(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を上向きに縦型設置されたシリンダ状の圧力容器と、
前記開口部で抜き差しと任意固定を自在にするピストン構造の蓋と、
前記蓋を前記開口部へ液密に嵌着挿入して密封加圧する状態と、前記蓋を前記開口部から外した状態と、を区別する制御自在の液圧回路と、を備えた数千気圧の高圧を作用させる加圧装置において、
前記蓋の開閉を行なう給水ポンプと、
この給水ポンプと逆止弁を介して連結され前記高圧を作用させて加圧処理を行なう加圧ポンプと、
前記圧力容器の内外にわたり流通と閉塞を自在にする高圧導水路（３ｅ）と、
この高圧導水路と、前記蓋を下降するときおよび前記加圧処理するときに水圧を伝達する前記液圧回路と、を接続する配管（３１，３２，３３）と、を設けて、
前記蓋は、前記給水ポンプの水圧により当該蓋が下降するように作用するピストン（３ａ）と、上昇するように作用するピストン（３ｂ）と、を備え、前記下降するように作用するピストン（３ａ）の方が、前記上昇するように作用するピストン（３ｂ）よりも大きく、
前記配管（３１，３２，３３）は、前記蓋を下降するときに水圧を伝達する前記液圧回路（２５）に接続され、
前記蓋の開閉が前記給水ポンプによる水圧駆動でなされ、その水圧駆動の作動水を前記加圧ポンプによる加圧処理の液圧媒体に兼用し、
前記加圧ポンプにより、前記蓋が下降するように作用するピストン（３ａ）に前記数千気圧の高圧を作用させるとともに、前記高圧導水路（３ｅ）を通って前記圧力容器内に前記高圧を作用させるように構成したことを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
前記高圧導水路と前記液圧回路とを接続する配管に、
所定の順方向阻止（クラッキング）圧力に設定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
【請求項３】
前記高圧導水路は、前記蓋の底面から側面にかけて貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
【請求項４】
腐敗を防止するための薬液が混入された水を貯留する給水タンクと、
前記水に混入された前記薬液の濃度を維持する薬液濃度維持装置と、をさらに備え、
前記給水ポンプは、前記給水タンクの水を汲み上げて前記蓋の開閉を行なうように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品の加圧処理やパイプ材のバルジ加工に応用可能な超高圧を付与できる液圧式の加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加圧装置として、本願の発明者等は特開２００１−８７８９１に開示する「等方加圧装置」があった。その「等方加圧装置」は食品や粉体材料に数千気圧の高圧を作用させることにより、食品の殺菌作用、酵素の失活、タンパク質等の物性変化等の加圧処理を行うことも含め、粉体材料の圧縮成形加工等を行うことができるようにした装置である。
また、この加圧装置は加熱などに比べて省エネルギーの面でも優れており、特に熟成期間の短縮では著しい効果がある。
そして、パイプ材のバルジ加工用として、タイロッド形式や鋼板一体のフレーム構造の液圧バルジ加工機があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの加圧装置は超高圧を扱うことから、装置が大型かつ複雑になるので、故障が多く衛生的でないなどの課題が残されており、加圧装置が安定して加圧動作を行なうと共に、例えば食品加圧処理装置においては蓋開閉が容易にできて、作業時間が短縮される装置が望まれ、バルジ加工機において類似の課題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に好適であり、液圧回路のトラブルを少なくし、圧力容器の蓋開閉が容易であり、加圧処理に要する作業時間が短縮されるような加圧装置をより簡素な構造により提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、開口部を上向きに縦型設置されたシリンダ状の圧力容器と、前記開口部で抜き差しと任意固定を自在にするピストン構造の蓋と、前記蓋を前記開口部へ液密に嵌着挿入して密封加圧する状態と、前記蓋を前記開口部から外した状態と、を区別する制御自在の液圧回路と、を備えた数千気圧の高圧を作用させる加圧装置において、前記蓋の開閉を行なう給水ポンプと、この給水ポンプと逆止弁を介して連結され前記高圧を作用させて加圧処理を行なう加圧ポンプと、前記圧力容器の内外にわたり流通と閉塞を自在にする高圧導水路（３ｅ）と、この高圧導水路と、前記蓋を下降するときおよび前記加圧処理するときに水圧を伝達する前記液圧回路と、を接続する配管（３１，３２，３３）と、を設けて、前記蓋は、前記給水ポンプの水圧により当該蓋が下降するように作用するピストン（３ａ）と、上昇するように作用するピストン（３ｂ）と、を備え、前記下降するように作用するピストン（３ａ）の方が、前記上昇するように作用するピストン（３ｂ）よりも大きく、前記配管（３１，３２，３３）は、前記蓋を下降するときに水圧を伝達する前記液圧回路（２５）に接続され、前記蓋の開閉が前記給水ポンプによる水圧駆動でなされ、その水圧駆動の作動水を前記加圧ポンプによる加圧処理の液圧媒体に兼用し、前記加圧ポンプにより、前記蓋が下降するように作用するピストン（３ａ）に前記数千気圧の高圧を作用させるとともに、前記高圧導水路（３ｅ）を通って前記圧力容器内に前記高圧を作用させるように構成したことを特徴とする。
【０００６】
このようにしたので、従来の油圧駆動における作動油のように、圧力容器の内外に作動油が垂れ落ちることもなく衛生的であり、清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に好適である。また、蓋の開閉および密閉維持に要する水圧駆動の液圧媒体と加圧処理用の液圧媒体を兼用した分だけ、液圧回路が簡素化され、安価になる
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、前記高圧導水路と前記液圧回路とを接続する配管に、所定の順方向阻止圧力（以下、「クラッキング圧力」という）に設定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁を備えた。
逆止弁は、圧力媒体である水の送水圧力に対し、そのクラッキング圧力の選択的な開閉動作により、以下に説明する一連の操作に対して逆止弁の開閉操作は自動的に行われる。
【０００８】
まず、蓋を開く（上昇させる）ときは、蓋の駆動に係るシリンダの下部の容積を拡大させるように、低レベルの送水圧力で給水ポンプから注水すると、その圧力に応じて蓋が持ち上がって開く。このとき、容積の縮小するシリンダ上部の余水はクラッキング圧力を超える排水圧力の開弁作用で逆止弁を順方向に流通し、排水されるので、蓋は上昇する。
【０００９】
つぎに、蓋を閉じる（下降させる）ときは、蓋の駆動に係るシリンダの上部の容積を拡大させるように、低レベルの送水圧力で給水ポンプから注水すると、その圧力に応じて蓋が下降する。このとき、給水ポンプからの注水はクラッキング圧力より高いので開弁した逆止弁を通じて多少の漏水をともなうが、蓋の自重も加勢して速やかにを下降させる。
【００１０】
ここで、圧力容器に補足注水するときは、クラッキング圧力より高い圧力で送水すれば、逆止弁が順方向に流通させるように開くので、減圧弁を閉じることで高圧導水路から圧力容器内へ補足注水できる。
【００１１】
さらに、蓋が完全に閉じた後に圧力容器へ加圧注水するときは、加圧ポンプにより超高圧レベルの送水をする。この超高圧レベルはクラッキング圧力をはるかに超えるので、逆止弁は順方向の流通を許可する。そうすると、圧力容器内を加圧するので、加圧ポンプで発生した超高圧によりシリンダへ直接に加圧注水できる。
【００１２】
このような弁作用により、これら一連の加圧処理の操作すなわち、はじめに蓋を上昇して圧力容器の蓋を開け、その開口から被処理物を投入し、つぎに蓋を下降して圧力容器の開口を完全に密閉し、その後に圧力容器内を加圧するまでの操作に対し、逆止弁の開閉操作は自動的に行われる。
なお、逆止弁は弁作用により逆方向に対しての流通は常に阻止する。
【００１３】
このように、ポンプ圧力に対応して開閉操作が自動的に行われる逆止弁を備えた場合は、運転操作も簡単になり、しかも自動制御が困難で故障の多い高圧バルブの使用箇所を減らせるので、保守点検整備の負担が軽減される。
【００１４】
また、請求項３に係る発明に係る発明は、請求項１に記載の加圧装置であって、前記高圧導水路は、前記蓋の底面から側面にかけて貫通して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このようにしたので、従来は圧力容器の底部にあって圧力媒体の水または液体の被処理物を圧力容器内に出し入れしていた注排水管に代わって、圧力容器内の天井に位置する蓋の底面から外部に貫通された高圧導水路を通して注排水できるため、圧力容器の底部に溜まる沈殿物による目詰まり等、注排水管の故障を回避できる他、圧力容器内の上部に残留する空気も排除できる。
【００１６】
したがって、圧力容器内の水量調節および排気減圧作業が容易にできるようになる他、もし必要ならば加圧処理を実行する前に高圧導水路を通して注水することにより、圧力容器内の水量を満水状態にしてから加圧処理をはじめられるので、加圧処理に要する時間が短縮される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３に記載の加圧装置であって、腐敗を防止するための薬液が混入された水を貯留する給水タンクと、前記水に混入された前記薬液の濃度を維持する薬液濃度維持装置と、をさらに備え、前記給水ポンプは、前記給水タンクの水を汲み上げて前記蓋の開閉を行なうように構成したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明に係る加圧装置の実施の形態について説明する。なお、各部の構成に関する詳細な説明は、加圧装置の動作説明を交えて行う。
［全体構成の概略］
図１は第一の実施形態において、蓋を開けた（上昇した）状態を示す液圧回路図である。図１において、臼（うす）のように設置された圧力容器１には上部の開口５に開閉自在の蓋体３を被せて密封することができる。この蓋体３を開けてから、圧力容器１に被処理物を入れ、蓋体３を閉じて（下降して）固定し、圧力容器１を密封した状態（図２参照）で、外部の加圧ポンプ１８から超高圧で加圧注水することにより、加圧処理できる加圧装置を構成している。
【００２０】
［液圧回路の概略］
圧力容器１の内部は加圧処理室であるシリンダ１ａを構成し、そのシリンダ１ａにはピストン３ｂが挿入と抜取りを自在に、上下動作および任意の高さで固定可能に構成されている。このピストン３ｂと一体構造の蓋体３には、その上部にピストン３ａが構成されている。このピストン３ａは蓋体３の開閉動作と、圧力容器１の密封維持のため蓋体３を下向きに押圧固定できるように、水圧駆動するシリンダ２に内挿されている。
【００２１】
加圧処理の液圧媒体である水の補足充填と蓋体３の水圧駆動に要する低圧（５ＭＰａ）の水圧発生のための給水ポンプ６と、加圧処理の液圧発生のための超高圧の加圧ポンプ１８が液圧回路中に配設されている。そのほか液圧回路には蓋閉じ駆動の給水バルブ１１と排水バルブ１３、蓋開け駆動の給水バルブ１２が配設されている。なお、給水バルブ１１は加圧処理の液圧媒体である水の補足充填するときも開く。
なお、高圧バルブ１４、減圧バルブ１５、逆止弁１６，１７および配管の詳細に関しては後述する。
【００２２】
シリンダ２は圧力容器１の上部に所定の間隔を空け、図示しないフレーム等に支持され、そのシリンダ２に内挿されたピストン３ａが、後述する操作により制御された液圧回路の設定する水圧の作用で上下動作するように構成されている。そのピストン３ａの下部で一体構造のピストン３ｂが、圧力容器１における上部の開口５からシリンダ１ａに液密に嵌着挿入される。
【００２３】
［水質維持手段の概略］
シリンダ２へは給水ポンプ６が給水タンク７に蓄えられた水８を給水管９より汲み上げて、配管２０を通して、規定の水圧で圧入する。給水タンク７の水８は、後述する理由により、衛生的に保てるように、水質維持手段を伴って補水管１０より適宜に補給する。給水タンク７には薬液濃度維持装置３５が配設され、次亜塩素酸ナトリウム３６を適量の濃度で混入する。補水管１０には流量計３７が配設されており、この流量計３７から補水管１０の流量に応じて発信されるパルス信号に基づいて薬液濃度維持装置３５の加薬ポンプ３８を駆動し、有効塩素濃度１％の次亜塩素酸ナトリウムが一万倍に希釈されることにより、給水タンク７の水８に対して１ｐｐｍとなるように定量供給する。
【００２４】
このように次亜塩素酸ナトリウムの水溶液を適切な有効塩素濃度で用いれば、消毒などに好適である。次亜塩素酸ナトリウムは水質維持手段として、水道に０．１ｐｐｍ、プールおよび公衆浴場等では０．４ｐｐｍ以上の濃度で混入されているが、濃度が高すぎると金属腐食の原因になる他、人体にも有害である。したがって、本実施の形態では次亜塩素酸ナトリウムの濃度を１ｐｐｍ程度に管理して腐敗防止と軽度の殺菌を行っている。
【００２５】
このように、適量の次亜塩素酸ナトリウムは清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に用いる圧力媒体の水に混入でき、その水は飲料水として調製された上水道の成分と略同一成分だから、被処理食品に直接触れてもよく、わずかであれば被処理食品に混入しても何ら問題ない。
なお、水質維持手段に用いられる薬物は、次亜塩素酸ナトリウムの代わりに他の殺菌剤でもよく、例えばカルキと通称される高度サラシ粉があり、この高度サラシ粉の主成分である次亜塩素酸カルシウムＣａ（ＣｌＯ）2を用いてもよい。
【００２６】
［蓋を下降する（閉じる）工程］
図２に蓋を閉じた状態を示しているので、適宜に参照しながら説明する。
なお、図２が示す第二の実施形態の液圧回路の動作は後述する。
操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、排水バルブ１３、減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７は順方向に流通状態である。
前述したようにシリンダ２には水圧駆動で上下動作および任意の高さで固定可能な蓋体３が内挿されている。ここで、給水ポンプ６は配管２０、配管２１、給水バルブ１１、配管２２、逆止弁１６、配管２３、逆止弁１７、配管２４および配管２５を経由し、シリンダ２の上部のシリンダ２ａに所定の圧力で注水する。そうすると、給水ポンプ６の水圧、逆止弁４１のクラッキング圧力および蓋体３の自重により、シリンダ２に内挿されたピストン３ａの上面がそのピストン面積に比例した押圧力で押し下げられる。
【００２７】
このとき、ピストン３ａの下部のシリンダ２ｂの水が排水されない限り、ピストン面積に比例した力で反発され、ピストン３ａは下げられないので、下げるためには、下から反発されないように排水バルブ１３を開いてシリンダ２ｂから排水すると蓋体３は下降を続ける。排水バルブ１３を通った水は大気圧中に放出され、放出された水は樋３４または図示しない溝等で受け、排水できるように構成されている。
なお、従来例のように液圧駆動の圧力媒体に作動油を用いていれば、作動油を捨てずに循環利用するが、本実施形態における圧力媒体は水なので、蓋体３の開閉の都度に捨てて更新してもよい。あるいは、適宜に循環利用してもよいが、水質を維持することが衛生上の必須要件である。
【００２８】
水圧駆動で上下動作および任意の高さに固定可能な蓋体３は、シリンダ１ａにおいて、上向きに押し戻される力には、確実に対抗できるように、一方向にのみ水流を許可する弁作用のある逆止弁１６，１７が要所に配設され、効力を発揮する。すなわち、給水ポンプ６の水圧により蓋体３が下降するようにピストン３ａが押し下げられたとき、これら蓋体３を上向きに押し戻そうとする力が発生し、ピストン３ａがシリンダ２ａの水を押し返して排出し、配管２５，２４を経由して給水ポンプ６の方へ逆流しようにも逆止弁１７，１６で逆流を阻止されるので、ピストン３ａは上から抑えつけられ、蓋体３が持ち上がることはない。
【００２９】
一方、シリンダ２ａの水が配管２５，３１を経由して漏出しようにも高圧バルブ１４が閉じているので阻止される。したがって、蓋体３を下降（閉じる）する工程において、ピストン３ａ，３ｂで構成された蓋体３は下がる動作しかできない。
そして、ピストン３ａの下部で一体構造のピストン３ｂが、圧力容器１における上部の開口５に液密に嵌着挿入されるので、圧力容器１は必ず密閉される（図２参照）。
また、蓋体３の下降中は減圧バルブ１５が開いているので、シリンダ１ａの余分な水や空気を排出させることも容易にできる。このときピストン３ｂの中央にある底面穴３ｄ、高圧導水路３ｅ、側面穴３ｃから減圧バルブ１５を経て空気は排気され、水は樋３４へと排水される。その排水はシリンダ１ａ内の上澄みであり（図２参照）、沈殿物等の混濁物がないので、高圧導水路３ｅが目詰まり故障する可能性も少ない。
なお、高圧導水路３ｅが請求項３でいう高圧導水路である。
【００３０】
［蓋で密閉される前に圧力容器内を満水状態にする工程］
操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、高圧バルブ１４を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７は順方向に流通状態である。
ここで、蓋体３が密閉される前に、圧力容器１内の水量を調節し、圧力容器１内を満水状態にしてから加圧を始めることにより、加圧処理に要する作業時間を短縮する方法もある。そのためには、蓋体３を閉じる（下降する）前または途中で、給水ポンプ６により配管２４，２５まで給水され、そこに接続されている配管２４，３１から高圧バルブ１４までは水が届いているので、必要ならば高圧バルブ１４を開いて側面穴３ｃ、高圧導水路３ｅから圧力容器１内の天井に位置する蓋体３の底面穴３ｄを通して給水できる。
【００３１】
しかし、高圧バルブ１４は高価で耐用寿命も短く、しかもその開閉操作は自動制御が困難であるため、できれば開閉操作の頻度を減らしたい。そこで、蓋体３の開いた圧力容器１内への注水は、図示せぬ注水ホースなどにより手作業で行なってもよい。さらに高圧バルブ１４を用いることによる問題点は後述する第二実施形態で解決している。
このように、高圧導水路３ｅ経由で圧力容器１内に注水させれば、蓋体３を下降させる動作を止めて、圧力容器１内にも注水できるので満水させるかまたは水量を任意に調節できる。
【００３２】
［被処理物を収納する工程］
圧力容器１の加圧処理室であるシリンダ１ａの口元まで圧力媒体としての水を満たし、そのなかに例えば、被処理物であるハム・ソーセージ類を浸し、加圧処理を施すようになっている。説明の順番は前後するものの、蓋体３を開けた状態で被処理食品等を開口５から圧力容器１内に出し入れする。
【００３３】
一旦、ピストン３ｂが、圧力容器１における上部の開口５に液密に嵌着挿入され（図２参照）、圧力容器１が蓋体３により密閉されたならば、これらの内容物が圧力で収縮する体積分だけしかピストン３ｂは下がらない。
ただし、前述した減圧バルブ１５を開いていれば、ピストン３ｂを下げながら、シリンダ１ａに収納された圧力媒体の水と被処理物のうち上澄みの水と空気だけを排出できるので、それらを排出した容積分だけピストン３ｂは下がる。
このとき、空気が先に排出され、次に余剰の水が排出されるので、加圧処理前のエア抜きや水量調整が不要となる。
【００３４】
従来の圧力容器の底部にあって液体の内容物を出し入れしていた底部入出管（図示せず）に代わって、圧力容器１内の天井に位置する蓋体３の底面穴３ｄから外部の側面穴３ｃに貫通された高圧導水路３ｅを通して注排水できるため、圧力容器１の底部に溜まる沈殿物による目詰まり等、注排水管の故障を回避できる他、圧力容器１の上部に残留する空気も排除できる。したがって、圧力容器１内の水量調節および排気減圧作業が容易にできるようになる。
このように、加圧処理を実行する前に、前記圧力容器１内の水量を満水状態にしてから加圧処理を実行できるので、エア抜きの手間が省けて加圧処理に要する作業時間が短縮される。
ただし、圧力容器１の蓋体３を開けて、開口５から被処理物を入れる際に、実務上は水を多めに入れておき、蓋体３を閉じながら余分な水を高圧導水路３ｅを通して自動排水する。したがって、解放状態においては高圧導水路３ｅを通した補足注水はほとんど必要無い。
【００３５】
さらに詳しくは、蓋体３の底面穴３ｄから側面穴３ｃに通じる高圧導水路３ｅにより、シリンダ１ａの外部へ余分な水と空気を排出できるので、給水ポンプ６から給水しながら給水バルブ１１と減圧バルブ１５を開いていれば、シリンダ１ａ内部の水量調整ができ、水量調整した分だけピストン３ｂは下がる。
そして、蓋体３の上下動作するストロークは、下限は前記水量調整可能な最低水位の深さまでとし、その下限端まで蓋体３を下げてから加圧を行ない、上限は前記被処理食品等の出し入れに必要な間口を確保できる程度とされる。
なお、前記被処理食品等の出し入れに必要な間口を確保するために、蓋体３の外れた圧力容器１を水平方向に移動することにより、開口５を上の方から全開口面にわたり平面視できるようにする技術は周知である。
【００３６】
［加圧する工程］
操作は、給水ポンプ６と加圧ポンプ１８をＯＮ、給水バルブ１１、高圧バルブ１４を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７は順方向に流通状態である。
注水量の確保できる給水ポンプ６に代わって、超高圧を発生できる加圧ポンプ１８により、給水ポンプ６では得られない２５０ＭＰａの水圧（以下、「超高圧」という）をシリンダ２ａに加える。ここでシリンダ２ａに加圧注水する際に逆止弁１６、１７が逆流阻止の弁作用するので、給水ポンプ６に超高圧の害は及ばないし、一度加圧したならば、シリンダ２の側で漏水しない限り、送水元である加圧ポンプ１８へは圧力媒体の水が逆流することなく、加圧ポンプ１８の動力に無駄がない。
【００３７】
さらに、圧力容器１に加圧するためには、加圧ポンプ１８の超高圧をシリンダ１ａに直接に加圧注水する。そのために、従来の圧力容器の底部に高圧導水路の配管（図示せず）されていた代わりに、蓋体３に側面穴３ｃと底面穴３ｄを穿孔し蓋体３の中心部でＬ字状に貫通し高圧導水路３ｅを形成している。そして、加圧ポンプ１８の超高圧を配管３０、配管２３、逆止弁１７、配管２４、配管３１、高圧バルブ１４、配管３２、配管３３および高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａに加圧注水する。
【００３８】
ただし、蓋体３が圧力容器１における上部の開口５の正常位置に液密に嵌着挿入され、圧力容器１が蓋体３により密閉されるまでは、高圧導水路３ｅへは加圧ポンプ１８からの超高圧が加えられても解放状態では圧力洩れするだけで加圧されずに無駄だから、高圧バルブ１４を閉じて隔離している。
当然に、加圧ポンプ１８は蓋体３が完全に閉じ、圧力容器１が閉塞されてから（図２参照）動作を開始する。
【００３９】
この時、加圧ポンプ１８からは逆止弁１７のクラッキング圧力を超える超高圧が発生し、その超高圧を圧力媒体である水が、配管２４および配管３１を経由して高圧バルブ１４まで到達する。高圧バルブ１４は開いており、矢印４２の方向に超高圧が配管３２，３３および高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａに加えられる。このとき、シリンダ１ａに加えられる圧力と同じ圧力がパスカルの原理でシリンダ２ａに配管２５経由で共通に加わっており、ピストンの有効面積に比例した下向きの押し圧力を発生している。
【００４０】
図示するように蓋体３の上部のピストン３ａのほうが下部のピストン３ｂよりも大きいので、大きい方のピストン３ａが蓋体３を押し下げようとする力の方が強く作用し、蓋体３はこの加圧する工程で加圧した圧力により持ち上がる心配はなく、シリンダ１ａで圧縮された容積分を常に隙間なく下部のピストン３ｂが追い詰めるように蓋体３が下がるので、加圧処理に隙がなく効率が良い。
なお、逆止弁１７の弁作用により、配管２４においては、加圧する方向にしか液圧は作用しない。
【００４１】
［減圧する工程］
操作は、給水ポンプ６と加圧ポンプ１８をＯＦＦ、減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇所は全部閉である。
シリンダ１ａ内が超高圧を保持されたままで減圧せずにいきなり、圧力容器１から蓋体３を抜き取ると、急激な圧力変化のため、高圧水が噴射したり、蓋パッキンが飛び出したりすることがあるため危険であり、機械装置全体が損傷する可能性もあるので、蓋を開ける前にシリンダ１ａ内を大気圧まで減圧する工程が不可欠である。したがって、減圧用のバルブ１５が開けば底面穴３ｄ、高圧導水路３ｅ、側面穴３ｃから配管３３を経由してシリンダ１ａ内と外部へ通気され、その減圧バルブ１５を通って大気圧中に解放され、圧力媒体の水があふれ出れば樋３４で受け止めて、排水または循環利用される。
【００４２】
しかし、高圧バルブ１４と減圧バルブ１５は２５０ＭＰの超える超高圧に耐えながら適切に液圧回路の開閉切り換え機能する特殊仕様品であり、高価で寿命も短いので、できれば使用を避けたい部品である。そこで、後述する第二の実施形態において、減圧バルブ１５は残すが、高圧バルブ１４を簡素かつ安価で堅牢な逆止弁４１に置き換えている。
【００４３】
［蓋を上昇する工程］
操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１２、高圧バルブ１４および減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇所は全部閉である。
給水ポンプ６から給水し、配管２０、配管２６、給水バルブ１２、配管２７を経由してシリンダ２ｂに注水する。このとき、シリンダ２に内装されたピストン３ａが自由に上昇できるように、高圧バルブ１４および減圧バルブ１５を開いてあれば、その経路からシリンダ２ａ内の水を排水し、蓋体３は上昇を続ける。減圧バルブ１５を通って大気圧中に解放され、あふれ出した水は樋３５か図示しない溝等で受け止めて、排水または循環利用される。
【００４４】
図２は図１の構成を変形し、高圧バルブ１４を簡素かつ安価で堅牢な逆止弁４１に置き換えた第二の実施形態において、蓋体３を閉じた状態を示す液圧回路図である。以下、図２に沿って、第二の実施形態を詳細に説明する。図２において、蓋体３を下降するときおよび加圧処理するときに水圧を伝達する液圧回路の配管２４，２５，３１と、高圧導水路３ｅとを接続する配管３２，３３との間に、１ＭＰａのクラッキング圧力に設定され、送水圧力に対応して開閉動作する逆止弁４１を、図１に示した高圧バルブ１４に置き換えて配設している。この逆止弁４１が請求項２でいう逆止弁である。
なお、各図にわたり、同一効果の部分には同一符号を付して、説明の重複を避ける。ここで、逆止弁４１が流通可能な状態になるタイミングは高圧バルブ１４を開くタイミングと同じである。また、逆止弁１６，１７，４１の基本動作仕様は以下の通り、
１）矢印４２の逆方向への流通は阻止する。
２）矢印４２に沿った順方向の流通条件は規定圧力（クラッキング圧力）を超えること。
３）クラッキング圧力に達しない限り、順逆両方向に対して閉止状態を維持する。
【００４５】
逆止弁４１または高圧バルブ１４が流通状態になるタイミングには、前述した蓋体３を上昇する工程のほか、圧力容器１に補足注水または加圧注水する工程があるので、以下に関連する工程の動作を示す。
［加圧する工程］
操作は、給水ポンプ６と加圧ポンプ１８をＯＮ、給水バルブ１１を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７，４１は順方向に流通状態である。
蓋体３が圧力容器１の開口５を完全に密閉し、圧力容器１内に加圧するために、加圧ポンプ１８で発生させる２５０ＭＰａの超高圧によりシリンダ１ａへ直接に加圧注水する時である。この時、加圧ポンプ１８からは逆止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａをはるかに超える超高圧が発生し、超高圧の水が配管２４および配管３１を経由して逆止弁４１まで到達すると、逆止弁４１のクラッキング圧力を超えて逆止弁４１の順方向（矢印４２）に対して流通が許可され、配管３２、配管３３および高圧導水路３ｅを経由してシリンダ１ａに加圧注水される。
なお、逆止弁４１の逆方向に対しては圧力を伝達させる必要はなく、許可されることもない。
【００４６】
［蓋を上昇する工程］
操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１２および減圧バルブ１５を開、逆止弁４１は順方向に流通状態である。その他の開閉箇所は全部閉である。
給水ポンプ６は配管２０、配管２６、給水バルブ１２、配管２７を経由してシリンダ２ｂへ低圧レベルの給水圧力５ＭＰａで注水する。このとき、シリンダ２に内装されたピストン３ａが自由に上昇できるように、逆止弁４１および減圧バルブ１５を通してシリンダ２ａ内の水を排除する。すると、蓋体３は上昇を続ける。ここで、給水ポンプ６からは逆止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａを超える５ＭＰａの水圧が発生しており、その水圧がピストン３ａを押し上げ、シリンダ２ａの容積を縮めて排水し、その排水が配管２５および配管３１を経由して逆止弁４１まで到達すると、逆止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａを超える排水圧力が逆止弁４１の順方向（矢印４２）に対して流通を許可され、バルブ１５を通って大気圧中に解放され、あふれ出た水は樋３４か図示しない溝等で受け止められて、排水される。
【００４７】
［蓋を下降する工程］
操作は、給水ポンプ６をＯＮ、加圧ポンプ１８はＯＦＦ、給水バルブ１１、排水バルブ１３、減圧バルブ１５を開、その他の開閉箇所は全部閉。逆止弁１６，１７、４１は順方向に流通状態である。
利用の順番とは前後するが、給水ポンプ６が逆止弁４１のクラッキング圧力を超える給水圧力５ＭＰａにより配管２１、バルブ１１、配管２２、逆止弁１６、配管２３、逆止弁１７、配管２４および配管２５を経由してシリンダ２ａに低圧５ＭＰａで注水する。このとき、ピストン３ａの下側の水がシリンダ２ｂから排水バルブ１３により排水されることは図１で説明した通りである。ここで、逆止弁１６，１７，４１のクラッキング圧力は１ＭＰａ程度であり、低圧５ＭＰａ程度の給水を抵抗なく順方向に通過させ、逆方向には超高圧の水でも遮断できる。
【００４８】
ここで、逆止弁４１も矢印４２の示す順方向に通水し、一部が減圧バルブ１５から排水し、高圧導水路３ｅからもある程度の漏水しながら、蓋体３は下降する。
なお、順方向に通水中の逆止弁４１は、矢印４２の逆方向に対して圧力を伝達させる性質はないが、順方向阻止圧力１ＭＰａに相当する圧力を、逆止弁４１の手前側にあるシリンダ２ａに加える作用があるので、ある程度の漏水しながらもピストン３ａを下向きに押し下げる。
【００４９】
まず、蓋体３を開く（上昇する）ときは給水ポンプ６の低圧レベルの送水圧力５ＭＰａでシリンダ２ｂに注水し、ピストン３ａの上昇に伴ってシリンダ２ａから発生した余水は、逆止弁４１のクラッキング圧力１ＭＰａを超えるので順方向に流通し、シリンダ２ａの余水を排水する。
つぎに、蓋体３を閉じる（下降する）ときは給水ポンプ６からの低圧レベルの送水圧力５ＭＰａで駆動するほか蓋体３の自重によって下降する。
【００５０】
ここで、蓋体３が密閉される前に、圧力容器１内の水量を調節し、満水状態にしてから加圧を開始し、エア抜きを不要にすることにより、加圧処理に要する作業時間を短縮する方法もある。そのためには、蓋体３を閉じる（下降する）ときに給水ポンプ６を運転し、圧力５ＭＰａで給水し、低レベルの送水圧力５ＭＰａに対して逆止弁４１は順方向に流通する。したがって、蓋体３を下降させる動作のみならず、圧力容器１内に注水もできるので水量を自在に調節できる。
ただし、圧力容器１内には開口５から図示せぬ給水管等により直接に、予め多めの水を入れておけば、特に圧力容器１内の水量調節を行わなくても高圧導水路３ｅから余分な水は自動排水される。
【００５１】
さらに、加圧注水するときは加圧ポンプ１８の超高圧レベルの送水圧力２５０ＭＰａに対しクラッキング圧力１ＭＰａをはるかに超えるので逆止弁４１は順方向に流通する。そうすると、圧力容器１を加圧するために、加圧ポンプ１８で発生させる超高圧によりシリンダ１ａへ加圧注水できる。
これらの逆止弁１６，１７，４１は、超高圧仕様であるにもかかわらず、高圧バルブ１４に比べて簡素な構造であるため安価で故障も少ない。
【００５２】
つぎに、図３により第三の実施形態を示して説明する。図３において圧力容器１の底面に配設した配管２９および高圧導水路１ｅは、図２で示した第二の実施形態における、圧力容器１の天井部に設けた高圧導水路３ｅと、その高圧導水路３ｅに接続する配管３３の配設位置を変化させたものである。すなわち、高圧導水路１ｅはシリンダ１ａの底面から外部へ貫通し、配管２９により開いた状態の減圧バルブ１５に接続しているので、蓋体３を閉じる際に、高圧導水路１ｅからシリンダ１ａの内容物を押し出すように排出するとエアより先に容器底部の水が抜けるのでエア抜きはできない。しかし、蓋体３を閉じる際にエア抜きができない以外は、逆止弁４１の作用効果をはじめ、蓋体３の開閉や加圧処理の動作は第二の実施形態と同様である。
なお、高圧導水路１ｅが請求項２でいう高圧導水路である。図３において、蓋体３を下降するときおよび加圧処理するときに水圧を伝達する液圧回路の配管２４，２５，３１と、高圧導水路１ｅとを接続する配管３２，２９との間に、逆止弁４１を配設している。この逆止弁４１が請求項２でいう逆止弁である。
【００５３】
また、実施の形態では、主に食品の加圧処理を行う加圧装置に関する説明をしているが、本発明の応用範囲は食品の加圧処理に限定することなく、その他の材料に数千気圧の高圧を作用させ、加圧処理加工に応用できる加圧装置である。
また、クラッキング圧力が１ＭＰａ、給水ポンプ６の給水圧力が５ＭＰａ、加圧ポンプ１８の超高圧２５０ＭＰａ等の数値は実施の一形態を示したに過ぎず、他の数値に設定されても主要な構成要件が一致すれば本発明の技術思想に含まれる。
【００５４】
図４は本発明の参考例を示すものであり、バルジ加工機に応用した液圧回路図である。動作原理は図２、図３に示した第二、第三の実施形態による液圧回路と同様である。したがって、各図にわたり同一符号で示した箇所の説明は省略し、図４に示した参考例にのみ固有の箇所の説明を以下に行う。
【００５５】
図４において、バルジ加工用の下型４４がフレーム５０の低部で内部を上向きして固定されている。この下型４４は、これに対面するように、内部を下向きにして上下動作自在の上型４３と一対をなしている。フレーム５０の上部ではシリンダ２が下向きに突出した上下動作自在のピストン３ａを液密に嵌挿し、液圧回路における第一の液圧作動部をなしている。
【００５６】
ピストン３ａには給水ポンプ６の給水圧力が５ＭＰａまたは加圧ポンプ１８の超高圧２５０ＭＰａが作用するので、そのピストン３ａの下方に一体的に取り付けられた上型４３は上下動作自在で、しかも矢印１０３の示す下向きに強固な押し圧力を安定的に得られる。図示するように、パイプ材などの加工ワーク１００の縦断面方向に分割と合体を可能とする一対の上型４３と下型４４でなる前記バルジ成形型は、合体する方向の加圧と解放の動作を、シリンダ２内でピストン３ａに作用する液圧力により自在にする。
【００５７】
ここで、上型４３の上下動作は給水ポンプ６の給水圧力５ＭＰａによりなされるので、前記バルジ成形型が分離した状態で、加工ワーク１００を所定位置に装填した後に、上型４３を下型４４に被せて押し付ける。それと同時に、逆止弁４１を通過した水が配管３２ａおよび高圧導水路３３ａを経由した加工ワーク１００の内壁にも充満する。
【００５８】
また、油圧ユニット４６の発生する液圧は配管４７または配管４８を経由して軸押しシリンダ４５に加えられ、シリンダ４５に液密嵌挿された軸押しピストン４９が、加工ワーク１００の軸端から軸中央にパイプ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するための軸圧縮方向の加圧または解放を自在にする前記第二の液圧作動部を構成している。
【００５９】
ここで、加工ワーク１００が上型４３と下型４４でなる前記バルジ成形型に装填され、軸押しピストン４９が、油圧ユニット４６の発生する液圧が配管４７を経由してシリンダ４５ａに達すると、加工ワーク１００は軸端から軸中央にパイプ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するよう軸圧縮方向の加圧される。なお、液圧が配管４７に代わり配管４８を経由してシリンダ４５ｂに達すると、加工ワーク１００をその軸端を両側から押圧していた軸押しピストン４９は押圧力が弛緩する方向に作動し、加工ワーク１００は解放される。
【００６０】
バルジ加工するとき、逆止弁４１を通過した水が配管３２ａおよび高圧導水路３３ａを経由した加工ワーク１００の内壁にも充満しているので、この水を加圧媒体として、加圧ポンプ１８により例えば超高圧２５０ＭＰａの加圧する。すると加工ワーク１００の内壁は矢印１０２の方向に膨出するので、前記バルジ成形型の内壁に当接するまで変形し、バルジ加工される。なお、超高圧２５０ＭＰａは加圧装置全体の動作を説明する目安の数値であり、バルジ加工中における加圧の程度は２５０ＭＰａに限らず加工ワーク１００の材質によって適切に加減する。
【００６１】
バルジ加工の最中には、前記バルジ成形型が分離する方向に上型４３を下型４４から持ち上げる応力が発生するが、加圧ポンプ１８から超高圧２５０ＭＰａの液圧がシリンダ２ａに加えられており、ピストン３ａにより、前記持ち上げ応力に対抗できる矢印１０３方向の押し下げ力が作用するので、バルジ成形型を強固かつ安定的に締結させられる。
【００６２】
なお、前記第二の液圧作動部は、油圧ユニット４６の発生する液圧に代えて、前記第一の液圧作動部を駆動する液圧と兼用するように液圧回路を構成（図示せず）しても良い。そうすると、さらに液圧回路が簡素な構成になるほか、液圧媒体を水で統一すれば、液洩れしても無害である。
【００６３】
このように、被加工材料のパイプ材を内側から外側へ膨出加工する液圧を、前記バルジ成形型の離合締結動作にも兼用できるので、液圧回路およびその制御機構を簡素にできる。同様に前記パイプ材の膨出変形に伴う肉厚変化を調整するための軸圧縮方向の加圧と解放の動作にも兼用できる。
また、バルジ成形加工中にバルジ成形型の締結が外れる危険を生じさせないだけの締結力を、前記液圧により与えられるので安全である。
そして、液圧媒体に水を用いれば、液洩れしても無害であり、環境衛生上の都合が良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳述したように構成したので、請求項１に係る発明によれば、作動油を使用しないので、圧力容器の内外に油が垂れ落ちることもなく衛生的であり、清潔を必要とする食品加工その他の加圧処理に好適である。また、蓋の開閉および密閉維持に要する水圧駆動の液圧媒体と加圧処理用の液圧媒体を兼用した分だけ、液圧回路が簡素化され、安価になる。
【００６５】
また、請求項２に係る発明に係る発明によれば、弁作用により、一連の加圧処理の操作すなわち、はじめに蓋を上昇して圧力容器の蓋を開け、その開口から被処理物を投入し、つぎに蓋を下降して圧力容器の開口を完全に密閉し、その後に圧力容器内を加圧するまでの操作に対し、逆止弁の開閉操作は自動的に行われる。
【００６６】
このように、ポンプ圧力に対応して開閉操作が自動的に行われる逆止弁を備えた場合は、運転操作も簡単になり、しかも自動制御が困難で故障の多い高圧バルブの使用箇所を減らせるので、保守点検整備の負担が軽減される。
【００６７】
また、請求項３に係る発明に係る発明によれば、圧力容器内の天井に位置する蓋の底面から外部に貫通された高圧導水路を通して注排水できるため、圧力容器の底部に溜まる沈殿物による目詰まり等、注排水管の故障を回避できる他、圧力容器内の上部に残留する空気も排除できる。
【００６８】
したがって、圧力容器内の水量調節および排気減圧作業が容易にできるようになる他、加圧処理を実行する前に必要あれば高圧導水路を通して注水することにより、圧力容器内の水量を満水状態にしてから加圧処理をはじめられるので、加圧処理に要する時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一の実施形態において、蓋を開けた状態を示す液圧回路図である。
【図２】  第二の実施形態において、蓋を閉じた状態を示す液圧回路図である。
【図３】  第三の実施形態において、蓋を閉じた状態を示す液圧回路図である。
【図４】  本発明の参考例を示すバルジ加工機に応用した液圧回路図である。
【符号の説明】
１  圧力容器
１ａ  シリンダ（加圧処理室）
１ｅ，３ｅ，３３ａ  高圧導水路
２  シリンダ（蓋開閉駆動）
３  蓋体
３ａ，３ｂ  ピストン
３ｃ  側面穴
３ｄ  底面穴
５  開口
６  給水ポンプ（蓋の開閉駆動と給水）
７  給水タンク
８  水（圧力媒体）
９  給水管
１０  補水管
１１  給水バルブ（蓋閉め給水）
１２  給水バルブ（蓋開け専用）
１３  排水バルブ
１４  高圧バルブ
１５  減圧バルブ
１６，１７，４１  逆止弁
１８  加圧ポンプ（超高圧）
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３２ａ，３３，４７，４８  配管
３４  樋
３５  薬液濃度維持装置
３６  次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）
３７  流量計
３８  加薬ポンプ
４２，１０２，１０３  矢印
４３  上型
４４  下型
４５  軸押しシリンダ
４５ａ，４５ｂ  シリンダ
４６  油圧ユニット
４９  軸押しピストン
５０  フレーム
１００  パイプ材などの加工ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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