JP2634266B2 - 推進薬製造貯蔵装置 - Google Patents
推進薬製造貯蔵装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、宇宙空間にて用いる推進薬製造貯蔵装置に
関する。
関する。
現在、宇宙基地の設置が計画されており、本計画の中
で、軌道間輸送機（例えば、地球と高度500kmの宇宙基
地間を往復飛行、もしくは宇宙基地と高度36000km上空
（静止軌道上）の静止衛星間を往復飛行する輸送機な
ど）は、液体水素、液体酸素よりなる推進薬の供給を、
宇宙空間に設けられた推進薬貯蔵所から受けることが検
討されている。
で、軌道間輸送機（例えば、地球と高度500kmの宇宙基
地間を往復飛行、もしくは宇宙基地と高度36000km上空
（静止軌道上）の静止衛星間を往復飛行する輸送機な
ど）は、液体水素、液体酸素よりなる推進薬の供給を、
宇宙空間に設けられた推進薬貯蔵所から受けることが検
討されている。
従来の計画においては、上記水素ガス、酸素ガスは地
球上で液化製造したタンクに充てんし、スペースシャト
ル等で宇宙空間上の貯蔵所に運ぶものであった。
球上で液化製造したタンクに充てんし、スペースシャト
ル等で宇宙空間上の貯蔵所に運ぶものであった。
従来の計画においては、水素ガス、酸素ガスを地上で
液化して宇宙空間の貯蔵所に運ぶ場合、次の技術的課題
があった。
液化して宇宙空間の貯蔵所に運ぶ場合、次の技術的課題
があった。
（１） 液体水素は温度−253℃、液体酸素は温度−183
℃の極低温流体であるため、シャトル等で輸送する場
合、充てんするタンクは液体の蒸発を防止するために断
熱材が必要となる。その結果タンク構造が複雑となり、
高価となる。また重量も増加するのでシャトルに搭載す
る液体水素、液体酸素の量が減少する。
℃の極低温流体であるため、シャトル等で輸送する場
合、充てんするタンクは液体の蒸発を防止するために断
熱材が必要となる。その結果タンク構造が複雑となり、
高価となる。また重量も増加するのでシャトルに搭載す
る液体水素、液体酸素の量が減少する。
（２） 液体水素、液体酸素の密度は小さいため、同一
重量の水と比較すると体積が大きくなるため、シャトル
搭載上制限を受ける。
重量の水と比較すると体積が大きくなるため、シャトル
搭載上制限を受ける。
（３） 液体水素は可燃性であり、また、液体酸素は燃
焼を助長、加速する働きがあるため、シャトル等に搭載
して宇宙空間へ運搬する際、危険性が大きい。
焼を助長、加速する働きがあるため、シャトル等に搭載
して宇宙空間へ運搬する際、危険性が大きい。
本発明は、上記の課題を解決しようとするものであ
る。
る。
（１）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、および上記酸素液化機が
接続された液体酸素タンクを備えたことを特徴としてい
る。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、および上記酸素液化機が
接続された液体酸素タンクを備えたことを特徴としてい
る。
（２）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、および上記酸素
液化機が接続された液体酸素タンクを備えたことを特徴
としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、および上記酸素
液化機が接続された液体酸素タンクを備えたことを特徴
としている。
（３）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機
が接続された液体酸素タンク、および上記水素液化機と
酸素液化機にそれぞれ接続され不要な熱を放熱する放熱
器を備えたことを特徴としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機
が接続された液体酸素タンク、および上記水素液化機と
酸素液化機にそれぞれ接続され不要な熱を放熱する放熱
器を備えたことを特徴としている。
（４）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、および水素または酸素による推進
装置とを備えたことを特徴としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、および水素または酸素による推進
装置とを備えたことを特徴としている。
（５）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、および水素と酸素とにより電力を
発生させ生じた水を前記タンクにもどす燃料電池を備え
たことを特徴としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、および水素と酸素とにより電力を
発生させ生じた水を前記タンクにもどす燃料電池を備え
たことを特徴としている。
（６）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、並びに該液化水素及び液化酸素を
他に供給する供給部とを備えたことを特徴としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクから供
給される水を電気分解する水電解装置、同水電解装置に
接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水電解装置
が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力
エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞれの動力
回収装置が接続され発生した水素ガスを液化する水素液
化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水素液化機
が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機が接続さ
れた液体酸素タンク、並びに該液化水素及び液化酸素を
他に供給する供給部とを備えたことを特徴としている。
（７）本発明の推進薬製造貯蔵装置は、液体水素と液体
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機
が接続された液体酸素タンク、上記水素液化機と酸素液
化機にそれぞれ接続され不要な熱を放熱する放熱器、水
素又は酸素による推進装置、水素と酸素とにより電力を
発生させ生じた水を前記タンクにもどす燃料電池、およ
び前記液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部とを
備えたことを特徴としている。
酸素の原料となる水を貯蔵するタンク、同タンクが接続
され水を加圧して供給する加圧用ポンプ、同ポンプが接
続され供給される水を電気分解する水電解装置、同水電
解装置に接続され電力を供給する太陽発電装置、上記水
電解装置が発生した高圧の水素又は酸素が供給されそれ
ぞれ圧力エネルギーを回収する動力回収装置、同それぞ
れの動力回収装置が接続され発生した水素ガスを液化す
る水素液化機と酸素ガスを液化する酸素液化機、上記水
素液化機が接続された液体水素タンク、上記酸素液化機
が接続された液体酸素タンク、上記水素液化機と酸素液
化機にそれぞれ接続され不要な熱を放熱する放熱器、水
素又は酸素による推進装置、水素と酸素とにより電力を
発生させ生じた水を前記タンクにもどす燃料電池、およ
び前記液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部とを
備えたことを特徴としている。
上記発明（１）において、地上から運ばれ水タンクに
貯蔵された水は水電解装置へ送られ、同水電解装置は太
陽発電装置より供給された電力により水を電気分解す
る。上記水電解装置により生成された水素ガスと酸素ガ
スはそれぞれの動力回収装置に送られ、動力が回収され
る。上記動力が回収された水素ガスと酸素ガスはそれぞ
れ水素液化機と酸素液化機へ送られて液化され、液化水
素タンクと液化酸素タンクに貯蔵される。それぞれのタ
ンクに貯蔵された液化水素と液化酸素は、燃料の補給を
要する輸送機等へ供給される。
貯蔵された水は水電解装置へ送られ、同水電解装置は太
陽発電装置より供給された電力により水を電気分解す
る。上記水電解装置により生成された水素ガスと酸素ガ
スはそれぞれの動力回収装置に送られ、動力が回収され
る。上記動力が回収された水素ガスと酸素ガスはそれぞ
れ水素液化機と酸素液化機へ送られて液化され、液化水
素タンクと液化酸素タンクに貯蔵される。それぞれのタ
ンクに貯蔵された液化水素と液化酸素は、燃料の補給を
要する輸送機等へ供給される。
上記により、宇宙基地における推進薬の製造を可能と
し、推進薬を原料である水の状態で貯蔵することを可能
としたため、水貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一
定量の水から製造される液体水素と液体酸素の水に対す
る体積比は約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単
なものとなり、重量は軽減する。更に地上からは水を運
搬するため、運搬時における危険性が大幅に減少する。
し、推進薬を原料である水の状態で貯蔵することを可能
としたため、水貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一
定量の水から製造される液体水素と液体酸素の水に対す
る体積比は約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単
なものとなり、重量は軽減する。更に地上からは水を運
搬するため、運搬時における危険性が大幅に減少する。
上記発明（２）においては、上記発明（１）における
水を貯蔵するタンクと水電解装置の間に加圧用ポンプが
用けられているため、上記発明（１）の作用に加えて、
タンクからの水を加圧用ポンプにより加圧して水電解装
置へ供給することができ、効率的な水の輸送が可能とな
る。
水を貯蔵するタンクと水電解装置の間に加圧用ポンプが
用けられているため、上記発明（１）の作用に加えて、
タンクからの水を加圧用ポンプにより加圧して水電解装
置へ供給することができ、効率的な水の輸送が可能とな
る。
上記発明（３）においては、上記発明（２）における
水素液化機と酸素液化機にそれぞれ接続された放熱器が
設けられているため、上記発明（２）の作用に加えて、
水素ガスと酸素ガスが保有する熱は容易に放熱させるこ
ととなり、効率的な水素ガスと酸素ガスの液化が可能と
なる。
水素液化機と酸素液化機にそれぞれ接続された放熱器が
設けられているため、上記発明（２）の作用に加えて、
水素ガスと酸素ガスが保有する熱は容易に放熱させるこ
ととなり、効率的な水素ガスと酸素ガスの液化が可能と
なる。
上記発明（４）においては、上記発明（１）におい
て、水素又は酸素による推進を可能とする推進装置を備
えているため、上記発明（１）の作用に加えて、本発明
の装置が搭載された宇宙基地等が、生成された水素及び
酸素を利用して移動可能となり、他の燃料の保有が不要
となる。
て、水素又は酸素による推進を可能とする推進装置を備
えているため、上記発明（１）の作用に加えて、本発明
の装置が搭載された宇宙基地等が、生成された水素及び
酸素を利用して移動可能となり、他の燃料の保有が不要
となる。
上記発明（５）においては、上記発明（１）におい
て、水素と酸素とにより電力を発生させ生じた水を水貯
蔵タンクへもどす燃料電池を備えているため、上記発明
（１）の作用に加えて、本発明の装置が搭載される宇宙
基地等において一時的に発生する停電に対応することが
でき、また、発電の結果生成された水は有効に再利用す
ることが可能となる。
て、水素と酸素とにより電力を発生させ生じた水を水貯
蔵タンクへもどす燃料電池を備えているため、上記発明
（１）の作用に加えて、本発明の装置が搭載される宇宙
基地等において一時的に発生する停電に対応することが
でき、また、発電の結果生成された水は有効に再利用す
ることが可能となる。
上記発明（６）においては、上記発明（１）におい
て、液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部を備え
ているため、上記発明（１）の作用に加えて、宇宙空間
を移動する輸送機等への液化水素及び液化酸素の供給が
可能となる。
て、液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部を備え
ているため、上記発明（１）の作用に加えて、宇宙空間
を移動する輸送機等への液化水素及び液化酸素の供給が
可能となる。
上記発明（７）においては、上記発明（３）におい
て、水素又は酸素による推進装置、水素と酸素とにより
電力を発生させ生じた水を水貯蔵タンクへもどす燃料電
池、および液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部
を備えている。
て、水素又は酸素による推進装置、水素と酸素とにより
電力を発生させ生じた水を水貯蔵タンクへもどす燃料電
池、および液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部
を備えている。
そのため、上記発明（３）の作用に加えて、本発明の
装置が搭載された宇宙基地等が他の燃料を用意すること
なく移動可能となり、一時的な停電に対しても対応可能
となり、宇宙空間を移動する輸送機等に対して液化水素
及び液化酸素の供給が可能となる。
装置が搭載された宇宙基地等が他の燃料を用意すること
なく移動可能となり、一時的な停電に対しても対応可能
となり、宇宙空間を移動する輸送機等に対して液化水素
及び液化酸素の供給が可能となる。
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、１は水タンクで地上からシャトル等
が運んできた水を貯蔵する。２は上記水貯蔵タンク１に
配管により接続され水を加圧し圧送するためのポンプ、
３は同ポンプ２を介して上記水貯蔵タンク１より水が供
給される水電解装置で固体高分子電解質を利用した固体
高分子水電解法などにより水を電気分解する。４は上記
水電解装置３が電線により接続された太陽熱発電装置で
水電解装置３に電力を供給する装置である。6a,6bは上
記水電解装置３より水素ガスGH2又は酸素ガスGO2が供給
され、それぞれ水素ガス中から水分を、酸素ガス中から
水分を除去する乾燥器である。7a,7bはそれぞれ発電機7
c,7dが接続され上記乾燥器6a,6bより高圧の水素ガス又
は高圧の酸素ガスが供給されそれぞれを断熱膨張させて
動力を回収するための動力回収装置として機能する膨張
タービンである。８は上記乾燥器6a,6bより水素ガス及
び酸素ガスが供給される複数個の推進装置で本実施例の
姿勢制御や推進用に使用される。９は上記膨張タービン
7bより酸素ガスが供給される酸素液化機で、冷媒ガスで
あるヘリウム又はアルコンガスにより上記酸素ガスを冷
却液化する熱交換器12を有している。10は上記熱交換器
12が接続されモータ10aを有し上記ヘリウム又はアルゴ
ンガスを圧縮しブレイトンサイクルを形成する圧縮機、
11は上記ブレイトンサイクル中に設けられヘリウムガス
又はアルゴンガスの圧縮時に発生する熱を除去するため
の放熱器で、冷媒としてフレオン等が使用される。13は
上記ブレイトンサイクル中に設けられ発電機13aが接続
され高圧ヘリウムガス又はアルゴンガスを断熱膨張させ
酸素が液化するために必要な低温ヘリウムガス又はアル
ゴンガス（酸素の液化温度以下、即ち−183℃以下）を
発生する膨張タービンであり、膨張時に発生する動力は
発電機13aにより回収される。14は上記酸素液化機９に
配管により接続され液化した酸素又はスラッシュ状（固
液共存状態）の酸素を貯蔵するための液化酸素タンク
で、侵入熱を小さくするため外部に断熱材が施工してあ
る。15は上記膨張タービン7aより水素ガスが供給される
水素液化機で、冷媒ガスであるヘリウムガスにより上記
水素ガスを冷却液化する熱交換器18を有している。16は
上記熱交換器18が接続されモータ16aを有し上記ヘリウ
ムガスを圧縮しブレイトンサイクルを形成する圧縮機、
17は上記ブレイトンサイクル中に設けられヘリウムガス
の圧縮時に発生する熱を除去するための放熱器で、冷媒
としてフレオン等が使用される。19は上記ブレイトンサ
イクル中に設けられ発電機19aが接続され高圧ヘリウム
ガスを断熱膨張させ水素が液化するために必要な低温ヘ
リイムガス（水素の液化温度以下即ち−253℃以下）を
発生する膨張タービンであり、膨張時に発生する動力は
発電機19aにより回収される。20は上記水素液化機15に
配管により接続され液化した水素又はスラッシュ状の水
素を貯蔵するための液化水素タンクで、侵入熱を小さく
するため外部に断熱材が施工してある。21は上記タンク
14,20が配管により接続され軌道間輸送機へ液体水素、
液体酸素を供給するための供給部である。22は上記タン
ク14,20が配管により接続されシステムが太陽光の恩恵
を受けない場合（地球の陰となって太陽光が届かない場
合）即ち、電力補給が不可能な場合に一時的に電力を供
給するための燃料電池である。上記燃料電池22は、排ガ
スとして水蒸気又は水が発生し、発生した水蒸気、水は
水タンク１に回収される。
が運んできた水を貯蔵する。２は上記水貯蔵タンク１に
配管により接続され水を加圧し圧送するためのポンプ、
３は同ポンプ２を介して上記水貯蔵タンク１より水が供
給される水電解装置で固体高分子電解質を利用した固体
高分子水電解法などにより水を電気分解する。４は上記
水電解装置３が電線により接続された太陽熱発電装置で
水電解装置３に電力を供給する装置である。6a,6bは上
記水電解装置３より水素ガスGH2又は酸素ガスGO2が供給
され、それぞれ水素ガス中から水分を、酸素ガス中から
水分を除去する乾燥器である。7a,7bはそれぞれ発電機7
c,7dが接続され上記乾燥器6a,6bより高圧の水素ガス又
は高圧の酸素ガスが供給されそれぞれを断熱膨張させて
動力を回収するための動力回収装置として機能する膨張
タービンである。８は上記乾燥器6a,6bより水素ガス及
び酸素ガスが供給される複数個の推進装置で本実施例の
姿勢制御や推進用に使用される。９は上記膨張タービン
7bより酸素ガスが供給される酸素液化機で、冷媒ガスで
あるヘリウム又はアルコンガスにより上記酸素ガスを冷
却液化する熱交換器12を有している。10は上記熱交換器
12が接続されモータ10aを有し上記ヘリウム又はアルゴ
ンガスを圧縮しブレイトンサイクルを形成する圧縮機、
11は上記ブレイトンサイクル中に設けられヘリウムガス
又はアルゴンガスの圧縮時に発生する熱を除去するため
の放熱器で、冷媒としてフレオン等が使用される。13は
上記ブレイトンサイクル中に設けられ発電機13aが接続
され高圧ヘリウムガス又はアルゴンガスを断熱膨張させ
酸素が液化するために必要な低温ヘリウムガス又はアル
ゴンガス（酸素の液化温度以下、即ち−183℃以下）を
発生する膨張タービンであり、膨張時に発生する動力は
発電機13aにより回収される。14は上記酸素液化機９に
配管により接続され液化した酸素又はスラッシュ状（固
液共存状態）の酸素を貯蔵するための液化酸素タンク
で、侵入熱を小さくするため外部に断熱材が施工してあ
る。15は上記膨張タービン7aより水素ガスが供給される
水素液化機で、冷媒ガスであるヘリウムガスにより上記
水素ガスを冷却液化する熱交換器18を有している。16は
上記熱交換器18が接続されモータ16aを有し上記ヘリウ
ムガスを圧縮しブレイトンサイクルを形成する圧縮機、
17は上記ブレイトンサイクル中に設けられヘリウムガス
の圧縮時に発生する熱を除去するための放熱器で、冷媒
としてフレオン等が使用される。19は上記ブレイトンサ
イクル中に設けられ発電機19aが接続され高圧ヘリウム
ガスを断熱膨張させ水素が液化するために必要な低温ヘ
リイムガス（水素の液化温度以下即ち−253℃以下）を
発生する膨張タービンであり、膨張時に発生する動力は
発電機19aにより回収される。20は上記水素液化機15に
配管により接続され液化した水素又はスラッシュ状の水
素を貯蔵するための液化水素タンクで、侵入熱を小さく
するため外部に断熱材が施工してある。21は上記タンク
14,20が配管により接続され軌道間輸送機へ液体水素、
液体酸素を供給するための供給部である。22は上記タン
ク14,20が配管により接続されシステムが太陽光の恩恵
を受けない場合（地球の陰となって太陽光が届かない場
合）即ち、電力補給が不可能な場合に一時的に電力を供
給するための燃料電池である。上記燃料電池22は、排ガ
スとして水蒸気又は水が発生し、発生した水蒸気、水は
水タンク１に回収される。
上記において、地上からシャトル等で選ばれ水タンク
１に貯蔵された水は、ポンプ２により加圧され、水電解
装置３へ圧送される。導水電解装置３は、太陽熱発電装
置４より電力が供給され、上記水を電気分解する。上記
水電解装置３により生成された水素ガスGH2及び酸素ガ
スGO2はそれぞれ乾燥器6a,6bにより水分が除去され膨張
タービン7a,7b及び推進装置８へ送られる。同膨張ター
ビン7a,7bへ送られた高圧の水素ガス又は高圧の酸素ガ
スは断熱膨張され発電機7c,7dにより動力が回収され
る。また、上記推進装置８は、水素ガス及び酸素ガスが
供給され、基地の姿勢制御や推進用に使用される。
１に貯蔵された水は、ポンプ２により加圧され、水電解
装置３へ圧送される。導水電解装置３は、太陽熱発電装
置４より電力が供給され、上記水を電気分解する。上記
水電解装置３により生成された水素ガスGH2及び酸素ガ
スGO2はそれぞれ乾燥器6a,6bにより水分が除去され膨張
タービン7a,7b及び推進装置８へ送られる。同膨張ター
ビン7a,7bへ送られた高圧の水素ガス又は高圧の酸素ガ
スは断熱膨張され発電機7c,7dにより動力が回収され
る。また、上記推進装置８は、水素ガス及び酸素ガスが
供給され、基地の姿勢制御や推進用に使用される。
上記膨張タービン7a,7bより排出された水素ガス又は
酸素ガスは、それぞれ水素液化機15又は酸素液化機９へ
供給される。上記液化機9,15にはそれぞれ圧縮機10,16
と放熱器11,17と膨張タービン13,19とによりブレイトン
サイクルを形成する熱交換器12,18が設けられており、
上記水素ガス又は酸素ガスは熱交換器12,18にてブレイ
トンサイクル中の低温ヘリウム又はアルゴンガスにより
冷却され液化する。なお上記膨張タービン13,19の動力
はそれぞれ発電機13a,19aにより回収される。
酸素ガスは、それぞれ水素液化機15又は酸素液化機９へ
供給される。上記液化機9,15にはそれぞれ圧縮機10,16
と放熱器11,17と膨張タービン13,19とによりブレイトン
サイクルを形成する熱交換器12,18が設けられており、
上記水素ガス又は酸素ガスは熱交換器12,18にてブレイ
トンサイクル中の低温ヘリウム又はアルゴンガスにより
冷却され液化する。なお上記膨張タービン13,19の動力
はそれぞれ発電機13a,19aにより回収される。
上記液化された水素又は酸素はそれぞれタンク14,20
に貯蔵され、必要に応じて供給部21を介して輸送機へ供
給する。また、太陽光が受光することができず、一時的
に電力の供給を要する場合には、燃料電池22へタンク1
4,20より液体水素及び液体酸素を供給し、電力を発生さ
せる。上記燃料電池22が排出する水蒸気又は水は水タン
ク１に回収される。なお、上記燃料電池22にて一時的に
電力を供給する理由は、この種の極低温機器、宇宙機器
においては一時的に運転を停止すると定常運転状態に復
帰するのに長時間を要するため、水より生成し液化した
水素と酸素を消費してでも液化運転を継続した方がメリ
ットが大きいためである。
に貯蔵され、必要に応じて供給部21を介して輸送機へ供
給する。また、太陽光が受光することができず、一時的
に電力の供給を要する場合には、燃料電池22へタンク1
4,20より液体水素及び液体酸素を供給し、電力を発生さ
せる。上記燃料電池22が排出する水蒸気又は水は水タン
ク１に回収される。なお、上記燃料電池22にて一時的に
電力を供給する理由は、この種の極低温機器、宇宙機器
においては一時的に運転を停止すると定常運転状態に復
帰するのに長時間を要するため、水より生成し液化した
水素と酸素を消費してでも液化運転を継続した方がメリ
ットが大きいためである。
上記により、宇宙基地における推進薬の製造を可能と
し、推進薬を原料である水の状態で貯蔵することを可能
としたため、貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一定
量の水から製造される液体水素と液体酸素の水に対する
体積比は約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単な
ものとなり、重量は軽減する。更に地上からは水を運搬
するため、運搬時における危険性が大幅に減少する。
し、推進薬を原料である水の状態で貯蔵することを可能
としたため、貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一定
量の水から製造される液体水素と液体酸素の水に対する
体積比は約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単な
ものとなり、重量は軽減する。更に地上からは水を運搬
するため、運搬時における危険性が大幅に減少する。
なお、本実施例の装置については、上記以外に次の長
所を有している。
所を有している。
（１） 太陽光が当たらない場合のように太陽熱発電装
置から電力の供給が受けられない場合にも、貯蔵した液
体水素、液体酸素を使用して燃料電池により電力を発生
して、運転を継続することができる。（この種の極低温
の宇宙機器では一時運転を停止すると定常運転状態に復
帰するのに長時間を要するので継続して運転できること
が重要である。） （２） 水素液化機、酸素液化機にヘリウムガスもしく
はアルゴンガス（酸素液化機の場合）を冷媒とするブレ
イトンサイクルを利用した液化機を採用しているので、
液化温度を待機圧沸点以下とすることができ、液化ガス
を過冷却状態もしくはスラッシュ状（固・液混合状態、
スラッシュ水素、スラッシュ酸素）にて貯蔵することが
でき、長期間貯蔵に適する。（タンク侵入熱により発生
する蒸発ガスがない） （３） 本実施例は、水素、酸素を燃料とする複数個の
推進装置（スタスタ）を保有しているが、宇宙空間での
本実施例の位置制御等に本実施例により製造した水素ガ
ス、酸素ガスを利用することがより、他の燃料を保有す
る必要がない。
置から電力の供給が受けられない場合にも、貯蔵した液
体水素、液体酸素を使用して燃料電池により電力を発生
して、運転を継続することができる。（この種の極低温
の宇宙機器では一時運転を停止すると定常運転状態に復
帰するのに長時間を要するので継続して運転できること
が重要である。） （２） 水素液化機、酸素液化機にヘリウムガスもしく
はアルゴンガス（酸素液化機の場合）を冷媒とするブレ
イトンサイクルを利用した液化機を採用しているので、
液化温度を待機圧沸点以下とすることができ、液化ガス
を過冷却状態もしくはスラッシュ状（固・液混合状態、
スラッシュ水素、スラッシュ酸素）にて貯蔵することが
でき、長期間貯蔵に適する。（タンク侵入熱により発生
する蒸発ガスがない） （３） 本実施例は、水素、酸素を燃料とする複数個の
推進装置（スタスタ）を保有しているが、宇宙空間での
本実施例の位置制御等に本実施例により製造した水素ガ
ス、酸素ガスを利用することがより、他の燃料を保有す
る必要がない。
（４） 燃料電池および推進装置から排出されるガスは
水蒸気（または水）であるため水の再利用ができ、腐食
性等の有害なガスも発生しない。
水蒸気（または水）であるため水の再利用ができ、腐食
性等の有害なガスも発生しない。
本発明の推進薬製造貯蔵装置は、加圧用ポンプ、水電
解装置、水素液化機、酸素液化機等を備えたことによっ
て、宇宙基地における推進薬の製造を可能とし、推進薬
を原料である水の状態で貯蔵することを可能としたた
め、貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一定量の水か
ら製造される液体水素と液体酸素の水に対する体積比は
約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単なものとな
り、重量は軽減する。更に地上からは水を運搬するた
め、運搬時における危険性が大幅に減少する。
解装置、水素液化機、酸素液化機等を備えたことによっ
て、宇宙基地における推進薬の製造を可能とし、推進薬
を原料である水の状態で貯蔵することを可能としたた
め、貯蔵タンクの断熱が不要となり、また一定量の水か
ら製造される液体水素と液体酸素の水に対する体積比は
約３倍であるため、上記タンクの構造は簡単なものとな
り、重量は軽減する。更に地上からは水を運搬するた
め、運搬時における危険性が大幅に減少する。
第１図は本発明の一実施例の説明図である。 １……水タンク、２……加圧用ポンプ、 ３……水電解装置、４……太陽熱発電装置、 6a,6b……乾燥器、7a,7b……膨張タービン、 7c,7d……発電機、８……推進装置、 ９……酸素液化機、10……圧縮機、 10a……モータ、11……放熱器、 12……熱交換器、13……膨張タービン、 13a……発電機、14……液化酸素タンク、 15……水素液化機、16……圧縮機、 16a……モータ、17……放熱器、 18……熱交換器、19……膨張タービン、 19a……発電機、20……液化酸素タンク、 21……供給部、22……燃料電池。
フロントページの続き (72)発明者 岸本 健治 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱 重工業株式会社名古屋誘導推進システム 製作所内 (56)参考文献 特開 平２−180702（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクから供給される水を電気分解する
水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供給する太
陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の水素又は
酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収する動力
回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続され発生し
た水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを液化する
酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体水素タン
ク、および上記酸素液化機が接続された液体酸素タンク
を備えたことを特徴とする推進薬製造貯蔵装置。 - 【請求項２】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクが接続され水を加圧して供給する
加圧用ポンプ、同ポンプが接続され供給される水を電気
分解する水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供
給する太陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の
水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収
する動力回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続さ
れ発生した水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを
液化する酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体
水素タンク、および上記酸素液化機が接続された液体酸
素タンクを備えたことを特徴とする推進薬製造貯蔵装
置。 - 【請求項３】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクが接続され水を加圧して供給する
加圧用ポンプ、同ポンプが接続され供給される水を電気
分解する水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供
給する太陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の
水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収
する動力回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続さ
れ発生した水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを
液化する酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体
水素タンク、上記酸素液化機が接続された液体酸素タン
ク、および上記水素液化機と酸素液化機にそれぞれ接続
され不要な熱を放熱する放熱器を備えたことを特徴とす
る推進薬製造貯蔵装置。 - 【請求項４】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクから供給される水を電気分解する
水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供給する太
陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の水素又は
酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収する動力
回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続され発生し
た水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを液化する
酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体水素タン
ク、上記酸素液化機が接続された液体酸素タンク、およ
び水素または酸素による推進装置とを備えたことを特徴
とする推進薬製造貯蔵装置。 - 【請求項５】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクから供給される水を電気分解する
水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供給する太
陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の水素又は
酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収する動力
回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続され発生し
た水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを液化する
酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体水素タン
ク、上記酸素液化機が接続された液体酸素タンク、およ
び水素と酸素とにより電力を発生させ生じた水を前記タ
ンクにもどす燃料電池を備えたことを特徴とする推進薬
製造貯蔵装置。 - 【請求項６】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクから供給される水を電気分解する
水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供給する太
陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の水素又は
酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収する動力
回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続され発生し
た水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを液化する
酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体水素タン
ク、上記酸素液化機が接続された液体酸素タンク、並び
に該液化水素及び液化酸素を他に供給する供給部とを備
えたことを特徴とする推進薬製造貯蔵装置。 - 【請求項７】液体水素と液体酸素の原料となる水を貯蔵
するタンク、同タンクが接続され水を加圧して供給する
加圧用ポンプ、同ポンプが接続され供給される水を電気
分解する水電解装置、同水電解装置に接続され電力を供
給する太陽発電装置、上記水電解装置が発生した高圧の
水素又は酸素が供給されそれぞれ圧力エネルギーを回収
する動力回収装置、同それぞれの動力回収装置が接続さ
れ発生した水素ガスを液化する水素液化機と酸素ガスを
液化する酸素液化機、上記水素液化機が接続された液体
水素タンク、上記酸素液化機が接続された液体酸素タン
ク、上記水素液化機と酸素液化機にそれぞれ接続され不
要な熱を放熱する放熱器、水素又は酸素による推進装
置、水素と酸素とにより電力を発生させ生じた水を前記
タンクにもどす燃料電池、および前記液化水素及び液化
酸素を他に供給する供給部とを備えたことを特徴とする
推進薬製造貯蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323900A JP2634266B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 推進薬製造貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323900A JP2634266B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 推進薬製造貯蔵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186500A JPH03186500A (ja) | 1991-08-14 |
| JP2634266B2 true JP2634266B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=18159868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323900A Expired - Fee Related JP2634266B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 推進薬製造貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634266B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205667A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 液化水素製造装置 |
| US8727284B2 (en) | 2010-01-22 | 2014-05-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Turbine powered electromechanical actuation system |
| JP2022058853A (ja) * | 2022-02-02 | 2022-04-12 | 克弥 西沢 | 空中構造物 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1323900A patent/JP2634266B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03186500A (ja) | 1991-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |