KR101919221B1

KR101919221B1 - 열간 등방압 가압 장치

Info

Publication number: KR101919221B1
Application number: KR1020170013512A
Authority: KR
Inventors: 마코토 요네다; 가츠미 와타나베; 이타루 마스오카
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-11-15
Also published as: JP2017156067A; KR20170103631A; CN107150456A; CN107150456B; JP6577387B2

Abstract

압력 용기 밖으로 압매 가스를 냉각하면서 배출할 수 있는 구조를 구비하는 열간 등방압 가압 장치를 제공하는 것이다.
압력 용기 본체(1)의 단부 개구를 폐지하는 상부 덮개(2)를 구성하는 상부 덮개 냉각판(10)에는 냉매 통로(15)가 형성되어 있고, HIP 장치(100)는 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)(내측면)에 설치된 유로 형성판(8)을 갖는다. 상부 덮개 냉각판(10)과 유로 형성판(8) 사이에, 일단부(20a, 21a)가 압매 가스 출입구(17a)에 접속되고, 타단부(20b, 21b)가 압력 용기 본체(1) 내에서 개구되는 압매 가스의 유로(20, 21)가 형성되어 있다.

Description

열간 등방압 가압 장치{HOT ISOSTATIC PRESSING DEVICE}

본 발명은 고온 고압의 압매 가스를 피처리물에 등방적으로 작용시킴으로써 피처리물을 가압 처리하는 열간 등방압 가압 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 열간 등방압 가압 장치에는, 종래에서는, 예를 들어 하기의 특허문헌 1, 2에 기재된 것이 있다. 그 종래 기술은 다음과 같이 구성되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 열간 정수압 가압 장치는, 압력 용기의 축방향 양단부가 상부 덮개 및 하부 덮개에 의해 개폐 가능하게 밀폐되고, 단열층을 개재하여 가열 장치가 내부에 배치된 장치이다. 당해 장치는, 상부 덮개와 단열층 정상부 사이의 공간에, 냉매 유로를 내장하는 복수개의 폐단관이 상부 덮개측으로부터 돌출 형상으로 나열 설치되어 있다. 특허문헌 1은 이 압력 용기의 내부 공간에 고온의 압매 가스를 순환시키면서, 나열 설치된 복수개의 폐단관에 압매 가스를 접촉시킴으로써, 고온의 압매 가스의 냉각을 촉진시키는 것이 개시된다.

특허문헌 2에 기재된 핫 프레스 성형을 위한 프레스 장치는, 압력 용기의 축방향 양단부가 상부 덮개 및 하부 덮개에 의해 개폐 가능하게 밀폐되고, 단열층을 개재하여 가열 장치가 내부에 배치된 장치이다. 복수의 채널을 갖는 안내 채널 부재가 상부 덮개의 내면에 설치되어 있다. 특허문헌 2에서는, 안내 채널 부재 부분을 포함하는 압력 용기의 내부 공간에 있어서 고온의 프레스 매체를 순환시킴으로써, 안내 채널 부재 부분에 있어서 프레스 매체의 냉각을 촉진시키는 것이 개시된다.

일본 실용신안 공고 평05-12718호 공보 일본 특허 공표 제2014-507281호 공보

종래, 열간 등방압 가압의 처리 후, 피처리물을 취출할 때까지의 시간은 매우 긴 시간을 요한다. 왜냐하면, 열간 등방압 가압 처리 후, 노 내의 압매 가스는 고온으로 되어 있어, 압매 가스를 배출하기 위해서는 압매 가스의 온도(또는 노내 온도)가 어느 정도 내려갈 때까지 기다릴 필요가 있었다. 따라서, 압매 가스의 온도(노내 온도)에 의존하지 않고, 압매 가스를 노 밖으로 가능한 한 빨리 배출할 수 있으면, 빨리 처리품을 취출할 수 있어, 수율의 향상으로도 이어진다.

또한, 지진, 화재 등의 비상 사태가 발생한 경우, 이것에 기인하여 압력 용기가 파손되거나 하여 2차 재해가 발생할 수 있다. 이것을 방지하기 위해서도, 압매 가스의 온도에 의존하지 않고, 압력 용기 내를 가능한 한 빨리 감압하는 것이 요망된다.

특허문헌 1, 2에 기재된 냉각 구조(냉각 방법)는 압력 용기 내에서 고온의 압매 가스를 순환시키면서 냉각하고, 그 후, 압력 용기 내의 압매 가스를 압력 용기 밖으로 배출한다고 하는 구조이다. 그 때문에, 특허문헌 1, 2에 기재된 냉각 구조는, 압매 가스의 온도에 의존하고, 압매 가스의 온도가 어느 정도 내려갈 때까지 기다릴 필요가 있어, 압력 용기 내의 압매 가스를 압력 용기 밖으로 신속히 배출할 수 없다.

또한, 고온의 압매 가스를 전혀 냉각하지 않고 그대로 압력 용기 밖으로 배출하면, 압력 용기에 접속되어 있는 압매 가스를 흐르게 하기 위한 배관 및 밸브류의 온도가 과도하게 상승하여, 배관 접속부의 시일은 파손되고, 밸브류는 열변형할 수 있다. 이 결과, 고온의 압매 가스가 배관 등으로부터 대기 중으로 분출되어 버린다고 하는 이상이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 압력 용기 밖으로 압매 가스를 냉각하면서 배출할 수 있는 구조를 구비하는 열간 등방압 가압 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 열간 등방압 가압 장치는, 피처리물이 수용되는 통 형상의 압력 용기 본체와, 압매 가스 출입구가 형성되며, 상기 압력 용기 본체의 단부 개구를 폐지하는 덮개체와, 상기 압력 용기 본체 내에 배치된 가열 수단을 구비하는 열간 등방압 가압 장치이다. 상기 덮개체 중 상기 압력 용기 본체의 내부측에 있는 면인 내측면을 냉각하기 위한 냉매 통로가 상기 덮개체에 형성되어 있다. 일단부가 상기 압매 가스 출입구에 접속되고, 타단부가 상기 압력 용기 본체 내에서 개구되는 압매 가스의 유로를 상기 덮개체와의 사이에 형성하는 유로 형성판이, 상기 덮개체의 내측면에 설치되어 있다.

본 발명에 있어서, 압매 가스가 흐르는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 유로의 단면 형상이, 상기 내측면을 따르는 방향의 길이가 그 직교 방향의 길이보다도 긴 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 내측면은 평탄한 면으로 되고, 상기 유로 형성판 중 상기 내측면측의 면에 홈이 형성되어 있고, 평탄한 상기 내측면과, 상기 홈에 의해 상기 유로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 유로 형성판의 상기 내측면측의 면에, 상기 유로를 형성하는 홈이 동심원상 또는 와권상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 유로 형성판은 원반 형상이며, 상기 유로의 상기 일단부와 상기 타단부 사이의 유로 길이가, 상기 유로 형성판의 외경의 3배 이상의 길이로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 가열 수단은 내산화 성능을 갖는 발열체인 것이 바람직하다.

본 발명의 열간 등방압 가압 장치는, 압력 용기 밖으로 압매 가스를 냉각하면서 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치(HIP 장치)의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시한 유로 형성판의 사시도.
도 3은 도 1에 도시한 유로 형성판의 평면 모식도.
도 4는 변형예로서의 유로 형성판의 평면 모식도.
도 5는 변형예로서의 유로 형성판의 평면 모식도.
도 6은 변형예로서의 열간 등방압 가압 장치(HIP 장치)의 종단면도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 열간 등방압 가압 장치는, 수백∼2000℃의 고온, 또한 수십∼수백㎫의 고압으로 된 압매 가스 분위기 하에서, 소결 제품(세라믹 등), 주조 제품 등의 피처리물을, 그들의 재결정 온도 이상의 고온으로 하여 가압 처리하는 장치이다. 열간 등방압 가압법은 HIP(Hot Isostatic Pressing)라 불린다. 압매 가스로서는 아르곤 가스, 질소 가스 등의 불활성 가스가 사용된다.

(열간 등방압 가압 장치의 구성)

도 1∼도 3에 기초하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 HIP 장치(100)의 구성에 대하여 설명한다. HIP 장치(100)는 피처리물 W가 수용되는 원통 형상의 압력 용기 본체(1)를 구비한다. 압력 용기 본체(1)의 상하의 개구부는, 각각 상부 덮개(2), 하부 덮개(3)로 폐색된다. 압력 용기 본체(1)의 내부에는, 피처리물 W가 적재되는 제품대(4)가 설치되고, 피처리물 W를 둘러싸도록, 가열 수단으로서의 히터(5)가 설치된다. 본 실시 형태에서는, 상하 방향으로 3단으로 히터(5)가 설치되어 있다. 이들 히터(5)의 외측에는, 당해 히터(5)를 둘러싸도록, 상단부가 폐쇄된 단열층(6)이 배치되어 있다.

압력 용기 본체(1)의 외주면에는, 원통 형상의 워터 재킷(7)이 설치되어 있다. 워터 재킷(7)에는 급수구(7a) 및 배수구(7b)가 형성되어 있다. 냉매(냉각 매체)로서의 냉각수가, 급수구(7a)로부터 워터 재킷(7) 내에 공급되고, 배수구(7b)로부터 배출됨으로써, 압력 용기 본체(1)는 그 외측으로부터 냉각된다.

상부 덮개(2)는 원반 형상의 상부 덮개 본체(9)와, 원반 형상의 상부 덮개 냉각판(10)으로 구성되어 있다. 상부 덮개 본체(9)의 중앙부에는, 압매 가스의 급배 통로(17)가 형성되어 있다. 또한, 상부 덮개 본체(9)에는, 냉매(냉각 매체)로서의 냉각수의 도입 통로(13) 및 배출 통로(14)가 형성되어 있다.

상부 덮개 냉각판(10)의 상부 덮개 본체(9)측의 면에는, 냉매 통로(15)로 되는 와권상의 홈이 형성되어 있다. 상부 덮개 본체(9)의 하면에 상부 덮개 냉각판(10)의 상면이 맞닿음으로써, 상부 덮개 본체(9)에 형성된 냉각수의 도입 통로(13) 및 배출 통로(14)는 냉매 통로(15)에 접속된다. 냉매 통로(15)에 냉각수가 흐름으로써 상부 덮개 냉각판(10)이 냉각되고, 그 하면(10b)은 냉각면으로서 기능한다. 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)은, 후술하는 유로 형성판(가스 스플리터)(8)의 본체부(18)가 설치되는, 상부 덮개(2)의 내측면이다. 상부 덮개(2)의 내측면이란, 상부 덮개(2)의 외주면 중의 압력 용기 본체(1)의 내측의 면을 말한다.

상부 덮개 냉각판(10)의 중앙부에는 관통 구멍(10a)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(10a)에, 상부 덮개 본체(9)의 하면 중앙부에 형성된 볼록부(9a)가 삽입된다. 또한, 반대측에서는, 후술하는 유로 형성판(8)의 볼록부(19)가 관통 구멍(10a)에 삽입된다.

압력 용기 본체(1) 내에 도입된 압매 가스가 압력 용기 본체(1) 밖으로 누설되지 않도록, 압력 용기 본체(1)의 상부 내면과 상부 덮개 냉각판(10) 사이에는 시일(16a)이 배치되고, 또한, 상부 덮개 본체(9)의 볼록부(9a)와, 상부 덮개 냉각판(10)의 관통 구멍(10a) 내면 사이에는 시일(16d)이 배치되어 있다. 또한, 냉매 통로(15)를 흐르는 냉각수가 누설되지 않도록, 상부 덮개 본체(9)의 하면과 상부 덮개 냉각판(10)의 상면 사이에는, 냉매 통로(15)를 둘러싸도록 시일(16b, 16c)이 배치되어 있다.

하부 덮개(3)는 원반 형상의 하부 덮개 본체(11)와, 원반 형상의 하부 덮개 냉각판(12)으로 구성되어 있다. 압력 용기 본체(1) 내에 도입된 압매 가스가 압력 용기 본체(1) 밖으로 누설되지 않도록, 압력 용기 본체(1)의 하부 내면과 하부 덮개 냉각판(12) 사이에는 시일(16e)이 배치되어 있다.

<유로 형성판>

여기서, 상부 덮개(2)를 구성하는 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)에는, 원반 형상의 유로 형성판(8)이 설치되어 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 유로 형성판(8)은 원반 형상의 본체부(18)와, 본체부(18)의 중앙으로부터 돌출되도록 형성된 원기둥 형상의 볼록부(19)를 갖는다.

본체부(18)의 상면[상부 덮개 냉각판(10)에 접하는 면]에는, 동심원상의 복수의 홈(30)이 형성되어 있다. 또한, 인접하는 동심원상의 홈(30)끼리를 접속하도록, 본체부(18)의 직경 방향으로 연장되는 직선상의 복수의 홈(31)이 형성되어 있다. 직경 방향에서 인접하는 홈(31)끼리는, 주위 방향에서 위치가 약간 어긋나 있다. 인접하는 직선상의 홈(31)과, 원상의 홈(30)의 교차부의 홈(30) 내에는, 홈(30)의 내측 폭과 동치수의 직경의 핀(23)이 설치되어 있다. 또한, 핀(23)의 높이 치수는, 홈(30)의 깊이 치수와 동등하다. 핀(23)은 홈(30)을 흐르는 압매 가스를 차단하여, 압매 가스의 흐름을 규정하기 위한 핀이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 홈(30), 홈(31) 및 핀(23)에 의해, 압매 가스가 반원상의 경로를 반복하여 왕복하도록 흐르는 2개의 유로(20, 21)[제1 유로(20), 제2 유로(21)]가 유로 형성판(8)의 본체부(18)의 상면에 형성된다.

압매 가스가 흐르는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 유로(20, 21)의 단면 형상은 직사각형이다. 이 단면 형상은, 긴 변이 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)을 따르는 방향으로 되도록 하는 직사각형이다. 이에 의해, 유로(20, 21)를 흐르는 압매 가스와, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)의 접촉 면적이 커져, 압매 가스의 냉각 효율은 높아진다. 그 결과, 압력 용기 밖으로 배출된 압매 가스는 충분히 낮은 온도까지 냉각될 수 있다.

여기서, 압매 가스의 유로(20, 21)의 일단부(20a, 21a)[도 2에서는 볼록부(19)측의 단부]는, 상부 덮개 냉각판(10)의 관통 구멍(10a) 및 상부 덮개 본체(9)의 급배 통로(17)를 통해 압매 가스 출입구(17a)에 접속된다. 한편, 본체부(18)의 외측 에지 단부에 있는 타단부(20b, 21b)는, 압력 용기 본체(1) 내에서 개구된다.

본체부(18)의 홈(30, 31)이 형성되어 있지 않은 부분에는 복수의 구멍(22)이 형성되어 있다. 이들 구멍(22)은 상부 덮개 냉각판(10)의 하면에 유로 형성판(8)을 설치하는 데에 사용된다.

상기한 히터(5)는 내산화 성능을 갖는 발열체인 것이 바람직하다. 내산화 성능을 갖는 발열체로서는, 예를 들어 백금 합금제, Fe-Al-Cr 합금제의 발열체가 있다. 또한, 이들 금속제 이외의 내산화 성능을 갖는 발열체로서는, 지르코니아제 세라믹 히터, 질화규소나 알루미나와 같은 세라믹으로 금속을 보호한 발열체가 있다. 또한, 이 경우, 단열층(6)의 적어도 일부는 내산화 성능을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 단열층의 적어도 일부란, 특히 피처리물 W에 대향하는 단열층의 면이나 제품대(4)의 상부 등, 피처리물 W와 동일 정도의 온도까지 상승하는, 단열층(6) 중에서도 특히 고온으로 되는 개소를 말한다. 이 경우의 내산화성을 갖는 재료로서는, 예를 들어 지르코니아, 알루미나, 질화규소, 인코넬 합금 또는 스테인리스 합금 등이 있다.

(피처리물 W의 가압 처리와, 가압 처리에 제공한 압매 가스의 배출에 대하여)

고압의 압매 가스는, 상부 덮개 본체(9)의 압매 가스 출입구(17)로부터 압력 용기 본체(1) 내에 도입된다. 압매 가스 출입구(17)로부터 가압 장치 내에 도입된 압매 가스는, 유로(20, 21)의 일단부(20a, 21a)로부터 유로 형성판(8)에 도입된다. 압매 가스는, 하측 방향으로부터 수평 방향으로 유로 형성판(8)에 의해 그 흐름 방향이 변화됨과 동시에 2방향으로 분배되고, 제1 유로(20) 및 제2 유로(21)를 거쳐 유로(20, 21)의 개구단부(20b, 21b)로부터 압력 용기 본체(1) 내에 도입된다. 이 구성에 의하면, 압매 가스가, 압력 용기 본체(1) 내에 배치된 단열층(6) 등의 구조물에 직접 분사되는 일은 없다. 또한, 압매 가스의 유속은, 유로(20, 21) 부분에서 저하된다. 이 결과, 압력 용기 본체(1) 내부로의 고압의 압매 가스 도입에 의한 압력 용기 본체(1) 내의 구조물의 손상과 같은 영향을 방지할 수 있다. 다음에, 히터(5)에 의해 압매 가스는 가열되고, 고온 또한 고압으로 된 압매 가스에 의해 피처리물 W는 가압 처리된다.

피처리물 W의 가압 처리가 완료되고, 히터(5)는 정지된다. 그 후, 압력 용기 본체(1)의 내부와 외부가 연통됨으로써, 압매 가스는, 유로(20, 21)의 개구단부(20b, 21b)로부터, 당해 유로(20, 21)에 적극적으로 도입된다. 압매 가스는, 냉매 통로(15)를 흐르는 냉각수로 냉각된 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)과의 열교환에 의해 냉각된다. 그리고, 압매 가스는, 상부 덮개 냉각판(10)의 관통 구멍(10a) 부분을 거쳐, 급배 통로(17)를 흘러, 압매 가스 출입구(17)로부터 압력 용기 본체(1)의 외부로 배출된다.

(작용ㆍ효과)

상기한 HIP 장치(100)에 의하면, 상부 덮개(2)를 구성하는 상부 덮개 냉각판(10)과, 그 하면(10b)에 설치된 유로 형성판(8) 사이에 형성된 압매 가스의 유로(20, 21)를, 압매 가스는, 타단부(20b, 21b)측으로부터 일단부(20a, 21a)측을 향하여 냉각되면서 흘러, 압매 가스 출입구(17a)로부터 배출된다. 압매 가스 출입구(17a)를 향하여 압매 가스가 냉각되면서 배출되는 구성이므로, 압력 용기 본체(1) 밖으로 압매 가스는 냉각되면서 신속히 배출된다.

또한 HIP 장치(100)에 있어서, 압매 가스가 흐르는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 유로(20, 21)의 단면 형상은, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)을 따르는 방향의 길이가 그 직교 방향의 길이보다도 긴 형상으로 되어 있다. 이 구성에 의하면, 압매 가스의 냉각 효율이 높아져, 보다 낮은 온도까지 압매 가스는 냉각될 수 있다.

또한 HIP 장치(100)에 있어서, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)은 평탄한 면으로 되고, 유로 형성판(8)의 상기 하면(10b)측의 면에 홈(30, 31)이 형성되어 있고, 평탄한 상기 하면(10b)과, 홈(30, 31)에 의해 유로(20, 21)가 형성되어 있다.

이 구성에 의하면, 상부 덮개 냉각판(10)의 고압의 압매 가스가 접하는 면에, 압매 가스의 유로를 형성하기 위한 가공이 불필요해져, 유로의 가공에 기인하는 응력 집중의 발생이 방지된다.

또한 HIP 장치(100)에 있어서, 유로 형성판(8)의, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)측의 면에, 유로(20, 21)를 형성하는 홈(30)이 동심원상으로 형성되어 있다.

또한 HIP 장치(100)에 있어서, 유로(20, 21)의 일단부(20a, 21a)와 타단부(20b, 21b) 사이의 유로 길이는, 유로 형성판(8)의 본체부(18)의 외경의 3배 이상의 길이인 것이 바람직하다.

이들 구성에 의하면, 압매 가스가 흐르는 유로(20, 21)가 길어진다. 유로(20, 21)의 길이가 길수록, 유로(20, 21)를 흐르는 압매 가스는 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)에 접하는 시간이 길어진다. 그 결과, 압력 용기 본체(1) 밖으로 배출되는 압매 가스는, 충분히 낮은 온도까지 냉각될 수 있다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 유로(28, 29)가 와권상으로 됨으로써도, 압매 가스가 흐르는 유로는 길어진다.

또한 HIP 장치(100)에 있어서, 상기한 바와 같이, 가열 수단으로서의 히터(5)는 내산화 성능을 갖는 발열체인 것이 바람직하다.

고온에서 산화 소모되는 발열체가 사용된 경우, 처리물을 압력 용기 밖으로 취출하기 위해 고온의 압력 용기 내가 대기 개방되면, 발열체는 산화 소모될 수 있다. 따라서, 압력 용기 내가 고온인 상태에서는, 발열체를 소모시키지 않기 위해, 작업자는 압력 용기 밖으로 처리물을 취출할 수 없다. 상기 구성에 의하면, 압력 용기 내가 충분히 다 냉각되지 않은 고온의 상태라도, 발열체는 산화 소모를 거의 하지 않아, 작업자는 압력 용기를 열어 처리물을 취출할 수 있다. 따라서, 상기 구성에서는, 작업자는 압력 용기 내로부터 압력 용기 밖으로 처리물을 빠른 단계에서 취출할 수 있어, 다음 피처리물 W의 열간 등방압 가압 처리의 준비에 빨리 착수할 수 있다.

(변형예)

상부 덮개 냉각판(10)(상부 덮개)과 유로 형성판(8) 사이에 형성되는 압매 가스의 도입 배출 유로는, 상기한 유로(20, 21) 대신에, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같은 유로(25, 26), 유로(28, 29)로 되어도 된다.

도 4에 도시한 유로 형성판(24)의 유로(25, 26)는, 유로 형성판(24)의 직경 방향으로 직선상으로 연장되는 2개의 유로이다. 이와 같은 구성은, 유로의 길이를 짧게 하고 싶은 경우에 유효하다. 도 5에 도시한 유로 형성판(27)의 유로(28, 29)는, 와권상으로 연장되는 2개의 유로이다. 도 4 또는 도 5의 구성은, 유로 상에 흐름 방향으로 급한 각도로 변화되는 개소가 적기 때문에, 압매 가스의 유로 저항은 작게 될 수 있다.

또한, 도 3∼도 5에 도시한 예에서는, 상부 덮개 냉각판(10)(상부 덮개)과 유로 형성판(8, 24, 27) 사이에 형성되는 압매 가스의 유로의 수는 모두 2개이다. 이것에 한정되는 것은 아니고, 압매 가스의 유로의 수는 1개이어도 되고, 3개 이상이어도 된다.

상기한 실시 형태에서는, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)은 홈 등이 없는 평탄한 면으로 되고, 유로 형성판의 상면[상부 덮개 냉각판(10)에 접하는 면]에만 홈이 형성되어, 압매 가스의 유로가 형성되어 있다. 이 구성 대신에, 유로 형성판의 상면은 홈 등이 없는 평탄한 면으로 되고, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)에만 홈이 형성되어, 압매 가스의 유로가 형성되어도 된다. 나아가, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b) 및 유로 형성판의 상면 중 어느 것에도 압매 가스의 유로를 형성하는 홈이 형성되어도 된다.

상기한 실시 형태에서는, 압매 가스가 흐르는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 유로(20, 21)의 단면 형상은 직사각형이다. 그러나, 단면 형상은, 이것에 한정되지 않고, 어떤 형상이어도 된다. 단, 단면 형상은, 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)을 따르는 방향의 길이가 그 직교하는 방향의 길이보다도 긴 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 타원 등으로 되면, 압매 가스의 냉각 효율이 높여지는 점에서 바람직하다.

상기한 실시 형태에서는, 압력 용기 본체(1) 내외로의 압매 가스의 출입구는, 유로 형성판(8)의 유로(20, 21)가 접속하는 압매 가스 출입구(17a), 1개소만이지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 압력 용기 본체(1) 내를 감압하는 것을 최우선으로 하는 긴급 사태 시나 가압 처리 전의 탈산소를 위한 진공화를 할 때는, 유로(20, 21)가 접속하는 압매 가스 출입구(17a) 외에, 상부 덮개(2) 또는 하부 덮개(3)에, 별도의 압매 가스 출입구(유로를 포함함)가 더 형성되어도 된다.

여기서, 도 6은 상부 덮개(2) 및 하부 덮개(3)에 압매 가스의 출입구를 형성하고, 제품대(4)에 압매 가스가 통과하는 구멍(41)을 형성한 변형예를 도시한다. 상부 덮개(2)와 하부 덮개(3)의 압매 가스 출입구는, 압매 가스가 통과하는 배관(43)에 의해 가스 순환 펌프(40)에 접속되어 있다. 또한, 제품대(4)의 상부에는, 제품대(4)에 접하여 피처리물 W의 외주를 둘러싸도록, 정류통(42)이 설치되어 있어도 된다. 도 6 중의 화살표는 압매 가스의 흐름을 나타낸다. 하부 덮개(3)로부터 도입된 찬 압매 가스는, 정류통(42)의 내측을 통과하여, 단열층(6) 내부의 최상부까지 공급된다. 그 때문에, 단열층(6) 내부를 거쳐 고온으로 된 압매 가스는, 단열층(6)의 외측으로 압출된다. 그리고, 당해 고온의 압매 가스는, 압력 용기 본체(1)의 내면에서 냉각된 후, 다시 상부 덮개 냉각판(10)의 하면(10b)과 유로 형성판(8) 사이의 가스 유로 내에서 냉각되고, 그 후 압력 용기 밖의 배관(43)으로 배출된다. 압력 용기로부터 배출된 고압의 냉매 가스는, 배관(43)을 통해 가스 순환 펌프(40)에 흡입되어, 다시 하부 덮개(3)에 공급된다. 이에 의해, 피처리물 W를 급속하게 냉각하는 것이 가능해진다.

상기한 실시 형태에서는, 상부 덮개(2)[상부 덮개 본체(9)]에 압매 가스 출입구(17a)가 형성되고, 상부 덮개(2)[상부 덮개 냉각판(10)]의 하면에 유로 형성판(8)이 설치되어 있다. 이것 대신에, 하부 덮개(3)[하부 덮개 본체(11)]에 압매 가스 출입구가 형성되고, 하부 덮개(3)[하부 덮개 냉각판(12)]의 상면에 유로 형성판(8)이 설치되어도 된다. 이 경우, 냉각 효율을 높이기 위해, 하부 덮개 냉각판(12)에, 상부 덮개 냉각판(10)에 형성한 냉매 통로(15)와 같은 통로가 형성되는 것이 바람직하다. 하부 덮개(3)[하부 덮개 냉각판(12)]의 상면은, 하부 덮개(3)의 외주면 중의 압력 용기 본체(1)의 내측의 면, 즉, 하부 덮개(3)의 내측면이다.

그 밖에, 당업자가 상정할 수 있는 범위에서 다양한 변경을 행하는 것은 가능하다.

1 : 압력 용기 본체
2 : 상부 덮개
3 : 하부 덮개
5 : 히터(가열 수단)
8 : 유로 형성판
9 : 상부 덮개 본체
10 : 상부 덮개 냉각판
10b : 하면(덮개체의 내측면)
15 : 냉매 통로
17a : 압매 가스 출입구
20 : 압매 가스의 제1 유로
21 : 압매 가스의 제2 유로
100 : HIP 장치(열간 등방압 가압 장치)
W : 피처리물

Claims

피처리물이 수용되는 통 형상의 압력 용기 본체와,
압매 가스 출입구가 형성되며, 상기 압력 용기 본체의 단부 개구를 폐지하는 덮개체와,
상기 압력 용기 본체 내에 배치된 가열 수단을 구비하는 열간 등방압 가압 장치이며,
상기 덮개체 중 상기 압력 용기 본체의 내부측에 있는 면인 내측면을 냉각하기 위한 냉매 통로가 상기 덮개체에 형성되어 있고,
일단부가 상기 압매 가스 출입구에 접속되고, 타단부가 상기 압력 용기 본체 내에서 개구되는 압매 가스의 유로를 상기 덮개체와의 사이에 형성하는 유로 형성판이, 상기 덮개체의 내측면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제1항에 있어서,
압매 가스가 흐르는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 유로의 단면 형상이, 상기 덮개체의 내측면을 따르는 방향의 길이가 그 직교 방향의 길이보다도 긴 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 덮개체의 내측면은 평탄한 면으로 되고,
상기 유로 형성판 중 상기 덮개체의 내측면측의 면에 홈이 형성되어 있고,
평탄한 상기 덮개체의 내측면과 상기 홈에 의해 상기 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 유로 형성판의 상기 덮개체의 내측면측의 면에, 상기 유로를 형성하는 홈이 동심원상 또는 와권상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제4항에 있어서,
상기 유로 형성판은 원반상이고,
상기 유로의 상기 일단부와 상기 타단부 사이의 유로 길이가, 상기 유로 형성판의 외경의 3배 이상의 길이로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 수단은 내산화 성능을 갖는 발열체인 것을 특징으로 하는, 열간 등방압 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 유로 형성판은 원반 형상의 본체부를 갖고, 상기 본체부에는 상기 일단부가 원반 형상 중앙부에 위치하고, 상기 타단부가 원반 형상의 외연 단부에 위치하는 유로를 구비하는, 열간 등방압 가압 장치.