JP6694671B2 - 圧縮空気乾燥システム及び圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブ - 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圧縮空気乾燥システム及び圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブに関する。

トラック、バス、建機等の自動車は、内燃機関と接続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。その圧縮機の下流には、圧縮空気から水分や油分を除去するためにエアドライヤが設けられることがある。

エアドライヤ内には、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、圧縮空気に含まれる水分を除去するロード運転と、乾燥剤を再生させるアンロード運転とを行う。ロード運転時には、エアドライヤの入口から送入された圧縮空気は乾燥剤を通過して、エアドライヤの出口から乾燥圧縮空気として排出される。また、アンロード運転時には、エアドライヤ内に設けられたドレンバルブ装置が開弁されることによって、乾燥圧縮空気は、ロード運転時とは逆方向に通過する。これにより、乾燥剤に捕捉された油水分が除去され、それらの油水分はドレンバルブ装置からドレンとして排出される。

ところで、圧縮機に供給するための圧縮空気を自動車の内燃機関などに取り付けられた過給機によって生成することが考えられている。このようにすれば、圧縮機による空気の圧縮量を減らすことができるので、圧縮機の効率化や小型化ができる。しかしながら、アンロード運転時にエアドライヤの入口が開いていると、当該入口から流入した圧縮空気が開弁したドレンバルブ装置から大気に排出されてしまう。すなわち、過給機から供給される圧縮空気が圧縮機を介して大気に排出されることとなり、過給機による過給圧が減少する。そのため、エアドライヤに、ロード運転時にはエアドライヤの入口及び出口を開き、アンロード運転時にはエアドライヤの入口及び出口を閉じるチェックバルブ（入口開閉装置）を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／０６１５８２号

上述したチェックバルブの入口は圧縮機に接続されているため、高圧及び高温であって油分を含む圧縮空気が流入することとなる。したがって、チェックバルブは、そのような過酷な状況で高いシール性を維持しなければならないため、メンテナンスの頻度も自ずと高くなる。それゆえ、圧縮機に接続されるチェックバルブにおいて、耐久性の向上が求められている。

尚、こうした課題は、自動車に限らず、過給機に接続された圧縮空気を清浄化する圧縮空気乾燥システムが搭載される装置においては概ね共通したものである。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を向上させることのできるチェックバルブ、及びそのチェックバルブが設けられた圧縮空気乾燥システムを提供する。

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記載する。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥システムは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するチェックバルブと、を備え、前記チェックバルブは、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは異なる硬度の材料からなることをその要旨としている。

上記課題を解決する圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、前記チェックバルブは、前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは互いに異なる硬度の材料からなることをその要旨としている。

上記構成では、ピストンと、ピストンに摺接する摺接部とは、異なる硬度の材料からなる。ピストンと摺接部とが同じ材料からなる場合には互いに摩耗し合うが、例えば、摺接部の材料の硬度が、ピストンの材料よりも小さい場合には、摺接部がピストンの形状に合うように摩耗される。また、ピストンの材料の硬度が摺接部よりも小さい場合には、ピストンが摺接部の形状に合うように摩耗される。このため、ピストンと摺接部とが同じ材料からなる場合よりも、ピストンと摺接部との間のシール性が保たれるように摩耗が進むので、シール性が維持される期間が長くなる。したがって、圧縮機に接続されるチェックバルブの耐久性を向上することができる。

上記圧縮空気乾燥システムについて、前記ボディは、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートを接続する通路が形成された第１ボディと、前記摺接部を有する筒状の第２ボディとを備え、前記第１ボディの通路の内周面には、雌螺子が設けられ、前記第２ボディの外周面には、前記雌螺子に螺合する雄螺子が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、摺接部を有する第２ボディを第１ボディと別体としたので、ボディ全体の材料を変更することなく、摺接部を有する第２ボディの材料を変更することで、ピストンと硬度の異なる材料とすることができる。また、第２ボディは、第１ボディに対して螺合する構成であるため、メンテナンスの際に脱着が容易である。

上記圧縮空気乾燥システムについて、前記第１ボディは、前記第２ボディを装着するための取付口を備え、前記第１ボディと前記第２ボディとの間にはシール部材が介在し、前記第１ボディに前記第２ボディが装着された状態において前記取付口から前記シール部材までの長さは、前記雌螺子及び前記雄螺子が螺合している部分の長さよりも短いことが好ましい。

メンテナンスの際、チェックバルブ及びチェックバルブに接続された通路内には高圧の圧縮空気が残留しているため、圧縮空気による圧力が加わった第２ボディを取り外す必要がある。上記構成では、取付口からシール部材までの長さが、雌螺子及び雄螺子が螺合している部分の長さよりも短いので、第２ボディを取付口から抜く際には、第２ボディの螺合が解除される前に、シール部材によるシールが解除され、圧縮空気が第１ボディと第２ボディの間から排出される。そのため、螺合が解除された第２ボディが圧縮空気により押し出されることがないため、第２ボディを取り外す際の作業性を向上することができる。

上記課題を解決する圧縮空気乾燥システムは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するチェックバルブと、を備え、前記チェックバルブは、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在することをその要旨としている。

上記課題を解決する圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブは、過給機が接続された圧縮機と、前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、前記チェックバルブは、前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在することをその要旨としている。

上記構成によれば、ピストンとボディとの間には複数のシール材が介在するため、一方のシール材において圧縮空気の漏れが生じても、他方のシール材において圧縮空気の漏れを防止することができる。したがって、圧縮機に接続されるチェックバルブの耐久性を向上することができる。

上記圧縮空気乾燥システムについて、前記複数のシール材のうち、前記圧縮機と接続される第１ポートに最も近い位置に設けられた第１シール材と、前記第１ポートから最も遠い位置に設けられた第２シール材とは異なる材料からなり、前記第１シール材は、前記第２シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなることが好ましい。

複数のシール材のうち、圧縮機に接続する第１ポート側に最も近い位置に設けられた第１シール材は、最も過酷な環境に曝されることとなる。上記構成によれば、第１シール材は、第２シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなるため、第１シール材の耐久性を向上することができる。また、第２シール材は、耐油性及び耐熱性の高い第１シール材とは異なる材料とすることができるため、材料の制約を少なくすることができる。

本発明によれば、圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブの耐久性を向上することができる。

圧縮空気乾燥システムの一実施形態について、エアドライヤのロード運転時における圧縮空気の流れを示すブロック図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムについて、エアドライヤのアンロード運転時における圧縮空気の流れを示すブロック図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムのターボチェックバルブを第１ポート側からみた斜視図。 同実施形態の圧縮空気乾燥システムのターボチェックバルブを第３ポート側からみた斜視図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、開弁状態における断面図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、閉弁状態における断面図。 同実施形態のターボチェックバルブであって、第１ボディから第２ボディを取り外す途中の状態における断面図。 ターボチェックバルブの変形例であって、第３ポート側からみた斜視図。 圧縮空気乾燥システムの変形例の概略構成を示すブロック図。

以下、図１〜図７を参照して、圧縮空気乾燥システムの一実施形態について説明する。圧縮空気乾燥システムは、トラック、バス、建機等の自動車に搭載されている。
図１に示されるように、圧縮空気乾燥システム１は、内燃機関に接続された過給機１５の下流に接続されている。圧縮空気乾燥システム１は、圧縮機１０、除去装置としてのエアドライヤ１１、調圧装置としてのガバナ装置１９を備えている。圧縮空気乾燥システム１は、過給機１５に接続された圧縮機１０から送られる圧縮空気中の油水分をエアドライヤ１１によって除去し、乾燥した圧縮空気をブレーキやサスペンション等のシステムへ供給する。圧縮機１０には、過給機１５によって圧縮された圧縮空気が供給されるので、圧縮機１０における圧縮量が少なくて済む。このため、圧縮機１０は、過給機１５がない自動車に搭載された圧縮機に比して小型化されている。

圧縮機１０は、管路１７ａを介して、ターボチェックバルブ２０に接続されている。ターボチェックバルブ２０は、第１ポート２６、第２ポート２７、及び第３ポート２８を有するチェックバルブである。第１ポート２６は、管路１７ａを介して圧縮機１０に接続されている。第２ポート２７は、管路１７ｂを介してエアドライヤ１１に接続されている。第３ポート２８は、管路１７ｃを介して、ガバナ装置１９に接続している。

エアドライヤ１１は、乾燥剤１１ａを内部に備えている。また、エアドライヤ１１は、出口１１ｃ側に設けられた逆止弁１２を備えている。逆止弁１２は、メインタンク１８の内圧が設定圧以下の場合に、エアドライヤ１１からメインタンク１８への乾燥圧縮空気の供給を許容する。また、逆止弁１２は、メインタンク１８の内圧が設定圧を超えた場合に、エアドライヤ１１からメインタンク１８への乾燥圧縮空気の供給を止める。

また、エアドライヤ１１は、乾燥剤１１ａの再生によって生じた油水分であるドレンを排出するドレン排出口１１ｄを備えている。ドレン排出口１１ｄ側には、ドレンバルブ装置１３が設けられている。ドレン排出口１１ｄには、ドレン排出管１７ｇが接続されている。ドレン排出管１７ｇは、ドレン及び空気を分離して油水分を貯留するオイルセパレータ（図示略）に接続されている。このオイルセパレータは、大気に開放されている。

また、ドレンバルブ装置１３には、管路１７ｆを介して、ガバナ装置１９が接続されている。ガバナ装置１９は、管路１７ｅを介してメインタンク１８に接続されている。ガバナ装置１９とメインタンク１８とを接続する管路１７ｅは、エアドライヤ１１とメインタンク１８とを接続する管路１７ｄに対して分岐している。ガバナ装置１９とドレンバルブ装置１３とを接続する管路１７ｆは、ガバナ装置１９とターボチェックバルブ２０とを接続する管路１７ｃから分岐している。メインタンク１８は、ブレーキシステムやサスペンションシステムなどの自動車のエア系統に接続されている。

ガバナ装置１９は、エア系統を作動させないときには、図中破線で示す経路１９ａを介してメインタンク１８の乾燥圧縮空気を圧縮機１０に供給する。これにより、圧縮機１０は、エアドライヤ１１側に圧縮空気を供給しない状態となる。ガバナ装置１９が圧縮機１０への乾燥圧縮空気の供給を停止すると、圧縮機１０は作動する。また、圧縮機１０がエアドライヤ１１に圧縮空気を供給している状態において、メインタンク１８の内圧が設定圧を超えると、ガバナ装置１９から、メインタンク１８内の乾燥圧縮空気が空圧信号としてドレンバルブ装置１３及びターボチェックバルブ２０に送られる。

エアドライヤ１１は、圧縮空気から油水分を除去する除湿作用（ロード運転）と、乾燥剤１１ａに吸着させた油水分を取り除き外部に放出することによって乾燥剤１１ａを再生する再生作用（アンロード運転）とを行う。ロード運転時には、ターボチェックバルブ２０は、第１ポート２６及び第２ポート２７を連通させた状態である。また、ドレンバルブ装置１３は閉弁し、逆止弁１２は開弁している。このとき、圧縮機１０から送られた圧縮空気は、エアドライヤ１１の入口１１ｂから流入して乾燥剤１１ａを通過することによって除湿される。除湿された圧縮空気である乾燥圧縮空気は、エアドライヤ１１の出口１１ｃから排出され、メインタンク１８に貯留される。

図２に示すように、メインタンク１８の内圧が設定圧を超えると、メインタンク１８から管路１７ｅを介してガバナ装置１９へ乾燥圧縮空気が送られる。このとき、エアドライヤ１１の逆止弁１２が閉弁することによって、メインタンク１８からエアドライヤ１１内へは乾燥圧縮空気が逆流しない。ガバナ装置１９は、管路１７ｃを介して乾燥圧縮空気をターボチェックバルブ２０に供給し、ターボチェックバルブ２０を空気圧で閉弁する。これにより、ターボチェックバルブ２０は、第１ポート２６及び第２ポート２７を非連通状態とする。同時に、ガバナ装置１９は、管路１７ｅを介してドレンバルブ装置１３に乾燥圧縮空気を供給して、空気圧によってドレンバルブ装置１３を開弁する。ターボチェックバルブ２０が閉じられるタイミングは、ドレンバルブ装置１３が開くタイミングと同じか、又は若干早くなっている。このようにターボチェックバルブ２０を閉じることにより、圧縮機１０からエアドライヤ１１への圧縮空気の供給が防止されるので、圧縮機１０から送られる圧縮空気がドレンバルブ装置１３を介して大気に排出されることを防ぐことができる。そのため、過給機による過給圧が低下することを防ぐことができる。

エアドライヤ１１内の乾燥圧縮空気は、ロード運転時とは逆の方向に乾燥剤１１ａ内を流れる。これにより、乾燥剤１１ａに吸着した油分及び水分が取り除かれ、乾燥圧縮空気とともにドレン排出口１１ｄに流れる。なお、エアドライヤ１１には、例えばスポンジ、金属圧縮材、繊維質材など、空気が通過する細孔を有するフィルタが設けられていることがある。アンロード運転時には、このフィルタによって吸着された油水分も取り除かれ、ドレンとして排出される。

次に、図３〜図７を参照して、ターボチェックバルブ２０について詳述する。
図３に示すように、ターボチェックバルブ２０は、ボディ２１を備えている。ボディ２１は、第１ボディ２２と第２ボディ２３とを備えている。

第１ボディ２２及び第２ボディ２３は、耐熱性及び耐油性を有する材料からなる。第１ボディ２２及び第２ボディ２３は、同じ材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。例えば、第１ボディ２２又は第２ボディ２３は、アルミニウム、鉄、チタンなどの金属、又は複数の金属元素を含む合金、例えばステンレス、亜鉛鋳鉄から形成されている。第１ボディ２２又は第２ボディ２３が金属からなる場合には、鋳造により形成される。又は、第１ボディ２２又は第２ボディ２３は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド樹脂）、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）、ナイロン樹脂といった熱硬化性樹脂などからなる。第１ボディ２２又は第２ボディ２３が合成樹脂からなる場合には、射出成型などにより形成される。

第１ボディ２２は、第１筒部２４と、第２筒部２５とを備えている。第２筒部２５は、第１筒部２４の中央部から、第１筒部２４の中心軸Ｘに対して直交する方向に延びている。第１筒部２４の一方の端部には、圧縮機１０に接続される第１ポート２６が設けられている。

第１筒部２４の外周面には、平らな側面２４ａが設けられている。一対の側面２４ａは、第１筒部２４の中心軸Ｘを挟んだ対称な位置に設けられている。これにより、第１筒部２４をレンチなどの工具で把持しやすくなる。

第２筒部２５の一方の端部は、第１筒部２４に連結している。第２筒部２５の他方の端部には、エアドライヤ１１に接続する第２ポート２７が設けられている。
図４に示すように、第１筒部２４の他方の端部には、第２ボディ２３が取り付けられている。第２ボディ２３は、ガバナ装置１９に接続する第３ポート２８を備えている。第２ボディ２３は、円筒部３６と、六角形の筒状に形成された締結部３７とを備え、円筒部３６及び締結部３７が第１ボディ２２から突出する状態で取り付けられている。締結部３７は、六角形の形状であるため、レンチなどの工具で把持することが容易である。

また、第２筒部２５には、第２筒部２５の外周面から突出するリブ２５ｂが設けられている。リブ２５ｂの一方の端部は、第１筒部２４の外周面に接続している。第１ボディ２２及び第２ボディ２３が鋳造によって形成されている場合には、リブ２５ｂには、鋳造によってポート番号などを突出形成または刻印することができる。図４では、リブ２５ｂの他方の端部に、番号表示２５ｃが形成されている。このようにリブ２５ｂを設けることによって、ターボチェックバルブ２０に連結する他部材と干渉しない位置に番号表示２５ｃを形成することができる。また、製造時に成形用の型から抜く際に型と干渉しない位置にポート番号などを印字することができる。

図５に示すように、第１ボディ２２に設けられた第１ポート２６及び第２ボディ２３に設けられた第３ポート２８は平行に延び、第１ボディ２２に設けられた第２ポート２７は、第１ポート２６及び第３ポート２８に対して直交する方向に延びている。第１ポート２６は、ポート入口２６ａから第２ポート２７側に向かうにつれ縮径している。この第１ポート２６には、圧縮機１０に接続する管路１７ａの端部が内嵌される。

第１ポート２６は、連通路３１を介して、通路３２に接続されている。通路３２の内周面には、第２ボディ２３を螺合するための雌螺子３３が形成されている。また、連通路３１のうち、通路３２側には、弁座３９が設けられている。

通路３２は、連通路３５を介して第２ポート２７に接続している。第２ポート２７は、そのポート入口２７ａから連通路３５に向かうにつれ縮径している。第２ポート２７には、エアドライヤ１１に接続する管路１７ｂが内嵌される。

第２ボディ２３に設けられた第３ポート２８は、ポート入口２８ａから第１ポート２６側に向かうにつれて縮径している。この第３ポート２８には、ガバナ装置１９に接続する管路１７ｃが内嵌される。また、第２ボディ２３は、雄螺子４１が形成された螺合部４２を備えている。螺合部４２の内側には、円柱状の嵌合孔４５が形成されている。嵌合孔４５には、円柱状のピストン５０が摺動可能に設けられている。また、円筒部３６には、第３ポート２８に接続する連通孔４６が貫通形成されている。第２ボディ２３とピストン５０とは摺接し、第２ボディ２３が摺接部として機能する。

ピストン５０の一方の端部には、外周面に沿って第１環状溝５１及び第２環状溝５２が形成されている。第１環状溝５１及び第２環状溝５２には、第１シール材５５及び第２シール材５６が嵌合されている。

ターボチェックバルブ２０は、ピストン５０が第１ポート２６よりも鉛直方向上方に配置されるように圧縮空気乾燥システム１に取り付けられる（図１及び図２参照）。換言すると、第３ポート２８は、第１ポート２６よりも鉛直方向上方に配置される。これにより、シール材５５，５６側に水や油が溜まることを抑制することができる。これらの水や油は、圧縮機１０から供給される圧縮空気に含まれるものが液化したものである。従って、水や油によるシール材５５，５６の膨潤などを抑制することができる。

圧縮機１０に接続する管路１７ａ側に設けられた第１シール材５５は、アクリロニトリルと１，３ブタジエンとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）や、フッ素含有モノマーを重合させたフッ素ゴム（ＦＫＭ）などの耐熱性及び耐油性を有する材料から形成されている。第１シール材５５は、さらに耐オゾン性を備えていてもよい。第２シール材５６は、第１シール材５５と異なる材料から形成されている。圧縮機１０からは、管路１７ａを介して、油分及び水分を含む高温の圧縮空気が供給されるが、第１シール材５５は耐熱性及び耐油性を有する材料からなり耐久性が高められているため、劣化しにくい。一方、第２シール材５６は、第１シール材５５に比べ、高い水準の耐熱性及び耐油性が求められないため、材料の制約を少なくすることができる。

ピストン５０の軸方向における外周面の第１環状溝５１及び第２環状溝５２の間には、オイル溜め５７が設けられている。オイル溜め５７は、周方向に沿って溝状に形成されており、潤滑油を一時的に溜めることにより、ピストン５０と第２ボディ２３との間に介在する潤滑油の不足を抑制する。

第２ボディ２３の螺合部４２の外周面には、シール溝４８が周方向に形成されている。シール溝４８には、環状のシール部材４７が内嵌されている。この第２ボディ２３は、螺合部４２を第１ボディ２２内に挿入し、第２ボディ２３の雄螺子４１を、第１ボディ２２の雌螺子３３に螺合することにより第１ボディ２２に対して取り付けられる。第２ボディ２３が第１ボディ２２に取り付けられた状態では、第２ボディ２３の円筒部３６の底面が、第１ボディ２２の取付口４９に当接する。シール溝４８に内嵌したシール部材４７のうち、第１ボディ２２に当接することにより押し潰されて第１ボディ２２及び第２ボディ２３の間を封止しているシール位置４７ａから第１ボディ２２の取付口４９までの部分の長さを第１長さＡとする。また、雄螺子４１と雌螺子３３とが螺合している部分の長さを第２長さＢとすると、第１長さＡは、第２長さＢよりも短い。また、雌螺子３３と雄螺子４１とが螺合する第２長さＢは、第２ボディ２３のシール溝４８の雄螺子４１側の端面から第１ボディ２２の取付口４９までの第３長さＣよりも長くなっている。なお、第３長さＣは、第１長さＡよりも長い。

ピストン５０は、第２ボディ２３の材料の硬度と異なる硬度を有する材料から形成されている。例えば、第２ボディ２３の材料及びピストン５０の材料の組み合わせは、アルミニウム（硬度：小）及び鉄（硬度：大）などの硬度の異なる金属の組み合わせ、ＰＯＭなどの樹脂（硬度：小）及び金属（硬度：大）などの異素材の組み合わせ、ＰＰＳ（硬度：小）及びガラス繊維入りＰＢＴ（硬度：大）などの硬度の異なる合成樹脂の組み合わせなどがある。

ピストン５０は、第２ボディ２３に比べて硬度が大きい材料から形成されていてもよいし、第２ボディ２３に比べて硬度が小さい材料から形成されていてもよい。例えば、第２ボディ２３の材料の硬度が、ピストン５０の材料よりも小さい場合には、第２ボディ２３がピストン５０の形状に合うように摩耗される。例えば、第２ボディ２３の内周面のうち、応力が集中するオイル溜め５７の頂部と摺動する領域が、摺動方向に沿って溝状に摩耗する。また、ピストン５０の材料の硬度が、第２ボディ２３の材料よりも小さい場合には、ピストン５０のうち、第２ボディ２３による応力が集中しやすい嵌合孔４５の隅部４５ａとの摺動部分が摩耗する。このため、摩耗してもピストン５０と第２ボディ２３とが潤滑油を介して噛み合うような形状となるように摩耗が進むため、ピストン５０と第２ボディ２３との間に大きな隙間が形成されにくい。したがって、ピストン５０と第２ボディ２３とが同じ材料からなる場合よりも、ピストン５０と第２ボディ２３との間のシール性が維持される期間が長くなる。

次に、図５〜図７を参照して、ターボチェックバルブ２０の作用について説明する。
図５に示すように、圧縮機１０からエアドライヤ１１に圧縮空気を供給する状態において、メインタンク１８の内圧が設定圧以下である場合には、エアドライヤ１１のドレンバルブ装置１３は閉弁されている。また、ターボチェックバルブ２０のピストン５０は、第１ポート２６から圧縮空気が流入することによって、その中心軸と直交する側面のうち、弁座３９側の側面に圧縮空気の圧力が加わる。これにより、ピストン５０のうち弁座３９側の端部は弁座３９から離れ、ピストン５０の他方の端部は、嵌合孔４５の端面４５ｂに当接して、第１ポート２６及び第２ポート２７は開かれた状態であり、第３ポート２８は閉じられた状態となっている。このように、第１ポート２６を圧縮機１０に接続することにより、ピストン５０の外周面から圧縮空気による圧力を受けないようにすることができるので、ピストン５０の中心軸と弁座３９の中心軸がずれることを抑制することができる。そして、それらの中心軸がずれることを抑制することにより、ピストン５０が弁座３９に当接した際に弁座３９及びピストン５０の少なくとも一方に傷が付くことを抑制することができるため、傷がつくことによるエア漏れを抑制することができる。

エアドライヤ１１には、ターボチェックバルブ２０を介して圧縮機１０から圧縮空気が供給される。エアドライヤ１１によって除湿された乾燥圧縮空気は、メインタンク１８に貯留される。メインタンク１８に貯留された乾燥圧縮空気は、エア系統の作動に利用される。

図６に示すように、メインタンク１８の内圧が設定圧を超えると、ガバナ装置１９から第３ポート２８に乾燥圧縮空気が供給される。それと同時に、ガバナ装置１９からエアドライヤ１１のドレンバルブ装置１３に乾燥圧縮空気が供給され、ドレンバルブ装置１３は開かれる。

第３ポート２８に供給された乾燥圧縮空気の圧力により、ターボチェックバルブ２０のピストン５０は嵌合孔４５内を第１ポート２６側に摺動する。これにより、ピストン５０の端部が弁座３９に当接して、第１ポート２６及び第２ポート２７が閉じられる。

ピストン５０に設けられた第１シール材５５は、第２シール材５６に比べ第１ポート２６側に設けられているため、高温と、圧縮空気に含まれる油分とに曝される。しかし、第１シール材５５は、耐熱性及び耐油性を有する材料からなるため、劣化を抑制させることができる。

また、ピストン５０に第１シール材５５及び第２シール材５６の両方を設けることにより、一方のシール材が劣化しても、他方のシール材が劣化していなければ、当該シール材によって第１ボディ２２及び第２ボディ２３の間のシール性を確保することができる。

次に、ターボチェックバルブ２０のメンテナンス作業について説明する。メンテナンスの際には、第２ボディ２３のシール部材４７、ピストン５０の第１シール材５５及び第２シール材５６を交換することがある。このとき、第２ボディ２３を第１ボディ２２から取り外すが、第１ボディ２２内に圧縮空気が残留しているため、従来のターボチェックバルブ２０においては、単に第２ボディ２３を第１ボディ２２から取り外すのみでは、第２ボディ２３が第１ボディ２２から飛び出すおそれがある。そのため、圧縮機１０に接続された管路１７ａを第１ボディ２２から取り外すなどの圧縮空気を抜くための作業が別に必要であった。

上述したように、ターボチェックバルブ２０は、シール部材４７のシール位置４７ａから第１ボディ２２の取付口４９までの第１長さＡが、第１ボディ２２の雌螺子３３と第２ボディ２３の雄螺子４１とが螺合する第２長さＢよりも短い構造である。

そのため図７に示すように、第２ボディ２３を第１ボディ２２に対して回しながら螺合を解除することにより、シール部材４７のシール位置４７ａ（図５又は図６参照）が第１ボディ２２の取付口４９を超えると、第２ボディ２３と第１ボディ２２との隙間を介して、第１ボディ２２内の圧縮空気が放出される。したがって、第１ボディ２２から圧縮機１０に接続された管路１７ａを取り外す作業など、第１ボディ２２から圧縮空気を抜くためだけの作業が必要ないため、第２ボディを取り外す際の作業性を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ピストン５０と、ピストン５０に摺接する第２ボディ２３とは、異なる硬度の材料からなる。このため、例えば、第２ボディ２３の材料の硬度が、ピストン５０の材料よりも小さい場合には、第２ボディ２３がピストン５０の形状に合うように摩耗される。また、ピストン５０の材料の硬度が第２ボディ２３よりも小さい場合には、ピストン５０が第２ボディ２３の形状に合うように摩耗される。このため、ピストン５０と第２ボディ２３とが同じ材料からなる場合よりも、ピストン５０と第２ボディ２３との間のシール性が維持される期間が長くなる。したがって、圧縮機１０に接続されるターボチェックバルブ２０の耐久性を向上することができる。

（２）ピストン５０に摺接する第２ボディ２３を、第１ボディ２２とは別に設けたので、ボディ２１全体の材料を変更することなく、第２ボディ２３の材料を変更することで、ピストン５０と硬度の異なる材料とすることができる。また、第２ボディ２３は、第１ボディ２２に対して螺合する構成であるため、メンテナンスの際に脱着が容易である。

（３）メンテナンスの際、ターボチェックバルブ２０及びターボチェックバルブ２０に接続された管路１７ａ内には高圧の圧縮空気が残留しており、第２ボディ２３には圧縮空気による圧力が加わっている。上記実施形態では、取付口４９からシール部材４７のシール位置４７ａまでの第１長さＡが、雌螺子３３及び雄螺子４１が螺合している部分の第２長さＢよりも短い。このため、第２ボディ２３を取付口４９から抜く際には、第２ボディ２３の螺合が解除される前に、シール部材４７によるシールが解除され、圧縮空気が第１ボディ２２と第２ボディ２３の間から排出される。したがって、螺合が解除された第２ボディ２３が圧縮空気により押し出されることがないため、第２ボディ２３を取り外す際の作業性を向上することができる。

（４）ピストン５０と第１ボディ２２との間には第１シール材５５及び第２シール材５６が介在するため、一方のシール材において圧縮空気の漏れが生じても、他方のシール材が劣化していなければ、当該シール材において圧縮空気の漏れを防止することができる。したがって、圧縮機１０に接続されるターボチェックバルブ２０の耐久性を向上することができる。

（５）第１シール材５５及び第２シール材５６のうち、圧縮機１０に接続する第１ポート２６側に最も近い位置に設けられた第１シール材５５は、最も過酷な環境に曝されることとなる。上記実施形態によれば、第１シール材５５は、第２シール材５６よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなるため、第１シール材５５の耐久性を向上することができる。また、第２シール材５６は、耐油性及び耐熱性の高い第１シール材５５とは異なる材料とすることができるため、材料の制約を少なくすることができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・図８に示すように、ターボチェックバルブ２０のボディ１２１は、直方体形状の第１ボディ１２２と、略円筒状の第２ボディ１２３とを備えていてもよい。第１ボディ１２２は、第１ポート１２６、第２ポート１２７を有する。第２ボディ１２３は、第３ポート１２８を有し、第３ポート１２８を挟んで対称な位置に一対の平らな側面１２３ａを備えている。すなわち、第１ボディ１２２及び第２ボディ１２３は、上記実施形態以外の形状であってもよい。

・図９に示すように、エアドライヤ１１は、逆止弁（図９では図示略）とドレンバルブ装置１３のほか、ガバナ装置１９１を内蔵していてもよい。ガバナ装置１９１は、メインタンク１８の内圧が設定圧を超えると、管路１７ｈを介してターボチェックバルブ２０に対し、ターボチェックバルブ２０を閉状態とさせるための乾燥圧縮空気（空圧信号）を送る。

・上記実施形態では、第１シール材５５及び第２シール材５６を異なる材料から形成したが、耐熱性及び耐油性を備える同じ材料から形成してもよい。
・ピストン５０は、オイル溜め５７を備えたが、第２ボディ２３とピストン５０との間の潤滑油が不足する虞が少ない場合などには、オイル溜め５７を省略してもよい。

・上記実施形態では、ガバナ装置１９とターボチェックバルブ２０とを接続する管路１７ｃは、ガバナ装置１９とドレンバルブ装置１３とを接続する管路１７ｆに対して分岐するようにしたが、これらの管路１７ｃ，１７ｆは、ガバナ装置１９にそれぞれ独立して接続される管路であってもよい。この場合において、ガバナ装置１９をそれぞれの管路１７ｃ，１７ｆに別に空圧信号を送信することができる装置（たとえば電磁弁）とした場合には、ターボチェックバルブ２０の開閉弁タイミングとドレンバルブ装置１３の開閉弁タイミングとをそれぞれ独立して制御することが可能となる。

・上記実施形態では、第２ボディ２３を摺接部としたが、第２ボディ２３のうち、ピストン５０と摺接する部分である摺接部のみをピストン５０と異なる材料とし、その他はピストン５０と同じ材料としてもよい。例えば、第２ボディ２３の摺接部は、第２ボディ２３の内側に設けられた筒状の部材や、層状の部分であってもよい。

・上記実施形態では、第２ボディ２３を摺接部としたが、ピストン５０のうち、第２ボディ２３と摺接する部分である摺接部のみを第２ボディ２３と異なる材料とし、その他は、第２ボディ２３と同じ材料としてもよい。例えば、ピストン５０の摺接部は、ピストン５０の外側に設けられた筒状の部材や、例えばテフロン（登録商標）のメッキなどの層状の部分であってもよい。

・第２ボディ２３とピストン５０との間のシール材の耐久性を優先する場合には、少なくとも第１シール材５５及び第２シール材５６をピストン５０に設けるのみでもよく、第２ボディ２３の材料及びピストン５０の材料の硬度は同じであってもよい。

・第２ボディ２３とピストン５０との摩耗によるシール性の低下の抑制を優先する場合には、少なくとも第２ボディ２３の材料及びピストン５０の材料の硬度が異なればよく、ピストン５０には第１シール材５５のみを設けてもよい。

・上記実施形態では、ターボチェックバルブ２０の第２ポート２７を、除去装置（調質装置）としてのエアドライヤ１１に接続したが、オイルミストセパレータに接続してもよい。オイルミストセパレータは、乾燥剤に替えて、圧縮空気との衝突により気液分離を行うフィルタを備え、圧縮機１０から送られる圧縮空気に含まれる油分を捕捉する。フィルタは、金属材を圧縮成形したものでもよいし、スポンジなどの多孔質材である。このオイルミストセパレータの排気ポートは、エアドライヤ１１に接続される。このようにしても、過給機による過給圧が低下することを防ぐことができる。

・上記実施形態では、ターボチェックバルブ２０の第１ポート２６を圧縮機１０に接続したが、ピストン５０の剛性が高く、その中心軸と弁座３９の中心軸とがずれる懸念が無い場合などには、第２ポート２７を圧縮機１０に接続してもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、圧縮空気乾燥システム１を、自動車に搭載された圧縮空気乾燥システムに適用したが、過給機に接続された圧縮機から送られる圧縮空気を清浄化するシステムであれば、そのほかのシステムに適用してもよい。例えば、電車、船舶、航空機などの自動車以外の移動体に圧縮空気乾燥システム１を適用してもよい。また、移動体以外に設けられ空気圧を利用して動作を行うシステムに圧縮空気乾燥システム１を適用してもよい。

１…圧縮空気乾燥システム、１０…圧縮機、１１…エアドライヤ、１１ａ…乾燥剤、１１ｂ…入口、１１ｃ…出口、１１ｄ…ドレン排出口、１２…逆止弁、１３…ドレンバルブ装置、１５…過給機、１７ａ〜１７ｆ，１７ｈ…管路、１７ｇ…ドレン排出管、１８…メインタンク、１９…ガバナ装置、２０…ターボチェックバルブ、２１…ボディ、２２…第１ボディ、２３…第２ボディ、２４…第１筒部、２４ａ…側面、２５…第２筒部、２５ｂ…リブ、２５ｃ…番号表示、２６…第１ポート、２７…第２ポート、２８…第３ポート、３１…連通路、３２…通路、３３…雌螺子、３５…連通路、３６…円筒部、３７…締結部、３９…弁座、４１…雄螺子、４２…螺合部、４５…嵌合孔、４５ａ…隅部、４５ｂ…端面、４６…連通孔、４７…シール部材、４７ａ…シール位置。４８…シール溝、４９…取付口、５０…ピストン、５１…第１環状溝、５２…第２環状溝、５５…第１シール材、５６…第２シール材、５７…オイル溜め、１２１…ボディ、１２２…第１ボディ、１２３…第２ボディ、１９１…ガバナ装置。

Claims (9)

1. 過給機が接続された圧縮機と、
   前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
   前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、
   前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するチェックバルブと、を備え、
   前記チェックバルブは、
   前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
   前記第１ポート及び前記第３ポートは第１の方向に延び、前記第２ポートは前記第１の方向とは異なる第２の方向に延びており、
   前記第１ポート側の圧力が前記第３ポート側の圧力よりも高い場合に、前記ピストンが前記第１の方向に沿って前記ボディ内を摺動して前記第１ポート及び前記第２ポートを連通状態とし、
   前記調圧装置から前記第３ポートを介して圧縮空気が供給されることにより前記第３ポート側の圧力が前記第１ポート側の圧力よりも高くなる場合に、前記ピストンが前記第１の方向に沿って前記ボディ内を摺動して前記第１ポート及び前記第２ポートを非連通状態とする
   圧縮空気乾燥システム。
2. 前記ボディは、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートを接続する通路が形成された第１ボディと、前記ピストンに摺接する摺接部を有する筒状の第２ボディとを備え、
   前記第１ボディの通路の内周面には、雌螺子が設けられ、
   前記第２ボディの外周面には、前記雌螺子に螺合する雄螺子が設けられている
   請求項１に記載の圧縮空気乾燥システム。
3. 前記第１ボディは、前記第２ボディを装着するための取付口を備え、
   前記第１ボディと前記第２ボディとの間にはシール部材が介在し、
   前記第１ボディに前記第２ボディが装着された状態において前記取付口から前記シール部材までの長さは、前記雌螺子及び前記雄螺子が螺合している部分の長さよりも短い
   請求項２に記載の圧縮空気乾燥システム。
4. 前記ボディのうち少なくとも前記ピストンに摺接する摺接部と前記ピストンとは異なる硬度の材料からなる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥システム。
5. 前記ピストン及び前記ボディの間には複数のシール材が介在する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥システム。
6. 前記複数のシール材のうち、前記圧縮機と接続される第１ポートに最も近い位置に設けられた第１シール材と、前記第１ポートから最も遠い位置に設けられた第２シール材とは異なる材料からなり、
   前記第１シール材は、前記第２シール材よりも耐油性及び耐熱性の高い材料からなる
   請求項５に記載の圧縮空気乾燥システム。
7. 前記第１シール材及び前記第２シール材は、前記ピストンに設けられ、前記第１シール材及び前記第２シール材の間には、前記ピストンの外周面に溝状に形成されたオイル溜めが設けられている
   請求項６に記載の圧縮空気乾燥システム。
8. 前記チェックバルブは、前記第３ポートの鉛直方向の位置が、前記第１ポートの鉛直方向の位置よりも上方となるように配設される
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥システム。
9. 過給機が接続された圧縮機と、
   前記圧縮機から送られた圧縮空気に含まれる水分及び油分の少なくとも一方を捕捉するロード運転、及び捕捉した水分及び油分の少なくとも一方を含むドレンをドレンバルブ装
   置を介して排出するアンロード運転を行う除去装置と、
   前記除去装置内又は前記除去装置の外側に設けられ、前記ドレンバルブ装置を空気圧で開閉する調圧装置と、を備える圧縮空気乾燥システムに用いられるチェックバルブであって、
   前記チェックバルブは、
   前記圧縮機と接続される第１ポート、前記除去装置と接続される第２ポート、及び前記調圧装置と接続される第３ポートを有するボディと、当該ボディ内に摺動可能に設けられたピストンと、を備え、
   前記第１ポート及び前記第３ポートは第１の方向に延び、前記第２ポートは前記第１の方向とは異なる第２の方向に延びており、
   前記第１ポート側の圧力が前記第３ポート側の圧力よりも高い場合に、前記ピストンが前記第１の方向に沿って前記ボディ内を摺動して前記第１ポート及び前記第２ポートを連通状態とし、
   前記調圧装置から前記第３ポートを介して圧縮空気が供給されることにより前記第３ポート側の圧力が前記第１ポート側の圧力よりも高くなる場合に、前記ピストンが前記第１の方向に沿って前記ボディ内を摺動して前記第１ポート及び前記第２ポートを非連通状態とする
   圧縮空気乾燥システム用のチェックバルブ。

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