JPH04272480A - エネルギ回収式液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮状態にある液体が持
っているエネルギを回収して有効利用する機能を有する
液圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、液体は非圧縮性流体として扱われ
る。しかし、圧力が高い場合には液体も圧縮性を無視す
ることはできない。例えば、金属の粉末に高圧をかけて
固化させる等の目的でコールド　　アイソスタティック
　　プレス（以下、ＣＩＰと略称する）が利用されてお
り、この際には例えば、４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　以
上の高圧が液体に加えられる。このような高圧の下では
液体も相当の圧縮性を示し、圧力を高めるために液圧ポ
ンプは相当量の仕事をする必要がある。したがって、１
０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　のオーダで加圧するためには
たとえ加圧すべき液体の量が少なくても相当のエネルギ
を必要とする。また、液体の量が多い場合には圧力が１
００ｋｇｆ　／ｃｍ２　のオーダであっても所要エネル
ギ量が多くなる。

【０００３】従来、高圧の液体が保持しているエネルギ
は圧力を低下させる際に捨てられていたのであるが、圧
力を一挙に低下させると衝撃，振動が生じ、装置が損傷
するため、圧力を緩やかに低下させるために特別な圧抜
き回路が必要であった。なお、高圧の液体を収容してい
る圧力容器内と常圧の液体を収容している圧力容器とを
互いに連通させれば、両圧力容器内の圧力が高圧の液体
を収容していた圧力容器内の圧力の１／２となり、圧縮
状態にあった液体が持っていたエネルギの一部が有効利
用されることとなる。しかし、この場合の利用効率はほ
ぼ１／４に過ぎない。圧力が０ｋｇｆ　／ｃｍ２　の圧
力容器を圧力が４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　の圧力容器
に連通させれば圧力を２０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで
高め得るのであるが、圧力を０ｋｇｆ　／ｃｍ２　から
２０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで高めるのに必要なエネ
ルギは４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで高めるのに必要
なエネルギの約１／４なのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情を
背景として、圧縮状態にある液体の持つエネルギを回収
する機能を有し、エネルギの利用効率を高めることがで
きる液圧装置を得ることを課題としてなされたものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本願の第一発
明に係る液圧装置は、液体を圧縮状態で収容する圧力容
器と、エネルギを収容するエネルギ収容装置と、前記圧
力容器からエネルギ収容装置へエネルギを、圧力容器の
エネルギ減少量とエネルギ収容装置のエネルギ増加量と
の差が、エネルギ収容装置が液体を非圧縮状態で収容し
ている第二の圧力容器であってその第二の圧力容器が前
記第一の圧力容器に直接連通させられたとした場合にお
ける第一の圧力容器のエネルギ減少量と第二の圧力容器
のエネルギ増加量との差より小さい状態で移動させるエ
ネルギ移動装置とを含むように構成される。

【０００６】エネルギ収容装置は、それ自体が高圧処理
を行う圧力容器であっても、一旦圧力を蓄え、必要に応
じてそれを供給するアキュムレータであっても、エネル
ギを圧力以外の形態で蓄える装置であってもよい。

【０００７】また、第二発明に係る液圧装置は、液体を
圧縮状態で収容する圧力容器と、エネルギを収容するエ
ネルギ収容装置と、前記圧力容器内の圧力に基づいて作
動する第一作動装置と、その第一作動装置により駆動さ
れ、前記エネルギ収容装置にエネルギを供給する第二作
動装置と、それら第一作動装置と第二作動装置との間に
設けられて第一作動装置から第二作動装置へ力を伝達す
るとともに、倍力率が前記圧力容器内の圧力が低い状態
では高い状態より大きくなる伝達装置とを含むように構
成される。

【０００８】第三発明に係る液圧装置は、液体を圧縮状
態で収容する圧力容器と、エネルギを収容するエネルギ
収容装置と、前記圧力容器内の圧力に基づいて作動する
第一作動装置と、その第一作動装置により駆動され、前
記エネルギ収容装置にエネルギを供給する第二作動装置
とを含むように構成され、かつ、第一作動装置と第二作
動装置との少なくとも一方が、前記圧力容器内の圧力が
低い状態では高い状態に比較して第一作動装置の容量が
第二作動装置の容量に対して大きくなる向きに容量の変
化する可変容量式作動装置とされる。

【０００９】

【作用】前述のように、圧力４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２
　で液体を収容した圧力容器を圧力０ｋｇｆ　／ｃｍ２
　で液体を収容した同一容量の圧力容器と連通させれば
、両圧力容器の圧力は最終的に約２０００ｋｇｆ　／ｃ
ｍ２　となり、有効利用されるエネルギはほぼ１／４と
なる。それに対して、図２に示すように、同一容量の圧
力容器をもう１個中間的に使用することによって、エネ
ルギの利用効率を向上させることができる。

【００１０】図２の（ａ）において、第一圧力容器内で
高圧処理が行われており、第三圧力容器に新しい被処理
物が装入されつつあるものとする。それらの終了後、４
０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　の第一圧力容器と１３３３ｋ
ｇｆ　／ｃｍ２　の第二圧力容器とを連通させれば、（
ｂ）に示すように第一，第二圧力容器の圧力は共に２６
６６ｋｇｆ　／ｃｍ２　となる。そこで、２６６６ｋｇ
ｆ　／ｃｍ２　の第一圧力容器を０ｋｇｆ　／ｃｍ２　
の第三圧力容器と連通させれば、第一，第三圧力容器の
圧力は（ｃ）に示すように共に１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ
２　となる。続いて、（ｄ）に示すように第二圧力容器
の圧力をポンプにより１３３４ｋｇｆ　／ｃｍ２　増圧
して４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　とするとともに、１３
３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　の第一圧力容器を開放して圧力
を０ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで低下させる。これによって
、３個の圧力容器内の圧力の組合わせは４０００ｋｇｆ
　／ｃｍ２　，１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　および０ｋ
ｇｆ　／ｃｍ２　となり、（ａ）の状態に復したことに
なる。第二圧力容器で高圧処理を行い、第一圧力容器に
新しい被処理物の装入を行うことができるのである。ま
た、１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　の第三圧力容器は（ａ
）におる第二圧力容器に相当する。以上の操作を繰り返
すことにより、一定量ずつの被処理物を順次高圧処理す
ることがでる。

【００１１】４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　の圧力容器と
０ｋｇｆ　／ｃｍ２　の圧力容器とを直接連通させる場
合には、２０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　の液体の持ってい
るエネルギを捨てる一方、２０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　
の液体を４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで増圧するため
のエネルギを補給する必要があるのに対して、図２の例
では１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　の液体の持っているエ
ネルギを捨てる一方、２６６６ｋｇｆ　／ｃｍ２　の液
体を４０００ｋｇｆ　／ｃｍ２　まで増圧するためのエ
ネルギを補給すればよいこととなるのであって、後者の
方がエネルギの利用効率が高いことは明らかである。そ
して、エネルギの利用効率は中間的に使用する圧力容器
の数を増すほど高くなる。

【００１２】これが、本願の第一発明の一実施態様であ
る。図２の第一圧力容器を第一発明における圧力容器と
みなし、第三圧力容器をエネルギ収容装置とみなせば、
第一圧力容器のエネルギは、（ｃ）において０ｋｇｆ　
／ｃｍ２　と１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　との間の分だ
け直接的に第三圧力容器に移動させられるとともに、（
ｂ）において１３３３ｋｇｆ　／ｃｍ２　と２６６６ｋ
ｇｆ　／ｃｍ２　との間の分が一旦第二圧力容器に移動
させられた上で、さらに（ｄ）の後に行われる第二圧力
容器と第三圧力容器との連通により第三圧力容器に移動
させられることとなる。３個の圧力容器間の連通，遮断
を制御する配管や制御弁と第二圧力容器とがエネルギ移
動装置として機能することとなるのである。

【００１３】第二発明は、上記エネルギ移動装置を、第
一作動装置，第二作動装置および伝達装置を含むものと
したものである。伝達装置を圧力容器内の圧力が低い状
態では高い状態より倍力率が大きくなるものとすること
によって、圧力容器からエネルギ収容装置にエネルギを
移動させる際における圧力容器のエネルギ減少量とエネ
ルギ収容装置のエネルギ増加量との差を小さくできるの
である。

【００１４】圧力容器内の圧力が低くなれば第一作動装
置の作動力が小さくなり、第一作動装置と第二作動装置
とが直結されていればやがて第二作動装置を作動させ得
なくなるのであるが、両者の間に倍力率の可変な伝達装
置が設けられていれば、伝達装置の倍力率を大きくする
ことによってさらに第二装置を作動させることができる
のであって、圧力容器内の低い圧力まで有効に利用する
ことができ、効率が１００であるとすれば圧力容器内の
エネルギを捨てる必要がなくなる。

【００１５】また、第一作動装置，第二作動装置および
伝達装置のエネルギ効率が１００％であると仮定すれば
、伝達装置の倍力率を適正に連続変化させることにより
圧力容器内のエネルギの減少量とエネルギ収容装置内の
エネルギ増加量との差を０にすることが可能であり、こ
の場合にはエネルギの利用効率が１００％となり、エネ
ルギの移動に必要な極めて僅かなエネルギを与えるだけ
でよいこととなる。しかし、実際には、伝達装置等の効
率は１００％ではないし、倍力率の連続変化も理論と若
干のずれもあるので、液圧装置を繰り返し作動させるた
めには損失分だけのエネルギの補給を行うことが必要で
ある。なお、倍力率は連続的に変化させることが望まし
いが不可欠ではない。２段階に倍力率を変え得る伝達装
置を使用しても一応の効果は得られ、段階数を多くすれ
ばエネルギの利用効率を向上させることができるのであ
る。

【００１６】第三発明は、エネルギ移動装置を、第一作
動装置と第二作動装置とを含み、両作動装置の少なくと
も一方が、圧力容器内の圧力が低い状態では高い状態に
比較して第一作動装置の容量が第二作動装置の容量に対
して大きくなる向きに容量の変化する可変容量式作動装
置とすることによって、同様に圧力容器のエネルギ減少
量とエネルギ収容装置のエネルギ増加量との差ができる
限り小さくなるようにしたものである。

【００１７】可変容量式の作動装置は多くの場合、倍力
率の可変な伝達装置を内蔵した作動装置であると考える
ことができ、したがって、第二発明に関する上記説明は
概して第三発明にも当てはまる。第一作動装置と第二作
動装置との両方を連続的に容量を変化させ得る可変容量
式とすれば特に有効に本発明の効果を享受し得るのであ
るが、一方のみを可変容量式とすること、あるいは段階
的に容量の変化するものとすることによってもある程度
の効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】第一発明によれば、圧縮状態にある液体
が持っているエネルギを、２つの圧力容器を単純に連通
させる公知の場合に比較して、効率よくエネルギ収容装
置に収容させることができ、そのエネルギを再利用する
ことによって液圧装置のエネルギ利用効率を高めること
ができる。エネルギ収容装置が内部で高圧処理を行う圧
力容器である場合には、エネルギ収容装置にエネルギを
収容させること自体によってエネルギの有効利用を図る
ことができ、一旦エネルギを蓄え、必要に応じてそれを
供給するものである場合には、そのエネルギの蓄積と供
給とによりエネルギの利用効率を高めることができるの
である。

【００１９】また、第二発明によれば第一発明と同じ効
果が得られる上、前述のように圧力容器を中間的に使用
してエネルギを移動させる場合に比較して、エネルギ利
用効率の高い装置を簡単に得ることができる。装置の運
転が簡単となることも利点の一つである。

【００２０】第三発明によっても第一発明と同じ効果が
得られ、かつ、第二発明と同様にエネルギ利用効率の高
い装置を簡単に得ることができる。また、可変容量式作
動装置の容量制御によりエネルギを最適に近い状態で移
動させることができる。さらに、可変容量式作動装置と
して市販の可変容量モータや可変容量ポンプを使用する
ことも可能であり、その場合には特に低コストの液圧装
置が得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１の高圧処理装置は第二発明
の一実施例であり、第一発明の実施例でもある。この高
圧処理装置は２個の圧力容器１０，１２を備えている。 これら圧力容器に交互に所定量ずつの被処理物を装入し
、金属粉末の高圧成形，食品の高圧殺菌等の高圧処理を
行うものなのである。

【００２２】圧力容器１０は液通路１４によってシリン
ダ１６の第一室１８に接続される一方、逆止弁２０を経
てタンク（液供給装置）２２にも接続されている。液通
路１４にはリリーフ弁２４が設けられている。シリンダ
１６の第二室２６は可変絞り２８および電磁方向切換弁
３０を経てポンプ３２に接続されている。３４はリリー
フ弁である。

【００２３】圧力容器１２側も同様に構成され、液通路
４０，シリンダ４２，第一室４４，逆止弁４６，タンク
４８，リリーフ弁５０，第二室５２および可変絞り５４
等を備えている。タンク４８はタンク２２と共通であっ
てもよい。そして、圧力容器１２にはさらに、ポンプ５
６が接続されている。このポンプ５６は前記ポンプ３２
よりは吐出容量は小さいが吐出圧は高いポンプである。

【００２４】シリンダ１６のピストン６０とシリンダ４
２のピストン６２とはリンク装置６４で接続されている
。両シリンダ１６，４２はリンク装置６４の本体７０に
固定されており、この本体７０には２個のベルクランク
７２が回動可能に取り付けられている。そして、これら
ベルクランク７２とピストン６０，６２とはそれぞれ２
個ずつのリンク７４により連結されている。シリンダ１
６側の２個のリンク７４と２個のベルクランク７２のシ
リンダ１６側の部分とによってトグル機構７６が構成さ
れ、シリンダ４２側においても同様にトグル機構７８が
構成されている。

【００２５】両トグル機構７６，７８は互いに対称に構
成されており、トグル機構７６が収縮するにつれてトグ
ル機構７８が伸長する。図示の状態においては両トグル
機構７６，７８の倍力率が等しいが、この状態からピス
トン６０が前進すればトグル機構７６の倍力率の方がト
グル機構７８の倍力率より大きくなる。両トグル機構７
６，７８の倍力率は滑らかに変化し、結局、リンク装置
６４は第一作動装置としてのシリンダ１６の力を第二作
動装置としてのシリンダ４２に伝達するとともに、ピス
トン６０の前進につれて倍力率が連続的に大きくなる伝
達装置を構成していることとなる。リンク装置６４をシ
リンダ４２側から見た場合も同様のことが言える。

【００２６】以上のように構成された高圧処理装置によ
り被処理物のバッチ処理を行う場合には、まず、圧力容
器１２に所定量の被処理物が装入され、液が満たされた
後、圧力が高められる。この際には、まず、シリンダ４
２のピストン６２が図１において下降端に移動させられ
、トグル機構７８が殆ど直線状になるまで延びきった状
態とされるとともに、電磁方向切換弁３０が中立位置と
されて、シリンダ４２が作動不能の状態とされる。そし
て、ポンプ５６が運転され、圧力容器１２に液が供給さ
れるのであるが、ポンプ５６の容量は比較的小さいため
加圧に相当の時間を要する。しかし、これは第１回目の
加圧時のみであるから、作業能率の低さは問題ではない
。

【００２７】圧力容器１２の圧力が予定の高さに達した
後、一定時間その圧力が保たれ、高圧処理が行われる。 一方、圧力容器１０側においては別の所定量の被処理物
が装入され、次の高圧処理の準備がなされる。

【００２８】圧力容器１２側における高圧処理と圧力容
器１０側における準備とが完了した後、電磁方向切換弁
３０が下側位置（図１において）に切り換えられるとと
もに、ポンプ３２の運転が開始される。その結果、シリ
ンダ４２の第二室５２が可変絞り５４を介して大気圧に
開放される一方、シリンダ１６の第二室２６に液が供給
されて、両シリンダ４２，１６のピストン６２，６０が
上方へ移動し始める。当初は前述のようにトグル機構７
８が殆ど直線状となっているため、圧力容器１２の圧力
のみではピストン６２の移動を開始させ得ない場合もあ
るのであるが、ポンプ３２から供給される液によりピス
トン６０が移動させられることにより、両ピストン６２
，６０は移動を開始するのである。

【００２９】この移動に伴って圧力容器１２において減
少するエネルギと圧力容器１０において増加するエネル
ギとの量が同じである場合（圧力容器１０，１２の容積
や圧力とリンク装置６４の構造との組合わせを適正に設
定することによってほぼそのようにできる）には、ポン
プ３２は液の流動抵抗やリンク装置６４の摩擦抵抗分の
エネルギを供給すればよいため、ポンプ３２の運転に要
するエネルギは少量で済む。実際には、上記の条件を正
確に満たすことは困難であるため、ポンプは上記エネル
ギよりは多くのエネルギを供給することが必要であるが
、それでも原則として、シリンダ１６はリンク装置６４
を介してシリンダ４２により駆動されるのであるから、
ポンプ３２の運転に要するエネルギは多くはない。

【００３０】当初はリンク装置６４の倍力率が低いため
、ピストン６２の小ストロークの作動によりピストン６
０が大きなストローク作動し、シリンダ１６の第一室１
８から大流量で液が圧力容器１０に供給されて、圧力容
器１０内の液が加圧される。圧力容器１２内の液が持っ
ているエネルギが圧力容器１０に移動させられることと
なるのであり、この際の圧力容器１２のエネルギ減少量
と圧力容器１０のエネルギ増加量とはそれぞれ図３の（
１），（２）にそれぞれ斜線を施した部分の面積となり
、両部分の面積はほぼ等しい。

【００３１】圧力容器１２の圧力が低下し圧力容器１０
の圧力が上昇するにつれてリンク装置６４の倍力率が増
大し、圧力容器１２の圧力が圧力容器１０の圧力より低
くなっても、圧力容器１２の圧力に基づいて圧力容器１
０内の液を加圧することができる。また、前述のように
圧力容器１２の圧力が急激に解放されることは望ましく
ないため、可変絞り２８，５４の調整により両ピストン
６０，６２の移動速度が適正な大きさに制御される。

【００３２】圧力容器１０内の圧力が予定の高さに達し
、圧力容器１２内の圧力が大気圧に等しくなった後に圧
力容器１２が開かれて内部の被処理物が取り出される。 そして、次に処理されるべき被処理物の装入と液の充満
とが行われ、圧力容器１０から放出されるエネルギによ
る加圧が行われる。以下、同様の作業の繰り返しによっ
て一定量ずつの被処理物の高圧処理が行われる。

【００３３】なお、図１においてはシリンダ１６とシリ
ンダ４２とが直径の異なるシリンダとして描かれている
。これは、圧力容器１０と圧力容器１２との圧力が同じ
であることは不可欠ではないことを示すためである。 エネルギの利用効率を高める上では、圧力容器１０と圧
力容器１２とがそれぞれ高圧状態において内部に蓄える
圧縮エネルギが等しいことが望ましく、その観点からす
れば圧力容器１２の容積を圧力容器１０より小さくして
圧力容器１２側の圧力を圧力容器１０より高くすること
が望ましい。しかし、それも不可欠ではない。一方の圧
力容器の圧力が開放されるとき、そのエネルギのできる
限り多くの部分が他方の圧力容器内の圧力を高めるため
に利用されればよいのである。

【００３４】また、図１の装置においては、両圧力容器
１０，１２内において交互に高圧処理が行われるのであ
るが、例えば、一方の圧力容器は圧縮エネルギを収容す
るのみでその中では高圧処理が行われないようにするこ
とも可能である。そして、このエネルギを収容する側の
圧力容器を圧力容器１２とし、その容積を他方の圧力容
器１０の容積よりも大きくするとともに、シリンダ４２
をシリンダ１６より直径の大きいものとすれば、圧力容
器１２の圧力をそれほど高くする必要がなくなり、ポン
プ５６として比較的吐出圧力の低い安価なものを使用し
得る利点が生じる。

【００３５】さらに、伝達装置もトグル機構により倍力
率を変えるものに限定されるわけではなく、図４に示す
ようにカム８２により倍力率を変えるものや、図５に示
すように支点としてのローラ８４がシリンダ８６により
移動させられるレバー８８により倍力率を変えるもの等
、他の伝達装置の使用も可能である。図５に図示の装置
においては、一次側圧力の低下に従ってシリンダ８６の
ピストンロッドが伸長し、ローラ８４の位置が変わるよ
うになっているが、一次側または二次側の圧力を圧力セ
ンサにより検出し、電動アクチュエータによって支点の
位置を変えることも可能である。

【００３６】第一発明および第三発明に共通の実施例を
図６に示す。この実施例においては３個の加圧器１１０
，１１２，１１４内において高圧処理が行われる。また
、各加圧器内のエネルギは直接他の加圧器に移動させら
れるのではなく、一旦アキュムレータ１１６に回収され
た上で、他の加圧器に供給される。そのために、加圧器
１１０，１１２，１１４とアキュムレータ１１６との間
に可変容量のポンプ・モータ１１８，１２０が設けられ
ている。両ポンプ・モータ１１８，１２０は直列に連結
されており、一方が液圧モータとして作動するとき他方
が液圧ポンプとして作動する。両ポンプ・モータ１１８
，１２０は一方向に回転可能な電動モータ１２２により
駆動されるのであるが、一方向の回転により液を吐出さ
せることも吸入させることも可能であり、かつ、吐出量
，吸入量を連続的に変え得るものである。両ポンプ・モ
ータ１１８，１２０が加圧器１１０，１１２，１１４等
のエネルギをアキュムレータ１１６のエネルギに変換す
るエネルギ変換装置１２３を構成しているのである。

【００３７】加圧器１１０の第一室１２８は電磁方向切
換弁１３０を経て、また、第二室１３２は電磁方向切換
弁１３４を経てそれぞれポンプ・モータ１１８に接続さ
れており、第三室１３５において高圧処理が行われる。 電磁方向切換弁１３０は全ての液通路を閉じる中立位置
を有しているが、電磁方向切換弁１３４はそのような中
立位置を有していない。加圧器１１２，１１４に対して
もそれぞれ２個ずつの電磁方向切換弁１３６，１３８と
電磁方向切換弁１４０，１４２が設けられている。アキ
ュムレータ１１６の圧力は圧力センサ１４４により、加
圧器１１０等の圧力は圧力センサ１４６により検出され
、その検出結果と制御プログラムとに基づいてコントロ
ーラ１４８がポンプ・モータ１１８，１２０の容量制御
を行う。コントローラ１４８は電動モータ１２２や電磁
方向制御弁１３０等の制御も行う。

【００３８】以上のように構成された高圧処理装置によ
る被処理物の処理は加圧器１１０，１１２，１１４を適
宜選択しつつ行われる。まず、加圧器１１０により高圧
処理が行われるものとすれば、第三室１３５の図示しな
い開閉蓋が開かれた状態で電磁方向切換弁１３０，１３
４の切換えにより第一室１２８と第二室１３２の一方を
ポンプ・モータ１１８に、他方をタンクに連通させて、
電動モータ１２２によりポンプ・モータ１１８が運転さ
れ、第三室１３５の容積が処理すべき被処理物の量に適
した大きさとされるとともに、第三室１３５内に被処理
物が装入される。

【００３９】被処理物の装入終了後、電磁方向切換弁１
３０が増圧位置、電磁方向切換弁１３４が減圧位置に切
り換えられ、電動モータ１２２によるポンプ・モータ１
１８の運転によって第一室１２８に液が供給されて、第
一室１２８内の圧力が高められる。この際、第二室１３
２はタンクに連通させられていて圧力が増大しないため
、第一室１２８の圧力に基づくピストンの上向きの作動
力は第三室１３５の圧力に基づく下向きの作動力と釣り
合うのであるが、第三室１３５の直径は第一室１２８の
直径より小さいため、第三室１３５の圧力は第一室１２
８の圧力より高くなる。加圧器１１０は増圧機能を有し
ているのである。

【００４０】第一室１２８の圧力が低い間はポンプ・モ
ータ１１８の吐出容量が大きく保たれるが、圧力が高ま
るにつれて減少させられる。ただし、電動モータ１２２
は比較的小形のものであるため、この最初の運転時には
ポンプ・モータ１１８の容量は通常の運転時に比較すれ
ば小さくされる。また、ポンプ・モータ１２０は吐出量
零の状態とされる。第三室１３５の圧力が予定の高さに
達したならば、電磁方向切換弁１３０が中立位置に切り
換えられ、ポンプ・モータ１１８が吐出容量零の状態と
されて、一定時間の高圧処理が行われる。電動モータ１
２２はその間も一定方向の回転を続行させられる。

【００４１】高圧処理が終了したならば、ポンプ・モー
タ１１８が小容量で液を吸入する状態とされるとともに
ポンプ・モータ１２０が大容量で液を吐出する状態とさ
れる。その結果、加圧器１１０の第一室１２８から排出
される液によりポンプ・モータ１１８が駆動され、ポン
プ・モータ１２０が液をタンクからアキュムレータ１１
６に供給し始める。この際、エネルギの不足分は電動モ
ータ１２２により補給され、かつ、コントローラ１４８
が圧力センサ１４４，１４６の信号に基づいてポンプ・
モータ１１８の容量を漸増させるとともにポンプ・モー
タ１２０の容量を漸減させる。それにより、図７の（１
），（２）にそれぞれ示すように、加圧器１１０におけ
るエネルギの減少量がアキュムレータ１１６におけるエ
ネルギの増加量とほぼ等しい状態を保つ。なお、アキュ
ムレータ１１６においては圧力は零からではなく、一定
値から増大する。また、加圧器１１０からの液の排出速
度、すなわち加圧器１１０からアキュムレータ１１６へ
のエネルギの移動速度の制御はポンプ・モータ１１８，
１２０の容量制御により行われ、電動モータ１２２は単
純に一定方向へ回転しているのみである。

【００４２】加圧器１１０の第一室１２８および第三室
１３５の圧力が大気圧まで低下したならば、電磁方向切
換弁１３０が中立位置に切り換えられるとともに、ポン
プ・モータ１１８，１２０が吸入も吐出もしない中立状
態とされる。したがって、アキュムレータ１１６の圧力
がポンプ・モータ１２０を駆動することはなく、エネル
ギがアキュムレータ１１６内に保たれる。また、電動モ
ータ１２２は軽負荷で回転し続けることができる。

【００４３】加圧器１１０において以上の処理が行われ
ている間に他の加圧器１１２または１１４において被処
理物の装入が済まされており、上記電磁方向切換弁１３
４の減圧位置への切換え後に、アキュムレータ１１６内
の圧力による加圧が開始される。処理されるべき被処理
物が装入された加圧器に対応する電磁方向切換弁１３８
または１４２が増圧位置に切り換えられるとともに、ポ
ンプ・モータ１２０が小容量で吸入する状態、ポンプ・
モータ１１８が大容量で吐出する状態とされて、ポンプ
・モータ１２０によるポンプ・モータ１１８の駆動によ
り加圧が行われるのである。この間も電動モータ１２２
は一方向の回転を続行しており、エネルギの不足分が補
給される。

【００４４】このように、１つの加圧器のエネルギを一
旦アキュムレータ１１６に回収してから他の加圧器に供
給するようにすれば、１個の加圧器からのエネルギの放
出と他の加圧器への供給とを同時に行うことが不可欠で
はなくなって作業の自由度が増す効果が得られる。なお
、ポンプ・モータ１２０をポンプ・モータ１１８より容
量の大きいものとすることによってアキュムレータ１１
６の圧力を加圧容器の圧力より低くすれば、低コストの
アキュムレータ１１６を使用することが可能となる。

【００４５】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、加圧器１１０等が圧力容器として機能し、
ポンプ・モータ１１８が第一作動装置、ポンプ・モータ
１２０が第二作動装置、アキュムレータ１１６がエネル
ギ収容装置として機能する。また、ポンプ・モータ１１
８，１２０，電磁方向切換弁１３０，１３４・・・，圧
力センサ１４４，１４６，コントローラ１４８等が第一
発明におけるエネルギ移動装置を構成している。

【００４６】なお、本実施例においてはコントローラ１
４８が予め設定されている制御プログラムに従ってポン
プ・モータ１１８，１２０の容量制御を行うことにより
、加圧器とアキュムレータとにおけるエネルギの減少量
と増加量とをほぼ等しく保つようにされているが、ポン
プ・モータ１１８，１２０の回転トルク，回転速度や馬
力が一定となるように制御することによっても目的を達
成することができる。いずれにしてもポンプ・モータ１
１８，１２０はできる限り容量の大きい状態で使用する
ことが望ましい。一般に、容量を小さく絞るほど運転効
率が低くなるからである。

【００４７】また、第一および第二の作動装置は連続的
に容量の変化するものであることが望ましいが、段階的
に変化する作動装置の使用も可能である。その一例を図
８に示す。本実施例においては第一作動装置と第二作動
装置とがそれぞれ多段シリンダ１５０，１５２とされる
とともに、両多段シリンダが互いに逆向きに一体化され
ている。

【００４８】多段シリンダ１５０は、大径孔部１５４，
中径孔部１５６および小径孔部１５８とから成る多段の
シリンダボアを備えたシリンダ本体１６０と、大径部１
６２，中径部１６４および小径部１６６から成る多段の
ピストン１６８とを備え、多段シリンダ１５２も大径孔
部１７０，中径孔部１７２および小径孔部１７４から成
る多段のシリンダボアを備えたシリンダ本体１７６と、
大径部１７８，中径部１８０および小径部１８２から成
る多段のピストン１８４とを備えている。図６において
は多段シリンダ１５２側の大径孔部１７０，中径孔部１
７２，小径部１７４が全て連通した状態となっているが
、ピストン１８４が右方に移動するにつれて、中径部１
８０，小径部１８２が順次シリンダボアの中径孔部１７
２，小径孔部１７４に嵌入し、それによって大径孔部１
７０，中径孔部１７２が順次遮断される。

【００４９】大径孔部１７０が中径孔部１７２から遮断
された後ピストン１８４がさらに右方に移動すれば、両
部１７０，１７２間に圧力差が生じる。この圧力差を差
圧スイッチ１９０が検知し、その検知信号に基づいて電
磁開閉弁１９２が開かれて大径孔部１７０がタンクに連
通させられる。したがって、以後はピストン１８４に中
径孔部１７２と小径孔部１７４との圧力のみが作用する
状態となる。同様に、小径部１８２が小径孔部１７４に
嵌入した後に差圧スイッチ１９４の信号により電磁開閉
弁１９６が開かれ、ピストン１８４には小径孔部１７４
の圧力のみが作用する状態となる。ピストン１８４が右
方に移動するにつれてそれの有効受圧面積が段階的に減
少することとなるのである。

【００５０】シリンダ１５０側にも同様に差圧スイッチ
２００，２０２および電磁開閉弁２０４，２０６が設け
られている。ピストン１６８が左方の位置にある状態で
は大径孔部１５４および中径孔部１５６が小径孔部１５
８から遮断されているため、ポート２０８から小径孔部
１５８に圧力が伝達されてもその圧力はピストン１６８
の小径部１６６にのみ作用する。この作用によってピス
トン１６８が右方に移動するにつれて中径孔部１５６お
よび大径孔部１５４の容積が増大するため、これらの部
分には逆止弁２１０を経てタンクから液が吸入される。 そして、ピストン１６８の小径部１６６が小径孔部１５
８から離脱すれば中径孔部１５６が小径孔部と連通し、
ポート２０８から伝達される圧力がピストン１６８の小
径部１６６と中径部１６４との両方に作用する状態とな
る。さらにピストン１６８が右方に移動すれば中径孔部
１６４が中径穴部１５６から離脱し、大径部１６２にも
圧力が作用する状態となるのであり、シリンダ１５０側
においてはピストン１６８の右方への移動につれてピス
トン１６８の有効受圧面積が段階的に増大する。

【００５１】しかも、シリンダ１５０側において小径部
１６６，中径部１６４がそれぞれ小径孔部１５８，中径
孔部１５６から離脱する時期と、シリンダ１５２側にお
いて中径部１８０，小径部１８２がそれぞれ中径孔部１
７２，小径孔部１７４に嵌入する時期とが互いにずらさ
れており、ピストン１６８，１８４の中央を示すマーク
１８６がそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置にある状態
を境にしてピストン１６８，１８４の有効面積が図９に
示すように変化する。多段シリンダ１５０，１５２から
成る第一作動装置と第二作動装置との組合わせの容量が
５段階に変化するのである。

【００５２】この事情はポート２１２から液が流入する
場合も同じであり、この第一作動装置と第二作動装置と
が一体的に構成された装置を介して圧力容器とエネルギ
回収装置（ここではアキュムレータとする）とを接続す
れば、エネルギの利用効率を高めることができる。ただ
し、上記のように第一作動装置と第二作動装置との組合
わせの容量が段階的に変化するため、圧力容器における
エネルギの減少量とエネルギ回収装置におけるエネルギ
の増加量とを常にほぼ等しくし保つことはできず、エネ
ルギの利用効率が前記実施例よりは低くなる。なお、シ
リンダ１５０，１５２の段数を増せば容量変化の段階数
をさらに増加させることができ、圧力容器側とエネルギ
収容装置側とにおけるエネルギ減少量と増加量との差を
小さくして、エネルギの利用効率を高めることができる
。

【００５３】第一作動装置と第二作動装置との容量が段
階的に変化する別の実施例を図１０に示す。本実施例は
、互いに一体化された２段のピストン２２０，２２２の
小径部２２４，２２６がこれも一体化されたシリンダ本
体２２８，２３０の２段のシリンダボアの小径孔部２３
２，２３４に嵌入，離脱することによってピストン２２
０，２２２の有効受圧面積が段階的に変化するものであ
る点において上記実施例と共通しているが、小径部２２
４，２２６の小径孔部２３２，２３４への嵌入により遮
断された大径孔部２３６，２３８の液の流出入を許容す
る手段が簡略化されている。

【００５４】シリンダ本体２２８，２３０にはそれぞれ
ポート２４０，２４２，２４４，２４６が形成されると
ともに、シリンダ本体２２８，２３０の境界部には共通
のポート２４８が形成されている。一方、ピストン２２
０，２２２にはそれぞれ環状溝２５０，２５２と液通路
２５４，２５６が形成されている。そして、ポート２４
２が逆止弁２５８を経てタンクに接続されるとともに、
逆止弁２６０を経てポート２４０に接続されている。ポ
ート２４４側にも同様に逆止弁２６２，２６４が設けら
れている。

【００５５】ピストン２２０が図示の位置にある状態で
ポート２４０に圧力が伝達されると、この圧力は小径部
２２４にのみ作用し、ピストン２２０を右方へ押す。そ
の結果、大径孔部２３６の容積が増大するが、この容積
増大は液がポート２４８，環状溝２５０および液通路２
５４を経てタンクから流入することにより許容される。 やがて小径部２２４が小径孔部２３２から離脱するので
あるが、その直前に環状溝２５０がポート２４８から外
れ、液通路２５４からは液が流入しなくなる。しかし、
代わりに逆止弁２５８を経て液が流入するためピストン
２２０は右方への移動を継続し得る。

【００５６】小径部２２４が小径孔部２３２から離脱す
れば、大径孔部２３６にも圧力が伝達され、ピストン２
２０全体に圧力が作用する状態となる。この時期には、
上記のように、液通路２５４とポート２４８とが遮断さ
れており、かつ、ポート２４２からの液の流出は逆止弁
２５８により阻止されるため、ポート２４０から流入し
た液がタンク側へ流出してしまうことはない。

【００５７】やがてピストン２２２の小径部２２６が小
径孔部２３４に嵌入し、大径孔部２３８が小径孔部２３
４から遮断される。しかし、大径孔部２３８の容積減少
は逆止弁２６４を経て液が流出することにより許容され
る。大径孔部２３８が未だ小径孔部２３４と連通してい
るに等しいのである。また、小径部２２６が小径孔部２
３４に嵌入した直後に環状溝２５２がポート２４８と連
通し、大径孔部２３８の圧力が大気圧まで低下する。そ
して、以後はポート２４８から液が流出することによっ
て大径孔部２３８の容積減少が許容される。

【００５８】本実施例においても、ピストン２２０，２
２２が右方に移動する際にピストン２２０の有効受圧面
積が２段階に増大し、ピストン２２２の有効受圧面積が
２段階に減少するのであり、しかも、その時期が互いに
ずれているため全体としては３段階に変化することとな
る。この事情はポート２４４から液が流入す場合も同じ
であり、この第一作動装置と第二作動装置とが一体的に
構成された装置を介して圧力容器とエネルギ回収装置と
を接続すれば、エネルギの利用効率を高めることができ
る。

【００５９】以上の実施例においては、１個の圧力容器
から１個のエネルギ回収装置にエネルギが移動させられ
るようになっているが、圧力容器とエネルギ回収装置と
のいずれか一方が複数であってもよい。例えば、複数の
圧力容器からのエネルギを共通のエネルギ回収装置に並
行的に移動させることも制御次第で可能なのである。

【００６０】また、以上の実施例は全てエネルギ回収装
置が圧力の形態のままでエネルギを回収するものである
が、これは不可欠なことではなく、例えば、圧力容器か
ら放出される圧力で液圧シリンダ，液圧モータ等の液圧
アクチュエータを作動させ、その液圧アクチュエータに
より重りを上昇させてポテンシャルエネルギとしてエネ
ルギを回収し、あるいはフライホイールの慣性回転エネ
ルギとして回収すること等も可能である。その他、いち
いち列挙はしないが、当業者の知識に基づいて種々の変
形，改良を施した態様で本発明を実施することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である高圧処理装置の系統図
である。

【図２】本発明の原理を説明するための図であり、同時
に本発明の一実施例を概略的に示す図でもある。

【図３】上記実施例におけるエネルギの移動を説明する
ためのグラフである。

【図４】本発明の別の実施例である高圧処理装置の要部
を概略的に示す図である。

【図５】本発明の別の実施例である高圧処理装置の要部
を概略的に示す図である。

【図６】本発明のさらに別の実施例である高圧処理装置
の系統図である。

【図７】図６の実施例におけるエネルギの移動を説明す
るためのグラフである。

【図８】本発明のさらに別の実施例で使用される作動装
置を示す系統図である。

【図９】図８の作動装置における容量の変化を示す図で
ある。

【図１０】本発明のさらに別の実施例で使用される作動
装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１０　　圧力容器 １２　　圧力容器 ６４　　リンク装置 ７６　　トグル機構 ７８　　トグル機構 ８２　　カム ８４　　ローラ ８６　　シリンダ ８８　　レバー １１０　　加圧器 １１２　　加圧器 １１４　　加圧器 １１６　　アキュムレータ １１８　　ポンプ・モータ １２０　　ポンプ・モータ １４８　　コントローラ １５０　　多段シリンダ １５２　　多段シリンダ ２２０　　ピストン ２２２　　ピストン ２２８　　シリンダ本体 ２３０　　シリンダ本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体を圧縮状態で収容する圧力容器と
   、エネルギを収容するエネルギ収容装置と、前記圧力容
   器からエネルギ収容装置へエネルギを、圧力容器のエネ
   ルギ減少量とエネルギ収容装置のエネルギ増加量との差
   が、エネルギ収容装置が液体を非圧縮状態で収容してい
   る第二の圧力容器であってその第二の圧力容器が前記第
   一の圧力容器に直接連通させられたとした場合における
   第一の圧力容器のエネルギ減少量と第二の圧力容器のエ
   ネルギ増加量との差より小さい状態で移動させるエネル
   ギ移動装置とを含むことを特徴とするエネルギ回収式液
   圧装置。
2. 【請求項２】　　液体を圧縮状態で収容する圧力容器と
   、エネルギを収容するエネルギ収容装置と、前記圧力容
   器内の圧力に基づいて作動する第一作動装置と、その第
   一作動装置により駆動され、前記エネルギ収容装置にエ
   ネルギを供給する第二作動装置と、それら第一作動装置
   と第二作動装置との間に設けられて第一作動装置から第
   二作動装置へ力を伝達するとともに、倍力率が前記圧力
   容器内の圧力が低い状態では高い状態より大きくなる伝
   達装置とを含むことを特徴とするエネルギ回収式液圧装
   置。
3. 【請求項３】　　液体を圧縮状態で収容する圧力容器と
   、エネルギを収容するエネルギ収容装置と、前記圧力容
   器内の圧力に基づいて作動する第一作動装置と、その第
   一作動装置により駆動され、前記エネルギ収容装置にエ
   ネルギを供給する第二作動装置とを含み、前記第一作動
   装置と第二作動装置との少なくとも一方が、前記圧力容
   器内の圧力が低い状態では高い状態に比較して第一作動
   装置の容量が第二作動装置の容量に対して大きくなる向
   きに容量の変化する可変容量式作動装置であることを特
   徴とするエネルギ回収式液圧装置。