JP2003290987A - 熱間等方圧プレス装置および熱間等方圧プレス方法 - Google Patents
熱間等方圧プレス装置および熱間等方圧プレス方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クエンチ処理を行ったり、人間が処理品を安
全にハンドリングできる１００℃以下の温度域まで効率
よく冷却し得る熱間等方圧プレス装置（ＨＩＰ装置）を
提供する。 【解決手段】 高圧円筒体１と上下の蓋２、３を備えて
なる縦形円筒形の高圧容器内部に、処理品９および抵抗
線加熱方式のヒータ11を収納し得る底付き円筒形のケー
シング６と、このケーシング６の外側に該ケーシング６
を覆うように底付き円筒形でかつガス流量調整用弁15が
設けられた断熱構造体16と、この断熱構造体16と前記高
圧円筒体１の内面とにより画成される空間に水冷却機構
を有するヒートシンク17とを備えるとともに、さらに処
理品９を収納する処理室７空間の均熱化を促進するため
の圧力媒体ガス攪拌用のファン12を前記ケーシング６内
部の下蓋３側に配置してなる。
全にハンドリングできる１００℃以下の温度域まで効率
よく冷却し得る熱間等方圧プレス装置（ＨＩＰ装置）を
提供する。 【解決手段】 高圧円筒体１と上下の蓋２、３を備えて
なる縦形円筒形の高圧容器内部に、処理品９および抵抗
線加熱方式のヒータ11を収納し得る底付き円筒形のケー
シング６と、このケーシング６の外側に該ケーシング６
を覆うように底付き円筒形でかつガス流量調整用弁15が
設けられた断熱構造体16と、この断熱構造体16と前記高
圧円筒体１の内面とにより画成される空間に水冷却機構
を有するヒートシンク17とを備えるとともに、さらに処
理品９を収納する処理室７空間の均熱化を促進するため
の圧力媒体ガス攪拌用のファン12を前記ケーシング６内
部の下蓋３側に配置してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間等方圧プレス
装置および熱間等方圧プレス方法に関するものである。
装置および熱間等方圧プレス方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】熱間
等方圧プレス法（ＨＩＰ法）は、数１０〜数１００ＭＰ
ａの高圧ガス雰囲気下で昇温することにより、鋳造製品
中やセラミックス等の焼結製品中の残留気孔を消滅させ
る技術として、機械的特性の向上、特性のバラツキの低
減、歩留まり向上などの効果が確認され、広く工業的に
使用されるに至っている。
等方圧プレス法（ＨＩＰ法）は、数１０〜数１００ＭＰ
ａの高圧ガス雰囲気下で昇温することにより、鋳造製品
中やセラミックス等の焼結製品中の残留気孔を消滅させ
る技術として、機械的特性の向上、特性のバラツキの低
減、歩留まり向上などの効果が確認され、広く工業的に
使用されるに至っている。
【０００３】上記のような目的で使用される通常のＨＩ
Ｐ装置の構造は図７に示すように、高圧円筒体４１と上
下の蓋４２、４３を備えてなる縦形円筒形の高圧容器内
部に、底付き円筒形の断熱構造体４４と、この断熱構造
体４４の内面に沿って配置された抵抗線加熱方式のヒー
タ４５とを備える、いわゆる抵抗線加熱方式の電気炉が
収納された構造となっている。なお、上蓋４２には高圧
ガス導入孔４６が設けられ、また下蓋４３はリング状蓋
４７とその内側のプラグ状蓋４８とで構成されている。
運転に際しては、処理品４９を収納した処理品収納ケー
ス５０がプラグ状蓋４８の上に処理品台５１を介して置
かれ、抵抗線加熱方式のヒータ４５の内側の処理室５２
内に装入される。上述のようにかなりの高圧で運転され
ることから、内径が１ｍのような大きな装置で１００Ｍ
Ｐａで運転される装置の場合、内圧により上下の蓋４
２、４３に作用する荷重は８０００ｔｏｎにもなるた
め、この荷重を支持するため上下の蓋４２、４３は窓枠
形状の鋼製のフレーム（図示せず）で支持される。
Ｐ装置の構造は図７に示すように、高圧円筒体４１と上
下の蓋４２、４３を備えてなる縦形円筒形の高圧容器内
部に、底付き円筒形の断熱構造体４４と、この断熱構造
体４４の内面に沿って配置された抵抗線加熱方式のヒー
タ４５とを備える、いわゆる抵抗線加熱方式の電気炉が
収納された構造となっている。なお、上蓋４２には高圧
ガス導入孔４６が設けられ、また下蓋４３はリング状蓋
４７とその内側のプラグ状蓋４８とで構成されている。
運転に際しては、処理品４９を収納した処理品収納ケー
ス５０がプラグ状蓋４８の上に処理品台５１を介して置
かれ、抵抗線加熱方式のヒータ４５の内側の処理室５２
内に装入される。上述のようにかなりの高圧で運転され
ることから、内径が１ｍのような大きな装置で１００Ｍ
Ｐａで運転される装置の場合、内圧により上下の蓋４
２、４３に作用する荷重は８０００ｔｏｎにもなるた
め、この荷重を支持するため上下の蓋４２、４３は窓枠
形状の鋼製のフレーム（図示せず）で支持される。
【０００４】上記抵抗線加熱方式のヒータ４５は、高圧
容器内部の処理室５２を取り囲むように上下方向複数段
に分割されて配置されている。これは、高圧のガスの激
しい自然対流により、処理室５２内上部が高温で下部が
低温という温度分布が発生しやすく、上下方向の均熱性
を確保するための方策である。また、ガスの自然対流は
処理室５２を加熱昇温するための熱が過度に放散される
要因ともなるため、これを効率よく抑制するため、底付
き円筒形状の断熱構造体４４で処理室５２とヒータ４５
を取囲む構造が採用される。この断熱構造体４４を通過
して高圧容器の高圧円筒体４１に伝達された熱は、その
外周の水冷ジャケット部５３を流れる冷却水により除去
される。なお、符号５４、５５は冷却水の入口と出口を
それぞれ示す。
容器内部の処理室５２を取り囲むように上下方向複数段
に分割されて配置されている。これは、高圧のガスの激
しい自然対流により、処理室５２内上部が高温で下部が
低温という温度分布が発生しやすく、上下方向の均熱性
を確保するための方策である。また、ガスの自然対流は
処理室５２を加熱昇温するための熱が過度に放散される
要因ともなるため、これを効率よく抑制するため、底付
き円筒形状の断熱構造体４４で処理室５２とヒータ４５
を取囲む構造が採用される。この断熱構造体４４を通過
して高圧容器の高圧円筒体４１に伝達された熱は、その
外周の水冷ジャケット部５３を流れる冷却水により除去
される。なお、符号５４、５５は冷却水の入口と出口を
それぞれ示す。
【０００５】上述のような通常のＨＩＰ法における温度
圧力の操作は、処理前におけるＨＩＰ装置内部の空気の
排出のための真空引き・ガス置換の後、図８に示すよう
に、昇温・昇圧、温度・圧力保持、降温（冷却）・減圧
という工程からなっている。図８から明らかなように、
全体の処理時間が長いこと、とくに高価な高圧容器内で
の処理品の滞留時間の長いことが、処理コストの高揚を
招く結果となっており、短サイクル化は工業生産上の大
きな課題となってきた。これを改善するための一つの方
法として、とくに冷却工程の占める時間が長いこと、す
なわち冷却速度が緩慢であることが問題とされ、これを
改善するために、いわゆるＨＩＰ法における急速冷却技
術についての研究開発がなされてきている。
圧力の操作は、処理前におけるＨＩＰ装置内部の空気の
排出のための真空引き・ガス置換の後、図８に示すよう
に、昇温・昇圧、温度・圧力保持、降温（冷却）・減圧
という工程からなっている。図８から明らかなように、
全体の処理時間が長いこと、とくに高価な高圧容器内で
の処理品の滞留時間の長いことが、処理コストの高揚を
招く結果となっており、短サイクル化は工業生産上の大
きな課題となってきた。これを改善するための一つの方
法として、とくに冷却工程の占める時間が長いこと、す
なわち冷却速度が緩慢であることが問題とされ、これを
改善するために、いわゆるＨＩＰ法における急速冷却技
術についての研究開発がなされてきている。
【０００６】急速冷却をおこなうための方法として、初
期には、圧力媒体として用いられる高圧のアルゴンガス
等が、高温時と室温近傍の時とで密度に大きな差異がで
きることから、この密度差により発生する自然対流を利
用する方法が、たとえば米国特許第４２１７０８７号公
報に、同公報に示すような構造のＨＩＰ装置を用いるこ
とにより提案された。この提案の方法では、高圧容器の
側面の円筒部とその内側に配置された断熱構造体との間
の空間内の比較的低温のガスと、処理室部分の高温のガ
スとを、各空間を遮断するために配置された弁を開とす
ることにより連通させ、自然対流による大きな循環流を
発生させる。類似の原理を利用した装置として、他に特
公昭４８−８６８９号公報に提案されたものがある。
期には、圧力媒体として用いられる高圧のアルゴンガス
等が、高温時と室温近傍の時とで密度に大きな差異がで
きることから、この密度差により発生する自然対流を利
用する方法が、たとえば米国特許第４２１７０８７号公
報に、同公報に示すような構造のＨＩＰ装置を用いるこ
とにより提案された。この提案の方法では、高圧容器の
側面の円筒部とその内側に配置された断熱構造体との間
の空間内の比較的低温のガスと、処理室部分の高温のガ
スとを、各空間を遮断するために配置された弁を開とす
ることにより連通させ、自然対流による大きな循環流を
発生させる。類似の原理を利用した装置として、他に特
公昭４８−８６８９号公報に提案されたものがある。
【０００７】しかし、これら自然対流を利用する方法で
は、処理室部分と高圧容器内面のすぐ内側の空間との温
度差が小さくなるにつれて冷却速度が低下する。そのた
め、これを改善して、高圧容器内部にファンやポンプを
設置して前記自然対流に加えて強制的な対流を生じさせ
る方法が提案された。この例として、たとえば実公平３
−３４６３８号公報、米国特許第４５３２９８４号公報
などに提案されているＨＩＰ装置構造が上げられる。
は、処理室部分と高圧容器内面のすぐ内側の空間との温
度差が小さくなるにつれて冷却速度が低下する。そのた
め、これを改善して、高圧容器内部にファンやポンプを
設置して前記自然対流に加えて強制的な対流を生じさせ
る方法が提案された。この例として、たとえば実公平３
−３４６３８号公報、米国特許第４５３２９８４号公報
などに提案されているＨＩＰ装置構造が上げられる。
【０００８】しかし、上記のファンやポンプを用いて強
制的な対流を生じさせて冷却速度を向上させる方法であ
っても、実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装
置構造（同公報の第３図）では、断熱層を強制循環する
循環ガスと炉室内を強制循環する循環ガスとの間で熱交
換させる形式であるため、詳細を後記するように、ある
温度領域までは冷却速度の改善が認められたものの、炉
室（処理室）内部に上側が高温で下側が低温という大き
な温度分布が以前として生じることが認識され、処理室
内部の処理品の熱履歴が場所によって異なるという問題
が認識されるようになった。
制的な対流を生じさせて冷却速度を向上させる方法であ
っても、実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装
置構造（同公報の第３図）では、断熱層を強制循環する
循環ガスと炉室内を強制循環する循環ガスとの間で熱交
換させる形式であるため、詳細を後記するように、ある
温度領域までは冷却速度の改善が認められたものの、炉
室（処理室）内部に上側が高温で下側が低温という大き
な温度分布が以前として生じることが認識され、処理室
内部の処理品の熱履歴が場所によって異なるという問題
が認識されるようになった。
【０００９】また、米国特許第４５３２９８４号公報に
提案のＨＩＰ装置構造では、ポンプやファンによる強制
循環ガスが断熱フードや内側円筒状ライナーのそれぞれ
の内外の空間を交流しながら流れ、更にポンプに近接さ
せて管をコイル状にした熱交換器を設置しているので、
上記実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装置構
造よりも冷却速度を速めることができるものの、断熱フ
ードの内外の空間を強制循環させるポンプが下蓋の一方
に片寄って設置されているため均一な循環ガス流れとは
ならない上に、熱交換器もそのポンプの設置位置に対応
して片寄って設置されているため均一な循環ガスの冷却
が期待できないばかりか、これらの要因が相俟って、上
記実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装置構造
と同様、詳細を後記するように、ある温度領域までは冷
却速度の改善が認められるものの、処理室内部の処理品
の熱履歴が場所によって異なるという問題が想定され
る。
提案のＨＩＰ装置構造では、ポンプやファンによる強制
循環ガスが断熱フードや内側円筒状ライナーのそれぞれ
の内外の空間を交流しながら流れ、更にポンプに近接さ
せて管をコイル状にした熱交換器を設置しているので、
上記実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装置構
造よりも冷却速度を速めることができるものの、断熱フ
ードの内外の空間を強制循環させるポンプが下蓋の一方
に片寄って設置されているため均一な循環ガス流れとは
ならない上に、熱交換器もそのポンプの設置位置に対応
して片寄って設置されているため均一な循環ガスの冷却
が期待できないばかりか、これらの要因が相俟って、上
記実公平３−３４６３８号公報に提案のＨＩＰ装置構造
と同様、詳細を後記するように、ある温度領域までは冷
却速度の改善が認められるものの、処理室内部の処理品
の熱履歴が場所によって異なるという問題が想定され
る。
【００１０】上記各公報に提案されているような冷却速
度の改善方法を用いることによって、保持温度、たとえ
ば１２００℃から３００℃程度までの冷却速度はおおい
に改善された。一方、処理品を取出してハンドリグする
には、火傷による災害を防止するなど安全の観点から、
１００℃以下まで冷却することが好ましいが、上述した
方法を持ってしてもヒートシンク（降温装置）としての
高圧容器などの温度の制約（実質的に表面温度が１００
〜１５０℃となる）から、１００℃以下まで冷却すると
いう点では、必ずしも十分な機能を有していないのが実
状である。
度の改善方法を用いることによって、保持温度、たとえ
ば１２００℃から３００℃程度までの冷却速度はおおい
に改善された。一方、処理品を取出してハンドリグする
には、火傷による災害を防止するなど安全の観点から、
１００℃以下まで冷却することが好ましいが、上述した
方法を持ってしてもヒートシンク（降温装置）としての
高圧容器などの温度の制約（実質的に表面温度が１００
〜１５０℃となる）から、１００℃以下まで冷却すると
いう点では、必ずしも十分な機能を有していないのが実
状である。
【００１１】さらに近年、ＨＩＰ処理と同時に、クエン
チ（Quench）処理を行うという考え方が提案されてお
り、この場合には超急速での冷却と処理室内部の均熱性
が要求されている。この要求に対応するには、処理品お
よび断熱構造体を含む処理室の持つ熱を短時間で抜熱す
るためのヒートシンクが必要であり、従来の高圧容器を
ヒートシンクとして用いるという考え方のみでは、十分
な抜熱効果が得られないことが認識されるようになっ
た。とくに、処理室の直径が１ｍを超えるような大型の
ＨＩＰ装置で、このような要請が強くなりつつある。
チ（Quench）処理を行うという考え方が提案されてお
り、この場合には超急速での冷却と処理室内部の均熱性
が要求されている。この要求に対応するには、処理品お
よび断熱構造体を含む処理室の持つ熱を短時間で抜熱す
るためのヒートシンクが必要であり、従来の高圧容器を
ヒートシンクとして用いるという考え方のみでは、十分
な抜熱効果が得られないことが認識されるようになっ
た。とくに、処理室の直径が１ｍを超えるような大型の
ＨＩＰ装置で、このような要請が強くなりつつある。
【００１２】上記に述べた従来技術では、この新たな要
請には必ずしも対応ができず、本発明は、このような従
来技術の問題点を解消すべくなされたものであって、そ
の目的は、クエンチ処理を行ったり、人間が処理品を安
全にハンドリングできる１００℃以下の温度域まで効率
よく冷却し得る熱間等方圧プレス装置（ＨＩＰ装置）お
よび熱間等方圧プレス方法（ＨＩＰ方法）を提供するも
のである。
請には必ずしも対応ができず、本発明は、このような従
来技術の問題点を解消すべくなされたものであって、そ
の目的は、クエンチ処理を行ったり、人間が処理品を安
全にハンドリングできる１００℃以下の温度域まで効率
よく冷却し得る熱間等方圧プレス装置（ＨＩＰ装置）お
よび熱間等方圧プレス方法（ＨＩＰ方法）を提供するも
のである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明（請求項１）に係る熱間等方圧プレス装置
は、高圧容器内部に処理品およびヒータを収納し得る底
付き円筒形のケーシングと、このケーシングの外側に該
ケーシングを覆うように底付き円筒形でかつガス流量調
整用弁が設けられた断熱構造体と、この断熱構造体と前
記高圧容器の内面とにより画成される空間に水冷却機構
を有するヒートシンクとを備えるとともに、さらに処理
品を収納する処理室空間の均熱化を促進するための圧力
媒体ガス攪拌用のファンを前記ケーシング内部の下側に
配置してなるものである。
め、本発明（請求項１）に係る熱間等方圧プレス装置
は、高圧容器内部に処理品およびヒータを収納し得る底
付き円筒形のケーシングと、このケーシングの外側に該
ケーシングを覆うように底付き円筒形でかつガス流量調
整用弁が設けられた断熱構造体と、この断熱構造体と前
記高圧容器の内面とにより画成される空間に水冷却機構
を有するヒートシンクとを備えるとともに、さらに処理
品を収納する処理室空間の均熱化を促進するための圧力
媒体ガス攪拌用のファンを前記ケーシング内部の下側に
配置してなるものである。
【００１４】上記の構成では、断熱構造体の内側にケー
シングを設置し、そのケーシングの内側に処理室を画成
することで、処理室内部のガス流れと外部のガス流れを
区分して熱交換させるようにした。また、断熱構造体に
ガス流量調整用弁を設け、その弁を開とすることで、断
熱構造体と高圧容器の内面とにより画成される空間と前
記処理室外部とを連通させ、断熱構造体の内外でガスを
循環させるようにした。また、断熱構造体と高圧容器の
内面とにより画成される空間に水冷却機構を有するヒー
トシンク（降温装置）を設けることで、当該空間を循環
するガスを効率的に且つ均一に冷却するようにした。ま
た、前記ケーシング内部の下側に圧力媒体ガス攪拌用の
ファンを設置し、このファンにより処理品を収納する処
理室空間内の圧力媒体ガスを攪拌し均熱化を促進するよ
うにした。
シングを設置し、そのケーシングの内側に処理室を画成
することで、処理室内部のガス流れと外部のガス流れを
区分して熱交換させるようにした。また、断熱構造体に
ガス流量調整用弁を設け、その弁を開とすることで、断
熱構造体と高圧容器の内面とにより画成される空間と前
記処理室外部とを連通させ、断熱構造体の内外でガスを
循環させるようにした。また、断熱構造体と高圧容器の
内面とにより画成される空間に水冷却機構を有するヒー
トシンク（降温装置）を設けることで、当該空間を循環
するガスを効率的に且つ均一に冷却するようにした。ま
た、前記ケーシング内部の下側に圧力媒体ガス攪拌用の
ファンを設置し、このファンにより処理品を収納する処
理室空間内の圧力媒体ガスを攪拌し均熱化を促進するよ
うにした。
【００１５】従って、上記のことにより、ＨＩＰ処理後
の冷却の際、ケーシングの外側では、断熱構造体と高圧
容器の内面とにより画成される空間内ではヒートシンク
により圧力媒体ガスが強制冷却されて下降し、ケーシン
グと断熱構造体の間の空間ではケーシングを介して熱交
換された圧力媒体ガスが昇温されて上昇し、圧力媒体ガ
スの循環と共に急速冷却が行われる。また、ケーシング
の内側では、圧力媒体ガス攪拌用のファンにより処理品
を収納する処理室空間内の圧力媒体ガスが攪拌され均熱
化が促進されると同時にケーシングを介して熱交換され
て急速冷却され、処理品及び処理室内はもとよりケーシ
ング、断熱構造体の冷却が効率的に行える。
の冷却の際、ケーシングの外側では、断熱構造体と高圧
容器の内面とにより画成される空間内ではヒートシンク
により圧力媒体ガスが強制冷却されて下降し、ケーシン
グと断熱構造体の間の空間ではケーシングを介して熱交
換された圧力媒体ガスが昇温されて上昇し、圧力媒体ガ
スの循環と共に急速冷却が行われる。また、ケーシング
の内側では、圧力媒体ガス攪拌用のファンにより処理品
を収納する処理室空間内の圧力媒体ガスが攪拌され均熱
化が促進されると同時にケーシングを介して熱交換され
て急速冷却され、処理品及び処理室内はもとよりケーシ
ング、断熱構造体の冷却が効率的に行える。
【００１６】また、上記請求項１に記載の熱間等方圧プ
レス装置においては、ヒートシンク内面と断熱構造体外
面とにより画成される空間のガスの対流を制御して冷却
速度を向上させるための循環流促進用ファンをヒートシ
ンクの内側かつ断熱構造体の外側に配置されてあっても
よい（請求項２）。このような循環流促進用ファンを配
置することで、ケーシングの外側での圧力媒体ガスの循
環が、ヒートシンクの冷却による強制循環に加えてさら
に強制的に循環され、上述の作用効果がより効果的に得
られる。
レス装置においては、ヒートシンク内面と断熱構造体外
面とにより画成される空間のガスの対流を制御して冷却
速度を向上させるための循環流促進用ファンをヒートシ
ンクの内側かつ断熱構造体の外側に配置されてあっても
よい（請求項２）。このような循環流促進用ファンを配
置することで、ケーシングの外側での圧力媒体ガスの循
環が、ヒートシンクの冷却による強制循環に加えてさら
に強制的に循環され、上述の作用効果がより効果的に得
られる。
【００１７】また、上記請求項１または２の何れかに記
載の熱間等方圧プレス装置においては、断熱構造体と高
圧円筒体との空間に配置されるヒートシンクが、金属製
の耐圧パイプ材を多数本並べて冷却水の流量を配分する
ためのヘッダ部材に結合された構造であってもよい（請
求項３）。このようなヒートシンクを用いることで、ケ
ーシングの外側での圧力媒体ガスの循環が、ヒートシン
クの冷却による強制循環に加えてさらに強制的に循環さ
れ、上述の作用効果がより効果的に得られる。特に請求
項２の構成と併合した場合には、冷却速度を大きく向上
させることができる。
載の熱間等方圧プレス装置においては、断熱構造体と高
圧円筒体との空間に配置されるヒートシンクが、金属製
の耐圧パイプ材を多数本並べて冷却水の流量を配分する
ためのヘッダ部材に結合された構造であってもよい（請
求項３）。このようなヒートシンクを用いることで、ケ
ーシングの外側での圧力媒体ガスの循環が、ヒートシン
クの冷却による強制循環に加えてさらに強制的に循環さ
れ、上述の作用効果がより効果的に得られる。特に請求
項２の構成と併合した場合には、冷却速度を大きく向上
させることができる。
【００１８】また、上記請求項１乃至３の何れかに記載
の熱間等方圧プレス装置においては、高圧容器または／
および上蓋に水冷却機構を設けてもよい（請求項４）。
このような水冷却機構を設けることで、高圧容器および
上蓋もヒートシンクとしての機能を発揮し、上述の作用
効果がより効果的に得られる。
の熱間等方圧プレス装置においては、高圧容器または／
および上蓋に水冷却機構を設けてもよい（請求項４）。
このような水冷却機構を設けることで、高圧容器および
上蓋もヒートシンクとしての機能を発揮し、上述の作用
効果がより効果的に得られる。
【００１９】またさらに、上記の目的を達成するため、
本発明（請求項５）に係る熱間等方圧プレス方法は、上
記請求項１に記載の熱間等方圧プレス装置を用いて熱間
等方圧プレス処理を行う過程における保持後の冷却工程
で、処理室内部の所定部位の冷却速度が、あらかじめ設
定された所定の冷却速度となるように制御するととも
に、冷却工程における均熱性を確保すべく、処理室上部
の温度値と処理室下部の温度値の差に応じて、圧力媒体
ガス攪拌用ファンのガス循環流量を制御して均熱性を確
保するものである。これにより、ＨＩＰ処理後の冷却に
おいて、冷却速度と均熱性を確保しつつ効率的な冷却処
理が行える。
本発明（請求項５）に係る熱間等方圧プレス方法は、上
記請求項１に記載の熱間等方圧プレス装置を用いて熱間
等方圧プレス処理を行う過程における保持後の冷却工程
で、処理室内部の所定部位の冷却速度が、あらかじめ設
定された所定の冷却速度となるように制御するととも
に、冷却工程における均熱性を確保すべく、処理室上部
の温度値と処理室下部の温度値の差に応じて、圧力媒体
ガス攪拌用ファンのガス循環流量を制御して均熱性を確
保するものである。これにより、ＨＩＰ処理後の冷却に
おいて、冷却速度と均熱性を確保しつつ効率的な冷却処
理が行える。
【００２０】また、本発明（請求項６）に係る熱間等方
圧プレス方法は、上記請求項２に記載の熱間等方圧プレ
ス装置を用いて熱間等方圧プレス処理を行う過程におけ
る保持後の冷却工程で、処理室内部の所定部位の冷却速
度が、あらかじめ設定された所定の冷却速度となるよう
に制御するとともに、冷却工程における均熱性を確保す
べく、処理室上部の温度値と処理室下部の温度値の差に
応じて、圧力媒体ガス攪拌用ファンのガス循環流量を制
御して均熱性を確保するとともに、少なくとも低温度域
では循環流促進用ファンを駆動して当該低温度域での冷
却速度をさらに向上させるものである。これにより、Ｈ
ＩＰ処理後の冷却において、低温領域まで優れた均熱性
を保持しつつ急速冷却が行える。
圧プレス方法は、上記請求項２に記載の熱間等方圧プレ
ス装置を用いて熱間等方圧プレス処理を行う過程におけ
る保持後の冷却工程で、処理室内部の所定部位の冷却速
度が、あらかじめ設定された所定の冷却速度となるよう
に制御するとともに、冷却工程における均熱性を確保す
べく、処理室上部の温度値と処理室下部の温度値の差に
応じて、圧力媒体ガス攪拌用ファンのガス循環流量を制
御して均熱性を確保するとともに、少なくとも低温度域
では循環流促進用ファンを駆動して当該低温度域での冷
却速度をさらに向上させるものである。これにより、Ｈ
ＩＰ処理後の冷却において、低温領域まで優れた均熱性
を保持しつつ急速冷却が行える。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の図面を
参照しつつ本発明について詳細に説明する。図１は、本
発明に係るＨＩＰ装置の断面説明図である。高圧円筒体
１、上蓋２、下蓋３からなる高圧容器の内側に、底付き
円筒形状のケーシング６が配置され、その内部に処理室
７が形成されている。処理室７にはガスの流動が容易に
なるような穴１９が形成された処理品ケース８が配置さ
れ、処理品９が配置される。処理品ケース８は、ガス流
通のための穴２０が形成された処理品台１０の上に載置
されている。その処理品台１０の内部には、加熱用のヒ
ータ１１や圧力媒体ガス攪拌用のファン１２、さらには
圧力媒体ガス攪拌用のファン１２を駆動するモータ１３
への熱の伝達を遮断するための遮熱板１４等が収納され
ている。
参照しつつ本発明について詳細に説明する。図１は、本
発明に係るＨＩＰ装置の断面説明図である。高圧円筒体
１、上蓋２、下蓋３からなる高圧容器の内側に、底付き
円筒形状のケーシング６が配置され、その内部に処理室
７が形成されている。処理室７にはガスの流動が容易に
なるような穴１９が形成された処理品ケース８が配置さ
れ、処理品９が配置される。処理品ケース８は、ガス流
通のための穴２０が形成された処理品台１０の上に載置
されている。その処理品台１０の内部には、加熱用のヒ
ータ１１や圧力媒体ガス攪拌用のファン１２、さらには
圧力媒体ガス攪拌用のファン１２を駆動するモータ１３
への熱の伝達を遮断するための遮熱板１４等が収納され
ている。
【００２２】ケーシング６は下端部に均圧孔２１が設け
られ、その外側には、上部に冷却を促進するためのガス
流量調整弁１５が配置された底付き円筒形状の断熱構造
体１６が配置されている。この断熱構造体１６と高圧円
筒体１との間の空間には水冷却機構を有するヒートシン
ク１７が配置されている。このヒートシンク１７の上部
の上蓋２との結合部分は冷却水を円筒部２２に分配する
ためのヘッダ２３となっている。このヘッダ２３と断熱
構造体１６の上面との空間には、必要であれば循環流促
進用ファン１８が配置でき、配置した場合には、ＨＩＰ
処理後の冷却過程での低温域（例えば５００℃以下）に
なった時点での冷却速度をより向上させることができ
る。
られ、その外側には、上部に冷却を促進するためのガス
流量調整弁１５が配置された底付き円筒形状の断熱構造
体１６が配置されている。この断熱構造体１６と高圧円
筒体１との間の空間には水冷却機構を有するヒートシン
ク１７が配置されている。このヒートシンク１７の上部
の上蓋２との結合部分は冷却水を円筒部２２に分配する
ためのヘッダ２３となっている。このヘッダ２３と断熱
構造体１６の上面との空間には、必要であれば循環流促
進用ファン１８が配置でき、配置した場合には、ＨＩＰ
処理後の冷却過程での低温域（例えば５００℃以下）に
なった時点での冷却速度をより向上させることができ
る。
【００２３】下蓋３は、リング状の蓋４とその内側のプ
ラグ状蓋５とで構成され、本例ではプラグ状蓋５に埋設
するようにして圧力媒体ガス攪拌用ファン１２が設けら
れるとともに、処理品９、処理品ケース８、処理品台１
０の出し入れはプラグ状蓋５のみを昇降させることによ
り行われる。ケーシング６および断熱構造体１６はリン
グ状蓋４の上に載置されている。また、ヒートシンク１
７はヘッダ２３と円筒部２２とで構成され、ヘッダ２３
を上にして上蓋２から懸垂された形態で保持されてい
る。なお、符号２４は上蓋３に形成された圧力媒体とな
る高圧ガスの導入孔、２５は上蓋３に設けられたガス流
量調整弁１５と循環流促進用ファン１８の駆動機構部、
２６は処理品台１０の下部に形成されたガス流通孔をそ
れぞれ示す。
ラグ状蓋５とで構成され、本例ではプラグ状蓋５に埋設
するようにして圧力媒体ガス攪拌用ファン１２が設けら
れるとともに、処理品９、処理品ケース８、処理品台１
０の出し入れはプラグ状蓋５のみを昇降させることによ
り行われる。ケーシング６および断熱構造体１６はリン
グ状蓋４の上に載置されている。また、ヒートシンク１
７はヘッダ２３と円筒部２２とで構成され、ヘッダ２３
を上にして上蓋２から懸垂された形態で保持されてい
る。なお、符号２４は上蓋３に形成された圧力媒体とな
る高圧ガスの導入孔、２５は上蓋３に設けられたガス流
量調整弁１５と循環流促進用ファン１８の駆動機構部、
２６は処理品台１０の下部に形成されたガス流通孔をそ
れぞれ示す。
【００２４】次に、上記構成のＨＩＰ装置によるＨＩＰ
処理について説明する。図２は、比較のために示すもの
で、本発明で必須としている圧力媒体ガス攪拌用ファン
１２を用いないで、ヒートシンク１７とガス流量調整弁
１５を用いて急速冷却を行ったときの、処理室７の上部
と下部の冷却速度を模式的に示したグラフ図である。こ
の例のように、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２を用いな
いと、処理室７の下部は冷却されたガスが下降するため
急速に冷却されるものの、上部はかなり高温のままとい
う状態となる。このような上下方向の温度分布は、ＨＩ
Ｐ処理後の処理品９の取出しが結局、上部の温度が十分
に下がるまで行えず、実質的な処理時間の短縮の効果が
得られない問題を有し、また、熱処理という観点では、
処理室７内の上部の処理品９と下部の処理品９で異なっ
た熱履歴をもつこととなり、品質の管理面での問題も生
じることとなる。なお、図において、急冷（Ａ）は高圧
ガスの強制対流を利用しての急冷、急冷（Ｂ）は高圧ガ
スを高圧容器外に放出して減圧するときの、ガスの断熱
膨張による冷却効果による急冷を行ったものである。
処理について説明する。図２は、比較のために示すもの
で、本発明で必須としている圧力媒体ガス攪拌用ファン
１２を用いないで、ヒートシンク１７とガス流量調整弁
１５を用いて急速冷却を行ったときの、処理室７の上部
と下部の冷却速度を模式的に示したグラフ図である。こ
の例のように、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２を用いな
いと、処理室７の下部は冷却されたガスが下降するため
急速に冷却されるものの、上部はかなり高温のままとい
う状態となる。このような上下方向の温度分布は、ＨＩ
Ｐ処理後の処理品９の取出しが結局、上部の温度が十分
に下がるまで行えず、実質的な処理時間の短縮の効果が
得られない問題を有し、また、熱処理という観点では、
処理室７内の上部の処理品９と下部の処理品９で異なっ
た熱履歴をもつこととなり、品質の管理面での問題も生
じることとなる。なお、図において、急冷（Ａ）は高圧
ガスの強制対流を利用しての急冷、急冷（Ｂ）は高圧ガ
スを高圧容器外に放出して減圧するときの、ガスの断熱
膨張による冷却効果による急冷を行ったものである。
【００２５】これに対して、圧力媒体ガス攪拌用ファン
１２を用いた本発明によれば、このような問題は発生し
ない。すなわち、本発明では、圧力容器内の圧力媒体ガ
スの流れは、図３に示すように、ケーシング６の外側で
は、上記比較例と同じで、断熱構造体１６と高圧円筒体
１の内面とにより画成される空間内ではヒートシンク１
７により冷却されて下降する流れ、ケーシング６と断熱
構造体１７の間の空間ではケーシング６を介して熱交換
された昇温されて上昇する流れとなって循環し、実線矢
印Ａで示す循環流れとなるが、ケーシング６の内側で
は、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２により、処理品９を
収納する処理品ケース８内及びヒータ１１を収納する処
理品台１０内では攪拌を伴う上昇する流れ、処理品ケー
ス８及び処理品台１０とケーシング６の間ではケーシン
グ６の内面に沿う下降する流れとなって循環し、破線矢
印Ｂで示す圧力媒体ガス攪拌用ファン１２による強制循
環流れとなる。
１２を用いた本発明によれば、このような問題は発生し
ない。すなわち、本発明では、圧力容器内の圧力媒体ガ
スの流れは、図３に示すように、ケーシング６の外側で
は、上記比較例と同じで、断熱構造体１６と高圧円筒体
１の内面とにより画成される空間内ではヒートシンク１
７により冷却されて下降する流れ、ケーシング６と断熱
構造体１７の間の空間ではケーシング６を介して熱交換
された昇温されて上昇する流れとなって循環し、実線矢
印Ａで示す循環流れとなるが、ケーシング６の内側で
は、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２により、処理品９を
収納する処理品ケース８内及びヒータ１１を収納する処
理品台１０内では攪拌を伴う上昇する流れ、処理品ケー
ス８及び処理品台１０とケーシング６の間ではケーシン
グ６の内面に沿う下降する流れとなって循環し、破線矢
印Ｂで示す圧力媒体ガス攪拌用ファン１２による強制循
環流れとなる。
【００２６】図４は、上記本発明で必須とする圧力媒体
ガス攪拌用ファン１２を用いた場合の、処理室７の上部
と下部の冷却速度を模式的に示したグラフ図である。こ
の図４より明らかなように、圧力媒体ガス攪拌用ファン
１２を用いることにより、ケーシング６の内側の圧力媒
体ガスは、ケーシング６を介しての熱交換が積極的にな
され、急速冷却と同時に均熱化が図られている。なお、
図において、急冷（Ａ）は高圧ガスの強制対流を利用し
ての急冷、急冷（Ｂ）は高圧ガスを高圧容器外に放出し
て減圧するときの、ガスの断熱膨張による冷却効果によ
る急冷を行ったものである。
ガス攪拌用ファン１２を用いた場合の、処理室７の上部
と下部の冷却速度を模式的に示したグラフ図である。こ
の図４より明らかなように、圧力媒体ガス攪拌用ファン
１２を用いることにより、ケーシング６の内側の圧力媒
体ガスは、ケーシング６を介しての熱交換が積極的にな
され、急速冷却と同時に均熱化が図られている。なお、
図において、急冷（Ａ）は高圧ガスの強制対流を利用し
ての急冷、急冷（Ｂ）は高圧ガスを高圧容器外に放出し
て減圧するときの、ガスの断熱膨張による冷却効果によ
る急冷を行ったものである。
【００２７】また、上記ケーシング６の外側の循環流れ
と内側の強制循環流れにより、処理品９及び処理室７内
はもとよりケーシング６、断熱構造体１６の冷却が効率
的に行え、これにより、クエンチ処理を行ったり、人間
が処理品を安全にハンドリングできる１００℃以下の温
度域まで効率よく冷却し得る。
と内側の強制循環流れにより、処理品９及び処理室７内
はもとよりケーシング６、断熱構造体１６の冷却が効率
的に行え、これにより、クエンチ処理を行ったり、人間
が処理品を安全にハンドリングできる１００℃以下の温
度域まで効率よく冷却し得る。
【００２８】なお、冷却時の均熱性については、図３に
示すように、処理室７の上部と下部のそれぞれにたとえ
ば熱電対などの温度センサ２７、２８を設置し、当該温
度センサ２７、２８の温度指示値が所定の値、たとえば
±５℃となるように、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２の
ガス循環量（ファンの回転数）を制御することにより行
うことができる。
示すように、処理室７の上部と下部のそれぞれにたとえ
ば熱電対などの温度センサ２７、２８を設置し、当該温
度センサ２７、２８の温度指示値が所定の値、たとえば
±５℃となるように、圧力媒体ガス攪拌用ファン１２の
ガス循環量（ファンの回転数）を制御することにより行
うことができる。
【００２９】また、冷却速度については、循環流促進用
ファン１８を設けていない場合には、ガス流量調整弁１
５をオンオフ開閉・または開度を制御して断熱構造体１
６の内外の自然対流によるガスの循環量を制御する。他
方、循環流促進用ファン１８を設けた場合には、処理室
７の内部が７００〜８００℃のように高温時にはガス流
量調整弁１５のオンオフ開閉・または開度制御で冷却速
度を制御し、該弁１５をほぼ全開としても十分な冷却速
度が得られなくなったとき、すなわち５００℃以下の温
度域に成ったときに循環流促進用ファン１８を駆動する
とよい。これにより、上述したケーシング６の外側の循
環流れと内側の強制循環流れがより効率よく行えること
から、処理品９及び処理室７内はもとよりケーシング
６、断熱構造体１６の冷却が効率的に行えるとともに、
クエンチ処理を行ったり、人間が処理品を安全にハンド
リングできる１００℃以下の温度域までより効率よく冷
却し得る。
ファン１８を設けていない場合には、ガス流量調整弁１
５をオンオフ開閉・または開度を制御して断熱構造体１
６の内外の自然対流によるガスの循環量を制御する。他
方、循環流促進用ファン１８を設けた場合には、処理室
７の内部が７００〜８００℃のように高温時にはガス流
量調整弁１５のオンオフ開閉・または開度制御で冷却速
度を制御し、該弁１５をほぼ全開としても十分な冷却速
度が得られなくなったとき、すなわち５００℃以下の温
度域に成ったときに循環流促進用ファン１８を駆動する
とよい。これにより、上述したケーシング６の外側の循
環流れと内側の強制循環流れがより効率よく行えること
から、処理品９及び処理室７内はもとよりケーシング
６、断熱構造体１６の冷却が効率的に行えるとともに、
クエンチ処理を行ったり、人間が処理品を安全にハンド
リングできる１００℃以下の温度域までより効率よく冷
却し得る。
【００３０】ここで、たとえばアルミ合金鋳物のＨＩＰ
処理を例として考えると、処理温度と圧力は４５０〜５
３０℃、１００ＭＰａで、保持時間は処理物の大きさに
依存するが、１〜３時間である。保持後、処理品をＨＩ
Ｐ装置から取出してハンドリングするには、好ましくは
１００℃以下まで冷却することが推奨されるが、従来は
この１００℃以下にするには、装置の大きさ、処理品の
量に依存するが、処理室径３０ｍｍ以上のＨＩＰでは５
〜２０時間かかる。これに対し、本発明によれば、１〜
２時間の冷却および減圧時間で十分に、１００℃以下の
温度での処理品の取出し・ハンドリングが可能となる。
処理を例として考えると、処理温度と圧力は４５０〜５
３０℃、１００ＭＰａで、保持時間は処理物の大きさに
依存するが、１〜３時間である。保持後、処理品をＨＩ
Ｐ装置から取出してハンドリングするには、好ましくは
１００℃以下まで冷却することが推奨されるが、従来は
この１００℃以下にするには、装置の大きさ、処理品の
量に依存するが、処理室径３０ｍｍ以上のＨＩＰでは５
〜２０時間かかる。これに対し、本発明によれば、１〜
２時間の冷却および減圧時間で十分に、１００℃以下の
温度での処理品の取出し・ハンドリングが可能となる。
【００３１】なお、上記例のＨＩＰ装置において、冷却
速度を最大限に発揮させるには、伝熱面積が大きくかつ
熱吸収量の大きなヒートシンク１７が必要である。そこ
で、本発明では、熱源に近いところ、すなわち高圧容器
の内部にヒートシンク１７を配置することとし、大きな
表面積すなわち伝熱面積を実現するために高圧円筒の内
側の空間にまで水路を備える金属製（すなわち十分な強
度と大きな熱伝導率をもつ材料）の水冷却構造体（熱交
換器）を使用することとした。具体的なヒートシンク１
７の例を図５に示す。
速度を最大限に発揮させるには、伝熱面積が大きくかつ
熱吸収量の大きなヒートシンク１７が必要である。そこ
で、本発明では、熱源に近いところ、すなわち高圧容器
の内部にヒートシンク１７を配置することとし、大きな
表面積すなわち伝熱面積を実現するために高圧円筒の内
側の空間にまで水路を備える金属製（すなわち十分な強
度と大きな熱伝導率をもつ材料）の水冷却構造体（熱交
換器）を使用することとした。具体的なヒートシンク１
７の例を図５に示す。
【００３２】図５に示すヒートシンク１７は、円盤状の
上部ヘッダ３２とリング状の下部ヘッダ３３との間に多
数の金属パイプ２９を設けて構成されている。上部ヘッ
ダ３２は、その上面には冷却水の導入口３０と排水口３
１が設けられ、中央部にはガス流量調整弁１５の弁駆動
用軸を挿通するための孔３４が上下方向に貫通して設け
られている。金属パイプ２９は、一端を上部ヘッダ３２
の周辺部に他端を下部ヘッダ３３にそれぞれ溶接により
結合されており、隣合う１本づつあるいは複数本づつを
数本を単位として導入口３０から下方へ向かう水路と、
再び上方へ向かって排水口３１に至る水路とに形成され
ている。これにより、高圧容器の外部より導入された冷
却水は、導入口３０より金属パイプ２９内を流下し、下
部ヘッダ３３内を経て隣合う金属パイプ２９内を上昇
し、排水口を経て高圧容器外へと排水される。
上部ヘッダ３２とリング状の下部ヘッダ３３との間に多
数の金属パイプ２９を設けて構成されている。上部ヘッ
ダ３２は、その上面には冷却水の導入口３０と排水口３
１が設けられ、中央部にはガス流量調整弁１５の弁駆動
用軸を挿通するための孔３４が上下方向に貫通して設け
られている。金属パイプ２９は、一端を上部ヘッダ３２
の周辺部に他端を下部ヘッダ３３にそれぞれ溶接により
結合されており、隣合う１本づつあるいは複数本づつを
数本を単位として導入口３０から下方へ向かう水路と、
再び上方へ向かって排水口３１に至る水路とに形成され
ている。これにより、高圧容器の外部より導入された冷
却水は、導入口３０より金属パイプ２９内を流下し、下
部ヘッダ３３内を経て隣合う金属パイプ２９内を上昇
し、排水口を経て高圧容器外へと排水される。
【００３３】上記のように、ヒートシンク１７の円筒部
２２を、金属パイプ２９を用いて構成することにより、
単に内外二重の円筒体を区画して水路を構成した円筒部
２２に比較して伝熱面積を例えば１．５〜３倍に大きく
でき、冷却効率を高めることができる。
２２を、金属パイプ２９を用いて構成することにより、
単に内外二重の円筒体を区画して水路を構成した円筒部
２２に比較して伝熱面積を例えば１．５〜３倍に大きく
でき、冷却効率を高めることができる。
【００３４】なお、伝熱面積という観点では、高圧容器
の高圧円筒体１および上蓋２の内面は放熱部材として有
効に作用することは従来のＨＩＰ装置と同様であるの
で、これらを併用することも、当然推奨される。たとえ
ば図６はその例を示すものであって、高圧円筒体１の外
周に水冷ジャケット３５を設け、高圧円筒体１との間に
冷却水の流路３６を形成し、高圧円筒体１を放熱部材と
して構成するものである。このような構成をも採り入れ
ることにより、より冷却速度を向上させることができ、
処理品９の急速冷却ができる。
の高圧円筒体１および上蓋２の内面は放熱部材として有
効に作用することは従来のＨＩＰ装置と同様であるの
で、これらを併用することも、当然推奨される。たとえ
ば図６はその例を示すものであって、高圧円筒体１の外
周に水冷ジャケット３５を設け、高圧円筒体１との間に
冷却水の流路３６を形成し、高圧円筒体１を放熱部材と
して構成するものである。このような構成をも採り入れ
ることにより、より冷却速度を向上させることができ、
処理品９の急速冷却ができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のＨＩＰ処理の問題点とされてきた 、（１）長時
間の処理サイクル、とくに冷却時間の問題、それと、
（２）冷却過程における処理室内の上部と下部での温度
分布の発生の問題、が解消され、短時間で、処理品をＨ
ＩＰ装置から取出すことが可能となる。この結果、ＨＩ
Ｐ処理のコストの大幅な低減を期待することが可能とな
り、これまで、ＨＩＰ処理コストが高いことが障壁とな
ってＨＩＰ処理の技術的効果が確認されていても、ＨＩ
Ｐ処理が適用できなかった多くのアルミ合金鋳造品など
への適用も可能となるなど、工業生産へのＨＩＰ法の適
用分野が拡大でき、産業の発達に資するところ極めて大
きい。
従来のＨＩＰ処理の問題点とされてきた 、（１）長時
間の処理サイクル、とくに冷却時間の問題、それと、
（２）冷却過程における処理室内の上部と下部での温度
分布の発生の問題、が解消され、短時間で、処理品をＨ
ＩＰ装置から取出すことが可能となる。この結果、ＨＩ
Ｐ処理のコストの大幅な低減を期待することが可能とな
り、これまで、ＨＩＰ処理コストが高いことが障壁とな
ってＨＩＰ処理の技術的効果が確認されていても、ＨＩ
Ｐ処理が適用できなかった多くのアルミ合金鋳造品など
への適用も可能となるなど、工業生産へのＨＩＰ法の適
用分野が拡大でき、産業の発達に資するところ極めて大
きい。
【図１】本発明に係るＨＩＰ装置の断面説明図である。
【図２】本発明のＨＩＰ装置において、圧力媒体ガス攪
拌用ファンを用いない場合の、時間経過に伴う装置内の
温度と圧力の変化を示す比較例としての模式的グラフ図
である。
拌用ファンを用いない場合の、時間経過に伴う装置内の
温度と圧力の変化を示す比較例としての模式的グラフ図
である。
【図３】本発明に係るＨＩＰ装置における、冷却時の圧
力媒体ガスの流れを併記する断面説明図である。
力媒体ガスの流れを併記する断面説明図である。
【図４】本発明に係るＨＩＰ装置における、時間経過に
伴う装置内の温度と圧力の変化を示す模式的グラフ図で
ある。
伴う装置内の温度と圧力の変化を示す模式的グラフ図で
ある。
【図５】本発明に係るヒートシンクの斜視図である。
【図６】本発明に係る別の例のＨＩＰ装置の断面説明図
である。
である。
【図７】従来のＨＩＰ装置の断面説明図である。
【図８】図７に示す従来のＨＩＰ装置における、時間経
過に伴う装置内の温度と圧力の変化を示す模式的グラフ
図である。
過に伴う装置内の温度と圧力の変化を示す模式的グラフ
図である。
１：高圧円筒体 ２：上蓋
３：下蓋 ４：リング状蓋 ５：プラグ状蓋
６：ケーシング ７：処理室 ８：処理品ケース
９：処理品 １０：処理品台 １１：加熱用ヒータ １２：圧力媒体ガス攪拌用ファン １
３：モータ １４：遮熱板 １５：ガス流量調整弁 １
６：断熱構造体 １７：ヒートシンク １８：循環流促進用ファン １９、２０：穴 ２１：均圧孔 ２
２：円筒部 ２３：ヘッダ ２４：高圧ガス導入孔 ２
５：駆動機構部 ２６：ガス流通孔 ２７、２８：温度センサ ２
９：金属パイプ ３０：冷却水導入口 ３１：冷却水排水口 ３
２：上部ヘッダ ３３：下部ヘッダ ３４：孔 ３
５：水冷ジャケット ３６：冷却水の流路 Ａ、Ｂ：圧力媒体ガスの循環流れ
３：下蓋 ４：リング状蓋 ５：プラグ状蓋
６：ケーシング ７：処理室 ８：処理品ケース
９：処理品 １０：処理品台 １１：加熱用ヒータ １２：圧力媒体ガス攪拌用ファン １
３：モータ １４：遮熱板 １５：ガス流量調整弁 １
６：断熱構造体 １７：ヒートシンク １８：循環流促進用ファン １９、２０：穴 ２１：均圧孔 ２
２：円筒部 ２３：ヘッダ ２４：高圧ガス導入孔 ２
５：駆動機構部 ２６：ガス流通孔 ２７、２８：温度センサ ２
９：金属パイプ ３０：冷却水導入口 ３１：冷却水排水口 ３
２：上部ヘッダ ３３：下部ヘッダ ３４：孔 ３
５：水冷ジャケット ３６：冷却水の流路 Ａ、Ｂ：圧力媒体ガスの循環流れ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小舟 惠生
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号
株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
(72)発明者 藤川 隆男
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号
コベルコ産機サービス株式会社内
Ｆターム(参考） 4E090 CA06 DA01 DA07 DB02
4K018 EA13 EA20
Claims (6)
- 【請求項１】 高圧容器内部に処理品およびヒータを収
納し得る底付き円筒形のケーシングと、このケーシング
の外側に該ケーシングを覆うように底付き円筒形でかつ
ガス流量調整用弁が設けられた断熱構造体と、この断熱
構造体と前記高圧容器の内面とにより画成される空間に
水冷却機構を有するヒートシンクとを備えるとともに、
さらに処理品を収納する処理室空間の均熱化を促進する
ための圧力媒体ガス攪拌用のファンを前記ケーシング内
部の下側に配置したことを特徴とする熱間等方圧プレス
装置。 - 【請求項２】 ヒートシンク内面と断熱構造体外面とに
より画成される空間のガスの対流を制御して冷却速度を
向上させるための循環流促進用ファンをヒートシンクの
内側かつ断熱構造体の外側に配置してなる請求項１に記
載の熱間等方圧プレス装置。 - 【請求項３】 断熱構造体と高圧容器との空間に配置さ
れるヒートシンクが、金属製の耐圧パイプ材を多数本並
べて冷却水の流量を配分するためのヘッダ部材に結合さ
れた構造である請求項１または２に記載の熱間等方圧プ
レス装置。 - 【請求項４】 高圧容器または／および上蓋に水冷却機
構を設けてなる請求項１乃至３の何れかに記載の熱間等
方圧プレス装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の熱間等方圧プレス装置
を用いて熱間等方圧プレス処理を行う過程における保持
後の冷却工程で、処理室内部の所定部位の冷却速度が、
あらかじめ設定された所定の冷却速度となるようにガス
流量調整弁を制御するとともに、冷却工程における均熱
性を確保すべく、処理室上部の温度値と処理室下部の温
度値の差に応じて、圧力媒体ガス攪拌用ファンのガス循
環流量を制御して均熱性を確保することを特徴とする熱
間等方圧プレス方法。 - 【請求項６】 請求項２に記載の熱間等方圧プレス装置
を用いて熱間等方圧プレス処理を行う過程における保持
後の冷却工程で、処理室内部の所定部位の冷却速度が、
あらかじめ設定された所定の冷却速度となるように制御
するとともに、冷却工程における均熱性を確保すべく、
処理室上部の温度値と処理室下部の温度値の差に応じ
て、圧力媒体ガス攪拌用ファンのガス循環流量を制御し
て均熱性を確保するとともに、少なくとも低温度域では
循環流促進用ファンを駆動して当該低温度域での冷却速
度をさらに向上させることを特徴とする熱間等方圧プレ
ス方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002092061A JP3916490B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 熱間等方圧プレス装置および熱間等方圧プレス方法 |
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-
2003
- 2003-03-17 US US10/388,665 patent/US7011510B2/en not_active Expired - Lifetime
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