(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスラムとプレスフレームとの間に配置された、下四角錐ブロックと、下ガイドブロックと、下ベースブロックと、４個のスライディングブロックと、上ベースブロックと、上ガイドブロックと、上四角錐ブロックとからなり、
前記下四角錐ブロックは、ベース部材の上面に角錐部を形成したブロックであり、
前記下ガイドブロックは、その上面において中心に向って下傾するように形成された四角錘斜面よりなる上四角錘凹部と、同下面において中心に向って上傾するように形成された四角錘斜面よりなる下四角錘凹部が設けられた、上下対称な形状のブロックであり、
前記下ベースブロックは、四角錘部分が上下対称に形成された上四角錐部分と下四角錐部分とからなり、前記上四角錐部分の上端に下アンビルを備えたブロックであり、
前記４個のスライディングブロックは四角錘部分が前後対称に形成された前四角錐部分と後四角錐部分とからなり、前記前四角錐部分の前端にサイドアンビルを備えたブロックであり、
前記上ベースブロックは、四角錘部分が上下対称に形成された上四角錐部分と下四角錐部分とからなり、前記下四角錐部分の下端に上アンビルを備えたブロックであり、
前記上ガイドブロックは、その上面において中心に向って下傾するように形成された四角錘斜面よりなる上四角錘凹部と、同下面において中心に向って上傾するように形成された四角錘斜面よりなる下四角錘凹部が設けられた、上下対称な形状のブロックであり、
前記上四角錐ブロックは、ベース部材の下面に角錐部を形成したブロックであり、
前記プレスラム又はプレスフレームの上面に、前記下四角錐ブロックのベース部材を置いて、前記角錘部を上方にして、該下四角錘ブロックを配置し、
前記下四角錘ブロックの前記角錘部に、前記下ガイドブロックの下四角錘凹部を嵌合させて、該下ガイドブロックを配置し、
前記下ガイドブロックの前記上四角錐凹部の中心に前記下ベースブロックの前記下四角錘部分を嵌合して、該下ベースブロックを配置し、
前記プレスフレーム又はプレスラムの下面に、前記上四角錐ブロックのベース部材を置いて、前記角錘部を下方にして、該上四角錘ブロックを配置し、
前記上四角錘ブロックの前記角錘部に、前記上ガイドブロックの上四角錘凹部を嵌合させて、該上ガイドブロックを配置し、
前記上ガイドブロックの前記下四角錐凹部の中心に前記上ベースブロックの前記上四角錘部分を嵌合して、該上ベースブロックを配置し、
前記４個のスライディングブロックは、各スライディングブロクの前四角錘部分が、それぞれ前記下ベースブロックの前記上四角錐部分および前記上ベースブロックの前記下四角錐部分の外周面に接触し、かつ各スライディングブロックの後四角錘部分が、それぞれ前記下ガイドブロックの前記上四角錐凹部の四角錘斜面および前記上ガイドブロックの前記下四角錐凹部の四角錘斜面に接触するように配置されている
ことを特徴とする超高圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧発生装置に関する。さらに詳しくは、ダイヤモンドの合成や物質の超高圧下での現象を解明する等の用途に用いられる超高圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来から用いられているDIA
型のガイドブロックを使用した超高圧発生装置を説明する。図３に示すように、DIA型の超高圧発生装置は、下ガイドブロック101 ，上ガイドブロック102 、下ガイドブロック101 の中央に固定されたベースプレート103 とその上面に取付けられた下アンビル104 、上ガイドブロック102 の中央に固定されたベースプレート105 とその下面に取付けられた上アンビル106 、上下のガイドブロック101 ，102 に設けられた四角錐傾斜面により加圧中心に向けて摺動される４個のスライディングブロック107 、及び各スライディングブロック107 の対向側面に固定される４個のサイドアンビル108 から構成されている。
前記上下のガイドブロック101
，102 の四角錐傾斜面とスライディングブロック107 の傾斜面は、４個のスライディングブロック107 に固定されたサイドアンビル108 の面間距離の中心方向への移動量が、上下のガイドブロック101
，102 の中央に固定された上下のアンビル104 ，106 の面間距離の変化と同じようになるよう設定されている。また、上記６個のアンビル104 ，106 ，108 の前端面で構成される空間の形状は一般的には立方体で構成され、この空間に超高圧力を発生させようとする圧力媒体がセットされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のDIA 型ガイドブロックに焼結ダイヤモンドのセルを使用して加圧実験を行う際、実験装置本体に関しては、下記の２点を技術的に克服する必要がある。
(1) ガイドブロックの剛性向上
各アンビル104 ，106 ，108 の対面間寸法を均一に保ちながら加圧できるよう、上下のガイドブロック101 ，102 の剛性を大きくする必要がある。
(2) プレスの剛性向上
上下のガイドブロック101 ，102 のサポート条件を出来るだけ均一にし、上下のガイドブロック101 ，102 自体のサポート条件の違いによる変形の差を最少に抑える必要がある。
【０００４】
上記２点は、プレスフレームや上下のガイドブロック101 ，102 の大きさを大きく設計することで、ある程度は達成可能であるが、その場合下記の問題点が生ずる。
[1] ガイドブロックの大型化
(1) 上下のガイドブロック101 ，102 の寸法（厚み）を大きくしても、図４に符号Ｘで示すように、上下のアンビル104 ，106 をサポートするベースプレート103 ，105 の設置面の加圧力による変形（圧縮による沈降）が、大きくなる。またこの変形量は、ベースプレート103 ，105 のガイドブロック設置面の全域で均一で無く、このことがダイヤモンドセルに悪影響を及ぼす可能性がある。また、この問題は、使用するプレス荷重が大きくなればなるほど大きくなる。
(2) 一方、上下のガイドブロック101 ，102 の厚みを一定とし、上下のガイドブロック101 ，102 の外形寸法を大きくした場合、スライディングブロック107 の上下のガイドブロック101 ，102 への当たり面に作用する力により、上下のガイドブロック101 ，102 に作用する曲げモーメントの大きさは減少せず、傾斜面の変形量（傾斜面の角度）はほとんど減少しない。つまり、図４に符号Ｙで示すように、曲げモーメントにより傾斜面と中央部の平面の交線に大きな応力が作用し、結果的に大きな歪が発生し、負荷を大きくすればするほど傾斜面の角度が徐々に減少するよう変形する（想像線図示）。そして、この変形が無い場合に幾何学的に得られるスライディングブロック107 の移動量が得られなくなる。
従って、比較的小さな加圧力下において、十分剛性のある（寸法的にオーバーースペック）ガイドブロックを使用できる実験の場合でしか必要な精度が確保されない。具体的には、1000トン程度までが限度である。
[2] プレスの大型化
(1) プレスを大型化し、上下のガイドブロック101 ，102 のサポート面の変形を小さくすることは原理的には可能であるが、プレス重量の増加が問題となる。この場合、さらに、地耐力とプレス全高が高くなる等の問題が生ずる。
(2) また、上下のガイドブロック101 ，102 のサポート条件を同一にし、ガイドブロックのマクロ的な変形を同一にするために、特別な配慮が必要である。
従って、種々の前提条件下で現状のDIA 型ガイドブロックの設計を適用した場合、プレスの大型化による剛性向上は、非常に困難と考えられる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑み、ガイドブロックもプレスも大型化することなく、変形を防止でき、所望の正確な立方体形状に加圧できる超高圧発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の超高圧発生装置は、プレスラムとプレスフレームとの間に配置された、下四角錐ブロックと、下ガイドブロックと、下ベースブロックと、４個のスライディングブロックと、上ベースブロックと、上ガイドブロックと、上四角錐ブロックとからなり、前記下四角錐ブロックは、ベース部材の上面に角錐部を形成したブロックであり、前記下ガイドブロックは、その上面において中心に向って下傾するように形成された四角錘斜面よりなる上四角錘凹部と、同下面において中心に向って上傾するように形成された四角錘斜面よりなる下四角錘凹部が設けられた、上下対称な形状のブロックであり、前記下ベースブロックは、四角錘部分が上下対称に形成された上四角錐部分と下四角錐部分とからなり、前記上四角錐部分の上端に下アンビルを備えたブロックであり、前記４個のスライディングブロックは四角錘部分が前後対称に形成された前四角錐部分と後四角錐部分とからなり、前記前四角錐部分の前端にサイドアンビルを備えたブロックであり、前記上ベースブロックは、四角錘部分が上下対称に形成された上四角錐部分と下四角錐部分とからなり、前記下四角錐部分の下端に上アンビルを備えたブロックであり、前記上ガイドブロックは、その上面において中心に向って下傾するように形成された四角錘斜面よりなる上四角錘凹部と、同下面において中心に向って上傾するように形成された四角錘斜面よりなる下四角錘凹部が設けられた、上下対称な形状のブロックであり、前記上四角錐ブロックは、ベース部材の下面に角錐部を形成したブロックであり、前記プレスラム又はプレスフレームの上面に、前記下四角錐ブロックのベース部材を置いて、前記角錘部を上方にして、該下四角錘ブロックを配置し、前記下四角錘ブロックの前記角錘部に、前記下ガイドブロックの下四角錘凹部を嵌合させて、該下ガイドブロックを配置し、前記下ガイドブロックの前記上四角錐凹部の中心に前記下ベースブロックの前記下四角錘部分を嵌合して、該下ベースブロックを配置し、前記プレスフレーム又はプレスラムの下面に、前記上四角錐ブロックのベース部材を置いて、前記角錘部を下方にして、該上四角錘ブロックを配置し、前記上四角錘ブロックの前記角錘部に、前記上ガイドブロックの上四角錘凹部を嵌合させて、該上ガイドブロックを配置し、前記上ガイドブロックの前記下四角錐凹部の中心に前記上ベースブロックの前記上四角錘部分を嵌合して、該上ベースブロックを配置し、前記４個のスライディングブロックは、各スライディングブロクの前四角錘部分が、それぞれ前記下ベースブロックの前記上四角錐部分および前記上ベースブロックの前記下四角錐部分の外周面に接触し、かつ各スライディングブロックの後四角錘部分が、それぞれ前記下ガイドブロックの前記上四角錐凹部の四角錘斜面および前記上ガイドブロックの前記下四角錐凹部の四角錘斜面に接触するように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、プレスラムで加圧すると、下四角錐ブロックと下ガイドブロックを介して下ベースブロックが、上四角錐ブロックと上ガイドブロックを介して上ベースブロックに対向するように動く。一方で、上下ガイドブロックの接近により４個のスライドブロックが中心方向に接近し、上下ベースブロックに取付けられている上下アンビルと４個のスライドブロックに取付けられている４個のサイドアンビルによって、被圧縮体が加圧される。
そして、上下のベースブロックは、下ガイドブロックの上四角錐凹部の中心および上ガイドブロックの下四角錐凹部の中心にそれぞれ置かれており、上下のガイドブロックの四角錐斜面とスライディングブロックの後四角錐部分によって、ブロック中心に向けた加圧力を全外表面から受けるので、不均一な変形が生じない。そして、上下のガイドブロックは上下の四角錐ブロックを介して加圧され、この力は４個のスライディングブロックを加圧した際の反力を相殺するのでガイドブロックに曲げモーメントが作用せず、曲げモーメントによる不均一な変形も生じない。これらの結果、上下アンビルのサポート条件と４個のサイドアンビルのサポート条件が均一化されるので、被圧縮体を所望の立方体形状に正確に加圧でき、1000トン以上の超高圧を負荷する場合もプレスフレームを大きくする必要がなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置の要部断面正面図、図２は同超高圧発生装置における加圧状態の説明図である。
【０００９】
図１において、１は下ガイドブロック、２は上ガイドブロック、３は下ベースブロック、５は上ベースブロック、７は４個のスライディングブロック、１１は下四角錐ブロック、１２は上四角錐ブロックである。
前記下ガイドブロック１は、その上面と下面に、中心に向かって下傾する四角錐傾斜面１Ａと四角錐傾斜面１Ｂが形成された、上下対称な形状のブロックである。つまり、四角錐傾斜面１Ａおよび四角錐傾斜面１Ｂによって、下ガイドブロック１の上面および下面には、それぞれ上四角錐凹部および下四角錐凹部が形成されている。
前記上ガイドブロック２は、その下面と上面に、中心に向かって下傾する四角錐傾斜面２Ａと四角錐傾斜面２Ｂが形成された、上下対称な形状のブロックである。つまり、四角錐傾斜面２Ａおよび四角錐傾斜面２Ｂによって、上ガイドブロック２の上面および下面には、それぞれ上四角錐凹部および下四角錐凹部が形成されている。
前記下ベースブロック３は、上四角錐部分３ａと下四角錐部分３ｂを結合して上下対称に形成されたブロックであり、上四角錐部分３ａの上端に下アンビル４が取付けられている。この下ベースブロック３は、下ガイドブロック１の上四角錐凹部の中心に配置されている。
前記上ベースブロック５は、下四角錐部分５ａと上四角錐部分５ｂを結合して上下対称に形成されたブロックであり、下四角錐部分５ａの下端に上アンビル６が取付けられている。この上ベースブロック５は、上ガイドブロック２の下四角錐凹部の中心に配置されている。
前記４個のスライディングブロック７は、いずれも、前四角錐部分７ａと後四角錐部分７ｂを結合して前後対称に形成されたブロックであり、前四角錐部分７ａの前端にサイドアンビル８が取付けられている。
前記下四角錐ブロック１１は、角錐部11a の下面にベース部11b が結合された部材であり、角錐部11a は前記下ガイドブロック１の下四角錐凹部における四角錐傾斜面１Ｂに嵌合する形状である。
前記上四角錐ブロック１２は、角錐部12a の上面にベース部12b が結合された部材であり、角錐部12a は前記上ガイドブロック２の上四角錐凹部における四角錐傾斜面２Ｂに嵌合する形状である。
なお、１３はプレスラム、１４はプレスフレームの一部であるが、これらは上下逆に配置してもよい。
【００１０】
図１の例では、プレスラム１３上に、下四角錐ブロック１１、下ガイドブロック１、下ベースブロック３を、その順で設置し、プレスフレーム１４の下に、上四角錐ブロック１２、上ガイドブロック２、上ベースブロック５を、その順で配置している。そして、４個のスライディングブロック７は、前記上下のベースブロック５，３の周囲に配置されている。
さらに具体的に説明すると、以下のとおりである。前記下四角錐ブロック１１のベース部材11bをプレスラム１３上に置いて、角錘部11aを上方にして、下四角錘ブロック１１を配置している。この下四角錘ブロック１１の角錘部11aに、下ガイドブロック１の下四角錘凹部を嵌合させて、下ガイドブロック１を配置している。この下ガイドブロック１の上四角錐凹部の中心に下ベースブロック３の下四角錘部分３ｂを嵌合して、下ベースブロック３を配置している。前記プレスフレーム１４の下面に、上四角錐ブロック１２のベース部材12bを置いて、角錘部12aを下方にして、上四角錘ブロック１２を配置している。この上四角錘ブロック１２の角錘部12aに、上ガイドブロック２の上四角錘凹部を嵌合させて、上ガイドブロック２を配置している。この上ガイドブロック２の下四角錐凹部の中心に上ベースブロック５の上四角錘部分５ｂを嵌合して、上ベースブロック５を配置している。前記４個のスライディングブロック７は、各スライディングブロク７の前四角錘部分７ａが、それぞれ下ベースブロック３の上四角錐部分３ａおよび上ベースブロック５の下四角錐部分５ａの外周面に接触し、かつ各スライディングブロック７の後四角錘部分７ａが、それぞれ下ガイドブロック１の上四角錐凹部の四角錘斜面１Ａおよび上ガイドブロック２の下四角錐凹部の四角錘斜面２Ａに接触するように配置されている。
したがって、スライディングブロック７は、その前四角錐部分７ａが、下ベースブロック３の上四角錐部分３ａの外周面および上ベースブロック５の下四角錐部分５ｂの外周面に沿ってスライドし、そして後四角錐部分７ｂが、下ガイドブロック１の上四角錐傾斜面１Ａおよび上ガイドブロック２の下四角錐傾斜面２Ａに沿ってスライドするようになっている。
【００１１】
つぎに、本実施形態の超高圧発生装置のプレス作用を説明する。
図１の状態からプレスラム１３を伸長させると、下四角錐ブロック１１と下ガイドブロック１を介して、下ベースブロック３および４個のスライディングブロック７を押し上げる。４個のスライディングブロック７が上ガイドブロック２と上ベースブロック５に当たると、その反力は上ガイドブロック２と上四角錐ブロック１２を介してプレスフレーム１４で受け止められる。さらに、プレスラム１３で加圧すると、下ガイドブロック１の上四角錐傾斜面１Ａおよび上ガイドブロック２の下四角錐傾斜面２Ａで案内されて、４個のスライディングブロック７が加圧中心に向けて移動する。このプレス動作中における下アンビル４と上アンビル６間の接近距離と対向する２対のサイドアンビル８，８間の接近距離は等しくなるように設定されている。このため、６個のアンビル４，６，８で囲まれる空間に被加圧材をセットしておくと、その被加圧材は超高圧で圧縮されることになる。
【００１２】
そして、本装置に置いては、つぎの特徴がある。
(1)  下ベースブロック３は下ガイドブロック１の上四角錐傾斜面１Ａの中心、つまり上四角錐凹部の中心に置かれ、上ベースブロック５は上ガイドブロック２の下四角錐傾斜面２Ａの中心、つまり下四角錐凹部の中心に置かれている。このため、図２に矢印ａで示すように、上下のガイドブロック１，２の四角錐傾斜面１Ａ，２Ａと上下のアンビル４，６によって、ブロック中心に向けた加圧力を全外表面から受けるので、上下のベースブロック３，５には不均一な変形が生じない。
(2) 下ガイドブロック１は下四角錐ブロック１１を介して加圧され、上ガイドブロック２は上四角錐ブロック１２を介して加圧されるが、このときの加圧力は、図２に矢印ｂで示すように、上下のベースブロック３，５およびスライディングブロック７よりの反力で相殺されるので、上下のガイドブロック１，２に曲げモーメントが発生せず、変形も生じない。
(3) これらの結果、上下のアンビル４，６のサポート条件と４個のサイドアンビル８のサポート条件が均一化されるので、被加圧体を所望の立方体形状に正確に加圧できる。そして、1000トン以上の超高圧で加圧する場合にもプレスフレームを大きくする必要がないので、大型化重量化を避けることができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上下のベースブロックは、下ガイドブロックの上四角錐凹部の中心および上ガイドブロックの下四角錐凹部の中心にそれぞれ置かれており、上下のガイドブロックの四角錐斜面とスライディングブロックの後四角錐部分によって、ブロック中心に向けた加圧力を全外表面から受けるので、不均一な変形が生じない。そして、上下のガイドブロックは上下の四角錐ブロックを介して加圧され、この力は４個のスライディングブロックを加圧した際の反力を相殺するのでガイドブロックに曲げモーメントが作用せず、曲げモーメントによる不均一な変形も生じない。これらの結果、上下のアンビルのサポート条件と４個のサイドアンビルのサポート条件が均一化されるので、被圧縮体を所望の立方体形状に正確に加圧でき、1000トン以上の超高圧を負荷する場合もプレスフレームを大きくする必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置の要部断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置における加圧状態の説明図である。
【図３】従来の超高圧発生装置の概略構成図である。
【図４】従来の超高圧発生装置におけるガイドブロックの変形の説明図である。
【符号の説明】
１    下ガイドブロック
２    上ガイドブロック
３    下ベースブロック
４    下アンビル
５    上ベースブロック
６    上アンビル
７    ４個のスライディングブロック
８    サイドアンビル
１１    下四角錐ブロック
１２    上四角錐ブロック
【図１】
0003574402.tif 000002
【図２】
0003574402.tif 000003
【図３】
0003574402.tif 000004
【図４】
0003574402.tif 000005