熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置及び圧媒ガス供給回収装置
【課題】圧媒ガス中の酸素等の不純物を除去することができ、しかも実用に供することのできる新規な熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置、及び、該圧媒ガス浄化装置を備え、従来に比べて圧媒ガスの廃棄量を大幅に低減することができる熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置を提供すること。
【解決手段】高圧容器１０と、高圧容器１０の外側に装着された冷却手段４０と、高圧容器１０内に設けられ、圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材５０と、高圧容器１０内に設けられ、前記圧媒ガス流路に沿って配置され、酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線６０と、を備えた熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置である。
【解決手段】高圧容器１０と、高圧容器１０の外側に装着された冷却手段４０と、高圧容器１０内に設けられ、圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材５０と、高圧容器１０内に設けられ、前記圧媒ガス流路に沿って配置され、酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線６０と、を備えた熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられて、圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置、及び、この圧媒ガス浄化装置を備えている熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間等方圧加圧装置（以下、ＨＩＰ装置ともいう）は、処理室を形成する高圧容器内に不活性ガスでなる圧媒ガスを充填し、この高圧容器内に収容されている被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する装置であり、鋳物の巣やガス気孔、あるいは焼結体中の残留気孔を圧壊して消滅させる熱間等方圧加圧処理（以下、ＨＩＰ処理ともいう）に使用されている。近年、このＨＩＰ装置の大型化が進み、ＨＩＰ処理に使用するアルゴンガス等の不活性ガスの使用量（消費量）が増加しつつある。
【０００３】
すなわち、通常、ＨＩＰ処理では、圧媒ガスであるアルゴンガスは、ガス圧が１５ＭＰａあるいは２０ＭＰａのガスボンベ（圧媒ガス源）からＨＩＰ装置の高圧容器（以下、本体高圧容器ともいう）に、まず、本体高圧容器内の圧力が低い時点では両者の差圧を利用して供給される。次いで、本体高圧容器内の圧力がガスボンベと同等の圧力に到達したら、ガスボンベからのアルゴンガスは、圧縮機を駆動して加圧され、本体高圧容器内に所定の例えば１００ＭＰａにて充填される。そして、本体高圧容器内を高温高圧ガス雰囲気に保持してＨＩＰ処理した後、本体高圧容器内の温度が６００℃以下程度に下がった時点で、本体高圧容器内のアルゴンは、まず、前記ガスボンベに両者の差圧を利用して回収される。次いで、本体高圧容器内の圧力がガスボンベと同等の圧力（通常は前記の１５〜２０ＭＰａ）になると、本体高圧容器内からのアルゴンは、圧縮機を駆動して加圧され、前記ガスボンベに回収される。
【０００４】
しかし、本体高圧容器内の圧力が３ＭＰａ程度まで下がると、圧縮機の効率が低下して圧縮機を駆動してもアルゴンガスの回収速度が遅くなってしまい、その結果、本体高圧容器の蓋を開けて処理品を取り出すまでの時間が長くなってしまい生産性が低下する。
【０００５】
このため、通常は、本体高圧容器内の圧力が３ＭＰａ程度まで低下した時点で、本体高圧容器内に残ったアルゴンガスを大気放出して捨ててしまうこととなる。このアルゴンガス廃棄量は、ＨＩＰ装置の大きさ（処理室容積）にも依存するが、最初に充填したアルゴンガスの８〜１２％の量であり、ＨＩＰ装置の大型化に伴い、また、ＨＩＰ装置の運転頻度の増大に伴って非常に多量となる。使用されるアルゴンガスとしては純度９９．９９％以上のものが必要であり、その価格は５００〜１０００円／Ｎｍ３と高価である。
【０００６】
したがって、例えば、最近の大型のＨＩＰ装置、円柱状空間をなす処理室の寸法が直径１．６ｍ×高さ４ｍであって、温度１２００℃×圧力１００ＭＰａで運転される場合の例では、本体高圧容器内に充填されるアルゴンガスの量は６０００Ｎｍ３にもなり、その１０％を１回のＨＩＰ処理で放出してしまうとすると、金額にして３０万円〜６０万円のガスを捨ててしまうこととなる。よって、大気放出されるアルゴンガスの量ができる少なくなるようにすべく、ＨＩＰ処理後の本体高圧容器内のアルゴンガスできるだけ多く回収して使用することが好ましい。また、経済的観点に加えて、環境保全の観点からも、大気放出されるアルゴンガスの量ができる少なくなるようにすべきである。
【０００７】
なお、アルゴンガスの回収量を増大するには、本体高圧容器に接続されたガス回収用の配管系の大径化して、本体高圧容器内の圧力が例えば３ＭＰａ程度まで低下した時点で、大容量の圧縮機によって圧媒ガス源である１０〜１５ＭＰａのガス集合装置、あるいはガスボンベに回収するようにすればその実現が可能となる。しかしながら、大型化されていない従来の処理室寸法が直径６００ｍｍ×高さ２ｍのＨＩＰ装置では、このようなガス回収装置を設置することはアルゴンガスを放出するよりもコスト高となるために実施されずにきたというのが実情である。
【０００８】
さて、本体高圧容器内には、その蓋を開けて被処理品を装入する際に湿度を持った空気が混入し、また、被処理品に吸着している水分やガス成分がＨＩＰ処理の過程で圧媒ガスであるアルゴンガスに放出される。このため、ＨＩＰ処理後の回収されたアルゴンガスは、通常、不純物として、水分に起因する酸素や水素、あるいは二酸化炭素や炭化水素成分を含んでいる。したがって、ＨＩＰ処理に回収されたアルゴンガスを繰返し使用すると、これらの成分が濃縮されて、処理品表面を汚染するようになってしまう。
【０００９】
このため、放出せずに回収して、不足分を新しいアルゴンガスを補充しつつ使用していても、繰返しの使用によってこの不純物成分の量が、許容値（例えば５００ｐｐｍ）を超えないように管理して使用されるのが通例であり、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合でアルゴンガス源のアルゴンガス全量を捨ててしまわざるをえないのが実情である。
【００１０】
ところで、このようなＨＩＰ処理後のアルゴンガスを回収して再使用するためにアルゴンガス中の不純物を除去する技術（圧媒ガスの浄化技術）については、例えば、以下に述べる従来技術１、２が知られている。これらの従来技術では、特にＴｉ合金やＮｉ合金の鋳造品のＨＩＰ処理において問題とされる不純物である酸素の除去が対象となっており、アルゴンガス中の酸素を除去するため、容器内に酸素親和性の強い金属（ゲッタ材）を充填し、これを該容器外部に設けられている加熱装置で加熱するようになした反応容器を備えている。前記の酸素親和性の強い金属としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられている。
【００１１】
従来技術１（実公昭５８−４０９７５号公報）では、図６に示すように、ＨＩＰ処理後のアルゴンガスを回収するガス回収ラインに、反応容器を設けるようにしたものが提案されている。
【００１２】
すなわち、図６に示すように、被処理品を装入した本体高圧容器２０１内に、アルゴンガスホルダー（圧媒ガス源）２０２のアルゴンガスを圧縮機２０３，２０４を介して圧入し、該本体高圧容器２０１内において高温高圧ガス雰囲気下で前記被処理品にＨＩＰ処理を施し、しかる後、該本体高圧容器２０１中のアルゴンガスを前記アルゴンガスホルダー２０２に回収する熱間等方圧加圧装置（熱間静水圧プレス装置）において、前記アルゴンガスホルダー２０２から前記本体高圧容器２０１へアルゴンガスを供給するガス供給ライン２０７と、前記本体高圧容器２０１から前記アルゴンガスホルダー２０２にアルゴンガスを回収するガス回収ライン２０８とが設けられるとともに、前記ガス回収ライン２０８に、容器内に酸素親和性の強い金属（ゲッタ材）が充填され、かつ、容器外部に加熱装置２０６，２０６‘を備えた反応容器２０５，２０５’が設けられている。Ｖ１〜Ｖ１０は弁である。
【００１３】
なお、前記反応容器２０５，２０５’は、一方の反応容器内の前記ゲッタ材の交換時には他方の反応容器に切り替えて運転可能なように、ガス回収ライン２０８において並列に設けられている。
【００１４】
このように構成されたＨＩＰ装置において、ＨＩＰ処理が完了すると、ガス回収ライン２０８を通じてアルゴンガスの回収を行う。まず、ガス回収ライン２０８の弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を開き、当初は１００ＭＰａの高圧下に保持されている本体高圧容器２０１内と容器外の差圧によって本体高圧容器２０１内のアルゴンガスを自然回収することができ、１００ＭＰａのアルゴンガスを減圧弁Ｖ５で１５ＭＰａ位に減圧してガス回収ライン２０８を通して回収する。このとき、アルゴンガス中に含まれている酸素を、ガス回収ライン２０８に備えられている反応容器２０５（又は２０５’）内のゲッタ材と反応させて除去するようにしている。
【００１５】
次いで、本体高圧容器２０１とアルゴンガスホルダー２０２との内圧が均衡して自然回収が不可能となると、弁Ｖ６を閉じ、弁Ｖ７，Ｖ８を開いてバイパスライン２０９を通じ、本体高圧容器２０１からのアルゴンガスを低圧圧縮機２０３で圧力を高め、ガス回収ライン２０８の反応容器２０５を通してその強制回収を行う。そして、本体高圧容器２０１内の圧力が数気圧〜１０気圧（１ＭＰａ）程度まで下がると、弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、アルゴンガスの回収を終了するようにしている。
【００１６】
また、従来技術２（実公昭５８−４０９７６号公報）では、図７に示すように、アルゴンガスホルダー３０２から本体高圧容器３０１へアルゴンガスを供給するガス供給ライン３０７における圧縮機３０３，３０４と本体高圧容器３０１との間に、容器外部に加熱装置３０６，３０６’を備えた反応容器３０５，３０５’を設けている熱間等方圧加圧装置（熱間静水圧プレス装置）が提案されている。なお、図７において、Ｖ１〜Ｖ９は弁、３０８はガス回収ライン、３０９，３０９’はバイパスラインである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】実公昭５８−４０９７５号公報
【特許文献２】実公昭５８−４０９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前述した従来技術２では、ガス供給ライン３０７における高圧圧縮機３０４の吐出側と本体高圧容器３０１との間に反応容器３０５を設けるようにしたものであるから、反応容器３０５が本体高圧容器３０１と同じレベルの高圧状態となり、反応容器３０５は本体高圧容器３０１同じ耐圧性が必要であり、非常に厚肉の高圧容器となってしまう。
【００１９】
また、前述した従来技術１、２では、反応容器（反応器）２０５，３０５は、該容器内に酸素親和性の強い金属を充填し、これを該容器外部に設けられている加熱装置２０６，３０６で加熱するようにした外熱式の高圧容器である。酸素親和性の強い金属、例えばＴｉ、Ｚｒを使用して酸素と反応させる場合には、反応容器内部の温度を４５０〜６００℃程度にすることが好ましく、従来技術１、２の反応容器２０５，３０５は、外熱式のために容器の冷却がむずかしく、容器材料の耐熱性（容器の耐久性）の点から実用に供するものがなかった。このため、ＨＩＰ装置を使用している生産現場では、本体高圧容器の処理室内に被処理品とともにＴｉ箔などのゲッタ材を装入して、被処理品表面の酸化防止等を行っているのが実情であった。
【００２０】
そこで、本発明の課題は、熱間等方圧加圧装置へ不活性ガスでなる圧媒ガスを供給及び回収するに際し、圧媒ガス中の酸素等の不純物を除去することができ、しかも実用に供することのできる新規な熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置、及び、該圧媒ガス浄化装置を備え、従来に比べて圧媒ガスの廃棄量を大幅に低減することができる熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００２２】
請求項１の発明は、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられ、圧媒ガスを導入して該圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置であって、圧媒ガス導入口及び圧媒ガス排出口がそれぞれ開設された高圧容器と、前記高圧容器の外側に装着されて該高圧容器を冷却する冷却手段と、前記高圧容器内に設けられ、前記圧媒ガス導入口から導入されて前記圧媒ガス排出口より排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材と、前記圧媒ガス流路に沿って配置される不純物除去能を有する材料と、前記高圧容器内に設けられ、前記不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置である。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記不純物除去能を有する材料が金属材料であり、当該金属材料からなる電気抵抗加熱ヒータ線を前記圧媒ガス流路に沿って配置することにより、前記不純物除去能を有する材料と前記加熱手段とを兼用するようになされていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記圧媒ガス流路形成部材の材質がセラミックスからなり、該圧媒ガス流路形成部材の外周面に前記不純物除去能を有する金属材料からなる前記電気抵抗加熱ヒータ線が巻回されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記高圧容器が下蓋と、該下蓋に着脱可能に装着される倒立コップ状胴部とで構成されており、前記下蓋内に該高圧容器内部と連通する圧媒ガス導入配管及び圧媒ガス排出配管が収納されるとともに、前記電気抵抗加熱ヒータ線に電力を供給するためのヒータ電力供給用配線が該電気抵抗加熱ヒータ線に対して接続・切り離し可能に収納されていることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項４記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記圧媒ガス流路形成部材と前記電気抵抗加熱ヒータ線とが一体に組み立てられてなるガス浄化ユニット体が前記下蓋上に載置されており、前記電気抵抗加熱ヒータ線のコネクタにプラグイン構造で接続される前記ヒータ電力供給用配線のプラグインコネクタが前記下蓋に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記加熱手段の温度を測定するための測温センサを少なくとも一つを備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置を備え、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置であって、高圧の圧媒ガスを収容している高圧圧媒ガス源と、中圧の圧媒ガスを収容している中圧圧媒ガス源と、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源と、圧縮機を有し、前記中圧圧媒ガス源と前記熱間等方圧加圧装置とを連絡する圧媒ガス供給ラインと、前記圧媒ガス浄化装置を有し、前記熱間等方圧加圧装置と前記中圧圧媒ガス源とを連絡する圧媒ガス回収ラインと、前記高圧圧媒ガス源と圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する高圧圧媒ガス用供給ラインと、前記低圧圧媒ガス源と前記圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する低圧圧媒ガス用供給ラインと、前記圧媒ガス回収ラインの前記圧媒ガス浄化装置の圧媒ガス出側と前記低圧圧媒ガス源とを連絡する低圧圧媒ガス用回収ラインと、備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置である。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項７記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置において、前記圧媒ガス回収ラインは前記圧媒ガス浄化装置を少なくとも２台有し、これらの圧媒ガス浄化装置が交互に切換え運転可能に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置は、高圧容器内に配置された不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段を、従来装置とは違って前記高圧容器内に設けるようにしたので、前記高圧容器の冷却を該高圧容器の外側に装着された冷却手段によって行うことができる。したがって、本発明によれば、圧媒ガス中の少なくとも酸素を除去することができ、しかも高圧容器の冷却が可能で実用に供することのできる新規な熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の提供が可能となる。
【００３１】
本発明による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置は、実用に供することのできる前記圧媒ガス浄化装置を備えている。したがって、従来と違って、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合で圧媒ガス源の圧媒ガス全量を捨てるということをなくすことができる。また、圧媒ガス源として、高圧圧媒ガス源及び中圧圧媒ガス源の他に、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源を備え、該低圧圧媒ガス源へもＨＩＰ処理後の圧媒ガスを回収するように構成されている。したがって、ＨＩＰ処理後の圧媒ガスの回収に際し、大気放出を開始するＨＩＰ装置本体高圧容器内の圧媒ガスの圧力を従来の３ＭＰａ程度から０．３ＭＰａ程度にまで引き下げることができ、前記従来の３ＭＰａ程度から大気放出する場合に比べて操業時間を大幅に延長することなく、圧媒ガスの廃棄量を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図２】図１に示す圧媒ガス浄化装置においてガス浄化ユニット体の交換の様子を説明するための図である。
【図３】本発明の別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】従来のＨＩＰ装置の構成を示す図である。
【図７】従来のＨＩＰ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、本発明の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置（以下、単に圧媒ガス浄化装置ともいう）について説明する。
【００３４】
図１は本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【００３５】
図１において、１０は鋼製の高圧容器である。高圧容器１０は、断面円形の倒立コップ状胴部２０と円盤状をなす下蓋３０とにより構成され、容器内部に形成された円柱状の空間に後述するガス浄化ユニット体８０が収納されている。そして、高圧容器１０の外側に装着されて該高圧容器１０を冷却する冷却手段として、前記倒立コップ状胴部２０の外周周りには、冷却水が流される冷却水通路４１を有する水冷ジャケット４０がシールリング４２，４３を介して装着されている。
【００３６】
前記高圧容器１０は、この実施形態では容器内の圧力が３０ＭＰａ程度となる圧力レベル（中圧の圧力レベル）に適用されるものであり、前記倒立コップ状胴部２０の下端部内周には雌ネジ２０ａが形成される一方、前記下蓋３０の小径部の外周には前記雌ネジ２０ａに螺合可能な雄ネジ３０ａが形成されている（図３参照）。そして、架台等に固定されている下蓋３０に対して倒立コップ状胴部２０が、円周方向に４５度回転させることにより前記ネジ２０ａ，３０ａによって着脱可能となされている。
【００３７】
なお、下蓋と倒立コップ状胴部との着脱構造（取付け取外し構造）については、容器内の圧力レベルがさらに高いものに適用される場合には、前記のようなネジ構造ではなく、下蓋と倒立コップ状胴部がシールリングを介しての単純な嵌合構造であって、かつ、圧媒ガスのガス圧により生じる軸方向荷重を下蓋と倒立コップ状胴部を囲い込むように配置された窓枠状のプレス枠体で保持するようにした構造のものがよい。また、圧力レベルがさらに低い場合には、倒立コップ状胴部の肉厚がさらに薄いものでよく、下蓋と倒立コップ状胴部との着脱構造として、開閉が容易なクラッチ式構造が採用可能である。
【００３８】
さて、前記下蓋３０内には、ＨＩＰ処理後にＨＩＰ装置の本体高圧容器からの圧媒ガスを高圧容器１０内へ導入するための圧媒ガス導入配管３１と、酸素が除去された圧媒ガスを高圧容器１０内から排出するための圧媒ガス排出配管３２とが収納されている。前記圧媒ガス導入配管３１の先端は、下蓋３０の半径方向における中心部に引き出されており、この圧媒ガス導入配管３１によって高圧容器１０に圧媒ガス導入口１０ａが開設されている。また、前記圧媒ガス排出配管３２の先端は、下蓋３０の半径方向における周辺部に引き出されており、この圧媒ガス排出配管３２によって高圧容器１０に圧媒ガス排出口１０ｂが開設されている。
【００３９】
さらに、下蓋３０内にはヒータ電力供給用配線３３と、後述する熱電対６２，６３用の導線（図示せず）とが収納されるとともに、下蓋３０の上面には前記ヒータ電力供給用配線３３に接続されたプラグインコネクタ３４と、前記導線に接続されたプラグインコネクタ（図示せず）が取り付けられている。
【００４０】
また、高圧容器１０内には、円筒状をなし、上下方向に延びる内筒５１と、断面円形で倒立コップ状をなし、前記内筒５１の外側に該内筒５１と間隔をあけて同心状に位置された外筒５２とにより構成され、前記圧媒ガス導入口１０ａから導入されて前記圧媒ガス排出口１０ｂより排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材５０が設けられている。前記の内筒５１及び外筒５２は、本実施形態では電気絶縁性を有するセラミックスであるアルミナからなっている。前記内筒５１は、中心部に貫通孔を有し円形をなす鋼製のベース板７０の上面に取り付けられており、前記圧媒ガス導入配管３１の先端部が前記貫通孔から突出している。前記外筒５２は、その天井面が前記内筒５１の上端よりも上方に位置し、かつ、その下端が前記内筒５１の下端よりも上方に位置するように、図示しない外筒支持部材によって支持されている。
【００４１】
また、外筒５２の外側には、該外筒５２と間隔をあけて同心状に円筒状の断熱体７２が位置されている。この断熱体７２は、その下端が前記ベース板７０よりも下方に突出する状態で該ベース板７０に取り付けられている。ベース板７０の脚部にはシールリング７１が取り付けられている。
【００４２】
そして、本実施形態では、圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する不純物除去能を有する材料と該不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段とが兼用されるように構成されている。
【００４３】
すなわち、電気抵抗加熱ヒータ線６０が、前記内筒５１の外周面に長手方向に沿って巻回され、本実施形態ではこれに直列接続する態様で、前記外筒５２の外周面に長手方向に沿って巻回されている。この電気抵抗加熱ヒータ線６０は、不純物除去能を有する材料として、酸素親和性の強い金属からなっている。この酸素親和性の強い金属としては、室温下で安定であって、かつ加熱により活性となるＴｉ、Ｚｒが挙げられる。
【００４４】
そして、前記電気抵抗加熱ヒータ線６０の始端リードと終端リードとが接続されたヒータ線用のコネクタ６１が、前記ベース板７０に取り付けられている。この電気抵抗加熱ヒータ線６０のコネクタ６１と前記ヒータ電力供給用配線３３のプラグインコネクタ３４とがプラグイン構造で接続されるようになっている。
【００４５】
また、電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度制御を目的として該電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度を測定するため、内筒５１の外周面に巻回されている該電気抵抗加熱ヒータ線６０の近傍位置に熱電対６２が配置されるとともに、外筒５２の外周面に巻回されている該電気抵抗加熱ヒータ線６０の近傍位置に熱電対６３が配置されている。なお、これらの熱電対６２，６３の導線用端子に接続されるコネクタ（図示せず）がベース板７０に取り付けられており、このコネクタと前記した熱電対用のプラグインコネクタとがプラグイン構造で接続されるようになっている。
【００４６】
このようにして、前記の圧媒ガス流路形成部材５０、電気抵抗加熱ヒータ線６０、熱電対６２，６３、断熱体７２及びベース板７０を一体に組み立ててなるガス浄化ユニット体８０（図２参照）が形成され、下蓋３０上に載置されている。
【００４７】
以下、前記のように構成される本実施形態の圧媒ガス浄化装置１の動作について説明する。
【００４８】
ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器から高圧のアルゴンガスを回収するに際し、前記本体高圧容器から導かれたアルゴンガスは、前記圧媒ガス導入口１０ａから高圧容器１０内に導入される。高圧容器１０内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側を上昇した後に方向反転し、内筒５１と外筒５２との間に形成されているガス流路を内筒５１の外周面に巻回され、抵抗発熱している電気抵抗加熱ヒータ線６０に接触しながら下降し、再び方向反転して、外筒５２と断熱体７２との間に形成されているガス流路を外筒５２の外周面に巻回され、抵抗発熱している電気抵抗加熱ヒータ線６０に接触しながら上昇し、最後に、断熱体７２と倒立コップ状胴部２０との間に形成されているガス流路を下降して、前記圧媒ガス排出口１０ｂから圧媒ガス排出配管３２へと導かれる。
【００４９】
そして、高圧容器１０内に流入したアルゴンガスが前記した酸素親和性の強い金属からなる高温の電気抵抗加熱ヒータ線６０と接触することにより、アルゴンガス中の酸素と該電気抵抗加熱ヒータ線６０とが反応して、アルゴンガス中から酸素が除去される。
【００５０】
このように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線６０が発熱源であるため、高圧容器１０内にて最高温度になる部材が電気抵抗加熱ヒータ線６０であり、多く材料で酸素との反応は温度が高いほど活発なことと併せて非常に好都合である。
【００５１】
ＴｉあるいはＺｒからなる電気抵抗加熱ヒータ線６０を用いる場合、抵抗発熱による電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度は４５０〜６００℃の範囲を満たすことがよい。そこで、前記熱電対６２，６３によって電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度を測定し、その測定結果に基づいて、電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度が前記範囲を満たすように該電気抵抗加熱ヒータ線６０に与えるヒータ電力を制御するようにすればよい。
【００５２】
ここで、高圧容器１０の内部温度が４５０〜６００℃の高温となるため、鋼製の高圧容器１０では、耐久性の点からその容器温度が１５０℃以下となるようにすることがよく、高圧容器１０の冷却が必要となる。本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、酸素親和性の強い金属を高圧容器内に充填し、該金属を加熱するための加熱手段を高圧容器の外部に設けるようにした従来技術とは違って、電気抵抗加熱ヒータ線６０によって酸素親和性の強い金属（不純物除去能を有する材料）とこれを加熱する手段とを兼用し、この電気抵抗加熱ヒータ線６０を高圧容器１０内に設けるようにしたので、倒立コップ状胴部２０の外周周りに装着された前記水冷ジャケット４０によって高圧容器１０の冷却を行うことが可能となっている。
【００５３】
本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、ＴｉあるいはＺｒからなる電気抵抗加熱ヒータ線６０は、アルゴンガス中の酸素と反応することで、時間の経過とともに、その表面から酸化物が形成されて次第に電気抵抗が増加して、酸素の除去効率が低下してくる。そこで、適宜の期間ピッチにて電気抵抗加熱ヒータ線６０の電気抵抗値を測定し、所定の電気抵抗値以上になった時点で、新品に交換するようにすればよい。このように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１は、電気抵抗加熱ヒータ線６０の電気抵抗値の変化から容易に電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換時期を知ることができるという利点もある。
【００５４】
そして、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、前記ガス浄化ユニット体８０を備えるとともに、下蓋３０に載置されるガス浄化ユニット体８０に組み込まれた電気抵抗加熱ヒータ線６０が、下蓋３０に取り付けられた前記プラグインコネクタ３４に対してプラグイン構造で接続・切り離し可能に構成されているので、前記電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換を容易に短時間で行うことができる。
【００５５】
すなわち、図２に示すように、水冷ジャケット４０が装着されている倒立コップ状胴部２０を、４５度回転させて前記ねじ部２０ａ，３０ａを緩めて、架台に固定されている下蓋３０から取り外し、この倒立コップ状胴部２０をつり上げて、所定の場所に運ぶ。次いで、ガス浄化ユニット体８０を少しつり上げると、これに伴って、ガス浄化ユニット体８０の電気抵抗加熱ヒータ線６０のコネクタ６１（該コネクタ６１はベース板７０に取り付けられている）が、下蓋３０に取り付けられたプラグインコネクタ３４から外れるので、そのまま、ガス浄化ユニット体８０を所定の場所に運ぶことができる。そして、新品の電気抵抗加熱ヒータ線６０が装着されたガス浄化ユニット体８０を下蓋３０の上方から下降させて下蓋３０の所定位置に載置することで、そのままコネクタ６１がプラグインコネクタ３４にプラグイン構造で接続されることとなる。なお、前記熱電対６２，６３の着脱も同様になされる。
【００５６】
図３は本発明の別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。ここで、前記図１に示される圧媒ガス浄化装置１と同一部分には図１と同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。
【００５７】
図３に示すように、この圧媒ガス浄化装置２の高圧容器１０’は、円筒状胴部２１と円盤状をなす上蓋２２とからなる倒立コップ状胴部と、下蓋３０’とにより構成されている。円筒状胴部２１の外周周りに水冷ジャケット４０が装着されている。前記上蓋２２内には、圧媒ガス排出配管３２’が収納されている。
【００５８】
この実施形態の圧媒ガス浄化装置２では、図３に示すように、下蓋３０’に収納されている圧媒ガス導入配管３１を経て高圧容器１０’内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側のガス流路→内筒５１と外筒５２との間のガス流路→外筒５２と断熱体７２’との間のガス流路を経て、上蓋２２に収納されている圧媒ガス排出配管３２’へと導かれるようになっている。
【００５９】
このように構成される圧媒ガス浄化装置２でも、前記図１に示す圧媒ガス浄化装置１と同様に、ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器からの回収するアルゴンガス中の酸素を除去することができるとともに、高圧容器１０’の冷却を円筒状胴部２１の外周周りに装着された水冷ジャケット４０によって行うことができる。なお、この圧媒ガス浄化装置２では、電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換に際し、上蓋２２が装着された状態で円筒状胴部２１を移動させるために、毎回、上蓋２２に収納されている圧媒ガス排出配管３２’の接続部分の切り離しを行う必要がある。
【００６０】
図４は本発明のさらに別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【００６１】
前記１の圧媒ガス浄化装置１と異なる点について説明する。図４に示すように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置３では、材質が金属もしくはセラミックスからなる内筒５１’及び外筒５２’により圧媒ガス流路形成部材５０'が構成されている。これらの内筒５１’の外周面と外筒５２’の内周面との間に、酸素親和性の強い金属、例えばＴｉあるいはＺｒの小片が充填された酸素親和性の強い金属の充填層９０が形成されている。そして、外筒５２’の外周面にニクロム線からなる電気抵抗加熱ヒータ線９１が巻回されている。９２は熱電対である。下蓋３０’’内には、圧媒ガス導入配管３１、圧媒ガス排出配管３２'及びヒータ電力供給用配線３３’が収納されている。下蓋３０’’と倒立コップ状胴部２０とにより高圧容器１０”が構成されている。
【００６２】
このように構成される圧媒ガス浄化装置３では、ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器から高圧のアルゴンガスを回収するに際し、圧媒ガス導入配管３１を経て高圧容器１０’’内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側を上昇した後に方向反転し、前記電気抵抗加熱ヒータ線９１によって加熱されている前記した酸素親和性の強い金属の充填層９０内を該金属に接触しながら下降し、圧媒ガス排出口１０ｂから圧媒ガス排出配管３２'へと導かれる。これにより、高圧容器１０’’内に流入したアルゴンガスは、該ガス中の酸素が除去される。
【００６３】
次に、本発明の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置（以下、単に圧媒ガス供給回収装置ともいう）について説明する。
【００６４】
図５は本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置の構成を概略的に示す図である。
【００６５】
図５において、１００はＨＩＰ装置の本体高圧容器である。１１１は高圧圧媒ガス源としての高圧Ａｒガス集合装置、１１２は中圧圧媒ガス源としての中圧Ａｒガス集合装置、１１３は低圧圧媒ガス源としての低圧Ａｒガス集合装置である。この実施形態では、高圧Ａｒガス集合装置１１１のガス圧力は３０ＭＰａ超５０ＭＰａ以下の範囲であり、中圧Ａｒガス集合装置１１２のガス圧力は３ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の範囲であり、低圧Ａｒガス集合装置１１３のガス圧力は１ＭＰａ以下である。
【００６６】
前記中圧Ａｒガス集合装置１１２から前記ＨＩＰ装置の本体高圧容器１００に圧媒ガス供給ライン１３０が連絡している。この圧媒ガス供給ライン１３０は、上流側から順に、手動式塞止弁ＭＶ３、塞止弁Ｖ６、塞止弁Ｖ１、フィルタ１６１、圧縮機１４１、塞止弁Ｖ２、圧縮機１４２及び手動式塞止弁ＭＶ１を有している。
【００６７】
また、ＨＩＰ装置の本体高圧容器１００から中圧Ａｒガス集合装置１１２に圧媒ガス回収ライン１３１が連絡している。この圧媒ガス回収ライン１３１は、上流側（本体高圧容器１００側）から順に、塞止弁Ｖ３、減圧調整器１５１、及び並列に接続された圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’を有している。圧媒ガス浄化装置１２０のガス導入側には手動式塞止弁ＭＶ５が備えられ、ガス排出側には手動式塞止弁ＭＶ６が備えられている。同様に、圧媒ガス浄化装置１２０’のガス導入側には手動式塞止弁ＭＶ５’が備えられ、ガス排出側には手動式塞止弁ＭＶ６’が備えられている。
【００６８】
なお、前記圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、本実施形態では、前記図１に示される中圧レベル用の前述した構成の圧媒ガス浄化装置である。
【００６９】
これらの２台の圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、通常片方のみが使用され、前述した酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線の交換などの場合に操業中であってもガス浄化が中断しないように交互に切換えて運転可能なように、備えられている。圧媒ガス浄化装置１２０の運転時には、他方の圧媒ガス浄化装置１２０’の前後にある手動式塞止弁ＭＶ５’，ＭＶ６’が閉じられている。
【００７０】
また、前記高圧Ａｒガス集合装置１１１から前記圧媒ガス供給ライン１３０における前記圧縮機１４１と前記塞止弁Ｖ２との間に、手動式塞止弁ＭＶ２と塞止弁Ｖ４とを有する高圧圧媒ガス用供給ライン１３２が連絡している。
【００７１】
また、前記低圧Ａｒガス集合装置１１３から前記圧媒ガス供給ライン１３０における前記手動式塞止弁ＭＶ３と前記塞止弁Ｖ６との間に、手動式塞止弁ＭＶ４と圧縮機１４３とを有する低圧圧媒ガス用供給ライン１３３が連絡している。
【００７２】
さらに、前記圧媒ガス回収ライン１３０における前記圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’のガス排出側に位置する前記手動式塞止弁ＭＶ６，ＭＶ６’と前記塞止弁Ｖ６との間から前記低圧Ａｒガス集合装置１１３に、塞止弁Ｖ７と減圧調整器１６２とを有する低圧圧媒ガス用回収ライン１３４が連絡している。
【００７３】
また、１３５は圧媒ガス供給ライン１３０の最上流部に連絡している新ガス補給用ライン、１３６は塞止弁Ｖ５及び真空ポンプＰ１を有し、圧媒ガス回収ライン１３１の最上流部に連絡しているガス置換用真空引きラインである。１３７は塞止弁Ｖ１１及び真空ポンプＰ２を有し、圧媒ガス回収ライン１３１における手動式塞止弁ＭＶ６，ＭＶ６’の出側部（低圧圧媒ガス用回収ライン１３４の最上流部）に連絡している圧媒ガス浄化装置用真空引きラインである。１３８は塞止弁Ｖ９を有し、高圧圧媒ガス用供給ライン１３２における塞止弁Ｖ４の出側部から圧媒ガス回収ライン１３１における塞止弁Ｖ３の入側部に連絡するラインである。また、Ｇ１〜Ｇ６は圧力計である。
【００７４】
なお、前記圧媒ガス浄化装置用真空引きライン１３７の役目を説明すると、前記圧媒ガス浄化装置１２０について、前述した酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線の交換の際に高圧容器内に侵入して残存している空気を除去するため、交換終了後に、手動式塞止弁ＭＶ５，ＭＶ６’を閉じ、手動式塞止弁ＭＶ６と塞止弁Ｖ１１を開き、真空ポンプＰ２を運転して前記空気を除去するようにしている。他方の圧媒ガス浄化装置１２０’についても同様である。
【００７５】
以下、前記のように構成される本実施形態の圧媒ガス供給回収装置の動作について説明する。
【００７６】
まず、通常、被処理品をＨＩＰ装置の本体高圧容器１００内に収納後、本体高圧容器１００の開閉に伴って混入した大気を除去するために、ガス置換用真空引きライン１３６によって本体高圧容器１００内を真空引きする。さらに、本体高圧容器１００内の残留空気を除去するため、低圧Ａｒガス集合装置１１３からの０．３〜１ＭＰａのアルゴンガスを低圧圧媒ガス用供給ライン１３３（ただし、圧縮機１４３は停止状態）及び圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、手動式塞止弁ＭＶ３は閉じ、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填し、しかる後、塞止弁Ｖ１０を開いて本体高圧容器１００内のガスを大気放出する。このようないわゆるガス置換操作を１〜２回行う。このガス置換操作により、本体高圧容器１００内の空気の濃度は数１０ｐｐｍレベルとなる。
【００７７】
次いで、各Ａｒガス集合装置１１１〜１１３のガス圧力と本体高圧容器１００内のガス圧力との差圧を利用して、低圧Ａｒガス集合装置１１１、中圧Ａｒガス集合装置１１２、高圧Ａｒガス集合装置１１３からこの順にアルゴンガスを本体高圧容器１００に充填する。
【００７８】
まず、低圧Ａｒガス集合装置１１１からのアルゴンガスを、低圧圧媒ガス用供給ライン１３３（ただし、圧縮機１４３は停止状態）及び圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、手動式塞止弁ＭＶ３は閉じ、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填する。次いで、中圧Ａｒガス集合装置１１２からのアルゴンガスを、圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填する。しかる後、高圧Ａｒガス集合装置１１３からのアルゴンガスを、高圧圧媒ガス用供給ライン１３２、及び圧媒ガス供給ライン１３０における塞止弁Ｖ２、圧縮機１４２（ただし、圧縮機１４２は停止状態）及び手動式塞止弁ＭＶ１を介して、本体高圧容器１００内に充填する。
【００７９】
次いで、圧縮機１４１，１４２を運転してアルゴンガスを本体高圧容器１００に強制充填する。すなわち、前段の圧縮機１４１、又は前段の圧縮機１４１及び後段の圧縮機１４２を運転して、中圧Ａｒガス集合装置１１２からのアルゴンガスを圧媒ガス供給ライン１３０によって本体高圧容器１００内に充填する。このようにして、本体高圧容器１００に本体高圧容器１００内のガス圧力が１００ＭＰａとなるようにアルゴンガスが充填される。
【００８０】
そして、本体高圧容器１００内に収納された被処理品が所定の温度及び圧力にて所定時間保持された後、本体高圧容器１００内のガス温度が当該高圧ガスを排出しても配管系の温度が安全である温度となった時点で、本体高圧容器１００内のアルゴンガスのＡｒガス集合装置１１２，１１３への回収を行う。
【００８１】
まず、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１（塞止弁Ｖ３→減圧調整器１５１→手動式塞止弁ＭＶ５→圧媒ガス浄化装置１２０→手動式塞止弁ＭＶ６）→塞止弁Ｖ６→手動式塞止弁ＭＶ３の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に回収する。このとき、圧媒ガス浄化装置１２０によって本体高圧容器１００からのアルゴンガス中の酸素（不純物）が除去される。
【００８２】
そして、本体高圧容器１００内の圧力と中圧Ａｒガス集合装置１１２の圧力とが均衡してガス流量が低下すると、塞止弁Ｖ６及び手動式塞止弁ＭＶ３を閉じ、塞止弁Ｖ７及び手動式塞止弁ＭＶ４を開き、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１→低圧圧媒ガス用回収ライン１３４（塞止弁Ｖ７→減圧調整器１５２）→手動式塞止弁ＭＶ４の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを低圧Ａｒガス集合装置１１３に回収する。なお、必要に応じて、前記の均衡した時点で、圧縮機１４３を運転して、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１→塞止弁Ｖ７→減圧調整器１５２→圧縮機１４３→手動式塞止弁ＭＶ３の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に回収することも可能である。
【００８３】
このようにして、中圧Ａｒガス集合装置１１２には、ＨＩＰ処理に十分な清浄さを有したアルゴンガスを蓄えておくことができるとともに、本体高圧容器１００から従来の３ＭＰａ程度までとは違って０．３ＭＰａ程度までの低圧で、かつ、圧媒ガス浄化装置１２０によってアルゴンガス中の酸素が除去されたアルゴンガスを低圧Ａｒガス集合装置１１３に回収することができる。
【００８４】
また、実操業では高圧Ａｒガス集合装置１１１のガス量が多い方が、ＨＩＰ処理のガス加圧時間を短くするのに有利である。そこで、ＨＩＰ装置の加圧に各圧縮機が使用されていないときには、圧縮機１４３を運転して低圧Ａｒガス集合装置１１３内のアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に充填すること、また、圧縮機１４１を運転して、手動式塞止弁ＭＶ３→塞止弁Ｖ６→塞止弁Ｖ１→フィルタ１６１→圧縮機１４１→塞止弁Ｖ４→手動式塞止弁ＭＶ２の経路で、中圧Ａｒガス集合装置１１２内のアルゴンガスを高圧Ａｒガス集合装置１１１に充填することがよい。
【００８５】
また、中圧Ａｒガス集合装置１１２内のガス量が不足している場合は、ほぼ同レベルの圧力の新ガスのボンベを前記新ガス補給ライン１３５に接続して、中圧Ａｒガス集合装置１１２を常に満タンに近い状態としておくこともよい。このとき、圧縮機１４３を運転して、新ガス補給ライン１３５からのアルゴンガスを高圧Ａｒガス集合装置１１３に補給することもよい。なお、高圧Ａｒガス集合装置１１１内のアルゴンガスの浄化（酸素除去）を行う必要がある場合は、手動式塞止弁ＭＶ２→塞止弁Ｖ４→ライン１３８の塞止弁Ｖ９→塞止弁Ｖ３→減圧調整器１５１→手動式塞止弁ＭＶ５→圧媒ガス浄化装置１２０→手動式塞止弁ＭＶ６→塞止弁Ｖ１→フィルタ１６１→圧縮機１４１→塞止弁Ｖ４→手動式塞止弁ＭＶ２の経路により、高圧Ａｒガス集合装置１１１内のアルゴンガスの浄化（酸素除去）を行うことができる。
【００８６】
このように、圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、基本的に中圧Ａｒガス集合装置１１２のガス圧レベル、すなわち３〜３０ＭＰａの範囲のガス圧のラインに組み込むことが最適である。
【００８７】
その理由は、高圧Ａｒガス集合装置１１１の圧力レベルのラインでは、アルゴンガス中の酸素等の不純物は濃縮されているので、圧媒ガス浄化装置の高圧容器を、比較的小さな内容積のものが使用できるものの、高い耐圧性が必要となるために全体として剛健な構造とせざるをえないためである。また、低圧Ａｒガス集合装置１１３の集合装置の圧力レベルのラインでは、圧媒ガス浄化装置の高圧容器を、耐圧性の点では簡素化が可能であるものの、大容積の高圧容器となるため、設置スペースの点で大幅に不利となるためである。このような点から、中圧の圧力レベルのラインに圧媒ガス浄化装置を設置することがよい。
【００８８】
このように、本実施形態の圧媒ガス供給回収装置は、実用に供することのできる圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’を備えている。したがって、従来と違って、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合でアルゴンガス源のアルゴンガス全量を捨てるということをなくすことができる。また、圧媒ガス源として、高圧Ａｒガス集合装置１１１及び中圧Ａｒガス集合装置１１２の他に、低圧のアルゴンガスを収容している低圧Ａｒガス集合装置１１３を備え、該低圧Ａｒガス集合装置１１３へもＨＩＰ装置の本体高圧容器１００からのアルゴンガスを回収するように構成されている。したがって、ＨＩＰ処理後の圧媒ガスの回収に際し、大気放出を開始するＨＩＰ装置の本体高圧容器１００内のアルゴンガスの圧力を従来の３ＭＰａ程度から０．３ＭＰａ程度にまで引き下げることができ、前記従来の３ＭＰａ程度から大気放出する場合に比べて操業時間を大幅に延長することなく、アルゴンガスの廃棄量を大幅に減らすことができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３…圧媒ガス浄化装置、
１０，１０’，１０”…高圧容器
１０ａ…圧媒ガス導入口 １０ｂ…圧媒ガス排出口
２０…倒立コップ状胴部 ２０ａ…ねじ部
２１…円筒状胴部
２２…上蓋
３０，３０’，３０”…下蓋 ３０ａ…ねじ部
３１…圧媒ガス導入配管
３２，３２’，３２”…圧媒ガス排出配管
３３，３３’…ヒータ電力供給用配線
３４…プラグインコネクタ
４０…水冷ジャケット ４１…冷却水通路
５０，５０’…圧媒ガス流路形成部材
５１，５１’…内筒 ５２，５２’…外筒
６０…電気抵抗加熱ヒータ線 ６１…コネクタ ６２，６３…熱電対
７０…ベース板 ７２，７２’…断熱体
８０…ガス浄化ユニット体
９０…酸素親和性の強い金属の充填層
９１…電気抵抗加熱ヒータ線（ニクロム線） ９２…熱電対
１００…ＨＩＰ装置の本体高圧容器
１１１…高圧Ａｒガス集合装置
１１２…中圧Ａｒガス集合装置
１１３…低圧Ａｒガス集合装置
１２０，１２０’…圧媒ガス浄化装置
１３０…圧媒ガス供給ライン
１３１…圧媒ガス回収ライン
１３２…高圧圧媒ガス用供給ライン
１３３…低圧圧媒ガス用供給ライン
１３４…低圧圧媒ガス用回収ライン
１３５…新ガス補給用ライン
１４１，１４２，１４３…圧縮機
１５１，１５２…減圧調整器
１６１…フィルタ
Ｖ１〜１１…塞止弁 ＭＶ１〜ＭＶ４…手動式塞止弁
ＭＶ５，ＭＶ５’，ＭＶ６，ＭＶ６’…手動式塞止弁
Ｐ１，Ｐ２…真空ポンプ Ｇ１〜Ｇ６…圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられて、圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置、及び、この圧媒ガス浄化装置を備えている熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間等方圧加圧装置（以下、ＨＩＰ装置ともいう）は、処理室を形成する高圧容器内に不活性ガスでなる圧媒ガスを充填し、この高圧容器内に収容されている被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する装置であり、鋳物の巣やガス気孔、あるいは焼結体中の残留気孔を圧壊して消滅させる熱間等方圧加圧処理（以下、ＨＩＰ処理ともいう）に使用されている。近年、このＨＩＰ装置の大型化が進み、ＨＩＰ処理に使用するアルゴンガス等の不活性ガスの使用量（消費量）が増加しつつある。
【０００３】
すなわち、通常、ＨＩＰ処理では、圧媒ガスであるアルゴンガスは、ガス圧が１５ＭＰａあるいは２０ＭＰａのガスボンベ（圧媒ガス源）からＨＩＰ装置の高圧容器（以下、本体高圧容器ともいう）に、まず、本体高圧容器内の圧力が低い時点では両者の差圧を利用して供給される。次いで、本体高圧容器内の圧力がガスボンベと同等の圧力に到達したら、ガスボンベからのアルゴンガスは、圧縮機を駆動して加圧され、本体高圧容器内に所定の例えば１００ＭＰａにて充填される。そして、本体高圧容器内を高温高圧ガス雰囲気に保持してＨＩＰ処理した後、本体高圧容器内の温度が６００℃以下程度に下がった時点で、本体高圧容器内のアルゴンは、まず、前記ガスボンベに両者の差圧を利用して回収される。次いで、本体高圧容器内の圧力がガスボンベと同等の圧力（通常は前記の１５〜２０ＭＰａ）になると、本体高圧容器内からのアルゴンは、圧縮機を駆動して加圧され、前記ガスボンベに回収される。
【０００４】
しかし、本体高圧容器内の圧力が３ＭＰａ程度まで下がると、圧縮機の効率が低下して圧縮機を駆動してもアルゴンガスの回収速度が遅くなってしまい、その結果、本体高圧容器の蓋を開けて処理品を取り出すまでの時間が長くなってしまい生産性が低下する。
【０００５】
このため、通常は、本体高圧容器内の圧力が３ＭＰａ程度まで低下した時点で、本体高圧容器内に残ったアルゴンガスを大気放出して捨ててしまうこととなる。このアルゴンガス廃棄量は、ＨＩＰ装置の大きさ（処理室容積）にも依存するが、最初に充填したアルゴンガスの８〜１２％の量であり、ＨＩＰ装置の大型化に伴い、また、ＨＩＰ装置の運転頻度の増大に伴って非常に多量となる。使用されるアルゴンガスとしては純度９９．９９％以上のものが必要であり、その価格は５００〜１０００円／Ｎｍ３と高価である。
【０００６】
したがって、例えば、最近の大型のＨＩＰ装置、円柱状空間をなす処理室の寸法が直径１．６ｍ×高さ４ｍであって、温度１２００℃×圧力１００ＭＰａで運転される場合の例では、本体高圧容器内に充填されるアルゴンガスの量は６０００Ｎｍ３にもなり、その１０％を１回のＨＩＰ処理で放出してしまうとすると、金額にして３０万円〜６０万円のガスを捨ててしまうこととなる。よって、大気放出されるアルゴンガスの量ができる少なくなるようにすべく、ＨＩＰ処理後の本体高圧容器内のアルゴンガスできるだけ多く回収して使用することが好ましい。また、経済的観点に加えて、環境保全の観点からも、大気放出されるアルゴンガスの量ができる少なくなるようにすべきである。
【０００７】
なお、アルゴンガスの回収量を増大するには、本体高圧容器に接続されたガス回収用の配管系の大径化して、本体高圧容器内の圧力が例えば３ＭＰａ程度まで低下した時点で、大容量の圧縮機によって圧媒ガス源である１０〜１５ＭＰａのガス集合装置、あるいはガスボンベに回収するようにすればその実現が可能となる。しかしながら、大型化されていない従来の処理室寸法が直径６００ｍｍ×高さ２ｍのＨＩＰ装置では、このようなガス回収装置を設置することはアルゴンガスを放出するよりもコスト高となるために実施されずにきたというのが実情である。
【０００８】
さて、本体高圧容器内には、その蓋を開けて被処理品を装入する際に湿度を持った空気が混入し、また、被処理品に吸着している水分やガス成分がＨＩＰ処理の過程で圧媒ガスであるアルゴンガスに放出される。このため、ＨＩＰ処理後の回収されたアルゴンガスは、通常、不純物として、水分に起因する酸素や水素、あるいは二酸化炭素や炭化水素成分を含んでいる。したがって、ＨＩＰ処理に回収されたアルゴンガスを繰返し使用すると、これらの成分が濃縮されて、処理品表面を汚染するようになってしまう。
【０００９】
このため、放出せずに回収して、不足分を新しいアルゴンガスを補充しつつ使用していても、繰返しの使用によってこの不純物成分の量が、許容値（例えば５００ｐｐｍ）を超えないように管理して使用されるのが通例であり、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合でアルゴンガス源のアルゴンガス全量を捨ててしまわざるをえないのが実情である。
【００１０】
ところで、このようなＨＩＰ処理後のアルゴンガスを回収して再使用するためにアルゴンガス中の不純物を除去する技術（圧媒ガスの浄化技術）については、例えば、以下に述べる従来技術１、２が知られている。これらの従来技術では、特にＴｉ合金やＮｉ合金の鋳造品のＨＩＰ処理において問題とされる不純物である酸素の除去が対象となっており、アルゴンガス中の酸素を除去するため、容器内に酸素親和性の強い金属（ゲッタ材）を充填し、これを該容器外部に設けられている加熱装置で加熱するようになした反応容器を備えている。前記の酸素親和性の強い金属としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられている。
【００１１】
従来技術１（実公昭５８−４０９７５号公報）では、図６に示すように、ＨＩＰ処理後のアルゴンガスを回収するガス回収ラインに、反応容器を設けるようにしたものが提案されている。
【００１２】
すなわち、図６に示すように、被処理品を装入した本体高圧容器２０１内に、アルゴンガスホルダー（圧媒ガス源）２０２のアルゴンガスを圧縮機２０３，２０４を介して圧入し、該本体高圧容器２０１内において高温高圧ガス雰囲気下で前記被処理品にＨＩＰ処理を施し、しかる後、該本体高圧容器２０１中のアルゴンガスを前記アルゴンガスホルダー２０２に回収する熱間等方圧加圧装置（熱間静水圧プレス装置）において、前記アルゴンガスホルダー２０２から前記本体高圧容器２０１へアルゴンガスを供給するガス供給ライン２０７と、前記本体高圧容器２０１から前記アルゴンガスホルダー２０２にアルゴンガスを回収するガス回収ライン２０８とが設けられるとともに、前記ガス回収ライン２０８に、容器内に酸素親和性の強い金属（ゲッタ材）が充填され、かつ、容器外部に加熱装置２０６，２０６‘を備えた反応容器２０５，２０５’が設けられている。Ｖ１〜Ｖ１０は弁である。
【００１３】
なお、前記反応容器２０５，２０５’は、一方の反応容器内の前記ゲッタ材の交換時には他方の反応容器に切り替えて運転可能なように、ガス回収ライン２０８において並列に設けられている。
【００１４】
このように構成されたＨＩＰ装置において、ＨＩＰ処理が完了すると、ガス回収ライン２０８を通じてアルゴンガスの回収を行う。まず、ガス回収ライン２０８の弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を開き、当初は１００ＭＰａの高圧下に保持されている本体高圧容器２０１内と容器外の差圧によって本体高圧容器２０１内のアルゴンガスを自然回収することができ、１００ＭＰａのアルゴンガスを減圧弁Ｖ５で１５ＭＰａ位に減圧してガス回収ライン２０８を通して回収する。このとき、アルゴンガス中に含まれている酸素を、ガス回収ライン２０８に備えられている反応容器２０５（又は２０５’）内のゲッタ材と反応させて除去するようにしている。
【００１５】
次いで、本体高圧容器２０１とアルゴンガスホルダー２０２との内圧が均衡して自然回収が不可能となると、弁Ｖ６を閉じ、弁Ｖ７，Ｖ８を開いてバイパスライン２０９を通じ、本体高圧容器２０１からのアルゴンガスを低圧圧縮機２０３で圧力を高め、ガス回収ライン２０８の反応容器２０５を通してその強制回収を行う。そして、本体高圧容器２０１内の圧力が数気圧〜１０気圧（１ＭＰａ）程度まで下がると、弁Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８を閉じ、アルゴンガスの回収を終了するようにしている。
【００１６】
また、従来技術２（実公昭５８−４０９７６号公報）では、図７に示すように、アルゴンガスホルダー３０２から本体高圧容器３０１へアルゴンガスを供給するガス供給ライン３０７における圧縮機３０３，３０４と本体高圧容器３０１との間に、容器外部に加熱装置３０６，３０６’を備えた反応容器３０５，３０５’を設けている熱間等方圧加圧装置（熱間静水圧プレス装置）が提案されている。なお、図７において、Ｖ１〜Ｖ９は弁、３０８はガス回収ライン、３０９，３０９’はバイパスラインである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】実公昭５８−４０９７５号公報
【特許文献２】実公昭５８−４０９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前述した従来技術２では、ガス供給ライン３０７における高圧圧縮機３０４の吐出側と本体高圧容器３０１との間に反応容器３０５を設けるようにしたものであるから、反応容器３０５が本体高圧容器３０１と同じレベルの高圧状態となり、反応容器３０５は本体高圧容器３０１同じ耐圧性が必要であり、非常に厚肉の高圧容器となってしまう。
【００１９】
また、前述した従来技術１、２では、反応容器（反応器）２０５，３０５は、該容器内に酸素親和性の強い金属を充填し、これを該容器外部に設けられている加熱装置２０６，３０６で加熱するようにした外熱式の高圧容器である。酸素親和性の強い金属、例えばＴｉ、Ｚｒを使用して酸素と反応させる場合には、反応容器内部の温度を４５０〜６００℃程度にすることが好ましく、従来技術１、２の反応容器２０５，３０５は、外熱式のために容器の冷却がむずかしく、容器材料の耐熱性（容器の耐久性）の点から実用に供するものがなかった。このため、ＨＩＰ装置を使用している生産現場では、本体高圧容器の処理室内に被処理品とともにＴｉ箔などのゲッタ材を装入して、被処理品表面の酸化防止等を行っているのが実情であった。
【００２０】
そこで、本発明の課題は、熱間等方圧加圧装置へ不活性ガスでなる圧媒ガスを供給及び回収するに際し、圧媒ガス中の酸素等の不純物を除去することができ、しかも実用に供することのできる新規な熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置、及び、該圧媒ガス浄化装置を備え、従来に比べて圧媒ガスの廃棄量を大幅に低減することができる熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００２２】
請求項１の発明は、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられ、圧媒ガスを導入して該圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置であって、圧媒ガス導入口及び圧媒ガス排出口がそれぞれ開設された高圧容器と、前記高圧容器の外側に装着されて該高圧容器を冷却する冷却手段と、前記高圧容器内に設けられ、前記圧媒ガス導入口から導入されて前記圧媒ガス排出口より排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材と、前記圧媒ガス流路に沿って配置される不純物除去能を有する材料と、前記高圧容器内に設けられ、前記不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置である。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記不純物除去能を有する材料が金属材料であり、当該金属材料からなる電気抵抗加熱ヒータ線を前記圧媒ガス流路に沿って配置することにより、前記不純物除去能を有する材料と前記加熱手段とを兼用するようになされていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記圧媒ガス流路形成部材の材質がセラミックスからなり、該圧媒ガス流路形成部材の外周面に前記不純物除去能を有する金属材料からなる前記電気抵抗加熱ヒータ線が巻回されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記高圧容器が下蓋と、該下蓋に着脱可能に装着される倒立コップ状胴部とで構成されており、前記下蓋内に該高圧容器内部と連通する圧媒ガス導入配管及び圧媒ガス排出配管が収納されるとともに、前記電気抵抗加熱ヒータ線に電力を供給するためのヒータ電力供給用配線が該電気抵抗加熱ヒータ線に対して接続・切り離し可能に収納されていることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項４記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記圧媒ガス流路形成部材と前記電気抵抗加熱ヒータ線とが一体に組み立てられてなるガス浄化ユニット体が前記下蓋上に載置されており、前記電気抵抗加熱ヒータ線のコネクタにプラグイン構造で接続される前記ヒータ電力供給用配線のプラグインコネクタが前記下蓋に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置において、前記加熱手段の温度を測定するための測温センサを少なくとも一つを備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置を備え、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置であって、高圧の圧媒ガスを収容している高圧圧媒ガス源と、中圧の圧媒ガスを収容している中圧圧媒ガス源と、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源と、圧縮機を有し、前記中圧圧媒ガス源と前記熱間等方圧加圧装置とを連絡する圧媒ガス供給ラインと、前記圧媒ガス浄化装置を有し、前記熱間等方圧加圧装置と前記中圧圧媒ガス源とを連絡する圧媒ガス回収ラインと、前記高圧圧媒ガス源と圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する高圧圧媒ガス用供給ラインと、前記低圧圧媒ガス源と前記圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する低圧圧媒ガス用供給ラインと、前記圧媒ガス回収ラインの前記圧媒ガス浄化装置の圧媒ガス出側と前記低圧圧媒ガス源とを連絡する低圧圧媒ガス用回収ラインと、備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置である。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項７記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置において、前記圧媒ガス回収ラインは前記圧媒ガス浄化装置を少なくとも２台有し、これらの圧媒ガス浄化装置が交互に切換え運転可能に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置は、高圧容器内に配置された不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段を、従来装置とは違って前記高圧容器内に設けるようにしたので、前記高圧容器の冷却を該高圧容器の外側に装着された冷却手段によって行うことができる。したがって、本発明によれば、圧媒ガス中の少なくとも酸素を除去することができ、しかも高圧容器の冷却が可能で実用に供することのできる新規な熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の提供が可能となる。
【００３１】
本発明による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置は、実用に供することのできる前記圧媒ガス浄化装置を備えている。したがって、従来と違って、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合で圧媒ガス源の圧媒ガス全量を捨てるということをなくすことができる。また、圧媒ガス源として、高圧圧媒ガス源及び中圧圧媒ガス源の他に、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源を備え、該低圧圧媒ガス源へもＨＩＰ処理後の圧媒ガスを回収するように構成されている。したがって、ＨＩＰ処理後の圧媒ガスの回収に際し、大気放出を開始するＨＩＰ装置本体高圧容器内の圧媒ガスの圧力を従来の３ＭＰａ程度から０．３ＭＰａ程度にまで引き下げることができ、前記従来の３ＭＰａ程度から大気放出する場合に比べて操業時間を大幅に延長することなく、圧媒ガスの廃棄量を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図２】図１に示す圧媒ガス浄化装置においてガス浄化ユニット体の交換の様子を説明するための図である。
【図３】本発明の別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】従来のＨＩＰ装置の構成を示す図である。
【図７】従来のＨＩＰ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、本発明の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置（以下、単に圧媒ガス浄化装置ともいう）について説明する。
【００３４】
図１は本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【００３５】
図１において、１０は鋼製の高圧容器である。高圧容器１０は、断面円形の倒立コップ状胴部２０と円盤状をなす下蓋３０とにより構成され、容器内部に形成された円柱状の空間に後述するガス浄化ユニット体８０が収納されている。そして、高圧容器１０の外側に装着されて該高圧容器１０を冷却する冷却手段として、前記倒立コップ状胴部２０の外周周りには、冷却水が流される冷却水通路４１を有する水冷ジャケット４０がシールリング４２，４３を介して装着されている。
【００３６】
前記高圧容器１０は、この実施形態では容器内の圧力が３０ＭＰａ程度となる圧力レベル（中圧の圧力レベル）に適用されるものであり、前記倒立コップ状胴部２０の下端部内周には雌ネジ２０ａが形成される一方、前記下蓋３０の小径部の外周には前記雌ネジ２０ａに螺合可能な雄ネジ３０ａが形成されている（図３参照）。そして、架台等に固定されている下蓋３０に対して倒立コップ状胴部２０が、円周方向に４５度回転させることにより前記ネジ２０ａ，３０ａによって着脱可能となされている。
【００３７】
なお、下蓋と倒立コップ状胴部との着脱構造（取付け取外し構造）については、容器内の圧力レベルがさらに高いものに適用される場合には、前記のようなネジ構造ではなく、下蓋と倒立コップ状胴部がシールリングを介しての単純な嵌合構造であって、かつ、圧媒ガスのガス圧により生じる軸方向荷重を下蓋と倒立コップ状胴部を囲い込むように配置された窓枠状のプレス枠体で保持するようにした構造のものがよい。また、圧力レベルがさらに低い場合には、倒立コップ状胴部の肉厚がさらに薄いものでよく、下蓋と倒立コップ状胴部との着脱構造として、開閉が容易なクラッチ式構造が採用可能である。
【００３８】
さて、前記下蓋３０内には、ＨＩＰ処理後にＨＩＰ装置の本体高圧容器からの圧媒ガスを高圧容器１０内へ導入するための圧媒ガス導入配管３１と、酸素が除去された圧媒ガスを高圧容器１０内から排出するための圧媒ガス排出配管３２とが収納されている。前記圧媒ガス導入配管３１の先端は、下蓋３０の半径方向における中心部に引き出されており、この圧媒ガス導入配管３１によって高圧容器１０に圧媒ガス導入口１０ａが開設されている。また、前記圧媒ガス排出配管３２の先端は、下蓋３０の半径方向における周辺部に引き出されており、この圧媒ガス排出配管３２によって高圧容器１０に圧媒ガス排出口１０ｂが開設されている。
【００３９】
さらに、下蓋３０内にはヒータ電力供給用配線３３と、後述する熱電対６２，６３用の導線（図示せず）とが収納されるとともに、下蓋３０の上面には前記ヒータ電力供給用配線３３に接続されたプラグインコネクタ３４と、前記導線に接続されたプラグインコネクタ（図示せず）が取り付けられている。
【００４０】
また、高圧容器１０内には、円筒状をなし、上下方向に延びる内筒５１と、断面円形で倒立コップ状をなし、前記内筒５１の外側に該内筒５１と間隔をあけて同心状に位置された外筒５２とにより構成され、前記圧媒ガス導入口１０ａから導入されて前記圧媒ガス排出口１０ｂより排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材５０が設けられている。前記の内筒５１及び外筒５２は、本実施形態では電気絶縁性を有するセラミックスであるアルミナからなっている。前記内筒５１は、中心部に貫通孔を有し円形をなす鋼製のベース板７０の上面に取り付けられており、前記圧媒ガス導入配管３１の先端部が前記貫通孔から突出している。前記外筒５２は、その天井面が前記内筒５１の上端よりも上方に位置し、かつ、その下端が前記内筒５１の下端よりも上方に位置するように、図示しない外筒支持部材によって支持されている。
【００４１】
また、外筒５２の外側には、該外筒５２と間隔をあけて同心状に円筒状の断熱体７２が位置されている。この断熱体７２は、その下端が前記ベース板７０よりも下方に突出する状態で該ベース板７０に取り付けられている。ベース板７０の脚部にはシールリング７１が取り付けられている。
【００４２】
そして、本実施形態では、圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する不純物除去能を有する材料と該不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段とが兼用されるように構成されている。
【００４３】
すなわち、電気抵抗加熱ヒータ線６０が、前記内筒５１の外周面に長手方向に沿って巻回され、本実施形態ではこれに直列接続する態様で、前記外筒５２の外周面に長手方向に沿って巻回されている。この電気抵抗加熱ヒータ線６０は、不純物除去能を有する材料として、酸素親和性の強い金属からなっている。この酸素親和性の強い金属としては、室温下で安定であって、かつ加熱により活性となるＴｉ、Ｚｒが挙げられる。
【００４４】
そして、前記電気抵抗加熱ヒータ線６０の始端リードと終端リードとが接続されたヒータ線用のコネクタ６１が、前記ベース板７０に取り付けられている。この電気抵抗加熱ヒータ線６０のコネクタ６１と前記ヒータ電力供給用配線３３のプラグインコネクタ３４とがプラグイン構造で接続されるようになっている。
【００４５】
また、電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度制御を目的として該電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度を測定するため、内筒５１の外周面に巻回されている該電気抵抗加熱ヒータ線６０の近傍位置に熱電対６２が配置されるとともに、外筒５２の外周面に巻回されている該電気抵抗加熱ヒータ線６０の近傍位置に熱電対６３が配置されている。なお、これらの熱電対６２，６３の導線用端子に接続されるコネクタ（図示せず）がベース板７０に取り付けられており、このコネクタと前記した熱電対用のプラグインコネクタとがプラグイン構造で接続されるようになっている。
【００４６】
このようにして、前記の圧媒ガス流路形成部材５０、電気抵抗加熱ヒータ線６０、熱電対６２，６３、断熱体７２及びベース板７０を一体に組み立ててなるガス浄化ユニット体８０（図２参照）が形成され、下蓋３０上に載置されている。
【００４７】
以下、前記のように構成される本実施形態の圧媒ガス浄化装置１の動作について説明する。
【００４８】
ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器から高圧のアルゴンガスを回収するに際し、前記本体高圧容器から導かれたアルゴンガスは、前記圧媒ガス導入口１０ａから高圧容器１０内に導入される。高圧容器１０内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側を上昇した後に方向反転し、内筒５１と外筒５２との間に形成されているガス流路を内筒５１の外周面に巻回され、抵抗発熱している電気抵抗加熱ヒータ線６０に接触しながら下降し、再び方向反転して、外筒５２と断熱体７２との間に形成されているガス流路を外筒５２の外周面に巻回され、抵抗発熱している電気抵抗加熱ヒータ線６０に接触しながら上昇し、最後に、断熱体７２と倒立コップ状胴部２０との間に形成されているガス流路を下降して、前記圧媒ガス排出口１０ｂから圧媒ガス排出配管３２へと導かれる。
【００４９】
そして、高圧容器１０内に流入したアルゴンガスが前記した酸素親和性の強い金属からなる高温の電気抵抗加熱ヒータ線６０と接触することにより、アルゴンガス中の酸素と該電気抵抗加熱ヒータ線６０とが反応して、アルゴンガス中から酸素が除去される。
【００５０】
このように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線６０が発熱源であるため、高圧容器１０内にて最高温度になる部材が電気抵抗加熱ヒータ線６０であり、多く材料で酸素との反応は温度が高いほど活発なことと併せて非常に好都合である。
【００５１】
ＴｉあるいはＺｒからなる電気抵抗加熱ヒータ線６０を用いる場合、抵抗発熱による電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度は４５０〜６００℃の範囲を満たすことがよい。そこで、前記熱電対６２，６３によって電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度を測定し、その測定結果に基づいて、電気抵抗加熱ヒータ線６０の温度が前記範囲を満たすように該電気抵抗加熱ヒータ線６０に与えるヒータ電力を制御するようにすればよい。
【００５２】
ここで、高圧容器１０の内部温度が４５０〜６００℃の高温となるため、鋼製の高圧容器１０では、耐久性の点からその容器温度が１５０℃以下となるようにすることがよく、高圧容器１０の冷却が必要となる。本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、酸素親和性の強い金属を高圧容器内に充填し、該金属を加熱するための加熱手段を高圧容器の外部に設けるようにした従来技術とは違って、電気抵抗加熱ヒータ線６０によって酸素親和性の強い金属（不純物除去能を有する材料）とこれを加熱する手段とを兼用し、この電気抵抗加熱ヒータ線６０を高圧容器１０内に設けるようにしたので、倒立コップ状胴部２０の外周周りに装着された前記水冷ジャケット４０によって高圧容器１０の冷却を行うことが可能となっている。
【００５３】
本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、ＴｉあるいはＺｒからなる電気抵抗加熱ヒータ線６０は、アルゴンガス中の酸素と反応することで、時間の経過とともに、その表面から酸化物が形成されて次第に電気抵抗が増加して、酸素の除去効率が低下してくる。そこで、適宜の期間ピッチにて電気抵抗加熱ヒータ線６０の電気抵抗値を測定し、所定の電気抵抗値以上になった時点で、新品に交換するようにすればよい。このように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１は、電気抵抗加熱ヒータ線６０の電気抵抗値の変化から容易に電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換時期を知ることができるという利点もある。
【００５４】
そして、本実施形態の圧媒ガス浄化装置１では、前記ガス浄化ユニット体８０を備えるとともに、下蓋３０に載置されるガス浄化ユニット体８０に組み込まれた電気抵抗加熱ヒータ線６０が、下蓋３０に取り付けられた前記プラグインコネクタ３４に対してプラグイン構造で接続・切り離し可能に構成されているので、前記電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換を容易に短時間で行うことができる。
【００５５】
すなわち、図２に示すように、水冷ジャケット４０が装着されている倒立コップ状胴部２０を、４５度回転させて前記ねじ部２０ａ，３０ａを緩めて、架台に固定されている下蓋３０から取り外し、この倒立コップ状胴部２０をつり上げて、所定の場所に運ぶ。次いで、ガス浄化ユニット体８０を少しつり上げると、これに伴って、ガス浄化ユニット体８０の電気抵抗加熱ヒータ線６０のコネクタ６１（該コネクタ６１はベース板７０に取り付けられている）が、下蓋３０に取り付けられたプラグインコネクタ３４から外れるので、そのまま、ガス浄化ユニット体８０を所定の場所に運ぶことができる。そして、新品の電気抵抗加熱ヒータ線６０が装着されたガス浄化ユニット体８０を下蓋３０の上方から下降させて下蓋３０の所定位置に載置することで、そのままコネクタ６１がプラグインコネクタ３４にプラグイン構造で接続されることとなる。なお、前記熱電対６２，６３の着脱も同様になされる。
【００５６】
図３は本発明の別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。ここで、前記図１に示される圧媒ガス浄化装置１と同一部分には図１と同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。
【００５７】
図３に示すように、この圧媒ガス浄化装置２の高圧容器１０’は、円筒状胴部２１と円盤状をなす上蓋２２とからなる倒立コップ状胴部と、下蓋３０’とにより構成されている。円筒状胴部２１の外周周りに水冷ジャケット４０が装着されている。前記上蓋２２内には、圧媒ガス排出配管３２’が収納されている。
【００５８】
この実施形態の圧媒ガス浄化装置２では、図３に示すように、下蓋３０’に収納されている圧媒ガス導入配管３１を経て高圧容器１０’内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側のガス流路→内筒５１と外筒５２との間のガス流路→外筒５２と断熱体７２’との間のガス流路を経て、上蓋２２に収納されている圧媒ガス排出配管３２’へと導かれるようになっている。
【００５９】
このように構成される圧媒ガス浄化装置２でも、前記図１に示す圧媒ガス浄化装置１と同様に、ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器からの回収するアルゴンガス中の酸素を除去することができるとともに、高圧容器１０’の冷却を円筒状胴部２１の外周周りに装着された水冷ジャケット４０によって行うことができる。なお、この圧媒ガス浄化装置２では、電気抵抗加熱ヒータ線６０の交換に際し、上蓋２２が装着された状態で円筒状胴部２１を移動させるために、毎回、上蓋２２に収納されている圧媒ガス排出配管３２’の接続部分の切り離しを行う必要がある。
【００６０】
図４は本発明のさらに別の実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置の構成を概略的に示す正面縦断面図である。
【００６１】
前記１の圧媒ガス浄化装置１と異なる点について説明する。図４に示すように、本実施形態の圧媒ガス浄化装置３では、材質が金属もしくはセラミックスからなる内筒５１’及び外筒５２’により圧媒ガス流路形成部材５０'が構成されている。これらの内筒５１’の外周面と外筒５２’の内周面との間に、酸素親和性の強い金属、例えばＴｉあるいはＺｒの小片が充填された酸素親和性の強い金属の充填層９０が形成されている。そして、外筒５２’の外周面にニクロム線からなる電気抵抗加熱ヒータ線９１が巻回されている。９２は熱電対である。下蓋３０’’内には、圧媒ガス導入配管３１、圧媒ガス排出配管３２'及びヒータ電力供給用配線３３’が収納されている。下蓋３０’’と倒立コップ状胴部２０とにより高圧容器１０”が構成されている。
【００６２】
このように構成される圧媒ガス浄化装置３では、ＨＩＰ処理装置の本体高圧容器から高圧のアルゴンガスを回収するに際し、圧媒ガス導入配管３１を経て高圧容器１０’’内に流入したアルゴンガスは、内筒５１の内側を上昇した後に方向反転し、前記電気抵抗加熱ヒータ線９１によって加熱されている前記した酸素親和性の強い金属の充填層９０内を該金属に接触しながら下降し、圧媒ガス排出口１０ｂから圧媒ガス排出配管３２'へと導かれる。これにより、高圧容器１０’’内に流入したアルゴンガスは、該ガス中の酸素が除去される。
【００６３】
次に、本発明の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置（以下、単に圧媒ガス供給回収装置ともいう）について説明する。
【００６４】
図５は本発明の一実施形態による熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置の構成を概略的に示す図である。
【００６５】
図５において、１００はＨＩＰ装置の本体高圧容器である。１１１は高圧圧媒ガス源としての高圧Ａｒガス集合装置、１１２は中圧圧媒ガス源としての中圧Ａｒガス集合装置、１１３は低圧圧媒ガス源としての低圧Ａｒガス集合装置である。この実施形態では、高圧Ａｒガス集合装置１１１のガス圧力は３０ＭＰａ超５０ＭＰａ以下の範囲であり、中圧Ａｒガス集合装置１１２のガス圧力は３ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の範囲であり、低圧Ａｒガス集合装置１１３のガス圧力は１ＭＰａ以下である。
【００６６】
前記中圧Ａｒガス集合装置１１２から前記ＨＩＰ装置の本体高圧容器１００に圧媒ガス供給ライン１３０が連絡している。この圧媒ガス供給ライン１３０は、上流側から順に、手動式塞止弁ＭＶ３、塞止弁Ｖ６、塞止弁Ｖ１、フィルタ１６１、圧縮機１４１、塞止弁Ｖ２、圧縮機１４２及び手動式塞止弁ＭＶ１を有している。
【００６７】
また、ＨＩＰ装置の本体高圧容器１００から中圧Ａｒガス集合装置１１２に圧媒ガス回収ライン１３１が連絡している。この圧媒ガス回収ライン１３１は、上流側（本体高圧容器１００側）から順に、塞止弁Ｖ３、減圧調整器１５１、及び並列に接続された圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’を有している。圧媒ガス浄化装置１２０のガス導入側には手動式塞止弁ＭＶ５が備えられ、ガス排出側には手動式塞止弁ＭＶ６が備えられている。同様に、圧媒ガス浄化装置１２０’のガス導入側には手動式塞止弁ＭＶ５’が備えられ、ガス排出側には手動式塞止弁ＭＶ６’が備えられている。
【００６８】
なお、前記圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、本実施形態では、前記図１に示される中圧レベル用の前述した構成の圧媒ガス浄化装置である。
【００６９】
これらの２台の圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、通常片方のみが使用され、前述した酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線の交換などの場合に操業中であってもガス浄化が中断しないように交互に切換えて運転可能なように、備えられている。圧媒ガス浄化装置１２０の運転時には、他方の圧媒ガス浄化装置１２０’の前後にある手動式塞止弁ＭＶ５’，ＭＶ６’が閉じられている。
【００７０】
また、前記高圧Ａｒガス集合装置１１１から前記圧媒ガス供給ライン１３０における前記圧縮機１４１と前記塞止弁Ｖ２との間に、手動式塞止弁ＭＶ２と塞止弁Ｖ４とを有する高圧圧媒ガス用供給ライン１３２が連絡している。
【００７１】
また、前記低圧Ａｒガス集合装置１１３から前記圧媒ガス供給ライン１３０における前記手動式塞止弁ＭＶ３と前記塞止弁Ｖ６との間に、手動式塞止弁ＭＶ４と圧縮機１４３とを有する低圧圧媒ガス用供給ライン１３３が連絡している。
【００７２】
さらに、前記圧媒ガス回収ライン１３０における前記圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’のガス排出側に位置する前記手動式塞止弁ＭＶ６，ＭＶ６’と前記塞止弁Ｖ６との間から前記低圧Ａｒガス集合装置１１３に、塞止弁Ｖ７と減圧調整器１６２とを有する低圧圧媒ガス用回収ライン１３４が連絡している。
【００７３】
また、１３５は圧媒ガス供給ライン１３０の最上流部に連絡している新ガス補給用ライン、１３６は塞止弁Ｖ５及び真空ポンプＰ１を有し、圧媒ガス回収ライン１３１の最上流部に連絡しているガス置換用真空引きラインである。１３７は塞止弁Ｖ１１及び真空ポンプＰ２を有し、圧媒ガス回収ライン１３１における手動式塞止弁ＭＶ６，ＭＶ６’の出側部（低圧圧媒ガス用回収ライン１３４の最上流部）に連絡している圧媒ガス浄化装置用真空引きラインである。１３８は塞止弁Ｖ９を有し、高圧圧媒ガス用供給ライン１３２における塞止弁Ｖ４の出側部から圧媒ガス回収ライン１３１における塞止弁Ｖ３の入側部に連絡するラインである。また、Ｇ１〜Ｇ６は圧力計である。
【００７４】
なお、前記圧媒ガス浄化装置用真空引きライン１３７の役目を説明すると、前記圧媒ガス浄化装置１２０について、前述した酸素親和性の強い金属からなる電気抵抗加熱ヒータ線の交換の際に高圧容器内に侵入して残存している空気を除去するため、交換終了後に、手動式塞止弁ＭＶ５，ＭＶ６’を閉じ、手動式塞止弁ＭＶ６と塞止弁Ｖ１１を開き、真空ポンプＰ２を運転して前記空気を除去するようにしている。他方の圧媒ガス浄化装置１２０’についても同様である。
【００７５】
以下、前記のように構成される本実施形態の圧媒ガス供給回収装置の動作について説明する。
【００７６】
まず、通常、被処理品をＨＩＰ装置の本体高圧容器１００内に収納後、本体高圧容器１００の開閉に伴って混入した大気を除去するために、ガス置換用真空引きライン１３６によって本体高圧容器１００内を真空引きする。さらに、本体高圧容器１００内の残留空気を除去するため、低圧Ａｒガス集合装置１１３からの０．３〜１ＭＰａのアルゴンガスを低圧圧媒ガス用供給ライン１３３（ただし、圧縮機１４３は停止状態）及び圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、手動式塞止弁ＭＶ３は閉じ、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填し、しかる後、塞止弁Ｖ１０を開いて本体高圧容器１００内のガスを大気放出する。このようないわゆるガス置換操作を１〜２回行う。このガス置換操作により、本体高圧容器１００内の空気の濃度は数１０ｐｐｍレベルとなる。
【００７７】
次いで、各Ａｒガス集合装置１１１〜１１３のガス圧力と本体高圧容器１００内のガス圧力との差圧を利用して、低圧Ａｒガス集合装置１１１、中圧Ａｒガス集合装置１１２、高圧Ａｒガス集合装置１１３からこの順にアルゴンガスを本体高圧容器１００に充填する。
【００７８】
まず、低圧Ａｒガス集合装置１１１からのアルゴンガスを、低圧圧媒ガス用供給ライン１３３（ただし、圧縮機１４３は停止状態）及び圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、手動式塞止弁ＭＶ３は閉じ、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填する。次いで、中圧Ａｒガス集合装置１１２からのアルゴンガスを、圧媒ガス供給ライン１３０（ただし、圧縮機１４１，１４２は停止状態）によって本体高圧容器１００内に充填する。しかる後、高圧Ａｒガス集合装置１１３からのアルゴンガスを、高圧圧媒ガス用供給ライン１３２、及び圧媒ガス供給ライン１３０における塞止弁Ｖ２、圧縮機１４２（ただし、圧縮機１４２は停止状態）及び手動式塞止弁ＭＶ１を介して、本体高圧容器１００内に充填する。
【００７９】
次いで、圧縮機１４１，１４２を運転してアルゴンガスを本体高圧容器１００に強制充填する。すなわち、前段の圧縮機１４１、又は前段の圧縮機１４１及び後段の圧縮機１４２を運転して、中圧Ａｒガス集合装置１１２からのアルゴンガスを圧媒ガス供給ライン１３０によって本体高圧容器１００内に充填する。このようにして、本体高圧容器１００に本体高圧容器１００内のガス圧力が１００ＭＰａとなるようにアルゴンガスが充填される。
【００８０】
そして、本体高圧容器１００内に収納された被処理品が所定の温度及び圧力にて所定時間保持された後、本体高圧容器１００内のガス温度が当該高圧ガスを排出しても配管系の温度が安全である温度となった時点で、本体高圧容器１００内のアルゴンガスのＡｒガス集合装置１１２，１１３への回収を行う。
【００８１】
まず、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１（塞止弁Ｖ３→減圧調整器１５１→手動式塞止弁ＭＶ５→圧媒ガス浄化装置１２０→手動式塞止弁ＭＶ６）→塞止弁Ｖ６→手動式塞止弁ＭＶ３の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に回収する。このとき、圧媒ガス浄化装置１２０によって本体高圧容器１００からのアルゴンガス中の酸素（不純物）が除去される。
【００８２】
そして、本体高圧容器１００内の圧力と中圧Ａｒガス集合装置１１２の圧力とが均衡してガス流量が低下すると、塞止弁Ｖ６及び手動式塞止弁ＭＶ３を閉じ、塞止弁Ｖ７及び手動式塞止弁ＭＶ４を開き、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１→低圧圧媒ガス用回収ライン１３４（塞止弁Ｖ７→減圧調整器１５２）→手動式塞止弁ＭＶ４の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを低圧Ａｒガス集合装置１１３に回収する。なお、必要に応じて、前記の均衡した時点で、圧縮機１４３を運転して、本体高圧容器１００→圧媒ガス回収ライン１３１→塞止弁Ｖ７→減圧調整器１５２→圧縮機１４３→手動式塞止弁ＭＶ３の経路で、本体高圧容器１００からのアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に回収することも可能である。
【００８３】
このようにして、中圧Ａｒガス集合装置１１２には、ＨＩＰ処理に十分な清浄さを有したアルゴンガスを蓄えておくことができるとともに、本体高圧容器１００から従来の３ＭＰａ程度までとは違って０．３ＭＰａ程度までの低圧で、かつ、圧媒ガス浄化装置１２０によってアルゴンガス中の酸素が除去されたアルゴンガスを低圧Ａｒガス集合装置１１３に回収することができる。
【００８４】
また、実操業では高圧Ａｒガス集合装置１１１のガス量が多い方が、ＨＩＰ処理のガス加圧時間を短くするのに有利である。そこで、ＨＩＰ装置の加圧に各圧縮機が使用されていないときには、圧縮機１４３を運転して低圧Ａｒガス集合装置１１３内のアルゴンガスを中圧Ａｒガス集合装置１１２に充填すること、また、圧縮機１４１を運転して、手動式塞止弁ＭＶ３→塞止弁Ｖ６→塞止弁Ｖ１→フィルタ１６１→圧縮機１４１→塞止弁Ｖ４→手動式塞止弁ＭＶ２の経路で、中圧Ａｒガス集合装置１１２内のアルゴンガスを高圧Ａｒガス集合装置１１１に充填することがよい。
【００８５】
また、中圧Ａｒガス集合装置１１２内のガス量が不足している場合は、ほぼ同レベルの圧力の新ガスのボンベを前記新ガス補給ライン１３５に接続して、中圧Ａｒガス集合装置１１２を常に満タンに近い状態としておくこともよい。このとき、圧縮機１４３を運転して、新ガス補給ライン１３５からのアルゴンガスを高圧Ａｒガス集合装置１１３に補給することもよい。なお、高圧Ａｒガス集合装置１１１内のアルゴンガスの浄化（酸素除去）を行う必要がある場合は、手動式塞止弁ＭＶ２→塞止弁Ｖ４→ライン１３８の塞止弁Ｖ９→塞止弁Ｖ３→減圧調整器１５１→手動式塞止弁ＭＶ５→圧媒ガス浄化装置１２０→手動式塞止弁ＭＶ６→塞止弁Ｖ１→フィルタ１６１→圧縮機１４１→塞止弁Ｖ４→手動式塞止弁ＭＶ２の経路により、高圧Ａｒガス集合装置１１１内のアルゴンガスの浄化（酸素除去）を行うことができる。
【００８６】
このように、圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’は、基本的に中圧Ａｒガス集合装置１１２のガス圧レベル、すなわち３〜３０ＭＰａの範囲のガス圧のラインに組み込むことが最適である。
【００８７】
その理由は、高圧Ａｒガス集合装置１１１の圧力レベルのラインでは、アルゴンガス中の酸素等の不純物は濃縮されているので、圧媒ガス浄化装置の高圧容器を、比較的小さな内容積のものが使用できるものの、高い耐圧性が必要となるために全体として剛健な構造とせざるをえないためである。また、低圧Ａｒガス集合装置１１３の集合装置の圧力レベルのラインでは、圧媒ガス浄化装置の高圧容器を、耐圧性の点では簡素化が可能であるものの、大容積の高圧容器となるため、設置スペースの点で大幅に不利となるためである。このような点から、中圧の圧力レベルのラインに圧媒ガス浄化装置を設置することがよい。
【００８８】
このように、本実施形態の圧媒ガス供給回収装置は、実用に供することのできる圧媒ガス浄化装置１２０，１２０’を備えている。したがって、従来と違って、２０〜３０回のＨＩＰ処理後に１回の割合でアルゴンガス源のアルゴンガス全量を捨てるということをなくすことができる。また、圧媒ガス源として、高圧Ａｒガス集合装置１１１及び中圧Ａｒガス集合装置１１２の他に、低圧のアルゴンガスを収容している低圧Ａｒガス集合装置１１３を備え、該低圧Ａｒガス集合装置１１３へもＨＩＰ装置の本体高圧容器１００からのアルゴンガスを回収するように構成されている。したがって、ＨＩＰ処理後の圧媒ガスの回収に際し、大気放出を開始するＨＩＰ装置の本体高圧容器１００内のアルゴンガスの圧力を従来の３ＭＰａ程度から０．３ＭＰａ程度にまで引き下げることができ、前記従来の３ＭＰａ程度から大気放出する場合に比べて操業時間を大幅に延長することなく、アルゴンガスの廃棄量を大幅に減らすことができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３…圧媒ガス浄化装置、
１０，１０’，１０”…高圧容器
１０ａ…圧媒ガス導入口 １０ｂ…圧媒ガス排出口
２０…倒立コップ状胴部 ２０ａ…ねじ部
２１…円筒状胴部
２２…上蓋
３０，３０’，３０”…下蓋 ３０ａ…ねじ部
３１…圧媒ガス導入配管
３２，３２’，３２”…圧媒ガス排出配管
３３，３３’…ヒータ電力供給用配線
３４…プラグインコネクタ
４０…水冷ジャケット ４１…冷却水通路
５０，５０’…圧媒ガス流路形成部材
５１，５１’…内筒 ５２，５２’…外筒
６０…電気抵抗加熱ヒータ線 ６１…コネクタ ６２，６３…熱電対
７０…ベース板 ７２，７２’…断熱体
８０…ガス浄化ユニット体
９０…酸素親和性の強い金属の充填層
９１…電気抵抗加熱ヒータ線（ニクロム線） ９２…熱電対
１００…ＨＩＰ装置の本体高圧容器
１１１…高圧Ａｒガス集合装置
１１２…中圧Ａｒガス集合装置
１１３…低圧Ａｒガス集合装置
１２０，１２０’…圧媒ガス浄化装置
１３０…圧媒ガス供給ライン
１３１…圧媒ガス回収ライン
１３２…高圧圧媒ガス用供給ライン
１３３…低圧圧媒ガス用供給ライン
１３４…低圧圧媒ガス用回収ライン
１３５…新ガス補給用ライン
１４１，１４２，１４３…圧縮機
１５１，１５２…減圧調整器
１６１…フィルタ
Ｖ１〜１１…塞止弁 ＭＶ１〜ＭＶ４…手動式塞止弁
ＭＶ５，ＭＶ５’，ＭＶ６，ＭＶ６’…手動式塞止弁
Ｐ１，Ｐ２…真空ポンプ Ｇ１〜Ｇ６…圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられ、圧媒ガスを導入して該圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置であって、
圧媒ガス導入口及び圧媒ガス排出口がそれぞれ開設された高圧容器と、前記高圧容器の外側に装着されて該高圧容器を冷却する冷却手段と、前記高圧容器内に設けられ、前記圧媒ガス導入口から導入されて前記圧媒ガス排出口より排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材と、前記圧媒ガス流路に沿って配置される不純物除去能を有する材料と、前記高圧容器内に設けられ、前記不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項２】
前記不純物除去能を有する材料が金属材料であり、当該金属材料からなる電気抵抗加熱ヒータ線を前記圧媒ガス流路に沿って配置することにより、前記不純物除去能を有する材料と前記加熱手段とを兼用するようになされていることを特徴とする請求項１記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項３】
前記圧媒ガス流路形成部材の材質がセラミックスからなり、該圧媒ガス流路形成部材の外周面に前記不純物除去能を有する金属材料からなる前記電気抵抗加熱ヒータ線が巻回されていることを特徴とする請求項２記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項４】
前記高圧容器が下蓋と、該下蓋に着脱可能に装着される倒立コップ状胴部とで構成されており、前記下蓋内に該高圧容器内部と連通する圧媒ガス導入配管及び圧媒ガス排出配管が収納されるとともに、前記電気抵抗加熱ヒータ線に電力を供給するためのヒータ電力供給用配線が該電気抵抗加熱ヒータ線に対して接続・切り離し可能に収納されていることを特徴とする請求項２又は３記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項５】
前記圧媒ガス流路形成部材と前記電気抵抗加熱ヒータ線とが一体に組み立てられてなるガス浄化ユニット体が前記下蓋上に載置されており、前記電気抵抗加熱ヒータ線のコネクタにプラグイン構造で接続される前記ヒータ電力供給用配線のプラグインコネクタが前記下蓋に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項６】
前記加熱手段の温度を測定するための測温センサを少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置を備え、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置であって、
高圧の圧媒ガスを収容している高圧圧媒ガス源と、中圧の圧媒ガスを収容している中圧圧媒ガス源と、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源と、圧縮機を有し、前記中圧圧媒ガス源と前記熱間等方圧加圧装置とを連絡する圧媒ガス供給ラインと、前記圧媒ガス浄化装置を有し、前記熱間等方圧加圧装置と前記中圧圧媒ガス源とを連絡する圧媒ガス回収ラインと、前記高圧圧媒ガス源と圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する高圧圧媒ガス用供給ラインと、前記低圧圧媒ガス源と前記圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する低圧圧媒ガス用供給ラインと、前記圧媒ガス回収ラインの前記圧媒ガス浄化装置の圧媒ガス出側と前記低圧圧媒ガス源とを連絡する低圧圧媒ガス用回収ラインと、備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置。
【請求項８】
前記圧媒ガス回収ラインは前記圧媒ガス浄化装置を少なくとも２台有し、これらの圧媒ガス浄化装置が交互に切換え運転可能に設けられていることを特徴とする請求項７記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置。
【請求項１】
不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置に備えられ、圧媒ガスを導入して該圧媒ガス中の不純物として少なくとも酸素を除去する熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置であって、
圧媒ガス導入口及び圧媒ガス排出口がそれぞれ開設された高圧容器と、前記高圧容器の外側に装着されて該高圧容器を冷却する冷却手段と、前記高圧容器内に設けられ、前記圧媒ガス導入口から導入されて前記圧媒ガス排出口より排出される圧媒ガスの流路を形成する圧媒ガス流路形成部材と、前記圧媒ガス流路に沿って配置される不純物除去能を有する材料と、前記高圧容器内に設けられ、前記不純物除去能を有する材料を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項２】
前記不純物除去能を有する材料が金属材料であり、当該金属材料からなる電気抵抗加熱ヒータ線を前記圧媒ガス流路に沿って配置することにより、前記不純物除去能を有する材料と前記加熱手段とを兼用するようになされていることを特徴とする請求項１記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項３】
前記圧媒ガス流路形成部材の材質がセラミックスからなり、該圧媒ガス流路形成部材の外周面に前記不純物除去能を有する金属材料からなる前記電気抵抗加熱ヒータ線が巻回されていることを特徴とする請求項２記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項４】
前記高圧容器が下蓋と、該下蓋に着脱可能に装着される倒立コップ状胴部とで構成されており、前記下蓋内に該高圧容器内部と連通する圧媒ガス導入配管及び圧媒ガス排出配管が収納されるとともに、前記電気抵抗加熱ヒータ線に電力を供給するためのヒータ電力供給用配線が該電気抵抗加熱ヒータ線に対して接続・切り離し可能に収納されていることを特徴とする請求項２又は３記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項５】
前記圧媒ガス流路形成部材と前記電気抵抗加熱ヒータ線とが一体に組み立てられてなるガス浄化ユニット体が前記下蓋上に載置されており、前記電気抵抗加熱ヒータ線のコネクタにプラグイン構造で接続される前記ヒータ電力供給用配線のプラグインコネクタが前記下蓋に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項６】
前記加熱手段の温度を測定するための測温センサを少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス浄化装置を備え、不活性ガスでなる圧媒ガスを用いて被処理品を高温高圧ガス雰囲気下で処理する熱間等方圧加圧装置へ圧媒ガスを供給及び回収する圧媒ガス供給回収装置であって、
高圧の圧媒ガスを収容している高圧圧媒ガス源と、中圧の圧媒ガスを収容している中圧圧媒ガス源と、低圧の圧媒ガスを収容している低圧圧媒ガス源と、圧縮機を有し、前記中圧圧媒ガス源と前記熱間等方圧加圧装置とを連絡する圧媒ガス供給ラインと、前記圧媒ガス浄化装置を有し、前記熱間等方圧加圧装置と前記中圧圧媒ガス源とを連絡する圧媒ガス回収ラインと、前記高圧圧媒ガス源と圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する高圧圧媒ガス用供給ラインと、前記低圧圧媒ガス源と前記圧媒ガス供給充填ラインとを連絡する低圧圧媒ガス用供給ラインと、前記圧媒ガス回収ラインの前記圧媒ガス浄化装置の圧媒ガス出側と前記低圧圧媒ガス源とを連絡する低圧圧媒ガス用回収ラインと、備えたことを特徴とする熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置。
【請求項８】
前記圧媒ガス回収ラインは前記圧媒ガス浄化装置を少なくとも２台有し、これらの圧媒ガス浄化装置が交互に切換え運転可能に設けられていることを特徴とする請求項７記載の熱間等方圧加圧装置用の圧媒ガス供給回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７９１９９（Ｐ２０１０−１７９１９９Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５７３（Ｐ２００９−２２５７３）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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