JPH0334640Y2

JPH0334640Y2 -

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Publication number: JPH0334640Y2
Application number: JP1986169991U
Authority: JP
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1991-07-23
Also published as: JPS6375795U

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に係り、数百乃
至数千気圧の不活性ガスを圧力媒体とし、さらに
同時に千数百度から2000℃以上の高温を発生し
て、粉末材料を高密度に焼結したり、鋳造品の局
部欠陥を圧潰により改善したり、また、種々の材
料を拡散接合したりするのに用いられる。

（従来の技術）熱間静水圧加圧装置（以下、HIPという）は、
その炉内の温度管理が重要であり、このために、
実公昭58−13277号公報の技術がある。

この従来の技術は熱電対を設置して、炉内の温
度を上げることにより、ゼーベツク効果が生じ、
このとき生じた起電力をリード線によつて外部に
取出し、温度に変換するものであり、熱電対素線
としては、白金−ロジウム、タングステン−レニ
ウム等がある。

また、熱電対を黒鉛、セラミツク等の有頂筒状
の保護管に収めたものもある。

（考案が解決しようとする問題点）前述の従来技術において、HIP処理を連続運
転、繰返し運転等を行うと、温度誤差が大きくな
る。

これは、起電力という物理量が環境の影響を受
け易いためである。

従つて、HIPにおける2000℃、1000atm以上の
高温、高圧処理では、熱電対の寿命は、低温、低
圧下に対して著しく短かく、コスト的にも問題と
なる。

例えば、2000℃、1000atmの条件下では約１時
間で約１％（20℃）の劣化を起こす。

本考案は従来の炉内温度測定が起電力によつて
いたものを改め、物質の熱膨張を利用し、材料の
線膨張係数を測定することによつて温度と線膨張
係数との関係から温度を知るとともに、その際、
HIP装置はその性質上、圧力により炉内の温度分
布に違いを生じ易く、特に、炉室下部の温度勾配
は圧力により大きく異なることから当該部分の温
度勾配の影響を補正し得るようにしたことを目的
とする。

（問題点を解決するための手段）本考案は高圧シリンダ１と、その上下開口部を
密封する上蓋２および下蓋３とによつて画成され
る高圧室４内に、上部が封止された有頂筒状の断
熱層６およびその内部に同心的に配置された加熱
要素８とにより囲繞された炉室９を有し、その炉
室９の温度を測定する測温計を備えている熱間静
水圧加圧装置において、次のような技術的手段を
講じることによつて前述目的を達成したものであ
る。

すなわち、本考案は炉室９内の径方向対応位置
でかつ加熱要素８と径方向略同位置に、耐熱性を
有し線膨張可能な測温棒１２がその棒長手方向を
炉室９の高さ方向に沿わされて備えられており、
測温棒１２の線膨張による伸縮を測るセンサー１
８の複数を同じ高さ位置に設け該センサー１８の
それぞれに長さの異なる測温棒１２を各別に設け
たことを特徴とするものである。

（作用） HIP処理中において、炉室９の温度により、測
温棒１２が線膨張によつて伸縮する。

この伸縮により、電磁誘導によるセンサー１８
のときは、磁界が変化し、誘導起電力が生じ、こ
の起電力をリード線等により、炉外に伝送し、温
度に換算する。

また、センサー１８は歪みゲージ２２によると
きは、歪み量を炉外に伝送し、温度に換算する。

炉室９の下部における温度勾配部の影響による
測温誤差の補正は、複数本の測温棒１２の個々を
センサー１８により測定することにより可能とな
る。

すなわち、第９図で示す如く、Ｘ部におけるセ
ンサー１８とＹ部におけるセンサー１８の相対的
な長さを測定することによりＡ部の温度が測定で
き、Ｙ部におけるセンサー１８とＺ部におけるセ
ンサー１８の相対的な長さを測定することにより
Ｂ部の温度を測定することが可能となる。

したがつて、Ａ部より下の温度分布の影響（及
び／又は、Ｂ部より下の温度分布の影響）を補正
することができるため、温度測定を正確におこな
うことが可能となる。

更に、常にほゞ同一の圧力で使用する場合、測
温部の温度が同じであれば下部の温度勾配は常に
同じであることから、熱電対等の他の方法で校正
しておくことにより、実用上は十分使用可能とな
る。

（実施例）以下、図面を参照して本考案の実施例を詳述す
る。

第１図において、１は高圧シリンダであり、上
下開口部を有する円筒体である。

２は上蓋、３は下蓋であり、高圧シリンダ１の
上下開口部を密封しており、ここに、高圧シリン
ダ１、上蓋２および下蓋３とによつて画成される
高圧室４を有する。

なお、上蓋２および下蓋３はそれぞれ挿脱自在
であり、プレスフレーム５が係合されることによ
つてプレス軸力は坦持可能であり、プレスフレー
ム５は走行架台形、旋回形等がある。

６は断熱層であり、上部が封止された有頂筒状
であり、上蓋２に吊具７によつて支持され、高圧
室４内に同心的に配置されている。

８は加熱要素であり、断熱層６の内部に同心的
に配置され、ここに、加熱要素８、断熱層６で囲
繞された炉室９を有し、この炉室９の下部には炉
床１０を有し、この炉床１０は試料台であり、被
処理体１１を本実施例では下部より挿脱自在とし
ている。

なお、加熱要素８はこれを多段に設けるもので
あつてもよい。

１２は測温棒であり、第２図に示す如く、炉室
９内における径方向対応位置で、加熱要素８と同
心円上（径方向略同一位置）に配置され、その棒
長手方向は炉室９の高さ方向に沿わせている。

この測温棒１２はタングステン、セラミツクス
等のように、耐熱性を有し線膨張可能な材料より
なつており、第３図、第４図に示す構造で支持さ
れている。

すなわち、第５図に示す如く試料台１０にネジ
１３で着脱自在とされた有頂筒状の保護筒１４の
上部に、第３図で示す如くメネジ１４Ａを形成
し、このメネジ１４Ａに測温棒１２の頂部オネジ
１５をネジ込むか、又は、第４図に示す如くピン
１６によつて取付けられている。

なお、保護筒１４はグラフアイト、黒鉛等によ
りなり、試料台１０への取付けは、第６図で示す
如くネジ１７によるものであつてもよい。

又、ピン１６はタングステン、セラミツクス等
によりなる。

１８はセンサーであり、第５図、第６図の実施
例では円筒磁石１９にコイル２０を巻回してお
り、磁石１９を試料台１０に図外の支持具で取付
け、磁石１９内の中心に、第７図でも示すように
測温棒１２の下端を挿通することにより構成され
ている。

従つて、この第５図、第６図の実施例ではHIP
処理中の炉室９の温度変化により、測温棒１２が
線膨張して伸縮し、この伸縮により磁界が変化
し、誘導起電力が生じ、この起電力をリード線等
により炉外へ伝送し、温度に換算することにな
る。

更にまた、第８図で示す如く、金属板２１にス
トレインゲージ２２を取付け、金属板２１に測温
棒１２が伸縮するのを歪みとして読取るようにし
たセンサー１８であつてもよい。

すなわち、センサー１８は第５〜７図で示す電
磁誘導を利用したものでも、第８図に示す歪ゲー
ジでもよい。

更に、センサー１８の測定はリード線等によつ
て下蓋３より炉外に取出すことができる。

第９図は下部の温度勾配部の影響による測温誤
差を補正できるようにしたもので、センサー１８
の位置は同じとし、測温棒１２の長さに符号Ａ，
Ｂの如く差を有するものを用いたものであり、セ
ンサー１８のＸ，Ｙ位置の相対長さＡを、センサ
ー１８のＹ，Ｚ位置の相対長さＢの温度を測定す
ることにより、誤差を補正できる。

すなわち、HIP装置はその性質上、圧力により
炉内の温度分布に違いを生じやすい。特に、炉室
下部の温度分布は圧力により大きく異なる。本考
案の線膨張を利用した温度計の場合、この炉室下
部の温度分布の違いが温度測定の精度の大きな影
響を及ぼす。すなわち、炉室下部の温度勾配によ
つて測温棒１２の伸びが異なるのである。この炉
室下部の温度勾配の影響を補正するため第９図に
示す如く、センサー１８の位置を同じ高さに設置
し、長さの異なる測温棒１２を符号Ａ，Ｂの如く
差を有するように個別に設置すると、センサＸ，
Ｙによつて相対高さ（長さ）Ａの部分の温度を測
定することが可能となり、センサＹ，Ｚによつて
相対高さ（長さ）Ｂの部分の温度を測定すること
が可能となる。したがつて、Ａ部より下の温度分
布の影響（及び／又は、Ｂ部より下の温度分布の
影響）を補正することができるため、温度測定を
正確に行うことが可能となる。

その他、第１図において、圧媒（アルゴン等の
不活性ガス）の供給、排出手段等を具有してい
る。

また、加熱要素の給電回路等、HIPに必要な部
材は当然具備されており、センサー１８の検出は
増巾器等により、演算部（測定制御部）等に連絡
される。

（考案の効果）本考案によれば、炉内（室）の測温にさいし
て、従来例の如く、熱電対による起電力という物
理量が環境の影響を受け易いものを用いず、測温
棒の熱膨張を利用し、材料の線膨張係数を測定す
ることによつて、温度と線膨張係数との関係（比
例関係）を知るものであるから、HIPにおいて連
続運転、繰返し運転等を行つても、安定した測温
が可能で、また、再現性がよいため寿命も長くで
きる。

また、測温棒は加熱要素と径方向同位置（同心
円上）に配置されているので、測温のために必要
なスペースを低減でき、結果として炉室の容積の
より効率的な使用が可能となる。

更に、HIP装置はその性質上、圧力により炉内
の温度分布に違いを生じやすい。特に、炉室下部
の温度分布は圧力により大きく異なる。本考案の
線膨張を利用した温度計の場合、この炉室下部の
温度分布の違いが温度測定の精度に大きな影響を
及ぼす。すなわち、炉室下部の温度勾配によつて
測温棒１２の伸びが異なるのである。この炉室下
部の温度勾配の影響を補正するため本考案ではセ
ンサー１８の位置を同じ高さに設置し、長さの異
なる測温棒１２を符号Ａ，Ｂの如く差を有するよ
うに各別に設置することによつて、センサＸ，Ｙ
によつて相対高さ（長さ）Ａの部分の温度を測定
することが可能となり、センサＹ，Ｚによつて相
対高さ（長さ）Ｂの部分の温度を測定することが
可能となる。したがつて、Ａ部より下の温度分布
の影響（及び／又は、Ｂ部より下の温度分布の影
響）を補正することができないため、温度測定を
正確に行うことが可能となる。

従つて、HIP装置に固有の問題点を解決するこ
とができるので、本考案は通常の線膨張を利用し
た温度測定装置と異なり、固有の意義があるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は縦断立
面図、第２図は第１図−線拡大断面図、第３
図と第４図は測温棒取付け（支持部）の２例を示
す断面図、第５図と第６図はセンサー部分の２例
を示す断面図、第７図はセンサーの斜視図、第８
図はセンサーの他の例を示す立面図、第９図は測
温棒の配置例を示す説明図である。１……高圧シリンダ、２……上蓋、３……下
蓋、４……高圧室、６……断熱層、８……加熱要
素、９……炉室、１２……測温棒、１８……セン
サー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】高圧シリンダ１と、その上下開口部を密封する
上蓋２および下蓋３とによつて画成される高圧室
４内に、上部が封止された有頂筒状の断熱層６お
よびその内部に同心的に配置された加熱要素８と
により囲繞された炉室９を有し、その炉室９の温
度を測定する測温計を備えている熱間静水圧加圧
装置において、炉室９内の径方向対応位置でかつ加熱要素８と
径方向略同位置に、耐熱性を有し線膨張可能な測
温棒１２がその棒長手方向を炉室９の高さ方向に
沿わされて備えられており、測温棒１２の線膨張
による伸縮を測るセンサー１８の複数を同じ高さ
位置に設け、該センサー１８のそれぞれに長さの
異なる測温棒１２を各別に設けたことを特徴とす
る熱間静水圧加圧装置。