JP4226358B2 - 加圧装置の圧媒差圧回収方法及びその回収装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧装置の圧媒差圧回収方法及びその回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧装置の一例と示される等方圧加圧装置は、金属・セラミックス等の粉末の等方圧加圧成形や、食品の殺菌等の高圧処理に利用される。このような等方圧加圧装置に用いられる高圧容器内には、高圧の圧媒が供給され、加圧処理後はこの圧媒は減圧処理される。即ち、高圧容器を昇圧したエネルギーは、減圧と共に回収されることなく捨てられていたので、エネルギーが無駄になっていた。
そこで、このエネルギーを回収して省エネ化を図ったものとして、特公平６−２２５３４号公報に記載の技術が公知である。
【０００３】
この従来のものは、複数の加圧装置を設け、その装置間を配管及び切換弁で連結し、その連結配管を通して、処理が終わった装置における加圧した圧媒を、他方の加圧前の装置の圧力容器に供給することにより、差圧を回収し、省エネルギーを図ったものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−２２５３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の加圧装置の圧媒差圧回収は、最初の差圧回収によりバランスした状態から、更に差圧回収をすることはできず、差圧回収率が悪いものであった。
そこで、本発明は、従来の差圧回収よりも効率よく圧力を回収することにより、省エネルギー化を図った加圧装置の圧媒差圧回収方法及び加圧装置の圧媒差圧回収装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の加圧装置の圧媒差圧回収方法の特徴とするところは、高圧の圧媒によって高圧状態とされている一方の加圧装置と、それよりも低圧状態とされている他方の加圧装置とを連通して、両加圧装置を等圧にする等圧工程と、両加圧装置間に設けられた増圧機の低圧側に一方の加圧装置を連通し、高圧側に他方の加圧装置を連通せしめることにより、前記一方の加圧装置を減圧し、前記他方の加圧装置を増圧する増減圧工程とを有する点にある。
【０００７】
前記増減圧工程は、並列配置された増圧機を順次使用することにより多段階に行うことができる。
前記増減圧工程において、減圧側を補助昇圧装置により加圧することができる。
本発明の加圧装置の圧媒差圧回収装置の特徴とするところは、高圧の圧媒によって高圧状態とされている一方の加圧装置と、それよりも低圧状態とされている他方の加圧装置とを連通して、両加圧装置の内圧を同じにする等圧手段と、両加圧装置間に設けられた増圧機の低圧側に前記一方の加圧装置を連通し、高圧側に前記他方の加圧装置を連通せしめることにより、前記一方の加圧装置を減圧し、前記他方の加圧装置を増圧する増減圧手段と、前記等圧手段と増減圧手段を切り換える切換装置とを有する点にある。
【０００８】
前記増圧機は、一方のピストンの移動により容積が増大する減圧室と、前記一方のピストンよりも断面積が小さい他方のピストンの移動により容積が減少する増圧室と、を具備しており、前記減圧室に前記一方の加圧装置を連通し、前記増圧室に前記他方の加圧装置を連通する構成とされているのが好ましい。
前記減圧室における一方のピストンの背面から突出するロッドにより、前記増圧室の他方のピストンが構成されているのが好ましい。
前記増減圧手段において、増圧機を並列に設けることができる。
【０００９】
また、前記増圧機の減圧側に、補助圧媒供給装置を接続することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１において、本発明の圧媒差圧回収装置は、二つの加圧装置１，２を有する。以下、一方を第一加圧装置１、他方を第二加圧装置２と呼ぶが、その構成は基本的に同じである。第一及び第二加圧装置１，２は、それぞれ圧力容器３を有する。この圧力容器３は、両端開口の筒体と該筒体４の両端開口を開閉自在に密閉施蓋する上下の蓋体５，６とを有する。圧力容器３へ圧媒が供給され、この内圧は、軸力として蓋体５，６を開く方向に作用する。この蓋体５，６に作用する軸力を支承するフレーム装置（図示省略）が設けられている。しかし、この軸力は、蓋体５，６と筒体４とをネジ結合する等、他の手段によっても支持できる。
【００１１】
前記第一及び第二加圧装置１，２の各下蓋６には、圧力容器３の内外を連通する二つの連通孔７，８が設けられている。
前記二つの加圧装置１，２間には、両加圧装置１，２を連通して両装置１，２の内圧を同じにする等圧手段９が設けられている。また、この二つの加圧装置１，２間には、増圧機１０を介して一方の加圧装置１又は２を減圧し他方２又は１を増圧する増減圧手段１１が設けられている。そして、前記等圧手段９と増減圧手段１１を切り換える切換装置が設けられている。
【００１２】
前記等圧手段９は、両加圧装置１，２の各下蓋６，６の一つの連通孔７，７同士を連通する第一配管１３を有する。この第一配管１３には、二つの第一及び第二開閉弁１４，１５が介在されている。
前記増減圧手段１１の増圧機１０は、ピストン１６の移動により容積が増大する減圧室１７と、ピストン１８の移動により容積が減少する増圧室１９とを具備しており、前記両ピストン１６，１８は連動連結されている。
前記減圧室１７と増圧室１９は、断面円形の中空シリンダに形成され、減圧室１７と増圧室１９は隔壁２１で仕切られ、両室１７，１９は同一軸心上に密着して直列配置されている。これらシリンダ内径は、減圧室１７の方が増圧室１９よりも大径とされている。従って、減圧室１７のピストン１６の直径は、増圧室１９のピストン１８の径よりも大径とされている。そして、そして、小径の増圧室ピストン１８は、大径の減圧室ピストン１６の背面から突出するロッドにより構成されている。この小径ピストン１８は、前記隔壁２１を貫通している。大径ピストン１６の背面側と前記隔壁２１とで形成する空間は、隔壁２１または隔壁近傍の減圧室周壁に設けられた外部連通孔により大気圧と連通している。
【００１３】
前記増減圧手段１１は、前記第一及び第二加圧装置１，２と増圧機１０とを接続する配管装置を有する。この配管装置は、前記減圧室１７と前記第一加圧装置１の下蓋６の連通孔８とを接続する第二配管２２を有する。この第二配管２２途中に第三開閉弁２３が設けられている。この第三開閉弁２３と減圧室１７間の第二配管２２と、前記第二加圧装置２の下蓋６の連通孔８とが第三配管２４で接続されている。この第三配管２４に第四開閉弁２５が設けられている。
前記増圧室１９と、前記第一及び第二開閉弁１４，１５間の第一配管１３とが、第四配管２６で接続されている。この第四配管２６に第一逆止弁２７が介在されている。この逆止弁２７は、増圧室１９側から第一配管１３側へ圧媒を流すが、その逆は流さない弁である。この逆止弁２７は増圧機１０の保護のためのものであるが、なくてもよい。
【００１４】
前記第一逆止弁２７と増圧室１９間の第四配管２６に第五配管２８が接続され、該第五配管２８の端部は圧媒供給源２９に接続されている。この第五配管２８には、圧媒供給源２９から増圧室１９側へ圧媒を流すがその逆は流さない第二逆止弁３０が設けられている。
前記第一及び第二開閉弁１４，１５間の第一配管１３に第六配管３１が接続され、該第六配管３１には、昇圧用の圧媒供給ポンプ３２が接続されている。第一配管１３からポンプ３２の間の第六配管３１にポンプ側へ圧媒を流さない第三逆止弁３３が設けられている。尚、ポンプ３２の吸い込み側は圧媒供給源２９に接続されている。
【００１５】
なお、前記第一〜第四開閉弁１４，１５，２３，２５は、遠隔操作でオンオフ可能な電磁バルブにより構成され、前記等圧手段９と増減圧手段１１を切り換える切換装置を構成するものである。
次に、前記加圧装置の圧媒差圧回収方法につき説明する。
図１に示す装置において、第一〜第四開閉弁１４，１５，２３，２５は全て閉じられている。第一加圧装置１の圧力容器３には被処理物が収納され、且つ高圧の圧媒が充填されて高圧状態が保持され、被処理物が高圧処理される。
【００１６】
第二加圧装置２の圧力容器３は、被処理物は収納されているが、圧媒の圧力は加圧前状態の圧力（例えば、大気圧）に保持されている。圧媒として、例えば、水又は油が用いられ、高圧処理圧力は、数百〜数千Ｐａである。
高圧処理が終了すると、高圧の第一加圧装置１の圧力を、第二加圧装置２に回収する圧媒差圧回収が行われる。
まず、図２に示す如く、両加圧装置１，２を等圧にする等圧工程が行われる。この等圧工程は、切換装置の第一及び第二開閉弁１４，１５を開き、等圧手段９の第一配管１３を介して両加圧容器３，３を連通することにより行われる。
【００１７】
次に、図３、４に示す如く、一方の加圧装置１を減圧し、他方の加圧装置２を増圧する増減圧工程が行われる。
この増減圧工程は、切換装置の第一開閉弁１４を閉じ、等圧手段９の作動を停止し、切換装置の第三開閉弁２３を開いて、増減圧手段１１の増圧機１０を作動させることにより行う。
図３に示すように、増圧機１０の減圧室ピストン１６は、最初、減圧室１７の容積がゼロとなる位置にある。
【００１８】
図４に示すように、第三開閉弁２３を開くことにより、第一加圧装置１の圧媒は、第二配管２２を通って増圧機１０の減圧室１７に供給される。このとき、前記等圧工程において減圧室１７の圧力と増圧室１９の圧力は同じとされているが、減圧室ピストン１６と増圧室ピストン１８の面積の大小により、両ピストン１６，１８に作用する力がアンバランスになり、両ピストン１６，１８は直結されているので増圧室１９側へ移動し、その結果、増圧室１９側の容積が減少して、増圧室１９の圧力が増圧されると共に、減圧室１７の容積は増加して、減圧室１７の圧力は減圧される。
【００１９】
即ち、第一加圧装置１は減圧され、第二加圧装置２は増圧され、第一加圧装置１の圧媒差圧回収が行われる。
尚、前記増減圧工程の終了時点では、第一加圧装置１は大気圧まで減圧されるのが好ましい。大気圧までの減圧により被処理物の取り出しが可能となる。
図５に示すように、前記圧媒差圧回収が終わると、ポンプ３２を駆動して第二加圧装置２を所定の高圧に加圧する加圧工程が行われ、被処理物を加圧処理する。
【００２０】
前記等方圧加圧処理が終わると、前記と同様、等圧工程、増減圧工程が繰り返される。
図６に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、図１の一つの増圧機１０では高圧状態の加圧装置１又は２を大気圧まで減圧できない場合、複数（この実施の形態では二台）の増圧機１０ａ、１０ｂを用いて、増減圧工程を行うものである。
即ち、第一配管１３と第二配管２２間に複数の増圧機１０ａ、１０ｂを並列に設けている。この場合、各増圧機１０ａ，１０ｂの減圧室１７側の配管に開閉弁３４ａ，３４ｂが設けられている。
【００２１】
各増圧機１０ａ，１０ｂの増圧比（ピストン面積比）は異なるものとされ、前記増減圧工程は、増圧比が小さいものから大きなものへ増圧機１０ａ，１０ｂを順次使用することにより多段階に行うものとされている。
このように多段階により減増圧を行うことにより、大気圧まで有効にその差圧を回収することができる。従って、増圧機１０の台数は２台に限定されるものではない。
図７に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記増圧機１０の減圧室１７側に、補助圧媒供給装置３５が接続されている。
【００２２】
即ち、第二配管２２と第五配管２８を結ぶ第七配管３６が設けられ、第七配管３６に補助圧媒供給装置３５であるポンプが介在されている。
圧縮率の大きい低圧域を、補助圧媒供給装置３５で昇圧することにより、減圧室１７の作動圧力を高く保つことができ、差圧回収効率を上げることができる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示すものに限定されない。例えば、増圧機１０においては、減圧室ピストン１６と増圧室ピストン１８とを連動連結する連結手段２０として、図８に示すような、てこ式のものを用いている。即ち、減圧室１７と増圧室１９を並列配置して、両ピストン１６，１８の断面積は同じとし、連結手段２０をてこ３７とするのである。このてこ３７の支点３８の位置を可変とすることにより、増圧比を任意に設定できる。
【００２３】
加圧装置は、２つに限らずそれ以上であっても良い。加圧装置として、単なる圧力容器からなるものに限らず、特公平６−２２５３４号公報に記載の如き加圧装置であっても良い。圧媒は、液体、気体のいずれであっても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、圧媒差圧回収を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態を示す差圧回収装置の構成図である。
【図２】 図２は、等圧工程を示す工程図である。
【図３】 図３は、増減圧工程における初期状態の工程図である。
【図４】 図４は、増減圧工程における終期状態の工程図である。
【図５】 図５は、増減圧工程終了後の加圧工程を示す工程図である。
【図６】 図６は、本発明の他の実施の形態を示す差圧回収装置の構成図である。
【図７】 図７は、本発明の他の実施の形態を示す差圧回収装置の構成図である。
【図８】 図８は、増圧機の他の形式を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 第一加圧装置
２ 第二加圧装置
９ 等圧手段
１０ 増圧機
１１ 増減圧手段

Claims (8)

1. 高圧の圧媒によって高圧状態とされている一方の加圧装置と、それよりも低圧状態とされている他方の加圧装置とを連通して、両加圧装置を等圧にする等圧工程と、
   両加圧装置間に設けられた増圧機の低圧側に一方の加圧装置を連通し、高圧側に他方の加圧装置を連通せしめることにより、前記一方の加圧装置を減圧し、前記他方の加圧装置を増圧する増減圧工程とを有することを特徴とする加圧装置の圧媒差圧回収方法。
2. 前記増減圧工程は、並列配置された増圧機を順次使用することにより多段階に行うことを特徴とする請求項１記載の加圧装置の圧媒差圧回収方法。
3. 前記増減圧工程において、減圧側を補助昇圧装置により加圧することを特徴とする請求項１又は２記載の加圧装置の圧媒差圧回収方法。
4. 高圧の圧媒によって高圧状態とされている一方の加圧装置と、それよりも低圧状態とされている他方の加圧装置とを連通して、両加圧装置の内圧を同じにする等圧手段と、
   両加圧装置間に設けられた増圧機の低圧側に前記一方の加圧装置を連通し、高圧側に前記他方の加圧装置を連通せしめることにより、前記一方の加圧装置を減圧し、前記他方の加圧装置を増圧する増減圧手段と、
   前記等圧手段と増減圧手段を切り換える切換装置と
   を有することを特徴とする加圧装置の圧媒差圧回収装置。
5. 前記増圧機は、一方のピストンの移動により容積が増大する減圧室と、前記一方のピストンよりも断面積が小さい他方のピストンの移動により容積が減少する増圧室と、を具備しており、
   前記減圧室に前記一方の加圧装置を連通し、前記増圧室に前記他方の加圧装置を連通する構成とされていることを特徴とする請求項４記載の加圧装置の圧媒差圧回収装置。
6. 前記減圧室における一方のピストンの背面から突出するロッドにより、前記増圧室の他方のピストンが構成されていることを特徴とする請求項５記載の加圧装置の圧媒差圧回収装置。
7. 前記増減圧手段において、増圧機が並列に設けられていることを特徴とする請求項４〜６の何れか一つに記載の加圧装置の圧媒差圧回収装置。
8. 前記増圧機の減圧側に、補助圧媒供給装置が接続されていることを特徴とする請求項４〜７の何れか一つに記載の加圧装置の圧媒差圧回収装置。

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