JPH0352799A - 深海での圧力加工方法およびその装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、水深が１０メートル増加する毎に水圧が約
１気圧増加する性質を利用したものであって、各穐の気
体、液体その他固体等の被圧力印加物に深海の高水圧を
印加することにより、所要の被圧力印加物に諸稀の圧力
加工を施し得る深海での圧力加工方法およびその装置に
関するものである。

従来技術 気体や液体を高度に圧縮するためには、一般に回転式ま
たは往復式ポンプが用いられ、固体の圧縮その他の加工
には、機械式や油圧式のプレス機構等が広く利用されて
いる。また爆薬を用い、その炸裂時に放出される強力な
エネルギーを利用して、被加工物に各稚の成形加工を施
す加工技術も一部で実用化されている。

発明が解決しようとするｉ＃題 先に述べた各穐被加工物の加工に関する基本的技術自体
は、既に相当のレベルにまで到達している。従って、新
たにこれに付け加えるべき画期的な開発は殆んどなされ
ておらず、周辺技術にのみ改良の余地が残されているの
が現状である。また、個々の圧縮加工や成形加工等を達
或するため実用化されている装置は、その機械的構或が
極めて複雑であり、かつエネルギーの消費も大きい、等
の一３− 欠点を内在している。

そこで本願の発明者は、前述した従来広く知られている
加工技術とは異なる新たな加工手段の開発につき考察を
進めた結果、深海中で容易に得られる高水圧を利用する
ことにより、気体、液体、その他固体等の被圧力印加物
に関して、その圧縮成形等の各種圧力加工を容易になし
得ることを想到するに至った。

すなわち、深海に大量に理蔵されているマンガン団塊、
石油、鉱物等の天然資源の採取、漁礁の確保その他観光
等のために、近時海底開発が大きくクローズアップされ
ている。そして日本やフランス等を含む海洋先進諸国で
は、深海での作業や資源探査等のために、超深度潜水可
能な潜水艇の建造も活発に行なわれるようになってきた
。しかし従来は、主として深海での高圧に耐える耐圧材
料・耐圧構造の開発にウェイトが置かれ、比較的浅い海
底での資源採取以外には、海底の利用・応用技術に見る
べきものがないのが現状である。

しかるに水中では、その水深が１０メートル増−４＝ 加する毎に水圧が約１気圧増加するので、例えば１万メ
ートルの深海では約１０００気圧の高い水圧が直ちに得
られる。このように高い圧カを地上で得るためには、極
めて複雑でコストの嵩む圧カ施設を必要とする。そこで
、この高い水圧を利用することにより、地上では容易に
施し得ない諸種の圧力加工を、各種の被加工物に施し得
るのではないか、というのが今回の発明提案の端緒であ
った。

発明の目的 従って本発明の目的は、深海中に常在する高水圧を利用
して、各稀の気体、液体その他固体等の被圧力印加物に
高水圧を印加することにより、これら被圧力印加物に諸
種の圧カ加工を施し得る深海での圧力加工方法およびそ
の装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 前記裸題を克服し、所期の目的を達戒するため、本発明
に係る深海での高水圧を利用した圧カ加工方法は、変形
可能な密閉容器中に、所要の加工を必要とする被圧力印
加物を挿入して密封し、この密閉容器を深海中に位置さ
せて、深海の高水圧に晒すことにより該容器を圧力変形
させ、この圧力変形した容器を介して高水圧を被圧力印
加物に印加することにより、該物体に所要の加工を施す
ようにしたことを特徴としている。

また本願の別の発明に係る圧力加工方法は、前述の発明
において被圧力印加物に所要の加工を施した後、この変
形した密閉容器に変形保持措置を施し、しかる後に該容
器を海上に引き上げるようにしたことを特徴としている
。

本願の更に別の発明に係る圧力加工方法は、耐圧シリン
ダとピストンとの間に、所要の加工が要求される被圧力
印加物を介挿した後、ロック機構によりピストンをシリ
ンダ中の後退位置で移動不能に一時固定し、 このシリンダ装置を深海中に位置させて、前記ピストン
の頭部を水圧に晒すと共に、前記ロック機構に外部指令
を与えてピストンの固定を解除し、前記ピストン頭、部
に作用する深海での高水圧により、該ピストンを後退位
置から前進位置にまで強制移動させて、前記被圧力印加
物に所要の加工を施すことを特徴としている。

また本願の別発明に係る深海での高圧印加装置は、高い
耐圧特性を備えて、深海での高水圧に晒し得る耐圧シリ
ンダと、 該シリンダ中に高水密で内挿されて自在に摺動可能で、
その頭部を外部に露呈させたピストンと、該ピストンを
前記シリンダ中の最後退位置で移動不能に一時固定し、
外部指令を受けて前記固定を任意に解除し得るロック機
構とから構或したことを特徴としている。

実施例 次に、本発明に係る深海での圧力加工方法およびその装
置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しな
がら以下説明する。

（第１実施例） 第１図は、例えば高圧ガスや高圧液体を製造するのに好
適に使用される高圧印加装置の概略断面図である。この
高圧印加装置１０は、一例として−７− 内径１０ｃ＋ｎ、ストローク長１００ａｎの耐圧シリン
ダ１２と、前記シリンダ１２に内挿され気密に摺動し得
る外径１０ｃｍ、長さｌＯ（７）のピストン１４とから
主に構成されている。シリンダ１２は、深海の高水圧に
晒されても変形・破損を生ずることのない耐圧構造を備
え、ピストン１４の頭部１４ａは外部に直接露呈してい
る。前記シリンダ１２の内部には、ピストン１４の一方
のストロークエンド側に、外部指令により係脱操作がさ
れる第１ロック機構１６が配設され，またシリンダ内部
の中間部位に、同じく外部指令により係脱操作がされる
第２ロック機構１７が配設されている。

使用に際してシリンダ１２中には、所要のガスが大気圧
下に封入され、このガスはピストン１４とシリンダ内底
部との間で気密に保持される。該ピストン１４は一方の
ストロークエンド側である最後退位置に位置して、前記
第ｌロック機構１６により固定されている。次いで高圧
印加装置１０を、第３図に示す如く、海上に停泊する船
舶２０（その他リグ等の海上構造物）からケーブル２２
を−８− 介して懸吊し、例えば海中５０００メートルの水深まで
降下させる。

このとき、シリンダ１２の外表面全体に掛かる水圧は、
海中の深度が高まるに従って上昇し、ピストン１４の外
部に露呈している頭部１４ａに高い水圧が直接作用する
。このため、ピストン１４はシリンダ１２の内部を軸方
向に次第に移動する。

なお、水深５０００メートルの深海では、その水圧は約
５００気圧に達する。すなわち海上で当初１気圧であっ
たガスは、この深度に到達した時点で約５００分の１の
体積に収縮され、約５００気圧の高度圧縮ガスを得るこ
とができる。

この深海中で高度に圧縮されたガスを、そのままの状態
で回収するために、第２図に示す如く第２ロック機構１
７を作動させ、高圧印加装置１０におけるピストンｌ４
を、そのストロークエンドである最前進位置で固定する
。従って高圧印加装置１０を海上に引上げる際に、ガス
は圧縮した状態のまま回収される。そして、シリンダ１
２の閉或端側に設けた弁２４を介して、ガスを開放する
ことにより諸神の目的に活用し得る。

（第２実施例） また第４図に示すように、固体の高圧圧縮も行い得る。

この場合の高圧印加装置１０は，前記と同様の機構を有
するが、該ピストン１４は、その移動方向の面を、約１
ｃＲの直径となる頂部１４ｂを有する裁頭円錐状に成形
し、かつシリンダ１２の底部も同径の頂部１２ａを有す
る裁頭円錐状に威形してある。従って圧縮或形される被
加工物２８は、図に示すように、対峙する頂部１２ａお
よび１４ｂの間に扶持される。またこの機構も、前記高
圧印加装置１０と同様に、ピストン１４の最後退位置に
ロック機構１６が配設され、該ピストン１４のシリンダ
１２からの脱落を防止している。

この装置の実験例として、直径１ｍの球状の金属製被加
工物２８を、前記ピストン１４とシリンダ１２の間に挿
入して行なった。この場合は、前記弁２４を有する管２
６を介してシリンダ１２の内部を真空状態にした後、ケ
ーブル２２を介して海中５０００ｍに降下させた。この
ときシリンダ１２の外表面部の水圧は前記同様５００気
圧であるが、その容器内部は、前記円錐体の断面積比に
よって押圧力が１００倍に拡大される。このため約５０
０００気圧の圧力が掛かった前記被加工物２８は、約０
．０５＋ｎｍにまで薄膜化された。

（第３実施例） 更に、前記固体圧縮機１０と同様の機構を用いて、固体
の型打ち抜きや型絞りも可能となる。この場合は、第５
図に示すように、前記ピストン１４の下端部とシリンダ
１２の底部の間に、軸線を共通にする２つの円環が形或
されている。図において、該ピストン１４の下端部から
突出する円柱部１４ｃの直径は、シリンダ１２の底部に
固定された円環部１２ｂの内径より若干短かくなるよう
寸法設定されている。従ってこの円柱部１４ｃは、前記
円環部１２ｂの内部を軸線に沿って挿通自在となってい
る。

加工に際しては、先ず、海上において前記円柱部１４ｃ
を円環部１２ｂの上端部近傍にまで引上一１１ー げ、板状の被加工物２８を両者の間に介挿する。

そしてシリンダ１２の密閉端に配設された前記管２６を
介して容器内を真空にした後、装置ｌｏ全体を海中に降
下させる。ピストンｌ４は水圧の上昇に伴ってシリンダ
１２内に押圧され、それに従って円柱部１４ｃが、前記
板状被加工物２８を円環部１２ｂ内に押し込んでいく。

その結果、第６図に示す如き深絞り加工が施される。ま
たこの被加工物２８は、前述した金属以外の材質に対し
ても使用し得ることは勿論であり、更に抑圧加工が施さ
れる被加工物２８の材質、大きさ、所定の成形度に応じ
て水深を調整することにより、その打ち抜き加工を行な
うことも可能である。

（第４実施例） 先の第１実施例〜第３実施例に示した圧カ加工装置は、
何れも耐圧構造を備えた剛固なシリンダを密閉容器とす
るものであった。しかしこれ以外に、可撓性を有して変
形可能な密閉容器を使用することが提案される。例えば
、丈夫なゴム等の可撓性に富む材料からなる水枕状の密
閉容器を準備−１２− し、この容器中に所要の被圧力印加物を挿入して密封す
る。次いでこの密閉容器を，海上に停泊する船舶等から
ケーブルにより深海中に吊り下げることにより、所要深
度の深海中に位置させる。なお、ケーブルでの吊り下げ
以外に、海中の構造物や海底構造物から前記密閉容器を
送出することにより、これを深海中に位置させてもよい
。

このように密閉容器を深海中に位置させることにより、
該容器は深海の高水圧に直接晒されて変形する。なお、
密閉容器を海上からケーブル等を介して帛り下げる場合
は、深度が増大するにつれて次第に変形するものであり
、また海底構造物から放出する場合の如く、深度は変ら
ないで圧力が急変する際には、密閉容器は一挙に変形す
る。何れの場合であっても、密閉容器の変形に伴い高水
圧が，容器中の被圧力印加物に間接的に印加され、該物
体に所要の圧力加工が施される。

なお、被κカ印加物として気体を使用する場合には、密
閉容器の変形によって当該気体は高度に圧縮されるに至
る。しかし、この高圧縮された気体は、そのままでは海
上に回収する際に、水圧の減少に伴い再度膨張してしま
う。そこで、密閉容器に所要の変形保持手段を施してお
くことにより、圧力変形した容器はその変形状態が保持
される。

従って、その後海上へ引き上げることにより、高圧縮さ
れた気体を好適に回収することができる。

第７図は、可撓性に富む変形可能な密閉容器を使用して
物体の圧縮を行なう場合の実施例を示す。

すなわち、球体状の可撓性材料からなる密閉容器３０の
内部にガイド部材３２を位置させ、このガイド部材３２
に設けた案内孔を介して、夫々６つの方向からピストン
３４の一端部を臨ませる。各ピストン３４の他端部は、
球体状容器３０の内漿に固定されているので、該ピスト
ン３４は球体状容器３０の変形に伴い、矢印方向に一斉
に近接移動を行なわせることが可能である。

従って、前記ガイド部材３２の内部で、かつピストン３
４の一端部が臨んでいる空間中に、例えば金属片の如き
所要の被圧力印加物３６をセットした後、該球体状容器
３０を深海中に位置させれ−１５− ば、容器３０は高水圧により変形する。このため被圧力
印加物３６は、各ピストン３４を介して６方向から強大
な圧縮力を受け、好適にプレス加工が施される。また、
ガイド部材３２を気密構造に設定することにより、各ピ
ストン３４が臨んでいる前記空間に各稚気体を充填する
ことができ、これによっても該気体の高度の圧縮を達成
し得る。

発明の効果 以上説明した如く、本発明に係る高圧印加装置によれば
、深海中に高水圧という形態で存在する莫大なエネルギ
ーを有効利用して、気体、液体、および固体を容易に加
工することができる。しかもこの圧縮および或抽加工は
、海上構造物からケーブルを介して該高圧印加装置を海
中に降下させたり、海中・海底構造物から海中に送出し
たりするだけでよいため、エネルギーの消費も従来の方
法に比べて極めて少ない、等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例に係る高圧印加装置を
示す概略断面図、第２同は，第１図に示−１６ー す装置を深海中に位置させて、ピストンをシリンダ内部
の最圧縮位置でロックした状態を示す概略断面図、第３
図は、実施例に係る高圧印加装置を海上に停泊した船舶
等の海上構造物からケーブルを介して降下させた状態を
示す説明図、第４図は、本発明に係る高圧印加装置の別
実施例を示す概略断面図、第５図は、本発明に係る高圧
印加装置の別実施例を示す概略断面図、第６図は、“第
５図に示す装置で加工した成形物の外観斜視図、第７図
は、可撓性に富む変形可能な密閉容器を使用して物体の
圧縮を行なう場合の概略断面図である。 １２・・・・・・シリンダ　　１４・・・・・・ピスト
ン１４ａ・・・・・・頭部　　　１６・・・・・・ロッ
ク機構特開平３ ５２７９９　（７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕変形可能な密閉容器中に、所要の加工を必要とす
   る被圧力印加物を挿入して密封し、 この密閉容器を深海中に位置させて、深海の高水圧に晒
   すことにより該容器を圧力変形させ、この圧力変形した
   容器を介して高水圧を被圧力印加物に印加することによ
   り、該物体に所要の加工を施すようにした ことを特徴とする深海での高水圧を利用した圧力加工方
   法。 〔２〕変形可能な密閉容器中に、所要の加工を必要とす
   る被圧力印加物を挿入して密封し、 この密閉容器を深海中に位置させて、深海の高水圧に晒
   すことにより該容器を圧力変形させ、この圧力変形した
   容器を介して高水圧を被圧力印加物に印加することによ
   り、該物体に所要の加工を施し、 この変形した密閉容器に変形保持措置を施した後、該容
   器を海上に引き上げるようにしたことを特徴とする深海
   での高水圧を利用した圧力加工方法。 〔３〕耐圧シリンダとピストンとの間に、所要の加工が
   要求される被圧力印加物を介挿した後、ロック機構によ
   りピストンをシリンダ中の後退位置で移動不能に一時固
   定し、 このシリンダ装置を深海中に位置させて、前記ピストン
   の頭部を水圧に晒すと共に、前記ロック機構に外部指令
   を与えてピストンの固定を解除し、前記ピストン頭部に
   作用する深海での高水圧により、該ピストンを後退位置
   から前進位置にまで強制移動させて、前記被圧力印加物
   に所要の加工を施す ことを特徴とする深海での高圧印加方法。 〔４〕密閉容器その他のシリンダ装置は、海上に停泊す
   る船舶その他の海上構造物から昇降自在なケーブルを介
   して深海中に吊り下げられる請求項１〜３記載の圧力加
   工方法。 〔５〕密閉容器その他のシリンダ装置は、海中または海
   底構造物から送出されて深海中に位置し、これにより深
   海の高水圧に晒される請求項１〜３記載の圧力加工方法
   。 〔６〕高い耐圧特性を備えて、深海での高水圧に晒し得
   る耐圧シリンダ（１２）と、 該シリンダ（１２）中に高水密で内挿されて自在に摺動
   可能で、その頭部（１４ａ）を外部に露呈させたピスト
   ン（１４）と、 該ピストン（１４）を前記シリンダ（１２）中の最後退
   位置で移動不能に一時固定し、外部指令を受けて前記固
   定を任意に解除し得るロック機構（１６）とから構成し
   たことを特徴とする深海での高圧印加装置。