JPS6241194Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、金属、セラミツクス粉末あるいはそ
れらの予備焼結体を高圧不活性ガス雰囲気下で高
温度に加熱して焼結、圧縮成形又は緻密化等を行
なう、所謂、熱間静水圧加圧（以下、HIPと略記
する。）装置の改良、特に炉内温度の測定手段の
改良に関するものである。

従来、既知のHIP装置は、その基本的な構成は
第１図に図示する如く、高圧容器１と、上蓋２、
下蓋３とで画成される高圧室内に断熱層４とその
内側にヒータ５を有して構成されており、断熱層
４には外側に倒立コツプ形金属ケーシング７、内
側に黒鉛質材料、例えばカーボンからなる倒立コ
ツプ８が夫々配設されて必要に応じ両者の間に黒
鉛質材料、セラミツクフアイバー、金属などから
なる断熱層が介装されている。

そして、内部処理室、即ち炉内の温度を測定す
る手段として保護管９が炉内で断熱層内側に垂直
に設けられており、その中に熱電対素線１０′が
収容されて、該素線１０′は炉内で下方に導か
れ、ターミナル１２′を経て下蓋より外部に引き
出されている。

しかしながら、近年、Si₃N₄、SiC等のニユーセ
ラミツクのHIP処理の研究が進められ、これらは
1700℃〜2200℃，100〜2000気圧という高温、高
圧が必要であることから、かかる高温領域の測温
に適応する装置が求められている。

ところで、一般に、かかる高温領域の測温とし
ては、前記熱電対の外、輻射温度計の使用が可能
であるが、HIP装置は高圧ガスを使用する高圧ガ
ス設備であるために安全上の問題から光学測定用
の可視窓を設けることができないという制約があ
り、従つて、実際問題としてはタングステンレニ
ウム等の貴金属熱電対を使用しなければならな
い。

ところが、この種熱電対は頗る高価（１米当り
数万円）であるため、前記第１図の如き配置にお
いては炉内で高温部にさらされる長さが長く熱ひ
ずみ量の絶対量が多くなつて寿命が短かいという
深刻な実用上の問題があり、新たな検討が望まれ
ている。

本考案は叙上の如き実状に着目し、前記課題の
解決を図り、熱電対素線自体の長さを短かくする
と共に、高温部にさらされる長さをも短かくする
ことによつて高価な熱電対の消耗量を減少させ、
資源の節約と、熱電対のランニングコスト低減を
実現することを目的とするものである。

即ち、本考案の特徴とするところは、前記の如
きHIP装置において、断熱層を少くとも２つの倒
立コツプ形部材を含んで構成し、外側倒立コツプ
形部材に熱電対を保護する保護管挿入孔を設け、
該孔に一端が閉鎖された気密構造の前記保護管の
閉端を高圧室中心軸線方向に向けて配設すると共
に、外側倒立コツプ形部材と熱電対保護管を気密
に結合し、熱電対保護管の中に設けられた素線を
前記高圧容器と外側倒立コツプ形部材間の空間を
通つて下方へ導き、下蓋を通つて高圧容器の外へ
取り出した点にある。

ここで、断熱層を少くとも２つの倒立コツプ形
部材を含んで構成することは高温高圧下における
ガス対流のもとでも断熱層が充分な断熱性能を確
保するためであり、通常、倒立コツプ形金属ケー
シングが断熱層外側部材として、又、倒立コツプ
形黒鉛質部材が内側部材として配設される。この
場合、各倒立コツプ形部材は１つに限らず２つ以
上使用することも可能である。

そして、両倒立コツプ形部材の間には、各種断
熱材料、例えば黒鉛質材料、セラミツクフアイバ
ー、金属などが必要に応じ介装される。

一方、外側の、通常倒立コツプ形金属ケーシン
グにおいて熱電対挿入孔が設けられるが、この孔
は挿入される熱電対保護管に合わせて炉室中心軸
線方向に向けて設けられることが肝要である。し
かし、これは炉室中心軸線方向に向くことを必要
とするのみで、必らずしも炉室中心軸線に垂直で
ある必要はない。

そして、熱電対素線は高圧容器と、その内側の
外側倒立コツプ形部材である金属ケーシングの間
を通つて下方へ導かれており、この空間は断熱空
間であることから、ターミナルを挿入孔近傍の該
金属ケーシングに設置することが容易となり、素
線交換上、極めて好都合である。

以下、更に本考案装置の具体的な実施の態様を
添付図面に示す実施例にもとづいて説明する。

第２図は本考案に係る測温装置を取り付けた
HIP装置の１例であり、図において１は高圧容
器、２は上蓋、３は下蓋で、これら高圧容器１、
上蓋２、下蓋３によつて高圧室が画成され、この
内部に断熱層４と、その内側にヒータ５が設けら
れていることは第１図に示す基本的構成と同様で
ある。この場合、断熱層４は同じくその外側と内
側に倒立コツプ形金属ケーシング７と、黒鉛質材
料、例えばカーボン製の倒立コツプ部材８を具え
ており、両者の間には適宜、黒鉛質材料、セラミ
ツクフアイバー、金属などからなる断熱材料によ
る断熱構造が介設されている。

しかして、上記構成において、本考案にあつて
は、外側の前記倒立コツプ形金属ケーシング７に
は熱電対を挿入するための挿入孔９ａが設けられ
ており、この孔９ａに先端が閉じられた気密質の
保護管９がその閉じられた先端を炉室の中心軸線
の方向に向けて断熱層に挿入され、その先端は炉
床６上に載置され、処理される被処理体（図示せ
ず）を加熱するヒータ５に接近している。

なお、保護管挿入位置は、適宜位置を選定する
ことができるが、ガス対流による温度分布から図
示の如く比較的上部に配置するのが好適であり、
かつ、該保護管９と倒立コツプ形金属ケーシング
７とは略気密な接続がなされる。

一方、熱電対保護管９はその内部にタングステ
ンレニウム等の熱電対素線１０が配置されてい
て、この素線１０は、随時、ターミナル１１，１
２を経て高圧容器１の外へ取り出されて、図示し
ていないが、高圧容器外に設けられた記録計、制
御装置に接続されている。

従つて、上記装置にあつては、高温での使用の
結果、熱電対素線が劣化した際には、ターミナル
１１で取り外して素線を交換することができる。

しかも、断熱層の断熱性能から高圧容器１と金
属ケーシング７との間の中間温度は高々、200℃
位であるためターミナル１１とターミナル１２の
間の素線寿命は半永久的となり、実質上、素線の
取替は前記ターミナル１１より先端側の取り替え
で充分といえる。

これを前記第１図の場合と対比して、実際に試
験した結果を示すと、今、本考案装置（第２図参
照）において、保護管９、素線１０の長さを40〜
80mmとし、一方、第１図装置の保護管９′、素線
１０′の長さを300〜2000mmとして2000℃における
各寿命を観察するに、第１図図示の場合には２〜
３サイクルの寿命であつたのに対し、本考案装置
では６〜10サイクルの寿命があり、熱電対の消耗
量は1/20〜1/30程度と大幅に少なかつた。

即ち、本考案測定装置は、従前の装置に比し、
著しい改善が認められるのである。

以上のように、本考案装置は、熱電対保護管挿
入孔を断熱層の外側倒立コツプ形部材に設けて保
護管をその閉端が炉室の中心軸線方向を向くよう
に配置し、その中に熱電対素線を配設すると共に
熱電対素線を高圧容器と、外側倒立コツプ形部材
との間を通して下方へ引き出し、かつ、保護管と
外側倒立コツプ形部材との間の空間は高圧下にお
ける激しいガス対流のもとでも充分な断熱効果を
確保し、同空間温度を高々200℃位に保持するこ
とができるので、高温部にさらされる熱電対素線
の消耗部分の長さを従前に比し著しく短縮せし
め、高温での使用により熱電対素線が劣化した場
合でも、実際上、保護管内部の僅かの素線の交換
で済み、高圧容器と外側倒立コツプ形部材との間
の空間を引き出される素線の寿命を半永久化せし
めて高価な熱電対素材の消耗量を激減し、貴重な
資源の節約はもとより、これによつて操業コスト
を大巾に低減することができる。

しかも、上記の高温部にさらされる熱電対素線
の短縮は最近におけるニユーセラミツクのHIP処
理の高温、高圧条件に耐え、これらの処理の実用
化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は測温装置を備えた従前のHIP装置の１
例を示す断面概要図、第２図は本考案に係るHIP
装置の１例を示す断面概要図である。 １……高圧容器、２……上蓋、３……下蓋、４
……断熱層、５……ヒータ、７……金属ケーシン
グ、８……倒立コツプ形黒鉛質部材、９……熱電
対保護管、９ａ……熱電対保護管挿入孔、１０…
…熱電対素線、１１，１２……ターミナル。

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２つの倒立コツプ形部材を含ん
   で形成し、外側倒立コツプ形部材に熱電対保護
   管を挿入する孔を設け、該孔に一端を閉鎖した
   気密構造の熱電対保護管を、その閉端が高圧室
   の炉室中心軸線方向に向く如く挿設すると共
   に、前記外側倒立コツプ形部材と熱電対保護管
   とを略気密に結合し、熱電対保護管内に熱電対
   素線を配設する一方、該素線を前記高圧容器と
   外側倒立コツプ形部材との間の空間を通つて下
   方へ導き、下蓋を通つて高圧容器外へ引き出し
   てなることを特徴とする熱間静水圧加圧装置の
   炉内温度測定装置。 ２ 断熱層が少くとも外側の倒立コツプ形金属ケ
   ーシングと内側の倒立コツプ形黒鉛質部材を含
   んでなる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の炉内温度測定装置。