本發(fā)明涉及一種通過置于系統(tǒng)內的、作為能量源的熱源,在同一系統(tǒng)內使液體氣化而獲得氣體本身的內部能量,使用該能量將該液體加壓至其蒸氣壓以上的壓力并進行供給而不經過向動能或電能的轉換的裝置、使用該裝置的系統(tǒng)及其方法。
背景技術:
通過熱交換使液體氣化的過程是被廣泛地普遍應用于熱電站、核電站、鍋爐等的技術。對于通過熱交換獲得的高壓氣體,使用其內部能量以驅動渦輪,將其變成機械能(即動能)、或進一步變成電能的狀態(tài),進而用于各種目的。
氣體具有的內部能量取決于該氣體的絕對溫度,在容器內,由壓力與容積的積和氣體種類來決定。
下文將使液體氣化而獲得的氣體稱為“動作氣體”或“加壓體(pressurant)”,下文將作為生成該動作氣體的材料的液體稱為“原流體”。
簡單地說,通過對液體添加熱而進行加熱以獲得氣體是容易的,但是在穿過蒸氣壓線而進行氣化時,出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象,在熱交換器壁產生氣泡,熱交換率顯著降低,進而導致效率大幅降低,另外,同時,使熱源側的壁的冷卻效率降低,進而產生導致設備故障的情況。
因此,多使用以下技術,即,在向熱交換器供給作為動作氣體的原流體的液體時,提高壓力(以下,稱為“加壓”或“升壓”),優(yōu)選使其向與超臨界狀態(tài)對應的壓力狀態(tài)轉移,在避免沸騰的同時進行升溫。這里,“超臨界”表示壓力在臨界壓力以上、且溫度超過臨界溫度的流體狀態(tài),“與超臨界狀態(tài)對應的壓力”是指超過臨界壓力的壓力狀態(tài)。
通過使用汽化器減壓,能夠由升溫后的超臨界流體制造動作氣體。對于使該原流體升壓至與超臨界狀態(tài)對應的壓力后向熱交換器供給的方式,通常使用具有將動能或電能作為動力源并以指定的壓力供給流體的功能的機械式裝置。下文將該裝置稱為“排出裝置”、“機械式泵”或“泵”。
能夠使用可以另外提供的動力源或者由制造的動作氣體的能量轉換成其他能量狀態(tài)的動力源進行該裝置的驅動。這里,轉換能量狀態(tài)是指使熱能向機械能(即動能)、電能進行變化的過程。
但是,實際上,最終獲得的高壓的動作氣體本身具有大的內部能量,如果能夠不經過向電力等的多余的能量狀態(tài)的轉換而用于將該流體升壓并進行供給的過程,則能夠構成效率極高的裝置。
使用收納于該容器的動作氣體的壓力(即該動作氣體的內部能量)對收納于容器(以下也稱為“箱”)的動作氣體的原流體本身、或者以火箭發(fā)動機中的推進劑為代表的、系統(tǒng)上的其他流體進行升壓并進行供給的方式與機械式泵方式不同,其被稱為“加壓供給方式”。
然而,在多數(shù)情況下,雖然稱為高壓,但是該高壓的動作氣體的壓力相比于作為目的的超臨界狀態(tài)的流體為低壓,因此,到目前為止,未考慮直接用于對原流體進行升壓的過程,依然采取經過能量狀態(tài)的轉換并降低轉換損耗的低效率機械式泵的方式。其結果,不僅導致效率降低,還導致系統(tǒng)復雜化。
因此,特別是在移動體中,形成效率低的供給系統(tǒng),導致系統(tǒng)、裝置的重量增加和效率降低。
以下,簡要記述相關的現(xiàn)有技術。
日本專利公開2009-191612號公報“各種エネルギ保存サイクル合體機関(各種節(jié)能循環(huán)合體機關)”
日本專利公開2009-191611號公報“各種エネルギ保存サイクル合體機関(各種節(jié)能循環(huán)合體機關)”
日本專利公開2009-174318號公報“各種エネルギ保存サイクル合體機関(各種節(jié)能循環(huán)合體機關)”
以上均通過渦輪將熱能臨時轉換成動能,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2005-147122號公報“各種ロケット合體機関(各種火箭合體機關)”
日本專利公開2005-147120號公報“各種エネルギ保存サイクル合體機関(各種節(jié)能循環(huán)合體機關)”
日本專利公開2005-146850號公報“各種ロケットエンジン合體機関(各種火箭發(fā)動機合體機關)”
以上發(fā)明均不涉及推進劑的供給方式。使用通過噴霧的吸氣供給而與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2005-113683號公報“各種全動翼蒸気ガスタービン合體機関(各種全動翼蒸氣燃氣輪機合體機關)”
日本專利公開2005-002984號公報“各種竪型全動翼蒸気ガスタービン合體機関(各種直立型全動翼蒸氣燃氣輪機合體機關)”
日本專利公開2005-002981號公報“各種全動翼蒸気ガスタービン合體機関(各種全動翼蒸氣燃氣輪機合體機關)”
以上發(fā)明均通過渦輪將熱能臨時轉換成動能,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2004-332541號公報“各種エネルギ保存サイクル機関(各種節(jié)能循環(huán)機關)”
以上發(fā)明不涉及加壓供給方式,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2004-332540號公報“各種全動翼蒸気ガスタービン合體機関(各種全動翼蒸氣燃氣輪機合體機關)”
以上發(fā)明通過渦輪將熱能臨時轉換成動能,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2004-332539號公報“各種節(jié)能循環(huán)機關(各種エネルギ保存サイクル機関)”
以上發(fā)明不涉及加壓供給方式,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2004-100678號公報“各種全動翼蒸気ガスタービン合體機関(各種全動翼蒸氣燃氣輪機合體機關)”
日本專利公開2001-295612號公報“各種蒸気ガスタービン合體機関(各種蒸氣燃氣輪機合體機關)”
以上發(fā)明均通過渦輪將熱能臨時轉換成動能,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2007-332335號公報“廃ゴム類全般、廃タイヤ、全自動油化、油分、抽出、コークス成製裝置(全部廢橡膠類、廢輪胎、全自動油化、油分、提取、焦炭形成裝置)”
以上發(fā)明不涉及加壓供給方式,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2004-233044號公報“熱構造複合材料を使った能動冷卻パネルの製造方法(使用熱結構復合材料的主動冷卻面板的制造方法)”
以上發(fā)明涉及熱交換器壁面結構,不涉及供給方式,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2000-248994號公報“ロケットエンジンの推薬加圧裝置(火箭發(fā)動機的推進加壓裝置)”
以上發(fā)明涉及火箭發(fā)動機的加壓供給方式,但是,該發(fā)明的大前提是搭載有加壓的氣體,與本發(fā)明本質上不同。
日本專利公開2000-176754號公報“熱交換器の組立裝置(熱交換器的裝配裝置)”
日本專利公開2000-153416號公報“熱交換器組立裝置(熱交換器裝配裝置)”
這些發(fā)明涉及熱交換器制造裝置,與本發(fā)明的對象完全不同。
專利公表2011-514462號公報“內燃エンジンによるロケットエンジン用ポンプの作動裝置及びその方法(由內燃發(fā)動機驅動火箭發(fā)動機用泵的裝置和方法)”
該發(fā)明為“一種裝置,其特征在于,具備通過氧化劑、空氣/烴系的混合氣進行動作的空氣吸入式內燃機,氧化劑和燃料的供給通過與火箭發(fā)動機的推進劑箱分離的箱和回路來進行”,與本發(fā)明進行的、使作為原流體的液狀惰性氣體氣化后進行供給的方法完全不同。
專利公表2008-525712號公報“流體機械の混練及び変位の方法及び機構並びにその使用(流體機械的揉動變容方法及其機構與用途)”
該發(fā)明不是加壓供給方式,與本發(fā)明完全不同。
專利公表2005-529030號公報“オートバイ用エンジン(摩托車用發(fā)動機)”
該發(fā)明涉及摩托車發(fā)動機的搭載方式,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2012-189010號公報“液體ロケットエンジン用ノズル(液體火箭發(fā)動機用噴嘴)”
該發(fā)明涉及對噴嘴內面的薄膜冷卻,與本發(fā)明完全不同。
日本專利公開2005-003000號公報“エンジンおよびロケットエンジン燃焼室の組み立て方法(發(fā)動機和火箭發(fā)動機燃燒室的裝配方法)”
該發(fā)明涉及燃燒室和噴嘴裙(ノズルスカール)部間的過渡區(qū)域的制造,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開2004-360702號公報“ロケットエンジン燃焼室およびその形成方法(火箭發(fā)動機燃燒室及其形成方法)”
該發(fā)明涉及燃燒室形成方法,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開2002-195151號公報“プラズマガス推進裝置(等離子氣體推進裝置)”
該發(fā)明涉及激光的有效照射,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開2001-207912號公報“ロケットエンジンの運転方法及びそれを用いるロケットエンジン(火箭發(fā)動機的運行方法及使用該方法的火箭發(fā)動機)”
該發(fā)明涉及的是使驅動渦輪泵后的燃料氣體在燃燒器內燃燒,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開2001-140698號公報“液體ロケットエンジンシステムの冷卻構成及びその冷卻方法(液體火箭發(fā)動機系統(tǒng)的冷卻結構及其冷卻方法)”
該發(fā)明涉及使用氦的冷卻方法中的搭載推壓氣體的方式,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開2000-320404號公報“ロケットエンジン用ノズルの製造方法及びロケットエンジン用ノズル(火箭發(fā)動機用噴嘴的制造方法及火箭發(fā)動機用噴嘴)”
該發(fā)明涉及再生冷卻噴嘴,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開平11-229963號公報“液體ロケットエンジンにおけるエキスパンダサイクル構造(液體火箭發(fā)動機的膨脹循環(huán)結構)”
該發(fā)明使用機械式泵,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開平10-288091號公報“ロケットエンジン(火箭發(fā)動機)”
該發(fā)明涉及混合式火箭,但是不涉及供給方式。與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公開平10-077907號公報“ロケットスラスタの寸法安定なスロートインサート(火箭推進器的尺寸穩(wěn)定的喉襯)”
該發(fā)明涉及喉襯,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公表2012-511120號公報“多孔質媒體を用いる再生冷卻型ジャケット(使用多孔介質的再生冷卻型外殼)”
該發(fā)明涉及再生冷卻器,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公表2009-540190號公報“ロケット推進用メタンエンジン(用于火箭推進的甲烷發(fā)動機)”
該發(fā)明使用具有機械式泵的發(fā)動機,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
日本專利公表2002-531748號公報“冷卻されるノズル壁を有するロケットノズルのノズル構造(具有被冷卻的噴嘴壁的火箭噴嘴的噴嘴結構)”
該發(fā)明涉及再生冷卻器本身,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
wo2011/030719號公報“高速応答性を実現(xiàn)するロケットエンジンシステム(實現(xiàn)高速響應性的火箭發(fā)動機系統(tǒng))”
該發(fā)明使用機械式泵,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第7,790,003號說明書“methodformagnetronsputterdeposition(用于磁控濺射沉積的方法)”
該發(fā)明涉及沉積器,因此與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第7,784,268號說明書“partialsuperheatcycleforoperatingapumpinarocketsystem(用于在火箭系統(tǒng)中操作泵的局部過熱循環(huán))”
該發(fā)明敘述通過使氧化劑進行熱交換而產生的氣體使得驅動機械式泵的電機驅動的方法,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第7,082,750號說明書“pressurizerforarocketengine(用于火箭發(fā)動機的增壓器)”
在該發(fā)明中,要求保護通過加壓體(pressurant)驅動活塞而供給推進劑(propellant)的、升壓·供給器。乍一看,往復的活塞似乎與本發(fā)明的一個方案相似。但是,該發(fā)明中的升壓·供給器供給推進劑,本發(fā)明所涉及的供給器供給的是對收納推進劑(燃料、氧化劑)的容器(箱)進行加壓的加壓體(pressurant),而不是推進劑,假設的發(fā)動機系統(tǒng)本身在本質上不同。另外,本發(fā)明中所謂的連續(xù)型聲升壓·供給器(充填器)的最大特征在于,加壓體(pressurant)本身為由從供給器排出的流體生成的蒸氣。也就是,其特征在于通過動作氣體本身進行升壓并供給,而在上述發(fā)明中未公開這些內容。另外,在本發(fā)明中,即使加壓體(pressurant)為低壓,通過改變活塞的面積比也能夠升壓,對于這一點在上述發(fā)明中也未公開。因此,本發(fā)明與上述發(fā)明在本質上不同。
美國專利第6,834,493號說明書“systemforreducingpumpcavitation(用于降低泵氣蝕的系統(tǒng))”
該發(fā)明涉及機械式泵中的氣蝕,因此與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第6,658,863號說明書“airbornegasstorageandsupplysystem(航空氣體儲存供給系統(tǒng))”
該發(fā)明的題目為氣體的收納供給方式,但是要求保護使用液體氦作為超臨界流體,在該狀態(tài)下保持氣體并使用熱交換器獲得氣體并進行供給的方式。特別地,對于保護火箭的要求,在該文獻中記載了:“26.amethodofprovidingasourceofpressurizedgasaboardarocketpoweredlaunchvehicle,comprisingthestepsof:providingastoragebottlewhichisconfiguredtoreceiveandholdastoredgasatapredeterminedpressurizationandincludesaninternallymountedheatingdeviceconfiguredtotransferheattothestoredgas;preparingthestoragebottleforreceivinganamountofthestoredgas;pumpingstoredgasintothebottlefromaremotelylocatedsourceatapredeterminedtemperatureuntiladesiredpressureareattained;allowingamountsofthestoredgastoexitthebottletobedirectedtoatleastoneremotelocation;andasthestoredgasexitsthebottle,employingtheinternallymountedheatingdevicetocontroltemperatureofthestoredgastoaffectpressureofthestoredgas(26.一種在火箭發(fā)動的運載工具上提供加壓氣體源的方法,包括以下步驟:提供儲存瓶,所述儲存瓶配置成以預定的壓力接收和保持儲存的氣體,并且包括內部安裝的加熱裝置,所述加熱裝置配置成向所述儲存瓶傳遞熱;制備用于接收一定量的儲存氣體的儲存瓶;在預定溫度下將儲存的氣體從位于遠處的源送入瓶中,直到達到期望的壓力;允許一定量的儲存氣體離開所述瓶以被引導到至少一個遠程位置;以及當儲存氣體離開瓶子時,采用內部安裝的加熱裝置來控制儲存氣體的溫度以影響儲存氣體的壓力).
27.themethodofclaim26whereinthestoredgasissupercriticalheliumatadensityofatleast7lbs/ft.sup.3.(27.根據(jù)權利要求26所述的方法,其中所述儲存氣體是至少7lbs/ft.sup.3的密度的超臨界氦)”。
該內容為將加壓氣體作為液體搭載,經由熱交換器獲取其在火箭飛機上獲得的熱,獲得期望壓力的氣體,如果是專家,則這個觀點本身是能夠容易想到的概念,關于這一點,在本發(fā)明中也作為背景進行了敘述。
在上述發(fā)明中,以預先存在收納超臨界液體氦的容器為前提。因此,用于獲得超臨界流體的升壓的結構不清楚。本發(fā)明的特征在于,由自身生成并供給的低壓氣體來進行升壓。因此與本發(fā)明完全不同。
美國專利第20110005193號說明書“methodandapparatusforsimplifiedthrustchamberconfigurations(用于簡化推力倉配置的方法和裝置)”
美國專利第20100326044號說明書“methodforcoolingrocketengines(用于冷卻火箭發(fā)動機的方法)”
美國專利第20100218482號說明書“systemandmethodforcoolingrocketengines(用于冷卻火箭發(fā)動機的方法)”
這些發(fā)明在使用熱交換器來應用于推進劑的加壓方面是共同的,但是在這些發(fā)明中,作為結果,要求保護通過來自推進劑的氣體對推進劑進行加壓的方式。在本發(fā)明中,要求保護在將通過熱交換器由原流體生成的惰性氣體用于推進劑的加壓體(pressurant)的方面、以及采用通過該加壓體(pressurant)自身進行升壓并供給的方式,在本質上不同。
美國專利第20100096491號說明書“rocket-poweredentertainmentvehicle(裝有火箭發(fā)動機的娛樂車輛)”
該發(fā)明涉及加壓供給方式,與本發(fā)明完全不同。
美國專利第20080016846號說明書“systemandmethodforcoolinghydrocarbon-fueledrocketengines(用于冷卻碳氫化合物為燃料的火箭發(fā)動機)”
該發(fā)明涉及機械式泵,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第6,457,306號說明書
該發(fā)明涉及通過機械式泵進行的供給,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第7,900,436號說明書“gas-generatoraugmentedexpandercyclerocketengine(氣體發(fā)生器增強的膨脹循環(huán)火箭發(fā)動機)”
該發(fā)明涉及機械式泵的供給,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第5,219,270號說明書“reactionbarrelwithrocketnozzlesinstaggeredalignmentandconnectingductsofunequallength(具有錯列對齊的火箭噴嘴和不等長的連接導管的反應桶)”
該發(fā)明涉及通過機械式泵進行的供給,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
美國專利第4,583,362號說明書“expander-cycle,turbine-drive,regenerativerocketengine(膨脹循環(huán),渦輪驅動,再生式火箭發(fā)動機)”
該發(fā)明記載了,將氧化劑保持超臨界狀態(tài),目的在于抑制沸騰,對于這一點,解決的課題的一部分與本發(fā)明共通。但是,要求了機械式供給方案,與本發(fā)明的供給方式完全不同。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利公開2009-191612號公報
專利文獻2:日本專利公開2009-191611號公報
專利文獻3:日本專利公開2009-174318號公報
專利文獻4:日本專利公開2005-147122號公報
專利文獻5:日本專利公開2005-147120號公報
專利文獻6:日本專利公開2005-146850號公報
專利文獻7:日本專利公開2005-113683號公報
專利文獻8:日本專利公開2005-002984號公報
專利文獻9:日本專利公開2005-002981號公報
專利文獻10:日本專利公開2004-332541號公報
專利文獻11:日本專利公開2004-332540號公報
專利文獻12:日本專利公開2004-332539號公報
專利文獻13:日本專利公開2004-100678號公報
專利文獻14:日本專利公開2001-295612號公報
專利文獻15:日本專利公開2007-332335號公報
專利文獻16:日本專利公開2004-233044號公報
專利文獻17:日本專利公開2000-248994號公報
專利文獻18:日本專利公開2000-176754號公報
專利文獻19:日本專利公開2000-153416號公報
專利文獻20:日本專利公表2011-514462號公報
專利文獻21:日本專利公表2008-525712號公報
專利文獻22:日本專利公表2005-529030號公報
專利文獻23:日本專利公開2012-189010號公報
專利文獻24:日本專利公開2005-003000號公報
專利文獻25:日本專利公開2004-360702號公報
專利文獻26:日本專利公開2002-195151號公報
專利文獻27:日本專利公開2001-207912號公報
專利文獻28:日本專利公開2001-140698號公報
專利文獻29:日本專利公開2000-320404號公報
專利文獻30:日本專利公開平11-229963號公報
專利文獻31:日本專利公開平10-288091號公報
專利文獻32:日本專利公開平10-077907號公報
專利文獻33:日本專利公表2012-511120號公報
專利文獻34:日本專利公表2009-540190號公報
專利文獻35:日本專利公表2002-531748號公報
專利文獻36:wo2011/030719號公報
專利文獻37:美國專利第7,790,003號說明書
專利文獻38:美國專利第7,784,268號說明書
專利文獻39:美國專利第7,082,750號說明書
專利文獻40:美國專利第6,834,493號說明書
專利文獻41:美國專利第6,658,863號說明書
專利文獻42:美國專利第20110005193號說明書
專利文獻43:美國專利第20100326044號說明書
專利文獻44:美國專利第20100218482號說明書
專利文獻45:美國專利第20100096491號說明書
專利文獻46:美國專利第20080016846號說明書
專利文獻47:美國專利第6,457,306號說明書
專利文獻48:美國專利第7,900,436號說明書
專利文獻49:美國專利第5,219,270號說明書
專利文獻50:美國專利第4,583,362號說明書
非專利文獻
rocketpropulsionelements(火箭推進元件),8thedition,georgep.sutton,oscarbiblarz,isbn:978-0-470-08024-5
技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
在將液體作為推進劑的飛行體等(下文稱為火箭)中,機械地向燃燒室供給高壓的推進劑,實現(xiàn)高壓的燃燒。在火箭發(fā)動機中,最大的設計條件為如何能夠在質量輕的情況下保證以高壓力供給推進劑的單元。因此,并非將該供給單元的動力源作為其他裝置而搭載,通常是采取以下方式:將從燃燒器獲得的剩余能量(即熱源)作為動力源,通過向動能的轉換而驅動旋轉機械等機械式泵。
但是,上述機械式泵所要求的排放性能顯著高,耐久性差,事實上一般難以重復運轉火箭發(fā)動機。這是使宇航運輸裝置一次性,導致運輸成本增加的最大原因。
一直以來,作為向火箭發(fā)動機供給推進劑的簡單方式,尤其是在小型火箭等中,一直使用上述的“加壓供給方式”,其通過高壓的動作氣體對收納推進劑的箱加壓,從而將推進劑供給至燃燒室。
這與由壓力容器的耐壓性能取代機械式泵的性能等效,由于不需要復雜的機構,所以是在耐久性方面具有優(yōu)越性且面向實現(xiàn)重復運轉的方式。
目前,通常有將加壓用的高壓的動作氣體作為另一種氣體搭載的方式。但是,相對于相同壓力容器的耐壓要求相對于推進劑的殘存量不一樣,對收納的壓力容器毫無道理地要求耐壓性能,導致容器過量的質量增加,換言之,難以在一定的耐壓要求條件下持續(xù)地供給推進劑等,實用性方面存在眾多課題,不能發(fā)揮出色的優(yōu)點,除極小型的火箭之外,應用受到限制。
一直以來,考慮以作為原流體的液體狀態(tài)搭載面向加壓的動作氣體的方式,通過在火箭上將其經由熱交換器氣化而獲得用于加壓供給的高壓的動作氣體的方式當然是被期待的方案。
用于儲存液體的容器所要求的耐壓壓力不會大幅超過大致該液體的氣液平衡條件(即蒸氣壓)而可以在輕量化的同時獲得同樣的耐壓要求條件,另外,一種可一舉保證輕量化和耐久性的方式是:作為用于氣化的能量,通過不搭載其他動力源而采取利用伴隨燃燒產生的熱源(作為多余能量)的方式,從而可以帶來進一步的輕量化,只要是精通火箭發(fā)動機技術的技術者就能夠容易地想到。
但是,在經由熱交換器使原流體氣化的過程中,在以臨界壓以下的壓力供給該液體的方式中,越過蒸氣壓線進行加熱,從而導致沸騰,熱交換特性顯著降低,同時,剩余能量的利用對燃燒室壁的冷卻性能帶來影響而可能導致?lián)p壞,所以其應用是困難的。
作為結論,在制造動作氣體時,必須采取下述方式,即,升壓至超過臨界壓的壓力向熱交換器供給作為原流體的液體,在進行加熱直至處于超臨界狀態(tài)后,通過氣化器減壓,獲得承受上述加壓供給的、高壓的動作氣體。該方法如在背景技術中所述,是經熱交換使得氣化的、與發(fā)電站或鍋爐技術通用的動作氣體的制造方法(圖1)。
在圖1中,以目的溫度、壓力從原流體制造動作氣體的最直接的方法是越過蒸氣壓線使其沸騰的行程1。但是,在行程1,熱交換的效率低,也有因冷卻性能的降低而損壞熱交換器壁的危險,采取將動作氣體的原流體暫時升壓至超過臨界壓力的壓力(行程2),經由熱交換器使其升溫(行程3),制造超臨界流體,然后進行減壓(即經由氣化器制造所希望的動作氣體)(行程4)的方式。本發(fā)明的特征在于,在行程2的過程的實施裝置中,通過更低壓的、制造出的動作氣體自身進行該升壓。當然,其所需的動作氣體的質量必須要比在行程2輸送的原流體的質量小。
雖然在地面用的上述升壓裝置中,如上述,可另行保證動力源,但在類似火箭的移動體中,為了實現(xiàn)輕量化,優(yōu)選以作為通過燃燒產生的剩余能量的熱源供應面向該相同升壓裝置的動力源,在這一點上存在差異。
經由向其他能量形式的轉換來保證剩余能量的方式之一是將通過旋轉機械的產生熱能暫時轉換為動能加以利用的機械式泵,但如上述,在保證輕量化或耐久性的方面存在難點。
在加壓供給方式中,由于生成的高壓的動作氣體自身的內部能量本身可以作為其動力源,所以直接利用該內部能量而獲得升壓至與超臨界條件相對應的壓力的功能是一個最終的升壓方案。
但是,目前,由于所生成的高壓的動作氣體是對超臨界流體進一步減壓而獲得的,所以當然低于臨界壓,因此,就通過該低壓流體在超高壓下保證質量流量進行供給的方案的保證而言,迄今為止沒有能量形式的轉換,以技術理由來看不能實現(xiàn)實用化。
從同樣的技術課題出發(fā),在使用地面用的熱交換器的動作氣體制造系統(tǒng)中,除采用機械式泵之外,作為相同的升壓方法沒有解決方案(圖1)。
解決問題所需手段
首先,以熱源為能量,通過氣化器將熱交換器出口的超臨界流體減壓,由此制造動作氣體。接著,通過下述裝置可以解決該課題:以所制造的動作氣體一側為低壓流體側,以向熱交換器輸入的一側為高壓流體側,在兩者間設置口徑不同的活塞,設定大口徑側為低壓側,小口徑側為高壓側,使用提高壓力(升壓)的裝置,從而動作氣體自身將原流體升壓(下文稱為“自加壓”),并供給至熱交換器(圖2)。
在圖2中,在本發(fā)明中,其特征在于,使用不以動能作為主要的動力源(以下稱為“靜態(tài)地”)進行動作的、口徑不同的活塞,將獲得的動作氣體的一側設為大口徑側,將在熱交換器入口側需要高壓的一側設為小口徑側,對原流體的密度與獲得的動作氣體的密度相比足夠大的狀況加以利用,在保證質量流量的同時進行升壓。
在動作氣體的儲存容器中,根據(jù)需要具有被動的保溫裝置或主動的加溫裝置,從而抑制再液化等的發(fā)生。
在圖2的原流體的供給裝置中,為僅向一個方向驅動并將動作氣體原流體容器整體升壓的方式。
如果低壓側流體的密度和高壓側流體的密度相同,則活塞的行程是共通的,因此,即使能夠進行升壓,流量也會作為升壓比的倒數(shù)而降低,不能維持質量流量,從而不能持續(xù)地起作用。
但是,如果高壓側流體密度與小口徑側活塞面積的積超過低壓側流體密度與大口徑側活塞面積的積,則將高壓側流體經由熱交換器和氣化器并在之后通過相變或加溫而使密度降低,由此可以獲得動作氣體,且可以將該氣體作為低壓側流體再次使用,因此,可以作為加壓供給裝置持續(xù)起作用。動作氣體自身使原流體升壓,在本發(fā)明中,將該過程稱為自加壓。
特別地,在將液化氣體作為動作氣體的原流體時,在低壓側流體為蒸氣(即氣相),高壓側流體為液相的情況下,隨著相變而可以大幅改變密度,作為加壓供給裝置,可以維持質量流量,從而可以充分持續(xù)地起作用。
為了將該原流體升壓,將容納該流體的容器整體升壓的方式是典型的,但必須要保證該容器整體的耐壓性能,因此導致容器質量的增加。
因此,通過采用進行以下往復運動的方法,可以降低對容納該液體的容器的耐壓要求,從而可以實現(xiàn)其輕量化,在上述往復運動中,該活塞反復對原流體一點點地逐漸加壓。(圖3)在本發(fā)明中,由于不要求向動能的形式轉換,所以往復運動不尋求驅動速度,往復運動可以是準靜態(tài)的運動。圖3的自加壓供給裝置由于避免對動作氣體容器整體升壓,實現(xiàn)容器的輕量化,所以是進行往復運動,以逐漸對動作氣體原流體進行升壓的方式。
發(fā)明效果
該設備(裝置)進行準靜態(tài)的操作,因此,成為這樣的升壓供給裝置,其在不將施加于熱交換器的熱能轉換成動能的情況下經由動作氣體對火箭中的推進劑、發(fā)電廠·鍋爐中的水進行升壓并供給。
通過該方式,可以實現(xiàn)輕量化和耐久性的大幅提高。
附圖說明
圖1是表示動作氣體的制造、壓力-溫度變化的圖。
圖2是表示靜態(tài)自加壓型的供給裝置和加壓供給系統(tǒng)的圖。
圖3是表示往復型自加壓型的供給裝置和加壓供給系統(tǒng)的圖。
圖4是表示使用靜態(tài)自加壓型的供給裝置的、噴射加熱蒸氣或氣液平衡氣體的推力發(fā)生器的圖。
圖5是表示使用靜態(tài)/往復型自加壓型的供給裝置的、火箭發(fā)動機的結構的圖。
圖6是表示使用靜態(tài)/往復型自加壓型的供給裝置的、伴隨推力偏向控制器的、火箭發(fā)動機的結構的圖。
圖7是表示使用靜態(tài)自加壓型的供給裝置的、附加防止動作氣體原流體供給系統(tǒng)的氣蝕的供給裝置的、火箭發(fā)動機的結構的圖。
圖8是表示將動作氣體排氣再次用于供給裝置的、多段往復型的、自加壓型供給裝置的圖。
圖9是在往復型的供給裝置中改變往復運動的相位并抑制供給的動作氣體壓力的脈動的、多段的供給裝置的形式的實施例。其是表示水平對置并且相位錯開180度而構成的供給裝置的實施例的圖。
圖10是表示以乙醇/一氧化二氮作為燃料/氧化劑,以二氧化碳作為動作氣體,具備推力偏向功能,且具有液化二氧化碳供給時的氣蝕防止功能的、由往復型的供給裝置構成的、火箭發(fā)動機系統(tǒng)的實施例的圖。
具體實施方式
實施例1
最直接的實施方式構成這樣一種裝置,其搭載于在火箭上,將熱交換器與氣化器組合而構成,通過獲得的動作氣體自身將使所搭載的動作氣體液化的原流體升壓并供給至制造動作氣體的熱交換器,該動作氣體用于對收納推進劑(燃料或氧化劑兩者或任一者)的箱進行加壓而供給推進劑。即,該裝置不僅進行自加壓,同時還具有維持質量流量并供給流體的功能。下文,將不僅進行升壓,而且還包含供給流體的功能的該裝置稱為“自加壓供給裝置”。
即,優(yōu)選作為液體火箭發(fā)動機的實現(xiàn),其采用通過上述動作氣體對推進劑(燃料或氧化劑兩者或任一者)進行加壓并進行供給,從而將推進劑導入燃燒器的方式(圖4)。
圖4表示對使用動作氣體對推進劑(燃料、氧化劑兩者或任一者的)箱進行加壓,將推進劑導入燃燒器的火箭發(fā)動機的應用例。熱交換器的熱源從燃燒器壁回收而獲得,由此使原流體升溫。經氣化器制造的動作氣體被導入自加壓供給裝置,用于通過自身將原流體升壓。在該裝置中,在升壓過程中,可以不改變熱能的狀態(tài)而進行利用,構成結構簡單并且效率高的供給系統(tǒng)。
火箭發(fā)動機也存在將單一液狀的推進劑通過催化劑分解的形式(單元推進劑方式),但在該形式的發(fā)動機中,構成經由動作氣體加壓供給箱內的推進劑的裝置也是一種有力的實現(xiàn)方式。
實施例2
將熱交換器和氣化器組合而構成,在通過熱交換器后,將經由氣化器獲得的動作氣體自身向機體外噴射,由此構成通過動量保存獲得反作用力的推進機構也是有力的實現(xiàn)方式。
通過該自加壓供給裝置避免在熱交換過程中的沸騰,成為可以維持高的熱交換率的系統(tǒng),且作為噴射獲得的動作氣體的系統(tǒng)而實現(xiàn)的方式是有力的。
特別地,作為飛行體(火箭、人工衛(wèi)星)的較小推力的姿勢控制或軌道控制裝置,由于結構簡單,所以是有力的實現(xiàn)方式(圖4)。
圖4表示將獲得的動作氣體自身向機體外噴射而獲得推力的、對較小推力的推力發(fā)生器的應用。越過蒸氣壓線的熱交換不能避免效率的降低,但通過本發(fā)明的裝置和方法,雖然結構簡單,但能夠實現(xiàn)通過該動作氣體自身進行的超臨界流體的制造過程,能夠避免沸騰和氣泡產生,維持高熱交換率。
利用自加壓供給裝置對原流體施加足夠超過蒸氣壓的壓力,另一方面,可以使通過氣化器獲得的動作氣體處于該溫度下的蒸氣壓以下,從而可以防止噴射時霧的產生(氣液平衡噴射器的課題)。
實施例3
另外,特別地,在航空航天領域中,構成加壓供給火箭或人工衛(wèi)星等移動體上的推進劑的裝置是有力的實現(xiàn)方式,如下所述,實施裝入本發(fā)明的自加壓供給裝置的方式是實用的。
作為動作氣體,優(yōu)選可以以液化氣體的狀態(tài)搭載,且為惰性、無毒的氣體,搭載液化二氧化碳、一氧化二氮、液態(tài)氮、液態(tài)氦的結構是有力的。
作為推進劑,煤油、乙醇、液化天然氣、液化丙烷氣、液態(tài)氫、肼、一甲基肼等作為燃料是有力的實現(xiàn)方式;作為氧化劑,液態(tài)氧、一氧化二氮、四氧化二氮或一氧化氮混合液體、過氧化氫的組合是有力的實現(xiàn)方式。
在由液態(tài)氫、液態(tài)氧構成的火箭發(fā)動機中,可以是以液態(tài)氦為動作氣體的方式,另外,在由乙醇或烴、液態(tài)氧構成的火箭發(fā)動機中,可以是以液態(tài)氮為動作氣體的方式。
直接使用所制造的動作氣體作為向將加溫的蒸氣、或氣液平衡氣體向機外噴射的推力發(fā)生器供給的動作氣體,除丙烷、丁烷、液化天然氣、一氧化二氮、二氧化碳之外,利用蒸氣壓較高的氟利昂替代物是有力的實施方式。
特別地,在乙醇與一氧化二氮的組合中將燃料和氧化劑這兩者容納于袋狀的囊內、或在肼中僅將燃料容納于袋狀的囊內的方式是有力的,用動作氣體壓縮具有材料適應性的袋(囊)的形式在可以提高排出效率的這一點上實用性優(yōu)異(圖5)。
在通過動作氣體使動作氣體自身、或加壓供給的液相的燃料或氧化劑向噴嘴內噴射,隨燃燒進行推力方向的控制的方式中,不需要改變含噴嘴燃燒器的角度的機構,可以對機構的輕量化帶來大的效果(圖6)。
在圖6中,在將動作氣體用于推進劑的加壓供給的火箭發(fā)動機中,由于可以將推進劑、特別是氧化劑流體升壓至高壓,所以可以對通過將其向噴嘴內噴射而獲得橫向推力的、推力方向控制器的結構應用。另外,由于不需要額外向推力方向的偏向裝置輸送流體,并且也可以排除火箭發(fā)動機燃燒器的擺頭裝置,所以促進火箭系統(tǒng)的簡易化,成為高效的火箭系統(tǒng)的結構。
在搭載原流體作為液化氣的形式中,優(yōu)選配置為使液化氣容器為臨界壓以下并且維持超過蒸氣壓的壓力,從而抑制供給液化氣時的氣泡產生(氣蝕)的裝置,其與通過制造的動作氣體自身將作為該氣體的氣源的液化氣以超過臨界壓的壓力向熱交換器加壓供給的裝置組合的方式是優(yōu)選的一個實施方式(圖7)。
為了將動作氣體的原流體導入自加壓供給裝置,有使用原流體自身的蒸氣壓或其他加壓用氣體的方法,但在向自加壓供給裝置供給時導致氣蝕,因此,可能發(fā)生實效的供給能力降低。圖7所示的方式是雖然通過獲得的動作氣體自身降低臨界壓,但暫時將原流體預先升壓至超過蒸氣壓的壓力的方式。
在進行重復動作的自加壓供給裝置中,構成使用排出的低壓的氣體進一步輔助加壓的、多段的自加壓供給裝置的形式也有助于效率的提高(圖8)。
圖8是在往復型的自加壓供給裝置中,將排出的動作氣體以更低壓的狀態(tài)導入提高了面積比進而提高了升壓比的第二自加壓供給裝置,多段進行供給的方式。
另外,在往復型的自加壓供給裝置中,通過構成改變往復運動的相位抑制供給壓力的脈動的、并排的供給裝置,可以實現(xiàn)對伴隨加壓供給的脈動的抑制(圖9)。
在圖9中,在相同的往復型的自加壓供給裝置中,作為改變相同面積比的自加壓供給裝置的往復運動的相位以抑制輸出壓力的脈動的實施例,示出水平對置且改變180度相位的自加壓供給裝置的實施例。由于使每單位時間的供給次數(shù)增加,所以也有助于裝置的小型化。
在使用往復型的自加壓供給裝置,以乙醇作為燃料、以一氧化二氮作為氧化劑、以二氧化碳作為動作氣體進行推進劑的加壓供給的火箭發(fā)動機中,公開了將通過向液化二氧化碳的預備加壓來抑制供給時的氣蝕的機構和推力方向控制器組合而成的火箭系統(tǒng)的實施例(圖10)。
作為最典型的實施例,在以乙醇、一氧化二氮作為推進劑的火箭發(fā)動機中,示出搭載液化二氧化碳在火箭上制造動作氣體的方式的應用例。在圖10中,例舉以往復型的水平對置的自加壓供給裝置為例。
工業(yè)實用性
在發(fā)電站、鍋爐等中,可以構成利用制造的氣體自身來加壓水乃至液化氣的裝置。特別地,在作為移動體的船舶、車輛上,需要使加壓供給用的動力源小型輕量,不改變能量形式而可以構成加壓供給系統(tǒng)是有力的實施方式。
符號說明
1或11、12:自加壓供給裝置
2或21、22:熱交換器
3:氣化器
4或41:動作氣體收納容器
42、43:初期加壓端口、安全閥
5:動作氣體輸出端口;或使用動作氣體的推進劑的加壓系統(tǒng)
61、62、63:輔助附隨要素
61:充填器
62:廢棄器
63:動作氣體收納容器的保溫/加溫功能
7或71:動作氣體原流體收納容器
72:動作氣體原流體蒸氣的排氣端口
8或81、82:用于將動作氣體向自加壓供給裝置供給或從自加壓供給裝置排氣的充填/排氣閥
91、92、93:燃料箱、燃料用囊、燃料流體
101、102、103:燃料箱、燃料用囊、燃料流體
111:燃燒器
121:動作氣體噴射器;推力發(fā)生器
131:流體噴射推力方向控制器
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種流體加壓供給裝置,其通過熱源和熱交換器與氣化器一起構成系統(tǒng),所述系統(tǒng)以加壓供給為目的,所述加壓供給是利用壓力差輸送流體的過程,負責加壓過程的升壓的氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選被升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造負責所述加壓供給的氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置,其特征在于,同時裝備有輔助裝置,所述輔助裝置采取將所述原流體液化并容納于容器的形式,將所述容器維持在超過蒸氣壓的壓力,從而抑制氣泡的產生并將所述原流體供給至所述熱交換器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置,其特征在于,將負責所述升壓過程的氣體一側作為低壓側,將向熱交換器輸入的一側作為高壓側,并不需要將所述氣體的能量形式轉換為動能或電能,而且使用機械式的排出裝置進行升壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置,其特征在于,設置口徑不同的活塞進行升壓,其中,以負責所述升壓過程的氣體一側為大口徑側,以向熱交換器輸入的一側為小口徑側。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置,其特征在于,通過使所述活塞進行往復運動,對負責所述加壓供給的升壓的氣體的材料、即原流體逐次升壓。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置,使用通過所述升壓過程排出的低壓氣體,并使用進一步提高口徑比的活塞進行多段的升壓。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的裝置,其中,在所述升壓過程中,并排使用活塞進行升壓,以改變所述活塞的往復運動的相位、抑制供給壓力的脈動。
8.一種火箭發(fā)動機,使用下述裝置,所述裝置通過來自燃燒器或推力產生機構的剩余熱源或者所搭載的其他熱源和熱交換器與氣化器一起構成系統(tǒng),所述系統(tǒng)以加壓供給為目的,所述加壓供給是對容納燃料和氧化劑這兩者或任一推進劑的容器加壓、利用壓力差向所述燃燒器或所述推力產生機構輸送所述推進劑的過程,負責所述加壓過程的升壓的氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選被升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造負責所述加壓供給的氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
9.根據(jù)權利要求8所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,同時裝備有輔助裝置,所述輔助裝置采取將原流體液化并容納于容器的形式,將所述容器維持在超過蒸氣壓的壓力,抑制氣泡的產生并且將所述原流體供給至所述熱交換器。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,在對收納所述燃料和所述氧化劑兩者或任一推進劑的容器加壓的過程中,將所述推進劑裝進并容納于滿足材料適應性的必要條件的袋(囊)內,用負責所述加壓供給的升壓的氣體壓縮所述囊,從而構成向所述熱交換器進行供給的供給系統(tǒng)。
11.根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,將負責所述加壓供給的升壓的氣體其自身、或者作為被加壓供給的液相或氣相的推進劑的燃料或氧化劑,向所述燃燒器或所述推力產生機構的出口的噴嘴內噴射,在供給所述推進劑的情況下,同時進行推力方向的控制。
12.根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,將負責所述升壓過程的氣體一側作為低壓側,將向所述熱交換器輸入的一側作為高壓側,并不需要將所述氣體的能量形式轉換為動能或電能,而且利用機械式的排出裝置進行升壓。
13.根據(jù)權利要求12所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,設置口徑不同的活塞進行升壓,其中,以負責所述升壓過程的氣體一側為大口徑側,以向所述熱交換器輸入的一側為小口徑側。
14.根據(jù)權利要求13所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,在所述權利要求13中,通過使所述活塞進行往復運動,對負責所述加壓供給的升壓的氣體的材料、即原流體逐次升壓。
15.根據(jù)權利要求14所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,使用通過所述升壓過程排出的低壓氣體,并使用進一步提高口徑比的活塞進行多段的升壓。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的火箭發(fā)動機,其特征在于,并排使用活塞進行升壓,以改變所述活塞的往復運動的相位、抑制供給壓力的脈動。
17.一種儲存高壓氣體于容器的裝置,所述裝置通過熱源和熱交換器與氣化器一起構成系統(tǒng),所述系統(tǒng)以將高壓的氣體儲存于容器為目的,待儲存的所述氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選被升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造待儲存的所述氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
18.一種氣體噴射型的姿勢或軌道控制裝置,搭載在火箭、人工衛(wèi)星、航天探測器上,其特征在于,使用下述裝置,所述裝置通過熱源和熱交換器與氣化器一起構成系統(tǒng),所述系統(tǒng)以將高壓的氣體儲存至容器并向機體外部噴射所述氣體而獲得反作用力為目的,待儲存的所述氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造的所述待儲存的氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
19.根據(jù)權利要求18或28所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,構成,所述供給系統(tǒng)在對收納所述原流體的容器加壓的過程中,將作為所儲存氣體的材料的原流體容納于所裝備的滿足材料適應性的必要條件的袋(囊)內,使用所述所儲存氣體壓縮所述囊,并供給至熱交換器。
20.根據(jù)權利要求18、19或28中任一項所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,將所述所儲存氣體一側作為低壓側,將向所述熱交換器輸入的一側作為高壓側,并不需要將所述氣體的能量形式轉換為動能或電能,而且利用機械式的排出裝置進行升壓。
21.根據(jù)權利要求20所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,在所述升壓過程中,設置口徑不同的活塞進行升壓,其中,以所述所儲存氣體一側為大口徑側,以向所述熱交換器輸入的一側為小口徑側。
22.根據(jù)權利要求21所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,通過所述活塞的往復運動,將作為所儲存的氣體一側的材料的原流體逐次升壓。
23.根據(jù)權利要求22所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,使用通過所述升壓過程排出的低壓氣體,并使用進一步提高口徑比的活塞進行多段的升壓。
24.根據(jù)權利要求22或23所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,在所述升壓過程中,并排使用活塞進行升壓,以改變所述活塞的往復運動的相位、抑制供給壓力的脈動。
25.一種發(fā)電站或鍋爐中的原流體的供給設備或者作為移動體的船舶或車輛中的加壓供給裝置,使用下述裝置,所述裝置通過熱源和熱交換器與氣化器一起構成系統(tǒng),所述系統(tǒng)以加壓供給為目的,所述加壓供給是利用壓力差輸送水或液化氣體的過程,負責所述過程的升壓的氣體是通過使作為所述氣體的原流體的所述水或所述液化氣體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選升壓至超臨界狀態(tài)的所述原流體通過氣化器減壓來制造的負責所述加壓供給的氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
26.一種流體加壓供給方法,所述方法通過熱源和熱交換器與氣化器發(fā)揮的功能一起構成制造待儲存氣體的過程,所述制造過程以加壓供給為目的,所述加壓供給是利用壓力差輸送流體的過程,負責所述加壓供給過程的升壓的氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選被升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造負責所述加壓供給的氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
27.一種儲存高壓氣體于容器的方法,所述方法通過熱源和熱交換器與氣化器發(fā)揮的功能一起構成制造待儲存氣體的過程,所述制造過程以將高壓的氣體儲存于容器為目的,待儲存的所述氣體是通過使作為所述氣體的材料的原流體發(fā)生氣化來進行制造的,
其中,將熱交換后的、優(yōu)選被升壓至超臨界狀態(tài)的流體通過氣化器減壓來制造待儲存的所述氣體,所述氣體自身利用其與所述原流體的密度差,將所述原流體在保證質量流量的情況下同時升壓,并供給至熱交換器。
28.根據(jù)權利要求18所述的姿勢或軌道控制裝置,其特征在于,同時裝備輔助裝置,所述輔助裝置采用將所述原流體液化并容納于容器的形式,將所述容器維持在超過蒸汽壓的壓力,一邊抑制氣泡的產生一邊將所述原流體供給至所述熱交換器。
29.根據(jù)權利要求17所述的裝置,其特征在于,同時裝備輔助裝置,所述輔助裝置采用將所述原流體液化并容納于容器的形式,將所述容器維持在超過蒸汽壓的壓力,一邊抑制氣泡的產生一邊將該流體向所述熱交換器供給。
30.根據(jù)權利要求17或29所述的裝置,其特征在于,將所述負責所述升壓過程的氣體一側作為低壓側,將向熱交換器輸入的一側作為高壓側,并使用機械式的排出裝置進行升壓,所述排出裝置不需要將所述氣體的能量形式轉換為動能或電能。
31.根據(jù)權利要求30所述的裝置,其特征在于,設置口徑不同的活塞進行升壓,其中,以負責所述升壓過程的氣體一側為大口徑側,以向熱交換器輸入的一側為小口徑側。
32.根據(jù)權利要求31所述的裝置,其特征在于,通過使所述活塞進行往復運動,對負責所述加壓供給的升壓的氣體的材料、即原流體逐次升壓。
33.根據(jù)權利要求32所述的裝置,其特征在于,使用通過所述升壓過程排出的低壓氣體,并使用進一步提高口徑比的活塞進行多段的升壓。
34.根據(jù)權利要求32或33所述的裝置,其特征在于,在所述升壓過程中,并排使用活塞進行升壓,以改變所述活塞的往復運動的相位、抑制供給壓力的脈動。