状態）にして、管路１４への圧縮空気の送出を停止する。
同時に、圧力調整器１７は圧力調整用配管５８にアンロード信号のエアを破線矢印で示すように供給する。

このようなアンロード状態では、図７において破線の矢印で示すように、エア導入口２８に流入したアンロード信号のエアは弁体２９の上部に導かれ、このエアにより弁体２９は下降し、ドレインバルブ２７は開かれることになる。

ドレインバルブ２７が開くと、乾燥装置１３内部の圧縮空気が急激に大気に放出され、これに伴い乾燥装置１３内部が急激に減圧され、パージ室２２内の乾燥した空気が乾燥剤収容室２１に至り、そこで膨張しながら外部（大気中）へ排出されるといった所謂パージ処理が実行される。

なお、かかるパージ処理により、乾燥装置１３内の水分（乾燥剤に吸着された水分や底部に溜まった水分など）、油分や塵挨（フィルタに捕集された油分や塵挨等、及び底部に溜まった油分や塵挨など）が外部へ排出され、乾燥装置１３内の乾燥剤やフィルタの再生がなされる。

その後、エアタンク１２の圧力が規定圧以下になると、圧力調整器１７はその圧力を入力管１７ａを介して検知し、圧力調整器１７が復帰動作する。圧力調整器１７はコンプレッサ１１をロード状態にして管路１４への圧縮空気の送出を再開させると同時に、管路５８へのアンロード信号のエアの送出を停止する。

このようにして、従来のエアドライヤ装置では、上記のようなロード状態（エアタンク１２へのチャージ）、アンロード状態の切り替えが、エアタンク１２内のエアの消費に応じて繰り返し行われ、アンロード状態となったときにその都度パージ処理が行われるようになっている。

特開平９−２９０５５号公報 実開平７−１０４７８号公報

ところで、パージ処理は、エア消費量にもよるが数分毎に繰り返される場合もあり、車両走行中であればパージエアが噴出されたときに衝突する位置も経時と共に変化するためあまり問題とはならないが、例えば客先などにおいて納品のために同じ位置に停車しているような状態にあっては、同一位置にて複数回パージ処理が連続的に行われるおそれもあり、かかる場合にはパージエアと伴に噴出される水分や油分等によって付近の壁や地面を汚損してしまうおそれがある。

特に、食品関係その他のクリーン環境が要求されるような場所では、このようなパージエアと伴に噴出される水分や油分等を外部へ排出させないようにすることが望まれる。

ここにおいて、パージ処理の際に、ドレインバルブ２７より下流側にオイルキャッチタンクなどを介装して水分や油分等を捕集することも想定されるが、要求を満たすようなキャッチタンクの実現は、コストなどの面もあって技術的になかなか難しいのが実情である。

このようなことから、特許文献２では、図８に示すように、ブレーキ装置を作動させる為の清浄な圧縮空気を造る圧縮空気系路で前記圧縮空気から除去分離した油を自動的に排出することができるように、オイルセパレータの油分除去フィルタの下部に、プレッシャレギュレータからの信号圧によって作動する排出弁機構を設け、この排出弁機構の作動により、オイルセパレータによって分離した油を外部のオイルパンに送り出して蓄積するようにしたエアドライヤが記載されている。

しかしながら、特許文献２のものは、オイルパンに蓄積したオイルの処分をしなければならない点で面倒であると共に、メンテナンスを忘れたときにはオイルがあふれ出てしまって油分等によって付近の地面等を汚損してしまう場合が想定される。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、圧縮エアから分離した油分等の処理に関して面倒な作業が不要であると共に、当該油分等により付近の壁や地面を汚損してしまうことを抑制することができるエア供給システムを提供することを目的とする。

このため、本発明に係るエア供給システムは、
内燃機関によって駆動されるエアコンプレッサにより圧縮された圧縮エアをエアタンクに貯留して利用するエア供給システムであって、
エアコンプレッサのロード時に、圧縮エアから油分を分離して蓄積するフィルタの入口部に設けた第１流路切替弁を介して、エアコンプレッサの圧縮エアの吐出部と当該フィルタの内部とを接続すると共に、当該フィルタの出口部に設けた第２流路切替弁を介して当該フィルタの内部とエアタンクとを接続し、
エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードすると共に、当該エアコンプレッサのアンロード時に、
前記第１流路切替弁を介して、前記フィルタの内部と内燃機関の吸気通路とを接続させると共に、
前記第２流路切替弁を介して、前記フィルタの内部と大気とを接続することで、
前記フィルタの内部に蓄積されている油分を、内燃機関の吸気通路に導くことを特徴とする。

本発明において、
前記第１流路切替弁は、
エアコンプレッサのロード時におけるエアコンプレッサの圧縮エアの吐出部と前記フィルタの内部とを接続する状態から、
エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードするために利用されるアンロード信号用エアを利用して、エアコンプレッサのアンロード時における前記フィルタの内部と内燃機関の吸気通路とを接続させる状態へ流路を切り替えることを特徴とすることができる。

本発明において、
前記第２流路切替弁は、
エアコンプレッサのロード時における前記フィルタの内部とエアタンクとを接続する状態から、
エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードするために利用されるアンロード信号用エアを利用して、エアコンプレッサのアンロード時における前記フィルタの内部と大気とを接続させる状態へ流路を切り替えることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、圧縮エアから分離した油分等の処理に関して面倒な作業が不要であると共に、当該油分等により付近の壁や地面を汚損してしまうことを抑制することができるエア供給システムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るエア供給システムの全体構成を概略的に示す全体構成図（エアコンプレッサのロード時）である。 同上実施の形態に係るエア供給システムの全体構成を概略的に示す全体構成図（エアコンプレッサのアンロード時）である。 同上実施の形態に係るエア供給システムの第１流路切替弁の動作の様子を示す模式図（エアコンプレッサのロード時）である。 同上実施の形態に係るエア供給システムの第１流路切替弁の動作の様子を示す模式図（エアコンプレッサのアンロード時）である。 同上実施の形態に係るエア供給システムの第２流路切替弁の動作の様子を示す模式図（エアコンプレッサのロード時）である。 同上実施の形態に係るエア供給システムの第２流路切替弁の動作の様子を示す模式図（エアコンプレッサのアンロード時）である。 従来のエアドライヤシステムの構成例を説明するための全体構成図である。 従来のエアドライヤシステムの他の構成例を説明するための全体構成図である。

以下に、本発明の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係るエア供給システム１００は、図１に示すように、内燃機関（図示せず）の駆動源により回転駆動されて内装するピストンを介してエアを圧縮するエアコンプレッサ１１１と、エアを貯留するエアタンク１１２と、の間にエアドライヤ１１３が設けられている。

更に、本実施の形態では、エアコンプレッサ１１１と、エアドライヤ１１３と、の間に、エアからオイルを分離するフィルタ（オイル分離フィルタ）１１４が介装されている。

すなわち、エアコンプレッサ１１１のエア吐出側は管路１１５を介してフィルタ１１４が接続され、フィルタ１１４により油分や異物等が除去されたエアが、エアドライヤ１１３に供給され、このエアドライヤ１１３により水分が除去された後、エアタンク１１２に供給されるようになっている。エアコンプレッサ１１１により圧縮されたエアを貯留するエアタンク１１２は、圧力調整器等によって所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に維持されるようになっている。

エアタンク１１２には、図示しないがサービスブレーキ、エアサス等のエア機器が接続され、エアタンク１１２に貯蔵される圧縮空気を利用して作動するようになっている。

エアドライヤ１１３は、ここでは、図示しないが、図７、図８に示したような従来同様のエアドライヤ（乾燥装置１３）と同様の構成を有することができ、乾燥剤収容室（図７の符号２１参照）に、油分や異物等を捕集するフィルタ及び水分を吸着する乾燥剤が収容され、フィルタ１１４にて除去しきれなかった油分や異物等や水分が、当該乾燥剤収容室（図７の符号２１参照）を通過することでエアから除去、除湿されるようになっている。
但し、エアドライヤ１１３は、乾燥剤収容室（図７の符号２１参照）に水分を吸着する乾燥剤のみを収容する構成とすることもできる。

なお、フィルタ１１４は、図８に示したような油分除去フィルタなどが内装され、この油分除去フィルタにより圧縮エアから油分や異物等を除去するが、本実施の形態に係るフィルタ１１４のエア入口部には、流路切替弁１１４Ａが備えられていると共に、エア出口部には、流路切替弁１１４Ｂが備えられている。

ここで、本実施の形態に係る流路切替弁１１４Ａが本発明に係る第１流路切替弁の一例に相当し、本実施の形態に係る流路切替弁１１４Ｂが本発明に係る第２流路切替弁の一例に相当する。

上記のような構成を有する本実施の形態に係るエア供給システム１００は、以下のように動作する。

＜エアコンプレッサのロード時＞
エアコンプレッサ１１１が、エアクリーナ１１０の２次側吸気通路（内燃機関の吸気通路）１１０Ａから管路１１５Ａを介して吸い込んだエアを圧縮して圧縮エアを管路１１５Ｂへ吐出するロード時（稼動時）には、流路切替弁１１４Ａは、その流路が、図１、図３に示すように、圧縮エアをフィルタ１１４内へ導くように切り替えられる。

また、流路切替弁１１４Ｂは、その流路が、図１、図５に示すように、圧縮エアをエアドライヤ１１３側へ吐出するように切り替えられる。

これにより、エアコンプレッサのロード時（稼動時）には、エアコンプレッサ１１１により圧縮された圧縮エアは、フィルタ１１４を通過して、油分や異物等を取り除かれた後、エアドライヤ１１３で水分を除去されてエアタンク１１２に導かれることになる。

なお、圧縮エアから除去された油分などはフィルタ１１４内に貯留される。

＜エアコンプレッサのアンロード時＞
エアコンプレッサ１１１が圧縮エアを吐出しないアンロード時（非稼動時）には、流路切替弁１１４Ａは、その流路が、図２、図４に示すように、フィルタ１１４の内部と、管路１１５Ａ延いてはエアクリーナ１１０の２次側吸気通路（内燃機関の吸気通路）１１０Ａと、が吸気戻し管路１１６を介して接続されるように切り替えられる。

ここで、アンロード時は、エアタンク１１２の圧力が所定圧力以上となった場合に、エアコンプレッサ１１１に無駄に圧縮仕事をさせないようにするために、従来同様、エアタンク１１２の圧力を拾って圧力調整器１１２Ａが作動するように構成され、これにより、アンロード用配管１１７からアンロード信号用エア（圧縮空気）をエアコンプレッサ１１１へ送ってアンロード状態にすると共に、本実施の形態では、更に、図１〜図６に示すように、流路切替弁１１４Ａ、流路切替弁１１４Ｂにアンロード信号用エアを供給するように構成されている。

そして、アンロード信号用エアを受けた流路切替弁１１４Ｂでは、図２、図６に示すように、フィルタ１１４の内部と、大気と、が接続されるように流路が切り替えられる。

この一方、アンロード信号用エアを受けた流路切替弁１１４Ａでは、上述したように、フィルタ１１４の内部と、管路１１５Ａ延いてはエアクリーナ１１０の２次側吸気通路（内燃機関の吸気通路）１１０Ａと、が、吸気戻し管路１１６を介して接続されるように流路が切り替えられているので、エアクリーナ１１０の２次側の負圧（内燃機関の吸気負圧）によって、フィルタ１１４の内部のエアの流れは、大気から２次側吸気通路１１０Ａ側へ向かうことになり、フィルタ１１４の内部に蓄積されていた油分などは、内燃機関１の吸気に導入され、燃焼室で燃焼されることになる。

なお、燃焼室に導かれたが燃え残った油分などは、内燃機関の排気通路に介装される排気処理装置により酸化されて浄化される或いはディーゼルパティキュレートフィルタにより捕捉されるため、外部へ排出されることなく環境をクリーンに維持することが可能となっている。

このように、本実施の形態に係るエア供給システム１００では、従来からある既存のアンロード信号用エアを利用して、２つの流路切替弁１１４Ａ、流路切替弁１１４Ｂの流路を切り替えることで、圧縮エアンに含まれている油分等を濾すフィルタ１４が捕捉して蓄積した油分等を、内燃機関の吸気負圧を利用して吸気通路に導き燃焼させるようにしたので、従来のように、パージ処理の際に油分等が外部へ噴出して付近の壁や地面を汚損してしまうおそれを回避することができる。

また、本実施の形態に係るエア供給システム１００は、特許文献２に記載された装置（図８参照）のように、圧縮エアから分離されたオイルを蓄積するようにした装置に対して、蓄積したオイルの処分を行う必要がないため面倒な作業を省略できメンテナンスフリーな装置を実現可能であると共に、メンテナンスを忘れたときにはオイルがあふれ出てしまって油分等によって付近の地面等を汚損してしまうといったことも回避可能である。

すなわち、本実施の形態によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、圧縮エアから分離した油分等の処理に関して面倒な作業が不要であると共に、当該油分等により付近の壁や地面を汚損してしまうことを抑制することができるエア供給システムを提供することができる。

以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１００ エア供給システム
１１１ エアコンプレッサ
１１２ エアタンク
１１２Ａ 圧力調整器
１１３ エアドライヤ
１１４ フィルタ(油分分離フィルタ)
１１４Ａ 流路切替弁（第１流路切替弁）
１１４Ｂ 流路切替弁（第２流路切替弁）
１１６ 吸気戻し管路
１１７ アンロード用配管

Claims (3)

1. 内燃機関によって駆動されるエアコンプレッサにより圧縮された圧縮エアをエアタンクに貯留して利用するエア供給システムであって、
   エアコンプレッサのロード時に、圧縮エアから油分を分離して蓄積するフィルタの入口部に設けた第１流路切替弁を介して、エアコンプレッサの圧縮エアの吐出部と当該フィルタの内部とを接続すると共に、当該フィルタの出口部に設けた第２流路切替弁を介して当該フィルタの内部とエアタンクとを接続し、
   エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードすると共に、当該エアコンプレッサのアンロード時に、
   前記第１流路切替弁を介して、前記フィルタの内部と内燃機関の吸気通路とを接続させると共に、
   前記第２流路切替弁を介して、前記フィルタの内部と大気とを接続することで、
   前記フィルタの内部に蓄積されている油分を、内燃機関の吸気通路に導くことを特徴とするエア供給システム。
2. 前記第１流路切替弁は、
   エアコンプレッサのロード時におけるエアコンプレッサの圧縮エアの吐出部と前記フィルタの内部とを接続する状態から、
   エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードするために利用されるアンロード信号用エアを利用して、エアコンプレッサのアンロード時における前記フィルタの内部と内燃機関の吸気通路とを接続させる状態へ流路を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエア供給システム。
3. 前記第２流路切替弁は、
   エアコンプレッサのロード時における前記フィルタの内部とエアタンクとを接続する状態から、
   エアタンクの内圧が所定圧力になったときに、エアコンプレッサをアンロードするために利用されるアンロード信号用エアを利用して、エアコンプレッサのアンロード時における前記フィルタの内部と大気とを接続させる状態へ流路を切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエア供給システム。

Images