JP5826102B2 - 熱間等方圧加圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間等方圧加圧装置に関するものである。

ＨＩＰ法（熱間等方圧加圧装置を用いたプレス方法)は、数１０〜数１００ＭＰａの高圧に設定された雰囲気の圧媒ガスのもと、焼結製品（セラミックス等）や鋳造製品等の被処理物をその再結晶温度以上の高温にして処理するものであり、被処理物中の残留気孔を消滅させることができるという特徴がある。そのため、このＨＩＰ法は、機械的特性の向上、特性のバラツキの低減、歩留まり向上などの効果が確認されており、今日、広く工業的に使用されるに至っている。

ところで、実際の製造現場では処理の迅速化が強く望まれており、そのためにはＨＩＰ処理の工程の中でも時間がかかる冷却工程を短時間で行うことが必要不可欠とされている。そこで、従来の熱間等方圧加圧装置（以下、ＨＩＰ装置という）では、炉内を均熱に保持したまま冷却速度を向上させるさまざまな方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、被処理物を収容する高圧容器の内側に、当該被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性の内ケーシングと、当該内ケーシングを外側から取り囲むように配設されたガス不透過性の外ケーシングと、前記内ケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えたＨＩＰ装置が開示されている。このＨＩＰ装置では、内ケーシングの内部がホットゾーンとされており、これら内外ケーシングにより断熱的に保持されたホットゾーン内に貯留された圧媒ガスを用いて被処理物に対して等方圧加圧処理を行うことが可能となっている。

このＨＩＰ装置には、高圧容器の内部で圧媒ガスを循環させてホットゾーン内（被処理物）を冷却させる冷却手段として、第１冷却手段と第２冷却手段とが設けられている。
すなわち、第１冷却手段は第１循環流に沿って圧媒ガスを循環させることにより冷却を行うものであり、この第１循環流は内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すものである。

第２冷却手段は第２循環流に沿って圧媒ガスを循環させることにより冷却を行うものであり、この第２循環流はホットゾーン内の圧媒ガスをホットゾーンの外側に導き、外側に導かれた圧媒ガスを上述した第１冷却手段により強制循環する圧媒ガスに合流させて冷却を行い、冷却された圧媒ガスの一部をホットゾーン内に戻すように圧媒ガスを循環するものである。

上述した特許文献１の熱間等方圧加圧装置では、第１循環流を流れる圧媒ガスの一部をファン及びイジェクターを用いてホットゾーンの下方から第２循環流に合流させ、合流した圧媒ガスがホットゾーン内を循環しつつ冷却するため、冷却過程で生じる炉上部と下部の温度差を解消して炉内を効率的に冷却することができる。
特に、特許文献１の容器では、低温の圧媒ガスを直接炉内に導くことがないので、容器内周面を過度に冷却することがない。また、イジェクターを用いた強制循環であれば、高い冷却速度を実現することができる。さらに、ホットゾーン内にファンを設ける場合に比べれば、耐熱性などの材料に対する制約がないイジェクターを用いているので、炉構造が複雑にならず、ＨＩＰ装置の価格も高騰する虞はない。

また、特許文献２には、高圧容器内の圧媒ガスを容器外に取り出し、容器外で冷却してから容器内に戻すことで、冷却工程を短時間で行う技術が開示されている。

特開２０１１−１２７８８６号公報 特開２００７−３０９６２６号公報

特許文献１のＨＩＰ装置では、イジェクターにより炉内に第２循環流を形成させて、炉内を均熱化しつつ冷却することが特徴である。しかし、イジェクターを介してホットゾーン内に流れ込む第１循環流を流れる圧媒ガスは、ホットゾーン内にある圧媒ガスと温度や密度に大きな差があって、一般に混合されにくい。つまり、第１循環流として流れる低温の圧媒ガスを第２循環流として流れる高温の圧媒ガスに合流させようとしても、そのままでは両者は十分に混合されることがない。それゆえ、特許文献１のＨＩＰ装置ではイジェクターの流速を上げる必要があり、結果としてイジェクターやファンの出側と入側との圧力差（圧力損失）が大きくなってしまい、これらを駆動させる電動機に大がかりなものを使用せざるを得なかった。その結果、特許文献１のＨＩＰ装置は、ファンや電動機に大きな設置スペースを割かねばならない分だけ被処理物を処理するスペースが狭くなっていた。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ＨＩＰ処理の処理室（ホットゾーン）内を狭くすることなく、ＨＩＰ処理後に処理室（ホットゾーン）内を効率良く且つ短時間で冷却することができるＨＩＰ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のＨＩＰ装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の熱間等方圧加圧装置（ＨＩＰ装置）は、被処理物を収容する高圧容器の内側に、この被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性のケーシングと、このケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えており、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを用いて前記被処理物に対して等方圧加圧処理を行う熱間等方圧加圧装置であって、前記ケーシングの外側を上方から下方に向かって導かれて冷却された圧媒ガスを、前記ホットゾーン内に導いてこのホットゾーンを冷却する冷却手段が設けられており、前記冷却手段には、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを、前記高圧容器の下部から前記ホットゾーンの上部まで前記ホットゾーン内の圧媒ガスと交わることなく導いて前記ホットゾーン内に導入するガス導入手段が備えられていることを特徴とする。

好ましくは、前記ガス導入手段は、前記ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共に前記ホットゾーンの上部で開放された導管と、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを前記導管によってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段と、を有しているとよい。
好ましくは、前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、前記冷却手段は、前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記整流筒の外側に導き、この外側に導かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン内に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにしているとよい。

好ましくは、前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、前記冷却手段は、前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内
しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記整流筒の外側の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記ホットゾーン内に導き、このホットゾーン内に導かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン外側に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにしているとよい。

好ましくは、前記導管は、前記整流筒の内周面に沿って設けられているとよい。
好ましくは、前記導管は、前記整流筒の中央部を上下方向に貫通するように設けられているとよい。
好ましくは、前記加熱手段は、前記ホットゾーンの中心から一定の径方向距離であって且つ周方向に複数に分かれて配備されており、前記径方向で複数に分かれた加熱手段の間には、前記ホットゾーンの中心からの径方向距離が前記加熱手段と同じとなる位置に前記導管が配備されているとよい。

前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスの一部を前記高圧容器外に導き、高圧容器外で冷却し、高圧容器内に設けられた前記導管に再び導くように配設され、且つ導管の下端部に接続された外部導管を有していて、前記外部導管には、高圧容器外に設けられ且つ外部導管内の圧媒ガスを強制的に循環させる外部強制循環手段（３９）が設けられており、前記外部強制循環手段（３９）は、前記導管に設けられて前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスをホットゾーンの上部に案内する強制循環手段（２５）とは別に備えられているとよい。

好ましくは、前記外部導管と導管との接続部分には、第１冷却手段によって循環させられる圧媒ガスの一部を吸引すると共に吸引した圧媒ガスを前記高圧容器外で冷却された圧媒ガスに混合させるイジェクタが設けられているとよい。

好ましくは、前記導管は、前記内ケーシングまたはこの内ケーシングに設けられた加熱手段に固定されており、前記導管は、前記内ケーシングまたは加熱手段に支持されたまま、前記整流筒に対して上下方向に移動可能とされているとよい。
また、本発明に係る熱間等方圧加圧装置の最も好ましい形態は、被処理物を収容する高圧容器の内側に、この被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性のケーシングと、このケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えており、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを用いて前記被処理物に対して等方圧加圧処理を行う熱間等方圧加圧装置であって、前記ケーシングの外側を上方から下方に向かって導かれて冷却された圧媒ガスを、前記ホットゾーン内に導いてこのホットゾーンを冷却する冷却手段が設けられており、前記冷却手段には、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを、前記高圧容器の下部から前記ホットゾーンの上部まで前記ホットゾーン内の圧媒ガスと交わることなく導いて前記ホットゾーン内に導入するガス導入手段が備えられていて、前記ガス導入手段は、前記ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共にホットゾーンの上部で開放された導管と、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを前記導管によってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段と、を有しており、前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、前記冷却手段は、前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記整流筒の外側に導き、この外側に導かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン内に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係る熱間等方圧加圧装置の最も好ましい形態は、被処理物を収容する高圧容器の内側に、この被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性のケーシングと、このケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えており、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを用いて前記被処理物に対して等方圧加圧処理を行う熱間等方圧加圧装置であって、前記ケーシングの外側を上方から下方に向かって導かれて冷却された圧媒ガスを、前記ホットゾーン内に導いてこのホットゾーンを冷却する冷却手段が設けられており、前記冷却手段には、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを、前記高圧容器の下部から前記ホットゾーンの上部まで前記ホットゾーン内の圧媒ガスと交わることなく導いて前記ホットゾーン内に導入するガス導入手段が備えられていて、前記ガス導入手段は、前記ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共にホットゾーンの上部で開放された導管と、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを前記導管によってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段と、を有しており、前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、前記冷却手段は、前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記整流筒の外側の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記ホットゾーン内に導き、このホットゾーン内に導
かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン外側に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにしたことを特徴とする。

本発明のＨＩＰ装置によれば、強制循環する手段に大がかりなものを用いなくてもＨＩＰ処理後にホットゾーン内を効率良く且つ短時間で冷却することができる。

第１実施形態のＨＩＰ装置の正面断面図である。 第２実施形態のＨＩＰ装置の正面断面図である。 第３実施形態のＨＩＰ装置の正面断面図である。 第１実施形態のＨＩＰ装置の変形例を示す正面断面図である。 第４実施形態のＨＩＰ装置の正面断面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 第４実施形態のＨＩＰ装置の被処理物入れ替え方法を示す図である。 図７の被処理物入れ替え方法の別の例を示す図である。 第４実施形態のＨＩＰ装置の変形例を示す正面断面図である。

「第１実施形態」
以下、本発明に係る熱間等方圧加圧装置の第１実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態の熱間等方圧加圧装置１（以下、ＨＩＰ装置１と呼ぶ）を示している。このＨＩＰ装置１は、被処理物Ｗを収容する高圧容器２を有しており、この高圧容器２の内側には被処理物Ｗを取り囲むように配設されたガス不透過性の内ケーシング３と
、この内ケーシング３を外側から取り囲むように配設されたガス不透過性の外ケーシング４と、が備えられている。内ケーシング３と外ケーシング４との間には断熱層５が設けられており、この断熱層５により内ケーシング３の内部は外部から断熱的に隔離されている。この第１実施形態の場合、この内ケーシング３と外ケーシング４とにより、ガス不透過性のケーシングが構成されている。

また、ＨＩＰ装置１は、内ケーシング３の内側に被処理物Ｗを支持する製品台６と圧媒ガスを加熱する加熱手段（ヒーター）７とを備えていて、製品台６の上側には被処理物Ｗが載置されている。そして、加熱手段７と被処理物Ｗとの間には、両者を仕切る整流筒８が設けられている。ＨＩＰ装置１は、整流筒８の外側に設けられた加熱手段７で加熱された圧媒ガスを整流筒８の下側から整流筒８の内部に供給し、この整流筒８の内部に導入された高温の圧媒ガスで被処理物Ｗの周囲に被処理物Ｗを取り囲むように圧媒ガスの雰囲気（以降、ホットゾーンという）を形成し、このホットゾーン内で被処理物Ｗに熱間等方圧加圧処理（以下、ＨＩＰ処理という）を行えるようになっている。

以降では、ＨＩＰ装置１を構成する各部材を詳しく説明する。
図１に示すように、高圧容器２は、上下方向に沿った軸心回りに円筒状に形成された容器本体９と、この容器本体９の上側（図１の紙面における上側）の開口を塞ぐ蓋体１０と、容器本体９の下側（図１の紙面における下側）の開口を塞ぐ底体１１とを備えている。これらの蓋体１０及び底体１１と容器本体９の開口との間にはシールが設けられ、高圧容器２の内部には外部から気密的に隔離された空洞が形成される。高圧容器２には図示を省略する供給配管や排出配管が連結されており、これらの供給配管及び排出配管を通じて高温高圧の圧媒ガス（ＨＩＰ処理が可能なように１０〜３００ＭＰａ程度に昇圧されたアルゴンガスや窒素ガス）を容器に供給したり容器から排出したりできるようになっている。

外ケーシング４は、高圧容器２の内側に配備された有蓋円筒状の部材であり、ＨＩＰ処理の温度条件に合わせてステンレス、ニッケル合金、モリブデン合金またはグラファイトなどのガス不透過性の耐熱材料を用いて形成されている。外ケーシング４は高圧容器２の内周面から径内側に向かって距離をあけて配備されており、外ケーシング４の外周面と高圧容器２の内周面との間には隙間が形成されている。この隙間は、圧媒ガスを上下方向に沿って流通可能な外側流路１２とされている。

具体的には、外ケーシング４は、下方に向かって開口した逆コップ状の外ケーシング本体１３と、この外ケーシング本体１３の下側開口を塞ぐ外ケーシング底体１４とを備えている。外ケーシング本体１３の上部には上開口部１５が形成されており、外ケーシング４の内側の圧媒ガスを下方から上方に導いて外ケーシング４の外側に案内できるようになっている。この上開口部１５には、内側から外側の外側流路１２に流れ出る圧媒ガスの流通を遮断する第１弁手段１７が設けられている。

また、外ケーシング底体１４の外周側には、上開口部１５と同様に外ケーシング４の外側（後述する内側流路２２）にある圧媒ガスを上下方向に沿って内側に流通させる第２流通孔２４が形成されている。この第２流通孔２４は、外ケーシング底体１４の外周側を上下方向に貫通するように形成されており、外側流路１２を流通する圧媒ガスの一部を内側流路２２に流入させられるようになっている。

さらに、外ケーシング底体１４の中央側には、外側流路１２を流通する圧媒ガスの残りをホットゾーン内に導く下開口部１６が形成されており、下開口部１６には後述する強制循環手段２５が設けられている。
この第１弁手段１７は、外ケーシング４の上開口部１５を塞ぐことができる程度の大きさに形成された栓部材１８と、この栓部材１８を上下方向に移動させる移動手段１９とを備えている。第１弁手段１７では、高圧容器２の外側に設けられた移動手段１９を用いて栓部材１８を上下いずれかの方向に移動させることで、上開口部１５を開閉して圧媒ガスの流通と遮断とを任意に切り換えることができるようになっている。

内ケーシング３は、外ケーシング４の内側に配備された筺体であって、上下方向に沿った略円筒状に形成されている。内ケーシング３は、外ケーシング４の内周面から径内方向に距離をあけて設けられており、外ケーシング４との間に隙間を形成できるようになって
いる。この隙間には、カーボンファイバを編み込んだ黒鉛質材料やセラミックファイバなどの多孔質材料で形成されたガス流通性の断熱層５が配備されている。この断熱層５を透過して圧媒ガスを上下方向に沿って流通可能な内側流路２２が形成されている。

内ケーシング３は、外ケーシング４と同様の耐熱材料を用いて逆コップ状に形成されており、上述した外ケーシング底体１４を用いて下側の開口を閉鎖するように配備されている。言い換えれば、外ケーシング底体１４は、外ケーシング本体１３の下開口を閉鎖するだけでなく、内ケーシング３本体の下開口を閉鎖するためにも用いられている。そして、内ケーシング３の下部と外ケーシング底体１４との間には上下方向に隙間が形成されており、この隙間は内ケーシング３の内側にある圧媒ガスを外側（内側流路２２）に流通させる第１流通孔２３とされている。

内ケーシング３の内部には、径外側から順番に加熱手段７と整流筒８とが設けられており、この整流筒８の内部がホットゾーンとされている。次に、内ケーシング３の内部の構造について説明する。
加熱手段７は、上下方向に並んで配置された３つのヒータエレメントで構成されている。加熱手段７は内ケーシング３の内周面から径内側に距離をあけて配備されており、この加熱手段７から径内側にさらに距離をあけて整流筒８が配備されている。そして、加熱手段７（ヒータ）の内側と外側とには、それぞれ圧媒ガスを上下に流通させるガス流通路が形成されている。

加熱手段７の外側に設けられる外側ガス流通路２０は、内ケーシング３の内周面に沿って上下方向に伸びており、その下端は上述した第１流通孔２３に連通している。そして、この第１流通孔２３を通じてホットゾーン内の圧媒ガスを外側流路１２に案内できるようになっている。また、加熱手段７の内側に設けられる内側ガス流通路２１は、整流筒８の内周面に沿って上下方向に伸びており、整流筒８の下側に形成されたガス導入孔２６に連通している。そして、このガス導入孔２６を介して圧媒ガスをホットゾーン内で帰還させることができるようになっている。

整流筒８は、ガスを透過しない板材で円筒状に形成されており、その開口された上端は内ケーシング３の内周面（上面）のやや下方まで伸びている。つまり、整流筒８の上端と内ケーシング３との間には上下方向に隙間が形成されており、この隙間を介して整流筒８の内側（ホットゾーン内）にある圧媒ガスを整流筒８の外側に設けられたガス流通路（内側ガス流通路２１または外側ガス流通路２０のいずれか）に案内できるようになっている。

整流筒８の下側には、被処理物Ｗを載置する製品台６が設けられている。この製品台６は、圧媒ガスを流通可能な多孔板から形成されており、製品台６を透過して下側から上側に向かって圧媒ガスを案内できるようになっている。この製品台６の上側には、スペーサを介在させることで被処理物Ｗが製品台６の上面に直接接触しない状態（かさ上げされた状態）で載置されている。

また、整流筒８の外周面には、製品台６よりもさらに下方の位置に、上述したガス導入孔２６が形成されている。このガス導入孔２６は、整流筒８の側壁を内外に貫通するように形成されており、内側ガス流通路２１の圧媒ガスを整流筒８の内側に導入できるようになっている。つまり、このガス導入孔２６を介して整流筒８の内部に導入された圧媒ガスは、上述した製品台６を透過して製品台６の上方に流れ込み、製品台６の上方に形成されたホットゾーンでＨＩＰ処理が行われる。

ところで、本発明のＨＩＰ装置１には、ホットゾーン内を冷却する冷却手段として、次に示す第１冷却手段と第２冷却手段とがある。
第１冷却手段は、第１循環流４１に沿って圧媒ガスを循環しつつ冷却するものである。この第１循環流４１は、上記した外ケーシング４と内ケーシング３との間に形成された内側流路２２を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを、外ケーシング４の上開口部１５から外側流路１２に案内し、案内された圧媒ガスを外側流路１２に沿って上方から下方に案内しつつ高圧容器２に接触させることで冷却し、冷却された圧媒ガスを外ケーシング４の第２流通孔２４から内側流路２２に戻すように圧媒ガスを循環するものである。

一方、第２冷却手段は、ホットゾーン内の圧媒ガスの一部をホットゾーンの外側に導き、外側に導かれた圧媒ガスを第１冷却手段により強制循環する圧媒ガスに合流させて冷却を行い、冷却された圧媒ガスの一部をホットゾーンに戻すように圧媒ガスを循環する第２循環流４２に沿って圧媒ガスを循環して冷却するものである。
ところが、このように第１冷却手段で冷却された（第１循環流４１を流れる）低温の圧媒ガスの一部をホットゾーン内に導いて、第２冷却手段で用いられる（第２循環流４２を流れる）高温の圧媒ガスに合流させる場合、このように温度差がある圧媒ガスの間には大きな密度の差があって一般に混合されにくいので、そのままでは両者は十分に混合されることがない。つまり、このように互いに混合されにくい第１冷却手段の圧媒ガスと第２冷却手段の圧媒ガスとを混合するためには、イジェクターやファンなどのような強制的な循環手段を用いざるを得ない。その結果、イジェクターの出側と入側との間に大きな圧力差を生じてしまったり、装置価格を高騰させる虞があっても大がかりなファン２９や電動機を用いざるを得ないという問題が従来の装置には存在していた。

そこで、本発明のＨＩＰ装置１では、外ケーシング４の外側で冷却された圧媒ガス（第１冷却手段で冷却された圧媒ガスの一部）を、ホットゾーンの上部からホットゾーン内に導入するガス導入手段２７を設けている。
具体的には、このガス導入手段２７は、ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共にホットゾーンの上部で開放された導管２８と、ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを導管２８に沿ってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段２５とを有している。

次に、第１実施形態のガス導入手段２７を構成する導管２８と強制循環手段２５とを詳しく説明する。
強制循環手段２５は、外ケーシング底体１４の下開口部１６に設けられて、外側流路１２の圧媒ガスをホットゾーン内に強制的に引き込んで循環させるものである。本実施形態の強制循環手段２５は、高圧容器２の底体１１に設けられたモータ３０と、このモータ３０から下開口部１６を通って上下方向に伸びる軸部３１と、軸部３１の上端に取り付けられたファン２９とを備えている。このファン２９は外ケーシング底体１４の内部に形成されたファン格納部３２に格納されており、このファン格納部３２と外側流路１２との間を連通するようにして下開口部１６が形成されている。そして、ファン２９はこの下開口部１６を貫通して上下方向に伸びる軸（軸部３１）回りに回転することで、圧媒ガスに下方から上方に向かう流れを強制的に発生できるようになっている。

つまり、この強制循環手段２５では、軸部３１を介してファン２９をモータ３０で回転させると、外側流路１２の圧媒ガスが下開口部１６を通ってファン格納部３２に強制的に流れ込む。そして、ファン格納部３２に流れ込んだ圧媒ガスは導管２８を介してホットゾーンの上部に送られ、圧媒ガスがホットゾーンの上部から流れ込んでホットゾーン内を冷却するために用いられる。なお、強制循環手段２５の例としては、ファンだけでなくポンプ等を用いてもよい。

導管２８は、ファン格納部３２に流れ込んだ圧媒ガスをホットゾーンの上部に送るためのものであり、ガスを漏らさずにホットゾーンの圧媒ガスと交わることなく案内できるように内部が空洞とされた管材で形成されている。この導管２８の下端はファン格納部３２に開口しており、下側の開口からファン格納部３２の圧媒ガスを管内に取り込むことができるようになっている。また、導管２８は、ファン格納部３２（ホットゾーンの下方）から整流筒８の外周面（上下方向）に沿ってホットゾーンの上部まで伸びている。

具体的には、導管２８は、ファン格納部３２の上面に形成された開口（下側の開口）から上方に向かって伸び、整流筒８の内部で径外側に曲がり、整流筒８の外周面に達したところで再び上方に向かって曲がり、次に整流筒８の外周面に沿ってホットゾーンの上部まで直線状に伸びている。そして、導管２８の上端は、ホットゾーンの上部に向かって開放されている。

つまり、導管２８の上端は、径外側から径内側に向かって、ホットゾーンの内側を向くように曲げられると共に、その先端はノズルのように先細り状に形成されている。このよ
うに導管２８の先端を径内側に向いたノズル状に形成すれば、この導管２８の先端から噴出された圧媒ガスがホットゾーン内を上方に移動してきた圧媒ガスとの間に向流接触を起こして混合されるため、互いに混合されにくい第１冷却手段の圧媒ガスと第２冷却手段の圧媒ガスとを（温度差の大きな圧媒ガス同士を）確実に混合することが可能となる。

なお、本実施形態では、導管２８を２本、整流筒８の中心を挟んで対称な位置（中心回りに１８０°となる位置）に配置しているが、これらは１本であっても良いし、また３本以上配置されていてもよい。また、複数の導管２８の配置は、必ずしも均等に配置しなくてもよい。
次に、本発明のＨＩＰ装置１を用いてホットゾーン内を冷却する方法、言い換えれば本発明のＨＩＰ装置１の冷却方法を説明する。

図１に示すように、上述の構成を備えたＨＩＰ装置１でＨＩＰ処理を行う際は、第１弁手段１７の栓部材１８を下方に移動させ、外ケーシング４の上開口部１５を閉鎖状態としておく。このようにすれば、上開口部１５から外側流路１２への圧媒ガスの流通が遮断される。そして、この状態で加熱手段７を作動させると、断熱層５で囲まれたホットゾーン内の圧媒ガスが加熱されて、被処理物Ｗに対してＨＩＰ処理を行うことが可能になる。

このようにして被処理物ＷにＨＩＰ処理を行った後は、被処理物Ｗを取り出すために上述した第１冷却手段及び第２冷却手段を用いてホットゾーン内を短時間で冷却する。
まず、第１冷却手段を用いて冷却する際は、第１弁手段１７を用いて上開口部１５を開放状態（開口状態）にしておく。そうすると、図中の矢印のように内側流路２２（外ケーシング４と内ケーシング３との間）の圧媒ガスが下方から上方に向かって移動し、やがて内側流路２２の上端で上開口部１５から外側流路１２に移動する。このようにして外側流路１２に移動した圧媒ガスは、高圧容器２の内周面との接触により冷却され、外側流路１２に沿って上方から下方に向かって移動し、やがて外側流路１２の下側の第２流通孔２４から内側流路２２に戻る。このようにして圧媒ガスが第１循環流４１の外側流路１２と内側流路２２とを順に巡回し、第１冷却手段によるホットゾーン内の冷却が行われる。

一方、第２冷却手段を用いて冷却する際は、第１冷却手段で冷却された圧媒ガスの一部を、ガス導入手段２７を用いてまずホットゾーン内に戻す。
すなわち、強制循環手段２５のファン２９を回転させると、外ケーシング底体１４の下開口部１６から外側流路１２の圧媒ガスがファン格納部３２に取り込む。このようにしてファン格納部３２に取り込まれた圧媒ガスは、導管２８を通じてホットゾーンの上部に送られ、導管２８の先端からホットゾーンの内側に向かって噴出される。このようにして導管２８の先端からホットゾーンの内側に噴出された圧媒ガスがホットゾーン内を上方に移動してきた圧媒ガスとの間に向流接触し、ホットゾーンの上部の圧媒ガスが効率的に冷却される。

このようにしてホットゾーンの上部で冷却された圧媒ガスは、整流筒８の上端と内ケーシング３との間に形成された隙間を通って整流筒８の外側に流れ、内外のガス流通路を通って上方から下方に向かって流れる。この内側ガス流通路２１を通って下方に導かれた圧媒ガスは、ガス導入孔２６から整流筒８の内部に戻り、ホットゾーン内を上方に向かって移動し、ホットゾーンの内外を循環する流れを形成する。

一方、外側ガス流通路２０を通って下方に導かれた圧媒ガスは、内ケーシング３の第１流通孔２３から第１冷却手段の内側流路２２に戻り、第１冷却手段の流れに乗って冷却され、上述したガス導入手段２７を用いてホットゾーン内に再び戻される。
このようにすれば、ホットゾーンの上部において、導管２８の先端からホットゾーンの内側に噴出された低温の圧媒ガスと、ホットゾーン内を上方に移動してきた高温の圧媒ガスとが向流接触して確実に混合される。特に、互いに密度の差が大きい高温の圧媒ガスと低温の圧媒ガスとは一般に混合されにくいが、上述した向流接触を行えば圧媒ガスを効率的に混合して冷却することができる。それゆえ、上述したＨＩＰ装置１では、装置内に大がかりな強制循環手段（例えばイジェクターなど）を用いなくてもＨＩＰ処理後に処理室（ホットゾーン）内を効率良く且つ短時間で冷却することが可能となる。

しかも、噴出された低温の圧媒ガスとの熱交換で温度が下がった圧媒ガスは、ホットゾ
ーンの上部から内側ガス流通路２１を通ってある程度加熱されてからはじめて被処理物Ｗに接触するので、低温の圧媒ガスが整流筒８の内部や被処理物Ｗに直接接触して急冷されることが無く、ＨＩＰ装置１に対する安全性も高くなる。
一方、第２冷却手段での圧媒ガスの流れが、上述した向きとは全く反対方向になる場合もある。つまり、第２冷却手段を用いて、整流筒８の外側の圧媒ガスをこの整流筒８の上部からホットゾーン内に導き、このホットゾーン内に導かれた圧媒ガスを整流筒８の下側からホットゾーン外側に戻すように圧媒ガスを循環することもできる。このような圧媒ガスの流れは、例えば被処理物Ｗの量が比較的少ない場合などのように整流筒８の内側の温度の方が外側より低い場合などに起こりうる。

すなわち、通常であれば整流筒８の内側の温度の方が外側より高いので、前述した通りの熱媒ガスの流れ方向となる。しかし、例えば整流筒８の内部の被処理物Ｗと整流筒８の外側に設置された加熱手段７（ヒータ）との間に熱容量や表面積の差があるときは、整流筒８の内側の温度の方が外側より低くなることがある。
このような場合には、図４に示すように、第２冷却手段によって引き起こされる第２循環流４２の向きが図１の場合とは全く逆になり、第１循環流４１と第２循環流４２とが整流筒８の上部で並流混合（同じ向きに流れて混合）することになる。上述した方向に熱媒ガスが流れて並流混合しても、先に述べたものと遜色ない作用効果が得られることが、発明者らの実績として分かっている。

また、このように第２冷却手段によって熱媒ガスが正逆２通りに流れることや、いずれの流れでも略等しい作用効果が得られる点は、後述する第２実施形態や第３実施形態についても同様である。
「第２実施形態」
次に、第２実施形態のＨＩＰ装置１を説明する。

図２に示すように、第２実施形態のＨＩＰ装置１は、上述した第１実施形態のＨＩＰ装置１とは異なり、第１循環流４１を流れる圧媒ガスの流量と、第２循環流４２を流れる圧媒ガスの流量との割合を、新たに弁手段（第２弁手段３３）を設けて調整可能としたものである。
具体的には、第２流通孔２４の設置位置を代えて、この第２流通孔２４に新たに第２弁手段３３（絞り弁手段）を設ければよい。すなわち、図２に示すＨＩＰ装置１では、第２流通孔２４は、外ケーシング底体１４とファン格納部３２との双方に開口しており、ファン格納部３２に取り込まれた圧媒ガスの一部を内側流路２２に流し込むことができるようになっている。そして、この第２流通孔２４の中途には、第２流通孔２４を閉鎖したり開放したりすることでファン格納部３２から内側流路２２に流れ込む圧媒ガスの流量を調整可能な第２弁手段３３が設けられている。

このような第２弁手段３３を用いれば、ファン格納部３２から内側流路２２に流れ込む圧媒ガスの流量を調整可能となり、ひいては第１循環流４１を流れる圧媒ガスの流量と、第２循環流４２を流れる圧媒ガスの流量との割合（流量比）を任意に変更することも可能となり、冷却速度のより精密な制御が可能となる。
なお、このように第１循環流４１を流れる圧媒ガスの流量と第２循環流４２を流れる圧媒ガスの流量との流量比を制御する場合には、第１循環流４１の経路上にこの第１循環流４１を流れる圧媒ガスの流量を調整するファンまたはポンプを設けることもできる。また、第２弁手段３３を第２循環流４２に設けたり、第１循環流４１と第２循環流４２との双方に設けたりすることもできる。
「第３実施形態」
次に、第３実施形態のＨＩＰ装置１を説明する。

図３に示すように、第３実施形態のＨＩＰ装置１は、導管２８を整流筒８の外周面または内周面に沿って複数本設けたものでなく、整流筒８の中央部を上下方向に貫通するように１本だけ設けたものである。この中央部は、整流筒８の断面における幾何的な中心だけでなく、この中心からある程度偏心した部分も含むものであり、断面の縁部を除くという意味で中央部とされている。

すなわち、このＨＩＰ装置１のファン格納部３２は上下２室に分離されており、下側のファン格納部３２Ｄから上側のファン格納部３２Ｕに圧媒ガスが流れるようになっている。また、この上側のファン格納部３２Ｕの中央側に上述した１本の導管２８が開口しており、この導管２８は整流筒８の中央部を上下方向に貫通するように上方に向かって伸びている。さらに、上側のファン格納部３２Ｕと下側のファン格納部３２Ｄとを仕切る仕切壁に上下２室を連通する連通孔３４が形成されており、この連通孔３４には下側のファン格納部３２から上側のファン格納部３２に圧媒ガスの流れを遮断可能な第２弁手段３３が設けられている。

このように導管２８を整流筒８の中央側に配置すれば、導管２８を整流筒８の外周面や内周面に沿って配置するより、被処理物Ｗを設置するスペースを広くとることができ、空間の利用率を高めることができる。このようなＨＩＰ装置１は、小サイズの処理物を多数積載する場合に特に好ましい。
また、導管２８からホットゾーンの中で最も温度が高い中心軸に近いところで低温ガスを放出できるので、冷却効率も高くなる。
「第４実施形態」
次に、第４実施形態のＨＩＰ装置１を説明する。

上述した第１実施形態〜第３実施形態のＨＩＰ装置１は、内ケーシング３と整流筒８との間のスペースに導管２８を配置する方法、または、整流筒８のさらに内側のスペースに導管２８を配置する方法を開示するものであった。しかしながら、これらの実施形態のように導管２８を配備しようとすると、内ケーシング３と整流筒８との間を広げたり、整流筒８のさらに内側のスペースを広げたりして導管２８を設けるスペースを確保しなくてはならない。つまり、導管２８を設置するスペースを確保するために、被処理物Ｗを収納するスペースが犠牲にされ、ホットゾーンや処理できる被処理物Ｗのサイズに対してもある程度の制限が課されることになる。

そこで、第４実施形態のＨＩＰ装置１では、加熱手段７をホットゾーン（整流筒８）の中心から一定の距離となるように周方向に複数に分けて配備しておき、周方向に分割された（周分割された）加熱手段７の間に、ホットゾーンの中心からの距離が加熱手段７と同じとなる位置に導管２８を配備している。このようにすれば、ＨＩＰ装置１であれば必ず設けられている加熱手段７と径方向で同じ位置に導管２８が配置されることになるので、導管２８を設置してもホットゾーンのスペースが別段小さくなることはなく、処理できる被処理物Ｗのサイズを小さくする必要もなくなるのである。

次に、図５〜図９を用いて、第４実施形態のＨＩＰ装置１の構造について詳しく説明する。
図５及び図６に示すように、第４実施形態のＨＩＰ装置は、他の実施形態のものと同様に、第１循環流４１を流れる圧媒ガスの一部を整流筒８（ホットゾーン）の上部へ導く導管２８を備えている。第４実施形態のＨＩＰ装置１に設けられる導管２８が他の実施形態のものと異なっている点は、導管２８と加熱手段７とが共に複数設けられており、ホットゾーンの中心からの距離が加熱手段７と同じとなる位置に導管２８が配備されている、言い換えれば平面視で導管２８と加熱手段７とホットゾーンの回りに環状（同心状）に並んで配備されている点である。これら導管２８は、加熱手段７（ヒータエレメント）乃至は加熱手段７を支持する内ケーシング３（断熱層５）などの支持構造体に取り付けるようにするとよい。

すなわち、図６に平面的に示されるように、第４実施形態のＨＩＰ装置１に設けられる加熱手段７は、略円筒な板状に形成されたヒータエレメントを周方向に複数に分割すると共に複数に分割された各ヒータエレメントを周方向に距離をあけて配備したような構造を備えている。図例では、加熱手段７はホットゾーンの中心を基準として周方向に３つに分かれており、隣り合う加熱手段７同士の間には導管２８がそれぞれ１本ずつ、装置全体で３本配備されている。このようにホットゾーンの中心からの距離が加熱手段７と同じとなる位置に（ホットゾーンの中心を基準として同心状に）導管２８を配備すれば、導管２８と加熱手段７とがホットゾーンの周囲に環状に並ぶことになる。その結果、導管２８を設
置してもホットゾーンのスペースが狭くなることがなくなり、導管２８を設けても被処理物Ｗを収納するスペースが犠牲にされることもなくなるのである。

図５に示すように、第４実施形態のＨＩＰ装置１に設けられる導管２８の下端部は、第１冷却手段によって冷却された圧媒ガス（第１循環流４１を流れる圧媒ガス）の一部を高圧容器２外に一旦導き、高圧容器２外で圧媒ガスを冷却した後で高圧容器２内のホットゾーンの上部に導き入れる外部導管３５に接続されている。具体的には、この外部導管３５は、高圧容器２の底体１１に開口するガス取出口３６に連通しており、高圧容器２の底体１１と外ケーシング底体１３との間に設けられた外側ガス流通路２０を流通する圧媒ガスを吸入できるようになっている。

このガス取出口３６を始点とする外部導管３５は、このガス取出口３６から底体１１を上方から下方に向けて貫通するように通って高圧容器２外に伸び、高圧容器２外に出たところでポンプ３７に繋がっている。このポンプ３７は、ガス取出口３６から外部導管３５を通って高圧容器２外に導き出された圧媒ガスを圧送して、再び高圧容器２内のホットゾーンに戻す構成とされている。

このようにしてポンプ３７を経由した外部導管３５は、再び底体１１を下方から上方に向けて貫通して高圧容器２の内部に戻る。高圧容器２内に戻った外部導管３５は、高圧容器２の底体１１と外ケーシング底体１３との間に設けられた外側ガス流通路２０と再び交差する。この外側ガス流通路２０と交差する部分、すなわち外部導管３５と導管２８との接合部分には、第１冷却手段によって循環させられる圧媒ガス（第１循環流４１を流通する圧媒ガス）の一部を吸引して、吸引した圧媒ガスを高圧容器２外で冷却された圧媒ガスに混合させるイジェクタ３８が設けられている。

このようにしてイジェクタ３８を通過した圧媒ガスは、上方に向かって延びる導管２８内を通り、内ケーシング３の内周面に沿うようにしてホットゾーンの上部に達し、この上部で冷却された圧媒ガスを噴出させてホットゾーンの圧媒ガスに混合させる構成となっている。
次に、外部導管３５の経路上に設けられるポンプ３７、イジェクタ３８について詳しく説明する。

ポンプ３７は、高圧容器２外に設けられて圧媒ガスを圧送するものであり、高圧容器２外に導き出された圧媒ガスを圧送して、再び高圧容器２内のホットゾーンに戻すものとなっている。言い換えれば、このポンプ３７は、高圧容器２外に設けられ且つ外部導管３５内の圧媒ガスを強制的に循環させる外部強制循環手段３９を構成しており、第１実施形態において説明した第１冷却手段（第１循環流４１）により循環される圧媒ガスを強制循環させる強制循環手段２５とは別の部材としてＨＩＰ装置１に設けられている。

このポンプ３７としては、ＨＩＰ装置１に通常設けられる昇圧用の圧縮機を利用するのが好ましい。つまり、この昇圧用の圧縮機は圧媒ガスを高圧にして処理を行うＨＩＰ装置には必ず設けられるものであり、この昇圧用の圧縮機を用いれば改めて循環用に新たなポンプを用意して設置する必要はない。また、昇圧用の圧縮機は圧媒ガスの冷却時には一般に使われることがないので、冷却時に使用してもＨＩＰ処理を行う上で何ら支障を来すこともない。さらに、外部強制循環手段３９であるポンプ３７と、強制循環手段２５であるファンなどを別部材として備えておけば、それぞれの手段を流れる圧媒ガスの流量を独立に制御でき、圧媒ガスの循環状態をより精確に制御することも可能となる。

特に、外部強制循環手段３９（図例ではポンプ３７）と強制循環手段２５（図例ではファン２９）を個別に設ける場合は、弁やバルブを用いてその開度や開閉時間等を制御する場合に比べれば、制御の精度や応答性を高めることができる。また、バルブなどの複雑な機器類を、スペースに余裕がない高圧容器内に設置する従来の場合に比べて、高圧容器２内の構造も簡素化でき、部品の損傷率なども下げることができる。

一方、外部導管３５と導管２８との接合部に設けられたイジェクタ３８は、第１冷却手段によって循環させられる圧媒ガスの一部、言い換えれば第１循環流４１を流通する圧媒ガスを吸引して、吸引した圧媒ガスを上述したように高圧容器２外で冷却された圧媒ガス（外部導管３５の圧媒ガス）に混合させるものである。イジェクタ３８には外側にある圧
媒ガスをこのイジェクタ３８の内部に引き入れる複数の吸引口（図示略）が設けられており、このイジェクタ３８の吸引口はいずれも外側ガス流通路２０に開口するように設けられている。そして、イジェクタ３８は、吸引口から引き込まれた外側ガス流通路２０の圧媒ガスと外部導管３５を流れてきた圧媒ガスとを混合できる構成とされている。

このようなイジェクタ３８を設ければ、第１冷却手段によって循環させられる圧媒ガスの一部を取り込んで、ホットゾーン内に取り込む圧媒ガスの流量（導管２８を流れる流量）を増量できるので、特にホットゾーン内の温度が降下した冷却工程の後半においても大きな冷却速度を維持することが可能となる。
また、イジェクタ３８には、このイジェクタ３８が設けられた位置を境にして導管２８と外部導管３５とを上下に分離する着脱継手が設けられている。また、上述した導管２８は、内ケーシング３またはこの内ケーシング３に支持された加熱手段７のいずれか一方に固定されており、これらは一体不可分な状態とされている。このように導管２８を内ケーシング３または加熱手段７に固定すれば、以下に示すように被処理物Ｗの取り替え作業が容易に行うことができる。

例えば、図７に示すように、整流筒８を内ケーシング３の内部に挿脱自在に挿入しておき、内ケーシング３とこの内ケーシング３に繋がる外ケーシング４などの部材を互いに上下方向に移動可能としておく。そうすれば、内ケーシング３（図例では内ケーシング３と一体な外ケーシング４）をクレーンなどで上方に吊り上げるだけで、内ケーシング３を整流筒８に対して上方に移動させることができ、内ケーシング３の上方移動に合わせてこの内ケーシング３に支持された導管２８も上方に移動するので、複雑な着脱操作を行わなくても導管２８をイジェクタ３８より上で損傷させることなく確実に分離して、被処理物Ｗを簡単に取り出したり、入れ替えたりすることができる。

なお、被処理物Ｗを取り出す際には、図８に示すように、外ケーシング４及び内ケーシング３はそのままの位置に固定状態とし、整流筒８のみを下方に引き抜くこともできる。このように被処理物Ｗごと整流筒８を下方に移動させても、複雑な着脱作業をせずに、被処理物Ｗを簡単に取り出したり、入れ替えたりすることができる。
図９は、第４実施形態の変形例であり、第１弁手段１７を、高圧容器２内の下部（外ケーシング４よりも下側の外側ガス流通路２０）に設けたものである。なお、この変形例では、図示は省略するが、栓部材１８を上下に移動させる移動手段１９も、底部材の下方に設けられており、高圧容器２の外側から栓部材１８を上下に移動させることができるようになっている。このように第１弁手段１７を高圧容器２の下側に設ければ、第１循環流４１を流れる圧媒ガスは高圧容器２の上部で特に高温となるので、高温の圧媒ガスに複雑な構造を備える第１弁手段１７が曝されて熱によりこれらの部材が故障する可能性を下げることが可能となる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。

１ ＨＩＰ装置
２ 高圧容器
３ 内ケーシング
４ 外ケーシング
５ 断熱層
６ 製品台
７ 加熱手段
８ 整流筒
９ 容器本体
１０ 蓋体
１１ 底体
１２ 外側流路
１３ 外ケーシング本体
１４ 外ケーシング底体
１５ 上開口部
１６ 下開口部
１７ 第１弁手段
１８ 栓部材
１９ 移動手段
２０ 外側ガス流通路
２１ 内側ガス流通路
２２ 内側流路
２３ 第１流通孔
２４ 第２流通孔
２５ 強制循環手段
２６ ガス導入孔
２７ ガス導入手段
２８ 導管
２９ ファン
３０ モータ
３１ 軸部
３２ ファン格納部
３３ 第２弁手段
３４ 連通孔
３５ 外部導管
３６ ガス取出口
３７ ポンプ
３８ イジェクタ
３９ 外部強制循環手段
４１ 第１循環流
４２ 第２循環流
Ｗ 被処理物

Claims (8)

1. 被処理物を収容する高圧容器の内側に、この被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性のケーシングと、このケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えており、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを用いて前記被処理物に対して等方圧加圧処理を行う熱間等方圧加圧装置であって、
   前記ケーシングの外側を上方から下方に向かって導かれて冷却された圧媒ガスを、前記ホットゾーン内に導いてこのホットゾーンを冷却する冷却手段が設けられており、
   前記冷却手段には、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを、前記高圧容器の下部から前記ホットゾーンの上部まで前記ホットゾーン内の圧媒ガスと交わることなく導いて前記ホットゾーン内に導入するガス導入手段が備えられていて、
   前記ガス導入手段は、前記ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共にホットゾーンの上部で開放された導管と、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを前記導管によってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段と、を有しており、
   前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、
   前記冷却手段は、
   前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、
   前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記整流筒の外側に導き、この外側に導かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン内に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、
   前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにしたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置。
2. 被処理物を収容する高圧容器の内側に、この被処理物を取り囲むように配設されたガス不透過性のケーシングと、このケーシングの内側に設けられて前記被処理物の周囲にホットゾーンを形成する加熱手段と、を備えており、前記ホットゾーン内の圧媒ガスを用いて前記被処理物に対して等方圧加圧処理を行う熱間等方圧加圧装置であって、
   前記ケーシングの外側を上方から下方に向かって導かれて冷却された圧媒ガスを、前記ホットゾーン内に導いてこのホットゾーンを冷却する冷却手段が設けられており、
   前記冷却手段には、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを、前記高圧容器の下部から前記ホットゾーンの上部まで前記ホットゾーン内の圧媒ガスと交わることなく導いて前記ホットゾーン内に導入するガス導入手段が備えられていて、
   前記ガス導入手段は、前記ホットゾーンの下方からホットゾーンの上部に伸びると共にホットゾーンの上部で開放された導管と、前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスを前記導管によってホットゾーンの上部に案内する強制循環手段と、を有しており、
   前記ケーシングは、前記被処理物を取り囲むように配設された内ケーシングと、この内ケーシングを外側から取り囲むように配設された外ケーシングとを、互いに内外に距離をあけて備えており、
   前記冷却手段は、
   前記内ケーシングと外ケーシングとの間を下方から上方に向かって導かれた圧媒ガスを外ケーシングの上部から外ケーシングの外側に案内し、この案内された圧媒ガスを高圧容器の内周面に沿って上方から下方に案内しつつ冷却し、この冷却された圧媒ガスを外ケーシングの下部から内ケーシングと外ケーシングとの間に戻すように圧媒ガスを循環する第１冷却手段と、
   前記内ケーシングの内側には当該内ケーシングの内側の空間を内外に仕切る整流筒が配備されていて、前記整流筒の外側の圧媒ガスを前記整流筒の上部から前記ホットゾーン内に導き、このホットゾーン内に導かれた圧媒ガスを前記整流筒の下側から前記ホットゾーン外側に戻すように圧媒ガスを循環する第２冷却手段とを有し、
   前記ガス導入手段が、前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスを前記ホットゾーンの上部に導いて前記第２冷却手段により循環する圧媒ガスに合流するようにした
   ことを特徴とする熱間等方圧加圧装置。
3. 前記導管は、前記整流筒の内周面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間等方圧加圧装置。
4. 前記導管は、前記整流筒の中央部を上下方向に貫通するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間等方圧加圧装置。
5. 前記加熱手段は、前記ホットゾーンの中心から一定の径方向距離であって且つ周方向に複数に分かれて配備されており、
   前記径方向で複数に分かれた加熱手段の間には、前記ホットゾーンの中心からの径方向距離が前記加熱手段と同じとなる位置に前記導管が配備されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間等方圧加圧装置。
6. 前記第１冷却手段によって冷却された圧媒ガスの一部を前記高圧容器外に導き、高圧容器外で冷却し、高圧容器内に設けられた前記導管に再び導くように配設され、且つ導管の下端部に接続された外部導管を有していて、
   前記外部導管には、高圧容器外に設けられ且つ外部導管内の圧媒ガスを強制的に循環させる外部強制循環手段（３９）が設けられており、
   前記外部強制循環手段（３９）は、前記導管に設けられて前記ケーシングの外側で冷却された圧媒ガスをホットゾーンの上部に案内する強制循環手段（２５）とは別に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間等方圧加圧装置。
7. 前記外部導管と導管との接続部分には、第１冷却手段によって循環させられる圧媒ガスの一部を吸引すると共に吸引した圧媒ガスを前記高圧容器外で冷却された圧媒ガスに混合させるイジェクタが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱間等方圧加圧装置。
8. 前記導管は、前記内ケーシングまたはこの内ケーシングに設けられた加熱手段に固定されており、
   前記導管は、前記内ケーシングまたは加熱手段に支持されたまま、前記整流筒に対して上下方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間等方圧加圧装置。