JPH04301168A

JPH04301168A - 燃焼室壁の製造方法と、この方法によって得られる燃焼室

Info

Publication number: JPH04301168A
Application number: JP3356102A
Authority: JP
Inventors: Georges Vandendriessche; ジョルジュ　バンデンドリーシェ
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-30
Publication date: 1992-10-23
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: FR2669966B1; EP0488858B1; DE69105464D1; JP3068299B2; EP0488858A1; DE69105464T2; FR2669966A1; US5233755A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第１、第２の金属薄板
を組み付け、それらを互いに溶接し更にそれらを、溶接
すみ肉どうしの間に波形が生じるように整形して冷却流
体または加熱流体の通路を形成した、特にロケットエン
ジン用の、実質的に長手方向のチャネルを有する燃焼室
壁を製造する方法に関する。

【０００２】一般には、ロケットエンジン、特に液体燃
料エンジン、の燃焼室およびノズル等の燃焼エンクロー
ジャの壁は運転中、高温環境に接触する時には常に冷却
される。通常の冷却方法の１つとして、上記のようなエ
ンクロージャの壁に冷却チャネルを設ける。この方法は
人工衛星発射機や航宙機、また人工衛星推進機、原子炉
、高効率ボイラーにも適用され、更には、高速飛行する
宇宙船の熱シールドまたはノーズコーンにも適用できる
。

【０００３】特にロケットエンジンに関して、長手方向
に配向した冷却チャネルを内設でき、ロケットエンジン
に供給する燃料成分の１つを、その冷却チャネルに流す
冷媒とすることができる再生方式と呼ばれる冷却方法を
用いた燃焼室壁の製造方法が各種提案されている。しか
しながら、かかる燃焼室の製造技法はその実施が困難で
、時間がかかり、しかもコストが高くなる。特定の用途
においては、エンクロージャの壁を形成する第１、第２
の金属薄板どうしの間に設けた通路に高温流体を流すこ
とによって低温のそのエンクロージャを加熱することが
できるようにすることも有用である。

【０００４】

【従来の技術】液体燃料式ロケットエンジン用の、再生
冷却方式の燃焼室を製造する最初の従来技術例を示せば
、この例においては、冷却チャネルを、熱伝導性の良い
金属材料、例えば、銅のシングルピースとして形成した
内部基体の中に機械加工して形成する。つまり、冷却チ
ャネルを基体内で仕切りによって互いに他から離間させ
、また各電気めっき通路間に機械加工通路と交互に多数
のニッケル層を電気めっきすることによって外カバーを
形成する。その電気めっきに先立って、熱伝導性樹脂を
施すことによってチャネルを閉じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような製
造技法は、特に、チャネルを機械加工する必要があるた
めに、時間がかかるとともにコストがかかる。上記の技
術の変形例として、チャネルを閉じるのに、上記のよう
に熱伝導性樹脂ではなく、石英またはセラミックを使用
する。この場合、選択的化学溶解によってチャネル充填
材を溶解することができる。しかし、このような技術は
面倒でしかも、石英の脆さの故に実施が困難である。

【０００６】ロケットエンジンの燃焼室または燃焼室構
成部分を製造する別の公知技術では、冷却系統を所定の
径の個別の管で構成するが、これらの管は成形した後溶
接またはろう付けで組み付けて形成し、つまり燃焼室の
壁そのものを構成するものであり、その機械的強度を円
周帯締めによって高める。ところが、このような技術も
、多数の個別部品を組み付ける場合はやはり時間がかか
りしかも複雑であり、また冷却チャネルを画成する管の
特性を選ぶ上で自由度が低い。

【０００７】米国特許第３　　２４９　　９８９号には
、金属薄板から二重壁構造の燃焼室を作成する方法であ
って、その金属薄板を溶接し、その後非溶接部分におい
て変形させて冷媒流のチャネルを形成する方法が開示さ
れている。しかしながら、予め溶接した金属薄板の組立
て品をブローイングによって変形させる場合、最適形状
、最適サイズの冷却チャネルを得ることができず、この
ため上記文献を小形の燃焼室に適用することはできない
。

【０００８】また、米国特許第３　　２３５　　９４７
号も、１組２個の入れ子にした管状構成部分から燃焼室
を製造して二重壁構造の燃焼室を形成する方法を開示し
ている。この例では、上記管状構成部分の少なくとも１
つに、それら２つの管状構成部分を入れ子にした時にも
う１つの管状構成部分に接触するように、軸方向リブま
たは波形を形成する。その後、軸方向溶接すみ肉どうし
の間の空通路に加圧流体を注入することによってチャネ
ルを形成する。この場合にも、その２つの入れ子にした
管状構成部分を互いに溶接した後に冷却チャネルの最終
仕上げを行うので、特に燃焼室に沿った軸方向位置に応
じてチャネル形状や断面を変える最適形状を得ることは
できない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記従
来技術の欠点を解消し、従来技術による方法を実施する
場合より迅速、簡単かつ低コストで燃焼室壁を製造する
ことができ、かつ使用材料の性質、冷却チャネルおよび
これらのチャネルを画成する壁の形状およびサイズをよ
り高い自由度で選択でき、これによって十分な剛性と低
い質量とを維持しつつ熱交換を最適化することができる
方法を提供することにある。

【００１０】上記目的は、第１、第２の金属薄板を組み
付け、それらを互いに溶接し更にそれらを、溶接すみ肉
どうしの間に波形が生じるように整形して冷却流体また
は加熱流体の通路を形成した、特にロケットエンジン用
の、実質的に長手方向のチャネルを有する燃焼室壁を製
造する方法において、（ａ）平板状または管状の第１金
属薄板を変形して波形の内部金属ケーシングを作成し、
（ｂ）平板状または管状の第２金属薄板から外部金属ケ
ーシングを作成し、（ｃ）上記波形内部ケーシングと外
部ケーシングとを組み合わせてそれらを局部的に互いに
溶接し、（ｄ）粉末冶金技法によって上記波形内部ケー
シングの内面に、その内部コーテイングを形成する材料
の容器を用いた粉末冶金技法を使用し、上記容器の外面
を上記波形内部ケーシングの内面によって直接形成する
とともに上記容器の内面を除去可能非消耗性部材または
可溶コアを用いて形成するが、この場合、その部材また
はコアを、高温静水圧圧縮成形サイクルを適用して上記
内部コーテイングを形成した後、選択的化学溶解によっ
て除去し、かつ（ｅ）上記外部ケーシングの外面に外部
コーテイングを形成する、各工程からなる方法によって
達成される。

【００１１】本発明の方法によれば、金属外部ケーシン
グに組み付ける前に内部金属ケーシング全面に波形を形
成することによって、熱交換を最適化するべく適合させ
得る極めて広範囲の形状とサイズとを有する冷却チャネ
ルを形成することができる。特に、断面の変化する、例
えば、ノズル・スロートにおける断面が小さい冷却チャ
ネルを容易に形成することができる。

【００１２】更に、必要な機能に適合させた、すなわち
、高温ガスと接触しても化学的安定性と耐食性とがとも
に良好、しかも熱伝導性も良好な内部ケーシングを粉末
冶金技法により極めて簡単な方法で製造できるので完全
な燃焼室を製造できるが、その粉末冶金技法による方法
が簡単なのは、圧縮成形すべき粉末を収容する特殊容器
の外壁を、冷却チャネルまたは加熱チャネルを画成する
波形内部ケーシング、すなわち、完成品の一部で直接に
構成することができること、また可溶コア技術または、
除去可能のコア部材の技術を用いて容器の内部ケーシン
グを容易に作成できることによる。

【００１３】また、粉末冶金技術によれば、内部コーテ
イングに対して熱伝導性の良い金属または合金を、例え
それらを機械加工することが困難または不可能であって
も、選択することができるが、これは可溶マンドレルま
たはコアによる技法または除去可能部分を使用する技法
を用いることによって単純な形状、例えば平滑な表面、
また内壁のエンボス加工による小さい突起や、更に特に
、熱交換を向上させる小さい波形等のような複雑な形状
でも得ることができ、しかも追加作業として必要なのは
仕上げや表面状態に対応した簡単な機械加工作業だけで
あることによる。

【００１４】本発明の１つの態様では、外部コーテイン
グを、金属またはセラミック粉末を用いたプラズマ形成
法によってその外部ケーシングの外面に直接形成する。本発明では金属またはセラミック・プラズマを噴霧する
前に連続したキイ金属層を形成する必要がないのでプラ
ズマ成形法を容易に実施できる。これは外部ケーシング
外表面が、上記噴霧作業の際にプラズマテポジットの付
着を向上させる約２００℃の温度に耐えることのできる
連続した金属表面を提供するからである。

【００１５】上記プラズマ形成法によって、特に、合金
またはセラミックの層を外部コーテイングとして沈着さ
せることができるが、その層の組成をその層厚の範囲内
で変えてもよく、あるいは特にセラミックを使用した場
合には、その組成を均一にしてもよく、またその層の機
械的特性を外部コーテイングの厚みを低減し、従って完
成品を軽量化するのに適したものとしてもよい。

【００１６】本発明の別の態様においては、外部コーテ
イングを、円周帯締め加工または、複合材料を用いた巻
上げ加工によって外部ケーシングの外面に直接形成する
。外部コーテイングは電気めっきによってその外部ケー
シングの外面に直接形成することもできる。上記外部金
属ケーシングを製作するのに、波形加工を行わず、上記
第２金属薄板を弯曲加工するだけでそれを行うこともで
き、あるいはこれとは逆に、波形形状の内部ケーシング
を作成するのと同様に、上記第２金属薄板を変形するこ
とによってそれを行うこともできる。

【００１７】本発明の特定の態様においては、内部金属
ケーシングの波形および、もし設けるのであれば、外部
金属ケーシングの波形を、水圧形成法を用いて上記第１
、第２金属薄板を整形することによって作成する。

【００１８】本発明の別の態様においては、上記内部金
属ケーシングの波形および、もし設けるのであれば、外
部金属ケーシングの波形を作成するのに、超可塑性領域
において上記第１、第２金属薄板を変形させる技法によ
ってそれを行う。

【００１９】本発明のまた別の態様においては、上記内
部金属ケーシングの波形および、もし設けるのであれば
、外部金属ケーシングの波形を、打ち抜き加工または折
り曲げ加工で上記第１、第２金属薄板を形成することに
よって作成する。平板な金属薄板を加工して波形を作成
する場合、それらの波形の部分を、内、外部ケーシング
を順次整形してそれらに燃焼室の形状を施しかつ組み付
けと溶接の作業を実施することによって変形させる方途
を計算によって確定することができる。

【００２０】本発明の更に別の態様においては、内部金
属ケーシングの波形および、もし設けるのであれば、外
部金属ケーシングの波形を作成するのに、第１、第２金
属薄板を、直径平面で分割された円対称の半ケーシング
部分の形または円筒、円錐あるいは弾丸形状部分の形に
整形した後、それら第１、第２金属薄板を変形すること
によって行う。上記波形内部ケーシングおよび上記外部
ケーシングを局部溶接により互いに組み付けるのに、次
の技法、すなわち、レーザ溶接、拡散溶接、マイクロＴ
ＩＧ溶接、ろう付けのうちいずれか１つによってそれを
行う。また、内部コーテイングの内面の寸法と表面状態
とを仕上げるのに、次の技法、すなわち、化学的研削お
よび、加圧研磨ペーストを用いた仕上げ加工のうち少な
くとも１つによってそれを行う。

【００２１】本発明の方法は特に、互いに溶接された金
属ケーシングで構成された複数の冷却部を形成すること
によって多数の平行な冷却回路をもった燃焼室壁構造体
を作成することに適している。従って、本発明の製造方
法の特定の態様では、前記工程（ａ）〜（ｃ）で作成か
つ互いに組み付けて、少なくとも１つの冷却流体または
加熱流体を通す第１連、第２連の交互の追加通路を形成
する追加の波形金属ケーシングと追加の外部金属ケーシ
ングとからなる第１の追加冷却または加熱部を、上記外
部ケーシングと外部コーテイングとの間に形成かつ介挿
し、更に上記の追加波形内部ケーシングと外部ケーシン
グとを互いに組み付けかつそれらを互いに局部溶接し、
上記外部コーテイングを外部ケーシングの外面ではなく
、上記追加の外部ケーシングの外面に形成する工程を含
んでいる。

【００２２】また更に別の態様によれば、本発明の製造
方法は、追加の波形金属ケーシングと追加の外部金属ケ
ーシングとを各々が含む複数の追加冷却部または加熱部
を上記外部ケーシングと外部コーテイングとの間に形成
かつ介挿するが、それらの追加波形金属ケーシングと追
加外部金属ケーシングとは前記工程（ａ）〜（ｃ）で作
成かつ互いに組み付けて、少なくとも１つの冷却流体ま
たは加熱流体を通す交互の第１連、第２連の追加通路を
上記各追加冷却部または加熱部の内部に形成するように
なっており、更に（ｉ）上記外部ケーシングと上記最内
部の追加冷却部または加熱部の上記追加波形内部ケーシ
ングと、また（ｉｉ）上記その他の追加冷却部または加
熱部の各々の上記追加波形内部ケーシングと上記直ぐ隣
の追加冷却部または加熱部の上記追加外部ケーシングと
を、それぞれ、互いに組み付けかつそれらを互いに局部
溶接し、上記外部コーテイングを外部ケーシングの外面
ではなく、上記最外部の追加冷却部または加熱部の追加
の外部ケーシングの外面に形成工程を含んでいる。また
、各追加外部ケーシングに、それらを組み付ける前に波
形を更に形成し、これによってハニカム構造の追加冷却
通路または加熱通路を構成することもできる。

【００２３】

【実施例】図１は狭隘部分またはスロート１０を有する
ノズル状部分をもったロケットエンジンの燃焼室の一部
を示している。この燃焼室の壁は冷媒を搬送するチャネ
ル７を含んでおり、この冷媒は燃焼室に供給されかつ低
温に保たれる燃料成分の１つとすることができる。

【００２４】上記の燃焼室壁は外面６を有する外部コー
テイング５を有しており、またこの外部コーテイングは
特に複合材料またはセラミックを用いたプラズマ形成法
または接着法、あるいは金属の電気めっきによって形成
したものでよく、また燃焼室壁は内面４を有し、金属ま
たは非金属粉末の冶金技法を用いて作成したものでよい
。

【００２５】内部コーテイング３の内面４は平滑な面で
よい、あるいは好ましくは熱交換を容易にするためにエ
ンボス加工してもよい。特に重要なのは、内部コーテイ
ング３を構成するために適正な材料を選択することであ
るが、これはそのコーテイング３が約３０００Ｋの高温
ガス流に接触するからである。このため、この内部コー
テイング３の材料は、極めて良好な熱交換を確保するた
めに優れた熱伝導性と、また排出するガスに対する優れ
た強度とを備えていなければならない。

【００２６】内部コーテイング３の作成に粉末冶金技法
の使用を可能にする本発明の方法によれば、高温ガスに
接触した時の熱伝導性、化学的安定性および耐食性の基
準を特に勘案しながら純金属または合金、あるいはセラ
ミック材料の混合物等の材料を選択することができると
ともに、例えば機械加工が困難で燃焼室製造には通常で
は使用できないような材料でも選択することができる。

【００２７】内部コーテイング３を作成するために粉末
冶金技法を使用することは、特に、多孔壁を作成したり
、また機械加工の困難な複雑な形状の小または中サイズ
の部分を作成する場合に有益である。公知のように、粉
末冶金技法には特殊な容器を作成することが必要である
。本発明の製造方法によれば、燃焼室壁等の完成品の一
部で、すなわち、冷却チャネルを画成する２つのケーシ
ングの片方で直接に構成する容器部分を用いて上記の必
要を回避することができる。

【００２８】本発明の、壁または壁構成部分の製造方法
については、壁の構造および特に、チャネル７を画成す
る部分の構造を示す図２〜図４に関連して以下に説明す
る。本発明によれば、チャネルの機械加工は行わず、壁
に含まれる冷却回路または加熱回路を、溶接またはろう
付けによって互いに組み付けた金属薄板でシングルピー
スとして作成する。

【００２９】第１の薄板素材を、水圧形成および／また
は超可塑性変形、打ち抜き加工または折り曲げ加工によ
って先ず整形して、波形１１，１２を備えた内部ケーシ
ング１を構成する。平板状または管状でよい第２の薄板
素材を上記と同様の方法にて整形して波形外部ケーシン
グ２′を形成できる（図３）、あるいは端に圧延によっ
て平滑な外部ケーシング２を形成してもよい（図２、図
４）。上記２つの整形した金属薄板を次に互いに接触さ
せ、チャネル７を画成する空間相互間に長手方向に延び
た溶接部位８に沿って互いに溶接またはろう付けする。

【００３０】薄板を用いて冷却チャネル７を構成するこ
とによって、特性の優れた、特に、超可塑性領域におい
て変形させることのできる性質をもった材料を選択する
ことができる。内部ケーシング１を作成するのに使用す
る金属薄板の厚みは、チャネルを画成するのに選択する
材料と内部コーテイング３のために選択する材料とをそ
れらの熱交換容量および機械的強度の点で良好に両立さ
せるために最適化することができる。その内部コーテイ
ング材料は全体の剛性に寄与するものである。いったん
互いに重ね合わせかつ接触させると、内、外部ケーシン
グ１，２を例えば、レーザ溶接または耐熱電極を使用し
かつ金属薄板の溶接を容易にする耐熱性電極を用いたマ
イクロタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接によって
互いに溶接することができる。しかしながら、このため
には、拡散溶接またはろう付け等のその他の溶接技法も
使用できる。

【００３１】上記内、外部ケーシング１，２は同一の金
属材料で作成しても、またこれとは別に、所期の用途に
応じて、例えばバイメタル金属薄板または溶着金属で被
覆した金属薄板等の２種類の金属材料で作成してもよい
。波形は平板の金属薄板を打ち抜き加工して形成できる
が、一般にはチャネル７の横断面を、波形薄板１，２′
を整形して円対称構造を形成する結果として変形させる
方法を、形状、サイズが正しいチャネルを作成でき、特
に断面の変わる冷却チャネル７を作成できることを保証
できるように前もって計算することができる。

【００３２】しかしながら、また、内部ケーシング１の
中に波形１１，１２を、あるいは外部ケーシング２′の
中に波形２１，２２を、それらを整形して、燃焼室の最
終形状に応じて直径方向平面、円筒扇形、円錐扇形また
は弾丸状のセクターで画成されたハーフ・ケーシングを
構成した後でそれぞれ形成することもできる。内、外部
ケーシング１，２または２′を互いに溶接する間、熱交
換回路全体において使用する冷却液または加熱液が１種
類に限られる場合は隣接したチャネル７どうしの間に信
頼すべきシールを施す必要がない。しかしながら、本発
明によれば、図５〜図７に関連して以下に述べるように
２種類のチャネル回路網において少なくとも２種類の流
体を使用することができる。このような状況では、溶接
すみ肉に沿って信頼すべきシールを施さなければならな
い。冷媒を供給、排出するマニホルド（図示せず）を、
チャネルを画成しかつ全体の剛性の増大に寄与するケー
シング１，２または２′に直接に溶接する。燃焼室の外
部コーテイング５は例えば、プラズマ形成法によって簡
単に形成することもできる。

【００３３】そのプラズマ形成法は製品に直接適用する
ことができるが、これはチャネル７を作成する技法によ
って、スプレー作業の際にプラズマ沈着物の付着を高め
るのに必要な約２００℃の温度に耐えるのに適した連続
の金属面が外部ケーシング２，２′の外側部分に形成さ
れるからである。この場合、冷却チャネルを機械加工で
作成する壁では必要となる、プラズマ噴霧に先立つ特殊
な連続金属キイ層の形成が不要である。

【００３４】外部コーテイング５も、厚さ内で変化する
組成をもつ合金層によって構成してもよく、これによっ
て外部コーテイング５の全体厚みを減らしかつ最終製品
を軽量化することができる。内部コーテイング３の粉末
冶金技法にて作成する際に、容器外壁を波形内部ケーシ
ング１１で直接に構成し、また容器内壁を可溶のコアま
たはマンドレルあるいは除去可能な部分で構成する。内
部コーテイングはこうして内部ケーシング１に容易に施
すことができ、また高温静水圧圧縮成形サイクルを施し
た後内部ケーシング１に付着させることができる。

【００３５】図２、図４に示すように、特に内部コーテ
イング３は、チャネル７に重なる部位においてその厚み
を減らして熱交換を容易にすることができ、その厚みは
、チャネル７に直接重なる長手方向部位においては０．
８ｍｍ程度まで少なくできる。その一方でケーシング１
の波形の部分１１で画成する溝に重なる部位においては
厚みをより大きくしてもよい。この部位でのコーテイン
グの厚みは数ｃｍ、例えば５ｃｍとしてもよい。

【００３６】内部コーテイング３は熱交換を向上させる
ために多孔焼結によって形成してもよいが、これは内部
コーテイング３に侵入する流体の性質をケーシング１，
２を構成する金属薄板の性質と両立させることができる
場合に限られる。内部コーテイング３の内面４は平滑か
つ均一（図６）でもよく、あるいは図２〜図５、図７に
示すように波形加工して熱交換を向上させてもよい。一
般に、本発明の製造方法によれば、内部コーテイング３
を構成するにも、また外部コーテイング５を構成するた
めにも、その両方とも広い範囲の材料を選択することが
できる。

【００３７】内部コーテイング３を作成する間暫定的に
使用しかつ実質的には内面４の形状を画成するための内
部容器を、可溶コア技法を用いて作成する。すなわち、
選択的化学溶解あるいは除去可能部分の技法によりその
内部容器を除去して、内部コーテイング３を作成するた
めに選択した材料を露出させる。これらの技法は、簡単
かつ平滑な形状を得るにも、また従来の機械加工では得
ることができなかったであろう、例えばエンボス加工に
よる複雑な形状を得るにも、その両方ともに適した技法
である。

【００３８】内部コーテイング３の内面４の寸法と表面
状態を仕上げるには化学的研削および／または、加圧研
磨ペーストによる仕上げ作業を使用することができる。研磨ペーストを用いる仕上げ作業においては、２つのピ
ストンが加工物の両側に位置するので２つの相反方向に
そのペーストは加工物上を前後に流れる。必要であれは
、加工物を密封ボックスの中に封入する。

【００３９】それ自体均一（図２）あるいは波形（図３
）でよい外部ケーシング２，３′に直接形成することも
できる外部コーテイング５はプラズマ形成法以外の技法
でも形成できる。従って、本発明の変更例においては、
外部ケーシング２，２′を円周帯締め法または、複合材
料を用いた巻き上げによって作成しても、あるいは電気
めっき法によって作成してもよい。

【００４０】例として、ケーシング１，２または２′を
作成するのに使用する金属薄板はＩｎｃｏｎｅ１６２５
（登録商標）で作成し、その厚みを約０．１５ｍｍ〜０
．２ｍｍにしてもよい。外部コーテイング５の厚みは例
えば、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にしてもよい。また金属
薄板１，２′の波形は例えば、深さ約３ｍｍ、幅約１．
５ｍｍとしてよいが、これらの寸法は比較的広い範囲の
値から選択でき、全体が大きい場合はそれら寸法は数ｃ
ｍに達してもよい。

【００４１】図３に示す実施例においては、内、外部ケ
ーシング１，２′は両方とも波形になっているが、これ
らの波形の深さは、当然ながら、内部ケーシング１だけ
が波形になっている図２に図示の実施例の場合の半分で
よい。図５〜図７に関連して以下に特定実施例について
説明するが、これらの実施例においては、本発明の製造
方法によって複数の熱交換回路が形成され、内部コーテ
イング３と外部コーテイング５との間に積層されている
。

【００４２】図５は外部ケーシング２と外部コーテイン
グ５との間に追加の冷却部または加熱部が介挿された壁
部分を示しており、この追加冷却部あるいは加熱部は、
その形状が内部ケーシング１の形状と同一でよくあるい
はその他の形状でもよい追加波形金属内部ケーシング１
０１と、形状が外部ケーシング２の形状と同一でよくあ
るいはその他の形状でもよい追加金属外部ケーシング１
０２とを互いに組み付けて構成される。それらの追加ケ
ーシング１０１，１０２はケーシング１，２と同じ技法
で製造してもよい。しかしながら、組み付けは当然なが
ら、それらのケーシング１を１，２，１０１，１０２の
順序、そうでなければ１０２，１０１，２，１の順序で
逐次互いに溶接することにより行う。内部コーテイング
３と外部コーテイング５とは図２〜図４に示す実施例に
おけるように内部ケーシング１と追加外部コーテイング
５とにそれぞれ形成する。

【００４３】図５はまた、外部ケーシング２，１０２を
均一に弯曲加工している一方で内部ケーシング１，１０
１を弯曲した部分１１，１２および１１１，１１２で波
形加工しているところを示しているが、これらの外部ケ
ーシングも当然波形加工することもできる。

【００４４】上記追加のケーシング１０１，１０２は、
交互になった第１、第２連の追加通路１０７，１０９を
画成しており、これら通路は２種類の流体Ｌ１，Ｌ２を
、あるいは流体を１種類だけ搬送するのに用いられる。ともに積層されて冷却チャネルまたは加熱チャネルを画
成するケーシング対の個数は２対以上でもよい。すなわ
ち、図６、図７は平板金属薄板から形成し上記の溶接方
法で互いに組み付けた３対の内、外部ケーシング１，２
または２′；１０１，１０２または１０２′；２０１，
２０２または２０２′を含む多数の平行な冷却回路１０
０，２００を有する燃焼室壁を示している。

【００４５】上記追加外部ケーシング１０２，２０２ま
たは１０２′，２０２′は上記のように均一外部ケーシ
ング２あるいは波形外部ケーシング２′と完全に類似し
ていてよく、また波形加工する場合、ケーシング１０２
′，２０２′（図７）は互いに相反した方向１２１，１
２２；２２１，２２２に向いた連続した溝部分を有して
もよい。同様に、上記追加内部ケーシング１０１，２０
１も互いに相反した方向１１１，１１２；２１１，２１
２に向いた連続した溝部分を有する上記内部ケーシング
１と完全に類似していてよい。チャネル７，１０７，２
０７は第１の冷却流体または加熱流体Ｌ１を搬送し、ま
たチャネル１０９，２０９は第２の冷却流体または加熱
流体Ｌ２を搬送するものでよいが、これは各ケーシング
の間の溶接すみ肉８，１０８，２０８を液密に形成する
場合に限られる。しかし、使用する液体は１種類Ｌ２に
限ってもよい。またチャネルの幾つか、例えばチャネル
１０９，２０９を不使用のままにしてもよい。

【００４６】更に、以上に説明した各実施例においては
、各ケーシング１，２，２′，１０１，１０２，１０２
′，２０１，２０２，２０２′の間に形成したチャネル
７，１０７，２０７，１０９，２０９の全部またはその
幾つかの代わりに、冷却流体または加熱流体の中で触媒
反応を生じさせる粒子または粉末を使用して熱交換を高
めるようにしてもよい。

【００４７】図２１、図２２は本発明の製造方法におけ
る段階であって、内部コーテイング３を、これを構成す
る粉末材料に対する容器とともに粉末冶金技法を用いて
波形内部ケーシング１の内面に形成する段階をより詳細
に示しており、上記内部コーテイングを高温静水圧圧縮
成形サイクルを用いて形成する。

【００４８】上記容器の外壁は内部ケーシングまたは金
属薄板１で直接構成するが、容器の内壁５０は、各高温
静水圧圧縮成形作業の終了後に回収される除去可能非消
耗性コア部分で、あるいは可溶のコアまたはマンドレル
で、すなわち、高温静水圧圧縮成形作業の終了後化学的
に溶解される回収不能な構成部分で構成する。

【００４９】図２１、図２２においては、燃焼室の軸線
を参照番号６０で示す。燃焼室の有効部分の長さは、内
部コーテイング３を形成した後に切断作業を行う２つの
断面Ｄ１とＤ２との間で規定されるＬ２である。高温静
水圧圧縮成形作業の際に、容器はこうして追加頭長Ｌ１
と追加足長Ｌ３とを画している。製造すべき壁の内、外
部ケーシング１，２′を構成する金属薄板を断面形成ま
たはマンドレル形成構成部分５０の横断端面に折返し、
溶接部位９１，９２においてその構成部分５０に溶接す
る。

【００５０】また図２１、図２２において、矢印Ｐは、
高温静水圧圧縮成形作業の際に圧縮成形エンクロジュア
に加えられる静水圧を示す。この静水圧Ｐは成分５０の
内面５１および、ケーシング１，２′を構成する金属薄
板の両方に作用する。粉末で形成した内部コーテイング
３を圧縮成形するために圧力Ｐを加える時に内部ケーシ
ング１だけが変形させられるように各チャネル７と連通
するために少なくとも１つの孔９３を外部ケーシング２
′に形成する。ただし、これは、各通路７の内部と外部
ケーシング２′の外面との間で圧力が平衡するために外
部ケーシング２′が内部ケーシング１へ崩れ得ない場合
に限る。

【００５１】粉末冶金技法を用いて内部コーテイング３
を作成するのに適した材料の例としては次のものがある
。すなわち、銅；銀；銅と銀の混合物；銅、ニッケルお
よびタングステンを含む金属粉末にＹＯ２，ＳｉＯ２，
ＡＬ２Ｏ３等の酸化物を分散させた混合物；タングステ
ン；ニッケルおよびプラチナ；Ｎ１８，Ａｓｔｏｌｏｙ
，ｉｎｃｏ６２５，ｉｎｃｏ７１８（いずれも登録商標
）等のニッケルベースの合金；セラミック等がそれであ
る。

【００５２】またプラズマ形成法によって外部コーテイ
ング５を作成するのに適した材料の例としては次のもの
がある。すなわち、チタンおよびその合金；ニッケルお
よびその合金；Ｍ　　Ｃｒ　　Ａｌ　　Ｙ型またはＭ　
　Ｃｏ　　Ａｌ　　Ｙ型の合金（Ｍはニッケルまたはコ
バルトを示す）がそれである。

【００５３】円周帯締め法を行う場合、これをＳｉＣ、
炭素−炭素等の複合材料で行ってもよいが、含浸繊維の
巻き上げで行ってもよい。内、外部ケーシング１，２，
２′を構成する金属薄板およびまた場合によって設ける
追加ケーシング１０１，２０１，１０２，２０２，１０
２′，２０２′の金属材料は広い範囲から選択できる。

【００５４】超可塑性挙動を示す適当な合金の例として
は次のものがある。Ｃｕ−（７〜１０）Ｐ等の銅合金（超可塑性挙動を示す
温度範囲は６８３℃〜８７３℃）Ｎｉ−３４．９Ｃｒ−２６．２Ｆｅ−０．５８Ｔｉ等の
ニッケル合金（超可塑性挙動を示す温度範囲は１０６８
℃〜１１２８℃）Ｔｉ−８Ｍｎ等のチタン合金（超可塑性挙動を示す温度
範囲は８５３℃〜１１７３℃）Ｃｏ−１０Ａｌ（超可塑性挙動を示す温度は約１４７３
℃）Ｚｒ−２．５Ｎｂ（超可塑性挙動を示す温度範囲は９０
０℃〜１１００℃）Ｗ−（１５〜３０）Ｒｅ（超可塑性挙動を示す温度は約
２２７３℃）

【００５５】整形しかつ領域８において例えば溶接また
はろう付けによって互いに組み付けた後各流体の流れる
チャネル７，１０７，２０７，１０９，２０９を画成す
る各ケーシング１，２，２′，１０１，１０２，２０２
，１０２′，２０２′の形状は様々でよい。図８〜図２
０には有り得べき様々な形状を示しているが、これらは
内部ケーシング１と外部ケーシング２または２′との単
一の組立てに基づいた例として示している。当然これら
図示の形状例は例えば１０１，１０２あるいは１０２′
等の２つの追加ケーシングに同様に適用してもよい。図
８、図９、図２０は台形状の断面をもった波形を示し、
図１０、図１７、図１８は弯曲断面をもった波形を示し
、図１３、図１４、図１９は矩形断面をもった波形を示
し、図１５、図１６は様々な種類の断面をもった波形、
例えば、弯曲波形と、矩形あるいは台形の断面をもった
波形が交互に配された混合波形を示し、また図１９、図
２０は同一形状ではある（それぞれ矩形および台形）が
サイズが異なった断面をもつ波形を示す。本発明は当然
ながらこれらの波形に限定されるものでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造した燃焼室の一部の概略縦断
面図である。

【図２】第１実施例により、波形内部ケーシングと平滑
外部ケーシングとを有するように作成した、図１の燃焼
室の壁の一部の、図１の平面Ａ−Ａによる断面図である
。

【図３】第２実施例に従って、波形内部ケーシングと波
形外部ケーシングとを有するように作成した、図１の燃
焼室の壁の一部の、図１の平面Ａ−Ａによる断面図であ
る。

【図４】図２の燃焼室の一部拡大図である。

【図５】互いに積層して複数の冷却チャネルを画成して
いる連続２対のケーシングを有する燃焼室の例を示す図
４と同様な断面図である。

【図６】互いに積層して更に多数の冷却チャネル回路を
画成している連続３対のケーシングを有する燃焼室の例
を示す図４と同様な断面図である。

【図７】図６に類似しているが、互いに積層してその全
部が、ハニカム構造の冷却チャネルを画成するように波
形加工された連続３対のケーシングを有する燃焼室の例
を示す図６と同様な断面図である。

【図８】図２、図３に類似しているが、内、外部コーテ
イングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できかつ
広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケー
シングの部分を示す断面図である。

【図９】図２、図３に類似しているが、内、外部コーテ
イングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できかつ
広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケー
シングの部分を示す断面図である。

【図１０】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１１】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１２】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１３】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１４】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１５】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１６】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１７】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１８】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図１９】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図２０】図２、図３に類似しているが、内、外部コー
テイングを示しておらず、本発明の燃焼室に使用できか
つ広範囲の形状を有する、互いに組み付けた内、外部ケ
ーシングの部分を示す断面図である。

【図２１】内部マンドレルで製造中の、本発明の燃焼室
壁の一部を示す、図２２の平面ＸＸＩ−ＸＸＩによる断
面図

【図２２】内部マンドレルで製造中の図２１の燃焼室壁
の縦断面図

【符号の説明】

１…内部ケーシング２…外部ケーシング３…内部コーテイング５…外部コーテイング７…流体通路８…溶接すみ肉１１，１２…波形２１，２２…波形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　第１、第２の金属薄板を組み付け、そ
れらを互いに溶接し更にそれらを、溶接部（８）どうし
の間に波形（１１，１２；２１，２２）が生じるように
整形して冷却流体または加熱流体の通路（７）を形成し
た、特にロケットエンジン用の、実質的に長手方向のチ
ャネルを有する燃焼室壁を製造する方法において、下記
の工程、すなわち、（ａ）平板状または管状の第１金属
薄板を変形して波形の内部金属ケーシング（１）を作成
し、（ｂ）平板状または管状の第２金属薄板から外部金
属ケーシング（２）を作成し、（ｃ）上記波形内部ケー
シング（１）と外部ケーシング（２）とを組み合わせて
それらを局部的に互いに溶接し、（ｄ）粉末冶金技法に
よって上記波形内部ケーシング（１）の内面に内部コー
テイング（３）を形成するが、この場合、その内部コー
テイング（３）を形成する材料のための容器をその粉末
冶金技法において使用し、これとともに、上記容器の外
面を上記波形内部ケーシング（１）の内面によって直接
形成するとともに上記容器の内面を除去可能非消耗性部
分または可溶コアを用いて形成し、その部分またはコア
を、高温静水圧圧縮成形サイクルを適用して上記内部コ
ーテイング（３）を形成した後、選択的化学溶解によっ
て除去し、かつ（ｅ）上記外部ケーシング（２）の外面
に外部コーテイング（５）を形成する、各工程からなる
上記方法。
【請求項２】　　上記外部コーテイング（５）を、金属
またはセラミック粉末を用いたプラズマ形成法によって
上記外部ケーシング（２）の外面に直接形成する、請求
項１に記載の方法。
【請求項３】　　プラズマ形成法によって沈着させる上
記外部コーテイング（５）を、その組成がその層厚の範
囲内で変化する合金層で構成する、請求項２に記載の方
法。
【請求項４】　　上記外部ケーシング（２）を、波形加
工を行わず、上記第２金属薄板を弯曲加工するだけで作
成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】　　波形を有する外部金属ケーシング（２
′）を、上記第２金属薄板を変形することによって作成
する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】　　上記内部金属ケーシング（１）の波形
および、もし設ける場合には、上記外部金属ケーシング
（２′）の波形を、水圧形成法を用いて上記第１、第２
金属薄板を整形することによって作成する、請求項１〜
６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】　　上記内部金属ケーシング（１）の波形
および、もし設ける場合には、上記外部金属ケーシング
（２′）の波形を、超可塑性領域において上記第１、第
２金属薄板を変形させることによって作成する、請求項
１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】　　上記内部金属ケーシング（１）の波形
および、もし設ける場合には、上記外部金属ケーシング
（２′）の波形を、打ち抜き加工または折り曲げ加工で
上記第１、第２金属薄板を形成することによって作成す
る、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】　　上記内部金属ケーシング（１）の波形
および、もし設ける場合には、上記外部金属ケーシング
（２′）の波形を作成するのに、第１、第２金属薄板を
、直径平面で画成された円対称の半ケーシング部分の形
または円筒、円錐あるいは弾丸形状物のセクターの形に
整形した後、それら第１、第２金属薄板を変形すること
によってそれを行う、請求項１〜５のいずれか１項に記
載の方法。
【請求項１０】　　上記波形内部ケーシング（１）およ
び上記外部ケーシング（２）どうしの局部溶接による互
いの組み付けを、レーザ溶接、拡散溶接、マイクロタン
グステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、ろう付けのうちい
ずれか１つの方法によって行う、請求項１〜９のいずれ
か１項に記載の方法。
【請求項１１】　　上記内部コーテイング（３）に、エ
ンボス加工、波形加工または平滑加工する内面（４）を
、可溶コアまたは除去可能部分を使用する粉末冶金技法
によって作成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記
載の方法。
【請求項１２】　　内部コーテイング（３）の内面の（
４）の寸法と表面状態とを仕上げるのに、化学的研削お
よび、加圧研磨ペーストを用いた仕上げ作業のうち少な
くとも１つの方法によってそれを行う、請求項１〜１１
のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】　　上記外部コーテイング（５）を、円
周帯締め加工または、複合材料を用いた巻上げ加工によ
って外部ケーシング（２）の外面に直接形成する、請求
項１および４〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】　　上記外部コーテイング（５）を電気
めっきによって外部ケーシング（２）の外面に直接形成
する、請求項４〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】　　更なる工程として、前記工程（ａ）
〜（ｃ）で作成かつ互いに組み付けて、少なくとも１つ
の冷却流体または加熱流体を通す第１連、第２連の交互
の追加通路（１０７，１０９）を形成する追加の波形金
属ケーシング（１０１）と追加の外部金属ケーシング（
１０２）とからなる第１の追加冷却または加熱部を上記
外部ケーシング（２）と外部コーテイング（５）との間
に形成かつ介挿する工程と、更に上記の追加波形内部ケ
ーシング（１０１）と外部ケーシング（２）とを互いに
組み付けかつそれらを互いに局部溶接する工程と、上記
外部コーテイング（５）を外部ケーシング（２）の外面
ではなく、上記追加の外部ケーシング（１０２）の外面
に形成する工程とを含む、請求項１〜１４のいずれか１
項に記載の方法。
【請求項１６】　　追加の波形金属ケーシング（１０１
，２０１）と追加の外部金属ケーシング（１０２，２０
２；１０２′，２０２′）とを各々が含む複数の追加冷
却部または加熱部（１００，２００）を上記外部ケーシ
ング（２）と外部コーテイング（５）との間に形成かつ
介挿するが、それらの追加の波形金属ケーシング（１０
１，２０１）と追加の外部金属ケーシング（１０２，２
０２；１０２′，２０２′）とは前記工程（ａ）〜（ｃ
）で作成かつ互いに組み付けて、少なくとも１つの冷却
流体または加熱流体を通す交互の第１連、第２連の追加
通路（１０７，１０９；２０７，２０９）を上記各追加
冷却部または加熱部（１００，２００）の内部に形成す
るようにする工程と、（ｉ）上記外部ケーシング（２，
２′）と上記最内部の追加冷却部または加熱部（１００
）の上記追加波形内部ケーシング（１０１）と、また（
ｉｉ）上記その他の追加冷却部または加熱部（２００）
の各々の上記追加波形内部ケーシング（２０１）と上記
直ぐ隣の追加冷却部または加熱部の上記追加外部ケーシ
ング（１０２，１０２′）とを、それぞれ、互いに組み
付けかつそれらを互いに局部溶接する工程と、上記外部
コーテイング（５）を外部ケーシング（２，２′）の外
面ではなく、上記最外部の追加冷却部または加熱部の追
加の外部ケーシング（２０２，２０２′）の外面に形成
する工程とを更に含む、請求項１〜１４のいずれか１項
に記載の方法。
【請求項１７】　　上記各追加外部ケーシング（１０２
，２０２′）に、それらの組み付け前に波形（１２１，
１２２；２２１，２２２）を更に形成し、これによって
ハニカム構造の追加冷却部または加熱部（１０７，１０
９，２０７，２０９）を構成する、請求項１５または１
６に記載の方法。
【請求項１８】　　上記内部、外部ケーシング（１；２
，２′）の間および、もし設ける場合には、上記追加の
内、外ケーシング（１０１，２０１；１０２，２０２，
１０２′，２０２′）の間に形成した通路（７，１０７
，２０７，１０９，２０９）の少なくともいくつかに、
冷却流体または加熱流体の中で触媒反応を発生する粒子
または粉末を充填する、請求項１〜１７のいずれか１項
に記載の方法。
【請求項１９】　　請求項１〜１８のいずれか１項に記
載の方法によって得られる燃焼室。