JPS5935604A - 熱間静水圧加圧処理装置の炉体冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度と圧力とを同時に作用させて、例えば金属
粉末の圧縮成形焼結、精密鋳造品の内部欠陥改善、セラ
ミック部品の内部欠陥改善または成形焼結などを行なう
熱間静水圧加圧処理装置の炉体冷却方法に関するもので
ある。

従来の熱間静水圧加圧処理装置す″の５ち、バッチ方式
を第１図（Ａ）（Ｂ）に、連続方式を第２図（Ａ）（Ｂ
）に、モジュラ一方式を第６図（Ａ３（Ｂ）に、それぞ
れ示した。

同各図において、（１）が耐圧容器、（２）が上蓋、（
３）が下蓋、（４）が冷却ジャケット、（５）が冷却水
路、（６）カ炉体、（７）がワークで、第１図（Ａ）（
Ｂ）のバッチ方式の場合には、ワーク（７）などの搬入
を行なう準備工程（１）と耐圧容器（１）内を所定の温
度及び圧力まで上昇させる昇温、昇圧工程叩と耐圧界ｅ
％（１）内を所定の温度及び圧力に保持する保持工程（
１）と耐圧容器（１）内を冷却する冷却工程（１ｖ）と
耐圧容器（１）内がら圧力媒体を排気する排気工程（ト
）と排気した圧力媒体を強制的に回収する強制回収工程
（Ｖｌ）　（なお（Ｂ）はワーク（力の冷却工程）とを
経て１サイクルを完了するように、また第２図（Ａ）（
Ｂ）の連続方式の場合には、準備工程（］）と昇温、昇
圧工程（［１と保持工程（［１と排気工程■）と強制回
収工程（Ｖｌ）とを経て１サイクルを完了するように、
また第６図（Ａ）（Ｂ）のモジュラ一方式の場合には、
準備工程（１１と昇温、昇圧工程（損と保持工程（Ｉｌ
ｌと耐圧容器内冷却工程（ＩＶ）と排気工程間と強制回
収工程（ＶＤとを経て１サイクルを完了するようになっ
ている。

前記第１図（Ａ）（Ｂ）のバッチ方式の場合には、保持
工程（ｎｉ＋を終ったあと、冷却工程（（Ｖ）に入って
、内（圧ｆｆ器（１）内を冷却装置ｉ′２（４１（５）
により冷却するので、冷却装置を別に必要としない利点
があるがその反面、冷却工程（（Ｖ）中ば面１圧容器（
１）を使用［７ているσ）で、次の熱間静水用加圧処理
工程に入ろたとができず、装置′の実１ｐ（稼働率が低
（て、生産１′１が悪し・。また第２図（Ａ）（１３）
の連続方式の場合には、炉体（６）（ヒータ及び断熱層
）を耐圧容器（１）内に残して、ワーク（７）を搬出、
搬入できる構造になっており、ヒータ匠通１ｔＬシたま
ま排気工程（Ｖ）に入って耐圧容器（１）内か大気圧に
なったときに、ワーク（力を搬出、搬入−４−るので、
サイクルタイムをバッチ方式に比べて太ｌ〕に雑石、１
できる利点があるがその反面、炉体（６）及びワーク（
力が高温で空気にさらされろために、ヒータ及び断熱層
に酸化し易い材料を・使えず、処理温度を１２５０℃以
上に」二げることかできな（て、それ以上の温度を一９
求される熱間静水圧加圧処理には適用できなかった。ま
た第６図（勾（１３）のモジュラ一方式の場合には、第
２図（Ａ）（Ｂ）の連続方式と同様にサイクルタイムを
短縮できろ。また炉体（６）を気密な構造にしているの
で、炉体（６）を処理温度に関係なく外部へ取出せる利
点があるが、外部に取出した炉体（６）を冷却する冷却
装置がないので、炉体（６）の冷却に時間がかかるとい
う問題があった。

本発明は前記の問題点に対処するもので、耐圧容器内を
所定の温度及び圧力に保持する保持工程を完了したのち
に加圧媒体の耐圧容器外への排出を開始し、同排気が完
了したときに、炉体を耐圧容器外へ取り出して冷却装置
内へ収納し、同炉体の外壁を同冷却装置に組込んだひや
し金に押しつけて、冷却することを特徴とした熱間静水
圧加圧処理装置の炉体冷却方法に係り、その目的とする
処は、炉体の冷却工程を含むサイクルタイムを短縮でき
る教団された熱間静水圧加圧処理装置の炉体冷却方法を
供する点にある。

医用本発明の熱間静水圧加圧処理装置の炉体冷却方法を
第４図乃至第１２図に示す装置に基いて説明すると、０
１＋がプレス枠、（１りが耐圧容器、０３）がユニット
炉、（１４）が基礎面、α５）がピット、（Ｉｆｉｔが
ピット床面、θＤが多層巻部、（１８１が多層巻芯部、
（１特が上部反力受部拐、（２１カが下部反力受部側、
０１）が外装板、（２りが」二部基板、（２３１が基礎
部、（２４）が油圧ユニット、ＣＩ！５１がユニット炉
搬入用シリンタ、　Ｃ，：ｅｉがユニット炉搬出用シリ
ンダ、（２７）がユニット炉搬入出用チャック、（２８
）が給排気管、（７ｉ）が土佐、（３（ｉ）が給排気ノ
ズル、ｃ（１）が容器側給排気部利、Ｃ３ａが加圧媒体
給排気ノズル契降用油圧シリンダ、０ニヤが油圧配管、
Ｃ３４）が油圧配管、Ｃ伺がひやし全冷却水路、（Ｊｌ
ｉｌが冷却水給水管、（３ηが冷却水排水管、（４０が
ユニット炉冷却装置、（４１）が冷却装置μコンテナ、
（４２１がひやし金押つけ用油圧シリンダ、（４漕がひ
やし金、（４４）が冷却装置用ケーブルベア、（伺が粒
子箱（冷却水、油圧）、（４［ｉｌが粒子箱（冷却水、
油圧）、（＋７）が円筒体、（４８）が下部、（４！′
ｌｌがシール、（５ｔｌ）がシール、（５１）が電桶棒
、５２（がコネクタ、６：肋ζ端子箱、６４）がケーブ
ルベア、６５）が端子／Ｉｆ’ｉ、６（Ｎ）が走行用架
台、Ｃ５７１が走行レール、６８１が駆動モータ、（！
ｉ！ｌが搬入金庫、ｆ６０＋が搬出台Ｊ１ｊ　、侶１）
が１般入用油圧シリング、（６′Ｌ！Ｊが搬出１（１油
Ｆ［−シリンダ、ｆｔ１３＋が搬入用レーノペ（ｆｉ４
１が搬出用レール、（１］・））がひやし金スライド部
、ｆ（ｉ（ｉｌがひベクｔ７金接触面、ｆｌｉｎｔが不
活性ガス通気ノズル、■が通気用不活性ガス配管（冷却
装置内）、ｑＯ）が通気用不活性ガス配管（冷却装置外
）、（７Ｉ）がユニット炉外板、ｆｆ２１がユニット炉
底板、僅がシール、（７４）がユニット炉下蓋、（７５
１がシール、（７６）が断熱層層間充填側、（７ηがヒ
ータ、囮が炉床、（７９）がコネクタ、翰が逆止弁、の
りが逆１Ｆ弁である。なお前記ユニット部冷却装置（４
（Ｉは第７図に詳細を７］マすようにひやし金（４；ヤ
とこれを組込むための冷却装置１ｆｆ−コンテナ（４１
）とびやし金（４濠を炉体外壁面に押しあてるためのび
やし金押つけ用油圧シリンダ（ハ）と不活性ガス通気ノ
ズル（６団と通気用不活性ガス配管（６９゜７０）とか
ら構成されている。ひやし金（４３１は内部に冷却水を
流すためのびやし全冷却水路Ｃ＋５１を有し、冷却装置
コンテナ（４Ｉ）とびやし金（４３とは−に、下端部の
びやし金スライド部が半径方向へ摺動するように取付け
られている。また第５図に示ゴーようにひやし金（４唱
↓ひやし金押つけ用油圧シリンダ（４４で半径方向に押
し引きできるように冷却装置コンテナ（４１）に組込ま
れており、円周方向に６分割した構造が円筒形状の炉体
外壁に押しあてるのに適していろ。

次に前記熱間静水圧加圧処理装ｆｆｆの作用を説明する
。第４図（ａ）のユニット炉搬入準備工程では、ワーク
の装置を終えたユニット炉（＋　３）を搬入台車（５９
）上［置いて、面１川容器（１カヘσ）搬入にイ１１；
識−石。また第４図（ｂ）のユニット炉搬入開始工程で
は、搬入台車６１（）でユニット炉搬入用シリンダ０５
）の白下位置まで送り込み、ユニット炉搬入出用チャッ
ク（２７）でユニット炉（１：’ＩＩを上方より杷持し
、上方へ持ち上げろ。

搬入台車（５！ｌは後退して、次のユニット炉がくるの
を待つ。また第４図（Ｃ）のユニット炉搬入完了工程で
は、」１記（ｂ）の工程と並行して耐圧容器０（２）が
（ｅ）の位置にゆき、ユニット炉（１３）の搬出が完了
した後ｒ＋）度（ｄ）の位置まで戻る。ここで（ｂ）の
位置にあるユニット炉（１３）を搬入用シリンダ（２（
ト）で４圧容器（１２）内へ床入する。ユニット炉（１
３１は面ｊ圧芥器（１２）内へ搬入された状態で自動的
にコネクタ（５″；！Ｊ、＋５９）のつなぎ込みが完了
し、ヒータへの通電が行われる。また上蓋（２！ｌ）が
主円筒体（４７）の上端部に嵌合した状態とな本。また
第４図（ｄ）め保持工程では、耐圧容器０２）カ稍１圧
容器走行用レール６７）上を、プレス枠０１）内のプレ
ス枠０１）の軸芯と、耐圧容器（１２の軸芯とが合う所
定の位置（ｄ）まで移動する。次いで加圧媒体給排気ノ
・スル昇降用油圧シリンダ（３２の給排気ノズル備を下
降させ、耐圧容器０の上蓋−に組込まれた容器側給排気
部材Ｇυにつなぎ込む。次いで給排気管（２樽を通して
耐圧容器（１２とユニット炉（１３１との間に残留する
空気を脱気し、しかる後に上記給排気管Ｃ２８）を通し
て増圧機（図示せず）から加圧媒体を制圧容器（１２）
内へ圧送する。給排気ノズル（３０）は給排気部利（３
１）に油圧で押しつけられており、またノズルシールの
働きにより、証（圧容器（１２１内の圧力上昇に抗して
Ｉ−Ｅ力媒体の耐圧容器（Ｉ２）内への圧送が続行され
ろ。耐圧容器０ν１の圧力が上昇するにつれて、上蓋−
は」三方へ押し出されてゆき、プレス枠囲につきあたる
まで移動する。この後の゛耐圧容器（１２）内の圧力に
より生ずる軸力のすべてはプレス枠０１）で受けること
になる０なお、上、下蓋−（４８）のシール（４９）５
（１）にサイトゝシール方式のものを使用すれば、蓋の
移動に関係なくシールできる。

また上蓋（２９＋の上昇に伴い、給排気ノズル（至）も
給排気部利（３１）に一定圧力の油圧で押しつけられた
状態のまま後退し、上蓋Ｃ２’４がプレス枠０１）につ
きあたり、上昇が止まった状態でそのまま圧力媒体の制
圧容器（１２内への圧送が続行される。この間、ヒータ
には通電が続行されてれ；す、ユニット炉内のワークは
所定の昇温スピードで加熱される。圧力媒体の耐圧容器
（１２１内への圧送が完了し、制圧容器（１２１内の圧
力が所定の処理出力に達し、また偏度も所定の処理湯度
に達した後、保持工程に入る。所定の保持時間か経過し
て保持工程が完了したら、ヒータへの通電を切り、給排
気ノズル（３０）から耐圧客器（＋２）内の加圧媒体を
排気する。耐圧客器（１２）内の圧力が一定値をわると
給排気ノズル昇降用油圧シリンジ（３２１１Ｃよって上
蓋Ｑ嶋ま下降を開始し、プレス枠（１１）をし工なれて
、加圧前の状態に復帰する。給排気部利ＣＨＩ）から給
排気ノズルＣ３ｔ１＋を引き抜き、面１圧容器０力をプ
レス枠０１）外（ｅ）の位ｉｉ’ｆｌで出−１０この間
、ユニット炉０；３）内のワークのτ８Ａ度は炉冷の状
態で降下を続けるが、圧力媒体の排気が完了した時やで
もかなりの高温である。またユニット°炉０犯ま気密な
構造となっているが、１対の逆止弁（８０）（８１１を
通じて給排気が行なわれて、ユニット炉内外の圧力が一
定の比重をもってバランスする。また第４図（ｅ）の処
理完了工程では、ユニット炉搬出用シリンダ（２［ｉ）
の直下位置で待機する。また第４図（５）のユニット炉
搬出準備工程では、ユニット炉搬入出用チャック（２７
）でユニット炉（１３）の上部を把持して上方へ引き出
す。この間、ユニット炉（１３）の内部はまだ高温であ
るが、ユニット炉０３）が１対の歯止弁１％＋１）（８
１１により気密な構造となっているため、空気が炉内へ
侵入して、ワークが酸化するなどの心配はない。また第
４図（ｇ）のユニット炉工程では、冷却装置（４ｆｌｌ
が組込まれた搬出台車６９）を（ｆ）位置にあるユニッ
ト炉的の直下に設置した後、冷却装置（４１内へユニッ
ト炉的を挿入し、搬出台車Ｇ１））をプレス枠（１１）
からはなれる方向へ引き出して、処理サイクルを完了す
る。

なおこの間、次の処理のための準備が進み（ａ）位置で
は準備工程が完了しているので、耐圧容器（１２）を（
Ｃ）位置まで戻して、再び処理サイクルを開始する。一
方、上記冷却装置（４０では、装置的にコンパクトで冷
却スピードの速い水冷却ひゃし金（４漕をユニット炉（
１３）の炉体壁（外表面）に押しあてろようにするとと
も（（ユニット炉（１３；を内部から冷却１−るように
している。またこれに加え、ユニット炉（！　：３１の
一対の逆止弁を利用した不活性ガス通気による冷却も並
行して行なうようにしそおり、ユニット炉（１３１を迅
速に冷却できろ。

第９図に上記熱間静水圧加圧処理工程での温度及び圧力
の状態を示した。同第９図中、（１１は準備」−程（ユ
ニット炉の搬入、真空排気その他）、（Ｉｌｌは昇温、
昇圧工程、（Ｉｌｌは温度、圧力保持工程、（■（よ圧
力媒体ガス排気工程、（Ｖｌ）は排気工程（強制回収）
、（ｔ’）はユニット炉の耐圧容器からの搬出その他の
後工程、１Ａ）は冷却装置（４１−を使ったユニット炉
０３）の冷却工程、（Ｂ）はユニット炉（１３）からワ
ークを取り出し、強：ｔｔｌＪ的に空気をふきつけて冷
却する工程をそれぞれ示している。

ユニット炉０３）しよｉ６い炉内温度まで持ってゆくた
めに、第６図にボ１−ようにヒータ（７７）をとりまい
て断熱層συ（７Ｅ９が配置されており、これが冷却工
程においてはワークの冷却スピードを著るしく遅くする
原因になっている。従来の加圧処理工程では、（［１と
（■との間に側の耐圧容器内冷却工程があり、圧力媒体
ガスを排気せずに一定時間かけて冷却するようにしてい
る。これは高圧力下にある圧力媒体ガスが高密度であり
、水に匹敵する熱伝達を期待できて、高い冷却スピード
を得られるからである。しかしユニット炉を使用する本
発明の工程では、制圧容器をなるべく早く解放して１２
次回の加圧処理に供する必要があり、加圧処理工程（保
持工程（ｍｌの完了後、直ちに圧力媒体ガスを排気する
工程（Ｖｌ　（ＶＤに入る。排気した後の耐圧容器内圧
力は大気圧（Ｉ　Ｋ５’／Ｃｒｎ’　）　　と等しくな
り、この圧力では前記のような圧力媒体ガス圧よる熱伝
達を期待できず、このため炉体表面温度が上昇を始める
ことがわかっている。

しかし耐圧容器内壁面は冷却ジャケットを有し、ガス排
気工程■以降も冷却水を流すので、炉体表面温度の上昇
に伴′なって耐圧容器内壁面に温度上昇の危険はないが
、安全性を考慮してなるべく早くユニット炉を耐圧容器
外へ搬出することが望ましい。また冷却工程を短縮する
ためにもなるべ（早くユニット炉を耐圧容器外へ搬出し
、冷却装置へ入れて、冷却工程に入るのがよい。ひゃし
金を使った冷却装置は、ユニット炉を大気中に放置し、
自然対流のみで冷却する自然冷却方式に比べて、１０〜
２０倍の熱伝達を期待でき、冷却スピードも大気中に放
置する場合に比べて数倍になることがわかっている（第
９図の（Ａ）参照）。また上記ひやし金を使った冷却と
並行して不活性ガスを炉中に通気して、炉内部からの冷
却を行うと、冷却スピードをさらに早くすることができ
る。冷却用不活性ガス（約Ｉ　Ｋ９／Ｃｒｎ’　）は、
通気用不活性ガス配管−（７０）とあらかじめつなぎ込
まれた逆止弁用）と不活性ガス通気ノズル（６８１とを
通って炉内へ送り込まれる。送り込まれた不活性ガスは
炉内の高温物体に触れて加熱され、高温のガスとなって
、炉体上部に設けたもう一方の逆止弁■）から大気中へ
放出される。この際、送り込まれた不活性ガスは、第６
図中に示した矢印の方向に断熱層と層間充填材（繊維材
料）との間を流れて逆止弁−までゆき、大気中へ放出さ
れるので、断熱層内に生ずる温度分布を均一化する働き
があり、並行して行うひゃし金による冷却をさらに効果
的にする働きがある。

すなわち、これは通気ガスが断熱層＋７６１内を通るこ
とにより、見かけ上断熱層の断熱特性が低下して、断熱
層を内部から外部へ向けて通過する熱量が増加すること
による。さらにユニット炉を構成する部材（ヒータ、断
熱層など）を酸化が問題にならない温度まで冷却した後
、第６図に示すユニット炉を、炉床囮と蓋（７４）と炉
床上に設置されたワーク（図示セず）、及び断熱層ｆｉ
ｌｌ（７６１トヒ−１（７７）　ノ２部拐圧分解、分離
し、ワークを外気に直接触れる状態にした後、所定スピ
ードの空気流をワークにふきつけて、ワークのみを冷却
する（第９図の（Ｂ）参照）。ひやし金（４３の内面に
は、炉体外壁との接触状態を良好にするために１弾力性
のある部材を構成しておく必要がある。第１０．１１図
はこのような弾力性のある部材をひやし全内面に設けた
例を示したもので、本例ではワイヤを波状に曲げ、これ
を垂直方向に内面をうめる程度に並べて溶着したもので
ある。その他にも針状の突起をひやし全内面全域に植え
た構造、あるいはワイヤのフェルトなひやし全内面には
りつけたもの（第１２ｆ’Ｘ＋）などでもよい。

なお第９図は保持工Ｈ（１）の温度が１２００　′Ｇ、
圧力が１０００　’Ｐ／ｃｗｔ”、保持時間が１．５時
間、ワークがユニット炉を耐圧容器から搬出した時点で
ワークの温度が７５０°に７′、ｃす、これを冷却装置
（３＋１１で冷却すると、約２時間中でろ００℃まで降
袢話した）Ｊｔ、冷却装置を信わずに大気中に放置した
場合にはワークのΔ４度が３　ＦＩ　Ｏ’にになろまで
に約７時間を要する。すなわち、冷却ｖ装置（１（−で
冷却することにより、太り１中に放置′１″る場合に比
べて約２．５倍の冷却スピードが（（＋もれ、冷却工程
を短縮するのに有効である。さらにワークがろＣＪ　Ｏ
’Ｃに達して、ヒータ、ワークとも酸化の危険がなくな
った時点で断熱層を取り除き、ワークを大気中にさらし
た状態で約５ｍ／ｓ　の風速で空気を噴きつけたところ
、約１時間でワークの温度が５０℃まで降下した。以上
の冷却工４で、１２００℃から５０℃まで冷却するのに
、まず冷却装置ｆｆ（４１を使用し、つづいて空気を噴
きつけて冷却する方法をとれば、大気中に放置して冷却
する場合に比べ、約見の時間で冷却することが判明した
〇 本発明は前記のように耐圧容器Ｑ２＋内を所定の温度及
び圧力に保持する保持工程を完了したのちに加圧媒体の
耐圧容器（１２１外への排出を開始し、同排気が完了し
たときに、炉体（１（至）を耐圧容器Ｈ外へ取り出して
冷却装置（４１内へ収納し、同炉体（１３）の外壁を同
冷却装置（４！Ｉに組込んだひやし金（４：９に押しつ
けて、冷却するので、炉体の冷却工程を含むサイクルタ
イムを大幅に短縮できる効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、第２図（Ａ）、及び第６図（Ａ）は従来
の熱間静水圧加圧処理装置の概様を示す縦断側面図、第
１図（Ｂ）、第２図（Ｂ）、及び第６図（Ｂ）Ｇｉそれ
ぞれの各工程を示す説明図、第４図は本発明に係る熱間
静水圧加圧処理装置の冷却方法の実施に使用する装置を
示す一側面図、八′＜５図はその他側面図、第６図は炉
体の一部縦断側面図、第７図は冷却装置の一例を示す一
部縦断側面図、第８図は第７図矢視Ｖｌ　−Ｖｌ線に沿
う横断平面図、第９図は各工程の温度、圧力線図、第１
０図はひやし全部分の縦断斜視図、第１１図は第１０図
矢印Ｘ１　部分の拡大図、第１２図はひやし金の内面に
設ける部材の他の例を示す斜視図である。 （ＩＺ・・・面１圧容器、（１：ｐ・・−炉体、（４（
す・・・冷却装置、（，１り・・・ひやし金。 復代理人　弁理士　岡　本　重　文　　外２名第５図 第６図 第７図 第８図 第１０図 第１２図 第１１７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 面１圧容器内を所定の温度及び圧力に保持する゛保持工
   程を完了したのちに加圧媒体の耐圧容器外への排出を開
   始し、同排気が完了したときに、炉体を耐圧容器外へ取
   り出して冷却装置内へ収納し、同炉体の外壁を同冷却装
   置に組込んだひやし金に押しつけて、冷却することを特
   徴とした熱間静水圧加圧処理装置の炉体冷却方法。