(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間に打上げて使用される電気炉のヒータの両端部をそれぞれ環状の止め具に支持し、これら止め具を半径方向および軸方向の固定ボルトで中間筒または蓋板に取付け、この中間筒の外周に断熱フォイルを介して外筒を設けるとともに、この外筒に前記中間筒を支持したことを特徴とする宇宙用電気炉。
【請求項２】
前記電気炉のヒータに電力を供給しかつヒータを位置決めする連結端子を嵌合凸部と嵌合凹部で構成し、これら嵌合凸部と嵌合凹部を前記中間筒と外筒との間に着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の宇宙用電気炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、宇宙空間に打ち上げて実験などに用いる宇宙用電気炉に関し、メイテナンスを容易とするとともに、熱損失を極力抑え、しかも打上げ時の振動などに耐え得る強度を確保できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙空間での高真空状態や無重力状態を利用して地上ではできない材料の開発などが行われつつあり、このため実験用の電気炉を宇宙空間にロケットなどで打上げて使用する。
【０００３】
宇宙空間で使用するため作られた電気炉は、たとえばその一例を図３および図４に示すように、内筒１とその外側を覆う外筒２とで二重筒構造とされ、内外筒１，２の間に鏡面の金属フィルムをわずかな間隔を明けて巻いた断熱フォイル３が設けられ、内筒１の内側が加熱室４とされる。そして、この加熱室４内に棒状のヒータ５が複数本円周方向等間隔に配置され、ヒータ５の両端部が環状の止め具６に挿通されて支持されており、これら２つの環状の止め具６が外筒２の外側まで貫通して半径方向および軸方向に配置される固定ボルト７によって締付けて固定するようになっている。
【０００４】
そして、ヒータ５への電力の供給のため加熱室４内のヒータ５に一端部が接続されたパワーリード８が外筒２の外部に導き出されて端子９に接続され、この端子９に図示しない電力ハーネスが接続されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような宇宙用の電気炉では、ロケットなどで打上げる際に振動が加わっても破損しないようにする必要があり、たとえばヒータ５を固定ボルト７で強固に固定する必要があるが、これら固定ボルト７を太くすると、この部分からの熱損失が大きくなり、１６００℃以上の高温まで加熱しようとすると多大な電力が必要になるという問題がある。
【０００６】
また、これまでは宇宙での実験期間が比較的短かくヒータ５の交換などメンテナンスを考える必要がなかったが、これから計画されている宇宙ステーションでは数か月以上の長期間の運用が予定され、ヒータ５の交換等の必要が生じる。
【０００７】
ところが、ヒータ５を交換しようとすると、外筒２の外側の固定ボルト７を外すとともに、電力供給用のパワーリード８も取り外さなければならず、作業が煩雑であり、限られた時間の宇宙実験を遅滞させるという問題がある。
【０００８】
また、新たなヒータ５を取付けようとすると、２つの環状の止め具６のボルト孔を固定ボルト７の位置に合わせるようにしなければならず、その位置合わせも煩雑であり、無重力ないし微少重力環境下での作業は一層大変となるという問題がある。
【０００９】
この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、打上げ時の振動などに対する強度を確保すると同時に、熱損失を極力抑えることができ、しかもヒータの交換などのメンテナンスも容易な宇宙用電気炉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】
上記問題点を解決するためこの発明の請求項１記載の宇宙用電気炉は、宇宙空間に打上げて使用される電気炉のヒータの両端部をそれぞれ環状の止め具に支持し、これら止め具を半径方向および軸方向の固定ボルトで中間筒または蓋板に取付け、この中間筒の外周に断熱フォイルを介して外筒を設けるとともに、この外筒に前記中間筒を支持したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明の請求項２記載の宇宙用電気炉は、請求項１記載の構成に加え、前記電気炉のヒータに電力を供給しかつヒータを位置決めする連結端子を嵌合凸部と嵌合凹部で構成し、これら嵌合凸部と嵌合凹部を前記中間筒と外筒との間に着脱可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
この発明の請求項１記載の宇宙用電気炉によれば、外筒の内側に中間筒を配置してヒータを支持する環状の止め具を半径方向および軸方向の固定ボルトで支持し、しかも中間筒を断熱フォイルを介して外筒に支持するようにしており、止め具の固定ボルトが外筒まで貫通しないようにして熱損失を極力抑えると同時に、柔構造の断熱フォイルを介して中間筒を支持することで打上げ時の振動などの吸収ができるようにしている。
【００１３】
さらに、中間筒ごとヒータの交換ができるようになり、メンテナンスも容易となる。
【００１４】
また、この発明の請求項２記載の宇宙用電気炉によれば、請求項１の構成に加え、ヒータへの電力供給用の連結端子を中間筒と外筒との間に設けて嵌合凸部と嵌合凹部で着脱できるようにしており、電気的な接続が簡単にできるとともに、ヒータの位置決めもでき、簡単にヒータの交換などのメンテナスを行うことができるようになる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。図1および図２はこの発明の宇宙用電気炉の一実施例にかかり、図１は縦断面図、図2は図1中のＡ−Ａ断面図および連結端子部分の拡大図である。
【００１６】
この宇宙用電気炉１０では、内筒１１とその外側を覆う外筒１２との間に底無し円筒状の中間筒１３が配置されて三重構造とされ、内筒１１の内側に円筒状の加熱室１４が形成されている。そして、三重構造の外側の外筒１２は円筒側板１２ａ，１２ｂが上下２分割構造とされてフランジ部１２ｃでボルトで連結されるとともに、両端部にそれぞれ蓋板１２ｄ，１２ｅがフランジ部１２ｆを介して連結されるようになっている。
【００１７】
これら内筒１１と中間筒１３との間および内筒１１の軸方向両端の外側には、鏡面の金属フィルムをわずかな間隔を明けて巻いた断熱用の断熱フォイル１５が介装されるとともに、これら断熱フォイル１５の外側を覆うように円筒部と両端部に分割した断熱用の断熱フォイル１６が介装され、中間筒１３と外筒１２との間を断熱して加熱室１４からの熱損失を極力防止するようになっている。
【００１８】
この加熱室１４内には、棒状のヒータ１７が円周方向等間隔に配置され、その軸方向両端部が環状の止め具１８に取付けられた碍子１８ａに嵌着されて支持されている。そして、ヒータ１７が支持された環状の止め具１８は、半径方向等間隔に４本配置された固定ボルト１９によって中間筒１３の外側で固定されるとともに、軸方向外側に配置された固定ボルト２０によって外筒１２の蓋板１２ｄ，１２ｅの外側で固定されている。これらヒータ１７の止め具１８を固定する軸方向の固定ボルト２０は、その頭部内側が円錐状に形成してあり、蓋板１２ｄ，１２ｅ側の円錐面に接触させて締付けることで固定ボルト２０の頭部内面への応力集中を防止するようにしてある。
【００１９】
このような内筒１１および中間筒１３がヒータ１７の止め具１８を介して一体に連結されたのち、外筒１２との固定は、次のようにして行われる。
【００２０】
中間筒１３の両端面にそれぞれ上下２つでリング状となるフォイルサポート２１の内周部が当られてビス２２で固定され、これらフォイルサポート２１の表面に蓋板１２ｄ，１２ｅにねじ込んだ支持ボルト２３の先端を当ることで軸方向の支持を行うようにしてある。また、中間筒１３の外周と外筒１４との間に円筒部を上下２分割とした断熱フォイル１６がそれぞれ充填され、この断熱フォイル１６によって中間筒１３の半径方向の支持を行うようにしてある。
【００２１】
したがって、外筒１２の蓋板１２ｄ，１２ｅに固定してある軸方向の固定ボルト２０を外し、これらの蓋板１２ｄ，１２ｅをフランジ部１２ｆから取り外すとともに、円筒側板１２ａ，１２ｂのフランジ部１２ｃのボルトを外し、円筒側板１２ａの上側および断熱フォイル１６の上側を取り除くことで、半径方向の固定ボルト１９を取付けた状態で、中間筒１３および内筒１１をヒータ１７とともに一体に連結した状態で外部に取り出すことができる。
【００２２】
これにより、中間筒１３ごとヒータ１７を交換することができ、ヒータ１７のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２３】
また、ヒータ１７を中間筒１３を介して半径方向の固定ボルト１９で固定するようにして直接外筒１２まで固定ボルトが貫通しないようにしているので、加熱室１４からの放熱を極力抑えることができ、加熱室１４内を多大な電力供給なしに１６００℃以上の高温に保つことができる。
【００２４】
さらに、中間筒１３の半径方向の支持を断熱フォイル１６を介して外筒１２に支持するようにしているので、従来の固定ボルトによる支持に比べて柔軟性があり、ロケットなどによる打上げ時の振動などを断熱フォイル１６によって吸収することができ、損傷を防止することができる。
【００２５】
このように外筒１２に対して着脱することができる中間筒１３の外側には、図１および図２に示すように、ヒータ１７への電力供給用の連結端子２４を構成する円柱状の嵌合凸部２４ａが下方に突出して２つ取付けられており、ヒータ１７のパワーリード２５が接続されている。
【００２６】
一方、この嵌合凸部２４ａに対応する外筒１２の内側に嵌合凸部２４ａが嵌合される円筒状の嵌合凹部２４ｂが２つ取付けてあり、これら嵌合凸部２４ａと嵌合凹部２４ｂとで連結端子２４が構成される。そして、嵌合凹部２４ｂは外筒１２の外側に形成された端子２６と電気的に接続され、端子２６に接続される図示しない電力ハーネスから電力が供給されるようになっている。
【００２７】
これら嵌合凸部２４ａの円柱状の外周部と嵌合凹部２４ｂの円筒状の内周部には電気的な接触抵抗を小さくするため銀めっき等が施してあるとともに、互いを嵌合状態に保持できるようにそれぞれの寸法が定められ弾性力が加わるようにしてある。
【００２８】
したがって、中間筒１２ごとヒータ１７を装着する場合に、連結端子２４を構成する嵌合凸部２４ａを外筒１２の嵌合凹部２４ｂに嵌合することで、ボルトの着脱を行うこと無くヒータ１７と電力ハーネスとの電気的接続が自動的にできるとともに、嵌合凸部２４ａと嵌合凹部２４ｂとを嵌合して連結することから、中間筒１３を外筒１２に対して位置決めすることができ、ボルトによる締め付けも簡単となり、メンテナスが容易となる。
【００２９】
なお、連結端子を構成する嵌合凹凸部の形状は円柱状と円筒状に限らず、断面Ｖ字状の突起と断面Ｖ字状の溝など互いを嵌合して電気的な接続状態を得ることができるとともに、中間筒を外筒に対して一定の位置に位置決めすることができるものであれば良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発明の請求項１記載の宇宙用電気炉によれば、外筒の内側に中間筒を配置してヒータを支持する環状の止め具を半径方向および軸方向の固定ボルトで支持し、しかも中間筒を断熱フォイルを介して外筒に支持するようにしたので、止め具の固定ボルトが外筒まで貫通しないようにして熱損失を極力抑えると同時に、柔構造の断熱フォイルを介して中間筒を支持しているので、打上げ時の振動などの吸収ができ、損傷を防止することができる。
【００３１】
さらに、中間筒ごとヒータの交換ができので、メンテナンスも容易となり、宇宙ステーションでの長期間の使用も可能となる。
【００３２】
また、この発明の請求項２記載の宇宙用電気炉によれば、請求項１の構成に加え、ヒータへの電力供給用の連結端子を中間筒と外筒との間に設けて嵌合凸部と嵌合凹部で着脱できるようにしたので、電気的な接続が簡単にできるとともに、ヒータの位置決めもでき、簡単にヒータの交換などのメンテナスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の宇宙用電気炉の一実施例にかかる縦断面図である。
【図２】  この発明の宇宙用電気炉の一実施例にかかる図１中のＡ−Ａ断面図および連結端子部分の拡大図である。
【図３】  従来の宇宙用電気炉の縦断面図である。
【図４】  従来の宇宙用電気炉の図３中のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１０ 宇宙用電気炉
１１ 内筒
１２ 外筒
１３ 中間筒
１４ 加熱室
１５，１６ 断熱フォイル
１７ ヒータ
１８ 止め具
１９，２０ 固定ボルト
２４ 連結端子
２４ａ 嵌合凸部
２４ｂ 嵌合凹部
【図１】
0003810829.tif 000002
【図２】
0003810829.tif 000003
【図３】
0003810829.tif 000004
【図４】
0003810829.tif 000005