(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に形成されたフェルト状断熱材とこのフェルト状断熱材が形成する格子のそれぞれの孔に組み込まれた複数のタイル状断熱材とにより形成されたシート状の複合断熱材、および同複合断熱材の両面にそれぞれ配設されフェルト状断熱材に耐熱糸により縫い合わされて固定された耐熱クロスにより形成されたことを特徴とする耐圧縮型可撓断熱材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙往還機等の機体外表面に装着される耐圧縮型可撓断熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の宇宙往還機の機体外表面に装着される断熱材としては、セラミックタイル（機体の風上側に適用）と可撓断熱材（機体の風下側に適用）が用いられてきた。
【０００３】
まず、上記セラミックタイルについて、図３によりその詳細を説明する。セラミックタイル０１は、固形の断熱材であり、機体形状に合わせて削り出し、機体の主構造８にフィラーバー８ａやシップ８ｂを介して装着される。このセラミックタイル０１の縦横寸法は、機体の主構造８の変形に追従させるため、約３００mm程度の大きさである。
【０００４】
また、セラミックタイル０１は、熱膨張するために、タイル同士の境界にギャップを設ける必要があり、更に、空力加熱による温度上昇を防ぐためにセラミックタイル同士の高さ差を許容値内にする必要がある。
【０００５】
次に、上記可撓断熱材について、図４によりその詳細を説明する。可撓断熱材は、側部にテープ材０３が設けられたフェルト状断熱材０２を耐熱クロス４，５ではさんで縫い合わせたブランケットであり、機体形状に合わせて手で曲げて装着することができるものである。可撓断熱材は機体変形に追従でき、縦横寸法は任意に設定可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の断熱材であるセラミックタイル及び可撓断熱材の課題について、以下に説明する。
【０００７】
（１）セラミックタイルは、縦横寸法を大きくできないことと、機体形状に合わせて削り出すことから部品点数が多くなり、コスト高となる。また、タイルの合わせ部分のギャップ及び高さ差をコントロールする必要があり、装着に手間がかかり、コスト高である。
【０００８】
（２）可撓断熱材は、小さな荷重で厚さが変化してしまい、機体の風上側への適用は難しい。また、製造精度が劣り、図４（ｂ）に示すように表面に凹凸が発生する。
【０００９】
本発明は、上記のそれぞれの断熱材が有する課題を解決し、可撓性を有し、大型化が可能で機体への取付けが容易となり、厚さ方向について高い製造精度の確保が可能であり、圧縮荷重に対して変形のない断熱材を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る耐圧縮型可撓断熱材は、格子状に形成されたフェルト状断熱材とこのフェルト状断熱材が形成する格子のそれぞれの孔に組み込まれた複数のタイル状断熱材とにより形成されたシート状の複合断熱材、および同複合断熱材の両面にそれぞれ配設されフェルト状断熱材に耐熱糸により縫い合わされて固定された耐熱クロスにより形成されたことを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る耐圧縮型可撓断熱材は、宇宙往還機等の主構造の表面に接着剤により貼付されるものであり、可撓性を有するフェルト状断熱材と、厚さ方向の形状保持に有効なタイル状断熱材とにより形成された複合断熱材がベース材料となっている。
【００１２】
そのため、本発明に係る耐圧縮型可撓断熱材についても、フェルト状断熱材により可撓性を有するものとなり、断熱材の単品の大型化が可能となるため、宇宙往還機等の主構造の表面への取付けが容易となる。
【００１３】
また、タイル状断熱材により厚さ方向の形状保持が可能となるため、耐熱クロスの縫製時の圧縮変形を防止することができ、高い製造精度の確保が可能になるとともに、圧縮荷重による変形の防止が可能となり、機体風上側への適用が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態に係る耐圧縮型可撓断熱材について、図１により説明する。なお、本実施形態は、その温度が１０００〜１３００℃となる宇宙往還機の主構造８の表面に配設されるものである。
【００１５】
図１に示す本実施形態に係る耐圧縮型可撓断熱材は、格子状に形成されたフェルト状断熱材１、同フェルト状断熱材１により形成された格子の孔にそれぞれ組み込まれた複数のタイル状断熱材２、上記フェルト状断熱材１とタイル状断熱材２により形成された複合断熱材３の上面と下面にそれぞれ配設された耐熱クロス４，５、同耐熱クロス４，５を上記複合断熱材３を形成するフェルト状断熱材１に縫い合わせて固定する耐熱糸６により形成され、接着剤７により主構造８の表面に接着される。
【００１６】
本実施形態に係る耐圧縮型可撓断熱材は、可撓性を有する格子状のフェルト状断熱材１と厚さ方向の形状保持に有効なタイル状断熱材２を組み合わせた複合断熱材３がベース材料となって形成されている。
【００１７】
そのため、本実施形態に係る耐圧縮型可撓断熱材についても、可撓性を有するものとなり、断熱材の単品の大型化が可能となり、従来のその間に所定の寸法のギャップを設けてタイル状断熱材２を主構造８の表面に貼り付ける接着作業が不要となったため、主構造８への取付けが容易となった。
【００１８】
また、複合断熱材３のフェルト状断熱材１への耐熱クロス４，５の縫い合わせ時の圧縮変形をタイル状断熱材２が防ぐため、表面の平滑性を向上させ、高い製造精度の確保が可能となった。更に、タイル状断熱材２により圧縮荷重に対する変形をなくすことが可能となり、機体風上側に可撓断熱材を用いることが可能となった。
【００１９】
次に、本実施形態の耐圧縮型可撓断熱材を形成するそれぞれの材料について、その具体的な内容を詳細に説明する。フェルト状断熱材１の材質については、耐熱性の観点からセラミックス繊維を用いる。
【００２０】
このセラミックス繊維の中には、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素繊維があるが、耐圧縮型可撓断熱材に要求される低熱伝導率（０．０８４ kcal/mh℃  at５３８℃，大気中）及び低密度（０．１０g/cm3 ）を達成するものとして、シリカとアルミナよりなるムライト繊維、シリカ繊維及び炭化ケイ素ウィスカを混合した断熱材が最も有効である。この場合、シリカ繊維とムライト繊維の重量混合比を２対８とし、これに５wt% の炭化ケイ素ウィスカを加えたものが適当である。
【００２１】
フェルト状断熱材１の格子の大きさについては、タイル状断熱材２の圧縮弾性率、厚さ方向の圧縮力に対する圧縮許容厚さと要求される可撓性（曲げ曲率）により設定されるものであるが、宇宙往還機“ＨＯＰＥ”への適用を考慮し、図２に示すように縫合線の間隔を２５mmとし、２５mm幅の格子の中に１５mm幅のタイル状断熱材２を入れるものとした。
【００２２】
フェルト状断熱材１の格子の高さについては、断熱に必要な厚さにより決まるものであるが、上記“ＨＯＰＥ”の主構造を断熱するために必要な厚さとすることとして４０mm程度から１２０mm程度としている。
【００２３】
タイル状断熱材２については、耐熱性が１３００℃、圧縮弾性が２５３kgf/cm2 以上、圧縮強度が４．４kgf/cm2 以上、密度が０．１２g/cm3 以下、熱伝導率が０．０９５w/m ・Ｋ（at５５０℃  ０．０１atm ）以下とする必要がある。
【００２４】
この条件を満足するため、材質としては、フェルト状断熱材１と同様であるが、シリカ繊維とムライト繊維の重量混合比を７５対２５とし、これに３．６％の窒化ホウ素と５％の炭化ケイ素ウィスカを加えた配合組成のものを焼き固めたものが適当である。
【００２５】
耐熱クロス４，５については、その材質は、シリカ繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維があるが、高温側（１３００℃）の耐熱クロスには、シリカ繊維とアルミナ繊維を主成分としたクロスもしくは炭化ケイ素繊維のクロスが有効である。
【００２６】
耐熱クロス４，５のクロスの厚さは、繊り仕様で変化するが、本実施形態ではインターロック繊り仕様を想定しており、１mm〜３mm程度の厚さとなる。
【００２７】
耐熱糸６については、その材質は耐熱クロス４，５と同様であり、その太さは、撚糸の本数により変化するが、２ないし３本の撚糸としてφ０．５mm〜φ１．５mm程度の太さとしている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の耐圧縮型可撓断熱材は、格子状の可撓性を有するフェルト状断熱材とこの格子のそれぞれの孔に組み込まれ厚さ方向の形状保持を可能とする複数のタイル状断熱材とにより形成されたシート状の複合断熱材、および同複合断熱材の両面にそれぞれ配設されフェルト状断熱材に耐熱糸により縫い合わされて固定された耐熱クロスにより形成されるものとしたことによって、可撓性を有し、断熱材単品の大型化が可能となるため、宇宙往還機等の主構造の表面への取付けが容易となり、また、厚さ方向の形状保持が可能なため、耐熱クロスの縫製時の圧縮変形の防止ができ、高い製造精度の確保が可能になるとともに、圧縮荷重による変形防止が可能となり、機体風上側への適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る耐圧縮型可撓断熱材の説明図である。
【図２】上記一実施形態に係るフェルト状断熱材の格子の大きさについての説明図である。
【図３】従来のセラミックタイルの説明図である。
【図４】従来の可撓断熱材の説明図で（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。
【符号の説明】
１        フェルト状断熱材
２        タイル状断熱材
３        複合断熱材
４，５    耐熱クロス
６        耐熱糸
７        接着剤
８        主構造
【図１】
0003643841.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003643841.tif 000004
【図４】
0003643841.tif 000005