【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高温に曝される耐熱材料よりなる部材と許
容温度の低い部材間の遮断,嵌合構造に係り、特に狭い
間隙層において効果的な遮熱を構成する複層遮熱構造に
関する。
〔従来の技術〕
従来、耐熱許容温度の低い(例えば耐熱合金)の遮熱
保護の例としてはセラミツク・コーテイングがある。こ
の例は直接高温に曝される材料の表面にセラミツクス粉
末をプラズマ・コーテイング等により塗布するもので、
堅固な結合が期待できるという特徴を有している。しか
し、コーテイングでは、厚さ0.3mm程度のコーテイング
層で約50℃の温度落差を実現出来る程度であり、一方厚
いコーテイング層の形成は極めて難しいことが知られて
いる。尚、この種装置としては特開昭58−20902号公報
記載がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は保護すべき部分の表面に塗布されるだ
けであるため、0.5mm厚のコーテイングで漸く約100℃の
温度落差を実現できる程度であり、基本的に部品への入
熱を阻止する考えによるものではない。大きなスペース
をとらずに遮熱効果を得る点では優れた方法であるが、
・部材を直接高温に曝すため、コーテイング剥離の際に
は大きな損傷を受けること、
・現状の技術レベルでは0.5mm以上の厚さのコーテイン
グは困難で100℃以上の温度落差を実現することは不可
能に近いこと、
・コーテイング面の裏面から冷却、
などの問題があつた。
本発明の目的は材料を直接高温に曝さず数mmの間隙で
約1000℃の温度落差を実現することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、高温に直接曝される耐熱部材と嵌合さ
れる低耐熱材料において、耐熱材料部材から隣接部材へ
の輻射熱の遮断、及び耐熱部材からの入熱を防止するこ
とにより、達成される。この輻射熱の遮断には空隙の多
い固体遮熱材を、低耐熱部材への伝熱防止には固体遮熱
材表面に耐熱繊維層と空気層とを配置することが有効で
ある。
〔作用〕
本発明による複層遮熱構造は、固体遮熱材,耐熱繊維
層、及び空気流路層によりなる。耐熱材料からの輻射熱
は、耐熱材料表面に積層された固体遮熱材により遮熱で
きる。一方、耐熱材料からの伝熱は、固体遮熱材の表面
に積層した耐熱繊維層が空気を含んだ極めて低い熱伝導
率の遮熱層となり、この耐熱繊維層の表面からの伝熱を
さらにこの耐熱繊維層の表面に設けた空気流路層内を流
れる空気によって外部に放出することにより遮断するこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図により説明
する。
第1図はフアイン・セラミツクスなどの耐熱材料1と
金属材料等の耐熱性の低い材料5間に構成された遮熱層
を示すもので、当遮熱層は固体遮熱材2,耐熱繊維層3,及
び空気流路層4より構成された、本発明の一実施例であ
る。
固体遮熱材2は例としてムライト・セラミツクス2,耐
熱繊維層3には例えばセラミツク・フアイバからなる繊
維がある。第1図の断面の模式図を第2図に示す。第1
図に示す空気流路層4は、耐熱性の低い材料の内面に溝
4′を設け、当該部に冷却空気等を導くことにより事実
上形成することができる。同様に第3図,第4図に示す
ように、耐熱繊維層3と耐熱性の低い材料5間に突起7
を有する板6を配置し突起7と耐熱性の低い材料5の表
面間に形成された空間8を冷却空気流路として構成する
こともできる。
また第5図に示す如く、第3図の突起を有する板の代
りに波形の板を設けることも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、以下の効果がある。すなわち遮熱要
素としては、高温に曝される耐熱材料(例えばラセラミ
ツクス)に直接接触し且つ強い輻射熱を受ける部材に耐
熱性に優れた固体遮熱材を配置しているため、この部材
で輻射熱を遮断し、一方高温になつた耐熱材料から耐熱
性の低い材料への伝熱は、当該材料の表面で空気流によ
り材料への入熱直前で熱を除去される。また中間に配置
された耐熱繊維層は空気を含む構造となり極めて低い熱
伝導率を有する層を形成するため、全体として輻射熱及
び伝熱を遮断し耐熱性の低い材料を熱より保護する極め
て効率のよい遮熱層を構成することができるという効果
がある。さらに、本発明を構成する各部材が効果的に各
々の特性が活かされているため、全体として極めて薄い
層で効果的な遮熱特性が得られることが期待される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a blocking and fitting structure between a member made of a heat-resistant material exposed to a high temperature and a member having a low allowable temperature, and is particularly effective in a narrow gap layer. The present invention relates to a multi-layer heat shielding structure that forms a typical heat shield. [Prior Art] Conventionally, there is a ceramic coating as an example of heat shielding protection of a low heat-resistant allowable temperature (for example, heat-resistant alloy). In this example, ceramic powder is applied to the surface of a material directly exposed to high temperature by plasma coating or the like.
It has the feature that a solid connection can be expected. However, in a coating, it is known that a temperature drop of about 50 ° C. can be realized with a coating layer having a thickness of about 0.3 mm, while it is known that formation of a thick coating layer is extremely difficult. This type of apparatus is described in JP-A-58-20902. [Problems to be Solved by the Invention] Since the above-mentioned conventional technology is only applied to the surface of the part to be protected, a temperature difference of about 100 ° C. can be realized finally with a coating of 0.5 mm thickness. It is not based on the idea of preventing heat input to the parts. This is an excellent method in terms of obtaining a heat shielding effect without taking up a large space.However, since the members are directly exposed to high temperatures, they are severely damaged when the coating is peeled off. However, it was difficult to achieve a temperature drop of 100 ° C or more, and there were problems such as cooling from the back side of the coating surface. An object of the present invention is to realize a temperature drop of about 1000 ° C. in a gap of several mm without directly exposing the material to a high temperature. [Means for Solving the Problems] The above-described object is to cut off radiant heat from a heat-resistant material member to an adjacent member in a low-heat-resistant material fitted with a heat-resistant member directly exposed to a high temperature, and to prevent the heat-resistant member from This is achieved by preventing heat input. It is effective to arrange a solid heat insulating material having many voids to block the radiant heat, and to arrange a heat resistant fiber layer and an air layer on the surface of the solid heat insulating material to prevent heat transfer to the low heat resistant member. [Action] The multilayer heat insulation structure according to the present invention comprises a solid heat insulation material, a heat-resistant fiber layer, and an air flow path layer. Radiant heat from the heat-resistant material can be shielded by the solid heat-insulating material laminated on the surface of the heat-resistant material. On the other hand, the heat transfer from the heat-resistant material is such that the heat-resistant fiber layer laminated on the surface of the solid heat-insulating material becomes a heat-shielding layer having an extremely low thermal conductivity including air, and further increases the heat transfer from the surface of the heat-resistant fiber layer. The air can be cut off by being discharged to the outside by air flowing through the air flow path layer provided on the surface of the heat resistant fiber layer. [Embodiment] One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a heat shielding layer formed between a heat-resistant material 1 such as fine ceramics and a low heat-resistant material 5 such as a metal material. The heat shielding layer is a solid heat insulating material 2, a heat-resistant fiber layer. This is an embodiment of the present invention, which is composed of the air flow path layer 4 and the air flow path layer 4. The solid heat insulating material 2 includes, for example, mullite ceramics 2 and the heat-resistant fiber layer 3 includes, for example, fibers made of ceramic fiber. FIG. 2 shows a schematic diagram of the cross section of FIG. First
The air flow path layer 4 shown in the figure can be practically formed by providing a groove 4 ′ on the inner surface of a material having low heat resistance and guiding cooling air or the like to the portion. Similarly, as shown in FIGS. 3 and 4, a protrusion 7 is provided between the heat-resistant fiber layer 3 and the material 5 having low heat resistance.
And a space 8 formed between the projection 7 and the surface of the material 5 having low heat resistance can be configured as a cooling air flow path. Also, as shown in FIG. 5, it is possible to provide a corrugated plate in place of the plate having the protrusions in FIG. [Effects of the Invention] The present invention has the following effects. That is, as the heat shielding element, a solid heat shielding material having excellent heat resistance is arranged on a member which is in direct contact with a heat-resistant material (for example, laceramics) exposed to a high temperature and receives strong radiant heat. When heat is transferred from a heat-resistant material having a high temperature to a material having low heat resistance, heat is removed from the surface of the material by an air flow just before the heat is input to the material. In addition, since the heat-resistant fiber layer arranged in the middle has a structure containing air and forms a layer with extremely low thermal conductivity, it is extremely efficient to block radiant heat and heat transfer as a whole and protect low heat resistant materials from heat. There is an effect that a good heat shielding layer can be formed. Furthermore, since each member constituting the present invention effectively utilizes each characteristic, it is expected that effective heat shielding characteristics can be obtained with an extremely thin layer as a whole.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は冷却空気
の流路を具体化した実施例、第3図は突起を有する板に
より冷却流路を設けた実施例の断面図、第4図,第5図
は夫々冷却流路の形成に用いられる板状部材の外観図で
ある。
1……耐熱材料、2……固体遮熱層、3……耐熱繊維
層、4……空気流路層、5……金属材料。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an embodiment embodying a cooling air flow path, and FIG. 3 is a cooling flow path formed by a plate having projections. FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views of the embodiment provided, and are external views of a plate-like member used for forming a cooling channel. 1 ... heat-resistant material, 2 ... solid heat-insulating layer, 3 ... heat-resistant fiber layer, 4 ... air flow path layer, 5 ... metal material.
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(72)発明者 久松 暢
神奈川県横須賀市長坂2丁目6番1号
財団法人電力中央研究所横須賀究所内
(72)発明者 宮田 寛
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所機械研究所内
(72)発明者 飯島 史郎
茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社
日立製作所日立研究所内
(56)参考文献 特開 昭62−48903(JP,A)
特開 昭50−74809(JP,A)
実開 昭60−166412(JP,U)
実開 昭58−144193(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名)
F01D 9/02
F01D 5/28──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Nobu Hisamatsu 2-6-1 Nagasaka, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Inside the Central Research Institute of Electric Power Industry, Yokosuka Research Institute (72) Inventor Hiroshi Miyata 502, Kandamachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Shares (72) Inventor Shiro Iijima 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratories (56) References JP-A-62-48903 (JP, A) JP-A-50-74809 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 60-166412 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 58-144193 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F01D 9/02 F01D 5 / 28