JP2020093685A - 空気充填装置及び空気充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一部がゴム製の圧力容器に特定気体を低減した空気を充填できるようにして、圧力容器の内圧の低下を抑制する。【解決手段】空気充填装置１は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する。圧縮装置２０は、空気を圧縮する。貯蔵部２１は、圧縮装置２０から供給される圧縮空気を貯蔵して、貯蔵した圧縮空気を圧力容器に供給する。吸収剤６は、圧縮装置２０から圧力容器までの圧縮空気の通過する部分に設けられて、空気中の特定気体を吸収する。充填部２２は、吸収剤６により特定気体が吸収された圧縮空気を圧力容器に充填する。【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する空気充填装置及び空気充填方法に関する。

タイヤ・リム組立体は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器であり、リムに装着されたタイヤを備えている。タイヤ・リム組立体に圧縮空気が充填されて、タイヤ・リム組立体の内部の圧力（内圧）が調整される。また、従来、二酸化炭素の吸収剤を内蔵したタイヤ・リム組立体である圧力容器が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された圧力容器では、環境への負荷を低減するため、吸収剤により、タイヤ・リム組立体の内部の二酸化炭素を吸収するとともに、タイヤ・リム組立体の内部に浸入した二酸化炭素を吸収する。ところが、吸収剤による二酸化炭素の吸収量によっては、タイヤ・リム組立体の内圧に影響が生じることが懸念される。タイヤ・リム組立体等の圧力容器では、内圧が自然に低下するのが一般的であり、内圧の低下についての対策も求められている。

特開２００９−２９８３７６号公報

本発明は、従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に特定気体を低減した空気を充填できるようにして、圧力容器の内圧の低下を抑制することである。

本発明は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する空気充填装置である。空気充填装置は、空気を圧縮する圧縮装置と、圧縮装置から供給される圧縮空気を貯蔵して、貯蔵した圧縮空気を圧力容器に供給する貯蔵部と、圧縮装置から圧力容器までの圧縮空気の通過する部分に設けられて、空気中の特定気体を吸収する吸収剤と、吸収剤により特定気体が吸収された圧縮空気を圧力容器に充填する充填部と、を備えている。
また、本発明は、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する空気充填方法である。空気充填方法では、圧縮装置により空気を圧縮し、圧縮装置から供給される圧縮空気を貯蔵部に貯蔵して、貯蔵部に貯蔵した圧縮空気を圧力容器に供給し、圧縮装置から圧力容器までの圧縮空気の通過する部分に設けられた吸収剤により、空気中の特定気体を吸収し、吸収剤により特定気体が吸収された圧縮空気を圧力容器に充填する。

本発明によれば、少なくとも一部がゴム製の圧力容器に特定気体を低減した空気を充填でき、圧力容器の内圧の低下を抑制することができる。

本実施形態の空気充填装置とタイヤ・リム組立体を示す図である。

本発明の空気充填装置及び空気充填方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の空気充填装置及び空気充填方法では、圧力容器の内部に圧縮された空気を供給して、圧力容器に空気を充填する。圧力容器は、少なくとも一部がゴム製の容器であり、内部に空気を貯留する。以下では、圧力容器であるタイヤ・ゴム組立体を例に採り、空気充填装置及び空気充填方法について説明する。

図１は、本実施形態の空気充填装置１とタイヤ・リム組立体２を示す図である。図１では、空気充填装置１の概略構成を模式的に示すとともに、タイヤ・リム組立体２をタイヤ３の幅方向に切断した断面図で示している。なお、図１では、タイヤ・リム組立体２を拡大して示している。
図示のように、タイヤ・リム組立体２は、ゴム部であるタイヤ３と、タイヤ３を保持するリム４を備えている。タイヤ３は、一対のビード部１０と、一対のビード部１０のタイヤ半径方向の外側に位置する一対のサイドウォール部１１と、一対のサイドウォール部１１の間に位置するトレッド部１２を備えている。また、タイヤ３は、一対のビードコア１３と、一対のビードコア１３の間で延びるカーカス１４と、カーカス１４のタイヤ半径方向の外側に位置するベルト１５を備えている。

リム４は、タイヤ３に適用される規格に従って定められている。タイヤ３に適用される規格は、例えば、日本ではＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（日本自動車タイヤ協会規格）、アメリカ合衆国ではＴＲＡ（The Tire and Rim Association Inc.）のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（The European Tyre and Rim Technical Organization）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬである。ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでは、リム４は、適用リムである。

リム４は、金属（例えば、スチール、アルミニウム合金）製の環状体であり、タイヤ・リム組立体２の内部に空気を導入する導入部５を有している。導入部５は、バルブを有しており、リム４に固定されている。タイヤ３の一対のビード部１０がリム４に嵌め込まれて、タイヤ３がリム４に装着される。これにより、タイヤ３とリム４は、タイヤ・リム組立体２として組み立てられる。リム４は、タイヤ３の内周部に位置して、タイヤ３の内周部の開口を塞ぐ。タイヤ・リム組立体２の内部空間１６は、空気の充填空間であり、タイヤ３とリム４により、タイヤ３の内側に形成されている。タイヤ・リム組立体２のタイヤ３において、大気に曝される外面部から内部空間１６を形成する内面部まで、ゴムが連続している。

空気充填装置１は、空気を圧縮する圧縮装置２０と、空気を貯蔵する貯蔵部２１と、タイヤ・リム組立体２に空気を充填する充填部２２と、空気中の特定気体を吸収する吸収剤６を備えている。圧縮装置２０は、コンプレッサーであり、大気中の空気を吸引して、空気を大気圧よりも高い圧力に圧縮する。貯蔵部２１は、圧縮装置２０により圧縮された空気（圧縮空気）を収容するタンク（空気タンク）であり、連結管３０により、圧縮装置２０に連結されている。連結管３０は、例えば、耐圧ホースであり、圧縮装置２０の圧縮空気の供給部２３と貯蔵部２１の圧縮空気の導入部２４に接続されている。

充填部２２は、タイヤ・リム組立体２に着脱可能に接続する接続部であり、連結管３１により、貯蔵部２１に連結され、接続口（口金）（図示せず）により、タイヤ・リム組立体２の導入部５に接続する。連結管３１は、貯蔵部２１の圧縮空気の供給部２５と充填部２２に接続されている。圧縮空気は、充填部２２から導入部５を通ってタイヤ・リム組立体２の内部（内部空間１６）に導入されて、タイヤ・リム組立体２に充填される。

吸収剤６は、圧縮装置２０からタイヤ・リム組立体２までの圧縮空気の通過する部分（通過部３２）に設けられており、タイヤ・リム組立体２に充填される前の圧縮空気から特定気体を吸収する。圧縮空気の通過部３２は、空気充填装置１の圧縮装置２０から貯蔵部２１を経てタイヤ・リム組立体２に至る圧縮空気の通過経路に位置する部分である。圧縮空気は、貯蔵部２１を含む通過部３２を通過して、圧縮装置２０からタイヤ・リム組立体２まで供給される。吸収剤６は、圧縮空気の通過部３２の少なくとも１箇所に設けられて、通過部３２を通過する圧縮空気と接触する。

ここでは、圧縮空気の通過部３２は、圧縮装置２０と充填部２２の間に設けられた貯蔵部２１と連結管３０、３１である。また、空気充填装置１は、吸収剤６が設けられた複数の吸収部４０〜４４を備えており、圧縮空気の通過部３２の複数箇所で、吸収部４０〜４４の吸収剤６により圧縮空気中の特定気体を吸収する。

２つの吸収部４０、４１は、それぞれ連結管３０、３１の途中に設けられて連結管３０、３１に接続されている。吸収部４０の吸収剤６は、圧縮装置２０と貯蔵部２１の間で、圧縮装置２０から貯蔵部２１に供給される圧縮空気から特定気体を吸収する。吸収部４１の吸収剤６は、貯蔵部２１と充填部２２の間で、貯蔵部２１から充填部２２に供給される圧縮空気から特定気体を吸収する。３つの吸収部４２〜４４は、貯蔵部２１の内部に収容されており、貯蔵部２１の内部の３箇所に設けられている。３つの吸収部４２〜４４の吸収剤６は、貯蔵部２１内に配置されて、貯蔵部２１内の圧縮空気から特定気体を吸収する。

吸収剤６により吸収する特定気体は、空気を構成する気体のいずれかであり、ここでは、空気中の二酸化炭素、酸素、水蒸気のいずれかの特定気体である。特定気体が二酸化炭素であるときには、吸収剤６は、空気中の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素の吸収剤、例えば、ソーダ石灰、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、モノエタノールアミン、ヒンダードアミンである。ヒンダードアミンは、例えば、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、２−（エチルアミノ）−エタノール、２−（メチルアミノ）−エタノール、２−（ジエチルアミノ）−エタノールである。また、二酸化炭素の吸収剤の製品は、例えば、矢橋ホールディングス株式会社製のソーダライム、ヤバシライム（登録商標）である。

特定気体が酸素であるときには、吸収剤６は、空気中の酸素を吸収する酸素の吸収剤、例えば、還元鉄粉／亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、没食子酸、グリセリン、ＭＸＤ６ナイロン、ポリアミド／遷移金属触媒系、エチレン系不飽和炭化水素／遷移金属触媒系、シクロヘキセン側鎖含有ポリマー／遷移金属触媒系である。特定気体が水蒸気であるときには、吸収剤６は、空気中の水蒸気を吸収する水蒸気の吸収剤、例えば、シリカゲル、酸化カルシウムである。

特定気体の吸収剤６には、１種類の吸収剤を単独で使用してもよく、複数種類の吸収剤を組み合わせて使用してもよい。また、吸収剤６の形態を、粒子、多孔質粒子、マイクロカプセル、基材粒子に被覆された被覆体、又は、基材粒子中に添加された添加体とすることで、吸収剤６と圧縮空気との接触面積が増加する。吸収剤６を基材粒子に被覆又は添加するときには、基材粒子に生分解性樹脂を用いることで、使用後の吸収剤６をアルカリ性肥料として再利用することができる。これに対し、吸収剤６は、液状の吸収剤６であってもよい。

空気充填装置１によりタイヤ・リム組立体２に空気を充填するときには、圧縮装置２０により、空気を圧縮して、所定圧力の圧縮空気を貯蔵部２１に供給する。圧縮装置２０から貯蔵部２１への圧縮空気の供給中には、吸収部４０の吸収剤６により、圧縮空気から特定気体を吸収する。また、圧縮装置２０から供給される圧縮空気を貯蔵部２１に貯蔵して、タイヤ・リム組立体２に接続された充填部２２を介して、貯蔵部２１に貯蔵した圧縮空気をタイヤ・リム組立体２に供給する。貯蔵部２１での圧縮空気の貯蔵中には、貯蔵部２１内に配置された吸収部４２〜４４の吸収剤６により、貯蔵部２１内の圧縮空気から特定気体を吸収する。貯蔵部２１から充填部２２及びタイヤ・リム組立体２への圧縮空気の供給中には、吸収部４１の吸収剤６により、圧縮空気から特定気体を吸収する。

このように、圧縮空気の通過部３２に設けられた吸収剤６により、空気中の特定気体を吸収する。また、吸収剤６により特定気体が吸収された圧縮空気を、充填部２２により、導入部５を介してタイヤ・リム組立体２の内部に導入して、タイヤ・リム組立体２に充填する。タイヤ・リム組立体２の内圧は、圧縮空気の圧力に対応して、大気圧よりも高い圧力に調整される。その後、充填部２２をタイヤ・リム組立体２から外す。圧縮空気は、タイヤ・リム組立体２の内部に貯留される。

空気中の特定気体を吸収することで、タイヤ・リム組立体２の内部の特定気体の分圧がタイヤ・リム組立体２の外部の特定気体の分圧よりも低くなり、タイヤ・リム組立体２の内外で特定気体の分圧に差が生じる。その結果、タイヤ３の外面部と内面部の間で、特定気体の圧力に圧力勾配が生じる。また、タイヤ３の外面部と内面部の間で、特定気体の濃度に濃度勾配が生じ、タイヤ３の内部の特定気体の濃度がタイヤ３の外部の特定気体の濃度よりも低くなる。これに伴い、タイヤ３の外部の特定気体（大気中の特定気体）が、タイヤ３のゴムに溶解してタイヤ３を透過し、タイヤ・リム組立体２の内部に浸入する。タイヤ・リム組立体２の内部では、特定気体の浸入により、特定気体が増加して、内圧の低下が抑制される。

以上説明したように、本実施形態の空気充填装置１及び空気充填方法では、タイヤ・リム組立体２に特定気体を低減した空気を充填でき、タイヤ・リム組立体２の外部の空気と比べて、タイヤ・リム組立体２の内部の空気を特定気体の分圧と濃度を低減した状態にすることができる。また、タイヤ・リム組立体２の内圧の低下を抑制することができる。貯蔵部２１の内部に吸収剤６を配置することで、圧縮空気が高い圧力で吸収剤６に接触するとともに、圧縮空気が貯蔵部２１での貯蔵中を通して吸収剤６に接触する。その結果、吸収剤６による特定気体の吸収効率を高くして、特定気体を確実に吸収することができる。貯蔵部２１内の複数箇所に吸収剤６を配置するときには、複数箇所の吸収剤６の交換のタイミングをずらすことで、貯蔵部２１内における特定気体の吸収効率の変化を抑制することができる。

貯蔵部２１内に液状の吸収剤６を設けるときには、貯蔵部２１の吸収剤６を設けた部分に接続した液体用の排出弁（例えば、水抜き弁）を用いて、使用後の吸収剤６を排出することができる。この場合には、貯蔵部２１内の圧力を大気圧よりも僅かに高い状態にして、排出弁を開き、排出弁から吸収剤６を排出する。また、貯蔵部２１に接続した液体用の供給弁を用いて、吸収剤６を貯蔵部２１内に供給することもできる。このように、貯蔵部２１内の吸収剤６を容易に交換することができる。

二酸化炭素は、空気中の他の気体よりも、ゴムに対する溶解性及び透過性が高く、タイヤ・リム組立体２の内部に浸入し易い。そのため、二酸化炭素の吸収剤６により、空気中の二酸化炭素を吸収するのが好ましい。これにより、タイヤ・リム組立体２の内部に浸入する二酸化炭素の量を確保して、タイヤ・リム組立体２の内圧の低下をより抑制することができる。また、二酸化炭素を吸収することで、大気中の二酸化炭素を減少させて、環境への負荷を低減することもできる。二酸化炭素の吸収剤６をタイヤ・リム組立体２に内蔵した場合には、吸収剤６により、タイヤ・リム組立体２の内部に浸透してくる二酸化炭素を、吸収剤６が飽和状態を迎えるまでの間、連続して吸収することとなる。

圧縮空気の通過部３２の複数箇所に特定気体の吸収剤６を設けることで、それぞれの吸収剤６により特定気体を順に吸収して、特定気体をより確実に吸収することができる。これに対し、吸収剤６は、連結管３０、３１の箇所に設けずに、貯蔵部２１の内部にのみ設けてもよい。吸収剤６は、貯蔵部２１内の複数箇所に配置してもよく、貯蔵部２１内の１箇所に配置してもよい。また、吸収剤６は、貯蔵部２１の内部に設けずに、少なくとも１つの連結管３０、３１の箇所に設けてもよい。圧縮空気の通過部３２の１箇所又は複数箇所に吸収剤６を設けることで、タイヤ・リム組立体２の内部に充填する圧縮空気中の特定気体を吸収することができる。

圧力容器は、少なくとも一部がゴム製で、空気を貯留可能な容器であり、タイヤ・リム組立体２以外の圧力容器であってもよい。また、圧力容器は、全部がゴム製であってもよく、一部がゴム製であってもよい。一部がゴム製の圧力容器は、ゴム製の部分（ゴム部）とゴム以外の材質（例えば、金属、合成樹脂）の部分とを有する。圧力容器のゴム部は、内部又は表面部の一部にゴム以外の材質の部分を含んでいてもよい。ただし、圧力容器のゴム部は、特定気体を透過可能な部分として、外面部から内面部までゴムが連続する部分を含む。圧力容器のゴム部を作製するときには、例えば、ゴム成分（天然ゴム、合成ゴム等）に各種の配合剤（補強性充填剤、加硫剤、加硫促進剤、劣化防止剤等）を配合し、ゴム組成物を形成する。続いて、ゴム組成物を加硫成形して、ゴム部を作製する。

なお、特定気体の吸収剤６により、圧縮空気中の特定気体の全てを吸収する必要はなく、タイヤ・リム組立体２に充填する圧縮空気に特定気体が残っていてもよい。即ち、タイヤ・リム組立体２には、吸収剤６により特定気体が吸収されて特定気体が低減した圧縮空気を充填する。ただし、吸収剤６により、圧縮空気中の特定気体の全てを吸収してもよい。また、本実施形態では、吸収剤６により、空気中の１つの特定気体を吸収したが、吸収剤６により、空気中の複数の特定気体を吸収するようにしてもよい。例えば、吸収可能な特定気体が互いに相違する複数の吸収剤６を用いて、複数の特定気体を吸収する。

１・・・空気充填装置、２・・・タイヤ・リム組立体、３・・・タイヤ、４・・・リム、５・・・導入部、６・・・吸収剤、１０・・・ビード部、１１・・・サイドウォール部、１２・・・トレッド部、１３・・・ビードコア、１４・・・カーカス、１５・・・ベルト、１６・・・内部空間、２０・・・圧縮装置、２１・・・貯蔵部、２２・・・充填部、２３・・・供給部、２４・・・導入部、２５・・・供給部、３０・・・連結管、３１・・・連結管、３２・・・通過部、４０・・・吸収部、４１・・・吸収部、４２・・・吸収部、４３・・・吸収部、４４・・・吸収部。

Claims (6)

1. 少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する空気充填装置であって、
   空気を圧縮する圧縮装置と、
   圧縮装置から供給される圧縮空気を貯蔵して、貯蔵した圧縮空気を圧力容器に供給する貯蔵部と、
   圧縮装置から圧力容器までの圧縮空気の通過する部分に設けられて、空気中の特定気体を吸収する吸収剤と、
   吸収剤により特定気体が吸収された圧縮空気を圧力容器に充填する充填部と、
   を備えた空気充填装置。
2. 請求項１に記載された空気充填装置において、
   吸収剤は、空気中の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素の吸収剤である空気充填装置。
3. 請求項１又は２に記載された空気充填装置において、
   吸収剤は、貯蔵部内に配置されて、貯蔵部内の圧縮空気から特定気体を吸収する空気充填装置。
4. 少なくとも一部がゴム製の圧力容器に空気を充填する空気充填方法であって、
   圧縮装置により空気を圧縮し、
   圧縮装置から供給される圧縮空気を貯蔵部に貯蔵して、貯蔵部に貯蔵した圧縮空気を圧力容器に供給し、
   圧縮装置から圧力容器までの圧縮空気の通過する部分に設けられた吸収剤により、空気中の特定気体を吸収し、
   吸収剤により特定気体が吸収された圧縮空気を圧力容器に充填する空気充填方法。
5. 請求項４に記載された空気充填方法において、
   二酸化炭素の吸収剤により、空気中の二酸化炭素を吸収する空気充填方法。
6. 請求項４又は５に記載された空気充填方法において、
   貯蔵部内に配置された吸収剤により、貯蔵部内の圧縮空気から特定気体を吸収する空気充填方法。

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