JPH06240302A

JPH06240302A - 熱間等方圧加圧装置における計測方法及びその装置

Info

Publication number: JPH06240302A
Application number: JP5024303A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sakashita; 由彦坂下; Yoshio Kobune; 恵生小船; Takeshi Kanda; 神田　　剛
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】処理室内に、変位量計測機と補正変位量計測
機を並設することによって、炉室（処理室）下部で発生
する温度分布にもとづく測定誤差をなくし、延いてはよ
り高精度な変位量測定、温度測定が可能となった計測装
置を提供する。【構成】高圧容器３３と、該高圧容器３３の内側に配
設される断熱層３４と、該断熱層３４の内側に配設され
るヒータ３５と、該ヒータ３５の内側に画成される処理
室３６とを備え、一端に閉塞端４６を有する外管４１
と、該外管４１内に管軸方向摺動自在に内挿されかつ前
記外管４１と同じ熱膨張率の材料からなる内管４４と、
該内管４４の一端と前記閉塞端４６との間に設置された
被検出部材４７と、前記外管４１と内管４４との相対変
位量を検出する変位検出手段４０とを備えている変位量
計測機Ｍ１を、前記被検出部材４７を上位として前記処
理室３６内に設ける。

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に
おける計測方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高圧装置技術の進歩により気体あ
るいは液体を圧力媒体とした高圧装置において、数１０
０ＭＰａもの高い圧力での安定した操業が可能となっ
た。このような高圧装置において、近年では高温下での
物質の伸びあるいは縮みを測定する（ＨＩＰ運転中の焼
結過程のモニターを行う）ような装置（ディラトメー
タ）が提案されている。例えば、図５（Ａ）に示す如
く、ヨーク１にネジ２を介して挾着されている供試体３
の伸びあるいは縮みは、閉塞端４Ａを有する外管４とこ
れに摺動自在として内挿された内管（棒）５との相対的
な変位として、下部に設置された変位検出手段６で計測
するようにした技術がある。

【０００３】また、物質の熱膨張を利用した温度計測手
段として実開昭６３−１５５９９７号公報で開示の技術
がある。すなわち、図５（Ｂ）で示す如く高圧容器７と
この上下開口部に嵌合された上・下蓋８，９とによって
画成される高圧室内に断熱層１０、ヒータ１１を内蔵し
て形成される処理室１２内に、被処理体１３を載置する
試料台（炉床）１４が設置され、さらに上蓋８に導圧孔
８Ａが設けられたＨＩＰ装置において、処理室１２内に
熱膨張式温度計１５を設けた技術がある。

【０００４】前記温度計１５は、下端が開口しかつ上端
が閉塞する耐熱性の外管１６の上部閉塞内に、外管１６
と異材質の被検出部１７を設け、該被検出部１７の下方
に前記外管１６と同材質の内管（棒）１８を外管１６に
摺動自在として内挿するとともに、外管１６と内管１８
の相対変位量を測定する変位検出手段１９を設けたので
あり、被検出部１７が処理室１２内の温度に応じた熱膨
張率で伸び縮みする量を変位検出手段１９により測定
し、温度変換器２０によって温度に換算するものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術である変位量
の計測装置（あるいはその変位量により温度をもとめる
温度計）の基本的な構成は図５を参照して既述したよう
に外管、内管（棒）、被検出部と変位検出手段である。
このとき、熱膨張差からなる測定誤差をなくすため外
管、内管（棒）とは同材質で作るのが一般的であるが、
外管と内管（棒）の間に温度差があると同材質であって
も熱膨張に差を生じることになってしまう（あるいは温
度の誤差が生じる）。

【０００６】外管と内管（棒）の間に温度差がつきやす
いのは、特に炉室下方（下部断熱域）であるが、それは
外管、内管（棒）の放熱特性に差があるためである。し
かも、ＨＩＰの昇温昇圧過程での非定常温度分布によっ
て外管と内管（棒）との間の温度差は増幅される。そこ
で本発明は、処理室内に、変位量計測機と補正変位量計
測機を並設することによって、炉室（処理室）下部で発
生する温度分布にもとづく測定誤差をなくし、延いては
より高精度な変位量測定、温度測定が可能となった計測
方法及び装置を提供することが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、高圧容器３３
と、該高圧容器３３の内側に配設される断熱層３４と、
該断熱層３４の内側に配設されるヒータ３５と、該ヒー
タ３５の内側に画成される処理室３６とを備えている熱
間等方圧加圧装置３０において、前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。

【０００８】すなわち、請求項１に係る本発明は、一端
に閉塞端４６を有する外管４１と、該外管４１内に管軸
方向摺動自在に内挿されかつ前記外管４１と同じ熱膨張
率の材料からなる内管４４と、該内管４４の一端と前記
閉塞端４６との間に設置された被検出部材４７と、前記
外管４１と内管４４との相対変位量を検出する変位検出
手段４０とからなる計測機Ｍ１と、前記変位量計測機Ｍ
１の外管４１および内管４４と同じ熱膨張率の材料から
なる外管５０および内管５１と、該外管５０および内管
５１の相対変位量を検出する変位検出手段４８とからな
る補正変位量計測機Ｍ２で、被検出部材４７の変位量
を、該変位量計測機Ｍ１の出力から補正変位量計測機Ｍ
２の出力を減算することによって補正することを特徴と
するものである。

【０００９】また、請求項２に係る本発明は、測定した
変位量を温度に換算することを特徴とするものである。
更に、請求項３に係る本発明は、一端に閉塞端４６を有
する外管４１と、該外管４１内に管軸方向摺動自在に内
挿されかつ前記外管４１と同じ熱膨張率の材料からなる
内管４４と、該内管４４の一端と前記閉塞端４６との間
に設置された被検出部材４７と、前記外管４１と内管４
４との相対変位量を検出する変位検出手段４０とを備え
ている変位量計測機Ｍ１を、前記被検出部材４７を上位
として前記処理室３６内に設け、前記変位量計測機Ｍ１
の外管４１および内管４４と同じ熱膨張率の材料からな
る外管５０および内管５１と、該外管５０および内管５
１の相対変位量を検出する変位検出手段４８とを備えて
いる補正変位量計測機Ｍ２を、前記処理室３６内の下部
側に設け、前記変位量計測機Ｍ１における被検出部材４
７の変位量を、該変位量計測機Ｍ１の出力から補正変位
量計測機Ｍ２の出力を減算する補正手段５６を設けてい
ることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、外管４１と内管４４の間に温
度差がつきやすい炉室下方（下部断熱域）での内外管の
温度差にもとづく変位量を補正変位量計測機Ｍ２により
計測し、実際に測定したい変位量を測定する変位量計測
機Ｍ１の出力から減算してやることによって、炉室下部
で発生する温度分布（特に内外管）にもとづく測定誤差
をなくすことが可能となり、ひいてはより高精度な変位
量測定、温度測定が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
ると、図１に示した熱間等方圧加圧装置（ＨＩＰ装置）
３０は、導圧孔３１Ａを有する上蓋３１と下蓋３２とで
上下開口部が閉塞されている高圧容器３３と、該高圧容
器３３の内側に配設される倒立コップ形状の断熱層３４
と、該断熱層３４の内側に配設されるヒータ３５と、該
ヒータ３５の内側に画成される処理室３６を備え、該処
理室３６内に、炉床３７を介して載置した被処理物３８
をＨＩＰ処理するものである。

【００１２】前記処理室３６内には、被処理物等のＨＩ
Ｐ処理中の変形挙動を計測するための変位量計測機Ｍ１
と、処理室３６内の均熱域から外れる処理室３６の下部
に補正変位量計測機Ｍ２が設置されていて、両者Ｍ１，
Ｍ２は、熱的環境は同じであることが望ましいことか
ら、図３（Ａ）で示す如くヒータ３５と同一円周上でか
つ径方向対向位置にそれぞれ設置されている。

【００１３】変位量計測機Ｍ１は、図２（Ａ）（Ｂ）に
示す構造であり、図２（Ａ）に示す第１実施例では、下
蓋３２、炉床３７等に固定される保持具３９内に、差動
変圧器、渦電流式、歪みゲージ、静電容量式などの変位
検出手段４０が内蔵されているとともに、耐熱性材料よ
りなる外管４１内には下部スペーサ４２及び上部スペー
サ４３を有する内管（棒）４４が摺動自在に内挿されて
いて下部スペーサ４２と保持具３９との間にはバネ４５
が介在され、閉塞端４６となるネジ蓋と上部スペーサ４
３との間には被検出部材４７が設けられている。

【００１４】この被検出部材４７は、被処理物３８の変
形挙動を計測するものであることから、被処理物３８と
同材質の試験片であり、この被検出部材４７が上位とさ
れて変位量計測器Ｍ１を処理室３６内に立設している。
図２（Ｂ）に示す第２実施例の変位量計測機Ｍ１は、既
述した第１実施例と基本構成は同じであることから、共
通部分は共通符号で示し、以下、相違点について説明す
る。

【００１５】外管４１及び内管４４はともに有底筒形で
あり、その有底部をそれぞれ上部として処理室３６内に
立設され、有底部間に被検出部材４７が内蔵されてい
る。いずれの実施例においても処理室３６内に立設され
ている変位量計測機Ｍ１は下部の保持具３９が固定され
上部の閉塞端４６内に設置した試験片、すなわち被検出
部材４７の変形挙動（膨張、収縮）によって内管４４が
上下方向に移動することから、この移動量を変位検出手
段４０によって検出されるのである。

【００１６】また、補正変位量計測機Ｍ２は、図２
（Ｃ）で示す如く前述同様な変位検出手段４８を内蔵し
た保持具４９に、前記外管４１と同じ熱膨張係数からな
る一端に閉塞端５０Ａを有する外管５０を立設し、この
外管５０内に、上下スペーサ５１，５２を介して摺動自
在として前述内管４４と同じ熱膨張係数からなる内管
（棒）５３を内挿し、かつ、バネ５４を備えたものであ
り、外管５０等は変位量計測機Ｍ１のそれより短くさ
れ、該変位量計測機Ｍ１の被検出部材４７を取除いた構
造である。

【００１７】更に、図１で示す如く、変位量計測機Ｍ
１、補正変位量計測機Ｍ２の変位検出手段４０，４８か
らの信号は変位計５４，５５によって変位量（あるいは
出力信号）に変換される。変換された信号は補正手段５
６に入れられ、変位量計測機Ｍ１の出力から補正変位量
計測機Ｍ２の出力を減算することによって被検出部材４
７の変位量出力はモニタ５７に出力される。補正手段５
６はコンピュータを使う方法があるが、減算用の回路を
組んだ電気回路でも構わない。

【００１８】上記実施例は内外管の温度差が昇温昇圧過
程あるいは定常状態でもつきやすい炉室下方（下部断熱
域）での誤差の解消を意図したものであるが、厳密には
処理室内においても内外管の温度差が生じる場合がある
（昇温過程などで温度差がつきやすい）。この対策とし
て、外管に開口部を形成し、ガスを流動しやすくするこ
とによって内外管の温度差をつきにくくする方法もある
が、本発明の実施例では図４に示すように補正変位量計
測機Ｍ２の外管５０における閉塞端５０Ａの内面を変位
量計測機Ｍ１の被検出部材４７の下端位置に合わせるこ
とによって内外管の温度差に基づく誤差を解消すること
が可能となる。

【００１９】次にこの発明の作用を述べる。図１のよう
に高圧容器３３と上蓋３１、下蓋３２から構成される高
圧室内にヒータ３５、断熱層３４を内蔵して形成される
処理室３６内に被処理体３８を載置する試料台３７が設
置されるＨＩＰ装置内に、被処理体の変形挙動を計測す
るための変位量計測機Ｍ１と補正変位量計測機Ｍ２が設
置される。変位量計測機Ｍ１内に載置された被検出部材
４７のＨＩＰ運転時の昇温、昇圧過程での膨張、収縮の
変位量は外管４１と同じ熱膨張係数の材料からなる内管
４４が外管４１に対して相対的に管軸方向に移動するの
で、内管４４の下方に設置された変位検出手段４０によ
って計測される。しかし、この時測定した変位量には誤
差を含んでいる可能性がある。誤差を及ぼす要因として
内管４４、外管４１の間の熱膨張差に基づくものが一番
大きいが、熱膨張差を起こす要因としては、材料の熱
膨張係数の違い、内管４４、外管４１の間の温度差が
考えられる。内管４４、外管４１を同じ熱膨張係数の材
料を用いれば、の要因は防ぐことが可能となる。の
要因については、内管４４、外管４１の間の温度差に関
しては処理室３６内の均熱域では温度差はつきにくく、
温度差を生じる可能性が高いのは炉室下方（試料台より
下）である。

【００２０】そこで、この温度差のつきやすい炉室下方
に補正変位量計測機Ｍ２を設置するのであるが、この補
正変位量計測機Ｍ２の内管５１、外管５０は、変位量計
測機Ｍ１のそれと同じ材料、同じ形状であり、異なる点
は被検出部材４７がないことである。この炉室下方で生
じる内外管の温度差は放熱特性の違いで生じるが、この
放熱特性によって生じる温度差に基づく変位量は、補正
変位量計測機Ｍ２によって計測できる。

【００２１】従って、変位量計測機Ｍ１の誤差要因とな
る炉室下方での内外管の温度差によって生じる誤差量
は、補正変位量計測機Ｍ２で計測される量と同じである
ので、変位量計測機Ｍ１の出力から補正変位量計測機Ｍ
２の出力を補正手段５６で減算してやれば、被検出部材
４７の変位量のみが得られる。このとき、変位量計測機
Ｍ１と補正変位量計測機Ｍ２の熱的環境は同じであるこ
とが望ましく、このため図３（Ａ）を参照して既述した
ようにヒータ３５の径方向略同位置に設置することが望
ましい。

【００２２】また、変位量計測機Ｍ１を複数本設置する
場合、例えば異なった種類の試験片を３種類測定したい
場合などに関しては図３（Ｂ）に示すように変位量計測
機Ｍ１Ａ，Ｍ１Ｂ，Ｍ１Ｃを径方向略同位置に設置し、
補正変位量計測機Ｍ２Ａは変位量計測機と径方向略同位
置に１本のみ設置すれば補正をおこなうことが可能であ
る。すなわち、変位量計測機Ｍ１Ａ，Ｍ１Ｂ，Ｍ１Ｃ各
々の出力から、補正変位量計測機Ｍ２Ａの出力を減算し
てやれば良いのである。

【００２３】あるいは、この変位量計測機の被検出部材
４７を適当に選ぶことによって熱膨張を利用した温度計
を構成することが可能である。例えば、熱分解黒鉛のＣ
軸方向の熱膨張係数が大きいことを用いて、内外管に等
方性黒鉛あるいはガラス状カーボンなどを組み合わせた
温度測定用変位計測機M1と、この装置と同材質の内外管
で構成した温度測定用補正変位計測機Ｍ２によって、前
述のような作用により高精度な温度計測が可能となり、
ひいてはＨＩＰ装置の正確な温度制御によって高品質の
製品を得ることが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、外
管と内管の間に温度差がつきやすい炉室下方（下部断熱
域）での内外管の温度差にもとづく変位量を補正変位量
計測機により計測し、実際に測定したい変位量を測定す
る変位量計測機の出力から減算してやることによって、
炉室下部で発生する温度分布（特に内外管）にもとづく
測定誤差をなくすことが可能となり、ひいてはより高精
度な変位量測定、温度測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体の縦断面図である。

【図２】変位量検出機と補正変位量検出機を示した断面
図であり（Ａ）は変位量検出機の第１実施例、（Ｂ）は
同じく第２実施例、（Ｃ）は補正変位量検出機を示して
いる。

【図３】本発明の実施例を示す横断面図であり、（Ａ）
は第１実施例、（Ｂ）は第２実施例である。

【図４】本発明の第４実施例を示す全体の縦断面図であ
る。

【図５】（Ａ）は従来例の変位量検出機、（Ｂ）は従来
例の全体を示す縦断面図である。

【符号の説明】

３３高圧容器３４断熱層３５ヒータ３６処理室４０変位検出手段４１外管４４内管４７被検出部材Ｍ１変位量計測機４８変位検出手段５０外管５１内管５６補正手段Ｍ２補正変位量計測機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧容器（３３）と、該高圧容器（３
３）の内側に配設される断熱層（３４）と、該断熱層
（３４）の内側に配設されるヒータ（３５）と、該ヒー
タ（３５）の内側に画成される処理室（３６）とを備え
ている熱間等方圧加圧装置（３０）において、一端に閉塞端（４６）を有する外管（４１）と、該外管
（４１）内に管軸方向摺動自在に内挿されかつ前記外管
（４１）と同じ熱膨張率の材料からなる内管（４４）
と、該内管（４４）の一端と前記閉塞端（４６）との間
に設置された被検出部材（４７）と、前記外管（４１）
と内管（４４）との相対変位量を検出する変位検出手段
（４０）とからなる計測機（Ｍ１）と、前記変位量計測機（Ｍ１）の外管（４１）および内管
（４４）と同じ熱膨張率の材料からなる外管（５０）お
よび内管（５１）と、該外管（５０）および内管（５
１）の相対変位量を検出する変位検出手段（４８）とか
らなる補正変位量計測機（Ｍ２）で、被検出部材（４７）の変位量を、該変位量計測機（Ｍ
１）の出力から補正変位量計測機（Ｍ２）の出力を減算
することによって補正することを特徴とする熱間等方圧
加圧装置における計測方法。
【請求項２】測定した変位量を温度に換算することを
特徴とする請求項１記載の計測方法。
【請求項３】高圧容器（３３）と、該高圧容器（３
３）の内側に配設される断熱層（３４）と、該断熱層
（３４）の内側に配設されるヒータ（３５）と、該ヒー
タ（３５）の内側に画成される処理室（３６）とを備え
ている熱間等方圧加圧装置（３０）において、一端に閉塞端（４６）を有する外管（４１）と、該外管
（４１）内に管軸方向摺動自在に内挿されかつ前記外管
（４１）と同じ熱膨張率の材料からなる内管（４４）
と、該内管（４４）の一端と前記閉塞端（４６）との間
に設置された被検出部材（４７）と、前記外管（４１）
と内管（４４）との相対変位量を検出する変位検出手段
（４０）とを備えている変位量計測機（Ｍ１）を、前記
被検出部材（４７）を上位として前記処理室（３６）内
に設け、前記変位量計測機（Ｍ１）の外管（４１）および内管
（４４）と同じ熱膨張率の材料からなる外管（５０）お
よび内管（５１）と、該外管（５０）および内管（５
１）の相対変位量を検出する変位検出手段（４８）とを
備えている補正変位量計測機（Ｍ２）を、前記処理室
（３６）内の下部側に設け、前記変位量計測機（Ｍ１）における被検出部材（４７）
の変位量を、該変位量計測機（Ｍ１）の出力から補正変
位量計測機（Ｍ２）の出力を減算する補正手段（５６）
を設けていることを特徴とする熱間等方圧加圧装置にお
ける計測装置。