液滴ラジエータにおける作動流体循環の自動化に関する研究

• Project/Area Number: 18686068
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 戸谷 剛 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (00301937)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2007: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2006: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 液滴ラジエータ / 作動流体 / 循環 / 自動化 / 廃熱 / 排熱装置 / 作動流体の循環 / 圧力損失 / 液滴生成器 / 液滴回収器 / ベローズ式油圧レギュレータ

Research Abstract

ラジエータは、構造物内の廃熱量の変動に、作動流体の循環量を変化させて対応する.宇宙構造物内の廃熱量は分オーダーで変動するため作動流体の循環制御を自動化する必要がある.一方、液滴ラジエータで使用する液滴回収器とベローズ式圧カレギュレータは装置内の流体量が変化するため、ポンプの回転数を制御するだけでは循環は成立しない.ベローズ式圧カレギュレータにかける圧力、液滴回収器とギアポンプの回転数を制御する必要がある.平成19年度(予算を繰越し、平成20年度も含む)は流量制御装置を構築し、作動流体の循環量を自動的に制御することが目標である.実験は、廃熱量変動を模擬するために、演算部に作動流体の循環量を変更する命令(例えば、100ml/minから500ml/min、500ml/minから100ml/min)を送り、作動流体循環量の変化・応答性等を調べた.
平成19年度に発生した作動流体循環プログラムの処理速度の遅さと装置自身の不具合を解決し、平成20年度にまず、設定した流量に応じて作動流体循環プログラムを通して各コンポーネント(液滴生成器にかける圧力、液滴回収器とギアポンプの回転数)をそれぞれ単体で制御することに成功した.次に、各コンポーネントを接続し、液滴ラジエータ全体の作動流体循環実験を行った結果、循環量が大きく変動し、設定した循環量で一定にならなかった.原因を調べたところ、ベローズ式圧カレギュレータ内のベローズの動きを監視するレーザー変位計をAD変換ユニットに接続したときと、ギアポンプを回転させるサーボモータをDA変換ユニットに接続したときに、演算部内にある圧力計のメモリの値にノイズがのることが分かった.メモリ空間内の不具合のため、メーカー修理が必要となり3ヶ月を要し、当初の目標を期間内に達成することができなかった.今後も実験を続け,当初の目標を達成する予定である.

Research Products

• [Journal Article] Automatic Circulation Control of Working Fluid in Liquid Droplet Radiator (2012)
  • Author(s): Tsuyoshi TOTANI
  • Journal Title: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN Volume: 10 Issue: ists28 Pages: Pf_1-Pf_8
  • DOI: 10.2322/tastj.10.Pf_1
  • NAID: 130002137116
  • ISSN: 1884-0485
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical and experimental studies on circulation of working fluid in liquid droplet radiator (2006)
  • Author(s): Tsuyoshi Totani
  • Journal Title: Acta Astronautica 59 Pages: 192-199
  • NAID: 120000954054
• [Presentation] Automatic Circulation Control of Working Fluid in Liquid Droplet Radiator (2011)
  • Author(s): Tsuyoshi TOTANI
  • Organizer: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • Year and Date: 2011-06-07
• [Presentation] 液滴ラジエータの作動流体循環量の自動制御に関する研究 (2007)
  • Author(s): 由利泰史
  • Organizer: 日本機会学会北海道支部第46回講演会
  • Place of Presentation: 函館工業高等専門学校(函館)