JPH07328373A

JPH07328373A - 水分除去装置

Info

Publication number: JPH07328373A
Application number: JP6125456A
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; Osamu Yasuike; 修安池
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1995-12-19
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: JP3298741B2

Abstract

(57)【要約】【目的】気相および液相の水分を分離でき、かつ、液
状水分を分離するために必要な旋回流を円滑に発生させ
る。【構成】エアコンプレッサの吐出側には液体用セパレ
ータ５が接続さけれている。液体用セパレータ５には、
気体が流入する接線流入式のサイクロン８が設けられる
とともに通路拡大室１８を形成する水回収用ハウジング
１７が設けられている。サイクロン８の内筒が通路拡大
室１８に突出し、その通路拡大室１８に突出した内筒の
周りに液状水分を回収するための環状溝１９が形成され
ている。又、通路拡大室１８に突出した内筒の開口部分
が開口側ほど通路が拡大されるとともに、通路拡大室１
８に突出した内筒の開口端が曲面になっている。液体用
セパレータ５の下流には、小型シリカゲルドライヤが接
続され、小型シリカゲルドライヤには粒状のシリカゲル
が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気相および液相の水
分を含んだ気体から水分を除去する水分除去装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアコンプレッサを使用する車両
のエアサスペンションシステムにおいては、アクチュエ
ータ（エアスプリング）の加圧時にはエアコンプレッサ
による圧縮空気をアクチュエータに供給する。このエア
コンプレッサによる大気の圧縮時に空気中の水分が凝縮
する。この凝縮水が制御バルブやアクチュエータに侵入
しアイシング等を引き起こす可能性がある。そのため
に、シリカゲルを充填した乾燥器に圧縮空気を通すこと
により除湿を行っているが、液状水分の分離が不十分な
ため、シリカゲル粒子に液状水分が付着し、シリカゲル
粒子の乾燥能力を著しく損なう。そのために、シリカゲ
ルの充填容量を大きくする必要が生じる。そこで、シリ
カゲルによる乾燥器の前段に、液状水分分離器を配置す
ることが行われている。ところが、液状水分分離器は、
通路拡大室を構成するためのタンクを備え、吸入口に対
し通路拡大室にて通路を拡大することにより液状水分を
分離していたために、大きなタンクの使用により装置全
体が大きくなってしまっていた。

【０００３】そこで、小型で高効率のセパレータ（液状
水分分離器）として、特開平３−７４５０８号公報に示
す気液分離器（オイルセパレータ）を用いることが考え
られる。これは、ミスト状のオイルを含んだブローバイ
ガスに対し接線流入式のサイクロンにて旋回流を発生さ
せミスト状のオイルを液膜化させる。又、サイクロンの
内筒を通路拡大室に突出させ、その突出部分の周りに環
状溝を形成し、液膜化したオイルを環状溝で捕捉するも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、液状水分の
分離のために、特開平３−７４５０８号公報に示す構造
のセパレータを用いると、オイルのように表面張力の小
さい液体の場合は液膜が薄く広がりやすいために液膜が
サイクロンの内筒を閉塞することはないが、水はサイク
ロンの内筒を閉塞するおそれがあり、施回流の発生に支
障をきたす。

【０００５】そこで、この発明の目的は、気相および液
相の水分を除去でき、かつ、液状水分を分離するために
必要な旋回流を円滑に発生させることができる水分除去
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、気相および液相の水分を含んだ気体が流入する接線
流入式のサイクロンが設けられるとともに、通路拡大室
を形成する水回収用ハウジングが設けられ、開口部分に
おいて開口側ほど通路を拡大させたサイクロンの内筒が
前記通路拡大室に突出し、その通路拡大室に突出した内
筒の周りに液状水分を回収するための環状溝を形成した
液体用セパレータと、前記液体用セパレータの下流側に
設けられ、固体の乾燥剤を充填した乾燥器とを備えた水
分除去装置をその要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明における前記サイクロンでの通路拡大室に突出し
た内筒の開口端を曲面にした水分除去装置をその要旨と
する。

【０００８】

【作用】請求項１に記載の発明は、気相および液相の水
分を含んだ気体が液体用セパレータの接線流入式のサイ
クロンに流入すると、サイクロンにて旋回流が発生し、
サイクロンの内筒に液膜化した水分が付着するととも
に、その液膜化した水分がサイクロンの内筒の下流側に
流れていく。そして、内筒の開口部分において、開口側
ほど通路が拡大しているので、液膜化した水分が水滴と
なる。この水滴は、環状溝に流入し、液状水分が回収さ
れる。このように、サイクロンの内筒に付着して液膜化
した水分が水滴となって円滑に排出され、サイクロンの
内筒の閉塞が回避され、液状水分を分離するために必要
な旋回流が円滑に発生する。

【０００９】さらに、液体用セパレータから排出された
気体は乾燥器に流入して気相の水分が固体の乾燥剤にて
除去されて排出される。請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載の発明の作用に加え、サイクロンの内筒の開
口端が曲面となっているので、内筒から排出される水滴
の表面張力が大きいためこの曲面に沿って環状溝に誘導
され、飛散が抑制される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を車両のエアサスペンション
システムに具体化した一実施例を図面に従って説明す
る。

【００１１】図１には、本実施例のエアサスペンション
システムの全体構成を示す。本システムは、各輪を支え
るロッド１に対応したエアスプリング２の空気圧を調整
することにより車高を所定の値に制御するものである。

【００１２】本システムには、エアスプリング２に圧縮
空気を供給するエアコンプレッサ３が備えられている。
エアコンプレッサ３の吐出ポートとエアスプリング２と
の間には、逆止弁４、液体用セパレータ５、乾燥器とし
ての小型シリカゲルドライヤ６、電磁式分配弁７が順に
設けられている。

【００１３】次に、液体用セパレータ５の構造を図２，
３で説明する。図２は液体用セパレータ５の縦断面図を
示し、図３は液体用セパレータ５の平面図を示す。液体
用セパレータ５にはサイクロン８が備えられている。サ
イクロン８は円筒状の外筒９を有し、外筒９に対し四角
筒状の吸気管１０が接線方向に延びるように設けられ、
吸気管１０と外筒９とが連通している。そして、吸気管
１０から空気が外筒９の接線方向に流入して、旋回流が
発生する。

【００１４】外筒９内には円筒部材１１が配置され、こ
の円筒部材１１は上端の鍔部１１ａが外筒９内の上端部
に嵌め込まれることにより支持されている。又、外筒９
の上面中央部分には上方に延びる円筒状突起１２が形成
されている。ここで、円筒部材１１の内径Ｄ１と円筒状
突起１２の内径Ｄ２とは等しく、かつ、円筒部材１１と
円筒状突起１２とは同一軸線上に配置されている。

【００１５】又、連結部材１３は下面に開口する凹部１
４を有し、Ｏリング１５を介して円筒状突起１２に凹部
１４を螺合することにより、外筒９上に連結部材１３が
固定されている。連結部材１３内には上下に延びるテー
パ通路１６が形成され、テーパ通路１６は円筒部材１１
および円筒状突起１２と同一軸線上に形成されている。
テーパ通路１６の下端の内径は円筒状突起１２の内径Ｄ
２と同一寸法であるとともに、テーパ通路１６は上側ほ
ど径が大きなテーパ状となっている。又、連結部材１３
におけるテーパ通路１６の上側の開口端が曲面となって
いる。即ち、上側の開口端はその断面が半円状となって
いる。

【００１６】そして、円筒部材１１と円筒状突起１２と
連結部材１３とで、サイクロン８の内筒が構成されてい
る。サイクロン８の連結部材１３の外周には、円筒状の
水回収用ハウジング１７が嵌合されている。水回収用ハ
ウジング１７内には通路拡大室１８が形成されている。
通路拡大室１８に連結部材１３が突出しており、通路拡
大室１８内における連結部材１３の周りに環状溝１９が
形成されている。水回収用ハウジング１７の下部には環
状溝１９と連通する水回収口２０が形成されている。
又、水回収用ハウジング１７の上面には排気口２１が形
成されている。

【００１７】前記サイクロン８の外筒９の下端にはフラ
ンジ部２２が形成されている。又、有底円筒状の水貯留
部材２３の上端にはフランジ部２４が形成されている。
フランジ部２２とフランジ部２４とは板状の隔壁部材２
５を挟んでボルト２６にて締め付け固定されている。フ
ランジ部２２と隔壁部材２５との間にはＯリング２７が
配置されるとともに、フランジ部２４と隔壁部材２５と
の間にはＯリング２８が配置されている。隔壁部材２５
の中央部には上下に延びる吸引管２９が形成され、吸引
管２９の上端は、サイクロン８の円筒部材１１内まで延
設されている。又、吸引管２９の下端は、水貯留部材２
３内の水貯留室３０に開口している。

【００１８】水貯留部材２３の側面には水取込口３１が
形成され、この水取込口３１と前記水回収用ハウジング
１７の水回収口２０とが水回収通路３２にて連通してい
る。そして、環状溝１９内に回収された水は水回収通路
３２を経由して水貯留室３０に貯留される。水貯留部材
２３の下面中央部には排出口３３が設けられ、排出口３
３は電磁式排出弁３４にて塞がれている。そして、電磁
式排出弁３４を開弁することにより排出口３３が大気に
開放される。

【００１９】又、小型シリカゲルドライヤ６の構造を図
４に示す。円筒状のハウジング３５の一側面には気体流
入管３６が設けられ、ハウジング３５の他側面には気体
流出管３７が設けられている。そして、気体流入管３６
からハウジング３５内に気体が導入されるとともに気体
流出管３７から気体が導出される。気体流入管３６にお
ける下流側には下流ほど径が大きくなるラッパ状の接続
部３６ａが形成されている。又、気体流出管３７におけ
る上流側には上流ほど径が大きくなるラッパ状の接続部
３７ａが形成されている。ハウジング３５内における上
流側には網目状のメッシュ３８が接着固定されるととも
に、下流側には網目状のメッシュ３９が接着固定されて
いる。さらに、ハウジング３５内において、メッシュ３
８とメッシュ３９との間には固体の乾燥剤としての粒状
のシリカゲル４０が充填されている。

【００２０】又、図１に示すように、本エアサスペンシ
ョンシステムにおいては、コンピュータを中心に構成さ
れたコントローラ４１が備えられている。コントローラ
４１には各車輪設置箇所での車高を検出する車高センサ
からの検出信号を入力する。又、コントローラ４１には
エアコンプレッサ３、液体用セパレータ５の電磁式排出
弁３４、電磁式分配弁７が接続されている。そして、コ
ントローラ４１は車高センサにより検出した車高が所望
の値となるようにエアコンプレッサ３、電磁式排出弁３
４及び電磁式分配弁７をそれぞれ駆動制御する。

【００２１】次に、このように構成したエアサスペンシ
ョンシステムの作用を説明する。コントローラ４１は車
高センサにより検出した車高が所定の値より低いと、エ
アコンプレッサ３に加圧指令信号を出力する。この加圧
指令信号によりエアコンプレッサ３が駆動して、大気を
吸入して７気圧（ゲージ圧）の高圧の圧縮空気にして吐
出する。この圧縮空気は高温・高湿度（９０℃，１００
％）となり、液状水分を生じる。さらに、圧縮時に出る
液状水分以外にも高温の圧縮空気が配管にて冷却され、
その際の温度差による飽和水蒸気量の変化分の水分が液
化する。

【００２２】そして、エアコンプレッサ３で生成された
圧縮空気は逆止弁４を通過した後、液体用セパレータ５
に送られる。液体用セパレータ５において、液状水分を
含んだ圧縮空気はサイクロン８の吸気管１０に流入す
る。その後、液状水分を含んだ圧縮空気はサイクロン８
の外筒９内壁面に沿って旋回しながら下流に流れ、内筒
部材１１および円筒状突起１２の内壁面に沿って旋回し
ながらテーパ通路１６に流入する。この間、圧縮空気に
含まれる液状の水分は慣性力により分離して内筒部材１
１および円筒状突起１２の各内壁面に付着することによ
って捕捉され液膜化される。この液膜化された水は内筒
部材１１および円筒状突起１２の内壁面に密着しながら
上昇する。

【００２３】テーパ通路１６においては、その通路がテ
ーパ状となり開口側に向けて徐々に径を広げているた
め、液膜化された水は水滴になるとともに水滴がちぎれ
て徐々に細かくなり水の表面張力により球形に近づく。
このように液膜化した水が水滴化し、かつその水滴も小
さくなることによって、液状水分において壁面に付着し
ている面積が少なくなるため、水滴と壁面の摩擦力が低
下し、水滴が壁面を転がりやすくなる。その結果、水滴
の施回速度が上昇し、テーパ通路１６から水の排出が円
滑に行われ、内筒部材１１および円筒状突起１２の内壁
面における液詰まりが防止される。

【００２４】さらに、テーパ通路１６を上昇してきた水
滴はその開口部において開口端が曲面形状になっている
ので、水滴の表面張力が大きいため水滴は曲面に沿って
環状溝１９に誘導され、飛散が抑制される。つまり、テ
ーパ通路１６の開口部が角をもった形状であるとすると
水との接触面積が小さく飛散しやすいが、開口部が断面
半円形状になっているので、そのようなことが回避され
る。さらに、テーパ通路１６の開口部が断面半円形状に
なっているので、コアンダ効果がより生じやすく、水滴
が環状溝１９に誘導され易い。

【００２５】一方、サイクロン８における円筒部材１１
内は気流の旋回により負圧となり、この箇所に延設され
た吸引管２９によって水貯留室３０内も負圧になってい
る。よって、この負圧により環状溝１９に溜まった水は
水回収通路３２を通って、水貯留室３０内に吸引され、
貯留される。

【００２６】そして、液状水分が分離された圧縮空気は
排気口２１から排出される。液体用セパレータ５で液状
水分が分離された高圧・高湿度の空気は小型シリカゲル
ドライヤ６に流入する。そして、圧縮空気は気体流入管
３６を通してハウジング３５内に流入する。このとき、
気体流入管３６の下流側の接続部３６ａは下流側ほど径
が大きくなっているので、コアンダ効果により空気がメ
ッシュ３８までの短い区間で分散され効率よくシリカゲ
ル４０を利用できる。高湿空気中の気相の水分が粒状の
シリカゲル４０により吸着される。このとき、シリカゲ
ル４０はメッシュ３８，３９に挟まれて自由に移動でき
ないが、気体は自由に移動できる。そして、乾燥した空
気は、小型シリカゲルドライヤ６の気体流出管３７から
排出される。

【００２７】さらに、小型シリカゲルドライヤ６を出た
低湿空気は電磁式分配弁７に至る。電磁式分配弁７はコ
ントローラ４１の指令信号により吸入ポートと所定のエ
アスプリング２に対応した吐出ポートとを連通状態にし
ている。よって、低湿空気は電磁式分配弁７を通して所
定のエアスプリング２に流入する。その結果、所定のエ
アスプリング２におけるロッド１が伸長動作して車高が
高くなる。

【００２８】一方、コントローラ４１がエアスプリング
２の低圧指示を行う時、あるいはエンジン停止時には、
エアスプリング２が所期の圧力（大気圧）になるまで液
体用セパレータ５の電磁式排出弁３４を開弁する。この
開弁により、液体用セパレータ５内が大気よりも高圧と
なっているので、液体用セパレータ５の水貯留室３０に
貯留されていた水が排水口３３から放出される。又、電
磁式排出弁３４の開弁により、エアスプリング２の空気
は電磁式分配弁７、小型シリカゲルドライヤ６、液体用
セパレータ５の排出口３３を通して大気に放出される。
この際、エアスプリング２の低湿空気が小型シリカゲル
ドライヤ６を通過する時にシリカゲル４０に吸着された
水分を放出する。このようにしてシリカゲル４０の再生
が行われる。

【００２９】このように本実施例の水分除去装置では、
液体用セパレータ５において気相および液相の水分を含
んだ空気（気体）を流入する接線流入式のサイクロン８
が設けられるとともに、通路拡大室１８を形成する水回
収用ハウジング１７が設けられ、開口部分において開口
側ほど通路を拡大させたサイクロン８の内筒（連結部材
１３）が通路拡大室１８に突出し、その通路拡大室１８
に突出した内筒（連結部材１３）の周りに液状水分を回
収するための環状溝１９を形成した。さらに、液体用セ
パレータ５の下流側にシリカゲル４０（固体の乾燥剤）
を充填した小型シリカゲルドライヤ６（乾燥器）を設け
た。よって、液体用セパレータ５のサイクロン８にて旋
回流が発生してサイクロン８の内筒（円筒部材１１，円
筒状突起１２）に液膜化した水分が付着するとともに、
その液膜化した水分がサイクロン８の内筒の下流側に流
れていく。そして、サイクロン８の内筒の開口部分（連
結部材１３）において、開口側ほど通路が拡大している
ので、液膜化した水分が水滴となる。この水滴は、環状
溝１９に流入し、液状水分が回収される。このように、
サイクロン８の内筒に付着して液膜化した水分が水滴と
なって円滑に排出され、サイクロン８の内筒の閉塞が回
避され、液状水分を分離するために必要な旋回流が円滑
に発生する。

【００３０】さらに、液体用セパレータ５から排出され
た圧縮空気は小型シリカゲルドライヤ６に流入して気相
の水分がシリカゲル４０にて吸着されて排出される。
又、通路拡大室１８に突出したサイクロン８の内筒の開
口端を曲面にしたので、内筒から排出される表面張力の
大きな水滴がこの曲面に沿って環状溝１９に誘導され、
飛散が抑制される。

【００３１】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、エアコンプレッサ３と液体用セパ
レータ５との間に冷却器を設置してもよい。この場合、
冷却器により高温の圧縮空気が冷却され、その際の温度
差による飽和水蒸気量の変化分の水分が液化する。よっ
て、液体用セパレータ５で液状の水分を除去でき、小型
シリカゲルドライヤ６の除湿負荷を軽くすることができ
る。

【００３２】又、固体の乾燥剤はシリカゲルの他にも、
塩化カルシウム（無水物）、ソーダ石灰（ＣａＯ＋Ｎａ
ＯＨ）、水酸化ナトリウム、五酸化リン等を用いてもよ
い。さらに、車両のエアサスペンションシステムの他に
も、エアコンプレッサを用いた工作機械用エアシリンダ
システム等に具体化してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、気相および液相の水分を分離でき、かつ、
液状水分を分離するために必要な旋回流を円滑に発生さ
せることができる。又、請求項２に記載の発明によれ
ば、請求項１に記載の発明の効果に加え、水滴の飛散を
抑制して環状溝に誘導することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のエアサスペンションシステムの全体構
成図である。

【図２】液体用セパレータの縦断面図である。

【図３】液体用セパレータの平面図である。

【図４】小型シリカゲルドライヤの断面図である。

【符号の説明】

５…液体用セパレータ、６…乾燥器としての小型シリカ
ゲルドライヤ、８…サイクロン、１１…内筒を構成する
円筒部材、１２…内筒を構成する円筒状突起、１３…内
筒を構成する連結部材、１６…テーパ通路、１７…水回
収用ハウジング、１８…通路拡大室、１９…環状溝、４
０…固体の乾燥剤としてのシリカゲル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相および液相の水分を含んだ気体が流
入する接線流入式のサイクロンが設けられるとともに、
通路拡大室を形成する水回収用ハウジングが設けられ、
開口部分において開口側ほど通路を拡大させたサイクロ
ンの内筒が前記通路拡大室に突出し、その通路拡大室に
突出した内筒の周りに液状水分を回収するための環状溝
を形成した液体用セパレータと、前記液体用セパレータの下流側に設けられ、固体の乾燥
剤を充填した乾燥器とを備えたことを特徴とする水分除
去装置。
【請求項２】前記サイクロンにおける通路拡大室に突
出した内筒の開口端を曲面にした請求項１に記載の水分
除去装置。