JPH06200729A

JPH06200729A - 気液分離装置

Info

Publication number: JPH06200729A
Application number: JP4361573A
Authority: JP
Inventors: Masaki Takeyama; 雅樹武山; Toshihiko Ito; 猪頭　　敏彦; Toru Yoshinaga; 融吉永; Masahiro Takigawa; 昌宏滝川; Nobuo Hiraiwa; 信男平岩; Osamu Yasuike; 修安池; Masahiro Murata; 正博村田
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3148030B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンプレッサによって圧縮された空気中から
潤滑油を水と分別して回収することにより、潤滑油の再
利用上の障害を防止する。【構成】コンプレッサ１による圧縮空気は、供給を受
ける機器までの通路の途中に設けられた通常の気液分離
器９によって、含まれていた潤滑油と水を同時に分離さ
れる。潤滑油と水が気液分離器９の液体貯溜室１４に貯
溜される間に、水だけが室１４の底部に設けられた水吸
収体２３に吸収され、潤滑油だけが室１４内に残って、
感圧弁２５と潤滑油戻し管２６を介してエンジンのオイ
ルパンへ回収される。水吸収体２３に吸収された水は、
熱交換通路７を圧縮空気が通過するときに放出する熱を
受けて通風筒２４内を流れる気流中に蒸散するので、水
吸収体２３の吸水能力が再生する。圧縮空気は熱交換通
路７で冷却されることによって水蒸気が凝縮し、気液分
離器９における水の分離を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車のエア
サスペンションシステム等に使用するのに好適な、空気
のような気体中から水と潤滑油が混じっている液体を分
離する気液分離装置に係り、特に、分離した液体を更に
水と潤滑油に分別する機能をも備えている気液分離装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のエアサスペンションシス
テムにおいては、走行用エンジンによって駆動されるコ
ンプレッサによって空気を圧縮し、車輪を支持している
空気ばねのようなアクチュエータへ圧縮された空気を供
給するが、そのコンプレッサを潤滑するために、エンジ
ンのオイルポンプによって加圧された潤滑油の一部を分
流させて供給している。従って圧縮された空気の中に潤
滑油が混じって吐出されるので、潤滑油の混じった圧縮
空気がそのままエアサスペンションのアクチュエータへ
供給されると、アクチュエータに使用されているゴム製
の部品が劣化する恐れがあり、また、エンジンの潤滑油
消費量が増加するという問題も起こる。

【０００３】更に、夏期のように、高温、高湿の空気を
コンプレッサが吸入して圧縮するとき、圧縮された空気
が高圧配管系の中で放熱して温度が低下すると、空気中
に含まれていた水蒸気が凝縮して水になるので、その水
によって配管の内部やシステムの構成部品に錆が発生す
る恐れがある。

【０００４】潤滑油の混じった圧縮空気から潤滑油を分
離して回収するには、例えば、本出願人の先願に係る特
開平３−７４５０８号公報に記載されているような気液
分離器を利用すればよいが、従来の気液分離器によれ
ば、圧縮された空気中から潤滑油を分離するときに、同
じ液体である水を潤滑油と区別することなく分離するた
め、分離された潤滑油には水が含まれている。従ってこ
の潤滑油をエンジンのオイルパンへ送り返すと、それと
共に水もオイルパンに入る結果、エンジンやコンプレッ
サへ供給される潤滑油に水が混入して、潤滑不良による
ピストンの焼きつき等の障害を起こす恐れがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、空気のよう
な気体中から液体である潤滑油と水を混合状態で分離す
る従来の気液分離器における前述のような問題点を解決
して、気体から分離した液体を更に水と潤滑油に分別す
る機能をも備えている、新規な気液分離装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するための第１の手段として、空気を圧縮するコン
プレッサから圧縮された空気の供給を受ける機器までの
圧縮空気の通路に設けられ、圧縮空気中からそれに含ま
れている潤滑油と水を同時に分離する気液分離手段と、
前記気液分離手段によって分離された潤滑油と水を貯溜
する液体貯溜手段と、前記液体貯溜手段の底部に設けら
れて水だけを吸収する吸水手段とを備えていることを特
徴とする気液分離装置を提供する。

【０００７】本発明は、前記の目的を達成するための第
２の手段として、前記第１の手段において、圧縮空気の
熱を熱交換手段によって乾燥用空気に与え、前記乾燥用
空気を前記吸水手段に接触させて前記吸水手段から水を
蒸散させることにより前記吸水手段を再生すると共に、
圧縮空気の温度を低下させて圧縮空気中の水蒸気を凝縮
させるように構成されていることを特徴とする気液分離
装置を提供する。

【０００８】本発明は更に、前記の目的を達成するため
の第３の手段として、前記第１の手段において、前記液
体貯溜手段に貯溜される潤滑油をエンジンへ戻すため
に、前記液体貯溜手段が感圧弁手段を有する通路手段に
よって前記エンジンのオイルパンへ接続されていること
を特徴とする気液分離装置を提供する。

【０００９】

【作用】本発明の第１の手段によれば、コンプレッサに
よって圧縮された空気は、その供給を受ける機器までの
通路の途中に設けられた気液分離手段によって、まず、
その中に含まれていた潤滑油と水を同時に分離される。
不純物を取り除かれた空気は目的の機器に供給されて、
支障のない作動を行うことができる。分離された潤滑油
と水は液体貯溜手段に貯溜される間に、水だけが液体貯
溜手段の底部に設けられた吸水手段によって吸収されて
除去され、潤滑油だけが残って回収され、有効に再利用
されることになる。

【００１０】本発明の第２の手段によれば、前記第１の
手段において、圧縮された空気の熱を熱交換手段を介し
て乾燥用空気に与えることにより、圧縮された空気自身
が冷却されてそれに含まれている水蒸気が凝縮して分離
し易い状態になると共に、圧縮された空気によって加熱
された乾燥用空気は、液体貯溜手段の底部から水を吸収
した吸水手段に接触して、水を水蒸気の形で蒸散させ、
吸水手段の吸水能力を再生させる。従って、圧縮された
空気中の水分を凝縮させるための冷却手段や、吸水手段
を再生させるための加熱手段を特別に設ける必要がな
く、それらのためのエネルギ消費の必要も起こらない。

【００１１】本発明の第３の手段によれば、前記第１の
手段において、液体貯溜手段が感圧弁手段を有する通路
手段によってエンジンのオイルパンへ接続されているの
で、液体貯溜手段に貯溜され、吸水手段によって水を除
去された潤滑油は、コンプレッサが停止して液体貯溜手
段とエンジンのオイルパンとの間の圧力差がなくなった
ときに、それを感知して開放する感圧弁手段を有する通
路手段によってエンジンのオイルパンへ戻ることがで
き、再びエンジンやコンプレッサ等へ潤滑油として供給
されることができる。コンプレッサの運転中は感圧弁手
段によって通路手段が遮断されているので、コンプレッ
サによって圧縮された空気の圧力が低下することがな
く、また、コンプレッサとエンジンとの間に何らかの干
渉が起こるのを防止することができる。

【００１２】

【実施例】実施例の気液分離装置の全体を関連構成を含
めて示す図１において、１はベーンタイプのコンプレッ
サで、円筒形の内面を有するハウジング２の中心に対し
て偏心して軸承されたロータ３には、半径方向に出没す
ることができる多数のベーン４が支持されている。そし
てハウジング２の外周の一側には空気を吸入するための
吸気ポート５が、また、他側には圧縮された空気を送り
出す吐出ポート６が開口している。コンプレッサ１に
は、図示しない自動車のエンジンのオイルポンプから加
圧された潤滑油（エンジンオイル）の一部が分流して供
給されており、ハウジング２の内面とベーン４との摺動
面等を潤滑している。

【００１３】コンプレッサ１の吐出ポート６は銅等の熱
伝導性の高い材料からなる熱交換通路７に接続されてお
り、熱交換通路７の外面（場合によっては内面にも）に
は多数のフィン８が形成されている。熱交換通路７の他
端は、例えば特開平３−７４５０８号公報に記載されて
いるような気液分離器９の入口通路１０に接続されてお
り、その出口通路１１は空気の配管を介して、例えば図
示しないエアサスペンションのアクチュエータへ接続さ
れる。

【００１４】気液分離器９の詳細な構造を図２に例示す
る。この気液分離器９は主として、微粒の液体成分を含
む気体に旋回運動を与えて気液分離を促すためのサイク
ロンハウジング１２と、その下流側の同軸線上に接続さ
れて、旋回する気流の中から液体成分を分離して捕捉す
るためのトラッパ１３と、捕捉された液体を溜める液体
貯溜室１４との３つの部分から構成されている。

【００１５】サイクロンハウジング１２は略円筒形の外
形を有しており、その上部寄りの外面には接線方向に、
前述のように熱交換通路７に接続している入口通路１０
が開口している。サイクロンハウジング１２内の旋回室
１５には、上部の開口から底部に達しない長さをもつ内
筒１６が垂下しており、内筒１６はトラッパ１３の底部
中心から上方に起立している突出筒１７に接続してい
る。サイクロンハウジング１２の上部に取り付けられた
トラッパ１３も略円筒形であって、その頂部には前述の
出口通路１１が開口している。また、トラッパ１３の内
筒面と突出筒１７の間には周溝１８が形成される。

【００１６】サイクロンハウジング１２の下部には、隔
壁１９を挟んで液体貯溜室１４がねじ２０のような手段
によって一体に連結されるが、隔壁１９の中心には通気
管２１が設けられて、旋回室１５の中心と液体貯溜室１
４内とを連通している。前述のトラッパ１３の周溝１８
の底部と液体貯溜室１４とは、液体吸引通路２２によっ
て接続されている。液体吸引通路２２の周溝１８に対す
る開口は、旋回室１５内の旋回気流の方向と同じ接線方
向に形成されるのが望ましい。

【００１７】気液分離器９について以上説明した部分
は、特開平３−７４５０８号公報の第８図に示した実施
例と略同じ構造であるが、本発明の特徴に対応して、図
２に示した実施例における気液分離器９においては、液
体貯溜室１４の底部が水吸収体２３によって形成されて
いる。水吸収体２３は、例えば親水性のあるプラスチッ
クの多孔質焼結体によって成形されており、その材料は
水を吸収して透過する一方、油性の流体は透過しないと
いう性質を有し、その性質によって水と油を分別するこ
とができる。そして水吸収体２３の下方の一部は、前述
のような通風筒２４内の熱交換通路７の近傍の位置まで
延びて露出している。

【００１８】このようにして、熱交換通路７と気液分離
器９はいずれも通風筒２４によって一体的に支持される
が、通風筒２４は両端が開放していて、図１において左
端の開口２４ａは上流側開口として、例えば自動車の走
行風を受け入れることができるように、自動車の比較的
前方の位置に設けられると共に、右端の開口２４ｂは下
流側開口として、比較的後方の位置に設けられる。もっ
とも、走行風以外の通風手段を利用することもできる
が、その場合には通風筒２４及び開口がそれに応じた位
置や形をとることは言うまでもない。

【００１９】気液分離器９の液体貯溜室１４の比較的下
部において、側壁の開口には感圧弁２５が取り付けられ
ており、感圧弁２５に接続された潤滑油戻し管２６は図
示しないエンジンのオイルパンに連通している。感圧弁
２５の構造は図３に例示されているので、以下、図３に
よってその構造を詳細に説明する。

【００２０】感圧弁２５の弁ハウジング２７は液体貯溜
室１４の側壁の開口１４ａを塞ぐようにボルト２８によ
って取り付けられる。弁ハウジング２７内には弁室２９
と、それに連続する略円筒形のスカート部３０が形成さ
れており、スカート部３０内には弁支持筒３１が螺入さ
れている。螺入の深さは調整可能であり、それによって
圧縮ばね３２の強さを変更することができる。そのため
に弁支持筒３１の内部の段部３１ａには圧縮ばね３２の
一端が支持されている。弁室２９の中には円板状の弁体
３３が置かれ、弁コア３４の柱部分３４ａにナット３４
ｂによって螺着されることにより支持されている。弁コ
ア３４の円板部分３４ｃは弁支持筒３１の内部の円筒面
３１ｂに摺動可能に緩く嵌合しており、一面を圧縮ばね
３２の他端によって押圧されていると共に、他面を弁ハ
ウジング２７の内部に形成された段部２７ａによって受
け止められている。

【００２１】弁コア３４の円板部分３４ｃには数個の連
通孔３４ｄが穿孔されており、それによって、弁ハウジ
ング２７の中心開口２７ｂは弁支持筒３１の円筒面３１
ｂ内に連通している。弁室２９に面している中心開口２
７ｂの周囲には円周溝３５が形成され、その中にＯリン
グ３６が支持されている。Ｏリング３６は弁体３３が中
心開口２７ｂを閉塞したときにシール性を高めることが
できる。なお、液体貯溜室１４の開口１４ａには有効な
開口面積を調整するための絞り１４ｂが螺合されてい
る。また、弁支持筒３１の中心開口３１ｃは前述の潤滑
油戻し管２６に接続されている。

【００２２】次に図示実施例の作動について説明する。
吸気ポート５から吸入されてコンプレッサ１によって圧
縮された空気は高温になり、吐出ポート６から熱交換通
路７の方へ吐出されるが、圧縮された空気には吸入空気
が始めから含んでいた水蒸気の他に、コンプレッサ１の
潤滑のためにエンジンから供給された潤滑油の一部が微
細なオイルミストになって含まれている。熱交換通路７
は通風筒２４の中に設けられており、上流側開口２４ａ
から下流側開口２４ｂに向かって自動車の走行に伴う空
気の流れが生じているから、その気流が熱交換通路７の
内部を流れる空気をフィン８を介して冷却して水蒸気を
凝縮させ、微細な水滴に変化させる。その反対に、熱交
換通路７の外部を流れる空気は加熱されて、相対湿度が
低下して乾燥することになる。

【００２３】熱交換通路７の内部を通過した後の圧縮さ
れた空気は、入口通路１０から気液分離器９内に流入
し、入口通路１０がサイクロンハウジング１２に対して
接線方向に開口していることから、旋回室１５内には一
方向に旋回する気流が生じ、その気流は旋回しながら内
筒１６内に入って上昇し、突出筒１７からトラッパ１３
内の空間へ流出する。気流が予め熱交換通路７によって
冷却されているだけでなく、旋回室１５内で旋回運動を
与えられて遠心力を受けるために、圧縮空気中に含まれ
ていたオイルミストと、水蒸気が凝縮した微細な水滴は
空気から分離し、凝集して内筒１６の内壁に液膜状に付
着すると共に、気流に引きずられて内筒１６及び突出筒
１７内を上昇する。そして、液膜はトラッパ１３内の空
間に出たところで周溝１８によって捕捉され、液状の潤
滑油と水になって周溝１８内に溜まる。潤滑油と水分を
除去された空気は、出口通路１１から図示しないエアサ
スペンションのアクチュエータへ供給されて、支障なく
システムを作動させる。

【００２４】ところで、旋回室１５の中心にある内筒１
６の中心部付近は、気流の旋回と気流の流速によって静
圧が比較的低下しているが、その低圧が通気管２１によ
って液体貯溜室１４に伝えられるのと、トラッパ１３内
が拡大する空間となっていて、気流の流速が突出筒１７
を出るところで低下することによって静圧が上昇するの
で、それらの間には圧力差が生じる。更に、周溝１８に
溜まった潤滑油と水の重力の作用もあって、トラッパ１
３の周溝１８から液体吸引通路２２を通って液体貯溜室
１４へ流入する潤滑油と水の流れが生じる。そして液体
貯溜室１４内では、水は潤滑油よりも比重が大きいので
下層に集まると共に、上層には比重の小さい潤滑油が集
まるようになる。

【００２５】液体貯溜室１４の底部には親水性のあるプ
ラスチックの多孔質焼結体からなる水吸収体２３が取り
付けられているので、下層に集まった水は水吸収体２３
に吸収され、それを透過して通風筒２４内へ露出してい
る部分の表面に達する。通風筒２４内には、前述のよう
にして熱交換通路７の外側を流れることによって加熱さ
れて相対湿度が低下した乾燥用空気が流れているから、
水吸収体２３の表面から水が気流中に蒸散することによ
り、液体貯溜室１４の底部に溜まった水が水蒸気に戻っ
て通風筒２４の下流側開口２４ｂから大気中へ放出され
ることになる。このように、水吸収体２３は一方におい
て液体貯溜室１４内の水を吸収して除去すると同時に、
他方の通風筒２４内へ露出した部分において水を蒸散さ
せることによって、水の吸収能力を絶えず自動的に再生
する作用を行う。

【００２６】このようにして、液体貯溜室１４の底部の
水吸収体２３から水だけが選別されて除去されるため
に、液体貯溜室１４内には水吸収体２３に吸収されるこ
とがない潤滑油だけが残ることになる。コンプレッサ１
が回転しているときはその吐出圧の影響で、図３に示す
感圧弁２５の弁室２９内の圧力、即ち液体貯溜室１４内
の圧力が、中心開口２７ｂの圧力、即ち潤滑油戻し管２
６によって連通しているエンジンのオイルパン内の圧力
よりも高くなっているため、円板形の弁体３３の表裏に
作用する圧力差によって、弁体３３は圧縮ばね３２の力
に抗して押し下げられてＯリング３６に着座し、中心開
口２７ｂを閉塞して液体貯溜室１４とエンジンのオイル
パンとの間の連通を遮断して、圧縮空気の圧力が低下す
るのを防止すると共に、両者の干渉を防止して、振動等
によって潤滑油と共に水がオイルパンへ流入するのを阻
止している。

【００２７】そして、コンプレッサ１が回転を停止した
時は、液体貯溜室１４の圧力が低下して、エンジンのオ
イルパンに対する圧力差がなくなるので、弁体３３は弁
コア３４を介して圧縮ばね３２によって押し上げられ、
中心開口２７ｂを開放する。それによって、液体貯溜室
１４内に蓄積、貯溜されていた潤滑油はエンジンのオイ
ルパンへ戻ることができ、再び加圧されてエンジンの各
部分やコンプレッサ１等の潤滑のために供給されること
になるが、水分を除去されているので潤滑不良を招くよ
うな恐れがない。

【００２８】

【発明の効果】本発明の気液分離装置によれば、コンプ
レッサによって圧縮された空気に含まれている潤滑油と
水が除去されるので、圧縮空気の供給を受ける機器にお
いてゴム製の部品が劣化したり、配管の内部やシステム
の構成部品に錆が発生する恐れがなくなる。しかも、捕
集された潤滑油から水が除去されるので、それを再び潤
滑のために使用することができ、潤滑油消費量が増加す
るのを抑えると共に、潤滑油に水が混入して潤滑性能を
低下させるのを防止することができる。

【００２９】また、圧縮された空気中の水蒸気を凝縮さ
せるための空気の冷却や、潤滑油から水を分離するため
に設けられた水吸収体を再生するための乾燥用空気の加
熱が一つの熱交換器によって同時に行われるので、冷却
や加熱のための特別の手段を設けたり、それによって余
分にエネルギを消費するのを避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の気液分離装置の全体構成を関連部分を
含めて示す断面図である。

【図２】気液分離器の構造を例示する断面図である。

【図３】感圧弁の構造を例示する断面図である。

【符号の説明】

１…コンプレッサ７…熱交換通路８…フィン９…気液分離器１２…サイクロンハウジング１３…トラッパ１４…液体貯溜室１５…旋回室１６…内筒１７…突出筒１８…周溝２１…通気管２２…液体吸引通路２３…水吸収体２４…通風筒２４ａ…上流側開口２４ｂ…下流側開口２５…感圧弁２６…潤滑油戻し管３３…弁体３４…弁コア３６…Ｏリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１５Ｂ 11/06 Ｌ 8512−3Ｈ (72)発明者吉永融愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者滝川昌宏愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者平岩信男愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者安池修愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者村田正博愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気を圧縮するコンプレッサから圧縮さ
れた空気の供給を受ける機器までの圧縮空気の通路に設
けられ、圧縮空気中からそれに含まれている潤滑油と水
を同時に分離する気液分離手段と、前記気液分離手段に
よって分離された潤滑油と水を貯溜する液体貯溜手段
と、前記液体貯溜手段の底部に設けられて水だけを吸収
する吸水手段とを備えていることを特徴とする気液分離
装置。
【請求項２】圧縮空気の熱を熱交換手段によって乾燥
用空気に与え、前記乾燥用空気を前記吸水手段に接触さ
せて前記吸水手段から水を蒸散させることにより前記吸
水手段を再生すると共に、圧縮空気の温度を低下させて
圧縮空気中の水蒸気を凝縮させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の気液分離装置。
【請求項３】前記液体貯溜手段に貯溜される潤滑油を
エンジンへ戻すために、前記液体貯溜手段が感圧弁手段
を有する通路手段によって前記エンジンのオイルパンへ
接続されていることを特徴とする請求項１記載の気液分
離装置。