JPH0549809A - Gas-liquid separator for under-micro gravity use - Google Patents

Gas-liquid separator for under-micro gravity use

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JPH0549809A
JPH0549809A JP19924291A JP19924291A JPH0549809A JP H0549809 A JPH0549809 A JP H0549809A JP 19924291 A JP19924291 A JP 19924291A JP 19924291 A JP19924291 A JP 19924291A JP H0549809 A JPH0549809 A JP H0549809A
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正夫 古川
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亨 飯田
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康夫 石井
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圭治 村田
Yoshiro Miyazaki
芳郎 宮崎
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  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a gas-liquid separator for under-micro gravity use when there remains no bubble in the gas-liquid separating mechanism and time gas- liquid interfaces are made even. CONSTITUTION:A gas-liquid separating mechanism 26 where medium liquid 23 and noncondensable gas existing in a vessel 22 are separated from each other and the separated medium liquid 23 and gas are held in a medium liquid holding zone 24 and a gas holding zone 25 installed in the vessel 22, respectively, is provided. The gas-liquid separating mechanism 26 makes the medium liquid holding zone 24 communicate with the gas holding zone 25 and simultaneously is equipped with plural capillary passages 28 whose passage cross-sectional area monotonously increases toward the gas holding zone 25 from the medium liquid holding zone 24 and a communicating passage 30 making the ends placed on the medium liquid holding zone 24 side of the capillary passage 28 communicate with each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気液分離装置に係り、
特に微小重力下用の気液分離装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas-liquid separator,
In particular, it relates to a gas-liquid separator for microgravity.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の宇宙空間の利用には目ざましいも
のがあり、より大型の宇宙構造物の打ち上げや建設が行
われようとしている。このように宇宙構造物が大型化し
たり、その中での活動が複雑多岐になったりすると、内
部で発生した熱を如何にして処理するかが問題となる。
2. Description of the Related Art Recently, there has been a remarkable use of outer space, and a larger space structure is being launched or constructed. When the space structure becomes large and the activities in it become complicated and diversified, how to handle the heat generated inside becomes a problem.

【0003】ところで、宇宙機や宇宙基地の除熱処理シ
ステムとしては、相変化を伴う熱輸送媒体、たとえばフ
ロン、アンモニア、水などの流れを使って熱を輸送する
二相流体ループ排熱システムが有望視されている。
By the way, as a heat treatment system for a spacecraft or a space station, a two-phase fluid loop exhaust heat system that transports heat by using a flow of a phase-change heat transport medium such as CFC, ammonia or water is promising. Is being watched.

【0004】この二相流体ループ排熱システム、通常、
図4に示すように構成される。すなわち、この排熱シス
テムは、受熱部を構成するコールドプレート(蒸発器)
1と、排熱部を構成するラジエータヘッダ(凝縮器)2
と、蒸気ライン3と、液ライン4と、ポンプ5とで熱輸
送媒体循環ループが構成され、このループにアキュムレ
ータ6が接続される。
This two-phase fluid loop waste heat system, typically
It is configured as shown in FIG. That is, this exhaust heat system is a cold plate (evaporator) that constitutes the heat receiving part.
1 and a radiator header (condenser) 2 that constitutes a heat exhausting unit
The vapor line 3, the liquid line 4, and the pump 5 constitute a heat transport medium circulation loop, and the accumulator 6 is connected to this loop.

【0005】液ライン4に設けられたポンプ5によって
コールドプレート1内に送られた媒体液は、種々の機器
から受熱して蒸発し、蒸気となって蒸気ライン3を流れ
た後にラジエータヘッダ2に流入する。ここで、蒸気は
凝縮・液化して熱を放出し、液ライン4を通って再びコ
ールドプレート1に送られる。
The medium liquid sent into the cold plate 1 by the pump 5 provided in the liquid line 4 receives heat from various devices, evaporates, becomes vapor, and flows in the vapor line 3 and then to the radiator header 2. Inflow. Here, the vapor is condensed and liquefied to release heat, and is sent to the cold plate 1 again through the liquid line 4.

【0006】搭載機器の温度を許容範囲内に維持するた
めには、ループの動作温度をある範囲内に保持する必要
がある。この保持はアキュムレータ6によって行われ
る。すなわち、アキュムレータ6は、ループ内の媒体液
量を変化させることにより、ループ内の蒸気温度を調整
する装置である。
In order to maintain the temperature of the onboard equipment within the allowable range, it is necessary to keep the operating temperature of the loop within a certain range. This holding is performed by the accumulator 6. That is, the accumulator 6 is a device that adjusts the vapor temperature in the loop by changing the amount of medium liquid in the loop.

【0007】図5にはアキュムレータ6による蒸気温度
制御の原理が示されている。アキュムレータ6内の媒体
液をループ内に押し出してループ内の媒体液の量を増加
させると、ラジエータヘッダ2内の液量が増え、このラ
ジエータヘッダ2内の液体7で閉塞された部分(以後、
液閉塞部と呼称する。)8が増大する。液閉塞部8が増
加すると、ラジエータヘッダ2の凝縮器としての機能が
低下し、この結果、ループ内の蒸気温度が上昇する。ま
た、逆に、ループ内の媒体液をアキュムレータ6内に一
部回収して液閉塞部8を小さくすると、ラジエータヘッ
ダ2の放熱能力が増大し、蒸気温度が低下する。アキュ
ムレータ6は、上述した原理で、二相流体ループ内の蒸
気温度を変化させ、これによって動作温度、つまり搭載
機器の温度を一定範囲に保持する役目を果たしている。
FIG. 5 shows the principle of steam temperature control by the accumulator 6. When the medium liquid in the accumulator 6 is pushed out into the loop to increase the amount of the medium liquid in the loop, the liquid amount in the radiator header 2 increases, and the portion blocked by the liquid 7 in the radiator header 2 (hereinafter,
It is called a liquid blocking part. ) 8 increases. When the liquid blocking portion 8 increases, the function of the radiator header 2 as a condenser decreases, and as a result, the vapor temperature in the loop rises. On the contrary, if a part of the medium liquid in the loop is collected in the accumulator 6 to make the liquid blocking portion 8 smaller, the heat dissipation capability of the radiator header 2 is increased and the steam temperature is lowered. The accumulator 6 changes the steam temperature in the two-phase fluid loop based on the above-described principle, and thereby serves to keep the operating temperature, that is, the temperature of the mounted device within a certain range.

【0008】上記のような役目を果たすアキュムレータ
6にあっては、ループへの媒体液の出し入れに際し、媒
体液のみを出し入れし、気体成分については出し入れし
ない機能を備えている必要がある。このようなことか
ら、微小重力下用のアキュムレータ6は、通常、図6に
示すように構成されている。すなわち、アキュムレータ
6は、ベッセル11と、このベッセル11内に存在する
媒体液12と不凝縮性の気体成分とを表面張力の作用で
分離し、分離された媒体液12をベッセル11内の図中
下方に設定された媒体液保持領域13に、また分離され
た気体成分をベッセル11内の図中上方に設定されたガ
ス保持領域14に保持する気液分離機構15と、ガス保
持領域14の圧力を調整する圧力調整機構16とで構成
されている。そして、ベッセル11を構成している壁に
は、媒体液保持領域13に通じる関係にチャンネル17
が設けてあり、このチャンネル17は図示しない二相流
体ループに接続される。
In the accumulator 6 that fulfills the above-mentioned role, it is necessary to have a function of taking in and out only the medium liquid and not taking in and out the gas component when the medium liquid is taken in and out of the loop. For this reason, the accumulator 6 for microgravity is usually constructed as shown in FIG. That is, the accumulator 6 separates the vessel 11, the medium liquid 12 present in the vessel 11 and the non-condensable gas component by the action of surface tension, and the separated medium liquid 12 in the vessel 11 in the figure. A gas-liquid separating mechanism 15 for holding the medium liquid holding region 13 set downward and a separated gas component in a gas holding region 14 set upper in the figure in the vessel 11, and the pressure of the gas holding region 14. And a pressure adjusting mechanism 16 for adjusting Then, on the wall forming the vessel 11, the channel 17 is connected to the medium liquid holding area 13.
And the channel 17 is connected to a two-phase fluid loop (not shown).

【0009】気液分離機構15は、表面張力の作用で媒
体液12と気体成分とを分離し、かつ媒体液保持領域1
3を形成するために、通常、毛細管作用を呈するメッシ
ュ材18や多孔質材等で形成されている。
The gas-liquid separating mechanism 15 separates the medium liquid 12 and the gas component by the action of the surface tension, and the medium-liquid holding region 1
In order to form No. 3, it is usually made of a mesh material 18 having a capillary action, a porous material, or the like.

【0010】一方、圧力調整機構16としては、加圧ガ
スを供給するガス供給源およびループ内の圧力とベッセ
ル11内の圧力とを等しくするための均圧管等からなる
加圧ガス駆動方式のもの、あるいはベッセル11の内面
の一部に加熱・冷却面を設け、媒体液を蒸発あるいは媒
体蒸気を凝縮させてベッセル11内の圧力を変化させる
熱駆動方式のもの等が用いられている。
On the other hand, the pressure adjusting mechanism 16 is of a pressurized gas drive type which comprises a gas supply source for supplying a pressurized gas and a pressure equalizing pipe for equalizing the pressure in the loop and the pressure in the vessel 11. Alternatively, a heat-driving system or the like in which a heating / cooling surface is provided on a part of the inner surface of the vessel 11 and the pressure in the vessel 11 is changed by evaporating the medium liquid or condensing the medium vapor is used.

【0011】上記のように構成されたアキュムレータ6
は次のように作用する。すなわち、ループへ媒体液を充
填するときやループ内の蒸気温度を上げるときには、圧
力調整機構16によってベッセル11内の圧力がループ
内の圧力よりも高くなるように制御される。この制御に
よって、媒体液保持領域13に保持されている媒体液1
2がチャンネル17を介してベッセル11外へ押し出さ
れる。一方、ループから媒体液12を回収するときやル
ープ内の蒸気温度を下げるときには、圧力調整機構16
によってベッセル11内の圧力がループ内の圧力より低
くなるように制御される。この制御によって、ループか
らチャンネル17を介して媒体液が媒体液保持領域13
に吸入される。
Accumulator 6 constructed as described above
Works as follows. That is, when the medium liquid is filled in the loop or when the vapor temperature in the loop is increased, the pressure adjusting mechanism 16 controls the pressure in the vessel 11 to be higher than the pressure in the loop. By this control, the medium liquid 1 held in the medium liquid holding region 13
2 is pushed out of the vessel 11 via the channel 17. On the other hand, when recovering the medium liquid 12 from the loop or lowering the vapor temperature in the loop, the pressure adjusting mechanism 16
Is controlled so that the pressure in the vessel 11 is lower than the pressure in the loop. By this control, the medium liquid is transferred from the loop through the channel 17 to the medium liquid holding region 13
Inhaled into.

【0012】しかしながら、上記のように構成された微
小重力下用のアキュムレータ6にあっては次のような問
題があった。すなわち、宇宙空間のような微小重力下で
は、液中に存在する気泡には浮力が作用しない。このた
め、気液分離機構15をメッシュ材18や多孔質材で形
成した従来のアキュムレータ6では、図7に示すよう
に、一旦、気液分離機構15の中に不凝縮性ガスの気泡
19が巻き込まれると、この気泡19はそのまま残存す
る。このため、媒体液12を押し出すときに、不凝縮性
ガスの気泡19が媒体液12とともにベッセル11の外
に押し出される虞があった。また、媒体液保持領域13
に保持されている液量が媒体液保持領域13の保持容量
に比べて少ない場合には、図8に示すように、気液界面
20の位置が不揃いになり、ベッセル11内の圧力を変
化させた際に保持液レベルの低い箇所でベッセル11内
とループとが連通し、ベッセル11内とループ内とが均
圧化して、媒体液12の排出あるいは吸入ができなくな
る虞があった。
However, the accumulator 6 for microgravity constructed as described above has the following problems. That is, under microgravity such as outer space, buoyancy does not act on bubbles existing in the liquid. Therefore, in the conventional accumulator 6 in which the gas-liquid separation mechanism 15 is formed of the mesh material 18 or the porous material, the non-condensable gas bubbles 19 are once formed in the gas-liquid separation mechanism 15 as shown in FIG. When caught, this bubble 19 remains as it is. Therefore, when the medium liquid 12 is pushed out, the bubbles 19 of the non-condensable gas may be pushed out of the vessel 11 together with the medium liquid 12. In addition, the medium liquid holding area 13
If the amount of liquid retained in the medium is smaller than the retention capacity of the medium liquid retaining region 13, the positions of the gas-liquid interface 20 become uneven as shown in FIG. 8, and the pressure inside the vessel 11 is changed. In that case, there is a possibility that the inside of the vessel 11 and the loop communicate with each other at a portion where the retentate level is low, the pressure inside the vessel 11 and the inside of the loop are equalized, and the medium liquid 12 cannot be discharged or sucked.

【0013】以上は二相流体ループ排熱システムに組込
まれるアキュムレータについて説明したが、微小重力下
用の液体充填回収装置についても同様のことが言えた。
すなわち、微小重力下では地上とは違って媒体液の重力
によるヘッド圧を利用できない。このため、組立て完了
後に機器に媒体液を充填したり、また保守点検時などに
おいて機器から媒体液を回収したりするときには、上述
したアキュムレータと同様の気液分離機構を使用して行
われるが、これらの装置にあっても同様の問題があっ
た。
Although the accumulator incorporated in the two-phase fluid loop heat removal system has been described above, the same can be said for the liquid filling and recovering device for microgravity.
That is, under microgravity, unlike the ground, the head pressure due to the gravity of the medium liquid cannot be used. Therefore, when the device is filled with the medium liquid after the assembly is completed, or when the medium liquid is collected from the device at the time of maintenance and inspection, the same gas-liquid separation mechanism as the accumulator described above is used. These devices had the same problem.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、表面張力
を利用して媒体液と気体とを分離する従来の、いわゆる
微小重力下用の気液分離装置にあっては、分離保持され
た媒体液中に不凝縮性のガスが巻き込まれると、このガ
スが媒体液中に残存するため、ベッセル内の圧力を高め
た際に上記ガスがベッセルの外に押し出される問題があ
った。また、気液界面の位置が不揃いになるため、ベッ
セル内の圧力を変化させた際に保持液レベルの低い箇所
で不凝縮性のガスがベッセルの外に押し出され、媒体液
の排出・吸入ができなくなる問題があった。そこで本発
明は、上述した不具合を解消できる気液分離機構を備え
た微小重力下用の気液分離装置を提供することを目的と
している。
As described above, in the conventional so-called microgravity gas-liquid separator for separating the liquid medium and the gas by utilizing the surface tension, the separated and held medium is used. When a non-condensable gas is entrained in the liquid, this gas remains in the medium liquid, so that there is a problem that the gas is pushed out of the vessel when the pressure inside the vessel is increased. In addition, since the position of the gas-liquid interface becomes uneven, when the pressure inside the vessel is changed, the non-condensable gas is pushed out of the vessel at the place where the retentate level is low, and the medium liquid is discharged / inhaled. There was a problem that I could not do it. Therefore, an object of the present invention is to provide a gas-liquid separation device for microgravity, which is provided with a gas-liquid separation mechanism capable of solving the above-mentioned problems.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ベッセルと、このベッセル内に存在する
液体とガスとを分離し、分離された液体とガスとを上記
ベッセル内に設定された液体保持領域とガス保持領域と
に保持させる気液分離手段とを備えた微小重力下用の気
液分離装置において、前記気液分離手段が、前記液体保
持領域と前記ガス保持領域とを通じさせるとともに上記
液体保持領域から上記ガス保持領域に向かうにしたがっ
て通路断面積が単調に増加する複数の毛細管通路と、こ
れら毛細管通路の前記液体保持領域の側に位置する端部
間を連通させる連通路とを備えている。
In order to achieve the above object, the present invention separates a vessel from a liquid and a gas present in the vessel, and separates the separated liquid and gas into the vessel. In a gas-liquid separating device for microgravity, which is provided with a gas-liquid separating means for holding the set liquid holding area and gas holding area, the gas-liquid separating means includes the liquid holding area and the gas holding area. And a plurality of capillary passages whose cross-sectional areas monotonically increase from the liquid holding region toward the gas holding region, and a communication connecting the ends of the capillary passages located on the liquid holding region side. And a passage.

【0016】[0016]

【作用】複数の毛細管通路は、液体保持領域からガス保
持領域に向かうにしたがって通路断面積が単調に増加す
るように設けられている。したがって、各毛細管通路に
保持される液体の気液界面の曲率は、毛細管通路内の気
液界面位置に応じて毛細管通路の延びる方向に単調に変
化することになる。このため、毛細管通路に不凝縮性の
ガスからなる気泡が巻き込まれても、表面張力の作用に
よって通路断面積の小さい方から通路断面積の大きい方
へと通路に沿った力が気泡に作用する。この結果、気泡
が毛細管通路からガス保持領域へと自動的に排出され
る。
The plurality of capillary passages are provided so that the cross-sectional area of the passages monotonically increases from the liquid holding region toward the gas holding region. Therefore, the curvature of the gas-liquid interface of the liquid held in each capillary passage monotonously changes in the extending direction of the capillary passage according to the position of the gas-liquid interface in the capillary passage. Therefore, even if bubbles of non-condensable gas are caught in the capillary passage, the force along the passage from the smaller passage cross-sectional area to the larger passage cross-sectional area acts on the bubbles due to the effect of surface tension. .. As a result, bubbles are automatically expelled from the capillary passage into the gas retention area.

【0017】また、複数の毛細管通路は、液体保持領域
の側に位置する端部同志が連通路によって通じているの
で、気液分離や液体回収などの際に、各毛細管通路の気
液界面の位置が不揃いになろうとしても、毛細管力の差
によって、連通路を通して気液界面レベルの高い毛細管
通路から気液界面レベルの低い毛細管通路への液の流れ
が生じ、この結果、気液界面位置の不揃いが自動的に解
消される。したがって、浮力の働かない微小重力下で
も、ガスの混入が起こらず、しかも気液界面位置の揃っ
た気液分離が可能となる。
Further, since the end portions of the plurality of capillary passages located on the liquid holding region side communicate with each other by a communication passage, the gas-liquid interface of each capillary passage is separated at the time of gas-liquid separation or liquid recovery. Even if the positions are attempted to be misaligned, due to the difference in the capillary force, liquid flows from the capillary passage having a high gas-liquid interface level to the capillary passage having a low gas-liquid interface level through the communication passage, resulting in a gas-liquid interface position. The irregularities of are automatically resolved. Therefore, even under microgravity where buoyancy does not work, gas mixture does not occur, and gas-liquid separation with a uniform gas-liquid interface position is possible.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1には本発明に係る気液分離装置を直方
体型のアキュムレータ21に適用した例の一部切欠斜視
図が示されており、図2には同アキュムレータ21を図
1におけるA−A線に沿って矢印方向に見た断面図が示
されている。
FIG. 1 shows a partially cutaway perspective view of an example in which the gas-liquid separator according to the present invention is applied to a rectangular parallelepiped type accumulator 21, and FIG. 2 shows the accumulator 21 at A- in FIG. A sectional view taken along line A and viewed in the direction of the arrow is shown.

【0020】アキュムレータ21は、内面の濡れ性が非
常に良好な部材で直方体状に形成されたベッセル22
と、このベッセル22内に存在する媒体液23と不凝縮
性のガスとを表面張力の作用で分離し、分離された媒体
液をベッセル22内の図中下方に設定された媒体液保持
領域24に、また分離されたガスをベッセル22内の図
中上方に設定されたガス保持領域25に保持する気液分
離機構26と、ガス保持領域25の圧力を調整する図示
しない圧力調整機構とで構成されている。そして、ベッ
セル22を構成している壁には、媒体液保持領域24に
通じる関係にチャンネル27が設けてあり、このチャン
ネル27は図示しない、たとえば二相流体ループに接続
されている。
The accumulator 21 is a vessel 22 formed in a rectangular parallelepiped shape by a member whose inner surface has very good wettability.
And the medium liquid 23 present in the vessel 22 and the non-condensable gas are separated by the action of the surface tension, and the separated medium liquid is set in the medium liquid holding area 24 in the lower part of the drawing in the drawing. In addition, a gas-liquid separation mechanism 26 that holds the separated gas in a gas holding region 25 set in the vessel 22 at the upper side in the drawing, and a pressure adjusting mechanism (not shown) that adjusts the pressure of the gas holding region 25 Has been done. A channel 27 is provided on the wall forming the vessel 22 so as to communicate with the medium liquid holding area 24, and the channel 27 is connected to a not-illustrated, for example, two-phase fluid loop.

【0021】気液分離機構26は、媒体液保持領域24
とガス保持領域25とを通じさせるとともに媒体液保持
領域24からガス保持領域25に向かうにしたがって通
路断面積が単調に増加する複数の毛細管通路28と、こ
れら毛細管通路28の媒体液保持領域24の側に位置す
る端部29間を連通させる連通路30とで構成されてい
る。
The gas-liquid separation mechanism 26 includes a medium liquid holding area 24.
A plurality of capillary passages 28 whose passage cross-sectional area monotonously increases from the medium liquid holding region 24 toward the gas holding region 25, and the side of the medium liquid holding region 24 of these capillary passages 28. And a communication passage 30 that communicates between the end portions 29 positioned at.

【0022】複数の毛細管通路28は、ベッセル22の
側壁22aと該側壁22aに対向する図示しない側壁と
の間に、媒体液保持領域24からガス保持領域25に向
かうにしたがって厚さが単調に減少する複数の板材31
を液相と気相との境界面方向に平行に等間隔に並べて構
成されている。したがって、各毛細管通路28は、通路
断面形状が矩形に形成され、かつその通路断面の横幅が
一定で、縦幅のみが媒体液保持領域24からガス保持領
域25に向かうにしたがって単調に増加するように設け
られている。
The thickness of the plurality of capillary passages 28 monotonically decreases from the medium liquid holding region 24 toward the gas holding region 25 between the side wall 22a of the vessel 22 and a side wall (not shown) facing the side wall 22a. A plurality of plate materials 31
Are arranged at equal intervals in parallel to the boundary surface direction between the liquid phase and the gas phase. Therefore, each of the capillary passages 28 has a rectangular passage cross-sectional shape, the width of the passage cross section is constant, and only the vertical width monotonically increases from the medium liquid holding region 24 toward the gas holding region 25. It is provided in.

【0023】このような構成であると、ガス保持領域2
5内で、気液分離機構26から離れた場所に媒体液23
と不凝縮性のガスとが混合した状態で存在しても、ベッ
セル22の内面の濡れ性が良いので、液分がベッセル2
2の内面を濡らしながら広がり、やがて気液分離機構2
6に到達する。そして、気液分離機構26に到達した媒
体液23は、毛細管力によって毛細管通路28に引き入
れられ、各毛細管通路28内および連通路30内、つま
り媒体液保持領域24に保持される。このように、人為
的な力を必要とせずに、媒体液23と不凝縮性のガスと
が気液分離される。
With such a structure, the gas holding region 2
5, the medium liquid 23 is placed at a location distant from the gas-liquid separation mechanism 26.
Even if the non-condensable gas and the non-condensable gas exist in a mixed state, since the inner surface of the vessel 22 has a good wettability, the liquid content of the vessel 2 is small.
2 spreads while wetting the inner surface of 2 and eventually gas-liquid separation mechanism 2
Reach 6. Then, the medium liquid 23 that has reached the gas-liquid separation mechanism 26 is drawn into the capillary passage 28 by the capillary force, and is held in each of the capillary passages 28 and the communication passage 30, that is, in the medium liquid holding region 24. In this way, the medium liquid 23 and the non-condensable gas are separated from each other without any artificial force.

【0024】この場合、各毛細管通路28に保持された
媒体液23の気液界面32の曲率は、気相と液相の境界
面に対して垂直な方向に単調に変化したものとなる。こ
のため、たとえ各毛細管通路28に不凝縮性のガスから
なる気泡が巻き込まれても、表面張力の作用によって、
通路断面積の小さい方から通路断面積の大きい方へと気
泡に力が働き、結局、気泡は自然に毛細管通路28から
ガス保持領域25へと移行する。また、気液界面の位置
が不揃いになろうとしても、毛細管力の差によって、連
通路30を通して気液界面レベルの高い毛細管通路28
から気液界面レベルの低い毛細管通路28への液の流れ
が生じ、この結果、気液界面位置の不揃いも自然に解消
される。したがって、浮力の働かない微小重力下でも、
ガスの混入が起こらず、しかも気液界面位置の揃った気
液分離が可能となる。図3には本発明に係る気液分離装
置を円筒型のアキュムレータ21aに適用した例の一部
切欠斜視図が示されている。
In this case, the curvature of the gas-liquid interface 32 of the medium liquid 23 held in each capillary passage 28 changes monotonically in the direction perpendicular to the boundary surface between the gas phase and the liquid phase. Therefore, even if air bubbles made of non-condensable gas are caught in each capillary passage 28, the action of the surface tension causes
A force acts on the bubbles from the smaller passage cross-sectional area to the larger passage cross-sectional area, and eventually the bubbles spontaneously move from the capillary passage 28 to the gas holding region 25. Further, even if the position of the gas-liquid interface becomes uneven, the capillary passage 28 having a high gas-liquid interface level is passed through the communication passage 30 due to the difference in the capillary force.
Liquid flows into the capillary passage 28 having a low gas-liquid interface level, and as a result, the non-uniformity of the gas-liquid interface position is naturally eliminated. Therefore, even under microgravity where buoyancy does not work,
Gas mixing does not occur, and gas-liquid separation with a uniform gas-liquid interface position is possible. FIG. 3 shows a partially cutaway perspective view of an example in which the gas-liquid separation device according to the present invention is applied to a cylindrical accumulator 21a.

【0025】この実施例に係るアキュムレータ21a
は、内面の濡れ性が非常に良好な円筒型のベッセル22
aと、このベッセル22a内に存在する媒体液23aと
不凝縮性のガスとを表面張力の作用で分離し、分離され
た媒体液23aをベッセル22a内の図中下方に設定さ
れた媒体液保持領域24aに、また分離されたガスをベ
ッセル22a内の図中上方に設定されたガス保持領域2
5aに保持する気液分離機構26aと、ガス保持領域2
5aの圧力を調整する図示しない圧力調整機構とで構成
されている。そして、ベッセル22aを構成している壁
には、媒体液保持領域24aに通じる関係にチャンネル
27aが設けてあり、このチャンネル27aは図示しな
い、たとえば二相流体ループに接続されている。
Accumulator 21a according to this embodiment
Is a cylindrical vessel 22 having very good inner surface wettability.
a, the medium liquid 23a existing in the vessel 22a and the non-condensable gas are separated by the action of surface tension, and the separated medium liquid 23a is held in the vessel 22a at the lower side in the figure. The gas holding region 2 in which the separated gas is set in the region 24a and in the vessel 22a at the upper side in the drawing
Gas-liquid separation mechanism 26a held in 5a and gas holding region 2
And a pressure adjusting mechanism (not shown) for adjusting the pressure of 5a. A channel 27a is provided on the wall forming the vessel 22a so as to communicate with the medium liquid holding area 24a, and the channel 27a is connected to, for example, a two-phase fluid loop (not shown).

【0026】気液分離機構26aは、媒体液保持領域2
4aとガス保持領域25aとを通じさせるとともに媒体
液保持領域24aからガス保持領域25aに向かうにし
たがって通路断面積が単調に増加する複数の毛細管通路
28aと、これら毛細管通路28aの媒体液保持領域2
4aの側に位置する端部29a間を連通させる連通路3
0aとで構成されている。
The gas-liquid separating mechanism 26a is provided in the medium liquid holding area 2
4a and the gas holding region 25a, and a plurality of capillary passages 28a whose passage cross-sectional area monotonously increases from the medium liquid holding region 24a toward the gas holding region 25a, and the medium liquid holding regions 2 of these capillary passages 28a.
Communication path 3 for communicating between the end portions 29a located on the 4a side
0a and 0a.

【0027】複数の毛細管通路28aは、一端側から他
端側に向けて単調に肉厚が減少する直径の異なる複数の
円筒体33を、それぞれの薄肉側をガス保持領域25a
の側に向け、かつ一定の間隔で同心円状に配列して形成
されたものとなっている。したがって、各毛細管通路2
8aは、通路断面形状が環状で、互いに同心円状に配置
され、かつそれぞれの通路断面の外径と内径との差が液
体保持領域24aからガス保持領域25aに向かうにし
たがって単調に増加する形状となっている。このような
構成であっても、前記実施例と同様の効果を発揮させる
ことができる。
The plurality of capillary passages 28a include a plurality of cylindrical bodies 33 having different diameters whose thickness decreases monotonically from one end side to the other end side.
And are formed in a concentric array with a constant interval. Therefore, each capillary passage 2
8a has a circular passage cross-sectional shape and is arranged concentrically with each other, and the difference between the outer diameter and the inner diameter of each passage cross-section increases monotonically from the liquid holding region 24a toward the gas holding region 25a. Is becoming Even with such a configuration, the same effect as that of the above-described embodiment can be exhibited.

【0028】なお、上記各実施例は、本発明に係る気液
分離装置で微小重力下用のアキュムレータを構成した例
であるが、この気液分離装置はタンクからタンクへの液
体輸送装置や、燃料電池システムにおける燃料ガスと水
とを分離する分離装置等のいわゆる、微小重力下用の液
体充填回収装置にも利用できることは勿論である。
In each of the above embodiments, the gas-liquid separation device according to the present invention is an example in which an accumulator for microgravity is constructed. The gas-liquid separation device is a liquid transportation device from tank to tank, It is needless to say that the present invention can also be used for a so-called separation device for separating fuel gas and water in a fuel cell system, that is, a so-called liquid filling / collecting device for microgravity.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、微
小重力下で用いたときに気液分離機構内に気泡を残存さ
せることがなく、しかも気液界面位置の揃った気液分離
を行わせることができる。
As described above, according to the present invention, when used under microgravity, bubbles are not left in the gas-liquid separation mechanism, and the gas-liquid separation with a uniform gas-liquid interface position is achieved. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る気液分離装置を微小重力下用のア
キュムレータに適用した例を一部切欠して示す図。
FIG. 1 is a partially cutaway view showing an example in which a gas-liquid separator according to the present invention is applied to an accumulator for microgravity.

【図2】同アキュムレータの図1におけるA−A線切断
矢視図。
FIG. 2 is a sectional view of the accumulator taken along the line AA in FIG.

【図3】本発明に係る気液分離装置を別の微小重力下用
のアキュムレータに適用した例を一部切欠して示す図。
FIG. 3 is a partially cutaway view showing an example in which the gas-liquid separator according to the present invention is applied to another accumulator for microgravity.

【図4】二相流体ループ排熱システムの概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a two-phase fluid loop waste heat system.

【図5】アキュムレータによるループ内の蒸気温度制御
の原理図。
FIG. 5 is a principle diagram of steam temperature control in a loop by an accumulator.

【図6】従来の微小重力下用アキュムレータの断面図。FIG. 6 is a sectional view of a conventional microgravity accumulator.

【図7】同アキュムレータの微小重力下における気液分
離作用を説明するための図。
FIG. 7 is a view for explaining a gas-liquid separation action of the accumulator under microgravity.

【図8】同アキュムレータの微小重力下における気液分
離作用を説明するための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a gas-liquid separation action of the accumulator under microgravity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,21a…アキュムレータ、 22,22a
…ベッセル、23,23a…媒体液、
24,24a…媒体液保持領域、25,25a…ガス保
持領域、 26,26a…気液分離機構、2
8,28a…毛細管通路、 29,29a…
端部、30,30a…連通路。
21,21a ... Accumulator, 22,22a
... Bessel, 23, 23a ... Medium liquid,
24, 24a ... Medium liquid holding area, 25, 25a ... Gas holding area, 26, 26a ... Gas-liquid separation mechanism, 2
8, 28a ... Capillary passage, 29, 29a ...
Ends, 30, 30a ... Communication passages.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 康夫 茨城県つくば市千現二丁目1番1号 宇宙 開発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 村田 圭治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 宮崎 芳郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝小向工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuo Ishii 1-1-1, Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Space Development Agency Tsukuba Space Center (72) Inventor Keiji Murata, Komukai-Toshiba, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 in the Toshiba Research Institute, Ltd. (72) Inventor Yoshiro Miyazaki No. 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Komukai factory, Toshiba

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベッセルと、このベッセル内に存在する液
体とガスとを分離し、分離された液体とガスとを上記ベ
ッセル内に設定された液体保持領域とガス保持領域とに
保持させる気液分離手段とを備えた微小重力下用の気液
分離装置において、前記気液分離手段は、前記液体保持
領域と前記ガス保持領域とを通じさせるとともに上記液
体保持領域から上記ガス保持領域に向かうにしたがって
通路断面積が単調に増加する複数の毛細管通路と、これ
ら毛細管通路の前記液体保持領域の側に位置する端部間
を連通させる連通路とを具備してなることを特徴とする
微小重力下用の気液分離装置。
1. A gas-liquid which separates a vessel and a liquid and a gas existing in the vessel and holds the separated liquid and gas in a liquid holding region and a gas holding region set in the vessel. In a gas-liquid separation device for microgravity including a separation means, the gas-liquid separation means allows the liquid holding region and the gas holding region to pass therethrough and goes from the liquid holding region to the gas holding region. For use under microgravity, comprising a plurality of capillary passages having a monotonically increasing passage cross-sectional area, and a communication passage for communicating between ends of these capillary passages located on the liquid holding region side. Gas-liquid separator.
【請求項2】前記複数の毛細管通路は、それぞれの通路
断面形状が矩形に形成され、かつそれぞれの通路断面の
横幅が一定で、縦幅のみが前記液体保持領域から前記ガ
ス保持領域に向かうにしたがって単調に増加しているこ
とを特徴とする請求項1に記載の微小重力下用の気液分
離装置。
2. The plurality of capillary passages each have a rectangular passage cross-sectional shape, each passage cross-section has a constant lateral width, and only the vertical width extends from the liquid holding region toward the gas holding region. Therefore, the gas-liquid separator for microgravity according to claim 1, wherein the gas-liquid separator has a monotonic increase.
【請求項3】前記複数の毛細管通路は、それぞれの通路
断面形状が環状で、互いに同心円状に配置され、かつそ
れぞれの通路断面の外径と内径との差が前記液体保持領
域から前記ガス保持領域に向かうにしたがって単調に増
加していることを特徴とする請求項1に記載の微小重力
下用の気液分離装置。
3. The plurality of capillary passages each have a circular passage cross-sectional shape and are arranged concentrically with each other, and the difference between the outer diameter and the inner diameter of each passage cross section is from the liquid holding region to the gas holding portion. The gas-liquid separation device for microgravity according to claim 1, wherein the gas-liquid separation device monotonically increases toward the region.
【請求項4】前記ベッセルは、内面が濡れ性に富んでい
ることを特徴とする請求項1に記載の微小重力下用の気
液分離装置。
4. The gas-liquid separator for microgravity according to claim 1, wherein an inner surface of the vessel is rich in wettability.
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