JP5668269B2

JP5668269B2 - 除湿式エアシステム

Info

Publication number: JP5668269B2
Application number: JP2007019707A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　敏弘; 敏弘鈴木
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: WO2008093457A1; TW200836821A; DE112007003285T5; US8133307B2; DE112007003285B4; US20100077784A1; KR20090088446A; JP2008183521A; CN101594924A; TWI343273B; CN101594924B

Description

本発明は、圧縮空気源からの圧力エアを切換弁を介してエア使用機器に供給するように構成されたエアシステムに関するものであり、さらに詳しくは、エアを除湿するための手段を備えた除湿式エアシステムに関するものである。

圧縮空気源からの圧力エアによってエアシリンダ等のエア使用機器を駆動するように構成されたエアシステムにおいては、上記圧縮空気源とエア使用機器との間に切換弁が接続され、この切換弁を介して上記圧縮空気源からのエアがエア使用機器に供給される。
この種のエアシステムにおいて、上記切換弁が切り換わってエアがエア使用機器に向けて出力される場合、該エアが配管内やエア使用機器内で断熱膨張するため、その温度が低下し、該エア中の水分が凝縮して霧状のミストになる。このミストは、エアの給排が繰り返されることによって徐々に成長し、結露となってエア使用機器に錆びを発生させたり、潤滑剤を消失させて該エア使用機器の円滑な作動を阻害するなどの弊害をもたらすことになる。

このため、本出願人は、特許文献１に記載されているように、高分子浸透膜を用いた除湿装置（除湿式結露防止装置）を提案し、この除湿装置を切換弁とエアシリンダとの間に接続することにより、該切換弁から出力されるエアをこの除湿装置で除湿し、ドライエアとした状態でエアシリンダに供給できるようにした。
上記除湿装置は、ハウジングの内部に、多数の中空糸膜を並列に並べて形成した中空糸膜モジュールセットを２組並列に収容すると共に、エアシリンダに流入する流入空気とエアシリンダから流出する流出空気との流れを制御するための三方弁を複数個内蔵したもので、切換弁から出力された上記流入空気は、上記中空糸膜モジュールセットの各中空糸膜内を流通することにより除湿され、ドライエアとしてエアシリンダに供給され、該シリンダから流出する上記流出空気は、上記中空糸膜の外側に形成された流路を流通することにより、上記流入空気の除湿によって上記中空糸膜の表面に浸透した水分と接触して加湿され、切換弁を通じて外部に排出されるように構成されている。
特開２００１−３００２６８号公報

ところが、上記除湿装置は、ハウジングの内部に中空糸膜を収容したものであるため、エアの除湿により該中空糸膜の表面に浸透した水分をパージエアで上記ハウジングの外部に強制的に放出させる必要があり、このため、ハウジングの内部にパージエア用の流路を形成したり、パージエアの流れを制御するための三方弁を設けなければならず、構造がやや複雑で、全体として大形になり、小形のエアシリンダに接続して使用するのには不向きであった。

そこで本発明の目的は、除湿によりエアから分離された水分をパージエアで強制的に大気に放散させる必要のない、構成が簡単でコンパクトな除湿手段を備えたエアシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、圧縮空気源からのエアを切換弁を介してエア使用機器に供給するように構成された除湿式エアシステムにおいて、上記切換弁とエア使用機器とを、水分選択透過性の高分子浸透膜からなる中空状の除湿部材を介して接続すると共に、該除湿部材を大気中に配置して該除湿部材の外周面を大気に接触させることにより、上記切換弁から上記除湿部材を通してエア使用機器に供給される供給エアを該除湿部材で除湿すると共に、該除湿部材で分離された水分を上記外周面から大気に放散させるように構成したことを特徴とするものである。

本発明においては、上記除湿部材が通気性のある保護カバーで覆われていることが望ましい。
本発明において好ましくは、上記除湿部材の両端にそれぞれパイプ状をした支持体兼用の接続具が取り付けられ、この接続具を介して該除湿部材が上記切換弁とエア使用機器との間に接続されていることである。
また、本発明においては、上記エア使用機器から排出される排出エアを、供給時と同じ除湿部材を通して切換弁から外部に排出するように構成することもできる。
本発明においては、上記除湿部材として中空糸膜を使用することができる。

本発明によれば、除湿部材を大気に接触させ、除湿によりエアから分離された水分を自然蒸発で大気に放散させるようにしたので、該水分をパージエアによって強制的に放散させる必要がなく、このため、パージエア用の流路も、パージエアの流れを制御するための三方弁も必要なく、構造が簡単でコンパクトな除湿手段を備えたエアシステムを得ることができる。

図１は本発明に係る除湿式エアシステムの一実施形態を記号を用いて概略的に示すものである。このエアシステムは、圧縮空気源１からの圧力エアを切換弁２を介してエア使用機器３に供給することにより、この圧力エアでエア使用機器３を駆動するように構成されたもので、上記切換弁２とエア使用機器３との間に、高分子浸透膜を用いた２つの除湿器４ａ，４ｂが接続されている。
なお、図にはエア使用機器３としてエアシリンダが代表的に示されているため、以下の説明においては、このエアシリンダにエア使用機器と同じ符号「３」を付して説明するものとする。

上記エアシリンダ３は、シリンダチューブ６の内部を摺動するピストン７と、該ピストン７から延出するロッド８とを有し、上記ピストン７の両側にヘッド側圧力室９ａとロッド側圧力室９ｂとが形成されている。
また、上記切換弁２は、電磁操作式の５ポート切換弁であって、供給ポートＰと、２つの出力ポートＡ，Ｂと、２つの排出ポートＥＡ，ＥＢとを有し、上記供給ポートＰに上記圧縮空気源１が接続され、２つの出力ポートＡ，Ｂと上記エアシリンダ３の２つの圧力室９ａ，９ｂとの間にそれぞれ、上記除湿器４ａ，４ｂが接続されている。

上記除湿器４ａ，４ｂは、図２からも分かるように、水分選択透過性の高分子浸透膜で形成された中空状の除湿部材１１を有し、この除湿部材１１を複数本並列に配設してなる除湿部材束１１Ａの両端に、それぞれ、パイプ状をした支持体兼用の接続具１２を、合成樹脂製のポッティング材１３を介して取り付けたもので、各除湿部材１１の表面は、外部に露出することにより大気に直接接触している。

そして、上記除湿部材束１１Ａの一端の接続具１２を、エアシリンダ３の接続ポート１５に取り付けられた管継手１６に差し込んで接続すると共に、上記除湿部材束１１Ａの他端の接続具１２を、配管チューブ１７の先端に取り付けられた管継手１８に差し込んで接続し、この配管チューブ１７の基端部を、切換弁２の出力ポートＡ，Ｂに取り付けられた図示しない管継手に差し込んで接続することにより、上記２つの除湿器４ａ，４ｂが、上記エアシリンダ３のヘッド側圧力室９ａ及びロッド側圧力室９ｂと切換弁２の２つの出力ポートＡ，Ｂとの間にそれぞれ接続されている。従って、これらの除湿器４ａ，４ｂは、別々に形成されて互いに同じ構成を有するものである。

上記高分子浸透膜は、エアは透過させないが該エア中の水分は透過させる水分選択透過性の浸透膜で、例えばフッ素系イオン交換膜やポリイミド系イオン交換膜等が好適に使用される。しかし、これ以外のものであっても良いことはもちろんである。
また、上記除湿部材１１は、中空状をしていて内部をエアが加圧状態で流通できるものであればどのような形態のものでも良く、好適な例は、中空の糸状（線状）に加工された中空糸膜である。

上記各管継手１６，１８は、何れも簡易接続式の管継手であって、上記接続具１２又は配管チューブ１７を単に接続口に差し込むだけで抜け止め状態に接続するこさせるとができ、接続した該接続具１２又は配管チューブ１７を取り外すときは、リリース用のプッシャ１９を押し込むことによって該接続具１２又は配管チューブ１７に係止した爪を外す構成のものである。しかし、このような管継手の構成は既に周知であるため、これ以上の説明は省略する。
図中２０は位置センサで、シリンダチューブ６にホルダ２１により取り付けられ、ピストン７に取り付けた永久磁石を検出することによって該ピストン７の動作位置を検出するものである。

上記構成を有するエアシステムにおいて、図１は、圧縮空気源１からの圧力エアが、切換弁２の供給ポートＰから第２出力ポートＢ及び第２除湿器４ｂを通じてエアシリンダ３のロッド側圧力室９ｂに供給され、エアシリンダ３のヘッド側圧力室９ａのエアが、第１除湿器４ａから切換弁２の第１出力ポートＡ及び第１排出ポートＥＡを通じて大気に排出されることにより、ピストン７が下降してロッド８が短縮した状態を示している。

この切換状態において、上記ロッド側圧力室９ｂに供給される供給エアは、上記第２除湿器４ｂの各除湿部材１１内を通ることによって除湿され、ドライエアとしてロッド側圧力室９ｂに流入する。そしてこのとき、エアから分離されて上記除湿部材１１の表面に浸透した水分は、該除湿部材１１の表面が大気に直接接触しているため、自然蒸発で大気に放散されることになる。
また、上記ヘッド側圧力室９ａから排出される排出エアは、第１除湿器４ａの各除湿部材１１内を流通し、ドライエアの状態のまま切換弁２の第１出力ポートＡから第１排出ポートＥＡを通じて大気に排出される。

図１の切換状態から上記切換弁２が切り換わり、第１出力ポートＡが供給ポートＰに連通すると共に、第２出力ポートＢが第２排出ポートＥＢに連通すると、圧縮空気源１からの圧力エアは、上記第１出力ポートＡ及び第１除湿器４ａを通じてエアシリンダ３のヘッド側圧力室９ａに供給され、ロッド側圧力室９ｂのエアは、第２除湿器４ｂから切換弁２の第２出力ポートＢ及び第２排出ポートＥＢを通じて大気に排出されるようになり、ピストン７が上昇してロッド８が伸長する。このとき、上記ヘッド側圧力室９ａに供給される供給エアは、上記第１除湿器４ａの各除湿部材１１内を通ることによって除湿され、ドライエアとして該ヘッド側圧力室９ａに流入する。そして、エアから分離されて上記除湿部材１１の表面に浸透した水分は、自然蒸発で大気に放散される。
また、上記ロッド側圧力室９ｂから排出される排出エアは、第２除湿器４ｂの各除湿部材１１内を流通し、ドライエアの状態のまま切換弁２から大気に排出されることになる。

従って、エアシリンダ３に供給される供給エアの除湿によって除湿部材１１の表面に浸透した水分を、パージエアで強制的に大気の放散させる必要がなく、パージエアを流すための流路や、その流れを制御するための三方弁等を必要としないため、除湿器４ａ，４ｂを簡単でコンパクトに構成することが可能である。しかも、エアシリンダ３から排出される排出エアは、除湿部材１１を通ってドライエアの状態のまま切換弁２を通じて排出されるため、エアを加湿して排出する場合のように凝縮した水分が切換弁２に付着して不都合を及ぼすようなこともない。逆に、エア供給時に切換弁２に供給エア中の水分が付着した場合でも、排出エアによってこの水分が除去されることになる。

上記実施例では、上記除湿器４ａ，４ｂの除湿部材１１の表面が外部に完全に露出することによって大気と直接接触しているが、該除湿部材１１の表面を通気性のある保護カバー２２で覆うことにより、この保護カバー２２を介して大気と接触させても良い。この場合、図１及び図２に点線で示すように、上記保護カバー２２を、除湿部材束１１Ａの回り全体を取り囲むように被設して両接続具１２に取り付けても、各除湿部材１１毎に個別に被設しても良い。場合によっては、上記保護カバー２２を２つの除湿器４ａ，４ｂに個別に取り付けるのではなく、２つ除湿器４ａ，４ｂをまとめて覆うように取り付けることもできる。
上記保護カバー２２は、金属製又は合成樹脂製の多孔質の薄板によって形成することができる。また、この保護カバー２２は、硬質であっても良いが、除湿器４ａ，４ｂにある程度の可撓性をもたせたい場合には、半硬質のものや柔軟性のあるものを用いることもできる。

また、上記実施例では、上記除湿器４ａ，４ｂがそれぞれ複数の除湿部材１１を備えているが、例えば、小形のエア使用機器にエアを供給する場合のようにエア流量が少ない場合には、該除湿部材１１の数は１つであっても良い。あるいは、使用条件によっては、一方の除湿器４ａと他方の除湿器４ｂとで除湿部材１１の数や通孔の大きさ（断面積）等を互いに違えることもできる。

本発明に係るエアシステムの構成図である。エアシリンダと除湿器との接続部分の構成を示す要部側面図である。

符号の説明

１圧縮空気源
２切換弁
３エア使用機器
１１除湿部材
１１Ａ除湿部材束
１２接続具
２２保護カバー

Claims

圧縮空気源からのエアを切換弁を介してエア使用機器に供給するように構成されたエアシステムにおいて、上記切換弁とエア使用機器とを、水分選択透過性の高分子浸透膜からなる中空状の除湿部材を介して接続すると共に、該除湿部材を大気中に配置して該除湿部材の外周面を大気に接触させることにより、上記切換弁から上記除湿部材を通してエア使用機器に供給される供給エアを該除湿部材で除湿すると共に、該除湿部材で分離された水分を上記外周面から大気に放散させるように構成したことを特徴とする除湿式エアシステム。
上記除湿部材が通気性のある保護カバーで覆われていることを特徴とする請求項１に記載のエアシステム。
上記除湿部材の両端にそれぞれパイプ状をした支持体兼用の接続具が取り付けられ、この接続具を介して該除湿部材が上記切換弁とエア使用機器との間に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアシステム。
上記エア使用機器から排出される排出エアを、供給時と同じ除湿部材を通して切換弁から外部に排出するように構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のエアシステム。
上記除湿部材が中空糸膜であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のエアシステム。