JPH04320672A - 連続加圧装置 - 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、例えば飲料用液体等の
被処理液の加圧殺菌などに適用される連続加圧装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来における被処理液を加圧殺菌
する場合の方法を示したもので、図示するように被処理
液を供給管１２を介して加圧容器１１内へ送り込んだ後
バルブ１４′を閉じ、高圧ポンプ１３によって昇圧後バ
ルブ１４を閉じ、一括して所定時間保持して加圧処理す
る。そして処理が完了すると、バルブ１４′を開放して
減圧し、また容器１１内へ、殺菌された又は無菌の空気
管１２″を介して高圧空気などを吹き込み、排出管１２
′より外部へ排出するようになっている。また次の処理
を行なう際は、処理済の液を一旦全部排出した後、新た
に未処理液を加圧容器内へ充満させて前記と同じ操作を
繰り返すことになる。

【０００３】図５は他の従来例を示したもので、高圧ポ
ンプ１３により未処理液を連続的に高圧パイプ１５内に
押込んで昇圧し、一定時間高圧を保持して処理するもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すように従来
の加圧殺菌方法はバッチ処理のため、加圧容器１１には
処理の度毎に高圧力（通常２０００〜４０００ｋｇ／ｃ
ｍ２　）が繰り返し作用することになる。これは加圧容
器１１にとっては低サイクル疲労の原因となり、疲労強
度上問題となる。また図５に示す方法は、細い高圧パイ
プ１５が長くなるので設備コストが嵩み、更にバルブ１
４′で高圧から減圧するためバルブ１４′のエロージョ
ンの問題、及びエネルギーの回収がないのでランニング
コストが図４の方法に比べて１２〜２０倍かかるなど問
題があった。本発明は前記従来の課題を解決するために
提案されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、ロッ
ドの両端に設けた１対のピストンを夫々摺動自在に嵌合
して形成した液室の最大有効容積が少しづつ異なる複数
のシリンダを並列に配置し、同各シリンダの一方の液室
に通ずる出入路を入側管路と、他方の液室に通ずる出入
路を出側管路と夫々連結し、同各出入路の連結部を挾ん
で前記入側管路、出側管路に夫々複数の切換バルブを設
置して成り、前記切換バルブの切換手順に対応させて各
シリンダのロッドを駆動し、供給された液体を入側管路
を介して下位シリンダの液室から隣合う上位シリンダの
液室へ順次移し替えて昇圧し、一方前記昇圧動作と連動
させて液体を前記出側管路を介して上位シリンダの液室
から隣合う下位シリンダの液室へ順次移し替えて降圧す
ると共に、前記入側管路及び出側管路を、加圧容器内の
膨縮自在のチューブの両端に夫々連結するようにしてな
るもので、これを課題解決のための手段とするものであ
る。

【０００６】

【作用】ロッドを駆動すると１対のピストンが連動し、
入側、出側管路に設けた切換バルブの切換手順に応じて
、昇圧側の下位シリンダの液室内液は入口側管路を通っ
て上位シリンダの液室へ入る。しかし下位液室内容積は
上位液室内容積より大きいため、移動するときに圧縮さ
れて昇圧される。同じように降圧側の上位シリンダの液
室内液は、出口側管路を通り下位シリンダの液室に入る
。このときも同様に容積が増えて降圧される。そしてこ
れらの昇降圧時は、ロッドの両先端で圧が加わっている
ため、ロッドを駆動するには差圧分だけの力で良く、ま
た上位及び下位シリンダを含めてロッドの駆動力を考え
ると、（差圧）×（下位ピストン断面積−上位ピストン
断面積）となり、エネルギー回収率が非常に良くなる。 このような昇降圧を上、下位シリンダへと液体を移動さ
せる事により行ない、所定の圧力まで昇圧又は大気圧ま
で降圧される。また圧力変動が小さく、疲労寿命が大幅
に改善される。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって説明する
と、図１〜図２は本発明の第１、第２実施例を示す。先
ず図１においてＡ１　，Ａ２　〜Ａｉ　，Ａｉ＋１　，
Ａｉ＋２　はシリンダで、その内部には夫々ロッドＢ１
　，Ｂ２　〜Ｂｉ　，Ｂｉ＋１　，Ｂｉ＋２　の両端に
設けた１対のピストンＣ１　，Ｃ２　〜Ｃｉ　，Ｃｉ＋
１　，Ｃｉ＋２　が摺動自在に嵌合されて１対の液室Ｄ
１　，Ｄ２　〜Ｄｉ　，Ｄｉ＋１　，Ｄｉ＋２　を形成
している。そしてこれら各シリンダの液室の最大有効容
積（即ち、シリンダ内径断面積ａと、ピストンの最大ス
トロークｌの積）は少しづつ異なって形成され、また各
シリンダはこの最大有効容積の大きさの順に、図では下
位側が大きく上位になるに従って小さい順に並列状態に
配置されている。

【０００８】また各シリンダの液室には、夫々出入路Ｅ
１　，Ｅ２〜Ｅｉ　，Ｅｉ＋１　，Ｅｉ＋２　が連通し
ていて、一方の各出入路は入側管路２ａと、他方の各出
入路は出側管路２ｂに連結し、その出入路連結部を挾ん
で入側管路２ａ、出側管路２ｂ夫々に切換バルブＶ１　
，Ｖ２　〜Ｖｉ　，Ｖｉ＋１　，Ｖｉ＋２　が設けられ
ている。

【０００９】一方前記シリンダ列の上位側には、加圧容
器１が設置され、その内部にはテフロン等で膨縮自在に
構成されたチューブ２ｃがつづら折り状態又は螺旋状態
に設置されていて、チューブ２ｃの一方の端部は前記入
側管路２ａと、他方の端部は出側通路２ｂと夫々連通さ
れている。また加圧容器１には、通水用の管４が連結さ
れていて、高圧まで加圧できるポンプ３を駆動して、容
器１内に水を充満するようになっている。更に前記各シ
リンダのロッドＢ１　，Ｂ２　〜Ｂｉ　，Ｂｉ＋１　，
Ｂｉ＋２　は、取付部Ｆ１　，Ｆ２　〜Ｆｉ　，Ｆｉ＋
１　，Ｆｉ＋２　を介して図示しない駆動装置と連結さ
れており、同駆動装置を駆動して各ロッドを作動し、１
対のピストンを連動させるようになっている。

【００１０】次に本連続加圧装置の昇圧原理及び降圧原
理を説明する。一般に体積Ｖの液体に働く圧力をΔｐだ
け高めたとき、体積がΔＶだけ減少したとすると、

【数
１】ΔＶ／Ｖ＝Δｐ・β の関係がある。ここでβは液体の圧縮率である。そこで
図３において、隣合う２組のシリンダＡｉ　，Ａｉ＋１
　の断面積をａｉ　，ａｉ＋１　、ピストンの最大有効
ストロークをｌｉ　，ｌｉ＋１　とし、入側管路２ａを
介して下位シリンダＡｉ＋１　の液室Ｄｉ＋１　に充満
された被処理液の液圧をｐｉ＋１　とする（この時上位
シリンダＡｉ　のピストンＣｉ　は入側に変位し、入側
液室Ｄｉ　には被処理液は入っておらず、出側液室Ｄｉ
　には処理済の液が充満している）。この状態で入側、
出側管路２ａ，２ｂの切換バルブＧｉ　，Ｇｉ＋２　を
閉、切換バルブＧｉ＋１　を開とし、ロッドＢｉ　，Ｂ
ｉ＋１　を介してピストンＣｉ　，Ｃｉ＋１　を夫々逆
方向に最大ストロークｌｉ　，ｌｉ＋１　だけ移動させ
ると、入側では下位シリンダＡｉ＋１の液室Ｄｉ＋１　
内の被処理液は、完全に上位シリンダＡｉ　の液室Ｄｉ
　に移し替えられる。この時液室Ｄｉ　の液圧をｐｉ　
とすると

【数２】（ａｉ＋１　・ｌｉ＋１　−ａｉ　・ｌｉ　）
／ａｉ＋１　＋ｌｉ＋１　＝（ｐｉ　−ｐｉ＋１　）・
βなる関係がある。即ち、被処理液の圧縮率βに応じて
、下位シリンダＡｉ＋１　の液室Ｄｉ＋１　の最大有効
容積（Ｖｉ＋１　＝ａｉ＋１　・ｌｉ＋１　）より、上
位シリンダＡｉ　の液室Ｄｉ　の最大有効容積（Ｖｉ　
＝ａｉ　・ｌｉ）を適当な量だけ小さく設定することに
より、両液室間において液圧をｐｉ　−ｐｉ＋１　だけ
上昇させることができる。

【００１１】一方出側管路側においては、前記昇圧操作
と連動して、上位シリンダＡｉ　の液室Ｄｉ　内に充満
した容積（Ｖｉ　＝ａｉ　・ｌｉ　）の処理済の液は、
容積（Ｖｉ＋１　＝ａｉ＋１　・ｌｉ＋１　）の下位シ
リンダＡｉ＋１　の液室Ｄｉ＋１　に完全に移し替えら
れ、両液室間において液圧はｐｉ　−ｐｉ＋１　だけ下
降する。

【００１２】かくして入側管路２ａ入口より供給された
被処理液を、最下位シリンダの液室に充満させた後、切
換バルブの切換操作に対応させ、各ピストンを駆動して
１つ上位のシリンダの液室に順次移し替えて行き、その
移し替え操作毎に液圧を徐々に昇圧し、最終的に所定液
圧に昇圧した被処理液を、予め水が充満された加圧容器
１内のチューブ２ｃに送り込み、所定時間かかって出口
に到達するまで加圧処理する。また加圧処理された液は
、出側管路２ｂを通って最上位シリンダの液室に充満さ
れた後、前記入側の昇圧操作と連動して１つの下位のシ
リンダの液室に順次移し替えられ、その移し替え操作毎
に液圧は徐々に降圧して行き、最後に出側管路２ｂ出口
から外部に排出される。なお、各シリンダの液室の容積
比、又はシリンダの数については被処理液の圧縮率、加
圧処理圧等を考慮して適宜決定する。

【００１３】また本実施例で示すように、１個の加圧容
器１に対してシリンダＡ１　，Ａ２　〜Ａｉ　，Ａｉ＋
１　，Ａｉ＋２　を１系列配した場合には、液は各管路
を間欠的に流れることになる。そこで同一仕様、同一構
成のシリンダ系列を２組（２組が必ずしも同一でなくて
もよい）配することにより、液を加圧容器１内に連続的
に、かつ一定速度で送り込むようにして、処理能率を高
めることができる。

【００１４】以上の如く本発明は、ロッドＢ１　〜Ｂｉ
＋２　の両端に設けた１対のピストンＢ１　〜Ｂｉ＋２
　とシリンダＡ１　〜Ａｉ＋２　とで形成され、最大有
効容積が少しづつ異なる１対の液室Ｄ１　〜Ｄｉ＋２　
を有する複数のシリンダを並列に配置し、各シリンダの
一方の液室Ｄ１　〜Ｄｉ＋２　の出入路Ｅ１　を入側管
路２ａに、他方の出入路Ｅ１　を出側管路２ｂに夫々連
結している。そこでこのロッドＢ１　〜Ｂｉ＋２　を駆
動すると、１対のピストンＣ１　〜Ｃｉ＋２　が連動し
、入側、出側管路に設けた切換バルブＶ１　〜Ｖｉ＋２
　の切換手順に応じて、昇圧側の下位シリンダの液室内
液は、入口側管路２ａを通り上位シリンダの液室へ入る
。 しかし下位液室内容積は上位液室内容積より大きいため
、移動するときに圧縮され昇圧される事になる。同じよ
うに降圧側の上位シリンダの液室内液は出口側管路２ｂ
を通り、下位シリンダの液室に入る。このとき同様に容
積が増え降圧される事になる。

【００１５】ところでこれらの昇降圧時は、ロッドＢ１
　〜Ｂｉ＋２　の両先端で圧が加わっているため、ロッ
ドＢ１　〜Ｂｉ＋２　を駆動するには差圧分だけの力で
良く、また上位及び下位シリンダを含めてロッドの駆動
力を考えると、（差圧）×（下位ピストン断面積−上位
ピストン断面積）となり、エネルギー回収率が非常に良
くなる。このような昇降圧を上、下位シリンダへと液体
を移動させる事によって行なうことにより、所定の圧力
まで昇圧又は大気圧まで降圧される。また圧力変動が小
さく疲労寿命が大幅に改善される。

【００１６】図１では液は間欠的に流れるが、図２のよ
うに２組、或いは３組以上のシリンダ系列とすることで
、互いに間欠的な流れを補って連続的に流れるようにす
ることもできる。また高圧加圧下で、所定時間保持を要
する液体において加圧液入口及び出口でそれぞれに連結
した膨縮自在のチューブ２ｃを、水で充満した加圧容器
１内に設置する。昇圧された液体は、加圧容器１の入口
より入り、膨縮自在のチューブ２ｃ内を通過するが、チ
ューブ外側も高圧となっているため、チューブ自身には
耐圧強度が不要となり、金属管と異なり曲げ易く、取扱
いが便利で、価格上も低コストとなる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明の連続加
圧装置は、液室の容積が少しづつ異なる１対の液室を有
する複数のシリンダを並列に配置し、被処理液を容積の
大きい下位シリンダ液室から容積の小さい上位シリンダ
液室へ移し替え、その移し替え操作毎に液圧を脈動なし
に徐々に昇圧するようにしたので、高圧の所要液圧を容
易に得ることができ、またこの昇圧操作と連動して、処
理済の液を容積の小さい上位シリンダ液室から容積の大
きい下位シリンダ液室へ移し替え、その移し替え操作毎
に液圧を徐々に降圧するようにしたので、高圧の液圧を
無理なく容易に降圧することができる。この際各シリン
ダ間の液圧の昇降圧変動巾は小さいので、シリンダ、管
路、切換バルブ等に対する疲労は特に問題とならず、こ
れら各部材の寿命の増加を図ることができる。またこれ
ら液の昇降圧動作は、１対のピストンを介して連動して
行なわれ、１組のシリンダに関し昇降圧動作が夫々を互
いに助勢するように作用するので、エネルギー効率が非
常に高くなる。また疲労寿命が著しく伸びるのでランニ
ングコストの低減を図ることができる。

【００１８】なお、２組或いは３組以上のシリンダ系列
を配設するようにすれば、加圧容器内に液を連続的に、
かつ一定速度で送り込むことができるようにして処理能
率を上げることができる。また前記加圧容器内に膨縮自
在のチューブを用いるようにしたので、高価な高圧配管
が不要となり、設備コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る連続加圧装置の配管
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る連続加圧装置の配管
図である。

【図３】本発明における連続加圧装置の昇降圧原理の説
明図である。

【図４】従来の加圧装置の１例を示す配管図である。

【図５】従来の加圧装置の他の例の配管図である。

【符号の説明】

１　　加圧容器 ２ａ，２ｂ　　入側、出側管路 ２ｃ　　テフロンチューブ ３　　ポンプ ４　　管 ５　　バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロッドの両端に設けた１対のピストン
   を夫々摺動自在に嵌合して形成した液室の最大有効容積
   が少しづつ異なる複数のシリンダを並列に配置し、同各
   シリンダの一方の液室に通ずる出入路を入側管路と、他
   方の液室に通ずる出入路を出側管路と夫々連結し、同各
   出入路の連結部を挾んで前記入側管路、出側管路に夫々
   複数の切換バルブを設置して成り、前記切換バルブの切
   換手順に対応させて各シリンダのロッドを駆動し、供給
   された液体を入側管路を介して下位シリンダの液室から
   隣合う上位シリンダの液室へ順次移し替えて昇圧し、一
   方前記昇圧動作と連動させて液体を前記出側管路を介し
   て上位シリンダの液室から隣合う下位シリンダの液室へ
   順次移し替えて降圧すると共に、前記入側管路及び出側
   管路を、加圧容器内の膨縮自在のチューブの両端に夫々
   連結するようにしたことを特徴とする連続加圧装置。