(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法であって、超高圧作出部と往復動型増圧部の二次側端部とを連設し、超高圧作出部と流体導出入部とを連設し、流体導出入部と往復動型増圧部の二次側端部とを連設し、流体導出入部と往復動型増圧部の一次側端部とを連設し、往復動型増圧部の一次側端部と流体導出入部とを流通不能状態にし且つ流体導出入部と往復動型増圧部の二次側端部及び流体導出入部と超高圧作出部とを流通可能状態にして流体導出入部から流体を超高圧作出部及び往復動型増圧部の二次側に導入して超高圧作出部及び往復動型増圧部の一次・二次側を加圧し、続いて、流体導出入部と超高圧作出部及び流体導出入部と往復動型増圧部の二次側端部とを流通不能状態にし且つ流体導出入部と往復動型増圧部の一次側端部及び往復動型増圧部の二次側端部と超高圧作出部とを流通可能状態にして流体導出入部から往復動型増圧部の一次側に流体を導入して往復動型増圧部の一次側及び二次側を予め設定された増減圧パターンに従い所定圧力まで加圧し、続いて、予め設定された増減圧パターンに従い往復動型増圧部の一次側及び二次側を所定圧に保持し、続いて、往復動型増圧部の二次側端部と流体導出入部及び超高圧作出部と流体導出入部とを流通不能状態にし且つ往復動型増圧部の一次側端部と流体導出入部及び往復動型増圧部の二次側端部と超高圧作出部とを流通可能状態にして往復動型増圧部の一次側から流体を流体導出入部に導出し往復動型増圧部の二次側及び超高圧作出部を予め設定された増減圧パターンに従い減圧し、続いて、往復動型増圧部のピストンが後退端に至っても未だ往復動型増圧部の二次側に残存圧力がある場合、往復動型増圧部の二次側端部と流体導出入部及び超高圧作出部と流体導出入部とを流通不能状態にし且つ流体導出入部と往復動型増圧部の一次側端部とを流通不能状態にして流体導出入部から往復動型増圧部の一次側へ流体を導入し往復動型増圧部の一次側の圧力を二次側の圧力と等しくなるようにし、その後、往復動型増圧部の一次側端部と流体導出入部とを流通不能状態にし且つ流体導出入部と往復動型増圧部の二次側端部及び流体導出入部と超高圧作出部とを流通可能状態にして超高圧作出部及び往復動型増圧部の二次側から流体導出入部へ流体を導出して往復動型増圧部の二次側及び超高圧作出部を予め設定された増減圧パターンに従い減圧することを特徴とするアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法。
【請求項２】
アンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法であって、超高圧作出部と往復動型増圧部の二次側端部とを連設し、超高圧作出部と流体導出入部とを連設し、流体導出入部と往復動型増圧部の二次側端部とを連設し、この超高圧作出部と往復動型増圧部の二次側端部とは二次圧保持用電磁弁を介して流体導出入部と連設し、流体導出入部と往復動型増圧部の一次側端部とを一次側電磁弁を介して連設し、一次側電磁弁を閉状態とし且つ二次圧保持用電磁弁を開状態として流体導出入部から流体を超高圧作出部及び往復動型増圧部の二次側に導入して超高圧作出部及び往復動型増圧部の一次・二次側を加圧し、続いて、二次圧保持用電磁弁を閉状態とし且つ一次側電磁弁を開状態として流体導出入部から往復動型増圧部の一次側に流体を導入して往復動型増圧部の一次側及び二次側を予め設定された増減圧パターンに従い所定圧力まで加圧し、続いて、予め設定された増減圧パターンに従い往復動型増圧部の一次側及び二次側を所定圧に保持し、続いて、二次圧保持用電磁弁を閉状態とし且つ一次側電磁弁を開状態として往復動型増圧部の一次側から流体を流体導出入部に導出し往復動型増圧部の二次側及び超高圧作出部を予め設定された増減圧パターンに従い減圧し、続いて、往復動型増圧部のピストンが後退端に至っても未だ往復動型増圧部の二次側に残存圧力がある場合、一次側電磁弁及び二次圧保持用電磁弁を閉状態として流体導出入部から一次側電磁弁及び二次圧保持用電磁弁間に流体を導入して往復動型増圧部の一次側の圧力を二次側の圧力と等しくなるようにし、その後、一次側電磁弁を閉状態とし且つ二次圧保持用電磁弁を開状態として超高圧作出部及び往復動型増圧部の二次側から流体導出入部へ流体を導出して往復動型増圧部の二次側及び超高圧作出部を予め設定された増減圧パターンに従い減圧することを特徴とするアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から新物質の合成、物質の特性の測定を行う手段として、多面体アンビル中に試料を封入し、このアンビルに超高圧を加える装置が提案されている。
【０００３】
ところで、この装置の場合には超高圧作出部の油圧シリンダの容量が１０００〜３０００ｔｏｎｆもあり、圧力制御、特に減圧が非常に難しい。急激な減圧を行い試料にショックが加わると、試料の破損等が生じ、致命的となる。
【０００４】
従って、いかにしたら無理なく微速減圧を行い得るかがこれまで検討されて来たが、良好な減圧手段が未だ提案されていない。
【０００５】
本発明はこのような点を解決したアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００７】
アンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法であって、超高圧作出部１と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとを連設し、超高圧作出部１と流体導出入部３とを連設し、流体導出入部３と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとを連設し、流体導出入部３と往復動型増圧部２の一次側端部２ａとを連設し、往復動型増圧部２の一次側端部２ａと流体導出入部３とを流通不能状態にし且つ流体導出入部３と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂ及び流体導出入部３と超高圧作出部１とを流通可能状態にして流体導出入部３から流体を超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の二次側に導入して超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の一次・二次側を加圧し、続いて、流体導出入部３と超高圧作出部１及び流体導出入部３と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとを流通不能状態にし且つ流体導出入部３と往復動型増圧部２の一次側端部２ａ及び往復動型増圧部２の二次側端部２ｂと超高圧作出部１とを流通可能状態にして流体導出入部３から往復動型増圧部２の一次側に流体を導入して往復動型増圧部２の一次側及び二次側を予め設定された増減圧パターンに従い所定圧力まで加圧し、続いて、予め設定された増減圧パターンに従い往復動型増圧部２の一次側及び二次側を所定圧に保持し、続いて、往復動型増圧部２の二次側端部２ｂと流体導出入部３及び超高圧作出部１と流体導出入部３とを流通不能状態にし且つ往復動型増圧部２の一次側端部２ａと流体導出入部３及び往復動型増圧部２の二次側端部２ｂと超高圧作出部１とを流通可能状態にして往復動型増圧部２の一次側から流体を流体導出入部３に導出し往復動型増圧部２の二次側及び超高圧作出部１を予め設定された増減圧パターンに従い減圧し、続いて、往復動型増圧部２のピストンが後退端に至っても未だ往復動型増圧部２の二次側に残存圧力がある場合、往復動型増圧部２の二次側端部２ｂと流体導出入部３及び超高圧作出部１と流体導出入部３とを流通不能状態にし且つ流体導出入部３と往復動型増圧部２の一次側端部２ａとを流通不能状態にして流体導出入部３から往復動型増圧部２の一次側へ流体を導入し往復動型増圧部２の一次側の圧力を二次側の圧力と等しくなるようにし、その後、往復動型増圧部２の一次側端部２ａと流体導出入部３とを流通不能状態にし且つ流体導出入部３と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂ及び流体導出入部３と超高圧作出部１とを流通可能状態にして超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の二次側から流体導出入部３へ流体を導出して往復動型増圧部２の二次側及び超高圧作出部１を予め設定された増減圧パターンに従い減圧することを特徴とするアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法に係るものである。
【０００８】
また、アンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法であって、超高圧作出部１と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとを連設し、超高圧作出部１と流体導出入部３とを連設し、流体導出入部３と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとを連設し、この超高圧作出部１と往復動型増圧部２の二次側端部２ｂとは二次圧保持用電磁弁６を介して流体導出入部３と連設し、流体導出入部３と往復動型増圧部２の一次側端部２ａとを一次側電磁弁５を介して連設し、一次側電磁弁５を閉状態とし且つ二次圧保持用電磁弁６を開状態として流体導出入部３から流体を超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の二次側に導入して超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の一次・二次側を加圧し、続いて、二次圧保持用電磁弁６を閉状態とし且つ一次側電磁弁５を開状態として流体導出入部３から往復動型増圧部２の一次側に流体を導入して往復動型増圧部２の一次側及び二次側を予め設定された増減圧パターンに従い所定圧力まで加圧し、続いて、予め設定された増減圧パターンに従い往復動型増圧部２の一次側及び二次側を所定圧に保持し、続いて、二次圧保持用電磁弁６を閉状態とし且つ一次側電磁弁５を開状態として往復動型増圧部２の一次側から流体を流体導出入部３に導出し往復動型増圧部２の二次側及び超高圧作出部１を予め設定された増減圧パターンに従い減圧し、続いて、往復動型増圧部２のピストンが後退端に至っても未だ往復動型増圧部２の二次側に残存圧力がある場合、一次側電磁弁５及び二次圧保持用電磁弁６を閉状態として流体導出入部３から一次側電磁弁５及び二次圧保持用電磁弁６間に流体を導入して往復動型増圧部２の一次側の圧力を二次側の圧力と等しくなるようにし、その後、一次側電磁弁５を閉状態とし且つ二次圧保持用電磁弁６を開状態として超高圧作出部１及び往復動型増圧部２の二次側２ｂから流体導出入部３へ流体を導出して往復動型増圧部２の二次側及び超高圧作出部１を予め設定された増減圧パターンに従い減圧することを特徴とするアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法に係るものである。
【０００９】
【実施例】
油圧ポンプ、制御弁等により１段階で制御できない高圧の制御では、従来増圧機を使用して目標圧力まで制御を行う方法がとられている。特にプログラム制御では、手動で行う場合と異なり、電気信号と接続可能な油圧機器を用いなければならないため、直接高圧を制御することは機器性能上難しく、従って、低圧側を制御することで、高圧制御機構を達成している。方式としては、増圧機の二次側圧力をフィードバック信号として使用し、一次側をプログラム制御可能な可変吐出型油圧ポンプと電気制御による圧抜弁により制御する方式、また、一次側を定吐出型ポンプと電気制御可能な流量制御弁で流量制御することにより予め定められたプログラムパターンの通りに制御を行う方式等がある。
【００１０】
ところで、一般に増圧機を使用する増圧制御の方式としては、１回の増圧機ストロークで所定圧まで到達する方式（１ショット型）と、数回の増圧機ストロークで所定圧まで達成する方式（往復動型）がある。
【００１１】
往復動型は、増圧機の吐き出し容量が小さく、回数を多くすることで、増圧機が小型でも大きな容量の圧力容器を加圧することができ、よって、超高圧を必要とする場面においては往復動型が一般的である。特に地球物理学でのアンビルを用いた超高圧実験などでは、その油圧シリンダ容量が１０００〜３０００ｔｏｎｆにもなり、更に大型化する傾向にあることから、往復動型によるプログラム制御が、装置コストの低下とコンパクトさから望まれる傾向にある。
【００１２】
以下、本実施例について説明する。本実施例は往復動型の増圧機によるプログラム加減圧における制御方式である。
【００１３】
増圧機（２）
一次側圧力制御することにより、増圧比に対応した二次側圧力を発生する    。
【００１４】
可変吐出型油圧ポンプ（３ａ）
電気信号に比例して吐出量を調整する油圧ポンプである。
【００１５】
比例制御圧抜き弁（３ｂ）
電気信号に比例して開度を調整する圧抜弁である。なお上記３ａと３ｂを    一括して定吐出型油圧ポンプと可変流量制御弁より構成する場合もある。
【００１６】
油圧シリンダ（１）
実際に加圧する油圧シリンダ（圧力容器）である。
【００１７】
増圧機一次側電磁弁（５）
増圧機の一次側端部（２ａ）と流体導出入部（３ａ＋３ｂ）との間を開閉    する電磁弁である。
【００１８】
二次圧保持用電磁弁（６）
増圧機の二次側端部（２ｂ）と流体導出入部（３ａ＋３ｂ）との間を開閉    する電磁弁である。
【００１９】
一次圧検出器（４）
増圧機一次側の圧力を検出する。
【００２０】
二次圧検出器（７）
増圧機二次側の圧力を検出する。
【００２１】
次に本実施例のプログラム制御について説明する。尚、本実施例の圧力制御パターンを図２に図示する。
【００２２】
（ａ）一次圧による加圧
電磁弁（５）をオフ（閉）とし、電磁弁（６）はオン（開）とする。二次圧検  出器（７）より圧力信号を得て、流体導出入部（３ａ＋３ｂ）を圧力フィード  バック制御して、一次圧で制御可能な圧力まで油圧シリンダ（１）を加圧する  。同時に増圧機（２）の二次側も加圧する。増圧機（２）のピストンは後退端  （一次側）に移動し、以後の二次側の加圧に備える。
【００２３】
（ｂ）二次圧による加圧
電磁弁（６）をオフとし電磁弁（５）をオンとして、二次圧検出器（７）より  圧力信号を得て、流体導出入部（３ａ＋３ｂ）を圧力フィードバック制御して  、増圧機（２）の一次側を加圧して二次側及び油圧シリンダ（１）を加圧する  。
【００２４】
（ｃ）二次圧保持
（ｂ）項と同様、二次圧検出器（７）より圧力信号を得て、流体導出入部（３  ａ＋３ｂ）を圧力フィードバック制御して二次圧を所定圧に保持する。
【００２５】
（ｄ）二次圧による減圧
二次圧検出器（７）により圧力信号を得て、流体導出入部（３ａ＋３ｂ）を圧  力フィードバック制御して、増圧機（２）のピストンを徐々に後退させ一次側  を減圧制御することにより二次側を減圧する。増圧機（２）のピストンが後退  端に至る前に二次圧が零になったときはその時点でプログラム制御は完了とな  る。後退端に至ってもなお二次圧が残っているときは以下の項に至る。
【００２６】
（ｅ）等圧制御
増圧機（２）のピストンの後退端を検出するリミットスイッチ、または、増圧  機（２）のピストンの後退端で二次圧は保持のまま一次圧のみ全て抜けたこと  を圧力検出し、増圧機（２）が後退端に至ったが、なお一次圧のみの減圧が必  要であることを電気的に確認する。
次に、二次圧を目標として、一次圧検出器（４）により圧力信号を得て、流体  導出入部（３ａ＋３ｂ）を圧力フィードバック制御して規定時間内で一次圧を  二次圧と等しくなるよう加圧する。
この結果電磁弁（６）の前後で圧力は等価となる。その後電磁弁（６）をオン  にしても圧力は等価であるため二次圧の降下は見られない。
実際の制御ではこのときの等価と判断する圧力は下式で評価する。実機試験で  は電磁弁（６）をオンにするときの内部の油の移動により、ΔＰ（微小圧力）  ＞０とした方が良い結果を得ている。
【００２７】
等価評価条件：
Ｐ2＝Ｐ1＋ΔＰ（ここでＰ1は一次圧、Ｐ2は二次圧である。）
【００２８】
尚、等圧制御中に二次圧が徐々に下降する場合があるが、この場合を考慮し  て一次圧は一定上昇速度とし、逐次Ｐ1とＰ2は入力して上記式で評価を行い、  条件が満たされたとき制御を完了する。
【００２９】
以上で一次圧制御により油圧シリンダ（１）の減圧が可能となる。
【００３０】
（ｆ）一次圧による減圧
（ａ）項とは逆に二次圧検出器（７）より圧力信号を得て、流体導出入部（３  ａ＋３ｂ）を圧力フィードバック制御して、一次側を減圧することで二次圧及  び油圧シリンダ（１）を減圧する。但し一次圧制御をどの圧力から始めるかは  予め定めることができない。従って、本実施例では二次圧制御による減圧での  減圧速度と等圧制御後の実二次側圧力を制御装置で記憶しておき、当項の一次  圧減圧を開始するときに（ｄ）項の制御での減圧カーブを等圧制御時間分だけ  時間軸方向に平行移動して、以後のカーブを描くことが可能となる。この制御  を予め目標と到達時間を定めることが可能な通常制御と区別するため、継続制  御ということにする。
【００３１】
以上の（ａ）〜（ｆ）項による制御では、結局以下の機能が必要である。
【００３２】
（１）  一次圧通常加圧・減圧制御
【００３３】
（２）  二次圧通常加圧・減圧制御
【００３４】
（３）  一次圧継続加圧・減圧制御
【００３５】
（４）  一次圧・二次圧等圧制御
【００３６】
尚、以上の制御に二次圧継続加圧・減圧制御を追加し、これらの機能を組み合  わせて使用することにより、台形上の簡単なパターンのみならず多数段のより  複雑なプログラム加減圧制御が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上述のようにしたから超高圧の良好な減圧制御を可能にするアンビルを用いる超高圧作出装置における圧力制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の全体構造図である。
【図２】本実施例の圧力制御パターンを示すグラフである。
【符号の説明】
１  超高圧作出部
２  増圧部
２ａ  一次側端部
２ｂ  二次側端部
３  流体導出入部
【図１】
0003628365.tif 000002
【図２】
0003628365.tif 000003