(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-19
(45)【発行日】2024-02-28
(54)【発明の名称】等方圧加圧装置および等方圧加圧方法
(51)【国際特許分類】
F27B 17/00 20060101AFI20240220BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20240220BHJP
【ＦＩ】
F27B17/00 301K
F27D19/00 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020066074
(22)【出願日】2020-04-01
(65)【公開番号】P2021162264
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2022-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100178582
【弁理士】
【氏名又は名称】行武 孝
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 洋行
【審査官】山本 佳
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１１７０７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１４０７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０５００８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２７９２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３４２６１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ １７／００
Ｆ２７Ｂ ５／００ － ５／１８
Ｆ２７Ｄ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理物に対して圧力媒体を用いて等方圧加圧処理を行う等方圧加圧装置であって、圧力媒体を受け入れることが可能な処理空間が形成されている圧力容器と、
前記等方圧加圧処理中の圧力媒体の設定温度および設定圧力の入力を受け付ける設定情報入力部と、
前記処理空間内の圧力媒体を加圧することが可能な加圧機構であって、前記処理空間内の圧力媒体の圧力を大気圧から前記設定圧力まで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体の圧力を前記設定圧力に維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な加圧機構と、
前記処理空間内の圧力媒体の温度を調整することが可能な温度調整機構と、
前記処理空間内の圧力媒体の圧力を検出することが可能な圧力検出部と、
前記処理空間内の圧力媒体の温度を検出することが可能な温度検出部と、
圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数に関連する情報である圧媒情報を記憶する圧媒情報記憶部と、
前記圧媒情報記憶部に記憶された前記圧媒情報と前記設定情報入力部に入力された前記設定圧力と前記昇圧動作前に前記圧力検出部によって検出された圧力媒体の圧力である初期圧力とに基づいて、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体の温度上昇量を推定する温度上昇量推定部と、
前記設定温度から前記温度上昇量推定部によって推定された前記温度上昇量を差し引くことで前記昇圧動作前の圧力媒体の目標温度を決定する目標温度決定部と、
前記処理空間内の圧力媒体の温度を前記目標温度決定部によって決定された前記目標温度に調整するように前記温度調整機構を制御する温度制御部と、
を備える、等方圧加圧装置。
【請求項2】
前記圧媒情報記憶部は、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数を前記圧媒情報として記憶しており、前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｎ回目（ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、前記圧媒情報記憶部に記憶された圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数と前記設定情報入力部に入力された前記設定圧力と前記圧力検出部によって検出された前記初期圧力とに基づいて前記温度上昇量を推定する、請求項１に記載の等方圧加圧装置。
【請求項3】
前記温度検出部は、前記昇圧動作が実行された後であって前記圧力維持動作が実行される前である昇圧終了時の圧力媒体の温度である昇圧後温度を検出することが可能であり、前記圧媒情報記憶部は、前記ｎ回目の等方圧加圧処理における、前記昇圧後温度と前記目標温度との差である実温度上昇量と前記設定圧力と前記初期圧力との差である実圧力上昇量との相関関係を示す情報である相関情報を前記圧媒情報として記憶することが可能であり、
前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｍ回目（ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記圧媒情報記憶部に記憶される前記相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定する、請求項２に記載の等方圧加圧装置。
【請求項4】
前記圧媒情報記憶部は、前記ｍ回目の等方圧加圧処理における前記実温度上昇量および前記実圧力上昇量を更に記憶することで前記相関情報を更新することが可能であり、前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｐ回目（ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記圧媒情報記憶部に記憶される前記更新された相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定する、請求項３に記載の等方圧加圧装置。
【請求項5】
前記圧媒情報記憶部は、予め設定された複数の温度領域のそれぞれにおいて前記相関情報を記憶することが可能であり、前記温度上昇量推定部は、前記設定情報入力部に入力された前記設定温度に対応して前記複数の温度領域のうちの一の温度領域を選択し当該一の温度領域における前記相関情報に基づいて前記温度上昇量を推定する、請求項３または４に記載の等方圧加圧装置。
【請求項6】
被処理物に対して圧力媒体を用いて等方圧加圧処理を行うための等方圧加圧方法であって、前記等方圧加圧処理中の圧力媒体の設定温度および設定圧力を設定する処理条件設定工程と、
圧力媒体を受け入れることが可能な処理空間が形成されている圧力容器と圧力媒体の圧力を大気圧から前記設定圧力まで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体の圧力を前記設定圧力に維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な加圧機構と前記処理空間内の圧力媒体の圧力を検出することが可能な圧力検出部と前記処理空間内の圧力媒体の温度を検出することが可能な温度検出部とをそれぞれ準備する準備工程と、
圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数に関連する情報である圧媒情報と前記設定圧力と前記昇圧動作前の圧力媒体の圧力である初期圧力とに基づいて、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体の温度上昇量を推定する温度上昇量推定工程と、
前記設定温度から前記推定された前記温度上昇量を差し引くことで前記昇圧動作前の圧力媒体の目標温度を決定する目標温度決定工程と、
前記処理空間内の圧力媒体の温度を前記目標温度に調整する温度調整工程と、
圧力媒体の温度が前記目標温度に調整された状態で前記加圧機構によって前記昇圧動作を実行する昇圧工程と、
前記昇圧工程後に前記加圧機構によって前記圧力維持動作を実行する圧力維持工程と、
を備える、等方圧加圧方法。
【請求項7】
前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｎ回目（ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数と前記設定圧力と前記初期圧力とに基づいて前記温度上昇量を推定することを含む、請求項６に記載の等方圧加圧方法。
【請求項8】
前記ｎ回目の等方圧加圧処理における、前記昇圧動作後かつ前記圧力維持動作前の圧力媒体の温度である昇圧後温度と前記目標温度との差である実温度上昇量と前記設定圧力と前記初期圧力との差である実圧力上昇量との相関関係を示す情報である相関情報を前記圧媒情報として記録する記録工程を更に備え、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｍ回目（ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記記録された前記相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することを更に含む、請求項７に記載の等方圧加圧方法。
【請求項9】
前記記録工程は、前記ｍ回目の等方圧加圧処理における前記実温度上昇量および前記実圧力上昇量を更に記録することで前記相関情報を更新することを含み、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｐ回目（ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記更新された相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することを更に含む、請求項８に記載の等方圧加圧方法。
【請求項10】
前記記録工程は、予め設定された複数の温度領域のそれぞれにおいて前記相関情報を記録することを含み、前記温度上昇量推定工程は、前記設定温度に対応して前記複数の温度領域のうちの一の温度領域を選択し当該一の温度領域における前記相関情報に基づいて前記温度上昇量を推定することを含む、請求項８または９に記載の等方圧加圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、等方圧加圧装置および等方圧加圧方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属やセラミックスなどの粉末成形、食品加工や食品の殺菌などの分野において、液体圧力媒体を用いて被処理物に加圧処理を施す冷間等方圧加圧装置（ＣＩＰ：Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）が知られている。このような加圧装置では、圧力容器内に被処理物が収容され、前記圧力容器内に圧力媒体が封入されることで、被処理物に加圧処理が施される。
【0003】
一方、特許文献１には、被処理物に対して加圧処理とともに加温処理を施す温間等方圧加圧装置（ＷＩＰ：Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）が開示されている。このような温間等方圧加圧装置では、所定の設定温度まで加温された圧力媒体が圧力容器に封入され圧力容器内で昇圧されることで被処理物に対して加圧処理および加温処理が施される。この結果、冷間等方圧加圧装置では殺菌できない芽胞菌などを殺菌することが可能となる。
【0004】
このような温間等方圧加圧装置では、圧力容器内で圧力媒体が所定の設定圧力まで昇圧される際に圧縮熱によって圧力媒体の温度が上昇するため、加圧処理開始時の圧力媒体の温度が狙いの設定温度よりも高くなりやすい。このため、特許文献１に記載された技術では、圧力媒体を昇圧する昇圧速度を緩やかに制御することで昇圧中の圧力媒体の温度上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００３－２７９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載された技術では、圧力媒体の昇圧速度を緩やかに制御する結果として昇圧時間が長くなってしまい、加圧処理前に被処理物に余分な加圧処理が施され、被処理物の品質劣化や品質のばらつきが生じやすいという問題があった。
【0007】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、所望の設定圧力および設定温度において被処理物に対する加圧処理および加温処理を安定して行うことが可能な等方圧加圧装置および等方圧加圧方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一局面に係る等方圧加圧装置は、被処理物に対して圧力媒体を用いて等方圧加圧処理を行う等方圧加圧装置であって、圧力媒体を受け入れることが可能な処理空間が形成されている圧力容器と、前記等方圧加圧処理中の圧力媒体の設定温度および設定圧力の入力を受け付ける設定情報入力部と、前記処理空間内の圧力媒体を加圧することが可能な加圧機構であって、前記処理空間内の圧力媒体の圧力を大気圧から前記設定圧力まで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体の圧力を前記設定圧力に維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な加圧機構と、前記処理空間内の圧力媒体の温度を調整することが可能な温度調整機構と、前記処理空間内の圧力媒体の圧力を検出することが可能な圧力検出部と、前記処理空間内の圧力媒体の温度を検出することが可能な温度検出部と、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数に関連する情報である圧媒情報を記憶する圧媒情報記憶部と、前記圧媒情報記憶部に記憶された前記圧媒情報と前記設定情報入力部に入力された前記設定圧力と前記昇圧動作前に前記圧力検出部によって検出された圧力媒体の圧力である初期圧力とに基づいて、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体の温度上昇量を推定する温度上昇量推定部と、前記設定温度から前記温度上昇量推定部によって推定された前記温度上昇量を差し引くことで前記昇圧動作前の圧力媒体の目標温度を決定する目標温度決定部と、前記処理空間内の圧力媒体の温度を前記目標温度決定部によって決定された前記目標温度に調整するように前記温度調整機構を制御する温度制御部と、を備える。
【0009】
本構成によれば、温度上昇量推定部が、昇圧動作における圧力媒体の温度上昇量を予め推定し、目標温度決定部が当該温度上昇量を見込んで圧力媒体の昇圧前の目標温度を設定温度よりも低めに決定し、温度制御部が昇圧動作前の圧力媒体の温度を前記目標温度に調整する。このため、圧力媒体の昇圧時の温度上昇を低減するために昇圧速度を抑えることなく、昇圧動作終了後の圧力媒体の温度を設定温度に近づけることが可能となるため、予め設定された設定圧力および設定温度において加圧処理および加温処理を含む等方圧加圧処理を被処理物に対して安定して行うことが可能となる。
【0010】
上記の構成において、前記圧媒情報記憶部は、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数を前記圧媒情報として記憶しており、前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｎ回目（ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、前記圧媒情報記憶部に記憶された圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数と前記設定情報入力部に入力された前記設定圧力と前記圧力検出部によって検出された前記初期圧力とに基づいて前記温度上昇量を推定することが望ましい。
【0011】
本構成によれば、ｎ回目の等方圧加圧処理では、圧媒情報記憶部に予め記憶された圧縮率および体積膨張係数に基づいて昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を容易に推定することができる。
【0012】
上記の構成において、前記温度検出部は、前記昇圧動作が実行された後であって前記圧力維持動作が実行される前である昇圧終了時の圧力媒体の温度である昇圧後温度を検出することが可能であり、前記圧媒情報記憶部は、前記ｎ回目の等方圧加圧処理における、前記昇圧後温度と前記目標温度との差である実温度上昇量と前記設定圧力と前記初期圧力との差である実圧力上昇量との相関関係を示す情報である相関情報を前記圧媒情報として記憶することが可能であり、前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｍ回目（ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記圧媒情報記憶部に記憶された前記相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することが望ましい。
【0013】
本構成によれば、ｍ回目の等方圧加圧処理では、ｎ回目の等方圧加圧処理において実測された実温度上昇量および実圧力上昇量の相関情報を利用して昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を推定するため、圧力媒体の物性値として知られている圧縮率や体積膨張係数を用いて温度上昇量を推定する場合と比較して、使用する等方圧加圧装置の特性に応じて温度上昇量を精度良く推定することができる。
【0014】
上記の構成において、前記圧媒情報記憶部は、前記ｍ回目の等方圧加圧処理における前記実温度上昇量および前記実圧力上昇量を更に記憶することで前記相関情報を更新することが可能であり、前記温度上昇量推定部は、被処理物に対するｐ回目（ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記圧媒情報記憶部に記憶された前記更新された相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することが望ましい。
【0015】
本構成によれば、ｐ回目の等方圧加圧処理では、ｎ回目およびｍ回目の等方圧加圧処理において実測された複数の実温度上昇量および複数の実圧力上昇量を含む相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を更に精度よく推定することができる。
【0016】
上記の構成において、前記圧媒情報記憶部は、予め設定された複数の温度領域のそれぞれにおいて前記相関情報を記憶することが可能であり、前記温度上昇量推定部は、前記設定情報入力部に入力された前記設定温度に対応して前記複数の温度領域のうちの一の温度領域を選択し当該一の温度領域における前記相関情報に基づいて前記温度上昇量を推定することが望ましい。
【0017】
本構成によれば、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数のうちの少なくとも一方が温度に応じて大きく変化する場合でも、設定温度に対応した温度領域の相関情報を利用することで、昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を更に精度よく推定することができる。
【0018】
本発明の他の局面に係る等方圧加圧方法は、被処理物に対して圧力媒体を用いて等方圧加圧処理を行うための等方圧加圧方法である。当該等方圧加圧方法は、前記等方圧加圧処理中の圧力媒体の設定温度および設定圧力を設定する処理条件設定工程と、圧力媒体を受け入れることが可能な処理空間が形成されている圧力容器と圧力媒体の圧力を大気圧から前記設定圧力まで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体の圧力を前記設定圧力に維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な加圧機構と前記処理空間内の圧力媒体の圧力を検出することが可能な圧力検出部と前記処理空間内の圧力媒体の温度を検出することが可能な温度検出部とをそれぞれ準備する準備工程と、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数に関連する情報である圧媒情報と前記設定圧力と前記昇圧動作前の圧力媒体の圧力である初期圧力とに基づいて、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体の温度上昇量を推定する温度上昇量推定工程と、前記設定温度から前記推定された前記温度上昇量を差し引くことで前記昇圧動作前の圧力媒体の目標温度を決定する目標温度決定工程と、前記処理空間内の圧力媒体の温度を前記目標温度に調整する温度調整工程と、圧力媒体の温度が前記目標温度に調整された状態で前記加圧機構によって前記昇圧動作を実行する昇圧工程と、前記昇圧工程後に前記加圧機構によって前記圧力維持動作を実行する圧力維持工程と、を備える。
【0019】
本方法によれば、昇圧動作における圧力媒体の温度上昇量を予め推定し当該温度上昇量を見込んで昇圧動作前の圧力媒体の温度を調整するため、圧力媒体の昇圧時の温度上昇を低減するために昇圧速度を抑えることなく昇圧動作終了後の圧力媒体の温度を設定温度に近づけることが可能となり、予め設定された設定圧力および設定温度において加圧処理および加温処理を含む等方圧加圧処理を被処理物に対して安定して行うことが可能となる。
【0020】
上記の方法において、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｎ回目（ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数と前記設定圧力と前記初期圧力とに基づいて前記温度上昇量を推定することを含むことが望ましい。
【0021】
本方法によれば、ｎ回目の等方圧加圧処理では、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数に基づいて昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を容易に推定することができる。
【0022】
上記の方法において、前記ｎ回目の等方圧加圧処理における、前記昇圧後温度と前記目標温度との差である実温度上昇量と前記設定圧力と前記初期圧力との差である実圧力上昇量との相関関係を示す情報である相関情報を前記圧媒情報として記録する記録工程を更に備え、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｍ回目（ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記記録された前記相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することを更に含むことが望ましい。
【0023】
本方法によれば、ｍ回目の等方圧加圧処理では、ｎ回目の等方圧加圧処理において実測された実温度上昇量および実圧力上昇量の相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を推定するため、圧力媒体の物性値として知られている圧縮率や体積膨張係数を用いて温度上昇量を推定する場合と比較して、使用する等方圧加圧装置の特性に応じて温度上昇量を精度良く推定することができる。
【0024】
上記の方法において、前記記録工程は、前記ｍ回目の等方圧加圧処理における前記実温度上昇量および前記実圧力上昇量を更に記録することで前記相関情報を更新することを含み、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対するｐ回目（ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力と前記初期圧力との差と前記更新された相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定することを更に含むことが望ましい。
【0025】
本方法によれば、ｐ回目の等方圧加圧処理では、ｎ回目およびｍ回目の等方圧加圧処理において実測された複数の実温度上昇量および複数の実圧力上昇量を含む相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を更に精度よく推定することができる。
【0026】
上記の方法において、前記記録工程は、予め設定された複数の温度領域のそれぞれにおいて前記相関情報を記録することを含み、前記温度上昇量推定工程は、前記設定温度に対応して前記複数の温度領域のうちの一の温度領域を選択し当該一の温度領域における前記相関情報に基づいて前記温度上昇量を推定することを含むことが望ましい。
【0027】
本方法によれば、圧力媒体の圧縮率および体積膨張係数のうちの少なくとも一方が温度に応じて大きく変化する場合でも、設定温度に対応した温度領域の相関情報を利用することで、昇圧動作時の圧力媒体の温度上昇量を更に精度よく推定することができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、所望の設定圧力および設定温度において被処理物に対する加圧処理および加温処理を安定して行うことが可能な等方圧加圧装置および等方圧加圧方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置の概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置のブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置の圧媒情報記憶部に記憶される相関情報の概念図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図5】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図6】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置において実行される等方圧加圧処理のフローチャートである。
【図7】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置において実行される等方圧加圧処理のフローチャートである。
【図8】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図9】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図10】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図11】本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【図12】従来の等方圧加圧装置における圧力媒体の圧力および温度の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置１（温間等方圧加圧装置ともいう）について説明する。図１は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１の概略構成図である。図２は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１のブロック図である。等方圧加圧装置１は、被処理物に対して圧力媒体ＰＭを用いて等方圧加圧処理を行う。
【0031】
なお、以下の説明では、処理対象である被処理物を食品としているが、被処理物は、食品以外の製品（例えば飲料）であってもよいし、金属粉末・セラミック粉末といった無機物（無機粉末）であってもよい。
【0032】
本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置１は、昇圧装置１０（加圧機構）と、圧力容器１１と、油圧ユニット１３と、圧力センサ１６（圧力検出部）と、温度センサ１７（温度検出部）と、油給排口２０と、加熱装置２１および冷却装置２２（温度調整機構）と、制御部５０と、操作部５１０（図２）（設定情報入力部）と、表示部５１１と、を有する。
【0033】
圧力容器１１の内部には圧力媒体ＰＭを受け入れることが可能な処理空間Ｓが形成されている。一例として、本実施形態では、圧力媒体ＰＭとして水が処理空間Ｓに貯留される。圧力容器１１は、円筒形状を有する容器本体１１１と、蓋部１１２と、隔壁１１３と、を有する。容器本体１１１の軸方向の両端部はそれぞれ開口されており、蓋部１１２は、容器本体１１１の前記両端部のうちの一端部を封止する。一方、容器本体１１１の前記両端部のうちの他端部は昇圧装置１０のピストンロッド１０２によって封止される。隔壁１１３は、容器本体１１１を径方向の外側から囲むように配置された円筒形状を有している。隔壁１１３の内部は油給排口２０に連通しており、当該油給排口２０を通じて加熱装置２１から供給される熱媒油または冷却装置２２から供給される冷媒油を貯留することができる。この結果、容器本体１１１の処理空間Ｓの圧力媒体ＰＭの温度が調整可能とされる。
【0034】
昇圧装置１０は、容器本体１１１の処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭを加圧することが可能とされている。昇圧装置１０は、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの圧力を大気圧から後記の設定圧力Ｐｓまで昇圧する昇圧動作と、当該昇圧動作後に圧力媒体ＰＭの圧力を前記設定圧力Ｐｓに維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能とされている。圧力維持動作では、圧力媒体ＰＭの圧力は設定圧力Ｐｓを含む所定の範囲内に維持される。また、昇圧装置１０は、シリンダ本体１０１と、ピストンロッド１０２と、を有する。
【0035】
シリンダ本体１０１は、円筒形状を有している。ピストンロッド１０２は、ピストン部１０２Ａと、ロッド部１０２Ｂと、を有する。ピストン部１０２Ａは、シリンダ本体１０１の内部をヘッド側油室１０１Ａとロッド側油室１０１Ｂとに仕切っている。ロッド部１０２Ｂはピストン部１０２Ａのロッド側油室１０１Ｂ側の面から延びるように配設された円柱部材であって、その先端部はシリンダ本体１０１の外壁を貫通して、前述の圧力容器１１の容器本体１１１の他端部を封止している。
【0036】
油圧ユニット１３は、昇圧装置１０に作動油を供給するものであり、電磁弁からなる方向切換弁１４と、油圧ポンプ１５とを有する。油圧ポンプ１５は、昇圧装置１０に供給される作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプである。方向切換弁１４は、作動油の供給経路において油圧ポンプ１５と昇圧装置１０との間に配設されている。また、方向切換弁１４とシリンダ本体１０１のヘッド側油室１０１Ａとは油路１３１によって互いに連通され、方向切換弁１４とロッド側油室１０１Ｂとは油路１３２によって互いに連通されている。
【0037】
また、方向切換弁１４は一対のソレノイドを有しており、当該ソレノイドに切換指令信号が入力されることで、方向切換弁１４の位置が切り換えられる。図１では、方向切換弁１４は中立位置に配置されている。この場合、昇圧装置１０に対する作動油の供給および昇圧装置１０からの作動油の排出は阻止されているため、ピストンロッド１０２の位置は大きく変化しない。一方、後記の制御部５０から図１の方向切換弁１４の左側のソレノイドに切換指令信号が入力されると、方向切換弁１４が中立位置よりも左側の位置に切り換わる。この場合、油圧ポンプ１５から吐出された作動油は油路１３１を通じてヘッド側油室１０１Ａに流入する一方、ロッド側油室１０１Ｂから作動油がタンクに排出される。この結果、ピストンロッド１０２が図１の矢印方向に移動し、ロッド部１０２Ｂが容器本体１１１の処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭを昇圧する。一方、後記の制御部５０から図１の方向切換弁１４の右側のソレノイドに切換指令信号が入力されると、方向切換弁１４が中立位置よりも右側の位置に切り換わる。この場合、油圧ポンプ１５から吐出された作動油は油路１３２を通じてロッド側油室１０１Ｂに流入する一方、ヘッド側油室１０１Ａから作動油がタンクに排出される。この結果、ピストンロッド１０２が図１の矢印方向とは反対の方向に移動し、ロッド部１０２Ｂによる圧力媒体ＰＭの昇圧が解除される（弱められる）。
【0038】
圧力センサ１６は、油路１３１における作動油の圧力を検出することが可能とされている。なお、当該圧力はヘッド側油室１０１Ａの圧力に等しい。また、ピストン部１０２Ａのヘッド側油室１０１Ａ側の断面積と、ロッド部１０２Ｂの先端部の断面積（処理空間Ｓの断面積）とはいずれも既知であるため、圧力センサ１６が検出する作動油の圧力と前記断面積同士の比とから処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの圧力を算出することが可能となる。この結果、圧力センサ１６が有する不図示の演算素子は、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの圧力を検出することが可能である。
【0039】
温度センサ１７は、蓋部１１２を貫通して処理空間Ｓに露出する熱電対からなり、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を検出することが可能とされている。
【0040】
加熱装置２１は、圧力容器１１の隔壁１１３内に熱媒油を供給することで、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭを加熱することができる。加熱装置２１は、一次電源ＰＷの電力を受けて熱媒油を貯留するタンクと、熱媒油を吐出可能な可変容量式の油圧ポンプと熱媒油給排口２１１とを含む。冷却装置２２は、圧力容器１１の隔壁１１３内に冷媒油を供給することで、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭを冷却することができる。冷却装置２２は、一次電源ＰＷの電力を受けて冷媒油を貯留するタンクと、冷媒油を吐出可能な可変容量式の油圧ポンプと冷媒油給排口２２１とを含む。不図示の切換機構によって熱媒油給排口２１１と冷媒油給排口２２１とが油給排口２０に選択的に接続可能とされている。このような加熱装置２１および冷却装置２２は、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を調整することが可能な温度調整機構として機能する。
【0041】
制御部５０は、一次電源ＰＷの電力を受けて機能するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部５０（図２）は、操作部５１０、圧力センサ１６、温度センサ１７、加熱装置２１、冷却装置２２および表示部５１１に電気的に接続されている。
【0042】
操作部５１０は、図１の制御部５０に隣接して配置されており、等方圧加圧装置１を操作する作業者が各種の情報を入力するための操作ボタン、タッチパネルなどを含む。一例として、操作部５１０は、予め設定された等方圧加圧処理中の圧力媒体の設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを含む情報である設定情報の入力を受け付ける。
【0043】
表示部５１１は、図１の制御部５０に隣接して配置されており、等方圧加圧装置１を操作する作業者に各種の情報を報知するために、当該情報を表示可能な液晶パネルなどから構成される。
【0044】
制御部５０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、圧媒温度設定部５０１（温度上昇量推定部、目標温度決定部）、温度制御部５０２、記憶部５０３（圧媒情報記憶部）、表示入力部５０４および判定部５０５を備えるように機能する。
【0045】
圧媒温度設定部５０１は、昇圧装置１０による圧力媒体ＰＭの昇圧動作時に生じる圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを演算し推定する。また、圧媒温度設定部５０１は、前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの目標温度Ｔｉを演算し決定する。
【0046】
温度制御部５０２は、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を圧媒温度設定部５０１によって演算、決定された目標温度Ｔｉに調整するように、加熱装置２１および冷却装置２２のうちの少なくとも一方を制御する。
【0047】
記憶部５０３は、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶに関連する情報である圧媒情報を記憶および出力する。詳しくは、記憶部５０３は、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶを前記圧媒情報として記憶する。また、前述の温度センサ１７は、前記昇圧動作が実行された後であって前記圧力維持動作が実行される前である昇圧終了時の圧力媒体ＰＭの温度である昇圧後温度Ｔｆを検出することが可能であり、記憶部５０３は、実温度上昇量ΔＴと実圧力上昇量ΔＰとの相関関係を示す情報である相関情報（相関データ）を前記圧媒情報として記憶することが可能である。なお、実温度上昇量ΔＴは、前記昇圧後温度Ｔｆと前記目標温度Ｔｉとの差であり、実圧力上昇量ΔＰは前記設定圧力Ｐｓと前記昇圧動作前に圧力センサ１６によって検出された圧力媒体ＰＭの圧力である初期圧力Ｐｉとの差である。図３は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１の記憶部５０３に記憶される前記相関情報の概念図である。このように、本実施形態では、記憶部５０３は、予め設定された複数の温度領域ＴＲのそれぞれにおいて実温度上昇量ΔＴと実圧力上昇量ΔＰとの相関情報を記憶することが可能である。ここでは、図３に示すように、８０℃から１６０℃までそれぞれ２０度の幅をもった４つの温度領域ＴＲが設定されている。なお、図３において、ＴＲ：８０℃～１００℃は、８０℃以上１００℃未満の領域を示している。その他の領域についても同様である。
【0048】
更に、圧媒温度設定部５０１は、記憶部５０３に記憶された圧媒情報と操作部５１０に入力された設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとに基づいて、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを演算し、推定する。また、圧媒温度設定部５０１は、設定温度Ｔｓから前記温度上昇量Δｔを差し引くことで、前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの目標温度Ｔｉを演算し、決定する。
【0049】
表示入力部５０４は、圧媒温度設定部５０１によって演算された前記温度上昇量Δｔや、前記実温度上昇量ΔＴと前記実圧力上昇量ΔＰとの相関情報を示すグラフなどの情報を表示部５１１に入力し、表示させる。この結果、等方圧加圧装置１を操作する作業者がこれらの情報を視認することができる。
【0050】
判定部５０５は、後記のように等方圧加圧処理における所定の判定処理を実行する。
【0051】
図４および図５は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１における圧力媒体ＰＭの圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。また、図１２は、従来の等方圧加圧装置における圧力媒体ＰＭの圧力および温度の推移を示すグラフである。
【0052】
図１２に示すように、従来の等方圧加圧方法では、被処理物に対する加圧処理に先立って、圧力容器１１の処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭを設定圧力Ｐｓまで昇圧する（昇圧動作）ために、予め圧力媒体ＰＭの温度が設定温度Ｔｓに設定されていた。このため、昇圧動作中に圧力媒体ＰＭの温度が圧縮熱によって設定温度Ｔｓから上昇し、加圧処理（圧力維持動作）中の圧力媒体ＰＭの温度が狙いの設定温度Ｔｓよりも高く推移していた。この場合、被処理物に対する加温処理が過剰となり、被処理物の品質に問題が生じてしまう。また、更に他の等方圧加圧方法では、昇圧動作中の圧力媒体ＰＭの温度上昇を抑制するために、昇圧速度を抑えるように制御している。この場合、被処理物に対する加圧処理が過剰となり、同様に被処理物の品質に問題が生じてしまう。
【0053】
本実施形態では、上記のような問題を解決するために、制御部５０の圧媒温度設定部５０１が昇圧動作中の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを予め推定する。図４を参照して、本実施形態における基本的な考え方について説明する。圧力容器１１の処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの昇圧前の温度が温度センサ１７によって検出され、この温度がＴ１ａ（℃）と定義される。その後、昇圧装置１０によって処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭが昇圧され、その圧力が昇圧動作前の圧力Ｐ０から最終圧力Ｐ１に達した時点での圧力媒体ＰＭの温度がＴ１ｂ（℃）と定義される。この結果、昇圧動作による圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔは、以下の式１で算出される。
Δｔ＝Ｔ１ｂ－Ｔ１ａ ・・・（式１）
ここで、被処理物の圧縮量が処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの量に比べて極めて小さいと仮定すると、圧縮熱による圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔは、圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶ、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴを用いて、式２で表すことができる。
Δｔ＝（Ｐ１－Ｐ０）×（κＴ／αＶ） ・・・（式２）
すなわち、κＴおよびαＶがともに一定であるとすれば、図４に示すように、圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔ（温度変化）は、圧力変化量Δｐ（＝ｐｎ－ｐ０）を変数とする傾き（κＴ／αＶ）の一次式で表すことができる（温度上昇量Δｔと圧力変化量Δｐとの相関情報）。したがって、傾き（κＴ／αＶ）および昇圧動作前の圧力Ｐ０が既知であれば、最終圧力Ｐ１（＝設定圧力Ｐｓ）までの昇圧動作に伴う圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを推定することができる。
Δｔ＝Ｔ１ｂ－Ｔ１ａ ・・・（式１）
ここで、被処理物の圧縮量が処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの量に比べて極めて小さいと仮定すると、圧縮熱による圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔは、圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶ、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴを用いて、式２で表すことができる。
Δｔ＝（Ｐ１－Ｐ０）×（κＴ／αＶ） ・・・（式２）
すなわち、κＴおよびαＶがともに一定であるとすれば、図４に示すように、圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔ（温度変化）は、圧力変化量Δｐ（＝ｐｎ－ｐ０）を変数とする傾き（κＴ／αＶ）の一次式で表すことができる（温度上昇量Δｔと圧力変化量Δｐとの相関情報）。したがって、傾き（κＴ／αＶ）および昇圧動作前の圧力Ｐ０が既知であれば、最終圧力Ｐ１（＝設定圧力Ｐｓ）までの昇圧動作に伴う圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを推定することができる。
【0054】
ここで、本発明の発明者は、温度が変われば体積膨張係数αＶが変化し圧力が変われば圧縮率κＴが変化することに着目し、図４の相関情報を複数の温度領域ＴＲごとに準備し（図３）、各温度領域ＴＲに応じた固有の相関情報を用いて温度上昇量Δｔを推定することを新たに知見した。すなわち、各温度領域ＴＲでは、体積膨張係数αＶが一定と仮定すると、圧縮率κＴが圧力とともに変化するため温度上昇量Δｔと圧力変化量Δｐとの相関情報は図４のような一次式で表すことができなくなる。具体的に、圧縮率κＴは圧力とともに減少するため、設定圧力Ｐｓ（圧力変化量Δｐ）が小さくなるほど相関情報のグラフの傾きは小さくなり、図５に示すような特性となる。そして、図５におけるデータの数が増えれば増えるほどグラフの精度が増し、温度上昇量Δｔを精度よく推定することができる。
【0055】
次に、上記のような考え方に基づく、本実施形態に係る等方圧加圧処理について説明する。図６は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１において実行される１回目の等方圧加圧処理のフローチャートである。図７は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１において実行される２回目の等方圧加圧処理のフローチャートである。また、図８乃至図１１は、本実施形態に係る等方圧加圧装置１における圧力媒体ＰＭの圧力変化と温度変化との相関情報を示すグラフである。
【0056】
図６を参照して、本実施形態に係る等方圧加圧装置１において実行される１回目の等方圧加圧処理について説明する。なお、以後の説明における１回目、２回目、３回目以降とは、等方圧加圧装置１が使用される使用現場において同じ圧力媒体ＰＭ（たとえば水）を用いて行う等方圧加圧処理の回数を意味する。この場合、被処理物の材料、形状などは問わず、同じ被処理物に複数回の処理が行われてもよいし、また１回目の処理後に処理空間Ｓ内の被処理物が取り出され、２回目の処理のために他の被処理物が処理空間Ｓに投入されるものでもよい。
【0057】
１回目の等方圧加圧処理が開始されると、圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶおよび圧縮率κＴがそれぞれ取得される（ステップＳ０１）。ここでは、予め行われた試運転でのデータに基づいて体積膨張係数αＶ、圧縮率κＴが算出され、記憶部５０３に記憶されているため、記憶部５０３がこれらの情報を出力する。圧縮率κＴは、設定圧力Ｐｓ＝７００（ＭＰａ）、設定温度Ｔｓ＝１３０（℃）での実測値として、κＴ＝０．４７６×１０－９（Ｐａ－１）が記憶され、体積膨張係数αＶは、当該実測された圧縮率κＴと前述の式２に基づいて、αＶ＝３．０３×１０－３（Ｋ－１）が記憶されている。
【0058】
等方圧加圧処理が実行されるにあたって、前述の昇圧装置１０、圧力容器１１、圧力センサ１６および温度センサ１７などを含む等方圧加圧装置１が準備される（準備工程）。
【0059】
次に、作業者が操作部５１０を操作することで設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを入力（設定）すると（処理条件設定工程）、操作部５１０が入力された設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを受け付ける（ステップＳ０２）。一例として、Ｔｓ＝１３０（℃）、Ｐｓ＝５００（ＭＰａ）が入力される。
【0060】
次に、圧媒温度設定部５０１が以下の式３のように前記昇圧動作によって生じる圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを演算（推定）する（ステップＳ０３）（温度上昇量推定工程）。なお、この際の初期圧力Ｐｉは０．１（ＭＰａ）とする。
Δｔ＝ΔＰ×κＴ／αＶ＝（Ｐｓ－Ｐｉ）×κＴ／αＶ＝（５００－０．１）×１０６×０．４７６×１０－９／３．０３×１０－３＝７８．５（℃） ・・・（式３）
Δｔ＝ΔＰ×κＴ／αＶ＝（Ｐｓ－Ｐｉ）×κＴ／αＶ＝（５００－０．１）×１０６×０．４７６×１０－９／３．０３×１０－３＝７８．５（℃） ・・・（式３）
【0061】
この結果、圧媒温度設定部５０１は以下の式４のように設定温度Ｔｓから温度上昇量Δｔを差し引くことで、調整すべき目標温度Ｔｉを演算（決定）する（ステップＳ０４）（目標温度決定工程）。
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１３０－７８．５＝５１．５（℃） ・・・（式４）
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１３０－７８．５＝５１．５（℃） ・・・（式４）
【0062】
次に、温度制御部５０２が加熱装置２１を制御して、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を上記で演算された目標温度Ｔｉに調整する（ステップＳ０５）（温度調整工程）。
【0063】
次に、記憶部５０３が上記で演算された目標温度Ｔｉを初期圧力Ｐｉとともに記憶する（ステップＳ０６）。
【0064】
次に、制御部５０から油圧ユニット１３に所定の切換指令信号が入力され、昇圧装置１０による加圧処理（昇圧動作、圧力維持動作）が実行される（ステップＳ０７）（昇圧工程、圧力維持工程）。
【0065】
上記の加圧処理のうち昇圧動作が終了すると、記憶部５０３は、昇圧動作が実行された後であって圧力維持動作が実行される前の圧力媒体ＰＭの温度（昇圧後温度Ｔｆ）および圧力（昇圧後圧力Ｐｆ）をそれぞれ記憶する（ステップＳ０８）。ここでは、温度センサ１７が昇圧後温度Ｔｆ＝１３５℃を検出し、圧力センサ１６が昇圧後圧力Ｐｆ＝５００（ＭＰａ）を検出したとする。
【0066】
更に、圧媒温度設定部５０１は、当該１回目の等方圧加圧処理における、昇圧後温度Ｔｆと目標温度Ｔｉとの差である実温度上昇量ΔＴ（＝１３５－５１．５＝８３．５（℃））と、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差である実圧力上昇量ΔＰ（＝５００－０．１＝４９９．９（ＭＰａ））とをそれぞれ演算する（ステップＳ０９）。なお、実圧力上昇量ΔＰは、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差でもよい。
【0067】
そして、記憶部５０３は、前記演算された実温度上昇量ΔＴと実圧力上昇量ΔＰとの相関データを作成する（ステップＳ１０）（記録工程）。この際、図８に示すように、記憶部５０３では設定温度Ｔｓ（＝１３０℃）に応じた１２０℃～１４０℃の温度領域ＴＲの記憶領域に前記相関データ（ΔＰ＝４９９．９（ＭＰａ）かつΔＴ＝８３．５（℃））が作成される。
【0068】
以上のように、１回目の等方圧加圧処理では、圧媒温度設定部５０１は、記憶部５０３に記憶された圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶおよび圧縮率κＴと操作部５１０に入力された設定圧力Ｐｓと圧力センサ１６によって検出された初期圧力Ｐｉとに基づいて温度上昇量Δｔを演算（推定）する。そして、当該演算された温度上昇量Δｔに応じて、圧力媒体ＰＭの温度が目標温度Ｔｉに調整されるため、昇圧動作によって圧力媒体ＰＭが設定温度Ｔｓまで上昇し、その後の加圧処理（圧力維持動作）を安定して行うことができる。
【0069】
次に、図７を参照して、２回目の等方圧加圧処理について説明する。２回目の等方圧加圧処理が開始されると、作業者が操作部５１０を操作することで、操作部５１０が設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを受け付ける（ステップＳ１１）（処理条件設定工程）。一例として、Ｔｓ＝１００（℃）または１３０（℃）、Ｐｓ＝４００（ＭＰａ）が入力される。
【0070】
次に、判定部５０５が、設定温度Ｔｓに対応する相関データの有無を判定する（ステップＳ１２）。具体的に、設定温度Ｔｓが１３０（℃）の場合、前述の１回目の等方圧加圧処理において１２０℃～１４０℃の温度領域ＴＲの記憶領域に前記相関データが作成されている（ステップＳ１２でＹＥＳ）。このため、圧媒温度設定部５０１は、当該１２０℃～１４０℃の温度領域ＴＲの相関データにおいて、設定圧力Ｐｓ（４００ＭＰａ）と初期圧力Ｐｉ（０．１ＭＰａ）との差であるΔＰ＝３９９．９ＭＰａに基づいて、温度上昇量Δｔ＝６６．８（℃）を推定する（ステップＳ１３）（図９）（温度上昇量推定工程）。
【0071】
その後、１回目の等方圧加圧処理と同様に、図６のステップＳ０４～Ｓ０９（処理Ａ）が実行される（ステップＳ１４）。この際、圧媒温度設定部５０１は以下の式５のように調整すべき目標温度Ｔｉを演算する（ステップＳ０４）（目標温度決定工程）。
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１３０－６６．８＝６３．２（℃） ・・・（式５）
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１３０－６６．８＝６３．２（℃） ・・・（式５）
【0072】
その後、１回目と同様に、前記温度調整工程、昇圧工程および圧力維持工程がそれぞれ実行される。ここで、温度センサ１７が昇圧後温度Ｔｆ＝１２０℃を検出し、圧力センサ１６が昇圧後圧力Ｐｆ＝４００（ＭＰａ）を検出したとする。この結果、圧媒温度設定部５０１は、当該２回目の等方圧加圧処理における、昇圧後温度Ｔｆと目標温度Ｔｉとの差である実温度上昇量ΔＴ（＝１２０－６３．２＝５６．８（℃））と、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差である実圧力上昇量ΔＰ（＝４００－０．１＝３９９．９（ＭＰａ））とをそれぞれ演算する（ステップＳ０９）。
【0073】
そして、記憶部５０３は、当該２回目の等方圧加圧処理のステップＳ０９で演算された実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰを更に記憶することで相関データを更新する（ステップＳ１５）（記録工程）。この際、図１０に示すように、記憶部５０３のうち設定温度Ｔｓ（＝１３０℃）に応じた１２０℃～１４０℃の温度領域ＴＲの記憶領域に前記相関データ（ΔＰ＝３９９．９（ＭＰａ）かつΔＴ＝５６．８（℃））が追加される。図１０に示すように、記憶部５０３において更新される相関データは一次式ではなく、図４に示すような曲線を描くことになる。
【0074】
一方、ステップＳ１２において、設定温度Ｔｓが１００（℃）の場合、記憶部５０３には当該設定温度Ｔｓに対応する１００℃～１２０℃の温度領域ＴＲの記憶領域に前記相関データが作成されていない（ステップＳ１２でＮＯ）。このため、圧媒温度設定部５０１は、当該設定温度Ｔｓに最も近い１２０℃～１４０℃の温度領域ＴＲの相関データにおいて、設定圧力Ｐｓ（４００ＭＰａ）と初期圧力Ｐｉ（０．１ＭＰａ）との差であるΔＰ＝３９９．９ＭＰａに基づいて、温度上昇量Δｔ＝６６．８（℃）を推定する（ステップＳ１７）（図９）（温度上昇量推定工程）。
【0075】
その後、１回目の等方圧加圧処理と同様に、図６のステップＳ０４～Ｓ０９（処理Ａ）が実行される（ステップＳ１８）。この際、圧媒温度設定部５０１は以下の式６のように調整すべき目標温度Ｔｉを演算する（ステップＳ０４）（目標温度決定工程）。
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１００－６６．８＝３３．２（℃） ・・・（式６）
Ｔｉ＝Ｔｓ－Δｔ＝１００－６６．８＝３３．２（℃） ・・・（式６）
【0076】
その後、１回目と同様に、前記温度調整工程、昇圧工程および圧力維持工程がそれぞれ実行される。ここで、温度センサ１７が昇圧後温度Ｔｆ＝９５℃を検出し、圧力センサ１６が昇圧後圧力Ｐｆ＝４００（ＭＰａ）を検出したとする。この結果、圧媒温度設定部５０１は、当該２回目の等方圧加圧処理における、昇圧後温度Ｔｆと目標温度Ｔｉとの差である実温度上昇量ΔＴ（＝９５－３３．２＝６１．８（℃））と、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差である実圧力上昇量ΔＰ（＝４００－０．１＝３９９．９（ＭＰａ））をそれぞれ演算する（ステップＳ０９）。
【0077】
そして、記憶部５０３は、当該２回目の等方圧加圧処理のステップＳ１８（ステップＳ０９）で演算された実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰに基づいて、本来の１００℃～１２０℃の温度領域ＴＲの記憶領域に相関データを新たに作成する（ステップＳ１９）（図１１）（記録工程）。
【0078】
なお、３回目以降の等方圧加圧処理においても、図７と同様の処理が繰り返される。すなわち、圧媒温度設定部５０１は、被処理物に対する３回目以降の等方圧加圧処理において、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差と前記更新された相関情報とに基づいて温度上昇量Δｔを推定する（温度上昇量推定工程）。この結果、図３に示す各温度領域ＴＲにおける相関データが増えることによって、温度上昇量Δｔを精度良く推定することが可能となる。なお、上記の１回目、２回目、３回目以降の等方圧加圧処理は、これらの順番に限定されるものではない。すなわち、１回目をｎ回目（ｎは自然数）、２回目をｍ回目（ｍは自然数かつｍ＞ｎ）、３回目をｐ回目（ｐは自然数かつｐ＞ｍ）と置き換えることができる。このように、本実施形態では、過去の等方圧加圧処理における相関データを記憶部５０３に累積的に記憶（更新）することで、新たに実行される等方圧加圧処理における温度上昇量Δｔを精度良く推定することが可能となる。
【0079】
特に、本実施形態では、圧媒温度設定部５０１が、昇圧動作における圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを予め推定し、当該温度上昇量Δｔを見込んで目標温度Ｔｉを設定温度Ｔｓよりも低めに決定し、温度制御部５０２が昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの温度を前記目標温度Ｔｉに調整する。このため、圧力媒体ＰＭの温度上昇を低減するために昇圧速度を抑えることなく、昇圧動作終了後の圧力媒体ＰＭの温度（昇圧後温度Ｔｆ）を設定温度Ｔｓに近づけることが可能となるため、予め設定された設定圧力Ｐｓおよび設定温度Ｔｓにおいて加圧処理および加温処理を含む等方圧加圧処理を被処理物に対して安定して行うことが可能となる。
【0080】
また、本実施形態では、記憶部５０３は、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶを圧媒情報として記憶しており、圧媒温度設定部５０１は、被処理物に対する１回目（ｎ回目：ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、記憶部５０３に記憶された圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶと操作部５１０に入力された設定圧力Ｐｓと圧力センサ１６によって検出された初期圧力Ｐｉとに基づいて温度上昇量Δｔを推定する。このような構成によれば、１回目の等方圧加圧処理では、記憶部５０３に予め記憶された圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶに基づいて昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを容易に推定することができる。
【0081】
また、本実施形態では、温度センサ１７は、前記昇圧動作が実行された後であって前記圧力維持動作が実行される前である昇圧終了時の圧力媒体ＰＭの温度である昇圧後温度Ｔｆを検出することが可能である。また、記憶部５０３は、１回目の等方圧加圧処理における、前記昇圧後温度Ｔｆと前記目標温度Ｔｉとの差である実温度上昇量ΔＴと、前記設定圧力Ｐｓと前記初期圧力Ｐｉとの差である実圧力上昇量ΔＰとの相関情報を前記圧媒情報として記憶することが可能である。そして、圧媒温度設定部５０１は、被処理物に対する２回目（ｍ回目：ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、前記設定圧力Ｐｓと前記初期圧力Ｐｉとの差と記憶部５０３に記憶されている前記相関情報とに基づいて前記温度上昇量を推定する。このような構成によれば、２回目の等方圧加圧処理では、１回目の等方圧加圧処理において実測された実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰの相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量を推定するため、圧力媒体の物性値として知られている圧縮率κＴや体積膨張係数αＶを用いて温度上昇量Δｔを推定する場合と比較して、使用する等方圧加圧装置１の特性に応じて温度上昇量Δｔを精度良く推定することができる。
【0082】
更に、本実施形態では、記憶部５０３は、２回目の等方圧加圧処理における実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰを更に記憶することで前記相関情報を更新することが可能である。また、圧媒温度設定部５０１は、被処理物に対する３回目（ｐ回目：ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差と記憶部５０３に記憶された前記更新された相関情報とに基づいて前記温度上昇量Δｔを推定する。このような構成によれば、３回目の等方圧加圧処理では、１回目および２回目の等方圧加圧処理において実測された複数の実温度上昇量ΔＴおよび複数の実圧力上昇量ΔＰを含む相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを更に精度よく推定することができる。
【0083】
また、本実施形態では、記憶部５０３は、予め設定された複数の温度領域ＴＲのそれぞれにおいて前記相関情報を記憶することが可能である。そして、圧媒温度設定部５０１は、操作部５１０に入力された設定温度Ｔｓに対応して複数の温度領域ＴＲのうちの一の温度領域ＴＲを選択し当該一の温度領域ＴＲにおける前記相関情報に基づいて温度上昇量Δｔを推定する。このような構成によれば、圧力媒体の圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶのうちの少なくとも一方が温度に応じて大きく変化する場合でも、設定温度Ｔｓに対応した温度領域ＴＲにおける実温度上昇量ΔＴと実圧力上昇量ΔＰとの相関情報を利用することで、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量を更に精度よく推定することができる。
【0084】
また、本実施形態に係る等方圧加圧方法は、被処理物に対して圧力媒体ＰＭを用いて等方圧加圧処理を行うための方法である。当該等方圧加圧方法は、処理条件設定工程と、準備工程と、温度上昇量推定工程と、目標温度決定工程と、温度調整工程と、昇圧工程と、圧力維持工程と、を備える。
処理条件設定工程では、前記等方圧加圧処理中の圧力媒体ＰＭの設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを設定する。
準備工程では、圧力媒体ＰＭを受け入れることが可能な処理空間Ｓが形成されている圧力容器１１と、圧力媒体ＰＭの圧力を大気圧から設定圧力Ｐｓまで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体ＰＭの圧力を設定圧力Ｐｓに維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な昇圧装置１０と、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの圧力Ｐを検出することが可能な圧力センサ１６と、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度Ｔを検出することが可能な温度センサ１７と、をそれぞれ準備する。
温度上昇量推定工程では、圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶおよび圧縮率κＴに関連する情報である圧媒情報と、設定圧力Ｐｓから前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの圧力である初期圧力Ｐｉを差し引くことで、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを推定する。
目標温度決定工程では、設定温度Ｔｓと前記推定された温度上昇量Δｔとに基づいて前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの目標温度Ｔｉを決定する。
温度調整工程では、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を目標温度Ｔｉに調整する。
昇圧工程では、圧力媒体ＰＭの温度が目標温度Ｔｉに調整された状態で昇圧装置１０によって前記昇圧動作を実行する。
圧力維持工程では、前記昇圧工程後に昇圧装置１０によって前記圧力維持動作を実行する。
処理条件設定工程では、前記等方圧加圧処理中の圧力媒体ＰＭの設定温度Ｔｓおよび設定圧力Ｐｓを設定する。
準備工程では、圧力媒体ＰＭを受け入れることが可能な処理空間Ｓが形成されている圧力容器１１と、圧力媒体ＰＭの圧力を大気圧から設定圧力Ｐｓまで昇圧する昇圧動作と当該昇圧動作後に圧力媒体ＰＭの圧力を設定圧力Ｐｓに維持する圧力維持動作とをそれぞれ実行可能な昇圧装置１０と、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの圧力Ｐを検出することが可能な圧力センサ１６と、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度Ｔを検出することが可能な温度センサ１７と、をそれぞれ準備する。
温度上昇量推定工程では、圧力媒体ＰＭの体積膨張係数αＶおよび圧縮率κＴに関連する情報である圧媒情報と、設定圧力Ｐｓから前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの圧力である初期圧力Ｐｉを差し引くことで、前記昇圧動作によって生じる圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを推定する。
目標温度決定工程では、設定温度Ｔｓと前記推定された温度上昇量Δｔとに基づいて前記昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの目標温度Ｔｉを決定する。
温度調整工程では、処理空間Ｓ内の圧力媒体ＰＭの温度を目標温度Ｔｉに調整する。
昇圧工程では、圧力媒体ＰＭの温度が目標温度Ｔｉに調整された状態で昇圧装置１０によって前記昇圧動作を実行する。
圧力維持工程では、前記昇圧工程後に昇圧装置１０によって前記圧力維持動作を実行する。
【0085】
このような方法によれば、昇圧動作における圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを予め推定し当該温度上昇量Δｔを見込んで昇圧動作前の圧力媒体ＰＭの温度を調整するため、圧力媒体の昇圧時の温度上昇を低減するために昇圧速度を抑えることなく昇圧動作終了後の圧力媒体ＰＭの温度を設定温度Ｔｓに近づけることが可能となり、予め設定された設定圧力Ｐｓおよび設定温度Ｔｓにおいて加圧処理および加温処理を含む等方圧加圧処理を被処理物に対して安定して行うことが可能となる。
【0086】
また、上記の方法において、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対する１回目（ｎ回目：ｎは自然数）の等方圧加圧処理において、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶと設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとに基づいて温度上昇量Δｔを推定することを含むことが望ましい。
【0087】
このような方法によれば、１回目（ｎ回目）の等方圧加圧処理では、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴおよび体積膨張係数αＶに基づいて昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを容易に推定することができる。
【0088】
また、上記の方法において、１回目の等方圧加圧処理における、昇圧後温度Ｔｆと目標温度Ｔｉとの差である実温度上昇量ΔＴと、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差である実圧力上昇量ΔＰとの相関関係を示す情報である相関情報を前記圧媒情報として記録する記録工程を更に備え、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対する２回目（ｍ回目：ｍは自然数かつｍ＞ｎ）の等方圧加圧処理において、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差と前記記録された前記相関情報とに基づいて温度上昇量Δｔを推定することを更に含むことが望ましい。
【0089】
このような方法によれば、２回目（ｍ回目）の等方圧加圧処理では、１回目の等方圧加圧処理において実測された実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰの相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを推定するため、圧力媒体の物性値として知られている圧縮率や体積膨張係数を用いて温度上昇量を推定する場合と比較して、使用する等方圧加圧装置の特性に応じて温度上昇量を精度良く推定することができる。
【0090】
また、上記の方法において、前記記録工程は、２回目の等方圧加圧処理における実温度上昇量ΔＴおよび実圧力上昇量ΔＰを更に記録することで前記相関情報を更新することを含み、前記温度上昇量推定工程は、被処理物に対する３回目（ｐ回目：ｐは自然数かつｐ＞ｍ）の等方圧加圧処理において、設定圧力Ｐｓと初期圧力Ｐｉとの差と前記更新された相関情報とに基づいて温度上昇量Δｔを推定することを更に含むことが望ましい。
【0091】
このような方法によれば、３回目（ｐ回目）の等方圧加圧処理では、１回目および２回目の等方圧加圧処理において実測された複数の実温度上昇量ΔＴおよび複数の実圧力上昇量ΔＰを含む相関情報を利用して、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを更に精度よく推定することができる。
【0092】
また、上記の方法において、前記記録工程は、予め設定された複数の温度領域ＴＲのそれぞれにおいて前記相関情報を記録することを含み、前記温度上昇量推定工程は、設定温度Ｔｓに対応して複数の温度領域ＴＲのうちの一の温度領域ＴＲを選択し当該一の温度領域ＴＲにおける前記相関情報に基づいて温度上昇量Δｔを推定することを含むことが望ましい。
【0093】
このような方法によれば、圧力媒体ＰＭの圧縮率κＴと体積膨張係数αＶとの比が温度に応じて変化することに着目して、設定温度Ｔｓに対応した温度領域ＴＲにおける実温度上昇量ΔＴと前記実圧力上昇量ΔＰとの相関情報を利用することで、昇圧動作時の圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔを更に精度よく推定することができる。
【0094】
以上、本発明の一実施形態に係る等方圧加圧装置１および等方圧加圧方法について説明したが、本発明はこれらの態様に限定されるものではなく、以下のような変形実施形態が可能である。
【0095】
（１）上記の実施形態では、圧力媒体ＰＭが水である場合に基づいて説明したが、圧力媒体ＰＭは水以外の媒体であってもよい。また、記憶部５０３は圧力媒体ＰＭ毎に異なる記憶領域を有しており、操作部５１０から圧力媒体ＰＭの種類に関する情報が入力されることで、入力された圧力媒体ＰＭに応じた圧媒情報（圧縮率κＴ、体積膨張係数αＶ、相関データ）が記憶部５０３から取得されてもよい。同様に、圧力媒体ＰＭに対する昇圧動作の昇圧時間に応じて異なる相関データが記憶部５０３に記憶されてもよい。
【0096】
（２）上記の実施形態では、圧力媒体ＰＭの温度上昇量Δｔに影響を及ぼす因子として圧縮率κＴ、体積膨張係数αＶを用いて説明したが、圧力容器１１の周囲の温度との温度差、放熱性に関する情報に応じて圧媒情報（圧縮率κＴ、体積膨張係数αＶ、相関データ）が分類され記憶部５０３に記憶される態様でもよい。この場合、更に精度良く温度上昇量Δｔを推定することが可能となる。
【符号の説明】
【0097】
１ 等方圧加圧装置
１０ 昇圧装置（加圧機構）
１１ 圧力容器
１３ 油圧ユニット
１４ 方向切換弁
１５ 油圧ポンプ
１６ 圧力センサ（圧力検出部）
１７ 温度センサ（温度検出部）
２１ 加熱装置（温度調整機構）
２２ 冷却装置（温度調整機構）
５０ 制御部
５０１ 圧媒温度設定部（温度上昇量推定部、目標温度決定部）
５０２ 温度制御部
５０３ 記憶部（圧媒情報記憶部）
５０４ 表示入力部
５０５ 判定部
５１０ 操作部（設定情報入力部）
５１１ 表示部
ＰＭ 圧力媒体
Ｓ 内部空間
１０ 昇圧装置（加圧機構）
１１ 圧力容器
１３ 油圧ユニット
１４ 方向切換弁
１５ 油圧ポンプ
１６ 圧力センサ（圧力検出部）
１７ 温度センサ（温度検出部）
２１ 加熱装置（温度調整機構）
２２ 冷却装置（温度調整機構）
５０ 制御部
５０１ 圧媒温度設定部（温度上昇量推定部、目標温度決定部）
５０２ 温度制御部
５０３ 記憶部（圧媒情報記憶部）
５０４ 表示入力部
５０５ 判定部
５１０ 操作部（設定情報入力部）
５１１ 表示部
ＰＭ 圧力媒体
Ｓ 内部空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】