KR101747590B1 - 열간 등방압 가압 장치 - Google Patents

Abstract

고압 용기의 하부 온도를 억제하면서 HIP 처리의 핫존 내를 효율적으로 냉각하는 것이 가능한 HIP 장치(1)가 제공된다. 이 HIP 장치(1)는, 피처리물(W)을 둘러싸는 가스 불투과성의 케이싱(3, 4)과, 그 내측에 설치되어 피처리물(W)의 주위에 핫존을 형성하는 가열부(7)와, 고압 용기(2)와, 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 핫존 내로 유도하여 이 핫존을 냉각하는 냉각부를 구비한다. 냉각부는, 케이싱(3, 4)의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 핫존 내에 도입하는 가스 도입부와, 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 고압 용기(2)의 바닥체(11)와 열교환시킴으로써 압력 매체 가스를 냉각하는 냉각 촉진부(37)를 포함한다.

Description

열간 등방압 가압 장치 {HOT ISOSTATIC PRESSING DEVICE}

본 발명은, 열간 등방압 가압 장치에 관한 것이다.

종래, 열간 등방압 가압 장치를 사용한 프레스 방법인 HIP법이 알려져 있다. 이 HIP법은, 수 10∼수 100㎫의 고압으로 설정된 분위기의 압력 매체 가스하에서, 소결 제품(세라믹스 등)이나 주조 제품 등의 피처리물을 그 재결정 온도 이상의 고온으로 하여 처리하는 것이며, 피처리물 중의 잔류 기공을 소멸시킬 수 있다고 하는 특징이 있다. 그로 인해, 이 HIP법은, 기계적 특성의 향상, 특성의 변동의 저감, 수율 향상 등의 효과가 확인되고 있어, 오늘날 널리 공업적으로 사용되기에 이르고 있다.

그런데, 실제의 제조 현장에서는 처리의 신속화가 강하게 요망되고 있고, 그것을 위해서는 HIP 처리의 공정 중에서도 시간이 걸리는 냉각 공정을 단시간에 행하는 것이 필요 불가결하게 되어 있다. 따라서, 종래의 열간 등방압 가압 장치(이하, HIP 장치라고 함)에서는, 노내를 균열로 유지한 채 냉각 속도를 향상시키는 다양한 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 피처리물을 수용하는 고압 용기와, 당해 고압 용기의 내측에서 상기 피처리물을 둘러싸도록 배치된 가스 불투과성의 내측 케이싱과, 상기 내측 케이싱을 외측으로부터 둘러싸도록 배치된 가스 불투과성의 외측 케이싱과, 상기 내측 케이싱의 내측에 설치되어 피처리물의 주위에 핫존을 형성하는 가열 수단을 구비한 HIP 장치가 개시되어 있다. 상기 핫존은, 상기 내측 케이싱의 내부에 형성되고, 당해 내측 케이싱 및 상기 외측 케이싱에 의해 단열적으로 유지되어 있다. 상기 등방압 가압 처리는, 상기 핫존 내에 저류된 압력 매체 가스를 사용하여 행해진다.

이 HIP 장치는, 고압 용기의 내부에서 압력 매체 가스를 순환시킴으로써 상기 핫존 내의 피처리물을 냉각하는 냉각 수단을 더 구비한다. 이 냉각 수단은, 제1 냉각 수단과 제2 냉각 수단을 포함한다.

상기 제1 냉각 수단은 압력 매체 가스가 제1 순환류를 형성하도록 당해 압력 매체 가스를 순환시킴으로써 냉각을 행한다. 이 제1 순환류에서는, 상기 압력 매체 가스는 내측 케이싱과 외측 케이싱의 사이를 하방으로부터 상방을 향해 흐르도록 유도되고, 외측 케이싱의 상부로부터 외측 케이싱의 외측으로 안내되고, 또한 고압 용기의 내주면을 따라 상방으로부터 하방으로 안내되면서 냉각된다. 이와 같이 하여 냉각된 압력 매체 가스가 외측 케이싱의 하부로부터 내측 케이싱과 외측 케이싱 사이로 복귀된다.

상기 제2 냉각 수단은 압력 매체 가스가 제2 순환류를 형성하도록 당해 압력 매체 가스를 순환시킴으로써 당해 압력 매체 가스의 냉각을 행한다. 이 제2 순환류에서는, 상기 핫존 내의 압력 매체 가스가 당해 핫존의 외측으로 유도되고, 상술한 제1 냉각 수단에 의해 강제 순환되는 압력 매체 가스와 합류함으로써 냉각된다. 이와 같이 하여 냉각된 압력 매체 가스의 일부가 핫존 내로 복귀되도록 당해 압력 매체 가스의 순환이 행해진다.

상술한 특허문헌 1의 열간 등방압 가압 장치에서는, 상기 제1 순환류를 구성하는 압력 매체 가스의 일부가 팬 및 이젝터를 사용하여 핫존의 하방으로부터 제2 순환류에 합류되고, 그 합류한 압력 매체 가스가 핫존 내를 순환하면서 당해 핫존을 냉각한다. 이것은, 냉각 과정에서 발생하는 노 상부와 하부의 온도차를 해소하여 노내를 효율적으로 냉각하는 것을 가능하게 한다.

또한, 특허문헌 2에는, 고압 용기 내의 압력 매체 가스를 용기 외부로 취출하고, 용기 외부에서 냉각하고 나서 용기 내로 복귀시킴으로써, 냉각 공정을 단시간에 행하는 열간 등방압 가압 장치가 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1의 HIP 장치에서는, 핫존 내의 고온 가스를 단열층 외측 상부로 유도하는 것과, 이 고온 가스가 용기와 단열층 사이의 간극을 하강하는 동안에 당해 고온 가스와 용기 내면을 열교환시킴으로써 당해 고온 가스를 강온시키는 것과, 이 결과 저온으로 된 가스를 핫존 내에서 순환시키는 것이, 당해 핫존의 급속 냉각을 가능하게 한다. 특히, 특허문헌 1의 HIP 장치에서는, 제1 순환류를 형성하는 압력 매체 가스는 충분히 냉각되어 있어, 압력 용기 등의 건전성을 유지할 수 있을 정도로 저온으로 되어 있다고 할 수 있다.

그러나, 이 종래 기술에서는, 고압 용기의 하부에 설치된 전기 기기 부품 등의 온도를 충분히 낮출 수 없다고 하는 과제가 있다. 구체적으로, 당해 고압 용기의 하부에는, 순환 가스 촉진용의 회전 제어 기능이 구비된 팬, 모터나 가스류 제어를 위한 밸브, 및 그 구동기, 혹은 전기 히터 및 측온용 열전대의 접점 등이 있고, 이들 부재의 내열성의 관점에서는 상기 고압 용기의 하부 온도가 충분히 낮다고는 할 수 없다. 따라서, 이들 전기 기기 부품을 소손시켜 버릴 가능성이 있다.

이 문제는, 특허문헌 1에 기재된 장치와 같이, 상기 제1 순환류를 형성하는 저온의 압력 매체 가스와, 상기 제2 순환류를 형성하는 고온의 압력 매체 가스를 먼저 합류시키고, 그 합류 후의 압력 매체 가스를 고압 용기의 내주면을 따라 강하시키는 경우에, 보다 심각한 문제로 되기 쉽다.

예를 들어, 제2 순환류를 형성하지 않고, 고압 용기의 내주면을 따라 강하하여 저온으로 된, 제1 순환류를 형성하는 압력 매체 가스만 핫존 내로 유도하고, 이에 의해 고온으로 된 당해 압력 매체 가스를 다시 고압 용기 내주면으로 유도하는, 종래부터 행해지고 있는 급냉 방법에서는, 그 순환류량 자체가 작기 때문에, 고압 용기 내주면을 따라 강하한 후의 순환류의 온도는 낮고, 전기 기기 부품의 소손이 일어나지 않는 온도까지 이미 냉각되어 있다. 그러나, 제1 순환류를 형성하는 압력 매체 가스와 제2 순환류를 형성하는 압력 매체 가스를 먼저 혼합한 후, 그 혼합 후의 압력 매체 가스를 고압 용기의 내주면을 따라 유하시킴으로써 냉각을 행하는 경우에는, 순환 가스 유량이 크기 때문에 상기 압력 매체 가스의 온도가 충분히 저하되지 않을 가능성이 있고, 당해 고온의 압력 매체 가스가 상기 고압 용기의 하부로 유입되어 전기 기기 부품을 소손시킬 가능성이 높아진다.

이러한 먼저 압력 매체 가스끼리를 혼합한 후, 냉각을 행하는 냉각 방식은, 특허문헌 1의 HIP 장치와 같이, 제1 순환류를 형성하는 압력 매체 가스의 순환량을 크게 하여, 냉각 속도를 확보하고자 하는 경우에 채용되는 일이 많다. 그러므로, 특허문헌 1의 HIP 장치에서는, 운전 조건에 따라서는 전기 기기 부품이 소손되어 버릴 가능성이 커진다고 하는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 제2011-127886호 공보 일본 특허 공개 제2007-309626호 공보

본 발명은, 고압 용기의 하부도 포함하여 HIP 처리 후에 처리실 내의 핫존을 효율적으로 냉각할 수 있는 열간 등방압 가압 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 제공하는 열간 등방압 가압 장치는, 가스 불투과성을 갖고, 피처리물을 둘러싸도록 배치된 가스 불투과성의 케이싱과, 이 케이싱의 내측에 설치되어 상기 피처리물의 주위에 핫존을 형성함으로써, 당해 핫존 내의 압력 매체 가스를 사용하여 상기 피처리물의 열간 등방압 가압 처리를 행하는 것을 가능하게 하는 가열부와, 상기 가열부 및 상기 케이싱을 수납하는 공간을 둘러싸는 고압 용기이며 당해 공간을 하방으로부터 폐색하는 바닥체를 갖는 것과, 상기 케이싱의 외측을 상방으로부터 하방을 향해 흘러 냉각된 압력 매체 가스를 상기 핫존 내로 유도함으로써 당해 핫존을 냉각하는 냉각부를 구비한다. 이 냉각부는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 당해 압력 매체 가스가 상기 고압 용기의 하부로부터 상기 핫존의 상부까지 상기 핫존 내의 압력 매체 가스와 교차하는 일이 없도록 유도하여 상기 핫존 내에 도입하는 가스 도입부와, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 상기 바닥체와 열교환시킴으로써 당해 압력 매체 가스를 냉각하는 냉각 촉진부를 포함한다.

도 1은 제1 실시 형태의 HIP 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 제2 실시 형태의 HIP 장치의 정면 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태의 열간 등방압 가압 장치(1)[이하, HIP 장치(1)라고 칭함]를 나타내고 있다. 이 HIP 장치(1)는, 피처리물(W)을 수용하는 고압 용기(2)와, 가스 불투과성을 갖는 케이싱을 갖는다. 상기 케이싱은, 내측 케이싱(3)과 외측 케이싱(4)을 갖는다. 상기 내측 케이싱(3)은, 가스 불투과성을 갖고, 상기 고압 용기(2)의 내측에 상기 피처리물(W)을 둘러싸도록 배치된다. 상기 외측 케이싱(4)은, 가스 불투과성을 갖고, 상기 내측 케이싱(3)을 외측으로부터 둘러싸도록 배치된다. 내측 케이싱(3)과 외측 케이싱(4)의 사이에는 도시를 생략하는 단열층(5)이 설치되어 있다. 이 단열층(5)은 내측 케이싱(3)의 내부를 당해 내측 케이싱(3)의 외부로부터 단열적으로 격리한다.

상기 HIP 장치(1)는, 내측 케이싱(3)의 내측에서 피처리물(W)을 지지하는 제품대(6)와, 압력 매체 가스를 가열하는 가열부(7)와, 정류 통(8)을 구비한다. 상기 피처리물(W)은, 상기 제품대(6) 상에 적재된다. 상기 정류 통(8)은, 가열부(7)와 피처리물(W) 사이에 개재되어 양자를 구획한다. 상기 가열부(7)는, 상기 정류 통(8)의 외측에 설치되어 상기 압력 매체 가스를 가열한다. 이와 같이 가열된 고온의 압력 매체 가스는 상기 정류 통(8)의 하측으로부터 정류 통(8)의 내부에 공급되어 피처리물(W)을 둘러쌈으로써 핫존을 형성한다. 이 핫존 내에서 피처리물(W)에 대한 열간 등방압 가압 처리(이하, HIP 처리라고 함)가 행해진다.

이후에서는, HIP 장치(1)를 구성하는 각 부재를 상세하게 설명한다.

상기 고압 용기(2)는, 용기 본체(9)와, 덮개체(10)와, 바닥체(11)를 갖는다. 상기 용기 본체(9)는, 상하 방향을 따른 축심을 갖는 원통 형상으로 형성되어 있다. 이 용기 본체(9)는, 상방과 하방의 양쪽을 향해 개구된다. 상기 덮개체(10)는 상기 용기 본체(9)의 상측(도 1의 지면에 있어서의 상측)의 개구를 폐색하고, 상기 바닥체(11)는 상기 용기 본체(9)의 하측(도 1의 지면에 있어서의 하측)의 개구를 폐색한다. 또한, 상기 덮개체(10) 및 상기 바닥체(11)는, 용기 본체(9)의 압력 매체 가스의 압력에 의해 용기 본체(9)로부터 빠져나가는 일이 없도록, 도시하지 않은 프레스 프레임에 의해 지지되어 있다.

상술한 용기 본체(9)의 상측 개구와 덮개체(10)의 사이, 및 용기 본체(9)의 하측 개구와 바닥체(11)의 사이에는, 각각 시일 부재(46)가 설치되어 있다. 이 시일 부재(46)는, 고압 용기(2)의 내부를 외부로부터 기밀적으로 격리한다.

고압 용기(2)에는, 그 주위에 설치된, 도시를 생략하는 공급 배관이나 배출 배관이 연결되어 있다. 이들 공급 배관 및 배출 배관을 통해, 고온 고압의 압력 매체 가스, 예를 들어 HIP 처리가 가능하도록 10∼300㎫ 정도로 승압된 아르곤 가스나 질소 가스의 용기에의 공급 및 용기로부터의 배출이 각각 행해진다.

상기 외측 케이싱(4)은, 고압 용기(2)의 내측에 배치된 바닥이 있는 원통 형상의 부재이다. 이 외측 케이싱(4)은, HIP 처리의 온도 조건에 맞추어 스테인리스, 니켈 합금, 몰리브덴 합금 또는 그래파이트 등의 가스 불투과성의 내열 재료를 사용하여 형성되어 있다. 상기 외측 케이싱(4)은, 상술한 고압 용기(2)보다도 직경이 작은 원통 형상이며, 고압 용기(2)의 내주면으로부터 직경 방향의 내측으로 거리를 두고 배치되어 있다. 즉, 외측 케이싱(4)의 외주면과 고압 용기(2)의 내주면의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극은, 압력 매체 가스가 상하 방향을 따라 유통 가능한 외측 유로(12)를 구성한다.

구체적으로는, 외측 케이싱(4)은 하방을 향해 개구된 역 컵 형상의 외측 케이싱 본체(13)와, 이 외측 케이싱 본체(13)의 하측 개구를 폐색하는 외측 케이싱 바닥체(14)를 구비하고 있다. 외측 케이싱 본체(13)의 상부에는 상측 개구부(15)가 형성되어 있고, 이 상측 개구부(15)를 통해 외측 케이싱(4)의 내측의 압력 매체 가스가 하방으로부터 상방으로 유도되어 외측 케이싱(4)의 외측으로 안내된다. 이 상측 개구부(15)에는, 외측 케이싱(4)의 내측으로부터 외측의 외측 유로(12)로 흘러나오는 압력 매체 가스의 유통을 차단하는 제1 밸브 수단(17)이 설치되어 있다.

외측 케이싱 바닥체(14)의 중앙부에는 하측 개구부(16)가 형성되어 있다. 이 하측 개구부(16)는, 상측 개구부(15)와 마찬가지로, 외측 유로(12)를 경유하여 외측 케이싱 바닥체(14)의 하측으로 유입된 압력 매체 가스를 당해 하측 개구부(16)를 통해 핫존 내로 유도하는 것을 가능하게 한다. 이 하측 개구부(16)를 통하여 외측 케이싱 바닥체(4) 내에 도입된 압력 매체 가스 중, 일부의 압력 매체 가스는 후술하는 제2 유통 구멍(24)을 통해 내측 유로(22)로 흐르고, 나머지 압력 매체 가스는 복수의 도관(28)을 통해 핫존 내로 유도된다. 하측 개구부(16)에는, 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 이 하측 개구부(16)를 통해 도입되는 압력 매체 가스의 순환을 촉진시키는 강제 순환부(25)가 설치되어 있다.

상기 제2 유통 구멍(24)은, 상기 외측 케이싱 바닥체(14)에 형성되고, 외측 케이싱(4)의 외측(외측 케이싱 바닥체(14)의 하측)에 있는 압력 매체 가스의 일부를 당해 제2 유통 구멍(24)을 통해 외측 케이싱(4)의 내측에 유통시킨다. 이 제2 유통 구멍(24)은, 외측 케이싱 바닥체(14)를 관통하여 외측 케이싱 바닥체(14)의 상측과 하측을 연결하도록 형성되어 있다. 이 제2 유통 구멍(24)은, 외측 케이싱 바닥체(14)의 하면에 설치된 입구와, 외측 케이싱 바닥체(14)의 상면에 설치된 출구를 갖고, 상기 입구로부터 도입한 압력 매체 가스를 내측 유로(22)로 귀환시키는 것이 가능하다.

상기 제1 밸브 수단(17)은, 상기 외측 케이싱(4)의 상측 개구부(15)를 폐색하는 마개 부재(18)와, 이 마개 부재(18)를 상하 방향으로 이동시키는 이동 수단(19)을 구비하고 있다. 상기 이동 수단(19)은, 상기 고압 용기(2)의 외측에 설치되고, 이 이동 수단(19)을 사용하여 상기 마개 부재(18)를 상하 어느 한쪽의 방향으로 이동시킴으로써, 상측 개구부(15)를 개폐할 수 있다. 즉, 상측 개구부(15)를 경유하는 압력 매체 가스의 유통과 차단을 임의로 전환할 수 있다.

내측 케이싱(3)은, 외측 케이싱(4)의 내측에 배치된 하우징이며, 외측 케이싱(4)과 마찬가지로 상하 방향을 따른 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 내측 케이싱(3)은, 외측 케이싱(4)보다도 직경이 작은 원통 형상으로 형성되고, 외측 케이싱(4)의 내주면으로부터 직경 방향의 내측으로 거리를 두고 설치되어 있다. 즉, 이 내측 케이싱(3)의 외주면과 외측 케이싱(4)의 내주면의 사이에 간극을 형성하는 것이 가능하다. 상기 단열층(5)은 이 간극에 설치된다. 당해 단열층(5)은, 가스 유통성을 갖는 재료, 예를 들어 카본 파이버를 엮은 흑연질 재료나 세라믹 파이버 등의 다공질 재료로 형성되어 있다. 즉, 상기 간극이, 상기 압력 매체 가스가 상기 단열층(5)을 투과하여 상하 방향을 따라 유통하는 것을 허용하는 내측 유로(22)를 구성한다.

내측 케이싱(3)은, 외측 케이싱(4)과 마찬가지의 내열 재료를 사용하여 역 컵 형상으로 형성되어 있고, 상술한 외측 케이싱 바닥체(14)의 상면보다 약간 상방에서, 외측 케이싱 바닥체(14)의 상면의 상방에 간극을 형성하도록 배치되어 있다. 즉, 내측 케이싱(3)의 하부와 외측 케이싱 바닥체(14)의 사이에는 상하 방향의 간극이 형성되어 있다. 이 간극은 내측 케이싱(3)의 내측에 있는 압력 매체 가스를 외측(내측 유로(22))으로 유통시키는 제1 유통 구멍(23)을 구성한다.

상기 가열부(7) 및 상기 정류 통(8)은, 상기 내측 케이싱(3)의 내부에 설치되어 있다. 정류 통(8)은, 가열부(7)의 직경 방향 내측에 위치하고, 이 정류 통(8)의 내부가 핫존으로 되어 있다. 다음으로, 내측 케이싱(3)의 내부 구조에 대해 설명한다.

상기 가열부(7)는, 상하 방향으로 배열되는 복수의 통 형상의 히터 엘리먼트(7a)를 갖는다. 이 실시 형태에서는, 상하 방향으로 배열되는 3개의 위치에 각각 상기 히터 엘리먼트(7a)가 설치되어 있다. 이 히터 엘리먼트(7a)를 포함하는 상기 가열부(7)는, 내측 케이싱(3)의 내주면으로부터 직경 방향의 내측으로 거리를 두고 배치되어 있다. 이 가열부(7)로부터 직경 방향의 내측으로 더욱 거리를 두고 상기 정류 통(8)이 배치되어 있다.

상기 가열부(7)의 직경 방향의 내측과 외측에는, 각각 압력 매체 가스를 상하로 유통시키는 가스 유통로가 형성되어 있다. 구체적으로는, 가열부(7)의 외측의 외측 가스 유통로(20)와, 가열 수단(7)의 내측의 내측 가스 유통로(21)가 형성되어 있다. 외측 가스 유통로(20)는, 내측 케이싱(3)의 내주면을 따라 상하 방향에 신장되어 있고, 그 하단부는 상술한 제1 유통 구멍(23)에 연통되어 있다. 이 제1 유통 구멍(23)을 통해 핫존 내의 압력 매체 가스가 외측 유로(12)로 안내된다. 가열부(7)의 내측의 상기 내측 가스 유통로(21)는 정류 통(8)의 외주면을 따라 상하 방향으로 신장되어 있고, 정류 통(8)의 하측에 형성된 가스 도입 구멍(26)에 연통되어 있다. 이 가스 도입 구멍(26)을 통해 상기 압력 매체 가스가 상기 핫존 내로 복귀되는 것이 가능하다.

정류 통(8)은, 가스를 투과하지 않는 판재로 원통 형상으로 형성되어 있고, 상단부 및 하단부가 개구되어 있다. 정류 통(8)의 상단부는 내측 케이싱(3)의 내주면(상면)의 약간 하방의 위치에 있다. 즉, 정류 통(8)의 상단부와 내측 케이싱(3)의 사이에는 상하 방향의 간극이 형성되어 있다. 이 간극을 통해 정류 통(8)의 내측의 핫존 내에 있는 압력 매체 가스가 정류 통(8)의 외측에 설치된 상기 가스 유통로인 상기 내측 가스 유통로(21) 또는 상기 외측 가스 유통로(20) 중 어느 하나로 안내된다.

상기 제품대(6)는, 상기 정류 통(8)의 하측에 설치되어 있다. 이 제품대(6)는, 압력 매체 가스가 유통 가능한 다공판으로 형성되어 있고, 이 제품대(6)를 투과시키도록 하여 상기 압력 매체 가스를 하측으로부터 상측을 향해 안내할 수 있도록 되어 있다. 이 제품대(6)의 상측에는 적절하게 스페이서가 설치되고, 이 스페이서는 당해 제품대(6)와 피처리물(W)의 사이에 개재함으로써 당해 피처리물(W)이 제품대(6)의 상면에 직접 접촉하는 것을 저지하면서, 즉 당해 피처리물(W)을 쌓아올리면서, 당해 피처리물(W)이 상기 제품대(6) 상에 적재되는 것을 가능하게 한다.

상기 정류 통(8)은, 가스 도입 구멍(26)을 갖는다. 이 가스 도입 구멍(26)은, 상기 제품대(6)보다도 더욱 하방의 위치에 있다. 이 가스 도입 구멍(26)은, 정류 통(8)의 측벽을 내외로 관통하고, 이 가스 도입 구멍(26)을 통해 내측 가스 유통로(21)의 압력 매체 가스가 정류 통(8)의 내측으로 도입되는 것을 가능하게 한다. 이 가스 도입 구멍(26)을 통해 정류 통(8)의 내부에 도입된 압력 매체 가스는, 상술한 제품대(6)를 상향으로 투과하여 제품대(6)의 상방으로 유입하고, 이 제품대(6)의 상방에 형성된 핫존에서의 HIP 처리에 기여한다.

이 HIP 장치(1)는 또한 상기 핫존 내를 냉각하는 냉각부를 구비한다. 이 냉각부는, 제1 냉각부와 제2 냉각부를 포함한다.

제1 냉각부는, 상기 압력 매체 가스가 제1 순환류(41)를 형성하도록 당해 압력 매체 가스를 순환시키면서 냉각하는 것이다. 이 제1 순환류(41)에서는, 상기 압력 매체 가스는, 상기한 외측 케이싱(4)과 내측 케이싱(3)의 사이에 형성된 내측 유로(22)를 따라 하방으로부터 상방을 향해 유도되고, 외측 케이싱(4)의 상측 개구부(15)로부터 외측 유로(12)로 안내되고, 나아가 외측 유로(12)를 따라 상방으로부터 하방으로 안내되면서 고압 용기(2)와 접촉함으로써 냉각되고, 이와 같이 냉각된 후에 외측 케이싱(4)의 하측 개구부(16) 및 제2 유통 구멍(24)을 통해 내측 유로(22)에 복귀되도록 순환한다.

한편, 제2 냉각부는, 상기 압력 매체 가스가 제2 순환류(42)를 형성하도록 당해 압력 매체 가스를 순환시키면서 냉각하는 것이다. 이 제2 순환류(42)에서는, 상기 핫존 내의 압력 매체 가스의 일부가 핫존의 외측으로 유도되고, 상기 제1 냉각부에 의해 강제 순환되는 압력 매체 가스와 합류함으로써 냉각되고, 이와 같이 냉각된 압력 매체 가스의 일부가 핫존으로 복귀되도록 순환한다.

구체적으로, 이 제2 냉각부는, 가스 도입부(27)를 포함한다. 이 가스 도입부(27)는, 외측 케이싱(4)의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스(제1 냉각부에서 냉각된 압력 매체 가스의 일부)를 핫존의 상부로부터 핫존 내로 도입한다.

가스 도입부(27)는, 상기 복수의 도관(28)과 강제 순환부(25)를 갖는다. 각 도관(28)은, 핫존의 하방으로부터 핫존의 상부를 향해 신장됨과 함께 당해 핫존의 상부에서 개구되어 있다. 강제 순환부(25)는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 도관(28)을 따라 핫존의 상부로 안내한다. 구체적으로, 강제 순환부(25)는 외측 케이싱 바닥체(14)의 하측 개구부(16)에 설치되어, 하측 개구부(16)의 하측 압력 매체 가스를 핫존 내로 강제적으로 인입함으로써 순환시킨다. 본 실시 형태의 강제 순환부(25)는, 고압 용기(2)의 바닥체(11)에 설치된 모터(30)와, 이 모터(30)로부터 하측 개구부(16)를 통과하여 상방으로 신장되는 축부(31)와, 축부(31)의 상단부에 장착된 팬(29)을 구비하고 있다. 이 팬(29)은, 외측 케이싱 바닥체(14)의 내부에 형성된 팬 수납부(32)에 수납되어 있고, 상기 하측 개구부(16)는 이 팬 수납부(32)와 외측 유로(12)를 연통하도록 형성되고, 상기 축부(31)가 이 하측 개구부(16)를 상하 방향으로 관통하면서 상하 방향으로 연장되는 것을 허용한다. 상기 팬(29)은 상기 축부(31) 주위로 회전함으로써, 압력 매체 가스에 하방으로부터 상방을 향하는 흐름을 강제적으로 발생시킨다.

즉, 이 강제 순환부(25)에서는, 모터(30)가 축부(31)의 선단에 설치된 팬(29)을 회전 구동하고, 이에 의해, 외측 케이싱 바닥체(14)의 하측에 저류된 압력 매체 가스를 하측 개구부(16)를 통해 팬 수납부(32)에 강제적으로 유입한다. 이와 같이 하여 팬 수납부(32)에 유입된 압력 매체 가스는 상기 각 도관(28)을 통해 핫존의 상부로 보내지고, 당해 핫존 내에 그 상부로부터 유입하여 핫존 내를 냉각하는 강제 순환부(25)는 상기 팬을 갖는 것에 한정되지 않고, 예를 들어 펌프 등을 갖는 것이어도 된다.

상기 각 도관(28)은, 팬 수납부(32)에 유입된 압력 매체 가스를 핫존의 상부로 보내기 위한 것이고, 당해 압력 매체 가스를 누설시키지 않고, 또한 핫존의 압력 매체 가스와 교차하는 일 없이 안내할 수 있도록, 내부가 공동으로 된 관재로 형성되어 있다. 각 도관(28)은, 팬 수납부(32) 내에서 개구되는 하단부를 갖고, 이 하단부로부터 팬 수납부(32)의 압력 매체 가스를 도관(28) 내에 도입할 수 있도록 되어 있다. 한편, 상기 정류 통(8)과 상기 외측 케이싱 저벽(14)의 사이에는 내부 저벽(50)이 개재되어 있고, 상기 각 도관(28)은 상기 핫존의 하방에 위치하는 상기 팬 수납부(32)로부터 상기 내부 저벽(50)의 외주면 및 상기 정류 통(8)의 외주면을 따라 상하 방향으로 연장되고, 당해 도관(28)의 상단부는 핫존의 상부까지 이르고 있다.

구체적으로는, 상기 각 도관(28)은, 팬 수납부(32)의 상단부에 있어서 개구되는 상기 하단부로부터 상방을 향해 신장되어, 상기 내부 저벽(50)의 내부에서 직경 방향의 외측으로 구부러지고, 당해 내부 저벽(50)의 외주면에 도달한 시점에서 다시 상방을 향해 구부러져, 정류 통(8)의 외주면을 따라 상향으로 핫존의 상부까지 직선 형상으로 신장되어 있다. 이 도관(28)의 상단부는, 핫존의 상부를 향해 개구되어 있다.

즉, 도관(28)의 상단부는, 직경 외측으로부터 직경 내측을 향해, 핫존의 상단부를 향하도록 구부러져 있다. 이 도관(28)은, 노즐과 같이 끝이 가느다란 형상으로 형성된 선단을 갖는다. 이와 같이 도관(28)의 선단이 직경 내측을 향한 노즐 형상이면, 이 도관(28)의 선단으로부터 분출된 압력 매체 가스와 핫존 내를 상방으로 이동해 온 압력 매체 가스가 향류 접촉하여 서로 혼합된다. 따라서, 온도차가 커서 서로 혼합되기 어려운 압력 매체 가스끼리(구체적으로는, 상기 도관(28)의 선단으로부터 분출되는 압력 매체 가스와 핫존 내를 상향으로 이동한 후의 압력 매체 가스)의 확실한 혼합이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 상기 도관(28)이 정류 통(8)의 중심을 사이에 두고 대칭인 2개의 위치(중심 주위로 180°로 되는 위치)에 각각 배치되어 있다. 그러나, 도관(28)의 수는 1개여도 되고, 또한 3개 이상이어도 된다. 또한, 복수의 도관(28)을 구비하는 경우, 이들 도관(28)은 반드시 주위 방향으로 등간격으로 배치되지는 않아도 된다.

이 HIP 장치(1)는, 스로틀 밸브의 기능을 갖는 제2 밸브 수단(33)을 더 구비한다. 이 제2 밸브 수단(33)은, 상술한 제2 유통 구멍(24)의 중도 부분에 설치되고, 당해 제2 유통 구멍(24)을 유통하는 압력 매체 가스의 유량을 줄임으로써, 상술한 도관(28)을 유통하는 압력 매체 가스의 유량과, 내측 유로(22)로 귀환하는 압력 매체 가스의 유량의 비율을 조정하는 것을 가능하게 한다. 이러한 제2 밸브 수단(33)에 의한 제2 유통 구멍(24)의 개폐는, 팬 수납부(32)로부터 내측 유로(22)로 유입되는 압력 매체 가스의 유량과 핫존으로 유입되는 압력 매체 가스의 유량의 유량비의 조정을 가능하게 하고, 나아가 제1 순환류(41)를 형성하는 압력 매체 가스의 유량과, 제2 순환류(42)를 형성하는 압력 매체 가스의 유량의 비율(유량비)을 임의로 변경하는 것을 가능하게 하여, HIP 장치(1)의 냉각 속도를 보다 정밀하게 제어하는 것도 가능하게 한다.

상기 제1 순환류(41)를 형성하는 압력 매체 가스는, 상기한 바와 같이 냉각되어 있다고는 해도, 고압 용기(2)의 하부에 설치되는 강제 순환부(25)를 구성하는 팬(29)이나 모터(30), 제2 밸브 수단(33)의 구동 기구, 혹은 가열부(7)를 구성하는 전기 기기 히터 및 측온용 열전대 등의 전기 부품의 내열성을 고려하면, 충분히 저온으로 되어 있다고 할 수 없다.

따라서, 도 1에 도시하는 HIP 장치(1)는, 냉각 촉진부(37)를 더 구비한다. 이 냉각 촉진부(37)는, 외측 케이싱(4)의 외측(외측 유로(12))에서 냉각된 압력 매체 가스를 바닥체(11)와 열교환시킴으로써, 제1 냉각 수단에서 냉각된 압력 매체 가스를 더 냉각하고, 그 냉각한 후의 압력 매체 가스를 상기 바닥체(11)의 상방 가스 저류부(35)로 보낸다.

상기 가스 저류부(35)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상술한 바닥체(11)와 케이싱 바닥체(14)의 사이에 형성되어, 가스 도입부(27)로 도입하기 위한 압력 매체 가스를 저류하는 것이 가능한 공간이다. 이 가스 저류부(35)는, 케이싱 바닥체(14)의 내부에 있어서의 상기 팬 수납부(32)의 하측에 위치하고 있다. 가스 저류부(35)는, 외측 케이싱(4)의 외측의 공간으로부터, 바꾸어 말하면 외측 유로(12)로부터, 격벽(48)에 의해 격리되어 있다.

상기 냉각 촉진부(37)는, 외측 케이싱(4)의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 바닥체(11)와 열교환시킴으로써 당해 압력 매체 가스를 냉각하고 나서 가스 저류부(35)로 보낸다. 구체적으로, 제1 실시 형태의 냉각 촉진부(37)는, 바닥체(11)의 내부에 형성된 가스 냉각 유로(36)를 갖고, 이 가스 냉각 유로(36)는 외측 케이싱(4)의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스가 바닥체(11) 내를 순회하도록 당해 압력 매체 가스를 유도한다.

다음으로, 상기 가스 저류부(35)와, 상기 냉각 촉진부(37)를 구성하는 상기 가스 냉각 유로(36)에 대해 상세하게 설명한다.

가스 저류부(35)는, 케이싱 바닥체(14)의 하면의 하방에 형성되어 있고, 하방을 향해 개구되어 있다. 이 가스 저류부(35)의 내부는 공동으로 되어 있어, 그 공동에 압력 매체 가스가 저류된다. 상기 팬 수납부(32)는, 상기 가스 저류부(35)의 상측에 위치하고, 이들 가스 저류부(35)와 팬 수납부(32)는 상술한 하측 개구부(16)에 의해 서로 연통되어 있다. 또한, 이 가스 저류부(35)는, 고온에 약한 상기 강제 순환부(25)를 구성하는 모터(30)나 제2 밸브 수단(33) 등의 고온에 약한 기기를 수용한다.

가스 저류부(35)는 상술한 바와 같이 외측 유로(12)로부터 격리되어 있다. 보다 상세하게는, 이 HIP 장치(1)는, 격벽(47)을 구비한다. 이 격벽(47)은, 케이싱 바닥체(14)의 하단부와, 바닥체(11)의 상면의 사이에 개재되고, 상기 가스 저류부(35)와 외측 유로(12)를 서로 격리하는 격벽(47)의 하면과 바닥체(11)의 상면의 사이에는, 압력 매체 가스가 외측 유로(12)로부터 가스 저류부(35) 내에 침입하는 것을 방지하는 단열층 하부 시일(43)이 개재된다. 이 단열층 하부 시일(43)과 상기 격벽(47)에 의해 가스 저류부(35)는, 외측 케이싱(4)의 외측(외측 유로(12))로부터 기밀 상태에서 격리되어 있다.

가스 냉각 유로(36)는, 외측 케이싱(4)의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 유통시키는 유로이며, 당해 압력 매체 가스가 바닥체(11)의 내부를 순회하여 당해 바닥체(11)와 열교환하는 것을 가능하게 하도록, 당해 바닥체(11)의 내부에 형성되어 있다. 상기 바닥체(11)는, HIP 처리의 가열 공정이나 가공 처리 공정시에 핫존으로부터 열류속을 받는 일이 거의 없어, 실온 부근까지 저온으로 냉각되어 있는 경우가 많다. 그로 인해, 외측 유로(12)를 유통함으로써 일단 냉각된 압력 매체 가스라도, 상기 바닥체(11)와의 열교환에 의해 보다 저온까지 냉각될 수 있다. 따라서, 가스 냉각 유로(36)는 외측 유로(12)를 유통하여 냉각된 압력 매체 가스를 바닥체(11)와의 사이에서 열교환시킴으로써 더욱 저온까지 냉각하고, 이와 같이 하여 냉각이 촉진된 압력 매체 가스를 가스 저류부(35)로 보내도록 형성되어 있다.

구체적으로는, 상기 바닥체(11)의 상면 중, 외측 유로(12)의 가장 하측에 위치하는 부분에, 압력 매체 가스를 도입하는 가스 도입구(44)가 형성되는 한편, 상술한 가스 저류부(35) 내에 면하는 부분에, 가스 도입구(44)로부터 도입된 압력 매체 가스를, 가스 저류부(35) 내에 공급하는 가스 취출구(45)가 형성되어 있다. 상기 가스 냉각 유로(36)는, 상기 가스 도입구(44)와 가스 취출구(45)의 사이를 연결한다. 이 가스 냉각 유로(36)는, 상기 격벽(48)을 우회하도록 하여, 바닥체(11) 내를 관통함과 함께 바닥체(11) 내를 크게 사행하도록 당해 바닥체(11) 내를 순회하고 있다. 이 순회는, 저온 상태에 있는 바닥체(11)와 상기 압력 매체 가스 사이에 충분한 열교환 면적을 확보하는 것을 가능하게 한다.

이 실시 형태에 관한 HIP 장치(1)는, 바닥체 냉각부(38)를 더 구비한다. 이 바닥체 냉각부(38)는, 상기 바닥체(11)에 설치되고, 상술한 냉각 촉진부(37)의 가스 냉각 유로(36)와 압력 매체 가스 사이에서 행해지는 열교환의 열량을 더욱 크게 할 수 있도록, 바닥체(11) 자체의 냉각을 행한다. 이 바닥체 냉각부(38)는, 바닥체(11)의 내부를 관통하는 유로에 의해 구성되고, 이 유로에는 칠러 등에 의해 냉각된 냉각수나 대체 프레온 등의 냉매가 유통 가능하다. 이 바닥체 냉각부(38)는, 바닥체(11)의 온도를 더욱 저하시킴으로써, 상기 가스 냉각 유로(36)를 통과하는 압력 매체 가스를 더욱 저온까지 냉각하거나, 압력 매체 가스에 대해 높은 냉각 능력을 안정적으로 발휘시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 바닥체 냉각부(38)는, 특히 급속 냉각시에 바닥체(11)의 열을 신속하게 방산할 수 있으므로 바람직하다.

상술한 제1 실시 형태의 HIP 장치(1)를 사용하여 핫존 내를 냉각하는 방법, 바꾸어 말하면 HIP 장치(1)의 냉각 방법을 설명한다.

상술한 구성을 구비한 HIP 장치(1)에서 피처리물(W)에 대해 등방압 처리가 행해지고, 다음으로 피처리물(W)을 단시간에 냉각하는 급속 냉각 공정이 행해진다. 이 급속 냉각 공정은, 가열부(7)에 의한 가열이 정지한 상태에서 마개 부재(18)를 상방으로 이동시켜, 강제 순환부(25)의 팬(29)을 회전시킴으로써 행해진다.

이때, 상술한 제2 밸브 수단(33)에서의 압력 매체 가스의 유량을 조정하면, 제2 유통 구멍(24) 및 내측 유로(22)를 통해 외측 유로(12)로 귀환하는 압력 매체 가스의 유량과 도관(28)을 통해 핫존으로 유도되는 압력 매체 가스의 유량의 유량비를 조정하는 것이 가능하고, 결과적으로 외측 유로(12)에 있어서의 제1 순환류(41)를 형성하는 저온의 압력 매체 가스와 제2 순환류(42)를 형성하는 고온의 압력 매체 가스가 합류한 후의 압력 매체 가스의 온도를 제어하는 것이 가능해진다.

이와 같이 하여 합류한 후에 외측 유로(12)로 유도된 압력 매체 가스는, 고압 용기(2)의 내주면을 따라 강하하는 동안에 고압 용기(2)의 용기 벽과 열교환함으로써 냉각된다. 이 압력 매체 가스의 냉각의 초기에 있어서는, 고압 용기(2)의 용기 벽의 온도가 압력 매체 가스에 비해 충분히 낮은 온도이므로, 외측 유로(12)를 유통하는 압력 매체 가스의 유량을 가능한 한 크게 하는 쪽이, 냉각을 효율적으로 행하기 위해 유리하다.

그런데, 냉각이 진행되어, 고압 용기(2)의 용기 벽의 온도가 높아지면, 압력 매체 가스와 고압 용기(2)의 내주면 사이에서의 열교환에 관계없이 압력 매체 가스의 온도는 그다지 낮아지지 않는다. 예를 들어, 냉각의 초기에 있어서는, 외측 유로(12)에서 냉각된 압력 매체 가스의 온도는 수 10℃ 정도까지 저하된다. 그런데, 냉각이 진행되면, 외측 유로(12)에서 냉각되어도 200℃ 가까운 온도를 유지하게 된다. 만일 이러한 200℃에 가까운 고온의 압력 매체 가스가 고압 용기(2)의 하부에 설치된 가스 저류부(35)에 그대로 유입되면, 당해 고온의 압력 매체 가스가 강제 순환부(25)를 구성하는 팬(29)이나 모터(30), 제2 밸브 수단(33)의 구동 기구, 혹은 가열부(7)를 구성하는 전기 히터 및 측온용 열전대 등의 접점 등에 접촉함으로써 이들 전기 부품을 소손시켜 버릴 가능성이 높아진다.

그러나, 제1 실시 형태의 HIP 장치(1)에서는, 외측 유로(12)를 하강하면서 냉각한 압력 매체 가스가 가스 냉각 유로(36)를 통과함으로써, 당해 압력 매체 가스의 냉각이 더욱 촉진된다. 이 가스 냉각 유로(36)는, 바닥체(11)의 내부를 순회하도록 형성되어 있으므로, 외측 유로(12)를 유통하여 냉각된 압력 매체 가스와 바닥체(11) 사이에서의 열교환을 가능하게 하고, 이에 의해 당해 압력 매체 가스를 더욱 저온까지 냉각하는 것을 가능하게 한다. 그리고, 이 가스 냉각 유로(36)에서 더욱 저온까지 냉각된 압력 매체 가스가 가스 저류부(35)로 보내진다.

가스 저류부(35)에는, 고온에 약한 전기 기기인, 강제 순환부(25)의 팬(29)이나 모터(30), 제2 밸브 수단(33)의 구동 기구, 혹은 가열 수단(7)에 사용되는 전기 히터 및 측온용 열전대 등의 접점 등이 설치되어 있지만, 이 가스 저류부(35)에는 상술한 가스 냉각 유로(36)에서 더욱 저온까지 냉각된 압력 매체 가스가 저류되므로, 상기 전기 부품의 소손이 방지된다. 그러므로, 고압 용기(2)의 하부에 설치된 전기 부품을 소손시키는 일 없이, HIP 처리 후에 처리실(핫존) 내를 효율적으로 또한 단시간에 냉각할 수 있게 되어, 급속 냉각 공정에 있어서도 핫존 내를 확실하게 내열 한계 이하의 온도로 유지하는 것이 가능해진다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.

도 2는, 상기 제2 실시 형태의 HIP 장치(1)를 나타낸다. 이 HIP 장치(1)는, 상술한 제1 실시 형태의 HIP 장치(1)와 마찬가지로 냉각 촉진부를 구비하지만, 이 냉각 촉진부는 상기 가스 냉각 유로(36) 대신에 열교환기(39)를 구비한다. 이 열교환기(39)는, 그 1차측에 있어서의 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스와 2차측의 바닥체(11) 사이에서 열교환을 행하게 한다.

이 제2 실시 형태의 HIP 장치(1)에서는, 외측 케이싱 바닥체(14)와 바닥체(11) 사이에는, 제1 실시 형태에 있었던 격벽(47)은 설치되어 있지 않고, 압력 매체 가스는 외측 케이싱 바닥체(14)와 바닥체(11) 사이를 통해 외측 케이싱(4)의 내외를 자유롭게 이동하는 것이 허용되어 있다. 그리고, 이와 같이 압력 매체 가스의 이동을 허용하는 통로인 외측 케이싱 바닥체(14)와 바닥체(11) 사이에 상기 열교환기(39)가 설치되어 있다.

열교환기(39)는, 압력 매체 가스의 자유로운 통과를 가능하게 하는 구조이며, 고압 용기(2)의 용기 벽의 내주면을 강하하는 제1 순환류(41)를 형성하는 압력 매체 가스를 바닥체(11)와의 사이에서 열교환시킴으로써 냉각하고, 그 냉각 후의 압력 매체 가스를 가스 저류부(35)에 유도하는 구조를 갖는다. 이 열교환기(39)의 구조에는, 상기 압력 매체 가스와 상기 바닥체(11)의 열교환 면적의 확대를 가능하게 하기 위해 바닥체(11)의 상면에 설치된 핀 등을 구비하는 다층 구조나, 유로 면적의 확대를 위한 다공질 핀 등을 구비한 다공질 구조가 채용되는 것이 바람직하다.

또한, 열교환기(39)의 상측에는, 이 열교환기(39)를 통해 외측 케이싱 바닥체(14)의 열이 바닥체(11)에 전달되는 것을 억제하는 단열 부재를 설치하면 된다. 이러한 단열 부재는, 외측 케이싱 바닥체(14)의 열에 의해 바닥체(11)의 온도가 상승하는 것을 억제하여 열매체 가스를 효율적으로 냉각하는 것을 가능하게 한다.

도 2에 도시하는 HIP 장치(1)에서는, 도 1에 도시되는 도관(28)과 마찬가지의 도관(28)이 핫존의 중앙에 설치되어 있다. 그러나, 당해 도관(28)은 도 1의 경우와 마찬가지로 핫존의 외주측에 설치되어 있어도 된다.

이상 설명한 제2 실시 형태의 HIP 장치(1)에서는, 용기 본체(2)의 용기 벽의 내주면과 열교환한 후의 제1 순환류의 압력 매체 가스를 더욱 냉각하는 것이 가능하다. 또한, 이 제2 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 달리, 바닥체(11)의 내부에 압력 매체 가스를 유통시키는 가스 냉각 유로(36)를 형성할 필요가 없고, 이에 의해, 고압 용기(2)의 내부의 고압에 대한 내압 부재로서의 바닥체(11)의 기능을 보다 양호하게 유지하여, 당해 바닥체(11)의 고수명화가 도모된다.

즉, 이 제2 실시 형태의 HIP 장치(1)에 있어서의 냉각 촉진부를 구성하는 상기 열교환기(39)는, 내압 부재로서 기능하는 바닥체(11)와는 다른 부재이므로, 열교환에 적합한 구리나 알루미늄 등에 의해 형성되거나, 다층 구조, 다공질 구조, 핀 구조 등을 갖는 것이 가능하고, 이에 의해, 높은 냉각 촉진 기능을 가질 수 있다.

본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 본질을 변경하지 않는 범위에서 각 부재의 형상, 구조, 재질, 조합 등을 적절하게 변경 가능하다. 특히, 금회 개시된 실시 형태에 있어서, 명시적으로 개시되어 있지 않은 사항, 예를 들어 운전 조건이나 조업 조건, 각종 파라미터, 구성물의 치수, 중량, 체적 등은, 당업자가 통상 실시하는 범위를 일탈하는 것이 아니라, 통상의 당업자라면 용이하게 상정하는 것이 가능한 값을 채용하고 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 고압 용기의 하부도 포함하여 HIP 처리 후에 처리실 내의 핫존을 효율적으로 냉각할 수 있는 열간 등방압 가압 장치가 제공된다. 이 열간 등방압 가압 장치는, 가스 불투과성을 갖고, 피처리물을 둘러싸도록 배치된 가스 불투과성의 케이싱과, 이 케이싱의 내측에 설치되어 상기 피처리물의 주위에 핫존을 형성함으로써, 당해 핫존 내의 압력 매체 가스를 사용하여 상기 피처리물의 열간 등방압 가압 처리를 행하는 것을 가능하게 하는 가열부와, 상기 가열부 및 상기 케이싱을 수납하는 공간을 둘러싸는 고압 용기이며 당해 공간을 하방으로부터 폐색하는 바닥체를 갖는 것과, 상기 케이싱의 외측을 상방으로부터 하방을 향해 흘러 냉각된 압력 매체 가스를 상기 핫존 내로 유도함으로써 당해 핫존을 냉각하는 냉각부를 구비한다. 이 냉각부는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 당해 압력 매체 가스가 상기 고압 용기의 하부로부터 상기 핫존의 상부까지 상기 핫존 내의 압력 매체 가스와 교차하는 일이 없도록 유도하여 상기 핫존 내에 도입하는 가스 도입부와, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 상기 바닥체와 열교환시킴으로써 당해 압력 매체 가스를 냉각하는 냉각 촉진부를 포함한다.

이 HIP 장치에 의하면, 고압 용기를 구성하는 바닥체를 이용하여 압력 매체 가스의 냉각을 촉진시킴으로써, 고압 용기의 하부에 설치된 전기 부품을 소손시키는 일 없이, HIP 처리 후에 처리실(핫존) 내를 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 케이싱은, 하측 개구를 갖는 케이싱 본체와, 당해 케이싱 본체의 하측 개구를 폐쇄하는 케이싱 바닥체를 갖고, 상기 바닥체와 케이싱 바닥체 사이에, 상기 가스 도입부에 도입되는 압력 매체 가스를 저류하는 가스 저류부가, 상기 케이싱의 외측 공간으로부터 격리된 상태에서 설치되어 있고, 상기 냉각 촉진부는, 상기 바닥체와의 사이에서 열교환된 압력 매체 가스를 상기 가스 저류부로 보내는 것이 좋다.

상기 냉각 촉진부는, 예를 들어 상기 바닥체의 내부에 형성되고, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스가 상기 바닥체의 내부를 순회하도록 당해 압력 매체 가스를 유도하는 가스 냉각 유로를 갖는 것이 적합하다. 이 가스 냉각 유로는, 특별한 부재를 사용하지 않고 상기 바닥체와 상기 압력 매체 가스를 열교환시키는 것을 가능하게 한다.

혹은, 상기 냉각 촉진부는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스와 상기 바닥체 사이에서 열교환을 행하게 하는 열교환기를 갖는 것이어도 된다.

본 발명에 관한 HIP 장치는, 바람직하게는 상기 바닥체에 상기 압력 매체 가스와는 다른 냉매를 유통시킴으로써 상기 바닥체를 강제 냉각하는 바닥체 냉각부를 더 구비하는 것이 좋다.

Claims (5)

1. 피처리물을 열간 등방압 가압 처리하기 위한 열간 등방압 가압 장치이며,
   가스 불투과성을 갖고, 상기 피처리물을 둘러싸도록 배치된 가스 불투과성의 케이싱과,
   이 케이싱의 내측에 설치되어 상기 피처리물의 주위에 핫존을 형성함으로써, 당해 핫존 내의 압력 매체 가스를 사용하여 상기 피처리물의 열간 등방압 가압 처리를 하는 것을 가능하게 하는 가열부와,
   상기 가열부 및 상기 케이싱을 수납하는 공간을 둘러싸는 고압 용기이며 당해 공간을 하방으로부터 폐색하는 바닥체를 갖는 것과,
   상기 케이싱의 외측을 상방으로부터 하방을 향해 흘러 냉각된 압력 매체 가스를 상기 핫존 내로 유도함으로써 당해 핫존을 냉각하는 냉각부를 구비하고,
   상기 냉각부는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 당해 압력 매체 가스가 상기 고압 용기의 하부로부터 상기 핫존의 상부까지 상기 핫존 내의 압력 매체 가스와 교차하는 일이 없도록 유도하여 상기 핫존 내에 도입하는 가스 도입부와, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스를 상기 바닥체와 열교환시킴으로써 당해 압력 매체 가스를 냉각하는 냉각 촉진부를 포함하는, 열간 등방압 가압 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱은, 하측 개구를 갖는 케이싱 본체와, 당해 케이싱 본체의 하측 개구를 폐쇄하는 케이싱 바닥체를 갖고,
   상기 바닥체와 상기 케이싱 바닥체의 사이에는, 상기 가스 도입부에 도입하는 압력 매체 가스를 저류하는 가스 저류부가, 상기 케이싱의 외측 공간으로부터 격리된 상태에서 설치되어 있고,
   상기 냉각 촉진부는, 상기 바닥체와의 사이에서 열교환된 압력 매체 가스를 상기 가스 저류부로 보내는, 열간 등방압 가압 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 촉진부는, 상기 바닥체의 내부에 형성되고, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스가 상기 바닥체의 내부를 순회하도록 당해 압력 매체 가스를 유도하는 가스 냉각 유로를 갖는, 열간 등방압 가압 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 촉진부는, 상기 케이싱의 외측에서 냉각된 압력 매체 가스와 상기 바닥체 사이에서 열교환시키는 열교환기를 갖는, 열간 등방압 가압 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 바닥체에 상기 압력 매체 가스와는 다른 냉매를 유통시킴으로써 상기 바닥체를 강제 냉각하는 바닥체 냉각부를 더 구비하는, 열간 등방압 가압 장치.

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