(57)【要約】【課題】装置全体、特にプレスフレームを大型に構成することなく大型製品を製作し得る等方圧加圧装置を提供する。【解決手段】筒状の圧力容器１とこの圧力容器１の上下開口部に各々嵌合する上蓋２又は下蓋３とにより形成される処理室１６内に圧力媒体を導入して処理室１６内の被処理体１３を等方的に加圧するとともに、加圧時に上蓋２、下蓋３に発生する軸力を上蓋２、下蓋３に係合して担持するプレスフレーム５を備えてなる等方圧加圧装置において、前記上蓋２と下蓋３を貫通するダミー軸４を処理室１６内に設けてなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の圧力容器と、この圧力容器の上開口部に嵌合する上蓋と、この圧力容器の下開口部に嵌合する下蓋とにより形成される処理室内に圧力媒体を導入して処理室内の被処理体を等方的に加圧するとともに、加圧時に上蓋又は下蓋に発生する軸力を上蓋又は下蓋に係合して担持するプレスフレームを備えてなる等方圧加圧装置において、前記上蓋及び下蓋を貫通するダミー軸を処理室内に設けてなることを特徴とする等方圧加圧装置。
【請求項２】
ダミー軸が上蓋に貫通して処理室内に設けられるとともに、そのダミー軸をガイドとして上蓋を昇降可能に設けてなる請求項１に記載の等方圧加圧装置。
【請求項３】
上蓋下面に被処理体を収容し得るバスケットを備える請求項１又は２に記載の等方圧加圧装置。
【請求項４】
ダミー軸が下蓋に貫通して処理室内に設けられるとともに、そのダミー軸をガイドとして下蓋を昇降可能に設けてなる請求項１に記載の等方圧加圧装置。
【請求項５】
ダミー軸が一部又は全部が中空である請求項１乃至４のいずれか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し、特に各種金属、セラミックス等の粉末材料を初め、各種被処理体を圧力容器の処理室内に装入して圧力媒体の等方圧で圧縮する冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）装置又は温間等方圧加圧（ＷＩＰ）装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、各種被処理体を圧力容器の処理室内に装入して圧力媒体の等方圧で圧縮するＣＩＰ装置の代表例を図５に示す。同図に示すＣＩＰ装置は、筒状の圧力容器３１とプレスフレーム３２を備えて構成され、筒状の圧力容器３１の上開口部、下開口部のそれぞれに上蓋３３、下蓋３４を気密に嵌合して処理室３５が形成されている。処理室３５には被処理体３６が収容される。
【０００３】
プレスフレーム３２は、圧力容器３１に対し図示省略する移動手段によって進退自在に構成され、圧力容器３１側に進入することで上蓋３３、下蓋３４を上下から挟み込むように係合し、加圧時に上蓋３３、下蓋３４に発生する軸力を担持する。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−４４３９４号公報（例えば、第１−２頁、第１３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成を備える等方圧加圧装置を用いて、従来、各種処理製品が製造されてきたが、近年、例えば半導体関連製品、特に板形状で比較的肉厚の薄い製品が大型化しつつあり、この製品の大型化に伴い、等方圧加圧装置の圧力容器の内径も大径化の傾向にある。
【０００６】
しかしながら、圧力容器の内径を大径化することは、圧力容器、上蓋及び下蓋の大型化だけに止まらず、加圧時に上蓋、下蓋にかかる軸力が増大するため、この増大する軸力を担持するプレスフレーム等も大型化させる必要があり、等方圧加圧装置の全体を大型化する必要がある。このため、装置コストの増大を招くだけでなく、製品の仕様によっては、装置の製作はもとより製品の製作も不可能な状況になる場合も起こる。このような問題がネックとなり、従来の等方圧加圧装置の構造のままでは、大型製品への現実的な対応は難しくなっている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を改善するためになしたものであって、その目的は、装置全体、特にプレスフレームを大型に構成することなく大型製品を製作し得る等方圧加圧装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の構成は、次の通りである。すなわち、請求項１に係る発明は、筒状の圧力容器と、この圧力容器の上開口部に嵌合する上蓋と、この圧力容器の下開口部に嵌合する下蓋とにより形成される処理室内に圧力媒体を導入して処理室内の被処理体を等方的に加圧するとともに、加圧時に上蓋又は下蓋に発生する軸力を上蓋又は下蓋に係合して担持するプレスフレームを備えてなる等方圧加圧装置において、前記上蓋及び下蓋を貫通するダミー軸を処理室内に設けてなることを特徴とする等方圧加圧装置である。
【０００９】
上記発明では、上蓋と下蓋を貫通してダミー軸を処理室内に設けているので、処理室を形成する上蓋と下蓋の内側面積（圧力容器の横断面積）は、ダミー軸の軸方向に直角な断面積分だけ小さく形成することができ、その断面積の減少分だけ、加圧時に上蓋、下蓋に発生する軸力を小さくできる。言い換えれば、圧力容器内の処理室の外径（圧力容器の内径）を大きく形成し、その処理室内に蓋に貫通してダミー軸を設けることで、従来のダミー軸の無い圧力容器の横断面積と同じ横断面積とすることができる。これにより、軸力を同じにして圧力容器の内径を大きくした分、大型の製品が製作できる。また、軸力が同じであることから、圧力容器が大径化した分のプレスフレームの大型化でもって、大型製品の製作ができる。例えば、処理室の左右部分のそれぞれに貫通してダミー軸を設けることで左右間の中央部分に大型の空間が形成でき、その空間で大型の板状製品を製作することができる。
【００１０】
そして、上記請求項１の発明においては、ダミー軸を上蓋に貫通して処理室内に設けるとともに、そのダミー軸をガイドとして上蓋を昇降可能に設けるとよい（請求項２）。このように構成することで、安定して上蓋の昇降を行うことができると同時に、上蓋の昇降ガイド、昇降シリンダの支持台などの部品をダミー軸に構成することができ、これらの部品の削減が期待できる。なお、このような効果は、ダミー軸を下蓋に貫通して処理室内に設けるとともに、そのダミー軸をガイドとして下蓋を昇降可能に設けても同様に得られることは言うまでもない（請求項４）。
【００１１】
また、上記請求項１又は２の発明においては、上蓋下面に被処理体を収容し得るバスケットを備えるとよい（請求項３）。このように構成することで、被処理体の圧力容器への出し入れなどのハンドリングが容易になる。
【００１２】
また、上記請求項１乃至３の何れかの発明において、ダミー軸は一部又は全部が中空に形成されてあってもよい（請求項５）。このように構成することで、装置の重量が低減できる。また、ダミー軸の横断面形状は、円形、多角形、あるいは半円や台形などの異形形状であってもよいし、また、設ける本数も、大型製品の大きさに対応する大きさの空間が得られるのであれば、特に限定するものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る等方圧加圧装置の上蓋を除いた状態の上面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図において、１は圧力容器、２は上蓋、３は下蓋、４はダミー軸、５はプレスフレームである。
【００１４】
圧力容器１は、円筒体であって、容器架台６の収容部７に収容されている。また、圧力容器１の上開口部には上蓋２が、下開口部には下蓋３がそれぞれ着脱可能に設置されている。
【００１５】
上蓋２は、円板体であって、圧力容器１の上開口部側にパッキン８が設けられている。また２箇所にダミー軸４の貫通孔９が開けられ、この貫通孔９には蓋を昇降させる際の昇降軸受１０と圧力容器１側にパッキン１１がそれぞれ設けられている。そして、上蓋２は、貫通孔９に貫通して設けられたダミー軸４に設けられた昇降シリンダ１２によってダミー軸４をガイドとして昇降するように設けられるとともに、本例では、上昇限において被処理体１３の出し入れを可能としている。
【００１６】
下蓋３は、上蓋２と同様の構成のものであって、円板体に形成され、圧力容器１の下開口部側にパッキン８が設けられている。また２箇所にダミー軸４の貫通孔９が開けられ、この貫通孔９には蓋を昇降させる際の昇降軸受１０と圧力容器１側にパッキン１１が設けられている。また更に、圧力媒体を導入するための導入口１４が設けられている。そして、下蓋２は、ベース上に設けられた昇降シリンダ１５によってダミー軸４をガイドとして昇降するように設けられ、メンテナンスを行う際に昇降される。なお、圧力媒体の導入口を下蓋３に設けたが、上蓋２に設けるようにしてもよい。
【００１７】
ダミー軸４は、円柱体であって、ベース上に立設されている。このダミー軸４の立設は、詳細を後記するように、圧力容器１、上蓋２及び下蓋３によって形成される処理室１６内に、大型の被処理体１３を収容し得る空間が得られる位置に立設される。
【００１８】
プレスフレーム５は、圧力容器１に上蓋２と下蓋３を閉めた状態の大きさに相当する大きさの開口１７を中央部に有するフレーム本体１８と、このフレーム本体１８の下端に設けられた台車１９とで構成されている。そして、本例では、２本のダミー軸４を境界としてその両側に１台ずつ計２台のプレスフレーム５を、油圧シリンダなどの駆動手段（図示せず）により圧力容器１に対して進退可能に配設されている。
【００１９】
上記構成の等方圧加圧装置では、圧力容器１、上蓋２及び下蓋３によって形成される処理室１６内に、被処理体１３が２本のダミー軸４、４の間に装入されて処理される。その時の、被処理体１３の最大の大きさは、前記２本のダミー軸４、４の間の長さと、圧力容器１のほぼ内径と、上蓋２と下蓋３の間の長さ（処理室１６の縦長さ）とで形成される空間の大きさとなる。また、この場合の加圧時の上蓋２と下蓋３のそれぞれに発生する軸力は、圧力容器１の横断面積からダミー軸４の横断面積を除いた面積に加圧応力を掛けた値となり、ダミー軸４が設けられている分だけ小さくできる。
【００２０】
このようにダミー軸４を上蓋２、下蓋３に貫通させて設けることで、処理室１６を形成する圧力容器１の内径を大きく形成し、被処理体１３を設ける空間を大きくしても、加圧時の上蓋２と下蓋３のそれぞれに発生する軸力を大きくすることなく、大型の被処理体１３を処理でき、大型の製品を製作できる。また、軸力の増大が抑えられることから、圧力容器１が大径化した分のプレスフレーム５の大型化でもって、大型製品の製作ができる。
【００２１】
図３は、本発明に係る等方圧加圧装置の別の実施形態を示す断面図である。上記図１、２の形態では、被処理体１３を下蓋３上に載置する場合を説明したが、図３に示すものは、上蓋２の圧力容器１側の面に、被処理体１３を収容し得るバスケット２０を吊り下げた状態で備える構成としたもので、その他の構成は、上記図１、２に示す等方圧加圧装置と同じ構成のものである。このように構成することにより、上蓋２を上昇させた位置で被処理体１３をバスケット２０の横方向から搬出入でき、上記図１、２に示す等方圧加圧装置の場合の作用効果に加えて更に被処理体１３の処理室１６内への出し入れなどのハンドリングが容易になる。
【００２２】
図４は、本発明に係る等方圧加圧装置の別の実施形態を示す断面図である。上記図１乃至３の形態では、ダミー軸４を２本設置する場合を説明したが、図４に示すものは、２本のダミー軸４の周辺に更に小径のダミー軸２１をそれぞれ４本備える構成としたもので、その他の構成は、上記図１乃至３に示す等方圧加圧装置と同じ構成のものである。このように構成することにより、被処理体１３を設ける空間の大きさを狭めることなく更に圧力容器１の横断面積を小さくできることから、加圧時の上蓋２と下蓋３のそれぞれに発生する軸力も更に小さくすることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ダミー軸４の横断面形状が円形の場合を例に説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、多角形、あるいは半円や台形などの異形形状であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る等方圧加圧装置によれば、圧力容器内の処理室の外径（圧力容器の内径）を大きく形成するとともに、その処理室内に蓋に貫通してダミー軸を設けて従来のダミー軸の無い圧力容器の横断面積と同じ横断面積としているので、軸力を同じにして圧力容器の内径を大きくした分、大型の製品が製作できる。また、軸力が同じであることから、圧力容器が大径化した分のプレスフレームの大型化で済み、ダミー軸を設けずに圧力容器や蓋を大径に形成した場合に比較してプレスフレームが格段に小型で軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る等方圧加圧装置の上蓋を除いた状態の上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る等方圧加圧装置の別の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る等方圧加圧装置の別の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来の等方圧加圧装置の概要図である。
【符号の説明】
１：圧力容器            ２：上蓋                ３：下蓋
４：ダミー軸            ５：プレスフレーム      ６：容器架台
７：収容部              ８、１１：パッキン      ９：貫通孔
１０：昇降軸受          １２：昇降シリンダ      １３：被処理体
１４：圧力媒体の導入口  １５：昇降シリンダ      １６：処理室
１７：開口              １８：フレーム本体      １９：台車
２０：バスケット        ２１：小径のダミー軸
【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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