(57)【要約】  点火器に燃料を供給するためのシステム  点火器に燃料を供給するためのシステム（１００）であって、  流入口（１１）および流出口（１２）を提供するタンク（１０）と、  タンク（１０）の流入口（１１）に接続された液体燃料供給ラインと、  タンク（１０）の流出口（１２）を点火器（４０）に接続する燃料流出ラインと、  を備え、  前記タンク（１０）が、熱貯蔵球（２０）で充填された内部体積を提供し、前記貯蔵球（２０）が、熱を貯蔵し、前記タンク（１０）を通過する液体燃料を気化するような方式で、前記タンク（１０）を通過する流体に熱を伝達するように適合されていることを特徴とする、システム。
2018519489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火器に燃料を供給するためのシステム（１００）であって、
流入口（１１）および流出口（１２）を提供するタンク（１０）と、
タンク（１０）の流入口（１１）に接続された液体燃料供給ラインと、
タンク（１０）の流出口（１２）を点火器（４０）に接続する燃料流出ラインと、
を備え、
前記タンク（１０）が、熱貯蔵球（２０）で充填された内部体積を提供し、前記貯蔵球（２０）が、連続的に、熱搬送流体によって搬送された熱を貯蔵し、前記タンク（１０）を通過する液体燃料を気化するような方式で、前記タンク（１０）を通過する流体に熱を伝達するように適合されていることを特徴とする、システム（１００）。
【請求項２】
内部体積が、タンク（１０）の周壁と、上流プレート（２１）と、下流プレート（２２）とによって画定され、上流プレートと下流プレート（２１、２２）との一方が、上流プレートと下流プレート（２１、２２）との他方に向かって押す力を受けており、それにより、内部体積内に包含されている貯蔵球（２０）を密に詰めるようになっており、前記プレート（２１、２２）に穴が形成され、プレート（２１、２２）の各々がこうして穴を提供し、穴の各々の直径が、貯蔵球（２０）の直径よりも小である、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記貯蔵球（２０）が、ポリアミドおよび／またはポリテトラフルオロエチレンで形成されている、請求項１または請求項２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
加熱ガスをタンク（１０）内に注入し、それにより、熱エネルギを貯蔵球（２０）に貯蔵するようにするためのシステム（５０、３）をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記加熱ガスがヘリウムである、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシステム（１００）により、点火器（４０）に供給する液体燃料を気化する方法であって、連続して、
タンク（１０）内に包含された貯蔵球（２０）に熱を貯蔵する（Ｅ１）ステップと、
点火器（４０）に達する燃料が予めタンク（１０）を通過し、貯蔵球（２０）との熱交換によって気化するような方式で、前記タンク（１０）を介して燃料を点火器（４０）に供給するステップ（Ｅ２）と、
を含む方法。
【請求項７】
前記貯蔵球（２０）が、タンク（１０）の内部体積内で、タンク（１０）に配置され、押す力を受ける２つのプレート（２１、２２）間で圧縮された状態に維持される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
加熱ガスをタンク（１０）内に注入することにより、貯蔵球（２０）内に熱が貯蔵される（Ｅ３）、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱ガスがヘリウムである、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温エンジンのための点火システムの分野に関し、より正確には、そのような極低温エンジンの点火システムに気体燃料を供給するためのシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温エンジンのための点火システムには、動作のために、気体燃料を供給する必要がある。また、気体燃料の流量は、点火を確実にするために、良好に制御する必要がある。
【０００３】
点火システムに供給するのに使用される液体燃料は、通常、点火シークエンスの持続時間を通して、関連するエンジンの推進段のタンクから取り出される。
【０００４】
この液体は、タンクの圧力において取り出され、燃料は次いで、点火システムに供給するために、気化される。
【０００５】
残念ながら、燃料の気化は複雑であり、このことは、特に、供給回路の熱慣性のため、システムのパフォーマンスに負の影響を生じ得る。この供給回路の熱慣性は、燃料の完全な気化を妨げる場合がある。
【０００６】
現在、いくつかの解決策が、点火のパフォーマンスを向上させるために提案されている。すなわち、
【０００７】
燃料が高圧で、シリンダのセット内に貯蔵される、いわゆる「受動的（ｐａｓｓｉｖｅ）」解決策（このシリンダは、充填、制御、および膨張回路に関連付けられるか、むしろ、その内部で、燃料が、点火器の供給回路の壁との、対流による熱交換によって気化される。）、および
【０００８】
燃料が、タンクの燃料が供給される自己熱源を使用して実施される加熱によって気化される、いわゆる「能動的（ａｃｔｉｖｅ）」解決策、
である。
【０００９】
いずれにしろ、これら様々な解決策の各々には、非常に不利益となることがわかる欠点がある。
【００１０】
高圧燃料貯蔵シリンダを使用する受動的システムには、重量に関する欠点がある。
【００１１】
さらに、熱交換によって動作する受動的システムは、適切な寸法にするには、特に、強制対流において、および、フィルム状の流れでは、熱交換係数が低いことから、非常に複雑である。
【００１２】
燃料を加熱する能動的システムは、熱交換器と、関連する燃焼チャンバとが必要である。このことは、同様に、重量に関して、不利益となる。さらに、能動的システムに関しては、再び同じ問題を生じる、独立した点火器を有する必要があるのみならず、遷移段階の間の燃焼も制御が困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、これら問題に、少なくとも部分的に応じることを試み、このため、点火器に燃料を供給するためのシステムであって、
流入口および流出口を提供するタンクと、
タンクの流入口に接続された液体燃料供給ラインと、
タンクの流出口を点火器に接続する燃料流出ラインと、
を備え、
前記タンクが、熱貯蔵球で充填された内部体積を提供し、前記貯蔵球が、熱を貯蔵し、前記タンクを通過する液体燃料を気化するような方式で、前記タンクを通過する流体に熱を伝達するように適合されていることを特徴とする、システムを提案する。
【００１４】
通常は、内部体積が、タンクの周壁と、上流プレートと、下流プレートとによって画定され、上流プレートと下流プレートとの一方が、上流プレートと下流プレートとの他方に向かって押す力を受けており、それにより、内部体積内に包含されている貯蔵球を密に詰めるようになっている。
【００１５】
例として、前記貯蔵球は、ポリアミドおよび／またはポリテトラフルオロエチレンで形成されている。
【００１６】
本システムは、加熱ガスをタンク内に注入し、それにより、熱エネルギを貯蔵球に貯蔵するようにするためのシステムをも含み得る。
【００１７】
例として、前記加熱ガスはヘリウムである。
【００１８】
本発明は、点火器に供給する燃料を気化する方法であって、
タンク内に包含された貯蔵球のセットに熱を貯蔵するステップと、
点火器に達する燃料が予めタンクを通過し、貯蔵球との熱交換によって気化するような方式で、前記タンクを介して燃料を点火器に供給するステップと、
を含む方法をも提供する。
【００１９】
通常は、前記貯蔵球が、タンクの内部体積内で、タンクに配置され、押す力を受ける２つのプレート間で圧縮された状態に維持される。両方のプレートには、穴が開けられており、それにより、上流プレートと下流プレートとの各々に、貯蔵球を内部体積内に確保しつつ、流体がタンク内を通ることを許容する穴が設けられている。
【００２０】
このため、各プレートに形成された穴は、貯蔵球の直径よりも小である直径である。
【００２１】
特定の実施形態では、加熱ガス、たとえばヘリウムをタンク内に注入することにより、貯蔵球内に熱が貯蔵される。
【００２２】
本発明の他の特性、目的、および利点は、純粋に例示的であり、限定的ではなく、添付図面を参照して読まれるものとする、以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一態様によるシステムの図である。
【図２】本発明の一態様による方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一態様による燃料供給システム１００の例を示す図である。
【００２５】
図示のシステム１００は、流入口１１および流出口１２を有し、壁によって画定されているタンク１０を備えている。
【００２６】
タンク１０の流出口１２には、通常、フィルタ５が設けられている。
【００２７】
タンク１０の流入口１１は、燃料流入バルブ１を介して液体燃料タンク３０に接続されている。
【００２８】
タンク１２の流出口１２は、点火バルブ２を介して点火器４０に接続されている。
【００２９】
タンク１０は、内部体積を画定しており、このタンク１０の少なくとも一部が、貯蔵球２０で充填されている。
【００３０】
例として、貯蔵球２０は、ポリアミドおよび／またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成されている。ＰＴＦＥは、熱伝達容量に対するＰＴＦＥの重量の比のため、および、一般的に使用される燃料、そして特に酸素との、ＰＴＦＥの化学的適合性のために、特に有利である。
【００３１】
図示の実施形態では、貯蔵球２０で充填された内部体積は、タンクの周壁と、やはり上流プレート２１および下流プレート２２との両方によって画定される。
【００３２】
図示の例では、下流プレート２２は固定されており、一方、上流プレート２１はバネ２３に結合されている。このバネ２３は、上流プレート２１を押す力を生じ、この上流プレート２１を下流プレート２２に向かって移動する傾向にある。
【００３３】
変形形態では、バネに接続され得るのは下流プレート２２であり、この下流プレート２２を上流プレート２１に向かって付勢する傾向にあり、一方、上流プレートが固定されている。または、むしろ、上流プレート２１と下流プレート２２との両方がそれぞれのバネに結合している場合があり、上流プレート２１と下流プレート２２とを互いに対して押す傾向にある。
【００３４】
上流プレート２１と下流プレート２２とには、穴が開けられており、そうして、上流プレート２１と下流プレート２２との各々に、やはり貯蔵球２０をタンク１０の内部体積内に保持しつつ、流体がタンク１０を通ることを許容する穴が設けられている。
【００３５】
このため、上流プレート２１と下流プレート２２とに形成された穴は、貯蔵球２０の直径よりも小である直径である。
【００３６】
このため、貯蔵球２０は、上流プレート２１と下流プレート２２との間の内部体積に密に詰められている。
【００３７】
貯蔵球２０が充填されたタンク１０の内部体積は、タンク１０の流入口１１から流出口１２に流れる流体が必然的に、タンク１０の内部体積を通過するように構成されている。
【００３８】
貯蔵球２０は、熱を貯蔵し、このため、熱を、タンク１０の内部体積を通過する流体に伝達するような方式で構成されている。貯蔵球２０は、所望のエネルギを貯蔵するために、予め加熱されている。
【００３９】
このため、燃料流入バルブ１と点火バルブ２とが開いている場合、液体燃料タンク３０から来る液体燃料は、タンク１０の流入口１１を介してタンク１０に達し、次いで、タンクの流出口１２を介して出る前に、貯蔵球２０で充填されたタンクの内部体積を通過し、それにより、点火器４０に達するようになっている。
【００４０】
液体燃料が、貯蔵球２０で充填されたタンク１０の内部体積を通過する場合、これら球が熱を液体燃料に伝達し、それにより、貯蔵球２０に貯蔵された熱エネルギを燃料に伝達する。
【００４１】
貯蔵球２０は、これら貯蔵球２０内に貯蔵された熱エネルギが、液体燃料がタンク１０を通過する際に液体燃料を気化するのに十分であるように調整されており、それにより、点火器１０に気体燃料が供給されるようになっている。
【００４２】
システム１００は、加熱ガスをタンク１０内に注入するためのシステムを含み得、それにより、貯蔵球２０に熱エネルギを充填または再充填するようになっている。
【００４３】
このため、図１に示す実施形態では、タンク１０の流入口１１は、ヒータバルブ３を介して加熱ガスタンク５０に接続されている。
【００４４】
このため、タンク１０の流出口１２も、漏出バルブ４を介して排出ラインに接続されている。この漏出バルブ４を通して、加熱ガスが、この加熱ガスがタンク１０を通過した後に排出される。
【００４５】
加熱ガスタンク５０内に包含されている加熱ガスは、たとえばヘリウムである場合がある。このため、ヘリウムは、図１に示すように、液体燃料タンク３０内のガスヘッド空間内に排出される。
【００４６】
例として、加熱ガス注入システムは、後の点火の目的のために、貯蔵球２０を再充填するために、点火器４０が動作した後に使用される。
【００４７】
図２は、図１に示すシステムによって実施され得る方法を示す図である。
【００４８】
第１のステップＥ１の間、熱を搬送する流体を、システムを通して流すことにより、タンク１０内に包含された貯蔵球２０のセット内に熱が貯蔵される。
【００４９】
その後に、所望の熱エネルギが貯蔵球内に貯蔵されると、第２のステップＥ２の間、前記タンク１０を介して点火器に、液体燃料タンク３０から取り出される燃料を、点火器４０に達する燃料が予めタンク１０を通過し、貯蔵球２０との熱交換によって気化するような方式で、供給することが可能になる。
【００５０】
この第２のステップＥ２の後に、第３のステップＥ３の間、ヘリウムなどの加熱ガスをタンク内に注入することにより、貯蔵球を再充填することが可能である。
【００５１】
こうして、提案のシステムにより、デバイスが排出されるまで燃料を気化するステップと、デバイスを再充填するステップとの繰返しに基づく、周期的動作が提供される。
【００５２】
こうして、継続的に動作し、かつ、たとえば誘導加熱を使用することによる、特定の再充填システムを必要とするシステムとは異なり、システムを再充填するために、システムを通って流れることができる熱搬送流体を使用することを可能にする点で、そのような周期的動作は、継続的動作に比べ、有利である。
【００５３】
貯蔵球２０の使用は、特に、貯蔵球２０が形成する、非常に大きい熱交換面積のために、特に有利である。
【００５４】
さらに、貯蔵球２０の使用により、特に貯蔵球２０の数と貯蔵球２０の寸法を変化させることにより、システムの調整における相当な柔軟性が与えられる。このため、特に、貯蔵球２０のエネルギの貯蔵および回復能力を変化させ、かつ、やはり、貯蔵球２０によって生成される流れおよびヘッドロス特性をも変化させることを可能にしている。
【００５５】
さらに、慣習的な受動的システムまたは能動的システムに比べ、そのようなシステム１００の重量は軽い。
【００５６】
さらに、貯蔵球２０によって形成される熱交換器は、タンク１０を通過する流れを均質化する役割も果たす。
【００５７】
このため、提案のシステムおよび方法により、特に、宇宙の用途の状況において、極低温流体を気化および均質化するために、ボール状の熱交換器を使用することが可能になる。
【図１】
2018519489.tif 000003
【図２】
2018519489.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月16日(2018.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、これら問題に、少なくとも部分的に応じることを試み、このため、点火器に燃料を供給するためのシステムであって、
流入口および流出口を提供するタンクと、
タンクの流入口に接続された液体燃料供給ラインと、
タンクの該流出口を点火器に接続する燃料流出ラインと、
を備え、
前記タンクが、熱貯蔵球で充填された内部体積を提供し、前記貯蔵球が、熱を貯蔵し、前記タンクを通過する液体燃料を気化するような方式で、前記タンクを通過する流体に熱を伝達するように適合されていることを特徴とする、システムを提案する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
タンク１０の流出口１２は、点火バルブ２を介して点火器４０に接続されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火器に燃料を供給するためのシステム（１００）であって、
流入口（１１）および流出口（１２）を提供するタンク（１０）と、
タンク（１０）の流入口（１１）に接続された液体燃料供給ラインと、
タンク（１０）の該流出口（１２）を点火器（４０）に接続する燃料流出ラインと、
を備え、
前記タンク（１０）が、熱貯蔵球（２０）で充填された内部体積を提供し、前記貯蔵球（２０）が、連続的に、熱搬送流体によって搬送された熱を貯蔵し、前記タンク（１０）を通過する液体燃料を気化するような方式で、前記タンク（１０）を通過する流体に熱を伝達するように適合されていることを特徴とする、システム（１００）。
【請求項２】
内部体積が、タンク（１０）の周壁と、上流プレート（２１）と、下流プレート（２２）とによって画定され、上流プレートと下流プレート（２１、２２）との一方が、上流プレートと下流プレート（２１、２２）との他方に向かって押す力を受けており、それにより、内部体積内に包含されている貯蔵球（２０）を密に詰めるようになっており、前記プレート（２１、２２）に穴が形成され、プレート（２１、２２）の各々がこうして穴を提供し、穴の各々の直径が、貯蔵球（２０）の直径よりも小である、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記貯蔵球（２０）が、ポリアミドおよび／またはポリテトラフルオロエチレンで形成されている、請求項１または請求項２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
加熱ガスをタンク（１０）内に注入し、それにより、熱エネルギを貯蔵球（２０）に貯蔵するようにするためのシステム（５０、３）をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記加熱ガスがヘリウムである、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシステム（１００）により、点火器（４０）に供給する液体燃料を気化する方法であって、連続して、
タンク（１０）内に包含された貯蔵球（２０）に熱を貯蔵する（Ｅ１）ステップと、
点火器（４０）に達する燃料が予めタンク（１０）を通過し、貯蔵球（２０）との熱交換によって気化するような方式で、前記タンク（１０）を介して燃料を点火器（４０）に供給するステップ（Ｅ２）と、
を含む方法。
【請求項７】
前記貯蔵球（２０）が、タンク（１０）の内部体積内で、タンク（１０）に配置され、押す力を受ける２つのプレート（２１、２２）間で圧縮された状態に維持される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
加熱ガスをタンク（１０）内に注入することにより、貯蔵球（２０）内に熱が貯蔵される（Ｅ３）、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱ガスがヘリウムである、請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2018519489.tif 000005
2018519489.tif 000006
2018519489.tif 000007
2018519489.tif 000008
2018519489.tif 000009
2018519489.tif 000010