(57)【要約】    【課題】  必要な初期押出圧力と押出量を確保しながら、小型化を実現できるアキュムレータを提供する。    【解決手段】  ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａのみが変形してアキュムレータ内への液体の流入を許容する受圧面積の小さい第１の変形状態と、液体に接する全部分（中央部分３０ａ及び外輪部分３０ｂ）が変形してアキュムレータ内への液体の流入を許容する受圧面積の大きな第２の変形状態とを有する。そして、ダイヤフラム３０の受圧面積の小さな第１の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネ４４と、ダイヤフラム３０の受圧面積の大きな第２の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第２圧縮コイルバネ４６とを用いる。このため、第１圧縮コイルバネ４４と第２圧縮コイルバネ４６との付勢力の調整で、低い押出圧力中と高い押出圧力中とで別々の（押出圧力）−（押出量）特性を実現できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体管側に連通する管部と、前記管部を介して液体の流入及び吐出により変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを保持する容器とから成るアキュムレータであって、
前記容器内に前記ダイヤフラムを液体吐出側へ付勢する圧縮コイルバネを配設し、
前記ダイヤフラムは、中央部分のみが変形してアキュムレータ内への液体の流入を許容する第１の変形状態と、液体に接する全部分が変形してアキュムレータ内への液体の流入を許容する第２の変形状態とを有し、
前記圧縮コイルバネとして、前記ダイヤフラムの前記第１の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネと、前記ダイヤフラムの前記第２の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第２圧縮コイルバネと、を備えることを特徴とするアキュムレータ。
【請求項２】
前記第２圧縮コイルバネは、前記第１圧縮コイルバネを圧縮する第１圧縮コイルバネ押さえ部材を、前記ダイヤフラムと共に付勢していることを特徴とする請求項１のアキュムレータ。
【請求項３】
前記第１圧縮コイルバネ押さえ部材は、前記第２圧縮コイルバネの内周と摺接するスリーブ部と、該スリーブ部の下端に設けられ外周方向へ延在するフランジ部と、当該スリーブ部の上端に設けられた内周方向へ延在するフランジ部とから成り、
前記下端に設けられた外周方向へのフランジ部が、前記第２圧縮コイルバネの下端と当接して前記ダイヤフラムを付勢し、
前記上端に設けられた内周方向へのフランジ部が、前記第１圧縮コイルバネの上端と当接して当該第１圧縮コイルバネを付勢することを特徴とする請求項２のアキュムレータ。
【請求項４】
前記第１圧縮コイルバネは、底が前記ダイヤフラムに当接し、内壁が当該第１圧縮コイルバネに摺接し、外壁が前記第１圧縮コイルバネ押さえ部材の内壁に摺接し、該第１圧縮コイルバネ押さえ部材内を摺動する有底スリーブ状のバネ受け部材を介して前記ダイヤフラムを付勢すること特徴とする請求項３のアキュムレータ。
【請求項５】
前記ダイヤフラムの前記中央部分が下方に突出し、
前記管部を内蔵し、上面が前記ダイヤフラムに当接し、前記容器を液体管側に固定するための容器支持部材を備え、
前記容器支持部材の上面中央部に、前記下方に突出する前記ダイヤフラムの前記中央部分を収容するための凹部が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１のアキュムレータ。
【請求項６】
前記第２圧縮コイルバネの付勢力を調整する調整部材を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１のアキュムレータ。
【請求項７】
前記第１圧縮コイルバネ押さえ部材に、前記スリーブ部の下端のフランジ部の外周に設けられ、前記容器の内壁を摺動する外周フランジ部が設けられ、
前記スリーブ部の下端のフランジ部の底面に、当接する前記ダイヤフラムの形状に対応する曲面形状が形成されていることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１のアキュムレータ。
【請求項８】
前記容器に気体を充填するための充填用プラグが設けられたことを特徴とする請求項７のアキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体管側に連通する管部と、管部を介して液体の流入及び吐出により変形するダイヤフラムを用いるアキュムレータに関し、特に、自動式ポンプの貯水装置として用いられると共に、ポンプを用いない流体配管内の流量変化時に発生するウォーターハンマの吸収用にも用い得るアキュムレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を導入可能なブラダを備えたアキュムレータは、例えば、給水システムを構成する自動式ポンプの蓄水装置として使用されている。具体的には、下記特許文献１に開示されているように給水システムに用いられ、ポンプの吐出管にアキュムレータおよび圧力スイッチを連結することで、吐出管の圧力に応動して圧力スイッチがオンオフする。これにより、ポンプの運転停止を制御可能にしている（特許文献１；段落番号００１８、図６）。
特許文献２には樹脂ベローズと皿バネとを用いたアキュムレータが開示され、特許文献３には、ブラダと板バネとを用いたアキュムレータが開示されている。更に、特許文献４、５には、コイルバネを２本用いたアキュムレータが開示されている。また、特許文献６、７には、気密構造とコイルバネとを併用するアキュムレータが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−６５００１号公報（第２頁〜第４頁、図３，４，６）
【特許文献２】実開平５−８３４０２号公報
【特許文献３】実開平７−２３８０１号公報
【特許文献４】特開平９−６０６０２号公報
【特許文献５】実開昭５５−１５０２４１号公報
【特許文献６】特表２００２−５１６９５５号公報
【特許文献７】実開平２−１３４３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ポンプをインバータ制御することで、圧力をきめ細かく調整することが可能となり、ポンプのオン・オフで圧力を制御した際に要求されていた容量がアキュムレータに求められなくなった。このため、本発明者は、ポンプのインバータ制御に対応させるようにアキュムレータの小型化を試みた。ここで、ダイヤフラムを封止ガスで付勢するタイプのアキュムレータは、封止ガスが抜けると性能が劣化する。小型化した場合には、気密性を保つのが困難になり、短期間でガスが抜けてしまい耐久性に問題が生じた。
【０００４】
そのため、本発明者は、ダイヤフラムを圧縮コイルバネで付勢するとの着想を持った。しかしながら、圧縮コイルバネを用いて小型のアキュムレータを製造すると、要求される（押出圧力）−（押出量）特性を得ることが難しかった。即ち、所定の圧力から水の導入を開始し、所定の圧力から僅かに高くなった圧力で最大の貯水量（吐出量）に達するように、少ない吐出圧力の変化で動作するというガス封止式のアキュムレータと同様な特性を持たせることができなかった。このような特性を持たせるためには、バネ定数を下げる必要があるが、バネ定数を下げるためには、巻き数を多くする必要があり、バネ巻き数を多くすると、バネの全収縮の状態での高さが高くなり、アキュムレータが小型化できなくなる。特に、ダイヤフラム全体で液圧を受けるため、伸張状態（無負荷、セット状態）での荷重を大きくする必要があり、バネとしては線径が太くなり、バネ定数が高くなって、上述したようにバネ定数を下げるためには、太い線径のバネの巻き数を多くする必要があり、小型化が難しい。
【０００５】
特許文献４、５のアキュムレータでは、ダイヤフラムの受圧面積が一定で全体で液圧を受けるため、初期押出圧力が伸張状態（無負荷、セット状態）での荷重に等しく、初期押出圧力を大きくするためには、バネの線径を太くする必要があり、小型化が難しい。
【０００６】
特許文献６、７のアキュムレータでは、気体の封入圧が１気圧に限定されるため、用途によって必要な初期押出圧力を設定することができない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、必要な初期押出圧力と押出量を確保しながら、小型化を実現できるアキュムレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、液体管側に連通する管部２２と、前記管部２２を介して液体の流入及び吐出により変形するダイヤフラム３０と、前記ダイヤフラム３０を保持する容器１２とから成るアキュムレータ１０であって、
前記容器１２内に前記ダイヤフラム３０を液体吐出側へ付勢する圧縮コイルバネ４４、４６を配設したことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１では、ダイヤフラム３０を圧縮コイルバネ４４、４６を介して付勢するため、容器１２内の封入ガスが漏れても、ダイヤフラム３０を付勢でき、ガス量の少ない、或いは、ガスを用いない小型のアキュムレータ１０でも長期に亘り性能が劣化せず使用することができる。
また、ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａのみが変形してアキュムレータ１０内への液体の流入を許容する受圧面積の小さい第１の変形状態と、液体に接する全部分３０ａ、３０ｂが変形してアキュムレータ１０内への液体の流入を許容する受圧面積の大きな第２の変形状態とを有する。そして、ダイヤフラム３０の受圧面積の小さな第１の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネ４４と、ダイヤフラム３０の受圧面積の大きな第２の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第２圧縮コイルバネ４６とを用いる。このため、第１の変形状態での受圧面積及び第１圧縮コイルバネ４４の付勢力、第２の変形状態での受圧面積及び第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を調整し、ダイヤフラム３０に液圧（押出圧力）が加わった際に、先ず、第１の変形状態となり、更に圧力が高まった際に、第２の変形状態となるようにすることで、アキュムレータ１０に低い押出圧力中と高い押出圧力中とで別々の（押出圧力）−（押出量）特性を持たせることができる。このため、封止ガス式アキュムレータ１０と同様な特性を持たせることができる。また、第１の変形状態では、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが受圧し、中央部３０ａを付勢する第１圧縮コイルバネ４４の荷重は低いので、線径を細くできる。線型を細くすることで、第１圧縮コイルバネ４４の全圧縮状態での高さが低くなり、小型のアキュムレータへの収納が可能になる。
【００１０】
請求項２では、第２圧縮コイルバネ４６が、第１圧縮コイルバネ４４を圧縮する第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０をダイヤフラム３０と共に付勢している。このため、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態では第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されないように設定することで、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態を越える圧力が加わった際に、該圧力が第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０を介して第２圧縮コイルバネ４６へ加わり、第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されるようにできる。ここで、ダイヤフラム３０からの荷重を先ず第１圧縮コイルバネ４４で受けた後、第２圧縮コイルバネ４６で受けることになるので、外側の第２圧縮コイルバネを単独で用いるのと比較し、第２圧縮コイルバネの線径を細くすることができ、巻き数を増やさなくともバネ定数を低くすることができる。このため、所定の圧力から水の導入を開始し、所定の圧力から僅かに高くなった圧力で最大の貯水量（吐出量）に達するように、少ない吐出圧力の変化で動作するというガス封止式のアキュムレータと同様な特性を持たせることができる。更に、第２圧縮コイルバネ４６の線径を細く巻き数を少なくすることで、全圧縮の際の高さが低くなり、アキュムレータの外寸に対してダイヤフラムのストロークを大きく取れるので、貯水量（吐出量）を大きくすることが可能である。
【００１１】
請求項３では、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０の下端に設けられた外周方向へのフランジ部４０ｂが、第２圧縮コイルバネ４６の下端と当接してダイヤフラム３０を付勢する。また、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０の上端に設けられた内周方向へのフランジ部４０ｃが、第１圧縮コイルバネ４４の上端と当接して当該第１圧縮コイルバネ４４を付勢する。このため、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態では第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されないように設定することで、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態を越える圧力が加わった際に、該圧力が第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０を介して第２圧縮コイルバネ４６へ加わり、第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されるようにできる。これにより、圧力が加わることで、先ず、ダイヤフラム３０が第１の変形状態となり、更に圧力が高まった際に第２の変形状態となるように容易に調整できる。
【００１２】
請求項４では、第１圧縮コイルバネ４４が、底４２ｂがダイヤフラム３０に当接し、内壁が当該第１圧縮コイルバネ４４に摺接し、外壁が第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０の内壁に摺接し、該第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０内を摺動する有底スリーブ状のバネ受け部材４２を介してダイヤフラム３０を付勢する。このため、バネ受け部材４２を該第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０内で摺動させることで、バネ受け部材４２の底４２ａが接しているダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみを変形させる第１の変形状態を容易に作り出すことができる。
【００１３】
請求項５では、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａが下方に突出し、上面がダイヤフラム３０に当接する容器支持部材２０の上面中央部に、ダイヤフラム３０の該中央部分３０ａを収容するための凹部２４ａが設けられている。このため、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが変形してアキュムレータ１０内への液体の流入を許容する受圧面積の小さい第１の変形状態を作り出す際に、該ダイヤフラム３０の中央部分３０ａと凹部２４ａとの間にのみ液を導入させることを容易に行える。
【００１４】
請求項６では、第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を調整部材５０、５２により調整できるため、第２圧縮コイルバネ４６が収縮し始める圧力と、アキュムレータの最大圧力とを調整することができる。
【００１５】
請求項７では、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０に、スリーブ部４０ａの下端のフランジ部４０ｂの外周に設けられ、容器１２の内壁を摺動する外周フランジ部４０ｄが設けられている。このため、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０がズレる或いは揺動することが無いので、ダイヤフラム３０の摩耗を軽減して耐久性を向上させることができる。
更に、スリーブ部４０ａの下端のフランジ部４０ｂの底面４０ｅに、当接するダイヤフラム３０の形状に対応する曲面形状が形成されている。このため、ダイヤフラム３０が、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０とバネ受け部材４２との境目、及び、容器１２の内壁と第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０との境目に食い込んで破損することを防止できる。
【００１６】
請求項８では、容器１２に気体を充填するための充填用プラグ６０が設けられているため、第１圧縮コイルバネ４４及び第２圧縮コイルバネ４６と共同させながら、封入圧力を変えることで、必要な押出圧力−押出量特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態に係るアキュムレータ１０の構成を図１〜図３に基づいて説明する。図１（Ａ）は、第１実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図１（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図１（Ｃ）は底面図である。アキュムレータ１０は、主に、ベース２０、ダイヤフラム３０、容器１２、ダイヤフラム３０を吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネ４４及び第２圧縮コイルバネ４６、第１圧縮コイルバネ４４を介してダイヤフラム３０を押圧するバネ受け部材４２、第１圧縮コイルバネ４４を押圧するバネ押さえ部材４０等により構成され、容器１２内にはダイヤフラム３０との間にガスが封止されている。当該アキュムレータ１０は、ベース２０の上面とダイヤフラム３０との間に３０cc程度の液体を導入する小型アキュムレータとして設計され、圧力をきめ細かく調整できるインバータ制御のポンプと共に用いられる。
【００１８】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、アキュムレータの拡大断面図であり、図２（Ａ）はアキュムレータ１０内に水が入っていない無圧力状態を、図２（Ｂ）はアキュムレータ１０内に水が僅かに入っている低圧力状態を示している。
ベース２０は、円筒状の管部２２と円盤形状のフランジ部２４とから形成される樹脂製部材で、その円形中心部には水道水等の液体を導入可能な導水路２２ａが形成され、管部２２の外周には、溝２６が周設され、液体を供給し得る配管を結合したときに両者の隙間から漏洩を防止する水漏れ防止用のＯリング１４が装着されている。フランジ部２４上面の中央には凹部２４ａが形成され、該凹部寄りに傾斜が緩く、外周寄りに傾斜がきつい傾斜部２４ｂが形成され、更に外側に、容器１２との間にダイヤフラム３０の外周部を挟持する段部２４ｃが形成されている。フランジ部２４外周端２４ｄに、容器１２の下端部がカシメられている。
【００１９】
ダイヤフラム３０は、円盤状部材で、例えば、合成ゴム（ブチルゴム、スチレンゴムまたはこれらの混合等）からなる。ダイヤフラム３０と容器との間には、加圧気体が充填されている。なお、加圧気体は、空気でも良いが、気体を構成する分子サイズが酸素や二酸化炭素よりも大きい窒素ガスを選択することにより、ガス透過現象によってダイヤフラム３０から液体側に加圧気体が漏れ出るのを抑制できる。ダイヤフラム３０の材質として、ガス透過現象が発生し難いものを選択することも、加圧気体が漏れ出るのを抑制する。なお、第１実施形態のアキュムレータは、加圧しなくても動作でき、気密構造を取らない構成を採用可能である。
【００２０】
ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａがバネ受け部材４２を介して第１圧縮コイルバネ４４により液吐出側（図中下側）へ押圧され、中央部分の外側の外輪部分３０ｂが第２圧縮コイルバネ４６により押圧されている。また、第２圧縮コイルバネ４６は、第１圧縮コイルバネ４４を圧縮するバネ押さえ部材４０を押圧している。
【００２１】
バネ押さえ部材４０は、第２圧縮コイルバネ４６の内周と摺接するスリーブ部４０ａと、該スリーブ部４０ａの下端に設けられ外周方向へ延在するフランジ部４０ｂと、当該スリーブ部４０ａの上端に設けられた内周方向へ延在するフランジ部４０ｃとから成る。そして、下端に設けられた外周方向へのフランジ部４０ｂが、第２圧縮コイルバネ４６の下端と当接してダイヤフラム３０を付勢する。上端に設けられた内周方向へのフランジ部４０ｃが、第１圧縮コイルバネ４４の上端と当接して当該第１圧縮コイルバネ４４を付勢する。
【００２２】
バネ受け部材４２は、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａに当接する底部４２ｂと、スリーブ部４２ａとから成る。該バネ受け部材４２のスリーブ部４２ａの内壁が該第１圧縮コイルバネ４４に摺接し、外壁がバネ押さえ部材４０のスリーブ部４０ａの内壁に摺接する。そして、バネ受け部材４２は、該バネ押さえ部材４０内を摺動してダイヤフラム３０の中央部分３０ａを押圧する。
【００２３】
図３は、アキュムレータ１０の動作を示す説明図であり、図３（Ａ）はアキュムレータ１０内に水が入っていない無圧力状態を、図３（Ｂ）はアキュムレータ１０内に水が僅かに入っている低圧力状態を、図３（Ｃ）はアキュムレータ１０内に水が中程度に入っている中圧力状態を、図３（Ｄ）はアキュムレータ１０内に水が最大量入っている高圧力状態を示している。
【００２４】
アキュムレータ１０は、図３（Ａ）に示す無圧力状態から低い圧力が加わった状態で、図３（Ｂ）に示すように、先ず、第１圧縮コイルバネ４４が圧縮され、バネ受け部材４２が、バネ押さえ部材４０内を摺動、上昇することで、ベース２０上面に形成された凹部２４ａとダイヤフラム３０の中央部分３０ａとの間に水を収容する。この凹部２４ａとダイヤフラム３０の中央部分３０ａとの間に水を収容する状態は、バネ受け部材４２の上端が、バネ押さえ部材４０のフランジ部４０ｃと当接するまで続く。このダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが変形する状態をダイヤフラム３０の第１の変形状態と呼ぶ。
【００２５】
アキュムレータ１０に加わる圧力が更に高くなると、図３（Ｃ）に示すように、第２圧縮コイルバネ４６が圧縮され、バネ押さえ部材４０がバネ受け部材４２と共に上昇することで、ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａのみでなく中央部分３０ａの外側の外輪部分（中央部分を除く受液圧部分）３０ｂが変形し、更に多くの水を導入する。そして、図３（Ｄ）に示すように、バネ押さえ部材４０の上端が容器１２の上端内面に当接することで、最大量まで水を導入する。なお、第１圧縮コイルバネ４４と第２圧縮コイルバネ４６との弾性は、上述した動作を行い得るように調整されている。このダイヤフラム３０の中央部分３０ａ及び外輪部分３０ｂが変形する状態をダイヤフラム３０の第２の変形状態と呼ぶ。
【００２６】
図４は、第１実施形態の２本の圧縮コイルバネを用いるアキュムレータ１０の押出圧力−押出量特性を示すグラフである。比較のため１本の圧縮コイルバネでの特性を併せて示す。低い圧力状態においては、図３（Ｂ）を参照して上述したように、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが変形する、低い押出圧で水の導入を許容する状態となり、高い圧力状態においては、図３（Ｃ）を参照して上述したように、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａ及び外輪部分３０ｂが変形する状態となる。１本のバネで第１実施形態と同じ最大押出量を得る場合には、押出圧力の変化量を大きくする必要があり、他方、１本のバネで第１実施形態と同等な押出圧力の変化量で最大押出量に達するようにすると、最大押出量が小さくなる。
【００２７】
第１実施形態のアキュムレータ１０では、ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａのみが変形してアキュムレータ１０内への液体の流入を許容する受圧面積の小さい第１の変形状態と、液体に接する全部分（中央部分３０ａ及び外輪部分３０ｂ）が変形してアキュムレータ１０内への液体の流入を許容する受圧面積の大きな第２の変形状態とを有する。そして、ダイヤフラム３０の受圧面積の小さな第１の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネ４４と、ダイヤフラム３０の受圧面積の大きな第２の変形状態に対して液体吐出側へ付勢する第２圧縮コイルバネ４６とを用いる。このため、第１の変形状態での受圧面積及び第１圧縮コイルバネ４４の付勢力、第２の変形状態での受圧面積及び第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を調整し、ダイヤフラム３０に液圧（押出圧力）が加わった際に、先ず、第１の変形状態となり、更に圧力が高まった際に、第２の変形状態となるようにすることで、アキュムレータ１０に低い押出圧力中と高い押出圧力中とで別々の（押出圧力）−（押出量）特性を持たせることができる。このため、封止ガス式アキュムレータ１０と同様な特性を持たせることができる。また、第１の変形状態では、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが受圧し、中央部３０ａを付勢する第１圧縮コイルバネ４４の荷重は低いので、線径を細くできる。線型を細くすることで、第１圧縮コイルバネ４４の全圧縮状態での高さが低くなり、小型のアキュムレータへの収納が可能になる。
【００２８】
第１実施形態では、第２圧縮コイルバネ４６が、第１圧縮コイルバネ４４を圧縮する第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０をダイヤフラム３０と共に付勢している。このため、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態では第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されないように設定することで、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態を越える圧力が加わった際に、該圧力が第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０を介して第２圧縮コイルバネ４６へ加わり、第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されるようにできる。ここで、ダイヤフラム３０からの荷重を先ず第１圧縮コイルバネ４４で受けた後、第２圧縮コイルバネ４６で受けることになるので、外側の第２圧縮コイルバネを単独で用いるのと比較し、第２圧縮コイルバネの線径を細くすることができ、巻き数を増やさなくともバネ定数を低くすることができる。このため、所定の圧力から水の導入を開始し、所定の圧力から僅かに高くなった圧力で最大の貯水量（吐出量）に達するように、少ない吐出圧力の変化で動作するというガス封止式のアキュムレータと同様な特性を持たせることができる。更に、第２圧縮コイルバネ４６の線径を細く巻き数を少なくすることで、全圧縮の際の高さが低くなり、アキュムレータの外寸に対してダイヤフラム３０のストロークを大きく取れるようになるので、貯水量（吐出量）を大きくすることが可能である。
【００２９】
また、バネ押さえ部材４０の下端に設けられた外周方向へのフランジ部４０ｂが、第２圧縮コイルバネ４６の下端と当接してダイヤフラム３０を付勢する。また、バネ押さえ部材４０の上端に設けられた内周方向へのフランジ部４０ｃが、第１圧縮コイルバネ４４の上端と当接して当該第１圧縮コイルバネ４４を付勢する。このため、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態では第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されないように設定することで、第１圧縮コイルバネ４４の収縮で吸収できるダイヤフラム３０の第１の変形状態を越える圧力が加わった際に、該圧力がバネ押さえ部材４０を介して第２圧縮コイルバネ４６へ加わり、第２圧縮コイルバネ４６が圧縮されるようにできる。これにより、圧力が加わることで、先ず、ダイヤフラム３０が第１の変形状態となり、更に圧力が高まった際に第２の変形状態となるように容易に調整できる。
【００３０】
更に、第１圧縮コイルバネ４４が、底４２ｂがダイヤフラム３０に当接するバネ受け部材４２を介してダイヤフラム３０を付勢する。このため、バネ受け部材４２を該バネ押さえ部材４０内で摺動させることで、バネ受け部材４２の底４２ｂが接しているダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみを変形させる第１の変形状態を容易に作り出すことができる。
【００３１】
また更に、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａが下方に突出し、上面がダイヤフラム３０に当接する容器支持部材２０の上面中央部に、ダイヤフラム３０の該中央部分３０ａを収容するための凹部２４ａが設けられている。このため、ダイヤフラム３０の中央部分３０ａのみが変形してアキュムレータ内への液体の流入を許容する受圧面積の小さい第１の変形状態を作り出す際に、該ダイヤフラム３０の中央部分３０ａと凹部２４ａとの間にのみ液を導入させることを容易に行える。
【００３２】
[第２実施形態]
第２実施形態に係るアキュムレータ１０の構成を図５に基づいて説明する。
図５（Ａ）は、第２実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図５（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図５（Ｃ）は底面図である。第２実施形態では、上述した第１実施形態の構成に加えて、第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を調整するために、調整板５０及び調整ネジ５２が設けられている。なお、第２実施形態では、容器１２内がガス封止されていない。調整板５０の中央にはネジ孔５０ａが形成され、該ネジ孔５０ａに調整ネジ５２が螺合されている。調整ネジを回転させることで、調整板５０が図中上下方向へ変位し、調整板５０を下げることで、第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を上げ、調整板５０を上げることで、第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を下げることができる。第２実施形態では、第２圧縮コイルバネ４６の付勢力を変えることができるため、第２圧縮コイルバネ４６が収縮し始める圧力と、アキュムレータの最大圧力とを調整することができる。
【００３３】
[第３実施形態]
引き続き、第３実施形態に係るアキュムレータについて説明する。
第３実施形態のアキュムレータは、ガス封入圧を変えることで、用途に応じて最適な初期押出圧力を設定できるようにすることを目的としている。
まず、本発明の第３実施形態に係るアキュムレータ１０の構成を図６〜図８に基づいて説明する。図６（Ａ）は、第３実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図６（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図６（Ｃ）は底面図である。アキュムレータ１０は、主に、ベース２０、ダイヤフラム３０、容器１２、ダイヤフラム３０を吐出側へ付勢する第１圧縮コイルバネ４４及び第２圧縮コイルバネ４６、第１圧縮コイルバネ４４を介してダイヤフラム３０を押圧するバネ受け部材４２、第１圧縮コイルバネ４４を押圧するバネ押さえ部材４０、ガス充填用プラグ６０等により構成され、容器１２内にはダイヤフラム３０との間にチッソガスが封止されている。当該アキュムレータ１０は、ベース２０の上面とダイヤフラム３０との間に３０cc程度の液体を導入する小型アキュムレータとして設計され、圧力をきめ細かく調整できるインバータ制御のポンプと共に用いられる。
【００３４】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、アキュムレータの拡大断面図であり、図７（Ａ）はアキュムレータ１０内に水が僅かに入っている低圧力状態を、図７（Ｂ）はアキュムレータ１０内に水が最大量に入っている高圧力状態を示している。
ベース２０は、円筒状の管部２２と円盤形状のフランジ部２４とから形成される樹脂製部材で、その円形中心部には水道水等の液体を導入可能な導水路２２ａが形成され、管部２２の外周には、溝２６が周設され、液体を供給し得る配管を結合したときに両者の隙間から漏洩を防止する水漏れ防止用のＯリング１４が装着されている。フランジ部２４上面の中央には凹部２４ａが形成され、該凹部２４ａの外周側に断面半円状の傾斜部２４ｂが形成され、更に外側に、容器１２との間にダイヤフラム３０の外周部を挟持する段部２４ｃが形成されている。フランジ部２４外周端２４ｄに、容器１２の下端部がカシメられている。
【００３５】
ダイヤフラム３０は、円盤状部材で、例えば、合成ゴム（ブチルゴム、スチレンゴムまたはこれらの混合等）からなる。ダイヤフラム３０と容器との間には、チッソガスが充填されている。なお、封入する気体は、空気でも良いが、気体を構成する分子サイズが酸素や二酸化炭素よりも大きい窒素ガスを選択することにより、ガス透過現象によってダイヤフラム３０から液体側に加圧気体が漏れ出るのを抑制できる。
【００３６】
ダイヤフラム３０は、第１実施形態と同様に中央部分３０ａがバネ受け部材４２を介して第１圧縮コイルバネ４４により液吐出側（図中下側）へ押圧され、中央部分の外側の外輪部分３０ｂが第２圧縮コイルバネ４６により押圧されている。また、第２圧縮コイルバネ４６は、第１圧縮コイルバネ４４を圧縮するバネ押さえ部材４０を押圧している。
【００３７】
バネ押さえ部材４０は、第１実施形態と同様に第２圧縮コイルバネ４６の内周と摺接するスリーブ部４０ａと、該スリーブ部４０ａの下端に設けられ外周方向へ延在するフランジ部４０ｂと、当該スリーブ部４０ａの上端に設けられた内周方向へ延在するフランジ部４０ｃとから成る。そして、下端に設けられた外周方向へのフランジ部４０ｂが、第２圧縮コイルバネ４６の下端と当接してダイヤフラム３０を付勢する。上端に設けられた内周方向へのフランジ部４０ｃが、第１圧縮コイルバネ４４の上端と当接して当該第１圧縮コイルバネ４４を付勢する。
【００３８】
第３実施形態では、下端のフランジ部４０ｂの外周に容器１２の内壁を摺動する外周フランジ部４０ｄが設けられている。容器１２の内壁と外周フランジ部４０ｄとの間にはシリコングリスが塗布されている。このため、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０が上下動の際にズレる或いは揺動することが無くなり、ダイヤフラム３０の摩耗を軽減して耐久性を向上させることができる。
【００３９】
更に、第３実施形態では、スリーブ部４０ａの下端のフランジ部４０ｂの底面４０ｅに、当接するダイヤフラム３０の外輪部分３０ｂの断面略半円形状に対応する中央側が窪む曲面形状が形成されている。このため、ダイヤフラム３０が、第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０とバネ受け部材４２との境目、及び、容器１２の内壁と第１圧縮コイルバネ押さえ部材４０との境目に食い込んで破損することを防止できる。
【００４０】
バネ受け部材４２は、第１実施形態と同様にダイヤフラム３０の中央部分３０ａに当接する底部４２ｂと、スリーブ部４２ａとから成る。
【００４１】
第１実施形態では、図３（Ｂ）を参照して上述した様に、無圧力状態から低い圧力が加わった状態で、第１圧縮コイルバネ４４が圧縮され、バネ受け部材４２が、バネ押さえ部材４０内を摺動、上昇することで、ベース２０上面に形成された凹部２４ａとダイヤフラム３０の中央部分３０ａとの間に水を収容し、この状態は、バネ受け部材４２の上端が、バネ押さえ部材４０のフランジ部４０ｃと当接するまで続いた。これに対して、第３実施形態では、図７（Ａ）に示すように、バネ受け部材４２の上端が、バネ押さえ部材４０のフランジ部４０ｃと当接する前、即ち、第１圧縮コイルバネ４４が全圧縮される前に、第２圧縮コイルバネ４６の圧縮が始まり、ダイヤフラム３０は、中央部分３０ａのみでなく中央部分３０ａの外側の外輪部分（中央部分を除く受液圧部分）３０ｂが変形し、水を導入するよう調整されている。そして、図７（Ｂ）に示すように、バネ押さえ部材４０の上端が容器１２の上端内面に当接し、更に、バネ受け部材４２の上端がバネ押さえ部材４０のフランジ部４０ｃと当接することで、最大量まで水を導入する。
【００４２】
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、低押出圧力時に、第２圧縮コイルバネ４６とバネ押さえ部材４０とによりダイヤフラム３０の外輪部分３０ｂを押さえることで、ダイヤフラム３０の受圧面積を小さくできる。この状態では、第１圧縮コイルバネ４４とバネ受け部材４２で構成されるダイヤフラム中央付近のみが変形して押出量を確保している。受圧面積が小さいため、第１圧縮コイルバネ４４の荷重を低くでき、線径を細くすることでバネの圧縮長が短くなり、ダイヤフラムのストロークを大きくすることができる。
【００４３】
他方、高押出時に、ダイヤフラム３０の外輪部分３０ｂも移動して受圧面積が大きくなり、第２圧縮コイルバネ４６が全圧縮するまでストロークを確保できる。ダイヤフラム３０の全ストロークは、第１圧縮コイルバネ４４と第２圧縮コイルバネ４６の圧縮量の合計となり、高さが低いにもに拘わらず押出量を大きくすることができる。
【００４４】
図８は、第３実施形態のガス圧及び２本の圧縮コイルバネを用いるアキュムレータ１０の押出圧力−押出量特性を示すグラフである。図中では、ガス封入圧なしから、ガス封入圧０．１Ｍpa、０．１５Ｍpa、０．２０Ｍpa時の特性を示している。
インバータ制御用の小容量アキュムレータは、ポンプ停止中に漏水等でポンプ吐出側管路の圧力が徐々に低下した場合に、蓄水を排出し、管路の圧力低下を遅延させ、ポンプのインチング運転を防止することが望まれる。
【００４５】
従って、設定されたポンプの起動圧力と運転圧力との間で、圧力値の単位変化当たりの押出量の変化が大きい方が遅延時間（ポンプ停止時間）を長くでき、上記インチング運転の頻度を下げることができる。このため、第３実施形態では、ガスを封入することで、この押出量の変化が大きい圧力値を、ガス封入なしの０．１〜０．１５Ｍpaから０．２０Ｍpa、０．２５Ｍpa、０．３０Ｍpaと用途に応じて変えることができる。即ち、ガス充填用プラグ６０を介して封入するガス圧を調整することで、必要な初期押出圧力、及び、押出圧力−押出量特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述した実施形態では、第１圧縮コイルバネと第２圧縮コイルバネとが連動するように構成したが、第１圧縮コイルバネと第２圧縮コイルバネとが別々にアキュムレータを付勢するようにも構成可能である。更に、実施形態では、自動式ポンプの貯水装置として用いられる場合を例示したが、本発明のアキュムレータは、ポンプを用いない流体配管内の流量変化時に発生するウォーターハンマの吸収用にも用い得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図１（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図１（Ｃ）は底面図である。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、アキュムレータの拡大断面図である。
【図３】図３はアキュムレータの動作を説明する説明図であり、図３（Ａ）はアキュムレータ内に水が入っていない無圧力状態を、図３（Ｂ）はアキュムレータ内に水が僅かに入っている低圧力状態を、図３（Ｃ）はアキュムレータ内に水が中程度に入っている中圧力状態を、図３（Ｄ）はアキュムレータ内に水が最大量入っている高圧力状態を示している。
【図４】第１実施形態のアキュムレータの押出圧力−押出量特性を示すグラフである。
【図５】図５（Ａ）は、第２実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図５（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図５（Ｃ）は底面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第３実施形態に係るアキュムレータの構成を示す平面図であり、図６（Ｂ）は一部切り欠き側面図であり、図６（Ｃ）は底面図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、アキュムレータの拡大断面図である。
【図８】第３実施形態のアキュムレータの押出圧力−押出量の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１０  アキュムレータ
１２  ケース（容器）
１４  Ｏリング
２０  ベース（容器支持部材）
２２  管部
２４  フランジ部
２４ａ  凹部
２４ｂ  傾斜部
２４ｃ  段部
２４ｄ  外縁部
３０  ダイヤフラム
３０ａ  中央部分
３０ｂ  外輪部分
３０ｃ  外縁部
４０  バネ押さえ部材
４０ａ  スリーブ部
４０ｂ  下端フランジ部
４０ｃ  上端フランジ部
４０ｄ  外周スリーブ部
４０ｅ  底面
４２  バネ受け部材
４２ａ  スリーブ部
４２ｂ  底部
４４  第１圧縮コイルバネ
４６  第２圧縮コイルバネ
５０  調整板
５２  調整ネジ
６０  ガス充填用プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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