JP2021516618A - 加圧装置及び当該装置内の物品を冷却する方法 - Google Patents

Abstract

加圧装置（１００）が開示される。本加圧装置（１００）は、圧力シリンダ（１）、上端閉鎖部（３）、及び下端閉鎖部（９）を備える圧力容器（２）と、圧力媒体を加熱するための炉室（１８）と、複数の誘導通路（１０、１１、１３）と、処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画（１９）と、圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器（３０、３２）とを備える。本加圧装置は、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素（１７０）を更に備える。熱交換要素は、熱交換要素を通過する圧力媒体の流れを可能にするための少なくとも１つの通路と、圧力媒体の冷却のために少なくとも１つの回路内の冷却媒体の循環を可能にするための少なくとも１つの回路とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、加圧処理の分野に関する。特に、本発明は、例えば熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）などの熱間加圧によって少なくとも１つの物品を処理するための加圧装置に関する。

熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）は、例えば、鋳造物（例えばタービンブレード）の耐用年数及び強度（例えば疲労強度）を実質的に増加させるために、鋳造物の多孔性を低減又は更には除去するために使用され得る。加えてＨＩＰは、粉末を圧縮することによって製品を製造する際に使用され得、ここにおいて、粉末は、板金のカプセルに詰められ、製品に所望の形状を与える。ＨＩＰは、完全に又は実質的に完全に緻密であり、無孔又は実質的に無孔の外面等を有することが望ましい又は必要とされる製品を提供するために特に重要である。

ＨＩＰによる加圧処理を受けることになる物品は、断熱された圧力容器の装填区画又はチャンバに置かれ得る。処理サイクルは、物品を装填すること、物品を処理すること、及び物品を取り出すことを備え得る。いくつかの物品が同時に処理され得る。処理サイクルは、いくつかの部分、すなわち、加圧段階、加熱段階、及び冷却段階などの段階に分割され得る。物品を圧力容器に装填した後、それは次いで密封され得、その後に圧力媒体（例えばアルゴン含有ガスなどの不活性ガスを含む）を圧力容器及びその装填区画に導入することが続く。次いで、圧力媒体の圧力及び温度を上昇させ、その結果、物品は、選択された時間期間の間、上昇した圧力及び上昇した温度にさらされる。圧力媒体の温度の上昇は、これは次に物品の温度の上昇を引き起こし得るが、圧力容器の炉室内に配置された加熱要素又は炉によってもたらされる。圧力、温度、及び処理時間は、例えば被処理物品の所望の又は必要な材料特性、特定の応用分野、及び被処理物品の必要とされる品質に依存し得る。ＨＩＰにおける圧力は、例えば、８００バールから２０００バールまでなど、２００バールから５０００バールまでの範囲にあり得る。ＨＩＰにおける温度は、例えば、６００℃から２０００℃までなど、３００℃から３０００℃までの範囲にあり得る。

物品の加圧処理が終了したら、物品は、圧力容器から取り除かれる、すなわち取り出される前に、冷却される必要があり得る。物品の冷却の特性、例えばその速度は、被処理物品の冶金学上の特性に影響を及ぼし得る。一般に、均質に物品を冷却できること、そしてまた可能であれば冷却速度を制御できることが望ましい。ＨＩＰを受ける物品の冷却に必要な時間期間を低減する努力がなされてきた。例えば、冷却段階中、装填区画内に大きい温度差を引き起こすことなく（例えば装填区画内の温度が均一に低減されるように）、圧力媒体の温度を（そしてそれによって物品の温度も）急速に低下させることが必要とされるか、又は望まれ得る。更に、選択された時間期間の間、温度をある特定の温度レベルに、又はある特定の温度範囲内に維持し、選択された時間期間の間、温度の変動が全く又はわずかしかないことが望ましい場合がある。物品の冷却中、装填区画内の大きい温度差を回避することによって、結果として、その冷却中の物品自体の異なる部分の中に温度差が全く又はごくわずかしかなくなり得る。それによって、被処理物品の内部応力が低減され得る。

物品が比較的高い圧力を受けている間に物品の冷却が実施され得ることが企図され、これは、被処理物品の冶金学上の特性に有益であり得る。

この点と前述の背景技術のセクションでの説明とを考慮すると、本発明の関心事項は、例えばＨＩＰによって少なくとも１つの物品の加圧処理を実施することが可能な加圧装置を提供することであり、当該加圧装置は、処理サイクルの冷却段階中、加圧処理を受ける少なくとも１つの物品を必要な又は所望の温度に比較的急速に冷却することが可能である。

本発明の更なる関心事項は、例えばＨＩＰによる少なくとも１つの物品の加圧処理を実施することが可能な加圧装置を提供することであり、当該加圧装置は、場合によっては毎分３００℃を超える圧力媒体の冷却速度で、処理サイクルの冷却段階中に、加圧処理を受ける少なくとも１つの物品の比較的高速の冷却を提供することが可能である。

これらの関心事項のうちの少なくとも１つ及び他の関心事項に対処するために、独立請求項に記載の加圧装置が提供される。好ましい実施形態が従属請求項に規定される。

本発明の第１の態様によれば、加圧装置が提供される。本加圧装置は、圧力シリンダ、上端閉鎖部、及び下端閉鎖部を備える圧力容器を備える。本加圧装置は、炉を備える炉室を更に備え、ここにおいて、炉室は、圧力媒体を加熱するために圧力容器内に配置される。本加圧装置は、圧力媒体のための複数の誘導通路を更に備え、ここにおいて、誘導通路は、炉室と流体連通しており、圧力容器内にループを形成するように圧力容器内に配置される。更に、本加圧装置は、処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画を備え、ここにおいて、装填区画は、炉室の内側に配置され、圧力媒体が装填区画を通過する圧力媒体の流れを可能にする。本加圧装置は、誘導通路のうちの少なくとも１つを介して圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器を更に備え、それによって、圧力媒体は、装填区画を通過するように構成される。本加圧装置は、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素を更に備える。熱交換要素は、熱交換要素及び圧力容器内を通る圧力媒体の流を可能にするために、複数の誘導通路のうちの少なくとも１つからの入口と、複数の誘導通路のうちの少なくとも１つへの出口とを備える少なくとも１つの通路を備える。熱交換要素は少なくとも１つの回路を更に備え、当該回路は、熱交換要素を流れるように構成された圧力媒体の冷却のために、冷却媒体が熱交換要素の少なくとも１つの回路内を循環することを可能にするためのものである。

本発明の第２の態様によれば、加圧装置内の少なくとも１つの物品を冷却するための方法が提供され、加圧装置は、圧力シリンダ、上端閉鎖部、及び下端閉鎖部を備える圧力容器と、圧力媒体を加熱するために圧力容器内に配置された炉室と、処理のために少なくとも１つの物品を保持するための装填区画とを備え、ここにおいて、装填区画は、炉室の内側に配置される。本方法は、圧力容器内で圧力媒体を循環させることを備え、それによって圧力媒体は、装填区画を通過するように構成される。本方法は、熱交換要素を通る圧力媒体の流れを可能にするために、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素の通路を通して圧力媒体を誘導することを更に備える。本方法は、熱交換要素を流れるように構成された圧力媒体の冷却のために、熱交換要素内で冷却媒体を循環させることを更に備える。

したがって、本発明は、例えばＨＩＰによる少なくとも１つの物品の加圧処理を実施することが可能な加圧装置を提供する考えに基づいており、当該加圧装置は、処理サイクルの冷却段階中、加圧処理を受ける少なくとも１つの物品の比較的急速な冷却を提供することが可能である。流れ発生器（単数又は複数）の動作によって、圧力媒体は、装填区画を通過し、加圧装置の上端閉鎖部又は下端閉鎖部を通過するように構成され、当該上端閉鎖部又は下端閉鎖部に熱交換要素が配置されている。熱交換要素は、冷却媒体の循環を可能にし、その結果として圧力媒体を冷却するための１つ又は複数の回路を備える。これにより、加圧装置内を循環する圧力媒体は効率的に冷却され得、加圧装置の装填区画に配置された物品の比較的急速又は迅速な冷却をもたらす。

本発明は、冷却媒体が熱交換要素内を循環することによって達成される能動的な冷却による圧力媒体の冷却が高効率であるという点で有利である。したがって、圧力媒体と冷却媒体との効率的な熱の交換は、圧力媒体の相当かつ迅速な温度低下をもたらし、これは次いで、装填区画内の物品（単数又は複数）の比較的速い冷却をもたらす。より具体的には、熱交換要素に流入し通過する圧力媒体は、冷却媒体が上端閉鎖部又は下端閉鎖部の外側を通過するように構成される加圧装置の構成と比較して、熱交換要素と比較的密接な熱接触をし、例えば冷却媒体及び／又は熱交換要素の熱放散領域と比較的密接な熱接触をし得る。これにより本実施形態は、圧力媒体の冷却を更により効率的及び／又は急速に行うことができるという点で有利である。

本発明の進歩的な冷却概念が、加圧装置における加圧処理又は加工の後に、加圧装置内の温度を急速に低下させ得ることが理解されよう。温度の低下の結果、一般的な気体の法則により、圧力も加圧装置において比較的速い速度で低下する。したがって、本発明の冷却概念は、加圧装置の圧力処理サイクルの著しい短縮ももたらし得る。これは、単に時間の節約を考慮した加圧装置の動作の改善を意味するだけでなく、加圧装置の動作の費用効率の向上ももたらす。

本発明は、加圧装置の上端閉鎖部又は下端閉鎖部に熱交換要素を設けるというその多用な概念において更に有利である。より具体的には、本発明の概念は、熱間等方圧加圧装置に限定されず、より低い動作温度に適合された加圧装置でも実施され得る。加圧装置において加えられる圧力は、物品の材料及び／又は物品に対する工業品質要件に依存し得る。例えば、自動車産業で使用される物品（例えばアルミニウム合金を含む）の場合、５０ＭＰａの圧力が加圧装置内で加えられ得、一方、航空機産業で使用される物品（例えばアルミニウム合金を含む）の場合、１００ＭＰａ以上の圧力が加えられ得る。

加圧装置は、加圧、例えばＨＩＰなどの高温加圧による、少なくとも１つの物品の処理に好適であり得る。加圧装置は、圧力シリンダと、上端閉鎖部と、下端閉鎖部とを備える圧力容器を備える。したがって、圧力容器は、上端閉鎖部と下端閉鎖部、又はより一般的には第１の端部閉鎖部と第２の端部閉鎖部とを含み得る。炉室は、例えば、圧力媒体が炉室と下部（又は第２の）端部閉鎖部との間の空間から炉室に流入することができるように構成され得る。圧力容器又は圧力容器の圧力シリンダは、例えば、上部（又は第１の）端部閉鎖部の内面と、下部（又は第２の）端部閉鎖部の内面とが、互いに向かい合う又は実質的に向かい合うように配置され得る。上述の端部閉鎖部のうちの任意の１つの各々は、例えば、当該技術分野において既知の任意の様式により、開閉されることができるように構成され得る。

加圧装置は、炉を備える炉室を更に備え、ここにおいて、炉室は、圧力媒体を加熱するために圧力容器内に配置される。炉室は、圧力媒体が炉室に流入出することができるように構成され得る。

加圧装置は、圧力媒体のための複数の誘導通路又は誘導経路を更に備える。加圧装置で使用される圧力媒体は、例えば、加圧装置で処理されることになる物品（単数又は複数）に対して比較的低い化学的親和性を有し得る流体媒体を含み得るか、又はそれによって構成され得る。圧力媒体は、例えばガス、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを含み得る。

誘導通路は、炉室と流体連通しており、圧力容器内にループを形成するように構成される。更に、加圧装置は、処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画を備え、ここにおいて、装填区画は、炉室の内側に配置され、装填区画を通る圧力媒体の流れを可能にする。したがって、圧力媒体は、物品（単数又は複数）が提供される装填区画を、誘導通路を介して通過することを含め、圧力装置内を循環し得る。

加圧装置は、誘導通路のうちの少なくとも１つを介して圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器を更に備える。「少なくとも１つの流れ発生器」という用語は、本明細書では、１つ又は複数のファン、排出器、循環手段などを意味する。圧力媒体は、装填区画を通過するように構成される。

加圧装置は、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素を更に備える。「熱交換要素」という用語は、本明細書では、熱の交換及び／又は伝達のための実質的に任意の要素、配置、構成などを意味する。熱交換要素は、通路の入口から、通路を介して熱交換要素を通り、通路の出口から圧力容器の圧力シリンダ内に戻るような圧力媒体の流れを可能にするための少なくとも１つの通路を備える。したがって、加圧装置はこれにより、圧力媒体が、装填区画から、上端閉鎖部の内側又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素に流れ込むことを可能にするように構成され得る。圧力媒体が熱交換要素を通過した後、加圧装置は、圧力媒体が熱交換要素から流出し、圧力媒体の圧力容器内での循環のための誘導通路（単数又は複数）に流れ込むことを可能にするように構成される。熱交換要素は、少なくとも１つの回路を更に備え、これは冷却媒体が少なくとも１つの回路内を循環することを可能にするためのものでる。「少なくとも１つの回路」とは、本明細書では、例えば冷却媒体の循環を可能にするための１つ又は複数の管、ダクト、パイプ等を備える、実質的に任意の要素、配置、構成などを意味する。「冷却媒体」とは、本明細書では、実質的に任意の媒体又は冷却材、例えば、水、有機化学物質（単数又は複数）などを意味する。熱交換要素の冷却媒体は、熱交換要素を流れるように構成された圧力媒体を冷却するように構成される。

熱交換要素は、異なる要件又は要望に関して、その熱交換容量又は能力を調整又はカスタマイズするために、異なる方法で構成又は配置され得る。それによって、例えば処理サイクルの冷却段階中に、熱交換要素を通過する圧力媒体の比較的高速の冷却を達成することが可能であり得る。熱交換要素の少なくとも一部分又は一部は、金属又は比較的高い熱伝導率を有する別の材料から作製され得る。

本発明の一実施形態によれば、入口は、熱交換要素の中央部分に配置され得、出口は、熱交換要素の周辺部分に配置され得る。したがって、加圧装置はこれにより、圧力媒体が、装填区画から、中央に設けられた入口を介して、上端閉鎖部又は下端閉鎖部の内側の熱交換要素の中央部分に流れ込むことを可能にし、熱交換要素によって圧力媒体を冷却し、熱交換要素から出て、その周囲に設けられた出口を介して圧力容器内に戻るような圧力媒体の流れを可能にするように構成され得る。圧力媒体を循環させるための加圧装置の誘導通路（単数又は複数）は、多くの場合、装填区画の周囲に配置されることが理解されよう。したがって、本実施形態は、装填区画から装填区画の周囲に配置された誘導通路のうちの１つへの圧力媒体の経路が最大限に利用され得るという点で有利である。本実施形態は、圧力容器の壁に沿った誘導通路（単数又は複数）の圧力媒体の流れを可能にすることによって、圧力媒体が熱交換要素を通過した後でも、加圧装置の構成が圧力媒体の冷却を便利に継続するという点で更に有利である。

本発明の一実施形態によれば、通路は蛇行形状を有し得る。換言すれば、熱交換要素の通路は、熱交換要素の内側の圧力媒体の流れを可能にするために、曲がりくねっていても及び／又は蛇行していてもよい。本実施形態は、圧力媒体のための通路が更に長くなり、及び／又は熱交換要素のより大きい熱放散面積に圧力媒体をさらし得るという点で有利であり、それにより圧力媒体の更により効率的及び／又は迅速な冷却をもたらす。

本発明の一実施形態によれば、熱交換要素は、細長いループ形状の形態の複数の回路を備え得る。例えば、熱交換要素の通路が蛇行形状を有する場合、細長いループ形状の形態の複数の回路は、通路の形状に丁度合うか又は一致するように構成され得る。例えば、細長いループ形状の形態の複数の回路は、蛇行形状の通路の谷部に設けられ得る。

本発明の一実施形態によれば、炉室は、断熱部分と、断熱部分を少なくとも部分的に囲むハウジングとを備える断熱ケーシングによって少なくとも部分的に囲まれ得る。断熱ケーシングは、圧力媒体が炉室に流入出することができるように構成される。ループの一部は、ハウジングの少なくとも複数部分と断熱ケーシングとの間にそれぞれ形成され、炉室を通過した後の圧力媒体を誘導するように構成された少なくとも１つの第１の誘導通路を備える。ループの別の部分は、断熱ケーシングの少なくとも複数部分と圧力容器の壁との間にそれぞれ形成され、熱交換要素を通過した圧力媒体を、圧力媒体が炉室に再び流入する前に圧力シリンダの壁の内面に近接して誘導するように構成された少なくとも１つの第２の誘導通路を備える。加圧装置は、断熱ケーシング内に配置された第１の流れ発生器を更に備え、ここにおいて、少なくとも１つの第１の誘導通路は、第１の流れ発生器と流体連通している。加圧装置は、断熱ケーシングの下に配置された第２の流れ発生器を更に備え、ここにおいて、少なくとも１つの第２の誘導通路は、第２の流れ発生器と流体連通している。したがって、本発明の本実施形態では、加圧装置は、ループの少なくとも２つの部分、すなわち、装填区画の（外）壁と断熱ケーシングとの間に形成された第１の誘導通路（単数又は複数）を備える第１の部分と、ハウジングと圧力容器の壁との間に形成された第２の誘導通路（単数又は複数）を備える第２の部分とを有するように構成される。したがって、本発明の本実施形態では、加圧装置は、下部断熱部分と下端閉鎖部との間の空間から比較的冷たい圧力媒体の流れを供給するように第２の流れ発生器を動作させることによって、効率的な冷却段階を提供し得る。更に、加圧装置は、断熱ケーシング内に比較的温間の圧力媒体の流れを供給するように第１の流れ発生器を動作させることによって、効率的な加熱段階を提供し得る。

圧力媒体が炉室に再び流入する前に圧力媒体が少なくとも１つの第２の誘導通路に近接して誘導され得る内面を有する、圧力シリンダの壁は、圧力シリンダの外壁を備え得る。圧力シリンダの外壁は、例えば圧力シリンダの側壁又は周壁を備え得る。圧力シリンダの外壁の外表面上（又は圧力シリンダの包絡面（envelope surface）上）には、流路、導管、及び／又は管等が設けられ得、その中に、圧力シリンダの外壁を冷却するために冷却材の流れが提供され得る。圧力シリンダの外壁の外表面上、そして場合によっては冷却材のための任意の流路、導管、及び／又は管等上に、プレストレス手段が設けられ得る。プレストレス手段は、例えば、圧力シリンダの外壁の外表面、そしてまた場合によってはそこに設けられ得る冷却材のための任意の流路、導管、及び／又は管等の周りに、１つ又は複数の帯を、好ましくは幾層に、形成するように、複数回巻かれたワイヤ（例えば鋼鉄製）の形態で設けられ得る。プレストレス手段は、圧力シリンダに対して半径方向の圧縮力を作用させるために構成され得る。

圧力シリンダの壁の内面に近接して誘導される圧力媒体から、圧力シリンダの壁に伝達され得る熱エネルギーの量は、圧力シリンダの壁の内面に近接して通過中の圧力媒体の速度、圧力媒体が圧力シリンダの壁の内面に近接して通過中に圧力シリンダの壁の内面との（直接）接触を有する圧力媒体の量、及び圧力媒体と圧力シリンダの壁との間の相対温度差、のうちの少なくとも１つに依存し得る。圧力シリンダの壁は、圧力シリンダの外壁であり得る。

本発明の一実施形態によれば、加圧装置は、制御装置を更に備え得る。制御装置は、少なくとも１つの第１の誘導通路から第１の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御し、少なくとも１つの第２の誘導通路から第２の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御するように構成され得る。これにより制御装置は、圧力媒体の第１の（より温間の）部分及び圧力媒体の第２の（より冷間の）部分を、それぞれ第１及び第２の誘導通路を介してそれぞれの第１及び第２の流れ発生器に供給することを制御するように構成され得る。「圧力媒体の供給を制御する」という用語は、本明細書では、例えば制御装置の１つ又は複数の弁を介して供給される（例えば単位時間当たりの）圧力媒体の量の制御を意味する。本実施形態は、加圧装置内の圧力媒体の温度の制御を更に改善することができるという点で有利である。例えば、加圧装置の処理サイクルにおいて比較的急速な冷却が望まれる場合、制御装置は、例えば１つ又は複数の弁を（完全に）開くことによって、圧力媒体の第２の（より冷間の）部分の比較的大きい部分を第２の流れ発生器に供給するように構成され得る。

本発明の一実施形態によれば、制御装置は、第１の流れ発生器及び第２の流れ発生器のうちの少なくとも１つの流れ発生器の動作を制御するように更に構成され得る。「動作」という用語は、このコンテキストでは、流れ発生器がファンである場合、速度、毎分回転数などを意味し得る。代替的に、流れ発生器としての排出器の場合、「動作」という用語は流量を意味し得る。本実施形態は、加圧装置内の圧力媒体の温度を更に制御することができるという点で有利である。例えば、加圧装置の処理サイクルにおいて比較的急速な冷却が望まれる場合、制御装置は、第２の流れ発生器を比較的高速で動作させるように構成され得る。

本発明の一実施形態によれば、加圧装置は、圧力容器内に配置された熱吸収要素を備え得、ここにおいて、熱吸収要素は、圧力媒体から熱を吸収するように構成される。熱吸収要素は、炉室を通過した圧力媒体が、熱吸収要素の内部に流入することを可能にする少なくとも１つの入口を備え得る。熱吸収要素は、圧力媒体が熱吸収要素を通って熱吸収要素の少なくとも１つの出口に向かって誘導されることを可能にするように更に構成される。次に、少なくとも１つの出口は、圧力媒体が熱吸収要素から流出することを可能にする。少なくとも１つの入口は、熱吸収要素の第１の側面上に配置され、少なくとも１つの出口は、熱吸収要素の第２の側面上に配置されている。熱吸収要素の第２の側面は、上端閉鎖部の内面に向かう方向に面し、第２の誘導通路は、熱吸収要素を通過した圧力媒体を誘導するように更に構成される。熱吸収要素は、代替的にヒートシンクユニット、又は熱交換器ユニットと呼ばれ得、完全に圧力容器内に配置され得る。熱吸収要素には、冷却媒体を熱吸収要素へ又は熱吸収要素から搬送するための導管、通路、流路などがいずれも設けられなくてもよいという意味で、熱吸収要素は、「受動的」な要素であり得る。熱吸収要素は、圧力容器の外部との接続を有さなくてもよい。特に、熱吸収要素は、圧力容器の外部との流体連通を有さなくてもよい。対照的に、上端閉鎖部又は下端閉鎖部にある熱交換要素は、冷却媒体が、熱交換要素に、熱交換要素内で、及び／又は熱交換要素から離れて搬送されるという点で「能動的」な要素であることが理解されよう。本発明の実施形態は、例えば装填室に置かれ得る任意の物品の比較的迅速な冷却が、例えば処理サイクルの冷却段階中に、必要又は所望の温度まで達成され得るという点で有利である。更に、例えば、熱吸収要素を、その熱吸収容量又は能力に関して適切に構成することによって、例えば処理サイクルの冷却段階中に、物品の比較的高速の冷却を達成することが可能となり得る。加圧装置における冷却目的のために熱吸収要素及び熱交換要素を提供するという概念の間に相乗効果があることが理解されよう。したがって、本明細書で説明される実施形態のうちの１つ又は複数による、熱吸収要素と熱交換要素の両方を備える加圧装置を提供することによって、圧力媒体の更により効率的な冷却を得ることができ、その結果として、加圧処理サイクルにおける更により効率的及び／又はより短い冷却をもたらし得る。更に、本発明の実施形態により、冷却は、比較的一定の圧力下で加圧装置において行われ得る。したがって、加圧装置における加圧処理の後、冷却段階によって加圧装置の温度が低下し得、ここで、圧力は（依然として）比較的高いレベルに保持され得る。これは、加圧装置において比較的一定の圧力の間に冷却を行うことが、加圧装置において処理される物品（単数又は複数）の材料の、硬度などの、１つ又は複数の特性に有益であり得る点で有利である。

本発明の第２の態様の一実施形態によれば、本方法は、熱交換要素の中央部分にある入口から熱交換要素の周辺部分にある出口に圧力媒体を誘導することを備え得る。

本発明の第２の態様の一実施形態によれば、本方法は、選択された時間期間にわたって、装填区画内に配置された少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすことによって、少なくとも１つの物品の高圧処理を行うことを備え得る。本方法は、本発明の第２の態様の前述の実施形態のいずれか１つにしたがって装填区画内の温度を低減するステップを更に備え得る。

本発明の第２の態様の一実施形態によれば、本方法は、上述の実施形態による少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップと同時に、圧力容器内で圧力媒体を循環させるように第１の流れ発生器を動作させることを備え得る。したがって、本実施形態によれば、第１の流れ発生器は、処理サイクルの保持段階中に動作され得、ここで、比較的高い温度が装填区画において維持され得る。第１の流れ発生器は、保持段階中に動作され得るので、装填区画における比較的一様又は均一な温度分布が達成され得る。これは、加圧装置における加工又は処理を受ける物品（単数又は複数）が、処理サイクル中に同じ又は実質的に同じ温度（単数又は複数）にさらされ得るという点で非常に有益であり、物品（単数又は複数）の加工における適合性をもたらす。本実施形態が均一な加熱を提供可能であることは、比較的大きい装填区画が使用される場合に特に重要であり得、それによって、装填区画内で離れている物品が異なって加工されることを回避する。

本発明の第２の態様の一実施形態によれば、本方法は、少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップの前に、装填区画内の温度を第１の所定の温度に上昇させ、同時に、圧力容器内で圧力媒体を循環させるように第１の流れ発生器を動作させることを備え得る。

本発明の更なる目的及び利点は、例示的な実施形態によって以下に説明される。本発明が、特許請求の範囲に記載された特徴のすべての可能な組合せに関連することに留意されたい。本発明の更なる特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲及び本明細書での説明を参酌すると明らかとなる。当業者は、本発明の異なる特徴を、本明細書で説明されるもの以外の実施形態を作り出すように組み合わせることができることを理解する。

添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態が以下に説明される。

本発明の一実施形態による加圧装置の概略的な部分断面側面図である。 本発明の一実施形態による、加圧装置の熱交換要素の概略的な部分断面側面図である。 本発明の一実施形態による、加圧装置の概略的な部分断面側面図である。 本発明の実施形態による加圧装置の一部分の概略的な部分断面側面図である。 本発明の実施形態による加圧装置の一部分の概略的な部分断面側面図である。 本発明の一実施形態による、加圧装置内の少なくとも１つの物品を冷却するための方法の概略的なフローチャートである。 本発明の一実施形態による加圧装置による高圧処理のための方法の概略的な例示である。

詳細な説明

すべての図は概略的であり、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明の実施形態を明瞭にするために必要である部分のみを示しており、他の部分は省略、又は単に示唆されているだけの場合もある。

本発明の例示的な実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明が以下で説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された本発明の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が当業者に本発明の範囲を伝えるために例として提供されている。

図１は、本発明の一実施形態による加圧装置１００の概略的な部分断面側面図である。加圧装置１００は、参照番号５で概略的に示される少なくとも１つの物品の加圧のために使用されることを意図している。加圧装置１００は、圧力容器２を備える。図１には示されていないが、圧力容器２は、圧力容器２に及び圧力容器２から圧力媒体を供給及び排出するための、例えば、１つ又は複数のポート、入口、出口、弁等の、要素、手段、モジュール等を備え得る。

圧力容器２は、圧力シリンダ１と、上端閉鎖部３と、下端閉鎖部９とを備える。圧力容器２は炉室１８を備える。炉室１８は、例えば処理サイクルの加圧段階中に圧力容器において圧力媒体を加熱するための炉、すなわちヒータ又は加熱要素を備える。炉は、参照番号３６によって図１に概略的に示される。図１に例示される本発明の実施形態によれば、炉３６は、炉室１８の下部に配置され得る。代替又は追加として、炉３６は、炉室１８の内側面又は側面に近接して配置され得る。炉室１８に関連した、例えば炉室１８内の、炉３６の異なる構成及び配置が可能であることを理解されたい。炉室１８に関連した、例えば炉室１８内の、その構成に関する炉３６の任意の実装形態が、本明細書で説明される本発明の実施形態のうちの任意の１つにおいて使用され得る。本出願のコンテキストでは、「炉」という用語は、加熱するための要素又は手段を指し、一方、「炉室」という用語は、炉及び場合によっては装填区画並びに任意の物品が位置するエリア又は領域を指す。図１に例示されるように、炉室１８は、圧力容器２の内部空間全体を占有しなくてもよく、炉室１８の周りに圧力容器２の内部の中間空間１０を残し得る。中間空間１０は、圧力媒体ための第２の誘導通路１０を形成する。加圧装置１００の動作中、中間空間１０内の温度は、炉室１８内の温度よりも低くなり得るが、中間空間１０及び炉室１８は、等しい又は実質的に等しい圧力にあり得る。

圧力容器２の外壁の外面には、流路、導管、又は管等（図示せず）が設けられ得、これら流路、導管、又は管は、例えば、圧力容器２の外壁の外面と接続しているように構成され得、且つ、圧力容器２の軸方向と平行するように構成され得る。圧力容器２の壁を冷却するための冷却材が、流路、導管、又は管内に供給され得、これにより、圧力容器２の壁は、圧力容器２の動作中の有害な熱の蓄積から壁を保護するために冷却され得る。流路、導管、又は管内の冷却材は、例えば水を備え得るが、別又は他のタイプの冷却材が可能である。圧力容器２の外壁の外面に設けられた流路、導管、又は管内の冷却材の例示的な流れが、圧力容器２の外側の矢印によって図１に示されている。

いずれの図にも明示されていないが、圧力容器２は、開閉されることができるように構成され得、その結果、圧力容器２内の任意の物品５が、挿入又は取り除かれ得る。開閉されることができるようにする圧力容器２の構成は、当該技術分野で既知であるように、いくつかの異なる様式で実現され得る。図１には明示されていないが、上端閉鎖部３及び下端閉鎖部９の一方又は両方が、開閉されることができるように構成され得る。

炉室１８は、断熱ケーシング６、７、８によって囲まれており、圧力媒体が炉室１８に流入出することができるように構成されている。図１に例示される本発明の実施形態によれば、断熱ケーシング６、７、８は、断熱部分７と、断熱部分７を部分的に囲むハウジング６と、下部断熱部分８とを備える。断熱ケーシングは、参照番号６、７、８によって集合的に参照されるが、断熱ケーシング６、７、８の要素のすべてが、断熱される又は断熱しているように構成されるわけではない場合がある。例えば、ハウジング６は、断熱される又は断熱しているように構成されない場合がある。

第１の誘導通路１３が、断熱部分７の内側、つまり断熱部分７と装填区画１９の壁との間に形成され、装填区画１９を通過した圧力媒体を下方に誘導するように構成されている。誘導通路１１が、断熱部分７とハウジング６との間に形成される。図１に例示されるように、誘導通路１０、１１、１３は、炉室１８と流体連通している圧力容器２内に配置され、圧力容器２内にループの少なくとも一部を形成するように構成されている。処理サイクルの冷却段階中の圧力媒体の流れは、図１に示される圧力容器２内の矢印によって例示されている。ループの一部は、それぞれ、ハウジング６の複数部分と断熱部分７との間に形成された誘導通路１１を備える。誘導通路１１は、炉室１８から流出した後の圧力媒体を上端閉鎖部３に向かって誘導するように構成される。冷却（及び加熱）動作中の加圧装置１００の下部における圧力媒体の流れのより詳細な説明が、図４ａ〜図４ｂにより詳細に示されていることが理解されよう。

熱交換要素１７０が、加圧装置１００の上端閉鎖部３に配置される。加圧装置１００が、組み合わせて又は代替的に、下端閉鎖部９に熱交換要素１７０を備えてもよいことに留意されたい。以下の説明では、加圧装置１００は、上端閉鎖部３における熱交換要素１７０を伴って説明されるが、説明される加圧装置１００の機能は、下端閉鎖部９に配置される熱交換要素１７０の場合と類似し得ることに留意されたい。

熱交換要素１７０は回路１８０を備え、当該回路１８０は、上端閉鎖部３における熱交換要素１７０を通過するように構成された圧力媒体の冷却のために、冷却媒体が熱交換要素１７０の回路１８０内を循環することを可能にするためのものである。圧力媒体は、ハウジング６の開口部から、上端閉鎖部３に配置された熱交換要素１７０の通路２００を通過し得る。より具体的には、圧力媒体は、熱交換要素１７０の中央部分にある通路２００の入口２０５を介して通路２００に流入し、熱交換要素１７０の周辺部分にある出口２１０を介して通路２００から流出し得る。その後、圧力媒体は、第２の誘導通路１０に流入し得る。熱交換要素１７０に流入する圧力媒体が、熱交換要素１７０と比較的密接に熱接触し得、その回路１８０を通過する冷却媒体によって冷却されることが理解されよう。したがって、圧力媒体は、熱交換要素１７０によって効率的及び／又は迅速に冷却され得る。

熱交換要素１７０の回路１８０は、回路１８０に冷却媒体を供給するために流路１９７を介して回路１８０に流体接続された入口管１８５を備える。同様に、回路１８０は、回路１８０から冷却媒体を排出するために回路１８０に流体接続された出口管１９５を備える。これにより、熱交換要素１７０の動作中、冷却媒体は、上端閉鎖部３を通過する圧力媒体の熱伝達又は冷却のために、熱交換要素１７０の回路１８０内を循環するように構成される。冷却媒体の温度は圧力媒体の温度よりも著しく低いので、冷却媒体から圧力媒体への冷熱の伝達、又は同様に、圧力媒体から冷却媒体への熱の伝達がある。

図１で説明される熱交換要素１７０は概略的なものであり、他の構成が可能であることが理解されよう。例えば、熱交換要素１７０は、代替的に、上端閉鎖部３にあるものと同じ又は同様の回路１８０を伴って下端閉鎖部９に配置されてもよい。熱交換要素１７０のより詳細な説明が図２で提供される。

図１の加圧装置は、断熱ケーシング６、７、８内に配置された第１の流れ発生器３０を更に備える。ここで、第１の流れ発生器３０は、圧力媒体の炉室１８内での循環のためのファン又は同様のものとして例示される。第１の誘導通路１３は、第１の流れ発生器３０と流体連通しており、その結果、第１の誘導通路１３からの圧力媒体は、第１の流れ発生器３０を介して装填区画１９に再び流入し得る。加圧装置１００は、断熱ケーシング８の下に配置された第２の流れ発生器３２を更に備える。第１の流れ発生器３０と同様に、第２の流れ発生器３２も、圧力媒体の循環のためのファン又は同様のものとして例示される。第２の流れ発生器３２は、第１の流れ発生器３０と流体連通しており、その結果、第２の流れ発生器３２によって循環された圧力媒体が、加圧装置１００の装填区画１９に更に流れ込むために第１の流れ発生器３０に供給され得る。第１及び第２の流れ発生器３０、３２の動作のより詳細な説明は、図４ａ〜図４ｂで提供される。

加圧装置１００の第２の誘導通路１０は、熱交換要素１７０を通過及び／又は流出した圧力媒体を、圧力媒体が炉室１８に再び流入する前に、圧力容器２の壁（例えば、図１に例示されるように、それぞれ圧力シリンダ１の壁）の内面２９に近接して誘導するように構成される。圧力シリンダ１の壁の内面２９に近接して通過中の圧力媒体から伝達され得る熱エネルギーの量は、圧力媒体の速度、圧力シリンダ１の壁の内面２９との（直接）接触を有する圧力媒体の量、圧力媒体と圧力シリンダ１の壁の内面２９との間の相対温度差、圧力シリンダ１の厚さ、及び圧力シリンダ１の壁の外面に設けられた流路、導管、又は管内の冷却材の任意の流れ（圧力シリンダ１の外側の矢印によって図１に示される）の温度、のうちの少なくとも１つに依存し得る。

図２は、本発明の一実施形態による、図１に概略的に示された、加圧装置１００の熱交換要素１７０の概略的な部分断面側面図である。熱交換要素１７０の回路１８０は、回路１８０に冷却媒体を供給するための入口管１８５と、回路１８０から冷却媒体を排出するための出口管１９５とを備える。

熱交換要素１７０の回路１８０は、冷却媒体が流れるように構成された複数のサブ回路１８０ａ〜ｈを備える。細長いループ形状の形態を有し得るサブ回路１８０ａ〜ｈは、熱交換要素１７０の同心円に配置又は分配され得ることが理解されよう。サブ回路１８０ａ〜ｈの数は任意であり得るが、好ましくは１００〜２００個であり得る。更に、例えば熱交換要素１７０内で必要な冷却媒体の量に依存して、１つより多くの入口管１８５及び／又は１つより多くの出口管１９５があり得る。更に、サブ回路１８０ａ〜ｈの垂直長さも任意であり得るか、又は加圧装置１００のサイズに調整され得るが、好ましくは０．２〜０．４ｍであり得る。熱交換要素１７０における回路１８０内を流れる冷却媒体の流れは、サブ回路１８０ｅに関してより詳細に示される。ここで、入口１８５からの冷却媒体の流れは、サブ回路１８０ｅの中央部分で下方に誘導され、サブ回路１８０ｅの周辺部分で上方に誘導され、出口管１９５に入る。サブ回路１８０ｅ内の冷却媒体の流れは、参照番号２０２によって示される。

図２の熱交換要素１７０の概略的な例によれば、圧力媒体のための熱交換要素１７０の通路２００は、蛇行形状を有する。より具体的には、通路２００の中央に配置された入口から、通路２００は、伝播の半径方向に波のように、そして伝播の半径方向に対して垂直の方向に正弦波状に展開する。これにより、通路２００は、複数の同心円状に配置されたサブ回路１８０ａ〜ｈをたどり、それによって細長いループ形状の形態の複数の回路１８０ａ〜ｈは、蛇行形状又は波形状の通路２００の「谷部」へと下方に延びる。熱交換要素１７０を通る通路２００内を流れる圧力媒体の流れは、参照番号２０１で示されている。

これにより、熱交換要素１７０の動作中、冷却媒体は、熱交換要素１７０の通路２００を通過する圧力媒体の熱伝達又は冷却のために、熱交換要素１７０の回路１８０内を循環するように構成される。

図３は、本発明の１つ又は複数の実施形態による熱交換加圧装置１００の概略的な部分断面側面図である。図３の加圧装置の多くの特徴、要素等が図１の加圧装置に対応し、これにより、理解を深めるために図１を参照することが理解されよう。図３に例示されるように、圧力媒体は、装填区画１９から流出し、その後に装填区画１９の壁と断熱部分７との間の第１の誘導通路１３を誘導され得る。その後、圧力媒体は、断熱部分７とハウジング６との間の開口部によって誘導通路１１に流入し得る。断熱部分７とハウジング６との間の開口部には、場合によっては、弁又は他の任意のタイプの調節可能なスロットル若しくは圧力媒体流量制限手段が設けられ得る。図３の加圧装置１００は、図３の加圧装置１００が熱吸収要素２０を更に備える点で、図１の加圧装置１００とは異なる。熱吸収要素２０は、圧力容器２内に配置され、圧力媒体から熱を吸収するように構成される。熱吸収要素２０の少なくとも一部分又は一部は、例えば、金属又は比較的高い熱伝導率を有する別の材料から作製され得る。

熱吸収要素２０は、炉室１８から流出した圧力媒体が、熱吸収要素２０の内部２２に流入することを可能にする、複数の入口２１を備える。熱吸収要素２０は、圧力媒体が熱吸収要素２０を通って熱吸収要素２０の複数の出口２３に向かって誘導されることを可能にするように構成される。複数の出口２３は、圧力媒体が熱吸収要素２０から流出することを可能にする。入口２１は、熱吸収要素２０の第１の側面２４上に配置され、出口２３は、熱吸収要素２０の第２の側面２５上に配置されている。複数の入口２１及び複数の出口２３を有する必要があるわけではないことを理解されたい。場合によっては、熱吸収要素２０の第１の側面２４上に１つのみの入口２１があり得、場合によっては、熱吸収要素２０の第２の側面２５上に１つのみの出口２３があり得る。

熱吸収要素２０の第２の側面２５は、例えば図３に例示されるように、上端閉鎖部３の内面に向かう方向に面している。図３に更に例示されるように、熱吸収要素２０は、熱吸収要素２０の第１の側面２４が、熱吸収要素２０の第２の側面２５に対向しているように構成され得る。

圧力媒体が熱吸収要素２０を通って誘導された後、圧力媒体は、図１及び図２並びにそれらに関連するテキストでより具体的に説明されたように、上端閉鎖部３に配置された熱交換要素１７０の誘導通路２００を通過する。したがって、「受動的な」熱吸収要素２０及び「能動的な」熱交換要素１７０の両方を介した圧力媒体の冷却があり得る。更に、加圧装置１００が、図１に示されるように、圧力シリンダ１の壁の外面に設けられた流路、導管、又は管内の冷却材の任意の流れを備える場合、圧力媒体の更により効率的な冷却があり得る。

図４ａ〜図４ｂは、例えば図１及び図３で説明及び開示された、本発明の一実施形態による、加圧装置１００の下部の概略的な部分断面側面図である。

図４ａは、加圧装置の処理サイクルの冷却ステージ又は段階中の圧力媒体の流れを説明し、図４ｂは、加圧装置の処理サイクルの加熱ステージ又は段階中の圧力媒体の流れを説明する。図４ａ〜図４ｂにおいて、加圧装置は、断熱ケーシング内に配置された第１の流れ発生器３０を備える。ここで、第１の流れ発生器３０は、圧力媒体の炉室１８内での循環のためのファン又は同様のものとして例示される。図１に例示される本発明の実施形態によれば、ファン３０は、例えば、下部断熱部分にある上述の開口部に配置され得る。第１の誘導通路１３は、第１の流れ発生器３０と流体連通しており、その結果、誘導通路１３からの圧力媒体は、第１の流れ発生器３０を介して装填区画１９に再び流入し得る。加圧装置１００は、断熱ケーシングの下に配置された第２の流れ発生器３２を更に備える。第１の流れ発生器３０と同様に、第２の流れ発生器３２も、圧力媒体の循環のためのファン又は同様のものとして例示される。第２の流れ発生器３２は、管３１を介して第１の流れ発生器３０と流体連通しており、その結果、第２の流れ発生器３２によって循環される圧力媒体が、加圧装置の装填区画に更に流れ込むために第１の流れ発生器３０に供給される。

加圧装置の処理サイクルの冷却ステージ又は段階中の流れを説明する図４ａでは、炉室１８に向かって戻るように第２の誘導通路１０を誘導される圧力媒体は、炉室１８又は下部断熱部分と下端閉鎖部との間の空間に流入し得る。熱交換要素１７０を通過し、第２の誘導通路１０を通過した圧力媒体は、ここで圧力媒体は圧力シリンダ１の壁の内面に近接して導かれることによって更に冷却されていてもよく、比較的低い温度を有し得ることが理解されよう。したがって、比較的低い温度の圧力媒体は、第２の流れ発生器３２を介して、装填区画１９内への更なる輸送のために第１の流れ発生器３０に向かって輸送され得る。加圧装置１００は、第１の誘導通路１３から第１の流れ発生器３０への圧力媒体の供給を制御し、第２の誘導通路１０から第２の流れ発生器３２への圧力媒体の供給を制御するように構成された制御装置（図示せず）を更に備え得る。制御装置は、第１の流れ発生器３０及び／又は第２の流れ発生器３２の動作（例えば毎分回転数（ｒｐｍ））を制御するように更に構成され得る。例えば、加圧装置の処理サイクルにおいて比較的急速な冷却が望まれる場合、制御装置は、例えば１つ又は複数の弁を（完全に）開くことによって、比較的冷間の圧力媒体の比較的大きい部分を誘導通路１０から第２の流れ発生器３２を介して装填区画に向かって供給するように構成され得る。

加圧装置の処理サイクルの加熱ステージ又は段階中の流れを説明する図４ｂでは、制御装置は、（比較的冷間の）圧力媒体が管を通って第２の流れ発生器３２に向かって全く又は最小限しか輸送されないように、１つ又は複数の弁を閉じることによって第２の流れ発生器３２への圧力媒体の供給を停止するように構成され得る。これと組み合わせて、制御装置は、（比較的温間の）圧力媒体の循環のために、第１の流れ発生器３０に圧力媒体を供給するための１つ又は複数の弁を開くように任意選択的に構成され得る。したがって、誘導通路１３からの圧力媒体のみが、第１の流れ発生器３０に引き込まれ、加圧装置の装填区画に更に輸送され得る。

図５は、本発明の一実施形態による、加圧装置内の少なくとも１つの物品を冷却するための方法５００の概略的なフローチャートである。加圧装置は、圧力シリンダ、上端閉鎖部、及び下端閉鎖部を備える圧力容器と、圧力媒体を加熱するために圧力容器内に配置された炉室と、処理のために少なくとも１つの物品を保持するための装填区画とを備え、ここにおいて、装填区画は、炉室の内側に配置される。本方法は、圧力容器内で圧力媒体を循環させるステップ５１０を備え得、それによって圧力媒体は装填区画を通過するように構成される。方法５００は、熱交換要素を通る圧力媒体の流れを可能にするために、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素の通路を通して圧力媒体を誘導するステップ５２０を更に備え得る。方法５００は、熱交換要素を流れるように構成された圧力媒体の冷却のために、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素内で冷却媒体を循環させるステップ５３０を更に備え得る。

図６は、本発明の一実施形態による加圧装置による高圧処理のための方法６００の概略的な例示である。本方法は、選択された時間期間ｔ₁にわたって、装填区画内に配置された少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力Ｐ₁及び第１の所定の温度Ｔ₁にさらすこと６１０によって、少なくとも１つの物品の高圧処理を行うステップを備える。第１の所定の圧力Ｐ₁は、２０〜５００ＭＰａ、好ましくは５０〜３００ＭＰａ、より好ましくは８０〜２５０ＭＰａであり得る。第１の所定の温度Ｔ₁は、８００〜３０００℃、好ましくは１０００〜１４００℃、より好ましくは約１２００℃であり得る。選択された時間期間ｔ₁は、０．１〜６時間、好ましくは０．５〜４時間、より好ましくは１〜２時間であり得る。方法６００は、前述の実施形態のいずれか１つによる、時間ｔ₂の間に装填区画内の温度を低減するステップ６２０を更に備え得る。減温速度（すなわち冷却速度）は、少なくとも２００℃／ｍｉｎ、好ましくは少なくとも２５０℃／ｍｉｎ、より好ましくは少なくとも３００℃／ｍｉｎであり得る。１つ又は複数の前述の実施形態による熱吸収要素が使用される場合、減温の速度は、５００℃／ｍｉｎもの速さでさえあり得る。方法６００は、選択された時間期間ｔ₁の間少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力Ｐ₁及び第１の所定の温度Ｔ₁にさらすステップ６１０と同時に、圧力容器内で圧力媒体を循環させるように第１の流れ発生器を動作させるステップ６３０を更に備え得る。

選択された時間期間ｔ₁の間、装填区画内に配置された少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力Ｐ₁及び第１の所定の温度Ｔ₁にさらすこと６１０によって少なくとも１つの物品の高圧処理を行う前に、方法６００は、時間ｔ₀の間に加圧装置内の温度を上昇させるステップ６４０を更に備え得ることが理解されよう。方法６００は、加圧装置内の温度を上昇させるステップ６４０と同時に、圧力容器内で圧力媒体を循環させるように第１の流れ発生器を動作させるステップ６５０を更に備え得る。第１の流れ発生器を動作させる上述のステップ６５０は、加圧装置に優勢な圧力がある場合に行われ得ることが理解されよう。

結論として、加圧装置が開示される。加圧装置は、圧力シリンダ及び上端閉鎖部を備える圧力容器と、圧力媒体を加熱するための炉室と、圧力容器内にループを形成するように構成された、圧力媒体のための複数の誘導通路と、処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画と、圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器とを備える。加圧装置は、上端閉鎖部又は下端閉鎖部に配置された熱交換要素を更に備え、熱交換要素は、上端閉鎖部又は下端閉鎖部を通過するように構成された圧力媒体の冷却のために、熱交換要素の少なくとも１つの回路内で冷却媒体を循環させることを可能にするための少なくとも１つの回路を備える。

本発明が添付の図面及び上記説明において例示されたが、そのような例示は、例示的又は実例的であって限定的ではないと考えられるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の参酌から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解及び達成されることができる。添付の特許請求の範囲において、「備える」という単語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということは、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明が添付の図面及び上記説明において例示されたが、そのような例示は、例示的又は実例的であって限定的ではないと考えられるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の参酌から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解及び達成されることができる。添付の特許請求の範囲において、「備える」という単語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということは、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 加圧装置（１００）であって、
圧力シリンダ（１）、上端閉鎖部（３）、及び下端閉鎖部（９）を備える圧力容器（２）と、
炉を備える炉室（１８）と、ここにおいて、前記炉室は、圧力媒体を加熱するために前記圧力容器内に配置され、
圧力媒体のための複数の誘導通路（１０、１１、１３）と、ここにおいて、前記誘導通路は、前記炉室と流体連通しており、前記圧力容器内にループを形成するように前記圧力容器内に配置され、
処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画（１９）と、ここにおいて、前記装填区画は、前記炉室の内側に配置され、前記装填区画を通過する圧力媒体の流れを可能にし、
前記誘導通路のうちの少なくとも１つを介して前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器（３０、３２）と、それによって、圧力媒体は、前記装填区画を通過するように構成され、
前記上端閉鎖部又は前記下端閉鎖部に配置された熱交換要素（１７０）と、前記熱交換要素は、前記熱交換要素及び前記圧力容器内を通る圧力媒体の流れを可能にするための、前記誘導通路のうちの少なくとも１つからの入口（２０５）及び前記誘導通路のうちの少なくとも１つへの出口（２１０）を備える少なくとも１つの通路（２００）と、前記熱交換要素を流れるように構成された前記圧力媒体の冷却のための少なくとも１つの回路（１８０）内の冷却媒体の循環を可能にする少なくとも１つの回路と、を備える、
を備える、加圧装置。
［２］ 前記入口（２０５）は、前記熱交換要素の中央部分に配置され、前記出口（２１０）は、前記熱交換要素の周辺部分に配置される、［１］に記載の加圧装置。
［３］ 前記少なくとも１つの通路は蛇行形状を有する、［２］に記載の加圧装置。
［４］ 前記熱交換要素は、細長いループ形状の形態の複数の回路を備える、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の加圧装置。
［５］ 前記炉室は、断熱部分（７）と、前記断熱部分を少なくとも部分的に囲むハウジング（６）とを備える断熱ケーシング（６、７、８）によって少なくとも部分的に囲まれ、ここにおいて、前記断熱ケーシングは、圧力媒体が前記炉室に流入出することができるように構成され、
前記ループの一部は、前記装填区画の壁と前記断熱部分との間に形成され、前記炉室を通過した後の圧力媒体を誘導するように構成された少なくとも１つの第１の誘導通路（１３）を備え、
前記ループの別の部分は、前記断熱ケーシングの少なくとも複数部分と前記圧力容器の壁との間にそれぞれ形成され、前記熱交換要素を通過した圧力媒体を、前記圧力媒体が前記炉室に再び流入する前に前記圧力シリンダの壁の内面（２９）に近接して誘導するように構成された少なくとも１つの第２の誘導通路（１０）を備え、
前記加圧装置は、
前記断熱ケーシング内に配置された第１の流れ発生器（３０）と、ここにおいて、前記少なくとも１つの第１の誘導通路（１３）は、前記第１の流れ発生器と流体連通しており、
前記断熱ケーシングの下に配置された第２の流れ発生器（３２）と、ここにおいて、前記少なくとも１つの第２の誘導通路（１０）は、前記第２の流れ発生器と流体連通している、
を更に備える、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の加圧装置。
［６］ 前記少なくとも１つの第１の誘導通路から前記第１の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御し、前記少なくとも１つの第２の誘導通路から前記第２の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御するように構成された制御装置を更に備える、［５］に記載の加圧装置。
［７］ 前記制御装置は、前記第１の流れ発生器及び前記第２の流れ発生器のうちの少なくとも１つの流れ発生器の動作を制御するように更に構成される、［５］又は［６］に記載の加圧装置。
［８］ 前記圧力容器内に配置され、前記圧力媒体から熱を吸収するように構成された熱吸収要素（２０）を更に備え、前記熱吸収要素は、前記炉室を通過した圧力媒体が、前記熱吸収要素の内部（２２）に流入することを可能にする少なくとも１つの入口（２１）を備え、前記熱吸収要素は、圧力媒体が前記熱吸収要素を通って前記熱吸収要素の少なくとも１つの出口（２３）に向かって誘導されることを可能にするように構成され、前記少なくとも１つの出口は、圧力媒体が前記熱吸収要素から流出することを可能にし、前記少なくとも１つの入口は、前記熱吸収要素の第１の側面（２４）上に配置され、前記少なくとも１つの出口は、前記熱吸収要素の第２の側面（２５）上に配置され、前記熱吸収要素の前記第２の側面は、前記端部閉鎖部の内面に向かう方向に面し、
前記第２の誘導通路は、前記熱吸収要素を通過した前記圧力媒体を誘導するように更に構成される、
［５］〜［７］のいずれか一項に記載の加圧装置。
［９］ 加圧装置内の少なくとも１つの物品を冷却するための方法（５００）であって、前記加圧装置は、圧力シリンダ、上端閉鎖部、及び下端閉鎖部を備える圧力容器と、圧力媒体を加熱するために前記圧力容器内に配置された炉室と、前記少なくとも１つの物品を保持するための装填区画とを備え、ここにおいて、前記装填区画は、前記炉室の内側に配置され、前記方法は、
前記圧力容器内で圧力媒体を循環させること（５１０）と、それによって前記圧力媒体は、前記装填区画を通過するように構成され、
熱交換要素を通る圧力媒体の流れを可能にするために、前記上端閉鎖部又は前記下端閉鎖部に配置された前記熱交換要素の通路を通る前記圧力媒体を誘導すること（５２０）と、
前記熱交換要素を流れるように構成された前記圧力媒体の冷却のために、前記熱交換要素内で冷却媒体を循環させること（５３０）と
を備える、方法。
［１０］ 前記熱交換要素の中央部分にある入口から前記熱交換要素の周辺部分にある出口に前記圧力媒体を誘導することを更に備える、［９］に記載の方法。
［１１］ ［１］〜［８］のいずれか一項に記載の加圧装置による高圧処理のための方法（６００）であって、
選択された時間期間ｔ ₁ にわたって、前記装填区画内に配置された前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力Ｐ ₁ 及び第１の所定の温度Ｔ ₁ にさらすこと（６１０）によって、前記少なくとも１つの物品の高圧処理を行うことと、
［９］〜［１０］のいずれか一項に記載の前記装填区画内の前記温度を低減すること（６２０）と
を備える、方法。
［１２］ 前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップと同時に、前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるように前記第１の流れ発生器を動作させること（６３０）
を更に備える、［５］〜［８］のいずれか一項に記載の加圧装置による［１１］に記載の方法。
［１３］ 前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップの前に、前記装填区画内の前記温度を前記第１の所定の温度に上昇させ（６４０）、同時に、前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるように前記第１の流れ発生器を動作させること（６５０）を更に備える、［５］〜［８］のいずれか一項に記載の加圧装置による［１１］又は［１２］に記載の方法。

Claims (13)

1. 加圧装置（１００）であって、
   圧力シリンダ（１）、上端閉鎖部（３）、及び下端閉鎖部（９）を備える圧力容器（２）と、
   炉を備える炉室（１８）と、ここにおいて、前記炉室は、圧力媒体を加熱するために前記圧力容器内に配置され、
   圧力媒体のための複数の誘導通路（１０、１１、１３）と、ここにおいて、前記誘導通路は、前記炉室と流体連通しており、前記圧力容器内にループを形成するように前記圧力容器内に配置され、
   処理される少なくとも１つの物品を保持するように構成された装填区画（１９）と、ここにおいて、前記装填区画は、前記炉室の内側に配置され、前記装填区画を通過する圧力媒体の流れを可能にし、
   前記誘導通路のうちの少なくとも１つを介して前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるための少なくとも１つの流れ発生器（３０、３２）と、それによって、圧力媒体は、前記装填区画を通過するように構成され、
   前記上端閉鎖部又は前記下端閉鎖部に配置された熱交換要素（１７０）と、前記熱交換要素は、前記熱交換要素及び前記圧力容器内を通る圧力媒体の流れを可能にするための、前記誘導通路のうちの少なくとも１つからの入口（２０５）及び前記誘導通路のうちの少なくとも１つへの出口（２１０）を備える少なくとも１つの通路（２００）と、前記熱交換要素を流れるように構成された前記圧力媒体の冷却のための少なくとも１つの回路（１８０）内の冷却媒体の循環を可能にする少なくとも１つの回路と、を備える、
   を備える、加圧装置。
2. 前記入口（２０５）は、前記熱交換要素の中央部分に配置され、前記出口（２１０）は、前記熱交換要素の周辺部分に配置される、請求項１に記載の加圧装置。
3. 前記少なくとも１つの通路は蛇行形状を有する、請求項２に記載の加圧装置。
4. 前記熱交換要素は、細長いループ形状の形態の複数の回路を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の加圧装置。
5. 前記炉室は、断熱部分（７）と、前記断熱部分を少なくとも部分的に囲むハウジング（６）とを備える断熱ケーシング（６、７、８）によって少なくとも部分的に囲まれ、ここにおいて、前記断熱ケーシングは、圧力媒体が前記炉室に流入出することができるように構成され、
   前記ループの一部は、前記装填区画の壁と前記断熱部分との間に形成され、前記炉室を通過した後の圧力媒体を誘導するように構成された少なくとも１つの第１の誘導通路（１３）を備え、
   前記ループの別の部分は、前記断熱ケーシングの少なくとも複数部分と前記圧力容器の壁との間にそれぞれ形成され、前記熱交換要素を通過した圧力媒体を、前記圧力媒体が前記炉室に再び流入する前に前記圧力シリンダの壁の内面（２９）に近接して誘導するように構成された少なくとも１つの第２の誘導通路（１０）を備え、
   前記加圧装置は、
   前記断熱ケーシング内に配置された第１の流れ発生器（３０）と、ここにおいて、前記少なくとも１つの第１の誘導通路（１３）は、前記第１の流れ発生器と流体連通しており、
   前記断熱ケーシングの下に配置された第２の流れ発生器（３２）と、ここにおいて、前記少なくとも１つの第２の誘導通路（１０）は、前記第２の流れ発生器と流体連通している、
   を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の加圧装置。
6. 前記少なくとも１つの第１の誘導通路から前記第１の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御し、前記少なくとも１つの第２の誘導通路から前記第２の流れ発生器への圧力媒体の供給を制御するように構成された制御装置を更に備える、請求項５に記載の加圧装置。
7. 前記制御装置は、前記第１の流れ発生器及び前記第２の流れ発生器のうちの少なくとも１つの流れ発生器の動作を制御するように更に構成される、請求項５又は６に記載の加圧装置。
8. 前記圧力容器内に配置され、前記圧力媒体から熱を吸収するように構成された熱吸収要素（２０）を更に備え、前記熱吸収要素は、前記炉室を通過した圧力媒体が、前記熱吸収要素の内部（２２）に流入することを可能にする少なくとも１つの入口（２１）を備え、前記熱吸収要素は、圧力媒体が前記熱吸収要素を通って前記熱吸収要素の少なくとも１つの出口（２３）に向かって誘導されることを可能にするように構成され、前記少なくとも１つの出口は、圧力媒体が前記熱吸収要素から流出することを可能にし、前記少なくとも１つの入口は、前記熱吸収要素の第１の側面（２４）上に配置され、前記少なくとも１つの出口は、前記熱吸収要素の第２の側面（２５）上に配置され、前記熱吸収要素の前記第２の側面は、前記端部閉鎖部の内面に向かう方向に面し、
   前記第２の誘導通路は、前記熱吸収要素を通過した前記圧力媒体を誘導するように更に構成される、
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の加圧装置。
9. 加圧装置内の少なくとも１つの物品を冷却するための方法（５００）であって、前記加圧装置は、圧力シリンダ、上端閉鎖部、及び下端閉鎖部を備える圧力容器と、圧力媒体を加熱するために前記圧力容器内に配置された炉室と、前記少なくとも１つの物品を保持するための装填区画とを備え、ここにおいて、前記装填区画は、前記炉室の内側に配置され、前記方法は、
   前記圧力容器内で圧力媒体を循環させること（５１０）と、それによって前記圧力媒体は、前記装填区画を通過するように構成され、
   熱交換要素を通る圧力媒体の流れを可能にするために、前記上端閉鎖部又は前記下端閉鎖部に配置された前記熱交換要素の通路を通る前記圧力媒体を誘導すること（５２０）と、
   前記熱交換要素を流れるように構成された前記圧力媒体の冷却のために、前記熱交換要素内で冷却媒体を循環させること（５３０）と
   を備える、方法。
10. 前記熱交換要素の中央部分にある入口から前記熱交換要素の周辺部分にある出口に前記圧力媒体を誘導することを更に備える、請求項９に記載の方法。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の加圧装置による高圧処理のための方法（６００）であって、
    選択された時間期間ｔ₁にわたって、前記装填区画内に配置された前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力Ｐ₁及び第１の所定の温度Ｔ₁にさらすこと（６１０）によって、前記少なくとも１つの物品の高圧処理を行うことと、
    請求項９〜１０のいずれか一項に記載の前記装填区画内の前記温度を低減すること（６２０）と
    を備える、方法。
12. 前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップと同時に、前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるように前記第１の流れ発生器を動作させること（６３０）
    を更に備える、請求項５〜８のいずれか一項に記載の加圧装置による請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つの物品を第１の所定の圧力及び第１の所定の温度にさらすステップの前に、前記装填区画内の前記温度を前記第１の所定の温度に上昇させ（６４０）、同時に、前記圧力容器内で圧力媒体を循環させるように前記第１の流れ発生器を動作させること（６５０）を更に備える、請求項５〜８のいずれか一項に記載の加圧装置による請求項１１又は１２に記載の方法。

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