JPH02161285A

JPH02161285A - 熱間静水圧加圧成形装置の温度制御装置

Info

Publication number: JPH02161285A
Application number: JP31552788A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kobune; 小船　恵生
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-06-21
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0765857B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱間静水圧加圧成形装置（以下ＨＩＰ装置と
いう）の温度制御装置に関する。

（従来の技術）従来、ＨＩＰ装置１は第９図に示すように、上蓋２、下
部中蓋３及び下部外Ｍ４を備えた圧力容器５と、圧力容
器５の内壁と処理室６との熱地を図る断熱層７と、下部
中Ｍ３上に載設された処理物載置台８と、断熱層７と処
理物載置台８の間に配設されたヒータ９〜１２及びヒー
タ支持筒１３とにより主に構成されている。そして、ヒ
ータ９〜１２は、上下方向の均熱性を得るために、上下
方向に数段に分割して配置されており、その各ヒータ９
〜１２は、第１Ｏ図及び第１１図に示すように、ヒータ
支持筒１３に碍子１４を介してピン１５により懸垂状に
取付けられている。なお、ヒータ支持筒１３は、支柱１
６を介して下部外Ｍ４上に固定されており、超大形のＨ
ＩＰ装置では直径が１ｍ以上で高さが数ｍに及ぶものが
ある。１７は電極、１８はガス供給孔である。更に、ヒ
ータ支持筒１３の内側には、処理室６内の温度を測定す
るための測温手段１９〜２２が各ヒータ９〜１２に対応
して配置され、各ヒータ９〜１２への投入電力が各測温
手段１９〜２２の温度信号に応じて制御し調整される。

（発明が解決しようとする課題）従来では、ヒータ支持筒１３の内側に配置した測温手段
１９〜２２により処理室６の温度を測温して各ヒータ９
〜１２への投入電力を制御しているが、ヒータ支持筒１
３の内側よりも外側の方が高温になるため、ヒータ支持
筒１３、ヒータ９〜１２、断熱層７内面が予期しない温
度まで過熱されることがあった。また、このヒータ支持
筒１３の内外の温度差は、昇温中と温度保持中とを比べ
ると昇温中の方が、上部と下部とを比べると熱応答性の
悪い下部の方が大きい。従って、従来では、実運転時に
ヒータ支持筒１３の外側温度に第１２図の如く過昇温領
域が発生し、これによってヒータ支持筒１３、ヒータ９
〜１２、断熱層７内面が過熱され、熱応力による変形、
自重によるクリープ変形等を引起し、寿命が著しく短か
くなる欠点があった。

本発明は、かかる従来の課題を解決することを目的とし
て提供されたものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、そのための第１の手段として、圧力容器５内
にヒータ支持筒１３を備え、このヒータ支持筒１３に上
下方向に複数個のヒータ９〜１２を設け、この各ヒータ
９〜１２に対応して測温手段１９〜２２を設け、この各
測温手段１９〜２２による温度を基にして各ヒータ９〜
１２の投入電力を制御するようにした熱間静水圧加圧装
置の温度制御装置において、少なくとも最下部のヒータ
１２に対応する測温手段２２をヒータ支持筒１３の外側
に、残りのヒータ９〜ｉｔに対応する測温手段１９〜２
１をヒータ支持筒１３の内側に夫々配置し、最下部の測
温手段２２を、温度保持状態において処理物載置台８の
上面近傍の温度と略同一となる位置に配置したものであ
る。

本発明は、第２の手段として、少なくとも最下部のヒー
タ１２に対応してヒータ支持筒１３の内外に測温手段２
２．３４を設け、内側の測温手段２２をヒータ１２の投
入電力制御用とすると共に、外側の測温手段３４からの
温度信号によって、外側測定温度が設定温度をこえない
ような電力値に前記投入電力を抑制する電力調整器３７
を設けたものである。

更に本発明は、第３の手段として、少なくとも最下部の
ヒータ１２に対応してヒータ支持筒１３の内外に測温手
段２２．３４を設け、外側の測温手段３４をヒータ１２
の投入電力制御用とすると共に、温度保持直後又は保持
中に投入電力制御用の温度信号を外側の測温手段３４か
ら内側の測温手段２２に切換えるようにしたものである
。

（作　用）上記第１の手段においては、各測温手段１９〜２２によ
り処理室６内の温度を測温し、その温度信号によって各
ヒータ９〜１２への投入電力を制御し調整する。この場
合、熱応答性の悪い下部側では測温手段２２をヒータ支
持筒１３の外側に配置しているため、昇温時における過
昇温領域の発生を防止できる。また、測温手段２２は処
理物載置台８の上面近傍と略同一の温度となる測温位置
にあるため、温度保持状態における処理室の均熱性も良
好になる。

第２の手段では、内側の測温手段２２からの温度信号に
よりヒータ１２の投入電力を制御する一方、外側の測温
手段３４によりヒータ支持筒１３の外側の温度を測定し
、その測定温度が設定温度をこえないように電力調整器
３８でヒータ１２の投入電力を抑制する。従って、過昇
温領域の発生を防止できる。

第３の手段では、当初は外側の測温手段３４からの温度
信号によりヒータ１２の投入電力を制御し、温度保持直
後又は保持中に内側の測温手段２２からの温度信号に切
換えて投入電力を制御する。従って、過昇温領域の発生
を防止できると共に、保持状態での処理室６内の均熱化
も図れる。

（実施例）以下、図示の実施例について本発明を詳述する。

第１図は本発明の第１実施例を示し、複数個の測温手段
１９〜２２の内、少なくとも最下部（本実施例では最下
部のみ）の測温手段２２がヒータ支持筒１３の外側に配
置され、残りの測温手段１９，２０．２１はヒータ支持
筒１３の内側に配置されている。そして測温手段２２の
測温位置は、処理物載置台８の上面近傍２３の温度と略
同一となる位置に設定されている。

各ヒータ９〜１２への投入電力は、温度プログラム設定
器２４にされたプログラムに従って、各測温手段１９〜
２２からの温度信号を基に温度調節計２５〜２８、電力
制御装置２９〜３２により夫々独立して制御される。即
ち、予め設定しておいた温度条件に従って温度プログラ
ム設定器２４が温度信号を出力し、この温度信号と各測
温手段１９〜２２からの温度信号とが各温度調節計２５
〜２８に入力する。各温度調節計２５〜２８では両温度
信号に基づきＰＩＤ制御等によって各ヒータ９〜１２に
投入すべき電力（電流又は電圧の場合もある）に関する
信号を各電力制御装置２９〜３２に出力する。従って、
各電力制御装置２９〜３２はサイリスタの位相制御等に
よって人力信号に基づき各ヒータ９〜１２へ投入する電
力を制御するのである。

なお、測温手段１９〜２２は熱電対により構成されてい
る。

上記構成によれば、最下部の測温手段２２をヒータ支持
筒１３の外側に配置し、しかも処理物載置台８の上面近
傍の温度と略同一の温度の位置に配置しているので、過
昇温領域が完全になく、ヒータ９〜１２、ヒータ支持筒
１３、断熱層７内面の熱応力による変形、自重によるク
リープ変形等を防止でき、寿命が大幅に向上すると共に
、温度保持状態における処理室６の均熱性も良好にでき
る。

次に、これをＦｅ−４１−Ｃｒ合金製のヒータを持つ１
２００°Ｃ用のＨＩＰ装置について具体的に説明する。

ＨＩＰ装置の処理室６内は高圧ガス雰囲気下にあるため
、加熱されたガスはと方への流れを生じ、ヒータ９〜１
２により生じた熱は上方へ移動する傾向が強く、特にヒ
ータ支持筒１３の内側下部の昇温はヒータ支持筒１３の
存在によって非常に緩慢となり、昇温中の内外の温度差
は極端な場合ｔｏｏ’ｃにも達する。従って、従来のよ
うに測温手段２２がヒータ支持筒１３の内側にあれば、
最下部のヒータ１２へ過大な電力が投入される。

一方、１２００°Ｃ用のＨＩＰ装置に用いられるヒータ
９〜１２であるＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金の最高使用温度は
約１３００°Ｃであるので、ヒータ９〜１２近傍の雰囲
気温度を１２５０°Ｃ程度以下に抑える必要があるが、
内側温度が１２００°Ｃ近くなったときには、外側温度
が１２５０”Ｃをこえることがある。

然るに本実施例においては、最も熱応答性の悪い最下部
の測温手段２２をヒータ支持筒１３の外側に配置してい
るので、第２図に示す如く過昇温領域を完全になくすこ
とができる。

また測温手段２２の高さ方向の測温位置は、温度保持を
した場合において、処理物載置台８の上昇近傍の温度と
略同一となる位置としているため、温度保持における処
理室６の均熱性も良好に保たれる。

因みに、１２００°Ｃ用のＨＩ　Ｐ装置に用いられる代
表的なヒータ支持筒１３、断熱層７内面の材料の融点は
１３００〜１４００°Ｃであり、ＨＩＰ装置の仕様であ
る１２００’Ｃと非常に近いため、これらの材料の変形
防止に対して大いなる効果が期待できる。実際に、本実
施例をφ７００ｍ＋＋＋級の大型ＨＩＰ装置に適用した
場合において、従来は５０サイクルの使用でヒータ支持
筒１３及び断熱層７内面に変形が生じたのに対し、１０
０サイクル以上にわたって変形なしで使用することがで
きた。

ヒータ９〜１２、ヒータ支持筒１３、断熱層７内面の材
料は、第３図に示す如く高温で急激に強度が低下するた
め、過昇温防止はこれらの変形を防止する上で特に有効
である。

外側に設ける測温手段は、最下部から適当数（例えば２
個）であれば良い。

第４図は本発明の第２実施例を示し、ヒータ支持筒１３
の内側に、各ヒータ９〜１２に対応して測温手段１９〜
２２を設けると共に、最下部のヒータ１２に対応してヒ
ータ支持筒１３の外側に測温手段３４を設け、内側の測
温手段１９〜２２の温度信号を各ヒータ９〜１２への投
入電力制御用に使い、かつその投入電力を外側の測温手
段３４の温度信号で設定温度をこえないような電力値に
抑制するようにしたものである。

つまり、最下部のヒータ１２に投入される電力は、温度
プログラム設定器２４から出力される温度信号と内側の
測温手段２２により測温された内側温度信号とにより温
度調節計２８から出される出力へに加えて、外側測定温
度の許容最高温度を設定する温度設定器３５から出力さ
れる温度信号と外側の測温手段３４により測温された温
度信号とにより別の温度調節計３６から出される出力Ｂ
を用いて制御する。

即ち、２台の温度調節計２８．３６からの出力Ａおよび
出力Ｂは、電力調整器３７に入力され、外側測定温度が
温度設定器３５で設定された温度を越えないような電力
信号を電力制御装置３２に対して出力する。

通常、出力Ａは投入すべき電力に対応する信号、また出
力Ｂは投入すべき電力に対応する信号、あるいは温度設
定器３５からの出力温度と外側温度との差に対応する信
号である。電力調整器３７の具体的作用は、出力Ａと出
力Ｂが共に電力に対応する信号である場合には、両出力
の小さい方の出力を電力制御装置３２に出力し、また出
力Ａが電力であり、出力Ｂが温度差である場合には、例
えば第５図に示すような出力を電力制御装置３２に出力
する。

このような制御方式を採る場合にも、第６図に示すよう
に過昇温領域をなくすことができるため、ヒータ９〜１
２、ヒータ支持筒１３、断熱層７内面の過昇温等を防止
できる。

第７図は本発明の第３実施例を示し、ヒータ支持筒１３
の外側に配置した測温手段３４をヒータ１２への投入電
力制御用として用いると共に、温度保持直後又は保持中
に、ヒータＩ２への投入電力の制御を外側の測温手段３
４から内側の測温手段２２に切換えるようにしたもので
ある。

即ち、最下部のヒータ１２への投入電力制御用の測温手
段２２．３４は、ヒータ支持筒１３の内外側の両方に配
置されており、これらの温度信号は、まず演算４ｆｆ１
３８へ（直接または熱電変換器等を通して）入力されて
演算がなされ、その演算結果（温度信号）が温度調節計
２８に入力される。

演算機３８でのデータ処理方法は、温度プログラム設定
器２４の予め設定されていたイベント信号によって選択
される。この場合のデータ処理は、具体的には、 ■　外側温度信号を出力する。

■　内側温度信号を出力する。

■　外側温度と内側温度の平均温度信号を出力する。

■　その他予めインプットしているプログラム（任意）
に従って外側温度、内側温度に関する演算を行い、その結果の温度信号を出力する。

等が考えられる。

第８図に実際の昇温例を示す。本例では（１）〜■の各
イベント信号に対して、次のような演算をしている。

（１）　　外側温度信号を出力する。

■　外側温度と内側温度の平均温度信号を出力する。

（２）内側温度信号を出力する。

従って、第８図の例では、昇温過程をイベン）　（１）
、即ち外側温度で制御し、保持直後にイベント■を出力
して、外側・内側の平均温度で制御し、最終的に保持中
にイベントａｔに換えて内側温度で制御するようにして
いる。これから明らかなように、外側温度の過上昇が抑
制できると共に、保持中に内側温度がプログラムと一敗
しているため、保持室６内の均熱性が向上し適切なＨＩ
Ｐ処理がなされる。

（発明の効果）本発明によれば、少なくとも最下部のヒータ１２に対応
する測温手段２２をヒータ支持筒１３の外側に、残りの
ヒータ９〜１１に対応する測温手段１９〜２１をヒータ
支持筒１３の内側に夫々配置し、最下部の測温手段２２
を、温度保持状態において処理物載置台８の上面近傍の
温度と略同一となる位置に配置しているので、過昇温領
域がなく、ヒータ９〜１２、ヒータ支持筒１３、断熱層
７内面の熱応力による変形、自重によるクリープ変形等
を防止でき、寿命が大幅に向上すると共に、温度保持状
態における処理室６の均熱性も良好になる。

また本発明では、少なくとも最下部のヒータ１２に対応
してヒータ支持筒１３の内外に測温手段２２，３４を設
け、内側の測温手段２２をヒータ１２の投入電力制御用
とすると共に、外側の測温手段３４からの温度信号によ
って、外側測定温度が設定温度をこえないような電力値
に前記投入電力を抑制する電力調整器３７を設けている
ので、前述と同様、過昇温領域がない寿命が大幅に向上
する。

更に本発明では、少なくとも最下部のヒータ１２に対応
してヒータ支持筒１３の内外に測温手段２２，３４を設
け、外側の測温手段３４をヒータ１２の投入電力制御用
とすると共に、温度保持直後又は保持中に投入電力制御
用の温度信号を外側の測温手段３４から内側の測温手段
２２に切換えるようにしているので、過昇温領域がなく
、寿命が大幅に向上すると共に、保持状態での処理室６
の均熱性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は同
温度特性図、第３図は同強度特性図、第４図は本発明の
第２実施例を示す構成図、第５図は同出力特性図、第６
図は同温度特性図、第７図は本発明の第３実施例を示す
構成図、第８図は同温度特性図、第９図は従来例を示す
断面図、第１θ図は同ヒータ支持部の断面図、第１１図
は第１θ図のＸｔ−Ｕ矢視図、第１２図は従来の温度特
性図である。５・・・圧力容器、６・・・処理室、７・・・断熱層、
８・・・処理物載置台、９．１２・・・ヒータ、１９〜
２２．３４・・・測温手段。」１度−一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧力容器（５）内にヒータ支持筒（１３）を備え
、このヒータ支持筒（１３）に上下方向に複数個のヒー
タ（９）〜（１２）を設け、この各ヒータ（９）〜（１
２）に対応して測温手段（１９）〜（２２）を設け、こ
の各測温手段（１９）〜（２２）による温度を基にして
各ヒータ（９）〜（１２）の投入電力を制御するように
した熱間静水圧加圧装置の温度制御装置において、少な
くとも最下部のヒータ（１２）に対応する測温手段（２
２）をヒータ支持筒（１３）の外側に、残りのヒータ（
９）〜（１１）に対応する測温手段（１９）〜（２１）
をヒータ支持筒（１３）の内側に夫々配置し、最下部の
測温手段（２２）を、温度保持状態において処理物載置
台（８）の上面近傍の温度と略同一となる位置に配置し
たことを特徴とする熱間静水圧加圧成形装置の温度制御
装置。
（２）圧力容器（５）内にヒータ支持筒（１３）を備え
、このヒータ支持筒（１３）に上下方向に複数個のヒー
タ（９）〜（１２）を設け、この各ヒータ（９）〜（１
２）に対応して測温手段（１９）〜（２２）を設け、こ
の各測温手段（１９）〜（２２）による温度を基にして
各ヒータ（９）〜（１２）の投入電力を制御するように
した熱間静水圧加圧装置の温度制御装置において、少な
くとも最下部のヒータ（１２）に対応してヒータ支持筒
（１３）の内外に測温手段（２２）（３４）を設け、内
側の測温手段（２２）をヒータ（１２）の投入電力制御
用とすると共に、外側の測温手段（３４）からの温度信
号によって、外側測定温度が設定温度をこえないような
電力値に前記投入電力を抑制する電力調整器（３７）を
設けたことを特徴とする熱間静水圧加圧成形装置の温度
制御装置。
（３）圧力容器（５）内にヒータ支持筒（１３）を備え
、このヒータ支持筒（１３）に上下方向に複数個のヒー
タ（９）〜（１２）を設け、この各ヒータ（９）〜（１
２）に対応して測温手段（１９）〜（２２）を設け、こ
の各測温手段（１９）〜（２２）による温度を基にして
各ヒータ（９）〜（１２）の投入電力を制御するように
した熱間静水圧加圧装置の温度制御装置において、少な
くとも最下部のヒータ（１２）に対応してヒータ支持筒
（１３）の内外に測温手段（２２）（３４）を設け、外
側の測温手段（３４）をヒータ（１２）の投入電力制御
用とすると共に、温度保持直後又は保持中に投入電力制
御用の温度信号を外側の測温手段（３４）から内側の測
温手段（２２）に切換えるようにしたことを特徴とする
熱間静水圧加圧成形装置の温度制御装置。