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JP2010132188A - Liquid tank - Google Patents

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JP2010132188A
JP2010132188A JP2008311345A JP2008311345A JP2010132188A JP 2010132188 A JP2010132188 A JP 2010132188A JP 2008311345 A JP2008311345 A JP 2008311345A JP 2008311345 A JP2008311345 A JP 2008311345A JP 2010132188 A JP2010132188 A JP 2010132188A
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liquid
tank
trap
gas
trap container
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JP2008311345A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Imai
良二 今井
Takeomi Ideta
武臣 出田
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent leakage of liquid from the inside of a trap receptacle to the outside thereof, in a liquid tank used under a low gravity environment, and also to make it possible to use the liquid accumulated in a tank body up to the last. <P>SOLUTION: A liquid trap 30 includes: a trap receptacle 31 whose connected part with the liquid discharging section 22 of a tank shell 21 is covered from above while a gas exhaust port 31e is mounted on the peak portion thereof; and a gas permeating means 34, which is fittingly set in the gas exhaust port 31e of the trap receptacle 31, and in which the capillary force acting in relation to the liquid is greater than the dynamic pressure acting on the liquid under a low gravity environment. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体用タンクに関するものであり、特に微小重力環境や無重力環境にて用いられる液体用タンクに関するものである。   The present invention relates to a liquid tank, and more particularly to a liquid tank used in a microgravity environment or a weightless environment.

例えば人工衛星や有人宇宙船には、微小重力環境や無重力環境の低重力環境にて使用可能な液体タンクが搭載されている。
このような液体タンクは、液体燃料、生活用水あるいは冷媒等の液体を貯留すると共に必要に応じて外部に排出する。 For example, satellites and manned spacecraft are equipped with liquid tanks that can be used in low-gravity environments such as microgravity environments and zero-gravity environments.
Such a liquid tank stores liquid such as liquid fuel, domestic water or refrigerant and discharges it to the outside as necessary.

ところが、低重力環境で用いられる液体タンクでは、通常の地球上における重力を用いた気液分離ができないことから、液体の表面張力や毛管現象を利用して気液分離を行う構造が採用されている。   However, liquid tanks used in low-gravity environments cannot perform gas-liquid separation using normal gravity on the earth, so a structure that uses liquid surface tension and capillary action to perform gas-liquid separation has been adopted. Yes.

例えば、特許文献１及び特許文献２には、液体排出部が接続されたタンクシェルの底部に液体を集めて貯留するための液体トラップを設置することによって低重力環境におけるタンク本体内部での気液分離を実現する液体用タンクが提案されている。   For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a gas trap inside a tank body in a low-gravity environment is provided by installing a liquid trap for collecting and storing liquid at the bottom of a tank shell to which a liquid discharge unit is connected. Liquid tanks have been proposed to achieve separation.

この液体トラップは、タンクシェルの液体排出部との接続部を上方から覆うトラップ容器と、該トラップ容器内の中央に立設されて液体排出部と接続されると共に複数の貫通孔が形成された円筒部材と、該円筒部材を中央として放射状に配置された複数の板状部材とを備えており、トラップ容器内部に入り込んだ液体を板状部材によって円筒部材の内部に集めるように構成されている。   The liquid trap has a trap container that covers a connection portion of the tank shell with the liquid discharge portion from above, and is connected to the liquid discharge portion that is erected in the center of the trap container and has a plurality of through holes. A cylindrical member and a plurality of plate-like members arranged radially from the center of the cylindrical member are provided, and the liquid that has entered the trap container is collected by the plate-like member inside the cylindrical member. .

ところで、上述のような液体トラップを備える液体用タンクには、通常、地球上の通常の重力環境にて液体が充填される。このような通常の重力環境においては、タンク本体に供給される液体は、重力の影響によってタンク本体の底部から溜まっていく。
トラップ容器にはタンク本体に貯留された液体を残すことなくトラップ容器の内部に供給可能とするために液体の入口が底部に近くかつ底部に向けて形成されている。このため、通常の重力環境にて液体の供給が行われると、タンク本体の底部に向けて開口された入口によりトラップ容器の内部に液体が入り込むこととなる。
ただし、通常の重力環境でタンク本体の底部に向けて形成された入口から液体がトラップ容器内部に入り込む場合には、トラップ容器の内部の気体がトラップ容器から抜け出すことができずに残存する場合がある。 By the way, the liquid tank provided with the liquid trap as described above is normally filled with the liquid in a normal gravity environment on the earth. In such a normal gravitational environment, the liquid supplied to the tank body accumulates from the bottom of the tank body due to the influence of gravity.
In the trap container, the liquid inlet is formed close to the bottom and toward the bottom so that the liquid stored in the tank body can be supplied to the inside of the trap container without leaving the liquid. For this reason, when the liquid is supplied in a normal gravity environment, the liquid enters the inside of the trap container through the inlet opened toward the bottom of the tank body.
However, when liquid enters the trap container from the inlet formed toward the bottom of the tank body in a normal gravity environment, the gas inside the trap container may not escape from the trap container and may remain. is there.

このようにトラップ容器内部に残存する気体は液体用タンクからの良好な液体の排出を阻害する虞があるため、従来の液体用タンクにおいては、トラップ容器の頂上部に気体をトラップ容器の外部に排出するためのガス排出口が形成されている。
このガス排出口を形成することによって、通常の重力環境にて液体を充填する際にトラップ容器の頂部に集まる気体をガス排出口を介してトラップ容器の外部に排出することができ、トラップ容器の内部に気体が残存することを防止することができる。
特開２００２−３３７７９９号公報 特開２００２−１３７７９９号公報 In this way, since the gas remaining inside the trap container may hinder good liquid discharge from the liquid tank, in the conventional liquid tank, the gas is placed outside the trap container at the top of the trap container. A gas outlet for discharging is formed.
By forming this gas discharge port, the gas collected at the top of the trap container when filling the liquid in a normal gravity environment can be discharged to the outside of the trap container through the gas discharge port. It is possible to prevent the gas from remaining inside.
JP 2002-337799 A JP 2002-137799 A

しかしながら、液体用タンクが低重力環境に晒されると、上述のようにトラップ容器内部の液体は、中央に配置された円筒部材に集められる。このため、タンク本体に残留する液体量が減少してトラップ容器の外部が気体雰囲気となった場合には、ガス排出口を介してトラップ容器内部の液体の一部がトラップ容器の外部に漏出してしまう。
よって、従来の液体用タンクでは、タンクシェルに貯留された液体を最後まで排出することができない場合がある。 However, when the liquid tank is exposed to a low-gravity environment, as described above, the liquid inside the trap container is collected in a cylindrical member disposed in the center. Therefore, when the amount of liquid remaining in the tank body decreases and the outside of the trap container becomes a gas atmosphere, part of the liquid inside the trap container leaks out of the trap container through the gas discharge port. End up.
Therefore, in the conventional liquid tank, the liquid stored in the tank shell may not be discharged to the end.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、低重力環境で用いられる液体用タンクにおいて、トラップ容器の内部から外部への液体の漏出を抑制し、タンクシェルに貯留された液体を最後まで使用可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a liquid tank used in a low-gravity environment, the leakage of liquid from the inside of the trap container to the outside is suppressed, and the liquid stored in the tank shell is removed. It is intended to be usable until the end.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。   The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.

第１の発明は、内部に液体を貯留すると共に底部に液体排出部が接続されたタンクシェルと、微小重力環境及び無重力環境を含む低重力環境において上記タンクシェルの底部に上記液体を集めて貯留する液体トラップとを備える液体用タンクであって、上記液体トラップが、上記タンクシェルの上記液体排出部との接続部を上方から覆うと共に頂上部にガス排出口を備えるトラップ容器と、該トラップ容器の上記ガス排出口に嵌合されると共に上記液体との間に働く毛管力が上記低重力環境において上記液体に作用する動圧よりも大きい気体透過手段とを備えるという構成を採用する。   According to a first aspect of the present invention, a liquid is stored in the tank shell and a liquid discharge part is connected to the bottom, and the liquid is collected and stored in the bottom of the tank shell in a low-gravity environment including a microgravity environment and a zero-gravity environment. A liquid tank including a liquid trap, wherein the liquid trap covers a connection portion of the tank shell with the liquid discharge portion from above and has a gas discharge port at the top, and the trap vessel And a gas permeation means that is fitted into the gas discharge port and has a capillary force acting between the liquid and the liquid that is greater than the dynamic pressure acting on the liquid in the low-gravity environment.

第２の発明は、上記第１の発明において、上記気体透過手段が、メッシュ部材であるという構成を採用する。   A second invention adopts a configuration in the first invention in which the gas permeable means is a mesh member.

第３の発明は、上記第１の発明において、上記気体透過手段が、複数の貫通孔が形成されたプレート部材であるという構成を採用する。   A third invention adopts a configuration in the first invention, wherein the gas permeable means is a plate member in which a plurality of through holes are formed.

本発明によれば、トラップ容器の頂上部に設けられたガス排出口に、液体との間に働く毛管力が低重力環境において液体に作用する動圧よりも大きい気体透過手段が嵌合されている。このため、低重力環境においてガス排出口からトラップ容器の外部に液体が漏出することを抑止することが可能となる。
したがって、本発明によれば、低重力環境で用いられる液体用タンクにおいて、トラップ容器の内部から外部への液体の漏出を抑制し、タンク本体に貯留された液体を最後まで使用することが可能となる。 According to the present invention, gas permeation means having a capillary force acting between the gas and a liquid larger than the dynamic pressure acting on the liquid in a low-gravity environment is fitted to the gas discharge port provided at the top of the trap container. Yes. For this reason, it becomes possible to suppress the liquid from leaking from the gas outlet to the outside of the trap container in a low-gravity environment.
Therefore, according to the present invention, in the liquid tank used in the low-gravity environment, it is possible to suppress the leakage of the liquid from the inside of the trap container to the outside and use the liquid stored in the tank body to the end. Become.

以下、図面を参照して、本発明に係る液体用タンクの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a liquid tank according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の液体用タンク１０の断面図であり、通常の重力環境における垂直方向の断面図である。
この図に示すように、本実施形態の液体用タンク１０は、タンク本体２０と、液体トラップ３０と、液体捕捉板４０とを備えている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid tank 10 of the present embodiment, and is a vertical cross-sectional view in a normal gravity environment.
As shown in this figure, the liquid tank 10 of the present embodiment includes a tank body 20, a liquid trap 30, and a liquid capture plate 40.

タンク本体２０は、球形に形状設定されると共に内部に液体が貯留されるタンクシェル２１と、該タンクシェル２１の底部（すなわちタンク本体２０の底部）に接続されて供給される液体を液体用タンク１０の外部に排出する液体排出部２２と、タンクシェル２１の頂上部に設置されると共にタンクシェル２１内部に液体を押し出すための気体を送り込む気体供給部２３とを備えている。   The tank body 20 has a spherical shape and a tank shell 21 in which the liquid is stored, and a liquid tank connected to the bottom of the tank shell 21 (that is, the bottom of the tank body 20). 10 is provided with a liquid discharge portion 22 for discharging to the outside, and a gas supply portion 23 that is installed at the top of the tank shell 21 and sends a gas for pushing the liquid into the tank shell 21.

液体トラップ３０は、微小重力環境及び無重力環境を含む低重力環境においてタンクシェル２１の底部に液体を集めて貯留するものである。
図２及び図３は、液体トラップ３０を示す図面であり、図２が平面図であり、図３が通常の重力環境における垂直方向の断面図である。
これらの図に示すように液体トラップ３０は、タンクシェル２１の液体排出部２２との接続部を上方から覆うトラップ容器３１と、該トラップ容器３１内の中央に立設されて液体排出部２２と接続されると共に複数の貫通孔３２ａが形成された円筒部材３２と、該円筒部材３２を中央として放射状に配置された複数の板状部材３３と、トラップ容器３１のガス排出口３１ｅに嵌合されるメッシュ部材３４とを備えている。 The liquid trap 30 collects and stores liquid at the bottom of the tank shell 21 in a low gravity environment including a microgravity environment and a zero gravity environment.
2 and 3 are drawings showing the liquid trap 30, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a vertical sectional view in a normal gravity environment.
As shown in these drawings, the liquid trap 30 includes a trap container 31 that covers the connection portion of the tank shell 21 with the liquid discharge section 22 from above, and a liquid discharge section 22 that is erected in the center of the trap container 31. The cylindrical member 32 is connected and formed with a plurality of through holes 32a, the plurality of plate-like members 33 arranged radially with the cylindrical member 32 as the center, and the gas discharge port 31e of the trap container 31. The mesh member 34 is provided.

トラップ容器３１は、タンクシェル２１の頂上部から底部に向けた垂直な軸を回転中心とする回転対称体であり、それぞれ球面状に湾曲された上面３１ａと下面３１ｂと円筒状の側面３１ｃとから構成されている。   The trap container 31 is a rotationally symmetric body having a vertical axis from the top to the bottom of the tank shell 21 as the center of rotation, and includes an upper surface 31a, a lower surface 31b, and a cylindrical side surface 31c that are curved in a spherical shape. It is configured.

下面３１ｂは、タンクシェル２１の底部よりも小さい曲率変形の球面形状で形成されており、中央（円筒部材３２）から外周に離間するほど、タンクシェル２１から離間するように湾曲されている。このため、下面３１ｂの中央から外周に向かうに連れて、下面３１ｂとタンクシェル２１の底部との間隔が大きくなっている。また、下面３１ｂの中央寄りにはタンクシェル２１の底部に向けて開口された入口３１ｄが形成されている。
このため、タンクシェル２１の底部の液体は、毛管現象によって、下面３１ｂとタンクシェル２１の底部との間隔が狭い中央に集められ、入口３１ｄを介してトラップ容器３１の内部に供給される。 The lower surface 31b is formed in a spherical shape that is smaller in curvature than the bottom of the tank shell 21, and is curved so as to be separated from the tank shell 21 as it is separated from the center (cylindrical member 32) to the outer periphery. For this reason, the distance between the lower surface 31b and the bottom of the tank shell 21 increases from the center of the lower surface 31b toward the outer periphery. Further, an inlet 31d opened toward the bottom of the tank shell 21 is formed near the center of the lower surface 31b.
For this reason, the liquid at the bottom of the tank shell 21 is collected at the center where the distance between the lower surface 31b and the bottom of the tank shell 21 is narrow due to capillary action, and supplied to the inside of the trap container 31 through the inlet 31d.

また、上面３１ａの中央（円筒部材３２の上方）には、トラップ容器３１の内部に液体が供給される際に、トラップ容器３１の内部の気体をトラップ容器３１の外部に排出するためのガス排出口３１ｅが形成されている。
この上面３１ａの中央は、トラップ容器３１の頂上部となっている。すなわち、ガス排出口３１ｅは、トラップ容器３１の頂上部に形成されている。 Further, in the center of the upper surface 31 a (above the cylindrical member 32), a gas exhaust for discharging the gas inside the trap container 31 to the outside of the trap container 31 when the liquid is supplied to the inside of the trap container 31. An outlet 31e is formed.
The center of the upper surface 31 a is the top of the trap container 31. That is, the gas discharge port 31 e is formed at the top of the trap container 31.

そして、本実施形態の液体用タンク１０においては、トラップ容器３１の上面３１ａに形成されたガス排出口３１ｅに、メッシュ部材３４が嵌合されている。
このメッシュ部材３４は、メッシュ部材３４と液体との間に働く毛管力（付着力）が低重力環境にて液体に作用する動圧よりも大きくなるように目開きが設定されている。
具体的には、メッシュ部材３４の目開きは、下式（１）を用いて算出することができる。なお、下式（１）において左辺のＰＧは、低重力環境にて液体に作用する動圧であり、上述の板状部材３３や液体捕捉板４０の枚数や形状によって規定されるものであり、予め算出することが可能な値である。また、下式（１）において右辺は毛管力を示しており、σが液体の表面張力、ｒがメッシュ部材３４の目開きから突出する液体の曲率半径を示している。そして、曲率半径ｒは、メッシュ部材３４の目開きに依存する値であるため、下式（１）を満たすように曲率半径ｒを算出し、当該算出結果に基づいてメッシュ部材３４の目開きを設定することができる。 In the liquid tank 10 of the present embodiment, a mesh member 34 is fitted into a gas discharge port 31e formed on the upper surface 31a of the trap container 31.
The mesh member 34 is set so that the capillary force (adhesion force) acting between the mesh member 34 and the liquid is larger than the dynamic pressure acting on the liquid in a low-gravity environment.
Specifically, the mesh opening of the mesh member 34 can be calculated using the following equation (1). Incidentally, the left side of P G in the formula (1) is a dynamic pressure acting on the liquid at low gravity environment, which is defined by the number and shape of the above-mentioned plate-like member 33 and the liquid acquisition sheet 40 , A value that can be calculated in advance. In the following formula (1), the right side represents the capillary force, σ represents the surface tension of the liquid, and r represents the radius of curvature of the liquid protruding from the mesh openings of the mesh member 34. Since the curvature radius r is a value depending on the mesh opening of the mesh member 34, the curvature radius r is calculated so as to satisfy the following expression (1), and the mesh member 34 is opened based on the calculation result. Can be set.

ＰＧ＝２σ／ｒ （１） P G = 2σ / r (1)

なお、メッシュ部材３４の形成材料は特に限定されるものではないが、当然ながら液体に対して不活性な材料が選択される。このため、メッシュ部材３４は、例えばトラップ容器３１やタンクシェル２１等の同様の材料によって形成される。   The material for forming the mesh member 34 is not particularly limited, but a material that is inert to the liquid is naturally selected. For this reason, the mesh member 34 is formed of a similar material such as the trap container 31 and the tank shell 21.

このようなメッシュ部材３４がガス排出口３１ｅに嵌合されることによって、低重力環境においてトラップ容器３１の内部から外部に液体が漏出することを抑止することが可能となる。   By fitting such a mesh member 34 to the gas discharge port 31e, it is possible to prevent liquid from leaking from the inside of the trap container 31 to the outside in a low gravity environment.

円筒部材３２は、液体排出部２２と接続されてタンクシェル２１の底部立設されており、底部に近い側の側面部に内部に貫通する複数の貫通孔３２ａが形成されている。
このため、円筒部材３２の周囲に集められた液体は、貫通孔３２ａを介して円筒部材３２の内部に流れ込み、さらには液体排出部２２に供給される。 The cylindrical member 32 is connected to the liquid discharge portion 22 and is erected at the bottom of the tank shell 21, and a plurality of through holes 32 a penetrating into the inside are formed in the side surface near the bottom.
For this reason, the liquid collected around the cylindrical member 32 flows into the cylindrical member 32 through the through holes 32 a and is further supplied to the liquid discharge unit 22.

板状部材３３は、上辺３３ａ及び下辺３３ｂが円弧状、側辺３３ｃが直線状に形状設定されている。このため、トラップ容器３１と板状部材３３との間の隙間が、板状部材３３の上辺３３ａでは円筒部材３２に近づくほど大きく、板状部材３３の側辺３３ｃではタンクシェル２１の底部に近づくほど小さく、板状部材３３の下辺３３ｂでは円筒部材３２に近づくほど小さくなっている。つまり、トラップ容器３１と板状部材３３との間の隙間は、上側中央部から側部を通って下側中央部に向かうに連れて小さくなる。このため、トラップ容器３１の内壁面に付着した液体は、表面張力によって隙間の小さい方、すなわち円筒部材３２の下方に集められる。
また、複数の板状部材３３が、円筒部材３２を中央として放射状に配置されているため、板状部材３３同士の間の隙間は、円筒部材３２に近づくほど小さくなる。このため、板状部材３３同士の間に存在する液体は、表面張力によって円筒部材３２に集められる。 The plate-like member 33 is configured such that the upper side 33a and the lower side 33b are arcuate and the side 33c is linear. For this reason, the gap between the trap container 31 and the plate-like member 33 becomes larger as it approaches the cylindrical member 32 on the upper side 33 a of the plate-like member 33, and approaches the bottom of the tank shell 21 on the side 33 c of the plate-like member 33. The lower side 33 b of the plate-like member 33 is smaller as it approaches the cylindrical member 32. That is, the gap between the trap container 31 and the plate-like member 33 becomes smaller from the upper central portion through the side portion toward the lower central portion. For this reason, the liquid adhering to the inner wall surface of the trap container 31 is collected by the surface tension, that is, in the smaller gap, that is, below the cylindrical member 32.
In addition, since the plurality of plate-like members 33 are arranged radially with the cylindrical member 32 as the center, the gap between the plate-like members 33 becomes smaller as it approaches the cylindrical member 32. For this reason, the liquid which exists between the plate-shaped members 33 is collected in the cylindrical member 32 by surface tension.

図１に戻り、液体捕捉板４０は、タンクシェル２１の内面に沿う円弧状の薄板によって形成されており、タンクシェル２１の内面との間に隙間が形成されるように配置されている。この液体捕捉板４０は、一端がトラップ容器３１の下面３１ｃに形成された入口３１ｄと接続されるように固定されている。
この液体捕捉板４０は、低重力環境において液体の表面張力によって液体をトラップ容器３１の下面３１ｃに形成された入口３１ｄに案内するものである。
そして、本実施形態において液体捕捉板４０は、液体トラップ３０を中央として等間隔で４つ設置されている。 Returning to FIG. 1, the liquid capturing plate 40 is formed of an arc-shaped thin plate along the inner surface of the tank shell 21, and is disposed so that a gap is formed between the inner surface of the tank shell 21. The liquid capture plate 40 is fixed so that one end thereof is connected to an inlet 31 d formed on the lower surface 31 c of the trap container 31.
The liquid catching plate 40 guides the liquid to an inlet 31d formed on the lower surface 31c of the trap container 31 by the surface tension of the liquid in a low gravity environment.
In the present embodiment, four liquid capturing plates 40 are installed at equal intervals with the liquid trap 30 at the center.

なお、本実施形態の液体用タンク１０において用いられる液体は、特に限定される様々な種類の液体を用いることができる。
例えば、本実施形態の液体用タンク１０を、スラスタ等への燃料供給に用いる場合には、液体として、モノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）等のヒドラジン、四酸化二窒素（ＮＴＯ）、液体酸素、液体水素及び液体メタン等を用いることができる。
また、例えば、本実施形態の液体用タンク１０を冷媒の供給に用いる場合には、液体として、代替フロン、液体ヘリウム、液体アンモニア及びフッ素系不活性液体等を用いることができる。
また、例えば、本実施形態の液体用タンク１０を生活用水の供給に用いる場合には、液体として水を用いることができる。 The liquid used in the liquid tank 10 of the present embodiment can be various types of liquids that are particularly limited.
For example, when the liquid tank 10 of the present embodiment is used for fuel supply to a thruster or the like, hydrazine such as monomethylhydrazine (MMH), dinitrogen tetroxide (NTO), liquid oxygen, liquid hydrogen, and the like are used as the liquid. Liquid methane or the like can be used.
Further, for example, when the liquid tank 10 of the present embodiment is used for supplying a refrigerant, alternative chlorofluorocarbon, liquid helium, liquid ammonia, fluorine-based inert liquid, or the like can be used as the liquid.
Further, for example, when the liquid tank 10 of the present embodiment is used for supplying domestic water, water can be used as the liquid.

次に、このように構成された本実施形態の液体用タンク１０を低重力環境にて使用する場合の動作について説明する。
タンクシェル２１内に液体が十分に貯留されている場合には、気体供給部２３からタンクシェル２１内に液体を押し出すための気体が供給されると、当該気体がタンクシェル２１の中央に集まり、タンクシェル２１内に貯留された液体が加圧されて液体排出部２２から排出される。
このように液体排出部２２から液体が排出されてタンクシェル２１内の液体の残量が減少すると、タンクシェル２１内の液体は、タンクシェル２１の内壁面に付着された状態となり、このタンクシェル２１の内壁面に付着された液体が液体捕捉板４０によって捕捉されて案内されることによって、トラップ容器３１の下面３１ｃに形成された入口３１ｄを介してトラップ容器３１内に供給される。 Next, the operation when the liquid tank 10 of the present embodiment configured as described above is used in a low gravity environment will be described.
When the liquid is sufficiently stored in the tank shell 21, when the gas for extruding the liquid is supplied from the gas supply unit 23 into the tank shell 21, the gas gathers in the center of the tank shell 21, The liquid stored in the tank shell 21 is pressurized and discharged from the liquid discharge unit 22.
When the liquid is discharged from the liquid discharge portion 22 in this way and the remaining amount of liquid in the tank shell 21 is reduced, the liquid in the tank shell 21 is attached to the inner wall surface of the tank shell 21, and this tank shell The liquid adhering to the inner wall surface of 21 is captured and guided by the liquid capturing plate 40 and is supplied into the trap container 31 through the inlet 31d formed in the lower surface 31c of the trap container 31.

トラップ容器３１の下面３１ｃに形成された入口３１ｄからトラップ容器３１内に供給された液体は、板状部材３３によって円筒部材３２の周囲に集められ、さらに貫通孔３２ａを介して円筒部材３２の内部に流入することによって円筒部材３２の内部に貯留される。
このため、低重力環境にて液体の残量が少なくなると、図４に示すように液体Ｘが円筒部材３２の内部及び周囲に貯留されることとなる。この結果、トラップ容器３１の頂上部に形成されたガス排出口３１ｅを塞ぐように液体が貯留されることとなるが、本実施形態の液体用タンク１０においては、トラップ容器３１の頂上部に形成されたガス排出口３１ｅにメッシュ部材３４が嵌合されている。
このメッシュ部材３４は、上述のようにメッシュ部材３４と液体との間に働く毛管力（付着力）が低重力環境にて液体に作用する動圧よりも大きくなるように目開きが設定されている。このため、ガス排出口３１ｅを塞ぐように貯留された液体は、メッシュ部材３４との間に働く毛管力によってガス排出口３１ｅからトラップ容器３１の外部に出ることができない。したがって、トラップ容器３１の内部から外部に液体が漏出することを防止することができる。
このようにメッシュ部材３４によってガス排出口３１ｅから液体がトラップ容器３１の外部に漏出することを防止することによって液体はトラップ容器３１の内部に残存されるため、残量がゼロになるまで液体を液体排出部２２に供給することができる。 The liquid supplied into the trap container 31 from the inlet 31d formed in the lower surface 31c of the trap container 31 is collected around the cylindrical member 32 by the plate member 33, and further inside the cylindrical member 32 through the through hole 32a. By flowing into the cylinder member 32, it is stored inside the cylindrical member 32.
For this reason, when the remaining amount of liquid decreases in a low-gravity environment, the liquid X is stored in and around the cylindrical member 32 as shown in FIG. As a result, the liquid is stored so as to block the gas discharge port 31e formed at the top of the trap container 31, but in the liquid tank 10 of the present embodiment, the liquid is formed at the top of the trap container 31. A mesh member 34 is fitted into the gas discharge port 31e.
As described above, the mesh member 34 is set so that the capillary force (adhesive force) acting between the mesh member 34 and the liquid is larger than the dynamic pressure acting on the liquid in a low-gravity environment. Yes. For this reason, the liquid stored so as to block the gas discharge port 31 e cannot come out of the trap container 31 from the gas discharge port 31 e due to the capillary force acting between the mesh member 34. Therefore, it is possible to prevent the liquid from leaking from the inside of the trap container 31 to the outside.
In this way, by preventing the liquid from leaking from the gas discharge port 31e to the outside of the trap container 31 by the mesh member 34, the liquid remains inside the trap container 31, so that the liquid is removed until the remaining amount becomes zero. The liquid can be supplied to the liquid discharge unit 22.

なお、地球上の通常の重力環境にて本実施形態の液体用タンク１０に液体を充填する場合には、メッシュ部材３４が気体を透過するため、トラップ容器３１内に気体が残留することなく液体を充填することができる。
また、一般的に地球上での液体充填時における液体の供給圧力は、低重力環境にてメッシュ部材３４と液体との間に働く毛管力よりも遥かに大きいため、液体を通常の重力環境で充填する際にはガス排出口３１ｅからトラップ容器３１の外部に液体が流れ出ることができる。よって、より確実にトラップ容器３１内に気体が残留することを防止することが可能となる。 When the liquid tank 10 of the present embodiment is filled with liquid in a normal gravity environment on the earth, the mesh member 34 transmits gas, so that the liquid does not remain in the trap container 31. Can be filled.
In general, the supply pressure of the liquid when filling the liquid on the earth is much larger than the capillary force acting between the mesh member 34 and the liquid in a low-gravity environment. When filling, the liquid can flow out of the trap container 31 from the gas outlet 31e. Therefore, it is possible to prevent the gas from remaining in the trap container 31 more reliably.

以上のような本実施形態の液体用タンク１０によれば、トラップ容器３１の頂上部に設けられたガス排出口３１ｅに、液体との間に働く毛管力が低重力環境において液体に作用する動圧よりも大きいメッシュ部材３４が嵌合されている。このため、低重力環境においてガス排出口３１ｅからトラップ容器３１の外部に液体が漏出することを抑止することが可能となる。
したがって、本実施形態の液体用タンク１０によれば、低重力環境で用いられる液体用タンクにおいて、トラップ容器３１の内部から外部への液体の漏出を抑制し、タンクシェル２１に貯留された液体を最後まで使用することが可能となる。 According to the liquid tank 10 of this embodiment as described above, the capillary force acting between the gas discharge port 31e provided at the top of the trap container 31 and the liquid acts on the liquid in a low-gravity environment. A mesh member 34 larger than the pressure is fitted. For this reason, it becomes possible to prevent the liquid from leaking from the gas outlet 31e to the outside of the trap container 31 in a low-gravity environment.
Therefore, according to the liquid tank 10 of the present embodiment, in the liquid tank used in the low-gravity environment, the leakage of the liquid from the inside of the trap container 31 to the outside is suppressed, and the liquid stored in the tank shell 21 is reduced. It can be used to the end.

また、本実施形態の液体用タンク１０によれば、ガス排出口３１ｅに嵌合される本発明の気体透過手段としてメッシュ部材３４を用いる構成を採用している。
メッシュ部材３４は、プレート部材等と比較して軽量であるため、本発明の気体透過手段を備える液体用タンク１０の重力増加を抑制することができる。 Further, according to the liquid tank 10 of the present embodiment, a configuration in which the mesh member 34 is used as the gas permeation means of the present invention fitted into the gas discharge port 31e is adopted.
Since the mesh member 34 is lighter than a plate member or the like, it is possible to suppress an increase in gravity of the liquid tank 10 including the gas permeable means of the present invention.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment is omitted or simplified.

図５は、本実施形態の液体用タンクが備える液体用トラップ３０の断面図であり、通常の重力環境における垂直方向の断面図である。
この図に示すように、本実施形態の液体用タンクは、液体用トラップ３０のガス排出口３１ｅに、上記第１実施形態の液体用タンク１０が備えるメッシュ部材３４に換えて複数の貫通孔３６が形成されたプレート部材３５が嵌合されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid trap 30 provided in the liquid tank of this embodiment, and is a vertical cross-sectional view in a normal gravity environment.
As shown in this figure, the liquid tank of this embodiment has a plurality of through holes 36 in place of the mesh member 34 provided in the liquid tank 10 of the first embodiment at the gas discharge port 31e of the liquid trap 30. The plate member 35 formed with is fitted.

プレート部材３５に形成される貫通孔３６の径は、プレート部材３５の厚さ（すなわち貫通孔３６の長さ）を考慮した上で、プレート部材３５と液体との間に働く毛管力（付着力）が低重力環境にて液体に作用する動圧よりも大きくなるように設定されている。   The diameter of the through hole 36 formed in the plate member 35 is a capillary force (adhesive force) acting between the plate member 35 and the liquid in consideration of the thickness of the plate member 35 (that is, the length of the through hole 36). ) Is set to be larger than the dynamic pressure acting on the liquid in a low gravity environment.

このような構成を採用する本実施形態の液体用タンクによれば、低重力環境にて液体の残量が少なくり、ガス排出口３１ｅを塞ぐように液体が貯留された場合であっても、上述のようにプレート部材３５と液体との間に働く毛管力（付着力）が低重力環境にて液体に作用する動圧よりも大きくなるように貫通孔３６の径が設定されているため、ガス排出口３１ｅから液体がトラップ容器３１の外部に出ることができない。したがって、トラップ容器３１の内部から外部に液体が漏出することを防止することができる。
このようにプレート部材３５によってガス排出口３１ｅから液体がトラップ容器３１の外部に漏出することを防止することによって液体はトラップ容器３１の内部に残存されるため、残量がゼロになるまで液体を液体排出部２２に供給することができる。 According to the liquid tank of the present embodiment adopting such a configuration, even if the remaining amount of liquid is low in a low-gravity environment and the liquid is stored so as to close the gas discharge port 31e, Since the diameter of the through hole 36 is set so that the capillary force (adhesive force) acting between the plate member 35 and the liquid is larger than the dynamic pressure acting on the liquid in a low-gravity environment as described above, The liquid cannot come out of the trap container 31 from the gas outlet 31e. Therefore, it is possible to prevent the liquid from leaking from the inside of the trap container 31 to the outside.
In this way, the liquid is left inside the trap container 31 by preventing the liquid from leaking from the gas discharge port 31e to the outside of the trap container 31 by the plate member 35. Therefore, the liquid is kept until the remaining amount becomes zero. The liquid can be supplied to the liquid discharge unit 22.

なお、地球上の通常の重力環境にて本実施形態の液体用タンク１０に液体を充填する場合には、プレート部材３５が気体を透過するため、トラップ容器３１内に気体が残留することなく液体を充填することができる。
また、一般的に地球上での液体充填時における液体の供給圧力は、低重力環境にてプレート部材３５と液体との間に働く毛管力よりも遥かに大きいため、液体を通常の重力環境で充填する際にはガス排出口３１ｅからトラップ容器３１の外部に液体が流れ出ることができる。よって、より確実にトラップ容器３１内に気体が残留することを防止することが可能となる。 When filling the liquid tank 10 of the present embodiment with a liquid in a normal gravity environment on the earth, the plate member 35 transmits the gas, so that the liquid does not remain in the trap container 31. Can be filled.
In general, the supply pressure of the liquid when filling the liquid on the earth is far greater than the capillary force acting between the plate member 35 and the liquid in a low-gravity environment. When filling, the liquid can flow out of the trap container 31 from the gas outlet 31e. Therefore, it is possible to prevent the gas from remaining in the trap container 31 more reliably.

以上のような本実施形態の液体用タンクによれば、トラップ容器３１の頂上部に設けられたガス排出口３１ｅに、液体との間に働く毛管力が低重力環境において液体に作用する動圧よりも大きいプレート部材３５が嵌合されている。このため、低重力環境においてガス排出口３１ｅからトラップ容器３１の外部に液体が漏出することを抑止することが可能となる。
したがって、本実施形態の液体用タンクによれば、低重力環境で用いられる液体用タンクにおいて、トラップ容器３１の内部から外部への液体の漏出を抑制し、タンクシェル２１に貯留された液体を最後まで使用することが可能となる。 According to the liquid tank of the present embodiment as described above, the dynamic pressure at which the capillary force acting between the gas and the liquid outlet 31e provided at the top of the trap container 31 acts on the liquid in a low-gravity environment. A larger plate member 35 is fitted. For this reason, it becomes possible to prevent the liquid from leaking from the gas outlet 31e to the outside of the trap container 31 in a low-gravity environment.
Therefore, according to the liquid tank of this embodiment, in the liquid tank used in the low-gravity environment, the leakage of the liquid from the inside of the trap container 31 to the outside is suppressed, and the liquid stored in the tank shell 21 is the last. Can be used.

また、本実施形態の液体用タンク１０によれば、ガス排出口３１ｅに嵌合される本発明の気体透過手段としてプレート部材３５を用いる構成を採用している。
プレート部材３５は、メッシュ部材等と比較して剛性が高いため、本発明の気体透過手段を備える液体用タンクの耐久性を向上することができる。 Further, according to the liquid tank 10 of the present embodiment, a configuration in which the plate member 35 is used as the gas permeation means of the present invention fitted to the gas discharge port 31e is adopted.
Since the plate member 35 has higher rigidity than a mesh member or the like, the durability of the liquid tank provided with the gas permeable means of the present invention can be improved.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る液体用タンクの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した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、本発明の主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。   As described above, the preferred embodiment of the liquid tank according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、本発明の気体透過手段として、メッシュ部材３４あるいはプレート部材３５を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の気体透過手段として、多孔体部材や気相選択透過膜等を用いることもできる。 For example, in the above embodiment, the configuration using the mesh member 34 or the plate member 35 as the gas permeation means of the present invention has been described.
However, the present invention is not limited to this, and a porous member, a gas phase selective permeable membrane, or the like can be used as the gas permeation means of the present invention.

また、上記実施形態においては、タンクシェル２１が球形状である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、タンクシェルの形状は任意であり、回転楕円体形状や方形状であっても良い。
ただし、低重力環境において液体がタンクシェル内に残存することを防止するために、タンクシェルの内壁面は連続する滑らかな面とされることが好ましい。 Moreover, in the said embodiment, the tank shell 21 demonstrated the structure which is spherical shape.
However, the present invention is not limited to this, and the shape of the tank shell is arbitrary, and may be a spheroid shape or a square shape.
However, in order to prevent liquid from remaining in the tank shell in a low-gravity environment, the inner wall surface of the tank shell is preferably a continuous and smooth surface.

本発明の第１実施形態の液体用タンク１０の断面図であり、通常の重力環境における垂直方向の断面図である。It is sectional drawing of the tank 10 for liquids of 1st Embodiment of this invention, and is sectional drawing of the perpendicular direction in a normal gravity environment. 本発明の第１実施形態の液体用タンク１０が備える液体トラップを示す平面である。It is a plane which shows the liquid trap with which the tank 10 for liquids of 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第１実施形態の液体用タンク１０が備える液体トラップの断面図であり、通常の重力環境における垂直方向の断面図である。It is sectional drawing of the liquid trap with which the tank 10 for liquids of 1st Embodiment of this invention is provided, and is sectional drawing of the perpendicular direction in a normal gravity environment. 本発明の第１実施形態の液体用タンク１０が低重力環境に晒されかつ液体残量が少ない場合における様子を示す図である。It is a figure which shows a mode in case the tank 10 for liquids of 1st Embodiment of this invention is exposed to a low-gravity environment, and there are few remaining liquids. 本発明の第２実施形態の液体用タンク１０が備える液体トラップの断面図であり、通常の重力環境における垂直方向の断面図である。It is sectional drawing of the liquid trap with which the tank 10 for liquid of 2nd Embodiment of this invention is provided, and is sectional drawing of the perpendicular direction in a normal gravity environment.

符号の説明Explanation of symbols

１０……液体用タンク、２０……タンク本体、２１……タンクシェル、２２……気体排出部、２３……気体供給部、３０……液体トラップ、３１……トラップ容器、３１ａ……上面、３１ｂ……下面、３１ｃ……側面、３１ｄ……入口、３１ｅ……ガス排出口、３２……円筒部材、３２ａ……貫通孔、３３……板状部材、３４……メッシュ部材（気体通過手段）、３５……プレート部材（気体透過手段）、３６……貫通孔、４０……液体捕捉板、Ｘ……液体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid tank, 20 ... Tank main body, 21 ... Tank shell, 22 ... Gas discharge part, 23 ... Gas supply part, 30 ... Liquid trap, 31 ... Trap container, 31a ... Upper surface, 31b: Lower surface, 31c: Side surface, 31d: Inlet, 31e ... Gas outlet, 32 ... Cylindrical member, 32a ... Through hole, 33 ... Plate member, 34 ... Mesh member (gas passage means) ), 35... Plate member (gas permeation means), 36... Through-hole, 40.

Claims (3)

内部に液体を貯留すると共に底部に液体排出部が接続されたタンクシェルと、微小重力環境及び無重力環境を含む低重力環境において前記タンクシェルの底部に前記液体を集めて貯留する液体トラップとを備える液体用タンクであって、
前記液体トラップが、前記タンクシェルの前記液体排出部との接続部を上方から覆うと共に頂上部にガス排出口を備えるトラップ容器と、該トラップ容器の前記ガス排出口に嵌合されると共に前記液体との間に働く毛管力が前記低重力環境において前記液体に作用する動圧よりも大きい気体透過手段とを備えることを特徴とする液体用タンク。 A tank shell for storing liquid therein and having a liquid discharge part connected to the bottom, and a liquid trap for collecting and storing the liquid at the bottom of the tank shell in a low gravity environment including a microgravity environment and a zero gravity environment A liquid tank,
The liquid trap covers a connecting portion of the tank shell with the liquid discharge portion from above and has a trap container provided with a gas discharge port at the top, and is fitted to the gas discharge port of the trap container and the liquid And a gas permeation means having a capillary force acting between them and a dynamic pressure acting on the liquid in the low-gravity environment. 前記気体透過手段が、メッシュ部材であることを特徴とする請求項１記載の液体用タンク。   The liquid tank according to claim 1, wherein the gas permeable means is a mesh member. 前記気体透過手段が、複数の貫通孔が形成されたプレート部材であ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 gas permeable means is a plate member in which a plurality of through holes are formed.

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