JP7253839B1 - 圧縮空気圧回路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】各種機器の機能を維持しつつ圧縮空気から水及び異物を容易且つ確実に分離・除去することが可能な圧縮空気圧回路構造を提供する。【解決手段】圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃除去機能を備える圧縮空気圧回路構造であって、エアコンプレッサの後段に圧縮空気に向け霧状の水を噴霧するための噴霧ユニットを備えると共に、該噴霧ユニットの後段に水分を除去するサイクロンセパレータを備えて成り、圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃と結合した霧状の水分を分離・除去することで、水分と共にオイルミスト及び塵埃が除去された清浄な圧縮空気を生成し得る手段を採用する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気圧回路の構造に関し、詳しくは、エアコンプレッサで生成された圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃の除去を実現する技術に関するものである。

エアコンプレッサにより生成された圧縮空気は、塵埃やオイルミスト等の異物が含有している。従来、かかる異物を圧縮空気から分離・除去するため、圧縮空気圧回路の所定中間箇所、特に末端箇所において、グラスファイバーや樹脂を編み込み若しくは中空糸膜により成形されたミストフィルターを使用することが一般的であった。

しかしながら、上記従来のミストフィルターによれば、油滴やスラッジにより目詰まりが発生し易く、また、圧縮空気の通過距離が短いためにオイルミストを完全に除去することができず、多量のオイルミストが残留したまま圧縮空気を吐出してしまう、といった問題があった。

さらに、従来の圧縮空気圧回路の構成では、エアタンクやエアドライヤ、さらにその後段に配設されたエアフィルタに夫々接続されるドレントラップが、ドレン量の増大に伴ってドレン排出口が詰まるなどの動作不良を起こすことが想定され、その場合に後段へ多くの水分が持ち出され、エアドライヤやエアフィルタを機能不全に陥らせることとなって、末端で多くの水分を放出してしまう、といった問題があった。

上記問題を解決すべく、特開２０１６－１９０２０７号公報（特許文献１）に記載の技術提案がなされている。すなわち、特許文献１では、エアコンプレッサから送気された圧縮空気を、乾燥剤が充填された乾燥容器を経由し、オイルセパレータフィルタ及びガラス繊維からなる複数のフィルタを通過することにより、清浄な圧縮空気を生成する手段を採用している。

しかしながら、特許文献１に記載の技術提案では、乾燥容器内にて水分以外の異物やオイルミストが分離してしまうため、乾燥容器内の目詰まりを起こしやすくなると共に、乾燥容器自体にオイルミストが付着するため、容器自体の交換が必要になる場合があった。

本出願人は、以上のような従来の圧縮空気圧回路構造における問題点に着目し、各種機器の機能を維持しつつ圧縮空気から水及び異物を容易且つ確実に分離・除去することができないものかとの着想の下、圧縮空気に水を接触させることで水と異物の結合を促し、その後に圧縮空気から水を分離・除去することで同時に異物の分離・除去が可能な圧縮空気圧回路構造を開発し、本発明にかかる「圧縮空気圧回路構造」の提案に至るものである。

特開２０１６－１９０２０７号公報

本発明は、上記問題に鑑み、各種機器の機能を維持しつつ圧縮空気から水及び異物を容易且つ確実に分離・除去することが可能な圧縮空気圧回路構造を提供することを課題とする。

上記問題を解決するため、本発明は、圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃除去機能を備える圧縮空気圧回路構造であって、エアコンプレッサで生成された圧縮空気がメイン配管を介して送気される圧縮空気圧回路において、エアコンプレッサの後段に噴霧ユニットを備えると共に、該噴霧ユニットの後段にサイクロンセパレータを備え、噴霧ユニットは、メイン配管を流れる圧縮空気に向け水を霧状に噴霧する噴霧ノズルと、該噴霧ノズルへ水を供給するノズル配管と、給水器から送られる水を貯留しつつノズル配管に水を送出する貯水容器と、メイン配管から分岐して貯水容器に圧縮空気を送気する同圧エア配管と、を備えて成り、圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃と結合した霧状の水分をサイクロンセパレータによって除去することで、水分と共にオイルミスト及び塵埃が除去された清浄な圧縮空気が生成される手段を採用する。

また、本発明は、前記サイクロンセパレータの後段に、前記ノズル配管から分岐したノズル分岐管を介してメイン配管を流れる圧縮空気に向け水を霧状に噴霧する第二噴霧ノズルを備えると共に、該第二噴霧ノズルの後段に第二サイクロンセパレータが備えられて成る手段を採用する。

さらに、本発明は、圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃除去機能を備える圧縮空気圧回路構造であって、エアコンプレッサで生成された圧縮空気がメイン配管を介して送気される圧縮空気圧回路において、エアコンプレッサの後段に噴霧ユニットを備えると共に、該噴霧ユニットの後段にサイクロンセパレータを備え、噴霧ユニットは、前段のメイン配管から送られた圧縮空気を吐出する吐出口と該吐出口から吐出された圧縮空気に向け給水器から送られる水を霧状に噴霧する噴霧ノズルを内蔵すると共に、水が噴霧された後の圧縮空気を後段のメイン配管へ送出する送気口を備えた噴霧タンクから成り、圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃と結合した霧状の水分をサイクロンセパレータによって除去することで、水分と共にオイルミスト及び塵埃が除去された清浄な圧縮空気が生成される手段を採用する。

本発明にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、圧縮空気に向け霧状の水を噴霧することにより、圧縮空気中に含まれた異物と噴霧された水が結合され、その結合により質量が増した水分をサイクロンセパレータによって分離除去することで、水分と同時に異物の分離除去も可能となって、清浄な圧縮空気の生成に資する、といった優れた効果を奏する。

また、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、サイクロンセパレータの後段に第二噴霧ノズルと、該第二噴霧ノズルの後段に第二サイクロンセパレータを備えることで、サイクロンセパレータから排出された圧縮空気中に未だ残留する異物に対し、再度噴霧ノズルによる水の噴霧を行って結合させ、第二サイクロンセパレータによって残留異物と結合した水を分離除去することで、より清浄な圧縮空気の生成に資する、といった優れた効果を奏する。

さらに、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、サイクロンセパレータによって水分の分離除去された圧縮空気が後段に送られることとなるため、各種機器に接続されたドレントラップの動作不良が起きた場合であっても、多くの水分が後段へ持ち出される心配がなく、また、サイクロンセパレータでは水と同時に異物も分離除去されるため、フィルタの目詰まりなど各種機器が機能不全に陥る心配もなく、各種機器の製品・機能の長寿命化が図られ、ひいては、各種機器のメンテナンス性の向上にも資する、といった優れた効果を奏する。

本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第一の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第一の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第二の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第二の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第三の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第三の実施形態を示す説明図である。

本発明にかかる圧縮空気圧回路構造は、圧縮空気Ａに向け霧状の水Ｗを噴霧することにより、圧縮空気中に含まれた異物Ｅと噴霧された水Ｗが結合され、その結合により質量が増した水Ｗをサイクロンセパレータ６によって分離除去することで、水Ｗと同時に異物Ｅの分離除去を行うことを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の実施形態を、図面に基づいて説明する。

尚、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造は、以下に述べる実施例に特に限定されるものではなく，本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができる。

図１及び図２は、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第一の実施形態を示す説明図である。
本発明にかかる圧縮空気圧回路構造は、エアコンプレッサ１から吐出された圧縮空気Ａに対し水Ｗを噴霧することで異物Ｅと水Ｗを結合させる噴霧ユニット３、並びに、水Ｗと共に異物Ｅの分離・除去を行うサイクロンセパレータ６を装備した圧縮空気圧回路である。

エアコンプレッサ１は、空気吸入口から空気である大気を吸入し、所定圧（例えば０．７Ｍｐａ）へと昇圧して圧縮させる。大気には水蒸気や異物Ｅ（塵埃やスラッジ、微生物、窒素酸化物、オイルミストなど）が含まれており、更に給油式のエアコンプレッサ１を使用していた場合は、生成される圧縮空気内にオイルミストが多く混入されることとなる。生成された圧縮空気Ａは、メイン配管１０を介して後段機器へ送気される。

メイン配管１０は、圧縮空気Ａを送気するための中空管であって、エアコンプレッサ１から噴霧ユニット３を経由し、後段のエアドライヤ７並びに該エアドライヤ７から更に後段へ圧縮空気Ａを送気させる配管である。該メイン配管１０の素材については、特に限定するものではなく、例えば銅や鉄などの主に金属素材よりなる略剛性の素材や、ゴム、ポリエチレン、塩ビ製の樹脂管あるいは炭素素材やガラス素材からなる繊維管など略柔軟性の素材で構成される。尚、後述する水配管１５や同圧エア配管１４、ノズル配管１２、ドレン配管１６の素材についても同様である。
メイン配管１０は、エアコンプレッサ１にて生成された異物Ｅを含んだ圧縮空気Ａについて、噴霧ユニット３及びサイクロンセパレータ６により異物Ｅを除去し、清浄な圧縮空気Ａとして後段へ送気する。このとき、サイクロンセパレータ６から送出される圧縮空気Ａは、圧縮空気内の相対湿度が高いため、該サイクロンセパレータ６の後段に冷凍式エアドライヤ７等の乾燥手段を備え、乾燥した状態の清浄な圧縮空気Ａを送気させる態様が好適である。

噴霧ユニット３は、圧縮空気Ａに向け霧状の水Ｗを噴霧して異物Ｅと結合させるためのユニットであって、主に噴霧ノズル３６と、ノズル配管１２と、貯水容器３０と、同圧エア配管１４と、で構成されており、エアコンプレッサ１の後段に配設される。

噴霧ノズル３６は、メイン配管１０を流れる圧縮空気Ａに向け霧状の水Ｗを噴霧するためのノズルであって、ノズル配管１２から供給される水Ｗを噴霧することで、圧縮空気中の異物Ｅを水Ｗと結合させる箇所となる。噴霧ノズル３６の形状・構造については、特に限定するものではなく、噴霧する際の水量や粒径等を考慮して適宜決定される。また、噴霧ノズル３６の向き、噴霧方向についても特に限定するものではないが、圧縮空気中の異物Ｅとの結合をより促進するために、圧縮空気Ａの流れに対向もしくは直交する方向へ噴霧する態様が好ましい。メイン配管１０を流れる圧縮空気Ａは、噴霧ノズル３６を通過することで噴霧された霧状の水Ｗを巻き込み、その水分が塵埃やオイルミスト等の異物Ｅと結合して、後段のサイクロンセパレータ６へと送られる。

ノズル配管１２は、貯水容器３０に貯留された水Ｗを噴霧ノズル３６に供給するための流路管であって、基端が貯水容器３０の下方域に接続されると共に、先端が噴霧ノズル３６に接続されている。貯水容器３０に貯留された水Ｗは、同圧エア配管１４から送られてくる圧縮空気Ａの圧力を利用してノズル配管１２に送られ、圧力を伴った水Ｗとして噴霧ノズル３６に送られることとなる。ノズル配管１２の所定箇所にはバルブ１７が備えられ、バルブ１７の開け締めによって噴霧ノズル３６からの噴霧量の調整が可能である。

貯水容器３０は、給水器４から送られてきた水Ｗを貯留すると共に、その貯留された水Ｗを圧縮空気Ａの圧力を利用して噴霧ノズル３６へ送るための装置であって、中空部を有して上方及び下方が閉塞された筒状の容器体で構成される。かかる貯水容器３０を構成する容器体の形状については、中空筒状であれば特に限定はなく、円筒状や多角筒形状が考え得る。貯水容器３０の上方域には、給水器４から水Ｗを送る水配管１５とメイン配管１０から圧縮空気Ａを送る同圧エア配管１４が接続されている。また、貯水容器３０の下方域には、噴霧ノズル３６に水Ｗを供給するノズル配管１２が接続されている

給水器４は、圧縮空気Ａに噴霧する水Ｗを供給する水源であって、例えば既存の水道設備を利用する。給水器４から供給される水Ｗは、水配管１５を介して貯水容器３０に送られる。すなわち、水配管１５は、給水器４と貯水容器３０を繋ぐ流路管である。水配管１５の所定箇所には、給水器４からの水量を調整可能な自動式もしくは手動式のバルブ１７が備えられている。また、貯水容器３０側から水Ｗや圧縮空気Ａの逆流を防止するため、水配管１５所定箇所に逆止弁１８を備える態様が好ましい。

同圧エア配管１４は、メイン配管１０から分岐して圧縮空気Ａを貯水容器３０へ送る送気管で、具体的には、噴霧ノズル３６の前段に存するメイン配管１０の所定箇所が分岐して同圧エア配管１４となり、その先端が貯水容器３０の上方域に接続されて成る。これにより、メイン配管１０を流れる圧縮空気Ａの一部が、同圧エア配管１４を介して貯水容器３０に送られることとなる。かかる同圧エア配管１４を備えることで、貯水容器３０内の圧力を一定に保ちつつ、噴霧ノズル３６へ一定圧力の水Ｗを送出することが可能であって、安定した噴霧に資することとなる。

噴霧ユニット３の後段には、サイクロンセパレータ６が装備される。該サイクロンセパレータ６は、圧縮空気中の水分を除去するためのサイクロン式の分離装置であって、流入口からハウジング内に入った圧縮空気Ａは、遠心力によって空気中の水分がハウジング内壁に叩き付けられ落下し、エアのみ中央部に備えられるカートリッジを介して排気口から取り出される構造を有している。該サイクロンセパレータ６は、圧縮空気Ａから水Ｗを遠心分離によって分離除去することで、該水Ｗと結合した異物Ｅも同時に分離・除去することとなる。特に、異物Ｅと結合した水Ｗは、結合していない水分に比し質量が増加していることから、遠心力による分離作用がより顕著に働くこととなって、容易に除去し得ることとなる。

サイクロンセパレータ６には、ドレン配管１６を介してドレントラップ８が装備されている。ドレン配管１６は、サイクロンセパレータ６におけるハウジングの下端に接続され、サイクロンセパレータ６内部に貯留された水Ｗをドレントラップ８へ送るための流路管である。また、ドレン配管１６は、ドレントラップ８から排出される水Ｗを最終的に外部へ送出するための流路管として、ドレントラップ８にも接続されている。ドレントラップ８は、サイクロンセパレータ６内の水分を外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在し、いずれの方式であっても構わない。尚、サイクロンセパレータ６とドレントラップ８とを繋ぐドレン配管１６の中間には、必要に応じて図示の様なバルブ１７が備えられ、サイクロンセパレータ６からの水分排出量を調整することが可能である。

尚、図示していないが、サイクロンセパレータ６の後段に、続けて別のサイクロンセパレータ６を設ける態様も考え得る。すなわち、サイクロンセパレータ６が二重に備わる態様であり、圧縮空気中の異物Ｅや水Ｗを二重に捕捉することで確実に分離除去することが可能となり、より清浄な圧縮空気Ａの生成に資する。

噴霧ノズル３６により水Ｗが噴霧された圧縮空気Ａは、湿度が上昇しているため、サイクロンセパレータ６を経由しても、未だ圧縮空気中には多く水分の残存が想定される。そこで、圧縮空気圧回路において、サイクロンセパレータ６の後段に、図示の様なエアドライヤ７を装備する態様が好適である。
エアドライヤ７は、圧縮空気Ａを乾燥させ水分を取り除くための機器であって、水分の除去方式により、冷凍式や中空糸膜式、吸着式などが存在する。本発明で使用するエアドライヤ７は、冷凍式や中空糸膜式、吸着式のいずれかを問うものではなく、特に限定されるものではないが、一般に繁用されているのは、冷凍式のエアドライヤ７である。冷凍式のエアドライヤは、冷媒の蒸発潜熱を利用して、圧縮空気Ａを冷却し、含有水分を凝縮して除去するための装置であって、比較的安価に導入することができるため、好適である。

エアドライヤ７には、ドレン配管１６を介してドレントラップ８が装備されている。ドレン配管１６は、エアドライヤ７の下方域に接続され、エアドライヤ７内部に貯留されたドレン水Ｄをドレントラップ８へ送るための流路管である。また、ドレン配管１６は、ドレントラップ８から排出されるドレン水Ｄを最終的に外部へ送出するための流路管として、ドレントラップ８にも接続されている。ドレントラップ８は、エアドライヤ７内部に貯留されたドレン水Ｄを外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在し、いずれの方式であっても構わない。尚、エアドライヤ７とドレントラップ８とを繋ぐドレン配管１６の中間には、必要に応じて図示の様なバルブ１７が備えられ、エアドライヤ７からの水分排出量を調整することが可能である。

ところで、図示されていないが、エアコンプレッサ１の後段であって噴霧ノズル３６までのメイン配管１０の所定中間箇所に、エアタンク２を装備する態様も可能である。
エアタンク２は、エアコンプレッサ１により生成された圧縮空気Ａを一時的に貯留するための容器であって、メイン配管１０を介してエアコンプレッサ１の後段で噴霧ノズル３６の前段に装備される。かかるエアタンク２を備えることで、エアコンプレッサ１の始動時や停止時における流体（圧縮空気Ａ）の水撃作用（ウォーターハンマー現象）の抑制に資し、後段機器の負荷軽減に資する。
尚、エアタンク２を装備する場合、該エアタンク２の下部所定箇所にもドレン配管１６を介してドレントラップ８を備える態様が好適である。エアタンク２では、圧縮空気Ａが貯留中に冷却されることで、含有水蒸気が凝縮されてドレン水Ｄが発生することが想定される。そこで、ドレントラップ８を備えてエアタンク２内のドレン水Ｄを適宜排出することで、ドレン水Ｄにおける菌やウイルスの増殖を防止して臭気の発生・増大を抑制することができる。ドレントラップ８に外部へ排水するためのドレン配管１６が接続されていること、ドレントラップ８の方式に限定がないこと、そして、エアタンク２とドレントラップ８とを繋ぐドレン配管１６の中間に必要に応じてバルブ１７が備えられていることについては、サイクロンセパレータ６やエアドライヤ７におけるドレントラップ８の装備態様と同様である。

サイクロンセパレータ６やエアドライヤ７、エアタンク２等に備えられたドレントラップ８にて排出されたドレン水Ｄには、塵埃等の固形異物とオイルミストが混入した油水が混在しており、工場排水として排出するためには、ドレン水内の油分を除去する必要がある。そこで、図示の様に、ドレントラップ８から外部へ繋がるドレン配管１６の所定中間箇所に、油分を取り除いたドレン水Ｄとして排水可能な油水分離手段９を装備する態様が好適である。尚、油水分離手段９の具体的構成態様については、常法手段を採用すれば足り、特に限定するものではなく、例えば油水分離装置や油分フィルタによる分離除去手段、あるいは、微生物による分解手段等が考え得る。

以上の構成から成る圧縮空気圧回路構造について、その主な動作及び作用を説明する。
先ず、エアコンプレッサ１にて圧縮空気Ａが生成され、エアコンプレッサ１からサイクロンセパレータ６まで延伸するメイン配管１０へ送気される。この時の圧縮空気Ａは、大気中の塵埃や水蒸気を含んだものになる。メイン配管１０は、噴霧ノズル３６の前段で分岐し、一部が同圧エア配管１４を介して貯水容器３０に送られ、その余がメイン配管１０を介して噴霧ノズル３６へ進行する。貯水容器３０には、給水器４から供給された水Ｗが貯留されており、同圧エア配管１４を介して送られてきた圧縮空気Ａを利用して、水Ｗが圧力を有した状態でノズル配管１２を介して噴霧ノズル３６へ送られる。そして、メイン配管１０を流れる圧縮空気Ａに対し、霧状の水Ｗが噴霧ノズル３６から噴霧され、圧縮空気中の異物Ｅが噴霧された水Ｗと結合する（図２）。

異物Ｅと結合した水Ｗは、圧縮空気中にてメイン配管１０を進行し、サイクロンセパレータ６へと流入する。サイクロンセパレータ６に流入した圧縮空気Ａは、ハウジング内で高速で回転運動を行い、遠心力によって異物Ｅと結合した水Ｗがハウジング内壁に叩き付けられ落下し、異物Ｅ及び水Ｗが分離除去された圧縮空気Ａのみが中央部に備えられるカートリッジを介して排気口から送り出される。

サイクロンセパレータ６から送り出された圧縮空気Ａは、メイン配管１０を経由してエアドライヤ７へと流入する。この時の圧縮空気Ａは、前段のサイクロンセパレータ６によって異物Ｅが除去されたほぼ清浄な状態であるが、噴霧ノズル３６から噴霧された水Ｗによって相対湿度が高い状態であるため、エアドライヤ７にて圧縮空気Ａを乾燥させて含有水分を取り除く。水Ｗが取り除かれた乾燥した圧縮空気Ａは、エアドライヤ７からメイン配管１０に送られ、後段に接続される圧縮空気Ａを使用する機器へと流出されることとなる。

このように、本実施例にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、コンプレッサで生成された圧縮空気Ａに対し、噴霧ユニット３によって霧状の水Ｗを噴霧することで、圧縮空気中に含まれた異物Ｅと噴霧された水Ｗとが結合され、その結合により質量が増した水Ｗをサイクロンセパレータ６によって分離除去することで、水Ｗと同時に異物Ｅの分離除去も可能となって、清浄な圧縮空気Ａの生成に資することとなる。また、異物Ｅが分離された清浄な圧縮空気Ａが送られることで、フィルタの目詰まりなど後段の各種機器が機能不全に陥るおそれも減少し、各種機器の製品・機能の長寿命化とメンテナンス性の向上が図られ、更にサイクロンセパレータ６とエアドライヤ７とで圧縮空気中の水分を二重に取り除くことで、乾燥した圧縮空気Ａが生成されることとなって、各種機器に接続されたドレントラップ８の動作不良が起きた場合であっても、多くの水分が後段へ持ち出される心配がなく、回路全体の性能が向上することとなる。

本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の他の実施例について、図３及び図４に基づき説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図３及び図４は、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第二の実施形態を示す説明図である。
実施例１では、メイン配管１０に一の噴霧ノズル３６を設置し、その後段に一乃至複数のサイクロンセパレータ６を備える構成態様について説明した。しかしながら、一の噴霧ノズル３６によって水Ｗを噴霧しただけでは、圧縮空気中の異物Ｅの全てを水Ｗと結合させることができない場合も想定され、その結果、サイクロンセパレータ６を経たところで圧縮空気中に未だ残留異物Ｅが存在する可能性も想定される。したがって、圧縮空気中の残留異物Ｅをより確実に分離除去できる技術が望まれるところであった。
そこで、本実施形態にかかる圧縮空気圧回路構造は、実施例１と相違する構成態様として、噴霧ユニット３において、図示の様に、サイクロンセパレータ６の後段に第二噴霧ノズル３６ａを備えると共に、該第二噴霧ノズル３６ａの後段に第二サイクロンセパレータ６ａが備えられる構成を採用している。

第二噴霧ノズル３６ａは、メイン配管１０におけるサイクロンセパレータ６の後段に備えられ、サイクロンセパレータ６からメイン配管１０に送出された圧縮空気Ａに向け霧状の水Ｗを噴霧するためのノズルである。該第二噴霧ノズル３６ａは、前段の噴霧ノズル３６及びサイクロンセパレータ６にて分離除去しきれなかった圧縮空気中の残存異物Ｅに対し、改めて水Ｗと結合させるために設けられるもので、その形状・構造について特に限定するものではなく、噴霧する際の水量や粒径等を考慮して適宜決定される。また、第二噴霧ノズル３６ａの向き、噴霧方向についても特に限定するものではないが、圧縮空気中の異物Ｅとの結合をより促進するため、噴霧ノズル３６と同様、圧縮空気Ａの流れに対向もしくは直交する方向へ噴霧する態様が好ましい。前段のサイクロンセパレータ６から送出された圧縮空気Ａは、メイン配管１０を介して第二噴霧ノズル３６ａを通過することで噴霧された霧状の水Ｗを巻き込み、その水Ｗが塵埃やオイルミスト等の残留異物Ｅと結合して、後段の第二サイクロンセパレータ６ａへと送られる。

第二噴霧ノズル３６ａに送られる水Ｗは、噴霧ノズル３６と同系統をたどる。すなわち、貯水容器３０と噴霧ノズル３６とを繋ぐノズル配管１２の所定中間箇所が分岐してノズル分岐管１３となり、該ノズル分岐管１３の先端が第二噴霧ノズル３６ａに接続される態様である。かかる態様により、貯水容器３０に貯留された水Ｗが、ノズル配管１２からノズル分岐管１３を介して第二噴霧ノズル３６ａに送られることとなる。

第二噴霧ノズル３６ａの後段には、第二サイクロンセパレータ６ａが装備される。該第二サイクロンセパレータ６ａは、前段に装備されているサイクロンセパレータ６と同様、圧縮空気中の水分を除去するためのサイクロン式の分離装置であって、前段のサイクロンセパレータ６から吐出された後に第二噴霧ノズル３６ａによって水Ｗが再噴霧された圧縮空気Ａについて、第二サイクロンセパレータ６ａによって再度遠心分離を行い、前段のサイクロンセパレータ６にて除去しきれなかった残留異物Ｅと結合した水Ｗを分離・除去する装置である。
尚、第二サイクロンセパレータ６ａに、ドレン配管１６を介してドレントラップ８が装備されること、また、第二サイクロンセパレータ６ａの後段に、続けて別のサイクロンセパレータ６を設ける態様も可能であることは、前段のサイクロンセパレータ６と同様である。

以上の構成から成る圧縮空気圧回路構造について、その主な動作及び作用を説明する。
エアコンプレッサ１にて生成された圧縮空気Ａが、噴霧ノズル３６を経由してサイクロンセパレータ６から送り出されるまでは、上記実施例１と同様である。
次いで、サイクロンセパレータ６から送り出された圧縮空気Ａに、第二噴霧ノズル３６ａによって水Ｗが噴霧される。このとき、貯水容器３０に貯留された水Ｗが、圧力を有した状態でノズル配管１２からノズル分岐管１３を経て第二噴霧ノズル３６ａへ送られ、サイクロンセパレータ６を出てメイン配管１０を流れる圧縮空気Ａに対し、霧状の水Ｗが第二噴霧ノズル３６ａから噴霧され、圧縮空気中の残留異物Ｅが噴霧された水Ｗと結合する（図４）。

残留異物Ｅと結合した水Ｗは、圧縮空気中にてメイン配管１０を進行し、第二サイクロンセパレータ６ａへと流入する。第二サイクロンセパレータ６ａに流入した圧縮空気Ａは、ハウジング内で高速で回転運動を行い、遠心力によって残留異物Ｅと結合した水Ｗがハウジング内壁に叩き付けられ落下し、残留異物Ｅ及び水Ｗが分離除去された圧縮空気Ａのみが中央部に備えられるカートリッジを介して排気口から送り出される。
第二サイクロンセパレータ６ａから送り出された圧縮空気Ａの流れについては、上記実施例１と同様である。

このように、本実施例にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、サイクロンセパレータ６の後段に第二噴霧ノズル３６ａと、該第二噴霧ノズル３６ａの後段に第二サイクロンセパレータ６ａを備えることで、サイクロンセパレータ６から排出された圧縮空気中に残存する残留異物Ｅに対し、再度水Ｗの噴霧を行って結合させ、第二サイクロンセパレータ６ａによって残留異物Ｅと結合した水Ｗを分離除去することが可能となって、より清浄な圧縮空気Ａの生成に資することとなる。

本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の他の実施例について、図５及び図６に基づき説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図５及び図６は、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造の第三の実施形態を示す説明図である。
実施例１では、メイン配管１０に噴霧ノズル３６を設置し、その後段にサイクロンセパレータ６を備えることで、圧縮空気中の異物Ｅを除去する態様を説明した。しかしながら、メイン配管１０が細い場合に噴霧ノズル３６の設置が困難であったり、噴霧ノズル３６を上流側に向けて設置した場合にノズルの目詰まりが生じ、メンテナンスの手間が増えてしまうことも想定されることから、設置容易性並びにメンテナンス性を向上し得る手段が求められるところであった。

そこで、本実施例では、噴霧ユニット３の構造として、図示の様に、噴霧タンク３１から成る構造を採用する。該噴霧タンク３１は、中空部を有して上方及び下方が閉塞した筒状体で構成され、メイン配管１０におけるエアコンプレッサ１とサイクロンセパレータ６との中間所定箇所に配設されており、前段のエアコンプレッサ１で生成された圧縮空気Ａがメイン配管１０を介して送気されると共に、後段のサイクロンセパレータ６にメイン配管１０を介して圧縮空気Ａを送気する。そのため、噴霧タンク３１には、送られてきた圧縮空気Ａを吐出する吐出口３２が内蔵されると共に、圧縮空気Ａを後段へ送出する送気口３４が備えられている。尚、吐出口３２は、圧縮空気中の異物Ｅと水Ｗとの結合促進に鑑みると、後述する噴霧ノズル３６と所定間隔を空けつつ対向して配設される態様が好適である。また、エアコンプレッサ１から送られてくる圧縮空気Ａは、噴霧タンク３１内で上方に向け吐出される態様が望ましく、よって吐出口３２の向きについて上向きに配設する態様が好適である。さらに、圧縮空気中の異物Ｅと噴霧ノズル３６から噴霧された水Ｗとが結合してできたドレン水Ｄは、噴霧タンク３１の下方域に貯留することとなるが、吐出口３２がそのドレン水Ｄで水没することのないよう、タンク内における吐出口３２の下方に所定の間隙を設けることで、水没しない程度の高さ位置に吐出口３２を配設することが必要となる。またさらに、送気口３４については、噴霧タンク３１内に溜まったドレン水Ｄを圧縮空気Ａと共に後段に送ってしまうことのないよう、噴霧タンク３１の上方域に備えられる態様が好適である。

噴霧タンク３１には、噴霧ノズル３６が内蔵されている。該噴霧ノズル３６は、吐出口３２から吐出された圧縮空気Ａに向け霧状の水Ｗを噴霧するためのノズルであって、給水器４から水配管１５を介して供給される水Ｗを噴霧することで、噴霧タンク３１内にて圧縮空気中の異物Ｅを水Ｗと結合させる。噴霧ノズル３６の形状・構造については、噴霧する際の水量や粒径等を考慮して適宜決定されるもので、特に限定はないが、圧縮空気Ａに対し広く水Ｗを接触させるべく、噴霧ノズル３６から下方へ放射状に拡開しながら噴霧可能な態様が好適である。噴霧ノズル３６の向き・配置については、圧縮空気中の異物Ｅと水Ｗとの結合促進に鑑み、吐出口３２と所定間隔を空けつつ対向して配設される態様が好適であり、図示の様に吐出口３２が上向きに配設されれば、噴霧ノズル３６は下向きに配設される態様となる。かかる態様により、吐出口３２から上方に向け吐出された圧縮空気Ａに対し、噴霧ノズル３６から下方に向け水Ｗが噴霧されることとなり、互いにぶつかり合って異物Ｅと水Ｗとの結合促進が図られる。

給水器４は、噴霧ノズル３６から噴霧する水Ｗを供給する水源であって、例えば既存の水道設備を利用する。給水器４から供給される水Ｗは、ノズル配管１２を介して噴霧タンク３１に内蔵された噴霧ノズル３６に送られる。すなわち、ノズル配管１２は、給水器４と噴霧ノズル３６を繋ぐ流路管である。ノズル配管１２の所定箇所には、圧力調整器５を備える態様が好適である。かかる圧力調整器５は、噴霧ノズル３６へ一定圧力の水Ｗを継続して送出するための装置であり、後述する同圧エア配管１４を介して送られてくる圧縮空気Ａを利用して、給水器４から供給される水Ｗを所定の圧力に調整し、噴霧ノズル３６へ一定圧力の水Ｗとして送出する。また、ノズル配管１２の所定箇所には、水量を調整可能な自動式もしくは手動式のバルブ１７を備える態様のほか、噴霧タンク３１側から水Ｗや圧縮空気Ａの逆流を防止する逆止弁１８を備える態様も可能である。

同圧エア配管１４は、メイン配管１０から分岐して圧縮空気Ａを圧力調整器５へ送る送気管で、具体的には、メイン配管１０の所定箇所が分岐して同圧エア配管１４となり、その先端が圧力調整器５に接続されて成る。メイン配管１０と同圧エア配管１４との分岐箇所については、特に限定するものではないが、例えば噴霧ユニット３の前段側あるいは後段側に存するメイン管を分岐させて同圧エア配管１４とする態様が考え得る。図面では、噴霧ユニット３の後段側を分岐した場合について示している。かかる態様により、メイン配管１０を流れる圧縮空気Ａの一部が、同圧エア配管１４を介して圧力調整器５に送られることとなる。かかる同圧エア配管１４を備えることで、噴霧ノズル３６へ一定圧力の水Ｗを送出することが可能であって、安定した噴霧に資することとなる。尚、同圧エア配管１４の中間には、必要に応じて図示の様なバルブ１７が備えられ、圧縮空気Ａの送気量を調整することが可能である。

噴霧タンク３１には、ドレン配管１６を介してドレントラップ８が装備されている。ドレン配管１６は、噴霧タンク３１の下端に接続され、噴霧タンク３１内部に貯留されたドレン水Ｄをドレントラップ８へ送るための流路管である。また、ドレン配管１６は、ドレントラップ８から排出されるドレン水Ｄを最終的に外部へ送出するための流路管として、ドレントラップ８にも接続されている。ドレントラップ８は、噴霧タンク３１内のドレン水Ｄを外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在し、いずれの方式であっても構わない。尚、噴霧タンク３１とドレントラップ８とを繋ぐドレン配管１６の中間には、必要に応じて図示の様なバルブ１７が備えられ、噴霧タンク３１からの水分排出量を調整することが可能である。

以上の構成から成る圧縮空気圧回路構造について、その主な動作及び作用を説明する。
先ず、エアコンプレッサ１にて圧縮空気Ａが生成され、エアコンプレッサ１から噴霧ユニット３（噴霧タンク３１）まで延伸するメイン配管１０を介して、吐出口３２から噴霧タンク３１内に吐出される。この時の圧縮空気Ａは、大気中の塵埃や水蒸気を含んだものになる。給水器４から供給された水Ｗは、ノズル配管１２を介して圧力調整器５に送られ、該圧力調整器５において同圧エア配管１４を介して送られてきた圧縮空気Ａを利用して、水Ｗが圧力を有した状態でノズル配管１２を介して噴霧ノズル３６へ送られる。そして、噴霧タンク３１内に吐出された圧縮空気Ａに対し、霧状の水Ｗが噴霧ノズル３６から噴霧され、圧縮空気中の異物Ｅが噴霧された水Ｗと結合する（図６）。

異物Ｅと結合した水Ｗは、そのほとんどが自らの質量によって下方へ落下し、あるいは、噴霧タンク３１の内壁にぶつかった後に重力に従って垂下し、噴霧タンク３１の下方域にドレン水Ｄとして貯留されるが、一部は圧縮空気中に留まって噴霧タンク３１の送気口３４から送出されてメイン配管１０を進行し、サイクロンセパレータ６へと流入することとなる。かかる噴霧ユニット３（噴霧タンク３１）の後段に延伸するメイン配管１０は、サイクロンセパレータ６の前段で分岐し、一部が同圧エア配管１４を介して圧力調整器５に送られ、その余がメイン配管１０を介してサイクロンセパレータ６へと進行する。サイクロンセパレータ６に流入した圧縮空気Ａは、ハウジング内で高速で回転運動を行い、遠心力によって異物Ｅと結合した水Ｗがハウジング内壁に叩き付けられ落下し、異物Ｅ及び水Ｗが分離除去された圧縮空気Ａのみが中央部に備えられるカートリッジを介して排気口から送り出される。

サイクロンセパレータ６から送り出された圧縮空気Ａは、メイン配管１０を経由してエアドライヤ７へと流入する。この時の圧縮空気Ａは、前段のサイクロンセパレータ６によって異物Ｅが除去されたほぼ清浄な状態であるが、噴霧ノズル３６から噴霧された水Ｗによって相対湿度が高い状態であるため、エアドライヤ７にて圧縮空気Ａを乾燥させて含有水分を取り除く。水分が取り除かれた乾燥した圧縮空気Ａは、エアドライヤ７からメイン配管１０に送られ、後段に接続される圧縮空気Ａを使用する機器へと流出されることとなる。

以上、本実施例にかかる圧縮空気圧回路構造を説明したが、本発明は上記実施例で示した形態に限定されるものではない。例えば、吐出口３２から上方へ吐出される圧縮空気Ａの圧力により、異物Ｅと結合した水Ｗが送気口３４から多く流出してしまうことのないよう、吐出口３２に対向する噴霧ノズル３６に、図示の様な下方へ拡開する傘状のフード３７を装備させることで、吐出口３２から送気口３４へ向け直接的・直線的に圧縮空気Ａが流れないようにする態様が考え得る。

このように、本実施例にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、噴霧ユニット３の構成態様として、圧縮空気Ａを吐出する吐出口３２と水Ｗを霧状に噴霧する噴霧ノズル３６を内蔵する噴霧タンク３１によって構成することで、圧縮空気中に含まれた異物Ｅを噴霧された水Ｗと結合させて分離除去することが可能であって、清浄な圧縮空気Ａの生成に資すると共に、サイクロンセパレータ６の負担軽減及び性能維持の長期化を実現して、設置容易性並びにメンテナンス性をも向上し得る圧縮空気圧回路構造を提供することが可能となる。

本発明は、圧縮空気圧回路構造において、圧縮空気中の異物と霧状の水分を結合させることで、圧縮空気中の異物の分離・除去が容易になると共に、サイクロンセパレータによる遠心分離で圧縮空気中の異物及び水分の分離・除去を行うことから、圧縮空気圧回路構造の後段に接続される装置へ清浄な圧縮空気を送気することが可能となる。したがって、本発明にかかる「圧縮空気圧回路構造」の産業上の利用可能性は大である。

１ エアコンプレッサ
２ エアタンク
３ 噴霧ユニット
４ 給水器
５ 圧力調整器
６ サイクロンセパレータ
６ａ 第二サイクロンセパレータ
７ エアドライヤ
８ ドレントラップ
９ 油水分離手段
１０ メイン配管
１２ ノズル配管
１３ ノズル分岐管
１４ 同圧エア配管
１５ 水配管
１６ ドレン配管
１７ バルブ
１８ 逆止弁
３０ 貯水容器
３１ 噴霧タンク
３２ 吐出口
３４ 送気口
３６ 噴霧ノズル
３６ａ 第二噴霧ノズル
３７ フード
Ａ 圧縮空気
Ｄ ドレン水
Ｅ 異物
Ｗ 水

Claims (3)

1. 圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃除去機能を備える圧縮空気圧回路構造であって、
   エアコンプレッサで生成された圧縮空気がメイン配管を介して送気される圧縮空気圧回路において、
   エアコンプレッサの後段に噴霧ユニットを備えると共に、該噴霧ユニットの後段にサイクロンセパレータを備え、
   噴霧ユニットは、メイン配管を流れる圧縮空気に向け水を霧状に噴霧する噴霧ノズルと、該噴霧ノズルへ水を供給するノズル配管と、給水器から送られる水を貯留しつつノズル配管に水を送出する貯水容器と、メイン配管から分岐して貯水容器に圧縮空気を送気する同圧エア配管と、を備えて成り、
   圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃と結合した霧状の水分をサイクロンセパレータによって除去することで、水分と共にオイルミスト及び塵埃が除去された清浄な圧縮空気が生成されることを特徴とする圧縮空気圧回路構造。
2. 前記サイクロンセパレータの後段に、前記ノズル配管から分岐したノズル分岐管を介してメイン配管を流れる圧縮空気に向け水を霧状に噴霧する第二噴霧ノズルを備えると共に、該第二噴霧ノズルの後段に第二サイクロンセパレータが備えられて成ることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気圧回路構造。
3. 圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃除去機能を備える圧縮空気圧回路構造であって、
   エアコンプレッサで生成された圧縮空気がメイン配管を介して送気される圧縮空気圧回路において、
   エアコンプレッサの後段に噴霧ユニットを備えると共に、該噴霧ユニットの後段にサイクロンセパレータを備え、
   噴霧ユニットは、前段のメイン配管から送られた圧縮空気を吐出する吐出口と該吐出口から吐出された圧縮空気に向け給水器から送られる水を霧状に噴霧する噴霧ノズルを内蔵すると共に、水が噴霧された後の圧縮空気を後段のメイン配管へ送出する送気口を備えた噴霧タンクから成り、
   圧縮空気中のオイルミスト及び塵埃と結合した霧状の水分をサイクロンセパレータによって除去することで、水分と共にオイルミスト及び塵埃が除去された清浄な圧縮空気が生成されることを特徴とする圧縮空気圧回路構造。
   
   
   

Images