JPH04266600A - 宇宙服用体熱除去装置 - 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】本発明は宇宙服を着用した生体が発生する
体熱を取り去る宇宙服用体熱除去装置に関する。この体
熱除去装置は船外用宇宙服に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】宇宙服用体熱除去装置として、図２に示
す様に、水路１０が巡らされた冷却下着１と、冷却下着
１の水路１０に水を循環させる循環システム２とからな
るものが知られている（Ａ．Ｓ．Ｂａｒｅｒ著、Ｅｘｔ
ｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ　　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　　Ｍｅ
ｄｉｃａｌ　　Ｓｕｐｐｏｒｔ）、８ｔｈ　　ＩＡＡ　
　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　　Ｍａｎ　　ｉｎ　　Ｓｐａｃ
ｅ、ＪＡＡ−Ｔ−７１、１９８９年）。ここで、循環シ
ステム２は、冷却下着１の水路１０につながる循環路２
０と、冷却下着１の水路１０に水を送る水ポンプ２１と
、水タンク２２と、熱交換器２３と、弁２４と、船内シ
ステムへのインターフェイス２５とをもつ。弁２４は、
熱交換器２３につながる通路２０ａへ流れる流量と、水
タンク２２につながる通路２０ｂへ流す流量とを調節し
、冷却下着１の温度を調製するものである。

【０００３】熱交換器２３は、図３に示す様に、小孔２
３ａを持つ放熱部２３ｂと、冷却下着１からの水が流れ
る水通路２３ｃと、宇宙服内の空気が通る空気通路２３
ｅと、小孔２３ａにつながる通路２３ｆとからなる。こ
こで、熱交換器２３の小孔２３ａから宇宙空間Ｐに排出
される水は宇宙空間Ｐが低温のため小孔２３ａ付近で氷
Ｉになるが、宇宙空間９は真空なので、氷Ｉが昇華して
希薄な水蒸気として宇宙空間Ｐに拡散していく。このと
き昇華熱を吸収するので、水通路２３ｃを流れる水、空
気通路２３ｅを流れる空気が冷却される。これにより冷
却下着１に戻る水、宇宙服に戻る空気は冷却され、宇宙
服を着た生体の温度上昇は抑えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した方式
とは異なる方式、つまり、熱コンデンサとして水素吸蔵
合金を用いた宇宙服用体熱除去装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の宇宙服用体熱除
去装置は、宇宙服または宇宙服に装備される基部に配設
されるものであり、体熱を放出する放熱部と、体熱で水
素を解離する水素吸蔵合金と、水素吸蔵合金を密閉した
アキュムレータと、で構成されていることを特徴とする
ものである。

【０００６】放熱部は、体熱を放出するものであり、プ
レート状にでき、水素吸蔵合金は可逆的に多量の水素を
吸蔵し、しかも水素の解離つまり放出が容易な合金であ
る。水素吸蔵合金では、水素を吸蔵するときには発熱反
応が生じ、水素を解離するときには吸熱反応が生じる。 このため、水素吸蔵合金が水素を解離したときには蓄熱
したことになる。

【０００７】水素吸蔵合金はランタン・ニッケル系など
の希土類系、チタン・鉄系、マグネシウム・ニッケルの
マグネシウム系、チタン・マンガン系、ジルコニウム・
バナジウム系を採用できる。具体的には水素吸蔵合金は
ＬａＮｉ５　、ＬａＮｉ４．７　Ａｌ０．５　、ＴｉＦ
ｅ、ＴｉＦｅ０．９　Ｍｏ０．１　、ＴｉＭｎ１．５　
、Ｍｇ２Ｎｉ、ＣｅＭｇ１２、ＭｍＮｉ４．５　Ａｌ０
．５　、ＭｍＮｉ４．１５Ｆｅ０．８５、Ｚｒ０．８　
Ｔｉ０．２　（Ｆｅ０．７５Ｖ０．１５Ｃｒ０．１　）
２　などを採用できる。ここでＭｍは混合希土類金属を
示す。

【０００８】本発明では、水素吸蔵合金には体熱が間接
的に又は直接的に伝達され、伝達された体熱で水素吸蔵
合金は水素を解離する。アキュムレータは水素吸蔵合金
を密閉している。アキュムレータは解離した水素ガス圧
に耐え得る構造である必要がある。なおアキュムレータ
の内部の圧が異常に高圧となったときにアキュムレータ
内の水素を逃がす安全弁を設けることもできる。

【０００９】本発明の宇宙服用体熱除去装置は、宇宙服
自体に装備されたり、あるいは、宇宙服に装備される基
部に配設されるものである。基部は宇宙服を着た生体が
背負う可搬方式とすることもできる。また、本発明の宇
宙服用体熱除去装置は、従来装置と同様に冷却下着に水
を循環する循環システムに組込まれ、体熱で加熱された
冷却水と水素吸蔵合金とがアキュムレータを介して接触
する方式でもよく、あるいは、循環システムの水を介す
ることなく、体熱を直接に水素吸蔵合金のアキュムレー
タに伝える方式でもよい。

【００１０】

【作用】本発明では、放熱部から余剰の体熱は放出され
る。また、生体の体熱は水素吸蔵合金に伝達され、水素
吸蔵合金は水素を解離し、蓄熱作用を奏する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。この宇宙服用体熱除去装置は、船外用宇宙服に適用
したものであり、図２に示す構造と同様に、水路１０が
巡らされた冷却下着１と、冷却下着１の水路１０に水を
循環させる循環システム２とからなる。ここで、循環シ
ステム２は、前述同様に、冷却下着１の水路１０につな
がる循環路２０と、冷却下着１の水路１０に水を送る水
ポンプ２１と、水タンク２２と、弁２４と、船内システ
ムへのインターフェイス２５とをもつ。

【００１２】ただし、本実施例の宇宙服用体熱除去装置
にかかる熱交換器４はその構造が図３に示す従来装置と
は異なる。この熱交換器４は、図１に示す様に、水素吸
蔵合金５と、水素吸蔵合金５を収納する収納室６０をも
つ密閉容器状のアキュムレータ６と、体熱を放出するた
めの放熱部７と、凝縮室８２をもつ凝縮部８とで構成さ
れている。前記した循環システム２の循環路２０は、放
熱部７にろう付けされたパイプ部２０ｍの水通路２０ａ
と、アキュムレータ６の外周面に巻回され且つろう付け
されたパイプ部２０ｎの水通路２０ｂと、凝縮部８にろ
う付けされたパイプ部２０ｒの水通路２０ｃとをもつ。

【００１３】水素吸蔵合金５はランタンーニッケル系か
らなり、粉粒状である。なお水素吸蔵合金５の総重量は
約３０ｋｇ程度である。アキュムレータ６は高圧に耐え
得る様に鋼で形成されている。アキュムレータ６には導
管６ａを介して安全弁６０が装備されている。放熱部７
は熱伝導性を考慮してアルミニウム系合金で形成され、
板状であり、宇宙空間Ｐに対面している。凝縮部８は耐
腐食性を考慮してステンレス鋼で形成されている。

【００１４】さて宇宙服を着た生体が宇宙船外で活動す
ると、熱は図２に示す冷却下着１の水路１０を流れる水
に吸収され、その水は暖まる。そしてその暖まった水（
通常３０度Ｃ程度）は循環システム２の水ポンプ２１に
より図１に示す矢印Ｘ１方向に循環システム２の一部で
ある水通路２０ａ内を流れ、放熱部７に熱を伝達する。 そして、放熱部７は宇宙空間Ｐに熱を放出する。なお本
実施例では除熱量の半分以上は放熱部７で除熱される。 この様にして水通路２０ａ内の水は冷却されて矢印Ｘ２
方向に流れ、アキュムレータ６に至る。更に、水は水通
路２０ｂ内をアキュムレータ６の回りを回りつつ流れ更
に、水は水通路２０ｃ内を流れ、循環システム２の水路
１０に戻る。

【００１５】ところで水素吸蔵合金５から水素が解離さ
れるときには、吸熱するので、水通路２０ｂ内の水は１
０〜２０度Ｃ程度に冷却される。これにより水素吸蔵合
金５は蓄熱する。このようにして宇宙服を着た生体は適
切な温度に維持される。なお、水素吸蔵合金５から水素
の解離が進行して、アキュムレータ６内の圧力ガ安全弁
６０のリリーフ圧まで上昇すると、安全弁６０は自動的
に開放し、過剰の水素を放出するので、アキュムレータ
６の破裂を防止でき、安全ならしめ得る。また、宇宙服
内の空気はファンによって矢印Ｘ５方向に空気通路８１
内を流れ、凝縮室８２に流入し、冷却されて矢印Ｘ６方
向に空気通路８１内を流れ、宇宙服に戻る。このとき凝
縮室８２内で水が凝縮される。

【００１６】また船外活動が終了したら、アキュムレー
タ６内の圧力は高くなっているので、宇宙船内にて水通
路２０に冷たい水を流し、アキュムレータ６内の水素を
水素吸蔵合金５に吸蔵させて水素吸蔵合金５を再生する
。以上説明した様に本実施例では、水素吸蔵合金５の蓄
熱作用を利用して、冷却下着１を循環する水を冷却する
ことができ、宇宙服の冷却下着１を着た生体の温度上昇
を抑えることができる。また図３に示す従来とは異なり
、汚染物質である水、水蒸気が放熱部７から放出される
こともないので、宇宙空間の汚染を防止でき、また、水
、水蒸気を消費しないので、月面基地や宇宙ステーショ
ンでの長期滞在中における船外活動にも適する。

【００１７】更に本実施例では放熱部７からの熱輻射作
用と水素吸蔵合金５による蓄熱作用の双方を利用してい
るので、水素吸蔵合金５の重量、容積の増加を防止でき
る利点、更にまた、宇宙船内で水素吸蔵合金５を再生す
る時間を短縮できる利点、放熱部７の放熱面積の小型化
を図り得る利点が得られる。ところで、放熱部７からの
熱輻射だけで、水通路２０ａの水を冷やすことも考えら
れるが、この場合には、体熱発散の最大量約６００Ｗ（
生体が激しい活動をしている時の体熱発散量）を放出す
るには放熱部７の表面積を極めて大きくせねばならず、
宇宙服を着た生体（通常、宇宙飛行士）が背中に背負な
くなる問題がある。また放熱部７の表面積が小さいと、
生体が活動できる温度（１０〜３０度Ｃ）まで冷却でき
ない問題がある。この点本実施例では前述した様に放熱
部７を小形化できるので、生体の背中に充分に背負うこ
とができる。

【００１８】また生体の活動場所の如何によっては、太
陽光線を放熱部７が受け、放熱部７か受熱することもあ
る。この点本実施例では、放熱部７が受けた熱により水
通路２０ａ内の水の温度が上昇しても、水素吸蔵合金５
の水素解離により水は吸熱されるので、冷却下着１に戻
る水温の上昇を抑えることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の宇宙服用体熱除去装置では、水
素吸蔵合金の蓄熱作用を利用して、宇宙服内の生体の温
度上昇を抑えることができる。更に本発明の宇宙服用体
熱除去装置では、放熱部からの熱輻射作用と水素吸蔵合
金の蓄熱作用の双方を利用しているので、水素吸蔵合金
の重量、容積の増大、放熱部の放熱面積の増大を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換器の断面図である。

【図２】冷却下着の冷却構造を示す構成図である。

【図３】従来の熱交換器の断面図である。

【符号の説明】

図中、１は冷却下着、４は熱交換器、５は水素吸蔵合金
、６はアキュムレータ、７は放熱部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　宇宙服または宇宙服に装備される基部
   に配設されるものであり、体熱を放出する放熱部と、体
   熱で水素を解離する水素吸蔵合金と、水素吸蔵合金を密
   閉したアキュムレータと、で構成されていることを特徴
   とする宇宙服用体熱除去装置。