JPH0655030A - 圧縮空気乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 錆や凍結による排水弁の動作不良を防止す
る。 【構成】 空気圧縮機から送られてくる圧縮空気を水分
離室１７内に導入して、圧縮空気中の凝縮水を水分離室
１７内でサイクロン効果により分離し、導入管１８から
乾燥室１１内に導入して、乾燥剤２１により圧縮空気中
の水分を取り除いた後、出口ポートから所定場所へ流出
させる。上記水分離室１７に隣接する弁室３３内を排水
弁３５で第１の圧力室３６と第２の圧力室３７とに仕切
り、第１の圧力室３６を水分離室１７に連通させ、第２
の圧力室３７を乾燥室１１に排気絞り３８を介して連通
させる。排水時には、第２の圧力室３７に連通する電磁
弁を開放することにより、第２の圧力室３７を大気に連
通させて第２の圧力室３７の圧力を大気圧まで急低下さ
せ、排水弁３５を第１の圧力室３６と第２の圧力室３７
との圧力差で移動させて、弁室３３底部の排水ポート３
２を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮空気中から分離し
た水を排出する構造に改良を施した圧縮空気乾燥装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平３−８６２０７号公
報に記載されている圧縮空気乾燥装置は、コンプレッサ
から送られてくる圧縮空気を螺旋状に高速旋回させて、
サイクロン効果（遠心分離作用）により圧縮空気中の凝
縮水を分離するようになっている。このものは、分離し
た凝縮水を排出するためのドレンコックを備えている
が、排水時にドレンコックを手動操作しなければなら
ず、甚だ不便である。

【０００３】そこで、例えば自動車用エアサスペンショ
ンに用いられている圧縮空気乾燥装置は、外部信号によ
り排水動作を自動的に行わせるために、電磁弁により排
水するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排水弁
として電磁弁を用いる構成のものでは、電磁弁が常時水
や湿気に晒され続けるため、電磁弁に錆が発生したり、
冬期に凍結が発生して、電磁弁が動作不良になるおそれ
がある。

【０００５】本発明はこの様な事情を考慮してなされた
もので、その目的は、錆や凍結による排水弁の動作不良
を防止できて、自動排水の信頼性を向上できる圧縮空気
乾燥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】上記目的を達成するため
に、本発明の圧縮空気乾燥装置は、乾燥すべき圧縮空気
を導入する入口ポートと、この入口ポートから導入した
圧縮空気中の水を分離する水分離室と、この水分離室か
ら導入した圧縮空気中の水分を吸着する乾燥剤を内蔵し
た乾燥室と、この乾燥室から乾燥圧縮空気を所定場所に
送るための出口ポートとを備えたものにおいて、前記水
分離室に連通して設けられ、底部に排水ポートを有する
弁室と、この弁室内に移動可能に収容された排水弁とを
備え、前記弁室を前記排水弁により２室に仕切って、前
記弁室内に、前記水分離室の圧力が作用する第１の圧力
室と、前記乾燥室の圧力が排気絞りを介して作用する第
２の圧力室とを設けると共に、この第２の圧力室を大気
に連通・遮断するための電磁弁を設け、この電磁弁の開
放・閉鎖により、前記排水弁を前記第１の圧力室と前記
第２の圧力室との圧力差で移動させて、前記排水ポート
を開放・閉鎖するように構成したものである。

【０００７】

【作用】圧縮空気乾燥運転時には、電磁弁を閉鎖して第
２の圧力室を大気に対して遮断し、第２の圧力室に乾燥
室の高圧力を作用させる。これにより、排水弁は排水ポ
ートを閉鎖した状態に維持される。この圧縮空気乾燥時
には、入口ポートから導入した圧縮空気中の水を水分離
室で分離し、この水分離室から乾燥室に導入した圧縮空
気中の水分を乾燥剤で吸着した後、この乾燥圧縮空気を
出口ポートから所定場所に送る。

【０００８】一方、水分離室の底部に溜った水を排出す
る場合には、電磁弁を開放して、第２の圧力室を大気に
連通させる。これにより、第２の圧力室内の圧縮空気が
電磁弁を通して大気中に排出されて、第２の圧力室の圧
力は瞬時に大気圧まで低下するが、これに伴って第１の
圧力室の圧力が低下するには、第１の圧力室内の圧縮空
気が、第１の圧力室→水分離室→乾燥室→排気絞り→第
２の圧力室→電磁弁→大気の経路で排出されなければな
らず、さらに乾燥室の容積は比較的大きいため、電磁弁
を開放しても、排気絞りにより第１の圧力室からの圧縮
空気の排出が絞られて、第１の圧力室の圧力は直ぐには
下がらず、暫く高圧状態に保たれる。このため、電磁弁
開放後の暫くの間、第１の圧力室と第２の圧力室との間
に大きな圧力差が生じ、この圧力差により排水弁を移動
させて排水ポートを開放し、この排水ポートを第１の圧
力室と水分離室に連通させる。これにより、水分離室や
第１の圧力室に溜っている水を、排水ポートから勢い良
く吹き出す圧縮空気の流れに乗せて速やかに排出する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図５に
基づいて説明する。乾燥室１１を構成する筒体１２の下
方に、空気圧縮機（図示せず）から圧縮空気を導入する
入口ポート１３が設けられている。この入口ポート１３
には、圧縮空気の逆流を防止するために、スプリング１
４によって付勢されたチェックバルブ１５が設けられて
いる。このチェックバルブ１５に連通して入口通路１６
が形成され、この入口通路１６に連通して円筒形の水分
離室１７が形成されている。この水分離室１７と入口通
路１６との位置関係は、図４に示すように、入口通路１
６が円筒形の水分離室１７に対して偏心した位置に形成
され、この入口通路１６から圧縮空気が水分離室１７の
内周面に沿って吹き込まれるようになっている。これに
より、圧縮空気を水分離室１７の内周面に沿って高速旋
回させて、圧縮空気中の凝縮水をサイクロン効果（遠心
分離作用）により分離するようになっている。

【００１０】この水分離室１７内には、図１に示すよう
に、凝縮水を分離した圧縮空気を乾燥室１１内に導入す
る漏斗状の導入管１８が設けられている。この導入管１
８はテーパ状拡開部１８ａを下向きにした状態で水分離
室１７の上部隔壁に固定されている。この導入管１８の
上方には、圧縮空気中の異物を除去するフィルタ１９が
設けられ、このフィルタ１９を通して通路２０から乾燥
室１１内の下部空間１１ｂに圧縮空気が流れ込むように
なっている。

【００１１】この乾燥室１１内には、圧縮空気中の水分
を吸着する乾燥剤２１が収容されている。この乾燥剤２
１は、上下両側からフィルタ２２，２３と多孔板２４，
２５とにより挟み付けられるように保持され、乾燥室１
１内の上部と下部に空間１１ａ，１１ｂが確保されてい
る。そして、上部空間１１ａ内には、上側の多孔板２４
を下方に付勢するスプリング２６が収納されている。

【００１２】また、乾燥室１１の上部カバー１１ｃに
は、乾燥室１１内で乾燥された圧縮空気を例えば蓄圧タ
ンク（図示せず）に送るための出口ポート２７が形成さ
れている。この出口ポート２７と乾燥室１１の上部空間
１１ａとは、フィルタ２８とゴム製のチェックバルブ２
９を介して連通されている。このチェックバルブ２９は
乾燥室１１の圧力により押し上げられて流出孔３０を開
放し、乾燥室１１の上部空間１１ａの圧縮空気を、フィ
ルタ２８→流出孔３０（チェックバルブ２９）→出口ポ
ート２７の経路で流出させる。また、チェックバルブ２
９の流出孔３０と並列に減圧絞り３１が設けられ、後述
する乾燥剤２１の再生時に、蓄圧タンク側の圧縮空気が
この減圧絞り３１を通して徐々に乾燥室１１内に流れ込
むようになっている。

【００１３】一方、図２に示すように、水分離室１７に
隣接して、底部に排水ポート３２を有する弁室３３が設
けられている。この弁室３３と水分離室１７とは排水通
路３４により連通され、水分離室１７内に溜った凝縮水
が排水通路３４を通して弁室３３内に流入するようにな
っている。この弁室３３内には、ポペット型の排水弁３
５が上下動可能に収納され、この排水弁３５により弁室
３３が第１の圧力室３６と第２の圧力室３７とに仕切ら
れている。この場合、第１の圧力室３６には、水分離室
１７の圧力が排水通路３４を通して作用し、第２の圧力
室３７には、乾燥室１１の圧力が排気絞り３８とフィル
タ３９を通して作用するように構成されている。

【００１４】更に、第２の圧力室３７内には、排水弁３
５を下方に付勢するスプリング４０が収納され、このス
プリング４０の付勢力により排水弁３５が排水ポート３
２を閉鎖した状態に保持されるようになっている。尚、
排水弁３５の下部周縁には、シール部材４１が固着さ
れ、このシール部材４１が排水ポート３２のシート部と
密着するようになっている。

【００１５】一方、図３に示すように、弁室３３の側方
には、第２の圧力室３７を大気に連通・遮断するための
電磁弁４２が設けられている。この電磁弁４２には、通
路４３を通して第２の圧力室３７に連通する上流室４４
と、通路４５を通して大気に連通する下流室４６とが設
けられている。この電磁弁４２のプランジャー４７の先
端には弁体４８が設けられ、マグネットコイル４９に通
電しない状態では、プランジャー４７がスプリング５０
により突出して弁体４８が上流室４４と下流室４６との
間を遮断した状態に保持される。一方、マグネットコイ
ル４９に通電すると、プランジャー４７がスプリング５
０に抗して吸引されて、弁体４８が上流室４４と下流室
４６とを連通させた状態になる。

【００１６】次に、上記構成の作用について説明する。

【００１７】（１）圧縮空気乾燥運転時の動作 この圧縮空気乾燥運転時には、電磁弁４２のマグネット
コイル４９に通電せず、電磁弁４２を閉鎖した状態にす
る。この状態では、電磁弁４２内のスプリング５０によ
り弁体４８が閉鎖位置に保持されて、上流室４４と下流
室４６との間が遮断された状態となる。これにより、第
２の圧力室３７が大気に対して遮断され、第２の圧力室
３７には、乾燥室１１の圧力が排気絞り３８とフィルタ
３９を通して作用することになる。

【００１８】一方、第１の圧力室３６には、乾燥室１１
の圧力とほぼ同じ水分離室１７の圧力が排水通路３４を
通して作用するので、第１の圧力室３６の圧力と第２の
圧力室３７の圧力とはほぼ同じになり、両者間に圧力差
はあまりない。この状態ではスプリング４０の付勢力に
より排水弁３５が排水ポート３２を閉鎖した状態に維持
される。

【００１９】この圧縮空気乾燥運転時には、空気圧縮機
（図示せず）から入口ポート１３に導入された圧縮空気
は、チェックバルブ１５をスプリング１４に抗して図１
の左方へ移動させて開放し、入口通路１６を通って水分
離室１７内に流入する。流入した圧縮空気は、水分離室
１７の内周面に沿って高速旋回して、サイクロン効果
（遠心分離作用）により圧縮空気中の凝縮水が分離さ
れ、水分離室１７の底部に溜る。この凝縮水は、排水通
路３４を通って第１の圧力室３６にも流れ込んで溜るこ
とになる。

【００２０】一方、水分離室１７内で凝縮水が分離され
た圧縮空気は、導入管１８からフィルタ１９と通路２０
を通って乾燥室１１の下部空間１１ｂに流入し、多孔板
２５の孔とフィルタ２３を通って乾燥剤２１中を上方に
流れる。この過程で、圧縮空気中の水分が乾燥剤２１で
吸着され、乾燥圧縮空気となってフィルタ２２と多孔板
２４の孔を通過し、乾燥室１１の上部空間１１ａに達す
る。この乾燥圧縮空気は、フィルタ２８を通って、流出
孔３０からチェックバルブ２９を押し上げて出口ポート
２７に達し（これと並行して乾燥圧縮空気の一部は減圧
絞り３１を通って出口ポート２７に達し）、この出口ポ
ート２７から所定の蓄圧タンク（図示せず）へ流出す
る。

【００２１】（２）排水時（圧縮空気乾燥運転終了時）
の動作 出口ポート２７から乾燥圧縮空気が供給される蓄圧タン
クが所定の圧力まで蓄圧されると、入口ポート１３へ圧
縮空気を送る空気圧縮機が停止されて、乾燥運転が終了
する。この後も、乾燥室１１の圧力や水分離室１７の圧
力はチェックバルブ１５により高圧が維持される。従っ
て、第１の圧力室３６の圧力と第２の圧力室３７の圧力
はほぼ同じになり、両者間に圧力差はあまりない。

【００２２】この後、排水時には、電磁弁４２のマグネ
ットコイル４９に通電して電磁弁４２を開放する。これ
により、電磁弁４２のプランジャー４７がスプリング５
０に抗して吸引され、弁体４８が開放位置に移動され
て、上流室４４と下流室４６とが連通した状態になる。
この結果、第２の圧力室３７は、通路４３→上流室４４
→下流室４６→通路４５の経路で大気と連通して、第２
の圧力室３７内の圧縮空気が大気中に流出し、第２の圧
力室３７の圧力が瞬時に大気圧まで低下する。

【００２３】一方、第１の圧力室３６の圧力が低下する
には、第１の圧力室３６内の圧縮空気が、第１の圧力室
３６→水分離室１７→乾燥室１１→排気絞り３８→第２
の圧力室３７→電磁弁４２→大気の経路で排出されなけ
ればならず、さらに乾燥室の容積は比較的大きいため、
電磁弁４２を開放しても、排気絞り３８により第１の圧
力室３６からの圧縮空気の排出が絞られて、第１の圧力
室３６の圧力は直ぐには下がらず、暫く高圧状態に保た
れる。このため、電磁弁４２の開放後の暫くの間、第１
の圧力室３６と第２の圧力室３７との間に大きな圧力差
が生じ、この圧力差により排水弁３５をスプリング４０
に抗して上方へ移動させて排水ポート３２を開放し、こ
の排水ポート３２を第１の圧力室３６と水分離室１７に
連通させる。これにより、水分離室１７や第１の圧力室
３６に溜っている水を、排水ポート３２から勢い良く吹
き出す圧縮空気の流れに乗せて速やかに排出する。

【００２４】この排水に伴って、第１の圧力室３６内の
圧縮空気も排水ポート３２から排出されるので、第１の
圧力室３６の圧力が急速に低下して第２の圧力室３７の
圧力に近付いていき、やがて、スプリング４０の付勢力
が第１の圧力室３６と第２の圧力室３７との圧力差に打
ち勝つようになる。この時点で、スプリング４０の付勢
力により排水弁３５が下方に移動して、排水ポート３２
を閉鎖する。これにより、第１の圧力室３６が大気に対
して遮断される。

【００２５】排水終了後、電磁弁４２が再び閉鎖状態に
切換わり、第２の圧力室３７が大気に対して遮断され
る。これにより、再び、圧縮空気の乾燥運転を開始でき
る状態に復帰する。

【００２６】（３）乾燥剤２１の再生時の動作 乾燥剤２１を再生するときには、排水時と同じく、電磁
弁４２を開放する。これにより、第２の圧力室３７が大
気と連通して、第２の圧力室３７内の圧縮空気が大気中
に流出し、第２の圧力室３７の圧力が瞬時に大気圧まで
低下する。このため、第１の圧力室３６と第２の圧力室
３７との間に大きな圧力差が生じ、この圧力差により排
水弁３５をスプリング４０に抗して上方へ移動させて排
水ポート３２を開放する。これにより、乾燥室１１内の
圧縮空気が、乾燥室１１→水分離室１７→第１の圧力室
３６→排水ポート３２→大気の経路で排出されると共
に、乾燥室１１→排気絞り３８→第２の圧力室３７→電
磁弁４２→大気の経路でも排出され、乾燥室１１の圧力
が急速に低下する。

【００２７】この乾燥室１１の圧力低下により、蓄圧タ
ンク側の圧力（出口ポート２７側の圧力）が乾燥室１１
の圧力よりも高くなり、その圧力差により蓄圧タンク側
から少流量の圧縮空気が減圧絞り３１を通って乾燥室１
１内に逆流する。この圧縮空気は、乾燥室１１内が低圧
であるため、減圧絞り３１で減圧されつつ体積が膨脹
し、高圧状態のときよりも一層低湿度の乾燥空気となっ
て、乾燥剤２１から吸着水分を離脱させ、乾燥剤２１を
再生する。

【００２８】電磁弁４２の開放当初は、前述した通り、
乾燥室１１内の圧縮空気は、乾燥室１１→水分離室１７
→第１の圧力室３６→排水ポート３２→大気の経路でも
排出されるが、この圧縮空気の排出により第１の圧力室
３６の圧力が急速に低下し、やがて、スプリング４０の
付勢力が第１の圧力室３６と第２の圧力室３７との圧力
差に打ち勝つようになるので、その時点で、排水弁３５
が下方に移動して排水ポート３２を閉鎖し、第１の圧力
室３６を大気に対して遮断する。この後、乾燥剤２１か
ら水分を奪った空気は、乾燥室１１→排気絞り３８→第
２の圧力室３７→電磁弁４２→大気の経路で排出される
ことになる。

【００２９】以上説明した第１実施例によれば、排水時
に排水弁３５を第１の圧力室３６と第２の圧力室３７と
の圧力差で開放させるようにしたので、排水弁３５とし
て電磁弁を使用せずに済む。このため、排水弁３５とし
て、ステンレスやプラスチック等の非磁性材を使用でき
て、防錆を図ることができる。しかも、排水弁３５を圧
縮空気の圧力差で開放させるため、排水弁３５の開放力
は数１０［Ｎ］にもなり、電磁弁の開放力と比較して格
段に大きな開放力を確保できる。このため、冬期に排水
弁３５が凍結したとしても、大きな開放力によって排水
弁３５を開放させることができ、上述した事情と相俟っ
て、凍結や錆による排水弁３５の動作不良を防止でき
る。

【００３０】また、上述したように、圧縮空気の圧力差
による排水弁３５の開放力は数１０［Ｎ］と極めて大き
いため、圧縮空気の圧力が変動する場合でも、必要十分
な排水弁３５の開放力を確保できて、排水弁３５を確実
に開放でき、自動排水の信頼性を向上できる。

【００３１】しかも、排水後は、排水弁３５と電磁弁４
２の弁体４８の周囲に、乾燥室１１から乾燥空気が流れ
るため、排水弁３５と電磁弁４２の弁体４８の周囲は低
湿度に保たれて、錆や凍結が本来的に発生し難くなり、
この面からも自動排水の信頼性を向上できる。

【００３２】以上説明した第１実施例では、排水弁３５
としてポペット型の弁を採用したが、圧縮空気の圧力差
により開放・閉鎖する弁であれば、いずれの形式の弁を
採用しても良く、例えば、図６に示す本発明の第２実施
例のように、ダイヤフラム型の排水弁５１を採用しても
良い。この第２実施例では、ダイヤフラム型の排水弁５
１の外周縁を弁室３３の周壁に固定し、弁室３３内を、
この排水弁５１により第１の圧力室５２と第２の圧力室
５３とに仕切っている。そして、第２の圧力室５３内に
は、排水弁５１を下方に付勢するスプリング５４が収納
され、このスプリング５４の付勢力により排水弁５１
が、弁室３３の底部に上向きに形成された排水ポート５
５を閉鎖した状態に保持されるようになっている。これ
以外の構成は前述した第１実施例と同じ構成である。

【００３３】この第２実施例においても、排水時には、
排水弁５１が第１の圧力室５２と第２の圧力室５３との
圧力差で開放され、前述した第１実施例と同じ効果が得
られる。

【００３４】その他、本発明は、上記各実施例に限定さ
れず、例えばチェックバルブ１５，２９の構成を変更し
ても良く、また、出口ポート２７から乾燥圧縮空気を供
給する対象は、蓄圧タンクに限らず、例えばニューマチ
ックシリンダやタイヤ等であっても良い等、要旨を逸脱
しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまで
もない。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、排水時に排水弁を圧縮空気の圧力差で開放さ
せるようにしたので、排水弁として、電磁弁を使用せず
に、ステンレスやプラスチック等の非磁性材を使用で
き、防錆を図ることができると共に、電磁弁の開放力と
比較して格段に大きな開放力を確保できる。これによ
り、凍結や錆による排水弁の動作不良を防止できると共
に、圧縮空気の圧力が変動する場合でも、必要十分な排
水弁の開放力を確保できて、自動排水の信頼性を向上で
きる。

【００３６】しかも、排水後は、排水弁と電磁弁の弁体
の周囲に、乾燥室から乾燥空気が流れるため、排水弁と
電磁弁の弁体の周囲は低湿度に保たれて、錆や凍結が本
来的に発生し難くなり、この面からも自動排水の信頼性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、図４のＩ−
Ｉ線に沿って示す断面図

【図２】図４のII−II線に沿って示す断面図

【図３】図４のIII −III 線に沿って示す断面図

【図４】圧縮空気乾燥装置の底面を部分的に破断して示
す底面図

【図５】圧縮空気乾燥装置の空気圧回路を示す図

【図６】本発明の第２実施例を示す弁室部分の断面図

【符号の説明】

１１は乾燥室、１３は入口ポート、１５はチェックバル
ブ、１７は水分離室、２１は乾燥剤、２７は出口ポー
ト、２９はチェックバルブ、３１は減圧絞り、３２は排
水ポート、３３は弁室、３４は排水通路、３５は排水
弁、３６は第１の圧力室、３７は第２の圧力室、３８は
排気絞り、４０はスプリング、４２は電磁弁、４８は弁
体、５１は排水弁、５２は第１の圧力室、５３は第２の
圧力室、５４はスプリング、５５は排水ポートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥すべき圧縮空気を導入する入口ポー
   トと、 この入口ポートから導入した圧縮空気中の水を分離する
   水分離室と、 この水分離室から導入した圧縮空気中の水分を吸着する
   乾燥剤を内蔵した乾燥室と、 この乾燥室から乾燥圧縮空気を所定場所に送るための出
   口ポートとを備えた圧縮空気乾燥装置において、 前記水分離室に連通して設けられ、底部に排水ポートを
   有する弁室と、 この弁室内に移動可能に収容され、その移動により前記
   排水ポートを開放・閉鎖する排水弁とを備え、 前記弁室を前記排水弁により２室に仕切って、前記弁室
   内に、前記水分離室の圧力が作用する第１の圧力室と、
   前記乾燥室の圧力が排気絞りを介して作用する第２の圧
   力室とを設けると共に、 この第２の圧力室を大気に連通・遮断するための電磁弁
   を設け、 この電磁弁の開放・閉鎖により、前記排水弁を前記第１
   の圧力室と前記第２の圧力室との圧力差で移動させて、
   前記排水ポートを開放・閉鎖するように構成したことを
   特徴とする圧縮空気乾燥装置。