JP2021098516A - Space environment testing device and liquid nitrogen recovery method of the same - Google Patents

Space environment testing device and liquid nitrogen recovery method of the same Download PDF

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Abstract

To provide a space environment testing device which can effectively recover liquid nitrogen without adding facilities such as a pump, and to provide a liquid nitrogen recovery method of the space environment testing device.SOLUTION: A space environment testing device 31 according to the invention includes a shroud 37 and a head tank 39, and cools the shroud 37 in a free boiling method to turn an interior of a vacuum space 33 into a state simulating cold darkness of a space environment and conduct a test. The space environment testing device 31 has: a first supply pipe 41 which connects a liquid nitrogen tank 35 with a head tank 39; a second supply pipe 43 which connects the head tank 39 with the shroud 37; a discharge pipe 45 which connects the shroud 37 with the head tank 39; a recovery pipe 47 which connects the second supply pipe 43 with the first supply pipe 41; an on-off valve 49 which is provided at the recovery pipe 47; and a gas nitrogen supply part 51 which is provided at the head tank 39.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、シュラウドの冷却に用いた液体窒素を回収する宇宙環境試験装置および該宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法である。 The present invention is a space environment test apparatus for recovering liquid nitrogen used for cooling the shroud, and a liquid nitrogen recovery method for the space environment test apparatus.

宇宙環境試験装置とは、真空容器内を宇宙環境に近い状態にし、人工衛星などの試験体を宇宙に送り出す前に地球上で動作確認などの試験を行うための装置である。
宇宙環境試験装置においては、一般的に、真空容器の内部にシュラウドと呼ばれる熱吸収壁を設置し、該シュラウドに液体窒素などの低温冷媒を供給して低温(液体窒素を用いた場合には100K以下)に冷却することで、真空容器内に宇宙環境に近い冷暗黒を模擬した状態にすることができる。
従来の宇宙環境試験装置においてシュラウドを冷却する方式としては、特許文献1に開示されているワンスルー式(図5参照)と、フリーボイリング式(図6参照)がある。
The space environment test device is a device for making the inside of a vacuum vessel close to the space environment and performing tests such as operation confirmation on the earth before sending a test body such as an artificial satellite to space.
In the space environment test equipment, generally, a heat absorption wall called a shroud is installed inside the vacuum vessel, and a low temperature refrigerant such as liquid nitrogen is supplied to the shroud to reduce the temperature (100K when liquid nitrogen is used). By cooling to (below), it is possible to create a state in which the cold and darkness close to the space environment is simulated in the vacuum vessel.
As a method of cooling the shroud in the conventional space environment test apparatus, there are a one-through type (see FIG. 5) and a free boiling type (see FIG. 6) disclosed in Patent Document 1.

図5に示すワンスルー式の宇宙環境試験装置71においては、液体窒素供給装置5から供給配管11を介して真空容器3内のシュラウド7に液体窒素を供給して冷却し、シュラウド7を冷却した後の液体窒素と気体窒素の混合流体は排出配管13を介して放液溜め9に排出される。排出された気体窒素は放液溜め9に設けられた気体窒素放出配管21および気体窒素放出弁23を介して大気に放出されるのに対し、該排出された液体窒素は放液溜め9に溜められる。
そして、試験が終了した後、放液溜め9に溜められた液体窒素は、ポンプ73により回収配管75内を移送されることにより、液体窒素供給装置5に回収することができる。
In the one-through type space environment test device 71 shown in FIG. 5, liquid nitrogen is supplied from the liquid nitrogen supply device 5 to the shroud 7 in the vacuum vessel 3 via the supply pipe 11 to cool the shroud 7, and then the shroud 7 is cooled. The mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen is discharged to the discharge reservoir 9 via the discharge pipe 13. The discharged gaseous nitrogen is released to the atmosphere through the gaseous nitrogen release pipe 21 and the gaseous nitrogen release valve 23 provided in the liquid discharge reservoir 9, whereas the discharged liquid nitrogen is stored in the discharge reservoir 9. Be done.
Then, after the test is completed, the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir 9 can be recovered in the liquid nitrogen supply device 5 by being transferred in the recovery pipe 75 by the pump 73.

また、図6に示すフリーボイリング式の宇宙環境試験装置81においては、液体窒素貯槽35から第1供給配管41を介して供給された液体窒素は、真空容器33内に設置されたシュラウド37よりも鉛直方向上方に設置したヘッドタンク39に一時貯留され、該一時貯留した液体窒素をその自重により第2供給配管43を介してシュラウド37に供給されて冷却する。シュラウド37を冷却した後の液体窒素と気体窒素の混合流体は排出配管45を介してヘッドタンク39に排出される。排出された気体窒素は気体窒素放出配管53および気体窒素放出弁55を介して大気に放出されるのに対し、排出された液体窒素はヘッドタンク39に貯留される。
そして、試験が終了した後、ヘッドタンク39に溜められた液体窒素は、上述のワンスルー式と同様に、ポンプおよび回収配管(図示なし)により液体窒素貯槽35に回収することができる。
Further, in the free boiling type space environment test apparatus 81 shown in FIG. 6, the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen storage tank 35 via the first supply pipe 41 is more than the shroud 37 installed in the vacuum vessel 33. It is temporarily stored in a head tank 39 installed above in the vertical direction, and the temporarily stored liquid nitrogen is supplied to the shroud 37 via the second supply pipe 43 by its own weight to be cooled. After cooling the shroud 37, the mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen is discharged to the head tank 39 via the discharge pipe 45. The discharged gaseous nitrogen is released to the atmosphere through the gaseous nitrogen release pipe 53 and the gaseous nitrogen release valve 55, while the discharged liquid nitrogen is stored in the head tank 39.
After the test is completed, the liquid nitrogen stored in the head tank 39 can be recovered in the liquid nitrogen storage tank 35 by a pump and a recovery pipe (not shown) in the same manner as the one-through type described above.

特開平7-165200号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-165200

上記のとおり、従来の宇宙環境試験装置では、試験が終了した後に放液溜めやヘッドタンクに残った液体窒素を回収するには、液体窒素を移送するためのポンプが必要となる他、ポンプの動力が必要となるといった問題があった。
また、ワンスルー式の宇宙環境試験装置においてシュラウドに残った液体窒素を回収するために、シュラウドから液体窒素を放液溜めに排出し、該放液溜めに溜められている液体窒素をポンプで液体窒素供給装置に移送する方法が考えられるが、放液溜めが断熱されていない場合、液体窒素を排出および回収する過程での侵入熱が多く、液体窒素の蒸発量が多くなってしまい回収できる量が少なくなってしまう問題があった。この問題は、ヘッドタンクを用いたフリーボイリング式の宇宙環境試験装置においても同様であった。
As mentioned above, in the conventional space environment test equipment, in order to recover the liquid nitrogen remaining in the liquid discharge reservoir or the head tank after the test is completed, a pump for transferring the liquid nitrogen is required, and the pump There was a problem that power was required.
Further, in order to recover the liquid nitrogen remaining in the shroud in the one-through type space environment test apparatus, the liquid nitrogen is discharged from the shroud into the liquid discharge reservoir, and the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir is pumped to the liquid nitrogen. A method of transferring to a supply device is conceivable, but if the liquid discharge reservoir is not insulated, there is a lot of heat entering in the process of discharging and recovering liquid nitrogen, and the amount of liquid nitrogen evaporated increases, so the amount that can be recovered There was a problem that it would be reduced. This problem was also the same in the free-boiling type space environment test device using the head tank.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ポンプなどの設備を追加することなく液体窒素の回収を効果的に行うことができる宇宙環境試験装置および該宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a space environment test apparatus capable of effectively recovering liquid nitrogen without adding equipment such as a pump, and the space environment test. It is an object of the present invention to provide a method for recovering liquid nitrogen of an apparatus.

(1)本発明に係る宇宙環境試験装置は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、該シュラウドから排出された液体窒素を溜める放液溜めとを備え、前記シュラウドをワンスルー式で冷却することで前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、前記液体窒素供給装置と前記シュラウドとを接続し、該シュラウドに液体窒素を供給する供給配管と、前記シュラウドと前記放液溜めとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記放液溜めに排出する排出配管と、前記放液溜めと前記供給配管とを接続し、前記放液溜めに溜められた液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、該回収配管に設けられた開閉弁と、前記放液溜めに加圧された気体窒素を供給する気体窒素供給部と、を有し、前記開閉弁が開いた状態で、前記気体窒素供給部に加圧された気体窒素を供給し、前記放液溜め内の液体窒素を前記回収配管を介して前記供給配管側に圧送するとともに、前記放液溜めと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とするものである。 (1) The space environment test apparatus according to the present invention is provided in a vacuum vessel, and a shroud that is cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and a discharge liquid that stores the liquid nitrogen discharged from the shroud. A reservoir is provided, and the shroud is cooled in a one-through manner to simulate the cold and darkness of the space environment in the vacuum vessel for testing. The liquid nitrogen supply device and the shroud are connected to each other. A supply pipe that supplies liquid nitrogen to the shroud, a discharge pipe that connects the shroud and the liquid discharge reservoir, and discharges the liquid nitrogen that has cooled the shroud to the liquid discharge reservoir, and the liquid discharge reservoir. A recovery pipe that connects the supply pipe and collects the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir to the liquid nitrogen supply device, an on-off valve provided in the recovery pipe, and the liquid discharge reservoir is pressurized. It has a gas nitrogen supply unit that supplies the gas nitrogen, and with the on-off valve open, pressurized gas nitrogen is supplied to the gas nitrogen supply unit, and the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is supplied. The liquid nitrogen in the shroud communicating with the liquid discharge reservoir is pumped to the supply pipe side while being pumped to the supply pipe side via the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered to the liquid nitrogen supply device. It is characterized by doing so.

(2)本発明に係る宇宙環境試験装置は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、該シュラウドから排出された液体窒素を溜める放液溜めとを備え、前記シュラウドをワンスルー式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、前記液体窒素供給装置と前記シュラウドとを接続し、該シュラウドに液体窒素を供給する供給配管と、前記シュラウドと前記放液溜めとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記放液溜めに排出する排出配管と、前記放液溜めと前記供給配管とを接続し、前記放液溜めに溜められた液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、該回収配管に設けられた開閉弁と、前記放液溜め内の液体窒素を加熱して気化させる加熱手段と、を有し、前記開閉弁が開いた状態で、前記加熱手段により前記放液溜め内の液体窒素を加熱して気化させることで前記放液溜め内を加圧し、前記放液溜め内の液体窒素を前記回収配管を介して前記供給配管側に圧送するとともに、前記放液溜めと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とするものである。 (2) The space environment test apparatus according to the present invention is provided in a vacuum vessel, and a shroud that is cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and a discharge liquid that stores the liquid nitrogen discharged from the shroud. By providing a reservoir and cooling the shroud in a one-through manner, a test is conducted in a state in which the inside of the vacuum vessel is simulated in the cold and dark of the space environment, and the liquid nitrogen supply device and the shroud are subjected to a test. A supply pipe that connects and supplies liquid nitrogen to the shroud, a discharge pipe that connects the shroud and the liquid discharge reservoir, and discharges the liquid nitrogen that has cooled the shroud to the liquid discharge reservoir, and the liquid discharge reservoir. And the supply pipe are connected to each other, and the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir is collected in the liquid nitrogen supply device, the on-off valve provided in the recovery pipe, and the liquid in the liquid discharge reservoir. It has a heating means for heating and vaporizing nitrogen, and in a state where the on-off valve is open, the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is heated and vaporized by the heating means to vaporize the inside of the liquid discharge reservoir. Pressurized, the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is pressure-fed to the supply pipe side via the recovery pipe, and the liquid nitrogen in the shroud communicating with the liquid discharge reservoir is pressure-fed to the supply pipe side. It is characterized in that the pumped liquid nitrogen is recovered in the liquid nitrogen supply device.

(3)上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記供給配管に温度計が設置されていることを特徴とするものである。 (3) The above-mentioned item (1) or (2) is characterized in that a thermometer is installed in the supply pipe.

(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記回収配管は、前記放液溜めの最下部と前記供給配管の最下部とを連結することを特徴とするものである。 (4) In any of the above (1) to (3), the recovery pipe is characterized in that the lowermost part of the liquid discharge reservoir and the lowermost part of the supply pipe are connected. is there.

(5)本発明に係る宇宙環境試験装置は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、前記液体窒素供給装置と前記ヘッドタンクとを接続し、前記液体窒素供給装置から前記ヘッドタンクに液体窒素を供給する第1供給配管と、前記ヘッドタンクと前記シュラウドとを接続し、前記ヘッドタンクに一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給する第2供給配管と、前記シュラウドと前記ヘッドタンクとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記ヘッドタンクに排出する排出配管と、前記第2供給配管と前記第1供給配管とを接続し、前記ヘッドタンクおよび前記シュラウド内の液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、該回収配管に設けられた開閉弁と、前記ヘッドタンク内に加圧された気体窒素を供給する気体窒素供給部と、を有し、前記開閉弁が開いた状態で、前記気体窒素供給部に加圧された気体窒素を供給し、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とするものである。 (5) The space environment test apparatus according to the present invention is provided in a vacuum vessel and uses a shroud that is cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device. A head tank that temporarily stores and supplies the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud and stores the liquid nitrogen discharged from the shroud is provided, and the shroud is cooled by a free-boiling method in the vacuum vessel. The test is conducted in a state simulating the cold and darkness of the space environment. The liquid nitrogen supply device is connected to the head tank, and the liquid nitrogen supply device supplies liquid nitrogen to the head tank. 1 The supply pipe is connected to the head tank and the shroud, and the second supply pipe that supplies liquid nitrogen temporarily stored in the head tank to the shroud is connected to the shroud and the head tank to connect the shroud. The second supply pipe and the first supply pipe are connected to the discharge pipe that discharges the cooled liquid nitrogen to the head tank, and the liquid nitrogen in the head tank and the shroud is collected in the liquid nitrogen supply device. With the recovery pipe to be used, an on-off valve provided in the recovery pipe, and a liquid nitrogen supply unit for supplying pressurized nitrogen into the head tank, the on-off valve is open. Pressurized gaseous nitrogen is supplied to the gaseous nitrogen supply unit, and liquid nitrogen in the head tank and in the shroud communicating with the head tank is supplied to the first supply pipe via the second supply pipe and the recovery pipe. It is characterized in that it is pumped to the side and the pumped liquid nitrogen is recovered in the liquid nitrogen supply device.

(6)本発明に係る宇宙環境試験装置は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、前記液体窒素供給装置と前記ヘッドタンクとを接続し、前記液体窒素供給装置から前記ヘッドタンクに液体窒素を供給する第1供給配管と、前記ヘッドタンクと前記シュラウドとを接続し、前記ヘッドタンクに一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給する第2供給配管と、前記シュラウドと前記ヘッドタンクとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記ヘッドタンクに排出する排出配管と、前記第2供給配管と前記第1供給配管とを接続し、前記ヘッドタンクおよび前記シュラウド内の液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、該回収配管に設けられた開閉弁と、前記ヘッドタンク内の液体窒素を加熱して気化させる加熱手段と、を有し、前記開閉弁が開いた状態で、前記加熱手段により前記ヘッドタンク内の液体窒素を加熱して気化させることで前記ヘッドタンク内を加圧し、該ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記第2供給配管および回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とするものである。 (6) The space environment test apparatus according to the present invention is provided in a vacuum vessel and uses a shroud that is cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device. The vacuum container is provided with a head tank that temporarily stores and supplies the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud and stores the liquid nitrogen discharged from the shroud, and cools the shroud in a free boiling manner. The test is conducted in a state simulating the cold and darkness of the space environment, in which the liquid nitrogen supply device and the head tank are connected and liquid nitrogen is supplied from the liquid nitrogen supply device to the head tank. The first supply pipe is connected to the head tank and the shroud, and the second supply pipe that supplies liquid nitrogen temporarily stored in the head tank to the shroud is connected to the shroud and the head tank. The discharge pipe that discharges the liquid nitrogen that cooled the shroud to the head tank is connected to the second supply pipe and the first supply pipe, and the liquid nitrogen in the head tank and the shroud is transferred to the liquid nitrogen supply device. The heating means has a recovery pipe for recovery, an on-off valve provided in the recovery pipe, and a heating means for heating and vaporizing liquid nitrogen in the head tank. With the on-off valve open, the heating means The liquid nitrogen in the head tank is heated and vaporized to pressurize the inside of the head tank, and the liquid nitrogen in the head tank and the shroud communicating with the head tank is supplied to the second supply pipe and the recovery pipe. It is characterized in that it is pumped to the first supply pipe side via the above and the liquid nitrogen that has been pumped is recovered in the liquid nitrogen supply device.

(7)上記(5)又は(6)に記載のものにおいて、前記第1供給配管又は前記回収配管に温度計が設置されていることを特徴とするものである。 (7) In the one described in (5) or (6) above, the thermometer is installed in the first supply pipe or the recovery pipe.

(8)上記(5)乃至(7)のいずれかに記載のものにおいて、前記回収配管は、前記第2供給配管の最下部と前記第1供給配管の最下部とを連結することを特徴とするものである。 (8) In any of the above (5) to (7), the recovery pipe is characterized in that the lowermost portion of the second supply pipe and the lowermost portion of the first supply pipe are connected. To do.

(9)本発明に係る宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置と接続する供給配管を介して液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、該シュラウドから排出された液体窒素を溜める放液溜めとを備え、前記シュラウドをワンスルー式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収するものであって、前記放液溜めと前記供給配管とを回収配管を介して連結し、前記放液溜めに加圧された気体窒素を供給して該放液溜め内を加圧することにより、該放液溜め内の液体窒素を前記回収配管を介して前記供給配管側に圧送するとともに、前記放液溜めと連通する前記シュラウド内にある液体窒素を前記供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とするものである。 (9) The liquid nitrogen recovery method of the space environment test apparatus according to the present invention includes a shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen via a supply pipe connected to the liquid nitrogen supply apparatus. A space environment test in which the inside of the vacuum vessel is simulated in the cold and dark of the space environment by cooling the shroud in a one-through manner with a discharge reservoir for storing the liquid nitrogen discharged from the shroud. The liquid nitrogen in the apparatus is recovered, and the liquid nitrogen reservoir and the supply pipe are connected via a recovery pipe, and pressurized gaseous nitrogen is supplied to the liquid discharge reservoir to be inside the liquid discharge reservoir. By pressurizing, the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is pumped to the supply pipe side via the recovery pipe, and the liquid nitrogen in the shroud communicating with the liquid discharge reservoir is sent to the supply pipe side. It is characterized in that it is pumped and the pumped liquid nitrogen is recovered in the liquid nitrogen supply device.

(10)本発明に係る宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置と接続する供給配管を介して液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、該シュラウドから排出された液体窒素を溜める放液溜めとを備え、前記シュラウドをワンスルー式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収するものであって、前記放液溜めと前記供給配管とを回収配管を介して連結し、前記放液溜め内の液体窒素を加熱して気化させることで前記放液溜め内を加圧することにより、前記放液溜め内の液体窒素を前記供給配管側に圧送するとともに、前記放液溜めと連通する前記シュラウド内にある液体窒素を前記供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とするものである。 (10) The liquid nitrogen recovery method of the space environment test apparatus according to the present invention includes a shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen via a supply pipe connected to the liquid nitrogen supply apparatus. A space environment test in which the inside of the vacuum vessel is simulated in the cold and dark of the space environment by cooling the shroud in a one-through manner with a discharge reservoir for storing the liquid nitrogen discharged from the shroud. The liquid nitrogen in the apparatus is recovered, and the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is connected to the supply pipe via a recovery pipe, and the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is heated and vaporized to vaporize the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir. By pressurizing the inside, the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is pressure-fed to the supply pipe side, and the liquid nitrogen in the shroud communicating with the liquid discharge reservoir is pressure-fed to the supply pipe side. It is characterized in that the liquid nitrogen produced is recovered in the liquid nitrogen supply device.

(11)本発明に係る宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から第1供給配管を介して供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を第2供給配管を介して前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収するものであって、前記第2供給配管と前記第1供給配管とを回収配管を介して連結し、前記ヘッドタンクに加圧された気体窒素を供給して該ヘッドタンク内を加圧することにより、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通するシュラウド内にある液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とするものである。 (11) The liquid nitrogen recovery method of the space environment test apparatus according to the present invention includes a shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply apparatus, and the liquid nitrogen supply apparatus. (1) A head tank that temporarily stores liquid nitrogen supplied through a supply pipe, supplies the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud via a second supply pipe, and stores liquid nitrogen discharged from the shroud. By cooling the shroud in a free-boiling manner, liquid nitrogen in a space environment test apparatus that conducts a test in a state that simulates the cold and darkness of the space environment is recovered. By connecting the second supply pipe and the first supply pipe via a recovery pipe and supplying pressurized nitrogen to the head tank to pressurize the inside of the head tank, the inside of the head tank and the inside of the head tank are pressed. Liquid nitrogen in the shroud communicating with the head tank is pumped to the first supply pipe side via the second supply pipe and the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered to the liquid nitrogen supply device. It is characterized by.

(12)本発明に係る宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法は、真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から第1供給配管を介して供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を第2供給配管を介して前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収するものであって、前記第2供給配管と前記第1供給配管とを回収配管を介して連結し、前記ヘッドタンクの液体窒素を加熱して気化させることで該ヘッドタンク内を加圧することにより、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通するシュラウド内にある液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とするものである。 (12) The liquid nitrogen recovery method of the space environment test apparatus according to the present invention includes a shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply apparatus, and the liquid nitrogen supply apparatus. (1) A head tank that temporarily stores liquid nitrogen supplied through a supply pipe, supplies the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud via a second supply pipe, and stores liquid nitrogen discharged from the shroud. By cooling the shroud in a free-boiling manner, liquid nitrogen in a space environment test apparatus that conducts a test in a state that simulates the cold and darkness of the space environment is recovered. By connecting the second supply pipe and the first supply pipe via a recovery pipe and pressurizing the inside of the head tank by heating and vaporizing the liquid nitrogen in the head tank, the inside of the head tank and the inside of the head tank Liquid nitrogen in the shroud communicating with the head tank is pumped to the first supply pipe side via the second supply pipe and the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered to the liquid nitrogen supply device. It is characterized by.

本発明の宇宙環境試験装置においては、気体窒素供給部に加圧された気体窒素を供給し、放液溜め内の液体窒素を回収配管を介して供給配管側に圧送するとともに、前記放液溜めと連通するシュラウド内の液体窒素を前記供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を液体窒素供給装置に回収することにより、ポンプなどの設備を追加することなく液体窒素を効果的に回収することができる。 In the space environment test apparatus of the present invention, pressurized gaseous nitrogen is supplied to the gaseous nitrogen supply unit, and the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir is pumped to the supply pipe side via the recovery pipe, and the liquid discharge reservoir is described. By pumping the liquid nitrogen in the shroud communicating with the gas to the supply pipe side and recovering the pumped liquid nitrogen to the liquid nitrogen supply device, the liquid nitrogen can be effectively recovered without adding equipment such as a pump. be able to.

本発明の実施の形態1に係るワンスルー式の宇宙環境試験装置において、液体窒素を回収する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of recovering liquid nitrogen in the one-through type space environment test apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るワンスルー式の宇宙環境試験装置において、液体窒素を供給して冷却する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of supplying liquid nitrogen and cooling in the one-through type space environment test apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るフリーボイリング式の宇宙環境試験装置において液体窒素を回収する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of recovering liquid nitrogen in the free-boiling type space environment test apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るフリーボイリング式の宇宙環境試験装置において、液体窒素を供給して冷却する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of supplying liquid nitrogen and cooling in the free-boiling type space environment test apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来のワンスルー式の宇宙環境試験装置を説明する図である。It is a figure explaining the conventional one-through type space environment test apparatus. 従来のフリーボイリング式の宇宙環境試験装置を説明する図である。It is a figure explaining the conventional free-boiling type space environment test apparatus.

[実施の形態1]
<宇宙環境試験装置>
本発明の実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1は、図1に示すように、真空容器3内に設けられ、液体窒素供給装置5から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウド7と、シュラウド7から排出された液体窒素を溜める放液溜め9とを備え、シュラウド7をワンスルー式で冷却することで真空容器3内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、供給配管11と、排出配管13と、回収配管15と、開閉弁17と、気体窒素供給部19とを備えたものである。
[Embodiment 1]
<Space environment test equipment>
As shown in FIG. 1, the space environment test apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is provided with a shroud 7 provided in the vacuum vessel 3 and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply apparatus 5. , A discharge reservoir 9 for storing liquid nitrogen discharged from the shroud 7 is provided, and the inside of the vacuum vessel 3 is simulated in the cold and dark state of the space environment by cooling the shroud 7 in a one-through manner. It is provided with a supply pipe 11, a discharge pipe 13, a recovery pipe 15, an on-off valve 17, and a liquid nitrogen supply unit 19.

以下、宇宙環境試験装置1の液体窒素を回収するときの状態を示す図1と、宇宙環境試験装置1にて試験を行うためにシュラウド7を冷却する状態を示す図2に基づいて、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1の各構成について説明する。なお、図1および図2の凡例において、「弁開」とは、弁が開いている状態(白塗りで図示)であり、「弁閉」とは、弁が閉じている状態(黒塗りで図示)を示すものである(後述の実施の形態2の図3および図4においても同様)。 Hereinafter, this implementation will be based on FIG. 1 showing a state when liquid nitrogen is recovered from the space environment test device 1 and FIG. 2 showing a state where the shroud 7 is cooled to perform a test with the space environment test device 1. Each configuration of the space environment test apparatus 1 according to the first embodiment will be described. In the legends of FIGS. 1 and 2, "valve open" means that the valve is open (shown in white), and "valve closed" means that the valve is closed (painted in black). (Illustrated) is shown (the same applies to FIGS. 3 and 4 of the second embodiment described later).

≪真空容器≫
真空容器3は、内部を宇宙環境を模擬した状態にするものであり、人工衛星などの各種試験体が設置される。そして、真空容器3は、内部を高真空とするため、真空ポンプ(図示なし)により排気される。
≪Vacuum container≫
The vacuum container 3 is for simulating the space environment inside, and various test bodies such as artificial satellites are installed. Then, the vacuum vessel 3 is exhausted by a vacuum pump (not shown) in order to create a high vacuum inside.

≪液体窒素供給装置≫
液体窒素供給装置5は、宇宙環境試験装置1を用いて試験を行う際にはシュラウド7に液体窒素を供給して冷却するものであり(図2参照)、試験が終わって液体窒素を回収する際には、放液溜め9およびシュラウド7の液体窒素が回収されるものである(図1参照)。液体窒素供給装置5は、所定の供給圧力で液体窒素を供給および回収できるものであればよく、例えば、真空断熱された液体窒素貯槽を用いることができる。
≪Liquid nitrogen supply device≫
The liquid nitrogen supply device 5 supplies liquid nitrogen to the shroud 7 to cool it when conducting a test using the space environment test device 1 (see FIG. 2), and recovers the liquid nitrogen after the test is completed. At this time, the liquid nitrogen in the liquid discharge reservoir 9 and the shroud 7 is recovered (see FIG. 1). The liquid nitrogen supply device 5 may be any device that can supply and recover liquid nitrogen at a predetermined supply pressure, and for example, a vacuum-insulated liquid nitrogen storage tank can be used.

さらに、液体窒素供給装置5は、宇宙環境試験装置1の冷却に必要な液体窒素の量、圧力等によって、適切なものが適宜選択される。
例えば、比較的小型の宇宙環境試験装置1では、液体窒素供給装置5として小型可搬式液体窒素供給装置等が用いられことがあり、比較的大型の宇宙環境試験装置1では、液体窒素供給装置5として大型の液体窒素貯槽等が用いられることがある。
しかし、液体窒素供給装置5の種類の違いによって、本願発明の効果には影響はない。
Further, an appropriate liquid nitrogen supply device 5 is appropriately selected depending on the amount, pressure, and the like of liquid nitrogen required for cooling the space environment test device 1.
For example, in the relatively small space environment test device 1, a small portable liquid nitrogen supply device or the like may be used as the liquid nitrogen supply device 5, and in the relatively large space environment test device 1, the liquid nitrogen supply device 5 is used. A large liquid nitrogen storage tank or the like may be used as the above.
However, the effect of the present invention is not affected by the difference in the type of the liquid nitrogen supply device 5.

≪シュラウド≫
シュラウド7は、液体窒素が供給されて所定の温度に冷却されることで、真空容器3内に宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態とするものである。液体窒素を供給することによりシュラウド7は100K以下に冷却することができ、シュラウド7の温度は、液体窒素の供給量と供給圧力により調整することができる。なお、シュラウド7に供給された液体窒素は、シュラウド7を冷却する過程においてその一部が気化し、気体窒素となる。
≪Shroud≫
The shroud 7 is supplied with liquid nitrogen and cooled to a predetermined temperature to create a state in which the cold and darkness of the space environment is simulated in the vacuum vessel 3. The shroud 7 can be cooled to 100 K or less by supplying liquid nitrogen, and the temperature of the shroud 7 can be adjusted by the supply amount and supply pressure of liquid nitrogen. A part of the liquid nitrogen supplied to the shroud 7 is vaporized in the process of cooling the shroud 7 to become gaseous nitrogen.

≪放液溜め≫
放液溜め9は、液体窒素供給装置5からシュラウド7に供給されて冷却した後の液体窒素又は液体窒素と気体窒素の混合流体を排出し、該排出された液体窒素を溜めるものである。
放液溜め9には、シュラウド7から排出された気体窒素を大気中に放出するために気体窒素放出配管21および気体窒素放出弁23が設けられている。
≪Liquid discharge reservoir≫
The liquid discharge reservoir 9 discharges liquid nitrogen or a mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen after being supplied to the shroud 7 from the liquid nitrogen supply device 5 and cooled, and stores the discharged liquid nitrogen.
The liquid discharge reservoir 9 is provided with a gas nitrogen discharge pipe 21 and a gas nitrogen release valve 23 for releasing the gaseous nitrogen discharged from the shroud 7 into the atmosphere.

≪供給配管≫
供給配管11は、液体窒素供給装置5とシュラウド7とを接続し、シュラウド7に液体窒素を供給するものであり、供給配管11aおよび11bからなる。
≪Supply piping≫
The supply pipe 11 connects the liquid nitrogen supply device 5 and the shroud 7 and supplies liquid nitrogen to the shroud 7, and includes supply pipes 11a and 11b.

≪排出配管≫
排出配管13は、シュラウド7と放液溜め9とを連結し、シュラウド7を冷却した後の液体窒素と気体窒素の混合流体を放液溜め9に排出するために設けられたものである。シュラウド7と放液溜め9とが排出配管13により連結されていることにより、シュラウド7と放液溜め9は気密を保って連通される。
≪Discharge piping≫
The discharge pipe 13 is provided to connect the shroud 7 and the liquid discharge reservoir 9 and discharge the mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen after cooling the shroud 7 to the liquid discharge reservoir 9. Since the shroud 7 and the liquid discharge reservoir 9 are connected by the discharge pipe 13, the shroud 7 and the liquid discharge reservoir 9 are communicated with each other while maintaining airtightness.

≪回収配管≫
回収配管15は、放液溜め9と供給配管11とを接続し、放液溜め9に溜められた液体窒素を液体窒素供給装置5に回収するためのものである。
回収配管15は、放液溜め9内に溜められている液体窒素を効率良く回収するため、その端部が放液溜め9の最下部に接続しているものが好ましい。
≪Recovery piping≫
The recovery pipe 15 is for connecting the liquid discharge reservoir 9 and the supply pipe 11 and collecting the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir 9 in the liquid nitrogen supply device 5.
In order to efficiently recover the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir 9, the recovery pipe 15 is preferably one whose end is connected to the lowermost part of the liquid discharge reservoir 9.

≪開閉弁≫
開閉弁17は、回収配管15に設けられたものであり、シュラウド7に液体窒素を供給して冷却する際には開閉弁17は閉じた状態であり(図2参照)、放液溜め9内にある液体窒素を回収する際には開閉弁17を開いた状態である(図1参照)。
≪Opening valve≫
The on-off valve 17 is provided in the recovery pipe 15, and the on-off valve 17 is in a closed state when liquid nitrogen is supplied to the shroud 7 to cool it (see FIG. 2), and the inside of the liquid discharge reservoir 9 is provided. When the liquid nitrogen in the above is recovered, the on-off valve 17 is in an open state (see FIG. 1).

≪気体窒素供給部≫
気体窒素供給部19は、放液溜め9に設けられ、放液溜め9内に加圧された気体窒素を供給するものであり、図1に示すように、気体窒素供給配管19aと気体窒素供給弁19bとからなるものを用いることができる。
≪Gaseous nitrogen supply part≫
The gaseous nitrogen supply unit 19 is provided in the liquid discharge reservoir 9 and supplies pressurized nitrogen to the liquid discharge reservoir 9, and as shown in FIG. 1, the gaseous nitrogen supply pipe 19a and the gaseous nitrogen supply A valve 19b can be used.

気体窒素供給部19は、気体窒素供給配管19aに窒素ボンベ(図示なし)などを接続できるものとする。そして、放液溜め9内を加圧する場合には、気体窒素放出弁23を閉じた状態にするとともに気体窒素供給弁19bを開いた状態にし、前記窒素ボンベから加圧された気体窒素を放液溜め9に供給することで、放液溜め9内を加圧する。気体窒素供給部19により気体窒素を供給するに際し、気体窒素供給弁19bは、放液溜め9内が所定の圧力一定となるように開度を制御できるものであることが望ましい。 The gaseous nitrogen supply unit 19 can connect a nitrogen cylinder (not shown) or the like to the gaseous nitrogen supply pipe 19a. Then, when the inside of the liquid discharge reservoir 9 is pressurized, the gas nitrogen release valve 23 is closed and the gas nitrogen supply valve 19b is opened, and the gas nitrogen pressurized from the nitrogen cylinder is discharged. By supplying to the reservoir 9, the inside of the discharge reservoir 9 is pressurized. When supplying gaseous nitrogen by the gaseous nitrogen supply unit 19, it is desirable that the opening degree of the gaseous nitrogen supply valve 19b can be controlled so that the pressure inside the liquid discharge reservoir 9 becomes constant.

なお、気体窒素供給部19は、気体窒素供給配管19aが気体窒素放出配管21に接続しているものであってもよく、気体窒素放出弁23を閉じた状態で放液溜め9に加圧した気体窒素を供給して放液溜め9内を加圧することができるものであればよい。 The gas nitrogen supply unit 19 may have the gas nitrogen supply pipe 19a connected to the gas nitrogen release pipe 21, and pressurizes the liquid discharge reservoir 9 with the gas nitrogen release valve 23 closed. Any material may be used as long as it can supply gaseous nitrogen and pressurize the inside of the discharge reservoir 9.

<液体窒素回収方法>
次に、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1における液体窒素回収方法について、図1および図2に示す宇宙環境試験装置1の動作とともに説明する。
<Liquid nitrogen recovery method>
Next, the liquid nitrogen recovery method in the space environment test device 1 according to the first embodiment will be described together with the operation of the space environment test device 1 shown in FIGS. 1 and 2.

まず、液体窒素供給装置5から供給配管11aおよび11bを介して液体窒素をシュラウド7に所定の供給圧力で供給してシュラウド7を冷却し、試験を行う(図2参照)。
冷却運転時においては、回収配管15に設けられた開閉弁17と気体窒素供給部19の気体窒素供給弁19bを閉じた状態にするとともに気体窒素放出弁23を開いた状態として、シュラウド7を冷却した後の液体窒素および気体窒素の混合流体は排出配管13から放液溜め9に排出される。そして、該排出された液体窒素は放液溜め9に溜められるのに対し、排出された気体窒素は気体窒素放出弁23を介して気体窒素放出配管21から大気に放出される。
First, liquid nitrogen is supplied from the liquid nitrogen supply device 5 to the shroud 7 via the supply pipes 11a and 11b at a predetermined supply pressure to cool the shroud 7 and perform a test (see FIG. 2).
During the cooling operation, the shroud 7 is cooled by keeping the on-off valve 17 provided in the recovery pipe 15 and the gas nitrogen supply valve 19b of the gas nitrogen supply unit 19 closed and the gas nitrogen release valve 23 open. The mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen is discharged from the discharge pipe 13 to the discharge reservoir 9. Then, while the discharged liquid nitrogen is stored in the liquid discharge reservoir 9, the discharged gas nitrogen is discharged to the atmosphere from the gas nitrogen release pipe 21 via the gas nitrogen release valve 23.

そして、シュラウド7の冷却運転を終了して液体窒素を回収する場合には、液体窒素供給装置5からの液体窒素の供給を止め、その後、開閉弁17を開、気体窒素放出弁23を閉とする(図1参照)。次いで、気体窒素供給配管19aに気体窒素ボンベを接続し、気体窒素供給弁19bを開とし、気体窒素供給部19から加圧した気体窒素を供給する。 Then, when the cooling operation of the shroud 7 is completed to recover the liquid nitrogen, the supply of the liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device 5 is stopped, and then the on-off valve 17 is opened and the gas nitrogen release valve 23 is closed. (See Fig. 1). Next, a gas nitrogen cylinder is connected to the gas nitrogen supply pipe 19a, the gas nitrogen supply valve 19b is opened, and pressurized nitrogen is supplied from the gas nitrogen supply unit 19.

このように、放液溜め9に気体窒素を供給して圧力を掛けることによって、放液溜め9に溜められている液体窒素に対して逆圧が掛けられ、回収配管15および開閉弁17を通じて供給配管11aに圧送される。同時に、排出配管13を介して放液溜め9と連通しているシュラウド7に貯液されている液体窒素に対しても逆圧が掛けられ、供給配管11bを通じて供給配管11aに圧送される。そして、供給配管11aに圧送された液体窒素は、供給配管11aを通じて液体窒素供給装置5に回収される。 In this way, by supplying gaseous nitrogen to the liquid discharge reservoir 9 and applying pressure, a reverse pressure is applied to the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir 9, and the liquid nitrogen is supplied through the recovery pipe 15 and the on-off valve 17. It is pumped to the pipe 11a. At the same time, a reverse pressure is also applied to the liquid nitrogen stored in the shroud 7 communicating with the discharge reservoir 9 via the discharge pipe 13, and the liquid nitrogen is pressure-fed to the supply pipe 11a through the supply pipe 11b. Then, the liquid nitrogen pumped to the supply pipe 11a is collected in the liquid nitrogen supply device 5 through the supply pipe 11a.

なお、気体窒素供給部19に供給する気体窒素の供給圧力は、冷却運転時に液体窒素供給装置5から供給する液体窒素の供給圧力よりも高く設定すればよく、液体窒素供給装置5からの液体窒素の供給圧力を0.3MPaGとした場合、気体窒素供給部19に供給する気体窒素の供給圧力は0.4〜0.6MPaG程度とすればよい。 The supply pressure of the gaseous nitrogen supplied to the gaseous nitrogen supply unit 19 may be set higher than the supply pressure of the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device 5 during the cooling operation, and the liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device 5 may be set. When the supply pressure of the above is 0.3 MPaG, the supply pressure of the gaseous nitrogen supplied to the gaseous nitrogen supply unit 19 may be about 0.4 to 0.6 MPaG.

以上、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1および宇宙環境試験装置1の液体窒素回収方法によれば、ワンスルー式で冷却する宇宙環境試験装置において、ポンプなどの追加の設備を用いずに、放液溜め9に加圧された気体窒素を供給することにより、放液溜め9およびシュラウド7の液体窒素を供給配管11側に圧送し、該圧送した液体窒素を液体窒素供給装置5に回収することができる。さらに、シュラウド7を冷却させるために用いた供給配管11内を圧送させるものであるため、液体窒素を回収する過程での外部からの侵入熱の影響が小さく、気化する液体窒素の量を抑えることができる。 As described above, according to the liquid nitrogen recovery method of the space environment test device 1 and the space environment test device 1 according to the first embodiment, the one-through cooling space environment test device does not use additional equipment such as a pump. By supplying pressurized gaseous nitrogen to the liquid nitrogen reservoir 9, the liquid nitrogen of the liquid discharge reservoir 9 and the shroud 7 is pumped to the supply pipe 11 side, and the pumped liquid nitrogen is collected in the liquid nitrogen supply device 5. can do. Further, since the inside of the supply pipe 11 used for cooling the shroud 7 is pumped, the influence of heat entering from the outside in the process of recovering liquid nitrogen is small, and the amount of liquid nitrogen vaporized can be suppressed. Can be done.

なお、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1および宇宙環境試験装置1の液体窒素回収方法の他の態様としては、気体窒素供給部19に代えて、放液溜め9に加熱手段(図示なし)を設けたものであってもよい。 In addition, as another aspect of the liquid nitrogen recovery method of the space environment test apparatus 1 and the space environment test apparatus 1 according to the first embodiment, instead of the gaseous nitrogen supply unit 19, the liquid discharge reservoir 9 is heated by a heating means (not shown). None) may be provided.

この場合においては、気体窒素放出弁23を閉じた状態で放液溜め9に溜められた液体窒素の一部を加熱手段により気化させることで放液溜め9内が加圧され、放液溜め9およびシュラウド7の液体窒素を供給配管11側に圧送することができる。加熱手段としては、液体窒素を加熱するヒーターを用いることができ、ヒーターの出力を制御することにより、放液溜め9を所定の圧力(例えば0.4〜0.6MPaG)一定に加圧することができる。 In this case, the inside of the liquid discharge reservoir 9 is pressurized by vaporizing a part of the liquid nitrogen stored in the liquid discharge reservoir 9 with the gaseous nitrogen release valve 23 closed by a heating means, and the liquid nitrogen reservoir 9 is pressurized. And the liquid nitrogen of the shroud 7 can be pressure-fed to the supply pipe 11 side. As the heating means, a heater that heats liquid nitrogen can be used, and by controlling the output of the heater, the liquid discharge reservoir 9 can be pressurized to a predetermined pressure (for example, 0.4 to 0.6 MPaG) to be constant.

また、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1においては、液体窒素を回収する際に、液体窒素が配管類のどの部分に存在するかを直接把握することは困難である。そのため、供給配管11に温度計25を設け、圧送される液体窒素の温度を測定し、該測定した温度が上昇傾向となったら、シュラウド7、放液溜め9および回収配管15に液体窒素は存在しないものと推定し、液体窒素の回収を停止することができる。 Further, in the space environment test apparatus 1 according to the first embodiment, it is difficult to directly grasp in which part of the pipes the liquid nitrogen is present when recovering the liquid nitrogen. Therefore, a thermometer 25 is provided in the supply pipe 11, the temperature of the liquid nitrogen to be pumped is measured, and when the measured temperature tends to rise, the liquid nitrogen is present in the shroud 7, the discharge reservoir 9, and the recovery pipe 15. It is possible to presume that it will not, and stop the recovery of liquid nitrogen.

すなわち、圧送された液体窒素が供給配管11内を流れる場合、温度計25により測定される温度は該圧送された液体窒素と同程度の温度となるのに対し、シュラウド7および放液溜め9の液体窒素が回収されて供給配管11内に気体窒素供給部19から供給された気体窒素が流れる場合、温度計25により測定される該気体窒素と同程度の温度となり、回収された液体窒素の温度よりも高くなるためである。 That is, when the pumped liquid nitrogen flows through the supply pipe 11, the temperature measured by the thermometer 25 is about the same as that of the pumped liquid nitrogen, whereas the shroud 7 and the liquid discharge reservoir 9 have the same temperature. When liquid nitrogen is recovered and the gaseous nitrogen supplied from the gaseous nitrogen supply unit 19 flows into the supply pipe 11, the temperature becomes about the same as that of the gaseous nitrogen measured by the thermometer 25, and the temperature of the recovered liquid nitrogen. Because it will be higher than.

ここで、温度計25は、図1および図2に示すように、放液溜め9につながる回収配管15とシュラウド7につながる供給配管11bとが接続する位置よりも液体窒素供給装置5側である供給配管11aに設置することが好ましい。 Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the thermometer 25 is closer to the liquid nitrogen supply device 5 than the position where the recovery pipe 15 connected to the liquid discharge reservoir 9 and the supply pipe 11b connected to the shroud 7 are connected. It is preferably installed in the supply pipe 11a.

さらに、本実施の形態1に係る宇宙環境試験装置1においては、放液溜め9の最下部と供給配管11の最下部とを連結するように回収配管15を設置することが望ましい。これにより、放液溜め9内を加圧して液体窒素を圧送する際に、液体窒素が宇宙環境試験装置1における鉛直方向の最下部を経て供給配管11側に移送されるため、液体窒素を配管類に残すことなく液体窒素供給装置5に回収することができる。 Further, in the space environment test apparatus 1 according to the first embodiment, it is desirable to install the recovery pipe 15 so as to connect the lowermost part of the liquid discharge reservoir 9 and the lowermost part of the supply pipe 11. As a result, when the inside of the liquid discharge reservoir 9 is pressurized and the liquid nitrogen is pumped, the liquid nitrogen is transferred to the supply pipe 11 side through the lowermost part in the vertical direction in the space environment test apparatus 1, so that the liquid nitrogen is piped. It can be recovered in the liquid nitrogen supply device 5 without leaving it in the class.

[実施の形態2]
<宇宙環境試験装置>
本発明の実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31は、図3に示すように、真空容器33内に設けられ、液体窒素貯槽35から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウド37と、液体窒素貯槽35から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素をシュラウド37に供給するとともに、シュラウド37から排出された液体窒素を貯留するヘッドタンク39とを備え、シュラウド37をフリーボイリング式で冷却することで真空容器33内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行うものであって、液体窒素貯槽35とヘッドタンク39とを接続する第1供給配管41と、ヘッドタンク39とシュラウド37とを接続する第2供給配管43と、シュラウド37とヘッドタンク39とを接続する排出配管45と、第2供給配管43と第1供給配管41とを接続する回収配管47と、回収配管47に設けられた開閉弁49と、ヘッドタンク39に設けられた気体窒素供給部51と、を有するものである。
[Embodiment 2]
<Space environment test equipment>
As shown in FIG. 3, the space environment test apparatus 31 according to the second embodiment of the present invention includes a shroud 37 provided in the vacuum vessel 33 and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen storage tank 35. The shroud 37 is provided with a head tank 39 for temporarily storing the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen storage tank 35, supplying the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud 37, and storing the liquid nitrogen discharged from the shroud 37. A test is conducted in a state in which the inside of the vacuum vessel 33 is simulated in the cold and dark of the space environment by cooling by a free boiling method, and the first supply pipe 41 connecting the liquid nitrogen storage tank 35 and the head tank 39 is used. , A second supply pipe 43 connecting the head tank 39 and the shroud 37, a discharge pipe 45 connecting the shroud 37 and the head tank 39, and a recovery pipe connecting the second supply pipe 43 and the first supply pipe 41. It has 47, an on-off valve 49 provided in the recovery pipe 47, and a liquid nitrogen supply unit 51 provided in the head tank 39.

以下、宇宙環境試験装置31の液体窒素を回収するときの状態を示す図3と、宇宙環境試験装置31にて試験を行うためにシュラウド37を冷却する状態を示す図4に基づいて、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31の各構成について説明する。なお、真空容器33は、前述の実施の形態1における真空容器3と同じものであるため、その説明は割愛する。 Hereinafter, this implementation is based on FIG. 3 showing a state when liquid nitrogen is recovered by the space environment test device 31 and FIG. 4 showing a state in which the shroud 37 is cooled for testing by the space environment test device 31. Each configuration of the space environment test apparatus 31 according to the second embodiment will be described. Since the vacuum container 33 is the same as the vacuum container 3 in the above-described first embodiment, the description thereof will be omitted.

≪液体窒素貯槽≫
液体窒素貯槽35は、宇宙環境試験装置31を用いて試験を行う際にはシュラウド37に液体窒素を供給して冷却する液体窒素供給装置であり、試験が終わって液体窒素を回収する際には、液体窒素貯槽35にヘッドタンク39およびシュラウド37の液体窒素が回収される(図3参照)。
≪Liquid nitrogen storage tank≫
The liquid nitrogen storage tank 35 is a liquid nitrogen supply device that supplies and cools liquid nitrogen to the shroud 37 when conducting a test using the space environment test device 31, and is a liquid nitrogen supply device that cools the shroud 37 when the test is completed and the liquid nitrogen is recovered. , The liquid nitrogen of the head tank 39 and the shroud 37 is recovered in the liquid nitrogen storage tank 35 (see FIG. 3).

液体窒素貯槽35は、所定の供給圧力で液体窒素を供給および回収できるものであればよく、真空断熱された二重壁構造の内部に液体窒素が貯液される。なお、本実施の形態2に係る液体窒素貯槽35は、液体窒素の貯液量50000Lクラス、供給圧力0.3MPaGであるが、液体窒素貯槽35のサイズおよび供給圧力は、適宜選択すればよい。 The liquid nitrogen storage tank 35 may be capable of supplying and recovering liquid nitrogen at a predetermined supply pressure, and liquid nitrogen is stored inside a vacuum-insulated double-wall structure. The liquid nitrogen storage tank 35 according to the second embodiment has a liquid nitrogen storage amount of 50,000 L class and a supply pressure of 0.3 MPaG, but the size and supply pressure of the liquid nitrogen storage tank 35 may be appropriately selected.

本実施の形態2は、液体窒素供給装置として液体窒素貯槽35を用いるものであるが、前述の実施の形態1と同様に、宇宙環境試験装置31の冷却に必要な液体窒素の量、圧力等によって、適切な液体窒素供給装置が適宜選択される。 In the second embodiment, the liquid nitrogen storage tank 35 is used as the liquid nitrogen supply device, but the amount, pressure, etc. of the liquid nitrogen required for cooling the space environment test device 31 are the same as in the above-described first embodiment. The appropriate liquid nitrogen supply device is appropriately selected.

≪シュラウド≫
シュラウド37は、前述の実施の形態1におけるシュラウド7と同様、液体窒素が供給されて所定の温度(例えば100K以下)に冷却されることで、真空容器33内に宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態とするものである。
なお、本実施の形態2に係るシュラウド37として、アルミニウム製で液体窒素の貯液量が9000Lのものを例示できる。もっとも、シュラウド37の材質に関しては100K程度の低温を維持できるものであればよく、貯液量に関しては、シュラウド37を設置する真空容器33のサイズや熱負荷に応じて適宜設定すればよい。
≪Shroud≫
Similar to the shroud 7 in the first embodiment, the shroud 37 simulates the cold and darkness of the space environment in the vacuum vessel 33 by being supplied with liquid nitrogen and cooled to a predetermined temperature (for example, 100 K or less). It is a state.
As the shroud 37 according to the second embodiment, an example of a shroud 37 made of aluminum and having a stored amount of liquid nitrogen of 9000 L can be exemplified. However, the material of the shroud 37 may be any material that can maintain a low temperature of about 100 K, and the amount of liquid stored may be appropriately set according to the size and heat load of the vacuum container 33 in which the shroud 37 is installed.

≪ヘッドタンク≫
ヘッドタンク39は、液体窒素貯槽35から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素をシュラウド37に供給するとともに、シュラウド37から排出された液体窒素を貯留するものであり、シュラウド37よりも鉛直方向上方に設置されている。
≪Head tank≫
The head tank 39 temporarily stores the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen storage tank 35, supplies the temporarily stored liquid nitrogen to the shroud 37, and stores the liquid nitrogen discharged from the shroud 37. It is installed vertically above 37.

後述するように、ヘッドタンク39には、一時貯留した液体窒素の液面高さを制御するために、液面計(図示なし)が設けられている。そして、ヘッドタンク39の内部は気体窒素放出配管53および気体窒素放出弁55を介して大気開放されていることが望ましい。 As will be described later, the head tank 39 is provided with a liquid level gauge (not shown) in order to control the liquid level height of the temporarily stored liquid nitrogen. It is desirable that the inside of the head tank 39 is opened to the atmosphere via the gas nitrogen discharge pipe 53 and the gas nitrogen release valve 55.

なお、本実施の形態2に係るヘッドタンク39は、ステンレス製であり、液体窒素の貯液量は1000Lであるが、ヘッドタンク39の材質および貯液量は適宜選択できる。 The head tank 39 according to the second embodiment is made of stainless steel and has a liquid nitrogen storage amount of 1000 L, but the material and the liquid storage amount of the head tank 39 can be appropriately selected.

≪第1供給配管≫
第1供給配管41は、液体窒素貯槽35とヘッドタンク39とを接続し、液体窒素貯槽35からヘッドタンク39に液体窒素を供給するものであり、図3および図4においては、第1供給配管41aおよび41bからなる。
≪First supply piping≫
The first supply pipe 41 connects the liquid nitrogen storage tank 35 and the head tank 39, and supplies liquid nitrogen from the liquid nitrogen storage tank 35 to the head tank 39. In FIGS. 3 and 4, the first supply pipe 41 is used. It consists of 41a and 41b.

また、第1供給配管41には、ヘッドタンク39に一時貯留される液体窒素の液面高さに応じて開閉する液面制御弁57が設けられており、液面制御弁57の開閉は、例えば、ヘッドタンク39に設置した液面計(図示なし)により測定した液面高さの出力信号により行うことができる。 Further, the first supply pipe 41 is provided with a liquid level control valve 57 that opens and closes according to the liquid level height of the liquid nitrogen temporarily stored in the head tank 39, and the liquid level control valve 57 can be opened and closed. For example, it can be performed by an output signal of the liquid level height measured by a liquid level gauge (not shown) installed in the head tank 39.

なお、本実施の形態2に係る第1供給配管41は、そのサイズが50Aであるが、第1供給配管41のサイズは、シュラウド37のサイズや熱負荷に応じて適宜選択すればよい。 The size of the first supply pipe 41 according to the second embodiment is 50 A, but the size of the first supply pipe 41 may be appropriately selected according to the size of the shroud 37 and the heat load.

≪第2供給配管≫
第2供給配管43は、図3および図4に示すように、ヘッドタンク39とシュラウド37とを接続し、ヘッドタンク39に一時貯留した液体窒素をシュラウド37に供給するものであり、第2供給配管43aおよび43bからなる。そして、一端側(第2供給配管43a)がヘッドタンク39の最下部に接続し、他端側(第2供給配管43b)がシュラウド37の下部に接続している。
≪Second supply piping≫
As shown in FIGS. 3 and 4, the second supply pipe 43 connects the head tank 39 and the shroud 37, and supplies the liquid nitrogen temporarily stored in the head tank 39 to the shroud 37, and supplies the second supply pipe 43. It consists of pipes 43a and 43b. One end side (second supply pipe 43a) is connected to the lowermost part of the head tank 39, and the other end side (second supply pipe 43b) is connected to the lower part of the shroud 37.

第2供給配管43には、図4に示すように、液体窒素循環弁59と弁箱61が設けられている。液体窒素循環弁59は、ヘッドタンク39からシュラウド37への液体窒素の供給と停止を制御するものであり、弁箱61は、その内部に液体窒素の供給流量を制御する流量制御弁(図示なし)が設置されている。また、真空容器33内に複数のシュラウドが設置されている場合、弁箱61には各シュラウドに接続する複数の流量制御弁が設置される。 As shown in FIG. 4, the second supply pipe 43 is provided with a liquid nitrogen circulation valve 59 and a valve box 61. The liquid nitrogen circulation valve 59 controls the supply and stop of liquid nitrogen from the head tank 39 to the shroud 37, and the valve box 61 is a flow control valve (not shown) that controls the supply flow rate of liquid nitrogen inside the valve box 61. ) Is installed. When a plurality of shrouds are installed in the vacuum vessel 33, a plurality of flow rate control valves connected to each shroud are installed in the valve box 61.

なお、本実施の形態2に係る第2供給配管43は、前述の第2供給配管43と同様にそのサイズが50Aであるが、第2供給配管43のサイズは、シュラウド37のサイズや熱負荷に応じて適宜選択すればよい。 The size of the second supply pipe 43 according to the second embodiment is 50A as in the case of the above-mentioned second supply pipe 43, but the size of the second supply pipe 43 is the size of the shroud 37 and the heat load. It may be appropriately selected according to the above.

≪排出配管≫
排出配管45は、シュラウド37とヘッドタンク39とを連結し、シュラウド37を冷却した後の液体窒素と気体窒素の混合流体をヘッドタンク39に排出するために設けられたものである。シュラウド37とヘッドタンク39とが排出配管45により連結されていることにより、シュラウド37とヘッドタンク39は気密を保って連通される。
≪Discharge piping≫
The discharge pipe 45 is provided to connect the shroud 37 and the head tank 39 and discharge the mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen after cooling the shroud 37 to the head tank 39. Since the shroud 37 and the head tank 39 are connected by the discharge pipe 45, the shroud 37 and the head tank 39 are communicated with each other in an airtight manner.

≪回収配管≫
回収配管47は、第2供給配管43と第1供給配管41とを接続し、ヘッドタンク39およびシュラウド37内の液体窒素を液体窒素貯槽35に回収するためのものである。
≪Recovery piping≫
The recovery pipe 47 is for connecting the second supply pipe 43 and the first supply pipe 41, and recovering the liquid nitrogen in the head tank 39 and the shroud 37 to the liquid nitrogen storage tank 35.

≪開閉弁≫
開閉弁49は、回収配管47に設けられたものであり、シュラウド37に液体窒素を供給して冷却する際には開閉弁49は閉じた状態となり(図4参照)、ヘッドタンク39およびシュラウド37内にある液体窒素を回収する際には開閉弁49を開いた状態となる(図3参照)。
≪Opening valve≫
The on-off valve 49 is provided in the recovery pipe 47, and when liquid nitrogen is supplied to the shroud 37 to cool it, the on-off valve 49 is in a closed state (see FIG. 4), and the head tank 39 and the shroud 37 are in a closed state. When the liquid nitrogen inside is recovered, the on-off valve 49 is opened (see FIG. 3).

≪気体窒素供給部≫
気体窒素供給部51は、ヘッドタンク39に設けられ、ヘッドタンク39内に加圧された気体窒素を供給するものであり、図3および図4に示すように、気体窒素供給配管51aと気体窒素供給弁51bとからなるものを用いることができる。
≪Gaseous nitrogen supply part≫
The gaseous nitrogen supply unit 51 is provided in the head tank 39 and supplies pressurized nitrogen into the head tank 39. As shown in FIGS. 3 and 4, the gaseous nitrogen supply pipe 51a and the gaseous nitrogen are supplied. A gas supply valve 51b can be used.

気体窒素供給部51は、気体窒素供給配管51aに窒素ボンベ(図示なし)などを接続できるものとし、ヘッドタンク39内を加圧する場合には、気体窒素放出弁55を閉じた状態にするとともに気体窒素供給弁51bを開いた状態にし、該窒素ボンベから加圧された気体窒素を気体窒素供給配管51aを通じてヘッドタンク39に供給する。気体窒素供給弁51bは、ヘッドタンク39内が所定の圧力一定となるように開度を制御できるものであることが望ましい。 The gas nitrogen supply unit 51 can connect a nitrogen cylinder (not shown) or the like to the gas nitrogen supply pipe 51a, and when pressurizing the inside of the head tank 39, the gas nitrogen release valve 55 is closed and the gas is gas. The nitrogen supply valve 51b is opened, and the gaseous nitrogen pressurized from the nitrogen cylinder is supplied to the head tank 39 through the gaseous nitrogen supply pipe 51a. It is desirable that the gas nitrogen supply valve 51b can control the opening degree so that the pressure inside the head tank 39 becomes constant.

なお、気体窒素供給部51は、気体窒素供給配管51aが気体窒素放出配管53に接続するものであってもよく、気体窒素放出弁55を閉じた状態でヘッドタンク39に加圧した気体窒素を供給してヘッドタンク39内を加圧することができるものであればよい。 The gaseous nitrogen supply unit 51 may have the gaseous nitrogen supply pipe 51a connected to the gaseous nitrogen release pipe 53, and the gaseous nitrogen pressurized to the head tank 39 with the gaseous nitrogen release valve 55 closed. Any gas may be used as long as it can be supplied to pressurize the inside of the head tank 39.

<液体窒素回収方法>
次に、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31における液体窒素回収方法について、図3および図4に示す宇宙環境試験装置31の動作とともに説明する。
<Liquid nitrogen recovery method>
Next, the liquid nitrogen recovery method in the space environment test device 31 according to the second embodiment will be described together with the operation of the space environment test device 31 shown in FIGS. 3 and 4.

まず、液体窒素循環弁59を開いた状態とし、液体窒素貯槽35から第1供給配管41、ヘッドタンク39および第2供給配管43を介して液体窒素をシュラウド37に所定の供給圧力で供給してシュラウド37を冷却し、試験を行う(図4参照)。 First, the liquid nitrogen circulation valve 59 is opened, and liquid nitrogen is supplied from the liquid nitrogen storage tank 35 to the shroud 37 via the first supply pipe 41, the head tank 39, and the second supply pipe 43 at a predetermined supply pressure. The shroud 37 is cooled and tested (see FIG. 4).

冷却運転時においては、回収配管47に設けられた開閉弁49と気体窒素供給部51の気体窒素供給弁51bを閉じた状態とし、シュラウド37を冷却した後の液体窒素および気体窒素の混合流体は排出配管45からヘッドタンク39に排出される。そして、該排出された液体窒素はヘッドタンク39に溜められるのに対し、排出された気体窒素は気体窒素放出配管53と気体窒素放出弁55を介して大気に放出される。 During the cooling operation, the on-off valve 49 provided in the recovery pipe 47 and the gaseous nitrogen supply valve 51b of the gaseous nitrogen supply section 51 are closed, and the mixed fluid of liquid nitrogen and gaseous nitrogen after cooling the shroud 37 is It is discharged from the discharge pipe 45 to the head tank 39. Then, the discharged liquid nitrogen is stored in the head tank 39, while the discharged gaseous nitrogen is released to the atmosphere through the gaseous nitrogen discharge pipe 53 and the gaseous nitrogen release valve 55.

試験を終えてシュラウド37の冷却運転が終了すると、液面制御弁57を閉じた状態として液体窒素貯槽35からヘッドタンク39への液体窒素の供給を止め、その後、開閉弁49を開、気体窒素放出弁55を閉とする(図3参照)。次いで、気体窒素供給配管51aに気体窒素ボンベを接続し、気体窒素供給弁51bを開とし、気体窒素供給部51から加圧した気体窒素をヘッドタンク39に供給する。 When the test is completed and the cooling operation of the shroud 37 is completed, the liquid nitrogen storage tank 35 stops the supply of liquid nitrogen to the head tank 39 with the liquid level control valve 57 closed, and then the on-off valve 49 is opened to open the gas nitrogen. The release valve 55 is closed (see FIG. 3). Next, the gaseous nitrogen cylinder is connected to the gaseous nitrogen supply pipe 51a, the gaseous nitrogen supply valve 51b is opened, and the gaseous nitrogen pressurized from the gaseous nitrogen supply section 51 is supplied to the head tank 39.

このように、ヘッドタンク39に気体窒素を供給して圧力を掛けることによって、ヘッドタンク39に溜められている液体窒素に逆圧を掛け、第2供給配管43aおよび回収配管47および開閉弁49を通じて第1供給配管41a側に圧送されるとともに、排出配管45を介してヘッドタンク39と連通しているシュラウド37に貯液されている液体窒素に対しても逆圧が掛けられ、第2供給配管43bおよび回収配管47を通じて第1供給配管41a側に圧送される。そして、第1供給配管41aに圧送された液体窒素は、第1供給配管41aを通じて液体窒素貯槽35に回収される。 In this way, by supplying gaseous nitrogen to the head tank 39 and applying pressure, a reverse pressure is applied to the liquid nitrogen stored in the head tank 39, and through the second supply pipe 43a, the recovery pipe 47, and the on-off valve 49. Along with being pressure-fed to the first supply pipe 41a, a reverse pressure is also applied to the liquid nitrogen stored in the shroud 37 communicating with the head tank 39 via the discharge pipe 45, and the second supply pipe is supplied. It is pressure-fed to the first supply pipe 41a side through 43b and the recovery pipe 47. Then, the liquid nitrogen pumped to the first supply pipe 41a is recovered in the liquid nitrogen storage tank 35 through the first supply pipe 41a.

なお、気体窒素供給部51に供給する気体窒素の供給圧力は、冷却運転時に液体窒素貯槽35から供給する液体窒素の供給圧力よりも高く設定すればよく、液体窒素貯槽35からの液体窒素の供給圧力を0.3MPaGとした場合、気体窒素供給部51に供給する気体窒素の供給圧力は0.4〜0.6MPaG程度とすればよい。 The supply pressure of the gaseous nitrogen supplied to the gaseous nitrogen supply unit 51 may be set higher than the supply pressure of the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen storage tank 35 during the cooling operation, and the liquid nitrogen is supplied from the liquid nitrogen storage tank 35. When the pressure is 0.3 MPaG, the supply pressure of the gaseous nitrogen supplied to the gaseous nitrogen supply unit 51 may be about 0.4 to 0.6 MPaG.

以上、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31および宇宙環境試験装置31の液体窒素回収方法によれば、フリーボイリング式で冷却する宇宙環境試験装置31においても、ポンプなどの追加の設備を用いずに、ヘッドタンク39に加圧された気体窒素を供給することにより、ヘッドタンク39およびシュラウド37の液体窒素を第1供給配管41a側に圧送し、該圧送した液体窒素を液体窒素貯槽35に回収することができる。さらに、シュラウド37を冷却させるために用いた第2供給配管43および第1供給配管41内を圧送させるものであるため、液体窒素を回収する過程での外部からの侵入熱の影響が小さく、気化する液体窒素の量を抑えることができる。 As described above, according to the liquid nitrogen recovery method of the space environment test device 31 and the space environment test device 31 according to the second embodiment, even in the space environment test device 31 that cools by the free boiling method, additional equipment such as a pump is provided. By supplying pressurized gaseous nitrogen to the head tank 39 without using it, the liquid nitrogen of the head tank 39 and the shroud 37 is pumped to the first supply pipe 41a side, and the pumped liquid nitrogen is pumped to the liquid nitrogen storage tank 35. Can be collected in. Further, since the inside of the second supply pipe 43 and the first supply pipe 41 used for cooling the shroud 37 are pumped, the influence of heat entering from the outside in the process of recovering liquid nitrogen is small and vaporization occurs. It is possible to reduce the amount of liquid nitrogen generated.

なお、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31および宇宙環境試験装置31の液体窒素回収方法の他の態様としては、ヘッドタンク39に加圧した気体窒素を供給する気体窒素供給部51の替わりに、ヘッドタンク39内の液体窒素を加熱して気化させる加熱手段(図示なし)を設けたものであってもよい。 As another aspect of the liquid nitrogen recovery method of the space environment test device 31 and the space environment test device 31 according to the second embodiment, there is a gas nitrogen supply unit 51 that supplies pressurized nitrogen to the head tank 39. Instead, a heating means (not shown) for heating and vaporizing the liquid nitrogen in the head tank 39 may be provided.

この場合においては、ヘッドタンク39にある液体窒素の少なくとも一部を加熱して気化させることにより、ヘッドタンク39を加圧することができ、これにより、ヘッドタンク39およびシュラウド37にある液体窒素に逆圧を掛け、第2供給配管43および回収配管47を通じて第1供給配管41a側に圧送することができる。
なお、加熱手段としては、前述の実施の形態1と同様にヒーターを用いることができ、該ヒーターの出力を調整することによりヘッドタンク39内を所定の圧力に加圧することができる。
In this case, the head tank 39 can be pressurized by heating and vaporizing at least a part of the liquid nitrogen in the head tank 39, thereby reversing the liquid nitrogen in the head tank 39 and the shroud 37. Pressure can be applied and pumped to the first supply pipe 41a side through the second supply pipe 43 and the recovery pipe 47.
As the heating means, a heater can be used as in the first embodiment described above, and the inside of the head tank 39 can be pressurized to a predetermined pressure by adjusting the output of the heater.

また、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31においては、液体窒素を回収する際に、液体窒素が配管類のどの部分に存在するかを直接把握することは困難である。そのため、第1供給配管41に温度計63を設け、圧送される液体窒素の温度を測定し、該測定した温度が上昇傾向となったら、シュラウド37、ヘッドタンク39および第2供給配管43に液体窒素は存在しないものと推定し、液体窒素の回収を停止することができる。 Further, in the space environment test apparatus 31 according to the second embodiment, it is difficult to directly grasp in which part of the pipes the liquid nitrogen is present when recovering the liquid nitrogen. Therefore, a thermometer 63 is provided in the first supply pipe 41 to measure the temperature of the liquid nitrogen to be pumped, and when the measured temperature tends to rise, the liquid is supplied to the shroud 37, the head tank 39, and the second supply pipe 43. It is possible to presume that nitrogen is absent and stop the recovery of liquid nitrogen.

すなわち、圧送された液体窒素が第1供給配管41内を流れる場合、温度計63により測定される温度は該圧送された液体窒素と同程度の温度となるのに対し、ヘッドタンク39およびシュラウド37の液体窒素が回収されて第1供給配管41内に気体窒素供給部51から供給された気体窒素が流れる場合、温度計63により測定される該気体窒素と同程度の温度となり、回収された液体窒素の温度よりも高くなるためである。 That is, when the pumped liquid nitrogen flows through the first supply pipe 41, the temperature measured by the thermometer 63 is about the same as that of the pumped liquid nitrogen, whereas the head tank 39 and the shroud 37 When the liquid nitrogen of the above is recovered and the gaseous nitrogen supplied from the gaseous nitrogen supply section 51 flows into the first supply pipe 41, the temperature becomes about the same as that of the gaseous nitrogen measured by the thermometer 63, and the recovered liquid. This is because it is higher than the temperature of nitrogen.

ここで、温度計63は、図3および図4に示すように、ヘッドタンク39につながる第2供給配管43aとシュラウド37につながる第2供給配管43bとが接続する位置よりも液体窒素貯槽35側である第1供給配管41aに設置することが好ましく、回収配管47に設置するものであっても良い。 Here, as shown in FIGS. 3 and 4, the thermometer 63 is closer to the liquid nitrogen storage tank 35 than the position where the second supply pipe 43a connected to the head tank 39 and the second supply pipe 43b connected to the shroud 37 are connected. It is preferable to install it in the first supply pipe 41a, and it may be installed in the recovery pipe 47.

さらに、本実施の形態2に係る宇宙環境試験装置31においては、第2供給配管43の最下部と第1供給配管41の最下部とを連結するように回収配管47を設置することが望ましい。これにより、ヘッドタンク39内を加圧して液体窒素を圧送する際に、液体窒素が宇宙環境試験装置31における鉛直方向の最下部を経て第1供給配管41側に移送されるため、液体窒素を配管類に残すことなく液体窒素貯槽35に回収することができる。 Further, in the space environment test apparatus 31 according to the second embodiment, it is desirable to install the recovery pipe 47 so as to connect the lowermost part of the second supply pipe 43 and the lowermost part of the first supply pipe 41. As a result, when the inside of the head tank 39 is pressurized and the liquid nitrogen is pumped, the liquid nitrogen is transferred to the first supply pipe 41 side through the lowermost part in the vertical direction in the space environment test apparatus 31, so that the liquid nitrogen is transferred. It can be recovered in the liquid nitrogen storage tank 35 without leaving it in the pipes.

1 宇宙環境試験装置
3 真空容器
5 液体窒素供給装置
7 シュラウド
9 放液溜め
11 供給配管
13 排出配管
15 回収配管
17 開閉弁
19 気体窒素供給部
19a 気体窒素供給配管
19b 気体窒素供給弁
21 気体窒素放出配管
23 気体窒素放出弁
25 温度計
31 宇宙環境試験装置
33 真空容器
35 液体窒素貯槽
37 シュラウド
39 ヘッドタンク
41、41a、41b 第1供給配管
43、43a、43b 第2供給配管
45 排出配管
47 回収配管
49 開閉弁
51 気体窒素供給部
51a 気体窒素供給配管
51b 気体窒素供給弁
53 気体窒素放出配管
55 気体窒素放出弁
57 液面制御弁
59 液体窒素循環弁
61 弁箱
63 温度計
71 宇宙環境試験装置(従来例)
73 ポンプ
75 回収配管
81 宇宙環境試験装置(従来例)
LN2 液体窒素
GN2 気体窒素
1 Space environment test equipment 3 Vacuum container 5 Liquid nitrogen supply equipment 7 Shroud 9 Discharge reservoir 11 Supply pipe 13 Discharge pipe 15 Recovery pipe 17 On-off valve 19 Gas nitrogen supply unit 19a Gas nitrogen supply pipe 19b Gas nitrogen supply valve 21 Gas nitrogen release Piping 23 Gas nitrogen release valve 25 Thermometer 31 Space environment test equipment 33 Vacuum vessel 35 Liquid nitrogen storage tank 37 Shroud 39 Head tank 41, 41a, 41b 1st supply pipe 43, 43a, 43b 2nd supply pipe 45 Discharge pipe 47 Recovery pipe 49 On-off valve 51 Gas nitrogen supply section 51a Gas nitrogen supply pipe 51b Gas nitrogen supply valve 53 Gas nitrogen release pipe 55 Gas nitrogen release valve 57 Liquid level control valve 59 Liquid nitrogen circulation valve 61 Valve box 63 Thermometer 71 Space environment test equipment ( Conventional example)
73 Pump 75 Recovery piping 81 Space environment test equipment (conventional example)
LN 2 liquid nitrogen
GN 2 gaseous nitrogen

Claims (6)

真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置であって、
前記液体窒素供給装置と前記ヘッドタンクとを接続し、前記液体窒素供給装置から前記ヘッドタンクに液体窒素を供給する第1供給配管と、
前記ヘッドタンクと前記シュラウドとを接続し、前記ヘッドタンクに一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給する第2供給配管と、
前記シュラウドと前記ヘッドタンクとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記ヘッドタンクに排出する排出配管と、
前記第2供給配管と前記第1供給配管とを接続し、前記ヘッドタンクおよび前記シュラウド内の液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、
該回収配管に設けられた開閉弁と、
前記ヘッドタンク内に加圧された気体窒素を供給する気体窒素供給部と、を有し、
前記開閉弁が開いた状態で、前記気体窒素供給部に加圧された気体窒素を供給し、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とする宇宙環境試験装置。
A shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device are temporarily stored, and the temporarily stored liquid nitrogen is stored in the shroud. A head tank for storing liquid nitrogen discharged from the shroud is provided, and the shroud is cooled by a free boiling method to test the inside of the vacuum vessel in a state simulating the cold and dark of the space environment. It is a space environment test device that performs
A first supply pipe that connects the liquid nitrogen supply device and the head tank and supplies liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device to the head tank.
A second supply pipe that connects the head tank and the shroud and supplies liquid nitrogen temporarily stored in the head tank to the shroud.
A discharge pipe that connects the shroud and the head tank and discharges liquid nitrogen that has cooled the shroud to the head tank.
A recovery pipe that connects the second supply pipe and the first supply pipe and collects the liquid nitrogen in the head tank and the shroud to the liquid nitrogen supply device.
An on-off valve provided in the recovery pipe and
It has a gaseous nitrogen supply unit that supplies pressurized gaseous nitrogen in the head tank, and has.
With the on-off valve open, pressurized nitrogen is supplied to the gaseous nitrogen supply unit, and liquid nitrogen in the head tank and in the shroud communicating with the head tank is supplied to the second supply pipe and the second supply pipe and the said. A space environment test apparatus characterized in that it is pumped to the first supply pipe side via a recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered by the liquid nitrogen supply device.
真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置であって、
前記液体窒素供給装置と前記ヘッドタンクとを接続し、前記液体窒素供給装置から前記ヘッドタンクに液体窒素を供給する第1供給配管と、
前記ヘッドタンクと前記シュラウドとを接続し、前記ヘッドタンクに一時貯留した液体窒素を前記シュラウドに供給する第2供給配管と、
前記シュラウドと前記ヘッドタンクとを接続し、前記シュラウドを冷却した液体窒素を前記ヘッドタンクに排出する排出配管と、
前記第2供給配管と前記第1供給配管とを接続し、前記ヘッドタンクおよび前記シュラウド内の液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収する回収配管と、
該回収配管に設けられた開閉弁と、
前記ヘッドタンク内の液体窒素を加熱して気化させる加熱手段と、を有し、
前記開閉弁が開いた状態で、前記加熱手段により前記ヘッドタンク内の液体窒素を加熱して気化させることで前記ヘッドタンク内を加圧し、該ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通する前記シュラウド内の液体窒素を前記第2供給配管および回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収するようにしたことを特徴とする宇宙環境試験装置。
A shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device are temporarily stored, and the temporarily stored liquid nitrogen is stored in the shroud. A head tank for storing liquid nitrogen discharged from the shroud is provided, and the shroud is cooled by a free boiling method so that the inside of the vacuum vessel is in a state of simulating the cold and dark of the space environment. A space environment test device that conducts tests
A first supply pipe that connects the liquid nitrogen supply device and the head tank and supplies liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device to the head tank.
A second supply pipe that connects the head tank and the shroud and supplies liquid nitrogen temporarily stored in the head tank to the shroud.
A discharge pipe that connects the shroud and the head tank and discharges liquid nitrogen that has cooled the shroud to the head tank.
A recovery pipe that connects the second supply pipe and the first supply pipe and recovers the liquid nitrogen in the head tank and the shroud to the liquid nitrogen supply device.
An on-off valve provided in the recovery pipe and
It has a heating means for heating and vaporizing the liquid nitrogen in the head tank.
With the on-off valve open, the liquid nitrogen in the head tank is heated and vaporized by the heating means to pressurize the inside of the head tank, and the inside of the head tank and the inside of the shroud communicating with the head tank. Liquid nitrogen was pumped to the first supply pipe side via the second supply pipe and the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen was recovered in the liquid nitrogen supply device. apparatus.
前記第1供給配管又は前記回収配管に温度計が設置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の宇宙環境試験装置。 The space environment test apparatus according to claim 1 or 2, wherein a thermometer is installed in the first supply pipe or the recovery pipe. 前記回収配管は、前記第2供給配管の最下部と前記第1供給配管の最下部とを連結することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の宇宙環境試験装置。 The space environment test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the recovery pipe connects the lowermost portion of the second supply pipe and the lowermost portion of the first supply pipe. 真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から第1供給配管を介して供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を第2供給配管を介して前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収する宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法であって、
前記第2供給配管と前記第1供給配管とを回収配管を介して連結し、前記ヘッドタンクに加圧された気体窒素を供給して該ヘッドタンク内を加圧することにより、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通するシュラウド内にある液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とする宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法。
A shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device via the first supply pipe are temporarily stored and temporarily stored. The vacuum is provided by supplying the stored liquid nitrogen to the shroud via a second supply pipe and providing a head tank for storing the liquid nitrogen discharged from the shroud, and cooling the shroud in a free boiling manner. This is a method for recovering liquid nitrogen in a space environment test device that recovers liquid nitrogen in a space environment test device that conducts tests by simulating the cold and darkness of the space environment inside the container.
By connecting the second supply pipe and the first supply pipe via a recovery pipe and supplying pressurized nitrogen to the head tank to pressurize the inside of the head tank, the inside of the head tank and the inside of the head tank are pressed. Liquid nitrogen in the shroud communicating with the head tank is pumped to the first supply pipe side via the second supply pipe and the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered to the liquid nitrogen supply device. A method for recovering liquid nitrogen from a space environment test device.
真空容器内に設けられ、液体窒素供給装置から液体窒素の供給を受けて冷却されるシュラウドと、前記液体窒素供給装置から第1供給配管を介して供給された液体窒素を一時貯留し、該一時貯留した液体窒素を第2供給配管を介して前記シュラウドに供給するとともに、前記シュラウドから排出された液体窒素を貯留するヘッドタンクとを備え、前記シュラウドをフリーボイリング式で冷却することで、前記真空容器内を宇宙環境の冷暗黒を模擬した状態にして試験を行う宇宙環境試験装置における液体窒素を回収する宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法であって、
前記第2供給配管と前記第1供給配管とを回収配管を介して連結し、前記ヘッドタンクの液体窒素を加熱して気化させることで該ヘッドタンク内を加圧することにより、前記ヘッドタンク内および該ヘッドタンクと連通するシュラウド内にある液体窒素を前記第2供給配管および前記回収配管を介して前記第1供給配管側に圧送し、該圧送した液体窒素を前記液体窒素供給装置に回収することを特徴とする宇宙環境試験装置の液体窒素回収方法。
A shroud provided in a vacuum vessel and cooled by receiving the supply of liquid nitrogen from the liquid nitrogen supply device and the liquid nitrogen supplied from the liquid nitrogen supply device via the first supply pipe are temporarily stored and temporarily stored. The vacuum is provided by supplying the stored liquid nitrogen to the shroud via a second supply pipe and providing a head tank for storing the liquid nitrogen discharged from the shroud, and cooling the shroud in a free boiling manner. This is a method for recovering liquid nitrogen in a space environment test device that recovers liquid nitrogen in a space environment test device that conducts tests by simulating the cold and darkness of the space environment inside the container.
The inside of the head tank and the inside of the head tank are formed by connecting the second supply pipe and the first supply pipe via a recovery pipe and pressurizing the inside of the head tank by heating and vaporizing the liquid nitrogen in the head tank. Liquid nitrogen in the shroud communicating with the head tank is pumped to the first supply pipe side via the second supply pipe and the recovery pipe, and the pumped liquid nitrogen is recovered to the liquid nitrogen supply device. A method for recovering liquid nitrogen in a space environment test device.
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