JPH04254297A - 宇宙用温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスペースシャト
ル等の宇宙往還機に適用される宇宙用温度制御方法に関
するものである。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】このような宇宙往還機に従来から提供され
ている温度制御方法の一例を図２に示す温度制御系を用
いて説明すると、１はフロン（熱媒体）Ｆ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。

【０００５】上記のラジエータ５は軌道上でのみ広げる
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９は冷却媒体としてパルブ１１、配管１２を
通り、蒸発器６に送られるようになっている。

【０００６】蒸発器６は図３に示すように、配管１２を
通ってきた冷却媒体である水９をノズル１３から噴霧さ
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１
５に近接した箇所には邪魔板１６が配設され、該邪魔板
１６にはフロン主ループ１のフロンＦが導かれるように
なっている。蒸発室１４の外周を取り巻くジャケット１
７が設けてあって、フロン主ループ１を循環するフロン
Ｆ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Ｆ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。

【０００７】次に、上述した従来の温度制御系の温度制
御方法について説明する。

【０００８】ポンプ２を作動してフロン主ループ１のフ
ロンＦを循環させることにより、発熱源３は直接に、発
熱源８は補助流体ループ７、熱交換器４を介して間接に
、フロンＦで冷却される。発熱源３，８を冷却したフロ
ンＦ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。

【０００９】先ず、宇宙往還機の打ち上げからしばらく
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から発熱した熱をフロン主
ループ１で吸収させ、そののち宇宙往還機が大気圏外へ
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９を大気圏外の気圧と等しい極低い圧
力の蒸発室１４内へ供給噴霧することにより発泡させて
分散状態で蒸発させ、蒸発の潜熱としてフロン主ループ
１の熱を奪う。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
熱を宇宙空間へ排出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに蒸発器６で使用される冷却媒体として、従来は単な
る水９を使用しているが、該水９だけでは蒸発室１４内
へ噴射した際に水滴化して蒸発しにくいため、蒸発室１
４の容量を増加して蒸発の促進を行なうことが考えられ
るが、これでは蒸発器６しいては温度制御系全体が大型
化してしまい、打ち上げ時の負担を極力少なくするため
に宇宙往還機に常に要求される機体の小型軽量化に反す
ることになるとともに、このように水滴の状態のままで
排出されることでキャリーオーバーが発生して該水滴が
図示しない排気用のダクト内で凍結してしまう恐れがあ
った。

【００１１】また、このようなキャリーオーバーの発生
等で効率の良い蒸発ができないために使用される水量も
増加し、これにより水タンク１０も大容量のものを使用
せざるを得なかった。

【００１２】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので
、水の蒸発器での蒸発の促進ができ、これにより温度制
御装置の小型軽量化、キャリーオーバーの減少およびこ
れに伴うダクト内での水滴の凍結低減、水タンクの小型
化を図ることができる宇宙用温度制御方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、低圧化した蒸
発器の蒸発室内へ水より低沸点の水溶性溶剤を５〜５０
重量％含有する水溶液を噴霧し該水溶液を蒸発させるこ
とにより発熱源の熱を吸熱した熱媒体の冷却を行うもの
である。

【００１４】

【作用】本発明は、低圧化した蒸発器の蒸発室内へ供給
された水溶液は、先ず低沸点の水溶性溶剤が蒸発して水
の発泡を促し、引き続いて発泡が促された水が良好に分
散・蒸発して発熱源の熱を吸熱した熱媒体の冷却を行う
。このように、水の蒸発器での蒸発が促進されることで
、温度制御装置の小型軽量化、キャリーオーバーの減少
およびこれに伴うダクト内での水滴の凍結低減、水タン
クの小型化を図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１６】図中図２、３に示すものと同一物には同じ
符号を付する。

【００１７】本発明の実施例の宇宙用温度制御方法に使
用される温度制御系は、図１に示すように、バルブ１１
と蒸発器６との間の配管１２に、沸点−１２℃（蒸発器
内圧力５ｍｍＨｇのとき）のエチルアルコール（水溶性
溶剤）２０を収納した小型のエチルアルコールタンク２
１より流量調節バルブ２２を経てエチルアルコール２０
を配管１２へ送る管２３を連設している。

【００１８】次に本発明の実施例の宇宙用温度制御方法
を説明すると、バルブ２２を適量開けて配管１２中を流
れる水９にエチルアルコールタンク２１から、２０重量
％のエチルアルコール２０を混入し、これにより前記水
９をエチルアルコール水溶液２４となしたのちに該水溶
液２４を蒸発器６の蒸発室１４内へ噴霧する。

【００１９】噴霧されたエチルアルコール水溶液２４は
、前記蒸発室１４内で先に水９より低沸点のエチルアル
コール２０が蒸発して水９の発泡が促され、そののち発
泡した水９が良好に分散して蒸発する。

【００２０】このように、エチルアルコール２０の混入
により水９の蒸発が促進されることで、比較的小型の蒸
発室１４を有する蒸発器６であってもフロン主ループ１
中のフロンＦの良好な冷却ができて温度制御系の小型軽
量化が図れる一方、蒸発しきれずに残る水滴の量が少な
くなってキャリーオーバーを減少でき、よって水滴が図
示しない排気用のダクト内で凍結する凍結量を低減でき
るとともに、水９の使用量も少なくなることで水タンク
１０の小型化を図ることができる。

【００２１】なお水溶性溶剤の含有量は、５重量％未満
では良好な水溶液の蒸発が得られず、一方５０重量％を
超えると有機溶剤の収納タンクが大型化するなどの不都
合が生じるので、５〜５０重量％の範囲が好ましい。

【００２２】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない範囲での構成および作用の変更などがあっても本
発明に含まれ、例えば、実施例では、水に混入される水
溶性溶剤としてエチルアルコールを示したが、必ずしも
これに限定しなくとも例えばアセトン、メチルアルコー
ル、アンモニアなど、水より低沸点の水溶性の溶剤であ
ればどのようなものでもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、このように低圧化した蒸発器
の蒸発室内へ、水より低沸点の水溶性溶剤を５〜５０重
量％含有する水溶液を供給噴霧し該水溶液を蒸発させる
ことで発熱源の熱を吸熱した熱媒体の冷却を行うため、
水の蒸発器での蒸発が促進され、これにより温度制御装
置の小型軽量化、キャリーオーバーの減少および水タン
クの小型化を図ることができ、また前記キャリーオーバ
ーの減少によるダクト内の凍結低減ができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の宇宙用温度制御方法に使用さ
れる蒸発器の拡大概略図である。

【図２】従来の宇宙用温度制御方法に使用される温度制
御系の全体概略図である。

【図３】従来の宇宙用温度制御方法に使用される蒸発器
の拡大概略図である。

【符号の説明】

Ｆ　　　　フロン（熱媒体） ３，８　　　　発熱源 ６　　　　蒸発器 ９　　　　水 １４　　　　蒸発室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　低圧化した蒸発器の蒸発室内へ水より
   低沸点の水溶性溶剤を５〜５０重量％含有する水溶液を
   噴霧し該水溶液を蒸発させることにより発熱源の熱を吸
   熱した熱媒体の冷却を行うことを特徴とする宇宙用温度
   制御方法。