JP6622193B2 - エアドライヤ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機から供給された圧縮空気を乾燥するためのエアドライヤに関する。

トラック、バス、建機等の車両は、エンジンと直結した圧縮機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圧縮機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、錆の発生や、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、エア系統の圧縮機の下流には、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充填されている。エアドライヤは、乾燥剤が水分を吸着することで圧縮空気から水分を除去して圧縮空気を乾燥させる。

エアドライヤは、水分を除去するロード（除湿作用）時には、入口から送入された圧縮空気を乾燥容器に通過させて、エアドライヤのケース内に圧縮乾燥空気を溜めながら、出口からエアタンクに供給する。また、エアドライヤは、乾燥剤を再生させるアンロード（再生作用）時には、ドレン排出装置のエキゾストバルブを開弁することによってエアドライヤのケース内に溜まった圧縮乾燥空気を乾燥容器に通過させてドレン排出口から油水分を含むパージエアを排出する。エアドライヤは、ロードとアンロードとを定期的に繰り返す。

また、エアドライヤの乾燥剤の再生時にエアドライヤから放出されるパージエアには水分とともに油分も含まれるので、環境負荷を考慮してエアドライヤのドレン排出口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（例えば、特許文献２参照）。オイルセパレータは、油水分を含んだパージエアが衝突する衝突材を筐体内に設け、パージエアを衝突材に衝突させて気液分離を行うことで油水分を回収し、清浄エアを排出する。

特開２０１２−１０６１５５号公報 特開２０１４−２８３６１号公報

ところで、上記の構成では、エアドライヤに加えてオイルセパレータを車両に設置することとなるので、エアドライヤの他に新たな設置スペースを確保しなければならない。このため、環境負荷を考慮しつつ、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができるエアドライヤが求められている。

本発明の目的は、環境負荷を考慮しつつ、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができるエアドライヤを提供することにある。

以下、上記課題を解決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ドライヤは、圧縮空気が流入するための入口と、乾燥圧縮空気を排出するための出口と、油水分を含むパージエアを排出するためのドレン排出口と、乾燥剤が充填されるための乾燥容器と、前記乾燥容器を覆うケースと、を備える、エアドライヤにおいて、前記ドレン排出口の下流には、前記パージエアを油水分と清浄エアに分離するための分離部と、前記清浄エアを排出するための清浄エア出口と、分離された油水分であるドレン液を溜めるためのドレン溜め部と、が備えられることをその要旨としている。

上記構成によれば、分離部と、清浄エア出口と、がドレン排出口の下流に設けられている。このため、油水分を含むパージエアから油水分を分離して、清浄エアのみを清浄エア出口から大気に排出するので、環境負荷を減らすことができる。また、パージエアから油水分を分離する機能をエアドライヤに設けることができる。よって、分離された油水分であるドレン液を溜めるスペースさえあればよいので、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができる。

上記エアドライヤについて、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液を外部装置に送出するドレン送出装置を備えることが好ましい。
上記構成によれば、ドレン溜め部に溜まったドレン液を送出装置によって外部装置に送出するので、分離した油水分であるドレン液をドレン溜め部に溜めつつ、外部装置に送出することができる。よって、分離された油水分であるドレン液を使用する外部装置を設置するスペースさえあればよいので、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができる。

上記エアドライヤについて、前記ドレン排出口には、エキゾストバルブが設けられ、前記ドレン送出装置は、前記エキゾストバルブの弁体の変位に連動してドレン液を前記外部装置に送出することが好ましい。

上記構成によれば、エキゾストバルブの弁体の変位に連動してドレン送出装置がドレン液を送出するので、ドレン液を送出するための動力を別途設置することなく、ドレン液を外部装置に送出することができる。

上記エアドライヤについて、前記ドレン送出装置は、前記エキゾストバルブの弁体に当接するピストンと、当該ピストンを前記エキゾストバルブに向けて付勢する付勢ばねと、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液が前記ピストンによって引き込まれるとともに、引き込まれたドレン液が前記ピストンによって前記外部装置に押し出されるドレン収容部と、前記外部装置と前記ドレン収容部との間に設けられるチェックバルブと、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、ドレン送出装置のピストンが付勢ばねによってエキゾストバルブの弁体の変位に連動して変位するとともに、チェックバルブによって通常閉じられていることで、ドレン収容部にドレン液を引き込んだり、外部装置に押し出したりすることができる。

上記エアドライヤについて、前記ドレン送出装置は、前記エキゾストバルブの弁体が閉方向へ移動するときの前記ピストンの変位によって、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液を前記ドレン収容部に引き込み、前記エキゾストバルブの弁体が開方向へ移動するときの前記ピストンの変位によって、前記ドレン収容部に引き込まれたドレン液を前記外部装置に押し出すことが好ましい。

上記構成によれば、ピストンの変位によってドレン液がドレン収容部に引き込まれ、ピストンの変位によってドレン収容部のドレン液が外部装置に押し出されるので、パージエアの排出に合わせてドレン液を外部装置に送出することができる。

上記エアドライヤについて、前記ドレン排出口と前記分離部との間に、前記パージエアの流れを邪魔する邪魔板を備えることが好ましい。
上記構成によれば、パージエアの流れを邪魔する邪魔板が設けられるので、パージエアに含まれる油水分が邪魔板に衝突して分離され、分離部と組み合わせることで、油水分の回収率を高めることができる。

上記エアドライヤについて、前記分離部の下部に、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液の跳ね上がりを抑えるドレン返しを備えることが好ましい。
上記構成によれば、分離部の下部にドレン返しを備えるので、振動等によってドレン溜め部に溜まったドレン液が跳ねたとしても、ドレン液が跳ね上がることを抑制することができる。

本発明によれば、環境負荷を考慮しつつ、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができる。

エアドライヤの一実施形態の概略構成を示す斜視図。 同エアドライヤのロード時における主要内部構造を示す断面図。 同エアドライヤのアンロード時における主要内部構造を示す断面図。

以下、図１〜図３を参照して、エアドライヤの一実施形態について説明する。
図１に示されるように、エアドライヤは、乾燥剤が充填された乾燥容器１１と、乾燥容器１１を覆うケース１２と、ケース１２が装着される支持ベース２０とを備えている。

支持ベース２０には、マルチプロテクションバルブ１３が一体に設けられている。支持ベース２０には、圧縮空気が流入する入口１４と、乾燥圧縮空気を排出する出口１５とが設けられている。入口１４には、図示しない圧縮機が接続され、圧縮空気が供給される。出口１５には、図示しない各システムのエアタンクが接続され、圧縮乾燥空気が排出される。

エアドライヤは、ロード運転時には入口１４から流入した圧縮空気を乾燥剤によって乾燥し、乾燥した圧縮空気を出口１５から排出する。また、エアドライヤは、アンロード運転時にはケース１２内の圧縮空気を乾燥容器内に通過させて、油水分を含むパージエアを支持ベース２０内に設けられるドレン排出口から排出する。

本実施形態のエアドライヤは、アンロード運転時に発生する油水分を含むパージエアから油水分を分離する機能を備えている。このため、エアドライヤの下部には、パージエアから分離したドレン液のみを外部装置であるタンク８０に送出するドレン送出口１６が設けられている。ドレン送出口１６とタンク８０とは、接続ホース８１を介して接続されている。

図２及び図３に示されるように、エアドライヤの支持ベース２０は、下部が開口した支持部材２１と、この支持部材２１の開口部を閉じる第１の蓋部材２２と、第１の蓋部材２２に取り付けられる第２の蓋部材２３とを備えている。支持ベース２０の支持部材２１には、アンロード運転時に発生する油水分を含むパージエアをドレン排出口１７から排出するエキゾストバルブ３０が設けられている。エキゾストバルブ３０は、弁体３１と、弁座３２と、弁体３１を付勢する付勢ばね３３とを備えている。付勢ばね３３は、弁体３１と第１の蓋部材２２との間に設置されている。エキゾストバルブ３０は、付勢ばね３３によって弁体３１が弁座３２に着座した閉弁状態に付勢されている。支持部材２１におけるエキゾストバルブ３０の上部には、弁体３１を付勢ばね３３の付勢力に抗して開弁させる制御室３４が設けられている。エキゾストバルブ３０は、アンロード運転時には、図示しないガバナから制御室３４に制御指令圧が供給されることによって弁体３１が下げられて開弁する。

支持部材２１と第１の蓋部材２２との間に設けられる空間は、油水分を含むパージエアを膨張させる膨張室４０として機能する。膨張室４０には、パージエアの流れを邪魔する邪魔板４１が設けられている。邪魔板４１は、支持ベース２０の支持部材２１から下方へ突出して設けられている。

第１の蓋部材２２と第２の蓋部材２３との間に設けられる空間は、油水分を含むパージエアから油水分を分離させる分離室５０として機能する。分離室５０には、油水分を含むパージエアから油水分を分離させる分離部６０が設置されている。分離部６０は、例えば、クラッシュドアルミからなる。クラッシュドアルミは、金属の線材や金属箔などの金属材を成形したものであって、多数の細孔を有する。分離部６０の上面は第１の蓋部材２２の下面に接触している。第１の蓋部材２２の分離部６０と対向する部分には、膨張室４０と分離室５０とを連通する複数の連通孔４２が設けられている。分離部６０は、分離室５０において一対の支持柱５２によって第２の蓋部材２３の底面から離間した状態で設置されている。分離室５０の下部は、パージエアから分離された油水分であるドレン液が溜まる、ドレン溜め部５３として機能する。

分離部６０の下部には、ドレン返し６１が備えられている。分離室５０の側部には、パージエアから油水分が分離された清浄エアを排出する清浄エア出口５１が設けられている。清浄エア出口５１は、大気に開放されている。このため、振動等によってドレン溜め部５３に溜まったドレン液が跳ね上がることを抑制することができ、ドレン液が清浄エア出口５１から大気に出ることを抑制することができる。

第２の蓋部材２３には、ドレン溜め部５３に溜まったドレン液を外部装置であるタンク８０に送出するドレン送出装置７０が設けられている。ドレン送出装置７０は、エキゾストバルブ３０の鉛直線上に設けられている。ドレン送出装置７０は、エキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動してドレン液をタンク８０に送出する。ドレン送出装置７０は、エキゾストバルブ３０の弁体３１に当接する円柱状のピストン７１と、ピストン７１をエキゾストバルブ３０に向けて付勢する付勢ばね７２とを備えている。ピストン７１の上端は、エキゾストバルブ３０の弁体３１の下面に当接する。

第２の蓋部材２３には、ピストン７１を貫装する円筒状のピストン支持部７３が設けられている。ピストン支持部７３の内部空間は、ドレン液を収容するドレン収容部７４として機能する。ピストン支持部７３の側部には、ドレン溜め部５３に溜まったドレン液をドレン収容部７４に引き込むためのドレン通路７５が設けられている。ピストン支持部７３の下部には、チェックバルブ７６が設けられている。チェックバルブ７６は、ドレン収容部７４内のドレン液が漏れないよう閉弁し、ピストン７１によって送出される際に開弁する。

第１の蓋部材２２における第２の蓋部材２３のピストン支持部７３の内部空間と接続される部分には、ピストン７１を貫装する貫通孔４３が形成されている。ピストン７１の下端は、ドレン収容部７４内に位置している。ピストン７１が上方へ移動すると、ドレン収容部７４の負圧によってドレン溜め部５３のドレン液がドレン通路７５を介して引き込まれる。ピストン７１が下方へ移動すると、ドレン収容部７４内に収容したドレン液が送出される。

次に、図２又は図３を参照して、上記のように構成されたエアドライヤの動作について説明する。
まず、図３に示されるように、アンロード運転時には、図示しないガバナから制御室３４に制御指令圧が供給されることによってエキゾストバルブ３０の弁体３１が下げられる。エキゾストバルブ３０の弁体３１が下げられると、ドレン排出口１７が解放されるので、油水分を含むパージエアが膨張室４０に進入する。膨張室４０に進入したパージエアは、邪魔板４１に衝突しながら膨張室４０を進む。膨張室４０の奥に進んだパージエアは、連通孔４２を通過して、分離室５０に進入するとともに、分離部６０に入り込む。パージエアは、分離部６０を通過すると、含まれる油水分が分離される。分離された油水分は、分離部６０を伝って、支持ベース２０のドレン溜め部５３に溜まる。油水分が分離されたパージエアである清浄エアは清浄エア出口５１から排出される。

続いて、図２に示されるように、ロード運転時には、図示しないガバナからの制御室３４へ制御指令圧が供給されなくなることによってエキゾストバルブ３０の弁体３１が上がる。エキゾストバルブ３０の弁体３１が上がると、ドレン排出口１７が閉鎖されるので、油水分を含むパージエアの進入が止まる。エキゾストバルブ３０の弁体３１が上がるときにピストン７１も上がり、ドレン収容部７４が負圧になることでドレン溜め部５３に溜まったドレン液がドレン収容部７４に引き込まれる。

図３に示されるように、アンロード運転に切り替わる際に、エキゾストバルブ３０の弁体３１が下がると、ピストン７１も下がり、ドレン収容部７４に収容されたドレン液が押し出されて、チェックバルブ７６を開弁しながらドレン液が接続ホース８１を介して外部装置であるタンク８０に送出される。

このように、本実施形態のエアドライヤは、ドレン排出口１７から排出された、油水分を含むパージエアから油水分を分離して、清浄エアを大気に排出するとともに、分離した油水分をドレン送出装置７０によって外部装置であるタンクに送出することができる。

また、ドレン送出装置７０では、エキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動してピストン７１が動作して、ドレン液を外部装置に送出するので、ドレン送出装置７０を動作させるための動力を新たに必要とせず、ドレン液を送出することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）パージエアに含まれる油水分を分離する分離部６０と、清浄エア出口５１と、ドレン送出装置７０とが支持ベース２０に設けられている。このため、油水分を含むパージエアから油水分を分離して、清浄エアのみを清浄エア出口５１から大気に排出するので、環境負荷を減らすことができる。また、分離した油水分であるドレン液をドレン溜め部５３に溜めつつ、ドレン送出装置７０がドレン液をタンク８０に送出するので、パージエアから油水分を分離する機能をエアドライヤに設けることができる。よって、分離された油水分であるドレン液を使用する外部装置を設置するスペースさえあればよいので、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができる。

（２）エキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動してドレン送出装置７０がドレン液を送出するので、ドレン液を送出するための動力を別途設置することなく、ドレン液をタンク８０に送出することができる。

（３）ドレン送出装置７０のピストン７１が付勢ばね７２によってエキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動して変位するとともに、チェックバルブ７６によって通常閉じられていることで、ドレン収容部７４にドレン液を引き込んだり、タンク８０に押し出したりすることができる。

（４）ロード運転時にピストン７１の変位によってドレン液がドレン収容部７４に引き込まれ、アンロード運転時にピストン７１の変位によってドレン収容部７４のドレン液がタンク８０に押し出されるので、パージエアの排出に合わせてドレン液をタンク８０に送出することができる。

（５）パージエアの流れを邪魔する邪魔板４１が設けられるので、パージエアに含まれる油水分が邪魔板４１に衝突して分離され、分離部６０と組み合わせることで、油水分の回収率を高めることができる。

（６）分離部６０の下部にドレン返し６１を備えるので、振動等によってドレン溜め部５３に溜まったドレン液が跳ねたとしても、ドレン液が跳ね上がることを抑制することができる。

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もができる。
・上記実施形態では、マルチプロテクションバルブ１３を備えたが、マルチプロテクションバルブ１３の構成を省略してもよい。

・上記構成において、分離部６０にドレン返し６１を備えたが、分離室５０においてドレン溜め部５３からのドレン液の跳ね上がりが問題なければ、ドレン返し６１を省略してもよい。このような構成によれば、分離部６０を簡易な形状にすることができる。

・上記構成において、膨張室４０に邪魔板４１を備えたが、邪魔板４１を複数設置してもよい。また、邪魔板４１がなくても、パージエアから油水分を分離することができるならば、邪魔板４１を省略してもよい。このような構成によれば、加工が容易となる。

・上記実施形態では、アンロード運転時にケース１２内の圧縮空気を乾燥容器内に通過させたが、アンロード運転時に別途設けられるタンクの圧縮空気を乾燥容器内に通過させてもよい。なお、このタンクは、ブレーキ等に用いられる圧縮空気が溜められるタンクや、アンロード運転用の圧縮空気が溜められるタンクであってもよい。

・上記実施形態では、ロード運転時にドレン液をドレン収容部７４に引き込んで、アンロード運転時にドレン液をドレン収容部７４から押し出すようにしたが、ロード運転時にドレン液をドレン収容部７４から押し出して、アンロード運転時にドレン液をドレン収容部７４に引き込むようにしてもよい。すなわち、ロード運転時のエキゾストバルブ３０の変位によってピストンがドレン液をドレン収容部から押し出すようにして、アンロード運転時のエキゾストバルブ３０の変位によってピストンがドレン液をドレン収容部に引き込むようにする。

・上記構成において、ドレン送出装置７０はピストン７１と付勢ばね７２とドレン収容部７４とチェックバルブ７６とを備えた。しかしながら、上記構成に限らず、例えばエキゾストバルブ３０の弁体３１を延長して、エキゾストバルブ３０の弁体３１がドレン収容部７４においてドレン液を引き込んだり、ドレン液を押し出したりしてもよい。

・上記構成において、ドレン送出装置７０はエキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動してドレン液を外部装置に送出するようにしたが、エキゾストバルブ３０の弁体３１の変位に連動しなくてもよい。すなわち、ドレン送出装置がドレン液の送出を独自のタイミングで行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、タンク８０を外部装置としたが、油分を使用する装置を外部装置としてもよい。例えば、エンジンのオイルパンを外部装置として、ドレン送出装置７０がドレン液をエンジンのオイルパンに送出してもよい。

・上記実施形態において、タンク８０をエアドライヤと一体にしてもよい。例えば、エアドライヤの下部にスペースがあれば、支持ベース２０の下部にタンクを螺子等で固定して一体に設けてもよい。

・上記実施形態において、ドレン送出装置７０の構成を省略してもよい。このような構成としても、パージエアから油水分を分離する機能をエアドライヤに設けているので、分離された油水分であるドレン液を溜めるスペースさえあれば、新たに必要となる設置スペースを極力抑制することができる。

１１…乾燥容器、１２…ケース、１３…マルチプロテクションバルブ、１４…入口、１５…出口、１６…ドレン送出口、１７…ドレン排出口、２０…支持ベース、２１…支持部材、２２…第１の蓋部材、２３…第２の蓋部材、３０…エキゾストバルブ、３１…弁体、３２…弁座、３３…付勢ばね、３４…制御室、４０…膨張室、４１…邪魔板、４２…連通孔、４３…貫通孔、５０…分離室、５１…清浄エア出口、５２…支持柱、５３…ドレン溜め部、６０…分離部、６１…ドレン返し、７０…ドレン送出装置、７１…ピストン、７２…付勢ばね、７３…ピストン支持部、７４…ドレン収容部、７５…ドレン通路、７６…チェックバルブ、８０…タンク、８１…接続ホース。

Claims (5)

1. 圧縮空気が流入するための入口と、
   乾燥圧縮空気を排出するための出口と、
   油水分を含むパージエアを排出するためのドレン排出口と、
   乾燥剤が充填されるための乾燥容器と、
   前記乾燥容器を覆うケースと、を備える、
   エアドライヤにおいて、
   前記ドレン排出口の下流には、
   前記パージエアを油水分と清浄エアに分離するための分離部と、
   前記清浄エアを排出するための清浄エア出口と、
   分離された油水分であるドレン液を溜めるためのドレン溜め部と、
   前記ドレン溜め部に溜まったドレン液を外部装置に送出するドレン送出装置と、が備えられ、
   前記ドレン排出口には、エキゾストバルブが設けられ、
   前記ドレン送出装置は、前記エキゾストバルブの弁体の変位に連動してドレン液を前記外部装置に送出する
   エアドライヤ。
2. 前記ドレン送出装置は、
   前記エキゾストバルブの弁体に当接するピストンと、
   当該ピストンを前記エキゾストバルブに向けて付勢する付勢ばねと、
   前記ドレン溜め部に溜まったドレン液が前記ピストンによって引き込まれるとともに、引き込まれたドレン液が前記ピストンによって前記外部装置に押し出されるドレン収容部と、
   前記外部装置と前記ドレン収容部との間に設けられるチェックバルブと、を備える
   請求項１に記載のエアドライヤ。
3. 前記ドレン送出装置は、
   前記エキゾストバルブの弁体が閉方向へ移動するときの前記ピストンの変位によって、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液を前記ドレン収容部に引き込み、
   前記エキゾストバルブの弁体が開方向へ移動するときの前記ピストンの変位によって、前記ドレン収容部に引き込まれたドレン液を前記外部装置に押し出す
   請求項２に記載のエアドライヤ。
4. 前記ドレン排出口と前記分離部との間に、前記パージエアの流れを邪魔する邪魔板を備える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアドライヤ。
5. 前記分離部の下部に、前記ドレン溜め部に溜まったドレン液の跳ね上がりを抑えるドレン返しを備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアドライヤ。

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