JPH0486469A - Heat discharging device - Google Patents

Heat discharging device

Info

Publication number
JPH0486469A
JPH0486469A JP2199083A JP19908390A JPH0486469A JP H0486469 A JPH0486469 A JP H0486469A JP 2199083 A JP2199083 A JP 2199083A JP 19908390 A JP19908390 A JP 19908390A JP H0486469 A JPH0486469 A JP H0486469A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
hydrogen
refrigerant
secondary refrigerant
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2199083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kokichi Furuhama
古浜 功吉
Masao Furukawa
古川 正夫
Yasuo Ishii
康夫 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
National Space Development Agency of Japan
Original Assignee
Toshiba Corp
National Space Development Agency of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, National Space Development Agency of Japan filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2199083A priority Critical patent/JPH0486469A/en
Publication of JPH0486469A publication Critical patent/JPH0486469A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of heat discharging device and reduce the refrigerant consumption by a method wherein a temperature difference between the inlet port and the outlet port of secondary refrigerant is increased and hydrogen is employed as the secondary refrigerant while at least one of heat generating sources is a fuel battery, in the heat discharging device of a space shuttle. CONSTITUTION:Secondary refrigerant (c) or hydrogen is supplied from a hydrogen tank 47 into a hydrogen heat exchanger 45 at the temperature of 4k-50k at the inlet port 51 under the condition of super-critical flow or gas. The temperature difference of the secondary refrigerant (c) between the outlet port 55 and the inlet port 51 of the hydrogen heat exchanger 45 is specified as 200k-400k. According to this method, the removing amount of heat per unit weight of the secondary refrigerant (c) is increased whereby the consumption of the secondary refrigerant can be reduced. The consumption of the secondary refrigerant (c) can be reduced in the case of hydrogen than water or ammonia. Hydrogen, necessary for a fuel battery, in the hydrogen discharged out of the hydrogen heat exchanger 45 is supplied to the fuel battery 17 through a hydrogen transporting pipe 63 while the balance of the hydrogen is discharged into space or atmosphere through a hydrogen dischaging pipe 61.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、熱を外部へ放出するだめの排熱装置に係り、
特に宇宙往還機の内部で発生する熱を宇宙空間や大気中
に放出するのに好適な排熱装置に関する。
[Detailed description of the invention] [Object of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a heat exhaust device for discharging heat to the outside,
In particular, the present invention relates to a heat exhaust device suitable for discharging heat generated inside a spacecraft into outer space or the atmosphere.

(従来の技術) 例えば、宇宙飛翔体の内部で発生した熱は、宇宙飛翔体
の外側に設けられた放熱板からの輻射伝熱によって宇宙
空間に放出されることが多い。
(Prior Art) For example, heat generated inside a spacecraft is often released into space by radiant heat transfer from a heat sink provided on the outside of the spacecraft.

また、宇宙飛翔体が大型化したり、宇宙飛翔体の内部に
発熱源が複数あったりする場合には以下に示す構成の排
熱装置か用いられている。
Furthermore, when a spacecraft becomes large or there are multiple heat sources inside the spacecraft, a heat exhaust device having the configuration shown below is used.

ループ状に形成されて一次冷媒が封入された輸送管の途
中に、一次冷媒を輸送管内で圧送循環するポンプを配置
して、このポンプの一次冷媒圧送循環方向下流側に、発
熱源と一次冷媒との熱交換をする第1の熱交換部、一次
冷媒の熱を放出する放熱用熱交換部を配置している。ま
た第1の熱交換部の一次冷媒圧送方向下流側に一次冷媒
と熱交換して一次冷媒に排出された前記発熱源からの熱
を二次冷媒へ排出する第3の熱交換部を配置し、この第
3の熱交換部へ前記二次冷媒を供給すると共に一次冷媒
と熱交換された後の二次冷媒を放出する二次冷媒供給排
出手段を配置している。
A pump that pumps and circulates the primary refrigerant within the transport pipe is placed in the middle of the transport pipe formed in a loop shape and filled with the primary refrigerant. A first heat exchange section that exchanges heat with the primary refrigerant, and a heat radiation heat exchange section that releases heat of the primary refrigerant are arranged. Further, a third heat exchange section is disposed downstream of the first heat exchange section in the direction in which the primary refrigerant is pumped, for exchanging heat with the primary refrigerant and discharging the heat from the heat generation source discharged to the primary refrigerant to the secondary refrigerant. A secondary refrigerant supply/discharge means is disposed for supplying the secondary refrigerant to the third heat exchange section and for discharging the secondary refrigerant after heat exchange with the primary refrigerant.

この場合には、第2の熱交換部は一次冷媒と放熱板とが
熱交換し、熱は排熱装置から放熱板へ移動し、放熱板か
ら宇宙空間へ放出される。
In this case, in the second heat exchange section, the primary refrigerant and the heat sink exchange heat, heat is transferred from the heat exhaust device to the heat sink, and is emitted from the heat sink into space.

ところで、米国スペースシャトルに代表される宇宙飛翔
体の−っである宇宙往還機では、ロケットによる上昇時
や宇宙往還機自身による下降時に、宇宙往還機の内部で
発生する熱や、大気による空力加熱の侵入熱を宇宙空間
あるいは大気中に放出する必要がある。
By the way, in a spacecraft, which is a type of space vehicle such as the U.S. Space Shuttle, heat generated inside the spacecraft and aerodynamic heating by the atmosphere are generated during the ascent by the rocket and the descent by the spacecraft itself. It is necessary to release the penetrating heat into space or the atmosphere.

しかし、宇宙往還機は宇宙空間あるいは大気中を高速で
移動するので、放熱板は内部に格納され、上昇時や下降
時には使用不能となる。
However, since spacecraft travel at high speed in space or in the atmosphere, the heat sink is stored inside and cannot be used when ascending or descending.

そこで、米国スペースンヤトルの宇宙往還機で使用され
る排熱装置は、宇宙往還機が軌道上を移動している際に
使用される放熱板と熱交換する放熱用熱交換部と、二次
冷媒との熱交換器を放熱用交換部として備えている。二
次冷媒との熱交換器では、一次冷媒から熱を伝達された
二次冷媒が宇宙空間あるいは大気中へ排出される。
Therefore, the heat exhaust system used in the spacecraft of the U.S. Space Yatoru consists of a heat exchanger for heat radiation, which exchanges heat with the heat sink used when the spacecraft is moving in orbit, and a secondary heat exchanger. It is equipped with a heat exchanger with a refrigerant as a heat radiation exchange section. In a heat exchanger with a secondary refrigerant, the secondary refrigerant to which heat has been transferred from the primary refrigerant is discharged into space or the atmosphere.

通常、二次冷媒は宇宙往還機の打ぢ上げ時に搭載される
ので、搭載重量を低減するため、単位質量当たりの除熱
量の多い冷媒が使用され、二次冷媒の消費量を低減する
ことが望ましい。
Normally, secondary refrigerant is loaded onto a spacecraft when it is launched, so in order to reduce the onboard weight, a refrigerant that removes a large amount of heat per unit mass is used, which reduces the amount of secondary refrigerant consumed. desirable.

第6図には、上記二次冷媒による放熱交換部を備えた従
来の排熱装置101が示されている。この排熱装置10
1は米国スペースシャトルで実用されている排熱装置と
路間−の構成である。 第6図に示されように、一次冷
媒輸送管3によってポンプ5、コールドプレート7、燃
料電池用クラ9、ラジェータへラダ11、水蒸発器13
、アンモニアボイラ15、が連結されている。
FIG. 6 shows a conventional heat exhaust device 101 equipped with a heat radiation exchange section using the above-mentioned secondary refrigerant. This heat exhaust device 10
1 is the configuration of the heat exhaust device and the track used in the U.S. Space Shuttle. As shown in FIG. 6, the primary refrigerant transport pipe 3 connects the pump 5, the cold plate 7, the fuel cell cooler 9, the radiator to the rudder 11, and the water evaporator 13.
, an ammonia boiler 15 are connected.

一次冷媒aは、ポンプ5により一次冷媒輸送管3内を流
れ、コールドプレート7、燃料電池用クーラ9、ラジェ
ータヘッダ11、水蒸発器13、アンモニアボイラ15
の順序て経由してポンプ5へ戻り、再び1次冷媒輸送管
3へ送り出されて輸送管内を圧送循環される。
The primary refrigerant a flows through the primary refrigerant transport pipe 3 by the pump 5, which includes a cold plate 7, a fuel cell cooler 9, a radiator header 11, a water evaporator 13, and an ammonia boiler 15.
The refrigerant is returned to the pump 5 via the following steps, and is sent out again to the primary refrigerant transport pipe 3, where it is circulated under pressure within the transport pipe.

コールドプレート7は、電子機器等の発熱源との熱交換
部であり、燃料電池用クーラ9は発熱源として燃料電池
17との熱交換部である。ここては燃料電池17を直接
冷却する燃料電池用冷媒すをフレオン等の一次冷媒aに
より冷却する。
The cold plate 7 is a heat exchange section with a heat generation source such as an electronic device, and the fuel cell cooler 9 is a heat exchange section with a fuel cell 17 as a heat generation source. Here, the fuel cell refrigerant which directly cools the fuel cell 17 is cooled by a primary refrigerant a such as Freon.

なお、燃料電池17と燃料電池用クーラ9は燃料電池用
冷媒輸送管19により連結されている。
Note that the fuel cell 17 and the fuel cell cooler 9 are connected by a fuel cell refrigerant transport pipe 19.

一次冷媒aは、コールドプレート7と燃料電池用クーラ
9で熱を吸収し、約70℃まで温度上昇する。ラジェー
タヘッダ11はヒートパイプ23で放熱板21と連結さ
れており、放熱板21と熱交換する放熱用熱交換部であ
る。水蒸発器13とアンモニアボイラ15は一次冷媒a
と二次冷媒Cとの熱交換器であり、いずれも放熱用熱交
換部である。
The primary coolant a absorbs heat in the cold plate 7 and the fuel cell cooler 9, and its temperature rises to about 70°C. The radiator header 11 is connected to the heat sink 21 by a heat pipe 23, and is a heat exchange section for heat radiation that exchanges heat with the heat sink 21. The water evaporator 13 and the ammonia boiler 15 use the primary refrigerant a
and secondary refrigerant C, both of which are heat exchange parts for heat radiation.

水蒸発器13の二次冷媒Cは水であり、アンモニアのボ
イラ15の二次冷媒Cはアンモニアである。二次冷媒C
の水は水タンク25に貯溜されており、二次冷媒Cのア
ンモニアはアンモニアタンク27に貯溜されている。こ
れらの二次冷媒Cである水とアンモニアは、それぞれ水
供給管29とアンモニア供給管31によって水蒸発器1
3とアンモニアボイラ15にそれぞれ供給される。
The secondary refrigerant C of the water evaporator 13 is water, and the secondary refrigerant C of the ammonia boiler 15 is ammonia. Secondary refrigerant C
Water is stored in a water tank 25, and ammonia as a secondary refrigerant C is stored in an ammonia tank 27. These secondary refrigerants C, water and ammonia, are supplied to the water evaporator 1 through a water supply pipe 29 and an ammonia supply pipe 31, respectively.
3 and ammonia boiler 15, respectively.

水蒸発器13とアンモニアボイラ15て一次冷媒aから
除熱した二次冷媒Cは蒸発して気体となり、それぞれ水
蒸気排気管33とアンモニア蒸気排気管35を経由して
、宇宙往還機外部の宇宙空間、あるいは大気中に放出さ
れる。
The secondary refrigerant C, which has removed heat from the primary refrigerant a by the water evaporator 13 and the ammonia boiler 15, evaporates and becomes a gas. , or released into the atmosphere.

なお、燃料電池17を運転するために燃料電池用水素タ
ンク37と、燃料電池用酸素タンク3つとが配設されて
おり、水素と酸素がそれぞれ燃料電池用水素供給管41
と燃料電池用酸素供給管43によって燃料電池17に供
給されている。
In addition, in order to operate the fuel cell 17, a fuel cell hydrogen tank 37 and three fuel cell oxygen tanks are provided, and hydrogen and oxygen are supplied to the fuel cell hydrogen supply pipe 41, respectively.
and is supplied to the fuel cell 17 through a fuel cell oxygen supply pipe 43.

また、従来の排熱装置101ては、コールドプレー1・
7の出口での一次冷媒aの温度を40℃以下にするため
、一次冷媒aのポンプ5の入口温度は通常5℃程度に設
定され、二次冷媒Cの蒸発温度も通常5℃以下となる。
In addition, the conventional heat exhaust device 101 has a cold play 1.
In order to keep the temperature of the primary refrigerant a at the outlet of the refrigerant 7 below 40°C, the inlet temperature of the pump 5 for the primary refrigerant a is usually set to about 5°C, and the evaporation temperature of the secondary refrigerant C is also usually below 5°C. .

ところで、水は蒸発潜熱か最大であるが、水蒸発器]3
内の蒸発温度を5℃以下にするためには、水の飽和圧力
を0.01気圧以下に制御する必要があり、水蒸気の出
口圧力も001気圧以下になる。このため、外気圧が0
01気圧以上になる低高度や地上では蒸気の宇宙往還機
の外部への排出か不可能となる。
By the way, water has the maximum latent heat of vaporization, but water evaporator] 3
In order to keep the evaporation temperature within the tank below 5°C, it is necessary to control the saturation pressure of water to below 0.01 atm, and the outlet pressure of water vapor to below 0.01 atm. Therefore, the outside pressure is 0.
At low altitudes or on the ground, where the temperature exceeds 0.01 atmospheres, it is impossible to exhaust steam to the outside of the spacecraft.

そこで、上記従来の構成の排熱装置コ01ては、二次冷
媒として蒸気潜熱か水に次いて大きく、1気圧での飽和
温度が一33℃と上記蒸発温度5℃よりはるかに低いア
ンモニアを用いるためのアンモニアボイラ15を備えて
いる。これにより水蒸気の宇宙往還機の外部への排気が
困難になる高度では水の水蒸発器13への供給を停止し
、アンモニアのアンモニアボイラ15への供給を開始す
るという切替え操作を行うようになっている。
Therefore, the heat exhaust device 01 with the above-mentioned conventional configuration uses ammonia as a secondary refrigerant, which has the second largest latent heat of steam after water, and whose saturation temperature at 1 atm is 133°C, which is much lower than the evaporation temperature of 5°C. It is equipped with an ammonia boiler 15 for use. As a result, at altitudes where it is difficult to exhaust water vapor to the outside of the spacecraft, a switching operation is performed in which the supply of water to the water evaporator 13 is stopped and the supply of ammonia to the ammonia boiler 15 is started. ing.

このように、従来の排熱装置101ては、水蒸発器13
とアンモニアボイラ15という2種類の熱交換器を用意
する必要があり、しかも水蒸発器13とアンモニアボイ
ラ15とを宇宙往還機の降下の途中で切替えるために、
運転制御か複雑になる。また切替え装置の故障等が考え
られるので、信頼性を低下させるという問題かある。
In this way, in the conventional heat exhaust device 101, the water evaporator 13
It is necessary to prepare two types of heat exchangers: a water evaporator 13 and an ammonia boiler 15, and to switch between the water evaporator 13 and the ammonia boiler 15 during the descent of the spacecraft.
Operation control becomes complicated. Furthermore, since there is a possibility that the switching device may fail, there is a problem of lowering reliability.

なお、アンモニアボイラ]5は上昇と降下のすべての期
間で使用可能であるか、アンモニアの蒸発潜熱は水の蒸
発潜熱の1/2てあり、上昇と降下のすべての期間で一
次冷媒aからの除熱を行うと、二次冷媒Cの消費量はこ
の従来例の場合に比べ大幅に増加する。従って、宇宙往
還機への搭載重量が重くなる。
In addition, the ammonia boiler] 5 can be used during all periods of rise and fall, or the latent heat of vaporization of ammonia is 1/2 of the latent heat of vaporization of water. When heat is removed, the consumption amount of the secondary refrigerant C increases significantly compared to the case of this conventional example. Therefore, the weight loaded onto the spacecraft becomes heavier.

一方、水蒸発器13やアンモニアボイラ15ては、二次
冷媒Cが液相から気相に変化するが、気相と液相との混
在状態では、重力の大小や重力の方向の影響を受は易く
、その挙動の地上での検証には限界がある。このため宇
宙往還機内部で使用した場合の性能の把握が十分に出来
ないという問題点も生じる。
On the other hand, in the water evaporator 13 and the ammonia boiler 15, the secondary refrigerant C changes from the liquid phase to the gas phase, but when the gas phase and liquid phase are mixed, it is affected by the magnitude of gravity and the direction of gravity. However, there are limits to verifying its behavior on the ground. For this reason, a problem arises in that it is not possible to fully grasp the performance when used inside a spacecraft.

また、宇宙往還機では、電子機機器以外に機械系からの
熱が放出される。この機械系からの熱はオイルへ排出さ
れる。このためこのオイルを冷却する必要かある。
Additionally, in spacecraft, heat is emitted from mechanical systems in addition to electronic equipment. Heat from this mechanical system is exhausted to the oil. For this reason, it is necessary to cool this oil.

オイル冷却用熱交換器としては、直接オイルと二次冷媒
を熱交換する形式とフレオンを介して熱交換する(二次
冷媒でフレオンを冷却し、そのフレオンでオイルを冷却
する)形式が考えられる。
As a heat exchanger for oil cooling, there are two types of heat exchangers: one that directly exchanges heat between the oil and the secondary refrigerant, and one that exchanges heat via Freon (the Freon is cooled by the secondary refrigerant, and the Freon is used to cool the oil). .

オイルの入口温度は120°であり、二次冷媒として水
を用いて、宇宙空間から地上まで冷却することが出来る
The oil inlet temperature is 120°, and water can be used as a secondary refrigerant to cool everything from space to the ground.

一方、フレオンと二次冷媒とを熱交換する場合は、一次
冷媒であるフレオンを用いるのが、軽量化につながる構
成であるが、オイル冷却用熱交換器の最大熱負荷は通常
、熱制御ループの負荷よりもはるかに大きい。
On the other hand, when exchanging heat between Freon and a secondary refrigerant, using Freon as the primary refrigerant is a configuration that leads to weight reduction, but the maximum heat load of the oil cooling heat exchanger is usually much larger than the load.

従って、フレオン流量を増大させることなくフレオンの
最高温度を70°以下に押さえるために、オイル冷却用
熱交換器の入口でのフレオン温度を一30°〜−100
℃まで下げなければならない。そしてこの温度レベルで
は、フレオン流路内面でのフレオン凍結の可能性は大き
い。
Therefore, in order to suppress the maximum temperature of Freon to 70° or less without increasing the Freon flow rate, the Freon temperature at the inlet of the oil cooling heat exchanger must be set at -30° to -100°.
It must be lowered to ℃. At this temperature level, there is a high possibility that Freon will freeze on the inner surface of the Freon channel.

そこで、スペースシャトルに代表される従来例では、水
を二次冷媒とする水/オイルの熱交換器と、フレオン/
オイルの熱交換器の2種類の熱交換器を用意し、オイル
を冷却する場合には、水/オイルの熱交換器を用い、軌
道上でオイル温度が低い場合には、フレオン/オイルの
熱交換器を用いて、保温を行っている。
Therefore, in conventional examples such as the Space Shuttle, a water/oil heat exchanger using water as the secondary refrigerant and a freon/oil heat exchanger have been proposed.
Two types of heat exchangers are prepared: an oil heat exchanger. When cooling oil, a water/oil heat exchanger is used, and when the oil temperature is low in orbit, a freon/oil heat exchanger is used. Heat is maintained using an exchanger.

(発明か解決しようとする課題) このように、従来の排熱装置では、一次冷媒と二次冷媒
との熱交換器を2種類用意し、これらを降下途中、すな
わち排熱する環境に応じて熱交換器を切替える必要があ
るので、運転制御が複雑になり、信頼性の低下を生しる
(Problem to be solved by the invention) In this way, in the conventional heat exhaust device, two types of heat exchangers are prepared for the primary refrigerant and the secondary refrigerant, and these are used during the descent, that is, depending on the environment in which the heat is to be exhausted. The need to switch heat exchangers complicates operation control and reduces reliability.

また前記熱交換器内では二次冷媒は液相から気相に変化
し、熱交換性能が重力の大小や、方向により影響を受け
、宇宙往還機内部で使用した場合の性能把握が十分に出
来ないという問題点も生じる。
In addition, the secondary refrigerant changes from the liquid phase to the gas phase in the heat exchanger, and the heat exchange performance is affected by the magnitude and direction of gravity, so it is difficult to fully understand the performance when used inside the spacecraft. There is also the problem that there is no such thing.

本発明は上記事実を考慮し、一次冷媒と二次冷媒との熱
交換器の信頼性が高く、かつ前記熱交換器での二次冷媒
の単位重量当たりの除熱量が大きく、十分な性能把握が
可能な排熱装置を提供することが目的である。
In consideration of the above facts, the present invention provides a heat exchanger between a primary refrigerant and a secondary refrigerant with high reliability, a large amount of heat removal per unit weight of the secondary refrigerant in the heat exchanger, and a sufficient performance understanding. The purpose is to provide a heat exhaust device that is capable of

[発明の構成] (課題を解決するだめの手段) 上記目的を達成するため請求項(1)の発明では、二次
冷媒の熱交換部の入口温度か4K以上50に以下であり
、二次冷媒の入口温度と熱交換部の出口温度との差が2
00に以上400 K以下であることを特徴としている
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the invention of claim (1) provides that the inlet temperature of the heat exchange section of the secondary refrigerant is between 4K and 50K, and the secondary refrigerant The difference between the refrigerant inlet temperature and the heat exchanger outlet temperature is 2
It is characterized by being more than 0.00K and less than 400K.

また、請求項(2)の発明では、二次冷媒か水素である
ことを特徴としている。
Further, the invention according to claim (2) is characterized in that the secondary refrigerant is hydrogen.

さらに、請求項(3)の発明では、発熱源のうち少なく
とも一つか燃料電池であり、熱交換部の二次冷媒の出口
と燃料電池の水素供給口か配管によって結合されている
ことを特徴としている。
Furthermore, the invention of claim (3) is characterized in that at least one of the heat generation sources is a fuel cell, and the outlet of the secondary refrigerant of the heat exchanger is connected to the hydrogen supply port of the fuel cell or by piping. There is.

(作用) 上記構成の請求項(1)の発明によれば、次冷媒と二次
冷媒との熱交換部における二次冷媒の入口と出口の温度
差が大きいので、二次冷媒単位質量当たりの顕熱で一次
冷媒から除熱出来る熱量が大きくなり、二次冷媒を蒸発
させずに必要量の排熱量を確保することが出来る。
(Function) According to the invention of claim (1) having the above configuration, since the temperature difference between the inlet and the outlet of the secondary refrigerant in the heat exchange section between the secondary refrigerant and the secondary refrigerant is large, the temperature difference per unit mass of the secondary refrigerant is The amount of heat that can be removed from the primary refrigerant using sensible heat increases, making it possible to secure the required amount of exhaust heat without evaporating the secondary refrigerant.

従って、二次冷媒の液相と気相とが混在することがなく
、熱交換器の性能は重力の大小や重力の方向に影響され
ることがない。これにより、例えば宇宙往還機内での性
能は地上での性能と路間−であり、性能把握を十分行う
ことか出来る。
Therefore, the liquid phase and gas phase of the secondary refrigerant do not coexist, and the performance of the heat exchanger is not affected by the magnitude of gravity or the direction of gravity. As a result, for example, the performance inside the spacecraft is in line with the performance on the ground, and it is possible to fully understand the performance.

また熱交換器内での二次冷媒の圧力も飽和圧力に関係な
く高く設定することか出来るので、一種類例えば請求項
(2)の発明の水素を冷媒と使用すれば高度に関係なく
継続して使用することが出来る。
In addition, the pressure of the secondary refrigerant in the heat exchanger can be set high regardless of the saturation pressure, so if one type of refrigerant, for example hydrogen of the invention of claim (2), is used as a refrigerant, it will continue regardless of altitude. It can be used as

さらに請求項(3)の発明では、例えば宇宙往還機に搭
載された燃料電池用水素を、二次冷媒として使用する。
Furthermore, in the invention of claim (3), for example, hydrogen for a fuel cell mounted on a spacecraft is used as a secondary refrigerant.

(実施例) 次に本発明の第1実施例及び第2実施例を第1図乃至第
3図に従い説明する。なお第4図に示される従来例と同
構成部分には図中に同符号を付して説明を省略した。
(Example) Next, a first example and a second example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Components that are the same as those of the conventional example shown in FIG. 4 are given the same reference numerals in the figure, and their explanations are omitted.

第1実施例 第1実施例の排熱装置1と第6図に示される従来の排熱
装置101と異なる点は、一次冷媒aと二次冷媒Cとの
熱交換器として、水素を二次冷媒Cとする水素熱交換器
45と、二次冷媒Cを貯溜する水素タンク47とか水素
供給管49て連結されて、二次冷媒Cである水素が水素
タンク47から水素熱交換器45へ供給されることであ
る。
First Embodiment The difference between the heat exhaust device 1 of the first embodiment and the conventional heat exhaust device 101 shown in FIG. A hydrogen heat exchanger 45 that serves as refrigerant C is connected to a hydrogen tank 47 that stores secondary refrigerant C and a hydrogen supply pipe 49, and hydrogen that is secondary refrigerant C is supplied from the hydrogen tank 47 to the hydrogen heat exchanger 45. It is to be done.

また、二次冷媒Cの水素熱交換器45への入口51の温
度を14K〜50に好ましくは35にとし、入口状態を
超臨界流またはガス状態としている。
Further, the temperature of the inlet 51 of the secondary refrigerant C to the hydrogen heat exchanger 45 is set to 14K to 50K, preferably 35K, and the inlet state is a supercritical flow or a gas state.

一次冷媒aの水素熱交換器45への入口53の温度を約
70℃とすると、二次冷媒Cである水素の水素熱交換器
45からの出口55の温度は0〜50℃程度となってい
る。また二次冷媒Cの水素熱交換器45における出口5
5と入口51との温度差は200に以上400に以下で
好ましくは250に以上300に以下になっている。
If the temperature at the inlet 53 of the primary refrigerant a to the hydrogen heat exchanger 45 is approximately 70°C, the temperature at the outlet 55 of hydrogen, which is the secondary refrigerant C, from the hydrogen heat exchanger 45 is approximately 0 to 50°C. There is. Also, the outlet 5 of the secondary refrigerant C in the hydrogen heat exchanger 45
5 and the inlet 51 is between 200 and 400, preferably between 250 and 300.

水素熱交換器45の二次冷媒Cの出口55に接続された
水素出口管5つは、水素排気管61と水素輸送管63に
分岐している。水素輸送管63は燃料電池17の水素供
給口65に接続されている。
Five hydrogen outlet pipes connected to the outlet 55 of the secondary refrigerant C of the hydrogen heat exchanger 45 are branched into a hydrogen exhaust pipe 61 and a hydrogen transport pipe 63. The hydrogen transport pipe 63 is connected to a hydrogen supply port 65 of the fuel cell 17.

水素熱交換器45から排出された二次冷媒Cである水素
のうち燃料電池の必要量は水素輸送管63を通じて燃料
電池17へ供給され、残りの水素は水素排気管61を通
して宇宙空間あるいは大気中へ放出される。
Of the hydrogen that is the secondary refrigerant C discharged from the hydrogen heat exchanger 45, the amount necessary for the fuel cell is supplied to the fuel cell 17 through the hydrogen transport pipe 63, and the remaining hydrogen is sent to outer space or the atmosphere through the hydrogen exhaust pipe 61. released to.

次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

一次冷媒輸送管3内を、ポンプ5により圧送循環される
第一次冷媒aは、電子機器等の熱源と熱交換されたコー
ルドプレート7の熱が交換された後に燃料電池]7の発
熱か燃料電池用冷媒すにより交換されたクーラ9の発熱
を吸収する。これにより一次冷媒aは約5℃から約70
℃まで上昇する。
The primary refrigerant a, which is pumped and circulated through the primary refrigerant transport pipe 3 by the pump 5, is heated by the cold plate 7, which has been heat-exchanged with a heat source such as an electronic device, and then the heat generated by the fuel cell 7 or the fuel The heat generated by the replaced cooler 9 is absorbed by the battery refrigerant. As a result, the primary refrigerant a changes from about 5°C to about 70°C.
The temperature rises to ℃.

温度が上昇した一次冷媒aは、軌道上で放熱板21が使
用可能な場合には、ラジェータヘッダ11を介して放熱
板21から一次冷媒aの熱が放出され、上昇、降下時の
放熱板21か使用不可能な場合には、熱の移動がないま
まラジェータへラダ1]を通過する。
When the heat sink 21 is usable on the orbit, the heat of the primary coolant a whose temperature has increased is released from the heat sink 21 via the radiator header 11, and the heat sink 21 when ascending or descending. If it is not possible to use it, it passes through Radar 1] to the radiator without any heat transfer.

ラジェータへラダ1]を通過した一次冷媒aは水素熱交
換器45内へ送られる。水素熱交換器45内には二次冷
媒Cである水素が供給されており、この水素と第一次冷
媒aとが熱交換して一次冷媒の熱が吸収され、水素熱交
換器45から排出される。
The primary refrigerant a that has passed through the radiator 1] is sent into the hydrogen heat exchanger 45. Hydrogen, which is a secondary refrigerant C, is supplied into the hydrogen heat exchanger 45, and this hydrogen and the primary refrigerant a exchange heat, absorbing the heat of the primary refrigerant, and exhausting it from the hydrogen heat exchanger 45. be done.

二次冷媒Cである水素の入口状態を50にのガス、出口
状態を0℃ガスとした場合には、単位質量当たりの除熱
量、すなわち入口でのエンタルピと出口でのエンタルピ
の差は約3800KJ/Kgとなる。また二次冷媒Cで
ある水素の入口状態を35にの超臨界流、出口状態を2
7℃のガスとした場合には、単位質量当たり除熱量は約
4200KJ/kgとなる。
When the inlet state of hydrogen, which is secondary refrigerant C, is 50°C gas and the outlet state is 0°C gas, the amount of heat removed per unit mass, that is, the difference between enthalpy at the inlet and enthalpy at the outlet, is approximately 3800 KJ. /Kg. In addition, the inlet state of hydrogen, which is the secondary refrigerant C, is a supercritical flow of 35, and the outlet state is 2.
When the temperature of the gas is 7°C, the amount of heat removed per unit mass is approximately 4200 KJ/kg.

一方、第4図に示される従来の排熱装置101のように
水を二次冷媒として用いると、3℃の水の蒸発潜熱は2
500KJ/kgてあり、アンモニアを二次冷媒として
用いると0℃のアンモニアの蒸発潜熱は1260KJ/
kgである。
On the other hand, when water is used as a secondary refrigerant as in the conventional heat exhaust device 101 shown in FIG. 4, the latent heat of vaporization of water at 3°C is 2
500KJ/kg, and when ammonia is used as a secondary refrigerant, the latent heat of vaporization of ammonia at 0℃ is 1260KJ/kg.
kg.

従って、本実施例による排熱装置1によれば、一次冷媒
aと二次冷媒Cとの熱交換器における二次冷媒Cの単位
質量当たりの除熱量か、従来の排熱装置101における
二次冷媒の単位質量当たりの除熱量よりも大きくなり、
二次冷媒の消費量を低減することか出来る。
Therefore, according to the heat exhaust device 1 according to the present embodiment, the amount of heat removed per unit mass of the secondary refrigerant C in the heat exchanger between the primary refrigerant a and the secondary refrigerant C is It is larger than the amount of heat removed per unit mass of refrigerant,
It is possible to reduce the consumption of secondary refrigerant.

次に、本実施例の排熱装置1を図示しない宇宙往還機へ
適用した場合の二次冷媒Cの消費量の比較が表Iに示さ
れている。この表1では、宇宙往還機の位置は大気圏外
、高高度、低高度であり、これらの位置での時間、排熱
要求量、及び本発明と従来例の媒体種類と媒体消費量と
がそれぞれ示されている。
Next, Table I shows a comparison of the consumption amount of the secondary refrigerant C when the heat exhaust device 1 of this embodiment is applied to a spacecraft (not shown). In Table 1, the spacecraft is located outside the atmosphere, at high altitude, and at low altitude, and the time at these positions, the amount of exhaust heat required, and the media type and media consumption of the present invention and the conventional example are respectively It is shown.

表I 表1に示されるように、宇宙往還機が大気圏外に1時間
位置している場合、排熱要求量を8kwとすると、媒体
が水の場合には消費量が11.5kgに対して媒体が水
素の場合には消費量が8.9kgとなる。
Table I As shown in Table 1, if the spacecraft is located outside the atmosphere for one hour, and the exhaust heat requirement is 8 kW, if the medium is water, the consumption is 11.5 kg. When the medium is hydrogen, the consumption amount is 8.9 kg.

また、宇宙往還機か0.5時間嵩高度に位置している場
合、排熱要求量を1lkvとすると、媒体が水の場合に
は消費量が7 、9kgに対して媒体が水素の場合には
消費量が4.7kgとなる。
In addition, if the spacecraft is located at a bulk altitude for 0.5 hours and the exhaust heat requirement is 1 lkv, if the medium is water, the consumption will be 7.9 kg, whereas if the medium is hydrogen, the consumption will be 7.9 kg. The consumption amount is 4.7 kg.

さらに、宇宙往還機が0.4時間低高度に位置している
場合、排熱要求量を18kwとすると、媒体がアンモニ
アの場合には消費量が20.8kgに対して媒体が水素
の場合には消費量が6.2kgとなる。
Furthermore, if the spacecraft is located at a low altitude for 0.4 hours, and the exhaust heat requirement is 18 kW, if the medium is ammonia, the consumption will be 20.8 kg, but if the medium is hydrogen, the consumption will be 20.8 kg. The consumption amount is 6.2 kg.

従って、媒体を水素とする場合には消費量か少なくて良
い。
Therefore, when hydrogen is used as the medium, the consumption amount may be small.

また、二次冷媒Cである水素の入口状態はガスまたは超
臨界流であり、出口状態はガスであるので、水素熱交換
器45の内部では二次冷媒Cが気液二相流状態になるこ
とはなく、重力の大小や重力の方向の影響を受けること
もない。
Further, since the inlet state of hydrogen, which is the secondary refrigerant C, is a gas or supercritical flow, and the outlet state is a gas, the secondary refrigerant C is in a gas-liquid two-phase flow state inside the hydrogen heat exchanger 45. It is not affected by the magnitude of gravity or the direction of gravity.

従って、水素熱交換器45の宇宙往還機内での性能は、
地上での性能と路間−であり、性能に対する高い信頼性
を得ることになる。
Therefore, the performance of the hydrogen heat exchanger 45 in the spacecraft is as follows:
Performance on the ground and on the road, resulting in high reliability in performance.

また、二次冷媒Cである水素の出口状態がガスであり、
出口温度か臨界温度よりもはるかに高いので出口圧力を
出口温度と独立に定めることが出来る。
Further, the outlet state of hydrogen, which is the secondary refrigerant C, is a gas,
Since the outlet temperature is much higher than the critical temperature, the outlet pressure can be determined independently of the outlet temperature.

従って水素熱交換器45は軌道上から地上まで連続的使
用することが出来、従来のように熱交換器を切替えるこ
ともないので、この点でも信頼性を向上することが出来
る。
Therefore, the hydrogen heat exchanger 45 can be used continuously from orbit to the ground, and there is no need to switch heat exchangers as in the conventional case, so reliability can be improved in this respect as well.

第2実施例 次に第2実施例について第2図を用いて説明する。Second example Next, a second embodiment will be explained using FIG. 2.

第2実施例の排熱装置2は、前述した第1実施例におい
て水素を二次冷媒Cとしたが、第2実施例は、ヘリウム
を二次冷媒Cとした例である。
In the heat exhaust device 2 of the second embodiment, hydrogen is used as the secondary refrigerant C in the first embodiment described above, but in the second embodiment, helium is used as the secondary refrigerant C.

第2図に示されるように第1実施例の水素熱交換器45
がヘリウム熱交換器67、水素タンク47がヘリウムタ
ンク69に置き換わっており、ヘリウム熱交換器67は
ヘリウムタンク69とヘリウム供給管71で連結され、
ヘリウム熱交換器67の二次冷媒の出口側にはヘリウム
排出管73が連結されている。このため燃料電池用の水
素は従来と同様に専用の燃料電池用水素タンク37から
燃料電池用水素供給管を通じて供給される。
As shown in FIG. 2, the hydrogen heat exchanger 45 of the first embodiment
is replaced by a helium heat exchanger 67, the hydrogen tank 47 is replaced by a helium tank 69, and the helium heat exchanger 67 is connected to the helium tank 69 by a helium supply pipe 71,
A helium exhaust pipe 73 is connected to the secondary refrigerant outlet side of the helium heat exchanger 67 . Therefore, hydrogen for the fuel cell is supplied from a dedicated hydrogen tank 37 for the fuel cell through the hydrogen supply pipe for the fuel cell, as in the conventional case.

第2実施例によれば、ヘリウム熱交換器67は搭載され
る宇宙往還機の高度に関係なく連続的に使用することが
出来る。また二次冷媒であるヘリウムの入口状態を超臨
界流あるいはガスとすることにより、ヘリウムがヘリウ
ム熱交換器67内で気液混合状態になることもないので
、重力の大小や重力の方向の影響を受けることかない。
According to the second embodiment, the helium heat exchanger 67 can be used continuously regardless of the altitude of the spacecraft on which it is mounted. Furthermore, by setting the inlet state of helium, which is a secondary refrigerant, to supercritical flow or gas, helium does not become a gas-liquid mixed state in the helium heat exchanger 67, so it is not affected by the magnitude of gravity or the direction of gravity. I have never received one.

従って、ヘリウム熱交換器は重力の影響を受けることが
なく、性能を十分に把握することか出来るので、排熱装
置101に比べて信頼性を向上することか出来る。
Therefore, since the helium heat exchanger is not affected by gravity and its performance can be fully grasped, its reliability can be improved compared to the heat exhaust device 101.

また、ヘリウムの比熱は水素と比較して小さいので、入
口状態がlOkの超臨界流、出口状態が27℃のガスで
ある場合、ヘリウムの単位質量当たりの除熱量はL53
0kJ/kgとなり、アンモニアの蒸発潜熱よりは大き
いが水の蒸発潜熱よりは小さい。
Also, the specific heat of helium is smaller than that of hydrogen, so if the inlet state is a supercritical flow of lOk and the outlet state is a gas of 27°C, the amount of heat removed per unit mass of helium is L53.
It is 0 kJ/kg, which is larger than the latent heat of vaporization of ammonia but smaller than the latent heat of vaporization of water.

従って、冷媒消費量は従来の排熱装置101より多くな
る場合がある。
Therefore, the amount of refrigerant consumed may be greater than that of the conventional heat exhaust device 101.

第3実施例 次に第3図を用いて第3実施例について説明する。この
第3実施例の排熱装置4は、一次冷媒aと二次冷媒Cと
の熱交換器として水蒸発器13とヘリウム熱交換器67
の両方が配設されており、高高度では水蒸発器を低高度
ではヘリウム熱交換器67を使用する。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be explained with reference to FIG. The heat exhaust device 4 of the third embodiment includes a water evaporator 13 and a helium heat exchanger 67 as heat exchangers between the primary refrigerant a and the secondary refrigerant C.
A water evaporator is used at high altitudes, and a helium heat exchanger 67 is used at low altitudes.

この第3実施例では、2種類の熱交換器を降下中に切替
えるので信頼性の向上への貢献は少ない。
In this third embodiment, two types of heat exchangers are switched during descent, so there is little contribution to improving reliability.

ところが、低高度や地上で使用する場合、ヘリウム熱交
換器67は従来の排熱装置のアンモニアに比べて排出さ
れる冷媒に対する安全性が極めて高いので、作業員や着
陸地の地域住民に対する安全性や環境汚染の低減に大い
に寄与する。
However, when used at low altitudes or on the ground, the helium heat exchanger 67 is extremely safe against emitted refrigerants compared to ammonia in conventional heat exhaust devices, so it is less safe for workers and local residents at the landing site. This greatly contributes to reducing environmental pollution.

また、本第3実施例では、従来のアンモニアボイラをヘ
リウム熱交換器に置換するので媒体消費量も低減するこ
とが出来る。
Furthermore, in the third embodiment, since the conventional ammonia boiler is replaced with a helium heat exchanger, the amount of media consumed can also be reduced.

なお、上記各実施例では、二次冷媒としてヘリウムと水
素の例を示したがこれに限らず、臨界温度が低く比熱の
大きいものであれば良い。
In each of the above embodiments, helium and hydrogen are used as the secondary refrigerant, but the secondary refrigerant is not limited to this, and any material having a low critical temperature and a large specific heat may be used.

また、本発明は上記各実施例の排熱装置に限らず、他の
排熱装置にも適用することが出来る。
Further, the present invention is not limited to the heat exhaust devices of the above embodiments, but can be applied to other heat exhaust devices.

さらに、上記各実施例では、宇宙往還機に搭載される排
熱装置の例について説明したがこれに限らず宇宙往還機
以外に搭載される排熱装置にも本発明の排熱装置を適用
することか出来る。
Further, in each of the above embodiments, an example of a heat exhaust device installed on a spacecraft is described, but the heat exhaust device of the present invention is not limited to this, but can also be applied to a heat exhaust device installed on a vehicle other than a spacecraft. I can do it.

第4実施例 次に第4実施例について第4図及び第5図を用いて説明
する。この第4実施例は第1実施例の排熱装置1にオイ
ルを冷却するための水素/オイル熱交換器75を配置し
た例であり、オイル冷却用に水素を用いた例である。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. This fourth embodiment is an example in which a hydrogen/oil heat exchanger 75 for cooling oil is disposed in the heat exhaust device 1 of the first embodiment, and hydrogen is used for cooling the oil.

第1実施例で述べたように、水素を二次冷媒とした場合
の単位質量あたりの除熱量は水の場合より大きいので媒
体の消費量を低減することが出来る。
As described in the first embodiment, the amount of heat removed per unit mass when hydrogen is used as the secondary refrigerant is greater than when using water, so the consumption amount of the medium can be reduced.

しかしながら、オイル温度の下限値は常温であり、オイ
ル流路壁面の温度を常温以上に保たねばならない。水素
が極低温であることを考慮すると、この条件を満足する
排熱装置の設計は容易ではない。
However, the lower limit of the oil temperature is room temperature, and the temperature of the wall surface of the oil flow path must be kept at or above room temperature. Considering that hydrogen is at an extremely low temperature, it is not easy to design a heat exhaust device that satisfies this condition.

そこで先ずオイル冷却用に水素を用いるにあたっての従
来の問題点を解決するために行った2つの方策について
説明した後に、この方策を適用した排熱装置について説
明する。
Therefore, first, two measures taken to solve the conventional problems in using hydrogen for oil cooling will be explained, and then a heat exhaust device to which these measures are applied will be explained.

第1の方策は、オイル冷却用熱交換器の運転期間には、
ループ用水素熱交換器も運転を行っており、水素熱交換
器からは約300にの水素が排出される。そこで、この
常温水素を水素タンクからオイル冷却用水素熱交換器に
供給される極低温の水素と混合し、水素温度を上昇させ
る。この場合によって水素温度は100〜150にとな
り、フレオン凍結の可能性が大幅に減少する。
The first measure is that during the operation period of the oil cooling heat exchanger,
The hydrogen heat exchanger for the loop is also in operation, and approximately 300% of hydrogen is discharged from the hydrogen heat exchanger. Therefore, this room temperature hydrogen is mixed with extremely low temperature hydrogen supplied from the hydrogen tank to the oil cooling hydrogen heat exchanger to raise the hydrogen temperature. In this case the hydrogen temperature will be between 100 and 150°C, greatly reducing the possibility of Freon freezing.

また、第2の方策として、水素を低温域と高温域に分け
、低温域(100〜250K)では、フレオンと熱交換
し、高温域(200〜350K)ではオイルを直接冷却
する。このような構成にすると、オイル温度(壁面温度
)か常温を越えて大幅に低下することが防止でき、かつ
水素出口温度をオイル温度(〜120℃)に近い値にて
きるので水素の除熱量も増加する。
Moreover, as a second measure, hydrogen is divided into a low temperature range and a high temperature range, and in the low temperature range (100 to 250 K), heat is exchanged with Freon, and in the high temperature range (200 to 350 K), the oil is directly cooled. With this configuration, it is possible to prevent the oil temperature (wall surface temperature) from dropping significantly beyond room temperature, and the hydrogen outlet temperature can be brought to a value close to the oil temperature (~120℃), so the amount of heat removed from hydrogen can be reduced. will also increase.

第4図には以上の方策を組み込んだオイル冷却用水素熱
交換器か適用された排熱装置か示してあり、第5図には
オイル冷却用水素熱交換器の構成が示されている。
FIG. 4 shows an oil cooling hydrogen heat exchanger incorporating the above measures and an applied heat exhaust device, and FIG. 5 shows the configuration of the oil cooling hydrogen heat exchanger.

第4図に示されるように第4実施例の排熱装置は、水素
/オイル熱交換器75が一次冷媒輸送管の途中に配置さ
れている。この水素/オイル熱交換器75は水素タンク
47と水素供給管77て連通されており、水素が供給さ
れる。この水素供給管77には、水素熱交換器45の水
素出口管59から分岐した水素輸送管76が結合されて
いる。
As shown in FIG. 4, in the heat exhaust device of the fourth embodiment, a hydrogen/oil heat exchanger 75 is disposed in the middle of the primary refrigerant transport pipe. This hydrogen/oil heat exchanger 75 is connected to the hydrogen tank 47 through a hydrogen supply pipe 77, and hydrogen is supplied thereto. A hydrogen transport pipe 76 branched from the hydrogen outlet pipe 59 of the hydrogen heat exchanger 45 is connected to the hydrogen supply pipe 77 .

従って、水素熱交換器45から排出された水素のうち燃
料電池17に送られる水素e以外はすべて、水素/オイ
ル熱交換器75へ送られ、新たに水素タンクから水素供
給管77へ供給される水素と混合し、水素/オイル熱交
換器での二次冷媒ととして用いられる。
Therefore, all of the hydrogen discharged from the hydrogen heat exchanger 45 except hydrogen e, which is sent to the fuel cell 17, is sent to the hydrogen/oil heat exchanger 75, and is then newly supplied from the hydrogen tank to the hydrogen supply pipe 77. It is mixed with hydrogen and used as a secondary refrigerant in hydrogen/oil heat exchangers.

なお、使用基の水素は水素排気管61から排出される。Note that the used hydrogen is discharged from the hydrogen exhaust pipe 61.

また水素/オイル熱交換器75はオイル供給管79てオ
イルタンク81と連通されており、オイルが水素/オイ
ル交換器75へ供給される。
Further, the hydrogen/oil heat exchanger 75 is communicated with an oil tank 81 through an oil supply pipe 79, and oil is supplied to the hydrogen/oil exchanger 75.

第5図に示されるように、水素/オイル熱交換器75は
、水素/フレオン熱交換器83、水素/オイル熱交換器
85と、フレオンオイル熱交換器87と、て構成されて
いる。
As shown in FIG. 5, the hydrogen/oil heat exchanger 75 is composed of a hydrogen/freon heat exchanger 83, a hydrogen/oil heat exchanger 85, and a freon oil heat exchanger 87.

機械系の熱が排出された120℃のオイルはオイル/フ
レオン熱交換器87に送られて、0℃にされてオイル/
フレオン熱交換器87へ送られたフレオンと熱交換され
、オイルへ排出された機械系の熱がフレオンへ排出され
る。
The 120°C oil from which heat from the mechanical system has been discharged is sent to the oil/Freon heat exchanger 87, where it is brought to 0°C and converted into oil/freon heat exchanger 87.
Heat is exchanged with the Freon sent to the Freon heat exchanger 87, and the mechanical heat that is discharged to the oil is discharged to the Freon.

水素/フレオン熱交換器83に、水素供給管77により
、供給された110にの水素はフレオンと熱交換して2
10にとなり、水素/オイル熱交換器85へ送られる。
Hydrogen 110 supplied to the hydrogen/Freon heat exchanger 83 through the hydrogen supply pipe 77 exchanges heat with Freon and becomes 2
10 and is sent to the hydrogen/oil heat exchanger 85.

水素/オイル熱交換器85ては、水素は、116℃のオ
イルと熱交換して350kになる。
In the hydrogen/oil heat exchanger 85, hydrogen exchanges heat with oil at 116°C and becomes 350K.

上記構成の本実施例では、低温(100〜150K)の
水素はフレオンと熱交換して200〜250℃まで温度
上昇する。このときフレオン出口温度は凍結防止条件か
ら制約を受けるが、水素入口温度が100〜150にで
あることから、0℃程度まではフレオン出口温度を下げ
ることが出来る。
In this embodiment with the above configuration, hydrogen at a low temperature (100 to 150 K) exchanges heat with Freon, and the temperature rises to 200 to 250°C. At this time, the freon outlet temperature is restricted by anti-freezing conditions, but since the hydrogen inlet temperature is between 100 and 150, the freon outlet temperature can be lowered to about 0°C.

冷却されたフレオンはオイルと熱交換し、自身は再び7
0℃に戻る。オイル/フレオン熱交換器87で冷却され
たオイルは水素/オイル熱交換器85に入り、水素によ
りさらに冷却される。
The cooled Freon exchanges heat with the oil and becomes 7 again.
Return to 0℃. The oil cooled by the oil/Freon heat exchanger 87 enters the hydrogen/oil heat exchanger 85 and is further cooled by hydrogen.

なお、第5図に示した各温度は、熱制御ループの熱負荷
がllkwで、オイル冷却用熱交換器の熱負荷か28 
k w 、フレオンの出入口温度がそれぞれ70℃、4
℃(定格運転)の時の各熱交換器の各出入口温度推定値
である。以上の検討により、水素媒体を用いたオイル冷
却用熱交換器の設計の見通がたった。
For each temperature shown in Fig. 5, the heat load of the thermal control loop is 11kw, and the heat load of the oil cooling heat exchanger is 28
k w , Freon entrance and exit temperatures are 70℃ and 4, respectively.
This is the estimated temperature at each inlet and outlet of each heat exchanger at ℃ (rated operation). As a result of the above studies, we have found a way to design an oil cooling heat exchanger using a hydrogen medium.

なお、オイル/フレオン熱交換部は、軌道上でのオイル
保温用熱交換器を兼用できる可能性が大きい。
It is highly possible that the oil/Freon heat exchange section can also be used as a heat exchanger for keeping oil warm on orbit.

また、以上の各実施例では、二次冷媒として使用後の水
素は燃料電池で使用する以外は宇宙空間あるいは大気中
へ排出されているが、こお300に〜350にの水素を
他の目的に使用することも出来る。例えば往還機の場合
では再突入時の壁面の冷却に用いることも出来る。
Furthermore, in each of the above embodiments, hydrogen after being used as a secondary refrigerant is discharged into space or the atmosphere unless it is used in a fuel cell. It can also be used for For example, in the case of a re-entering aircraft, it can be used to cool the wall surface during re-entry.

[発明の効果] 以上説明したように請求項(1)乃至請求項(3)の発
明では、一次冷媒と二次冷媒の熱交換器として一種類の
熱交換器を高度に関係なく使用することが出来、また熱
交換器内で二次冷媒が気液混合状態になることもないの
で、排熱装置の信頼性を向上することが出来、例えば水
素を二次冷媒として用いた場合には、冷媒消費量を大幅
に低減することが出来るという優れた効果が得られる。
[Effect of the invention] As explained above, in the inventions of claims (1) to (3), one type of heat exchanger is used as a heat exchanger for primary refrigerant and secondary refrigerant regardless of altitude. Also, since the secondary refrigerant does not become a gas-liquid mixture in the heat exchanger, the reliability of the heat exhaust device can be improved. For example, when hydrogen is used as the secondary refrigerant, An excellent effect can be obtained in that refrigerant consumption can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る排熱装置の第1実施例を示す概略
構成図、第2図は第2実施例の排熱装置を示す概略構成
図、第3図は第3実施例の排熱装置を示す概略構成図、
第4図は第4実施例の排熱装置を示す概略構成図、第5
図は水素/オイル熱交換器を示す概略構成図、第6図は
従来の排熱装置を示す概略構成図である。 1.2.4・・・排熱装置 3・・一次冷媒輸送管5・
・・ポンプ       7・・・コールドプレート1
7・・・燃料電池     45・・−水素熱交換器2
コ・・・放熱板      63・・・水素輸送管67
・・・ヘリウム熱交換器 69・・ヘリウムタンク75
・・・水素/オイル熱交換器
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a heat exhaust device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a heat exhaust device of a second embodiment, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a heat exhaust device of a third embodiment. A schematic configuration diagram showing a thermal device,
Fig. 4 is a schematic configuration diagram showing the heat exhaust device of the fourth embodiment;
The figure is a schematic block diagram showing a hydrogen/oil heat exchanger, and FIG. 6 is a schematic block diagram showing a conventional heat exhaust device. 1.2.4... Heat exhaust device 3... Primary refrigerant transport pipe 5.
...Pump 7...Cold plate 1
7...Fuel cell 45...-Hydrogen heat exchanger 2
C... Heat sink 63... Hydrogen transport pipe 67
... Helium heat exchanger 69 ... Helium tank 75
...Hydrogen/oil heat exchanger

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ループ状に形成されて内部に一次冷媒が封入され
た輸送管と、 この輸送管の途中に配置されて前記一次冷媒を輸送管内
で圧送循環するポンプと、 このポンプの一次冷媒圧送循環方向下流側に配置されて
発熱源と一次冷媒との熱交換をする第1の熱交換部と、 前記第1の熱交換部の一次冷媒圧送循環方向下流側に配
置されて前記一次冷媒の熱を放出する第2の熱交換部と
、 前記第1の熱交換部の一次冷媒圧送循環方向下流側に配
置されて一次冷媒と熱交換して一次冷媒に排出された前
記発熱源からの熱を二次冷媒へ排出する第3の熱交換部
と、 前記第3の熱交換部へ前記二次冷媒を供給すると共に一
次冷媒と熱交換された後の二次冷媒を放出する二次冷媒
供給排出手段と、を備えた排熱装置であって、 前記二次冷媒の前記第3の熱交換部の入口温度を4K以
上50K以下とし、前記二次冷媒の前記第2の熱交換部
の入口温度と出口温度との差を200K以上400K以
下としたことを特徴とする排熱装置。
(1) A transport pipe formed in a loop shape and having a primary refrigerant sealed therein; A pump disposed in the middle of this transport pipe to pump and circulate the primary refrigerant within the transport pipe; and a pump that pumps and circulates the primary refrigerant. a first heat exchange section that is disposed downstream in the direction and exchanges heat between the heat generation source and the primary refrigerant; and a first heat exchange section that is disposed downstream in the primary refrigerant pumping circulation direction of the first heat exchange section and exchanges heat of the primary refrigerant. a second heat exchange section disposed downstream in the primary refrigerant pumping circulation direction of the first heat exchange section, and exchanging heat with the primary refrigerant and discharging heat from the heat source to the primary refrigerant. a third heat exchange section that discharges the secondary refrigerant to the secondary refrigerant; and a secondary refrigerant supply/discharge that supplies the secondary refrigerant to the third heat exchange section and discharges the secondary refrigerant after being heat exchanged with the primary refrigerant. A heat exhaust device comprising: an inlet temperature of the third heat exchange section of the secondary refrigerant of 4K or more and 50K or less; A heat exhaust device characterized in that the difference between the temperature and the outlet temperature is 200K or more and 400K or less.
(2)前記二次冷媒が水素であることを特徴とする請求
項(1)記載の排熱装置。
(2) The heat exhaust device according to claim (1), wherein the secondary refrigerant is hydrogen.
(3)前記発熱源のうち少なくとも一つが燃料電池であ
り、前記第3の熱交換部の前記二次冷媒の出口と前記燃
料電池の水素供給口が配管によって結合されていること
を特徴とする請求項(1)又は請求項(2)記載の排熱
装置。
(3) At least one of the heat generation sources is a fuel cell, and the outlet of the secondary refrigerant of the third heat exchanger and the hydrogen supply port of the fuel cell are connected by piping. The heat exhaust device according to claim (1) or claim (2).
JP2199083A 1990-07-30 1990-07-30 Heat discharging device Pending JPH0486469A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2199083A JPH0486469A (en) 1990-07-30 1990-07-30 Heat discharging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2199083A JPH0486469A (en) 1990-07-30 1990-07-30 Heat discharging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0486469A true JPH0486469A (en) 1992-03-19

Family

ID=16401820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2199083A Pending JPH0486469A (en) 1990-07-30 1990-07-30 Heat discharging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0486469A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100498492C (en) 2004-12-21 2009-06-10 欧洲航空防务航天公司(法国) Electrochemical cell with optical absorption and reflection controlled by copper electroplating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100498492C (en) 2004-12-21 2009-06-10 欧洲航空防务航天公司(法国) Electrochemical cell with optical absorption and reflection controlled by copper electroplating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4257363B2 (en) System, apparatus and method for passive and active cooling of at least one enclosure
EP2000753B1 (en) System and method for separating components of a fluid coolant for cooling a structure
EP3553418B1 (en) Thermal management system including two-phased pump loop and thermal energy storage
EP1902950B1 (en) Avionics cooling
JP2954466B2 (en) Gas turbine intake cooling system and method of operating the same
KR101043156B1 (en) Chiller for high energy solid state laser
US7921655B2 (en) Topping cycle for a sub-ambient cooling system
CN108362025B (en) An airborne spray cooling system that uses phase change materials to cool the spray medium and microchannel heat exchangers to prevent failure
WO2004074750A2 (en) System and method of refrigerating at least one enclosure
JPH0835755A (en) Heat treatment system
CN115042977A (en) Megawatt-level heat load onboard thermal management system applying low-temperature expendable heat sink
CN108168140A (en) Airborne spray cooling system using radiation plate to cool circulating water
JPH0486469A (en) Heat discharging device
US4360496A (en) Cooling system for auxiliary systems of a nuclear installation
JPS60167311A (en) Gas insulated electromagnetic induction apparatus
US12000679B2 (en) Thermal storage for high load short duration cooling
US10809014B1 (en) Thermal storage with bladder tank
JP2000356432A (en) Marine steam jet refrigerating/heat pump apparatus
US4760713A (en) Multiple heat sink cooling system for a burst power fuel cell
US3552135A (en) Fluid cooling arrangement employing liquified gas
JP3407659B2 (en) Air conditioning equipment
JPH05312056A (en) Intake air cooling system of gas turbine
DECRISANTIS et al. Shuttle Orbiter thermal control post-flight evaluation
Homitz et al. Evaluation of a vapor-compression thermal management system for reliability while operating under thermal transients
Singh et al. Innovative multi-environment, multimode thermal control system