JPH0154240B2 - - Google Patents
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- JPH0154240B2 JPH0154240B2 JP56106833A JP10683381A JPH0154240B2 JP H0154240 B2 JPH0154240 B2 JP H0154240B2 JP 56106833 A JP56106833 A JP 56106833A JP 10683381 A JP10683381 A JP 10683381A JP H0154240 B2 JPH0154240 B2 JP H0154240B2
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- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/008—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for use under microgravity conditions
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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
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面張力貯蔵システム、更に詳しくは
液体と加圧ガスを収容する筐体、その筐体の液体
排出口に近接して配された液体排出装置、および
その液体排出装置に液体を供給する手段からなる
表面張力貯蔵システムに関するものである。
液体と加圧ガスを収容する筐体、その筐体の液体
排出口に近接して配された液体排出装置、および
その液体排出装置に液体を供給する手段からなる
表面張力貯蔵システムに関するものである。
人工衛星乃至三軸安定化プラツトホーム上に推
進薬を貯蔵するために設計された上記のような表
面張力貯蔵システムが知られている。人工衛星の
場合には、貯蔵用筐体内の所定の領域に推進薬が
常に存在するのを保証するような加速度の方向が
ない。重力加速度は低いままであり、その方向は
筐体に対して変化し、また前記加速度はかく乱ト
ルクか、姿勢および軌道を制御するシステムの作
動によるものである。
進薬を貯蔵するために設計された上記のような表
面張力貯蔵システムが知られている。人工衛星の
場合には、貯蔵用筐体内の所定の領域に推進薬が
常に存在するのを保証するような加速度の方向が
ない。重力加速度は低いままであり、その方向は
筐体に対して変化し、また前記加速度はかく乱ト
ルクか、姿勢および軌道を制御するシステムの作
動によるものである。
球状の筐体を備え、その筐体内で液体がどこに
あろうともその液体をその筐体の液体排出口に液
体収集系が持ち来たすようにした貯蔵装置が提案
されている。そのような液体収集系は例えば壁の
少なくとも一部がスクリーン部材によつて形成さ
れている複数の管からなつており、その管は液体
は存在し易いところ、特に筐体の内面に沿つて配
される。前記スクリーン部材は濡れているときに
は、そのスクリーン部材の両側にかかる圧力の差
が、そのスクリーン部材の目内において液体とガ
スの臨界内に形成される液面の凹凸(メニスカ
ス)が破壊される値(この値を以下スレツシヨル
ド値と称する)を超えない限りはガスが前記管内
へ侵入するのを防止する。この液体収集用の管は
液体排出口に接続されている。その液体排出口に
はスクリーン部材によつて形成された複数のガス
バリヤーが配されており、液体収集用の管内に存
在するおそれのあるガスが液体とともに排出され
て、その液体を使用する装置の作動を乱すのを防
止する。
あろうともその液体をその筐体の液体排出口に液
体収集系が持ち来たすようにした貯蔵装置が提案
されている。そのような液体収集系は例えば壁の
少なくとも一部がスクリーン部材によつて形成さ
れている複数の管からなつており、その管は液体
は存在し易いところ、特に筐体の内面に沿つて配
される。前記スクリーン部材は濡れているときに
は、そのスクリーン部材の両側にかかる圧力の差
が、そのスクリーン部材の目内において液体とガ
スの臨界内に形成される液面の凹凸(メニスカ
ス)が破壊される値(この値を以下スレツシヨル
ド値と称する)を超えない限りはガスが前記管内
へ侵入するのを防止する。この液体収集用の管は
液体排出口に接続されている。その液体排出口に
はスクリーン部材によつて形成された複数のガス
バリヤーが配されており、液体収集用の管内に存
在するおそれのあるガスが液体とともに排出され
て、その液体を使用する装置の作動を乱すのを防
止する。
しかしながら、このようなスクリーン部材を使
用した場合には、そのスクリーン部材の清掃の問
題、前記スレツシヨルド値の安定性の問題、スク
リーン部材の取付の問題および収容される液体に
対する耐性の問題等の種々の問題が発生する。さ
らに、長期間に亘つて任務を遂行する人工衛星内
に推進薬を貯蔵するような場合には、姿勢や軌道
の制御等に使用するのに必要な量の推進薬を必要
なときにいつでも迅速に送り出すことができるよ
うになつているのが望ましい。
用した場合には、そのスクリーン部材の清掃の問
題、前記スレツシヨルド値の安定性の問題、スク
リーン部材の取付の問題および収容される液体に
対する耐性の問題等の種々の問題が発生する。さ
らに、長期間に亘つて任務を遂行する人工衛星内
に推進薬を貯蔵するような場合には、姿勢や軌道
の制御等に使用するのに必要な量の推進薬を必要
なときにいつでも迅速に送り出すことができるよ
うになつているのが望ましい。
本発明はこのような要求に応ずることができ、
しかも上記のようなスクリーン部材を使用するこ
とのない表面張力貯蔵システムを提供することを
目的とするものである。
しかも上記のようなスクリーン部材を使用するこ
とのない表面張力貯蔵システムを提供することを
目的とするものである。
本発明のシステムは、
液体および加圧ガスを収容する筐体、その筐体
の液体排出口に近接して配された液体排出装置、
およびその液体排出装置に液体を供給する手段か
らなり、 前記液体排出装置が、 前記液体排出口と連通する中央通路から取り巻
き、その中央通路の外縁を形成する積層構造の内
面、および前記筐体の内側に開口する積層構造の
外面が形成されるように複数の剛体部材を組み合
わせてなる積層構造からなつており、前記複数の
剛体部材の間に前記内面から前記外面まで連続す
る複数のギヤツプが形成されており、そのギヤツ
プの大きさが、前記内面に沿つてガスバリヤーが
形成されるような大きさの最小値から、前記中央
通路から離れるにつれて大きくなつて重力加速度
が所定のスレツシヨルドを超えない限り前記積層
構造内に収容された液体がその積層構造内から前
記筐体内に出るのを防止するように選択された大
きさの最大値に達しており、 前記積層構造が液体の入口を備え、その入口に
前記液体を供給する手段が接続されており、その
積層構造が液溜タンクを構成しており、前記液体
が使用される度に前記加圧ガスの作用によつてそ
の液体が前記中央通路を通つてその液溜タンクか
ら排出されるようになつており、その液溜タンク
が前記筐体内に収容された液体によつて再充填さ
れるようになつていることを特徴とするものであ
る。
の液体排出口に近接して配された液体排出装置、
およびその液体排出装置に液体を供給する手段か
らなり、 前記液体排出装置が、 前記液体排出口と連通する中央通路から取り巻
き、その中央通路の外縁を形成する積層構造の内
面、および前記筐体の内側に開口する積層構造の
外面が形成されるように複数の剛体部材を組み合
わせてなる積層構造からなつており、前記複数の
剛体部材の間に前記内面から前記外面まで連続す
る複数のギヤツプが形成されており、そのギヤツ
プの大きさが、前記内面に沿つてガスバリヤーが
形成されるような大きさの最小値から、前記中央
通路から離れるにつれて大きくなつて重力加速度
が所定のスレツシヨルドを超えない限り前記積層
構造内に収容された液体がその積層構造内から前
記筐体内に出るのを防止するように選択された大
きさの最大値に達しており、 前記積層構造が液体の入口を備え、その入口に
前記液体を供給する手段が接続されており、その
積層構造が液溜タンクを構成しており、前記液体
が使用される度に前記加圧ガスの作用によつてそ
の液体が前記中央通路を通つてその液溜タンクか
ら排出されるようになつており、その液溜タンク
が前記筐体内に収容された液体によつて再充填さ
れるようになつていることを特徴とするものであ
る。
このような本発明のシステムにおいてはある量
の液体が前記積層構造内に毛細管的に捕えられ
る。その積層構造は筐体の全自由容積のほぼの一
部しか占めないが、その積層構造内に捕えられる
前記液体の量は、エンジン等のその液体を使用す
る装置の所望の時間に亘る運転を保証するのに充
分な量でなければならない。また前記液溜タンク
は無重力状態にある間に再充填される。
の液体が前記積層構造内に毛細管的に捕えられ
る。その積層構造は筐体の全自由容積のほぼの一
部しか占めないが、その積層構造内に捕えられる
前記液体の量は、エンジン等のその液体を使用す
る装置の所望の時間に亘る運転を保証するのに充
分な量でなければならない。また前記液溜タンク
は無重力状態にある間に再充填される。
前記中央通路の周囲の液溜タンク内の液体の安
定は前記積層構造内の前記ギヤツプの大きさが中
央通路からの距離の増加関数であることに依存す
るものである。ここで増加関数とは前記積層構造
の前記内面から外面に向かつてどの部分において
もギヤツプの大きさが小さくならないことを称す
る。したがつてそのギヤツプの大きさがある範囲
に亘つて一定であつても差し支えない。しかしな
がら前記積層構造の内側から外側に向かつて少な
くとも一部においては厳密な意味で単調に増加し
ているのが望ましく、これによつて後に詳述する
ように必要に応じて前記中央通路の周囲に液体が
センタリングするのを助けることができる。
定は前記積層構造内の前記ギヤツプの大きさが中
央通路からの距離の増加関数であることに依存す
るものである。ここで増加関数とは前記積層構造
の前記内面から外面に向かつてどの部分において
もギヤツプの大きさが小さくならないことを称す
る。したがつてそのギヤツプの大きさがある範囲
に亘つて一定であつても差し支えない。しかしな
がら前記積層構造の内側から外側に向かつて少な
くとも一部においては厳密な意味で単調に増加し
ているのが望ましく、これによつて後に詳述する
ように必要に応じて前記中央通路の周囲に液体が
センタリングするのを助けることができる。
前記積層構造の内面においてはその積層構造を
形成する前記各部材はガスバリヤーを形成してい
る。そのガスバリヤーのスレツシヨルド値は他の
条件が同じならばその部分におけるギヤツプの大
きさ、すなわちギヤツプの前記最小値によつて決
定される。また前記最大値は他の条件が同じなら
ば液溜タンク内の液体が筐体内に戻るおそれな
く、本発明の貯蔵システムにかけることのできる
最大加速度を決定する。
形成する前記各部材はガスバリヤーを形成してい
る。そのガスバリヤーのスレツシヨルド値は他の
条件が同じならばその部分におけるギヤツプの大
きさ、すなわちギヤツプの前記最小値によつて決
定される。また前記最大値は他の条件が同じなら
ば液溜タンク内の液体が筐体内に戻るおそれな
く、本発明の貯蔵システムにかけることのできる
最大加速度を決定する。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第1,2図において本発明の一実施例の人工衛
星用推進薬貯蔵システムは球上の筐体10、その
筐体10の壁に設けられた液体排出口11、その
排出口11に連通した液体排出装置20およびそ
の液体排出装置20に収束した複数のブレード1
5によつて形成された供給装置からなつている。
前記筐体10の壁の、前記排出口11にほぼ直径
方向に対向する位置に開口12が設けられてい
る。筐体10の内部と、加圧ガスのタンク(図示
せず)を接続するためのパイプ13がその開口1
2に接続されている。
星用推進薬貯蔵システムは球上の筐体10、その
筐体10の壁に設けられた液体排出口11、その
排出口11に連通した液体排出装置20およびそ
の液体排出装置20に収束した複数のブレード1
5によつて形成された供給装置からなつている。
前記筐体10の壁の、前記排出口11にほぼ直径
方向に対向する位置に開口12が設けられてい
る。筐体10の内部と、加圧ガスのタンク(図示
せず)を接続するためのパイプ13がその開口1
2に接続されている。
前記排出装置20は第3,4図に詳細に示すよ
うに中央通路16を取り巻く積層構造21を備え
ている。その積層構造21は金属シートのような
複数の平面部材からなつており、その各平面部材
の間には積層構造21の外面および内面に開開口
するギヤツプ22が形成されている。そのギヤツ
プ22の大きさdは積層構造21の内面における
大きさeから外面における大きさEまで次第に大
きくなつており、どの部分においてもその範囲か
ら外れることはない。
うに中央通路16を取り巻く積層構造21を備え
ている。その積層構造21は金属シートのような
複数の平面部材からなつており、その各平面部材
の間には積層構造21の外面および内面に開開口
するギヤツプ22が形成されている。そのギヤツ
プ22の大きさdは積層構造21の内面における
大きさeから外面における大きさEまで次第に大
きくなつており、どの部分においてもその範囲か
ら外れることはない。
前記中央通路16は断面円形の円筒状のチヤネ
ルであり、その軸17は筐体10の壁に対して垂
直であり、前記液体排出口11の軸と同軸になつ
ている。パイプ18が、前記積層構造21を支持
するベースプレート23を貫通して延びその中央
通路16の一端を液体排出口11に接続してい
る。またその中央通路16の他端は閉鎖プレート
24によつて閉鎖されている。さらに、その中央
通路16の側壁は、その中央通路16を直接取り
巻く前記平面部材の内縁によつて形成される積層
構造21の内面によつて形成されている。
ルであり、その軸17は筐体10の壁に対して垂
直であり、前記液体排出口11の軸と同軸になつ
ている。パイプ18が、前記積層構造21を支持
するベースプレート23を貫通して延びその中央
通路16の一端を液体排出口11に接続してい
る。またその中央通路16の他端は閉鎖プレート
24によつて閉鎖されている。さらに、その中央
通路16の側壁は、その中央通路16を直接取り
巻く前記平面部材の内縁によつて形成される積層
構造21の内面によつて形成されている。
前記ベースプレート23と、前記液体排出口1
1を取り巻く部分の筐体10の内面の間にはギヤ
ツプ19が形成されている。
1を取り巻く部分の筐体10の内面の間にはギヤ
ツプ19が形成されている。
本実施例の貯蔵システムが実際に使用に供され
ている間には、筐体10内には液体と加圧ガスが
収容されており、前記積層構造21は筐体10の
内部と液体排出口11の間で液溜タンクとして作
用する。
ている間には、筐体10内には液体と加圧ガスが
収容されており、前記積層構造21は筐体10の
内部と液体排出口11の間で液溜タンクとして作
用する。
前記平面部材間のギヤツプ22内に捕えられる
液体の容量はその液体の1回分の使用量の最大量
より大きくなつている。しかしながら、積層構造
21の占める容積は筐体10内の自由容積のほん
の一部である。
液体の容量はその液体の1回分の使用量の最大量
より大きくなつている。しかしながら、積層構造
21の占める容積は筐体10内の自由容積のほん
の一部である。
使用の度に液体が中央通路16を通つて引き抜
かれ、エンジン等のその液体を使用する装置に送
られる。その際、液体は加圧ガスの圧力によつて
液体排出口11を通つて筐体10の外に送り出さ
れる。1回の使用の後、次の使用までの間に液溜
タンクに以下に説明するようにして液体が再び満
たされる。
かれ、エンジン等のその液体を使用する装置に送
られる。その際、液体は加圧ガスの圧力によつて
液体排出口11を通つて筐体10の外に送り出さ
れる。1回の使用の後、次の使用までの間に液溜
タンクに以下に説明するようにして液体が再び満
たされる。
前記液溜タンクは前記ギヤツプ22内の液体と
ガスの臨界面の液体の凹凸(メニスカス)のレベ
ルにおける毛管力がそのメニスカスの両側にかか
る圧力の差に対抗できる限りは正確に機能し、液
溜タンク内の液体が積層構造21の外側に面する
ギヤツプ22の端部から筐体10の自由容積内に
出るのを防止し、かつ前記メニスカスが積層構造
21の内側一杯まで後退したときに、液溜タンク
内に相当量の液体が残つている限りにおいて加圧
ガスの気泡が前記中央通路16内に侵入するのを
防止する。
ガスの臨界面の液体の凹凸(メニスカス)のレベ
ルにおける毛管力がそのメニスカスの両側にかか
る圧力の差に対抗できる限りは正確に機能し、液
溜タンク内の液体が積層構造21の外側に面する
ギヤツプ22の端部から筐体10の自由容積内に
出るのを防止し、かつ前記メニスカスが積層構造
21の内側一杯まで後退したときに、液溜タンク
内に相当量の液体が残つている限りにおいて加圧
ガスの気泡が前記中央通路16内に侵入するのを
防止する。
液体とガスの臨界面の前記メニスカスの両側に
かかる圧力の差は重力加速度の存在によつて生ず
る水圧の差である第1の成分PHと液体の流れに
よつて生ずる負荷の損失である第2の成分PVか
らなつている。
かかる圧力の差は重力加速度の存在によつて生ず
る水圧の差である第1の成分PHと液体の流れに
よつて生ずる負荷の損失である第2の成分PVか
らなつている。
積層構造21の周辺部においては第1の成分
PHが優勢であり、液体の流れによつて生ずる負
荷の損失である第2の成分PVは液体の前進が小
さいために無視できる程度の大きさである。その
部分においてメニスカスが耐えなければならない
最大圧力差は、したがつて、液溜タンクが機能せ
しめられる最大重力加速度および積層構造21の
最大寸法にほぼ比例する。液溜タンクに必要とさ
れる容積および最大加速度は特定されているか
ら、積層構造21の外形寸法およびギヤツプ22
の最大部分の大きさEは決定することができる。
構造を簡単にするために、軸17に直角な断面が
円形で、子午面の断面が長方形になるような円筒
形に積層構造21をしてもよい。
PHが優勢であり、液体の流れによつて生ずる負
荷の損失である第2の成分PVは液体の前進が小
さいために無視できる程度の大きさである。その
部分においてメニスカスが耐えなければならない
最大圧力差は、したがつて、液溜タンクが機能せ
しめられる最大重力加速度および積層構造21の
最大寸法にほぼ比例する。液溜タンクに必要とさ
れる容積および最大加速度は特定されているか
ら、積層構造21の外形寸法およびギヤツプ22
の最大部分の大きさEは決定することができる。
構造を簡単にするために、軸17に直角な断面が
円形で、子午面の断面が長方形になるような円筒
形に積層構造21をしてもよい。
中央通路16内の液体の流れによつて生ずる負
荷の損失は前記第2の成分PVを小さくするため
にできるだけ低くするのが望ましい。そのため
に、中央通路16の径は流路の断面が充分大きく
なるように、例えば1〜5cmの径となるように選
択されている。しかしながらその径が5cmを超え
ると、負荷の損失の減少が小さくなり、またギヤ
ツプ22の最小部分の大きさeを充分小さく保つ
ために積層構造21内の平面部材の数を増さなけ
ればならなくなるため積層構造21の全体的な重
量が大きくなるばかりでなく、全体の体積も大き
くなつてしまう。
荷の損失は前記第2の成分PVを小さくするため
にできるだけ低くするのが望ましい。そのため
に、中央通路16の径は流路の断面が充分大きく
なるように、例えば1〜5cmの径となるように選
択されている。しかしながらその径が5cmを超え
ると、負荷の損失の減少が小さくなり、またギヤ
ツプ22の最小部分の大きさeを充分小さく保つ
ために積層構造21内の平面部材の数を増さなけ
ればならなくなるため積層構造21の全体的な重
量が大きくなるばかりでなく、全体の体積も大き
くなつてしまう。
前記ギヤツプ22の最小部分の大きさeは中央
通路16の周囲の積層構造21の平面部材によつ
て形成されるガスバリヤーの圧力差のスレツシヨ
ルド値を決定するフアクターの1つである。その
大きさeが小さければ小さい程、そのスレツシヨ
ルド値が高くなる。このスレツシヨルド値は中央
通路16を形成する積層構造21内の平面部材の
数を増すと高くなるが、そうすると粘度の損失が
大きくなり、前記第2の成分PVが大きくなり、
ギヤツプ22の内端において、前記スレツシヨル
ド値に対して許容できないレベルに達してしまう
ことがある。このようなことからそのギヤツプ2
2の最小部分の大きさeは例えば約0.3〜1mmの
間にすることができる。
通路16の周囲の積層構造21の平面部材によつ
て形成されるガスバリヤーの圧力差のスレツシヨ
ルド値を決定するフアクターの1つである。その
大きさeが小さければ小さい程、そのスレツシヨ
ルド値が高くなる。このスレツシヨルド値は中央
通路16を形成する積層構造21内の平面部材の
数を増すと高くなるが、そうすると粘度の損失が
大きくなり、前記第2の成分PVが大きくなり、
ギヤツプ22の内端において、前記スレツシヨル
ド値に対して許容できないレベルに達してしまう
ことがある。このようなことからそのギヤツプ2
2の最小部分の大きさeは例えば約0.3〜1mmの
間にすることができる。
前述のように、一度液体を使用した後に、液体
を再び中央通路16に対して均一に分散させる
(以下センタリングという)ことができるように
中央通路16に近い部分ではギヤツプ22の大き
さdは厳密に次第に小さくなつているのが望まし
い。
を再び中央通路16に対して均一に分散させる
(以下センタリングという)ことができるように
中央通路16に近い部分ではギヤツプ22の大き
さdは厳密に次第に小さくなつているのが望まし
い。
液体を一度使用した後(液体を一度排出した
後)、特に筐体10内に少量の液体しか残つてい
ないときには、液体とガスの臨界面のメニスカス
が各ギヤツプ22内において中央通路16からの
距離が異なる位置にできることがあり、場合によ
つてはギヤツプ22の内端にできることもある。
このようなメニスカスの位置が次に液体が使用さ
れるまで、そのままの位置にあるとすると加圧ガ
スの気泡が液体収容量の少ないギヤツプ22から
中央通路16内に侵入してしまい、液溜タンク内
に相当量の液体が残されてしまうおそれがある。
メニスカスはギヤツプの大きさが等しい位置にで
きる傾向があるから、前述のようにギヤツプ22
の大きさが中央通路16に向かつて小さくなつて
いることによつて、液体が無重力状態において中
央通路16の周囲にセンタリングされるため上記
のような問題が防止される。すなわち、液溜タン
ク内におけるこのような液体のセンタリング作用
によつて、貯蔵されている液体が有効に使用さ
れ、液溜タンク内に相当量の液体が残つているう
ちに加圧ガスがガスバリヤーを突破するようなこ
とがなくなる。
後)、特に筐体10内に少量の液体しか残つてい
ないときには、液体とガスの臨界面のメニスカス
が各ギヤツプ22内において中央通路16からの
距離が異なる位置にできることがあり、場合によ
つてはギヤツプ22の内端にできることもある。
このようなメニスカスの位置が次に液体が使用さ
れるまで、そのままの位置にあるとすると加圧ガ
スの気泡が液体収容量の少ないギヤツプ22から
中央通路16内に侵入してしまい、液溜タンク内
に相当量の液体が残されてしまうおそれがある。
メニスカスはギヤツプの大きさが等しい位置にで
きる傾向があるから、前述のようにギヤツプ22
の大きさが中央通路16に向かつて小さくなつて
いることによつて、液体が無重力状態において中
央通路16の周囲にセンタリングされるため上記
のような問題が防止される。すなわち、液溜タン
ク内におけるこのような液体のセンタリング作用
によつて、貯蔵されている液体が有効に使用さ
れ、液溜タンク内に相当量の液体が残つているう
ちに加圧ガスがガスバリヤーを突破するようなこ
とがなくなる。
第3,4図に示す実施例においては、積層構造
21は内側に配され、ギヤツプの大きさが中央通
路16のレベルにおける最小値eから次第に大き
くなつて最大値Eとなる第1の部分と、ギヤツプ
の大きさが一定でEである第2の部分とからなつ
ている。その第1の部分は軸17を中心として一
定角度間隔で子午面内に放射状に配された同一寸
法の複数の平面ブレード25からなつている。ま
た第2の部分は軸17に直角に前記平面ブレード
25を取り巻くように一定間隔で配された複数の
ドーナツ状円板26からなつている。その円板2
6の内径は前記平面ブレード25が内接する円筒
の外径に等しくなつている。その積層構造21は
円形のベースプレート23によつて支持されてお
り、また前記閉鎖プレート24は積層構造21全
体をカバーする中実の円板である。その両プレー
ト23,24は円板26の外径と等しい外径を有
しており、それぞれ隣接する円板26に対して間
隔Eを置かれている。この積層構造21は軸に直
角な断面が円形で、子午面断面が長方形の円筒状
をなしている。
21は内側に配され、ギヤツプの大きさが中央通
路16のレベルにおける最小値eから次第に大き
くなつて最大値Eとなる第1の部分と、ギヤツプ
の大きさが一定でEである第2の部分とからなつ
ている。その第1の部分は軸17を中心として一
定角度間隔で子午面内に放射状に配された同一寸
法の複数の平面ブレード25からなつている。ま
た第2の部分は軸17に直角に前記平面ブレード
25を取り巻くように一定間隔で配された複数の
ドーナツ状円板26からなつている。その円板2
6の内径は前記平面ブレード25が内接する円筒
の外径に等しくなつている。その積層構造21は
円形のベースプレート23によつて支持されてお
り、また前記閉鎖プレート24は積層構造21全
体をカバーする中実の円板である。その両プレー
ト23,24は円板26の外径と等しい外径を有
しており、それぞれ隣接する円板26に対して間
隔Eを置かれている。この積層構造21は軸に直
角な断面が円形で、子午面断面が長方形の円筒状
をなしている。
平面ブレード25および円板26の寸法および
数は例えば液溜タンクに必要な容量およびギヤツ
プ22内にできるガスと液体の臨界面のメニスカ
スが耐えなければならない最大圧力差との関係に
おいて決定される。もちろん、積層構造の質量、
その積層構造に要求される機械的耐性、製造上の
便宜上等の他のフアクターも考慮される。その積
層構造の機械的耐性はそれを構成する各平面部材
の厚さに関係し、したがつて液溜タンク内でその
平面部材が占める空間とも関係する。
数は例えば液溜タンクに必要な容量およびギヤツ
プ22内にできるガスと液体の臨界面のメニスカ
スが耐えなければならない最大圧力差との関係に
おいて決定される。もちろん、積層構造の質量、
その積層構造に要求される機械的耐性、製造上の
便宜上等の他のフアクターも考慮される。その積
層構造の機械的耐性はそれを構成する各平面部材
の厚さに関係し、したがつて液溜タンク内でその
平面部材が占める空間とも関係する。
次に第3,4図に示す例の積層構造について平
面部材の数、寸法等を具体的な例について説明す
る。
面部材の数、寸法等を具体的な例について説明す
る。
収容される液体を過酸化チツソとする。液溜タ
ンク内に貯蔵されるべき液体の最小容量を1500cm3
とし、液体を使用しているときに受ける最大加速
度が0.052m/s2とする。液溜タンク内に貯蔵され
るべき液体の容量と積層構造の各部材が占めると
考えられる容積を考慮すると、積層構造の外径お
よび軸方向の全体的な長さは15cmに選択される。
ンク内に貯蔵されるべき液体の最小容量を1500cm3
とし、液体を使用しているときに受ける最大加速
度が0.052m/s2とする。液溜タンク内に貯蔵され
るべき液体の容量と積層構造の各部材が占めると
考えられる容積を考慮すると、積層構造の外径お
よび軸方向の全体的な長さは15cmに選択される。
最大静水減圧(円筒の対角線に沿つた)は
16Pa(パスカル)であり、これによつてギヤツプ
22の最大部分の大きさEは最大で約2.7cmとし
なければならなくなる。
16Pa(パスカル)であり、これによつてギヤツプ
22の最大部分の大きさEは最大で約2.7cmとし
なければならなくなる。
さらに、中央通路16内の液体の流れによる負
荷の損失を無視できる程度とするために、その中
央通路16の径は30mmに選択される。
荷の損失を無視できる程度とするために、その中
央通路16の径は30mmに選択される。
前記平面ブレード25と円板26は0.5mm厚の
金属シートで形成される。中央通路16の選択さ
れた径およびギヤツプ22の最小部分の大きさを
2.7mmより小さくしなければならないことを考慮
すると平面ブレード25の数は最小30枚必要であ
る。
金属シートで形成される。中央通路16の選択さ
れた径およびギヤツプ22の最小部分の大きさを
2.7mmより小さくしなければならないことを考慮
すると平面ブレード25の数は最小30枚必要であ
る。
ギヤツプ22の最小部分の大きさeを0.5mmに
選択する。この値は製造工程を過度に複雑にする
ものではないし、ブレード間のギヤツプ内に流れ
る液体による負荷の値を過度に大きくするもので
はない。ギヤツプ22の最小部分の大きさe0.5mm
に選択するとブレード25の数は94枚になる。
選択する。この値は製造工程を過度に複雑にする
ものではないし、ブレード間のギヤツプ内に流れ
る液体による負荷の値を過度に大きくするもので
はない。ギヤツプ22の最小部分の大きさe0.5mm
に選択するとブレード25の数は94枚になる。
ギヤツプ22の最大部分の大きさEは計算上の
限界に対して充分な余裕を見るために約2mmに選
択され、軸17からの距離が約37mmの位置でギヤ
ツプ22の大きさがこの値になるようにする。
限界に対して充分な余裕を見るために約2mmに選
択され、軸17からの距離が約37mmの位置でギヤ
ツプ22の大きさがこの値になるようにする。
したがつて前記円板26は74mmの内径と150mm
の外径を有し、数は60枚になる。
の外径を有し、数は60枚になる。
このような構成の液溜タンクは次のような特性
を有する。
を有する。
1) 液体の自由容積−1987cm3
2) 耐えることのできる最大加速度−
0.072m/s2 3) 円板間を流れる液体の最大流速(70cm3/s)
に対する負荷の損失の最大−0.002Pa 4) ブレード間の液体の流れによる負荷の損失
の最大−1.6Pa 第3,4図の液溜タンクの場合には、円板26
はブレード間の自由容積を延長するものであり、
この延長部分、すなわち、円板26の部分におい
てはギヤツプの大きさは一定である。もし、放射
状のブレードのみを使用するとすると、液溜タン
クの容量を大きくし、しかもギヤツプの大きさを
要求される限界より小さく保つためにはブレード
の数を増やさなければならなくなり、ブレードの
数を増やせば質量や所要空間が大きくなる、積層
構造の内面における製造上の問題が生ずる等の
種々の問題が発生することになる。
0.072m/s2 3) 円板間を流れる液体の最大流速(70cm3/s)
に対する負荷の損失の最大−0.002Pa 4) ブレード間の液体の流れによる負荷の損失
の最大−1.6Pa 第3,4図の液溜タンクの場合には、円板26
はブレード間の自由容積を延長するものであり、
この延長部分、すなわち、円板26の部分におい
てはギヤツプの大きさは一定である。もし、放射
状のブレードのみを使用するとすると、液溜タン
クの容量を大きくし、しかもギヤツプの大きさを
要求される限界より小さく保つためにはブレード
の数を増やさなければならなくなり、ブレードの
数を増やせば質量や所要空間が大きくなる、積層
構造の内面における製造上の問題が生ずる等の
種々の問題が発生することになる。
このようなことから考えて、第3,4図に示す
実施例は特に望ましいものであるが、本発明の実
施例はこれだけに限られるものではない。
実施例は特に望ましいものであるが、本発明の実
施例はこれだけに限られるものではない。
第5図の例の液溜タンクは前記実施例のブレー
ド25と同様な放射状に配された複数のブレード
25′とそのブレード25′の延長部をなすように
そのブレード25′に固定された複数の羽根2
6′からなつている。その羽根26′はほぼ螺旋形
をしており、中央通路の軸に平行に配されてお
り、隣接する羽根26′の間隔はブレード25′間
の外端における間隔Eに等しい一定間隔になつて
いる。
ド25と同様な放射状に配された複数のブレード
25′とそのブレード25′の延長部をなすように
そのブレード25′に固定された複数の羽根2
6′からなつている。その羽根26′はほぼ螺旋形
をしており、中央通路の軸に平行に配されてお
り、隣接する羽根26′の間隔はブレード25′間
の外端における間隔Eに等しい一定間隔になつて
いる。
本発明の他の実施例においては、液溜タンクは
内側から順に子午面内に延びる複数のブレードと
それに直角な複数の円板とを交互に並べてなつて
いる。すなわち、第6,7図に示す例において
は、積層構造21″は子午面内に放射状に配され
た複数のブレード25″aからなる第1の部分、
その外側に配された、そのブレード25″aに直
角な複数の円板26″aからなる第2の部分、そ
の外側に放射状に並べられた複数のブレード2
5″bからなる第3の部分およびその外側に配さ
れたそのブレード25″bに直角な複数の円板2
6″bからなる第4の部分を備えており、前記第
1の部分においてはギヤツプの大きさはeからe1
まで増大し、第2の部分においてはギヤツプの大
きさは一定でe1であり、第3の部分においてはギ
ヤツプの大きさはe1からEまで増大し、第4の部
分においてはギヤツプの大きさは一定でEであ
る。
内側から順に子午面内に延びる複数のブレードと
それに直角な複数の円板とを交互に並べてなつて
いる。すなわち、第6,7図に示す例において
は、積層構造21″は子午面内に放射状に配され
た複数のブレード25″aからなる第1の部分、
その外側に配された、そのブレード25″aに直
角な複数の円板26″aからなる第2の部分、そ
の外側に放射状に並べられた複数のブレード2
5″bからなる第3の部分およびその外側に配さ
れたそのブレード25″bに直角な複数の円板2
6″bからなる第4の部分を備えており、前記第
1の部分においてはギヤツプの大きさはeからe1
まで増大し、第2の部分においてはギヤツプの大
きさは一定でe1であり、第3の部分においてはギ
ヤツプの大きさはe1からEまで増大し、第4の部
分においてはギヤツプの大きさは一定でEであ
る。
次に再び第1〜4図を参照して、液溜タンクか
ら中央通路16および液体排出口11を通つて1
回の使用分の液体が排出された後、無重力の期間
に液溜タンクに再び液体を満たす装置について説
明する。
ら中央通路16および液体排出口11を通つて1
回の使用分の液体が排出された後、無重力の期間
に液溜タンクに再び液体を満たす装置について説
明する。
その液溜タンクの再充填は前記ベースプレート
23と筐体10の内面の間のギヤツプ19からそ
のベースプレート23内に設けられた1個乃至数
個の開口29を介してなされる。その開口29は
中央通路16と積層構造21の第1の部分の境界
から所定の距離において前記ブレード25間のギ
ヤツプ22の下に設けられている。
23と筐体10の内面の間のギヤツプ19からそ
のベースプレート23内に設けられた1個乃至数
個の開口29を介してなされる。その開口29は
中央通路16と積層構造21の第1の部分の境界
から所定の距離において前記ブレード25間のギ
ヤツプ22の下に設けられている。
液溜タンクを再充填するための液体は複数の収
集ブレード15によつてギヤツプ19内に持ち来
たらされる。その収集ブレード15は例えば4枚
あり、筐体10の内面に沿つて等角度間隔で配さ
れている。各収集ブレード15はその一端15a
において互いに結合されている。またその収集ブ
レード15は他端においてベースプレート23に
結合されている(第3図)。第1,2図から明ら
かなように、各ブレード15は一端15aから他
端15bに向かつて次第に巾が広くなつており、
またそのブレード15と筐体10の内面との間隔
はその一端15aから他端15bに向かつて次第
に小さくなつている。
集ブレード15によつてギヤツプ19内に持ち来
たらされる。その収集ブレード15は例えば4枚
あり、筐体10の内面に沿つて等角度間隔で配さ
れている。各収集ブレード15はその一端15a
において互いに結合されている。またその収集ブ
レード15は他端においてベースプレート23に
結合されている(第3図)。第1,2図から明ら
かなように、各ブレード15は一端15aから他
端15bに向かつて次第に巾が広くなつており、
またそのブレード15と筐体10の内面との間隔
はその一端15aから他端15bに向かつて次第
に小さくなつている。
その収集ブレード15は液体(筐体10の内面
に接しているのが望ましい)を収集する。無重力
状態においては液体はできる限り広い面積を濡ら
す傾向があり、したがつてその液体は液溜タンク
が一杯になるまでは収集ブレード15と筐体10
の内面の間に入ろうとする。このとき、ブレード
15と筐体10の内面の間の間隔が液溜タンクに
向かつて次第に小さくなつていることによつて液
体の「ポンピング」効果が大きくなる。ここで重
要なことは収集ブレード15と筐体10の内面の
間の前記間隔が液溜タンクの前記ギヤツプ22の
最小部分の大きさeより大きくなくてはならない
ことである。その間隔は液体が積層構造21によ
つて占められる空間内に良く安定するようにギヤ
ツプ22の最大部分の大きさEに等しいのが望ま
しい。
に接しているのが望ましい)を収集する。無重力
状態においては液体はできる限り広い面積を濡ら
す傾向があり、したがつてその液体は液溜タンク
が一杯になるまでは収集ブレード15と筐体10
の内面の間に入ろうとする。このとき、ブレード
15と筐体10の内面の間の間隔が液溜タンクに
向かつて次第に小さくなつていることによつて液
体の「ポンピング」効果が大きくなる。ここで重
要なことは収集ブレード15と筐体10の内面の
間の前記間隔が液溜タンクの前記ギヤツプ22の
最小部分の大きさeより大きくなくてはならない
ことである。その間隔は液体が積層構造21によ
つて占められる空間内に良く安定するようにギヤ
ツプ22の最大部分の大きさEに等しいのが望ま
しい。
また収集ブレード15の巾が液溜タンクに向か
つて広くなつていることによつて液体によつて濡
らされる面積がその方向に次第に大きくなるため
「ポンピング」効果が更に大きくなる。
つて広くなつていることによつて液体によつて濡
らされる面積がその方向に次第に大きくなるため
「ポンピング」効果が更に大きくなる。
なお、ブレード15の数は4枚でなくてはなら
ないというものではなく、またそのブレード15
の前記一端15aが互いに結合されている必要は
必らずしもない。
ないというものではなく、またそのブレード15
の前記一端15aが互いに結合されている必要は
必らずしもない。
このようなブレード15による液体収集装置を
使用することによつて製造が容易となるばかりで
なく、貯蔵されるべき液体によつて損傷され易い
スクリーン部材を使用た液体収集装置を使用しな
くても済むという利点がある。
使用することによつて製造が容易となるばかりで
なく、貯蔵されるべき液体によつて損傷され易い
スクリーン部材を使用た液体収集装置を使用しな
くても済むという利点がある。
しかしながら他の液体収集システム、例えば、
筐体の内壁に直角に突出するとともに液溜タンク
まで続く複数のリブからなるシステムも使用する
ことができる。
筐体の内壁に直角に突出するとともに液溜タンク
まで続く複数のリブからなるシステムも使用する
ことができる。
また、筐体の内面に沿つて前記収集ブレード1
5と同様に延びる複数のチヤネルを備えた収集シ
ステムも使用することができる。その収集システ
ムのチヤネルの少なくとも筐体の内面に面した側
の壁はスクリーン部材で形成されており、またそ
の各チヤネルの一端は前記ギヤツプ19内に達す
るように配され、他端は筐体の内部容積から中実
の壁もしくはガスバリヤーによつて隔離される。
このようなチヤネルを使用した液体収集装置は米
国特許第3176882号に詳細に記載されている。
5と同様に延びる複数のチヤネルを備えた収集シ
ステムも使用することができる。その収集システ
ムのチヤネルの少なくとも筐体の内面に面した側
の壁はスクリーン部材で形成されており、またそ
の各チヤネルの一端は前記ギヤツプ19内に達す
るように配され、他端は筐体の内部容積から中実
の壁もしくはガスバリヤーによつて隔離される。
このようなチヤネルを使用した液体収集装置は米
国特許第3176882号に詳細に記載されている。
第1図は本発明の一実施例の貯蔵システムの子
午面断面図、第2図は第1図の−線断面図、
第3図は第1図の貯蔵システムに使用される液溜
タンクを左半分を子午面断面で示し、右半分を側
面図で示す拡大図、第4図は第3図の−線断
面図の半分、第5図は本発明の貯蔵システムに使
用することのできる液溜タンクの他の例を説明す
る断面図、第6図は更に他の例を説明する断面
図、第7図は第6図の液溜タンクの左半分を子午
面断面で示し、右半分を側面図で示す拡大図であ
る。 10…筐体、11…液体排出口、15…収集ブ
レード、16…中央通路、21…積層構造、22
…ギヤツプ、23…ベースプレート。
午面断面図、第2図は第1図の−線断面図、
第3図は第1図の貯蔵システムに使用される液溜
タンクを左半分を子午面断面で示し、右半分を側
面図で示す拡大図、第4図は第3図の−線断
面図の半分、第5図は本発明の貯蔵システムに使
用することのできる液溜タンクの他の例を説明す
る断面図、第6図は更に他の例を説明する断面
図、第7図は第6図の液溜タンクの左半分を子午
面断面で示し、右半分を側面図で示す拡大図であ
る。 10…筐体、11…液体排出口、15…収集ブ
レード、16…中央通路、21…積層構造、22
…ギヤツプ、23…ベースプレート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 液体および加圧ガスを収容する筐体10、そ
の筐体10の液体排出口11に接近して配された
液体排出装置20、およびその液体排出装置20
に液体を供給する手段からなり、 前記液体排出装置20が、 前記液体排出口11と連通する中央通路16を
取り巻き、その中央通路16の外縁を形成する積
層構造21の内面、および前記筐体の内側に開口
する積層構造21の外面が形成されるように複数
の剛体部材を組み合わせてなる積層構造21から
なつており、前記複数の剛体部材の間に前記内面
から前記外面まで連続する複数のギヤツプ22が
形成されており、そのギヤツプ22の大きさが、
前記内面に沿つてガスバリヤーが形成されるよう
に選択された、大きさの最小値から、前記中央通
路16から離れるにつれて大きくなつて重力加速
度が所定のスレツシヨルドを超えない限り前記積
層構造21内に収容された液体がその積層構造2
1内から前記筐体10内に出るのを防止するよう
に選択された、大きさの最大値に達しており、 前記積層構造21が液体の入口を備え、その入
口に前記液体を供給する手段が接続されており、
その積層構造21が液溜タンクを構成しており、
前記液体が使用される度に前記加圧ガスの作用に
よつてその液体が前記中央通路16を通つてその
液溜タンクから排出されるようになつており、そ
の液溜タンクが前記筐体10内に収容された液体
によつて再充填されるようになつていることを特
徴とするシステム。 2 前記ギヤツプ22の大きさが前記中央通路1
6から離れる方向に少なくとも一部に亘つては厳
密な意味で増大し続けていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のシステム。 3 前記積層構造21が前記中央通路16の周囲
に放射状に並べられた複数の平面ブレード25か
らなつていることを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載のシステム。 4 前記積層構造21が前記複数の平面ブレード
25の周囲に並べられた少なくとももう1組の平
面部材26を備えていることを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載のシステム。 5 前記平面部材26が互いに平行であり、その
間の間隔が一定であることを特徴とする特許請求
の範囲第4項記載のシステム。 6 前記平面部材26が前記複数の平面ブレード
25の周囲に取り巻き、そのブレードに直角に延
びる円板であることを特徴とする特許請求の範囲
第4項記載のシステム。 7 前記積層構造21が前記中央通路16と同軸
の円筒状空間を占めていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のシステム。 8 前記積層構造21が子午面断面が長方形であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
システム。 9 前記積層構造21および前記中央通路16の
前記液体排出口から遠い側の端が閉鎖されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のシ
ステム。 10 前記積層構造21が前記液体排出口の周囲
の前記筐体10の壁面から間隔を置かれており、
その間隔内に前記液体を供給する手段が収束して
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のシステム。 11 前記積層構造21が前記液体排出口の周囲
の前記筐体10の壁面に面したブレード23によ
つて支持されており、そのブレード23に前記液
溜タンクを再充填するための開口29が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第10項
記載のシステム。 12 前記液体を供給する前記手段が、前記筐体
10の内面にほぼ平行に延び、前記液溜タンクに
収束する複数のブレード15からなつていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のシステ
ム。 13 前記ブレード15と前記筐体10の内面の
間の間隔が前記ギヤツプ22の最小値より大きい
ことを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の
システム。 14 前記ブレード15と前記筐体10の内面間
の間隔が前記液溜タンクに向かつて次第に小さく
なつていることを特徴とする特許請求の範囲第1
2項記載のシステム。 15 前記ブレード15の巾が前記液溜タンクに
向つて次第に広くなつていることを特徴とする特
許請求の範囲第12項記載のシステム。
Applications Claiming Priority (1)
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