CN103009659A - 热等静压加压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热等静压加压装置。有关本发明的热等静压加压装置，是在收容被处理物的高压容器的内侧具备包围该被处理物而配设的非透气性的壳体、和设在该壳体的内侧、在被处理物的周围形成热区的加热机构、使用热区内的压力介质气体对被处理物进行等静压加压处理的热等静压加压装置。设有将在壳体的外侧被从上方朝向下方引导而被冷却的压力介质气体向热区内引导而将该热区冷却的冷却机构；在冷却机构中，为了将热区内效率良好地冷却，具备将在壳体的外侧被冷却后的压力介质气体以不与热区内的压力介质气体交会的方式从高压容器的下部引导到热区的上部、向热区内导入的气体导入机构。

Description

热等静压加压装置

技术领域

本发明涉及热等静压加压装置。

背景技术

HIP法（使用热等静压加压装置的加压方法）是基于设定为几十～几百MPa的高压的气体环境的压力介质气体、使烧结制品（陶瓷等）或铸造制品等被处理物成为其再结晶温度以上的高温而进行处理的方法，具有能够消灭被处理物中的残留气孔的特征。因此，该HIP法可以确认机械特性的提高、特性的不均匀的降低，成品率提高等的效果，目前达到广泛地在工业中使用的状况。

可是，在实际的制造现场中强烈地希望处理的迅速化，为此，在HIP处理的工序中也将花费时间的冷却工序在短时间内进行是必要不可缺的。所以，在以往的热等静压加压装置（以下，称作HIP装置）中，提出了在将炉内保持为均热的状态下使冷却速度提高的各种各样的方法。

例如，美国专利公开2011/165283中，公开了在收容被处理物的高压容器的内侧、具备包围该被处理物而配设的非透气性的内壳体、从外侧包围该内壳体而配设的非透气性的外壳体、和设在上述内壳体的内侧、在上述被处理物的周围形成热区的加热机构的HIP装置。在该HIP装置中，使内壳体的内部成为热区，能够使用储存在由这些内外壳体绝热地保持的热区内的压力介质气体对被处理物进行等静压加压处理。

在该HIP装置中，作为在高压容器的内部使压力介质气体循环而将热区内（被处理物）冷却的冷却机构，设有第1冷却机构和第2冷却机构。

即，第1冷却机构是通过使压力介质气体沿着第1循环流循环而进行冷却的机构，该第1循环流是将在内壳体与外壳体之间被从下方朝向上方引导的压力介质气体从外壳体的上部向外壳体的外侧导引、将导引的压力介质气体一边沿着高压容器的内周面从上方向下方导引一边冷却、使冷却后的压力介质气体从外壳体的下部回到内壳体与外壳体之间的循环流。

第2冷却机构是通过使压力介质气体沿着第2循环流循环而进行冷却的机构，该第2循环流是将压力介质气体循环、以将热区内的压力介质气体向热区的外侧引导、使引导到外侧的压力介质气体合流到由上述第1冷却机构强制循环的压力介质气体中而进行冷却、使冷却后的压力介质气体的一部分回到热区内的循环流。

在上述热等静压加压装置中，使用风扇及喷射器使在第1循环流中流动的压力介质气体的一部分从热区的下方合流到第2循环流中，合流后的压力介质气体一边在热区内循环一边冷却，所以能够将在冷却过程中发生的炉上部与下部的温度差消除而将炉内效率地冷却。

特别是，在上述热等静压加压装置的容器中，不会将低温的压力介质气体直接向炉内引导，所以不会将容器内周面过度地冷却。此外，如果是使用喷射器的强制循环，则能够实现较高的冷却速度。进而，与在热区内设置风扇的情况相比，使用没有对于耐热性等的材料的制约的喷射器，所以炉构造不变得复杂，HIP装置的价格也不会高涨。

此外，在日本·特开2007－309626号中，公开了通过将高压容器内的压力介质气体取出到容器外、在容器外冷却后送回到容器内、在短时间内进行冷却工序的技术。

在上述美国专利公开2011/165283的HIP装置中，其特征是通过喷射器在炉内形成第2循环流、一边使炉内均热化一边冷却。但是，经由喷射器流入到热区内的在第1循环流中流动的压力介质气体与处于热区内的压力介质气体在温度及密度方面有较大的差异，一般难以混合。即，即使使作为第1循环流流动的低温的压力介质气体合流到作为第2循环流流动的高温的压力介质气体中，在此状态下两者也不会充分混合。因此，在该HIP装置中需要提高喷射器的流速，结果喷射器或风扇的出侧与入侧的压力差（压力损失）变大，在驱动它们的电动机中不得不使用大型的结构。结果，该HIP装置相应于必须对风扇及电动机分出较大的设置空间、处理被处理物的空间变窄。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种不会使HIP处理的处理室（热区）内变窄、在HIP处理后能够将处理室（热区）内效率良好地且在短时间内冷却的HIP装置。

为了解决上述课题，本发明的热等静压加压装置（HIP装置）采用以下的技术手段。

即，本发明的热等静压加压装置，由以下部分构成：高压容器，收容被处理物；非透气性的壳体，配设在上述高压容器的内侧，以使其包围上述被处理物；加热机构，设在上述壳体的内侧，在上述被处理物的周围形成热区，使用上述热区内的压力介质气体对上述被处理物进行等静压加压处理；冷却机构，将在上述壳体的外侧被从上方朝向下方引导而被冷却的压力介质气体引导到上述热区内，将该热区冷却；气体导入机构，装备在上述冷却机构中，上述气体导入机构将在上述壳体的外侧被冷却后的压力介质气体以不与上述热区内的压力介质气体交会的方式从上述高压容器的下部引导到上述热区的上部、向上述热区内导入。

优选的是，上述气体导入机构具有从上述热区的下方延伸到热区的上部并且在上述热区的上部开放的导管、和将在上述壳体的外侧被冷却的压力介质气体通过上述导管向热区的上部导引的强制循环机构。

优选的是，上述壳体具有设置成包围上述被处理物的内壳体、和设置成从外侧包围该内壳体的外壳体，上述内壳体和外壳体在内外隔开间隔设置；在上述内壳体的内侧，配备有将上述内壳体的内侧的空间分割成内外侧并且包围上述热区的整流筒；上述冷却机构具有：第1冷却机构，将压力介质气体循环，以将在上述内壳体与外壳体之间被从下方朝向上方引导的压力介质气体从外壳体的上部向外壳体的外侧导引，将该被导引的压力介质气体一边沿着高压容器的内周面从上方向下方导引一边冷却，将该冷却后的压力介质气体从外壳体的下部向内壳体与外壳体之间送回；第2冷却机构，使压力介质气体在上述整流筒的外侧与上述整流筒的内侧之间循环；上述气体导入机构将由上述第1冷却机构冷却后的压力介质气体向上述热区的上部引导，使其合流到由上述第2冷却机构循环的压力介质气体中。

在上述结构的热等静压加压装置中，也可以是，上述第2冷却机构将压力介质气体循环，以将上述热区内的压力介质气体从上述整流筒的上部向上述整流筒的外侧引导，将该被引导到外侧的压力介质气体从上述整流筒的下侧向上述热区内送回。或者，也可以是，上述第2冷却机构将压力介质气体循环，以将上述整流筒的外侧的压力介质气体从上述整流筒的上部向上述热区内引导，将该被引导到热区内的压力介质气体从上述整流筒的下侧向上述热区外侧送回。

优选的是，上述导管沿着上述整流筒的外周面或内周面设置。

优选的是，上述导管设置成在上下方向上贯通上述整流筒的中央部。

优选的是，上述加热机构被配置成从上述热区的中心起算的径向距离一定并且在周向上分为多个；在上述在径向上分为多个的加热机构之间，在距上述热区的中心的径向距离与上述加热机构相同的位置上配备有上述导管。

优选的是，具有外部导管，所述外部导管配设为将由上述第1冷却机构冷却后的压力介质气体的一部分向上述高压容器外引导，在高压容器外冷却，向设在高压容器内的上述导管再次引导，并且连接在导管的下端部上；在上述外部导管上，设有设在高压容器外并且使外部导管内的压力介质气体强制地循环的外部强制循环机构。

优选的是，上述外部强制循环机构与设在上述导管上、将在上述壳体的外侧被冷却后的压力介质气体向热区的上部导引的强制循环机构分开设置。

优选的是，在上述外部导管与导管的连接部分上设有喷射器，所述喷射器将由第1冷却机构循环的压力介质气体的一部分吸引并且使吸引的压力介质气体混合到在上述高压容器外被冷却后的压力介质气体中。

优选的是，上述导管固定在上述内壳体或设在该内壳体中的加热机构上；上述导管能够在支承在上述内壳体或加热机构上的状态下相对于上述整流筒在上下方向上移动。

根据本发明的热等静压加压装置，即使在强制循环的机构中不使用大型的机构，也能够在HIP处理后将热区内效率良好地且在短时间内冷却。

附图说明

图1是第1实施方式的热等静压加压装置的正面剖视图。

图2是第2实施方式的热等静压加压装置的正面剖视图。

图3是第3实施方式的热等静压加压装置的正面剖视图。

图4是表示第1实施方式的热等静压加压装置的变形例的正面剖视图。

图5是第4实施方式的热等静压加压装置的正面剖视图。

图6是图5的A－A线剖视图。

图7是表示第4实施方式的热等静压加压装置的被处理物更换方法的图。

图8是表示图7的被处理物更换方法的另一例的图。

图9是表示第4实施方式的热等静压加压装置的变形例的正面剖视图。

具体实施方式

［第1实施方式］

以下，基于附图详细地说明有关本发明的热等静压加压装置的第1实施方式。

图1表示第1实施方式的热等静压加压装置1（以下，称作HIP装置1）。该HlP装置1具有收容被处理物W的高压容器2，在该高压容器2的内侧，具备包围被处理物W而配设的非透气性的内壳体3、和从外侧包围该内壳体3而配设的非透气性的外壳体4。在内壳体3与外壳体4之间设有绝热层5，通过该绝热层5将内壳体3的内部从外部绝热性地隔离。在该第1实施方式的情况下，由该内壳体3和外壳体4构成非透气性的壳体。

此外，HIP装置1在内壳体3的内侧具备支承被处理物W的制品台6和将压力介质气体加热的加热机构（加热器）7，在制品台6的上侧载置有被处理物W。并且，在加热机构7与被处理物W之间，设有将两者分隔的整流筒8。HIP装置1将由设在整流筒8的外侧的加热机构7加热后的压力介质气体从整流筒8的下侧向整流筒8的内部供给，由导入到该整流筒8的内部的高温的压力介质气体在被处理物W的周围形成压力介质气体的气体环境（以后称作热区），以使其将被处理物W包围，能够在该热区内对被处理物W进行热等静压加压处理（以下，称作HIP处理）。

以下，详细地说明构成HIP装置1的各部件。

如图1所示，高压容器2具备绕沿着上下方向的轴心形成为圆筒状的容器主体9、将该容器主体9的上侧（图1的纸面的上侧）的开口封堵的盖体10、和将容器主体9的下侧（图1的纸面的下侧）的开口封堵的底体11。在这些盖体10及底体11与容器主体9的开口之间设有密封件，在高压容器2的内部形成被从外部气密地隔离的空洞。在高压容器2上连结着省略图示的供给配管及排出配管，能够通过这些供给配管及排出配管将高温高压的压力介质气体（升压到10～300MPa左右以便能够进行HIP处理的氩气或氮气）向容器供给或从容器排出。

外壳体4是配备在高压容器2的内侧的有盖圆筒状的部件，匹配于HIP处理的温度条件而使用不锈钢、镍合金、钼合金或石墨等非透气性的耐热材料形成。外壳体4从高压容器2的内周面朝向径内侧隔开距离配设，在外壳体4的外周面与高压容器2的内周面之间形成有间隙。将该间隙作为能够使压力介质气体沿着上下方向流通的外侧流路12。

具体而言，外壳体4具备朝向下方开口的倒杯子状的外壳体主体13、和将该外壳体主体13的下侧开口封堵的外壳体底体14。在外壳体主体13的上部形成有上开口部15，能够将外壳体4的内侧的压力介质气体从下方向上方引导而向外壳体4的外侧导引。在该上开口部15中，设有将从内侧向外侧的外侧流路12流出的压力介质气体的流通切断的第1阀机构17。

此外，在外壳体底体14的外周侧，与上开口部15同样形成有使处于外壳体4的外侧（后述的内侧流路22）的压力介质气体沿着上下方向向内侧流通的第2流通孔24。该第2流通孔24形成为，使其将外壳体底体14的外周侧在上下方向上贯通，使在外侧流路12中流通的压力介质气体的一部分流入到内侧流路22中。

进而，在外壳体底体14的中央侧，形成有将在外侧流路12中流通的压力介质气体的剩余部向热区内引导的下开口部16，在下开口部16中设有后述的强制循环机构25。

该第1阀机构17具备形成为能够将外壳体4的上开口部15封堵的程度的大小的栓部件18、和使该栓部件18在上下方向上移动的移动机构19。在第1阀机构17中，通过使用设在高压容器2的外侧的移动机构19使栓部件18向上下某个方向移动，能够将上开口部15开闭而任意地切换压力介质气体的流通和切断。

内壳体3是配备在外壳体4的内侧的箱体，形成为沿着上下方向的大致圆筒状。内壳体3从外壳体4的内周面向径内方向隔开距离设置，能够在与外壳体4之间形成间隙。在该间隙中，配备有由编入了碳纤维的石墨质材料或陶瓷纤维等多孔质材料形成的气体流通性的绝热层5。形成有能够使压力介质气体透过该绝热层5沿着上下方向流通的内侧流路22。

内壳体3使用与外壳体4同样的耐热材料形成为倒杯子状，配备为，使用上述外壳体底体14将下侧的开口封闭。换言之，外壳体底体14不仅将外壳体主体13的下开口封闭、还为了将内壳体3主体的下开口封闭而使用。并且，在内壳体3的下部与外壳体底体14之间在上下方向上形成有间隙，将该间隙作为使处于内壳体3的内侧的压力介质气体流通到外侧（内侧流路22）的第1流通孔23。

在内壳体3的内部，从径外侧起依次设有加热机构7和整流筒8，将该整流筒8的内部作为热区。接着，对内壳体3的内部的构造进行说明。

加热机构7由在上下方向上排列配置的3个加热器元件构成。加热机构7从内壳体3的内周面向径内侧隔开距离配备，从该加热机构7向径内侧再隔开距离而配备有整流筒8。并且，在加热机构7（加热器）的内侧和外侧，分别形成有使压力介质气体上下流通的气体流通路。

设在加热机构7的外侧的外侧气体流通路20沿着内壳体3的内周面在上下方向上延伸，其下端连通到上述第1流通孔23。并且，能够通过该第1流通孔23将热区内的压力介质气体导引到外侧流路12中。此外，设在加热机构7的内侧的内侧气体流通路21沿着整流筒8的内周面在上下方向上延伸，连通到形成在整流筒8的下侧的气体导入孔26。并且，能够经由该气体导入孔26使压力介质气体回归到热区内。

整流筒8由不使气体透过的板材形成为圆筒状，其开口的上端延伸到内壳体3的内周面（上表面）的稍稍下方。即。在整流筒8的上端与内壳体3之间，在上下方向上形成有间隙，能够经由该间隙将处于整流筒8的内侧（热区内）的压力介质气体导引到设在整流筒8的外侧的气体流通路（内侧气体流通路21或外侧气体流通路20的某个）中。

在整流筒8的下侧，设有载置被处理物W的制品台6。该制品台6由能够使压力介质气体流通的多孔板形成，能够将压力介质气体透过制品台6从下侧朝向上侧导引。在该制品台6的上侧，通过夹设衬垫，将被处理物W以不直接接触在制品台6的上表面上的状态（被加高的状态）载置。

此外，在整流筒8的外周面上，在比制品台6更靠下方的位置上，形成有上述气体导入孔26。该气体导入孔26形成为，使其将整流筒8的侧壁内外贯通，能够将内侧气体流通路21的压力介质气体导入到整流筒8的内侧。即，经由该气体导入孔26导入到整流筒8的内部的压力介质气体透过上述制品台6而流入到制品台6的上方，在形成于制品台6的上方的热区中进行HIP处理。

可是，在本发明的HIP装置1中，作为将热区内冷却的冷却机构而具有以下所示的第1冷却机构和第2冷却机构。

第1冷却机构是沿着第1循环流41将压力介质气体一边循环一边冷却的机构。该第1循环流41是压力介质气体循环、以将在形成在上述外壳体4与内壳体3之间的内侧流路22中被从下方朝向上方导引的压力介质气体从外壳体4的上开口部15向外侧流路12导引、通过一边将被导引的压力介质气体沿着外侧流路12从上方向下方导引一边使其接触在高压容器2上来冷却、将冷却后的压力介质气体从外壳体4的第2流通孔24向内侧流路22送回的循环流。

另一方面，第2冷却机构是沿着第2循环流42将压力介质气体循环并冷却的机构，所述第2循环流42将压力介质气体循环、以将热区内的压力介质气体的一部分向热区的外侧引导、将被引导到外侧的压力介质气体合流到通过第1冷却机构强制循环的压力介质气体中而进行冷却、将冷却后的压力介质气体的一部分向热区送回。

但是，在将这样被第1冷却机构冷却的（在第1循环流41中流动的）低温的压力介质气体的一部分引导到热区内、合流到在第2冷却机构中使用的（在第2循环流42中流动的）高温的压力介质气体中的情况下，由于在这样有温度差的压力介质气体之间有较大的密度的差而一般难以混合，所以在原状下两者不会被充分混合。即，为了将这样相互难以混合的第1冷却机构的压力介质气体与第2冷却机构的压力介质气体混合，不得不使用喷射器或风扇等那样的强制的循环机构。结果，在以往的装置中，存在在喷射器的出侧与入侧之间发生较大的压力差、或者即使有可能使装置价格高涨也不得不使用大型的风扇29或电动机的问题。

所以，在本发明的HIP装置1中，设有将在外壳体4的外侧冷却后的压力介质气体（被第1冷却机构冷却后的压力介质气体的一部分）从热区的上部向热区内导入的气体导入机构27。

具体而言，该气体导入机构27具有从热区的下方延伸到热区的上部、并且在热区的上部开放的导管28、和将在壳体的外侧冷却的压力介质气体沿着导管28向热区的上部导引的强制循环机构25。

接着，详细地说明构成第1实施方式的气体导入机构27的导管28和强制循环机构25。

强制循环机构25设在外壳体底体14的下开口部16中，是使外侧流路12的压力介质气体强制地引入到热区内的机构。本实施方式的强制循环机构25具备设在高压容器2的底体1l上的马达30、从该马达30通过下开口部16沿上下方向延伸的轴部31、和安装在轴部31的上端上的风扇29。该风扇29收存在形成于外壳体底体14的内部的风扇收存部32中，将该风扇收存部32与外侧流路12之间连通而形成下开口部16。并且，风扇29通过绕将该下开口部16贯通而沿上下方向延伸的轴（轴部31）旋转，能够在压力介质气体中强制地产生从下方朝向上方的流动。

即，在该强制循环机构25中，如果经由轴部31通过马达30使风扇29旋转，则外侧流路12的压力介质气体通过下开口部16强制地流入到风扇收存部32中。并且，为了流入到风扇收存部32中的压力介质气体经由导管28被输送到热区的上部、压力介质气体从热区的上部流入而将热区内冷却而使用。另外，作为强制循环机构25的例子，不仅是风扇，也可以使用泵等。

导管28是用来将流入到风扇收存部32中的压力介质气体向热区的上部输送的部件，由内部为空洞的管材形成，以便能够将气体不泄漏、不与热区的压力介质气体交会而导引。该导管28的下端向风扇收存部32开口，能从下侧的开口将风扇收存部32的压力介质气体取入到管内。此外，导管28从风扇收存部32（热区的下方）沿着整流筒8的外周面（上下方向）延伸到热区的上部。

具体而言，导管28从形成在风扇收存部32的上表面上的开口（下侧的用口）朝向上方延伸，在整流筒8的内部向径外侧弯曲，达到整流筒8的外周面后再次朝向上方弯曲，接着沿着整流筒8的外周面以直线状延伸到热区的上部。并且，导管28的上端朝向热区的上部开放。

即，导管28的上端被从径外侧朝向径内侧弯曲，以使其朝向热区的内侧，并且其前端如喷嘴那样形成为尖细状。如果这样将导管28的前端形成为朝向径内侧的喷嘴状，则从该导管28的前端喷出的压力介质气体在与在热区内向上方移动来的压力介质气体之间发生对流接触而被混合，所以能够将相互难以混合的第1冷却机构的压力介质气体与第2冷却机构的压力介质气体（将温度差较大的压力介质气体彼此）可靠地混合。

另外，在本实施方式中，将导管28在夹着整流筒8的中心而对称的位置（绕中心180°的位置）上配置两根，但它们也可以是1根，此外也可以配置3根以上。此外，多个导管28的配置也可以不一定是均等地配置。

接着，说明使用本发明的HIP装置1将热区内冷却的方法、换言之本发明的HIP装置1的冷却方法。

如图1所示，当用具备上述结构的HIP装置1进行HIP处理时，使第1阀机构17的栓部件18向下方移动，使外壳体4的上开口部15成为封闭状态。如果这样，则从上开口部15向外侧流路12的压力介质气体的流通被切断。并且，如果在此状态下使加热机构7动作，则被绝热层5包围的热区内的压力介质气体被加热，能够对被处理物W进行HIP处理。

在这样对被处理物W进行HIP处理后，为了将被处理物W取出，使用上述第1冷却机构及第2冷却机构将热区内在短时间内冷却。

首先，在使用第1冷却机构冷却时，使用第1阀机构17将上开口部15设为开放状态（开口状态）。于是，如图中的箭头那样，内侧流路22（外壳体4与内壳体3之间）的压力介质气体从下方朝向上方移动，不久在内侧流路22的上端，从上开口部15移动到外侧流路12中。这样移动到外侧流路12中的压力介质气体通过与高压容器2的内周面的接触而被冷却，沿着外侧流路12从上方朝向下方移动，不久从外侧流路12的下侧的第2流通孔24回到内侧流路22中。这样，压力介质气体在第1循环流41的外侧流路12和内侧流路22中依次巡回，进行通过第1冷却机构的热区内的冷却。

另一方面，在使用第2冷却机构进行冷却时，将由第1冷却机构冷却后的压力介质气体的一部分使用气体导入机构27首先送回到热区内。

即，如果使强制循环机构25的风扇29旋转，则从外壳体底体14的下开口部16将外侧流路12的压力介质气体取入到风扇收存部32中。这样被取入到风扇收存部32中的压力介质气体通过导管28被输送到热区的上部，被从导管28的前端朝向热区的内侧喷出。这样被从导管28的前端喷出到热区的内侧的压力介质气体在热区内与移动到上方来的压力介质气体之间进行对流接触，将热区的上部的压力介质气体效率地冷却。

这样在热区的上部被冷却的压力介质气体通过在整流筒8的上端与内壳体3之间形成的间隙流到整流筒8的外侧，通过内外的气体流通路从上方朝向下方流动。通过该内侧气体流通路21被引导到下方的压力介质气体从气体导入孔26回到整流筒8的内部，在热区内朝向上方移动，形成在热区的内外循环的流。

另一方面，通过外侧气体流通路20被引导到下方的压力介质气体从内壳体3的第1流通孔23回到第1冷却机构的内侧流路22中，乘着第1冷却机构的流被冷却，被使用上述气体导入机构27再次送回到热区内。

如果这样，则在热区的上部，从导管28的前端喷出到热区的内侧的低温的压力介质气体与在热区内移动到上方来的高温的压力介质气体进行对流接触而被可靠地混合。特别是，相互密度的差较大的高温的压力介质气体与低温的压力介质气体一般难以混合，但如果进行上述对流接触，则能够将压力介质气体效率地混合而冷却。因此，在上述HIP装置1中，即使在装置内不使用大型的强制循环机构（例如喷射器等）也能够在HIP处理后将处理室（热区）内效率良好地且短时间内冷却。

并且，通过与喷出的低温的压力介质气体的热交换而温度下降的压力介质气体从热区的上部通过内侧气体流通路21而被某种程度加热后才与被处理物W接触，所以低温的压力介质气体不会与整流筒8的内部及被处理物W直接接触而被急冷，对于HIP装置1的安全性也变高。

另一方面，也有第2冷却机构中的压力介质气体的流动成为与上述朝向完全相反方向的情况。即，也可以使用第2冷却机构将压力介质气体循环、以将整流筒8的外侧的压力介质气体从该整流筒8的上部引导到热区内、使被引导到该热区内的压力介质气体从整流筒8的下侧回到热区外侧。这样的压力介质气体的流动可能在例如被处理物W的量比较少的情况等那样整流筒8的内侧的温度比外侧低的情况等下发生。

即，通常整流筒8的内侧的温度比外侧高，所以成为上述那样的压力介质气体的流动方向。但是，当例如在整流面8的内部的被处理物W与设在整流筒8的外侧的加热机构7（加热器）之间有热容或表面积的差时，有整流筒8的内侧的温度比外侧低的情况。

在这样的情况下，如图4所示，由第2冷却机构引起的第2循环流42的朝向成为与图1的情况完全相反，第1循环流41与第2循环流42在整流筒8的上部并流混合（向相同的朝向流动而混合）。作为发明者们的实际成果可知，即使热媒气体向上述方向流动而并流混合，也能够得到与前面所述不逊色的作用效果。

此外，这样通过第2冷却机构而热媒气体正反两种流动、和在哪种流中都能够得到大致相等的作用效果这一点关于后述的第2实施方式及第3实施方式也是同样的。

［第2实施方式］

接着，说明第2实施方式的HIP装置1。

如图2所示，第2实施方式的HIP装置1与上述第1实施方式的HIP装置1不同，能够将在第1循环流41中流动的压力介质气体的流量与在第2循环流42中流动的压力介质气体的流量的比例通过新设置阀机构（第2阀机构33）而调整。

具体而言，只要代替第2流通孔24的设置位置而在该第2流通孔24中新设置第2阀机构33（节流阀机构）就可以。即，在图2所示的HIP装置1中，第2流通孔24在外壳体底体14和风扇收存部32的两者上开口，能够使取入到风扇收存部32中的压力介质气体的一部分流入到内侧流路22中。并且，在该第2流通孔24的中途，设有能够通过将第2流通孔24封闭或开放来调整从风扇收存部32流入到内侧流路22中的压力介质气体的流量的第2阀机构33。

如果使用这样的第2阀机构33，则能够调整从风扇收存部32向内侧流路22流入的压力介质气体的流量，进而也能够任意地变更在第1循环流41中流动的压力介质气体的流量与在第2循环流42中流动的压力介质气体的流量的比例（流量比），能够进行冷却速度的更精密的控制。

另外，在这样控制在第1循环流41中流动的压力介质气体的流量与在第2循环流42中流动的压力介质气体的流量的流量比的情况下，也可以在第1循环流41的路径上设置调整在该第1循环流41中流动的压力介质气体的流量的风扇或泵。此外，也可以将第2阀机构33设在第2循环流42中、或设在第1循环流41和第2循环流42的两者中。

［第3实施方式］

接着，说明第3实施方式的HIP装置1。

如图3所示，第3实施方式的HIP装置1不是将导管28沿着整流筒8的外周面或内周面设有多根的结构，而是仅设置1根以使其将整流筒8的中央部在上下方向上贯通的结构。该中央部不仅是整流筒8的截面的几何的中心，还包括从该中心某种程度偏心的部分，在将截面的边缘部去除的意义上为中央部。

即，该HIP装置1的风扇收存部32被分离为上下两室，压力介质气体从下侧的风扇收存部32D向上侧的风扇收存部32U流动。此外，在该上侧的风扇收存部32U的中央侧开口有上述1根导管28，该导管28朝向上方延伸，以使其将整流筒8的中央部在上下方向上贯通。进而，在将上侧的风扇收存部32U与下侧的风扇收存部32D分隔的分隔壁上形成有将上下两室连通的连通孔34，在该连通孔34中，设有能够将从下侧的风扇收存部32D向上侧的风扇收存部32U的压力介质气体的流动切断的第2阀机构33。

如果这样将导管28配置在整流筒8的中央侧，则通过将导管28沿着整流筒8的外周面或内周面配置，能够将设置被处理物W的空间取较大，能够提高空间的利用率。这样的HIP装置1在装载许多小尺寸的处理物的情况下特别优选。

此外，在从导管28到热区之中、在接近温度最高的中心轴的地方能够释放低温气体，所以冷却效率也变高。

［第4实施方式］

接着，说明第4实施方式的HIP装置1。

上述第1实施方式～第3实施方式的HIP装置1公开了在内壳体3与整流筒8之间的空间中配置导管28的方法、或者在整流筒8的更内侧的空间中配置导管28的方法。但是，如果要如这些实施方式那样配备导管28，则必须将内壳体3与整流筒8之间扩大、或者将整流筒8的更内侧的空间扩大来确保设置导管28的空间。即，为了确保设置导管28的空间，收纳被处理物W的空间被牺牲，对于热区及能够处理的被处理物W的尺寸也负担了某种程度的限制。

所以，在第4实施方式的HIP装置1中，将加热机构7在周向上分为多个配设，以使其距热区（整流筒8）的中心为一定的距离，在周向上分割的（被周向分割的）加热机构7之间，在与距热区的中心的距离与加热机构7相同的位置上配设有导管28。如果这样，则在与只要是HIP装置1就必定设置的加热机构7在径向上相同的位置处配置导管28，所以即使设置导管28，热区的空间也不会显著变小，也不需要减小能够处理的被处理物W的尺寸。

接着，使用图5～图9，对第4实施方式的HIP装置1的构造详细地说明。

如图5及图6所示，第4实施方式的HIP装置与其他实施方式同样，具备将在第1循环流41中流动的压力介质气体的一部分向整流筒8（热区）的上部引导的导管28。设在第4实施方式的HIP装置1中的导管28与其他实施方式不同的点是，导管28和加热机构7都设有多个，在距热区的中心的距离与加热机构7相同的位置处配备有导管28，换言之，是在俯视中导管28和加热机构7绕热区以环状（同心状）排列配备这一点。这些导管28优选的是安装在加热机构7（加热器元件）或支承加热机构7的内壳体3（绝热层5）等支承构造体上。

即，如图6中俯视表示那样，设在第4实施方式的HIP装置1中的加热机构7具备将形成为大致圆筒的板状的加热器元件在周向上分割为多个、并且将分割为多个的各加热器元件在周向上隔开距离配备那样的构造。在图例中，加热机构7以热区的中心为基准在周向上被分为3个，在相邻的加热机构7彼此之间分别设有1根、在装置整体中配备有3根导管28。如果这样在距热区的中心的距离与加热机构7相同的位置处（以热区的中心为基准以同心状）配备导管28，则成为导管28和加热机构7以环状排列在热区的周围。结果，即使设置导管28，热区的空间也不会变窄，即使设置导管28，收纳被处理物W的空间也不会被牺牲。

如图5所示，设在第4实施方式的HIP装置1中的导管28的下端部连接在外部导管35上，所述外部导管35上将由第1冷却机构冷却后的压力介质气体（在第1循环流41中流动的压力介质气体）的一部分暂且先引导到高压容器2外、在高压容器2外将压力介质气体冷却后向高压容器2内的热区的上部导入。具体而言，该外部导管35连通到在高压容器2的底体11上开口的气体取出口36，能够将设在高压容器2的底体11与外壳体底体13之间的外侧气体流通路20中流通的压力介质气体吸入。

以该气体取出口36为起点的外部导管35从该气体取出口36将底体11从上方朝向下方贯通而通过、延伸到高压容器2外，在出到高压容器2外的地方连接在泵37上。该泵37为将从气体取出口36通过外部导管35导出到高压容器2外的压力介质气体压送、再次送回到高压容器2内的热区中的结构。

这样经由泵37的外部导管35再次将底体11从下方朝向上方贯通而回到高压容器2的内部。回到高压容器2内的外部导管35与设在高压容器2的底体11与外壳体底体13之间的外侧气体流通路20再次交叉。在与该外侧气体流通路20交叉的部分、即外部导管35与导管28的接合部分上，设有将由第1冷却机构循环的压力介质气体（在第1循环流41中流通的压力介质气体）的一部分吸引、使吸引的压力介质气体混合到在高压容器2外被冷却的压力介质气体中的喷射器38。

这样，成为通过了喷射器38的压力介质气体通过朝向上方延伸的导管28内、沿着内壳体3的内周面达到热区的上部、在该上部喷出冷却的压力介质气体而混合到热区的压力介质气体中的结构。

接着，对设在外部导管35的路径上的泵37、喷射器381详细地说明。

泵37是设在高压容器2外、将压力介质气体压送的装置，为将导出到高压容器2外的压力介质气体压送、再次向高压容器2内的热区送回的结构。换言之，该泵37构成设在高压容器2外并且使外部导管35内的压力介质气体强制地循环的外部强制循环机构39，作为与在第1实施方式中说明的使由第1冷却机构（第1循环流41）循环的压力介质气体强制循环的强制循环机构25另外的部件设在HIP装置1中。

作为该泵37，优选的是使用通常设在HIP装置1中的升压用的压缩机。即，该升压用的压缩机是在使压力介质气体成为高压而进行处理的HIP装置中必定设置的，如果使用该升压用的压缩机，则不需要重新为循环用而准备设置新的泵。此外，升压用的压缩机一般在压力介质气体的冷却时不被使用，所以即使在冷却时使用也不会在进行HIP处理上带来任何妨碍。进而，如果作为另外的部件而具备作为外部强制循环机构39的泵37、和作为强制循环机构25的风扇等，则能够将在各个机构中流动的压力介质气体的流量独立地控制，还能够更精确地控制压力介质气体的循环状态。

特别是，在将外部强制循环机构39（在图例中是泵37）和强制循环机构25（在图例中是风扇29）单独设置的情况下，与使用阀或活门控制其开度及开闭时间等的情况相比，能够提高控制的精度及响应性。此外，与将活门等复杂的设备类设置到在空间上没有富余的高压容器内的以往的情况相比，还能够使高压容器2内的构造也简洁化，还能够降低零件的损伤率等。

另一方面，设在外部导管35与导管28的接合部上的喷射器38是将由第1冷却机构循环的压力介质气体的一部分、换言之在第1循环流41中流通的压力介质气体吸引、使吸引的压力介质气体混合到如上述那样在高压容器2外被冷却的压力介质气体（外部导管35的压力介质气体）中的结构。在喷射器38上，设有将处于外侧的压力介质气体向该喷射器38的内部引入的多个吸引口（图示略），该喷射器38的吸引口都设置为在外侧气体流通路20上开口。并且，喷射器38为能够将从吸引口引入的外侧气体流通路20的压力介质气体与在外部导管35中流动来的压力介质气体混合的结构。

如果设置这样的喷射器38，则能够将由第1冷却机构循环的压力介质气体的一部分取入、将取入到热区内的压力介质气体的流量（在导管28中流动的流量）增量，所以特别在热区内的温度下降的冷却工序的后半段也能够维持较大的冷却速度。

此外，在喷射器38上，设有以设置该喷射器38的位置为边界将导管28与外部导管35上下分离的拆装接头。此外，上述导管28固定在内壳体3或支承在该内壳体3上的加热机构7的某一个上，它们为一体不可分的状态。如果这样将导管28固定在内壳体3或加热机构7上，则如以下所示那样能够容易地进行被处理物W的更换作业。

例如，如图7所示，将整流筒8插脱自如地插入在内壳体3的内部，能够将内壳体3和连接在该内壳体3上的外壳体4等部件相互在上下方向上移动。如果这样，则仅通过将内壳体3（在图例中是与内壳体3一体的外壳体4）用起重机等向上方吊起，就能够使内壳体3相对于整流筒8向上方移动，由于匹配于内壳体3的上方移动、支承在该内壳体3上的导管28也向上方移动，所以即使不进行复杂的拆装操作，也能够将导管28在比喷射器38靠上方不损伤而可靠地分离，能够将被处理物W简单地取出或更换。

另外，在将被处理物W取出时，如图8所示，也可以外壳体4及内壳体3为固定在原来的位置上的状态、仅能够将整流筒8向下方拉拔。即使这样按照被处理物W使整流筒8向下方移动，也能够不进行复杂的拆装作业而将被处理物W简单地取出或更换。

图9是第4实施方式的变形例，是将第1阀机构17设在高压容器2内的下部（比外壳体4靠下侧的外侧气体流通路20）的结构。另外，在该变形例中，虽然图示省略，但使栓部件18上下移动的移动机构19也设在底部件的下方，能够从高压容器2的外侧使栓部件18上下移动。如果这样将第1阀机构17设在高压容器2的下侧，则由于在第1循环流41中流动的压力介质气体在高压容器2的上部成为特别高温，所以能够降低具备复杂的构造的第1阀机构17暴露在高温的压力介质气体中、受热而这些部件故障的可能性。

本发明并不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围中能够适当变更各部件的形状、构造、材质、组合等。

Claims (12)

1.一种热等静压加压装置，其特征在于，由以下部分构成：

高压容器，收容被处理物；

非透气性的壳体，配设在上述高压容器的内侧，以使其包围上述被处理物；

加热机构，设在上述壳体的内侧，在上述被处理物的周围形成热区，使用上述热区内的压力介质气体对上述被处理物进行等静压加压处理；

冷却机构，将在上述壳体的外侧被从上方朝向下方引导而被冷却的压力介质气体引导到上述热区内，将该热区冷却；

气体导入机构，装备在上述冷却机构中，上述气体导入机构将在上述壳体的外侧被冷却后的压力介质气体以不与上述热区内的压力介质气体交会的方式从上述高压容器的下部引导到上述热区的上部、向上述热区内导入。

2.如权利要求1所述的热等静压加压装置，其特征在于，

上述气体导入机构具有从上述热区的下方延伸到热区的上部并且在热区的上部开放的导管、和将在上述壳体的外侧被冷却的压力介质气体通过上述导管向热区的上部导引的强制循环机构。

3.如权利要求1所述的热等静压加压装置，其特征在于，

上述壳体具有设置成包围上述被处理物的内壳体和设置成从外侧包围该内壳体的外壳体，上述内壳体和外壳体在内外隔开间隔设置；

在上述内壳体的内侧，配备有将上述内壳体的内侧的空间分割成内外侧并且包围上述热区的整流筒；

上述冷却机构具有：

第1冷却机构，将压力介质气体循环，以将在上述内壳体与外壳体之间被从下方朝向上方引导的压力介质气体从外壳体的上部向外壳体的外侧导引，将该被导引的压力介质气体一边沿着高压容器的内周面从上方向下方导引一边冷却，将该冷却后的压力介质气体从外壳体的下部向内壳体与外壳体之间送回；

第2冷却机构，使压力介质气体在上述整流筒的外侧与上述整流筒的内侧之间循环；

上述气体导入机构将由上述第1冷却机构冷却后的压力介质气体向上述热区的上部引导，使其合流到由上述第2冷却机构循环的压力介质气体中。

4.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，上述第2冷却机构将压力介质气体循环，以将上述热区内的压力介质气体从上述整流筒的上部向上述整流筒的外侧引导，将该被引导到外侧的压力介质气体从上述整流筒的下侧向上述热区内送回。

5.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，上述第2冷却机构将压力介质气体循环，以将上述整流筒的外侧的压力介质气体从上述整流筒的上部向上述热区内引导，将该被引导到热区内的压力介质气体从上述整流筒的下侧向上述热区外侧送回。

6.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，上述导管沿着上述整流筒的外周面或内周面设置。

7.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，上述导管设置成在上下方向上贯通上述整流筒的中央部。

8.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，

上述加热机构被配置成从上述热区的中心起算的径向距离一定并且在周向上分为多个；

在上述在径向上分为多个的加热机构之间，在距上述热区的中心的径向距离与上述加热机构相同的位置上配备有上述导管。

9.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，

具有外部导管，所述外部导管配设为将由上述第1冷却机构冷却后的压力介质气体的一部分向上述高压容器外引导，在高压容器外冷却，向设在高压容器内的上述导管再次引导，并且连接在导管的下端部上；

在上述外部导管上，设有设在高压容器外并且使外部导管内的压力介质气体强制地循环的外部强制循环机构。

10.如权利要求9所述的热等静压加压装置，其特征在于，上述外部强制循环机构与设在上述导管上、将在上述壳体的外侧被冷却后的压力介质气体向热区的上部导引的强制循环机构分开设置。

11.如权利要求9所述的热等静压加压装置，其特征在于，在上述外部导管与导管的连接部分上设有喷射器，所述喷射器将由第1冷却机构循环的压力介质气体的一部分吸引并且使吸引的压力介质气体混合到在上述高压容器外被冷却后的压力介质气体中。

12.如权利要求3所述的热等静压加压装置，其特征在于，

上述导管固定在上述内壳体或设在该内壳体中的加热机构上；

上述导管能够在支承在上述内壳体或加热机构上的状态下相对于上述整流筒在上下方向上移动。

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