JP5374435B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧装置または脈圧減衰装置等として用いられるアキュムレータに関するものである。本発明のアキュムレータは例えば、自動車等車両における圧力配管（油圧配管）等に用いられる。

従来から、制御液体の出入口を設けたアキュムレータハウジングの内部にベローズおよびベローズキャップを配設することによりハウジングの内部空間を制御液体の出入口に連通する液室とガスを封入するガス室とに仕切るようにしたアキュムレータが知られており、このアキュムレータにはそのタイプとして、図１０に示すように一端（遊動端）５１ａにベローズキャップ５２を設けたベローズ５１の他端（固定端）５１ｂをハウジング５３下部のオイルポート５４に固定することによりベローズ５１の外周側をガス室５５、内周側を液室５６とする外ガスタイプのアキュムレータ（ベローズ５１の外周側にガス室５５が設定されるので「外ガスタイプ」と称される、特許文献１参照）と、図１１に示すように一端（遊動端）５１ａにベローズキャップ５２を設けたベローズ５１の他端（固定端）５１ｂをハウジング５３上部のエンドカバー５７に固定することによりベローズ５１の内周側をガス室５５、外周側を液室５６とする内ガスタイプのアキュムレータ（ベローズ５１の内周側にガス室５５が設定されるので「内ガスタイプ」と称される、特許文献２参照）とがある。

ここで、機器の圧力配管に接続されたアキュムレータにおいては、機器の運転が停止すると制御液体（油）が出入口５８から徐々に排出され、上記図１０の外ガスタイプのアキュムレータでは、封入ガス圧によりベローズ５１が徐々に収縮しベローズキャップ５２が下方へ移動し、ベローズキャップ５２下面に設けたシール手段５９がステー６０に接触して所謂ゼロダウン状態となる（ゼロダウンは、制御液体の圧力が極端に低下（零に低下）するの意）。そしてこのゼロダウン状態では、シール手段５９により液室５６内に一部の液体が閉じ込められ、この閉じ込められた液体の圧力とガス室５５のガス圧力とがバランスするので、ベローズ５１に過大な応力が作用してベローズ５１が破損する（塑性変形してしまうことを含む）のが抑制される構成とされている。また、上記図１１の内ガスタイプのアキュムレータでは、封入ガス圧によりベローズ５１が徐々に伸長しベローズキャップ５２が下方へ移動し、ベローズキャップ５２がハウジング５３内面に設けたシール手段５９に接触して所謂ゼロダウン状態となる。そしてこのゼロダウン状態では、シール手段５９により液室５６内に一部の液体が閉じ込められ、この閉じ込められた液体の圧力とガス室５５のガス圧力とがバランスするので、ベローズ５１に過大な応力が作用してベローズ５１が破損するのが抑制される構成とされている。

しかしながら、このような運転停止によるゼロダウンが低温または常温で行なわれ、その状態で温度が上昇した場合、液室５６に閉じ込められた液体および封入ガスはそれぞれ熱膨張し、それぞれ圧力が上昇する。この場合、液体は、封入ガスに比べて圧力の上昇度合いが大きいが、ベローズキャップ５２における受圧面積が封入ガスに比べて小さく設定されているので、液体圧がガス圧よりもかなり大きくならないとベローズキャップ５２は移動しない。したがってベローズ５１内外の液体圧とガス圧とに数ＭＰａ程度にも及ぶ大きな圧力差が発生することがあり、このように大きな圧力差が発生するとベローズ５１が破損することが懸念される。

そこで、本願発明者らは先に、図１２に示すアキュムレータを提案しており、このアキュムレータでは、ベローズキャップ５２に保持されてベローズキャップ５２とともに移動する可動プレート６１が設けられ、この可動プレート６１がリテーナ６２によってその下側に配置されたバネ手段６３を介してベローズキャップ５２に保持されている。そしてゼロダウン状態において、シール手段５９によって閉塞された液室５６内の作動液体が熱膨張すると、可動プレート６１は静止したままベローズキャップ５２がバネ手段６３を収縮させつつ可動プレート６１から離れる方向（図では上方）へ変位するため、ベローズ５１内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなり、よってベローズ５１が破損するのを防止することが可能とされている（特許文献３参照）。

しかしながら、この図１２の先行技術によると、運転停止によるゼロダウンが低温または常温で行なわれその後、温度が上昇する場合には対応することが可能であるが、反対に、運転停止によるゼロダウンが高温または常温で行なわれその後、温度が低下する場合には対応することができないと云う残された課題がある。

特開２００１−３３６５０２号公報 特開２００５−３１５４２９号公報 特開２００９−９２１４５号公報

本発明は以上の点に鑑みて、機器の運転停止によるゼロダウンが低温または常温で行なわれその後、温度が上昇する場合のみならず、運転停止によるゼロダウンが高温または常温で行なわれその後、温度が低下する場合にも、ベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなるように対応することが可能なアキュムレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるアキュムレータは、制御液体の出入口を設けたアキュムレータハウジングと、前記ハウジング内に配設されて前記ハウジング内の空間を前記出入口に通じる液室とガスを封入するガス室とに仕切るベローズおよび前記ベローズの遊動端に設けられたベローズキャップと、前記ベローズキャップに保持されて前記ベローズキャップとともに移動する可動プレートと、前記制御液体の圧力が低下して前記ベローズキャップおよび前記可動プレートが前記出入口に近付く方向の移動限に達したときに前記液室を閉塞するシール手段とを有し、前記可動プレートは、その厚み方向両側にそれぞれ配置したバネ手段を介して前記ベローズキャップに保持され、前記シール手段により閉塞された前記液室内の作動液体が熱膨張したときには、一方の前記バネ手段が収縮するとともに他方の前記バネ手段が伸長しつつ前記ベローズキャップが前記可動プレートから離れる方向へ変位し、前記シール手段により閉塞された前記液室内の作動液体が熱収縮したときには、一方の前記バネ手段が伸長するとともに他方の前記バネ手段が収縮しつつ前記ベローズキャップが前記可動プレートに近付く方向へ変位する構造を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるアキュムレータは、上記した請求項１記載のアキュムレータにおいて、一端を前記ベローズキャップに固定するとともに他端に係合部を設けたスプリングホルダを有し、前記スプリングホルダの内周側に前記可動プレートが相対変位可能に配置され、前記係合部と前記可動プレートの間に前記一方のバネ手段が配置されるとともに前記可動プレートと前記ベローズキャップの間に前記他方のバネ手段が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるアキュムレータは、上記した請求項１または２記載のアキュムレータにおいて、前記シール手段は前記可動プレートの一面上に設けられ、前記シール手段が前記ハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に当接することにより前記液室が閉塞されることを特徴とする。

また、本発明の請求項４によるアキュムレータは、上記した請求項１または２記載のアキュムレータにおいて、前記シール手段は前記ハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に設けられ、前記可動プレートが前記シール手段に当接することにより前記液室が閉塞されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５によるアキュムレータは、上記した請求項１ないし４の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、当該アキュムレータは、前記ベローズの外周側に前記ガス室が配置されるとともに前記ベローズの内周側に前記液室が配置される外ガスタイプのアキュムレータであることを特徴とする。

また、本発明の請求項６によるアキュムレータは、上記した請求項１ないし４の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、当該アキュムレータは、前記ベローズの内周側に前記ガス室が配置されるとともに前記ベローズの外周側に前記液室が配置される内ガスタイプのアキュムレータであることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項７によるアキュムレータは、上記した請求項１ないし６の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、当該アキュムレータは、前記ベローズが金属ベローズとされる金属ベローズ型アキュムレータであることを特徴とする。

上記構成を有する本発明のアキュムレータにおいては、ベローズキャップに保持されてベローズキャップとともに移動する可動プレートが設けられ、この可動プレートがその厚み方向両側にそれぞれ配置したバネ手段を介してベローズキャップに保持されている。そしてゼロダウン状態において、シール手段によって閉塞された液室内の作動液体が熱膨張すると、可動プレートは静止したままベローズキャップが一方のバネ手段を収縮させるとともに他方のバネ手段を伸長させつつ可動プレートから離れる方向へ変位するため、ベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなる。また反対に、ゼロダウン状態において、シール手段によって閉塞された液室内の作動液体が熱収縮すると、可動プレートは静止したままベローズキャップが一方のバネ手段を伸長させるとともに他方のバネ手段を収縮させつつ可動プレートに近付く方向へ変位するため、ベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなる。したがって前者の熱膨張の場合のみならず後者の熱収縮の場合にもベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなるため、圧力差によってベローズが破損するのを防止することが可能となる。

ベローズキャップによって可動プレートを相対変位可能に保持する構造としては、ベローズキャップの一面側にスプリングホルダを取り付け、このホルダの内周側に可動プレートを相対変位可能に配置し、ホルダ端部の係合部と可動プレートの間に一方のバネ手段を配置するとともに可動プレートとベローズキャップの間に他方のバネ手段を配置するのが好適であり、このような保持構造によれば、必要最小限の部品点数をもって可動プレートを双方向変位可能に保持することか可能となる。バネ手段としては、コイルバネでもゴム状弾性体でも良く、また板バネ等であっても良い。

シール手段の配置としては、シール手段を可動プレート側に設ける場合とハウジング側が設ける場合とが考えられ、前者の場合は、シール手段を可動プレートの一面上に設け、シール手段がハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に当接することにより液室を閉塞し、後者の場合は、シール手段をハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に設け、可動プレートがシール手段に当接することにより液室を閉塞する。

また、本発明は、ベローズの外周側にガス室が配置されるとともにベローズの内周側に液室が配置される外ガスタイプのアキュムレータに適用することが可能であり、またベローズの内周側にガス室が配置されるとともにベローズの外周側に液室が配置される内ガスタイプのアキュムレータに適用することも可能である。

また、本発明におけるベローズの種類については特に限定されないが、車両用アキュムレータとしては昨今、耐久性などの観点から金属ベローズが多用されているので、この金属ベローズ型アキュムレータに好適に適用される。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したように、ベローズキャップに保持されてベローズキャップとともに移動する可動プレートが設けられ、可動プレートがその厚み方向両側にそれぞれ配置したバネ手段を介してベローズキャップに保持されている。そしてゼロダウン状態において、シール手段によって閉塞された液室内の作動液体が熱膨張すると、ベローズキャップが一方のバネ手段を収縮させるとともに他方のバネ手段を伸長させつつ可動プレートから離れる方向へ変位するため、ベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなる。また反対に、ゼロダウン状態において、シール手段によって閉塞された液室内の作動液体が熱収縮すると、ベローズキャップが一方のバネ手段を伸長させるとともに他方のバネ手段を収縮させつつ可動プレートに近付く方向へ変位するため、ベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなる。したがって、前者の熱膨張時のみならず後者の熱収縮時にもベローズ内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなるため、圧力差によってベローズが破損するのを有効に防止することができる。

また、本発明は、外ガスタイプのアキュムレータおよび内ガスタイプのアキュムレータの双方に対して適用することが可能であり、これら外ガスタイプのアキュムレータおよび内ガスタイプのアキュムレータにおいて上記の作用効果を得ることができる。

また、本発明は、金属ベローズ型アキュムレータに対して適用することが可能であり、この金属ベローズ型アキュムレータにおいて上記の作用効果を得ることができる。

本発明の第一実施例に係るアキュムレータの断面図 同アキュムレータのゼロダウン状態を示す要部拡大断面図 同アキュムレータの昇温時作動状態を示す要部拡大断面図 同アキュムレータの降温時作動状態を示す要部拡大断面図 本発明の第二実施例に係るアキュムレータの断面図 本発明の第三実施例に係るアキュムレータの断面図 同アキュムレータのゼロダウン状態を示す要部拡大断面図 同アキュムレータの昇温時作動状態を示す要部拡大断面図 同アキュムレータの降温時作動状態を示す要部拡大断面図 従来例に係るアキュムレータの断面図 他の従来例に係るアキュムレータの断面図 他の従来例に係るアキュムレータの断面図

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）本発明は、金属ベローズ型アキュムレータに関する。
（２）上記図１２の先行技術において、機器に配置されたアキュムレータは、その機器の運転が停止すると、制御液体が徐々に排出される。それに伴いアキュムレータ内部のベローズは内部ガスの作用によって、その内部の制御液体を排出する方向にストロークし、所定ストロークでベローズキャップにバネを介して配設されたシール部材とステーの端面が当接する。この当接により、シールおよびステーとベローズ間の液体が密封され、ガス圧とバランスする液体圧が発生する。この液体圧により、ベローズのガス側と液体側の差圧発生が抑制され、ガス圧によるベローズの異常変形が防止される。（ゼロダウン状態）
（３）このゼロダウン状態が低温または常温で生じ、その状態で温度上昇した場合、ベローズ内側で密封された液体が膨張する。このとき、ベローズキャップとシール間のバネが縮むことにより、密封された液体の膨張量に応じベローズがストロークする。このストロークにより、密封された液体の熱膨張によるベローズの異常変形が防止される。
（４）しかしながら、このゼロダウン状態が高温または常温で生じ、その状態で温度低下した場合、ベローズ内側で密封された液体が収縮するが、密封された液体の収縮量に応じベローズはストロークすることができない。これにより、密封された液体の熱収縮によるベローズの異常収縮が発生し、ベローズの耐久性に支障が生じる場合がある。

（５）そこで、本発明では、ステーまたはオイルポートの穴から液室内に液体を出入りさせる構造と、ベローズキャップにバネを介してシールまたはシールに関与するプレートを設けた構造と、このシールまたはプレートを対向する２つのバネを介してベローズキャップに配設した構造とを有することにする。
（６）上記構造を有する本発明によれば、ゼロダウン状態が高温または常温で生じ、その状態で温度低下した場合、液室内で密封された液体が収縮する。このとき、第１バネが伸びるとともに第２バネが縮むことにより、密封された液体の収縮量に応じベローズがストロークする。このストロークにより、密封された液体の熱収縮によるベローズの異常変形が防止される。
（７）また、ゼロダウン状態が低温または常温で生じ、その状態で温度上昇した場合、ベローズ内側で密封された液体が膨張する。このとき、第１バネが縮むとともに第２バネが伸びることにより、密封された液体の膨張量に応じベローズがストロークする。このストロークにより、密封された液体の熱膨張によるベローズの異常変形が防止される。
（８）以上の結果、ゼロダウン状態で温度変化（昇温、降温）が生じても、ベローズに異常変形が発生するのを防止し、本来のベローズ耐久性を維持することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るアキュムレータ１の断面を示している。また、この図１は同アキュムレータ１の定常作動時の状態を示しており、図２はゼロダウン時、図３はゼロダウン状態における熱膨張時、図４はゼロダウン時における熱収縮時の状態をそれぞれ示している。

当該実施例に係るアキュムレータ１は、ベローズ１１の外周側にガス室１４を設定するとともにベローズ１１の内周側に液室１３を設定した外ガスタイプのアキュムレータである。また当該実施例に係るアキュムレータ１は、ベローズ１１として金属ベローズを用いる金属ベローズ型アキュムレータである。したがって当該実施例に係るアキュムレータ１は、外ガスタイプの金属ベローズ型アキュムレータであって、以下のように以下のように構成されている。

すなわち、図示しない圧力配管に接続されるオイルポート３を一方の端部に備えたアキュムレータハウジング２が設けられており、このハウジング２の内部にベローズ１１およびベローズキャップ１２が配置されてハウジング２の内部空間がオイルポート３のポート穴４に連通する液室１３と高圧ガス（例えば窒素ガス）を封入するガス室１４とに仕切られている。ハウジング２としては、有底円筒状のシェル５と、このシェル５の開口部に固定（溶接）されたオイルポート３との組み合わせよりなるものが描かれているが、ハウジング２の部品割り構造は特に限定されるものではなく、例えばオイルポート３とシェル５は一体であっても良く、シェル５の底部はシェル５と別体のエンドカバーであっても良く、何れにしてもシェル５の底部またはこれに相当する部品に、ガス室１４にガスを注入するためのガス注入口６が設けられ、ガス注入後、ガスプラグ７で閉じられている。

ベローズ１１は、その固定端１１ａをハウジング２のポート側内面であるオイルポート３の内面に固定（溶接）するとともにその遊動端１１ｂに円盤状のベローズキャップ１２を固定（溶接）しており、よって当該アキュムレータ１はベローズ１１の外周側にガス室１４を設定するとともにベローズ１１の内周側に液室１３を設定した外ガスタイプのアキュムレータとされている。ベローズキャップ１２の外周部には、ハウジング２の内面に対してベローズ１１およびベローズキャップ１２が接触しないように制振リング１５が取り付けられているが、この制振リング１５はシール作用を奏するものではなく、よってガスは上下方向に流通することが可能とされている。

ハウジング２のポート側内面であるオイルポート３の内面に、ハウジング２の一部としてステー（内部台座）１７が設けられており、このステー１７の外周側であってステー１７とシェル５との間に上記ベローズ１１が配置されている。ステー１７は、筒状部１７ａの一端に端面部１７ｂを一体成形したものであって、筒状部１７ａの他端をもってオイルポート３の内面に固定（溶接）されている。端面部１７ｂの中央には液体出入口１８が設けられ、この液体出入口１８に液室１３が連通しており、また液体出入口１８はステー１７の内部空間１９を介してポート穴４に連通している。

ベローズキャップ１２におけるステー１７側すなわち液体出入口１８側に、このベローズキャップ１２に保持されてベローズキャップ１２とともに移動する円盤状の可動プレート２１が設けられており、この可動プレート２１は、その厚み方向の両側にそれぞれ配置したバネ手段２２，２３を介してベローズキャップ１２に保持されている。

また、同じくベローズキャップ１２におけるステー１７側すなわち液体出入口１８側に、一端をベローズキャップ１２に固定するとともに他端にフランジ状または爪状を呈する係合部２４ａを設けた筒状のスプリングホルダ２４が設けられており、このスプリングホルダ２４の内周側に可動プレート２１が軸方向（ベローズ１１の伸縮方向）に相対変位可能に配置され、係合部２４ａと可動プレート２１との間に一方のバネ手段２２が或る程度軸方向に圧縮された状態で配置されるとともに可動プレート２１とベローズキャップ１２との間に他方のバネ手段２３が同じく或る程度軸方向に圧縮された状態で配置されている。また一方のバネ手段２２と可動プレート２１との間および可動プレート２１と他方のバネ手段２３との間にそれぞれスプリングリテーナ２８，２９が介装されている。一方のバネ手段２２および他方のバネ手段２３としては、上記したようにゴム状弾性体や板バネ（ウェーブスプリングを含む）等であっても良いが、当該実施例ではコイルバネとされている。

また、上記圧力配管の制御液体の圧力が極端に低下してベローズキャップ１２および可動プレート２１が液体出入口１８に近付く方向へ移動（ストローク）してその移動限（ストローク限）に達したとき、すなわちゼロダウン状態となったときに、液室１３を閉塞する（圧力配管と遮断する）ためのシール手段２５が設けられており、当該実施例ではこのシール手段２５が可動プレート２１の一面（ステー１７側すなわち液体出入口１８側の面）上に設けられて、このシール手段２５がステー１７の端面部１７ｂに当接することにより上記移動限を規定するとともに液室１３を閉塞する構造とされている。シール手段２５は、可動プレート２１の一面を含む全面に被着されたゴム状弾性体２６によって成形され、当接時に液体出入口１８の周りを取り囲むことになる部位には環状のシール突起２７が設けられている。

また、上記の構成によると、ベローズキャップ１２におけるステー１７側すなわち液体出入口１８側に、ベローズキャップ１２、スプリングホルダ２４および可動プレート２１によって囲まれる空間３０が形成されるが、この空間３０は閉塞されておらず、液体が出入りすることが可能とされている。液体は、可動プレート２１およびスプリングリテーナ２８，２９の外周側であってこれらとスプリングホルダ２４との間の間隙を通って流通するが、スプリングホルダ２４に別途、液体流通用の横穴（図示せず）を設けることにしても良い。

つぎに、上記構成のアキュムレータ１の作動を説明する。

定常作動時・・・
上記したように図１はアキュムレータ１の定常作動時の状態を示している。オイルポート３は図示しない機器の圧力配管に接続されている。この定常作動時において、可動プレート２１およびその一面上に設けられたシール手段２５はスプリングリテーナ２８，２９、バネ手段２２，２３およびスプリングホルダ２４を介してベローズキャップ１２に保持された状態でベローズキャップ１２とともに移動することによりステー１７の端面部１７ｂから離れているので、ステー１７の端面部１７ｂに設けられた液体出入口１８は開いている。したがってこの液体出入口１８を通してポート穴４と液室１３とが連通し、ポート穴４から液室１３へそのときどきの圧力を備えた液体が随時導入されるので、ベローズキャップ１２は可動プレート２１とともに液体圧および封入ガス圧が均衡するように随時移動することが可能とされている。

ゼロダウン時・・・
図１の状態から、機器の運転が停止する等して圧力配管の圧力がゼロダウン状態になると、液室１３内の液体が液体出入口１８およびポート穴４から徐々に排出され、これに伴って図２に示すように、封入ガス圧によりベローズ１１が収縮するとともにベローズキャップ１２および可動プレート２１がベローズ１１の収縮方向（下方）へ移動し、可動プレート２１がその一面に設けられたシール手段２５によってステー１７の端面部１７ｂに当接した段階で移動が停止するとともに液体出入口１８が閉じられる。したがって液室１３が閉塞され、液室１３に一部の液体が閉じ込められるので、液室１３の更なる圧力低下が発生しなくなり、よってベローズ１１内外で液体圧および封入ガス圧が均衡する。したがってベローズ１１の破損が防止される。

ゼロダウン状態における熱膨張時・・・
図２に示したゼロダウン状態、すなわち可動プレート２１がシール手段２５によってステー１７の端面部１７ｂに当接して液室１３が閉塞された状態で、雰囲気温度の上昇等によって液室１３に閉じ込められた液体および封入ガスが熱膨張すると、液体のほうが封入ガスよりも圧力の上昇度合いが大きいので、圧力差が発生する。すると図３に示すように、この圧力差を受けてベローズキャップ１２が液体圧および封入ガス圧が均衡する位置まで一方のバネ手段２２を収縮させるとともに他方のバネ手段２３を伸長させながら可動プレート２１から離れる方向（上方）へ移動する。したがって、液体圧および封入ガス圧が常に均衡した状態となるので、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのが防止される。尚、この熱膨張時、可動プレート２１はその両面における受圧面積の差によりステー１７の端面部１７ｂに押し付けられたままで移動しない。したがって液体出入口１８は閉じたままとされている。

ゼロダウン状態における熱収縮時・・・
また、図２に示したゼロダウン状態、すなわち可動プレート２１がシール手段２５によってステー１７の端面部１７ｂに当接して液室１３が閉塞された状態で、雰囲気温度の低下等によって液室１３に閉じ込められた液体および封入ガスが熱収縮すると、液体のほうが封入ガスよりも圧力の低下度合いが大きいので、圧力差が発生する。すると図４に示すように、この圧力差を受けてベローズキャップ１２が液体圧および封入ガス圧が均衡する位置まで一方のバネ手段２２を伸長させるとともに他方のバネ手段２３を収縮させながら可動プレート２１に近付く方向（下方）へ移動する。したがって、液体圧および封入ガス圧が常に均衡した状態となるので、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのが防止される。尚、この熱収縮時にも、可動プレート２１はその両面における受圧面積の差によりステー１７の端面部１７ｂに押し付けられたままで移動しない。したがって液体出入口１８は閉じたままとされている。

ゼロダウン解消時・・・
ゼロダウン状態が解消されてポート穴４および液体出入口１８から液体が流入すると、この液体の圧力が可動プレート２１に作用して可動プレート２１をステー１７の端面部１７ｂから離間させる。引きつづき液体は液体出入口１８から液室１３に導入されるので、ベローズキャップ１２に直接作用し、この液体圧および封入ガス圧が均衡する位置までベローズキャップ１２および可動プレート２１を移動させる。したがって初期状態に復帰することになる。

以上の作動により、ゼロダウン時に液室１３に閉じ込められた液体が熱膨張する場合のみならず熱収縮する場合にも、ベローズキャップ１２が変位することによりベローズ１１内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなるため、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのを防止することができる。

尚、上記第一実施例に係るアキュムレータ１については、以下のようにその構成を付加・変更することが考えられる。

第二実施例・・・
シール手段２５について、上記第一実施例では、可動プレート２１の一面上にシール手段２５を設けることにしたが、これに代えて、ハウジング２側にシール手段２５を設けるようにしても良い。この点について、図５に示す第二実施例では、ステー１７にシール手段２５が設けられ、すなわちステー１７の端面部１７ｂ上にリップシール構造のシール手段２５がシールホルダ３１によって固定されている。またステー１７には、ベローズキャップ１２および可動プレート２１が液体出入口１８に近付く方向へ移動したときに可動プレート２１が当接することによりその移動限を規定するための環状のストッパ部３２が設けられており、このストッパ部３２とシールホルダ３１との間にリップシール構造のシール手段２５が保持されている。液体出入口１８はシールホルダ３１の内周空間に形成されている。したがってこの例では、ゼロダウン状態になると、可動プレート２１がストッパ部３２に当接することによりベローズキャップ１２および可動プレート２１の移動が停止するとともに、このとき可動プレート２１がリップシール構造のシール手段２５に当接することにより液体出入口１８が閉じられ、液室１３が閉塞される。

尚、上記第一および第二実施例に共通するところとして、ステー１７は、これをハウジング２とは別体の部品としてハウジング２の内面に固定することにしたが、これに代えて、上記先行技術に係る図１２に示したように、筒状の立体形状をハウジング（オイルポート）２の内面に一体成形するようにしても良く、この場合には、液体出入口１８とポート穴４が一連に一つのものとして形成されることになる。

第三実施例・・・
図６は、本発明の第三実施例に係るアキュムレータ１の断面を示している。また、この図６は同アキュムレータ１の定常作動時の状態を示しており、図７はゼロダウン時、図８はゼロダウン状態における熱膨張時、図９はゼロダウン時における熱収縮時の状態をそれぞれ示している。

当該実施例に係るアキュムレータ１は、ベローズ１１の内周側にガス室１４を設定するとともにベローズ１１の外周側に液室１３を設定した内ガスタイプのアキュムレータである。また当該実施例に係るアキュムレータ１は、ベローズ１１として金属ベローズを用いる金属ベローズ型アキュムレータである。したがって当該実施例に係るアキュムレータ１は、内ガスタイプの金属ベローズ型アキュムレータであって、以下のように以下のように構成されている。

すなわち、図示しない圧力配管に接続されるオイルポート３を一方の端部に備えるとともにガスエンドカバー４１を他方の端部に備えたアキュムレータハウジング２が設けられており、このハウジング２の内部にベローズ１１およびベローズキャップ１２が配置されてハウジング２の内部空間がオイルポート３のポート穴４に連通する液室１３と高圧ガス（例えば窒素ガス）を封入するガス室１４とに仕切られている。ハウジング２としては、円筒状のシェル５と、このシェル５の一端開口部に固定（溶接）されたオイルポート３と、シェル５の他端開口部に固定（溶接）されたガスエンドカバー４１との組み合わせよりなるものが描かれているが、ハウジング２の部品割り構造は特に限定されず、何れにしてもガスエンドカバー４１またはこれに相当する部品に、ガス室１４にガスを注入するためのガス注入口６が設けられ、ガス注入後、ガスプラグ７で閉じられている。

ベローズ１１は、その固定端１１ａをハウジング２の反ポート側内面であるガスエンドカバー４１の内面に固定（溶接）するとともにその遊動端１１ｂに円盤状のベローズキャップ１２を固定（溶接）しており、よって当該アキュムレータ１はベローズ１１の内周側にガス室１４を設定するとともにベローズ１１の外周側に液室１３を設定した内ガスタイプのアキュムレータとされている。ベローズキャップ１２の外周部には、ハウジング２の内面に対してベローズ１１およびベローズキャップ１２が接触しないように制振リング１５が取り付けられているが、この制振リング１５はシール作用を奏するものではなく、よって液体は上下方向に流通することが可能とされている。

ハウジング２のポート側内面であるオイルポート３の内面にシール手段２５が設けられており、すなわちオイルポート３の内側端面上にリップシール構造のシール手段２５がシールホルダ３１によって固定されている。またオイルポート３の内側端面には、ベローズキャップ１２および可動プレート２１が液体出入口１８に近付く方向へ移動したときに可動プレート２１が当接することによりその移動限を規定するための環状のストッパ部３２が設けられており、このストッパ部３２とシールホルダ３１との間にリップシール構造のシール手段２５が保持されている。液体出入口１８はシールホルダ３１の内周空間に形成され、ポート穴４に連通している。したがってこの例では、ゼロダウン状態になると、可動プレート２１がストッパ部３２に当接することによりベローズキャップ１２および可動プレート２１の移動が停止するとともに、このとき可動プレート２１がリップシール構造のシール手段２５に当接することにより液体出入口１８が閉じられ、液室１３が閉塞される。

ベローズキャップ１２におけるオイルポート３側すなわち液体出入口１８側に、このベローズキャップ１２に保持されてベローズキャップ１２とともに移動する円盤状の可動プレート２１が設けられており、この可動プレート２１は、その厚み方向の両側にそれぞれ配置したバネ手段２２，２３を介してベローズキャップ１２に保持されている。

また、同じくベローズキャップ１２におけるオイルポート３側すなわち液体出入口１８側に、一端をベローズキャップ１２に固定するとともに他端にフランジ状または爪状を呈する係合部２４ａを設けた筒状のスプリングホルダ２４が設けられており、このスプリングホルダ２４の内周側に可動プレート２１が軸方向（ベローズ１１の伸縮方向）に相対変位可能に配置され、係合部２４ａと可動プレート２１との間に一方のバネ手段２２が或る程度軸方向に圧縮された状態で配置されるとともに可動プレート２１とベローズキャップ１２との間に他方のバネ手段２３が同じく或る程度軸方向に圧縮された状態で配置されている。また一方のバネ手段２２と可動プレート２１との間および可動プレート２１と他方のバネ手段２３との間にそれぞれスプリングリテーナ２８，２９が介装されている。一方のバネ手段２２および他方のバネ手段２３としては、上記したようにゴム状弾性体や板バネ（ウェーブスプリングを含む）等であっても良いが、当該実施例ではコイルバネとされている。

また、上記の構成によると、ベローズキャップ１２におけるオイルポート３側すなわち液体出入口１８側に、ベローズキャップ１２、スプリングホルダ２４および可動プレート２１によって囲まれる空間３０が形成されるが、この空間３０は閉塞されておらず、液体が出入りすることが可能とされている。液体は、可動プレート２１およびスプリングリテーナ２８，２９の外周側であってこれらとスプリングホルダ２４との間の間隙を通って流通するが、スプリングホルダ２４に別途、液体流通用の横穴（図示せず）を設けることにしても良い。

つぎに、上記構成のアキュムレータ１の作動を説明する。

定常作動時・・・
上記したように図６はアキュムレータ１の定常作動時の状態を示している。オイルポート３は図示しない機器の圧力配管に接続されている。この定常作動時において、可動プレート２１はスプリングリテーナ２８，２９、バネ手段２２，２３およびスプリングホルダ２４を介してベローズキャップ１２に保持された状態でベローズキャップ１２とともに移動することによりオイルポート３のストッパ部３２から離れているので、可動プレート２１はシール手段２５とも離れている。したがって液体出入口１８を通してポート穴４と液室１３とが連通し、ポート穴４から液室１３へそのときどきの圧力を備えた液体が随時導入されるので、ベローズキャップ１２は可動プレート２１とともに液体圧および封入ガス圧が均衡するように随時移動することが可能とされている。

ゼロダウン時・・・
図６の状態から、機器の運転が停止する等して圧力配管の圧力がゼロダウン状態になると、液室１３内の液体が液体出入口１８およびポート穴４から徐々に排出され、これに伴って図７に示すように、封入ガス圧によりベローズ１１が伸長するとともにベローズキャップ１２および可動プレート２１がベローズ１１の伸長方向（下方）へ移動し、可動プレート２１がオイルポート３のストッパ部３２に当接した段階で移動が停止するとともにシール手段２５に密接する。したがって液室１３が閉塞され、液室１３に一部の液体が閉じ込められるので、液室１３の更なる圧力低下が発生しなくなり、よってベローズ１１内外で液体圧および封入ガス圧が均衡する。したがってベローズ１１の破損が防止される。

ゼロダウン状態における熱膨張時・・・
図７に示したゼロダウン状態、すなわち可動プレート２１がオイルポート３のストッパ部３２に当接するとともにシール手段２５に密接して液室１３が閉塞された状態で、雰囲気温度の上昇等によって液室１３に閉じ込められた液体および封入ガスが熱膨張すると、液体のほうが封入ガスよりも圧力の上昇度合いが大きいので、圧力差が発生する。すると図８に示すように、この圧力差を受けてベローズキャップ１２が液体圧および封入ガス圧が均衡する位置まで一方のバネ手段２２を収縮させるとともに他方のバネ手段２３を伸長させながら可動プレート２１から離れる方向（上方）へ移動する。したがって、液体圧および封入ガス圧が常に均衡した状態となるので、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのが防止される。尚、この熱膨張時、可動プレート２１はその両面における受圧面積の差によりオイルポート３のストッパ部３２およびシール手段２５に押し付けられたままで移動しない。したがって液室１３は閉塞されたままとされている。

ゼロダウン状態における熱収縮時・・・
また、図７に示したゼロダウン状態、すなわち可動プレート２１がオイルポート３のストッパ部３２に当接するとともにシール手段２５に密接して液室１３が閉塞された状態で、雰囲気温度の低下等によって液室１３に閉じ込められた液体および封入ガスが熱収縮すると、液体のほうが封入ガスよりも圧力の低下度合いが大きいので、圧力差が発生する。すると図９に示すように、この圧力差を受けてベローズキャップ１２が液体圧および封入ガス圧が均衡する位置まで一方のバネ手段２２を伸長させるとともに他方のバネ手段２３を収縮させながら可動プレート２１に近付く方向（下方）へ移動する。したがって、液体圧および封入ガス圧が常に均衡した状態となるので、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのが防止される。尚、この熱収縮時にも、可動プレート２１はその両面における受圧面積の差によりオイルポート３のストッパ部３２およびシール手段２５に押し付けられたままで移動しない。したがって液室１３は閉塞されたままとされている。

ゼロダウン解消時・・・
ゼロダウン状態が解消されてポート穴４および液体出入口１８から液体が流入すると、この液体の圧力が可動プレート２１に作用して可動プレート２１をオイルポート３のストッパ部３２およびシール手段２５から離間させる。引きつづき液体は液体出入口１８から液室１３に導入されるので、ベローズキャップ１２に直接作用し、この液体圧および封入ガス圧が均衡する位置までベローズキャップ１２および可動プレート２１を移動させる。したがって初期状態に復帰することになる。

以上の作動により、ゼロダウン時に液室１３に閉じ込められた液体が熱膨張する場合のみならず熱収縮する場合にも、ベローズキャップ１２が変位することによりベローズ１１内外の液体圧とガス圧との圧力差が小さくなるため、ベローズ１１内外の圧力差によりベローズ１１が破損するのを防止することができる。

尚、この第三実施例では、シール手段２５をハウジング２側に設けることにしたが、これに代えて上記第一実施例と同様に、可動プレート２１側に設けることにしても良い。

また、上記各実施例に共通するところとして、ベローズ１１はこれを金属ベローズとしたが、ベローズ１１の種類は特に限定されず、例えば樹脂製のベローズなどであっても良い。また、材質によってはベローズ１１に対しベローズキャップ１２を一体に成形することも考えられる。

１ アキュムレータ
２ ハウジング
３ オイルポート
４ ポート穴
５ シェル
６ ガス注入口
７ ガスプラグ
１１ ベローズ
１１ａ 固定端
１１ｂ 遊動端
１２ ベローズキャップ
１３ 液室
１４ ガス室
１５ 制振リング
１７ ステー
１７ａ 筒状部
１７ｂ 端面部
１８ 液体出入口
１９，３０ 空間
２１ 可動プレート
２２，２３ バネ手段
２４ スプリングホルダ
２４ａ 係合部
２５ シール手段
２６ ゴム状弾性体
２７ シール突起
２８，２９ スプリングリテーナ
３１ シールホルダ
３２ ストッパ部
４１ ガスエンドカバー

Claims (7)

1. 制御液体の出入口を設けたアキュムレータハウジングと、前記ハウジング内に配設されて前記ハウジング内の空間を前記出入口に通じる液室とガスを封入するガス室とに仕切るベローズおよび前記ベローズの遊動端に設けられたベローズキャップと、前記ベローズキャップに保持されて前記ベローズキャップとともに移動する可動プレートと、前記制御液体の圧力が低下して前記ベローズキャップおよび前記可動プレートが前記出入口に近付く方向の移動限に達したときに前記液室を閉塞するシール手段とを有し、
   前記可動プレートは、その厚み方向両側にそれぞれ配置したバネ手段を介して前記ベローズキャップに保持され、
   前記シール手段により閉塞された前記液室内の作動液体が熱膨張したときには、一方の前記バネ手段が収縮するとともに他方の前記バネ手段が伸長しつつ前記ベローズキャップが前記可動プレートから離れる方向へ変位し、前記シール手段により閉塞された前記液室内の作動液体が熱収縮したときには、一方の前記バネ手段が伸長するとともに他方の前記バネ手段が収縮しつつ前記ベローズキャップが前記可動プレートに近付く方向へ変位する構造を有することを特徴とするアキュムレータ。
2. 請求項１記載のアキュムレータにおいて、
   一端を前記ベローズキャップに固定するとともに他端に係合部を設けたスプリングホルダを有し、前記スプリングホルダの内周側に前記可動プレートが相対変位可能に配置され、前記係合部と前記可動プレートの間に前記一方のバネ手段が配置されるとともに前記可動プレートと前記ベローズキャップの間に前記他方のバネ手段が配置されていることを特徴とするアキュムレータ。
3. 請求項１または２記載のアキュムレータにおいて、
   前記シール手段は前記可動プレートの一面上に設けられ、前記シール手段が前記ハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に当接することにより前記液室が閉塞されることを特徴とするアキュムレータ。
4. 請求項１または２記載のアキュムレータにおいて、
   前記シール手段は前記ハウジング内のステーまたはオイルポートの内側端部に設けられ、前記可動プレートが前記シール手段に当接することにより前記液室が閉塞されることを特徴とするアキュムレータ。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、
   当該アキュムレータは、前記ベローズの外周側に前記ガス室が配置されるとともに前記ベローズの内周側に前記液室が配置される外ガスタイプのアキュムレータであることを特徴とするアキュムレータ。
6. 請求項１ないし４の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、
   当該アキュムレータは、前記ベローズの内周側に前記ガス室が配置されるとともに前記ベローズの外周側に前記液室が配置される内ガスタイプのアキュムレータであることを特徴とするアキュムレータ。
7. 請求項１ないし６の何れかに記載されたアキュムレータにおいて、
   当該アキュムレータは、前記ベローズが金属ベローズとされる金属ベローズ型アキュムレータであることを特徴とするアキュムレータ。

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