JPH01111409A - Gas/liquid separation filter for microgravity space - Google Patents
Gas/liquid separation filter for microgravity spaceInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
宇宙空間にある赤外線観測衛星などにおいて、ある種の
センサを冷却する場合などに、液体ヘリウムや液体窒素
が使用されているが、重力が微小であるためにそれらの
気液の界面の位置が不定で、気液を分離することが困難
である。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Liquid helium and liquid nitrogen are used to cool certain types of sensors in infrared observation satellites in outer space, etc. Therefore, the position of the interface between the gas and liquid is unstable, making it difficult to separate the gas and liquid.
本発明は、このような微小重力空間において用いる気液
分離フィルタに関するものである。The present invention relates to a gas-liquid separation filter used in such a microgravity space.
［従来の技術］
宇宙空間にある赤外線観測衛星等においては、ある種の
センサを冷却するために、従来から、液体ヘリウムや液
体窒素等が使用されている。これらの液体は、センサを
冷却することにより蒸発して気体になったとき、それを
外の宇宙空間に捨てる必要があるが、宇宙空間では重力
が微小なため、これら液体と気体の界面の位置が不定で
、蒸発した気体のみを分離して外に捨てることは困難で
ある。[Prior Art] In infrared observation satellites and the like in space, liquid helium, liquid nitrogen, and the like have been used to cool certain types of sensors. When these liquids evaporate into gas by cooling the sensor, they need to be dumped into outer space, but because the gravity in space is small, the position of the interface between these liquids and gas is is unstable, making it difficult to separate only the evaporated gas and dispose of it outside.
このような問題に対処するため、超流動ヘリウム（Ｈｅ
ＴＩ）については、その特殊な性質を利用したポーラス
φプラグという分離フィルタが開発され、実用に供され
ているが、水や液体窒素、液体ヘリウム等の一般の流体
の気液分離には、信頼性の高い、効率的に分離できるよ
うにしたフィルタは未だ開発されていない。例えば、遠
心力により液体を容器内の周辺部に集め、容器の中心か
ら気体を抜く場合には、容器を回転させるための機械的
な部分があるためその信頼性が著しく劣り、また多孔質
材料を用いる場合も、タンク内部の圧力が上がったり、
液体も流れ出てしまうため、液体保持の効率があまりよ
くなかった。そして、これが衛星の寿命を短くする一つ
の原因にもなっていた。To deal with these problems, superfluid helium (He
Regarding TI), a separation filter called porous φ plug that takes advantage of its special properties has been developed and put into practical use, but it is not reliable for gas-liquid separation of general fluids such as water, liquid nitrogen, and liquid helium. A filter capable of efficient separation with high performance has not yet been developed. For example, when centrifugal force is used to collect liquid at the periphery of a container and remove gas from the center of the container, there is a mechanical part to rotate the container, which is extremely unreliable, and porous materials When using a tank, the pressure inside the tank may increase,
The liquid also flowed out, so the efficiency of liquid retention was not very good. This was also one of the causes of shortening the lifespan of satellites.
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、簡単な手段によって、宇宙空間のよう
な微小重力空間で効率的に液体と気体を分離できるよう
にした気液分離フィルタを提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide a gas-liquid separation filter that can efficiently separate liquid and gas in a microgravity space such as outer space by simple means. It is in.
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明の気液分離フィルタは
、気体の流出路に、その上流側への熱伝導を抑制した状
態に配設した多孔質材からなるフィルタエレメントの内
部にヒーターを設けることにより構成される。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the gas-liquid separation filter of the present invention includes a porous material disposed in the gas outflow path to suppress heat conduction to the upstream side thereof. It is constructed by providing a heater inside the filter element.
［作 用］
多孔質材からなるフィルタエレメントは、気体を自由に
通過させるため、上流側の気体は自由に通り抜けて排出
されるが、上記フィルタエレメント内にヒーターを設け
ているので、そこを通過する液体は、そこで加熱され、
蒸発して大きく膨張する。その結果、ヒーターの近辺で
局部的に圧力が若干上昇し、液体がその部分に流出する
のが抑制される。従って、気体のみが低圧側に排出され
、液体は排出されない。[Function] The filter element made of porous material allows gas to pass through freely, so the gas on the upstream side can freely pass through and be discharged. The liquid is heated there,
It evaporates and expands greatly. As a result, pressure locally increases in the vicinity of the heater, and liquid is prevented from flowing into that area. Therefore, only gas is discharged to the low pressure side, and no liquid is discharged.
このフィルタでは、Ｈｅ１Ｉのような特別の液体に限る
ことなく、通常の液体に適用して気液分離効率を高める
ことができる。This filter can be applied not only to special liquids such as He1I, but also to ordinary liquids to improve gas-liquid separation efficiency.
［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。[Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図は本発明に係る微小重力空間用気液分離フィルタ
の構成を示し、第２図はその気液分離フィルタをタンク
に対して取付けた状態を示している。FIG. 1 shows the configuration of a gas-liquid separation filter for microgravity space according to the present invention, and FIG. 2 shows the gas-liquid separation filter attached to a tank.
第２図に示すタンクｌは、観測衛星等において機器を冷
却するための液体ヘリウムや液体窒素、その他の冷却用
液体２が充填されるもので、タンクｌ内面に多数のフィ
ン３を設けている。宇宙のような微小重力空間では、タ
ンクｌ内において気液の界面の位置が不定であるが、液
体２は表面張力等によりタンク内面側に寄る傾向がある
ため、蒸発した。気体だけをタンクｌ外に出すための気
液分離フィルタ４はタンクｌの中心に置き、そこから排
出管５を通して気体を宇宙空間に排出するようにしてい
る。The tank l shown in Fig. 2 is filled with liquid helium, liquid nitrogen, or other cooling liquid 2 for cooling equipment on observation satellites, etc., and has a large number of fins 3 on the inner surface of the tank l. . In a microgravity space such as space, the position of the gas-liquid interface in the tank 1 is uncertain, but the liquid 2 tends to move toward the inner surface of the tank due to surface tension and the like, so it evaporates. A gas-liquid separation filter 4 for discharging only gas to the outside of the tank 1 is placed at the center of the tank 1, from which the gas is discharged into space through a discharge pipe 5.
気液分離フィルタ４は、第１図に詳細に示すように、排
出管５の先端に取付ける金属製の収容筒１０内に、内部
に気体の流出路を形成した多孔質材からなるフィルタニ
レメン）１１を充填した合成樹脂等からなる筒体１２を
収容している。フィルタエレメントｌｌは、例えばアル
ミナ粉等からなり、筒体１２の両端に金網１３を張設す
ることによりそのアルミナ粉を保持させ、このフィルタ
エレメント１１の内部には、網状のヒーター１４を設け
ている。As shown in detail in FIG. 1, the gas-liquid separation filter 4 is a filter membrane made of a porous material with a gas outflow path formed inside a metal housing cylinder 10 attached to the tip of the discharge pipe 5. ) 11 is housed in a cylinder 12 made of synthetic resin or the like. The filter element 11 is made of, for example, alumina powder, and the alumina powder is held by extending wire mesh 13 on both ends of the cylindrical body 12, and a mesh heater 14 is provided inside the filter element 11. .
フィルタエレメント１１は、上記アルミナ粉に限るもの
ではないが、流出路の上流側への熱伝導を抑制するため
、少なくともヒーターＩ４より流出路の上流側のフィル
タエレメント１１を断熱性の高い材料で形成することが
必要である。The filter element 11 is not limited to the above alumina powder, but in order to suppress heat conduction to the upstream side of the outflow path, at least the filter element 11 on the upstream side of the outflow path from the heater I4 is formed of a material with high heat insulation properties. It is necessary to.
上記構成を有する気液分離フィルタにおいては、多孔質
材からなるフィルタエレメント１１内に配置したヒータ
ー１４でそこを通過する液体を加熱すると、それが蒸発
することにより太きく膨張するので、ヒーター１４の近
辺で局部的に圧力が若干上昇することになり、そのため
上流側から液体がフィルタニレメン）１１を通して流出
するのが抑制される。In the gas-liquid separation filter having the above configuration, when the heater 14 disposed inside the filter element 11 made of a porous material heats the liquid passing through it, the liquid evaporates and expands. The pressure locally increases slightly in the vicinity, and therefore, liquid is prevented from flowing out from the upstream side through the filter membrane 11.
また、多孔質材からなるフィルタエレメント１１は、気
体を自由に通過させるため、上流側の気体は適当にフィ
ルタエレメントｌｌを通り抜けて排出される。Further, since the filter element 11 made of a porous material allows gas to freely pass through, the gas on the upstream side is appropriately discharged through the filter element 11.
ヒーター１４から発生した熱がタンク１内の液体に直接
的に伝わることによりその液体が蒸発するのは好ましく
ないので、ヒーター１４より流出路の上流側のフィルタ
ニレメン）１１は熱伝導率の非常に小さい材おトで、フ
ィルタエレメントに適するものであることが必要である
。ヒーター１４よりド流側のフィルタエレメント１１は
、熱の伝播に関して考慮する必要がなく、フィルタエレ
メントとして適当な材お１を選択すればよい。Since it is undesirable that the heat generated from the heater 14 is directly transmitted to the liquid in the tank 1 and the liquid evaporates, the filter 11 on the upstream side of the outflow path from the heater 14 is a filter with very low thermal conductivity. It is necessary that the material be small and suitable for filter elements. For the filter element 11 on the downstream side of the heater 14, there is no need to consider heat propagation, and an appropriate material 1 may be selected for the filter element.
なお、この気液分離フィルタは、超流動ヘリウムのよう
な特殊な性質を有する特別の液体に限ることなく、通常
の液体に適用して気液分離効率を高めることができる。Note that this gas-liquid separation filter is not limited to special liquids with special properties such as superfluid helium, and can be applied to ordinary liquids to improve gas-liquid separation efficiency.
第３図は、上記気液分離フィルタ４による流体として液
体窒素を用いた場合の実験の結果を示すもので、横軸に
圧力勾配をとり、縦軸に質量流量をとっている。FIG. 3 shows the results of an experiment when liquid nitrogen was used as the fluid in the gas-liquid separation filter 4, with the horizontal axis representing the pressure gradient and the vertical axis representing the mass flow rate.
フィルタエレメント１１内を液体窒：＃が流れると、図
中の線ａ上またはその近辺にデータが並び、沸点におけ
る窒素蒸気が流れる場合は線す上またはその近辺に並ぶ
。実際に得られたデータは、熱量か小さいときには線す
に近いところにばらつくが、熱ム１を高くするとそれか
ら離れ、線Ｃに近づく。線Ｃは、１ ａｔｍ、 ２７３
Ｋ （０℃）の気体窒素が流れた場合の値である。When liquid nitrogen: # flows in the filter element 11, the data are arranged on or near the line a in the figure, and when nitrogen vapor at the boiling point flows, the data are arranged on or near the line. The data actually obtained varies close to line C when the amount of heat is small, but when the heat value 1 is increased, it moves away from it and approaches line C. Line C is 1 atm, 273
This is the value when gaseous nitrogen of K (0°C) flows.
このような実験により、−上記気液分離フィルタでは、
ヒーター１４による加熱により気体だけが流れ、温度に
応じた流量と圧力勾配が生じていることがわかった。Through such experiments, - in the above gas-liquid separation filter,
It was found that only gas flows due to heating by the heater 14, and a flow rate and pressure gradient depending on the temperature are generated.
［発明の効果］
以−ヒに詳述したところから明らかなように、本発明に
よれば、簡単な構造の気液分離フィルタにより、宇宙の
ような微小重力空間で液体と気体を分離して、気体のみ
を排出することが可能となり、効率のよい気液分離によ
り、衛星の寿命を長くすることができる。[Effects of the Invention] As is clear from the detailed description below, according to the present invention, a gas-liquid separation filter with a simple structure can separate liquid and gas in a microgravity space such as space. , it becomes possible to exhaust only gas, and efficient gas-liquid separation can extend the life of the satellite.
第１図は本発明に係る気液分離フィルタの実施例を示す
断面図、第２図は上記気液分離フィルタのタンクへの取
付は状態を示す断面図、第３図は実験の結果を示すグラ
フである。
４ ・φ気液分離フィルタ、
１１Φ・フィルタエレメント。
１４・・ヒーター。
指定代理人
Ｍ１図
第２図Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of the gas-liquid separation filter according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing how the above-mentioned gas-liquid separation filter is installed in a tank, and Fig. 3 shows the results of an experiment. It is a graph. 4 ・φ gas-liquid separation filter, 11φ・filter element. 14...Heater. Designated agent M1 diagram Figure 2
Claims (1)
出させるためのフィルタであって、気体の流出路に配設
する多孔質材からなるフィルタエレメントの内部にヒー
ターを設けたことを特徴とする微小重力空間用気液分離
フィルタ。1. A microfilter for separating gas and liquid in a microgravity space and allowing only the gas to flow out, characterized in that a heater is provided inside a filter element made of a porous material disposed in a gas outflow path. Gas-liquid separation filter for gravity space.
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|---|---|---|---|
| JP26989187A JPH01111409A (en) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | Gas/liquid separation filter for microgravity space |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111409A true JPH01111409A (en) | 1989-04-28 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR930011413B1 (en) | 1990-09-25 | 1993-12-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 | Plasma cvd method for using pulsed waveform |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP26989187A patent/JPH01111409A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0355164B2 (en) | 1991-08-22 |
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