JP5575679B2 - 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油圧配管等に用いられる。

従来から図１８に示すように、機器の圧力配管に接続されるオイルポート５３を備えるアキュムレータハウジング５２の内部にベローズ５４およびベローズキャップ５５を配置してハウジング５２の内部空間をオイルポート５３に連通する液体室５６と高圧ガスを封入する気体室５７とに仕切るようにしたアキュムレータ５１が知られており、このアキュムレータ５１においては、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、ベローズキャップ５５に設けた端面シール（軸方向シール）５８がオイルポート５３上に設けたステー５９の端面部に当接して液体室（ベローズ５４およびシール５８間の空間）５６を閉塞する。したがって閉塞された液体室５６に一部の液体（油）が閉じ込められ、この閉じ込められた液体の圧力と気体室５７に封入された気体（ガス）の圧力とが均衡するので、ベローズ５４に過大な応力が作用せずよってベローズ５４に塑性変形が発生するのを抑制することが可能とされている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような機器の運転停止などによる圧力低下が低温で行なわれ、その状態で温度が上昇した場合、液体室５６に閉じ込められた液体および気体室５７に封入された気体はそれぞれ熱膨張し圧力が上昇する。この場合、液体は気体に比べ圧力の上昇度合いが大きいが、ベローズキャップ５５における受圧面積が気体側に比べ小さく設定されているので、液体圧が気体圧よりもかなり大きくならないとベローズキャップ５５は移動しない。したがってベローズ５４内外の液体圧および気体圧に数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５４に塑性変形（異常変形や破損など）が発生する問題がある。

特開２００１−３３６５０２号公報

本発明は以上の点に鑑みて、液体室に閉じ込められた液体が熱膨張したときに液体室の圧力を調整してこれを低減させることができ、もってベローズ内外に大きな圧力差が発生してベローズに塑性変形が発生するのを抑制することができ、しかもその際、従来デッドスペースであったステーの内周空間を有効活用することができるアキュムレータを提供することを目的とする。またこれに加えて、液体室に閉じ込められた液体が熱収縮したときにも液体室の圧力を調整してこれを増大させることができ、もってベローズ内外に大きな圧力差が発生してベローズに塑性変形が発生するのを抑制することができる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、機器の圧力配管に接続されるオイルポートを備えるアキュムレータハウジングと、前記ハウジングの内部に組み込まれて前記ハウジングの内部空間を前記オイルポートに連通する液体室および高圧ガスを封入する気体室に仕切るベローズおよびベローズキャップと、前記ハウジングの内部で前記オイルポート上に設けられた筒状内周面を備えるステーと、前記ベローズキャップによってそのストローク方向に相対変位可能に保持されるとともに前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へ移動したときに前記ステーの内周空間に挿入されるピストンと、前記ピストンが前記ステーの内周空間に挿入されたときに前記ピストンおよび前記ステー間の径方向間隙をシールして前記液体室を閉塞する径方向シールとを有し、前記圧力配管の圧力が前記気体室の圧力よりも低下した状態では、前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へ移動し、前記ピストンが前記ステーの内周空間に挿入され、前記径方向シールが前記径方向間隙をシールして前記液体室を閉塞し、前記径方向シールによって閉塞された前記液体室の圧力が熱膨張により高まったときに前記ピストンが前記ベローズキャップから離れる方向へ相対変位することにより前記液体室の容積を拡大して前記圧力を低下させる液体室圧力調整機構が設けられてい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、前記液体室圧力調整機構は、前記径方向シールによって閉塞された前記液体室の圧力が熱収縮により低められたときに前記ピストンが前記ベローズキャップに近付く方向へ相対変位することにより前記液体室の容積を縮小して前記圧力を増大させる機能を併せ持つことを特徴とする。

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、前記ピストンには、当該ピストンを復帰動させるためのバネ手段が組み付けられてい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、２または３記載のアキュムレータにおいて、前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へのストローク限は、前記ベローズキャップが前記ステーに直接当接することによって規定される構造を有することを特徴とする。

更にまた、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、２、３または４記載のアキュムレータにおいて、前記径方向シールは、前記ステーの内周面または前記ピストンの外周面に保持されるリップパッキンを備え、前記リップパッキンのシールリップが前記ピストンの外周面または前記ステーの内周面に摺動可能に密接する構造を有す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は、以下のように作動する。

（１）定常作動時・・・
上記したように本発明のアキュムレータではベローズキャップにピストンが相対変位可能に保持されるとともにピストンおよびステー間の径方向間隙をシールする径方向シールが設けられているが、アキュムレータの定常作動時、径方向シールはピストンおよびステー間の径方向間隙をシールしていないので、液体室は閉塞されていない。したがって圧力配管からオイルポートを介して液体室へそのときどきの圧力を備える液体が随時導入されるので、ベローズキャップがピストンとともに液体圧および気体圧が均衡するように随時移動する。

（２）圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）・・・
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し気体室の圧力を下回る状態になると、液体室内の液体がオイルポートから徐々に排出され、ベローズキャップがステーに近付く方向へ移動する。ベローズキャップがステーに近付く方向へ移動すると、ピストンがステーの内周空間に挿入され、次いで径方向シールがピストンおよびステー間の径方向間隙をシールして液体室を閉塞する。したがって閉塞された液体室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気体室に封入された気体の圧力とが均衡するので、ベローズに過大な応力が作用せずよってベローズに塑性変形が発生するのが抑制される。

（３）熱膨張時・・・
液体室が閉塞された状態で雰囲気温度の上昇等によって液体室に閉じ込められた液体が熱膨張すると、この熱膨張による圧力の増大を受けてピストンがベローズキャップから離れる方向に相対変位し、液体室の容積が拡大し、液体室の圧力が低下する。径方向シールは端面シールではなく往復動シールであるので、ピストンがベローズキャップに対し相対変位してもピストンおよびステー間の径方向間隙をシールし続け、液体室を閉塞し続ける。したがってベローズ内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズに過大な応力が作用せずよってベローズに塑性変形が発生するのが抑制される。またこのとき、ピストンはステーの内周空間に深く進入するので、従来デッドスペースであったステーの内周空間が有効活用される。ピストンにはこれを復帰動させるためのバネ手段を組み付けるようにしても良い。

（４）熱収縮時・・・
上記（３）のように本発明における液体室圧力調整機構は、液体室に閉じ込められた液体が熱膨張するときに対応作動するが、ピストンが往復動するものであることを利用して、液体室に閉じ込められた液体が熱収縮するときにも対応作動させることが考えられる。すなわち、液体室が閉塞された状態で雰囲気温度の下降等によって液体室に閉じ込められた液体が熱収縮すると、この熱収縮による圧力の低下を受けてピストンがベローズキャップに近付く方向に相対変位し、液体室の容積が縮小し、液体室の圧力が増大する。径方向シールは端面シールではなく往復動シールであるので、ピストンがベローズキャップに対し相対変位してもピストンおよびステー間の径方向間隙をシールし続け、液体室を閉塞し続ける。したがってベローズ内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズに過大な応力が作用せずよってベローズに塑性変形が発生するのが抑制される。ピストンにはこれを復帰動させるためのバネ手段を組み付けるようにしても良い。尚、当該機構の初期設定として、ピストンをベローズキャップに対する相対変位ストロークの中間位置に停止させておくと、ピストンは上記（３）熱膨張時にも（４）熱収縮時にも直ちに対応作動することが可能である。この場合には、ピストンのストローク方向両側にそれぞれバネ手段を組み付けるのが好ましい。

上記（２）の作動でベローズキャップがステーに近付く方向へ移動するとき、そのストローク限はベローズキャップがステーに直接当接することによって規定するようにしても良く、この場合にはベローズキャップがステーに当接する直前に、または当接するのと同時に径方向シールがピストンおよびステー間の径方向間隙をシールして液体室を閉塞する。

径方向シールとしては、特にその種類や形状を限定されないが、例えばステーの筒状内周面に保持されるリップパッキンとするのが好適であり、この場合にはそのシールリップがピストンの外周面に摺動可能に密接する。また径方向シールとしては、ピストンの外周面に保持されるリップパッキンとしても良く、この場合にはそのシールリップがステーの筒状内周面に摺動可能に密接する。径方向シールの利点としては、端面シールではなく往復動シールであるので、ピストンが変位してもそのシール性が維持され変化しないことが挙げられる。

以上説明したように本発明のアキュムレータによれば、液体室に閉じ込められた液体が熱膨張したときの圧力を、ベローズキャップに保持されたピストンがベローズキャップから離れる方向へ相対変位することにより調整し低減させることが可能とされている。したがってベローズ内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズに過大な応力が作用せずよってベローズに塑性変形が発生するのを抑制することができ、これによりベローズ延いてはアキュムレータの耐久性を向上させることができる。またこのとき、ピストンがステーの内周空間に深く進入するので、従来デッドスペースであったステーの内周空間を有効活用することができる。また、請求項２によるアキュムレータによれば、液体室に閉じ込められた液体が熱収縮したときの圧力を、ベローズキャップに保持されたピストンがベローズキャップに近付く方向へ相対変位することにより調整し増大させることが可能とされている。したがってこの場合にもベローズ内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズに過大な応力が作用せずよってベローズに塑性変形が発生するのを抑制することができ、これによりベローズ延いてはアキュムレータの耐久性を向上させることができる。

本発明の第一実施例に係るアキュムレータの断面図 図１の要部拡大図であって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熱膨張時の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定常作動時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの圧力低下時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの熱膨張時の状態を示す要部断面図 本発明の第三実施例に係るアキュムレータの要部断面図 本発明の第四実施例に係るアキュムレータの要部断面図 本発明の第五実施例に係るアキュムレータの定常作動時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの圧力低下時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの熱膨張時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの熱収縮時の状態を示す要部断面図 本発明の第六実施例に係るアキュムレータの定常作動時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの圧力低下時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの熱膨張時の状態を示す要部断面図 同アキュムレータの熱収縮時の状態を示す要部断面図 従来例に係るアキュムレータの断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）
（１−１）本発明は、金属ベローズ型アキュムレータに関する。本発明は金属ベローズ型アキュムレータを使用する分野全般で用いられる。
（１−２）本発明は、外ガスタイプまたは内ガスタイプのアキュムレータにおいて、ゼロダウン時に液体室に閉じ込められた液体と封入ガスが温度変化によって膨張もしくは収縮したときに生じる圧力差を吸収させる手段を提案する。
（１−３）本発明は、気体室と液体室の圧力が均衡し続けるよう、ベローズキャップの液体室側に設けられたピストンを変位させることによって、液体室の容積を増減させて圧力差を吸収する。
（１−４）具体的には以下の構成とする。
（１−４−１）シェルと、前記シェル内に配置され、一端がオイルポートに固着され、他端がベローズキャップにより塞がれることにより前記シェルの内部を気体室と液体室とに分離している金属材製ベローズと、前記ベローズキャップの液体室側に設けられたロッドと、前記ロッドに抱くように設置され、前記ロッドによって動きを制限されるピストンと、前記液体室に液体を導入する導入孔を取り囲むように配置され、前記金属材製ベローズの収縮限度を規定するステーと、前記ステーに配置され、前記液体室と前記導入孔との間をシールするシール手段とよりなる金属ベローズ式アキュムレータであって、ゼロダウン時は、前記ベローズキャップと前記ステーが当接し、同時に前記ピストンが前記シール手段に挿入されることによって前記液体室が閉塞されることを特徴とするアキュムレータ。
（１−４−２）ゼロダウン時において、前記液体室に閉じ込められた液体が膨張または収縮することによって、前記ピストンが液体圧およびガス圧が均衡する方向へ変位することを特徴とする前記（１−４−１）項記載のアキュムレータ。
（１−４−３）前記ピストンが液体圧およびガス圧が均衡する方向へ移動したときでも、前記ピストンの挿入状態が維持され、前記シール手段によって前記液体室が閉塞されることを特徴とする前記（１−４−１）項または（１−４−２）項記載のアキュムレータ。
（１−４−４）前記ピストンを前記ベローズキャップに近付ける方向に弾性付勢する第一バネ手段と、前記ピストンを前記ベローズキャップから遠ざける方向に弾性付勢する第二バネ手段とを有し、前記ピストンは前記第一バネ手段の弾性に抗して前記ベローズキャップから離れる方向へ変位するとともに前記第一バネ手段の弾性によって前記ベローズキャップに近付く方向へ復帰動する構造と、前記ピストンは前記第二バネ手段の弾性に抗して前記ベローズキャップに近付く方向へ変位するとともに前記第二バネ手段の弾性によって前記ベローズキャップから離れる方向へ復帰動する構造を特徴とする前記（１−４−１）項、（１−４−２）項または（１−４−３）項記載のアキュムレータ。

（２）
（２−１）本発明は、金属ベローズ型アキュムレータに関する。本発明は金属ベローズ型アキュムレータを使用する分野全般で用いられる。
（２−２）本発明は、外ガスタイプまたは内ガスタイプのアキュムレータにおいて、ゼロダウン時に液体室に閉じ込められた液体と封入ガスが温度変化によって膨張もしくは収縮したときに生じる圧力差を吸収させる手段を提案する。
（２−３）本発明は、気体室と液体室の圧力が均衡し続けるよう、ベローズキャップの液体室側に設けられたピストンを変位させることによって、液体室の容積を増減させて圧力差を吸収する。
（２−４）具体的には以下の構成とする。
（２−４−１）シェルと、前記シェル内に配置され、一端がオイルポートに固着され、他端がベローズキャップにより塞がれることにより前記シェル内部を気体室と液体室とに分離している金属ベローズと、前記ベローズキャップの液体室側に設けられたロッドと、前記ロッドに抱くように設置され、前記ロッドによって動きを制限されるピストンと、前記液体室に液体を導入する導入孔を取り囲むように配置され、前記金属ベローズの収縮限度を規定するステーと、前記ピストンに配置され、前記液体室と前記導入孔との間をシールするシール手段とよりなる金属ベローズ式アキュムレータであって、前記ベローズキャップと前記ステーが当接するゼロダウン時に、前記シール手段が前記ステーの内周側に挿入されることによって前記液体室が閉塞されることを特徴とするアキュムレータ。
（２−４−２）ゼロダウン時において、前記液体室に閉じ込められた液体が膨張または収縮することによって、前記ピストンが液体圧およびガス圧が均衡する方向へ変位することを特徴とする前記（２−４−１）項記載のアキュムレータ。
（２−４−３）ゼロダウン時において、前記ピストンが液体圧およびガス圧が均衡する方向へ変位したとき、前記シール手段の挿入状態が終始維持され、前記液体室が閉塞され続けることを特徴とする前記（２−４−１）項または（２−４−２）項記載のアキュムレータ。
（２−４−４）前記ピストンを前記ベローズキャップに近付ける方向に弾性付勢する第一バネ手段と、前記ピストンを前記ベローズキャップから遠ざける方向に弾性付勢する第二バネ手段とを有し、前記ピストンは前記第一バネ手段の弾性に抗して前記ベローズキャップから離れる方向へ変位するとともに前記第一バネ手段の弾性によって前記ベローズキャップに近付く方向へ復帰動する構造と、前記ピストンは前記第二バネ手段の弾性に抗して前記ベローズキャップに近付く方向へ変位するとともに前記第二バネ手段の弾性によって前記ベローズキャップから離れる方向へ復帰動する構造を特徴とする前記（２−４−１）項、（２−４−２）項または（２−４−３）項記載のアキュムレータ。
（２−５）シール手段を外周シールにすることにより、部品数を減らすことができる、シール溝部の加工（部品加工）と寸法検査が容易になる、等の利点がある。

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の全体断面を示している。図２ないし図４は同アキュムレータ１の要部拡大断面を示している。各図における作動の状態として、図１および図２は定常作動時、図３は圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）、図４は液体室７に閉じ込められた液体および気体室８に封入された気体がそれぞれ熱膨張した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５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。

すなわち図１に示すように、図示しない機器の圧力配管に接続されるオイルポート４を備える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５およびベローズキャップ６が配置されてハウジング２の内部空間が、オイルポート４のポート穴（液体導入孔）４ａに連通する液体室（液室）７と、高圧ガス（例えば窒素ガス）を封入する気体室（ガス室）８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３と、このシェル３の一端開口部に固定（溶接）されたオイルポート４とを組み合わせたものとされているが、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、例えばシェル３とオイルポート４は一体であっても良く、シェル３の底部はシェル３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３の底部またはこれに相当する部品には、気体室８に気体（ガス）を注入するための注入口９が設けられ、注入後、プラグ１０で閉じられている。符号１１は六角ナット付ピンである。ハウジング２内すなわち液体室７にはオイルポート４のポート穴４ａを通じて圧力配管側の液体（圧油）が出入りする。

ベローズ５としては、その固定端（下端）がハウジング２のポート側内面であるオイルポート４の内面に固定（溶接）されるとともにその遊動端（上端）に円板状のベローズキャップ６が固定（溶接）されており、よって当該アキュムレータ１はベローズ５の外周側に気体室８が配置されるとともにベローズ５の内周側に液体室７が配置され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６の外周部には、ハウジング２の内面に対しベローズ５およびベローズキャップ６が直接接触しないように制振リング１２が取り付けられているが、この制振リング１２はシール作用を奏さず、よって高圧ガスを上下に通過させるものである。符号１３はプロテクションリングである。

オイルポート４の内面上に内部台座としてのステー１４が配置され、このステー１４の外周側に位置してこのステー１４とシェル３との間に上記ベローズ５が配置されている。ステー１４は、全体として筒状を呈し、筒状内周面１４ａを備え、その一端（下端）をもってオイルポート４の内面に固定（溶接）されているが、オイルポート４に対して一体に成形されたものであっても良い。また図２に拡大して示すようにステー１４の先端部近傍の内周面１４ａに環状の装着溝１４ｂが設けられ、この装着溝１４ｂに径方向シール手段としてのリップパッキン（リップシール）１５が装着されている。リップパッキン１５は、所定のゴム状弾性体によって環状に成形され、外周側の取付部１５ａの内周側にシールリップ１５ｂを一体に備えている。シールリップ１５ｂは、そのリップ端をベローズキャップ６のほう（上方）へ向けて配置され、後記するピストン１７が挿入されて来るとその外周面に摺動自在に密接し、ピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃ（図３参照）をシールし、液体室（ベローズ５およびリップパッキン１５間の空間）７を閉塞する。またこのステー１４は、装着溝１４ｂの加工を容易化するため軸方向２分割構造とされ、分割体１４ｃ，１４ｄ同士が互いに固定（溶接）されている。ベローズキャップ６のストロークの一端限（下端限）は図３に示すように、ベローズキャップ６がステー１４の先端面１４ｅに直接当接することによって規定される。ベローズキャップ６がステー１４の先端面１４ｅに当接した状態でステー１４の外周側空間７ａと内周側空間７ｂとを確実に連通させるため、ステー１４の先端面１４ｅにおける円周上一部には該面を径方向に貫通する溝状の流路１４ｆが形成されている。

また図２に示すように、ベローズキャップ６におけるオイルポート４側の面（下面）にロッド１６が設けられており、このロッド１６に対してピストン１７がベローズキャップ６のストローク方向（上下方向）に相対変位可能に保持されている。すなわち円板状を呈するベローズキャップ６におけるオイルポート４側の面の平面中央にロッド１６が一体にまたは別体で設けられ、このロッド１６に対してピストン１７がベローズキャップ６のストローク方向（上下方向）に相対変位可能に保持されている。ロッド１６の先端部（下端部）外周には外向き鍔状の係合部１６ａが設けられている。一方、ピストン１７は、筒状部１７ａの一端（下端）に底面部１７ｂを備えて有底円筒状に形成されており、筒状部１７ａの他端部（上端部）内周に内向き鍔状の係合部１７ｃが設けられている。ベローズキャップ６ないしロッド１６に対するピストン１７の相対変位の一端限（上端限）は、ピストン１７のベローズキャップ６側の端面（上端面）１７ｄがベローズキャップ６に当接することにより規定され、他端限（下端限）は、内向き鍔状の係合部１７ｃが外向き鍔状の係合部１６ａに当接することにより規定される。またベローズキャップ６ないしロッド１６に対するピストン１７の相対変位の初動位置は図１および図２に示すように、液体室７の容積拡大率を可及的に大きく設定すべくピストン１７のベローズキャップ６側の端面１７ｄがベローズキャップ６に当接した相対変位の一端限位置（上端限位置）とされ、この初動位置でピストン１７はロッド１６に対する摩擦抵抗力（筒状部１７ａ内周面の係合部１６ａ外周面に対する摩擦抵抗力）によってロッド１６に保持され、この摩擦抵抗力を上回るほどの推力となる圧力がピストン１７の内部空間１７ｅに導入されると、ピストン１７がベローズキャップ６から離れる方向（下方向）へ相対変位する。液体室７の圧力がピストン１７の内部空間１７ｅに導入され易いようにピストン１７のベローズキャップ６側の端面１７ｄにおける円周上一部には該面を径方向に貫通する溝状の流路１７ｆが形成され、また外向き鍔状の係合部１６ａの外周面における円周上一部には該面を軸方向に貫通する溝状の流路１６ｂが形成されている。

ピストン１７は図２から図３へと示すように、ベローズキャップ６がステー１４に近付く方向（下方向）へ移動したときにステー１４の内周空間１４ｇに挿入され、リップパッキン１５の内周部に挿入される。ピストン１７がリップパッキン１５の内周部に挿入されると、リップパッキン１５のシールリップ１５ｂがピストン１７の外周面に摺動自在に密接し、ピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし、液体室（ベローズ５およびリップパッキン１５間の空間）７を閉塞する。ベローズキャップ６はステー１４に当接して停止する。ピストン１７がリップパッキン１５の内周部に挿入され易いようにピストン１７の筒状部１７ａの一端部外周面は先細のテーパー面状に形成されている。またピストン１７は、これをロッド１６へ組み付け易いように軸方向２分割構造とされ、分割体１７ｇ，１７ｈ同士が互いに固定（溶接）されている。

また、ベローズキャップ６に設けられたロッド１６、ロッド１６に相対変位可能に組み付けられたピストン１７、ならびにピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールする径方向シールとしてのリップパッキン１５はこれらによって、リップパッキン１５により閉塞された液体室７の圧力が熱膨張により高まったときにピストン１７がベローズキャップ６から離れる方向（下方向）に相対変位することにより液体室７の容積を拡大して圧力を低下させる液体室圧力調整機構１８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。

（１）定常作動時・・・
上記したように図２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４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、ピストン１７はステー１４の内周空間１４ｇに挿入されておらず、リップパッキン１５はピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールしていないので、液体室７は閉塞されていない。したがって圧力配管からオイルポート４のポート穴４ａを介して液体室７へそのときどきの圧力を備える液体が随時導入されるので、ベローズキャップ６がピストン１７とともに液体圧および気体圧が均衡するように随時移動する。

（２）圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）・・・
上記（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し気体室８の圧力を下回る状態になると、液体室７内の液体がオイルポート４のポート穴４ａから徐々に排出され、ベローズキャップ６がステー１４に近付く方向（下方向）へ移動し、図３に示すようにステー１４の先端面１４ｅに直接当接して停止する。ベローズキャップ６がステー１４に対して近付く方向へ移動すると、ピストン１７がステー１４の内周空間１４ｇに挿入され、次いでリップパッキン１５のシールリップ１５ｂがピストン１７の外周面に摺動自在に密接してピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし、液体室７を閉塞する。したがって閉塞された液体室７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気体室８に封入された気体の圧力とが均衡するので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に破損や異常変形などの塑性変形が発生するのが抑制される。

（３）熱膨張時・・・
上記（２）の状態すなわちリップパッキン１５によって液体室７が閉塞された状態で、雰囲気温度の上昇等によって液体室７に閉じ込められた液体および気体室８に封入された気体が熱膨張すると、液体のほうが熱膨張量が大きいので、この熱膨張による高圧を受けて図４に示すようにピストン１７がベローズキャップ６から離れる方向（下方向）へ相対変位し、液体室７の容積が拡大し、液体室７の圧力が低下する。リップパッキン１５は往復動シールであるので、ピストン１７がベローズキャップ６に対し相対変位してもピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし続け、液体室７を閉塞し続ける。したがってベローズ５内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に塑性変形が発生するのが抑制される。このとき、ピストン１７はステー１４の内周空間１４ｇに深く進入するので、ステー１４の内周空間１４ｇが有効活用される。尚、このとき、ベローズキャップ６はステー１４の先端面１４ｅに当接したままで移動せず、よってベローズ５も伸縮しない。

（４）圧力配管の圧力低下の解消時・・・
上記（２）の状態が解消されてオイルポート４のポート穴４ａから液体が流入すると、この液体の圧力がピストン１７に作用してピストン１７をベローズキャップ６に近付く方向（上方向）へ相対変位（復帰動）させ、引きつづきピストン１７と共にベローズキャップ６をステー１４の先端面１４ｅから離れる方向（上方向）へ移動させる。したがってピストン１７がリップパッキン１５から離れて上記（１）の状態に復することになる。

上記構成のアキュムレータ１によれば、液体室７に閉じ込められた液体が熱膨張したときの圧力を、ベローズキャップ６に保持されたピストン１７がベローズキャップ６から離れる方向へ相対変位することにより調整し低減させることが可能とされている。したがってベローズ５内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に塑性変形が発生するのを抑制することができる。また、このとき、ピストン１７がステー１４の内周空間１４ｇの深くまで進入するので、ステー１４の内周空間１４ｇを有効活用することができる。

上記第一実施例に記載のアキュムレータ１はその構成を以下のように付加、変更することが考えられる。

第二実施例・・・
上記第一実施例では、径方向シールとしてのリップパッキン１５がステー１４の内周面１４ａに保持されてそのシールリップ１５ｂがピストン１７の外周面に摺動可能に密接する構造とされているが、これに代えて、径方向シールとしてのリップパッキン１５がピストン１７の外周面に保持されてそのシールリップ１５ｂがステー１４の内周面１４ａに摺動可能に密接する構造とする。このため図５ないし図７に示す第二実施例では、ピストン１７の筒状部１７ａの外周面に装着溝１７ｉが設けられ、この装着溝１７ｉにリップパッキン１５が装着され、そのシールリップ１５ｂがステー１４の内周面１４ａに摺動可能に密接する構造とされている。尚、上記第一実施例における図２ないし図４に対応して、図５が定常作動時、図６が圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）、図７が液体室７に閉じ込められた液体が熱膨張した時の状態をそれぞれ示している。

第三および第四実施例・・・
上記第一および第二実施例では、ベローズキャップ６から離れる方向へ相対変位したピストン１７が、オイルポート４のポート穴４ａから流入する液体の圧力を受けてベローズキャップ６に近付く方向へ復帰動する構造とされているが、これに代えて、ピストン１７を復帰動させる復帰バネとしてのバネ手段を組み込むことによりピストン１７を復帰動させる構造とする。このため図８に示す第三実施例では上記第一実施例の構成に加えて、ロッド１６側の係合部１６ａとピストン１７側の係合部１７ｃとの間にバネ手段としてのウェーブ状のスプリング１９が介装される構造とされ、また図９に示す第四実施例では上記第二実施例の構成に加えて、ロッド１６側の係合部１６ａとピストン１７側の係合部１７ｃとの間にバネ手段としてのウェーブ状のスプリング１９が介装される構造とされている。いずれの場合もスプリング１９はピストン１７をベローズキャップ６に近付ける方向に弾性付勢するものであって、ピストン１７はスプリング１９の弾性に抗してベローズキャップ６から離れる方向へ変位し、スプリング１９の弾性によってベローズキャップ６に近付く方向へ復帰動する。尚、この場合には、上記第一実施例におけるピストン１７のロッド１６に対する摩擦抵抗力の設定は不要となる。

第五実施例・・・
上記第一ないし第四実施例では、液体室圧力調整機構１８は、液体室７に閉じ込められた液体が熱膨張するときに対応作動する構造とされているが、ピストン１７が往復動するものであることを利用して、液体室７に閉じ込められた液体が熱収縮するときにも対応作動させることが考えられる。このため図１０ないし図１３に示す第五実施例では、ベローズキャップ６ないしロッド１６に対するピストン１７の相対変位の初動位置がその相対変位ストロークの上端限位置ではなく図１０に示すように相対変位ストロークの中間位置とされ、ピストン１７がこのストローク中間の初動位置から、ベローズキャップ６から離れる方向（下方向）およびベローズキャップ６に近付く方向（上方向）の双方いずれにも相対変位することが可能とされている。またこの第五実施例では、上記したようにピストン１７が双方いずれにも相対変位可能とされているので、ピストン１７がベローズキャップ６から離れる方向へ相対変位したときにこれを復帰動させるための第一バネ手段と、ピストン１７がベローズキャップ６に近付く方向へ相対変位したときにこれを復帰動させるための第二バネ手段とがそれぞれ組み付けられており、具体的には、ロッド１６側の係合部１６ａとピストン１７側の係合部１７ｃとの間に第一バネ手段としてのウェーブ状の第一スプリング１９が介装されるとともに、ピストン１７側の係合部１７ｃとベローズキャップ６との間に第二バネ手段としてのウェーブ状の第二スプリング２０が介装されている。この場合、作動は以下のようになる。

（１）定常作動時・・・
図１０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４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、ピストン１７はステー１４の内周空間１４ｇに挿入されておらず、リップパッキン１５はピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールしていないので、液体室７は閉塞されていない。したがって圧力配管からオイルポート４のポート穴４ａを介して液体室７へそのときどきの圧力を備える液体が随時導入されるので、ベローズキャップ６がピストン１７とともに液体圧および気体圧が均衡するように随時移動する。

（２）圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）・・・
上記（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し気体室８の圧力を下回る状態になると、液体室７内の液体がオイルポート４のポート穴４ａから徐々に排出され、ベローズキャップ６がステー１４に近付く方向（下方向）へ移動し、図１１に示すようにステー１４の先端面１４ｅに直接当接して停止する。ベローズキャップ６がステー１４に対して近付く方向へ移動すると、ピストン１７がステー１４の内周空間１４ｇに挿入され、次いでリップパッキン１５のシールリップ１５ｂがピストン１７の外周面に摺動自在に密接してピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし、液体室７を閉塞する。したがって閉塞された液体室７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気体室８に封入された気体の圧力とが均衡するので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に破損や異常変形などの塑性変形が発生するのが抑制される。

（３）熱膨張時・・・
上記（２）の状態すなわちリップパッキン１５によって液体室７が閉塞された状態で、雰囲気温度の上昇等によって液体室７に閉じ込められた液体および気体室８に封入された気体が熱膨張すると、液体のほうが熱膨張量が大きいので、この熱膨張による圧力の増大を受けて図１２に示すようにピストン１７が第一スプリング１９を圧縮しながらベローズキャップ６から離れる方向（下方向）へ相対変位し、液体室７の容積が拡大し、液体室７の圧力が低下する。リップパッキン１５は往復動シールであるので、ピストン１７がベローズキャップ６に対し相対変位してもピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし続け、液体室７を閉塞し続ける。したがってベローズ５内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に塑性変形が発生するのが抑制される。このとき、ピストン１７はステー１４の内周空間１４ｇに深く進入するので、ステー１４の内周空間１４ｇが有効活用される。尚、このとき、ベローズキャップ６はステー１４の先端面１４ｅに当接したままで移動せず、よってベローズ５も伸縮しない。

（４）熱収縮時・・・
また、上記（２）の状態すなわちリップパッキン１５によって液体室７が閉塞された状態で、雰囲気温度の下降等によって液体室７に閉じ込められた液体および気体室８に封入された気体が熱収縮すると、液体のほうが熱収縮量が大きいので、この熱収縮による圧力の低下を受けて図１３に示すようにピストン１７が第二スプリング２０を圧縮しながらベローズキャップ６に近付く方向（上方向）へ相対変位し、液体室７の容積が縮小し、液体室７の圧力が増大する。リップパッキン１５は往復動シールであるので、ピストン１７がベローズキャップ６に対し相対変位してもピストン１７およびステー１４間の径方向間隙ｃをシールし続け、液体室７を閉塞し続ける。したがってベローズ５内外の液体圧および気体圧が均衡し続けて大きな差圧が発生しないので、ベローズ５に過大な応力が作用せず、よってベローズ５に塑性変形が発生するのが抑制される。このとき、ピストン１７はステー１４の内周空間１４ｇに深く進入するので、ステー１４の内周空間１４ｇが有効活用される。尚、このとき、ベローズキャップ６はステー１４の先端面１４ｅに当接したままで移動せず、よってベローズ５も伸縮しない。

（５）圧力配管の圧力低下の解消時・・・
上記（２）の状態が解消されてオイルポート４のポート穴４ａから液体が流入すると、この液体の圧力がピストン１７に作用し、ピストン１７とともにベローズキャップ６をステー１４の先端面１４ｅから離れる方向（上方向）へ移動させる。したがってピストン１７がリップパッキン１５から離れて上記（１）の状態に復することになる。

したがって上記構成のアキュムレータ１によれば、液体室７に閉じ込められた液体が熱膨張したときに液体室７の圧力を調整してこれを低減させることができるとともに液体室７に閉じ込められた液体が熱収縮するときにも液体室７の圧力を調整してこれを増大させることができ、もって膨張収縮いずれの場合にもベローズ５内外に大きな圧力差が発生してベローズ５に塑性変形が発生するのを抑制することができる。

第六実施例・・・
また、上記第五実施例では、径方向シールとしてのリップパッキン１５がステー１４の内周面１４ａに保持されてそのシールリップ１５ｂがピストン１７の外周面に摺動可能に密接する構造とされているが、これに代えて、径方向シールとしてのリップパッキン１５がピストン１７の外周面に保持されてそのシールリップ１５ｂがステー１４の内周面１４ａに摺動可能に密接する構造とする。このため図１４ないし図１７に示す第六実施例では、ピストン１７の筒状部１７ａの外周面に装着溝１７ｉが設けられ、この装着溝１７ｉにリップパッキン１５が装着され、その外周側のシールリップ１５ｂがステー１４の内周面１４ａに摺動可能に密接する構造とされている。尚、上記第五実施例における図１０ないし図１３に対応して、図１４が定常作動時、図１５が圧力配管の圧力低下時（所謂ゼロダウン時）、図１６が液体室７に閉じ込められた液体が熱膨張した時、図１７が液体室７に閉じ込められた液体が熱収縮した時の状態をそれぞれ示している。

その他・・・
また、上記各実施例では、アキュムレータ１は、ベローズ５の外周側に気体室８を設定するとともにベローズ５の内周側に液体室７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が、これに代えて、アキュムレータ１は、ベローズ５の内周側に気体室８を設定するとともにベローズ５の外周側に液体室７を設定する内ガスタイプのアキュムレータであっても良い。

１ アキュムレータ
２ ハウジング
３ シェル
４ オイルポート
４ａ ポート穴
５ ベローズ
６ ベローズキャップ
７ 液体室
７ａ ステー外周側空間
７ｂ ステー内周側空間
８ 気体室
９ 注入口
１０ プラグ
１１ 六角ナット付ピン
１２ 制振リング
１３ プロテクションリング
１４ ステー
１４ａ 筒状内周面
１４ｂ，１７ｉ 装着溝
１４ｃ，１４ｄ，１７ｇ，１７ｈ 分割体
１４ｅ 先端面
１４ｆ，１６ｂ，１７ｆ 流路
１４ｇ 内周空間
１５ リップパッキン（径方向シール）
１５ａ 取付部
１５ｂ シールリップ
１６ ロッド
１６ａ，１７ｃ 係合部
１７ ピストン
１７ａ 筒状部
１７ｂ 底面部
１７ｄ 端面
１７ｅ 内部空間
１８ 液体室圧力調整機構
１９，２０ スプリング（バネ手段）
ｃ 径方向間隙

Claims (5)

1. 機器の圧力配管に接続されるオイルポートを備えるアキュムレータハウジングと、前記ハウジングの内部に組み込まれて前記ハウジングの内部空間を前記オイルポートに連通する液体室および高圧ガスを封入する気体室に仕切るベローズおよびベローズキャップと、前記ハウジングの内部で前記オイルポート上に設けられた筒状内周面を備えるステーと、前記ベローズキャップによってそのストローク方向に相対変位可能に保持されるとともに前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へ移動したときに前記ステーの内周空間に挿入されるピストンと、前記ピストンが前記ステーの内周空間に挿入されたときに前記ピストンおよび前記ステー間の径方向間隙をシールして前記液体室を閉塞する径方向シールとを有し、
   前記圧力配管の圧力が前記気体室の圧力よりも低下した状態では、前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へ移動し、前記ピストンが前記ステーの内周空間に挿入され、前記径方向シールが前記径方向間隙をシールして前記液体室を閉塞し、前記径方向シールによって閉塞された前記液体室の圧力が熱膨張により高まったときに前記ピストンが前記ベローズキャップから離れる方向へ相対変位することにより前記液体室の容積を拡大して前記圧力を低下させる液体室圧力調整機構が設けられてい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、
   前記液体室圧力調整機構は、前記径方向シールによって閉塞された前記液体室の圧力が熱収縮により低められたときに前記ピストンが前記ベローズキャップに近付く方向へ相対変位することにより前記液体室の容積を縮小して前記圧力を増大させる機能を併せ持つ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、
   前記ピストンには、当該ピストンを復帰動させるためのバネ手段が組み付けられていることを特徴とするアキュムレータ。
4. 請求項１、２または３記載のアキュムレータにおいて、
   前記ベローズキャップが前記ステーに近付く方向へのストローク限は、前記ベローズキャップが前記ステーに直接当接することによって規定される構造を有することを特徴とするアキュムレータ。
5. 請求項１、２、３または４記載のアキュムレータにおいて、
   前記径方向シールは、前記ステーの内周面または前記ピストンの外周面に保持されるリップパッキンを備え、前記リップパッキンのシールリップが前記ピストンの外周面または前記ステーの内周面に摺動可能に密接する構造を有することを特徴とするアキュムレータ。

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