JP2010144614A

JP2010144614A - 車両の空気圧縮機構

Info

Publication number: JP2010144614A
Application number: JP2008322575A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamada; 良昭山田; Kunihiko Hikiri; 邦彦肥喜里; Shuichi Nakamura; 秀一中村; Koichi Itani; 幸一井谷
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP5215162B2

Abstract

【課題】走行風を活用し、圧縮空気を造り出すことを可能とする。
【解決手段】空気吸い込み経路と、風車と、風車で得られた回転動力を断・接するクラッチを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、空気吸い込み経路の途中とエアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、空気吸い込み経路の途中とファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、ファン駆動エアコンプレッサと第一の吸気配管とを繋ぐ第三の送気配管と、ファン駆動エアコンプレッサの吐出部に繋ぐアキュムレータと、エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、エアリザーバとクラッチとエアコンプレッサとを繋ぎ、エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときにエアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、クラッチを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制動等の補機駆動に圧縮空気を用いる車両の空気圧縮機構に関する。

従来の車両の空気圧縮機構は、例えば、図７に示すように、エア吸い込みダクト２からエアフィルタ３を経由してエンジン１内に空気を吸い込むエンジン１の空気吸い込み経路４の途中において、エアフィルタ３とエンジン駆動エアコンプレッサ６との間を繋ぐ吸気配管５と、エンジン駆動エアコンプレッサ６とエアリザーバ７との間を逆流防止のチェック弁９を介して繋ぐ送気配管８と、エンジン駆動エアコンプレッサ６とエアリザーバ７とを繋ぐ空気圧リターン配管（アンロード回路）１０とを備えている。
なお、エアリザーバ７内のエア圧が所定値以上では、図示しないエンジン駆動エアコンプレッサ６内のアンロードバルブを開放し、空運転するようになっている。

一方、例えば、図８に示すように、車両１１の屋根部１２に設けられる空気抵抗低減用の導風板（ウインドディフレクタ）１３内に回転軸１４ａを介して風車１４を回転自在に設け、走行風により発電を行い蓄電する技術が公開されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−２７８６４１号公報特開２００８−１２７９９４号公報

しかしながら、従来の車両の空気圧縮機構では、エンジン駆動エアコンプレッサ６において、略大気圧の空気を所要の圧力（例えば、７〜８ｋｇ／ｃｍ²）に空気圧縮するため、大きな動力をエンジン１から供給してもらう必要があった。
また、走行風を利用して発電を行い蓄電する技術では、発電電力を使い、電動エアコンプレッサレッサを備えれば圧縮空気を得ることは可能であるが、風力〜電力〜圧縮という工程が必要となり、効率の低下が大きくなることが予想される。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、走行風を活用し、圧縮空気を造り出すことを可能とした車両の空気圧縮機構を提供することにある。

請求項１に係る発明は、エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、風車の回転軸に風車で得られた回転動力を断・接するクラッチを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介してファン駆動エアコンプレッサと第一の吸気配管とを繋ぐ第三の送気配管と、ファン駆動エアコンプレッサの吐出部に繋ぐアキュムレータと、逆流防止のチェック弁を介してエンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、エアリザーバとクラッチとエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときにエンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、クラッチを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、風車の回転軸に風車で得られた回転動力を断・接するクラッチを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介してエンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、逆流防止のチェック弁を介してファン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第二の送気配管と、エアリザーバとクラッチとエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときにエンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、クラッチを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）とを備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、風車の回転軸に風車で得られた回転動力を断・接するアンロードバルブを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介してファン駆動エアコンプレッサと第一の吸気配管とを繋ぐ第三の送気配管と、ファン駆動エアコンプレッサの吐出部に繋ぐアキュムレータと、逆流防止のチェック弁を介してエンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、エアリザーバとアンロードバルブとエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときにエンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、アンロードバルブを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）とを備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、風車の回転軸に風車で得られた回転動力を断・接するアンロードバルブを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介して空気吸い込み経路の途中とファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、逆流防止のチェック弁を介してエンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、逆流防止のチェック弁を介してファン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第二の送気配管と、エアリザーバとアンロードバルブとエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときにエンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、アンロードバルブを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、走行風により作動する風車（ウインドフアン）の動力でエンジン駆動エアコンプレッサを駆動して圧縮空気を造り出すことにより、エンジン駆動エアコンプレッサの駆動負荷を軽減し、燃費を向上できる。
また、エンジン駆動エアコンプレッサの稼動時間を低減し、燃費を向上できる。
さらに、エンジン駆動エアコンプレッサの寿命を延ばすことができる。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
本実施形態に係る車両の空気圧縮機構は、図１に示すように、図７に示す従来の車両の空気圧縮機構と、ファン駆動エアコンプレッサ２０を利用した空気圧縮機構とを備えている。なお、ここでは、図７に示す従来の車両の空気圧縮機構の説明を省略し、本実施形態では、図７に示す従来の車両の空気圧縮機構と同一構成要素については、同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、図１に示すように、エア吸い込みダクト２からエアフィルタ３を経由してエンジン１内に空気を吸い込むエンジン１の空気吸い込み経路４の途中において、エアフィルタ３とエンジン駆動エアコンプレッサ６との間を繋ぐ吸気配管（第一の吸気配管）５に逆流防止のチェック弁５ａを設けている。
また、エア吸い込みダクト２からエアフィルタ３を経由してエンジン１内に空気を吸い込むエンジン１の空気吸い込み経路４の途中には、別の吸気配管（第二の吸気配管）２２を繋いでいる。この吸気配管（第二の吸気配管）２２には、逆流防止のチェック弁２２ａを設けている。

そして、吸気配管（第二の吸気配管）２２は、ファン駆動エアコンプレッサ２０に繋がれている。ファン駆動エアコンプレッサ２０は、風車１４の回転軸１４ａにクラッチ２１を介して繋がれている。風車１４は、図８に示すように、車両１１の屋根部１２に設けられた導風板１３内で回転軸１４ａに回転自在に軸支されている。
ファン駆動エアコンプレッサ２０の吐出部は、逆流防止のチェック弁２３ａを設けた別の送気配管（第三の送気配管）２３を介して吸気配管（第一の吸気配管）５のチェック弁５ａよりエンジン１側に繋がっている。また、ファン駆動エアコンプレッサ２０の突出部には、チェック弁２３ａより上流側から分岐する配管２５を介してアキュムレータ（タンク）２４が繋がれている。アキュムレータ（タンク）２４は、ファン駆動コンプレッサ２０の吸気・吸気停止（圧縮時）による脈動を吸収する。

クラッチ２１は、風車１４の回転軸１４ａに風車１４で得られた回転動力をファン駆動エアコンプレッサ２０の作動軸２０ａに切断、接続するように設けられている。
クラッチ２１には、エンジン駆動エアコンプレッサ６とエアリザーバ７とを繋ぐ空気圧リターン配管（アンロード回路）１０が、三方継手１０ａを介して繋がっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
低速運転時は、走行風によるファン駆動エアコンプレッサ２０の作動はほとんど停止状態のため、従来と同じように、エンジン駆動エアコンプレッサ６が作動し圧縮空気をリザーバタンク７に圧送する。この状況下では、エンジン１の負荷量は変わらず、燃費は向上しない。

中高速運転が増すと、走行風により風車１４が回転し、風車１４の駆動軸１４ａを介して風車１４の回転力が作動軸２０ａからフアン駆動エアコンプレッサ２０に伝達され、フアン駆動エアコンプレッサ２０が稼動し、ある程度圧縮された空気を送気配管（第三の送気配管）２３を介して吸気配管（第一の吸気配管）５からエンジン１のエンジン駆動エアコンプレッサ６に圧送する。エンジン１のエンジン駆動エアコンプレッサ６は、この圧縮空気を所要の圧力まで補充的に圧縮するため、エンジン駆動エアコンプレッサ６の駆動動力は低減する。
この結果、消費燃料が減り、いわゆる燃費が向上する（低燃費になる）。

以上のように、本実施形態によれば、走行風で作動する風車（ウィンドフアン）１４で駆動するフアン駆動エアコンプレッサ２０を併設したので、その吐出圧縮空気または従来と同様の吸入空気をエンジン１のエンジン駆動エアコンプレッサ６で圧縮し、エアリザーバ７に圧送することができる。
また、フアン駆動用エアコンプレッサ２０の吐出側にはアキュムレータ（タンク）２４を設けたので、ファン駆動コンプレッサ２０の吸気・吸気停止（圧縮時）による脈動を吸収することができる。

また、風車（ウィンドフアン）１４とフアン駆動エアコンプレッサ２０との間にクラッチ２１を設け、圧縮空気を溜めるエアリザーバ７の圧力が所定値を超えたらクラッチ２１を切断、所定値を下回ったらクラッチ２１を接続するようにしたので、図２に示すように、エンジン駆動エアコンプレッサ６の駆動負荷を低減し、燃費を向上できる。

また、フアン駆動エアコンプレッサ２０で圧縮する空気は、エンジン吸気回路であるエンジン１の空気吸い込み経路４においてエアフィルタ３を通過後の部位から吸気するので、エンジン駆動エアコンプレッサ６の寿命を延ばすことが可能となる。
また、配管系の各部チェック弁５ａ、２３ａを設けたので、圧縮空気の逆流を防止することができる。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る車両の空気圧縮機構を示す。
本実施形態は、実施形態１におけるファン駆動エアコンプレッサ２０から吐出される空気を、チェック弁３０ａを設けた別の送気配管（第二の送気配管）３０を介してエアリザーバ７へ圧送するように構成したものである。
すなわち、エンジン１のエンジン駆動エアコンプレッサ６によるシステムとファン駆動エアコンプレッサ２０によるシステムを独立２系統としたものである。

本実施形態の作用を説明する。
低速時は、従来システム同様、エンジン駆動エアコンプレッサ６の駆動によって圧縮空気をエアリザーバ７で蓄える。
中高速時は、エンジン駆動エアコンプレッサ６とファン駆動エアコンプレッサ２０とが同時に稼動し、短い時間で圧縮空気を蓄えることができ、図４に示すように、両システムがアンロードとなる時間割合が増すため、エンジン１の消費燃料が減り、燃費が向上する。

上記実施形態では、ファン駆動エアコンプレッサ２０と風車１４とをクラッチ２１で切断、接続する場合について説明したが、例えば、図５に示すように、クラッチ２１をアンロードバルブ４０にしても良い。
図６（ａ）は、アンロードバルブ４０によるエア圧縮時を示し、図６（ｂ）は、アンロードバルブ４０によるアンロード時（エア圧縮時非作動時）を示す。
このように、クラッチ２１と同様に、ファン駆動エアコンプレッサ２０と風車１４とを接続、切り離しを行うことができる。

本発明の実施形態１に係る車両の空気圧縮機構を示す構成説明図である。本発明の実施形態１に係る車両の空気圧縮機構の作用を説明する図である。本発明の実施形態２に係る車両の空気圧縮機構を示す構成説明図である。本発明の実施形態２に係る車両の空気圧縮機構の作用を説明する図である。ファン駆動エアコンプレッサと風車との断・接にクラッチに代えてアンロードバルブを用いる例を示す斜視図である。（ａ）アンロード機構の空気圧縮作動時を示す説明図、（ｂ）アンロード機構のアンロード時（空気圧縮非作動時）を示す説明図である。従来の車両の空気圧縮機構を示す構成説明図である。従来の走行風により発電を行い蓄電する技術を示す構成説明図である。

符号の説明

１エンジン
２エア吸い込みダクト
３エアフィルタ
４エンジン１の空気吸い込み経路
５吸気配管（第一の吸気配管）
５ａ、９、２２ａ、２３ａ、３０ａチェック弁
６エンジン駆動エアコンプレッサ
７エアリザーバ
８送気配管（第一の送気配管）
１０空気圧リターン配管（アンロード回路）
１０ａ三方継手
１１車両
１２屋根部
１３導風板
１４風車（ウィンドフアン）
１４ａ回転軸
２０ファン駆動エアコンプレッサ
２１クラッチ
２２吸気配管（第二の吸気配管）
２３送気配管（第三の送気配管）
２４アキュムレータ（タンク）
２５配管
３０送気配管（第二の送気配管）
４０アンロードバルブ

Claims

エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、
車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、
前記風車の回転軸に前記風車で得られた回転動力を断・接するクラッチを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中と前記ファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記ファン駆動エアコンプレッサと前記第一の吸気配管とを繋ぐ第三の送気配管と、
前記ファン駆動エアコンプレッサの吐出部に繋ぐアキュムレータと、
逆流防止のチェック弁を介して前記エンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、
前記エアリザーバと前記クラッチと前記エンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、前記エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときに前記エンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、前記クラッチを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）と
を備えることを特徴とする車両の空気圧縮機構。
エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、
車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、
前記風車の回転軸に前記風車で得られた回転動力を断・接するクラッチを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中と前記ファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記エンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記ファン駆動エアコンプレッサと前記エアリザーバとの間を繋ぐ第二の送気配管と、
前記エアリザーバと前記クラッチと前記エンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、前記エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときに前記エンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、前記クラッチを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）と
を備えることを特徴とする車両の空気圧縮機構。
エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、
車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、
前記風車の回転軸に前記風車で得られた回転動力を断・接するアンロードバルブを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中と前記ファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記ファン駆動エアコンプレッサと前記第一の吸気配管とを繋ぐ第三の送気配管と、
前記ファン駆動エアコンプレッサの吐出部に繋ぐアキュムレータと、
逆流防止のチェック弁を介して前記エンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、
前記エアリザーバと前記アンロードバルブと前記エンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、前記エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときに前記エンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、前記アンロードバルブを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）と
を備えることを特徴とする車両の空気圧縮機構。
エアフィルタから吸い込んだ空気をエンジンの空気吸い込み口へ導く空気吸い込み経路と、
車両の屋根部に設けられた導風板内で回転軸に軸支される風車と、
前記風車の回転軸に前記風車で得られた回転動力を断・接するアンロードバルブを介して接続されるファン駆動エアコンプレッサと、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中とエンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第一の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記空気吸い込み経路の途中と前記ファン駆動エアコンプレッサとを繋ぐ第二の吸気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記エンジン駆動エアコンプレッサとエアリザーバとの間を繋ぐ第一の送気配管と、
逆流防止のチェック弁を介して前記ファン駆動エアコンプレッサと前記エアリザーバとの間を繋ぐ第二の送気配管と、
前記エアリザーバと前記アンロードバルブと前記エンジン駆動エアコンプレッサとを繋ぎ、前記エアリザーバ内の空気圧力が所定値になったときに前記エンジン駆動エアコンプレッサの吸気バルブを大気連通にするとともに、前記アンロードバルブを断・接して、過剰な圧縮空気の供給を停止する空気圧リターン配管（アンロード回路）と
を備えることを特徴とする車両の空気圧縮機構。