JP2015073969A - エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ低コストな構成でありながら、面倒なメンテナンスを軽減することができると共に、不用意に水分や油分・塵挨等を外部へ排出することにより付近の壁や地面を汚損するといったおそれがないエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置を提供する。
【解決手段】エアドライヤ装置のパージ処理の際に排出されるパージエアから少なくとも水分を含むミストを分離して収容するエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００は、パージエアから分離された少なくとも水分を液状の物質として収容するミスト収容室１６０と、ミスト収容室１６０に電熱式ヒーター２００を備えると共に、ミスト収容室１６０の周囲に空気室２２０を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車等においてサービスブレーキ、エアサスなど利用されるサービスエアから水分等を除去するためのエアドライヤ装置のパージ処理の際にパージエアから水分、油分・塵埃等を分離して貯留するエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置に関する。

例えば、トラック、バスなどの大型車両においては、エアコンプレッサにより所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に圧縮した空気をエアタンクに貯留しておき、この圧縮空気（サービスエア）を作動動力源の一部として利用するといったサービスブレーキシステムや、コイルスプリングや板バネの代わりに圧縮空気を利用したエアサスペンションシステムなどが採用されている。

ここで、エアコンプレッサにより圧縮された空気は、通常圧力の大気圧状態に比べて含有する水蒸気の凝結により水を発生し易い状態にある。
また、エンジンにより回転駆動されるクランク機構やピストンを含んで構成されるエアコンプレッサを潤滑するための潤滑油が圧縮空気中に混在するといった場合も想定される。

このため、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、そのままエアタンクに貯留しておいて圧縮空気を、サービスブレーキシステム等の各種エアシステムに供給してしまうと、圧縮空気が触れる部分に腐食や汚損などを発生させ、延いては各種エアシステムに機能障害などを生じさせるおそれがあるなど、システムの信頼性等に悪影響を及ぼすおそれがある。

このようなことから、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、エアタンクに貯留する前に、エアドライヤ装置によって乾燥させ油分を除去して浄化することなどが行われている。

かかるエアドライヤ装置の一例として、例えば特許文献１に記載されているようなものがあり、このものは、図７に示すように、エアコンプレッサ２０が空気を圧縮する負荷状態の時（ロード時）には、この圧縮された空気をインレットポート１１からエアドライヤ装置１０内へ取り入れ、取り入れた圧縮空気をフィルタ室１２のフィルタ１３へ導き通過させ、油分や塵埃等を捕集した後、乾燥室１４に導くようになっている。
そして、乾燥室１４では、当該乾燥室１４に収容されている乾燥剤１５によって圧縮空気に含まれている水分を吸着除去し、その後、圧縮空気はパージ室１６を経てアウトレット１７を介してエアタンク３０へ導かれるようになっている。

この一方、エアタンク３０内の圧力が所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に到達すると、プレッシャーレギュレータ４０が動作し、エアコンプレッサ２０は空気を圧縮しない無負荷状態（アンロード状態）とされるが、この状態において、パージバルブ１８を開弁し、パージ室１６内の圧縮空気を、乾燥室１４及びフィルタ室１２を通過させつつ外部へ排出する所謂パージ処理を行うようになっている。

なお、かかるパージ処理により、乾燥室１４内の水分（乾燥剤に吸着された水分や底部に溜まった水分など）と、フィルタ室１２内の油分や塵挨（フィルタ１３に捕集された油分や塵挨等、及び底部に溜まった油分や塵挨など）が外部へ排出され、乾燥剤１５やフィルタ１３の再生がなされる。

実開平５−２６１３６号公報 実公平７−８０２０号公報 実開平６−７６７９８号公報

ところで、所定圧力のパージエアを用いて乾燥剤１５やフィルタ１３を再生するパージ処理を行うと、エアドライヤ装置１０内に蓄積されていた水分や油分等がドレン１９からパージエアと伴に空気中や地面に向けて噴出されるため、付近の壁や地面を汚損するなどといったおそれがあり、不用意にこのような油分を含んだ水分を外部へ排出しないようにすることが望まれる。

このようなことから、特許文献２や特許文献３に記載されているエアドライヤ装置では、水分や油分を含むパージエアをドレンタンクに導き、このドレンタンク内に油分や水分等を一時的に貯留できる構成として、適切な時と場所においてドレンタンクに設けられたドレンを開放することで、不用意にドレンタンク外に油分や水分等を排出しないようにしている。

しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載されているエアドライヤ装置では、ドレンタンクから油分や水分等を排出するためのメンテナンスが必要で、運転者等にとっては面倒な作業であり負担となっているといった実情がある。従って、かかる面倒なメンテナンスのインターバルを延長することが望まれる。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、面倒なメンテナンスを軽減することができると共に、不用意に水分や油分・塵挨等を外部へ排出することにより付近の壁や地面を汚損するなどといったおそれがなく、環境への悪影響の少ないエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、
圧縮したエアをエアタンクに貯留して利用するエアシステムにおけるエアドライヤ装置のパージ処理の際に排出されるパージエアから少なくとも水分を含むミストを分離して収容するエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置であって、
パージエアから分離された少なくとも水分を液状の物質として収容する収容部と、
前記収容部を加熱する加熱装置と、
を備えると共に、
前記収容部の外周に保温層を備えたことを特徴とする。

本発明において、前記保温層は、空気層であることを特徴とすることができる。

本発明において、前記保温層は、真空層であることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、面倒なメンテナンスを軽減することができると共に、不用意に水分や油分・塵挨等を外部へ排出することにより付近の壁や地面を汚損するなどといったおそれがなく、環境への悪影響の少ないエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置を備えたエアドライヤシステムの全体構成を概略的に示す全体構成図である。 同上実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置を拡大して示した断面図である。 同上実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置に利用される電熱式ヒーターの一例を示す斜視図である。 同上実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置に保護層（空気室）を設けた場合の一例を示す断面図である。 同上実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置に保護層（保温材）を設けた場合の一例を示す断面図である。 同上実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置の車両への取り付け位置の一例を示す平面図である。 従来のエアドライヤシステムの構成例を説明するための全体構成図である。

以下に、本発明に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置の一実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００は、図１に示すように、エアドライヤ装置１０のドレン１９からパージ処理の際に排出されるパージエア（水分や油分等のミストを含む。例えば、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度で、単位時間流量約４Ｌ／秒）を、インレットパイプ１２０を介して全量を内部に導入するように構成されている。なお、既に説明した要素と同一の要素には同一の符号を付すこととして、その説明は省略する。

なお、図２は、図１に示したエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００を拡大して示した断面図である。

パージエア導入通路として機能するインレットパイプ１２０は、図１、図２に示したように、所定長さのＬ字状の管状部材により構成され、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００の底部に入口部１２０Ａが配設され、内部に空間を有する略円筒状のキャッチタンク１１０の該空間内にＬ字状に配設され、出口端１２０Ｂが、キャッチタンク１１０の上方に向かって延伸するように配設されている。

インレットパイプ１２０の出口端１２０Ｂは閉塞されている一方で、インレットパイプ１２０の出口端１２０Ｂに至るまでの途中の鉛直部分には、複数の開口１２１が設けられていると共に、その周囲には、気水分離促進要素１３０が配設されている。

気水分離促進要素１３０としては、樹脂や金属等のメッシュ、多孔質材、樹脂や金属等のパンチング部材（打ち抜き開口を有する部材）、金属濾網（例えば、金属たわしのように、多数の線状や帯状の金属を所定形状にまとめたもの）などを採用することができる。

また、気水分離促進要素１３０の下側には、プレート状要素１４０が設けられ、該プレート状要素１４０により、複数の開口１２１や気水分離促進要素１３０側の気水分離室１５０と、気水分離室１５０によりパージエアから分離されたミスト（水分や油分など）が滴下して収容されるミスト収容室１６０と、が画成されている。なお、プレート状要素１４０には、気水分離室１５０側でパージエアから分離されたミスト（水、油など）をミスト収容室１６０へ導くための貫通穴１４１が設けられている。ミスト収容室１６０が、本発明に係る収容部に相当する。

更に、キャッチタンク１１０の上端は、キャップ１７０により蓋をされているが、キャッチタンク１１０の内部と、外部と、を、所定の連通度合いで連通させるための連通路１７１が設けられている。

このような構成のエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００では、エアドライヤ装置１０のパージ処理の際に、ドレン１９から排出されるパージエア（水分や油分等のミストを含む。）は、例えば、入口部１２０Ａに接続されている可撓性ホース１９Ａ等を介して、インレットパイプ１２０へ導入される。

インレットパイプ１２０に導入されたパージエアは、出口端１２０Ｂへ向かってその内部を進行し、途中の複数の開口１２１から噴出する。

この噴出したパージエアは、気水分離促進要素１３０に衝突することで気水分離が促進されつつ、パンチングメタルや目の粗いメッシュのような通気抵抗の比較的小さな部材により構成され気水分離促進要素１３０を支持するための隔壁１３１を介して気水分離室１５０に導入され、パージエアに含まれているミスト（水分や油分）がパージエアから分離される。

気水分離室１５０にてパージエアから分離されたミスト（水分や油分）は、液状の物質となって内壁面を伝って、プレート状要素１４０の貫通穴１４１を介して、ミスト収容室１６０へ収容されるようになっている。

一方で、ミストが除去された後のパージエアは、キャップ１７０に設けられている連通路１７１を介して外部へ排出される。

従って、本実施の形態によれば、パージエアから効果的にミスト（水分や油分など）を分離して、分離されたミストは液状の物質としてミスト収容室１６０に収容する一方で、ミストを含まないパージエアのみを連通路１７１を介して外部へ排出することができるため、不用意に水分や油分・塵挨等を外部へ排出することにより付近の壁や地面を汚損するなどといったおそれがなく、環境への悪影響の少ないエアドライヤ装置用キャッチタンクを提供することができる。

ところで、水分や油分などが、ミスト収容室１６０に所定量収容されたら（言い換えれば、前回排出してから所定時間経過したら）、運転者や作業者などは、ドレーン部であるドレーンコック１８０を開操作して、収容されている水分や油分などを外部へ排出するといったメンテナンス作業が要求される。

このような、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などを定期的に排出して破棄するといったメンテナンス作業を頻繁に要求することは、運転者や作業者への負担を大きくするため、このような負担を軽減することができれば有益である。このため、本実施の形態では、以下のような構成を採用している。

すなわち、本実施の形態では、図１、図２に示すように、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００の底部に設けられているミスト収容室１６０に、加熱装置としての電熱式ヒーター２００が備えられている。加熱装置は、電熱式ヒーターに限定されるものではない。例えば、内燃機関の排気、冷却水或いは潤滑油の少なくとも１つの熱を利用することなども可能である。

かかる電熱式ヒーター２００は、ミスト収容室１６０に収容された水分や油分などの液状の物質を加熱して昇温させて、かかる液状の物質のうちの、特に水分を蒸発させるようになっている。電熱式ヒーター２００としては、図３に示すような略円環状のものを単数或いは複数備えて構成することができる。但し、これに限定されるものではなく、グロープラグなどのような棒形状のものを単数或いは複数配設するような構成とすることもできる。

更に、本実施の形態では、図２に示すように、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの液状の物質の温度を検知して電熱式ヒーター２００への通電を制御するサーモスタット２１０が備えられ、該サーモスタット２１０により、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの液状の物質の温度を所定温度（以下で説明するように、約６０〜８０°Ｃ程度）に制御することができるようになっている。

より具体的には、サーモスタット２１０の熱応動素子（サーモワックス、バイメタルなど）が所定温度を感知すると、熱応動素子が通電回路（スイッチ等）をオフするように駆動して電熱式ヒーター２００への通電を停止する一方で、所定温度より低い温度では熱応動素子が通電回路（スイッチ等）をオンするように駆動して電熱式ヒーター２００への通電を行うようにすることで、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの温度を所定温度に制御するようになっている。

なお、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの液状の物質の温度を検知する温度センサを設け、温度検出結果に基づいて、車両或いはエンジン制御ユニットによって、電熱式ヒーター２００の通電を制御して、所定温度に制御するといった構成を採用することも可能である。

ここで、パージエアから分離されたミストには水分が油分より多く含まれるため、水分を蒸発させて除去することができれば、ミスト収容室１６０に収容される液状の物質を油分だけにすることができるため容積を大幅に低減することができる。なお、例えば、水分を蒸発させることで容積を１／３程度に減らすことができるので、３倍程度にメンテナンス作業のインターバルを延ばすことができる。

一方で、油分が揮発する温度まで昇温させてしまうと、臭いや揮発性物質による悪影響が生じてしまうため、油分が揮発しない温度までは昇温させないことが重要である。

このため、本発明者等は各種の実験を行い、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの温度が、６０〜８０°Ｃ程度になるように制御することで、水分を良好に蒸発させることができ、かつ、油分を揮発させず環境への影響の少ない温度範囲として好適であることを確認した。

このようなことから、本実施の形態では、ミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などの液状の物質の温度を６０〜８０°Ｃ程度に制御し、これにより、水分を良好に蒸発させることができ、以ってミスト収容室１６０に油分等が溜まって排出（廃棄）すべき時期になるまでの期間を大幅に延長することができるので、メンテナンス作業のインターバルを長くすることができ、延いては運転者や作業者への負担を軽減することができ、使い勝手の良い便利なエアドライヤ装置用キャッチタンクを提供することができる。

また、本実施の形態によれば、ミスト収容室１６０に収容された液状の物質（水分や油分など）の温度を６０〜８０°Ｃ程度に制御するようにしたので、水分のみを蒸発させ、油分を揮発させることがないため、環境への影響も考慮したエアドライヤ装置用キャッチタンクを提供することができる。

なお、本実施の形態では、インレットパイプ１２０を、キャッチタンク１１０の底部側から導入してＬ字状に折り曲げてキャッチタンク１１０の略中央付近に複数の開口１２１を設けるようにした構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、キャッチタンク１１０の上部から導入して複数の開口１２１をキャッチタンク１１０の略中央付近に設けるような構成とすることもできる。

また、本実施の形態では、ミスト収容室１６０に収容された液状の物質（水分や油分など）の液面レベル（液面位置）を確認するための窓や液面レベル計などを設けることができる。

ここにおいて、本実施の形態に係るエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００は、図６に示すように、車両のフレームの外側に取り付けられる場合が想定される。

このような場合には、外気温の低下や走行風などの影響を受け易く、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００が冷やされてしまい、上述した電熱式ヒーター２００を備えたとしても、ミスト収容室１６０の温度延いてはこれに収容されている液状の物質（水分や油分）の温度が低下してしまうおそれがある。

このため、周囲の状況の変化（外乱）の影響を受け難いように、本実施の形態では、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００のミスト収容室１６０の周囲（外気に触れる外周）に、保温層（断熱層）としての空気室２２０を配設して構成した（図４参照）。空気室２２０は、図４に示したように、例えば、ミスト収容室１６０の側面及び底面に設けることができる。

空気室２２０は、例えば、ミスト収容室１６０の外壁の内側に内壁を設けた２重構造とすることができる。このような２重構造の場合、例えば、空気室２２０の空気を抜いて真空とすることで、ミスト収容室１６０の外周を真空層で覆う構成（所謂魔法瓶）とすることができる。

このような空気室２２０を設けることにより、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００のミスト収容室１６０に収容されている水分や油分などが、周囲の温度変化等の外乱の影響を受け難くすることができるので、電熱式ヒーター２００により、良好に所定温度（６０〜８０°Ｃ程度）に維持することが容易となり、以って効率良く水分を蒸発させることが可能となる。

また、保温層としては、空気室２２０の場合は空気であるが、これに限らず、他の気体、液体、その他の物質（例えば、発砲ウレタン、ガラスファイバーなどの保温材）を充填した構成などとすることなども可能である。

なお、空気室２２０は、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００の気水分離室１５０やミスト収容室１６０などと同じ材料（例えば、ステンレス、アルミ、チタンなどの金属材料、或いは樹脂材料）により構成することができるが、空気室２２０の内壁（外壁）を外壁（内壁）とは異なる材質とすることも可能である。

但し、エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置１００（気水分離室１５０やミスト収容室１６０）を、例えば、ステンレス、アルミ、チタンなどの金属材料で形成した場合には、熱伝導率が高く走行風などの影響を受け易く冷え易いため、本実施の形態に係る空気室２２０を設けることは特に効果的である。

なお、例えば、図５に示すように、ミスト収容室１６０の周囲に保温材（発砲ウレタン、ガラスファイバーなど）を巻き付けて配設することも考えられるが、しっかりと巻き付けて固定することが難しいと共に、外径が大きくなって設置スペースの問題が生じたり、走行風等による脱落の心配、飛び石等による損傷・脱落等の心配、水に濡れた場合の機能劣化、更には経年劣化などの心配がある。

これに対して、本実施の形態に係る空気室２２０は、軽量コンパクトで設置スペースの問題はなく、溶接等の信頼性が高く低コストな製造方法を採用することができるため、走行風等による脱落の心配や、水に濡れた場合の機能劣化・経年劣化などの心配も無く、更には、長期間に亘って高い保温効率を維持することができるといった利点がある。

特に、保温材（発砲ウレタン、ガラスファイバーなど）に比べて、空気層の方が熱伝導率が低いため、同じ保温効果を得ようとした場合には、空気層の方が薄くて済むため、設置スペースについては小さくて済むといった利点がある。

また、空気室２２０は、金属材料の場合は溶接等により形成することができ、樹脂材料の場合は一体成形することが可能であるため、構成が容易であると共に製品コストを低く抑えることができるといった利点がある。

なお、本実施の形態では、ドレーンコック１８０を備えて構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ドレーンコック１８０の代わりに、ドレーンプラグを設けた構成としたり、或いは、ミスト収容室１６０を本体装置１００から着脱可能に構成し、収容した液状の物質（水分蒸発後の残りの物質）を廃棄する際には、本体から取り外して収容している液状の物質を廃棄するような構成とすることもできる。また、吸出し口などを設け、ポンプによる吸引などの手法によりミスト収容室１６０に収容されている（水分蒸発後の残りの物質）を排出して廃棄するといった構成も採用可能である。

以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１００ エアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置（キャッチタンク装置）
１２０ インレットパイプ
１１０ キャッチタンク
１２１ 開口
１３０ 気水分離促進要素
１３１ 隔壁
１４０ プレート状要素
１４１ 貫通穴
１５０ 気水分離室
１６０ ミスト収容室（本発明に係る収容部の一例）
１８０ ドレーンコック（ドレーン部）
２００ 電熱式ヒーター（本発明に係る加熱装置の一例）
２１０ サーモスタット
２２０ 空気室（本発明に係る保温層の一例）

Claims (3)

1. 圧縮したエアをエアタンクに貯留して利用するエアシステムにおけるエアドライヤ装置のパージ処理の際に排出されるパージエアから少なくとも水分を含むミストを分離して収容するエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置であって、
   パージエアから分離された少なくとも水分を液状の物質として収容する収容部と、
   前記収容部を加熱する加熱装置と、
   を備えると共に、
   前記収容部の外周に保温層を備えたことを特徴とするエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置。
2. 前記保温層は、空気層であることを特徴とする請求項１に記載のエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置。
3. 前記保温層は、真空層であることを特徴とする請求項１に記載のエアドライヤ装置用排出ミスト捕捉装置。
   

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