(57)【要約】  圧縮気体の漏洩を定期的に判定することで、亀裂等の異常を早期に発見することができる、動力装置及びそれを用いる車両を提供する。気体機械を有する空気エンジンにより走行する車両であって、気体機械の出力を目標出力に制御する調整部と、空気エンジンの配管部における圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、気体機械の目標出力が略０となるごとに圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部と、を有する制御装置を備えるとともに、制御装置は、判定中に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する。
2012117708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体機械を有する空気エンジンにより走行する車両であって、
前記空気エンジンは、
圧縮気体を蓄積する気体容器と、
前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、
前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、
前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、
前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計と、を備え、
前記車両は、
前記気体機械の目標出力に対応する指令値を出力する操作指示部と、
前記操作指示部よりの指令値に基づいて前記制御弁部を動作させ、前記気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部と、を備えるとともに、
前記制御装置は、前記気体機械の目標出力が略０となった時点の前記圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に前記圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記一定時間内に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する
ことを特徴とする車両。
【請求項２】
気体機械を有する空気エンジンにより走行する車両であって、
前記空気エンジンは、
圧縮気体を蓄積する気体容器と、
前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、
前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、
前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、
前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計と、を備え、
前記車両は、
前記気体機械の目標出力に対応する指令値を出力する操作指示部と、
前記操作指示部よりの指令値に基づいて前記制御弁部を動作させ、前記気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部と、を備えるとともに、
前記制御装置は、前記気体機械の目標出力が略０となった時点を基準として、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至るまでの時間を計測し、計測された時間が一定時間を下回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が前記一定量に至る以前に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する
ことを特徴とする車両。
【請求項３】
前記車両は、制動時に前記気体機械の目標出力が略０となることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１つに記載の車両。
【請求項４】
前記車両は、自転車であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記気体機械の目標出力が略０となった時点の前記圧力計測部により計測される圧力が一定量以下の場合には漏洩状態の判定を中止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両。
【請求項６】
前記車両の速度を計測する速度計測部をさらに備え、前記制御装置は計測された前記車両の速度が一定量以上の場合のみ漏洩状態の判定を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両。
【請求項７】
前記制御装置が、前記圧縮気体は漏洩していると判定したことを示す漏洩状態提示部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両。
【請求項８】
前記気体容器と前記配管部との間に遮断弁を備え、前記制御装置は漏洩状態の判定を行う間は前記遮断弁を動作させて前記気体容器からの前記圧縮気体の流出を遮断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車両。
【請求項９】
前記制御装置は、前記圧縮気体が漏洩していると判定した場合には、前記気体機械の目標出力に関わらず前記遮断弁を動作させて前記気体容器からの前記圧縮気体の流出を遮断することを特徴とする請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
前記配管部が並列接続されかつ前記制御装置により選択的に遮断可能な複数の個別配管部から構成され、前記制御装置は前記圧縮気体の漏洩判定結果に基づいて漏洩していると判定した前記個別配管部を遮断することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車両。
【請求項１１】
気体機械を有する空気エンジンに用いる制御装置であって、
前記気体機械の出力を圧縮気体により目標出力に制御する調整部と、
前記空気エンジンの配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点の前記圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に前記圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記一定時間内に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する制御装置。
【請求項１２】
気体機械を有する空気エンジンに用いる制御装置であって、
前記気体機械の出力を圧縮気体により目標出力に制御する調整部と、
前記空気エンジンの配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点を基準として、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至るまでの時間を計測し、計測された時間が一定時間を下回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が前記一定量に至る以前に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する制御装置。
【請求項１３】
気体機械を有する空気エンジンに用いる制御装置であって、
前記空気エンジンは、圧縮気体を蓄積する気体容器と、前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計とを有し、
前記制御弁部を動作させ前記気体機械の出力を目標出力に制御する調整部と、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点の前記圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に前記圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記一定時間内に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する制御装置。
【請求項１４】
気体機械を有する空気エンジンに用いる制御装置であって、
前記空気エンジンは、圧縮気体を蓄積する気体容器と、前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計とを有し、
前記制御弁部を動作させ前記気体機械の出力を目標出力に制御する調整部と、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点を基準として、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至るまでの時間を計測し、計測された時間が一定時間を下回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が前記一定量に至る以前に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する制御装置。
【請求項１５】
気体機械を有する空気エンジンであって、
前記空気エンジンは、
圧縮気体を蓄積する気体容器と、
前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、
前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、
前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、
前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計と、
前記気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記制御弁部を動作させ前記気体機械の出力を目標出力に制御する調整部と、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点の前記圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に前記圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記一定時間内に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する
ことを特徴とする空気エンジン。
【請求項１６】
気体機械を有する空気エンジンであって、
前記空気エンジンは、
圧縮気体を蓄積する気体容器と、
前記気体容器から供給される前記圧縮気体により駆動される気体機械と、
前記気体機械の出力を制御する制御弁部と、
前記気体容器と前記制御弁部を接続する配管部と、
前記配管部における前記圧縮気体の圧力を検出する圧力計と、
前記気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記制御弁部を動作させ前記気体機械の出力を目標出力に制御する調整部と、
前記圧力計の出力を基に配管部における前記圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、
前記気体機械の目標出力が略０となるごとに前記圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて前記圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、
前記気体機械の目標出力が略０となった時点を基準として、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至るまでの時間を計測し、計測された時間が一定時間を下回ることで前記圧縮気体が漏洩していると判定し、前記圧力計測部により計測される圧力の変化が前記一定量に至る以前に前記気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止する
ことを特徴とする空気エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮気体により推進力が供給される車両において、圧縮気体の漏洩を検出することで信頼性を向上させる車両、およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下り坂における制動エネルギー等を利用してタンクに高圧空気を蓄え、自転車等の車両の駆動エネルギーとして利用する方法が、考案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０３８０３８号公報
【特許文献２】特開平８−２３０７４８号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７７号公報
【特許文献４】特開２００５−３５５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エネルギー蓄積手段として気体の圧力を利用する場合、従来の構成では、車両の転倒等のダメージにより気体の配管に亀裂が生じた場合に、車両の駆動が可能なほどの圧縮気体のエネルギーが意図せずに放出される危険性があるという課題を有していた。また、走行開始前に配管からの漏洩を確認するだけでは、走行中の振動、衝撃に伴って徐々に亀裂等の問題が進展する場合における危険性の兆候をつかむことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【０００６】
気体機械を有する空気エンジンにより発生する駆動力により走行する車両であって、空気エンジンは、圧縮気体を蓄積する気体容器と、気体容器から供給される圧縮気体により駆動される気体機械と、気体機械の出力を制御する制御弁部と、気体容器と制御弁部を接続する配管部と、配管部における圧縮気体の圧力を検出する圧力計とを備える。【０００７】
車両は、気体機械の目標出力に対応する指令値を出力する操作指示部と、操作指示部よりの指令値に基づいて制御弁部を動作させ、気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置を備える。制御装置は、圧力計の出力を基に配管部における圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、気体機械の目標出力が略０となるごとに圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、制御装置は、気体機械の目標出力が略０となった時点の圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで圧縮気体が漏洩していると判定し、一定時間内に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することを特徴とする車両を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配管部における圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部を備え、気体機械の目標出力が略０となるごとに圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、圧縮気体の漏洩状態を制御装置で判定することから、圧縮気体の漏洩を定期的に判定できるようになる。すなわち、本発明によれば、気体機械が動作しない状態となるたびに漏洩の判定を行うようになるので、配管からの圧縮気体漏洩が進行していく兆候をいち早く発見できるようになる。また、判定中に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することから、気体機械の出力が求められた際の応答に対する影響もない。よって、走行性に影響を与えず、圧縮気体流出を事前に回避し、信頼性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における自転車の概略を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における自転車のハンドルの概略を示す上面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における自転車に搭載された空気エンジンの概略を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態において、一定時間ごとに圧力を測定し、漏洩を計測するタイミングチャートの一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態において、圧力が所定割合になったことで、漏洩を計測するタイミングチャートの一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態における制御コントローラによる漏洩判定のフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態における複数のエアパイプを備えた空気エンジンの概略を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態における漏洩対策の一例として複数のエアパイプを選択的に接続する空気エンジンの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、気体機械を有する空気エンジンにより発生する駆動力により走行する車両であって、空気エンジンは、圧縮気体を蓄積する気体容器と、気体容器から供給される圧縮気体により駆動される気体機械と、気体機械の出力を制御する制御弁部と、気体容器と制御弁部を接続する配管部と、配管部における圧縮気体の圧力を検出する圧力計とを備える。
【００１３】
車両は、気体機械の目標出力に対応する指令値を出力する操作指示部と、操作指示部よりの指令値に基づいて制御弁部を動作させ、気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置を備える。制御装置は、圧力計の出力に基づき配管部における圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、気体機械の目標出力が略０となるごとに圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、制御装置は、気体機械の目標出力が略０となった時点の圧力計測部により計測される圧力と、一定時間経過後に圧力計測部により計測される圧力とを比較し、圧力差が一定量を上回ることで圧縮気体が漏洩していると判定し、一定時間内に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することを特徴とする車両を提供する。
【００１４】
このような構成によれば、気体機械が動作しない状態となるたびに漏洩の判定を行うようになるので、配管からの圧縮気体漏洩が進行していく兆候をいち早く発見できるようになる。また、判定中に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することから、気体機械の出力が求められた際の応答に対する影響もない。従って、走行性に影響を与えることなく、圧縮気体の漏洩を定期的に判定することで、亀裂等の異常を早期に発見することができる。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、気体機械を有する空気エンジンにより発生する駆動力により走行する車両であって、空気エンジンは、圧縮気体を蓄積する気体容器と、気体容器から供給される圧縮気体により駆動される気体機械と、気体機械の出力を制御する制御弁部と、気体容器と制御弁部を接続する配管部と、配管部における圧縮気体の圧力を検出する圧力計とを備える。
【００１６】
車両は、気体機械の目標出力に対応する指令値を出力する操作指示部と、操作指示部よりの指令値に基づいて制御弁部を動作させ、気体機械の出力を目標出力に制御する制御装置を備える。制御装置は、圧力計の出力に基づき配管部における圧縮気体の圧力を計測する圧力計測部と、気体機械の目標出力が略０となるごとに圧力計測部により計測される圧力の変化に基づいて、圧縮気体の漏洩状態を判定する判定部とを備えるとともに、制御装置は、気体機械の目標出力が略０となった時点を基準として、圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至るまでの時間を計測し、計測された時間が一定時間を下回ることで圧縮気体が漏洩していると判定し、圧力計測部により計測される圧力の変化が一定量に至る以前に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することを特徴とする車両を提供する。
【００１７】
このような構成によれば、気体機械が動作しない状態となるたびに漏洩の判定を行うようになるので、配管からの圧縮気体漏洩が進行していく兆候をいち早く発見できるようになる。また、判定中に気体機械の目標出力が略０より変化した場合には漏洩状態の判定を中止することから、気体機械の出力が求められた際の応答に対する影響もない。従って、走行性に影響を与えることなく、圧縮気体の漏洩を定期的に判定することで、亀裂等の異常を早期に発見することができる。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、車両が、制動時に気体機械の目標出力が略０となることを特徴とする第１〜２のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００１９】
このような構成によれば、惰性走行から制動に移るような状態において気体機械の目標出力が略０となる状態がより長く続くことになるので、漏洩判定を確実に行えるようになる。従って、より安全性の高い車両を得ることができる。
【００２０】
本発明の第４態様によれば、車両が自転車であることを特徴とする第１〜３のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００２１】
このような構成によれば、走行時において動力装置による加速を必要としない時間が頻繁に発生するようになるので、より漏洩判定を高頻度に行えるようになる。従って、より安全性の高い車両を得ることができる。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、制御装置は、気体機械の目標出力が略０となった時点の圧力計測部により計測される圧力が一定量以下の場合には漏洩状態の判定を中止することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００２３】
このような構成によれば、配管内に圧縮気体が充填されていない場合に無駄な漏洩判定を行わずにすむようになる。従って、より効果的に漏洩判定の行える車両を得ることができる。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、車両の速度を計測する速度計測部をさらに備え、制御装置は計測された車両の速度が一定量以上の場合のみ漏洩状態の判定を行うことを特徴とする第１〜５のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００２５】
このような構成によれば、走行中の振動等で漏洩状態に変化の生じやすい状況下でのみ漏洩判定を継続して行うようになる。従って、より効果的に漏洩判定の行える車両を得ることができる。
【００２６】
本発明の第７態様によれば、制御装置が圧縮気体が漏洩していると判定したことを示す漏洩状態提示部を備えることを特徴とする第１〜６のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００２７】
このような構成によれば、漏洩が発生した場合にその状況を搭乗者が容易に判断できるようになる。従って、より安全性の高い車両を得ることができる。
【００２８】
本発明の第８態様によれば、気体容器と配管部との間に遮断弁を備え、制御装置は漏洩状態の判定を行う間は遮断弁を動作させて気体容器からの圧縮気体の流出を遮断することを特徴とする第１〜７のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００２９】
このような構成によれば、配管部内の気体圧力だけで漏洩判定を行えるようになり、漏洩時の流出量の削減や、漏洩判定時間の短縮が実現できるようになる。従って、より効率的に漏洩判定の行える車両を得ることができる。
【００３０】
本発明の第９態様によれば、制御装置は、圧縮気体が漏洩していると判定した場合には、気体機械の目標出力に関わらず遮断弁を動作させて気体容器からの圧縮気体の流出を遮断することを特徴とする第８の態様に記載の車両を提供する。
【００３１】
このような構成によれば、配管部から圧縮気体が漏洩する状態が継続するのを防止することができるようになる。従って、より安全性の高い車両を得ることができる。
【００３２】
本発明の第１０態様によれば、配管部が並列接続されかつ制御装置により選択的に遮断可能な複数の個別配管部から構成され、制御装置は圧縮気体の漏洩判定結果に基づいて漏洩していると判定した個別配管部を遮断することを特徴とする第１〜８のいずれか１つの態様に記載の車両を提供する。
【００３３】
このような構成によれば、配管部からの圧縮気体漏洩を防止しつつ、気体機械を継続して動作させられるようになる。従って、安全性と操作性を両立した車両を得ることができる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態にかかる動力装置及びそれを用いる車両及び車両の駆動方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による、車両の一例としての、２輪の自転車１の概略を示す。図２は、図１の自転車１のハンドル３５の概略を上面より示す。図３は、第１実施形態における自転車１の後部（後輪近傍）に搭載される動力装置の一例としての空気エンジン３０の概略を示す。
【００３６】
図１の自転車１において、２はエアタンク、３０は空気エンジン、３１、３２はスプロケット、３３はチェーン、３４は後輪である。更に図１において、３５はハンドル、３６は前輪、３７はフロントフォーク、１０２は出力調整スライドバー、１０３は速度計、１０５は磁石である。
【００３７】
図２において、１０２は出力調整スライドレバー、１０４はＬＥＤである。
【００３８】
図３において、下半分は空気エンジン３０の詳細を示す。２はエアタンク、５はオンオフ弁、７は圧力を検出する圧力計、８はエアパイプ、６はレギュレータ、３はエアモータ、４は大気開放口、３１はスプロケットである。図３において、上半分は空気エンジン３０の制御装置の一例として制御コントローラ１０１を示す。以降、制御装置を、制御コントローラ１０１と記載する。
【００３９】
図３の制御コントローラ１０１は、エアモータ３の目標出力値を指示する指示部２０１、オンオフ弁５の開閉を指示する開閉指示部２０４、レギュレータ６を調整制御する調整部２０２、圧力計７を用いて圧力を計測する圧力計測部２０５、速度計１０３を用いて自転車１の速度を計測する速度計測部２００、計測結果に基づいて漏洩判定を行う判定部２０３から構成されている。
【００４０】
図１において、空気エンジン３０の出力は、スプロケット３１に伝達される。自転車１の後輪３４に設けられた後輪側のスプロケット３２とエンジン側のスプロケット３１との間はチェーン３３で連結されている。スプロケット３２と後輪３４は、一方向クラッチを介して接続される。スプロケット３２の反時計回り（Ａ方向）の回転速度が、後輪３４の反時計回り（Ｂ方向）の回転速度を上回りそうになる場合には、スプロケット３２と後輪３４とは一体となって回転する。すなわち、空気エンジン３０が自転車１の推進力につながるトルクを発生している場合には空気エンジン３０の出力が後輪３４に伝達され、それ以外の場合にはスプロケット３２と後輪３４は独立に回転し、空気エンジン３０が後輪３４に影響を与えなくなる。このように構成することで、空気エンジン３０が駆動トルクを発生させることで自転車１に推進力を与えることができる。
【００４１】
図３において、空気エンジン３０は、気体容器の一例であるエアタンク２と、遮断弁の一例としてのオンオフ弁５と、気体機械の一例としてのエアモータ３と、制御弁部の一例としてのレギュレータ６と、配管部の一例としてのエアパイプ８と、制御装置の一例としての制御コントローラ１０１とを備える。気体容器の一例であるエアタンク２には、圧縮空気を蓄積している。オンオフ弁５はエアタンク２の開口部に設けられ、エアタンク２とエアパイプ８との接続、遮断を制御する。オンオフ弁５には、エアパイプ８を介して、レギュレータ６が接続されており、レギュレータ６の下流側に接続されるエアモータ３の出力を調節する。エアモータ３は、エアタンク２から、レギュレータ６を介して供給される圧縮空気と、大気開放口４より供給される周辺大気との差圧により駆動される。
【００４２】
制御コントローラ１０１は、エアパイプ８内の圧力を計測する圧力計測装置の一例としての圧力計７の情報を取得しつつ、オンオフ弁５とレギュレータ６との動作を制御する。さらに、制御コントローラ１０１には、操作指示部の一例としての出力調整スライドバー１０２が接続されており、出力調整スライドバー１０２が操作されることで制御コントローラ１０１にエアモータの出力指令が与えられる。出力調整スライドバー１０２は、例えば、図２において、ハンドル３５のグリップ付近に設置され、バーが最もグリップ側（図２上方）に位置する場合には出力指令値が０となり、バーが最もハンドル中央側（図２下方）に位置する場合には出力指令値が最大となる。出力調整スライドバー１０２には、漏洩が発生していることを示す漏洩状態提示部の一例である表示部（本実施形態ではＬＥＤ１０４）が設けてある。ＬＥＤ１０４は、電池で電力が供給可能としている。第１実施形態では、ＬＥＤ１０４の点灯による漏洩状態提示部を用いており、これは簡易な構成で状態を提示できるので望ましい。しかしながら、これに限るものではなく、音声、又は、振動などによる漏洩状態提示部を用いてもよい。また、制御コントローラ１０１には速度計測装置の一例である速度計１０３が接続されており、制御コントローラ１０１が自転車１の速度の情報を得られるようになっている。速度計１０３は、例えば図１において前輪３６に隣接したフロントフォーク３７に設置されている。前輪３６のスポークに設けた磁石１０５が速度計１０３を横切る周期から前輪３６の回転速度を求めるとともに、前輪３６の径から自転車１の速度を算出するようになっている。
【００４３】
図４、図５は、自転車１の走行状態におけるタイミングチャートの一例である。
【００４４】
図４は一定時間ごとに圧力を測定し、漏洩を計測するタイミングチャートを示す。
【００４５】
図５は圧力が所定割合になったことで、漏洩を計測するタイミングチャートを示す。
【００４６】
図４、図５に関して漏洩を計測し、判断する詳細な説明は、後出する図６の制御コントローラ１０１のフローチャートの説明と共に行う。
【００４７】
まず、図４、図５を用いて、自転車１の走行状態と、空気エンジン３０の動作状態との関係を説明する。
【００４８】
速度計測部２００の出力は、自転車１の速度を示す。指示部２０１の出力は、空気エンジン３０を作動させていることを示す。調整部２０２の出力は、レギュレータ６の制御を示す。判定部２０３の出力は、漏洩計測の判定区間を示す。判定区間において、漏洩が計測される。漏洩結果に基づき、漏洩か否かが判断される。開閉指示部２０４の出力は、オンオフ弁５の開閉を示す。圧力計測部２０５の出力は、圧力計７で測定した圧力を示す。自転車１の走行状態は、図４、図５の速度計測部２００の出力に示されるように静止、駆動、惰性、制動の４つの状態からなる。
【００４９】
静止状態（図４、図５のＡ以前、Ｉ以降）においては、自転車１は停止しており、空気エンジン３０の出力も０となる。調整部２０２の出力が０であり、空気エンジン３０の出力が０と分かる。
【００５０】
駆動状態（図４、図５のＡＢ間、ＣＤ間、ＦＧ間）においては、自転車１には搭乗者のペダリングや空気エンジン３０による推進力が与えられ、加速走行若しくは等速走行する。このとき、自転車１の加速や走行抵抗に打ち勝つために必要な分だけ搭乗者のペダリングと併せて空気エンジン３０が出力する。調整部２０２の出力が０より大きくなっている。
【００５１】
惰性状態（図４、図５のＢＣ間、ＤＥ間、ＧＨ間）においては、空気エンジン３０の出力は０となる。調整部２０２の出力は０となる。自転車１は路面状態に応じて速度が変化する。すなわち、登り坂や平坦路では減速走行、走行抵抗に釣り合う緩い下り坂では等速走行、それ以上の急な下り坂では増速走行する。
【００５２】
最後に、制動状態（図４、図５のＥＦ間、ＨＩ間）においては、自転車１にはブレーキによる制動力が与えられ、下り坂では増速走行や等速走行があり得るが、基本的には減速走行することになる。このとき、空気エンジン３０の出力は０となる。調整部２０２の出力は０となっている。
【００５３】
従って、以上の４つの状態における空気エンジン３０の出力は、駆動状態以外では０となる。自転車１の場合、走行抵抗が小さいことから、走行中に惰性状態となる機会が頻繁に訪れることになる。
【００５４】
次に、制御コントローラ１０１の制御の下で行われる、自転車１の作用を説明する。図６は、制御コントローラ１０１による、漏洩判定のフローチャートである。
【００５５】
最初に、出力調整スライドバー１０２の位置に基づき出力指令値が制御コントローラ１０１により判定され、それに応じて空気エンジン３０の出力が調整される（図６のステップＳ１）。
【００５６】
ステップＳ２では、制御コントローラ１０１により出力指令値が、０か否かが判定される。このときの判定は、出力調整スライドバー１０２の位置が厳密に出力指令値０に相当している場合に限るものではなく、０と見なせる状態（例えば定格出力の３％未満）であり制御コントローラ１０１が空気エンジン３０を動作させない場合においても、ステップＳ２では出力指令値が０であると判定する。ステップＳ２において出力指令値が０であると判定されない限り、再度ステップＳ１が実施される。
【００５７】
ステップＳ２で出力指令値が０であると判定された場合、制御コントローラ１０１により漏洩判定が開始される（図６のステップＳ３）。具体的には、制御コントローラ１０１により、エアモータ３の出力が０となるようにレギュレータ６が設定されている状態でオンオフ弁５を閉鎖し、エアパイプ８を閉鎖された空間とする。その後、制御コントローラ１０１で、圧力計７の出力を一定時間（例えば５秒）計測し、圧力が計測開始時の圧力に対して一定割合（例えば９７％）未満となったと制御コントローラ１０１で判定した場合には、制御コントローラ１０１で、漏洩があると判定される。なお漏洩判定では、計測における一定時間を長くするほど、同じ漏洩状態であっても圧力変化が大きくなるので、漏洩判定が容易になる。しかし、漏洩判定に必要となる出力指令値が０である期間も長くなるため、漏洩判定の実施自体が困難になってしまう。そこで計測における一定時間は、漏洩判定の実施頻度と判定し易さとのバランスを考慮して、２〜１５秒程度にすることが望ましい。
【００５８】
圧力が計測開始時の圧力に対して一定割合（例えば９７％）以上であると制御コントローラ１０１で判定した場合には、制御コントローラ１０１で、漏洩が無いと判定される。この漏洩判定方法を用いたときのタイミングチャートの一例が図４となる。図４のＢ、Ｄ、Ｇのタイミングにおいて出力指令値が０となるので、判定部２０３がＯＮとなり漏洩判定が開始される。そこから一定の時間（図４ではΔｔ）の間、開閉指示部２０４が閉状態となるので、オンオフ弁５が閉鎖される。圧力計測部２０５により、その間の圧力変化が計測され、その変化の程度で漏洩の有無が判定されることになる。
【００５９】
上記の漏洩判定を実施するためには一定の時間が必要となるので、制御コントローラ１０１は漏洩判定の終了以前に出力指令値が０かどうかの確認を行う（図６のステップＳ４）。出力指令値が０のままであると制御コントローラ１０１が判定した場合には、引き続き漏洩判定が終了したかどうかの確認を行う（図６のステップＳ５）。漏洩判定が終了していない場合にはステップＳ４に戻り出力指令値の確認を行う。ステップＳ４において出力指令値が０以外であると制御コントローラ１０１が判定した場合には、漏洩判定を中止し、ステップＳ１に戻って出力指令値に応じて空気エンジン３０の出力調整を行う。例えば図４において、Δｔより大きなΔｔ１であった場合、漏洩判定が終了するタイミングのＢ’やＤ’が、それぞれ出力指令値が０で無くなるタイミングであるＣやＥよりも後ろにずれることになる。このような場合に漏洩判定が中止される。また、ステップＳ５において漏洩判定が終了したと制御コントローラ１０１が判定した場合には、ステップＳ６に進むことになる。
【００６０】
ステップＳ５において、漏洩判定が終了したと判断されたとき、オンオフ弁５とレギュレータ６との間のエアパイプ８、すなわち、オンオフ弁５とエアパイプ８とレギュレータ６と圧力計７等における漏洩の有無が、制御コントローラ１０１で判定されたことになる。
【００６１】
このように惰性状態、制動状態において漏洩判定を行うのは、自転車１のように走行抵抗の小さい移動体において特に有効である。自転車で平地や下り坂を走行する際には、加速する場合を除いて駆動力をあまり必要としないので、出力指令値が０となる状態が頻繁に発生する。しかし、路面からの振動は継続的に車体に作用するので、配管系の緩みや亀裂が進行する危険性がある。そこで、空気エンジン３０を動作させる必要のない惰性状態や、制動状態において漏洩判定を行うようにすることで、漏洩の検出を早めに察知できるようになる。しかし、自転車１のように出力指令値が０となる状態が頻繁に発生する車両であっても、その状態が漏洩判定に十分な時間だけ継続するとは限らない。そこで、出力指令値が０以外になったときには漏洩判定を中止することで、漏洩判定が自転車１の走行性に与える影響をなくすこともできるようになる。
【００６２】
漏洩判定の方法としては、上記に限るものではない。例えば、制御コントローラ１０１により、エアモータ３の出力が０となるようにレギュレータ６が設定されている状態でオンオフ弁５を閉鎖し、エアパイプ８を閉鎖された空間とする。
【００６３】
その後、制御コントローラ１０１で、圧力計７の出力を計測し、圧力が計測開始時の圧力に対して一定割合（例えば９７％）未満となったと制御コントローラ１０１で判定した時点で、計測開始時からの時間が一定時間（例えば５秒）未満であると制御コントローラ１０１で判定した場合には、制御コントローラ１０１で、漏洩があると判定される。圧力が計測開始時の圧力に対して一定割合（例えば９７％）未満となったと制御コントローラ１０１で判定した時点で、計測開始時からの時間が一定時間（例えば５秒）以上であると制御コントローラ１０１で判定した場合には、制御コントローラ１０１で、漏洩が無いと判定される。
【００６４】
漏洩検査終了後には、オンオフ弁５とレギュレータ６との間のエアパイプ８、すなわち、オンオフ弁５とエアパイプ８とレギュレータ６と圧力計７等における漏洩の有無が、制御コントローラ１０１で判定されることになる。すなわち、このような方法でも制御コントローラ１０１で漏洩の有無が判定できることになる。この漏洩判定方法を用いたときのタイミングチャートの一例が図５となる。図５のＢ、Ｄ、Ｇのタイミングにおいて出力指令値が０となるので、判定部２０３がＯＮとなり漏洩判定が開始される。そこから圧力計測部２０５により一定の圧力変化（図５ではΔｐ）が計測されるまでの間、開閉指示部２０４が閉状態となり、オンオフ弁５が閉鎖される。一定の圧力変化が生じるまでの時間により、漏洩の有無が判定されることになる。ただし、Ｂのタイミングから開始された漏洩判定については、Ｃのタイミングにおいても一定の圧力変化が生じていないので、漏洩判定が中止されている。
【００６５】
なお、以上の漏洩判定の方法では、オンオフ弁５を用いてエアパイプ８を閉鎖された空間としているが、これは漏洩時の流出量の削減や、漏洩判定時間の短縮が実現できるようになるので望ましい。しかし、エアタンク２の容量が小さい（例えば１Ｌ）構成などの場合にはオンオフ弁５を用いなくても漏洩判定は可能である。
【００６６】
また、漏洩判定において圧力計７による計測開始時における圧力が一定値未満（例えばゲージ圧で１気圧未満）であると制御コントローラ１０１が判定した場合には漏洩判定を行わず漏洩が無いものとして判定を終了するようにしてもよい。このような場合には、エアパイプ８内に圧縮空気が十分に存在せず、正確な漏洩判定が行えないので、漏洩判定を行わないようにすることで無駄な判定を行わずにすむようになる。
【００６７】
また、漏洩判定において速度計１０３による自転車１の速度が一定値未満（例えば時速２ｋｍ／ｈ未満）であると制御コントローラ１０１が判定した場合には、漏洩判定を行わず漏洩が無いものとして判定を終了するようにしてもよい。このような場合には、自転車１は走行状態になく、継続的に振動や衝撃が加わる状況にはないので、空気エンジン３０の出力が０であるとして繰り返し漏洩判定を行うのは無駄な判定動作を繰り返す可能性が高くなる。よって、漏洩判定を行わないようにすることで無駄な判定を行わずにすむようになる。
【００６８】
ステップＳ６では、制御コントローラ１０１により判定された漏洩の有無に従って、漏洩が無いと判定されている場合には、オンオフ弁５を開放してステップＳ１に戻り、出力指令値に応じて空気エンジン３０の出力調整を行う。漏洩があると判定されている場合には、ステップＳ７に進む。
【００６９】
ステップＳ７では、漏洩対策として出力調整スライドバー１０２に設けられたＬＥＤ１０４を制御コントローラ１０１により点灯させて、搭乗者に漏洩があることの通知を行う。
【００７０】
その後、オンオフ弁５を開放してステップＳ１に戻り、出力指令値に応じて空気エンジン３０の出力調整を行う。
【００７１】
以上のように、制御コントローラ１０１により出力指令値が０であることが確認されるたびに、漏洩判定が行われる。従って、エアパイプ８等に亀裂等の課題がある場合において、圧縮気体の漏洩が進行していく兆候をいち早く発見できるようになり、圧縮気体流出の検出が事前に可能になる。これにより、車両の信頼性を確実に向上させることができる。
【００７２】
なお、第１実施形態では、車両の一例として２輪の自転車１を用いているが、これに限るものではなく、３輪の自転車又は車椅子等であってもよい。
【００７３】
また、第１実施形態では、漏洩対策として出力調整スライドバー１０２に内蔵のＬＥＤ１０４を点灯させているので、搭乗者が漏洩の有無を容易に判定できる。第１実施形態では、出力調整スライドバー１０２に内蔵のＬＥＤ１０４を点灯させたが、これに限るものではなく、別の箇所に設けたＬＥＤ１０４を点灯させるようにしてもよいし、ＬＥＤ１０４の点灯の代わりに点滅や、漏洩のない通常状態が点灯で、漏洩があるときに消灯させるようにしてもよい。また、ＬＥＤ１０４の代わりに、音声又は振動などにより通知するようにしてもよい。
【００７４】
また、漏洩対策としては搭乗者に通知するだけでなく、ステップＳ７において制御コントローラ１０１がオンオフ弁５を開放せずに、エアタンク２からの圧縮空気の供給を遮断し続け、漏洩の危険性を回避するようにしてもよい。
【００７５】
また、第１実施形態では、遮断弁の一例としてオンオフ弁５を用いており、閉鎖状態（遮断状態）が確実な点で望ましいが、これに限るものではなく、半開状態が可能な弁機構を用いて、エアタンク２からの圧縮空気の供給量を制限し、漏洩による危険性を減少させるようにしてもよい。
【００７６】
（第２実施形態）
また、別の漏洩対策として、複数のエアパイプを備えた空気エンジンを対象にすることも可能である。図７は、複数のエアパイプを備えた空気エンジンの概略を示す。図８は、複数のエアパイプを選択的に接続する空気エンジンの概略を示す。
【００７７】
図７に示すようにエアパイプ８を複数のエアパイプ８ｂ〜８ｄからなる構成とし、漏洩のあるエアパイプを使用しないようにしてもよい。図７における空気エンジン３０ｂには、エアパイプ８ｂ〜８ｄの３本が並列に備えられている。エアパイプ８ｂの両端にはオンオフ弁２０ａ、２０ｂが、エアパイプ８ｃの両端にはオンオフ弁２０ｃ、２０ｄが、エアパイプ８ｄの両端にはオンオフ弁２０ｅ、２０ｆが設けられている。また、エアパイプ８ｂには圧力を計測するために圧力計７ｂが、エアパイプ８ｃには圧力計７ｃが、エアパイプ８ｄには圧力計７ｄがそれぞれ設けられている。オンオフ弁２０ａ〜２０ｆ及び圧力計７ｂ〜７ｄは、それぞれ制御コントローラ１０１に接続され、制御コントローラ１０１による圧力判定がエアパイプ８ｂ〜８ｄの３本に対して並列あるいは独立に行われる。
【００７８】
このような構成とすることで、図６のステップＳ７において漏洩のあるエアパイプのみ両端のオンオフ弁を遮断するようにすれば、漏洩による危険性を防止しつつ、引き続き空気エンジン３０ｂを動作させられるようになる。例えば、図７における状態から、エアパイプ８ｃに漏洩があると制御コントローラ１０１により判定された場合、図８のように制御コントローラ１０１はオンオフ弁２０ｃ、２０ｄを遮断してエアパイプ８ｃからの漏洩を防止しつつ、エアパイプ８ｂ、８ｄを用いてエアモータ３に圧縮空気を供給し続けるようになる。このようにすることで、エアパイプ８ｂ〜８ｄの全てに漏洩が発生するか、オンオフ弁５やレギュレータ６等からの漏洩が発生するまでは、空気エンジン３０ｂを動作させ続けることができるようになる。なお、以上の説明では漏洩のあるエアパイプのみの遮断を行っているが、これに限るものではない。
【００７９】
例えば初期状態ではエアパイプ８ｂのみを使用し、エアパイプ８ｂに漏洩があると制御コントローラ１０１により判定されたときには、オンオフ弁２０ａ、２０ｂを閉鎖してエアパイプ８ｂを使用しないようにする。そしてオンオフ弁２０ｃ、２０ｄを解放してエアパイプ８ｃを代わりに使用するようにして、エアパイプに漏洩が発生するたびに使用するエアパイプを切り替えるようにしてもよい。この場合、エアパイプごとにオンオフ弁を設けるのではなく、少なくとも１つの切替弁により使用するエアパイプを切り替えるようにしてもよい。
【００８０】
また、第１実施形態では、制動時にも出力指令値が０となり、漏洩判定が行いやすくなる点で望ましいが、これに限るものではなく、制動時にエネルギーの回生を行うために出力指令値が負となるようなものであってもよい。この場合、図４、図５の例における漏洩判定では、ＨのタイミングにおいてＧのタイミングから開始された漏洩判定が中止されることになる。
【００８１】
また、第１、第２実施形態では、エアタンク２に圧縮空気を充填しているので、価格、安全性、及び、大気放出可能な点で望ましいが、これに限るものではなく、圧縮空気の代わりに窒素等の不活性ガスを用いてもよい。
【００８２】
また、第１、第２実施形態では、制御弁部の一例としてレギュレータ６を用いており、エアモータ３の出力調整が簡便な構成で容易に行える点で望ましい。しかしながら、これに限るものではなく、動作させる気体機械の出力調整が可能な任意の制御弁部を利用することができる。
【００８３】
また、第１、第２実施形態では、車両と制御装置とを一体として説明したが、本発明の漏洩判定は、制御装置単独でも実現することが可能である。
【００８４】
さらに、第１、第２実施形態では、制御装置の構成を、速度計測部、指示部、調整部、判定部、開閉指示部、圧力計測部により説明した。しかし本発明の漏洩判定は、上記６つの構成要素必ずしも必要とするものでない。少なくとも、圧力計測部、判定部を備えていれば、漏洩の判定は可能である。また必要に応じ、圧力計測部、判定部と、他の構成要素をいくつか組み合わせても、漏洩の判定は可能である。
【００８５】
なお、本発明は、上述した特徴的な処理部を備える制御装置として実現することができるだけでなく、制御装置に含まれる特徴的な処理部をステップとする漏洩判定方法として実現することができる。また、漏洩判定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなコンピュータプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピュータ読取可能な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明にかかる動力装置及びそれを用いる車両は、気体流出の検出を確実にすることにより、圧縮気体で動作する車両の動力装置及びそれを用いる車両の信頼性を向上させることが出来、有用である。また、車両駆動以外でも、工具類等の圧縮気体で動作する持ち運び可能なシステム用の動力装置としても応用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１    自転車
２    エアタンク
３    エアモータ
４    大気開放口
５    オンオフ弁
６    レギュレータ
７，７ｂ，７ｃ，７ｄ    圧力計
８，８ｂ，８ｃ，８ｄ    エアパイプ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ    オンオフ弁
３０，３０ｂ    空気エンジン
３１，３２    スプロケット
３３    チェーン
３４    後輪
３５    ハンドル
３６    前輪
３７    フロントフォーク
１０１    制御コントローラ
１０２    出力調整スライドバー
１０３    速度計
１０４    ＬＥＤ
１０５    磁石
２００    速度計測部
２０１    指示部
２０２    調整部
２０３    判定部
２０４    開閉指示部
２０５    圧力計測部
【図１】
2012117708.tif 000003
【図２】
2012117708.tif 000004
【図３】
2012117708.tif 000005
【図４】
2012117708.tif 000006
【図５】
2012117708.tif 000007
【図６】
2012117708.tif 000008
【図７】
2012117708.tif 000009
【図８】
2012117708.tif 000010
【国際調査報告】
2012117708.tif 000011
2012117708.tif 000012
2012117708.tif 000013
2012117708.tif 000014