JPS623674Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は金属またはセラミツクス粉末を加圧さ
れた不活性ガス雰囲気中で高温度に加熱して焼結
させ又は緻密化させるための所謂熱間静水圧プレ
ス（以下HIPと略称する）装置、特に比較的低・
中圧雰囲気で焼結するためのHIP装置に関する。

一般にHIP装置としては、竪型の耐圧シリンダ
と、その上部開口部及び下部開口部にそれぞれ気
密に嵌着された上蓋と下蓋とからなり、更に下蓋
の上面には耐圧シリンダ内中央部の被処理体収容
空間を囲繞してヒータが装設され、ヒータと耐圧
シリンダ内壁との間に断熱層が介設された形式の
ものが用いられており、又下蓋をシリンダ下部開
口部に嵌着係止する環状下外蓋と、該環状下外蓋
の中央透孔に気密に嵌合する下内蓋との２部分に
分割し、ヒータ及び断熱層を下外蓋上に設け、下
内蓋のみの着脱操作によつて被処理体の装入、取
出しを行なうようにした構造のものも公知であ
る。このようなHIP装置においては、炉内の高圧
によつて作用する軸力によつて上下の蓋が離脱し
ないよう安全確保の面から格別の配慮が払われ、
多数のボルトによる螺着、特別に設計された係止
機構又は、プレスフレームによる上下方向からの
挾持等種々の方法が採用されていた。しかしなが
ら、被処理体の装入・取出しの度毎に数本乃至数
十本のボルトを着脱し、あるいは重量の大きいプ
レスフレームと高圧炉とを組合わせたり分離した
りするためにどちらかを移動させなければなら
ず、その為著しい作業性の低下又は装置の複雑化
を余儀なくされていた。

一方、近時かかるHIP装置を利用して10〜200
Kgｆ／cm²の低中圧ガス雰囲気で高温度に加熱し、
金属やセラミツクスを焼結させる技術が頓みに注
目を集めており、将来のHIPの有力な応用分野の
一つとして期待されている。例えば窒化珪素
（Si₃N₄）粉末を予備焼結あるいはカプセルに封入
することなくして直接にN₂ガス等の不活性ガス
加圧雰囲気で焼結すれば、高温下における窒化珪
素の分解を抑えることができ、頗る良質な焼結体
を得ることができるのである。このような技術に
HIP炉を適用する場合には、通常の高圧HIP法に
比して内圧によつて蓋に作用する軸力が比較的小
さいため、通常、蓋をボルト締めする構造が採用
されているが、前述の如く被処理体の装脱を行な
う都度、多数のボルトを着脱して蓋を取り付け又
は取り外さねばならないという操作上の不便は依
然として解消していない現状にある。従つて、低
中圧と〓も、尚完壁に安全を確保しつつ、上記の
煩雑さから解放されるためにはプレスフレームの
装着により蓋に作用する軸力を支承する方式がよ
り好ましいが、被処理体の装脱の都度プレスフレ
ームを高圧炉から取り外さなければならないとい
うことから、依然として作業性の目立つた向上は
望めない。そこで、プレスフレームを装着したま
まで被処理体の装脱を行ない得る構造のHIP装置
の出現は大きな技術的及び経済的意義を伴なうも
のである。

本考案は蓋の離脱を抑止するためにプレスフレ
ームを装備し乍らも、プレスフレームを高圧炉か
ら取外すことなく、被処理体の装入、取り出しを
行なうことが可能であり、従つて安全性を損なう
ことなしに作業性を大幅に向上し得るHIP装置、
特に低・中圧雰囲気焼結用のHIP装置を提供する
ことを目的としてなされたものである。

かかる本考案の特徴とするところは、竪型耐圧
シリンダの上部開口部及び下部開口部にそれぞれ
上蓋と下蓋とが気密に嵌着され、該耐圧シリンダ
内中央部の被処理体収容空間を囲繞してヒータが
装設され、該ヒータと耐圧シリンダ内壁との間に
断熱層が介設され、更に前記下蓋は環状下外蓋と
該下外蓋の中央透孔に着脱自在に嵌合し且つ下面
に垂直昇降桿を具えた下内蓋とからなるように構
成された耐圧炉と、前記上蓋の上面に当接横架さ
れた上部梁部材と前記下蓋の下方に横設され且つ
下内蓋の昇降運動を妨げない形状を有する下部梁
部材とを連結部材によつて互いに連結一体化して
形成されたプレスフレームと、前記下蓋と下部梁
部材との間に介設され且つ前記垂直昇降桿に干渉
することなく水平方向に摺動し得て前記下外蓋及
び下内蓋に当接し得る形状を具えた受圧盤とから
なり、該受圧盤を前記耐圧炉の内圧により作用す
る軸力に抗して下蓋を支承し得る作用位置と下内
蓋の昇降運動を妨げない退避位置との間で変位せ
しめる手段と、前記下内蓋を昇降せしめる手段と
を具えたことにある。

以下本考案の態様を添付図面について詳述す
る。

第１ａ図及び第１ｂ図は本考案装置の１例を示
す縦断面概要図であり、第１ａ図は受圧盤が作用
位置にある場合、第１ｂ図は受圧盤が退避位置に
ある場合をそれぞれ示す。

第２図は本考案装置に用いられる受圧盤につい
ての第１ｂ図におけるＡ−Ａ面矢視平面図であ
る。

第３図は本考案装置に用いられるプレスフレー
ムの斜視鳥瞰図である。

第４図はブラケツトの取付状態の一例を示す縦
断面概要図である。

第１ａ図において、高圧に耐え得る程度の充分
な肉厚を有する竪型耐圧シリンダ１の上部開口部
には上蓋２が、又下部開口部には下蓋３が夫々気
密に嵌着されている。下蓋３は耐圧シリンダ５の
下部開口部に嵌着しクランプ等適宜な係止装置
（図示しない）によつて耐圧シリンダに係止され
る環状下外蓋４と、環状下外蓋４の中央透孔に着
脱自在に嵌合する下内蓋５とからなつており、更
に下内蓋５の下面には垂直昇降桿６が固着されて
いる。垂直昇降桿６は、図示されていない油圧又
は空気圧利用のピストン、ギヤ駆動、チエーン駆
動等の適宜な駆動手段によつて昇降運動し得るよ
うになつている。又、耐圧シリンダ１内にはその
中央部の被処理体７を収容する空間を囲繞してヒ
ータ８が装設されており、ヒータ８と耐圧シリン
ダ１の内壁との間には断熱層９が介設され、かく
して耐圧炉が構成される。耐圧炉が更に不活性ガ
ス圧入、排出用の管路とヒータに通電するための
電気回路を備えていることは公知の通りである。

上記の構成になる耐圧炉は作業中に不活性ガス
の内圧によつて上蓋２及び下蓋３に作用する軸力
を支承するためのプレスフレーム１０を装備して
いる。プレスフレーム１０は上蓋２の上面に当接
して横架された上部梁部材１１と下蓋３の下方に
横架された下部梁部材１２とを縦方向の連結部材
１３によつて互いに連結一体化して形成される。
これら上部梁部材１１及び下部梁部材１２は各々
１個宛よりなつていても良く又図示の如くに夫々
２個又はそれ以上の数からなつていてもよいが、
上下の梁部材の夫々対応する端部が連結部材によ
つて連結していることが好ましく、又梁部材は片
持とすることも出来るが充分な強度を保持させる
には両端を夫々連結してロ字状縦断面形状とする
ことが最も好ましい。第３図にかかるプレスフレ
ームの具体例が示されている。同図においてはロ
字状縦断面形状を有するプレスフレームの１対が
互いにスペーサ１４，１４…によつて一体的に結
合されている。

又、本考案装置に適用されるプレスフレーム１
０はその下部梁部材１２が、垂直昇降桿６の作動
によつて昇降する下内蓋５の通過を妨げない形状
に形成されることが肝要である。即ち下部梁部材
１２が、下蓋３の全面を覆う程度の拡がりを有す
る単一の部材である時には、その中央部分に下内
蓋の通過を許す程度の大きさの開口を穿設し、
又、下部梁部材１２が１対の複数部材である時に
は第３図に示すように互いに適宜離隔しかかる開
口を形成する必要がある。

本考案装置においては、更に受圧盤１５が下蓋
３と下部梁部材１２との間に介設される。この受
圧盤１５は下部梁部材１２と共に下蓋３に作用す
る軸力を支承してその離脱を防止する役割を坦う
ものであり、耐圧炉の作業中は下蓋３の直下（以
下作用位置という）に位置し、下外蓋４及び下内
蓋５の夫々下面に当接する。又、受圧盤１５はそ
の一端に連結された変位手段によつて水平方向に
摺動し、被処理体７の装入又は取出しの際には、
下内蓋５の昇降を妨げない位置（以下退避位置と
いう）迄変位し得るようになつている。従つてか
かる動作を可能にする為、受圧盤１５は垂直昇降
桿６に干渉することなく作用位置と退避位置との
間を摺動変位し得る形状を具えている必要があ
る。かかる形状の典型例を第２図について説明す
ると、受圧盤１５は、垂直昇降桿６の直径よりも
少許大きい幅l₁と、図示の作用位置において垂直
昇降桿６に当接しない程度の長さl₂とを有する横
断面Ｕ字状の切込みを矢印で示した受圧盤１５の
変位方向に沿つて形成される。かかる切込みを具
えることによつて受圧盤１５は垂直昇降桿６に接
触干渉することなく矢印方向に変位することがで
きるのである。

上記受圧盤１５を変位せしめる手段は、公知慣
用の駆動機構であれば何れも適用できるが、具体
的には下部梁部材１２に固設されたブラケツト１
６の一端に油圧又は空気圧で作動するピストンシ
リンダ機構１７を支持し、そのピストンロツド１
８を受圧盤１５に連結してなるものが好適であ
る。第１ａ図及び第１ｂ図に示した例においては
ブラケツト１６は、受圧盤１５と下部梁部材１２
との間に介設されているので、この場合下内蓋５
の通過を許す程度の大きさの開口を具えていなけ
ればならない。第４図に示した態様においてはブ
ラケツト１６は下部梁部材１２の側面に取付けら
れており、受圧盤１５は下部梁部材１２の上面に
当接する。この場合は、下部梁部材１２にかかる
圧力が平均するように、下部梁部材１２の全幅l₄
よりも受圧盤１５の幅l₃が小さくならぬように設
計することが好ましい。又プレスフレームが、離
隔した１対の下部梁部材１２，１２よりなる場合
には、受圧盤１５の円滑な摺動を扶けるために、
両下部梁部材の間にスライド台１９を下部梁部材
の上面と面一に設けることが好ましい。この際ス
ライド台１９に下内蓋５の通過を許す開口を穿設
しおくことは云う迄もない。

次いで上記構成になる本考案装置により金属又
はセラミツクスの粉末を焼結する場合の作用につ
いて述べる。

先ず第１ａ図に示すように、被処理体７を載置
した下内蓋５を垂直昇降桿６の作動により上昇せ
ししめ、下外蓋４の中央透孔に嵌入することによ
り被処理体７は耐圧シリンダ１内中央部の被処理
体収容空間に装入される。次にピストンシリンダ
機構１７を作動せしめて受圧盤１５を作用位置に
移動した後、耐圧炉内に例えばN₂ガス、Arガス
等の不活性ガスを圧入し、ヒータ８に通電加熱す
る。焼結温度において耐圧炉の内圧は約10〜200
Kgｆ／cm²となりかかる内圧によつて上蓋２及び下
蓋３に作用する軸圧はプレスフレーム１０の上部
梁部材１１及び下部梁部材１２によつて夫々支え
られる。特に下蓋３は耐圧盤１５を介して下部梁
部材１２によつて支承されるが耐圧盤１５は下外
蓋４及び下内蓋５に共に当接している為、下内蓋
５は離脱することがない。焼結処理が終了したな
らば、降圧降温した後、ピストンシリンダ機構１
７を作動せしめ、第１ｂ図に示す如く耐圧盤１５
を退避位置に摺動変位させる。しかる後、垂直昇
降桿６を下降動せしめて下内蓋５を下外蓋４より
離脱させ、更にブラケツト１６の開口及び下部梁
部材の開口を通過して下降させ、被処理体の交換
を行なうのである。

上記の作業においては良好な焼結体を得る為の
不活性ガス雰囲気の圧力は約10〜200Kgｆ／cm²と
いう低中圧であるために高圧HIP処理に比してプ
レスフレームの設計強度を過大とする要がなく、
従つて下部梁部材に下内蓋の通過を許す程度の開
口を設けることによるプレスフレーム強度の減少
は安全保持上も充分許容し得る。

上記説明は雰囲気焼結の場合について述べたが
適宜な設計により本考案装置を通常の高圧HIP処
理にも適用できることは勿論である。

上述の通り、本考案装置によれば、プレスフレ
ームを装備することによつて充分な安全性を確保
することができ、耐圧炉とプレスフレームとを分
離することなく被処理体の装入、取出しを極めて
容易迅速に行なうことができるから作業性が著し
く向上すると共に、重量の大きいプレスフレーム
又は耐圧炉を移動させる為の大袈裟な機構を必要
とせず、頗るコンパクトで簡素化された構造とす
ることも可能となり、設備費の低減、稼働率の向
上、合理化の達成等、技術的、経済的に多大の効
果を奏するもである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図及び第１ｂ図は本考案装置の１例を示
す縦断面概要図であり、第１ａ図は受圧盤が作用
位置にある場合、第１ｂ図は受圧盤が退避位置に
ある場合をそれぞれ示す。第２図は本考案装置に
用いられる受圧盤についての第１ｂ図におけるＡ
−Ａ面矢視平面図、第３図は本考案装置に用いら
れるプレスフレームの斜視鳥瞰図であり、又第４
図はブラケツトの取付状態の一例を示す縦断面概
要図である。 １……耐圧シリンダ、２……上蓋、３……下
蓋、４……下外蓋、５……下内蓋、６……垂直昇
降桿、７……被処理体、８……ヒータ、９……断
熱層、１０……プレスフレーム、１１……上部梁
部材、１２……下部梁部材、１３……連結部材、
１４……スペーサ、１５……受圧盤、１６……ブ
ラケツト、１７……ピストンシリンダ機構、１８
……ピストンロツド、１９……スライド台。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 竪型耐圧シリンダの上部開口部及び下部開口
   部にそれぞれ上蓋と下蓋とが気密に嵌着され、
   該耐圧シリンダ内中央部の被処理体収容空間を
   囲繞してヒータが装設され、該ヒータと耐圧シ
   リンダ内壁との間に断熱層が介設され、更に前
   記下蓋は環状下外蓋と該下外蓋の中央透孔に着
   脱自在に嵌合し且つ下面に垂直昇降桿を具えた
   下内蓋とからなるように構成された耐圧炉と、
   前記上蓋の上面に当接横架された上部梁部材と
   前記下蓋の下方に横設され且つ下内蓋の昇降運
   動を妨げない形状を有する下部梁部材とを連結
   部材によつて互いに連結一体化して形成された
   プレスフレームと、前記下蓋と下部梁部材との
   間に介設され且つ前記垂直昇降桿に干渉するこ
   となく水平方向に摺動し得て前記下外蓋及び下
   内蓋に当接し得る形状を具えた受圧盤とからな
   り、該受圧盤を前記耐圧炉の内圧により作用す
   る軸力に抗して下蓋を支承し得る作用位置と下
   内蓋の昇降運動を妨げない退避位置との間で変
   位せしめる手段と、前記下内蓋を昇降せしめる
   手段とを具えたことを特徴とする熱間静水圧プ
   レス装置。 ２ プレスフレームが上部梁部材と下部梁部材の
   夫々対応する端部を連結部材によつて連結して
   なるロ字状縦断面形状を有すると共に前記下部
   梁部材は下内蓋の通過を許す大きさの開口を具
   えるように形成されている実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の熱間静水圧プレス装置。 ３ 前記受圧盤を変位せしめる手段が、下部梁部
   材に固設されたブラケツトの一端に支持され且
   つピストンロツドにより受圧盤と連結されたピ
   ストンシリンダ機構である実用新案登録請求の
   範囲第１項または第２項記載の熱間静水圧プレ
   ス装置。 ４ 前記ブラケツトが受圧盤と下部梁部材との間
   に介設され、下内蓋の通過を許す大きさの開口
   を具えてなる実用新案登録請求の範囲第３項記
   載の熱間静水圧プレス装置。 ５ 前記ブラケツトが下部梁部材の側面に固設さ
   れた実用新案登録請求の範囲第３項記載の熱間
   静水圧プレス装置。 ６ 受圧盤の形状が、前記垂直昇降桿の直径より
   も少許大きい幅と作用位置において垂直昇降桿
   に当接しない程度の長さとを有する横断面Ｕ字
   状の切込みを該受圧盤の変位方向に沿つて形成
   した平板状である前記実用新案登録請求の範囲
   各項の何れかに記載の熱間静水圧プレス装置。