JPH051796Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、高温高圧炉の光学的炉内温度測定装
置に係り、熱間静水圧加圧装置（以下、HIP装置
と略記する）等に利用される。

（従来の技術） HIP装置は高温と高圧の相乗的効果を利用して
粉体の加圧焼結、焼結品や鋳造品の欠陥除去ある
いは拡散接合等に利用されており、この場合、炉
内温度の測定が重要である。

この炉内温度の測定技術として、高温高圧炉内
に、炉下底側から炉長方向に管軸方向を沿わして
閉端管を設置し、閉端管の先端内側からの熱放射
光を集光するレンズ系を、閉端管下部における開
口部側に設け、該レンズ系側に接続した放射温度
計を炉外に設けて炉内温度を光学的に測定するも
のが、例えば、特開昭60−133327号公報等で提案
されている。

（考案が解決しようとする課題） 叙述の従来技術は、それなりの優位性は認めら
れるけれども次のような問題点がある。

圧媒ガス中に、低沸点金属蒸気などの特殊な揮
発性不純物が含有されると、放射光の吸収などに
よつて光学的測温の精度や安定性を欠く事態を招
くおそれがあることが永年の経験から明らかとな
つた。

不純物は被処理体や被処理体収納容器などから
発生するものと考えられ、この不純物が閉端管内
に侵入すると、例えば、放射光のある波長部分に
吸収が起り、これが測温の精度や安定性を欠くこ
ととなり、場合によつては、測温不能に至ること
もある。

放射光の吸収に対して、吸収される波長での測
温を避けて測温することも考えられるが、広汎な
波長にわたる吸収が発生した場合には、測温精度
の低下、安定性の低下はさけられない。

また、不純物の発生そのものを防止すること
は、HIP装置では様々な種類の処理体が処理さ
れ、それぞれの処理体が不純物の発生源であるこ
とから不可能に近いものである。

本考案は、閉端管内の集光空間に、可能な限り
清浄な圧媒ガスを導通させることによつて、光学
的温度測定において測温の安定性と精度向上を図
つたことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、高温高圧炉１内に、炉下底側から炉
長方向に管軸方向を沿わして閉端管１１を設置
し、閉端管１１の先端内側からの熱放射光を集光
するレンズ系１２，１３を、閉端管１１下部にお
ける開口部側に設け、該レンズ系１２，１３側に
接続した放射温度計１８を炉外に設けて炉内温度
を光学的に測定するものにおいて、叙述の目的を
達成するために次の技術的手段を講じている。

すなわち、本考案は、閉端管１１の先端からレ
ンズ系１２，１３に至る集光空間２３に、下部側
より連通する細孔１９を設け、該細孔１９を介し
て炉内清浄な圧媒ガス又は炉内に供給する清浄圧
媒ガスを集光空間２３に導通するようにしたこと
を特徴とするものである。また、本考案は、細孔
１９を介して集光空間２３に圧媒ガスを導通する
経路中に、不純物を捕集するゲツター２４を設け
たことを特徴とするものである。更に、本考案
は、細孔１９を介して集光空間２３に圧媒ガスを
導通する経路中に、ガス冷却手段２６を設けたこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本考案によれば、高温高圧炉１内の温度は、閉
端管１１の先端内側からの熱放射光をレンズ系１
２，１３で集光し、該レンズ系１２，１３側に接
続した炉外の放射温度計１８を介して光学的に測
定する。

この場合、閉端管１１の集光空間２３への圧媒
ガスの流入は、細孔１９を通じて行なわれること
になるも、該細孔１９は閉端管１１の下部側、す
なわち、炉下底側に設けられていることから、こ
の領域における圧媒ガスは本質的に冷たく通常80
℃以下に保たれており、揮発性不純物の平衡圧
は、放射光の吸収などの問題が起らないくらい小
さく、この領域における圧媒ガスは光学的測温に
とつて問題となる不純物を実質上含まない清浄ガ
スであると考えられる。

従つて、この領域からのみ集光空間２３へ圧媒
ガスを供給（導通）することによつて、集光空間
２３の清浄性は確保される。

炉内圧力と集光空間２３内の圧力がバランスし
ている時は、双方のガス交換量は極めて少なく、
細孔１９で炉内と集光空間２３とを連通したとき
に、たとえ細孔１９外側（炉内）の圧媒ガスが汚
れてきても、集光空間２３に不純物が侵入するま
での時間を要することとなる。

また、細孔１９を介して集光空間２３に圧媒ガ
スを導通する経路中に、不純物を吸収（捕集）す
るゲツター２４を設けることで、集光空間２３の
清浄性をより一層高めることになる。

更にまた、圧媒ガスを導通する経路中に、ガス
冷却手段２６を設けることで、揮発性不純物の平
衡圧を下げ、集光空間２３へ供給される圧媒ガス
の清浄性をより一層高めるとともに、ゲツター２
４の捕集（吸収）能力を高めることになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面を参照して詳述す
る。

第１図において、１は高圧容器（高温高圧炉）
で、上部及び下部がそれぞれ開口されている。２
は上蓋で、アルゴン等の不活性ガスの導入孔４を
有し、高圧容器１の上部開口を気密下で施蓋して
いる。３は下蓋で、環形状とされた下上蓋３Ａと
該下上蓋３Ａに挿脱自在に嵌合された下下蓋３Ｂ
との二重蓋構造であり、下上蓋３Ａが高圧容器１
の下部開口を気密下で施蓋して取外し自在に固定
され、下下蓋３Ｂが下下蓋３Ａの製品挿脱孔３Ｃ
に気密下で挿脱自在とされている。

なお、上蓋２の上端面と下下蓋３Ｂの下端面と
には、加圧処理中の軸力を受ける図外のプレスフ
レームが係合される。

５は断熱層で、高圧容器１内に設置されて、下
上蓋３Ａに支持台５Ａを介して支持されている。

６はヒーターで、断熱層５が画成される炉室７
内に設置されており、１段設置と多段設置等があ
り、下上蓋３Ａに取付けられる。

８は被処理体で、試料台９を介して炉室７に装
入され、導入孔４を介して供給された圧媒ガスと
ヒーター６の通電等によつて等方圧で高温高圧下
で加圧成形され、図では、下方取出方式で示され
ている。

１０は光学的測温装置であり、閉端管１１、レ
ンズ１２、光フアイバ１３、及びレンズ１２と光
フアイバ１３端面を収納するホルダ１７等からな
り、閉端管１１の管軸方向に炉長方向に沿わせて
炉下底側から立設させて炉室７内でヒーター６と
径方向略同位置に設置されている。

この光学的測温装置１０は、閉端管１１先端内
側からの熱放射光を閉端管１１下部のレンズ１２
で集光し、光フアイバ１３に炉外に導き放射温度
計１８から図外の測定系に接続されることで、炉
内（炉室）温度を光学的に測定するものである。

叙述のHIP装置において、本考案は、第２図か
ら第４図に示す技術的手段を講じている。

第２図において、集光空間２３を有する閉端管
１１は、その下部側が架台２５を介して下蓋３
（実質的に下上蓋３Ａである）に取付けられ、架
台２５の重ね合せ面にシール２１を設けることで
気密にされている。

なお、閉端管１１は、タングステン、モリブデ
ン、グラフアイト、アルミナ、ジルコニアなどの
耐熱材で、開気孔を有さないもの又は開気孔を有
しても揮発性不純物を実質上透過させないものを
用いる。

ホルダ１７は閉端管１１の下端部にネジ止めな
どによつて固定されており、レンズ抑え２０を介
してレンズ１２を収納しているとともに、ホルダ
１７下部に蓋２２がネジ止め等で取付けられ、こ
の蓋２２に光フアイバ１３の上端側が接続され、
該光フアイバ１３はコーン１６を介して炉外に導
かれている。

なお、ホルダ１７及び蓋２２にはそれぞれ細い
均圧孔１４Ａ，１４Ｂが形成されており、レンズ
１２及び光フアイバ１３の上端部はレンズ系を構
成している。

１９は細孔であり、閉端管１１の先端からレン
ズ系１２，１３に至る集光空間２３に、本実施例
では炉内ガスを下部側より連通して導通するもの
であり、架台２５の下端に形成してある。

従つて、この第２図の実施例にあつては、集光
空間２３への圧媒ガスの流入は、細孔１９と均圧
孔１４Ａ，１４Ｂを通じて行なわれるが、ヒータ
ー６による対流熱は下蓋３近傍には本質的に波及
することがないこと及び下蓋３に近いこと等か
ら、細孔１９は本質的に冷たい領域にあることに
より、当該域における圧媒ガス中に揮発性不純物
は通常含まれないか含まれていても極少であるこ
とから、集光空間２３内に流入する圧媒ガスは清
浄ガスであり、ここに、光学的測温の安定性と精
度が確保される。

また、集光空間２３への圧媒ガスの流入が、細
孔１９を介して行なわれることは、該孔１９が炉
室７と連通しているときには、該孔１９が均圧作
用を併有することとなるし、集光空間２３と炉内
の圧力がバランスした後に、下蓋付近の圧媒ガス
が何かの原因によつて多量の不純物を含んだとし
ても、細孔１９によつて双方のガス交換量はHIP
処理時間内では光学的測温に支障を及ぼさない位
に少なくなる。

第３図は第２実施例で、ホルダ１７に取付フラ
ンジ１７Ａを設け、このフランジ１７Ａと閉端管
１１との重ね合せ面にシール２１Ａを介在した状
態で当該フランジ１７Ａを下蓋３にシール２１を
介在させて閉端管１１と共締めしており、下蓋３
には有底孔２４Ａを形成し、この底にゲツター２
４が設けられている。この有底孔２４Ａにホルダ
１７の下端部を嵌挿して叙述の如く図外ボルトで
共締めしており、細孔１９は一端が炉室に連通
し、他端がゲツター２４を有する有底孔２４Ａに
連通されている。

その他は、第２図の第１実施例と共通し、共通
部分は共通符号で示している。

ゲツター２４は、何らかの要因によつて下蓋付
近の圧媒ガスに含まれて細孔１９を通過する不純
物や、或いは光学的測温装置１０の構成材料から
放出される微量な不純物を捕捉し、集光空間２３
内部を、第１実施例よりも一層清浄なガスとす
る。

ゲツター２４の材料は、光学的測温が対象とす
る波長等の観点から除去すべき不純物を決定し、
この不純物を捕捉し、かつ、圧媒ガスは透過させ
るものが選定され、例えば、単に吸着面積を増や
すためのスチールウールや吸着作用に優れた活性
炭などを用いることができる。

第４図は本考案の第３実施例であり、図示でも
明らかな如く、第１実施例における構成に、冷却
水通路２６を設け、更に、架台２５内にゲツター
２４を設けたものである。

すなわち、下蓋３に冷却水通路２６を形成し、
これに、通路用蓋２７をシール２７Ａを介して気
密状に嵌合させ、蓋２７に細孔１９を形成すると
ともに架台２５上に第１実施例と同じ構成で閉端
管１１が立設され、架台２５内にゲツター２４が
内装されている。

その他の構成は第１実施例と共通するので、共
通部分は共通符号で示している。

この第３実施例では、下蓋付近の領域にある圧
媒ガス及び細孔１９、ゲツター２４の温度は冷却
手段である冷却通路２６を流れる冷却水によつて
冷却され、より低温域とされることにより、集光
空間２３内の圧媒ガス中の揮発性不純物の平衡圧
は更に小さくなり清浄性は向上する。

なお、第４図において、ゲツター２４は省略す
ることもできる。

以上の実施例はいずれも、炉室７と集光空間２
３は細孔１９を介して直接的に導通状態である
が、第５図から第９図の各実施例は炉室７に供給
する圧媒ガスを細孔１９を介して集光空間２３に
導通したものである。

なお、第５図から第９図は叙述した第１〜３実
施例と共通部分は共通符号で示し、以下、相違点
を主に説明する。

第５図に示す実施例では、圧媒ガス導入孔４に
接続されている高圧配管２８に、炉外配管２９が
接続されており、炉外配管２９は下蓋３に形成し
た導入孔３０に接続されている。

第６図に示す如く細孔となる炉内配管１９はシ
ール１９Ａを介して導入孔３０に連通され、この
炉内配管１９を介して集光空間２３に清浄ガスが
流入される。

この第５図、第６図に示す第４実施例では、何
らかの理由で炉室７の圧力が集光空間２３の圧力
より高くなつて圧媒ガスが炉内より集光空間２３
に流入する場合でも集光空間２３へ流入する圧媒
ガスは炉内配管１９、導入孔３０を介して炉外配
管２９を通り、この際、室温である炉外配管２９
の管内壁に圧媒ガス中の揮発性不純物は吸着し、
従つて、集光空間２３の清浄性は確保される。

炉外配管２９は揮発性不純物の吸着作用だけで
なく、炉内の圧媒ガスが多量の不純物を含み管内
壁で吸着しきれないときでも炉内と集光空間２３
とが圧力バランスしている限り、双方空間のガス
交換量はHIP処理が対象とする処理時間の範囲内
では実質零とみなされるために集光空間２３に不
純物が侵入するのを防ぐ。

なお、炉外配管２９は高圧配管であるが炉内配
管１９は気な材料から構成されればよい。

第７図の第５実施例は、炉外配管２９に容器３
１を直列に接続し、この容器３１中にゲツター２
４を設けたものであり、ゲツター２４は炉外配管
２９で吸着しきれなかつた不純物を捕集し、集光
空間２３に流入する圧媒ガスの清浄性をより一層
向上する。

なお、ゲツター２４は下蓋３内、下蓋付近その
他の個所に設置でき、また、設置個数は１個でも
複数個でもよい。

第８図及び第９図は炉外配管２９を高圧配管２
８ではなく、下蓋３に形成した導入孔３０Ａに接
続され、炉室７の下底側に連通したものである。

更に、炉外配管２９の途中に、容器３１を介し
てゲツター２４が設けられるとともに、冷却手段
であるクーラー３２で冷却するようにされ、ま
た、架台２５内にもゲツター２４が収められてい
る。

この第６実施例では、ガス連通経路が下蓋３付
近に集められて備えられていることから、被処理
体８の装入取出し時における操作性が向上できる
ばかりかゲツター２４の他に、クーラー３２を有
することから集光空間２３の圧媒ガスはより一層
の清浄にできる。

（考案の効果） 本考案は以上の通りであつて、次の利点があ
る。

閉端管の先端からレンズ系に至る集光空間に、
下部側より連通する細孔を設け、該細孔を介して
炉内清浄な圧媒ガス又は炉内に供給する清浄な圧
媒ガスを集光空間に導通するようにしたことを特
徴とするものであるから、閉端管内の集光空間は
不純物がないか若しくは僅少な圧媒ガス雰囲気と
でき、これによつて、光学的測温における安定性
と精度を大幅に向上できる。

更に、細孔を介して集光空間に圧媒ガスを導通
する経路中に、不純物を捕集するゲツターを設け
たことを特徴とするので、不純物は完璧にゲツタ
ーで捕集されて光学的測温の安定性と精度が増々
向上できる。

また、細孔を介して集光空間に圧媒ガスを導通
する経路中に、ガス冷却手段を設けたことを特徴
とするので、揮発性不純物の発生は冷却によつて
おさえられ、光学的測温の安定性と精度向上が期
待できる。

よつて、本考案は熱間静水圧加圧装置を初め、
高温高圧炉の光学的炉内温度測定装置として実益
大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例のいくつかを示してお
り、第１図は全体構成立断面図、第２図から第４
図は第１〜３実施例を示す各要部の一部省略立断
面図、第５図は第４実施例を示す全体構成立断面
図、第６図は第５図の要部を一部省略して示す立
断面図、第７図は第５実施例を示す全体構成立断
面図、第８図は第６図実施例を示す全体構成立断
面図、第９図は第８図の要部を一部省略して示す
立断面図である。 １……高温高圧炉、１１……閉端管、１２，１
３……レンズ系、１８……放射温度計、１９……
細孔、２３……集光空間、２４……ゲツター、２
６……冷却手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高温高圧炉１内に、炉下底側から炉長方向に
   管軸方向を沿わして閉端管１１を設置し、閉端
   管１１の先端内側からの熱放射光を集光するレ
   ンズ系１２，１３を、閉端管１１下部における
   開口部側に設け、該レンズ系１２，１３側に接
   続した放射温度計１８を炉外に設けて炉内温度
   を光学的に測定するものにおいて、 閉端管１１の先端からレンズ系１２，１３に
   至る集光空間２３に、下部側より連通する細孔
   １９を設け、該細孔１９を介して炉内清浄な圧
   媒ガス又は炉内に供給する清浄な圧媒ガスを集
   光空間２３に導通するようにしたことを特徴と
   する高温高圧炉の光学的炉内温度測定装置。 (2) 細孔１９を介して集光空間２３に圧媒ガスを
   導通する経路中に、不純物を捕集するゲツター
   ２４を設けたことを特徴とする請求項(1)記載の
   高温高圧炉の光学的炉内温度測定装置。 (3) 細孔１９を介して集光空間２３に圧媒ガスを
   導通する経路中に、ガス冷却手段２６を設けた
   ことを特徴とする請求項(1)又は(2)に記載の高温
   高圧炉の光学的炉内温度測定装置。