JPH0362997B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧容器内の加熱炉に被処理品を収
容し、高温高圧下で成形加工する熱間静水性圧プ
レス装置に関するものである。

前記熱間静水圧プレス装置（HIP装置）は、高
圧容器内に組込まれている加熱炉内に被処理品を
収容し、内部に密封されているアルゴンガス等の
不活性ガスを高温、高圧にして、前記被処理品に
高温と等方向性の高圧を作用させ粉末焼結等の成
形加工を施すようになつており、前記加熱炉は断
熱層によつて囲繞された空間即ち炉室を有し、炉
内の熱効率向上のために前記断熱層は特に耐熱断
熱性能の優れた部材によつて構成され、炉内の温
度を2000℃程度まで、2000気圧程度まで高めるこ
とができるようになつているとともに、熱間静水
圧プレス処理後の被処理品は、炉内で100〜150℃
程度に冷却して取出す必要があり、断熱層で囲繞
され画成されている炉内の冷却には長時間を要す
る。よつて、従来では炉内温度を積極的に下げる
ために冷媒を炉内に強制的に循環させる冷却手段
が採用されている。

しかし、従来の前記強制循環による冷却におい
ては、高圧容器、断熱層および加熱機構よりなる
３重構造の隅々まで冷媒を流入させることに困難
を伴い満足できるような冷却効果が得られず、ま
た、複雑な強制循環装置を要し装置全体が大型化
する欠点がある。

本発明は、従来の熱間静水圧プレス装置の加熱
炉における前記のような欠点を解消するために開
発されたものであつて、高圧容器本体内に筒状の
断熱層で囲繞され、且つ加熱ヒータを内蔵する炉
室を備えた熱感静水圧プレス装置において、前記
炉室の下部側に、入気用チエツクバルブを有する
入気路を設けると共に前記炉室の上部側に、炉内
上部の排気用チエツクバルブから断熱層内流路を
経て炉床下部の冷却室内の冷却管に至る冷却流路
を設け、該冷却流路を、前記冷却管出口側の排気
用チエツクバルブから断熱層外流路に至る炉内ガ
ス排出路に接続した点に特徴を有し、その目的と
する処は、加熱炉に簡単な構造の冷却機構を組込
むことにより高圧容器内の加熱炉を効率よく冷却
できるようにした熱間静水圧プレス装置加熱炉を
供する点にある。

本発明は、前記の構成になつており、熱間静水
圧プレス処理の完了時に、断熱層外流路内を減圧
すると、その減圧が排出用チエツクバルブを開き
断熱層内流路に達しさらに排気用チエツクバルブ
が開かれ炉室内におよぶため、炉室内の高温高圧
ガスが断熱層内流路、冷却流路および断熱層外流
路を経て冷却されて排出され、また、断熱層外流
路に低温ガスを圧入することにより、断熱層外流
路内が冷却されるとともに、炉室内の相対的な負
圧により入気用チエツクバルブが開き入気路から
流入する低温ガスに炉内ガスが置換され、前記の
減圧と加圧（低温ガスの圧入）の繰返しによつて
炉室内を含む高圧容器内全般にわたつて効率よく
短時間で冷却することができ、サイクルタイムの
短縮により熱間静水圧プレス処理能力を著しく向
上できる。

さらに、本発明においては、冷却機構が炉内ガ
ス排出路における断熱層内流路の下端部と排出路
との間に冷却流路を設けているので、排出中の炉
内ガスの冷却効果が著しく高められ、排出用チエ
ツクバルブ、高圧容器の吸排気口、排気配管等の
熱損傷が著しく低減されそれらの耐久性に大幅に
向上できるとともに、断熱層内流路と冷却流路内
の低温ガス封入によつて処理用不活性ガスの封入
所要時間の短縮、加熱炉内への簡単な構造の前記
冷却機構の組込みによる装置の小型化などの利点
を有する。

以下、本発明の実施例を図示について説明す
る。第１図、第２図に本発明の一実施例を示し、
図中１は高圧容器本体、２はシーリング２ａを有
する底蓋、３はシーリング３ａを有する上蓋であ
つて、少くとも上蓋３は高圧容器本体１に着脱可
能（螺着等の手段によることができる）に密着さ
れ、高圧容器本体１の上下に底蓋３と上蓋２を図
示のように密着して高温、高圧に耐える構造の密
閉形の高圧容器になつている。

また、底蓋２の上側には、上、下側部材４ａ，
４ｂを有する支持部材４を介して断熱部材製の炉
床５が配設され、被処理品（図示省略）を炉床５
上に載置できるとともに、高圧容器内には、周囲
に適当な間隔を存して上面部を有する筒形状の断
熱層１０が配置され、該断熱層１０と前記断熱部
材製の炉床５によつて囲繞され画成された炉室Ａ
を有する密封状の加熱炉が設けられ、該加熱炉に
は加熱機構即ちヒータ６が図示のように配設さ
れ、炉室Ａに封入される処理用不活性ガス（アル
ゴンガス等）を高温、高圧とし、収容されている
図示省略した被処理品に熱間静水圧プレス処理を
施すことができる構造になつている。

さらに、前記断熱層１０は、内側断熱層１０
ａ、外側断熱層１０ｂおよび外装板１１とからな
り、内側断熱層１０ａと外側断熱層１０ｂとの間
に上面部から側部下方に至る断熱層内流路Ｂが設
けられ、内、外側断熱層１０ａ，１０ｂの下端側
には外装板１１の突出した下端部１１ａ内に挿着
されたカバーリング１３が配設され、かつ外装板
１１の下端部１１ａは支持部材４に嵌脱自在に嵌
装されており、前記の断熱層１０は、吊具１４，
１４を介して上蓋３に吊持され上蓋３とともに高
圧容器内に収納、取出し可能になつている。

さらにまた、前記加熱炉の下部側には、支持部
材４の下側部材４ｂに取付けた炉室Ａ側へのみ流
通可能な入気用チエツクバルブ１５と上側部材４
ａと炉床５に貫設した入気孔１６とよりなる入気
路が設けられ、また、炉内上部の内側断熱層１０
ａには前記断熱層内流路Ｂに連通し同流路側への
み流通可能な排気チエツクバルブ１７を設け、前
記カバーリング１３の外周面には断熱層内流路Ｂ
の下端に連通する冷却用の螺旋条流路１３ａが設
けられ、さらに、前記螺旋条流路１３ａの下端に
連通しかつ支持部材４の上、下側部材４ａ，４ｂ
間の冷却室Ｄ内に配置されて外装板１１の下端部
１１ａに至るフイン付の冷却管１８が連設されお
り、該冷却管１８の下端部には、外装板１１と高
圧容器本体１間の断熱層外流路Ｃ側へのみ流通可
能な排出用チエツクバルブ１９が設けられ、排気
用チエツクバルブ１７、断熱層内流路Ｂ、螺旋条
流路１３ａと冷却管１８からなる冷却流路、排出
用チエツクバルブ１９、断熱層外流路Ｃによつて
炉内ガス排出路が構成されている。

また、高圧容器の上部即ち上蓋３には吸排気口
２０が設けられ、吸排気口２０に開閉弁２２を有
する吸排気管２１が連設されているとともに、入
気用チエツクバルブ１５の入気側となる底蓋２と
支持部材４の下側部材４ｂとの間の入側空間Ｅ
は、外装板１１の下端部１１ａに設けた開口（図
示省略）等によつて前記断熱層外流路Ｃの下部と
連通され、さらに、入側空間Ｅから入気用チエツ
クバルブ１５を介して流入された低温ガスは、支
持部材４内の冷却室Ｄを経て入気孔１６より炉室
Ａ内へ流入する構造になつている。

なお、第１図中３０は、内側断熱層１０ａの下
端および外装板１１の下端部１１ａとカバーリン
グ１３の間のシール部材である。

図示した実施例は、前記の構成になつているの
で、高圧容器本体１から上蓋３を外して断熱層１
０とともに上昇させると、高圧容器本体１内の炉
室Ａを開放でき、炉床５上に被処理品を載置して
収容する。そして、図示のように断熱層１０を高
圧容器本体１内に配置し上蓋３を嵌着して、図示
省略した適宜機構によつて高圧容器内の加熱炉内
外にアルゴンガス等の処理用不活性ガスを圧入、
封入し、ヒータ６によつて炉室Ａ内の不活性ガス
を高温高圧にすることによつて、炉床５上の被処
理品（図示省略）に熱間静水圧プレス処理即ち粉
末焼結等の成型加工を行うことができる。

前記被処理品の処理終了後にそれを直ちに取出
すと、極めて高温高圧の炉内ガスが噴出し、高温
の被処理品の取扱いが難しく危険であるため、加
熱炉内が十分に冷却された後に高圧容器を開放す
る必要がある。前記実施例において、熱間静水圧
プレス処理の完了時に、開閉弁２２を開き断熱層
外流路Ｃ中を排気し減圧すると、その減圧が排出
用チエツクバルブ１９を開き冷却管１８、螺旋条
流路１３ａ、断熱層内流路Ｂ中に達しさらに排気
用チエツクバルブ１７が開かれ、炉室Ａ内の高温
高圧の炉内ガスが、排気用チエツクバルブ１７か
ら炉内ガス排出路内を流通して断熱層外流路Ｃか
ら吸排気口２０、吸排気管２１に排出される。

熱間静水圧プレス処理終了後の高圧容器内は、
炉室Ａ内が高温になつており、断熱層内流路Ｂ、
螺旋条流路１３ａ、冷却管１８、断熱層外流路Ｃ
側は比較的に低温であるため、炉室Ａ内の高温高
圧の炉内ガスはそれらの流路を流通中に冷却され
たのち、高圧容器の吸排気口２０から排出され、
排出用チエツクバルブ１９、吸排気口２０、吸排
気管２１、開閉弁２２等の熱損傷が著しく低減さ
れ耐久性が高められる。

次に、前記減圧後に吸排気管２１、吸排気口２
０から断熱層外流路Ｃに低温ガスを圧入して加圧
する。該低温ガスは、断熱層外流路Ｃを冷却する
とともに入気用チエツクバルブ１５の入気空間Ｅ
内に流入するため、炉室Ａ内の減圧と関連して開
かれた入気用チエツクバルブ１５から冷却室Ｄ内
に流入して冷却管１８を冷却するとともに、入気
孔１６より炉室Ａ内に流入して炉内ガスと置換さ
れる。前記断熱層外流路Ｃ側の減圧と加圧（低温
ガス圧入）の繰返しにより加熱炉内を含む高圧容
器全域にわたつて効率よく冷却、減圧ができる。

前記の減圧と加圧を繰返すと、第３図に示すよ
うな温度特性Ｔと圧力特性Ｐが得られ、温度降下
が円滑に進行し、効率よく冷却できるとともに、
同時に減圧される。

また、前記冷却の終了語は、新たに被処理品を
収容し高温高圧ガス発生用の処理用不活性ガスを
封入するが、この実施例においては断熱層内流路
Ｂ中に低温ガスが封入されれているため、封入所
要時間が短縮され前記冷却所要時間の短縮ととも
にサイクルタイムが短縮され処理能力が著しく向
上される。

さらに、本実施例においては、断熱層内流路Ｂ
の下端側に、外装板１１の下端部１１ａを介し断
熱層内流路Ｃに圧入された低温ガスにより冷却さ
れる螺旋条流路１３ａと、冷却室Ｄ内の低温ガス
によつて冷却される冷却管１８を連設しているの
で、特に該部の冷却効果により排出用チエツクバ
ルブ１９の熱損傷が少くなり、排出される炉内ガ
スはさらに一段と冷却され、高圧容器、それに付
設されている配管、機器等の熱損傷防止効果をさ
らに高めることができる。

また、本実施例における冷却機構は簡単な構造
であつてしかも加熱炉内にコンパクトに配置され
ており、該装置は耐久性、信頼性に優れかつコン
パクトなものとなつている。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論
本発明はこのような実施例にだけ局限されるもの
ではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内で
種々の設計の改変を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す熱間静水圧装
置の縦断面図、第２図は第１図のカバーリング部
分の構造を示す拡大断面図、第３図は本実施例の
温度、圧力特性の説明図である。 １：高圧容器本体、２：底蓋、３：上蓋、５：
炉床、６：加熱機構（ヒータ）、１０：断熱層、
１３：カバーリング、１３ａ：螺旋条流路、１
５：入気用チエツクバルブ、１６：入気孔、１
７：排気用チエツクバルブ、１８：冷却管、１
９：排出用チエツクバルブ、２０：吸排気口、
Ａ：炉室、Ｂ：断熱層内流路、Ｃ：断熱層外流
路、Ｄ：冷却室、Ｅ：入側空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧容器本体内に筒状の断熱層で囲繞され、
   且つ加熱ヒータを内蔵する炉室を備えた熱間静水
   圧プレス装置において、前記炉室の下部側に、入
   気用チエツクバルブを有する入気路を設けると共
   に前記炉室の上部側に、炉内上部の排気用チエツ
   クバルブから断熱層内流路を経て炉床下部の冷却
   室内の冷却管に至る冷却流路を設け、該冷却流路
   を、前記冷却管出口側の排気用チエツクバルブか
   ら断熱層外流路に至る炉内ガス排出路に接続した
   ことを特徴とする熱間静水圧プレス装置の加熱
   炉。