JP5771331B2

JP5771331B2 - 圧力容器の蓋組立体および流体緩衝器

Info

Publication number: JP5771331B2
Application number: JP2014524599A
Authority: JP
Inventors: 藤後　宏之; 宏之藤後; 光秀梅田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JPWO2014178092A1; WO2014178092A1

Description

本発明は、流体が封入される圧力容器の開口部を液密的に閉鎖する蓋組立体に関するものであり、限定するものではないが鉄道車両の連結器に設けられている流体緩衝器に好適な圧力容器の蓋組立体に関するものである。

鉄道車両を連結する連結器の多くには、他の車両から受ける衝撃を緩衝するための緩衝器が設けられており、そのような緩衝器の一種として流体緩衝器が周知である。流体緩衝器は概略的に、円筒状の圧力容器と、この圧力容器内に封入されているエラストマ等の粘性流体と、圧力容器を液密的に閉鎖している蓋と、ピストンとから構成されている。ピストンのピストンヘッドは、圧力容器内に設けられ、このピストンヘッドに固定されているロッドは圧力容器の底部あるいは蓋に明けられているボアを挿通して圧力容器の外部に突き出ている。そしてこの突き出ているロッドが連結器に固定されている。ピストンヘッドの外径は圧力容器の内径よりも若干小さくなっていて圧力容器の内壁とピストンヘッドとの間には若干の隙間が形成されている。連結器を介して他の車両から衝撃が伝達されると、ピストンが軸方向に駆動されて流体に高い圧力が作用し、流体がこの隙間を流れて摩擦等によって衝撃を緩衝することができる。

このようにして流体緩衝器が衝撃を吸収するとき、流体には高い圧力がかかる。従って圧力容器を閉鎖する蓋は、高圧の流体が漏れないように圧力容器に対して液密的に締結される必要がある。このような圧力容器の蓋を締結するのに、非特許文献１に記載されている蓋組立体が広く適用されている。

米国特許第３３１８２５０号公報

ＫＨＫＳ１２２２「ねじ構造の強度設計指針」、高圧ガス保安協会、２００７年８月発行、５７頁

非特許文献１には、図４に示されているような、圧力容器５１と蓋組立体５２が記載されている。圧力容器５１は、所定の内径の円筒状に形成されており、所定の位置で拡径されて段部５３が形成され、そして開口部近傍において雌ネジ５４が形成されている。蓋組立体５２は、蓋本体５７と蓋ナット５８とから構成されている。蓋本体５７は、圧力容器５１の内径よりわずかに小さい外径に形成されて圧力容器５１になめらかに挿入されるようになっている底部６０と、若干拡径したフランジ部６１と、小径の頭部６２とから構成されている。蓋組立体５２が適切に圧力容器５１に締結されるとき、このフランジ部５６が段部５３に所定の押しつけ力で押しつけられることになる。蓋ナット５８は、中心に貫通孔が明けられて蓋本体５７の頭部６２が挿入されるようになっており、外周面には雄ネジ６４が設けられている。このような蓋組立体５２は、次のようにして圧力容器５１に締結されている。まず底部６０にＯリング６５を設けた蓋本体５７を圧力容器５１の開口部から挿入する。次いで、スラストリング６６を蓋本体５７の頭部６２から挿入する。締結用工具によって蓋ナット５８を締め付ける。そうすると雄ネジ６４が雌ネジ５４に螺合して蓋ナット５８が締め付けられ、スラストリング６６を介して蓋本体５７を軸方向に押し付けることができる。所定の締め付け力で蓋ナット５８を締め付けると、フランジ部５６が段部５３に押し付けられて、蓋組立体５２を締結することができる。

特許文献１には、ダイアフラム式圧縮機が記載されている。この圧縮機は、本発明の圧力容器の蓋組立体と直接的な関係はないが、ダイアフラムを液密的に締め付ける必要がある点で、本発明と技術的な課題が類似している。図５には、特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０の要部のみが示されている。圧縮機７０は、圧力を伝達するダイアフラム７２、円筒状を呈すると共に内部に雌ネジが形成されているメインボディー７３、メインボディー７３内でダイアフラム７２を上側から押さえる上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４、下側から押さえる下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５、外周面に形成されている雄ネジによってメインボディー７３の雌ネジに螺合して上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４を締め付けるようになっている締付ナット７６、同様に外周面に形成されている雄ネジによってメインボディー７３の雌ネジに螺合して下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５を締め付ける締付リング７７、等から構成されている。下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５の上面には円柱状の開口部が形成され、この開口部の底面に軸方向に貫通するボア７９が明けられている。このボア７９には、ピストン８０のピストンヘッド８１が摺動自在に設けられている。下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５の円柱状の開口部には、円柱状のダイアフラムリミットプレート８３が入れられている。ダイアフラムリミットプレート８３は、その上面が皿状に窪んでおりダイアフラム７２が変形したときにこれが着座できるようになっており、そして軸方向に多数の液体供給孔が明けられて作動流体が流れるようになっている。上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４の底面も皿状に窪んでおりダイアフラム７２が変形したときにこれが着座できるようになっている。上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４には、この皿状の窪みに連通する流路が設けられ、この流路には、被加圧流体が供給される流体供給管８４と、加圧された被加圧流体が外部に配送される流体配送管８５が接続されており、これらの管８４、８５には逆止弁８６、８７が介装されている。上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４の皿状の窪みと、ダイアフラムリミットプレート８３の皿状の窪みとから所定のチャンバーが形成されているが、このチャンバーはダイアフラム７２によって仕切られていると言える。この仕切られた上側のチャンバーには被加圧流体が入れられており、下側のチャンバーには作動流体が入れられている。作動流体はボア７９にも充填されている。従って、ピストン８０を軸方向に引くと、作動流体に負圧が作用してダイアフラム７２が下向きに変形してダイアルフラムリミットプレート８３の皿状の窪みに押し付けられ、被加圧流体が流体供給管８４から供給されて上側のチャンバーが膨れる。次いでピストン８０を軸方向に押し出すと、作動流体の圧力によってダイアフラム７２が上向きに変形して上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４の皿状の窪みに押し付けられ、被加圧流体が加圧されて流体配送管８５から外部に配送される。すなわち被加圧流体を加圧することができる。

ダイアフラム式圧縮機７０では、ダイアフラム７２を介して流体の圧力を伝達するようになっているので、流体に高圧が作用しても漏れが発生しないようにダイアフラム７２を液密的に締め付ける必要がある。特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０においては、次のようにして作動流体によって締め付け力が得られるようになっている。ダイアフラム式圧縮機７０の下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５にはその底面に浅い環状溝８９が形成されている。締付リング７７の上面には凸部９０が形成され、この環状溝８９に嵌合している。このような環状溝８９と凸部９０とによって所定の空間が形成されシール９１によって液密的に閉鎖されている。この空間に作動流体供給管９２によって作動流体が所定の圧力で供給されている。従って環状溝８９の受圧面積に応じて発生する締め付け力によって、ダイアフラム７２が締め付けられることになる。

非特許文献１に記載の蓋組立体５２のように従来の蓋構造によっても圧力容器５１を液密的に締結することができる。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。具体的には、圧力容器５１内に作用する流体の圧力によっても流体漏れが生じないように蓋組立体５２を確実に締結するには、次に説明するように蓋ナット５８を非常に強い力で締め付けなければならず、これに伴って問題が生じている。強い締め付け力で締め付けなければならない理由は疲労破壊を防止するためである。圧力容器５１の雌ネジ５４には締め付けに必要な軸方向の力が常に作用しているが、蓋ナット５８の締め付け力がもし小さいと、圧力容器５１内の流体の圧力が変動すると直接この軸方向の力が変動してしまい、応力変動によって圧力容器５１が早期に疲労破壊してしまう。従って疲労破壊を防ぐには予め非常に大きな力で蓋ナット５８を締め付けて、蓋本体５７のフランジ部６１を圧力容器５１の段部５３に強い押しつけ力で押し付けておき、圧力容器５１内の流体の圧力の変動を押しつけ力の変化で吸収させるようにする。そうすると圧力容器５１の雌ネジ５４に作用する軸方向の力は一定に維持されて、疲労破壊を防止できる。このように予め強い押しつけ力でフランジ部６１と段部５３とを押し付ける必要があるが、この押しつけ力は、蓋ナット５８を締め付けることによってしか得ることができないという点で、従来の蓋構造は問題がある。まず、蓋ナット５８を締め付けるとき、雄ネジ５４と雌ネジ６４の間に作用する摩擦力、および蓋ナット５８とスラストリング６６の間に作用する摩擦力が問題になる。摩擦力は摩擦が作用する面に垂直な抗力に比例して増加するので、締め付けが進むほど摩擦力が大きくなる。高圧の流体が封入される圧力容器５１においてはフランジ部６１と段部５３の押しつけ力は非常に大きい力になるようにする必要があるが、締め付けに伴って摩擦力が増大してしまうので、通常の締め付け方法では所望の押しつけ力は得られない。そこで大きい押しつけ力を得るためには、雌ネジ５４が局所的に塑性変形するような過剰な締め付け力で蓋ナット５８を締め付ける必要がある。そうすると雌ネジ５４の近傍が劣化し易くなるという問題がある。仮に圧力容器５１の開口部分を、圧力容器５１の内径に比して大幅に拡径すると共に蓋ナット５８を拡径して雌ネジ５４と雄ネジ６４のネジ径を大きくするようにすると、雌ネジ５４に作用する軸方向の力を低減することができ、雌ネジ５４が塑性変形しないような締め付け力で締め付けても所望の押しつけ力を得ることはできる。しかしながらこのような蓋構造は実用的でなく採用できない。摩擦力の他の問題として、フランジ部６１と段部５３の押しつけ力を正確に調整できないという問題もある。すなわち蓋ナット５８を締め付けるときに摩擦力に抗して締め付けなければならず、この摩擦力の大きさを正確に評価することができないので、得られる押しつけ力の大きさも正確に評価することができない。つまり押しつけ力を正確に調整できない。さらには経年劣化の問題もある。圧力容器５１の内圧の変動は、フランジ部６１と段部５３の押しつけ力の変化によって吸収するように説明したが、押しつけ力が変化するのは蓋本体５７や圧力容器５１の一部が弾性変形するからである。つまり押しつけ力が発生しているとき、これらの部材は弾性変形により歪んでいることになる。しかしながらこれらは金属材料からなるので、歪み量は非常に小さい。歪み量は雌ネジ５４の伸び等によって変化してしまうこともある。そうすると初期に得られていた押しつけ力は容易に変化して低下してしまう。つまり、経年劣化してしまう問題がある。一般的に、このような従来の蓋組立体５２によって圧力容器５１を締結する場合には、圧力容器５１内の流体の圧力変動の回数、頻度、および使用期間等について許容可能な制限を設けておき、その制限を越えたら圧力容器５１や蓋組立体５２を交換したり、締結し直したりしており、必ずしも寿命は長くない。

特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０の締め付け構造を、圧力容器の蓋組立体に適用することも考えられる。この締め付け力は、雄ネジと雌ネジの締め付け力によって得るのではなく、環状溝８９内の作動流体の圧力によって得るようにしているので、非特許文献１に記載の蓋組立体の問題は、ある程度解決するからである。しかしながら単純にこの締め付け構造を適用する場合においても問題が認められる。まず、特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０においては、下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５を作動流体によって上側に押し付けているが、図４に示されている蓋本体５７のフランジ部と圧力容器５１の段部５３のように互いに押しつけ合う構造は格別に設けられていない。そうすると圧力容器として利用した場合に、圧力容器内部の流体の圧力の変動を吸収することができず、変動が直接締付リング７７に作用してしまい、これと螺合しているメインボディー７３の雌ネジが疲労破壊してしまう。環状溝８９内の作動流体の漏れの問題もある。すなわち、締め付け力は環状溝８９に封入されている作動流体の圧力と、環状溝８９の面積とによって決定されるが、長期間使用すると作動流体は少しずつ漏れる。そうすると初期に得られていた締め付け力は小さくなってしまう。特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０においては、締め付け力が維持されるように、格別に作動流体供給管９２が設けられ、図には示されていないポンプ等によって作動流体が適宜供給されるようになっている。つまり締め付け力を維持するために、外部に複雑な装置が格別に必要になっている。さらには特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機７０は、圧力容器に適用するには構造が複雑でもある。つまり圧力容器に相当すると考えられるメインボディー７３内に、上部ダイアフラムマウンティングヘッド７４と下部ダイアフラムマウンティングヘッド７５が必要であり、これらを締付ナット７６と締付リング７７とによって締め付ける必要があり、構造が複雑になっている。そうすると製造やメンテナンスのコストが大きいという問題がある。

本発明は、上記したような問題点を解決した圧力容器の蓋組立体を提供することを目的としている。具体的には、高圧の流体を封入することができると共に、封入されている流体の圧力が変動しても疲労破壊しにくく、複雑な装置を格別に必要としないにも拘わらず経年劣化による問題がほとんどない、圧力容器の蓋組立体を提供することを目的としている。またこのような蓋組立体によって圧力容器が締結されている鉄道車両用の流体緩衝器を提供することも目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、圧力容器を締結する蓋組立体を、圧力容器の開口部を閉鎖する蓋本体と、圧力容器のネジ部に螺合して締め付けて蓋本体を押さえる蓋ナットとから構成する。圧力容器にはその内周面を拡径した段部を設けておき、蓋本体にはこの段部に着座する着座面を設ける。蓋本体と蓋ナットは、これらが当接するとき、液密的あるいは気密的に閉鎖された圧力室が当接部分に形成されるようにし、流体を注入できるようにする。具体的には、蓋ナットに圧力室に連通する流体注入路を設け、流体流入路に逆止弁を介装する。あるいは蓋本体には圧力容器と圧力室とに連通する流体供給路を設け、流体供給路に逆止弁を介装させる。圧力容器への蓋組立体の締結は、圧力容器の開口部を蓋本体で閉鎖し、次いで蓋ナットによって締め付ける。ある程度の締め付けが完了したら流体を圧力室に注入する。この流体の圧力によって蓋組立体の締結力を得る。流体供給路が設けられている場合には、圧力室の流体が減少しても、圧力容器に封入されている流体が圧力室に供給されるので、締結力を維持することができる。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、流体が封入される圧力容器に締結される蓋組立体であって、前記蓋組立体は、前記圧力容器の開口部を閉鎖する蓋本体と、前記圧力容器のネジ部に螺合して締め付けられて前記蓋本体を押さえるようになっている蓋ナットとから構成され、前記蓋本体は、前記圧力容器内に内周面を拡径して形成されている段部に着座する着座面を備え、前記蓋本体と前記蓋ナットは、これらが当接するとき、液密的あるいは気密的に閉鎖された圧力室が当接部分に形成されて流体が注入できるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧力容器の蓋組立体において、前記蓋ナットには、逆止弁が介装されていると共に前記圧力室に連通する流体注入路が設けられ、外部から前記圧力室に流体を注入できるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の圧力容器の蓋組立体において、前記蓋本体には、逆止弁が介装されていると共に前記圧力容器内と前記圧力室とを連通する流体供給路が設けられ、前記圧力容器内に封入されている流体が前記圧力室に供給されるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体として構成される。
請求項４に記載の発明は、鉄道車両用の連結器に接続されて鉄道車両からの衝撃を吸収するようになっている流体緩衝器であって、流体緩衝器を構成していると共に緩衝用流体が封入されている圧力容器が請求項１〜３のいずれかに記載の蓋組立体によって閉鎖されていることを特徴とする流体緩衝器として構成される。

以上のように本発明は、流体が封入される圧力容器に締結される蓋組立体であって、蓋組立体は、圧力容器の開口部を閉鎖する蓋本体と、圧力容器のネジ部に螺合して締め付けられて蓋本体を押さえるようになっている蓋ナットとから構成されている。そして蓋本体は、圧力容器内に内周面を拡径して形成されている段部に着座する着座面を備え、蓋本体と蓋ナットは、これらが当接するとき、液密的あるいは気密的に閉鎖された圧力室が当接部分に形成されて流体が注入できるようになっている。従って、圧力容器に蓋組立体を締結するとき、蓋本体によって圧力容器の開口部を閉鎖し、次いで蓋ナットを締め付けて蓋ナットによって蓋本体を押さえ、その後流体を圧力室に注入して蓋組立体を圧力容器に締結することができる。このとき蓋本体の着座面は圧力容器内の段部に強く押し付けられることになる。着座面を段部に押し付ける押しつけ力は、圧力室に注入する流体の圧力と圧力室の軸方向の投影面積の積によって与えられるので、流体の圧力を調整するだけで正確に調整することができる。そして、この押しつけ力を発生させるときに、蓋ナットは回転させて締め付ける必要がない。つまり圧力容器のネジ部が部分的に塑性変形してしまうような締め付けをする必要がなく、圧力容器は劣化しない。さらには、圧力室に注入されるのは流体であり、圧縮性が非常に小さい機械油のような液体だとしても、金属材料に比してある程度の圧縮性は備えている。本発明の蓋本体が締結された圧力容器は、圧力容器内の流体の圧力が変動すると蓋本体の着座面と圧力容器内の段部の押しつけ力が変動して圧力容器のネジ部に作用する軸方向の力を一定に保つようになっているが、圧力室内の流体の圧縮性によって、この押しつけ力の変動が滑らかに変化することが保証される。また押しつけ力は、圧力室の流体が圧縮されることによって維持されているが、圧縮性がある程度あるので、押しつけ力が長期間維持されることになる。他の発明によると、蓋本体には、逆止弁が介装されていると共に圧力容器内と圧力室とを連通する流体供給路が設けられ、圧力容器内に封入されている流体が圧力室に供給されるようになっている。圧力室に注入されている流体は、長期間経過すると外部に漏れてしまうこともあり、そうすると蓋本体の着座面と圧力容器内の段部の押しつけ力は初期に比べて低下してしまう。しかしながら、この発明によると圧力容器内と圧力室とは逆止弁が介装された流体供給路によって連通している。従って圧力容器内の流体の圧力が高くなったら、自動的に圧力容器内の流体が圧力室内に補充されることになる。これによって押しつけ力をある程度回復させることができる。つまり、圧力容器は押しつけ力が自動的に回復するので、長期間にわたって圧力容器内の流体の変動を確実に吸収することができ、経年劣化がない。

本発明の実施の形態に係る流体緩衝器を備えた車両用連結器を一部断面で示す平面図である。本発明の実施の携帯に係る蓋組立体を備えた圧力容器の一部を示す平面断面図である。本発明の実施の形態に係る蓋組立体を備えた圧力容器の色々な変形例を示す図で、その（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれの実施の形態に係る圧力容器を示す平面断面図である。従来技術を示す図で、非特許文献１に記載の圧力容器と蓋組立体を示す平面断面図である。従来技術を示す図で、特許文献１に記載のダイアフラム式圧縮機を一部断面で示す平面図である。

本発明は、圧力容器に締結される蓋組立体に関するものである。本発明に係る蓋組立体は色々な圧力容器に適用できるが、その一つの応用例として、鉄道車両用の連結装置に設けられている流体緩衝器について説明する。本実施の形態に係る連結装置１は、図１に示されているように、連結器２と、この連結器２の軸部に接続されている所定の継ぎ手構造３と、継ぎ手構造３に接続されている流体緩衝器４とから構成されている。継ぎ手構造３によって連結器２と流体緩衝器４は揺動自在に接続され、連結器２に作用する軸方向の衝撃が流体緩衝器４に伝達されるようになっている。流体緩衝器４は、圧力容器５と、この圧力容器５に設けられているピストン６と、圧力容器５内に封入されているエラストマ等の緩衝用流体７とから構成されている。圧力容器５は、本実施の形態に係る蓋組立体９によって締結されているが、これらについては次に詳しく説明する。流体緩衝器４においてはピストン６のヘッドは圧力容器５の内径よりも小さい。従ってピストン６が軸方向に駆動されると、緩衝用流体７はピストン６のヘッドと圧力容器５の内壁との隙間を通って流動することになり、緩衝用流体７の粘性によって摩擦が生じる。これによって衝撃が吸収される。またピストン６が軸方向の駆動されると圧力容器内に進入するピストン６のロッド６ａの体積分だけ圧力容器内の体積が変化する。緩衝用流体７は圧縮され、これによっても衝撃が吸収される。

図２によって、圧力容器５と本実施の形態に係る蓋組立体９について詳しく説明する。所定の内径で円筒状に形成されている圧力容器５は、開口部に近い所定の位置において内周面が拡径され、それによって圧力容器５内には環状の段部１１が形成されている。この段部１１に蓋組立体９の所定の部分が着座するようになっている。さらに圧力容器５の内周面には、この段部１１から開口部まで雌ネジ１２が形成されている。

蓋組立体９は、圧力容器５を閉鎖する蓋本体１４と、この蓋本体１４を押さえる蓋ナット１５とから構成されている。蓋本体１４は軸方向に貫通孔が明けられており、貫通孔には円筒状のガイドリング１７が内嵌され、このガイドリング１７によってピストン６のロッド６ａが滑らかに挿通されている。また、この貫通孔には円筒状のパッキングセット１８と、このパッキングセット１８を保持するためのリテイナーリング１９が設けられ、圧力容器５内に封入されている流体が蓋本体１４とロッド６ａの隙間から漏出しないようになっている。さらに貫通孔の上部にはロッド６ａとの間にダストシール２０が設けられ、外部からの塵の進入が防止されている。蓋本体１４は、下方から順に、圧力容器５の内径よりわずかに小さい外径で圧力容器５内に挿入される底部２１、拡径されたフランジ部２２、フランジ部２２からテーパ状に縮径している第１のテーパ部２３、外径が一定の第１の円柱部２４、テーパ状に縮径している第２のテーパ部２５、外径が一定の第２の円柱部２６になっている。フランジ部２２の下面は圧力容器５の段部２１に着座する着座面になっており、第２のテーパ部は後で説明する圧力室を構成している。蓋本体１４の底部２１にはシーリングセット２８が設けられ、蓋本体１４と圧力容器５の隙間から圧力容器５内の流体が漏れないようにシールされている。

蓋ナット１５は、その外周面に雄ネジ３０が形成されており、圧力容器５の雌ネジ１２に螺合して、蓋ナット１５を締め付けられるようになっている。蓋ナット１５は内部が所定の形状にくり抜かれている。つまり、この蓋ナット１５の内周面は、それぞれ蓋本体１４の第１のテーパ部２３、第１の円柱部２４、第２のテーパ部２５、第２の円柱部２６に対応するように、下から順に、内径が縮径している第３のテーパ部３１、内径が一定の第１のシリンダ部３２、外径が縮径している第４のテーパ部３３、内径が一定の第２のシリンダ部３４になるようにくり抜かれている。第１のシリンダ部３２、第２のシリンダ部３４の内径は、それぞれ第１の円柱部２４、第２の円柱部２６の外径よりわずかに大きく、蓋本体１４に蓋ナット１５を被せるとき第１のシリンダ部３２が第１の円柱部２４に、および第２のシリンダ部３４が第２の円柱部２６に滑らかにガイドされる。蓋本体１４に蓋ナット１５を完全に嵌めると、第３のテーパ部３１は第１のテーパ部２３に着座するが、このとき第４のテーパ部３３と第２のテーパ部２５の間には若干の隙間が確保される。この第４のテーパ部３３と第２のテーパ部２５とからなる隙間つまり空間は、シーリングセット３６によって液密的あるいは気密的に閉鎖されており、流体が注入される圧力室３７になっている。

本実施の形態においては、この圧力室３７には２つの流路が外部から連通して流体が供給されるようになっている。すなわち第１の流路である流体注入路３９は蓋ナット１５に明けられており、圧力容器５外から圧力室３７内に流体を注入できるようになっている。また第２の流路である流体供給路４０は蓋本体１４に明けられており、圧力容器５内から流体が圧力室３７に供給されるようになっている。流体注入路３９にも流体供給路４０にも逆止弁４１、４２が設けられ、流体が圧力室３７から外部に漏れないようになっている。なお、流体注入路３９には、開口部にプラグ４４が挿入されるようになっており、これによっても流体の漏れが防止されている。

本実施の形態に係る圧力容器５と蓋組立体９の作用を説明する。流体、つまり流体緩衝器４における緩衝用流体７が入れられている圧力容器５に次のようにして蓋組立体９を締結する。最初に蓋本体１４にピストン６が組み込まれた状態にする。すなわちガイドリング１７、パッキングセット１８等を備えた状態でピストン６のロッド６ａが蓋本体１４の貫通孔に挿通された状態にする。この状態で蓋本体１４を圧力容器５の開口部に挿入し、フランジ部２２の底面を段部１１に着座させる。次いで蓋ナット１５を圧力容器５の雌ネジ１２に雄ネジ３０を螺合させて、所定の工具によって締め付ける。なお蓋ナット１５には工具の爪部が差し込まれる係合穴が設けられているが図２には示されていない。蓋ナット１５の締め付けは、蓋ナット１５の第３のテーパ部３１が蓋本体１４の第１のテーパ部２３に着座する程度でよい。プラグ４４を外して流体注入路３９から流体を圧力室３７に注入する。本実施の形態においては、圧力室３７に注入する流体は、圧力容器５内に封入されている緩衝用流体７と同じ流体である。圧力室３７に注入された流体の圧力によって蓋組立体９が締結され、蓋本体１４のフランジ部２２が圧力容器５の段部１１に押し付けられる。この押しつけ力は、圧力室３７の受圧面積つまり軸方向の投影面積と流体の圧力の積で与えられる。従って所定の押しつけ力が得られるように、圧力室３７に注入する流体の圧力を調整する。プラグ４４を流体注入路３９に嵌める。圧力容器５への蓋組立体９の締結が完了する。

連結装置１において連結器２から衝撃が伝達されると流体緩衝器４によって衝撃が吸収される。このとき流体緩衝装置４、すなわち緩衝用流体７が封入された圧力容器５において、ピストン６が駆動されて圧力容器５内の流体の圧力が変動する。圧力容器５内の圧力が高くなるとき蓋本体１４の下面に圧力が作用して蓋本体１４を押し上げる。そうするとフランジ部２２の段部１１に対する押しつけ力がその分だけ減少する。このとき蓋ナット１５と圧力容器５の雌ネジ１２と雄ネジ３０に作用する締め付け力は一定に維持される。つまりフランジ部２２の段部１１に対する押しつけ力が変化することによって圧力容器５内の圧力変動によるネジ部１２、３０への影響を吸収することができる。長期間経過すると、蓋組立体９を締結している圧力室３７内の流体がわずかに漏れてフランジ部２２の段部１１に対する押しつけ力が低下してしまう。本実施の形態においては、圧力室３７には流体供給路４０も連通している。従って圧力容器５内の流体の圧力が高くなったときに、圧力容器５内の流体が流体供給路４０を介して圧力室３７に供給される。このようにして圧力室３７の流体の圧力が自動的に復元される。つまり長期間可動しても圧力容器５は蓋組立体９によって適切に締結状態が維持されることになる。

本実施の形態に係る蓋組立体９、圧力容器５は色々は変形が可能であり、図３には色々な実施の形態が示されている。これらの実施の形態において、前記実施の形態に係る蓋組立体９、圧力容器５と同様の作用を奏する部材には同じ符号にダッシュを加えた符号を付して詳しくは説明しない。図３の（Ａ）にはピストンが設けられていない蓋組立体９’が示されている。また、図３の（Ｂ）には圧力容器５’内に流体を封入するための流体封入路４５を備えた蓋組立体９’が示されている。このようにすると蓋組立体９’によって圧力容器５’を締結した後で流体を封入することができる。さらに、図３の（Ｃ）には中心にくり抜きが形成されていない蓋ナット１５’と、この蓋ナット１５’によって全体が押さえられるようになっている蓋本体１４’が示されている。この実施例においては圧力室３７’の軸方向の投影面積が大きいので、強い押し力が得られ強い締結力が得られる。図３の（Ｄ）には、圧力容器５の外周面に雄ネジ４６が形成され、蓋ナット１５’の内周面に雌ネジ４７が形成されている実施例が示されている。これらのような実施例以外にも変形が可能である。例えば、上記の説明では、圧力室３７には２本の流路が連通しているように説明したが、１本の流路から構成することもできる。例えば、流体注入路３９を省略して流体供給路４０のみを設けることができる。このように構成されている場合には、圧力室３７には圧力容器５内に流体を封入するときに流体が供給されることになる。また、１本の流路から構成する場合に、流体注入路３９のみにして流体供給路４０を省略することもできる。この場合、圧力室３７への流体の供給は外部からのみとなり、圧力容器５内からの流体の供給はない。従って、圧力室３７に注入する流体は圧力容器５内に封入される流体と異なる種類の流体にすることができるという利点がある。なお、本実施の形態に係る圧力容器５の説明では、圧力容器５や圧力室３７に封入される流体は、緩衝用流体７であるとして説明した。つまりエラストマ等の流体であるとして説明した。しかしながら流体は、液体であってもよいし気体であってもよく、例えば水素ガスを貯蓄する水素ガス蓄圧容器に適用する場合には、圧力容器５と圧力室３７には水素ガスが封入される。

１連結装置２連結器
４流体緩衝器５圧力容器
６ピストン７緩衝用流体
９蓋組立体１１段部
１２雌ネジ１４蓋本体
１５蓋ナット１７ガイドリング
２２フランジ部２５第２のテーパ部
３０雄ネジ３４第４のテーパ部
３７圧力室３８流体注入路
４０流体供給路４１逆止弁
４２逆止弁４５流体封入路

Claims

流体が封入される圧力容器に締結される蓋組立体であって、
前記蓋組立体は、前記圧力容器の開口部を閉鎖する蓋本体と、前記圧力容器のネジ部に螺合して締め付けられて前記蓋本体を押さえるようになっている蓋ナットとから構成され、
前記蓋本体は、前記圧力容器内に内周面を拡径して形成されている段部に着座する着座面を備え、
前記蓋本体と前記蓋ナットは、これらが当接するとき、液密的あるいは気密的に閉鎖された圧力室が当接部分に形成されて流体が注入できるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体。
請求項１に記載の圧力容器の蓋組立体において、前記蓋ナットには、逆止弁が介装されていると共に前記圧力室に連通する流体注入路が設けられ、外部から前記圧力室に流体を注入できるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体。
請求項１または２に記載の圧力容器の蓋組立体において、前記蓋本体には、逆止弁が介装されていると共に前記圧力容器内と前記圧力室とを連通する流体供給路が設けられ、前記圧力容器内に封入されている流体が前記圧力室に供給されるようになっていることを特徴とする圧力容器の蓋組立体。
鉄道車両用の連結器に接続されて鉄道車両からの衝撃を吸収するようになっている流体緩衝器であって、流体緩衝器を構成していると共に緩衝用流体が封入されている圧力容器が請求項１〜３のいずれかに記載の蓋組立体によって閉鎖されていることを特徴とする流体緩衝器。