弊社の独自技術

1.真空・加圧併用のための技術

弊社の装置には、高温加圧含浸装置、真空加圧アニール装置など、真空、加圧を併用する装置があります。真空、加圧とは、圧力のプラスとマイナスであり、一般的には相反する物理量の制御となります。このため、装置を構成する部品も、真空用、加圧用と分けられているのが普通で、両方に対応するものはなかなか見当たりません。
また、真空、加圧両方を利用することにより、それぞれの欠点を補うような圧力容器内の制御ができるようになります。
こうした関係の技術を弊社独自の技術として開発しておりますが、以下、これら技術の例をいくつかご紹介します。

(1)真空加熱処理方法及び装置

一般的な真空加熱処理装置は容器内部を真空状態にしてから加熱します。弊社の真空加熱装置は容器内部を大気圧ではなく高圧力下で加熱することにより、温度上昇、温度分布を良くしてから真空状態にするため試料の処理を短時間で効率よく行うことができます。下図のように、通常の真空オーブンでは目標温度140℃に対して、安定するまでに5時間、4点の温度誤差は約50℃でした。弊社の真空加圧アニール装置では、圧力0.5MPaで140℃まで加熱を行うと約1時間で安定、4点の温度誤差が約10℃という良好な結果が得られました。

(2)減圧及び加圧兼用容器に用いる弁装置

市販されている真空用バルブは、空気分子を効率良く排気しようと大口径になっており、加圧用のものは流量を一定に保つことと安全性から小口径になっています。新発明の協真バルブは外観的には大口径になっており、圧力容器内を真空(減圧)にしたい時は、弁を開いて真空ポンプで空気を引いていきます。逆に圧力容器内を加圧したい時には、弁を閉めます。加圧時中の圧力容器となる部分は、強度計算より肉厚で頑丈なものにし、弁を駆動するモーターはパワーの小さいものを付け、加圧時に弁が開かないようにします。さらに、弁が開いても下部や真空ポンプに影響を与えないよう安全弁を設置しています。このバルブは、真空加圧両方を利用する装置には必要です。

(3)真空高圧室シール手段

真空用ゲートバルブは圧力がかかると、最大でも大気圧しかかかりません。加圧用ゲートバルブは大きな圧力がかかりますが、真空中で開閉させると、リーク(圧漏れ)するため適しません。そこで、大きな圧力にも耐え、且つ、真空・大気圧・加圧のいずれの雰囲気中でもスムーズに開閉できるゲートバルブを開発しました。

(4)圧力容器の高温加圧方法及び装置

空気で圧力容器内の圧力を高めようとする場合、一般的にはコンプレッサー(圧縮機)で空気を容器内に逐次押し込みます。コンプレッサーにも容量、値段等の問題があり、例えば40MPaの圧力にしたい場合は、アキュムレーター(蓄圧機)という容器で圧縮する系統を何段にもして1つの装置を作製した経験があります。しかし、構造・配管系統が複雑なため大掛かりな装置になってしまい、実際40MPaに達するのに何時間もかかってしまいました。また、空気には湿気等の問題もあります。そこで、液化ガス(窒素など)をヒータの助けを借りて加熱することで、液化ガスを気化、膨張させ、数秒で圧力容器内を高圧の状態にします。

(5)バルブ装置

このバルブはテフロン素材を弁座として利用し、バルブの開閉に伴う摩擦を吸収します。さらに、テフロンは弾性、復元力が高いのでこのバルブは真空からかなり高圧の流体部分に使用できます。写真のものは10--4 Pa~50MPaの耐圧を持ち、真空及び高圧の工程が含まれる装置などに使用されます。

2.弊社の圧力容器の特徴(設計上の特徴)

圧力容器は、法律に適用するように製作することは必須ですが、使用し易く安全な設計が重要です。

弊社では、強度計算により、圧力容器(チャンバー)は実際に使用する圧力の4倍の圧力をかけても破壊されないよう、十分に安全な強度を持たせて設計しております。圧力をシールする部分であるパッキン、蓋、及びクラッチリング(蓋を止める金具)は、弊社が独自に設計しており、長年使用しても破損することがなく、非常に安全です。通常のクラッチリングに対し、弊社のリングは独自のパッキンとクラッチリング機構により、機密性が高く、安全性も高くなります。またパッキンの寿命も長くなるだけでなく、独自のパッキンとクラッチリング機構により、同一容器内の雰囲気を加圧することも真空にすることもできるユニークな装置を製造することができます。
圧力容器の蓋開閉はボルトのものが多いのですが、ある一定以上の大きさになると人力での開閉は非常に厳しくなります。そこで、大型の装置の場合には、蓋及びクラッチの開閉動作や処理する製品を装置に搭載する動作はすべて自動化できるようにしました。


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