JP2015530531A - 疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、高圧に晒される生産物（１）が内部に置かれる疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器に関する。本発明によれば、容器は互いに離された複数の同軸の円筒物（２）によって形成され、全ての２つの隣接する同軸の円筒物（２）の間に間隙（３）を備え、間隙には加圧流体が注入される。容器の両端は密封をもたらす密封栓（４）を備え、間隙（３）の流体に掛けられる圧力は、処理される生産物（１）を収容する容器内部までの距離が減少するにつれて増加する。

Description

本発明は、高圧容器に関し、およそ６０００バールかそれ以上の超高圧に耐えるのに適すると共に、連続的な負荷及び放出サイクルで使用するのに適した構造形態を有する容器を提案する。

熱処理に代わる方法として、食品を清潔にするための高圧処理の使用が、食品業界で近年始まっている。

高圧（hyperbaric）処理（高圧（high pressure）処理（ＨＰＰ）とも呼ばれる）は、６０００バール以上の圧力で食品を高レベルの高圧に短時間晒すことを含む、食品を処理するための方法である。６０００バール以上への食品の加圧は、食品に存在する植物の微生物を不活化し、それらの風味や栄養価に影響を与えることなく、処理される食品の特性を維持する。

６０００バール以上の圧力に耐える容器を提供することの技術的な問題は、これらの処理を行うために考慮されている。しかし、そのような高圧及び連続的な負荷及び放出サイクルで使用すると、やがて容器の破損をもたらす小さな表面のひびの発生により、容器の耐用年数が低下する。

高圧に耐えるのに適した、一定の容量を有する槽を備えた円筒形の高圧容器を作るための方法が、近年知られている。最も広く使用されている方法の１つは外被であり、それは容器の耐用年数を延ばすのに適した金属で作られたスリーブで容器を覆うことを含む。高圧処理に使うことが意図される容器の耐用年数を延ばすために知られている別の方法は自緊法であり、これは容器の内壁の機械特性が変更されるように、容器内部が高圧に晒されて、その内壁を弾性限界を超えて圧縮する金属製造技術を含む。別の方法は、容器の内壁上に正方形断面のワイヤを巻き付けることに基づく。

本発明は、高圧処理によって食品を処理するのに適した容器を目的とするが、それは、容器内部での圧力負荷及び放出の連続的な作動サイクルにおいて、６０００バール以上の作動圧力に耐える性能を容器に要求する他のタイプの産業の処理においても使用されることができる。

本発明の容器は、互いに離された複数の同軸の円筒物によって形成され、全ての２つの隣接する同軸の円筒物の間に間隙を提供し、その間隙内に例えば水などの加圧流体が注入される。容器は、両端に配置されて密封をもたらす密封栓を有する。密封栓は、生産物が置かれる容器内部の利用を可能にする。同軸の円筒物の間に定められるそれぞれの間隙での流体の圧力は、容器内部までの距離に従って徐々に増加することによって、全ての２つの隣接する同軸の円筒物の間に差圧をもたらす。それによって、同軸の円筒物の材料が耐えなくてはならない圧力を制限する。

容器内部から最も遠い間隙は、個別の隣接する同軸の円筒物の間に配置された恒久的な環状シールによって密封される。一方で、容器内部に最も近い間隙は、同軸の円筒物と容器の密封栓との間に配置された内側の環状シールによって密閉される。

複数の同軸の円筒物は、容器内部までの距離が減少するにつれて長さが減少する。そして、密封栓は階段状の形状を有する。加圧流体が同軸の円筒物を軸方向に圧縮する空間が、それぞれの同軸の円筒物の端部と密封栓の段との間に定められる。それによって、同軸の円筒物の応力状態が改善し、それに伴って容器の耐用年数が延びる。

したがって、構造的及び機能的特徴を考慮して、連続的な負荷及び放出サイクルでの６０００バール以上の圧力に耐えなければならない適用における、疲労作動に関して意図される機能に関して好ましく適用される容器が得られる。

本発明の疲労作動サイクルに耐えるための超高圧容器の縦断面図を示す。 容器の断面図を示す。 容器の上端部の拡大された断面の詳細を示す。 容器の同軸の円筒物の間に定められた間隙内に加圧流体を注入する入口が示された縦断面図である。

図１は、本発明の容器の縦断面図を示す。その中には、処理される生産物（１）が置かれている。処理される生産物は、通常は高圧処理（ＨＰＰ）と呼ばれる処理によって高圧に晒される食品であるが、容器は、６０００バール以上の作動圧力に耐える性能を容器に要求するいかなる産業の処理においても使用されることができる。

容器は、複数の同軸の円筒物（２）によって形成される。同軸の円筒物（２）は、全ての２つの隣接する同軸の円筒物（２）の間に間隙（３）があるように互いに離され、その間隙に例えば水などの加圧流体が注入される。間隙（３）での流体の圧力は、間隙（３）の容器内部までの距離が減少するにつれて、それが次第に増加するようにして定められる。それによって、同軸の円筒物（２）の材料が、作動に適した応力状態にあることが達成される。

容器の両端は、密封栓（４）によって密封されている。密封栓は、処理される生産物（１）が収容される容器内部の利用を可能にする。密封するために、密封栓（４）は、容器内部から最も遠い同軸の円筒物（２）の内壁にねじで取り付けられることが考えられるが、残りの同軸の円筒物（２）の内壁にねじで取り付けられることも可能である。一方で、図面に示される本発明の容器の例においては、容器は各端に密封栓（４）を有するが、容器へのただ１つ入口があるようにして、密封栓（４）の一方が取り外せないように容器に固定され得ることは明らかである。

図４に示されるように、２つの同軸の円筒物（２）の間に定められたそれぞれの間隙（３）は、加圧流体を注入するための流入管（８）を有する。圧力は、処理される生産物（１）が置かれる容器内部の負荷又は放出工程の間に圧力を自由に変えられるポンプ装置（図示しない）によって、流入管（８）を通して掛けられる。

異なる圧力で流体が注入される間隙（３）の密閉は、環状のガスケットによってもたらされる。そのため、図３に詳細に見られるように、容器内部から最も遠い２つの同軸の円筒物（２）の間に定められた間隙（３）は、隣接する同軸の円筒物（２）の側壁に配置された恒久的な環状シール（５）によって密閉される。一方で、容器内部に最も近い間隙（３）は、それぞれの同軸の円筒物（２）の内側の側壁と密封栓（４）との間に配置された内側の環状シール（６）によって密閉される。恒久的な環状シール（５）で密封された間隙（３）は、容器での配置の最も外側の部分において、２つ以上の数にすることもできる。

内側の環状シール（６）を清掃及び交換するのに役立つように、環状シール（６）が密封栓（４）の側壁に固定されることが考えられるが、本発明の概念を変えることなしに、同軸の円筒物（２）の内側部分に固定されることも可能である。

図面に見られるように、密封栓（４）は、複数の段（４．１）、すなわち同軸の円筒物（２）と同数の段を備えた階段状の形状を有する。その一方で、複数の同軸の円筒物（２）は、処理される生産物が置かれる容器内部までの距離が減少するにつれて、長さが減少する。したがって、空間（７）は、段（４．１）の水平な基部と同軸の円筒物（２）の端部（２．１）の水平な基部との間に定められる。その空間（７）は、加圧流体が配置されるそれぞれの間隙（３）と直接通じている。それにより、加圧流体は、密封栓（４）の段（４．１）の水平な基部によって保持されて、対応する同軸の円筒物（２）を軸方向に圧縮する。

したがって、それぞれの同軸の円筒物（２）は、容器内部から最も遠い側よりも容器内部に最も近い側で大きい半径方向の圧力と、互いに打ち消し合う隣接した要素を押す力を受けている接線方向の圧力と、同軸の円筒物（２）の端部（２．１）での流体の押す力によって発生された軸方向の正圧の圧縮圧力とを受ける。材料疲労に関する物理法則は、容器の構造を形成する同軸の円筒物（２）の耐用年数を延ばすように、軸方向の圧力が存在せずに反対符号がないよりも、圧力の均衡が、同軸の円筒物（２）の材料にとって遥かに有利であることを述べている。

このような状況により、密封栓（４）と同軸の円筒物（２）との間に配置された内側の環状シール（６）は、段を付ける方法で圧力を保持するようにする。すなわち、内側の環状シール（６）は、２つの個別の同軸の円筒物（２）の間に設けられた差圧を保持するだけである。

一方で、隣接する同軸の円筒物（２）の間に直に配置された恒久的な環状シール（５）は、２つの目的を有する。１つは、それらは最も外側の同軸の円筒物（２）の場合に有害になり得る軸方向の圧縮圧力を除去することであり、もう１つは、最も内側の同軸の円筒物（２）の負荷及び放出サイクルの数を減らすために、最も外側の２つの同軸の円筒物（２）の間の圧力を一定に保つことである。

生産物（１）を容器内に入れて、その中で高圧に晒すために、同軸の円筒物（２）の間に定められた全ての間隙（３）は同時に加圧される。容器内部がその作動圧力に到達する最後の部分になるようにして、要求される作動圧力に到達した時にそれぞれの間隙（３）において圧力の上昇が止められる。一方で、放出工程は連続的に行われ、生産物（１）が置かれる容器内部の圧力が、最も近い間隙（３）の圧力と等しくなるまで下げられる。そして、そのようにして、連続的に隣接する複数の間隙（３）の圧力が、恒久的な環状シール（５）を有する間隙（３）に相当する、固定された圧力にある容器内部から最も遠い間隙（３）に到達するまで下がり続ける。

容器内部から最も遠い同軸の円筒物（２）、あるいは容器内側の複数の同軸の円筒物（２）の可能性としては、高圧に耐えるために使用されるいくつかの従来の方法によって外壁を被覆することが考えられる。そのため、本発明の容器を作るために記載される技術は、外被、つまり適した材料で作られたスリーブで同軸の円筒物（２）を被覆すること、自緊法、又は同軸の円筒物（２）の表面に正方形断面のワイヤを巻き付けることなどの方法と組み合わされることができる。

１ 生産物
２ 同軸の円筒物
２．１ 端部
３ 間隙
４ 密封栓
４．１ 段
５ 恒久的な環状シール
６ 内側の環状シール
７ 空間
８ 流入管

Claims (6)

1. 高圧に晒される生産物（１）が内部に置かれる疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器であって、該容器は、互いに離された複数の同軸の円筒物（２）によって形成され、全ての２つの隣接する前記同軸の円筒物（２）の間に間隙（３）を備え、該間隙には加圧流体が注入され、前記容器の両端は密封をもたらす密封栓（４）を備え、前記間隙（３）の流体に掛けられる圧力は、処理される前記生産物（１）を収容する容器内部までの距離が減少するにつれて増加することを特徴とする、疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。
2. 前記容器内部から最も遠い前記間隙（３）は、個別の隣接する前記同軸の円筒物（２）の間に配置された恒久的な環状シール（５）によって両端で密封されることを特徴とする、請求項１に記載の疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。
3. 前記容器内部に最も近い前記間隙（３）は、前記同軸の円筒物（２）と前記密封栓（４）との間に配置された内側の環状シール（６）によって両端で密封されることを特徴とする、請求項１に記載の疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。
4. 前記複数の同軸の円筒物（２）は、その前記容器内部までの距離が減少するにつれて長さが減少し、前記密封栓（４）は、複数の段（４．１）を備えた階段状の形状を有し、空間（７）が、前記同軸の円筒物（２）の端部（２．１）と前記密封栓（４）の前記段（４．１）との間に定められ、前記空間（７）において前記間隙（３）の前記加圧流体がそれぞれの前記同軸の円筒物（２）を軸方向に圧縮することを特徴とする、請求項１に記載の疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。
5. 前記密封栓（４）は、前記容器内部から最も遠い前記同軸の円筒物（２）の内壁にねじで取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。
6. ２つの隣接する前記同軸の円筒物（２）の間に定められたそれぞれの前記間隙（３）は、前記加圧流体を注入するための流入管（８）を有することを特徴とする、請求項１に記載の疲労作動サイクルに耐えるための高圧容器。

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