JP2017192977A - 成形体の製造装置及び成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形体の製造装置において、成形型と成形体とを冷却する冷却時間を短縮する。
【解決手段】容器５の内部に加熱炉９を設け、加熱炉９の内部に加熱室１１を設け、加熱炉９の上部に固定盤１４を設ける。固定盤１４は熱伝導部材１５と断熱部材１６とを有する。可動盤２３は熱伝導部材２４と断熱部材２５とを有する。加熱炉９の下部における固定盤１４に相対向する位置に、加熱室１１に通ずる通路１８を設ける。可動盤２３が有する熱伝導部材２４の上に成形型８が置かれた状態で、可動盤２３が通路１８を通って加熱室１１に移動する。成形型８は、固定盤１４の熱伝導部材１５と可動盤２３の熱伝導部材２４とによって挟まれた状態で加圧され加熱される。熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４からの熱伝導によって成形型８が両面から加熱される。可動盤２３は、通路１８を通って加熱炉９の外部に移動し、加熱炉９の外部において成形型８が冷却される。
【選択図】図５

Description

本発明は、成形型の内部に収容された原材料を加圧するとともに加熱することによって成形体を製造する成形体の製造装置及び成形体の製造方法に関するものである。

従来から、成形体又は焼結体を製造する製造装置としてホットプレス装置が広く使用されている。ホットプレス装置においては、原材料を成形型（上型及び下型）の内部に収容し、成形型を収容した加熱炉の内部の温度を常温から高温まで上げる。高温の状態で成形型を加圧することによって成形型の内部に収容された原材料を加圧する。このことによって、原材料から成形体が形成される。成形体を形成した後は、加熱炉の内部の温度を高温から常温まで下げる。加熱炉の内部の温度が常温になった状態で加熱炉から成形型を取り出す。従来のホットプレス装置では、１回の成形処理をするために加熱炉の内部の温度を常温から高温まで上げ、成形処理後は加熱炉の内部の温度を高温から常温まで下げる。このために、１回の成形処理をするのに加熱炉の内部の温度を上げるための時間及び下げるための時間を必要とする。したがって、ホットプレス装置の生産性を向上できないという問題があった。

加熱処理時間の短縮化を図り、冷却時間の短縮化を図ることができるホットプレス装置として、「プレスフレーム（３１）内に設けた耐圧構造の炉体（３２）と、炉体内に配置され断熱材壁で囲まれた加熱室（３４）と、加熱室の中央部近傍で供給された粉末原料（３５）を取込んで加圧ガス雰囲気内で通電加熱装置（３６）と抵抗加熱装置（３７）とを同時に加熱と加圧して加圧成形材（３５’）とするモールド（３８）と、炉体内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給装置（３９）と、加熱室の断熱材壁の上下部に設けた開口部を開閉自在とする昇降開閉装置（４４）と、炉体内を冷却しかつ加圧ガスを循環させる冷却ファン（４５）とを、備えた」ホットプレス装置が提案されている（例えば、特許文献１の段落〔０００７〕、図１参照）。

特開２０００−７３１０６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来のホットプレス装置には、次のような課題がある。特許文献１の図１に示されるように、通電加熱装置（３６）と抵抗加熱装置（３７）とを使用して加熱室（３４）内の成形型であるモールド（３８）を加熱する。加熱と加圧が完了した後は、加熱室（３４）の開口部（４２，４３）を開口することによって加熱室（３４）で発生した熱を炉体（３２）内に放出する。しかしながら、モールド（３８）は加熱室（３４）の中央部近傍に収容された状態にあるので、加熱室（３４）内が常温に冷却されるまで加熱室（３４）からモールド（３８）を外に取り出すことができないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するもので、成形型と成形体とを冷却するための冷却時間を短縮することができる成形体の製造装置及び成形体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る成形体の製造装置は、外郭部と、外郭部の内部に設けられた加熱炉と、加熱炉に設けられた加熱部と、加熱炉の内部に設けられ加熱部によって加熱される加熱室と、加熱室の内部に設けられた固定盤と、加熱炉の外壁に設けられ固定盤に相対向する位置に形成された通路と、通路を通って加熱室の内部と外部との間を移動できる可動盤と、可動盤の側に設けられ成形型が置かれる配置領域と、可動盤を移動させる移動機構とを備え、成形型の内部に収容された原材料から成形体を製造する成形体の製造装置であって、固定盤に含まれ、固定盤における通路とは反対側に設けられた第１の断熱部材と、固定盤に含まれ、固定盤における通路の側において第１の断熱部材に取り付けられた第１の熱伝導部材と、可動盤に含まれ、第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられた第２の断熱部材と、通路を開閉する開閉部とを備え、配置領域に置かれた成形型が第１の熱伝導部材と第２の断熱部材との間において加圧されることによる原材料に対する加圧と、少なくとも加熱部と第１の熱伝導部材とによる原材料に対する加熱とが実行されることによって、成形体が製造され、加熱室の外部において成形体が冷却される。

本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、可動盤に含まれ、第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられ、第２の断熱部材に取り付けられた第２の熱伝導部材を更に備え、成形型が第１の熱伝導部材と第２の熱伝導部材との間に挟まれて加圧されることによる原材料に対する加圧と、加熱部と第１の熱伝導部材と第２の熱伝導部材とによる原材料に対する加熱とが実行されることによって、成形体が製造される。

本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、第１の熱伝導部材は、可動盤が移動する方向に沿う加熱室における長さに対応する長さを有する。

本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、加熱室の内部を減圧する減圧機構を更に備える。

本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、外郭部の内部であって通路の外部に設けられた冷却機構を更に備え、可動盤を移動させることによって加熱炉から取り出された成形型内の成形体が冷却機構によって冷却される。

本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を更に備え、成形型は可燃性材料を含み、原材料に対する加圧及び加熱並びに成形体に対する冷却が、低酸素の雰囲気中において行われる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る成形体の製造方法は、外郭部と、外郭部の内部に設けられた加熱炉と、加熱炉に設けられた加熱部と、加熱炉の内部に設けられ加熱部によって加熱される加熱室と、加熱室の内部に設けられた固定盤と、加熱炉の外壁に設けられ固定盤に相対向する位置に形成された通路と、通路を通って加熱室の内部と外部との間を移動できる可動盤と、可動盤の側に設けられ成形型が置かれる配置領域と、可動盤を移動させる移動機構とを備える成形体の製造装置を使用して、成形型の内部に収容された原材料から成形体を製造する成形体の製造方法であって、通路における加熱室の側の出入口に相対向するようにして取り付けられた第１の断熱部材と、出入口に相対向するようにして第１の断熱部材に取り付けられた第１の熱伝導部材とを有する固定盤を準備する工程と、第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられた第２の断熱部材を含む可動盤を準備する工程と、加熱部によって加熱室を加熱する工程と、配置領域に、原材料が収容された成形型を置く工程と、通路を開ける工程と、可動盤を移動させることによって通路を通って成形型を移動させ、加熱室に成形型を収容する工程と、第１の熱伝導部材と第２の断熱部材との間において成形型を加圧することによって原材料を加圧する工程と、加熱部によって原材料を加熱する工程と、加熱室の外部において成形体を冷却する工程とを備え、加圧する工程と加熱する工程とを同時に行うことによって成形体を製造する。

本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造方法において、可動盤を準備する工程において、第１の熱伝導部材に相対向するようにして第２の断熱部材に取り付けられた第２の熱伝導部材を更に備える可動盤を準備し、成形型を置く工程において、第２の熱伝導部材が持つ配置領域に成形型を置き、原材料を加圧する工程において、第１の熱伝導部材と第２の熱伝導部材との間に成形型を挟むことにより原材料を加圧し、原材料を加熱する工程において、第１の熱伝導部材と第２の熱伝導部材との間に成形型を挟むことによって原材料を加熱する。

本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造方法において、固定盤を準備する工程において、第１の熱伝導部材は、可動盤が移動する方向に沿う加熱室における長さに対応する長さを有する。

本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造方法において、外郭部の内部を減圧する工程を更に備える。

本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造方法において、外郭部の内部であって通路の外部に設けられた冷却機構を準備する工程と、通路を開く工程と、冷却機構を使用して、可動盤を移動させることによって加熱炉から外郭部の内部であって通路の外部に取り出された成形型を冷却する工程とを更に備える。

本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造方法において、加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を準備する工程と、ガス供給機構を使用して加熱室に不活性ガスを供給する工程と、外郭部の内部であって通路の外部に不活性ガスを供給する工程とを更に備え、成形型は可燃性材料を含み、加圧する工程及び加熱する工程並びに冷却する工程を、低酸素の雰囲気中において行う。

本発明によれば、加熱炉の外部において成形型を冷却することによって、成形型と成形体とを冷却するための冷却時間を短縮することができる。

本発明に係る成形体の製造装置であるホットプレス装置の構成を、可動盤に成形型が載置された状態として示す概略断面図である。 図１に示されたホットプレス装置において使用される成形型の構成を示す概略断面図である。 図１に示されたホットプレス装置において使用される冷却装置の概要を示す平面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例１において、可動盤に成形型を載置した状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例１において、加熱炉で成形型を加熱するとともに加圧している状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例１において、冷却装置を使用して成形型を冷却している状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例１において、加熱炉で成形型を加熱している状態を示す要部断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例２において、可動盤に成形型を載置した状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例２において、加熱炉で成形型を加熱している状態を示す要部断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例３において、可動盤に成形型を載置した状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例３において、予熱炉で成形型を予熱している状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例３において、加熱炉で成形型を加熱するとともに加圧している状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置の実施例３において、冷却装置を使用して成形型を冷却している状態を示す概略断面図である。 本発明に係るホットプレス装置において使用される他の成形型の構成を示す概略断面図である。

図５に示されるように、容器５の内部に加熱炉９を設け、加熱炉９の内部に加熱室１１を設ける。加熱炉９の上部に固定盤１４を設ける。熱伝導部材１５と断熱部材１６とによって固定盤１４を構成する。熱伝導部材２４と断熱部材２５とによって可動盤２３を構成する。加熱炉９の下部における固定盤１４に相対向する位置に、加熱室１１に通ずる通路１８を設ける。可動盤２３が有する熱伝導部材２４の上に成形型８が置かれた状態で、可動盤２３が通路１８を通って加熱室１１に移動する。熱伝導部材２４の上に成形型８が置かれた可動盤２３は、通路１８を通って加熱室１１に移動する。成形型８は、固定盤１４と可動盤２３とによって挟まれ、挟まれた状態で加圧され加熱される。熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４からの熱伝導によって成形型８が両面から加熱される。可動盤２３は通路１８を通って加熱炉９の外部に移動する。加熱炉９の外部において成形型８が冷却される。

本発明に係る成形体の製造装置の実施例１について、図１〜図７を参照して説明する。成形体の製造装置の例として、ホットプレス装置について述べる。本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれる。同一の構成要素については、同一の符号を付与して説明を適宜省略する。

図１に示されるホットプレス装置１はバッチ式のホットプレス装置である。ホットプレス装置１は、下基台２の四隅に４本の支持部材３が固定される。上方に向かって伸びる４本の支持部材３の上部に、下基台２に相対向する上基台４が固定される。下基台２と上基台４との間に容器５が設けられる。容器５はホットプレス装置１の外郭部を構成する。容器５は、複数の支持部材６ａによって下基台２に固定され、複数の支持部材６ｂによって上基台４に固定される。

ホットプレス装置の構成は、図１に示される構成以外でもよい。下基台と、下基台の両端部から上方に向かって伸びる２つの壁状部材と、２つの壁状部材の上部を連結する上基台とを含む枠状部材を使用してもよい。この枠状部材の内側に容器５が固定される。移動機構は下基台の上部に固定される。

容器５の内部を減圧するための真空ポンプ７が、配管Ｐ１及び開閉弁Ｖ１を経由して容器５に接続される。容器５の内部にＮ_２ ガスを供給するための窒素ガス供給機Ｇが、配管Ｐ２及び開閉弁Ｖ２を経由して容器５に接続される。容器５の内部に対して成形型８を出し入れするための扉（図示なし）が、容器５の側壁に設けられる。成形型８の材料として、例えば、グラファイト（黒鉛）を使用することが好ましい。炭素からなるグラファイトは高耐圧性と高耐熱性と高熱伝導性とを有する。

容器５の内部に加熱炉９が設けられる。加熱炉９は断熱材壁１０によって構成される。加熱炉９の内部に加熱室１１が設けられる。断熱材壁１０の材料として、高温の状態において大きい断熱効果を有するセラミックファイバーを使用することが好ましい。加熱室１１の内部を加熱する加熱部として、例えば、抵抗加熱式のヒータ１２が、加熱室１１の周囲を取り巻くようにして設けられる。ヒータ１２が加熱室１１の内部を所定の温度まで短時間に加熱できるように、大きいワット密度を有するヒータを使用することが好ましい。ヒータ１２を使用して、加熱室１１の内部の温度を１０００℃程度まで短時間に上げることができる。

図１に示されるように、ホットプレス装置１において、上基台４から下方に向かって伸びる上ラム１３が設けられる。上ラム１３の材料として、高温の状態において大きい強度を維持することができる耐熱鋼などを使用することが好ましい。上ラム１３の先端には固定盤１４が取り付けられる。固定盤１４は熱伝導部材１５と断熱部材１６とを有する。固定盤１４は上ラム１３の下部に取り付けられる。具体的には、上ラム１３の下部に断熱部材１６が取り付けられ、断熱部材１６の下部に熱伝導部材１５が取り付けられる。

熱伝導部材１５の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、大きい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。熱伝導部材１５は、成形型８を加圧する際に、１０ｔの加圧力に耐えることができる。熱伝導部材１５は、加熱室１１の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。熱伝導部材１５は、ヒータ１２からの輻射熱を蓄積し、蓄積された熱を成形型８に伝導することができる。

断熱部材１６の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、小さい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。断熱部材１６は、成形型８を加圧する際に１０ｔの加圧力に耐えることができる。断熱部材１６は、加熱室１１の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。断熱部材１６は、熱伝導部材１５に蓄積された熱が外部に対して放出されることを抑制することができる。

図１に示されるように、熱伝導部材１５は加熱室１１の内部に配置される。断熱部材１６は、加熱炉９を構成する断熱材壁１０の上部に形成された貫通穴にはめ込まれる。断熱部材１６は、上ラム１３の下部に取り付けられる。言い換えれば、断熱部材１６は加熱炉９の断熱材壁１０における上部の一部分を構成する。断熱材壁１０と断熱部材１６とによって、加熱室１１の上部が加熱炉９の上方の空間から熱的に遮断される。

上ラム１３と固定盤１４（断熱部材１６及び熱伝導部材１５を含む）とが、一体化される。このことによって、上ラム１３と固定盤１４とがホットプレス装置１における上ラム（広義）として機能する。

加熱室１１に不活性ガスを供給するガス供給機構１７が、配管Ｐ３と開閉弁Ｖ３とを経由して加熱室１１に接続される。不活性ガスを供給することによって、加熱室１１の内部を不活性ガスリッチ雰囲気（言い換えれば低酸素雰囲気）にする。不活性ガスとして、窒素（Ｎ_２ ）、アルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）が使用される。成形型８を構成するグラファイトは可燃性の材料である。したがって、高温の状態でグラファイトが燃焼することを防止するために、不活性ガスが加熱室１１に供給される。容器５の内部の空間及び加熱室１１の内部の空間にガスを供給する場合には、それらの空間からガスを排出する経路が必要である。図の複雑化を避けるために、それらの経路は図示されない。

加熱炉９の下部において、平面視して（図１のＺ方向に沿って見て）加熱炉９の上部に設けられた固定盤１４に相対向する位置に、通路１８が設けられる。加熱炉９の下方と加熱室１１の内部との間を、成形型８が通路１８を通って移動する。具体的には、成形型８が、加熱炉９の下方（下側）から通路１８を通って加熱炉９の内部に移動して、加熱室１１の内部に収容される。

通路１８の下方において、通路１８を開閉するためのシャッタ１９が設けられる。ヒータ１２によって加熱された熱が加熱室１１から外部に放出されることを抑制するように、小さい熱伝導率を有する断熱部材によってシャッタ１９が構成されることが好ましい。シャッタ１９は、開閉機構２０によって、通路１８の下方をＸ方向に沿って進退する。シャッタ１９によって、加熱炉９の構造が、加熱室１１に蓄積された熱が外部に放出されにくい構造になる。

シャッタ１９は、加熱炉９の側壁内側の下部に設けられた凹部に収容されてもよい。シャッタ１９は、進退可能なロッドに接続される。ロッドは、側壁内側の下部に設けられた貫通穴にはめ込まれる。適当な断熱材を使用して貫通穴とロッドとの間のすき間が塞がれることが、好ましい。ロッドは、側壁外側に設けられたアクチュエータの動作によって進退する。シャッタ１９は、アクチュエータが突き出す動作によって、通路１８の上方に移動して通路１８を閉じる。シャッタ１９は、アクチュエータが引き込む動作によって、通路１８の上方から、加熱炉９の側壁内側の下部に設けられた凹部に移動する。このようにして、シャッタ１９は通路１８を開ける。

下基台２には、成形型８を昇降させ、かつ、成形型８を加圧するための駆動機構２１が設けられる。駆動機構２１として、油圧シリンダ、サーボモータとボールねじとの組合せ、サーボモータとボールねじとトグル機構との組合せなどが使用される。駆動機構２１によって下ラム２２が昇降する。下ラム２２の材料としては、高温の状態で強度を維持することができる耐熱鋼などが使用されることが好ましい。下ラム２２の先端には可動盤２３が接続される。可動盤２３は熱伝導部材２４と断熱部材２５とを有する。可動盤２３は下ラム２２と一体となって昇降する。可動盤２３は、加熱炉９の通路１８を経由して、加熱室１１の内部と、加熱室１１の外部であって容器５の内部との間を、移動できる。

熱伝導部材２４の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、大きい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。熱伝導部材２４は、成形型８を加圧する際に、１０ｔの加圧力に耐えることができる。熱伝導部材２４は、加熱室１１の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。熱伝導部材２４は、ヒータ１２からの輻射熱を蓄積し、蓄積された熱を成形型８に伝導することができる。

断熱部材２５の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、小さい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。断熱部材２５は、成形型８を加圧する際に１０ｔの加圧力に耐えることができる。断熱部材２５は、加熱室１１の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。断熱部材２５は、熱伝導部材２４に蓄積された熱が加熱室１１の外部に対して放出されることを抑制することができる。

下ラム２２と可動盤２３（熱伝導部材２４及び断熱部材２５を含む）とが、一体化される。このことによって、下ラム２２と可動盤２３とがホットプレス装置１における下ラム（広義）として機能する。

成形体を成形するための成形型８が、可動盤２３の上に載置される。可動盤２３の上面は、成形型８が配置される配置領域２３ａを構成する。したがって、成形型８は可動盤２３の配置領域２３ａである可動盤２３の上面に載置される。実施例１においては、可動盤２３を構成する熱伝導部材２４の上面が、可動盤２３の配置領域２３ａを構成する。

図２を参照して、図１に示されたホットプレス装置１において使用される成形型８について説明する。成形型８は、例えば、貫通孔を有する枠部材２６と、枠部材２６の貫通孔に挿入される下型２７及び上型２８とを有する。下型２７と上型２８とは、枠部材２６の内壁面に沿って摺動する。枠部材２６、下型２７及び上型２８の材料として、例えば、グラファイト（黒鉛）が使用される。

枠部材２６と下型２７とによって囲まれた空間に、成形体を形成するための原材料２９が収容される。原材料２９として、セラミックス材料、金属材料などが使用される。原材料２９として、セラミックス材料と金属材料とを含む混合材料などが使用されてもよい。枠部材２６と下型２７とによって囲まれた空間に原材料２９が収容された状態で、上型２８が枠部材２６の貫通孔に挿入される。この状態において、下型２７と上型２８との間に挟まれた原材料２９が加圧される。

図２においては、枠部材２６と下型２７とをそれぞれ個別に構成した。これに限らず、枠部材２６と下型２７とを一体にして構成することができる。この場合には、枠部材２６と下型２７とによって凹状の部材が構成される。枠部材２６と下型２７とによって囲まれた空間（凹部）に上型２８が挿入される。上型２８のみが枠部材２６の内壁面に沿って摺動する。

図１に示されるように、ホットプレス装置１における加熱炉９の下方に、加熱炉９から取り出された成形型８を冷却するための冷却装置３０が設けられる。図１、図３に示されるように、冷却装置３０は、例えば、成形型８に向かって冷却用のガスを吹き付ける冷却リング３１を有する。冷却リング３１は、配管Ｐ４と開閉弁Ｖ４とを経由して冷却装置３０に接続される。冷却リング３１は、加熱炉９から取り出された成形型８の周囲を取り囲むようにして設けられる。冷却リング３１の内側には、成形型８に向かって冷却用のガスを吹き付ける多数のガス供給孔３２が設けられる。冷却用のガスとしてＮ_２ ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどを使用することが好ましい。Ｎ_２ ガス、Ａｒガスに比べてＨｅガスは大きい熱伝導率を有する。したがって、冷却用のガスとしてＨｅガスを使用することによって、成形型８をいっそう速く冷却することができる。

図７を参照して、実施例１において加熱室１１に収容された成形型８が加熱されて加圧される状態を説明する。図７に示されるように、加熱室１１は、Ｚ方向（可動盤２３及び成形型８が移動する方向）に沿って長さＬの空間を有する。固定盤１４は、ｔ１の厚さを有する熱伝導部材１５とｔ２の厚さを有する断熱部材１６とによって構成される。可動盤２３は、ｔ１の厚さを有する熱伝導部材２４とｔ２の厚さを有する断熱部材２５とによって構成される。成形型８はｔ３の厚さを有する。加熱炉９を構成する断熱材壁１０の上壁及び下壁はｔ２の厚さを有する。

熱伝導部材１５の厚さｔ１と成形型８の厚さｔ３と熱伝導部材２４の厚さｔ１とを合計した厚さが加熱室１１の長さＬにほぼ等しくなるように、それぞれの厚さが設定される。すなわち、熱伝導部材１５の厚さｔ１と成形型８の厚さｔ３と熱伝導部材２４の厚さｔ１とを合計した厚さがＬ＝２・ｔ１＋ｔ３になるように、設定される。固定盤１４を構成する断熱部材１６の厚さｔ２及び可動盤２３を構成する断熱部材２５の厚さｔ２は、それぞれ断熱材壁１０を構成する上壁の厚さｔ２及び下壁の厚さｔ２に等しくなるようにして設定されてもよい。

成形型８が加熱室１１に収容された状態において、加熱室１１の内部には熱伝導部材１５と成形型８と熱伝導部材２４とが配置される。加熱室１１は、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって覆われる。したがって、それぞれの断熱部材によって、加熱炉９の外部から加熱室１１の内部が熱的に遮断される。

加熱室１１は、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって覆われる。このことにより、加熱室１１に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。言い換えれば、ヒータ１２によって得られた熱が、成形型８を加熱することに高い効率でもって利用される。加熱室１１における熱損失が抑制されるので、加熱室１１の内部の温度を上げる時間が短縮される。

上ラム１３と熱伝導部材１５との間に断熱部材１６を設けることによって、加熱室１１に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。下ラム２２と熱伝導部材２４との間に断熱部材２５を設けることによって、加熱室１１に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、上ラム１３、下ラム２２、容器５などの構成要素の温度が上昇することが抑制される。

図４〜図７を参照して、本発明に係るホットプレス装置１において、成形型８に収容された原材料２９を加熱して加圧する工程について説明する。

まず、ホットプレス装置１に設けられた容器５の扉（図示なし）を開ける。図４に示されるように、粉末状の原材料２９（図２参照）を収容した成形型８を可動盤２３の上に載置する。したがって、成形型８は熱伝導部材２４の上面に載置される。成形型８を可動盤２３の上に載置した後に、容器５の扉を閉じる。

次に、真空ポンプ７を使用して容器５の内部を減圧する。その後に、ガス供給機構１７を使用して、例えば、Ｎ_２ ガスを加熱室１１に供給する。この状態においては、加熱炉９の通路１８はシャッタ１９によって閉じられている。Ｎ_２ ガスを供給することによって加熱室１１の内部を低酸素雰囲気の状態にする。

次に、図５に示されるように、開閉機構２０を使用してシャッタ１９を＋Ｘ方向に移動させることによって、加熱炉９の通路１８を開ける。駆動機構２１を使用して可動盤２３を上昇させる。可動盤２３を上昇させることによって、通路１８を通って加熱室１１の内部に成形型８を収容する。可動盤２３を更に上昇させることにより、加熱室１１の内部において成形型８を固定盤１４と可動盤２３とによって挟む。この状態で、図５に示されるように、Ｚ方向における、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の長さと成形型８の厚さと可動盤２３を構成する熱伝導部材２４の長さとの和が、加熱室１１の長さに対応するようにして配置される。言い換えれば、Ｚ方向において、熱伝導部材１５の上面から成形型８を経由して熱伝導部材２４の下面までの長さが加熱室１１の長さに等しくなるように、ホットプレス装置１が構成される。

本出願書類において「長さが等しい」という文言は、厳密に長さが等しい場合以外に、ある程度の長さの差がある場合を含む。例えば、「熱伝導部材１５の上面から成形型８を経由して熱伝導部材２４の下面までの長さが加熱室１１の長さに等しい」という文言は、熱伝導部材２４の下面が加熱室１１の下方であって加熱炉９の下壁の厚さの範囲内に位置する場合などを含む。

次に、成形型８を加熱する工程を実行する。ヒータ１２に電圧を印加する。ヒータ１２が発生させた熱によって加熱室１１を加熱する。図７に示されるように、加熱室１１において、ヒータ１２から受け取った輻射熱３３によって、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５及び可動盤２３を構成する熱伝導部材２４が周辺部から加熱される。熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４は大きい熱伝導率を有する。したがって、熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４の周辺部から中央部に向かって、熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４の全体の領域が速やかに加熱される。最終的に、熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４の全体の領域が所定の温度に均一に加熱される。

成形型８を加熱する工程では、低酸素雰囲気中において、均一に加熱された熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４から伝わる熱伝導３４により、成形型８の両面（上面及び下面）から均一に成形型８が加熱される。したがって、成形型８の周辺部と中央部との間において大きな温度差が生じることはない。このことにより、成形型８を構成する下型２７と上型２８との間に収容された原材料２９が均一に加熱される（図２参照）。成形型８の平面積が大きい場合においても、成形型８の周辺部と中央部との間において大きな温度差を生じないので、成形型８に収容された原材料２９が均一に加熱される。

成形型８を加熱する工程においては、加熱室１１を所定の温度、例えば、８００℃まで加熱する。断熱部材によって加熱炉９の外部から加熱室１１の内部が熱的に遮断されているので、加熱室１１の内部の温度を所定の温度まで上げる時間が短縮される。

図５に示されるように、加熱室１１の内部の温度を所定の温度に上げてその温度を保つことによって、所定の時間の間成形型８を加熱する。その後に、駆動機構２１を使用して可動盤２３を更に上昇させて、成形型８を加圧する圧力を所定の圧力にする。その所定の圧力を保つことによって成形型８を加圧する。このことによって、成形型８を構成する上型２８と下型２７との間に収容された原材料２９が、加圧されながら加熱される。所定の温度で所定の時間だけ成形型８が加圧されながら加熱されることによって、成形型８に収容された原材料２９が成形される。ここまでの工程によって、成形型８に収容された原材料２９が焼結されて成形体（焼結体）が成形される。

次に、成形が終了した後に、開閉機構２０を使用してシャッタ１９を＋Ｘ方向に移動させることによって、通路１８を開ける。図６に示されるように、駆動機構２１を使用して可動盤２３を下降させることによって、加熱炉９から成形型８を取り出す。可動盤２３を更に下降させて、成形型８を冷却リング３１が設けられた位置で停止させる。

次に、成形型８を加熱炉９から取り出した後に、開閉機構２０を使用してシャッタ１９を−Ｘ方向に移動させることによって、通路１８を閉じる。通路１８を閉じることによって、加熱室１１の熱が容器５の内部に放出されることが抑制される。このことによって、第１に、加熱室１１の内部の温度が下がることが抑制される。第２に、容器５の内部及び容器５の内部に設けられた構成要素などの温度が上がることが抑制される。

次に、冷却装置３０を使用して、冷却リング３１のガス供給孔３２から、成形型８に向かって冷却用のガスを吹き付ける。冷却用のガスとしてＮ_２ ガス、Ａｒガス又はＨｅガスを使用する。図３に示されるように、成形型８の周囲から成形型８全体に冷却用のガスを吹き付けることによって、成形型８を急速に冷却することができる。Ｎ_２ ガス、Ａｒガスに比べてＨｅガスは大きい熱伝導率を有する。したがって、Ｈｅガスを使用することによって、成形型８がいっそう速く冷却される。冷却用のガスを予め冷却してもよい。このことによって、成形型８を冷却する時間がいっそう短縮される。

次に、冷却装置３０によって成形型８の温度を常温まで下げた時点において、真空ポンプ７の動作を停止する。その後に、窒素ガス供給機Ｇを使用して容器５の内部にＮ_２ ガスを供給する。容器５の内部にＮ_２ ガスを満たす。容器５の内部の気圧が大気圧に等しくなった時点において、扉（図示なし）を開けて容器５から常温の成形型８を取り出す。ここまでの工程によって、成形型８の内部において成形された成形体を成形型８から取り出すことができる。

本実施例によれば、熱伝導部材１５と断熱部材１６とによって固定盤１４を構成する。熱伝導部材２４と断熱部材２５とによって可動盤２３を構成する。加熱室１１において、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５と可動盤２３を構成する熱伝導部材２４とによって成形型８が挟まれた状態で、成形型８が加熱される。熱伝導部材は大きい熱伝導率を有するので、熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４における周辺部から中央部に向かって成形型８全体の領域が均一に加熱される。したがって、熱伝導部材１５及び熱伝導部材２４から伝わる熱伝導３４によって成形型８が両面から均一に加熱される。

本実施例によれば、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって、加熱炉９の外部から加熱室１１の内部を熱的に遮断する。このことにより、加熱室１１において成形型８を加熱する際に、加熱室１１に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、ヒータ１２によって得られた熱が、成形型８を加熱することに効率的に利用される。成形型８を加熱する際の熱損失が抑制されるので、加熱室１１の内部の温度を上げる時間が短縮される。

本実施例によれば、上ラム１３と熱伝導部材１５との間に断熱部材１６を設ける。下ラム２２と熱伝導部材２４との間に断熱部材２５を設ける。これらのことによって、加熱室１１に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、上ラム１３、下ラム２２、容器５、その他の構成要素などの温度が上昇することが抑制される。

本実施例によれば、加熱炉９において加熱処理が終了した後は、成形型８を加熱炉９から加熱炉９の外部であって容器５の内部に移動させる。シャッタ１９を使用して通路１８を閉じた後に、容器５の内部において、冷却装置３０を使用して成形型８を強制的に冷却する。このことにより、加熱炉９の外部であって容器５の内部において、短時間で成形型８が常温まで冷却される。常温まで冷却された成形型８を容器５の外部に取り出す。したがって、１回の成形処理において、成形型８の温度を高温から常温まで下げる時間を短縮することができる。よって、ホットプレス装置１の生産性を向上させることができる。

本実施例においては、成形型８を加熱室１１に収容してから加熱室１１をヒータ１２によって加熱した。これに限らず、成形型８を加熱室１１に収容する前に加熱室１１の内部の温度を予め所定の温度まで上げておいてもよい。この場合には、１回の成形処理毎に加熱室１１を加熱する時間が不要になる。したがって、ホットプレス装置１の生産性をいっそう向上させることができる。

実施例１においては、成形型８に向かって冷却用のガスを吹き付ける冷却装置３０を示した。これに限らず、金属などからなる部材の内部に設けられたパイプに液体又は気体からなる冷媒を流動させることができる冷却体を、冷却装置として使用してもよい。この場合には、冷却された冷却体に成形型８を接触させることによって、成形型８が強制的に冷却される。成形型８から冷却体に向かう熱伝導を利用して、成形型８が冷却される。

冷却用のガスに代えて、ペルチェ素子、適当な冷媒などを使用して冷却される部材（金属ブロックなど）からなる冷却体を、加熱炉９の下方であって平面視して通路１８に重ならない位置に設けてもよい。適当な搬送機構、例えば、押し出し機構によって、可動盤２３の上から冷却体の上に成形型８を押し出す。これにより、可動盤２３の上から冷却体の上に成形型８が移されて、成形型８が強制的に冷却される。この構成によれば、加熱及び加圧処理された成形型８を冷却しながら、可動盤２３の上に置かれた新たな成形型８を、通路１８を通って加熱室１１の内部に収容させることができる。この場合には、加熱及び加圧処理された成形型８を冷却する工程と、成形型８の内部に収容された原材料２９を加熱して加圧する工程とが、同時に進行する。したがって、成形型８の内部に収容された原材料２９を加熱して加圧する工程が効率的に実行される。

成形型８の冷却は、冷却用のガス、冷媒、ペルチェ素子などを使用する強制的な冷却に限られない。成形型８の冷却は、金属ブロックなどの上に移された成形型８が放置されることによって実行されてもよい。この構成によれば、加熱及び加圧処理された成形型８が自然に冷却される。したがって、ホットプレス装置１の消費電力が低減される。加熱炉９の下方であって平面視して通路１８に重ならない位置に、冷却体を設けてもよい。

本実施例によれば、加熱室１１の内部の温度を所定の温度まで上げた後に、成形型８を加圧し始めた。これに限らず、加熱室１１の内部に成形型８を収容して、加熱室１１の内部の温度を上げ始めるのとほぼ同時に、成形型８を加圧し始めてもよい。成形型８を加圧しながら加熱室１１の内部の温度を所定の温度まで上げた後に、その状態（成形型８が加圧されながら加熱される状態）を一定の時間保つ。この場合には、加熱室１１の内部の温度を上げる際の温度プロファイルと、所定の温度を保つ時間とを、実験などによって予め決めておくことが好ましい。このことは、他の実施例においても同様である。ここまで説明した方法により、原材料２９から成形体を成形する時間がいっそう短縮される。

図８〜図９を参照して、本発明に係る製造装置であるホットプレス装置１の実施例２について説明する。実施例１に対する違いは、第１に、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の厚さ（Ｚ方向の長さ）が加熱室１１の空間のＺ方向の長さＬに等しいことである。第２に、可動盤２３が主として断熱部材２５によって構成されることである。それ以外の構成は実施例１に同じである。なお、実施例２（図８）においては、便宜上開閉弁の図示を省略する。

可動盤２３が主として断熱部材２５によって構成される態様としては、第１に、可動盤２３が断熱部材２５のみによって構成される態様がある。第２に、可動盤２３の最上部に薄い熱伝導部材が設けられ、その熱伝導部材と成形型８とが加熱室１１の最下部に収容される態様がある。

図８に示されるように、固定盤１４は、熱伝導部材１５と断熱部材１６とによって構成される。可動盤２３は断熱部材２５のみによって構成される。加熱室１１の内部は、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の厚さ（長さ）が加熱室１１の長さＬに等しくなるように構成される。

図９に示されるように、加熱室１１はＺ方向に沿って長さＬの空間を有する。固定盤１４は、厚さｔ４を有する熱伝導部材１５と厚さｔ２を有する断熱部材１６とによって構成される。可動盤２３は、厚さｔ２を有する断熱部材２５のみによって構成される。成形型８は厚さｔ３を有する。加熱炉９を構成する断熱材壁１０の上壁は厚さｔ２を有し、下壁は厚さｔ５を有する。

固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の厚さｔ４は加熱室１１の長さＬに等しい。すなわち、加熱室１１は、Ｌ＝ｔ４になるように設定される。固定盤１４を構成する断熱部材１６の厚さｔ２は、断熱材壁１０を構成する上壁の厚さｔ２に等しくなるようにして設定される。断熱材壁１０を構成する下壁の厚さｔ５は、可動盤２３を構成する断熱部材２５の厚さｔ２と成形型８の厚さｔ３との和に等しくなるようにして設定される。

成形型８が加熱炉９に収容された状態において、加熱室１１の内部には熱伝導部材１５のみが配置される。加熱室１１は、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって覆われる。したがって、それぞれの断熱部材によって、加熱炉９の外部から加熱室１１の内部が熱的に遮断される。

図９を参照して、実施例２において成形型８を加熱炉９に収容して加熱する工程を説明する。実施例１とは異なり、成形型８を加熱炉９に収容する前に加熱室１１を予め所定の温度に加熱しておく場合を説明する。

まず、ヒータ１２に電圧を印加する。これによって、加熱室１１の内部の温度を所定の温度、例えば、８００℃まで上げる。ヒータ１２からの輻射熱３３によって、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の全体が周辺部から加熱される。熱伝導部材１５は大きい熱伝導率を有するので、長さＬを有する熱伝導部材１５の全体が、熱伝導部材１５の周辺部から中央部に向かって加熱されて、均一な所定の温度になる。熱伝導部材１５は、所定の温度（８００℃）に熱せられた状態を維持する。言い換えれば、熱伝導部材１５は、ヒータ１２から得られた熱を長さ方向に沿って全体に均一に蓄積する。図８に示されるように、この状態において加熱炉９の通路１８はシャッタ１９によって閉じられている。

次に、開閉機構２０を使用してシャッタ１９を＋Ｘ方向に移動させることによって、通路１８を開ける。通路１８を通って成形型８を加熱炉９の内部に収容する。図９に示されるように、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５と可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって成形型８を挟む。熱伝導部材１５は所定の温度に均一に加熱されているので、熱伝導部材１５に蓄積された熱が、熱伝導３４によって成形型８に対して速やかに均一に伝わる。このことにより、成形型８を所定の温度に均一に加熱することができる。

加熱室１１は、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって覆われる。このことにより、熱伝導部材１５に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。言い換えれば、熱伝導部材１５に蓄積された熱が、成形型８を加熱することに効率的に利用される。熱伝導部材１５の熱損失が抑制されるので、成形型８を加熱する時間を短縮することができる。成形型８を加熱した後の工程は実施例１に同じなので、説明を省略する。冷却装置３０は、実施例１で説明した構成と同様の構成を有する。

本実施例によれば、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の長さｔ４を加熱室１１の長さＬに等しくなるようにして設定する。このことによって、第１に、熱伝導部材１５の熱容量を大きくすることができる。第２に、ヒータ１２から得られた熱を熱伝導部材１５の長さ方向に沿って全体に均一に蓄積することができる。したがって、熱伝導部材１５に蓄積された熱を熱伝導３４によって成形型８に均一に速く伝えることができる。このことにより、成形型８を所定の温度に、短時間で均一に加熱することができる。

本実施例によれば、加熱炉９を構成する断熱材壁１０と、固定盤１４を構成する断熱部材１６と、可動盤２３を構成する断熱部材２５とによって、加熱炉９の外部から加熱室１１の内部が熱的に遮断される。このことにより、加熱炉９において成形型８を加熱する際に、熱伝導部材１５に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、ヒータ１２によって得られた熱が、成形型８を加熱することに効率的に利用される。成形型８を加熱する際の熱損失が抑制されるので、成形型８を加熱する時間が短縮される。

本実施例においては、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５の長さｔ４を加熱室１１の長さＬに一致するようにした。これに限らず、熱伝導部材１５の長さｔ４を成形型８の厚さｔ３だけ短くして設定することができる。すなわち、ｔ４＝Ｌ−ｔ３にすることができる。この場合には、固定盤１４を構成する熱伝導部材１５と成形型８とが加熱室１１の内部に配置される。この場合には、成形型８は、上面において熱伝導部材１５による熱伝導３４を受け、側面においてヒータ１２による輻射熱３３を受ける。加熱炉９を構成する断熱材壁１０の厚さは、上壁及び下壁とも実施例１と同様にｔ２の厚さに設定できる。

図１０〜図１３を参照して、本発明に係るホットプレス装置の実施例３について説明する。実施例１、２との違いは、容器５の内部に加熱炉と予熱炉とを設けたことである。それ以外の構成は基本的に実施例１、２に同じである。なお、実施例３（図１０〜図１３）においては、便宜上開閉弁の図示を省略する。

図１０に示されるように、ホットプレス装置３５は、容器５の内部に加熱炉３６と予熱炉３７とを有する。加熱炉３６は、平面視して予熱炉３７に重なるようにして、予熱炉３７の上方に配置される。加熱炉３６は内部に加熱室３８を有する。予熱炉３７は内部に予熱室３９を有する。

加熱炉３６は、実施例１で示した加熱炉９に同じ構成を有する。図１０に示されるように、加熱炉３６の上部には固定盤１４が設けられる。加熱炉３６の下部において、平面視して固定盤１４に相対向する位置に、通路１８ａが設けられる。加熱室３８の周囲にはヒータ１２ａが設けられる。加熱室３８に不活性ガスを供給するガス供給機構１７ａが、配管と開閉弁とを経由して加熱室３８に接続される。加熱室３８の内部の温度はヒータ１２ａによって１０００℃程度まで上げられることができる。加熱炉３６の下方には、通路１８ａを開閉するためのシャッタ１９ａと開閉機構２０ａとが設けられる。

予熱炉３７の上部には通路１８ｂが設けられる。予熱炉３７の下部には、平面視して通路１８ｂに相対向する位置に、通路１８ｃが設けられる。予熱室３８の周囲にはヒータ１２ｂが設けられる。予熱室３９に不活性ガスを供給するガス供給機構１７ｂが、配管と開閉弁とを経由して予熱室３９に接続される。予熱室３９の内部の温度はヒータ１２ｂによって５００℃程度まで上げられることができる。予熱炉３７の上方には、通路１８ｂを開閉するためのシャッタ１９ｂと開閉機構２０ｂとが設けられる。予熱炉３７の下方には、通路１８ｃを開閉するためのシャッタ１９ｃと開閉機構２０ｃとが設けられる。

実施例１と同様に、固定盤１４は熱伝導部材１５と断熱部材１６とを有する。可動盤２３は熱伝導部材２４と断熱部材２５とを有する。可動盤２３は予熱炉３７の通路１８ｃを通って予熱室３９の内部に収容される。可動盤２３は予熱炉３７の通路１８ｂ及び加熱炉３６の通路１８ａを通って加熱室３８の内部に収容される。可動盤２３は、加熱室３８の内部及び予熱室３９の内部と、加熱室３８の外部及び予熱室３９の外部であって容器５の内部との間を移動する。容器５の内部において、固定盤１４、通路１８ａ、通路１８ｂ、通路１８ｃ、及び可動盤２３は、平面視して重なるようにして設けられる。図１０に示される冷却装置３０は、実施例１で説明した構成のうち、成形型８から冷却体４０に向かう熱伝導を利用する構成を有する。これに限らず、冷却装置３０を、実施例１と同様に冷却用のガスを成形型８に吹き付ける構成にしてもよい。

図１０〜図１３を参照して、本発明に係るホットプレス装置３５において、成形型８に収容された原材料２９（図２参照）を予熱する工程及び加熱して加圧する工程について説明する。

まず、図１０に示されるように、原材料２９を収容した成形型８を可動盤２３の上に載置する。この場合には、可動盤２３を構成する熱伝導部材２４の上面が可動盤２３の配置領域２３ａを構成する。したがって、成形型８は熱伝導部材２４の上面に載置される。

次に、図１１に示されるように、開閉機構２０ｃを使用してシャッタ１９ｃを＋Ｘ方向に移動させることによって、予熱炉３７の下部に設けられた通路１８ｃを開ける。駆動機構２１を使用して可動盤２３を上昇させる。可動盤２３を上昇させることによって、通路１８ｃを通って予熱室３９の内部に成形型８を収容する。予熱炉３７の上部に設けられた通路１８ｂは、シャッタ１９ｂによって予め閉じられている。

本実施例において、予熱室３９の内部の温度及び加熱室３８の内部の温度を、それぞれ予め所定の温度まで上げる場合について説明する。例えば、ヒータ１２ｂに電圧を印加することによって、予熱室３９の内部の温度を４００℃まで予め上げる。予熱室３９において、ヒータ１２ｂからの輻射熱及び可動盤２３を構成する熱伝導部材２４からの熱伝導によって成形型８を予熱する。所定の時間だけ成形型８を予熱することによって、成形型８に収容された原材料２９から水分などを除去する。

次に、図１２に示されるように、開閉機構２０ｂを使用してシャッタ１９ｂを＋Ｘ方向に移動させる。このことによって、予熱炉３７の上部に設けられた通路１８ｂを開ける。開閉機構２０ａを使用してシャッタ１９ａを＋Ｘ方向に移動させることによって、加熱炉３６の下部に設けられた通路１８ａを開ける。駆動機構２１を使用して、可動盤２３を上昇させる。予熱炉３７の上部に設けられた通路１８ｂ及び加熱炉３６の下部に設けられた通路１８ａを順次通って、加熱室３８の内部に可動盤２３を収容する。

ヒータ１２ａによって、加熱室３８の内部の温度を予め８００℃に上げる。加熱室３８において、固定盤１４と可動盤２３とによって成形型８を挟む。固定盤１４を構成する熱伝導部材１５及び可動盤２３を構成する熱伝導部材２４からの熱伝導によって、成形型８の両面（上面及び下面）から、成形型８を均一に加熱する。

所定の時間だけ成形型８を加熱した後に、駆動機構２１を使用して可動盤２３を更に上昇させて成形型８を加圧する。このことによって、成形型８を構成する上型２８と下型２７との間に収容された原材料２９（図２参照）が、加圧されながら加熱される。所定の温度で所定の時間だけ成形型８が加圧されながら加熱されることによって、成形型８に収容された原材料２９が成形される。ここまでの工程によって、原材料２９から成形体（焼結体）が成形される。

次に、図１３に示されるように、駆動機構２１を使用して可動盤２３を下降させる。可動盤２３を下降させて、容器５の内部であって予熱炉３７の下方における所定の位置に成形型８を停止させる。通路１８ａ、１８ｂ、１８ｃを、それぞれ、シャッタ１９ａ、１９ｂ、１９ｃを−Ｘ方向に移動させることによって閉じる。次に、冷却装置３０に設けられた冷却体４０を＋Ｘ方向に移動させることによって所定位置に停止させる。駆動機構２１を使用して可動盤２３を上昇させることによって成形型８と冷却体４０とを接触させる。成形型８から冷却体に向かう熱伝導を利用して、成形型８が常温まで冷却される。成形体８を常温まで冷却した後に、冷却体４０を元の位置に戻す。次に、容器５の内部を大気圧にして、常温まで冷却された成形型８を容器５から取り出す。

本実施例によれば、容器５の内部に加熱炉３６と予熱炉３７とを設ける。加熱炉３６の内部の温度と予熱炉３７の内部の温度とを、それぞれ予め所定の温度まで上げる。加熱炉３６の内部の温度を高温（８００℃）になるまで上げる。予熱炉３７の内部の温度を中温（４００℃）になるまで上げる。したがって、中温における熱処理と高温における熱処理とを、容器５の内部において連続して実施することができる。加熱炉３６の内部の温度と予熱炉３７の内部の温度とは、それぞれ予め所定の温度まで上げられる。これらにより、加熱炉３６の内部の温度と予熱炉３７の内部の温度とを上げる時間が、いずれも不要になる。加えて、成形処理が終了した後には、加熱室３８から取り出した成形型８が、容器５の内部であって予熱炉３７の下方において強制的に冷却される。したがって、冷却に要する時間が短縮される。したがって、ホットプレス装置３５の生産性を向上させることができる。

図１４を参照して、本発明に係るホットプレス装置において使用される他の成形型について説明する。図１４に示される成形型４１は、複数の成形体を１回の成形処理によって成形するための成形型である。

図１４に示されるように、成形型４１は下型４２と上型４３とを有する。下型４２には複数の凹部４４が形成される。複数の凹部４４に原材料４５が収容される。複数の凹部４４に対応して複数の中間型４６がそれぞれ設けられる。複数の中間型４６は、それぞれの凹部４４において摺動する。複数の中間型４６と上型４３との間には、それぞれの凹部４４に収容された原材料４５を均一に加圧すための緩衝材４７がそれぞれ挿入される。下型４２、上型４３及び中間型４６はグラファイトによって構成される。緩衝材４７としてはフッ素ゴムなどが使用される。

本発明に係るホットプレス装置においては、熱伝導部材からの熱伝導によって成形型４１を加熱する。熱伝導部材は大きい熱伝導率を有するので、熱伝導部材の全体の領域が均一に加熱される。したがって、複数の凹部４４に収容された原材料４５を熱伝導部材からの熱伝導によって均一に加熱することができる。加えて、上型４３と複数の中間型４６との間に複数の緩衝材４７を挿入することによって、複数の凹部４４に収容された原材料４５を加圧する加圧力のばらつきを低減することができる。このことによって、複数の成形体を成形する場合において、成形温度のばらつきと加圧力のばらつきとの双方を抑制することができる。したがって、１回の成形処理によって複数の成形体を均一に成形することができるので、ホットプレス装置の生産性を向上させることができる。

各実施例においては、加熱室を加熱する加熱部として抵抗加熱式のヒータを使用した。これに限らず、誘導加熱式の加熱コイル又はハロゲンランプヒータなどの加熱部を使用して加熱室を加熱することができる。

各実施例においては、下ラムを昇降させる構成にして、下ラムを上昇させることによって成形型を加圧した。これに限らず、上ラムも昇降させる構成にすることができる。この場合には、下ラムを上昇させ上ラムを下降させることによって成形型を加圧する。

図１及び図１０に示された構成を時計回り又は反時計回りに９０°回転させた構成を、採用してもよい。この場合には、可動盤２３は水平方向に沿って移動する。

各実施例によって成形される成形体（焼結体）としては、バルブガイド、バルブシートなどの耐摩耗性機械部品、軸受、切削用工具、研削用工具、研磨用工具、回転刃などが挙げられる。成形される成形体（焼結体）はこれらに限定されない。

本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

１、３５ ホットプレス装置（製造装置）
２ 下型基台
３ 支持部材
４ 上型基台
５ 容器（外郭部）
６ａ、６ｂ 支持部材
７ 真空ポンプ（減圧機構）
８、４１ 成形型
９、３６ 加熱炉
１０ 断熱材壁
１１、３８ 加熱室
１２、１２ａ、１２ｂ ヒータ（加熱部）
１３ 上ラム
１４ 固定盤
１５ 熱伝導部材（第１の熱伝導部材）
１６ 断熱部材（第１の断熱部材）
１７、１７ａ、１７ｂ ガス供給機構
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 通路
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ シャッタ（開閉部）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 開閉機構
２１ 駆動機構（移動機構）
２２ 下ラム
２３ 可動盤
２３ａ 配置領域
２４ 熱伝導部材（第２の熱伝導部材）
２５ 断熱部材（第２の断熱部材）
２６ 枠部材
２７、４２ 下型
２８、４３ 上型
２９、４５ 原材料
３０ 冷却装置（冷却機構）
３１ 冷却リング
３２ ガス供給孔
３３ 輻射熱
３４ 熱伝導
３７ 予熱炉
３９ 予熱室
４０ 冷却体
４４ 凹部
４６ 中間型
４７ 緩衝材
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 配管
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ 開閉弁
Ｇ 窒素ガス供給機
Ｌ 加熱室の長さ
ｔ１、ｔ４ 熱伝導部材の厚さ
ｔ２ 断熱部材の厚さ、断熱材壁の上壁及び下壁の厚さ
ｔ３ 成形型の厚さ
ｔ５ 断熱材壁の下壁の厚さ

Claims (12)

1. 外郭部と、前記外郭部の内部に設けられた加熱炉と、前記加熱炉に設けられた加熱部と、前記加熱炉の内部に設けられ前記加熱部によって加熱される加熱室と、前記加熱室の内部に設けられた固定盤と、前記加熱炉の外壁に設けられ前記固定盤に相対向する位置に形成された通路と、前記通路を通って前記加熱室の内部と外部との間を移動できる可動盤と、前記可動盤の側に設けられ成形型が置かれる配置領域と、前記可動盤を移動させる移動機構とを備え、前記成形型の内部に収容された原材料から成形体を製造する成形体の製造装置であって、
   前記固定盤に含まれ、前記固定盤における前記通路とは反対側に設けられた第１の断熱部材と、
   前記固定盤に含まれ、前記固定盤における前記通路の側において前記第１の断熱部材に取り付けられた第１の熱伝導部材と、
   前記可動盤に含まれ、前記第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられた第２の断熱部材と、
   前記通路を開閉する開閉部とを備え、
   前記配置領域に置かれた前記成形型が前記第１の熱伝導部材と前記第２の断熱部材との間において加圧されることによる前記原材料に対する加圧と、少なくとも前記加熱部と前記第１の熱伝導部材とによる前記原材料に対する加熱とが実行されることによって、前記成形体が製造され、
   前記加熱室の外部において前記成形体が冷却される、成形体の製造装置。
2. 請求項１に記載された成形体の製造装置において、
   前記可動盤に含まれ、前記第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられ、前記第２の断熱部材に取り付けられた第２の熱伝導部材を更に備え、
   前記成形型が前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材との間に挟まれて加圧されることによる前記原材料に対する加圧と、前記加熱部と前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材とによる前記原材料に対する加熱とが実行されることによって、前記成形体が製造される、成形体の製造装置。
3. 請求項１に記載された成形体の製造装置において、
   前記第１の熱伝導部材は、前記可動盤が移動する方向に沿う前記加熱室における長さに対応する長さを有する、成形体の製造装置。
4. 請求項１に記載された成形体の製造装置において、
   前記加熱室の内部を減圧する減圧機構を更に備える、成形体の製造装置。
5. 請求項１に記載された成形体の製造装置において、
   前記外郭部の内部であって前記通路の外部に設けられた冷却機構を更に備え、
   前記可動盤を移動させることによって前記加熱炉から取り出された前記成形型内の前記成形体が前記冷却機構によって冷却される、成形体の製造装置。
6. 請求項１に記載された成形体の製造装置において、
   前記加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を更に備え、
   前記成形型は可燃性材料を含み、
   前記原材料に対する加圧及び加熱並びに前記成形体に対する冷却が、低酸素の雰囲気中において行われる、成形体の製造装置。
7. 外郭部と、前記外郭部の内部に設けられた加熱炉と、前記加熱炉に設けられた加熱部と、前記加熱炉の内部に設けられ前記加熱部によって加熱される加熱室と、前記加熱室の内部に設けられた固定盤と、前記加熱炉の外壁に設けられ前記固定盤に相対向する位置に形成された通路と、前記通路を通って前記加熱室の内部と外部との間を移動できる可動盤と、前記可動盤の側に設けられ成形型が置かれる配置領域と、前記可動盤を移動させる移動機構とを備える成形体の製造装置を使用して、前記成形型の内部に収容された原材料から前記成形体を製造する成形体の製造方法であって、
   前記通路における前記加熱室の側の出入口に相対向するようにして取り付けられた第１の断熱部材と、前記出入口に相対向するようにして前記第１の断熱部材に取り付けられた第１の熱伝導部材とを有する前記固定盤を準備する工程と、
   前記第１の熱伝導部材に相対向するようにして設けられた第２の断熱部材を含む前記可動盤を準備する工程と、
   前記加熱部によって前記加熱室を加熱する工程と、
   前記配置領域に、前記原材料が収容された前記成形型を置く工程と、
   前記通路を開ける工程と、
   前記可動盤を移動させることによって前記通路を通って前記成形型を移動させ、前記加熱室に前記成形型を収容する工程と、
   前記第１の熱伝導部材と前記第２の断熱部材との間において前記成形型を加圧することによって前記原材料を加圧する工程と、
   前記加熱部によって前記原材料を加熱する工程と、
   前記加熱室の外部において前記成形体を冷却する工程とを備え、
   前記加圧する工程と前記加熱する工程とを同時に行うことによって前記成形体を製造する、成形体の製造方法。
8. 請求項７に記載された成形体の製造方法において、
   前記可動盤を準備する工程において、前記第１の熱伝導部材に相対向するようにして前記第２の断熱部材に取り付けられた第２の熱伝導部材を更に備える前記可動盤を準備し、
   前記成形型を置く工程において、前記第２の熱伝導部材が持つ前記配置領域に前記成形型を置き、
   前記原材料を加圧する工程において、前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材との間に前記成形型を挟むことにより前記原材料を加圧し、
   前記原材料を加熱する工程において、前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材との間に前記成形型を挟むことによって前記原材料を加熱する、成形体の製造方法。
9. 請求項７に記載された成形体の製造方法において、
   前記固定盤を準備する工程において、前記第１の熱伝導部材は、前記可動盤が移動する方向に沿う前記加熱室における長さに対応する長さを有する、成形体の製造方法。
10. 請求項７に記載された成形体の製造方法において、
    前記外郭部の内部を減圧する工程を更に備える、成形体の製造方法。
11. 請求項７に記載された成形体の製造方法において、
    前記外郭部の内部であって前記通路の外部に設けられた冷却機構を準備する工程と、
    前記通路を開く工程と、
    前記冷却機構を使用して、前記可動盤を移動させることによって前記加熱炉から前記外郭部の内部であって前記通路の外部に取り出された前記成形型を冷却する工程とを更に備える、成形体の製造方法。
12. 請求項７に記載された成形体の製造方法において、
    前記加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を準備する工程と、
    前記ガス供給機構を使用して前記加熱室に前記不活性ガスを供給する工程と、
    前記外郭部の内部であって前記通路の外部に前記不活性ガスを供給する工程とを更に備え、
    前記成形型は可燃性材料を含み、
    前記加圧する工程及び前記加熱する工程並びに前記冷却する工程を、低酸素の雰囲気中において行う、成形体の製造方法。

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