JPH0445031Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高温・高圧のガス雰囲気下で、被処理
体を加圧熱処理して焼結・緻密化する熱間静水圧
プレスシステムにおいて、熱間静水圧プレスの稼
働率を高めるため、加圧熱処理後、熱間静水圧プ
レスの高圧容器より一体的に取り出された炉構造
体をその内部に収容して冷却する熱間静水圧プレ
ス（以降HIPと略称する。）用冷却装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

高温・高圧の圧媒ガスを介して被処理体を加圧
熱処理するHIPシステムにおいて、被処理体とそ
れを囲繞する加熱要素と、それらを内包する断熱
層とからなる炉構造体を加圧熱処理後HIPの高圧
容器より取り出して、HIP外の予備ステーシヨン
に設けた冷却装置にその冷却工程を賦課させ、も
つてHIPの稼働率の向上を計るHIP用冷却装置と
しては、例えば第３図に示す特公昭58−57481号
公報に開示された冷却装置、および第４図に示す
実開昭59−60494号公報に開示された冷却装置等
がある。

前者の従来技術（特公昭58−57481号の提案）
になる冷却装置を示す第３図において、 ３５は被冷却体なる炉構造体であつて、該炉構
造体３５は被処理体３とそれを囲繞するヒータ４
と、それらを内包する断熱層５とよりなり、それ
ぞれHIPの高圧容器と気密に嵌合する嵌合部を有
する該高圧容器の下蓋２に支持されてあり、また
該下蓋２と一体的に前記HIPの高圧容器に挿脱可
能とされている。

３１はHIPの補助ステーシヨンに設けられた冷
却装置の冷却容器であつて、該冷却容器３１は外
周部に冷媒ジヤケツト３６を備えたドーム型容器
であり、その内部に前記炉構造体３５をその内壁
と適宜間隙を隔てて収容する空間、すなわち冷却
室３８を備え、かつその下部において前記下蓋２
の嵌合部と気密に嵌合するものである。

そして、前記冷却容器３１にはその冷却室３８
内に不活性ガスを導入する手段と、その冷媒ジヤ
ケツト３６に冷媒を流通させる手段とが備えてあ
つて、該冷却容器３１はHIPの高圧容器にて加圧
熱処理した後、前記下蓋２と一体的に取り出され
て移送された炉構造体３５をその冷却室３８に収
容し、該冷却室３８内に導入された不活性ガスを
介して前記冷媒ジヤケツト３６内を流通する冷媒
にて熱交換して冷却するものとされている。

述上のHIPの補助ステーシヨンに設けられた冷
却装置にて炉構造体３５を冷却するシステムによ
れば、加圧熱処理後長時間を要する冷却工程を
HIPの高圧容器外にて行うため、HIPの稼働率を
向上させることができる。

また、後者の従来技術（実開昭59−60494号の
提案）になる冷却装置を示す第４図において、４
５は被冷却体なる炉構造体であつて、該炉構造体
４５は被処理体３を内包するヒータ４と断熱層５
とよりなり、それぞれ下蓋２に支持されて、HIP
の高圧容器に該下蓋２と一体的に挿脱可能とされ
ており、この炉構造体４５の部分は前記前者の従
来技術と基本的に同一であるが、ただし断熱層５
の外側ケーシング４４は頑丈な構造であることが
必要とされている。

４１はHIPの補助ステーシヨンに設けられた冷
却装置の冷却容器であつて、該冷却容器４１はそ
の内側に収容された炉構造体４５の外周と適宜間
隙を隔てて囲周する筒状体であり、その下開口部
において前記下蓋２と嵌合する嵌合部を備え、か
つその内側の上端部近傍および下端部近傍に、前
記その内側に収容された炉構造体４５の外側ケー
シング４４との嵌着部が設けてあり、そしてまた
前記上下嵌着部にはそれぞれシール部材５０が取
付けてある。

そして、この冷却容器４１内に被冷却体なる炉
構造体４５を収容したとき、収容された炉構造体
４５の断熱層５の外側ケーシング４４と該冷却容
器４１の内側面との間に、該冷却容器４１内の上
下嵌着部およびシール部材５０にて気密に保たれ
た冷媒ジヤケツト部４６が形成される。

そしてまた、前記ジヤケツト部４６に冷媒を流
通させる手段が備えてあつて、該冷却容器４１は
HIPの高圧容器にて加圧熱処理した後、前記下蓋
２と一体的に取り出されて移送された炉構造体４
５をその内側に収容し、該冷却容器４１内側面と
前記炉構造体４５外側面との間に形成された冷媒
ジヤケツト部４６を流通させる冷媒にて直接冷却
するものである。

述上の後者の従来技術になる冷却装置は、該装
置内に収容した炉構造体４５の外側ケーシング４
４に直接冷媒を接触流通させ、炉構造体４５を直
接的に冷却して、その冷却速度を高めるものであ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、前述前者の従来技術の冷却装置におい
ては、被冷却体なる炉構造体３５と冷媒ジヤケツ
ト３６間に気体、すなわちヒータ４等の保護のた
め導入された不活性ガスが介在し、これが気体断
熱層として作用し、炉構造体３５と冷媒ジヤケツ
ト３６内の冷媒との熱交換を阻害する。すなわち
冷却時間の短縮を阻害する欠点がある。

また、HIPの稼働率を高めんとする本来の目的
より、冷却のために移し換えられる炉構造体４５
は必然的に高温であり、また冷媒はその冷却効果
を高める必要より低温であることより、前述後者
の従来技術の冷却装置においては、高温なる炉構
造体４５の外側ケーーシング４４に直接低温なる
冷媒を接触させて冷却（例えば、内包された被処
理体３の温度が1000℃で、外側ケーシング４４の
温度が200℃で移し換えられた炉構造体４５を40
℃の冷却水を直接外側ケーシングに接触させて冷
却する等）するので、この冷却過程において前記
外側ケーシング４４はその内側の温度・熱量と冷
媒の温度との温度差により大きな熱歪応力を受け
て変形し易く、また冷却の進行に伴い収縮するた
め該外側ケーシング４４自体が冷媒のシール部の
一方を構成する上下嵌着部の気密性を維持するこ
とが困難となる欠点がある。

そしてまた、この冷却過程にて前記断熱層５の
外側ケーシング４４が大きく変形した場合、該断
熱層５の再使用が不能となり得るので、その外側
面ケーシング４４を前記熱歪応力に十分耐え得る
頑丈な構成としたとき、必然的にその重量と熱容
量の増加をきたし、結果として冷却速度の向上に
逆効果となる欠点がある。

本考案は、上記問題点に鑑み、被冷却体なる炉
構造体の冷却過程における熱歪変形を抑えて、な
お冷却速度を向上し得る熱間静水圧プレス用冷却
装置の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本考案にかかる熱
間静水圧プレス用冷却装置は、被処理体３とヒー
タ４とそれらを内包する断熱層５とよりなる炉構
造体１５を高圧容器に装入して熱間静水圧加圧処
理を行つた後、前記高圧容器から該高圧容器の下
蓋２と一体的に取り出された前記炉構造体１５を
収容して冷却する熱間静水圧プレス用冷却装置に
おいて；その内部に前記炉構造体１５が収容さ
れ、かつ収容時にその内壁と前記炉構造体１５の
外周面および上面との間に空間が存在する大きさ
の冷却室８を備え、その下部内側に前記下蓋２と
気密に嵌合する嵌合部を有する倒立コツプ状冷却
容器１と；前記冷却容器１の筒体部に周設され、
かつ冷媒の流通手段と連通する冷媒ジヤケツト６
と；前記冷却容器１内上部に配設され、かつ冷媒
の流通手段と連通する熱交換器９と；前記冷却容
器１内に支持周設され、その外周面と該冷却容器
１との間、および前記炉構造体１５の収容時にお
けるその内周面と該炉構造体１５との間にそれぞ
れ間隔を隔てて配され、かつその上下端部に気体
流通自由な間隔を隔てて配された気体低透過性部
材よりなる対流促進筒７とを設けたことを特徴と
するものである。

〔作用〕

下蓋２と一体的に移し換えられた炉構造体１５
を冷却容器１の冷却室８に気密に収容した後の冷
却過程において、炉構造体１５に熱せられた冷却
室８内に封入された気体は上昇し、熱を上方に搬
送するので、該冷却室８の上部は常に最も高温で
あるが、この冷却室８の上部、すなわち冷却容器
１内の上部には冷媒が流通する熱交換器９が配設
されてあつて、この高温なる上部に配設された熱
交換器９はその内部を流通する冷媒と前記高温な
る気体との大きな温度勾配により高効率に熱交換
し得る。

そして、冷却容器１内に周設され、その外周面
と該冷却容器１との間、およびその内周面と前記
炉構造体１５の間にそれぞれ間隔を隔てて配さ
れ、かつその上下端部に気体流通自由な間隔を隔
てて配された気体低透過性部材よりなる対流促進
筒７は、冷却過程において前記冷却室８内に封入
された気体に以下の作用をなす。

高温なる炉構造体１５と対流促進筒７間の前記
気体は炉構造体１５にて熱せられて上昇する。

また、冷却容器１すなわち冷媒ジヤケツト６と
対流促進筒７間の前記気体は前記冷媒ジヤケツト
６内を流通する冷媒にて冷却されて下降する。

前記気体の上昇流と下降流は対流促進筒７にて
区画されて相互に干渉して両者間に乱流を発生す
ることなく、前記対流促進筒７の上下端部の間隙
を介して円滑に対流・環流し、この環流は冷媒ジ
ヤケツト６側に炉構造体１５の熱量を効果的かつ
確実に搬送し、冷媒ジヤケツト６内を流通する冷
媒の熱交換効率を高める作用をなす。

そして、前記冷却室８内に封入された気体を介
して熱交換を行うため、被冷却体なる炉構造体１
５はその最外側面、すなわち断熱層５の外側ケー
シングが極端な急冷をこうむらず、また全外周面
が均等的に冷却されることより、その冷却過程に
おける不均等変形を防止し得る。

そしてまた、冷却容器１の気密嵌合部を下蓋２
との間のみに設けたことより、冷却の進行に伴う
炉構造体１５の収縮はなんら問題を引き起さな
い。

述上のように、冷却室８内の最も高温なる上部
に配した熱交換器９の冷却効果と、炉構造体１５
の熱量を効率的にかつ確実に冷媒ジヤケツト６側
に搬送する環流を形成する対流促進筒７の効果と
により、冷却容器１内に収容した炉構造体１５の
冷却速度を高め得ると共に、高温なる冷却容器１
内の上部を該上部に配した熱交換器９にて冷却す
ることで前記炉構造体１５を均等的に冷却し得て
その不均等熱歪変形を防止し得る。

〔実施例〕

第１図は本考案にかかる熱間静水圧プレス用冷
却装置の第１実施例を示す正断面図である。

第１図において、１は冷却容器であつて、該冷
却容器１はHIPに連結する支持フレーム１１に支
持され、その内部に冷却室８を備え、かつその下
端部内側にHIPの高圧容器の下蓋２との気密嵌合
部を設けてある。６は冷媒ジヤケツトであつて、
該冷媒ジヤケツト６は冷却容器１の筒体部に設け
られ、その上端部と下端部とに図外の冷却水流通
手段と連通する流通路が穿設されている。

９は熱交換器であつて、該熱交換器９はその外
周にフインを多数設けたパイプよりなるもので、
本実施例においては銅パイプをスパイラル状に配
した総体的に円板状なる構成のものを冷却容器１
内上部に吊下配設したが、これは熱交換効率が高
いものであれば他の部材による他の構成のもので
あつても良い。

なお、前記熱交換器９の冷媒通路の両端末は前
記冷却容器１の上部に穿設された冷媒流通口と連
通し、また該冷媒流通口は図外の冷却水流通手段
に連通されている。

１５は被冷却体なる炉構造体であつて、該炉構
造体１５は被処理体３を内包するヒータ４と断熱
層５とよりなり、HIPの高圧容器の下蓋２に支持
され該下蓋２と一体的に前記冷却容器１の下開口
部より該冷却容器１の冷却室８に挿入されてい
る。

７は対流促進筒であつて、該対流促進筒７は前
記冷却容器１の筒体部内側に間隔を隔てて該冷却
容器１に支持部材を介して周設されあり、本実施
例においては、対流促進筒７と収容された炉構造
体１５との間隙と、該対流促進筒７と冷却容器１
の内壁との間隙とがほぼ同間隔となるよう配設し
た。また、本実施例では対流促進筒７はステンレ
ス鋼板（Sus304）よりなるものとしたが、これ
は耐熱性と、気体低透過性を有するものであれば
他の部材でも良く、薄肉なるものでもその効果を
妨げることはない、しかし、適用に当つては比較
的熱伝導率の高い部材を選定すべきであろう。

そして、本実施例においては前述冷媒ジヤケツ
ト６と熱交換器９内を流通させる冷媒を中性の水
としたが、これを熱交換効率の高いものであれば
他の流体としても良い。

この冷却装置にて、その内部に収容された炉構
造体１５を冷却すると、その内部に封入された気
体に搬送されて高温となる上部に位置し冷却が遅
れ易い炉構造体１５の上面も高温なる上部に配設
された熱交換器にて効率的に冷却され、また外周
部も対流促進筒７にて対流・環流が円滑に行われ
ることにより、均等的に冷却されかつその冷却速
度も高まる。

述上のように、この冷却装置はその内部に収容
した炉構造体１５を均等的にかつ効率良く冷却し
得る。

第２図は本考案にかかる熱間静水圧プレス用冷
却装置の第２実施例を示す正断面図である。

この第２図に示す第２実施例の冷却装置は、前
述の第１図に示す第１実施例の装置にフアン１０
を付設した例を示すものであつて、ここでは前記
第１実施例と共通する構成についての説明を一部
省略するものとする。

第２図において、１は冷却容器であり、１５は
炉構造体であり、９は熱交換器であつてこれらは
前述第１図に示す第１実施例と同一なるものであ
る。１０はフアンであつて、該フアン１０は前記
冷却容器１内に収容された炉構造体１５の直上部
の、前記熱交換器９の直下部の、両者間の間隙部
に両者とそれぞれ間隙を隔てて配設され、前記冷
却容器１の上部壁を貫通し回転自由に挿設された
軸１０′の下端に取付けられている。

前記軸１０′はその上端部を図外の駆動手段と
連結し、その下端に取付けられたフアン１０を回
転させるものである。

本実施例においては、前記駆動手段を前記冷却
容器１上に取付けた減速機付モータとし、フアン
１０を上昇流を起す方向に回転させるものとし、
かつその回転数は可変に制御し得るものとした。

この冷却装置は、フアン１０により前記冷却装
置１内に封入された気体を強制的に上昇させ、該
フアン１０の上部に配設された熱交換器９の熱交
換効率を高めることと、その下部の冷却が遅れ易
い炉構造体１５の上面の冷却を促進させることを
得るもので、また、その回転数を制御することで
前記炉構造体１５の外周部と上端部を均等に冷却
することを得るものである。

〔考案の効果〕

以上のように本考案にかかる熱間静水圧プレス
用冷却装置は、冷却容器１内の高温なる上部に熱
交換器９を配設して、その高温なる上部にて高効
率にて熱交換し得、また前記冷却容器１内に収容
された炉構造体１５と該冷却容器１の内壁、すな
わち冷媒ジヤケツト６の内壁との間に対流促進筒
７を配して、該対流促進筒７の作用にて円滑な対
流・環流を形成し、炉構造体１５の熱量を効率的
にかつ確実に前記冷媒ジヤケツト６側に搬送させ
て該冷媒ジヤケツト６の熱交換効率を高めること
を得て該冷却装置内の炉構造体１５の冷却速度を
高めることができ、そして、前記冷却容器１内に
封入された気体を介して熱交換を行うため炉構造
体１５は極端な急冷をこうむらず、また該気体に
搬送された熱量で高温となる前記冷却容器１内の
上部は該上部に配された熱交換器９にて冷却され
るため、前記炉構造体１５は均等的に冷却され、
これら効果より該炉構造体１５はその冷却過程に
おける熱歪による不均等変形が防止される。

本考案にかかる熱間静水圧プレス用冷却装置は
上記効果により、被処理体なる炉構造体の冷却過
程における熱歪変形を抑えて、なお冷却速度を向
上し得るその実益大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す冷却装置の
正断面図である。第２図は本考案の第２実施例を
示す冷却装置の正断面図である。第３図は従来技
術の冷却装置を示す正断面図である。第４図は従
来技術の冷却装置を示す正断面図である。 １……冷却容器、２……下蓋、３……被処理
体、４……ヒータ、５……断熱層、６……冷媒ジ
ヤケツト、７……対流促進筒、８……冷却室、９
……熱交換器、１５……炉構造体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被処理体３とヒータ４とそれらを内包する断熱
   層５とよりなる炉構造体１５を高圧容器に装入し
   て熱間静水圧加圧処理を行つた後、前記高圧容器
   から該高圧容器の下蓋２と一体的に取り出された
   前記炉構造体１５を収容して冷却する熱間静水圧
   プレス用冷却装置において； その内部に前記炉構造体１５が収容され、かつ
   収容時にその内壁と前記炉構造体１５の外周面お
   よび上面との間に空間が存在する大きさの冷却室
   ８を備え、その下部内側に前記下蓋２と気密に嵌
   合する嵌合部を有する倒立コツプ状冷却容器１
   と；前記冷却容器１の筒体部に周設され、かつ冷
   媒の流通手段と連通する冷媒ジヤケツト６と；前
   記冷却容器１内上部に配設され、かつ冷媒の流通
   手段と連通する熱交換器９と；前記冷却容器１内
   に支持周設され、その外周面と該冷却容器１との
   間、および前記炉構造体１５の収容時におけるそ
   の内周面と該炉構造体１５との間にそれぞれ間隔
   を隔てて配され、かつその上下端部に気体流通自
   由な間隔を隔てて配された気体低透過性部材より
   なる対流促進筒７とを設けたことを特徴とする熱
   間静水圧プレス用冷却装置。