JPH0654901U - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】必要に応じて脈動吸収特性を変えることができ
るアキュムレータを提供する。 【構成】圧力センサ９により検出された液体の圧力値か
ら位相制御器１０で液体圧の脈動特性を求め、この脈動
特性に応じて励磁コイル８に磁界を変動させる信号を出
力することにより永久磁石７を振動させ、もってシェル
２の内部空間を気体室３と液体室４とに区画するダイア
フラム５を目的に応じた振動特性で振動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、アキュムレータに関し、特に、液体圧の脈動特性に応じて脈動吸収 特性を変えることができるアキュムレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のアキュムレータとしては、ダイアフラムあるいはブラダにより 液体室と気体室とを区画し、この気体室内に加圧ガスを封入することにより、液 体室に与えられた液体の圧力変動を緩和するものが知られている。

【０００３】 また、シェルの内部空間をダイアフラムによって気体室と液体室とに区画し、 気体室にダイアフラムを押圧するためのスプリングを設け、これにより、気体室 への加圧ガスの封入および加圧ガスの透過にともなう機能低下を回避し、さらに ガス封入口とプラグを省略したアキュムレータも提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、気体室に加圧ガスを封入したタイプのアキュムレータでは、液体圧 の脈動を吸収する特性（以下、これを「脈動吸収特性」と称し、「脈動減衰率」 を一つの指標として表わす）は、気体室内に封入された気体の圧縮弾性率と、液 体出入口の穴径および穴長さなどから決まる液体の圧力損失とによって一義的に 決定され、図４に示すように、液体圧の脈動角速度ωに対して、ある角速度ω_n のとき極大値を有する曲線となる。

【０００５】 また、気体室にスプリングを設けたタイプのアキュムレータにおいても、脈動 吸収特性はスプリングのバネ定数および気体室内の気体圧（例えば、組立時に気 体室内に封入される大気圧など）の総合力と液体の圧力損失とによって一義的に 決定され、同様に図４に示す如き特性曲線となる。

【０００６】 しかしながら、かかる従来のアキュムレータでは、目的とする液体が角速度ω _n の近傍で脈動する場合には脈動の吸収効果が発揮されるものの、これから大き く外れた角速度で脈動する液体に対しては十分な脈動の吸収効果を期待すること はできなかった。そのため、アキュムレータを使用する液体に応じてスプリング のバネ定数を変えるなどして対応していたが、使用途中で液体圧の脈動角速度が 変動したときは脈動を十分に吸収することはできなかった。

【０００７】 特に、既述した気体室にスプリングを設けたタイプのアキュムレータにおいて 脈動吸収効果を発揮できる角速度ω_n は、スプリングのバネ定数を変えたとして も２０〜４００ｒａｄ／ｓ程度の範囲であったため、４００ｒａｄ／ｓ以上の高 周波数領域で脈動する液体に対しては、脈動の吸収効果が十分に期待できなかっ た。

【０００８】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、必要に 応じて脈動吸収特性を変え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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案のアキュムレータは、内部空間と前記内部 空間に連通する液体出入口（１）とを有するシェル（２）と、前記シェル（２） の内部空間を前記液体出入口（１）側の液体室（４）と気体室（３）とに仕切る ダイアフラム（５）と、前記ダイアフラム（５）を前記液体室（４）に向けて押 圧するばね手段（６）と、前記ダイアフラム（５）とともに移動する磁石（７） と、前記磁石（７）に対して磁界を与える励磁コイル（８）と、前記液体室（４ ）に出入りする液体の圧力を検出する圧力センサ（９）と、前記圧力センサ（９ ）により検出された液体の圧力値から液体圧の脈動特性を求め、この脈動特性に 応じて、前記励磁コイル（８）に磁界を変動させる信号を出力する位相制御器（ １０）と、を備えたことを特徴としている。

【００１０】 すなわち、圧力センサにより検出された液体の圧力値から位相制御器で液体圧 の脈動特性を求め、この脈動特性に応じて励磁コイルに磁界を変動させる信号を 出力することにより、シェルの内部空間を気体室と液体室とに区画するダイアフ ラムとともに移動する磁石を目的に応じた振動特性で振動させるアキュムレータ によって上記目的を達成することができる。

【００１１】

【作用】

本考案のアキュムレータでは、液体出入口から液体室内に導かれた液体は、ダ イアフラムを介して気体室内のばね手段、例えば気体および／またはスプリング 等から押圧力を受ける。 このとき、圧力センサにより液体室に出入りする液体圧を検出し、この情報を 位相制御器で解析して液体圧の脈動特性、例えば脈動の振幅や周波数（角速度） などを求める。このように求められた脈動特性に応じて、位相制御器から励磁コ イルに磁界を変動させる信号を出力し、この磁界によってダイアフラムとともに 移動する磁石、ひいてはダイアフラムを所望の振動特性で振動させる。

【００１２】 例えば、液体圧の脈動角速度と磁石の振動角速度とを等しく設定し、かつ、振 動の位相を一致させた場合には、液体室内の液体がダイアフラムに対して作用す る力の方向と磁石によるダイアフラムの振動方向とが常に一致することから、液 体の脈動が吸収されることになる。

【００１３】 逆に、液体圧の脈動位相と磁石の振動位相とを一致させないように励磁コイル に信号を出力すれば、液体室内の液体がダイアフラムに対して作用する力の方向 と磁石によるダイアフラムの振動方向とが一致せず、液体の脈動圧力をそのまま 維持するか、あるいはさらに増加させることになる。

【００１４】 特に、液体圧の脈動角速度が大きい液体に対して本考案のアキュムレータを使 用する場合には、励磁コイルによって磁石を高周波領域で強制的に振動させ、液 体圧と磁石の振動角速度および位相を一致させれば、上述した作用によって脈動 減衰率が高まる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の一実施例に係るアキュムレータを示す断面図、図２は同実施例 に係る位相制御器で求められる液圧の振動特性と励磁コイルへの磁界変動信号と の関係を示すグラフ、図３は同実施例のアキュムレータにおける液圧の振動角速 度と脈動減衰率との関係を示すグラフである。

【００１６】 図１に示すように、本実施例のアキュムレータはシェル２を備えており、この シェル２は、シェル本体２ａの開口部の内周面に形成されたネジ部１１に対し、 シェル蓋体２ｂの開口部の外周面に形成されたネジ部１２を螺合することにより 、内部に空間が形成された状態で組み付けられる。

【００１７】 このシェル本体２ａの開口部の内周面とシェル蓋体２ｂの開口部の外周面との 間には、シェル２の内部空間を気体室３と液体室４とに区画するためのダイアフ ラム５が挟持されている。なお、ダイアフラム５の縁辺部５ａが、シェル本体２ ａの開口部の内周面とシェル蓋体２ｂの開口部の外周面との間から抜け落ちるの を防止するために、シェル蓋体２ｂの開口部は、押突部１３としてダイアフラム の縁辺部５ａに挿入されている。

【００１８】 シェル蓋体２ｂには、液体供給源（不図示）に液体室４を連通させるための液 体出入口１が形成されており、この液体出入口１の外周面にはシェル蓋体２ｂを 液体供給管１４に取り付けるためのネジ部１５が形成されている。 気体室４内には、一端が後述する永久磁石７に受容され、他端がシェル本体２ ａの凹部１６に係止されることにより、ダイアフラム５に対し液体出入口１に向 かう押圧力を作用させるスプリング６が設けられている。なお、本実施例におけ るばね手段、すなわちダイアフラム５を液体で入口に向けて押圧する弾性体とは 、このスプリング６と気体室３内に封入された気体の両者を意味する。

【００１９】 また、本実施例のアキュムレータは、ダイアフラム５の中央部に接触して配設 され、スプリング６の一端を受容することにより、ダイアフラム５とともに移動 する永久磁石７を備えている。この永久磁石７は、例えば図１に示す方向にＳ極 とＮ極とが着磁されており、励磁コイル８により発生する磁界によって磁力を受 け、これによりダイアフラム５を振動させる機能を備えている。その他に、ダイ アフラム５やスプリング６の過大な変形を阻止する機能をも備えている。 なお、永久磁石７の着磁方向は、図１に示す実施例にのみ限定されることはな く、少なくともスプリング６の弾性方向、すなわちダイアフラム５の中央部の振 動方向に略一致していればよい。

【００２０】 本実施例のアキュムレータでは、シェル本体２ａの外周面に、気体室３内に設 けられた永久磁石７に対して磁界を作用させる励磁コイル８が取り付けられてい る。この励磁コイル８の駆動は、増幅器１６を介して接続された位相制御器１０ によって行われるようになっている。具体的には、励磁コイル８に流れる交流電 流を所望の周波数、位相で制御することにより、この電流によって発生する磁界 を目的とする方向、周波数、位相に制御する。

【００２１】 また位相制御器１０は、上述した励磁コイル８の制御の他に、液体圧の脈動を 解析する機能をも備えている。すなわち、液体供給管１４の内部など、液体室４ に出入りする液体の圧力状態を検出できる位置に圧力センサ９が設けられており 、この圧力センサ９によって検出された液体圧に関する電気信号が位相制御器１ ０に入力される。位相制御器１０では、この入力された液体圧に関する電気信号 に基づいて液体圧の脈動特性（振幅、周波数、位相など）を解析する。そして、 予め入力された教示プログラムにしたがって、目的に応じて励磁コイル８への制 御信号を出力する。

【００２２】 なお、圧力センサ９、位相制御器１０および増幅器１６の具体的構成について は、上述したものに限定されることはない。したがって、増幅器１６を省略した り、あるいは位相制御器１０の機能を励磁コイルの制御機能と液体圧の脈動解析 機能に分割して構成することも可能である。また、圧力センサ９についても、要 するに液体圧の脈動特性が検出できる手段であればその他の手段を適用すること ができる。

【００２３】 次に作用を説明する。 図示しない圧送ポンプなどの液体供給源から液体供給管１４によって導かれた 液体は、液体出入口１から液体室４内に導かれる。このような加圧液体は、圧送 ポンプの仕様や液体供給管の経路などの諸要因によって、特有の脈動特性を有し ている。

【００２４】 シェル２の液体室４内に導かれた液体は、ダイアフラム５を介して気体室３内 に設けられたスプリング６と気体室３内の気体圧との総和となる押圧力を受ける が、液体圧がこの押圧力（すなわち動作限界値）より大きい場合には、この押圧 力に抗しながら、ダイアフラム５は気体室３側へ移動し、その結果液体室４が拡 張することになる。 このようにして拡張された液体室４内に、液体出入口１から多量の液体が導か れることによって、液体供給管１４内を流れる液体の圧力上昇を緩和することが できる。

【００２５】 ところが、スプリング６と気体室３内の気体圧による押圧力は、スプリング６ のバネ定数と気体の圧縮弾性率とによって一義的に決定されてしまうことから、 液体の脈動特性によっては、十分な脈動の吸収効果を得ることができない場合が ある。例えば、図４に示す液体の脈動角速度がω_n よりずれると、脈動減衰率は 徐々に低下してしまう。

【００２６】 そこで、本実施例のアキュムレータでは、圧力センサ９を用いて液体室４に出 入りする液体圧を検出し、この情報を位相制御器１０で解析して、液体圧の脈動 特性、例えば脈動の振幅、周波数、位相などを求める。これを図２（Ａ）に示す 。このように求められた脈動特性に応じて、励磁コイル８に磁界を変動させる信 号を出力し、この磁界によって永久磁石７を所望の振動特性で振動させ、ひいて はダイアフラム５を所望の振動特性で振動させる。

【００２７】 この振動特性はアキュムレータを使用する目的に応じて種々に選択し得るが、 例えば、液体の脈動を完全に吸収してウォータハンマ現象等を防止したい場合に は、図２（Ｂ）に示すように、液体圧の脈動角速度と永久磁石７の振動角速度と を等しく設定し、かつ、振動の位相を一致させる。 これにより、液体室４内の液体がダイアフラム５に対して作用する力の方向と 永久磁石７によるダイアフラム５の振動方向とが常に一致することから、液体の 脈動が吸収されることになる。

【００２８】 また、使用目的によっては、液体の脈動圧力をそのまま維持したり、あるいは さらに増加させたい場合もある。このような場合には、図２（Ｃ）に示すように 、液体圧の脈動位相と永久磁石７の振動位相とを一致させないように励磁コイル ８に信号を出力する。 これにより、液体室４内の液体がダイアフラム５に対して作用する力の方向と 、永久磁石７によるダイアフラム５の振動方向とが一致せず、液体の脈動圧力を そのまま維持するか、あるいはさらに増加させることになる。

【００２９】 特に、液体圧の脈動角速度が大きい場合、すなわち、脈動周波数が高周波領域 である場合には、気体室３内に設けられたスプリング６や気体室３内の気体圧で は対処することが困難である。かかる場合には、位相制御器１０から励磁コイル ８に信号を出力して、液体圧と永久磁石７の振動角速度および位相が一致するよ うに、永久磁石７を高周波領域で強制的に振動させる。 図３に高周波領域において永久磁石７を強制的に振動させた場合（３種類の振 動を与えた）の脈動減衰率を示す。このように、スプリング６や気体室３内の気 体が液体圧の脈動に対処できなくとも、上述したダイアフラム５の挙動によって 脈動減衰率を高めることができる。

【００３０】 なお、以上説明した実施例は、本考案の理解を容易にするために記載されたも のであって、本考案を限定するために記載されたものではない。したがって、上 記の実施例に開示された各要素は、本考案の技術的範囲に属する全ての設計変更 や均等物をも含む趣旨である。

【００３１】 例えば、上述した実施例では、気体室にスプリングを設けたタイプのアキュム レータを挙げて本考案を説明したが、気体室内にスプリングを設けずに加圧ガス のみを封入したタイプのアキュムレータであっても同様の作用・効果を奏するこ とになる。この場合、ダイアフラムを液体室に向けて押圧するばね手段は、気体 室内に封入される気体を意味する。

【００３２】

【考案の効果】

本考案のアキュムレータでは、圧力センサにより検出された液体の圧力値から 位相制御器で液体圧の脈動特性を求め、この脈動特性に応じて励磁コイルに磁界 を変動させる信号を出力することにより、シェルの内部空間を気体室と液体室と に区画するダイアフラムとともに移動する磁石を目的に応じた振動特性で振動さ せる。

【００３３】 その結果、液体圧の脈動特性が変動しても、その特性に応じて適宜アキュムレ ータの脈動吸収特性を変化させることができる。すなわち、使用目的が相違した り、あるいは液体の振動特性が変動しても、一つのアキュムレータを設置するだ けで、脈動吸収効果が期待できたり、逆に圧力増強効果が期待できたりして、ア キュムレータの汎用性が高まり、かつ用途がきわめて広範囲となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るアキュムレータを示す
断面図である。

【図２】同実施例に係る位相制御器で求められる液圧の
振動特性と励磁コイルへの磁界変動信号との関係を示す
グラフである。

【図３】同実施例のアキュムレータにおける液圧の振動
角速度と脈動減衰率との関係を示すグラフである。

【図４】従来のアキュムレータにおける液圧の振動角速
度と脈動減衰率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…液体出入口 ２…シェル ２ａ…シェル本体 ２ｂ…シェル蓋体 ３…気体室 ４…液体室 ５…ダイアフラム ５ａ…縁辺部 ６…スプリング（ばね手段） ７…永久磁石（磁石） ８…励磁コイル ９…圧力センサ １０…位相制御器 １１，１２，１５…ネジ部 １３…押突部 １４…液体供給管 １６…増幅器

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部空間と前記内部空間に連通する液体出
   入口（１）とを有するシェル（２）と、 前記シェル（２）の内部空間を前記液体出入口（１）側
   の液体室（４）と気体室（３）とに仕切るダイアフラム
   （５）と、 前記ダイアフラム（５）を前記液体室（４）に向けて押
   圧するばね手段（６）と、 前記ダイアフラム（５）とともに移動する磁石（７）
   と、 前記磁石（７）に対して磁界を与える励磁コイル（８）
   と、 前記液体室（４）に出入りする液体の圧力を検出する圧
   力センサ（９）と、 前記圧力センサ（９）により検出された液体の圧力値か
   ら液体圧の脈動特性を求め、この脈動特性に応じて、前
   記励磁コイル（８）に磁界を変動させる信号を出力する
   位相制御器（１０）と、 を備えたアキュムレータ。