JP4417071B2 - 等方圧加圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間や冷間で等方圧加圧処理を行う等方圧加圧装置に関するものである。

例えば、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）は、気体や液体を圧力媒体（圧媒）とし、約１００ＭＰａ以上の高い等方圧力と１０００℃以上の温度との相乗効果を利用して加圧処理する技術であって、鋳造品の引け巣やガス気泡等の除去、セラミックスや粉末冶金などの焼結部品内部の残留気泡の除去などに広く使用されるものである。しかしながら、サイクルタイム（一連の処理にかかる時間）が長いことに起因して処理コストが高く、その利用は非常に付加価値の高い製品に限定されていた。

サイクルタイムが長い原因としては、処理体の加熱時間が長いことや処理体の冷却工程に時間を要することが指摘されていた。加えて、圧力容器内を加圧する加圧ピストンの着脱や圧力容器の移送が短時間には行えないことが原因でもあった。
前記サイクルタイムを短くするための技術としては様々なものがあり、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１の技術は、粉末体のプレス成形設備において複数の圧力容器が備えられ、一方の圧力容器内の処理体を成形プレスで加圧処理している間に、他の圧力容器を補助プレスで加圧処理し、一方の圧力容器の加圧が終了後すぐに、他方の圧力容器を成形プレスに移動して、加圧処理を進めるようにするものである。本プレス成形設備は、圧力容器を各プレス（処理ステーション）間で移動するための搬送装置（搬送手段）を備えているものとなっている。
特開昭６０−７５９７号公報（第２頁〜第１５頁、図１０）

しかしながら、特許文献１に記載された技術をＨＩＰ装置に適用したとしても、圧力容器が搬送手段上に停留している時間は、その圧力容器に対する加圧処理や前処理などを行えず、サイクルタイムを大幅に減少することには寄与できる構成とはなっていなかった。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、処理体の予熱〜圧力容器内への処理体収納〜加圧ピストンの取り付け〜加圧処理といった一連のサイクルを大幅に短縮することのできる等方圧加圧装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、圧媒に浸された処理体が内部に収納されると共にこの圧媒を圧縮する加圧ピストンが出退自在に挿入される圧力容器を備える等方圧加圧装置において、前記圧力容器に対し処理体の出し入れを行う処理体出し入れステーションと、加圧ピストンを圧力容器に着脱する加圧ピストン着脱ステーションと、挿入された加圧ピストンを圧力容器内に押し込むことで処理体を等方圧で加圧処理する加圧ステーションと、前記加圧処理の操作を行うまで圧力容器を一時的に待機させる待機ステーションとが備えられ、前記圧力容器を加圧ピストン着脱ステーションを介して他の各ステーションへ移動可能とする搬送手段が設けられると共に、この搬送手段に加圧ピストン着脱ステーションが配置されており、前記搬送手段は、前記圧力容器が搬送又は停留可能な複数の軌道と、圧力容器を搬入するための搬入ステーションと、圧力容器を搬出するための搬出ステーションとを備え、一方の軌道が待機ステーションに位置する際に、他方の軌道が加圧ピストン着脱ステーションに位置し且つ加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結し、前記一方の軌道が加圧ピストン着脱ステーションに位置し且つ加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結している際に、他方の軌道が搬入ステーション及び搬出ステーションと連結しており、前記加圧ステーションの前方に加圧ピストン着脱ステーションが設けられ、この加圧ピストン着脱ステーションの左側に待機ステーションが設けられると共に加圧ピストン着脱ステーションの前方には処理体出し入れステーションが設けられ、前記搬送手段は、加圧ピストン着脱ステーションを中心として左右方向にスライド可能であり、且つ前後方向に延びる２つの軌道が上面の左右方向両側に備えられたスライド台であって、前記スライド台が左側にスライドした際には、左側の軌道が待機ステーション上に位置すると共に、右側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結し、右側にスライドした際には、左側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結することを特徴とする。

この技術的手段によれば、等方圧加圧装置は、処理体出し入れステーション、加圧ピストン着脱ステーション、加圧ステーション、待機ステーションの各ステーションを有し、各ステーションに停留する圧力容器にそれぞれの処理を施すことができるようになるため、複数の圧力容器を同時又は並列的に処理可能となり、サイクルタイムの短縮化を図ることができるようになる。

搬送手段は、圧力容器を加圧ピストン着脱ステーションを介して他の各ステーションへ移動可能であるため、複数の圧力容器をスムーズに各ステーションに配送することができるようになる。
搬送手段は、加圧ピストン着脱ステーションに重なるように配設されているため、他ステーションに搬送されるべく搬送手段上に停留している圧力容器に対して、加圧ピストンを着脱処理できるようになり、なおいっそうのサイクルタイム短縮化が図れるようになる。

なお、前記搬送手段は、圧力容器が搬送又は停留可能な複数の軌道を有し、一方の軌道が待機ステーションに位置する際に、他方の軌道が加圧ピストン着脱ステーションに位置し且つ加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結しているため、複数（２つ）の圧力容器のうち、１つの圧力容器を一方の軌道上に停留させることで待機ステーションに配置可能とすると共に、もう１つの圧力容器を他方の軌道上に停留させることで、この圧力容器に対して加圧ピストンを着脱することができるようになる。

また、他方の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結するため、当該圧力容器を加圧ピストン着脱ステーション又は処理体出し入れステーションに移動させることができるようになる。このことで、複数の圧力容器を並列的に処理できるようになり、サイクルタイムの短縮化が図れる。
さらに、前記圧力容器を搬入するための搬入ステーションと圧力容器を搬出するための搬出ステーションとを備え、前記搬送手段の一方の軌道が加圧ピストン着脱ステーションに位置し且つ加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結している際に、他方の軌道が搬入ステーション及び／又は搬出ステーションと連結しているため、搬入ステーションを介して容易に本装置内に圧力容器を搬入することが可能となる。搬入ステーションを介して容易に処理済みの圧力容器を本装置外に搬出することができるようになる。

また、搬送手段の一方の軌道が加圧ピストン着脱ステーションに位置し且つ加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結するようになるため、この搬送手段を介して、圧力容器を加圧ピストン着脱ステーション、加圧ステーション、処理体出し入れステーションのいずれか１つに移動して停留させることができるようになる。
それと並行して、搬送手段の他方の軌道上に停留している加圧処理済みの圧力容器を搬出ステーションへ移送でき、そこから外部へ搬出可能となる。同様に、搬入ステーションから新しい圧力容器を搬入し、搬送手段を介して他ステーションへ移送させることができるようになる。

また、前記加圧ステーションの前方に加圧ピストン着脱ステーションが設けられ、この加圧ピストン着脱ステーションの左側に待機ステーションが設けられると共に加圧ピストン着脱ステーションの前方には処理体出し入れステーションが設けられ、前記搬送手段は、加圧ピストン着脱ステーションを中心として左右方向にスライド可能であり、且つ前後方向に延びる２つの軌道が上面の左右方向両側に備えられたスライド台であって、このスライド台が左側にスライドした際には、左側の軌道が待機ステーション上に位置すると共に、右側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結し、右側にスライドした際には、左側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結しているため、加圧ピストン着脱ステーションを中心として機能的に他ステーションを配置することができるようになる。

スライド台を左へスライドさせることで、スライド台の左側の軌道上に停留している圧力容器を待機ステーションに配置可能とすると共に、右側の軌道上に停留している圧力容器に対して加圧ピストンを着脱することができるようになる。また、右側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結するため、当該軌道上の圧力容器を加圧ステーション又は処理体出し入れステーションに移動させることができるようになる。

スライド台を右にスライドさせることで、スライド台の左側の軌道上に停留している圧力容器を加圧ステーション又は処理体出し入れステーションに移動させることができるようになる。
なお、好ましくは、前記加圧ステーションの前方に加圧ピストン着脱ステーションが設けられ、この加圧ピストン着脱ステーションの左側に待機ステーションが設けられると共に加圧ピストン着脱ステーションの前方には処理体出し入れステーションが設けられ、前記処理体出し入れステーションの右側に搬出ステーションが設けられると共に、加圧ステーションの右側には搬入ステーションが設けられ、前記搬送手段は、加圧ピストン着脱ステーションを中心として左右方向にスライド可能であり、且つ前後方向に延びる２つの軌道が上面の左右方向両側に備えられたスライド台であって、このスライド台が左側にスライドした際には、左側の軌道が待機ステーション上に位置すると共に右側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結し、右側にスライドした際には、左側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結すると共に右側の軌道が搬入ステーション及び搬出ステーションと連結するとよい。

こうすることで、加圧ピストン着脱ステーションを中心として機能的に他ステーションを配置することができるようになる。
スライド台を左へスライドさせることで、スライド台の左側の軌道上に停留している圧力容器を待機ステーションに配置可能とすると共に、右側の軌道上に停留している圧力容器に対して加圧ピストンを着脱することができるようになる。また、右側の軌道が加圧ステーションと処理体出し入れステーションとを連結するため、当該軌道上の圧力容器を加圧ステーション又は処理体出し入れステーションに移動させることが可能となる。

スライド台を右へスライドさせることにより、スライド台の右側の軌道上に停留している圧力容器を簡単に搬出ステーションへ移動させることができると共に、搬入ステーションに搬入された圧力容器を当該右側の軌道を用いて容易に他ステーションへ移送することが可能となる。
なお、好ましくは、前記処理体出し入れステーションの近傍に、処理体を予め処理温度に加熱しておく予熱装置と、加圧処理終了後の処理体を冷却するクウェンチング装置とが配設されているとよい。

これによれば、処理体に対して熱間等方圧加圧処理を行う際に、処理体出し入れステーション近傍の予熱装置で処理体を予熱することができ、クウェンチング装置で処理済みの処理体の冷却を行うことができ、作業の効率化を図ることが可能となる。
好ましくは、前記圧力容器はスライド台の軌道を移動可能な容器台車の上に配設され、当該圧力容器の上部には先端部が圧媒を加圧可能なように加圧ピストンが上方から挿入され、この加圧ピストンの基端部は圧力容器の上部を覆うように外嵌するピストン保持具に同伴上下動可能に連結され、前記ピストン保持具は、容器台車上に設けられる支持手段により上方に押し上げられるように支持されるとよい。

このようにすることで、支持手段で持ち上げられているピストン保持具に、加圧ピストンが支えられるようになるため、加圧ピストンを圧力容器の上部に挿入した状態で保持することが可能となり、加圧ピストンで圧力容器を閉蓋したまま、容器台車により各ステーション間で移送可能となる。
さらに好ましくは、前記支持手段はバネ体からなるとよい。

このようにすることで、簡単な構造でピストン保持具を支持することが可能となる。
なお、好ましくは、前記圧力容器はスライド台の軌道を移動可能な容器台車の上に配設され、当該圧力容器の下部には先端部が圧媒を加圧可能なように加圧ピストンが下方から挿入され、この加圧ピストンを押圧する増圧手段が加圧ステーションで圧力容器の下方側に設けられ、前記圧力容器の上部に、処理体を圧力容器から出し入れ可能とする開口部が設けられていると共に、この開口部を閉塞する蓋体が備えられているとよい。

このようにすることで、容器台車に搭載された圧力容器の下部に挿入された加圧ピストンを、加圧ステーションに設けられた増圧手段で加圧することが可能となる。また、圧力容器は加圧ピストンを挿入したまま、容器台車により各ステーション間を移動可能となる。
また、加圧ピストンとは反対側に処理体取り出し用の開口部があるため、加圧ピストンをその都度取り外したりすることなく、処理体を収納することができるようになる。

なお、好ましくは、前記蓋体を開口部とを密着させるべく、前記圧力容器を蓋体側へ押圧する押圧手段を加圧ステーションで圧力容器の下方側に設けるとよい。
このようにすることで、圧力容器の下方側に設けられた押圧手段により、圧力容器をその上方に位置する蓋体側へ押圧し、両者を密着させることで開口部を確実に密閉することができるようになる。

なお、好ましくは、前記加圧ピストンの外径は、圧力容器の内部に形成され且つ圧媒及び処理体を収納する収納室の内径より小径とされているとよい。
このようにすることで、収納室内の圧力を容易に高圧とすることができるようになる。

本発明によれば、等方圧加圧処理において処理サイクル時間を大幅に短縮することが可能となる。

以下、本発明にかかる等方圧加圧装置の第１実施形態を、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）を及び熱間等方圧加圧装置（ＨＩＰ装置）を基に説明する。
ＨＩＰ法は、気体や液体を圧力媒体とし、約１００ＭＰａ以上の高い等方圧力と１０００℃以上の温度との相乗効果を利用して加圧処理する技術であって、鋳造品の引け巣やガス気泡等の除去、などの焼結部品内部の残留気泡の除去などに広く使用されるものである。

図１に示すように、ＨＩＰ装置１は、後述する搬送手段２上に軌道３が設けられると共に、この軌道３を転動する転動輪４を備えた容器台車５を有し、この容器台車５上に円筒状の圧力容器６が載置されている。
この圧力容器６は、内部にシリンダ状の中空部７が形成された厚肉容器であって、上下に設けられた開口部８Ａ，８Ｂにより外部と連通するようになっている。上部及び下部開口部８Ａ，８Ｂから加圧ピストン９（上ピストン）及び下ピストン１０が挿入され、その間に収納室１１が形成されるものとなっている。

この収納室１１に鋳造品や粉末冶金製品などの処理体１２が収納され、その周囲には処理体１２に対して圧力を均一に伝えるための圧媒１４（圧力媒体）が満たされるようになっている。圧媒１４としては、処理体１２に静水圧で圧力を伝えるために、亜硝酸ナトリウム等の溶融塩やシリコン油等の液体が用いられている。
下ピストン１０は、圧力容器６の下部開口部８Ｂを閉塞するように嵌り込むと共に、下ピストン１０の基端部は容器台車５に固定されるようになっている。加圧ピストン９は、圧力容器６の上部開口部８Ａから出退自在に嵌り込んでおり、その先端部が圧媒１４を加圧可能なようになっている。この加圧ピストン９が圧力容器６内に入り込むことで圧媒１４が徐々に圧縮され、処理体１２に等方的な高圧が加わるようになる。

詳しくは、加圧ピストン９は、先端に径外方向に突出した鍔部１５を有する棒状のピストンロッド１６と、このピストンロッド１６が内部に貫通するように嵌り込んでいる円筒状の外套体１７とから構成されている。
ピストンロッド１６の先端にある鍔部１５と外套体１７の縁との間には、マイタリングパッキン２１がピストンロッド１６を取り巻くように配設されている。

ピストンロッド１６の基端側にはフランジ状の突出部３４が設けられ、この突出部３４と外套体１７の端との間にバネ体３９が設けられることで、ピストンロッド１９の基端側は外套体１７から離れる方向に付勢されることになる。これにより、前記マイタリングパッキン２１は上下方向に押さえつけられると共に、外套体１７とピストンロッド１６とが一体となって加圧ピストン９が構成されるものとなっている。

前記突出部３４のピストンロッド軸芯方向外側で、且つピストンロッド１６の最上端には、フランジ状の係合部３２が設けられている。この係合部３２と加圧クロスヘッド２０に設けられた被係合部３３とは、容易に着脱可能であって、加圧ピストン９が加圧クロスヘッド２０に容易に取り付け可能となっている。さらに、外套体１７の上端部には径大なフランジ部１８が形成されており、このフランジ部１８が加圧ステム１９を介して加圧クロスヘッド２０へ連結されている。ゆえに、加圧クロスヘッド２０が降下することで、加圧ピストン９が圧力容器６内に入り込んでゆき、圧媒１４を圧縮することで処理室を超高圧に高めるようにする。

加圧クロスヘッド２０に設けられた締め付けアクチュエータ２２によりピストンロッド１６が上方に持ち上げられることで、マイタリングパッキン２１がピストン径外方向へ突出するようになり、中空部７（シリンダ）に対する気密性が高まるものとなっている。なお、本実施形態の加圧ピストン９は、収納室１１の圧力が高圧になればなるほど、前記鍔部１５を含むピストンロッド１６先端部に圧力が加わり、ピストンロッド１６が上方へ移動し、マイタリングパッキン２１が外方に突出し気密性が高まるものとなっている。すなわち自己締め付け機能を有するものとなっている。

前記加圧クロスヘッド２０は、後述の増圧手段２５に連動しており、この増圧手段２５により加圧クロスヘッド２０は下方に押し下げられ、加圧ピストン９を圧力容器６内に押し込むようになる。
前記加圧ピストン９の基端部、詳しくは外套体１７の径大部は、ピストン保持具２６に形成された保持孔２７により支持されるようになっている。この保持孔２７は径大部より径が小さいため、加圧ピストン９は上方へは抜き取れるものの、下方へ通り抜けることなく支持される。

ピストン保持具２６は、圧力容器６上部の上方を覆う上蓋部２８と、上蓋部２８の下面から下方に突設し、且つ圧力容器６の上部周壁を覆うように設けられた側蓋部２９とからなり、圧力容器６の上部に遊嵌するように設けられている。このピストン保持具２６は、容器台車５に設けられたバネ体からなる複数（４つ）の支持手段３０により上方に押し上げられるように保持されるものとなっており、図１に示されるごとく、保持孔２７に嵌入した加圧ピストン９の先端部が、圧力容器６の上部開口部８に入り込んで塞ぐようになっている。

加圧クロスヘッド２０が降下した際には、ピストン保持具２６は加圧ピストン９と同伴下動してゆき、加圧クロスヘッド２０が上昇した場合は、支持手段３０の付勢力により加圧ピストン９と一体となって上方へ移動することとなる。
このように、ピストン保持具２６が加圧ピストン９を保持しつつ一定位置で支持することにより、圧力容器６に加圧ピストン９を挿したままにしておくことが可能となる。

また、ピストン保持具２６が加圧中に降下し、圧力容器６の上部を覆ってしまうことにより、不慮のトラブルにより圧媒１４が噴出するようなことがあっても、装置外部に圧媒１４が漏れて飛び散るることを防ぐことができるようになる。このピストン保持具２６は、高温状態を保つ必要のある圧力容器６や加圧ピストン９の断熱カバーとしての働きも奏することになる。

一方、下ピストン１０も、加圧ピストン９と略同様の構成を有し、ピストンロッド１６、外套体１７、それらに上下方向に挟まれたマイタリングパッキン２１を備え、パッキンは自己締結機能を有するものとなっている。前記外套体１７が容器台車５に固定されているために、下ピストン１０はシリンダすなわち収納室１１に対して出退しないものとなっている。

本実施形態の圧力容器６は、収納室１１の外周近傍に電気ヒータ等の加熱手段３５を備えていると共に、圧力容器６はその外壁を断熱体３６で覆われるものとなっている。この加熱手段３５の電源（動力源）は、容器台車５側部に設けられた電源供給ソケット３７及びそれに嵌り込む電源供給プラグ３８を介して外部から供給されるようになっている。
以上説明した圧力容器６に収納されている処理体１２は、図２、図３に示すようなＨＩＰ装置１により、ＨＩＰ処理されることになる。

当該ＨＩＰ装置１には、同一水平面上に、前記圧力容器６に対し処理体１２の出し入れを行う処理体出し入れステーションＫと、加圧ピストン９を圧力容器６に着脱する加圧ピストン着脱ステーションＬと、挿入された加圧ピストン９を圧力容器６内に押し込むことで処理体１２を等方圧で加圧処理する加圧ステーションＭと、前記加圧処理の操作を行うまで圧力容器６を一時的に待機させる待機ステーションＮとが備えられている。

各ステーションの位置関係は、平面視で、加圧ステーションＭの前方に加圧ピストン着脱ステーションＬが設けられ、この加圧ピストン着脱ステーションＬの左側に待機ステーションＮが設けられると共に加圧ピストン着脱ステーションＬの前方には処理体出し入れステーションＫが設けられるものとなっている。
なお、実施形態の説明においては、図２の左右を左右方向と呼び、上下を前後方向と呼んでいるが、その方向は相対的な関係を示すものである。

加圧ピストン着脱ステーションＬには、そこを中心として左右方向にスライド可能なスライド台２（本願請求項の搬送手段）が配設されている。すなわち、このスライド台２上に加圧ピストン着脱ステーションＬが配置されるものとなっている。
このスライド台２の上面には、前後方向に延びる２つの軌道３Ａ，３Ｂが左右方向両側にそれぞれ備えられ、この軌道３Ａ，３Ｂ上を前記圧力容器６を備えた容器台車５が移動可能となっているものである。

スライド台２の下面には車輪６１が備えられており、本装置１が設置される土台上に左右方向に敷かれたレール６０上を転がることでスライド台２は左右方向へスライド移動自在となっている。
また、前述の処理体出し入れステーションＫ、及び加圧ステーションＭにも前後方向に軌道３が設けられている。各ステーションＫ，Ｍの軌道幅と前記スライド台２上の軌道幅は同一であるため、容器台車５は両者間を移動可能となっている。

なお、軌道３（３Ａ，３Ｂ）は、鉄道軌道と同様に、左右一対のレールにより構成されるものとなっている。
スライド台２が左側にスライドした際には、左側の軌道３Ａが待機ステーションＮ上に位置する。右側の軌道３Ｂは加圧ピストン着脱ステーションＬ上に位置すると共に、加圧ステーションＭと処理体出し入れステーションＫとを連結し、加圧ステーションＭ〜加圧ピストン着脱ステーションＬ〜処理体出し入れステーションＫ間における圧力容器６の移動を可能とする。換言すれば、当該スライド台２を介して、圧力容器６は、加圧ピストン着脱ステーションＬを経由することで他の各ステーションへ移動可能となる。

さらに、処理体出し入れステーションＫの近傍には、処理体１２を処理温度に予め加熱しておく予熱装置４０と、加圧処理終了後の処理体１２を冷却するクウェンチング装置４１とが配設されるようになっている。
本ＨＩＰ装置１では、処理サイクルにかかる時間を短縮するため、圧力容器６を２つ使用して、それぞれを並列的に処理するようにしている。各ステーションで行われる処理工程の詳細、及び圧力容器６Ａ，６Ｂの搬送態様は以下の通りである。

まず、図４（ａ）に示す如く、処理体取り出しステーションＫに圧力容器６Ａが停留しており、その前方にある予熱装置４０において、例えば、電気ヒータ等で処理体１２が一定の温度に加熱されている。この処理体１２は一定の予熱を施された後、圧力容器６の上部開口部８Ａを通じて収納室１１内に収納されるようになる。その後、圧媒１４が処理体１２を満たすように注入される。

その後、圧力容器６Ａは、スライド台２の左側の軌道３Ａに乗り移り、加圧ピストン着脱ステーションＬに移送され、上部開口部８Ａに加圧ピストン９が挿入される。（図４（ｂ）、図４（ｃ））
このとき、加圧ピストン９の基端部はピストン保持具２６により保持されているため、圧力容器６Ａの上部に刺さったままの状態を維持することになる。このようにＨＩＰ処理を行う以前から加圧ピストン９を挿入することにより、収納室１１内からの放熱を防ぐことができると共に、加圧ピストン挿入作業にかかる時間の間に、他の圧力容器６Ｂに対する処理を並列的に行うことができるものとなっている。

加圧ピストン９を挿入した圧力容器６Ａは、加圧ステーションＭにある他の圧力容器６Ｂの搬送の通過待ちのため、待機ステーションＮに一時的に待避する。すなわち、スライド台２を左側にスライドさせ、左軌道３Ａ上に停留する圧力容器６Ａを待機ステーションＮへ移動させるようにする。（図４（ｄ））
その後、図４（ｅ）のように、加圧ステーションＭに位置する加圧処理の終了した圧力容器６Ｂを、スライド台２の右側の軌道３Ｂに乗り移らせるようにする。乗り移った位置は加圧ピストン着脱ステーションＬであるため、クレーン等により、加圧処理のすんだ圧力容器６Ｂの加圧ピストン９は取り抜かれることになる。上部開口部８Ａが開放状態となった圧力容器６Ｂは、処理体出し入れステーションＫへ搬送されることになる。（図４（ｆ））
前記処理体取り出しステーションＫに搬送された圧力容器６Ｂからは、ＨＩＰ処理が終わった処理体１２が取り出され、クウェンチング装置４１へ運ばれ所定の手順に従って冷却されることとなる。（図４（ｇ））
その処理を行っている最中に、スライド台２を再度右側にシフトさせ、未処理の圧力容器６Ａを加圧ピストン着脱ステーションＬに移動させた後、軌道３Ａ上を後方に搬送することで加圧ステーションＭに移動させる。（図４（ｇ）〜図４（ｈ））
その後、図４（ｉ）のように、加圧処理後の冷却が終了した処理体１２を、処理済み処理体架台４２へ移し、最終的には外部へ搬出することとなる。

なお、待機ステーションＮや加圧ステーションＭに圧力容器６Ａ，６Ｂが位置する際には、電源供給ソケット３７に電源供給プラグ３８を差し込み、加熱手段３５を作動状態にするとよい。そうすることで処理体１２の温度を一定に保つことができるようになる。
加圧ステーションＭに配置された圧力容器６、すなわち図４（ｈ）の状態にある圧力容器６Ａは、図３，図５に示すごとく、門型フレーム４３（ヨークフレーム）の中に配置されている。詳しくは、圧力容器６を載置している容器台車５が、門型フレーム４３の下部に設けられた軌道３上に位置し、門型フレーム４３の上部に設けられた増圧手段２５（増圧ピストン４４及び増圧シリンダ４５）が加圧クロスヘッド２０を介して加圧ピストン９の基端部と連結している。

加圧クロスヘッド２０と加圧ピストン９基端部との連結状態や圧力容器６（６Ａ）の構成、加圧ピストン９の構成は前述の通りであって、図５（ａ）に示すように、収納室１１内に処理体１２を入れた後、上部開口部８Ａから加圧ピストン９を挿入するようにする。
その後、図５（ｂ）の如く、加圧クロスヘッド２０の被係合部３３とピストンロッド１６の係合部３２とが係合することで両者を連結させた後、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示すように、増圧手段２５を作動させ、加圧クロスヘッド２０を降下させることで、加圧ピストン９を圧力容器６内に挿入させ、収納室１１内を高圧にするようにする。

一定の圧力に達して所定処理時間経った後は、加圧ピストン９を逆に動かして収納室１１内を減圧した後（図５（ｅ）−＞図５（ｄ）ー＞図５（ｃ））、加圧クロスヘッド２０と加圧ピストン９とを切り離すようにする（図５（ｂ））。
以上のような、ＨＩＰ処理及びその前後処理を行うことで、全体としてのサイクルタイムの短縮化を図ることができるようになる。

本発明にかかる等方圧加圧装置の第２実施形態について、図６〜図８に基づいて、以下説明する。
図６，図７に示すように、本実施形態は、平面視で加圧ステーションＭの前方に加圧ピストン着脱ステーションＬが設けられ、この加圧ピストン着脱ステーションＬの左側に待機ステーションＮが設けられると共に加圧ピストン着脱ステーションＬの前方には処理体出し入れステーションＫが設けられている点では第１実施形態と略同一である。

しかしながら、前記処理体出し入れステーションＫの右側には、当該ＨＩＰ装置１から外部へ圧力容器６を搬出することを可能とする搬出ステーションＰ（容器交換ステーション）が設けられ、加圧ステーションＭの右側には、ＨＩＰ装置１へ外部から圧力容器６を搬入することを可能とする搬入ステーションＱ（予備容器待機ステーション）が設けられている。搬入ステーションＱ及び搬出ステーションＰにも、前後方向を向く一対の軌道３が設けられている。

搬送手段であるスライド台２は、加圧ピストン着脱ステーションＬを中心として左右方向にスライド自在であって、スライド台２の上面には前後方向に延びる一対の軌道３が、左右方向両側に２つ備えられている。このスライド台２が左側にスライドした際には、左側の軌道３Ａが待機ステーションＮ上に位置すると共に右側の軌道３Ｂが加圧ステーションＭと処理体出し入れステーションＫとを連結するようになっている。これらの点は第１実施形態と略同一である。

しかしながら、スライド台２が右側にスライドした際には、左側の軌道３Ａが加圧ステーションＭと処理体出し入れステーションＫとを連結すると共に、右側の軌道３Ｂが搬入ステーションＱ及び搬出ステーションＰと連結するようになっているため、搬入ステーションＱにある圧力容器６Ｃは、スライド台２に乗り移り可能となる。その後、他ステーションに移動可能となる。搬出される圧力容器６Ｄは、スライド台２の右側の軌道３Ｂに載った上で、搬出ステーションＰに移動することで搬送されて、装置外部へ搬出されるようになる。

図８は、搬入ステーションＱに搬入された圧力容器６Ｃに処理体１２が格納されると共に、その処理と並列的（パイプライン的）に、圧力容器６Ｄから処理体１２が取り出され、かかる圧力容器６Ｄが搬出ステーションＰから取り出される様子を示したものである。
図８の（ａ）は、図４の（ｉ）と同様に、ＨＩＰ処理の終わった圧力容器６Ｄが処理体取り出しステーションＫに移送され、内部に格納されていた処理体１２がクウェンチング装置４１を経て取り出されている。それとほぼ同時に搬入ステーションＱに、処理体１２が入っていない圧力容器６Ｃが搬入されるものとなっている。

次に、圧力容器６Ｄは、スライド台２の右側の軌道３に乗り移ることにより、加圧ピストン着脱ステーションＬに位置し、使用済みの加圧ピストン９が嵌め入れられることになる。（図８（ｂ）、図８（ｃ））
その後、スライド台２を右側にスライドさせ、右側の軌道３Ｂと搬出ステーションＰを連結した上で、圧力容器６Ｄを搬出ステーションＰに移動させるようにする。（図８（ｄ））
次に、搬入ステーションＱに位置する加圧処理前の圧力容器６Ｃを、スライド台２の右側の軌道３Ｂに移動させ停留させたまま、スライド台２を左側にシフトさせ、加圧ピストン着脱ステーションＬに位置させる。そこで、加圧ピストン９を圧力容器６Ｃから抜いた後、処理体取り出しステーションＫへ移動させる。（図８（ｅ）、図８（ｆ）、図８（ｇ））
その後、スライド台２を右にスライドさせると共に、未使用の圧力容器６Ｃへ予熱装置４０で予熱されている処理体１２を投入し、さらに、搬出ステーションＰにある加圧処理後の圧力容器６Ｄをクレーン等を用いて外部へ持ち去るようにする。（図８（ｈ）、図８（ｉ））
このようにすることで、複数の圧力容器６Ｃ，６Ｄに対して並列的にＨＩＰ処理及びその前後処理を施すことが可能となり、サイクルタイムの短縮化を図ることができるようになる。

本発明にかかる等方圧加圧装置の第３実施形態について、図９〜図１１に基づいて説明する。
本実施形態は、各処理ステーションの位置関係やスライド台２の構成に関しては、第１実施形態や第２実施形態と略同一であるものの、加圧容器やそれに挿入される加圧ピストン９の構成が大きく異なっているものである。

図９に示すように、本実施形態の圧力容器６は容器台車５上に配置されており、下方から加圧ピストン９が挿入されるものとなっている。この加圧ピストン９は第１実施形態と略同一な構成を有しており、第１実施形態と同一部材には同一符号を付している。
しかしながら、圧力容器６の上部に形成された上部開口部８Ａは、圧力容器６の上方に配置された蓋体４６により閉塞されるようになっている。この蓋体４６と上部開口部８Ａとの接触面には、気密性を高めるためにフラットパッキン４７が設けられるようになっている。

加圧ステーションＭには、加圧ピストン９を圧力容器６内に押し込むことで増圧する増圧手段２５と、圧力容器６を上方に押し上げる押圧手段４８とが備えられている。増圧手段２５は増圧ピストン４４及び増圧シリンダ４５から構成され、押圧手段４８は押圧ピストン４９及び押圧シリンダ５０から構成されている。各シリンダ４５，５０内に流体を注入することで各ピストン４４，４９が出退し、かかるピストン４４，４９の先端で対象物を押すようになっている。

押圧手段４８は、加圧ステーションＭの位置であって容器台車５の下方に配置され、押圧ピストン４９が押圧シリンダ５０から突出することで、容器台車５を上方に押し上げ、門型フレーム４３に連結している蓋体４６と圧力容器６の上部開口部８Ａとを互いに密着させるようにしている。（図１０（ｂ））
その状態で、容器台車５の下方に位置する増圧ピストン４４が、加圧ピストン９を押し上げることで、加圧ピストン９が圧力容器６内に入り込み、圧媒１４を圧縮して、処理体１２に対するＨＩＰ処理を行うようにする。（図１０（ｃ）、図１０（ｄ））
このような構成にすることにより、加圧ピストン９を圧力容器６から抜き取ることなく、上部開口部８Ａより処理体１２を出し入れすることが可能となる。それにより、加圧ピストン着脱ステーションＬを不要にすることも可能となる。

図１１には、第３実施形態の変形例が示されている。
すなわち、この圧力容器６の収納室１１の下部には、収納室１１より径小であって下方外部へ連通するプランジャ孔５２が形成されており、このプランジャ孔５２には下方からプランジャ５３（加圧ピストン）が圧媒１４に接触するように挿入されている。このプランジャ５３はその基端側に設けられた係合部５４により増圧ピストン４４の先端部の被係合部５５と連結している。当該プランジャ５３の径は増圧ピストン４４の径より径小である。この構成により、収納室１１内を非常に高圧とすることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、この等方圧加圧装置は、高温（ＨＩＰ）、温間（ＷＩＰ）、冷間（ＣＩＰ）の何れであってもよい。
また、搬送手段はスライド台に限定されず、回転型のテーブルであっても何ら問題はない。

第１実施形態にかかる圧力容器の側面断面図である。 第１実施形態にかかる等方圧加圧装置の平面図である。 第１実施形態にかかる等方圧加圧装置の正面図である。 第１実施形態の作動態様を示す平面図である。 第１実施形態の作動態様を示す側面断面図である。 第２実施形態にかかる等方圧加圧装置の平面図である。 第２実施形態にかかる等方圧加圧装置の正面図である。 第２実施形態の作動態様を示す平面図である。 第３実施形態にかかる圧力容器の正面断面図である。 第３実施形態の作動態様を示す正面断面図である。 第３実施形態にかかる圧力容器の変形例を示す正面断面図である。

１ 熱間等方圧加圧装置
２ 搬送手段（スライド台）
３ 軌道
５ 容器台車
６ 圧力容器
９ 加圧ピストン
１２ 処理体
１４ 圧媒
２６ ピストン保持具
３０ 支持手段
Ｋ 処理体出し入れステーション
Ｌ 加圧ピストン着脱ステーション
Ｍ 加圧ステーション
Ｎ 待機ステーション
Ｐ 搬出ステーション
Ｑ 搬入ステーション

Claims (8)

1. 圧媒（１４）に浸された処理体（１２）が内部に収納されると共にこの圧媒（１４）を圧縮する加圧ピストン（９）が出退自在に挿入される圧力容器（６）を備える等方圧加圧装置において、
   前記圧力容器（６）に対し処理体（１２）の出し入れを行う処理体出し入れステーション（Ｋ）と、加圧ピストン（９）を圧力容器（６）に着脱する加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）と、挿入された加圧ピストン（９）を圧力容器（６）内に押し込むことで処理体（１２）を等方圧で加圧処理する加圧ステーション（Ｍ）と、前記加圧処理の操作を行うまで圧力容器（６）を一時的に待機させる待機ステーション（Ｎ）とが備えられ、
   前記圧力容器（６）を加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）を介して他の各ステーション（Ｋ）（Ｍ）（Ｎ）へ移動可能とする搬送手段（２）が設けられると共に、この搬送手段（２）に加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）が配置されており、
   前記搬送手段（２）は、前記圧力容器（６）が搬送又は停留可能な複数の軌道（３Ａ）（３Ｂ）と、圧力容器（６）を搬入するための搬入ステーション（Ｑ）と、圧力容器（６）を搬出するための搬出ステーション（Ｐ）とを備え、
   一方の軌道（３Ａ）が待機ステーション（Ｎ）に位置する際に、他方の軌道（３Ｂ）が加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）に位置し且つ加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結し、
   前記一方の軌道（３Ａ）が加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）に位置し且つ加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結している際に、他方の軌道（３Ｂ）が搬入ステーション（Ｑ）及び搬出ステーション（Ｐ）と連結しており、
   前記加圧ステーション（Ｍ）の前方に加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）が設けられ、この加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）の左側に待機ステーション（Ｎ）が設けられると共に加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）の前方には処理体出し入れステーション（Ｋ）が設けられ、
   前記搬送手段（２）は、加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）を中心として左右方向にスライド可能であり、且つ前後方向に延びる２つの軌道（３Ａ）（３Ｂ）が上面の左右方向両側に備えられたスライド台であって、
   前記スライド台（２）が左側にスライドした際には、左側の軌道（３Ａ）が待機ステーション（Ｎ）上に位置すると共に、右側の軌道（３Ｂ）が加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結し、右側にスライドした際には、左側の軌道（３Ａ）が加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結することを特徴とする等方圧加圧装置。
2. 前記加圧ステーション（Ｍ）の前方に加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）が設けられ、この加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）の左側に待機ステーション（Ｎ）が設けられると共に加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）の前方には処理体出し入れステーション（Ｋ）が設けられ、
   前記処理体出し入れステーション（Ｋ）の右側に搬出ステーション（Ｐ）が設けられると共に、加圧ステーション（Ｍ）の右側には搬入ステーション（Ｑ）が設けられ、
   前記搬送手段（２）は、加圧ピストン着脱ステーション（Ｌ）を中心として左右方向にスライド可能であり、且つ前後方向に延びる２つの軌道（３Ａ）（３Ｂ）が上面の左右方向両側に備えられたスライド台であって、
   このスライド台（２）が左側にスライドした際には、左側の軌道（３Ａ）が待機ステーション（Ｎ）上に位置すると共に右側の軌道（３Ｂ）が加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結し、右側にスライドした際には、左側の軌道（３Ａ）が加圧ステーション（Ｍ）と処理体出し入れステーション（Ｋ）とを連結すると共に右側の軌道（３Ｂ）が搬入ステーション（Ｑ）及び搬出ステーション（Ｐ）と連結することを特徴とする請求項１に記載の等方圧加圧装置。
3. 前記処理体出し入れステーション（Ｋ）の近傍に、処理体（１２）を予め処理温度に加熱しておく予熱装置（４０）と、加圧処理終了後の処理体（１２）を冷却するクウェンチング装置（４１）とが配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の等方圧加圧装置。
4. 前記圧力容器（６）はスライド台（２）上の軌道（３Ａ）（３Ｂ）を移動可能な容器台車（５）の上に配設され、
   当該圧力容器（６）の上部には先端部が圧媒（１４）を加圧可能なように加圧ピストン（９）が上方から挿入され、
   この加圧ピストン（９）の基端部は圧力容器（６）の上部を覆うように外嵌するピストン保持具（２６）に同伴上下動可能に連結され、
   前記ピストン保持具（２６）は、容器台車（５）上に設けられる支持手段（３０）により上方に押し上げられるように支持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の等方圧加圧装置。
5. 前記支持手段（３０）はバネ体からなることを特徴とする請求項４に記載の等方圧加圧装置。
6. 前記圧力容器（６）はスライド台（２）上の軌道（３Ａ）（３Ｂ）を移動可能な容器台車（５）の上に配設され、
   当該圧力容器（６）の下部には先端部が圧媒（１４）を加圧可能なように加圧ピストン（９）が下方から挿入され、
   この加圧ピストン（９）を押圧する増圧手段（２５）が加圧ステーション（Ｍ）で圧力容器（６）の下方側に設けられ、
   前記圧力容器（６）の上部に、処理体（１２）を圧力容器（６）から出し入れ可能とする開口部（８Ａ）が設けられていると共に、この開口部（８Ａ）を閉塞する蓋体（４６）が備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の等方圧加圧装置。
7. 前記蓋体（４６）を開口部（８Ａ）とを密着させるべく、前記圧力容器（６）を蓋体（４６）側へ押圧する押圧手段（４８）を加圧ステーション（Ｍ）で圧力容器（６）の下方側に設けていることを特徴とする請求項６に記載の等方圧加圧装置。
8. 前記加圧ピストン（９）の外径は、圧力容器（６）の内部に形成され且つ圧媒（１４）及び処理体（１２）を収納する収納室（１１）の内径より小径とされていることを特徴とする請求項６又は７に記載の等方圧加圧装置。

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