JP2000211325A - Ｎ２ガスをタイヤに充填するための方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤに充填されるN₂ガスの濃度を目視によ
って把握できるようにして顧客に対する信頼感を高め
る。 【解決手段】 リム組みしたタイヤにN₂ガスを充填して
正規内圧に保持するに当たり、N₂ガスの充填中、センサ
ーを用いタイヤ内に供給されているN₂ガスの濃度を測定
しその測定結果を随時、表示手段にて表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、N₂ガス（濃度が１
００％のN₂ガスのほか濃度の高いN₂リッチガスを含むも
のとし、以下、これらのガスを単にN₂ガスとして記述す
る）をタイヤに充填するための方法およびその装置に関
し、タイヤに充填中のN₂ガスの濃度及び充填後のタイヤ
内のN₂ガスの濃度を目視によって正確に把握しようとす
るものである。

【０００２】

【従来の技術】N₂ガスは温度変化に極めて強い特徴があ
り、車両のタイヤにN₂ガスを充填することによって高速
走行あるいは過酷な走行等においてタイヤの温度が上昇
してもタイヤ内圧が変化しないため走行性能の低下を防
止することが可能で乗り心地を改善するのに有利であ
り、これまでに高速走行が余儀なくされる航空機やＦ１
レーシングカーなど特殊なものに採用されていた。

【０００３】ところで、最近ではタイヤにおけるN₂ガス
の充填がゴムやホイールの劣化等の防止効果があること
が一般に広く知られるようになってきており、タイヤの
高性能化とも相まって一般ユーザーからN₂ガスの充填を
求められる傾向にあり、とくに、カーショップや給油所
におけるサービスの一環として実施するため、充填にか
かるコストが比較的安価で、しかもN₂ガスを効率よくタ
イヤに充填することができる手段の開発が求められてい
た。

【０００４】この点に関する従来方式としては、N₂ガス
が充填された市販のボンベを使用してタイヤにN₂ガスを
充填する方法のほか、エアコンプレッサーにて圧縮空気
を送給して工業用活性炭にてN₂ガスのみを分離・精製し
てN₂ガスを充填する方法、あるいはガス成分の種類によ
って透過速度に差がでるのを利用して空気からO₂とN₂を
分離して高濃度のN₂ガスを供給するガス分離膜法が知ら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、N₂ガス
の充填に際してタイヤ内に充填中のN₂ガスの濃度がどの
ような状態で変化しているのか、また、充填を終えた後
のタイヤ内のN₂ガスの濃度がどの程度なのか確認するこ
とができないため、とくに、N₂ガスの充填を要求してく
る顧客に対しては信頼感を与えることが難しく、N₂ガス
の濃度を簡便に目視可能な技術の開発が望まれていた。

【０００６】本発明の目的は、N₂ガスをタイヤ効率よく
充填するとともに、充填中のN₂ガスの濃度、すなわち、
タイヤに供給されているN₂ガスの濃度及び充填後のタイ
ヤ内のN₂ガスの濃度を正確に把握できる新規な方法およ
びその装置を提案するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、リム組みした
タイヤにN₂ガスを充填して正規内圧に保持するに当た
り、N₂ガスの充填中、センサーを用い継続してタイヤ内
に供給されているN₂ガスの濃度を測定しその測定結果を
随時、表示手段にて表示することを特徴とするN₂ガスを
タイヤに充填するための方法である。また、本発明は、
リム組みしたタイヤにN₂ガスを充填して正規内圧に保持
するに当たり、N₂ガスの充填を終えた後、センサーを用
いてタイヤ内のN₂ガスの濃度を測定しその測定結果を表
示手段にて表示するとを特徴とするN₂ガスをタイヤに充
填するための方法である。

【０００８】また、本発明は、膜モジュールを備え、こ
の膜モジュールによって導入空気をO₂ガスとN₂ガスに分
離してN₂ガスのみをタイヤに充填して正規内圧に保持す
る装置であって、この装置は、N₂ガスの濃度を表示する
表示手段を有することを特徴とするN₂ガスをタイヤに充
填するための装置であり、本発明に従う表示手段はN₂ガ
スの充填中に供給されているN₂ガスの濃度及びN₂ガスの
充填完了後におけるタイヤ内のN₂ガスの濃度の少なくと
も何れか一つを表示するものとする。

【０００９】また、本発明は、上記構成の装置におい
て、膜モジュールが空気を導入する少なくとも一本の入
側通路とN₂ガスとO₂ガスをそれぞれ通す少なくとも２本
の出側通路を備えたものであり、N₂ガスを通す出側通路
に、N₂ガスの濃度を測定するセンサーとこのセンサーに
よる測定値を表示する表示手段としての表示器を有する
ものとする。

【００１０】本発明においては表示器がデジタルで表示
するものとするのがよい。N₂ガスを通す出側通路には、
該出側通路を通してタイヤ内の気体を排出する排気経路
を設置することができる。また、N₂ガスを通す出側通路
には、該出側通路を通してタイヤ内の気体を排出する排
気経路を連結するとともに、この排気経路の連結部と膜
モジュールの間に、N₂ガスの充填を終えた後のタイヤ内
のN₂ガスの濃度を測定する場合に使用する４ポート弁を
配置することもでき、とくに、４ポート弁についてはク
ローズセンタ形式の弁が有利に適合する。

【００１１】

【発明の実施の形態】充填中において供給されているN₂
ガスの濃度、あるいはN₂ガスの充填を終えたタイヤ内の
N₂ガスの濃度をセンサーにて計測し、その値を表示手段
にて表示することにより作業者のみならず、顧客自身も
その状況を把握することができ信頼感を高めるのに寄与
する。センサーとしては、例えばO₂センサーを使用する
ことができ、この場合、供給過程にあるN₂ガスあるいは
タイヤ内の残存O₂濃度を測定して、N₂ガス濃度＝（１０
０−O₂ガス濃度）％として求めることができる。また、
センサーはN₂ガスの濃度を直接計測できるものを使用し
てもよい。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明をより具体的に説
明する。図１は、本発明に従うN₂ガス充填用の装置の構
成例を示したものであり、図における番号１は中空糸膜
などからなり、導入した空気をO₂ガスとN₂ガスに分離す
るための膜モジュール、２はコンプレッサー（図示せ
ず）にて供給された圧縮空気を膜モジュール１に導入す
るための入側通路であって、この入側通路２には、空気
の供給、停止を行うためのハンドバルブ２ａ、空気の塵
や埃を除去するエアーフィルター２ｂ、空気中の水分を
除去するエアードライヤ２ｃ、マイクロミストセパレー
タ２ｄが順次に配置される。

【００１３】また、３は膜モジュール１において分離し
たO₂ガス（O₂リッチガス）を排出する出側通路、４は同
じく膜モジュール１において分離したN₂ガスを排出して
それをタイヤに供給、充填するための出側通路、５はN₂
ガスの圧力を調整する減圧弁、６は圧力計、７はクロー
ズセンタ形式の例で示したの４ポート弁、８はN₂ガスの
供給、停止を行うハンドバルブ、９は連成計である。

【００１４】また、１０は出側通路４に連結し末端に配
置した真空ポンプ（図示せず）によって該通路４を通し
てタイヤ内の残存空気を排出する排気経路、１１は排気
経路１０と同様に出側通路４と連結してここを流れるN₂
ガスあるいは充填を終えた後のタイヤ内のN₂ガスの濃度
を計測するために使用する計測用経路であって、この計
測用経路１１には、流量調節弁１１ａとO₂センサーモジ
ュール１１ｂとO₂センサーモジュール１１ｂによる計測
信号を増幅するアンプ１１ｃと増幅された信号を数値に
変換して表示する表示器１１ｄが配置される。

【００１５】リム組したタイヤにN₂ガスを充填して正規
内力に保持するには以下の要領に従ってN₂ガスの充填を
行う。まず、入側通路２に配置されるハンドバルブ２ａ
を開にする一方、出側通路４に配置されたハンドバルブ
８を閉じた状態にし、コンプレッサーによって圧縮され
た空気を入側通路２を通して導入する。

【００１６】入側通路２に導入された圧縮空気はエアー
フィルター２ｂ、エアードライヤ２ｃ、マイクロミスト
セパレータ２ｄを経て膜モジュール１（膜モジュール１
はN₂分離膜として例えば芳香族ポリイミド中空糸とし１
４００kPa 程度の圧力に耐えるように設計される）に至
る。膜モジュール１で分離されたO₂ガスは出側通路３を
通して排出される。一方、N₂ガス（N₂リッチガス）は膜
モジュール１の出側に配置された減圧弁５にてタイヤの
正規内圧よりも５０〜１００kPa 程度高めに設定された
後出側通路４を通ってその末端でつながるタイヤに充填
される。この際、排気経路１０は図示はしないが開閉弁
にて該経路１０を閉じておく。

【００１７】N₂ガスの充填中は、計測用経路１１におい
てもN₂ガスが流入していき、O₂センサーモジュール１１
ｂにてN₂ガス中に含まれるO₂濃度が測定され、ここでN₂
＝（１００−O₂）％に従いN₂ガスの濃度に変換され、ア
ンプ１１ｃを経てその濃度が表示器１１ｄでデジタルで
表示される。N₂ガスの充填が完了するまで計測用経路１
１には常時N₂ガスが流入することになるので流量調節弁
１１ａを調節して極わずかな量を流すようにし、測定済
のガスはセンサー１１ｂに設けてある排出口より大気放
出する。

【００１８】N₂ガスの充填を終えた状態での該タイヤ内
のN₂ガスの濃度を測定、表示するには、ハンドバルブ８
を開放し、４ポート弁７を開の方向に切換え、通路内の
ガスが入れ替わる程度大気中に放出した後、直ちに４ポ
ート弁７を閉じO₂センサーモジュール１１ｂにタイヤ内
のN₂ガスを誘導し、表示器１１ｄにおいて安定的に表示
される値でその濃度とし、ハンドバルブ８を閉じる。

【００１９】上記の濃度の測定では、タイヤ内の圧力が
多少低下することになるが、予め正規内圧よりも多少高
めにN₂ガスを充填しておけばとくに問題になるようなこ
とはない。なお、上掲図１においては、計測用経路１１
を別途設けてN₂ガスの濃度を測定する例について説明し
たが、N₂ガスの濃度を測定するセンサーモジュール１１
ｂ等の機器は出側経路４に直接設けることもでき、とく
に限定されるものではない。

【００２０】本発明において使用できるO₂センサーモジ
ュールとしては例えば、フジクラ酸素センサ直線電圧出
力タイプ（ＦＣＸ−ＭＶＬ）等を使用することができ、
また、表示器としては、オムロン形Ｋ３ＮＸデジタルパ
ネルメータ等が使用できる。

【００２１】リム組したタイヤであってN₂ガスを未だ充
填していないものでは大気圧と同程度の空気が入ってい
るだけであるから、このタイヤ内にはN₂がおよそ８０
％、O₂がおよそ２０％含まれていることになり、ここ
で、例えば乗用車用タイヤを対象にしてN₂ガスを充填し
た場合、該タイヤの正規内圧は約２００kPa であるので
濃度が１００％になるN₂ガスをそのまま充填してもタイ
ヤ内のN₂ガスの濃度は約９３％程度、すなわち、O₂が約
７％程度残存することになり、N₂ガスの充填によるより
一層の効果を期待することができない。

【００２２】タイヤ内に残存したO₂を排除し、N₂ガスの
充填によるより一層の効果を上げるために本発明では、
N₂ガスの充填に先立ちタイヤ内の空気を排出して該タイ
ヤ内を大気圧よりも低い状態にする操作を行うことがで
きる。タイヤ内の空気を排出して大気圧よりも低い状態
に保持できないような場合にはN₂ガスを充填するに際し
て、その充填中に一旦タイヤ内の充填気体を大気中へ放
出し、その後にさらにN₂ガスの充填を行う操作を少なく
とも一回行うことにより、タイヤ内の残存O₂とN₂ガスが
置換され、これによってもタイヤ内のN₂ガスの濃度を高
めることが可能になり、充填気体の排出とN₂ガスの充填
を複数回にわたり繰返し行うことによりタイヤ内のO₂の
残存量をさらに少なくできる。

【００２３】あるいはN₂ガスを充填するに先立ちタイヤ
内の空気を排出して該タイヤ内を大気圧よりも低い状態
にし、その後に該タイヤ内にN₂ガスを充填するととも
に、さらにその充填中に少なくとも一回タイヤ内の充填
気体を大気中へ放出する操作を行うこともでき、このよ
うな要領に従いN₂ガスを充填するとタイヤ内に残存する
O₂ガスは極めて少なくなり、N₂ガス充填による効果がよ
り一層期待できるものとなる。

【００２４】タイヤ内の空気を一旦排出してN₂ガスを充
填する場合には、排気経路１０を通してタイヤ内の残存
空気を抜き取り、該排気経路１０を閉とした後、前述し
た要領にてN₂ガスの充填を行えばよい。また、タイヤ内
の残存空気を排出せずにN₂ガスを充填し該ガスの充填中
に少なくとも一回充填気体を大気中へ放出する場合に
は、まず、N₂ガスの充填を開始し、タイヤ内の圧力が予
定の圧力に達した時点、あるいは予定の充填時間に達し
た時点でN₂ガスの供給を停止するとともに排気経路１０
を開放して充填気体を排出（この場合大気開放でもよ
い）し次いで再び該排気経路１０を閉にしてN₂ガスを供
給して正規内圧までN₂ガスを充填する。N₂ガスの充填と
充填気体の放出は必要に応じて一回もしくは二回以上繰
り返すようにする。

【００２５】N₂ガスを充填するに先立ちタイヤ内の空気
を半分排出してからN₂ガスを充填すると内圧充填後のO₂
濃度は約３％程度になる。また、タイヤ内の空気を排出
を行わずに例えばリム組みしたタイヤにN₂ガスを充填し
て内圧を２００kPa としその後にタイヤの内圧が１００
kPa になるまで充填気体を大気中へ放出し、次いでN₂ガ
スを充填することによって内圧充填後におけるO₂濃度を
約５％程度にまで低減することができる。

【００２６】膜モジュールを備えたこの種の装置におい
ては、N₂ガスの流量調整を行いN₂ガスの単位時間当たり
の流量を、入側通路２における圧縮空気の単位時間当た
りの流量よりも低下させた場合、N₂ガスの流量が低下し
ていくにしたがい膜モジュール１内の圧力が高まるので
N₂ガスの濃度は上昇（膜モジュール内の圧力を１０００
kPa 以上にするのが好ましい）することになり（N₂ガス
とO₂ガスの分離により多くの時間をかけるため）タイヤ
の内圧充填用ガスとしてはより好適なものとなる (N₂ガ
スの圧力と流量は圧縮空気の圧力と流量に依存する)
が、ガスの充填にかかる時間が延長される傾向になる。
このような時間の延長を回避するために出側経路４に予
めN₂ガスを貯蔵しておくことができるホルダを配置する
こともできる。

【００２７】上掲図１においては、膜モジュール１はそ
の詳細を図示しなかったが、膜モジュール１は１基のみ
の配置でもよく２基以上の配列でもよい。複数配列する
場合には、それらを並列あるいは直列に配置することが
でき、設置台数や配列形式は本発明においてはとくに限
定されることはない。

【００２８】N₂ガスの充填時の圧力とN₂濃度の関係につ
いての経時的な変動で把握することができるのでN₂ガス
の充填に際して圧力と濃度の関係を常時チェックするこ
とにより膜モジュール１の能力（ガス分離のための能
力）を管理することもできる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、タイヤ内に充填中のN₂
ガスの濃度がどのような状態で変化しているか、あるい
は充填を終えた後のタイヤ内のN₂ガスの濃度がどの程度
なのか一目でわかるので、顧客の信頼性を著しく高める
ことができる。また、タイヤ内に残存するO₂が極めて少
なくすることができるのでN₂ガスの充填によるメリット
を最大限に生かし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従う装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１ 膜モジュール ２ 入側通路 ２ｂ ハンドバルブ ２ｃ エアードライヤ ２ｄ マイクロミストセパレータ ３ 出側通路 ４ 出側通路 ５ 減圧弁 ６ 圧力計 ７ ４ポート弁 ８ ハンドバルブ ９ 連成計 10 排気経路 11 計測用経路 11ａ 流量調節弁 11ｂO₂ センサーモジュール 11ｃ アンプ 11ｄ 表示器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リム組みしたタイヤにN₂ガスを充填して
   正規内圧に保持するに当たり、 N₂ガスの充填中、センサーを用いてタイヤ内に供給され
   ているN₂ガスの濃度を測定しその測定結果を随時、表示
   手段にて表示することを特徴とするN₂ガスをタイヤに充
   填するための方法。
2. 【請求項２】 リム組みしたタイヤにN₂ガスを充填して
   正規内圧に保持するに当たり、 N₂ガスの充填を終えた後、センサーを用いてタイヤ内の
   N₂ガスの濃度を測定しその測定結果を表示手段にて表示
   することを特徴とするN₂ガスをタイヤに充填するための
   方法。
3. 【請求項３】 膜モジュールを備え、この膜モジュール
   によって導入空気をO₂ガスとN₂ガスに分離してN₂ガスの
   みをタイヤに充填して正規内圧に保持する装置であっ
   て、 この装置は、N₂ガスの濃度を表示する表示手段を有する
   ことを特徴とするN₂ガスをタイヤに充填するための装
   置。
4. 【請求項４】 表示手段が、N₂ガスの充填中に供給され
   ているN₂ガスの濃度及びN₂ガスの充填完了後におけるタ
   イヤ内のN₂ガスの濃度の少なくとも何れか一つを表示す
   るものである、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 膜モジュールが、空気を導入する少なく
   とも一本の入側通路とN₂ガスとO₂ガスをそれぞれ通す少
   なくとも２本の出側通路を備えたものであり、N₂ガスを
   通す出側通路に、該出側通路を通してタイヤ内の気体を
   排出する排気経路を有する、請求項３記載の装置。
6. 【請求項６】 表示手段がデジタルで表示するものであ
   る、請求項３又は４記載の装置。
7. 【請求項７】 N₂ガスを通す出側通路に、該出側通路を
   通してタイヤ内の気体を排出する排気経路を連結すると
   ともに、この排気経路の連結部と膜モジュールの間に、
   ４ポート弁を備える、請求項３記載の装置。