(57)【要約】  液体の状態に保たれた熱・圧力伝達媒体を介して物品を加圧及び加熱処理することで加圧力を確実に物品に作用させることが可能な加圧及び加熱処理する方法及び装置を提供する。装置は、キャビティを密閉又は開放するための蓋を接離可能にして備えた容器（２）であって、その蓋（２ａ）にキャビティと当該容器の外部との間を連通する流路（７）を有する容器（２）と、一端において流路（７）の外部端に連通連結される管路（１３）と、管路（１３）の他端に連通連結されて容器から分離して設けられ内部に加圧媒体を収容する外部増圧機（５）であって、加圧媒体を介してキャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機と、容器、外部増圧機及び前記管路に設けられ前記熱・圧力伝達媒体及び前記加圧媒体を加熱するための加熱器（１０）とを具備する。【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容器の該キャビティに物品を入れ、前記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る液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する方法において、
前記熱・圧力伝達媒体の加圧は、管路を介して前記キャビティと連通連結された外部増圧機により当該熱・圧力伝達媒体と同一成分の完全に液状にされた加圧媒体を介してなされる方法。
【請求項２】
前記熱・圧力伝達媒体の融点が、前記物品の加熱温度以下である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱・圧力伝達媒体が、硝酸塩若しくは亜硝酸塩の単体又は硝酸塩の混合塩若しくは亜硝酸塩の混合塩又は硝酸塩と亜硝酸塩との混合塩である請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体の加熱が、前記容器に周設された加熱器によってなされ、当該加熱器の外周には断熱材が被覆されている請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体の加熱が、前記キャビティに内設された加熱器によってなされ、当該加熱器の外周には断熱材が被覆されている請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記物品は、鋳物又は金属粉末若しくはセラミック粉末の少なくとも一方を含む成形体であり、前記鋳物又は前記成形体を加熱及び加圧して緻密化した鋳物や焼結体を形成する請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法。
【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、該液体の熱・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液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する装置であって、
前記キャビティを密閉又は開放するための蓋を接離可能にして備えた容器であって、前記蓋には前記キャビティと当該容器の外部との間を連通する流路を有する容器と、
一端において前記流路の外部端に連通連結される管路と、
前記管路の他端に連通連結されて前記容器から分離して設けられ内部に加圧媒体を収容した外部増圧機であって、前記加圧媒体を介して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機と、
前記容器、前記外部増圧機及び前記管路に設けられ前記熱・圧力伝達媒体及び前記加圧媒体を加熱するための加熱器とを、
具備する装置。
【請求項８】
前記蓋には、当該蓋の底面を裾とし底円の直径が前記キャビティの直径に等しい円錐状の空気溜りが形成されており、前記蓋の側壁を外部端とし前記空気溜りの傾斜面を内部端とする流路と、前記空気溜りの頂点を内部端とし該蓋の側壁を外部端とする空気路とが各々貫通穿設されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記容器を包囲するフレームと、
当該容器の下端と前記フレームの内底面との間に設けられた固定手段と、を具備し、前記固定手段は前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体が加圧された際に、前記容器を押し上げて前記蓋の上面を前記フレームの天井面に押し付け、該熱・圧力伝達媒体から当該蓋に作用する力に抗して該蓋を固定する請求項７又は８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記キャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加熱するための加熱器は前記容器に周設されており、当該加熱器の外周は断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記キャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加熱するための加熱器は前記キャビティに内設され、当該加熱器の外周は断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１つに記載の液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する装置。
【請求項１２】
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容器の該キャビティに物品を入れ、前記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及び加熱する液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法において、
前記熱・圧力伝達媒体の加圧は、隔液器を介して前記キャビティと連結された外部増圧機によって圧力を発生させ、
発生させた圧力を前記隔液器内の前記熱・圧力伝達媒体と同一成分の加圧媒体及び異なる成分の伝圧媒体とに隔絶して収容された当該伝圧媒体に伝達し、
伝達された圧力を前記加圧媒体に伝えることにより当該加圧媒体を介して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧する方法。
【請求項１３】
前記加圧媒体と伝圧媒体は伸縮自在な隔絶部材によって隔絶され、該伝圧媒体が前記隔液器に圧入されることによって前記隔絶部材が伸長して前記伝圧媒体から加圧媒体に圧力が伝播される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱・圧力伝達媒体の融点が、前記物品の加熱温度以下である請求項１２又は１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記熱・圧力伝達媒体が、硝酸塩若しくは亜硝酸塩の単体又は硝酸塩の混合塩若しくは亜硝酸塩の混合塩又は硝酸塩と亜硝酸塩との混合塩である請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記伝圧媒体が常温常圧で液状の工業油である請求項１２乃至１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記伝圧媒体が低融点合金である請求項１２乃至１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記伝圧媒体の融点が、前記加圧媒体の融点より低い請求項１２乃至１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体の加熱が、前記容器に周設された加熱器によってなされ、当該加熱器の外周には断熱材が被覆されている請求項１２乃至１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体の加熱が、前記キャビティに内設された加熱器によってなされ、当該加熱器の外周には断熱材が被覆されている請求項１２乃至１９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記物品は、鋳物又は金属粉末若しくはセラミック粉末の少なくとも一方を含む成形体であり、前記鋳物又は前記成形体を加圧及び加熱して緻密化した鋳物や焼結体を形成する請求項１２乃至２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
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・圧力伝達媒体を加圧及び加熱して前記物品を加圧及び加熱する液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する装置であって、
前記キャビティを密閉又は開放するための蓋を接離可能にして備えた容器であって、前記蓋には前記キャビティと当該容器の外部との間を連通する流路を有する容器と、
一端において前記流路の外部端に連通連結された第一管路と、
内部に媒体収容室を備え該媒体収容室は伸縮自在な隔絶部材によって加圧媒体収容室と伝圧媒体収容室とに隔絶され、前記第一管路の他端と前記加圧媒体収容室とが連通連結された隔液器と、
一端において前記伝圧媒体収容室と連通連結された第二管路と、
前記第二管路の他端に連通連結されて前記容器から分離して設けられ内部に前記伝圧媒体を収容した外部増圧機であって、当該伝圧媒体を介して前記加圧媒体に圧力を伝播して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機と、
前記容器、前記隔液器、前記外部増圧機及び前記第一管路、第二管路に設けられ前記熱・
圧力伝達媒体と前記加圧媒体及び前記伝圧媒体を加熱するための加熱器とを、
具備する装置。
【請求項２３】
前記媒体収容室における前記隔絶部材は、一端が閉鎖された金属製ベローズであり、前記金属製ベローズの開放端側を前記媒体収容室の内壁に密着して当該金属製ベローズ内を前記伝圧媒体収容室としている請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記容器の前記蓋には、当該蓋の底面を裾とし底円の直径が前記キャビティの直径に等しい円錐状の空気溜りが形成されており、前記蓋の側壁を外部端とし前記空気溜りの傾斜面を内部端とする流路と、前記空気溜りの頂点を内部端とし該蓋の側壁を外部端とする空気路とが各々貫通穿設されている請求項２２又は２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記容器を包囲するフレームと、
当該容器の下端と前記フレームの内底面との間に設けられた固定手段と、を具備し、前記固定手段は前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体が加圧された際に、前記容器を押し上げて前記蓋の上面を前記フレームの天井面に押し付け、該熱・圧力伝達媒体から当該蓋に作用する力に抗して該蓋を固定する請求項２２乃至２４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２６】
前記キャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加熱するための加熱器は前記容器に周設されており、当該加熱器の外周は断熱材で被覆されている請求２２乃至２５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２７】
前記キャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加熱するための加熱器は前記キャビティに内設され、当該加熱器の外周は断熱材で被覆されている請求２２乃至２５のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を高温等方圧縮（ＨＩＰ）法により加圧及び加熱する方法と装置に関し、特に、溶融金属を鋳造して得られる鋳物や金属（アルミニウム、マグネシウム、超硬合金、あるいはこれらの金属の混合物を含む）又は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圧及び加熱することにより、セラミック焼結体や緻密化した鋳物を製造する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、公知である（特開２００１−２６２２９５号公報、特開昭４９−１２３４０９号公報、特開平６−２２６４２８号公報）。【０００３】
しかし、特開２００１−２６２２９５号公報に記載された装置は、容器内に熱・圧力伝達媒体たる溶融塩と被加工物（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。この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る。したがって、ピストンが被加工物に干渉しないようにするためには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がある。【０００４】
また、特開昭４９−１２３４０９号公報や特開平６−２２６４２８号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、被加工物が大きくなると、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】
さらに、特開平６−２２６４２８号公報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してしまう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そのためのコストと手間がかかるという問題点を有している。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は目的は上記問題点を克服することにある。この目的を達成するため、本発明の第１局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する方法は、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容器の該キャビティに物品を入れ、前記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及び加熱することによる液体の熱・圧力伝達媒体を用いて前記物品を加圧及び加熱する方法において、前記熱・圧力伝達媒体の加圧は、管路を介して前記キャビティと連通連結された外部増圧機により当該熱・圧力伝達媒体と同一成分の完全に液状にされた加圧媒体を介してなされる。
【０００７】
本発明の第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法は、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容器の該キャビティに物品を入れ、前記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及び加熱する液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法であって、前記熱・圧力伝達媒体の加圧は、隔液器を介して前記キャビティと連結された外部増圧機によって圧力を発生させ、発生させた圧力を前記隔液器内の前記熱・圧力伝達媒体と同一成分の加圧媒体及び異なる成分の伝圧媒体とに隔絶して収容された当該伝圧媒体に伝達し、伝達された圧力を前記加圧媒体に伝えることにより当該加圧媒体を介して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧するものである。
【０００８】
第１及び第２局面の方法において、パンチ（ピストン）を使用することなく物品の加圧が可能であり、外部増圧機によって発生させた圧力を迅速かつ確実にキャビティ内の物品に作用させることができる。
【０００９】
特に、上記第２局面の方法においては、前記加圧媒体と伝圧媒体は伸縮自在な隔絶部材によって隔絶され、該伝圧媒体が前記隔液器に圧入されることによって前記隔絶部材が伸長して前記伝圧媒体から加圧媒体に圧力が伝播される。これにより、前記外部増圧機によって発生させた圧力を正確かつ瞬時に熱・圧力伝達媒体に伝播することができる。また、本発明の第２局面の方法において、前記伝圧媒体を低融点合金とすることができ、これにより外部増圧機における加熱を比較的低温に留めることができる。
【００１０】
さらに、本発明の第２局面の方法において、前記伝圧媒体を常温常圧で液状の工業油とすることができる。これにより、外部増圧機を加熱する必要はなくなり加熱のためのエネルギーを最小限に抑えることが可能となる。
【００１１】
本発明の第１及び第２の局面の方法において、前記熱・圧力伝達媒体の融点が前記物品の加熱温度以下である。これにより、前記物品を溶解したりすることなく加熱・加圧処理が可能となる。
【００１２】
また、本発明の第１及び第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法において、前記熱・圧力伝達媒体の融点を前記物品の加熱温度以下とすることができる。これにより、前記物品を溶解したりすることなく加圧・加熱処理が可能となる。
【００１３】
また、本発明の第１及び第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法において、前記熱・圧力伝達媒体を硝酸塩若しくは亜硝酸塩の単体又は硝酸塩の混合塩若しくは亜硝酸塩の混合塩又は硝酸塩と亜硝酸塩との混合塩とすることができる。
【００１４】
また、本発明の第１及び第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する方法において、前記物品を鋳物又は金属粉末若しくはセラミック粉末の少なくとも一方を含む成形体とすることができ、前記鋳物又は前記成形体を加熱及び加圧して緻密化した鋳物や焼結体を形成することができる。このように、本発明の方法は鋳物や金属粉末、セラミックス粉末といった広範な物品に適用が可能である。
【００１５】
また、本発明の第１及び第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する方法において、前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体の加熱が、前記容器に周設された加熱器又は該キャビティに内設された加熱器によってなし、当該加熱器の外周を断熱材によって被覆することができる。これにより、前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体を効率良く加熱することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第１局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加熱及び加圧する装置は、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、該液体の熱・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、前記キャビティを密閉又は開放するための蓋を接離可能にして備えた容器であって、前記蓋には前記キャビティと当該容器の外部との間を連通する流路を有する容器と、一端において前記流路の外部端に連通連結される管路と、前記管路の他端に連通連結されて前記容器から分離して設けられ内部に加圧媒体を収容した外部増圧機であって、前記加圧媒体を介して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機と、前記容器、前記外部増圧機及び前記管路に設けられ前記熱・圧力伝達媒体及び前記加圧媒体を加熱するための加熱器とを具備する。
【００１７】
本発明の第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する装置は、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・圧力伝達媒体を加圧及び加熱して前記物品を加圧及び加熱する装置であって、前記キャビティを密閉又は開放するための蓋を接離可能にして備えた容器であって、前記蓋には前記キャビティと当該容器の外部との間を連通する流路を有する容器と、一端において前記流路の外部端に連通連結された第一管路と、内部に媒体収容室を備え該媒体収容室は伸縮自在な隔絶部材によって加圧媒体収容室と伝圧媒体収容室とに隔絶され、前記第一管路の他端と前記加圧媒体収容室とが連通連結された隔液器と、一端において前記伝圧媒体収容室と連通連結された第二管路と、前記第二管路の他端に連通連結されて前記容器から分離して設けられ内部に前記伝圧媒体を収容した外部増圧機であって、当該伝圧媒体を介して前記加圧媒体に圧力を伝播して前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体を加圧する外部増圧機と、前記容器、前記隔液器、前記外部増圧機及び前記第一管路、第二管路に設けられ前記熱・圧力伝達媒体と前記加圧媒体及び前記伝圧媒体を加熱するための加熱器とを具備する。
【００１８】
第１及び第２局面の装置を構成することにより、大型の装置を用いることなくある程度の大きさの物品（被加工物）を加熱・加圧処理することが可能となり、かつ、金属製の使い捨てシートを必要としないためシート交換の手間及び費用を削減することができる。
【００１９】
本発明の第２局面における液体の熱・圧力伝達媒体を用いて物品を加圧及び加熱する装置において、前記媒体収容室における前記隔絶部材を一端が閉鎖された金属製ベローズとすることができ、前記金属製ベローズの開放端側を前記媒体収容室の内壁に密着して当該金属製ベローズ内を前記伝圧媒体収容室とすることができる。これにより、前記加圧媒体と伝圧媒体とを混合不能に隔絶できると共に当該加圧媒体に所定の加圧力を確実に伝えることができる。
【００２０】
第１及び第２局面の装置において、容器の蓋には、その底面を裾とし底円の直径が前記キャビティの直径に等しい円錐状の空気溜りが削成されており、前記蓋の側壁を外部端とし前記空気溜りの傾斜面を内部端とする流路と、前記空気溜りの頂点を内部端とし該蓋の側壁を外部端とする空気路とが各々貫通穿設されている。これにより、容器の外部からキャビティ内へ熱・圧力伝達媒体を容易に導入することができると共に、物品の加熱・加圧処理の際に容器のキャビティ内に閉じ込められた微量の空気を外部へ容易に放出することができる。
【００２１】
また第１及び第２局面の装置は、前記容器を包囲するフレームと、当該容器の下端と前記フレームの内底面との間に設けられた固定手段とを具備し、前記固定手段は前記キャビティ内の前記熱・圧力伝達媒体が加圧された際に、前記容器を押し上げて前記蓋の上面を前記フレームの天井面に押し付け、該熱・圧力伝達媒体から当該蓋に作用する力に抗して該蓋を固定する。これにより、キャビティ内の物品を前記熱・圧力伝達媒体によって加圧しても前記容器の蓋を確実に固定し続けることが可能となる。
【００２２】
また第１及び第２局面の装置において、前記キャビティ内の熱・圧力伝達媒体を加熱するための加熱器は前記容器に周設され又は前記キャビティに内設されており、当該加熱器の外周は断熱材で被覆されている。これにより前記キャビティ内における熱・圧力伝達媒体を効率良く加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態（実施例１及び２）を説明する。これらの形態は例としてのみ説明するものであり、発明をそのような形態に限定することを意図するものではない。実施例１及び２において、装置の同様な要素には同じ又は同様な番号を付している。【００２４】
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及び装置に関し、特に、金属粉やセラミック粉末の成形体を液体の熱・圧力伝達媒体を用いた高温等方圧縮法によって焼結体を製造する方法及び装置に関する。また、本発明は、溶融金属を鋳造して得られる鋳物を同様に処理することで鋳物に内包する空隙を微細化し或いは消失せしめて緻密で高品質な鋳物を製造する方法及び装置に関する。【００２５】
ここで本発明における物品には、金属粉或いはセラミック粉末の成形体又は鋳物が含まれる。そして、金属粉にはアルミニウム、マグネシウム、超硬合金又はこれらの金属の混合物が含まれる。【００２６】
また、本発明における熱・圧力伝達媒体及び加圧媒体は硝酸カリウム（融点３３３℃）、硝酸ナトリウム（融点３０８℃）等の硝酸塩の単塩や亜硝酸ナトリウム（融点２７１℃）等の亜硝酸塩の単塩、または硝酸塩同士の混合塩や亜硝酸塩同士の混合塩、さらには硝酸塩と亜硝酸塩との混合塩である溶融塩を意味する。但し、この溶融塩の融点は物品を加熱する際の温度より低いことが必要である。【００２７】
さらに、本発明における加熱器は通電することにより発熱するもの、例えばニクロム線を絶縁体で被覆した構造のものが一般的であるが、これに限らず同様の機能を奏することが可能な加熱器は全て含まれる。また、本発明における断熱材とは、セラミック製断熱材等の産業機械において通常用いられているものを意味する。【００２８】
また、本発明における外部増圧機とは、加圧媒体たる溶融塩を溜めることができるボアーを有し、前記ボアー内に溜められた溶融塩内にプランジャを挿入することによって前記ボアーと連通して開設された吐出口から溶融塩を圧送することが可能な機能を有するものを意味する。【００２９】
さらに、本発明における固定手段とは、物品の加圧及び加熱処理時にキャビティ内に加えられる加圧力に対抗し得る圧力を発生させる機構を有するものであり、具体的には油圧シリンダが最も好ましいが、電動シリンダを用いることも可能である。【００３０】
実施例１
本発明を実施するための装置の実施例１を図１に示す。図１は、本発明のフレーム１と、このフレーム１に接続され当該フレーム１内に収められた容器２のキャビティ３に満たされた熱・圧力伝達媒体（本実施例において溶融塩）を加圧媒体（本実施例において熱・圧力伝達媒体と同一成分の溶融塩）を介して加圧する外部増圧機５を示す概略断面図である。【００３１】
前記容器２は、キャビティ３を有するコップ形状をなし、該キャビティ３を密閉又は開放するための蓋２ａを接離可能にして備えている。前記容器２は、その底面が前記フレーム１の内底面に固着された固定手段としての油圧シリンダ６の上端に当接することによって支持されている。前記蓋２ａは、図示されない搬送装置によって前記フレーム１内外へ搬入出可能とされているため、前記容器２のキャビティ３を密閉又は開放することができる。【００３２】
前記蓋２ａには該蓋２ａの底面を裾とし、底円の直径が前記キャビティ３の直径に等しい円錐状の空気溜り８が形成されている。前記空気溜り８の頂点は、前記蓋２ａの略縦中心軸線上に位置しており、前記蓋２ａによって前記容器２に蓋をすると前記キャビティ３と前記空気溜り８とで加熱・加圧処理のための空間が形成されることとなる。そして、前記蓋２ａには加圧媒体としての溶融塩を流入するための流路７が穿設されており、該流路７は前記蓋２ａの側壁を外部端として水平に真直ぐ伸び、当該蓋２ａの中心より若干手前の位置において直角下方に折れ曲がって該蓋２ａの底面を形成する前記空気溜り８の傾斜面を内部端として貫通している。また、前記蓋２ａには前記空気溜り８の頂点を内部端として真直ぐ上方に伸び、その後直角に折れ曲がって真直ぐ伸びて当該蓋２ａの側壁を外部端として貫通する空気路９が穿設されている。前記空気路９はその外部端が図示されないバルブと連通接続されているため、当該バルブを開くことによって前記空気溜り８に溜まった空気を外部へ排出することができるようにされている。【００３３】
前記容器２及び蓋２ａの外周には共に加熱器１０が装着されており、これによって前記流路７内の加圧媒体及び前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体を加熱することができるようになっている。前記加熱器１０は前記蓋２ａにおいては前記流路７及び前記空気路９の各々の外部端である開口を避けて装着されている。前記加熱器１０はニクロム線を絶縁体で被覆した構造のものであり、当該加熱器１０の外周は断熱材１１によって被覆されているため加熱器１０によって発生した熱が外部に伝わることを防ぐことができる。【００３４】
また、前記フレーム１から分離して外部増圧機５が設置されており当該外部増圧機５はその内部に加圧媒体としての溶融塩を満たすためのボアー４が形成されている。前記外部増圧機５の底面には前記ボアー４と連通する吐出口１２が穿設されており、該外部増圧機５は前記ボアー４内に挿入可能なラム５ａを備えている。さらに、外部増圧機５の外周には前記加熱器１０が装着されており、当該加熱器１０の外周は前記断熱材１１によって被覆され、前記吐出口１２と前記流路７の外部端とは管路１３によって連通接続されている。従って、前記ボアー４内に収められた加圧媒体としての溶融塩を所定温度以上に加熱できると共に前記外部増圧機５の前記ボアー４内から吐出された溶融塩を前記流路７内に送り込むことができる。なお、図１においては省略されているが、前記管路１３の外周は実際にはそのほぼ全長にわたって前記加熱器１０が装着されており、該加熱器１０の外周は前記断熱材１１によって被覆されているため、前記外部増圧機５から吐出された加圧媒体としての溶融塩は所定温度を維持したまま前記流路７内に到達できる。【００３５】
以下にこのように構成された装置により物品としてのアルミニウム鋳物Ｍを例にして加熱・加圧処理する方法を説明する。まず、前記蓋２ａと前記容器２とを分離した状態で前記キャビティ３内に予め加熱されて液体となっている所定量の熱・圧力伝達媒体としての溶融塩を注入する。この場合の溶融塩としては、市販の複合塩である三恵冶金工業（株）製の融点が１４５℃のもの（商品名「バスリック」）を用いた。次に前記加熱器１０によって前記容器２を加熱して前記キャビティ３内に注入された溶融塩の温度を上昇させ、最終的にアルミニウム鋳物Ｍの緻密化処理に必要な温度である５２０℃に到達させてその温度を維持する。その状態で所定温度（５２０℃）に加熱したアルミニウム鋳物Ｍを前記キャビティ３内の溶融塩中に浸漬する。その後、図示しない搬送装置により前記蓋２ａを前記容器２の直上に移動し、しかる後に固定手段としての前記油圧シリンダ６を作動させて前記容器２を押し上げ、前記蓋２ａの上面を前記フレーム１の天井面に押し付けて前記容器２と前記蓋２ａとを密着固定し、前記キャビティ３内の溶融塩が加圧されても前記蓋２ａと前記容器２との密着状態を維持できるようにする。この際、前記空気溜り８内に微量の空気が閉じ込められるが、これは前記空気路９の外部端に連通接続された図示されないバルブを開くことによって外部へ放出される。【００３６】
続いて、前記蓋２ａに穿設された前記流路７内、前記管路１３内及び前記外部増圧機５の前記ボアー４内を前記管路１３に連通接続された図示されない注入装置によって加圧媒体としての溶融塩で満たす。この溶融塩は前記熱・圧力伝達媒体と同じ成分のものである。そして、前記流路７が穿設された前記蓋２ａ、前記管路１３及び前記外部増圧機５に各々装着された前記加熱器１０を当該溶融塩の融点以上の温度（本実施例では１８０℃）に加熱することによって前記流路７、前記管路１３及び前記ボアー４内の溶融塩を全て完全に液体の状態とする。【００３７】
その後、図示しない加圧シリンダによって前記外部増圧機５の前記ラム５ａを前記ボアー４内の溶融塩内に進入させ、該溶融塩に所定の圧力（本実施例においては約１２０ＭＰａ）を加える。すると、前記溶融塩は完全に液状となっているため加えられた所定の圧力は前記管路１３、前記流路７内の溶融塩を介して前記キャビティ３内の前記熱・圧力伝達媒体としての溶融塩に瞬時に伝播し、該キャビティ３内のアルミニウム鋳物Ｍに所定の圧力（約１２０ＭＰａ）が作用することとなり、これによって当該アルミニウム鋳物Ｍはその空隙が微細化或いは消失せしめられて緻密化処理される。この加圧の際、前記キャビティ３内の溶融塩の液位が上昇し前記空気溜り８をも満たすと、当該溶融塩は当該空気溜り８と連通している前記空気路９から前記容器２の外部へ漏出し始めるが、この場合には前記空気路９に連通接続された図示されない前記バルブを閉じることによって溶融塩の漏出を止める。【００３８】
ここで、加圧媒体としての溶融塩を完全に液状にする理由は、一つには完全に液状となっていないと前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体に正確に圧力を伝達できないためである。すなわち、加圧媒体の一部分が液状とされていないと前記外部増圧機５によって加えられた圧力の一部しか前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体に伝播しない。従って、所要の圧力を伝播するためにはより高い圧力を前記外部増圧機５によって発生させる必要があるためより大掛かりな装置が必要となる。また、前記ボアー４内の加圧媒体が液状になっていないと前記ラム５ａを進入させても所定の圧力を発生させることができないという問題もあるためである。【００３９】
なお、前記流路７、前記管路１３及び前記ボアー４内の加圧媒体としての溶融塩を液体の状態に保つためには前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体としての溶融塩程には昇温させる必要はなく、その溶融塩の融点より高い温度に加熱されていれば十分である。従って、加圧処理時に前記流路７から前記空気溜り８内に前記キャビティ３内の溶融塩より低温の溶融塩が流入することになるが、前記空気溜り８の容積は前記キャビティ３のそれに比べて極めて小さくされているため、該キャビティ３内の溶融塩の温度はほとんど低下せず、アルミニウム鋳物Ｍの加熱処理に影響を与えることはない。【００４０】
次に、本発明の実施例２を以下に説明する。【００４１】
実施例２においては、伝圧媒体の融点を前記熱・圧力伝達媒体及び加圧媒体の融点より低くすることができ、例えば不燃性が高い油圧作動油やギア油、潤滑油、切削油、洗浄油等の常温常圧（２５℃、１気圧）で液状の工業油や、融点が７０〜１４０℃のビスマス、鉛、錫等の低融点合金の使用を意味する。【００４２】
また、実施例２における隔液器は、前記加圧媒体と伝圧媒体とを各々収容する媒体収容室を内部に備え、当該媒体収容室は前記加圧媒体と伝圧媒体とを混合不能であると共に伝圧媒体から加圧媒体に圧力の伝達が可能であるように伸縮自在な隔絶部材によって隔絶された構造の圧力容器を意味する。そして、前記伝圧媒体を収容した伝圧媒体収容室は前記外部増圧機と連通接続されており前記外部増圧機から前記伝圧媒体収容室内に該伝圧媒体を圧送すると、前記隔絶部材が伸長して前記加圧媒体を収容した加圧媒体収容室内の当該加圧媒体に圧力が伝播されて該加圧媒体が前記隔液器外へと吐出される機能を有している。この隔液器の大きさ、形状は特に限定されず物品の処理のための加熱、加圧温度に対応させて適宜選定される。【００４３】
また、伸縮自在な隔絶部材とは、前記伝圧媒体が前記外部増圧機によって前記伝圧媒体収容室内に圧送された際に伸長することによって前記加圧媒体に圧力を伝播し、前記第一管路及び前記流路内に充填された該加圧媒体によって前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体にその圧力を伝達する機能と、前記加圧媒体収容室と伝圧媒体収容室に各々収容された前記加圧媒体と伝圧媒体とを隔絶し両者を混合不能にする液体を透過させない機能を兼ね備えたものである。具体的には金属製のベローズやダイヤフラムなどが好適である。【００４４】
本発明を実施するための装置の実施例２を図２に示す。図２は、フレーム１と、このフレーム１に接続され当該フレーム１内に収められた容器２のキャビティ３に満たされた熱・圧力伝達媒体（本実施例において溶融塩）を加圧媒体（本実施例において溶融塩）を介して加圧する外部増圧機５と、該外部増圧機５から吐出される伝圧媒体と前記加圧媒体とを隔絶し該伝圧媒体によって加圧媒体に圧力を伝播する隔液器２０を示す概略断面図である。【００４５】
図２に示すフレーム１、容器２とその蓋２ａ、キャビティ３、フレーム１の内底面に固着された固定手段としての油圧シリンダ６、記加圧媒体としての溶融塩を流入させるために蓋２ａに穿設された流路７、円錐状の空気溜り８、蓋２ａの側壁を外部端として貫通し図示されないバルブと連通接続されている空気路９、容器２及び蓋２ａの外周に装着された加熱器１０、および、当該加熱器１０の外周を被覆する断熱材１１は、図１に示すものと同じ作用をなす。これらの要素について再度説明することを省略する。【００４６】
前記フレーム１から分離して内部に媒体収容室２１を有する隔液器２０が設置されている。該媒体収容室２１は、伸縮自在であると共に一端が閉鎖された隔絶部材としての金属製ベローズ１７によって加圧媒体収容室２２と伝圧媒体収容室２３とに隔絶されている。金属製ベローズ１７はその開放端側が媒体収容室２３の内壁に密着されて当該金属製ベローズ１７内を前記伝圧媒体収容室２３としている。そして、伝圧媒体収容室２３は隔液器２０の壁面に穿設されて伝圧媒体収容室２３内と隔液器２０の外部とを連通する伝圧媒体導入口１６を介して伝圧媒体収容室２３内に伝圧媒体が導入可能にされている。また、前記加圧媒体収容室２２と前記流路７とは第一管路１３ａを介して連通連結されている。すなわち、第一管路１３ａの一端を流路７の外部端に連通接続し、他端を隔液器２０の壁面に穿設されて加圧媒体収容室２２内と隔液器２０の外部とを連通する加圧媒体吐出口１５に連通接続することによって加圧媒体収容室２２と流路７との連通連結が実現されている。さらに、前記隔液器２０の外周には加熱器１０が装着されており、当該加熱器１０の外周は断熱材１１によって被覆されているため、媒体収容室２１内の加圧媒体及び伝圧媒体を共に所定温度に保つことが可能にされている。【００４７】
また、前記フレーム１から分離して外部増圧機５が設置されており当該外部増圧機５はその内部に伝圧媒体たる工業油（本実施例では油圧作動油）を満たすためのボアー４が形成されている。前記外部増圧機５の底面には前記ボアー４内と連通する伝圧媒体吐出口１２が貫通穿設されており、該外部増圧機５は前記ボアー４内に挿入可能なラム５ａを備えている。そして、前記隔液器２０の前記伝圧媒体導入口１６と伝圧媒体吐出口１２とは第二管路１８を介して連通連結されている。【００４８】
従って、ボアー４内に収められた伝圧媒体としての工業油を外部増圧機５のボアー４内から前記伝圧媒体吐出口１２を介して押し出して第二管路１８及び伝圧媒体導入口１６を通して伝圧媒体収容室２３内に圧送することができる。なお、外部増圧機５の外周には加熱器１０が装着されており、当該加熱器１０の外周は前記断熱材１１によって被覆されている。このため、前記伝圧媒体として常温常圧（２５℃、１気圧）では液状の工業油ではなく、固体状態である低融点合金を用いる場合には前記加熱器１０を用いて加熱することによって液状にして圧送することとなる。【００４９】
なお、図２においては省略されているが、前記第一管路１３ａ及び第二管路１８の外周は実際にはそのほぼ全長にわたって加熱器１０が装着されており、該加熱器１０の外周は前記断熱材１１によって被覆されているため、前記外部増圧機５から吐出された伝圧媒体及び隔液器２０から吐出された加圧媒体は共に所定温度を維持して液状を保ったまま圧送できるようにされている。【００５０】
以下にこのように構成された装置により物品としてのアルミニウム鋳物Ｍを例にして加熱・加圧処理する方法を説明する。【００５１】
まず、前記蓋２ａと前記容器２とを分離した状態で前記キャビティ３内に予め加熱されて液体となっている所定量の熱・圧力伝達媒体としての溶融塩を注入する。この場合の溶融塩としては、市販の複合塩である三恵冶金工業（株）製の融点が１４５℃のもの（商品名「バスリック」）を用いた。次に前記加熱器１０によって前記容器２を加熱して前記キャビティ３内に注入された溶融塩の温度を上昇させ、最終的にアルミニウム鋳物Ｍの緻密化処理に必要な温度である約５２０℃に到達させてその温度を維持する。その状態で所定温度（約５２０℃）に加熱したアルミニウム鋳物Ｍを前記キャビティ３内の溶融塩中に浸漬する。その後、図示しない搬送装置により前記蓋２ａを前記容器２の直上に移動し、しかる後に固定手段としての前記油圧シリンダ６を作動させて前記容器２を押し上げ、前記蓋２ａの上面を前記フレーム１の天井面に押し付けて前記容器２と前記蓋２ａとを密着固定し、前記キャビティ３内の溶融塩が加圧されても前記蓋２ａと前記容器２との密着状態を維持できるようにする。この際、前記空気溜り８内に微量の空気が閉じ込められるが、これは前記空気路９の外部端に連通接続された図示されないバルブを開くことによって外部へ放出される。【００５２】
続いて、前記蓋２ａに穿設された前記流路７内、前記第一管路１３ａ内及び前記隔液器２０の前記加圧媒体収容室２２内を前記第一管路１３ａに連通接続された図示されない注入装置によって加圧媒体としての溶融塩で満たす。そうすると前記媒体収容室２１内の隔絶部材としての前記金属製ベローズ１７内部に形成された前記伝圧媒体収容室２３は空の状態であるため、注入された溶融塩によって前記金属製ベローズ１７の閉鎖端が押されて最小長さにまで縮められる。なお、この溶融塩は前記熱・圧力伝達媒体と同じ成分のものである。続いて前記外部増圧機５の前記ボアー４内を当該ボアー４と連通接続された図示されない注入装置によって伝圧媒体としての油圧作動油で満たす。そして、前記流路７が穿設された前記蓋２ａ、前記第一管路１３ａ及び前記隔液器２０に各々装着された前記加熱器１０を前記加圧媒体としての溶融塩の融点以上の温度（本実施例では１８０℃）に加熱することによって前記流路７、第一管路１３ａ及び加圧媒体収容室２２内の溶融塩を液体の状態とする。【００５３】
その後、図示しない加圧シリンダによって外部増圧機５のラム５ａをボアー４内の油圧作動油に進入させ、該油圧作動油に所定の圧力（本実施例においては約２１０ＭＰａ）を加える。すると、前記油圧作動油は既に液状であるため前記外部増圧機５の底面に穿設された前記伝圧媒体吐出口１７から吐出されて前記第二管路１８及び前記伝圧媒体導入口１６を通じて前記伝圧媒体収容室２３内に圧送される。このため金属製ベローズ１７はその閉鎖端の内側から前記伝圧媒体によって押され、前記加圧媒体収容室２２内の前記加圧媒体の圧力に打ち勝つことで伸長し前記伝圧媒体収容室２３の容積が増加すると共に前記加圧媒体収容室２２の容積が減少させられる。そして、当該加圧媒体収容室２２の容積減少分に相当する量の前記加圧媒体が前記加圧媒体吐出口１５から前記第一管路１３ａ内へ吐出されて、当該第一管路１３ａ及び前記流路８内に満たされた加圧媒体によって所定の圧力が前記キャビティ１３内の前記熱・熱・圧力伝達媒体としての溶融塩に瞬時に伝播され、該キャビティ３内のアルミニウム鋳物Ｍに所定の圧力（約２１０ＭＰａ）が作用することとなる。これによって当該アルミニウム鋳物Ｍはその空隙が微細化或いは消失せしめられて緻密化処理される。【００５４】
なお、外部加圧機４のボアー４の容積は、伝圧媒体収容室２３の最大容積（金属製ベローズ１７が最大に伸長したとき）と第二管路１８の容積とを合計した容積より十分大きくされているため、伝圧媒体による確実な圧力の伝播が可能である。また、この加圧の際、キャビティ３内の溶融塩の液位が上昇し前記空気溜り８をも満たすと、当該溶融塩は空気溜り８と連通している空気路９から容器２の外部へ漏出し始めるが、この場合には空気路９に連通接続された図示されない前記バルブを閉じることによって溶融塩の漏出を止める。【００５５】
なお、流路７、第一管路１３ａ及び加圧媒体収容室２２内の加圧媒体としての溶融塩を液体の状態に保つためには、前記キャビティ３内の熱・圧力伝達媒体としての溶融塩程には昇温させる必要はなく、その溶融塩の融点より高い温度に加熱されていれば十分である。従って、加圧処理時に流路７から空気溜り８内にキャビティ３内の溶融塩より低温の溶融塩が流入することになるが、前記空気溜り８の容積は前記キャビティ３のそれに比べて極めて小さくされているため、該キャビティ３内の溶融塩の温度はほとんど低下せず、アルミニウム鋳物Ｍの加熱処理に影響を与えることはない。【００５６】
上記第１及び第２実施例においてはキャビティ３内の溶融塩を加熱するために容器２の外周に装着した加熱器１０を用いているが、当該キャビティ３内に加熱器１０を内設して溶融塩を直接加熱するようにすることもできる。この場合には前記容器２の外周を断熱材１１で被覆すると共に、加熱器１０と前記キャビティ３の内壁との間における加熱器１０の外周に断熱材１１を被覆する構成とされる。このような構成とすれば第１及び第２実施例のように容器２の外周から加熱する場合に比べて加熱効率を非常に高めることが可能となる。【００５７】
また、上記第１及び第２実施例においては前記キャビティ３内に熱・圧力伝達媒体としての溶融塩を注入してから物品であるアルミニウム鋳物Ｍを該キャビティ３内に投入しているが、先にアルミニウム鋳物Ｍを前記キャビティ３内に入れ、その後、熱・圧力伝達媒体としての溶融塩を当該キャビティ３内に注入する方法も可能である。この場合には、通常は予め前記容器２を加熱しておき所定温度に前記キャビティ３内を昇温させてから当該キャビティ３内に加熱された物品を入れ、その後、所定温度に加熱された溶融塩を当該キャビティ３内に注入する工程で進められる。【００５８】
上記実施例は例示目的のためのみのものであり、実施例に適当な変更や変形をなすことができることは当業者にとって明白であり、本発明はそういった変更や変形を含むものであり、かつ、本発明の範囲は、発明の技術的思想から逸脱することなく、添付の請求の範囲及びその同等範囲から定められるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
パンチ（ピストン）を使用することなく、金属製の使い捨てシートを必要としないためシート交換の手間及び費用を削減することができ、更に、加圧媒体としての溶融塩を液状にして作用させるため、外部増圧機で発生させた圧力を確実にキャビティ内の物品に伝えることが可能であり有意義に産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明の装置の実施例１の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の装置の実施例２の概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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