熱等靜壓加壓裝置的制作方法

本發(fā)明涉及熱等靜壓加壓裝置，其通過使高溫高壓的壓媒氣體各向同性地作用于被處理物來將被處理物加壓處理。

背景技術(shù)：

在這種熱等靜壓加壓裝置中，以往有例如在下述專利文獻(xiàn)1、2中記載的技術(shù)。該以往技術(shù)如以下這樣構(gòu)成。

專利文獻(xiàn)1所記載的熱靜水壓加壓裝置是下述這樣的裝置：其壓力容器的軸向兩端被上蓋及下蓋能夠開閉地密閉，在內(nèi)部隔著隔熱層配置有加熱裝置。該裝置在上蓋與隔熱層頂部之間的空間中，從上蓋側(cè)以突出狀排列設(shè)置有內(nèi)置冷媒流路的多個(gè)閉端管。專利文獻(xiàn)1公開了下述內(nèi)容：使高溫的壓媒氣體在該壓力容器的內(nèi)部空間中循環(huán)，同時(shí)使壓媒氣體與排列設(shè)置的多個(gè)閉端管接觸，由此促進(jìn)高溫的壓媒氣體的冷卻。

專利文獻(xiàn)2所記載的用于熱壓成形的加壓裝置是下述這樣的裝置：其壓力容器的軸向兩端被上蓋及下蓋能夠開閉地密閉，在內(nèi)部隔著隔熱層配置有加熱裝置。在上蓋的內(nèi)表面上安裝有具有多個(gè)通道的引導(dǎo)通道部件。在專利文獻(xiàn)2中，公開了下述內(nèi)容：在包括引導(dǎo)通道部件部分的壓力容器的內(nèi)部空間中，使高溫的加壓媒介循環(huán)，由此在引導(dǎo)通道部件部分中促進(jìn)加壓媒介的冷卻。

專利文獻(xiàn)1：日本實(shí)公平05－12718號(hào)公報(bào)。

專利文獻(xiàn)2：日本特表2014－507281號(hào)公報(bào)。

以往，在熱等靜壓加壓的處理后，到取出被處理物為止的時(shí)間需要很長的時(shí)間。這是因?yàn)?，在熱等靜壓加壓處理后，爐內(nèi)的壓媒氣體成為高溫，為了將壓媒氣體排出而需要等待直到壓媒氣體的溫度（或爐內(nèi)溫度）下降某種程度。所以，只要能夠在不依存于壓媒氣體的溫度（爐內(nèi)溫度）的情況下將壓媒氣體盡可能早地向爐外排出，就能夠較早地將處理品取出，帶來成品率的提高。

此外，在發(fā)生了地震、火災(zāi)等緊急事態(tài)的情況下，可能起因于此而壓力容器破損等，發(fā)生二次災(zāi)害。為了防止該情況，也希望在不依存于壓媒氣體的溫度的情況下將壓力容器內(nèi)盡可能早地減壓。

專利文獻(xiàn)1、2所記載的冷卻構(gòu)造（冷卻方法）是下述這樣的構(gòu)造：在壓力容器內(nèi)使高溫的壓媒氣體循環(huán)的同時(shí)冷卻，然后將壓力容器內(nèi)的壓媒氣體向壓力容器外排出。因此，專利文獻(xiàn)1、2所記載的冷卻構(gòu)造依存于壓媒氣體的溫度，需要等待直到壓媒氣體的溫度下降某種程度，不能將壓力容器內(nèi)的壓媒氣體向壓力容器外迅速地排出。

另外，如果將高溫的壓媒氣體完全不冷卻而原樣向壓力容器外排出，則連接在壓力容器上的用于供壓媒氣體流過的配管及閥類的溫度過度地上升，可能配管連接部的密封破損，閥類熱變形。結(jié)果，可能發(fā)生高溫的壓媒氣體從配管等向大氣中噴出的異常。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的發(fā)明，其目的是提供一種具備能夠?qū)好綒怏w在冷卻的同時(shí)向壓力容器外排出的構(gòu)造的熱等靜壓加壓裝置。

涉及本發(fā)明的熱等靜壓加壓裝置具備：筒形狀的壓力容器主體，該筒形狀的壓力容器主體收容被處理物；蓋體，該蓋體設(shè)有壓媒氣體出入口，將前述壓力容器主體的端部開口封閉；加熱機(jī)構(gòu)，該加熱機(jī)構(gòu)配置在前述壓力容器主體之中。在前述蓋體上設(shè)有冷媒通路，該冷媒通路用于將前述蓋體中的作為處于前述壓力容器主體的內(nèi)部側(cè)的面的內(nèi)側(cè)面冷卻。在前述蓋體的內(nèi)側(cè)面上安裝有流路形成板，該流路形成板在與前述蓋體之間形成壓媒氣體的流路，所述壓媒氣體的流路一端連接在前述壓媒氣體出入口上，另一端在前述壓力容器主體之中開口。

在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，與壓媒氣體流動(dòng)的方向正交的方向上的前述流路的截面形狀為下述這樣的形狀：沿著前述蓋體的內(nèi)側(cè)面的方向的長度比其正交方向的長度長。

此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，前述蓋體的內(nèi)側(cè)面為平坦的面；在前述流路形成板中的前述內(nèi)側(cè)面?zhèn)鹊拿嫔显O(shè)有槽；由平坦的前述內(nèi)側(cè)面和前述槽形成前述流路。

進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在前述流路形成板的前述內(nèi)側(cè)面?zhèn)鹊拿嫔希酝膱A狀或漩渦狀設(shè)有形成前述流路的槽。

進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，前述流路形成板是圓盤狀；前述流路的前述一端與前述另一端之間的流路長度為前述流路形成板的外徑的3倍以上的長度。

進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，前述加熱機(jī)構(gòu)是具有耐氧化性能的發(fā)熱體。

本發(fā)明的熱等靜壓加壓裝置能夠?qū)好綒怏w在冷卻的同時(shí)向壓力容器外排出。

附圖說明

圖1是涉及本發(fā)明的一實(shí)施方式的熱等靜壓加壓裝置（hip裝置）的縱剖視圖。

圖2是圖1所示的流路形成板的立體圖。

圖3是圖1所示的流路形成板的平面示意圖。

圖4是作為變形例的流路形成板的平面示意圖。

圖5是作為變形例的流路形成板的平面示意圖。

圖6是作為變形例的熱等靜壓加壓裝置（hip裝置）的縱剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。熱等靜壓加壓裝置是下述這樣的裝置：其在設(shè)為幾百～2000℃的高溫、且?guī)资珟装賛pa的高壓的壓媒氣體氣氛下，使燒結(jié)制品（陶瓷等）、鑄造制品等被處理物成為其再結(jié)晶溫度以上的高溫而進(jìn)行加壓處理。熱等靜壓加壓法被稱作hip（hotisostaticpressing）。作為壓媒氣體，使用氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w。

（熱等靜壓加壓裝置的結(jié)構(gòu)）

基于圖1～圖3，對(duì)涉及本發(fā)明的一實(shí)施方式的hip裝置100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。hip裝置100具備收容被處理物w的圓筒形狀的壓力容器主體1。壓力容器主體1的上下開口部分別被上蓋2、下蓋3堵塞。在壓力容器主體1的內(nèi)部，設(shè)置有載置被處理物w的制品臺(tái)4，以將被處理物w包圍的方式，設(shè)置作為加熱機(jī)構(gòu)的加熱器5。在本實(shí)施方式中，在上下方向上以3級(jí)設(shè)置有加熱器5。在這些加熱器5的外側(cè)，以將該加熱器5包圍的方式，配置有上端部封閉的隔熱層6。

在壓力容器主體1的外周面上，安裝有圓筒形狀的水套（水ジャケット）7。在水套7上，設(shè)有給水口7a及排水口7b。將作為冷媒（冷卻媒介）的冷卻水從給水口7a向水套7內(nèi)供給，從排水口7b排出，由此將壓力容器主體1從其外側(cè)冷卻。

上蓋2由圓盤形狀的上蓋主體9和圓盤形狀的上蓋冷卻板10構(gòu)成。在上蓋主體9的中央部，設(shè)有壓媒氣體的給排通路17。此外，在上蓋主體9上，設(shè)有作為冷媒（冷卻媒介）的冷卻水的導(dǎo)入通路13及排出通路14。

在上蓋冷卻板10的上蓋主體9側(cè)的面上，設(shè)有作為冷媒通路15的漩渦狀的槽。通過將上蓋冷卻板10的上表面抵接在上蓋主體9的下表面上，設(shè)在上蓋主體9上的冷卻水的導(dǎo)入通路13及排出通路14被連接到冷媒通路15。通過冷卻水流到冷媒通路15中，上蓋冷卻板10被冷卻，其下表面10b作為冷卻面發(fā)揮功能。上蓋冷卻板10的下表面10b是安裝后述流路形成板（氣體分流器）8的主體部18的、上蓋2的內(nèi)側(cè)面。所謂上蓋2的內(nèi)側(cè)面，是指上蓋2的外周面中的壓力容器主體1的內(nèi)方側(cè)的面。

在上蓋冷卻板10的中央部開設(shè)有貫通孔10a，在該貫通孔10a中插入凸部9a，該凸部9a設(shè)在上蓋主體9的下表面中央部。此外，從相反側(cè)將后述的流路形成板8的凸部19向貫通孔10a插入。

在壓力容器主體1的上部內(nèi)表面與上蓋冷卻板10之間配置有密封件16a，并且在上蓋主體9的凸部9a與上蓋冷卻板10的貫通孔10a內(nèi)表面之間配置有密封件16d，以使得被導(dǎo)入到壓力容器主體1內(nèi)的壓媒氣體不向壓力容器主體1之外泄漏。此外，在上蓋主體9的下表面與上蓋冷卻板10的上表面之間，以將冷媒通路15包圍的方式配置有密封件16b及16c，以使在冷媒通路15中流動(dòng)的冷卻水不泄漏。

下蓋3由圓盤形狀的下蓋主體11和圓盤形狀的下蓋冷卻板12構(gòu)成。在壓力容器主體1的下部內(nèi)表面與下蓋冷卻板12之間配置有密封件16e，以使得被導(dǎo)入到壓力容器主體1內(nèi)的壓媒氣體不向壓力容器主體1之外泄漏。

<流路形成板>

這里，在構(gòu)成上蓋2的上蓋冷卻板10的下表面10b上，安裝有圓盤形狀的流路形成板8。如圖2所例示的那樣，流路形成板8具有圓盤形狀的主體部18、和以從主體部18的中央突出的方式形成的圓柱形狀的凸部19。

在主體部18的上表面（與上蓋冷卻板10接觸的面）上，設(shè)有同心圓狀的多個(gè)槽30。此外，以將相鄰的同心圓狀的槽30彼此連接的方式設(shè)有沿主體部18的徑向延伸的直線狀的多個(gè)槽31。在徑向上相鄰的槽31彼此在周向上位置稍稍錯(cuò)開。在相鄰的直線狀的槽31與圓狀的槽30的交叉部的槽30內(nèi)，安裝有與槽30的內(nèi)寬相同尺寸直徑的銷23。此外，銷23的高度尺寸與槽30的深度尺寸相等。銷23是用來阻擋在槽30中流動(dòng)的壓媒氣體、限定壓媒氣體的流動(dòng)的銷。如圖2及圖3所示，借助多個(gè)槽30、槽31及銷23，在流路形成板8的主體部18的上表面上形成供壓媒氣體以在半圓狀的路徑中反復(fù)往復(fù)的方式流動(dòng)的兩條流路20、21（第1流路20、第2流路21）。

與壓媒氣體流動(dòng)的方向正交的方向上的流路20、21的截面形狀是長方形。該截面形狀是長邊為沿著上蓋冷卻板10的下表面10b的方向那樣的長方形。由此，在流路20、21中流動(dòng)的壓媒氣體與上蓋冷卻板10的下表面10b的接觸面積變大，壓媒氣體的冷卻效率變高。結(jié)果，向壓力容器之外排出的壓媒氣體能夠冷卻到足夠低的溫度。

這里，壓媒氣體的流路20、21的一端20a、21a（在圖2中是凸部19側(cè)的端）經(jīng)由上蓋冷卻板10的貫通孔10a及上蓋主體9的給排通路17而與壓媒氣體出入口17a連接。另一方面，處于主體部18的外緣端的另一端20b、21b在壓力容器主體1中開口。

在主體部18的沒有設(shè)置槽30、31的部分上開設(shè)有多個(gè)孔22。這些孔22被用于在上蓋冷卻板10的下表面上安裝流路形成板8。

前述的加熱器5優(yōu)選的是具有耐氧化性能的發(fā)熱體。作為具有耐氧化性能的發(fā)熱體，例如有白金合金制、fe－al－cr合金制的發(fā)熱體。此外，作為這些金屬制以外的具有耐氧化性能的發(fā)熱體，有氧化鋯制陶瓷加熱器、用氮化硅或氧化鋁等陶瓷將金屬保護(hù)的發(fā)熱體。此外，在此情況下，優(yōu)選的是，隔熱層6的至少一部分由具有耐氧化性能的材質(zhì)構(gòu)成。所謂隔熱層的至少一部分，特別是指與被處理物w對(duì)置的隔熱層的面或制品臺(tái)4的上部等、上升到與被處理物w相同程度的溫度的、在隔熱層6中也為特別高溫的部位。作為該情況下的具有耐氧化性的材料，例如有氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、鉻鎳鐵合金或不銹合金等。

（關(guān)于被處理物w的加壓處理、供加壓處理的壓媒氣體的排出）

高壓的壓媒氣體被從上蓋主體9的壓媒氣體出入口17向壓力容器主體1內(nèi)導(dǎo)入。從壓媒氣體出入口17導(dǎo)入到加壓裝置內(nèi)的壓媒氣體被從流路20、21的一端20a、21a向流路形成板8導(dǎo)入。壓媒氣體借助流路形成板8，流動(dòng)方向從朝下方向向水平方向改變，同時(shí)向兩方向分配，經(jīng)過第1流路20及第2流路21，從流路20、21的開口端20b、21b向壓力容器主體1內(nèi)導(dǎo)入。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，壓媒氣體不會(huì)向配置在壓力容器主體1內(nèi)的隔熱層6等構(gòu)造物直接噴吹。進(jìn)而，壓媒氣體的流速在流路20、21部分中降低。結(jié)果，能夠防止因向壓力容器主體1內(nèi)部導(dǎo)入高壓壓媒氣體帶來的壓力容器主體1內(nèi)的構(gòu)造物的損傷等影響。接著，借助加熱器5將壓媒氣體加熱，借助高溫且高壓的壓媒氣體將被處理物w加壓處理。

被處理物w的加壓處理完成，加熱器5停止。然后，將壓力容器主體1的內(nèi)部與外部連通，由此將壓媒氣體從流路20、21的開口端20b、21b向該流路20、21積極地導(dǎo)入。借助與上蓋冷卻板10的下表面10b的熱交換，將壓媒氣體冷卻，所述上蓋冷卻板10由在冷媒通路15中流動(dòng)的冷卻水冷卻。接著，壓媒氣體經(jīng)過上蓋冷卻板10的貫通孔10a部分，在給排通路17中流動(dòng)，從壓媒氣體出入口17向壓力容器主體1的外部排出。

（作用/效果）

根據(jù)上述hip裝置100，壓媒氣體在壓媒氣體的流路20、21中，從另一端20b、21b側(cè)朝向一端20a、21a側(cè)，在冷卻的同時(shí)流動(dòng)，從壓媒氣體出入口17a排出，所述壓媒氣體的流路20、21形成于構(gòu)成上蓋2的上蓋冷卻板10與安裝在其下表面10b上的流路形成板8之間。由于是朝向壓媒氣體出入口17a將壓媒氣體在冷卻的同時(shí)排出的結(jié)構(gòu)，所以壓媒氣體在冷卻的同時(shí)向壓力容器主體1之外迅速地排出。

此外，在hip裝置100中，與壓媒氣體流動(dòng)的方向正交的方向上的流路20、21的截面形狀為下述這樣的形狀：沿著上蓋冷卻板10的下表面10b的方向的長度比其正交方向的長度長。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，壓媒氣體的冷卻效率提高，壓媒氣體能夠被冷卻到更低的溫度。

進(jìn)而，在hip裝置100中，上蓋冷卻板10的下表面10b為平坦的面，在流路形成板8的上述下表面10b側(cè)的面上設(shè)有槽30、31，由平坦的上述下表面10b和槽30、31形成流路20、21。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不再需要用于在上蓋冷卻板10的與高壓的壓媒氣體接觸的面上形成壓媒氣體的流路的加工，防止了起因于流路的加工的應(yīng)力集中的發(fā)生。

進(jìn)而，在hip裝置100中，在流路形成板8的上蓋冷卻板10的下表面10b側(cè)的面上，以同心圓狀設(shè)有形成流路20、21的槽30。

此外，在hip裝置100中，流路20、21的一端20a、2la與另一端20b、21b之間的流路長度優(yōu)選的是流路形成板8的主體部18的外徑的3倍以上的長度。

根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，供壓媒氣體流動(dòng)的流路20、21變長。流路20、21的長度越長，在流路20、21中流動(dòng)的壓媒氣體與上蓋冷卻板10的下表面10b接觸的時(shí)間越長。結(jié)果，向壓力容器主體1之外排出的壓媒氣體能夠冷卻到足夠低的溫度。另外，如圖5所示，使流路28、29為漩渦狀，供壓媒氣體流動(dòng)的流路也變長。

進(jìn)而，在hip裝置100中，如前述那樣，作為加熱機(jī)構(gòu)的加熱器5優(yōu)選的是具有耐氧化性能的發(fā)熱體。

在使用在高溫下氧化消耗的發(fā)熱體的情況下，如果為了將處理物向壓力容器外取出而將高溫的壓力容器內(nèi)向大氣開放，則發(fā)熱體可能氧化消耗。因而，在壓力容器內(nèi)為高溫的狀態(tài)下，為了不使發(fā)熱體消耗，作業(yè)者不能將處理物向壓力容器外取出。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使壓力容器內(nèi)是未充分完全冷卻的高溫的狀態(tài)，發(fā)熱體也幾乎不會(huì)氧化消耗，作業(yè)者能夠?qū)毫θ萜鞔蜷_而將處理物取出。因而，在上述結(jié)構(gòu)中，作業(yè)者能夠?qū)⑻幚砦镌谳^早的階段從壓力容器內(nèi)向壓力容器外取出，能夠較早地著手下個(gè)被處理物w的熱等靜壓加壓處理的準(zhǔn)備。

（變形例）

形成在上蓋冷卻板10（上蓋）與流路形成板8之間的壓媒氣體的導(dǎo)入排出流路也可以代替前述的流路20、21，而為圖4、圖5所示那樣的流路25、26、流路28、29。

圖4所示的流路形成板24的流路25、26是在流路形成板24的徑向上以直線狀延伸的兩條流路。這樣的結(jié)構(gòu)在欲將流路的長度縮短的情況下是有效的。圖5所示的流路形成板27的流路28、29是以漩渦狀延伸的兩條流路。圖4或圖5的結(jié)構(gòu)在流路上在流動(dòng)方向上以急角度變化的部位較少，所以能夠使壓媒氣體的流路阻力變小。

另外，在圖3～圖5所示的例子中，形成在上蓋冷卻板10（上蓋）與流路形成板8、24及27之間的壓媒氣體的流路的數(shù)量都是兩條。并不限定于此，壓媒氣體的流路的數(shù)量也可以是1條，也可以是3條以上。

在前述的實(shí)施方式中，上蓋冷卻板10的下表面10b為沒有槽等的平坦的面，僅在流路形成板的上表面（與上蓋冷卻板10接觸的面）上設(shè)置有槽，形成壓媒氣體的流路。也可以代替該結(jié)構(gòu)，將流路形成板的上表面做成沒有槽等的平坦的面，僅在上蓋冷卻板10的下表面10b上設(shè)置槽而形成壓媒氣體的流路。進(jìn)而，也可以在上蓋冷卻板10的下表面10b及流路形成板的上表面的每個(gè)上都設(shè)置形成壓媒氣體的流路的槽。

在前述實(shí)施方式中，與壓媒氣體流動(dòng)的方向正交的方向上的流路20、21的截面形狀是長方形。但是，截面形狀并不限定于此，是怎樣的形狀都可以。但是，如果使截面形狀為沿著上蓋冷卻板10的下表面10b的方向的長度比其正交的方向的長度長的長方形、梯形、三角形或長圓等，則在提高壓媒氣體的冷卻效率的方面是優(yōu)選的。

在前述實(shí)施方式中，壓媒氣體向壓力容器主體1內(nèi)外的出入口僅是流路形成板8的流路20、21連接的壓媒氣體出入口17a這1處，但并不限定于此。在以將壓力容器主體1內(nèi)減壓為最優(yōu)先的緊急事態(tài)時(shí)或加壓處理前的用于脫氧的抽真空時(shí)，也可以除了流路20、21連接的壓媒氣體出入口17a以外，還在上蓋2或下蓋3上設(shè)置別的壓媒氣體出入口（包括流路）。

這里，圖6表示在上蓋2及下蓋3上設(shè)有壓媒氣體的出入口、在制品臺(tái)4上設(shè)有供壓媒氣體穿過的孔41的變形例。上蓋2和下蓋3的壓媒氣體出入口由供壓媒氣體穿過的配管43連接在氣體循環(huán)泵40上。此外，也可以在制品臺(tái)4的上部，以與制品臺(tái)4接觸并將被處理物w的外周包圍的方式設(shè)置整流筒42。圖6中的箭頭表示壓媒氣體的流動(dòng)。從下蓋3導(dǎo)入的冷的壓媒氣體穿過整流筒42的內(nèi)側(cè)被供給到隔熱層6內(nèi)部的最上部。因此，經(jīng)過隔熱層6內(nèi)部而成為高溫的壓媒氣體被向隔熱層6的外側(cè)推出。然后，該高溫的壓媒氣體在被壓力容器主體1的內(nèi)表面冷卻后，進(jìn)而在上蓋冷卻板10的下表面10b與流路形成板8之間的氣體流路內(nèi)被冷卻，然后排出到壓力容器外的配管43中。從壓力容器排出的高壓的冷媒氣體經(jīng)由配管43被氣體循環(huán)泵40吸入，再次向下蓋3供給。由此，能夠?qū)⒈惶幚砦飛急速地冷卻。

在前述實(shí)施方式中，在上蓋2（上蓋主體9）上設(shè)置有壓媒氣體出入口17a，在上蓋2（上蓋冷卻板10）的下表面上安裝有流路形成板8。代之，也可以在下蓋3（下蓋主體11）上設(shè)置壓媒氣體出入口，在下蓋3（下蓋冷卻板12）的上表面上安裝流路形成板8。在此情況下，為了提高冷卻效率，優(yōu)選的是在下蓋冷卻板12上設(shè)置如設(shè)于上蓋冷卻板10上的冷媒通路15那樣的通路。下蓋3（下蓋冷卻板12）的上表面是下蓋3的外周面中的壓力容器主體1的內(nèi)側(cè)的面，即下蓋3的內(nèi)側(cè)面。

除此以外，在本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的范圍中能夠進(jìn)行各種各樣的變更。

附圖標(biāo)記說明

1：壓力容器主體

2：上蓋

3：下蓋

5：加熱器（加熱機(jī)構(gòu)）

8：流路形成板

9：上蓋主體

10：上蓋冷卻板

10b：下表面（蓋體的內(nèi)側(cè)面）

15：冷媒通路

17a：壓媒氣體出入口

20：壓媒氣體的第1流路

21：壓媒氣體的第2流路

100：hip裝置（熱等靜壓加壓裝置）

w：被處理物