JPS61178634A - 高圧低温風洞 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高圧低温状態として高いレイノルズ数での実
験を可能とした風洞に関し、各側の接続部等の断熱性向
上を企図している。

〔従来の技術〕

揚力や抗力、撫々な形状の物体に働く力やそれらの物体
のまわりの流れを測定する場合、直接被測定体を用いて
測定することは困難であ夛、外乱も多いことから風洞を
用いて実験を行なうことが多い。

この風洞を用いる実験で超高速状態に対応した高いレイ
ノルズ数で測定しようとすると、風洞内の流体の流速を
増大するには大きな送風機等を必要とすることから限界
があシ、動粘性係数νを小さくすることが有効である。

このため流体を高圧低温にすることが考えられ、最高圧
力Ｑ８ａｔｍ程度とし、温度を一１６０℃程度として達
成することが考えられている。

このような高圧低温風洞では、高圧や低温に耐え得る強
度と実験準備として必要な予冷の短縮化をはかることが
必要な条件とされている。

このため最も一般的に採られている風洞の構造は、＠７
図に示すように、風洞本体１ｔ−高圧容器とすることが
でき、低温時も材料強健が低下しないステンレス鋼板で
形成し、外側に断熱材２を取付けて被うようにしている
。

ところが、このような風洞では、構造は簡単であるが、
風洞本体１を全てステンレス鋼板とするため非常に島価
になるとともに、実験に先立って行なう予冷のため使用
する液体窒素（ＬＮ鵞）を風洞本体１自体および内部の
空間を所定の低温にすることができるだけのｉｔｔ必要
とし、しかも実験の都度予冷が必要であシ、量も多く大
きな負担が強いらｔしる。

そこで、これらの欠点を解消すべく内側に断熱材を取付
けるようにした内部断熱構造の風洞が考えられた。

この風洞３は、第８図に示すように、常温での耐圧容器
とし得る普通鋼板で形成された外胴４の内側に発泡ウレ
タン等の断熱材５を取付け、さらにベニヤ板等の木材６
を介してクール性と断熱性と會もつ樹脂等の断熱シール
材７で被うようにしている。

このような内部断熱構造とすることで上記の風洞の欠点
は解消できるのであるが、断熱シール材７として一１６
０℃でも弾力性を失うことのない適当なものが見当らな
いことから現状では加圧によシフラックが発生する可能
性がある。また、断熱シール材７にクラックが入らない
よう徐冷し表裏が均一に冷却されてから加圧することも
考えられるが、予冷に長時間′ｆ：賛し、内部断熱構造
とした利点が失われて実用的でない。

さらに、内部断熱構造とじ九場合には、風洞３ｔ−構成
する外胴の接続部分やピトー管や予冷用等の液体窒素注
入管を挿入する部分で断熱材７が断続されてしまい、こ
の部分の断熱を完全に行なわないと外胴４が低温となっ
て強健上の問題を生じてしまう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、外胴
と内胴との間に形成される断熱材層が断続される部分の
断熱性向上をはかることができ高圧低温状態での使用に
耐え、予冷等の運転経費も少なく、しかも信頼性の高い
高圧低温風洞の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するこの発明は外胴と内胴との間に断
熱ｆｉｒＮＩが形成され高圧低温状態で運転される高圧
低温風洞において、少なくとも内胴側に開口した前記断
熱材層の断続部分に耐低温材料で形成されたベローズを
配置してこの断続部分を閉塞するよう外胴および内胴に
気密状態で取付け、このベローズ内に通気性および伸縮
性を有する断熱材と冷気の流動を阻止する非通気性薄膜
とを充填する一万、内胴側の開口部に耐低温材料で形成
された蓋を熱収縮可能に取付けたことを％徴とするもの
である。

〔作用〕

外胴と内胴とで二重構造とされ、この間に断熱材層が形
成された高圧低温風洞で、断熱材層が断続する胴の接続
部分やピトー管等の挿入部分などの断熱部分にステンレ
ス鋼板等の耐低温材料で形成したベローズを配置して断
熱材層の断続部分を塞ぐよう外胴と内胴とに取付け、と
のベローズ内に通気性および伸縮性を有する断熱材と冷
気の流動を阻止する非通気性薄膜とを充填し、内胴側の
開ロ部ｔステンレス鋼板吟の耐低温材料で形成した蓋を
一端部だけを固定する等で熱収縮可能に取付けるように
して、断熱材の体積変化を可能としながらこの中での冷
気の移動ｔｍ止し、高い断熱性を確保し、信頼性の向上
をはかつている。

〔実施例〕

以下この発明の高圧低温風洞の一実施例を図面に基づき
詳細に説明する。

この高圧低温風洞１０は、第１図に示すように、被測定
体１１が入れられる測定胴１２と、この下流側に連結さ
れ予冷用等の液体ｌ１ｉ１１素注入管１３が挿通された
拡散胴１４と、測定胴１２の上流側に連結され整流金網
１５が取付けられた縮流胴１６と、モータ１７壽で駆動
される送風機１８が設置された送風機態１９と、これら
外胴を連結して閉風路を形成する連結用の複数の中間胴
２ｏとで構成されておムコーナ部分の中間胴２０内には
、整流用のコーナーベー７２１が設置しである。

これら高圧低温風洞１０ｔ−構成する測定胴１２、拡散
胴１４、縮流胴１６、送風機態１９および複数の中間胴
２０はいずれも同一の断熱構造がとられておシ、例えば
断面形状が一定の中間胴２０の構造を表わす第２図およ
び第３図に示すように、外胴２２と内胴２３との二重構
造とされ、これらの間に形層される空間が断熱材層２４
となっている。

外胴２２は常温での内部圧力が８ａｔｍｌＣなっても耐
え得る容器となるよう普通鋼板でほぼ円筒状に成形され
、両端部に連結用の７ランジ２５が溶接しである。

次に、外胴２２と内胴２３との空間に形成される断熱材
層２４は、鍛外周部に成形ウレタン等の断熱材２６が配
置され、円（資）方向複数に分割されたベニヤ板で形成
さ７ｔた支持部Ｉｔ２７で保持するようになっておシ、
外胴２２に溶接されたアンカピアス２８に取付けられた
木製で環状とされた支持環２９にそれぞれの支持部材２
７がくぎ止めしである。この支持環２９の外側の外胴２
２とのコーナ部分は全周にわたって削シ落してあシ、−
１０℃以上での使用が可能なシール用パテ３０が充填さ
れ密封状態としである。さらに、この支持部材２７の内
周側にアスベストシート３１が配置されている。

このように断熱材層２４は、断熱材２６、支持部材２７
およびアスベストシート３１で１１１成されているので
ある。

この断熱材層２４の内聞側に設けられる内胴２３は、耐
低温材料として厚さ０．５〜１．０簡のステンレス鋼板
を用い、第３図に示すように、内一方向に複数（図示例
では４個）に分割され、内胴部材２３ａの両端部の内側
に曲けられた７ラング部２３ｂ同志がンーム溶接または
へり溶接で接合されて円筒状とされておシ、各内胴部材
２３ａには、円周方同勢間隔に外周側に突き出して逆Ｕ
字状に折シ曲けられた折曲部２３ｃが軸方向と平行に形
成しである。

そして、この内胴２３を熱収縮を吸収可能に外ｆａ１２
２に取付けるため支持環２９の外側面に沿って耐低温材
料であるステンレス鋼板製の環状のベローズ３２が配置
され、その外周端部をアスベストシート３３ｔ−介して
支持環２９に取付けるとともに内鞠端の７ラング部分に
内胴２３の端部を溶接している。また、内胴２３の折曲
部２３ｃが支持部材２７に形成した溝２７ａ（実施例で
は、分割された支持部材間に間隙ヲ杉成することで溝と
している）に嵌合されて位置決め支持される。

次に、このように二重構造とされた外胴の連結部分、す
なわち、断熱材層２４がとぎれた断続部分のひとつにつ
いて、その断熱構造を説明する。

外胴、例えば、第２図に示す中間胴２０同志の連結部分
では、断熱材層２４の端部が環状となっておシ、この部
分が上述のように支持環２９で密封され、ざらにその外
側に設けられたベローズ３２で塞さがれている。

したがって、中間胴２０をアス七ト吟のシール材３４を
介してメルトで締付けると、相対向するベローズ３２間
に空間が形成されることとなる。

この空間には、第４図に示すように、通気性が１伸縮可
能なグラスウール等の断熱材３５を非通気性薄膜である
プラスチックフィルム３６で包んで円柱形の帯状とした
ものを環状に、しかも約口部に筒状の耐低温材料である
ステンレス鋼板で作らγした蓋３７が尚てられ一端側が
ねじでベローズ３２に取付けである。

このような連結部分の断熱構造によれは、高圧低温風＠
１０を運転状態とすると、−１６０℃程度の低温となる
ため内胴２３が半径方向および軸方向に熱収縮し、これ
を吸収するためベローズ３２が径方向に縮むとともに倒
れることとなってベローズ３２間の空間に体積変化が生
ずる。

一般に使用されるパツキン材、例えば発泡ウレタン等を
この空間に充填しただけでは、伸縮性がないため体積変
化に対応できずベローズ３２や蓋３７との間にすき間が
でき内部に冷気が流入し、断熱効果が著しく低下する。

特に、内胴２３内の圧力が高くなると史にすき間が増加
し一層断熱効果が低下してしまう。

これに対し上記構造では、通気性および伸縮性のある断
熱材３５全適度、例えば体積を約１／２程度に圧縮して
非通気性薄膜であるプラスチックフィルム３６で包んで
あシ、さらにこれを圧縮して充填しであるので、復元力
があり、すき間を生じることなく断熱性を保持し冷気流
入を阻止する。

また、プラスチックフィルム３６によってこの断熱材３
５内部の冷気は流動が阻止され内胴２３と外胴２２との
間で温度勾配を保持することができる。なお、プラスチ
ックフィルム３６に小孔３６ａ’！ｚ形成しておくこと
で体積変化を一層容易とすることができる。

さらに、蓋３７を一端側だけで取付けであるので熱収縮
を容易に吸収することができる。

次邑断熱材層２４が断続される部分のもう一つの例とし
て外胴２２および内胴２３の一部分に貫通孔を設け、流
速測定用のピトー管や予冷用等の液体窒素注入管１３等
全敗付ける部分の断熱構造について、第５図によシ説明
する。

外胴２２、断熱材層２４および内胴２３′ｆｔ：貫通し
て取付けるべき液体窒素注入管１３よシかなシ大きな貫
通孔を形成する。この貝通孔にニジ断熱材層２４に円柱
状の開口部が形成される。この開口部には、支持１１２
９と則−断面形状をもつ木材で作られた円筒状の支持筒
３８が挿着され、上端部が外胴２２に溶接したアンカー
ピース（図示せず）に固定され、下端部が支持部材２７
に固定されておシ、外胴２２とのコーナ部分は削シ落ｉ
れシール用パテ３９が充填され密封状態としである。

この支持筒３８の内側には、耐低温材料であるステンレ
ス鋼板で作られた筒状のベローズ４０が装着され、上端
部がアスベストシー）４１を介して支持筒３８にねじ止
めされておシ、下端部は内胴２３に溶接されベローズ４
０によシ断熱材層２４の開口部が密封された状態となっ
ている。

このベローズ４０の内側の全問には、第６図に示すよう
に、液体窒素注入管１３の外径よシわずかに小径の穴が
形成され、外径がベローズ４０の内径よりかな９大径と
された通気性および伸縮性のあるグラスウール等の断熱
材４２と非通気薄膜であるグラスチックフィルム４３と
が、第５図に示すように、交互に積層され、断熱材４２
が体積で約１／２程度圧縮されて充填しである。

そして、このベローズ４０の上端開口部は液体窒素注入
管１３と一体とされたフランジ１３で塞いであシ、下端
開口部は耐低温材料であるステンレス鋼板で作られた蓋
４４を内胴２３に一端側、例えば外筒の半分程度のみで
取付けて塞いである。

このような断熱構造によれば、内胴２３に熱収縮が生じ
てもこれをベローズ４０で吸収でき、ベローズ４０内の
体積変化は通気性および伸縮性のある断熱材４２で対応
し、すき間金無くすとともに、断熱材４２内での冷気の
流動はプラスチックフィルム４３で阻止することができ
、優れた断熱性を確保できる。

したがって、この部分に冷気が流入し、外胴２２表面に
箱が着くようなこともなく、普通鋼板で外胴２２を製作
しても何んら支障がない。

なお、缶胴についても外胴２２と内胴２３と断熱材層２
４とで内部断熱構造とすることができ、外胴２２ｔ−普
通鋼板で製作でき、加工性も艮〈安価である。また、内
部断熱構造であシ、内胴２３冷できるとともに、内胴２
３によシ内夛面を平滑にできる。

さらに、上記連結Ｓ分の断熱構造では、断熱材をプラス
チックフィルムで包んでから充填するようにしたが、別
々として外胴内（資）から交互に充填して蓋で押えるよ
うにしても良く、貫通部分の断熱構造については逆に断
熱Ｉｔ′ｆＩニブラスチックフィルムで包んでから充填
するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上実施例とともに具体的に説明したようにこの発明に
よれは、外胴と内胴との間に断熱材層が形成されて二重
構造とされた高圧低温風洞で、断熱材層が断続する部分
に耐低温材料で形成したベローズを配置して断熱材層の
断続部分を塞ぎ、このベローズ内に通気性および伸縮性
を有する断熱材と冷気の流ａｔ阻止する非通気性薄膜と
を充填し、内胴側の開口部を耐低温材料の蓋を熱収縮可
能に取付けて塞ぐようにしたので、内胴の熱収縮をベロ
ーズで吸収し、このベローズ内の体積が変化しても従来
の発泡ウレタン等と異なり、通気性があシ、伸縮性のあ
る断熱材がこれに対応して体積変化し、すき間ケ形成し
て冷気の流入を許すことがない。

ｌｔ、断熱材内の冷気は非通気性薄膜で流動が阻止され
温健勾配を保持できるので高い断熱性が確保でき、信頼
性を向上できる。

さらに、これら断熱材層の断続部分も内部断熱構造とな
るので、予冷も蓋の部分のわずかな熱容量であシ、少量
の予冷剤でｆｑ間に予冷することかできる。

【図面の簡単な説明】

＠１図〜第６図はこの発明の高圧低温風洞の一実施例に
かがシ、第１図は全体の概略縦断面図、第２図は第１図
中の■部分の拡大断面図、第３図は第２図のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ断面図、第４図は断熱材とプラスチックフィルムの
斜視図、第５図は第１図中のＶ部分の拡大断面図、第６
図は断熱材とプラスチックフィルムの斜視図、第７図お
よび第８図はそれぞれ従来の風洞にかかる一部分の拡大
断面図である。 １０・・・高圧低温風洞、ｌｌ・・・被測定体、２２・
・・外胴、２３・・・内胴、２４・・・断熱材層、２５
・・・７ランジ、２６・・・断熱材、２７・・・支持部
材、２９・・・支持ｍ、３０・・・シール用ノゼテ、３
１・・・アスベストシート、３２・・・ベローズ、３３
・・・アスベストシート、３４・・・シール材、３５・
・・断熱材、３６・・・プラスチックフィルム、３７・
・・蓋、３８・・・支持筒、３９・・・シール用パテ、
４０・・・ベローズ、４１・・・アスベストシート、４
２・・・断熱材、４・ａ・・・プラスチックフィルム、
４４・・・蓋。 ヘー 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外胴と内胴との間に断熱材層が形成され高圧低温状態で
   運転される高圧低温風洞において、少なくとも内胴側に
   開口した前記断熱材層の断続部分に耐低温材料で形成さ
   れたベローズを配置してこの断続部分を閉塞するよう外
   胴および内胴に気密状態で取付け、このベローズ内に通
   気性および伸縮性を有する断熱材と冷気の流動を阻止す
   る非通気性薄膜とを充填する一方、内胴側の開口部に耐
   低温材料で形成された蓋を熱収縮可能に取付けたことを
   特徴とする高圧低温風洞。