JP7392949B2

JP7392949B2 - 分離器及びそれを用いた圧縮空気圧回路

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Publication number: JP7392949B2
Application number: JP2020206768A
Authority: JP
Inventors: 弘幸福井
Original assignee: Fukuhara Co Ltd
Current assignee: Fukuhara Co Ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2023-12-06
Anticipated expiration: 2040-12-14
Also published as: JP2022093999A

Description

本発明は、ループ管路内に設けられ、前記ループ管路の空気流から液分を分離する分離器、及びその分離器が設けられたループ管路を含む圧縮空気圧回路に関する。

従来、特許文献１に記載の圧縮空気圧回路が知られている。この圧縮空気圧回路は、環状のループ管路を有すること特徴としている。ループ管路には一又は複数の分配管路が結合しており、各分配管路に空圧機器（例えば、エアガン、エアシリンダ等）が接続されている。そして、ループ管路に対して空気圧縮機から圧縮空気が供給される。このような圧縮空気圧回路では、いずれかの空圧機器の使用に際して、ループ管路から分配管路を通してその空圧機器に圧縮空気が供給され、その圧縮空気によって空圧機器が動作、例えば、エアガンから高圧空気が噴射され、また、例えば、エアシリンダが動作する。

特許第５７２００２７号

上述したようなループ管路を含む圧縮空気圧回路では、凝縮液等の液分が圧縮空気とともにループ管路を流れる。このようにループ管路を流れる液分は分配管路を通して機器に流れ込み、機器が正常に動作できないおそれがある。このような機器への液分の流れ込みを防止するために、通常、ループ管路から分岐して機器に延びる分配管路に分離器（セパレータ）が設けられる。これにより、ループ管路から分配管路に進入する液分が分離器により除去されて、液分が機器に流れ込むことを防止することができる。

しかし、上述した分配管路に設けられた分離器では、分配管路に流れ込んだ圧縮空気に含まれる液分は除去できるものの、ループ管路を流れる圧縮空気に含まれる液分は除去することができない。このため、長時間の使用により、ループ管路内の液分が増大してしまい、圧縮空気の流れを阻害してしまうおそれがある。

ループ管路内の圧縮空気の流れの方向は、そのループ管路における空気圧縮機からのループ管路への圧縮空気の供給点と、使用される（動作する）機器（例えば、エアガン、エアシリンダ等）が接続される分配管路のループ管路への接続点との位置関係によって変わる。そのため、圧縮空気の一方向の流れにしか対応できない通常の分離器（セパレータ）では、ループ管路を流れる圧縮空気から凝縮液等の液分を適正に分離、除去することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ループ管路内を流れる圧縮空気から液分を適正に分離、除去することのできる分離器を提供するものである。

また、適正に液分が除去された状態の圧縮空気が流れ得る圧縮空気圧回路を提供するものである。

本発明に係る分離器は、圧縮空気が流れるループ管路内に設けられ、前記ループ管路内の空気流から液分を分離する分離器であって、上部に第１接続口部が設けられるとともに、胴部に第２接続口部が設けられたケース本体と、前記ケース本体内に設けられ、前記第１接続口部に結合されて該ケース本体の上部から延びて前記ケース本体内で開口する内筒体と、前記ケース本体内に設けられ、前記ケース本体の胴部を貫通する第３接続口部が結合し、前記内筒体を内側に含むように前記ケース本体の上部から延びて当該ケース本体内で開口する外筒体と、を備え、前記内筒体及び外筒体のそれぞれは、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に広がるテーパ形状であり、前記第１接続口部が前記ループ管路を流れる圧縮空気を利用する機器に結合されるとともに、前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続される、構成となる。

このような構成により、機器が使用されておらず（動作しておらず）、第１接続口部を通した機器への圧縮空気の流れが無い状態で、ループ管路において第２接続口部から圧縮空気がケース本体内に流れ込むと、その圧縮空気は、ケース本体の内周面と外筒体の外周面との間の隙間を、テーパ形状の外筒体の外周面に沿って回転しつつケース本体の下方に向って流れる。そして、外筒体の下端縁から流れ出してケース本体の内周面と外筒体の外周面との間から解放された圧縮空気が、外筒体及び内筒体の下方側から、その外筒体の内周面と内筒体の外周面との間の隙間を通って第３接続口部からループ管路内に流れていく。このようにして、テーパ形状の外筒体の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気内に含まれる液分（凝縮液）は空気から分離され、ケース本体内に溜まる。

一方、第１接続口部を通した機器への圧縮空気の流れが無い状態において、ループ管路において第３接続口部から圧縮空気が外筒体内に流れ込むと、その圧縮空気は、外筒体の内周面と内筒体の外周面との間の隙間を、テーパ形状の内筒体の外周面に沿って回転しつつ外筒体（ケース本体）の下方に向って流れる。そして、内筒体の下端縁から流れ出して外筒体の内周面と内筒体の外周面との間の隙間から解放された圧縮空気が、外筒体及び内筒体の下方側から、そのケース本体の内周面と外筒体の外周面との間の隙間を通って第２接続口部からループ管路内に流れていく。このようにして、テーパ形状の内筒体の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気内に含まれる液分（凝縮液）は空気から分離され、ケース本体の底に溜まる。

本発明に係る分離器において、前記ケース本体の内周面と外筒体の外周面との隙間は、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に狭くなる、構成とすることができる。

このような構成により、第２接続口部から流れ込む圧縮空気は、徐々に狭くなるケース本体の内周面と外筒体の外周面との間の隙間を回転しつつ下方に流れるので、徐々に流れの速度が増大して、より効果的に液分を空気から遠心分離できるようになる。

本発明に係る分離器において、前記外筒体の内周面と前記内筒体の外周面との間の隙間は、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に狭くなる、構成とすることができる。

このような構成により、第３接続口部から流れ込む圧縮空気は、徐々に狭くなる外筒体の内周面と内筒体の外周面との間の隙間を回転しつつ下方に流れるので、徐々に流れの速度が増大して、より効果的に液分を空気から遠心分離できるようになる。

また、本発明に係る分離器は、圧縮空気が流れるループ管路内に設けられ、前記ループ管路内の空気流から液分を分離する分離器であって、上部に第１接続口部が設けられるとともに、胴部に第２接続口部が設けられたケース本体と、前記ケース本体内に設けられ、前記第１接続口部に結合されて該ケース本体の上部から延びて前記ケース本体内で開口する内筒体と、前記ケース本体内に設けられ、前記ケース本体の胴部を貫通する第３接続口部が結合し、前記内筒体を内側に含むように前記ケース本体の上部から延びて当該ケース本体内で開口する外筒体と、前記第２接続口部より下方の前記ケース本体の内周面と前記外筒体の外周面との間に設けられ、前記第２接続口部から前記ケース本体に流入する空気を前記外筒体の外周面に沿って回転するように誘導する第１回転誘導リング体と、前記第３接続口部より下方の前記外筒体の内周面と前記内筒体の外周面との間に設けられ、前記第３接続口部から前記外筒体に流入する空気を前記内筒体の外周面に沿って回転するように誘導する第２回転誘導リング体と、を備え、前記第１接続口部が前記ループ管路を流れる圧縮空気を利用する機器に結合されるとともに、前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続される、構成となる。

このような構成により、機器が使用されておらず（動作しておらず）、第１接続口部を通した機器への圧縮空気の流れが無い状態で、ループ管路において第２接続口部から圧縮空気がケース本体内に流れ込むと、その圧縮空気は、ケース本体の内周面と外筒体の外周面との間に設けられた第１回転誘導リング体を通る。その際、圧縮空気は、第１回転誘導リング体により、外筒体の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該外筒体の外周面に沿って回転しつつケース本体の下方に向って流れる。そして、外筒体の下端縁から流れ出してケース本体の内周面と外筒体の外周面との間から解放された圧縮空気が、外筒体及び内筒体の下方側から、外筒体の内周面と内筒体の外周面との間の第２回転誘導リング体を通過して第３接続口部からループ管路内に流れていく。前記第１回転誘導リング体によって外筒体の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる液分（凝縮液）は空気から分離され、ケース本体の底に溜まる。

一方、第１接続口部を通した機器への圧縮空気の流れが無い状態において、ループ管路において第３接続口部から圧縮空気が外筒体内に流れ込むと、その圧縮空気は、外筒体の内周面と内筒体の外周面との間に設けられた第２回転誘導リング体を通る。その際、圧縮空気は、第２回転誘導リング体により、内筒体の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該内筒体の外周面に沿って回転しつつ外筒体（ケース本体）の下方に向って流れる。そして、内筒体の下端縁から流れ出して外筒体の内周面と内筒体の外周面との間から解放された圧縮空気が、外筒体及び内筒体の下方側から、ケース本体の内周面と外筒体の外周面との間の第１回転誘導リング体を通過して第２接続口部からループ管路内に流れていく。前記第２回転誘導リング体によって内筒体の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる液分（凝縮液）は空気から分離され、ケース本体の底に溜まる。

本発明に係る分離器において、前記第１回転誘導リング体は、前記ケース本体の内周面に接合する第１外リングと、前記外筒体の外周面に接合する第１内リングと、前記第１外リングと前記第１内リングとの間でその周方向に延び、当該第１回転誘導リング体の上面側から下面側に向けて傾斜する複数のガイド羽根と、を有し、前記上面側からの空気を前記複数のガイド羽根に沿わせて前記下面側に導く、構成とすることができる。

このような構成により、第２接続口部からケース本体内に流れ込んだ圧縮空気が、第１回転誘導リング体の第１外リングと第１内リングとの間でその周方向に延びる複数のガイド羽根に沿って当該第１回転誘導リングの上面側から下面側に流れる際に、その圧縮空気に前記複数のガイド羽根によって回転する力が与えられる。そして、その第１回転誘導リング体を通過して回転する力が与えられた圧縮空気が外筒体の外周面に沿って回転しつつ流れる。

本発明に係る分離器において、前記第２回転誘導リング体は、前記外筒体の内周面に接合する第２外リングと、前記内筒体の外周面に接合する第２内リングと、前記第２外リングと前記第２内リングとの間でその周方向に延び、当該第２回転誘導リング体の上面側から下面側に向けて傾斜する複数のガイド羽根と、を有し、上面側からの空気を前記複数のガイド羽根に沿わせて下面側に導く、構成とすることができる。

このような構成により、第３接続口部から外筒体に流れ込んだ圧縮空気が、第２回転誘導リング体の第２外リングと第２内リングとの間でその周方向に延びる複数のガイド羽根に沿って当該第２回転誘導リングの上面側から下面側に流れる際に、その圧縮空気に前記複数のガイド羽根によって回転する力が与えられる。そして、その第２回転誘導リング体を通過して回転する力が与えられた圧縮空気が内筒体の外周面に沿って回転しつつ流れる。

本発明に係る圧縮空気圧回路は、空気圧縮機からの圧縮空気が供給され、環状のループ管路と、前記ループ管路からの圧縮空気を機器に分配する分配管路と、を備えた圧縮空気圧管路であって、前述したいずれかの分離器を備え、前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続され、前記第１接続口部が前記分配管路を介して前記機器に接続される、構成となる。

本発明に係る分離器によれば、ループ管路内を２つのいずれの方向に流れる圧縮空気からも凝縮液等の液分を適正に分離、除去することができる。

また、本発明に係る圧縮空気圧回路によれば、ループ管路に設けられた分離器によって当該ループ管路を流れる圧縮空気から液分が適正に分離、除去されるので、ループ管路に残留し得る液分の量が減り、そのループ管路内における圧縮空気の流れを阻害してしまう事態を有効に防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る圧縮空気圧回路を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る分離器、及びその分離器内での圧縮空気の流れ（その１）を示す断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る分離器、及びその分離器内での圧縮空気の流れ（その２）を示す断面図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る分離器、及びその分離器内での圧縮空気の流れ（その１）を示す断面図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る分離器、及びその分離器内での圧縮空気の流れ（その２）を示す断面図である。図６は、図４及び図５に示す分離器に用いられる第１回転誘導リング体（第２回転誘導リング体）を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係る圧縮空気圧回路は、図１に示すように構成される。

図１において、この圧縮空気圧回路は、平面状に形成された環状のループ管路１０を有している。ループ管路１０は、概ね矩形状の管路として形成されている。このループ管路１０は、吊り下げ機構（図示略）及び／又は支持機構（図示略）によって水平に維持された状態で設置される。

エアコンプレッサ３０、エアタンク３１、サイクロンセパレータ３２、エアドライヤ３３及びサイクロンセパレータ３４が接続管にて直列的に接続され、サイクロンセパレータ３４から延びる基管路１７がループ管路１０に接続されている。エアコンプレッサ３０で生成される圧縮空気がエアタンク３１に溜められ、そのエアタンク３１からの圧縮空気が、サイクロンセパレータ３２による液分（凝縮液等）の分離、除去、エアドライヤ３３による乾燥、サイクロンセパレータ３４による再度の液分の分離、除去を経て、最終的に基管路１７を通してループ管路１０に供給される。

ループ管路１０には、それぞれ本発明の分離器の第１の実施の形態に係る２つの二層式サイクロンセパレータ２０ａ、２０ｂが設けられている。一方の二層式サイクロンセパレータ２０ａは、基管路１７が接続される圧縮空気の供給点Ｐｓに近い位置に、他方の二層式サイクロンセパレータ２０ｂは、圧縮空気の供給点Ｐｓから遠い位置に、それぞれ設けられている。二層式サイクロンセパレータ２０ａから一旦上方に向けて延びてから水平に延びる分配管路１１にはエアフィルタ２１ａが接続され、そのエアフィルタ２１ａから延びる接続管１４に空圧機器としてのエアシリンダ４１が接続されている。他方の二層式サイクロンセパレータ２０ｂから一旦上方に向けて延びてから水平に延びる分配管路１２にはエアフィルタ２１ｂが接続され、そのエアフィルタ２１ｂから延びる接続管１５に空圧機器としてのエアシリンダ４２が接続されている。

ループ管路１０の他の位置から一旦上方に延びてから水平に延びる分配管路１３がエアフィルタ２１ｃに接続され、そのエアフィルタ２１ｃとサイクロンセパレータ２２とが直列的に接続され、更に、そのサイクロンセパレータ２２から延びる接続管１６に空圧機器としてのエアガン４３が接続されている。また、ループ管路１０の２つのコーナ部分のそれぞれから下方に延びる接続管には、ドレントラップ２３ａ、２３ｂが接続されている。

上述したようにループ管路１０を有する圧縮空気圧回路では、エアタンク３１から、サイクロンセパレータ３２、エアドライヤ３３、サイクロンセパレータ３４及び基管路１７を介して供給されるループ管路１１内の圧縮空気が、二層式サイクロンセパレータ２０ａ（詳細については後述する）、分配管路１１、エアフィルタ２１ａ及び接続管１４を通してエアシリンダ４１に供給され、そのエアシリンダ４１が動作する。また、ループ管路１１内の圧縮空気が、二層式サイクロンセパレータ２０ｂ（詳細について後述する）、分配管路１２、エアフィルタ２１ａ及び接続管１５を通してエアシリンダ４２に供給され、そのエアシリンダが動作する。更にまた、エアガン４３が操作されると、ループ管路１０内の圧縮空気が、分配管路１３、エアフィルタ２１ｃ、サイクロンセパレータ２２及び接続管１６を通してエアガン４３に供給され、そのエアガン４３から高圧空気が噴射される。

上述した圧縮空気圧回路では、各二層式サイクロンセパレータ２０ａ、２０ｂによってループ管路１０内の圧縮空気から液分（凝縮液等）が分離、除去（詳細については後述する）される。また、各二層式サイクロンセパレータ２０ａ、２０ｂは、ループ管路１０から分配管路１１、１２を通してエアシリンダ４１、４２に向う圧縮空気からも液分の分離、除去を行う（詳細については後述する）。サイクロンセパレータ２２によって、ループ管路１０から分配管路１３を通してエアガン４３に向う圧縮空気から液分が分離、除去される。更に、ループ管路１０の２つのコーナ部分に溜まる液分（凝縮液等）は、接続管を通してドレントラップ２３ａ、２３ｂに排出される。このように、前述したループ管路１０を有する圧縮空気圧回路では、各所において圧縮空気からの液分の分離、除去が行われる。

上述したようにループ管路１０に設けられる各二層式サイクロンセパレータ２０ａ、２０ｂは、図２に示すように構成される。なお、各二層式サイクロンセパレータ２０ａ、２０ｂの構造の説明においては、また、二層式サイクロンセパレータを総称する場合には、その参照番号を「２０」とする。

図２において、二層式サイクロンセパレータ２０は、ケース本体２００と、それぞれケース本体２００内に設けられた内筒体２２１及び外筒体２２２とを備えている。ケース本体２００は、上端部が開口して概ね円筒状の胴部を有し、全体としてカップ状の収容部２０１と、収容部２０１の開口を塞ぐ蓋部２０２とによって構成されている。カップ状の収容部２０１の湾曲した底部分には、ドレントラップ２３０が結合しており、収容部２０１（ケース本体２００）の底部分に溜まるドレン（凝縮液：液分）がドレントラップ２３０に排出される。

蓋部２０２は、収容部２０１の上端縁に形成された鍔部分にボルトによって気密性が保持された状態で固定されている。蓋部２０２の中央部にはその蓋体２０２を貫通するように第１接続口部２１１が固定されている。内筒体２２１の上端が、蓋部２０２の内面に、第１接続口部２１１の蓋部２０２から内方に突出した部分に結合するように固定されている。このようにして蓋部２０２の内面から延びる内筒体２２１は、下方に向って徐々に広がるテーパ形状（例えば、円錐台形状）であって、収容部２０１（ケース本体２００）内で開口する。また、ケース本体２００の収容部２０１（胴部分）の上方部分には、第２接続口部２１２が接続されている。この第２接続口部２１２の内周面は、当該第２接続口部２１２を通る圧縮空気が収容部２０１（ケース本体２００）の内周面に向けて斜めに導入されるように加工されている。

外筒体２２２の上端が、ケース本体２００の蓋部２０２の内面に、当該外筒体２２２が前述した内筒体２２１を含むように固定されている。このようにして内筒体２２１を含む状態で蓋部２０２の内面から延びる外筒体２２２は、内筒体２２１と同様に、下方に向って広がるテーパ形状（例えば、円錐台形状）であって、収容部２０１（ケース本体２００）内で開口する。外筒体２２２のテーパの傾きの程度は、内筒体２２１のテーパの傾きの程度より小さく、外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉは、ケース本体２００（収容部２０１）の上部から下方に向って徐々に狭くなっている。また、収容部２０１（ケース本体２００）の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏも、ケース本体２００（収容部２０１）の上部から下方に向って徐々に狭くなっている。ケース本体２００の収容部２０１を貫通する第３接続口部２１３が外筒体２２２の上方部分に接続されている。この第３接続口部２１３の内周面も、第２接続口部２１２と同様に、当該第３接続口部２１３が通る圧縮空気が外筒体２２２の内周面に向けて斜めに導入されるように加工されている。

上述した構造の二層式サイクロンセパレータ２０ａは、第２接続口部２１２及び第３接続口部２１３のそれぞれがループ管路１０に直列的に接続される。そして、第１接続口部２１１が、図１に示すように、分配管路１１に接続され、その分配管路１１、エアフィルタ２１ａ及び接続管１４を介してエアシリンダ４１に結合する。また、上述した構造の二層式サイクロンセパレータ２０ｂも、第２接続口部２１２及び第３接続口部２１３のそれぞれがループ管路１０に直列的に接続される。そして、第１接続口２１１が、図１に示すように、分配管路１２に接続され、その分配管路１２、エアフィルタ２１ｂ及び接続管１５を介してエアシリンダ４２に結合する。

上述したようにループ管路１０に設けられる二層式サイクロンセパレータ２０は、次のようにしてループ管路１０を流れる圧縮空気から液分（凝縮水等）を分離して除去する。

第１接続口部２１１に結合する空圧機器（例えば、エアシリンダ）が動作しておらず、第１接続口２１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、例えば、ループ管路１０を流れる圧縮空気が、第２接続口部２１２から二層式サイクロンセパレータ２０に流入する。この場合、図２の破線矢印で示すように、圧縮空気は、第２接続口部２１２からケース本体２００（収容部２０１）に流れ込み、その圧縮空気は、ケース本体２００（収容部２０１）の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏを、テーパ形状の外筒体２２２の外周面に沿って回転しつつケース本体２００の下方に向って流れる。そして、外筒体２２２の下端縁から流れ出してケース本体２００の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏから解放された圧縮空気が、外筒体２２２及び内筒体２２１の下方側から、その外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉを通って、外筒体２２２に接続される第３接続口部２１３からループ管路１０内に流れていく。このようにして、テーパ形状の外筒体２２２の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる凝縮液は空気から分離、除去される。そして、その凝縮液Ｄｎが外筒体２２２の外周面を伝ってケース本体２００（収容部２０１）の底部分に落ち、ケース本体２００の底部分からドレントラップ２３０に排出される。

一方、同様に第１接続口２１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、例えば、ループ管路１０を流れる圧縮空気が、第３接続口部２１３から二層式サイクロンセパレータ２０に流入する場合、その圧縮空気は、二層式サイクロンセパレータ２０内において、図３の破線矢印で示すように流れる。第３接続口部２１３からの圧縮空気は、外筒体２２２内に流れ込み、外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉを、テーパ形状の内筒体２２１の外周面に沿って回転しつつ外筒体２２２（ケース本体２００）の下方に向って流れる。そして、内筒体２２１の下端縁から流れ出して外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉから解放された圧縮空気が、外筒体２２２及び内筒体２２１の下方側から、ケース本体２００（収容部２０１）の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏを通って、ケース本体２００（収容部２０１）に接続される第２接続口部２１２からループ管路１０内に流れていく。このようにして、テーパ形状の内筒体２２１の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる凝縮液は空気から分離され、内筒体２２１の外周面を伝ってケース本体２００（収容部２０１）の底部分に落ち、その凝縮液Ｄｎがケース本体２００の底部分からドレントラップ２３０に排出される。

上述した二層式サイクロンセパレータ２０によれば、接続される機器（エアシリンダ、エアガン等）が動作せずに、第１接続口部２１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、ループ管路１０をいずれの方向に流れる圧縮空気からも凝縮液等の液分を適正に分離、除去することができる。また、ケース本体（収容部２０１）の内周面と外筒体２２２のテーパ形状の外周面との間の隙間Ｇｏがケース本体２００の上部から下方に向って徐々に狭くなっているので、第２接続口部２１２から流れ込む圧縮空気は、徐々に狭くなるケース本体２００（収容部２０１）の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏを回転しつつ下方に流れる際に、徐々にその流れの速度が増大して、より効果的に液分を空気から遠心分離できるようになる。更にまた、外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉがケース本体２００の上部から下方に向って徐々に狭くなっているので、第３接続口部２１３から流れ込む圧縮空気は、徐々に狭くなる外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉを回転しつつ下方に流れる際に、徐々にその流れの速度が増大して、より効果的に液分を空気から遠心分離できるようになる。

そして、上述したような二層式サイクロンセパレータ２０が設けられたループ管路１０を有する圧縮空気圧回路によれば、二層式サイクロンセパレータ２０によってループ管路１０を流れる圧縮空気から液分が適正に分離、除去されるので、ループ管路１０に残留し得る液分の量が減り、そのループ管路１０内における圧縮空気の流れを阻害してしまう事態を有効に防止することができる。

なお、上述した二層式サイクロンセパレータ２０において、第１接続口部２１１に結合する機器（エアシリンダ、エアガン等）が動作する場合、圧縮空気の流れは次のようになる。

ループ管路１０内の圧縮空気が、例えば、第２接続口部２１２からケース本体２００（収容部２０１）に流入すると、その圧縮空気は、ケース本体２００（収容部２０１）の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏを、テーパ形状の外筒体２２２の外周面に沿って回転しつつケース本体２００の下方に向って流れる。この際、外筒体２２２の外周面に沿って回転しながら流れる圧縮空気から液分が遠心分離される。このようにして液分が分離、除去された圧縮空気が、ケース本体２００の内周面と外筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｏから流れ出し、内筒体２２１の内部を通って、第１接続口部２１１から機器に向けて流れる。

ループ管路１０内の圧縮空気が、例えば、第３接続口部２１３から外筒体２２２に流入すると、その圧縮空気は、外筒体２２２の内周面と内筒体２２１の外周面との間の隙間Ｇｉを、テーパ形状の内筒体２２１の外周面に沿って回転しつつ外筒体２２２（ケース本体２００）の下方に向って流れる。この際、内筒体２２１の外周に沿って回転しつつ流れる圧縮空気から液分が遠心分離される。このように液分が分離、除去された圧縮空気が、外筒体２２２の内周面と内筒体２２２の外周面との間の隙間Ｇｉから流れ出し、内筒体２２１の内部を通って、第１接続口部２１１から機器に向けて流れる。

上述した構造の二層サクロンセパレータ２０に代えて、図４に示す構造の二層式サイクロンセパレータ５０（本発明の第２の実施の形態に係る分離器）を用いることもできる。

図４において、この二層式サイクロンセパレータ５０は、第１の実施の形態の場合（図２、図３参照）と同様に、収容部５０１と蓋部５０２とが一体となって形成されるケース本体５００の内部に、内筒体５２１及び外筒体５２２が設けられている。そして、内筒体５２１は、ケース本体５００の蓋部５０２を貫通する第１接続口部５１１に結合した状態で蓋部５０２の内面に固定され、外筒体５２２は、内筒体５２１を含むように蓋部５０２の内面に固定されている。また、第１の実施の形態の場合（図２、図３参照）と同様に、第２接続口部５１２がケース本体５００（収容部５０１）に接続され、第３接続口部５１３がケース本体５００（収容部５０１）を貫通して外筒体５２２に接続されている。そして、カップ状の収容部５０１（ケース本体５００）の湾曲した底部分には、ドレントラップ５５０が結合している。

内筒体５２１及び外筒体５２２のそれぞれは、第１の実施の形態の場合（図２、図３参照）とは異なり、円筒形状である。そして、それら内筒体５２１と外筒体５２２とは、同心的に配置されている。ケース本体５００内には、第２接続口部５１２の下方のケース本体５００（収容部５０１）の内周面と外筒体５２２の外周面との間に嵌め込まれるように、第１回転誘導リング体５３０が設けられている。この第１回転誘導リング体５３０は、第２接続口部５１２からケース本体５００（収容部５０１）に流入する圧縮空気を外筒体５２２の外周面に沿って回転するように誘導する。また、ケース本体５００には、第３接続口部５１３の下方の外筒体５２２の内周面と内筒体５２１の外周面との間に嵌め込まれるように、第２回転誘導リング体５４０が設けられている。この第２回転誘導リング体５４０は、第３接続口５１３から外筒体５２２に流入する圧縮空気を内筒体５２２の外周面に沿って回転するように誘導する。

第１回転誘導リング体５３０は、図６に示すように構成される。なお、第２回転誘導リング体５４０は、この第１回転誘導リング体５３０とサイズは異なるが、基本的な構造は第１回転誘導リング体５３０と同じである。

図６において、第１回転誘導リング体５３０は、ケース本体５００の収容部５０１の内径と略同一の外径となる外リング５３１（第１外リング）と、外筒体５２２の外径と略同一の内径となる内リング５３２（第１内リング）とを有している。外リング５３１と内リングとは、それらの間に放射状に形成される複数（７つ）の連結部５３３ａ、５３３ｂ、５３３ｃ、５３３ｄ、５３３ｅ、５３３ｆ、５３３ｇによって連結されている。外リング５３１と内リング５３２との間には、一の連結部（例えば、連結部５３３ａ）からそれに隣接する連結部（例えば、５３３ｂ）まで周方向に延び、当該第１回転誘導リンツ５４０の上面（図６に表れている面）側から下面（図６に表れていない面）側に向けて傾斜するガイド羽根５３４ａ、５３４ｂ、５３４ｃ、５３４ｄ、５３４ｅ、５３４ｆ、５３４ｇが形成されている。この第１回転誘導リング体５３０においては、上面側から各ガイド羽根５３４ａ～５３４ｂに沿い、対応する連結部５３３ａ～５３３ｇをくぐって下面側に抜ける空気の流路が形成されている（下面側から上面側にも各ガイド羽根に沿って空気が流れ得る）。

第２回転誘導リング体５４０は、第１回転誘導リング体５３０と同様に、内リング（第２内リング）、外リング（第２外リング）、連結部、及び複数のガイド羽根にて構成される。そして、外リング（第２外リング）の外径は、外筒体５２２の内径と略同一に設定され、内リング（第２内リング）の内径は、内筒体５２１の外径と略同一に設定される。

ループ管路１０に設けられた二層式サイクロンセパレータ５０は、次のようにしてループ管路１０を流れる圧縮空気から液分（凝縮液等）を分離して除去する。

第１接続口部５１１に結合する空圧機器（例えば、エアシリンダ、エアガン等）が動作しておらず、第１接続口部５１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、例えば、ループ管路１０を流れる圧縮空気が、第２接続口部５１２から二層サイクロンセパレータ５０に流入する。この場合、図４の破線矢印で示すように、第２接続口部５１２から本体ケース５００（収容部５０１）に流れ込み、その圧縮空気は、ケース本体５００（収容部５０１）の内面と外筒体５２２の外周面との間に設けられた第１回転誘導リング体５３０をその上面側から下面側にぬける。その際、圧縮空気は、第１回転誘導リング体５３０の外リング５３１と内リング５３２との間でその周方向に延びる複数のガイド羽根５３４ａ～５３４ｇに沿って流れることにより、回転する力が与えられる。第１回転誘導リング体５３０を通過して回転する力が与えられた圧縮空気が外筒体５２２の外周面に沿って回転しつつ下方に向って流れる。このように、第１回転誘導リング体５３０により、外筒体５２２の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該外筒体５２２の外周面に沿って回転しつつケース本体の下方に向って流れる圧縮空気は、外筒体５２２及び内筒体５２１の下方側から、外筒体５２２の内周面と内筒体５２１の外周面との間の第２回転誘導リング体５４０を下面側から上面側に向けて通過して第３接続口部５１３からループ管路１０内に流れていく。第１回転誘導リング体５３０によって外筒体５２２の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる凝縮液は空気から分離、除去される。そして、その凝縮液Ｄｎが外筒体５２２の外周面を伝ってケース本体５００（収容部５０１）の底部分に落ち、ケース本体５００の底部分からドレントラップ５５０に排出される。

一方、同様に第１接続口５１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、例えば、ループ管路１０を流れる圧縮空気が、第３接続接続口５１３から二層式サイクロンセパレータ５０に流入する場合、その圧縮空気は、二層式サイクロンセパレータ５０内において、図５の破線矢印で示すように流れる。第３接続口５１３からの圧縮空気は、外筒体５２２内に流れ込み、外筒体５２２の内面と内筒体５２１の外周面との間に設けられた第２回転誘導リング体５４０をその上面側から下面側に流れる。その際、圧縮空気は、前述した第１回転誘導リング体５３０を通過する場合と同様に、第２回転誘導リング体５４０の外リングと内リングとの間でその周方向に延びる複数のガイド羽根に沿って流れることにより、回転する力が与えられる。第２回転誘導リング体５４０を通過して回転する力が与えられた圧縮空気が内筒体５２１の外周面に沿って回転しつつ下方に向って流れる。このように、第２回転誘導リング体５４０により、内筒体５２１の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該内筒体５２１の外周面に沿って回転しつつケース本体の下方に向って流れる圧縮空気は、内筒体５２１の下方側から、ケース本体５００（収容部５０１）の内周面と外筒体５２２の外周面との間の第１回転誘導リング体５３０を下面側から上面側に向けて通過して第２接続口部５１２からループ管路１０内に流れていく。第２回転誘導リング体５４０によって内筒体５２１の外周面に沿って圧縮空気が回転しつつ流れる過程で、遠心力の作用によって圧縮空気に含まれる凝縮液は空気から分離、除去される。そして、その凝縮液Ｄｎが外筒体５２２の外周面を伝ってケース本体５００（収容部５０１）の底部分に落ち、ケース本体５００の底部分からドレントラップ５５０に排出される。

上述した二層式サイクロンセパレータ５０によれば、前述した二層式サイクロンセパレータ２０（図２、図３参照）と同様に、接続される機器（エアシリンダ、エアガン等）が動作せずに、第１接続口部５１１を通した圧縮空気の流れが無い状態で、ループ管路１０をいずれの方向に流れる圧縮空気からも凝縮液等の液分を適正に分離、除去することができる。そして、その二層式サイクロンセパレータ５０が設けられたループ管路１０を有する圧縮空気圧回路によれば、二層式サイクロンセパレータ５０によってループ管路１０を流れる圧縮空気から液分が適正に分離、除去されるので、ループ管路１０に残留し得る液分の量が減り、そのループ管路１０内における圧縮空気の流れを阻害してしまう事態を有効に防止することができる。

なお、上述した二層式サイクロンセパレータ５０において、第１接続口部５１１に結合する機器（エアシリンダ、エアガン等）が動作する場合、圧縮空気の流れは次のようになる。

ループ管路１０内の圧縮空気が、例えば、第２接続口部５１２からケース本体５００（収容部５０１）に流入すると、その圧縮空気は、第１回転誘導リング体５３０をその上面側から下面側に向けて通過する。その際、圧縮空気が、外筒体５２２の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該外筒体５２１の外周面に沿って回転しつつケース本体５００の下方に向って流れる。この回転しつつ流れる圧縮空気から液分が遠心分離される。このようにして液分が分離、除去された圧縮空気が、ケース本体５００の内周面と外筒体５２２の外周面との間から流れ出し、内筒体５２１の内部を通って、第１接続口部５１１から機器に向けて流れる。

ループ管路１０内の圧縮空気が、例えば、第３接続口部５１３から外筒体５２２に流入すると、その圧縮空気は、第２回転誘導リング体５４０をその上面側から下面側に向けて通過する。その際、圧縮空気が、内筒体５２１の外周面に沿って回転するように誘導されて、当該内筒体５２１の外周面に沿って回転しつつ外筒体５２２の下方に向って流れる。この回転しつつ流れる圧縮空気から液分が遠心分離される。このようにして液分が分離、除去された圧縮空気が、外筒体５２２の内周面と内筒体５２１の内周面との間から流れ出し、内筒体５２１の内部を通って、第１接続口部５１１から機器に向けて流れる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、各実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

以上、説明したように、本発明に係る分離器は、ループ管路内に設けられ、前記ループ管路の空気流から液分を分離する分離器として有用である。

１０ループ管路
１１、１２、１３分配管路
１４、１５、１６接続管
１７基管路
２０、２０ａ、２０ｂ二層式サイクロンセパレータ（分離器）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃエアフィルタ
２２サイクロンセパレータ
２３ａ、２３ｂドレントラップ
３０エアコンプレッサ
３１エアタンク
３２、３４サイクロンセパレータ
４１、４２エアシリンダ
４３エアガン
５０二層式サイクロンセパレータ（分離器）
２００、５００ケース本体
２０１、５０１収容部
２０２、５０２蓋部
２１１、５１１第１接続口部
２１２、５１２第２接続口部
２１３、５１３第３接続口部
２２１、５２１内筒体
２２２、５２２外筒体
２３０、５５０ドレントラップ
５３０第１回転誘導リング体
５４０第２回転誘導リング体

Claims

圧縮空気が流れるループ管路内に設けられ、前記ループ管路内の空気流から液分を分離する分離器であって、
上部に第１接続口部が設けられるとともに、胴部に第２接続口部が設けられたケース本体と、
前記ケース本体内に設けられ、前記第１接続口部に結合されて該ケース本体の上部から延びて前記ケース本体内で開口する内筒体と、
前記ケース本体内に設けられ、前記ケース本体の胴部を貫通する第３接続口部が結合し、前記内筒体を内側に含むように前記ケース本体の上部から延びて当該ケース本体内で開口する外筒体と、を備え、
前記内筒体及び外筒体のそれぞれは、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に広がるテーパ形状であり、
前記第１接続口部が前記ループ管路を流れる圧縮空気を利用する機器に結合されるとともに、前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続される、分離器。
前記ケース本体の内周面と外筒体の外周面との隙間は、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に狭くなる、請求項１記載の分離器。
前記外筒体の内周面と前記内筒体の外周面との間の隙間は、前記ケース本体の上部から下方に向って徐々に狭くなる、請求項１または２記載の分離器。
圧縮空気が流れるループ管路内に設けられ、前記ループ管路内の空気流から液分を分離する分離器であって、
上部に第１接続口部が設けられるとともに、胴部に第２接続口部が設けられたケース本体と、
前記ケース本体内に設けられ、前記第１接続口部に結合されて該ケース本体の上部から延びて前記ケース本体内で開口する内筒体と、
前記ケース本体内に設けられ、前記ケース本体の胴部を貫通する第３接続口部が結合し、前記内筒体を内側に含むように前記ケース本体の上部から延びて当該ケース本体内で開口する外筒体と、
前記第２接続口部より下方の前記ケース本体の内周面と前記外筒体の外周面との間に設けられ、前記第２接続口部から前記ケース本体に流入する空気を前記外筒体の外周面に沿って回転するように誘導する第１回転誘導リング体と、
前記第３接続口部より下方の前記外筒体の内周面と前記内筒体の外周面との間に設けられ、前記第３接続口部から前記外筒体に流入する空気を前記内筒体の外周面に沿って回転するように誘導する第２回転誘導リング体と、を備え、
前記第１接続口部が前記ループ管路を流れる圧縮空気を利用する機器に結合されるとともに、前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続される、分離器。
空気圧縮機からの圧縮空気が供給され、環状のループ管路と、前記ループ管路からの圧縮空気を機器に分配する分配管路と、を備えた圧縮空気圧管路であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の分離器を備え、
前記第２接続口部及び前記第３接続口部のそれぞれが前記ループ管路に直列的に接続され、
前記第１接続口部が前記分配管路を介して前記機器に接続される、圧縮空気圧管路。