JPH0480592A

JPH0480592A - 熱間静水圧加圧装置

Info

Publication number: JPH0480592A
Application number: JP19220490A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Wataya; 茂綿谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-03-13

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（以下、ＨＩＰと略称する。）
装置に関し、詳しくは、ＨＩＰ処理終了後の冷却過程に
おいて、高温の被処理体の高速均熱冷却を実施できるＨ
ＩＰ装置に関するものである。

（従来の技術）例えば、ＨＩＰ装置にあっては、高温・高圧で処理され
た被処理体の冷却時間の短縮を図るために、圧力容器内
の圧媒ガスを強制的に循環させるようにしたものがあり
、この種のＨＩＰ装置として、第４図に示す実開昭６３
−１２３９９９号公報記載のものがある。

第４図において、３１は高圧筒、３２は上蓋、３３は下
蓋であり、これら各部材で高圧室３４が画成され、この
高圧室３４内に断熱層３５が配設されている。この断熱
層３５は倒立コツプ状の内外ケーシング３６３７の下端
部を下１ｉ３３上に固定の金属リング３８二こ溶着する
と共に、内外ケーシング３６．３７間に断熱材を充填し
て成る。そして、内外ケーシング３６．３７の上部には
ガス通路４１．４２が形成され、ガス通路４１．４２間
はガス流通可能とされている。断熱層３５の内側は、ヒ
ータ３９か周設されて炉室４０とされ、この炉室４０の
ヒータ３９の内側には上端開放状の案内筒４″３が断熱
層３５の上部と間隔を隔てて配置され、この案内筒４３
内は被処理体４４を収容する処理室４５とされている。

また、案内筒４３は被処理体４４を載置する台板４６上
に固定され、この台板４６は下蓋３３上に固定の支持体
４７に支持されている。前記台板４６にはガス流通孔４
８が形成され、支持体４７の上下中間部には下部断熱部
４９が設けられている。この下部断熱部４９と台板４６
との間には撹拌ファン５１が設けられ、下部断熱部４９
と下蓋３３との間には環流ファン５２が設けられ、これ
らファン５Ｌ５２はモタ５３により回転駆動される。そ
５て、ＨＩＰ処理後の冷却過程において、環流ファン５
２及び撹拌ファンを回転駆動させると、環流ファン５２
によって、圧媒カスが炉室４０内を上昇してガス通路４
Ｌ４２を介して断熱層３５の外側へ流出し、断熱層３５
と上蓋３２及び高圧筒３１間を経て流下し、その間に上
蓋３２及び高圧筒３１内面と接触して熱交換し温度低下
した後、断熱層３５下端部側から炉室４０内ごこ戻る圧
媒ガスの循環流を発生させて炉室４０内が冷却され、撹
拌ファン５１によって、処理室４５内の圧媒ガスは台板
４６のガス流通孔４８から炉室７側に強制的に送り出さ
れて前記循環流と合流すると共に、案内筒４３上端開口
から炉室４０側の圧媒ガスが処理室４５内に流入して圧
媒ガスの撹拌流を発生させ、被処理体４４が、下方先行
冷却することが抑制されて、上下均等に冷却されるよう
になっている。

（発明が解決しようとする課題）前記従来のものにあっては、被処理体４４を上下均等に
冷却すべく処理室４５の下側に撹拌ファン５１を設けて
処理室４５内を均熱化させるようにしているが、この撹
拌ファン５Ｉは処理室４５と同等、もしくはそれに近い
高温の圧媒ガスにさらされる。さらに、該撹拌ファン５
１は急速冷却時には、急激な温度履歴をうける。

従って、安全面で信頼性のあるファン５１の製作は難し
く、高価でもある。また、被処理体４４の処理温度が高
温になれば、ファン５１の製作はより困難の度合を深め
る。

また、前記と同様のことが撹拌ファン５１に回転を伝達
する軸の軸受についても該当し、ファン５１の周百の炉
室的構造物にも注意を払う必要がある。

本発明は前記問題点に鑑み、撹拌ファンを使わなくとも
、処理室内の均熱化を図り被処理体を均等に冷却させ得
る熱間静水圧加圧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）本発明が前記目的を達成するために講じた技術的手段は
、高圧筒１と上蓋２、下蓋３とにより画成された高圧室
４内に倒立コツプ状断熱層５を配設し、この断熱層５の
内側にヒータ６を周設して炉室７を形成し、ヒータ６の
内側に、上端に開口を有し且つ内部が被処理体１１を収
容する処理室８とされた案内筒９を、その上端と断熱層
５との間に気体流通可能な間隔を隔てて配設し、前記断
熱層５の上部に炉室７と断熱層５外例の高圧室４とを連
通ずるガス流路１２を形成し、高圧室４下部に、圧媒ガ
スが炉室７内を経由してガス流路１２から断熱層５の外
側へ流出すると共ムこ断熱層５と上Ｍ２及び高圧筒１と
の間を経て流下して断熱層５下端部側から炉室７内に戻
る循環流を発生させるポンプ１８を設けた熱間静水圧加
圧装置において、前記案内筒９下端部を気密に構成する
と共に、前記循環流の案内筒９上端からガス流路１２に
至る間での対流により炉室７側の圧媒ガスが案内筒９の
上端開口から処理室８に流入して処理室８内の圧媒ガス
と混合し、均熱化されるように構成した点にある。

（作　用）ＨＩＰ処理後の冷却過程において、ポンプ１８を駆動す
ると、圧媒ガスは炉室７内を経由してガス流路１２から
断熱層５の外側へ流出し、断熱層５と上蓋２及び高圧筒
１との間を経て流下し、その間に上Ｍ２及び高圧筒１の
内面と接触して熱交換し温度低下した後、断熱層５の下
端部側から炉室７内に戻り圧媒ガスの循環流を発生させ
て炉室７内が冷却される。この過程において、案内筒９
を介して処理室８の外側かつ、炉室７内側を上昇して案
内筒９上端部に達した圧媒ガスの温度は処理室８内の圧
媒ガスに比べて低く、圧媒ガスの密度の温度依存性に起
因する負の浮力効果（下降効果）により、炉室７側の圧
媒ガスが案内筒９の上端開口から処理室８内に流入Ａし
該処理室８内を下降し、同時に処理室８内の圧媒ガスと
混合し、対流により直接熱交換が行われる。この圧媒ガ
スの対流による撹拌・混合は、処理室８内に流入して下
降する圧媒ガスの温度が周囲の処理室８内の圧媒ガスの
温度と熱平衡に至る比丘われる。下降を終えた圧媒ガス
は処理体１１と熱交換を行って加熱されることによって
生しる浮力効果及び後続の圧媒ガスの流入・下降により
押し出される効果により上昇流へと転し、処理室８上端
より流出Ｂする。

（実施例）以下、本発明の実施例を１面に基づいて説明する。第１
［３は第１実施例を示し、１は高圧筒、２は上蓋、３は
下蓋で、これら各部材により高圧室４が画成され、この
高圧室４内に断熱層５を配設し、この断熱層５の内側に
ヒータ６を周設することで炉室７を形成して、ＨＩＰ装
置の主要部が構成される。そして、処理体１１を、下蓋
３上の支持部材２２ａ、　２２ｂ及び処理台下部ハウジ
ング１７等に支持された処理台１０上に載置してＨＩＰ
処理が行われる。

前記断熱層５は倒立コツプ状の内外ケーシング５ａ、５
ｂを含んで、その下端部において金属リング２１と溶接
等によって気密に結合することにより主構成されており
、内外ケーシング５ａ、５ｂ間には断熱材が充填されで
ある。

なお、内外ケーシング５ａ、５ｂば金属製の気密な構成
のものであって、断熱層５の上部には内外ケーシング５
ａ、５ｂ及び断熱材を貫通してガス流路１２が形成され
ている。このガス流路１２は上Ｍ２に装設されたシリン
ダ１４の上下動自由なピストン軸下端に取付けられた弁
１３にて開閉される。

９は案内筒であり、この案内筒９はその上端と断熱層５
との間に間隔を隔ててヒータ６内側に配設され、その内
部が被処理体１１を収容する処理室８とされた金属製筒
で、上端開口状とされ、下端を処理台ＩＯにほぼ気密に
接続されて支持されている。

処理台下部ハウジング１７は、金属製でコンブ形状に形
成され、支持部材２２ａにより支えられ、上端が処理台
１０と気密に接続されている。該処理台下部ハウジング
１７の内部には、断熱材が充填されて下部断熱層１５が
形成され、該下部断熱層１５の上下中間部には、断熱材
の熱伝導効果を遮断するガス層１６を介在させる。

炉室７の下部には、相互に接合されて成る内外の炉室底
面板２０ａ　、　２０ｂが設置されている。外側の炉室
底面板２０ａの外周部は断熱層５下部の金属リング２１
と溶接等により気密に接合され、内側の炉室底面板２０
ｂは下蓋３上の支持部材２２ｂに支持されると共に炉室
底面板２Ｏｂ上には処理台下部ハウジング１７を支持す
る支持部材２２ａが固定されて、炉室底面板２０ａ　、
　２０ｂの上下にガス流通可能な空間が設けられ、且つ
、内側の炉室底面板２０ｂの中央にはガス流通穴が設け
られていて、圧力損失の小さい後述する循環流の流路を
確保している。

１８はポンプで、例えば、遠心ファンで構成されており
、処理台下部ハウジング１７の下方で且つ炉室底面板２
０ｂのガス流通穴から上方に配置されでいる。また、ポ
ンプ１８は下蓋３に設けられた電動機１９の出力軸に連
結されていて、該電動機１９により駆動されてポンプ１
８下部の圧媒ガスを吸い上げ、ポンプ１８を中心として
半径方向に圧媒ガスを吐き出す。また、電動機１９の出
力回転数は可変で、高圧筒１、上蓋２及び下蓋３で構成
される圧力容器の外部より制御可能である。

前記構成にて、ＨＩＰ処理終了後の冷却過程において、
断熱層５上部のガス流路１２を閉塞していた弁１３を開
くと共に、電動機１９によってポンプ１８を回転駆動さ
せる。これにより、圧媒ガスは炉室７内を経由してガス
流路１２から断熱層５の外側へ流出し、その間に上Ｍ２
及び高圧筒１内面と接触して熱交換し温度低下して冷却
媒体としての低温ガスとなった後、断熱層５の下端部側
から炉室７内に戻り、圧媒ガスの循環流を形成し、炉室
７内が冷却される。この過程において、案内筒９を介し
て処理室８の外側かつ炉室７内を上昇して案内筒９上端
部に達した圧媒ガスの温度は処理室８内の圧媒°ガスに
比べて低く、圧媒ガスの密度の温度依存性による負の浮
力効果により、炉室７側の圧媒ガスが案内筒９の上端開
口より処理室８内に流入Ａし該処理室８内を下降し、同
時に処理室８内の圧媒ガスと混合し、対流により直接熱
交換が行われる。この圧媒ガスの対流による撹拌・混合
は、処理室８内に流入して下降する圧媒ガスの温度が周
囲の処理室８内の圧媒ガスの温度と熱平衡に至る比丘わ
れる。下降を終えた圧媒ガスは処理体１１と熱交換を行
って加熱されることによって生しる浮力効果及び後続の
圧媒ガスの流入・下降押し出される効果により上昇流へ
と転し、処理室８上端より流出Ｂし、ガス流路１２から
断熱層５外側・＼流出される。

このようにして、１つのポンプ１８の駆動による１つの
循環流によって、処理室８内を均熱化しながら撹拌する
ためのファンを使わなくても、高い均熱性を保った被処
理体１１のセ速冷却を実現する。

なお、高圧筒１及び上蓋２は耐圧を有する熱吸収体とし
て機能するが、これら高圧筒１及び上蓋２の内面には、
図中には特に示していないが、冷媒を流通し得るライナ
を設け、ヒートシンクとしての性能を高めるようにする
のが好ましい。

第２図は第２実施例を示し、前記実施例と異なる点は、
処理室８を画成する案内筒９の上部に流路ガイド２３を
設置した点である。

前記第１実施例では、ポンプ１８の駆動により発生され
る循環流により、ガス流路１２直下の処理室８内の圧媒
ガスは上方へ吸引される。従って、処理室８の外部の炉
室７を上昇し、処理室８上端部に達した比較的冷たい圧
媒ガスが処理室８内に流入・下降せずにガス流路１２よ
り流出される可能性がある。これは被処理体１１の冷却
効率の低下をもたらすため、これを阻止すべく、第２実
施例では流路ガイド２３を設置したものである。この流
路ガイド２３によって、炉室７を上昇して案内筒９上端
部に達した圧媒ガスは直接ガス流路１２から流出するの
を防止されて、案内筒９の上端開口から処理室８内に全
て流入され、処理室８内の圧媒ガスの撹拌・混合を一層
促進し、均熱化に寄与する。

第３図は第３実施例を示し、断熱層５の上部に蓄熱器２
４を設置したものである。

前記第１、第２実施例では、炉室７内の高温の圧媒ガス
が断熱層５の外側に流出して、断熱層５と上１１２及び
高圧筒１との間を経て流下するとき、上蓋２及び高圧筒
１上部の表面を過熱し、容器の安全設計上問題を生じる
ことがある。このとき、上蓋２及び高圧筒１上部の表面
を過熱しないように、弁１３を開閉して循環流を制御す
のであるが、弁１３が閉しられているとき、すなわち循
環流が止められいるとき、処理室８内の均熱性を損なう
という問題が生しる。従って、第３実施例では、被処理
体１１の冷却過程において、弁１３を常に開いて定常的
に循環流を流しても、圧力容器表面の過熱を起さないよ
うに蓄熱器２４を設置した。

（発明の効果）本発明によれば、ポンプ１８の駆動によって、炉室７内
を経由してガス流路１２から断熱層５の外側へ流出し、
断熱層５と上蓋２及び高圧筒１との間を経て流下し、そ
の間に上蓋２及び高圧筒１の内面と接触して熱交換し温
度低下した後、断熱層５の下端部側から炉室７内に戻る
圧媒ガスの循環流を発生させ、案内筒９下端部を気密に
構成して炉室７内を上昇する圧媒ガスを、処理室８内部
の圧媒ガスと混合することなく案内筒９上端に達せしめ
、この圧媒ガスがガスの密度差の温度依存性に起因した
対流により案内筒９上端開口から処理室８内に流入して
熱交換が行われるようにしたので、従来のように、処理
室の下方側に、処理室内を均熱化しながら撹拌するため
のファンを設置しなくても、均熱性の高い被処理体１１
の急速冷却を図ることができ、′従って、炉室内構遺物
の製作がより高い安全性の下、簡単に且つより低コスト
で達成できる。

また、処理室８の下部の炉室内７構造の簡単化に伴い、
炉室７体積に占める処理室８の有効な体積を大きくとる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示し、第１図は第
１実施例を示す正面断面図、第２図は第２実施例を示す
正面断面図、第３図は第３実施例を示す正面断面図、第
４図は従来例を示す正面断面図である。ｌ・・・高圧筒、２・・・上蓋、３・・・下蓋、４・・
・高圧室、５・・・断熱層、６・・・ヒータ、７・・・
炉室、８・・・処理室、９・・・案内筒、１１・・・被
処理体、１２・・・ガス流路、１８・・・ポンプ。第図ｌｊ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高圧筒（１）と上蓋（２）、下蓋（３）とにより
画成された高圧室（４）内に倒立コップ状断熱層（５）
を配設し、この断熱層（５）の内側にヒータ（６）を周
設して炉室（７）を形成し、ヒータ（６）の内側に、上
端に開口を有し且つ内部が被処理体（１１）を収容する
処理室（８）とされた案内筒（９）を、その上端と断熱
層（５）との間に気体流通可能な間隔を隔てて配設し、
前記断熱層（５）の上部に炉室（７）と断熱層（５）外
側の高圧室（４）とを連通するガス流路（１２）を形成
し、高圧室（４）下部に、圧媒ガスが炉室（７）内を上
昇してガス流路（１２）から断熱層（５）の外側へ流出
すると共に断熱層（５）と上蓋（２）及び高圧筒（１）
との間を経て流下して断熱層（５）下端部側から炉室（
７）内に戻る循環流を発生させるポンプ（１８）を設け
た熱間静水圧加圧装置において、前記案内筒（９）下端部を気密に構成すると共に、前記
循環流の案内筒（９）上端からガス流路（１２）に至る
間での対流により炉室（７）側の圧媒ガスが案内筒（９
）の上端開口から処理室（８）に流入して処理室（８）
内の圧媒ガスと熱交換されるように構成したことを特徴
とする熱間静水圧加圧装置。