JPH03204588A - 熱間等方圧加圧装置 - Google Patents

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、高温用発熱体と予熱用発熱体とを備えた熱間
等方圧加圧装置に係り、特にその高温用発熱体の制御用
測温手段の改良に関するものである。

（従来の技術） 高圧容器内に低温で電気抵抗が大きくかつ針酸化性の材
料からなる高温用発熱体と耐酸化性の材料からなる予熱
用発熱体とを備えた熱間等方圧加圧（以下、ＨＩＰとい
う。）装置が特開昭６３−２３７３２号公報に開示され
ている。この装置によって、酸化物系セラミックス等の
被処理物を酸化性圧媒ガスの下で変質させることなく処
理することができるようになった。

前記ＨＩＰ装置には、高温用発熱体および予熱用発熱体
に対する測温手段が設けられており、これらからの測温
情報によって、一定速度での昇温や温度維持等の温度制
御がなされている。前記測温手段としては通常熱電対が
使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、高温側では１６００°Ｃ程度以上の測温
が必要であり、これが可能な熱電対はＩｒ−Ｒｈ熱電対
ぐらいしかない。このため、精度、耐久性に問題がある
うえ、非常に高価であるためランニングコスト高を招来
している。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、高精度で
耐久性に優れ、かつランニングコストを低減することが
できる高温側測温手段を備えたＨＩＰ装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、高圧容器内に倒立コツプ形状の断熱層が設け
られ、該断熱層の内部に低温で電気抵抗が大きい高温用
発熱体と予熱用発熱体および前記発熱体の制御用測温手
段とが設けられ、被処理物を高温高圧下で熱間等方圧加
圧する装置９こおいて、叙述の目的を達成するため、高
温用発熱体の制御用測温手段として光学的測温手段を採
用したものである。

前記光学的測温手段は、通常、先端が被測温部位（高温
用発熱体の近傍）に位置した閉端管と、該閉端管の先端
からの熱放射を下部において集光するためのレンズと、
該レンズによって集光された放射光を高圧容器外へ導出
する光ファイバと、光ファイバにより導出された放射光
を温度に変換するための変換器とで構成される。尚、該
光学的測温手段は、特開昭６０−１３３３２７号公報に
おいて提案されているものである。

予熱用発熱体の測温手段としては、従来と同様、熱電対
や抵抗温度計およびこれらからの信号を温度に変換する
変換器とで構成される。

（作　用） 予熱用発熱体に通電して、光学的測温手段によって測温
可能になるまで加熱する。通常、１２００°Ｃ程度にな
ると光学的測温手段の高精度測温か可能になる。また、
この程度の温度になると高温用発熱体の抵抗も低下し通
電による加熱が可能となる。

この場合、予熱用発熱体を高温用発熱体の下方に設けて
おくと、断熱層内で、加熱された圧媒ガスが対流するた
め加熱効率が非常によくなる。

その後、高温用発熱体に通電して、加熱すると共に光学
的測温手段によって測温し、温度制御を行う。このとき
、予熱用発熱体の通電は、続行してもよく、中断しても
よい。いずれにしても、処理温度においては光学的測温
手段により、高精度の測温かなされ、一定温度に温度制
御され、被処理物は高温高圧下で等方圧加圧される。

光学的測温手段は、ランニングコストが非常に安く、耐
久性も数百チャージの使用に耐え、しかもノイズの影響
も出ないため精度的にも信頬できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は本発明の実施例を示しており、１は高圧容器で
あり、その上下開口部にはそれぞれ上蓋２、下Ｍ３が図
外のシールを介して挿脱自在に嵌合されている。

高圧容器１の内側には、倒立コツプ形の断熱層５が備え
られ、この断熱層５内でその上部側に高温用発熱体６が
収められている。この実施例では下蓋３に備えた支持架
台１７に、断熱層５が支持されて高圧容器１の上開口部
より挿脱自在とされている。

断熱層５及び高温用発熱体６は例えば酸化性圧媒ガス雰
囲気中においてはＺｒＯ２等の材料、つまり、体積固有
抵抗の温度係数が負（低温部で電気抵抗が大きい）でか
つ耐酸化性の材料からなっている。

特に、断熱層５にあっては、高温用発熱体６に比べて密
度の低いポーラスなＺｒＯ□を用いることによって、断
熱性を高めるとともに抵抗率を太き（して電気絶縁物の
役割も果たし得るようにするのが望ましい。

また、高温用発熱体６としては酸化物セラミックスに、
ＣａＯあるいはＹ２Ｏ３を焼結助剤として添加し焼結し
たＺｒＯ□やＴｈＯ□を用いることもできる。

７は予熱用発熱体であり、高温用発熱体６の下方でかつ
断熱層５内の下部側に収められており、この実施例では
径大筒部８と径小筒部９とを有する支持台１０の外周面
に、ｐｔ−ｐｈ金合金よりなる線状に加工された発熱線
材をラセン状に巻回したものが示されている。

なお、予熱用発熱体７は耐酸化性の金属又は半導体製で
あり、又撚線を用いることもできる。例えばＰｔ−Ｒｈ
、　Ｐｔ、　Ｉｒ、　Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ１．　Ｍｏ５ｉｚ
　、　ＳｉＣなどを用いることができるが、Ｐｔ−Ｒｈ
合金（白金ロジウム合金）を用いると加工も容易な上、
高圧中（２０００ｋｇ　、　ｆ　／　ｃ＋＋１　）で１
６００°Ｃ程度までは発熱させることが可能である。

１１は高温用発熱体６用のリード線で白金等よりなり、
１２は予熱用発熱体７用のリード線であり、図外の電源
装置に接続されている。

１３は電気絶縁材であり、円筒形状とされて支持台１０
の肩部に支持されて径小筒部９に套嵌されている。

１４は被処理物であり、高温用発熱体６内に収められて
台１５を介して支持台１０上に載置されている。

リード線（電極棒）１１を高温用発熱体６と接続する部
分では接続の機能上発熱体６の温度が下がることから、
これを補うために、高温用発熱体６の下部側と予熱用発
熱体７の上部側とを容器軸方向（高さ方向）で重なり代
１６を有しており、これにより、予熱用発熱体７にてＨ
ＩＰ処理中も補助加熱して均熱制御を可能としている。

３０は光学的測温手段であり、閉塞された先端が被測温
部位に位置する閉端管３１と、該閉端管３１の先端から
の・熱放射を閉端管３１の下部において集光するための
レンズ３２と、レンズ３２によって集光された放射光を
高圧容器１外へ導出する光ファイバ３３と、光ファイバ
３３によって外部へ導出された放射光を温度に変換する
変換器３４とで構成されている。

３５は予熱用発熱体７の測温手段である温度制御用熱電
対であり、例えばＪ　ＩＩＲＳＪ　ｌ５−Ｂ等の一般的
な測温手段を使用することができる。

勿論、熱電対以外の測温手段、例えば抵抗温度計等の使
用も可能である。３６は保護管であり、３７は熱電変換
器である。

また、高圧容器１内に注入される圧媒ガスとしては、ア
ルゴンガスのような不活性ガスのほか、これに酸素ガス
等をその被処理物に応じて適宜混合したものでも使用可
能である。

加圧処理中の軸力は上蓋２、下蓋３の上下端面に、台車
フレームや旋回フレームを係合させることによって受持
つ。

尚、上記実施例では、光学的測温手段の閉端管３１が高
温用発熱体６と被処理物１４との間に位置するように設
けたが、第２図のように高温用発熱体６Ａに縦溝状の隙
間を設け、この隙間に垂設するようにしてもよい。この
場合、処理室の有効利用が図られる。

また、予熱用発熱体７は回倒の如きらせん状に周方向に
巻回したものに限らず、帯状抵抗体を上下に屈曲蛇行さ
せた円筒形状のものでもよい。

また、回倒では被処理物１４、断熱層５等は上蓋２を取
外して高圧容器１内に出入りされるが、下取出形弐とし
たものであってもよい。

また、予熱用発熱体７は、回倒のように必ずしも高温用
発熱体６の下部に設ける必要はなく、断熱層を２重構造
とし、外側断熱層と内側断熱層との中間に設けるように
してもよい。

次に、上記第１図に示したＨＩＰ装置の運転方法につい
て説明する。

まず、上蓋２を取外して高圧容器１の中に、被処理物１
４を収め、これを取囲むように断熱層５を高圧容器ｌ中
に収めて上蓋２を施蓋する。そして、脱気後、圧媒ガス
を注入する。

高温用発熱体６の通電に先立って、予熱用発熱体７に通
電することにより、光学的測温手段の出力下限値以上の
温度まで予熱する。通常、１２００°Ｃ程度である。こ
の程度の温度になると、高温用発熱体６は抵抗が下がり
通電可能となる。尚、予熱用発熱体７の昇温は熱電対３
５による測温によりコントロールされる。

この昇温に当たって、断熱層５は断熱性を高め、対流作
用で昇温を早めることになるし、予熱が直接的となるの
で効率は向上される。

所定の温度まで昇温されると、高温用発熱体６に通電す
ることにより、高温等方圧加圧がなされるが、高温用発
熱体６、予熱用発熱体７はいずれも耐酸化性の材料から
なるので、酸素雰囲気中でもＨＩＰ処理が可能となる。

このＨＩＰ処理中において、予熱用発熱体７の通電は続
行しておいてもよい。

また、高温用発熱体６と予熱用発熱体７とを重ね代１６
を有して上下に配置することにより、予熱用発熱体７に
よる補助加熱が確実になされ、処理室の均熱性は向上す
る。

所定の処理が完了すると、高温用発熱体６、予熱用発熱
体７の通電を止め、断熱層５および必要に応じて高温用
発熱体６を上方より取出して被処理物が取出されること
になる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明のＨＩＰ装置によれば、高温
用発熱体の制御用測温手段として光学的測温手段を用い
るので、測温精度および耐久性に優れ、更にランニング
コストも低廉で済む。とりわけ、低温で電気抵抗の大き
い高温用発熱体と、低温での出力の得にくい光学的測温
手段と、予熱用発熱体との三者の組み合せは、予熱用発
熱体によって高温用発熱体の通電又は通電可能となる時
点で、光学的測温手段も同時に高温用発熱体制御用の出
力を出すという点で、個々の要素のもつ機能を最大限に
マツチングさせているところの組み合せであり、その組
み合せに大きな意味をもつものである。

また、高温用発熱体の下方に予熱用発熱体を収めること
は、対流による加熱を可能として、予熱効率を向上せし
め、より一層洗練された炉構造を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るＨＩＰ装置の立面断面図、第２図
は光学的測温手段の配置の他側を示すＨＩＰ装置の高温
用発熱体位置における水平断面図である。 １・・・高圧容器、５・・・断熱層、６・・・高温用発
熱体、７・・・予熱用発熱体、３０・・・光学的測温手
段。 ８２図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧容器内に倒立コップ形状の断熱層が設けられ
   、該断熱層の内部に低温で電気抵抗が大きい高温用発熱
   体と予熱用発熱体および前記発熱体の制御用測温手段と
   が設けられ、被処理物を高温高圧下で熱間等方圧加圧す
   る装置において、前記高温用発熱体の制御用測温手段と
   して光学的測温手段を用いることを特徴とする熱間等方
   圧加圧装置。
2. （２）高温用発熱体の下方に予熱用発熱体が収めれられ
   ていることを特徴とする請求項（１）の熱間等方圧加圧
   装置。