JPH018955Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は熱間静水圧加圧装置、特に断熱層、加
熱装置、被処理体、下部プラグを一体的に前記加
圧装置外に取り出し可能な構成とし、同装置外で
被処理体を予熱後、加圧装置内で高圧処理を行な
うようにした予熱モジユラーシステム用熱間静水
圧加圧装置又は低圧高温静水圧加圧装置に好適な
加熱装置、就中電極部構造に関するものである。

（従来技術） 近年、窒化ケイ素、サイアロン、炭化ケイ素な
どのセラミツクスが高温ガスタービンエンジンの
タービンブレードやノズル、熱交換器などに用い
る耐熱高強度構造材料として注目されている。そ
して一方、これらのセラミツクス材料をエンジニ
アリングセラミツクスとして実用化するための高
密度焼結手段として熱間静水圧加圧（以下、HIP
と略記する）処理法が最も有望なプロセスとして
関心を集めている。

この場合、高密度化のためのHIP処理の温度、
圧力条件としては1000Kg／cm²以上の高圧と、窒化
ケイ素、サイアロンでは1700℃以上、炭化ケイ素
では1850℃以上の高温が要求されることが多い。

そこで、このような高温高圧の雰囲気を実現す
るためのHIP装置用加熱装置に関し従来より各方
面で研究が進められ、既にその幾つかが提案され
ているが、本出願人においても特公昭56−44345
号、44346号、53188号、53189号などにより種々、
改良に係る加熱装置を提案し、現在にあつては安
定的に2000℃、2000Kg／cm²レベルの高温高圧雰囲
気を発現し得る段階に至つている。

第１図はかかる既提案の加熱装置を具備した
HIP装置の１つを例示しており、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および
下部プラグ３からなる高圧容器によつて画成され
る高圧室４内に断熱層５により断熱した炉室を形
成して該炉室内にグラフアイトヒータ６からなる
加熱装置が収設されており、グラフアイトヒータ
からなる加熱装置は２つの端子部８，８がその発
熱部９の加熱領域から軸方向の下方に逃げる位置
に引出され、かつ放熱面積の大なる無水冷電極７
に接続されて高圧室４外からの電力導入プラグ１
０を通じて通電可能な構成となつている。

しかしながら、近時、HIP処理法自体に関して
も、より経済的な手法が検討され、その１つとし
て通常のHIP装置、即ち前記した如き、高圧シリ
ンダと、その上下の開口部を密封する上部プラ
グ、下部プラグによつて画成される高圧容器内に
断熱層を介して加熱装置を収納し、下部プラグ上
に被処理体を支持して処理を施す装置に止まら
ず、同装置において断熱層、加熱装置、被処理
体、下部プラグを一体的に装置外に取り出し可能
に構成しHIP装置外で被処理体を予熱した後、
HIP装置内に収納し高温高圧処理を行なう方法が
特開昭51−124610号などで提案され、このような
炉構造を２基以上設けることによつてその交互予
熱HIPにより装置の稼働率を上げHIP処理を極め
て効率よくかつ経済的にする方法がいわゆる予熱
モジユラーHIPシステムとして知られ、これが実
用化される段階となつている。

ところでこのような状況下にあつて前記の如き
既提案に係る加熱装置に上記予熱モジユラーHIP
システムに適用しようとすれば以下の如き欠点が
あることが判明した。

即ち予熱をHIP装置外にて行なうため、別途高
圧容器を設けるという不合理を避ける上からも予
熱は10Kgｆ／cm²までの低圧で行なうことが多い。
これに対し前述の既知の加熱装置については基本
的に周囲に高圧の圧媒ガスが存在することを前提
に構成がなされており、第１図において無水冷電
極７を放熱面積の大なる形状に構成するとして一
応の配慮をなしているが、上記の如き低圧では端
子部８を通じての熱伝導による電極７更には、そ
れに直に連なる電力導入プラグ１０の過昇温を周
囲の圧媒の対流にもとづく冷却作用又は輻射放熱
によつて抑止することはできず、仮に、水冷電極
構造にしてその作用を行なわせようとした場合に
は同部分をHIP処理時の高圧に耐え得る構造にせ
ざるを得ず、このことも亦非常に困難である。

なお、上記過昇温によつて如何なる悪影響を生
ずるかというと、電極７の溶融は論外としても、
特に電力導入プラグ１０においては、電気的絶縁
と同時に圧力封止を行なわせるために比較的使用
可能温度上限の低い材料を用いることが多く、例
えばＯリングとしての弗素ゴム、あるいはテフロ
ン（登録商標）に電気絶縁材料としてのベークラ
イト等を組合せて使用することからして、同部の
温度過上昇は圧力封止機構の破損あるいは電気的
絶縁の破壊を招き、安定的なHIP処理の実施を不
可能とする。

従つて、前述の如き予熱モジユラーHIPシステ
ムに適用し好適な加熱装置はHIP処理の経済性を
高める上から頗る重要な課題である。

（考案の目的） 本考案は叙上の如き実状に対処し、前記加熱装
置の問題点に着目して高温用グラフアイトヒータ
の端子部から電極部を経て下蓋の電力導入プラグ
に至る経路において電極部と下部プラグ又は下部
プラグと一体的に構成された部材とを接触面積大
なる薄肉の電気絶縁材スペーサを介して密着固定
し、電極部の電流通過方向と直角方向に下部プラ
グに向けて伝導熱放散をせしめることによりＯリ
ング等の使用温度上限の低い部材が存在する電力
導入プラグでの熱伝導にもとづく温度過上昇を抑
止し、低圧下においても容易に使用可能ならしめ
ることを目的とするものである。

（考案の構成） 即ち、本考案の特徴とするところは、熱間静水
圧加圧装置において、高圧シリンダと、その上下
開口部を密封する上下プラグからなる高圧容器内
で、前記下部プラグに支持された被処理体を加熱
するため、該被処理体収容部の周囲に繞設される
加熱装置であつて、筒状を呈する発熱部と、該発
熱部から下方に設けられた端子部と、該端子部の
下部に連結され、その下部に外側へ向かつて延び
る板状部を有する金属製電極と、該金属製電極の
板状部下面にその上面が接し前記下部プラグの外
周部上面に沿つて延びる板状のリード電極と、該
リード電極と下部プラグもしくは下部プラグ上に
取り付けられるリング状台座との間に配置された
電気絶縁材料からなる薄板状のスペーサと、前記
リード電極における金属製電極の反対側端部に設
けられたリード電極端子と、該リード電極端子に
接して外部より電力を供給する電力導入部材とを
含み、構成せしめた点にある。

（実施例） 以下、添付図面を参照し本考案の具体的な実施
例を説明する。

第２図は本考案に係る加熱装置を含むHIP装置
の１例であり、第３図は第２図Ａ−Ａ断面図であ
る。

これら図において、１は高圧シリンダ、２は上
部プラグ、３は下部プラグで、これら高圧シリン
ダ１と上下のプラグ２，３によつて高圧容器が形
成され、その内部に高圧室４が画成されている。
そしてこの高圧室４の内部には第１図と同様、断
熱層５が配設されて該断熱層５により断熱した空
間を炉室に形成してこの炉室内に加熱用のグラフ
アイトヒータ６を収設させている。

ここで、断熱層５は前記高圧シリンダ１、上部
プラグ２、下部プラグ３からなる高圧容器を高温
炉室から保護するためのものであり、その構造と
しては例えば特公昭54−81943号公報に開示され
た如き多数の倒立型金属コツプをセラミツクスフ
アイバー層体で掩つてなる構成のものを用いるこ
とが好適である。

又、断熱層５内部に収設されたグラフアイトヒ
ータ６の構造は例えば特公昭56−53188号公報、
同53189号公報に開示されているが、通常第２図
左半部に図示する如く発熱部９となる筒部分の加
熱領域から端子部８が軸線方向の下方へ引き出さ
れ（普通、第３図に示すように両端より２個引き
出される）下部の金属製電極７に接続される。

なおこの場合、発熱部９下方で端子部８，８が
存在しない円周方向の領域には第２図右半部に示
すように断熱材１１を配設して高温炉室から下方
への熱絶縁を図つており、これは電極部構造の安
定性の上からも頗る効果的である。

第４図及び第５図は上記の如き構成において本
考案の要部をなす電極部構造の詳細を示してお
り、図より明らかな如く、前記金属製電極７は下
部において外側へ向かつて延びる板状部７ａを具
えていて、この板状部７ａ下面にその上面を接し
て前記下部プラグ３の外周部上面に沿つて板状の
リード電極１２が延びている。そしてこのリード
電極１２と前記下部プラグ３又は第６図に示すよ
うに下部プラグ上にリング状台座２０が取り付け
られるときは同リング台座２０との間に薄肉の電
気絶縁性材料からなるスペーサ１３が介装され、
このスペーサ１３を介してリード電極１２は所要
の広い領域１４で下部プラグ３を密着固定されて
いる。

なお、上記スペーサ１３を構成する電気絶縁性
材料としては例えばアルミナ、窒化ケイ素等であ
り、同効の材料も使用可能である。

又、第４図中、同電極部において示される各部
材１５，１６，１７は夫々固定部の電気的絶縁を
図るための介装材であり、何れも前記スペーサ１
３同様、アルミナ、窒化ケイ素等の材料で構成さ
れている。

殊にスペーサ１３については出来る限り熱伝導
性に秀れた材料であることが好ましく、従つて、
同一材料であつても熱伝導性にすぐれた種類のも
のを使用することが好適である。例えば窒化ケイ
素に関しては反応焼結体よりも常圧焼結体の方が
好ましい。

しかして上記の如く構成された電極部におい
て、リード電極１２の金属製電極７との接続部の
反対の側にはこれから下部プラグ３に設けられた
電力導入プラグ１０へと端子１８からリード板１
９を通じて電気的接続がなされている。

かくして電力導入プラグ１０からグラフアイト
ヒータ６の発熱部９に到る電力供給用の系路が形
成され、発熱部９の発熱によつて被処理体に加熱
が施されるが、この加熱時において、逆に発熱部
から電力導入プラグへ熱伝導が生じるとしても、
広い接触面積を有するスペーサ１３を通じること
により熱容量の大きい下部プラグへと熱放散が行
なわれ、電力導入プラグ部への熱伝導は少なく同
部の温度は充分低下する。

なお、上記加熱装置は特に前述した如き予熱モ
ジユラーシステム方式に適用し極めて好適なもの
であるが、これに限らず他のHIP装置ならびに近
時、話題となつている窒化ケイ素の100Kgｆ／cm²
程度の低圧高温静水圧加圧装置にも適用可能であ
り頗る効果的である。

又、電極部７，１２をスペーサ１３を介して下
部プラグ３に固定することについては両者を直接
固定する（第４図、第５図参照）場合が多いが、
第６図に図示した如く下部プラグ３と一体的に構
成したリング状台座２０の如き部材に固定するこ
とも有効であることは前述の通りである。

（考案の効果） 本考案は以上の如くHIP装置の加熱装置におい
て金属製電極の下部に外側へ向つて延びる板状部
を設けると共に該板状部下面にその上面が接して
下部プラグの外周部上面に沿うリード電極を配設
し、このリード電極と下部プラグ又はこれと一体
となすリング状台座との間に電気絶縁性薄板材か
らなるスペーサを介装し、かつリード電極の前記
金属製電極接続側と反対側において電力導入部材
と電気的に接続せしめたものであり、以下のよう
な種々の顕著な効果が期待される。

(1) 低圧使用時において前記電力供給系路を経て
逆に発熱部から電力導入プラグへと熱伝導を生
ずるが、電極からリード電極を経て端子へ至る
間にリード電極より広い接触面積を有するスペ
ーサを通じ熱容量の大きな下部プラグへと伝導
熱放散を生ずるためリード板では既に充分に温
度低下せしめることが可能であり、これによつ
てＯリング等の使用温度上限の低い部材が存在
する電力導入プラグでの熱伝導にもとづく温度
過上昇を抑止することができる。

従つて、これより前述したような予熱モジユ
ラーシステム方式の高温HIP装置において安定
性のある好適な加熱装置の電極部構成とするこ
とが可能である。

(2) グラフアイトヒータをその端子部が発熱部の
加熱領域より軸方向下方に引き出された構造と
しているので電極との接続部が対流のはげしい
圧媒ガスと接して可成り冷却されることにな
り、従つて無水冷電極を用いても温度過上昇を
抑止することができ冷却水管設備を省いた装置
コンパクト化が容易である。

(3) 金属製電極とリード電極とが板状部で連結固
定されているため熱伝導が一層良好で熱放散を
助成する上に有効である。

(4) なお副次的に下部プラグそのものの昇温が問
題となる場合にも高圧シリンダ外側から水冷し
たり、下部プラグ自体を水冷することにより、
容易に昇温を回避することができしかも高圧容
器内部の水冷でないため実施も簡単である利点
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知の加熱装置内蔵HIP装置の断面概
要図、第２図は本考案に係る加熱装置内蔵型HIP
装置の断面概要図、第３図は第２図Ａ−Ａ断面
図、第４図は本考案加熱装置の要部をなす電極部
の正面図、第５図は同要部側面図、第６図は本考
案加熱装置の変形実施例を示す断面概要図であ
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……金属製電極、７ａ……板状
部、８……端子、９……発熱部、１０……電力導
入プラグ、１１……断熱材、１２……リード電
極、１３……スペーサ、１８……リード電極端
子、１９……リード板、２０……リング状台座。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱間静水圧加圧装置において、高圧シリンダ
   と、その上下開口部を密封する上下プラグからな
   る高圧容器内で、前記下部プラグに支持された被
   処理体を加熱するため、該被処理体収容部の周囲
   に繞設される加熱装置であつて、筒状を呈する発
   熱部と、該発熱部から下方に設けられた端子部
   と、該端子部の下部に連結され、その下部に外側
   へ向かつて延びる板状部を有する金属製電極と、
   該金属製電極の板状部下面にその上面が接し、前
   記下部プラグの外周部上面に沿つて延びる板状の
   リード電極と、該リード電極と下部プラグもしく
   は下部プラグ上に取り付けられるリング状台座と
   の間に配置された電気絶縁材料からなる薄板状の
   スペーサと、前記リード電極における金属製電極
   の反対側端部に設けられたリード電極端子と、該
   リード電極端子に接して外部より電力を供給する
   電力導入部材とを含み、構成されてなることを特
   徴とする熱間静水圧加圧装置用加熱装置。