JPH06106020A - 乾燥圧縮空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】乾燥圧縮空気の供給を必要とする作動機器内の
減圧を伴わずに、乾燥剤の再生を行う。 【構成】空気圧縮機１の吸入管路２と外気に通じる第１
管路６とを接続し、かつ、吐出管路３と除湿筒８の上流
側に通じる第２管路９とを接続するように切換弁７を切
り換えた状態で、圧縮機１を作動させると、除湿筒８を
通過した乾燥圧縮空気が貯槽部１０及び作動機器２０へ
供給される。切換弁７の切り換えにより、吸入管路２と
第２管路９とを接続し、かつ、吐出管路３と第１管路６
とを接続した状態で圧縮機１を作動させると、圧縮機１
は除湿筒８から空気を吸入し、これを外気に放出する。
このとき除湿筒８の下流側は逆止弁１１により閉じられ
ているので、除湿筒８において真空引きされることとな
り、除湿筒８内の乾燥剤から効果的に水分が離脱され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作動機器に乾燥圧縮空
気を供給する乾燥圧縮空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、湿気を嫌う作動機器に圧縮空
気を供給する際には乾燥圧縮空気供給装置が利用されて
いる。例えば、実開昭６３−４３９１９号公報には、自
動車の車高に応じて乾燥圧縮空気を車体昇降機構に供給
する装置が開示されている。図６に示すようにこの装置
において、空気圧縮機７０の吐出室７０ａは管路７１及
び管路７２が接続され、管路７１は第１電磁弁７３を介
して大気に通じ、管路７２は第２電磁弁７４を介して除
湿部７５の導入口７５ａに接続されている。また空気圧
縮機７０の吸入室７０ｂは管路７６及び管路７７が接続
され、管路７６は第３電磁弁７８を介して大気に通じ、
管路７７は除湿部７５の排気口７５ｂに接続されてい
る。除湿部７５の導入口７５ａは、逆止弁７５ｃを介し
て空気入口室７５ｄに通じ、この空気入口室７５ｄ内に
は排気用電磁弁７５ｅが配設されている。なお、この排
気用電磁弁７５ｅは、排気口７５ｂと空気入口室７５ｄ
とを連通する排気通路７５ｆを開閉するものである。ま
た除湿部７５には再生可能な乾燥剤７５ｇが内蔵されて
いる。除湿部７５の供給口７５ｈには絞り部７５ｉが設
けられるとともに管路７９が接続され、管路７９は車体
昇降機構８０に接続されている。そして、車高センサ８
１からの信号に応じて、制御部８２が、空気圧縮機７０
の駆動・停止、並びに第１電磁弁７３、第２電磁弁７
４、第３電磁弁７８及び排気用電磁弁７５ｅの開閉を制
御するようになっている。

【０００３】上記装置において、車高が所定置より低い
場合は、車高センサ８１からの信号を受けて、制御部８
２が、空気圧縮機７０を駆動させると共に、第２電磁弁
７４及び第３電磁弁７８を開き、かつ、第１電磁弁７３
及び排気用電磁弁７５ｅを閉じる。これにより、空気圧
縮機７０は管路７６を介して大気から吸入された空気を
圧縮し、この圧縮空気は管路７２を介して除湿部７５に
送られ、同除湿部７５で除湿された後、管路７９を介し
て車体昇降機構８０内に供給され、車体が上昇される。

【０００４】車高が所定値より高い場合は、車高センサ
８１からの信号を受けて、制御部８２が、空気圧縮機７
０を駆動させると共に、第１電磁弁７３及び排気用電磁
弁７５ｅを開き、かつ、第２電磁弁７４及び第３電磁弁
７８を閉じる。これにより、排気通路７５ｆには空気圧
縮機７０により生成された減圧力が作用し、排気通路７
５ｆと車体昇降機構８０との間には大きな圧力差が生じ
る。このため、車体昇降機構８０内の乾燥圧縮空気は、
管路７９を介して除湿部７５内に流入し、乾燥剤７５ｇ
層を流通し、管路７７を介して空気圧縮機７０の吸入室
７０ｂに入り、さらに空気圧縮機７０の吐出作用により
吐出室７０ａから管路７１を介して大気へ放出され、車
体が下降される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の装
置において、除湿部７５内の乾燥剤７５ｇの再生は、車
体下降時に行われる。つまり、車体昇降機構８０内の乾
燥圧縮空気が除湿部７５内を逆流する際に乾燥剤７５ｇ
層を流通するので、このとき乾燥剤７５ｇに吸着されて
いた水分が離脱されて、乾燥剤７５ｇの再生が行われ
る。

【０００６】乾燥圧縮空気の供給を必要とする作動機器
の中には、作動機器内の減圧を不都合とするものがあ
り、車体昇降機構８０内の減圧を伴って乾燥剤７５ｇの
再生が行われる上記従来の装置は、このような作動機器
には適用できない。また上記従来の装置は、乾燥剤の再
生の度に作動機器内の圧力が低下するので、該再生に使
用した分の作動機器内の圧力低下を補填するためにラン
ニングコストが上昇するという不都合もある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、乾燥圧縮空気の供給を必要とする上記作動機器内
の減圧を伴わずに乾燥剤の再生を行うことができる乾燥
圧縮空気供給装置を提供することを解決すべき技術課題
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本第
１発明は、乾燥圧縮空気の供給を必要とする需要部に乾
燥圧縮空気を供給する装置であって、外気に通じる第１
管路と、吸入管路及び吐出管路を有する空気圧縮機と、
該空気圧縮機の下流側に配設され、再生可能な吸着剤を
内蔵する除湿部と、該除湿部の上流側に通じる第２管路
と、該吸入管路又は該吐出管路と該第１管路又は該第２
管路との接続を択一的に切り換える切換弁と、該除湿部
と該除湿部の下流側に配設された該需要部とを逆止弁を
介して接続する第３管路とを備えるという新規な構成を
採用している。

【０００９】上記課題を解決する本第２発明は、スター
リング冷凍機の作動空域に乾燥圧縮空気を供給する装置
であって、外気に通じる第１管路と、吸入管路及び吐出
管路を有する空気圧縮機と、該空気圧縮機の下流側に配
設され、再生可能な吸着剤を内蔵する除湿部と、該除湿
部の上流側に通じる第２管路と、該吸入管路又は該吐出
管路と該第１管路又は該第２管路との接続を択一的に切
り換える切換弁と、該除湿部の下流側に配設されて該除
湿部で除湿された乾燥圧縮空気を貯える貯槽部と、該除
湿部と該貯槽部とを第１逆止弁を介して接続する第３管
路と、該貯槽部と該スターリング冷凍機の作動空域とを
第２逆止弁を介して接続する第４管路と、該貯槽部内又
は該スターリング冷凍機の作動空域内の圧力検知信号に
応じて、該空気圧縮機の作動、及び少なくとも該切換弁
を制御する制御部とを備えるという新規な構成を採用し
ている。

【００１０】

【作用】本第１発明の乾燥圧縮空気供給装置は、切換弁
の制御により空気圧縮機の吸入管路と外気に通じる第１
管路とを接続するとともに吐出管路と除湿部に通じる第
２管路とを接続した状態で、空気圧縮機を作動させるこ
とにより、需要部への乾燥圧縮空気の供給を行うことが
できる。つまり、空気圧縮機は第１管路及び吸入管路を
介して外気から吸入した空気を圧縮し、吐出管路及び第
２管路を介して除湿部に圧縮空気を送り込む。この圧縮
空気は除湿部で乾燥剤により除湿される。そして、除湿
部と需要部との差圧で第３管路の逆止弁が開くことによ
り、乾燥圧縮空気が除湿部から第３管路を介して需要部
に供給される。

【００１１】一方、除湿部の乾燥剤の再生は、切換弁の
制御により空気圧縮機の吸入管路と除湿部に通じる第２
管路とを接続するとともに吐出管路と外気に通じる第１
管路とを接続した状態で、空気圧縮機を作動させること
により行われる。つまり、空気圧縮機は第２管路及び吸
入管路を介して除湿部から空気を吸入し、吐出管路及び
第１管路を介して外気に排出する。このとき、除湿部と
需要部とを接続する第３管路に設けられた逆止弁は閉じ
られているので、除湿部においては真空引きされること
となり、このため乾燥剤から効果的に水分を離脱させる
ことができ、乾燥剤の再生を確実に行うことができる。

【００１２】このように、本第１発明の乾燥圧縮空気供
給装置は、乾燥圧縮空気の供給を必要とする需要部内の
減圧を伴わずに、乾燥剤の再生を行うことができる。ま
た、本第２発明の乾燥圧縮空気供給装置は、スターリン
グ冷凍機の作動空域又は貯槽部内の圧力が所定値以下に
なると、この検知圧力信号を受けた制御部により、切換
弁が空気圧縮機の吸入管路と外気に通じる第１管路とを
接続するとともに吐出管路と除湿部に通じる第２管路と
を接続するように切り換えられ、かつ、空気圧縮機が作
動される。これにより上記第１発明と同様に、除湿部か
ら貯槽部内に乾燥圧縮空気が送り込まれる。そして、貯
槽部内の圧力が所定値以上になると、貯槽部と作動空域
との差圧で第４管路に設けられた第２逆止弁が開かれ
る。これにより、貯槽部内の乾燥圧縮空気が第４管路を
介してスターリング冷凍機の作動空域内に供給される。

【００１３】そしてスターリング冷凍機の作動空域又は
貯槽部内の圧力が所定値以上になると、この検知圧力信
号を受けた制御部により、切換弁が空気圧縮機の吸入管
路と除湿部に通じる第２管路とを接続するとともに吐出
管路と外気に通じる第１管路とを接続するように切り換
えられる。これにより上記第１発明と同様に、除湿部内
の乾燥剤の再生が行われる。

【００１４】このように、本第２発明の乾燥圧縮空気供
給装置は、スターリング冷凍機の作動空域内の圧力低下
に応じて、同作動空域内に乾燥圧縮空気を供給すること
ができる。しかも、乾燥剤の再生時には、除湿部と貯槽
部とを接続する第２管路は逆止弁により閉じられている
ので、貯槽部内には再生前と同じ量の乾燥圧縮空気が貯
えられている。このため、除湿部内の乾燥剤の再生中に
も、必要に応じて適宜貯槽部からスターリング冷凍機の
作動空域内へ乾燥圧縮空気を供給することが可能であ
る。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明の空気乾燥装置を
具体的に説明する。本実施例は、作動機器としてスター
リング冷凍機を用いた例である。図１の概略図に示すよ
うに、駆動源１ａに接続された空気圧縮機１は吸入管路
２及び吐出管路３を有し、吐出管路３には空気清浄機器
４が設けられている。エアフィルタ５を介して外気に通
じる第１管路６は、切換弁７を介して、空気圧縮機１の
吸入管路２又は吐出管路３と択一的に接続されるように
なっている。空気圧縮機１の下流側には再生可能な乾燥
剤を内蔵する除湿筒８が配設され、この除湿筒８の上流
側に通じる第２管路９は、切換弁７を介して空気圧縮機
１の吸入管路２又は吐出管路３と択一的に接続されるよ
うになっている。除湿筒８の下流側には、除湿筒８で除
湿された乾燥圧縮空気を貯える貯槽部１０が配設され、
除湿筒８と貯槽部１０とは、第１方向制御弁としての第
１逆止弁１１を有する第３管路１２により連結されてい
る。なお、貯槽部１０には圧力スイッチ１３が設けられ
ている。また貯槽部１０の下流側には、第４管路１４を
介して作動機器としてのスターリング冷凍機２０が配設
されている。第４管路１４は、減圧弁１５、及び第２方
向制御弁としての第２逆止弁１６が上流側から順に設け
られている。

【００１６】そして、空気圧縮機１のＯＮ／ＯＦＦ、及
び切換弁７の切換えは、圧力スイッチ１３からの信号を
受ける制御部１７により制御可能とされている。上記ス
ターリング冷凍機２０は、貯槽部１０から供給される乾
燥圧縮空気を作動気体として利用するもので、図４に示
すように、膨張シリンダ２１及び圧縮シリンダ２２と、
各シリンダ２１及び２２内に往復動可能に装備された膨
張ピストン２３及び圧縮ピストン２４と、膨張シリンダ
２１の膨張室２１ａと圧縮シリンダ２２の圧縮室２２ａ
とを連結し、膨張シリンダ２１側から順に配設された放
熱器２５、蓄冷器２６及び吸熱器２７を有する作動管路
２８とを備えている。なお、膨張ピストン２３のロッド
及び圧縮ピストン２４のロッドは、膨張ピストン２３が
圧縮ピストン２４から９０度の位相差をもって先行する
ように（図５参照）クランク機構を介して、図示しない
駆動源により回転される図示しない駆動軸に連結されて
いる。そして、上記第４管路１４は、膨張シリンダ２１
と放熱器２５との間の作動管路２８に接続されている。

【００１７】このスターリング冷凍機２０においては、
駆動軸が駆動源により回転されると各シリンダ２１、２
２内で各ピストン２３、２４が往復動を繰り返す。この
際、図５の作動行程図に示すように、膨張ピストン２３
が下死点から上死点への中間点にあり、圧縮ピストン２
４が下死点にある状態（ポイント１）から、膨張ピスト
ン２３が上死点に向かって動き、かつ、圧縮ピストン２
４が中間点に向かって上死点方向へ動くと（行程１→
２）、作動気体は圧縮されて圧力が上昇する。この発生
する圧縮熱は、放熱器２５で外部に放出され、作動気体
の温度は一定に保たれる（等温圧縮行程）。

【００１８】次に上死点に達した膨張ピストン２３が中
間点に向かって下死点方向へ動き、かつ、下死点から上
死点への中間点にある圧縮ピストンが上死点に向かって
動くと（行程２→３）、作動気体は圧縮室２２ａから蓄
冷器２６を通って膨張室２１ａへ移送される。この際、
作動気体は、蓄冷器２６に熱を奪われて温度が低下す
る。また、膨張室２１ａの容積の増加量と圧縮室２２ａ
の容積の減少量が等しいので、系全体の容積は一定であ
る（等容移送行程）。

【００１９】上死点から下死点への中間点にある膨張ピ
ストン２３が下死点に向かって動き、かつ、上死点にあ
る圧縮ピストン２４が中間点に向かって下死点方向へ動
くと（行程３→４）、作動気体は膨張して圧力が低下
し、同時に温度が下がる。このとき、吸熱器２７に熱負
荷があれば、作動気体の温度は一定のまま熱が吸収さ
れ、冷凍出力が得られる（等温膨張行程）。

【００２０】下死点に達した膨張ピストン２３が中間点
に向かって上死点方向へ動き、かつ、上死点から下死点
への中間点にある圧縮ピストン２４が下死点に向かって
動くと（行程４→１）、作動気体は膨張室２１ａから蓄
冷器２６を通って圧縮室２２ａへ移送される。この際、
作動気体は、蓄冷器２６であたためられて温度が上昇す
る。また、膨張室２１ａの容積の減少量と圧縮室２２ａ
の容積の増加量が等しいので、系全体の容積は一定であ
る（等容移送行程）。

【００２１】このようなスターリング冷凍機２０におい
ては、作動空域は密閉空域とされているが、膨張ピスト
ン２３と膨張シリンダ２１とのシール部などから作動気
体が漏れて、作動空域内圧力が低下する場合がある。こ
の作動空域内圧力は冷凍能力に影響を及ぼす。また作動
空域内での結露も冷凍能力に影響を及ぼす。本実施例で
は、以下に説明するように、スターリング冷凍機２０の
作動空域内圧力の低下に応じて、乾燥圧縮空気を貯槽部
１０から供給し、作動空域内圧力を必要圧力Ｐ（本実施
例では必要圧力：Ｐ＝８ｋｇｆ／ｃｍ² とした）に保持
する。

【００２２】すなわち本実施例では、圧力スイッチ１３
の設定圧は、１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上でＯＮとなり、８
ｋｇｆ／ｃｍ² 未満でＯＦＦとなるように設定されてい
る。そして、貯槽部１０内の圧力が８ｋｇｆ／ｃｍ² 未
満となって圧力スイッチ１３がＯＦＦになると、図３の
フローチャートに示すように以下の順で作動する。上記
圧力スイッチ１３からの信号を受けた制御部１７によ
り、切換弁７が空気圧縮機１の吸入管路２と外気に通じ
る第１管路６とを接続するとともに吐出管路３と除湿筒
８に通じる第２管路９とを接続するように切り換えら
れ、この状態で空気圧縮機１が作動される（図１の状
態）。これにより、空気圧縮機１は第１管路６及び吸入
管路２を介して外気から吸入した空気を圧縮し、吐出管
路３及び第２管路９を介して除湿筒８に圧縮空気を送り
込む。なお、このときエアフィルタ５及び空気清浄機器
４の作用により、空気中のダストやオイルミストが除去
されており、除湿筒８内には浄化された圧縮空気が送り
込まれる。この圧縮空気は除湿筒８で乾燥剤により除湿
され、乾燥圧縮空気となって除湿筒８から第３管路１２
を介して貯槽部１０に送り込まれて貯えられ、貯槽部１
０内の圧力が８ｋｇｆ／ｃｍ² 以上に上昇する。

【００２３】そして、スターリング冷凍機２０の作動空
域内の圧力が８ｋｇｆ／ｃｍ² 未満に低下した時には、
減圧弁１５の作用により８ｋｇｆ／ｃｍ² に減圧された
乾燥圧縮空気が貯槽部１０から第４管路１４を介してス
ターリング冷凍機２０の作動空域内に供給される。これ
により、スターリング冷凍機２０の作動空域内の圧力を
必要圧力である８ｋｇｆ／ｃｍ² に保持することができ
る。

【００２４】そして、貯槽部１０内の圧力が１０ｋｇｆ
／ｃｍ² 以上になって圧力スイッチ１３がＯＮになる
と、この信号を受けた制御部１７により、切換弁７が空
気圧縮機１の吸入管路２と除湿筒８に通じる第２管路９
とを接続するとともに吐出管路３と外気に通じる第１管
路６とを接続するように切り換えられる（図２の状
態）。これにより空気圧縮機１は第２管路９及び吸入管
路２を介して除湿筒８から空気を吸入し、吐出管路３及
び第１管路６を介して外気に排出する。このとき、除湿
筒８の下流側は第１逆止弁１１により閉じられているの
で、除湿筒８においては真空引きされることとなり、こ
のため乾燥剤から効果的に水分を離脱させることがで
き、乾燥剤の再生を確実に行うことができる。

【００２５】そして、上記乾燥剤の再生時間はタイマー
制御によって設定され、タイマーのＯＦＦにより空気圧
縮機１の作動が停止される。上記乾燥剤の再生時には、
除湿筒８の下流側は第１逆止弁１１により閉じられてい
るので、貯槽部１０内には再生前と同じ量の乾燥圧縮空
気が貯えられている。このため、除湿筒８内の乾燥剤の
再生中にも、必要に応じて適宜貯槽部１０からスターリ
ング冷凍機２０の作動空域内へ乾燥圧縮空気を供給する
ことが可能である。このように本実施例では、スターリ
ング冷凍機２０の作動空域への乾燥圧縮空気の供給と乾
燥剤の再生とを同時に行うことができるので、乾燥剤を
確実に再生して、スターリング冷凍機２０の作動空域内
の圧力低下に応じた乾燥圧縮空気の供給を常に安定して
行うことが可能となる。

【００２６】なお、上記実施例では、除湿筒８と貯槽部
１０とを接続する第３管路１２や、貯槽部１０とスター
リング冷凍機２０の作動空域とを接続する第４管路１４
に第１逆止弁１１や第２逆止弁１６を用いたが、これら
の代わりに制御部１７により開閉制御可能な電磁切換弁
を用いることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本第１発明の乾燥圧
縮空気供給装置は、乾燥圧縮空気の供給を必要とする需
要部の減圧を伴わずに乾燥剤の再生を行うことができ
る。したがって、本第１発明装置は、同需要部内の減圧
が不都合なシステムにも適用することが可能となる、ま
た、乾燥剤の再生による需要部の減圧を補填するのに要
するランニングコストを削減することが可能となる。

【００２８】また、本第２発明の乾燥圧縮空気供給装置
は、スターリング冷凍機の作動空域への乾燥圧縮空気の
供給と乾燥剤の再生とを同時に行うことができるので、
乾燥剤を確実に再生して、スターリング冷凍機の作動空
域内の圧力低下に応じた乾燥圧縮空気の供給を常に安定
して行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の乾燥圧縮空気供給装置の除湿時を説
明する模式図である。

【図２】本実施例の乾燥圧縮空気供給装置の再生時を説
明する模式図である。

【図３】本実施例の乾燥圧縮空気供給装置の作動を説明
するフローチャートである。

【図４】本実施例に用いたスターリング冷凍機を説明す
る模式図である。

【図５】上記スターリング冷凍機の作動行程図である。

【図６】従来の空気乾燥装置を説明する模式図である。

【符号の説明】

１…空気圧縮機 ２…吸入管路 ３
…吐出管路 ６…第１管路 ７…切換弁 ８
…除湿筒 ９…第２管路 １０…貯槽部 １１
…第１逆止弁 １２…第３管路 １３…圧力スイッチ １
４…第４管路 １６…第２逆止弁 １７…制御部 ２０…作動機器としてのスターリング冷凍機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾燥圧縮空気の供給を必要とする需要部に
   乾燥圧縮空気を供給する装置であって、 外気に通じる第１管路と、 吸入管路及び吐出管路を有する空気圧縮機と、 該空気圧縮機の下流側に配設され、再生可能な吸着剤を
   内蔵する除湿部と、 該除湿部の上流側に通じる第２管路と、 該吸入管路又は該吐出管路と該第１管路又は該第２管路
   との接続を択一的に切り換える切換弁と、 該除湿部と該除湿部の下流側に配設された該需要部とを
   逆止弁を介して接続する第３管路とを備えたことを特徴
   とする乾燥圧縮空気供給装置。
2. 【請求項２】スターリング冷凍機の作動空域に乾燥圧縮
   空気を供給する装置であって、 外気に通じる第１管路と、 吸入管路及び吐出管路を有する空気圧縮機と、 該空気圧縮機の下流側に配設され、再生可能な吸着剤を
   内蔵する除湿部と、 該除湿部の上流側に通じる第２管路と、 該吸入管路又は該吐出管路と該第１管路又は該第２管路
   との接続を択一的に切り換える切換弁と、 該除湿部の下流側に配設されて該除湿部で除湿された乾
   燥圧縮空気を貯える貯槽部と、 該除湿部と該貯槽部とを第１逆止弁を介して接続する第
   ３管路と、 該貯槽部と該スターリング冷凍機の作動空域とを第２逆
   止弁を介して接続する第４管路と、 該貯槽部内又は該スターリング冷凍機の作動空域内の圧
   力検知信号に応じて、該空気圧縮機の作動、及び少なく
   とも該切換弁を制御する制御部とを備えたことを特徴と
   する乾燥圧縮空気供給装置。