JPH0545548U - 熱環境試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない投入電力で効率良く高温ガスを発生さ
せることができる熱環境試験装置を提供する。 【構成】 アークヒータ２のガス噴射口に熱環境試験室
１内に臨ませて噴射方向に沿って順次拡径されたノズル
部１１を形成し、このノズル部１１での膨張過程でもガ
スを加熱させて試験室１内に噴射する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱環境試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、耐熱タイル等の熱環境試験装置には、極高温に加熱できるものが要求さ れるようになった。かかる要求を満たす熱環境試験装置として、プラズマアーク 加熱風洞の利用が考えられる。

【０００３】 プラズマアーク加熱風洞は、元来、飛しょう体の超音速飛行時の現象を再現す る装置であり、一般に、アークヒータにより加熱したガスを一旦プレナム室に溜 め、そのプレナム室からノズルにより膨脹・加速させて試験室に噴出させるよう になっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述した加熱風洞では、プレナム室の冷却を行う必要上、そこに集め られたガスの熱がうばわれ、熱ロスを生じる。また、加熱部と加速部を切り離し た構造を採用するため、加速過程においてもガスの温度降下を生じる。このため 、従来の加熱風洞そのままで加熱を行おうとすると、アークヒータに余分に電力 投入して上記熱ロスを補わなければならない。

【０００５】 そこで本考案の目的は、少ない投入電力で効率良く高温ガスを発生させること ができる熱環境試験装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、アークヒータで加熱したガスを熱環境試 験室に供給して、該試験室内に耐熱材等を加熱する熱環境試験装置であって、上 記アークヒータのガス噴射口に上記試験室に臨ませて噴射方向に沿って順次拡径 されたノズルを形成し、このノズルをそこで膨張されるガスを加熱して上記試験 室内に噴射させる構成としたものである。

【０００７】

【作用】

本考案は、プレナム室を採用すると、ノズル入口でのガス条件が明確になり飛 しょう体の流体試験には有利であるが、加熱を主とする試験では、ノズル出口で 所定温度のガスさえ得られればプレナム室は不要である、という点に着目してな されたものである。即ち、アークヒータのガス噴射口に、熱環境試験室内に臨ま せて噴射方向に沿って順次拡径されたノズルを形成することで、プレナム室を排 除し、しかもノズルによる膨脹過程でガスに加熱を加えるようしたものである。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添附図面に基づいて説明する。

【０００９】 図１に示すように、熱環境試験装置は、従来のプラズマアーク加熱風洞と同様 に、耐熱タイル等の被測定物が設置される熱環境試験室１と、この試験室１に供 給される高温ガスを作り出すアークヒータ２を備えている。しかし、本装置では 、アークヒータ２をノズル兼用の構成とし、これを試験室１の側壁１ａに装着し て、それよりのプラズマジェットを直接試験室１内に供給するようになっている 。

【００１０】 アークヒータ２は、主として、側壁１ａに取付けられるＦＲＰ製の構体３、こ の構体３に支持される環状のアノード電極４および棒状のカソード電極５からな る。構体３の中央には、外部から試験室１に通じる貫通孔３ａが形成され、この 貫通孔３ａの室１側開口にアノード電極４が同軸的に嵌着されている。アノード 電極４は超音速流部まで延長され、その内面側には細径のスロート部１０と円錘 状のノズル部１１とが互いに連続して形成されている。ノズル部１１は、スロー ト部１０で超音速となったガス流を更に空気力学的に加速するためのもので、い わば従来のアークヒータのガス噴射口にその噴射方向に沿って順次拡径されて且 つその出口部を試験室１に臨ませて一体形成された構造となっている。一方、カ ソード電極５は、予めホルダ６に支持されており、このホルダ６を上記貫通孔３ ａに外側から嵌入することで、その孔３ａに配設されている。即ち、カソード電 極５は、上記スロート部１０の上流側に延出され且つこれと同軸的に配設されて いる。構体３には、上記両電極４，５間に区画される間隙７にＨ₂ やＮ₂ 等ガス を注入するガス流路８が形成されている。ガス流路８は、間隙７の最上流部即ち カソード電極５の根元部にガスを螺旋状に注入する。

【００１１】 次に、上記構成の作用について述べる。

【００１２】 いまアークヒータ２内の間隙７にガス流路８を通じて空気等のガスを注入し、 カソード電極５とアノード電極４間に直流電圧を印加してアークＡを発生させる と、注入されたガスはスロート部１０でアークＡによって加熱されてプラズマ状 態となる。そして、ノズル部１１で超音速流となり、膨脹・加速されて試験室１ 内に噴出される。このとき、アークＡは上述のようなガス流により下流側に押し やられ、ノズル部１１上に付着した状態で安定化している。このため、アークヒ ータ２からのガスは、ノズル部１１での膨脹過程においても加熱を受けて、試験 室１に供給される。

【００１３】 このように、本実施例によれば、アークヒータ２のガス噴射口、即ちアノード 電極４のスロート部１０下流側に円錘状のノズル部１１を形成してプレナム室を 省略したので、プレナム室の冷却に起因した熱ロスをなくすことができる。しか も、電極４上におけるアークＡの拡散・付着を、ノズル部１１に対してなされる ようにしたため、このノズル部１１による膨脹過程でもガスを加熱でき、従来の 膨脹過程での温度降下を補償できる。従って、本熱環境試験装置では、少ない投 入電力で容易に高温ガスを発生させることができ、電源の小型化、装置自体の低 価格化を図ることができる。また、投入電力の低減により電極４，５の温度が抑 えられるので、電極４，５の冷却設計が容易となる。アーク加熱風洞ではアーク 温度が高く冷却設計に注意を要するが、本考案では、電極４，５を簡単に冷却で き、この点からも低価格化が図れる。

【００１４】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、少ない投入電力で高温ガスを発生させて電源の 小型化、ひいては装置価格の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱環境試験装置の一実施例を示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 熱環境試験室 ２ アークヒータ ３ 構体 ４ アノード電極 ５ カソード電極 １１ ノズル部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石井 雅博 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アークヒータで加熱したガスを熱環境試
   験室に供給して、該試験室内の耐熱材等を加熱する熱環
   境試験装置であって、上記アークヒータのガス噴射口に
   上記試験室に臨ませて噴射方向に沿って順次拡径された
   ノズルを形成し、該ノズルをそこで膨張されるガスを加
   熱して上記試験室内に噴射させるように構成したことを
   特徴とする熱環境試験装置。