JPH018954Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高温領域での断熱にすぐれた熱間静水
圧加圧（以下、HIPと略記する）装置用の断熱層
に関するものである。

（従来技術） 近時、高温高圧下で金属粉末やセラミツクス粉
末などを処理し、耐熱焼結製品を得る趨勢が昂ま
り、そのための装置としてHIP装置が注目されて
いる。

ところで、このHIP装置は、基本的には第１図
に図示する如く、高圧シリンダ１と、その上下開
口部を密封する上部プラグ２及び下部プラグ３に
よつて高圧容器が画成され、その内部に高圧室４
が形成されると共に、該高圧室４内に円筒状の断
熱層５とその内側に加熱装置６が配設されて炉室
７を形成し、被処理体Ｍが下部プラグ３に一体的
に取り付けられた断熱座８上に載置されて炉室７
内の高温高圧ガス雰囲気でHIP処理されるもので
あるが、被処理体及び炉構造が高圧室内に収容さ
れているので、高圧容器自体の温度上昇による強
度低下を防ぎ、かつ高価な高圧容器の内容積を有
効に利用する見地から断熱材料と断熱構造は極め
て重要な要素となつている。

とりわけ、最近のHIP装置においては処理温
度、処理圧力が次第に高まる傾向にあり、高圧ガ
スの物性にもとづく対流による熱伝達および輻射
による熱伝達を抑制するため高温領域での断熱に
すぐれた断熱構造が求められている。

そこで、本出願人は、かかる断熱構造の要求に
対応し、さきに特開昭56−6736号、特開昭58−
199803号等により幾つかの断熱構造を提案した。

このうち、前者のものは、可撓性黒鉛シートを
複数回巻成して形成した黒鉛円筒と、可撓性を有
しないグラフアイトキヤツプとを主たる構成要素
とした断熱層構造であり、後者は可撓性黒鉛シー
トに１層おきに穴又は孔を有する黒鉛シートを用
いた断熱層構成である。

しかしながら、上記の各断熱層について、その
後、更に検討を重ね、実地に試験したところ、以
下の如き点に、なお、問題を残していることを知
見した。

即ち、可撓性黒鉛シートの厚みの精度が金属シ
ートほどには良好でなく、従つて巻成した円筒部
の外径を一定公差内におさめることが困難である
こと、そして、このことから例えば黒鉛円筒とグ
ラフアイトキヤツプとの間に隙間を生じ、それが
原因で断熱層の内側から外側へとガスの対流移動
が起り、断熱性能を阻害することである。

なお、グラフアイトキヤツプの内径を一律に小
さくすることも考えられるが、黒鉛円筒にかぶせ
る際の必要変形量が過大となり、黒鉛円筒に軸線
方向の座屈、破損を生ぜしめる欠点がある。

（考案の目的） 本考案は叙上の如き実状と問題に対処し、前記
両提案に係る断熱層構造を結合すると共に巻成し
た黒鉛円筒の上部グラフアイトキヤツプに凹凸部
を設けることにより黒鉛シートの厚みの不均一を
補い、対流移動の阻止をより確実にして高温領域
の断熱に有効ならしめることを目的とするもので
ある。

（考案の構成） 即ち、上記目的に適合する本考案の特徴とする
ところは、前記高圧容器内に配置した断熱層にお
いて、該断熱層を、下記の如き構成となした点に
ある。

(イ) 可撓性黒鉛シートを複数層巻成してなる黒鉛
円筒を複数個同心円状に配置した胴部と、可撓
性黒鉛シートを複数層重合した天蓋と、該天蓋
間に配置された短キヤツプ状のグラフアイトキ
ヤツプを含み構成したこと、 (ロ) 前記胴部の黒鉛円筒における可撓性黒鉛シー
トに１層おきに穴又は孔を有する可撓性黒鉛シ
ートを配層したこと、 (ハ) 重合天蓋を奇数層の黒鉛円筒上端部に接して
配置したこと、 (ニ) 短キヤツプ状のグラフアイトキヤツプを前記
黒鉛円筒上端部を包囲するように密着して嵌合
配置し、その下端を偶数層の黒鉛円筒の上端面
に接して、隣接グラフアイトキヤツプによつて
軸線方向のオーバーラツプ部を形成し、該オー
バーラツプ部で奇数層の黒鉛円筒上端部を挾み
込んだこと、 (ホ) グラフアイトキヤツプのオーバーラツプ部に
凸部又は凹凸部を設けたこと、 (ヘ) 少くとも組立状態において前記オーバーラツ
プ部の黒鉛円筒には穴又は孔が位置しないよう
になしたこと、 （実施例） 以下、更に添付図面を参照し、上記本考案の具
体的な実施例を詳述する。

第２図は本考案の１例に係る断熱層構造であ
り、外側断熱層１５は例えば金属あるいはセラミ
ツクス等の通気性を有しない材料で形成した倒立
カツプ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、その間に充填
された無機繊維等の断熱材１８とから構成され
た、全体として通気性を有しない特開昭56−6736
号公報第２図、第３図記載の如き既知の断熱層か
らなる。

一方、内側断熱層１２は本考案の要部を含んで
おり、後述の如き可撓性黒鉛シートを複数層巻成
してなる黒鉛円筒１１ａ〜１１ｄを倒立カツプ状
のグラフアイトキヤツプ１４外側に複数個同心円
状に配置した胴部と、可撓性黒鉛シートを複数層
重合した天蓋１３ａ〜１３ｃと、該天蓋間に配置
された可撓性を有しない短キヤツプ状のグラフア
イトキヤツプ１４ａ，１４ｂとから構成されてお
り、重合天蓋１３ａ，１３ｂは奇数層の黒鉛円筒
１１ａ，１１ｃの上端部に接して配置され、又、
グラフアイトキヤツプ１４ａ，１４ｂは、該奇数
層の黒鉛円筒１１ａ，１１ｃの上端部を包囲する
ように嵌合密着されていて、隣接するグラフアイ
トキヤツプ１４，１４ａ，１４ａ，１４ｂによつ
て軸線方向に形成されるオーバーラツプ部間に挾
み込まれ、その下端が偶数層の黒鉛円筒１１ａ，
１１ｄの上端部に接して配置されている。

ここで、上記の図示例において、可撓性黒鉛シ
ートを複数層巻成してなる黒鉛円筒１１ａ〜１１
ｄは第６図に図示した如き穴又は孔を有する可撓
性黒鉛シートを１層おきに介装し、穴又は孔を有
しない可撓性黒鉛シート２１と穴を有する可撓性
黒鉛シート２２を交互に配層し巻成することによ
つて形成されており、その上下両縁部には穴又は
孔を有しない部分が設けられ、前述のオーバーラ
ツプ部に位置する部分は少くともこの穴又は孔を
有しない部分が挾み込まれている。

又、穴又は孔を有しない部分は少くともオーバ
ーラツプ部分であればよく、下端側においては黒
鉛円筒の破損を招かない限り、縁部があれば充分
である。

なお、前記１層おきに配層される前記穴又は孔
を有する可撓性黒鉛シートの穴又は孔の形状は、
円形、角形その他、如何なる形状でも良く、又、
同一大きさでも大小混合の場合でも差支えないが
穴又は孔の占める面積は70〜95％程度が好適であ
る。又、可撓性黒鉛シートに穴を穿孔する手段は
等開昭56−199803号公報にも記述されているが、
シートは0.1〜1.0mmという厚さで打抜きなど、既
知の穿孔手段が適宜使用可能である。

又、上記図示例においては最内側に倒立カツプ
状のグラフアイトキヤツプ１４が配層されている
が、上記黒鉛円筒上端部に嵌合したグラフアイト
キヤツプ１４ａ，１４ｂにより黒鉛円筒１１ｃと
重合天蓋１３ｂとの間の微小間隙を通つて炉内７
内の高温ガスが内側断熱層１２外に流出し、内外
断熱層間を通つて流下し、内側断熱層下部より再
度炉室に流入するというガス対流回路が構成され
るのを充分防止できるので前記最内側のグラフア
イトキヤツプ１４は省略することができる。

図中、２０は例えば倒立カツプ状のセラミツク
ス部材であり、これのみをもつて外側断熱層とす
ることもできる。

しかして、上記構成からなる断熱層構成におい
て、本考案では更に前記グラフアイトキヤツプ１
４，１４ａ，１４ｂのオーバーラツプ部に第３図
〜第５図に示す如く単数又は複数の凸部又は凹凸
部１６が設けられる。第３図はグラフアイトキヤ
ツプ１４ａの内面側のみに、又、第４図はグラフ
アイトキヤツプ１４，１４ａの外面側のみに夫々
凸部１６を形成した例であり、第５図はグラフア
イトキヤツプ１４の外面側とグラフアイトキヤツ
プ１４ａの内外両面に凹凸部１６を設けた例であ
る。但し、第５図の場合、凸部と凹部とは軸線方
向の対応する位置に設けられており、当然乍ら、
凸部高さは凹部深さよりも大きくすることが望ま
しい。

以下、本考案の実施例について説明したが、本
考案の目的を逸脱しない限り、細部における改変
は任意であり、その構成により従前の断熱層に対
し実用的効果の高い断熱層構成を形成することが
できる。

即ち、前述の如き断熱層構成とすることにより
炉室７の高温部は厚さ方向に極めて断熱性の高い
黒鉛シートの積層部により断熱され、炉室内温度
を2000℃以上の高温にしても内側断熱層外面温度
を1000℃以下に保持することができると共に、穴
又は孔を有しないシートの介装と凹凸部をもつグ
ラフアイトキヤツプにより内側断熱層内外のガス
流通を阻止し、これによつて炉室内高温ガスが重
合天蓋と黒鉛円筒との接触部を通つて内側断熱層
外に流出し炉室内でガスが対流移動するのを確実
に防止し、熱絶縁性にすぐれた断熱層を得ること
ができる。

（考案の効果） 以上のように本考案断熱層は胴部を形成する黒
鉛円筒に穴又は孔を有する可撓性黒鉛シートを介
装せしめたため、隣接シートの接触部分が少なく
熱伝導による断熱性の低下もなく、かつ両側シー
トが直接接触することがないのでガスの出入が自
由で断熱層内外に圧力差が生じ難く、断熱層の変
形、破損の恐れもないと共に、巻成した黒鉛円筒
の上部をグラフアイトキヤツプオーバーラツプ部
に設けた凹凸部により確実に締め付けているので
黒鉛円筒と重合天蓋との接触部のシール効果は向
上し、断熱層の内側から外側への対流の発生を確
実に阻止し、熱ロスを少なくする顕著な効果を奏
する。

しかも、上記オーバーラツプ部の黒鉛円筒には
穴又は孔が位置しないため締め付けによる劣化も
なく、又、凹凸部は可撓性黒鉛シートの厚みの精
度が金属シートより劣り、該厚みの不均一にもと
づく黒鉛円筒の仕上り外径に多少のバラツキが生
ずるとしても、これを局所的変形によつて補償
し、巻成した円筒部の外径を実質上、一定の公差
内に収め得て良好な対流阻止効果を発揮させる効
用を有する。

かくして可撓性黒鉛シートを用い、多層積層す
ることと相俟つて熱の移動を伝導、対流、輻射の
３面から効果的に阻止し、高温領域における断熱
層としてその実用的効果を増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図はHIP装置の基本的構成を示す断面図、
第２図は本考案に係るHIP装置の断熱層の１例を
示す要部断面図、第３図乃至第５図は同断熱層の
グラフアイトキヤツプオーバーラツプ部分の凹凸
構造の各例を示す第２図Ａ部分拡大断面図、第６
図は黒鉛円筒巻成態様を示す構成説明図である。 １……高圧シリンダ、２……上部プラグ、３…
…下部プラグ、４……高圧室、５……断熱層、６
……加熱装置、７……炉室、１１ａ〜１１ｄ……
黒鉛円筒、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……重合天
蓋、１４，１４ａ，１４ｂ……グラフアイトキヤ
ツプ、１６……凹凸部、２１……穴を有しない可
撓性黒鉛シート、２２……穴を有する可撓性黒鉛
シート、Ｍ……被処理体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 可撓性黒鉛シートを複数層巻成してなる黒鉛円
   筒を複数個同心円状に配置した胴部と、可撓性黒
   鉛シートを複数層重合した天蓋と、該天蓋間に配
   置された短キヤツプ状のグラフアイトキヤツプと
   を含み構成してなり、前記胴部の黒鉛円筒はその
   可撓性黒鉛シートの１層おきに穴又は孔を有して
   いると共に、重合天蓋は奇数層の黒鉛円筒の上端
   部に接して配置され、また、短キヤツプ状のグラ
   フアイトキヤツプは前記黒鉛円筒の上端部を包囲
   するように密着して嵌合配置され、その下端は偶
   数層の黒鉛円筒の上端面に接して、隣接するグラ
   フアイトキヤツプにより軸線方向のオーバーラツ
   プ部を形成して該オーバーラツプ部で奇数層の黒
   鉛円筒上端部を挾み込み、かつグラフアイトキヤ
   ツプのオーバーラツプ部には凸部又は凹凸部が設
   けられていると共に、少くとも組立て状態におい
   て前記オーバーラツプ部の黒鉛円筒には穴又は孔
   が位置していないことを特徴とする熱間静水圧加
   圧装置用断熱層。