(57)【要約】【課題】圧力容器内圧を従来のものよりも低減することなく、該内圧により発生する軸力を従来のものよりも軽減して、被処理物が大形化しても軸力担持手段の大形化を招かないようにした等方圧加圧装置を提供すること。【解決手段】内部にキャビティ２を有し該キャビティ２に被処理物を挿脱する開口部３を有する圧力容器１と、前記開口部３を着脱自在に密閉する蓋部材４と、前記キャビティ内圧による前記蓋部材４に作用する軸力を担持する軸力担持手段５とを有する等方圧加圧装置において、前記キャビティ内圧を従来のものよりも低減することなく、前記蓋部材４に作用する軸力を従来のものよりも軽減するように、キャビティの構造を扁平にすることによって、前記蓋部材４の内圧受圧面積を小さくした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキャビティを有し該キャビティに被処理物を挿脱する開口部を有する圧力容器と、前記開口部を着脱自在に密閉する蓋部材と、前記キャビティ内圧による前記蓋部材に作用する軸力を担持する軸力担持手段とを有する等方圧加圧装置において、
前記圧力容器の径方向の断面形状において、前記キャビティの形状が扁平状であることを特徴とする等方圧加圧装置。
【請求項２】
前記圧力容器の外周形状も扁平状であることを特徴とする請求項１記載の等方圧加圧装置。
【請求項３】
前記圧力容器の外周形状の径方向の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１記載の等方圧加圧装置。
【請求項４】
前記圧力容器が、径方向に積層された多層構造であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の等方圧加圧装置。
【請求項５】
前記圧力容器の一部又は全部が、軸方向に積層された多層構造であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の等方圧加圧装置。
【請求項６】
前記キャビティが複数設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の等方圧加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、等方圧加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧容器内に収容された被処理物に、等方圧を作用させて成形する冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）装置や熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）装置は、周知である。
ゴム等の弾性体を介して粉末等の被処理物に等方圧を作用させる乾式ＣＩＰ装置として、特許文献１に記載のものが公知である。
この特許文献１記載のものは、ゴム型および上・下パンチで囲まれた処理室に挿脱自在なマンドレルを備え、該マンドレルの外周に２ヶ所以上の平面部分を形成し、該平面部分とゴム型とで２ヶ所以上の板状又はブロック状処理室を画成し、該処理室に充填した粉体をゴム型を介して等方圧で加圧成形することを特徴とする板状又はブロック状製品の成形装置であった。
【０００３】
この成形装置は、圧媒（水、油、防錆潤滑剤を添加したエマルジョン液、エチレングリコール等）の導入・排出口を有する円筒形の圧力容器と、該圧力容器の上・下開口部に嵌合固定されている円環形の上蓋および下蓋と、該上・下蓋に挿脱自在として嵌合されている上・下パンチと、圧力容器内に装着されている２重円筒状の加圧ゴム型および成形ゴム型（以下、単にゴム型という）と、該ゴム型および上・下パンチで囲まれた処理室に挿脱自在として下パンチに備えられている金属製のマンドレルと、前記上・下パンチの端面に係脱自在で圧媒による等方圧の加圧処理時の軸力を担持するプレスフレームとで主構成されていた。そしてマンドレルには、その外周に２ヶ所以上の平面部分が形成されており、該平面部分とゴム型とで２ヶ所以上の板状又はブロック状処理室が画成され、該処理室に充填した金属、セラミックス等の粉体をゴム型を介して等方圧で加圧成形するように構成されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３６０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１記載の従来のものでは、被処理物が大形化すると、圧力容器のキャビティ内径も大きくしなければならなかった。圧力容器の内径を大口径にすれば、蓋及びパンチに作用する軸力が大きくなり、その軸力を支持するプレスフレームの大型化が必要となり、設備コストの増大と、場合によっては製作不可能な状況になるという問題があった。
特に半導体関連製品（板形状他、肉厚の薄いものが大部分）の大形化に伴い、ＣＩＰ容器の内径も大形化の傾向にあり、前記問題点が深刻である。
【０００６】
そこで、本発明は、圧力容器内圧を従来のものよりも低減することなく、該内圧により発生する軸力を従来のものよりも軽減して、被処理物が大形化してもプレスフレーム（軸力担持手段）の大形化を招かないようにした等方圧加圧装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明の特徴とするところは、内部にキャビティを有し該キャビティに被処理物を挿脱する開口部を有する圧力容器と、前記開口部を着脱自在に密閉する蓋部材と、前記キャビティ内圧により前記蓋部材に作用する軸力を担持する軸力担持手段とを有する等方圧加圧装置において、前記キャビティ内圧を従来のものよりも低減することなく、前記蓋部材に作用する軸力を従来のものよりも軽減するように、前記蓋部材の内圧受圧面積を小さくした点にある。
【０００８】
即ち、前記キャビティの形状が扁平状であることを特徴とするものである。
このような構成を採用することにより、蓋部材の受圧面積が、従来の円形のものに比べ小さくなるので、蓋部材に作用する軸力は、従来のものに比べ小さくなる。この場合、圧力容器の開口部は、被処理物を挿脱できる大きさを有していればよい。
前記圧力容器の外周形状の径方向の断面形状も扁平状とすることができる。
前記圧力容器の外周形状の径方向の断面形状を矩形状とすることができる。この場合、略長方形であるのが好ましい。
【０００９】
前記圧力容器が、径方向に積層された多層構造とすることができる。
前記圧力容器の一部又は全部が、軸方向に積層された多層構造とすることができる。
前記キャビティが複数設けられている構成とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１〜３において、等方圧加圧装置は、圧力容器１を有する。この圧力容器１の外観は円柱状とされており、その内部にキャビティ２が形成されている。このキャビティ２は、圧力容器１の軸方向に貫通して設けられており、その軸方向両端部が開口部３とされている。この開口部３の少なくとも一方は、前記キャビティ２に被処理物（図示省略）を挿脱することができる大きさとされている。この実施の形態では、キャビティ２も両端開口部３もその径方向の断面形状はほぼ同じ形状とされている。
【００１１】
前記被処理物は、板形状や肉厚の薄いものが適している。
前記開口部３を着脱自在に密閉する蓋部材４が設けられている。蓋部材４により密閉されたキャビティ２内へ圧媒が供給されるように構成されているが、その加圧装置の構成は従来公知のものが採用されるので、その構造は図示省略する。また、加圧方式として、被処理物を直接水などの圧媒で加圧する湿式法であっても、モールドで被処理物を覆って圧媒を直接接触させない乾式法であっても良い。
【００１２】
この実施の形態では、ゴム等の弾性体のモールドを介してセラミックス、カーボンなどの粉末等の被処理物に等方圧を作用させる粉末成形とされている。
そして、本発明の等方圧加圧装置は、前記キャビティ２内圧による前記蓋部材４に作用する軸力を担持する軸力担持手段５を有する。この軸力担持手段５は、両蓋部材４を軸方向外方から挟持するロ字型のプレスフレームが例示されているが、この形式のものに限られるものではなく、例えば、コの字型のものであってもよいし、ネジ締結手段などにより圧力容器１にネジ止めされるものであっても良い。
【００１３】
前記プレスフレーム５の構造は、鋼板積層構造、線巻構造、プラテン＋コラム方式等の何れであっても良い。
本発明においては、前記キャビティ内圧を従来のものよりも低減することなく、前記蓋部材４に作用する軸力を従来のものよりも軽減するように、前記蓋部材４の内圧受圧面積を小さくしている。
すなわち、従来の圧力容器１のキャビティ２の断面形状は円形であり、蓋部材４の受圧面も同じ円形であったが、この実施の形態ではその受圧面の形状は、縦横の長さが異なる扁平状とされている。縦方向は従来の円形の直径寸法を有し、横方向は前記直径よりも短くなる扁平状となるように形成され、受圧面積が従来のものよりも小さくされている。
【００１４】
そして前記圧力容器１の径方向の断面形状において、前記キャビティ２の形状も、蓋部材４の受圧面と同じ扁平状に形成されている。
前記軸力担持手段５であるプレスフレームは、図に示す如く、扁平形状の長軸に沿って配置されているが、短軸方向に沿って配置されたものであっても良い。プレスフレーム５を短軸に沿って配置する場合、長軸方向にそって複数個配置するのがよい。
なお、前記蓋部材４の扁平形状とは、長円、長方形又は楕円などの形状を含む広い概念である。
【００１５】
前記実施の形態によれば、蓋部材４の受圧面形状が従来の円形状のものに比べ、長手方向寸法は同じなので、従来と同様に被処理物をキャビティ２内へ挿脱することができる。しかし、その受圧面積は従来のものに比べ小さくなっているので、蓋部材４に作用する軸力は小さくなり、軸力担持手段５を小型化できる。
従来の円形断面のものでは、その軸力を支承するプレスフレームが、蓋部材の直径線上に配置された中央部プレスフレームと、その中央部プレスフレームの両側に配置された端部プレスフレームとでは、支承する軸力の大きさが異なるため、プレスフレームが３次元の複雑な変形をしていた。しかし、本発明の扁平形状であって、その長軸に沿って配置されたプレスフレーム５では、蓋部材４全体を覆うように設けられるので、複雑な３次元の変形が防止される。
【００１６】
図４〜６に示すものは、圧力容器１の外周形状を扁平状としたものである。この実施の形態では、圧力容器１の径方向断面における肉厚は、周方向全域にわたってほぼ均一とされている。その他の構成は、前記図１〜３に示すものと同じである。
このような構成を採用することにより、圧力容器１の外形を円筒形に比べ小型化できる。
なお、前記実施の形態では、キャビティ２形状と圧力容器１の外形とを相似形にしているが、キャビティ２の長円に対して容器１の外形状は楕円形等として相似でないものであっても良い。
【００１７】
図７に示すように、前記圧力容器１の外周形状の径方向の断面形状を矩形とすることができる。矩形とは長方形を意味するが正方形も含む概念である。この矩形のコーナ部は面取り又は円弧面に形成することができる。矩形状とすることにより、圧力容器１内径の加圧時のひずみを小さくすることができる。
図８〜１０に示すのは、前記圧力容器１を、径方向に積層された多層構造としたものである。この実施の形態では、内外３重の積層構造とされ、最内層６は、内外形とも扁平状とされ、中間層７は、内面は扁平状で外形は円形とされ、最外層８は、内外面とも円形とされている。しかし、本発明は、２層や４層以上であってもよく、各層の内外形状は、前記のものに限定されるものではない。
【００１８】
また、各層の構造については、モノブロック、線巻き構造の何れであっても良い。また組立は、焼きばめ、冷やしばめ、または線巻きにより、内層側に予め圧縮残留応力を付与して、疲労強度を向上させるようにすることができる。
図１１〜１３に示すように、前記圧力容器１を軸方向に積層された多層構造とすることができる。
この実施の形態は、径方向にも３層に積層されたものとされ、径方向最内層６のものは、軸方向には積層されていないモノブロックであり、径方向中間層７は、軸方向に多段に積層されて、タイロッド９で一体化されている。径方向最外層８も軸方向に多段に積層され、その外周は線巻きにされている。
【００１９】
このように、圧力容器１を分割形とすることにより、組立、運搬、据え付けなどを容易にする。特に運搬について装置が超大型化した場合は、制約がでるので、分割によるメリットは大きい。
なお、この実施の形態のように、必ずしも全ての層を積層構造とすることはない。
図１４に示すものは、圧力容器１にキャビティ２が複数設けられているものである。このように、キャビティ２を扁平なものとすることにより、同一の圧力容器１にキャビティ２を複数列形成することができる。
【００２０】
尚、本発明は前記実施の形態に示したものに限定されるものではない。例えば、各実施の形態では、圧力容器１の軸線を上下方向とした縦配置としているが、水平方向の横配置であっても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、蓋部材に作用する軸力を従来のものよりも軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【図５】図５は、図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図６は、図４のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【図９】図９は、図８のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】図１０は、図８のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１３】図１３は、図１１のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施の形態を示す等方圧加圧装置の平面図である。
【符号の説明】
１  圧力容器
２  キャビティ
３  開口部
４  蓋部材
５  軸方向力担持手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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