(57)【要約】【課題】熱・圧力伝達媒体を介して容易に物品を加熱及び加圧処理するコンパクトな容器（１）を提供する。【解決手段】容器（１）は、外筒（５）と、該外筒に内接して設けられ物品と液体の熱・圧力伝達媒体を入れる前記キャビティ（４）を有するセラミック質のコップ形状の内筒（７）からなる複合スリーブと；前記容器に取り付けられ前記キャビティ内の液体の熱・圧力伝達媒体を加熱する加熱器（９，９ａ）と；前記複合スリーブの少なくとも一端に設けられ前記キャビティを密閉開放する壁（１３）であって、キャビティ内の液体の熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機に接続可能に設けた流路（１９）を有する壁を含む。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を密閉して入れることが可能なキャビティを有するスリーブの該キャビティに物品を入れ、該キャビティを液体の熱・圧力伝達媒体で満たし、該熱・圧力伝達媒体を加圧するとともに加熱器により加熱することにより前記物品を加圧及び加熱する方法において、
前記液体の熱・圧力伝達媒体の加圧は、管路（２０）を介して前記キャビティ（４）に連結連通する外部増圧機（３０）により加圧流体（３２）を介してなされることを特徴とする方法。
【請求項２】
断熱バッファ（４０）を介して前記キャビティ（４）と前記外部増圧機（３０）を連結連通させて前記管路（２０）の前記スリーブ側の配管（２２）内の高温の加圧流体と前記増圧機側の配管（２４）内の低温の加圧流体の間の熱伝導を防止することを含んでなる請求項１の方法。
【請求項３】
前記物品は、金属粉末とセラミック粉末の少なくとも一方を含む成形体であり、該成形体を加熱及び加圧して焼結体や鋳物を形成する請求項１の方法。
【請求項４】
キャビティを備え、該キャビティ内に物品と液体の熱・圧力伝達媒体を密閉して入れ、該熱・圧力伝達媒体を加熱及び加圧して前記物品を加熱及び加圧する装置に用いるスリーブ（５）であって、前記キャビティ（４）内の液体の熱・圧力伝達媒体（３）を加熱する加熱器（９，９ａ）を含んでなり、
前記スリーブは前記キャビティを密閉する壁を有し、壁は前記キャビティと前記スリーブの外部の間で連通する流路（１９）であって、加圧流体によって前記キャビティ内の前記液体の熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機（３０）に接続可能に設けた流路（１９）を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
キャビティを備え、該キャビティ内に物品と液体の熱・圧力伝達媒体を密閉して入れ、該熱・圧力伝達媒体を加熱及び加圧して前記物品を加熱及び加圧する装置に用いる容器（１）であって、
高温下で高い強度を有する外筒（５）と、該外筒に内接して設けられ物品と液体の熱・圧力伝達媒体を入れる前記キャビティ（４）を有するセラミック質のコップ形状の内筒（７）からなる複合スリーブと、
前記容器に取り付けられ前記キャビティ内の液体の熱・圧力伝達媒体を加熱する加熱器（９，９ａ）と、
前記複合スリーブの少なくとも一端に設けられ前記キャビティを密閉開放する蓋（１３）であって、前記キャビティ内の前記液体の熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機に接続可能に設けた流路（１９）を有する蓋とを、
含んでなる容器。
【請求項６】
前記キャビティ内の加圧された前記液体の熱・圧力伝達媒体から前記蓋に作用する力に対抗する力を該蓋に与えるための固定されたロッキングシリンダ（１８）をさらに含んでなる請求項５の容器。
【請求項７】
キャビティを備え、該キャビティ内に物品と液体の熱・圧力伝達媒体を密閉して入れ、該熱・圧力伝達媒体を加熱及び加圧して前記物品を加熱及び加圧する装置であって、
内部に物品及び液体の熱・圧力伝達媒体を密閉して入れることが可能なキャビティ（４）を有するスリーブ（５）であって、前記スリーブの壁は、前記キャビティ（４）と前記スリーブ（５）の外部の間で連通する流路を有するスリーブと、
前記キャビティ（４）内の液体の熱・圧力伝達媒体を加熱する加熱器（９）と、
一端において前記スリーブ流路の外部端に連結される管路（２０）と、
前記スリーブ（５）から分離して設けた外部増圧機（３０）であって、前記管路（２０）の他端に連結されて加圧流体（３２）を介して前記キャビティ内の前記液体の熱・圧力伝達媒体を加圧する増圧器とを、
含んでなる装置。
【請求項８】
前記管路（２０）の中間位置に断熱バッファ（４０）を設け、該断熱バッファを介して前記キャビティ（４）と前記外部増圧機（３０）を連結連通させて前記スリーブ側の配管（２２）内の高温の加圧流体と前記増圧機側の配管（２４）内の低温の加圧流体の間の熱伝導を防止する請求項７の装置。
【請求項９】
前記スリーブ（５）は該スリーブに内接し前記キャビティを形成するセラミック質のカップ状の内筒（７）を更に含んでなる請求項７の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は物品を高温等方圧縮（ＨＩＰ）法により加熱及び加圧する方法と装置に関し、特に、金属（アルミニウム、マグネシウム、超硬合金、あるいはこういった金属の混合物を含む）やセラミックの粉末の成形体を液体の熱・圧力伝達媒体を介して高温等方圧縮法により加熱及び加圧することによりセラミック焼結体や鋳物（合金を含む）を製造する方法と装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
このように物品を液体の熱・圧力伝達媒体（溶融塩、溶融ガラス等）を介して高温等方圧縮（ＨＩＰ）法により処理し、あるいは成形体を高温等方圧縮成型する装置は、ＪＰ２００１−２６２２９５Ａ（これは２０００年２月１４日出願のイタリア国特許出願ＴＯ２００Ａ０００１３８の優先権を主張している）、ＪＰ４９−１２３４０９Ａ（特開昭４９−１２３４０９）及びＪＰ６−２２６４２８Ａ（特開平６−２２６４２８、これはパテントファミリーである米国特許５３４０４１９に相当する）に記載されている。
【０００３】
ＪＰ２００１−２６２２９５Ａ（ＴＯ２００Ａ０００１３８）に記載された装置は、容器内に溶融塩と被加工物（軽合金鋳物）を入れ、この容器に蓋を被せ、蓋に形成された孔から熱・圧力伝達媒体（溶融塩）にピストンを挿入して溶融塩を加圧することにより前記被加工物を熱間等圧プレスすることを開示している。ピストンは細いため、溶融塩を十分に加圧するために溶融塩内に深く侵入させる必要があり、ピストンが被加工物に干渉しないようにするために容器の長さを被加工物の長さよりもかなり長くする必要があり容器が大きくなるという問題を有している。
【０００４】
一方、ＪＰ４９−１２３４０９ＡやＪＰ６−２２６４２８Ａ（米国特許５３４０４１９）の特許公報に記載された装置は、いずれもダイ（スリーブ）キャビティ内の溶融塩を圧縮するために該キャビティ内に侵入するパンチ（ピストン）を使用する。パンチの径はキャビティの径と同じである。したがって、被加圧物が大きくなると、キャビティ及びパンチの径も大きくする必要があり、その結果、パンチに大きな押圧力を与えるために大型の加圧装置を必要とし、また、大型の加圧装置を支持する丈夫な支持装置を必要とするのでコスト高となり現実的でないという問題点を有している。
【０００５】
また、ＪＰ６−２２６４２８Ａ（米国特許５３４０４１９）に記載されている装置は、ダイ上面及び加圧媒体（溶融塩）の上面に金属製のシートを敷き、これらのシートを押圧することにより前記加圧媒体を加圧している。押圧されると、シートは塑性変形するので使い捨てされる。従って、シートを交換する必要があり手間がかかるという問題点を有している。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するために創成されたものであり、本発明の目的は被加工物（物品）の大きさにかかわらずそれを迅速かつ簡単に処理することができ、ＨＩＰ法により物品の加熱及び加圧を行うことができる方法並びにコンパクトな装置を供給することにある。
【０００７】
【発明の開示】
本発明の装置は、液体の熱・圧力伝達媒体を介して物品を加熱及び加圧する装置であって、内部に物品と、液体の熱・圧力伝達媒体を密閉して入れることが可能なキャビティを有するスリーブであって、該スリーブを加熱する加熱器を有するスリーブを含んでなり、前記スリーブの壁は、一端において前記キャビティに連結連通された流路であって、装置外部に面する他端において液体の熱・圧力伝達媒体を加圧するために前記装置の外部に位置する増圧機に連結可能な流路を有する装置である。このように外部増圧機に連結可能な流路を備え、この増圧機によってスリーブ内の液体の熱・圧力伝達媒体を加圧するように設けている。このため、パンチ（ピストン）を使用することなく、どのようなサイズの被加工物も処理することができ、また、既存の増圧機を利用でき、装置を極めて簡単にすることができるという利点を有する。
【０００８】
本発明の方法は、以下の構成となっており、上記の利点を有する。
【０００９】
物品を密閉して入れることが可能なキャビティを有するスリーブであって該スリーブを加熱する加熱装置を備えるスリーブの前記キャビティに物品を入れ、該キャビティを液体の熱・圧力伝達媒体で満たし、該熱・圧力伝達媒体を加熱及び加圧することにより前記物品を加熱及び加圧する方法であり、前記スリーブから分離した増圧機と前記スリーブの前記キャビティを管路により連結連通し、前記増圧機により加圧流体を介して前記キャビティ内の液体の熱・圧力伝達媒体を加圧して前記物品を加熱及び加圧する方法。
【００１０】
上記方法の１形態において、前記スリーブと前記増圧機を断熱バッファを介して連結連通させ、前記管路内の前記スリーブ側の高温の加圧流体と前記増圧機側の低温の加圧流体の間の熱伝導を防止している。
【００１１】
本発明の理解を容易にするために、発明の実施形態を１つの添付図面を参照して説明する。この実施形態は発明を説明する目的のためであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、実施形態の種々の変更例を得ることができることは明白であり、したがって、本発明は発明の範囲から逸脱することのないそういった変更例を含むものであり、発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づき決定されるものである。
【００１２】
【発明の実施形態】
図１は、本発明の容器１と、この容器に接続され容器のキャビティ４に満たされた熱・圧力伝達媒体（本実施形態において溶融塩）３を加圧流体（本実施形態において溶融塩）３２を介して加圧する増幅器３０を示す概略断面図である。
【００１３】
容器１は、高温下で高強度を有するスリーブ（外筒）５と、スリーブ５に密着して内接するセラミック質のコップ状の内筒７からなる複合スリーブを含むことができる。複合スリーブは上下の蓋１１，１３により密閉され開放される。
【００１４】
番号１５で示すものは上蓋パッキン補修用シリンダであり、番号１７で示すものは複合スリーブ、上下蓋１１，１３、及びロッキングシリンダ１８（後に説明する）を固定する剛性フレームである。
【００１５】
スリーブ５の外周壁に加熱器（例えば、金属発熱体）９を設けており、これによりスリーブ５及びセラミック筒７を介して、スリーブ内に満たされた熱・圧力伝達媒体３を高温で（例えば、５００℃まで）加熱し、この温度を維持する。加熱器９をスリーブ３の外周壁に設けることに代えて、あるいは、それに加えてセラミック筒７の内面に設けることもできる。あるいは、セラミック内筒７をスリーブ５から離間させて上蓋１１に設け、セラミック内筒７に加熱器９を設けることとしても良い。
【００１６】
スリーブ５の壁（図に示す実施の形態では下蓋）１３は、一端においてカップ状の内筒７の底部を貫通してキャビティ４に連通し他端において容器１の外部に通じる流路１９を有する。流路１９の外端部は管路２０を介して外部増圧機３０に連結連通しており、増圧機の油圧ラム３４によって加圧流体（溶融塩）３２によりスリーブ５のキャビティ４内の溶融塩３を加圧することができる。加圧流体である溶融塩３２の温度はキャビティ４内の溶融塩３の温度（５００℃）に比べて低い温度であり、例えば、２００℃である。なお、番号３６で示すものは外部増圧機３０のエア抜き弁であり、また、３８は断熱材を示す。
【００１７】
管路２０の中間に断熱バッファ４０が設けられており、この断熱バッファ４０は、管路２０のキャビティ側の管路２２内の高温の加圧流体３２と管路２０の増圧機側の管路２４内の低温の加圧流体３２の間の熱移動を妨げる。
【００１８】
容器１の下蓋１３と剛性フレーム１７との間に油圧シリンダ（ロッキングシリンダ）１８を固設している。この油圧シリンダ１８は、図において下側の太線矢印で示すように内部に高圧作動油が導入されると、蓋付複合スリーブを剛性フレーム１７に固定するとともに、増圧機によって加圧されたキャビティ内の溶融塩３に作用する圧力に対抗する力を上下蓋１１，１３に与える。
【００１９】
このように構成した装置により、熱・圧力伝達媒体３を加熱器９及び／又は９ａで加熱すると共に外部増圧機３０により加圧することにより、キャビティ内に入れた物品、即ち、被加工物（例えば、粉末成形体）５０を熱・圧力伝達媒体３を介して加熱及び加圧処理することができ、また、焼結体や合金を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の容器及び装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　容器
３　熱・圧力伝達媒体（溶融塩）
４　キャビティ
５　外筒（スリーブ）
７　セラミック質の内筒
９、９ａ　加熱装置（発熱体）
１１、１３　壁（上蓋、下蓋）
１８　ロッキングシリンダ
１９　流路
２０　管路
２２　管路（高温加圧流体）
２４　管路（低温加圧流体）
３０　増圧機
３２　加圧流体
４０　断熱バッファ
【図１】
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