(57)【要約】【課題】内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する液体タンクであって、加圧ガスによる液面の擾乱を低減できる液体タンクを提供すること。【解決手段】この液体タンク１は、内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する。そして、液体が充填されるタンク本体２と、加圧ガスをタンク本体２内に噴射するノズル５とを含み構成される。そして、ノズル５から噴射された加圧ガスがタンク本体２の内壁面に沿って液体の液面に到達するように、ノズル５が配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する液体タンクにおいて、
液体が充填されるタンク本体と、加圧ガスを前記タンク本体内に噴射するノズルとを含み、且つ、前記ノズルから噴射された加圧ガスが前記タンク本体の内壁面に沿って液体の液面に到達するように前記ノズルが配置されていることを特徴とする液体タンク。
【請求項２】
液体の液面を前記タンク本体内にて複数の領域に仕切る仕切部を有する請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
加圧ガスの流速を液体の液面よりも上流側にて低減させる減速部を有する請求項１または２に記載の液体タンク。
【請求項４】
液体中に混入した加圧ガスを出口部の上流側にて捕捉する捕捉部を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の液体タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体タンクに関し、さらに詳しくは、内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する液体タンクであって、加圧ガスによる液面の擾乱を低減できる液体タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体タンクには、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の液体タンクは、タンク本体と気嚢とを有する。そして、タンク本体は、液体充填容器であり、吸、排液口を有する。気嚢は、膨張拡開性を有する袋であり、タンク本体内に収納され、流体注入口を有する。流体注入口は、タンク本体を通して外部に開口され、タンク外に配置された流体圧力源に接続される。
【０００３】
従来の液体タンクでは、タンク本体内に給液口を通して液体が充填され、気嚢内に流体が封入されることにより気嚢が膨張拡開して、タンク本体内の液が排液口から圧送される。かかる構成では、タンク本体が、その設置姿勢について重力方向の影響を受けない。したがって、従来の液体タンクは、無重力や微少重力環境の下での使用が可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３２０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する液体タンクであって、加圧ガスによる液面の擾乱を低減できる液体タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明にかかる液体タンクは、内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給する液体タンクであって、液体が充填されるタンク本体と、加圧ガスを前記タンク本体内に噴射するノズルとを含み、且つ、前記ノズルから噴射された加圧ガスが前記タンク本体の内壁面に沿って液体の液面に到達するように前記ノズルが配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この液体タンクでは、ノズルから噴射された加圧ガスがタンク本体の内壁面に沿って液体の液面に到達するように、ノズルが配置されているので、加圧ガスがノズルから直接的に液体の液面に到達する構成と比較して、加圧ガスによる液面の擾乱が低減される。これにより、加圧ガスの巻き込みが防止される利点がある。なお、ノズルから噴射された加圧ガスがタンク本体の内壁面に沿って液体の液面に到達するようなノズルの配置とは、例えば、加圧ガスの噴射方向がタンク本体の内壁面に対して傾斜するようにノズルが配置されている構成や、加圧ガスの噴射方向がタンク本体の内壁面形状に沿うようにノズルが配置されている構成が含まれる。
【０００８】
また、この発明にかかる液体タンクは、液体の液面を前記タンク本体内にて複数の領域に仕切る仕切部を有する。
【０００９】
この液体タンクでは、仕切部が設置されており、この仕切部が液体の液面をタンク本体内にて複数の領域に仕切るので、液面における擾乱の伝播が抑制される。これにより、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる液体タンクは、加圧ガスの流速を液体の液面よりも上流側にて低減させる減速部を有する。
【００１１】
この液体タンクでは、減速部が設置されており、この減速部が加圧ガスの流速を液体の液面よりも上流側にて低減させるので、加圧ガスが減速されて緩やかに液面に到達する。これにより、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００１２】
また、この発明にかかる液体タンクは、液体中に混入した加圧ガスを出口部の上流側にて捕捉する捕捉部を有する。
【００１３】
この液体タンクでは、液体中に混入した加圧ガスが捕捉部により出口部４の上流側にて捕捉される。これにより、出口部における気泡（加圧ガス）の吸い込みが防止される利点がある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明にかかる液体タンクによれば、ノズルから噴射された加圧ガスがタンク本体の内壁面に沿って液体の液面に到達するように、ノズルが配置されているので、加圧ガスがノズルから直接的に液体の液面に到達する構成と比較して、加圧ガスによる液面の擾乱が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の実施例１にかかる液体タンクを示す断面図である。図２は、図１に記載した液体タンクのノズルを示す斜視図である。図３〜図１４は、図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。図１５は、この発明にかかる液体タンクの適用例を示す説明図である。
【００１７】
この液体タンク１は、液体が充填されるタンクであり、例えば、液体燃料が充填される燃料タンクとして使用される。液体タンク１は、タンク本体２と、入口部３と、出口部４と、ノズル５とを含み構成され、入口部３および出口部４にて他の要素（図示省略）に接続される。
【００１８】
タンク本体２は、略円筒形状の側壁部と、ドーム状の天井部および底部とから成る密閉容器である。タンク本体２には、液体燃料などの液体が充填される。また、このタンク本体２では、少なくとも天井部から側壁部に至る内壁面形状が滑らに形成されている。また、入口部３は、タンク本体２の天井部に設けられており、タンク本体２内への加圧ガスの供給口となる。出口部４は、タンク本体２の底部に設けられており、タンク本体２内からの液体の出口（排出口）となる。
【００１９】
ノズル５は、タンク本体２内に加圧ガスを噴射するための部材であり、タンク本体２内にて入口部３に取り付けられる（図１参照）。このノズル５は、円筒形状の接続部５１と、中空構造を有する円盤形状の噴射部５２とから成る（図２参照）。ノズル５は、接続部５１にて入口部３に接続される。また、ノズル５は、噴射部５２に複数の噴射孔５３を有する。ノズル５は、入口部３から接続部５１を介して噴射部５２内に加圧ガスを取り込み、この加圧ガスを噴射孔５３からタンク本体２内に噴射する。なお、かかるノズル５は、一例であり、他の構造を有するノズルが当業者自明の範囲内にて選択されても良い。
【００２０】
また、ノズル５は、噴射孔５３から噴射された加圧ガスがタンク本体２の内壁面に沿ってタンク本体２内を流れるように、タンク本体２内に配置される（図１参照）。すなわち、ノズル５は、噴射孔５３から噴射された加圧ガスが、タンク本体２内の液体の液面に直接的に到達せずに、タンク本体２の内壁面に沿いつつ入口部３側から液面に向かって下降するように、配置される。具体的には、ノズル５は、その加圧ガスの噴射方向をタンク本体２の内壁面に向くように配置されており、噴射された加圧ガスが先ずタンク本体２の内壁面にあたるように構成されている。また、ノズル５は、その加圧ガスの噴射方向がタンク本体２の内壁面に対して傾斜するように（垂直とならないように）配置されており、噴射された加圧ガスがタンク本体２の内壁面に沿って滑らかに流れるように構成されている。
【００２１】
この液体タンク１では、使用時にて、液体がタンク本体２の底部側（出口部４側）に寄せられて貯蓄されており、天井部側の空間には、例えば、ヘリウムガスが充填されている（図１参照）。ここで、重力条件下では、タンク本体２の底部側が鉛直下方に位置することにより、液体がタンク本体２の底部側に集められる。また、無重力条件下では、加速度の付与により、かかる状態となる。なお、液体タンク１は、かかる初期状態にてノズル５が液体に浸らないように、構成されている。
【００２２】
まず、液体の使用（排出）により液体タンク１内の液体が減少すると、入口部３からノズル５を介してタンク本体２内に加圧ガス（例えば、ＧＯｘ）が供給される。そして、この加圧ガスによりタンク本体２内が加圧されて、液体の流量（排出量）が制御される。このとき、液体タンク１内では、加圧ガスが、ノズル５の噴射孔５３から噴射され、タンク本体２の内壁面に沿いつつタンク本体２内を天井部側から底部側に流れて、側壁部から液体の液面上に到達する。
【００２３】
この液体タンク１によれば、上記のように、ノズル５から噴射された加圧ガスがタンク本体２の内壁面に沿って液体の液面に到達するように構成されているので、加圧ガスがノズル５から直接的に液体の液面に到達する構成と比較して、加圧ガスによる液面の擾乱が低減される。これにより、加圧ガスの巻き込みが防止される利点がある。なお、ノズル５から噴射された加圧ガスがタンク本体２の内壁面に沿って液体の液面に到達するようなノズル５の配置とは、例えば、加圧ガスの噴射方向がタンク本体２の内壁面に対して傾斜するようにノズル５が配置されている構成や、加圧ガスの噴射方向がタンク本体２の内壁面形状に沿うようにノズル５が配置されている構成などが含まれる。
【００２４】
［適用例］
なお、この液体タンク１は、特に、無重力環境下や微少重力環境下（以下、単に無重力環境下という。）にて使用される装置や構造物などに適用されることが好ましい。例えば、液体タンク１は、衛星打ち上げ用のロケット（図１５参照）や宇宙ステーションなどの宇宙構造物の燃料タンク等として使用されることが好ましい。無重力環境下では、液体タンク内の液体が自重により排出されないので、加圧ガスによりタンク本体２内が加圧されて液体が押し出される。このとき、加圧ガスの供給によって液体の液面が波打つと、無重力環境下なので液体が分裂して液塊が発生し、液体タンク内が気液混合状態（加圧ガスと液体との混合状態）となる。すると、液体が良好に排出されず、加圧ガスが液体に混じって排出される等の障害が発生する場合がある。この点において、この液体タンク１では、上記のように、加圧ガスによる液面の擾乱が低減されるので、かかる障害が効果的に防止される利点がある。
【００２５】
［変形例１］
また、この液体タンク１では、噴射された加圧ガスがタンク本体２の天井部（入口部３側の壁面）にあたるように、ノズル５が構成されている（図１参照）。具体的には、ノズル５の噴射孔５３が、円盤形状を有する噴射部５２の平面上に配列されている（図２参照）。そして、噴射孔５３がタンク本体２内にて入口部３側の壁面に向くように、ノズル５が配置される。かかる構成では、噴射孔５３から噴射された加圧ガスが、タンク本体２の入口部３側の壁面にあたり、ドーム状の天井部から側壁部に沿って液体の液面に到達する。したがって、かかる構成は、加圧ガスによる液面の擾乱が効果的に低減される点で好ましい。
【００２６】
しかし、これに限らず、ノズル５は、噴射された加圧ガスがタンク本体２の側壁部にあたるように、構成されても良い（図３および図４参照）。具体的には、ノズル５の噴射孔５３が円盤形状を有する噴射部５２の側面上に配列され、この噴射孔５３がタンク本体２内にて入口部３側の壁面に向くようにノズル５が配置される。かかる構成では、噴射孔５３から噴射された加圧ガスが、タンク本体２の径方向（略水平方向）に噴出して側壁部にあたり、壁面に沿ってタンク本体２内を下降する。したがって、かかる構成としても、加圧ガスによる液面の擾乱が効果的に低減される利点がある。
【００２７】
また、かかる構成では、噴射された加圧ガスがタンク本体２の天井部にあたる構成と比較して、噴射される加圧ガスの流速（もしくは圧力）が低減される。これにより、加圧ガスが緩やかにタンク本体２内に供給されるので、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００２８】
また、かかる構成では、噴射された加圧ガスがタンク本体２の天井部にあたる構成と比較して、加圧ガスの供給口（ノズル５）がタンク本体２内に挿入されている分だけ、加圧ガスが液体の液面に対してより近い位置から供給される（図３参照）。したがって、噴射される加圧ガスの流速がより低減されるので、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００２９】
［変形例２］
また、この液体タンク１では、液体の液面をタンク本体２内にて複数の領域に仕切る仕切部６が設置されることが好ましい（図５および図６参照）。この仕切部６は、例えば、一対の板状部材を十字状に交差させて構成され、タンク本体２内が長手方向に複数の領域に仕切られるように、タンク本体２内に配置される。かかる構成では、外部からの振動等により液面に擾乱が発生した場合に、液面における擾乱の伝播が抑制される。また、液面における擾乱が仕切部６によって効果的に減衰される。これにより、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００３０】
また、かかる構成は、特に、噴射された加圧ガスがタンク本体２の側壁部にあたる構成（図７および図３参照）において、噴射される加圧ガスの流速がより低減される点で好ましい。これにより、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００３１】
［変形例３］
また、この液体タンク１では、加圧ガスの流速を液体の液面よりも上流側にて低減させる減速部７が、タンク本体２内に設置されることが好ましい（図８および図９参照）。この減速部７は、例えば、多孔部材やメッシュ部材から成り、ノズル５から液体の液面に至る加圧ガスの流路上に配置される。かかる構成では、噴射された加圧ガスがタンク本体２内にて液体の液面に至る前に減速部７を通過する。そして、加圧ガスが、減速部７により減速されて緩やかに液面に到達する。これにより、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００３２】
なお、かかる構成では、使用による液体量の減少に対応するために、複数の減速部７がタンク本体２内に段階的に設置されることが好ましい（図８参照）。これにより、液体の残量が少なくなった場合にも、加圧ガスによる液面の擾乱がより効果的に低減される利点がある。
【００３３】
［変形例４］
また、この液体タンク１では、液体中に混入した加圧ガスを出口部４の上流側にて捕捉する捕捉部８が、設置されることが好ましい（図１０および図１１−１参照）。捕捉部８は、例えば、籠状の多孔部材やメッシュ部材から成り、タンク本体２内であって出口部４の上流側に設置される。また、捕捉部８は、液体の出口部４を液面下にて被覆するように配置される。かかる構成では、液体中に混入した加圧ガスが捕捉部８により出口部４の上流側にて捕捉される。これにより、出口部４における気泡（加圧ガス）の吸い込みが防止される利点がある。
【００３４】
また、捕捉部８が多孔部材やメッシュ部材から成る構成では、液体の残量が少なくなって捕捉部８が液面上に現れた場合にも、捕捉部８に液膜が形成されている。したがって、この液膜によって加圧ガスが遮断されるので、直ちには加圧ガスが出口部４に吸い込まれない。これにより、出口部４における気泡（加圧ガス）の吸い込みが防止される利点がある。
【００３５】
また、上記の捕捉部８に代えて、ラビリンス構造を有する捕捉部９が採用されても良い（図１１−２参照）。かかる捕捉部９も、タンク本体２内であって出口部４の上流側に設置され、液体の出口部４を液面下にて被覆するように配置される。かかる構成では、液体タンク２内の液体が捕捉部９を経て出口部４に向かうときに、液体中の気泡が捕捉部９のラビリンス構造によって捕捉される。これにより、出口部４における気泡の吸い込みが防止される利点がある。
【００３６】
［変形例５］
また、この液体タンク１では、上記の実施例１および変形例１〜４にかかる構成を組み合わせた構成が可能である（図１２〜図１４参照）。例えば、ノズル５、仕切部６および捕捉部８が組み合わされた構成（図１２参照）、ノズル５、減速部７および捕捉部８が組み合わされた構成（図１３参照）、ノズル５、仕切部６、減速部７および捕捉部８が組み合わされた構成（図１４参照）などが可能である。これらの構成により、相乗的もしくは奏合的な効果が得られる利点がある。なお、かかる構成の組み合わせは、図示した構成に限定されず、当業者自明の範囲内にて任意に選択できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる液体タンクは、内部に液体が充填されると共に加圧ガスにより内部を加圧して液体を外部に供給できる。そして、この液体タンクは、加圧ガスによる液面の擾乱を低減できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施例１にかかる液体タンクを示す断面図である。
【図２】図１に記載した液体タンクのノズルを示す斜視図である。
【図３】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図４】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図５】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図６】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図７】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図８】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図９】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１０】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１１−１】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１１−２】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１２】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１３】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１４】図１に記載した液体タンクの変形例を示す説明図である。
【図１５】この発明にかかる液体タンクの適用例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１     液体タンク
２     タンク本体
３     入口部
４     出口部
５     ノズル
５１   接続部
５２   噴射部
５３   噴射孔
６     仕切部
７     減速部
８     捕捉部
９     ラビリンス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006240677.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006240677.tif 000011
【図１０】
2006240677.tif 000012
【図１１−１】
2006240677.tif 000013
【図１１−２】
2006240677.tif 000014
【図１２】
2006240677.tif 000015
【図１３】
2006240677.tif 000016
【図１４】
2006240677.tif 000017
【図１５】
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