JP2002337799A - Liquid tank - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、無重力または微小
重力環境下において液体を収容する液体用タンクに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid tank for storing a liquid in a zero gravity or microgravity environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、静止衛星などの、無重力または微
小重力環境下に配置される液体用タンクでは、重力によ
る気液分離を行うことができないため、毛細管現象を利
用したチャンネルメッシュ式の液体捕捉機構が採用され
ている。チャンネルメッシュ式は、タンク内に金属メッ
シュを備えたチャンネル（流路）を設け、この金属メッ
シュの毛細管現象を利用して液体を捕捉し、チャンネル
内へ導入する機構であって、チャンネルを４本から８本
配置することにより、タンクに対してどの方向の加速度
が加えられた場合にも、液体を捕捉することができるよ
うに構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a liquid tank arranged in a zero gravity or microgravity environment, such as a geostationary satellite, gas-liquid separation cannot be performed by gravity, so that a channel mesh type liquid capture utilizing a capillary phenomenon is used. A mechanism is adopted. The channel mesh type is a mechanism in which a channel (flow path) provided with a metal mesh is provided in a tank, a liquid is captured by utilizing the capillary phenomenon of the metal mesh, and the liquid is introduced into the channel. By arranging from eight to eight, the liquid can be captured even when acceleration in any direction is applied to the tank.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャン
ネルメッシュ式の液体捕捉機構では、金属メッシュをチ
ャンネルに固定する溶接作業に手間がかかるため、製造
コストの増大を招いてしまうだけでなく、金属メッシュ
の重量が大きいため、タンク全体の重量が増大されてし
まうという問題があった。However, in the channel mesh type liquid trapping mechanism, the welding work for fixing the metal mesh to the channel is troublesome, which not only increases the manufacturing cost but also increases the manufacturing cost of the metal mesh. Since the weight is large, there is a problem that the weight of the entire tank is increased.
【０００４】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、無重力または微小重力下で使用でき、軽量
で製造コストが小さい液体捕捉機構を備えた液体用タン
クを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid tank having a liquid capturing mechanism that can be used under zero gravity or microgravity, is lightweight, and has low manufacturing cost. And
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係る液体用タンクは、無重力また
は微小重力環境に配置され、底部に排出部が形成された
タンク本体と、このタンク本体内の底部に設置され、か
つタンク本体内と排出部とを接続する箱状の液体トラッ
プと、この液体トラップからタンク本体内の内面に沿っ
て設けられ、タンク本体内の液体を液体トラップへ案内
する液体捕捉用薄板とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、液体捕捉用薄板に接触する液体の自
由界面曲率半径差による表面張力差によって、タンク本
体内の液体が液体トラップ内に案内され、液体トラップ
に液体を収容することができるので、無重力下または微
小重力下であってもタンク本体内の液体をタンク外へ排
出させることができる。さらに、液体捕捉機構は、軽量
で製造コストが小さい液体捕捉用薄板を用いているの
で、軽量で安価な液体用タンクの実現が可能となる。In order to solve the above-mentioned problems, a liquid tank according to the first aspect of the present invention is arranged in a zero gravity or microgravity environment, and has a tank body having a discharge portion formed at a bottom portion; A box-shaped liquid trap that is installed at the bottom of the tank body and connects the inside of the tank body and the discharge unit, and is provided along the inner surface of the tank body from the liquid trap to transfer the liquid in the tank body to the liquid. And a liquid capturing thin plate guided to the trap.
According to the present invention, the liquid in the tank body is guided into the liquid trap by the surface tension difference due to the difference in the radius of curvature of the free interface of the liquid in contact with the liquid capturing thin plate, and the liquid can be stored in the liquid trap. The liquid in the tank body can be discharged to the outside of the tank even under zero gravity or microgravity. Furthermore, since the liquid capturing mechanism uses a liquid capturing thin plate that is lightweight and small in manufacturing cost, it is possible to realize a lightweight and inexpensive liquid tank.
【０００６】請求項２の発明に係る液体用タンクは、請
求項１の液体用タンクにおいて、さらに、液体トラップ
の底部がタンク本体の底部よりも小さい曲率半径の球面
状に形成されていることを特徴としている。この発明に
よれば、曲率半径の大きいタンク本体の底部の内面と、
曲率半径の小さい液体トラップの底部の外面との間に、
タンク本体と液体トラップとの接続部分に近づくほど小
さくなる隙間が形成される。したがって、タンク本体内
の液体は、表面張力によって隙間の小さい方すなわちタ
ンク本体と液体トラップとの接続部分へと案内されるの
で、効率よくタンク本体内の液体を液体トラップ内へ収
容することができる。A liquid tank according to a second aspect of the present invention is the liquid tank according to the first aspect, wherein the bottom of the liquid trap is formed in a spherical shape having a smaller radius of curvature than the bottom of the tank body. Features. According to this invention, the inner surface of the bottom of the tank body having a large radius of curvature,
Between the outer surface of the bottom of the liquid trap with a small radius of curvature,
A gap is formed that becomes smaller as it approaches the connection between the tank body and the liquid trap. Therefore, the liquid in the tank main body is guided by the surface tension to the smaller gap, that is, the connection portion between the tank main body and the liquid trap, so that the liquid in the tank main body can be efficiently stored in the liquid trap. .
【０００７】請求項３の発明に係る液体用タンクは、請
求項１または２の液体用タンクにおいて、さらに、液体
トラップ内の中央部に上下方向に設けられた、液体トラ
ップ内と排出部とを連通する液体排出孔を有する管状部
材と、この管状部材から放射状に複数枚立てられた板状
部材とを備えていることを特徴としている。この発明に
よれば、放射状に並べられた板状部材同士の間に、中央
の管状部材に近づくほど小さくなる隙間が形成されるの
で、液体トラップ内の液体は、管状部材の液体排出孔を
塞ぐように管状部材の周囲に捕集される。したがって、
タンク本体内を加圧して液体トラップ内が加圧されれ
ば、管状部材の周囲に捕集された液体が液体排出孔から
タンク外へ圧出されるので、容易に液体トラップ内の液
体をタンク外へ排出することができる。A liquid tank according to a third aspect of the present invention is the liquid tank according to the first or second aspect, further comprising: a liquid trap and a discharge portion provided vertically in a central portion of the liquid trap. It is characterized by comprising a tubular member having a liquid discharge hole communicating therewith, and a plurality of plate members radiating from the tubular member. According to the present invention, a gap is formed between the plate-like members arranged radially, the gap becoming smaller as approaching the central tubular member, so that the liquid in the liquid trap closes the liquid discharge hole of the tubular member. So that it is trapped around the tubular member. Therefore,
When the inside of the liquid trap is pressurized by pressurizing the inside of the tank body, the liquid collected around the tubular member is pressed out of the tank through the liquid discharge hole, so that the liquid in the liquid trap can be easily discharged from the tank. Can be discharged to
【０００８】請求項４の発明に係る液体用タンクは、液
体トラップの上面が球面状に形成され、この液体トラッ
プ上面の内壁面と板状部材との隙間が、上辺では管状部
材に近づくほど大きく、側辺では下方ほど小さく、下辺
では管状部材に近づくほど小さくなるように形成されて
いることを特徴としている。この発明によれば、液体ト
ラップ内壁面と板状部材端部との間に、上面中央部から
側面を経て下面中央部に向かって徐々に小さくなる隙間
が形成されるので、液体トラップ内で壁面に付着した液
体が、この隙間に沿って下部中央に案内される。したが
って、液体トラップ内では液体が下部中央に集まる一
方、気体が上部外側に移動されるので、液体トラップ内
での気液分離が可能となる。In the liquid tank according to the fourth aspect of the present invention, the upper surface of the liquid trap is formed in a spherical shape, and the gap between the inner wall surface of the upper surface of the liquid trap and the plate-like member increases on the upper side as it approaches the tubular member. It is characterized in that it is formed so that it is smaller on the side and lower on the side and smaller on the lower side as it approaches the tubular member. According to the present invention, a gap is formed between the inner wall surface of the liquid trap and the end portion of the plate-like member, the gap gradually decreasing from the central portion of the upper surface to the central portion of the lower surface through the side surface. The liquid adhering to is guided to the lower center along this gap. Therefore, in the liquid trap, the liquid is collected at the lower center, while the gas is moved to the upper outside, so that gas-liquid separation in the liquid trap becomes possible.
【０００９】請求項５の発明に係る液体用タンクは、液
体捕捉用薄板が、タンク本体内面との間に隙間を設けた
状態で液体トラップに固定されていることを特徴として
いる。この発明によれば、液体捕捉用薄板がタンク本体
に対して固定されずに備えられるので、タンク本体の圧
力や温度差による膨張収縮の影響を受けない。したがっ
て、応力による破損を防止する強度を確保する必要がな
く、薄く軽量な液体捕捉用薄板を用いることができるの
で、軽量かつ安価な液体用タンクの実現が可能となる。A liquid tank according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the liquid capturing thin plate is fixed to the liquid trap with a gap provided between the thin plate and the inner surface of the tank body. According to the present invention, since the liquid capturing thin plate is provided without being fixed to the tank body, it is not affected by expansion and contraction due to the pressure and temperature difference of the tank body. Therefore, there is no need to secure sufficient strength to prevent breakage due to stress, and a thin and lightweight liquid capturing thin plate can be used, so that a lightweight and inexpensive liquid tank can be realized.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の
一実施形態による液体用タンク１０の断面図、図２はこ
の液体用タンク１０から排出するために液体が一旦収容
される液体トラップ３０の断面図、図３はこの液体トラ
ップ３０の横断面図である。液体用タンク１０は静止衛
星のスラスタ推薬用であって、球形のタンク本体２０
と、それぞれ球面状に形成された上面３１および下面３
２と円筒状の側面３３とからなる箱状の液体トラップ３
０と、タンク本体２０の内面に沿って設けられた液体捕
捉用薄板４０とを備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid tank 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid trap 30 in which liquid is temporarily stored to be discharged from the liquid tank 10, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the trap 30. The liquid tank 10 is for a thruster propellant of a geostationary satellite, and has a spherical tank body 20.
And an upper surface 31 and a lower surface 3 each formed in a spherical shape.
Box-shaped liquid trap 3 consisting of a cylindrical side surface 33 and a cylindrical side surface 33
0 and a liquid capturing thin plate 40 provided along the inner surface of the tank body 20.
【００１１】この液体用タンク１０は、静止衛星の姿勢
制御を行うためのスラスタの駆動によって、図の前後左
右方向に加速される。図１では、液体をハッチングで表
していて、液体用タンク１０が右方向に加速されたとき
の液体の状態を左半分に示し、液体用タンク１０が静止
した無重力状態の液体の状態を右半分に示している。つ
まり、液体用タンク１０内が加速されることにより、液
体はタンク本体２０の図の横方向に沿う球体の中央部を
横切る外周線付近に移動するので、この赤道付近と液体
トラップ３０とを繋ぐように液体捕捉用薄板４０を配置
している。The liquid tank 10 is accelerated in the front, rear, left and right directions in the figure by driving a thruster for controlling the attitude of the geostationary satellite. In FIG. 1, the liquid is indicated by hatching, the state of the liquid when the liquid tank 10 is accelerated rightward is shown in the left half, and the state of the liquid in the zero gravity state where the liquid tank 10 is stationary is shown in the right half. Is shown in That is, since the liquid in the liquid tank 10 is accelerated, the liquid moves to the vicinity of the outer peripheral line crossing the center of the sphere along the horizontal direction of the figure of the tank body 20, and connects the vicinity of the equator to the liquid trap 30. The liquid capturing thin plate 40 is arranged as described above.
【００１２】タンク本体２０は、底部の中央に排出部５
０が形成され、上部にベント６０が形成されている。排
出部５０は、タンク本体２０内の液体をタンク外へ排出
し、スラスタエンジン（図示せず）に供給するための液
体通路の一端であって、タンク本体２０の内外は、この
排出部５０に接続されている液体トラップ３０を介して
連通されている。ベント６０は、タンク本体２０内に気
体を送り込んだり、タンク本体２０内の気体をタンク外
へ排出するための気体通路の一端である。なお、タンク
本体２０を回転対称体とすることにより、液体用タンク
１０が加速されたときの慣性力により液体が集まりやす
いので、液体が捕集されやすい。液体を捕集しやすい回
転対称体として、本実施形態では球状に形成している
が、円錐状などでもよい。また、タンク本体２０の液体
が集まる位置に、液体の排出部２１が設けられている。
この排出部２１を設けることにより、液体用タンク１０
が加速されているときにここから液体をタンク外に排出
してスラスタに供給することができる。The tank body 20 has a discharge portion 5 at the center of the bottom.
0 is formed, and a vent 60 is formed at the top. The discharge part 50 is one end of a liquid passage for discharging the liquid in the tank body 20 to the outside of the tank and supplying the liquid to a thruster engine (not shown). They are communicated via the connected liquid trap 30. The vent 60 is one end of a gas passage for sending gas into the tank main body 20 and discharging gas from the tank main body 20 to the outside of the tank. In addition, by making the tank body 20 a rotationally symmetric body, the liquid is easily collected by the inertial force when the liquid tank 10 is accelerated, so that the liquid is easily collected. Although a rotationally symmetric body that easily collects liquid is formed in a spherical shape in the present embodiment, a conical shape or the like may be used. In addition, a liquid discharge unit 21 is provided in the tank body 20 at a position where the liquid collects.
By providing this discharge part 21, the liquid tank 10
Can be drained out of the tank and supplied to the thruster when is accelerated.
【００１３】液体捕捉用薄板４０は、タンク本体２０内
の内面に沿う円弧状の薄板で形成されていて、タンク本
体２０内面との間に隙間を設けた状態で、その一端が液
体トラップ３０の下面３２に連なるように固定されてい
る。この液体捕捉用薄板４０は、接触する液体の自由界
面曲率半径差による表面張力差によって液体を案内する
ものである。液体を効率よく捕捉するために、液体捕捉
用薄板４０は液体が慣性力により移動して集まる位置す
なわち液体用タンク１０の受ける加速方向とは反対側に
設けられることが好ましい。本実施形態では、液体用タ
ンク１０が図１に示す左右方向に加速されると想定して
いるので、この反対側である左右の２箇所に設けられて
いるが、液体用タンク１０の加速方向に応じて適宜設け
ることが望ましい。また、本実施形態では、液体捕捉用
薄板４０を液体が集まる位置近傍から液体トラップ３０
に連なるまでの約９０°の円弧形状にすることにより、
装置全体の重量の軽減を図っている。The liquid capturing thin plate 40 is formed of an arc-shaped thin plate along the inner surface of the tank main body 20, and one end of the liquid trap 30 is provided with a gap provided between the thin plate 40 and the inner surface of the tank main body 20. It is fixed so as to be continuous with the lower surface 32. The liquid capturing thin plate 40 guides the liquid by a difference in surface tension due to a difference in the radius of curvature of the free interface of the liquid in contact. In order to efficiently capture the liquid, it is preferable that the liquid capturing thin plate 40 is provided at a position where the liquid moves and collects due to inertial force, that is, at a side opposite to the acceleration direction in which the liquid tank 10 receives. In the present embodiment, since it is assumed that the liquid tank 10 is accelerated in the left-right direction shown in FIG. 1, the liquid tank 10 is provided at two opposite positions on the left and right sides. It is desirable to provide them appropriately according to the conditions. Further, in the present embodiment, the liquid trapping thin plate 40 is moved from the vicinity of the position where the liquid is collected to the liquid trap 30.
By forming an arc shape of about 90 ° until it continues to
The weight of the entire device is reduced.
【００１４】また、液体捕捉用薄板４０は、タンク本体
２０内面との間に隙間を設けるように構成されているこ
とにより、タンク本体２０が内圧や温度変化によって膨
張収縮してもその変形を伝えられることがないので、強
度保持を図るために板厚を大きくする必要がなく、装置
全体の軽量化を可能としている。Further, since the liquid capturing thin plate 40 is configured to provide a gap between itself and the inner surface of the tank main body 20, even if the tank main body 20 expands and contracts due to an internal pressure or a temperature change, the deformation is transmitted. Since there is no need to increase the thickness, it is not necessary to increase the plate thickness in order to maintain the strength, and the entire device can be reduced in weight.
【００１５】液体トラップ３０は、図２に示すように、
タンク本体２０の上下方向の軸と一致する軸を回転中心
とする回転対称体であり、それぞれ球面状に形成された
上面３１および下面３２と円筒状の側面３３とからな
り、タンク本体２０内と排出部５０とを接続している。
下面３２は、タンク本体２０の底部よりも小さい曲率半
径の球面形状で形成されていて、中央（排出部５０近
傍）から外周に離れるほど、下面３２の外壁面とタンク
本体２０底部の内壁面との間隔が大きくなっている。タ
ンク本体２０底部の内壁面との間の液体は、隙間の小さ
い方すなわち液体トラップ３０の中央へ捕集され、液体
導入孔３４から液体トラップ３０内へ導かれる。The liquid trap 30, as shown in FIG.
This is a rotationally symmetrical body having an axis coincident with the vertical axis of the tank main body 20 as a center of rotation, and includes an upper surface 31 and a lower surface 32 each formed in a spherical shape, and a cylindrical side surface 33. The discharge unit 50 is connected.
The lower surface 32 is formed in a spherical shape having a smaller radius of curvature than the bottom of the tank body 20, and the outer wall surface of the lower surface 32 and the inner wall surface of the bottom of the tank body 20 become closer to the outer periphery from the center (near the discharge unit 50). The interval is larger. The liquid between the inner wall surface at the bottom of the tank body 20 is collected in the smaller gap, that is, in the center of the liquid trap 30, and is guided into the liquid trap 30 from the liquid introduction hole 34.
【００１６】さらに下面３２には、タンク本体２０内か
ら液体トラップ３０内に液体を導入するための液体導入
孔３４が設けられていて、この液体導入孔３４に連なる
ように、液体捕捉用薄板４０の一端が固定されている。
また上面３１には、液体トラップ３０内から気体をタン
ク本体２０内へ排出する通気口３５が設けられている。
この通気口３５は、液体トラップ３０内で気体が集めら
れる位置に設けられることが望ましく、本実施形態では
液体トラップ３０の外周側上方に設けられている。Further, the lower surface 32 is provided with a liquid introduction hole 34 for introducing a liquid from the inside of the tank body 20 into the liquid trap 30, and the liquid capturing thin plate 40 is connected to the liquid introduction hole 34. Is fixed at one end.
The upper surface 31 is provided with a vent 35 for discharging gas from the liquid trap 30 into the tank body 20.
The vent 35 is desirably provided at a position where gas is collected in the liquid trap 30, and is provided above the outer peripheral side of the liquid trap 30 in the present embodiment.
【００１７】液体トラップ３０内には、中央部に管状部
材３６が上下方向に設けられ、この管状部材３６から放
射状に板状部材３７が複数枚（本実施形態では１６枚）
立てられている。図３に示すように、この放射状に並べ
られた板状部材３７同士の間には、図３に示すように中
央の管状部材３６に近づくほど小さくなる隙間が形成さ
れるので、液体トラップ３０内の液体は管状部材３６の
周囲に捕集される。なお、板状部材３７の枚数は、多く
なるほど液体捕集効果が高くなり好ましい反面、重量が
増すというデメリットがあるので、液体の捕集効果と重
量とを考慮して適宜決定される。In the liquid trap 30, a tubular member 36 is provided at the center in the vertical direction, and a plurality of plate members 37 (16 in this embodiment) are radiated from the tubular member 36.
It is standing. As shown in FIG. 3, a gap is formed between the radially arranged plate-like members 37, which becomes smaller as approaching the central tubular member 36, as shown in FIG. 3. Is collected around the tubular member 36. The number of the plate-like members 37 is preferably determined in consideration of the liquid-collecting effect and the weight, since the larger the number, the better the liquid-collecting effect and the greater the weight.
【００１８】また、板状部材３７は、上辺３７ａおよび
下辺３７ｂが円弧状、側辺３７ｃが直線状に形成され
た、液体トラップ３０の内壁面に対して隙間をあけて沿
う形状であり、液体トラップ３０上面の内壁面との隙間
が、板状部材３７の上辺３７ａでは管状部材３６に近づ
くほど大きく、側辺３７ｃでは下方ほど小さく、下辺３
７ｂでは管状部材３６に近づくほど小さくなるように形
成されている。すなわち、液体トラップ３０の内壁面と
の隙間が、上側中央部から側面を経て下側中央部に向か
って徐々に小さくなる。したがって、表面張力により、
液体トラップ３０の内壁面に付着した液体が、内壁面に
沿って隙間の小さい方すなわち液体トラップ３０内の下
部中央に案内される。液体が集められることにより、液
体トラップ３０内の気体は上部外周側に移動されるの
で、液体トラップ３０の通気口３５はこのあたりに設け
られている。The plate-like member 37 has a shape in which an upper side 37a and a lower side 37b are formed in an arc shape and side sides 37c are formed in a straight line. The gap between the upper surface of the trap 30 and the inner wall surface is larger on the upper side 37a of the plate-like member 37 as it approaches the tubular member 36, smaller on the side 37c, and smaller on the lower side 37c.
7b, it is formed to be smaller as it approaches the tubular member 36. That is, the gap with the inner wall surface of the liquid trap 30 gradually decreases from the upper central portion to the lower central portion via the side surface. Therefore, due to surface tension,
The liquid adhered to the inner wall surface of the liquid trap 30 is guided along the inner wall surface to the smaller gap, that is, to the lower center in the liquid trap 30. As the liquid is collected, the gas in the liquid trap 30 is moved to the outer peripheral side of the upper portion, so that the vent 35 of the liquid trap 30 is provided around this.
【００１９】管状部材３６には、液体トラップ３０内と
排出部５０とを連通する液体排出孔３６ａが設けられて
いる。さらに、管状部材３６の下端には、排出部５０と
液体トラップ３０内とを隔てる底板３８が設けられてい
る。この底板３８は、管状部材３６の開口を妨げないフ
ランジ状に形成されていて、複数設けられた液体排出孔
３８ａによって液体トラップ３０内と排出部５０とを連
通している。板状部材３７によって中央下方寄りすなわ
ち管状部材３６および底板３８の周囲に捕集された液体
は、管状部材３６の液体排出孔３６ａおよび底板３８の
液体排出孔３８ａを塞ぐので、液体排出孔３６ａ、３８
ａが液体で塞がれた状態で液体トラップ３０内を加圧す
ることにより、捕集された液体は液体排出孔３６ａ、３
８ａからタンク外へ圧出される。The tubular member 36 is provided with a liquid discharge hole 36a for communicating the inside of the liquid trap 30 with the discharge part 50. Further, at the lower end of the tubular member 36, a bottom plate 38 that separates the discharge unit 50 from the inside of the liquid trap 30 is provided. The bottom plate 38 is formed in a flange shape that does not obstruct the opening of the tubular member 36, and communicates the inside of the liquid trap 30 and the discharge unit 50 by a plurality of liquid discharge holes 38a. The liquid collected by the plate-like member 37 toward the lower center, that is, around the tubular member 36 and the bottom plate 38, closes the liquid discharge hole 36a of the tubular member 36 and the liquid discharge hole 38a of the bottom plate 38, so that the liquid discharge holes 36a, 38
When the inside of the liquid trap 30 is pressurized in a state in which the liquid a is closed with the liquid, the collected liquid is discharged to the liquid discharge holes 36a, 3a.
8a is pressed out of the tank.
【００２０】以上のように構成された液体用タンク１０
内に収容された液体が、捕集されてタンク外へ排出され
る課程について説明する。まず、ベント６０からタンク
本体２０内に気体を送り込まれることにより、液体導入
孔３４または通気口３５を介して液体用タンク１０が加
圧され、液体トラップ３０内に収容された液体が排出部
５０からタンク外へ排出される。排出された液体を利用
してスラスタが駆動され、液体用タンク１０に図１の右
方向の加速が加えられると、タンク本体２０内の液体
は、加速中は加速方向の反対方向、すなわち図１の左側
に移動し、液体トラップ３０内へは導入されないので、
液体トラップ３０はスラスタの１回の駆動を可能にする
だけの容量を備えている。なお、液体トラップ３０内の
液体で不足する事態が生じた場合には、加速中は液体が
図１の左半分に示すように偏在するので、タンク本体２
０に設けられた排出部２１からも液体を排出することが
できる。The liquid tank 10 configured as described above
A process in which the liquid stored in the inside is collected and discharged out of the tank will be described. First, the gas is sent from the vent 60 into the tank body 20, so that the liquid tank 10 is pressurized through the liquid introduction hole 34 or the vent 35, and the liquid contained in the liquid trap 30 is discharged to the discharge unit 50. From the tank. When the thruster is driven by using the discharged liquid and acceleration in the right direction in FIG. 1 is applied to the liquid tank 10, the liquid in the tank body 20 is in a direction opposite to the acceleration direction during acceleration, that is, in FIG. Moves to the left of and is not introduced into the liquid trap 30.
The liquid trap 30 has a capacity sufficient to allow one drive of the thruster. When a shortage of liquid in the liquid trap 30 occurs, the liquid is unevenly distributed during acceleration as shown in the left half of FIG.
The liquid can also be discharged from the discharge unit 21 provided at 0.
【００２１】スラスタの駆動が終了し、液体用タンク１
０が無重力状態となると、図１の右半分に示すように、
液体は、液体捕捉用薄板４０に接触していた部分から、
自由界面曲率半径差による表面張力差によって液体トラ
ップ３０へと案内され、液体捕捉用薄板４０に接触して
いなかった部分を粘性により引っ張りながら、液体導入
孔３４から液体トラップ３０内へと導かれる。また、タ
ンク本体２０底部の内壁面と液体トラップ３０の下面３
２との間に入った液体は、表面張力により両者の間隔が
小さい中央部へと移動する。液体トラップ３０内に導入
された液体は、板状部材３７によって管状部材３６の周
辺に集められ、上述したタンク外への排出が可能な待機
状態となる。なお、液体トラップ３０内に液体が導入さ
れる際、液体トラップ３０内の気体は通気口３５からタ
ンク本体２０へ排出される。When the driving of the thruster is completed, the liquid tank 1
When zero becomes zero gravity, as shown in the right half of FIG.
The liquid, from the portion that was in contact with the liquid capturing thin plate 40,
The liquid is guided to the liquid trap 30 by the surface tension difference due to the difference in the radius of curvature of the free interface, and is guided into the liquid trap 30 from the liquid introduction hole 34 while pulling the portion not in contact with the liquid capturing thin plate 40 with viscosity. Further, the inner wall surface at the bottom of the tank body 20 and the lower surface 3 of the liquid trap 30 are formed.
The liquid that has entered between them moves to the center where the distance between them is small due to surface tension. The liquid introduced into the liquid trap 30 is collected around the tubular member 36 by the plate-like member 37, and enters the above-described standby state where the liquid can be discharged out of the tank. When the liquid is introduced into the liquid trap 30, the gas in the liquid trap 30 is discharged from the vent 35 to the tank body 20.
【００２２】なお、前記実施形態において示した各構成
部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の
趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種
々変更可能である。図示のものでは、液体用タンク１０
の受ける加速方向に対応しかつ軽量化を図るために、液
体捕捉用薄板４０をタンク本体２０の半周に設けている
が、これを全周としてさらに高い液体捕捉効果を得るこ
とができるような構成としてもよい。It should be noted that the shapes, combinations, and the like of the components shown in the above-described embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements without departing from the spirit of the present invention. In the illustration, the liquid tank 10
The liquid capturing thin plate 40 is provided on a half circumference of the tank body 20 in order to cope with the acceleration direction of the tank body and to reduce the weight. It may be.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係る液体用タンクによれば、液体捕捉用薄板に接触する
液体の自由界面曲率半径差による表面張力差によって、
タンク本体内の液体が液体トラップ内に案内され、液体
トラップに液体を収容することができるので、無重力下
または微小重力下であってもタンク本体内の液体をタン
ク外へ排出させることができる。さらに、液体捕捉機構
は、重量が大きく製造に手間がかかるチャンネルメッシ
ュ式ではなく、軽量で製造コストが小さい液体捕捉用薄
板を用いているので、軽量で安価な液体用タンクの実現
が可能となる。As described above, according to the liquid tank according to the first aspect of the present invention, the difference in surface tension due to the difference in the radius of curvature of the free interface of the liquid in contact with the thin plate for liquid capture can be obtained.
Since the liquid in the tank main body is guided into the liquid trap and the liquid can be stored in the liquid trap, the liquid in the tank main body can be discharged out of the tank even under zero gravity or microgravity. Further, since the liquid capturing mechanism is not a channel mesh type which is heavy and takes a lot of time to manufacture, but a thin liquid capturing plate which is lightweight and low in manufacturing cost is used, a lightweight and inexpensive liquid tank can be realized. .
【００２４】請求項２の発明に係る液体用タンクによれ
ば、曲率半径の大きいタンク本体の底部の内面と、曲率
半径の小さい液体トラップの底部の外面との間に、タン
ク本体と液体トラップとの接続部分に近づくほど小さく
なる隙間が形成される。したがって、タンク本体内の液
体は、表面張力によって隙間の小さい方すなわちタンク
本体と液体トラップとの接続部分へと案内されるので、
容易にかつ効率よくタンク本体内の液体を液体トラップ
内へ収容することができる。According to the liquid tank of the present invention, the tank body and the liquid trap are located between the inner surface of the bottom of the tank body having a large radius of curvature and the outer surface of the bottom of the liquid trap having a small radius of curvature. A gap is formed, which becomes smaller as approaching the connection portion. Therefore, the liquid in the tank body is guided by the surface tension to the smaller gap, that is, the connection portion between the tank body and the liquid trap,
The liquid in the tank body can be easily and efficiently contained in the liquid trap.
【００２５】請求項３の発明に係る液体用タンクによれ
ば、放射状に並べられた板状部材同士の間に、中央の管
状部材に近づくほど小さくなる隙間が形成されているの
で、液体トラップ内の液体は、管状部材の液体排出孔を
塞ぐように管状部材の周囲に捕集される。したがって、
タンク本体内を加圧して液体トラップ内が加圧されれ
ば、管状部材の周囲に捕集された液体が液体排出孔から
タンク外へ圧出されるので、気体を排出させにくく、容
易にかつ効率よく液体トラップ内の液体をタンク外へ排
出することができる。According to the liquid tank according to the third aspect of the present invention, a gap is formed between the radially arranged plate-like members, the gap becoming smaller as approaching the central tubular member. Is collected around the tubular member so as to close the liquid discharge hole of the tubular member. Therefore,
When the inside of the tank body is pressurized and the inside of the liquid trap is pressurized, the liquid collected around the tubular member is pushed out of the tank through the liquid discharge hole, so it is difficult to discharge gas, and it is easy and efficient. The liquid in the liquid trap can be discharged out of the tank.
【００２６】請求項４の発明に係る液体用タンクによれ
ば、液体トラップ内壁面と板状部材端部との間に、上面
中央部から側面を経て下面中央部に向かって徐々に小さ
くなる隙間が形成されるので、液体トラップ内で壁面に
付着した液体が、この隙間に沿って下部中央に案内され
る。したがって、液体トラップ内では液体が下部中央に
集まる一方、気体が上部外側に移動されるので、液体ト
ラップ内での気液分離が容易となり、効率のよい液体用
タンクの実現が可能となる。According to the fourth aspect of the present invention, the gap between the inner wall surface of the liquid trap and the end of the plate member gradually decreases from the center of the upper surface to the center of the lower surface through the side surface. Is formed, the liquid adhering to the wall surface in the liquid trap is guided to the lower center along this gap. Therefore, while the liquid is collected in the lower center in the liquid trap, the gas is moved to the outside of the upper part, so that gas-liquid separation in the liquid trap becomes easy, and an efficient liquid tank can be realized.
【００２７】請求項５の発明に係る液体用タンクによれ
ば、液体捕捉用薄板がタンク本体に対して固定されずに
備えられるので、タンク本体の圧力や温度差による膨張
収縮の影響を受けない。したがって、応力による破損を
防止する強度を確保する必要がなく、薄く軽量な液体捕
捉用薄板を用いることができるので、軽量かつ安価な液
体用タンクの実現が可能となる。According to the liquid tank according to the fifth aspect of the present invention, since the thin plate for capturing liquid is provided without being fixed to the tank body, it is not affected by expansion and contraction due to the pressure and temperature difference of the tank body. . Therefore, there is no need to secure sufficient strength to prevent breakage due to stress, and a thin and lightweight liquid capturing thin plate can be used, so that a lightweight and inexpensive liquid tank can be realized.
【図１】 本発明の液体用タンクの一実施形態を示す断
面図であって、図の左半分は図の右方向へ液体用タンク
が加速されるときの液体の状態を示し、図の右半分は無
重力時の液体の状態を示す図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid tank according to the present invention, in which the left half of the figure shows the state of the liquid when the liquid tank is accelerated rightward in the figure; The half is a diagram showing the state of the liquid at the time of weightlessness.
【図２】 図１の液体トラップの詳細を示す要部拡大断
面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part showing details of a liquid trap of FIG. 1;
【図３】 図２におけるIII-III線に沿う断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;
１０ 液体用タンク ２０ タンク本体 ２１ 排出部 ３０ 液体トラップ ３４ 液体導入孔 ３６ 管状部材 ３６ａ 液体排出孔 ３７ 板状部材 ４０ 液体捕捉用薄板 ５０ 排出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid tank 20 Tank main body 21 Discharge part 30 Liquid trap 34 Liquid introduction hole 36 Tubular member 36a Liquid discharge hole 37 Plate member 40 Liquid capture thin plate 50 Discharge part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 啓介 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 北村 真弓 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 Ｆターム(参考） 3E070 AA04 AB01 GB04 GB09 GB20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Keisuke Yamada, Inventor Keisuke Yamada 229 Togaya, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Ishikawashima Harima Heavy Industries, Ltd. Mizuho Plant (72) Inventor Mayumi Kitamura 229 Ishi Kawashima Harima Heavy Industries, Ltd. Mizuho Plant F-term (reference) 3E070 AA04 AB01 GB04 GB09 GB20
Claims (5)
液体用タンクであって、 底部に排出部が形成されたタンク本体と、 前記タンク本体内の底部に設置され、かつ前記タンク本
体内と前記排出部とを接続する箱状の液体トラップと、 該液体トラップから前記タンク本体内の内面に沿って設
けられ、該タンク本体内の液体を該液体トラップへ案内
する液体捕捉用薄板とを備えることを特徴とする液体用
タンク。1. A liquid tank arranged in a zero gravity or microgravity environment, comprising: a tank main body having a discharge section formed at a bottom; and a tank main body disposed at a bottom inside the tank main body; A box-shaped liquid trap for connecting to a discharge section; and a liquid capturing thin plate provided along the inner surface of the tank body from the liquid trap and guiding the liquid in the tank body to the liquid trap. A liquid tank characterized by the following.
本体の底部よりも小さい曲率半径の球面状に形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の液体用タンク。2. The liquid tank according to claim 1, wherein the bottom of the liquid trap is formed in a spherical shape having a smaller radius of curvature than the bottom of the tank body.
に設けられ、該液体トラップ内と前記排出部とを連通す
る液体排出孔を有する管状部材と、該管状部材から放射
状に複数枚立てられた板状部材とが備えられていること
を特徴とする請求項１または２記載の液体用タンク。3. A tubular member provided in a vertical direction at a central portion in the liquid trap and having a liquid discharge hole communicating the inside of the liquid trap and the discharge portion, and a plurality of radially erected members are erected from the tubular member. The liquid tank according to claim 1, further comprising a plate-shaped member.
され、該液体トラップ上面の内壁面と前記板状部材との
隙間が、上辺では前記管状部材に近づくほど大きく、側
辺では下方ほど小さく、下辺では前記管状部材に近づく
ほど小さくなるように形成されていることを特徴とする
請求項３記載の液体用タンク。4. An upper surface of the liquid trap is formed in a spherical shape, and a gap between an inner wall surface of the upper surface of the liquid trap and the plate-like member is larger on the upper side as it gets closer to the tubular member, and becomes smaller on the side side as it goes down. 4. The liquid tank according to claim 3, wherein the lower side is formed so as to become smaller as approaching the tubular member.
内面との間に隙間を設けた状態で前記液体トラップに固
定されていることを特徴とする請求項２または３記載の
液体用タンク。5. The liquid tank according to claim 2, wherein the liquid capturing thin plate is fixed to the liquid trap with a gap provided between the thin plate and the inner surface of the tank body.
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2001
- 2001-05-18 JP JP2001149482A patent/JP4586300B2/en not_active Expired - Fee Related
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