JPH07232024A - 圧縮空気清浄除湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さな消費電力で長期間にわたり空気中の異
物の除去と水蒸気の除去とを行い得る圧縮空気清浄除湿
装置を提供する。 【構成】 ２つのエアフィルタ１１，１２とエアドライ
ヤ１３とを有し、それぞれのエアフィルタ１１，１２は
多孔質中空糸濾過膜により形成され、エアドライヤ１３
は中空糸透過膜により形成されている。流入部１０から
流入した原料空気は、一方のエアフィルタに流入して清
浄化された後に、エアドライヤ１３により水蒸気が除去
されて乾燥され、流出部１４から流出して所要の箇所に
供給される。エアドライヤ１３から流出した乾燥空気
は、一部が他方のエアフィルタに逆流してそのエアフィ
ルタの再生のために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気中に含まれる固形
粒子等の異物を除去するとともに、空気中の水蒸気を除
去して清浄な乾燥空気を得るようにした圧縮空気清浄除
湿装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気圧機器を有する空気圧回路にあって
は、回路を流れる作動用圧縮空気の中に固形粒子や水滴
等の異物が含まれていると、制御弁の作動不良が発生す
ることになるので、空気圧回路には清浄な空気を流すこ
とが必要となる。また、圧縮空気の中に水蒸気が含まれ
ていると、空気圧機器や配管の腐食が発生することにな
るので、圧縮空気中の水蒸気を除去して空気を乾燥する
ことが必要となる。

【０００３】このように、異物を含まずに所定の清浄度
を有しかつ所定の乾燥度を有する清浄乾燥空気が必要と
なる場合としては、空気圧制御機器を有する精密機械や
自動制御装置のみならず、精密測定器ないし分析機器や
医療機器の分野等種々の分野がある。

【０００４】空気中に含まれる塵埃やスケール等の固形
粒子や遊離水分等の水滴を除去するために従来使用され
ているエアフィルタとしては、焼結金属、焼結樹脂ある
いは金網等からなるフィルタエレメントを有するものが
使用されているが、焼結金属等のフィルタエレメントで
は細孔の内径を小さくすることに限度があり、除去でき
る固形粒子は５μｍ程度であり、それよりも径の小さい
固形粒子を確実に除去することが困難である。そして、
遊離水分等の水滴は、ルーバー等による遠心力による遠
心分離であるため流量の変化により分離率が変化し、安
定した水分分離が困難であった。

【０００５】また、圧縮空気の湿度を除去するためのエ
アドライヤとしては、例えば、油空圧便覧（株式会社オ
ーム社、1989年２月25日発行) の第513 頁〜第517 頁に
記載されるように、冷凍式エアドライヤと吸着式エアド
ライヤとが知られている。冷凍式エアドライヤは冷凍サ
イクルを用いて圧縮空気を冷却して水分の凝縮分離を行
なうものであり、冷媒としてフロンが使用されているの
で、環境破壊の恐れがあるのみならず、圧縮機やファン
等を駆動する必要があり、消費電力が大きくなるという
問題点がある。

【０００６】一方、吸着式エアドライヤはシリカゲル、
活性アルミナ、合成ゼオライト等の固体吸着剤に水分を
吸着させて乾燥するものであり、吸着剤が微粉化すると
ダストが発生することがあり、さらには吸着剤を交換す
る作業が必要になるという問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、消費電力を少なくしてランニングコストが低く、し
かも操作性に優れた清浄乾燥空気を得ることができるエ
アドライヤについて検討した。以下は、本発明者によっ
て検討された技術であり、その概要は次のとおりであ
る。

【０００８】すなわち、多孔質中空糸膜つまり多孔質中
空糸濾過膜を用いてフィルタエレメントを形成すると、
このタイプのフィルタエレメントの多孔質中空糸濾過膜
の外面と中空孔とを連通される細孔の平均孔径を0.１μ
ｍ程度に設定することができるので、従来のエアフィル
タよりも径の小さい固形粒子を除去することができる。

【０００９】また、多孔質中空糸濾過膜は疎水性を有す
る材質により形成されており、疎水性多孔質中空糸濾過
膜の外面に水滴が付着した場合には、水滴との接触角が
大きくなり、水滴は表面張力で半球状、あるいは球状に
なる。つまり、疎水性多孔質中空糸濾過膜は、その素材
の持つ臨界表面張力が水の表面張力に対して小さく、水
の分子間引力により表面積が最小となるように凝集して
丸くなる。したがって、水滴は疎水性多孔質中空糸濾過
膜の細孔内に入り込むことなく、流体である空気のみが
細孔内に流入し、水滴がほぼ１００％分離されることに
なる。なお、疎水性多孔質中空糸濾過膜は疎水性の材料
を用いることなく、外面に疎水処理を施すようにしても
良い。

【００１０】しかし、このタイプのエアフィルタを用い
た場合には、水蒸気は疎水性多孔質中空糸濾過膜の細孔
を通過することになり、水蒸気を除去することができな
いことから、露点温度を下げることができない。さら
に、疎水性多孔質中空糸濾過膜の表面に水滴、油滴、固
形粒子等の異物が付着して停留していくと、細孔が目詰
まりして圧力損失が増大して流量低下を惹起させること
になる。

【００１１】そして、近年では、空気中の水蒸気を選択
的に透過させる中空糸透過膜（ガス分離膜）が開発され
ており、これを用いた膜式エアドライヤではチューブ状
の中空糸膜内にその一端側から他端側に向けて流体であ
る空気を流し、一方、透過側の水蒸気分圧を下げておく
ことにより、供給する空気中の水蒸気は中空糸膜内側を
通過する際に、中空糸膜の内外面に存在する水蒸気分圧
の差によって中空糸膜の内側から膜を透過して中空糸膜
の外側に排出されることから、乾燥空気を安定的に得る
ことができる。しかしながら、このタイプの膜式エアド
ライヤは、中空糸膜の内側つまり中空孔の中を水滴、固
形粒子、油分等の異物がそのまま通過してしまう構造と
なっており、異物を除去することができないのみなら
ず、その異物により中空糸膜の水蒸気透過性能が劣化し
てしまうことが判明した。

【００１２】本発明の目的は、小さな消費電力で長期間
にわたり空気中の異物の除去と水蒸気の除去とを行い得
る圧縮空気清浄除湿装置を提供することである。

【００１３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１５】すなわち、本発明の圧縮空気清浄除湿装置
は、空気圧供給源を２つのエアフィルタのそれぞれの流
入口に接続する原料空気供給路と、前記それぞれのエア
フィルタの流出口をエアドライヤの流入口に接続し前記
エアフィルタにより清浄にされた空気を案内する清浄空
気供給路と、前記エアドライヤの流出口を前記それぞれ
のエアフィルタの流出口に接続してエアドライヤにより
乾燥された空気を戻す再生空気供給路と、前記再生空気
供給路から前記それぞれのエアフィルタに逆流した再生
空気を外部に排出する排気通路と、前記空気圧供給源か
らの空気を２つのエアフィルタの一方に案内する第１切
換手段と、前記２つのエアフィルタの一方からの清浄空
気を前記エアドライヤに案内しかつ前記エアドライヤか
ら乾燥空気を他方のエアフィルタに案内する第２切換手
段とを有し、前記それぞれのエアフィルタを、外面と中
空孔の内面とを連通させる多数の細孔が形成されかつ前
記中空孔の開口部を前記エアフィルタの流出口に臨ませ
てなる多孔質中空糸濾過膜により構成し、前記エアドラ
イヤを、その流入口から流出口に清浄空気を案内する中
空孔を有し側壁部から水蒸気を透過させる中空糸透過膜
により構成することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の圧縮空気清浄除湿装置は、
前記２つのエアフィルタの一方に前記空気圧供給源から
の空気を案内するシャトル弁と、前記排気通路を開閉す
る開閉弁とにより前記第１切換手段を形成するか、また
は、前記空気圧供給源からの原料空気を２つのエアフィ
ルタの一方に案内するとともに他方のエアフィルタから
の再生空気を前記排気通路に案内する位置と、原料空気
を前記エアフィルタの他方に案内するとともに一方のエ
アフィルタからの再生空気を前記排気通路に案内する位
置とに切り換わる切換弁により前記第１切換手段を形成
することを特徴とする。

【００１７】さらに、前記それぞれのエアフィルタの一
方からの清浄空気を前記エアドライヤに案内するシャト
ル弁またはそれぞれの前記清浄空気供給路を開閉する開
閉弁のいずれかと、前記エアドライヤから前記それぞれ
のエアフィルタに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻
止する逆止弁またはそれぞれの再生空気供給路を開閉す
る開閉弁のいずれかとにより前記第２切換手段を形成す
ることを特徴とする。

【００１８】そして、前記２つのエアフィルタの一方に
対する空気圧供給源からの空気の供給を所定の時間毎に
切換制御するか、またはそれぞれのエアフィルタの流入
口と流出口との圧力差に応じて切換制御することを特徴
とする。

【００１９】

【作用】上記圧縮空気清浄除湿装置においては、原料空
気は２つのエアフィルタの一方に案内されて、多孔質中
空糸濾過膜により水滴や固形粒子等の異物が除去され清
浄化される。この清浄化された空気は、次いでエアドラ
イヤに案内されて、中空糸透過膜により水蒸気が除去さ
れて乾燥される。清浄化されかつ乾燥された空気は、２
つのエアフィルタのうち清浄化操作がなされていない他
方のエアフィルタに一部が逆流して、そのエアフィルタ
の再生に使用される。このように、原料空気の清浄およ
び乾燥を行いながら、エアフィルタの再生がなされるの
で、装置を頻繁に保守点検することなく、長期間にわた
り作動させることができる。しかも、原料空気からの異
物の除去および空気中の水蒸気を除去するためにそれぞ
れ多孔質中空糸濾過膜および中空糸透過膜を使用してお
り、乾燥等のために大電力を使用することがないので、
ランニングコストを低減することができる。

【００２０】２つのエアフィルタのいずれを作動させる
かを自動的に行なうことができるので、装置の保守が容
易となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の一実施例であ
る圧縮空気清浄除湿装置の基本構造を示す空気圧回路図
である。

【００２３】図示する圧縮空気清浄除湿装置は、コンプ
レッサ等から構成される空気圧供給源に接続される流入
部１０と、第１および第２の２つのエアフィルタ１１，
１２のそれぞれの流入口１１ａ，１２ａとを接続する原
料空気供給路２１を有しており、大気中の空気を原料空
気として、この原料空気がそれぞれのエアフィルタ１
１，１２に供給されるようになっている。

【００２４】それぞれのエアフィルタ１１，１２の流出
口１１ｂ，１２ｂは、清浄空気供給路２２によりエアド
ライヤ１３の流入口１３ａに接続されており、エアフィ
ルタ１１，１２により清浄化された清浄空気はエアドラ
イヤ１３に流入されるようになっている。

【００２５】このエアドライヤ１３の流出口１３ｂは、
乾燥空気供給路２３により流出部１４に接続されてお
り、エアドライヤ１３を通過して乾燥された後の乾燥空
気は、流出部１４から外部に流出されるようになってい
る。ここから流出した空気は、空圧機器を有する種々の
制御装置、塗装装置、呼吸器用等の医療機器等のように
清浄かつ乾燥された空気を必要とする部位に供給され
る。

【００２６】一方、エアドライヤ１３によって除去され
た水蒸気を外部に排出するため、エアドライヤ１３のパ
ージガス排出口１３ｃにはパージ流路２４が接続されて
おり、このパージ流路２４の先端には消音用のマフラー
１５が設けられている。

【００２７】乾燥空気供給路２３と２つのエアフィルタ
１１，１２の流出口１１ｂ，１２ｂとの間には、再生空
気供給路２５が形成されており、それぞれの再生空気供
給路２５には、この再生空気供給路２５の流路を絞る絞
り弁１６ａ，１６ｂが設けられ、さらにそれぞれのエア
フィルタ１１，１２に向かう流れを許容して逆方向の流
れを阻止する逆止弁１７ａ，１７ｂが設けられている。

【００２８】２つのエアフィルタ１１，１２の流入口１
１ａ，１２ａは、消音器を内蔵した排気フィルタ１８
に、それぞれ排気通路２６ａ，２６ｂにより接続されて
おり、再生空気供給路２５からそれぞれのエアフィルタ
１１，１２に戻された後の再生空気が排気フィルタ１８
から外部に排出されるようになっている。

【００２９】排気通路２６ａには、この排気通路２６ａ
を閉塞する位置と開放する位置とにソレノイドにより開
閉自在の開閉弁３１が設けられ、同様に排気通路２６ｂ
には開閉弁３２が設けられている。また、原料空気供給
路２１には、流入部１０から流入した原料空気を２つの
エアフィルタ１１，１２の一方に案内するために、シャ
トル弁３３が設けられており、このシャトル弁３３の流
入口３３ａは流入部１０に連通され、一方の流出口３３
ｂは一方のエアフィルタ１１に接続され、他方の流出口
３３ｃは他方のエアフィルタ１２に接続されている。

【００３０】２つの開閉弁３１，３２とシャトル弁３３
とが、流入部１０を介して図示しない空気圧供給源から
の原料空気を２つのエアフィルタ１１，１２のうちの一
方に案内するための第１切換手段を構成している。

【００３１】清浄空気供給路２２には、２つのエアフィ
ルタ１１，１２のうち一方から流出した清浄空気をエア
ドライヤ１３に案内するために、シャトル弁３４が設け
られており、このシャトル弁３４の流入口３４ａはエア
フィルタ１１の流出口１１ｂに接続され、他の流入口３
４ｂはエアフィルタ１２の流出口１２ｂに接続され、流
出口３４ｃはエアドライヤ１３に接続されている。した
がって、このシャトル弁３４と２つの逆止弁１７ａ，１
７ｂとにより、２つのエアフィルタ１１，１２の一方か
らの清浄空気をエアドライヤ１３に案内しかつエアドラ
イヤ１３からの乾燥空気を他方のエアフィルタに案内す
る第２切換手段を構成している。

【００３２】図２はエアフィルタ１１の詳細構造を示す
図であり、他のエアフィルタ１２も同様の構造となって
いる。図２に示すように、エアフィルタ１１は、円筒形
状の樹脂製のケース部４１と、このケース部４１の上端
部に取り付けられる連結部４２とにより形成されたエア
フィルタ本体４３を有している。ケース部４１の外側に
は金属製のカバー４４が設けられ、樹脂製のケース部４
１をカバー４４によって覆ってケース部４１を保護して
いる。

【００３３】ケース部４１を連結部４２に取り付けるた
めに、連結部４２の嵌合孔４２ａには凹凸部４５が環状
に設けられ、ケース部４１とカバー４４には凹凸部４５
に対応して凹凸関係が逆となった凹凸部４６が設けられ
ている。これにより、ケース部４１とカバー４４とを一
体としてこれらの上端部を連結部４２の嵌合孔４２ａ内
に挿入した後に、ケース部４１とカバー４４とを回転さ
せることにより、連結部４２に対してケース部４１とカ
バー４４とが取り付けられる。さらに、ビスやスプリン
グロールピン等の止め具４７により連結部４２はケース
部４１に締結される。

【００３４】連結部４２には図１に示した原料空気供給
路２１が接続される流入口（一次側ポート）１１ａが形
成され、この流入口１１ａはエアフィルタ本体４３に形
成されたエレメント収容室４８の外周部に案内流路５０
を介して連通されており、流入口１１ａに流入した空気
は、案内流路５０によりエレメント収容室４８内に案内
される。連結部４２にはさらに、清浄空気供給路２２お
よび再生空気供給路２５に接続される流出口１１ｂが流
入口１１ａの反対側に形成され、この流出口（二次側ポ
ート）１１ｂはケース部４１に形成されたねじ孔４９を
介してエレメント収容室４８の中心部に連通されてい
る。

【００３５】エレメント収容室４８内には、フィルタエ
レメントの一方を構成する円筒形状の焼結多孔質体５１
が装着されている。多数の気孔が形成されたこの焼結多
孔質体５１はたとえば焼結金属による焼結金属フィルタ
や焼結樹脂による焼結樹脂フィルタであり、平均の気孔
径は約５μｍ程度とされている。そして、上端に一体的
に形成された取付部５２の雄ねじ部５２ａを連結部４２
のねじ孔４９にねじ結合することにより連結部４２に締
結されている。焼結多孔質体５１の上部には、連結部４
２の二次側ポート１１ｂに開口されたポートが形成され
ている。また焼結多孔質体５１の下端には底部を有する
取付部５３が一体的に取付けられている。

【００３６】前記のように焼結多孔質体５１には多数の
孔が開設されており、この孔を介して焼結多孔質体５１
の中空部内はエレメント収容室４８内に連通している。

【００３７】取付部５３の底部には排水口５４が形成さ
れており、この排水口５４に連通する排水口４０ａを有
する排水管４０がケース部４１の底部にねじ結合されて
いる。そして、この排水管４０内には排水ホースが止め
付けられるジョイント５５が嵌合されている。

【００３８】焼結多孔質体５１内に配置され、フィルタ
エレメントの他方を構成する多孔質中糸濾過膜は、疎水
性多孔質中空糸濾過膜５６と親水性多孔質中空糸濾過膜
５７とから構成されている。

【００３９】疎水性および親水性多孔質中空糸濾過膜５
６，５７はそれぞれ中空孔５６ａ，５７ａを有し、図３
に示すように、２つ折りの状態に折り曲げられて開口部
の部分で束ねられるとともに、この開口部の部分で接着
剤により接合されている。そして。疎水性多孔質中空糸
濾過膜５６はその開口部を二次側ポート１１ｂに臨ませ
て、親水性多孔質中空糸濾過膜５７はその開口部を排水
口５４に臨ませて、それぞれ配置されている。さらに、
この疎水性および親水性多孔質中空糸濾過膜５６，５７
は中空孔５６ａ，５７ａの内面と外面とを連通させる多
数の細孔５６ｂ，５７ｂが形成されている。

【００４０】疎水性多孔質中空糸濾過膜５６は疎水性を
有する材質により形成されている。したがって、この疎
水性多孔質中空糸濾過膜５６の外面に水滴が付着した場
合には、その水滴は接触角が大きくなって半球形状とな
る。疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の外形は0.３８ｍｍ
程度であり、細孔５６ｂの平均内径つまり分画特性は0.
１μｍとなっている。なお、疎水性多孔質中空糸濾過膜
５６自体を疎水性の材料を用いることなく、外面に疎水
処理を施すようにしても良い。

【００４１】一方、親水性多孔質中空糸濾過膜５７は、
疎水性多孔質中空糸濾過膜５６と相違して、親水性の材
料により形成されている。したがって、この親水性多孔
質中空糸濾過膜５７の表面に水滴が付着すると、その水
滴の接触角は非常に小さくなる。親水性多孔質中空糸濾
過膜５７の外径は疎水性多孔質中空糸濾過膜５６と同様
であるが、細孔５７ｂの平均内径つまり分画特性は0.１
５μｍのものが使用されている。なお、親水性多孔質中
空糸濾過膜５７についても、親水性の材料を用いること
なく、外面に親水処理を施すようにしても良い。

【００４２】これらの疎水性および親水性多孔質中空糸
濾過膜５６，５７は図３に示すように、それぞれが相互
に接触して混在するようにして配置されている。

【００４３】上述した構成のエアフィルタを流体圧回路
に設けた場合には、一次側ポート１１ａに接続された空
圧管路からの圧縮流体かエレメント収容室４８内に案内
流路を介して流入する。そして、エレメント収容室４８
内に流入した流体は、まずフィルタエレメントの一方を
構成する焼結多孔質体５１を通過し、次にフィルタエレ
メントの他方を構成する疎水性多孔質中空糸濾過膜５６
を通過してポートから二次側ポート１１ｂに至る。

【００４４】流入した流体中に大径の異物や金属片など
のように比較的径の大きな固形粒子が含有している場合
には、これらは最初に通過するフィルタエレメントであ
る焼結多孔質体５１によって捕捉される。これは、前記
のように焼結多孔質体５１の気孔径が平均して５μｍ程
度とされているためであり、これによって焼結多孔質体
５１を通過して多孔質中空糸濾過膜５６，５７に至る流
体からは大径の固形粒子が取り除かれ、小径の異物や水
滴が含有された状態となっている。

【００４５】そして、流体中に水滴が含有している場合
には、流体が多孔質中空糸濾過膜５６，５７を通過する
ときに水滴が疎水性多孔質中空糸濾過膜５６に接触して
も、この疎水性多孔質中空糸濾過膜５６は疎水性材料に
より形成されているので、水滴との接触角が大きくな
り、水滴は表面張力で半球状、あるいは球状になる。つ
まり、疎水性の疎水性多孔質中空糸濾過膜５６は、その
素材の持つ臨界表面張力が水の表面張力に対して小さ
く、水の分子間引力により表面積が最小となるように凝
集して丸くなる。したがって、水滴は疎水性多孔質中空
糸濾過膜５６の細孔５６ｂに入り込むことなく、流体で
ある空気のみが細孔５６ｂ内に流入し、水滴はほぼ１０
０％分離されることになる。そして、疎水性の疎水性多
孔質中空糸濾過膜５６で水滴がはじかれることにより、
親水性の材料により形成された親水性多孔質中空糸濾過
膜５７に引き寄せられるようにして水滴が移動する。親
水性の親水性多孔質中空糸濾過膜５７は臨界表面張力が
水の表面張力に近くなっており、水との接触角は非常に
小さくなり、しかもエレメント収容室４８内から排水口
５４を通って僅かな流体の流れが形成されていることか
ら、水滴は細孔５７ｂを通って親水性多孔質中空糸濾過
膜５７の内部に入り込み、排水口５４を通って外部に排
出される。

【００４６】なお、図示するように、疎水性多孔質中空
糸濾過膜５６と親水性多孔質中空糸濾過膜５７とを混在
させたことから、疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の外面
で固形物とともにはじかれた水滴が、親水性多孔質中空
糸濾過膜５７の外面に引き寄せられるので、エアフィル
タの取付姿勢は図示するよう態様に限定されることな
く、水平方向等任意の姿勢でエアフィルタを取付けるこ
とが可能となる。

【００４７】また、疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の外
面に小径の異物が付着したとしても、その外面に衝突し
た水滴が疎水性の疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の表面
からはじかれることにより、はじかれた水滴と一緒に固
形物は疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の表面から除去さ
れることになる。これにより、疎水性多孔質中空糸濾過
膜５６の細孔５６ｂが塞がれるという目詰まりの発生が
防止される。はじかれた塵等の固形物は、それが0.１５
μｍ以下であれば、親水性多孔質中空糸濾過膜５７の細
孔５７ｂを通って排水口５４より排出される。

【００４８】また、疎水性多孔質中空糸濾過膜５６の外
面に対する処理を、水滴のみならず、油分をもはじく程
度に強い疎水性つまり撥水性を有する程度まで高めれ
ば、水のみならず油分をも分離することができる。この
ような構成に併せて、親水性多孔質中空糸濾過膜５７の
細孔５７ｂの平均内径を疎水性多孔質中空糸濾過膜５６
の細孔５６ｂの平均内径よりも大きく設定すると、水と
油分と固形物とを排水口５４から外部に流出させること
が可能である。

【００４９】なお、多孔質中空糸濾過膜５６としては、
Ｕ字状に曲げることなく、真っ直ぐなものを用いて、一
端部を閉塞し、他端部を開口部としてその開口部を流出
口１１ｂに臨ませるようにしても良い。また、焼結多孔
質体５１を用いることなく、これを金属製や樹脂製の筒
体とし、その一部に空気連通用の孔を形成するようにし
ても良い。

【００５０】図４はエアフィルタ１１の変形例を示す図
であり、このエアフィルタ１１はフロート式のオートド
レンつまり自動排水装置に一体に取り付けられている。
そして、フィルタエレメントとしては図５に示す疎水性
多孔質中空糸濾過膜５６のみを使用しており、濾過膜の
細孔の平均孔径が0.１μｍとなっていることおよび濾過
膜が疎水性を有することから、水滴、固形粒子、油分を
分離するようにしている。図５に示す疎水性多孔質中空
糸濾過膜５６は、図３に示される疎水性多孔質中空糸濾
過膜５６と同様のものである。

【００５１】疎水性多孔質中空糸濾過膜５６は取付部５
２に固定されるホルダー６１内に収納されており、この
ホルダー６１を図２に示す場合と同様に、焼結多孔質体
によって形成するようにしても良い。

【００５２】図４に示すように、ケース部４１の底部に
は弁座部材６２が取り付けられ、この弁座部材６２には
スクリーン６３を介してリテーナ６４が取り付けられて
いる。このリテーナ６４内にはブリード孔６５を有する
中空ピストン６６が軸方向に摺動自在に装着されてお
り、この中空ピストン６６内に設けられた焼結多孔質体
からなるフィルタ６７とリテーナ６４の上端部との間に
は、中空ピストン６６を下方に向けて前進させる方向の
ばね力を付勢するためのばね６８が設けられている。

【００５３】リテーナ６４の外側にはフロート６９が配
置されており、このフロート６９は受け部材７１により
リテーナ６４に支持されている。受け部材７１には、リ
テーナ６４の上端部に形成された連通孔７２を開閉する
ためのベーンバルブ７３が設けられている。

【００５４】このような構造の自動排水装置を有するエ
アフィルタ１１にあっては、ケース部４１内に水分が溜
まると、フロート６９が上昇してベーンバルブ７３が開
放される。これにより、収容室４８内に入り込んだ空気
が連通孔７２から中空ピストン６６を押し下げ、中空ピ
ストン６６とＯリング７４との接触が解かれて、スクリ
ーン６３を通って液体が外部に排出されることになる。
液体が外部に排出されるにつれてフロート６９が下が
り、ベーンバルブ７３が閉じると、ケース部４１内に空
圧により連通孔７５を介して中空ピストン６６には上方
に向かう圧力が作用する。これにより、中空ピストン６
６の下端部とＯリング７４との接触により排水口４０ａ
が閉じられる。

【００５５】なお、ケース部４１内への空気の供給が停
止されると、中空ピストン６６には上方に向かう圧力が
作用しなくなるので、中空ピストン６６はばね６８の弾
発力により押し下げられて排気口４０ａが開放状態とな
り、全ての液体が外部に排出される。

【００５６】図７は中空糸透過膜式エアドライヤ１３の
基本構造を示す図であり、ケーシング本体８０の一端に
は流入口１３ａとパージガス排出口２４ａを有するジョ
イント部８１が結合されており、他端には流出口１３ｂ
と流出乾燥空気の一部をパージガスとしてケーシング本
体８０内に減圧して供給する絞り弁８２を有するジョイ
ント部８３が結合されており、これらにより中空糸透過
膜式エアドライヤ１３のケーシングが形成されている。
このケーシング本体８０の内部には多数本のフッ素系高
分子により形成された中空糸透過膜８４が、ケーシング
本体８０の両端部分において接着剤により接合され設け
られており、それぞれの中空糸透過膜８４には流入口１
３ａに連通する開口部と流出口１３ｂに連通する開口部
とを両端に有する中空孔８５が形成されている。したが
って、流入口１３ａから流入した湿潤空気は、中空孔８
５を通って流出口１３ｂから乾燥空気として排出され
る。また、この時、流出乾燥空気の一部は絞り弁８２に
て減圧され、パージガスとして中空糸透過膜８４が設け
られているケーシング本体８０内に流入し、中空糸透過
膜８４と接触させ、パージガス排出口１３ｃより外部に
排出されることになる。

【００５７】水蒸気を含んだ湿潤空気は、流入口１３ａ
から供給され中空糸透過膜８４の中空孔８５に流入し、
流出口１３ｂに向かって流れる。一方、ケーシング本体
８０内の中空糸透過膜８４外面（水蒸気透過側）の水蒸
気分圧を下げるために、流出乾燥空気の一部を流出側ジ
ョイント部８３の絞り弁８２にて減圧し、パージガスと
してケーシング本体８０内に供給する。供給されたパー
ジガスは中空糸透過膜８４と接触し、パージガス排出口
１３ｃより外部に排出される。湿潤空気中の水蒸気は、
中空糸透過膜８４の中空孔８５（内側）を透過する際
に、中空糸透過膜８４の内外面に存在する水蒸気分圧の
差を駆動力として、水蒸気分圧の高い中空糸透過膜８４
の内側より水蒸気分圧の低い中空糸透過膜８４の外側へ
水蒸気の透過が起こり、中空糸透過膜８４の内側を流れ
る空気中の水蒸気が減少することにより乾燥空気を得る
ことが可能となる。

【００５８】その結果、大気圧露点が−３５℃程度以下
の乾燥空気が連続的に流出口１３ｂから流出することと
なる。なお、絞り弁８２を調整してケーシング本体８０
内の中空糸透過膜８４と接触させるパージガスの流量を
変化させることにより、得られる乾燥空気の露点を変え
ることが可能であり、パージガスの流量を増加させれ
ば、大気圧露点を−６０℃程度まで低下させることが可
能である。

【００５９】次に、上記構造の圧縮空気清浄除湿装置の
動作について説明すると、図示しないコンプレッサを作
動させて流入部１０から原料空気をシャトル弁３３に供
給した状態のもとで、開閉弁３１のソレノイドに通電し
て、排気通路２６ａを開放すると、流入部１０から流入
した原料空気としての圧縮空気は、多孔質中空糸濾過膜
５６，５７を有するエアフィルタ１２内に、シャトル弁
３３を通って流入する。このエアフィルタ１２内によっ
て、原料空気の中に含まれる水滴Ａ，油分Ｂおよび固形
粒子Ｃは細孔５６ｂの中に入り込むことなく、図６
（Ａ）に示すように分離される。

【００６０】このようにして清浄化された空気は、シャ
トル弁３４を通って中空糸透過膜８４を有するエアドラ
イヤ１３内に流入する。清浄化された空気の中に、水蒸
気が含まれていても、中空糸透過膜８４の内外面に存在
する水蒸気分圧の差により、図７に矢印Ｄで示すよう
に、水蒸気が選択的に側壁を透過してパージ流路２４か
ら外部に排出され、この結果、乾燥された空気が乾燥空
気供給路２３を通って流出部１４から排出される。

【００６１】流出部１４に至る空気の一部は、再生空気
供給路２５を通って絞り弁１６ａで絞られて減圧された
後に、濾過動作を行なっていない方のエアフィルタ１１
の流出口１１ｂに流入する。この時には、シャトル弁３
４とチェック弁１７ｂが作動しているために、エアフィ
ルタ１２には乾燥空気は流入しない。

【００６２】エアフィルタ１１の流出口１１ｂに流入し
た乾燥空気は、このエアフィルタ１１内の多孔質中空糸
濾過膜５６の中空孔５６ａから逆流し、濾過作用を行っ
たときに多孔質中空糸濾過膜５６の表面に付着した水滴
Ａ，油滴Ｂ，固形粒子Ｃが、図６（Ｂ）に示すように、
細孔５６ｂから噴出する空気により濾過膜５６の表面か
ら剥離されて、エアフィルタ１１内の多孔質中空糸濾過
膜５６の再生がなされる。

【００６３】この再生作用により、剥離された水滴Ａ等
は、排気通路２６ａを通って排気フィルタ１８から外部
に排出される。このように、エアフィルタ１２によって
水滴等の異物の除去が行なわれているときには、他のエ
アフィルタ１１は乾燥空気によって再生操作が同時に行
なわれる。

【００６４】次いで、開閉弁３１への通電を解いて、排
気通路２６ａを閉塞すると、原料空気供給路２１のう
ち、エアフィルタ１１の流入口１１ａとシャトル弁３３
との間の部分に再生空気が充満されて、この部分の圧力
が高くなる。

【００６５】この状態で、開閉弁３２のソレノイドに通
電がなされて、排気通路２６ｂが開かれると、絞り弁１
６ｂから開閉弁３２の間の配管内の空気が瞬間的に放出
されて、シャトル弁３３と開閉弁３２との間の圧力が低
下して、シャトル弁３３が切り換わり、流入部１０から
の原料空気はエアフィルタ１１に供給される。これによ
り、再生が終了した後のエアフィルタ１１によって水滴
Ａ等の異物の除去がなされると同時に、エアフィルタ１
２の再生操作がなされる。

【００６６】２つのエアフィルタ１１，１２に交互に原
料空気を供給して、一方のエアフィルタによる異物の濾
過と他方のエアフィルタの再生とを行なうことにより、
頻繁に保守を行なうことなく、長期間に渡り圧縮空気の
清浄除湿操作を行なうことができる。

【００６７】図１に示す場合には、２つの開閉弁３１，
３２の一方を所定時間だけ作動させて一方の排気通路を
開放した後に、両方の開閉弁３１，３２を短時間だけ閉
塞状態に保持することにより、一方のエアフィルタによ
る濾過と他方のエアフィルタの再生とを繰り返して行な
うことができる。それぞれの時間は公知のタイマーによ
り制御される。これにより、常に安定した乾燥空気が連
続的に供給される。

【００６８】（実施例２）図８は本発明の他の実施例の
圧縮空気清浄除湿装置を構成する空気圧回路図であり、
前記実施例と共通する部位には同一の符号が付されてい
る。この場合には、２つのエアフィルタ１１，１２のそ
れぞれには、それぞれの流入口１１ａ，１２ａから流出
口１１ｂ，１２ｂに流れる空気の圧力差を検出する差圧
検出器９１，９２が設けられている。それぞれの差圧検
出器９１，９２には信号出力部が設けられており、それ
ぞれのエアフィルタ１１，１２の目詰まりが所定の状態
以上になると、圧力差により一方のエアフィルタから他
方のエアフィルタによる濾過状態に自動的に切り換えら
れるようになっている。

【００６９】このように、差圧検出器９１，９２を用い
ることにより、エアフィルタ１１，１２を最適な状態で
切り換えることができ、無駄な切り換えを防止して清浄
濾過装置の長寿命化、消費電力の低減を図ることができ
る。さらに、エアフィルタの性能管理や故障予知を図る
ことができ、最適なメンテナンスが可能となる。

【００７０】さらに、図８に示す場合には、原料空気供
給路２１には流入部１０とシャトル弁３３の間に位置さ
せて、公知のコアレッシング式のエアフィルタ９３が設
けられている。このエアフィルタ９３によってエアフィ
ルタ１１，１２に流入する原料空気の中における高粘度
の液体、例えばタール等を除去することができ、エアフ
ィルタ１１，１２やエアドライヤ１３の目詰まりや固着
等による寿命低下、誤動作等を防止することができる。
このエアフィルタ９３を用いるか否かは、使用される原
料空気の性質に応じて選択される。

【００７１】また、図８に示す場合には、清浄空気供給
路２２にはシャトル弁３４とエアドライヤ１３との間に
位置させて、公知のマイクロミストエアフィルタ９４が
設けられている。このマイクロミストエアフィルタ９４
は、濾過精度が0.０１μｍ程度であり、この程度の微細
な異物を除去することにより、エアドライヤ１３を通過
した後の乾燥空気をより清浄化するとともに、乾燥空気
をエアフィルタ１１，１２に逆流させてエアフィルタを
再生する際におけるエアフィルタ１１，１２内の多孔質
中空糸濾過膜５６の内側の目詰まりを防止することがで
できる。

【００７２】このマイクロミストエアフィルタ９４を使
用するか否かは、使用される原料空気の種類や性質等に
応じて選択される。

【００７３】（実施例３）図９は本発明のさらに他の実
施例を示す図であり、この実施例の圧縮空気清浄除湿装
置にあっては、前記実施例では第１切換手段をシャトル
弁３３と、２つの開閉弁３１，３２により形成したのに
対して、３ポートの切換弁９５，９６によって第１切換
手段を形成している。

【００７４】図示するように、原料空気供給路２１のう
ち流入部１０とエアフィルタ１１との間に位置させて３
ポート切換弁９５が設けられ、流入部１０とエアフィル
タ１２との間に位置させて３ポート切換弁９６が設けら
れている。それぞれの切換弁９５，９６は、ソレノイド
への通電を解いた状態で流入部１０とエアフィルタ１
１，１２とを連通させる位置と、ソレノイドへ通電させ
ることによりこの連通を停止してエアフィルタ１１，１
２の流入口１１ａ，１２ａを排気通路２６ａ，２６ｂに
連通させる位置とに移動するようになっている。

【００７５】したがって、これらの切換弁９５，９６
は、２つのエアフィルタ１１，１２の一方に原料空気を
案内するとともに他方のエアフィルタからの再生空気を
排気通路に案内する位置と、他方のエアフィルタに原料
空気を案内するとともに一方のエアフィルタからの再生
空気を排気通路に案内する位置とに切り換わる機能を有
している。

【００７６】（実施例４）図１０は本発明のさらに他の
実施例を示す図であり、この場合には、第１切換手段を
５ポート切換弁９７により形成している。この切換弁９
７は２つのエアフィルタ１１，１２の一方に原料空気を
案内するとともに他方のエアフィルタからの再生空気を
排気通路に案内する位置と、他方のエアフィルタに原料
空気を案内するとともに一方のエアフィルタからの再生
空気を排気通路に案内する位置とに切換移動する。この
場合の排気通路２６ａ，２６ｂは、開閉弁つまり２ポー
ト切換弁９８により開閉自在となっている。

【００７７】（実施例５）図１１は本発明の他の実施例
を示す図であり、この場合には、図１０における５ポー
ト切換弁９７に代えて４ポート切換弁９９が使用されて
いる。他の構造は図１０におけるものと同様である。

【００７８】（実施例６）図１２は本発明の他の実施例
を示す図であり、この場合には図１および図２に示した
シャトル弁３３に代えて３ポート切換弁１０１が設けら
れている。したがって、この場合には３ポート切換弁１
０１と２つの開閉弁３１，３２によって第１切換手段が
形成されている。

【００７９】さらに、図１２に示す場合には、前記した
それぞれの実施例では逆止弁１７ａ，１７ｂとシャトル
弁３４とにより第２切換手段が形成されているのに対し
て、逆止弁１７ａ，１７ｂそれぞれに代えて開閉弁１０
２ａ，１０２ｂが設けられており、それぞれの開閉弁１
０２ａ，１０２ｂのソレノイドに通電することにより再
生空気供給路２５を開閉するようにしている。そして、
それぞれのエアフィルタ１１，１２とエアドライヤ１３
とを結ぶ清浄空気供給路２２には、シャトル弁３４に代
えて開閉弁１０３，１０４が設けられている。

【００８０】ただし、切換弁１０１に代えて、開閉弁１
０３，１０４と同様の構造の開閉弁を、流入部１０と２
つのエアフィルタ１１，１２とを結ぶ原料空気供給路２
１にそれぞれ設けるようにしても良い。また、２つのエ
アフィルタ１１，１２とエアドライヤ１３との間に、２
つの開閉弁１０３，１０４に代えて、切換弁１０１と同
様な３ポート切換弁を設けるようにしても良い。

【００８１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００８２】たとえば、この圧縮空気清浄除湿装置が使
用される部位や使用される原料空気の性質等に応じて、
前記した種々のタイプの装置の各構成部を任意に組み合
わせるようにしても良い。

【００８３】また、切換弁、開閉弁などは電磁弁に限ら
れたものではなく、エアタイマーや空気作動弁等の組合
せにより、すべて空気圧による制御も可能であり、防爆
性を持たせることもできる。

【００８４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００８５】(1).小さな消費電力で長期間にわたり空気
中の異物の除去と水蒸気の除去とを行なうことができ
る。

【００８６】(2).２つのエアフィルタの一方により空気
を清浄化している際には、他方のエアフィルタを再生す
ることができるので、信頼性および耐久性を大幅に向上
させることが可能な圧縮空気清浄除湿装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧縮空気清浄除湿装置の基
本構造を示す空気圧回路図である。

【図２】図１に示すエアフィルタの詳細構造を示す断面
図である。

【図３】図２に示す疎水性多孔質中空糸濾過膜と親水性
多孔質中空糸濾過膜の一部を示す側面図である。

【図４】オートドレン装置と一体になったエアフィルタ
の詳細構造を示す断面図である。

【図５】図４のエアフィルタに組み込ませる疎水性多孔
質中空糸濾過膜の一部を示す側面図である。

【図６】（Ａ）は濾過状態における多孔質中空糸濾過膜
の一部を示す断面図であり、（Ｂ）は再生状態における
多孔質中空糸濾過膜の一部を示す断面図である。

【図７】中空糸透過膜を有するエアドライヤの詳細構造
を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す空気圧回路図であ
る。

【図９】本発明のさらに他の実施例を示す空気圧回路図
である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す空気圧回路図であ
る。

【図１１】本発明のさらに他の実施例を示す空気圧回路
図である。

【図１２】本発明のさらに他の実施例を示す空気圧回路
図である。

【符号の説明】

１０ 流入部 １１，１２ エアフィルタ １３ エアドライヤ １４ 流出部 １５ マフラー １６ａ，１６ｂ 絞り弁 １７ａ，１７ｂ 逆止弁 ２１ 原料空気供給路 ２２ 清浄空気供給路 ２３ 乾燥空気供給路 ２４ パージ流路 ２５ 再生空気供給路 ２６ａ，２６ｂ 排気通路 ３１，３２ 開閉弁 ３３，３４ シャトル弁 ５６ 疎水性の多孔質中空糸濾過膜 ５７ 親水性の多孔質中空糸濾過膜 ８４ 中空糸透過膜 ９１，９２ 差圧検出器 ９５，９６ 切換弁 ９７，９８ 切換弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧供給源を２つのエアフィルタのそ
   れぞれの流入口に接続する原料空気供給路と、 前記それぞれのエアフィルタの流出口をエアドライヤの
   流入口に接続し前記エアフィルタにより清浄にされた空
   気を案内する清浄空気供給路と、 前記エアドライヤの流出口を前記それぞれのエアフィル
   タの流出口に接続してエアドライヤにより乾燥された空
   気を戻す再生空気供給路と、 前記再生空気供給路から前記それぞれのエアフィルタに
   逆流した再生空気を外部に排出する排気通路と、 前記空気圧供給源からの空気を２つのエアフィルタの一
   方に案内する第１切換手段と、 前記２つのエアフィルタの一方からの清浄空気を前記エ
   アドライヤに案内しかつ前記エアドライヤから乾燥空気
   を他方のエアフィルタに案内する第２切換手段とを有
   し、 前記それぞれのエアフィルタを、外面と中空孔の内面と
   を連通させる多数の細孔が形成されかつ前記中空孔の開
   口部を前記エアフィルタの流出口に臨ませてなる多孔質
   中空糸濾過膜により構成し、 前記エアドライヤを、その流入口から流出口に清浄空気
   を案内する中空孔を有し側壁部から水蒸気を透過させる
   中空糸透過膜により構成することを特徴とする圧縮空気
   清浄除湿装置。
2. 【請求項２】 前記２つのエアフィルタの一方に前記空
   気圧供給源からの空気を案内するシャトル弁と、前記排
   気通路を開閉する開閉弁とにより前記第１切換手段を形
   成するか、または、前記空気圧供給源からの原料空気を
   ２つのエアフィルタの一方に案内するとともに他方のエ
   アフィルタからの再生空気を前記排気通路に案内する位
   置と、原料空気を前記エアフィルタの他方に案内すると
   ともに一方のエアフィルタからの再生空気を前記排気通
   路に案内する位置とに切り換わる切換弁により前記第１
   切換手段を形成することを特徴とする請求項１記載の圧
   縮空気清浄除湿装置。
3. 【請求項３】 前記それぞれのエアフィルタの一方から
   の清浄空気を前記エアドライヤに案内するシャトル弁ま
   たはそれぞれの前記清浄空気供給路を開閉する開閉弁の
   いずれかと、前記エアドライヤから前記それぞれのエア
   フィルタに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する
   逆止弁またはそれぞれの再生空気供給路を開閉する開閉
   弁のいずれかとにより前記第２切換手段を形成すること
   を特徴とする請求項１または２記載の圧縮空気清浄除湿
   装置。
4. 【請求項４】 前記２つのエアフィルタの一方に対する
   前記空気圧供給源からの空気の供給を所定の時間毎に切
   換制御するか、または前記それぞれのエアフィルタの流
   入口と流出口との圧力差に応じて切換制御することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮空気
   清浄除湿装置。