も高くすると， ザーバ蒸気温度
1
T
R とT
R3，OHP加熱部温度T
H 2 ~ 4 [℃] 昇している と わかる．一方 ザーバ下部の液温度4
T
R に 殆 変化 見 い．継手やバル 部分の凝縮 起 く ，さ に蒸気 過熱さ るため蒸気の圧力 増加し加熱部の温度 昇 すると考え る．
継手 バル ヒータをonにしたまま，加熱部ヒータの発熱を減少させた場合，加熱部の温度 少し下 る ザーバ蒸気温度
1
T
R か 3 [℃]以内に保た ている．また，加熱部ヒータの発 熱量を下 たと に ザーバ内の液量 減少するの 観察さ た とか ， ザーバを鉛直 向 方向に設置した場合， ザーバに接続さ る継手やバル 部分 の凝縮 起 くとも，ザーバ内の作動流体 OHPに供給さ ザーバの機能 働く と わか た．
3.2.9.5 ザーバ内気液分布とOHP加熱部温度
Test-F1, F2の実験結果か ，OHP加熱部温度 ザーバ蒸気温度に従う と， ザーバ鉛直
向 設置の場合 テフロンチュー へと向か て蒸気 流 る途中の金属部分 の凝縮 起 るために， ザーバ鉛直 向 設置の ザーバ内蒸気温度 ザーバ鉛直下向 設置の場合の 蒸気温度よ も低く ，そのため加熱部温度も低く る と 導か た．本実験 圧力を測 定してい い ， のよう 現象 起 るの OHP内圧 ザーバの蒸気圧力に等しく るた め あると考え る． ザーバか OHPへ液のみ く蒸気 流 る場合に ， ザーバ の先 蒸気の凝縮 起 ると蒸気圧力 下 るため加熱部温度も低下する．本実験 ザーバ のヒータ 一定電力入力としていたため，Test-F1 ザーバ蒸気温度と加熱部温度の低下 見 た ， ザーバ蒸気温度 常に一定に るように ザーバのヒータの制御を行え ザーバ の向 によ 加熱部の温度 一定に保た る と 予想さ る．
ザーバ付 SUS OHPの実験 ザーバの温度を一定に保つ制御を行 ていた ，制御点
ザーバの蒸気部分 く液部分 あ たため， ザーバを鉛直下向 にした場合に 蒸気 温度 鉛直下向 の場合よ も低下し，そのために加熱部温度 下 たと考え る． ザー
バ付 SUS OHP ザーバ温度として加熱部温度と比較した
T
R ，Fig. 3-1に示すように ザ ーバの2分の 1の高さの点にある熱電対の温度 ある． ザーバに その容積の 80%以 の液残留していると考え る とか ， ザーバの向 鉛直下向 向 両方の場合
T
Rザーバ液温度を測定していたと推定さ る．Test-F1 見 たように， ザーバヒータ一定 発熱条件のもと ザーバ設置方向を変えても ザーバ内の液温度 あま 変化し い 蒸 気温度 低下する．SUS OHP ザーバを鉛直下向 にした場合に ザーバの蒸気温度 液温度よ 高く るため加熱部温度
T
Rよ 高く ， ザーバを鉛直 向 にした場合ザーバの蒸気温度 液温度と同等かそ よ 低く るため加熱部温度
T
R以下に たと考える．
Test-F2 か ザーバか 液 く蒸気 流 る場合に，継手部分 の凝縮 起 くと
も作動流体そのもの ザーバか 流出している と わか た． ザーバか OHPへ至る経 路に 本実験 ヒータを施工したウル ラ ール継手 バル 以外にも他の継手やテフロンチュ ー ，ヒータ 断熱材 施工さ てお 作動流体 熱交換を行える環境 残さ ている．
重力 環境下 ザーバ を鉛直 向 方向 に設置し た場合 ， ザー バの底部 に溜まる 液 直 接 OHPへと流出すると 考えにくいため，作動流体 蒸気の形態 OHPへと流 出ると考え る． ザーバ出口か 流 出た飽和蒸気 OHPへ流入するま に周囲と熱交換を行い凝縮し，
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途中 液に ると想定さ る．加熱部への熱入力を減少させた場合に ザーバか OHPへと蒸 気 流 るの ，OHP と ザーバ蒸気内に生 る圧力差 原因 いかと考え る．
について 3.6.3項 詳細を述 る．
本実験と ザーバ付 SUS OHPの実験か ，重力下のように ザーバか 常に液 供給さ
るよう 気液分布状態に ザーバを設置する と しい軌道 あ ても， ザーバによる温 度調節機能 及びそ に伴う液量調整機能 働くと考え る． ザーバか 流 出るの 蒸 気 あ てもOHPに至るま に熱交換による凝縮 起 OHPに 作動流体 液として供給 さ る と 想定さ る．本実験 ザーバとOHPの間のテフロンチュー や継手等全て 作動流体と熱交換 起 いよう セッ アップと してい いため， ザーバか 流 出た蒸 気 OHPに入るま に周囲との熱交換による凝縮し い場合 ザーバの機能 失わ る可能 性 否定 い．しかし 液 も蒸気 も作動流体 OHPに供給さ よいの ある か 、 ザーバとOHP間の配管や継 手 断熱さ ているとしても ザーバの温度調節機能 働くと考え る
3.3 VC-OHP の熱真空環境下 の実証と ザーバによる OHP 動作温度制御
3.3.1 実験概要
3.2節にて， ザーバ温度を一定に保つとOHP加熱部への熱入力 増加してもOHP加熱部温 度 一定に保た る と 示さ た．しかし3.2節 ザーバ温度 40 [℃]の1条件 しか行 わ てい い．本節 ザーバ温度を3通 に変化させた試験を行い，OHPの加熱部の温度 ザーバ温度に追従するかの実証を行う．また，冷却部の条件を変化させた試験を行い，冷却 部の条件 変化しても加熱部の温度 冷却部の温度に制御さ る とを示す． の試験を常 温大気中よ も低温に 温度条件に余裕のある熱真空試験にて実施する．熱真空環境下 も ザーバによる温度制御機能 働く とを実証し，将来の宇宙機への適用の可能性を示す．
3.3.2 実験装置
実験装置 ，Fig.3-23に示すように ザーバとOHPか 構成さ る．他のOHPと区 するた
めに本実験 使用したOHPをdouble OHPと表す．OHPと ザーバ間 内径1.6 [mm]長さ1000 [mm]の銅管 接続さ ている．OHP 中央に加熱部，その両側に冷却部 配さ ，外径1.6 [mm],
内径1 [mm]の銅管 加熱部と冷却部の間を20回ターンする構成と ている．作動流体
ま の実験と同 くHFC-134aを使用している．加熱部 冷却部の銅管 板厚1 [mm]のアルミニ ウム板にアルミテープ 貼 つけ ている．アルミ板に 溝加工等 行 てい い．加熱部の アルミニウム板 大 さ60 [mm]×440 [mm] ，裏面に60 [mm]×420 [mm] ，抵抗値56 [Ω]の ポ イミド ー ヒータを室温硬化接着剤RTV-S691 接着している．ヒータに 電圧を印加す るために 定プ ョン製の直流電源 PK120-3.3 を接続している．直流電源の電圧変動率
0.12 [V] ある．2箇所の冷却部のアルミニウム板 2枚とも大 さ 200 [mm] ×440 [mm] ，
周囲への輻射による放熱の効率を るために表面のみ LOAD 社製ポ ウ タン系黒色塗料
Aeroglaze Z306にて塗装さ ている．断熱部の銅管に ，外径1 [mm]のステン ス管の逆止弁
各ターンに1個の割合 ，流 の向 一方向 加熱部か 冷却部 と るように取 付け ている． ザーバに 3.2節の実験 用いたものと同 型式の容積50 [ml]のステン ス製タンク を用いた． ザーバの周囲に 幅10 [mm], 長さ500 [mm], 抵抗667[Ω]の坂口電熱製ス イラル 状ポ イミドヒータPMC05を巻 付けた ヒータをアルミテープ 固定している．
ザーバ及びOHPの加熱部，冷却部，断熱部各部に Fig.3-18に示す位置に温度計測用の熱 電対 計27点取 付け ている．熱電対 1点を除 全て線径0.1 [mm]のテフロン被覆のT
74
型熱電対 ある．加熱部及び冷却部の熱電対 い もアルミニウム板の表面 2本の銅管の間 に取 付け ている．OHPの断熱部 銅管に熱電対を貼 つけている． ザーバのMLI最外 層に1点，Fig.3-23に
T
amb 示す位置に ザーバとOHPの周囲環境温度を計測するために熱電 対を取 付けている．内惑星熱真空環境 ミュ ーターの ュラウド 黒色塗装さ てお 熱電 対を取 付ける と しいため， ザーバ ュラウドと強く放射熱結合してお ，かつ実験装 置 ザーバやOHP の条件に左右さ に周囲温度 計測 る点としてT
ambの位置を選定した． ザーバ本体の熱電対 ， ザーバを長手方向に4等分したうちの4分の1 4分の2 4 分の3の位置にそ 1点 つ，ステン スタンク表面 ス イラル状ポ イミドヒータの下 に取 付けている，4分の1の位置の熱電対 Fig.3-18
T
E 示す熱電対 ザーバ用ヒータの温度制御に使用している．温度制御に 坂口電熱製交流温度制御器SDR-S30-PTCを用いる．
ザーバ 一定温度に保た るように SDR-S30-PTC によ ヒータの on/off 制御 行わ る．
SDR-S30-PTC 0.1℃刻み 制御温度を設定する．SDR-S30-PTC の熱電対インタフ ース K
型熱電対 あるため，Fig.3-23に
T
E 示す熱電対 線径0.2 [mm]のK型熱電対を用いている．本実験における熱電対の精度 クラス2相当 T型熱電対：み1℃，K型熱電対：み2.5℃ とす る．
熱電対
T
Eを除 全て ータロガーに接続し温度計測を行 た． ータロガー 3.2 の実験 に使用したのと同 KEYENCE製NR1000 ある．NR1000のT型熱電対の測定精度 み0.05% of rdg み1℃(rdg: reading, 測定値) ある．温度の ンプ ング周波数 1[Hz] ある．実 験 装 置 内 惑 星 熱 真空 環 境 ミ ュ ータ ー 内 のベ ー ス プ ー に 設 置し た ．OHP Fig.3-23下図に示すように断熱材GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)製 ロックを介してベース プ ー に水平に設置し， ザーバ 鉛直下向 方向に るように設置しクランプ 挟 ベ ースプ ー に置いたスタンドに固定している．内惑星熱環境 ミュ ーター 液体窒素 約
-180[℃]ま 冷却 る ュラウドを有する真空チャンバ ，Fig.3-24に示すように内径約1[m],
長さ約 1[m]の 筒形状をしてお 横方向に設置さ ている． ュラウドに 昇温のためにヒー
タも取 付け ている．ベースプ ー 大 さ500 [mm]×500[mm]のアルミニウム製 ，液
体窒素とヒータによ -100[℃]か 100[℃]ま 温度制御可能 ある ，本実験 ベースプ ー の 温 度 制 御 行 わ い ． 内 惑 星 熱 真 空 環 境 ミ ュ ー タ ー 内 に 設 置 し た 実 験 装 置 外 観 を
Fig.3-25 に示す．実験装置のうち ザーバとOHP加熱部及び断熱部の 下面 全て周囲との輻
射断熱のためにMLI 覆 ている．また， ザーバとOHPの間にある銅管，バル も周囲との 輻射断熱のためにアルミニウムフォイル 覆 ている．実験装置の熱電対線やヒータの電線 チ ャンバ内のコネクタに接続した．コネクタの配線 チャンバのフラン に設置さ た ー チッ ク ールを介してチャンバ外側へと配線さ てお ，内惑星熱真空環境 ミュ ーター外部に設 置した加熱部ヒータ用直流電源， ザーバ温度制御用交流制御器， ータロガーにそ 接 続さ ている．
3.3.3 実験条件
実験条件をTable 3-3に示す．実験 Test-Dlか Teat-D3ま 3条件にて実施した．Test-D1, 2 各熱入力 ザーバ温度条件 とに実験装置の全ての温度 熱平衡に達するま 実験を行
た．Test-D1 ザーバのヒータの制御温度を 40 [℃]一定にして加熱部ヒータの発熱量を 20
[W]か 90 [W]ま 10 [W] つ増加させた．Test-D2 ，加熱部ヒータの発熱量 30 [W]に固
定し， ザーバのヒータの制御温度を20[℃], 40[℃], 60[℃]と変化させた．Test-D1,2 い も 内惑星熱真空環境 ミュ ーターの ュラウド 液体窒素 冷却さ てお ， ュラウド温度 100 [K] (= -173[℃]) 以下と ている条件 実施した．Test-D3 加熱部ヒータの発熱量を30 [W]一定とし， ュラウド温度を-173[℃]か 室温の 20[℃]ま 昇させる条件 実施した．最 初に ザーバ温度を25 [℃]に固定した状態実験を行い， ュラウド温度 昇後 ザーバ温度を 45[℃]に変化させた．Test-D1~3 の全ての実験において内惑星熱真空環境 ミュ ーター内の圧 力
10 3
33 .
1 × − [Pa]以下 あ た．