JPH04110724U - 高圧ガス雰囲気加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気密ケーシングとともに圧力容器に挿脱され
る一方の蓋にガスポートを形成し、このガスポートに接
続した配管の残余の外部配管に対して蓋の挿脱（開閉）
動作を利用して自動的に接続・分離可能にする。 【構成】 ガスポート11に接続した配管12B を、前記一
方の蓋4 の圧力容器2 から取り外すことで残余の配管12
A から分離し、かつ、前記一方の蓋4 を圧力容器2 に装
着することで残余の配管12B に結合するカップリング25
を圧力容器2 の外周に設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高圧ガス雰囲気下で加熱処理を行い、固体の処理材を熱分解させた り、一部の成分を気化させたり、逆に高圧の雰囲気ガスと処理材を反応させたり する目的に使用する高圧ガス雰囲気加熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、種々の新素材の研究開発が急速に発展しており、これら新素材の一部は 、難加工性であったりすることが多く、通常の大気圧下での加工技術では対応が 困難で、高圧ガス雰囲気の利用が注目されている。 その代表的な技術として、アルゴンなどの不活性ガスを加圧し、高温下でこの 高圧ガスの圧力を利用して、粉末原料を圧縮・焼結したり、鋳造材料中の気孔状 欠陥を圧潰したりするのに用いられる熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）が、よく知 られており、既に粉末高速度鋼ビレットやアルミナ切削工具などの生産技術とし て使用されている。

【０００３】 ＨＩＰ法の場合、通常、高圧ガスは、圧縮のための力として利用することが第 １の目的であることから不活性ガスが基本である。しかし、最近になって、高圧 ガスを単なる力として利用するだけでなく、その圧力（正確には特定のガス成分 の分圧）を制御して、特定物質の熱分解を促進したり抑制したり、あるいは、反 応させるなど、より積極的に高圧のガスの特性を利用しようという試みがなされ ている。

【０００４】 たとえば、炭素繊維と炭素の複合材料であるC/C コンポジットの製造方法とし て、高圧タール・ピッチ含浸炭化法があるが、この方法はその代表的な例といえ る。 このような場合、処理過程で種々の反応生成物が処理装置の内部に付着する。 前記の通常のＨＩＰ法では、不活性ガスを用いるため、このような付着物が発生 するようなことがないため、ＨＩＰ装置では加熱に用いるヒータおよびこれに通 電するためのリード線や電極は、圧媒ガスに直接曝される構造で充分である。し かし、付着物が発生するような場合には、このような通常のＨＩＰ装置では、付 着物がヒータの絶縁不良を招いたりするため、処理物が収納される処理室とヒー タなどの配置された空間を気密性のケース（気密ケーシング）で区分し、処理室 から汚染された高圧のガスを排出する装置が提案されている（特開平１−181089 号）。

【０００５】 また、処理室の雰囲気が清浄であること（例えばＡｒ純度99.9％等）を必要と する処理をする場合には、処理物が収納される処理室とヒータなどの配置された 空間を気密性のケース（気密ケーシング）で区分し、処理室に最初に清浄な高圧 ガスを導入することもおこなわれている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

叙上の従来技術は、下記の如き欠点を有する。すなわち、ヒータ等への付着物 の発生を防止するには、気密ケーシングの外部の空間へは、ケーシング内部のガ スが流出しないようにする必要があり、また、処理室の清浄度を維持するには、 まず処理室に高圧のガスを供給する必要があるため、外部および内部の空間への 圧媒ガスの供給または、これら空間からの圧媒ガスの放出は、独立もしくはケー シング外部から内部への一方向に流入させながら操業することが必要である。

【０００７】 このため、この気密ケーシングの外側および内側の空間へのガスの流出入口を 各々少なくとも１つずつ付設することとなる。この場合、圧力が1000kgf/cm² 以 上というように高い高圧容器では、安全性の観点から高応力の発生する円筒状の 圧力容器に流出入口を穿けることは稀で、通常蓋の部分に設けられる。 圧力容器の両端部を塞ぐ蓋の一方は、被処理品を出し入れするため、処理を行 う毎に開閉が容易に行えることが好ましい。しかし、前記の気密ケーシングを具 備した場合には、被処理品は当然この気密ケーシングの内部に収納されるので、 被処理品出入れのための蓋とこの気密ケーシングは取りはずしが容易な状態で固 定もしくは結合される。したがって、前記のケーシング内部の空間のガスの流出 入口は、この開閉が容易な蓋に設けられることになるが、1000kgf/cm² の高圧で 用いられる配管は、通常リジッドで可撓性に欠けるため、この蓋の開閉の際には 、この配管と蓋の流出入口（ガスポート）の結合部（通常ネジ）を毎回緩めては ずすことになる。この作業は非常に煩雑であるばかりか、高圧ガスのシール面の 損傷が生じ易く、繰返し使用できる回数には限界がある。

【０００８】 本考案は、気密ケーシングとともに圧力容器に挿脱される一方の蓋にガスポー トを形成し、このガスポートに接続した配管を残余の外部配管に対して蓋の挿脱 （開閉）動作を利用して自動的に接続・分離可能にすることを目的とするもので ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、筒状の圧力容器と該圧力容器の両端開口部を閉塞する上下蓋とから なる高圧容器内部に、前記上下蓋のいずれか一方に設けられた気密ケーシングに より高圧容器内の残りの空間から画成された処理室を有し、該処理室に前記一方 の蓋を貫通する少なくとも一つのガスポートとこのガスポートに接続した配管を 通じて高圧のガスを導入または／および排出することで、該処理室内に配置した 被処理品を加圧処理した後、前記一方の蓋を気密ケーシングと一体的に圧力容器 から取り外すことで被処理品を高圧容器から取り出すとともに、前記一方の蓋を 気密ケーシングと一体的に圧力容器に装着することで被処理品を高圧容器内部に 配置する高圧ガス雰囲気加熱処理装置において、前述の目的を達成するために次 の技術的手段を講じている。

【００１０】 すなわち、請求項１に係る本考案は、前記ガスポートに接続した配管を、前記 一方の蓋を圧力容器から取り外すことで残余の配管から分離し、かつ、前記一方 の蓋を圧力容器に装着することで残余の配管に結合するカップリングが圧力容器 の外周側に設けられていることを特徴とするものである。 また、請求項(2) に係る本考案は、ガス圧の作用で配管の離脱を防止する離脱 防止手段を、カップリングに対して係脱自在に設けていることを特徴とするもの である。

【００１１】

【作用】

高圧容器1 内部の気密ケーシング8 で画成された処理室10に、ガスポート11と 配管12を通じて高圧のガスを導入または／および排出することで、該処理室10内 に配置した被処理品（図示省略）を図１および図２に示す状態で加圧処理した後 に、一方の蓋である下蓋4 を図３に示す如く降下することで気密ケーシング8 と 下蓋4 とを一体的に取り外すことで被処理品を高圧容器1 から取り出す。

【００１２】 この際、請求項１に係る本考案ではガスポート11に接続された配管12B は、圧 力容器2 の外周面に設けられたカップリング25より自動的に切離され、残余の配 管12A から分離される。 次いで、気密ケーシング8 を下蓋4 から取り外し、処理済の被処理品を取出し 、再び被処理品をセットし、気密ケーシング8 を下蓋4 に結合し、下蓋4 を押上 げて気密ケーシング8 を高圧容器1 内に挿入するとともに下蓋4 を圧力容器2 に 装着する。

【００１３】 この際、下蓋4 に設けたガスポート11とこれに接続した配管12B はカップリン グ25に下蓋4 の上昇動作で自動的に接続され、残余の配管12A と結合される。 蓋3,4 を閉めた状態では、高圧容器内部および気密性ケーシング8 内部に空気 が入っているので、必要に応じ、配管系12および14に接続された真空排気装置（ 図示せず）を駆動して、空気を除去する。次いで、ガス容器18に充填された圧媒 ガスを高圧容器1 に充填し、必要に応じコンプレッサ19を駆動して昇圧する。こ れと同時もしくは昇圧後、ヒータ6,7 に通電して、昇温を行う。所定の温度・圧 力スケジュールで運転を行った後、減圧・降温し、前記と同様の手順にて被処理 品を取り出す。

【００１４】 一方、請求項２に係る本考案では、図８，９で示す如く離脱防止手段27、実施 例ではフレーム28をカップリング225A,225B より離脱してから、気密ケーシング 8 を下蓋4 とともに降下することでガスポート11に接続した配管312Bは残余の配 管312Aから分離される。 また、下蓋4 の上昇動作で両配管312A,312B はカップリング225A,225B によっ て接合され、この接合したカップリング225A,225B に離脱防止手段27、実施例で はフレーム28を係合することで、ガス圧の作用で離脱しようとする両配管312A,3 12B の離脱が防止されるとともに、そのガス内圧はフレーム28で担持することに よって容器1 に偏荷重が作用するのを防止する。

【００１５】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳述する。 図１から図３は第１実施例を示し、全体構成を示す図１において、１は高圧容 器で、両端開口部2A,2B を有する筒状の圧力容器2 と、この圧力容器2 の両開口 部2A,2B を閉塞する上・下蓋3,4 とから成り、該高圧容器1 の内部には、倒立コ ップ形の断熱層5 および上下２段のヒータ6,7 を有している。

【００１６】 ８は気密ケーシングであり、上・下蓋3,4 のうち圧力容器2 から挿脱可能な一 方の蓋、この実施例では圧力容器2 に設けた環状蓋9 に挿脱自在に嵌合される下 蓋4 に装備されており、この気密ケーシング8 によって高圧容器1 内の残りの空 間から区画された処理室10を有し、この処理室10には下蓋4 を貫通する少なくと も一つのガスポート11およびこれに接続された配管12を通じて高圧のガスを導入 または／および排出可能としている。

【００１７】 上蓋3 にもガスポート13を有し、このガスポート13には配管14が接続されてお り、この配管14と前述配管12にはそれぞれ圧力計15,16 が備えられていて、配管 12がガスポート11を通じて処理室10に、配管14がガスポート13を通じて気密ケー シング8 外部にそれぞれ通じているので、ここに、処理室10の内部圧力及び外部 圧力を容器外において計測可能とされ、その差圧を図外の検出器で検出して電気 信号等によって開閉弁を開閉する弁制御手段とされている。

【００１８】 その他、図１において、18はガス容器、19はコンプレッサ、20,21 は塞止弁、 22は空圧式塞止弁、23はチェック弁、24はドレン貯り部を示している。 図２、図３において、下蓋4 のガスポート11に接続されている塞止弁17を有す る配管12は、圧力容器2 の外周面に設けたカップリング25を介して接合分離自在 な固定配管12A と可動配管12B よりなり、可動配管12B は下蓋4 の開閉動作（挿 脱動作）に伴ない、閉の状態のときは図２の如く接続され、開の状態のときは図 ３の如く分離するものであり、このため、実施例ではカップリング25の挿脱孔26 にはシールリング26A を有し、可動配管12B はＬ字形とされ、先端は先細テーパ ーとされている。なお、カップリング25は環状蓋9 に設けたものであってもよい 。

【００１９】 図４、図５は本考案の第２実施例を示しており、下蓋4 が圧力容器2 の開口部 2Bに直接シールリングを介して挿脱自在とされたものであり、その他の構成は第 １実施例と共通する。 なお、図１から図４に示された塞止弁17は、操業上は必ずしも必須ではないが 、カップリング25を結合した時のカップリングの気密性（モレ）のチェックが、 この塞止弁17を閉じて、塞止弁21を閉としてガス容器18のガスを充填すれば、容 易に行える。この塞止弁17がないと、高圧容器全体に圧媒ガスを充填しないとチ ェック不能である。

【００２０】 図６は本考案の第３実施例を示し、断熱層5 は上蓋3 に吊持部材5Aによって吊 持状とされていて、気密ケーシング8 を着脱自在に結合した下蓋4 には２系統の ガスポート11A,11B が貫通形成されていて処理室10に連通しており、該ガスポー ト11A,11B には２種類のガスを充填したガス容器18A,18B に、配管112A,112B を 通じて接続してあり、配管112A,112B には第１実施例と同じくカップリング25A, 25B を具備している。

【００２１】 従って、この第３実施例では、処理室10に２種類のガスを個別にもしくは同時 に供給することが可能であり、配管112A,112B にはコンプレッサを付設して高圧 操業することもできる。 その他は図１と同じ構成は同一符号で示している。 図７は、気密性ケーシング8 が上蓋3 に固定された例である。気密性ケーシン グ8 の内部へは、配管系212 を介してガス容器116 に充填されたガスを供給する ことが可能である。配管系212 は、カップリング125 で、上蓋3 の開閉に伴ない 、着脱される。

【００２２】 第８図と第９図は第５実施例を示し、また第10図は第６実施例を示している。 第８・９図の第５実施例ではガスポート11に接続される配管312Bはブロック接 手に通路を有して球面状の雄カップリング225Bと、該カップリング225Bが嵌合さ れるとともに通路を有する雌カップリング225Aが配管312Aに接続されていて、雄 ・雌カップリング225A、225Bをシール軸方向に嵌合して接続するとともに、方形 状のフレーム28で示す離脱防止手段27を両カップリング係脱自在としている。

【００２３】 従って、この第５実施例では、両カップリングの接続状態においてガス内圧に よる負荷はフレーム28で受け止めて高圧容器1 に偏心荷重が作用するのを抑制し ているとともに、配管の離脱が防止されることになる。 また、第10図の第６実施例は、フレーム28に代替してボルト29で両カップリン グを係脱自在にしたものであり、ガス内圧による負荷はボルト29で担持する。

【００２４】 その他は、第１実施例と共通し、共通部分は共通符号で示している。 なお、図８において、30はプレス軸力を担持するプレスフレームを示している 。 また、ボルト29に代替してコッタ構造を使用してもよく、フレーム28の係脱の ための移動は、シリンダ、モータ等で行うことができる。

【００２５】 以上の各実施例における高圧ガス雰囲気加熱処理装置は、気密性ケーシングに より画成された処理室22の内部に収納される被処理品から、加熱時に熱分解ガス や気化したガスが発生して、これらのガス成分により特定の雰囲気が形成される 場合に用いられるものである。この場合の被処理品としては、タール・ピッチあ るいは樹脂など加熱により熱分解してメタンや水素が発生して炭化してゆくよう な成分を含むもの、あるいは硫化物、リン化合物などがあげられる。

【００２６】 また、本考案は処理室内部の清浄度が要求され、高圧のガスを処理室に先に導 入するものにも適用できる。 さらに、本考案は、上述の実施例の場合よりさらに汚染が激しいため、処理室 と高圧容器の残りの空間とをほぼ完全に隔絶し、処理室への高圧のガスの導入・ 排出と、高圧容器の残りの空間への高圧ガスの導入・排出とを別系統でおこなう 場合にも適用できる。この場合、カップリングは処理室への高圧のガスの導入系 統と処理室からの高圧のガスの排出系統の両系統に使用される。

【００２７】

【考案の効果】

本考案は、高圧容器内部が気密ケーシングにより、処理室とヒータなどの炉構 造部材が区分されたような高圧ガス雰囲気加熱処理装置において、気密ケーシン グと蓋とを一体的に高圧容器に挿脱するときの挿脱の都度、配管と蓋との結合部 を毎回締結弛緩する作業が必要でなく、これにより、被処理品の出入れ作業が容 易かつ自動化され、工業生産用の設備として極めて有効となる。

【００２８】 また、請求項２に係る本考案では、カップリングの接合時であるガス圧作用時 において、配管が離脱するのを防止できるし、接手負荷を容器に偏心荷重と作用 させないので、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の全体構成図である。

【図２】第１実施例の蓋閉時の要部断面図である。

【図３】蓋開時の断面図である。

【図４】第２実施例を示す蓋閉時の断面図である。

【図５】蓋開時の断面図である。

【図６】第３実施例の全体構成図である。

【図７】第４実施例の全体構成図である。

【図８】第５実施例の蓋閉時の全体構成図である。

【図９】第５実施例の蓋開時の断面図である。

【図10】第６実施例の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 高圧容器 ２ 圧力容器 ３ 上蓋 ４ 下蓋 ８ 気密ケーシング 11 ガスポート 12 配管 12A 配管 12B 配管 13 ガスポート 25 カップリング

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の圧力容器と該圧力容器の両端開口
   部を閉塞する上下蓋とからなる高圧容器内部に、前記上
   下蓋のいずれか一方に設けられた気密ケーシングにより
   高圧容器内の残りの空間から画成された処理室を有し、
   該処理室に前記一方の蓋を貫通する少なくとも一つのガ
   スポートとこのガスポートに接続した配管を通じて高圧
   のガスを導入または／および排出することで、該処理室
   内に配置した被処理品を加圧処理した後、前記一方の蓋
   を気密ケーシングと一体的に圧力容器から取り外すこと
   で被処理品を高圧容器から取り出すとともに、前記一方
   の蓋を気密ケーシングと一体的に圧力容器に装着するこ
   とで被処理品を高圧容器内部に配置する高圧ガス雰囲気
   加熱処理装置において、前記ガスポートに接続した配管
   を、前記一方の蓋を圧力容器から取り外すことで残余の
   配管から分離し、かつ、前記一方の蓋を圧力容器に装着
   することで残余の配管に結合するカップリングが圧力容
   器の外周側に設けられていることを特徴とする高圧ガス
   雰囲気加熱処理装置。
2. 【請求項２】 ガス圧の作用で配管の離脱を防止する離
   脱防止手段を、カップリングに対して係脱自在に設けて
   いることを特徴とする請求項(1) 記載の高圧ガス雰囲気
   加熱処理装置。