JPH0335598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧容器内の加熱炉に被処理品を収
容して、高温高圧下で成形加工する熱間静水圧プ
レス装置に関するものである。

前記熱間静水圧プレス装置（HIP装置）は、高
圧容器内に組込れている加熱炉内に被処理品を収
容し、内部に密封されているアルゴンガス等の不
活性ガスを高温、高圧にして、前記被処理品に高
温と等方向性の高圧を作用させ粉末焼結等の成形
加工を施すようになつており、前記加熱炉は断熱
層によつて囲繞された空間即ち炉室を有し、炉内
の熱効率向上のために前記断熱層は特に耐熱断熱
性能の優れた部材により構成され、炉内温度を
2000℃程度まで、2000気圧程度まで高めることが
できるようになつているとともに、熱間静水圧プ
レス処理後の被処理品は、炉内で100〜150℃程度
に冷却して取出す必要があり、断熱層で囲繞され
画成されている炉内の冷却には長時間を要する。
よつて、従来では炉内温度を積極的に下げるため
に冷媒を炉内に強制的に循環させる冷却手段が採
用されている。

しかし、従来の前記強制循環による冷却におい
ては、高圧容器、断熱層および加熱機構よりなる
３重構造の隅々まで冷媒を流入させることに困難
を伴ない満足できるような冷却効果が得られず、
また、複雑な強制循環装置を必要し装置全体が大
型化する欠点がある。

本発明は、従来の熱間静水圧プレス装置の加熱
炉における前記のような欠点を解消するために開
発されたものであつて、高圧容器内に加熱機構内
蔵の加熱炉を具えた熱間静水圧プレス装置におい
て、断熱層によつて画成された前記加熱炉の下部
側に入気用チエツクバルブを有する入気路を設
け、炉内上部の排気用チエツクバルブから断熱層
内流路を経て下端側の排出用チエツクバルブを介
し断熱層外流路に至る炉内ガス排出路を設けた冷
却機構を具備し、前記排気用チエツクバルブのチ
エツクボールを弾性断熱層で支持された弁押棒に
よつて付勢した点に特徴を有し、その目的とする
処は、加熱炉に簡単な構造の冷却機構を組込むこ
とにより、高圧容器内の加熱炉を効率よく冷却で
きるようにした熱間静水圧プレス装置加熱炉を供
する点にある。

本発明は、前記の構成になつており、熱間静水
圧プレス処理の完了時に、断熱層外流路内を減圧
すると、その減圧が排出用チエツクバルブを開き
断熱層内流路に達しさらに排気用チエツクバルブ
が開かれ炉室内におよぶため、炉室内の高温高圧
ガスが断熱層内流路および断熱層外流路を経て冷
却されて排出され、また、断熱層外流路に低温ガ
スを圧入することにより、断熱層外流路内が冷却
されるとともに、炉室内の相対的な負圧により入
気用チエツクバルブが開き入気路から流入する低
温ガスに炉内ガスが置換され、前記の減圧と加圧
（低温ガスの圧入）の繰返しによつて炉室内を含
む高圧容器内全般にわたつて効率よく短時間で冷
却することができ、サイクルタイムの短縮により
熱間静水圧プレス処理能力を著しく向上できる。

さらに、本発明においては、高温高圧の炉内ガ
スが直接に流通する排気用チエツクバルブのチエ
ツクボールを弾性断熱層で支持された弁押棒によ
つて付勢した構成にしているので、該排気用チエ
ツクバルブは耐熱性構造になつており耐久性、作
動信頼性を有し、また該炉内ガスは断熱層内流路
と断熱層外流路中を流通時に冷却されるため、高
圧容器の吸排気口、連設された吸排気管、開始弁
等の熱損傷が少なくそれらの耐久性を高めること
ができるとともに、断熱層内流路中の封入低温ガ
スによつて処理用不活性ガスの封入所要時間の短
縮、簡単な構造の冷却機構を加熱炉内にコンパク
トに組込んだことによる装置の小型化などの利点
を有する。

以下、本発明の実施例を図示について説明す
る。第１図ないし第４図に本発明の一実施例を示
し、図中１は高圧容器本体、２はシールリング２
ａを有する底蓋、３はシールリング３ａを有する
上蓋であつて、少くとも上蓋３は高圧容器本体１
に着脱可能（螺着等の手段によることができる）
に密着され、高圧容器本体１の上下に底蓋３と上
蓋２を図示のように密着して高温、高圧に耐える
構造の密閉形高圧容器になつている。

また、底蓋２の上側には、上、下側部材４ａ，
４ｂを有する支持部材４を介して断熱部材製の炉
床５が配設され、被処理品（図示省略）を炉床５
上に載置できるとともに、高圧容器内には、周囲
に適当な間隔を存して上面部を有する筒形状の断
熱層１０が配置され、該断熱層１０と前記断熱部
材製の炉床５によつて囲繞され画成された炉室Ａ
を有する密封状の加熱炉が設けられ、該加熱炉内
には加熱機構即ちヒータ６が図示のように配設さ
れ炉室Ａ内に封入される処理用不活性ガス（アル
ゴンガス等）を高温、高圧とし、収容されている
図示省略した被処理品に熱間静水圧プレス処理を
施すことができる構造になつている。

さらに、前記断熱層１０は、内側断熱層１０
ａ、外側断熱層１０ｂおよび外装板１１とからな
り、内側断熱層１０ａと外側断熱層１０ｂとの間
に上面部から側部下方に至る断熱層内流路Ｂが設
けられ、内、外側断熱層１０ａ，１０ｂの下流側
には外装板１１の突出した下端部１１ａ内に挿着
されたカバーリング１３が配設され、かつ外装板
１１の下端部１１ａは支持部材４に嵌脱自在に嵌
装されており、前記の断熱層１０は、吊具１４，
１４を介して上蓋３に吊持され上蓋３とともに高
圧容器内に収納、取出し可能になつている。

さらにまた、前記加熱炉の下部側には、支持部
材４の下側部材４ｂに取付けた炉室Ａ側へのみ流
通可能な入気用チエツクバルブ１５と上側部材４
ａと炉床５に貫設した入気孔１６とよりなる入気
路が設けられ、また、炉内上部の内側断熱層１０
ａには前記断熱層内流路Ｂに連通し同流路側への
み流通可能な排気用チエツクバルブ１７を設け前
記カバーリング１３の外周面には断熱層内流路Ｂ
の下端に連通する冷却用の螺旋条流路１３ａが設
けられた、さらに前記螺旋条流路１３ａの下端に
連通し、かつ支持部材４の上、下側部材４ａ，４
ｂ間の冷却室Ｄ内に配置されて外装板１１の下端
部１１ａに至るフイン付の冷却管１８が連設され
ており、外冷却管１８の下端部には、外装板１１
と高圧容器本体１間の断熱層外流路Ｃ側へのみ流
通可能な排出用チエツクバルブ１９が設けられ、
排気用チエツクバルブ１７、断熱層内流路Ｂ、螺
旋条流路１３ａと冷却管１８からなる冷却流路、
排出用チエツクバルブ１９、断熱層外流路Ｃによ
つて炉内ガス排出路が構成されている。

また、高圧容器の上部即ち上蓋３には吸排気口
２０が設けられ、吸排気口２０に開閉弁２２を有
する吸排気管２１が連設されているとともに、入
気用チエツクバルブ１５の入気側となる底蓋２と
下側部材４ｂ間の入側空間Ｅは、外装板１１の下
端部１１ａに設けた開口（図示省略）等によつて
断熱層外流路Ｃの下部と連通され、さらに入側空
間Ｅより入気用チエツクバルブ１５を介し流入し
た低温ガスは支持部材４内の冷却室Ｄを経て入気
孔１６から炉室Ａ内へ流入する構造になつてい
る。

さらに、第２，３図に断熱層内流路の他の実施
例を示しており、該断熱層内流路B₁は、同流路
B₁の外側即ち外側断熱層１０ｂの内面側に耐熱
性に優れかつ弾性を有するグラフアイト製の断熱
層板３０を設けるとともに、上部側の断熱層板３
０の下側には螺旋条溝３１を有するカバー板３２
が埋設され、排気用チエツクバルブ１７を流通し
た炉内ガスはカバー板３２の螺旋条溝３１を通り
側部の流路に流通する構造になつている。

さらにまた、第１図、第２図に示した排気用チ
エツクバルブ１７は、特に第４図に示すように、
内側断熱層１０ａに排気孔を有するブツシユ３５
を挿着するとともに、該ブツシユ３５内の弁座３
５ａにチエツクボール３６を上下可動に挿入し、
該チエツクボール３６と断熱層板３０との間に十
字型断面を有するグラフアイト製の弁押棒３７が
介装され、該弁押棒３７は上部側の屈曲可能な断
熱層板３０で支持されチエツクボール３６を弁座
３５ａ側に付勢した構造になつており、炉室Ａ内
の炉内ガスの高圧によつてチエツクボール３６を
介し弁押棒３７が断熱層板３０の屈曲性とその上
面側の外側断熱層１０ｂの弾性により同側へ動か
され、炉内ガスが流通して螺旋条溝３１内へ流入
できる構造になつている。

なお、第１図中３８は、内側断熱層１０ａの下
端および外装板１１の下端部１１ａとカバーリン
グ１３との間のシール部材である。図示した実施
例は、前記の構成になつているので、高圧容器本
体１から上蓋３を外して断熱層１０とともに上昇
させると高圧容器本体１内の炉室Ａを開放でき、
炉床５上に被処理品を載置して収容する。そし
て、図示のように断熱層１０を高圧容器本体１内
に配置し上蓋３を嵌着して、図示省略した適宜機
構によつて高圧容器内の加熱炉内外にアルゴンガ
ス等の処理用不活性ガスを圧入、封入し、ヒータ
６によつて炉室Ａ内の不活性ガスを高温高圧にす
ることによつて、炉床５上の被処理品（図示省
略）に熱間静水圧プレス処理即ち粉末焼結等の成
形加工を行なうことができる。

前記被処理品の処理終了後それを直ちに取出す
と、極めて高温高圧の炉内ガスが噴出し、高温の
被処理品の取扱いが難しく危険であるため、加熱
炉内が十分に冷却された後に高圧容器を開放する
必要がある。前記実施例においては、熱間静水圧
プレス処理の完了時に、開閉弁２２を開き断熱層
外流路Ｃ中を排気し減圧すると、その減圧が排出
用チエツクバルブ１９を開き冷却管１８、螺旋条
流路１３ａ、断熱層内流路Ｂ（またはB₁）に達し
さらに排気用チエツクバルブ１７が開かれ、炉室
Ａ内の高温高圧の炉内ガスが、排気用チエツクバ
ルブ１７から前記炉内ガス排出路内を流通し断熱
層外流路Ｃから吸排気口２０、吸排気管２１に排
出される。

熱間静水圧プレス処理後の高圧容器内は、炉室
Ａ内が最高温度になつており、断熱層内流路Ｂま
たはB₁、螺旋条流路１３ａ、冷却管１８、断熱
層外流路Ｃ側は比較的に低温であるため、炉室Ａ
内の高温高圧の炉内ガスはそれらの流路を流通中
に冷却されたのち、高圧容器の吸排気口２０から
排出され、排出用チエツクバルブ１９、吸排気口
２０、吸排気管２１、開閉弁２２等の熱損傷が著
しく低減され耐久性が高められる。さらに、本実
施例においては、炉室Ａ中の高温高圧の炉内ガス
が直接に流通される排気用チエツクバルブ１７
を、ブツシユ３５の弁座３５ａに着座するチエツ
クボール３６と、外側断熱層１０ｂ側の断熱層板
３０で支持されたグラフアイト製十字型の弁押棒
３７とにより構成し、該弁押棒３７でチエツクボ
ール３６を弁座３５ａに付勢しているので、炉室
Ａ側の高圧がチエツクボール３６に加わると、弁
押棒３７を介し、断熱層板３０の屈曲性と外側断
熱層の弾性によりチエツクボール３６が図示上側
に動き炉内ガスが流通可能となり、この実施例で
は弁押棒３７が耐熱性に優れたものであつて、熱
損傷が極め少なくかつその十字形横断面によつて
炉内ガスの流通空間が十分に確保され、耐久性、
信頼性を有する排気用チエツクバルブになつてい
る。

なお、断熱層内流路B₁における螺旋条溝３１
は、排気用チエツクバルブ１７を流通した炉内ガ
スの流通路を長くしており、冷却効果を助長せし
め以後の流路の熱損傷を少くする効果を有する。

次に、前記減圧後に吸排気管２１、吸排気口２
０から断熱層外流路Ｃに低温ガスを圧入して加圧
する。該低温ガスは、断熱層外流路Ｃを冷却する
とともに入気用チエツクバルブ１５の入気空間Ｅ
内の流入するため、炉室Ａの減圧と関連して開か
れた入気用チエツクバルブ１５から冷却室Ｄ内に
流入して冷却管１８、カバーリング１３を冷却す
るとともに、入気孔１６より炉室Ａ内に流入して
炉内ガスと置換される。

前記断熱層外流路Ｃ側の減圧と加圧の繰返しに
より加熱炉内を含む高圧容器内の全域にわたつて
効率よく冷却、減圧できる。前記の減圧と加圧
（低温ガスの圧入）を繰返すと、第５図に示すよ
うな圧力特性Ｐ、温度特性Ｔとなり、温度降下が
円滑に進行し、効率よく冷却できるとともに、同
時に減圧される。

前記冷却の終了後は、新たに被処理品を収容し
高温高圧ガス発生用の処理用不活性ガスを封入す
るが、該実施例では断熱層内流路Ｂ，B₁中に低
温ガスが封入されているため、封入所要時間が短
縮され、前記冷却所要時間の短縮とともに、サイ
クルタイム短縮にて処理能力が著しく向上され
る。

また、該実施例における冷却機構は簡単な構造
であつて加熱炉内にコンパクトに組込まれており
耐久性、信頼性の向上とともにコンパクトな装置
となる。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論
本発明はこのような実施例にだけ局限されるもの
ではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内で
種々の設計の改変を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す熱間静水圧プ
レス装置の縦断面図、第２図は断熱層内流路の他
実施例と第１図の排気用チエツクバルブの拡大断
面図、第３図は第２図に示したカバー板の平面図
第４図は第１，２図の排気用チエツクバルブ部分
の拡大断面図、第５図は本発明における温度、圧
力の特性図である。 １：高圧容器本体、２：底蓋、３：上蓋、５：
炉床、６：加熱機構（ヒータ）、１０：断熱層、
１５：入気用チエツクバルブ、１６：入気孔、１
７：排気用チエツクバルブ、１９：排出用チエツ
クバルブ、２０：吸排気口、Ａ：炉室、Ｂ，
B₁：断熱層内流路、Ｃ：断熱層外流路、Ｅ：入
側空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧容器内に加熱機構内蔵の加熱炉を具えた
   熱間静水圧プレス装置において、断熱層によつて
   画成された前記加熱炉の下部側に入気用チエツク
   バルブを有する入気路を設け、炉内上部の排気用
   チエツクバルブから断熱層内流路を経て下端側の
   排出用チエツクバルブを介し断熱層外流路に至る
   炉内ガス排出路を設けた冷却機構を具備し、前記
   排気用チエツクバルブのチエツクボールを弾性断
   熱層で支持された弁押棒によつて付勢した構成に
   特徴を有する熱間静水圧プレス装置の加熱炉。