JPH0587497U - 熱間等方加圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コップ
状の断熱層内に配置された被処理体を圧媒ガスで熱間等
方加圧処理すると共に、前記圧媒ガスを前記断熱層上部
に開設された開閉自在の通気孔を開いて流出させ、前記
断熱層下部に開設された通気孔から再度前記断熱層内に
流入させることにより冷却する熱間等方加圧装置におい
て、前記通気孔のいずれか一方の口径を変化せしめる調
節手段を備えている。 【効果】 ＨＩＰ処理後の調節手段に応じてガス流出量
を調節できるので、シール機能等を損傷させない範囲で
迅速な冷却処理が行える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱間等方加圧（以下、ＨＩＰと略記する）装置を損傷させることな く、ＨＩＰ処理後の冷却を迅速に行えるＨＩＰ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＨＩＰ処理後の冷却方法として、一般に高圧室内で圧媒ガスを循環させる方法 が利用されている。すなわち、高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コップ状の 断熱層上部及び下部に通気孔を開設し、上部の通気孔（第１通気孔という）から 断熱層内の圧媒ガスを流出させ、断熱層の外周側面と高圧容器の内壁面との間を 流下させて、下部の通気孔（第２通気孔という）を通って再度断熱層内に到る循 環流を生ぜしめる。このような圧媒ガスの循環中に、圧媒ガスと高圧室を画成す る高圧容器との間で熱交換が行われ、断熱層内の炉室ひいては炉室に配置された 被処理体が冷却される。

【０００３】 なお、第１通気孔及び第２通気孔の少なくとも一方は開閉自在に構成されてい て、ＨＩＰ処理中は閉じておき、冷却時に開いて、断熱層内のガスを循環させて いる。 このような冷却方法を利用したＨＩＰ装置として、例えば、実開昭６３−１２ ３９９９号公報に、図６に示すようなＨＩＰ装置が開示されている。このＨＩＰ 装置は、高圧容器１、該高圧容器１上面の開口部を閉塞する上蓋２、及び該高圧 容器１底面の開口部を閉塞する下蓋３から画成される高圧室４内に、外側のケー シング６及び内側のケーシング７で構成される倒立コップ状の断熱層５が設けら れている。さらに、断熱層５の内側はヒータ８が備えられた炉室９を形成してい る。外側ケーシング６及び内側ケーシング７の上面には第１通気孔１１、１２が 開設されており、断熱層５下部には第２通気孔１３が開設されている。外側ケー シング６に開設された第１通気孔１１は、弁棒１５の下端の弁１５ａにより開閉 できるようになっている。弁１５ａの開閉は、駆動装置１４による弁棒１５の上 下動により行われる。

【０００４】 かかる装置において、ＨＩＰ処理後、弁棒１５を上昇させて外側ケーシング６ の第１通気孔１１を開くと、炉室９の高温圧媒ガスが第１通気孔１２、１１を通 って流出する。そして、圧媒ガスは、高圧容器１と熱交換を行いながら高圧容器 １と断熱層５との間を流下し、第２通気孔１３から炉室９に流入して、再び第１ 通気孔１２、１１から流出する。このように圧媒ガスが循環する間に、高圧室４ 内が冷却される。

【０００５】 なお、このＨＩＰ装置では、被処理体１７を均熱冷却すべく、炉室９内に安全 筒１８が設けられ、さらにファン１９、２０により循環流が攪拌されている。か かるＨＩＰ装置における圧媒ガスの流れは、矢印で示されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、冷却速度はガス流出量、すなわち第１通気孔又は第２通気孔の口径 に依存する。一方、適切な冷却速度は、ＨＩＰ処理の温度、圧力等により異なる 。例えば、冷却開始時に、大量の高温の圧媒ガスが流出して高圧容器や上蓋と熱 交換を行い、高圧容器１と上蓋２との間又は弁棒１５の周囲に設けられた高圧シ ール付近が２００℃以上にまで上昇すると、高圧シールの組成が変化して、シー ル機能が損なわれることがある。シール機能の損傷は高圧容器のガス漏れの原因 になる。よって、通気孔の口径は、シール機能を損なわない範囲内で、できる限 り大きく設定することが好ましい。

【０００７】 しかし、上記ＨＩＰ装置において、口径を変えようとする場合、装置を分解し なければならず、また、口径に応じて弁も変える必要がある。このため、ＨＩＰ 処理条件に応じた適切な口径の設定は大変困難である。 一方、弁１５ａを下方に向けて細くなるようなテーパ状とし、弁１５ａの位置 を駆動装置１４で調節することにより、流出量を制御する方法がある。しかし、 この方法では弁１５ａの精密な位置制御が必要となるため、一般に困難である。

【０００８】 本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ ろは、第１通気孔及び第２通気孔の少なくとも一方の口径を調節可能とすること により、ＨＩＰ処理後のガスの状態等に応じた口径を適宜選択できるＨＩＰ装置 を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の熱間等方加圧装置は、高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コップ状 の断熱層内に配置された被処理体を圧媒ガスで熱間等方加圧処理すると共に、前 記圧媒ガスを前記断熱層に開設された開閉自在の第１の通気孔を開いて流出させ 、前記断熱層に開設された第２の通気孔から再度前記断熱層内に流入させること により冷却する熱間等方加圧装置において、前記通気孔のいずれか一方の口径を 変化せしめる調節手段を備えている。

【００１０】 調節手段は、通気孔のいずれか一方に取り替え可能に取り付けられる調節具、 あるいは通気孔のいずれか一方の開口部の口径を絞る絞り部及び該絞り部を高圧 容器外部から制御する制御部を備えたものが好ましい。

【００１１】

【作用】

本考案のＨＩＰ装置では、ＨＩＰ処理後の圧媒ガスの温度に応じて、所望の冷 却速度、すなわち高圧容器に用いられている高圧シールを損傷しない範囲で圧媒 ガスを流出させるように、第１通気孔又は第２通気孔の口径を適宜設定する。す なわち、ＨＩＰ処理が高温高圧の場合には、調節手段にて口径を縮小して大量の 高温ガスが一気に流出するのを抑制する。一方、ＨＩＰ処理がそれ程高温高圧で ない場合には、最大径である通気孔自体の口径とする。

【００１２】 調節手段が取り替え可能な調節具の場合には、ＨＩＰ処理に際し、所望の冷却 速度となる口径を設定できる調節具を選択し、それを通気孔にセットする。調節 具をセットした状態では、高温の圧媒ガスが一気に流出するのが抑制され、高圧 シールの損傷を防止する。 調節手段が通気孔の開口部の口径を絞る絞り部及び該絞り部を高圧容器外部か ら制御する制御部を備えたものである場合には、冷却開始時に高温の圧媒ガスが 一気に流出しないように絞り部を絞っておく。そして、ガス温度の低下に伴い、 口径が大きくなるように絞り部を制御すると、高圧シールの損傷を防止すると共 に、冷却処理が速くなる。

【００１３】

【実施例】

まず、調節手段が取り替え可能な調節具である請求項２に記載の考案の一実施 例を、図１〜図３に基づいて説明する。 図１に示すＨＩＰ装置は、高圧容器２６、該高圧容器２６の上面開口部を閉塞 する上蓋２７、及び該高圧容器２６の底面開口部を閉塞する下蓋２８により高圧 室２９が画成され、該高圧室２９内には倒立コップ状の断熱層３０が設けられて いる。さらに断熱層３０の内側は、ヒータ３１を備えた炉室３２を形成している 。炉室３２には、被処理体３３が試料台３４の上に載置されている。そして、断 熱層３０の上面及び側面下部それぞれに、炉室３２の圧媒ガスを流出入させるた めの通気孔３５、３６が開設されている。断熱層３０の上面に開設された通気孔 （第１通気孔という）３５には、２つの円盤状の調節具４１が、筒状のスペーサ ４５を介して上下２段に嵌挿されている。調節具４１には４つの貫通孔４２が開 設されており、上下２つの調節具４１は、貫通孔４２が同心状になるようにセッ トされている。調節具４１を嵌挿したときの第１通気孔３５周辺を図２に示す。 なお、上蓋２７に装設された駆動装置３８の弁棒３９の下部は、第１通気孔３５ を開閉するための弁３９ａとなっている。弁３９ａは下方に向けて細くなるテー パを形成しており、弁３９ａと弁座４０との相対的位置関係によっても流出量を 調節することができる。

【００１４】 このような装置において、ＨＩＰ処理後、ヒータ３１の通電を止めて弁３９ａ を開くと、炉室３２のガスが調節具４１の貫通孔４２を通って流出し、矢印方向 に流下して、第２通気孔３６から炉室３２に流入、上昇して、再び貫通孔４２を 通って流出するというガス循環流を生じる。この場合の炉室３２からのガス流出 量は、第１通気孔３５に調節具４１をセットしたことにより、開口部の見かけ上 の口径が小さくなっているので、調節具４１をセットしない場合よりも減量され ている。このことは、シール機能を破壊するような高温ガスが流出する場合でも 、冷却開始時に、上蓋２７や高圧容器２６に与える熱伝達量が少なくて済むこと を意味する。よって、高圧容器２６と上蓋２７間及び弁棒３９周囲に設けられた 高圧シール等の損傷を防止できる。

【００１５】 さらにガス流出量を減量したい場合には、第１通気孔にセットする調節具を、 貫通孔４２と同径の貫通孔４４を２つ有する調節具４３に取り替えればよい（図 ３参照）。一方、圧媒ガスがシール機能等を損傷せしめる程の高温でない場合に は、調節具を取り付けず、第１通気孔の口径に応じたガス流量を流出させればよ い。かかる場合には冷却速度が速くなる。このように、第１通気孔にセットする 調節具の種類を変えるだけで見かけ上の口径を変えることができ、一定口径のＨ ＩＰ装置の汎用性が高くなる。しかも調節具は、第１通気孔に嵌挿するなど、容 易にセットでき、従来のようにＨＩＰ装置を分解したり、弁等を取り替える必要 がない。なお、ガス流出量を減量する調節具は、貫通孔の個数だけでなく、貫通 孔の口径、形状等を変えることによっても、通気孔の見かけ上の口径を調節でき る。また、図１のＨＩＰ装置において、第１通気孔３５に嵌挿した２つの調節具 は同種であても良いし、異種であってもよい。調節具の貫通孔４２は同心状に限 らず、ずれていてもよい。さらに調節具の使用と併せて、冷却中には弁３９ａと 弁座４０との相対的位置関係を制御すれば、より適切で細かな流出量の制御を行 える。

【００１６】 次に、冷却処理中に口径を変えることができる調節手段を備えた請求項３に記 載の考案の一実施例を、図４及び図５に基づいて説明する。図４に示すＨＩＰ装 置の基本的構成は、図１のＨＩＰ装置と同様である。 図４のＨＩＰ装置において、上蓋２７の上面に、調節手段の制御部たるサーボ モータ４６が取り付けられている。サーボモータ４６の出力軸４７は、上蓋２７ を貫通すると共に、断熱層３０の上部に挿通されている。そして、出力軸４７の 下端には、第１通気孔３５に突出するように、絞り部４８が取り付けられている 。絞り部４８は第１通気孔の軸心周り（図５中、矢印方向）に揺動可能で、絞り 部４８の位置に応じて、第１通気孔の見かけ上の口径が調節される。絞り部４８ の位置はサーボモータ４６で制御できるので、冷却処理中に連続的に口径を変化 させることができる。

【００１７】 このような調節手段を備えたＨＩＰ装置では、高温ガスが流出する冷却開始時 には口径を絞って流出量を減量しておき、ガス温度の低下に従って口径が大きく なる方向に絞り部４８の位置を移動させるように制御すると、シール等を損傷さ せることなく迅速に冷却できる。また、調節具の取り替えによる口径調節では、 一旦、冷却条件に応じた調節具を選択して、それを通気孔に取り付けてしまうと 、一連のＨＩＰ処理及び冷却処理が終了するまで流出量を変えることはできない のに対し、絞り部による口径調節では、サーボモータで絞り部を調節することに より適宜流出量を調節できる。よって、ＨＩＰ処理毎に調節具を選択して取り替 える必要はない。当該調節手段において、絞り部の形状、制御部の取り付け位置 、制御方法等は適宜選択される。当該調節手段を用いる場合も調節具を用いる場 合と同様に、弁３９ａと弁座４０との相対的位置関係の制御を併せて行うことに より、さらに適切で細かな流出量制御が可能となる。

【００１８】 なお、上記いずれの実施例も、調節手段は第１通気孔の口径を変えるものであ ったが、第２通気孔に取り付けて、第２通気孔の開口面積を変えてもよい。 また、本考案のＨＩＰ装置に備えられる調節手段は上記二実施例に限定される ものではない。適用できるＨＩＰ装置は、断熱層が外側ケーシングと内側ケーシ ングとからなる２重断熱層タイプや図６のように被処理体を均熱冷却するように ファン等を備えたものでもよい。

【００１９】

【考案の効果】

本考案のＨＩＰ装置は、通気孔の口径を変える調節手段を備えているので、Ｈ ＩＰ処理後の圧媒ガスの状態に応じて冷却速度、すなわち断熱層からのガス流出 量を適宜選択できる。よって、本考案のＨＩＰ装置は、分解したり、弁を取り替 えたりしなくても、シール機能等を損傷させない範囲で迅速な冷却処理が行える 。

【００２０】 調節手段として調節具を用いる請求項２に係る本考案では、従来のＨＩＰ装置 の通気孔に当該調節具をセットするだけでよい。調節手段として制御部及び絞り 部を備えたものを用いる請求項３に係る本考案では、冷却処理中にもガス温度の 変化に応じて冷却速度を随時変化させることができ、適切且つより迅速な冷却が 可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２に記載の考案の一実施例であるＨＩＰ
装置の構成を示す図である。

【図２】図１のＨＩＰ装置の第１通気孔周辺を示す図で
ある。

【図３】他の調節具を取り付けた場合の第１通気孔周辺
を示す図である。

【図４】請求項３に記載の考案の一実施例であるＨＩＰ
装置の構成を示す図である。

【図５】図４のＨＩＰ装置の第１通気孔周辺を示す図で
ある。

【図６】従来のＨＩＰ装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

２９ 高圧室 ３０ 断熱層 ３５ 第１通気孔 ３６ 第２通気孔 ４１ 調節具 ４３ 調節具 ４６ サーボモータ ４８ 絞り部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コ
   ップ状の断熱層内に配置された被処理体を圧媒ガスで熱
   間等方加圧処理すると共に、前記圧媒ガスを前記断熱層
   に開設された開閉自在の第１の通気孔を開いて流出さ
   せ、前記断熱層に開設された第２の通気孔から再度前記
   断熱層内に流入させることにより冷却する熱間等方加圧
   装置において、 前記通気孔のいずれか一方の口径を変化せしめる調節手
   段を備えたことを特徴とする熱間等方加圧装置。
2. 【請求項２】 調節手段は、前記通気孔のいずれか一方
   に取り替え可能に取り付けられる調節具である請求項１
   に記載の熱間等方加圧装置。
3. 【請求項３】 調節手段は、前記通気孔のいずれか一方
   の開口部の口径を絞る絞り部、及び該絞り部を高圧容器
   外部から制御する制御部を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載の熱間等方加圧装置。