JPH06107298A - 宇宙往還機用熱シンク装置 - Google Patents
宇宙往還機用熱シンク装置Info
- Publication number
- JPH06107298A JPH06107298A JP25506092A JP25506092A JPH06107298A JP H06107298 A JPH06107298 A JP H06107298A JP 25506092 A JP25506092 A JP 25506092A JP 25506092 A JP25506092 A JP 25506092A JP H06107298 A JPH06107298 A JP H06107298A
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- Japan
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- heat exchanger
- evaporator
- refrigerant
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- heat
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外部環境の変化にかかわらず、安定した排熱
を行うことができる宇宙往還機用熱シンク装置の提供を
目的とする。 【構成】 第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６と
の間に、第１の熱交換器１５内の圧力に基づいて、開弁
量が調整される流量調整弁２３を設けたので、第１の熱
交換器１５内が外部環境に影響されることがなく、かつ
第１の熱交換器１５内の圧力を所定圧に保持して、該蒸
発器内において冷媒を、不安定な領域、例えば気相が８
０〜９０％となるように制御することが可能である。こ
れにより、第２の熱交換器１６が外部環境の影響を受け
て、圧力が変化したとしても、冷媒は外部環境の影響を
受けない第１の熱交換器１５にてその大部分が気相とな
っていることから、第２の熱交換器１６での外部環境の
影響は少なくて済み、これにより放出口２１からの冷媒
の放出を安定した状態で行うことができる。
を行うことができる宇宙往還機用熱シンク装置の提供を
目的とする。 【構成】 第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６と
の間に、第１の熱交換器１５内の圧力に基づいて、開弁
量が調整される流量調整弁２３を設けたので、第１の熱
交換器１５内が外部環境に影響されることがなく、かつ
第１の熱交換器１５内の圧力を所定圧に保持して、該蒸
発器内において冷媒を、不安定な領域、例えば気相が８
０〜９０％となるように制御することが可能である。こ
れにより、第２の熱交換器１６が外部環境の影響を受け
て、圧力が変化したとしても、冷媒は外部環境の影響を
受けない第１の熱交換器１５にてその大部分が気相とな
っていることから、第２の熱交換器１６での外部環境の
影響は少なくて済み、これにより放出口２１からの冷媒
の放出を安定した状態で行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、宇宙から地上に帰還す
るシャトルに搭載される宇宙往還機用熱シンク装置に関
するものである。
るシャトルに搭載される宇宙往還機用熱シンク装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙往還機に搭載される熱シンク装置の
構造を図２を参照して説明する。まず、この熱シンク装
置にはアンモニアが使用されており、このアンモニア
は、貯留タンク１内に加圧されて液化状態で貯留されて
いる。この貯留タンク１内のアンモニアは、流量調整弁
２の開閉により供給管３を経由して熱交換器４に供給さ
れ、この熱交換器４内で加熱されることにより気化され
る。そして、この熱交換器４内で気化されたアンモニア
ガスは、更に排出管５及び放出口６を経由して外部空間
に放出される。一方、熱交換器４の加熱側は往還機内を
循環する熱制御ループ７となっており、この熱制御ルー
プ７では発熱源（図示略）から供給された熱媒体（熱
媒）が、熱交換器４にてアンモニアに熱を与える。具体
的には、熱交換器４では、熱制御ループ７で供給された
熱媒体の温度が７０℃から２〜５℃となるような冷却を
行っている。
構造を図２を参照して説明する。まず、この熱シンク装
置にはアンモニアが使用されており、このアンモニア
は、貯留タンク１内に加圧されて液化状態で貯留されて
いる。この貯留タンク１内のアンモニアは、流量調整弁
２の開閉により供給管３を経由して熱交換器４に供給さ
れ、この熱交換器４内で加熱されることにより気化され
る。そして、この熱交換器４内で気化されたアンモニア
ガスは、更に排出管５及び放出口６を経由して外部空間
に放出される。一方、熱交換器４の加熱側は往還機内を
循環する熱制御ループ７となっており、この熱制御ルー
プ７では発熱源（図示略）から供給された熱媒体（熱
媒）が、熱交換器４にてアンモニアに熱を与える。具体
的には、熱交換器４では、熱制御ループ７で供給された
熱媒体の温度が７０℃から２〜５℃となるような冷却を
行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された宇宙往還機用熱シンク装置では、排出管６
を通じて熱交換器４が外部空間と連通した状態にあり、
外部環境が外乱となり、流量制御が不確定となる問題が
生じていた。また、放出口６から放出されるミストの凍
結を防止するためにヒーター電力を余計に必要とするな
どの問題が生じていた。
に構成された宇宙往還機用熱シンク装置では、排出管６
を通じて熱交換器４が外部空間と連通した状態にあり、
外部環境が外乱となり、流量制御が不確定となる問題が
生じていた。また、放出口６から放出されるミストの凍
結を防止するためにヒーター電力を余計に必要とするな
どの問題が生じていた。
【０００４】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、外部環境の変化にかかわらず、安定した
排熱を行い、また、負荷変化にも十分追従性を持った宇
宙往還機用熱シンク装置の提供を目的とする。
ものであって、外部環境の変化にかかわらず、安定した
排熱を行い、また、負荷変化にも十分追従性を持った宇
宙往還機用熱シンク装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、熱制御ループを冷却する冷媒が液化状
態で貯留される貯留タンクと、この貯留タンク内の冷媒
が供給される供給管に直列に設けられ、それぞれにおい
て冷媒を蒸発させる第１、第２の蒸発器と、第２の蒸発
器で蒸発された冷媒ガスを外部に放出する放出口とを具
備し、上記第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に、第１
の蒸発器内の圧力に基づいて、開弁量が調整される流量
調整弁を設けるようにしている。
に、本発明では、熱制御ループを冷却する冷媒が液化状
態で貯留される貯留タンクと、この貯留タンク内の冷媒
が供給される供給管に直列に設けられ、それぞれにおい
て冷媒を蒸発させる第１、第２の蒸発器と、第２の蒸発
器で蒸発された冷媒ガスを外部に放出する放出口とを具
備し、上記第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に、第１
の蒸発器内の圧力に基づいて、開弁量が調整される流量
調整弁を設けるようにしている。
【０００６】
【作用】この発明によれば、冷媒を蒸発させるための第
１の蒸発器と第２の蒸発器との間に、第１の蒸発器内の
圧力に基づいて、開弁量が調整される流量調整弁を設け
たので、第１の蒸発器内が外部環境に影響されることが
なく、かつ第１の蒸発器内の圧力を所定圧に保持して、
該蒸発器内において冷媒を、例えば気相が８０〜９０％
となるように制御することが可能であり、これにより第
２の蒸発器にて冷媒を完全に蒸発させることが可能とな
る。すなわち、本発明によれば、第２の蒸発器が外部環
境の影響を受けて、圧力が変化したとしても、冷媒は外
部環境の影響を受けない第１の蒸発器にてその大部分が
気相となっていることから、第２の蒸発器での外部環境
の影響は少なくて済み、これにより放出口から放出され
るミストをほとんど無くし、凍結防止のヒーターの容量
を大幅に減少させることができる。
１の蒸発器と第２の蒸発器との間に、第１の蒸発器内の
圧力に基づいて、開弁量が調整される流量調整弁を設け
たので、第１の蒸発器内が外部環境に影響されることが
なく、かつ第１の蒸発器内の圧力を所定圧に保持して、
該蒸発器内において冷媒を、例えば気相が８０〜９０％
となるように制御することが可能であり、これにより第
２の蒸発器にて冷媒を完全に蒸発させることが可能とな
る。すなわち、本発明によれば、第２の蒸発器が外部環
境の影響を受けて、圧力が変化したとしても、冷媒は外
部環境の影響を受けない第１の蒸発器にてその大部分が
気相となっていることから、第２の蒸発器での外部環境
の影響は少なくて済み、これにより放出口から放出され
るミストをほとんど無くし、凍結防止のヒーターの容量
を大幅に減少させることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。図１において符号１０で示すものは、冷媒とな
るアンモニアが貯留された貯留タンクであって、該貯留
タンク１０の上部には、該貯留タンク１０内の圧力を高
め、置かれた環境温度でアンモニアを液化状態とするた
めのヘリウムガス供給機構１１が設けられている。ま
た、この貯留タンク１０の下部には、アンモニアを熱交
換器１２に供給するための供給管１３が設けられ、この
供給管１３の途中には、アンモニアの流量を調整するた
めの流量調整弁１４が設けられている。
明する。図１において符号１０で示すものは、冷媒とな
るアンモニアが貯留された貯留タンクであって、該貯留
タンク１０の上部には、該貯留タンク１０内の圧力を高
め、置かれた環境温度でアンモニアを液化状態とするた
めのヘリウムガス供給機構１１が設けられている。ま
た、この貯留タンク１０の下部には、アンモニアを熱交
換器１２に供給するための供給管１３が設けられ、この
供給管１３の途中には、アンモニアの流量を調整するた
めの流量調整弁１４が設けられている。
【０００８】前記熱交換器１２は、上流側の第１の熱交
換器１５と下流側の第２の熱交換器１６とから構成さ
れ、更に、これら熱交換器１５，１６は、配管１７〜１
９を通じて熱媒であるフロンが供給される加熱室１５
Ａ，１６Ａと、これら加熱室１５Ａ，１６Ａ内のフロン
により加熱される蒸発室１５Ｂ，１６Ｂとからそれぞれ
構成されている。そして、これら第１、第２の熱交換器
１５，１６では、加熱室１５Ａ，１６Ａに供給されたフ
ロンにより、蒸発室１５Ｂ，１６Ｂ側に案内されたアン
モニアが加熱され、これにより液化状態にあるアンモニ
アが気化されると共に、フロンは吸熱されて温度低下
し、熱交換器１５・１６外へ出る。更に、フロンは加熱
室１６Ａ、配管１８、加熱室１５Ａといったループを循
環する過程で、各熱交換器１５，１６における蒸発室１
５Ｂ，１６Ｂの熱を回収し、再び、発熱源にて加熱され
た後、熱交換器１５の加熱室１５Ａに戻ってくることに
なる。そして、これら第１、第２の熱交換器１５，１６
で気化されたアンモニアガスは、更に排出管２０及び放
出口２１を経由して外部空間に放出される。
換器１５と下流側の第２の熱交換器１６とから構成さ
れ、更に、これら熱交換器１５，１６は、配管１７〜１
９を通じて熱媒であるフロンが供給される加熱室１５
Ａ，１６Ａと、これら加熱室１５Ａ，１６Ａ内のフロン
により加熱される蒸発室１５Ｂ，１６Ｂとからそれぞれ
構成されている。そして、これら第１、第２の熱交換器
１５，１６では、加熱室１５Ａ，１６Ａに供給されたフ
ロンにより、蒸発室１５Ｂ，１６Ｂ側に案内されたアン
モニアが加熱され、これにより液化状態にあるアンモニ
アが気化されると共に、フロンは吸熱されて温度低下
し、熱交換器１５・１６外へ出る。更に、フロンは加熱
室１６Ａ、配管１８、加熱室１５Ａといったループを循
環する過程で、各熱交換器１５，１６における蒸発室１
５Ｂ，１６Ｂの熱を回収し、再び、発熱源にて加熱され
た後、熱交換器１５の加熱室１５Ａに戻ってくることに
なる。そして、これら第１、第２の熱交換器１５，１６
で気化されたアンモニアガスは、更に排出管２０及び放
出口２１を経由して外部空間に放出される。
【０００９】一方、第１の熱交換器１５の蒸発室１５Ｂ
と、第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂとを接続する接
続管２２の途中には流量調整弁２３が設けられ、また、
第１の熱交換器１５には、蒸発室１５Ｂ内の圧力を検知
するための圧力センサ２４が設けられている。そして、
この圧力センサ２４で検出された蒸発室１５Ｂ内の圧力
は圧力データとしてコントローラ２５に供給され、この
コントローラ２５では圧力データに基づき、蒸発室１５
Ｂ内の圧力が２〜３〔ａｔｍ〕となるように流量調整弁
２３を制御する。
と、第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂとを接続する接
続管２２の途中には流量調整弁２３が設けられ、また、
第１の熱交換器１５には、蒸発室１５Ｂ内の圧力を検知
するための圧力センサ２４が設けられている。そして、
この圧力センサ２４で検出された蒸発室１５Ｂ内の圧力
は圧力データとしてコントローラ２５に供給され、この
コントローラ２５では圧力データに基づき、蒸発室１５
Ｂ内の圧力が２〜３〔ａｔｍ〕となるように流量調整弁
２３を制御する。
【００１０】また、フロンが排出される配管１９には温
度センサ２６が設けられている。そして、この温度セン
サ２６で検出されたフロンの温度は温度データとしてコ
ントローラ２７に供給され、このコントローラ２７では
温度データに基づき、流量調整弁１４の開弁量が調整さ
れる。具体的には、コントローラ２７では、フロンの温
度が予め設定した設定値より下回った場合に流量調整弁
１４の開弁量を減少させ、また、フロンの温度が設定値
を越えた場合に流量調整弁１４の開弁量を増大させる制
御を行う。
度センサ２６が設けられている。そして、この温度セン
サ２６で検出されたフロンの温度は温度データとしてコ
ントローラ２７に供給され、このコントローラ２７では
温度データに基づき、流量調整弁１４の開弁量が調整さ
れる。具体的には、コントローラ２７では、フロンの温
度が予め設定した設定値より下回った場合に流量調整弁
１４の開弁量を減少させ、また、フロンの温度が設定値
を越えた場合に流量調整弁１４の開弁量を増大させる制
御を行う。
【００１１】そして、以上のように構成された宇宙往還
機用熱シンク装置では、貯留タンク１０と第１の熱交換
器１５とを接続する供給管１３の途中に流量調整弁１４
を、第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを接続
する接続管２２の途中に流量調整弁２３をそれぞれ設
け、更に、これら流量調整弁１４及び流量調整弁２３の
開弁量を、熱媒の温度、及び第１の熱交換器１５の蒸発
室１５Ｂの圧力に基づき、コントローラ２５・２７にそ
れぞれ調整させるようにしたので、 （１） コントローラ２５・２７での設定により、第１
の熱交換器１５の蒸発室１５Ｂ内のアンモニアの液相の
割合、第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂ内のアンモニ
アの液相の割合を自由に調整することができる。例え
ば、第１の熱交換器１５の蒸発室１５Ｂ内のアンモニア
の気相の割合を８０〜９０％（液相は２０〜１０％）
に、かつ第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂ内のアンモ
ニアの気相の割合を１００％（液相は１０％）に設定す
ることができる。
機用熱シンク装置では、貯留タンク１０と第１の熱交換
器１５とを接続する供給管１３の途中に流量調整弁１４
を、第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを接続
する接続管２２の途中に流量調整弁２３をそれぞれ設
け、更に、これら流量調整弁１４及び流量調整弁２３の
開弁量を、熱媒の温度、及び第１の熱交換器１５の蒸発
室１５Ｂの圧力に基づき、コントローラ２５・２７にそ
れぞれ調整させるようにしたので、 （１） コントローラ２５・２７での設定により、第１
の熱交換器１５の蒸発室１５Ｂ内のアンモニアの液相の
割合、第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂ内のアンモニ
アの液相の割合を自由に調整することができる。例え
ば、第１の熱交換器１５の蒸発室１５Ｂ内のアンモニア
の気相の割合を８０〜９０％（液相は２０〜１０％）
に、かつ第２の熱交換器１６の蒸発室１６Ｂ内のアンモ
ニアの気相の割合を１００％（液相は１０％）に設定す
ることができる。
【００１２】すなわち、コントローラ２５・２７の制御
により、第２の熱交換器１６が外部環境の影響を受け
て、圧力が変化したとしても、アンモニアは外部環境の
影響を受けない第１の熱交換器１５にてその大部分が気
相となっていることから、第２の熱交換器１６での外部
環境の影響は少なくなる。なお、上記コントローラ２５
・２６により、第１の熱交換器１５において、アンモニ
アの気相の割合を８０〜９０％と設定したのは、この割
合がアンモニアが最も不安定となり易い領域であるから
であり、この領域を、外部環境の影響を受けない第１の
熱交換器１５にて設定し、これにより、最も不安定とな
り易い、気相の割合が８０〜９０％までのアンモニアの
蒸発を、第１の熱交換器１５にて安定に行わせるように
している。
により、第２の熱交換器１６が外部環境の影響を受け
て、圧力が変化したとしても、アンモニアは外部環境の
影響を受けない第１の熱交換器１５にてその大部分が気
相となっていることから、第２の熱交換器１６での外部
環境の影響は少なくなる。なお、上記コントローラ２５
・２６により、第１の熱交換器１５において、アンモニ
アの気相の割合を８０〜９０％と設定したのは、この割
合がアンモニアが最も不安定となり易い領域であるから
であり、この領域を、外部環境の影響を受けない第１の
熱交換器１５にて設定し、これにより、最も不安定とな
り易い、気相の割合が８０〜９０％までのアンモニアの
蒸発を、第１の熱交換器１５にて安定に行わせるように
している。
【００１３】（２） 上記（１）で説明したように、流
量調整弁２３を経て第１の熱交換器１５から第２の熱交
換器１６にアンモニアが供給される際に、これら第１の
熱交換器１５と第２の熱交換器１６との圧力差によっ
て、アンモニアの液体成分がフラッシングし、これによ
って第２の熱交換器１６内において、アンモニアの気体
成分中に液体成分を分散させることができ、その結果、
液化状態のアンモニアを有効に気化させることができる
効果が得られる。
量調整弁２３を経て第１の熱交換器１５から第２の熱交
換器１６にアンモニアが供給される際に、これら第１の
熱交換器１５と第２の熱交換器１６との圧力差によっ
て、アンモニアの液体成分がフラッシングし、これによ
って第２の熱交換器１６内において、アンモニアの気体
成分中に液体成分を分散させることができ、その結果、
液化状態のアンモニアを有効に気化させることができる
効果が得られる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、冷媒を蒸発させるための第１の蒸発器と第２
の蒸発器との間に、第１の蒸発器内の圧力に基づいて、
開弁量が調整される流量調整弁を設けたので、第１の蒸
発器内が外部環境に影響されることがなく、かつ第１の
蒸発器内の圧力を所定圧に保持して、該蒸発器内におい
て冷媒を、例えば気相が８０〜９０％となるように制御
することが可能であり、これにより第２の蒸発器にて冷
媒を完全に蒸発させることが可能となる。すなわち、本
発明によれば第２の蒸発器が外部環境の影響を受けて、
圧力が変化したとしても、冷媒は外部環境の影響を受け
ない第１の蒸発器にてその大部分が気相となっているこ
とから、第２の蒸発器での外部環境の影響は少なくて済
み、これにより放出口からの冷媒の放出を安定した状態
で行うことができ、安定した状態で負荷変化に追従でき
る熱シンク装置を得ることが可能となる。更に、放出さ
れるミストをミストをほとんど無くすることができるの
で、ミストの凍結防止用のヒーターの容量を大幅に減少
させることができる効果も得られる。
によれば、冷媒を蒸発させるための第１の蒸発器と第２
の蒸発器との間に、第１の蒸発器内の圧力に基づいて、
開弁量が調整される流量調整弁を設けたので、第１の蒸
発器内が外部環境に影響されることがなく、かつ第１の
蒸発器内の圧力を所定圧に保持して、該蒸発器内におい
て冷媒を、例えば気相が８０〜９０％となるように制御
することが可能であり、これにより第２の蒸発器にて冷
媒を完全に蒸発させることが可能となる。すなわち、本
発明によれば第２の蒸発器が外部環境の影響を受けて、
圧力が変化したとしても、冷媒は外部環境の影響を受け
ない第１の蒸発器にてその大部分が気相となっているこ
とから、第２の蒸発器での外部環境の影響は少なくて済
み、これにより放出口からの冷媒の放出を安定した状態
で行うことができ、安定した状態で負荷変化に追従でき
る熱シンク装置を得ることが可能となる。更に、放出さ
れるミストをミストをほとんど無くすることができるの
で、ミストの凍結防止用のヒーターの容量を大幅に減少
させることができる効果も得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明の従来例を示す概略構成図。
１０ 貯留タンク １３ 供給管 １５ 第１の熱交換器（第１の蒸発器） １６ 第２の熱交換器（第２の蒸発器） ２１ 放出口 ２３ 流量調整弁
Claims (1)
- 【請求項１】 熱制御ループを冷却する冷媒が液化状態
で貯留される貯留タンクと、この貯留タンク内の冷媒が
供給される供給管に直列に設けられ、それぞれにおいて
冷媒を蒸発させる第１、第２の蒸発器と、第２の蒸発器
で蒸発された冷媒ガスを外部に放出する放出口とを有し
てなり、 上記第１の蒸発器と第２の蒸発器との間には、第１の蒸
発器内の圧力に基づいて、開弁量が調整される流量調整
弁が設けられていることを特徴とする宇宙往還機用熱シ
ンク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255060A JP3018777B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 宇宙往還機用熱シンク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255060A JP3018777B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 宇宙往還機用熱シンク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06107298A true JPH06107298A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3018777B2 JP3018777B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=17273591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4255060A Expired - Fee Related JP3018777B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 宇宙往還機用熱シンク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018777B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014335A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Hamilton Sundstrand Corp | 蒸発熱交換器アッセンブリを制御する方法および蒸発熱交換器アッセンブリ |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP4255060A patent/JP3018777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014335A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Hamilton Sundstrand Corp | 蒸発熱交換器アッセンブリを制御する方法および蒸発熱交換器アッセンブリ |
| EP2009384A3 (en) * | 2007-06-29 | 2012-07-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | Control scheme for an evaporator operating at conditions approaching thermodynamic limits |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3018777B2 (ja) | 2000-03-13 |
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