JP6957121B2

JP6957121B2 - エンジンコンプレッサのドレン処理装置

Info

Publication number: JP6957121B2
Application number: JP2018235984A
Authority: JP
Inventors: 誠也畑澤; 政希田端; 檜垣　純一朗
Original assignee: デンヨー株式会社
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: JP2020097902A

Description

本発明は、工事現場等において機器に圧縮空気を供給するエンジンコンプレッサにおいて、圧縮空気から分離されたドレンを処理するためのエンジンコンプレッサのドレン処理装置に関するものである。

エンジンコンプレッサは、エンジンでコンプレッサ本体を駆動して空気を圧縮し、得られた圧縮空気をレシーバタンクに溜めるとともに、該レシーバタンクの下流側にオイルセパレータとアフタクーラを接続して、圧縮空気中のオイル分や水分をドレンとして分離させ、それをドレンセパレータで分離して外部に排出するようにしている。

従来のドレン排出装置は、例えば、特許文献１に示されるように、ドレンセパレータで分離されたドレンを下方に流下させてドレンタンクに溜め、その底部に設けた排出口から外部に排出するようにしている。その際、ドレンは圧縮空気と共に排出されるので、ドレンが飛散して周辺部を汚染するとともに排出による騒音が発生してしまう。そこで、上記従来のドレン排出装置では、ドレンタンク内に消音器を設けるとともに、ドレンタンク内のドレンは、排出管を通して貯溜タンクに排出するようにしていた。

特開２００４−１９４４３号公報

このようにすれば、騒音を抑えながら、ドレンを周辺部に飛散させることなく貯溜タンクに排出することができる。

しかしながら、上記従来のドレン処理装置では、ドレンタンクと消音器、及び専用の貯溜タンクが必要になり、その分、部品点数が多くなって構造が複雑になってしまうとい
う問題点があった。また、上記従来のドレン排出装置では、ドレンが流れにくい消音器を内蔵しているため、運転停止後には、ドレン配管にドレンが残ってしまい、寒冷時には、ドレン配管に残ったドレンが凍結してドレン配管が破損するおそれがあるという問題点もあった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、ドレンタンク，消音器、及び専用の貯溜タンク等を不要とし、また、コンプレッサの運転停止後、ドレン配管内にドレンが残らないようにして、寒冷時にもドレンの凍結による配管の破損を防止することを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１にかかる発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動されるコンプレッサ本体とを金属製の筐体の内部に収納し、該筐体をベースの上に設置したエンジンコンプレッサの機内に、前記コンプレッサ本体で圧縮された空気を溜めるレシーバタンクと、該レシーバタンクの下流側に設けられ、前記レシーバタンクから排出される圧縮空気のオイル分を分離するオイルセパレータと、該オイルセパレータからの圧縮空気を冷却するアフタクーラと、該アフタクーラにより冷却凝縮された水分と、残ったオイル分をドレンとして排除するドレンセパレータとを備え、前記ドレンセパレータで排除された前記ドレンを前記エンジンのマフラ内に流入させ、前記ドレンを前記エンジンの排熱により処理するようにした前記エンジンコンプレッサのドレン処理装置であって、前記ドレンセパレータから前記マフラまでのドレン排出経路中に三方弁を配設し、該三方弁の一つのポートを入口ポートとし、該入口ポートを前記ドレンセパレータのドレン排出口と連結し、前記三方弁の残りのポートの内の一方を第１の出口ポートとし、該第１の出口ポートを前記マフラと連結し、前記三方弁の残りの一つのポートを第２の出口ポートとし、該第２の出口ポートを外部排出口へ連結したことを特徴とする。

また、本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記三方弁の第２の出口ポートを、前記ベースの壁に設けたボスに直接接続したことを特徴とする。

また、本願の請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記三方弁の入口ポートを、前記ドレンセパレータの前記ドレン排出口に直接接続したことを特徴とする。

本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１にかかる発明においては、ドレンセパレータで排除されたドレンをエンジンのマフラ内に流入させ、ドレンをエンジンの排熱により処理するようにしたので、ドレンセパレータの排出口で一時的にドレンを受けるドレンタンクは不要となる。また、ドレンセパレータの排出口から吐出される圧縮空気による騒音も、マフラ内で吸収されるので消音器も不要となる。また、ドレンはすべてマフラ内で処理されて外部には排出されないため、ドレンを溜めておくための専用の貯溜タンクも不要となる。さらに、前記ドレンセパレータから前記マフラまでのドレン排出経路中に三方弁を配設し、該三方弁の入口ポートを前記ドレンセパレータのドレン排出口と連結し、前記三方弁の第１の出口ポートを前記マフラと連結し、前記三方弁の第２の出口ポートを外部排出口へ連結したので、寒冷時、運転停止後に、三方弁を外部排出口側に切り替えることにより、ドレンセパレータやその下流配管内の水抜きができ、凍結を防止できる。

また、請求項２にかかる発明においては、請求項１にかかるエンジンコンプレッサのドレン処理装置において、三方弁の第２の出口ポートを、ベースの壁に設けたボスに直接接続したので、三方弁の第２の出口ポートが、ドレンセパレータのドレン排出口より低い
位置になって、三方弁を外部排出口側に切り替えたとき、ドレンが自重で流れて容易に排出される。

また、請求項３にかかる発明においては、請求項１にかかるエンジンコンプレッサのドレン処理装置において、前記三方弁の入口ポートを、ドレンセパレータのドレン排出口に直接接続したので、ドレンセパレータと三方弁とが一体化され、アフタクーラへの取付が容易になる。また、三方弁の第２の出口ポートの排出先を自由な場所に設置でき、省スペース化がしやすくなる。

本発明の第１実施例に係るドレン処理装置の配管接続図である。第１実施例に係るドレン処理装置のマフラ部の詳細図である。第１実施例に係るドレン処理装置のドレン排出部の分解図である。第１実施例に係るドレン処理装置のドレン配管を示す図である。第１実施例に係るエンジンコンプレッサの操作面外観図である。第２実施例に係るドレン処理装置のドレン排出部の分解図である。第２実施例に係るドレン処理装置のドレン配管を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係るドレン処理装置の配管接続図である。図１において、符号１はエンジン、２はコンプレッサ本体、３はレシーバタンク、４はオイルセパレータ、５はアフタクーラ、６はドレンセパレータ、７は保圧弁、８はサービスバルブ、９はマフラ、１０はマフラ入口管、１１はドレン処理用配管、１２はフィルタ、１３はオリフィス、１４はファン、１５はオイルクーラ、１６はオイルフィルタ、１７はラジエータ、１８はエアクリーナ、１９は吸気調整弁、２０はオイルドレンバルブ、２１は安全弁、２２は始動放出弁、２３は逆止弁、２４はフィルタ、２５はオリフィス、２６は圧力調整弁、２７はスピードレギュレータ、２８はブローオフバルブ、２９はアンローダバルブ、３５は三方弁である。

このエンジンコンプレッサは、エンジン１によりコンプレッサ本体２を駆動して、エアクリーナ１８，吸気調整弁１９を通して吸い込んだ空気を圧縮し、レシーバタンク３に送り込む。その際、コンプレッサ本体２では、圧縮工程中、発生する圧縮熱を冷却することと、各部の潤滑及びエアーリークの防止を目的としてコンプレッサオイルが注入される。そのため、コンプレッサ本体２で圧縮された空気にはオイル分が含まれる。また、空気中には水分も含まれている。そのように、コンプレッサ本体２で圧縮された空気には、オイル分や水分が含まれるため、そのままの状態で負荷機器に供給すると、腐食等の不具合を発生させてしまうおそれがある。そこで、オイルセパレータ４によって空気とオイルを分離し、さらに、その下流側に設けたアフタクーラ５で圧縮空気を冷却することで、圧縮空気中の水分を分離させ、それらをドレンセパレータ６によりドレンとして排出してから、保圧弁７，サービスバルブ８，８を通して負荷機器に圧縮空気が供給される。

ドレンセパレータ６で分離したドレンは、ドレン処理用配管１１を通して、マフラ入口管１０からマフラ９内に導入する。すなわち、本発明のドレン処理装置では、ドレンセパレータ６で分離したドレンを、ドレンセパレータ６の排出口からフィルタ１２，オリフィス１３及びドレン処理用配管１１を通して、マフラ入口管１０から、エンジン排熱により十分に熱せられたマフラ９内に導入し、ドレン中の水分を蒸発させ、オイル分は燃焼させることにより処理するようにした。

マフラ９の内部温度は、エンジン始動後１０秒以内に１００℃を超え、その後、暖機運転から無負荷運転への切り替え後に２００℃を超える。しかも、ドレンの捕集が始まるのは、無負荷運転から負荷状態に移行して２０秒程度経過してからであり、その時点でマフラ９は２５０℃〜３００℃になるので、運転時には、ドレンの水分を蒸発させることができ、ドレンのオイル分についても、前記コンプレッサオイルの初留点は２５０℃なので、オイル分も燃焼可能である。

なお、ドレン処理用配管１１内を通るドレンは、圧縮空気により出口側に向かって圧力を受ける上、エンジン排気ガスよりも圧力が大きいため出口側に向かうので、出口側の位置が多少高くてもドレンセパレータ６からマフラ入口管１０に向かって流れて行く。

ところで、このようなエンジンコンプレッサでは、エンジンコンプレッサの運転が停止されると、ドレンセパレータ６からドレンは排出されなくなるが、停止した時点で、ドレンセパレータ６やその下流配管内にあったドレンは、そのまま留まってしまい、寒冷時には、そのドレンが凍結して配管が破損してしまうおそれがある。そこで、ドレンセパレータ６のドレン排出口とドレン処理用配管１１との間に三方弁３５を配設し、三方弁３５の入口ポート３５ａをドレンセパレータ６のドレン排出口と連結し、三方弁３５の第１の出口ポート３５ｂを、ドレン処理用配管１１を介して、マフラ９側に連結し、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃを外部排出口側へ連結するようにした。そして、寒冷時には、運転停止後に三方弁３５を切り替え、ドレンセパレータ６やその下流配管を外部に開放させ、内部に残るドレンを外部に排出させて、凍結を防止できるようにした。

図２は、第１実施例に係るドレン処理装置のマフラ部の詳細図であり、符号９，１０は、図１のものに対応している。この実施例では、ドレン処理用配管１１として、フルトンチューブ１１ａとナイロンチューブ１１ｂを接続して用いている。マフラ入口管１０側に、金属製で耐圧耐熱性のフルトンチューブ１１ａを用いるのは、マフラ９及びマフラ入口管１０は高温になって、内部の圧力が高くなるためである。そのフルトンチューブ１１ａの取付は、エンジンコンプレッサのエンジン室とマフラ室とを仕切るフロントフレーム仕切板３１に、エンジン室とマフラ室とを連通する穴を設け、その穴にグロメット３１ａを嵌め込んで、それにフルトンチューブ１１ａを通し、フロントフレーム仕切板３１のエンジン室側の横板部に、パイプクランパ３２で固定することにより行っている。パイプクランパ３２は、取付用の長穴を設けた鋼板の先端をくの字形に曲げ、そのくの字形部分でフルトンチューブ１１ａを支持するようにしている。

一方、マフラ９にエンジン排気ガスを送り込むマフラ入口管１０にボス１０ａを設け、そこにエルボコネクタ１０ｂを取り付け、それにフルトンチューブ１１ａ側のコネクタ１１ｃを接続する。フルトンチューブ１１ａとナイロンチューブ１１ｂの接続は、フルトンチューブ１１ａのエンジン室側端部のコネクタ１１ｄ，ストレートコネクタ１１ｅ，ソケット１１ｆ，ナイロンチューブ１１ｂの端部に取り付けたハーフユニオン１１ｇとで行う。なお、機内を取り回すナイロンチューブ１１ｂは、たるみ，折れ，潰れがないように機内の数個所でクランプする。また、マフラ入口管１０には、ガスケット３０ａを介してエキゾーストパイプ３０が接続される。

図３は、第１実施例に係るドレン処理装置のドレン排出部の分解図であり、符号５，６，７，８は、図１のものに対応している。アフタクーラ５は、オイルセパレータ４（図１参照）に接続され、アフタクーラ５の排出口には、エルボコネクタ５ａ，６ａを介してドレンセパレータ６が接続される。そして、ドレンセパレータ６の下流側には、エルボコネクタ６ｂ，吐出ホース３３，エルボコネクタ７ａを介して保圧弁７が接続され、さらに、負荷機器に圧縮空気を供給するサービスバルブ８が接続され、さらに、オスメスエルボ７
ｂで分岐している。

ドレンセパレータ６のドレン排出口には、ニップル６ｃ，オスメスソケット６ｄ，フィルタ１２，ソケットニップル６ｅ，ソケット６ｆ，エルボユニオン３６ａを介してナイロンチューブ３６が接続され、その他端には、ハーフユニオン３６ｂにより、三方弁３５の入口ポート３５ａが接続されている。さらに、三方弁３５の第１の出口ポート３５ｂには、エルボユニオン１１ｈを介して、ドレン処理用配管１１のナイロンチューブ１１ｂが接続される。

なお、図２のＡ点と、図３のＡ点は、同じ位置を示しており、図２のナイロンチューブ１１ｂと、各図のナイロンチューブ１１ｂとが同じものであることを示している。また、ソケットニップル６ｅの中には、圧縮空気を無駄に出さないようにしながらドレンを排出させるためのオリフィスが設けられており、フィルタ１２は、ゴミを捕集して、オリフィスにゴミが詰まらないようにするためのものであり、オスメスソケット６ｄとソケットニップル６ｅの中に収納されている。

一方、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃは、ニップル３５ｄを介してエンジンコンプレッサのベース壁３７に設けたドレンボス３８に直接接続される。なお、この実施例では、ドレンボス３８の開口部は、Ｏリング３８ｂ，ドレンボルト３８ａで封止するようにしているが、ドレンボス３８と三方弁３５の切替ノブが近い位置にある場合には、受け容器でドレンボス３８から排出されるドレンを受けながら三方弁３５の切替ノブを操作できるので、Ｏリング３８ｂとドレンボルト３８ａはなくてもよい。

この実施例におけるエンジンコンプレッサ内のドレン配管は、図４に示すようになり、符号は、図１〜図３のものに対応している。また、エンジンコンプレッサの操作面は、図５に示すようになって、エンジンコンプレッサの操作面下部のベース壁３７にドレンボス３８の開口部が配置される。

そして、外気温が５℃以下の寒冷時に運転を行った場合、運転停止後に三方弁３５を、ドレン処理用配管１１側からドレンボス３８側に切り替えることにより、ドレンセパレータ６やその下流配管内の水分をベース壁３７に設けたドレンボス３８の開口部から排出し、水抜きすることで、凍結が防止できる。その際、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃ及びドレンボス３８は、ドレンセパレータ６のドレン排出口より低い位置にあるので、三方弁３５をドレン排出側に切り替えれば、ドレンは自重によりドレンボス３８側に流れ、容易に排出される。

このようにドレンセパレータ６とドレン処理用配管１１との間に三方弁３５を配設することにより、寒冷時、運転停止後に、ドレンセパレータ６やその下流配管内の水分を水抜きすることで凍結が防止できるが、その際、ドレン処理用配管１１側とドレンボス３８側との間は三方弁３５により閉じられているので、ドレンボス３８側から万が一水が浸入してきた場合、ドレンボルトがなくても、ドレン処理用配管１１側への逆流を防ぐことができる。また、配管路の切り替えに三方弁３５を用いれば、三方弁３５は、切替え用のノブが一体になっているので、組み立てがし易く、部品点数も少なくできる。

以上、説明したように、この実施例によれば、コンプレッサの運転中、ドレンはマフラ９内で処理されるので、一時的にドレンを受けるためのドレンタンクは不要になる。また、ドレンセパレータ６の排出口から吐出される圧縮空気による騒音も、マフラ９内で吸収されるので消音器も不要になる。さらに、ドレンセパレータ６からマフラ９までのドレン排出経路中に三方弁３５を配設し、三方弁３５の第１の出口ポート３５ｂをマフラ９と連結し、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃを外部排出口へ連結したので、寒冷時、運転
停止後に、三方弁を外部排出口側に切り替えることにより、ドレンセパレータ６やその下流配管内の水抜きができ、凍結を防止できる。

図６は、第２実施例に係るドレン処理装置のドレン排出部の分解図である。符号は、図３のものに対応しており、Ａ点は、図2のＡ点と同じ位置を示している。図３のものと比べて、ドレンセパレータ６のドレン排出口に、ニップル６ｃ，オスメスソケット６ｄ，フィルタ１２，ソケットニップル６ｅを介して、三方弁３５の入口ポート３５ａを直接接続し、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃには、エルボユニオン３６ａを介してナイロンチューブ３６を接続し、その他端を、エルボユニオン３６ａにより、エンジンコンプレッサのベース壁３７に設けたドレンボス３８に接続している点で異なっている。

この実施例におけるエンジンコンプレッサ内のドレン配管は、図７に示すようになる。そして、この実施例でも、外気温が５℃以下の寒冷時に運転を行った場合、運転停止後に三方弁３５を、ドレン処理用配管１１側からドレンボス３８側に切り替えることにより、ドレンセパレータ６やその下流配管内の水分をベース壁３７に設けたドレンボス３８の開口部から排出し、水抜きすることで、凍結が防止できる。その際、三方弁３５の第２の出口ポート３５ｃ及びドレンボス３８は、ドレンセパレータ６のドレン排出口より低い位置にあるので、三方弁３５をドレン排出側に切り替えれば、ドレンは自重によりドレンボス３８側に流れ、容易に排出される。しかも、ドレンセパレータ６のドレン排出口に直接接続するようにしたので、ドレンセパレータ６と三方弁３５とが一体化され、アフタクーラ５への取付が容易になる。

１エンジン
２コンプレッサ本体
３レシーバタンク
４オイルセパレータ
５アフタクーラ
６ドレンセパレータ
７保圧弁
８サービスバルブ
９マフラ
１０マフラ入口管
１１ドレン処理用配管

Claims

エンジンと、該エンジンにより駆動されるコンプレッサ本体とを金属製の筐体の内部に収納し、該筐体をベースの上に設置したエンジンコンプレッサの機内に、前記コンプレッサ本体で圧縮された空気を溜めるレシーバタンクと、該レシーバタンクの下流側に設けられ、前記レシーバタンクから排出される圧縮空気のオイル分を分離するオイルセパレータと、該オイルセパレータからの圧縮空気を冷却するアフタクーラと、該アフタクーラにより冷却凝縮された水分と、残ったオイル分をドレンとして排除するドレンセパレータとを備え、前記ドレンセパレータで排除された前記ドレンを前記エンジンのマフラ内に流入させ、前記ドレンを前記エンジンの排熱により処理するようにした前記エンジンコンプレッ
サのドレン処理装置であって、
前記ドレンセパレータから前記マフラまでのドレン排出経路中に三方弁を配設し、該三方弁の一つのポートを入口ポートとし、該入口ポートを前記ドレンセパレータのドレン排出口と連結し、前記三方弁の残りのポートの内の一方を第１の出口ポートとし、該第１の出口ポートを前記マフラと連結し、前記三方弁の残りの一つのポートを第２の出口ポートとし、該第２の出口ポートを外部排出口へ連結したことを特徴とするエンジンコンプレッサのドレン処理装置。
前記三方弁の第２の出口ポートを、前記ベースの壁に設けたボスに直接接続したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンコンプレッサのドレン処理装置。
前記三方弁の入口ポートを、前記ドレンセパレータの前記ドレン排出口に直接接続したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンコンプレッサのドレン処理装置。