JP7323216B2 - 圧縮空気用異物検知器 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気中の異物を検知するための検知器に関するものである。

空気圧縮機により生成された圧縮空気は、大気中に含有される塵埃や水蒸気、周辺環境から排出されるオイルミストなど、様々な物質が不要な異物として大気と共に圧縮される。また、オイルフリーの空気圧縮機を除き、圧縮空気の生成過程において、空気圧縮機からオイルミストが発生し、圧縮空気に含まれてしまうこともある。これら異物を取り除くため、空気圧縮機の後段には、必要に応じてエアドライヤやサイクロンセパレータ、オイルフィルタ等が備えられ、圧縮空気に含まれる異物をできるだけ分離・除去し、清浄な圧縮空気として使用機器へ送気する態様が採られている。

ところで、圧縮空気中の異物は、簡単に目視できないほど微細なものが数多く存在するため、上記のような従来の圧縮空気圧回路の構成によると、空気圧縮機の後段にエアドライヤやサイクロンセパレータ、オイルフィルタ等を備えたとしても、これら各種機器が正常に機能しているかどうかの判断は容易ではない。特に、各種機器にてフィルタの目詰まりや機器不良を起こした場合など、圧縮空気中の異物が除去されにくくなることも想定されるが、その圧縮空気に含まれる異物が目視確認できないほど微細なものであった場合には、仮に異物を含んだ圧縮空気が後段に送気されても、中間で各種機器を介在させていることを理由に、清浄な圧縮空気を吐出しているものと思い込み、実際には異物を含んだ圧縮空気を吐出している可能性がある。そこで、圧縮空気中に異物が含まれているか否かについて検知する技術、特に圧縮空気の各種用途への使用直前における異物の含有を検知する技術が求められるところである。

上記問題を解決すべく、特許第４２７５５４０号公報（特許文献１）や特開２０２０－７１１４２号公報（特許公報２）に記載の技術提案がなされている。すなわち、特許文献１は、通過空気の圧力変化によるフロートの変位により、オイルミスト除去に伴うフィルタの目詰まり判定が行われる技術提案である。また、特許文献２は、吸引機により吸引された大気を、粘着層を有する捕集部へ接触させることにより、大気中に含有された異物の除去を行う技術提案である。

しかしながら、特許文献１は、フィルタ自体の目詰まり監視を行うものであって、異物の存在を検知したり、異物の種類や量を計測する技術提案ではなく、上記問題を解決するものではなかった。また、特許文献２は、粘着層を有する捕集部を用い、ある程度の質量や大きさのある異物を回収するものであって、同様に異物の存在を検知したり、異物の種類や量を計測する技術提案ではなく、上記問題を解決するものではなかった。

本出願人は、以上のような従来の圧縮空気中に含有されたオイルミストをはじめ微細な異物の検知が困難である、といった問題に着目し、特に各種用途への使用直前における異物の有無を検知できないものかという着想のもと、圧縮空気の吐出口ソケットに装着して検知剤を通過させることで、圧縮空気に含有される異物の検知・測定を行うことができる異物検知器を開発し、本発明にかかる「圧縮空気用異物検知器」の提案に至るものである。

特許第４２７５５４０号公報 特開２０２０－７１１４２号公報

本発明は、上記問題に鑑み、圧縮空気の各種用途への使用直前における異物の含有が検知・測定可能な圧縮空気用異物検知器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、圧縮空気中の異物を検知するための異物検知器であって、検知剤が充填された透明容器から成る検知管と、該検知管を挿嵌状に保持するホルダと、該ホルダに保持された検知管を保護する保護ケースと、該ホルダの上流端部に装着されたボールバルブと、該ボールバルブの上流端部に装着されたプラグと、から成り、該保護ケースの任意の箇所には所定径を有する排気孔が形成されて成り、圧縮空気圧回路における吐出口ソケットに装着することで圧縮空気中の異物が検知され、検知管を通過した圧縮空気は保護ケースに形成された排気孔を介して外部へ排出される手段を採用する。

また、本発明は、前記保護ケースの少なくとも一部が、透明若しくは半透明素材で成形されて成る手段を採る。

さらに、本発明は、前記ホルダにおける支持体の上流側に、検知管への圧縮空気の流量を調整するオリフィスが装備されて成る手段を採る。

またさらに、本発明は、前記検知管に、オイルミスト、水分、二酸化炭素、オゾンから選択されるいずれか一の異物を検知する検知剤が充填されている手段を採用する。

本発明にかかる圧縮空気用異物検知器によれば、通常は工具が装着されている吐出口ソケットに装着可能であるため、圧縮空気圧回路中に異物検知専用の装着部分を設ける必要がなく、工具を外して簡単に装着することができ、圧縮空気を直接使用する末端部における異物検知が可能であると共に、圧縮空気圧回路における圧縮空気中の異物除去を目的とした効果的な対策が立て易くなる、といった優れた効果を奏するものである。

また、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器によれば、検知管を保護する保護ケースが備えられることで、該保護ケースにより検知管の破損を防止できると共に、異物検知器が横置き状態であっても異物の検知・計測を行うことが可能であり、さらに、保護ケースの少なくとも一部が透明若しくは半透明素材で成形されていることにより、異物検知による検知剤の変化が保護ケースを装着した状態のまま目視可能であって、確認作業の簡便さに資する、といった優れた効果を奏する。

本発明にかかる圧縮空気用異物検知器の実施形態を示す全体図である。 本発明にかかる圧縮空気用異物検知器の実施形態を示す断面図である。 本発明にかかる圧縮空気用異物検知器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用異物検知器１は、圧縮空気圧回路における吐出口ソケット５に装着することで、圧縮空気中の異物が検知されることを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１の実施形態について、図面に基づいて説明する。

尚、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１は、以下に述べる実施形態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ものである。

図１は、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１の実施形態を示す全体図である。また、図２は、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１の実施形態を示す断面図である。さらに、図３は、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１の実施形態を示す説明図であって、検知管１０の実施例を示す外観図である。
本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１は、圧縮空気圧回路における吐出口ソケット５に装着することで圧縮空気中の異物を検知するための異物検知器であって、主に検知管１０と、ホルダ２０と、保護ケース３０と、ボールバルブ４０と、プラグ５０と、から構成されている。

本発明における異物とは、検知剤１１により検知可能な物質であって、使用目的に応じて圧縮空気中から取り除くべき若しくは不要な物質の総称である。例えば、オイルミストや水分（水蒸気）といった大気内浮遊物、二酸化炭素やオゾンといった大気構成物などが挙げられる。

検知管１０は、圧縮空気内の異物を検知・測定し得る検知剤１１が充填可能な中空部を有する細長の筒状管であり、ガラスやプラスチック等の透明容器により成形されている。検知管１０は、使用前の状態において上流端部及び下流端部の両端が閉塞され密封状態にあり、使用時に専用カッター等を用いてカットして両端を開口させることで、中空部に圧縮空気の流路が形成される。両端が開口された状態にて、検知管１０の上流端部をホルダ２０へ挿嵌することにより、該ホルダ２０に検知管１０が保持される。検知管１０における検知剤１１が充填された箇所には、異物の検知量を示す所定のメモリ１２が付されている。また、検知管１０をホルダ２０へ挿嵌する際に、検知管１０の向きを誤って挿嵌することのないよう、検知管１０表面の所定箇所に圧縮空気の流入側（上流端部側）を示すマーク１３が付されている。ホルダ２０に保持された状態で検知管１０の基端部の開口から圧縮空気を流入させることで、中空部に存する検知剤１１と圧縮空気が接触しつつ透過し、異物が存在すれば検知剤１１に反応が表れて異物量の測定が行われる。検知管１０内を透過した圧縮空気は、下流端部の開口から大気中へ放出されることとなる。

検知剤１１は、検知管１０の中空部に充填されることにより、該中空部を通過する圧縮空気に含有された特定の異物を検知することが可能な薬剤である。異物と検知剤１１の接触による変色反応の可視変化により、圧縮空気中の異物を検知し、且つ、検知剤１１の変色量によって異物の含有量を測定することも可能である。検知剤１１の形状や素材は、特に限定はなく、従来公知の指示薬が種々適用可能であって、検知・測定を行う異物の種類によって夫々決定される。

検知対象の異物によって適用される検知剤１１について、以下に例示する。
検知異物がオイルミストであれば、検知剤１１としてクロム酸が用いられる。淡紅色のクロム酸は、オイルミストに触れると還元作用で淡青色に変色するため、この反応原理を利用してオイルミストの検知・測定が可能である。
検知異物が水分（水蒸気）であれば、検知剤１１に過塩素酸マグネシウムが用いられる。水分（水蒸気）は、過塩素酸マグネシウムに吸収されて塩基性になり、黄色であった過塩素酸マグネシウムが紫色に変色する。この反応原理を利用することで、水分（水蒸気）の検知・測定が可能である。
検知異物が二酸化炭素であれば、検知剤１１としてヒドラジンや水酸化カリウムが用いられる。白色のヒドラジンは、二酸化炭素に触れると酸化されて紫色に変色する。また、淡紅色の水酸化カリウムは、二酸化炭素に触れると中和反応して橙色に変色する。この反応原理を利用することで、二酸化炭素の検知・測定が可能である。
検知異物がオゾンであれば、検知剤１１にインジゴが用いられる。オゾンは、インジゴと反応してイサチンを生成し、その過程で青色であったインジゴが白色に変色する。この反応原理を利用することで、オゾンの検知・測定が可能である。
以上の様に、異物と検知剤１１の接触による変色反応により、圧縮空気中の各種異物の有無や含有量について、目視により即時的に判定することが可能となる。
尚、圧縮空気の流入時間や流入量等の具体的な測定手法については、圧縮空気圧や充填される検知剤１１の種類によって夫々異なることとなる。

ホルダ２０は、検知管１０を保持するための器具である。ホルダ２０の形状や素材については、特に限定するものではないが、例えば金属等の硬質素材から成り長手方向に貫通した流路を備えるホルダ本体２１の下流端部に、検知管１０の上流端部が挿嵌された状態で保持し得る挿嵌孔２３を有した支持体２２を備えて成る。該支持体２２は、ゴム等の伸縮性のある素材で成形されており、検知管１０を挿嵌孔２３に挿嵌した際の嵌持性と密閉性を併せ持つ。これにより、検知管１０を安定的に保持することができると共に、圧縮空気を漏れなく検知管１０へ流入させることができる。支持体２２の上流側には、図示のようにオリフィス２４（絞り弁）を装備する態様を採用する。これにより、検知管１０へ流入させる圧縮空気の流量を調整し、継続的に一定圧力及び一定流量を保った状態で圧縮空気を検知管１０へ流入させることが可能となる。ホルダ２０の上流端部には、ボールバルブ４０が装着される。したがって、ホルダ本体２１の上流端部の外周面には、ボールバルブ４０を装着可能な接合構造として例えば雄ネジが形成され、それに対応してボールバルブ４０の下流端部に当該雄ネジと螺合可能な凹部４２並びに雌ネジが形成されている。また、ホルダ２０の下流端部には、検知管１０が保持された状態で該検知管１０全体を被覆状に保護する保護ケース３０が装着されている。

保護ケース３０は、中空部を有する円筒状や多角筒状の筒状管であって、中空部に検知管１０全体を収容して外部の衝撃等から保護するものである。保護ケース３０の上流端部は開放され、ホルダ２０を挿嵌若しくは螺嵌による固定可能な構造となっている。保護ケース３０の下流端部は、キャップ３１等により閉塞されている。保護ケース３０の任意の箇所には、検知管１０の下流端部の開口から放出される圧縮空気を逃がすための所定径を有する排気孔３２が形成されており、例えば閉塞された下流端部における検知管１０の下流端部の開口と対向する箇所に形成される。保護ケース３０の素材については、特に限定するものではないが、検知管１０内に充填された検知剤１１の反応が保護ケース３０の外側からも視認できるよう、少なくとも一部を透明若しくは半透明素材により成形する態様が好ましく、衝撃からの保護等にも鑑み、強化プラスチックや強化ガラス等の透明、半透明素材で成形する態様が好適である。

ボールバルブ４０は、流体の流れを制御するボール形状の弁体を有したバルブであり、ハンドル４１を介して弁体を９０度回転させる毎に、弁体内流路とボールバルブ４０内の流路が連通して流体を流すＯＮと、弁体内流路とボールバルブ４０内の流路が遮蔽され流体の流入を止めるＯＦＦが、夫々繰り返す機能を有している。これにより、ハンドル４１を回転させることで圧縮空気の流入を制御することが可能となる。該ボールバルブ４０は、ホルダ２０の上流端部に装着されている。ボールバルブ４０の形状や素材は、特に限定はなく、従来公知の機器が種々適用できる。また、プラグ５０内流路内径と弁体内流路内径及びボールバルブ４０内の流路内径の配管径が同等とする態様を採ることで、流路内を通過する圧縮空気の流体抵抗が非常に小さくなるため、流入した圧縮空気の圧力が維持されたまま検知管１０まで流入させることが可能となる。ボールバルブ４０の上流端部には、プラグ５０が装着される。したがって、ボールバルブ４０の上流端部の外周面には、プラグ５０を装着可能な接合構造として例えば雄ネジが形成され、それに対応してプラグ５０の下流端部に当該雄ネジと螺合可能な凹部５１並びに雌ネジが形成されている。

プラグ５０は、吐出口ソケット５へワンタッチで接続可能なオスのカプリングであり、ボールバルブ４０の上流端部に装着される。プラグ５０の形状や素材については、特に限定するものではないが、上流端部は吐出口ソケット５へ差し込み装着可能な外形を有し、下流端部には既述のとおりボールバルブ４０の上流端部に装着可能な構造が形成されている。また、プラグ５０における圧縮空気が通過する流路について、吐出口ソケット５の流路と内径を同一にする態様が好適であり、これにより圧力損失を生じず圧縮空気を流入・送気させることが可能となる。

吐出口ソケット５は、メスのカプリングであって、エアコンプレッサにて生成された圧縮空気の吐出口に備えられ、エアガン等の工具に備えられたオスのカプリングを接続可能なソケットである。圧縮空気中の異物測定時には、吐出口ソケット５から工具を外し、代わって本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１がプラグ５０を介して吐出口ソケット５に差し込み装着されることとなる。

以上の構成から成る本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１は、圧縮空気を生成し得る常法の圧縮空気圧回路であれば、あらゆる圧縮空気圧回路で採用することが可能である。圧縮空気圧回路において、圧縮空気は、エアコンプレッサにより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ことにより生成される。大気には、水蒸気や塵埃等の他に、周囲環境によっては空気中に飛散したオイルミストが含まれており、生成された圧縮空気は、これら異物を含有したまま吐出されることとなる。そのため、エアコンプレッサの後段には、必要に応じて異物除去装置が配設され、使用目的に応じて異物を取り除いた清浄な圧縮空気が送気される。

上記異物除去装置の具体的構成態様については、特に限定するものではなく、従来公知の機器が種々適用できる。例えば、圧縮空気を乾燥させ水分である水蒸気を取り除くエアドライヤや、遠心分離により圧縮空気中の塵埃や油水分等を取り除くサイクロンセパレータ、オイルミストを吸着させるオイルフィルタなどから選択される一乃至複数基の各種機器が、エアコンプレッサの後段に必要に応じて配設される。

以上の構成から成る圧縮空気用異物検知器１について、その主な使用態様と作用効果を例示説明する。
先ず、検知対象の異物を検知し得る検知剤１１が充填された検知管１０を用意し、該検知管１０の両端を専用カッター等を使ってカットする。次いで、ホルダ２０から保護ケース３０を外し、ホルダ２０の支持体２２に存する挿嵌孔２３へ検知管１０の上流端部を挿嵌する。検知管１０を挿嵌したら、該検知管１０の下流端部側から保護ケース３０を被せて、該保護ケース３０の上流端部を挿嵌あるいは螺嵌によりホルダ２０に固定し装着する。このとき、ホルダ２０の上流端部に接続されているボールバルブの弁体は、流路を遮断するＯＦＦの状態となっている。また、ボールバルブの上流端部には、プラグ５０が接続されている。以上で、圧縮空気用異物検知器１の使用準備が完了する。

使用準備が完了した圧縮空気用異物検知器１は、圧縮空気圧回路における吐出口ソケット５に装着される。具体的には、圧縮空気の各種用途に応じて吐出口ソケット５に装着されている工具を取り外し、その吐出口ソケット５には工具に代わって圧縮空気用異物検知器１がプラグ５０を介して装着される。この段階では、ボールバルブがＯＦＦの状態であるため、吐出口ソケット５からプラグ５０を経由した圧縮空気は、ボールバルブから先への流入が遮断されている。

圧縮空気用異物検知器１が吐出口ソケット５に装着された状態で、ボールバルブ４０のハンドル４１を回転して弁体をＯＮにする。これにより、ボールバルブ４０の流路が連通し、その先への圧縮空気の流入が開始される。具体的には、圧縮空気がボールバルブ４０からホルダ２０を経由して検知管１０に流入し、検知管１０の中空部に充填された検知剤１１が圧縮空気と接触する。圧縮空気中に異物が存在すると、化学反応によって検知剤１１の変色が起こり、かかる変色の有無・変色量を目視にて確認することで、異物の検知並びに異物量の測定ができる。逆に検知剤１１の変色が起こらなければ、圧縮空気中に検知対象の異物が存在しないことの証となる。検知剤１１を通過した圧縮空気は、検知管１０の下流端部の開口から送出され、その後保護ケース３０に形成された排気孔３２から外部へ排出されることとなる。

以上、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１の基本的な構成、動作態様並びに作用について説明したが、本発明は、上記実施形態や図面に示す構成態様に限定されるものではない。例えば、圧縮空気用異物検知器１の一構成要素であるボールバルブ４０をバタフライバルブへ変更し、バルブの形状にて圧縮空気の流量調整を可能にする態様や、ホルダ２０の支持体２２に挿嵌孔２３を複数形成すると共に、各挿嵌孔２３へ圧縮空気が流れる様に流路を分岐させ、各挿嵌孔２３に検知管１０を挿嵌した状態で複数種の検知を可能にする態様などが考え得る。

また、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１は、プラグ５０を介して吐出口ソケット５に装着して使用する態様が基本であるが、圧縮空気圧回路におけるエアコンプレッサから吐出口ソケット５までの配管路の中間に、圧縮空気用異物検知器１を装着して使用する態様も可能である。その場合、配管路の中間にチーズ（Ｔ字管）を配設し、該チーズ（Ｔ字管）の分岐管側の開口にソケットを装着して、該ソケットに圧縮空気用異物検知器１を差し込み装着する態様や、圧縮空気用異物検知器１のプラグ５０を取り外し、チーズ（Ｔ字管）の分岐管側の開口にボールバルブ４０を直接螺嵌して装着する態様などが考え得る。かかる態様を採用することで、吐出口以外に検査を希望する任意の箇所にて圧縮空気中の異物の有無を検知・測定することが可能となり、吐出口ソケット５における計測値との比較を行ったり、圧縮空気圧回路中に配設された各種機器の不具合などをピンポイントで検知することも可能となる。

以上の様に、本発明にかかる圧縮空気用異物検知器１は、通常は工具が装着されている吐出口ソケット５に装着可能であるため、圧縮空気圧回路中に異物検知専用の装着部分を設ける必要がなく、工具を外して簡単に装着することができ、圧縮空気を直接使用する末端部における異物検知が可能であると共に、圧縮空気圧回路における圧縮空気中の異物除去を目的とした効果的な対策が立て易くなり、また、検知管１０を保護する保護ケース３０が備えられることで、該保護ケース３０により検知管１０の破損を防止できると共に、異物検知器が横置き状態であっても異物の検知・計測を行うことが可能であり、さらに、保護ケース３０の少なくとも一部が透明若しくは半透明素材で成形されていることにより、異物検知による検知剤１１の変化が保護ケース３０を装着した状態のまま目視可能であって、確認作業の簡便さに資する、といった従来にない優れた効果を奏する。

本発明は、製造加工業や清掃業等、圧縮空気を使用するあらゆる分野において利用することができ、特にオイルミストや水分、オゾンなどといった異物を含有する圧縮空気の使用が制限されるような食品分野などにおいて優位性が存するものである。したがって、本発明にかかる「圧縮空気用異物検知器」の産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ 圧縮空気用異物検知器
５ 吐出口ソケット
１０ 検知管
１１ 検知剤
１２ メモリ
１３ マーク
２０ ホルダ
２１ ホルダ本体
２２ 支持体
２３ 挿嵌孔
２４ オリフィス
３０ 保護ケース
３１ キャップ
３２ 排気孔
４０ ボールバルブ
４１ ハンドル
４２ 凹部
５０ プラグ
５１ 凹部

Claims (3)

1. 圧縮空気中の異物を検知するための異物検知器であって、
   検知剤が充填された透明容器から成る検知管と、該検知管を挿嵌状に保持する支持体を備えたホルダと、該ホルダに保持された検知管を保護する保護ケースと、該ホルダの上流端部に装着されたボールバルブと、該ボールバルブの上流端部に装着されたプラグと、から成り、
   該ホルダにおける支持体の上流側には検知管への圧縮空気の流量を調整するオリフィスが装備されて成り、
   該保護ケースの任意の箇所には所定径を有する排気孔が形成されて成り、 圧縮空気圧回路における吐出口ソケットに装着することで圧縮空気中の異物が検知され、検知管を通過した圧縮空気は保護ケースに形成された排気孔を介して外部へ排出されることを特徴とする圧縮空気用異物検知器。
2. 前記保護ケースの少なくとも一部が、透明若しくは半透明素材で成形されて成ることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気用異物検知器。
3. 前記検知管に、オイルミスト、水分、二酸化炭素、オゾンから選択されるいずれか一の異物を検知する検知剤が充填されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮空気用異物検知器。