極低温液体の製造装置
【課題】宇宙空間において極低温液体を効率的に製造し貯蔵する技術を提供する。
【解決手段】液体水素製造装置１００は、液体水素を製造し貯蔵するためのタンク１０と、固定式輻射防止板２０と、可動式輻射防止板３０と、可動式輻射防止板３０を駆動するモータ５０と、太陽からの輻射熱を検出する温度センサ６０と、モータ５０の駆動を制御する制御ユニット４０とを備えている。制御ユニット４０は、温度センサ６０の出力に基づいて、太陽の方向、すなわち、輻射熱の入射方向を検出し、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽するように、モータ５０を駆動して、可動式輻射防止板３０を駆動する。
【解決手段】液体水素製造装置１００は、液体水素を製造し貯蔵するためのタンク１０と、固定式輻射防止板２０と、可動式輻射防止板３０と、可動式輻射防止板３０を駆動するモータ５０と、太陽からの輻射熱を検出する温度センサ６０と、モータ５０の駆動を制御する制御ユニット４０とを備えている。制御ユニット４０は、温度センサ６０の出力に基づいて、太陽の方向、すなわち、輻射熱の入射方向を検出し、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽するように、モータ５０を駆動して、可動式輻射防止板３０を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体水素等の極低温液体を貯蔵する容器等が提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−４９２０８号公報
【特許文献２】特開平８−１４２９７６号公報
【特許文献３】特開平２−１８６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記容器等は、極低温液体よりも温度が高い環境下（例えば、地球上）で、極低温液体を貯蔵するために用いられるものであって、極低温液体よりも温度が低くなる宇宙空間で用いたり、極低温液体を製造したりすることについては考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、宇宙空間において極低温液体を効率的に製造し貯蔵する技術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】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の装置は、
宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置であって、
前記極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、前記宇宙空間への熱輻射によって前記極低温液体を製造し、該極低温液体を貯蔵するためのタンクと、
該タンクの外部に設置され、外部から入射する輻射熱を遮蔽するための可動式の輻射防止板と、
前記輻射防止板を駆動する駆動装置と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
宇宙空間の温度は、約３（Ｋ）である。一方、極低温液体の温度は、３（Ｋ）よりも高い。したがって、宇宙空間において、断熱層を備えないタンクに極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、タンクの輻射防止板に覆われていない部分から宇宙空間に熱輻射させることによって、極低温液体を製造することができる。また、可動式の輻射防止板によって、太陽等の恒星や、他の惑星からタンクへの輻射熱の入射を遮蔽することができるので、タンクの温度上昇を抑制し、極低温液体を貯蔵することができる。つまり、本発明によって、宇宙空間において極低温液体を効率的に製造し貯蔵することができる。
【０００８】
上記装置において、さらに、
前記輻射熱の入射方向を検出するセンサを備え、
前記駆動装置は、前記センサによって検出された前記輻射熱の入射方向に応じて、該輻射熱の前記タンクへの入射を遮断するように、前記輻射熱防止板を駆動するようにしてもよい。
【０００９】
センサとしては、例えば、温度センサや、赤外線センサなどを用いることができる。
【００１０】
本発明によって、外部からタンクへの輻射熱の入射があるときに、その入射方向を検出して遮蔽することができる。
【００１１】
また、本発明の装置において、さらに、
タイマと、
前記輻射防止板の駆動スケジュールを記憶する記憶部と、を備え、
前記駆動装置は、前記タイマを参照し、前記駆動スケジュールに基づいて、前記輻射防止板を駆動するようにしてもよい。
【００１２】
一般に、宇宙空間において、輻射熱の入射方向は、予め算出することができる。例えば、本発明の装置が地球の周回軌道上を周回しながら利用される場合には、この装置の周回速度等に基づいて、各時刻における太陽の方向を予め算出することができる。したがって、本発明によって、上述したセンサを用いずに、外部から入射する輻射熱を遮蔽するように、輻射防止板の駆動を制御することができる。
【００１３】
上記いずれかの装置において、さらに、
固定式の輻射防止板を備えるようにしてもよい。
【００１４】
固定式の輻射防止板の数は、任意に設定可能である。本発明によって、タンクに常に入射する輻射熱を遮蔽することができる。例えば、地球等の惑星の周回軌道上で、本発明の装置を用いる場合には、常時、その惑星からの輻射熱の入射を遮蔽することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明を適用した第１実施例としての液体水素製造装置１００の概略構成を示す説明図である。この液体水素製造装置１００は、地球の周回軌道上の宇宙空間において、周回軌道上を周回しながら利用されるものとする。
【００１７】
図示するように、液体水素製造装置１００は、液体水素を製造し貯蔵するためのタンク１０と、タンク１０に固定された輻射防止板２０（以下、固定式輻射防止板２０と呼ぶ）と、可動式の輻射防止板３０（以下、可動式輻射防止板３０と呼ぶ）と、可動式輻射防止板３０を駆動するモータ５０と、太陽からの輻射熱を検出する温度センサ６０と、モータ５０の駆動を制御する制御ユニット４０とを備えている。
【００１８】
タンク１０には、内部に水素ガスを供給するための供給バルブ１２や、製造された液体水素を排出するための排出バルブ１４が備えられている。
【００１９】
固定式輻射防止板２０は、地球からの輻射熱を遮蔽する。また、可動式輻射防止板３０は、太陽の方向に追従して駆動し、太陽からの輻射熱を遮蔽する。なお、可動式輻射防止板３０は、太陽が地球の陰に入っている期間は、太陽からの輻射熱は、地球によって遮蔽されているので、駆動しない。
【００２０】
制御ユニット４０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、温度センサ６０の出力に基づいて、太陽の方向、すなわち、輻射熱の入射方向を検出し、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽するように、モータ５０を駆動して、可動式輻射防止板３０を駆動する。制御ユニット４０、および、モータ５０は、本発明における駆動装置に相当する。なお、本実施例では、輻射熱の入射方向を検出するために、温度センサ６０を用いるものとしたが、これに限られず、例えば、赤外線センサを用いるようにしてもよい。
【００２１】
宇宙空間の温度は、約３（Ｋ）であり、液体水素の温度（約２０（Ｋ））よりも低い。したがって、タンク１０に水素ガスを貯蔵し、タンク１０の固定式輻射防止板２０、および、可動式輻射防止板３０に覆われていない部分から宇宙空間に熱輻射させることによって、液体水素を製造することができる。また、固定式輻射防止板２０によって地球からタンク１０への熱輻射を遮蔽し、可動式輻射防止板３０によって、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽することができるので、タンク１０の温度上昇を抑制し、液体水素を貯蔵することができる。つまり、本実施例の液体水素製造装置１００によって、宇宙空間において液体水素を効率的に製造し貯蔵することができる。
【００２２】
Ｂ．第２実施例：
図２は、本発明を適用した第２実施例としての液体水素製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。この液体水素製造装置１００Ａも、第1実施例の液体水素製造装置１００と同様に、地球の周回軌道上の宇宙空間において、周回軌道上を周回しながら利用される。
【００２３】
第２実施例の液体水素製造装置１００Ａは、第１実施例の１００とほぼ同じであり、タンク１０と、固定式輻射防止板２０と、可動式輻射防止板３０と、モータ５０と、制御ユニット４０Ａとを備えている。
【００２４】
第２実施例の液体水素製造装置１００Ａは、第１実施例の液体水素製造装置１００と異なり、輻射熱の入射方向を検出するためのセンサを備えていない。その代わりに、制御ユニット４０ＡのＲＯＭに、可動式輻射防止板３０の駆動スケジュールが予め記憶されている。この駆動スケジュールには、予め算出された各時刻における太陽からの輻射熱の入射方向（角度）が記されている。制御ユニット４０Ａは、タイマを参照し、駆動スケジュールに基づいて、可動式輻射防止板３０を駆動する。こうすることによって、第1実施例の液体水素製造装置１００における温度センサ６０を用いずに、可動式輻射防止板３０の駆動を制御することができる。
【００２５】
以上説明した第２実施例の液体水素製造装置１００Ａによっても、先に説明した第１実施例の液体水素製造装置１００と同様に、宇宙空間において液体水素を効率的に製造し貯蔵することができる。
【００２６】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００２７】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、液体水素製造装置１００、および、液体水素製造装置１００Ａは、固定式輻射防止板２０を備えるものとしたが、これを備えないようにしてよい。
【００２８】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、液体水素製造装置１００、および、液体水素製造装置１００Ａは、地球の周回軌道上の宇宙空間で利用されるものとし、固定式輻射防止板２０、および、可動式輻射防止板３０の数は、それぞれ１つであるものとしたが、これに限られない。これらの数は、例えば、液体水素製造装置１００、または、液体水素製造装置１００Ａを利用する環境に応じて、任意に設定可能である。
【００２９】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、本発明を液体水素製造装置に適用した場合について説明したが、これに限られない。液体ヘリウムや、液体窒素等、他の極低温液体を製造、貯蔵する装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用した第１実施例としての液体水素製造装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した第２実施例としての液体水素製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００、１００Ａ…液体水素製造装置
１０…タンク
１２…供給バルブ
１４…排出バルブ
２０…固定式輻射防止板
３０…可動式輻射防止板
４０、４０Ａ…制御ユニット
５０…モータ
６０…温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体水素等の極低温液体を貯蔵する容器等が提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−４９２０８号公報
【特許文献２】特開平８−１４２９７６号公報
【特許文献３】特開平２−１８６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記容器等は、極低温液体よりも温度が高い環境下（例えば、地球上）で、極低温液体を貯蔵するために用いられるものであって、極低温液体よりも温度が低くなる宇宙空間で用いたり、極低温液体を製造したりすることについては考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、宇宙空間において極低温液体を効率的に製造し貯蔵する技術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】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の装置は、
宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置であって、
前記極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、前記宇宙空間への熱輻射によって前記極低温液体を製造し、該極低温液体を貯蔵するためのタンクと、
該タンクの外部に設置され、外部から入射する輻射熱を遮蔽するための可動式の輻射防止板と、
前記輻射防止板を駆動する駆動装置と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
宇宙空間の温度は、約３（Ｋ）である。一方、極低温液体の温度は、３（Ｋ）よりも高い。したがって、宇宙空間において、断熱層を備えないタンクに極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、タンクの輻射防止板に覆われていない部分から宇宙空間に熱輻射させることによって、極低温液体を製造することができる。また、可動式の輻射防止板によって、太陽等の恒星や、他の惑星からタンクへの輻射熱の入射を遮蔽することができるので、タンクの温度上昇を抑制し、極低温液体を貯蔵することができる。つまり、本発明によって、宇宙空間において極低温液体を効率的に製造し貯蔵することができる。
【０００８】
上記装置において、さらに、
前記輻射熱の入射方向を検出するセンサを備え、
前記駆動装置は、前記センサによって検出された前記輻射熱の入射方向に応じて、該輻射熱の前記タンクへの入射を遮断するように、前記輻射熱防止板を駆動するようにしてもよい。
【０００９】
センサとしては、例えば、温度センサや、赤外線センサなどを用いることができる。
【００１０】
本発明によって、外部からタンクへの輻射熱の入射があるときに、その入射方向を検出して遮蔽することができる。
【００１１】
また、本発明の装置において、さらに、
タイマと、
前記輻射防止板の駆動スケジュールを記憶する記憶部と、を備え、
前記駆動装置は、前記タイマを参照し、前記駆動スケジュールに基づいて、前記輻射防止板を駆動するようにしてもよい。
【００１２】
一般に、宇宙空間において、輻射熱の入射方向は、予め算出することができる。例えば、本発明の装置が地球の周回軌道上を周回しながら利用される場合には、この装置の周回速度等に基づいて、各時刻における太陽の方向を予め算出することができる。したがって、本発明によって、上述したセンサを用いずに、外部から入射する輻射熱を遮蔽するように、輻射防止板の駆動を制御することができる。
【００１３】
上記いずれかの装置において、さらに、
固定式の輻射防止板を備えるようにしてもよい。
【００１４】
固定式の輻射防止板の数は、任意に設定可能である。本発明によって、タンクに常に入射する輻射熱を遮蔽することができる。例えば、地球等の惑星の周回軌道上で、本発明の装置を用いる場合には、常時、その惑星からの輻射熱の入射を遮蔽することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明を適用した第１実施例としての液体水素製造装置１００の概略構成を示す説明図である。この液体水素製造装置１００は、地球の周回軌道上の宇宙空間において、周回軌道上を周回しながら利用されるものとする。
【００１７】
図示するように、液体水素製造装置１００は、液体水素を製造し貯蔵するためのタンク１０と、タンク１０に固定された輻射防止板２０（以下、固定式輻射防止板２０と呼ぶ）と、可動式の輻射防止板３０（以下、可動式輻射防止板３０と呼ぶ）と、可動式輻射防止板３０を駆動するモータ５０と、太陽からの輻射熱を検出する温度センサ６０と、モータ５０の駆動を制御する制御ユニット４０とを備えている。
【００１８】
タンク１０には、内部に水素ガスを供給するための供給バルブ１２や、製造された液体水素を排出するための排出バルブ１４が備えられている。
【００１９】
固定式輻射防止板２０は、地球からの輻射熱を遮蔽する。また、可動式輻射防止板３０は、太陽の方向に追従して駆動し、太陽からの輻射熱を遮蔽する。なお、可動式輻射防止板３０は、太陽が地球の陰に入っている期間は、太陽からの輻射熱は、地球によって遮蔽されているので、駆動しない。
【００２０】
制御ユニット４０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されており、温度センサ６０の出力に基づいて、太陽の方向、すなわち、輻射熱の入射方向を検出し、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽するように、モータ５０を駆動して、可動式輻射防止板３０を駆動する。制御ユニット４０、および、モータ５０は、本発明における駆動装置に相当する。なお、本実施例では、輻射熱の入射方向を検出するために、温度センサ６０を用いるものとしたが、これに限られず、例えば、赤外線センサを用いるようにしてもよい。
【００２１】
宇宙空間の温度は、約３（Ｋ）であり、液体水素の温度（約２０（Ｋ））よりも低い。したがって、タンク１０に水素ガスを貯蔵し、タンク１０の固定式輻射防止板２０、および、可動式輻射防止板３０に覆われていない部分から宇宙空間に熱輻射させることによって、液体水素を製造することができる。また、固定式輻射防止板２０によって地球からタンク１０への熱輻射を遮蔽し、可動式輻射防止板３０によって、太陽からタンク１０への輻射熱の入射を遮蔽することができるので、タンク１０の温度上昇を抑制し、液体水素を貯蔵することができる。つまり、本実施例の液体水素製造装置１００によって、宇宙空間において液体水素を効率的に製造し貯蔵することができる。
【００２２】
Ｂ．第２実施例：
図２は、本発明を適用した第２実施例としての液体水素製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。この液体水素製造装置１００Ａも、第1実施例の液体水素製造装置１００と同様に、地球の周回軌道上の宇宙空間において、周回軌道上を周回しながら利用される。
【００２３】
第２実施例の液体水素製造装置１００Ａは、第１実施例の１００とほぼ同じであり、タンク１０と、固定式輻射防止板２０と、可動式輻射防止板３０と、モータ５０と、制御ユニット４０Ａとを備えている。
【００２４】
第２実施例の液体水素製造装置１００Ａは、第１実施例の液体水素製造装置１００と異なり、輻射熱の入射方向を検出するためのセンサを備えていない。その代わりに、制御ユニット４０ＡのＲＯＭに、可動式輻射防止板３０の駆動スケジュールが予め記憶されている。この駆動スケジュールには、予め算出された各時刻における太陽からの輻射熱の入射方向（角度）が記されている。制御ユニット４０Ａは、タイマを参照し、駆動スケジュールに基づいて、可動式輻射防止板３０を駆動する。こうすることによって、第1実施例の液体水素製造装置１００における温度センサ６０を用いずに、可動式輻射防止板３０の駆動を制御することができる。
【００２５】
以上説明した第２実施例の液体水素製造装置１００Ａによっても、先に説明した第１実施例の液体水素製造装置１００と同様に、宇宙空間において液体水素を効率的に製造し貯蔵することができる。
【００２６】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００２７】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、液体水素製造装置１００、および、液体水素製造装置１００Ａは、固定式輻射防止板２０を備えるものとしたが、これを備えないようにしてよい。
【００２８】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、液体水素製造装置１００、および、液体水素製造装置１００Ａは、地球の周回軌道上の宇宙空間で利用されるものとし、固定式輻射防止板２０、および、可動式輻射防止板３０の数は、それぞれ１つであるものとしたが、これに限られない。これらの数は、例えば、液体水素製造装置１００、または、液体水素製造装置１００Ａを利用する環境に応じて、任意に設定可能である。
【００２９】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、本発明を液体水素製造装置に適用した場合について説明したが、これに限られない。液体ヘリウムや、液体窒素等、他の極低温液体を製造、貯蔵する装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用した第１実施例としての液体水素製造装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した第２実施例としての液体水素製造装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００、１００Ａ…液体水素製造装置
１０…タンク
１２…供給バルブ
１４…排出バルブ
２０…固定式輻射防止板
３０…可動式輻射防止板
４０、４０Ａ…制御ユニット
５０…モータ
６０…温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置であって、
前記極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、前記宇宙空間への熱輻射によって前記極低温液体を製造し、該極低温液体を貯蔵するためのタンクと、
該タンクの外部に設置され、外部から入射する輻射熱を遮蔽するための可動式の輻射防止板と、
前記輻射防止板を駆動する駆動装置と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、さらに、
前記輻射熱の入射方向を検出するセンサを備え、
前記駆動装置は、前記センサによって検出された前記輻射熱の入射方向に応じて、該輻射熱の前記タンクへの入射を遮断するように、前記輻射熱防止板を駆動する、
装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、さらに、
タイマと、
前記輻射防止板の駆動スケジュールを記憶する記憶部と、を備え、
前記駆動装置は、前記タイマを参照し、前記駆動スケジュールに基づいて、前記輻射防止板を駆動する、
装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の装置であって、さらに、
固定式の輻射防止板を備える、
装置。
【請求項１】
宇宙空間において極低温液体を製造し貯蔵する装置であって、
前記極低温液体の原料となる気体を貯蔵し、前記宇宙空間への熱輻射によって前記極低温液体を製造し、該極低温液体を貯蔵するためのタンクと、
該タンクの外部に設置され、外部から入射する輻射熱を遮蔽するための可動式の輻射防止板と、
前記輻射防止板を駆動する駆動装置と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、さらに、
前記輻射熱の入射方向を検出するセンサを備え、
前記駆動装置は、前記センサによって検出された前記輻射熱の入射方向に応じて、該輻射熱の前記タンクへの入射を遮断するように、前記輻射熱防止板を駆動する、
装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、さらに、
タイマと、
前記輻射防止板の駆動スケジュールを記憶する記憶部と、を備え、
前記駆動装置は、前記タイマを参照し、前記駆動スケジュールに基づいて、前記輻射防止板を駆動する、
装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の装置であって、さらに、
固定式の輻射防止板を備える、
装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１２０８９１（Ｐ２００７−１２０８９１Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１５５７６（Ｐ２００５−３１５５７６）
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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