JP2002529679A - 複合材料製の熱交換器及びその製造方法 - Google Patents
複合材料製の熱交換器及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
複合材料製の熱交換器及びその製造方法である。熱交換器は、耐火性複合材料、例えばＣ／Ｃ複合材料からなる中間部材（１４）を含み、中間部材内には流体循環通路（１６）が形成されている。そして、中間部材は、例えば断熱部（１２）を形成しているＣ／ＳｉＣ複合材料などといったセラミック基材を有する耐火性複合材料からなる部材と、熱交換器の支持構造部（１８）を形成している耐熱性複合材料、例えばＣ／Ｃ複合材料からなる部材との間に介設されている。熱交換器を構成部材は、ろうづけによりともに組みつけられる。熱交換器は、強い熱流束にさらされる壁要素、とくに核融合反応器又はラムジェット燃焼室として用いられることができる。
Description
【０００１】発明の技術分野 本発明は、循環している流体をベースとする熱交換組立体を用い、厳しい温度
環境下で用いられるように設計された熱交換器に関するものである。 とくに、しかしながら限定するわけではないが、本発明の応用分野は、材料を
変換するためのシステム、例えば核融合反応器と、推進システム、とくにジェッ
トエンジン、とくにラムジェットの燃焼室用の壁要素とである。
環境下で用いられるように設計された熱交換器に関するものである。 とくに、しかしながら限定するわけではないが、本発明の応用分野は、材料を
変換するためのシステム、例えば核融合反応器と、推進システム、とくにジェッ
トエンジン、とくにラムジェットの燃焼室用の壁要素とである。
【０００２】本発明の背景技術 このように応用される熱交換器は、一般に、少なくとも部分的に金属でつくら
れている。 残念なことに、金属及び金属合金の熱的及び機械的特性は、その使用分野、さ
らにはその性能及び安全性をを制約する。さらに、金属の熱交換器は、重くかつ
かさばり、少なくともある応用分野ではその使用は不利である。
れている。 残念なことに、金属及び金属合金の熱的及び機械的特性は、その使用分野、さ
らにはその性能及び安全性をを制約する。さらに、金属の熱交換器は、重くかつ
かさばり、少なくともある応用分野ではその使用は不利である。
【０００３】 厳しい温度環境下で用いられるように設計された熱交換器、とくに核融合反応
器の壁部を製作するために、耐火性複合材料を単独で、又は金属と組み合わせて
用いるといったことが目論まれてきた。かくして、国際特許出願ＷＯ９８／０３
２９７号には、流体の循環によって冷却される金属（銅）基板の上に、炭素−炭
素（Ｃ／Ｃ）複合材料からなる部品をろうづけすることによって、このような熱
交換器を製作するといったことが開示されている。それは、金属の使用を含んで
いる。また、米国特許第５５８３８９５号には、流体循環通路が内部に形成され
たＣ／Ｃ複合材料ブロックの形態の、同様に応用することができる熱交換器構造
が開示されている。Ｃ／Ｃ複合材料にろうづけされた通路の壁部は、例えば銅製
の金属ライニングによって耐漏えい化されている。
器の壁部を製作するために、耐火性複合材料を単独で、又は金属と組み合わせて
用いるといったことが目論まれてきた。かくして、国際特許出願ＷＯ９８／０３
２９７号には、流体の循環によって冷却される金属（銅）基板の上に、炭素−炭
素（Ｃ／Ｃ）複合材料からなる部品をろうづけすることによって、このような熱
交換器を製作するといったことが開示されている。それは、金属の使用を含んで
いる。また、米国特許第５５８３８９５号には、流体循環通路が内部に形成され
たＣ／Ｃ複合材料ブロックの形態の、同様に応用することができる熱交換器構造
が開示されている。Ｃ／Ｃ複合材料にろうづけされた通路の壁部は、例えば銅製
の金属ライニングによって耐漏えい化されている。
【０００４】発明の目的及び概要 本発明の１つの目的は、厳しい温度環境下で用いられることができる熱交換器
を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、種々の熱的及び構造的機能が最適化されることが
でき、重量、容量及びコストが可能な限り低減された熱交換器を提供することで
ある。
を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、種々の熱的及び構造的機能が最適化されることが
でき、重量、容量及びコストが可能な限り低減された熱交換器を提供することで
ある。
【０００５】 本発明のもう１つの目的は、容易に製作されることができる熱交換器を提供す
ることである。 本発明のもう１つの目的は、このような熱交換器の製造方法を提供することで
ある。
ることである。 本発明のもう１つの目的は、このような熱交換器の製造方法を提供することで
ある。
【０００６】 本発明にかかる熱交換器は、流体循環通路が形成された、耐火性複合材料から
なる中間部材を含み、上記中間部材が、耐火性複合材料からなり断熱部を形成す
る部材と、耐熱性複合材料からなり該熱交換器の支持構造を形成する部材との間
に介設され、上記部材がともにろうづけにより組みつけられて該熱交換器を構成
していることを特徴とするものである。
なる中間部材を含み、上記中間部材が、耐火性複合材料からなり断熱部を形成す
る部材と、耐熱性複合材料からなり該熱交換器の支持構造を形成する部材との間
に介設され、上記部材がともにろうづけにより組みつけられて該熱交換器を構成
していることを特徴とするものである。
【０００７】 耐熱性複合材料は、これが構造要素を構成するのに適するような機械的特性を
有するとともに、これらの特性を高温に至るまで保存することができる複合材料
である。このような耐熱性複合材料は、典型的には、炭素基材又はセラミック基
材などの耐火性基材によって強化された、炭素繊維又はセラミック繊維などの耐
火性繊維強化体を有する複合材料である。耐熱性複合材料の具体例は、強化繊維
及び炭素製基材を伴った炭素／炭素（Ｃ／Ｃ）複合材料と、例えば炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）の基材を有するセラミック基材の複合材料（ＣＭＣ）とである。
有するとともに、これらの特性を高温に至るまで保存することができる複合材料
である。このような耐熱性複合材料は、典型的には、炭素基材又はセラミック基
材などの耐火性基材によって強化された、炭素繊維又はセラミック繊維などの耐
火性繊維強化体を有する複合材料である。耐熱性複合材料の具体例は、強化繊維
及び炭素製基材を伴った炭素／炭素（Ｃ／Ｃ）複合材料と、例えば炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）の基材を有するセラミック基材の複合材料（ＣＭＣ）とである。
【０００８】 熱交換器の支持構造部を形成している耐熱性複合材料は、好ましくは、Ｃ／Ｃ
複合材料である。それは、ハニカム形態又は複合材料形態であることができ、こ
こでは、繊維強化体は、繊維によってともに結合された重畳繊維層によって形成
され、該繊維は該層を横切るように伸長している。繊維強化体は、例えば米国特
許４７９００５２号に開示されているように、縫い合わせることにより得ること
ができる。
複合材料である。それは、ハニカム形態又は複合材料形態であることができ、こ
こでは、繊維強化体は、繊維によってともに結合された重畳繊維層によって形成
され、該繊維は該層を横切るように伸長している。繊維強化体は、例えば米国特
許４７９００５２号に開示されているように、縫い合わせることにより得ること
ができる。
【０００９】 また、中間部材の材料も、好ましくは、その構造上の性質ではなく耐火上の性
質のため、より多く用いられるＣ／Ｃ複合材料である。
質のため、より多く用いられるＣ／Ｃ複合材料である。
【００１０】 支持構造部を形成する部材と中間部材とを、断熱部を形成している部材がろう
づけされるＣ／Ｃ複合材料の単一ブロックとして製作することを目論むことが可
能である。
づけされるＣ／Ｃ複合材料の単一ブロックとして製作することを目論むことが可
能である。
【００１１】 また、断熱部を形成している部材の材料は、好ましくは、ＣＭＣタイプの材料
、例えばＣ／ＳｉＣ又はＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料（すなわち、炭素又は炭化珪素
の強化繊維を有し、炭化珪素基材により強化されている材料）である。この材料
は、強い熱流速への曝露、とくに酸化雰囲気での曝露に対して、Ｃ／Ｃ複合材料
よりも適している。本発明にかかる熱交換器の利点は、該熱交換器の機械的機能
を発揮させ、かつ熱的機能を発揮させるのに最も適している材料を選択すること
ができるといったことであり、これにより性能及び大きさにおいて該熱交換器の
製造を最適化することを可能にする。
、例えばＣ／ＳｉＣ又はＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料（すなわち、炭素又は炭化珪素
の強化繊維を有し、炭化珪素基材により強化されている材料）である。この材料
は、強い熱流速への曝露、とくに酸化雰囲気での曝露に対して、Ｃ／Ｃ複合材料
よりも適している。本発明にかかる熱交換器の利点は、該熱交換器の機械的機能
を発揮させ、かつ熱的機能を発揮させるのに最も適している材料を選択すること
ができるといったことであり、これにより性能及び大きさにおいて該熱交換器の
製造を最適化することを可能にする。
【００１２】 本発明にかかる熱交換器のさらにもう１つの特徴によれば、流体循環通路は、
例えば機械加工により中間部材の１つの面に形成され、そしてそれらは、その他
の２つの部材の一方の隣接壁によって部分的に画成される。このため、流体循環
通路は、とくに簡素につくられる。
例えば機械加工により中間部材の１つの面に形成され、そしてそれらは、その他
の２つの部材の一方の隣接壁によって部分的に画成される。このため、流体循環
通路は、とくに簡素につくられる。
【００１３】 もし必要であれば、通路は、それらの壁部の上に被覆部、例えば薄層の金属被
覆物を形成することにより、耐漏えい化されることができる。このような被覆物
は、ろうづけを促進するように、ともに組みつけられることになっている部材の
すべての対向面に形成されることができ、これによりろうづけ用の接着層をも構
成することができる。
覆物を形成することにより、耐漏えい化されることができる。このような被覆物
は、ろうづけを促進するように、ともに組みつけられることになっている部材の
すべての対向面に形成されることができ、これによりろうづけ用の接着層をも構
成することができる。
【００１４】好ましい実施の形態の詳細な説明 以下、添付の図面が参照される。 図１は、熱交換器要素を構成する単一のブロック１０の断面図である。ブロッ
ク１０は、厳しい温度条件が存在する囲い込み部の壁要素、例えば核融合反応器
のプラズマ閉じ込め室の壁要素を構成することができる。
ク１０は、厳しい温度条件が存在する囲い込み部の壁要素、例えば核融合反応器
のプラズマ閉じ込め室の壁要素を構成することができる。
【００１５】 熱交換器のブロック１０は、その外面１２ａが熱流束に曝露されることになっ
ている断熱部１２と、流体循環通路１６を有している中間部材１４と、支持構造
部１８とを含んでいる。中間部材は、断熱部１２と支持構造部１８との間に介設
され、これらにろうづけにより結合されている。流体循環通路１６は、断熱部１
２に隣接して配置された中間部材の面に機械加工で形成され、断熱部の内面１２
ｂによって覆われている。かくして、内面１２ｂは通路１６を部分的に画成する
。通路１６は、冷却流体を循環させるための回路に接続される。
ている断熱部１２と、流体循環通路１６を有している中間部材１４と、支持構造
部１８とを含んでいる。中間部材は、断熱部１２と支持構造部１８との間に介設
され、これらにろうづけにより結合されている。流体循環通路１６は、断熱部１
２に隣接して配置された中間部材の面に機械加工で形成され、断熱部の内面１２
ｂによって覆われている。かくして、内面１２ｂは通路１６を部分的に画成する
。通路１６は、冷却流体を循環させるための回路に接続される。
【００１６】 最も厳しい温度条件にさらされる断熱部１２は、耐火性複合材料、好ましくは
セラミック基材の複合材料（ＣＭＣ）、例えばＣ／ＳｉＣタイプのすなわち炭化
珪素の基材で強化された炭素繊維強化物を有する複合材料でつくられている。
セラミック基材の複合材料（ＣＭＣ）、例えばＣ／ＳｉＣタイプのすなわち炭化
珪素の基材で強化された炭素繊維強化物を有する複合材料でつくられている。
【００１７】 中間部材もまた、耐火性複合材料、例えば炭素基材により強化された炭素繊維
強化物を有するＣ／Ｃ複合材料でつくられている。
強化物を有するＣ／Ｃ複合材料でつくられている。
【００１８】 支持構造部は、耐熱性複合材料でつくられ、ブロック１０が構造体として機能
するように設計されている。例えば、支持構造部は、ハニカム構造のＣ／Ｃ複合
材料の形態とされることができる。このような構造部を製造する方法は、米国特
許第５４１５７１５号に記載されている。また、繊維強化物が繊維によってとも
に結合された平板状の繊維織物層でつくられ、該繊維が該層を横切るように伸長
している、Ｃ／Ｃ複合材料の形態の支持構造部を用いることも可能である。具体
例としては、該層は、織布の層、異なる方向に重畳された単一方向シート、フェ
ルトの層……であってもよく、それらは好ましく縫い合わせによってともに結合
されている。このようなＣ／Ｃ複合材料を製造する方法は、米国特許第４７９０
０５２号に記載されている。
するように設計されている。例えば、支持構造部は、ハニカム構造のＣ／Ｃ複合
材料の形態とされることができる。このような構造部を製造する方法は、米国特
許第５４１５７１５号に記載されている。また、繊維強化物が繊維によってとも
に結合された平板状の繊維織物層でつくられ、該繊維が該層を横切るように伸長
している、Ｃ／Ｃ複合材料の形態の支持構造部を用いることも可能である。具体
例としては、該層は、織布の層、異なる方向に重畳された単一方向シート、フェ
ルトの層……であってもよく、それらは好ましく縫い合わせによってともに結合
されている。このようなＣ／Ｃ複合材料を製造する方法は、米国特許第４７９０
０５２号に記載されている。
【００１９】 図２は、熱交換器のブロック１０を製造する方法の工程を示している。 例えばＣ／ＳｉＣ複合材料でつくられたＣＭＣ材料の断熱部と、Ｃ／Ｃ複合材
料からなる中間部材と、Ｃ／Ｃ複合材料からなる支持構造部とは、すべて個別に
つくられる（ステップ２０、２２、２４）。繊維強化物又はプリフォーム（pref
orm）を調製することによりＣ／Ｃタイプ又はＣ／ＳｉＣタイプの複合材料から
部品を製造する方法と、この後基材で繊維強化物を強化する方法とは、よく知ら
れている。強化は、化学的蒸気浸潤により、又は基材のプリカーサを用いて液体
に含浸させ、熱処理によりプリカーサを変質させることにより、実行されること
ができる。
料からなる中間部材と、Ｃ／Ｃ複合材料からなる支持構造部とは、すべて個別に
つくられる（ステップ２０、２２、２４）。繊維強化物又はプリフォーム（pref
orm）を調製することによりＣ／Ｃタイプ又はＣ／ＳｉＣタイプの複合材料から
部品を製造する方法と、この後基材で繊維強化物を強化する方法とは、よく知ら
れている。強化は、化学的蒸気浸潤により、又は基材のプリカーサを用いて液体
に含浸させ、熱処理によりプリカーサを変質させることにより、実行されること
ができる。
【００２０】 通路１６は、中間部材１４の１つの面に機械加工を施すことにより形成される
（ステップ２６）。 この後、金属の被覆物が、中間部材の対向面と、断熱部の対向面と、支持構造
部の対向面とにまたがって全面的に形成されることができる（ステップ２８）。
金属被覆物は、この後種々の部材をともに組みつけるのに用いられるろうづけ合
金の濡れ性を改善できるように、そしてろうづけ合金の接着を改善できるように
選択される。金属被覆物はまた、流体循環通路の壁部を耐漏えい化するのにも役
立つ。上記のようにして得られるＣ／Ｃ複合材料又はＣＭＣ材料は、必然的に残
留細孔を生じさせ、それは通路が耐漏えい化されるのを確実化するために、その
表面が閉止される必要がある。
（ステップ２６）。 この後、金属の被覆物が、中間部材の対向面と、断熱部の対向面と、支持構造
部の対向面とにまたがって全面的に形成されることができる（ステップ２８）。
金属被覆物は、この後種々の部材をともに組みつけるのに用いられるろうづけ合
金の濡れ性を改善できるように、そしてろうづけ合金の接着を改善できるように
選択される。金属被覆物はまた、流体循環通路の壁部を耐漏えい化するのにも役
立つ。上記のようにして得られるＣ／Ｃ複合材料又はＣＭＣ材料は、必然的に残
留細孔を生じさせ、それは通路が耐漏えい化されるのを確実化するために、その
表面が閉止される必要がある。
【００２１】 金属被覆物、例えばチタン、クロム、ジルコニウム、ハフニウム又はベリリウ
ムは、化学蒸着又は真空スパッタにより堆積されることができる。
ムは、化学蒸着又は真空スパッタにより堆積されることができる。
【００２２】 ろうづけ合金を付着させるための金属被覆物を設けることが不要な場合でも、
１６の壁部を耐漏えい化することはなお必要である。このような耐漏えい化は、
この後、少なくとも、中間部材の機械加工が施された部分の上、及び断熱部の隣
接面の対向部の上に、シール層を堆積させることにより実施される。シール層は
、化学蒸着により堆積されることができる。それは、金属又は非金属、例えば炭
素又はセラミックであってもよい。
１６の壁部を耐漏えい化することはなお必要である。このような耐漏えい化は、
この後、少なくとも、中間部材の機械加工が施された部分の上、及び断熱部の隣
接面の対向部の上に、シール層を堆積させることにより実施される。シール層は
、化学蒸着により堆積されることができる。それは、金属又は非金属、例えば炭
素又はセラミックであってもよい。
【００２３】 ろうづけ（ステップ２９）は、、ろうづけ合金の層を、中間部材と、断熱部と
、支持構造部とからなる組立体の表面に堆積させることにより実施されるが、こ
れは該組立体をともに装置内に保持して、用いられるろうづけ合金に適したろう
づけ温度まで昇温させることにより実施される。用いられる合金は、セラミック
もしくは耐火性混成物を互いにろうづけし、又は金属にろうづけするための既知
のもの、例えば米国のウェスゴ社（Wesgo）によって「TiCuSil」又は「Cu-ABA」
という名で販売されている合金から選択される。参照文献としては、上記の国際
特許出願ＷＯ９８／０３２９７号と、１９９４年２月にフランスで発行されたＧ
ＥＣアルサム・テクニカル・リビュー誌（Alsthom Technical Review）第１３
号の第４９〜６４頁に記載された、Ａ．Ｇ．フォリー及びＤ．Ｊ．アンドリュー
スによる記事「セラミックを金属に結合させるための活性的な金属ろうづけ」と
をあげることができる。
、支持構造部とからなる組立体の表面に堆積させることにより実施されるが、こ
れは該組立体をともに装置内に保持して、用いられるろうづけ合金に適したろう
づけ温度まで昇温させることにより実施される。用いられる合金は、セラミック
もしくは耐火性混成物を互いにろうづけし、又は金属にろうづけするための既知
のもの、例えば米国のウェスゴ社（Wesgo）によって「TiCuSil」又は「Cu-ABA」
という名で販売されている合金から選択される。参照文献としては、上記の国際
特許出願ＷＯ９８／０３２９７号と、１９９４年２月にフランスで発行されたＧ
ＥＣアルサム・テクニカル・リビュー誌（Alsthom Technical Review）第１３
号の第４９〜６４頁に記載された、Ａ．Ｇ．フォリー及びＤ．Ｊ．アンドリュー
スによる記事「セラミックを金属に結合させるための活性的な金属ろうづけ」と
をあげることができる。
【００２４】 図３は、ジェットエンジンの燃焼室の要素３０（element）を構成している、
本発明のもう１つの実施の形態にかかる熱交換器の分解図である。断熱部３２は
、円錐台状部材によって後方に向かって広がった円柱状前側部材を有する軸対称
形の環状部材である。断熱部３２は、ＣＭＣ複合材料、例えばＣ／ＳｉＣ複合材
料からなる単一の部品としてつくられている。複合材料の繊維強化物は、繊維織
物を適当な形状の心軸に巻きつけることによってつくられ、その結果として得ら
れるプリフォームは、複合材料の基材によって強化される。
本発明のもう１つの実施の形態にかかる熱交換器の分解図である。断熱部３２は
、円錐台状部材によって後方に向かって広がった円柱状前側部材を有する軸対称
形の環状部材である。断熱部３２は、ＣＭＣ複合材料、例えばＣ／ＳｉＣ複合材
料からなる単一の部品としてつくられている。複合材料の繊維強化物は、繊維織
物を適当な形状の心軸に巻きつけることによってつくられ、その結果として得ら
れるプリフォームは、複合材料の基材によって強化される。
【００２５】 流体循環通路３６は、断熱部３２と対抗して配置された中間部材３４の面に機
械加工を施すことにより軸方向に形成されている。中間部材３４は、Ｃ／Ｃ複合
材料でつくられている。冷却流体は、燃焼室に噴射される前に熱交換器を通過す
ることにより加熱される燃料である。流体入口側及び出口側のオリフィス３３ａ
及び３３ｂは、その軸端近傍において断熱部３２を貫通するように形成されてい
る。そして、これらは、中間部材の前部及び後部に円周方向に機械加工されてな
る溝部３７につながるようなレベル（level）で形成され、一端で通路３６に流
体を分配し、かつ他端で通路からそれを集める多岐管を構成している。
械加工を施すことにより軸方向に形成されている。中間部材３４は、Ｃ／Ｃ複合
材料でつくられている。冷却流体は、燃焼室に噴射される前に熱交換器を通過す
ることにより加熱される燃料である。流体入口側及び出口側のオリフィス３３ａ
及び３３ｂは、その軸端近傍において断熱部３２を貫通するように形成されてい
る。そして、これらは、中間部材の前部及び後部に円周方向に機械加工されてな
る溝部３７につながるようなレベル（level）で形成され、一端で通路３６に流
体を分配し、かつ他端で通路からそれを集める多岐管を構成している。
【００２６】 中間部材３４は、Ｃ／Ｃ複合材料からなる環状構造の形態の支持構造部３８に
取りつけられている。それは、繊維織物重畳層を心軸に巻きつけるとともに、例
えば縫い合わせにより該層を横切る方向に伸長する繊維によって該層を結合する
ことにより形成される。結果として得られる環状のプリフォームは、炭素基材で
強化されている。Ｃ／Ｃ複合材料でつくられた構造部内に強化物を構成するため
の、縫い合わされた環状のプリフォームを製作する方法は、上記の米国特許第４
７９００５２号に記載されている。
取りつけられている。それは、繊維織物重畳層を心軸に巻きつけるとともに、例
えば縫い合わせにより該層を横切る方向に伸長する繊維によって該層を結合する
ことにより形成される。結果として得られる環状のプリフォームは、炭素基材で
強化されている。Ｃ／Ｃ複合材料でつくられた構造部内に強化物を構成するため
の、縫い合わされた環状のプリフォームを製作する方法は、上記の米国特許第４
７９００５２号に記載されている。
【００２７】 支持構造部３８及び中間部材は、ろうづけによってともに組みつけられた２つ
の部材としてつくられることができ、あるいは、図示された具体例のように単一
の部材としてつくられることができる。 断熱部３２は、通路３６及び溝部３７を形成する中間部材の面にろうづけされ
ている。
の部材としてつくられることができ、あるいは、図示された具体例のように単一
の部材としてつくられることができる。 断熱部３２は、通路３６及び溝部３７を形成する中間部材の面にろうづけされ
ている。
【００２８】 ろうづけは、可能な限りろうづけ合金が付着する金属の被覆物を形成した後に
、そして少なくとも通路３６及び溝部３７の壁部の上にシール性被覆物を形成し
た後に、図１及び図２を参照しつつ説明したような手法で実施される。
、そして少なくとも通路３６及び溝部３７の壁部の上にシール性被覆物を形成し
た後に、図１及び図２を参照しつつ説明したような手法で実施される。
【００２９】 図４は、大幅に略図化されたものであるが、本発明にかかる熱交換器を構成す
る壁部４０を有するラムジェットの構造を示している。 壁部４０は、図１にかかるブロック１０に構造的に類似しており、同様の手法
で製造される。壁部の内側に配置された断熱部４２は、ＣＭＣ材料、例えばＣ／
ＳｉＣでつくられている。それは、機械加工によりそこに形成された通路４６を
有する面を介して中間部材４４にろうづけされている。中間部材４４の面は、断
熱部４２によって被覆された通路を有している。通路４６は、壁部４０を通り抜
けて加熱された後で燃焼室に噴射される燃料からなる流体を保持している。
る壁部４０を有するラムジェットの構造を示している。 壁部４０は、図１にかかるブロック１０に構造的に類似しており、同様の手法
で製造される。壁部の内側に配置された断熱部４２は、ＣＭＣ材料、例えばＣ／
ＳｉＣでつくられている。それは、機械加工によりそこに形成された通路４６を
有する面を介して中間部材４４にろうづけされている。中間部材４４の面は、断
熱部４２によって被覆された通路を有している。通路４６は、壁部４０を通り抜
けて加熱された後で燃焼室に噴射される燃料からなる流体を保持している。
【００３０】 中間部材４４は、Ｃ／Ｃ複合材料でつくられ、それは同様にＣ／Ｃ複合材料で
つくられた支持構造部４８にろうづけされている。支持構造部は、組立体を可能
な限り軽量化できるように、好ましく、ハニカム形状とされている。
つくられた支持構造部４８にろうづけされている。支持構造部は、組立体を可能
な限り軽量化できるように、好ましく、ハニカム形状とされている。
【００３１】 ろうづけと、ろうづけされることになっている面に付着させるための金属被覆
物のオプション的な形成と、流体循環通路の壁部上のシール性の被覆物の形成と
は、すべて、図１及び図２を参照しつつ説明した場合と同様に実施される。
物のオプション的な形成と、流体循環通路の壁部上のシール性の被覆物の形成と
は、すべて、図１及び図２を参照しつつ説明した場合と同様に実施される。
【００３２】 以上では、流体循環通路は、断熱部と隣合って配置された中間部材の面に形成
されたものとされている。それは、１つの好ましい配置である。しかしながら、
通路は、支持構造部と隣合って配置された中間部材の面に形成されることができ
る。
されたものとされている。それは、１つの好ましい配置である。しかしながら、
通路は、支持構造部と隣合って配置された中間部材の面に形成されることができ
る。
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる熱交換器要素の断面図である
。
。
【図２】 図１に示す熱交換器要素を製造する方法の工程を示す図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態にかかる熱交換器を形成しているジェ
ットエンジンの燃焼室要素の分解図である。
ットエンジンの燃焼室要素の分解図である。
【図４】 ラムジェット室を大幅に図解的に示した図であり、本発明の第３
の実施の形態にかかる熱交換器を形成している燃焼室の壁要素を詳細に示してい
る。
の実施の形態にかかる熱交換器を形成している燃焼室の壁要素を詳細に示してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 37/00 Ｇ２１Ｂ 1/00 Ｂ Ｆ０２Ｋ 7/10 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｈ Ｆ２８Ｆ 21/04 35/80 Ｂ Ｇ２１Ｂ 1/00 Ｋ 35/54 Ｄ 35/52 Ｄ (72)発明者 ジャン−ミシェル・ラリウ フランス、エフ−33460マコー、リュ・ピ エルロ１番 (72)発明者 ジャン−ピエール・シエ フランス、エフ−33290ブランクフォール、 ル・ピアン・メードック、アレ・モンテス キュー Ｆターム(参考） 4G026 BA13 BA14 BA21 BB13 BB14 BB37 BD03 BD04 BE04 BF11 BF24 BG02 BG05 BH11 4G030 AA47 AA60 AA61 AA66 BA20 BA21 CA10 GA32 GA35 4G032 AA33 AA52 BA00 BA01 GA19
Claims (21)
- 【請求項１】 複合材料製の熱交換器であって、 流体循環通路（１６、３６、４６）が形成された、耐火性複合材料からなる中
間部材（１４、３４、４４）を含み、 上記中間部材が、耐火性複合材料からなり断熱部（１２、３２、４２）を形成
する部材と、耐熱性複合材料からなり該熱交換器の支持構造部（１８、３８、４
８）を形成する部材との間に介設され、 上記部材がともに、ろうづけにより組みつけられて該熱交換器を構成している
ことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 上記中間部材（１４、３４、４４）がＣ／Ｃ複合材料からな
ることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。 - 【請求項３】 断熱部（１２、３２、４２）を形成している部材が、セラミ
ック基材の複合材料からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱交換
器。 - 【請求項４】 断熱部（１２、３２、４２）を形成している部材が、Ｃ／Ｓ
ｉＣ複合材料からなることを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器。 - 【請求項５】 支持構造部（１８、３８、４８）を形成している部材が、Ｃ
／Ｃ複合材料からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の
熱交換器。 - 【請求項６】 流体循環通路（１６、３６、４６）が、中間部材（１４、３
４、４４）の１つの面に形成されるとともに、他の２つの部材の一方の隣接壁部
によって部分的に画成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１
つに記載の熱交換器。 - 【請求項７】 流体循環通路（１６、３６、４６）に耐漏えい性被覆物が設
けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱交換器
。 - 【請求項８】 支持構造部を形成している部材が、ハニカム構造のものであ
ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱交換器。 - 【請求項９】 支持構造部（１８、３８、４８）を形成している部材が、繊
維によってともに結合された複数の重畳繊維層を有する繊維強化体を含んでいる
複合材料製のものであって、該繊維が上記層を横切る方向に伸長していることを
特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱交換器。 - 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれか１つにかかる熱交換器を組み入れ
ていることを特徴とする、ラムジェット用の燃焼室の壁要素（３０、４０）。 - 【請求項１１】 複合材料製の熱交換器の製造方法であって、 流体循環通路が設けられた耐火性複合材料からなる中間部材を製作し、 耐火性複合材料からなる断熱部材を製作し、 耐熱性複合材料からなる構造部材を製作し、 そして、上記種々の部材をともに、断熱部材と構造部材との間に介設されてい
る中間部材にろうづけすることにより組みつけることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 流体循環通路が、中間部材の面に機械加工を施すことによ
り形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 中間部材が、Ｃ／Ｃ複合材料でつくられていることを特徴
とする、請求項１１又は１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 耐漏えい性被覆物が、流体循環通路の壁部に形成されてい
ることを特徴とする、請求項１１又は１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 耐漏えい性被覆物が、金属層を堆積させることにより形成
されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 断熱部材が、セラミック基材の複合材料でつくられている
ことを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項１７】 構造部材がＣ／Ｃ複合材料でつくられていることを特徴と
する、請求項１１〜１６のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項１８】 ハニカム構造部が設けられることを特徴とする、請求項１
１〜１７のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項１９】 構造部材が基材によって強化された繊維強化体を有する複
合材料でつくられ、該繊維強化体が、複数の繊維層を重畳してそれらをともに縫
い合わせることによりつくられていることを特徴とする、請求項１１〜１７のい
ずれか１つに記載の方法。 - 【請求項２０】 金属からなるろうづけ合金接着層が、ろうづけによってと
もに組みつけられることになっている部材の対向面上に形成されていることを特
徴とする、請求項１１〜１９のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項２１】 流体循環通路が、もう１つの部材の隣接面によって被覆さ
れている中間部材の１つの面に機械加工を施すことにより形成され、 上記金属層が、機械加工により通路が形成された後で中間部材の面上に形成さ
れ、かつ該金属層が隣接面上にも流体循環通路の壁部を耐漏えい化するための被
覆物を構成するような仕様でもって、形成されていることを特徴とする、請求項
２０に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR98/13923 | 1998-11-05 | ||
| FR9813923A FR2785664B1 (fr) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | Echangeur de chaleur en materiau composite et procede pour sa fabrication |
| PCT/FR1999/002708 WO2000028202A1 (fr) | 1998-11-05 | 1999-11-05 | Echangeur de chaleur en materiau composite et procede pour sa fabrication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002529679A true JP2002529679A (ja) | 2002-09-10 |
| JP4249396B2 JP4249396B2 (ja) | 2009-04-02 |
Family
ID=9532395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000581354A Expired - Fee Related JP4249396B2 (ja) | 1998-11-05 | 1999-11-05 | 複合材料製の熱交換器及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6397581B1 (ja) |
| EP (1) | EP1045971B1 (ja) |
| JP (1) | JP4249396B2 (ja) |
| KR (1) | KR100613827B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE263916T1 (ja) |
| CA (1) | CA2317707C (ja) |
| DE (1) | DE69916240T2 (ja) |
| FR (1) | FR2785664B1 (ja) |
| IL (1) | IL137097A (ja) |
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| RU (1) | RU2249166C2 (ja) |
| UA (1) | UA55499C2 (ja) |
| WO (1) | WO2000028202A1 (ja) |
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