热等静压加压装置的制作方法

本发明涉及热等静压加压装置，其通过使高温高压的压媒气体各向同性地作用于被处理物来将被处理物加压处理。

背景技术：

在这种热等静压加压装置中，以往有例如在下述专利文献1、2中记载的技术。该以往技术如以下这样构成。

专利文献1所记载的热静水压加压装置是下述这样的装置：其压力容器的轴向两端被上盖及下盖能够开闭地密闭，在内部隔着隔热层配置有加热装置。该装置在上盖与隔热层顶部之间的空间中，从上盖侧以突出状排列设置有内置冷媒流路的多个闭端管。专利文献1公开了下述内容：使高温的压媒气体在该压力容器的内部空间中循环，同时使压媒气体与排列设置的多个闭端管接触，由此促进高温的压媒气体的冷却。

专利文献2所记载的用于热压成形的加压装置是下述这样的装置：其压力容器的轴向两端被上盖及下盖能够开闭地密闭，在内部隔着隔热层配置有加热装置。在上盖的内表面上安装有具有多个通道的引导通道部件。在专利文献2中，公开了下述内容：在包括引导通道部件部分的压力容器的内部空间中，使高温的加压媒介循环，由此在引导通道部件部分中促进加压媒介的冷却。

专利文献1：日本实公平05－12718号公报。

专利文献2：日本特表2014－507281号公报。

以往，在热等静压加压的处理后，到取出被处理物为止的时间需要很长的时间。这是因为，在热等静压加压处理后，炉内的压媒气体成为高温，为了将压媒气体排出而需要等待直到压媒气体的温度（或炉内温度）下降某种程度。所以，只要能够在不依存于压媒气体的温度（炉内温度）的情况下将压媒气体尽可能早地向炉外排出，就能够较早地将处理品取出，带来成品率的提高。

此外，在发生了地震、火灾等紧急事态的情况下，可能起因于此而压力容器破损等，发生二次灾害。为了防止该情况，也希望在不依存于压媒气体的温度的情况下将压力容器内尽可能早地减压。

专利文献1、2所记载的冷却构造（冷却方法）是下述这样的构造：在压力容器内使高温的压媒气体循环的同时冷却，然后将压力容器内的压媒气体向压力容器外排出。因此，专利文献1、2所记载的冷却构造依存于压媒气体的温度，需要等待直到压媒气体的温度下降某种程度，不能将压力容器内的压媒气体向压力容器外迅速地排出。

另外，如果将高温的压媒气体完全不冷却而原样向压力容器外排出，则连接在压力容器上的用于供压媒气体流过的配管及阀类的温度过度地上升，可能配管连接部的密封破损，阀类热变形。结果，可能发生高温的压媒气体从配管等向大气中喷出的异常。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而做出的发明，其目的是提供一种具备能够将压媒气体在冷却的同时向压力容器外排出的构造的热等静压加压装置。

涉及本发明的热等静压加压装置具备：筒形状的压力容器主体，该筒形状的压力容器主体收容被处理物；盖体，该盖体设有压媒气体出入口，将前述压力容器主体的端部开口封闭；加热机构，该加热机构配置在前述压力容器主体之中。在前述盖体上设有冷媒通路，该冷媒通路用于将前述盖体中的作为处于前述压力容器主体的内部侧的面的内侧面冷却。在前述盖体的内侧面上安装有流路形成板，该流路形成板在与前述盖体之间形成压媒气体的流路，所述压媒气体的流路一端连接在前述压媒气体出入口上，另一端在前述压力容器主体之中开口。

在本发明中，优选的是，与压媒气体流动的方向正交的方向上的前述流路的截面形状为下述这样的形状：沿着前述盖体的内侧面的方向的长度比其正交方向的长度长。

此外，在本发明中，优选的是，前述盖体的内侧面为平坦的面；在前述流路形成板中的前述内侧面侧的面上设有槽；由平坦的前述内侧面和前述槽形成前述流路。

进而，在本发明中，优选的是，在前述流路形成板的前述内侧面侧的面上，以同心圆状或漩涡状设有形成前述流路的槽。

进而，在本发明中，优选的是，前述流路形成板是圆盘状；前述流路的前述一端与前述另一端之间的流路长度为前述流路形成板的外径的3倍以上的长度。

进而，在本发明中，优选的是，前述加热机构是具有耐氧化性能的发热体。

本发明的热等静压加压装置能够将压媒气体在冷却的同时向压力容器外排出。

附图说明

图1是涉及本发明的一实施方式的热等静压加压装置（hip装置）的纵剖视图。

图2是图1所示的流路形成板的立体图。

图3是图1所示的流路形成板的平面示意图。

图4是作为变形例的流路形成板的平面示意图。

图5是作为变形例的流路形成板的平面示意图。

图6是作为变形例的热等静压加压装置（hip装置）的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。热等静压加压装置是下述这样的装置：其在设为几百～2000℃的高温、且几十～几百mpa的高压的压媒气体气氛下，使烧结制品（陶瓷等）、铸造制品等被处理物成为其再结晶温度以上的高温而进行加压处理。热等静压加压法被称作hip（hotisostaticpressing）。作为压媒气体，使用氩气、氮气等惰性气体。

（热等静压加压装置的结构）

基于图1～图3，对涉及本发明的一实施方式的hip装置100的结构进行说明。hip装置100具备收容被处理物w的圆筒形状的压力容器主体1。压力容器主体1的上下开口部分别被上盖2、下盖3堵塞。在压力容器主体1的内部，设置有载置被处理物w的制品台4，以将被处理物w包围的方式，设置作为加热机构的加热器5。在本实施方式中，在上下方向上以3级设置有加热器5。在这些加热器5的外侧，以将该加热器5包围的方式，配置有上端部封闭的隔热层6。

在压力容器主体1的外周面上，安装有圆筒形状的水套（水ジャケット）7。在水套7上，设有给水口7a及排水口7b。将作为冷媒（冷却媒介）的冷却水从给水口7a向水套7内供给，从排水口7b排出，由此将压力容器主体1从其外侧冷却。

上盖2由圆盘形状的上盖主体9和圆盘形状的上盖冷却板10构成。在上盖主体9的中央部，设有压媒气体的给排通路17。此外，在上盖主体9上，设有作为冷媒（冷却媒介）的冷却水的导入通路13及排出通路14。

在上盖冷却板10的上盖主体9侧的面上，设有作为冷媒通路15的漩涡状的槽。通过将上盖冷却板10的上表面抵接在上盖主体9的下表面上，设在上盖主体9上的冷却水的导入通路13及排出通路14被连接到冷媒通路15。通过冷却水流到冷媒通路15中，上盖冷却板10被冷却，其下表面10b作为冷却面发挥功能。上盖冷却板10的下表面10b是安装后述流路形成板（气体分流器）8的主体部18的、上盖2的内侧面。所谓上盖2的内侧面，是指上盖2的外周面中的压力容器主体1的内方侧的面。

在上盖冷却板10的中央部开设有贯通孔10a，在该贯通孔10a中插入凸部9a，该凸部9a设在上盖主体9的下表面中央部。此外，从相反侧将后述的流路形成板8的凸部19向贯通孔10a插入。

在压力容器主体1的上部内表面与上盖冷却板10之间配置有密封件16a，并且在上盖主体9的凸部9a与上盖冷却板10的贯通孔10a内表面之间配置有密封件16d，以使得被导入到压力容器主体1内的压媒气体不向压力容器主体1之外泄漏。此外，在上盖主体9的下表面与上盖冷却板10的上表面之间，以将冷媒通路15包围的方式配置有密封件16b及16c，以使在冷媒通路15中流动的冷却水不泄漏。

下盖3由圆盘形状的下盖主体11和圆盘形状的下盖冷却板12构成。在压力容器主体1的下部内表面与下盖冷却板12之间配置有密封件16e，以使得被导入到压力容器主体1内的压媒气体不向压力容器主体1之外泄漏。

<流路形成板>

这里，在构成上盖2的上盖冷却板10的下表面10b上，安装有圆盘形状的流路形成板8。如图2所例示的那样，流路形成板8具有圆盘形状的主体部18、和以从主体部18的中央突出的方式形成的圆柱形状的凸部19。

在主体部18的上表面（与上盖冷却板10接触的面）上，设有同心圆状的多个槽30。此外，以将相邻的同心圆状的槽30彼此连接的方式设有沿主体部18的径向延伸的直线状的多个槽31。在径向上相邻的槽31彼此在周向上位置稍稍错开。在相邻的直线状的槽31与圆状的槽30的交叉部的槽30内，安装有与槽30的内宽相同尺寸直径的销23。此外，销23的高度尺寸与槽30的深度尺寸相等。销23是用来阻挡在槽30中流动的压媒气体、限定压媒气体的流动的销。如图2及图3所示，借助多个槽30、槽31及销23，在流路形成板8的主体部18的上表面上形成供压媒气体以在半圆状的路径中反复往复的方式流动的两条流路20、21（第1流路20、第2流路21）。

与压媒气体流动的方向正交的方向上的流路20、21的截面形状是长方形。该截面形状是长边为沿着上盖冷却板10的下表面10b的方向那样的长方形。由此，在流路20、21中流动的压媒气体与上盖冷却板10的下表面10b的接触面积变大，压媒气体的冷却效率变高。结果，向压力容器之外排出的压媒气体能够冷却到足够低的温度。

这里，压媒气体的流路20、21的一端20a、21a（在图2中是凸部19侧的端）经由上盖冷却板10的贯通孔10a及上盖主体9的给排通路17而与压媒气体出入口17a连接。另一方面，处于主体部18的外缘端的另一端20b、21b在压力容器主体1中开口。

在主体部18的没有设置槽30、31的部分上开设有多个孔22。这些孔22被用于在上盖冷却板10的下表面上安装流路形成板8。

前述的加热器5优选的是具有耐氧化性能的发热体。作为具有耐氧化性能的发热体，例如有白金合金制、fe－al－cr合金制的发热体。此外，作为这些金属制以外的具有耐氧化性能的发热体，有氧化锆制陶瓷加热器、用氮化硅或氧化铝等陶瓷将金属保护的发热体。此外，在此情况下，优选的是，隔热层6的至少一部分由具有耐氧化性能的材质构成。所谓隔热层的至少一部分，特别是指与被处理物w对置的隔热层的面或制品台4的上部等、上升到与被处理物w相同程度的温度的、在隔热层6中也为特别高温的部位。作为该情况下的具有耐氧化性的材料，例如有氧化锆、氧化铝、氮化硅、铬镍铁合金或不锈合金等。

（关于被处理物w的加压处理、供加压处理的压媒气体的排出）

高压的压媒气体被从上盖主体9的压媒气体出入口17向压力容器主体1内导入。从压媒气体出入口17导入到加压装置内的压媒气体被从流路20、21的一端20a、21a向流路形成板8导入。压媒气体借助流路形成板8，流动方向从朝下方向向水平方向改变，同时向两方向分配，经过第1流路20及第2流路21，从流路20、21的开口端20b、21b向压力容器主体1内导入。根据该结构，压媒气体不会向配置在压力容器主体1内的隔热层6等构造物直接喷吹。进而，压媒气体的流速在流路20、21部分中降低。结果，能够防止因向压力容器主体1内部导入高压压媒气体带来的压力容器主体1内的构造物的损伤等影响。接着，借助加热器5将压媒气体加热，借助高温且高压的压媒气体将被处理物w加压处理。

被处理物w的加压处理完成，加热器5停止。然后，将压力容器主体1的内部与外部连通，由此将压媒气体从流路20、21的开口端20b、21b向该流路20、21积极地导入。借助与上盖冷却板10的下表面10b的热交换，将压媒气体冷却，所述上盖冷却板10由在冷媒通路15中流动的冷却水冷却。接着，压媒气体经过上盖冷却板10的贯通孔10a部分，在给排通路17中流动，从压媒气体出入口17向压力容器主体1的外部排出。

（作用/效果）

根据上述hip装置100，压媒气体在压媒气体的流路20、21中，从另一端20b、21b侧朝向一端20a、21a侧，在冷却的同时流动，从压媒气体出入口17a排出，所述压媒气体的流路20、21形成于构成上盖2的上盖冷却板10与安装在其下表面10b上的流路形成板8之间。由于是朝向压媒气体出入口17a将压媒气体在冷却的同时排出的结构，所以压媒气体在冷却的同时向压力容器主体1之外迅速地排出。

此外，在hip装置100中，与压媒气体流动的方向正交的方向上的流路20、21的截面形状为下述这样的形状：沿着上盖冷却板10的下表面10b的方向的长度比其正交方向的长度长。根据该结构，压媒气体的冷却效率提高，压媒气体能够被冷却到更低的温度。

进而，在hip装置100中，上盖冷却板10的下表面10b为平坦的面，在流路形成板8的上述下表面10b侧的面上设有槽30、31，由平坦的上述下表面10b和槽30、31形成流路20、21。

根据该结构，不再需要用于在上盖冷却板10的与高压的压媒气体接触的面上形成压媒气体的流路的加工，防止了起因于流路的加工的应力集中的发生。

进而，在hip装置100中，在流路形成板8的上盖冷却板10的下表面10b侧的面上，以同心圆状设有形成流路20、21的槽30。

此外，在hip装置100中，流路20、21的一端20a、2la与另一端20b、21b之间的流路长度优选的是流路形成板8的主体部18的外径的3倍以上的长度。

根据这些结构，供压媒气体流动的流路20、21变长。流路20、21的长度越长，在流路20、21中流动的压媒气体与上盖冷却板10的下表面10b接触的时间越长。结果，向压力容器主体1之外排出的压媒气体能够冷却到足够低的温度。另外，如图5所示，使流路28、29为漩涡状，供压媒气体流动的流路也变长。

进而，在hip装置100中，如前述那样，作为加热机构的加热器5优选的是具有耐氧化性能的发热体。

在使用在高温下氧化消耗的发热体的情况下，如果为了将处理物向压力容器外取出而将高温的压力容器内向大气开放，则发热体可能氧化消耗。因而，在压力容器内为高温的状态下，为了不使发热体消耗，作业者不能将处理物向压力容器外取出。根据上述结构，即使压力容器内是未充分完全冷却的高温的状态，发热体也几乎不会氧化消耗，作业者能够将压力容器打开而将处理物取出。因而，在上述结构中，作业者能够将处理物在较早的阶段从压力容器内向压力容器外取出，能够较早地着手下个被处理物w的热等静压加压处理的准备。

（变形例）

形成在上盖冷却板10（上盖）与流路形成板8之间的压媒气体的导入排出流路也可以代替前述的流路20、21，而为图4、图5所示那样的流路25、26、流路28、29。

图4所示的流路形成板24的流路25、26是在流路形成板24的径向上以直线状延伸的两条流路。这样的结构在欲将流路的长度缩短的情况下是有效的。图5所示的流路形成板27的流路28、29是以漩涡状延伸的两条流路。图4或图5的结构在流路上在流动方向上以急角度变化的部位较少，所以能够使压媒气体的流路阻力变小。

另外，在图3～图5所示的例子中，形成在上盖冷却板10（上盖）与流路形成板8、24及27之间的压媒气体的流路的数量都是两条。并不限定于此，压媒气体的流路的数量也可以是1条，也可以是3条以上。

在前述的实施方式中，上盖冷却板10的下表面10b为没有槽等的平坦的面，仅在流路形成板的上表面（与上盖冷却板10接触的面）上设置有槽，形成压媒气体的流路。也可以代替该结构，将流路形成板的上表面做成没有槽等的平坦的面，仅在上盖冷却板10的下表面10b上设置槽而形成压媒气体的流路。进而，也可以在上盖冷却板10的下表面10b及流路形成板的上表面的每个上都设置形成压媒气体的流路的槽。

在前述实施方式中，与压媒气体流动的方向正交的方向上的流路20、21的截面形状是长方形。但是，截面形状并不限定于此，是怎样的形状都可以。但是，如果使截面形状为沿着上盖冷却板10的下表面10b的方向的长度比其正交的方向的长度长的长方形、梯形、三角形或长圆等，则在提高压媒气体的冷却效率的方面是优选的。

在前述实施方式中，压媒气体向压力容器主体1内外的出入口仅是流路形成板8的流路20、21连接的压媒气体出入口17a这1处，但并不限定于此。在以将压力容器主体1内减压为最优先的紧急事态时或加压处理前的用于脱氧的抽真空时，也可以除了流路20、21连接的压媒气体出入口17a以外，还在上盖2或下盖3上设置别的压媒气体出入口（包括流路）。

这里，图6表示在上盖2及下盖3上设有压媒气体的出入口、在制品台4上设有供压媒气体穿过的孔41的变形例。上盖2和下盖3的压媒气体出入口由供压媒气体穿过的配管43连接在气体循环泵40上。此外，也可以在制品台4的上部，以与制品台4接触并将被处理物w的外周包围的方式设置整流筒42。图6中的箭头表示压媒气体的流动。从下盖3导入的冷的压媒气体穿过整流筒42的内侧被供给到隔热层6内部的最上部。因此，经过隔热层6内部而成为高温的压媒气体被向隔热层6的外侧推出。然后，该高温的压媒气体在被压力容器主体1的内表面冷却后，进而在上盖冷却板10的下表面10b与流路形成板8之间的气体流路内被冷却，然后排出到压力容器外的配管43中。从压力容器排出的高压的冷媒气体经由配管43被气体循环泵40吸入，再次向下盖3供给。由此，能够将被处理物w急速地冷却。

在前述实施方式中，在上盖2（上盖主体9）上设置有压媒气体出入口17a，在上盖2（上盖冷却板10）的下表面上安装有流路形成板8。代之，也可以在下盖3（下盖主体11）上设置压媒气体出入口，在下盖3（下盖冷却板12）的上表面上安装流路形成板8。在此情况下，为了提高冷却效率，优选的是在下盖冷却板12上设置如设于上盖冷却板10上的冷媒通路15那样的通路。下盖3（下盖冷却板12）的上表面是下盖3的外周面中的压力容器主体1的内侧的面，即下盖3的内侧面。

除此以外，在本领域技术人员能够想到的范围中能够进行各种各样的变更。

附图标记说明

1：压力容器主体

2：上盖

3：下盖

5：加热器（加热机构）

8：流路形成板

9：上盖主体

10：上盖冷却板

10b：下表面（盖体的内侧面）

15：冷媒通路

17a：压媒气体出入口

20：压媒气体的第1流路

21：压媒气体的第2流路

100：hip装置（热等静压加压装置）

w：被处理物