JPH0448904A

JPH0448904A - 低重力下用の気泡除去装置

Info

Publication number: JPH0448904A
Application number: JP15943190A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Imai; 良二今井; Toshikazu Yano; 歳和矢野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-02-18
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2929668B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は宇宙基地等の低重力下で使用される気泡除去
装置に関し、冷却系統等の配管内の液体に含まれる気泡
を分離し、気泡のみを外部に排出するとともに、液体を
元の冷却系統等の配管に戻すことができるようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

宇宙船や宇宙基地等では、搭載されている機器や居住空
ｕ１ｊの温度を所定に保つ必要がら熱交換器等を備えた
熱制御系ループが設置され、外部に放熱等を７７うよう
にしている。

この熱制御系ループでは、例えば第１図に示すように、
熱交換楳体としてフロンや水等の液体が使用され、機器
１などを冷却するための熱回収用の熱交換器２と宇宙空
間などへの放＃１ｍの熱交換器３との間を配管４で連通
させてポンプ５で楯環する形式が採用されることが多い
。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような熱Ｒ８ｊ御系ループでは、配管４などの補修
や交換後に、冷媒を充填しなければならないが、Ｌり住
空間などで配管４内の冷媒中に気泡が混入すると、ポン
プ５のキャビテーションによる寿命の短縮化を招いたり
、振動によって無重力環境の悪化を招き、実験などに支
障をきたす恐れがあるという問題がある。

そこで、混入した気泡を除去する必要があるが、宇宙船
や宇宙基地等は、重力がほとんど作用しない低重力下で
あり、地上の場合のように、気体と液体との比重差を利
用して気液分離を行うことが出来ず、例えば気液混合流
体自体の旋回流を利用した気泡分離装置ｆ　（Ｂ　Ｅ　
Ｓ　：　Ｂｕｂｂｌｅ　ｌＥＩｌｓｉｎａＬｉｏｎＳｙ
ｓｔｅｍ　）が用いられ、中心部に気泡を集めて排出さ
せるようにすることを考えている。

ところが、この気液分離装置では、分離された気泡を排
出すると、僅かではあるが、液体も一緒に排出されてし
まい、宇宙空間では簡単に得ることができない貴重な水
等が失われてしまうという問題がある。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、低重力下であっても気泡を分離して気泡だけを排
出することができるとともに、分離された液体を回収し
て元のループに戻すことができる低重力下用の気泡除去
装置を提供しようとするものである。

［ｊｌｌｉを解決するための手段〕上記問題点を角イ決するためこの発明の低重力下用の気
泡除去装置は、気液混合流体を流入させる流体流入管を
円筒本体の接線方向に備え、この円筒本体に、流入する
気液混合流体の旋回流によって中心部に集められた気泡
を排出する気泡排出管を取付け、この気泡排出管に、分
離された気泡中に含まれる液体と気体とを表面張力によ
って分離する分離器本体を接続し、この分Ｎ器本体に分
離された気体を外部に排出する排出管を取付けるととも
に、分離された液体を戻す戻り管を設けたことを特徴と
するものである。

〔作　用〕

この低重力下用の気泡除去装置によれば、気液混合流体
を円筒本体に接線方向から入れて旋回流を作り、気泡を
中央部に集めて気泡排出管から排出するようにして第１
段階の分離を行い、続いてこの分離された気泡を構成す
る液体と気体とを分離器本体に入れて表面張力を利用し
て強制的に分離するようにして第２段階の分離を行って
、気体だけを排出管から外部に排出するようにし、分離
された液体を戻り管から元のループに戻すことができる
ようにしている。

したがって、宇宙空間などの低重力下においても気泡を
液体中から除去することができるとともに、貴重な液体
を完全に分離して元の系に戻して再利用することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図〜第３図はこの発明の低重力下用の気泡除去装置
の一実施例にかかり、第１図は概略構成図、第２図（ａ
）　、　（ｂ）は気泡分離装置部分の縦断面図及び横断
面図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は表面張力式の気液分
離器部分の縦断面図及び横断面図である。

この発明の低重力下用の気泡除去装置１０は、例えば第
１図に示すように、熱！１り御系ループ中の放熱用熱交
換器３とポンプ５との間に設置され、配管４などに混入
した気泡を除去する。

この低重力下用の気泡除去装置１０は、気液混合流体自
体の旋回流によって気泡を中心部に集めて分離排出する
気泡分離装置部分１１と、分離された気泡をさらに表面
張ツノを利用して気体と液体に分離する気液分１１ｉ１
器部分１２とで構成されており、２段階の分離が行われ
るようになっている。

気泡分離装置部分１１は、ｖＢ２図（ａ）、（ｂ）　ニ
縦断面構造及び横断面構造を示すように、円筒本体１３
を細えており、この円筒本体１３の底部側面に接線方向
に配置されて流体流入管１４が取付けられるとともに、
底部中央に気泡Ｍ出資】５が取付けられ、さらに、上端
に液体排出管１６が取付られている。

そして、流体流入管１４が放熱用熱交換器２の出［１側
の配管４と接続され、気泡悶出資１５が気液分１１！器
部分１２に、液体排Ｈ１管１６がポンプ５の吸込側に、
それぞれ接続されている。

したがって、流体流入管］４から気液混合流体が流入す
ると、流体は円筒本体】３内を旋回流となって１打する
が、旋回流によって流体に遠心力が作用するため旋回中
心の圧力が低下し、次第に中央部に気泡Ｂが集合する。

集合した気泡Ｂは、ａ（重力下であることから比重差で
」ニ封することがなく、底部の気泡排出管１５かられず
かな液体とともに気液分離器部分１２に送られる。また
、気泡Ｂが分離された後の液体は、ポンプ５の吸引力に
よって液体排出管１６から熱３．ＪＪｉ系ループに戻さ
れる。

わずかな液体とともに気泡が送られる気液分離器部分１
２は、第３図（ａ）　、（ｂ）に縦断面構造及び横断面
構造を示すように、例えばベーン式表面張力タンクで構
成され、球形の分Ｍ器本体１７を備えている。

この分離器本体１７には、内部の中央部にバイブ１８が
取付けられており、内部が二重管構造とされ、内外２つ
の流路１９．２０に仕切られるとともに、分離器本体１
７の外部で、内側の流路１９に流入管２１が接続され、
外側の流路２０に戻り管２２が接続されている。このバ
イブ１８の根元近くには、外側の流路２０に連通ずる孔
２０ａが形成されており、気泡が分離された液体を戻す
ことができるようになっている。なお、二重管構造のバ
イブ１８の先端では、内側の流路１９は分Ｎ器本体１７
と連通しており、外側の流路２０は閉塞している。

さらに、分離器本体１７内のバイブ１８の外側部には、
板状のベーン２３が放射状に突き出して分Ｎ器本体１７
の内壁面との間に上部程広く空間が明けられて取付けら
れている。

また、分離器本体１７の頂部には、分離された気泡Ｂを
宇宙空間などの外部に排出するための排出管２４が内側
に突き出して設けられている。

さらに、第１図に示すように、分離器本体１７内部内側
に差圧検出器２５を設けるとともに、この排出管２４の
分ＡＩ器本体１７の外部に自動弁２６が設けられており
、分離器本体１７内部の圧力と外部との差圧を検出して
気泡Ｂの有無を判定し、気泡Ｂが溜まったときにのみ自
動弁２６を開くことができるようにしである。

したがって、流入管２１からバイブ１８の内側の流路１
９を介して気泡分離装置部分１〕て分１＃されて作かに
液体を含む気液混合流体か／Ｉ）＃１器本体１７に入れ
られると、ベーン２３部分に溜まることなり、分離器本
体］７の内壁とベーン２３との間で気泡Ｂに表面張力が
作用するカー気泡Ｂの下側で曲！Ｉ　ｎ’径が上側より
小さいため、下側の表面張力がより人きくな−）て気泡
Ｂを上刃に移動させ、気泡Ｂと液体を分離する。

そして、気泡Ｂが分離されて残ったわずかなｌＩ＆体は
バイブＩ８の根元近くの孔２０ａから外側の流路２０及
び戻り管２２を介して熱制御系ループのポンプ５の吸込
側の配管４に戻され、再利用される。

一方、分離されて１０部に溜まった気泡Ｂは、差圧検出
器２５による分離器本体１７Ｉｒｉ部の圧力と外部の圧
力との差から気泡Ｂの存（１″が判定されると、祐出資
２４の自動弁２６が開かれ、真空状態の宇宙空１７ｆｌ
に排出されるようになっており、確実に液体の紡出を防
市する。

このように旋回流を利用した気泡分離装置部分１１によ
る第１段階の気泡Ｂの分離の後、表面張力を利用して気
液分離器部分１２で第２段階の気液分離を行うようにし
ているので、液体に混入している気泡Ｂだけを確実に分
離することができ、しかも分離後の液体を戻り管２２を
介して再び利用することができ、貴重な液体をｈＬ！、
出することがない。

なお、上記実施例では、表面張力を利用して気泡を分離
する分＃１器本体としてベーン式のもので説明したが、
これに限らず、メツシュを用いて表面張力を生ヒさせる
ものであっても良い。

また、この発明の要旨を変更しない範囲で各構成要素に
変更を加えるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の低重力下用の気泡除火装置によれば、気液混合流体
を円筒本体に接線方向から入れて旋回流を作り、気泡を
中央部に集めて気泡排出管から排出するようにして第１
段階の分離を行い、続いてこの分離された気泡を構成す
る液体と気体とを分離器本体に入れて表面張力を利用し
て強制的に分離するようにして第２段階の分離を行うよ
うにしたので、気泡だけを排出管から外部に排出するこ
とができるとともに、分離された液体を戻り管から元の
ループに戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の低重力下用の気泡除去装置
の一実施例にかかり、第１図は概略構成図、第２図（ａ
）　、（ｂ）は気泡分離装置部分の縦断面図及び横断面
図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は表面張力式の気液分離
器部分の縦断面図及び横断面図である。１０・・・低重力用の気泡除去装置、１１・・・気泡分
離装置部分、１２・・・気液分離器部分、１３・・・円
筒本体、１４・・・流体流入管、１５・・、気゛泡排出
管、１６・・・液体排出管、１７・・・分離器本体、１
８・・・パイプ、１９．２０・・・流路、２１・・・流
入管、。２２・・・戻り管、２２ａ：孔、２３・・・ベーン、２
４・・・排出管、２５・・・差圧検出器、２６・・・自
動弁、Ｂ・・・気泡。出願人　　石川島播■重工業株式会社１・・・機器２・・・熱回収用の熱交換器、３・・・放
熱用の熱交換器、４・・・配管、５・・・ポンプ、区「０

Claims

【特許請求の範囲】

気液混合流体を流入させる流体流入管を円筒本体の接線
方向に備え、この円筒本体に、流入する気液混合流体の
旋回流によって中心部に集められた気泡を排出する気泡
排出管を取付け、この気泡排出管に、分離された気泡中
に含まれる液体と気体とを表面張力によって分離する分
離器本体を接続し、この分離器本体に分離された気体を
外部に排出する排出管を取付けるとともに、分離された
液体を戻す戻り管を設けたことを特徴とする低重力下用
の気泡除去装置。