JPH0156038B2 - - Google Patents

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JPH0156038B2
JPH0156038B2 JP9517081A JP9517081A JPH0156038B2 JP H0156038 B2 JPH0156038 B2 JP H0156038B2 JP 9517081 A JP9517081 A JP 9517081A JP 9517081 A JP9517081 A JP 9517081A JP H0156038 B2 JPH0156038 B2 JP H0156038B2
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liquid
gas
tank
outlet
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Roberuto Mitsusheru
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Original Assignee
YUUROPIIN DO PUROPURUSHIOON SOC
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面張力貯蔵タンク、更に詳しくは筐
体、その筐体の壁に設けられ、その筐体内に収容
された液体を加圧ガスの作用によつてその筐体か
ら排出するための液体排出口、および前記液体排
出口の近くに配され、その液体排出口と少なくと
も１つのガスバリヤーを介して連通したチヤンバ
ーに接続された、前記筐体内を延びる液体収集装
置からなる表面張力貯蔵タンクに関するものであ
る。
このような加圧貯蔵タンクは人工衛星乃至三軸
安定化プラツトフオーム上で液体推進薬を貯蔵し
ておき、例えばその人工衛星の姿勢や軌道を制御
するのに使用されるエンジンに、必要なときにそ
の液体推進薬を供給するように設計されている。
三軸安定化衛星の場合には重力加速度に対する
望ましい方向はない。したがつて推進薬は壁面に
接触している限り、タンク内のどこに位置させて
もよい。このようなタンクにおける第１の問題は
タンクの壁面と排出口の間においてどんな場合に
も液体の連続を確保しなければならないというこ
とである。この問題の解決策が幾つか提案されて
いるが、特に毛管現象を利用した装置が知られて
いる。本明細書においてはこのような装置を液体
収集装置と称することにする。
特にそのような液体収集装置において、タンク
（筐体）の内面に沿つて内面に対して比較的小さ
な間隔を置いて配された複数のチヤネルからな
り、その各チヤネルの、少なくとも筐体の前記内
面に面した壁が網等の多孔性の材料で形成されて
いることを特徴とするものが知られている。この
チヤネルはタンク内に収容されている液体を排出
口に向かつて運び、前記網は液体は通すが、その
ガスバリヤー特性によつて加圧ガスは通さないよ
うになつている。実際に、網が濡れており、その
網の両側の圧力の差が、網の目の間に形成される
液体−ガス臨界面の表面張力による凹凸が破壊さ
れるスレツシヨルドレベルを超えなければチヤネ
ル内に気泡が入ることはない。もし、そのような
気泡がタンクから排出されると、そのタンク内に
収容されている液体を使用する装置の機能が乱さ
れるおそれがある。
上述のようなガスバリヤーの機能は衛星が軌道
内にあるときには何の問題も引き起さない。重力
加速度は通常零もしくは殆ど零であり、姿勢制御
乃至軌道制御の際にエンジンを使用しても比較的
小さな加速度が加わるだけであり、しかもその時
間も限られている。したがつて、その限られた加
速度によつてガスバリヤーにかかる圧力差に対し
て前記圧力差のスレツシヨルドレベルが充分高く
なるように、貯蔵される液体の表面張力を考慮し
てガスバリヤーの孔の大きさを決めるのは容易で
ある。
しかしながら、人工衛星の打上げの間と、スピ
ン安定化しながら軌道に乗せる間ではこうは行か
ない。すなわち、その間に幾らかのガスがチヤネ
ル内に侵入し、人工衛星が軌道にのつてそのチヤ
ネルの多孔壁がガスバリヤーとしての機能を回復
したときにそのチヤネル内に閉じ込められてしま
う可能性がある。そのチヤネル内に閉じ込められ
たガスは次第に排出口に向かつて送られ、貯蔵さ
れている液体が余り使用されてないうちにその排
出口から送り出されてしまうおそれがある。タン
クの排出口にガスバリヤーを設けようという提案
がなされた。しかしながらこの場合には、液体収
集用チヤネル内に入つてしまつたガスが、貯蔵さ
れている液体が使いきられないうちに、そのガス
バリヤーを全体的に被つてしまうことが考えられ
る。
上記のような事情に鑑みて本発明はそのタンク
からの液体の取出が始まる前に液体収集装置内に
侵入したガスが、相当量の液体がタンク内に残つ
ている間にそのタンクから送り出されるおそれの
ない貯蔵タンクを提供することを目的とするもの
である。
人工衛星用の表面張力貯蔵タンクに関する他の
問題はそのタンクに液体を充填するときに生ず
る。その充填はタンクが人工衛星内に取り付けら
れた後に行なわれる。この充填は少なくとも液体
収集装置内および排出口の近傍にガスポケツトが
残らないように行なうのが大切であり、また貯蔵
タンクを動かしたり、時間のかかる複雑な操作を
要したりすることなく安全に行なわれなければな
らない。したがつて本発明はこのような要求に応
ずることのできる貯蔵タンクを提供することをも
目的とするものである。
本発明のタンクは、 筐体１０、 その筐体１０の壁に設けられ、貯蔵タンク内に
収容された液体を加圧ガスの作用によつて排出す
るための液体排出口１２、および その液体排出口１２の近くに配され、その液体
排出口と少なくとも１つの排出口ガスバリヤー２
８ａ，２９ａを介して連通するチヤンバー２０に
接続された前記筐体内を延びる液体収集装置から
なる表面張力貯蔵タンクであつて、 前記液体排出口１２に接続した開口２２を有す
るチヤンバー２０の壁と反対側の壁２４に形成さ
れた開口２５を通してそのチヤンバー２０に第１
の端部３０ａにおいて開口しており、タンクが液
体充填時の姿勢にある時に前記第１の端部３０ａ
より高い位置にある第２の端部３０ｂを有し、更
に前記チヤンバー２０より小さい断面積を有する
導管３０、および 前記液体収集装置を前記チヤンバー２０から両
者の接続部において区切り、また前記導管３０の
前記第２の端部３０ｂをタンクの内部から区切る
ように設けられたガスバリヤー２３，３１を有す
ることを特徴とするものである。
前記液体収集装置と管状装置の前記チヤンバー
の間を隔てるガスバリヤーは液体収集装置内に誤
つて侵入してしまつたガスがタンクからの液体の
排出が始まる前にチヤンバー（液体が満たされて
いる）内に達するのを防止する。人工衛星の任務
の間にタンクから液体が排出されると（タンクか
ら液体が供給されると）、液体収集装置内に侵入
しているガスはチヤンバー内に侵入することがあ
るが、このガスはチヤンバーと液体排出口の間の
ガスバリヤーが濡れている間はそのチヤンバー内
に閉じ込められる。このようにしてタンクからの
ガスの排出が最大に遅らされる。
本発明の望ましい実施例においては、 前記液体収集装置は、前記筐体の内面に僅かな
間隔を置いてその内面に沿つて延びる複数のチヤ
ネルからなつており、そのチヤネルの壁は、少な
くとも前記内面に面するものは、多孔性であり、
管状装置の前記チヤンバーの容積は、前記排出口
からの前記筐体内に収容されている前記液体の排
出が開始される前に前記複数のチヤネルの容積に
等しい体積を有するガスが、前記筐体内の全ての
液体が排出され終つた後に占める体積に少なくと
も等しい。これによつて、人工衛星がその任務を
開始するときに全てのチヤネル内がガスで満たさ
れているような極端な場合でもタンクの機能には
影響がなくなる。
チヤンバーの底部に開口する管状装置の導管は
タンク内に液体を充填するときにチヤンバー内の
空気が抜けるドレイン用導管を構成しており、そ
れによつて充填後にそのチヤンバー内が確実に液
体で満たされる。
また、そのドレイン用導管の第２の端部はガス
バリヤーによつて閉鎖すればタンク内に延びてい
て差し支えない。また液体収集装置がチヤネルか
らなつている場合には、その導管はそのチヤネル
の１つに接続するのが望ましい。こうするとその
チヤネルがドレイン用導管の延長部を形成するこ
とになり、管状装置の長さを短くすることができ
る。
本発明のタンクの大きな長所はタンクの「死質
量」を極めて小さくできることである。その死質
量は空のタンクの質量からなる第１の成分と、タ
ンクから加圧ガスの最初の泡が排出されたときに
タンク内に残つている液体の質量からなる第２の
成分の２つに分けられる。管状装置の質量はその
第１の成分に殆ど影響を与えない。これに対して
第２の成分は、ガスバリヤーを濡らしておくのに
充分な量の液体がチヤンバー内に持ち来たらされ
る間はガスがチヤンバー内に保持されるために大
巾に小さくなる。また、一方では前記排出口と連
通し、他方ではガスバリヤーを介してチヤンバー
の内部と連通するチユーブ、室および排出口ガス
バリヤーから成る補助液体装置をチヤンバー内に
配することによつて第２の成分を更に小さくする
ことができる。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
第１図および第２図に示す本発明の一実施例の
貯蔵タンクは例えば人工衛星内に推進薬を貯蔵す
るために設計されたものであり、全体的に金属エ
レメントによつて構成されている。
本実施例の貯蔵タンクはそのタンクを固定する
ための環状の支持体１１上に溶接された球状の筐
体１０を備えている。その筐体１０の壁部には液
体排出口１２が設けられており、またタンクが地
上に据えられたときにそのタンクの頂部になる位
置にオリフイス１３が設けられている。そのオリ
フイス１３は充填時にはドレーン用オリフイスと
なり、タンクから液体を送り出す（排出する）時
には加圧ガスの入口となる。
前記液体排出口１２は支持体１１の近くに配さ
れており、パイプ（図示せず）を介して１個乃至
数個のエンジンに接続されている。
複数のチヤネル１５からなる液体収集装置が前
記筐体１０の内側に配されている。その各チヤネ
ル１５はその第１の端部１５ａを円形のケーシン
グ１６によつて互いに結合されている。そのケー
シング１６は筐体１０の前記液体排出口１２が配
されている部分に対向する部分に配されている。
また各チヤネル１５は子午面に沿つて延び、その
他端部（第２の端部）１５ｂは液体排出口１２に
近接して位置されている。さらに各チヤネル１５
は筐体１０の内面に僅かに間隔をおいてその内面
に沿つて延びている。本実施例においては各チヤ
ネル１５は全て同一であり、一定角度間隔で配さ
れており、また長方形の断面を有している。各チ
ヤネル１５の筐体１０の内面に面する側は多孔性
のガスバリヤー１５Ｃであり、例えば網もしくは
グリツド状のシートから形成されている。このガ
スバリヤー１５Ｃからタンク内の液体がチヤネル
１５に導かれる。その他の壁は中実である。各チ
ヤネル１５の第２の端部１５ｂは管状装置の円筒
状チヤンバー２０内に達している。その管状装置
はチヤンバー２０とそのチヤンバー２０に接続さ
れた導管３０を備えている。
第２図に明確に示すように、チヤンバー２０は
排出口１２と同軸の円筒状をしており、筐体１０
の内面の、その排出口１２を取り巻く部分の直近
に配された端壁２１を備えている。その端壁２１
に中央開口２２が設けられており、排出口１２に
直接接続されている。またチヤンバー２０の底は
端壁２１に対向する端壁２４によつて閉鎖されて
いる。
前記チヤネル１５はチヤンバー２０の側壁に端
壁２１に隣接して設けられた複数の開口をそれぞ
れ介してチヤンバー２０に接続されている。チヤ
ンバー２０の内部の自由空間２６は網もしくはグ
リツド状シートで形成されたガスバリヤー２３に
よつてチヤネル１５の内部から隔てられている。
前記導管３０の一端３０ａは端壁２４に隣接し
てチヤンバー２０の側壁に設けられた開口２５を
介してチヤンバー２０内に開口している。その開
口２５は端壁２４に設けてもよい。また導管３０
の他端３０ｂは複数のチヤネル１５のうちの１つ
の壁に設けられた開口に接続されている。その開
口には前記ガスバリヤー２３と同様なガスバリヤ
ー３１が配されている。導管３０の他端３０ｂは
第１図に示す流体充填点時の姿勢においては一端
３０ａより高い位置となるように配されている。
チヤンバー２０内をその軸に沿つてチユーブ２
７が延びている。そのチユーブ２７の両端はチヤ
ンバー２０の両端壁２１，２４の内面にそれぞれ
対向するように設けられた円形の室２８，２９内
にそれぞれ開口している。室２８は前記中央開口
２２と直接つながつており、両室２８，２９とチ
ヤンバー２０内の前記自由空間２６の間には多孔
性の壁２８ａ，２９ａがそれぞれ配されている。
その壁２８ａ，２９ａは本実施例のタンクの出口
のガスバリヤーを形成している。本実施例におい
てはその壁２８ａ，２９ａはチユーブ２７の一端
と室２８，２９の外周縁の間に延びる放射状の網
である。
加圧ガスは前記オリフイス１３から筐体１０内
へ導入される。タンク内に液体を充填した後、加
圧されたガス源に接続されたパイプ（図示せず）
がオリフイス１３に接続される。その加圧ガスは
タンクが地上にあるときにまとめて導入しておい
てもよいし、筐体１０の外側に配したガスタンク
から不断に導入されるようにしてもよい。
以下本実施例のタンクの作用について説明す
る。
本実施例のタンクは第１図に示すような位置で
人工衛星内に取り付けられ、オリフイス１３を開
いたまま、排出口１２から、貯蔵すべき液体が充
填される。排出口１２から導入されたその液体は
チヤンバー２０内に入り、そのチヤンバー２０か
らチヤネル１５および導管３０内に入つて行く。
このとき、空気が排出オリフイス１３より次第に
抜けて行き、チヤンバー２０、チヤネル１５およ
び導管３０内に空気が閉じ込められることはな
い。
このようにして排出口１２からチヤンバー２０
に導入された液体は、ガスバリヤー２３を通つて
チヤネル１５に入り、ガスバリヤー１５Ｃを通つ
てタンク内に導かれるか、または第１の端部３０
ａより導管３０に入り、第２の端部３０ｂよりチ
ヤネル１５に入つてタンク内に導かれ、所望の量
の液体をタンク内に充填した後、タンクに圧がか
けられる。
人工衛星の打上げから軌道に乗せて安定させる
までの間にその人工衛星に作用する加速度によつ
て加圧ガスがチヤネル１５内に侵入するおそれが
ある。しかしながらこのガスは液体で満たされ、
ガスバリヤーによつて保護されたチヤンバー２０
と導管３０から成る管状装置内には侵入すること
ができない。人工衛星が軌道内に安定されると、
チヤネル１５の筐体１０の内面に面する側がガス
バリヤー１５Ｃとしての機能を回復する。そのた
めチヤネル１５内に侵入したガスは全てチヤネル
１５内に閉じ込められたままになる。
人工衛星の任務の間に液体が必要な度にタンク
から送り出される。そのため、タンク内に収容さ
れている液体の量が減少し、加圧ガスの圧力が低
下する。チヤネル１５内に閉じ込められているガ
スが、偶々チヤネル１５とチヤンバー２０の間の
ガスバリヤー２３を全面的に被つてしまうと、そ
のガスがチヤンバー２０内に侵入してしまうこと
がある。したがつてチヤネル１５内に閉じ込めら
れたガスは次第にチヤンバー２０の内部容積２６
内に蓄積されるが、排出口のガスバリヤー２８
ａ，２９ａを濡らすのに充分な量の液体がチヤン
バー２０内に残つている間はそのチヤンバー２０
内にとどまつている。最悪の場合には加圧ガスの
圧力が最大である、タンクからの液体の排出が始
まる前に、チヤネル１５がガスで満たされてしま
うことがある。このようなときに、タンク内の液
体が全て排出されてしまわないうちにタンクの作
用に支障を来たさないように、チヤンバー２０の
自由容積はガスの圧力が最大であるときにチヤネ
ル１５を完全に満たすような量のガスが、全ての
液体がタンクから排出された後に、すなわち圧力
が最小になつたときに、占める体積より大きくさ
れている。
つまり、タンク使用中にチヤンバー２０がガス
で充満されたり、排出開始時にさえチヤネル１５
がガスで充満されたりするのを避けるのが目的で
ある。従つて、当初チヤネル１５を満たしていた
ガスは内圧が最小になる排出終了時には膨張する
が、チヤンバー２０の容積はその膨張した量のガ
スをも収容するのに十分な大きさを有するように
なつている。
無重力状態においては、タンク内に収容されて
いる液体は筐体１０の内壁との接触を保つた状態
で筐体１０内のどこにも存在する。筐体１０の内
壁とチヤンバー２０間の液体の連続性はチヤネル
１５によつて確保される。チヤネル１５および管
状装置の外側に収容されている液体の量が減つて
行くにつれて、筐体１０の内面とチヤネル１５の
間の流れが次第に細くなり、最後には、筐体１０
の内面とチヤネル１５の多孔性のガスバリヤー１
５Ｃの間の間隔に等しくなる。その後、多孔性の
ガスバリヤー１５Ｃが濡れなくなつてしまうと、
そのガスバリヤーとしての特性が失われる。この
とき、筐体１０の内壁上に液体が取り残されてい
ると、その液体は使用されることができず、タン
クの前記死質量の一部を構成することになる。チ
ヤネル１５の数をかなり増やせば、その取り残さ
れる液体の量を減らすことができる。しかしなが
ら、そのチヤネル１５の数を増やすことによつて
大きくなるタンクの質量が増分が、それによつて
減らされる「取り残される液体」の質量の減少分
より大きくなつてはならない。さらに、チヤネル
１５の容積が増えれば上述の理由から、その分だ
けチヤンバー２０を大きくしなければならなくな
る。第１，２図の実施例ではチヤネル１５は８本
になつている。
タンク内の液体が少なくなつて来てガスがチヤ
ネル内に侵入すると、そのチヤネルは次第に空に
なつて行く。
最後にチヤンバー２０内の液体が排出される。
前記室２８，２９は排出口ガスバリヤー２８ａ，
２９ａとともに液体収集装置として作用し、チヤ
ンバー２０の両端壁と中央開口２２間で液体の連
続を保つ。またガスが排出口のガスバリヤー２８
ａ，２９ａを通過したときに、液体の排出が終つ
たと見なされる。また、チヤンバー２０内の液体
の死質量はチヤンバー２０の側壁の一部の液体に
達する液体収集装置をチヤンバー２０内に設ける
ことによつて更に小さくすることができる。
なお、上記実施例においては導管３０はチヤネ
ル１５に接続されているが、導管３０の第２の端
部３０ｂをガスバリヤーを形成する壁によつて閉
鎖し、筐体１０内に位置させておいてもよい。ま
たその第２の端部３０ｂを前記ケーシング１６に
接続しておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のタンクの断面図、
第２図はその要部の拡大図である。 １０…筐体、１２…排出口、１５…チヤネル、
１３…オリフイス、１５Ｃ，２３，２８ａ，２９
ａ，３１…ガスバリヤー、２０…チヤンバー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 筐体１０、 その筐体１０の壁に設けられ、貯蔵タンク内に
    収容された液体を加圧ガスの作用によつて排出す
    るための液体排出口１２、および その液体排出口１２の近くに配され、その液体
    排出口と少なくとも１つの排出口ガスバリヤー２
    ８ａ，２９ａを介して連通するチヤンバー２０に
    接続された前記筐体内を延びる液体収集装置から
    なる表面張力貯蔵タンクにおいて、 前記液体排出口１２に接続した開口２２を有す
    るチヤンバー２０の壁と反対側の壁２４に形成さ
    れた開口２５を通してそのチヤンバー２０に第１
    の端部３０ａにおいて開口しており、タンクが液
    体充填時の姿勢にある時に前記第１の端部３０ａ
    より高い位置にある第２の端部３０ｂを有し、更
    に前記チヤンバー２０より小さい断面積を有する
    導管３０、および 前記液体収集装置を前記チヤンバー２０から両
    者の接続部において区切り、また前記導管３０の
    前記第２の端部３０ｂをタンクの内部から区切る
    ように設けられたガスバリヤー２３，３１を有す
    ることを特徴とする表面張力貯蔵タンク。 ２ 前記液体収集装置が、前記筐体１０の内面に
    僅かな間隔を置いてその内面に沿つて延びる複数
    のチヤネル１５からなつており、そのチヤネルの
    前記内面に面する側がガスバリヤー１５ｃによつ
    て区切られており、前記タンク内に収容されてい
    る液体の排出前に前記複数のチヤネル内に最大可
    能量充満しているガスがタンク内の液体排出終了
    後にその時点でのタンク内圧のもとで前記ガスの
    占める体積以上の大きさの容積を前記チヤンバー
    ２０が有することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の表面張力貯蔵タンク。 ３ 前記導管３０が前記第２の端部３０ｂによつ
    て前記複数のチヤネル１５の１つに接続されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
    表面張力貯蔵タンク。 ４ 前記導管３０とその導管が接続されている前
    記チヤネル１５の間の接続部にガスバリヤー３１
    が配されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第３項記載の表面張力貯蔵タンク。 ５ 前記チヤンバー２０が円筒形をしており、前
    記液体排出口１２と同軸に配されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１
    項記載の表面張力貯蔵タンク。 ６ 前記チヤンバー２０が、チユーブ２７、室２
    ８，２９および排出口ガスバリヤー２８ａ，２９
    ａから成る補助液体収集装置を含み、その補助液
    体収集装置は、前記液体排出口１２とは直接連通
    し、前記チヤンバー２０の内部とは前記排出口ガ
    スバリヤー２８ａ，２９ａを介して連通している
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項のい
    ずれか１項記載の表面張力貯蔵タンク。 ７ 前記チヤンバーが円筒形をしており、前記チ
    ヤンバーの両端壁に近接して配された少なくとも
    その壁の一部がガスバリヤーを構成すべく多孔性
    である２つの室２８，２９に両端が開口し、前記
    排出口１２と整合した軸に沿つたチユーブ２７を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
    の表面張力貯蔵タンク。
JP9517081A 1980-06-20 1981-06-19 Surface tension storage tank Granted JPS5733100A (en)

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EP (1) EP0042784B1 (ja)
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