JPH01127889A - たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体 - Google Patents
たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体Info
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- JPH01127889A JPH01127889A JP28556287A JP28556287A JPH01127889A JP H01127889 A JPH01127889 A JP H01127889A JP 28556287 A JP28556287 A JP 28556287A JP 28556287 A JP28556287 A JP 28556287A JP H01127889 A JPH01127889 A JP H01127889A
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- metal
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- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
- B30B11/002—Isostatic press chambers; Press stands therefor
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱間静水圧プレス装置（ＨＩ Ｐ装 ：置
）等の内熱式高温高圧装置の断熱構造体の改 −良に
関し、特に高温高圧装置内の圧力容器内容 １積の有
効利用、断熱性能の向上、装置組立て作 １業性の向
上、保守および補修容易性の向上、並びに装置の小型化
を図った断熱構造体に関する。 １〔従来の技術〕 粉末材料を高圧下で焼結させ超合金や耐熱セ １ラミ
ツクス等の高密度高強°度材料を製造する１ｌｊＪ。
）等の内熱式高温高圧装置の断熱構造体の改 −良に
関し、特に高温高圧装置内の圧力容器内容 １積の有
効利用、断熱性能の向上、装置組立て作 １業性の向
上、保守および補修容易性の向上、並びに装置の小型化
を図った断熱構造体に関する。 １〔従来の技術〕 粉末材料を高圧下で焼結させ超合金や耐熱セ １ラミ
ツクス等の高密度高強°度材料を製造する１ｌｊＪ。
に用いられるＨＩＰ装置あるいは複合材料製造 １装
置（ＦＲＭ）ないし化合物半導体製造装置等 ＝は、
高温高圧下のＡ ｒ ｓ Ｈｅ ％ Ｎ ２等の圧力媒
１体（高温高圧ガス）と高圧下で構造を保持する
ｒ主として金属からなる圧力容器との間にあって、
：高温の圧力媒体から高温下では構造を保持でき
Ｃない圧力容器への熱伝達を遮断するための断熱 ノ
構造体を備えている。
置（ＦＲＭ）ないし化合物半導体製造装置等 ＝は、
高温高圧下のＡ ｒ ｓ Ｈｅ ％ Ｎ ２等の圧力媒
１体（高温高圧ガス）と高圧下で構造を保持する
ｒ主として金属からなる圧力容器との間にあって、
：高温の圧力媒体から高温下では構造を保持でき
Ｃない圧力容器への熱伝達を遮断するための断熱 ノ
構造体を備えている。
高温高圧ガスから断熱構造体を通過して圧力 子容器
へ至る熱伝達の経路としては、高温高圧ガスの対流によ
る熱伝達、輻射による熱伝達、伝 １導による熱伝達
がある。断熱効果の優れた断熱構造体を形成するために
は、これらの経路による熱伝達を有効に遮断する手段を
適宜用いる必要がある。
へ至る熱伝達の経路としては、高温高圧ガスの対流によ
る熱伝達、輻射による熱伝達、伝 １導による熱伝達
がある。断熱効果の優れた断熱構造体を形成するために
は、これらの経路による熱伝達を有効に遮断する手段を
適宜用いる必要がある。
断熱構造体形成のために用いられる材料は高い断熱性を
有する必要があるのはもちろんであるが、さらに高温下
でも強度を保ち、脆化や破１せず、また化学的に反応し
難いものであることが望ましい。断熱材として使用され
る材料としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、モリ
ブデン超耐熱合金（Ｎｉ基合金）等の金属系断帛材、あ
るいは窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非役化物系セラミッ
クス系断熱材、もしくはベベリア、ジルコニア、マグネ
シア、ムライト等の疫化物系セラミックス系断熱材、ま
たは可撓性無鉛シート（グラフオイル）、炭素系焼結体
（グラファイト）、グラファイトクロス等の炭藪系断熱
材が利用できる。
有する必要があるのはもちろんであるが、さらに高温下
でも強度を保ち、脆化や破１せず、また化学的に反応し
難いものであることが望ましい。断熱材として使用され
る材料としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、モリ
ブデン超耐熱合金（Ｎｉ基合金）等の金属系断帛材、あ
るいは窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非役化物系セラミッ
クス系断熱材、もしくはベベリア、ジルコニア、マグネ
シア、ムライト等の疫化物系セラミックス系断熱材、ま
たは可撓性無鉛シート（グラフオイル）、炭素系焼結体
（グラファイト）、グラファイトクロス等の炭藪系断熱
材が利用できる。
これら炭素系、セラミックス系、金属系断熱オを単独で
、あるいは多くの場合複数組合せて、これまでにも種々
の断熱構造体が考案されている０例えば、複数枚の可撓
性黒鉛シートとグラファイト焼結体とからなる炭素系断
熱層を内層側に、セラミックス焼結体と金属板とからな
るセラミックス−金属系断熱層を外層側に配設した断熱
構造体は特公昭６２−２９７０６号明細書に開示されて
いる。
、あるいは多くの場合複数組合せて、これまでにも種々
の断熱構造体が考案されている０例えば、複数枚の可撓
性黒鉛シートとグラファイト焼結体とからなる炭素系断
熱層を内層側に、セラミックス焼結体と金属板とからな
るセラミックス−金属系断熱層を外層側に配設した断熱
構造体は特公昭６２−２９７０６号明細書に開示されて
いる。
この種の炭素系−セラミックス系−金属系断熱構造体に
おいては、炭素系断熱材による寄与が大きく、主として
内層側に可撓性黒鉛シート（商品名グラフオイル）の多
層構造を備え、その厚さ方向の優れた断熱作用（１０９
３℃における熱伝導率０．００８２７ ｃａｔ ７ｃｍ
、ｓｅｃ℃）の寄与により、２０００℃に及ぶ炉内温度
の場合でも、有効な断熱作用を発揮する。さらに他の炭
素系断熱材がこの種の断熱構造体の内層側の構造支持体
として、または断熱構造体下部固定部の断熱作用のある
構造支持体として多用されている。
おいては、炭素系断熱材による寄与が大きく、主として
内層側に可撓性黒鉛シート（商品名グラフオイル）の多
層構造を備え、その厚さ方向の優れた断熱作用（１０９
３℃における熱伝導率０．００８２７ ｃａｔ ７ｃｍ
、ｓｅｃ℃）の寄与により、２０００℃に及ぶ炉内温度
の場合でも、有効な断熱作用を発揮する。さらに他の炭
素系断熱材がこの種の断熱構造体の内層側の構造支持体
として、または断熱構造体下部固定部の断熱作用のある
構造支持体として多用されている。
例えば、炭素系焼結体は、内層断熱層支持体として、ま
た下部固定部のフランジとして使用される。この種の断
熱構造体の典型的な構造を第２図に示す。
た下部固定部のフランジとして使用される。この種の断
熱構造体の典型的な構造を第２図に示す。
炭素系断熱材は可撓性シートとしても焼結体としてもま
た繊維としても形成でき使用に便利で、かつ優れた断熱
作用を持つが、セラミ＋７クス系あるいは金属系断熱材
と比較すると、高温下での化学的安定性が十分でない欠
点がある。
た繊維としても形成でき使用に便利で、かつ優れた断熱
作用を持つが、セラミ＋７クス系あるいは金属系断熱材
と比較すると、高温下での化学的安定性が十分でない欠
点がある。
ＨＩＰ処理に際して、圧力媒体として使用されるＡ ｒ
ｓ Ｈｅ ＳＮ ２等のガスは、それ自体炭素系断熱
材とは反応しないが、これらガス中に微量台まれる酸素
が炭素系断熱材と反応して（Ａｒ、Ｈｅ −、Ｎ ２等
のガス中の酸素を完全にゼロにするのは事実上不可能で
ある）、長期間使用している間に徐々に断熱構造体の劣
化を招き、ひいては不測の事故が発生する場合もあり得
る。さらにＨＩＰ処理の対象とする材料や処理の目的に
よっては、積極的に酸化雰囲気下でＨＩＰ処理を行う必
要があり、このような場合には炭素系断熱材を使用した
ＨＩＰ装置は全く使用できない。
ｓ Ｈｅ ＳＮ ２等のガスは、それ自体炭素系断熱
材とは反応しないが、これらガス中に微量台まれる酸素
が炭素系断熱材と反応して（Ａｒ、Ｈｅ −、Ｎ ２等
のガス中の酸素を完全にゼロにするのは事実上不可能で
ある）、長期間使用している間に徐々に断熱構造体の劣
化を招き、ひいては不測の事故が発生する場合もあり得
る。さらにＨＩＰ処理の対象とする材料や処理の目的に
よっては、積極的に酸化雰囲気下でＨＩＰ処理を行う必
要があり、このような場合には炭素系断熱材を使用した
ＨＩＰ装置は全く使用できない。
炭素系断熱材を使用せず、金属系およびセラミックス系
断熱材の使用のみで有効な断熱作用を持つ断熱構造体が
形成できることは、例えば、特開昭６１−２８９２８７
号明細書に開示されている。同明細書によれば、この種
の断熱構造体は多孔質セラミックスと金属剛体とよりな
る内側断熱層と、セラミックスファイバと金属剛体との
多層構造からなる外側断熱層とから形成されることが開
示されている。然しなから、この種の断熱構造体におい
ては、 （１） 金属系断熱材が金属剛体で形成されているた
め断熱層全体が厚くなり、高価な高温高圧装置の内容積
を有効に利用できない （２）金属剛体を成形するための、断熱構造体形成とは
別の工程が必要である （３） 金属系断熱材とセラミックス系断熱材との多
層構造における層の数に関して、装置の形状、使用温度
等のそれぞれの特性を考慮した層の数を各々任意に設定
することが困難である （４） 主として繊維密度の差に起因してセラミック
スファイバ断熱材の断熱作用が異なるが、その断熱作用
は繊維密度を考慮した上で金属系断熱材と組合せて多層
化することにより、より有効に発揮されるにも拘らず、
金属剛体と組合せて多層化すると断熱層全体が厚くなり
、装置が大型化するため、過剰な耐圧構造が要求される 等の実用上の問題点がなお存在し、これらの解決が望ま
れている。
断熱材の使用のみで有効な断熱作用を持つ断熱構造体が
形成できることは、例えば、特開昭６１−２８９２８７
号明細書に開示されている。同明細書によれば、この種
の断熱構造体は多孔質セラミックスと金属剛体とよりな
る内側断熱層と、セラミックスファイバと金属剛体との
多層構造からなる外側断熱層とから形成されることが開
示されている。然しなから、この種の断熱構造体におい
ては、 （１） 金属系断熱材が金属剛体で形成されているた
め断熱層全体が厚くなり、高価な高温高圧装置の内容積
を有効に利用できない （２）金属剛体を成形するための、断熱構造体形成とは
別の工程が必要である （３） 金属系断熱材とセラミックス系断熱材との多
層構造における層の数に関して、装置の形状、使用温度
等のそれぞれの特性を考慮した層の数を各々任意に設定
することが困難である （４） 主として繊維密度の差に起因してセラミック
スファイバ断熱材の断熱作用が異なるが、その断熱作用
は繊維密度を考慮した上で金属系断熱材と組合せて多層
化することにより、より有効に発揮されるにも拘らず、
金属剛体と組合せて多層化すると断熱層全体が厚くなり
、装置が大型化するため、過剰な耐圧構造が要求される 等の実用上の問題点がなお存在し、これらの解決が望ま
れている。
本発明は、ごく微量でも酸素が存在すると化学的安定性
が十分でな（なる炭素系断熱材を使用しない断熱構造体
を金属系およびセラミックス系断熱材から形成するに際
し、断熱構造体の厚さを薄（して高価な高温高圧装置の
内容積の有効利用を図ることを目的とする。
が十分でな（なる炭素系断熱材を使用しない断熱構造体
を金属系およびセラミックス系断熱材から形成するに際
し、断熱構造体の厚さを薄（して高価な高温高圧装置の
内容積の有効利用を図ることを目的とする。
さらに本発明は、繁雑となりがちな多層構造の断熱構造
体組立て作業性の向上、保守および補修容易性の向上を
も目的とする。
体組立て作業性の向上、保守および補修容易性の向上を
も目的とする。
本発明によれば、たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造
体の最内層に設けた倒立カップ状の多孔質セラミックス
製支持体と、前記多孔質セラミックス製支持体を囲周子
る金属箔と、さらに前記金属箔を囲周しセラミックスフ
ァイバフェルトと金属箔とよりなる断熱層とセラミック
・スフアイバブランケラトと金属箔とよりなる断熱層と
を交互に多層配設して形成した積層断熱層とから構成す
ることを特徴とするたて型内熱式高温高圧装置の断熱構
造体が提供される。
体の最内層に設けた倒立カップ状の多孔質セラミックス
製支持体と、前記多孔質セラミックス製支持体を囲周子
る金属箔と、さらに前記金属箔を囲周しセラミックスフ
ァイバフェルトと金属箔とよりなる断熱層とセラミック
・スフアイバブランケラトと金属箔とよりなる断熱層と
を交互に多層配設して形成した積層断熱層とから構成す
ることを特徴とするたて型内熱式高温高圧装置の断熱構
造体が提供される。
さらに本発明によれば、組立てが簡便で作業性が向上し
、下部固定部を備えた断熱構造体、すなわちたて型内熱
式高温高圧装置の断熱構造体の最内層に設けた倒立カッ
プ状の多孔質セラミックス製支持体と、前記多孔質セラ
ミックス製支持体を囲周する金属箔と、さらに前記金属
箔を囲周しセラミックスファイバフェルトと金属箔とよ
りなる断熱層とセラミックスファイバブランケットと金
属箔とよりなる断熱層とを交互に多層配設して形成した
積層断熱層とから構成し、さらに前記倒立カップ状の断
熱構造体を固定する下部固定部を設け、下部固定部には
前記多孔質セラミックス製支持体と嵌合する溝部を備え
た多孔質セラミックス製フランジを設けると共に断熱層
の最外層に位置する金属箔の外側に断熱構造体全体を覆
う金属製フードを設け、前記多孔質セラミックス製フラ
ンジの下部には同径リング状のセラミックスファイバフ
ェルトもしくはセラミックスファイバブランケットと、
金属箔と、セラミックスファイバフェルトもしくはセラ
ミックスファイバブランケットと、金属製フランジとを
順次設け、前記多孔質セラミックス製支持体と多孔質セ
ラミックス製フランジと金属製フードとの間に断熱構造
体全体を収納し、前記金属製フランジの外側部と前記金
属製フードの内側部とを嵌合せしめることによって一体
嵌着された断熱構造体を形成することを特徴とするたて
型内熱式高温高圧装置の断熱構造体が提供される。
、下部固定部を備えた断熱構造体、すなわちたて型内熱
式高温高圧装置の断熱構造体の最内層に設けた倒立カッ
プ状の多孔質セラミックス製支持体と、前記多孔質セラ
ミックス製支持体を囲周する金属箔と、さらに前記金属
箔を囲周しセラミックスファイバフェルトと金属箔とよ
りなる断熱層とセラミックスファイバブランケットと金
属箔とよりなる断熱層とを交互に多層配設して形成した
積層断熱層とから構成し、さらに前記倒立カップ状の断
熱構造体を固定する下部固定部を設け、下部固定部には
前記多孔質セラミックス製支持体と嵌合する溝部を備え
た多孔質セラミックス製フランジを設けると共に断熱層
の最外層に位置する金属箔の外側に断熱構造体全体を覆
う金属製フードを設け、前記多孔質セラミックス製フラ
ンジの下部には同径リング状のセラミックスファイバフ
ェルトもしくはセラミックスファイバブランケットと、
金属箔と、セラミックスファイバフェルトもしくはセラ
ミックスファイバブランケットと、金属製フランジとを
順次設け、前記多孔質セラミックス製支持体と多孔質セ
ラミックス製フランジと金属製フードとの間に断熱構造
体全体を収納し、前記金属製フランジの外側部と前記金
属製フードの内側部とを嵌合せしめることによって一体
嵌着された断熱構造体を形成することを特徴とするたて
型内熱式高温高圧装置の断熱構造体が提供される。
ここでフェルトとは繊維材料を比較的高密度で使用して
形成した布を総称し、ブランケットとは繊維材料を比較
的低密度で使用して形成した布を総称する。同一容積の
場合、フェルトの方がブランケットより重い。°すなわ
ちフェルトはブランケットより気孔率が低い。また同一
のセラミックス系材料から、繊維密度を変化させること
により、フェルトまたはブランケットのいずれをも作成
することができる。例えば、典型的なフェルトは、厚さ
１．２７ｍｍ、みかけ密度０．２４ｇ／ａ＋１、気孔率
９６％、繊維糸の直径４〜６μ、主成分ＺｒＯ２＋Ｈｆ
Ｏ２＋Ｙ２０１であるのに対し、典型的なブランケット
は、厚さ６ｍ、みかけ密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｊ、
気孔率９８％、繊維糸の直径４〜１２μ、主成分ＺｒＯ
２＋ＨｆＯ２＋Ｙ２０．である。１層の厚さが０．１ｍ
〜５．Ｏｍのフェルト、３．Ｏｎ＋〜２．５ Ｉｍのブ
ランケットを用いれば好適であり、０．ｌｍｍ＝１．７
龍のフェルト、３．Ｏｔｍ〜６．０龍のブランケットを
用いればさらに好適である。また気孔率が９４％〜９６
％のフェルト、９６％〜９８％のブランケットの使用が
好ましい。フェルトとブランケットを比較した場合、フ
ェルトは機械的強度および耐熱性が高いが断熱効果は低
く、ブランケットは機械的強度および耐熱性は低いが断
熱効果は高い。このような特性を有するフェルトとブラ
ンケットとをそれぞれ金属箔と組合せて交互に多層積層
すれば、流体不透過性の金属箔に隔てられたセラミック
スファイバの疎密層が繰り返して形成され、断熱効果が
高く、かつ極めて薄い好適な断熱構造体が提供される。
形成した布を総称し、ブランケットとは繊維材料を比較
的低密度で使用して形成した布を総称する。同一容積の
場合、フェルトの方がブランケットより重い。°すなわ
ちフェルトはブランケットより気孔率が低い。また同一
のセラミックス系材料から、繊維密度を変化させること
により、フェルトまたはブランケットのいずれをも作成
することができる。例えば、典型的なフェルトは、厚さ
１．２７ｍｍ、みかけ密度０．２４ｇ／ａ＋１、気孔率
９６％、繊維糸の直径４〜６μ、主成分ＺｒＯ２＋Ｈｆ
Ｏ２＋Ｙ２０１であるのに対し、典型的なブランケット
は、厚さ６ｍ、みかけ密度０．１〜０．１５ｇ／ｃｊ、
気孔率９８％、繊維糸の直径４〜１２μ、主成分ＺｒＯ
２＋ＨｆＯ２＋Ｙ２０．である。１層の厚さが０．１ｍ
〜５．Ｏｍのフェルト、３．Ｏｎ＋〜２．５ Ｉｍのブ
ランケットを用いれば好適であり、０．ｌｍｍ＝１．７
龍のフェルト、３．Ｏｔｍ〜６．０龍のブランケットを
用いればさらに好適である。また気孔率が９４％〜９６
％のフェルト、９６％〜９８％のブランケットの使用が
好ましい。フェルトとブランケットを比較した場合、フ
ェルトは機械的強度および耐熱性が高いが断熱効果は低
く、ブランケットは機械的強度および耐熱性は低いが断
熱効果は高い。このような特性を有するフェルトとブラ
ンケットとをそれぞれ金属箔と組合せて交互に多層積層
すれば、流体不透過性の金属箔に隔てられたセラミック
スファイバの疎密層が繰り返して形成され、断熱効果が
高く、かつ極めて薄い好適な断熱構造体が提供される。
多層積層では、少なくともフェルト層３層、ブランケッ
ト層３層必要で、フェルト層６層、ブランケット層３層
あれば十分である。
ト層３層必要で、フェルト層６層、ブランケット層３層
あれば十分である。
また、このような断熱構造体に下部固定部を設けるに際
しては、断熱構造体最内層の多孔質セラミックス製支持
体と嵌合する多孔質セラミックス製フランジを設けるこ
とにより高温高圧ガスと接触する可能性のある部分を全
て多孔質セラミックスとし、下部固定部の金属箔、フエ
ルト、ブランケットにより十分な断熱効果を確保しつつ
、前記収納および固定手段により一体嵌着して、極めて
作業性が向上し、かつ断熱性に優れた断熱構造体を提供
することができる。
しては、断熱構造体最内層の多孔質セラミックス製支持
体と嵌合する多孔質セラミックス製フランジを設けるこ
とにより高温高圧ガスと接触する可能性のある部分を全
て多孔質セラミックスとし、下部固定部の金属箔、フエ
ルト、ブランケットにより十分な断熱効果を確保しつつ
、前記収納および固定手段により一体嵌着して、極めて
作業性が向上し、かつ断熱性に優れた断熱構造体を提供
することができる。
セラミックスファイバフェルトをＺｒＯ，＋Ｙ２０．
、ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２＋Ｙ２ｏ、、ＺｒＯ２＋’ｙ’、
ｏ、＋ｓｔｏ、ｓ Ａ１２０５ ＋５ｉ０２並びにＡ１
２０３ ＋８２０５ ＋Ｓ ｉ０２よりなる群から選択
されるセラミックス系材料から構成すれば、比較的高い
機械的強度および耐熱性を付与され、かつ高温下でも化
学的に安定なセラミックスファイバ断熱材を得ることが
できる。
、ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２＋Ｙ２ｏ、、ＺｒＯ２＋’ｙ’、
ｏ、＋ｓｔｏ、ｓ Ａ１２０５ ＋５ｉ０２並びにＡ１
２０３ ＋８２０５ ＋Ｓ ｉ０２よりなる群から選択
されるセラミックス系材料から構成すれば、比較的高い
機械的強度および耐熱性を付与され、かつ高温下でも化
学的に安定なセラミックスファイバ断熱材を得ることが
できる。
セラミックスファイバブランケットをＺｒＯ２＋Ｙ２ｏ
、 、ＺｒＯ２＋Ｈｆ０２ ＋Ｙ２０５、ＺｒＯ２＋Ｙ
２ｏ、＋５ｔｏ２、Ａ１２０５ ＋５ｉｎ２並びにＡｌ
１０ｇ ＋Ｈ２０５＋５ｉ０２よりなる群から選択され
るセラミックス系材料から構成すれば、比較的高い断熱
効果を有し、かつ高温下でも化学的に安定なセラミック
スファイバ断熱材を得ることができる。
、 、ＺｒＯ２＋Ｈｆ０２ ＋Ｙ２０５、ＺｒＯ２＋Ｙ
２ｏ、＋５ｔｏ２、Ａ１２０５ ＋５ｉｎ２並びにＡｌ
１０ｇ ＋Ｈ２０５＋５ｉ０２よりなる群から選択され
るセラミックス系材料から構成すれば、比較的高い断熱
効果を有し、かつ高温下でも化学的に安定なセラミック
スファイバ断熱材を得ることができる。
金属箔を、ＰｔおよびＮｉよりなる群から選択される非
鉄系金属材料から、または３１６ステンレス、３０４ス
テンレス並びに１３Ｃｒ系ステンレスよりなる群から選
択されるステンレス系金属材料から、またはＣｒ−Ｍｏ
鋼、Ｃ−Ｍｎ鋼並びに炭素鋼よりなる群から選択される
低合金／炭素鋼系合金材料から構成すれば、高い耐熱性
および断熱性が実現され、高温下でも脆化、破損せず、
化学的に十分安定で、かつ流体の透過を有効に遮断する
金属系断熱材を得ることができる。また金属箔は他の断
熱材の騰落防止板としても機能する。これら薄いフィル
ム状の金属箔１枚の厚さは、好ましくは０．０５ｍ〜０
．７鶴であり、さらに好ましくは０．１ｆｌ〜０．２論
である。断熱構造体の内側から外側にかけて、それぞれ
の構造体特有の温度勾配が形成されるが、金属箔の種類
および厚さは、その金属箔が使用される位置における温
度勾配の状態をも考慮して定める必要がある。
鉄系金属材料から、または３１６ステンレス、３０４ス
テンレス並びに１３Ｃｒ系ステンレスよりなる群から選
択されるステンレス系金属材料から、またはＣｒ−Ｍｏ
鋼、Ｃ−Ｍｎ鋼並びに炭素鋼よりなる群から選択される
低合金／炭素鋼系合金材料から構成すれば、高い耐熱性
および断熱性が実現され、高温下でも脆化、破損せず、
化学的に十分安定で、かつ流体の透過を有効に遮断する
金属系断熱材を得ることができる。また金属箔は他の断
熱材の騰落防止板としても機能する。これら薄いフィル
ム状の金属箔１枚の厚さは、好ましくは０．０５ｍ〜０
．７鶴であり、さらに好ましくは０．１ｆｌ〜０．２論
である。断熱構造体の内側から外側にかけて、それぞれ
の構造体特有の温度勾配が形成されるが、金属箔の種類
および厚さは、その金属箔が使用される位置における温
度勾配の状態をも考慮して定める必要がある。
倒立カップ状の断熱構造体の天蓋部のセラミックスファ
イバブランケットと金属箔とよりなる断熱層の数が側面
部のセラミックスファイバブランケットと金属箔とより
なる断熱層の数より多い断熱構造体を形成すれば、輻射
による熱伝達の大きい天蓋部の断熱性能の増強を図るこ
とができ好適である。
イバブランケットと金属箔とよりなる断熱層の数が側面
部のセラミックスファイバブランケットと金属箔とより
なる断熱層の数より多い断熱構造体を形成すれば、輻射
による熱伝達の大きい天蓋部の断熱性能の増強を図るこ
とができ好適である。
金属箔を少なくとも１層毎に耐熱金属製細線で側面部を
円周状に巻回して固定し、各層の耐熱金属製細線の巻回
ピッチを互いに重ならないよう設定すれば、各金属箔側
面部の金属製細線固定部は、被固定物が金属箔、フェル
ト、ブランケットのように柔軟な構造を有するものであ
るため凹部を形成し、金属製細線が配置されていない凸
部と区別される。さらに各層の金属箔側面部を固定する
耐熱金属製細線の巻回ピッチを互いに重ならないよう設
定することにより、各層の凸部が互いに重なり合わず、
その結果非宝に薄い断熱構造体を形成することができる
。
円周状に巻回して固定し、各層の耐熱金属製細線の巻回
ピッチを互いに重ならないよう設定すれば、各金属箔側
面部の金属製細線固定部は、被固定物が金属箔、フェル
ト、ブランケットのように柔軟な構造を有するものであ
るため凹部を形成し、金属製細線が配置されていない凸
部と区別される。さらに各層の金属箔側面部を固定する
耐熱金属製細線の巻回ピッチを互いに重ならないよう設
定することにより、各層の凸部が互いに重なり合わず、
その結果非宝に薄い断熱構造体を形成することができる
。
また、このように各層の凹凸が互いに噛合うように組立
てると固定がより確実となるばかりか、各層内における
高温高圧ガスの対流による熱伝達がより有効に抑えられ
断熱性能が向上し極めて好適である。またこの際金属箔
を数層ごとに固定することもでき、３層ごとに固定すれ
ば好適であり、２層ごとに固定すればさらに好適である
。
てると固定がより確実となるばかりか、各層内における
高温高圧ガスの対流による熱伝達がより有効に抑えられ
断熱性能が向上し極めて好適である。またこの際金属箔
を数層ごとに固定することもでき、３層ごとに固定すれ
ば好適であり、２層ごとに固定すればさらに好適である
。
本発明における断熱構造体の繰返し多層積層構造形成に
際しては、いずれも薄い金属箔、セラミックスファイバ
フェルト、セラミックスファイバブランケットを使用し
、セラミックスファイバ高密度層−金属箔−セラミック
スファイバ低密度層−金属箔という構成を繰返し、流体
不透過性の金属箔に隔てられたセラミックスファイバの
疎密層が反覆継続的に形成される。また各層はそれぞれ
薄い材料であるため、同じ量の材料を用いた場合、より
層の数を増やすことができる。従って、本発明の多層積
層構造は、従来の構造に比較して、断熱層の材質、密度
等に関して圧倒的に多い数の不連続面を備える。
際しては、いずれも薄い金属箔、セラミックスファイバ
フェルト、セラミックスファイバブランケットを使用し
、セラミックスファイバ高密度層−金属箔−セラミック
スファイバ低密度層−金属箔という構成を繰返し、流体
不透過性の金属箔に隔てられたセラミックスファイバの
疎密層が反覆継続的に形成される。また各層はそれぞれ
薄い材料であるため、同じ量の材料を用いた場合、より
層の数を増やすことができる。従って、本発明の多層積
層構造は、従来の構造に比較して、断熱層の材質、密度
等に関して圧倒的に多い数の不連続面を備える。
熱の対流、輻射、伝導を有効に阻害する種々の不連続面
を多数備えることにより、本発明の断熱構造体は極めて
優れた断熱作用を発揮する。
を多数備えることにより、本発明の断熱構造体は極めて
優れた断熱作用を発揮する。
以下添付図面によって本発明の具体的構成例について説
明するが、本発明はこの例にのみ限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこの例にのみ限定されるものではな
い。
第１図は本発明による断熱構造体部の断面図を示す、加
熱処理室２６を画成する多孔質セラミックス製支持体（
インナーフード） ２８の外側に金属箔３０とセラミッ
クスファイバフェルト３４とセラミックスファイバブラ
ンケット３６とからなる積層断熱層を形成し、各層は耐
熱金属製細線３２により固定した。このとき用いた金属
箔はＮｉおよびステンレスであり、セラミックスファイ
バフェルトはＺ ｒ ０２ 、＋Ｙ２０゜＋ＨｆＯ２で
あり、セラミックスファイバブランケットはＡ１２０．
＋Ｂ２０．＋ＳＩＯ，であり、耐熱金属製細線は径０．
１ｆｉのＮｉ合金製である。
熱処理室２６を画成する多孔質セラミックス製支持体（
インナーフード） ２８の外側に金属箔３０とセラミッ
クスファイバフェルト３４とセラミックスファイバブラ
ンケット３６とからなる積層断熱層を形成し、各層は耐
熱金属製細線３２により固定した。このとき用いた金属
箔はＮｉおよびステンレスであり、セラミックスファイ
バフェルトはＺ ｒ ０２ 、＋Ｙ２０゜＋ＨｆＯ２で
あり、セラミックスファイバブランケットはＡ１２０．
＋Ｂ２０．＋ＳＩＯ，であり、耐熱金属製細線は径０．
１ｆｉのＮｉ合金製である。
これら断熱層の外側の下部固定部として、多孔質セラミ
ックス製支持体２８と嵌合する多孔質セラミックス製フ
ランジ３８を設けると共に、その下部に同径リング状の
フェルトまたはブランケット４２ （Ｚｒ０２ ＋Ｈ
ｆＯ２＋Ｙ２０３製）、ステンレスｍ金ＭＷｉ４４、ス
テンレス製フランジ４６を順次設ける。ステンレス製フ
ランジ４６を止めねじ４８によりアウターフード４０に
２固定し、これにより断熱構造体全体゛を一体嵌着する
。下部固定部を貫通して、加熱処理室と断熱層を連通ず
る圧力バランス穴５０を設け、圧力調整を行う、また下
部固定部が備えるガイドビン５２により、断熱構造体全
体を支持台（図示せず）に固定する。
ックス製支持体２８と嵌合する多孔質セラミックス製フ
ランジ３８を設けると共に、その下部に同径リング状の
フェルトまたはブランケット４２ （Ｚｒ０２ ＋Ｈ
ｆＯ２＋Ｙ２０３製）、ステンレスｍ金ＭＷｉ４４、ス
テンレス製フランジ４６を順次設ける。ステンレス製フ
ランジ４６を止めねじ４８によりアウターフード４０に
２固定し、これにより断熱構造体全体゛を一体嵌着する
。下部固定部を貫通して、加熱処理室と断熱層を連通ず
る圧力バランス穴５０を設け、圧力調整を行う、また下
部固定部が備えるガイドビン５２により、断熱構造体全
体を支持台（図示せず）に固定する。
以上のように構成された断熱構造体は、従来のものと比
較すると格段に薄く、内径１５２．４鶴の倒立カップ状
の断熱構造体の外径は１８６．０ ｍで、その厚さは僅
か１６．８ｍであり、従来の構造のものの厚さの約１／
３に薄くすることができた。また、この断熱構造体を備
えたＨＩＰ装置を運転した際、装置内部温度は１２００
℃に達したが、その外面温度は１６０℃以下まで低下し
ていた。さらに組立時の作業性の向上を図ることができ
、従来と同じ性能の装置を従来の約２倍の作業効率で作
成することができる。すなわち、本発明の断熱構造体を
備えたＨＩＰ装置は、従来のＨＩＰ装置と同等もしくは
それ以上の高温で運転可能であり、炭素系断熱材を使用
していないため酸素存在下でも化学的に安定で、従来の
装置と比較して極めて薄い断熱層となっているため高温
高圧容器の内部容積の有効利用を図ることができ、ある
いは同じ内部容積であれば装置を数段小型化可能で、か
つ従来の装置同様安全温度まで装置外面温度を低下させ
ることができると共に、従来よりも高い作業効率で作成
することが可能である。
較すると格段に薄く、内径１５２．４鶴の倒立カップ状
の断熱構造体の外径は１８６．０ ｍで、その厚さは僅
か１６．８ｍであり、従来の構造のものの厚さの約１／
３に薄くすることができた。また、この断熱構造体を備
えたＨＩＰ装置を運転した際、装置内部温度は１２００
℃に達したが、その外面温度は１６０℃以下まで低下し
ていた。さらに組立時の作業性の向上を図ることができ
、従来と同じ性能の装置を従来の約２倍の作業効率で作
成することができる。すなわち、本発明の断熱構造体を
備えたＨＩＰ装置は、従来のＨＩＰ装置と同等もしくは
それ以上の高温で運転可能であり、炭素系断熱材を使用
していないため酸素存在下でも化学的に安定で、従来の
装置と比較して極めて薄い断熱層となっているため高温
高圧容器の内部容積の有効利用を図ることができ、ある
いは同じ内部容積であれば装置を数段小型化可能で、か
つ従来の装置同様安全温度まで装置外面温度を低下させ
ることができると共に、従来よりも高い作業効率で作成
することが可能である。
第１図は本発明による断熱構造体部の断面図、第２図は
従来の炭素系断熱材を多用した断熱構造体部の断面を表
わす概略図である。 １００．、加熱処理室 １２、、、グラフプイト製内側断熱材支持体１４、、、
炭素系積層断熱材 １６、、、中間断熱材支持体 １８、、、積層断熱材 ２０、、、金属製アウターフード ２２、、、グラファイト製フランジ ２４、、、、金属製フランジ ２６．、、加熱処理室２
８、、、多孔質セラミックス製支持体３０、、、金属箔
３２．、、耐熱金属製細線３４、、、、セラ
ミックスファイバフェルト３６、、、セラミックスファ
イバブランケット３Ｂ、、、、多孔質セラミックス製フ
ランジ４０、、、、金属製アウターフード ４２、、、フェルトまたはブランケット４４、、、金属
箔 ４６．、、ステンレス製フランジ４８、、、止め
ねじ ５０．、、圧カバランス穴５２、、、ガイ
ドビン ＦＩＧ、 １ ＦＩＧ、２ 手続補正型（能） 昭和６２年１２月 ７日
従来の炭素系断熱材を多用した断熱構造体部の断面を表
わす概略図である。 １００．、加熱処理室 １２、、、グラフプイト製内側断熱材支持体１４、、、
炭素系積層断熱材 １６、、、中間断熱材支持体 １８、、、積層断熱材 ２０、、、金属製アウターフード ２２、、、グラファイト製フランジ ２４、、、、金属製フランジ ２６．、、加熱処理室２
８、、、多孔質セラミックス製支持体３０、、、金属箔
３２．、、耐熱金属製細線３４、、、、セラ
ミックスファイバフェルト３６、、、セラミックスファ
イバブランケット３Ｂ、、、、多孔質セラミックス製フ
ランジ４０、、、、金属製アウターフード ４２、、、フェルトまたはブランケット４４、、、金属
箔 ４６．、、ステンレス製フランジ４８、、、止め
ねじ ５０．、、圧カバランス穴５２、、、ガイ
ドビン ＦＩＧ、 １ ＦＩＧ、２ 手続補正型（能） 昭和６２年１２月 ７日
Claims (7)
- （１）たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体の最内層
に設けた倒立カップ状の多孔質セラミックス製支持体と
、前記多孔質セラミックス製支持体を囲周する金属箔と
、さらに前記金属箔を囲周しセラミックスファイバフェ
ルトと金属箔とよりなる断熱層とセラミックスファイバ
ブランケットと金属箔とよりなる断熱層とを交互に多層
配設して形成した積層断熱層とから構成することを特徴
とするたて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体。 - （２）たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体の最内層
に設けた倒立カップ状の多孔質セラミックス製支持体と
、前記多孔質セラミックス製支持体を囲周する金属箔と
、さらに前記金属箔を囲周しセラミックスファイバフェ
ルトと金属箔とよりなる断熱層とセラミックスファイバ
ブランケットと金属箔とよりなる断熱層とを交互に多層
配設して形成した積層断熱層とから構成し、さらに前記
倒立カップ状の断熱構造体を固定する下部固定部を設け
、下部固定部には前記多孔質セラミックス製支持体と嵌
合する溝部を備えた多孔質セラミックス製フランジを設
けると共に断熱層の最外層に位置する金属箔の外側に断
熱構造体全体を覆う金属製フードを設け、前記多孔質セ
ラミックス製フランジの下部には同径リング状のセラミ
ックスファイバフェルトもしくはセラミックスファイバ
ブランケットと、金属箔と、セラミックスファイバフェ
ルトもしくはセラミックスファイバブランケットと、金
属製フランジとを順次設け、前記多孔質セラミックス製
支持体と多孔質セラミックス製フランジと金属製フード
との間に断熱構造体全体を収納し、前記金属製フランジ
の外側部と前記金属製フードの内側部とを嵌合せしめる
ことによって一体嵌着された断熱構造体を形成すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のたて型内熱式
高温高圧装置の断熱構造体。 - （３）セラミックスファイバフェルトをＺｒＯ＿２＋Ｙ
＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２＋ＨｆＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３、
ＺｒＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３＋ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
３＋ＳｉＯ＿２並びにＡｌ＿２Ｏ＿３＋Ｂ＿２Ｏ＿３＋
ＳｉＯ＿２よりなる群から選択されるセラミックス系材
料から構成する特許請求の範囲第１項もしくは第２項の
いずれかに記載のたて型内熱式高温高圧装置の断熱構造
体。 - （４）セラミックスファイバブランケットをＺｒＯ＋Ｙ
＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２＋ＨｆＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３、
ＺｒＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３＋ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
３＋ＳｉＯ＿２並びにＡｌ＿２Ｏ＿３＋Ｂ＿２Ｏ＿３＋
ＳｉＯ＿２よりなる群から選択されるセラミックス系材
料から構成する特許請求の範囲第１項もしくは第２項の
いずれかに記載のたて型内熱式高温高圧装置の断熱構造
体。 - （５）金属箔を、ＰｔおよびＮｉよりなる群から選択さ
れる非鉄系金属材料から、または３１６ステンレス、３
０４ステンレス並びに１３Ｃｒ系ステンレスよりなる群
から選択されるステンレス系金属材料から、またはＣｒ
−Ｍｏ鋼、Ｃ−Ｍｎ鋼並びに炭素鋼よりなる群から選択
される低合金／炭素鋼系合金材料から構成する特許請求
の範囲第１項もしくは第２項のいずれかに記載の断熱構
造体。 - （６）倒立カップ状の断熱構造体の天蓋部のセラミック
スファイバブランケットと金属箔とよりなる断熱層の数
が側面部のセラミックスファイバブランケットと金属箔
とよりなる断熱層の数より多い特許請求の範囲第１項も
しくは第２項のいずれかに記載の断熱構造体。 - （７）金属箔を少なくとも１層毎に耐熱金属製細線で側
面部を円周状に巻回して固定し、各層の耐熱金属製細線
の巻回ピッチを互いに重ならないよう設定する特許請求
の範囲第１項もしくは第２項のいずれかに記載の断熱構
造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28556287A JPH01127889A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28556287A JPH01127889A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127889A true JPH01127889A (ja) | 1989-05-19 |
| JPH0256584B2 JPH0256584B2 (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=17693156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28556287A Granted JPH01127889A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | たて型内熱式高温高圧装置の断熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01127889A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011021267A (ja) * | 2009-07-21 | 2011-02-03 | Honda Motor Co Ltd | メタルボンド砥石製造用焼結炉 |
| JP2011195371A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Hitachi Zosen Corp | 熱ｃｖｄ装置における断熱体 |
| JP2021533977A (ja) * | 2018-08-06 | 2021-12-09 | ビーエイエスエフ・ソシエタス・エウロパエアBasf Se | 圧力定格装置シェルとセラミック繊維複合材料からなる内部フレームワークシステムで構成される装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5248152A (en) * | 1975-10-15 | 1977-04-16 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Structure of cylinder-shaped heat-insulating materials |
| JPS5593444A (en) * | 1979-01-11 | 1980-07-15 | Kawasaki Steel Co | Heat insulating material |
| JPS61289287A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-19 | 三菱重工業株式会社 | 熱間静水圧加圧処理装置 |
| JPS6229706A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 背圧タ−ビン発電機の出力制御方法 |
-
1987
- 1987-11-13 JP JP28556287A patent/JPH01127889A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5248152A (en) * | 1975-10-15 | 1977-04-16 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Structure of cylinder-shaped heat-insulating materials |
| JPS5593444A (en) * | 1979-01-11 | 1980-07-15 | Kawasaki Steel Co | Heat insulating material |
| JPS61289287A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-19 | 三菱重工業株式会社 | 熱間静水圧加圧処理装置 |
| JPS6229706A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 背圧タ−ビン発電機の出力制御方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011021267A (ja) * | 2009-07-21 | 2011-02-03 | Honda Motor Co Ltd | メタルボンド砥石製造用焼結炉 |
| JP2011195371A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Hitachi Zosen Corp | 熱ｃｖｄ装置における断熱体 |
| JP2021533977A (ja) * | 2018-08-06 | 2021-12-09 | ビーエイエスエフ・ソシエタス・エウロパエアBasf Se | 圧力定格装置シェルとセラミック繊維複合材料からなる内部フレームワークシステムで構成される装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0256584B2 (ja) | 1990-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |