JPH0512719Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、粉末焼結合金、セラミツクス等の被
処理物を、真空及び高圧ガス雰囲気の高温下で熱
処理する熱間静水圧加圧装置（以下HIP装置とい
う）に関するものである。

（従来の技術） HIP装置は、第８図に例示するように、高圧ガ
スを封入する高圧容器４１と上蓋４２及び下蓋４
３とで区画される高圧室４４内に、断熱層４５
と、ヒータ４６と、被処理体４７の載置台４８等
を配設したものが一般的である。そして、HIP装
置の処理サイクルタイムの短縮を図るため、冷却
時に高圧室４４内に強制的に又は自然対流による
撹拌流を生起させて高温ガスと高圧容器４１内壁
及び上蓋４２との間で熱交換し、高温ガスを急速
冷却する方法が開発されている。ところで、この
ように高温ガスを急速冷却する際に、高温ガスと
高圧容器４１内壁及び上蓋４２との熱交換量が過
大となり、高圧容器４１内壁面の温度が、安全許
容上限値を上回るという問題がある。

従来、第８図に示すように、高圧容器４１内壁
上部に遮熱板４９を配設して、熱交換量の大きい
高圧室４４内上部の過昇温を防止している（実開
昭63−83595号公報参照）。

また、第９図に示すように、高圧室４４上部に
ヒートシンク５０を配設し、高圧室４４内の高温
ガスをヒートシンク５０を通過させた後、高圧室
４４外へ放出することにより、高圧室４４内の熱
が一度に高圧室４４外に放出されるのを防止し、
時間的に平均化して高温ガスの放出を行なうよう
にしている（特開昭58−87032号公報参照）。

（考案が解決しようとする課題） 従来技術において、第８図、第９図に矢印で示
すように、高温ガスが高圧室４４内を、上から下
へと流して熱交換すると、高温ガスが高圧室４４
内上部壁面に当たるので、必然的に熱交換量が大
きくなり、高圧容器４１上部内壁及び上蓋４２内
壁の過昇温を招来し、高圧容器４１下部壁面との
熱交換量が少なくなり、全体として伝熱面積の割
りには冷却能率が低下するという問題がある。

本考案は、上述のような実状に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高圧室内上部
内壁の過昇温を生起させることなく高温ガスの急
速冷却を行ない処理サイクルタイムの短縮を図り
うるHIP装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本考案では、上記目的を達成するために、次の
技術的手段を講じた。

すなわち、本考案は、高圧容器１と上蓋２及び
下蓋３とで区画される高圧室４内に、その上部に
通気開口２１を備えた倒立コツプ状の断熱層１８
と、該断熱層１８の内側にヒータ１９とを配設し
炉室Ｆとなし、該炉室Ｆ内に被処理体１４を配
し、該被処理体１４に高温高圧の圧媒ガスを作用
させて熱間静水圧加圧処理をおこなう装置であつ
て、熱間静水圧加圧処理後に、前記炉室Ｆ内の高
温の圧媒ガスを、前記通気開口２１から前記断熱
層１８と高圧容器１との間に導くとともに、再び
前記断熱層１８下方から前記炉室Ｆ内に戻して循
環させることで、該高温の圧媒ガスを冷却する熱
間静水圧加圧装置において、 前記高圧容器１と断熱層１８との間に、断熱層
１８を覆う遮熱ケーシング２０を配設し、該ケー
シング２０の周壁に複数の通気孔２３を周方向の
間隔を有して設けるとともに、該通気孔２３を高
さ方向に複数段にわたつて設けたことを特徴とし
ている。

また、本考案は、前記ケーシング２０の通気孔
２３は、下段の通気孔２３の開口面積が上段の通
気孔２３の開口面積より大きくなるようにしたこ
とを特徴とする。

また、本考案では、前記通気孔２３は、ケーシ
ング２０の上部より下部の数が多くなるようにし
たことを特徴とする。

さらに、前記通気孔２３の開口面積を変更可能
な通気孔開度調節機構２７を設けたことを特徴と
する。

そして、本考案は、前記高圧室４内の下部に仕
切壁１６ａを設けて上部高圧室４ａと下部高圧室
４ｂに二分し、前記仕切壁１６ａに通気開口３４
を設けて開閉手段３５により開閉可能にしたこと
を特徴とする。

（作用） 本考案によれば、被処理体１４の処理完了後に
おいて、炉室Ｆ内の高温ガスは、断熱層１８の通
気開口２１を開くことによつて、強制又は自然循
環により、通気開口２１から断熱層１８と遮熱ケ
ーシング２０との間を流下しながら、通気孔２３
から高圧容器１と遮熱ケーシング２０の間に上下
方向に分散して流入し、こゝで、高温ガスは高圧
容器１内壁と接触して熱交換が行なわれた後、断
熱層１８内炉室Ｆへ循環し、炉室Ｆ内ガス又は被
処理体１４から吸熱して再び高温ガスとなつて通
気開口２１から断熱層１８外へ流出し、前述の過
程を繰り返す。したがつて、高温ガスと高圧容器
１内壁との熱交換量は、高圧容器１内壁上下方向
で平均化され、局所的な高圧容器１内壁及び上蓋
２の過昇温を防止できると共に、高圧容器１内壁
の伝熱面積を無駄なく効果的に利用でき、冷却能
力が高まり、急速冷却が可能となり、処理サイク
ルタイムが短縮される。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図及び第２図は、本考案の第１実施例を示
し、１は円筒状の高圧容器、２は上蓋、３は下蓋
で、両蓋２，３は高圧容器１に着脱自在に取付け
られ、高圧室４が区画形成されている。

高圧容器１には、外周面に冷媒通路５を形成す
る凹溝が設けられた周壁ライナー６を、その内壁
に嵌着してあり、高温ガスの急速冷却を行ないう
るようにしてある。

上蓋２の中央には、弁体挿通孔７が設けられ、
上蓋２の下面には弁体挿通孔１７の外周に、上面
に冷媒通路８を備えた上壁ライナー９が固着され
ており、弁体挿通孔７には棒状の弁体１０が摺動
可能に挿通されている。この弁体１０の上端は、
上蓋２は上面中央に固着した弁操作シリンダ１１
内に挿入され、ピストン１２が固着されている。

下蓋３上には、中央にガス強制循環フアン１３
が設けられ、該フアン１３の外側にこれを覆うよ
うに被処理体１４の載置台１５が設けられ、さら
に該載置台１５の外周にリング状の支持板１６が
支持脚１７を介して設けられている。

１８は断熱層、１９はヒータ、２０は遮熱ケー
シングで、これらは支持板１６上に載設されてい
る。

断熱層１８は倒立コツプ状を呈し、内周壁面に
ヒータ１９が装着されて炉室Ｆが形成されると共
に、頂壁１８ａ中央に通気開口２１が設けられて
おり、この通気開口２１は弁体１０の下端部によ
つて開閉自在とされている。

遮熱ケーシング２０は、気体透過性のない材料
により倒立コツプ状に形成され、断熱層１８の下
側を除く全面を所望の間隙をもつて覆うように、
支持板１６上に載設されており、頂板２０ａ中央
には弁体挿通孔２２が設けられ、周壁には複数の
通気孔２３が周方向の間隔を有して設けられてい
るとともに、該通気孔２３は高さ方向にわたつて
複数段設けられている。

そして、断熱層１８及びヒータ１９は、遮熱ケ
ーシング２０と共に、被処理体１４の収容、取出
し時には高圧室４外に取出しうるようになつてい
る。

２４，２５は仕切板で、前記支持脚１７に上下
間隔を保持して固着され、上部仕切板２４の中央
に形成された通孔２６は、ガス循環路とされてい
る。

更に、前記遮熱ケーシング２０の通気孔２３
は、第２図に示すように、高さ方向に複数段に設
けられ、しかも、上段よりも下段の開口面積が順
次大きくなつているとともに、上段よりも下段の
孔数を順次多くしてあり、熱交換量が上下方向で
平均化しうるようになつている。

また、前記通気孔２３は、上下方向でそれぞれ
同一直径とし、下段が上段よりも順次孔数を多く
して、上段よりも下段の方の総開口面積が大きく
なるようにしてもよいし、上下方向で同一孔数と
し、下段が上段よりも開口面積が大きくしてもよ
い。

上記第１実施例において、HIP処理するとき
は、開閉弁体１０により断熱層１８の通気開口２
１を閉じて行ない、HIP処理後、冷却するに際し
て、まず、弁体１０をその操作シリンダ１１を作
動させて上昇させ、断熱層１８の通気開口２１を
開くと、高圧室４内の高温ガスは第１図に矢印で
示すように対流循環し、ガス強制循環フアン１３
を運転開始することによつて強制循環する。すな
わち炉室Ｆ内高温ガスは、通気開口２１から断熱
層１８と遮熱ケーシング２０の間を通つて流下す
ると共に、通気孔２３から遮熱ケーシング２０と
高圧容器１との間に流出し、冷媒によつて冷却さ
れているライナー６，９に接触し、上下方向全高
にわたつて熱交換が平均的に行なわれ、支持板１
６の下側から両仕切板２４，２５の間から通孔２
６を通つて断熱層１８内炉室Ｆに至り、再び通気
開口２１を通つて循環される。このようにして、
高温ガスは、高圧容器１及び上蓋２等を局所的に
過昇温させることなく、伝熱面積を有効に利用で
き冷却能率が高められる。そして、急速冷却が局
所的な過昇温を伴なうことなく効率的に行なわ
れ、処理サイクルタイムの短縮が図られる。

なお、上記第１実施例において、ガス強制循
環フアン１３を採用しているが、これを省略し
て、高圧室４内の高温ガスを自然対流によつて循
環させ冷却することができること勿論である。

上記第一実施例においては、通気開口２１を断
熱層１８の頂壁１８ａに設けているが、該通気開
口２１の位置は、断熱層１８の実質的に上部であ
つて、該断熱層１８と遮熱ケーシング２０との間
の間隙に、高温ガスを流下せしめうる位置であれ
ばよい。

すなわち、断熱層１８の周壁部上部であつても
よいのである。なお、この場合、遮熱ケーシング
２０を、上下両端に内側に向いたフランジ部を有
する円筒状とし、断熱層１８に外嵌した構造とし
てもよい。

第３図及び第４図は、本考案の第２実施例を示
し、第１実施例と異なるところは、遮熱ケーシン
グ２０の通気孔２３の開口面積を変更可能な通気
孔開度調節機構２７を配設した点である。

この通気孔開度調節機構２７は、通気開口２８
を備えかつ遮熱ケーシング２０の外側に上下動自
在に外嵌されたスライド筒２９と、スライド筒２
９を上下動可能に下蓋３上に支持するそソレノイ
ド機構３０とからなつている。そして、通気開口
２８は、遮熱ケーシング２０の通気孔２３に対応
して、それぞれ通気孔２３と同形同寸に形成さ
れ、スライド筒２９の上昇限においては、通気孔
２３と通気開口２８が完全に一致して第５図イに
例示するように、全開状態となり、スライド筒２
９の下降途中では第５図ロに示すように中途開き
状態となり、スライド筒２９の下降限において第
５図ハで示すように、通気孔２３が全閉状態とな
るように構成されている。

なお、第４図は、ソレノイド機構３０を下蓋３
に設けた凹部３１に嵌入固定し、該ソレノイド機
構３０とスライド筒２９との間に仕切板３２を設
け、ソレノイド軸３３を貫通させたものであり、
作用的には第３図の場合と全く同じである。

第２実施例においては、被処理体１４の処理終
了直後の冷却開始当初、スライド筒２９を下降限
から若干上昇させて通気孔２３の開口面積を小さ
くしておき、ガス流通量を制限して放熱量を抑制
し、過昇温を防ぎ、冷却過程の進行に伴ないガス
温度が低下すると、適当なタイミングでソレノイ
ド機構３０によりスライド筒２９を順次上昇させ
る。そして最終的にスライド筒２９を上昇限にお
いて固定し、通気孔２３を全開状態とする。この
ようにして、ガス温度が高い間はガス流通量を少
なくし、ガス温度が低下するにつれて順次ガス流
通量が多くすることができ、冷却過程全域にわた
つて略同じ放熱量での冷却が可能となる。

なお、第２実施例において、スライド筒２９を
第６図に矢印で示す周方向に回転させて、通気孔
２３の開口面積を変更可能とすることができ、ス
ライド筒２９は、支持板１６上に回動自在に支持
し、ソレノイド機構又は他の駆動手段により回動
することができる。この場合においても、スライ
ド筒２９の操作は上述と同様に行なわれる。

第７図は、本考案の第３実施例を示し、第１実
施例と異なるところは、支持板１６を大きくして
仕切壁１６ａとし、これによつて高圧室４内を上
下に二分して、上下部高圧室４ａ，４ｂを連通す
る通気開口３４を複数個設け、該通気開口３４に
開閉手段３５を夫々配設し、断熱層１８の通気開
口２１は常時開放状態とした点である。

なお、前記仕切壁１６ａの外周とライナー６と
の間にシール部材３６が嵌装されている。そし
て、仕切壁１６ａの下側には仕切板３７が設けら
れ、この仕切板３７を開閉手段３５の弁棒３５ａ
が貫通しており、開閉手段３５の駆動機構である
ソレノイド３５ｂが下蓋３に設けた凹部３８に嵌
入固定されている。

また、遮熱ケーシング２０には、その頂板２０
ａにも通気孔２３を設けてあり、より効率よく冷
却することができる。

上記第３実施例においては、HIP処理中、前記
通気開口３４は開閉手段３５の弁棒３５ａにより
閉じられて炉室Ｆ内のガス循環は行われず、HIP
処理後に、通気開口３４が開かれ、炉室Ｆ内ガス
の循環経路が形成される。その後は、第１実施例
と同様の過程を経て炉室Ｆ内の冷却が行われる。

この第３実施例によれば、ガス強制循環フアン
１３、開閉手段３５等の機械類を下部の低温域に
集中配置しているので、機械の寿命、耐熱性等の
点で有利であり、上部に開閉手段を備えていない
ので上蓋２の上壁ライナー９の面積を大きくで
き、冷却効率の向上を図ることができる。

なお、上記各実施例において、断熱層１８の下
端と遮熱ケーシング２０下端の接続は、必ずしも
気密に接続しなくてもよいが、ガス流れのシヨー
トカツトを行なう点からも気密接続が好ましい。

本考案は、上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、遮熱ケーシング２０は、二重断熱層
の外側断熱層に通気孔を設けて構成することがで
き、また、通気孔２３、通気開口２８の形状も適
宜変更することができる。

（考案の効果） 本考案にかかるHIP装置は、上述のように、高
圧容器１と断熱層１８との間に、断熱層１８を覆
う遮熱ケーシング２０を配設し、該ケーシング２
０の周壁に複数の通気孔２３を周方向の間隔を有
して設けるとともに、該通気孔２３を高さ方向に
複数段にわたつて設けたものであるから、高圧室
４内上壁及び周壁の過昇温を生起せしめることな
く、高温ガスを断熱層１８の内側の炉室Ｆ内外を
循環させて高圧容器１壁と接触させ、急速冷却を
行なうことができ、しかも、高温ガスと高圧容器
１内壁との熱交換量が上下方向で平均化され、高
圧容器１内壁の伝熱面積を無駄なく有利利用でき
るので冷却能力を大幅に向上させ、処理サイクル
タイムの短縮を図り、処理効率を向上させること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１実施例を示す
もので、第１図は中央縦断面図、第２図は遮熱ケ
ーシングの正面図、第３図〜第５図は本考案の第
２実施例を示し、第３図は中央縦断面図、第４図
はスライド筒駆動ソレノイドの取付構造の他の例
を示す要部拡大断面図、第５図イ〜ハは遮熱ケー
シングの通気孔開度調節状況説明図、第６図は第
３図のＡ−Ａ線断面図、第７図は本考案の第３実
施例の中央縦断面図、第８図及び第９図はそれぞ
れ従来例を示し第７図は中央縦断面図、第９図は
略線的断面図である。 １……高圧容器、２……上蓋、３……下蓋、４
……高圧室、４ａ，４ｂ……上下部高圧室、１４
……被処理体、１６ａ……仕切壁、１８……断熱
層、１９……ヒータ、２０……遮熱ケーシング、
２１，３４……通気開口、２３……通気孔、２７
……通気孔開度調節機構、３５……開閉手段、Ｆ
……炉室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高圧容器１と上蓋２及び下蓋３とで区画され
   る高圧室４内に、その上部に通気開口２１を備
   えた倒立コツプ状の断熱層１８と、該断熱層１
   ８の内側にヒータ１９とを配設し炉室Ｆとな
   し、該炉室Ｆ内に被処理体１４を配し、該被処
   理体１４に高温高圧の圧媒ガスを作用させて熱
   間静水圧加圧処理をおこなう装置であつて、熱
   間静水圧加圧処理後に、前記炉室Ｆ内の高温の
   圧媒ガスを、前記通気開口２１から前記断熱層
   １８と高圧容器１との間に導くとともに、再び
   前記断熱層１８下方から前記炉室Ｆ内に戻して
   循環させることで、該高温の圧媒ガスを冷却す
   る熱間静水圧加圧装置において、 前記高圧容器１と断熱層１８との間に、断熱
   層１８を覆う遮熱ケーシング２０を配設し、該
   ケーシング２０の周壁に複数の通気孔２３を周
   方向の間隔を有して設けるとともに、該通気孔
   ２３を高さ方向に複数段にわたつて設けたこと
   を特徴とする熱間静水圧加圧装置。 (2) 前記ケーシング２０の通気孔２３は、下段の
   通気孔２３の開口面積が、上段の通気孔２３の
   開口面積より大きくなるようにしたことを特徴
   とする請求項(1)記載の熱間静水圧加圧装置。 (3) 前記ケーシング２０の通気孔２３は、ケーシ
   ング２０の上部より下部の数が多くなるように
   したことを特徴とする請求項(1)記載の熱間静水
   圧加圧装置。 (4) 前記通気孔２３の開口面積を変更可能な通気
   孔開度調節機構２７を備えていることを特徴と
   する請求項(1)，(2)又は(3)記載の熱間静水圧加圧
   装置。 (5) 前記高圧室４内の下部に仕切壁１６ａを設け
   て上部高圧室４ａと下部高圧室４ｂに二分し、
   前記仕切壁１６ａに通気開口３４を設けて開閉
   手段３５により開閉可能にしたことを特徴とす
   る請求項(1)，(2)，(3)又は(4)記載の熱間静水圧加
   圧装置。