JPH04225784A - 熱シールド - Google Patents

熱シールド

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JPH04225784A
JPH04225784A JP3091367A JP9136791A JPH04225784A JP H04225784 A JPH04225784 A JP H04225784A JP 3091367 A JP3091367 A JP 3091367A JP 9136791 A JP9136791 A JP 9136791A JP H04225784 A JPH04225784 A JP H04225784A
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JP
Japan
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tile
support structure
heat shield
locking arm
fixing
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JP3091367A
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Manfred Lipa
マンフレ　リパ
Claude Deck
クロード　デック
Pierre Deschamps
ピエール　デシャン
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】この発明は、本発明の技術分野は
、非常に高い連続した熱流に対する構造の保護に係り、
特に熱核の原子炉および非常に高い温度の炉で使われる
熱シールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より熱シールドについては、種々の
タイプが開発されており、係る防護要素としてタイルが
使用されている。最初の熱シールドが使用するタイルは
、その形状が円形のため、保護すべき壁を完全に覆うこ
とができないという欠点があった。２番目の熱シールド
のタイルは、当該タイルが支持する構造物を保護するた
めの壁に固定するための手段有し、当該手段が、タイル
の外表面に対して有限的であるので、熱流にさらされる
という欠点があった。第３の熱シールドが使用するタイ
ルは、フックのごとく形成された部材と、前記タイルの
　並進運動を必要とする設備とを各別に有するため、タ
イルとタイルを支持部材との間に、不規則な接触及びそ
れに伴う熱移動の小量化を生じさせるとともに、設備を
複雑にするという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は斯る問題点に
鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、
上記した多量の熱による弊害に苦慮することのない熱シ
ールドを提供する点にある点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の要
旨は、良好な熱伝導性材料から作られた支持構造と、内
部に冷却媒体が流れることにより冷却される平行六面体
の耐高熱性材料から造られた保護タイルと、各々のタイ
ルと支持構造との間に弾性固定手段を介して固定された
形成層から構成される熱シールドにおいて、　各タイル
の前記弾性固定手段は、タイルの裏面に第一の端部を固
定されたタイロッドと、当該タイロッドに垂直をなすよ
うにその第二の端部に設けてなる板ばねとタイルとの間
を前記タイロッドの側面を摺動することにより可動する
可動式のロッキングアームとを備え、当該ロッキングア
ームは固定手段によって付勢されてなる前記板ばねの各
端部にそれぞれ接する支圧面とを備えたことを特徴とし
た熱シールドに存する。請求項２記載の発明の要旨は、
前記固定手段は、タイルの裏面に面する前記ロッキング
アームの両端部の固定穴に締結し、このタイルの表面か
ら小径の開口部を通して頭部を望むことができる少なく
とも２つの固定ねじであることを特徴とした請求項１記
載の熱シールドに存する。　請求項３記載の発明の要旨
は、前記固定穴を形成してなる支持構造の接触面は、支
持構造上に置かれた形成層にタイルの裏面が接触した時
に板ばねが作動可能なように固定ねじにより前記溝に固
定してなるロッキングアームを受けるための溝を有し、
タイルの裏面とこの裏面の下に存するロッキングアーム
の各端部とが離間した状態における、タイルの裏面とロ
ッキングアームの各端部との距離は、タイルと支持構造
との間に前記形成層を固定するために必要な板ばねの圧
縮を許容するように、前記溝の深さよりも小さいことを
特徴とした請求項３記載の熱シールドに存する。　請求
項４記載の発明の要旨は、前記支持構造は互いに平行な
冷却ダクトを有し、前記溝は前記ダクトに平行をなすこ
とを特徴とした請求項１記載の熱シールドに存する。請
求項５記載の発明の要旨は、前記支持構造は互いに平行
な冷却ダクトを有し、前記溝は前記ダクトに平行をなす
ことを特徴とした請求項２記載の熱シールドに存する。 請求項６記載の発明の要旨は、前記支持構造は互いに平
行な冷却ダクトを有し、前記溝は前記ダクトに平行をな
すことを特徴とした請求項３記載の熱シールドに存する
。
【０００５】
【作用】本発明の目的の達成ために、本発明に係る熱シ
ールドは、冷却流体の内部循環によって冷却される、主
として良好な熱伝導材性の支持構造により構成される。 平行六面体の保護タイルは、耐高熱性材料から造られ、
各タイルと支持構造を弾性を有する固定手段により重合
して形状又は形態が形成層をなすようにしたものである
。この熱シールドは、各タイルのための弾性を有する固
定手段が、タイルの裏面における第一の端部を固定され
たタイロッドにおける端部と、タイロッドの第二の端部
に対して垂直をなすように中心を固定した板ばねと、当
該板ばねとタイルとの間に介装してなるタイロッドに沿
ってスライドする可動式のロッキングアームとを備え、
当該ロッキングアームは固定手段によって緊張してなる
、板ばねの両端部のそれぞれに接する押圧面を各端部に
有するように構成したものである。前記固定手段は、タ
イルの裏面に面する、ロッキングアームの両端部をそれ
ぞれ支持する、小さい直径の開口部を通してタイルの表
面から望むことが可能な２つのヘッドを有する２本の固
定ねじであることが好ましい。支持構造の中に弾性固定
手段の挿入を許容するために、前記支持構造の当接面は
固定穴（タイルの裏面が支持構造の上に載置された形成
層に接触した後、ロッキングアームを受けるために、及
び板ばねを作動させるために固定ねじによりロッキング
アームに接続されるようするための穴）を有する。本発
明に係る熱シールドの弾性固定手段が作用していない状
態においては　　ロッキングアームの各端部の支圧面と
タイルの裏面との距離は、タイルと支持構造との間に形
成してなる形成層を固定するために必要な板ばねの圧縮
を許容するために、溝の深さよりも小さい。係る場合、
支持構造の、冷却ダクトと平行をなす部分では、前記溝
は前記ダクトに平行である。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。ただし、本実施例に記載されてい
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特
に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれら
のみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にす
ぎない。
【０００７】まず、本発明に係る熱シールドの構成につ
いて図１ないし図４を用いて説明する。当該熱シールド
のタイル２は、熱核反応炉のエレメントを保護するため
に必要な熱流に関してタイル２の表面がさらされる。そ
れ故そのような熱シールドは、プラズマの熱放射に対し
て熱核反応炉を保護する。シールドは、主に支持構造４
に固定されているタイル２を具備し、図１は、このタイ
ル２の固定手段の、支持構造４に固定するための手段を
示している。
【０００８】タイル２は、熱流に直接にさらされるので
、耐高熱性材料、例えば、黒鉛、耐熱性材料もしくは複
合物から作られる。それは支持構造４を完全に覆うこと
を可能なように平行六面体の形状をなし、一面の形状が
長方形をなすものである。少くとも　２つ、　小径の開
口部　１２　が、固定手段を介して支持構造４にタイル
２　に固定することを意図して道具の固定を許容するよ
うに形成されているものである。
【０００９】ボア　１　は、裏面５に備えられている。 即ち、タイロッド６　を受けるために、裏面　５　が熱
流にさらされず、かつタイル２　に対して垂直をなして
いる。 ボア１において並進運動する前記ロッド６を固定する方
法としては、タイル２において少なくとも１の孔を備え
、固定してなるピン　１　１　がその中に導かれるよう
にボア　１　に垂直に接するようにする。係る場合にお
いてはタイロッド　６　は、ピン　１１　に対応してい
る切欠きを持っている。
【００１０】タイル２に固定されている支持構造４　は
、　図　ｌ　の下方に代表される。この支持構造４は、
冷却媒体が循環する冷却ダクト１４を横断する縦ブロッ
クによって構成されている。これらの冷却ダクト１４は
、好ましくはその他ものと平行をなすとともに、形成層
　１９を介してタイル２に確実にカロリーの移送をでき
るように（支持構造４を冷却できるように）、支持構造
４に大きく接触する外表面を有する。
【００１１】縦溝　２０　は、支持構造４の接触面１８
において、タイル２　の弾性固定手段のためのハウジン
グを形成してなる。この縦溝　２０　は、好ましくは　
　冷却ダクト　１４　の間で置かれる。支持構造　４　
は、熱伝導率の良い材料、たとえば、銅・アルミニウム
等、好適な物から作られる。冷却ダクト１４　を循環し
ている冷却媒体は、例えば、水・空気等、本発明を実施
するうえで好適なものを用いることができる。冷却ダク
ト　１４　は、循環性若しくは任意のセクションを有す
るチューブによって構成されるが、いずれにしても熱伝
導性の良い材料から作られる。
【００１２】図１　で示されるように、弾性固定手段は
、裏面５の一縁部におけるタイル２のボア１において第
一の端部７に固定されたタイロッド　６から構成されて
いる。　　弾性固定手段は、タイロッド　６　の第二の
端部　１３　に固定されている板ばね　８　からなる。 　板ばね　８　は、同じ長さの　２つの　腕がタイロッ
ド　６　の各側面に対して垂直に延びるものである。　
それは、一般にマルチプレートタイプであり、耐熱性材
料、たとえば、　ＩＮＣＯＮＥＬ若しくはＮＩＭＯＮＩ
Ｃ　（いずれも商品名）から作られる。
【００１３】可動式のロッキングアーム　１０　は、タ
イロッド　６　の摺動自在に設けられている。ロッキン
グアーム１０は、滑孔２２を各別に有する両端部２１に
おいて終端する。これらの　２　つの滑孔　２２　の中
心間の距離は、タイル２　の固定してなる２つの開口部
　１２　の中心間の　距離に対応している。このロッキ
ングアーム　１０　は、　板ばね８　の各端部に接する
　押圧面２４を有している。ロッキングアーム　１０　
の両端部　２１　の厚さは、タイル２とその固定手段と
の設置部分の間に位置するロッキングアーム１０が内部
に存する、支持構造４の縦溝２０の深さに比べて著しく
小さくなっている。
【００１４】弾性固定手段は、板ばね　８　の緊張手段
を有する。板ばね８の固定手段は、好ましくは、ロッキ
ングアーム　２０　の滑孔　２２　に置かれた固定ねじ
３０から構成され、そのねじ山は当該ロッキングアーム
を貫通してなる支持構造４内に形成された固定穴　２６
　のタッピングに対応している。タッピングされた固定
穴　２６　は、支持構造４内の縦溝　２０　の底に形成
されてなる。それらの中心間の距離は、タイル２の開口
部　１２　の中心間の距離に対応する。固定ばね　３０
　は、一端（頭部）をロッキングアームの上面　　２７
　に、他端を支圧面２８に固定してなるものである。支
持構造４の接触面　１８　には、タイル２　と支持構造
４との間の伝導によって熱伝達を最適化するための形成
層　１９　が形成されている。この形成層　１９　は、
　本発明を実施するうえで好適なもの、例えば、ＰＡＰ
ＹＥＸ　（商品名）タイプか金属生地か同類の材料から
作ることができる。
【００１５】弾性固定手段のこの記述が、例証された実
施例を構成する。それ故支持構造　４　にタイル２　を
取り付ける方法は、次に述べる通りである。弾性固定手
段は、裏面　５　のタイル２　に固定されている。開口
部　１２　はロッキングアーム１０へ連通する、固定ね
じ　３０の挿通孔をなす。それ故に板ばね　８　は付勢
され、支持構造　４　にタイル２　を圧接する。この取
り付け方法は、　図２Ａ　と図　２Ｂ　と関連して一層
よく説明される。図２Ａ　が示す支持構造４に固定され
る、タイル２　を置く位置については本実施例において
は４つのタイル２の間にある。タイロッド　６　と板ば
ね　８　と固定リング　１０　とによって構成された弾
性固定手段は、タイル２の裏面において存する。固定ね
じ３０の頭部は開口部１２に接するように位置決めされ
る。そして前記固定ねじ３０の胴部は、支持構造４の固
定穴２６に固定される。板ばね　８　は緩められる。当
該板ばね８の両端部は、ロッキングアーム　１０　を支
持する。適当なスパナーによって開口部　１２　を通し
て固定ねじ３０を締結できるように、その頭部は六角穴
となっている（即ち、固定ねじ３０は六角穴付きボルト
（Ａｌｌｅｎ　ｓｃｒｅｗｓ）である）。それらを固定
穴　２６に締結すると、タイル２とその弾性固定手段と
によって一体に構成された集合物を固定する。締結して
いくとタイル２の裏面５は、支持構造　４上　に載置し
てなる形成層１９に接触することとなる。さらに締めて
いくとタイル２とは固定されるが、ロッキングアーム１
０はタイロッド　６の回りに滑動することによって、固
定ねじ３０に近設する縦溝２０内により深く捩込まれる
。そしてこの固定ねじ３０は図３Ｂ　で示す方法により
板ばね８を付勢する。前記タイル２　が前記両端部に接
触して存在するならば、板ばね　８　のたわみは、支持
構造　４　の方向へ一点鎖線で示すＴのごとき、　ロッ
キングアーム　１０　の両端部の並進運動に対応する。 板ばね８を付勢していない状態における距離Ｄは、支持
構造　４に載置した形成層　１９がタイル２　の　裏面
５に面するように設置してなる　ロッキングアーム　１
０　の支圧面２８とタイル２との距離Ｄは、縦溝２０の
深さより小さくなければならない。縦溝　２０　にロッ
キングアーム　１０　を置くことによってタイル２の取
り付けができ、それから、アレンねじ　をタイル２　の
開口部　１２に挿入し、アレンねじ　用のベントスパナ
ーを用いて固定ねじ３０を締結することにより、前記タ
イル２の取り付けることができる。支持構造４の形成層
１９にタイル２の十分な固定力を得るために、上記のご
とき固定行為は板ばね８がたわむまで行なわなければな
らない。 係る行為によって、タイル２から支持構造４に伝導して
良好な熱移動を得ることができるようにする。
【００１６】タイル２　の取り付けも、図　２Ａ　及び
図　２Ｂ　のそれぞれに対応する図　３Ａ　と　図３Ｂ
にも示されている。図３　Ａにおいて、縦溝　２０　が
、ロッキングアーム　１０　の両端部に対応している輪
郭を有する。すなわち、前記縦溝　２０　の広さが、ロ
ッキングアーム　１０　の広さをわずかに越える。図　
３Ｂは、図　２Ｂ　の　Ａ−Ａ断面図であり、支持構造
４に固定されている　タイル２と弾性固定手段を示して
いる。また、縦溝　２０　が、弾性固定手段の中心にお
いて大きな深さと、同一高さの２つの固定穴２６とを有
することを示している。支持構造　４　にとっては、２
つの固定穴　２６　の間の縦溝　２０　の中央部　１６
　の底部を完全に閉塞していてもよい。図　４　は、保
護するために表面を覆われている支持構造　４　を示す
。各タイル２を受ける各場合においてこのタイル２が直
線をなすように、各縦溝２０　は互いに平行をなすとと
もに２つの固定穴２６を有する。それ故、保護されるべ
き大きな表面を、上述のごときタイプの熱シールドで覆
うことができる。
【００１７】次に、以上のように構成された熱シールド
の作用効果について説明する。本発明に係る弾性固定手
段は、激しい熱流にさらされるタイル２と、冷却された
支持構造４との間において、熱伝導によって良好な熱移
動を得ることができることを保証する。これは外観は保
護タイル２の表面において温度を制限し、シールドの寿
命を増加させることを可能にする。蓋し、蒸発による浸
食が温度と　高い熱流に直接依存しているからである。 従って、　上述した熱シールドが、強烈か継続してなる
熱流（寸法　１２　ｘ　ｌ２　ｘ　２　ｃｍ３　の平行
四辺形のように形成された黒鉛タイル２の上の　１００
Ｗ／ｃｍ２　に到達可能な連続の熱流）から構造物を保
護することができるような面積が必要であることが指摘
される。形成層　１９　の厚さは、その厳格と熱伝導の
機能により定められ、上記例ではおよそ　１　ｍｍであ
る。タイル２の表面の温度を１０００　Ｃ°以下に制限
するために、各々のタイル２と冷やされた支持構造４の
間で熱伝達が十分に行なわれる。
【００１８】本発明に係る熱シールドの最も重要な効果
は、それぞれのタイル２が支持構造４への機械的に独立
していることである。この概念は、必要であるならば、
隣接してなるタイル２のそれぞれの取り替えを自動化す
ることも許容する。それ故、支持構造４の裏面からでは
なく、回転運動若しくは部分的な並進運動を要求しない
シールドの表面を介して、各タイル２を設置し固定する
ことができる。
【００１９】また、各々のタイル２と支持構造４との間
に置かれた形成層１９には、取付している間、滑動した
り剪断応力を生じたりすることはなく、単に押圧力のみ
が生じる。　　各々のタイル２のための固定メカニズム
は、タイル２がさらされた熱流と浸食とから保護される
。
【００２０】本発明に係る熱シールドは、中心部におい
て発生したプラズマが極めて激しい熱流を吐出する熱核
反応炉において取付けられた必要不可欠な構成要素の保
護のために使用される。ただし、　耐火性材料の構成要
素の温度が限定されていなければならない炉のような産
業設備にも、本発明に係る熱シールドを適用することが
できる。係る場合においては、熱シールドの構成部材の
頻繁で急速な取り替えを許容する。
【００２１】なお、本実施例においては熱核反応炉に適
用しているが、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、
本発明においては他のもの、例えば　　本発明に係る熱
シールドは、スペースシャトルのごとく、地球の大気に
再突入する乗り物等、本発明を実施するうえで好適なも
のを用いることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、多量の熱による弊害に苦慮することのない熱シール
ドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持構造における、タイル及びその固定手段を
示す斜視図である。
【図２】図２Ａは図１及び図２Ｂに示す支持構造のタイ
ルの取付けた状態を示す断面図であり、図２Ｂは同支持
構造のタイルの取付けた状態を示す断面図である。
【図３】図３Ａ及びは図３Ｂは同支持構造の側面図であ
る。
【図４】同支持構造のタイルを取付けた状態を示す斜視
図　である。
【符号の説明】
２　　タイル ４　　支持構造 ８　　板ばね １０　　ロッキングアーム １２　　開口部 １４　　冷却ダクト ３０　　固定ねじ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　良好な熱伝導性材料から作られた支持
    構造と、内部に冷却媒体が流れることにより冷却される
    平行六面体の耐高熱性材料から造られた保護タイルと、
    各々のタイルと支持構造との間に弾性固定手段を介して
    固定された形成層から構成される熱シールドにおいて、
    　各タイルの前記弾性固定手段は、タイルの裏面に第一
    の端部を固定されたタイロッドと、当該タイロッドに垂
    直をなすようにその第二の端部に設けてなる板ばねとタ
    イルとの間を前記タイロッドの側面を摺動することによ
    り可動する可動式のロッキングアームとを備え、当該ロ
    ッキングアームは固定手段によって付勢されてなる前記
    板ばねの各端部にそれぞれ接する支圧面とを備えたこと
    を特徴とした熱シールド。
  2. 【請求項２】　　前記固定手段は、タイルの裏面に面す
    る前記ロッキングアームの両端部の固定穴に締結し、こ
    のタイルの表面から小径の開口部を通して頭部を望むこ
    とができる少なくとも２つの固定ねじであることを特徴
    とした請求項１記載の熱シールド。
  3. 【請求項３】　　前記固定穴を形成してなる支持構造の
    接触面は、支持構造上に置かれた形成層にタイルの裏面
    が接触した時に板ばねが作動可能なように固定ねじによ
    り前記溝に固定してなるロッキングアームを受けるため
    の溝を有し、タイルの裏面とこの裏面の下に存するロッ
    キングアームの各端部とが離間した状態における、タイ
    ルの裏面とロッキングアームの各端部との距離は、タイ
    ルと支持構造との間に前記形成層を固定するために必要
    な板ばねの圧縮を許容するように、前記溝の深さよりも
    小さいことを特徴とした請求項３記載の熱シールド。
  4. 【請求項４】　　前記支持構造は互いに平行な冷却ダク
    トを有し、前記溝は前記ダクトに平行をなすことを特徴
    とした請求項１記載の熱シールド。
  5. 【請求項５】　　前記支持構造は互いに平行な冷却ダク
    トを有し、前記溝は前記ダクトに平行をなすことを特徴
    とした請求項２記載の熱シールド。
  6. 【請求項６】　　前記支持構造は互いに平行な冷却ダク
    トを有し、前記溝は前記ダクトに平行をなすことを特徴
    とした請求項３記載の熱シールド。
JP3091367A 1990-03-30 1991-03-29 熱シールド Withdrawn JPH04225784A (ja)

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