JPH1029162A - 圧送可能物質を圧力処理するための装置及び方法 - Google Patents

圧送可能物質を圧力処理するための装置及び方法

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JPH1029162A
JPH1029162A JP9044550A JP4455097A JPH1029162A JP H1029162 A JPH1029162 A JP H1029162A JP 9044550 A JP9044550 A JP 9044550A JP 4455097 A JP4455097 A JP 4455097A JP H1029162 A JPH1029162 A JP H1029162A
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passage
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Bruce M Schuman
エム シューマン ブルース
Edmund Y Ting
ワイ ティン エドマンド
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Flow International Corp
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/103—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧送可能な物質を圧力処理するための方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 弁12が圧送可能物質源及び圧力容器30に
連結され、弁は第１、第２及び第３の位置に移動するこ
とができる。弁が第１の位置にあるとき、弁に設けられ
た入口ポート24が、圧力容器に開口した通路28と整列す
る。弁が第２の位置にあるとき、弁体16は、通路を封止
し、弁が第３の位置にあるとき、弁に設けられた出口ポ
ート26が、通路と整列する。したがって、弁を第１の位
置に移動させると、圧送可能物質を圧力容器内に圧送で
き、弁を第２の位置に移動させて通路を封止し、その
間、所望の結果を達成するために、選択された期間、圧
送可能物質を選択された圧力まで加圧し、次に、弁を第
３の位置に移動させると、処理済みの圧送可能物質を圧
力容器から送り出すことができるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば研磨スラリ
ー等のような圧送可能な物質を圧力処理する方法及び装
置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧送可能物質を超高圧にさらすことによ
り、多くの目的を達成することができる。たとえば、超
高圧を利用すると、物質を選択された期間、選択された
圧力まで加圧することによって、物質に任意所望の物理
的変化を生じさせることができる。超高圧状態にされた
流体及び研磨スラリーを用いると、種々の仕事、例えば
種々のタイプの材料を切断することができる。超高圧を
用いると、化学的又は生物学的物質を化学的又は生物学
的に改変することができる。超高圧処理法を用いると、
既存の製品の品質を向上させたり、新しい製品を得るこ
とができる。現在、大多数の圧力利用処理方法を実施す
るには、物質を大型圧力容器内に装填する。次に、大型
圧力容器を閉鎖し、選択された期間（一般に「滞留時
間」と呼ばれる）で、選択された圧力まで加圧し、物質
中の所望の物理的変化を達成する。次に、圧力容器を減
圧し、内容物を取り出す。別法として、例えば、高圧ス
ラリーを加圧する場合、圧力容器が空になるまでスラリ
ーを圧力容器から排出する。次に、スラリーを圧力容器
に再装填する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現行の圧力処理システ
ムにより望ましい結果が得られたが、かかる現行圧力処
理システムは幾つかの欠点も有している。たとえば、高
圧容器は、通常、圧力を封じ込めるために、厚壁構造及
び重厚なエンクロージャを必要とし、それにより大型圧
力容器の製作費が高くなる。これら現行システムは又、
操作に時間がかかる。というのは、装填サイクル毎に、
重厚なエンクロージャを取り外したり、元に戻したりし
なければならないからである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、圧送可能物質を圧力処理する改良型超高圧方法及
び装置を提供することにある。本発明のもう一つの目的
は、好ましい実施形態では、現在利用できるシステムよ
りも実施にあたって安価である、圧送可能物質を圧力処
理する改良型超高圧方法及び装置を提供することにあ
る。本発明のもう一つの目的は、好ましい実施形態で
は、圧送可能物質を加圧する迅速且つ一層効率的な方法
及び装置を提供することにある。本発明のこれらの目的
及び他の目的は、本明細書で明らかになるように、圧送
可能物質を、好ましくは連続方式で処理する改良型超高
圧処理装置を提供することにより達成される。好ましい
実施形態では、弁が圧送可能物質源と圧力容器とに連結
される。弁は、第１、第２及び第３の位置に移動でき
る。弁は、３つのセグメントで構成されていて、第１の
セグメントに設けられた入口ポート及び第３のセグメン
トに設けられた出口ポートを有する。好ましい実施形態
では、弁は、その長手方向軸線を通るシャフトに沿って
摺動自在に移動でき、通路はシャフト内に設けられてお
り、圧力容器に開放している。弁が第１の位置にあると
き、入口ポートは通路と整列し、それにより、圧送可能
物質が入口ポート及び通路を通って、圧力容器内に流入
できるようになる。次に、弁をシャフトに沿って第２の
位置まで摺動させ、それにより通路を弁に対して封止す
る。次に、所望の結果に応じて、圧送可能物質を選択さ
れた期間、選択された圧力まで加圧し、その後、圧送可
能物質を減圧する。次に、弁を第３の位置に移動させ、
それにより出口ポートを通路と整列させて圧送可能物質
を圧力容器から送り出す。
【０００５】好ましい実施形態では、圧力容器は、隔離
部材によって第１の領域と第２の領域に分割された室を
有し、隔離部材は、圧力室の幅に沿って封止されてい
て、かつ、圧力室の長さに沿って自由に移動したり、膨
張・収縮できる。圧送可能物質が室の第１の領域に流入
すると、隔離部材を室の長さに沿って押圧して、圧送可
能物質を収容する。好ましい実施形態では、超高圧流体
等の加圧媒体が第２の弁を経て室の第２の領域内へ導入
され、超高圧流体は隔離部材に作用し、隔離部材は圧送
可能物質を圧縮して加圧する。第２の弁は、第１及び第
２の位置に移動でき、第１及び第２のセグメントで構成
されている。第２の弁が第１の位置にあるとき、室の第
２の領域に開口している第２の通路と整列するポート
が、第１のセグメントに設けられている。第２の弁を第
２の位置に移動させると、第２の通路は第２の弁によっ
て封止される。第２の弁は、超高圧流体源に連結されて
いる。したがって、第２の弁が第２の位置にある間に、
上述したように、超高圧流体を、第２の通路を通して第
２の領域に導入し、圧送可能物質を加圧する。選択され
た時間の経過後、或る量の超高圧流体を第２の領域から
流出させることにより圧力を抜き、第２の弁を第１の位
置に移動させる。低圧流体がポートを通って導入され
て、第２の通路を通って第２の領域内へ流入し、それに
より隔離部材に作用して圧送可能物質を室から送り出
し、圧送可能物質は第１の通路及び第１の弁の出口ポー
トを通って出る。このとき、第１の弁は第３の位置にあ
る。
【０００６】好ましい実施形態では、低圧シールが、第
１の弁の入口ポートと出口ポートの各々の両側に設けら
れると共に、第２の弁のポートの両側に設けられる。２
つの高圧シールが、第１及び第２の弁のそれぞれの第２
のセグメントに設けられ、従って、第１及び第２の弁が
それぞれの第２の位置にあるとき、各弁の２つの高圧シ
ールが、第１及び第２の通路の両側にそれぞれ位置し、
それにより通路を封止する。本発明の好ましい実施形態
に従って構成された装置を提供することにより、比較的
大きな内径のポート及び通路を用いることが可能とな
り、それにより粘性物質、固形混入物を含有した物質又
は流体の処理を可能にし、また、超高圧に対して依然と
して適度に封止した状態で、低粘度流体の大流量の流れ
を可能にする。従来型超高圧装置は、非常に小さな内径
の管類及び超高圧用弁座を使用する。もし、粘性物質を
収容するために、超高圧弁及び管を拡大すれば、高分離
力が超高圧遮断弁の弁座のところに発生する。本願で開
示する本発明の好ましい実施形態では、超高圧用弁座は
不要であり、それにより高圧封込め構成が単純化され、
かつ、大径の通路の使用及び圧力容器への大流量の流体
の出し入れが可能になる。
【０００７】好ましい実施形態では、上述の多数の装置
を互いに並列連結でき、それにより多量の圧送可能物質
を迅速な且つ費用効果の良い方法で処理する。変形実施
形態では、圧送可能物質を加圧すると同時に圧力容器か
ら送り出す。第１の弁は、第１及び第２の位置に移動で
き、２つのセグメントで構成され、弁は、第１のセグメ
ントに設けられた低圧大径入口ポート及び第２のセグメ
ントに設けられた超高圧出口ポートを有する。同様に、
第２の弁は、第１及び第２の位置に移動でき、第１及び
第２のセグメントで構成され、第２の弁は、第１のセグ
メントに設けられた大径出口ポート及び第２のセグメン
トに設けられた超高圧入口ポートを有する。したがっ
て、圧送可能物質、例えば研磨スラリーが第１の弁の低
圧入口ポートを経て圧力容器内に導入され、このとき第
１の弁は第１の位置にある。また、第２の弁が第１の位
置にあり、それにより第２の通路を第２の弁の低圧出口
ポートと整列させる。したがって、研磨スラリーを圧力
容器の第１の領域内へ導入すると、隔離部材は室の長さ
に沿って移動し、又は膨張して、圧送可能物質が収容さ
れ、かつ、第２の領域内の任意の流体を、第２の弁の第
２の通路及び出口ポートを通って送り出す。次に、第１
及び第２の弁をそれぞれの第２の位置に移動させ、超高
圧流体を第２の弁の超高圧入口ポートを通して圧送し、
それにより室の第２の領域内へ流入させ、圧送可能物質
を加圧する。第１の通路は、第１の弁に設けられている
超高圧出口ポートと整列する。したがって、室の第２の
領域内の超高圧流体が、隔離部材に作用して、研磨スラ
リーを加圧するとき、研磨スラリーを第１の通路及び超
高圧出口ポートを通して押し出すようにも作用する。好
ましい実施形態では、超高圧ノズルオリフィスが超高圧
出口ポートの下流側に設けられ、従って、加圧された研
磨スラリーがノズルを通って押し出され、それにより超
高圧研磨流体ジェットが発生する。
【０００８】
【実施例】超高圧で圧送可能物質を処理することによっ
て、多くの目的を達成できる。かかる圧力処理を利用す
ると、たとえば、圧送可能物質を、選択された期間、選
択された圧力まで加圧することによって、任意所望の物
理的変化を物質中に生じさせることができる。超高圧状
態にされた流体及び研磨スラリーを用いると、種々の仕
事、例えば種々のタイプの材料を切断することができ
る。本発明の好ましい実施例に従って、圧送可能物質を
圧力処理する好ましい方法及び装置が提供される。図１
に示し、そして図３〜図６に概念的に示すように、好ま
しい実施例は、第１の位置１８、第２の位置２０及び第
３の位置２２に移動できる弁体１６を備えた第１の弁１
２を有する圧力処理装置１０を提供する。弁１２を、任
意適当な手段、例えばモータ又はネジ廻しによって、こ
れら３つの位置に移動させることができるが、好ましい
実施例では、空気圧シリンダ１１によって弁１２を選択
された位置に移動させる。
【０００９】図１及び図３〜図６に示すように、弁１２
は、入口ポート２４及び出口ポート２６を有している。
弁１２が第１の位置１８にあるとき、入口ポート２４
は、圧力容器３０の室４４に開口している通路２８と整
列する。入口ポート２４は、圧送可能物質１４の源に連
結されていて、弁１２が第１の位置１８にあるとき、或
る量の圧送可能物質１４を圧力容器１４内に圧送するこ
とができる。弁１２は、これが第３の位置２２にあると
きに、通路２８と整列する出口ポート２６を更に有す
る。弁１２が第２の位置２０にあるとき、弁体１６は通
路２８を封止する。好ましい実施例では、弁１２は、そ
の長手方向軸線を通る第１のシャフト３２に沿って、摺
動移動することができる。通路２８は第１のシャフト３
２に設けられている。
【００１０】好ましい実施例では、弁１２は、第１のセ
グメント３４、第２のセグメント３６及び第３のセグメ
ント３８で構成され、入口ポート２４は第１のセグメン
ト３４に設けられ、出口ポート２６は第３のセグメント
３８に設けられている。さらに図１及び図３〜図６に示
すように、低圧シール４０が、入口ポート２４と出口ポ
ート２６の両方の両側に設けられ、２つの高圧シール４
２が、第２のセグメント３６に設けられている。図４及
び図５に示すように、弁１２が第２の位置２０にあると
き、高圧シール４２が通路２８の両側に位置するよう
に、通路２８は第２のセグメント３６と整列する。好ま
しい実施例では、高圧シール４２は、通路２８の内径の
少なくとも２倍に等しい距離だけ互いに離れており、そ
れにより通路２８の入口１３近傍の応力集中が減少す
る。その結果、疲労による損傷が減少し、シャフト３２
の寿命が長くなる。
【００１１】適正な圧力封じ込めを更に保証するために
は、高圧側の第２のセグメント３６の外径２７と内径２
９の比は、少なくとも２．５〜１であり、比が３〜１の
場合に好ましい結果が得られる。第１のセグメント３４
及び第３のセグメント３８は、低圧側セグメントであ
り、従って、低強度材料で構成しても良く、或いは、例
えば外径と内径の比が２．５未満の薄い肉厚にしても良
い。本発明の好ましい実施例による弁を提供することに
より、高圧領域及び機能が低圧領域及び機能から分離さ
れ、それにより、従来の超高圧管と比較して比較的大き
な内径を有する入口ポート２４、出口ポート２６及び通
路２８の使用が可能になる。より具体的に述べると、従
来の超高圧装置は、ポペット弁等の高圧用弁座だけでな
く、１／８インチ程度の小さな内径を有する供給排出ラ
インを使用している。したがって、従来の超高圧装置
は、粘性物質、固形混入物を有する物質又は高流量の非
粘性流体を扱うことができない。もし従来の超高圧装置
のサイズを拡大して、これらに合う装置及び作動条件に
したとすれば、大きな分離力が高圧遮断弁座のところに
発生し、かくして弁のサイズ及びコストが増大する。し
かしながら、本願で開示する本発明の好ましい実施例で
は、超高圧用弁座は不要であり、圧力は。強固な円筒形
の第２のセグメント３６に伝えられる。したがって、高
圧封じ込め構成は単純化され、それにより比較的大径の
通路を使用でき、かつ、圧力容器３０に高流量の流体を
出し入れできる。好ましい実施例では、入口ポート２
４、出口ポート２６及び通路２８の内径は０．２５〜
１．０インチであるが、当業者であれば、上述の本発明
の装置は大きな内径に合うよう拡大できることは理解さ
れよう。
【００１２】図２〜図６に示すような好ましい実施例で
は、圧力容器３０は、袋１５によって、第１の領域５０
と第２の領域５２に分割された室４４を有し、袋１５
は、室４４の第１の端部１９に固定されていて、室の長
さに沿って、長手方向に自由に膨張したり収縮できる。
したがって、圧送可能物質１４を第１の領域５０内に圧
送すると、圧送可能物質１４は袋１５に作用して、これ
を室の長さに沿って膨張させ、圧送可能物質を収容して
封入させる。加圧媒体、例えば超高圧流体を第１の領域
５０に導入して、袋１５に対し逆方向に作用し、それに
より圧送可能物質１４を選択された期間、選択された圧
力まで圧縮加圧する。したがって、袋は、圧送可能物質
を加圧媒体及び室４４の内面から隔離するのに役立つ。
これは圧送可能物質が加圧媒体と混合するのを阻止し、
或いは、室の内面と化学的に反応するのを阻止するのに
役立つ。
【００１３】図７に示すような変形実施例では、ベロー
１７が室４４の第１の端部１９に連結されていて、圧送
可能物質を受け入れ、加圧し、そして送り出すように、
室の長さに沿って自由に膨張・収縮できる。図８に示す
ような第２の変形実施例では、ピストン４６が室４４内
に設けられている。ピストンはシール４８によって、室
の幅に沿って封止されていて、室の長さに沿って長手方
向に自由に移動できる。図２〜図６に示すような好まし
い実施例では、第１の位置６０及び第２の位置６２に移
動できる第２の弁５４が設けられている。第２の弁５４
は、これが第１の位置６０にあるときに、第２の通路５
６と整列するポート６６を備えている。第１の弁１２と
同様に、第２の弁５４の弁体は、第２の弁が第２の位置
６２にあるときに、第２の通路を封止する。好ましい実
施例では、第２の弁５４は、第２の弁５４の長手方向軸
線を通る第２のシャフト７０に沿って摺動自在に移動で
き、第２の通路５６はシャフト７０内に設けられてい
る。清掃及び点検整備のための分解を容易にし、或い
は、コストを最小限に抑えるよう異種材料を使用できる
ようにするために、第２の弁５４を第１のセグメント７
２及び第２のセグメント７４で構成するのが良い。図２
〜図６に示すように、第２の通路５６は、室４４の第２
の領域５２と流体連通し、かつ、第２のポート７６を経
て超高圧流体５８の源に連結されている。
【００１４】したがって、図３及び図７に示すように、
本発明の好ましい実施例に従って圧送可能物質を圧力処
理するには、第１の弁１２を第１の位置１８に位置決め
して、圧送可能物質１４の源に連結されている入口ポー
ト２４を第１の通路２８と整列させる（段階７８）。第
２の弁５４を第１の位置６０に位置決めし、ポート６６
を第２の通路５６と整列させる（段階８０）。次に、或
る量の圧送可能物質１４を、入口ポート及び第１の通路
を通って圧力容器３０の室４４の第１の領域５０内に圧
送し、圧送可能物質１４は、袋１５を押圧して、圧送可
能物質を収容できるよう、必要に応じて室内で長手方向
に移動させる（段階８２）。この段階の実施中、圧送可
能物質が第１の領域５０内に導入されると共に室の第２
の領域５２内の袋の反対側に存在する流体がポート６６
を通って送り出されることになる。
【００１５】第１の弁１２及び第２の弁５４を、それぞ
れの第２の位置に移動させて、第１の通路２８及び第２
の通路５８をそれぞれ封止した（それぞれ、段階８４、
段階８６）後、圧送可能物質を選択された期間、選択さ
れた圧力まで加圧する（段階８８）。図４に示すような
好ましい実施例では、これは超高圧流体を第２のポート
７６を経て、第２の領域５２内に圧送することによって
達成される。圧送可能物質を選択された期間、選択され
た圧力まで加圧した後、例えば、図５に示すように、或
る量の超高圧流体を第２の領域から押し出すことによ
り、圧送可能物質を減圧する（段階９０）。図６に示す
ように、第１の弁１２を第３の位置２２に移動させ（段
階９２）、第２の弁５４を第１の位置６０に移動させる
（段階９４）。或る量の低圧流体を第２の弁５４のポー
ト６６を通して圧送し、この低圧流体は第２の通路５６
を通り、第２の領域５２内に流入して、袋１５に作用
し、それにより圧送可能物質１４を、圧力容器３０から
第１の弁１２の出口ポート２６を通して送り出す（段階
９６）。
【００１６】図１０〜図１２に示すような変形実施例で
は、圧送可能物質は減圧されず、加圧された圧送可能物
質２５として装置から送り出される。図１０及び図１１
で分かるように、図示の変形実施例は、図１〜図８に示
す実施例と共通する幾つかの構成要素を有しており、説
明の便宜上、これら共通の構成要素には同一の符号を付
している。しかしながら、図１０及び図１１に示す変形
実施例では、第１の弁１２は、第１の位置１８及び第２
の位置２０に移動でき、この弁は、第１のセグメント３
４及び第２のセグメント３６で構成されている。低圧入
口ポート２４が第１のセグメント３４に設けられてい
て、弁１２が第１の位置１８にあるときには第１の通路
２８と整列する。超高圧出口ポート２１が第２のセグメ
ント３６内の高圧シール４２間に設けられており、超高
圧出口ポート２１は、弁１２が第２の位置２０にあると
き、通路２８と整列する。
【００１７】さらに図１０及び図１１に示すように、第
２の弁５４は第１の位置６０及び第２の位置６２に移動
でき、この弁は、第１のセグメント７２内に低圧出口６
６を有し、かつ、第２のセグメント７４内に超高圧入口
ポート２３を有している。第２の通路５６は、第２の弁
５４が第１の位置６０にあるとき、ポート６６と整列
し、第２の弁が第２の位置６２にあるとき、超高圧入口
ポート２３と整列する。したがって、図１２に示すよう
に、圧送可能物質１４を、入口ポート２４及び第１の通
路２８を経て、圧力容器３０の第１の領域５０内に導入
し、なお、このとき第１の弁は第１の位置にある（段階
７９）。第２の弁は第１の位置６０にあり、したがっ
て、圧送可能物質１４が隔離部材１５に作用すると、第
２の領域５２内に存在する加圧流体が、第２の領域５６
及びポート６６を経て装置から送り出されるようにする
（段階８１及び段階８３）。第１の弁１２を第２の位置
２０に移動させ（段階８５）、第２の弁５４を第２の位
置６２に移動させる（段階８７）。超高圧流体を、第２
の弁の超高圧入口ポート２３を通して圧送し、この超高
圧流体は、第２の領域５２に流入して、隔離部材１５に
作用する（段階８９）。第１の弁１２がその第２の位置
２０にあり、それにより超高圧出口ポート１２と第１の
通路２８とが整列していると仮定すれば、第２の領域５
２内への超高圧流体の導入により、圧送可能物質５０は
加圧され、それと同時に、第１の通路２８及び超高圧出
口ポート２１を通って、加圧された圧送可能物質２５と
して送り出される。
【００１８】好ましい実施例では、図１０〜図１２に示
す装置は、研磨スラリーを加圧するのに用いられる。超
高圧ノズル及びオリフィスが超高圧出口ポート２１の下
流側に設けられ、装置１０から送り出された加圧状態の
研磨スラリーがオリフィスを通過して超高圧研磨スラリ
ージェットを生じさせる。研磨スラリーは、研磨粒子、
例えばガーネットと水及び懸濁剤とを混ぜ合わせたもの
である。好ましい実施例では、研磨スラリーは５重量％
〜５０重量％の研磨剤を含む。出口ポート２１の下流の
ノズルオリフィスは、１インチの２０／１０００程度の
比較的小さなオリフィス径を有するのが良く、それによ
り圧送可能物質を送り出しながら圧送可能物質の加圧を
可能にする背圧を生じさせる。図１０及び図１１を袋１
５を用いて作成したが、図１０及び図１１に示す変形実
施例では、ベロー１７又はピストン４６を用いても良
い。
【００１９】変形例として、第２の弁５４は、第１の弁
１２と同様に、２つの低圧用セグメント及び１つの高圧
用セグメントを備えても良く、この場合、第２の低圧ポ
ートは第３のセグメントに設けられることは理解されよ
う。圧送可能物質を第１の領域５０内に導入していると
きに、第２の低圧ポートを用いて流体を室の第２の領域
５２から送り出しても良く、ポート６６は、低圧流体を
第２の領域５２内に導入して圧送可能物質１４を送り出
すよう用いられ、或いは、その逆の操作段階が行われ
る。図１３に示すような別の好ましい実施例では、超高
圧出口ポート２１が、第１の通路２８の延長部としてシ
ャフト３２内に設けられている。超高圧流体を収容する
ために、シャフトの外径と内径の比は少なくとも２．５
である。図１１に示す実施例と同様に、超高圧オリフィ
スが超高圧出口ポート２１の下流側に設けられる。
【００２０】圧送可能物質を圧力処理する改良型方法及
び装置を図示説明した。本発明の実施例を例示の目的で
説明したが、上記の説明から、本発明の精神から逸脱す
ることなく、種々の設計変更を想到できることは理解さ
れよう。かくして、本発明は開示した実施例に限定され
ず、特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例に従って構成された弁
の横断面立面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例に従って構成された圧
送可能物質処理装置の部分横断面立面図である。
【図３】本発明の好ましい実施例に従って構成された装
置の概念的横断面立面図であり、４つの互いに異なる操
作段階のうち第１のものを示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施例に従って構成された装
置の概念的横断面立面図であり、４つの互いに異なる操
作段階のうち第２のものを示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施例に従って構成された装
置の概念的横断面立面図であり、４つの互いに異なる操
作段階のうち第３のものを示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施例に従って構成された装
置の概念的横断面立面図であり、４つの互いに異なる操
作段階のうち第４のものを示す図である。
【図７】本発明の変形実施例に従って構成された装置の
概念的横断面立面図である。
【図８】本発明の変形実施例に従って構成された装置の
概念的横断面立面図である。
【図９】本発明の好ましい実施例の各段階又は工程を説
明する図である。
【図１０】本発明の好ましい実施例に従って構成された
装置の概念的横断面立面図であり、２つの操作段階のう
ち第１のものを示す図である。
【図１１】本発明の好ましい実施例に従って構成された
装置の概念的横断面立面図であり、２つの操作段階のう
ち第２のものを示す図である。
【図１２】本発明の変形実施例の各段階を説明する図で
ある。
【図１３】本発明の別の好ましい実施例の概念的横断面
立面図である。
【符号】
１０ 圧力処理装置 １２ 第１の弁 １４ 圧送可能物質 １６ 弁体 ２４ 入口ポート ２６ 出口ポート ２８，５６ 通路 ３０ 圧力容器 ３２，７０ シャフト ３４，７２ 第１のセグメント ３６，７４ 第２のセグメント ３８ 第３のセグメント ４０ 低圧シール ４２ 高圧シール ４４ 室 ５０ 第１の領域 ５２ 第２の領域 ５４ 第２の弁
フロントページの続き (72)発明者 エドマンド ワイ ティン アメリカ合衆国 ワシントン州 98031 ケント ワンハンドレッドアンドトゥエン ティサード プレイス サウスイースト 23642

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧送可能物質源と、圧力容器と、圧送可
    能物質が圧力容器内にある間に圧送可能物質を加圧した
    り減圧する手段と、第１、第２及び第３の位置に移動で
    きる弁とを有し、弁は、圧送可能物質源に連結された入
    口ポートと、出口ポートとを有し、弁を第１の位置に移
    動させると、入口ポートが圧力容器に開口した通路と整
    列し、圧送可能物質が入口ポート及び通路を経て圧力容
    器内に流入できるようになり、弁を第２の位置に移動さ
    せると、通路が封止され、圧送可能物質が選択された期
    間で、選択された圧力まで加圧され、その後、減圧さ
    れ、弁を第３の位置に移動させると、出口ポートが通路
    と整列し、それにより圧送可能物質を圧力容器から送り
    出すようになっていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 弁は、その長手方向軸線を通るシャフト
    に沿って摺動自在に移動でき、通路はシャフト内に設け
    られていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 入口ポート、出口ポート及び通路の内径
    は全て、０．２５インチ（０．６３５cm）〜１．０イン
    チ（２．５４cm）であることを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 弁は、第１、第２及び第３のセグメント
    を更に有し、入口ポートは第１のセグメントに設けら
    れ、第１及び第２の低圧シールが入口ポートの両側に設
    けられ、第１及び第２の高圧シールが第２のセグメント
    内に設けられ、出口ポートは第３のセグメントに設けら
    れ、第３及び第４の低圧シールが出口ポートの両側に設
    けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 弁を第２の位置に移動させると、通路が
    弁の第２のセグメントと整列して第１及び第２の高圧シ
    ールが通路の両側に位置するようになっていることを特
    徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 第１及び第２の高圧シールは、通路の内
    径の少なくとも２倍に等しい距離だけ互いに離れている
    ことを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 第２のセグメントの外径と内径の比は、
    少なくとも２．５であることを特徴とする請求項４記載
    の装置。
  8. 【請求項８】 圧力容器は、室と、室を第１の領域と第
    ２の領域に分割する隔離部材とを有し、第１及び第２の
    領域の容積は、隔離部材の移動につれて変化し、圧送可
    能物質は、入口ポート及び通路を通って第１の領域に流
    入し、加圧媒体が、圧送可能物質を選択された圧力まで
    加圧するために第２の領域内に圧送され、圧送可能物質
    を減圧するために第２の領域から流出させられることを
    特徴とする請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 第２の弁が、第２の領域に開口すると共
    に超高圧流体源に連結された第２の通路に連結され、第
    ２の弁は、少なくとも第１及び第２の位置に移動でき、
    第２の弁は、低圧流体源に連結されていて、第２の弁が
    第１の位置にあるときに第２の通路と整列するポートを
    有し、第２の通路は、第２の弁が第２の位置にあるとき
    に封止され、第２の通路が封止されると、超高圧流体が
    第２の通路を通って第２の領域内に流入し、それにより
    圧送可能物質を選択された期間で、選択された圧力まで
    加圧し、超高圧流体が第２の領域から流出させられ、第
    ２の弁を第１の位置に移動させて低圧流体が第２の弁の
    ポートを通り、第２の通路を通って第２の領域内に流入
    するようにし、第２の領域内で低圧流体は隔離部材に作
    用して圧送可能物質を第１の領域から第１の通路及び第
    １の弁の出口ポートを通って第１の領域から押し出すよ
    うになっていることを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第２の弁は、第２の弁の長手方向軸線
    を通る第２のシャフトに沿って摺動自在に移動できるこ
    とを特徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２の弁は、第１及び第２のセグメン
    トを更に有し、ポートは第１のセグメント内に設けら
    れ、第１及び第２の低圧シールがポートの両側に設けら
    れ、第１及び第２の高圧シールが第２のセグメント内に
    設けられていることを特徴とする請求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 第２の弁は第３の位置に移動でき、第
    ２の弁は、第１、第２及び第３のセグメントを有し、ポ
    ートは第１のセグメントに設けられ、第２の低圧ポート
    が第３のセグメントに設けられていて、第２の弁が第３
    の位置にあるとき、第２の低圧ポートは第２の通路と整
    列し、それにより低圧流体を第２の通路及び第２の低圧
    ポートを経て第２の領域から送り出すようになっている
    ことを特徴とする請求項９記載の装置。
  13. 【請求項１３】 第２の弁を第２の位置に移動させる
    と、第２の通路が第２の弁の第２のセグメントと整列
    し、第１及び第２の高圧シールが第２の通路の両側に位
    置するようになっていることを特徴とする請求項１１記
    載の装置。
  14. 【請求項１４】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    膨張・収縮できる袋であることを特徴とする請求項８記
    載の装置。
  15. 【請求項１５】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    膨張・収縮できるベローであることを特徴とする請求項
    ８記載の装置。
  16. 【請求項１６】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    移動できるピストンであることを特徴とする請求項８記
    載の装置。
  17. 【請求項１７】 室の内面は、被覆されていることを特
    徴とする請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 圧送可能物質源と、室と、該室を第１
    の領域と第２の領域に分割する隔離部材とを備え、第１
    及び第２の領域が隔離部材の移動にしたがって変化する
    ようになった圧力容器と、圧送可能物質を選択的に第１
    の領域内に流入させたり第１の領域から流出させる手段
    と、第２の領域に開口すると共に超高圧流体源に連結さ
    れた通路に連結されている弁とを有し、弁は第１及び第
    ２の位置に移動でき、弁は、低圧流体源に連結されてい
    て、弁が第１の位置にあるときに通路と整列するポート
    を有し、通路は、弁が第２の位置にあるときに封止さ
    れ、超高圧流体が通路を通って第２の領域内に流入し、
    それにより圧送可能物質を選択された期間、選択された
    圧力まで加圧し、超高圧流体が第２の領域から流出させ
    られ、弁を第１の位置に移動させて、低圧流体が弁のポ
    ートを通り、通路を通って第２の領域内に流入するよう
    にし、第２の領域内で、低圧流体は隔離部材に作用し
    て、圧送可能物質を圧力容器の第１の領域から送り出す
    ようになっていることを特徴とする装置。
  19. 【請求項１９】 圧送可能物質を圧力処理する方法であ
    って、第１の弁を第１の位置に位置決めし、それにより
    第１の弁に設けられると共に圧送可能物質源に連結され
    た入口ポートを圧力容器に開口した第１の通路と整列さ
    せ、 圧送可能物質を入口ポート及び第１の通路を通して圧力
    容器内に圧送し、 第１の弁を第２の位置に移動させて第１の弁が第１の通
    路を封止するようにし、 圧送可能物質を選択された期間、選択された圧力まで加
    圧し、 圧送可能物質を減圧し、 第１の弁を第３の位置に移動させ、それにより第１の弁
    に設けられた出口ポートを第１の通路と整列させ、 圧送可能物質を第１の通路及び出口ポートを通して圧力
    容器から送り出すことを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 第２の弁を第１の位置に位置決めし、
    それにより第２の弁に設けられたポートを、圧力容器の
    室の第２の領域に開口した第２の通路と整列させ、圧送
    可能物質を入口ポート及び第１の通路を通して圧力容器
    の室の第１の領域内に圧送し、圧送可能物質が隔離部材
    を必要に応じて室内で長手方向に移動させて圧送可能物
    質が収容されるようにすると共に室の第２の領域内の隔
    離部材の反対側に存在する流体がポートを通して送り出
    されるようにし、第２の弁を第２の位置に移動させ、そ
    れにより第２の通路を封止し、超高圧流体を第２の領域
    内に圧送して隔離部材に対して作用させ、それにより圧
    送可能物質を選択された期間、選択された圧力まで加圧
    し、超高圧流体を第２の領域から放出し、それにより圧
    送可能物質を減圧し、第２の弁を第１の位置に移動さ
    せ、第１の弁を第３の位置に移動させた後、低圧流体を
    ポート及び第２の通路を通して第２の領域内に圧送して
    隔離部材に作用させ、それにより圧送可能物質を第１の
    弁の出口ポートを通して圧力容器から送り出すことを特
    徴とする請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 圧送可能物質源と、圧力容器と、圧送
    可能物質が圧力容器内にある間に圧送可能物質を加圧す
    る手段と、第１及び第２の位置に移動できる弁とを有
    し、弁は、圧送可能物質源に連結された入口ポートと、
    超高圧出口ポートとを有し、弁が第１の位置にあると
    き、入口ポートは圧力容器に開口した通路と整列し、圧
    送可能物質が入口ポート及び通路を経て圧力容器内に流
    入できるようにし、弁が第２の位置にあるとき、超高圧
    出口ポートが通路と整列し、圧送可能物質が選択された
    圧力まで加圧され、超高圧出口ポートを経て圧力容器か
    ら送り出されるようになっていることを特徴とする装
    置。
  22. 【請求項２２】 弁は、その長手方向軸線を通るシャフ
    トに沿って摺動自在に移動でき、通路はシャフト内に設
    けられていることを特徴とする請求項２１記載の装置。
  23. 【請求項２３】 弁は、第１及び第２のセグメントを更
    に有し、入口ポートは第１のセグメントに設けられ、第
    １及び第２の低圧シールが入口ポートの両側に設けら
    れ、超高圧出口ポートは第２のセグメントに設けられ、
    第１及び第２の高圧シールが超高圧出口ポートの両側に
    設けられていることを特徴とする請求項２１記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】 圧力容器は、室と、室を第１の領域と
    第２の領域に分割する隔離部材とを有し、第１及び第２
    の領域の容積は、隔離部材の移動につれて変化し、圧送
    可能物質は、入口ポート及び通路を通って第１の領域に
    流入し、圧送可能物質を加圧したり送り出すために加圧
    媒体が第２の領域内に圧送されることを特徴とする請求
    項２１記載の装置。
  25. 【請求項２５】 第２の弁が、第２の領域に開口すると
    共に超高圧流体源に連結された第２の通路に連結され、
    第２の弁は、第１及び第２の位置に移動でき、第２の弁
    は、第２の弁が第１の位置にあるときに第２の通路と整
    列する低圧出口ポート及び第２の弁が第２の位置にある
    ときに第２の通路と整列する超高圧入口ポートを有し、
    第２の弁が第２の位置にあるとき、超高圧流体が超高圧
    入口ポート及び第２の通路を通って第２の領域内に流入
    し、それにより圧送可能物質を加圧し、第１の弁を第１
    の位置に移動させて第２の領域内の超高圧流体が隔離部
    材に対して作用して圧送可能物質を加圧し、圧送可能物
    質を第１の通路及び第１の弁の超高圧出口ポートから送
    り出すようになっていることを特徴とする請求項２４記
    載の装置。
  26. 【請求項２６】 第２の弁は、その長手方向軸線を通る
    第２のシャフトに沿って摺動自在に移動でき、第２の通
    路は第２のシャフトに設けられていることを特徴とする
    請求項２５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 第２の弁は第１及び第２のセグメント
    を更に有し、低圧出口ポートは第１のセグメントに設け
    られ、第１及び第２の低圧シールが低圧出口ポートの両
    側に設けられ、超高圧入口ポートは第２のセグメントに
    設けられ、第１及び第２の高圧シールが超高圧入口ポー
    トの両側に設けられていることを特徴とする請求項２５
    記載の装置。
  28. 【請求項２８】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    膨張・収縮できる袋であることを特徴とする請求項２４
    記載の装置。
  29. 【請求項２９】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    膨張・収縮できるベローであることを特徴とする請求項
    ２４記載の装置。
  30. 【請求項３０】 隔離部材は、室の長さに沿って自由に
    移動できるピストンであることを特徴とする請求項２４
    記載の装置。
  31. 【請求項３１】 圧送可能物質を圧力処理する方法であ
    って、第１の弁を第１の位置に位置決めし、それにより
    第１の弁に設けられると共に圧送可能物質源に連結され
    た入口ポートを圧力容器に開口した第１の通路と整列さ
    せ、 第２の弁を第１の位置に位置決めし、それにより第２の
    弁に設けられたポートを、圧力容器の室の第２の領域に
    開口した第２の通路と整列させ、 圧送可能物質を入口ポート及び第１の通路を通して圧力
    容器の室の第１の領域内に圧送し、圧送可能物質が隔離
    部材を必要に応じて室内で長手方向に移動させて、圧送
    可能物質が収容されるようにし、かつ、室の第２の領域
    内の隔離部材の反対側に存在する流体がポートを通して
    送り出されるようにし、 第１の弁を第２の位置に移動させ、それにより第１の弁
    に設けられている超高圧出口ポートを第１の通路と整列
    させ、第２の弁を第２の位置に移動させ、それにより第
    ２の弁に設けられている超高圧入口ポートを第２の通路
    と整列させ、 超高圧流体を第２の弁の超高圧入口ポートを通って第２
    の領域内に圧送して隔離部材に対して作用させ、それに
    より圧送可能物質を選択された圧力まで加圧し、加圧さ
    れた圧送可能物質を第１の通路及び第１の弁の超高圧出
    口ポートを通して送り出すことを特徴とする方法。
  32. 【請求項３２】 圧送可能物質源と、圧力容器と、圧送
    可能物質が圧力容器内にある間に圧送可能物質を加圧す
    る手段と、第１及び第２の位置に移動できる弁とを有
    し、弁は、その長手方向軸線を通るシャフトに沿って摺
    動自在に移動でき、弁は、圧送可能物質源に連結された
    入口ポートを有していて、弁が第１の位置にあるとき、
    入口ポートは、シャフト内に設けられていて、圧力容器
    に開口した通路と整列し、圧送可能物質が入口ポート及
    び通路を経て圧力容器内に流入できるようにし、弁が第
    ２の位置にあるとき、通路は弁体によって封止され、圧
    送可能物質は選択された圧力まで加圧され、シャフトの
    通路及びシャフトに設けられた超高圧出口ポートを経て
    圧力容器から送り出されるようになっていることを特徴
    とする装置。
  33. 【請求項３３】 シャフトの外径と内径の比は、少なく
    とも２．５であることを特徴とする請求項３２記載の装
    置。
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