JP6138517B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、機器を通過した空気に含まれるオイルを分離するオイルセパレータに関する。

トラック、バス、建機等の車両は、エンジンと直結したコンプレッサから送られる圧縮空気を利用してブレーキやサスペンション等のシステムを制御している。この圧縮空気には、大気中に含まれる水分やコンプレッサ内を潤滑する油分が含まれている。この水分や油分を含む圧縮空気が各システム内に侵入すると、錆やゴム部材（Ｏリング等）の膨潤を招き作動不良の原因となる。このため、エア系統のコンプレッサの下流には、圧縮空気中の水分や油分を除去するためのエアドライヤが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

エアドライヤ内には、フィルタ、シリカゲルやゼオライト等の乾燥剤が設けられている。そして、エアドライヤは、水分を除去する除湿作用と、乾燥剤に吸着させた水分を取り除き外部に放出する再生作用とを行う。

特開平１０−２９６０３８号公報

ところで、乾燥剤の再生時にエアドライヤから放出される空気には水分とともに油分も含まれるため、環境負荷を考慮してエア系統のコンプレッサの下流にオイルセパレータを設けることが考えられている。このオイルセパレータは、油分を含んだ空気が衝突する衝突材を筐体内に設け、油分を分離して回収し、油分を除去した清浄エアを排出する装置である。

ここで、オイルセパレータを寒冷地で使用する際には、エアドライヤから放出される空気に含まれる水分が筐体内で凍結するおそれがあり、所望の油分の分離が得られないおそれがある。そこで、筐体内における水分の凍結を抑制したオイルセパレータが求められている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筐体内における水分の凍結を抑制したオイルセパレータを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するオイルセパレータは、エアドライヤの乾燥剤を再生させる際に前記エアドライヤのパージエア排出口から排出されて筐体内に流入したパージエアを衝突材に衝突させることで油分を分離して油分を含むドレンを回収し、清浄エアを排出するオイルセパレータであって、前記筐体を暖める暖房装置を備えたことをその要旨としている。

同構成によれば、筐体を暖める暖房装置を備えたので、暖房装置によって筐体が暖められて、寒冷地等において筐体内における水分の凍結を抑制できる。また、暖房装置によって筐体が暖められて、筐体内に溜まったドレンに含まれる水分が蒸発し易くなるので、ドレンが最大許容量まで溜まる期間を延ばして、ドレンの排出間隔を延ばすことができる。

上記オイルセパレータについて、前記暖房装置は、前記筐体の外周に設けられることが好ましい。
同構成によれば、暖房装置が筐体の外周に設けられるので、複雑な構成を採用する必要がなく、オイルセパレータに対する暖房装置の設置が容易である。

上記オイルセパレータについて、前記暖房装置は、前記筐体の内部に設けられることが好ましい。
同構成によれば、暖房装置が筐体の内部に設けられるので、暖房装置が外気に晒されることなく、筐体を効率良く暖めることができる。

上記オイルセパレータについて、前記暖房装置は、前記エアドライヤに圧縮空気を供給するコンプレッサの圧縮空気を引き込むことで前記筐体を暖めることが好ましい。
同構成によれば、コンプレッサの圧縮熱によって暖められた圧縮空気によって暖房装置が筐体を暖めるので、暖気等を生成する必要がなく、暖気等を別途引き込む必要もなく、エアドライヤに供給する圧縮空気を引き込むことで容易に実現できる。

上記オイルセパレータについて、前記コンプレッサの圧縮空気は、前記暖房装置を経由してから前記エアドライヤに供給されることが好ましい。
同構成によれば、エアドライヤに供給する圧縮空気が暖房装置を経由される。このため、コンプレッサから供給された圧縮空気が暖房装置によって適度に冷却されるので、エアドライヤの性能を最適とする温度に冷却する必要がなくなる。

上記オイルセパレータについて、前記暖房装置は、内燃機関の排気を引き込むことで前記筐体を暖めることが好ましい。
同構成によれば、内燃機関の排気によって暖房装置が筐体を暖めるので、暖気等を生成する必要がなく実現できる。

上記オイルセパレータについて、前記暖房装置は、電熱を設けることで前記筐体を暖めることが好ましい。
同構成によれば、電熱によって暖房装置が筐体を暖めるので、暖気等を生成する必要がなく、暖気等を別途引き込む必要もなく実現できる。

本発明によれば、筐体内における水分の凍結を抑制することができる。

エア系統におけるオイルセパレータの設置位置を示すブロック図。 オイルセパレータの取付状態及びオイルセパレータとエアドライヤとの接続状態を示す図。 オイルセパレータの暖房装置の構造を示す部分破断図。 オイルセパレータの内部構造を示す断面図。 オイルセパレータの内部構造を示す断面図。 別例のエア系統におけるオイルセパレータの設置位置を示すブロック図。 別例のオイルセパレータの暖房装置の構造を示す部分破断図。

以下、図１〜図５を参照して、オイルセパレータの一実施形態について説明する。
図１に示されるように、トラック、バス、建機等の車両は、コンプレッサ１から送られる圧縮空気を利用してブレーキやサスペンション等のシステムを制御している。このため、エア系統のコンプレッサ１の下流には、圧縮空気中の油水分を除去し、乾燥空気を提供するためのエアドライヤ２が設けられている。エアドライヤ２内には、乾燥剤が設けられている。そして、エアドライヤ２は、油水分を除去する除湿作用と、乾燥剤に吸着させた油水分を取り除き外部に放出する再生作用とを行う。

そこで、乾燥剤の再生時にエアドライヤ２から放出される空気（パージエア）には水分とともに油分も含まれるため、環境負荷を考慮してエア系統のコンプレッサ１の下流にオイルセパレータ３を設ける。特に、オイルセパレータ３は、エアドライヤ２の排気系統に設けられ、エアドライヤ２を再生する際に排出されるパージエアから油水分を分離して回収する。

オイルセパレータ３は、油水分を含んだ空気が衝突する複数の衝突材を筐体内に設けた衝突方式である。この衝突方式のオイルセパレータ３は、油水分を含んだ空気を衝突材に衝突させて気液分離を行うことで油分を回収し、清浄エアを排出する。分離された油水分を以下ではドレンと記載する。

オイルセパレータ３には、暖房装置８０が設けられている。暖房装置８０は、コンプレッサ１から供給される高温の圧縮空気をオイルセパレータ３の外周を通過させることによってオイルセパレータ３を暖める。すなわち、コンプレッサ１の圧縮空気は、オイルセパレータ３の外周を経由してエアドライヤ２に供給される。コンプレッサ１から供給される圧縮空気の温度は１６０℃ほどの高温である。

図２に示されるように、エアドライヤ２は、鉛直上方が閉じた有底円筒状のケース２１と、当該ケース２１の開口部を閉蓋するとともにケース２１を支持する支持部材２２とを備えている。支持部材２２の下部には、乾燥剤の再生時にパージエアを排出するパージエア排出口２３が形成されている。パージエア排出口２３には、接続ホース２５が接続されるパージエア排出カバー２４が取り付けられている。接続ホース２５は、オイルセパレータ３に接続されている。なお、エアドライヤ２の支持部材２２には、コンプレッサ１で圧縮された圧縮空気を導入する導入口２８が設けられるとともに、乾燥圧縮空気を排出する排出口２９が設けられている。

オイルセパレータ３は、鉛直方向に延出した有底円筒状の筐体としてのケース３１と、当該ケース３１の開口部を閉蓋する蓋３２とを備えている。ケース３１の底部３１ａには、溜まったドレンを排出するためのドレン排出口３３が設けられている。ドレン排出口３３には、ドレンを取り出す際に使用するドレンホース３４が接続されている。蓋３２には、接続ホース２５を介してエアドライヤ２からパージエアを導入する導入口３５と、油分を分離した清浄エアを排出する排出口４０とが別々に形成されている。導入口３５と接続ホース２５とは、連結部材２７によって接続されている。

オイルセパレータ３の蓋３２には、取付部材３７が一体に蓋３２に対して立設されている。取付部材３７は、ボルトによってシャーシ３８に固定されている。
また、ドレンホース３４の先端部は、車両のシャーシ３８等に固定された支持部材６０に着脱可能に取り付けられている。すなわち、支持部材６０には、固定部材６１が固定されている。この固定部材６１の下端部には、ドレンホース３４の先端部をワンタッチで取り付けるワンタッチカプラ６２が固定されている。ドレンホース３４の先端部は、ワンタッチカプラ６２に挿入することで固定部材６１に固定され、ワンタッチカプラ６２を操作することで固定部材６１から取り外せる。ドレンホース３４の先端部は、鉛直方向上向きに固定部材６１に装着される。ドレンホース３４の先端は、オイルセパレータ３の蓋３２よりも上方に位置している。このため、ドレンホース３４の先端からドレンが漏れることを抑制できる。

オイルセパレータ３のケース３１の外周には、暖房装置８０を構成する円筒状のジャケット８１が装着されている。ジャケット８１は、ケース３１に対して着脱可能である。ジャケット８１の側面上部には、コンプレッサ１と接続して、コンプレッサ１から圧縮空気を導入する導入接続管８２が接続されている。また、ジャケット８１の側面下部には、エアドライヤ２と接続して、エアドライヤ２に圧縮空気を排出する排出接続管８３が接続されている。排出接続管８３は、エアドライヤ２の導入口２８に接続されている。暖房装置８０は、コンプレッサ１の圧縮空気をジャケット８１内に引き込むことでケース３１を暖める。また、暖房装置８０は、ジャケット８１を介してコンプレッサ１から供給される圧縮空気の熱量をケース３１に移動させることで、コンプレッサ１から供給された圧縮空気を冷却してエアドライヤ２に排出する。ジャケット８１を通過して冷却された圧縮空気の温度は６０℃ほどである。

図３に示されるように、ジャケット８１には、導入接続管８２と排出接続管８３とを繋ぎ、ケース３１の外周に沿って螺旋状の誘導管８４が設けられている。蓋３２には、導入口３５と排出口４０とが同一方向（図中右側）に開口している。そして、導入口３５には、連結部材２７を介して接続ホース２５が接続されている。また、排出口４０には、水平方向から鉛直下方へ曲がった接続部材４１を介して排出ホース４２が接続されている。つまり、連結部材２７と接続部材４１とが併設されている。排出ホース４２の先端開口部は、ケース３１側が短く斜めに形成されている。排出ホース４２からの清浄エアの排出を容易にしながら、防水性を高めている。

図４に示されるように、蓋３２は、鉛直上方が閉じた有底円筒状である。蓋３２の導入口３５の近傍内壁には、導入口３５から導入されたパージエアの進行方向に対して直交するよう２枚の邪魔板４６が立設されている。蓋３２の内部空間は、導入口３５から導入されたパージエアを膨張させる第１膨張室４５として機能する。蓋３２には、ケース３１内から排出口４０に連通する連通部３２ａが形成されている。

図４及び図５に示されるように、ケース３１と蓋３２との間には、ケース３１を閉蓋するとともに、蓋３２を閉蓋する円盤状のカバー４７が設けられている。カバー４７は、ケース３１と一緒に蓋３２にボルト３６によって締結されている。すなわち、蓋３２に設けられたフランジ部３２ｂに形成されたねじ孔にボルト３６が締結される。また、ケース３１に設けられたフランジ部３１ｂに形成された貫通孔にボルト３６の螺子部が貫通される。カバー４７には、ボルト３６のねじ部が貫通する貫通孔が形成されている。よって、ケース３１のフランジ部３１ｂの貫通孔とカバー４７のフランジ部４７ａの貫通孔とにボルト３６のねじ部を貫通して、蓋３２のフランジ部３２ｂのねじ孔にボルト３６を螺着することで、蓋３２とカバー４７とケース３１とが締結されている。カバー４７には、ケース３１内から排出口４０へ連通する連通孔４７ｃが形成されている。

また、蓋３２とカバー４７とによって形成された空間が第１膨張室４５として機能する。カバー４７には、スポンジ等のウレタンフォーム５０を収容する鉛直上方が閉じた有底円筒状の収容部材４８がボルト３９によって固定されている。なお、ウレタンフォーム５０が衝突材として機能する。収容部材４８の上端縁部と下端縁部とには、フランジ部４８ａとフランジ部４８ｂとが形成されている。収容部材４８の上端縁部に形成されたフランジ部４８ａにボルト３９が貫通されて、収容部材４８がカバー４７に締結されている。カバー４７と収容部材４８の上面とによって形成された空間が第２膨張室５１として機能する。カバー４７には、第１膨張室４５と第２膨張室５１とを連通する複数の貫通孔４７ｂが形成されている。収容部材４８の上底部４９の中央部分には、複数の貫通孔４９ａが形成されている。カバー４７の貫通孔４７ｂと収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａとは対向しない位置に形成されている。収容部材４８の側面の下端部側には、複数の貫通孔４８ｃが径方向に間隔をおいて形成されている。

収容部材４８の下端縁部に形成されたフランジ部４８ｂには、収容したウレタンフォーム５０を支持する円盤状の支持蓋５２がねじ５３によって固定されている。支持蓋５２は、ケース３１の内径とほぼ同径に形成されている。なお、収容部材４８の上底部４９と支持蓋５２とによって形成された空間が第３膨張室５９として機能する。支持蓋５２には、ウレタンフォーム５０によって除去された油水分を落下させる複数の貫通孔５２ａが形成されている。よって、ケース３１内の下部がドレン溜め部５４として機能する。

次に、前述のように構成されたオイルセパレータ３の作用について説明する。
図２に示されるように、コンプレッサ１から導入接続管８２を介して供給された圧縮空気は、暖房装置８０のジャケット８１内の誘導管８４に導入され、誘導管８４を通過することでジャケット８１を介してケース３１を暖める。ジャケット８１を通過した圧縮空気は、ジャケット８１に導入されたときよりも冷却されている。ジャケット８１から排出された圧縮空気は、排出接続管８３を介してエアドライヤ２に導入される。エアドライヤ２に導入された圧縮空気は、乾燥されて図示しないエアタンクに溜められる。エアドライヤ２は、乾燥剤を再生させるアンロード時にパージエア排出口２３からオイルセパレータ３に導入される。パージエアは、油水分が含まれた空気である。

図４に示されるように、導入口３５から導入されたパージエアは、邪魔板４６に衝突して邪魔板４６に沿ってオイルセパレータ３内に導入され、第１膨張室４５内で膨張する。第１膨張室４５内で膨張した空気は、カバー４７に形成された貫通孔４７ｂから第２膨張室５１に進入する。第２膨張室５１内で膨張した空気は、収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａから第３膨張室５９内に進入し、ウレタンフォーム５０に衝突した油水分が空気から分離される。ウレタンフォーム５０によって捕獲された水分と油分とを含むドレンは、ウレタンフォーム５０内を伝って支持蓋５２の上面に達し、支持蓋５２の貫通孔５２ａからドレン溜め部５４に落下して、ドレン溜め部５４に溜まる。ドレン溜め部５４に溜まったドレンは、ドレン排出口３３からドレンホース３４内に進入する。

一方、図５に示されるように、収容部材４８の上底部４９の貫通孔４９ａから収容部材４８内に進入して油水分が分離された空気は、収容部材４８の側面の貫通孔４８ｃからケース３１内に進入する。ケース３１内に進入した空気は、カバー４７の連通孔４７ｃと蓋３２の連通部３２ａとを通過して排出口４０から接続部材４１を介して排出ホース４２に流入して大気に排出される。よって、ケース３１内に進入した空気は、ドレン溜め部５４のドレンにほとんど触れることなく、排出口４０から排出される。排出口４０から排出される空気は、油分を含まない清浄エアとなっている。

ドレン溜め部５４に溜まったドレンを排出する際には、ワンタッチカプラ６２を操作することでドレンホース３４の先端部をワンタッチカプラ６２から取り外して、ドレンホース３４の先端部をドレン溜め部５４のドレンの水面よりも低くすることで排出できる。

さて、本実施例では、コンプレッサ１から供給される高温の圧縮空気が暖房装置８０を構成するジャケット８１に引き込まれてオイルセパレータ３のケース３１を暖めることで、寒冷地等においてオイルセパレータ３のケース３１内の水分の凍結を抑制できる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ケース３１を暖める暖房装置８０を備えたので、暖房装置８０によってケース３１が暖められて、寒冷地等においてケース３１内における水分の凍結を抑制できる。また、暖房装置８０によってケース３１が暖められて、ケース３１内に溜まったドレンに含まれる水分が蒸発し易くなるので、ドレンが最大許容量まで溜まる期間を延ばして、ドレンの排出間隔を延ばすことができる。

（２）暖房装置８０がケース３１の外周に設けられるので、複雑な構成を採用する必要がなく、オイルセパレータに対する暖房装置８０の設置が容易である。
（３）コンプレッサ１の圧縮熱によって暖められた圧縮空気によって暖房装置８０がケース３１を暖めるので、暖気等を生成する必要がなく、暖気等を別途引き込む必要もなく、エアドライヤ２に供給する圧縮空気を引き込むことで容易に実現できる。

（４）エアドライヤ２に供給する圧縮空気が暖房装置８０を経由される。このため、コンプレッサ１から供給された圧縮空気が暖房装置８０によって適度に冷却されるので、エアドライヤ２の性能を最適とする温度に冷却する必要がなくなる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記構成において、ジャケット８１は、断熱材であることが望ましい。
・上記実施形態では、コンプレッサ１から供給された圧縮空気を暖房装置８０のジャケット８１を経由してエアドライヤ２に供給したが、コンプレッサ１から供給される圧縮空気の一部を暖房装置８０のジャケット８１を経由させてもよい。

・上記実施形態では、コンプレッサ１から供給される高温の圧縮空気を暖房装置８０のジャケット８１に引き込んでケース３１を暖めたが、内燃機関から排出される排気を暖房装置８０に供給してもよい。すなわち、図６に示されるように、内燃機関としてのエンジン４から排出される高温の排気を暖房装置８０に供給する。暖房装置８０に供給されたエンジン４からの排気は、内燃機関の排気系統に排出する。

・上記構成において、ケース３１とジャケット８１とを一体にしてもよい。
・上記実施形態では、コンプレッサ１の圧縮空気やエンジン４の排気を暖房装置８０に供給することでケース３１を暖めたが、暖気に頼らず、電熱によってケース３１を暖めてもよい。すなわち、図７に示されるように、電熱線８５をケース３１に巻き付けて、ジャケット８１で覆い、ケース３１を暖めてもよい。このようにすれば、車両が駆動していないときもオイルセパレータ３を暖めることができる。

・上記実施形態では、ケース３１の外周を暖房装置８０によって暖めたが、ケース３１の内部に暖房装置を設けてもよい。例えば、コンプレッサ１の圧縮空気が通過する誘導管をケース３１内に設ける。この誘導管にエンジン４の排気を通過させてもよい。

・上記実施形態において、加熱手段によってドレン溜め部５４に溜まったドレンに含まれる水分をさせてドレンの量を減らしてもよい。このようにすれば、ドレンが容量限度までに溜まる期間を延ばせることで、ドレンの排出間隔を長くして、メンテナンスの負担を低減できる。

・上記実施形態では、オイルセパレータ３の導入口３５をパージエア排出カバー２４の接続口よりも鉛直方向において上方に位置させた。しかしながら、エアドライヤ２とオイルセパレータ３とを含む鉛直方向の高さを抑制する必要がなければ、オイルセパレータ３の導入口３５をパージエア排出カバー２４の接続口よりも鉛直方向において下方に位置させてもよい。

・上記実施形態では、ドレンホース３４の先端をオイルセパレータ３の蓋３２よりも上方に位置させた。しかしながら、ドレンホース３４の先端からドレンが漏れることを抑制できれば、ドレンホース３４の先端をオイルセパレータ３の蓋３２よりも下方に位置させてもよい。

・上記実施形態では、ケース３１のドレン排出口３３にドレンホース３４を接続したが、ドレンホース３４を省略して、ドレン排出口３３に栓を設けて、ドレン排出口３３から直接排出してもよい。

・上記実施形態では、第１膨張室４５と第２膨張室５１と第３膨張室５９とをオイルセパレータ３に設けたが、第１膨張室４５と第２膨張室５１と第３膨張室５９との少なくとも１つにしてもよい。また、膨張室を４つ以上設けてもよい。

・上記実施形態では、ウレタンフォーム５０の上流や下流、膨張室４５，５１内に不織布フィルタ等の部材を配置してもよい。このようにすれば、オイル成分の除去率を向上させることができる。さらに、不織布フィルタ等の部材に静電気を帯びさせてもよい。このようにすれば、オイル成分の除去率を更に向上させることができる。

・上記実施形態では、衝突材としてウレタンフォーム５０を採用したが、クラッシュドアルミ等の他の部材を採用してもよい。

１…コンプレッサ、２…エアドライヤ、３…オイルセパレータ、４…エンジン、２１…ケース、２２…支持部材、２３…パージエア排出口、２４…パージエア排出カバー、２５…接続ホース、２７…連結部材、２８…導入口、２９…排出口、３１…ケース、３１ａ…底部、３１ｂ…フランジ部、３２…蓋、３２ａ…連通部、３２ｂ…フランジ部、３３…ドレン排出口、３４…ドレンホース、３５…導入口、３６…ボルト、３７…取付部材、３８…シャーシ、３９…ボルト、４０…排出口、４１…接続部材、４２…排出ホース、４５…第１膨張室、４６…邪魔板、４７…カバー、４７ａ…フランジ部、４７ｂ…貫通孔、４７ｃ…連通孔、４８…収容部材、４８ａ…フランジ部、４８ｂ…フランジ部、４８ｃ…貫通孔、４９…上底部、４９ａ…貫通孔、５０…ウレタンフォーム、５１…第２膨張室、５２…支持蓋、５２ａ…貫通孔、５３…ねじ、５４…ドレン溜め部、５９…第３膨張室、６０…支持部材、６１…固定部材、６２…ワンタッチカプラ、８０…暖房装置、８１…ジャケット、８２…導入接続管、８３…排出接続管、８４…誘導管、８５…電熱線。

Claims (7)

1. エアドライヤの乾燥剤を再生させる際に前記エアドライヤのパージエア排出口から排出されて筐体内に流入したパージエアを衝突材に衝突させることで油分を分離して油分を含むドレンを回収し、清浄エアを排出するオイルセパレータにおいて、
   前記筐体を暖める暖房装置を備えた
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 請求項１に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記暖房装置は、前記筐体の外周に設けられる
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
3. 請求項１に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記暖房装置は、前記筐体の内部に設けられる
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記暖房装置は、前記エアドライヤに圧縮空気を供給するコンプレッサの圧縮空気を引き込むことで前記筐体を暖める
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
5. 請求項４に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記コンプレッサの圧縮空気は、前記暖房装置を経由してから前記エアドライヤに供給される
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記暖房装置は、内燃機関の排気を引き込むことで前記筐体を暖める
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記暖房装置は、電熱を設けることで前記筐体を暖める
   ことを特徴とするオイルセパレータ。

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