JPH0760492A - 静圧兼用衝撃圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体収束デトネーション利用による衝撃液圧
または衝撃弾圧発生機能と液体増圧装置を用いた静的高
圧発生機能とを有する装置を提供する。 【構成】 燃料の供給を受けて点火栓５が配設された着
火室４と、一端部１Ａから他端部１Ｂに向け通路断面積
が小さくなる燃焼室１と、上記燃焼室１の最小通路断面
積たる他端部１Ｂの開口付近に出没可能なブロックＢが
設置され、その前方に、内部に液体収容せる弾圧室１２
が接続され、該液体に外力を加えるための加圧装置１５
が配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料加工，合成，焼
結，食品加工，廃棄物処理等の工業的分野、あるいは地
球物理学，宇宙科学等の基礎科学分野おいて、その利用
が期待される静的及び動的高圧発生装置を提供するもの
であり、気体収束デトネーション利用による衝撃液圧ま
たは弾圧発生装置に、さらに静的高圧発生機能を追加す
ることにより、一台の装置で試料をセットしたまま静的
高圧と衝撃圧が両方発生させ得る装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】本発明が対象とする圧力特性を有する静圧
と衝撃圧の両方発生し得る装置は今のところ見当たらな
いが、静圧あるいは衝撃圧単独の発生技術については古
くから数多くの研究が行われてきており、実生産設備と
しての実績もある。特に、静的高圧発生装置について
は、油圧を利用したもの及びガス圧を利用したものがか
なり普及している。

【０００３】一方、衝撃圧発生装置については、火薬類
を使用する場合が多いため、一部でしか用いられていな
いが、その代表的な技術として衝撃液圧発生技術が知ら
れている。例えば、加圧用の水等の液体中に弾丸を打ち
込んで液体中に衝撃液圧を発生させ、その圧力を板材等
の部材に印加して該部材を金型へ圧して三次元成形せん
とする特開平０１ー１５７７２５号公報にて提案されて
いるような衝撃液圧発生装置、水中で爆薬を燃焼させる
ことによって衝撃水圧を発生せしめ、その圧力で薄板の
三次元成形を行う成形装置、さらには、容器に収容され
た加圧用の液体の液面に、ガス圧等により高速に加速さ
れたピストンを衝突させることにより衝撃液圧を発生さ
せることとした装置がある。

【０００４】しかしながら、これらの装置にあっては、
液圧室の形状または寸法はエネルギー源（爆薬，高速飛
翔体）の挙動を考慮して決定する必要があり、自由度が
かなり小さいこと、圧力の持続時間が長く、かつ液圧室
内の比較的広い範囲にわたって同時に衝撃圧力が加わる
こと、危険性を伴うために、設置場所の制約または安全
性の考慮が必要であること、等の共通の問題の他、さら
には固有の問題をもかかえている。

【０００５】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、出願人は、例えば特開平０４ー３５１２９９号公報
に開示されている爆轟液圧発生方法及び装置を提案し
た。この装置にあっては、燃焼室は逆円錐状をなしてい
て火炎の進行につれて断面積が一端部から次第に小さく
なるように設定され、他端部では最小通路断面積をもつ
収束部が形成され、他端部の開口に、液圧室の液面が臨
んでいる。燃焼室内の火炎は進行と共に該燃焼室の断面
積が小さくなるので圧力が上昇し、他端部ではきわめて
高い圧力となる。この高圧は液圧室内の液体の液圧に変
換される。そして液圧室に金型を有する加工室を設け、
該金型の上に板材等の被加工部材を配することとすれ
ば、上記液圧によって、被加工部材を所定形状に加工を
行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで例えば、試料に
静的高圧を付加したのち衝撃高圧を付加したい場合、従
来技術では、静的高圧発生装置と衝撃高圧発生装置を２
台用いて前述の工程を実施する必要があり、試料の出し
入れに手間がかかるばかりではなく、設備コストやラン
ニングコストが高いこと、サイクルタイムを短く設定で
きないこと、設備運転上の危険性が増すこと等の問題が
あり、実際には適用し難い。なお、材料加工の場合に
は、試料の再セットに伴う加工精度の低下が問題となる
場合が多い。

【０００７】本発明は、かかる従来の装置においてかか
えていた問題を解決し、簡単かつ安全に、静的高圧及び
衝撃圧を発生させることのできる気体収束デトネーショ
ン及び加圧技術利用による静圧兼用衝撃圧発生装置を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、燃料の供給口と点火栓が配設された着火室と、前
記着火室に面した一端部から他端部へ向け通路断面積が
小さくなる燃焼室と、前記燃焼室の最小通路断面積部た
る他端部に連設され内部に液体を収容せる弾圧室とを有
し、燃焼室と弾圧室との境界に出没可能で境界を閉塞で
きるブロックが設置され、かつ、弾圧室に収容された液
体を加圧する加圧装置を備えたことを特徴とする静圧兼
用衝撃圧発生装置により達成される。

【０００９】

【作用】かかる構成の本発明にあっては、気体デトネー
ションにより得られた圧力は、収束されて高圧の衝撃圧
となって弾圧室内に伝播される。また、燃焼室と弾圧室
との開口をブロックで閉塞させ、該弾圧室内の液体に外
力を加えることにより該弾圧室内を静的高圧にすること
ができる。かくして、１台の装置で衝撃圧と静的高圧の
両方を発生させることができ、試料に対して衝撃圧後静
圧，静圧後衝撃圧，あるいは、これらのパターンを繰返
し作用させる等の圧力を発生できる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例
を説明する。図１は本発明の第一実施例装置の縦断面図
である。本実施例装置は燃焼室１を有し、該燃焼室１は
下方に向け狭くなる逆円錐状をなし横断面における通路
断面積は上端部１Ａで最大で、下端部１Ｂにて最小とな
って収束部を形成するようになっている。

【００１１】上記燃焼室１の上端部１Ａの内壁はやや上
方に湾曲形成せられ、ここに複数の孔状の誘導路２が連
通している。該複数の誘導路２は上方にて、円板空間状
の分散室３に収束せられている。分散室３には上方に延
びる着火室４が連通接続されている。そして、該着火室
４の上部には、着火装置６により作動する点火栓５が設
けられていると共に、流量計７、８を経て燃料供給源
９、酸化剤供給源１０がそれぞれ接続されている。な
お、符号１１は着火室４内の圧力を確認するための圧力
計である。

【００１２】上記燃焼室１の下端部１Ｂには開口部を形
成または閉塞させるための出没可能なブロックＢ及びこ
れを動かすための駆動装置Ｂ１が配設され、さらに該開
口部に液体を供給または過剰液体を排出させるための通
路１４及び１４’が配設されており、該開口部に弾圧室
１２が接続され、そしてその直下に衝撃圧力を使用する
加工室１３が設けられている。上記弾圧室１２には圧力
媒体としての液体が収容され、さらにその下方に被加工
物なる板材Ｐを収容せる加工室が備えられている。衝撃
圧を発生させる場合には上記圧力媒体の上端面は図のご
とく上記燃焼室１の下端部１Ｂに直接面していてもよい
し、また、通路１４から供給された液体または強靭かつ
変形自在な膜体で界面を形成していてもよい。

【００１３】一方、板材Ｐに静的高圧を作用させる場合
には、ブロックＢを突き出し、開口部１Ｂを閉塞させる
と共に、液体加圧装置１５にて弾圧室内の液体を加圧で
きるようになっている。上記加工室１３は内部には、上
面に三次元成形用の成形面が形成された金型１６が交換
可能に収容されている。該加工室１３は必要に応じ、上
記弾圧室１２との間にて、例えば両者のフランジの間で
加工を受けるべき被加工部材としての板材等Ｐの周縁を
保持することもできる。上記加工室１３には、上記金型
１６を貫通してその上部空間に連通して該空間を真空と
するための真空ポンプ装置１７が接続されている。該真
空ポンプ装置１７は既述の着火室４にも接続されてい
る。

【００１４】かかる本実施例装置において、衝撃圧を加
えて一次成形した後、静圧にて最終成形を行う手順は次
の通りである。 先ず、加工を受けるべき板材Ｐが金型１６上にセット
され、駆動装置Ｂ１を作用させてブロックＢを引き戻
し、開口部１Ｂに圧力媒体としての液体を満たす。 次に、真空ポンプ装置１７によって着火室４、分散室
３、誘導路２そして燃焼室１内が所定の真空度とされ
る。また、これと同時に金型１６と板材Ｐとの間の空間
も同様に所定の真空度となるように吸引される。

【００１５】しかる後、圧力室１２内には液体又は弾
性体が充填され、着火室４、分散室３、誘導路２そして
燃焼室１内には、ほぼ理論混合比の可燃性ガスが、燃料
供給源９、酸化剤供給源１０により充填される。 かかる設定の完了後、着火室６によってそれらの点火
栓５を同時に作動させる。着火室４内では着火により爆
轟が起こりその火炎が分散室３そして誘導路２を経て燃
焼室１の上端部１Ａに伝播される。その際、複数の誘導
路２の路程はそれぞれ等しく設定されているので、複数
の誘導路２の火炎は同時に上記上端部１Ａに達する。

【００１６】燃焼室１内では火炎は上端部１Ａから０
端部１Ｂへと進行するが、燃焼室１の通路断面積は下方
に向け次第に小さくなっているために、その圧力は上昇
し下端部１Ｂではきわめて高圧となる。 上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部には、弾圧室１２
内の圧力媒体の上端面が臨んでいるため、上記高圧は圧
力媒体へと伝播され、膜体を介して又は直接に板材Ｐを
加工室内の金型１６に対して等圧で圧して成形が行われ
る。

【００１７】次に、駆動装置Ｂ１を作用させてブロッ
クＢを突き出し、開口部１Ｂを閉塞させた後、液体増圧
装置１５を用いて弾圧室内に入れた液体を加圧して板材
Ｐに静的高圧を加え最終成形を行った後、液体の圧力を
大気圧まで下げる。 しかる後、成形品としての板材をとり出すと共に、上
記〜の行程を繰返すことによって、次々と製品の成
形を行うことができる。

【００１８】次に、図２にもとづき本発明の第二実施例
装置を説明する。なお、図において図１に示した前実施
例装置と共通部品には同一符号を符してその説明は省略
する。本実施例では燃焼室１’は半径方向に拡がる横型
に形成されている。該燃焼室１’は下方にふくらむ略球
面の一部の上壁面によって中心に向かってその断面積が
減ずる形になっている。

【００１９】かかる本実施例装置によれば、装置寸法を
高くできない場合に都合がよい。作用に関しては、前実
施例の場合と同様であり、火炎は誘導路２から燃焼室
１’の一端部たる周囲部１’Ａに到達した後、他端部た
る中心部１’Ｂに向かって進行する。その進行の際、断
面積の減少に伴い圧力はきわめて高くなる。そして、そ
の高圧は弾圧室１２内の圧力媒体に伝播され、加工室１
３にて板材Ｐを金型１６に圧して一次成形を行い、さら
に前述と同様の操作を行って板材に静的高圧を加えて最
終成形が行われる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上のごとく、気体収束デトネ
ーションを利用して弾圧室内で衝撃液圧または衝撃弾圧
を発生させる機能と、燃焼室と弾圧室との開口部を閉塞
させかつ液体加圧装置を用いて弾圧室内で静的高圧を発
生させる機能とを１台の装置で実現できるようにしたの
で、この装置にあっては、従来の方法に比して設備コス
ト及びランニングコストが安くなり、しかも試料の移し
かえ等の作業がなくなるため安価で容易、かつ短時間で
の繰返し運転を実現できるという効果が得られる。ま
た、本発明装置によれば、静的高圧を得る手段としてガ
ス圧を採用せず液圧を利用しており、安全に、かつ短時
間での繰返し運転を実現できるという効果も得られる。

【００２１】一方、本発明装置によれば、処理すべき試
料をセットしたまま静圧及び衝撃圧を任意のパターンで
加えることができる。さらに、本発明装置によれば、衝
撃圧を発生させる手段として、従来の弾丸打込み式、爆
発方式のように火薬を用いないため、設定上の制約を受
けない装置となり、また、膜体を介して被加工物に圧力
波を伝達させる方式を採用すれば被加工物などのハンド
リングが容易となり、連続的に加工を行うことができ量
産システムへの転用が図れるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例装置の縦断面図である。

【図２】第二実施例装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １Ａ 一端部 １Ｂ 他端部（開口部） ４ 着火室 ５ 点火栓 １２ 弾圧室 １３ 加工室 １４ 液体供給通路 １４’ 液体ドレーン通路 １５ 液体加圧装置 １６ 金型 Ｂ ブロック Ｂ１ 駆動装置 Ｅ 液圧室 Ｇ ゴム状弾性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の供給口と点火栓が配設された着火
   室と、前記着火室に面した一端部から他端部へ向け通路
   断面積が小さくなる燃焼室と、前記燃焼室の最小通路断
   面積部たる他端部に連設され内部に液体を収容せる弾圧
   室とを有し、燃焼室と弾圧室との境界に出没可能で境界
   を閉塞できるブロックが設置され、かつ、弾圧室に収容
   された液体を加圧する加圧装置を備えたことを特徴とす
   る静圧兼用衝撃圧発生装置。