JPH09206545A - 二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分パージのために未浄化空気の供給源を停
止させることなく、効率よく空気流を乾燥する二塔式空
気乾燥システムの逆止弁機構を提供する。 【解決手段】 逆止弁機構は弁本体３０及びシャトルチ
ョーク４１を有し、弁本体は第１，第２乾燥アセンブリ
に接続された第１，第２チャネル３１，３２と、該第
１，第２チャネルに結合された第１，第２端部３５，３
６を有するシャトル管３３と、空気圧系統及びシャトル
管に連通する出口通路３４とを画成する。浄化済みガス
が第１，第２乾燥アセンブリから流れるとき、パージオ
リフィス４２を画成するシャトルチョークがシャトル管
の第２，第１端部に対して封止関係で滑動し、浄化済み
ガスが第１，第２乾燥アセンブリから第１，第２チャネ
ル、出口通路を通り出力率に相当する分が空気圧系統
へ、第２，第１乾燥アセンブリをパージするためパージ
率に相当する分がパージオリフィス、第２，第１チャネ
ルを通って流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧系統に用い
るため、コンプレッサから供給される空気を乾燥するた
めのシステムに関し、特に、２個の乾燥アセンブリを有
する二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構に関す
るものである。該二塔式ガス乾燥システムは、未浄化加
圧ガスの供給源から受け入れた該未浄化加圧ガスの流れ
を浄化すると共に乾燥して、浄化済みガスを、該浄化済
みガスの再湿潤化により前に保持されていた水分をパー
ジするためパージ率に相当する分を二塔式乾燥システム
に戻すよう分配する目的で、各乾燥アセンブリから交互
に逆止弁機構に供給する。

【０００２】

【従来の技術】空気乾燥システムは周知であり、種々の
技術分野で使われている。そのような従来技術の空気乾
燥システムの一例は、米国特許第５,４２３,１２９号明
細書の図１に記載されている一塔型システムである。従
来技術として図１に示されている従来技術の一塔型空気
乾燥システムは、清浄で乾燥した圧縮空気を鉄道列車の
ブレーキ系統などの空気圧系統に供給するように設計さ
れている。この従来技術のシステムは、圧縮空気の流れ
が単一の塔に内蔵されている乾燥剤を通過するときにそ
の流れから水分と微粒子とを除去することにより、清浄
で乾燥した圧縮空気を提供する。

【０００３】図１は、従来技術のシステムの横断面を示
す。右から左へ、図１は、未浄化圧縮空気を受け入れる
開口部と、サンプ部と、乾燥剤を収容する単一の塔と、
チョーク付きのパージ用逆止弁と、パージ部に結合され
たサイドチャンバと、排気フィルターエレメントと、排
出逆止弁と、出口チャンバとを有し、浄化済みの圧縮空
気が最終的にこの出口チャンバを介して空気圧系統へ流
れる。

【０００４】作動時に、この従来技術の空気乾燥システ
ムは、エアコンプレッサ（図示せず）から空気の供給を
受けるが、その空気は通常は許容し得ないほど大量の水
分及びその他の浮遊微粒子を含んでいる。この未浄化の
圧縮空気はサンプ部に入り、次に上へ流れ、結局は乾燥
剤に到達する。乾燥剤は、一塔型空気乾燥システムの中
で最も重要な役割を果たし、乾燥剤に半径方向から流入
して該乾燥剤を通って移動する圧縮空気から水分を吸収
すると共に種々の微粒子（例えば埃、ゴミ等）を捉え
る。水分と微粒子とが空気流から除去された後、浄化済
みの乾燥した圧縮空気は乾燥剤の中心から、単一の塔の
頂部付近に位置するパージ用逆止弁を通って流れ続け
る。この浄化済みの圧縮空気は更にサイドチャンバを通
過して、結局図１において参照符５で特定されているパ
ージ部に到達する。

【０００５】従来技術の空気乾燥システムのパージ部
は、約８２００ｃｃ(５００ｉｎ³）の浄化済み圧縮空気
を収容することができる。エアコンプレッサが止められ
ると、一塔型システムはパージモードで作用する。パー
ジモード中、パージ部に含まれている浄化済み圧縮空気
はゆっくりとパージ用逆止弁のチョークを逆方向に通
り、更に乾燥剤を通って戻る。乾燥した空気のこの緩慢
な流れは、前に乾燥剤に集められた水分の一部を再び吸
収する。この通過する乾燥空気流の中に蒸発した水分
は、ついにはサンプ部を通って空気中に放出される。シ
ステムを介してこのように乾燥した空気のパージが行わ
れることにより、乾燥剤が乾燥し、回復することにな
る。エアコンプレッサが再び作動すると、一塔型システ
ムは乾燥モードで作動する。乾燥モード中、乾燥剤は、
通り抜ける未浄化圧縮空気流から再び水分を除去する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
の乾燥システムには幾つかの欠点がある。最も明らかな
欠点は、乾燥剤に累積した水分を取り除くためには未浄
化圧縮空気の供給源を停止させなければならないことで
ある。そのために、コンプレッサが止められている間は
空気圧系統への清浄で乾いた圧縮空気の安定した供給が
一時的に止められることになる。或る種の適用例では、
この欠点が極めて不都合だということが分かっている。

【０００７】一塔型空気乾燥システムのもう一つの欠点
は、パージモード時に或る程度の量の水分を除去できる
に過ぎないということである。従来技術のシステムに流
入する未浄化の空気の量は乾燥剤を乾燥させるのに使わ
れる浄化済みの空気の量より遥かに多いので、乾燥剤
は、一塔型システムの作動中には決して充分に乾燥しな
い。明らかに、乾燥剤は、乾燥のために充分な時間にわ
たって従来技術のシステムを停止させた後に始めて十分
に乾燥する。

【０００８】本明細書は、従来技術の一塔型システムの
欠点を克服する二塔式空気乾燥システムのための線形チ
ョーク逆止弁機構を開示するものである。第１に、この
二塔式乾燥システムでは、空気乾燥システムに溜まって
いる水分を取り除くために未浄化の空気の供給源を停止
させる必要はない。従来技術のシステムの場合にはそれ
が必要である。第２に、二塔式乾燥システムは従来技術
の一塔型システムより効率よく空気流を乾燥する。

【０００９】第１の利点に関して、二塔式乾燥システム
は、該システムと結合している空気圧系統に浄化済みの
空気を連続的に供給する。詳しく述べると、二塔式乾燥
システムの１つの乾燥アセンブリが乾燥モードで作動し
て乾いた空気を空気圧系統へ供給しているとき、他方の
乾燥アセンブリはパージモードで作動して、それに溜ま
っていた水分が取り除かれる。所定時間後に、二塔式乾
燥システムは後者の乾燥アセンブリを乾燥モードに切り
換え、前者の乾燥アセンブリをパージモードに切り換え
る。この切換は、加圧空気の供給源が二塔式乾燥システ
ムへの未浄化空気の供給を止めるまで、続けて行われ
る。従来技術のシステムとは異なって、本システムは、
該システム自体の水分を除去している間、空気圧系統へ
の清浄で乾いた圧縮空気の安定した供給を止めることを
必要としない。

【００１０】第２の利点に関して、２つの乾燥アセンブ
リを乾燥モード及びパージモードの間で交互に切り換え
るようになっているので、この二塔式乾燥システムは従
来技術の一塔型システムより効率よく空気流を乾燥する
ことができる。この空気乾燥システムには１つではなく
２つの乾燥塔が使われていて、その１つが水分を吸収し
ているとき、他方からは水分が取り除かれる。２つの乾
燥アセンブリが乾燥モード及びパージモードの間で交互
に切り換えられるので、二塔式乾燥システムから連続的
に水分を除去することができる。従って、より十分に乾
燥された空気が空気圧系統に供給されることになる。乾
燥剤の量、濃度及び総表面積を種々の必要を満たすよう
に選択することもできる。

【００１１】この二塔式乾燥システムを広範な種類の空
気圧系統に適用することができる。二塔式乾燥システム
を適用できる空気圧系統の代表的な種類としては、鉄道
の客車及び貨車、地下鉄の列車及び種々のレール関連輸
送システムの空気圧ブレーキシステムがある。また、他
の例として、種々のトラック輸送車の空気圧ブレーキシ
ステムがある。二塔式乾燥システムを適用できる他の種
類の空気圧系統を輸送以外の分野に見いだすことができ
る。

【００１２】上記の背景情報は、本発明を理解し易くす
るためのものであって、本明細書で使われている如何な
る用語も、以下の詳しい解説を含む本明細書において明
確に述べられていない限りは特別の意味に限定されな
い。

【００１３】

【課題を解決するための手段】現時点での好ましい実施
形態において、本発明は、２つの乾燥アセンブリを有す
る二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構を提供す
る。二塔式乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源か
ら受け入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に
乾燥して、浄化済みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化
により前に保持されていた水分をパージするためパージ
率に相当する分を二塔式乾燥システムに戻すよう分配す
る目的で、各乾燥アセンブリから交互に逆止弁機構に供
給する。逆止弁機構は、弁本体とシャトルチョークとを
有する。弁本体は、第１乾燥アセンブリに接続された第
１チャネルと、第２乾燥アセンブリに接続された第２チ
ャネルと、前記第１チャネルに結合された第１端部及び
前記第２チャネルに結合された第２端部を有するシャト
ル管と、前記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャ
トル管に連通しうる終端部を有する出口通路とを画成す
る。シャトルチョークは、パージオリフィスを画成する
と共に、シャトル管の第１，第２端部間を摺動自在であ
る。前記浄化済みガスが前記第１乾燥アセンブリから流
れ出るときに、前記シャトルチョーク手段が前記シャト
ル管の前記第２端部に対して封止関係で滑動して、前記
浄化済みガスが前記第１乾燥アセンブリから前記第１チ
ャネル、前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記
空気圧系統へ、そして前記第２乾燥アセンブリをパージ
するため前記パージ率に相当する分が前記パージオリフ
ィス、前記第２チャネルを通って流れる。前記浄化済み
ガスが前記第２乾燥アセンブリから流れ出るときに、前
記シャトルチョーク手段が前記シャトル管の前記第１端
部に対して封止関係で滑動して、前記浄化済みガスが前
記第２乾燥アセンブリから前記第２チャネル、前記出口
通路を通り出力率に相当する分が前記空気圧系統へ、そ
して前記第１乾燥アセンブリをパージするため前記パー
ジ率に相当する分が前記パージオリフィス、前記第１チ
ャネルを通って流れるようになっている。

【００１４】従って、本発明の主な目的は、２つの乾燥
アセンブリを有する二塔式空気乾燥システムのための逆
止弁機構を提供することである。この二塔式空気乾燥シ
ステムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け入れた該未
浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥して、浄化済
みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化により前に保持さ
れていた水分をパージするためパージ率に相当する分を
二塔式乾燥システムに戻すよう分配する目的で、各乾燥
アセンブリから交互に逆止弁機構に供給する。

【００１５】本発明についての詳しい説明を添付図面及
び付属の請求項と関連させて考慮すれば、上記した本発
明の目的及び利点の他に、他の種々の目的及び利点がガ
ス乾燥システムの分野の専門家には明らかになろう。

【００１６】添付した各図において同一の機能を有する
同一の構成要素には添付図面の全体にわたって同じ参照
符が付されている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２及び３は、二塔式空気乾燥シ
ステム１の重要な細目を示している。この二塔式乾燥シ
ステム１は、圧縮空気源から受け取った未浄化の圧縮空
気の流れを浄化し乾燥して、浄化済みの空気を空気圧系
統へ供給する。濾過されるべき未浄化の空気は、通常は
種々の物質の蒸気と水又はその他の例えば種々のオイル
等の水分を含んでいる。記載を簡潔にするために、本明
細書においては蒸気及び水分という用語はまとめて「水
分」と称せられる。未浄化の空気は通常は泥、埃、花粉
及びその他の種々の汚物も含んでいる。

【００１８】始めに図２及び３を参照すると、二塔式空
気乾燥システム１は、分離手段２、２つの凝集エレメン
ト３及び４、乾燥剤を各々内蔵している２つの乾燥塔５
及び６、切換・パージ手段７及び逆止弁８を含む。要約
すると、二塔式乾燥システム１は加圧空気源（図示せ
ず）から受け取った未浄化の空気を浄化し乾燥して、浄
化済みの空気を空気圧系統（図示せず）に供給する。切
換・パージ手段７の機能により、浄化済みの空気は、各
乾燥塔５及び６から交互に逆止弁８を介して、出力率に
相当する分が空気圧系統へ分配され、パージ率に相当す
る分が二塔式乾燥システム１へ戻されるように分配され
る。浄化され乾燥された空気の、パージ率に相当する分
は、二塔式乾燥システム１に前に集まっていた水分をパ
ージするために使われる。

【００１９】二塔式乾燥システム１の分離手段２は、コ
ンプレッサから圧縮空気入口２０を介して未浄化の加圧
空気の流れを受け入れる。分離手段２は、該分離手段を
通る未浄化の空気の流れから水分及びその他の微粒子を
分離する第１段として作用する。分離手段２はチャンバ
とサンプとを含む。そのチャンバは、ほぼ反時計回りの
方向に該チャンバの中で未浄化の空気を流れさせるよう
になっている。これにより、その中に浮遊している重い
水分及びその他の微粒子は該チャンバの内壁に衝突して
サンプの中に落ち込む。二塔式乾燥システム１の連続運
転中、未浄化の空気の流れから遠心力により分離された
水分及びその他の微粒子はサンプ中に集まる。周期的
に、またコンプレッサが停止する毎に、二塔式乾燥シス
テム１はドレン弁を開き、集められた流体及び微粒子が
二塔式乾燥システム１の中の圧力によりこのドレン弁を
介して大気中に強制的に排出される。

【００２０】切換・パージ手段７を介して、分離手段２
は、初期濾過された未浄化の空気の流れを凝集エレメン
ト３及び４の各々に供給する。第１の凝集エレメント３
は第１の乾燥塔５に結合していて、これらをまとめて又
は個別に第１乾燥アセンブリと称することができる。第
２の凝集エレメント４は第２の乾燥塔６に結合してい
て、同じく第２乾燥アセンブリと称せられ得る。後によ
り詳しく説明するように、切換・パージ手段７を介し
て、第１凝集エレメント３及び第１乾燥塔５は、第２凝
集エレメント４及び第２乾燥塔６と交互に機能する。第
１凝集エレメント３は分離手段２から受け取った初期濾
過の行われた未浄化の空気流内の水分を更に除去する。
初期濾過の行われた流れはその後に第１乾燥塔５を通
り、残っている蒸気を含む水分はそこで乾燥剤に吸収さ
れる。同じく、第２凝集エレメント４は、分離手段２か
ら受け取った初期濾過の行われた未浄化の空気の流れに
含まれている水分を更に除去する。初期濾過の行われた
流れはその後に第２乾燥塔６を通り、残っている蒸気を
含む水分はそこで乾燥剤に吸収される。第１乾燥塔５か
ら流れる浄化され乾燥されている空気は、本明細書では
浄化済みの空気の第１の流れと称される。第２乾燥塔６
から流れる浄化され乾燥されている空気は、本明細書で
は浄化済みの空気の第２の流れと称される。浄化済みの
空気の第１及び第２の流れは切換・パージ手段７により
制御されて交互に流れる。

【００２１】図４は、二塔式空気乾燥システムの切換・
パージ手段７の必須の細目を示している。切換・パージ
手段７は、弁本体７０、第１及び第２弁棒７１，７２、
第１及び第２弁帽８１，８２、並びに弁棒制御手段９０
（一部図示）を含む。弁本体７０は、第１及び第２ピス
トンボア７３，７４、第１及び第２供給路７５，７６、
第１及び第２出口ポート７７，７８、並びに第１及び第
２パージポート７９，８０を画定している。供給路７５
及び７６の各々は未浄化の圧縮空気の供給源に結合して
いる。第１及び第２の弁帽８１，８２は、同心に配置さ
れ、第１及び第２のピストンボア７３及び７４の中にそ
れぞれ取り付けられている。第１及び第２の弁棒７１及
び７２と共に、弁帽８１及び８２をピストン弁手段の中
に含めることができる。

【００２２】ピストンボア７３及び７４、供給路７５及
び７６、出口ポート７７及び７８、並びにパージポート
７９及び８０は構造的に次のように関連しあっている。
即ち、第１供給路７５は第１ピストンボア７３を介して
第１出口ポート７７と連通することができ、第２供給路
７６は第２ピストンボア７４を介して第２出口ポート７
８と連通することができる。第１パージポート７９は第
１ピストンボア７３を介して第１出口ポート７７と連通
することができ、第２パージポート８０は第２ピストン
ボア７４を介して第２出口ポート７８と連通することが
できる。

【００２３】更に図４を参照すると、切換・パージ手段
７の弁棒制御手段９０は、第１及び第２のダイアフラム
ピストン部材９１，９２、第１及び第２の片寄せバネ９
３，９４、第１及び第２の電磁弁（図示せず）、並びに
空気制御ユニット（図示せず）を含む。第１及び第２の
ダイアフラム部材９１，９２はそれぞれ第１及び第２の
弁棒７１，７２に付いている。第１及び第２の片寄せバ
ネ９３，９４は、後述するようにそれぞれ第１及び第２
の弁棒７１，７２を偏倚させる。第１及び第２の電磁弁
の排出弁及び供給弁（図示せず）を介して、空気制御ユ
ニットはチャンバ１１及び１２に圧力を供給したり該チ
ャンバから圧力を排出したりする。ダイアフラムピスト
ン部材９１及び９２はそれに応じて上下することにより
交互に第１及び第２の弁棒７１，７２を周期的に供給位
置とパージ位置との間を移動させる。ダイアフラム部材
９１及び９２、バネ９３及び９４、電磁弁及び空気制御
ユニットをピストン制御手段の中に包含させることがで
きる。

【００２４】切換・パージ手段７の第１及び第２のバネ
９３，９４は、第１及び第２の弁棒７１，７２を偏倚さ
せる。ダイアフラムピストン部材９１，９２の各々は、
基部９１ａ，９２ａと、そこから立ち上がってそれぞれ
の弁棒７１，７２に取着される対称的に狭くなる部分
（狭窄部分）９１ｂ，９２ｂとを有する。各基部９１
ａ，９２ａは、底面９１ｃ，９２ｃ及び環状頂面９１
ｄ，９２ｄを有する。各弁帽８１，８２は、下側弁座と
しての上側面８１ｂ，８２ｂと、環状の下側面８１ｃ，
８２ｃとを有する環状部分８１ａ，８２ａを有する。第
１片寄せバネ９３は第１弁帽８１の環状下側面８１ｃと
第１ダイアフラムピストン部材９１の基部９１ａの環状
上側面９１ｄとの間で圧縮されている。同様に、第２片
寄せバネ９４は第２弁帽８２の環状下側面８２ｃと第２
ダイアフラムピストン部材９２の基部９２ａの環状上側
面９２ｄとの間で圧縮されている。弁棒制御手段９０の
空気制御ユニットがオフにされているときには、第１及
び第２の片寄せバネ９３，９４がそれぞれ第１及び第２
の弁棒７１，７２を供給位置に保持する。

【００２５】従って、第１及び第２の弁棒７１，７２が
各々所定時間にわたって供給位置及びパージ位置を交互
に占めるのは切換・パージ手段７の空気制御ユニットを
通じてである。簡単に述べると、第１弁棒７１が供給位
置を占めるときには、第２弁棒７２はパージ位置を占
め、またその逆にもなる。特に、第１弁棒７１が供給位
置を占めているとき、第１弁棒７１は第１弁帽８１の下
側弁座８１ｂに着座している。第１出口ポート７７と第
１パージポート７９とが互いから隔絶されているとき、
第１供給路７５及び第１出口ポート７７は第１ピストン
ボア７３を介して連通している。そのとき、第２弁棒７
２はパージ位置を占めていて、この位置で第２弁棒７２
は弁本体７０の上側弁座８６に着座している。第２供給
路７６と第２出口ポート７８とが互いから隔絶されてい
るとき、第２出口ポート７８と第２パージポート８０と
は第２ピストンボア７４を介して連通している。

【００２６】逆に、第２弁棒７２が供給位置を占めてい
るときには第１弁棒７１はパージ位置を占めている。特
に、第１弁棒７１がパージ位置を占めているとき、第１
弁棒７１は弁本体７０の上側弁座８５に着座している。
第１供給路７５と第１出口ポート７７とが互いから隔絶
されているときには、第１出口ポート７７と第１パージ
ポート７９とが第１ピストンボア７３を介して連通して
いる。このとき、第２弁棒７２は供給位置を占め、この
位置で第２弁棒７２は第２弁帽８２の下側弁座８２ｂに
着座している。第２出口ポート７８と第２パージポート
８０とが互いから隔絶されているとき、第２供給路７６
と第２出口ポート７８とは第２ピストンボア７４を介し
て連通している。

【００２７】切換・パージ手段７は、このようにして、
分離手段２から受け取った未浄化の空気の流れの方向を
制御する。未浄化の空気の流れを二塔式乾燥システム１
を通過するように向けることにより、切換・パージ手段
７は結局は逆止弁手段８を介して乾燥塔５及び６からの
浄化済みのガスの第１及び第２の流れを制御する。逆止
弁手段８を介して、第１の流れ又は第２の流れからの浄
化済みの空気は、出力率に相当する分が空気圧系統へ流
れ、パージ率に相当する分が二塔式乾燥システム１へ戻
って、前に溜まっていた水分をパージする。

【００２８】図５，図６及び図７は二塔式空気乾燥シス
テム１の逆止弁手段８を詳しく示している。逆止弁手段
８は、逆止弁本体３０とシャトル（shuttle)チョーク手
段４０とを含む。逆止弁本体３０は、第１乾燥塔５に結
合された第１チャネル３１と、第２乾燥塔６に結合され
た第２チャネル３２と、シャトル管３３とを画定してお
り、このシャトル管は、第１チャネル３１に結合された
第１端部３５と、第２チャネル３２に結合された第２端
部３６とを有する。逆止弁本体３０は、空気圧系統と連
通する始端部３７と、シャトル管３３と連通することの
できる終端部３８とを有する出口通路３４も画定してい
る。図７に示されているように、シャトルチョーク手段
４０は、シャトル管３３の第１，第２端部３５及び３６
の間を摺動するシャトルチョーク４１と、封止手段とを
含む。この封止手段は、第１Ｏリング４７と、第２Ｏリ
ング４８とを含むことが好ましい。シャトルチョーク４
１は、該シャトルチョークを貫通するパージオリフィス
４２を画定すると共に、第１端部４３、第２端部４４及
び支承手段を有する。該支承手段は、複数のリブ４５を
含む。各リブ４５は、シャトルチョーク４１の外面に配
設されると共に、該シャトルチョーク４１の軸心し長手
方向に整列されている。リブ４１の各々は、シャトル管
３３において対応するリブ案内部（図示せず）内を摺動
自在である。リブ４５及びリブ案内部により、シャトル
チョーク４１がシャトル管３３の第１及び第２端部３
５，３６の間を摺動するときにシャトル管３３内のシャ
トルチョーク４１の回転及び軸方向運動が制御される。

【００２９】この逆止弁機構と二塔式乾燥システム１の
全体としての動作を説明するために図２〜図７を参照す
ると、二塔式乾燥システム１の動作には２つの動作局面
がある。切換・パージ手段７の空気制御ユニットは、結
局、その２動作局面間での二塔式乾燥システム１の循環
を自動的に制御する。第１局面では、弁棒７１は供給位
置を占め、弁棒７２はパージ位置を占める。所定時間に
わたって、空気制御ユニットは弁棒７１及び７２をピス
トンボア７３及び７４の中のそれぞれの位置に保つ。そ
の後第１及び第２の弁棒７１，７２はパージ位置及び供
給位置にそれぞれ切り換えられる。この第２局面におい
て、空気制御ユニットは同じく所定時間にわたって弁棒
７１及び７２をピストンボア７３及び７４の中のそれぞ
れの位置に保つ。空気制御ユニットはこのように弁棒７
１及び７２を交互に供給位置及びパージ位置の間を前後
動させる。

【００３０】図４は、第１の動作局面にある二塔式乾燥
システム１の動作を示している。第１弁棒７１は供給位
置を占め、第２弁棒７２はパージ位置を占めている。空
気制御ユニットは、図４に示されているようにチャンバ
１１から第１電磁弁を介して圧力を排出し且つ同時にチ
ャンバ１２へ第２電磁弁を介して圧力を供給することに
より、この第１の動作局面を達成する。第１弁棒７１に
関して、チャンバ１１の中に圧力が無いとバネ９３の作
用によりダイアフラムピストン部材９１及びこれに取着
している弁棒７１が下方へ押される。弁棒７１は、弁帽
８１の下側弁座８１ｂに着座することにより弁棒７１を
供給位置に位置させる。第１下側弁座Ｏリング７１ａは
それらの間でシールとして作用する。弁棒７１及び下側
弁座８１ｂの間にシールがあるために、第１出口ポート
７７及び第１パージポート７９は互いから切り離され
る。第２弁棒７２に関して、チャンバ１２の中に圧力が
蓄積されると、その圧力がバネ９４の作用に打ち勝って
ダイアフラムピストン部材９１及びこれに取着している
弁棒７１を上方へ押し上げる。弁棒７２は弁本体７０の
上側弁座８６に着座することにより弁棒７２をパージ位
置に位置させる。第２上側弁座Ｏリング７２ｂはそれら
の間でシールとして作用する。弁棒７２と上側弁座８６
との間にシールがあるために、第２供給路７６及び第２
出口ポート７８は互いから切り離される。

【００３１】この第１の動作局面にあるとき、分離手段
２から受け取られた未浄化空気の初期濾過された流れ
は、第１供給路７５に流入し、第１ピストンボア７３を
通り第１出口ポート７７を通って第１凝集エレメント３
に至る。第１凝集エレメント３は、未浄化の空気の初期
濾過された流れの中に含まれている水分を更に取り除
く。初期濾過された流れは次に第１乾燥塔５を通過す
る。第１乾燥塔５から浄化済みの空気の流れが流れ出
す。初期濾過された流れの中に残っている蒸気と、他の
殆ど全ての水分とが取り除かれていて、浄化済み空気の
第１の流れは非常に低い露点温度を有する。第１乾燥塔
５から、第１の流れは図５の逆止弁手段８の第１チャネ
ル３１に流入する。浄化済み空気の第１の流れは第１チ
ャネル３１からシャトル管３３に流入する。第１の流れ
の力により、シャトルチョーク４１はシャトル管３３の
中で左へ摺動し、第２Ｏリング４８により強制的にシャ
トル管３３の第２端部３６を封止する。シャトルチョー
ク４１は、このようにして逆止弁手段８の中で浄化済み
の空気の第１の流れの通路を作る。第１の流れの、出力
率に相当する部分は出口通路３４を通って空気圧系統へ
流れる。同時に、第１の流れの、パージ率に相当する部
分はシャトルチョーク４１のパージオリフィス４２を介
して逆止弁手段８の第２チャネル３２に流入する。第１
の流れのパージ率に相当する部分は第２チャネル３２を
介して第２乾燥塔６に流入し、更に第２凝集エレメント
４に流入する。空気の露点温度が非常に低いので、第２
乾燥塔６と第２凝集エレメント４とに保持されていた蒸
気及びその他の水分は、これらを通過する浄化済み空気
の第１の流れのパージ率に相当する部分に再吸収され
る。この再び湿った空気は、第２凝集エレメント４から
第２出口ポート７８を通り、第２ピストンボア７４を通
り、第２パージポート８０を経て大気中へ流出する。第
１及び第２弁棒７１，７２は、空気制御ユニットが所定
時間後に第２の動作局面に切り替わるまでは供給位置及
びパージ位置にそれぞれ留まる（即ち、第１の動作局面
が継続する）。

【００３２】二塔式乾燥システム１の第２動作局面にお
ける動作は第１動作局面の動作を反映する。図示しない
が、第１弁棒７１がパージ位置を占めているとき第２弁
棒７２は供給位置を占めている。空気制御ユニットは、
チャンバ１２から第２電磁弁を介して圧力を排出し、且
つ同時に第１電磁弁を介してチャンバ１１に圧力を供給
することによって、この第２動作局面を達成する。第２
弁棒７２に関して、チャンバ１２の中に圧力がないの
で、バネ９４の作用によりダイアフラムピストン部材９
２及びこれに取着している弁棒７２は下方に押される。
弁棒７２は、弁帽８２の下側弁座８２ｂに着座すること
により弁棒７２を供給位置に位置させる。第２下側弁座
Ｏリング７２ａは、それらの間でシールとして作用す
る。弁棒７２と下側弁座８２ｂとの間にシールがあるた
めに、第２出口ポート７８と第２パージポート８０とは
互いから切り離される。第１弁棒７１に関して、チャン
バ１１の中に圧力が蓄積されると、その圧力がバネ９３
の作用に打ち勝ってダイアフラムピストン部材９１及び
これに取着している弁棒７１を上方に押し上げる。弁棒
７１は、弁本体７０の上側弁座８５に着座することによ
り弁棒７１をパージ位置に位置させる。第１の上側弁座
Ｏリング７１ｂは、それらの間でシールとして作用す
る。弁棒７１と上側弁座８５との間にシールがあるの
で、第１供給路７５と第１出口ポート７７とは互いから
切り離される。

【００３３】この第２動作局面のとき、分離手段２から
受け取られた未浄化空気の初期濾過された流れは、第２
供給路７６に流入し、第２ピストンボア７４を通り、第
２出口ポート７８を通って第２凝集エレメント４に至
る。第２凝集エレメント４は、未浄化空気の初期濾過さ
れた流れに含まれている水分を更に取り除く。この初期
濾過された流れは次に第２乾燥塔６を通る。第２乾燥塔
６から、浄化済みの空気の第２の流れが流れ出す。初期
濾過された流れの中に残っていた蒸気及びその他の殆ど
全ての水分が取り除かれていて、浄化済みの空気の第２
の流れは非常に低い露点温度を有する。第２乾燥塔６か
ら、第２の流れは図６の逆止弁手段８の第２チャネル３
２に流入する。浄化済み空気の第２の流れは第２チャネ
ル３２からシャトル管３３に流入する。第２の流れの力
により、シャトルチョーク４１はシャトル管３３の中で
右へ摺動し、第１Ｏリング４７により強制的にシャトル
管３３の第１端部３５を封止する。シャトルチョーク４
１は、このようにして逆止弁手段８の中で浄化済みの空
気の第２の流れの通路を作る。第２の流れの、出力率に
相当する部分は出口通路３４を通って空気圧系統へ流れ
る。同時に、第２の流れの、パージ率に相当する部分は
シャトルチョーク４１のパージオリフィス４２を介して
逆止弁手段８の第１チャネル３１に流入する。第２の流
れのパージ率に相当する部分は第１チャネル３１を介し
て第１乾燥塔５に流入し、更に第１凝集エレメント３に
流入する。空気の露点温度が非常に低いので、第１乾燥
塔５と第１凝集エレメント３とに保持されていた蒸気及
びその他の水分は、これらを通過する浄化済みの空気の
第２の流れのパージ率に相当する部分に再吸収される。
この再び湿った空気は、第１凝集エレメント３から第１
出口ポート７７を通り、第１ピストンボア７３を通り、
第１パージポート７９を経て大気中へ流出する。第１及
び第２の弁棒７１，７２は、空気制御ユニットが所定時
間後に第１動作局面に切り替わるまではパージ位置及び
供給位置にそれぞれ留まる。

【００３４】空気制御ユニットは、所定時間毎に第１及
び第２の電磁弁を自動的に交互に開閉するようにタイマ
ー素子を有する電子制御ユニットであるのが好ましい。
そのようにしてチャンバ１１及び１２に圧力が供給され
たり排出されたりして、弁棒７１及び７２は供給位置及
びパージ位置を交互に占める。

【００３５】二塔式乾燥システム１の逆止弁手段８は、
出口通路３４の中に位置するボール逆止装置３９も有す
る。二塔式乾燥システム１が分離手段２のドレン弁を開
いたとき、二塔式乾燥システム１の中にある空気の圧力
は、分離手段２に溜まっている流体及び微粒子をドレン
弁を介して排出する。これによりボール逆止装置３９は
強く出口通路３４の終端部３８に着座することにより、
既に空気圧系統に到達している清浄で乾いた空気が二塔
式乾燥システム１に流入して結局は大気中へ出て行くこ
とを防止する。ドレン弁が開いているとき、ボール逆止
装置３９はこのようにして空気圧系統内の圧力を保つ。
二塔式乾燥システム１がドレン弁を閉じたとき、ボール
逆止装置３９は浄化済みの空気が二塔式乾燥システム１
から出口通路３４を介して空気圧系統へ流れることを許
容する。

【００３６】二塔式乾燥システム１の切換・パージ手段
７に随意に２つのパージ排気消音器（図示せず）を備え
付けることができる。第１のパージ排気消音器を用いて
再び湿った空気の第１パージポート７９からの排出に伴
う騒音を小さくすることができる。同じく、第２のパー
ジ排気消音器を用いて再び湿った空気の第２パージポー
ト８０からの排出に伴う騒音を小さくすることができ
る。

【００３７】二塔式空気乾燥システム１の上記動作から
明らかな１つの注目すべき点は、その中の切換・パージ
手段７の機能に関連している。切換・パージ手段７は、
二塔式乾燥システム１を通る未浄化空気の流れの方向を
直接制御するだけではなく、結局は逆止弁手段８を通る
浄化済み空気の第１及び第２の流れの方向をも決定す
る。従って、逆止弁手段８と切換・パージ手段７とをま
とめて、二塔式乾燥システム１を通る未浄化空気の流れ
と浄化済み空気の流れとの両方を制御するための手段と
称することができる。

【００３８】注目すべき他の点は、二塔式乾燥システム
１の中の逆止弁手段８の動作に関連している。パージ率
は、逆止弁手段８のシャトルチョーク４１のパージオリ
フィス４２の大きさに対応している。この大きさは、そ
れぞれ、第１動作局面においては第２乾燥６及び第２凝
集エレメント４から、第２動作局面においては第１乾燥
５及び第１凝集エレメント３から、水分を交互に取り除
くためにパージオリフィス４２を通過するように向けら
れる浄化済み空気の第１及び第２の流れの量を決定す
る。パージ率及び出力率はそれぞれ１０％及び９０％で
あるのが好ましい。

【００３９】二塔式乾燥システム１はドレン弁のための
加熱素子も含んでいる。低温での運転中、サンプに集ま
った流体及びその他の微粒子の凍結を防ぐために、ドレ
ン弁は加熱される。これによりドレン弁の動きが悪くな
ることが防止される。ドレン弁の動作に伴う騒音を小さ
くするためのドレン排気消音器を二塔式乾燥システム１
に随意に設けることができる。

【００４０】注目すべきもう一つの点は、二塔式乾燥シ
ステム１の種々の電子制御素子が配置されていることで
ある。それらを単一の囲いの中に収容するのが好まし
い。切換・パージ手段７の空気制御ユニット及び電子加
熱素子制御ユニットを、他の例えばドレン弁制御装置等
の電子素子と共に、この単一の囲いの中に収容すること
ができる。

【００４１】本発明を実施するための現在好ましい実施
形態と第２実施形態とを詳しく説明したが、本発明が属
する当該分野の当業者は、請求項の範囲から逸脱せずに
本発明を実施する種々の代替方法を知るであろう。当業
者は、上記の説明は単に実例を示しているだけであって
本発明を如何なる意味においても限定するものでないこ
とも知るであろう。

【００４２】従って、科学及び有益な技術の進歩を促す
ために、特許法により規定されている期間にわたって請
求項により包含される全ての主題についての排他的権利
を確保するものである。

【００４３】尚、本発明は、請求項に記載した以外に
も、以下のような様々な態様で実施可能である。 １） 前記シャトルチョーク手段は、前記浄化済みガス
が前記シャトルチョークを前記シャトル管の前記第１端
部及び前記第２端部に対してそれぞれ強制するときに、
前記シャトルチョークを前記シャトル管の前記第１端部
及び前記第２端部に対して封止するための封止手段を含
む請求項２記載の逆止弁機構。 ２） 前記封止手段は、（ａ） 前記第２乾燥アセンブ
リから流れ出る前記浄化済みガスが前記シャトル管の前
記第１端部に向かって前記シャトルチョークを強制的に
滑動させるときに、前記シャトル管の前記第１端部に対
して前記シャトルチョークを封止するため前記シャトル
チョークの前記第１端部に設けられた第１Ｏリングと、
（ｂ） 前記第１乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
済みガスが前記シャトル管の前記第２端部に向かって前
記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
シャトル管の前記第２端部に対して前記シャトルチョー
クを封止するため前記シャトルチョークの前記第２端部
に設けられた第２Ｏリングと、を含む上記１）項記載の
逆止弁機構。 ３） 前記支承手段は複数のリブを含み、該リブの各々
が前記シャトル管にある対応のリブ案内部において滑動
自在で、前記シャトル管内の前記シャトルチョークの回
転及び軸方向運動を制御するように、各リブが、前記シ
ャトルチョークの外面上に配置されると共に該シャトル
チョークの軸心と長手方向に整列している請求項２又は
４記載の逆止弁機構。 ４） 前記パージ率は約１０パーセントである請求項１
又は４記載の逆止弁機構。

【図面の簡単な説明】

【図１】 米国特許第５,４２３,１２９号明細書に図解
されている従来技術の一塔型空気乾燥システムの横断面
図である。

【図２】 分離装置、切換・パージ装置、２つの乾燥ア
センブリ及び逆止弁機構を含む本発明に係る二塔式空気
乾燥システムの略側面図である。

【図３】 分離装置、切換・パージ装置、２つの乾燥ア
センブリ及び逆止弁機構を含む本発明に係る二塔式空気
乾燥システムの別の略側面図である。

【図４】 二塔式空気乾燥システムのための切換・パー
ジ装置の略横断面図であり、供給位置にある第１ピスト
ン弁装置（左側）とパージ位置にある第２ピストン弁装
置とを示している。

【図５】 二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構
の略横断面図であり、第１ピストン弁が供給位置を占め
第２ピストン弁がパージ位置を占めているときの該逆止
弁機構の作用を示している。

【図６】 該逆止弁機構の略横断面図であり、第２ピス
トン弁が供給位置を占め第１ピストン弁がパージ位置を
占めているときの該逆止弁機構の作用を示している。

【図７】 該逆止弁機構のシャトルチョーク装置の斜視
図であり、該装置により画定される支承面とパージオリ
フィスとを示している。

【符号の説明】

１…二塔式空気乾燥システム、２…分離手段、３，４…
凝集エレメント（乾燥アセンブリ）、５，６…乾燥塔
（乾燥アセンブリ）、８…逆止弁手段、３０…逆止弁本
体、３１…第１チャネル、３２…第２チャネル、３３…
シャトル管、３４…出口通路、３５…シャトル管の第１
端部、３６…シャトル管の第２端部、３７…始端部、３
８…終端部、３９…ボール逆止装置、４０…シャトルチ
ョーク手段、４１…シャトルチョーク、４２…パージオ
リフィス、４３…シャトルチョーク手段の第１端部、４
４…シャトルチョーク手段の第２端部、４５…リブ（支
承手段）、４７…第１Ｏリング（封止手段）、４８…第
２Ｏリング（封止手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ブイ・カザキス アメリカ合衆国、サウス・キャロライナ 州、シンプソンビル、ホリークレスト・サ ークル 222

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの乾燥アセンブリを有する二塔式ガ
   ス乾燥システムのための逆止弁機構であって、該二塔式
   ガス乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け
   入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥
   し、浄化済みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化により
   前に保持されていた水分を各乾燥アセンブリから交互に
   パージするため該浄化済みガスのパージ率で、空気圧系
   統へ供給するようになっている、逆止弁機構において、 （ａ） 第１乾燥アセンブリに接続された第１チャネル
   と、第２乾燥アセンブリに接続された第２チャネルと、
   前記第１チャネルに結合された第１端部及び前記第２チ
   ャネルに結合された第２端部を有するシャトル管と、前
   記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャトル管に連
   通しうる終端部を有する出口通路とを画成する逆止弁本
   体と、 （ｂ） 前記シャトル管の前記第１端部及び前記第２端
   部間を滑動自在であると共に、前記浄化済みガスのパー
   ジ率に相当する分が前記第１チャネル及び前記第２チャ
   ネルの間を流れるのを許容するように貫通するパージオ
   リフィスを画成するシャトルチョーク手段であって、 前記浄化済みガスが前記第１乾燥アセンブリから流れ出
   るときに、前記シャトルチョーク手段が前記シャトル管
   の前記第２端部に対して封止関係で滑動して、前記浄化
   済みガスが前記第１乾燥アセンブリから前記第１チャネ
   ル、前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記空気
   圧系統へ、そして前記第２乾燥アセンブリをパージする
   ため前記パージ率に相当する分が前記パージオリフィ
   ス、前記第２チャネルを通って流れ、前記浄化済みガス
   が前記第２乾燥アセンブリから流れ出るときに、前記シ
   ャトルチョーク手段が前記シャトル管の前記第１端部に
   対して封止関係で滑動して、前記浄化済みガスが前記第
   ２乾燥アセンブリから前記第２チャネル、前記出口通路
   を通り出力率に相当する分が前記空気圧系統へ、そして
   前記第１乾燥アセンブリをパージするため前記パージ率
   に相当する分が前記パージオリフィス、前記第１チャネ
   ルを通って流れるようになっている、前記シャトルチョ
   ーク手段と、 を備える二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構。
2. 【請求項２】 前記シャトルチョーク手段は、前記パー
   ジオリフィスを画成するシャトルチョークを含み、該シ
   ャトルチョークは、同シャトルチョークが前記シャトル
   管の前記第１端部及び前記第２端部間を滑動するときの
   前記シャトルチョークの回転及び軸方向運動を制御する
   ために支承手段と、第１端部と、第２端部とを有する請
   求項１記載の逆止弁機構。
3. 【請求項３】 前記出口通路内にあるボール逆止装置を
   更に含み、前記ガス乾燥システムがその流体及び粒子の
   分離手段のドレン弁を開くときに、該ガス乾燥システム
   内に含まれたガスが前記ドレン弁から排出されて、前記
   分離手段に蓄積された流体及び粒状物質を該ガスと共に
   大気に運んで、前記ボール逆止装置を前記終端部に強く
   着座させることにより、前記空気圧系統にまで既に流れ
   た前記浄化済みガスが前記ガス乾燥システムに流入する
   のを防止すると共に前記空気圧系統内の圧力を維持する
   ようになっている請求項１記載の逆止弁機構。
4. 【請求項４】 ２つの乾燥アセンブリを有する二塔式ガ
   ス乾燥システムのための逆止弁機構であって、該二塔式
   ガス乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け
   入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥
   し、浄化済みガスを、出力率に相当する分を空気圧系統
   に分配し、前記二塔式ガス乾燥システムに前に蓄積され
   ていた水分を該二塔式ガス乾燥システムからパージする
   ためにパージ率に相当する分を前記二塔式ガス乾燥シス
   テムに戻すよう分配する目的で、各乾燥アセンブリから
   交互に前記逆止弁機構に供給する、該逆止弁機構におい
   て、 （ａ） 第１乾燥アセンブリに接続された第１チャネル
   と、第２乾燥アセンブリに接続された第２チャネルと、
   前記第１チャネルに結合された第１端部及び前記第２チ
   ャネルに結合された第２端部を有するシャトル管と、前
   記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャトル管に連
   通しうる終端部を有すると共に、前記出力率に相当する
   分が通流する出口通路とを画成する逆止弁本体と、 （ｂ） 前記シャトル管の前記第１端部及び前記第２端
   部間を滑動自在であるシャトルチョークであって、該シ
   ャトルチョークを貫通するパージオリフィスを画成する
   と共に、該シャトルチョークが前記シャトル管の前記第
   １端部及び前記第２端部間を滑動するときの該シャトル
   チョークの回転及び軸方向運動を制御するために支承手
   段と、第１端部と、第２端部とを有する前記シャトルチ
   ョークと、 （ｃ） 前記第２乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
   済みガスが前記シャトル管の前記第１端部に向かって前
   記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
   シャトル管の前記第１端部に対して前記シャトルチョー
   クを封止するため前記シャトルチョークの前記第１端部
   に設けられた第１Ｏリングと、 （ｄ） 前記第１乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
   済みガスが前記シャトル管の前記第２端部に向かって前
   記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
   シャトル管の前記第２端部に対して前記シャトルチョー
   クを封止するため前記シャトルチョークの前記第２端部
   に設けられた第２Ｏリングとを含み、 前記浄化済みガスが前記第１乾燥アセンブリから流れ出
   るときに、前記シャトルチョークが前記シャトル管の前
   記第２端部に対して封止関係で滑動して、前記浄化済み
   ガスが前記第１乾燥アセンブリから前記第１チャネル、
   前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記空気圧系
   統へ、そして前記第２乾燥アセンブリをパージするため
   前記パージ率に相当する分が前記パージオリフィス、前
   記第２チャネルを通って流れ、前記浄化済みガスが前記
   第２乾燥アセンブリから流れ出るときに、前記シャトル
   チョークが前記シャトル管の前記第１端部に対して封止
   関係で滑動して、前記浄化済みガスが前記第２乾燥アセ
   ンブリから前記第２チャネル、前記出口通路を通り出力
   率に相当する分が前記空気圧系統へ、そして前記第１乾
   燥アセンブリをパージするため前記パージ率に相当する
   分が前記パージオリフィス、前記第１チャネルを通って
   流れるようになっている、二塔式ガス乾燥システム用の
   逆止弁機構。
5. 【請求項５】 前記出口通路内にあるボール逆止装置を
   更に含み、前記ガス乾燥システムがその流体及び粒子分
   離手段のドレン弁を開くときに、該ガス乾燥システム内
   に含まれたガスが前記ドレン弁から排出されて、前記分
   離手段に蓄積された流体及び粒状物質を該ガスと共に大
   気に運んで、前記ボール逆止装置を前記終端部に強く着
   座させることにより、前記空気圧系統にまで既に流れた
   前記浄化済みガスが前記ガス乾燥システムに流入するの
   を防止すると共に前記空気圧系統内の圧力を維持するよ
   うになっている請求項４記載の逆止弁機構。