JP2003127844A - タイヤ充填用窒素ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】供給圧縮空気中に含まれる水分や油分、ゴミ等
の混入によるメンブレンドライヤおよび窒素分離膜の性
能低下および寿命低下を回避することができるタイヤ充
填用窒素ガス分離装置を提供すること。 【解決手段】装置パッケージ内部に取り付けられたエア
フィルタの下部へオートドレン弁を設け、回収されたド
レンが一定量を超えると自動的に排出される構成として
いるので、供給圧縮空気中に含まれる水分や油分、ゴミ
等の混入による、メンブレンドライヤおよび窒素分離膜
の性能低下および寿命低下を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタイヤ内に窒素を充
填するタイヤ充填用窒素ガス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のタイヤ充填用窒素ガス発生装置
は、パッケージ箱内部にエアフィルタ、エアドライヤ、
窒素分離膜を装備し、使用の際に目視確認および操作が
必要な切換弁、減圧弁、圧力計については装置上部及び
操作パネルに配置させていた。タイヤ内に充填される窒
素ガスの原料は圧縮空気で、別に設けられた空気圧縮機
から配管などを通じて供給されるように構成されてい
た。

【０００３】タイヤ充填用窒素ガス発生装置の利用目的
がタイヤ充填であるため、設置場所が主にガソリンスタ
ンドや自動車整備工場が一般的であり、高い割合で空気
圧縮機が備わっている。使用上の注意として、原料の圧
縮空気は水分や油分、ゴミのないクリーンなものを供給
することを前提とし、その場合エアフィルタのメンテナ
ンスは月に１回程度、水分（ドレン）の手動排出と内部
エレメントの清掃をし、さらに年１回のエレメント交換
を推奨している。

【０００４】しかしながら、ガソリンスタンドや自動車
整備工場で設置されている空気圧縮機が給油式である場
合が多く、供給される圧縮空気中に油分が混入している
場合が多い。さらに水分除去や除湿目的の冷凍式エアド
ライヤ等の設置を推奨しているが、設置されていないま
まで使用される場合も多い。その場合は大量の水分が発
生することになる。また配管内部では温度差の影響によ
る結露した水分の発生や、ゴミ等の混入もありうる。仮
にこのような圧縮空気が窒素分離膜に直接供給された場
合、著しい性能低下および寿命低下につながる。油分に
おいては一度汚染されると窒素分離膜の性能が低下する
とともに回復の手段はなく、新品への取り替えが余儀な
くされる。窒素分離膜は非常に高価であり、簡単に取り
替えというわけにはいかない。使用上の注意を尊守して
いれば問題ないが前記のような悪条件の使用状況も想定
した設計を検討する必要性がある。

【０００５】まずはタイヤ充填用窒素ガス発生装置の品
質維持のためには汚染された圧縮空気をできるだけ洗浄
し常にクリーンな圧縮空気を供給し続けることがポイン
トとなるから、実際の使用状態および供給圧縮空気の状
態に合わせて、エアフィルタのメンテナンス時期を推奨
値よりも短い期間で行うことが必要となる。このため活
用されるのがエアフィルタである。

【０００６】エアフィルタは一般に水分除去用と油分除
去用とに使い分けられ、本装置では一般に水用と油用と
が直列に配管されている。両エアフィルタには基本的に
ゴミ等の固形不純物も取り除ける構造であり、水分はエ
レメントを通過しフィルタ下部へ溜まる。溜まった水分
はフィルタ下部側面のドレンゲージにより外観より発生
量が確認でき、通常はほとんど水分の発生がないため定
期的に確認し手動により排出する。ゴミや油分について
はエレメントに付着し蓄積する。蓄積量が多くなるにつ
れ、エアフィルタ内部で抵抗が生じ、圧縮空気が流れに
くくなるため当然フィルタ内部エレメントの清掃もしく
は交換が必要になるが、外観上ではその時期を判断する
ことはできないため差圧ゲージを用いる。差圧ゲージは
エアフィルタの入口、出口の差圧を読み取るもので、そ
れにより清掃もしくは交換時期を確認することができ
る。差圧ゲージには指針タイプやカラー表示タイプ等が
ある。前記でも述べたが水分やゴミ、油分が窒素分離膜
に混入すれば著しい性能低下および寿命低下につながる
ため、エアフィルタの役目は大きく、また日常管理やメ
ンテナンスを確実に行わなくてはならない。

【０００７】しかしながら、ドレンゲージおよび差圧ゲ
ージが備わっていたとしても、エアフィルタに直接もし
くは間近に取り付けられており、エアフィルタ自身が装
置内部にあるため、確認は装置パッケージ内を見ること
になる。さらに装置パッケージはビス止め構成となって
おり、パッケージの一部を取り外して確認する他できず
容易にできない。そのため日常の確認作業がおろそかに
なり、フィルタのメンテナンスを行われないまま最悪の
事態を招くこととなる。また外観上、エアフィルタのみ
装置外壁等へ取り付けることは見かけが悪く、配管が複
雑となる上、仮に取り付けたとしてもエアフィルタが出
っ張ることになり、ぶつかりや衝撃による作業員のケガ
や、エアフィルタ破損のトラブルを招くことが予想され
るため避けたい構造である。上記のように本装置ではエ
アフィルタ等のメンテナンスについては、実作業の面で
容易に行える配慮がなされていないのが現状であった。

【０００８】また、タイヤ充填の際に開閉操作を行う供
給弁の配管は、窒素分離膜の２次側へ位置し、開操作時
に常に高純度窒素ガスが得られるよう分離された窒素ガ
スを供給制御する方式としていた。しかしタイヤ充填作
業が終了し、供給弁を閉としてもタイヤ内への窒素ガス
供給が遮断されることに過ぎず、本装置に対して圧縮空
気の供給は続けられる。この場合圧縮空気はエアフィル
タやメンブレンドライヤにより浄化され、窒素分離膜に
より窒素ガスとそれ以外の気体（富化酸素）とに分離さ
れるが、窒素ガスは供給弁が閉じられているために行き
場を失い、その結果窒素ガス以外の気体と同じように大
気へ排出される。つまり、供給弁を閉じても圧縮空気は
供給されつづけることにより無駄な圧縮空気が消費され
る。さらにエアフィルタやメンブレンドライヤを通過す
ることにより、無駄な浄化作業となるばかりか性能の低
下を促進していることにもつながる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
タイヤ充填用窒素ガス分離装置では、クリーンな圧縮空
気を使用する前提ではあるものの必ずしもその通りに使
われているとは限らず、圧縮空気中に水分や、油分、ゴ
ミの含まれた状態で装置内へ供給される場合があった。
そうなると窒素分離膜を保護するためエアフィルタの役
目は大きく、日常管理やメンテナンスを確実に行わなく
てはならなくなる。しかしながら、そのエアフィルタ自
身は装置内部に取り付けられており、ドレンゲージや差
圧ゲージが備わっていたとしても、その確認は装置のビ
ス止めされたカバーを取り外して目視する他できず、容
易にできないためつい日常の確認作業がおろそかにな
り、エアフィルタのメンテナンスが行われないまま使用
され、トラブルを招くこととなる。さらに未使用時の無
駄な圧縮空気諸費とエアフィルタおよびメンブレンドラ
イヤへの無意味な浄化作業によりそれぞれの性能低下を
促進していることにもつながる。

【００１０】本発明（請求項１ないし請求項４対応）は
上記状況に鑑みてなされたもので、その課題は、エアフ
ィルタ等の日常管理が容易に確実に行われることがで
き、必要以上の圧縮空気消費のないタイヤ充填用窒素ガ
ス分離装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１記載の発明は、空気圧縮機で発生した圧縮
空気をエアフィルタを介して窒素分離膜に供給し、圧縮
空気中の窒素を分離して、タイヤ充填ツールを介してタ
イヤ内に充填できるよう構成された窒素ガス発生装置に
おいて、前記エアフィルタ下部にオートドレン弁を設け
て、回収した水分を自動排出することを特徴とする。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、装置パッケ
ージ内部に取り付けられたエアフィルタの下部へオート
ドレン弁を設け、次第に溜まるドレンが一定量を超える
と自動的に排出される構造としているので、ドレンゲー
ジを確認し、装置パッケージ箱を分解して手動で抜くこ
となく確実にドレンが排出することができ、エアフィル
タのメンテナンスを行われないままの使用による水分に
よる窒素分離膜の著しい性能低下および寿命低下を回避
することが可能となる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のタ
イヤ充填用窒素ガス発生装置において、前記エアフィル
タの差圧ゲージを装置パッケージ箱内に設け、前記差圧
ゲージが外部から点検できる点検窓を前記パッケージ箱
に取り付けたことを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、装置パッケ
ージ箱内部に取り付けられたエアフィルタ付近に外部か
ら差圧ゲージが確認できる位置に窓を設け、その窓には
装置パッケージ外部から内部へのゴミやホコリの進入を
防ぐための、アクリル板もしくはガラス板のような透明
で内部の差圧ゲージがはっきりと目視できるような透明
板を取り付け、装置パッケージ箱内のエアフィルタ差圧
ゲージがその点検窓を設けたことによって、装置外から
容易に確認することができるようになる。これにより日
常の確認作業が容易に行え、エアフィルタのメンテナン
スを行われないままの使用による、水分やゴミ、油分の
混入による窒素分離膜の著しい性能低下および寿命低下
を回避することが可能となる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１記載のタ
イヤ充填用窒素ガス発生装置において、前記エアフィル
タおよび装置内の部品を収納した装置パッケージ箱に取
り外し可能なメンテナンスパネルを設けたことを特徴と
する。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、装置パッケ
ージ箱の正面となる側の面をパネル構造のメンテナンス
パネルとし、そのパネル板を上部２箇所にあるストッパ
ーを引き下げることにより簡単に取り外すことができ
る。これにより装置内部のメンテナンスが容易に行え、
装置パッケージ箱のビスを外して分解する、わずらわし
いメンテナンス作業から開放されるとともに、内部エア
フィルタ等のメンテナンスが行われないままの使用によ
る、水分やゴミ、油分の混入による窒素分離膜の著しい
性能低下、および寿命低下を回避することが可能とな
る。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載のタ
イヤ充填用窒素ガス発生装置において、前記圧縮空気供
給口直後へ供給弁を接続し、本装置未使用時における圧
縮空気の遮断および消費削減、さらにエアフィルタ、メ
ンブレンドライヤの性能低下が軽減できることを特徴と
する。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、従来、窒素
分離膜の２次側に設けていた供給弁を窒素分離膜の１次
側へ変更し、さらに装置への圧縮空気供給口直後に設け
たことによりタイヤ充填作業完了時、つまり供給弁閉時
に圧縮空気の供給を遮断し、圧縮空気の無駄消費を削減
できる。さらにエアフィルタおよびメンブレンドライ
ヤ、窒素分離膜を通過することなく確実に圧縮空気の供
給を遮断できることから性能低下の軽減にもなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施例（請求項
１、２、４対応）であるタイヤ充填用窒素ガス充填装置
の配管接続構成図である。

【００２０】同図において、１は空気圧縮機であり、設
置場所における既存設備である。この空気圧縮機１で発
生された圧縮空気をタイヤ充填用窒素ガス発生装置へ供
給する。供給された圧縮空気は手動式の供給弁２により
流入または閉鎖制御される。タイヤ充填を行わないとき
はこの供給弁２を閉とし、圧縮空気の供給を確実に遮断
する。流入操作された場合は安全弁３を経由し、水フィ
ルタ４、油フィルタ５に入る。安全弁３の役割は供給空
気の圧力が仕様範囲を超えて供給された場合、または何
らかの原因で装置内圧力が異常に上昇しようとした場合
に動作し事故を回避する役目を持っている。水フィルタ
４、油フィルタ５は圧縮空気中に含まれる水分、油分、
ゴミ等の不純物を取り除く役目があり、水分は両フィル
タ下部に溜まりそこへ設けられたオートドレン弁２６に
よって、一定量を超えると自動的に排出される。一方、
油分やゴミ等は両フィルタ内部のエレメントに蓄積され
る。蓄積量が増加していくと圧縮空気の流れに抵抗が生
じ、フィルタ上部に設けられた差圧ゲージ２３の抵抗値
すなわち蓄積の度合いを示すが、これによりフィルタの
メンテナンス時期を確認することができる。両フィルタ
４、５では水分、油分、ゴミ等の不純物を確実に除去
し、定期的な管理を行うことにより、フィルタ以降のメ
ンブレンドライヤ６および窒素分離膜７への不純物によ
る、性能低下および寿命低下を回避することができる。

【００２１】メンブレンドライヤ６は窒素分離膜７と同
じ原理で圧縮空気中の気化水分を除去する。除去された
気化水分は大気へ放出される。メンブレンドライヤ６を
通過した圧縮空気は乾燥度が高く不純物のないクリーン
なものとなっている。この状態で窒素分離膜７へ入り大
気中の主成分、窒素と酸素に分離される。分離された酸
素は大気へ放出され、分離濃縮された窒素は減圧弁８に
よりタイヤ充填圧力へ制御され、設定圧力を圧力計９に
より確認し、絞り弁１０によりあらかじめ設定された流
量で最終的にタイヤ内へ充填される。タイヤ内へ充填す
る時の窒素濃度は一般に９５％以上が有効とされ、それ
以上になるに従い効力を増すことが判明している。

【００２２】一方、本装置で得られる窒素の濃度は窒素
分離膜７の特性上、供給空気圧力、流量および窒素流量
によって変動があるため供給空気圧力、流量（空気圧縮
機１の定格）を条件付きとし、その条件を満たしていれ
ば絞り弁１０の固定設定を変更しない限り、窒素濃度が
９５％を下らないよう対策している。さらに供給弁開時
における瞬時的な低濃度窒素がタイヤ内へ供給されるの
を防ぐため、通常供給弁２は窒素分離膜７の２次側へ接
続し、分離され高濃度になっている窒素ガスを待機させ
供給していたが、タイヤ充填における本装置での実験か
ら瞬時的な低濃度窒素がタイヤ内へ供給されても、その
後供給される高濃度窒素ガスと混じることにより何ら問
題がないことが判明した。これにより本装置ではタイヤ
充填を行わないときに供給弁２を閉とするだけで、圧縮
空気の供給を確実に遮断でき、空気圧縮機１の運転停止
による省エネ、部品消耗の軽減ができる他、本装置内で
のエアフィルタ４、５及びメンブレンドライヤ６の性能
低下が軽減できることにもなった。

【００２３】図２は本実施形態のタイヤ充填用窒素ガス
発生装置の構成機器の配置図であり、同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の点検窓の拡大図である。
図に示すように、本実施形態のタイヤ充填用窒素ガス充
填装置の水用フィルタ４、油用フィルタ５、メンブレン
ドライヤ６、窒素分離膜７（いずれも図示しない）等の
全部品は、コンパクトなパッケージ箱２５に収納されて
おり、ビス止めにより組立構成されている。パッケージ
箱２５上部には操作パネル２７があり、供給弁２、減圧
弁８、圧力計９を配置している。供給弁２により圧縮空
気の流入を制御し、減圧弁８にてタイヤ充填圧力の制御
し、圧力計９にてタイヤ充填窒素圧力の確認を行う。ま
た図示しない水用フィルタ４、油用フィルタ５は装置正
面側へ位置し、同装置正面側に設けられた点検窓２０に
より外部から容易に差圧ゲージ２３が確認できるように
している。点検窓２０には装置パッケージ外部から内部
へのゴミやホコリの進入を防ぐため、アクリル板もしく
はガラス板のような透明で、内部差圧ゲージ２３がはっ
きりと目視できるようなものを取り付けている。これに
より日常の確認作業が容易に行え、図示しないエアフィ
ルタ４、５のメンテナンスを行われないままの使用によ
る水分やゴミ、油分の混入による図示しない窒素分離幕
７の著しい性能低下および寿命低下を回避することが可
能となった。

【００２４】図３は本実施形態のタイヤ充填用窒素ガス
発生装置のパッケージ箱内部を示すもので、同図（ａ）
はメンテナンスパネルを取り外した状態のパッケージ箱
の内部を示した正面図、同図（ｂ）はメンテナンスパネ
ルの正面図である。

【００２５】図に示すように、本実施形態のタイヤ充填
用窒素ガス充填装置の正面側はパネル構成としている。
メンテナンスパネル２１の取り付けは、下部を差込ヒン
ジ２９とし上部をストッパー２２で構成することにより
簡単に取り付け、取り外しが行えるように構成されてい
る。このような構成により従来のように装置パッケージ
箱２５のビスを外して分解するわずらわしいメンテナン
ス作業から開放されるとともに、内部エアフィルタ４、
５等のメンテナンスが行われないままの使用による水分
やゴミ、油分の混入による窒素分離膜７の著しい性能低
下および寿命低下を回避することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、装置パッケージ内部に取り付けられたエア
フィルタの下部へオートドレン弁を設け、次第に溜まる
ドレンが一定量を超えると自動的に排出される構成とし
ているので、ドレンゲージを確認し装置パッケージ箱を
分解して、手動で抜くことなく確実にドレンが排出さ
れ、水分による窒素分離膜の著しい性能低下および寿命
低下を回避することが可能となる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、装置パッケ
ージ内部に取り付けられたエアフィルタを装置パッケー
ジの点検窓により外部から容易に差圧ゲージが確認でき
るようにし、さらにその点検窓には装置パッケージ外部
から内部へのゴミやほこりの進入を防ぐようアクリル板
もしくはガラス板のような透明板を設け、内部の差圧ゲ
ージがはっきりと目視できるように構成しているので、
日常の確認作業が容易に行え、エアフィルタのメンテナ
ンスを行われないままの使用による水分やゴミ、油分の
混入による窒素分離膜の著しい性能低下および寿命低下
を回避することが可能となる。

【００２８】請求項３記載の発明によれば、装置パッケ
ージ箱の正面となる側の面をパネル構造とし、そのメン
テナンスパネルを上部にあるストッパーを引き下げるこ
とにより簡単に取り外すことができる構成としているの
で、装置パッケージ箱のビスを外して分解するわずらわ
しいメンテナンス作業から開放されるとともに内部エア
フィルタ等のメンテナンスが行われないままの使用によ
る水分やゴミ、油分の混入による窒素分離膜の著しい性
能低下および寿命低下を回避することが可能となる。

【００２９】請求項４記載の発明によれば、通常窒素分
離膜の２次側へ位置している供給弁を窒素分離膜の１次
側へ変更し、さらに装置への圧縮空気供給口直後に設け
ているので、供給弁閉時にエアフィルタおよびメンブレ
ンドライヤ、窒素分離膜を通過することなく確実に圧縮
空気の供給を遮断できることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるタイヤ充填用窒素ガ
ス充填装置の配管接続構成図。

【図２】同図（ａ）は図１の構成機器配置構成の正面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）の点検窓の拡大図。

【図３】同図（ａ）は図２のメンテナンスパネルを取り
除いた内部構成図、同図（ｂ）はメンテナンスパネルの
正面図。

【符号の説明】

１…空気圧縮機（設置場所における既存設備）、２…供
給弁、３…安全弁、４…水用フィルタ、５…油用フィル
タ、６…メンブレンドライヤ、７…窒素分離膜、８…減
圧弁、９…圧力計、１０…絞り弁、２０…点検窓、２１
…メンテナンスパネル、２２…ストッパー、２３…差圧
ゲージ、２５…パッケージ箱、２６…オートドレン弁、
２７…操作パネル、２９…差込ヒンジ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧縮機で発生した圧縮空気をエアフ
   ィルタを介して窒素分離膜に供給し、圧縮空気中の窒素
   を分離して、タイヤ充填ツールを介してタイヤ内に充填
   できるよう構成された窒素ガス発生装置において、前記
   エアフィルタ下部にオートドレン弁を設けて、回収した
   水分を自動排出することを特徴とするタイヤ充填用窒素
   ガス発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のタイヤ充填用窒素ガス発
   生装置において、前記エアフィルタの差圧ゲージを装置
   パッケージ箱内に設け、前記差圧ゲージが外部から点検
   できる点検窓を前記パッケージ箱に取り付けたことを特
   徴とするタイヤ充填用窒素ガス発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のタイヤ充填用窒素ガス発
   生装置において、前記エアフィルタおよび装置内の部品
   を収納した装置パッケージ箱に取り外し可能なメンテナ
   ンスパネルを設けたことを特徴とするタイヤ充填用窒素
   ガス発生装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のタイヤ充填用窒素ガス発
   生装置において、前記圧縮空気供給口直後へ供給弁を接
   続し、本装置未使用時における圧縮空気の遮断および消
   費削減、さらにエアフィルタ、メンブレンドライヤの性
   能低下が軽減できることを特徴とするタイヤ充填用窒素
   ガス発生装置。