JP2867662B2 - 宇宙往還機の排熱用蒸発装置 - Google Patents

宇宙往還機の排熱用蒸発装置

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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、スペースシャトル等の内部や機器を冷却し
た熱を排出するために使用する、宇宙往還機の排熱用蒸
発装置に関するものである。
[従来の技術] 近年、スペースシャトル等の宇宙往還機に関する研究
開発が進んでいる。
宇宙往還機には人間やコンピュータ等の電子機器が載
せられるため、内部の温度を高い精度で制御する必要が
ある。
このような宇宙往還機に従来から使用されている熱制
御系の一例を第5図によって説明すると、1はフロン等
の熱媒体が循環するフロン主ループであってポンプ2を
備えており、電子機器等の発熱源3、熱交換器4、ラジ
エータ5、蒸発器6を通る循環路になっている。そして
熱交換器4は、補助流体ループ7を介して燃料電池等の
発熱源8に接続されている。
上記のラジエータ5は軌道上でのみ拡げることのでき
るパネル状のものであり、燃料電池等の発熱源8で発生
した水9は水タンク10に補給され、水タンク10の水は冷
却媒体としてバルブ11、配管12を通り、蒸発器6に送ら
れるようになっている。
蒸発器6は第6図に示すように、配管12を通って来た
冷却媒体である水をノズル13から噴射させて蒸発させる
蒸発室14を備えている。蒸発室14は宇宙往還機外部の気
圧と等しい圧力になっていて、蒸発室14の一端には上述
したノズル13が設けられており、蒸発室14の他端には、
宇宙往還機の外部に開放している排出口15が設けられ、
蒸発室14内部の排出口15に近接した箇所には、邪魔板16
が配設されている。蒸発室14の外周を取り巻くジャケッ
ト17が設けてあって、フロン主ループ1を循環するフロ
ン(高温媒体)はフロン入口18からジャケット17の内部
に入り、ジャケット17を通ったフロンはフロン出口19か
らフロン主ループ1に戻るようになっている。
次に、上述した従来の熱制御系の温度制御について説
明する。
ポンプ2を作動してフロン主ループ1にフロンを循環
させることにより、発熱源3は直接に、発熱源8は熱交
換器4、補助流体ループ7を介して間接に、フロンで冷
却される。発熱源3,8を冷却したフロンは温度が上昇す
るので、ラジエータ5、蒸発器6のいずれかを用いて排
熱が行われ、宇宙往還機が温度制御される。
先ず、宇宙往還機の打ち上げからしばらくの時間の間
に通過する区間(大気圏)はフロン主ループ1自体の熱
容量により発熱源3,8から発生した熱をフロン主ループ
1で吸収させ、その後宇宙往還機が大気圏外に出てから
軌道に乗るまでの区間は蒸発器6を使用し、水タンク10
内の水を大気圏外の気圧と等しい極く低い圧力の蒸発室
14内へ供給することにより水を蒸発させ、蒸発の潜熱と
してフロン主ループ1の熱を排熱する。軌道上の区間で
はラジエータ5を開くことができるので、ラジエータ5
からフロン主ループ1の熱を宇宙空間に排熱する。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記従来の宇宙往還機の熱制御系に備えられ
る蒸発器6は、水等の冷却媒体をフラッシュさせ、その
蒸発潜熱によってフロン主ループ1のフロンを冷却する
方式であるため、冷却媒体が気化することなくミスト状
のまま排出される水滴のキャリーオーバーが多く、この
ために冷却効率が低下し、冷却媒体の使用量が増加する
問題があり、又蒸発器6は中央に広い空間の蒸発室14を
必要とするために装置が大型化して占有スペースが増加
する問題があり、更に前記冷却媒体が水の場合には前記
ミストによる水滴が宇宙往還機外に排出するための排出
ダクト等に凍結してしまう恐れがある等、種々の問題を
有していた。
本発明は上述の実情に鑑みて成したもので、冷却媒体
を確実に気化せしめて排出し、ミストの水滴排出がなく
なるようにすると共に、装置の小型化が図られるように
した宇宙往還機の排熱用蒸発装置を提供することを目的
とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の宇宙往還機の熱制御系排熱用蒸発装置は、蒸
発室を形成する蒸発室外壁と、該蒸発室外壁の内側に所
要の間隔を形成する如く設けた多孔質内板と、該多孔質
内板の内側の蒸発室と連通する排出口と、前記蒸発室外
壁と多孔質内板との間の間隔内に装填した吸水材と、該
吸水材の内部に挿通され内部に高温媒体を流通させるよ
うにした高温媒体流通管と、前記吸水材の内部に挿通さ
れ内部に冷却媒体を流通させると共に所要の冷却媒体流
出口を形成した冷却媒体供給管とを備えたことを特徴と
する宇宙往還機の排熱用蒸発装置及び蒸発室を形成し高
温媒体を内部に流通させるようにしたジャケットと、該
ジャケットの内側に所要の間隔を形成する如く設けた多
孔質内板と、該多孔質内板の内側の蒸発室と連通する排
出口と、前記ジャケットと多孔質内板との間の間隔内に
装填した吸水材と、該吸水材の内部に挿通され内部に冷
却媒体を流通させると共に所要の冷却媒体流出口を形成
した冷却媒体供給管とを備えたことを特徴とする宇宙往
還機の排熱用蒸発装置に係るものである。
[作用] 冷却媒体供給管に供給された冷却媒体は、冷却媒体流
出口から吸水材に浸み込んで広がり、高温媒体流通管或
いはジャケット内を流通する高温媒体を冷却し、自身は
加熱されて多孔質内板から蒸発室内に蒸発し、気化ガス
となって排出口から排出される。
[実施例] 第1、2図は本発明の一実施例を示すもので、蒸発装
置20は円筒状の蒸発室外壁21を有し、該蒸発室外壁21の
一端を閉塞板22で閉塞し、他端に排出口23を有した蒸発
室24を形成している。
前記蒸発室外壁21の内側には、所要の間隔Lを形成す
る如く焼結金属等にて形成した多孔質内板25が設けてあ
り、又前記蒸発室外壁21と多孔質内板25との間の間隔L
内には繊維、金属メッシュ、或いは多孔質材等からなる
吸水材26が装填してある。
更に、前記吸水材26の内部には、高温媒体を内部に流
通させるようにした複数の高温媒体流通管27を挿通して
おり、該高温媒体流通管27の一端を蒸発室外壁21の一端
に設けた高温媒体入口28に接続し、他端を蒸発室外壁21
の他端に設けた高温媒体出口29に接続している。
又、前記吸水材26へ内部に、水、アンモニア、アンモ
ニア水等の冷却媒体を内部に流通させ、且つ外周の所要
位置に小径の冷却媒体流出口30を有した冷却媒体供給管
31を挿通し、該冷却媒体供給管31の一端を前記蒸発室外
壁21の一端に設けた冷却媒体入口32に接続している。
次に、第1、2図の装置の作用を説明する。
図示しない発熱源を冷却して温度上昇した高温媒体
は、高温媒体入口28から各高温媒体流通管27に入り、該
高温媒体流通管27内を通った後、高温媒体出口29から主
ループ1に還流する。
一方、配管12を通って送られて来た冷却媒体は、冷却
媒体入口32から冷却媒体供給管31に供給され、更に冷却
媒体流出口30から流出して吸水材26に浸み込んで広が
り、前記高温媒体流通管27内を通っている高温媒体から
熱を吸収して高温媒体を冷却する。高温媒体から熱を奪
って加熱された冷却媒体は、多孔質内板25の内面から蒸
発し、気体となった冷却媒体は、排出口23から宇宙往還
機外に排出される。
上記したように、浸み出し冷却を行うようにしたこと
により、排出口23から宇宙往還機外に排出される冷却媒
体は全てが気化ガスとなり、ミスト状で排出されること
がなくなる。
第3、4図は本発明の他の実施例を示すもので、蒸発
装置33は、外板34と、内板35と、該外板34及び内板35間
に設けたフィン36とにより円筒状のジャケット37が形成
され、該ジャケット37の一端を閉塞板22で閉塞し、他端
に排出口23を有した蒸発室24を形成している。
又、前記ジャケット37の一端に高温媒体入口28を接続
し、他端に高温媒体出口29を接続している。
前記ジャケット37の内側には、所要の間隔Lを形成す
る如く焼結金属等にて形成した多孔質内板25が設けてあ
り、又前記ジャケット37と多孔質内板25との間の間隔L
内には繊維、金属メッシュ、或いは多孔質材等からなる
吸水材26が装填してある。
更に、前記吸水材26の内部に、水、アンモニア、アン
モニア水等の冷却媒体を内部に流通させ、且つ外周の所
要位置に小径の冷却媒体流出口30を有した冷却媒体供給
管31を挿通し、該冷却媒体供給管31の一端を前記ジャケ
ット37の一端側に設けた冷却媒体入口32に接続してい
る。
次に、第3、4図の装置の作用を説明する。
図示しない発熱源を冷却して温度上昇した高温媒体
は、高温媒体入口28からジャケット37に入り、該ジャケ
ット37内を通った後、高温媒体出口29から主ループ1に
還流する。
一方、配管12を通って送られて来た冷却媒体は、冷却
媒体入口32から冷却媒体供給管31に供給され、更に冷却
媒体流出口30から流出して吸水材26に浸み込んで広が
り、前記ジャケット37内を通っている高温媒体から熱を
吸収して高温媒体を冷却する。高温媒体から熱を奪って
加熱された冷却媒体は、多孔質内板25の内面から蒸発
し、気体となった冷却媒体は、排出口23から宇宙往還機
外に排出される。
[発明の効果] 本発明によれば、ミスト状の冷却媒体が排出されるこ
とがないので、ミストによる水滴が排出ダクト等に凍結
してしまう支障が生じる問題を防止できる効果がある。
またクラッシュさせることなく、しみ出し冷却を行わ
せるようにしたので、冷却媒体を効率良く使用すること
ができると共に、蒸発のための空間が小さくて済むため
に、装置を大幅に小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の縦断面図、第2図は第1図
のII−II方向拡大詳細図、第3図は本発明の他の実施例
を示す縦断面図、第4図は第3図のIV−IV方向拡大詳細
図、第5図は宇宙往還機に使用されている熱制御系の系
統図、第6図は従来の蒸発器の縦断面図である。 図中、14は蒸発室、20は蒸発装置、21は蒸発室外壁、23
は排出口、25は多孔質内板、26は吸水材、27は高温媒体
流通管、30は冷却媒体流出口、31は冷却媒体供給管、33
は蒸発装置、37はジャケットを示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発室を形成する蒸発室外壁と、該蒸発室
    外壁の内側に所要の間隔を形成する如く設けた多孔質内
    板と、該多孔質内板の内側の蒸発室と連通する排出口
    と、前記蒸発室外壁と多孔質内板との間の間隔内に装填
    した吸水材と、該吸水材の内部に挿通され内部に高温媒
    体を流通させるようにした高温媒体流通管と、前記吸水
    材の内部に挿通され内部に冷却媒体を流通させると共に
    所要の冷却媒体流出口を形成した冷却媒体供給管とを備
    えたことを特徴とする宇宙往還機の排熱用蒸発装置。
  2. 【請求項2】蒸発室を形成し高温媒体を内部に流通させ
    るようにしたジャケットと、該ジャケットの内側に所要
    の間隔を形成する如く設けた多孔質内板と、該多孔質内
    板の内側の蒸発室と連通する排出口と、前記ジャケット
    と多孔質内板との間の間隔内に装填した吸水材と、該吸
    水材の内部に挿通され内部に冷却媒体を流通させると共
    に所要の冷却媒体流出口を形成した冷却媒体供給管とを
    備えたことを特徴とする宇宙往還機の排熱用蒸発装置。
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