JP2004270763A - アキュムレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一端側に液導入口5を有するハウジング2の内部にベローズ本体11を収容する。ベローズ本体11はハウジング2の他端側に接合される固定端11a及びハウジング2の軸線方向に変位自在な自由端11bを有する。ベローズ本体11の自由端11bにベローズキャップ12を設ける。ガス室21は、ベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とで囲まれて、ガスを気密に収容する。液室22は、ベローズ本体11の外面とハウジング2の内面とで囲まれて、液導入口5から導入される油を液密に収容する。ベローズキャップ12の外面にシール部13を設ける。ベローズキャップ12にガス室21内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ手段としての脆弱部30aを設ける。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、各種油圧機器等のような流体の圧力を利用する設備において、圧力を蓄えたり油圧の脈動を吸収する用途等に好適なアキュムレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
アキュムレータとしては、従来、容器本体の内部をベローズや弾性隔膜でガス室と液室とに区画するとともに、ガス室に高圧ガスを封入してなるものが知られている。このようなアキュムレータでは、万一火災によって長時間高温に晒されると、容器本体の内部の温度上昇とともにガス室内の圧力が上昇して容器本体が破損するおそれがあった。
【0003】
こういった火災時の容器本体の破損を抑制するために、ガス室と容器本体の外部とを連通させる排気孔に所定温度で溶融するヒューズパッキンを設けたアキュムレータが提案されている。このようにすることにより、万一、このアキュムレータが火災等で長時間高温に晒されても、所定の温度でヒューズパッキンが溶融して、ガス室内のガスを容器本体外に排出させるため、容器本体の破損を抑制することが(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
実公平6−6241号公報(第2頁〜第4頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に記載の技術では、通常使用時における圧力容器の密封性がヒューズパッキンのシール性に依存することになる。しかしながら、ヒューズパッキンに完全なシール性を求めることは実質的に不可能であるので、特許文献1に記載の技術では、通常使用時における排気孔からのガス漏れを防ぐことができない。したがって、長期間アキュムレータの圧力特性を維持することが困難である。
【0006】
この発明は、このような事情にもとづいてなされたものであり、通常使用時においてガス漏れを抑止でき、しかも、火災で長時間高温に晒されてもハウジングの破損を抑制できるアキュムレータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、第1の観点に基づく本発明のアキュムレータは、一端側に液導入口を有するハウジングと、このハウジングの内部に収容され、前記ハウジングの他端側に接合される固定端及びハウジングの軸線方向に変位自在な自由端を有するベローズ本体と、このベローズ本体の自由端に設けられたベローズキャップと、前記ベローズ本体の内面と前記ベローズキャップの内面とで囲まれて、ガスを気密に収容するガス室と、前記ベローズ本体の外面と前記ハウジングの内面とで囲まれて、前記液導入口から導入される液体を液密に収容する液室と、前記ベローズキャップの外面又は前記ハウジングの一端側の内面に設けられ、前記ベローズ本体が所定量伸びた状態において前記ベローズキャップと前記ハウジングの一端側の内面とを密接させることにより、前記液室に液を閉じ込めるシール部と、を具備しており、前記ベローズキャップに、前記ガス室内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ手段を設けたことを特徴としている。
【0008】
このアキュムレータによれば、ガス室内の圧力が所定値以上となると、リリーフ手段が開き、ガス室内のガスが液室を介して液導入口に流入するので、ガス室内の圧力が過度に上昇して起こるハウジングの破損が抑制される。しかも、ガス室内の圧力が所定値を下回る通常使用時には、リリーフ手段は閉じているので、ガス室からガスが漏れない。
【0009】
第2の観点に基づく本発明のアキュムレータは、ベローズキャップに、ハウジング内の温度が所定値以上となると開くリリーフ手段を設けたことを特徴としている。
【0010】
このアキュムレータによれば、ハウジング内の温度が所定値以上となると、リリーフ手段が開き、ガス室内のガスが液室を介して液導入口に流入するので、ガス室内の圧力が過度に上昇して起こるハウジングの破損が抑制される。しかも、ハウジング内の温度が所定値を下回る通常使用時には、リリーフ手段は閉じているので、ガス室からガスが漏れない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図1を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
【0012】
この実施形態のアキュムレータ1は、例えば、油圧機器に発生する油圧脈動を吸収したり圧力を蓄えるために使用される。
【0013】
アキュムレータ1のハウジング2は、シェル3とボトムシェル4とを備えている。シェル3は、鍛造等によって有底円筒状に形成されている。ハウジング2の一端側となるシェル3の底部3aには液導入口5が設けられている。
【0014】
金属製のボトムシェル4は、シェル3の外径と略同径の円板状に形成されている。このボトムシェル4の一端面(図1において下面)には、シェル3の内部に嵌合する凸部6が一体に突設されている。ボトムシェル4は、ハウジング2の他端側となるシェル3の開口3bに凸部6を嵌合させた状態で溶接によりシェル3に固定されている。
【0015】
ボトムシェル4にはガス供給口7が設けられている。ガス供給口7は、例えば溶接栓等のシール材を備えたガス封入栓8によって塞がれている。ハウジング2は、このアキュムレータ1に作用する油圧機器等の使用圧力に耐えられる剛性を持っている。
【0016】
ハウジング2の内部には仕切り部材10が設けられており、この仕切り部材10によってハウジング2の内部がガス室21と液室22とに仕切られている。仕切り部材10は、ハウジング2の軸線方向に伸縮自在なベローズ本体11と、金属製のベローズキャップ12と、シール部13を備えている。
【0017】
ベローズ本体11としては、例えばステンレス鋼からなる金属ベローズを用いることができる。ベローズ本体11は、ボトムシェル4の凸部6の先端面6aに全周にわたって溶接等により気密且つ液密に接合される固定端11aと、ハウジング2の軸線方向に変位自在な自由端11bとを有している。
【0018】
ベローズキャップ12は、ボトムシェル4側に凹むカップ部14と、このカップ部14の周縁から外側に向けて水平方向に張り出す縁部15とを有している。カップ部14と縁部15とは一体に形成されている。なお、カップ部14と縁部15とは別体に形成して接合させてもよい。
【0019】
ベローズ本体11の自由端11bは、ベローズキャップ12の縁部15の内面(図において上面)に溶接等により全周にわたって気密且つ液密に接合されている。また、ベローズキャップ12には、ベローズ本体11の伸縮移動をガイドするガイド部16がその周縁に沿って取り付けられている。このガイド部16は、ボトムシェル4側が内側に曲がった形状に成形されている。
【0020】
このアキュムレータ1では、ベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とボトムシェル4の凸部6の先端面6aとで気密に囲まれた領域がガス室21として使われる。ガス室21には、窒素或いはヘリウム等の不活性ガスが大気圧よりも高い圧力で封入されているとともに、ガス室21の体積を調整するための体積調整液23(例えば、グリコールエーテル)が封入されている。ガス供給口7は、不活性ガス及び体積調整液23を供給した後にガス封入栓8によって気密に塞がれる。一方、ベローズ本体11の外面とハウジング2の内面との間は液室22として使われる。また、カップ部14で囲まれる領域は液室22となる。液室22には、液導入口5を通じて油が導入される。
【0021】
ベローズキャップ12の縁部15の外面(図において下面)には、リング状のシール部13が設けられている。シール部13は、NBR、SBR、EPDM、またはウレタンエラストマ等のゴム状弾性体により形成されている。なお、図1では、シール部13として断面略台形状のシール部材を用いているが、シール部13としては断面略V字状のシール部材を用いることもできる。
【0022】
このアキュムレータ1では、ガス室21にガスが供給される際にガス圧によって仕切り部材10が伸長すると、シール部13がベローズキャップ12の縁部15の外面とハウジング2の一端側の内面とを密接させて、ベローズ本体11の外面とシェル3の内面との間にバックアップ用の油を閉じ込めるようになっている。図1は、ベローズ本体11の外面とシェル3の内面との間にバックアップ用の油が閉じ込められた状態で、このアキュムレータ1を示している。
【0023】
すなわち、ベローズキャップ12、シール部13、及びシェル3の底部3aの内面等によって自己シール機構が構成されている。この自己シール機構により、液室22の圧力が低下しても、液室22内の圧力とガス室21内の圧力が同じ圧力で保たれ、液室22内の圧力がガス室21内の圧力を下回らない。したがって、ベローズ本体11は、過度な差圧に晒されることなく保護される。なお、シール部13は、ハウジング2の一端側であるシェル3の底部3aの内面に設けてもよい。その場合、シール部13は、底部3aの内面のベローズキャップ12の縁部15と対応する位置に設けておけばよい。
【0024】
さらに、ベローズキャップ12には、ガス室21内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ手段が設けられている。この実施形態では、ガス室21内の圧力が所定値以上となると破損するリリーフ手段としての脆弱部30aを、カップ部14の周壁の一部に設けている。脆弱部30aは、カップ部14の他の領域よりも薄肉に形成されている。このような脆弱部30aは、例えば、カップ部14の一部にミーリング加工等の機械加工を施すことで実現できる。
【0025】
脆弱部30aの肉厚は、ガス室21内の圧力が所定値以上となると破損するように設定すればよく、カップ部14をなす材料の耐圧強度或いはガス室21内のガスの封入圧力等を考慮して決定すると良い。
【0026】
なお、シール部13が設けられているベローズキャップ12の縁部15は、その肉厚をカップ部14(脆弱部30aを除く)の肉厚と同程度或いはそれよりも厚くする等して、通常使用時において自己シール機能に発揮させることができる程度の強度を持たせおくのが好ましい。この実施形態では、縁部15の肉厚をカップ部14(脆弱部30aを除く)の肉厚と同程度に形成している。
【0027】
このアキュムレータ1は、ガス室21内の圧力が所定値を下回る通常使用時には、脆弱部30aは破壊されることなくガス室21と液室22とを気密且つ液密に区画している。つまり、ガス室21はベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とボトムシェル4の凸部6の先端面6aとで気密に囲まれているため、ガス室21からガスが漏れることはない。
【0028】
一方、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときには、脆弱部30aが破壊され、ガス室21内のガスが液室22を介して液導入口5に流入する。これにより、ガス室21内のガスを液導入口5に逃すようになる。
【0029】
以上のように、このアキュムレータ1によれば、通常使用時においては、ガス室21はベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とボトムシェル4の凸部6の先端面6aとで気密に囲まれている。つまり、ガス室21からのガス漏れが抑止されているので、長期間にわたってアキュムレータ1の圧力特性を維持することができる。
【0030】
しかも、一方、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときには、リリーフ手段としての脆弱部30aが破壊されて開く。したがって、0リング等のシール部材を使用せずに、シェル3とボトムシェル4とを溶接により接合するようなハウジングを有する本実施形態のようなアキュムレータ1であっても、ガス室21内の圧力が過度に上昇して起こるハウジング2の破損を抑制できる。
【0031】
さらに、リリーフ手段としての脆弱部30aをベローズキャップ12のカップ部14に設けているため、ガス室21内の圧力が所定値を下回る通常使用時においては、周縁から外側に向けて水平方向に張り出す縁部15によって自己シール機能を保持させることができ、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときには、カップ部14に設けられた脆弱部30aにリリーフ機能を持たせることができる。
【0032】
また、リリーフ手段を、ガス室21内の圧力が所定値以上となると破損する脆弱部30aとしているので、簡単な構成で且つ安価にリリーフ手段を実現できる。
【0033】
なお、脆弱部30aは、上記のように、肉厚を薄くすることで実現させてもよいが、カップ部14の全部或いは一部を、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときに破壊されるような低強度・低剛性の材料で形成することで実現させてもよい。
【0034】
以下、図2を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。
【0035】
この実施形態のアキュムレータ1では、ベローズキャップ12のカップ部14の周壁の全周にわたる環状溝からなる脆弱部30bを備えている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。リリーフ手段を上述のように環状溝からなる脆弱部30bとしても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0036】
以下、図3を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。
【0037】
この実施形態のアキュムレータ1では、カップ部14の周壁および先端壁の全部の肉厚を縁部15の肉厚と比べて薄く形成することでカップ部14の全体を脆弱部30cとしている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0038】
リリーフ手段を上述のような脆弱部30cとしても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0039】
なお、図示していないが、カップ部14の先端壁の一部または全部の肉厚を縁部15の肉厚と比べて薄く形成して脆弱部としてもよく、また、カップ部14の先端壁に第1の実施形態で示した脆弱部30aのような脆弱部を設けてもよい。すなわち、脆弱部は、カップ部14の所望の一部または全部の肉厚を縁部15の肉厚と比べて薄くすることで形成できる。
【0040】
以下、図4を参照して本発明の4実施形態を説明する。
【0041】
この実施形態のアキュムレータ1では、カップ部14の開放端を閉塞させて、その一部に液室22と連通する連通口18を設けるようにしている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0042】
この実施形態では、第1の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、連通口18の大きさを調整することで、特定の周波数に合わせた脈動吸収効果を得ることができる。
【0043】
なお、図4では、リリーフ手段をカップ部14の周壁の一部に第1の実施形態で示した脆弱部30aとしているが、リリーフ手段の位置、形状、或いは種類によらず、カップ部14の開放端を閉塞させて、その一部に液室22と連通する連通口18を設けることで脈動吸収効果を得ることができる。また、連通口18の大きさを調整することで特定の周波数に合わせた脈動吸収効果を得ることができる。
【0044】
以下、図5を参照して本発明の第5の実施形態を説明する。
【0045】
この実施形態のアキュムレータ1では、ベローズキャップ12のカップ部14の周壁の一部に、ガス室21と液室22とを連通させる孔部17が形成されているとともに、この孔部17に、ガス室21内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ手段としてのリリーフ弁31が設けられている。
【0046】
このようなリリーフ弁31は、例えば、コイルばね31aと球体31bとにより構成することができる。コイルばね31aは孔部17に挿入されている。コイルばね31aの液室22側の一端部はカップ部14に固定されて固定端となっている。コイルばね31aの他端部である自由端には球体31bに固定されている。球体31bは、孔部17に嵌ってこの孔部17を気密且つ液密に塞ぐように、その材質及び大きさが決定されている。この球体31bは、カップ部14の外側、すなわち、ガス室21側に露出している。また、このリリーフ弁31は、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときにコイルばね31aが伸縮するように、球体31bの重さやコイルばね31aのばね定数等が設定されている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0047】
このアキュムレータ1によれば、ガス室21内の圧力が所定値を下回る通常使用時には、リリーフ弁31の球体31bがカップ部14の孔部17を閉塞して、ガス室21と液室22とを気密且つ液密に区画している。つまり、ガス室21はベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とボトムシェル4の凸部6の先端面6aとで気密に囲まれているため、ガス室21からガスが漏れることはない。一方、ガス室21内の圧力が所定値以上となったときには、ガス室21内のガスが球体31bをカップ部14の内側に押して孔部17を開口させるので、ガス室21内のガスは、この孔部17を通過し、液室22を介して液導入口5に流入する。そのため、ガス室21内の圧力を過度に上昇させることがない。したがって、このアキュムレータ1によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0048】
以下、図6を参照して本発明の第6の実施形態を説明する。
【0049】
この実施形態のアキュムレータ1では、ベローズキャップ12のカップ部14が省略されている。すなわち、ベローズキャップ12は円板状に形成されている。そして、このベローズキャップ12の内面(ガス室21側の面、図5において上面)には、その略中心部分に位置して、リリーフ手段としての脆弱部32が形成されている。この脆弱部32は、例えば、機械加工等により、ベローズキャップ12を湾曲面状に凹ませることで形成することができる。
【0050】
シール部13は、脆弱部32に対応する領域を避け、この脆弱部32に対応する領域を囲むようにして、ベローズキャップ12の外面に設けるのが好ましい。これは、通常使用時において自己シール機能に発揮させることができる程度の強度を有する部分にシール部13を設ける必要があるためである。なお、シール部13をハウジング2の一端側の内面に設ける際も、ベローズキャップ12の脆弱部32に対応する領域を避け、ベローズキャップ12の周囲に対応する領域に設けるのが好ましい。
【0051】
なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。このアキュムレータ1によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0052】
以下、図7を参照して本発明の第7の実施形態を説明する。
【0053】
この実施形態のアキュムレータ1では、ベローズキャップ12のカップ部14の周壁の一部に、ガス室21と液室22とを連通するように孔部17が開けられているとともに、この孔部17に、ハウジング2内の温度が所定値以上となると開くリリーフ手段が設けられている。このようなリリーフ手段としては、例えば所定の温度で融解する溶栓33を用いることができる。この溶栓33は、孔部17を塞ぐように設けられている。溶栓33は、所定の温度で溶解するものであればよく、金属や樹脂等で形成することができる。
【0054】
なお、溶栓33を設ける位置は、カップ部14の周壁に限定されない。溶栓33は、カップ部14の先端壁に設けてもよい。さらに、溶栓33は1つであっても複数設けてもよい。他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第1の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0055】
このアキュムレータ1によれば、ガス室21内の温度が所定値を下回る通常使用時には、溶栓33がカップ部14の孔部17を閉塞して、ガス室21と液室22とを気密且つ液密に区画している。つまり、ガス室21はベローズ本体11の内面とベローズキャップ12の内面とボトムシェル4の凸部6の先端面6aとで気密に囲まれているため、ガス室21からガスが漏れることはない。
【0056】
一方、ガス室21内の温度が所定値以上となったときには、溶栓33が溶融してカップ部14の孔部17を開口させるので、ガス室21内のガスは、この孔部17を通過し、液室22を介して液導入口5に流入する。そのため、ガス室21内の圧力を過度に上昇させることがない。
【0057】
したがって、このアキュムレータ1によれば、通常使用時においてガス漏れを抑止でき、しかも、火災で長時間高温に晒されてもハウジング2の破損を抑制できる。
【0058】
なお、溶栓33と置換して、ガス室21内の圧力が所定値以上となると破損する破壊栓を設けてもよい。その場合、破壊栓を設ける位置は、カップ部14の周壁に限定されない。破壊栓は、カップの先端壁に設けてもよい。さらに破壊栓は1つであっても複数であってもよい。また、破壊栓は、ガス室21内の圧力が所定値以上となると破損するものであればよく、例えば樹脂等で形成することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれは、通常使用時においてガス漏れを抑止でき、しかも、火災等で長時間高温に晒されてもハウジングの破損を抑制できるアキュムレータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るアキュムレータを示す断面図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るアキュムレータが備えるベローズキャップを一部断面して示す側面図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係るアキュムレータが備えるベローズキャップを示す断面図。
【図4】本発明の第4の実施形態に係るアキュムレータが備えるベローズキャップを示す断面図。
【図5】本発明の第5の実施形態に係るアキュムレータが備えるベローズキャップを示す断面図。
【図6】本発明の第6の実施形態に係るアキュムレータの一部を示す断面図。
【図7】本発明の第7の実施形態に係るアキュムレータが備えるベローズキャップを示す断面図。
【符号の説明】
1…アキュムレータ、2…ハウジング、5…液導入口、11…ベローズ本体、11a…固定端、11b…自由端、12…ベローズキャップ、13…シール部、14…カップ部、21…ガス室、22…液室、30a〜30c,32…脆弱部(リリーフ手段)、31…リリーフ弁(リリーフ手段)、33…溶栓(リリーフ手段)
Claims (7)
- 一端側に液導入口を有するハウジングと、
このハウジングの内部に収容され、前記ハウジングの他端側に接合される固定端及びハウジングの軸線方向に変位自在な自由端を有するベローズ本体と、
このベローズ本体の自由端に設けられたベローズキャップと、
前記ベローズ本体の内面と前記ベローズキャップの内面とで囲まれて、ガスを気密に収容するガス室と、
前記ベローズ本体の外面と前記ハウジングの内面とで囲まれて、前記液導入口から導入される液体を液密に収容する液室と、
前記ベローズキャップの外面又は前記ハウジングの一端側の内面に設けられ、前記ベローズ本体が所定量伸びた状態において前記ベローズキャップと前記ハウジングの一端側の内面とを密接させることにより、前記液室に液を閉じ込めるシール部と、を具備し、
前記ベローズキャップに、前記ガス室内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ手段を設けたことを特徴とするアキュムレータ。 - 前記ベローズキャップは、前記ガス室側に凹むカップ部を有しており、前記リリーフ手段が前記カップ部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ。
- 前記リリーフ手段は、前記ガス室内の圧力が所定値以上となると破損する脆弱部であることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ
- 前記リリーフ手段は、前記ベローズキャップに設けられた孔部を塞ぎ、且つ、前記ガス室内の圧力が所定値以上となると破損する破壊栓であることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ。
- 前記リリーフ手段は、前記ガス室内の圧力が所定値以上となると開くリリーフ弁であることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ。
- 一端側に液導入口を有するハウジングと、
このハウジングの内部に収容され、前記ハウジングの他端側に接合される固定端及びハウジングの軸線方向に変位自在な自由端を有するベローズ本体と、
このベローズ本体の自由端に設けられたベローズキャップと、
前記ベローズ本体の内面と前記ベローズキャップの内面とで囲まれて、ガスを気密に収容するガス室と、
前記ベローズ本体の外面と前記ハウジングの内面とで囲まれて、前記液導入口から導入される液体を液密に収容する液室と、
前記ベローズキャップの外面又は前記ハウジングの一端側の内面に設けられ、前記ベローズ本体が所定量伸びた状態において前記ベローズキャップと前記ハウジングの一端側の内面とを密接させることにより、前記液室に液を閉じ込めるシール部と、を具備し、
前記ベローズキャップに、前記ハウジング内の温度が所定値以上となると開くリリーフ手段を設けたことを特徴とするアキュムレータ。 - 前記リリーフ手段は、前記ベローズキャップに設けられた孔部を塞ぎ、且つ、所定の温度で溶融する溶栓であることを特徴とする請求項6に記載のアキュムレータ。
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