JP7161316B2

JP7161316B2 - 不純物分離装置

Info

Publication number: JP7161316B2
Application number: JP2018110807A
Authority: JP
Inventors: 雄一流田; 賢治齋藤; しのぶ市原
Original assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2038-06-11
Also published as: JP2019214001A

Description

本発明は、エアを通過させる配管内にエアに混合した水、オイル、不純物質等を分離する不純物分離装置の技術分野に関するものである。

従来から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等のシステムを制御する車両がある。この圧縮空気には、コンプレッサ内を潤滑する油分が含まれている場合があり、この油分がシステム内に浸入してしまうと、作動不良が生じる可能性がある。

システム内にその油分を侵入させないためには、ＡＰＵ（Air Processing Unit）という製品で分離捕集することが好ましい。しかしながら、ＡＰＵが性能維持のため捕集したオイルは、外部へ排出されている。このオイルを排出する行為は、環境に良くないと問題になっている。そこで、オイルキャッチ部で一時的に捕捉された不純物質を分離してエアだけを排気させるオイルキャッチ装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１３－１７４２２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたオイルキャッチ装置は、油分を含む空気を衝突板に衝突させることで油分を分離して回収する構造であり、空気を衝突させるための距離が必要となり、不純物を分離しきれない問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、十分な量の不純物を分離することが可能な不純物分離装置を提供する。

前述の課題を解決するために、本発明の一実施形態にかかる不純物分離装置は、
円筒状の側面を形成する外壁部、前記外壁部の一方の開口を覆う蓋部、及び、前記外壁部の内側に前記蓋部から前記外壁部より短く突出して円筒状に形成される内壁部、を有し、前記外壁部の外側から前記内壁部の内側に連通する第１孔、及び、前記外壁部の外側から前記外壁部と前記内壁部の間の空間に連通する第２孔が形成されるケースと、
前記外壁部の他方の開口を密閉するタンクと、
前記内壁部側が拡開し前記内壁部から離れる方向に向かって径が小さくなるような筒状に形成され、全体が前記外壁部の内側に配置され、前記内壁部側の端部が前記外壁部に設置される第１バッファと、
前記外壁部側に形成される傘状部及び前記傘状部を前記タンクに支持する支持部を有し、前記傘状部の上方の少なくとも一部は、前記第１バッファの内側に突出する第２バッファと、
前記内壁部の内側に設置されるフィルタと、
を備え、
流入口として前記第１孔からエアを流入させ、排出口として前記第２孔からエアを排出させる
ことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態にかかる不純物分離装置は、
前記傘状部の頂点には貫通孔が形成される
ことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態にかかるエア処理システムは、
圧縮空気を排出するコンプレッサと、
前記コンプレッサから排出された圧縮空気から不純物を除去するエアドライヤと、
前記エアドライヤで不純物を除去した乾燥空気が送られるエアタンクと、
前記エアドライヤで除去された不純物を含むエアから不純物を分離する前記不純物分離装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる不純物分離装置によれば、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

第１実施形態の不純物分離装置の断面を示す。図１のII－II断面を示す。参考例の不純物分離装置の断面を示す。図３のIV－IV断面を示す。本実施形態の不純物分離装置を用いたエア処理システムを示す。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

図１は、第１実施形態の不純物分離装置１の断面を示す。図２は、図１のII－II断面を示す。

第１実施形態の不純物分離装置１は、略カップ状のケース２と、ケース２に対して開口を対向させて取り付けられるカップ状のタンク３と、ケース２の内側に取り付けられる第１バッファ４と、タンク３の内側に取り付けられる第２バッファ５と、を備える。

ケース２は、円筒状の側面を形成する外壁部２１と、外壁部２１の一方を覆う蓋部２２と、外壁部２１の内側に蓋部２２から突出して円筒状に形成される内壁部２３と、を有する。なお、外壁部２１、蓋部２２及び内壁部２３は、一体構造で形成してもよいし、別々の部材を組み合わせてもよい。

外壁部２１には、外壁部２１の外側から内壁部２３の内側に連通する第１孔１１と、外壁部２１の外側から外壁部２１と内壁部２３の間の空間に連通する第２孔１２と、が形成される。第１実施形態の不純物分離装置１は、第１孔１１が流入口として圧力の高いエアドライヤ等に接続され、排出口としての第２孔１２からエアが排出される。

図２に示すように、第１孔１１は、円形断面の内壁部２３に接続するように形成される。また、第２孔１２は、外壁部２１の内側及び内壁部２３の外側と滑らかな面で接続するように形成される。このように、第２孔１２をケース２と滑らかな面で接続することによって、エアを滑らかに流すことが可能となる。

内壁部２３の内側には、フィルタ６が設置され、内壁部２３の開口端部にはメッシュプレート７が設置される。フィルタ６は、既存のものでもよいし、網目状のステンレス材とポリエステル製のメッシュを重ねて、円筒状に巻いたものでもよい。このようなフィルタ６を設置することによって、限られたスペースの中で効率良くオイル等の液体を分離し、捕集することが可能となる。また、ステンレス材を用いることによって、フィルタ６を安価に作製することが可能となる。さらに、メッシュプレート７を用いることによって、消音効果を向上させることが可能となる。

第１バッファ４は、メガホンのような円錐の一部の形状に形成され、内壁部２３側が拡開し、内壁部２３から離れる方向に向かって径が小さくなるように設置される。第１バッファ４の内壁部２３側の拡開端部４ａは、外壁部２１に取り付けられる。第１バッファ４を設置することによって、エアから分離した液体を飛び散らせることを抑制することが可能となる。

第２バッファ５は、外壁部２１側に形成される傘状部５１と、傘状部５１をタンク３に支持する支持部５２と、を有する。傘状部５１の頂点には貫通孔５１ａが形成される。傘状部５１の上方の少なくとも一部は、第１バッファ４の内側に突出するように配置されると好ましい。

また、第１バッファ４の外側に位置する外壁部２１とタンク３の側面の下端とを外壁部２１及びタンク３の外側で連通し、レベルゲージを兼ねた液体排出部８を形成してもよい。液体を排出する場合には、液体排出部８の先端を外壁部２１側から外し、タンク３より下方に位置させればよい。

次に、第１実施形態の不純物分離装置１のエアの流れと液体の捕集について説明する。

第１孔１１から流入したエアは、内壁部２３の内側に流入し、フィルタ６を通過する際にオイルミスト等が捕集される。フィルタ６の下方に通過したエアは、メッシュプレート７を通過し、第１バッファ４の内壁に衝突する。第１バッファ４は下方に向かって径が縮小するので、エアは第１バッファ４の内壁に衝突しながら下降した後、内圧を高めて上昇気流を生じさせる。この時点で、エアはほぼ液体を含んでいない。エアの上昇気流は、内壁部２３の内側から下降するエアによって外壁部２１側へ押され、ケース２の外壁部２１と内壁部２３の間の空間に流入し、第２孔１２から流出する。

フィルタ６に捕集された液体は、メッシュプレート７から滴下し、上昇気流するエア又は第１バッファ４に接触、凝集することを繰り返し、液体として落下する。第１バッファ４から落下した液体は、第２バッファ５の傘状部５１に落下する。傘状部５１に落下した液体は、さらに落下し、タンク３の下方に溜まる。

タンク３内に溜まった液体は、車両の振動又は旋回等によって飛散することがある。しかしながら、飛散した液体は、第１バッファ４及び第２バッファ５によって上方への移動を遮られて再びタンク３の下方に戻る。

また、傘状部５１の頂点に形成された貫通孔５１ａは、タンク３に流入するエアの圧力を調整する。したがって、貫通孔５１ａを形成することによって、タンク３内の液体が飛散することを防ぐことができる。

なお、タンク３に溜まった液体は、レベルゲージを兼ねた液体排出部８に存在する液体の高さを計測することで量がわかる。液体を排出する際は、液体排出部８の先端を外壁部２１側から外し、タンク３より下方に位置させればよい。

このように、第１実施形態の不純物分離装置１によれば、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

次に、参考例の不純物分離装置１について説明する。

図３は、参考例の不純物分離装置１の断面を示す。図４は、図１のIV－IV断面を示す。

参考例の不純物分離装置１は、第１実施形態の不純物分離装置１と構造は同じなので、エアの流れと液体の捕集について説明する。第２実施形態の不純物分離装置１は、第２孔１１が流入口として圧力の高いエアドライヤ等に接続され、排出口としての第１孔１１からエアが排出される。

第２孔１２から流入したエアは、ケース２の外壁部２１と内壁部２３の間の空間に流入する。図４に示すように、第２孔１２は外壁部２１の内側及び内壁部２３の外側と滑らかに接続するように形成されるので、エアは滑らかに外壁部２１と内壁部２３の間の空間を回転しながら下降する。

外壁部２１と内壁部２３の間の空間を下降したエアは、第１バッファ４の内側でもサイクロン状に回転し、エア内のオイル等の液体を分離させながら下降する。液体が分離した後のエアは、次第に勢いが弱まり、気圧の低い第１孔１１に向けて上昇する。その後、エアは、メッシュプレート７を通過し、フィルタ６を通過する際に余分な液体がさらに捕集され、第１孔１１から排出される。第１孔１１は、第２孔１２よりも径を大きく形成すると、エアを円滑に排出することができ、好ましい。

第１バッファ４で分離した液体は、遠心力によって第１バッファ４の内壁に衝突し、第１バッファ４の内面を落下する。また、メッシュプレート７とフィルタ６で捕集された液体も第１バッファ４の内面を落下する。第１バッファ４から落下した液体は、第２バッファ５の傘状部５１に落下する。傘状部５１に落下した液体は、さらに落下し、タンク３の下方に溜まる。

このように、参考例の不純物分離装置１によれば、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

図５は、本実施形態の不純物分離装置１を気液分離装置として用いたエア処理システム９を示す。

エア処理システム９は、圧縮空気を排出するコンプレッサ９１と、コンプレッサ９１から排出された圧縮空気から不純物を除去するエアドライヤ９２と、エアドライヤ９２で不純物が除去された乾燥空気が送られるエアタンク９３と、エアドライヤ９２で除去された不純物を含むエアから不純物を分離する不純物分離装置１と、を備える。

本実施形態のエア処理システム９は、コンプレッサ９１から送られる圧縮空気を利用してブレーキ等を制御するものである。コンプレッサ９１から排出された圧縮空気は、エアドライヤ９２に送られる。エアドライヤ９２は、圧縮空気中のオイル等を除去し、乾燥空気をエアタンク９３に送る。ここで、エアドライヤ９２で除去したオイル等の液体をそのまま廃棄すると、環境に強い影響を与えることとなるので、本実施形態の不純物分離装置１で液体を分離させて回収する。

このように、本実施形態のエア処理システム９によれば、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

以上、本実施形態にかかる不純物分離装置１は、不純物分離装置１は、円筒状の側面を形成する外壁部２１、外壁部２１の一方の開口を覆う蓋部２２、及び、外壁部２１の内側に蓋部２２から突出して円筒状に形成される内壁部２３、を有し、外壁部２１の外側から内壁部２３の内側に連通する第１孔１１、及び、外壁部２１の外側から外壁部２１と内壁部２３の間の空間に連通する第２孔１２が形成されるケース２と、外壁部２１の他方の開口を密閉するタンク３と、内壁部２３側が拡開し内壁部２３から離れる方向に向かって径が小さくなるような筒状に形成され、内壁部２３側の端部が外壁部２１に設置される第１バッファ４と、外壁部２１側に形成される傘状部５１及び傘状部５１をタンク３に支持する支持部５２を有する第２バッファ５と、内壁部２３の内側に設置されるフィルタ６と、を備える。したがって、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

また、本実施形態にかかる不純物分離装置１は、傘状部５の上方の少なくとも一部は、第１バッファ４の内側に突出する。したがって、タンク３に落下した不純物の上方への移動を遮ることが可能となる。

また、本実施形態にかかる不純物分離装置１は、傘状部５１の頂点には貫通孔５１ａが形成される。したがって、タンク３に流入するエアの圧力を調整することができ、タンク３内の液体が飛散することを防ぐことが可能となる。

また、本実施形態にかかる不純物分離装置１は、流入口として第１孔１１からエアを流入させ、排出口として第２孔１２からエアを排出させる。したがって、第１バッファ４の内壁に衝突しながら下降した後、内圧を高めて上昇気流を生じさせるエアを利用することが可能となる。

また、本実施形態にかかるエア処理システム９は、圧縮空気を排出するコンプレッサ９１と、コンプレッサ９１において排出された圧縮空気から不純物を除去するエアドライヤ９２と、エアドライヤ９２で不純物を除去した乾燥空気が送られるエアタンク９３と、エアドライヤ９２で除去された不純物を含むエアから不純物を分離する不純物分離装置１と、を備える。したがって、十分な量の不純物を分離することが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、発明の範囲を超えない限り、それぞれの実施形態の構成を適宜変更した構成及びそれぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせた構成の実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…不純物分離装置
２…ケース
２１…外壁部
２２…蓋部
２３…内壁部
３…タンク
４…第１バッファ
５…第２バッファ
６…フィルタ
７…メッシュプレート
９…エア処理システム

Claims

円筒状の側面を形成する外壁部、前記外壁部の一方の開口を覆う蓋部、及び、前記外壁部の内側に前記蓋部から前記外壁部より短く突出して円筒状に形成される内壁部、を有し、前記外壁部の外側から前記内壁部の内側に連通する第１孔、及び、前記外壁部の外側から前記外壁部と前記内壁部の間の空間に連通する第２孔が形成されるケースと、
前記外壁部の他方の開口を密閉するタンクと、
前記内壁部側が拡開し前記内壁部から離れる方向に向かって径が小さくなるような筒状に形成され、全体が前記外壁部の内側に配置され、前記内壁部側の端部が前記外壁部に設置される第１バッファと、
前記外壁部側に形成される傘状部及び前記傘状部を前記タンクに支持する支持部を有し、前記傘状部の上方の少なくとも一部は、前記第１バッファの内側に突出する第２バッファと、
前記内壁部の内側に設置されるフィルタと、
を備え、
流入口として前記第１孔からエアを流入させ、排出口として前記第２孔からエアを排出させる
ことを特徴とする不純物分離装置。
前記傘状部の頂点には貫通孔が形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の不純物分離装置。
圧縮空気を排出するコンプレッサと、
前記コンプレッサから排出された圧縮空気から不純物を除去するエアドライヤと、
前記エアドライヤで不純物を除去した乾燥空気が送られるエアタンクと、
前記エアドライヤで除去された不純物を含むエアから不純物を分離する請求項１又は２に記載の不純物分離装置と、
を備えることを特徴とするエア処理システム。