【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明は、流体を高圧にする増圧装置に関し、特に、高圧になった流体を、対向するノズルから噴出させ、噴出させた流体同士を衝突させる装置に適した増圧装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】水と油のような混じり合わない複数の液体の混合物を乳化したり、スラリー内の固体の粒子を微細化したりする場合、これらの流体を高圧にして、対向するノズルから噴射させ、噴射させた流体同士を衝突させて粒子を微細化する方法が知られている。 【０００３】図２は、このような粒子を微細化するシステムの全体構成を簡略化した図である。 同図において、
Ａは低圧側流体で、Ｂは高圧側流体であるが、便宜的に、低圧側流体Ａの流れる管路は実線で示し、高圧側流体Ｂの流れる管路は点線で示している。 【０００４】タンク１には低圧側流体Ａとしてオイルが貯留されている。 この低圧側流体Ａは圧力ポンプ２により汲み上げられる。 圧力ポンプ２から吐出された低圧側流体Ａは、レギュレータ３で所定の圧力に調整されて２
つの切換弁４，４'に達する。 レギュレータ３に達する低圧側流体Ａのうち、余った流体は、レギュレータ３にあるリリーフ弁によってタンク１に還元される。 【０００５】各切換弁４，４'には、それぞれ２本ずつの吐出管路が接続されている。 切換弁４，４'は、これらのいずれか一方の管路に低圧側流体Ａを供給するか、
あるいはどちらにも低圧側流体Ａを供給しない閉止状態かのいずれかに切換できる。 切換弁４に接続された吐出管路は、増圧機５に接続され、切換弁４'に接続された吐出管路は増圧機５'に接続されている。 【０００６】図３は、増圧機５の拡大断面図である。 増圧機５は、上下２つのケース５１，５２を重ねたもので、内部には、低圧側シリンダ５３と、高圧側シリンダ５４の２つの円筒形状をした空間がある。 これらの内部には、ピストン５５が嵌装されている。 ピストン５５
は、大径のピストンと小径のピストンとが一体になったもので、円板に丸棒が付いたような形状である。 円板の部分が大径のピストン、すなわち低圧側ピストン５５ａ
で、これが低圧側シリンダ５３を一次側空間５３ａと二次側空間５３ｂとに分割している。 丸棒の部分は小径のピストン、すなわち高圧側ピストン５５ｂで、これは高圧側シリンダ５４内で進退するようになっている。 【０００７】圧力ポンプ２が作動して低圧側流体Ａが一次側空間５３ａに供給され、一次側空間５３ａの圧力が上昇するとピストン５５は矢印ａ方向に移動し、高圧側シリンダ５４内の高圧側流体Ｂを加圧して外部に押し出す。 切換弁４が切り替わって低圧側流体Ａが二次側空間５３ｂに流れ込み、逆に二次側空間５３ｂの圧力が上昇すると、ピストン５５は矢印ｂ方向に移動し、高圧側シリンダ５４内に高圧側流体Ｂを吸入する。 【０００８】低圧側シリンダ５３の断面積と、高圧側シリンダ５４の断面積とは、増圧機５の増圧比の逆比になっている。 たとえば、増圧比が２０倍であれば、高圧側シリンダ５４の断面積の方が低圧側シリンダ５３の断面積の１／２０ということになる。 【０００９】もう一方の増圧機５'も増圧機５と全く同じ構造であるから、「'」を付して増圧機５'の対応する構成を示すことにする。 たとえば、５５ａ'は増圧機５'の低圧側ピストンを示すという具合である。 【００１０】図２に戻り、一次側空間５３ａ，５３ａ'
には、切換弁４，４'の吐出管路の一方が接続され、二次側空間５３ｂ，５３ｂ'には、吐出管路の他方が接続されている。 高圧側シリンダ５４，５４'には、高圧側流体Ｂの管路が接続され、それぞれ逆止弁６，６'に接続される。 逆止弁６，６'は、図の矢印方向の流体は流すが、逆方向へは流さない構成である。 【００１１】タンク７には、高圧側流体Ｂが貯留されている。 高圧側流体Ｂとは、上述した水と油のような混ざり合わない複数の液体の混合体や、各種のスラリーのことを指す。 タンク７内の高圧側流体Ｂは、タンク７の下から出ている管路を通ってエアーポンプ８に達し、エアーポンプ８によって送り出され、２つの管路に分かれて逆止弁６，６'に達する。 【００１２】ピストン５５，５５'が下降して増圧機５，５'が加圧中であれば、エアーポンプ８からの高圧側流体Ｂは、逆止弁６，６'を通過できないが、ピストン５５，５５'が上昇して増圧機５，５'が減圧中であれば、エアーポンプ８側の高圧側流体Ｂの圧力の方が高くなり、高圧側流体Ｂは高圧側シリンダ５４，５４'内に進入する。 【００１３】符号９は、高圧流体の噴流が衝突する噴流衝突部である。 ここの構成の詳細は、特開平６−４７２
６４号に記載されている。 要点を説明すると、逆止弁６，６'を通過して来た高圧の流体が、この噴流衝突部９で、２つの流路に分流され、各流路の端末に対向して設けられたノズル９１，９１から噴射される。 そして、
一方のノズルから噴射された流体が他方のノズルから噴射された流体と衝突することで、スラリーに含まれる粒子が粉砕されたり、水と油の粒子が細かくなって乳化することになる。 噴流衝突部９で衝突させられた高圧側流体Ｂは、再びタンク７に戻り、循環して所望の乳化度や粒子径になるまで繰り返し衝突させられる。 【００１４】上記の構成において、２台の増圧機５，
５'を用いているのは、これらの増圧機で高圧側流体Ｂ
を交互に加圧して、噴流衝突部９では常時噴流の衝突を行わせられるようにするためである。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、圧力ポンプ２で２台の増圧機５，５'を交互に駆動して高圧側流体Ｂを加圧する場合、一方の増圧機の加圧が終わり、次の増圧機の加圧が開始するまでの間、圧力の加わらない時間が生じると、高圧側流体Ｂに脈動が起こる。 脈動はノズル９１で乳化又は微粒子化させるときの圧力変動となる。 すなわち、ノズル９１での通過流速が一時的に減速されることになり、衝突時の破砕能力が低下するので、
均一な乳化物または微粒子化物が得られない。 【００１６】そこで、従来は、一方の増圧機の加圧の終了前に他方の増圧機の加圧を開始させ、双方の加圧時間をオーバーラップさせることで脈動を抑制していた。 ところで、増圧される高圧側流体Ｂは、一般的に非圧縮性流体であるが、高圧領域になると非圧縮性流体と言えども、圧縮率は無視できなくなる（２００ＭＰａにおける水の圧縮率は約８．５％である）。 したがって、上記のオーバーラップ時間には、高圧側流体Ｂを圧縮する時間も必要となるので、その分長くなる。 このような理由から、圧力ポンプ２の能力としては、２台の増圧機５，
５'を同時に増圧できる吐出圧と吐出量が必要とされ、
圧力ポンプ２が大型化していた。 【００１７】逆に、増圧機の一方だけが加圧している間は、余分な低圧側流体Ａが圧力ポンプ２から吐出されることになるので、それだけ無駄があることになる。 また、圧力ポンプ２から吐出された低圧側流体Ａは、レギュレータ３のリリーフ弁からタンク１に戻されるのであるが、加圧されたときに加わったエネルギーが熱エネルギーに変換され、タンク１へ戻されるためにタンク１は温度上昇を続けるので、中間に冷却器を設け冷却する必要が生じる。 この冷却機は、戻される流量が大きいことから冷却器も大型化し、無駄が多い。 また、切換弁４，
４'は、ソレノイド弁であるが、切り換える際に大きな音が発生して、騒音の原因となる。 【００１８】本発明は、上記の事実から考えられたもので、ポンプを小型化し、かつ切換時の脈動を軽減することができる増圧装置を提供することを目的としている。
また、本発明の他の目的は、切換弁が不要で、騒音が少なく耐久性の高い増圧装置を提供することにある。 【００１９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明の増圧装置は、複数の増圧機と、増圧機に駆動用の低圧側流体を供給する複数のポンプとを有し、該ポンプの１つが上記複数の増圧機の１つに低圧側流体を供給し、他の増圧機には低圧側流体を供給しないように各増圧機とポンプとを結合したことを特徴としている。 【００２０】上記増圧機が、低圧側シリンダと、高圧側シリンダと、該低圧側シリンダを一次側空間と二次側空間とに分割する低圧側ピストンと、該低圧側ピストンと一体に形成され上記高圧側シリンダ内で進退する高圧側ピストンとを有し、上記各ポンプが正転・逆転自在で、
上記各低圧側シリンダの一次側空間に接続され、各低圧側シリンダの二次側空間が１又は２以上の加圧器に接続されている【００２１】上記ポンプが上記低圧側流体内に設けられている構成としたり、上記増圧機を２つとし、両増圧機の上記高圧側シリンダを、並列配置された第１逆止弁群と第２逆止弁群の両端に接続し、、上記第１逆止弁群は両高圧側シリンダからの流れを許容する方向に接続され、中間から高圧側流体を吐出可能とし、上記第２逆止弁群は両高圧側シリンダからの流れを阻止する方向に接続され、中間から高圧側流体の供給を可能にした構成とすることができる。 【００２２】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面によって説明する。 図１は、本発明の増圧装置の構成を示す図である。 増圧機５，５'、エアーポンプ８、噴流衝突部９などの従来例と同じ構成のものについては、同じ符号を付けて説明は省略する。 【００２３】タンク１０及び１０'には、低圧側流体Ａ
が充填されている。 タンク１０には圧力ポンプ１１が、
タンク１０'には圧力ポンプ１１'があり、それぞれが液中に浸漬されている。 なお、タンク１０，１０'は、
２つのタンクに分ける必要はなく、１つのタンク内に２
つの圧力ポンプ１１，１１'を浸漬してもよい。 【００２４】また、圧力ポンプ１１，１１'をこのように、低圧側流体Ａとしてのオイルに浸漬させることで、
圧力ポンプの小型化と防音化を図ることができる。 また、防爆エリアでの油圧増圧式高圧ポンプの使用は、耐圧防爆か、本質安全防爆の仕様が絶対条件となるが、本実施例のようにオイルに浸漬させる構成にすれば、計装部位を除けば電気接点等の火花の出る箇所は全て作動油中に存在するので、必然的にこの必要が無くなるという利点がある。 【００２５】圧力ポンプ１１の吐出口は増圧機５の低圧側シリンダ５３の一次側空間５３ａに接続され、圧力ポンプ１１'の吐出口は増圧機５'の低圧側シリンダ５
３'の一次側空間５３ａ'に接続される。 圧力ポンプ１
１，１１'の吐出圧は圧力計１２，１２'でモニタされ、所定の圧力になるように図示しない制御装置でコントロールされる。 【００２６】低圧側シリンダ５３，５３'の二次側空間５３ｂ，５３ｂ'は、加圧器１３に接続されている。 加圧器１３としては、本発明の実施例では、ガスと流体とが封入されたアキュムレータを使用している。 ただし、
加圧器１３として、第３の圧力ポンプを用いることもできる。 【００２７】増圧機５のピストン５５を下降させるには、圧力ポンプ１１を正方向に回転し、圧力計１２で吐出圧をモニターしながら低圧側流体Ａを増圧機５の一次側空間５３ａに送り込む。 これによって、ピストン５５
が下降し、高圧側シリンダ５４に入っている高圧側流体Ｂが高圧に加圧され送り出される。 また、二次空間５３
ｂに入っていたガスは圧縮され、加圧器１３に収容される。 【００２８】増圧機５のピストン５５を上昇させるには、圧力ポンプ１１を逆方向に回転する。 これによって、一次側空間５３ａに充満している低圧側流体Ａが抜き取られる。 この抜き取られるときの負圧でピストン５
５は上昇する。 さらに、二次空間５３ｂの圧力が下がるので加圧器１３に入っていた流体が、ガスに押されてがここに戻り、ピストン５５を押し上げる。 以上の作用は、増圧機５'のピストン５５'の上昇・下降についても、同様である。 【００２９】増圧機５と増圧機５'とは、一方の増圧機における高圧側流体Ｂの圧縮行程が終了する少し前から他方の増圧機が圧縮を開始するようにし、高圧側流体Ｂ
の圧力変動や脈動が生じないようにされる。 したがって、加圧器１３は、概ね、一方の増圧機の二次側空間から圧縮されたガスを受け取り、他方の二次側空間へガスを供給する状態を反転させながら繰り返すことになる。 【００３０】以上の構成にあっては、圧力ポンプ１１，
１１'と増圧機５，５'とは一本の管路のみで接続され、油圧回路が単純化される。 また、切換弁が不要となるので、切換時に発生する音が出なくなった。 また、配管長も短くなるので、作動油圧を高く設定することが可能となる。 さらに、圧力ポンプ１１，１１'は増圧機５，５'が必要とする量の低圧側流体Ａのみを供給することになるので、リリーフ弁で余分の低圧側流体Ａを戻す管路が不要となり、戻す管路に設けられていた熱交換機も不要となる。 【００３１】増圧機５，５'の高圧側シリンダ５４，５
４'は、並列に接続された第１逆止弁群１４と第２逆止弁群１５との両側に接続される。 第１逆止弁群１４は、
２つの逆止弁１４ａ，１４ａを有し、これらは共に、高圧側シリンダ５４，５４'からの高圧側流体Ｂの流れを許容する方向になっている。 そして、２つの逆止弁１４
ａ，１４ａの中間に管路があり、この管路は噴流衝突部９に通じている。 すなわち、ピストン５５，５５'の下降している方の高圧側シリンダ５４，５４'から吐出された高圧側流体Ｂは、逆止弁１４ａを通過して噴流衝突部９に送られ、対向配置されたノズル９１，９１から高圧に加圧された高圧側流体Ｂを噴射して衝突させる。 【００３２】第２逆止弁群１５は、２つの逆止弁１５
ａ，１５ａを有し、これらは共に、高圧側シリンダ５
４，５４'からの高圧側流体Ｂの流れを阻止する方向となっている。 そして、２つの逆止弁１５ａ，１５ａの中間に管路があり、この管路にタンク７から高圧側流体Ｂ
がエアーポンプ８により供給される。 すなわち、高圧側流体Ｂが、ピストン５５，５５'の上昇している方の高圧側シリンダ５４，５４'に供給される。 第１逆止弁群１４と第２逆止弁群１５とをこのように配置し、管路を形成することによって、高圧側流体Ｂの流れる管路を簡略化することができる。 【００３３】増圧機毎に圧力ポンプを配置したので、それぞれの圧力ポンプの作動力は自由に制御できることになり、圧力ポンプを切り換えての連続運転時における切り換時の圧力変動を最小限に制御することが可能となる。 また、圧力ポンプごとに圧力の設定が可能であるから、増圧機５，５'に加える低圧側流体Ａの圧力を相違させることができる。 このことは、次の点から重要である。 増圧機の増圧比は、高圧側シリンダ５４と低圧側シリンダ５３の断面積の比により決定される。 しかしながら、これらは機械加工により製造されるもので、任意の２つの増圧機について、等しい断面積の比に製造するのは困難である。 正確に増圧比が等しくない２つの増圧機を使用すると、噴流衝突部９において、増圧機５が作動したときと、増圧機５'が作動したときとの圧力が相違することになる。 これに対し、本発明の実施例であれば、それぞれの低圧側流体Ａの圧力を相違させることができるので、噴流衝突部９における圧力変動を小さく抑えることが可能になる。 【００３４】さらに、従来は、一方の増圧機が故障しても、どちらが故障したのかの判断は簡単ではなかった。
しかし本発明では、増圧機ごとに油圧発生装置としてのポンプを保有させるので、高圧側のシールや逆止弁などに消耗や不具合が発生したとき、不具合のある増圧機を簡単に特定できることになる。 【００３５】 【発明の効果】以上に説明したように本発明は、複数の増圧機と、増圧機に駆動用の低圧側流体を供給する複数のポンプとを有し、該ポンプの１つが上記複数の増圧機の１つに低圧側流体を供給し、他の増圧機には低圧側流体を供給しないように各増圧機とポンプとを結合した構成なので、 ポンプの無駄を排除してポンプを小型化することができる。 各ポンプの作動力を自由に制御できるので、ポンプを切り換えての連続運転時における切り換時の圧力変動を最小限に制御することが可能となる。 ポンプごとに圧力の設定が可能であるから、増圧機に加える低圧側流体の圧力を相違させ、各高圧側シリンダにおける高圧側流体の圧力を正確に一致させることができる。 一の増圧機が故障しても、どれが故障したのかの判断が簡単にできる。 【００３６】上記増圧機が、低圧側シリンダと、高圧側シリンダと、該低圧側シリンダを一次側空間と二次側空間とに分割する低圧側ピストンと、該低圧側ピストンと一体に形成され上記高圧側シリンダ内で進退する高圧側ピストンとを有し、上記各ポンプが正転・逆転自在で、
上記各低圧側シリンダの一次側空間に接続され、各低圧側シリンダの二次側空間が１又は２以上の加圧器に接続されている構成とすれば、 配管を単純にすることができる。 切換弁が不要となるので、切換時の騒音を無くすことができる。 【００３７】上記ポンプが上記低圧側流体内に設けられている構成とすれば、ポンプの小型化と防音化を図ることができる。 上記増圧機を２つとし、両増圧機の上記高圧側シリンダを、並列配置された第１逆止弁群と第２逆止弁群の両端に接続し、、上記第１逆止弁群は両高圧側シリンダからの流れを許容する方向に接続され、中間から高圧側流体を吐出可能とし、上記第２逆止弁群は両高圧側シリンダからの流れを阻止する方向に接続され、中間から高圧側流体の供給を可能にした構成とすれば、高圧側流体の管路も単純かすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の増圧装置の構成を示す図である。 【図２】従来の増圧装置の構成を示す図である。 【図３】増圧機の構成を示す断面図である。 【符号の説明】 Ａ 低圧側流体Ｂ 高圧側流体５，５' 増圧機１０，１０' タンク１１，１１' ポンプ１３ 加圧器１４ 第１逆止弁群１５ 第２逆止弁群５３，５３' 低圧側シリンダ５４，５４' 高圧側シリンダ５５，５５' ピストン５５ａ，５５ａ' 低圧側ピストン５５ｂ，５５ｂ' 高圧側ピストン５３ａ，５３ａ' 一次側空間５３ｂ，５３ｂ' 二次側空間 |
