JP6130643B2 - 液化燃料用貯蔵タンク - Google Patents
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Description
第1の本発明を液化水素を貯蔵する貯蔵タンクに適用した第1実施形態を図1に基づいて説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Aは、人口衛星等を打ち上げるロケットに搭載される。貯蔵タンク10は容器状の隔壁12で構成され、隔壁12の外表面には、断熱材層14が形成されている。断熱材層14は、例えば、硬質ウレタンやポリスチレンを発泡成形させた発泡剤系断熱材、又は輻射断熱材などの断熱材から構成されている。貯蔵タンク10Aの内部は、平坦な鋼製の仕切板16によって仕切られ、2分割されている。
次に、第1の本発明の第2実施形態を図2により説明する。貯蔵タンクV10Bは、貯蔵タンク10Aと同様ロケットに搭載される。貯蔵タンク10Bは、熱伝達手段としてヒートパイプ30を用いている。ヒートパイプ30は、内部に作動流体が流れる中空の管で構成されている。作動流体として、例えば、高級アンモニア水溶液を用いる。貯蔵空間V1に液化水素LH2から熱を吸収する加熱部32が設けられ、貯蔵空間V2にスラッシュ水素SH2に熱を放出する冷却部34が設けられている。加熱部32及び冷却部34には、夫々熱伝達を促進する複数のフィン36が設けられている。その他の構成は第1実施形態と同一であり、同一構成には同一符号を付している。これら同一部位の説明を省略する。
次に、第1の本発明の第3実施形態を図3により説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Cは、第2実施形態と比べて、2基以上のヒートパイプ30A及び30Bを設けた例である。ヒートパイプ30A、30Bの構成は第2実施形態のヒートパイプ30と同一であり、加熱部32a、32bを貯蔵空間V1に配置し、冷却部34a、34bを貯蔵空間V2に配置している。ヒートパイプ30A、30Bは、側壁12aの内側近傍に配置している。図3では、2基のヒートパイプ30A、30Bを設けているが、周方向へ3基以上のヒートパイプを設けるようにしてもよい、その他の構成は第1実施形態と同一である。
次に、第1の本発明の第4実施形態を図4により説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Dは、液化水素LH2を充填した貯蔵空間V1の内部に、密閉形状の容器40を配置している。容器40の内部はスラッシュ水素SH2を充填した貯蔵空間V2を形成している。容器40の隔壁42には、全面に亘り適宜間隔で、液化水素LH2とスラッシュ水素SH2との熱交換を促進するための複数のフィン44が設けられている。容器40には燃料供給管24bが接続され、燃料供給管24bは貯蔵空間V1を通り燃料主管24に接続されている。その他の構成は第1実施形態と同一である。
次に、第1の本発明の第5実施形態を図5により説明する。本実施形態に係る貯蔵タンク10Eは、第4実施形態の貯蔵タンク10Dと比べて、熱伝達手段として、フィン44の代わりに、複数のヒートパイプ46を設けている。即ち、タンク40の隔壁42に、複数のヒートパイプ46が設けられ、ヒートパイプ46の加熱部は貯蔵空間V1に配置され、ヒートパイプ46の冷却部は貯蔵空間V2に配置されている。その他の構成は第4実施形態と同一である。
次に、第2の本発明の第1実施形態を図6及び図7により説明する。図6において、本実施形態の貯蔵タンク10Fは、人口衛星等を打ち上げるロケットに搭載される。貯蔵タンク10Fの隔壁50は、内壁52と外壁54とからなる2重壁で構成されている。また、内壁52と外壁54との間に充填空間sが形成され、充填空間sにカーボンナノチューブ56が充填されている。充填空間sに配管58が接続され、配管58に充填空間sと外部空間との圧力差が設定値以上になると配管58を開放する圧力調整弁60が設けられている。
次に、第2の本発明の第2実施形態を図8及び図9により説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Gの隔壁50は、内壁52と外壁54との間に、金属製の中間壁70を設けている。そして、外壁54と中間壁70との間に形成される充填空間s1にカーボンナノチューブ56を充填し、内壁52と中間壁70との間に形成される充填空間s2に輻射断熱材からなる断熱材層72を形成している。その他の構成は第1実施形態と同一である。
次に、第2の本発明の第3実施形態を図10により説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Hの隔壁50は、図6及び図7の第1実施形態と比べて、外壁54の外側に、輻射断熱材からなる断熱材層74を形成した例である。その他の構成は第1実施形態と同一である。本実施形態においても、第1実施形態と同様に、カーボンナノチューブ56による冷却効果を得るのに加え、この冷却効果と断熱材層74による断熱効果との相乗効果で、液化水素LH2の保冷効果を向上でき、貯蔵空間V1の蒸発ガス量を低減できる。さらに、断熱材層74をカーボンナノチューブ56の外側に配置したことで、カーボンナノチューブ56と液化水素LH2との間に介在物がないため、これらの熱伝達を促進できる。
次に、第2の本発明の第4実施形態を図11により説明する。本実施形態の貯蔵タンク10Iは、夫々鋼製の内壁52と外壁54との間に、第1中間壁70を設けている。そして、内壁52と中間壁70との間に形成される充填空間に、輻射断熱材からなる断熱材層72を充填し、第1中間壁70と外壁54との間に形成される充填空間にカーボンナノチューブ56を充填している。さらに外壁54の外面に輻射断熱材からなる断熱材層74を形成している。その他の構成は第3実施形態と同一である。
12、42、50 隔壁
12a、50a 側壁
14、72、74 断熱材層
16 仕切板
18、36、44 フィン
20、62 逃し管
22、64 安全弁
24 燃料主管
24a、24b、66 燃料供給管
26、68 燃焼器
30,30A、30B、46 ヒートパイプ
32 加熱部
34 冷却部
40 容器
52 内壁
54 外壁
56 カーボンナノチューブ
58 配管
60 圧力調整弁
70 中間壁
LH2 液化水素
SH2 スラッシュ水素
V1 貯蔵空間(第1の貯蔵空間)
V2 貯蔵空間(第2の貯蔵空間)
s、s1、s2 充填空間
Claims (7)
- 内部に貯蔵空間を形成した容器状の隔壁を有し、該隔壁には断熱材層が形成され、
前記貯蔵空間が仕切壁によって2つの貯蔵空間に区画されると共に、前記2つの貯蔵空間は前記仕切壁によって遮断され、第1の貯蔵空間に液化燃料が貯蔵され、第2の貯蔵空間に該液化燃料より低温で液相と固相とが混じったスラッシュ燃料が貯蔵され、
前記仕切壁に設けられると共に、前記第1の貯蔵空間及び前記第2の貯蔵空間に配置され、液化燃料とスラッシュ燃料との間の熱伝達を促進する熱伝達手段と、
第1の貯蔵空間の圧力が設定圧力になったとき、第1の貯蔵空間の蒸発ガスを放出する放出口と、
第1の貯蔵空間及び第2の貯蔵空間から液化燃料を夫々燃焼器に供給する燃料供給系統とを備えていることを特徴とする液化燃料用貯蔵タンク。 - 前記熱伝達手段が、前記仕切壁に取り付けられ、前記第1の貯蔵空間及び前記第2の貯蔵空間に突設された複数のフィンであることを特徴とする請求項1に記載の液化燃料用貯蔵タンク。
- 前記熱伝達手段が、前記仕切壁に取り付けられ、前記第1の貯蔵空間に作動流体の加熱部が配置され、前記第2の貯蔵空間に作動流体の冷却部が配置されたヒートパイプであることを特徴とする請求項1に記載の液化燃料用貯蔵タンク。
- 前記仕切壁によって形成され、前記第2の貯蔵空間を形成する容器が、該容器の全周が前記第1の貯蔵空間に囲まれるように第1の貯蔵空間の内部に設けられ、前記熱伝達手段が該容器を形成する前記仕切壁に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液化燃料用貯蔵タンク。
- 内部に貯蔵空間を形成した容器状の隔壁を有し、該隔壁の少なくとも一部が2重壁で構成されると共に、該2重壁間に形成される充填空間に、発熱反応を伴って低沸点媒体を吸着すると共に、吸熱反応を伴って該低沸点媒体を放出する吸着式冷媒が充填され、
前記充填空間と外部空間との圧力差が設定値以上になったとき、前記充填空間を外部空間と連通させ前記吸着式冷媒に吸熱反応を起こさせる連通機構と、
前記貯蔵空間の圧力が設定圧力になったら、該貯蔵空間の蒸発ガスを放出する放出口と、
前記貯蔵空間から液化燃料を燃焼器に供給する燃料供給系統とを備えていることを特徴とする液化燃料用貯蔵タンク。 - 前記2重壁の周囲に前記貯蔵空間を取り巻くように断熱材層を形成したことを特徴とする請求項5に記載の液化燃料用貯蔵タンク。
- 前記吸着式冷媒がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項5に記載の液化燃料用貯蔵タンク。
Priority Applications (3)
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