JPS6224238Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は熱間静水圧加圧（以下、HIPと略記す
る。）処理に使用する装置に係り、特にHIP処理
終了後の冷却時間を短縮し、稼動効率を向上せし
めた上記装置に関する。

従来、HIP装置は、基本的に、高圧容器と、上
蓋、下蓋によつて画成される高圧室内に断熱層
と、その内側にヒータを配して構成されており、
断熱性能、均熱性の重要なところから、これらに
関し、種々の改良が提案されている。

と共に、一方、このHIP処理は１サイクルに要
する時間が長時間に及ぶ難点があつて工程全体に
わたる合理化の努力が求められ、冷却／予熱ステ
ーシヨン及び準備ステーシヨンなど複数個のステ
ーシヨンを併設した、所謂、モジユラー形HIPシ
ステムが開発されている。

しかしながら、何と云つても、HIP処理の１つ
の重要な因子は冷却であり、これがHIP装置の効
率的な利用に大きな影響を有していることは明ら
かである。

そのため、前述の如く、種々の改良や、新しい
システムの開発がなされているが、HIP装置自体
に関してみれば断熱層の構造や、ヒータの構造な
どの改良はあるとしても、冷却を、しかも高圧ガ
スを循環させつつ冷却効果を高めようとする試み
は殆んどなされていない。

そこで、近時、本考案者らはかかる点に着目し
炉室内のマクロなガス対流を利用して冷却時間の
短縮を図ることを検討した。

一般に、熱伝達方式には対流、輻射、伝導の３
つの型式があることは周知の通りであるが、HIP
装置の高温高圧下では特に対流が主体となる。従
つて、HIP装置において冷却時間の短縮を図るた
めには対流するガスの流れを利用することが有効
である。

かくして、本考案者らは、HIP装置において冷
却効率を高め、冷却時間の短縮を図ることを課題
とし、断熱層に開閉可能な弁を設けると共に、断
熱層下端部にガス通路を開設してHIP処理工程終
了後の冷却工程において、弁を開いてマクロなガ
ス対流を生ぜしめることにより、冷却時間を大幅
に短縮できることを見出し、本考案に到達した。

即ち、本考案の特徴とするところは、前記HIP
装置において、断熱層を少くとも内外２つの倒立
コツプ形ケーシングを含み、かつ内外両ケーシン
グ間をガス流通可能に形成し、外側のケーシング
を金属製気密構造、内側ケーシングを気密構造と
なし、外側ケーシングの上面又は上端部に開閉可
能な弁をもつ通路を設けて該弁の開閉手段を上蓋
に装設すると共に、更に、前記内外倒立コツプ形
ケーシング下端部を含む断熱層下部にガス通路を
設け、前記弁開放時、下部のガス通路よりガスが
断熱層内に流入し、上部の弁開放通路より断熱層
外に出て再び下部のガス通路に至るガス対流経路
を形成し得る如く構成せしめた点にある。

ここで、外側ケーシングは原則的に金属製であ
つて気密構造をなすと共に、一方の内側ケーシン
グは気密構造であることが肝要であり、これは例
えば温度条件に応じてステンレス、Ni合金、モ
リブデン、グラフアイト等で作られる。

そして、上記内外２つのケーシングは最少限で
あり、温度条件に応じて更に両ケーシングの間に
別の倒立コツプ形ケーシングを適宜数、追加し、
あるいは／及び各倒立コツプ形ケーシングの間に
黒鉛質材料、セラミツクスフアイバー、金属など
の断熱材を充填することにより必要な断熱性能を
確保する。

また、倒立コツプ形ケーシングは内外２重であ
るにせよ、あるいは中間に更に別のケーシングを
有して３つ以上であるにせよ、それらケーシング
の下端部は金属製リングにより例えば全周溶接を
施すことによつて気密に結合される。

しかして、本考案の重要な構成は、上記の如き
断熱層を有する高圧室内において高温高圧処理時
には断熱層内のガス対流を抑制して良好な断熱性
能を発揮させると共に、HIP処理後の冷却に際し
ては同室内でマクロ的なガス対流を生ぜしめ冷却
効率を上げるようにすることである。

このため、高圧容器の外周に通常、冷却ジヤケ
ツトが設けられるとしても、更に断熱層内を通し
てガスが対流作用を行なうガス通路が形成され
る。

このガス通路は普通、下方においては断熱層が
内外２つの倒立コツプ形ケーシングからなつてい
るときは、両ケーシング間に断熱材が充填されて
いると否とに拘らず、外側ケーシングの下端部に
設けるのが設計上好適である。しかし、断熱層が
内、中、外の３つの倒立コツプ形ケーシングから
構成されているときは、断熱材の有無に拘らず、
内側ケーシングの下端部又はケーシング下端を結
合する金属リングで内側と、中間のケーシングの
間の位置に設けるのが好適である。但し、この場
合は内側と中間のケーシング間と、中間と外側の
ケーシング間の各空間を連通するガス通路が必要
である。そのため、中間ケーシングの上面又は上
端部に連通ガス通路が形成される。

そして、上記ガス通路に対応する上方の通路は
外側ケーシングの上面に設けられ、これには当該
ガスの対流作用を阻止し、又は行なわせる開閉可
能な弁が設けられる。この弁の具体的な構造等に
関しては既に別途提案されており、詳細は省略す
るが基本的には上蓋に設けられた流体シリンダー
の如き駆動装置によつて開閉される。

以下、更に本考案装置の実施例を添付図面にも
とづいて説明する。

第１図及び第２図は本考案装置の１例を示し、
第３図及び第４図はその変形実施例である。

第１図及び第２図において、１は高圧容器、２
は上蓋、３は下蓋で、これら各部材によつて高圧
室が画成され、この内部に断熱層４およびその内
側にヒータ５が収設されて本考案におけるHIP装
置の基本的構成が確立されており、被処理物体７
が図に示す如く下蓋３上の炉床６の上に載置され
てHIP処理が行なわれる。

しかして上記両図において、断熱層は２つの倒
立コツプ形ケーシング８，９をその下端において
金属リング４′に溶接等により気密に結合するこ
とによつて構成されており、両ケーシング８，９
間には必要に応じ断熱材が充填されている。

このうち、外側のケーシング８は金属製のもの
で、前述の如く溶接により気密構造となし、その
上面の略中央部において通路１０が設けられ、上
蓋２に装設された流体シリンダーの如き駆動装置
１２の軸端に取り付けられた弁１１の上下作動に
より該通路１０を開閉可能ならしめていると共
に、ケーシング下端部において断熱層４とガスの
充満する高圧室内とを連通するガス通路１３が設
けられている。

勿論、このガス通路１３の位置は図示例の位置
に制約されるものではなく、対流作用を促進する
位置であればよい。従つて、前記上面の通路１０
も上部位置であれば必らずしも上面に制約される
ものではない。

一方、上記外側ケーシング８に対応する内側ケ
ーシング９は処理室内部の高温高圧を受けるとこ
ろから、気密構造は勿論であるが、耐熱、耐圧性
のある材料が好まれ、適宜、温度条件により選択
される。

かくして、上記の装置において、HIP処理は外
側ケーシングの上面通路１０を弁１１で閉止した
状態（第１図参照）で従来既知の手法によつて行
なわれるが、HIP処理が終了し、冷却工程に移る
と、第２図の如く上部の弁１１が上動し、外側ケ
ーシング８の上部通路１０が開口する。なお、こ
れは通常、自動的に組まれたシーケンス作動に従
つて自動的に行なわれる。

弁１１が上動し、通路１０が開口すると、第２
図矢印で示すように熱せられ、軽くなつた高温ガ
スは断熱層４内を上昇して上部通路１０を通過し
て断熱層４の外部に流出し、冷却ジヤケツト等が
付設された高圧容器１の内面で冷却されて重くな
つて下降し、下部のガス通路１３より再び断熱層
４内に流入し、マクロなガス対流経路を形成して
効率よく熱を奪い冷却効果を促進する。

なお、このとき通常、高圧容器１の内面温度が
予め決められた値、例えば150℃に達すると、自
動的に弁１１が下降し、上部の通路１０を閉じる
安全装置が設けられる。

以上は第１図、第２図に関し説明したが、第３
図、第４図に示す実施例では更に断熱層４に内外
両ケーシング８，９の間に中間の倒立コツプ形ケ
ーシング１４が介設されており、この上面にガス
通路１５が設けられている。又、断熱層４と、断
熱層外部の高圧室空間とを連通するガス通路１６
が各ケーシング８，１４，９の下端部を気密結合
する金属リング４′の内側ケーシング９と中間ケ
ーシング１４との間の位置に設けられている。し
かし、この位置は内側ケーシング９の下端部に設
けてもよい。

従つて、この場合のガスの対流は、第４図に矢
示するように弁１１が開かれると、高温ガスは内
側及び中間の両ケーシング９，１４の間を上昇
し、通路１５、通路１０を通過して断熱層４外に
流出し、高圧容器１内面で冷却されて下降し、下
方のガス通路１６を通過して再び内側及び中間両
ケーシング９，１４の間隙空隙に流入し、上降す
る経路を形成する。

なお、図中、第１図、第２図と同符号は同一部
分を示し、又、付帯装置も前述したところと同様
である。

本考案装置の実施例は叙上の通りであるが、次
に上記の如き本考案HIP装置を用いてHIP処理し
た場合の冷却効率について確認するため、対流作
用を有しない断熱層をもつ従来のHIP装置と対比
した結果を示せば、第５図図示の通りである。

即ち、製品重量1300Kgのものについて1400℃、
1200Kgｆ／cm²でHIP処理したところ、HIP処理
後、1400℃→200℃までの冷却に要する時間は従
来装置イが740分であつたのに対し、本考案第１
図図示の装置ロでは400分、第３図図示の装置ハ
では240分と大幅に短縮されている。これは実用
的には本考案装置にあつては従来技術の１チヤー
ジ／日が２チヤージ／日、３チヤージ／日と生産
性が改善されていることになる。

以上の如く本考案装置は従来の断熱層構成と異
なり、断熱層上面と、下部とにガス通路を設ける
と共に断熱層上面の通路に弁を開閉可能に設け、
該弁の作動により上面の通路を開閉し得るように
したものであるからHIP処理後の冷却工程におい
て該弁を開放状態とすることにより高圧室内の高
温ガスに対し下部のガス通路より断熱層に流入
し、上部の弁開放通路より断熱層外に出て再び下
方に至る対流経路を形成し、その間、高温ガスは
高圧容器内面で冷やされて冷却するので従来の通
常の断熱層のHIP装置に比し冷却効率が頗る良好
であり、第５図の対比結果より明らかに理解され
る如く冷却時間を大巾に短縮し、生産性の改善に
著しく寄与することができ、HIP処理における工
程改善の問題点の１つであつた冷却工程を合理化
し、HIP装置の実用的価値を向上する顕著な効果
を奏する。

なお、勿論、上方通路の弁閉止により高温高圧
処理時には断熱層内のガス対流は抑制されて良好
な断熱性能が発揮されることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案装置の１例を示す断
面概要図、第３図及び第４図は本考案装置の他の
変形実施例を示す断面概要図、第５図は本考案装
置と従来装置とのHIP工程時における冷却時間対
比図表である。 １……高圧容器、２……上蓋、３……下蓋、４
……断熱層、５……ヒータ、６……炉床、７……
被処理体、８……倒立コツプ形ケーシング（外
側）、９……倒立コツプ形ケーシング（内側）、１
４……倒立コツプ形ケーシング（中間）、１０…
…外側ケーシングの通路、１１……弁、１２……
開閉用駆動装置、１３，１６……ガス通路、１５
……中間ケーシングの通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 高圧容器と、上下の各蓋によつて画成される
   高圧室内に断熱層と、その内側にヒータを配設
   してなる熱間静水圧加圧装置において、前記断
   熱層を少くとも内外２つの倒立コツプ形ケーシ
   ングを含み、かつ内外両ケーシング間をガス流
   通可能に構成し、外側ケーシングを金属製気密
   構造、内側ケーシングを気密構造となし、外側
   ケーシング上面に開閉可能な弁をもつ通路を設
   け、該弁の開閉手段を上蓋に装設すると共に、
   前記内外ケーシング下端部を含む断熱層下部に
   ガス通路を設け、前記弁開放時、下部のガス通
   路よりガスが断熱層内に流入し、上部の弁開放
   通路より断熱層外に出て再び下部のガス通路に
   至るガス対流経路を形成し得る構成となしたこ
   とを特徴とする熱間静水圧加圧装置。 ２ 断熱層下部のガス通路が外側ケーシングの下
   端部に設けられた実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の熱間静水圧加圧装置。 ３ 断熱層が外側、中間、内側の３つの倒立コツ
   プ形ケーシングを含んで形成され、中間ケーシ
   ングの上面又は上端部と、内側ケーシング下端
   部又は前記中間及び内側ケーシングの下端を結
   合するリングにガス通路が設けられた実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の熱間静水圧加圧装
   置。