JP5765661B1 - 環状の圧縮空気圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】環状となっているループ管路が有する水平方向への折れ曲がり部分にドレンが溜まることを防止し、このようなループ管路の特性を考慮して最適にドレンの分離又は除去を行うことができる環状の圧縮空気圧回路を提供する。【解決手段】環状の圧縮空気圧回路１は、空気圧縮機２からの圧縮空気が流れる基配管３と、環状に形成されたループ管路５と、屈曲部６とを備え、前記ループ管路５内の前記屈曲部６の上流側に圧縮空気中に含まれている凝縮水たるドレンを排水するためのドレン排水ユニット１１を配し、前記ドレンが前記屈曲部６内で滞留し該屈曲部６内の有効内径を減少させる前に前記ドレン排水ユニット１１にて前記ドレンを排水する。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮空気が流れる圧縮空気圧回路に溜まったドレンを排出するのに適した構造を有する環状の圧縮空気圧回路に関するものである。

エアコンプレッサ等の空気圧縮機から吐出される圧縮空気には、凝縮水たるドレンが含まれている。圧縮空気はその後エアガンやシリンダ等の空圧機器に用いられるため、このようなドレンが含まれているとこれら空圧機器の故障等を招くおそれがある。すなわち、ドレンが含まれていると圧縮空気の将来的な用途に有害となる可能性がある。このため圧縮空気中のドレンは、適宜ドレントラップにて圧縮空気から分離又は除去されている（例えば特許文献１参照）。

一方で近年、回路全体の消費エネルギー量削減を目的するため、圧縮空気が流れる管路を環状としたいわゆるループ管路を有する圧縮空気圧回路が知られている。このループ管路はその形状のゆえ、必ず水平方向に折れ曲がる部位が存在している。この折れ曲がる部位はエルボと呼ばれる略９０°折れ曲がった部品が配されて圧縮空気の流路が形成されている。このエルボの部分には特にドレンが溜まりやすい。エルボはその形状から、ただでさえ圧縮空気の流通に対して圧力損失の原因となっている箇所である。この箇所にドレンが溜まるとさらにドレンの内径が小さくなってしまい、圧縮空気が流れるための有効内径が減少する。有効内径が減少すると、圧縮空気の流速が速まってしまい圧力損失がさらに増大してしまう。また、この圧縮空気の流速の増大はエルボ部分に溜まったドレンを噴霧状にしてしまう作用を与えてしまい、結果的にドレンが末端の空圧機器から放出されてしまう事態を招いてしまう。

特開平１１−１８２４３５号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、環状となっているループ管路が有する水平方向への折れ曲がり部分にドレンが溜まることを防止し、このようなループ管路の特性を考慮して最適にドレンの分離又は除去を行うことができる環状の圧縮空気圧回路を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、空気圧縮機からの圧縮空気が流れる基配管と、該基配管と接続されて環状に形成されたループ管路と、該ループ管路の一部として水平方向に折れ曲がる部位を形成する屈曲部とを備え、前記ループ管路内の前記圧縮空気の流れに対して前記屈曲部の上流側に前記圧縮空気中に含まれている凝縮水たるドレンを排水するためのドレン排水ユニットを配し、前記ドレンが前記屈曲部内で滞留し該屈曲部内の有効内径を減少させる前に前記ドレン排水ユニットにて前記ドレンを排水することを特徴とする環状の圧縮空気圧回路を提供する。

好ましくは、前記屈曲部は所定角度に折り曲げられた管路であるエルボによって形成されていて、前記ドレン排水ユニットは前記エルボに隣接して配設されている。

好ましくは、前記ループ管路は前記基配管との接続部分である接続部を有し、前記ドレン排水ユニットは、前記屈曲部に対して前記接続部から前記ループ管路に沿って到達する距離が近い側に隣接して配設されている。

好ましくは、前記ドレン排水ユニットは、直線方向及び鉛直下方に開口している三方向分岐管路であるチーズと、該チーズの前記鉛直下方に開口しているドレン口と連結されたドレン管路と、該ドレン管路と連結されたドレントラップとからなり、前記エルボは前記チーズの前記直線方向に開口している第１又は第２の開口のいずれか一方と接続されている。

好ましくは、前記エルボの開口部内壁、並びに前記チーズの前記第１及び第２の開口側の内壁には雌ねじ加工が施されていて、前記エルボと前記チーズとは両端外壁に雄ねじ加工が施されているニップルで接続されている。

好ましくは、前記ドレン排水ユニットは、前記屈曲部毎にそれぞれ隣接して設けられている。

本発明によれば、ドレンが溜まりやすい屈曲部の圧縮空気が流通する手前の上流側にてドレンが排水されるため、環状となっているループ管路が有する水平方向への折れ曲がり部分（屈曲部）にドレンが溜まることを防止できる。このため屈曲部にドレンが溜まってしまうことはなく、圧縮空気が流通できる有効内径が減少することもない。さらに換言すれば、屈曲部にて圧縮空気の流通を妨げる圧力損失を低減することができる。このように屈曲部の上流側にドレン排水ユニットを配することで、ループ管路の省エネであるという特性をより向上させることができる。

また、ドレン排水ユニットをエルボに隣接させることで、屈曲部たるエルボに圧縮空気が流入する直前にドレンを予め排水することができる。したがって、圧縮空気中のドレンが最大限排水された状態でエルボを流通させることができる。このドレン排水ユニットをエルボに対して接続部から近い側に隣接して設けることで、ループ管路で極力上流側となる位置にドレン排水ユニットを配設することになり、エルボへのドレン滞留を極力抑制できる。

また、ドレン排水ユニットのうち、圧縮空気が流れる部分をチーズにて形成することで、ドレンをドレン口からその自重にて排水させることができる。従って簡単な構造でドレンの排水を実現できる。また、このチーズとエルボとをニップルで接続することで、簡単な構造でドレントラップをエルボに対して極力近接した位置に隣接して配設することができる。

また、ドレン排水ユニットを屈曲部毎にそれぞれ設けることで、各屈曲部に対してドレンの滞留を抑制することができる。

本発明に係る環状の圧縮空気圧回路の概略図。 屈曲部でのドレン発生を説明する説明図。 屈曲部でのドレン発生を説明する説明図。 図３のＡ−Ａ断面図。 ドレン排水ユニットの概略図。

図１に示すように、本発明に係る環状の圧縮空気圧回路１は、エアコンプレッサ等の空気圧縮機２にて生成された圧縮空気が流通する回路であり、種々の管路にて形成されているものである。空気圧縮機２は基配管３と接続されている。図１の例では、基配管３は途中で鉛直上方に管路が折れ曲がる部位を有している。この部位は圧縮空気に含まれる凝縮水たるドレンが自重により落下するので、この折れ曲がる部位の下方にドレントラップ４が配されている。基配管３の最下流側は、ループ管路５と接続されている。したがって、空気圧縮機２で生成された圧縮空気は、基配管３を通ってループ管路５に流入する。

このループ管路５は環状に形成されている。図１の例では、略９０°を有する角が４つの略矩形形状を描いた環状のループ管路５を示している。このような角度を有する角はループ管路５にて水平方向に折れ曲がる部位として屈曲部６として形成されている。すなわち屈曲部６はループ管路５の一部を形成している。通常、このような形状のループ管路５を形成する場合、直線状に延びる管路は直管にて形成され、屈曲部６はエルボと称される予め略９０°（他の角度の場合もある）曲げられた管路として形成された継手にて形成されている。

この屈曲部６は、図２に示すように、ただでさえ圧縮空気の流通を妨げる形状の流路であり、圧力損失が発生する箇所である。すなわち屈曲部（エルボ）６の一方から流入した圧縮空気は、屈曲部の内壁に沿って湾曲しながら流れ、他方から流出する（図２の矢印）。このとき、圧縮空気は遠心力の影響を受けて屈曲部６の外側を偏って流れる。そうすると屈曲部６の内側には渦流７が発生する。この渦流７が発生することは圧縮空気の流通が阻害されて圧力損失の原因となる。

さらにこの屈曲部６は、圧縮空気中のドレンが溜まりやすい。これは、ループ管路５がわずかにでも傾斜することによる。直管と直管とをごくわずか略Ｖ状に接続した場合の谷部の容積はわずかであっても、屈曲部（エルボ）６を傾斜させた時の前記容積は大きい。前記容積は、大きいほどドレン８を多く留まらせてしまう。

そして、図３に示すように、屈曲部６へドレン８が留まる場合、多くは屈曲部６の外側内壁部に溜まる。このようにドレン８が溜まってしまうと圧縮空気の流通経路が狭まる。すなわち、図４を参照すれば明らかなように、屈曲部６における圧縮空気流通のための有効内径が減少してしまう。有効内径の減少は、圧縮空気の流速を速めて圧力損失を増大させてしまう。したがって、この屈曲部６にドレン８が滞留しないようにすることが重要である。

このため、本発明では、ループ管路５内の圧縮空気の流れに対して屈曲部６の上流側にドレン排水ユニット９を配している。このドレン排水ユニット９は、圧縮空気中に含まれている凝縮水たるドレンを排水するためのものである。具体的にはドレントラップ４であり、その形式としては電磁式やフロート式のものを利用する。ドレンが屈曲部６内で滞留してしまい、屈曲部６内の有効内径が減少する前にドレン排水ユニット９にてドレンを排水すれば、屈曲部６にドレンは滞留しない。このため、本発明では屈曲部６の上流側にドレン排水ユニット９を配している。

このように、ドレンが溜まりやすい屈曲部６の圧縮空気が流通する手前の上流側にてドレンが排水されるため、環状となっているループ管路５が有する水平方向への折れ曲がり部分（屈曲部６）にドレンが溜まることを防止できる。このため屈曲部６にドレンが溜まってしまうことがなく、圧縮空気が流通できる有効内径が減少することもない。さらに換言すれば、屈曲部６にて圧縮空気の流通を妨げる圧力損失を低減することができる。このように屈曲部６の上流側にドレン排水ユニット９を配することで、ループ管路５の省エネであるという特性をより向上させることができる。

ドレン排水ユニット９は屈曲部（エルボ）６に隣接して配設されている。このようにドレン排水ユニット９をエルボ６に隣接させることで、屈曲部たるエルボ６に圧縮空気が流入する直前にドレンを予め排水することができる。したがって、圧縮空気中のドレンが最大限排水された状態でエルボ６を流通させることができる。

ドレン排水ユニット９を具体的に説明すると、ドレン排水ユニット９は上述したドレントラップ４に通じる流路を形成するドレン管路１０と、このドレン管路１０と接続されたチーズ１１とをさらに有している。チーズ１１はいわゆる三方向分岐管路であり、ループ管路５に適用した場合、直線方向及び鉛直下方のそれぞれ計３箇所に開口部を有することになる。図５に示すように、鉛直下方に開口した部分はドレン口１２を形成し、上述したドレン管路１０と接続される。ドレン管路１０はドレントラップ４と連結されている。チーズ１１の直線方向の開口は第１の開口１３、第２の開口１４として形成されている。このような構造（チーズ１１、ドレン管路１０、ドレントラップ４）を有するドレン排水ユニット９を、ループ管路５における屈曲部６の上流側に配すれば屈曲部６にてドレンが滞留することを防止できる。

具体的には、エルボ６は、この第１又は第２の開口１３、１４のいずれか一方と接続されている。図１の例では、第１の開口１３が上流側、第２の開口１４が下流側に位置するように配されている。したがって、図１の例では第２の開口１４とエルボ６とは接続される。すなわち、ドレン排水ユニット９は屈曲部６に隣接して設けられている。この例では、図５に示すように、ドレン排水ユニット９のチーズ１１と屈曲部を形成するエルボ６とはニップル１６を介して接続されている。具体的には、エルボ６の開口部内壁とチーズ１１の少なくとも第２の開口１４側の内壁とには雌ねじ加工が施され、雌ねじ部１７が設けられている。そして、ニップル１６はその両端外壁に雄ねじ加工が施され、雄ねじ部１８が設けられている。このニップル１６の両端とエルボ６及びチーズ１１とを螺接することでエルボ６とチーズ１１とは互いに連結（接続）される。このように、チーズ１１とエルボ６とをニップル１６で接続することで、簡単な構造でドレントラップ４をエルボ６に対して極力近接した位置に隣接して配設することができる。図５では他の部分で雌ねじ及び雄ねじ加工がしている箇所には同様の符号を付している。

また一方で、上述した基配管３とループ配管５との接続部分は接続部１５として形成されている。この接続部１５は上述したチーズ１１と同様の構造を有する管路にて形成されている。ドレン排水ユニット９は、屈曲部６に対して接続部１５からループ管路５に沿って到達する距離が近い側に隣接して配設されている。すなわち、ドレン排水ユニット９は屈曲部６に隣接して設けられるにしても、どちら側に設けられるかは接続部１５への距離で変わり、接続部１５までの距離が近い側がループ管路５では一般的に上流側となる。このドレン排水ユニット９をエルボ６に対して接続部１５から近い側に隣接して設けることで、ループ管路５で極力上流側となる位置にドレン排水ユニット９を配設することになり、エルボ６へのドレン滞留を極力抑制できる。また、ドレン排水ユニット９のうち、圧縮空気が流れる部分をチーズ１１にて形成することで、ドレンをドレン口１２からその自重にて排水させることができる。従って簡単な構造でドレンの排水を実現できる。

なお、図１に示すようにドレン排水ユニット９は、全ての屈曲部６に対してそれぞれ屈曲部６と隣接するようにして設けられている。すなわち屈曲部６毎にドレン排水ユニット９はそれぞれ対応して設けられる。このようにドレン排水ユニット９を屈曲部６毎にそれぞれ設ければ、各屈曲部６に対してドレンの滞留を抑制することができる。

１：環状の圧縮空気圧回路、２：空気圧縮機、３：基配管、４：ドレントラップ、５：ループ管路、６：屈曲部（エルボ）、７：渦流、８：ドレン、９：ドレン排水ユニット、１０：ドレン管路、１１：チーズ、１２：ドレン口、１３：第１の開口、１４：第２の開口、１５：接続部、１６：ニップル、１７：雌ねじ部、１８：雄ねじ部

Claims (6)

1. 空気圧縮機からの圧縮空気が流れる基配管と、
   該基配管と接続されて環状に形成されたループ管路と、
   該ループ管路の一部として水平方向に折れ曲がる部位を形成する屈曲部とを備え、
   前記ループ管路内の前記圧縮空気の流れに対して前記屈曲部の上流側に前記圧縮空気中に含まれている凝縮水たるドレンを排水するためのドレン排水ユニットを配したことを特徴とする環状の圧縮空気圧回路。
2. 前記屈曲部は所定角度に折り曲げられた管路であるエルボによって形成されていて、
   前記ドレン排水ユニットは前記エルボに隣接して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の環状の圧縮空気圧回路。
3. 前記ループ管路は前記基配管との接続部分である接続部を有し、
   前記ドレン排水ユニットは、前記屈曲部に対して前記接続部から前記ループ管路に沿って到達する距離が近い側に隣接して配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の環状の圧縮空気圧回路。
4. 前記ドレン排水ユニットは、直線方向及び鉛直下方に開口している三方向分岐管路であるチーズと、該チーズの前記鉛直下方に開口しているドレン口と連結されたドレン管路と、該ドレン管路と連結されたドレントラップとからなり、
   前記エルボは前記チーズの前記直線方向に開口している第１又は第２の開口のいずれか一方と接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の環状の圧縮空気圧回路。
5. 前記エルボの開口部内壁、並びに前記チーズの前記第１及び第２の開口側の内壁には雌ねじ加工が施されていて、前記エルボと前記チーズとは両端外壁に雄ねじ加工が施されているニップルで接続されていることを特徴とする請求項４に記載の環状の圧縮空気圧回路。
6. 前記ドレン排水ユニットは、前記屈曲部毎にそれぞれ隣接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の環状の圧縮空気圧回路。

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