(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維を備えた材料製の断熱体（１１、１１’）であって、該断熱体（１１、１１’）が少なくとも二つの部品（１３、１３’）から組み立てられ、少なくとも二つの組立てられた部品（１３、１３’）の各々が少なくとも一つの接続素子（１７、１７’）を有し、前記少なくとも二つの組立てられた部品（１３、１３’）の接続素子（１７、１７’）が、アンダーカット（１９）を形成するように嵌め込みで係合し、且つ圧入部を形成するように圧力嵌めで係合する、断熱体。
【請求項２】
前記少なくとも二つの組立てられた部品（１３、１３’）の接続素子（１７、１７’）が、前記断熱体（１１、１１’）の部品（１３、１３’）に直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の断熱体。
【請求項３】
前記接続素子（１７、１７’）を含む前記部品（１３、１３’）のうち少なくとも一つが、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる均一なフェルトから製造されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱体。
【請求項４】
前記接続素子（１７、１７’）を含む前記部品（１３、１３’）のうち少なくとも一つが、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる軟質フェルト、又は炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる硬質フェルトである同一の物質から製造されていることを特徴とする請求項３に記載の断熱体。
【請求項５】
前記断熱体（１１）が中空形状として形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項６】
前記部品（１３、１３’）が平坦であるが、中空形状の壁を形成し、各アンダーカット（１９）が前記壁の面法線に対して横方向に有効であることを特徴とする請求項５に記載の断熱体。
【請求項７】
前記部品（１３、１３’）のうち少なくとも二つが、蟻継ぎ接続を用いて組み立てられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項８】
前記接続素子が、実継ぎの矩形の溝（３０）及び該溝（３０）に嵌るさね（３１）として設計されていて、前記溝及び前記さねの各々が、アンダーカット（１９）を形成するように互いに傾斜した側面（２１）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項９】
長手方向に沿って、前記溝（３０）及び前記さね（３１）のいくつかの部分が、アンダーカットを形成していないことを特徴とする請求項８に記載の断熱体。
【請求項１０】
前記部品（１３、１３’）がプレートとして形成されていて、前記接続素子（１７、１７’）が、各プレートの少なくとも二つの対向する細い側部（１４）に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項１１】
平坦な部品（１３、１３’）の接合面（１５、１５’）が、面法線の方向に沿って少なくとも一つの段差（２７）を形成していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の断熱体（１１、１１’）を製造する方法であって、
炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維を備えた材料製の少なくとも二つの部品（１３、１３’）を提供するステップであって、アンダーカット（１９）を形成する嵌め込み係合用の少なくとも一つの接続素子（１７、１７’）が、少なくとも二つの組立てられる部品（１３、１３’）に設けられる、ステップと、
前記部品（１３、１３’）を組み立てて、前記接続素子（１７、１７’）を結合させることによって断熱体（１１、１１’）を形成するステップと、を備えた方法。
【請求項１３】
前記接続素子（１７、１７’）が、軟質フェルト又は硬質フェルトである均一なフェルト材料の部品ブランクの表面を機械加工することによって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記部品（１３、１３’）を提供する際に、圧入部用の許容差が前記接続素子（１７、１７’）に設けられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高温炉の内側を覆う（ライニングする）ための、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維を備えた材料（特に硬質フェルト等）製の断熱体に関し、その断熱体は、少なくとも二つの部品から組み立てられる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、不活性雰囲気において８００℃以上で行われる高温プロセスでは、使用される断熱材料に高い熱的及び機械的要求が課される。炭化及び任意でグラファイト化フェルトが、例えば、高温炉の内側を覆い（ライニングして）、加熱チャンバを冷たい外壁から分離するための断熱体用の材料となることが多い。一体成形（単一ピース）の断熱体の製造（例えば、未硬化の樹脂で含浸させたフェルト層をマンドリル上に巻き付けた後で、フェルト材料を硬化させることによって行われる）と比較すると、複数の部品から断熱体を製造することは、無駄になる材料が低レベルになり、フェルト材料の後続の高温処理がより効率的になるという利点を有する。
【０００３】
特許文献１には、高温に耐えることができる断熱体の製造方法が開示されていて、特に、０．０２から０．３ｇ／ｃｍ３の間の密度に圧縮される膨張グラファイトに基づいた材料製の複数の湾曲したセグメントを互いに組み合わせて、中空シリンダー状部品を形成する。個々のセグメントの凝集は、平坦な異方性グラファイト粒子を含有する炭化バインダによって確実なものにされる。更に、グラファイトフィルムが、中空シリンダー状断熱体の内側表面にも配置される。
【０００４】
特許文献２には、反応炉用の断熱体が開示されていて、その断熱体は、炭素繊維材料から製造され、複数のプレート状の個別部品で構成される。個別部品を、追加の接続素子を用いて、“実継ぎ（実はぎ）”によって結合させることができる。
【０００５】
しかしながら、複数の個別部品で構成される既知の断熱体の問題点の一つは、隣接する部品間の移行部、つまり接合面において部品の機械的及び熱的特性を維持することができないという点である。これは、部品が互いに接着されるか係合される場合に顕著になる。従って、移行部を介して生じる熱伝導損失及び弱い機械的安定性の危険性が存在するが、これは本質的に望ましくない。こうした熱伝導損失を防止して、機械的安定性を維持するため、グラファイト、炭素繊維ベースの複合材料、又は金属製の追加素子を接合面に提供することができる。しかしながら、これは、非常に複雑であり高い製造及び保管コストを伴う材料の積層及び／又は異なる複数材料の集積をもたらす。更に、機械的安定性と耐熱性とが構造的に分離していることに起因して、部品の最適な材料特性が局所的に発揮されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１８５２２５２号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／１０６５８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の一課題は、複数の部品から単純且つコスト効率的に製造することができ、また、多様な部品間の移行領域において確実な断熱作用及び十分高い機械的安定性も有する断熱体を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する断熱体、特に、特に高温炉の内側を覆う（ライニングする）ための、炭化繊維及び/又はグラファイト化繊維を備えた材料製の断熱体によって達成され、その断熱体は、少なくとも二つの部品から組み立てられ、少なくとも二つの組み立てられた部品の各々が、少なくとも一つの接続素子を有し、少なくとも二つの組み立てられた部品の接続素子は、アンダーカットを形成するように、少なくとも嵌め込み（ｆｏｒｍ‐ｆｉｔｔｉｎｇ）で係合し、更には、嵌め込み及び圧力嵌め込み（ｆｏｒｃｅ‐ｌｏｃｋｉｎｇ）で係合する。
【０００９】
本発明によると、少なくとも一つの接続素子が、少なくとも二つの組み立てられた部品に各々設けられ、つまり、部品が組み立てられると接続素子がアンダーカットを形成するように少なくとも嵌め込みで係合して接合面の少なくとも一部に、接続素子が設けられる。アンダーカットのため、接続部は、接触している接合面において互いに確実に保持されて、好ましくは、相互に垂直な空間上の六方向のうち五方向において保持されて、高温炉の動作条件においても分離不能となる。これは、部品の複雑な接着の必要性をなくす。好ましくは、六番目の空間方向における移動は、圧力嵌め接続によって制限される。このことは、鋼帯等の追加の補強素子を省略することができることを意味し、製造及び保管のコストを顕著に削減する。本発明の更なる利点は、アンダーカットが、接合面における熱伝導損失に対する障壁を形成する点であり、このことも、接合を覆う追加の断熱部品を省略することができることを意味する。更に、異なる複数の物質のビルドアップが存在しないので、熱伝導率、厚さ、圧縮強度、曲げ強度等の重要な材料特性の不連続性を確実に回避することができる。従って、本発明は、製造が単純で、自立していて、重要な材料パラメータに関して均一な断熱体を提供し、また、複数の部品から構築されるので、例えば、多様な炉の幾何学的形状といった多様な応用での仕様に簡単に適合することができる。
【００１０】
好ましくは、相互に直交する空間上の六方向のうち五方向において接触する接合面において、部品が少なくとも嵌め込みで互いに保持される。好ましくは、六番目の空間方向における移動は、圧力嵌め接続のみによって制限される。
【００１１】
断熱体の特に高い安定性を得るため、断熱体を組み立てる全ての部品の各々が、少なくとも一つの接続素子を有することが好ましく、少なくとも二つの組み立てられた部品の接続素子が、アンダーカットを形成するように係合する。
【００１２】
好ましくは、部品は、接続素子のみを用いて組み立てられ、つまり、接着剤や、クランプ等は使用されない。これは、断熱体において、材料特性における望ましくない不連続性及び熱伝導損失をもたらし得る異種材料を回避する。
【００１３】
好ましくは、少なくとも二つの組み立てられた部品の接続素子は、圧入部を形成するように圧力嵌めでも係合して、圧入部は、嵌め込み接続に加えて圧力嵌め接続を生じさせて、不測の分離に対する接続部の安定性を更に向上させる。このように嵌め込み接続及び圧力嵌め接続の組み合わせは、高い熱的及び機械的ストレス下においても、関連部品の確実で丈夫な凝集を保証する。
【００１４】
本発明の好ましい一実施形態によると、少なくとも二つの組み立てられた部品の接続素子は、断熱体の部品に直接形成される。言い換えると、各接続素子は、断熱体の関連部品の一体部分である。これによって、コストのかかる追加部品の取り付けの必要性がなくなる。更に、部品が関連する接続素子に一体結合される場合には、接合強度が特に高くなる。
【００１５】
本発明の特に好ましい実施形態によると、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品（接続素子を含む）が、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる均一なフェルトから製造される。このタイプのフェルトは、耐高温性を有すると共に、高い機械強度を有し、高温環境における断熱体用に特に適した材料となる。
【００１６】
更に好ましくは、少なくとも一つの部品、より好ましくは全ての部品（接続素子を含む）を、同一の材料から製造し、その材料は、好ましくは炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる軟質フェルト（特に、含浸フェルト）、又は、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなる硬質フェルトである。このことは、熱伝導率又は強度における望ましくない不連続性を防止し、また、二つの組み立てられた部品間の接触点を介した望ましくない熱損失も防止する。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態によると、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品が、０．０１から０．５０ｇ／ｃｍ３の間、好ましくは０．１０から０．２５ｇ／ｃｍ３の間、より好ましくは０．１３から０．２０ｇ／ｃｍ３の間の圧力を有するフェルトから製造される。こうした特性を有するフェルトは、上記タイプの断熱体の製造に特に適していることがわかっている。
【００１８】
本発明の更に他の好ましい実施形態によると、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品が、５から５００ｍｍの間、好ましくは２０から２５０ｍｍの間、より好ましくは４０から１２０ｍｍの間の厚さを有するフェルトから製造される。こうした特性を有するフェルトは、上記タイプの断熱体の製造に特に適していることがわかっている。
【００１９】
更に、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品が１００００ｍｍ未満、好ましくは、１０００ｍｍ未満、より好ましくは１００ｍｍ未満の長さを有する炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維からなるフェルトから製造されると、安定性及び断熱作用に関する特に優れた結果が得られる。
【００２０】
本発明のコンセプトの発展では、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品を、炭素質バインダを含有するフェルトから製造することが提案される。原理的には、全ての既知のバインダをこの目的のために使用することができ、特に優れた結果が、フェノール樹脂、ピッチ、フラン樹脂、フェニルエステル、エポキシ樹脂、上記化合物のうち二種以上の任意の組み合わせから成る群から選択されたバインダを用いることによって、達成される。このようなバインダを含有するフェルトは、断熱体用に特に適した材料となる。
【００２１】
更に、本発明の有利な実施形態では、少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品が、ＤＩＮ  ５１９３６に準拠して測定すると、２０００℃において、最大１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、より具体的には最大０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有するフェルトから製造される。これは、高温システムにおける熱伝導損失を十分に防止する。
【００２２】
本発明の更に好ましい実施形態によると、断熱体の少なくとも一つの部品、好ましくは全ての部品が、ＤＩＮ  ＥＮ  ６５８‐３に準拠して測定した圧縮強度、及び／又は、ＤＩＮ  ＥＮ  ６５８‐２及びＤＩＮ  ５１９１０に準拠して測定した曲げ強度として、少なくとも０．２ＭＰａ、好ましくは少なくとも０．５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも０．８ＭＰａの値を有するフェルトから製造される。
【００２３】
更に、本発明においては、中空形状、好ましくは中空シリンダーとして断熱体を形成することが有利であるとわかっている。このような中空形状は、それ自体が、高温炉の加熱チャンバのライニングに特に有用なものとなる。この配置構成では、加熱チャンバが、内壁に配置された中空型の断熱体によって、内壁を介した熱損失から保護される。高温炉は、適切なサイズの断熱中空シリンダーを用いて、例えば上部開口部を介して中空シリンダーを設置することによって簡単に断熱可能なシリンダー状加熱チャンバを有することが多い。
【００２４】
好ましくは、部品は、平坦であり、中空形状の壁を形成し、各アンダーカットが、壁の面法線に対して横方向に有効となる。面法線に対して横方向に有効なアンダーカットは、壁が“ばらばらになること”を確実に防止する。より好ましくは、アンダーカットは、壁の面法線に対して横方向にのみ有効である。これは、アンダーカットが無効である方向において、多数の部品を接合又は結合することを可能にして、組み立てを簡単にする。
【００２５】
本発明のコンセプトの更なる発展では、嵌め込み型の蟻継ぎ接続部によって、断熱体の少なくとも二つの部品、好ましくは全ての部品を接合することが提案される。蟻継ぎの鋭くない側面によって、蟻継ぎ接続部は、補強楔効果を提供することができ、比較的高い強度を提供して、特に、横方向力及び張力の両方を伝えることができる。
【００２６】
この場合、各蟻継ぎ接続部の開口角は、５°から８５°の間、好ましくは１５°から７５°の間、より好ましくは３０°から６０°の間のとなり得る。このような開口角は、接続強度に関して特に有利であることがわかっている。
【００２７】
本発明の他の実施形態によると、接続素子は、矩形の実継ぎの溝及びさねとして設計され、溝及びさねの各々が、アンダーカットを形成するように互いに傾斜した側面を有する。傾斜側面を提供することによって、横方向力を吸収することのみに適した“実継ぎ”接続部が、横方向力及び張力の両方を吸収するアンダーカットを有する蟻継ぎ状接続部となる。
【００２８】
本発明のコンセプトの発展では、実継ぎの二つの対向する傾斜側面の間の角度を、１５°から３０°の間、より好ましくは２０°から２４°の間とすることが提案される。これは、特に安定な接続部を提供する。
【００２９】
更に、さねの幅・対・関連する部品の幅の比率は、好ましくは１：１．５から１：５の間、より好ましくは１：２から１：３の間である。この構成は、完成品の断熱体の熱的及び機械的特性に関して特に有利である。
【００３０】
本発明の更なる実施形態は、長手方向に沿って見ると、さね及び溝のいくつかの部分がアンダーカットを有さず、好ましくは圧入部も形成しない。そして、アンダーカットが効果的にバイパスされ、部品が係合する状態に戻された時にのみ有効となるように、部品を互いにずらして接合することができる。これは、特に簡単な組み立てを可能にする。何故ならば、組み立てられる二つの部品が互いにカバーしなければならない経路が顕著に短くなるからである。いくつかの部分におけるアンダーカットの省略は、圧入部の追加的な使用と共に特に有利であり、圧入部の摩擦接続が追加的な抑制効果を生じさせる。この場合、短い経路は、圧入部内部の摩耗を少なくする。
【００３１】
この配置構成での実継ぎは、規則的な間隔でアンダーカットを有さず、好ましくは圧入部も有さない領域を画定する。例えば、一つの部品の側部に沿って見ると、アンダーカットを有さず、好ましくは圧入部も有さない領域を、１５０ｍｍから２５０ｍｍ毎に提供することができる。
【００３２】
断熱体は、長手軸を定め、その長手軸に沿って順々に配置された部品の複数の列で構成され、二つの隣接する列の接合面は、長手軸に対して相互にずらされて、好ましくは、部品の半分の長さで相互にずらされる。これは、ずらされたレンガのレンガ壁と同様に、部品間の頑丈な結合を生じさせる。原理的には、任意の所定長さの中空形状又はチューブをこの方法で構築することができる。
【００３３】
一つの列の部品は、好ましくは、アンダーカットを形成せずに組み立てられ、組み立て中に部品を組み合わせることを簡単にする。
【００３４】
より単純な製造及び取り扱いのため、また、機械的安定性を上昇させるため、各接続素子の凸部と凹部との間の縁を丸くすることが有利であることがわかっていて、丸くされた縁の曲率半径は、好ましくは１ｍｍから１０ｍｍの間、より好ましくは３ｍｍから７ｍｍの間である。
【００３５】
更に、部品をプレートとして形成することが好ましく、接続素子が、少なくとも二つの対向する細い側部に設けられて、好ましくは、各プレートの四つ全ての細い側部に接続素子が設けられる。各プレートの二つの対向する細い側部のみに接続部を提供することは、特に簡単な製造を可能にする。
【００３６】
本発明の更に好ましい実施形態によると、プレートは平坦であり、接合面は、プレートの平坦な面に直角に延伸する。これは、断熱体が必要とされることの多い大型の壁状構造体の構築に特に対応している。
【００３７】
本発明の代替実施形態によると、プレートは同じ様に平坦であるが、接合面が、プレートの平坦な面に対して略１°から８５°の間、好ましくは３０°から７５°の間、より好ましくは４５°の角度を成す平面内に延伸する。このようにして、例えば多角形断面を有する中空形状を簡単に構築することができる。このような多角形断面の中空形状は、特により複雑に湾曲した形状の構造体を近似するのにも使用することができ、平坦な部品が、湾曲した部品よりも製造が簡単でより柔軟に使用可能である点を活用する。
【００３８】
平坦な部品の接合面は、面法線の方向で見て少なくとも一つの段差を形成することもできる。二つの部品が結合される接合面におけるこのような段差設計は、断熱体の断熱効果及び強度を更に上昇させることができる。
【００３９】
この点に関して、一実施形態では、面法線の方向で見た場合に接合面が一つ又は複数の段差によって等しい幅の接合領域に分割されることが特に有利であることがわかっている。
【００４０】
また、特定の接合面の少なくとも一つの接合領域において、接合素子が設けられないこともあり、この場合、面法線の方向で見て、接合素子が設けられた一つ又は複数の接合領域の幅・対・接合素子が設けられていない一つ又は複数の接合領域の幅を、少なくとも１：１、好ましくは２：１や３：１とすることが好ましい。従って、例えば、部品の厚さ方向に対して歯状の接合領域は、歯状ではない接合領域よりも大きく、十分な安定性を確実なものとする。
【００４１】
また、本発明は、断熱体、特に上記タイプの断熱体の製造方法に関する。本発明によると、炭化繊維及び／又はグラファイト化繊維を備えた材料製の少なくとも二つの部品が提供され、アンダーカットを形成する嵌め込み係合用の少なくとも一つの接続素子が、組み立てられる少なくとも二つの部品に設けられる。そして、部品を組み立てて、接続素子を結合することによって、断熱体を形成する。部品の結合は、アンダーカットを有する嵌め込み接続部を形成し、断熱体の使用中における二つの部品の不測の分離を確実に防止する。接続部を、圧力嵌めの圧入部を用いて任意で補助することができる。
【００４２】
好ましくは、接続素子は、均一なフェルト材料、好ましくは、軟質フェルト（特に含浸フェルト）又は硬質フェルトの部品ブランクの表面を機械加工することによって形成される。機械加工を、例えば研削、フライス加工、のこぎり、ドリル穴開け、切断によって行うことができる。この方法では、別々の接続素子を製造して、部品に取り付ける必要がなく、断熱体の製造を単純にする。更に、異種材料が多かれ少なかれ自動的に回避されて、断熱体の熱伝導率を特に均一にする。
【００４３】
部品を提供する際、圧入部用の許容差（遊び）を接続素子に設けることが好ましく、その許容差は、好ましくは最大０．５ｍｍ、より好ましくは最大０．２５ｍｍ、最も好ましくは０．０１ｍｍから０２ｍｍの間である。既存の嵌め込み接続に加えて、圧入部は圧力嵌め接続を提供し、これは、機械的強度を上昇させるだけではなく、接合面の領域における均一な熱伝導率を保証する。
【００４４】
本発明のコンセプトの発展では、各接合工程において、第一接合方向に二つの部品を滑らせて結合し、第一接合方法とは異なる第二接合方向において、部品を互いに移動させて、第一接合方向において有効な接続素子のアンダーカットを形成する。これは、断熱体の組み立てを促進する。何故ならば、過度の力を必要とせずに、部品を互いに接合することができるからである。
【００４５】
以下、図面を参照して、本発明を例示するものであって限定するものでは例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】本発明の第一実施形態に係る断熱体の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの断熱体の側面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る断熱体の斜視図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る断熱体の斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第四実施形態に係る断熱体の部品の斜視図である。
【図４Ｂ】組み立てられた複数の図４Ａの部品を示す。
【図５Ａ】本発明の第五実施形態に係る断熱体の部品の斜視図である。
【図５Ｂ】組み立てられた複数の図５Ａの部品を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１Ａ及び図１Ｂでは、シリンダー長手軸Ｌを有する中空シリンダー状の断熱体１１が、高温システムにおける熱損失を最少にするために用いられる。断熱体１１は、複数の部品１３から製造され、各部品は、炭化繊維ベースの硬質フェルト製である。例えば、硬質フェルトは、０．２ｇ／ｃｍ３の密度、１ＭＰａの圧縮強度、１ＭＰａの曲げ強度、そして、２０００℃において０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）の半径方向における熱伝導率を有する。
【００４８】
図１Ａ及び図１Ｂに示される本発明の第一実施形態では、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝状（鳩尾型）の接続素子１７が、部品つまりシリンダーセグメント１３の半径方向端面１４に設けられて、アンダーカット１９を形成するように嵌め込みで係合する。対照的に、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７は、シリンダーセグメントの軸方向端面１６には設けられない。
【００４９】
蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７を設けるため、フェルト材料を硬化及び熱処理（例えば、炭化及び任意でグラファイト化）した後、シリンダーセグメント１３を、対向する端面１４において好ましくは機械加工する。機械加工中に、０．０１ｍｍから０．０２ｍｍの幾何学的な許容差（遊び）が対向する面に設けられる。機械加工に続いて、シリンダーセグメント１３を、シリンダー長手軸Ｌに直角に延伸する接合方向Ｆ１で組み合わせて、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７を係合させる。蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７の傾斜した側面２１が、円周方向において有効でありシリンダーセグメント１３の脱離を確実に防止するアンダーカット１９を形成する。機械加工中に設けられる許容差によって、アンダーカット１９と共に機能する圧入部が追加的に設けられる。驚くべきことに、このような接合は、シリンダーセグメント１３のフェルト材料の残りの部分と同じ熱伝導率を有することがわかった。嵌め込み接続及び圧力嵌め接続の組が、特に確実な接合を提供し、高温システムにおける高い熱的及び機械的要求下でも断熱体１１の高い安定性を維持する。接合が部品自体と同じ材料で構成されるので、熱伝導率や曲げ強度といった材料特性の望ましくない不連続性が回避される。シリンダーセグメント１３及び蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７の一体形成は、製造及び保管のコストも低下させる。更に、接合面１５の広がりが低く抑えられる。
【００５０】
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、中空シリンダー状の断熱体１１は、シリンダー長手軸Ｌに沿って順々に配置されたシリンダーセグメント１３の複数の列２３で構成され、二つの隣接する列２３の接合面１５は、セグメントの半分の長さで軸方向にずらされている。このようにして、任意の所定長さのチューブ状の断熱体１１を簡単に構築することができる。
【００５１】
好ましくは、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７は３０°から６０°の間の開口角を有する。更に、二つの対向するシリンダーセグメント１３上での蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７の均一な分布が有利であることがわかっている。
【００５２】
蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７の凸部と凹部との間の縁２５は、５ｍｍの曲率半径で丸められるが、これは、図１Ａ及び図１Ｂでは見て取ることができない。
【００５３】
上記蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７を用いて、シリンダーセグメント１３を相互接続するだけではなくて、プレート状の平坦な部品１３’を相互接続して、プレート状の平坦な断熱体１１’を得ることもできる。このようにして相互接続された二つの平坦な部品１３’が図２に示されている。図１Ａ及び図１Ｂに係る実施形態との他の違いは、接合面１５’が、段差設計を有し、つまり、段差２７によって同じ幅の二つの接合領域２８、２９に分割されている点である。図２に示される実施形態では、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７が、二つの接合領域２８、２９のうち一方のみに設けられている。代わりに、蟻継ぎのほぞ及び蟻溝１７を、両方の接合領域２８、２９に設けることもできる。
【００５４】
より複雑な形状が要求される特定の応用では、図２に係る平坦な部品１３’を図１Ａ及び図１Ｂに係るシリンダーセグメント１３と組み合わせることもできる。更に、複雑な形状及び所定の曲率を有する部品を提供して、シリンダーセグメント１３又は平坦な部品１３’と適切に組み合わせることもできる。
【００５５】
図３は、蟻継ぎ接続部１７の代わりに、実継ぎ（実はぎ）接続部１７が設けられた本発明の実施形態を示す。
【００５６】
具体的には、接合面１５全体にわたって延伸する矩形の溝３０と、溝に嵌るさね（突起部、実）３１とが設けられ、溝３０及びさね３１の側面３１はそれぞれ、２０°から２４°の開口角で互いに傾斜していて、アンダーカット１９を形成している。図２に係る実施形態のように、形成されるアンダーカット１９は、平坦な部品１３’が分離することを防止する。溝３０及びさね３１を形成する際に、０．０１ｍｍから０．２ｍｍの許容差が設けられて、平坦な部品１３’をあわせる際に接合方向Ｆ１に沿った圧入部を形成する。これが、アンダーカット１９によって補われて、頑丈な断熱接合を形成する。さね３１の幅・対・対応する平坦な接続部品１３’の厚さの好ましい比率は、１：２から１：３の間である。
【００５７】
アンダーカット１９は、規則的な間隔で中断され、つまり、溝３０とさね３１が、アンダーカットを有する領域３３とアンダーカットを有さない領域３４とが交互になったものとなる。従って、組み立て中において、アンダーカットを有さない二つの領域３４が合致するように、二つの部品１３’を互いにずらすことができる。この配置構成では、部品１３’を、第一接合方向Ｆ１にスライドさせ、接合面１５は最初互いにゆるく接したものとなる。第一接合方向Ｆ１に直角に延伸する第二接合方向Ｆ２に沿って平行に部品１３’を移動させることによって、アンダーカット１９が係合して、対向する部品１３’の間に嵌め込み接続及び圧力嵌め接続の組み合わせが形成される。
【００５８】
図４Ａ及び図４Ｂに示される本発明の更なる実施形態では、図３に係る実施形態のように、矩形の溝３０及び対応するさね３１が、多数の平坦な部品１３’の両端面に設けられる。この場合も、アンダーカットが規則的な間隔で中断され、つまり、溝３０とさね３１が、アンダーカットを有する領域３３とアンダーカットを有さない領域３４とが交互になったものとなる。
【００５９】
図４Ａに見て取れるように、溝３０が形成された接合面１５は、プレート平面に直角な平面に延伸している。しかしながら、さね３１を有する接合面１５は、プレート平面と１°から８５°の間の角度を成している。このようにして、図４Ｂに示されるように、平坦な部品１３’から、中空形状を簡単に構築することができる。このようにしてチューブやシリンダー等の閉じた形状を形成する場合、偶数の部品１３’が有利であることがわかっている。このようにして、一方では、対称に広がる均一な機械的負荷に対する支圧強度が可能とされ、他方では、はじめ、個別素子から半分のシェルを二つ構築して、平面に沿って移動させることによる最終的な接合プロセスにおいて、半分のシェルを相互接続することも可能となる。
【００６０】
図５Ａ及び図５Ｂに示される本発明の更なる実施形態では、図３、図４Ａ及び図４Ｂに係る実施形態のように、矩形の溝３０及び対応するさね３１が、多数の平坦な部品１３’の両端面に設けられる。この場合も、アンダーカットが規則的な間隔で中断され、つまり、溝３０とさね３１が、アンダーカットを有する領域３３とアンダーカットを有さない領域３４とが交互になったものとなる。しかしながら、この実施形態の部品１３は、シリンダー状の曲率を有し、図５Ｂに示されるように、複数の部品１３を組み立てて、中空シリンダー状の部品を形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１１、１１’  断熱体
１３、１３’  部品／シリンダーセグメント
１４  半径方向端面
１５、１５’  接合面
１６  軸方向端面
１７、１７’  接続素子
１９  アンダーカット
２１  側面
２３  列
２５  縁
２７  段差
２８  第一接合領域
２９  第二接合領域
３０  溝
３１  実（さね）
３３  アンダーカットを有する領域
３４  アンダーカットを有さない領域
Ｌ  シリンダー長手軸
Ｆ１  第一接合方向
Ｆ２  第二接合方向
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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