JPH06510229A - 空気濾過器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空気濾過器 本発明は空気濾過器に関する。本発明は、特に、空気ブレーキシステムのような 圧縮空気システムから蒸気又は飛沫状の粒子状物質、水及び油を除去する空気濾 過器に関する。

高温の圧縮空気は、圧縮されない室温の空気よりも水と油の蒸気及び浮遊した水 滴と油滴及びその他の粒子を運ぶ大きな特徴を持つ。従って、圧縮空気を利用す るシステムから汚染物質を除去するために濾過装置を設けることは常に重要であ る。

汚染物質を除去する通常のシステムは、水と油の蒸気の凝結を助長する空気冷却 手段による冷却を含み、これに、浮遊した水滴と油滴及びその他の異物粒子を除 去する多孔質の濾過媒体を通過する通路が続（。しかし、かかるシステムに使用 される空気冷却器は一般に大きくかつ高価であり、更に多孔性の濾過媒体は一般 に短期間で詰まり、従って頻繁な保守又は交換を必要とした。

過去数年間、より効果的に圧縮空気から蒸気を除去する手段が開発された。これ ら新しい形式の水分除去装置の例が、米国特許第４６６２９０７号、国際公開Ｗ Ｏ３８１０２６５８号及び米国特許第４８４８９８８号に与えられる。これら明 細書の各は、外側シリンダー内に完全に囲まれた内側シリ２ダーを有する装置を 説明する。圧縮空気は内側シリンダーの頂部近く＋ζ賃かれた朝顔型のノズルを 経て噴出され、内側シリンダーは空気を急速に膨張させて断熱冷却する膨張室と して作用する。冷却は蒸気の凝結を生じ、米国特許第４６６２９０７号及び国際 公開ＷＯ８８１０２６５８号に説明された装置は、このようにして凝結した小滴 を捕捉するために内側室を横切る濾過器ネットを提供する。米国特許第４８４８ ９８８号に開示された装置は、凝結した小滴を捕捉するためのバッフル板に関す る。水と油とは内側室の側部を流れ落ち、外側室の底にたまり、ここから出口ポ ートにより取り出される。乾燥された空気は内側室の底から外側室内に通過し、 外側シリンダーの頂部の出口ポートを経て出る。

この形式の濾過器は圧縮空気から油と水とを除去するには効果的であるが、短期 の使用後に内側シリンダーの頂部に置かれた朝顔型噴射ノズルが粒子、油及び水 で詰まり、このため定期的な保守が必要であることが見いだされた。

これらの欠点のいくつかを克服する空気濾過器を提供することが本発明の目的で ある。

本発明により、 圧縮空気用の入り口； 入り口からの空気が通過流入する予備濾過室；空気から粒状物質を濾過するため に、予備濾過室からの空気が通過する多孔質の濾過手段； 予備濾過室からの空気が通過する複数のベンチュリ管；空気とｉｏ小滴を凝結さ せ膨張室の底に溜めるようにベンチュリ管からの−りを膨張させ冷却させる膨張 室：及び膨張室からの空気用の出口 を備えた空気濾過器が提供される。

流入空気の全衝撃力が多孔質濾過手段の一部分にのみ向けられないように予備濾 過室周辺の空気を分散させるために、入り口と予備濾過室の多孔質濾過手段との 間にバッフルが設けられることが好ましい。

多孔質濾過手段は、空気が濾過手段を通って実質的に中空のコア内に入り底面を 出てベンチュリ管に向かって行（ように、平らな底面のある実質的に円筒状、円 錐状又は円錐台の形状であることが更に好ましい。

ベンチュリ管からの空気、油及び水分が凝結物収集板上に直接的に通過するよう にベンチュリ管に直接隣接して膨張室内に凝結物収集板が設けられることが好ま しい。

膨張室は、ベンチュリ管からの空気がまず内部室を通過し次いで外部室を通過す るように内部室と外部室とを備えることが更に好ましい。

本発明は、その例示形状を示す付属図面を参照しより詳細に説明されるであろう 。これら図面の詳細は本発明の詳細な説明の一般性を無効にするものではないこ とを理解すべきである。

図１は本発明による装置の実施例の側方断面図である。

図２は本発明の別の実施例の幾つかの構成要素の拡大斜視図である。

図３は図１及び図２の実施例に使用される形式のベンチュリ管の拡大断面図であ る。

図］に示された空気濾過器は、圧縮空気用の入り口１、入り口ｌからの空気が通 過流入する予備濾過室２、空気から粒状物質を濾過するために予備濾過室２か４ の空気が通過する多孔質の濾過手段３、予備濾過室２からの空気が通過する複数 のベンチュリ管４、油と水の小滴を凝結させ膨張室の底に溜めるようにベンチュ リ管４からの空気を膨張させかつ冷却する膨張室５、及び膨張室５からの空気用 の出口６を備える。

空気の入り口１及び出口６は適宜適切な寸法及び形状のものとすることができる 。これらは空気圧縮システム用の現存の部品に適した寸法及び形状のものである ことが好ましく、これらは、一つの形状においては、外ネジを有する圧縮空気管 又は筒が確りとネジ結合し得る内ネジを持つことができる。一つの好ましい形状 においては、入り口１と出口６とは直径が約２ｃｍの円形の開口部を備える。

予備濾過室２は適宜適切な寸法及び形状のものとすることができる。

これに関する実際的な制限はな（、好ましい１実施例においては、予備濾過室２ は、直径が約４ｃｍで高さが約６ｃｍの円筒形である。

入ってくる空気の全衝撃が濾過手段３の入り口１に最寄りの部分に対してのみ向 かうことのないように予備濾過室２の周辺の空気を分散させるために、入り口１ と多孔質濾過手段３との間にバッフル２１が設けられることが好ましい。これは 濾過手段３の寿命を維持し、保守間隔を長くさせる。

多孔質濾過手段３は、これを通過する空気からの粒状物質及び凝結した水滴と油 滴を濾過する適宜適切な手段とすることができる。１実施例においては、多孔質 濾過手段３は１個又は複数個の細がい金属の網とすることができる。別の実施例 では、これは密度の高い塊状物質内に配置され設置されたずくグ％ン又は別の材 料を備えることができる。特に好ましい配置においては、多孔質濾過手段３は真 鍮の微小球のような焼結金属粒子の塊状集積を備える。

多孔質濾過手段３は適宜適切な形状のものとすることができる。１実施例におい ては、多孔質濾過手段３は予備濾過室２とベンチュリ管４との間に配置された１ 個又は複数個の網の形とすることができる。別の実施例では、多孔質濾過手段３ は、予備濾過室２の底にある１塊の濾過用媒体を備える。特に好ましい配置にお いては、多孔質濾過手段３は、予備濾過室２から出てベンチュリ管４に至る中空 中心軸を有する円筒状、円錐状又は円錐台形状で予備濾過室２の内側に配置され る。多孔質濾過手段３は約３０μｍより大きな粒子を除去するに十分に微細であ ることが好ましい。

多孔質濾過手段３に捕捉された粒子、油及び凝結物は徐々に濾過手段及び予備濾 過室２の底にたまり、定期的な保守作業の際に除去される。

これのたまる速度は遅く、保守作業をしばしば行うことはない。典型的な貨物自 動車の空気ブレーキシステムでは、保守点検は各２００００ｋｍないし５０００ ０ｋｍごとに行われ、多孔質濾過手段３は５回ないし１０回の保守点検ごとに交 換される。

ベンチュリ管４は適宜適切な形状及び形態のものでよい。図３は、スロート７、 収縮壁８及び拡大壁９を有する典型的なベンチュリ管を示す。

適宜数のベンチュリ管を使用できるが、約１．７５ｍ’／ｍ　ｉ　ｎ　（約６２ ｆ　ｔ　３／ｍ　ｉ　ｎ）までの空気流量を要する状況下では、本発明は、各が スロート直径がほぼ０．８から１．２ｍｍ、収縮角度αがほぼ１５°がら２０” 、そして拡大Ｍβがほぼ５°から７．５°のベンチュリ管がほぼ１８個で最適に 作動す斗。従って、この配置は、貨物自動車のブレーキシステムを含んだ広範囲 の圧縮空気システム用に適している。空気流量的１３ｍ３／ｍｊ　ｎ　（約４７ ０ｆ　ｔ３／ｍ１ｎ）の列車用ブレーキシステムのような更に大量の空気流量を 必要とするときは、ベンチュリ管の寸法と数とは大きくさせられる。

ベンチュリ管４を通過する空気はスロート７の通過直後に急速に膨張し、この膨 張は断熱的な冷却の間に行われ、蒸気の小滴への凝結が生ずる。小滴は多孔質濾 過手段３を通過した粒状物質の周りで形成され、かかる小滴の形成が空気流から の粒子の除去を更に支援する。本発明に従って作られた実験用の空気濾過器は、 この過程により、約２μｍより大きな汚染物質及び煙霧質の除去に有効であった 。図３に示された形式の好ましい配置では、ベンチュリ管４を通過する空気は、 これがスロート７に接近したときに亜音速膨張を、スロート７を通過する際に超 音速膨張を、拡大壁９間を通過するときに亜音速拡散を、そしてベンチュリ管４ から離れるときに内部衝撃を受ける。

ベンチュリ管４の直後に、凝結物蓄積板１０を設けることが好ましい。

凝結物蓄積板１０は適宜適切な構成のものとすることができる。ベンチュリ管４ が円形パターンに配置された場合は、板１０は実質的に円盤状であることが好ま しい。凝結物蓄積板１０はベンチュリ管４を離れた空気が板１０をすぐにたたく ように配列され、従って空気内の小滴は板１０上にたまり、次いで板１０の側部 を回って移動し、結局は膨張室５の底に落ちる。

膨張室５は適宜適切４形状及び形態のものでよい。膨張室５は内部室５ａと外部 室５ｂとを備えることが好ましく、この場合、空気は内部室５ａの内側を通過下 降し次いで内部室５ａを囲む外部室５ｂを通過上昇し、それから出口６を通って 出る。この配列は空気が通過しなければならない表面の面積を増加させ、水滴と 油滴が表面上に捕捉される可能性を増加させる。特に好ましい実施例においては 、内部室５ａは直径が約４ｃｍで高さが約９ｃｍの実質的に円筒形であり、一方 、外部室５ｂは内径が約７ｃｍ、高さが約１３ｃｍである。

内部室５ａの中に内部型濾過手段１４が設けられることが好ましい。

濾過手段１４は、細かい針金の網、特に好ましくはプラスチックの網を有する適 宜適切な濾過手段とすることができる。内部型濾過手段１４は油滴と水滴の捕捉 を更に支援する。内部型濾過手段１４は複数の網を備え、好ましい配列では８個 の粗い網と８個の細かい網とを交互に配置した場合に、本発明は特に効果的であ ることが見いだされた。

好ましい改善として、内部室５ａの底から外向きにフランジ２２が、フランジ２ ２とケーシング１５との間に小さな隙間を残すだけで突き出す。フランジ２２は 上昇する空気流に巻き込まれた油と水の捕捉を助ける。

外部室５ｂはケーシング１５により定められる。これまで知られている圧縮空気 濾過器においては、ケーシング１５は機械加工された金属のブロックより作られ た。しかし、ケーシング１５は金属板より作られることが特に好ましい。

入り口１、出口６及び予備濾過室２の総てはハウジング１６内に収容され、この ハウジング叫ネジ１７の手段によりケーシング１５に確りとただし取り外し可能 １．］−み合わせられることが好ましい。内部室５ａ、ベンチュリ管４及び多孔 質濾過手段３は互いに着脱自在に取り付けられて、−緒になって、清掃のために ハウジング１６より取り外し可能なユニットを形成する。清掃は種々の部品を適 切な溶剤中で洗うことによりなされる。

ケーシング１５の脚１８に通常の排水機構が設けられることが好ましい。

図１に示された実施例では、外部室５ａからの空気は、出口６を通って出て行（ 前に穴１９及び通路２０を通る。

図１に示された圧縮空気濾過器の運転の際は、空気は入り口１を通って予備濾過 室２に入る。空気は、バッフル２１をたたいた後で、多孔質濾過手段３を通過し 、この手段が空気流から粒子及び凝結した小滴を取り除くように作用する。次い で、空気はベンチュリ管４に向かって多孔質濾過手段３の中央通路を通過して下 降する。空気は、ベンチュリ管４のスロート７を通過するときに、急速な冷却を 伴った急速な膨張を受け、水分が小滴の形で凝結する。これら小滴は凝結物蓄積 板１ｏを直接たたき、最終的には内部室５ａの壁に移って下降し、外部室５ｂの 底１８に落ちる。バッフル板１０で捕捉されなかった小滴は内部室５ａか外部室 ５ｂの壁、又は内部型濾過手段１４又はフランジ２２により捕捉することができ る。実質的に汚染物質の除去された空気は出口６を通って出ることができる。

本発明の空気濾過器は、その他の現在使用されている濾過器よりも、必要な保守 間間隔が相当ζト遣い。保守を要するときは、これは普通にかつ迅速に行うこと ができ、更に摩耗部品の交換の必要は稀である。

本発明の範囲より離れることなく、以上説明された諸部品に種々の付加、代替及 び／又は変更を行い得ることを理解すべきである。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮空気入り口； 入り口からの空気が通過する予備濾過室；空気から粒状物質を濾過するために、 予備濾過室からの空気が通過する多孔質濾過手段； 予備濾過室からの空気が通過する複数のベンチュリ管；空気と水の小滴を凝結さ せ降らせて膨張室の底に溜めるようにベンチュリ管からの空気を膨張させ冷却さ せる膨張室；及び膨張室からの出口 を備えた空気濾過器。
2. ２．空気が実質的に中空のコア内に多孔質濾過手段を通過し更に底部を通ってベ ンチュリ管に向かうように、多孔質濾過手段は形状が平坦な底部のある実質的に 円筒形、円錐形又は円錐台である請求の範囲１による空気濾過器。
3. ３．多孔質濾過手段が焼結金属粒子の塊状集積を備える請求の範囲２による空気 濾過器。
4. ４．ベンチュリ管からの空気、油及び水分が凝結収集板上に直接通過するように ベンチュリ管に直接隣接して膨張室内に凝結収集板を更に備えた請求の範囲１な いし３のいずれかによる空気濾過器。
5. ５．空気が出るより前に通過するように配置された膨張室内の濾過網を更に備え た請求の範囲１ないし４のいずれかによる空気濾過器。
6. ６．濾過手段が粗い網と細かい網を多数交互に備える請求の範囲５による空気濾 過器。
7. ７．入り口と予備濾過室内の多孔質濾過手段との間に置かれたバッフルを更に備 えた請求の範囲１ないし６のいずれかによる空気濾過器。
8. ８．ベンチュリ管は長さが約９ｍｍ、スロート寸法が約０．８ｍｍから１．２ｍ ｍ、収縮角度が約１５から２０°、拡大角度が約５ないし７．５°である請求の 範囲１ないし７のいずれかによる空気濾過器。
9. ９．図面を参照し実質的にここに説明された空気濾過器。