ツイン・ハイブリッド・エアー循環回路

【課題】従来のシングル・エアー循環回路では、１系統のエアー循環回路で動力の出力、エアータンクの補充充填や各サージングタンクの補充を行うため、回路内のコンプレッサ等の動力装置が作動状態になると動力の出力が変動することがある。
【解決手段】エアー循環回路を２系統のエアー循環回路を組み合わせることにより、１系統のエアー循環回路を動力出力用のエアーモータ専用とし、もう１系統のエアー循環回路を補助動力として、バッテリーを充電するための、とオルタネータとエアーコンプレッサを中心とした電装関係部品を駆動することにより、外部出力する出力として使用するエアーモータの動力を安定させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアー循環回路を２つ設けた状態に、蓄電池とオルタネータとエアーコンプレッサを中心とした電装回路を組み込み、ハイブリッド化することにより、実用性の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエアー循環回路では、１つの回路で、動力の出力、エアータンクの充填を行うため、回路内のコンプレッサが作動状態になると動力の出力が変動する場合がある。
【非特許文献１】渡部一郎著「空気機械」コロナ社出版１９５９年
【非特許文献２】竹花有也著「自動車工学概論」理工学社出版２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、エアー循環回路のエアーモータから出力される動力をより安定化させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はエアー循環回路を２系統設け、第１系統エアー循環回路を動力出力専用回路と第２系統のエアー循環回路を出力動力以外の補機を作動するための専エアー循環回路として使用する。又同時に蓄電池と前記蓄電池を充電するためのオルタネータを設け、前記オルタネータに回転動力を与えるには第２系統エアー循環回路によって駆動したエアーモータの出力を利用する。蓄電池をの搭載することにより、電動機の使用が可能となり、エアー循環回路で発生した動力と電動機を動力した２種類を動力として使用が可能となった。
【発明の効果】
【０００５】
エアー循環回路を、動力用と補助用の２つ設けることで、動力の出力が安定化し、ハイブリッド化することにより、始動エアータンクの充填を蓄電池の電力によりおこなえるようになり、使用上の動力の安定化がより向上することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
エアー循環回路を２つ設けて、１つを動力引き出し用、１つを内部機器の動力用にした上で、蓄電池とオルタネータとエアーコンプレッサを中心とした電装回路を組み込みハイブリッド化することで、より安定化した動力を得ることが実現した。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明装置の１実施例であって、１〜Ｎ２の部品構成によるツイン・ハイブリット・エアー循環回路である。図１において、エアーモータを動力として活用するにあたり、起動の前準備として、最初に起動に用いる圧縮エアーを得るため、動力用電動機（２７）を起動して電動コンプレッサ１（２５）、２（２６）により、エアータンク（３）に９Ｋｐａの圧縮エアーを初期充填する。開閉バルブ１（６）、２（１０６）を開くと圧縮エアーは、３方バルブ１（８）２（１０８）、エアーコントロールユニット１（９）、２（１０９）、エアー増幅器１（１０−１）、４（１１０−１）、アクセレータ＋ソレノイドバルブ１（１１）、２（１１１）に至り停止する。
【０００８】
次に、アクセレータ＋ソレノイドバルブ１（１１）、２（１１１）のバルブを開くと、３方バルブ１（８）、２（１０８）から圧縮エアーが流れ、エアーコントロールユニット１（９）、２（１０９）によって自動的に、圧縮エアーは６．３Ｋｐａに調整されて、エアー増幅器１（１１０−１）、４（１１０−１）を通過するとエアー増幅器内は負圧となる。この負圧の発生でエアー増幅器の外周に配備した４個の吸気孔から外気が流入し、第２室内の循環エアー量が増加し第３室に至る。
【０００９】
第３室内も前記同様に負圧を発生し、エアー増幅器に配備した４個の吸気孔から外気が流入し、エアー流量は増幅器第２室と第３室を通過時に約１０倍に増加する。その増加を表１にエアー増幅器入口のエアー量と出口のエアー増加量の状態で示した。エアー増加でエネルギーを蓄えた循環エアーはエアーモータ１（１２）、２（１１２）を回転させて、動力を発生する。
【００１０】
エアーモータ１（１２）、２（１１２）から吐出した排気循環エアーは、分流器１（１３）、３（１１３）により、ＡとＢの２方向の排気エアーフローに別れ、Ａ方向の排気エアーフローはサージングタンク１（１４）、５（１１４）に蓄えられ、エアー増幅器２（１０−２）、３（１０−３）、５（１１０−２）、６（１１０−３）を通り、サージングタンク２（１８）、６（１１８）に至る。一方、Ｂ方向の排気エアーフローは分流器１（１）、３（１１３）を通り、エアーレギュレータ１（１５）、２（１１５）に至る。ここで排気エアーフローは、ブローワ１（１６）、２（１１６）の吸気ポートに排出され、この時に余分な排気エアーフローは捨てられる。
【００１１】
ブローワ１（１６）、２（１１６）で送られたエアーは、サージングタンク４（１７）、８（１１７）に蓄えられ、配管により、エアー増幅器２（１０−２）、５（１１０−２）の外周に配備されたチェックバルブ付吸気孔を経て排気エアーフローはエアー増幅器に吸引され、エアー増幅器２（１０−２）、５（１１２）内の排気エアーフロー量は増加する。同様にエアー増幅器３（１０−３）、６（１１０−３）内でも、エアー増幅器２（１０−２）、５（１１０−２）と同様の排気エアーフローの増加が行われ、増加した排気エアーフローはサージングタンク２（１８）、６（１１８）に蓄えられる。
【００１２】
サージングタンク２（１８）、６（１１８）で、ＡとＢの流れの排気エアーフローは合流し、分流器２（１９）、４（１１９）を経て、コンプレッサ３（２１）の圧縮エアーと合流してサージングタンク３（２０）、７（１２０）に蓄えられる。サージングタンク３（２０）、７（１２０）に蓄えられたエアーは、３方バルブ１（８）、２（１０８）に戻りエアー増幅器１（１０−１）、４（１１０−１）に流れ、エアーモータに流れモータを駆動し動力を発生する。アクセレータ＋ソレノイドバルブ１（１１）、２（１１１）のバルブを閉じるまで、エアー循環行程が繰り返えされて、動力の発生が続けられる。
【００１３】
エアータンク（３）の９Ｋｐａの圧力を保つため、動力用電動機（２７）により、電動コンプレッサ１（２５）、２（２６）を駆動して常に圧力を維持している。
【実施例２】
【００１４】
図２に示すフローチャート図は、エアーモータを回転し動力として活用するために必要な準備であり、図３、４はエアーモータを動力として活用するために必要なエアー循環回路の作動を示すフローチャート図である。
【００１５】
【表１】

【産業上の利用可能性】
【００１６】
エアー循環回路において、動力用エアー循環回路、補助用エアー循環回路の２つのエアー循環回路を組み合わせたものに、電装回路を設けることで、エアーモータの動力をより安定的に得る事ができた。このため自動車産業、船舶事業関係あるいは一般産業で利用することが可能である。特に無公害であるため、広範囲の産業で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のハイブリッド・ツイン・エアー循環回路の実施方法の説明図
【図２】初期圧縮エアー充填のフローチャート図
【図３】補機および機器関係の駆動のフローチャート図
【図４】外部動力出力のフローチャート図
【図５】本発明に用いたクラッチ付コンプレッサ平面図
【図６】本発明に用いたオルタネータ付コンプレッサの平面図
【符号の説明】
【００１８】
１コンプレッサ１
２エアーチャージバルブ
３エアータンク
４圧力ゲージ
５リリーフバルブ
６開閉バルブ１
７チェックバルブ１
８３方バルブ１
９エアーコントロールユニット１
１０−１エアー増幅器１
１０−２エアー増幅器２
１０−３エアー増幅器３
１１アクセレータ＋ソレノイドバルブ１
１２エアーモータ１
１３分流器１
１４サージングタンク１
１５エアーレギュレータ１
１６ブローワ１
１７サージングタンク４
１８サージングタンク２
１９分流器２
２０サージングタンク３
２１コンプレッサ３
２２コンプレッサ２
２３オルテネェータ
２４蓄電池
２５電動コンプレッサ１
２６電動コンプレッサ
２７動力用電動機
１０６開閉バルブ２
１０７チェックバルブ２
１０８３方バルブ２
１０９エアーコントロールユニット２
１１０−１エアー増幅器４
１１０−２エアー増幅器５
１１０−３エアー増幅器６
１１１アクセレータ＋ソレノイドバルブ２
１１２エアーモータ２
１１３分流器３
１１４サージングタンク５
１１５エアーレギュレータ２
１１６ブローワ２
１１７サージングタンク８
１１８サージングタンク６
１１９分流器４
１２０サージングタンク７
Ｓ１サクションポート１
Ｄ１デリバリーポート１
Ｓ２サクションポート２
Ｄ２デリバリーポート２
Ｎ１二次流導入管１
Ｎ２二次流導入管２

【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーモータを動力として駆動するエアー循環回路において、動力用及び補器用機器を駆動するための、２台のエアーモータを起動する２系統のエアー循環回路を配備し、補器用機器関係を駆動するエアーモータ用のエアー循環回路１と動力用としてエアーモータを駆動するエアー循環回路２のエアー循環回路と電動モータを駆動するための電装回路から構成している。２系統のエアー循環回路は最初にエアー循環を円滑にするために補器用機器を駆動するエアーモータ駆動用エアー循環回路１を起動し、次に外部出力用のエアーモータ駆動用エアー循環回路２を起動する。初期に予め９Ｋｐａに圧縮したエアーを充填したエアータンクから高圧エアーが、スタートスイッチＯＮ（作動）によってエアー循環路１に送られ、エアー循環回路１が作動し、続いてエアー循環回路２が作動する。エアー循環回路２によって回転を与えられた動力用のエアーモータの回転力を動力として使用する。作動中に電装回路のバッテリーへ充電するために、エアー循環回路１によって回転している補機用のエアーモータの動力によって、蓄電池充電用のオルタネータを回転し、蓄電池の充電を行う。始動用および駆動用エアーの圧力の変化を圧力センサーで感知し、エアーモータ又は電動モータ駆動の何れかのエアーコンプレッサを駆動させ、エアーの充填を行う。外部出力として電動モータの出力として使用する事が可能なハイブリット機能を有することを特徴とするツイン・ハイブリット・エアー循環回路。
【請求項２】
請求項１に記載のツイン・ハイブリット・エアー順環回路において、運転開始にあたり運転開始前に９Ｋｐａに圧縮したエアータンクの開閉バルブを開くと、圧縮エアーは３方バルブ１、２エアーコントロールユニット１、２エアー増幅器１、４アクセレータ＋ソレノイドバルブ１、２に至り停止する。次に、アクセレータ＋ソレノイドバルブ１、２のバルブを開くと、エアーコトロールユニット１、２で圧力は自動的に６．３Ｋｐａに調整されて、エアー増幅器１，４でエアー量を増幅し、補助用のエアーモータ１、動力用のエアーモータ２が回転する。エアー循環回路のサイクルが開始し、エアーモータに回転力を与えて、排出されたエアーは、分流器１、２でＡとＢの２方向の排気エアーフローに分けられ、Ａの排気エアーフローはサージングタンク、５に蓄えられた後、圧力のサージング等の安定化を図り、エアー増幅器２、３、５、６を経てサージングタンク２、６に蓄積する。エアーのより一層の安定化および活性化を効果的にするため、前記分流器１、３で分流したＢの排気エアーブローワをエアーレギュレータ１、２に送り、ブローワ１、２の吸気ポートへ送る。ブローワ１、２によってサージングタンク４、８に蓄えられた排気エアーブローワは分配管を通してエアー増幅器２、３、５、６の各々８個の吸気孔から吸気される。更に、排気エアーを増幅し、安定した吸気の状態を維持するため、増幅器の吸気孔すべてにチェックバルブを配備する。このようにして排気エアーフローはサージングタンク３へ送られ、Ａの排気エアーフローに合流し、より効果的に活性化を促進した排気エアーフローはサージングタンク２、６に蓄積する。蓄積した排気エアーフローは分流器２、４の一方からサージングタンク３、７に蓄えられ、もう一方からコンプレッサ３のエアーとサージングタンク３、７で混合され、３方バルブ１、２へ送られ、エアー循環回路の連続運転が開始する。エアー循環回路の安定化を図る上で、コンプレッサ２を用いてエアータンクの圧力を９Ｋｐａに維持し、コンプレッサ２，３およびブローワ１、２の動力は、すべて補助用エアー循環回路のエアーモータ１の動力により運転することで、エアー循環の安定化を図る機能を備えた、エアーモータを回転させ、安定した動力を導くための機能を備えたことを特徴とするツイン・ハイブリット・エアー循環回路。
【請求項３】
請求項２記載のエアー循環回路において、前記の排気エアーフローを前記分流器１，３で分流したＢの排気エアーフローを、前記エアーレギュレータに、２送り、吸気ポート付近に大気放出し、余分の排気エアーフローの調整を行う前記ブローワ１、２は、前記補助用エアー循環回路の前記エアーモータ１の動力により運転することを特徴とするツイン・ハイブリット・エアー循環回路。
【請求項４】
請求項１又は２に記載ツイン・ハイブリット・エアー循環回路において、前記補助用エアー循環回路によって駆動する前記エアーモータ１の動力によって、前記電装回路の前記オルタネータを回転させ、発電された電気は、前記蓄電池に充電され蓄える。この蓄電された電気で補機用機器および電動モータを駆動し、前記エアーモータ１の動力により運転することを特徴とするツイン・ハイブリット・エアー循環回路。

【図１】