(57)【要約】【課題】エアコンプレッサによって高圧高温に圧縮されたエアを冷却するエアクーラ内で、圧縮エアの水分が結露、凍結して空気供給路を閉塞して該供給路を破損等に至ることを防止する車両の圧縮エア供給装置を提供することを課題とする。【解決手段】エアコンプレッサ３と、エアタンク５と、エアドライヤ１１とを備えた車両の圧縮エア供給装置において、エア供給路上にエアドライヤ１１よりも上流側に設けられ、該圧縮エアを車両の走行風で冷却するエアクーラ９と、走行風が前記エアクーラ９を通過しやすいようにする導風状態と走行風が前記エアクーラ９を通過しにくいようにする防風状態とを切換え可能な調風板４０とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアを圧縮するエアコンプレッサと、該エアコンプレッサで圧縮された圧縮エアを貯蔵するエアタンクと、前記エアコンプレッサからエアタンクに圧縮エアを供給するエア供給路と、該エア供給路上に設けられ、該圧縮エア中の水分を除去するエアドライヤと、を備えた車両の圧縮エア供給装置において、
前記エア供給路上においてエアドライヤよりも上流側に設けられ、該圧縮エアを車両の走行風で冷却するエアクーラと、
車両の走行時に走行風が前記エアクーラを通過しやすいようにする導風状態と走行風が前記エアクーラを通過しにくいようにする防風状態とを切換え可能な調風板と、を備えたことを特徴とする車両の圧縮エア供給装置。
【請求項２】
前記エアクーラ周辺または該エアクーラ内の温度を検出する温度検出手段からの信号に基づいて、該検出温度が基準温度以下に低下したときに前記調風板を防風状態に切換える制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両の圧縮エア供給装置。
【請求項３】
前記エアクーラ周辺の温度を検出する前記温度検出手段が前記エアドライヤに内蔵されたエアドライヤ用のサーモスタットによって構成されることを特徴とする請求項２記載の車両の圧縮エア供給装置。
【請求項４】
前記調風板は前記エアクーラを構成する熱交換管を覆う閉位置と覆わない開位置とを回動可能に設置されたカバー部材によって構成され、該カバー部材を駆動する駆動手段が前記制御手段からの信号によって作動することを特徴とする請求項２記載の車両の圧縮エア供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のブレーキ制御等に用いられる圧縮エアを、エアタンクに貯留する圧縮エア供給装置に関し、特に、コンプレッサによって高圧高温に圧縮されたエアを冷却するエアクーラを備えた車両の圧縮エア供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、バス等の車両においては、ブレーキ制御、キャブや車輪のサスペンション制御等に圧縮エアを利用している。この圧縮エアは、エンジンによって駆動されるエアコンプレッサによって生じる圧縮エアを例えばエアタンク等に貯留して、一定の圧力に保持してから所定の部分に供給するようになっている。また圧縮エアは、一般に、エアクリーナを通過後にまたはエアクリーナ内においてエンジンへ供給される吸気から一部を取出してエアコンプレッサに導いて圧縮エアを生成するようになっている。
【０００３】
従来、車両の圧縮エア供給装置０１は、図７に示すように、大気はエアクリーナ０３を通って、エンジンに供給されるようになっており、エンジンへの吸気の一部がエアクリーナ０３の内部から取出されてコンプレッサ０５によって圧縮され、その後、エアクーラ０７で冷却され、エアドライヤ０９で乾燥され、エアタンク０１１に貯留されるようになっている。
【０００４】
一方、車両に設置されたエアタンクへ圧縮エアを供給する圧縮空気供給装置に関する技術としては、例えば特許文献１（特開平１０−３２３５２９号公報）が知られている。
かかる特許文献１には、エアコンプレッサからエアタンクへの圧縮空気に含まれる水分や油分の除去率を高めるために、乾燥剤を用いずに、圧縮空気の断熱膨張に伴う冷却効果を利用して乾燥および冷却する技術が示されている。
【０００５】
また、特許文献２（特開平９−２２５１号公報）には、エンジンの吸気系に過給機のコンプレッサを設置し、該過給機のコンプレッサを用いることで、圧縮空気供給装置におけるエアコンプレッサへのエアの充填効率を向上して、エアコンプレッサを小型化する技術が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２３５２９号公報
【特許文献２】特開平９−２２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７に示した従来の車両の圧縮エア供給装置０１においては、エアコンプレッサ０５によって圧縮された高温高圧の空気は、エアドライヤ０９のゴム部品や、乾燥剤に悪影響を及ぼすため、エアコンプレッサ０５の下流側に圧縮エアを冷却するためのエアクーラ０７が装着され、エアドライヤ０９に導入されるエアが略９０℃以下になるように冷却されている。
【０００８】
このエアクーラ０７の冷却能力は、使用環境条件が最悪の夏場の気温において適切な冷却効果が得られるように設定される必要があるが、この夏場を基準にした設定条件では逆に冬場においては、エアクーラ０７内の空気温度が低下しすぎてエアクーラ０７内に水分の結露、さらに該結露水が凍結して空気通路を閉塞して破損に至るおそれがある。
【０００９】
一方、前記特許文献１、２においては、車両に設置されたエアタンクへ圧縮エアを供給する圧縮空気供給装置に関する技術は示されているものの、特許文献１は前記のように圧縮エアの断熱膨張に伴う冷却効果を利用して乾燥および冷却を行う技術であり、特許文献２は過給機のコンプレッサを用いることで、エアコンプレッサへのエアの充填効率を向上しようとする技術であるため、いずれの技術も、エアクーラ内における水分の結露、さらに凍結を防止して空気供給路が閉塞されることを回避する技術とは関連ないものである。
【００１０】
そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、エアコンプレッサによって高圧高温に圧縮されたエアを冷却するエアクーラ内で、圧縮エアの水分が結露、凍結して空気供給路を閉塞して該供給路を破損等に至ることを防止する車両の圧縮エア供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、エアを圧縮するエアコンプレッサと、該エアコンプレッサで圧縮された圧縮エアを貯蔵するエアタンクと、前記エアコンプレッサからエアタンクに圧縮エアを供給するエア供給路と、該エア供給路上に設けられ、該圧縮エア中の水分を除去するエアドライヤと、を備えた車両の圧縮エア供給装置において、前記エア供給路上においてエアドライヤよりも上流側に設けられ、該圧縮エアを車両の走行風で冷却するエアクーラと、車両の走行時に走行風が前記エアクーラを通過しやすいようにする導風状態と走行風が前記エアクーラを通過しにくいようにする防風状態とを切換え可能な調風板と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、調風板を導風状態にすることで走行時に走行風がエアクーラに導かれやすくなるためエアクーラによる圧縮エアの冷却効率がよくなされるので、高温の圧縮エアによってエアドライヤへの悪影響、例えば乾燥剤としてのシリカゲルの劣化やシールゴムの劣化を防止できる。
また、調風板を導風状態にすることで走行風がエアクーラに導かれやすくなるためエアクーラによる冷却効率がよくなり、エアクーラを小型化することができる。
さらに、エアクーラ内の温度が低下しすぎた場合には、調風板を防風状態にすることで走行風による過度の冷却によって、圧縮エアの温度がエアクーラ内で低下しすぎることを防止できるので、エア供給路において圧縮エアの結露水の凍結による閉塞を防止することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記エアクーラ周辺または該エアクーラ内の温度を検出する温度検出手段からの信号に基づいて、該検出温度が基準温度以下に低下したときに前記調風板を防風状態に切換える制御手段を備えるとよい。
かかる構成によれば、制御手段が検出温度に基づいて調風板を切換え制御するので、調風板の作動が適切なタイミングでなされ、凍結発生を確実に防止することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記エアクーラ周辺の温度を検出する前記温度検出手段が前記エアドライヤに内蔵されたエアドライヤ用のサーモスタットによって構成されるとよい。
かかる構成によれば、ヒータを作動させるための温度検出手段をエアドライヤ用のサーモスタットによって構成するので、既存の温度検出手段を利用でき別途温度検出手段を設置する必要がなく、凍結防止システムを簡単に構成できる。
【００１５】
また、好ましくは、前記調風板は前記エアクーラを構成する熱交換管を覆う閉位置と覆わない開位置とを回動可能に設置されたカバー部材によって構成され、該カバー部材を駆動する駆動手段が前記制御手段からの信号によって作動するとよい。
かかる構成によれば、制御手段が検出温度に基づいてカバー部材を切換え制御するので、適切なタイミングでカバー部材の開閉がなされ、過冷却が防止されて凍結の発生を確実に防止することができる。
具体的には、基準温度はエアクーラの周囲の外気温度を検出温度とする場合には、エア供給路内に凍結が生じると予想される０〜１０℃の範囲に設定され、またエアクーラ内のエア供給路内の空気温度を検出温度とする場合には、エア供給路内に凍結が生じると予想される０℃〜１０℃の範囲に設定されて制御されるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エアコンプレッサによって高圧高温に圧縮されたエアを冷却するエアクーラ内で、圧縮エアの水分が結露、凍結して空気供給路を閉塞して該供給路を破損等に至ることを防止する車両の圧縮エア供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は本発明の車両の圧縮エア供給装置を示す全体構成図である。
図１に示すように、圧縮エア供給装置１は、図示しないエンジンによって駆動されてエアを圧縮するエアコンプレッサ３と、該エアコンプレッサ３で圧縮された圧縮エアを貯蔵するエアタンク５と、エアコンプレッサ３からエアタンク５に圧縮エアを供給するエア供給路７と、該エア供給路７上に圧縮エアを冷却するエアクーラ９と、該エアクーラ９の下流側に圧縮エア中の水分を除去するエアドライヤ１１とによって構成されている。
【００１９】
エアコンプレッサ３には、エンジンへ吸気を導入するエアクリーナ１３の内部で大気が分岐され、その分岐された大気が導入されるようになっている。また、エアタンク５に貯蔵された圧縮エアは、例えば、ブレーキ制御、キャブや車輪のサスペンション制御等に利用されるように各制御部品へ供給される。
【００２０】
圧縮エア供給装置１の構成部品の設置場所について、図２のトラックの平面視図を参照して説明する。エアタンク５は、図示しない前輪と後輪１５との間のホイールベース間のシャシフレーム１７の側部に取り付けられ、そのエアタンク５の前方側にはエアドライヤ１１が取り付けられ、そのエアドライヤ１１の前方側にエアクーラ９が走行風に面して設置され、走行風が熱交換管３０を横切るようにシャシフレーム１７に取り付けられている。
【００２１】
さらに、エアコンプレッサ３は、キャビン１９の下方に設置される図示しないエンジンによって駆動されるため該エンジンの近傍に取り付けられている。
また、シャシフレーム１７の側部には、図２に示すように前記エアタンク５、エアドライヤ１１、エアクーラ９の他にバッテリー２１が設置されている。
【００２２】
図１に示すように、エアクーラ９は、入口部を有する入口ヘッダ２４と出口部を有する出口ヘッダ２６とを左右端部に備え、入口ヘッダ２４と出口ヘッダ２６との中間部には冷却フィン２８を周方向に形成された熱交換管３０が複数本並設されている。
入口ヘッダ２４から流入した圧縮エアは、上方の熱交換管３０から下方の熱交換管３０に直列状に蛇行して流れて最下部の熱交換管３０から出口部を通って下流側のエアドライヤ１１に導かれる。
【００２３】
また、熱交換管３０の断面構造は、図１のＡ−Ａ断面線を図６に示すように、内部を通過する圧縮エアと熱交換管３０との接触面積を増大するために、熱交換管３０の径方向に複数の凹凸を放射状に形成した内部形状を有している。
【００２４】
入口ヘッダ２４および出口ヘッダ２６は、例えばブロック状に形成され、内部のエア供給路が切削によって形成されている。
また入口ヘッダ２４には、図３に示すように回動軸Ｘを中心に回動可能にエアカバー部材（調風板）４０が軸支持されている。そして該軸支持部の下端には回動力を付与する回動アクチュエータとしてのモータ４２が装着されている。
【００２５】
このカバー部材４０は、全開時には図３に示すように、複数の熱交換管３０を開放して、走行風が熱交換管３０の間を貫通するようにし、全閉時には図４に示すように、複数の熱交換管３０を覆うように開閉作動される。全閉時には熱交換管３０の長手方向の例えば２／３が閉じられるようなカバー長さを有し、全閉時には覆われない残りの部分で、走行風によって熱交換されて冷却される。
【００２６】
また、カバー部材４０は上下辺に鍔部４４を有し、先端辺には鍔部を有しない箱形形状からなり、全開状態で走行風を最も効率よく受けて熱交換管３０の方に導くように形成されている。そして図２の点線位置で示すように開放角度θが設定される。例えば略４５°に設定されると良く、この開放角度θは周囲の設置部品、冷却性能等によって適宜設定可能である。
このように、カバー部材４０の開閉によってエアクーラ９の冷却能力を制御できるようになっている。
【００２７】
次に、カバー部材４０の開閉作動の制御を行う制御手段４６について図５を参照して説明する。
ステップＳ１でスタートすると、まずステップＳ２によってエアクーラ９近傍の外気温度を外気温度センサ（温度検出手段）４８から入力する。そしてステップＳ３で、該外気温度が所定の基準温度以下に低下したか否かが判定される。基準温度は、具体的には、圧縮エア温度が低下して結露、凍結を生じる外気温度を予め実験によって確認しておき、外気温度と内部の圧縮エア温度の相関関係を求めておく。この関係を利用して外気温の基準温度を予め設定しておく、例えば、基準温度として外気温度が０〜１０℃の範囲の温度でＯＮするように設定するとよい。
【００２８】
次に、外気温度が基準温度以上であれば、ステップＳ４に進みモータ４２に開信号を出力してカバー部材４０を開いて走行風を積極的に取り入れる位置に回動する。すなわち、カバー部材４０をエアスクープ（空気取入口）として機能させて、熱交換管３０への通過風量を増加させてエアクーラの冷却性能を高める。
【００２９】
また、外気温度が基準温度以上でない場合には、ステップＳ５に進みカバー部材４０を全閉位置にして、熱交換管３０の前面を覆うカバーとして機能させて、熱交換管３０の通過風量を減少させて圧縮エアが過冷却されることが防止される。そして、カバー部材４０はそれぞれの開度位置で保持されてステップＳ６で終了する。
なお、カバー部材４０の全開位置と全閉位置との２位置に制御されることを説明したが、検出温度に応じて中間開度の任意位置に位置させることは勿論可能である。
【００３０】
以上のように第１実施形態によれば、カバー部材（調風板）４０を導風状態にすることで、エアスクープとして機能して走行風がエアクーラに導かれやすくなるためエアクーラ９による圧縮エアの冷却が効率よくなされるので、高温の圧縮エアによってエアドライヤ１１への悪影響、例えば乾燥剤としてのシリカゲルの劣化やシールゴムの劣化を防止できる。
また、カバー部材４０のエアスクープ機能によって走行風がエアクーラ９に導かれやすくなるためエアクーラ９による冷却効率がよくなり、エアクーラ９を小型化することができる。
【００３１】
さらに、エアクーラ９内の温度が低下しすぎた場合には、カバー部材４０を防風状態にすることで走行風による過度の冷却によって、圧縮エアの温度が低下しすぎることを防止できるので、エア供給路７において圧縮エアの結露水の凍結による閉塞を防止できる。
【００３２】
また、外気温度は変化幅が−３０℃〜５０℃程度の範囲であるが、エアクーラ９内の圧縮エア温度を直接検出した場合には−１０℃〜２００℃程度の範囲となるため、圧縮エアの温度検出では温度センサの適用温度範囲が広がるため、検知温度範囲の広いセンサおよび耐久性の高いセンサを用意しなければならず、コスト的に不利であるため、本実施形態のように外気温度から予測して制御する方が実用的である。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、第１実施形態の外気温度センサ４８に換えて、エアドライヤ１１に内蔵されているエアドライヤ用のヒータをＯＮ、ＯＦＦせしめるサーモスタット５０を流用して、カバー部材４０の開閉制御を行う第２実施形態を説明する。
【００３４】
図１のエアドライヤ１１用のサーモスタット５０は、従来からエアドライヤ１１に内蔵されているものであり、乾燥剤のシリカゲルに吸着された水分を圧縮エアによって大気排出するための排出口部分の凍結や圧縮エアの入口部の凍結を防止するためにヒータが設置されていて、このエアドライヤ用のヒータを作動せしめるために、エアドライヤの表面温度、または大気温度を検出するためにサーモスタット５０が設置されている。
【００３５】
従って、図１の外気温度センサ４８に換えて、エアドライヤ１１のサーモスタット５０の信号を制御手段４６に入力することで、別途外気温度センサ４８を設置する必要がなく、凍結防止のためのシステムを簡単に構成できる。
【００３６】
（第３実施形態）
次に、第１実施形態の外気温度センサ４８に換えて、エアクーラ９内を流れる圧縮エアの温度を直接検出する圧縮エア温度センサ５２を、入口ヘッダ２４に設置した第３実施形態を説明する。
【００３７】
図１のエアクーラ９の入口ヘッダ２４の最下部に圧縮エアの通路内に挿入されるようにして、直接圧縮エア温度を検出する圧縮エア温度センサ５２が取り付けられている。
このように、直接圧縮エアの温度を検出するので、前記第１実施形態で説明したように、検知温度範囲の広いセンサおよび耐久性の高いセンサを用意しなければならないが、圧縮エアの温度を直接検出してカバー部材４０の開閉を制御できるので、カバー部材４０を圧縮エア温度に応じて精度よく制御でき、圧縮エアの水分の凍結防止を確実に行なうことができる。
圧縮エアは、−１０℃〜２００℃程度の範囲を変動するため、例えば、基準温度として圧縮エア温度が０〜１０℃の範囲の温度に基準温度を設定してカバー部材４０を閉じるようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、エアコンプレッサによって高圧高温に圧縮されたエアを冷却するエアクーラ内で、圧縮エアの水分が結露、凍結して空気供給路を閉塞して該供給路を破損等に至ることを防止できるので、車両の圧縮エア供給装置への適用に際して有益である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１、第２、第３実施形態を示す車両の圧縮エア供給装置の全体構成図である。
【図２】車両への装着状態を示す全体平面図である。
【図３】カバー部材の開状態を示す説明図である。
【図４】カバー部材の閉状態を示す説明図である。
【図５】制御手段の制御フロー図である。
【図６】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】従来構造説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      圧縮エア供給装置
３      エアコンプレッサ
５      エアタンク
７      エア供給路
９      エアクーラ
１１    エアドライヤ
１３    エアクリーナ
２４    入口ヘッダ
２６    出口ヘッダ
２８    冷却フィン
３０    熱交換管
４０    カバー部材（調風板）
４２    モータ
４６    制御手段
４８    外気温度センサ（温度検出手段）
５０    サーモスタット
５２    圧縮エア温度センサ（温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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