JP2008144815A

JP2008144815A - アキュムレータ

Info

Publication number: JP2008144815A
Application number: JP2006331008A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Suhara; 伸久須原; Tadanori Uchino; 忠範内野
Original assignee: Heishin Ltd
Current assignee: Heishin Ltd
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】アキュムレータの内部で流体が長期滞留するのを防止する。
【解決手段】一端部に流入口３５が設けられた第１筒体２０と、第１筒体２０の他端部に対して軸線Ｘ方向にスライド自在に一端部が嵌合され、他端部に流出口３６が設けられた第２筒体２１と、第１筒体２０の一端部が第２筒体２１の他端部に対して近接する方向に短縮スライドさせるように付勢力を受ける付勢部２４ｃと、第１筒体２０の一端部が第２筒体２１の他端部に対して離反する方向に伸長スライドさせるように、第１筒体２０及び第２筒体２１内の流路Ｒを通過する流体から圧力を受ける受圧部２４ｅとを備え、流体が第１筒体２０の一端側の流入口３５から流入し、第２筒体２１の他端側の流出口３６から流出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アキュムレータに関し、詳しくは、高粘度液を供給するシステムに好適に用いられるアキュムレータに関するものである。

図５に示すように、自動車組立工場等における従来の材料供給システムでは、高粘度液（例えば、シール剤や接着剤など）をタンク１から高圧ポンプ２により供給ラインに供給してディスペンサー３からワークに塗布している（例えば、特許文献１及び２参照）。高圧ポンプ２とディスペンサー３との間の供給ラインＬには、減圧弁４、開閉弁７及びアキュムレータ５が上流側から順に配置されている。供給ラインＬは、減圧弁４を境界として、減圧弁４の上流側が高圧状態の１次側供給ラインＬ１となり、減圧弁４の下流側が低圧状態の２次側供給ラインＬ２となる。また、ディスペンサー３の吸込口付近には圧力センサー６が設けられ、その圧力に基づいて開閉弁７により圧力が制御されている。

図６に示すように、アキュムレータ５は、略円筒形状のケーシング７と、該ケーシング７の内部にスライド可能に収容されたピストン８とを有している。ケーシング７の内部空間は、ピストン８により上側の第１室Ｓ１と下側の第２室Ｓ２とに区画されている。第１室Ｓ１にはスプリング９が収容されて第２室Ｓ２の容積を小さくする方向にピストン８を付勢している。ケーシング７の下部には、２次側供給ラインＬ２の一部となる通路部７ａが形成されており、その通路部７ａが連通部７ｂを介して第２室Ｓ２に連通可能となっている。よって、アキュムレータ５は、２次側供給ラインＬ２の圧力とスプリング９の付勢力とのバランスで、高粘度液が収容される第２室Ｓ２の容積が変化して圧力変動を緩和し、ディスペンサー３の急な吐出動作にも過不足のない液供給を可能としている。なお、作動圧力が低圧であればダイヤフラム式のアキュムレータでもよいが、十分なアキューム量と圧力を確保するためには、ダイヤフラム式ではサイズが大きくなり過ぎるため、前記したピストン式のアキュムレータを用いるのがよい。
特開２００４−２４９２４３号公報特開２００４−２９８８６２号公報

しかしながら、図６に示したアキュムレータ５では、通路部７ａから連通部７ｂを介して第２室Ｓ２に流入した高粘度液は、その一部が第２室Ｓ２内に長期滞留してしまい、いわゆる先入れ後出し状態となる。特に、使用する液体の粘度が高いほどアキュムレータ５内での流動性が低下し、液体が入れ替わりにくくなる。そのため、例えば、ディスペンサー３の吐出条件が変更されてピストン８のストローク量が変化した場合に、第２室Ｓ２に長期滞留して性能劣化していた高粘度液がディスペンサー３へと流出してしまうことがある。そうすると、高粘度液としてシール剤を使用した場合にはシール性能が低下し、接着剤を使用した場合には接着性能が低下することとなり、製品の品質を損なう恐れがある。

そこで、本発明は、アキュムレータの内部で流体が長期滞留するのを防止することを目的としている。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明に係るアキュムレータは、一端部に流入口が設けられた第１筒体と、前記第１筒体の他端部に対して軸線方向にスライド自在に一端部が嵌合され、他端部に流出口が設けられた第２筒体と、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する方向に短縮スライドするように付勢力を受ける付勢部と、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して離反する方向に伸長スライドするように、前記第１筒体及び前記第２筒体内の流路を通過する流体から圧力を受ける受圧部とを備え、前記流体が第１筒体の一端側の前記流入口から流入し、前記第２筒体の他端側の前記流出口から流出する構成であることを特徴とする。

請求項１の発明に係るアキュムレータによると、流体から受圧部が受ける圧力と、付勢部が受ける付勢力とのバランスが変化することで、アキュムレータが軸線方向に自動的に伸縮して流路容積が増減する。即ち、流体が高圧になれば第１筒体が第２筒体に対して伸長方向にスライドして圧力上昇を緩和する一方、流体が低圧になれば第１筒体が第２筒体に対して短縮方向にスライドして圧力降下を緩和し、アキュムレータが流体の圧力変動を吸収する。そして、その流体は第１筒体の一端側の流入口から流入し、反対側である他端側の流出口より流出するため、いわゆる先入れ先出し構造となる。したがって、使用流体がたとえ高粘度液であってもアキュムレータ内に長期滞留することを確実に防止することができる。

請求項２の発明に係るアキュムレータは、前記第１筒体及び前記第２筒体のいずれか一方は、そのいずれか他方と摺動接触する部位を取り外し可能な別体のスリーブで形成していてもよい。

請求項２の発明に係るアキュムレータによると、メンテナンス時などにおいて摺動部分のみを交換することができるので、メンテナンス費用を低減することが可能となる。

請求項３の発明に係るアキュムレータは、請求項１又は２の発明において、前記付勢部には、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する短縮スライド方向に作用する圧縮流体が供給される構成であってもよい。

請求項３の発明に係るアキュムレータによると、圧縮流体の圧力を調節することで付勢力を所望の値に容易に変更することができ、アキュムレータを分解することなく様々な作動圧力に対応することが可能となる。また、圧縮流体の圧力を管理することで付勢力を所望の値に容易に維持することができ、本発明のアキュムレータを備える流体供給システムの安定化を図ることが可能となる。

請求項４の発明に係るアキュムレータは、請求項１又は２の発明において、前記付勢部には、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する短縮スライド方向に作用する圧縮バネが設けられる構成であってもよい。

請求項４の発明に係るアキュムレータによると、付勢力として圧縮バネを用いているので、構成が簡素となり低コスト化を図ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、流体が第１筒体の一端側の流入口から流入し、反対側である他端側の流出口より流出するため、いわゆる先入れ先出し構造となる。よって、コンパクトな構成でありながらもアキュムレータ内に流体が長期滞留することを確実に防止することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るアキュムレータ１１を用いた材料供給システム１０を示す概略全体図である。図１に示すように、材料供給システム１０は、たとえば自動車組立工場において高粘度液（例えば、シール剤や接着剤）の塗布に利用されるもので、高粘度液を収容するタンク１から高圧ポンプ２により高粘度液を吸引して高圧状態（１５ＭＰａ程度）で供給パイプＰ内に供給し、ディスペンサー３によりワーク（自動車構成部品）に対して高粘度液を塗布する。供給パイプＰには、高圧ポンプ２側からディスペンサー３側にかけて、減圧弁４、開閉弁７及びアキュムレータ１１が順に設けられている。

供給パイプＰは、高圧ポンプ２の供給口２ａとディスペンサー３の吸込口３ａとの間を接続するもので、減圧弁４の上流側を高圧状態の１次側供給パイプＰ１とし、減圧弁４の下流側が低圧状態の２次側供給パイプＰ２としている。２次側供給パイプＰ２にはアキュムレータ１１がインラインで介設されており、アキュムレータ１１の上流側をフレキシブルな上流側パイプＰ３とし、アキュムレータ１１の下流側をフレキシブルな下流側パイプＰ４としている。また、アキュムレータ１１にはコンプレッサー１２が圧縮エアパイプＰ５で接続されている。さらに、ディスペンサー３の吸込口３ａ付近には、その吸込口３ａ付近の圧力を検出する圧力センサー６が設けられ、この圧力センサー６の検出信号に応じて開閉弁７を開閉することで、吸込口３ａ付近の圧力が設定値の範囲内に保たれるように制御される。

図２は図１に示す材料供給システム１０に用いるアキュムレータ１１の短縮時における断面図である。図２に示すように、アキュムレータ１１は、右端部（一端部）に流入口３５が設けられた第１筒体２０と、第１筒体２０に対して軸線Ｘ方向にスライド自在に内嵌されて左端部（他端部）に流出口３６が設けられた第２筒体２１と、第１筒体２０及び第２筒体２１を外嵌するように第２筒体２１に固定されたケーシング２２とを備えている。

第１筒体２０は、第２筒体２１に摺動接触する金属（例えば、ステンレス等）からなる別体のスリーブ２３と、スリーブ２３に取り外し可能に外嵌固定される金属（例えば、ステンレス等）からなる筒状本体２４とを有している。なお、スリーブ２３と筒状本体２４とは互いに同一材質としてもよいし、異材質としてもよい。スリーブ２３の内周面は、摺動性能を向上させるために樹脂（例えば、フッ素樹脂等）でコーティングされている。スリーブ２３の左端部の外周面にはネジ部２３ａが刻設されている。

筒状本体２４は、上流側パイプＰ３が取り付けられる小径筒部２４ａと、小径筒部２４ａの左側に連続してスリーブ２３に外嵌される大径筒部２４ｂと、大径筒部２４ｂの左側に連続するフランジ状の付勢部２４ｃとを備えている。小径筒部２４ａの右端部には流入口３５が形成されており、その内周面には上流側パイプＰ３を螺着するネジ部２４ｄが刻設されている。小径筒部２４ａと大径筒部２４ｂとの間の境界部分の内周面には、上流から下流に向けて拡径するテーパ状の受圧部（受圧面）２４ｅが形成されている。即ち、第１筒体２０の内周面の形状は、第１筒体２０に対して図中右方向（伸長スライド方向）に作用する流体圧による負荷が図中左方向（短縮スライド方向）に作用する流体圧よる負荷よりも大となるように形成されている。付勢部２４ｃの内周面には、スリーブ２３のネジ部２３ａに螺着されるネジ部２４ｆが刻設されている。また、スリーブ２３の外周面の右端部と大径筒部２４ｂの内周面との間にはシールリング２５が介設されている。

第２筒体２１は、金属（例えば、ステンレス等）からなり、スリーブ２３に対して軸線Ｘ方向にスライド自在に内嵌されるスライド筒部２１ａと、スライド筒部２１ａの左側に連続して径方向外側に突出したフランジ部２１ｂと、フランジ部２１ｂの左側に連続して下流側パイプＰ４が取り付けられる取付筒部２１ｃとを備えている。スライド筒部２１ａの右端面２１ｇには、スリーブ２３の内周面との間に断面Ｕ字状の流体シール２６が配置されている。また、スライド筒部２１ａの外周面とスリーブ２３の内周面との間の所要箇所には、ウェアリング２７及びＯリング２８が介設されている。フランジ部２１ｂの外周面には、ケーシング２２を螺着するネジ部２１ｄが刻設されている。

また、フランジ部２１ｂには、付勢部２４ｃと対応する所要位置で軸線方向に貫通する連通孔２１ｅが形成されている。取付筒部２１ｃの左端部には流出口３６が形成されており、その内周面には下流側パイプＰ４を螺着するネジ部２１ｆが刻設されている。第２筒体２１の内周面は軸線方向に同径に形成されており、流路Ｒを通過する高粘度液からは第２筒体２１の右端面２１ｇと流体シール２６とが受圧部（受圧面）となり軸線方向に流体圧を受けるようになっている。即ち、第２筒体２１の内周面の形状は、第２筒体２１に対して図中左方向（伸長スライド方向）に作用する流体圧による負荷が図中右方向（短縮スライド方向）に作用する流体圧よる負荷よりも大となるように形成されている。

ケーシング２２は、金属（例えば、ステンレス等）からなり、第２筒体２１のフランジ部２１ｂに外嵌固定される取付筒部２２ａと、取付筒部２２ａの右側に連続して第１筒体２０の付勢部２４ｃが摺動するシリンダ空間を形成するシリンダ部２２ｂと、シリンダ部２２ｂの右側に連続してシリンダ空間を閉鎖するよう径方向内側に突出した厚肉の円環壁部２２ｃとを備えている。取付筒部２２ａの内周面には、第２筒体２１の外周面のネジ部２１ｄと螺着されるネジ部２２ｄが形成されている。付勢部２４ｃの外周面には、シリンダ部２２ｂの内周面に対して摺動可能に密着するウェアリング２９及びＯリングシール３０が配置されている。円環壁部２２ｃの内周面には、第１筒体２０の筒状本体２４の外周面に対して摺動可能に密着するＯリング３１及びウェアリング３２が配置されている。また、円環壁部２２ｃには、圧縮エアパイプＰ５に接続されたジョイント３３が羅着される取付開口部２２ｅと、取付開口部２２ｅを付勢部２４ｃの右側（背面側）の圧力室３４に連通する連通路２２ｆとが設けられている。

第１筒体２０の付勢部２４ｃの右側面には圧縮エアパイプＰ５を介して供給される圧縮流体である圧縮エア（例えば、０．４ＭＰａ）が作用し、付勢部２４ｃの左側面には連通孔２１ｅを介して大気圧が作用することで、第１筒体２０は図中左方向（第１筒体２０の流入口３５が第２筒体２１の流出口３６に近接する短縮スライド方向）に付勢される。

また、アキュムレータ１１を通過する高粘度液は、上流側パイプＰ３から第１筒体２０の一端側の流入口３５から流入し、第１筒体２０及び第２筒体２１で形成される流路Ｒを通過し、第２筒体２１の他端側の流出口３６から流出する。つまり、アキュムレータ１１は、高粘度液がアキュムレータ１１内の流路Ｒを一方向に流れる先入れ先出し構造となる。その際、第１筒体２０のテーパ状の受圧部２４ｅが流路Ｒを通過する高粘度液から圧力を受けることで、第１筒体２０には図中右方向（第１筒体２０の流入口３５が第２筒体２１の流出口３６から離反する伸長スライド方向）の負荷が作用する。

次に、アキュムレータ１１の動作について説明する。図１に示すように、高圧ポンプ２により、高粘度液が収容タンク１から吸引され、供給パイプＰに高圧（例えば、１５ＭＰａ）の高粘度液が供給されることにより、１次側供給パイプＰ１は高圧状態に維持される。そして、減圧弁４によって２次側供給パイプＰ２では高粘度液の圧力が大きく低下する（例えば、１ＭＰａ）。２次供給パイプＰ２の上流側パイプＰ３からアキュムレータ１１を通過して下流側パイプＰ４に流れた高粘度液は、ディスペンサー３から定量吐出される。

図２に示すように、アキュムレータ１１を通過する高粘度液は、上流側パイプＰ３から第１筒体２０の流入口３５に流入し、流路Ｒを軸線Ｘ方向にそのまま一方向に流れ、反対側の流出口３６より下流側パイプＰ４へと流出する。２次側供給パイプＰ２（上流側パイプＰ３及び下流側パイプＰ４）内の流体圧が高く（例えば、２ＭＰａ）なると、第１筒体２０の受圧部２４ｅに作用する負荷が増大し、付勢部２４ｃに作用する圧縮エアの付勢力に打ち勝って第１筒体２０が第２筒体２１に対して相対的に図中右方向（伸長スライド方向）にスライドし、図３の状態となる。即ち、図３に示すように、アキュムレータ１１の伸長時には内部の流路Ｒの容積が増加し、２次側供給パイプＰ２内の高粘度液の余剰分がアキュムレータ１１内のその増加した流路Ｒに蓄積され、２次側供給パイプＰ２の圧力上昇が緩和される。

逆に、ディスペンサー３の急な運転により２次側供給パイプＰ２内の流体圧が低く（例えば、０．５ＭＰａ）なると、第１筒体２０の受圧部２４ｅに作用する負荷が減少し、付勢部２４ｃに作用する圧縮エアの付勢力が勝って第１筒体２０が第２筒体２１に対して相対的に図中左方向（短縮スライド方向）にスライドし、図２の状態に戻る。即ち、アキュムレータ１１の短縮時には内部の流路Ｒの容積が減少し、アキュムレータ１１から２次側供給パイプＰ２内に高粘度液が補充供給され、ディスペンサー３への高粘度液の供給不足が回避される。つまり、アキュムレータ１１を配置することとで、ディスペンサー３の吸込口３ａ付近の圧力が設定上限値を超えたり設定下限値を下回ったりするのを防止することができる。なお、アキュムレータ１１の伸縮時には、上流側パイプＰ３（又は下流側パイプＰ４）が撓むことで当該伸縮を許容することとなる。

以上の構成とすると、高粘度液から受圧部２４ｅが受ける圧力と、付勢部２４ｃが受ける付勢力とのバランスが変化することで、アキュムレータ１１が軸線方向に自動的に伸縮して流路Ｒの容積が増減し、２次供給パイプＰ２内における高粘度液の圧力変動を緩和する。そして、その高粘度液は第１筒体２０の一端側の流入口３５から流入し、反対側である他端側の流出口３６より流出するため、いわゆる先入れ先出し構造となる。したがって、コンパクトな構造でありながらも、アキュムレータ１１内に高粘度液が長期滞留することを確実に防止でき、ワークの製品品質を損なうことがない。また、第１筒体２０は、第２筒体２１と摺動接触する部位を取り外し可能な別体のスリーブ２３で形成しているので、メンテナンス時などにおいて筒状本体２４は交換せずに摺動部分であるスリーブ２３のみを交換すればよいので、メンテナンス費用を低減することが可能となる。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係るアキュムレータ３９の短縮時における断面図である。第１実施形態との相違点は、圧力室３４に圧縮エアを導入する代わりに圧縮バネ４１を設けている点である（以下、符号３４を「バネ収容室」と称す）。なお、第１筒体２０及び第２筒体２１は第１実施形態と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。ケーシング４０は、第２筒体２１のフランジ部２１ｂに外嵌固定される取付筒部４０ａと、取付筒部４０ａの右側に連続して第１筒体２０の付勢部２４ｃが摺動するシリンダ空間を形成するシリンダ部４０ｂと、シリンダ部４０ｂの右側に連続してシリンダ空間を閉鎖するよう径方向内側に突出した厚肉の円環壁部４０ｃとを備えている。

取付筒部４０ａの内周面には、第２筒体２１の外周面のネジ部２１ｄと螺着されるネジ部４０ｄが形成されている。円環壁部４０ｃには、第１実施形態にあったような取付開口部２２ｅ及び連通路２２ｆは存在せず、シリンダ空間における付勢部２４ｃより右側のバネ収容室３４を大気開放する連通孔４０ｅが軸線方向に貫通形成されている。バネ収容室３４には圧縮バネ４１が配置されており、付勢部２４ｃが図中左方向に付勢されている。即ち、第１筒体２０の付勢部２４ｃの右側面にはバネ力（例えば、５００Ｎ）が作用し、左側面は連通孔２１ｅにより大気圧となり、第１筒体２０は図中左方向（第１筒体２０の流入口３５が第２筒体２１の流出口３６に近接する短縮スライド方向）に付勢される。

以上の構成とすると、付勢力として圧縮バネ４１を用いているので、第１実施形態のようにコンプレッサー１２やジョイント３３等が不要となり、構造が簡素化されてコストを低減することができる。また、他の構成や作用等は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

なお、前記各実施形態では、ケーシング２２，４０、スリーブ２３、筒状本体２４および第２筒体２１をそれぞれ金属製としているが樹脂製としてもよい。さらに、前記各実施形態では、アキュムレータ１１，３９を通過する流体として高粘度液を用いているが、たとえば低粘度液や気体等のような低粘度流体を用いてもよい。また、上流側パイプＰ３及び下流側パイプＰ４をフレキシブルパイプとしてアキュムレータ１１の伸縮を吸収しているがこれに限定されるものではなく、上流側パイプＰ３及び下流側パイプＰ４はフレキシブルでなくてもアキュムレータ１１の伸縮を吸収する伸縮許容部（例えば、蛇腹構造など）を有する構成であればよい。

以上のように、本発明に係るアキュムレータは、流体がアキュムレータ内に長期滞留することを確実に防止できる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる材料供給システム等に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るアキュムレータを用いた材料供給システムを示す概略全体図である。図１に示すシステムに用いるアキュムレータの短縮時における断面図である。図２に示すアキュムレータの伸長時における断面図である。本発明の第２実施形態に係るアキュムレータの短縮時における断面図である。従来例の材料供給システムを示す概略全体図である。図５に示すシステムに用いるアキュムレータの断面図である。

符号の説明

１１，３９アキュムレータ
２０第１筒体
２１第２筒体
２２ケーシング
２３スリーブ
２４筒状本体
２４ｃ付勢部
２４ｅ受圧部
３５流入口
３６流出口
４１圧縮バネ
Ｒ流路
Ｘ軸線

Claims

一端部に流入口が設けられた第１筒体と、
前記第１筒体の他端部に対して軸線方向にスライド自在に一端部が嵌合され、他端部に流出口が設けられた第２筒体と、
前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する方向に短縮スライドするように付勢力を受ける付勢部と、
前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して離反する方向に伸長スライドするように、前記第１筒体及び前記第２筒体内の流路を通過する流体から圧力を受ける受圧部とを備え、
前記流体が第１筒体の一端側の前記流入口から流入し、前記第２筒体の他端側の前記流出口から流出する構成であることを特徴とするアキュムレータ。
前記第１筒体及び前記第２筒体のいずれか一方は、そのいずれか他方と摺動接触する部位を取り外し可能な別体のスリーブで形成し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。
前記付勢部には、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する短縮スライド方向に作用する圧縮流体が供給される構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキュムレータ。
前記付勢部には、前記第１筒体の前記一端部が前記第２筒体の前記他端部に対して近接する短縮スライド方向に作用する圧縮バネが設けられる構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキュムレータ。