JPH058473Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は熱間静水圧加圧処理等に用いる高温炉
に係り、特に処理後の被処理体の冷却を急速に行
うための冷却ガス噴出ノズルを備えた上記高温炉
に関するものである。

（従来の技術） 近年、高温雰囲気下で種々の材料の処理を行う
装置として熱間静水圧加圧（以下、HIPと略記す
る。）装置が注目されているが、このHIP装置に
用いられる高圧高温炉は基本的に高圧ガスを密に
封入する高圧容器と、同容器内に配置する断熱外
層と、同外装内側に配置される加熱装置とからな
つており、同加熱装置の内側に被処理体を収容設
置する炉室が構成されている。

ところで、かかるHIP装置において処理する場
合、例えば1400℃，2000Kg／cm²のような高圧高温
状態の炉内保持終了後、加熱装置への供給電力を
減少すれば被処理体の温度は数百度付近までは比
較的速やかに低下するが、その後の温度低下は極
めて遅く、炉の稼動サイクルタイムを不必要に長
くし、生産コストの上昇を余儀なくされる。

そこで、かかる処理後の冷却を迅速に行うこと
が強く求められ、そのための手段に関し、種々の
検討が重ねられて、例えば特公昭55−50276号公
報などにより改良された高圧高温炉の１例が提案
されている。

この高圧高温炉は同公報に記載するように気体
浸透性の小さな材料からなる筒を炉室内で加熱装
置の内側に設けると共にその一端を断熱外層もし
くは下部プラグに気密に接続し、高圧室外より高
圧室内の前記筒の外側に開口するガス通路と、該
筒の内側に開口するガス通路とを夫々設けること
により前記ガス通路の１つを通つて高圧室内に導
入されたガスが他の通路を通つて排出される際に
前記筒の内側を通過するようにして被処理体の迅
速な冷却を行うようにしたものである。

ところが、かかる高圧高温炉においても、その
後、実使用を重ねるに従い、導入されるガスが高
圧室を形成するシリンダと断熱外装との間隙を下
方へ向いて流れ、高圧室下部に達し、これより筒
と断熱外装との間隙を上昇し炉室上部に達し、次
いで筒と被処理体の間隙を下方へ流れる間に被処
理体から熱を奪い、ガス通路より高圧室外へ排出
されるという経路をとるため、折角、常温あるい
はこれ以下に冷却されたガスであるとしても被処
理体に接触するまでに温度が上昇し、被処理体の
冷却効果を減殺するということが判明した。又、
この高圧高温炉では被処理体は製品台上に載置さ
れるため、底面側においては冷却が遅く冷却効率
の上からも稍問題が残つていた。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は上述の如き実状に鑑み、更に処理後の
被処理体の冷却を迅速化することを課題とし、特
に冷却時に被処理体に直接冷却ガスを急速に噴出
し接触させると共に被処理体をその収納ケースよ
り吊り下げることにより被処理体の底面及び側面
における熱交換を促進し、その効率を高めること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的を達成する本考案の特徴とする
ところは、シリンダと同シリンダの上下開口を密
封する上下蓋によつて画成される密封容器内に断
熱層によつて囲繞され、かつ、内部に加熱装置を
有する炉室を形成し、同炉室内に被処理体を保持
する製品台を収設してなる高温炉において、上記
被処理体を内部に収容して製品台上に載置され、
その底部に冷却ガス流通部分を設けた被処理体収
容ケースと、前記製品台を貫通し、前記被処理体
収容ケースの冷却ガス流通部分にノズルを有して
密封容器外より該ノズルを介して前記被処理体に
冷却ガスを噴出、接触させる冷却ガス導入管とを
設けた構成にある。

ここで、上記被処理体収容ケースはその内部に
被処理体を収容する構造のものであればその形状
の如何を問わないが、通常は気体浸透性の小さな
耐熱材料の筒からなつており、熱交換効率を高め
る上から冷却ガス中に曝される部分の表面積を多
くとる方が有利であるため、被処理体が固体の場
合には被処理体を吊り下げるべく保持棒をケース
上部に亘設しておき、被処理体に穴をあけて、こ
れに保持棒を通すようにし、また被処理体が粉体
やペレツト状のものであるときは底面にガスの流
通する孔を設け、多孔状としたるつぼを１段又は
複数段、配置するようにするのが好適である。

なお、このとき、底面の孔は被処理体の粒径が
通り抜けない範囲で可及的大きくするのが望まし
い。特に上記被処理体収容ケースなどの材質とし
て炭素材料を使用すれば2000℃を越す高温加熱炉
にも適用でき効果的である。

又、上記被処理体収容ケース及び冷却ガス導入
管よりなる治具は下蓋及びこれに付随するガス配
管は一般に固定されているので冷却ガス導入管と
下蓋をクイツクカプラ等で着脱可能に連結するこ
とにより高温炉より随時取り出しを行うようにす
れば急速冷却を行わない通常の処理炉としても使
用可能となり有利である。

（作用） 本考案高温炉は叙上の如き構成からなり、同被
処理体に対し高温炉内において例えばHIP処理の
如き高圧高温処理を行つた後、被処理体を冷却す
るに際し、下方の冷却ガス導入管を通じて急速冷
却ガスを導入すると、該ガスはノズル部分で噴出
されて膨張し、次いで被処理体の底面及び側面、
被処理体が粉体等であるときは更に内面を通つて
直接接触冷却しつつ上方に抜け、炉壁内側を冷却
しつつ装置外に放出される。

この間、被処理体は直接、ノズルより噴出され
る急速冷却ガスに接触し、熱交換の効率を高める
と共に、ノズルの膨張効果により冷却効果を高
め、被処理体の冷却迅速化を達成する。

（実施例） 以下、更に添付図面を参照し、本考案の実施例
につき説明する。

第１図は本考案の要部をなす急速冷却用装置部
分の断面図、第２図は同装置部分をHIP装置に適
用した使用例を示す。

先ず、第２図において、１は圧力シリンダ、２
は上蓋、３は下蓋で、これら圧力シリンダ１及び
上下蓋２，３により画成されて密封容器Ａが構成
されており、該容器Ａ内には断熱層４が設置され
てその内側に加熱処理５、製品台６を含む炉室７
が形成され、下蓋３に設けたガス導入口８を通り
導入されたガスは同じく下蓋３に設けられたガス
放出口９を通つて放出されるようになつている。

ここで同第２図において１０は本考案の要部を
なす急速冷却用装置部分であり、第２図において
はこれが製品台６上に載置保持される位置態様を
示しており、その詳細な構造は第１図に示す如く
である。

即ち、図示の如く加熱装置５を備えた製品台６
上に保持される前記装置部分１０は、被処理体Ｍ
をその内部に収容する被処理体収容ケース１１
と、該被処理体収容ケース１１の底部に連結し、
同ケース１１内に冷却ガスを導入する冷却ガス導
入管１２よりなつており、冷却ガス導入管１２の
上端で被処理体収容ケース１１への導入部には図
ではケース底部に穿孔してノズル１３が複数個設
けられていて、冷却ガス導入管１２より導入され
る冷却ガスを該ノズル１３を通じ被処理体に直
接、噴出接触させるよう構成されている。

なお、図においては上記被処理体収容ケース１
１には上部に被処理体保持棒１４が互いにクロス
状態で４本亘設されており、被処理体Ｍ上部に横
方向の孔が貫通していて上記保持棒１４によつて
被処理体収容ケース１１内に吊下保持して被処理
体Ｍ下部に隙間を形成し、冷却ガスが被処理体の
底面及び側面を冷却しつつ上方に抜ける構造とな
つている。

第３図は上記第２図に示す急速冷却用装置部分
の変形例であり、被処理体が粉体又はペレツト状
のものである場合に適しており、この場合には被
処理体収容ケース１１内部に底部が流通孔１６を
有し多孔状となつたるつぼ１５を多段式に配置
し、冷却ガス導入管１２よりるつぼ１５に導入す
る部分にノズル１３を設け、導入する冷却ガスを
るつぼ１５内部を通じて被処理体の底面、側面及
び内部を冷却しつつ上方に抜けるよう構成されて
いる。そして、これらは何れの態様においても被
処理体において冷却ガスに曝される部分の表面積
が可及的多くなるような配慮にもとづいている。

第４図は上記の如き急速冷却用治具を適用した
HIP装置において、HIP処理とその後の冷却を行
う一連の系統を示しており、通常処理時は通常処
理用ガスボンベ２６より加圧ポンプ２５を経て高
圧塞止弁２８を有する加圧ライン２１を通じて
HIP装置本体２４内に既知のHIP処理におけると
同様に加圧ガスを導入し、処理を終わつたガスは
放出ライン２３より放出して通常のHIP処理を行
う。そして、処理終了後、急速冷却を行うに際し
ては、通常処理時のガス供給を塞止し、別途設置
してある急冷時冷却ガスボンベ２７より高圧塞止
弁２８を開いて該冷却ガスを冷却ガス導入ライン
２２を通じてHIP本体２４内に導入し、第２図、
第３図に示す冷却を行い、冷却後のガスを放出ラ
イン２３を通じて外部に放出し、一連の処理、冷
却を完了する。なお、加圧ライン２１、放出ライ
ン２３、冷却ガス導入ライン２２の各ラインには
夫々高圧塞止弁２８が介設されており、加圧、急
冷、放出、保持の各操作に対応して適宜開閉がな
される。

なお、上記第４図はHIP処理とその後の冷却と
の一連の工程であるが、更に本考案急速冷却用治
具は取り外しが容易な構造とすることにより、上
方取り出し方式のモジユラタイプのHIP装置に適
応させることができる。

即ち、上記実施例装置においては、HIP装置は
上方取出方式となつており、高圧ガスの出し入れ
は下蓋を通じて行つている。そのためその装置で
はこの高圧ガス出し入れ部分は固定配管にする必
要が生じ、下蓋及びそれに付随する高圧ガス配管
は固定されている。

そこで、モジユラ方式は上方プラグインモジユ
ラ方式で加熱装置と断熱層を一体にして上方より
取り出し、下蓋は本体に残される。

従つて、本考案高温炉において、冷却ガス導入
管と下蓋を例えばクイツクカプラ等の連結方式で
連結することにより急速冷却用装置部分はHIP装
置本体より容易に取り出し可能となる。

これは急速冷却を行わない通常の処理をも可能
とする利点をもつ。

第５図イ〜ホは、かかる取り外し容易な急速冷
却用装置部分を利用するHIP処理の各態様を示し
ている。

即ち、イは通常の処理時の状態を示し、密封容
器Ａ内において所要のHIP処理が行われる場合で
ある。図中、前各図と同一符号は同一部分を示
す。以下、同様である。図中、１７は盲プラグ、
１８はガススプリツタを示す。

ロは前記イにおけるHIP装置において、下蓋３
のガス導入口８に通常取り付けられているガスス
プリツタ１８を取り除き、代わりにアダプタ１９
を取り付けた場合で、断熱層、加熱装置、製品台
を含む一連の内部装置は上蓋と共に取り出されて
いる。

なお、この際、下蓋のねじ部におけるガス洩れ
を防ぐためパツキン２０が挟み込まれている。

ハ図は前記ロ図において前記断熱層４、加熱装
置５、製品台６を含む一連の内部装置を組み込ん
だ状態で、これらは一体に組み込まれ、そのため
のハンドリング用把手が図示していないが通常、
断熱層４の上部に取り付けられる。

以上はHIP装置の通常の取り出し、組み込みで
あるが、次に本考案に係る高温炉における急速冷
却装置部分の取り付けに際しては、先ず、ニ図に
示すように加熱装置などを組み込んだ後、断熱層
４を取り外し、残された製品台６上に本考案の急
速冷却用装置部分１０及び被処理体Ｍを組み込み
装備する。そして冷却ガス導入管１２をアダプタ
１９を介して下蓋３のガス導入口８と連結した
後、ホ図に示すように断熱層４を取り付け、下蓋
２で密封する。

かくして、急速冷却を行わない処理と、急速冷
却を必要とする処理の両者を同じ密封装置を利用
して容易に実施することができる。

なお、上記構成の急速冷却用装置部分の構成材
料としては気体浸透性の小さい材料、例えば使用
温度によりアルミナ、ボロンナイトライド等の気
密質なセラミツクス、モリブデン又はその合金、
ステンレス、ニツケル基合金などの耐熱性金属材
料などが使用可能であるが、炭素材料を用いれば
2000℃以上の高温加熱炉においても適用可能であ
る。

又、上記説明においてはHIP装置を例として示
したが、本考案はHIP装置に限らず、広く真空
炉、雰囲気炉等の高温で開放不可の炉に対しても
適用される。

（考案の効果） 本考案は以上の如く高温炉において被処理体を
収容するケースと、該ケース内の被処理体に冷却
ガスを噴出接触させるノズルを該ケースに形成し
て有する冷却ガス導入管を主要部とするものであ
り、冷却時に直接、冷却ガスを接触させることか
ら、熱交換の効率を高めると共にノズルを通じて
被処理体に冷却ガスを噴出接触させるためノズル
の膨張効果が加味され、冷却効果を一段と高め、
被処理体の冷却の迅速化をより有効に達成し得る
顕著な効果を奏する。

又、本考案高温炉にあつては従来のHIP装置等
と異なり、被処理体の底面及び側面における熱交
換をも促進することができ、更に従来の高温炉の
如く複雑な急速冷却機構は要せず、簡単な治具と
配管及びガスボンベの追加のみで設置できる上、
既成の装置に対して後から取り付けることも可能
であり、又、治具を取り外し容易にすることによ
り、通常の処理との併用も容易であるなど、種々
の効用を有し、高温炉における被処理体の急速冷
却を短縮して生産性向上とコスト低減に今後の実
効性が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る高温炉要部の内部構造の
１例を示す断面図、第２図は上記要部構造を適用
したHIP装置の断面概要図、第３図は本考案急速
冷却用治具の変形例を示す断面概要図、第４図は
本考案高温炉を使用したHIP装置の処理の態様を
示す系統図、第５図イ〜ホはHIP装置における本
考案高温炉の使用状況を示す説明図である。 Ａ……密封容器、１……シリンダ、２……上
蓋、３……下蓋、４……断熱層、５……加熱装
置、６……製品台、７……炉室、８……下蓋のガ
ス導入口、９……ガス放出口、１０……急速冷却
用装置部分、１１……被処理体収容ケース、１２
……冷却ガス導入管、１３……ノズル、１４……
被処理体保持棒、１５……るつぼ、１６……流通
孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ シリンダと、該シリンダの上下開口を夫々密
   封する上蓋、下蓋によつて区画される密封容器
   内に断熱層によつて囲繞され、内部に加熱装置
   を有する炉室を形成すると共に、該炉室内に被
   処理体を保持する製品台を収設してなる高温炉
   において、上記被処理体を内部に収容し、底部
   に冷却ガス流通部分を有して、製品台上に載
   置、保持される被処理体収容ケースと、前記製
   品台を貫通して上記被処理体収容ケース内に連
   通し、同収容ケースの冷却ガス流通部分にノズ
   ルを形成して密封容器外より該ノズルを通じ前
   記被処理体に冷却ガスを噴出接触させる冷却ガ
   ス導入管を備えてなることを特徴とする高温
   炉。 ２ 被処理体収容ケースが被処理体を吊下保持す
   る保持棒を有し、被処理体収容ケース底面との
   間に間隙を有して前記被処理体を吊下保持する
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の高温炉。 ３ 被処理体収容ケースが底面に冷却ガス流通孔
   を有する被処理体収容るつぼを含んでなる実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の高温炉。 ４ 被処理体収容ケースが気体浸透性の小さな耐
   熱材料からなる実用新案登録請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の高温炉。 ５ 冷却ガス導入管が下蓋におけるガス導入口に
   おいて着脱可能であり、被処理体収容ケースと
   冷却ガス導入管が炉内より取り出し自在である
   実用新案登録請求の範囲第１項ないし第４項の
   何れかの項に記載の高温炉。