JPH01234601A - 圧力タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野及び従来の技術〉 本発明は一般に、例えば圧力トランスミソタ又はアキュ
ムレータとして用いられるタイプの圧力タンクに関する
。

本発明は特に、内部体積を異なる２つのチャンバ（すな
わち、気体用チャンバと液体用チャンバ）に分けている
弾性変形可能なセパレータを有する剛性本体と、該剛性
本体の外部と液体用チャンバとを連通させるための（つ
まり実際には循環路連結用としての）剛性本体の開口部
とを含み、該開口部はこれを取り囲む弁座に垂直に延び
たヘッドをもち該ヘッドを弁座と反対方向に付勢してい
る弾性手段の作用を受ける弁を備えたバルブにより制御
されている圧力タンクに関する。

使用中、バルブは通常、その弁のヘッドが弁座からこれ
と関連した弾性手段（すなわち、通常は単なるコイルバ
ネタイプのバネ）により離隔された形に保持された状態
で開放しており、液体用チャンバは、連通している循環
路内の圧力と等しく気体用チャンバ内の圧力と釣り合っ
た圧力の液体で満たされている。

しかしながら、連通循環路内に負圧が生じた場合には、
液体用チャンバから液体が吸引され、これにより液体用
チャンバ内の液体を空にする傾向をもつ。

気体用チャンバ内の圧力で、弾性変形可能なセパレータ
は膨張を受け、この膨張によりセパレータは相応する液
体の開口部を制御する弁のヘッドに押しつけられる。

この押しっけのために、平面的に円形輪郭を有するヘッ
ドの上側面は通常、多少の差こそあれ凸形になっている
。

実際には、この上側面は通常、球形ドームの形をしてい
る。

しかしこれまでのところ、この上側面は比較的平坦であ
り、相応する球形ドームはその輪郭の全直径よりもはる
かに大きくなる半径を有する。

いずれにせよ、弾性変形可能なセパレータが弁のヘッド
の上側面に押しつけられたときセパレータから受ける接
触圧力、及び退出する液体により下方から受ける吸込み
力の相乗効果のため、液体オリフィスを制御するバルブ
の弁は、弁を弁座と反対方向に付勢する弾性手段の作用
にもかかわらず閉じようとする傾向をもち、アセンブリ
の優れた強度にとって明らかに有害な連絡循環路内の弾
性変形可能なセパレータの押出しを避けるためにもこの
ようであることが必要である。

しかしながら、少なくとも成る種の利用分野においては
、排出する液体（つまり、一般に放水と呼ばれる液体）
の流量が閉鎖前に最大となり、かくして圧力タンクの効
率を最適なものとするためには、弁ができるかぎり完全
に且つ長く開いていることが望ましい。

弁の閉鎖を遅らせるためには、これを開放状態に保つ弾
性手段の剛性を増大させるのが普通である。

しかし他の条件が無ければ、経験上確認されているとお
り、このことは結果として弾性変形可能なセパレータを
急速に損傷させることになる。

実際、この場合剛性の増した弾性手段により提供される
強度からみて、この弾性変形可能なセパレータは弁のヘ
ッドの上側面に押しつけられるときこの弁全体と急速に
結合し、一方では、これを境界づげる比較的也い稜とつ
ねに接触して傷つき、又他方では、この稜を迂回した後
でもヘッドと弁座との間にはさまれる危険性があり、い
ずれの場合でも、その寿命が損なわれることになる。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、幾何形状の寸法を単に優先選択するだけでア
センブリの性能を増大させながらしかもこのような危険
性を避けることができるという発見に基づいている。

本発明の目的は、かかる幾何寸法の選択を利用した圧力
タンクにある。

この圧力タンクは、内部体積を異なる２つのチャンバ（
すなわち、気体用チャンバと液体用チャンバ）に分けて
いる弾性変形可能なセパレータを有する剛性本体と、該
剛性本体の外部と液体用チャンバとを連通させるための
剛性本体の開口部とを含み、該開口部はこれを取り囲む
弁座に垂直に延びたヘッドをもち該ヘッドを弁座と反対
方向に付勢している弾性手段の作用を受ける弁を備えた
バルブにより制？ｆｌｌされている型のものであり、弁
のヘッドの上側面は、少なくともその中央ゾーンでは平
面的に直径りの円形輪郭をもつ半径Ｒのほぼ球形のドー
ムで形づくられており、前記半径Ｒ及び前記直径りは、
０．８　＜−−＜　１．５という関係にあることを特徴
としている。

例えば、ヘッドの上側面は、全体的に半径Ｒのほぼ球形
のこのようなドームで形づくられている。

変形例としては、前記上側面は、その中央ゾーンでは平
面的に直径りの円形輪郭をもつ半径Ｒのほぼ球形の前記
ドームで形成されており、前記上側面には、中央ゾーン
のまわりにＯとＤｓ／３の高さＨにわたって軸方向に延
びた外形がＤｓの周辺ゾーンが設けられている。

経験が示し計算により確認されているとおり、ヘッドの
上側面の凸部が通常許容される以上に強調された結果と
して、あらゆる瞬間において、弾性変形可能なセパレー
タを前記上側面に押しつけられる圧力は、他の条件が同
じ場合には、より平坦な上側面の場合にみられるものと
比べてより均等で相応する合力がより大きなものである
ことが望ましい。

この合力はこのようにより大きなものであることから、
この弁に作用する弾性手段の剛性は、それ自体より高い
ことが望ましく、しかもその結果として、本発明に従っ
て半径Ｒについて上記の値を採用しながら弾性変形可能
なセパレータに対する何らかのはさみ込みの危険性がも
たらされることがあってはならない。

かくして、他の関連するパラメータが一定である場合に
は、使用する弾性手段の剛性を例えば２倍にすることに
より、これまでに知られている実施例の場合と比べて、
放水限界量を４０％増大させることかできる。

当然のことながら、こうして弁を開放状態に維持する弾
性手段の剛性の増大により弁の閉鎖は遅らされるため、
閉鎖前に圧力タンクの放水しうる液体の量は増大し、こ
れにより圧力タンクの効率は、圧力タンクが水平に配置
されている場合に改善される。

本発明の特徴及び利点は、添付図面を参考にして例とし
て以下に示す説明によりより良く理解できることだろう
。

〈実施例〉 図面に示されているように、本発明による圧力タンクは
、既知の方法により、内部体積を異なる２つのチャンバ
（すなわち、気体用チャンバ１２と液体用チャンバ１３
）とに分けている弾性変形可能なセパレータ１１を有す
る剛性本体１０を含んでいる。

図示されている実施例においては、剛性本体１０は細長
く延びており、はぼ円筒形の中央部分とほぼ半球形の２
つの端部を有し、この本体は、例えば成形加工等によっ
て一体に作られている。

その上端部の中央には、軸方向に１つの開口部１４Ａが
設けられており、下端部の中央には前記開口部と整列し
て開口部１４Ｂが軸方向に設けられている。

一定の弾性と充分な気密性を提供するように選定された
合成材料（例えばエラストマ材料）で通常できている弾
性変形可能なセパレータ１１は、袋の形をしている。

剛性本体１０の上部開口部１４Ａのまわりに作られた円
形の出口から、剛性本体１０の内側にサポート１６がと
りつけられており、このサポートはこの目的のためにこ
の剛性本体１０の内部面に対しこの出口１５を張りつけ
ている。

例えば、図示されているように、このサポート１６は軸
方向に１つのアダプタ１７を有しており、これを通して
このサポートは剛性本体１０の開口部１４Ａを横断し、
又これを通してサポートはこの本体を超えて、この本体
１０に対し適切に気密な形でこれを固定させるための手
段と連動する。

気体用チャンバ１２は、弾性変形可能なセパレータ１１
によって形成されている袋の内側の体積で構成されてお
り、その装荷のためにサポート１６のアダプタ１７には
、バルブ（図示せず）により適切に制御される孔１８が
軸方向に設けられている。

それ自体既知のものであり本発明の一部を構成するもの
ではないこれらの構造については、ここでは詳述しない
。

弾性変形可能なセパレータ１１によって形成されている
袋の外側にある剛性本体１０の内部体積の一部により液
体用チャンバが構成されているため、剛性本体１０の外
部と液体用チャンバ１３とを連通させるための開口部１
４Ｂは、バルブ２０によって既知の方法で制御されてお
り、このバルブ２０には、開口部１４Ｂを取り囲む弁座
に垂直に延びたヘッド２２をもち該ヘッドを弁座２３と
反対方向に付勢している弾性手段２４の作用を受ける弁
２１が設けられている。

例えば、弁座２３は、剛性本体１０の開口部１４Ｂの両
側に延び剛性本体１０に適切に固定されたアダプタ２５
に属しており、該アダプタは、軸方向に弁２１を誘導す
るため弁２１の尾部２７が滑動可能な形でかみ合わされ
ている孔２６を有し、外部と液体用チャンバ１３との連
通用の単数又は複数の孔２６と平行な孔２８をさらに有
する。

実際には、アダプタ２５が連通用循環路に挿入されたＴ
字継手に属しているか、或はアダプタ自体がこの継手に
取り付けられ得るものであるかに拘す、アダプタ２５に
よって、上述のように構成された圧力タンクを連通用循
環路に取り付けることができる。

同時に、図示されている実施例においては、弁２１に設
けられている弾性手段２４は、アダプタ２５の肩部３０
で支えられ且つ弁２１のヘッド２２の下側面に当たって
おり、弁２１の尾部２７を中心としたコイルバネタイプ
のハネで構成されている。

同様に既知の方法で、ヘッド２２の上側面３１は、少な
くともその中央ゾーンでは平面的に円形輪郭をもつほぼ
球形のドームにより形づくられている。

第１図及び第２図にさらに限定的に示されている実施例
においては、ヘッド２２の上側面３１は全体としてほぼ
球形の前記のようなドームで形づくられている。

Ｒをこのほぼ球形のドームの半径とし、Ｄをその円形輪
郭の直径とし、Ｄｓを該当する上側面３１全体の円形輪
郭の全直径とする。

この場合がそうであるように半径Ｒの球形ドームが上側
面３１全体にわたって広がっている場合、これらの円形
輪郭は同一となる。

実際には相応する円形輪郭は多少の差こそあれ穏やかな
稜３２の形で具体化されている。

本発明に基づくと、半径Ｒと直径りは以下のような関係
にある； Ｏ，８＜　−＜　１．５ 同様に前述のものと同じように半径Ｒは直径りにほぼ等
しくともよい。

図示されている実施例の場合がそれであるが、ここで半
径Ｒは直径りよりやや小さい。

このような幾何寸法は選択することの独創性を評価する
ために、ここで先行技術を示す第３図を参照してみよう
。

第３図を見るとわかるように、弁のヘッドの上側面３１
を形成している球形ドームの半径は通常その輪郭の直径
を大幅に上まわり、そのためこの上側面３１はかなり平
坦である。

第２図及び第３図の矢印Ｐが示しているように、本発明
による上側面３１の凸形はより強いものであるため、弾
性変形可能なセパレータ１１がこれに押しつけられた際
、接触圧力Ｐはより均等であり、この上側面３１の少な
くとも中央ゾーンにおいてより大きなものとなる。

このとき合力自体はより大きいものである。

その結果、他の条件は同じであるため、使用される弾性
手段２４の剛性は、例えば２倍に増大されうる。

又、第２図に示されているように、弾性変形可能なセパ
レータ１１は実際、弁２１が閉じられないうちにヘッド
２２の上側面３１を陵３２に達することば絶対にないの
に対し、第３図に示されているようにこの上側面３１が
さらに平坦であ場合には、セパレータは急速に閉鎖前に
稜３２に達し、このときこの閉鎖の際に陵３２を超えて
はさみ込まれる可能性がある。

弾性手段２４の剛性が増大するため、第４図く横座標に
は放水量Ｑが縦座標には残存する残留体積■がとられ、
曲線Ｉは本発明による圧力タンクについてのものであり
、曲線■は既知のタイプの匹敵する圧力タンクについて
のものである）に示されているように、限界放水量Ｑは
本発明による圧力タンクについての方が大きく、残留体
積Ｖはより小さい。

なお、弾性変形可能なセパレータ１１がヘッド２２の稜
３２に達しないことから、好ましい状態に設置されてい
ることになる。

この状態がより確実に保てるように、すなわち弾性変形
可能なセパレータ１１がより確実に損傷を免かれるよう
にするため、弁２１に作用する弾性手段２４の剛性は、
弾性変形可能なセパレータ１１を弁２１のヘッド２２に
押しつける接触圧力Ｐがご（普通の弾性変形可能なセパ
レータについて０，０２〜０．０４ＭＰａとなるように
選定されることが好ましい。

第５図に示す変形例においては、弁２１のヘッド２２の
上側面３１は、その中央ゾーン３３では平面的にＤｓよ
りも小さな直径りの円形輪郭をもつ半径Ｒのほぼ球形の
ドームで形づくられており、中央ゾーン３３のまわりに
ＯからＤｓ／３の高さＨにわたって軸方向に延びた環状
の周辺ゾーン３４が設けられている。

この軸方向高さＨが零である場合には、前述の実施例と
なる。

いずれにせよ前述のものと同様、ヘッド２２の中央ゾー
ン３３を形作る球形ドームの円形輪郭の平面内の直径り
及び半径Ｒは、以下の関係にある：Ｏ，８＜　−＜　１
．５ 同様に前述のものと同じように半径Ｒは例えば直径りに
ほぼ等しくてもよい。

しかし、ヘッド２２の上側面の凸形が全体的にさらに強
くなっているので、例えばＤとの関係において規定の関
係式を満たず半径Ｒを採用することによりさらに剛性の
高い弾性手段を利用する（すなわち、限界放水量Ｐをさ
らに増大する）ことができる。但し、この場合、セパレ
ータ１１の疲労が幾分強まるが、このことは少なくとも
一定の利用分野については影響を及ぼずものではなく、
従って不利な点ではない。

好ましくは、この場合ヘッド２２の上側面３１の周辺ゾ
ーン３４は円錐形であり、この周辺ゾーン３４とその延
長の中央ゾーン３３は互いに接線方向に結びついている
。

Ｃは周辺ゾーン３４が属している円錐形の頂点での半角
である。

所要の種々のパラメータの間には、それらの相互関係に
おいて決定できるような以下の関係式が成立する。： ｔｇＣ いずれにせよ、周辺ゾーン３４はほぼ楯板のように作用
するため、弾性変形可能なセパレータ１１がヘッドの稜
３２に達する可能性は全くないか或いはほぼ零の接触圧
力Ｐを伴って達するしかない。

従って、弁２１の閉鎖時にはさみ込まれる危険性もほと
んどない。

当然のことながら、本発明は図示し説明してきた実施例
に限られるわけではなく、全ての実施例を包含するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、弾性変形可能な通常形態のセパレータを有す
る本発明の圧力タンクの軸方向断面図である。 第２図は、ヘッドの上側面に押しつけられたときの弾性
変形可能なセパレータの形態についての第１図のＨにお
ける拡大図である。 第３図は、先行技術に関する第２図と同様の図である。 第４図は、本発明による圧力タンクで得られた結果を示
すグラフである。 第５図は、本発明による圧力タンクに設けられた弁のヘ
ッドについての変形例の部分正面図である。 １０・・・剛性本体、１２・・・気体用チャンバ、１３
・・・液体用チャンバ、１４Ａ、Ｂ・・・開口部、２０
・・・バルブ、２１・・・弁、２２・・・ヘッド、２３
・・・弁座、２４・・・弾性手段、３１・・・上側面、
３３・・・中央ゾーン、３４・・・周辺ゾーン。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内部体積を気体用チャンバ１２と液体用チャン
   バ１３とに分けている弾性変形可能なセパレータを有す
   る剛性本体１０と該剛性本体１０の外部と液体用チャン
   バとを連通させるための剛性本体１０の開口部１４Ｂと
   を含み、該開口部１４Ｂは、これを取り囲む弁座２３に
   垂直に延びたヘッド２２をもち該ヘッドを弁座２３と反
   対方向に付勢している弾性手段２４の作用を受ける弁２
   １を備えたバルブ２０により制御されている型の圧力タ
   ンクにおいて、弁２１のヘッド２２の上側面３１は、少
   なくともその中央ゾーンでは平面的に直径Ｄの円形輪郭
   をもつ半径Ｒのほぼ球形のドームで形づくられており、
   前記半径Ｒ及び前記直径Ｄは０．８＜Ｒ／Ｄ＜１．５と
   いう関係にあることを特徴とする圧力タンク。
2. （２）　半径Ｒと直径Ｄはほぼ等しいことを特徴とする
   請求項（１）に記載の圧力タンク。
3. （３）　弁２１のヘッド２２の上側面３１は、全体とし
   て半径Ｒのほぼ球形のドームで形づくられていることを
   特徴とする請求項（１）又は（２）に記載の圧力タンク
   。
4. （４）　弁２１のヘッド２２の上側面３１は、その中央
   ゾーン３３では平面的に直径Ｄの円形輪郭をもつ半径Ｒ
   のほぼ球形のドームで形づくられており、前記上側面３
   １には、中央ゾーン３３のまわりに０からＤｓ／３の高
   さにわたり軸方向に延びた外径がＤｓの環状の周辺ゾー
   ン３４が設けられていることを特徴とする請求項（１）
   又は（２）に記載の圧力タンク。
5. （５）　弁２１のヘッド２２の上側面３１の周辺ゾーン
   ３４は円錐形であることを特徴とする請求項（４）に記
   載の圧力タンク。
6. （６）　弁２１のヘッド２２の上側面３１の周辺ゾーン
   ３４と中央ゾーン３３とは互いに接線方向に結びついて
   いることを特徴とする請求項（４）又は（５）に記載の
   圧力タンク。
7. （７）　弁２１に作用する弾性手段２４の剛性は、弾性
   変形可能なセパレータ１１を前記弁２１のヘッド２２に
   押しつける接触圧力Ｐが０．０２〜０．０４ＭＰａとな
   るように選定されていることを特徴とする請求項（１）
   乃至（６）のいずれかに記載の圧力タンク。