JPH0416642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円筒容器内に満たされた圧力媒体の
増圧ピストンを有し冷間静水圧加圧装置等として
使用される増圧式高圧容器に関するものである。

〔従来の技術〕

前記増圧ピストンを有するセルフバランス増圧
式高圧容器をさきに開発して提案した（例えば、
特願昭57−181268号）。その基本的な構成は、第
４，５図に示すように内部に大径孔部と小径孔部
とを有する円筒容器１と、円筒容器１の大径孔と
小径孔とにパツキン５ａ，５ｂで液密にかつ上下
移動可能に嵌合された段付ピストン４と、円筒容
器１の両端部に嵌装されパツキン５ｃ，５ｄで液
密に閉塞した蓋２，３と、蓋２側に設けられた圧
力媒体の供給口６等によつて構成され、高圧の圧
力媒体を供給口６から段付ピストン４の外側受圧
面４ａに供給して作用させることにより、容器内
の圧力媒体圧に抗して段付ピストン４が器内側へ
移動され、段付ピストン４の外側受圧面４ａと内
側受圧面４ｂとの面積比に応じた高圧を器内の圧
力媒体に生じさせ即ち増圧する構成になつてお
り、また、前記増圧効果を得るために、円筒容器
１の大径孔と段付ピストン４の段部間に形成され
た空間７において、該空間７内を前記圧力媒体よ
りも遥かに小さい圧縮率の流体（空気、ガス）で
満す方法（第４図）、あるいは前記空間７に逃し
路８を連設して該空間７内の流体を容器外へ容易
に排出させる方法（第５図）が採用されており、
超高圧ポンプを用いずに容器内を超高圧にでき、
安全性が高められた構成になつている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、本構成においては、外部からの圧力媒
体の供給のみで段付ピストンの移動が決定される
ため容器内の微妙な圧力コントロールが困難であ
ること、さらには円筒容器に作用する超高圧のた
め、容器の疲労寿命が短くなる問題が残つてい
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、さきに開発した前記増圧式高圧容器
の特徴を生かしさらにその増圧性能とともに容器
の疲労寿命、安全性を高めるために開発されたも
のであつて、外円筒内に〓間を存して嵌合された
内円筒からなる大径孔と小径孔を有する円筒容器
と、該円筒容器の大径孔と小径孔とに液密に嵌合
された段付ピストンと、前記円筒容器の両端部を
閉塞した蓋、および前記段付ピストン側の前記蓋
に設けられた圧力供給口を有する増圧式高圧容器
において、前記大径孔と前記段付ピストンの段部
によつて形成された圧力媒体が満たされる空間に
連設された前記圧力媒体の逃し路と、該逃し路に
連設されて前記高圧容器の外部に配設された高圧
用自動弁を有する排出管とよりなる前記段付ピス
トンの移動制御装置を設けた構成に特徴を有し、
その目的とする処は、円筒容器の大径孔と段付ピ
ストンの段部によつて形成された空間に、容器内
に供給された圧力媒体を満し、該空間内の圧力を
容器外に配設した高圧用自動弁を有する排気管に
よつて、コントロールすることにより、段付ピス
トンの移動を制御し円筒容器内の圧力制御性能を
高めるとともに、前記外円筒と内円筒の〓間に中
間圧力を発生させることにより、円筒容器の疲労
寿命、安全性をさらに向上させた増圧式高圧容器
を供する点にある。

〔実施例〕

以下、本発明の図示の実施例によつて説明す
る。第１図に本発明の一実施例を示しており、図
中１は外円筒１ａと該外円筒１ａ内に〓間αを存
して嵌合された内円筒１ｂとからなり大径孔１′
ａと小径孔１′ｂを有する耐高圧性能の円筒容器、
４は大径孔１′ａと小径孔１′ｂとに嵌合されパツ
キン５ａ，５ｂによつて液密にされ上下移動可能
に配置された段付ピストン、２は円筒容器１の上
端部に嵌装され閉塞した上部蓋、３は円筒容器１
の下端部に嵌装された閉塞した下部蓋、６は段付
ピストン４側の上部蓋２に貫設され高圧の圧力媒
体の供給管l₂に連設された圧力媒体の供給孔であ
つて、前記段付ピストン４は、その大径部分が容
器の大径孔１′ａ即ち外円筒１ａの孔内にまた小
径部分が小径孔１′ｂ即ち円筒１ｂの孔内にそれ
ぞれパツキン５ａ，５ｂにより液密に嵌合され上
下動可能となり、大径孔１′ａと段付ピストン４
の段部によつて圧力媒体が満される空間７が形成
され、上部蓋２および下部蓋３もパツキン５ｃ，
５ｄによつて液密に嵌装され円筒容器１の上下端
部が閉塞され、外円筒１ａと内円筒１ｂ間に形成
された〓間αは、空間７に連通され圧力媒体が空
間７から満されるとともに下部はパツキン５ｅに
より閉塞された構成になつており、また、段付ピ
ストン４には、供給孔６に連通状に配設された逆
止弁９ａ付の供給孔９が貫設され、下部蓋３には
排出孔１０が貫設されている。

さらに、円筒容器１の大径孔１′ａと段付ピス
トン４の段部によつて形成された空間７には、外
円筒１ａ内に設けられた逃し路８が連設され、該
逃し路８には、逆止弁１２を有する低圧の圧力媒
体の供給管l₁と高圧用自動弁１３を有する排出管
l₃が連設されて、該高圧用自動弁１３を有する排
出管l₃が前記空間７の圧力媒体の圧力をコントロ
ールして排出する圧力制御機構になつていて、前
記逃し路８とともに段付ピストン４の移動制御装
置に構成されている。

また、前記上部蓋２の供給孔６には、図示外の
開閉弁を有する高圧の圧力媒体の供給管l₂が連設
されて圧力供給機構になつており、かつ高圧用自
動弁１４を有する排出管l₄が連設され、下部蓋３
の排出孔１０には、高圧用自動弁１５を有する排
出管l₅が連設されて、排出管l₅に付設された圧力
検出器１６によつて前記高圧用自動弁１３，１
４，１５がそれぞれ自動制御される構成になつて
いる。なお、図中１７は供給孔６側の供給管l₂に
設けられた圧力計、１８は排出管l₃に設けられた
圧力計である。

第１図に示した本発明の第１実施例は、前記の
ような構成になつており作用効果について説明す
ると、低圧の圧力媒体（圧力３〜４Kg／cm²）を供
給管l₁より逃し路８を経て円筒容器１内に供給し
て満杯とし、段付ピストン４および上部蓋２を図
示のように嵌合、嵌装する。この時の余剰な圧力
媒体（水）は、円筒容器１の内部については、高
圧用自動弁１５を開として排出孔１０、排出管l₅
側から排出し、また、空間７内の圧力媒体の余剰
分は、高圧用自動弁１３を開とし逃し路８、排出
管l₃から排出して、該円筒容器１をヨークフレー
ム等（図示省略）内に配置して上、下部蓋２，３
を支持し内部を超高圧にできる態勢にする。

次に、高圧の圧力媒体（圧力1000〜2000Kg／
cm²）を供給管l₂から供給孔６を介し円筒容器１内
へ供給すると、高圧の圧力媒体即ち高圧水が逆止
弁９ａを通り円筒容器１内へ流入し容器内の圧力
が上昇される。

続いて、該高圧水は段付ピストン４の上側受圧
面４ａに作用し該ピストン４は図示下方へ即ち容
器内へ移動され、段付ピストン４の前記移動によ
つて空間７、および〓間α内の圧力媒体は圧縮さ
れて、圧力が上昇する。

ここで、段付ピストン４の上側受圧面積をA₁、
下側受圧面積をA₂、空間７部における段付ピス
トン４の段部受圧面積をA₃とすると、 P₁A₁＝P₂A₂＋P₃A₃，（A₁＝A₂＋A₃） 〔ただし、P₁，P₂，P₃：A₁，A₂，A₃にそれぞれ
作用する圧力〕となつてバランスする。初期状態
においては、空間７および〓間αは閉塞されてい
るので、P₁＝P₂＝P₃となるこの状態では段付ピ
ストン４は停止し器内の圧力P₂は上昇しないが、
高圧用自動弁１３を開き排出管l₃、逃し路８によ
り空間７内の圧力媒体を排出することにより段付
ピストン４がさらに図示下方へ移動され器内の圧
力P₂が上昇（増圧）される。空間７内の圧力P₃
も段付ピストン４の前記移動に伴つて上昇するた
め、空間７内に満たされている圧力媒体の圧力制
御が高圧用自動弁１３の開閉、開度操作によつ
て、空間７の圧力媒体の排出を制御換言すれば段
付ピストン４の移動を制御し、器内の圧力P₂上
昇（増圧）をコントロールすることができる。さ
らにこのとき前述の式による圧力バランスにおい
て、P₂＞P₁＞P₃となり、外円筒１ａにはP₃の内
圧が、また内円筒１ｂには（P₂−P₃）の圧力が
負荷される。

また、円筒容器１内を減圧する場合は、供給管
l₂からの高圧の圧力媒体の供給を断ち高圧用自動
弁１４を開き段付ピストン４の上側受圧面４ａに
作用する圧力媒体を排出して減圧すると、段付ピ
ストン４は下側受圧面４ｂ、段部受圧面に作用す
る圧力によつて上昇されるとともに、器内の圧力
P₂、空間７の圧力P₃が減少され、段付ピストン
４が十分に上昇し終ると、高圧用自動弁１５，１
３を開にして前記圧力P₂，P₃を大気圧まで完全
に減圧できる。

前記高圧用自動弁１３，１４，１５の開閉、開
度操作は、圧力設定器１６から発する電気信号に
よつて自動的にコントロールでき、また、各部の
圧力を確認しながら手動にて操作することもでき
る。

さらに、第２図に本発明の第２実施例を示して
おり、前記第１実施例に比べると、段付ピストン
４の内側にパツキン５を介して下部ピストン４′
を付設するとともに、円筒容器１内に当初に圧力
媒体を供給する供給管l₁′を上部蓋２に設けた供給
孔６側に設け、円筒容器の大径孔と段付ピストン
４の段部間に形成された空間７への圧力媒体の供
給機構を、給水ポンプ３２、自動弁２０および逆
止弁１９を有する供給管l₆、逃し路８′、〓間α
を経て空間７に連通する構成とし、さらに、該空
間７に〓間αを介して下部蓋３に設けた逃し路
８′を連設し、かつ該逃し路８′に高圧用自動弁１
３を有する排出管l₃′を連設した構成に特徴を有す
るものであつて、そのほかの構成については前記
第１実施例とほぼ同様な構成になつているため、
該第２実施例では、段付ピストン４、下部ピスト
ン４′および上、下部蓋２，３′を円筒容器１に嵌
合、嵌装したままで供給孔６から円筒容器１内に
圧力媒体を満し、逃し路８′側から〓間α内およ
び前記空間７内に圧力媒体を供給できるととも
に、前記第１実施例と同様な作用効果が得られ
る。

また、第３図に本発明の第３実施例を示してお
り、前記第２実施例に比べると、段付ピストン
４″と下部ピストン４を下部蓋３″側に上置させ
て配置するとともに、上部蓋２″にパツキン５を
介して内側蓋２を設けた構成に特徴を有し、そ
の他の構成については前記第２実施例と配置の相
違以外は同様な構成になつており、該第３実施例
においても前記第２実施例と同様な作用効果が得
られる。

なお、前記第２、３実施例における番号符号は
前記第１実施例と同じに表わしダツシユを付設し
て対応構成を明らかにしており、また、図中３１
は高圧ポンプ、３３はタンクである。

〔発明の効果〕

前述のように本発明によれば、円筒容器の大径
孔と小径孔とに段付ピストンを嵌合し該円筒容器
の両端部を蓋で閉塞して、前記段付ピストンを圧
力媒体で移動させて器内の圧力媒体を増圧する構
成になつているため、円滑、安全に超高圧が得ら
れ、また、円筒容器の大径孔と段付ピストンの段
部によつて形成された空間内に圧力媒体を満し、
該空間内の圧力媒体即ちその圧力を、逃し路およ
び高圧用自動弁を有する排出管よりなる段付ピス
トンの移動制御装置によつてコントロールするこ
とができるようになつているため、段付ピストン
の移動制御によつて円筒容器内の圧力媒体の圧力
を円滑に増圧し、かつ正確で微妙な圧力にコント
ロールでき、円筒容器内の圧力媒体の増圧性能が
さらに著しく向上され、さらに、円筒容器の外円
筒１ａにはP₃、内円筒１ｂには（P₂−P₃）の圧
力が作用し、ともに圧力負荷を軽減しているた
め、円筒容器の健全性即ち疲労寿命、安全性がさ
らに著しく向上され、コンパクトな高圧容器に形
成される効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す増圧式高圧
容器の機構を示す縦断面図、第２図は本発明の第
２実施例を示す縦断面図、第３図は本発明の第３
実施例を示す縦断面図、第４図および第５図はさ
きに開発した増圧式高圧容器の２例を示す縦断面
図である。 １：円筒容器、１′ａ：大径孔、１′ｂ：小径
孔、２，２″，３，３″：蓋、４，４″：段付ピス
トン、６：圧力供給口、７：空間、８，８′，
８″：逃し路、１３：高圧用自動弁、l₃：排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外円筒内に〓間を存して嵌合された内円筒か
   らなる大径孔と小径孔を有する円筒容器と、該円
   筒容器の大径孔と小径孔とに液密に嵌合された段
   付ピストンと、前記円筒容器の両端部を閉塞した
   蓋、および前記段付ピストン側の前記蓋に設けら
   れた圧力供給口を有する増圧式高圧容器におい
   て、前記大径孔と前記段付ピストンの段部によつ
   て形成された圧力媒体が満たされる空間に連設さ
   れた前記圧力媒体の逃し路と、該逃し路に連設さ
   れて前記高圧容器の外部に配設された高圧用自動
   弁を有する排出管とよりなる前記段付ピストンの
   移動制御装置を設けたことを特徴とする増圧式高
   圧容器。