JPH04322735A - 液体の加圧処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体自体またはその液体
内の物質を加圧処理する装置に関するものであり、特に
処理容器の寿命延長に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】処理容器内に液体を収容し、その液体に
高圧を加えて処理することが行われている。例えば、液
体に高圧を加えればその内部の細菌が死滅するため殺菌
処理を行うことができ、あるいは処理物質を保持させた
液体に高圧を加えることにより処理物質の性状，化学構
造等を変化させることができるのである。

【０００３】そのためには処理容器に高圧をかけること
が必要なのであるが、処理後の液体を取り出す際には圧
力を下げざるを得ず、処理容器に大きな応力が繰り返し
作用して、疲労により寿命が低下するという問題があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願の第一発明は、処
理容器への繰返し応力の作用を回避することにより寿命
低下の問題を解決することを課題としてなされたもので
ある。また、第二発明は、第一発明に係る加圧装置にお
いて、後から処理容器に流入した液体が先に流入した液
体より先に処理容器から流出してしまうことを良好に回
避し得る処理容器を備えた加圧処理装置を得ることを課
題としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の第一発明に係る液体の加圧処理装置は、（１
）液体の流入口と流出口とを備え、内部に収容した液体
自体もしくはその液体内の他の物質を加圧処理する処理
容器と、（２）前記流入口と流出口とにそれぞれ接続さ
れた流入通路および流出通路にそれぞれ直列に設けられ
た２個ずつの遮断手段と、（３）前記流入通路に処理前
の液体を供給する給液装置と、（４）前記処理容器内の
圧力を前記加圧処理に必要な高さに上昇させる昇圧装置
と、（５）容器内に互いに遮断された第一液室および第
二液室が一方の容積の増大につれて他方の容積が減少す
る状態で形成され、それら第一液室および第二液室がそ
れぞれ前記２個ずつの遮断手段の間において前記流入通
路および流出通路に接続された中継容器と、（６）その
中継容器内の第一液室と第二液室の圧力がほぼ等しい状
態で第二液室の容積を増大させる第二液室容積増大手段
とを含むように構成される。そして、第二発明に係る加
圧処理装置においては、前記処理容器が管体により構成
される。

【０００６】

【作用】第一発明に係る加圧処理装置により液体の加圧
処理を行う際には、まず処理容器に液体を加圧状態で充
満させるとともに、中継容器を第一液室の容積が最小の
状態とする。処理容器に液体を加圧状態で充満させるた
めには、例えば、まず全ての遮断手段を非遮断状態とし
た上で給液装置により流入通路へ液体を供給し、流入通
路，処理容器および流出通路に液体を充満させた後、流
出通路の２個の遮断手段のうち処理容器から遠い側のも
ののみを遮断状態とした上でさらに給液装置により流入
通路へ液体を供給して圧力を上昇させてもよく、あるい
は流入通路および流出通路のうち処理容器から遠い側の
ものを遮断状態とした上で給液装置とは別に設けた昇圧
装置により処理容器に液体を供給して圧力を上昇させて
もよい。前者においては給液装置が昇圧装置を兼ね、液
体を処理に適した圧力まで加圧する能力を有するもので
あることが必要であるが、後者においては給液装置は加
圧能力を必要としない。

【０００７】また、中継容器がシリンダにピストンが液
密かつ軸方向に移動可能に嵌合されたものであり、第二
液室容積増大手段がピストンを常時第一液室に向かって
付勢するスプリングである場合には、第一液室と第二液
室とを処理容器を経て互いに連通させればよい。ピスト
ンはスプリングの付勢力により自然に第一液室側に移動
させられるのである。それに対して、第二液室容積増大
手段がピストンを強制的に第一液室側へ移動させるピス
トン移動手段である場合には、そのピストン移動手段を
作動させてピストンを第一液室側へ移動させる。中継容
器が内部にベローズとそのベローズを伸長方向あるいは
収縮方向に付勢するスプリングとを供えたもの等、別の
構成のものであっても同様である。

【０００８】続いて、流入通路および流出通路の２個ず
つの遮断手段のうちそれぞれ処理容器に近い側のものを
遮断状態とする一方、処理容器から遠い側のものを非遮
断状態とする。これにより、第一液室および第二液室は
共に処理容器から遮断されて互いに等しい低圧（例えば
大気圧）となる。そこで、第二液室容積増大手段がスプ
リングである場合には、流入通路に給液装置により処理
前の液体を供給すれば、供給された液体が中継容器の第
一液室に流入し、スプリングの付勢力に抗して第一液室
の容積を増大させ、第二液室の容積を減少させるため、
第二液室から流出通路を経て処理済の液体が排出される
。一方、第二液室容積増大手段が第二液室の容積を強制
的に増減させるものである場合には、第二液室の容積が
強制的に減少させられる一方、第一液室の容積が増大さ
せられるにつれて処理前の液体が第一液室に吸入され、
処理済の液体が第二液室から排出される。第二液室容積
増大手段が給液装置としても機能するのである。

【０００９】その後、処理容器から遠い側の遮断手段を
遮断状態とするとともに、昇圧装置により中継容器内の
液体の圧力を加圧処理に適した高さまで昇圧する。そし
て、処理容器に近い側の遮断手段を非遮断状態とし、こ
の状態で第二液室容積増大手段が作動させられれば、第
一液室から処理前の液体が排出されて処理容器の流入口
に流入し、代わりに流出口から処理済の液体が流出して
第二液室に流入する。

【００１０】そこで再び、処理容器に近い側の遮断手段
を遮断状態とする一方、処理容器から遠い側の遮断手段
を非遮断状態として中継容器内の圧力を低下させ、流入
通路に処理前の液体を供給すればこの液体は第一液室に
流入し、代わりに第二液室から処理済の液体が排出され
る。この遮断手段の切換と給液とを繰り返すことにより
、処理容器には処理前の液体が一定量ずつ供給され、そ
れと同量の処理済の液体が排出される。したがって、遮
断手段の切換と給液とのサイクルタイムを短くすれば時
間当たりの処理速度を高めることができる。なお、処理
速度を高めつつ所定の高圧処理時間を確保するためには
処理容器内における液体の移動距離を長くすればよい。

【００１１】このように、中継容器と処理容器との液体
の授受は常に高圧の下で行われるため、処理容器内の圧
力はほぼ一定に保たれる。処理容器は常に大きい応力を
受け続けるのであって、繰返し応力を受ける場合に比較
して疲労が軽減される。

【００１２】なお、加圧処理を行うためには一定時間の
間液体を加圧下に置くことが必要であるのが普通である
が、処理容器を第二発明に従って管体により構成すれば
、先に供給された液体と後に供給された液体とが混ざり
難く、液体が処理容器内に所定の時間確実に滞留するこ
とが保証される。また、滞留時間は管体の長さを適宜選
定することにより容易に調整し得る。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第一発
明に従えば、圧力容器の圧力を一定に保った状態で処理
前の液体の供給と処理済の液体の排出とを行うことがで
き、繰返し応力の作用に基づく寿命の低下を回避するこ
とができる。また、第二発明に従えば、液体が所定の時
間処理容器内に滞留することが保証されるとともに、処
理中に液体を加熱したり冷却したりすることが容易とな
り、さらに管体長の選定により滞留時間を容易に調整し
得る効果が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、液体自体を加圧処理する装置に本願の
第一および第二発明を適用した場合の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１において、符号１０は処理
容器を示す。処理容器１０は高圧に耐える金属製のパイ
プから成り、その流入口１２には流入通路１４が、また
流出口１６には流出通路１８がそれぞれ接続されている
。流入通路１４には逆止弁２０，２２が、流出通路１８
には開閉弁２４，２６がそれぞれ互いに直列に配設され
ている。流入通路１４にはポンプ２８により加圧処理さ
れるべき液体が供給され、流出通路１８からは処理済の
液体がタンク３０に排出される。

【００１５】流入通路１４と流出通路１８のとの間に中
継シリンダ３６が処理容器１０と並列に接続されている
。中継シリンダ３６はシリンダ３８とそれに嵌合された
ピストン４０とを備えており、両者の液密がシール手段
４２により保たれている。その結果、中継シリンダ３８
内の空間は第一液室４４と第二液室４６とに分けられて
いる。ピストン４０はスプリング４８により第一液室４
４側に付勢されている。第一液室４４は流入通路１４の
逆止弁２０，２２間の部分に接続され、第二液室４６は
流出通路１６の開閉弁２４，２６間の部分に接続されて
いる。

【００１６】流出通路１８の開閉弁２４，２６間の部分
にはさらに、昇圧装置５４とエネルギ回収装置５６とが
互いに並列に接続されている。昇圧装置５４はポンプ５
８，方向切換弁５９，増圧器６０，吸入弁６１および吐
出弁６２を備えており、エネルギ回収装置５６はアキュ
ムレータ６３，変換機６４および開閉弁６６を備えてい
る。

【００１７】変換機６４は特願平３−５６１０３号に詳
細に記載されているものであり、例えば、可変容量のポ
ンプ・モータが２台直列に接続されたものである。第一
のポンプ・モータが開閉弁６６を介して流出通路１８に
接続され、第二のポンプ・モータがアキュムレータ６３
に接続されて、一方がモータとして機能させられる間他
方がポンプとして機能させられることにより、中継シリ
ンダ３６の圧縮エネルギがアキュムレータ６３に移行さ
せられる。流出通路１８の開閉弁２４，２６間の部分お
よび中継シリンダ３６内の液体は高圧の下では圧縮され
ており、圧縮エネルギを保持している。中継シリンダ３
６に対する液体の供給，排出が行われる際、従来のよう
に中継シリンダ３６が単に開放されればこの圧縮エネル
ギが無駄に放出されてしまうのに対し、本実施例におい
てはアキュムレータ６３に回収されるようになっている
のである。２台のポンプ・モータの容量の比率が適宜選
定されることにより、中継シリンダ３６の圧力とアキュ
ムレータ６３の圧力との比率が調整され得る。例えば、
アキュムレータ６３として比較的低圧のものを使用する
こともできるのである。また、中継シリンダ３６の圧力
低下に伴って、モータとして機能するポンプ・モータの
吸入容量が増大させられる一方、ポンプとして機能する
ポンプ・モータの吐出容量が減少させられることにより
、中継シンダ３６の圧縮エネルギが効率よくアキュムレ
ータ６３に移行させられ、逆の作動によりアキュムレー
タ６３の圧縮エネルギが効率よく中継シリンダ３６に移
行させられる。

【００１８】ポンプ２８，５８，開閉弁２４，２６，５
９，６６，変換機６４等は制御装置７０により制御され
る。制御装置７０はコンピュータを主体とするものであ
り、それのＲＯＭに格納されている制御プログラムに基
づいて変換機６４等を制御する。

【００１９】以下、作動を説明する。まず、開閉弁２４
，２６が開かれた状態でポンプ２８が運転され、流入通
路１４，処理容器１０，中継シリンダ３６および流出通
路１８に処理されるべき液体が充満させられる。その後
、開閉弁２６が閉じられ、昇圧装置５４の作動により処
理容器１０，中継シリンダ３６等の内部の圧力が液体の
加圧処理に必要な高さ（例えば４０００ｋｇ／ｃｍ２　
）まで昇圧される。この時期には中継シリンダ３６のピ
ストン４０は第一液室４４側の前進端に位置している。

【００２０】昇圧終了後、加圧処理に必要な時間が経過
したならば、開閉弁２４が閉じられ、開閉弁６６が開か
れて、中継シリンダ３６等の内部の液体の圧縮エネルギ
がエネルギ回収装置５６に回収され、その後、開閉弁２
６が開かれる。以上で定常的な加圧処理の準備が終了し
、その後は以下の作動の繰り返しにより、連続に近い形
態で液体の加圧処理が行われる。

【００２１】ポンプ２８が運転されて図１に実線の矢印
で示すように流入通路１４に処理前の液体が供給される
。この際、逆止弁２０は処理容器１０側の高圧により遮
断状態に保たれているため、流入通路１４に供給された
液体は全て中継シリンダ３６の第一液室４４に流入し、
ピストン４０をスプリング４８の付勢力に抗して第二液
室４６側へ移動させる。その結果、第二液室内の処理済
の液体が流出通路１８を経て排出される。

【００２２】ピストン４０が第二液室４６側の後退端に
達したならば、開閉弁２６が閉じられ、開閉弁６６が開
かれて、アキュムレータ６３の圧力に基づいて流出通路
１８の開閉弁２６，２４間の部分と中継シリンダ３６の
第二液室４６との液体が一次加圧される。アキュムレー
タ６３を含むエネルギ回収装置５６には先に中継シリン
ダ３６等の圧力を減圧する際に圧縮エネルギが蓄えられ
ているため、この圧縮エネルギが中継シリンダ３６等の
液体を加圧するために利用されるのである。第二液室４
６の液体が加圧されれば、ピストン４０が第一液室４４
側へ移動し、第一液室４４と流入通路１４の逆止弁２０
，２２間の部分との液体も加圧される。エネルギ回収装
置５６の回収効率が１００％であればこれらの部分の圧
力は処理容器１０内の圧力４０００ｋｇ／ｃｍ２　まで
上昇するはずであるが、実際にはそうではないため、例
えば３６００ｋｇ／ｃｍ２　までしか上昇しない。その
ため、続いて昇圧装置５４が運転されて中継シリンダ３
６等の液体が二次加圧され、圧力が４０００ｋｇ／ｃｍ
２　まで上昇させられる。

【００２３】その後、開閉弁２４が開かれ、中継シリン
ダ３６の第一液室４４と第二液室４６とが処理容器１０
を介して連通させられる。この際、両液室４４，４６と
処理容器１０との圧力が等しいため、開閉弁２４が開か
れても処理容器１０の圧力は変化しない。また、中継シ
リンダ３６のピストン４０はスプリング４８により第二
液室４６側から第一液室４４側へ付勢されているため、
両液室４４，４６が連通させられれば図１に破線の矢印
で示されているように第一液室４４側へ移動し、第一液
室４４の処理前の液体が処理容器１０の流入口１２に近
い部分に供給され、代わりに処理容器１０の流出口１６
に近い部分から同量の処理済の液体が排出されて第二液
室４６に収容される。処理容器１０内の液体の圧力の変
化を伴うことなく中継シリンダ３６の容量に等しい量の
液体の置換が行われるのであり、処理容器１０が繰返し
応力を受けることがないため、寿命が長くなる。

【００２４】続いて、開閉弁２４が閉じられ、エネルギ
回収装置５６へのエネルギの回収が行われ、開閉弁２６
が開放されて、１サイクルの作動が終了する。このサイ
クルの繰返しにより処理容器１０を構成するパイプ内を
液体が１サイクルタイム毎に一定距離ずつ流入口１２か
ら流出口１６に向かって流れ、パイプの全長を上記一定
距離で除した値とサイクルタイムとの積に等しい時間後
に流出口１６から排出される。本実施例装置においては
サイクルタイムの長さと中継シリンダ３６の容量とによ
り処理能率が決まり、パイプの長さの選定により処理時
間を調整することができる（厳密にはパイプ内における
液体の流速は均一ではないため、パイプの長さは最も短
時間でパイプを通過する液体についても所定の処理時間
が保証される長さに選定されることが必要である）。ま
た、加圧処理時に液体を加熱あるいは冷却する必要があ
る場合が多いのであるが、本実施例においては処理容器
がパイプにより構成されているため、加熱．冷却等を容
易にかつ確実に行うことができる。

【００２５】さらに、中継シリンダ３６の第一液室４４
と第二液室４６との圧力は常にほぼ等しく保たれるため
、シール手段４２は大きな圧力差を受けることがなく、
長寿命が得られる。また、エネルギ回収装置５６が設け
られて、中継シリンダ３６等の降圧時に放出される圧縮
エネルギが回収され、次回の圧縮に利用されるようにな
っているため、装置を運転するためのエネルギが少なく
て済む利点がある。

【００２６】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、逆止弁２０，２２および開閉弁２４，２６
がそれぞれ遮断手段を構成し、ポンプ２８が給液装置を
構成している。また、中継シリンダ３６が中継容器を構
成し、スプリング４８が第二液室容積増大手段を構成し
ている。

【００２７】図２に本願の第一および第二発明の実施例
を示す。本実施例においては、中継シリンダ７４が段付
きのシリンダ７６およびピストン７８を備えており、方
向制御弁７９の切換えに応じてポンプ８０から供給され
る作動液によりピストン７８が第一液室８１側と第二液
室８２側とに移動させられるようになっている。シリン
ダ７６とピストン７８との間の液密は２個のシール手段
８３により保たれている。８４は処理容器、８６は昇圧
装置であり、８８はそれぞれ遮断手段である。

【００２８】本実施例においては、方向制御弁７９およ
びポンプ８０がピストン７８を強制的に移動させるピス
トン移動手段を構成しており、同時に給液装置としても
機能するようになっているのである。中継シリンダ７４
のピストン７８が段付きピストンであるため、シール手
段８３が大きい液圧差を受けることを回避することはで
きないが、ピストン７８の移動速度を適正に制御して、
処理容器８４内の液体の流れを、処理容器８４に先に流
入した液体から確実に先に流出することが保証されるよ
うにすることが容易である。

【００２９】なお、上記２つの実施例においては、処理
容器がいずれも高圧に耐え得る金属製のパイプにより構
成されていたが、非金属製のホースを使用することも可
能である。この場合にはホース自体の耐圧性が不足する
ことが多いが、ホースをコイル状に巻くなどして耐圧容
器内に収容し、ホースの外側にも液体を充満させればホ
ース自体は耐圧性の低いものであってもよいのである。

【００３０】また、パイプ，ホース等の管体を使用する
ことも不可欠ではない。例えば、直径の比較的大きい高
圧容器の内部を仕切板で仕切ることにより、つづら折れ
状に屈曲した通路を形成し、処理容器内へ先に流入した
液体が確実に先に流出するようにすればよいのである。

【００３１】また、中継容器もピストンを備えた中継シ
リンダに限定されるものではなく、例えば、ベローズを
容器内に配設することにより容器内に２つの液室を構成
してもよく、その場合、ベローズをスプリングにより収
縮方向あるいは伸長方向に付勢することにより第二液室
容積増大手段を構成することが可能である。

【００３２】さらに、図１の実施例において逆止弁２０
，２２を開閉弁に変更することも可能であり、遮断状態
と非遮断状態とをとり得るものであれば使用が可能であ
る。その他、いちいち例示することはしないが、当業者
の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本発
明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第一および第二発明に共通の実施例であ
る加圧処理装置を示す回路図である。

【図２】本願の第一および第二発明に共通の実施例であ
る加圧処理装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１０　　処理容器 １２　　流入口 １４　　流入通路 １６　　流出口 １８　　流出通路 ２０　　逆止弁 ２２　　逆止弁 ２４　　開閉弁 ２６　　開閉弁 ２８　　ポンプ ３６　　中継シリンダ ３８　　シリンダ ４０　　ピストン ４２　　シール手段 ４４　　第一液室 ４６　　第二液室 ４８　　スプリング ５４　　昇圧装置 ７４　　中継シリンダ ７９　　方向制御弁 ８０　　ポンプ ８４　　処理容器 ８６　　昇圧装置 ８８　　遮断手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体の流入口と流出口とを備え、内部
   に収容した液体自体もしくはその液体内の他の物質を加
   圧処理する処理容器と、前記流入口と流出口とにそれぞ
   れ接続された流入通路および流出通路にそれぞれ直列に
   設けられた２個ずつの遮断手段と、前記流入通路に処理
   前の液体を供給する給液装置と、前記処理容器内の圧力
   を前記加圧処理に必要な高さに上昇させる昇圧装置と、
   容器内に互いに遮断された第一液室および第二液室が一
   方の容積の増大につれて他方の容積が減少する状態で形
   成され、それら第一液室および第二液室がそれぞれ前記
   ２個ずつの遮断手段の間において前記流入通路および流
   出通路に接続された中継容器と、その中継容器内の前記
   第一液室と前記第二液室の圧力がほぼ等しい状態で第二
   液室の容積を増大させる第二液室容積増大手段とを含む
   ことを特徴とする液体の加圧処理装置。
2. 【請求項２】　　前記処理容器が管体により構成されて
   いる請求項１記載の加圧処理装置。