KR102187548B1

KR102187548B1 - 열간 등방압 가압 장치

Info

Publication number: KR102187548B1
Application number: KR1020197028671A
Authority: KR
Inventors: 도모미츠 나카이; 가츠미 와타나베; 이타루 마스오카; 마코토 요네다
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2020-12-07
Also published as: EP3608616B1; JP2018179351A; US20200025446A1; US11267046B2; JP6757286B2; ES2848072T3; KR20190122785A; EP3608616A4; EP3608616A1; WO2018186229A1; CN110446900A; CN110446900B

Abstract

열간 등방압 가압 장치에 있어서, 피처리물의 가압 처리 중의 핫 존의 균열성을 향상시킨다. HIP 장치(100)는, 외측 개구부(4H)가 개구된 외측 케이싱(4)과, 내측 개구부(5H)가 개구된 내측 케이싱(5)과, 외측 케이싱(4)과 내측 케이싱(5) 사이에 배치된 단열체(R)와, 가스류 발생부(30)와, 복수의 제1 가스 도관(12)을 구비한다. 내측 케이싱(5)의 내부에 가압 처리를 실시하는 핫 존(P)이 형성된다. 가압 처리 시에, 가스류 발생부(30)에 의해 발생되며 제1 가스 도관(12)을 통과한 저온의 압매 가스는, 케이싱간 내측 유로(L1)를 상승한 후, 내측 개구부(5H)로부터 핫 존(P)에 유입된다. 저벽부(20)의 주변으로부터 압매 가스가 누설되어 핫 존(P)에 유입된 경우라도, 핫 존(P)의 균열성이 유지된다.

Description

열간 등방압 가압 장치

본 발명은, 열간 등방압 가압 장치에 관한 것이다.

종래, HIP법(Hot Isostatic Pressing법: 열간 등방압 가압 장치를 사용한 프레스 방법)에서는, 수십 내지 수백㎫의 고압으로 설정된 분위기의 압매 가스 하에서, 소결 제품(세라믹스 등)이나 주조 제품 등의 피처리물이, 그 재결정 온도 이상의 고온으로 가열되어 처리된다. 당해 방법에서는, 피처리물 중의 잔류 기공을 소멸시킬 수 있다는 특징이 있다.

이와 같은 종래의 열간 등방압 가압 장치는, 고압 용기와, 당해 고압 용기 내에 배치된 역컵 형상의 단열층과, 단열층 내에 배치된 히팅 엘리먼트와, 처리물을 싣는 제품대를 갖는다. 히팅 엘리먼트가 발열함으로써, 단열층 내에 처리물을 처리하는 핫 존이 형성된다. 단열층의 상면부는 폐색되어 있고, 단열층의 하면부는 개구되어 있다. 이 결과, 가압 처리 중의 핫 존 내는, 열기구와 같이 고온으로 유지된다. 한편, 이와 같은 열간 등방압 가압 장치에 있어서, 피처리물의 처리 후에, 고압 용기 내를 급랭함으로써, 처리 시간을 단축하는 기술이 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 열간 등방압 가압 장치에 있어서, 피처리물의 처리 후에 장치 내를 급냉각하는 기술이 개시되어 있다. 열간 등방압 가압 장치는, 냉각 기구를 구비한다. 냉각 기구는, 단열층 내외를 순환하는 냉각 가스류를 형성한다. 냉각 기구는, 단열층의 하부에 배치되며 단열층 내외를 직경 방향으로 관통하도록 형성된 가스 통로와, 핫 존 내에 형성된 가스 상승 유로와, 가스류를 발생시키는 팬과, 가스류의 흐름을 제어하는 밸브와, 저벽부를 구비한다. 당해 기술에서는, 역컵형 단열층의 상면부에 개구부가 형성되어 있고, 밸브는 당해 개구부를 개방 또는 밀봉 가능하게 배치되어 있다. 또한, 저벽부는, 핫 존과, 팬 등이 수납되는 노상부를 칸막이하도록 단열층의 하부에 접속되어 있다. 저벽부와 단열층 사이에는, 가스의 누설을 방지하는 시일이 배치되어 있다. 피처리물의 가압 처리 중에는, 밸브가 개구부를 폐색함으로써, 단열층의 내부에 핫 존이 형성된다. 한편, 냉각 시에는, 밸브가 개구부를 개방한다. 그리고, 가스 통로로부터 핫 존의 하부에 도입된 냉각 가스가, 핫 존 내의 가스 상승 유로를 상승하면서 단열층을 냉각한 후, 개구부로부터 방출된다.

일본 특허 공개 제2013-178070호 공보

상기와 같은, 급냉각 기능을 구비한 열간 등방압 가압 장치에서는, 장기간의 장치의 사용에 수반하여, 밸브와 개구부의 간극이나 저벽부의 시일 부분에 있어서 약간의 가스의 유출입(가스 누설)이 발생하기 쉬워진다. 그리고, 피처리물의 가압 처리 중에, 저벽부의 주변으로부터 핫 존 내에 저온의 가스가 유입되면, 핫 존의 상부와 비교하여 핫 존의 하부의 온도가 낮아진다. 이 결과, 핫 존 내의 균열성이 악화되어, 피처리물에 대한 처리 성능이 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 핫 존을 형성하는 케이싱의 하단부가 저벽부에 의해 폐색된 구조를 구비하는 열간 등방압 가압 장치에 있어서, 피처리물의 가압 처리 중의 핫 존의 균열성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

제공되는 것은, 피처리물에 대하여 압매 가스를 사용하여 등방압 가압 처리를 행하는 열간 등방압 가압 장치이다. 열간 등방압 가압 장치는, 고압 용기와, 내측 케이싱과, 단열체와, 외측 케이싱과, 가열부와, 저벽부와, 복수의 연통관과, 복수의 도입관과, 가스류 발생부를 구비한다. 고압 용기는, 상하 방향을 따라서 연장되는 내주면을 구비하고, 내부에 상기 내주면에 의해 획정되는 본체 내부 공간이 형성되어 있다. 내측 케이싱은, 상기 본체 내부 공간에 배치되며, 상기 피처리물을 가압하는 핫 존을 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 내측 주위벽부를 구비하고, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 내측 개구부가 상기 내측 케이싱의 상면부에 개구되어 있다. 단열체는, 상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 내측 케이싱을 둘러싸도록 배치되는 가스 불투과성의 단열체이다. 단열체는, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 단열체 주위벽부와, 상기 단열체 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 단열체 주위벽부에 접속됨과 함께 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 개구부의 상방에 배치되는 단열체 상벽부를 구비한다. 외측 케이싱은, 상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 단열체를 둘러싸도록 배치되고, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 단열체 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 외측 주위벽부를 구비함과 함께, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 외측 개구부가 상기 외측 케이싱의 상면부에 개구되어 있다. 가열부는, 상기 핫 존에 배치되며, 발열한다. 저벽부는, 상기 외측 주위벽부의 하단부, 상기 내측 주위벽부의 하단부 및 상기 단열체 주위벽부의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 핫 존의 하면부를 획정함과 함께, 상기 피처리물이 적재되는 상면부를 포함하는 적재부를 구비하고, 상기 핫 존을 하방으로부터 밀봉한다. 복수의 연통관은, 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간에 대하여 차단되고, 또한, 상기 단열체 주위벽부를 관통하여 상기 단열체 주위벽부와 상기 외측 주위벽부 사이의 공간과 상기 핫 존의 하단부를 연통시키는 상기 압매 가스의 통로를 각각 형성한다. 복수의 도입관은, 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간의 하측 부분과 상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부보다도 하방의 부분을 연통시킨다. 가스류 발생부는, 상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부의 하방에 배치되며, 상기 적재부에 적재된 상기 피처리물에 상기 등방압 가압 처리를 행하는 가압 처리 시에, 상기 복수의 도입관에 유입되는 압매 가스류를 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치에 있어서, 압매 가스의 흐름을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 열간 등방압 가압 장치의 위치 A-A에 있어서의 단면도이다.
도 4는 도 2의 열간 등방압 가압 장치의 위치 B-B에 있어서의 단면도이다.
도 5는 도 2의 열간 등방압 가압 장치의 위치 C-C에 있어서의 단면도이다.
도 6은 도 2의 열간 등방압 가압 장치의 위치 D-D에 있어서의 단면도이다.
도 7은 도 2의 열간 등방압 가압 장치의 위치 E-E에 있어서의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치의 제어부의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제1 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치의 확대 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치의 확대 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 HIP 장치(100)(열간 등방압 가압 장치)에 대하여 설명한다. HIP 장치(100)는, 피처리물(W)에 대하여 압매 가스를 사용하여 등방압 가압 처리를 행한다. 도 1은 HIP 장치(100)의 연직 방향을 따른 단면도이며, HIP 장치(100)의 중심선 CL을 통과하는 단면도이다. 도 2는 HIP 장치(100)에 있어서, 압매 가스의 흐름을 나타낸 단면도이다. 도 3 내지 도 7은 각각, 도 2의 HIP 장치(100)의 위치 A-A, B-B, C-C, D-D 및 E-E에 있어서의 수평 단면도이다.

HIP 장치(100)는, 원통형 고압 용기(100S)를 구비한다. 고압 용기(100S)는, 상부 덮개(1)와, 용기 몸통(2)과, 하부 덮개(3)를 구비한다. 용기 몸통(2)은, 상하 방향을 따른 중심축 CL 주위에 원통형으로 형성되어 있다. 용기 몸통(2)은, 중심축 CL 주위에 배치되는 원통형 내주면(2S)을 구비한다. 상부 덮개(1)는, 용기 몸통(2)의 상측의 개구를 폐색하고, 하부 덮개(3)는, 용기 몸통(2)의 하측 개구를 폐색하고 있다. 고압 용기(100S)의 내부에는 외부로부터 기밀적으로 격리된 본체 내부 공간(100T)(공동)이 형성되어 있다. 용기 몸통(2)의 내주면(2S)은, 본체 내부 공간(100T)을 획정한다. 고압 용기(100S)에는 도시하지 않은 공급 배관이나 배출 배관이 연결되어 있고, 이들 공급 배관 및 배출 배관을 통해 고온 고압의 압매 가스(HIP 처리가 가능하도록 10 내지 300㎫ 정도로 승압된 아르곤 가스나 질소 가스)가 고압 용기(100S)에 대하여 공급 및 배출 가능하게 되어 있다.

또한, HIP 장치(100)는, 외측 케이싱(4)과, 내측 케이싱(5)과, 단열체 R과, 히터 엘리먼트(8)(가열부)를 구비한다.

외측 케이싱(4)은, 고압 용기(100S)의 본체 내부 공간(100T)에 배치된 덮개가 있는 원통형 부재이며, 하방을 향하여 개구된 역컵형(컵의 상하를 반전시킨 형상) 부재로 이루어진다. 외측 케이싱(4)은, 단열체 R을 둘러싸도록 배치되어 있다. 외측 케이싱(4)에는, HIP 처리의 온도 조건에 맞추어 스테인리스, 니켈 합금, 몰리브덴 합금 또는 그래파이트 등의 가스 불투과성의 내열 재료가 사용된다. 외측 케이싱(4)은, 외측 상벽부(41)와, 외측 주위벽부(42)를 구비한다. 외측 주위벽부(42)는, 본체 내부 공간(100T)에 있어서 중심축 CL 주위에 형성된 원통형 부분이며, 고압 용기(100S)의 내주면(2S)에 대하여 직경 방향 내측으로 간격을 두고 배치된다. 또한, 외측 주위벽부(42)는, 압매 가스의 통로를 사이에 두고 단열체 주위벽부 RS를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되어 있다. 외측 상벽부(41)는, 외측 주위벽부(42)의 상면부를 폐색하도록 외측 상벽부(41)의 상단부에 접속되는 원판형 덮개부이다. 외측 상벽부(41)의 중앙부에는, 중심축 CL을 중심으로 하는 원형 외측 개구부(4H)가 개구되어 있다(도 3). 외측 개구부(4H)는, 외측 케이싱(4)의 내부와 외부 사이에서의 압매 가스의 투과를 허용한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 외측 상벽부(41) 및 외측 주위벽부(42)는 일체적으로 구성되어 있다.

내측 케이싱(5)은, 고압 용기(100S)의 본체 내부 공간(100T)에 있어서, 외측 케이싱(4)의 내부에 배치된 덮개가 있는 원통형 부재이며, 하방을 향하여 개구된 역컵형 부재로 이루어진다. 내측 케이싱(5)에도, 외측 케이싱(4)과 마찬가지로, 가스 불투과성의 내열 재료가 사용된다. 내측 케이싱(5)은, 내측 상벽부(51)와, 내측 주위벽부(52)를 구비한다. 내측 주위벽부(52)는, 중심축 CL 주위에 형성되어 상하 방향을 따라서 연장되는 원통형 부분이며, 외측 케이싱(4)의 외측 주위벽부(42)에 대하여 직경 방향 내측으로 간격을 두고 배치된다. 내측 상벽부(51)는, 내측 주위벽부(52)의 상면부를 폐색하도록 내측 주위벽부(52)의 상단부에 접속되는 원판형 덮개부이다. 내측 상벽부(51)는, 외측 상벽부(41)의 하방에 간격을 두고 배치된다. 내측 상벽부(51)의 중앙부(내측 케이싱(5)의 상면부)에는, 중심축 CL을 중심으로 하는 원형 내측 개구부(5H)가 개구되어 있다(도 4). 내측 개구부(5H)는, 핫 존 P와 내측 케이싱(5)의 상방의 공간 사이에서의 압매 가스의 투과를 허용한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 내측 케이싱(5)의 내측 상벽부(51) 및 내측 주위벽부(52)는, 피처리물을 가압 처리하는 핫 존 P를 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 내측 상벽부(51) 및 내측 주위벽부(52)는 일체적으로 구성되어 있다.

단열체 R은, 도 1에 도시한 바와 같이, 본체 내부 공간(100T)에 있어서, 외측 케이싱(4)과 내측 케이싱(5) 사이에서, 내측 케이싱(5)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 단열체 R은, 하방을 향하여 개구된 역컵형 구조를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 단열체 R은, 가스 불투과성의 특성을 구비하고 있다. 단열체 R은, 단열체 주위벽부 RS와, 단열체 상벽부 RT를 구비한다. 단열체 주위벽부 RS는, 외측 주위벽부(42)와 내측 주위벽부(52) 사이에 배치된다. 단열체 주위벽부 RS는, 외측 주위벽부(42) 및 내측 주위벽부(52)에 대하여 각각 간격을 두고, 중심축 CL 주위에 배치되는 원통형 부분이다. 또한, 단열체 주위벽부 RS는, 압매 가스의 통로를 사이에 두고 내측 주위벽부(52)를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되어 있다. 단열체 상벽부 RT는, 단열체 주위벽부 RS의 상단부에 접속되는 원판형 덮개부이다. 단열체 상벽부 RT는, 단열체 주위벽부 RS의 상면부를 폐색하도록 단열체 주위벽부 RS에 접속됨과 함께, 압매 가스의 통로를 사이에 두고 내측 개구부(5H)의 상방에 배치된다. 환언하면, 단열체 상벽부 RT는, 외측 상벽부(41)의 하방 또한 내측 상벽부(51)의 상방에 배치된다. 또한, 단열체 상벽부 RT에는 개구부가 개구되어 있지 않다. 이 때문에, 단열체 상벽부 RT는, 외측 개구부(4H)와 내측 개구부(5H) 사이에서의 상하 방향을 따른 압매 가스의 유통을 차단한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 단열체 R은, 이하와 같은 구조를 구비하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 단열체 R은, 단열체 외통(6)과, 단열체 내통(7)을 구비한다. 단열체 외통(6) 및 단열체 내통(7)은 모두, 하방을 향하여 개구된 역컵형 부재로 이루어진다. 단열체 외통(6) 및 단열체 내통(7)에는, 가스 불투과성의 내열 재료가 사용된다. 단열체 외통(6)과 단열체 내통(7) 사이에는, 직경 방향에 있어서 간극이 형성되어 있다. 또한, 단열체 외통(6)의 상면부와 단열체 내통(7)의 상면부 사이에도 상하 방향에 있어서 간극이 형성되어 있다. 이들 간극에, 단열성의 가스가 유통됨으로써 단열층이 형성되어도 된다. 또한, 당해 단열층에는, 카본 파이버를 편직한 흑연질 재료나 세라믹 파이버 등의 다공질 재료, 섬유질 재료 등이 충전되어도 된다. 또한, 후기의 변형 실시 형태와 같이, 단열체 R은, 3 이상의 통체를 구비하는 양태여도 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 내측 케이싱(5)의 내측 주위벽부(52)와 단열체 R의 단열체 주위벽부 RS(단열체 내통(7)) 사이에는, 압매 가스가 유통 가능한 원통형 공간(케이싱간 내측 유로 L1(통로))이 형성되어 있다. 케이싱간 내측 유로 L1의 상단부는, 내측 개구부(5H)를 통해 핫 존 P에 연통하고 있다. 또한, 외측 케이싱(4)의 외측 주위벽부(42)와 단열체 R의 단열체 주위벽부 RS(단열체 외통(6)) 사이에는, 압매 가스가 유통 가능한 원통형 공간(케이싱간 외측 유로 L2(통로))이 형성되어 있다. 또한, 고압 용기(100S)의 내주면(2S)과 외측 주위벽부(42) 사이에는, 압매 가스가 유통 가능한 원통형 공간(외주 유로 L3(통로))이 형성되어 있다. 외주 유로 L3의 상단부는, 외측 개구부(4H)를 통해 케이싱간 외측 유로 L2에 연통되어 있고, 외주 유로 L3의 하단부는, 후술하는 수용 공간(14B)에 연통되어 있다.

도 1의 HIP 장치(100)에 대하여 환언하면, HIP 장치(100)는, 본체 내부 공간(100T)에 배치된, 외측 케이싱(4)과, 내측 케이싱(5)과, 단열체 외통(6)과, 단열체 내통(7)을 구비한다. 즉, HIP 장치(100)는, 4개의 컵체에 의해 3층 구조로 되어 있다.

히터 엘리먼트(8)는, 핫 존 P에 배치되며, 발열함으로써, 핫 존 P 내의 압매 가스를 가열한다. 히터 엘리먼트(8)는, 후기의 제어부(90)에 의해 제어된다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 히터 엘리먼트(8)는, 상하 4개의 엘리먼트로 분할되어 있다. 각 엘리먼트는, 원통 형상을 구비하고 있고, 위에서부터 순서대로, 제1 히터 엘리먼트(81), 제2 히터 엘리먼트(82), 제3 히터 엘리먼트(83) 및 제4 히터 엘리먼트(84)로 정의된다(도 8 참조).

또한, HIP 장치(100)는, 복수의 연통관(11)과, 복수의 제1 가스 도관(12)(도입관)과, 복수의 제1 개폐 밸브(13)와, 저벽부(20)와, 가스류 발생부(30)를 구비한다.

복수의 연통관(11)은, 중심축 CL 주위의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배치되어 있고, 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 4개의 연통관(11)이 배치되어 있다. 각 연통관(11)은, 내측 케이싱(5)의 내측 주위벽부(52)에 배치되는 입구와, 단열체 R의 단열체 주위벽부 RS(단열체 외통(6))에 배치되는 출구를 구비한다. 복수의 연통관(11)은, 단열체 R(단열체 외통(6))과 외측 주위벽부(42) 사이의 공간(케이싱간 외측 유로 L2)과 핫 존 P의 하단부를 직경 방향을 따라서 각각 연통시킨다. 또한, 연통관(11)의 관내 공간(통로)은, 케이싱간 내측 유로 L1 및 단열체 R의 단열층에는 연통하고 있지 않고, 이들 공간으로부터 차단되어 있다. 즉, 연통관(11)은, 핫 존 P의 하단부와 케이싱간 외측 유로 L2의 하단부를 직접 연통시키고 있다. 이 때문에, 내측 케이싱(5), 단열체 외통(6) 및 단열체 내통(7)(단열체 주위벽부 RS)에는, 연통관(11)이 관통하기 위한 개구가 형성되어 있고, 당해 개구부와 연통관(11)의 외주면 사이에는, 도시하지 않은 시일 부재가 배치되어 있다. 당해 시일 부재는, 핫 존 P의 압매 가스가, 연통관(11)의 주변으로부터 케이싱간 내측 유로 L1 또는 단열체 R의 단열층에 직접 유입되는 것을 방지한다.

저벽부(20)는, 핫 존 P를 하방으로부터 밀봉하는 부재이다. 특히, 본 실시 형태에서는, 저벽부(20)는, 외측 케이싱(4)의 외측 주위벽부(42)의 하단부보다도 직경 방향 내측의 영역 전체를 하방으로부터 덮도록 배치된다. 저벽부(20)는, 저벽부 본체(14)와, 케이싱 지지부(15)(지지부)를 구비한다. 케이싱 지지부(15)는, 외측 주위벽부(42)의 하단부, 내측 주위벽부(52)의 하단부 및 단열체 주위벽부 RS의 하단부를 일체적으로 지지한다. 케이싱 지지부(15)는, 상면에서 보아 링 형상을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 외측 주위벽부(42)의 하단부, 내측 주위벽부(52)의 하단부 및 단열체 주위벽부 RS의 하단부는, 각각, 케이싱 지지부(15)의 상면부에 접합되어 있음과 함께, 당해 접합부에는 시일 부재가 배치되어 있다. 저벽부 본체(14)는, 케이싱 지지부(15)를 하방으로부터 지지한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 저벽부 본체(14)의 직경 방향 내측의 영역은, 직경 방향 외측의 영역보다도 상방으로 돌출되도록 배치되어 있다. 저벽부 본체(14)는, 당해 상방으로 돌출되는 위치에 배치된 적재부(14A)를 구비한다. 적재부(14A)는, 케이싱 지지부(15)보다도 직경 방향 내측에 배치되며, 핫 존 P의 하면부를 획정한다. 또한, 적재부(14A)는, 피처리물(W)이 적재되는 상면부를 포함한다. 적재부(14A)의 상면부에 적재된 피처리물(W)은, 핫 존 P에 대향하여 배치된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 적재부(14A)의 하방에는, 수용 공간(14B)이 형성되어 있다.

또한, 저벽부 본체(14)와 케이싱 지지부(15) 사이에는, 시일부 S(패킹재)가 배치되어 있다. 시일부 S는, 저벽부 본체(14)와 케이싱 지지부(15) 사이를 통과하여, 핫 존 P와 본체 내부 공간(100T) 사이에서 압매 가스가 유통되는 것을 방지한다. 당해 시일부 S의 시일성을 높이기 위해, 외측 케이싱(4)의 외측 상벽부(41)와 고압 용기(100S)의 상부 덮개(1) 사이에, 도시하지 않은 스프링 부재(가압 부재)가 배치되어도 된다. 이 경우, 스프링 부재의 가압력에 의해, 케이싱 지지부(15)가 저벽부 본체(14)에 압박되어, 시일부 S의 시일성이 향상된다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서, 저벽부 본체(14) 및 케이싱 지지부(15)는, 일체적으로 구성되어도 된다. 또한, 저벽부 본체(14)에는, 히터 엘리먼트(8)의 전기 도선, 열전대용 도선 등(모두 피드스루)을 통과시키기 위한 도시하지 않은 구멍부가 개구되어 있다. 당해 구멍부에도, 상기 피드스루가 통과된 후, 도시하지 않은 시일 부재가 충전된다.

가스류 발생부(30)는, 본체 내부 공간(100T) 중 저벽부(20)의 하방의 수용 공간(14B)에 배치된다. 가스류 발생부(30)는, 팬(9)을 구비한다. 팬(9)은 회전함으로써, 압매 가스류를 발생시킨다. 팬(9)은, 후기의 제어부(90)에 의해 제어된다.

복수의 제1 가스 도관(12)은, 중심축 CL 주위의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배치되어 있고, 본 실시 형태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 8개의 제1 가스 도관(12)이 배치되어 있다. 또한, 복수의 제1 가스 도관(12)의 수는, 8개에 한정되는 것은 아니다. 각 제1 가스 도관(12)은, 수용 공간(14B)에 배치되는 입구와, 내측 케이싱(5)의 내측 주위벽부(52)에 배치되는 출구를 구비한다. 제1 가스 도관(12)은, 내측 주위벽부(52)와 단열체 주위벽부 RS 사이의 공간(케이싱간 내측 유로 L1)의 하측 부분과 가스류 발생부(30)(팬(9))를 연통시킨다. 또한, 제1 가스 도관(12)을 통과한 압매 가스가, 케이싱간 내측 유로 L1에 균일하게 분포되기 위해, 도시하지 않은 가스 스플리터가 제1 가스 도관(12)에 연결되어도 된다.

복수의 제1 개폐 밸브(13)는, 각각, 제1 가스 도관(12)의 입구 부근에 배치되는 전자 밸브이다. 제1 개폐 밸브(13)는, 제1 가스 도관(12)에 있어서의 압매 가스의 유통 및 당해 유통의 차단을 전환한다. 제1 개폐 밸브(13)의 개폐는, 후술하는 제어부(90)에 의해 제어된다.

또한, HIP 장치(100)는 제어부(90)를 구비한다. 도 8은 본 실시 형태에 관한 HIP 장치(100)의 제어부(90)의 블록도이다. 제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit), 제어 프로그램을 기억하는 ROM(Read Only Memory), CPU의 작업 영역으로서 사용되는 RAM(Random Access Memory) 등으로 구성되어 있다. 또한, 제어부(90)에는, 히터 엘리먼트(8)(제1 히터 엘리먼트(81), 제2 히터 엘리먼트(82), 제3 히터 엘리먼트(83), 제4 히터 엘리먼트(84)), 팬(9), 제1 개폐 밸브(13)가 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(90)는, 상기 CPU가 ROM에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 운전 전환부(91), 히터 제어부(92), 밸브 제어부(93) 및 팬 제어부(94)를 구비하도록 기능한다.

운전 전환부(91)는, HIP 장치(100)의 운전 동작을 전환한다. 운전 전환부(91)는, 가압 동작(가압 처리)과, 급냉각 동작(급냉각 처리) 사이에서, 상기 운전 동작을 전환한다. 가압 동작에서는, 운전 전환부(91)는, 적재부(14A)에 적재된 피처리물에 등방압 가압 처리를 행한다. 급냉각 동작에서는, 운전 전환부(91)는, 피처리물에 대한 가압 처리가 종료된 후에, 핫 존 P의 급냉각 처리를 실행한다.

히터 제어부(92)는, 운전 전환부(91)가 제어하는 운전 동작에 따라서, 히터 엘리먼트(8)에 대한 입력 전압의 공급을 전환한다. 이 결과, 히터 엘리먼트(8)가 발열하거나, 또는 당해 발열이 정지된다. 또한, 히터 제어부(92)는, 히터 엘리먼트(8)의 발열량을 조정할 수 있다.

HIP 장치(100)에서는, 도 1과 같이, 히터 엘리먼트(8)가 상하 복수단(4단)으로 분할되어 있고(제1 히터 엘리먼트(81) 내지 제4 히터 엘리먼트(84)), 각각의 히터 엘리먼트가 도시하지 않은 열전대에 의해 측온되어, 개별로 투입 전력량이 제어된다(존 제어). 일례로서, 히터 제어부(92)가, 하단의 히터 엘리먼트(8)에 대한 투입 전력을 증가시키면, 하단에 있어서 데워진 압매 가스가 상승하기 때문에, 히터 제어부(92)는, 상단의 히터 엘리먼트(8)의 투입 전력을 저감시킨다.

밸브 제어부(93)는, 복수의 제1 개폐 밸브(13)의 밸브 개방 동작을 전환함으로써, 복수의 제1 가스 도관(12)에 대한 압매 가스의 유입을 제어한다.

팬 제어부(94)는, 팬(9)의 회전 동작을 전환함으로써, 압매 가스류의 발생을 제어한다. 본 실시 형태에서는, 팬 제어부(94)에 의해 팬(9)의 회전수가 전환 가능하게 되어 있어, 제1 가스 도관(12)에 유입되는 압매 가스의 유량이 조정 가능하게 된다.

다음에, 도 1 내지 도 8을 참조하여, HIP 장치(100)에 있어서의 압매 가스의 흐름에 대하여 설명한다. HIP 장치(100)에 있어서의 열간 등방압 가압 처리가 피처리물에 실시될 때, 적재부(14A)에 피처리물(W)이 적재된다. 이때, 일례로서, 도 1에 있어서, 상부 덮개(1)가 용기 몸통(2)으로부터 상방으로 탈리되고, 또한, 외측 케이싱(4), 단열체 R 및 내측 케이싱(5)과 함께 케이싱 지지부(15)가 저벽부 본체(14)로부터 상방으로 탈리됨으로써, 적재부(14A)에 대한 피처리물의 적재가 가능해진다. 그 후, 각 부재가 다시 도 1과 같이 배치되면, 제어부(90)의 운전 전환부(91)(도 8)가 가압 처리를 개시함으로써, 고압 용기(100S)의 본체 내부 공간(100T)에 도시하지 않은 공급로로부터 압매 가스가 충전된다. 그리고, 제어부(90)의 히터 제어부(92)가 히터 엘리먼트(8)를 제어하여, 핫 존 P 내의 압매 가스의 가열을 개시한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 팬 제어부(94)가 팬(9)을 저속으로 회전시킴과 함께, 밸브 제어부(93)가 복수의 제1 개폐 밸브(13)를 개방한다. 이 결과, 팬(9)이 압매 가스류를 발생한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 가스 도관(12)을 통해 내측 주위벽부(52)와 단열체 주위벽부 RS 사이의 케이싱간 내측 유로 L1(도 1)에 유입된 압매 가스류는, 내측 주위벽부(52) 및 단열체 주위벽부 RS를 따라서 상승함과 함께, 내측 개구부(5H)로부터 핫 존 P에 유입된 후, 핫 존 P를 하강하고, 또한, 복수의 연통관(11)을 통해, 외측 주위벽부(42)와 단열체 주위벽부 RS 사이의 케이싱간 외측 유로 L2(도 1)에 유입된다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 연통관(11)을 통해 케이싱간 외측 유로 L2에 유입된 압매 가스는, 단열체 주위벽부 RS 및 외측 주위벽부(42)를 따라서 상승한 후, 외측 개구부(4H)로부터 외측 케이싱(4)의 외부로 유출되고, 또한 고압 용기(100S)의 내주면(2S)과 외측 주위벽부(42) 사이의 외주 유로 L3(도 1)를 통해 하강하고, 저벽부(20)의 하방에 있어서 팬(9)에 의해 다시 복수의 제1 가스 도관(12)에 유입된다. 이 결과, 고압 용기(100S)의 본체 내부 공간(100T)과 핫 존 P 사이에서, 완만한 압매 가스의 순환류가 형성된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 피처리물의 가압 처리 시에, 팬(9)이 발생하는 저온의 압매 가스류가, 내측 개구부(5H)로부터 핫 존 P에 유입된다. 핫 존 P 내의 압매 가스보다도 저온의 압매 가스는 핫 존 P 내를 서서히 하강한다. 이 때문에, 핫 존 P의 하방 부분을 밀봉하는 저벽부(20)의 주변(시일 부분)으로부터 핫 존 P 내에 저온의 압매 가스가 직접 유입(누설)되는 경우가 있더라도, 가압 처리 중의 핫 존 P 내의 균열성이 유지된다. 또한, 내측 개구부(5H)로부터 핫 존 P 내에 유입된 압매 가스는, 핫 존 P의 하방 부분으로부터 복수의 연통관(11)을 통해, 케이싱간 외측 유로 L2에 유입된다. 이 때문에, 핫 존 P 내에 있어서 압매 가스의 흐름이 정체되는 일이 없어, 핫 존 P 내의 균열성이 더욱 유지된다. 또한, 케이싱간 외측 유로 L2에 유입된 압매 가스는, 상승한 후, 외측 개구부(4H)를 통해 외주 유로 L3으로 유출된다. 이 때문에, 핫 존 P의 균열성이 유지됨과 함께, 단열체 R의 하방 부분 및 외측 케이싱(4)의 하방 부분의 온도가 국소적으로 저하되는 것이 억제되면서, 본체 내부 공간(100T)에 안정적으로 압매 가스의 순환류를 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 팬(9)에 의해 발생되어 복수의 제1 가스 도관(12)으로부터 유입된 압매 가스류는, 케이싱간 내측 유로 L1을 통해 상승한다. 케이싱간 내측 유로 L1은, 내측 케이싱(5)의 내측 주위벽부(52)와 단열체 R의 단열체 주위벽부 RS 사이에 형성된 원통형 공간이며, 케이싱간 내측 유로 L1의 단면적은 복수의 제1 가스 도관(12)의 단면적보다도 크다. 이 때문에, 케이싱간 내측 유로 L1에 유입된 압매 가스의 유속이 저하되어, 압매 가스는 완만한 속도로 둘레 방향 전체에 걸쳐 균일하게 핫 존 P에 유입된다. 따라서, 핫 존 P에 있어서의 피처리물에 대한 가압 처리를 방해하지 않고, 핫 존 P 내의 균열성을 안정적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 압매 가스의 유속이 저하됨으로써, 내측 개구부(5H)로부터 핫 존 P에 유입되는 압매 가스의 유량을, 저벽부(20)의 주변으로부터 핫 존 P 내에 유입되는(누설되는) 압매 가스의 유량에 가깝게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 핫 존 P에 있어서 상하 방향을 따른 압매 가스의 흐름을 가능하게 하기 위해, 내측 케이싱(5)에 내측 개구부(5H)가 개구되어 있다. 그러나, 도 1에 도시한 바와 같이, 내측 케이싱(5)의 외측을 둘러싸도록 단열체 R이 배치되어 있고, 단열체 R의 단열체 상벽부 RT에는 개구부가 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 핫 존 P의 온도를 유지하는 단열 성능은, 케이싱에 개구부를 구비하고 있지 않은 다른 HIP 장치와 동등하게 유지된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 피처리물에 대한 가압 처리가 종료되면, 운전 전환부(91)가 HIP 장치(100)의 동작을 가압 동작으로부터 급냉각 동작으로 전환한다. 이 결과, 히터 제어부(92)는, 히터 엘리먼트(8)의 발열을 정지한다. 한편, 밸브 제어부(93)는 계속해서 제1 개폐 밸브(13)를 개방한 상태 그대로 하고, 팬 제어부(94)는 팬(9)을 회전시킨 상태 그대로 한다. 즉, 팬(9)이, 본체 내부 공간(100T)과 핫 존 P 사이에서 계속해서 압매 가스의 순환류를 형성함으로써, 핫 존 P의 급냉각 처리가 실행된다.

이와 같은 구성에 의해, 균열성 유지를 위한 압매 가스의 유로를 이용하여, 가압 처리 후의 HIP 장치(100)의 급냉각을 실행할 수 있다. 이 결과, 피처리물의 취출까지의 시간을 포함하는 피처리물의 가압 처리 시간을 단축할 수 있다.

또한, 제어부(90)의 팬 제어부(94)에 의해 제어되는 팬(9)은, 급냉각 처리의 실행 시에 제1 가스 도관(12)을 통과하는 압매 가스의 유량이, 가압 처리 시에 제1 가스 도관(12)을 통과하는 압매 가스의 유량보다도 커지도록, 압매 가스류를 발생해도 된다. 이 경우, 가압 처리 후의 HIP 장치(100)의 급냉각을 더욱 단시간에 실행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 HIP 장치(100)의 구조에 대하여 부언하면, 급냉각 기능을 구비하고 있지 않은 종래의 HIP 장치(열간 등방압 가압 장치)에서는, 각 컵체(케이싱)의 상면부에는 개구부가 개구되어 있지 않다. 이 경우, 도 1과 같이, 저벽부(20)가 배치될 필요가 없다. 이와 같은 기술에서는, 피처리물에 대한 가압 처리가 종료된 후, 자연 방열에 의해 냉각되기 때문에, 상기와 같이 개구부가 불필요하다. 또한, 가압 처리 중에는, 역컵체에 의해 형성된 핫 존은, 열기구와 같이 가온된다. 이때, 역컵체의 상면부로부터 압매 가스가 유출되는 일이 없기 때문에, 역컵체의 하면부로부터 새로운 압매 가스가 유입되기 어렵다. 따라서, 상기한 바와 같이, 저벽부(20)가 불필요하게 된다. 한편, 본 실시 형태와 같이, 가압 처리 후에 핫 존 P의 압매 가스를 적극적으로 유동시키기 위해, 내측 케이싱(5)에 내측 개구부(5H)가 개구되어 있는 경우, 가압 처리 중에 핫 존 P의 압매 가스가 내측 개구부(5H)로부터 유출될 가능성이 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 저벽부(20)의 주변의 각 시일 부분으로부터 핫 존 P에 저온의 압매 가스가 유입되기 쉽다. 이 결과, 핫 존 P의 상부측보다도 하부측이 저온으로 되어, 핫 존 P의 균열성이 저하된다. 또한, 저벽부(20)가 일체의 부재로 이루어지는 경우라도, 저벽부(20)의 케이싱 지지부(15)와 각 케이싱 부재(외측 케이싱(4), 내측 케이싱(5), 단열체 R)의 접합부로부터 압매 가스가 유입될 가능성이 있다.

종래의 HIP 장치에 있어서, 저온의 압매 가스가 저벽부(20)의 주변으로부터 핫 존 P에 유입된 경우에, 제어부(90)(도 8)의 히터 제어부(92)가, 히터 엘리먼트(8)에 대하여 전술한 존 제어를 실행하는 것을 가상적으로 검토한다. 이 경우, 핫 존 P의 하부의 온도가 부분적으로 내려가기 때문에, 히터 제어부(92)는 하측의 히터 엘리먼트(8)에 대한 투입 전력을 증대시킨다. 한편, 히터 제어부(92)는, 상측의 히터 엘리먼트(8)에 대한 전력을 증대시킬 필요가 없다. 그러나, 하측의 히터 엘리먼트(8)에 의해 데워진 압매 가스가 상승된다. 이 때문에, 히터 제어부(92)는, 오히려 상측의 히터 엘리먼트(8)에 대한 투입 전력을 낮춘다. 그리고, 최종적으로는, 상측의 히터 엘리먼트(8)에 대한 투입 전력은, 거의 제로가 되어, 하측의 히터 엘리먼트(8)만으로 핫 존 P 전체의 온도를 제어하게 된다. 이 결과, 핫 존 P의 존 제어가 곤란해진다.

본 발명은, 상기와 같은 과제에 대해, 저온의 압매 가스를 내측 개구부(5H)로부터 핫 존 P에 조금씩 유입시키는 점에 특징을 갖고 있다. 유입된 저온의 압매 가스는, 핫 존 P 내의 고온의 압매 가스 중을 하강한다. 이 때문에, 저벽부(20)의 주변의 시일부로부터 저온의 압매 가스가 유입(누설)된 경우라도, 핫 존 P의 균열성이 유지된다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 HIP 장치(100)(열간 등방압 가압 장치)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 열간 등방압 가압 장치로서, 이하와 같은 변형 실시 형태가 가능하다.

(1) 상기 실시 형태에서는, 압매 가스류를 발생시키는 가스류 발생부(30)가 팬(9)을 구비하는 양태에 의해 설명하였지만, 가스류 발생부(30)는 공지의 이젝터를 구비함으로써, 압매 가스류를 발생시키는 것이어도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 핫 존 P를 하강한 압매 가스만이 복수의 연통관(11)을 통해 케이싱간 외측 유로 L2에 유입되는 양태에 의해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 9는 본 발명의 제1 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치(100A)의 단면도이다. 본 변형 실시 형태에서는, 앞의 실시 형태와 비교하여, HIP 장치(100A)가, 복수의 제2 가스 도관(16)(합류관) 및 복수의 제2 개폐 밸브(17)를 더 구비하는 점에서 상이하기 때문에, 당해 상위점에 대하여 설명하고, 그 밖의 공통되는 점의 설명을 생략한다.

복수의 제2 가스 도관(16)은, 저벽부 본체(14)에 배치되어 있다. 또한, 복수의 제2 가스 도관(16)은, 도 7의 복수의 제1 가스 도관(12)의 상방에 각각 배치되어 있다. 복수의 제2 가스 도관(16)은, 수용 공간(14B)과 핫 존 P의 하단부를 연통시킨다. 이 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 팬(9)과 복수의 연통관(11)의 입구가 복수의 제2 가스 도관(16)을 통해 서로 연통된다. 복수의 제2 개폐 밸브(17)는, 각각, 복수의 제2 가스 도관(16)의 입구 부근에 배치되어 있다. 각 제2 개폐 밸브(17)는, 제2 가스 도관(16)에 있어서의 압매 가스의 유통과 차단을 전환한다. 또한, 제2 개폐 밸브(17)의 개폐 동작은, 전술한 제어부(90)의 밸브 제어부(93)에 의해 제어된다.

본 변형 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 상기 급냉각 처리 시에, 복수의 제1 개폐 밸브(13)에 더하여, 복수의 제2 개폐 밸브(17)를 개방한다. 이 결과, 복수의 제2 가스 도관(16)은, 팬(9)에 의해 발생된 압매 가스를, 미리 복수의 제1 가스 도관(12)을 통과한 후 핫 존 P를 하강한 압매 가스에, 연통관(11)의 입구측에 있어서 합류시킨다. 이 결과, 급냉각 처리 시에, 핫 존 P로부터 유출되는 고온의 압매 가스에, 저온의 압매 가스를 혼합시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 급랭 처리 시에, 고압 용기(100S)의 내주면(2S)(도 1)과 열교환하는 압매 가스류를 저온화, 고유량화하는 것이 가능해진다. 이 결과, 고압 용기(100S)의 온도를 강도 상의 허용 온도 이하로 유지한 경우의 열교환 효율이 높아져, HIP 장치(100A)의 급냉각 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 제2 가스 도관(16)은, 단열체 주위벽부 RS와 외측 주위벽부(42) 사이의 공간 및 핫 존 P의 하단부 중 적어도 한쪽을 통해 복수의 연통관(11)과 가스류 발생부(30)(팬(9))를 각각 연통시키면 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 서로 간격을 두고 배치되는 단열체 외통(6) 및 단열체 내통(7)에 의해 단열체 R이 구성되는 양태에 의해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 10은 본 발명의 제2 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치(100B)의 확대 단면도이며, 도 11은 본 발명의 제3 변형 실시 형태에 관한 열간 등방압 가압 장치(100C)의 확대 단면도이다.

도 10의 HIP 장치(100B)에서는, 단열체 R이, 각각 역컵 형상을 구비한, 제1 단열 케이싱(71), 제2 단열 케이싱(72) 및 제3 단열 케이싱(73)에 의해 구성된다. 제1 단열 케이싱(71)과 제2 단열 케이싱(72) 사이에는, 제1 단열층 R1이 형성되고, 제2 단열 케이싱(72)과 제3 단열 케이싱(73) 사이에는, 제2 단열층 R2가 형성되어 있다. 또한, 앞의 실시 형태와 마찬가지로, 내측 케이싱(5)과 제1 단열 케이싱(71) 사이에는, 케이싱간 내측 유로 L1이 형성되고, 제3 단열 케이싱(73)과 외측 케이싱(4) 사이에는, 케이싱간 외측 유로 L2가 형성되어 있다. 즉, 본 변형 실시 형태에서는, 5개의 컵체에 의해 HIP 장치(100)의 내부가 4층 구조로 되어 있다. 또한, 각 컵체의 사이의 간격이 좁을수록, 가스 대류가 억제되어, 단열 효과가 높아진다. 또한, 도 10에 있어서, 케이싱간 내측 유로 L1 및 케이싱간 외측 유로 L2는 압매 가스가 유통되는 가스층이며, 제1 단열층 R1 및 제2 단열층 R2에는, 단열재가 충전되어 있다. 다른 변형 실시 형태에 있어서, 제1 단열층 R1 및 제2 단열층 R2도 가스층이어도 된다.

마찬가지로, 도 11의 HIP 장치(100C)에서는, 단열체 R이, 각각 역컵 형상을 구비한, 제4 단열 케이싱(74), 제5 단열 케이싱(75), 제6 단열 케이싱(76) 및 제7 단열 케이싱(77)에 의해 구성된다. 제4 단열 케이싱(74)과 제5 단열 케이싱(75) 사이에는, 제3 단열층 R3이 형성되고, 제5 단열 케이싱(75)과 제6 단열 케이싱(76) 사이에는, 제4 단열층 R4가 형성되고, 제6 단열 케이싱(76)과 제7 단열 케이싱(77) 사이에는, 제5 단열층 R5가 형성되어 있다. 또한, 앞의 실시 형태와 마찬가지로, 내측 케이싱(5)과 제4 단열 케이싱(74) 사이에는, 케이싱간 내측 유로 L1이 형성되고, 제7 단열 케이싱(77)과 외측 케이싱(4) 사이에는, 케이싱간 외측 유로 L2가 형성되어 있다. 즉, 본 변형 실시 형태에서는, 6개의 컵체에 의해 HIP 장치(100)의 내부가 5층 구조로 되어 있다. 또한, 각 층의 구조에 대해서는, 도 10의 참조 부호 100B와 마찬가지이다.

(4) 또한, 상기 실시 형태에서는, 외측 케이싱(4)이 외측 상벽부(41)를 구비하고, 내측 케이싱(5)이 내측 상벽부(51)를 구비하는 양태에 의해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 외측 케이싱(4)이 외측 주위벽부(42)만을 구비하고, 외측 주위벽부(42)의 상단부가 개방되어 있음으로써, 외측 케이싱(4)에 외측 개구부(4H)가 형성되어도 된다. 또한, 내측 케이싱(5)이 내측 주위벽부(52)만을 구비하고, 내측 주위벽부(52)의 상단부가 개방되어 있음으로써, 내측 케이싱(5)에 내측 개구부(5H)가 형성되어도 된다.

(5) 또한, 상기 실시 형태에서는, 내측 케이싱(5), 단열체 R 및 외측 케이싱(4)이, 축심 CL을 중심으로 하여, 각각 원통형을 구비하는 양태에 의해 설명하였지만, 각 부재의 형상은 원통형에 한정되는 것은 아니다.

(6) 또한, 상기 실시 형태에서는, 가압 처리 중에 히터 엘리먼트(8)가 발열하는 양태에 의해 설명하였지만, 가압 처리 중의 일부에 있어서 히터 엘리먼트(8)의 발열이 정지되어도 된다. 이때, 가스류 발생부(30)에 의해 압매 가스의 순환류가 계속해서 형성되어도 되고, 일시적으로 순환류의 형성이 정지되어도 된다.

본 발명에 의해 제공되는 것은, 피처리물에 대하여 압매 가스를 사용하여 등방압 가압 처리를 행하는 열간 등방압 가압 장치이며, 상하 방향을 따라서 연장되는 내주면을 구비하는 고압 용기이며, 내부에 상기 내주면에 의해 획정되는 본체 내부 공간이 형성되어 있는 고압 용기와, 상기 본체 내부 공간에 배치되며, 상기 피처리물을 가압하는 핫 존을 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 내측 주위벽부를 구비하는 내측 케이싱이며, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 내측 개구부가 상기 내측 케이싱의 상면부에 개구되어 있는 내측 케이싱과, 상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 내측 케이싱을 둘러싸도록 배치되는 가스 불투과성의 단열체이며, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 단열체 주위벽부와, 상기 단열체 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 단열체 주위벽부에 접속됨과 함께 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 개구부의 상방에 배치되는 단열체 상벽부를 구비하는 단열체와, 상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 단열체를 둘러싸도록 배치되는 외측 케이싱이며, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 단열체 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 외측 주위벽부를 구비함과 함께, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 외측 개구부가 상기 외측 케이싱의 상면부에 개구되어 있는 외측 케이싱과, 상기 핫 존에 배치되며, 발열하는 가열부와, 상기 외측 주위벽부의 하단부, 상기 내측 주위벽부의 하단부 및 상기 단열체 주위벽부의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 핫 존의 하면부를 획정함과 함께, 상기 피처리물이 적재되는 것을 허용하는 상면부를 포함하는 적재부를 구비하고, 상기 핫 존을 하방으로부터 밀봉하는 저벽부와, 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간에 대하여 차단되고, 또한, 상기 단열체 주위벽부를 관통하여 상기 단열체 주위벽부와 상기 외측 주위벽부 사이의 공간과 상기 핫 존의 하단부를 연통시키는 상기 압매 가스의 통로를 각각 형성하는 복수의 연통관과, 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간의 하측 부분과 상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부보다도 하방의 부분을 연통시키는 복수의 도입관과, 상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부의 하방에 배치되며, 상기 적재부에 적재된 상기 피처리물에 상기 등방압 가압 처리를 행하는 가압 처리 시에, 상기 복수의 도입관에 유입되는 압매 가스류를 발생시키는 가스류 발생부를 갖는다.

본 구성에 의하면, 피처리물의 가압 처리 시에, 가스류 발생부에 의해 발생되는 저온의 압매 가스류가, 내측 개구부로부터 핫 존에 유입된다. 핫 존 내의 압매 가스보다도 저온의 압매 가스는 핫 존 내를 서서히 하강한다. 이 때문에, 핫 존의 하방 부분을 밀봉하는 저벽부의 주변으로부터 핫 존 내에 저온의 압매 가스가 직접 유입(누설)되는 경우가 있더라도, 가압 처리 중의 핫 존 내의 균열성이 유지된다. 또한, 내측 개구부로부터 핫 존 내에 유입된 압매 가스는, 핫 존의 하방 부분으로부터 복수의 연통관을 통해, 외측 주위벽부와 단열체 주위벽부 사이의 공간에 유입된다. 이 때문에, 핫 존 내에 있어서 압매 가스의 흐름이 정체되는 일이 없어, 핫 존 내의 균열성이 더욱 유지된다. 또한, 핫 존에 있어서 상하 방향을 따른 압매 가스의 흐름을 가능하게 하기 위해, 내측 케이싱에는 내측 개구부가 개구되어 있다. 그러나, 상기 구성에 의하면, 내측 케이싱의 외측을 둘러싸도록 단열체가 배치되어 있다. 이 때문에, 핫 존의 온도를 유지하는 단열 성능은, 케이싱에 개구부를 구비하고 있지 않은 다른 열간 등방압 가압 장치와 동등하게 유지된다.

상기 구성에 있어서, 상기 가스류 발생부는, 상기 복수의 도입관을 통해 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 상기 공간에 유입된 상기 압매 가스류가, 상기 내측 주위벽부 및 상기 단열체 주위벽부를 따라서 상승함과 함께, 상기 내측 개구부로부터 상기 핫 존에 유입된 후, 상기 핫 존을 하강하고, 또한, 상기 복수의 연통관을 통해, 상기 외측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간에 유입되도록 상기 압매 가스류를 발생시키는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 핫 존을 하강하는 저온의 압매 가스류를 안정적으로 형성할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 내측 케이싱은, 상기 내측 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 내측 주위벽부에 접속되는 내측 상벽부를 더 구비하고, 상기 내측 개구부는, 상기 내측 상벽부에 개구되어 있고, 상기 외측 케이싱은, 상기 외측 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 외측 주위벽부에 접속되는 외측 상벽부를 더 구비하고, 상기 외측 개구부는, 상기 외측 상벽부에 개구되어 있는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 내측 상벽부에 개구된 내측 개구부를 통해, 핫 존에 저온의 압매 가스를 유입시킬 수 있다. 또한, 외측 상벽부에 개구된 외측 개구부를 통해, 외측 케이싱의 외부로 압매 가스를 유출시킬 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 가스류 발생부는, 상기 가압 처리 시에, 상기 복수의 연통관을 통해 상기 외측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 상기 공간에 유입된 상기 압매 가스가, 상기 단열체 주위벽부 및 상기 외측 주위벽부를 따라서 상승한 후, 상기 외측 개구부로부터 상기 외측 케이싱의 외부로 유출되고, 또한 상기 고압 용기의 상기 내주면과 상기 외측 주위벽부 사이를 통해 하강하고, 다시 상기 복수의 도입관에 유입되도록, 상기 본체 내부 공간에 상기 압매 가스의 순환류를 형성하는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 핫 존의 균열성이 유지되면서, 본체 내부 공간에 안정적으로 압매 가스의 순환류를 형성할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 가스류 발생부는, 상기 피처리물에 대한 상기 가압 처리가 종료된 후에, 상기 본체 내부 공간에 상기 압매 가스의 상기 순환류를 형성함으로써, 상기 핫 존의 급냉각 처리를 실행하는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 균열성 유지를 위한 압매 가스의 유로를 이용하여, 가압 처리 후의 열간 등방압 가압 장치의 급냉각을 실행할 수 있다. 이 결과, 피처리물의 취출까지의 시간을 포함하는 피처리물의 가압 처리 시간을 단축할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 가스류 발생부는, 상기 급냉각 처리의 실행 시에 상기 도입관을 통과하는 상기 압매 가스의 유량이, 상기 가압 처리 시에 상기 도입관을 통과하는 상기 압매 가스의 유량보다도 커지도록, 상기 압매 가스류를 발생시키는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 가압 처리 후의 열간 등방압 가압 장치의 급냉각을 더욱 단시간에 실행할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 단열체 주위벽부와 상기 외측 주위벽부 사이의 공간 및 상기 핫 존의 하단부 중 적어도 한쪽을 통해 상기 복수의 연통관과 상기 가스류 발생부를 각각 연통시키는 복수의 합류관이며, 상기 급냉각 처리 시에, 상기 가스류 발생부에 의해 발생된 상기 압매 가스류를, 미리 상기 도입관을 통과한 후, 상기 핫 존을 하강한 상기 압매 가스에 합류시키는, 복수의 합류관을 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 구성에 의하면, 급냉각 처리 시에, 핫 존으로부터 유출되는 고온의 압매 가스에, 저온의 압매 가스를 혼합시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 급냉각 처리 시에, 고압 용기의 내주면과의 사이에서 열교환하는 압매 가스류를 저온화, 고유량화하는 것이 가능해진다. 이 결과, 열간 등방압 가압 장치의 급냉각 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims

피처리물에 대하여 압매 가스를 사용하여 등방압 가압 처리를 행하는 열간 등방압 가압 장치이며,
상하 방향을 따라서 연장되는 내주면을 구비하는 고압 용기이며, 내부에 상기 내주면에 의해 획정되는 본체 내부 공간이 형성되어 있는 고압 용기와,
상기 본체 내부 공간에 배치되며, 상기 피처리물을 가압하는 핫 존을 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 내측 주위벽부를 구비하는 내측 케이싱이며, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 내측 개구부가 상기 내측 케이싱의 상면부에 개구되어 있는 내측 케이싱과,
상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 내측 케이싱을 둘러싸도록 배치되는 가스 불투과성의 단열체이며, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 단열체 주위벽부와, 상기 단열체 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 단열체 주위벽부에 접속됨과 함께 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 내측 개구부의 상방에 배치되는 단열체 상벽부를 구비하는 단열체와,
상기 본체 내부 공간에 있어서 상기 단열체를 둘러싸도록 배치되는 외측 케이싱이며, 상기 압매 가스의 통로를 사이에 두고 상기 단열체 주위벽부를 둘러싸도록 상하 방향을 따라서 연장되는 가스 불투과성의 외측 주위벽부를 구비함과 함께, 상기 압매 가스의 투과를 허용하는 외측 개구부가 상기 외측 케이싱의 상면부에 개구되어 있는 외측 케이싱과,
상기 핫 존에 배치되며, 발열하는 가열부와,
상기 외측 주위벽부의 하단부, 상기 내측 주위벽부의 하단부 및 상기 단열체 주위벽부의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 핫 존의 하면부를 획정함과 함께, 상기 피처리물이 적재되는 것을 허용하는 상면부를 포함하는 적재부를 구비하고, 상기 핫 존을 하방으로부터 밀봉하는 저벽부와,
상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간에 대하여 차단되고, 또한, 상기 단열체 주위벽부를 관통하여 상기 단열체 주위벽부와 상기 외측 주위벽부 사이의 공간과 상기 핫 존의 하단부를 연통시키는 상기 압매 가스의 통로를 각각 형성하는 복수의 연통관과,
상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간의 하측 부분과 상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부보다도 하방의 부분을 연통시키는 복수의 도입관과,
상기 본체 내부 공간 중 상기 저벽부의 하방에 배치되며, 상기 적재부에 적재된 상기 피처리물에 상기 등방압 가압 처리를 행하는 가압 처리 시에, 상기 복수의 도입관에 유입되는 압매 가스류를 발생시키는 가스류 발생부
를 갖는 열간 등방압 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 가스류 발생부는, 상기 복수의 도입관을 통해 상기 내측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 상기 공간에 유입된 상기 압매 가스류가, 상기 내측 주위벽부 및 상기 단열체 주위벽부를 따라서 상승함과 함께, 상기 내측 개구부로부터 상기 핫 존에 유입된 후, 상기 핫 존을 하강하고, 또한, 상기 복수의 연통관을 통해, 상기 외측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 공간에 유입되도록 상기 압매 가스류를 발생시키는 열간 등방압 가압 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내측 케이싱은, 상기 내측 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 내측 주위벽부에 접속되는 내측 상벽부를 더 구비하고, 상기 내측 개구부는, 상기 내측 상벽부에 개구되어 있고,
상기 외측 케이싱은, 상기 외측 주위벽부의 상면부를 폐색하도록 상기 외측 주위벽부에 접속되는 외측 상벽부를 더 구비하고, 상기 외측 개구부는, 상기 외측 상벽부에 개구되어 있는 열간 등방압 가압 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가스류 발생부는, 상기 가압 처리 시에, 상기 복수의 연통관을 통해 상기 외측 주위벽부와 상기 단열체 주위벽부 사이의 상기 공간에 유입된 상기 압매 가스가, 상기 단열체 주위벽부 및 상기 외측 주위벽부를 따라서 상승한 후, 상기 외측 개구부로부터 상기 외측 케이싱의 외부로 유출되고, 또한 상기 고압 용기의 상기 내주면과 상기 외측 주위벽부 사이를 통해 하강하고, 다시 상기 복수의 도입관에 유입되도록, 상기 본체 내부 공간에 상기 압매 가스의 순환류를 형성하는 열간 등방압 가압 장치.
제4항에 있어서,
상기 가스류 발생부는, 상기 피처리물에 대한 상기 가압 처리가 종료된 후에, 상기 본체 내부 공간에 상기 압매 가스의 상기 순환류를 형성함으로써, 상기 핫 존의 급냉각 처리를 실행하는 열간 등방압 가압 장치.
제5항에 있어서,
상기 가스류 발생부는, 상기 급냉각 처리의 실행 시에 상기 도입관을 통과하는 상기 압매 가스의 유량이, 상기 가압 처리 시에 상기 도입관을 통과하는 상기 압매 가스의 유량보다도 커지도록, 상기 압매 가스류를 발생시키는 열간 등방압 가압 장치.
제5항에 있어서,
상기 단열체 주위벽부와 상기 외측 주위벽부 사이의 공간 및 상기 핫 존의 하단부 중 적어도 한쪽을 통해 상기 복수의 연통관과 상기 가스류 발생부를 각각 연통시키는 복수의 합류관이며, 상기 급냉각 처리 시에, 상기 가스류 발생부에 의해 발생된 상기 압매 가스류를, 미리 상기 도입관을 통과한 후, 상기 핫 존을 하강한 상기 압매 가스에 합류시키는, 복수의 합류관을 더 구비하는 열간 등방압 가압 장치.