JP5139959B2

JP5139959B2 - アキュムレータ

Info

Publication number: JP5139959B2
Application number: JP2008300572A
Authority: JP
Inventors: 英二水谷; 則行細井; 隆太田; 佳寺田; 隆島津; 達浩有川
Original assignee: Nok Corp; Advics Co Ltd
Current assignee: Nok Corp; Advics Co Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-11-26
Also published as: JP2010127332A

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油圧配管等に用いられる。

従来から図１０に示すように、圧力配管（図示せず）に接続されるオイルポート５３を備えるとともにガス封入口５４を備えたアキュムレータハウジング５２の内部空間をベローズキャップ５６付きのベローズ５５によってガスを封入するガス室５７とオイルポート５３に通じる液室５８とに仕切り、ガス圧と液体圧とが均衡するようベローズキャップ５６が移動しベローズ５５が伸縮することにより蓄圧作動または脈圧減衰作動するアキュムレータ５１が知られている（特許文献１参照）。

また、このアキュムレータ５１には、圧力配管の圧力が低下して液室５８の圧力が低下したときに、ガス圧と液体圧との不均衡によりベローズ５５が破損するのを防止する安全機構（圧力低下時用安全機構）５９が設けられている。すなわち、機器の運転の停止等により圧力配管の圧力が極端に低下すると液体（油）がオイルポート５３から徐々に排出され、これに伴って封入ガス圧によりベローズ５５が徐々に収縮し、ベローズキャップ５６下面に設けたシール６０がステイ６１に接触して所謂ゼロダウン状態となる。ステイ６１は筒状部６１ａ先端の端面部６１ｂに液体出入口６１ｃを設けた単一の金属成形品である。そしてこのゼロダウン状態では、シール６０により液室５８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５７のガス圧力とが均衡するので、ベローズ５５に過大な応力が作用してベローズ５５が破損するのが抑制される構成とされている。

また、このアキュムレータ５１には、火災発生等の非常時に、液室５８内の液体およびガス室５７内のガスが急激に膨張してアキュムレータ５１が爆発するのを防止する安全機構（非常時用安全機構）６２が設けられている。すなわち、火災の発生等により液室５８内の液体およびガス室５７内のガスが急激に膨張すると、この高圧によって、ステイ６１の周面に円周上局部的に設けられた破裂板６１ｄが破裂し、ここから高圧が開放されるので、アキュムレータ５１内部が極端な高圧となって爆発するのが抑制される構成とされている。

しかしながら、上記従来技術では、上記したように非常時用安全機構６２がステイ６１の周面に円周上局部的に設けられた破裂板６１ｄにより構成されているために、破裂圧が高く（金属板を破裂させるほどの大きな圧力を必要とする）、よってよほどの高圧にならないと非常時用安全機構６２が作動しないという不都合がある。また、破裂板６１ｄに代えて可溶栓やバルブを設けることが考えられるが、可溶栓では栓自体が高温度にならなければ作動せず、バルブではその機械的構造により非常時以外のときに誤って開弁（誤作動）してしまう虞がある。

特開２００３−１７２３０１号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ステイの周面に円周上局部的に破裂板を設ける場合よりも低い圧力で作動することが可能な非常時用安全機構を備えた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、圧力配管に接続されるオイルポートを備えるとともにガス封入口を反対側の端部に備えたアキュムレータハウジングと、前記ハウジング内にて前記オイルポートの内側に配置されるとともに段差付き筒状部先端の端面部に液体出入口を設けたステイと、前記ハウジング内に配置されるとともにベローズキャップを遊動端に備えて前記ハウジング内の空間をガスを封入するガス室および前記オイルポートに通じる液室に仕切るベローズとを有し、前記圧力配管の圧力低下に伴って前記液室の圧力が低下したときに前記ベローズキャップまたは前記ベローズキャップに保持された部材と前記ステイの端面部との間が密閉されることにより前記液室に一部の液体を閉じ込める圧力低下時用安全機構を有し、さらに火災発生等の非常時に高圧となるハウジング内圧によって前記ベローズキャップまたは前記ベローズキャップに保持された部材が前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈することにより前記液室を開放する非常時用安全機構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、前記非常時、前記ベローズキャップが前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈するときに前記ステイの端面部が傾きやすいように、円周上で高さが傾斜した円筒部材が前記ステイにおける筒状部の内周側であって前記段差または前記端面部のオイルポート側に設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記載のアキュムレータにおいて、前記非常時、前記ベローズキャップが前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈するときに前記ステイの端面部が傾きやすいように、前記段差を介して一体成形された大径筒状部と小径筒状部とが互いに偏心して配置されてい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、ステイが段差付き筒状部先端の端面部に液体出入口を設けた構造とされ、非常時用安全機構が火災発生等の非常時に高圧となるハウジング内圧によってベローズキャップまたはベローズキャップに保持された部材がステイを押圧してステイが段差で座屈することにより液室を開放するものとされている。したがってステイを「破裂」させるほど大きな圧力でなくてもステイを「座屈」させるほどの圧力が作用すれば非常時用安全機構が作動するので、破裂板の場合と比較して低い圧力で作動可能な安全機構を提供することが可能となる。

また、ステイが座屈したときステイの端面部が傾く構造であると、液室を一層開放しやすい。

そこで、請求項２による構造では、火災発生等の非常時、ベローズキャップがステイを押圧してステイが段差で座屈するときにステイの端面部が傾きやすいように、円周上で高さが傾斜した円筒部材をステイにおける筒状部の内周側であって段差または端面部のオイルポート側に設置することにした。この構造によれば、座屈したステイの端面部が円筒部材の傾斜にしたがって傾くことから、液室を開放しやすくなる。

また、請求項３による構造では、火災発生等の非常時、ベローズキャップがステイを押圧してステイが段差で座屈するときにステイの端面部が傾きやすいように、段差を介して一体成形された大径筒状部と小径筒状部とを互いに偏心して配置することにした。この構造によれば、座屈の状況が円周上で明確に異なることになり、その結果として座屈したステイの端面部が傾くことから、液室を開放しやすくなる。

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、非常時安全機構がステイを破裂させるものでなく座屈させるものであるために、比較的低い圧力で作動させることができ、この分アキュムレータの破裂防止に関しての安全性を高めることができる。また請求項２または３による構造では、非常時安全機構の作動時に液室を開放しやすいことから、安全機構を正確に作動させることができる。

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（Ａ）円筒状のシェル内が金属ベローズによって２室に区切られており、ベローズの外側にガスが密封され、ベローズの内側に液体が流出入する構造のアキュムレータにおいて、伸縮する円筒状ベローズの一端開口がシェルに溶接固定され、一方、ベローズの他端の開口はベローズキャップに溶接されて塞がれている。流体が流出してベローズが収縮すると流体流出口を有するステイとベローズキャップが当接する。ガス圧よりも液体圧が大幅に減少した場合に、ベローズの変形を防止するために、流体流出口の周囲を囲む位置に環状シールを備え、環状シールが流体流出口とベローズキャップ間を封止する。ステイは空洞の円筒隔壁構造で、流体流出口側が小径で、階段状を形成しながら、シェル側へ向かって大径になる。ベローズキャップに係合あるいは固定される環状シールが、流体流出口を囲むようにステイに接触して封止する状態のまま、高温あるいは高圧になり、ベローズキャップがステイを押圧していくと、ステイの階段部分に応力集中してステイを座屈させ、シェル側へ陥没する。さらにステイ内側の一部を偏肉、偏芯などさせることで、応力集中を制御することが可能である。流体流出口の有る平坦面は、大径の円筒隔壁によって圧縮されて歪むため、封止が破壊されて、高温・高圧の流体はアキュムレータ外部へ放出される。以上の構造によれば、従来技術の破裂板構造よりも受圧面積を大きく取れるので、低い圧力で流体を排出できる。また破壊応力よりも小さい座屈応力によって、低い圧力で流体を排出できるので、安全である。

（Ｂ）円筒状のシェル内が金属ベローズによって２室に区切られており、ベローズの外側にガスが密封され、ベローズの内側に液体が流出入する構造のアキュムレータにおいて、伸縮する円筒状ベローズの一端開口がシェルに溶接固定され、一方、ベローズの他端の開口はベローズキャップに溶接されて塞がれている。流体が流出してベローズが収縮すると流体流出口を有するステイとベローズキャップが当接する。ガス圧よりも液体圧が大幅に減少した場合に、ベローズの変形を防止するために、流体流出口の周囲を囲む位置に環状シールを備え、環状シールが流体流出口とベローズキャップ間を封止する。ステイは空洞の円筒隔壁構造で、流体流出口側を有する上平面側が小径円筒で、階段状を形成して、シェル側へ向かって大径円筒である。ベローズキャップに係合あるいは固定される環状シールが、流体流出口を囲むようにステイに接触して封止する状態のまま、高温あるいは高圧になり、ベローズキャップがステイを押圧していくと、ステイの小径円筒部分が大径円筒内に陥没する。ステイの小径円筒部の直下で大径円筒の内径側には、円周状に高さが傾斜した円筒部材を設け、小径円筒部分が傾斜した円筒部材に当接して、陥没が大きい箇所は、亀裂が貫通して、流体流出口の有る平坦面は傾斜する。上記の陥没により、大径の円筒隔壁による圧縮が不均等になって、平坦面が歪変形する。上記平坦面が傾斜し、且つ歪変形させることによって、封止が破壊されて、高温・高圧の流体はアキュムレータ外部へ放出される。以上の構造によれば、従来技術の破裂板構造よりも受圧面積を大きく取れるので、低い圧力で流体を排出できる。また破壊応力よりも小さい座屈応力によって、低い圧力で流体を排出できるので、安全である。

（Ｃ）円筒状のシェル内が金属ベローズによって２室に区切られており、ベローズの外側にガスが密封され、ベローズの内側に液体が流出入する構造のアキュムレータにおいて、伸縮する円筒状ベローズの一端開口がシェルに溶接固定され、一方、ベローズの他端の開口はベローズキャップに溶接されて塞がれている。流体が流出してベローズが収縮すると流体流出口を有するステイとベローズキャップが当接する。ガス圧よりも液体圧が大幅に減少した場合に、ベローズの変形を防止するために、流体流出口の周囲を囲む位置に環状シールを備え、環状シールが流体流出口とベローズキャップ間を封止する。ステイは空洞の円筒隔壁構造で、流体流出口側を有する上平面側が小径円筒で、階段状を形成して、シェル側へ向って大径円筒であり、大径円筒に対して小径円筒が偏心している。ベローズキャップに係合あるいは固定される環状シールが、流体流出口を囲むようにステイに接触して封止する状態のまま、高温あるいは高圧になり、ベローズキャップがステイを押圧していくと、ステイの小径円筒部分が大径円筒内に陥没するが、大径円筒に対して小径円筒が偏心しているために、陥没は円周均一にならず（大径円筒に対する小径円筒の径寸法の締め代が大きい方が陥没し易い）、流体流出口の有る平坦面は傾斜する。また上記の陥没によって、流体流出口の有る平坦面は、大径の円筒隔壁によって圧縮されて歪むが、大径円筒の径寸法Ｂに対する小径円筒の径寸法Ａの締め代を大きくすることによって平坦面の歪変形を促進する。上記平坦面が傾斜し、且つ歪変形させることによって、封止が破壊されて、高温・高圧の流体はアキュムレータ外部へ放出される。以上の構造によれば、従来技術の破裂板構造よりも受圧面積を大きく取れるので、低い圧力で流体を排出できる。また破壊応力よりも小さい座屈応力によって、低い圧力で流体を排出できるので、安全である。

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。当該実施例に係るアキュムレータ１は、ベローズ１０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って、以下のように構成されている。

すなわち先ず、図示しない圧力配管に接続されるオイルポート３を一端（図では下端）に備えるとともにガス封入口４を他端（図では上端）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１０およびベローズキャップ１１が配置されてハウジング２の内部空間が高圧ガス（例えば窒素ガス）を封入するガス室１２と、オイルポート３に連通する液室１３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の一端開口部に固定（溶接）されたオイルポート部材６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部材６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は、ガス室１２にガスを注入するためのガス封入口４が設けられ、ガス注入後、ガスプラグ７で閉じられている。符号８は六角ナット付ピンである。

ベローズ１０は、その固定端１０ａをハウジング２のオイルポート３側内面であるオイルポート部材６の内面に固定（溶接）するとともにその遊動端１０ｂに円盤状のベローズキャップ１１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１０の外周側にガス室１２を設定するとともにベローズ１０の内周側に液室１３を設定する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１１の外周部には、ハウジング２の内面に対してベローズ１０およびベローズキャップ１１が接触しないように制振リング１４が取り付けられているが、この制振リング１４はシール作用を奏するものではない。符号１５はプロテクションリングである。

ベローズ１０の内周側であってハウジング２のオイルポート３側内面であるオイルポート部材６の内面にステイ（内部台座）１６が配置され、このステイ１６の外周側に上記ベローズ１０が配置されている。

ステイ１６は、単一の金属成形品（板金プレス品）よりなり、段差１６ｂ付きの円筒状を呈する筒状部１６ａの一端（図では上端）に径方向内方へ向けて端面部１６ｃを一体成形したものであって、筒状部１６ａの他端（図では下端）をもってオイルポート部材６の内面に固定（溶接）されている。円盤状を呈する端面部１６ｃの中央には液体出入口１６ｄが設けられている。また段差１６ｂは環状であって断面階段状をなしていることから、この段差１６ｂによって筒状部１６ａは比較的大径の大径筒状部１６ｅと、比較的小径の小径筒状部１６ｆとに分けられ、前者の大径筒状部１６ｅがオイルポート３側に配置されてオイルポート部材６に固定されるとともに後者の小径側筒状部１６ｆがベローズキャップ１１側に配置されてその端部に上記端面部１６ｃが一体成形されている。大径筒状部１６ｅと小径筒状部１６ｆは互いに同軸上に配置されている。このステイ１６は、図２（Ａ）から（Ｂ）へと示すように、ベローズキャップ１１側から高圧Ｐが作用したときに段差１６ｂで座屈し、大径筒状部１６ｅの内周側に小径側筒状部１６ｆが陥没するように設定されている。

また、ベローズキャップ１１におけるステイ１６側の面には、シール部１７が被着されており、ベローズキャップ１１がステイ１６に近付く方向に移動すると、このシール部１７がステイ１６の端面部１６ｃに密接し、これによりベローズキャップ１１およびステイ１６間を密閉して液体出入口１６ｄを閉塞する。シール部１７はゴム等の弾性体によって環状に成形されているが、ベローズキャップ１１に被着されたゴム膜状のものであっても良い。またシール部１７はステイ１６の端面部１６ｃに被着されるものであっても良く、この場合はベローズキャップ１１がステイ１６に近付く方向に移動して来たときにベローズキャップ１１に密接し、これによりベローズキャップ１１およびステイ１６間を密閉して液体出入口１６ｄを閉塞する。

いずれにしても上記シール部１７を有するベローズキャップ１１およびステイ１６の組み合わせは、圧力配管の圧力が低下して液室１３の圧力が低下したときに両者１１，１６間を密閉することにより液体出入口１６ｄを閉塞し、これにより液室１３に一部の液体を閉じ込める圧力低下時用安全機構１８を構成している。

また、上記座屈可能なステイ１６は、車両火災の発生等の非常時に高圧となるハウジング２の内圧によってベローズキャップ１１がステイ１６を押圧することによりステイ１６が段差１６ｂで座屈し、これにより液室１３を全面開放する非常時用安全機構１９を構成している。

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・・・
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は、ベローズキャップ１１に設けられたシール部１７がステイ１６の端面部１６ｃから離れているので、ステイ１６の端面部１６ｃに設けられた液体出入口１６ｄは開いている。したがってこの液体出入口１６ｄを通してオイルポート３と液室（ベローズ内周空間）１３とが連通し、オイルポート３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１１は液体圧および封入ガス圧が均衡するよう随時移動することが可能とされている。

圧力低下時（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極端に低下すると、液室１３内の液体がオイルポート３から徐々に排出され、これに伴って封入ガス圧によりベローズ１０が収縮するとともにベローズキャップ１１がベローズ１０の収縮方向すなわちステイ１６に近付く方向へ移動する。ベローズキャップ１１がステイ１６に近付くと、シール部１７がステイ１６の端面部１６ｃに当接し、液体出入口１６ｄが閉じられる（ゼロダウン状態）。したがって液室（ベローズ内周空間）１３が閉塞されてこの液室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１０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１０内外で大きな圧力差が発生せず、よってベローズ１０が破損するのが防止される。以上の作動は上記シール部１７を有するベローズキャップ１１およびステイ１６の組み合わせよりなる圧力低下時用安全機構１８が作動したことになる。ゼロダウン状態が解消されると、オイルポート３から新たに液体が導入されて液体圧がベローズキャップ１１に作用するので、ベローズキャップ１１が移動し、シール部１７がステイ１６から離れることになる。

火災発生等の非常時・・・
車両火災が発生する等してアキュムレータ１が火炎で焼かれると、ガス室１２に封入されたガスおよび液室１３に導入された液体が共に即時に膨張し、このときベローズキャップ１１がシール部１７でステイ１６の端面部１６ｃに当接して液体出入口１６ｄが閉じたままであると、ガスおよび液体の逃げ場がないためアキュムレータ１が爆発する。したがってこれを防止すべく上記非常時用安全機構１９が作動する。すなわち、火災が発生してアキュムレータ１が火炎で焼かれると、ガス室１２に封入されたガスおよび液室１３に導入された液体が共に即時に膨張して高圧が発生し、この高圧によって、ベローズキャップ１１がシール部１７でステイ１６の端面部１６ｃを押圧し、ステイ１６が図２に示したように座屈し陥没し、結果、シール部１７が少なくとも円周上一部でステイ１６の端面部１６ｃから離れることになる。したがって液体出入口１６ｄが開いて高圧が開放され、爆発が防止される。以上の作動は上記座屈可能なステイ１６よりなる非常時用安全機構１９が作動したことになる。

尚、上記ステイ１６の座屈について、当初ベローズキャップ１１と平行な平坦面であったステイ１６の端面部１６ｃがベローズキャップ１１と平行なまま陥没したのでは、シール部１７が端面部１６ｃから離れにくいので、高圧を十分に開放できないことが懸念されるが、座屈は一般に円周上均一におこらない現象であるので、端面部１６ｃは傾くことになり、これによりシール部１７が少なくとも円周上一部で端面部１６ｃから離れることになる。また、座屈により当初平坦面であった端面部１６ｃが歪むことによりシール部１７が少なくとも円周上一部で端面部１６ｃから離れることも考えられる。ステイ１６を座屈させやすくするには、大径筒状部１６ｅの内径寸法よりも小径側筒状部１６ｆの外径寸法を小さく設定し、しかも寸法差を大きく設定するのが好適である。またステイ１６の一部（例えば段差１６ｂ）を薄肉化するのも好適である。

座屈後、端面部１６ｃが傾くのを確実するには、以下の構造を加えると良い。

第二実施例・・・
図３（Ａ）に示すように、非常時、ベローズキャップ１１がステイ１６を押圧してステイ１６が段差１６ｂで座屈するときにステイ１６の端面部１６ｃが傾きやすいように、円周上で高さが傾斜した円筒部材（スペーサとも称する）２０をステイ１６における筒状部１６ａ（大径筒状部１６ｅ）の内周側であって段差１６ｂまたは端面部１６ｃのオイルポート３側（図では下方）に設置する。円筒部材２０はその一端（図では下端）は軸直角平面状であってオイルポート部材６に固定されているが、その他端（図では上端）は斜めにカットされた形状に形成され、その最小高さＨ_１と最大高さＨ_２に寸法差が設定されている。したがってこのような円筒部材２０が設置された状態でステイ１６が座屈し陥没すると、図３（Ｂ）に示すようにステイ１６の陥没部位がこの円筒部材２０に着座する状態となり、これにより端面部１６ｃが確実に傾くことになる。円筒部材２０の形状としては円周上で高さの高低があれば良い。

第三実施例・・・
図４（Ａ）に示すように、非常時、ベローズキャップ１１がステイ１６を押圧してステイ１６が段差１６ｂで座屈するときにステイ１６の端面部１６ｃが傾きやすいように、段差１６ｂを介して一体成形された大径筒状部１６ｅと小径筒状部１６ｆとを互いに偏心して配置する。符号０_１は大径筒状部１６ｅの中心軸線を示し、符号０_２は小径筒状部１６ｆの中心軸線を示している。このように設定すると、図４（Ｂ）に示すように円周上で座屈の状況が異なって陥没深さが異なることになるために、端面部１６ｃが確実に傾くことになる。

第四実施例・・・
図５は、本発明の第四実施例に係るアキュムレータ１の全体断面を示している。図６ないし図８は同アキュムレータ１の要部拡大断面を示している。図９は円盤状ガスケット２２の単体図を示している。各図における作動の状態として、図６は定常作動時、図５および図７は圧力低下時（ゼロダウン時）、図８は圧力低下状態（ゼロダウン状態）における熱膨張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１０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って、以下のように構成されている。

すなわち先ず、図示しない圧力配管に接続されるオイルポート３を一端（図では下端）に備えるとともにガス封入口４を他端（図では上端）に備えたアキュムレータハウジング２が設けられ、このハウジング２の内部にベローズ１０およびベローズキャップ１１が配置されてハウジング２の内部空間が高圧ガス（例えば窒素ガス）を封入するガス室１２と、オイルポート３に連通する液室１３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の一端開口部に固定（溶接）されたオイルポート部材６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部材６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は、ガス室１２にガスを注入するためのガス封入口４が設けられ、ガス注入後、ガスプラグ７で閉じられている。符号８は六角ナット付ピンである。

図６に拡大して示すように、ベローズ１０は、その固定端１０ａをハウジング２のオイルポート３側内面であるオイルポート部材６の内面に固定（溶接）するとともにその遊動端１０ｂに円盤状のベローズキャップ１１を固定（溶接）し、よって当該アキュムレータ１はベローズ１０の外周側にガス室１２を設定するとともにベローズ１０の内周側に液室１３を配置する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１１の外周部には、ハウジング２の内面に対してベローズ１０およびベローズキャップ１１が接触しないように制振リング１４が取り付けられているが、この制振リング１４はシール作用を奏するものではない。符号１５はプロテクションリングである。

ステイ１６は、単一の金属成形品（板金プレス品）よりなり、段差１６ｂ付きの円筒状を呈する筒状部１６ａの一端（図では上端）に径方向内方へ向けて端面部１６ｃを一体成形したものであって、筒状部１６ａの他端（図では下端）をもってオイルポート部材６の内面に固定（溶接）されている。円盤状を呈する端面部１６ｃの中央には液体出入口１６ｄが設けられている。また段差１６ｂは環状であって断面階段状をなしていることから、この段差１６ｂによって筒状部１６ａは比較的大径の大径筒状部１６ｅと、比較的小径の小径筒状部１６ｆとに分けられ、前者の大径筒状部１６ｅがオイルポート３側に配置されてオイルポート部材６に固定されるとともに後者の小径側筒状部１６ｆがベローズキャップ１１側に配置されてその端部に上記端面部１６ｃが一体成形されている。大径筒状部１６ｅと小径筒状部１６ｆは互いに同軸上に配置されている。このステイ１６は、上記第一実施例に係る図２（Ａ）から（Ｂ）へと示したように、ベローズキャップ１１側から高圧Ｐが作用したときに段差１６ｂで座屈し、大径筒状部１６ｅの内周側に小径側筒状部１６ｆが陥没するように設定されている。

ベローズキャップ１１におけるステイ１６側の面に、ガスケットホルダ２１が固定されている。ガスケットホルダ２１は、その筒状部２１ａの一端（図では下端）に径方向内方へ向けてフランジ部２１ｂを一体成形したもので、筒状部２１ａの他端（図では上端）をもってベローズキャップ１１におけるステイ１６側の面に設けた凹部１１ａの周縁部に固定（嵌合）されている。

ガスケットホルダ２１の内周側に、円盤状ガスケット２２が浮遊可能な状態で保持されている。ここに浮遊可能な状態で保持されているとは、円盤状ガスケット２２がガスケットホルダ２１およびこれを固定したベローズキャップ１１に対して軸方向（ベローズ１０の伸縮方向）に変位可能な状態で保持されていることを云い、円盤状ガスケット２２は、ガスケットホルダ２１のフランジ部２１ｂに係合して抜け止めされているので、このフランジ部２１ｂとベローズキャップ１１との間で軸方向に変位可能とされている。

また、この円盤状ガスケット２２は図９に示すように、金属または硬質樹脂等よりなる円盤状の剛性プレート２３の表面にゴム等よりなる弾性体２４を被着したもので、この表面に被着した弾性体２４によって、ガスケット２２のステイ１６側の面に、ステイ１６の端面部１６ｃに接離自在に当接して液室（ベローズ内周空間）１３を閉塞するシール部２５が形成され、ベローズキャップ１１側の面に、ベローズキャップ１１に接離自在に当接してガスケット２２およびベローズキャップ１１間に軸方向間隙ｃを設定するスペーサ部２６が形成されている。後者のスペーサ部２６によってガスケット２２およびベローズキャップ１１間に間隙ｃを設定するのは、ゼロダウン時、液体が熱膨張したときにこの液体がガスケット２２およびベローズキャップ１１間に浸入しやすくするためである（スペーサ部２６が設けられていないと、ゼロダウン時、ガスケット２２およびベローズキャップ１１が密着した状態となり、密着した状態であると、液体が熱膨張したときに両者１１，２２の間に浸入しにくい。したがってガスケット２２がステイ１６の端面部１６ｃに当接したままの状態でベローズキャップ１１のみが移動すると云う作動が生じにくくなる）。またガスケット２２の外周部には、液体がガスケット２２およびガスケットホルダ２１間を通過しやすいよう切欠部２７が所要数設けられている。

シール部２５は、所定の高さｈ_１および径方向幅ｗ_１を有する環状の突起として形成されており、環状であるので、ステイ１６の端面部１６ｃに当接したときにシール作用を奏して液室（ベローズ内周空間）１３を閉塞する。一方、スペーサ部２６は、所定の高さｈ_２および径方向幅ｗ_２を有する環状の突起として形成されているが、円周上一部に切欠部２６ａが所要数設けられており、よって環状のままではないので、ベローズキャップ１１に当接してもシール作用を奏さない。したがって円盤状ガスケット２２がそのシール部２５でステイ１６の端面部１６ｃに当接した状態で、円盤状ガスケット２２におけるベローズキャップ１１側の面の受圧面積はステイ１６側の面の受圧面積よりも大きく設定されている。

また、ガスケットホルダ２１のフランジ部２１ｂと円盤状ガスケット２２との間には、円盤状ガスケット２２をベローズキャップ１１に押し付ける方向に弾性付勢するバネ手段としてウェーブスプリング２８が介装されている。符号２９はスプリングプレート（座金）で、その外周部には、液体がスプリングプレート２９およびガスケットホルダ２１間を通過しやすいよう切欠部２９ａが所要数設けられている。

上記シール部２５を有する円盤状ガスケット２２およびステイ１６の組み合わせは、圧力配管の圧力が低下して液室１３の圧力が低下したときに両者１６，２２間を密閉することにより液体出入口１６ｄを閉塞し、これにより液室１３に一部の液体を閉じ込める圧力低下時用安全機構１８を構成している。

また、上記座屈可能なステイ１６は、車両火災の発生等の非常時に、高圧となるハウジング２の内圧によって円盤状ガスケット２２がステイ１６を押圧することによりステイ１６が段差１６ｂで座屈し、これにより液室１３を全面開放する非常時用安全機構１９を構成している。

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、円盤状ガスケット２２はガスケットホルダ２１に保持された状態でベローズキャップ１１とともに移動することによりステイ１６の端面部１６ｃから離れているので、ステイ１６の端面部１６ｃに設けられた液体出入口１６ｄは開いている。したがってこの液体出入口１６ｄを通してオイルポート３と液室（ベローズ内周空間）１３とが連通し、オイルポート３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１１は円盤状ガスケット２２とともに液体圧および封入ガス圧が均衡するよう随時移動することが可能とされている。

圧力低下時（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極端に低下すると、液室１３内の液体がオイルポート３から徐々に排出され、これに伴って図５および図７に示すように、封入ガス圧によりベローズ１０が収縮するとともにベローズキャップ１１がベローズ１０の収縮方向すなわちステイ１６に近付く方向へ移動する。ベローズキャップ１１のステイ１６側の面には円盤状ガスケット２２が保持されているので、この円盤状ガスケット２２がそのシール部２５でステイ１６の端面部１６ｃに当接し、液体出入口１６ｄが閉じられる（ゼロダウン状態）。したがって液室（ベローズ内周空間）１３が閉塞されてこの液室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１０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１０内外で大きな圧力差が発生せず、よってベローズ１０が破損するのが防止される。以上の作動は上記シール部２５を有する円盤状ガスケット２２およびステイ１６の組み合わせよりなる圧力低下時用安全機構１８が作動したことになる。

圧力低下状態（ゼロダウン状態）における熱膨張時・・・
図５および図７に示した圧力低下状態（ゼロダウン状態）すなわち円盤状ガスケット２２がステイ１６の端面部１６ｃに当接して液室（ベローズ内周空間）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１１が液体圧および封入ガス圧が均衡する位置までウェーブスプリング２８を圧縮しながら移動する。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１０内外で圧力差が発生せず、よってベローズ１０が異常変形（塑性変形）するのが防止される。尚、この熱膨張時、円盤状ガスケット２２はその両面における受圧面積の差によりステイ１６の端面部１６ｃに当接したままで移動しない。したがって液体出入口１６ｄは閉じたままとされている。

火災発生等の非常時・・・
車両火災が発生する等してアキュムレータ１が火炎で焼かれると、ガス室１２に封入されたガスおよび液室１３に導入された液体が共に即時に膨張し、このとき円盤状ガスケット２２がシール部２５でステイ１６の端面部１６ｃに当接して液体出入口１６ｄが閉じたままであると、ガスおよび液体の逃げ場がないためアキュムレータ１が爆発する。したがってこれを防止すべく上記非常時用安全機構１９が作動する。すなわち、火災が発生してアキュムレータ１が火炎で焼かれると、ガス室１２に封入されたガスおよび液室１３に導入された液体が共に即時に膨張して高圧が発生し、この高圧によって、ベローズキャップ１１および円盤状ガスケット２２がシール部２５でステイ１６の端面部１６ｃを押圧し、ステイ１６が上記第一実施例に係る図２に示したように座屈し陥没し、結果、シール部２５が少なくとも円周上一部でステイ１６の端面部１６ｃから離れることになる。したがって液体出入口１６ｄが開いて高圧が開放され、爆発が防止される。以上の作動は上記座屈可能なステイ１６よりなる非常時用安全機構１９が作動したことになる。

尚、上記ステイ１６の座屈について、当初、円盤状ガスケット２２と平行な平坦面であったステイ１６の端面部１６ｃが円盤状ガスケット２２と平行なまま陥没したのでは、シール部２５が端面部１６ｃから離れにくいので、高圧を十分に開放できないことが懸念されるが、座屈は一般に円周上均一におこらない現象であるので、端面部１６ｃは傾くことになり、これによりシール部２５が少なくとも円周上一部で端面部１６ｃから離れることになる。また、座屈により当初平坦面であった端面部１６ｃが歪むことによりシール部２５が少なくとも円周上一部で端面部１６ｃから離れることも考えられる。ステイ１６を座屈させやすくするには、大径筒状部１６ｅの内径寸法よりも小径側筒状部１６ｆの外径寸法を小さく設定し、しかも寸法差を大きく設定するのが好適である。またステイ１６の一部（例えば段差１６ｂ）を薄肉化するのも好適である。

座屈後、端面部１６ｃが傾くのを確実するには、上記第二実施例に係る図３に示したように、円周上で高さが傾斜した円筒部材２０を、ステイ１６における筒状部１６ａ（大径筒状部１６ｅ）の内周側であって段差１６ｂまたは端面部１６ｃのオイルポート３側（図では下方）に設置したり、あるいは上記第三実施例に係る図４に示したように、段差１６ｂを介して一体成形された大径筒状部１６ｅと小径筒状部１６ｆとを互いに偏心して配置したりするのが好適である。

また、上記各実施例では、本発明を外ガスタイプのアキュムレータに適用する場合について説明したが、本発明は内ガスタイプのアキュムレータにも適用される。内ガスタイプのアキュムレータでは、ベローズはその固定端がハウジングのガス封入口側の内面に固定され、ベローズの内周側にガス室が設定されるとともにベローズの外周側に液室が設定される。

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におけるステイの単品図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）はステイが座屈した状態の説明図本発明の第二実施例に係るアキュムレータにおけるステイの単品図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）はステイが座屈した状態の説明図本発明の第三実施例に係るアキュムレータにおけるステイの単品図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）はステイが座屈した状態の説明図本発明の第四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定常作動時の状態を示す要部拡大断面図同アキュムレータの圧力低下時の状態を示す要部拡大断面図同アキュムレータの圧力低下状態における熱膨張時の状態を示す要部拡大断面図同アキュムレータにおける円盤状ガスケットの単品図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面図従来例に係るアキュムレータの断面図

符号の説明

１アキュムレータ
２アキュムレータハウジング
３オイルポート
４ガス封入口
５シェル
６オイルポート部材
７ガスプラグ
８六角ナット付ピン
１０ベローズ
１０ａ固定端
１０ｂ遊動端
１１ベローズキャップ
１１ａ凹部
１２ガス室
１３液室
１４制振リング
１５プロテクションリング
１６ステイ
１６ａ，２１ａ筒状部
１６ｂ段差
１６ｃ端面部
１６ｄ液体出入口
１６ｅ大径筒状部
１６ｆ小径筒状部
１７，２５シール部
１８圧力低下時用安全機構
１９非常時用安全機構
２０円筒部材
２１ガスケットホルダ
２１ｂフランジ部
２２円盤状ガスケット
２３剛性プレート
２４弾性体
２６スペーサ部
２６ａ，２７，２９ａ切欠部
２８ウェーブスプリング（バネ手段）
２９スプリングプレート
ｃ間隙

Claims

圧力配管に接続されるオイルポートを備えるとともにガス封入口を反対側の端部に備えたアキュムレータハウジングと、前記ハウジング内にて前記オイルポートの内側に配置されるとともに段差付き筒状部先端の端面部に液体出入口を設けたステイと、前記ハウジング内に配置されるとともにベローズキャップを遊動端に備えて前記ハウジング内の空間をガスを封入するガス室および前記オイルポートに通じる液室に仕切るベローズとを有し、
前記圧力配管の圧力低下に伴って前記液室の圧力が低下したときに前記ベローズキャップまたは前記ベローズキャップに保持された部材と前記ステイの端面部との間が密閉されることにより前記液室に一部の液体を閉じ込める圧力低下時用安全機構を有し、
さらに火災発生等の非常時に高圧となるハウジング内圧によって前記ベローズキャップまたは前記ベローズキャップに保持された部材が前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈することにより前記液室を開放する非常時用安全機構を有することを特徴とするアキュムレータ。
請求項１記載のアキュムレータにおいて、
前記非常時、前記ベローズキャップが前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈するときに前記ステイの端面部が傾きやすいように、円周上で高さが傾斜した円筒部材が前記ステイにおける筒状部の内周側であって前記段差または前記端面部のオイルポート側に設置されていることを特徴とするアキュムレータ。
請求項１記載のアキュムレータにおいて、
前記非常時、前記ベローズキャップが前記ステイを押圧して前記ステイが前記段差で座屈するときに前記ステイの端面部が傾きやすいように、前記段差を介して一体成形された大径筒状部と小径筒状部とが互いに偏心して配置されていることを特徴とするアキュムレータ。