JP6236596B2

JP6236596B2 - オイルセパレータ

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Publication number: JP6236596B2
Application number: JP2013036392A
Authority: JP
Inventors: 卓也杉尾
Original assignee: Nabtesco Automotive Corp
Current assignee: Nabtesco Automotive Corp
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: DE112014000999T5; JP2014163325A; WO2014133034A1; DE112014000999B4; US9568352B2; US20160011037A1

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。

特開平１０−２９６０３８号公報

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が考えられている。このオイルセパレータは、油分を含んだ空気が衝突する衝突材を筐体内に設け、油分を分離して回収し、油分を除去した清浄エアを排出する装置である。

ここで、オイルセパレータに溜まったドレンの量を確認するには、ドレン排出口に接続されたホースの水面の位置を目視することで確認していた。しかしながら、オイルセパレータに近づいて確認しなければならないため、定期的に確認しなければならず、走行中等に確認できなかった。そこで、ドレンの量を容易に確認できるオイルセパレータが求められていた。

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、ドレンの量を容易に確認できるオイルセパレータ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オイルセパレータは、エアドライヤから筐体内に流入したパージエアを衝突材に衝突させることで油分を分離して油分を含むドレンを回収し、清浄エアを排出するオイルセパレータであって、前記筐体内の前記ドレンの量を検出し、検出結果に基づいて前記ドレンの量を報知する報知部材に出力する検出部材を前記筐体内に備え、前記衝突材は、前記筐体内の上方に設けられ、前記筐体内の前記衝突材の下方に前記ドレンが溜められ、前記検出部材の先端は、前記衝突材の下面付近よりも下方に位置し、前記検出部材は、前記ドレンが容量限度である前記衝突材の下面付近まで溜まったことを検出することをその要旨としている。

同構成によれば、筐体内に備えた検出部材によってドレンの量を検出して、報知部材に出力するので、ドレンの量を報知部材によって車両の運転手が知ることができ、運転手がドレンの量を目視で確認する必要がない。よって、車両の運転手がドレンの量を容易に確認できる。また、ドレンが容量限度付近まで溜まったことを検出部材が検出する。このため、ドレンの量を全範囲検出することなく、満量付近であることを検出することで、必要な検出のみを行い、検出部材を簡易な構造にできる。

上記オイルセパレータについて、前記報知部材は、車両の運転席に設置された表示装置であることが好ましい。
同構成によれば、車両の運転席に設置された表示装置に検出部材の検出情報が表示される。このため、運転手は車両から降ることなく、運転席においてドレンの量を容易に確認することができる。
上記オイルセパレータについて、前記報知部材は、前記筐体周辺に設置された表示装置であることが好ましい。

上記オイルセパレータについて、前記検出部材は、前記ドレンの液面に浮かぶフロートを備え、前記フロートの位置を検出することで前記ドレンの量を検出することが好ましい。

同構成によれば、検出部材はフロートの位置によってドレンの量を検出するので、ドレンの液面によってドレンの量を容易に検出することができる。
上記オイルセパレータについて、前記検出部材は、前記フロートに設けられた磁石の磁力を検出することで前記ドレンの量を検出することが好ましい。

同構成によれば、検出部材がフロートの位置を磁石の磁力によって検出するので、非接触で検出可能であって、機械的構成に比べて簡易な構成にできる。

本発明によれば、ドレン量を容易に確認できる。

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。オイルセパレータの取付状態及びオイルセパレータとエアドライヤとの接続状態を示す図。オイルセパレータの導入口及び排出口の位置を示す上面図。オイルセパレータの蓋の内部を示す下面図。オイルセパレータの内部構造を示す図３の５−５断面図。オイルセパレータの内部構造を示す図３の６−６断面図。オイルセパレータのレベルゲージの構造を示す拡大断面図。オイルセパレータのレベルゲージの構造を示す拡大断面図。

以下、図１〜図８を参照して、オイルセパレータの一実施形態について説明する。
図１に示されるように、トラック、バス、建機等の車両は、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、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３を設ける。特に、オイルセパレータ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。

図２に示されるように、エアドライヤ２は、鉛直上方が閉じた有底円筒状のケース２１と、当該ケース２１の開口部を閉蓋するとともにケース２１を支持する支持部材２２とを備えている。支持部材２２の下部には、乾燥剤の再生時にパージエアを排出するパージエア排出口２３が形成されている。パージエア排出口２３には、接続ホース２５が接続されるパージエア排出カバー２４が取り付けられている。接続ホース２５は、オイルセパレータ３に接続されている。なお、エアドライヤ２の支持部材２２には、コンプレッサ１で圧縮された圧縮空気を導入する導入口（図示略）が設けられるとともに、乾燥圧縮空気を排出する排出口（図示略）が設けられている。

オイルセパレータ３は、鉛直方向に延出した有底円筒状の筐体としてのケース３１と、当該ケース３１の開口部を閉蓋する蓋３２とを備えている。ケース３１の底部３１ａには、溜まったドレンを排出するためのドレン排出口３３が設けられている。ドレン排出口３３には、ドレンを取り出す際に使用するドレンホース３４が接続されている。蓋３２には、接続ホース２５を介してエアドライヤ２からパージエアを導入する導入口３５と、油分を分離した清浄エアを排出する排出口４０とが別々に形成されている。導入口３５と接続ホース２５とは、連結部材２７によって接続されている。

オイルセパレータ３の導入口３５は、パージエア排出カバー２４の接続口よりも鉛直方向において上方に位置している。このため、エアドライヤ２とオイルセパレータ３とを含む鉛直方向の高さを抑制することができる。

オイルセパレータ３の排出口４０には、水平方向から鉛直下方へ曲がった接続部材４１を介して排出ホース４２が接続されている。
オイルセパレータ３の蓋３２には、取付部材３７が一体に蓋３２に対して立設されている。取付部材３７は、ボルトによってシャーシ３８に固定されている。

また、ドレンホース３４の先端部は、車両のシャーシ３８等に固定された支持部材６０に着脱可能に取り付けられている。すなわち、支持部材６０には、固定部材６１が固定されている。この固定部材６１の下端部には、ドレンホース３４の先端部をワンタッチで取り付けるワンタッチカプラ６２が固定されている。ドレンホース３４の先端部は、ワンタッチカプラ６２に挿入することで固定部材６１に固定され、ワンタッチカプラ６２を操作することで固定部材６１から取り外せる。ドレンホース３４の先端部は、鉛直方向上向きに固定部材６１に装着される。ドレンホース３４の先端は、オイルセパレータ３の蓋３２よりも上方に位置している。このため、ドレンホース３４の先端からドレンが漏れることを抑制できる。

図３及び図４に示されるように、蓋３２には、導入口３５と排出口４０とが同一方向に開口している。そして、導入口３５には、連結部材２７を介して接続ホース２５が接続されている。また、排出口４０には、接続部材４１が接続されている。つまり、連結部材２７と接続部材４１とが並んで設けられている。

図５に示されるように、蓋３２は、鉛直上方が閉じた有底円筒状である。蓋３２の導入口３５の近傍内壁には、導入口３５から導入されたパージエアの進行方向に対して直交するよう２枚の邪魔板４６が立設されている。蓋３２の内部空間は、導入口３５から導入されたパージエアを膨張させる第１膨張室４５として機能する。蓋３２には、ケース３１内から排出口４０に連通する連通部３２ａが形成されている。

図６に示されるように、ケース３１と蓋３２との間には、ケース３１を閉蓋するとともに、蓋３２を閉蓋する円盤状のカバー４７が設けられている。カバー４７は、ケース３１と一緒に蓋３２にボルト３６によって締結されている。すなわち、蓋３２に設けられたフランジ部３２ｂに形成されたねじ孔３２ｃにボルト３６が締結される。また、ケース３１に設けられたフランジ部３１ｂに形成された貫通孔にボルト３６の螺子部が貫通される。カバー４７には、ボルト３６のねじ部が貫通する貫通孔が形成されている。よって、ケース３１のフランジ部３１ｂの貫通孔とカバー４７のフランジ部４７ａの貫通孔とにボルト３６のねじ部を貫通して、蓋３２のフランジ部３２ｂのねじ孔３２ｃにボルト３６を螺着することで、蓋３２とカバー４７とケース３１とが締結されている。カバー４７には、ケース３１内から排出口４０へ連通する連通孔４７ｃが形成されている。

また、蓋３２とカバー４７とによって形成された空間が第１膨張室４５として機能する。カバー４７には、スポンジ等のウレタンフォーム５０を収容する鉛直上方が閉じた有底円筒状の収容部材４８がボルト３９によって固定されている。なお、ウレタンフォーム５０が衝突材として機能する。収容部材４８の上端縁部と下端縁部とには、フランジ部４８ａとフランジ部４８ｂとが形成されている。収容部材４８の上端縁部に形成されたフランジ部４８ａにボルト３９が貫通されて、収容部材４８がカバー４７に締結されている。カバー４７と収容部材４８の上面とによって形成された空間が第２膨張室５１として機能する。カバー４７には、第１膨張室４５と第２膨張室５１とを連通する複数の貫通孔４７ｂが形成されている。収容部材４８の上底部４９の中央部分には、複数の貫通孔４９ａが形成されている。カバー４７の貫通孔４７ｂと収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａとは対向しない位置に形成されている。収容部材４８の側面の下端部側には、複数の貫通孔４８ｃが径方向に間隔をおいて形成されている。

収容部材４８の下端縁部に形成されたフランジ部４８ｂには、収容したウレタンフォーム５０を支持する円盤状の支持蓋５２がねじ５３によって固定されている。支持蓋５２は、ケース３１の内径とほぼ同径に形成されている。なお、収容部材４８の上底部４９と支持蓋５２とによって形成された空間が第３膨張室５９として機能する。支持蓋５２には、ウレタンフォーム５０によって除去された油水分を落下させる複数の貫通孔５２ａが形成されている。よって、ケース３１内の下部がドレン溜め部５４として機能する。

図５に示されるように、オイルセパレータ３のケース３１内には、ドレンが容量限度付近になったことを検出する検出部材としてのレベルゲージ８０が設けられている。レベルゲージ８０は、円柱状の本体８１を備えている。レベルゲージ８０の本体８１の基端部８２は、蓋３２に設けられた上下を貫通する貫通孔に挿入して、ボルトによって固定されている。一方、レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３は、外径が縮径している。レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３は、ドレンの液面に浮かぶ円環状のフロート９０が嵌着されている。

図７及び図８に示されるように、フロート９０の内径部には、円環状の磁石９１が装着されている。レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３には、フロート９０の落下を防止するフランジ８４が設けられている。フランジ８４は、フロート９０をレベルゲージ８０の本体８１の先端部８３に装着した後に、レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３に固着される。レベルゲージ８０の本体８１の先端の位置は、ドレン溜め部５４に溜められるドレンの容量限度付近よりも下方に設定されている。よって、フロート９０は、ドレンの容量限度付近よりも下方でドレンの液面に浮かび、ドレンの液面が上昇すると本体８１に沿って上昇してドレンの容量限度付近に移動する。

レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３内には、リードスイッチ８５がドレンの容量限度付近に設置されている。リードスイッチ８５は、２本の強磁性体のリード８６，８７を備えている。これらリード８６，８７の先端同士は、自由端であって、接点間隔を持って相対した状態でガラス管８８に封入されている。ガラス管８８の中には、接点の活性化を防ぐために窒素ガスが封入されている。

リードスイッチ８５は、リード８６，８７の軸方向に磁界が加えられるとリード８６，８７が磁化されて相対した自由端である接点８６ａ，８７ａが互いに吸引し合って接触して閉路する。一方、リードスイッチ８５は、加えられた磁界が排除されると、リード８６，８７の弾性によって接点が離間して開路する。

レベルゲージ８０は、磁石９１が装着されたフロート９０がドレンの容量限度付近に位置した際に、リードスイッチ８５が閉路して導通することで、検出信号を報知部材としての表示装置１００に出力する。表示装置１００は、車両の運転席に設置されている。表示装置１００は、ランプを採用し、リードスイッチ８５の導通によって点灯する。

次に、前述のように構成されたオイルセパレータ３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。

図５に示されるように、導入口３５から導入されたパージエアは、邪魔板４６に衝突して邪魔板４６に沿ってオイルセパレータ３内に導入され、第１膨張室４５内で膨張する。
図６に示されるように、第１膨張室４５内で膨張した空気は、カバー４７に形成された貫通孔４７ｂから第２膨張室５１に進入する。第２膨張室５１内で膨張した空気は、収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａから第３膨張室５９内に進入し、ウレタンフォーム５０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５０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５０内を伝って支持蓋５２の上面に達し、支持蓋５２の貫通孔５２ａからドレン溜め部５４に落下して、ドレン溜め部５４に溜まる。ドレン溜め部５４に溜まったドレンは、ドレン排出口３３からドレンホース３４内に進入する。

図８に示されるように、ドレン溜め部５４に溜まったドレンの液面がレベルゲージ８０の先端に達していないときには、フロート９０はフランジ８４の上面に載置した状態である。このため、リードスイッチ８５は、磁界が加えられないので接点８６ａ，８７ａが離間した状態で開路している。よって、表示装置１００のランプは消灯している。

図７に示されるように、ドレン溜め部５４に溜まったドレンの液面がレベルゲージ８０の先端部８３に達すると、フロート９０が浮き上がる。そして、ドレンの液面が容量限度付近に達すると、フロート９０がリードスイッチ８５に近づいてフロート９０の磁石９１によって接点８６ａ，８７ａが接して閉路している。よって、表示装置１００のランプは点灯している。

また、ドレンホース３４内に溜まったドレンの量を確認することで、ドレン溜め部５４に溜まったドレンの量を把握することができ、ドレンの量が上限に近くなったら、ドレン溜め部５４からドレンホース３４を介して排出する。

図６に示されるように、収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａから収容部材４８内に進入して油水分が分離された空気は、収容部材４８の側面の貫通孔４８ｃからケース３１内に進入する。ケース３１内に進入した空気は、カバー４７の連通孔４７ｃと蓋３２の連通部３２ａとを通過して排出口４０から排出される。よって、ケース３１内に進入した空気は、ドレン溜め部５４のドレンにほとんど触れることなく、排出口４０から排出される。排出口４０から排出される空気は、油分を含まない清浄エアとなっている。

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）ケース３１内に備えたレベルゲージ８０によってドレンの量を検出して、表示装置１００に出力するので、ドレンの量を車両の運転手が知ることができ、運転手が車両を降りてドレンの量を目視で確認する必要がない。よって、車両の運転手がドレンの量を容易に確認できる。

（２）ドレンが容量限度付近まで溜まったことをレベルゲージ８０が検出する。このため、ドレンの量を全範囲検出することなく、満量付近であることを検出することで、必要な検出のみを行い、レベルゲージ８０を簡易な構造にできる。

（３）車両の運転席に設置された表示装置１００にレベルゲージ８０の検出情報が表示される。このため、運転手は運転席においてドレンの量を容易に確認することができる。
（４）レベルゲージ８０はフロート９０の位置によってドレンの量を検出するので、ドレンの液面によってドレンの量を容易に検出することができる。

（５）レベルゲージ８０がフロート９０の位置を磁石９１の磁力によって検出するので、非接触で検出可能であって、機械的構成に比べて簡易な構成にできる。
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、フロート９０の内径部に磁石９１を設置したが、フロート９０の内部に磁石を設置してもよく、フロート９０の外径部に磁石９１を設置してもよい。
・上記実施形態では、ドレンの容量限度付近のみをレベルゲージ８０が検出したが、レベルゲージ８０の本体８１の先端部８３を延ばして、先端部８３内にリードスイッチ８５を複数設置することで、複数の位置でドレンの量を検出してもよい。

・上記実施形態では、リードスイッチ８５によってフロート９０の位置を検出したが、磁気センサであれば、他のものを採用してもよい。
・上記実施形態では、磁気によってフロート９０の位置を検出したが、磁気に限らず、機械的なスイッチによってフロート９０の位置を検出してもよい。

・上記実施形態では、表示装置１００を車両の運転席に設置したが、表示装置１００を筐体としてのケース３１周辺に設置してもよい。
・上記実施形態では、報知部材としての表示装置１００にランプを採用したが、文字等を表示するものや、音声を発するものを採用してもよい。

・上記実施形態では、オイルセパレータ３の導入口３５をパージエア排出カバー２４の接続口よりも鉛直方向において上方に位置させた。しかしながら、エアドライヤ２とオイルセパレータ３とを含む鉛直方向の高さを抑制する必要がなければ、オイルセパレータ３の導入口３５をパージエア排出カバー２４の接続口よりも鉛直方向において下方に位置させてもよい。

・上記実施形態では、ドレンホース３４の先端をオイルセパレータ３の蓋３２よりも上方に位置させた。しかしながら、ドレンホース３４の先端からドレンが漏れることを抑制できれば、ドレンホース３４の先端をオイルセパレータ３の蓋３２よりも下方に位置させてもよい。

・上記実施形態では、ケース３１のドレン排出口３３にドレンホース３４を接続したが、ドレンホース３４を省略して、ドレン排出口３３に栓を設けて、ドレン排出口３３から直接排出してもよい。

・上記実施形態では、第１膨張室４５と第２膨張室５１と第３膨張室５９とをオイルセパレータ３に設けたが、第１膨張室４５と第２膨張室５１と第３膨張室５９との少なくとも１つにしてもよい。また、膨張室を４つ以上設けてもよい。

・上記実施形態では、ウレタンフォーム５０の上流や下流、膨張室４５，５１内に不織布フィルタ等の部材を配置してもよい。このようにすれば、オイル成分の除去率を向上させることができる。さらに、不織布フィルタ等の部材に静電気を帯びさせてもよい。このようにすれば、オイル成分の除去率を更に向上させることができる。

・上記実施形態では、衝突材としてウレタンフォーム５０を採用したが、クラッシュドアルミ等の他の部材を採用してもよい。

１…コンプレッサ、２…エアドライヤ、３…オイルセパレータ、２１…ケース、２２…支持部材、２３…パージエア排出口、２４…パージエア排出カバー、２５…接続ホース、２７…連結部材、３１…ケース、３１ａ…底部、３１ｂ…フランジ部、３２…蓋、３２ａ…連通部、３２ｂ…フランジ部、３２ｃ…ねじ孔、３３…ドレン排出口、３４…ドレンホース、３５…導入口、３６…ボルト、３７…取付部材、３８…シャーシ、３９…ボルト、４０…排出口、４１…接続部材、４２…排出ホース、４５…第１膨張室、４６…邪魔板、４７…カバー、４７ａ…フランジ部、４７ｂ…貫通孔、４７ｃ…連通孔、４８…収容部材、４８ａ…フランジ部、４８ｂ…フランジ部、４８ｃ…貫通孔、４９…上底部、４９ａ…貫通孔、５０…ウレタンフォーム、５１…第２膨張室、５２…支持蓋、５２ａ…貫通孔、５３…ねじ、５４…ドレン溜め部、５９…第３膨張室、６０…支持部材、６１…固定部材、６２…ワンタッチカプラ、８０…レベルゲージ、８１…本体、８２…基端部、８３…先端部、８４…フランジ、８５…リードスイッチ、８６…リード、８６ａ…接点、８７…リード、８７ａ…接点、８８…ガラス管、９０…フロート、９１…磁石、１００…表示装置。

Claims

エアドライヤから筐体内に流入したパージエアを衝突材に衝突させることで油分を分離して油分を含むドレンを回収し、清浄エアを排出するオイルセパレータにおいて、
前記筐体内の前記ドレンの量を検出し、検出結果に基づいて前記ドレンの量を報知する報知部材に出力する検出部材を前記筐体内に備え、
前記衝突材は、前記筐体内の上方に設けられ、前記筐体内の前記衝突材の下方に前記ドレンが溜められ、
前記検出部材の先端は、前記衝突材の下面付近よりも下方に位置し、
前記検出部材は、前記ドレンが容量限度である前記衝突材の下面付近まで溜まったことを検出する
ことを特徴とするオイルセパレータ。
請求項１に記載のオイルセパレータにおいて、
前記報知部材は、車両の運転席に設置された表示装置である
ことを特徴とするオイルセパレータ。
請求項１に記載のオイルセパレータにおいて、
前記報知部材は、前記筐体周辺に設置された表示装置である
ことを特徴とするオイルセパレータ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
前記検出部材は、前記ドレンの液面に浮かぶフロートを備え、前記フロートの位置を検出することで前記ドレンの量を検出する
ことを特徴とするオイルセパレータ。
請求項４に記載のオイルセパレータにおいて、
前記検出部材は、前記フロートに設けられた磁石の磁力を検出することで前記ドレンの量を検出する
ことを特徴とするオイルセパレータ。