JPS61205761A - Ｈｉｐ−装置の内容物を迅速に冷却する方法及び装置 - 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、ＨＩＰ−装置の内容物を、容器内で冷却のた
め加熱されたＨＩＰ−物質から容器内壁に向かうガス流
を強制的に生せしめることにより迅速に冷却する方法及
び装置に関する。

従来技術： ＨＩＰ　（加熱等静圧）法の場合、固体の工作ｊ物又は
粉末からなりマトリックス中に存在するようなものは、
高い圧力（２０００バールまで）下及び筒い温度（２［
］００’Ｏまで）下で圧縮され、緊密にされる。また、
同梱類又は異なる材料は、この技術により相互に結合さ
せることができる。このことは、一般に、工作物を高圧
容器中に配置されている炉（多くの場合、電気抵抗加熱
炉）中に取入れ、そこで殆んど軟化点になるまで加熱す
るようにして行なわれる。同時に、不活性ガス、多くノ
場合アルゴンの全面の圧力によって完全な濃度になるま
で等静圧は配属される。この所謂ＨＩＰ　一段階は、材
料及び工作物に応じて短時間に及ぶか又は長時間に及ぶ
。その後に、工作物は、容器中で、それを十分に低い温
度で容器から取出すことができるような程度に冷却され
る。

更に、ＨＩＰ一段Ｉ＠後の冷却が重要な役割を演じるこ
とは、公知である。それというのも、−面で多数の材料
において材料の品質に対する理由から冷却速度を一定に
維持することが必要とされ、他面でＨＩＰ−装置の仕事
時間は、全仕事時間のほぼ半分に当たる冷却段階の長さ
に著しく依存するからである。

仕事空間の小さい直径（Ｄ　＜　５００　ｍｍ　）を有
するＨＩＰ−装置の場合、熱導出は、なお圧力容器の壁
を介して容器の外で流れる水に沿って行なうことができ
る。装置の直径が大きい場合には、この冷却法では壁温
度が＾くな９すぎる。

更に、熱を外方向に良好に導出させるために、熱い炉内
容物ガスを渦動させることは、公知である。この場合も
、大型の装置において圧力容器の壁が熱くなりすきるこ
とは、不利である。

更に、ガスを容器から取出し、装置の外の熱交侠器中で
冷却し、次に再び炉中に戻すことは、公知である。しか
し、このことは、著しい工業的費用を必要とする。

発明が解決しようとする問題点： 本発明の課題は、ＨＩＰ−物質をできるだけ迅速に冷却
する方法を得、公知方法の欠点を回避し、かつこのこと
をできるだけ少ない工業的費用で実施することができる
ことである。

問題点を解決するための手段： この課題は、容器の内部空間内で本質的に冷たい帯域１
９中に１つ又はそれ以上の蓄熱器２１．３４が配置され
、該蓄熱器にＨＩＰ−物質１６から来るガス流を通過さ
せることによって解決される。

好ましくは、ガス流は、蓄熱器後に直接に容器内壁上に
導かれる。

蓄熱器は、全ての導出すべき熱の１５〜１［］０％を有
利に吸収する。

更に、本発明による装置は、良好に熱伝導性の材料及び
／又は良好に蓄熱性の材料からの球２０等の、例えば量
中にある堆積物からなる蓄熱器２１．３４を使用するの
が好ましい。

本発明による方法及び装置のオＵ点は、なかんず（ＨＩ
Ｐ−物質の冷却速度を広い範囲内で割＠１することがで
き、ひいては要件に適合させることができることにある
。この場合、蓄熱器は、その質量を拡大するか又は減少
させることによって容易に事情に適応させることができ
る。

この冷却速度に適応させることは、ＨＩＰ−物質の品質
の本質的な改善を導き、特にまた工洋ルギーの著しい節
約をも導く。また、ＨＩＰ＝炉の仕事時間は、本質的に
減少させることができ、このことは、装置の良好な利用
を生じる。

実施例： 次に、本発明方法を実施するために使用すべき装置の実
施態様を図面につき詳説する：第１図によれば、ＨＩＰ
−装置は、直圧容器１１からなり、この高圧容器は、蓋
１２によって閉鎖されている。茜圧容器１１は、多くの
場合円筒形を有し、蓋１２及び屡々設けられる底蓋は、
円筒体の端面に配置されている。容器１１中には、熱シ
ールド１３が配置され、この熱シールドは、容器１１を
炉室１４に対して遮蔽する。熱シールド１３内には、耐
熱性材料からなる石庭１５が取付けられ、この石庭は、
熱シールド１３中に緊密に存在し、この石庭上には、Ｈ
ＩＰ−物質１６がある。

ＨＩＰ−物質１６の側には、多くの場合に電気抵抗ヒー
ターとして構成されたヒーター１７が取付けられている
。熱シールド１３の上端部に向って絶縁板１８は、その
上にある空間１９が冷却帯域を形成し、この冷却帯域中
に球状堆積物２０からなる蓄熱器２１が熱い炉室を閉鎖
して固定されているように熱シールド１３中に固定され
ている。絶縁板１８と、冷たい帯域１９との間には、比
較的小さい横断面を有する結合開口２２が設けられてい
る。蓄熱器２１は、熱シールド１３と容器内壁２４との
間の環状空間に対して開いている。ガス供＃Ｗ２５は、
石庭１５を貫通し、このガス供給管は、弁２６によ、０
７１ｆｆＩＪ　［＋することができる。

更に、公知方法で容器１１の底部には、電気エネルギー
の導線及び圧力平衡のための導管等が配置されている。

この装置を利用する場合には、まず蓋１２を開くことに
よってＨＩＰ−物質１６を、場合によっては量中で、石
庭１５上に積み重ね、次に蓄熱器２１を熱シールド１３
上に、空間１日が環状空間２３に対して密閉されている
ように載置する。蓋１２を緊密に閉鎖することによって
、炉室１４はヒーター１７で１２００８Ｃ〜２０００８
Ｃの間にあることができる必要な温度にもたらされる。

ＨＩＰ−物質１６を加熱する間、不活性ガス、多くの場
合アルゴン、しかしまたヘリウム等は、弁２６を開いた
際に、加熱時間の終結時に炉室１４中で所望の圧力に調
節されているようになるまで供給管２５を介して炉室１
４中に吹き込まれる。また、必要な圧力は、ＨＩＰ−物
質１６に依存し、かつ１０００〜２０００バールの間に
あることができる。ところで、弁２６を閉鎖すると、同
様に材料に依存しかつ４時間までであることができる停
止時間が開始する。この時間内で空間１９は絶縁板１８
の抜力で加熱することができず、かつ５００℃の最高温
度を達成するという事実が重要である。

停止時間の終結時の炉室１４の圧力は、除荷され、引続
き弁２６を開いた際に冷たい不活性ガスは、導入され、
この不活性ガスは、ＨＩＰ−物質１６を貫流し、その際
にこのＨＩＰ−物質は冷却される。

次に、今や加熱されたガスは、開口２２を介し文絶縁板
１８の１１１１１を通って空間１９中に流入し、そこか
ら本質的に冷たい蓄熱器２１に貫流し、この場合この蓄
熱器の壁面及び底面は、穿孔を有し、かつこの蓄熱器は
、球２０で充填されている。ガスを蓄熱器２１に貫流さ
せる場合、ガスは、その熱を球２０に引き渡たす。ガス
は、蓄熱器２１から環状空間２３中に流入し、容器内壁
２４がなお十分に冷却されてない場合には、ガスの残り
の熱を容器内壁２４に引き渡たす。環状空間２３のガス
は、直接に容器１１がら流出するが、又はガスは、再び
熱シールド１３中の開口を介して供給管２５中に与えら
れる。これは、公知の装置で行なわれる。

従って、ＨＩＰ−物質の２０〜ｂ 却速度は、調節することができ、このことは、ＨＩＰ−
物質の材料及びＨＩＰ−相の所望の作用に十分に依存す
る。この場合、蓄熱器２１を充填することは、同時に所
望の冷却速度、冷却ガスの１回又は数回の通過、熱の分
布等のような所与に通合させることができる。

第２図には、変形された装置が図示されており、この場
合第１図の場合と同じ参照符号は、同じ部分を表わす。

第１図による装置との本質的な相違は、容器内壁２４を
３００℃の温度を越えないように加熱する場合、蓄熱器
２１から来る冷却ガスを高圧容器１１の蓋１２中に直接
に配置した冷却器２７によって冷却することができるか
又は付加的に蓋１２の下に配置された熱交侠器２８によ
って冷却することができることにある。葦た、この場合
には、冷却ガスは、数回循環してＨＩＰ−装置に貫流さ
せる必要がなく、直接に容器１１の底部から取出すこと
ができる。この結果、若干の利点ケ有する。

同様に第１図の場合と同じ部分が同じ参照符号で衣わさ
れているような第６図によれば、熱シールド２９は、そ
れが容器１１の底部及び蓋１２に密閉するように接し、
かつ同時に炉室１４を包囲するような程度に構成されて
いる。ＨＩＰ−物質１６から米る加熱された冷却ガスの
熱を蓋１２に引き渡たすことができないようにするため
に、蓋１２は、その下側に絶縁板３０を有する。熱シー
ルド２９の上部には、側に開口３１が配置され、この開
口は、熱シールド２９と容器内壁３３との間の環状空間
３２中に案内されている。この環状空間３２の加熱ガス
帯域３５は、球状堆積物３４で充填されている。この球
は、例えば銅、鋼等からなり、この材料は良好に熱伝導
性であり、かつ良好に蓄熱性である。球状堆積物３４の
下には、空間３６が形成されておジ、この空間は、弁３
７及び３８によって排出管と結合させることができるか
又はガス供給弁２６と結合させることができる。この場
合には、冷却ガスはまずＨＩＰ−物質１６を通過し、そ
こで熱を吸収し、引続き蓋１２の側を通過してそこで熱
を引き渡たすことなしに熱シールド２日中の開口３１を
介して蓄熱器３４中に導かれ、そこで全部ではないにし
ても吸収された熱の大部分を蓄熱器３４の球に引き渡た
す。

冷却ガスが十分に冷却されている場合には、それは、弁
３８を開くことによって排出することができる。しかし
、冷却ガスがなお不十分に冷却されているか又はＨＩＰ
−物質１ｔｉの冷却速度が著しく緩慢でなければならな
い場合には、ガスは、弁３７を開きかつ弁３８を閉じる
ことによって空間３６から再び炉室１４中に返送するこ
とができる。

凍だ、２つの弁３７及び３８を部分的に開くことによっ
て蓄熱器３４から来るガス流を分割することができる。

すなわち、ガス流の一部は排出され、他の部分は再び炉
室１４中に返送される。これは要件に依存する。

勿論、本発明方法ｆ：実施するだめの全ての実施態様の
場合、蓄熱器から釆るガスは分割することができ、この
場合炉室１４中に返送される含分は、任意に変動させる
ことができる。

全く同様に、蓄熱器を多数のユニットに分割すること、
例えば第１図による実施態様を第６図に　　　　“よる
実施態様と組合せることは、容易に可能である。また、
蓄熱器を他の位置、例えば容器の底部に配置することも
可能であるか、又は冷却ガス流を、それがまず例えば蓋
又は底部に接して走り、そこで前冷却され、次に初めて
蓄熱器に通過されるように導くことも可能である。

本質的には、蓄熱器をその炉室からの冷却ガスによる加
熱後に取り除くことができ、引続き再びその仕事温度に
冷却することができ、次に再び炉室中に装入することも
できるように思われる。また同時に１．ＨＩＰ−装置の
仕事時間は、殊に同じ充填物の２つの同じ蓄熱器を交互
に使用する場合、本質的に短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、最も簡単な形の本発明によるＨＩＰ　−装置
ケ示す略示縦断面図、第２図は、付加的に蓋熱器に対し
て設けられた冷却器を有する本発明によるＨＩＰ−装置
の１実施例を示す略示縦断面図、かつ第６図は、１則に
配置された蓄熱器を有する本発明によるＨＩＰ−装置の
１実施例を示す略示縦断面図である。 １１・・・容器、１２・・・蓋、１４・・・炉室、１６
・・・ＨＩＰ−物質、１Ｂ・・・絶縁板、１９・・・本
質的に冷たい帯域、２０・・・球、２１、３４・・・蓄
熱器、２２・・・結合開口、２４．３３・・−容器内壁
、２７・・・冷却しｆＬ：、蓋、２８・・−熱交換器、
３５・・・加熱ガス帯域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＨＩＰ−装置の内容物を、容器内で冷却のため加熱
   されたＨＩＰ−物質から容器内壁に向かうガス流を強制
   的に生ぜしめることにより迅速に冷却する方法において
   、容器（１１）の内部空間内で本質的に冷たい帯域（１
   ９）中に１つ又はそれ以上の蓄熱器（２１、３４）が配
   置され、該蓄熱器にＨＩＰ−物質（１６）から来る冷却
   ガス流を通過させることを特徴とする、ＨＩＰ−装置の
   内容物を迅速に冷却する方法。 ２、冷却ガス流を蓄熱器（２１）後に直接に容器内壁（
   ２４）上に導く、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、冷却ガス流をＨＩＰ−物質（１６）から容器（１１
   ）の場合によつては冷却された蓋（１２）又は底部に導
   き、引続き蓄熱器を通過させて容器内壁（２４）に導く
   、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４、冷却ガス流の方向に見て蓄熱器（２１）の後方に付
   加的に冷却器、例えば熱交換器（２８）、冷却した蓋（
   ２７）、冷却板等が配置されている、特許請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ５、蓄熱器（３４）の加熱ガス帯域（３５）が断熱され
   た空間内に、場合によつては容器内壁（３３）に対して
   断熱しながら配置される、特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６、蓄熱器が導出すべき全ての熱の１５〜１００％を吸
   収する、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   か１項に記載の方法。 ７、蓄熱器を介する冷却ガス流の導通を数回、場合によ
   つてはガス量を減少させながら、蓄熱器がＨＩＰ−物質
   に対して懸念のない温度に冷却されるまで継続させる、
   特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ８、蓄熱器をＨＩＰ−物質からの熱の吸収後に容器の外
   で冷却する、特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれか１項に記載の方法。 ９、ガス流を１つ又はそれ以上の蓄熱器に完全に通過さ
   せる、特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
   １項に記載の方法。 １０、ＨＩＰ−装置の内容物を、容器内で冷却のため加
   熱されたＨＩＰ−物質から容器内壁に向かうガス流を強
   制的に生せしめることにより迅速に冷却する装置におい
   て、蓄熱器（２１、３４）が良好に熱伝導性の材料及び
   ／又は良好に蓄熱性の材料からの球（２０）等の堆積物
   からなることを特徴とする、ＨＩＰ装置の内容物を迅速
   に冷却する装置。 １１、蓄熱器が多数のユニットに分割されている、特許
   請求の範囲第１０項記載の装置。 １２、容器（１１）の内部空間内の本質的に冷たい帯域
   （１９）がこの帯域（１９）を炉室（１４）に対して遮
   蔽する絶縁板（１８）によつて形成され、２つの空間（
   １４）と（１９）の間に比較的に小さい横断面を有する
   穿孔、環状間隙等のような結合開口（２２）が設けられ
   ている、特許請求の範囲第１０項又は第１１項に記載の
   装置。