ピストン式等方圧加圧装置
【課題】圧力容器内の圧媒の圧縮により被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンを圧力容器に挿入する際の芯調整とシール部の潤滑が容易に行われるピストン式等方圧加圧装置を提供する。
【解決手段】加圧シリンダ５内の加圧ピストン６の伸長によりピストン３を圧力容器１に挿入して、被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストン３が加圧ピストン６と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段１０を前記ピストンホルダ７内に備え、前記ピストン３を圧力容器１内に挿入する際に受ける抵抗によって、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に一致する様に自動調芯されてなる。
【解決手段】加圧シリンダ５内の加圧ピストン６の伸長によりピストン３を圧力容器１に挿入して、被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストン３が加圧ピストン６と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段１０を前記ピストンホルダ７内に備え、前記ピストン３を圧力容器１内に挿入する際に受ける抵抗によって、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に一致する様に自動調芯されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮により被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置の改善に関し、より詳しくは、前記ピストンを圧力容器に挿入する際の芯調整を改善し、前記ピストンと圧力容器の焼付きを防止可能なピストン式等方圧加圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスや金属粉末の成形、食品類の殺菌や滅菌あるいは竹や木材等の天然素材の緻密化等には、加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入し、この圧力容器内の圧媒を圧縮して、前記圧力容器内に収納された前記被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置が用いられている。
【０００３】
この様なピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンを圧力容器に挿入する際、両者間の芯調整（芯合せ）が不良のため、摺動部に焼付きを生じるという問題があった。そこで先ず、この様な問題点を解決するための従来例に係るピストン式等方圧加圧装置について、以下添付図６を参照しながら説明する。図６は、従来例に係るピストン式等方圧加圧装置の一実施例を示し、図（ａ）は加圧処理中、図（ｂ）は無負荷状態の各立断面図である。
【０００４】
この従来例に係るピストン式等方圧加圧装置は、加圧シリンダピストン３３を圧力容器３０に挿入して、この圧力容器３０内の流体の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理すると共に、加圧に伴う軸方向反力を担持するプレスフレーム３４を備えたものである。そして、前記加圧シリンダピストン３３のピストンは、圧力容器３０に容器軸方向移動自在として嵌挿されている可動ピストン３１と、この可動ピストン３１を加圧する加圧ピストン３３Ａとからなり、両ピストン３１，３３Ａは接合分離自在とされている（特許文献１参照）。
【０００５】
本従来例に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが、可動ピストン３１と加圧ピストン３３Ａに分割された構造であるため、両ピストン３１，３３Ａの接合部に自由度（ガタ）があれば、可動ピストン３１が圧力容器３０内を摺動する際に芯調整が容易になされ、摺動部の焼付きを防止できる。
【０００６】
しかしながら、上記従来例においては、可動ピストン３１が圧力容器３０内を摺動して加圧するため、摺動ストロークが長くなって、シール部と圧力容器３０の内壁の焼付きを防止するために潤滑が不可欠になる（可動ピストンの毎往復、もしくは複数往復毎の潤滑が望ましい）。また、前記シール部の潤滑を行うには、シール部を容器３０の開口から完全に抜取る必要があり、その場合、従来例による構造では、図６に示す如く、前記ピストンを圧力容器３０の下側に配置した場合は、シール部の潤滑の度に容器３０内部の流体を完全に排除する必要があるため非効率的である。
【０００７】
仮に、前記ピストンを圧力容器３０の上側に配置した場合でも、可動ピストン３１と加圧シリンダピストン３３を安定的に連結させる機構が必要となって、構造が複雑化する。また、両ピストン３１，３３Ａの接触面にその様な機構を設けることにより、有効接触面積の減少となり、使用圧力が高い場合は、接触面圧が高くなり、構造上無理が生じる。この問題は、前記ピストンを圧力容器３０の上側に配置した場合でも同様である。
【０００８】
使用圧力が高くなると、圧媒の圧縮率が大きくなるため、ピストンの摺動ストロークが長くなる（即ち、シール部潤滑が重要になる）傾向にあり、現実的には益々採用の難しい構造となる。
【特許文献１】特開平７−１６４１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮により被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンを圧力容器に挿入する際の芯調整とシール部の潤滑が容易に行われるピストン式等方圧加圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備え、前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗によって前記加圧ピストンとピストンは密着され、前記ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に自動調芯されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項３に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材と、テーパ面を有して接触されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、前請求項３または４に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載のピストン式等方圧加圧装置において、回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備えるので、前記自重支持手段によってピストンの重量抵抗が軽減され、圧力容器の軸心方向に微動自在となる。
【００１８】
そのため、
前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗（接触抵抗及び圧媒の圧縮圧）によって前記加圧ピストンとピストンは密着されると共に、前記ピストンの圧力容器内への挿入が進行するのに伴って、ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストンと圧力容器とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストンと圧力容器の焼付き防止による接触部品やシール部材の寿命の向上が図られる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなるので、市販のばねやばねを応用した機器を利用して、前記ピストンの自重を支持する反力を発生させ得る手段を簡便に実現できる。
【００２０】
更に、本発明の請求項３に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなるので、シール部への潤滑剤塗布や点検が容易に行える。
【００２１】
また更に、本発明の請求項４に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材とテーパ面を有して接触されてなるので、前記ピストンが軸受に支持されている状態では回転軸が安定して回転自在となると共に、前記ピストンの圧力容器への挿入時には、接触抵抗によりピストンが浮き上がるため芯調整が自動的に行われる。
【００２２】
そして、本発明の請求項５に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなるので、ピストンに設けられたシール部の潤滑剤塗布が容易に、かつ均等に行える。
【００２３】
本発明の請求項６に係るピストン式等方圧加圧装置が採用によれば、回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたので、前記シール部の潤滑剤塗布が自動的に実施可能となるため、全動作が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【００２４】
一方、本発明の請求項７に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたので、上記同様、前記シール部の潤滑剤塗布が自動的に実施可能となるため、全動作が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
先ず、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下添付図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図、図２は図１の要部を示す要部立断面図である。
【００２６】
図１，２において、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置は、圧力容器１の下部開口には下蓋２が嵌脱自在に取り付けられ、この下蓋２が台座２１に固定支持されている。圧力容器１の上部開口は、ピストン３によって後述する様に開放または密封自在に構成され、この上部開口より図示しない被処理物を収納したり取り出したりする。
【００２７】
前記圧力容器１の下部開口に下蓋２が取り付けられた状態で、圧媒液体（以下、単に圧媒と称す）２０が所定液面２０ａまで注入されており、この圧媒２０に圧力を負荷して前記被処理物を高圧処理するためのピストン３が、圧力容器１の上方に吊り下げられた状態で取り付けられている。そして、加圧シリンダ５内の加圧ピストン６の伸長により、この加圧ピストン６に連動するピストン３を圧力容器１に挿入して、この圧力容器１内の圧媒２０の圧縮を介して図示しない被処理物を等方圧で加圧処理する様に構成されている。符号２ａは下蓋２に装着されたシール部である。
【００２８】
前記ピストン３は、加圧力を発生させる加圧シリンダ５の加圧ピストン６の下端６ａに固定されたピストンホルダ７を介して、分離された状態で取り付けられている。前記ピストン３は、図１，２に示す如く一体的に構成されたものである必要はなく、例えば、従来例で説明した様に、シール部材３ａの装着された先端部分が分離され、高圧容器１に拘束された構造でも良い。
【００２９】
そして、前記ピストン３は、その上部外径ｄ１を下部外径ｄ２より段差部３ｂを有して大きく形成され、この段差部３ｂに接触するリング状の支持部材８を介して、軸受９上に載置して支持されている。ここで、前記ピストン３の自重の支持は、支持部材８の上面とピストン３の段差部３ｂの下面とが、夫々求心（ピストン軸心Ｃ２に直交する）方向に同一傾斜角度を持って下降するテーパ面３ｃ，８ａを有して接触支持されることが肝要である。また、前記支持部材８がない場合は、前記軸受９の上面とピストン３の段差部３ｂの下面とが、前記同様、求心方向に同一傾斜角度を持って下降するテーパ面を有して接触支持されるのが良い。
【００３０】
上記の如き構成においても、ピストン３が圧力容器１に非接触な状態では、前記ピストン３は軸受９に支持されているため回転自在な構成となっているが、ピストン３の自重による回転抵抗を更に軽減するために、ばねからなる自重支持手段１０によって、浮き上がった状態で支持されている。前記自重支持手段１０は、ピストン３の自重とほぼ等価な反力を有する様に構成されるのが好ましく、この様な状態で前記支持部材８を介して軸受９に支持されている。
【００３１】
尚、前記自重支持手段１０としては、ばねの他、液圧や空圧によるアクチュエータ、ゴムまたは磁力のうちの何れか一つ乃至は複数を備えたものを用いることができる。また、ピストン上端３ｄと加圧ピストン下端６ａとの間には、加圧によりピストン３に負荷がかからない状態では隙間Ｓが確保されており、その値は、この加圧装置の規模と加圧時に設定可能な圧力容器１の軸心Ｃ１とピストン３の軸心Ｃ２の同心度により適宜設定される。
【００３２】
以上の様な構成をなすことによって、前記加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３は、ピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持される。そして、前記自重支持手段１０とテーパ面３ａ，８ａとによって、ピストン３を圧力容器１に挿入する際に受ける抵抗（反力）によりピストン３が浮き上がって調芯される。更に、ピストン３が圧力容器１への挿入が進行するのに伴って前記ピストンは圧力容器１の内壁に沿って挿入されていくため、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に完全に一致して自動調芯される結果、スムーズな挿入が可能となるのである。
【００３３】
また、前記ピストン３の段差部３ｂより上部において、前記ピストンホンダ７内のピストン３の外周に嵌装して固定された第１歯車１２と、この第１歯車１２を外周から噛合せ駆動する第２歯車１３と、この第２歯車１２を回転駆動する駆動モータ１４とにより回転駆動機構１１が構成されている。この様な回転駆動機構１１は、前記ピストン３への回転駆動力の伝達と、ピストン３の軸心Ｃ２に平行方向への摺動とが自在となる様に構成されることが肝要である。
【００３４】
そして、駆動モータ１４による回転力が、このモータ軸に取り付けられた第２歯車１３から第１歯車１２を介して、前記ピストン３へ伝達されるのである。尚、この様な回転駆動機構１１としては、前記歯車１２，１３に代えてプーリとベルトを用いたものでも良いし、前記駆モータ１３に代えて液圧や空圧を利用したアクチュエータを用いても良い。
【００３５】
一方、加圧ピストン６は、加圧シリンダ５内に導入される油圧（駆動源は図示せず）により昇降自在に構成されており、前記加圧ピストン６を下降させて、ピストン３を圧力容器１に挿入した時のピストン軸心Ｃ２方向の反力は、プレスフレーム４によって担持される。プレスフレーム４の基台は図示省略しているが、強固な床面等に据付されている。そして、図示しない移動装置により圧力容器１を水平移動させて、開口上部に加圧ピストン５やピストン３のない状態で、圧力容器１内への被処理物の収納や取出しを行う。
【００３６】
更に、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３のシール部３ａに潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段１５が備えられている。この潤滑剤塗布手段１５には、潤滑ポンプ１６、ノズル１７及び駆動シリンダ１８が設けられ、前記潤滑ポンプ１６とノズル１７を駆動シリンダ１８によって支持台１９上を摺動させて、ピストン３のシール部３ａ方向へ水平移動可能としている。そして、前記シール部３ａへ潤滑剤の塗布が必要なときは、駆動シリンダ１８を伸長して、ノズル１７を前記シール部３ａへ近接させる一方、前記回転駆動機構１１の駆動によって、ピストン３をピストン軸心Ｃ２を中心として回転させながら前記シール部３ａ外周へ塗布可能となる。
【００３７】
以上説明した通り、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストン３が加圧ピストン６と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段１１を前記ピストンホルダ７内に備えるので、前記自重支持手段１１によってピストン３の重量抵抗が軽減され、圧力容器１の軸心Ｃ１方向に微動自在となる。
【００３８】
そのため、前記ピストン３が圧力容器１内に挿入される際の抵抗によって、ピストン３の圧力容器１に対する芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストン３と圧力容器１とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストン３と圧力容器１の焼付き防止による接触部品やシール部材３の寿命の向上が図られる。
【００３９】
次に、上述した本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順につき、以下添付図３，４を参照しながら工程を追って説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の前半を説明するための要部立断面図であり、図（ａ）は潤滑剤塗布手段の前進工程、図（ｂ）は潤滑剤塗布工程、図（ｃ）は潤滑剤塗布手段の退避工程を夫々示す。また、図４は、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の後半を説明するための要部立断面図であり、図（ｄ）はピストン下降工程、図（ｅ）はピストンの圧力容器への挿入開始工程、図（ｆ）は所定の加圧力に至った加圧処理工程を夫々示す。
【００４０】
先ず、圧力容器１の上部開口から被処理物を収容した後、圧力容器１をピストン３の下方に水平移動させる。その後、潤滑剤塗布手段１５をピストン３のシール部３ａ方向へ前進させる（図３（ａ））。尚、圧力容器１への被処理物の収容工程から、後述する取出し工程の間に潤滑剤塗布工程を同時に行うこともできる。この場合、等方圧加圧処理工程のサイクルタイムを短縮することができる点で好ましい。
【００４１】
そして、潤滑剤塗布手段１５のノズル１７先端が、ピストン３のシール部３ａに僅かな隙間を有して接近した状態で停止させる。次いで、回転駆動機構１１を始動して、このピストン３を軸心Ｃ２周りに回転させると同時に、潤滑ポンプ１６を始動して潤滑剤がノズル１７から塗布開始される（図３（ｂ））。このとき、前記ピストン３は、支持部材８とテーパ面３ａ，８ａを有してその自重を支持され、軸心Ｃ２及び水平方向共に拘束された状態であるため、潤滑剤塗布による横ブレは発生せず、均等な潤滑被膜をシール部３ａ上に形成することができる。尚、超高圧用のピストン式等方圧加圧装置においては、通常ペースト状の固体潤滑剤が使用される。
【００４２】
潤滑剤の塗布を完了した後、潤滑剤塗布手段１５のノズル１７をピストン３のシール部３ａから退避させる（図３（ｃ））。次いで、加圧のためにピストン３の下降を開始させる（図４（ｄ））。
【００４３】
ピストン３が更に下降して圧力容器１へ接触して挿入開始すると、このときの抵抗が、ピストン３の（自重支持手段１１による反力を差し引いた）自重を上回った時点で、前記ピストン３が持ち上げられて支持部材８の接触面から離れ、軸心Ｃ２方向及び水平方向共に可動自在となる（図４（ｅ））。これと同時或いはこの後、ピストン上端３ｄが加圧ピストン下端６ａと密着（隙間Ｓが無くなる状態）し、密着部の面圧は加圧が進行するに従って増大していく。
【００４４】
更に、ピストン３が、加圧ピストン６の加圧力により下降して圧力容器１内に挿入されるに従って、ピストン軸心Ｃ２が容器軸心Ｃ１に一致して行き、両者の調芯が自動的に行われる。そして、所定の加圧力に至ると、圧力容器１内に発生する（超）高圧の反力は、ピストン上端３ｄから加圧ピストンを介して、プレスフレーム４に担持された状態となる（図４（ｆ））。
【００４５】
所定の加圧力を一定時間保持して、被処理物の高圧処理が完了すると、ピストン３を上昇させて減圧する。減圧完了後、ピストン３を圧力容器１から上昇させて抜取り、図３（ａ）に示した初期状態に戻る。その後、圧力容器１を水平移動（図示せず）させて、上部開口から被処理物を取り出す。
【００４６】
この様に、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストン３を回転させる回転駆動機構１１が備えられると共に、前記ピストン３のシール部３ａに潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段１５が備えられたので、前記シール部３ａの潤滑剤塗布が自動的に実施可能となり、高圧処理に伴う全工程が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下添付図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。但し、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、加圧ピストンと加圧シリンダの配置に相違があり、これ以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。
【００４８】
即ち、上記実施の形態１のピストン式等方圧加圧装置が、圧力容器１の上方に配置されたプレスフレーム４に加圧シリンダ５が固定され、この加圧シリンダ５内に加圧ピストン６が下方に向かって昇降可能な様に配置されていたのに対し、本実施の形態２のピストン式等方圧加圧装置は、加圧シリンダ５が台座２１上に固定されると共に、この加圧シリンダ５の加圧ピストン６が上方に向かって昇降可能な様に配置されている。そして、圧力容器１の下蓋２が、前記加圧ピストン６の上端に固定されている。一方、ピストン３は、圧力容器１の上部開口と対向して、プレスフレーム４の下端にピストンホルダ７を介して支持されている。
【００４９】
前記ピストン３とピストンホルダ７の取付構造は、前記実施の形態１における加圧ピストン３をプレスフレーム４に読み換えれば、全く同一の構成を有している。即ち、ピストン上端３ｄとプレスフレーム下端４ａとの間は、隙間Ｓが確保されると共に密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持されている。
【００５０】
同時に、前記ピストン３がプレスフレーム４と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段（ばね）１０が前記ピストンホルダ７内に備えられている。そして、前記ピストン３が、前記自重支持手段１０と平行して軸受９に支持された状態で、回転駆動機構１１により自動的に回転される様に構成されている。
【００５１】
一方、加圧ピストン６は、実施の形態１と同様、油圧により下蓋２を介して圧力容器１を上昇させて、この圧力容器１の上部開口がピストン３に嵌合される。このとき、前記ピストン３が圧力容器１内に挿入される抵抗によって、ピストン３が支持部材８から浮き上がり、軸心Ｃ２方向及び水平方向に可動自在となって、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に一致する様に自動的に調芯されるのである。
【００５２】
また、前記ピストン３は、軸受９に支持された状態で、回転駆動機構１１により自動的に回転可能とされ、潤滑剤塗布手段１５によりピストン３のシール部３ａを均等に潤滑剤塗布できる。
【００５３】
従って、本発明の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３を圧力容器１に挿入する際の自動調芯と、ピストン３のシール部３ａへの潤滑剤塗布の自動化、更には、本加圧装置を用いた加圧処理の全工程の自動化が可能となる点において、本発明の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置と同効である。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態３に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下図を用いずに説明する。本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは、ピストンホルダ内の構成と潤滑剤塗布手段の構成に相違があり、これ以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。
【００５５】
即ち、上記実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置においては、ピストン３が軸受９に支持され回転自在な支持機構と、ピストン３を自動的に回転可能な回転駆動機構１１とをピストンホルダ７内に構成する一方、水平方向に移動自在な潤滑剤塗布手段１５を備えていたのに対し、本実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３が支持され自動回転するための軸受９と回転駆動機構１１のない、自重支持手段１０とテーパ面８ａのみを有する支持部材８とによりピストン３を支持する支持機構をピストンホルダ７内に構成する一方、前記ピストン３のシール部３ａに周囲から潤滑剤を塗布するため、水平面上を回転自在な潤滑剤塗布手段を備えている。
【００５６】
従って、本発明の形態３に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３を圧力容器１に挿入する際の自動調芯と、ピストン３のシール部３ａへの潤滑剤塗布の自動化、更には、本加圧装置を用いた加圧処理の全工程の自動化が可能となる点において、本発明の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置と同効である。また、ピストン３を自動的に回転可能な回転駆動機構１１を設けないことにより、ピストンホルダ７内の構造を簡素化でき、ピストン３が大型化した場合には製造コストの低減を図り得る。
【００５７】
以上述べた通り、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストンとピストンは密着分離自在とされ、前記ピストンはピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンの自重を支持する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備えるので、前記自重支持手段によってピストンの重量抵抗が軽減され、圧力容器の軸心方向に微動自在となる。
【００５８】
そのため、前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける反力（接触抵抗及び圧媒の圧縮圧）によって前記ピストンが浮き上がり、その軸心が圧力容器の軸心に一致する様に、芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストンと圧力容器とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストンと圧力容器の焼付き防止による接触部品やシール部材の寿命の向上が図られる。
【００５９】
また、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動的に回転されてなるので、ピストンに設けられたシール部の潤滑剤塗布が容易に、かつ均等に行える。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。
【図２】図１の要部を示す要部立断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の前半を説明するための要部立断面図であり、図（ａ）は潤滑剤塗布手段の前進工程、図（ｂ）は潤滑剤塗布工程、図（ｃ）は潤滑剤塗布手段の退避工程を夫々示す。
【図４】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の後半を説明するための要部立断面図であり、図（ｄ）はピストン下降工程、図（ｅ）はピストンの圧力容器への挿入開始工程、図（ｆ）は所定の加圧力に至った加圧処理工程を夫々示す。
【図５】本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。
【図６】従来例に係るピストン式等方圧加圧装置の一実施例を示し、図（ａ）は加圧処理中、図（ｂ）は無負荷状態の各立断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｃ１：圧力容器軸心， Ｃ２：ピストン軸心，
ｄ１：ピストンの上部外径， ｄ２：ピストンの下部外径， Ｓ：隙間，
１：圧力容器， ２：下蓋， ２ａ：シール部，
３：ピストン， ３ａ：シール部， ３ｂ：段差部，
３ｃ：テーパ面， ３ｄ：ピストン上端，
４：プレスフレーム， ４ａ：プレスフレーム下端，
５：加圧シリンダ， ６：加圧ピストン， ６ａ：加圧ピストン下端，
７：ピストンホルダ，
８：支持部材， ８ａ：テーパ面，
９：軸受， １０：自重支持手段（ばね），
１１：回転駆動機構， １２：第１歯車， １３：第２歯車， １４：駆動モータ，
１５：潤滑剤塗布手段， １６：潤滑ポンプ， １７：ノズル，
１８：駆動シリンダ， １９：支持台，
２０：圧媒（液体）， ２０ａ：所定液面，
２１：台座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮により被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置の改善に関し、より詳しくは、前記ピストンを圧力容器に挿入する際の芯調整を改善し、前記ピストンと圧力容器の焼付きを防止可能なピストン式等方圧加圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスや金属粉末の成形、食品類の殺菌や滅菌あるいは竹や木材等の天然素材の緻密化等には、加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入し、この圧力容器内の圧媒を圧縮して、前記圧力容器内に収納された前記被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置が用いられている。
【０００３】
この様なピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンを圧力容器に挿入する際、両者間の芯調整（芯合せ）が不良のため、摺動部に焼付きを生じるという問題があった。そこで先ず、この様な問題点を解決するための従来例に係るピストン式等方圧加圧装置について、以下添付図６を参照しながら説明する。図６は、従来例に係るピストン式等方圧加圧装置の一実施例を示し、図（ａ）は加圧処理中、図（ｂ）は無負荷状態の各立断面図である。
【０００４】
この従来例に係るピストン式等方圧加圧装置は、加圧シリンダピストン３３を圧力容器３０に挿入して、この圧力容器３０内の流体の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理すると共に、加圧に伴う軸方向反力を担持するプレスフレーム３４を備えたものである。そして、前記加圧シリンダピストン３３のピストンは、圧力容器３０に容器軸方向移動自在として嵌挿されている可動ピストン３１と、この可動ピストン３１を加圧する加圧ピストン３３Ａとからなり、両ピストン３１，３３Ａは接合分離自在とされている（特許文献１参照）。
【０００５】
本従来例に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが、可動ピストン３１と加圧ピストン３３Ａに分割された構造であるため、両ピストン３１，３３Ａの接合部に自由度（ガタ）があれば、可動ピストン３１が圧力容器３０内を摺動する際に芯調整が容易になされ、摺動部の焼付きを防止できる。
【０００６】
しかしながら、上記従来例においては、可動ピストン３１が圧力容器３０内を摺動して加圧するため、摺動ストロークが長くなって、シール部と圧力容器３０の内壁の焼付きを防止するために潤滑が不可欠になる（可動ピストンの毎往復、もしくは複数往復毎の潤滑が望ましい）。また、前記シール部の潤滑を行うには、シール部を容器３０の開口から完全に抜取る必要があり、その場合、従来例による構造では、図６に示す如く、前記ピストンを圧力容器３０の下側に配置した場合は、シール部の潤滑の度に容器３０内部の流体を完全に排除する必要があるため非効率的である。
【０００７】
仮に、前記ピストンを圧力容器３０の上側に配置した場合でも、可動ピストン３１と加圧シリンダピストン３３を安定的に連結させる機構が必要となって、構造が複雑化する。また、両ピストン３１，３３Ａの接触面にその様な機構を設けることにより、有効接触面積の減少となり、使用圧力が高い場合は、接触面圧が高くなり、構造上無理が生じる。この問題は、前記ピストンを圧力容器３０の上側に配置した場合でも同様である。
【０００８】
使用圧力が高くなると、圧媒の圧縮率が大きくなるため、ピストンの摺動ストロークが長くなる（即ち、シール部潤滑が重要になる）傾向にあり、現実的には益々採用の難しい構造となる。
【特許文献１】特開平７−１６４１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮により被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンを圧力容器に挿入する際の芯調整とシール部の潤滑が容易に行われるピストン式等方圧加圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、前記加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備え、前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗によって前記加圧ピストンとピストンは密着され、前記ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に自動調芯されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項３に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材と、テーパ面を有して接触されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、前請求項３または４に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載のピストン式等方圧加圧装置において、回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係るピストン式等方圧加圧装置が採用した手段は、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備えるので、前記自重支持手段によってピストンの重量抵抗が軽減され、圧力容器の軸心方向に微動自在となる。
【００１８】
そのため、
前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗（接触抵抗及び圧媒の圧縮圧）によって前記加圧ピストンとピストンは密着されると共に、前記ピストンの圧力容器内への挿入が進行するのに伴って、ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストンと圧力容器とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストンと圧力容器の焼付き防止による接触部品やシール部材の寿命の向上が図られる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなるので、市販のばねやばねを応用した機器を利用して、前記ピストンの自重を支持する反力を発生させ得る手段を簡便に実現できる。
【００２０】
更に、本発明の請求項３に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなるので、シール部への潤滑剤塗布や点検が容易に行える。
【００２１】
また更に、本発明の請求項４に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材とテーパ面を有して接触されてなるので、前記ピストンが軸受に支持されている状態では回転軸が安定して回転自在となると共に、前記ピストンの圧力容器への挿入時には、接触抵抗によりピストンが浮き上がるため芯調整が自動的に行われる。
【００２２】
そして、本発明の請求項５に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなるので、ピストンに設けられたシール部の潤滑剤塗布が容易に、かつ均等に行える。
【００２３】
本発明の請求項６に係るピストン式等方圧加圧装置が採用によれば、回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたので、前記シール部の潤滑剤塗布が自動的に実施可能となるため、全動作が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【００２４】
一方、本発明の請求項７に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置において、前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたので、上記同様、前記シール部の潤滑剤塗布が自動的に実施可能となるため、全動作が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
先ず、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下添付図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図、図２は図１の要部を示す要部立断面図である。
【００２６】
図１，２において、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置は、圧力容器１の下部開口には下蓋２が嵌脱自在に取り付けられ、この下蓋２が台座２１に固定支持されている。圧力容器１の上部開口は、ピストン３によって後述する様に開放または密封自在に構成され、この上部開口より図示しない被処理物を収納したり取り出したりする。
【００２７】
前記圧力容器１の下部開口に下蓋２が取り付けられた状態で、圧媒液体（以下、単に圧媒と称す）２０が所定液面２０ａまで注入されており、この圧媒２０に圧力を負荷して前記被処理物を高圧処理するためのピストン３が、圧力容器１の上方に吊り下げられた状態で取り付けられている。そして、加圧シリンダ５内の加圧ピストン６の伸長により、この加圧ピストン６に連動するピストン３を圧力容器１に挿入して、この圧力容器１内の圧媒２０の圧縮を介して図示しない被処理物を等方圧で加圧処理する様に構成されている。符号２ａは下蓋２に装着されたシール部である。
【００２８】
前記ピストン３は、加圧力を発生させる加圧シリンダ５の加圧ピストン６の下端６ａに固定されたピストンホルダ７を介して、分離された状態で取り付けられている。前記ピストン３は、図１，２に示す如く一体的に構成されたものである必要はなく、例えば、従来例で説明した様に、シール部材３ａの装着された先端部分が分離され、高圧容器１に拘束された構造でも良い。
【００２９】
そして、前記ピストン３は、その上部外径ｄ１を下部外径ｄ２より段差部３ｂを有して大きく形成され、この段差部３ｂに接触するリング状の支持部材８を介して、軸受９上に載置して支持されている。ここで、前記ピストン３の自重の支持は、支持部材８の上面とピストン３の段差部３ｂの下面とが、夫々求心（ピストン軸心Ｃ２に直交する）方向に同一傾斜角度を持って下降するテーパ面３ｃ，８ａを有して接触支持されることが肝要である。また、前記支持部材８がない場合は、前記軸受９の上面とピストン３の段差部３ｂの下面とが、前記同様、求心方向に同一傾斜角度を持って下降するテーパ面を有して接触支持されるのが良い。
【００３０】
上記の如き構成においても、ピストン３が圧力容器１に非接触な状態では、前記ピストン３は軸受９に支持されているため回転自在な構成となっているが、ピストン３の自重による回転抵抗を更に軽減するために、ばねからなる自重支持手段１０によって、浮き上がった状態で支持されている。前記自重支持手段１０は、ピストン３の自重とほぼ等価な反力を有する様に構成されるのが好ましく、この様な状態で前記支持部材８を介して軸受９に支持されている。
【００３１】
尚、前記自重支持手段１０としては、ばねの他、液圧や空圧によるアクチュエータ、ゴムまたは磁力のうちの何れか一つ乃至は複数を備えたものを用いることができる。また、ピストン上端３ｄと加圧ピストン下端６ａとの間には、加圧によりピストン３に負荷がかからない状態では隙間Ｓが確保されており、その値は、この加圧装置の規模と加圧時に設定可能な圧力容器１の軸心Ｃ１とピストン３の軸心Ｃ２の同心度により適宜設定される。
【００３２】
以上の様な構成をなすことによって、前記加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３は、ピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持される。そして、前記自重支持手段１０とテーパ面３ａ，８ａとによって、ピストン３を圧力容器１に挿入する際に受ける抵抗（反力）によりピストン３が浮き上がって調芯される。更に、ピストン３が圧力容器１への挿入が進行するのに伴って前記ピストンは圧力容器１の内壁に沿って挿入されていくため、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に完全に一致して自動調芯される結果、スムーズな挿入が可能となるのである。
【００３３】
また、前記ピストン３の段差部３ｂより上部において、前記ピストンホンダ７内のピストン３の外周に嵌装して固定された第１歯車１２と、この第１歯車１２を外周から噛合せ駆動する第２歯車１３と、この第２歯車１２を回転駆動する駆動モータ１４とにより回転駆動機構１１が構成されている。この様な回転駆動機構１１は、前記ピストン３への回転駆動力の伝達と、ピストン３の軸心Ｃ２に平行方向への摺動とが自在となる様に構成されることが肝要である。
【００３４】
そして、駆動モータ１４による回転力が、このモータ軸に取り付けられた第２歯車１３から第１歯車１２を介して、前記ピストン３へ伝達されるのである。尚、この様な回転駆動機構１１としては、前記歯車１２，１３に代えてプーリとベルトを用いたものでも良いし、前記駆モータ１３に代えて液圧や空圧を利用したアクチュエータを用いても良い。
【００３５】
一方、加圧ピストン６は、加圧シリンダ５内に導入される油圧（駆動源は図示せず）により昇降自在に構成されており、前記加圧ピストン６を下降させて、ピストン３を圧力容器１に挿入した時のピストン軸心Ｃ２方向の反力は、プレスフレーム４によって担持される。プレスフレーム４の基台は図示省略しているが、強固な床面等に据付されている。そして、図示しない移動装置により圧力容器１を水平移動させて、開口上部に加圧ピストン５やピストン３のない状態で、圧力容器１内への被処理物の収納や取出しを行う。
【００３６】
更に、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３のシール部３ａに潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段１５が備えられている。この潤滑剤塗布手段１５には、潤滑ポンプ１６、ノズル１７及び駆動シリンダ１８が設けられ、前記潤滑ポンプ１６とノズル１７を駆動シリンダ１８によって支持台１９上を摺動させて、ピストン３のシール部３ａ方向へ水平移動可能としている。そして、前記シール部３ａへ潤滑剤の塗布が必要なときは、駆動シリンダ１８を伸長して、ノズル１７を前記シール部３ａへ近接させる一方、前記回転駆動機構１１の駆動によって、ピストン３をピストン軸心Ｃ２を中心として回転させながら前記シール部３ａ外周へ塗布可能となる。
【００３７】
以上説明した通り、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストン６とピストン３は密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストン３が加圧ピストン６と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段１１を前記ピストンホルダ７内に備えるので、前記自重支持手段１１によってピストン３の重量抵抗が軽減され、圧力容器１の軸心Ｃ１方向に微動自在となる。
【００３８】
そのため、前記ピストン３が圧力容器１内に挿入される際の抵抗によって、ピストン３の圧力容器１に対する芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストン３と圧力容器１とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストン３と圧力容器１の焼付き防止による接触部品やシール部材３の寿命の向上が図られる。
【００３９】
次に、上述した本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順につき、以下添付図３，４を参照しながら工程を追って説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の前半を説明するための要部立断面図であり、図（ａ）は潤滑剤塗布手段の前進工程、図（ｂ）は潤滑剤塗布工程、図（ｃ）は潤滑剤塗布手段の退避工程を夫々示す。また、図４は、本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の後半を説明するための要部立断面図であり、図（ｄ）はピストン下降工程、図（ｅ）はピストンの圧力容器への挿入開始工程、図（ｆ）は所定の加圧力に至った加圧処理工程を夫々示す。
【００４０】
先ず、圧力容器１の上部開口から被処理物を収容した後、圧力容器１をピストン３の下方に水平移動させる。その後、潤滑剤塗布手段１５をピストン３のシール部３ａ方向へ前進させる（図３（ａ））。尚、圧力容器１への被処理物の収容工程から、後述する取出し工程の間に潤滑剤塗布工程を同時に行うこともできる。この場合、等方圧加圧処理工程のサイクルタイムを短縮することができる点で好ましい。
【００４１】
そして、潤滑剤塗布手段１５のノズル１７先端が、ピストン３のシール部３ａに僅かな隙間を有して接近した状態で停止させる。次いで、回転駆動機構１１を始動して、このピストン３を軸心Ｃ２周りに回転させると同時に、潤滑ポンプ１６を始動して潤滑剤がノズル１７から塗布開始される（図３（ｂ））。このとき、前記ピストン３は、支持部材８とテーパ面３ａ，８ａを有してその自重を支持され、軸心Ｃ２及び水平方向共に拘束された状態であるため、潤滑剤塗布による横ブレは発生せず、均等な潤滑被膜をシール部３ａ上に形成することができる。尚、超高圧用のピストン式等方圧加圧装置においては、通常ペースト状の固体潤滑剤が使用される。
【００４２】
潤滑剤の塗布を完了した後、潤滑剤塗布手段１５のノズル１７をピストン３のシール部３ａから退避させる（図３（ｃ））。次いで、加圧のためにピストン３の下降を開始させる（図４（ｄ））。
【００４３】
ピストン３が更に下降して圧力容器１へ接触して挿入開始すると、このときの抵抗が、ピストン３の（自重支持手段１１による反力を差し引いた）自重を上回った時点で、前記ピストン３が持ち上げられて支持部材８の接触面から離れ、軸心Ｃ２方向及び水平方向共に可動自在となる（図４（ｅ））。これと同時或いはこの後、ピストン上端３ｄが加圧ピストン下端６ａと密着（隙間Ｓが無くなる状態）し、密着部の面圧は加圧が進行するに従って増大していく。
【００４４】
更に、ピストン３が、加圧ピストン６の加圧力により下降して圧力容器１内に挿入されるに従って、ピストン軸心Ｃ２が容器軸心Ｃ１に一致して行き、両者の調芯が自動的に行われる。そして、所定の加圧力に至ると、圧力容器１内に発生する（超）高圧の反力は、ピストン上端３ｄから加圧ピストンを介して、プレスフレーム４に担持された状態となる（図４（ｆ））。
【００４５】
所定の加圧力を一定時間保持して、被処理物の高圧処理が完了すると、ピストン３を上昇させて減圧する。減圧完了後、ピストン３を圧力容器１から上昇させて抜取り、図３（ａ）に示した初期状態に戻る。その後、圧力容器１を水平移動（図示せず）させて、上部開口から被処理物を取り出す。
【００４６】
この様に、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストン３を回転させる回転駆動機構１１が備えられると共に、前記ピストン３のシール部３ａに潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段１５が備えられたので、前記シール部３ａの潤滑剤塗布が自動的に実施可能となり、高圧処理に伴う全工程が自動化可能となり、高い生産性を得ることができる。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下添付図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。但し、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、加圧ピストンと加圧シリンダの配置に相違があり、これ以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。
【００４８】
即ち、上記実施の形態１のピストン式等方圧加圧装置が、圧力容器１の上方に配置されたプレスフレーム４に加圧シリンダ５が固定され、この加圧シリンダ５内に加圧ピストン６が下方に向かって昇降可能な様に配置されていたのに対し、本実施の形態２のピストン式等方圧加圧装置は、加圧シリンダ５が台座２１上に固定されると共に、この加圧シリンダ５の加圧ピストン６が上方に向かって昇降可能な様に配置されている。そして、圧力容器１の下蓋２が、前記加圧ピストン６の上端に固定されている。一方、ピストン３は、圧力容器１の上部開口と対向して、プレスフレーム４の下端にピストンホルダ７を介して支持されている。
【００４９】
前記ピストン３とピストンホルダ７の取付構造は、前記実施の形態１における加圧ピストン３をプレスフレーム４に読み換えれば、全く同一の構成を有している。即ち、ピストン上端３ｄとプレスフレーム下端４ａとの間は、隙間Ｓが確保されると共に密着分離自在とされ、前記ピストン３はピストンホルダ７を介してピストン３の軸心調整のための変位を許容する様に支持されている。
【００５０】
同時に、前記ピストン３がプレスフレーム４と非接触の状態で、ピストン３の自重を支持する反力を発生させる自重支持手段（ばね）１０が前記ピストンホルダ７内に備えられている。そして、前記ピストン３が、前記自重支持手段１０と平行して軸受９に支持された状態で、回転駆動機構１１により自動的に回転される様に構成されている。
【００５１】
一方、加圧ピストン６は、実施の形態１と同様、油圧により下蓋２を介して圧力容器１を上昇させて、この圧力容器１の上部開口がピストン３に嵌合される。このとき、前記ピストン３が圧力容器１内に挿入される抵抗によって、ピストン３が支持部材８から浮き上がり、軸心Ｃ２方向及び水平方向に可動自在となって、前記ピストン３の軸心Ｃ２が圧力容器１の軸心Ｃ１に一致する様に自動的に調芯されるのである。
【００５２】
また、前記ピストン３は、軸受９に支持された状態で、回転駆動機構１１により自動的に回転可能とされ、潤滑剤塗布手段１５によりピストン３のシール部３ａを均等に潤滑剤塗布できる。
【００５３】
従って、本発明の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３を圧力容器１に挿入する際の自動調芯と、ピストン３のシール部３ａへの潤滑剤塗布の自動化、更には、本加圧装置を用いた加圧処理の全工程の自動化が可能となる点において、本発明の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置と同効である。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態３に係るピストン式等方圧加圧装置を、以下図を用いずに説明する。本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは、ピストンホルダ内の構成と潤滑剤塗布手段の構成に相違があり、これ以外は上記実施の形態１と全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、以下その相違する点について説明する。
【００５５】
即ち、上記実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置においては、ピストン３が軸受９に支持され回転自在な支持機構と、ピストン３を自動的に回転可能な回転駆動機構１１とをピストンホルダ７内に構成する一方、水平方向に移動自在な潤滑剤塗布手段１５を備えていたのに対し、本実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３が支持され自動回転するための軸受９と回転駆動機構１１のない、自重支持手段１０とテーパ面８ａのみを有する支持部材８とによりピストン３を支持する支持機構をピストンホルダ７内に構成する一方、前記ピストン３のシール部３ａに周囲から潤滑剤を塗布するため、水平面上を回転自在な潤滑剤塗布手段を備えている。
【００５６】
従って、本発明の形態３に係るピストン式等方圧加圧装置は、ピストン３を圧力容器１に挿入する際の自動調芯と、ピストン３のシール部３ａへの潤滑剤塗布の自動化、更には、本加圧装置を用いた加圧処理の全工程の自動化が可能となる点において、本発明の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置と同効である。また、ピストン３を自動的に回転可能な回転駆動機構１１を設けないことにより、ピストンホルダ７内の構造を簡素化でき、ピストン３が大型化した場合には製造コストの低減を図り得る。
【００５７】
以上述べた通り、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、加圧ピストンとピストンは密着分離自在とされ、前記ピストンはピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンの自重を支持する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備えるので、前記自重支持手段によってピストンの重量抵抗が軽減され、圧力容器の軸心方向に微動自在となる。
【００５８】
そのため、前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける反力（接触抵抗及び圧媒の圧縮圧）によって前記ピストンが浮き上がり、その軸心が圧力容器の軸心に一致する様に、芯調整が自動的にかつ確実に行われる。その結果、前記ピストンと圧力容器とのスムーズな摺動がなされ、前記ピストンと圧力容器の焼付き防止による接触部品やシール部材の寿命の向上が図られる。
【００５９】
また、本発明に係るピストン式等方圧加圧装置によれば、前記ピストンが軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動的に回転されてなるので、ピストンに設けられたシール部の潤滑剤塗布が容易に、かつ均等に行える。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。
【図２】図１の要部を示す要部立断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の前半を説明するための要部立断面図であり、図（ａ）は潤滑剤塗布手段の前進工程、図（ｂ）は潤滑剤塗布工程、図（ｃ）は潤滑剤塗布手段の退避工程を夫々示す。
【図４】本発明の実施の形態１に係るピストン式等方圧加圧装置における動作手順の後半を説明するための要部立断面図であり、図（ｄ）はピストン下降工程、図（ｅ）はピストンの圧力容器への挿入開始工程、図（ｆ）は所定の加圧力に至った加圧処理工程を夫々示す。
【図５】本発明の実施の形態２に係るピストン式等方圧加圧装置を説明するための立断面図である。
【図６】従来例に係るピストン式等方圧加圧装置の一実施例を示し、図（ａ）は加圧処理中、図（ｂ）は無負荷状態の各立断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｃ１：圧力容器軸心， Ｃ２：ピストン軸心，
ｄ１：ピストンの上部外径， ｄ２：ピストンの下部外径， Ｓ：隙間，
１：圧力容器， ２：下蓋， ２ａ：シール部，
３：ピストン， ３ａ：シール部， ３ｂ：段差部，
３ｃ：テーパ面， ３ｄ：ピストン上端，
４：プレスフレーム， ４ａ：プレスフレーム下端，
５：加圧シリンダ， ６：加圧ピストン， ６ａ：加圧ピストン下端，
７：ピストンホルダ，
８：支持部材， ８ａ：テーパ面，
９：軸受， １０：自重支持手段（ばね），
１１：回転駆動機構， １２：第１歯車， １３：第２歯車， １４：駆動モータ，
１５：潤滑剤塗布手段， １６：潤滑ポンプ， １７：ノズル，
１８：駆動シリンダ， １９：支持台，
２０：圧媒（液体）， ２０ａ：所定液面，
２１：台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、
前記加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、
前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備え、
前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗によって前記加圧ピストンとピストンは密着され、前記ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に自動調芯されてなることを特徴とするピストン式等方圧加圧装置。
【請求項２】
前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなることを特徴とする請求項１に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項３】
前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなることを特徴とする請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項４】
前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材と、テーパ面を有して接触されてなることを特徴とする請求項３に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項５】
前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなることを特徴とする請求項３または４に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項６】
回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とする請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項７】
前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項１】
加圧シリンダ内の加圧ピストンの伸長により加圧ピストンに連動するピストンを圧力容器に挿入して、この圧力容器内の圧媒の圧縮を介して被処理物を等方圧で加圧処理するピストン式等方圧加圧装置において、
前記加圧ピストンとピストンはピストンホルダを介して密着分離自在とされ、前記ピストンは前記ピストンホルダを介してピストンの軸心調整のための変位を許容する様に支持され、
前記ピストンが加圧ピストンと非接触の状態で、ピストンを支持するためにピストンの自重に対抗する反力を発生させる自重支持手段を前記ピストンホルダ内に備え、
前記ピストンを圧力容器内に挿入する際に受ける抵抗によって前記加圧ピストンとピストンは密着され、前記ピストンの軸心が圧力容器の軸心に一致する様に自動調芯されてなることを特徴とするピストン式等方圧加圧装置。
【請求項２】
前記自重支持手段がばねによる反力を発生させてなることを特徴とする請求項１に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項３】
前記ピストンが前記自重支持手段と並列して軸受に支持され、前記圧力容器に非接触な状態において回転自在とされてなることを特徴とする請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項４】
前記ピストンが、前記軸受またはこの軸受との間に介在する支持部材と、テーパ面を有して接触されてなることを特徴とする請求項３に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項５】
前記ピストンが前記軸受に支持された状態で、回転駆動機構により自動回転されてなることを特徴とする請求項３または４に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項６】
回転中の前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、水平移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とする請求項３乃至５のうちの何れか一つの項に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【請求項７】
前記ピストンのシール部に潤滑剤を塗布するため、シール部の周囲を回転移動自在な潤滑剤塗布手段が備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載のピストン式等方圧加圧装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６４０７６（Ｐ２０１０−６４０７６Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２９８０４（Ｐ２００８−２２９８０４）
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]