JPH06294704A - アーク加熱風洞装置 - Google Patents

アーク加熱風洞装置

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JPH06294704A
JPH06294704A JP8303493A JP8303493A JPH06294704A JP H06294704 A JPH06294704 A JP H06294704A JP 8303493 A JP8303493 A JP 8303493A JP 8303493 A JP8303493 A JP 8303493A JP H06294704 A JPH06294704 A JP H06294704A
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bell mouth
wind tunnel
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Kichinosuke Hanawa
吉之助 塙
Naoyuki Matsumoto
尚之 松本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空タンク内に噴射されたプラズマ気流の全
量を小さな圧力損失で良好に排気冷却器に取り込む。 【構成】 高温のプラズマ気流9を噴射するアークヒー
タ3と前記プラズマ気流9を取り込んで冷却する排気冷
却器4とを、内部に供試体1を設置した真空タンク2を
介して対向配置したアーク加熱風洞装置21において、
前記排気冷却器4のプラズマ気流9の取込口20に、前
記アークヒータ3に向け開口するベルマウス22を配設
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク加熱風洞装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4及び図5は供試体に対し高温のプラ
ズマ気流を吹きつけて前記供試体の熱試験(耐熱試験や
焼蝕試験等)を行うようにしたアーク加熱風洞装置の一
例を示すもので、内部に供試体1を設置した真空タンク
2を介してアークヒータ3と排気冷却器4が対向配置さ
れており、前記アークヒータ3では、ガス供給装置5か
ら適宜調合されて供給される作動ガス6を直流電源7に
夫々接続された陰極8aと陽極8bとの間に導いてアー
ク放電により高温(4000〜10000℃)のプラズ
マ気流9とし、該プラズマ気流9をノズル10から供試
体1に向け噴出し得るようになっており、前記排気冷却
器4では、前記プラズマ気流9の噴射方向に交互に一側
を切り欠かれて適宜間隔で連設され且つその背面に冷却
水管11を一体に配設した複数枚のバッフル板12によ
って排気流路13が形成されており、該排気流路13に
前記プラズマ気流9を導いて冷却し得るようになってい
る。
【0003】また、前記排気冷却器4の後部にはブース
ターポンプ14とロータリーポンプ15とからなる排気
装置16が接続されており、アークヒータ3によるプラ
ズマ気流9の噴射に先立って前記ブースターポンプ14
とロータリーポンプ15との協働により装置内の真空引
を行い、該真空引が完了したらロータリーポンプ15の
単独運転に切り換え、前記排気冷却器4で冷却されたプ
ラズマ気流9を大気圧まで昇圧して排気し得るようにな
っている。
【0004】更に、前記アークヒータ3の熱負荷の大き
な部分に冷却水路17が形成されていると共に、前記真
空タンク2と排気冷却器4は水冷ジャケット構造となっ
ており、所要場所に配設した冷却装置18から冷却水1
9が循環供給されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアーク加熱風洞装置で熱試験を行う場合、真空タン
ク2内に配置される供試体1の形状によっては、該供試
体1に吹きつけられたプラズマ気流9のバレル流れが排
気冷却器4の取込口20の口径以上に広がってしまい、
プラズマ気流の全量を良好に排気冷却器4内に取り込む
ことができなくなることがあり、真空タンク2内に残存
した高温のプラズマ気流9により真空タンク2内が過熱
状態となって内部機器の焼損等の弊害を招く虞れがあっ
た。
【0006】また、従来構造では、プラズマ気流9が排
気冷却器4の取込口20の口径以上に広がった場合にプ
ラズマ気流9の圧力損失が大きく、該プラズマ気流9を
大気圧まで昇圧して排気する際に用いられるロータリー
ポンプ15(排気用ポンプ)の容量を、前記圧力損失分
を補えるよう大きくしなければならないという不具合も
あった。
【0007】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、真空タンク内に噴射されたプラズマ気流の全量を小
さな圧力損失で良好に排気冷却器に取り込み得るように
したアーク加熱風洞装置を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の発明は、高温のプラズマ気流を噴射するアークヒータ
と前記プラズマ気流を取り込んで冷却する排気冷却器と
を、内部に供試体を設置した真空タンクを介して対向配
置したアーク加熱風洞装置において、前記排気冷却器の
プラズマ気流の取込口に、前記アークヒータに向け開口
するベルマウスを配設したことを特徴とするものであ
り、本発明の請求項2に記載の発明は、ベルマウスの軸
心方向中途部にスロート部を形成したことを特徴とする
ものであり、本発明の請求項3に記載の発明は、ベルマ
ウスの外周面に冷却水管を一体に配設したことを特徴と
するものであり、本発明の請求項4に記載の発明は、ベ
ルマウスを水冷ジャケット構造としたことを特徴とする
ものである。
【0009】
【作用】従って本発明の請求項1に記載の発明では、ア
ークヒータから供試体に吹きつけられたプラズマ気流の
バレル流れが排気冷却器の取込口の口径以上に広がって
も、プラズマ気流はベルマウスにより全量を良好に排気
冷却器内に取り込まれるので、真空タンク内にプラズマ
気流の一部が残存することがなくなり、真空タンク内が
過熱状態となることが防止され、更に前記プラズマ気流
はベルマウスにより流れを乱されることなく円滑に排気
冷却器内に取り込まれるので圧力損失が少なくなる。
【0010】また、本発明の請求項2に記載の発明で
は、プラズマ気流がベルマウスのスロート部を通過する
際の流速エネルギーによるエジェクタ効果が生じ、真空
タンク内に噴射されたプラズマ気流が能動的にベルマウ
スに吸引されるので、プラズマ気流がベルマウスより外
側の領域に拡散することがなくなり、更に確実なプラズ
マ気流全量の取り込みが可能となる。
【0011】しかも前記プラズマ気流の周囲から真空タ
ンク内の希薄空気も同時に吸引されるので、該希薄空気
の流れがベルマウスの内周面とプラズマ気流との間に膜
状に流れ込むことによりベルマウスの内周面とプラズマ
気流との直接的な接触が防止されてベルマウスの熱負荷
が低減され、且つ真空タンク内の真空度が一層高められ
る。
【0012】更に、本発明の請求項3に記載の発明で
は、冷却水管に真空タンクや排気冷却器の水冷ジャケッ
ト若しくは別系統から冷却水を供給することによってベ
ルマウスを冷却し、該ベルマウスの耐熱性を高めること
が可能となる。
【0013】また、本発明の請求項4に記載の発明で
は、水冷ジャケット構造としたベルマウスの内部に冷却
水を供給することによりベルマウスの冷却効率を高めて
耐熱性を更に向上することが可能となる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0015】図1は本発明の一実施例を示すもので、図
4及び図5と同一の符号を付した部分は同一物を表わし
ている。
【0016】前述した図4及び図5のアーク加熱風洞装
置と略同様に構成したアーク加熱風洞装置21におい
て、排気冷却器4のプラズマ気流9の取込口20に、ア
ークヒータ3に向け開口するベルマウス22を配設す
る。
【0017】前記ベルマウス22は例えば銅等の熱伝導
性の高い材料により構成し、該ベルマウス22の外周面
には冷却水管23を螺旋状に巻いて一体に取付け、該冷
却水管23に真空タンク2や排気冷却器4の水冷ジャケ
ット若しくは別系統から冷却水19を供給し得るよう構
成する。
【0018】而して、前記アーク加熱風洞装置21で熱
試験を行う場合、アークヒータ3から供試体1に吹きつ
けられたプラズマ気流9のバレル流れが排気冷却器4の
取込口20の口径以上に広がっても、プラズマ気流9は
ベルマウス22により全量を良好に排気冷却器4内に取
り込まれるので、真空タンク2内にプラズマ気流9の一
部が残存することがなくなり、真空タンク2内が過熱状
態となることが防止される。
【0019】また、前記プラズマ気流9はベルマウス2
2により流れを乱されることなく円滑に排気冷却器4内
に取り込まれるので圧力損失が少なくなる。
【0020】従って上記実施例によれば、真空タンク2
内に噴射されたプラズマ気流9の全量を良好に排気冷却
器4に取り込むことができるので、真空タンク2内が残
存したプラズマ気流9により過熱状態になることを防止
することができ、真空タンク2の内部機器の焼損等の弊
害を防止することができる。
【0021】更に、ベルマウス22によりプラズマ気流
9の流れを乱すことなく円滑に排気冷却器4内に取り込
むことができるので、従来よりプラズマ気流9の圧力損
失を著しく低減することができ、プラズマ気流9を大気
圧まで昇圧して排気する際に用いられるロータリーポン
プ15(排気用ポンプ)の容量を大幅に低減することが
できる。
【0022】図2は本発明の別の実施例を示すもので、
ベルマウス22の軸心方向中途部にスロート部24を形
成したものである。
【0023】この実施例の場合は、プラズマ気流9が前
記ベルマウス22のスロート部24を通過する際の流速
エネルギーによるエジェクタ効果が生じ、真空タンク2
内に噴射されたプラズマ気流9が能動的にベルマウス2
2に吸引されるので、プラズマ気流9がベルマウス22
より外側の領域に拡散することがなくなり、更に確実な
プラズマ気流9全量の取り込みが可能となり、しかも前
記プラズマ気流9の周囲から真空タンク2内の希薄空気
25も同時に吸引されるので、該希薄空気25の流れが
ベルマウス22の内周面とプラズマ気流9との間に膜状
に流れ込むことによりベルマウス22の内周面とプラズ
マ気流9との直接的な接触が防止されてベルマウス22
の熱負荷が低減され、且つ真空タンク2内の真空度が一
層高められる。
【0024】また、図示の例ではベルマウス22の外周
面に冷却水管23を一体に配設した冷却方式を採用して
いるが、図3に示す如く、ベルマウス22を水冷ジャケ
ット構造とすれば、該ベルマウス22の水冷ジャケット
26内に真空タンク2や排気冷却器4の水冷ジャケット
から冷却水19を循環供給することにより直接ベルマウ
ス22を冷却して更に耐熱性の向上を図ることができ
る。
【0025】尚、本発明のアーク加熱風洞装置は、上述
の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは
勿論である。
【0026】
【発明の効果】上記した本発明のアーク加熱風洞装置に
よれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0027】(I)本発明の請求項1に記載の発明によ
れば、真空タンク内に噴射されたプラズマ気流の全量を
良好に排気冷却器に取り込むことができるので、真空タ
ンク内が残存したプラズマ気流により過熱状態になるこ
とを防止することができ、真空タンクの内部機器の焼損
等の弊害を防止することができる。
【0028】(II)ベルマウスによりプラズマ気流の
流れを乱すことなく円滑に排気冷却器内に取り込むこと
ができるので、従来よりプラズマ気流の圧力損失を著し
く低減することができ、プラズマ気流を大気圧まで昇圧
して排気する際に用いられる排気用ポンプの容量を大幅
に低減することができる。
【0029】(III)本発明の請求項2に記載の発明
によれば、プラズマ気流がベルマウスのスロート部を通
過する際の流速エネルギーによるエジェクタ効果によっ
て、真空タンク内に噴射されたプラズマ気流を能動的に
ベルマウスに吸引することができるので、更に確実にプ
ラズマ気流全量を取り込むことができ、しかもプラズマ
気流の周囲から真空タンク内の希薄空気も同時に吸引す
ることができるので、ベルマウスの内周面とプラズマ気
流との間に膜状に流れ込む希薄空気によりベルマウスの
内周面とプラズマ気流との直接的な接触を防止してベル
マウスの熱負荷を低減することができ、且つ真空タンク
内の真空度を一層高めることができる。
【0030】(IV)本発明の請求項3に記載の発明で
は、冷却水管に真空タンクや排気冷却器の水冷ジャケッ
ト若しくは別系統から冷却水を供給することによってベ
ルマウスを冷却し、該ベルマウスの耐熱性を高めること
ができる。
【0031】(V)本発明の請求項4に記載の発明で
は、水冷ジャケット構造としたベルマウスの内部に冷却
水を供給することによりベルマウスの冷却効率を高めて
耐熱性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図3】本発明の更に別の実施例を示す断面図である。
【図4】従来例を示す断面図である。
【図5】図4のアークヒータを拡大して示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 供試体 2 真空タンク 3 アークヒータ 4 排気冷却器 9 プラズマ気流 20 取込口 21 アーク加熱風洞装置 22 ベルマウス 23 冷却水管 24 スロート部 26 水冷ジャケット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温のプラズマ気流を噴射するアークヒ
    ータと前記プラズマ気流を取り込んで冷却する排気冷却
    器とを、内部に供試体を設置した真空タンクを介して対
    向配置したアーク加熱風洞装置において、前記排気冷却
    器のプラズマ気流の取込口に、前記アークヒータに向け
    開口するベルマウスを配設したことを特徴とするアーク
    加熱風洞装置。
  2. 【請求項2】 ベルマウスの軸心方向中途部にスロート
    部を形成したことを特徴とする請求項1に記載のアーク
    加熱風洞装置。
  3. 【請求項3】 ベルマウスの外周面に冷却水管を一体に
    配設したことを特徴とする請求項1及び2に記載のアー
    ク加熱風洞装置。
  4. 【請求項4】 ベルマウスを水冷ジャケット構造とした
    ことを特徴とする請求項1及び2に記載のアーク加熱風
    洞装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100446335B1 (ko) * 2002-09-11 2004-09-01 주식회사 로템 풍동용 히터
CN107966262A (zh) * 2017-11-20 2018-04-27 北京航天长征飞行器研究所 一种带有滑动热补偿功能的高温真空风洞试验舱和扩压器整体结构及滑动热补偿方法
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