JPH06117765A

JPH06117765A - 熱間等方圧加圧装置

Info

Publication number: JPH06117765A
Application number: JP26623092A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanda; 神田　　剛; Yoshihiko Sakashita; 由彦坂下
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】より安価に成形できる直棒状やＵ字棒状の発
熱体をＨＩＰ装置に適用できるようにし、ＨＩＰ装置の
製作コストや材料コストを低減する。【構成】高圧容器1 内に倒立コップ状の断熱層10を配
置し、この断熱層10内に、複数の発熱体19よりなるヒー
タを周設した熱間等方圧加圧装置において、前記各発熱
体19の一方もしくは両端の電極接続部を、前記断熱層10
の天井部20に挿通しかつこの天井部20に対して懸垂状に
かつほぼ気密に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間等方圧加圧装置
（以下、ＨＩＰ装置という。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記ＨＩＰ装置は、高圧容器内に倒立コ
ップ状の断熱層を備え、この断熱層内に、複数の発熱体
よりなるヒータ（加熱装置）が周設されているのが一般
的である。このヒータは、グラファイト系の発熱体を用
いる場合には、例えば、円環状の横枠を直棒状の縦枠で
枠組みした籠状の保持枠内に、上下方向で波型に形成し
た発熱体を架設して構成されている（実開昭59− 25195
号公報参照）。

【０００３】一方、酸化雰囲気で使用するＨＩＰ装置の
ヒータ用発熱体としては、耐酸化性に富むＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系もしくはＰｔ−Ｒｈ系の金属製発熱体が多用さ
れ、この場合には、例えば、多数の孔を有する円筒状の
保持筒の外周面に、線状に加工した金属製発熱体を周設
することによってヒータを構成するようにしている（実
公昭62− 4872 号公報参照）。

【０００４】また、近年では、より高温下でのＨＩＰ処
理を実現すべく、ＺｒＯ₂を発熱体として採用する場合
があり、その一部は既に実用化されている（特開昭63−
23732号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、酸化雰囲気
に耐えうる発熱体としては、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ
₂等が知られているが、これらは成形性の点で直棒状や
Ｕ字棒状のものが多く、グラファイトやＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌのように種々の形状に成形できないため、断熱層内に
配置される保持枠や保持筒に発熱体を取り付けるという
従来のヒータの設計では、当該ＨＩＰ装置の高圧容器と
いう限られた空間内で使用するのが困難であり、このた
め、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ₂等はＨＩＰ装置の発熱
体としてはほとんど実用化することができなかった。

【０００６】また、従来のヒータでは、発熱体の支持部
材として保持枠や保持筒を採用しているため、このこと
自体が当該ＨＩＰ装置の製作コストや材料コストを増大
させる原因となっていた。本発明は、かかる実情に鑑
み、より安価に成形できる直棒状等の発熱体をＨＩＰ装
置に適用できるようにし、ＨＩＰ装置の製作コストや材
料コストを低減することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。即ち、請求項１記載
の発明は、高圧容器1 内に倒立コップ状の断熱層10を配
置し、この断熱層10内に、複数の発熱体19よりなるヒー
タを周設した熱間等方圧加圧装置において、前記各発熱
体19の一方もしくは両端の電極接続部を、前記断熱層10
の天井部20に挿通しかつこの天井部20に対して懸垂状に
かつほぼ気密に取り付けたことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、各発熱体19は、直
棒状を呈することを特徴とする。請求項３記載の発明
は、Ｕ字棒状を呈しかつその両端部において断熱層10の
天井部20に取り付けられていることを特徴とする。ま
た、請求項４記載の発明は、各発熱体19は、その発熱部
27の上下方向位置がそれぞれ異なっていることを特徴と
する。

【０００９】更に、請求項５記載の発明は、各発熱体19
とは別の発熱体36を炉室35の下部に配設したことを特徴
とする。

【００１０】

【作用】本発明では、各発熱体19の一方もしくは両端の
電極接続部を、断熱層10の天井部20に挿通しかつこの天
井部20に対して懸垂状にかつ気密に取り付けているの
で、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ₂等の限られた形状（直
棒状やＵ字棒状等）にしか成形できない物質をＨＩＰ装
置の発熱体19として採用できると共に、断熱層10内にヒ
ータを構成するに際して、従来のような保持枠や保持筒
を必要としない（請求項１，２，３）。

【００１１】請求項４記載の発明では、各発熱体19の発
熱部27の上下方向位置がそれぞれ異なっているため、発
熱部27の位置が異なる発熱体19をそれぞれ個別に電力制
御することによって、炉室35内の均熱性が向上する。請
求項５記載の発明では、各発熱体19とは別の発熱体36を
炉室35の下部に配設しているので、この別の発熱体36を
直棒状の発熱体19と個別に電力制御することで、炉室36
内の均熱性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述
する。図１及び図２は、本発明の第一実施例に係るＨＩ
Ｐ装置を示している。同図において、円筒状の高圧容器
1 の上下開口部には、上蓋2 及び下蓋3 がそれぞれシー
ル部材4,5 を介して嵌挿されていて、この高圧容器1 と
上下蓋2,3 との内面で高圧室6 が画成されている。な
お、上下蓋2,3 には、旋回型又は走行台車型の図外のプ
レスフレームによって上下方向のプレス軸力が作用され
る。

【００１３】下蓋3 は、リング状の外蓋7 と、この外蓋
7 に下方から挿脱自在な内蓋8 とからなり、この内蓋8
の上面には被処理物を載せるための載置台9 が上載され
ていて、この内蓋8 を外蓋7 から下方に抜き出せば、被
処理物を載置台9 ごと外部に取り出せるようになってい
る。高圧室6 内には、倒立コップ状の断熱層10が配設さ
れている。この断熱層10は、それぞれ直径が異なる倒立
コップ状の最内層11、中間層12、最外層13を積層してな
り、各層11,12,13の下端はリング状蓋体14で気密に施蓋
されていると共に、この各層11,12,13, 間には、層間の
対流伝熱を抑止する繊維状の断熱材15が介装されてい
る。また、最外層13は、円筒状の外筒16と、この外筒16
の上端開口にシール材17を介して固定した薄い円盤状の
天板18とから構成されている。

【００１４】なお、断熱層10の各構成部材の材質として
は、最内層11については、気孔率の比較的小さいセラッ
ミックス（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃等）が耐酸化性の点で好
ましい。一方、中間層12、最外層13及びリング状蓋体14
については、ＳＵＳやインコネル等の金属材料を採用し
うる。更に、中間層12及び最外層13とリング状蓋体14と
の締結は、溶接接続あるいはシート状断熱材を介しての
締結等が適用できる。これに対して、最内層11とリング
状蓋体14との締結は、ペーストを塗布しての接合もしく
はシート状断熱材を介しての締結等を適用できるが、こ
の場合、前記断熱材15を各層11,12,13, 間により密に配
することで循環流の低減を併せて図ることが好ましい。

【００１５】本実施例では、ＨＩＰ装置の発熱体19とし
て断熱層10の高さとほぼ同じ長さを有する直棒状のもの
を採用しており、この発熱体19の上端部を前記断熱層10
の天井部20に計８本挿通すると共に、その各発熱体19の
上端を、当該天井部20の最上部を構成する前記天板18に
懸垂状にかつほぼ気密に取り付けている。即ち、上記断
熱層10の天井部20のうち、最内層11と中間層12の天井部
分には、この部分を上下方向に貫通する挿通孔21が周方
向に並んで計８個設けられていて、この各挿通孔21のそ
れぞれに前記発熱体19の上端部が挿通されている。

【００１６】更に、最外層13の天板18における上記挿通
孔21との対応位置には、電気的絶縁と共に気密シール性
を有するブッシュ22とワッシャ23がその天板18の表裏に
それぞれ設けられていて、このブッシュ22とワッシャ23
に天板18の上面側から電極ねじ軸24が挿通されている。
電極ねじ軸24の下部には、下端に二つ割りの接続端子25
を有するリード部材26が固着され、このリード部材26の
接続端子25に、各発熱体19の上端が挟持状に固定されて
いる。

【００１７】また、このようにして断熱層10の天井部20
から断熱層10内へ懸垂された各発熱体19は、断熱層10の
下端部を構成する前記リング状蓋体14よりもさらに下方
に延設されていると共に、その中間部に上下両側部より
も小径とされた発熱部27を有している。一方、本実施例
では、図２に示すように、上記８本の発熱体19を相隣合
う４本の発熱体19群に二分し、この発熱体19群をそれぞ
れ別個に通電する並列回路を構成するようにしている。

【００１８】即ち、前記下蓋3 の上面には、高圧室6 外
から電流を取り入れるための第一電極28と第二電極29が
設けられていて、この両電極28,29 には、上端に二つ割
りの接続端子30を有するリード部材31がそれぞれ固着さ
れている。そして、図１及び図２に示すように、４本の
発熱体19群を左側から順に19a,19b,19c,19d と表示する
とすれば、図１において左右両側に位置する発熱体19a,
19d の下端は、第一及び第二電極28,29 に設けた接続端
子30に接続され、左側二本の発熱体19a,19b の上端間と
右側二本の発熱体19c,19d の上端間は、前記電極ねじ軸
24間を連結する上カプラ32,33 を介してそれぞれ接続さ
れ、更に、中央二本の発熱体19b,19c の下端間は下カプ
ラ34を介して電気的に接続されている。なお、図２にお
ける矢印は、各発熱体19群を流れる電流の向きを示して
いる。

【００１９】従って、第一電極28から第二電極29へ通電
する場合、その電流は、図１において左端側の発熱体19
a 、上カプラ32、中央左の発熱体19b 、下カプラ34、中
央右の発熱体19c 、上カプラ33、左端側の発熱体19d の
順に流れることになり、これにより、最内層11の内面で
構成された炉室35内の被処理物が加熱される。なお、上
記直棒状の発熱体19としては、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳ
ｉ₂等を採用することができる。また、本実施例では、
発熱体19を最外層13の天板18に固定しているが、中間層
12に固定することにしてもよい。

【００２０】図３〜図５は、第一実施例の変形例を示し
ている。即ち、この変形例では、図３及び図４に示すよ
うに、発熱部27の上下位置が異なる発熱体19を周方向に
交互に並べて配置し、発熱部27を炉室35内の上部に有す
る発熱体19（図４の白丸）と、発熱部27を炉室35内の下
部に有する発熱体19（図４の黒丸）との電気配線を別に
してそれぞれ個別に電力制御するようにしており、これ
によって、炉室35内の均熱性の向上を図っている。

【００２１】なお、図５に示すように、発熱部27の上下
位置が異なる発熱体19を、径方向内外に配置することに
してもよく、同図における白丸と黒丸の表示は、図４の
場合と同様である。また、図６は第一実施例の他の変形
例を示している。この変形例では、炉室35の下部、即ち
第一実施例に係るＨＩＰ装置の載置台9内に、直棒状の
発熱体19とは異なる別の発熱体36が配設されていて、こ
の別の発熱体36を直棒状の発熱体19とは個別に電力制御
することにより、炉室36内の均熱性の向上を図ってい
る。

【００２２】次に、図７及び図８は、本発明の第二実施
例を示している。本実施例では、ＨＩＰ装置の発熱体19
として、互いに平行な直線部19A と半円状の湾曲部19B
とから一体に形成されたＵ字棒状のものを採用してお
り、この発熱体19の両端部（直線部19A の上端部）を前
記断熱層10の天井部20にそれぞれ挿通すると共に、その
各発熱体19の両端を、当該天井部20の最上部を構成する
前記天板18に懸垂状にかつ気密に取り付けている。

【００２３】即ち、上記断熱層10の天井部20のうち、最
内層11と中間層12の天井部分には、この部分を上下方向
に貫通する挿通孔21が周方向に並んで計８個設けられて
いて、このうち隣合う一対の挿通孔21のそれぞれに前記
発熱体19の両端部が挿通されている。なお、最外層13の
天板18における上記挿通孔21との対応位置において、電
気的絶縁と共に気密シール性を有するブッシュ22とワッ
シャ23、これらに挿通された電極ねじ軸24、この電極ね
じ軸24の下端に固着されかつ下端に二つ割りの接続端子
25を有するリード部材26を介して、各発熱体19の両端が
挟持状に固定されている点は、第一実施例の場合と同様
である。

【００２４】また、このようにして天井部20から断熱層
10内へ懸垂された各発熱体19は、断熱層10の下部に至る
まで延設されると共に、その中間部に両端部よりも小径
とされた発熱部27を有している。一方、本実施例では、
図８に示すように、上記４本の発熱体19を相隣合う２本
の発熱体19群に二分し、この発熱体19群をそれぞれ別個
に通電する並列回路を構成するようにしている。

【００２５】即ち、前記上蓋2 の下面には、高圧室6 外
から電流を取り入れるための第一電極38と第二電極39が
設けられていて、この両電極38,39 と電極ねじ軸24との
間は、左右カプラ40,41 で連結されている。そして、図
７及び図８に示すように、２本の発熱体19群を左側から
順に19a,19b と表示するとすれば、図７において左側に
位置する発熱体19a の左上端は、左カプラ40を介して第
一電極38に接続され、左側の発熱体19a の右上端と右側
の発熱体19b の左上端との間は、中間カプラ42を介して
互いに接続され、更に、右側の発熱体19b の右上端は、
右カプラ41を介して第二電極39に接続されている。な
お、図８における矢印は、各発熱体19群を流れる電流の
向きを示している。

【００２６】従って、第一電極38から第二電極39へ通電
する場合、その電流は、図７において左カプラ40、左側
の発熱体19a 、中間カプラ42、右側の発熱体19b 、右カ
プラ41の順に流れることになり、これにより、最内層11
の内面で構成された炉室35内の被処理物が加熱されるよ
うになっている。なお、上記Ｕ字棒状の発熱体19として
は、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ₂等を採用することがで
きる。また、本実施例では、発熱体19を最外層13の天板
18に固定しているが、中間層12に固定することにしても
よい。

【００２７】このように、第二実施例では発熱体19とし
てＵ字棒状のものを採用しているので、第一実施例の場
合のように炉室35内で発熱体19の下端部同士を連結する
必要がなく、この点でＨＩＰ装置の製作コスト及び材料
コストをより低減化することができる。次に、図９及び
図１０は、第二実施例の変形例を示している。

【００２８】この変形例では、図９に示すように、発熱
部27の上下位置が異なる発熱体19を周方向に交互に並べ
て配置し、発熱部27を炉室35内の上部に有する発熱体19
と、発熱部27を炉室35内の下部に有する発熱体19との電
気配線を別にしてそれぞれ個別に電力制御するようにし
ており、これによって、炉室35内の均熱性の向上を図っ
ている。

【００２９】また、この場合図１０に示すように、発熱
部27の上下位置が異なる発熱体19を径方向内外に配置す
ることにしてもよい。なお、図１０における白丸は発熱
部27を炉室35内の上部に有する発熱体19を、黒丸は発熱
部27を炉室35内の下部に有する発熱体19を、それぞれ表
示している。更に、図１１は、第二実施例の他の変形例
を示している。

【００３０】この変形例では、炉室35の下部、即ち第一
実施例に係るＨＩＰ装置の載置台9内に、当該Ｕ字棒状
の発熱体19とは異なる別の発熱体36が配設されていて、
この別の発熱体36をＵ字棒状の発熱体19とは個別に電力
制御することにより、炉室36内の均熱性の向上を図って
いる。なお、上記各実施例において、発熱体19の材質
は、直棒状やＵ字棒状等の単純な形状に成形できるもの
であればよく、Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ₂に限定され
ないことは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｌａ₂ＣｒＯ₄やＭｏＳｉ₂等のより安価に成形できる
直棒状やＵ字棒状の発熱体をＨＩＰ装置に適用できると
共に、断熱層10内にヒータを構成するに際して保持枠や
保持筒を必要としないので、ＨＩＰ装置の製作コスト及
び材料コストを大幅に低減することができる（請求項
１，２，３）。

【００３２】請求項４記載の発明によれば、発熱部27の
位置が異なる発熱体19をそれぞれ個別に電力制御するこ
とによって、炉室35内の均熱性を向上することができ
る。請求項５記載の発明によれば、炉室35の下部に配設
した別の発熱体36を直棒状の発熱体19とは個別に電力制
御することにより、炉室35内の均熱性を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例に係るＨＩＰ装置の断面図である。

【図２】同実施例の発熱体の平面配置図である。

【図３】第一実施例の変形例に係るＨＩＰ装置の断面図
である。

【図４】同変形例の発熱体の平面配置図である。

【図５】同変形例の発熱体の平面配置図である。

【図６】第一実施例の他の変形例に係るＨＩＰ装置の断
面図である。

【図７】第二実施例に係るＨＩＰ装置の断面図である。

【図８】同実施例の発熱体の平面配置図である。

【図９】第二実施例の変形例に係るＨＩＰ装置の断面図
である。

【図１０】同変形例の発熱体の平面配置図である。

【図１１】第二実施例の他の変形例に係るＨＩＰ装置の
断面図である。

【符号の説明】

１高圧容器１０断熱層１９発熱体２０天井部２７発熱部３５炉室３６発熱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧容器1 内に倒立コップ状の断熱層(1
0)を配置し、この断熱層(10)内に、複数の発熱体(19)よ
りなるヒータを周設した熱間等方圧加圧装置において、前記各発熱体(19)の一方もしくは両端の電極接続部を、
前記断熱層(10)の天井部(20)に挿通しかつこの天井部(2
0)に対して懸垂状にかつほぼ気密に取り付けたことを特
徴とする熱間等方圧加圧装置。
【請求項２】各発熱体(19)は、直棒状を呈することを
特徴とする請求項１記載の熱間等方圧加圧装置。
【請求項３】各発熱体(19)は、Ｕ字棒状を呈しかつそ
の両端部において断熱層(10)の天井部(20)に取り付けら
れていることを特徴とする請求項１記載の熱間等方圧加
圧装置。
【請求項４】各発熱体(19)は、その発熱部(27)の上下
方向位置がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求
項１又は２又は３記載の熱間等方圧加圧装置。
【請求項５】各発熱体(19)とは別の発熱体(36)を炉室
(35)の下部に配設したことを特徴とする請求項１又は２
又は３記載の熱間等方圧加圧装置。