(57)【要約】【課題】圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる圧縮空気乾燥装置を提供する。【解決手段】圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる圧縮空気乾燥装置を提供する。圧縮空気乾燥装置は、圧縮機からの圧縮空気の入口１５と、圧縮空気の出口２０と、ドレンバルブ装置を備える油水分の排出口１９とを有する支持ベース１１と、乾燥剤１２が充填されて支持ベース１１に装着される乾燥容器１３とを備える。圧縮空気乾燥装置は、ロード運転時には入口１５から流入した圧縮空気を乾燥剤１２によって乾燥させて、乾燥した圧縮空気を出口２０から排出し、アンロード運転時には圧縮空気に乾燥容器内を通過させることによって油水分を排出口１９から排出する。圧縮空気乾燥装置は、ロード運転時の圧縮空気の流れにおいて乾燥剤１２に対して上流側及び下流側に、ガラス繊維フィルタ５１，５２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機からの圧縮空気の入口と、圧縮空気の出口と、ドレンバルブ装置を備える油水分の排出口とを有する支持ベースと、
乾燥剤が充填されて前記支持ベースに装着される乾燥容器と、
オイル分離材と、を備え、
前記乾燥容器は第１フィルタと第２フィルタとを備え、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの間には乾燥剤が充填されており、
ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気を前記乾燥剤によって乾燥させて、乾燥した圧縮空気を前記出口から排出し、
アンロード運転時には圧縮空気を前記乾燥容器内の前記第２フィルタ、前記乾燥剤、前記第１フィルタ、前記オイル分離材の順に通過させることによって、前記乾燥容器内の前記第２フィルタ、前記乾燥剤、前記第１フィルタ及び前記オイル分離材で収集された油水分を前記排出口から排出するように構成されており、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの少なくとも一方が、ガラス繊維フィルタであり、
前記オイル分離材は第１の範囲の粒径を有するオイル粒子を捕捉し、前記ガラス繊維フィルタは前記第１の範囲より小さな第２の範囲の粒径を有するオイル粒子を捕捉する
圧縮空気乾燥装置。
【請求項２】
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタは、ガラス繊維フィルタである
請求項１に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項３】
前記第１フィルタの厚さは、前記第２フィルタの厚さよりも薄い
請求項２に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項４】
前記第２フィルタはガラス繊維フィルタである
請求項１に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項５】
前記乾燥剤に対して上流側である前記第１フィルタには、前記第２フィルタに比べ低い水分の吸収率を有するフィルタが設けられる
請求項４に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項６】
前記乾燥容器を覆うとともに前記支持ベースに装着されるケースを備え、
前記ケースは円筒形状を有し、
前記乾燥容器は、大径部と、前記ケースの内径より小さい外径を有する小径部とを備え、
前記乾燥剤は前記大径部に充填されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項７】
前記オイル分離材は、前記小径部と前記ケースとの間に収納されている
請求項６に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項８】
前記大径部と前記ケースとの間に隙間が形成されており、
前記ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気は、前記オイル分離材を通過し、前記隙間を通過した後、前記乾燥容器に流入する
請求項７に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項９】
前記乾燥容器は、上部プレートと下部プレートとを備え、前記第１フィルタは前記上部プレートと前記乾燥剤との間に設置されており、前記第２フィルタは前記乾燥剤と前記下部プレートの間に設置されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１０】
前記オイル分離材は、オイル粒子が衝突することにより前記圧縮空気からオイルが除去される衝突材である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１１】
前記第１の範囲の粒径は１μｍ以上であり、前記第２の範囲の粒径は５０ｎｍ以下である
請求項１０に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１２】
前記オイル分離材は、オイル粒子を静電気力により捕捉するオイル吸着材である
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１３】
前記第１の範囲の粒径は３００ｎｍ以上１μｍ以下であり、前記第２の範囲の粒径は５０ｎｍ以下である
請求項１２に記載の圧縮空気乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機から供給される圧縮空気を乾燥する圧縮空気乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、バス、建機等の車両は、内燃機関（以下、エンジン）と直結した圧縮機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圧縮機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、錆の発生や、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、エア系統の圧縮機の下流には、圧縮空気から水分や油分を除去するための圧縮空気乾燥装置が設けられている。
【０００３】
圧縮空気乾燥装置は、支持ベースと、乾燥剤が充填された乾燥容器と、乾燥容器を覆うとともに支持ベースに取り付けられている外ケースとを備えている。支持ベースには、圧縮機から供給された圧縮空気が流入する入口と、圧縮乾燥空気を排出する出口と、ドレン排出装置を備えるドレン排出口とが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
圧縮空気乾燥装置は、水分を除去するロード運転時には、入口から流入した圧縮空気に乾燥容器を通過させて、外ケース内に圧縮乾燥空気を溜めながら、圧縮乾燥空気を出口から外部のエアタンクに排出する。また、圧縮空気乾燥装置は、乾燥剤を再生させるアンロード運転時には、ドレン排出装置のドレン弁を開弁することによって外ケース内に溜まった圧縮乾燥空気にロード運転時とは逆方向へ乾燥容器を通過させてドレン弁から水分を排出する。圧縮空気乾燥装置は、このロード運転とアンロード運転とを繰り返す。
【０００５】
上記の圧縮空気乾燥装置では、乾燥容器のほかに、圧縮空気に含まれるオイルを除去するためのフィルタエレメントが設けられている。フィルタエレメントは、例えば不織布等から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１０６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のフィルタエレメントは、粒径が比較的大きいオイル粒子しか捕捉することができないので、乾燥剤とフィルタエレメントとを通過した圧縮空気にはオイルが少なからず残ってしまう。このため、圧縮空気に含まれるオイルの除去率の向上が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる圧縮空気乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する圧縮空気乾燥装置は、圧縮機からの圧縮空気の入口と、圧縮空気の出口と、ドレンバルブ装置を備える油水分の排出口とを有する支持ベースと、乾燥剤が充填されて前記支持ベースに装着される乾燥容器と、を備え、ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気を前記乾燥剤によって乾燥させて、乾燥した圧縮空気を前記出口から排出し、アンロード運転時には圧縮空気に前記乾燥容器内を通過させることによって、油水分を前記排出口から排出し、前記ロード運転時の前記圧縮空気の流れにおいて前記乾燥剤に対して上流側及び下流側の少なくとも一方に、ガラス繊維フィルタを備える。
【００１０】
この場合、乾燥剤に対して上流側及び下流側の少なくとも一方にガラス繊維フィルタが設けられることで、粒径が比較的小さいオイル粒子を捕捉することができる。このため、乾燥剤によって圧縮空気から水分を除去しつつ、圧縮空気のオイル除去率を向上させることができる。
【００１１】
この圧縮空気乾燥装置について、圧縮空気の流路内に、オイル粒子が衝突することにより前記圧縮空気がオイルを除去される衝突材を備えることが好ましい。
この場合、ガラス繊維フィルタよりも上流側の衝突材によって、比較的大きな粒径のオイル粒子が捕捉される。またガラス繊維フィルタによって、衝突材によって捕捉されるオイル粒子よりも小径のオイル粒子が捕捉されるので、圧縮乾燥空気のオイル除去率を高めることができる。
【００１２】
この圧縮空気乾燥装置について、前記圧縮空気の流路内に、オイル粒子を静電気力により捕捉するオイル吸着材を備えることが好ましい。
この場合、ガラス繊維フィルタよりも上流側のオイル吸着材によって、比較的大きな粒径のオイル粒子が捕捉される。またガラス繊維フィルタによって、衝突材によって捕捉されるオイル粒子よりも小径のオイル粒子が捕捉されるので、圧縮乾燥空気のオイル除去率を高めることができる。
【００１３】
この圧縮空気乾燥装置について、前記ガラス繊維フィルタは、前記ロード運転時の前記圧縮空気の流れにおいて前記乾燥剤に対して上流側及び下流側に設けられ、上流側に設けられたガラス繊維フィルタの厚さは、下流側に設けられたガラス繊維フィルタの厚さよりも薄いことが好ましい。
【００１４】
アンロード運転時に圧縮空気とともに乾燥剤から除去された水は、上流側のガラス繊維フィルタを通過する際に、当該フィルタに吸収される。しかし、この場合、上流側のガラス繊維フィルタの厚さは下流側のガラス繊維フィルタの厚さに比べ薄く、上流側のガラス繊維フィルタから水分が排出されやすい。このため、アンロード運転が繰り返されることによる、ガラス繊維フィルタのオイル捕捉性能の低下を抑制することができる。
【００１５】
この圧縮空気乾燥装置について、前記ロード運転時の前記圧縮空気の流れにおいて前記乾燥剤に対して下流側には、前記ガラス繊維フィルタが設けられ、前記乾燥剤に対して上流側には、前記ガラス繊維フィルタに比べ低い水分の吸収率を有するフィルタが設けられることが好ましい。
【００１６】
この場合、ガラス繊維フィルタが、乾燥剤の下流側のみに設けられるので、アンロード運転時に、乾燥剤から除去された水分が吸収されることがない。また乾燥剤の上流側には、ガラス繊維フィルタに比べ、水分の吸収率が低いフィルタが設けられるので、乾燥剤から除去された水分を吸収しても、吸収された水分が当該フィルタから排出されやすい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態の圧縮空気乾燥装置の概略構成を示す半断面図。
【図２】図１の圧縮空気乾燥装置に収容された乾燥容器の断面図。
【図３】第２の実施形態の圧縮空気乾燥装置の正面図。
【図４】図３の圧縮空気乾燥装置の平面図。
【図５】図３の圧縮空気乾燥装置の断面図。
【図６】第３の実施形態の圧縮空気乾燥装置に設けられた乾燥容器の断面図。
【図７】一変形例の圧縮空気乾燥装置に設けられた乾燥容器の断面図。
【図８】一変形例の圧縮空気乾燥装置に設けられた乾燥容器の断面図。
【図９】一変形例の圧縮空気乾燥装置に設けられた乾燥容器の断面図。
【図１０】一変形例の圧縮空気乾燥装置の概略構成を示す半断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図１及び図２を参照して、圧縮空気乾燥装置の第１の実施形態について説明する。
【００２０】
図１に示されるように、圧縮空気乾燥装置は、支持ベース１１と、底部を有する円筒形状の乾燥容器１３と、乾燥容器１３を覆うとともに支持ベース１１に取り付けられ、開口部及び底部を有する円筒形状のパージタンク１４とを備えている。パージタンク１４は、支持ベース１１に向かって開口している。乾燥容器１３には乾燥剤１２が充填されている。
【００２１】
支持ベース１１の側面には、圧縮機（図示略）から送られた圧縮空気が流入する入口１５と、乾燥された圧縮空気（以下、圧縮乾燥空気）が圧縮空気乾燥装置に接続されたエアタンク（図示略）に排出される出口２０とが設けられている。入口１５は支持ベース１１の正面に設けられ、出口２０が支持ベース１１の背面に設けられている。また、支持ベース１１の内部には、下方に向かって開口した円柱形状の収容部２１が形成されている。収容部２１の上部には、ドレン排出装置２５が設けられている。収容部２１のドレン排出装置２５の下部には、円筒状の排気管１７が取り付けられている。排気管１７の出口である排出口としてのドレン排出口１９は、大気に開放されている。
【００２２】
ドレン排出装置２５は、油水分を含むドレン液を排出するためのドレン弁２６とピストン２７とを備えている。ドレン弁２６は、アンロード動作時に外気へドレン液を排出する開放弁を兼ねている。ドレン弁２６は、圧縮空気から水分が除去されるロード動作時には閉じている。上記エアタンク内の圧力が所定値に達すると、支持ベース１１に設けられたガバナ２８から、支持ベース１１内の空間である制御室２９に空気が供給される。これによって、ピストン２７が下がってドレン弁２６が開く。ドレン弁２６が開くと、ドレン液は圧縮空気と共に勢いよく外部へ排出される。
【００２３】
排気管１７には、フィルタ３１が設けられている。フィルタ３１は、クラッシュドアルミなどの内部に細かい通気孔を有する金属材であって、ドレン液排出に伴う騒音を低減させるサイレンサとして機能する。
【００２４】
支持ベース１１には、ガバナ２８の排気にガバナ排気通路３６を通過させる複数のガバナ排気口通路３７が設けられている。ガバナ排気口通路３７は、収容部２１の内壁と排気管１７の外壁とによって形成される空間である。ガバナ排気口通路３７の開口部であるガバナ排気口３８は、大気に開放されている。
【００２５】
パージタンク１４は、乾燥容器１３を覆い、支持ベース１１の上端部にボルト２４によって取り付けられる。パージタンク１４の内壁と乾燥容器１３の外壁とによって形成される空間は、除湿した圧縮乾燥空気を溜めるタンク１６として機能する。
【００２６】
乾燥容器１３内に充填された乾燥剤１２は、下部プレート４５と上部プレート４６とに上下方向において挟まれている。乾燥容器１３の下部には、衝突材としてのオイルセパレートフィルタ４４が設けられている。オイルセパレートフィルタ４４は、クラッシュドアルミである。オイルセパレートフィルタ４４は、その内部で圧縮空気の流れを細かく変えることにより、圧縮空気の流れにのったオイル粒子を慣性力によりアルミ表面に衝突させて捕捉する。
【００２７】
図２に示されるように、下部プレート４５及び上部プレート４６には、複数の貫通孔が形成されている。下部プレート４５の上面には、第１のガラス繊維フィルタ５１が設けられている。また、上部プレート４６の下面には、乾燥剤１２を保持するための第２のガラス繊維フィルタ５２が設けられている。これらのガラス繊維フィルタ５１，５２は、ガラス繊維を略円盤状に成形することによって形成されている。ガラス繊維フィルタ５１，５２の直径は、乾燥容器１３の内径とほぼ同じである。またガラス繊維フィルタ５１，５２は、乾燥剤１２を保持するとともに、圧縮空気からオイルを除去する機能を有する。本実施の形態では、これらのガラス繊維フィルタ５１，５２は等しい厚さを有している。またガラス繊維フィルタ５１，５２は、圧縮空気中をブラウン運動する微小なオイル粒子を捕捉することが可能な繊維径と、空孔径と、奥行き方向密度とを有する。
【００２８】
即ち、圧縮空気の流れの速度にもよるが、例えば粒径が１μｍ以上である比較的大きな粒径を有するオイル粒子を捕捉するには、オイルセパレートフィルタ４４への衝突が最も効率がよい。一方、圧縮空気に含有される微小なオイル粒子の個数は、大径のオイル粒子よりも多い。微小なオイル粒子は、圧縮空気の気体分子と衝突することによって、圧縮空気の流れとは関係のない不規則な運動(ブラウン運動）をする。この不規則な運動をするオイル粒子の粒径は、例えば５０ｎｍ以下である。こうした微小なオイル粒子は、慣性衝突を利用する方法では捕捉しにくく、ガラス繊維フィルタ５１，５２の繊維との接触による捕捉が効率がよい。なお、５０ｎｍ超１μｍ未満等の中間の粒径のオイル粒子は、効率は若干低下するものの、オイルセパレートフィルタ４４及びガラス繊維フィルタ５１，５２でも捕捉することができる。
【００２９】
上部プレート４６と蓋材４１との間には、コイルばね４２が設置されている。コイルばね４２は、蓋材４１が乾燥容器１３に固定されることによって発生する付勢力によって、上部プレート４６を下方へ押圧する。これにより、ガラス繊維フィルタ５１，５２、乾燥剤１２、オイルセパレートフィルタ４４はコイルばね４２によって付勢されている。
【００３０】
また蓋材４１には、第１の貫通孔４７と第２の貫通孔４８とが形成されている。第１の貫通孔４７には、乾燥容器１３の内部から外部へ向かう空気の流れのみを許容する逆止弁３９が設けられている。
【００３１】
次に、図１及び図２を参照して、前述のように構成された圧縮空気乾燥装置の動作について説明する。
まず図１を参照して、ロード運転時の動作について説明する。上記圧縮機から入口１５を介して流入する圧縮空気は、乾燥容器１３内に入り、オイルセパレートフィルタ４４を通過する。ここで圧縮空気に含有されるダストと、比較的粒径が大きいオイル粒子の多くとが圧縮空気から除去される。
【００３２】
図２に示されるように、オイルセパレートフィルタ４４を通過した圧縮空気は、乾燥容器１３の底部に形成された孔１３ａ及び下部プレート４５の貫通孔を通過して、第１のガラス繊維フィルタ５１を通過する。第１のガラス繊維フィルタ５１を通過することによって比較的粒径が小さいオイル粒子の多くが圧縮空気から除去される。こうしてオイル含有率が低下した圧縮空気が乾燥剤１２の中を通過する際、圧縮空気から水分が除去される。このとき、乾燥剤１２を通過する前の段階でオイルがオイルセパレートフィルタ４４及びガラス繊維フィルタ５１によって捕捉されているため、乾燥剤１２の目詰まりが抑制される。
【００３３】
乾燥剤１２を通過して乾燥された圧縮空気は、第２のガラス繊維フィルタ５２、上部プレート４６の貫通孔、蓋材４１に形成された第１の貫通孔４７を通過して、パージタンク１４内のタンク１６に一旦溜められる。タンク１６に導入された圧縮乾燥空気は、一部を残して出口２０を通過して外部のエアタンク内に溜められる。エアタンク内の圧縮空気は例えばエアブレーキ系統の各機器の作動に利用される。
【００３４】
次にアンロード運転時の動作について説明する。
図１に示されるように、圧縮空気乾燥装置は、上記エアタンクの気圧が上限に達したタイミングで、ガバナ２８の作用によって乾燥剤を再生させるアンロード運転に移行する。ガバナ２８は、上記エアタンク内の圧力が所定値に達すると、ドレン弁２６を駆動する制御室２９に空気を供給してピストン２７を移動させることによって、ドレン弁２６を開弁させる。ドレン排出装置２５のドレン弁２６が開弁されると、パージタンク１４内に溜まった圧縮乾燥空気が乾燥容器１３を上方から下方へ向かって流れ、ドレン排出通路１８のドレン排出口１９から圧縮空気とともに油水分が排出される。即ち、タンク１６に溜まっていた圧縮乾燥空気は、蓋材４１の第２の貫通孔４８を介して、上部プレート４６の貫通孔及び第２のガラス繊維フィルタ５２を通り、乾燥容器１３内に流入する。この際、第２のガラス繊維フィルタ５２に捕捉されたオイルの少なくとも一部も圧縮乾燥空気から除去される。圧縮乾燥空気は、乾燥剤１２と接触することで乾燥剤１２を再生させる。乾燥剤１２の中を通過し水分等を含んだ圧縮空気は、第１のガラス繊維フィルタ５１及び下部プレート４５の貫通孔を通過して、オイルセパレートフィルタ４４を通過する。この際、第１のガラス繊維フィルタ５１に捕捉されたオイルの少なくとも一部も圧縮空気から除去される。圧縮空気は、ドレン排出装置２５内を通過して、排気管１７のフィルタ３１を通過して外部にドレン液とともに排出される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）ロード運転時の空気の流れにおいて乾燥剤１２に対して上流及び下流に第１のガラス繊維フィルタ５１及び第２のガラス繊維フィルタ５２が設けられているので、ガラス繊維フィルタ５１，５２によって圧縮空気内の粒径の小さいオイル粒子を捕捉することができる。このため、乾燥剤１２によって圧縮空気から水分を除去しつつ、圧縮空気のオイル除去率を向上させることができる。また乾燥剤１２を保持するフィルタを、各ガラス繊維フィルタ５１，５２から形成しているので、圧縮空気の流路内にフィルタを配設するスペースを新たに確保せずに、オイル捕捉性能を有するフィルタを設けることができる。
【００３６】
（２）各ガラス繊維フィルタ５１，５２は、ロード運転時の空気の流れにおいてオイルセパレートフィルタ４４に対して下流側に設けられているので、オイルセパレートフィルタ４４によって比較的大径のオイル粒子を予め捕捉することができる。また各ガラス繊維フィルタ５１，５２には、大きな粒径のオイル粒子の多くが除去された圧縮空気が流れるので、ガラス繊維フィルタによって捕捉されたオイルの量が、フィルタの容量を短時間で超えることがない。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図３〜図５を参照して、圧縮空気乾燥装置の第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第２の実施形態にかかる圧縮空気乾燥装置は、乾燥容器を含めたパージタンクを交換可能なカートリッジタイプである点において第１の実施形態と異なっている。図面において第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００３８】
図３に示されるように、圧縮空気乾燥装置は、底部を有する円筒形状の外ケース５５と、外ケース５５を支持する支持ベース５６とを備えている。外ケース５５は、支持ベース５６に対して着脱可能である。
【００３９】
図４に示されるように、支持ベース５６の側部には、図示しない圧縮機から供給された圧縮空気が流入する入口５７と、圧縮乾燥空気が図示しないエアタンクに供給される出口５８とが同方向に指向して設けられている。出口５８には、図示しない逆止弁が設けられている。この逆止弁は、ロード運転時には出口５８を開いて、アンロード運転時には出口５８を閉じる。出口５８には、プロテクションバルブ６０を取り付けるためのフランジ５８ａが設けられている。
【００４０】
プロテクションバルブ６０は、図示しない各エアタンク（ブレーキ回路）にそれぞれ対応する複数の圧力保護弁を一体に備える。したがって、各エアタンクを含む系は独立している。プロテクションバルブ６０は、いずれかのエアタンク内の圧縮空気の圧力が低下（欠陥）した場合には、当該エアタンクに対応する圧力保護弁（図示略）を閉じることにより、他の欠陥していないエアタンク（ブレーキ回路）を保護するように機能する。
【００４１】
また図３に示されるように、支持ベース５６には、プレッシャガバナ６２が設けられている。支持ベース５６の底部の中央には、アンロード運転時にドレン液を排出する排出口としてのドレン排出口６１が設けられている。
【００４２】
図５に示されるように、支持ベース５６の上側中央には、円筒形状の内側円筒部６５が形成されている。内側円筒部６５の上側外周には、雄螺子６５ａが形成されている。支持ベース５６の上側外縁部には、円筒形状の外側円筒部６６が形成されている。内側円筒部６５と外側円筒部６６との間の空間は、入口５７から流入した圧縮空気を溜める第１タンク６７として機能する。ドレン排出口６１には、ドレン排出口６１を開閉するドレンバルブ装置８０が設けられている。ドレン排出口６１には、排気管６８が露出して取り付けられている。支持ベース５６の中央には、空間７１が形成されている。プレッシャガバナ６２は、連通路６９を介して空間７１に圧縮空気を供給することが可能である。
【００４３】
ドレンバルブ装置８０は、ドレン排出口６１を開閉するための弁体８１と、弁体８１を移動させるピストン８２とを備えている。弁体８１は、ピストン８２と一体に移動するとともに、ドレンバルブ装置８０の弁座８３に着座するように設置されている。ピストン８２は、支持ベース５６に形成された空間７１を閉蓋する状態で設置されるとともに、付勢ばね８４によって上方に付勢されている。プレッシャガバナ６２から空間７１に圧縮空気が供給されると、ピストン８２が押し下げられる。ピストン８２とともに弁体８１が押し下げられると、弁体８１が弁座８３から離間し、これによってドレン排出口６１が開く。一方、空間７１から空気が排出されると、ピストン８２が付勢ばね８４によって押し上げられる。ピストン８２とともに弁体８１が押し上げられると、弁体８１が弁座８３に着座し、これによってドレン排出口６１が閉じられる。
【００４４】
ドレンバルブ装置８０は、ロード運転時にはドレン排出口６１を閉じている。上記エアタンク内の圧力が上昇して最大所定値に達すると、プレッシャガバナ６２から空間７１に圧縮空気が供給される。これによって、ドレンバルブ装置８０はドレン排出口６１を開く。その結果、開かれたドレン排出口６１から油水分を含むドレン液が、圧縮空気乾燥装置の外部から流入した圧縮空気（パージエア）によって勢いよく外部へ排出される。ドレン排出口６１からの圧縮空気の排出によって外ケース５５内の圧力が低下して最小所定値に達すると、空間７１への圧縮空気の供給が停止されてピストン８２の押し下げがなくなる。そのため、付勢ばね８４の付勢力によってドレン排出口６１が閉じられる。
【００４５】
外ケース５５は、底部と支持ベース５６に向かって開口する開口部とを有する円筒形状の外側ケース８５と、外側ケース８５の開口部を閉蓋するとともに、支持ベース５６に装着される取付板８６と、外側ケース８５に取付板８６を固定する固定部材８７と、を備えている。外側ケース８５の内部には、乾燥剤１２が充填された円筒形状の乾燥容器９０が収納されている。乾燥容器９０は、外側ケース８５の内径にほぼ等しい外径を有する大径部９０ａと、外側ケース８５の内径の半分ほどの外径を有する小径部９０ｂとを備える。大径部９０ａと小径部９０ｂとは連結部９０ｃによって連接されている。
【００４６】
取付板８６の中央には、雌螺子部８６ａが設けられている。雌螺子部８６ａは、支持ベース５６の内側円筒部６５の雄螺子６５ａに螺合する。取付板８６の雌螺子部８６ａが内側円筒部６５に螺着されることによって、外ケース５５は支持ベース５６に装着される。取付板８６は、固定部材８７の外縁部が外側ケース８５の開口端に巻回され、固定部材８７の掛止片８７ａが取付板８６の孔８６ｈに掛止されることによって、固定部材８７に固定されている。固定部材８７の下部には、支持ベース５６の上端部と密着して密閉空間を作るシール部材８８が取り付けられている。
【００４７】
乾燥容器９０内に充填された粒状の乾燥剤１２は、第１のガラス繊維フィルタ５１及び第２のガラス繊維フィルタ５２を介して、上部プレート９１と下部プレート９２とに上下方向において挟まれている。外側ケース８５の内部には、付勢ばね９３が設置されている。付勢ばね９３は、上部プレート９１のばね受部９１ａに設置され、上部プレート９１を下部プレート９２へ向けて付勢している。上部プレート９１及び下部プレート９２には、複数の貫通孔９１ｈ、９２ｈが形成されている。また上部プレート９１には、ばね受部９１ａから放射状に延びる溝部が形成されている。またガラス繊維フィルタ５１，５２は、第１実施形態と同じ形状を有する。
【００４８】
また外側ケース８５の内部空間において下部プレート９２の下方には、オイル吸着材９５が収容されている。オイル吸着材９５は、略円環状をなし、外側ケース８５の内壁面と乾燥容器９０の連結部９０ｃ及び小径部９０ｂとの間に形成された空間に配置されている。オイル吸着材９５は、耐油性、耐熱性、及び耐湿性を有するスポンジからなる。このオイル吸着材９５は、静電気力によって、比較的大径のオイル粒子を捕捉する。オイル吸着材９５は、粒径が３００ｎｍ〜１μｍのオイル粒子の捕集に適している。
【００４９】
次に図５を参照して、圧縮空気乾燥装置の動作について説明する。
ロード運転は、外ケース５５内の圧力が最小所定値となった際に開始して、上記エアタンク内の圧力が最大所定値となった際に終了する。ロード運転時には、入口５７（図３参照）と出口５８（図４参照）とが開かれるとともに、ドレン排出口６１が閉じられる。また、アンロード運転は、上記エアタンク内の圧力が最大所定値となった際に開始して、外ケース５５内の圧力が最小所定値となった際に終了する。アンロード運転時には、入口５７と出口５８とが閉じられるとともに、ドレン排出口６１が開かれる。
【００５０】
ロード運転時は、圧縮機（図示せず）から入口５７を介して流入した圧縮空気は、第１タンク６７内に導入される。この圧縮空気は、取付板８６に形成された孔８６ｈから、オイル吸着材９５に流入する。圧縮空気に含まれる比較的大径のオイル粒子は、オイル粒子及びオイル吸着材９５との間に発生する静電気力によって、オイル吸着材９５に捕捉される。
【００５１】
オイル吸着材９５を通過した圧縮空気は、外ケース５５と大径部９０ａとの間の隙間を経由し、上部プレート９１の貫通孔９１ｈを通じて、第１のガラス繊維フィルタ５１に流入する。このガラス繊維フィルタ５１では、ブラウン運動する微小なオイル粒子が捕捉される。オイル粒子の多くが取り除かれた圧縮空気は、乾燥剤１２に送られる。乾燥剤１２と接触することにより水分が除去された圧縮空気は、乾燥容器９０の小径部９０ｂに送られるとともに、出口５８から排出される。
【００５２】
次にアンロード運転について説明する。アンロード運転時には、第１の実施形態と同様に、入口５７及び出口５８が閉じられ、ドレン排出口６１が開かれる。ドレン排出口６１が開かれると、外側ケース８５内の圧縮乾燥空気によって、油水分を含むドレン液が勢いよく外部へ放出される。
【００５３】
即ち外側ケース８５に溜まっていた圧縮乾燥空気は、下部プレート９２の貫通孔９２ｈを介して第２のガラス繊維フィルタ５２を通り、乾燥剤１２に送られる。圧縮乾燥空気は、乾燥剤１２と接触することで乾燥剤１２を再生させる。乾燥剤１２を通過した圧縮空気は、第１のガラス繊維フィルタ５１及び上部プレート９１の貫通孔９１ｈを通過し、外ケース５５と大径部９０ａとの間の隙間を経由して、オイル吸着材９５を通過する。このとき、乾燥剤１２の水分だけでなく、第２のガラス繊維フィルタ５２、第１のガラス繊維フィルタ５１、及びオイル吸着材９５により捕捉されたオイルの一部も圧縮空気から除去される。
【００５４】
オイル吸着材９５を通過した圧縮空気は、第１タンク６７内を介して、ドレンバルブ装置８０内を通過し、排気管６８を通過して外部にドレン液とともに排出される。
ドレン排出口６１から圧縮空気とドレン液とが排出され、外ケース５５内の圧力が大気圧に近くなると、圧縮空気とドレン液との排出が止まる。外ケース５５内の圧力が最小所定圧力に達すると、プレッシャガバナ６２からの圧縮空気の供給が停止されることによって、空間７１から空気が排出され、ドレンバルブ装置８０は、付勢ばね８４の付勢力によってドレン排出口６１を閉じる。圧縮空気乾燥装置は、アンロード運転からロード運転に移行する。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られる。
（３）各ガラス繊維フィルタ５１，５２は、ロード運転時の空気の流れにおいてオイル吸着材９５に対して下流側に設けられているので、オイル吸着材９５で発生する静電気力によって比較的大径のオイル粒子を予め捕捉することができる。また各ガラス繊維フィルタ５１，５２には、大きな粒径のオイル粒子の多くが除去された圧縮空気が流れるので、ガラス繊維フィルタ５１，５２によって捕捉されたオイルの量が、フィルタの容量を短時間で超えることがない。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、図６を参照して、圧縮空気乾燥装置の第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第３の実施形態にかかる圧縮空気乾燥装置は、ガラス繊維フィルタの構成において第１の実施形態と異なっている。図面において第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００５７】
図６に示されるように、本実施の形態における第１のガラス繊維フィルタ５１は、第２のガラス繊維フィルタ５２と同じ材料からなるが、第２のガラス繊維フィルタ５２よりも薄い。本実施の形態では、第１のガラス繊維フィルタ５１は１枚のフィルタからなり、第２のガラス繊維フィルタ５２は、第１のガラス繊維フィルタ５１と同じフィルタを２枚、又は３枚重ねることによって構成されている。このため、第１のガラス繊維フィルタ５１は、水分を吸収しても、その水分を排出しやすい。
【００５８】
アンロード運転時には、第２のガラス繊維フィルタ５２は、乾燥剤１２から排出された水分に曝されない。一方、第１のガラス繊維フィルタ５１は、乾燥剤１２から排出された水分に曝されるものの、薄いので水分を排出しやすい。このため、オイル除去性能が低下しにくい。従って、ロード運転を再開した後も、第１のガラス繊維フィルタ５１によってオイルを捕捉することが可能である。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）〜（２）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られる。
（４）アンロード運転時に圧縮空気とともに乾燥剤から排出された水は、ロード運転時における上流側のガラス繊維フィルタ、すなわち、第１のガラス繊維フィルタ５１を通過する際に、当該ガラス繊維フィルタ５１に吸収される。この場合、ロード運転時における上流側のガラス繊維フィルタ５１の厚さは、ロード運転時における下流側のガラス繊維フィルタ、すなわち、第２のガラス繊維フィルタ５２の厚さに比べ薄いので、水分が排出されやすい。このため、アンロード運転が繰り返されることによる、ガラス繊維フィルタ５１のオイル捕捉性能の低下を抑制することができる。
【００６０】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・図７に示すように、第２の実施形態におけるカートリッジタイプの外ケース５５を有する圧縮空気乾燥装置において、その内部に設けられるガラス繊維フィルタ５１，５２の厚さを異ならせてもよい。この場合も、第３の実施形態と同様に、ロード運転時の空気の流れにおいて乾燥剤１２に対して上流側の第１のガラス繊維フィルタ５１の厚さを、第２のガラス繊維フィルタ５２の厚さに比べ薄くする。この場合にも、第１のガラス繊維フィルタ５１の水分の排出性を高めることで、アンロード運転時に乾燥剤１２から排出された水に曝されても、吸収した水を排出しやすくすることができる。
【００６１】
・図８に示すように、第２の実施形態におけるオイル吸着材９５は、帯電性スポンジの替わりに、邪魔板１００を設けるようにしてもよい。この邪魔板１００に圧縮空気を当てることによって、圧縮空気に含まれるオイル粒子を邪魔板１００に衝突させて捕捉することができる。
【００６２】
・図９に示すように、各ガラス繊維フィルタ５１，５２のうち、ロード運転時の空気の流れにおいて乾燥剤１２に対して上流側に配置される第１のガラス繊維フィルタ５１を、ガラス繊維フィルタよりも水分の排出性が高い他のフィルタ１０１に変えてもよい。例えば、合成樹脂繊維からなるフィルタ等、ガラス繊維フィルタよりも水分の吸収率が低いフィルタを用いてもよい。
【００６３】
・上記各実施形態では、第１のガラス繊維フィルタ５１と第２のガラス繊維フィルタ５２とを同じ材料から構成したが、第１のガラス繊維フィルタ５１の繊維径、空孔径、及び奥行方向密度を、第２のガラス繊維フィルタ５２と異ならせてもよい。例えば、繊維径及び空孔径を大きくすれば、水の排出性が高められる。
【００６４】
・第３の実施形態では、第１のガラス繊維フィルタを単層とし、第２のガラス繊維フィルタ５２は、１層のガラス繊維フィルタを２枚又は３枚重ねたものとしたが、第２のガラス繊維フィルタ５２の積層枚数は複数であればよい。また第１のガラス繊維フィルタ５１を、単層のフィルタを複数枚重ねたものとし、第２のガラス繊維フィルタ５２の積層枚数を、第１のガラス繊維フィルタ５１の積層枚数よりも多くしてもよい。
【００６５】
・第１のガラス繊維フィルタ５１及び第２のガラス繊維フィルタ５２の少なくとも一方に、例えばスポンジや不織布等、ガラス繊維以外の材料からなるフィルタを積層して、乾燥剤１２に対して上流側及び下流側に設けられるフィルタを積層構造にしてもよい。
【００６６】
・ガラス繊維フィルタ５１，５２は、円盤状に形成したが、圧縮空気の流路の途中に設けられ、圧縮空気が通過できる形状であれば、その他の形状でもよい。例えば、その中央部と外縁部とで厚さを変更した形状としてもよい。
【００６７】
・ガラス繊維フィルタ５１，５２は、ガラス繊維を成形することによって形成したが、例えば、基材にガラス繊維を担持させたもの、又は、他の材料とガラス繊維とを混合したもの等、ガラス繊維とそれ以外の材料とからなるフィルタであってもよい。
【００６８】
・ガラス繊維フィルタの位置は適宜変更してもよい。図１０に示すように、一対のオイル吸着材９５ａ，９５ｂの間に、ガラス繊維フィルタ５４を配置してもよい。なお、図１０では、オイル吸着材９５とガラス繊維フィルタ５４とからなる積層構造を３層としたが、３層以上の複数層としてもよい。また、上記のように乾燥剤１２に対して下流側とオイル吸着材９５とにガラス繊維フィルタ５３，５４を設けた場合、乾燥剤１２に対して上流側のガラス繊維フィルタ５１を不織布などにしてもよい。さらに、乾燥剤１２を乾燥容器９０の小径部９０ｂに充填した場合には、ガラス繊維フィルタ５４は、乾燥剤１２を支持するカバー部材１０２と、乾燥剤１２との間に設けられていてもよい。なお、カバー部材１０２は、一方の端部が閉塞された筒状をなし、少なくともガラス繊維フィルタ５４側の側壁には、通気孔１０２ａが形成されている。この通気孔１０２ａを介してガラス繊維フィルタ５４を通過した圧縮乾燥空気は支持ベース５６側に通過する。また、乾燥容器９０の小径部９０ｂの全体に、ガラス繊維フィルタを収容してもよい。このガラス繊維フィルタは、小径部９０ｂの内径とほぼ同じ直径を有し、環状に形成される。
【００６９】
・上記各実施形態では、オイル粒子を捕捉するフィルタとして、オイル吸着材９５とガラス繊維フィルタ５１，５２を設けたが、オイル吸着材９５が設けられた空間の全てにガラス繊維フィルタを収容して、オイル粒子を捕捉するフィルタ全てをガラス繊維フィルタとしてもよい。
【００７０】
・圧縮乾燥装置の構成は、圧縮空気の流路内において、乾燥剤に対して上流側及び下流側にガラス繊維フィルタが搭載可能なものであれば、上記各実施形態以外の構成であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
〔１〕圧縮機から圧縮空気が流入する入口と、圧縮乾燥空気を排出する出口と、油水分を排出し、ドレンバルブ装置が設けられたドレン排出口とを有する支持ベースと、
乾燥剤が充填されて前記支持ベースに装着される乾燥容器と、を備え、
ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気を前記乾燥剤によって乾燥させて、圧縮乾燥空気を前記出口から排出し、アンロード運転時には圧縮空気を前記乾燥容器内に通過させて油水分を前記ドレン排出口から排出する圧縮空気乾燥装置において、
前記圧縮空気が通過する流路のうち、前記乾燥剤に対して前記ロード運転時における上流側及び下流側の少なくとも一方に、ガラス繊維フィルタを備えることを特徴とする圧縮空気乾燥装置。
〔２〕圧縮空気が通過する流路内に、オイル粒子を衝突させることにより前記圧縮空気からオイルを除去する衝突材を備える〔１〕に記載の圧縮空気乾燥装置。
〔３〕前記圧縮空気が通過する流路内に、オイル粒子を静電気力により捕捉するオイル吸着材を備える〔２〕に記載の圧縮空気乾燥装置。
〔４〕前記ガラス繊維フィルタは、前記ロード運転時における前記乾燥剤の上流側及び下流側に設けられ、上流側に設けられたガラス繊維フィルタを、下流側に設けられたガラス繊維フィルタよりも厚さを薄くする〔３〕に記載の圧縮空気乾燥装置。
〔５〕前記ロード運転時における前記乾燥剤の下流側には、前記ガラス繊維フィルタが設けられ、前記乾燥剤の上流側には、前記ガラス繊維フィルタに比べ水分の吸収率が低いフィルタが設けられる〔１〕〜〔３〕のいずれか１つに記載の圧縮空気乾燥装置。
【符号の説明】
【００７１】
１５，５７…入口、２０，５８…出口、２５，８０…ドレンバルブ装置、１９，６１…ドレン排出口、１１，５６…支持ベース、１２…乾燥剤、１３，９０…乾燥容器、４４…衝突材としてのオイルセパレートフィルタ、５１，５２…ガラス繊維フィルタ、９５…オイル吸着材、１００…衝突材としての邪魔板、１０１…フィルタ。
【図１】
2019147152.tif 000003
【図２】
2019147152.tif 000004
【図３】
2019147152.tif 000005
【図４】
2019147152.tif 000006
【図５】
2019147152.tif 000007
【図６】
2019147152.tif 000008
【図７】
2019147152.tif 000009
【図８】
2019147152.tif 000010
【図９】
2019147152.tif 000011
【図１０】
2019147152.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月31日(2019.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機からの圧縮空気の入口と、圧縮空気の出口と、ドレンバルブ装置を備える油水分の排出口とを有する支持ベースと、
乾燥剤が充填されて前記支持ベースに装着され、大径部、及び前記大径部よりも内径が小さい小径部を有する乾燥容器と、
オイル分離材と、を備え、
前記乾燥容器は第１フィルタと第２フィルタとを備え、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの間には乾燥剤が充填されており、
ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気を、前記オイル分離材、前記第１フィルタ、前記乾燥剤、前記第２フィルタの順に通過させ、乾燥した圧縮空気を前記出口から排出し、
アンロード運転時には圧縮空気を、前記第２フィルタ、前記乾燥剤、前記第１フィルタ、前記オイル分離材の順に通過させることによって、前記乾燥容器内の前記第２フィルタ、前記乾燥剤、前記第１フィルタ及び前記オイル分離材で収集された油水分を前記排出口から排出するように構成されており、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタのうち前記大径部と前記小径部側との間に設けられる段差部に配置されるフィルタが、ガラス繊維フィルタであり、
前記オイル分離材は第１の範囲の粒径を有するオイル粒子を捕捉し、前記ガラス繊維フィルタは前記第１の範囲より小さな第２の範囲の粒径を有するオイル粒子を捕捉する
圧縮空気乾燥装置。
【請求項２】
前記第１フィルタの厚さは、前記第２フィルタの厚さよりも薄い
請求項１に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項３】
前記第２フィルタはガラス繊維フィルタである
請求項１に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項４】
前記ロード運転時において前記乾燥剤に対して上流側である前記第１フィルタには、前記第２フィルタに比べ低い水分の吸収率を有するフィルタが設けられる
請求項３に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項５】
前記乾燥容器を覆うとともに前記支持ベースに装着されるケースを備え、
前記オイル分離材は、前記小径部と前記ケースとの間に収納されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項６】
前記乾燥容器を覆うとともに前記支持ベースに装着されるケースを備え、
前記大径部と前記ケースとの間に隙間が形成されており、
前記ロード運転時には前記入口から流入した圧縮空気は、前記オイル分離材を通過し、前記隙間を通過した後、前記乾燥容器に流入する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項７】
前記乾燥容器は、上部プレートと下部プレートとを備え、前記第１フィルタは前記上部プレートと前記乾燥剤との間に設置されており、前記第２フィルタは前記乾燥剤と前記下部プレートの間に設置されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項８】
前記オイル分離材は、オイル粒子が衝突することにより前記圧縮空気からオイルが除去される衝突材である
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項９】
前記第１の範囲の粒径は１μｍ以上であり、前記第２の範囲の粒径は５０ｎｍ以下である
請求項８に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１０】
前記オイル分離材は、オイル粒子を静電気力により捕捉するオイル吸着材である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮空気乾燥装置。
【請求項１１】
前記第１の範囲の粒径は３００ｎｍ以上１μｍ以下であり、前記第２の範囲の粒径は５０ｎｍ以下である
請求項１０に記載の圧縮空気乾燥装置。