液滴ラジエータ要素の微小重力下における性能確認試験

工藤　勲1，永田晴紀1，戸谷　剛1，岩崎　晃2，細川俊介3 1　北海道大学大学院工学研究科　060-8628　札幌市北区北13条西8丁目 2　経済産業電子技術総合研究所　305-8568 つくば市梅園1-1-4 3　（株）増田研究所　113-0033　東京都文京区本郷2-40-11

研究成果概要 　液滴ラジエータは次世代の宇宙用放熱器として注目されている．図１に液滴ラジエータの概略図を示す．作動流体は液滴生成器から射出され液滴回収器で回収されるまで，宇宙空間を浮遊しながら廃熱を宇宙空間にふく射する．放熱面に部材を必要としないため，従来型宇宙用放熱器より単位重量あたりの放熱能力が高い．　液滴ラジエータの通常重力下での性能試験はすでに行われているが，微小重力下での以下の性能は明らかにされていない． 図１　液滴ラジエータ概念図 (1)　液滴生成器の液滴生成機能． (2)　液滴回収器における作動流体の飛散の有無． (3)　液滴回収器の作動流体搬出能力． (4)　ギアポンプの作動流体搬出能力 　そこで本研究では，上記項目を検討するためにJAMICおよびMGLABを利用して，液滴ラジエータ要素の微小重力実験を行った． 　その結果，以下のことが明らかになった。 微小重力環境下でも作動流体が射出される圧力条件および周波数条件が存在すること 微小重力環境下でも通常重力下と同様に均一液滴流が生成されること（ノズル直径が100 [µｍ]の場合は液滴生成器内圧力0.30 〜 0.75 [MPa]，ピエゾ振動周波数10 〜 30 [kHz]，ノズル直径が200 [µm]の場合は，液滴生成器内圧力0.34 〜 0.47 [MPa]，ピエゾ振動周波数15.9 〜 24.3 [kHz]の範囲） 液滴生成器とチャンバー内の差圧が0.50 [MPa]，ピエゾ振動周波数20 [kHz]，ノズル直径100 [µm]で生成される液滴流であれば，回収面角度が30°〜60°の回収器であれば飛散なく微小重力下で捕集されること 遠心式液滴回収器は，微小重力下で作動流体の搬出能力があること 真空部がギアポンプ上流に存在し，かつ真空部より上流の作動流体が加圧されていない場合，微小重力環境下ではギアポンプは真空部より上流の作動流体を送出できないこと，ギアポンプ上流部が作動流体で満たされている場合や真空部が存在しても真空部よりも上流の作動流体が加圧されている場合，ギアポンプは微小重力下でも作動流体を送出できること 　宇宙実験への発展性は大きいと考えている。本研究では液滴ラジエータの各要素が微小重力環境でも十分に機能することが明らかになった。今後の宇宙実験としては液滴ラジエータが熱管理システムとしての長期間の機能性が検証されることになると予想される。したがって今回得られた知見は，今後の宇宙実験の計画・立案を可能にするものであり，計画・立案の基礎資料として欠かせないデータになった。

外部発表リスト [1]　講演発表 [1-1] Tsuyoshi Totani, Shigeru Yabuta, Harunori Nagata, Isao Kudo, Akira Iwasaki and Shunsuke Hosokawa, Performance of Liquid Droplet Radiatior Elements (collector and gear pump) Under Microgravity, J. Jpn. Soc. Microgravity Appl., Vol.17 supplement, 18-19, 2000 [1-2] T. Totani, M. Itami, H. Nagata, I. Kudo, A. Iwasaki and S. Hosokawa, Performance of Droplet Generator and Droplet Collector in Liquid Droplet Radiator Under Microgravity, Proceeding of Drop Tower Days 2000 in Bremen, 28-30, 2000 [1-3] Masahiro Itami, Tsuyoshi Totani, Harunori Nagata, Isao Kudo, Akira Iwasaki and Isao Kudo, Performance Test of Liquid Droplet Elements Under Microgravity, J. Jpn. Soc. Microgravity Appl., Vol.16 Supplement, 114-115, 1999   [2]　発表論文 [2-1] 1.T. Totani, M. Itami, H. Nagata, I. Kudo, A. Iwasaki and S. Hosokawa, Performance of Droplet Generator and Droplet Collector in Liquid Droplet Radiator Under Microgravity, Microgravity Science and Technology, (掲載決定)