JP2003211291A - 加圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 清潔さを必要とする食品加工その他の加圧
処理に好適であり、液圧回路のトラブルを少なくし、圧
力容器の蓋開閉が容易であり、短時間で加圧処理の準備
ができる簡素な構造の加圧装置を提供する。また、液圧
バルジ加工機にも応用できるような汎用性をもたせる。 【解決手段】 上下動作するピストン構造の蓋の底面か
ら側面にかけて外部に通じるＬ字状に貫通された高圧導
水路から水の注排出やエア抜きを行う。また、所定のク
ラッキング圧力に設定され、機能の異なるポンプの発生
する送水圧力の違いに対応して弁作用する逆止弁により
簡素な液圧回路を構成する。水圧駆動の作動水は注水加
圧処理の圧力媒体として兼用した。圧力媒体の水には水
道水と同様に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）の水
溶液を用いて衛生対策をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品の加圧処理や
パイプ材のバルジ加工に応用可能な超高圧を付与できる
液圧式の加圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加圧装置として、本願の発明者等
は特開２００１−８７８９１に開示する「等方加圧装
置」があった。その「等方加圧装置」は食品や粉体材料
に数千気圧の高圧を作用させることにより、食品の殺菌
作用、酵素の失活、タンパク質等の物性変化等の加圧処
理を行うことも含め、粉体材料の圧縮成形加工等を行う
ことができるようにした装置である。また、この加圧装
置は加熱などに比べて省エネルギーの面でも優れてお
り、特に熟成期間の短縮では著しい効果がある。そし
て、パイプ材のバルジ加工用として、タイロッド形式や
鋼板一体のフレーム構造の液圧バルジ加工機があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの加圧
装置は超高圧を扱うことから、装置が大型かつ複雑にな
るので、故障が多く衛生的でないなどの課題が残されて
おり、加圧装置が安定して加圧動作を行なうと共に、例
えば食品加圧処理装置においては蓋開閉が容易にでき
て、作業時間が短縮される装置が望まれ、バルジ加工機
において類似の課題があった。

【０００４】そこで、本発明は、清潔を必要とする食品
加工その他の加圧処理に好適であり、液圧回路のトラブ
ルを少なくし、圧力容器の蓋開閉が容易であり、加圧処
理に要する作業時間が短縮されるような加圧装置をより
簡素な構造により提供することを目的としている。ま
た、バルジ加工機において、液圧回路およびその制御機
構を簡素にできて、しかもバルジ成形加工中にバルジ成
形型の締結が外れる危険を生じさせないだけの締結力を
得られて安全であり、液圧媒体が液洩れしても無害であ
り、環境衛生上の都合が良い装置を提供することも目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、開口部を上向きに縦型設置
されたシリンダ状の圧力容器と、前記開口部で抜き差し
と任意固定を自在にするピストン構造の蓋と、前記蓋を
前記開口部へ液密に嵌着挿入して密封加圧する状態と、
前記蓋を前記開口部から外した状態と、を区別する制御
自在の液圧回路と、を備えた加圧装置において、前記蓋
の開閉が水圧駆動でなされ、その水圧駆動の作動水を加
圧処理の液圧媒体に兼用した。

【０００６】このようにしたので、従来の油圧駆動にお
ける作動油のように、圧力容器の内外に作動油が垂れ落
ちることもなく衛生的であり、清潔を必要とする食品加
工その他の加圧処理に好適である。また、蓋の開閉およ
び密閉維持に要する水圧駆動の液圧媒体と加圧処理用の
液圧媒体を兼用した分だけ、液圧回路が簡素化され、安
価になる

【０００７】また、請求項２に係る発明は、前記蓋を下
降するときおよび加圧処理するときに水圧を伝達する前
記液圧回路と、前記圧力容器の内外にわたり流通と閉塞
を自在にする高圧導水路とを接続する配管に、所定の順
方向阻止圧力（以下、「クラッキング圧力」という）に
設定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁を備
えた。逆止弁は、圧力媒体である水の送水圧力に対し、
そのクラッキング圧力の選択的な開閉動作により、以下
に説明する一連の操作に対して逆止弁の開閉操作は自動
的に行われる。

【０００８】まず、蓋を開く（上昇させる）ときは、蓋
の駆動に係るシリンダの下部の容積を拡大させるよう
に、低レベルの送水圧力で給水ポンプから注水すると、
その圧力に応じて蓋が持ち上がって開く。このとき、容
積の縮小するシリンダ上部の余水はクラッキング圧力を
超える排水圧力の開弁作用で逆止弁を順方向に流通し、
排水されるので、蓋は上昇する。

【０００９】つぎに、蓋を閉じる（下降させる）とき
は、蓋の駆動に係るシリンダの上部の容積を拡大させる
ように、低レベルの送水圧力で給水ポンプから注水する
と、その圧力に応じて蓋が下降する。このとき、給水ポ
ンプからの注水はクラッキング圧力より高いので開弁し
た逆止弁を通じて多少の漏水をともなうが、蓋の自重も
加勢して速やかにを下降させる。

【００１０】ここで、圧力容器に補足注水するときは、
クラッキング圧力より高い圧力で送水すれば、逆止弁が
順方向に流通させるように開くので、減圧弁を閉じるこ
とで高圧導水路から圧力容器内へ補足注水できる。

【００１１】さらに、蓋が完全に閉じた後に圧力容器へ
加圧注水するときは、加圧ポンプにより超高圧レベルの
送水をする。この超高圧レベルはクラッキング圧力をは
るかに超えるので、逆止弁は順方向の流通を許可する。
そうすると、圧力容器内を加圧するので、加圧ポンプで
発生した超高圧によりシリンダへ直接に加圧注水でき
る。

【００１２】このような弁作用により、これら一連の加
圧処理の操作すなわち、はじめに蓋を上昇して圧力容器
の蓋を開け、その開口から被処理物を投入し、つぎに蓋
を下降して圧力容器の開口を完全に密閉し、その後に圧
力容器内を加圧するまでの操作に対し、逆止弁の開閉操
作は自動的に行われる。なお、逆止弁は弁作用により逆
方向に対しての流通は常に阻止する。

【００１３】このように、ポンプ圧力に対応して開閉操
作が自動的に行われる逆止弁を備えた場合は、運転操作
も簡単になり、しかも自動制御が困難で故障の多い高圧
バルブの使用箇所を減らせるので、保守点検整備の負担
が軽減される。

【００１４】また、請求項３に係る発明に係る発明は、
前記蓋の底面から側面にかけて貫通し前記圧力容器の内
外にわたり流通と閉塞を自在にする高圧導水路を備え
た。

【００１５】このようにしたので、従来は圧力容器の底
部にあって圧力媒体の水または液体の被処理物を圧力容
器内に出し入れしていた注排水管に代わって、圧力容器
内の天井に位置する蓋の底面から外部に貫通された高圧
導水路を通して注排水できるため、圧力容器の底部に溜
まる沈殿物による目詰まり等、注排水管の故障を回避で
きる他、圧力容器内の上部に残留する空気も排除でき
る。

【００１６】したがって、圧力容器内の水量調節および
排気減圧作業が容易にできるようになる他、もし必要な
らば加圧処理を実行する前に高圧導水路を通して注水す
ることにより、圧力容器内の水量を満水状態にしてから
加圧処理をはじめられるので、加圧処理に要する時間が
短縮される。

【００１７】また、請求項４に係る発明は、バルジ成形
型に装填されたパイプ材の内側に高圧を作用させて前記
パイプ材の一部を膨出させる液圧回路を備え、前記バル
ジ成形型の内径に沿った形状に冷間成形するバルジ成形
加工する加圧装置であって、前記パイプ材の縦断面方向
に分割と合体を可能とする前記バルジ成形型が合体する
方向の加圧と解放を自在にする第一の液圧作動部と、前
記パイプ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するための
軸圧縮方向の加圧と解放を自在にする前記第二の液圧作
動部と、を備えた加圧装置において、前記液圧回路によ
り前記第一の液圧作動部および／または前記第二の液圧
作動部とを作動させるようにした。

【００１８】このようにしたことにより、被加工材料の
パイプ材を内側から外側へ膨出加工する液圧を、前記バ
ルジ成形型の離合締結動作にも兼用できるので、液圧回
路およびその制御機構を簡素にできる。同様に前記パイ
プ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するための軸圧縮
方向の加圧と解放の動作にも兼用できる。また、バルジ
成形加工中にバルジ成形型の締結が外れる危険を生じさ
せないだけの締結力を、前記液圧により与えられるので
安全である。そして、液圧媒体に水を用いれば、液洩れ
しても無害であり、環境衛生上の都合が良い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明に係
る加圧装置の実施の形態について説明する。なお、各部
の構成に関する詳細な説明は、加圧装置の動作説明を交
えて行う。 ［全体構成の概略］図１は第一の実施形態において、蓋
を開けた（上昇した）状態を示す液圧回路図である。図
１において、臼（うす）のように設置された圧力容器１
には上部の開口５に開閉自在の蓋体３を被せて密封する
ことができる。この蓋体３を開けてから、圧力容器１に
被処理物を入れ、蓋体３を閉じて（下降して）固定し、
圧力容器１を密封した状態（図２参照）で、外部の加圧
ポンプ１８から超高圧で加圧注水することにより、加圧
処理できる加圧装置を構成している。

【００２０】［液圧回路の概略］圧力容器１の内部は加
圧処理室であるシリンダ１ａを構成し、そのシリンダ１
ａにはピストン３ｂが挿入と抜取りを自在に、上下動作
および任意の高さで固定可能に構成されている。このピ
ストン３ｂと一体構造の蓋体３には、その上部にピスト
ン３ａが構成されている。このピストン３ａは蓋体３の
開閉動作と、圧力容器１の密封維持のため蓋体３を下向
きに押圧固定できるように、水圧駆動するシリンダ２に
内挿されている。

【００２１】加圧処理の液圧媒体である水の補足充填と
蓋体３の水圧駆動に要する低圧（５ＭＰａ）の水圧発生
のための給水ポンプ６と、加圧処理の液圧発生のための
超高圧の加圧ポンプ１８が液圧回路中に配設されてい
る。そのほか液圧回路には蓋閉じ駆動の給水バルブ１１
と排水バルブ１３、蓋開け駆動の給水バルブ１２が配設
されている。なお、給水バルブ１１は加圧処理の液圧媒
体である水の補足充填するときも開く。なお、高圧バル
ブ１４、減圧バルブ１５、逆止弁１６，１７および配管
の詳細に関しては後述する。

【００２２】シリンダ２は圧力容器１の上部に所定の間
隔を空け、図示しないフレーム等に支持され、そのシリ
ンダ２に内挿されたピストン３ａが、後述する操作によ
り制御された液圧回路の設定する水圧の作用で上下動作
するように構成されている。そのピストン３ａの下部で
一体構造のピストン３ｂが、圧力容器１における上部の
開口５からシリンダ１ａに液密に嵌着挿入される。

【００２３】［水質維持手段の概略］シリンダ２へは給
水ポンプ６が給水タンク７に蓄えられた水８を給水管９
より汲み上げて、配管２０を通して、規定の水圧で圧入
する。給水タンク７の水８は、後述する理由により、衛
生的に保てるように、水質維持手段を伴って補水管１０
より適宜に補給する。給水タンク７には薬液濃度維持装
置３５が配設され、次亜塩素酸ナトリウム３６を適量の
濃度で混入する。補水管１０には流量計３７が配設され
ており、この流量計３７から補水管１０の流量に応じて
発信されるパルス信号に基づいて薬液濃度維持装置３５
の加薬ポンプ３８を駆動し、有効塩素濃度１％の次亜塩
素酸ナトリウムが一万倍に希釈されることにより、給水
タンク７の水８に対して１ｐｐｍとなるように定量供給
する。

【００２４】このように次亜塩素酸ナトリウムの水溶液
を適切な有効塩素濃度で用いれば、消毒などに好適であ
る。次亜塩素酸ナトリウムは水質維持手段として、水道
に０．１ｐｐｍ、プールおよび公衆浴場等では０．４ｐ
ｐｍ以上の濃度で混入されているが、濃度が高すぎると
金属腐食の原因になる他、人体にも有害である。したが
って、本実施の形態では次亜塩素酸ナトリウムの濃度を
１ｐｐｍ程度に管理して腐敗防止と軽度の殺菌を行って
いる。

【００２５】このように、適量の次亜塩素酸ナトリウム
は清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に用いる
圧力媒体の水に混入でき、その水は飲料水として調製さ
れた上水道の成分と略同一成分だから、被処理食品に直
接触れてもよく、わずかであれば被処理食品に混入して
も何ら問題ない。なお、水質維持手段に用いられる薬物
は、次亜塩素酸ナトリウムの代わりに他の殺菌剤でもよ
く、例えばカルキと通称される高度サラシ粉があり、こ
の高度サラシ粉の主成分である次亜塩素酸カルシウムＣ
ａ（ＣｌＯ）₂を用いてもよい。

【００２６】［蓋を下降する（閉じる）工程］図２に蓋
を閉じた状態を示しているので、適宜に参照しながら説
明する。なお、図２が示す第二の実施形態の液圧回路の
動作は後述する。操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポ
ンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、排水バルブ１３、
減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止
弁１６，１７は順方向に流通状態である。前述したよう
にシリンダ２には水圧駆動で上下動作および任意の高さ
で固定可能な蓋体３が内挿されている。ここで、給水ポ
ンプ６は配管２０、配管２１、給水バルブ１１、配管２
２、逆止弁１６、配管２３、逆止弁１７、配管２４およ
び配管２５を経由し、シリンダ２の上部のシリンダ２ａ
に所定の圧力で注水する。そうすると、給水ポンプ６の
水圧、逆止弁４１のクラッキング圧力および蓋体３の自
重により、シリンダ２に内挿されたピストン３ａの上面
がそのピストン面積に比例した押圧力で押し下げられ
る。

【００２７】このとき、ピストン３ａの下部のシリンダ
２ｂの水が排水されない限り、ピストン面積に比例した
力で反発され、ピストン３ａは下げられないので、下げ
るためには、下から反発されないように排水バルブ１３
を開いてシリンダ２ｂから排水すると蓋体３は下降を続
ける。排水バルブ１３を通った水は大気圧中に放出さ
れ、放出された水は樋３４または図示しない溝等で受
け、排水できるように構成されている。なお、従来例の
ように液圧駆動の圧力媒体に作動油を用いていれば、作
動油を捨てずに循環利用するが、本実施形態における圧
力媒体は水なので、蓋体３の開閉の都度に捨てて更新し
てもよい。あるいは、適宜に循環利用してもよいが、水
質を維持することが衛生上の必須要件である。

【００２８】水圧駆動で上下動作および任意の高さに固
定可能な蓋体３は、シリンダ１ａにおいて、上向きに押
し戻される力には、確実に対抗できるように、一方向に
のみ水流を許可する弁作用のある逆止弁１６，１７が要
所に配設され、効力を発揮する。すなわち、給水ポンプ
６の水圧により蓋体３が下降するようにピストン３ａが
押し下げられたとき、これら蓋体３を上向きに押し戻そ
うとする力が発生し、ピストン３ａがシリンダ２ａの水
を押し返して排出し、配管２５，２４を経由して給水ポ
ンプ６の方へ逆流しようにも逆止弁１７，１６で逆流を
阻止されるので、ピストン３ａは上から抑えつけられ、
蓋体３が持ち上がることはない。

【００２９】一方、シリンダ２ａの水が配管２５，３１
を経由して漏出しようにも高圧バルブ１４が閉じている
ので阻止される。したがって、蓋体３を下降（閉じる）
する工程において、ピストン３ａ，３ｂで構成された蓋
体３は下がる動作しかできない。そして、ピストン３ａ
の下部で一体構造のピストン３ｂが、圧力容器１におけ
る上部の開口５に液密に嵌着挿入されるので、圧力容器
１は必ず密閉される（図２参照）。また、蓋体３の下降
中は減圧バルブ１５が開いているので、シリンダ１ａの
余分な水や空気を排出させることも容易にできる。この
ときピストン３ｂの中央にある底面穴３ｄ、高圧導水路
３ｅ、側面穴３ｃから減圧バルブ１５を経て空気は排気
され、水は樋３４へと排水される。その排水はシリンダ
１ａ内の上澄みであり（図２参照）、沈殿物等の混濁物
がないので、高圧導水路３ｅが目詰まり故障する可能性
も少ない。なお、高圧導水路３ｅが請求項３でいう高圧
導水路である。

【００３０】［蓋で密閉される前に圧力容器内を満水状
態にする工程］操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポン
プ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、高圧バルブ１４を
開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７は順
方向に流通状態である。ここで、蓋体３が密閉される前
に、圧力容器１内の水量を調節し、圧力容器１内を満水
状態にしてから加圧を始めることにより、加圧処理に要
する作業時間を短縮する方法もある。そのためには、蓋
体３を閉じる（下降する）前または途中で、給水ポンプ
６により配管２４，２５まで給水され、そこに接続され
ている配管２４，３１から高圧バルブ１４までは水が届
いているので、必要ならば高圧バルブ１４を開いて側面
穴３ｃ、高圧導水路３ｅから圧力容器１内の天井に位置
する蓋体３の底面穴３ｄを通して給水できる。

【００３１】しかし、高圧バルブ１４は高価で耐用寿命
も短く、しかもその開閉操作は自動制御が困難であるた
め、できれば開閉操作の頻度を減らしたい。そこで、蓋
体３の開いた圧力容器１内への注水は、図示せぬ注水ホ
ースなどにより手作業で行なってもよい。さらに高圧バ
ルブ１４を用いることによる問題点は後述する第二実施
形態で解決している。このように、高圧導水路３ｅ経由
で圧力容器１内に注水させれば、蓋体３を下降させる動
作を止めて、圧力容器１内にも注水できるので満水させ
るかまたは水量を任意に調節できる。

【００３２】［被処理物を収納する工程］圧力容器１の
加圧処理室であるシリンダ１ａの口元まで圧力媒体とし
ての水を満たし、そのなかに例えば、被処理物であるハ
ム・ソーセージ類を浸し、加圧処理を施すようになって
いる。説明の順番は前後するものの、蓋体３を開けた状
態で被処理食品等を開口５から圧力容器１内に出し入れ
する。

【００３３】一旦、ピストン３ｂが、圧力容器１におけ
る上部の開口５に液密に嵌着挿入され（図２参照）、圧
力容器１が蓋体３により密閉されたならば、これらの内
容物が圧力で収縮する体積分だけしかピストン３ｂは下
がらない。ただし、前述した減圧バルブ１５を開いてい
れば、ピストン３ｂを下げながら、シリンダ１ａに収納
された圧力媒体の水と被処理物のうち上澄みの水と空気
だけを排出できるので、それらを排出した容積分だけピ
ストン３ｂは下がる。このとき、空気が先に排出され、
次に余剰の水が排出されるので、加圧処理前のエア抜き
や水量調整が不要となる。

【００３４】従来の圧力容器の底部にあって液体の内容
物を出し入れしていた底部入出管（図示せず）に代わっ
て、圧力容器１内の天井に位置する蓋体３の底面穴３ｄ
から外部の側面穴３ｃに貫通された高圧導水路３ｅを通
して注排水できるため、圧力容器１の底部に溜まる沈殿
物による目詰まり等、注排水管の故障を回避できる他、
圧力容器１の上部に残留する空気も排除できる。したが
って、圧力容器１内の水量調節および排気減圧作業が容
易にできるようになる。このように、加圧処理を実行す
る前に、前記圧力容器１内の水量を満水状態にしてから
加圧処理を実行できるので、エア抜きの手間が省けて加
圧処理に要する作業時間が短縮される。ただし、圧力容
器１の蓋体３を開けて、開口５から被処理物を入れる際
に、実務上は水を多めに入れておき、蓋体３を閉じなが
ら余分な水を高圧導水路３ｅを通して自動排水する。し
たがって、解放状態においては高圧導水路３ｅを通した
補足注水はほとんど必要無い。

【００３５】さらに詳しくは、蓋体３の底面穴３ｄから
側面穴３ｃに通じる高圧導水路３ｅにより、シリンダ１
ａの外部へ余分な水と空気を排出できるので、給水ポン
プ６から給水しながら給水バルブ１１と減圧バルブ１５
を開いていれば、シリンダ１ａ内部の水量調整ができ、
水量調整した分だけピストン３ｂは下がる。そして、蓋
体３の上下動作するストロークは、下限は前記水量調整
可能な最低水位の深さまでとし、その下限端まで蓋体３
を下げてから加圧を行ない、上限は前記被処理食品等の
出し入れに必要な間口を確保できる程度とされる。な
お、前記被処理食品等の出し入れに必要な間口を確保す
るために、蓋体３の外れた圧力容器１を水平方向に移動
することにより、開口５を上の方から全開口面にわたり
平面視できるようにする技術は周知である。

【００３６】［加圧する工程］操作は、給水ポンプ６と
加圧ポンプ１８をＯＮ、給水バルブ１１、高圧バルブ１
４を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７
は順方向に流通状態である。注水量の確保できる給水ポ
ンプ６に代わって、超高圧を発生できる加圧ポンプ１８
により、給水ポンプ６では得られない２５０ＭＰａの水
圧（以下、「超高圧」という）をシリンダ２ａに加え
る。ここでシリンダ２ａに加圧注水する際に逆止弁１
６、１７が逆流阻止の弁作用するので、給水ポンプ６に
超高圧の害は及ばないし、一度加圧したならば、シリン
ダ２の側で漏水しない限り、送水元である加圧ポンプ１
８へは圧力媒体の水が逆流することなく、加圧ポンプ１
８の動力に無駄がない。

【００３７】さらに、圧力容器１に加圧するためには、
加圧ポンプ１８の超高圧をシリンダ１ａに直接に加圧注
水する。そのために、従来の圧力容器の底部に高圧導水
路の配管（図示せず）されていた代わりに、蓋体３に側
面穴３ｃと底面穴３ｄを穿孔し蓋体３の中心部でＬ字状
に貫通し高圧導水路３ｅを形成している。そして、加圧
ポンプ１８の超高圧を配管３０、配管２３、逆止弁１
７、配管２４、配管３１、高圧バルブ１４、配管３２、
配管３３および高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａ
に加圧注水する。

【００３８】ただし、蓋体３が圧力容器１における上部
の開口５の正常位置に液密に嵌着挿入され、圧力容器１
が蓋体３により密閉されるまでは、高圧導水路３ｅへは
加圧ポンプ１８からの超高圧が加えられても解放状態で
は圧力洩れするだけで加圧されずに無駄だから、高圧バ
ルブ１４を閉じて隔離している。当然に、加圧ポンプ１
８は蓋体３が完全に閉じ、圧力容器１が閉塞されてから
（図２参照）動作を開始する。

【００３９】この時、加圧ポンプ１８からは逆止弁１７
のクラッキング圧力を超える超高圧が発生し、その超高
圧を圧力媒体である水が、配管２４および配管３１を経
由して高圧バルブ１４まで到達する。高圧バルブ１４は
開いており、矢印４２の方向に超高圧が配管３２，３３
および高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａに加えら
れる。このとき、シリンダ１ａに加えられる圧力と同じ
圧力がパスカルの原理でシリンダ２ａに配管２５経由で
共通に加わっており、ピストンの有効面積に比例した下
向きの押し圧力を発生している。

【００４０】図示するように蓋体３の上部のピストン３
ａのほうが下部のピストン３ｂよりも大きいので、大き
い方のピストン３ａが蓋体３を押し下げようとする力の
方が強く作用し、蓋体３はこの加圧する工程で加圧した
圧力により持ち上がる心配はなく、シリンダ１ａで圧縮
された容積分を常に隙間なく下部のピストン３ｂが追い
詰めるように蓋体３が下がるので、加圧処理に隙がなく
効率が良い。なお、逆止弁１７の弁作用により、配管２
４においては、加圧する方向にしか液圧は作用しない。

【００４１】［減圧する工程］操作は、給水ポンプ６と
加圧ポンプ１８をＯＦＦ、減圧バルブ１５を開、その他
の開閉箇所は全部閉である。シリンダ１ａ内が超高圧を
保持されたままで減圧せずにいきなり、圧力容器１から
蓋体３を抜き取ると、急激な圧力変化のため、高圧水が
噴射したり、蓋パッキンが飛び出したりすることがある
ため危険であり、機械装置全体が損傷する可能性もある
ので、蓋を開ける前にシリンダ１ａ内を大気圧まで減圧
する工程が不可欠である。したがって、減圧用のバルブ
１５が開けば底面穴３ｄ、高圧導水路３ｅ、側面穴３ｃ
から配管３３を経由してシリンダ１ａ内と外部へ通気さ
れ、その減圧バルブ１５を通って大気圧中に解放され、
圧力媒体の水があふれ出れば樋３４で受け止めて、排水
または循環利用される。

【００４２】しかし、高圧バルブ１４と減圧バルブ１５
は２５０ＭＰの超える超高圧に耐えながら適切に液圧回
路の開閉切り換え機能する特殊仕様品であり、高価で寿
命も短いので、できれば使用を避けたい部品である。そ
こで、後述する第二の実施形態において、減圧バルブ１
５は残すが、高圧バルブ１４を簡素かつ安価で堅牢な逆
止弁４１に置き換えている。

【００４３】［蓋を上昇する工程］操作は、給水ポンプ
６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１２、
高圧バルブ１４および減圧バルブ１５を開、その他の開
閉箇所は全部閉である。給水ポンプ６から給水し、配管
２０、配管２６、給水バルブ１２、配管２７を経由して
シリンダ２ｂに注水する。このとき、シリンダ２に内装
されたピストン３ａが自由に上昇できるように、高圧バ
ルブ１４および減圧バルブ１５を開いてあれば、その経
路からシリンダ２ａ内の水を排水し、蓋体３は上昇を続
ける。減圧バルブ１５を通って大気圧中に解放され、あ
ふれ出した水は樋３５か図示しない溝等で受け止めて、
排水または循環利用される。

【００４４】図２は図１の構成を変形し、高圧バルブ１
４を簡素かつ安価で堅牢な逆止弁４１に置き換えた第二
の実施形態において、蓋体３を閉じた状態を示す液圧回
路図である。以下、図２に沿って、第二の実施形態を詳
細に説明する。図２において、蓋体３を下降するときお
よび加圧処理するときに水圧を伝達する液圧回路の配管
２４，２５，３１と、高圧導水路３ｅとを接続する配管
３２，３３との間に、１ＭＰａのクラッキング圧力に設
定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁４１
を、図１に示した高圧バルブ１４に置き換えて配設して
いる。この逆止弁４１が請求項２でいう逆止弁である。
なお、各図にわたり、同一効果の部分には同一符号を付
して、説明の重複を避ける。ここで、逆止弁４１が流通
可能な状態になるタイミングは高圧バルブ１４を開くタ
イミングと同じである。また、逆止弁１６，１７，４１
の基本動作仕様は以下の通り、 １）矢印４２の逆方向への流通は阻止する。 ２）矢印４２に沿った順方向の流通条件は規定圧力（ク
ラッキング圧力）を超えること。 ３）クラッキング圧力に達しない限り、順逆両方向に対
して閉止状態を維持する。

【００４５】逆止弁４１または高圧バルブ１４が流通状
態になるタイミングには、前述した蓋体３を上昇する工
程のほか、圧力容器１に補足注水または加圧注水する工
程があるので、以下に関連する工程の動作を示す。 ［加圧する工程］操作は、給水ポンプ６と加圧ポンプ１
８をＯＮ、給水バルブ１１を開、その他の開閉箇所は全
部閉。逆止弁１６，１７，４１は順方向に流通状態であ
る。蓋体３が圧力容器１の開口５を完全に密閉し、圧力
容器１内に加圧するために、加圧ポンプ１８で発生させ
る２５０ＭＰａの超高圧によりシリンダ１ａへ直接に加
圧注水する時である。この時、加圧ポンプ１８からは逆
止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａをはるかに超える
超高圧が発生し、超高圧の水が配管２４および配管３１
を経由して逆止弁４１まで到達すると、逆止弁４１のク
ラッキング圧力を超えて逆止弁４１の順方向（矢印４
２）に対して流通が許可され、配管３２、配管３３およ
び高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａに加圧注水さ
れる。なお、逆止弁４１の逆方向に対しては圧力を伝達
させる必要はなく、許可されることもない。

【００４６】［蓋を上昇する工程］操作は、給水ポンプ
６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１２お
よび減圧バルブ１５を開、逆止弁４１は順方向に流通状
態である。その他の開閉箇所は全部閉である。給水ポン
プ６は配管２０、配管２６、給水バルブ１２、配管２７
を経由してシリンダ２ｂへ低圧レベルの給水圧力５ＭＰ
ａで注水する。このとき、シリンダ２に内装されたピス
トン３ａが自由に上昇できるように、逆止弁４１および
減圧バルブ１５を通してシリンダ２ａ内の水を排除す
る。すると、蓋体３は上昇を続ける。ここで、給水ポン
プ６からは逆止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａを超
える５ＭＰａの水圧が発生しており、その水圧がピスト
ン３ａを押し上げ、シリンダ２ａの容積を縮めて排水
し、その排水が配管２５および配管３１を経由して逆止
弁４１まで到達すると、逆止弁４１のクラッキング圧力
１ＭＰａを超える排水圧力が逆止弁４１の順方向（矢印
４２）に対して流通を許可され、バルブ１５を通って大
気圧中に解放され、あふれ出た水は樋３４か図示しない
溝等で受け止められて、排水される。

【００４７】［蓋を下降する工程］操作は、給水ポンプ
６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、
排水バルブ１３、減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇
所は全部閉。逆止弁１６，１７、４１は順方向に流通状
態である。利用の順番とは前後するが、給水ポンプ６が
逆止弁４１のクラッキング圧力を超える給水圧力５ＭＰ
ａにより配管２１、バルブ１１、配管２２、逆止弁１
６、配管２３、逆止弁１７、配管２４および配管２５を
経由してシリンダ２ａに低圧５ＭＰａで注水する。この
とき、ピストン３ａの下側の水がシリンダ２ｂから排水
バルブ１３により排水されることは図１で説明した通り
である。ここで、逆止弁１６，１７，４１のクラッキン
グ圧力は１ＭＰａ程度であり、低圧５ＭＰａ程度の給水
を抵抗なく順方向に通過させ、逆方向には超高圧の水で
も遮断できる。

【００４８】ここで、逆止弁４１も矢印４２の示す順方
向に通水し、一部が減圧バルブ１５から排水し、高圧導
水路３ｅからもある程度の漏水しながら、蓋体３は下降
する。なお、順方向に通水中の逆止弁４１は、矢印４２
の逆方向に対して圧力を伝達させる性質はないが、順方
向阻止圧力１ＭＰａに相当する圧力を、逆止弁４１の手
前側にあるシリンダ２ａに加える作用があるので、ある
程度の漏水しながらもピストン３ａを下向きに押し下げ
る。

【００４９】まず、蓋体３を開く（上昇する）ときは給
水ポンプ６の低圧レベルの送水圧力５ＭＰａでシリンダ
２ｂに注水し、ピストン３ａの上昇に伴ってシリンダ２
ａから発生した余水は、逆止弁４１のクラッキング圧力
１ＭＰａを超えるので順方向に流通し、シリンダ２ａの
余水を排水する。つぎに、蓋体３を閉じる（下降する）
ときは給水ポンプ６からの低圧レベルの送水圧力５ＭＰ
ａで駆動するほか蓋体３の自重によって下降する。

【００５０】ここで、蓋体３が密閉される前に、圧力容
器１内の水量を調節し、満水状態にしてから加圧を開始
し、エア抜きを不要にすることにより、加圧処理に要す
る作業時間を短縮する方法もある。そのためには、蓋体
３を閉じる（下降する）ときに給水ポンプ６を運転し、
圧力５ＭＰａで給水し、低レベルの送水圧力５ＭＰａに
対して逆止弁４１は順方向に流通する。したがって、蓋
体３を下降させる動作のみならず、圧力容器１内に注水
もできるので水量を自在に調節できる。ただし、圧力容
器１内には開口５から図示せぬ給水管等により直接に、
予め多めの水を入れておけば、特に圧力容器１内の水量
調節を行わなくても高圧導水路３ｅから余分な水は自動
排水される。

【００５１】さらに、加圧注水するときは加圧ポンプ１
８の超高圧レベルの送水圧力２５０ＭＰａに対しクラッ
キング圧力１ＭＰａをはるかに超えるので逆止弁４１は
順方向に流通する。そうすると、圧力容器１を加圧する
ために、加圧ポンプ１８で発生させる超高圧によりシリ
ンダ１ａへ加圧注水できる。これらの逆止弁１６，１
７，４１は、超高圧仕様であるにもかかわらず、高圧バ
ルブ１４に比べて簡素な構造であるため安価で故障も少
ない。

【００５２】つぎに、図３により第三の実施形態を示し
て説明する。図３において圧力容器１の底面に配設した
配管２９および高圧導水路１ｅは、図２で示した第二の
実施形態における、圧力容器１の天井部に設けた高圧導
水路３ｅと、その高圧導水路３ｅに接続する配管３３の
配設位置を変化させたものである。すなわち、高圧導水
路１ｅはシリンダ１ａの底面から外部へ貫通し、配管２
９により開いた状態の減圧バルブ１５に接続しているの
で、蓋体３を閉じる際に、高圧導水路１ｅからシリンダ
１ａの内容物を押し出すように排出するとエアより先に
容器底部の水が抜けるのでエア抜きはできない。しか
し、蓋体３を閉じる際にエア抜きができない以外は、逆
止弁４１の作用効果をはじめ、蓋体３の開閉や加圧処理
の動作は第二の実施形態と同様である。なお、高圧導水
路１ｅが請求項２でいう高圧導水路である。図３におい
て、蓋体３を下降するときおよび加圧処理するときに水
圧を伝達する液圧回路の配管２４，２５，３１と、高圧
導水路１ｅとを接続する配管３２，２９との間に、逆止
弁４１を配設している。この逆止弁４１が請求項２でい
う逆止弁である。

【００５３】また、実施の形態では、主に食品の加圧処
理を行う加圧装置に関する説明をしているが、本発明の
応用範囲は食品の加圧処理に限定することなく、その他
の材料に数千気圧の高圧を作用させ、加圧処理加工に応
用できる加圧装置である。また、クラッキング圧力が１
ＭＰａ、給水ポンプ６の給水圧力が５ＭＰａ、加圧ポン
プ１８の超高圧２５０ＭＰａ等の数値は実施の一形態を
示したに過ぎず、他の数値に設定されても主要な構成要
件が一致すれば本発明の技術思想に含まれる。

【００５４】図４は第四の実施形態において、バルジ加
工機に応用した液圧回路図である。動作原理は図２、図
３に示した第二、第三の実施形態による液圧回路と同様
である。したがって、各図にわたり同一符号で示した箇
所の説明は省略し、図４に示した第四の実施形態にのみ
固有の箇所の説明を以下に行う。

【００５５】図４において、バルジ加工用の下型４４が
フレーム５０の低部で内部を上向きして固定されてい
る。この下型４４は、これに対面するように、内部を下
向きにして上下動作自在の上型４３と一対をなしてい
る。フレーム５０の上部ではシリンダ２が下向きに突出
した上下動作自在のピストン３ａを液密に嵌挿し、液圧
回路における第一の液圧作動部をなしている。

【００５６】ピストン３ａには給水ポンプ６の給水圧力
が５ＭＰａまたは加圧ポンプ１８の超高圧２５０ＭＰａ
が作用するので、そのピストン３ａの下方に一体的に取
り付けられた上型４３は上下動作自在で、しかも矢印１
０３の示す下向きに強固な押し圧力を安定的に得られ
る。図示するように、パイプ材などの加工ワーク１００
の縦断面方向に分割と合体を可能とする一対の上型４３
と下型４４でなる前記バルジ成形型は、合体する方向の
加圧と解放の動作を、シリンダ２内でピストン３ａに作
用する液圧力により自在にする。

【００５７】ここで、上型４３の上下動作は給水ポンプ
６の給水圧力５ＭＰａによりなされるので、前記バルジ
成形型が分離した状態で、加工ワーク１００を所定位置
に装填した後に、上型４３を下型４４に被せて押し付け
る。それと同時に、逆止弁４１を通過した水が配管３２
ａおよび高圧導水路３３ａを経由した加工ワーク１００
の内壁にも充満する。

【００５８】また、油圧ユニット４６の発生する液圧は
配管４７または配管４８を経由して軸押しシリンダ４５
に加えられ、シリンダ４５に液密嵌挿された軸押しピス
トン４９が、加工ワーク１００の軸端から軸中央にパイ
プ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するための軸圧縮
方向の加圧または解放を自在にする前記第二の液圧作動
部を構成している。

【００５９】ここで、加工ワーク１００が上型４３と下
型４４でなる前記バルジ成形型に装填され、軸押しピス
トン４９が、油圧ユニット４６の発生する液圧が配管４
７を経由してシリンダ４５ａに達すると、加工ワーク１
００は軸端から軸中央にパイプ材の膨出変形に伴う肉厚
変化を調整するよう軸圧縮方向の加圧される。なお、液
圧が配管４７に代わり配管４８を経由してシリンダ４５
ｂに達すると、加工ワーク１００をその軸端を両側から
押圧していた軸押しピストン４９は押圧力が弛緩する方
向に作動し、加工ワーク１００は解放される。

【００６０】バルジ加工するとき、逆止弁４１を通過し
た水が配管３２ａおよび高圧導水路３３ａを経由した加
工ワーク１００の内壁にも充満しているので、この水を
加圧媒体として、加圧ポンプ１８により例えば超高圧２
５０ＭＰａの加圧する。すると加工ワーク１００の内壁
は矢印１０２の方向に膨出するので、前記バルジ成形型
の内壁に当接するまで変形し、バルジ加工される。な
お、超高圧２５０ＭＰａは加圧装置全体の動作を説明す
る目安の数値であり、バルジ加工中における加圧の程度
は２５０ＭＰａに限らず加工ワーク１００の材質によっ
て適切に加減する。

【００６１】バルジ加工の最中には、前記バルジ成形型
が分離する方向に上型４３を下型４４から持ち上げる応
力が発生するが、加圧ポンプ１８から超高圧２５０ＭＰ
ａの液圧がシリンダ２ａに加えられており、ピストン３
ａにより、前記持ち上げ応力に対抗できる矢印１０３方
向の押し下げ力が作用するので、バルジ成形型を強固か
つ安定的に締結させられる。

【００６２】なお、前記第二の液圧作動部は、油圧ユニ
ット４６の発生する液圧に代えて、前記第一の液圧作動
部を駆動する液圧と兼用するように液圧回路を構成（図
示せず）しても良い。そうすると、さらに液圧回路が簡
素な構成になるほか、液圧媒体を水で統一すれば、液洩
れしても無害である。

【００６３】このように、被加工材料のパイプ材を内側
から外側へ膨出加工する液圧を、前記バルジ成形型の離
合締結動作にも兼用できるので、液圧回路およびその制
御機構を簡素にできる。同様に前記パイプ材の膨出変形
に伴う肉厚変化を調整するための軸圧縮方向の加圧と解
放の動作にも兼用できる。また、バルジ成形加工中にバ
ルジ成形型の締結が外れる危険を生じさせないだけの締
結力を、前記液圧により与えられるので安全である。そ
して、液圧媒体に水を用いれば、液洩れしても無害であ
り、環境衛生上の都合が良い。

【００６４】

【発明の効果】以上、詳述したように構成したので、請
求項１に係る発明によれば、作動油を使用しないので、
圧力容器の内外に油が垂れ落ちることもなく衛生的であ
り、清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に好適
である。また、蓋の開閉および密閉維持に要する水圧駆
動の液圧媒体と加圧処理用の液圧媒体を兼用した分だ
け、液圧回路が簡素化され、安価になる。

【００６５】また、請求項２に係る発明に係る発明によ
れば、弁作用により、一連の加圧処理の操作すなわち、
はじめに蓋を上昇して圧力容器の蓋を開け、その開口か
ら被処理物を投入し、つぎに蓋を下降して圧力容器の開
口を完全に密閉し、その後に圧力容器内を加圧するまで
の操作に対し、逆止弁の開閉操作は自動的に行われる。

【００６６】このように、ポンプ圧力に対応して開閉操
作が自動的に行われる逆止弁を備えた場合は、運転操作
も簡単になり、しかも自動制御が困難で故障の多い高圧
バルブの使用箇所を減らせるので、保守点検整備の負担
が軽減される。

【００６７】また、請求項３に係る発明に係る発明によ
れば、圧力容器内の天井に位置する蓋の底面から外部に
貫通された高圧導水路を通して注排水できるため、圧力
容器の底部に溜まる沈殿物による目詰まり等、注排水管
の故障を回避できる他、圧力容器内の上部に残留する空
気も排除できる。

【００６８】したがって、圧力容器内の水量調節および
排気減圧作業が容易にできるようになる他、加圧処理を
実行する前に必要あれば高圧導水路を通して注水するこ
とにより、圧力容器内の水量を満水状態にしてから加圧
処理をはじめられるので、加圧処理に要する時間が短縮
される。

【００６９】また、請求項４に係る発明によれば、被加
工材料のパイプ材を内側から外側へ膨出加工する液圧
を、前記バルジ成形型の離合締結動作にも兼用できるの
で、液圧回路およびその制御機構を簡素にできる。同様
に前記パイプ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するた
めの軸圧縮方向の加圧と解放の動作にも兼用できる。ま
た、バルジ成形加工中にバルジ成形型の締結が外れる危
険を生じさせないだけの締結力を、前記液圧により与え
られるので安全である。そして、液圧媒体に水を用いれ
ば、液洩れしても無害であり、環境衛生上の都合が良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態において、蓋を開けた状態を示
す液圧回路図である。

【図２】第二の実施形態において、蓋を閉じた状態を示
す液圧回路図である。

【図３】第三の実施形態において、蓋を閉じた状態を示
す液圧回路図である。

【図４】第四の実施形態において、バルジ加工機に応用
した液圧回路図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 １ａ シリンダ（加圧処理室） １ｅ，３ｅ，３３ａ 高圧導水路 ２ シリンダ（蓋開閉駆動） ３ 蓋体 ３ａ，３ｂ ピストン ３ｃ 側面穴 ３ｄ 底面穴 ５ 開口 ６ 給水ポンプ（蓋の開閉駆動と給水） ７ 給水タンク ８ 水（圧力媒体） ９ 給水管 １０ 補水管 １１ 給水バルブ（蓋閉め給水） １２ 給水バルブ（蓋開け専用） １３ 排水バルブ １４ 高圧バルブ １５ 減圧バルブ １６，１７，４１ 逆止弁 １８ 加圧ポンプ（超高圧） ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２
８，２９，３０，３１，３２，３２ａ，３３，４７，４
８ 配管 ３４ 樋 ３５ 薬液濃度維持装置 ３６ 次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ） ３７ 流量計 ３８ 加薬ポンプ ４２，１０２，１０３ 矢印 ４３ 上型 ４４ 下型 ４５ 軸押しシリンダ ４５ａ，４５ｂ シリンダ ４６ 油圧ユニット ４９ 軸押しピストン ５０ フレーム １００ パイプ材などの加工ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高沢 義昭 富山県魚津市本江2410番 株式会社スギノ マシン内 Ｆターム(参考） 3H089 AA90 BB15 BB27 BB30 CC01 DA02 DA06 DB05 DB33 GG01 HH16 HH30 JJ03 JJ20 4B021 LP07 LT04 4E090 AB03 BA01 CA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口部を上向きに縦型設置されたシリンダ
   状の圧力容器と、前記開口部で抜き差しと任意固定を自
   在にするピストン構造の蓋と、前記蓋を前記開口部へ液
   密に嵌着挿入して密封加圧する状態と、前記蓋を前記開
   口部から外した状態と、を区別する制御自在の液圧回路
   と、を備えた加圧装置において、前記蓋の開閉が水圧駆
   動でなされ、その水圧駆動の作動水を加圧処理の液圧媒
   体に兼用したことを特徴とする加圧装置。
2. 【請求項２】前記蓋を下降するときおよび加圧処理する
   ときに水圧を伝達する前記液圧回路と、前記圧力容器の
   内外にわたり流通と閉塞を自在にする高圧導水路とを接
   続する配管に、所定の順方向阻止（クラッキング）圧力
   に設定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
3. 【請求項３】前記蓋の底面から側面にかけて貫通し前記
   圧力容器の内外にわたり流通と閉塞を自在にする高圧導
   水路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の加圧装
   置。
4. 【請求項４】バルジ成形型に装填されたパイプ材の内側
   に高圧を作用させて前記パイプ材の一部を膨出させる液
   圧回路を備え、前記バルジ成形型の内径に沿った形状に
   冷間成形するバルジ成形加工する加圧装置であって、前
   記パイプ材の縦断面方向に分割と合体を可能とする前記
   バルジ成形型が合体する方向の加圧と解放を自在にする
   第一の液圧作動部と、前記パイプ材の膨出変形に伴う肉
   厚変化を調整するための軸圧縮方向の加圧と解放を自在
   にする前記第二の液圧作動部と、を備えた加圧装置にお
   いて、前記液圧回路により前記第一の液圧作動部および
   ／または前記第二の液圧作動部とを作動させるようにし
   たことを特徴とする加圧装置。