【手続補正書】
【提出日】平成16年7月28日(2004.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    タイヤ膨張システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】  加圧圧縮空気タンクを備えるモータ駆動式コンプレッサとして構成された高流量低圧力膨張用ガス源と、タイヤに接続される膨張手段とを備えたタイヤ膨張システムであって、
動力源と、前記動力源によって駆動されるコンプレッサと、前記膨張用ガス源から前記コンプレッサへ高流量低圧力の膨張用ガスを制御された状態で供給するとともに、前記コンプレッサから前記膨張手段へ膨張用ガスを高流量高圧力で供給するための制御回路とを有し、
前記動力源が、前記制御回路によって前記膨張用ガス源から高流量低圧力で供給される膨張用ガスから動力を取り出すタービンで構成されていることを特徴とするタイヤ膨張システム。
【請求項２】  前記タービンへ供給される膨張用ガスと、前記コンプレッサから供給される圧縮された膨張用ガスとの間に介在する熱交換器を備えた請求項１に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項３】  前記制御回路が、プリセット閾値圧力と実際の実膨張圧力とを比較して、前記実膨張圧力がプリセット閾値圧力に達したときに膨張用ガスの供給を遮断する比較手段を設けて構成されている請求項１又は２に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項４】  前記比較手段が、第１入力部と第２入力部と第３入力部とを有すると共に前記第１入力部と連通可能な出力部を有する三入力圧力比較弁と、前記第２入力部に流体連通する閾値圧力プリセット用圧力計と、前記第３入力部に制御された状態で流体連通すると共にタイヤ内圧力を計測する制御用圧力計と、前記圧力比較弁の前記出力部と流体連通して前記圧力比較弁によって制御される切換弁とを設けて構成されている請求項３に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項５】  前記タイヤ内圧力を計測する前記制御用圧力計が、互いに直列に接続された減圧手段と絞り部とを介して、前記圧力比較弁の前記第３入力部に連通接続されている請求項４に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項６】  前記減圧手段と前記絞り部と前記切換弁との間に接続される補正タンクを備えた請求項５に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項７】  前記膨張用ガス源と前記閾値圧力プリセット用圧力計との間に調節可能式減圧手段を備えた請求項５又は６に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項８】  前記制御回路が、マイクロプロセッサとマイクロプロセッサアクセスキーボードと前記コンプレッサの膨張用ガス出力部に於ける前記膨張用ガスの圧力を計測するための制御用圧力計とを有する制御手段と、前記制御手段によって制御されると共に、膨張用ガス出力部が前記タービンと前記コンプレッサとに接続され膨張用ガス入力部が前記膨張用ガス源に接続された電動弁を有するパワーアクチュエータとを設けて構成されている請求項１又は２に記載のタイヤ膨張システム。
【請求項９】  前記タービンの膨張用ガス出力部にサイレンサを備えた請求項１から８の何れか１項に記載のタイヤ膨張システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急速タイヤ膨張システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、現在、タイヤは、圧縮空気の分配回路に接続された膨張装置（圧力計を備えた膨張ピストル）を使用して膨張される。このような膨張は、周知のように、通常約３ｍｍ２の比較的小さな空気通路断面を有するタイヤ用逆止弁を通して空気を導入することによって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常の圧縮空気分配回路（最大１０ｂａｒ（１ＭＰａ））に於いて使用可能な圧力勾配と、そのように小さな空気通路断面とにより、タイヤを完全に膨張させるのに必要な膨張時間は、乗用車用タイヤの場合は約５０秒間であり、トラック用タイヤの場合は１０分間以上である。この膨張時間を短縮するために、先ず、タイヤ用逆止弁の内側部分を取り外し、その後、膨張が終わった後にこれを再び組み付ける方法が提案されている。この方法により、タイヤの膨張に必要な時間を約５分間にまで短縮することができるが、これは非常に手間のかかるプロセスであり、場合によっては、逆止弁の適切な作動が損なわれて、比較的短時間にタイヤ内圧力が損失する可能性があるので、タイヤの安全性が損なわれる可能性がある。
【０００４】
従って、タイヤ用逆止弁を通る空気通路断面を増加させることは不可能であることから、膨張時間を大幅に短縮するためには、充填ガス（空気、窒素又はその他の不活性ガス）の圧力を大幅に増大させる必要があるが、充填作業場に於いて利用可能なエネルギには制限があり、所望の圧力に対して十分な体積流量を得ることは必ずしも可能ではない。他方、安全性に対する考慮から、膨張システムの上流側に、圧縮空気源として高い初期圧力の大型高容量タンクを使用することは除外される。
【０００５】
本発明の主たる目的は、タイヤ用逆止弁の内部機構を取り外すことなく、タイヤを非常に短時間で膨張させることを可能にする膨張システムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、高性能でありながら製造コストが低い、構造的に非常に単純な膨張システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る膨張システムは、請求項１に記載のごとく、加圧圧縮空気タンクを備えるモータ駆動式コンプレッサとして構成された高流量低圧力膨張用ガス源と、タイヤに接続される膨張手段とを備えたタイヤ膨張システムであって、
動力源と、前記動力源によって駆動されるコンプレッサと、前記膨張用ガス源から前記コンプレッサへ高流量低圧力の膨張用ガスを制御された状態で供給するとともに、前記コンプレッサから前記膨張手段へ膨張用ガスを高流量高圧力で供給するための制御回路とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る膨張システムによれば、コンプレッサ及び制御回路を設けることで、膨張用ガス源から供給される高流量低圧の膨張用ガスを、膨張手段に高流量高圧で供給することができるので、タイヤを非常に短時間で膨張させることができる。
【０００８】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項１に記載のごとく、前記動力源を、前記制御回路によって前記膨張用ガス源から高流量低圧力で供給される膨張用ガスから動力を取り出すタービンで構成することで、高性能でありながら、単純且つ低コストな膨張システムを実現することができる。
【０００９】
また、さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項２に記載のごとく、前記タービンへ供給される膨張用ガスと、前記コンプレッサから供給される圧縮された膨張用ガスとの間に介在する熱交換器を備えることが好ましい。
即ち、熱交換器により、コンプレッサで圧縮されて昇温した膨張用ガスの熱により、タービンに供給される膨張用ガスを予熱して、タービンＴの作業効率を高めることができる。
【００１０】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項３に記載のごとく、前記制御回路を、プリセット閾値圧力と実際の実膨張圧力とを比較して、前記実膨張圧力がプリセット閾値圧力に達したときに膨張用ガスの供給を遮断する比較手段を設けて構成することができる。
またさらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項４に記載のごとく、前記比較手段を、第１入力部と第２入力部と第３入力部とを有すると共に前記第１入力部と連通可能な出力部を有する三入力圧力比較弁と、前記第２入力部に流体連通する閾値圧力プリセット用圧力計と、前記第３入力部に制御された状態で流体連通すると共にタイヤ内圧力を計測する制御用圧力計と、前記圧力比較弁の前記出力部と流体連通して前記圧力比較弁によって制御される切換弁とを設けて構成することができる。
即ち、比較手段を設けることにより、タイヤ内の実膨張圧力が、プリセット閾値圧力相当に到達した時点で、タービンＴとコンプレッサＣとの両方に対する膨張用ガスの供給を自動的に遮断することができ、タイヤ内の圧力を容易に所定のプリセット閾値圧力相当にすることができる。また、このような比較手段は、上記のように３ポート２位置ダブルパイロット形ガス操作弁等で構成することができる三入力圧力比較弁と、三入力圧力比較弁の一方のパイロットガス接続部としての第２入力部に接続された閾値圧力プリセット用圧力計と、及び三入力圧力比較弁の他方のパイロットガス接続部としての第３入力部に接続された制御用圧力計と、例えば三入力圧力比較弁により膨張用ガス源に接続された第１入力部との流路が開閉される出力部にパイロットガス接続部が接続されて、三入力圧力比較弁により、膨張装手段へ膨張用ガスを供給する状態と、その供給を遮断する状態とに切換えられる切換弁とにより簡単に構成することができる。
【００１１】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項５に記載のごとく、前記タイヤ内圧力を計測する前記制御用圧力計を、互いに直列に接続された減圧手段と絞り部とを介して、前記圧力比較弁の前記第３入力部に連通接続することが好ましく、圧力比較弁の第３入力部を比較的低圧として、圧力比較弁の長期信頼性を向上することができる。
また更に、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項６に記載のごとく、前記減圧手段と前記絞り部と前記切換弁との間に接続される補正タンクを備えることで、この補正タンクを、この圧力比較弁の作動を正確かつ感度の良いものとするための補正貯留層として作用させることができる。
【００１２】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項７に記載のごとく、前記膨張用ガス源と前記閾値圧力プリセット用圧力計との間に調節可能式減圧手段を備えることが好ましく、前記閾値圧力プリセット用圧力計及び圧力比較弁の第２入力部を比較的低圧として、閾値圧力プリセット用圧力計及び圧力比較弁の長期信頼性を向上することができる。
【００１３】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項８に記載のごとく、前記制御回路を、マイクロプロセッサとマイクロプロセッサアクセスキーボードと前記コンプレッサの膨張用ガス出力部に於ける前記膨張用ガスの圧力を計測するための制御用圧力計とを有する制御手段と、前記制御手段によって制御されると共に、膨張用ガス出力部が前記タービンと前記コンプレッサとに接続され膨張用ガス入力部が前記膨張用ガス源に接続された電動弁を有するパワーアクチュエータとを設けて構成することができる。
即ち、制御手段によりは、制御用圧力計で計測された実際の膨張圧力と、例えばこの制御手段のメモリに格納されたプリセット閾値圧力とを比較し、実際の膨張圧力がプリセット閾値圧力に達した時点で、膨張用ガスの供給を遮断することができる。
【００１４】
さらに、上記のような本発明に係る膨張システムは、請求項９に記載のごとく、前記タービンの膨張用ガス出力部にサイレンサを備えて、タービンの膨張用ガス出力部から膨張用ガスが排出されるときに発生する騒音を減少させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るタイヤ膨張システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図面に於いて類似の部材は類似の参照番号によって示されている。
【００１６】
先ず、図１に図示された実施の形態について説明すると、この急速タイヤ膨張システムは、コンプレッサＣと、タービンＴ（動力源の一例）と、膨張装置ＤＧ（例えば膨張ピストル）（膨張手段の一例）と、タイヤ圧力伝達用の制御回路ＣＴＰとを有している。
【００１７】
前記タイヤ圧力伝達用の制御回路ＣＴＰは、適当な形式の加圧圧縮空気タンクを備えるモータ駆動式コンプレッサとして構成される膨張用ガス源（その全体を符号２で示す、但し詳細な図示は省略）から延出して、好ましくは、ペダル４によって作動され、膨張用ガス源に接続された開閉弁３（遮断弁の一例）と、その開閉弁３の膨張用ガス出力部に接続された接続管１を備える。この接続管１からは、二つの管５，６が延出し、これら管５，６は、夫々圧力比較弁８と切換弁９とに接続されている。
【００１８】
また、前記膨張用ガス源２は、管７を介して減圧装置１０（調整可能式減圧手段の一例）にも直接接続され、この減圧装置１０の膨張用ガス出力部は、膨張圧力を設定する圧力計１２（閾値圧力プリセット用圧力計の一例）を備えた管１１を介して、前記切換弁９を制御するように構成された前記圧力比較弁８の第１入力部８ａに接続されている。
また、この圧力比較弁８の管５が接続された第１入力部と連通可能な出力部８ｂは、同じ目的の為に切換弁９の制御回路９ａに接続されている。前記切換弁９は、管６を介して前記膨張用ガス源２から膨張用ガスが直接供給されるとともに、管１３を介して、タービンＴの膨張用ガス入力部ＴａとコンプレッサＣの膨張用ガス入力部Ｃａとの両方に膨張用ガスを供給する。
【００１９】
後述するように、前記圧力比較弁８の第２入力部８ｃは、絞り部１５と固定式の調節不可能な減圧装置１６（減圧手段の一例）とが直列に接続されている管１４を介して、制御用圧力計２１に接続されている。前記管１４は、前記絞り部１５と前記減圧装置１６とに間のその長さ部分に於いて、補正タンク１７ａを設けた管１７を介して、前記切換弁９に連通している。更に、この管１４からは、管１８が分岐し、これは、その作用については後述する例えばボタン式の排出弁１９（ガス抜き弁の一例）と連通している。
【００２０】
前記管１３は、タービンＴの膨張用ガス入力部Ｔａに到達する手前に於いて、前記膨張用ガス源２からタービンＴに入る前の圧縮空気（膨張用ガス）を余熱するべく、熱交換器２２内に位置する受熱側のコイル部を有する。
前記余熱用の熱は、コンプレッサＣの膨張用ガス出力部Ｃｂに接続され、充填されるべきタイヤＰの膨張装置ＤＧに向かう管２３の長さ部分によって提供される。
【００２１】
前記熱交換器２２の下流側に於いて、前記管２３は、管１４ａを介して、前記制御用圧力計２１と連通し、その後、管１４、減圧装置１６及び絞り部１５を介して、圧力比較弁８の第２入力部８ｃと連通している。
【００２２】
図１に示すように、前記タービンＴの出力軸Ａｕは、コンプレッサＣを作動させるべく、このコンプレッサＣに直接に作動連結されている。タービンＴは、好ましくはサイレンサ２４を備える膨張用ガス排出部Ｔｂを有する。
【００２３】
前述した急速タイヤ膨張システムの作動は非常に単純でかつ信頼性の高いものである。
前記膨張装置ＤＧを、タイヤＰに含まれる通常の膨張弁（逆止弁）に接続してセットし、前記制御用圧力計２１をそのタイヤ及び性能性能等級用の所望の圧力に設定した後、作業者は、前記ペダル４を踏む操作を行なって開閉弁３を開放し、タービンＴとコンプレッサＣとの両方を、比較的低い圧力で空気を供給する前記圧縮空気源２（膨張用ガス源の一例）に接続する。膨張ステーションの通常の圧縮空気源２で利用可能な流量は、約１０ｂａｒ（約１ＭＰａ）で通常約４０００Ｌ／ｍｉｎ（Ｎｏｒｍａｌ）である。
【００２４】
前記圧力比較弁８は、一方ではその第１入力部８ａを介して、それ自身の第１入力部８ａにおける前記プリセット膨張圧力（プリセット閾値圧力）を計測し、他方では、その第２入力部８ｃによって充填中の実際の膨張圧力（実膨張圧力）、即ちタイヤＰ内の膨張圧力を計測する。これら二つの圧力、即ち、前記圧力計１２にプリセットされたプリセット膨張圧力と、タイヤＰ内で達成された膨張圧力、との間に不均衡が存在する限り、前記圧力比較弁８は、前記切換弁９を開放状態に維持し、両圧力間に均衡が達成されて実膨張圧力でプリセット膨張圧力相当の圧力が得られると、切換弁９は閉じられて、タービンＴとコンプレッサＣとの両方に対する圧縮空気の供給は停止される。
【００２５】
実際には、この均衡は徐々に段階的に得られ、プリセット膨張圧力に達するまで切換弁９が確実に閉鎖状態とされるように、前記タンク１７ａは、このバルブの作動を正確かつ感度の良いものとするための補正貯留層として作用する。
【００２６】
既に述べたように、約１０ｂａｒ（約１ＭＰａ）の前記膨張用ガス源２からの空気の一部は、先ず、前記熱交換器２２を通過して、ここでタービンＴの作業効率を高めるべく余熱されてからタービンＴに送られる。この余熱用の熱は、コンプレッサＣから来る、例えば４０ｂａｒ（４ＭＰａ）程度に強く圧縮され、この圧縮によってその温度が約１５０℃程度に顕著に昇温された空気によって提供される。
【００２７】
従来の膨張ステーションからの圧縮空気の流れは、既に述べたように、通常約１０ｂａｒ（約１ＭＰａ）で約４０００Ｌ／ｍｉｎ（Ｎｏｒｍａｌ）であり、他方、急速なタイヤの膨張を得るために必要な流れは、約４０ｂａｒ（約４ＭＰａ）で約５００Ｌ／ｍｉｎ（Ｎｏｒｍａｌ）である。従って、膨張ステーションの利用可能な動力、Ｗ＝４０００×１０＝４０，０００と、急速な膨張に必要な動力、Ｗ１＝５００×４０＝２０，０００との間の動力バランスは、本発明によって達成される解決構成に確実に有利なものである。
【００２８】
前記コンプレッサＣを作動させるために必要な動力は、前記タービンＴによって供給され、そのタービンには、前記膨張用ガス源２からくる圧縮空気の一部で、この約４の圧縮率を有するコンプレッサＣに供給される圧力と同じ圧力の圧縮空気が供給される。
【００２９】
前記タービンＴは、コンプレッサＣと同様、必要な作業に応じて適当なタイプのものとして構成することができ、例えば、軸流型又はラジアル型（半径流型）で、衝動式又は反動式等として構成することができる。
【００３０】
コンプレッサＣによって供給される圧縮空気は前記熱交換器２２を通過後、制御弁又は膨張装置ＤＧを介して直接タイヤＰに流入する。コンプレッサＣからの高圧出力ライン２３が、前記膨張バルブＤＧを除いて中間になんら遮断装置が介在しない一つの管又はダクトから構成されていることから、膨張用流体は、前記ライン２３になんの障害も無く流入し、従って、単位時間当たり比較的大きな容量の流体が流れることを許容し、これによって、タイヤＰの充填時間の短縮を可能にする。
【００３１】
前記コンプレッサＣは、急速膨張を得るために十分な能力を有しているので、この膨張工程を行うために、タンク等のなんらかの貯留層を設ける必要はない。その結果、膨張工程が完了したときに高圧力に晒される装置は存在しないのでシステムは非常に安全なものとなる。
【００３２】
作業者によって作動される前記膨張装置ＤＧは別にして、全ての制御装置は、低圧力コマンドであり、従って、長期信頼性を有する。
【００３３】
コンプレッサＣとタービンＴとの間の容量比率を一定とすると、コンプレッサＣの圧力と流量とは、タービンＴから排出される空気に正比例する。従って、或る用途の範囲内に於いて、前記ターボコンプレッサ（多段遠心ブロア）Ｃ，Ｔの出力を変化させて、所定のタイプ又は充填するべきタイヤＰに対する特定の膨張時間を得るために、前記タービンＴの排出量を調節するだけで十分である。
【００３４】
図２に図示する実施例に於いて、前記ターボコンプレッサＴ，Ｃは、適当なタイプのパワーアクチュエータ３０から成る電子制御回路ＣＣＥによって制御され、この回路は、その膨張用ガス入力部が供給管１に接続されるとともに、その膨張用ガス出力部が管１３に接続されたソレノイド（電動弁の一例）を有する。前記パワーアクチュエータ３０は、電子制御装置３１（制御手段の一例）によって制御され、この制御装置３１は、従来式と同様、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサアクセスキーボード３２と、制御用圧力計３３とを備え、この圧力計は、管３４によって、コンプレッサＣからの出力ライン２３と接続されて実際の膨張圧力を計測する。
【００３５】
前記制御装置３１は、実際の膨張圧力と、この制御装置のメモリに格納されたプリセット最大膨張圧力とを比較し、実際の膨張圧力がプリセット最大膨張圧力に達すると前記ライン１３への供給を遮断する。
【００３６】
上述した膨張システム全体は、適当な寸法で構成することができ、移動用に適したコンパクトなものとしたり、或いは、膨張ケージ、タイヤの取り付け及び取り外し用の機械、又はその他類似の装置等の膨張装置と一体化することが可能である。
【００３７】
上述した膨張システムは、下記の請求範囲に記載の保護範囲内に於いて様々な改変が可能である。
【００３８】
例えば、タービンＴの代りに、動力源として電気モータ又はその他のタイプの動力源を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る膨張システムの第１実施例の概略図
【図２】
本発明に係る膨張システムの第２実施例を示すブロック図
【符号の説明】
１      接続管
２      膨張用ガス源
３      開閉弁
８      圧力比較弁
８ａ    第１入力部
８ｂ    出力部
８ｃ    第２入力部
９      切換弁
９ａ    制御回路
１０    減圧装置
１２    圧力計（閾値圧力プリセット用圧力計）
１５    絞り部
１６    減圧装置（減圧手段）
１７ａ  補正タンク
１９    排出弁（ガス抜き弁）
２１    制御用圧力計
２２    熱交換器
２４    サイレンサ
３０    パワーアクチュエータ
３１    電子制御装置（制御手段）
３２    マイクロプロセッサアクセスキーボード
３３    制御用圧力計
Ａｕ    出力軸
Ｃ      コンプレッサ
Ｃａ    膨張用ガス入力部
Ｃｂ    膨張用ガス出力部
Ｔ      タービン（動力源）
Ｔａ    膨張用ガス入力部
Ｔｂ    膨張用ガス排出部
ＤＧ    膨張装置（膨張手段）
ＣＴＰ  制御回路
ＣＣＥ  電子制御回路
Ｐ      タイヤ