JPS61241475A - 水素吸蔵合金を利用したポンプ装置及び該装置を取付けたタイヤホイ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水素吸蔵合金に吸蔵される水素の平衡解離圧
の変化を利用して駆動する容積型往復ポンプ装置及び該
装置を取付けたタイヤホイールに関するものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）従来の
容積型往復ポンプは、電動モータや空気・油圧、あるい
はその他の動力源から得られる駆動力によりポンプ作用
をする構成のものであった。

従って従来ポンプは、構造が複雑であるとともに比較的
大型で一般的に高価なものであるため、その用途、設置
場所等が制限されるという問題がある。

一方、自動車等にもちいられるタイヤでその空気圧が不
足している、またはパンク時等のタイヤ交換においてス
ペアタイヤの空気圧が不足している等の場合に、自動車
に空気ポンプが設置されていると便利であるが、従来の
ポンプは前述した様に構造も複雑で一般に高価なものと
なってしまう。

またタイヤ内に空気を供給する目的のみに、ユーザーは
電動ポンプ、コンプレッサ等は必要でなく、むしろ手動
ポンプのような小量の高圧空気を間欠的に発生するポン
プで事足りると思われる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされるものでその目的は
、簡略な機構で、高圧の作動流体を間欠的に発生し、し
かも小型・軽量のポンプを提供することにある。また、
このポンプを取付けたタイヤホイールを提供することに
ある。

（問題点を解決しようとするための手段）本願の第１の
発明は、耐水素性を有する容器と、該容器を該１室と第
２室に分離し、分離された前記第１室と第２室の圧力差
に応じて可動して両室の容積比を変更できる隔離手段と
、該隔離手段を可動させることにより前記第１室に作動
流体を吸入・吐出する吸入通路及び吐出通路と、前記第
２室の内部に設けられる水素吸蔵合金と、該水素吸蔵合
金を加熱する加熱手段と、該加熱手段の加熱を断続させ
る制御手段とを具備することを特徴とする。

本願の第２の発明は、耐水素性を有する容器と、該容器
を第１室と第２室に分離し、分離された前記第１室と第
２室の圧力差に応じて可動して両室の容積比を変更でき
る隔離手段と、該隔離手段を可動させることにより前記
第１室内に作動流体を吸入・吐出する吸入通路及び吐出
通路と、前記第２室の内部に設けられる水素吸蔵合金と
、該水素吸蔵合金を加熱する加熱手段と、該加熱手段の
加熱を断続させる制御手段とを具備する水素吸蔵合金を
利用したポンプ装置の前記容器が、前記タイヤホイール
のタイヤ側に収納固定され、前記第１室は前記吸入通路
からタイヤ外部の空気を吸入し、前記吐出通路からタイ
ヤ内部に空気を吐出することを特徴とする。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第１実施例の断面図である。

容器１は耐水素性及び耐圧性を有する材料、例えばステ
ンレス製の円筒容器で、この容器１０の底部にはＬａＮ
ｉ、等の金属水素化合物いわゆる水素吸蔵合金１１が収
納されている。合金１１は、活性化されて粉末状態とな
った時に飛散しないようにフィルタ部材１２によって固
定されている。

容器１０と溶接接合されたフタ１３には、ベローズ１４
の一端が全周接合されて、ベローズ１４によって容器１
０内はポンプ作動室となる第１室１５と合金１１を収納
する第２室１６の２つの室に分離される。第２室１６は
容器１０とベローズ１４によって区画形成されて完全に
気密状態である。

ベローズ１４の他端に設けられるプレート１７と前記フ
タ１３との間には、リターンスプリング１８が圧縮され
た状態で組み込まれており、このスプリング１８はベロ
ーズ１４を伸長する方向にプレート１７を付勢している
。またプレート１７はベローズ１４が伸長した時に容器
１と当接するストッパでもある。

フタ１３には第１室１５内に作動流体、例えば空気を吸
入する吸入通路１９と吸入側リード弁２０と、作動流体
を第１室１５から吐出する吐出通路２１・吐出配管２と
吐出側逆止弁２３が設けられている。

水素吸蔵合金１１の収納される容器１０の突出部１０ａ
の外周には、加熱手段である線状のシースヒータ２４が
複数回巻き付けて装着されている。

２４は、スイッチ２５を介してバッテリ２６に接続され
ている。

ベローズＩの材質は吸入・吐出される作動流体によって
選択されるもので、作動流体が空気の場合はプラスチッ
ク材料を利用し、作動流体が水、薬品等の場合は流体が
接触する部分に耐蝕性・耐薬品性を持たせるためにポリ
エチレン等のものを利用すると良い。

また吸入側リード弁２０、吐出側逆止弁２３は、流体の
流れを制御する方向制御弁、例えばチェック弁、リード
弁等の弁であってもよい。またベローズ１４の代りに、
ダイヤフラム、ピストン等によって容器１０内を第１室
と第２室に分離してもよいことは言うまでもない。

次に作動を説明する。

いまスイッチ２５を閉じて、ヒータ２４に通電するとヒ
ータ２４が発熱し、水素吸蔵合金１１は加熱される。水
素吸蔵合金１１の温度が上がると、それまで合金１１中
に蓄積されていた水素ガスが放出され、第２室１６の水
素圧力が上昇する。従って、スプリング１８に抗してベ
ローズ１４は圧縮され、ベローズ１４内部の第１室１５
の圧力が一定以上になると吐出側チェック弁２３が開き
、ベローズ１４の内部の作動流体、例えば空気吐出通路
２１．吐出配管２２を経て吐出される。

次にスイッチ２５を開いて、ヒータ２４への通電を停止
すると、水素吸蔵合金１１の温度が低下し、放出されて
いた水素ガスは、水素吸蔵合金１１と反応し、第２室１
６の水素圧が低下する。従って圧縮されていたベローズ
２はスプリング１８によって伸長し、ベローズ１４内部
の第１室１５の圧力が大気圧以下になると、吸入側リー
ド弁２Ｏが開き、吸入通路１９より大気が導入される。

そして、再びヒータ２４に通電すれば、導入された大気
が、吐出側逆止弁２３を経て排出されるということで、
ヒータ２４の０Ｎ−ＯＦＦによりポンプ作用を行わせる
ことができる。

スイッチ２５の０Ｎ−ＯＦＦを行なわせるのに、タイマ
等で自動的に行なわせてもよいし、リミットスイッチｅ
ｔｃ、を用いて、ベローズの動きと連動させることも可
能である。

また、冷却手段として本実施例の場合、自然冷却である
が、ファン等による強制冷却であってもよい。さらに、
第２図に示すごとく、加熱手段であるヒータ２４のかわ
りに熱電素子３０、いわゆるペルチェ素子を用い、電流
の流れる方向を反転させることにより、加熱、冷却を繰
り返すことも考えられる。尚、第２図のベローズ１４は
合金製のベローズであって、ベローズ自体が伸長する作
用をもっている。

また、第３図においては、ケース１０とは別に水素吸蔵
合金１１およびヒータ４を収納する小型のケース３１を
設け、ケース１０およびケース３１を、パイプ３２でつ
なぎ、水素ガスの移動を可能となるようにした。これは
、水素吸蔵合金を加熱・冷却する際に、被加熱・冷却部
の熱容量を小さくすることよる熱効率の向上および反応
速度の向上を狙ったものである。

次に、第４図〜第６図にて、本発明の応用例について説
明する。

第４図においては、本発明のポンプ装置の容器１０がタ
イヤチューブ４０の内部に収納されて、タイヤホイール
４１の上に溶接あるいはボルト締め等で固定されており
、いわゆる空気ポンプ付タイヤとなっている。但し、吸
入側通路１９は、パイプ４２、吸入側チェック弁４３を
経てタイヤチューブ４０の外部の外気に連通している。

通常タイヤチューブ４０の空気圧不足の時には、図示せ
ぬ手動の空気ポンプ、あるいはコンプレッサにより、チ
ェック弁４３→パイプ４２→ベローズ１４の内部→第１
室１５→チェック弁２３→タイヤチューブ４０の内部４
４の経路でタイヤチューブ４０内に空気を加圧供給する
ことができるが、上記コンプレッサ等のない場合におい
ても、ヒータ２４への通電と０Ｎ−ＯＦＦするだけで上
述したポンプ作動によりタイヤチューブ４０内に空気の
加圧供給が可能となる。

また、第５図は第４図における空気ポンプ付タイヤにお
いて、車軸４５に受けたスプリング４６ａと車体の一部
に固定されたブラシ４６ｂを介してヒータ２４への通電
を行なうようにするものである。これは走行中において
もタイヤチューブ４０への空気の加圧供給を可能とする
もので、タイヤの空気圧を自動的に制御する場合のアク
チュエータとして応用した例である。

さらに、第６図においては、車軸４５上に水素吸蔵合金
１１を収納した環状ケース３１を設置し、運転中エンジ
ンの排気ガスの熱によって加圧できるように構成した例
と示す。

ここに排気ガス導入ポンプ４７は図示しないエンジンの
排気管につながっており、バルブ４８を開くと、排気ガ
スが導かれ、車軸４５のケース３１付近に当たり、水素
吸蔵合金１１は加熱される。

なお、この例に示すように加熱手段としては、ヒータに
限定されるものではない。

尚、上述した様に本発明のポンプ装置をタイヤに取付け
て空気ポンプとし利用する場合において、下記に述べる
手段によってタイヤチューブ４０内の空気圧不足を検出
し、ポンプ装置の駆動制御を行ってもよい。

第１には、タイヤチューブ４０．又はタイヤホイール４
１に公知の圧力センサを設けてタイチューブ４０内の空
気圧を直接測定し、その圧力センサの出力に基づいてポ
ンプ装置の駆動を制御する。

このとき、圧力センサの出力は、車両のスリップリング
を介して、又は、タイヤに設けられる発信機と車体に搭
載される受信機との組合せ等によって、車体に装着され
るコントローラに送出される。

第２は、タイヤチューブ４０内の空気圧が不足するとタ
イヤチューブ４０の温度が上昇する現象を利用し、タイ
ヤの温度をその付近に装着させた非接触温度センサ、例
えば赤外線温度計によって検出して車体のコントローラ
に送出する。

上述の第１．第２等のセンサによって検出された検出値
が所定値よりも低い又は高いことを判定し、ポンプ装置
を自動的に駆動する。またその検出値を他のタイヤと比
較し例えば乗用車であれば４個のタイヤの検出値と比較
し、タイヤの空気圧不足を判定したものに対してはポン
プ装置を駆動することも可能である。

（発明の効果） 以上述べた様に、本発明は水素吸蔵合金に吸蔵される水
素の平衡解離圧の変化を利用してポンプ装置を駆動する
構成としたので、従来の電動モータ等によって駆動され
るポンプと比較して、極めて簡略な構造で、且つ小型・
軽量なポンプ装置にすることができる。また、小型・軽
量であるが故に幅広い用途に適用することができ、タイ
ヤホイール等の比較的設置場所の制限されるものにも、
適用することができるという極めて優れた効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す水素吸蔵合金利用のポ
ンプ装置の断面図、第２図、第３図は本発明の他の実施
例のポンプ装置を示す断面図、第４図はポンプ装置を取
付けたタイヤホイールの一実施例を示す断面図、第５図
は第４図に示したタイヤホイールの取付は状態を示す模
式断面図、第６図はポンプ装置を取付けたタイヤホイー
ルの他の実施例を示す模式断面図である。 １０・・・容器、１１・・・水素吸蔵合金、１２・・・
フィルタ、１３・・・フタ、１４・・・τローズ、１５
・・・第１室、１６・・・第２室、１７・・・プレート
、１８・・・スプリング、１９・・・吸入通路、２０・
・・吸入側リード弁、２１・・・吐出通路、２２・・・
吐出配管、２３・・・吐出側逆止弁、２４・・・シース
ヒータ、２５・・・スイッチ、２６・・・バッテリ、３
０・・・熱電素子、３１・・・ケース、３２・・・パイ
プ、４０・・・タイヤチューブ、４１・・・タイヤホイ
ール、４２・・・パイプ、４３・・・吸入側チェック弁
、４４・・・タイヤチューブの内部、４５・・・車軸、
４６ａ・・・スリップリング、４６ｂ・・・ブラシ、４
７・・・排気ガス導入パイプ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 第２図 第３図 第　５　図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐水素性を有する容器と、該容器を該１室と第２
   室に分離し、分離された前記第１室と第２室の圧力差に
   応じて可動して両室の容積比を変更できる隔離手段と、
   該隔離手段を可動させることにより前記第１室に作動流
   体を吸入・吐出する吸入通路及び吐出通路と、前記第２
   室の内部に設けられる水素吸蔵合金と、該水素吸蔵合金
   を加熱する加熱手段と、該加熱手段の加熱を断続させる
   制御手段とを具備することを特徴とする水素吸蔵合金を
   利用したポンプ装置。
2. （２）前記水素吸蔵合金は、前記第２室と連通するケー
   ス内に設けられている特許請求の範囲第１項記載の水素
   吸蔵合金を利用したポンプ装置。
3. （３）前記隔離手段は、ベローズである特許請求の範囲
   第１項記載の水素吸蔵合金を利用したポンプ装置。
4. （４）耐水素性を有する容器と、該容器を第１室と第２
   室に分離し、分離された前記第１室と第２室の圧力差に
   応じて可動して両室の容積比を変更できる隔離手段と、
   該隔離手段を可動させることにより前記第１室内に作動
   流体を吸入・吐出する吸入通路及び吐出通路と、前記第
   ２室の内部に設けられる水素吸蔵合金と、該水素吸蔵合
   金を加熱する加熱手段と、該加熱手段の加熱を断続させ
   る制御手段とを具備する水素吸蔵合金を利用したポンプ
   装置の 前記容器が、前記タイヤホイールのタイヤ側に収納固定
   され、前記第１室は前記吸入通路からタイヤ外部の空気
   を吸入し、前記吐出通路からタイヤ内部に空気を吐出す
   ることを特徴とする水素吸蔵合金を利用したポンプ装置
   を取付けたタイヤホイール。