JP2003237699A - 宇宙船熱制御システム - Google Patents

宇宙船熱制御システム

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JP2003237699A
JP2003237699A JP2002043641A JP2002043641A JP2003237699A JP 2003237699 A JP2003237699 A JP 2003237699A JP 2002043641 A JP2002043641 A JP 2002043641A JP 2002043641 A JP2002043641 A JP 2002043641A JP 2003237699 A JP2003237699 A JP 2003237699A
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JP
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heat
thermal control
temperature
heater
control device
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JP2002043641A
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Kazuharu Kimura
一春 木村
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Nef KK
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Nef KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱制御装置の発熱を削減した宇宙船熱制御シ
ステムを提供する。 【解決手段】 宇宙船における熱制御対象51,52,53そ
れぞれに、熱制御対象を加熱するヒータ71,72,73と、
ヒータをオン/オフするヒータ駆動部41,42,43と、熱
制御対象の温度を感知する温度センサ61,62,63とを備
える。また制御対象の温度を集中制御する熱制御装置1
には、各温度センサからの温度信号を計測する温度計測
部2と、温度計測部2おける計測値によってヒータ駆動
部に対するオン/オフ指令を出力するヒータ制御部3を
設ける。熱制御対象にスペースが足りなければ、ヒータ
駆動部は、熱制御対象の外で、かつ熱制御装置1の外に
配置してもよい。ヒータ駆動部を熱制御装置1の外に出
すことにより、熱制御装置1の発熱量を削減するととも
に、オンとなるヒータの個数に関わらず一定にでき、温
度制御システムの確立が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は人工衛星等宇宙船の
熱制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】宇宙船は、電源等のリソース供給機能や
姿勢制御装置等の宇宙船維持管理機能を有する機器を集
約して搭載する部分(「バスモジュール部」という)
と、通信機器,観測機器,航法装置等の宇宙船を利用す
るミッション機器類を搭載する部分(「ペイロードモジ
ュール部」という)とから成る。バスモジュール部とペ
イロードモジュール部、および各ミッション機器類は制
御目標が異なるため、独立した熱制御システムを形成す
る。
【0003】図5は、従来技術1を示すブロック図であ
り、3つの熱制御対象51-1,52-1,53-1はバスモジュー
ル部およびミッション機器類を表し、それぞれが温度セ
ンサー61,62,63とヒータ71,72,73を備えている。実
際には、熱制御対象はもっと多数であるが、図面の煩雑
化を回避するために3つとした。ヒータ71,72,73は熱
制御対象51-1,52-1,53-1を加熱し、温度センサー61,
62,63は熱制御対象51-1,52-1,53-1の温度を感知して
温度信号を熱制御装置1-1の温度計測部2に送出する。
【0004】熱制御装置1-1の温度計測部2は、温度セ
ンサー61,62,63から送られてきた温度信号を計測し、
ヒータ制御部3は各計測値に基づいて熱制御対象51-1,
52-1,53-1と1対1対応のヒータ駆動部41,42,43を制
御する。ヒータ駆動部41,42,43はヒータ71,72,73を
オン/オフすることにより熱制御対象51-1,52-1,53-1
の熱制御を行う。
【0005】また、特許公報上では、この種の従来技術
として、特開平11-263300に記載されている「宇宙船の
熱制御装置」(従来技術2)を挙げることができる。こ
の熱制御装置は、宇宙船打上げから打上げ機分離後のし
ばらくの間、バスモジュール部は作動するのに対して、
ペイロードモジュール部は作動しないことに着目して、
バスモジュール部の発熱をペイロードモジュール部の冷
却防止に利用するというものである。
【0006】バスモジュール部とペイロードモジュール
部は、軌道上の定常運用においては制御目標が異なるた
め、独立に熱制御システムを形成し、独立な放熱面を有
して熱的に遮断された状態となっている。しかし、上記
のように軌道上運用段階になる前は、バスモジュール放
熱面からモジュール分離板へ能動的に熱輸送を行うデバ
イスを設けることによりペイロードモジュール部に対す
るヒーターを不要化したのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術1では、ヒータ駆動部41等が熱制御対象51-1
等を加温すると、ヒータ駆動部41等における電力損失の
ため熱制御装置1-1が発熱して放熱され、宇宙船の電力
効率を悪化させる。したがって、熱制御対象においてオ
ンとなるヒータの個数の多少によって、熱制御装置1-1
の発熱量が大きく変動し宇宙船の熱制御システムを確立
することも困難になるという問題点がある。
【0008】また、従来技術2では、バスモジュール部
の余熱を利用してペイロードモジュール部を加熱する
が、それは宇宙船打上げから打上げ機分離後のしばらく
の間だけのことであって、軌道上運用段階になればバス
モジュール部とペイロードモジュール部とは熱的に遮断
され、独立に温度制御されることになるので、従来技術
1におけるのと同様な問題点がある。
【0009】本発明は、こような問題点を解消するため
になされたものであって、その目的は、熱制御装置の発
熱を削減した宇宙船熱制御システムを提供することにあ
る。
【0010】本発明の他の目的は、ヒータ駆動部での発
熱を熱制御対象の加温に使用することによって使用電力
を削減した宇宙船熱制御システムを提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の宇宙船熱制御シ
ステムは、宇宙船における熱制御対象(図1の51,52,
53)それぞれに、熱制御対象を加熱するヒータ(図1の
71,72,73)と、該ヒータをオン/オフするヒータ駆動
部(図1の41,42,43)と、熱制御対象の温度を感知す
る温度センサ(図1の61,62,63)とを備え、全ての熱
制御対象の温度を集中制御する熱制御装置(図1の1)
には、各温度センサからの温度信号を計測する温度計測
部(図1の2)と、該温度計測部における計測値によっ
てヒータ駆動部に対するオン/オフ指令を出力するヒー
タ制御部(図1の3)とを備えたことを特徴とするもの
である。
【0012】また、熱制御対象にスペースが足りない等
の事情がある場合には、ヒータ駆動部は熱制御対象外で
あり、かつ熱制御装置外に配置するようにしてもよい。
【0013】本発明は、このように、ヒータ駆動部を熱
制御装置外に配置することとしたため、従来は熱制御装
置で集中的に発生していた発熱を、オンするヒータの個
数に関わらず無視することができほどに削減できるの
で、宇宙船の熱制御システムの確立が容易になる。
【0014】また、ヒータ駆動部を熱制御対象の内部に
配置すれば、従来は放熱していたヒータ駆動部の発熱を
熱制御対象の加温に使用できるため、ヒータの消費電力
を削減できる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の第1実施の構成を示すブ
ロック図である。図1において、3つの熱制御対象51,
52,53は中央制御装置(バスモジュール部に相当する)
およびミッション機器類を表し、それぞれが温度センサ
ー61,62,63とヒータ71,72,73とヒータ駆動部41,4
2,43を備えている。すなわち、この実施例は、図5に
示した従来技術1の熱制御装置1-1の中にあったヒータ
駆動部41,42,43を熱制御対象51,52,53へ移したもの
である。実際には、熱制御対象はもっと多数であるが、
図面の煩雑化を回避するために3つとした。
【0017】ヒータ駆動部41,42,43は、熱制御装置1
のヒータ制御部3からのオン/オフ指令によりヒータ7
1,72,73をオン/オフする。ヒータ71,72,73は熱制
御対象51,52,53を加熱し、温度センサー61,62,63は
熱制御対象51,52,53の温度を感知して温度信号を熱制
御装置1-1の温度計測部2に送出する。
【0018】熱制御装置1の温度計測部2は、温度セン
サー61,62,63から送られてきた温度信号を計測し、ヒ
ータ制御部3はその計測値に基づいて熱制御対象51,5
2,53-1と1対1対応のヒータ駆動部41,42,43を制御
する。このようにして熱制御対象51,52,53の熱制御を
行う。
【0019】次に、ヒータ71,72,73を駆動するための
電源電圧を30V、電流を0.5Aとして、各部の消費電力を
見積もってみる。温度計測部2,ヒータ制御部3および
温度センサ61,62,63の消費電力は無視できるほど小さ
いので0Wとする。
【0020】ヒータ駆動部41,42,43の電圧降下は約2
Vであり、ヒータ駆動部41,42,43の消費電力は2V×0.5
A=1Wとなる。ヒータ71,72,73へ供給される電圧は30V
−2V=28Vであり、ヒータ71,72,73それぞれの消費電
力は28V×0.5A=14Wとなる。
【0021】図2は、上述の見積結果に基づいて熱制御
装置1と熱制御対象51の各消費電力を図示したものであ
る。熱制御装置1の消費電力は、ヒータ駆動部41,42,
43が除去されたため0Wとなり、熱制御対象51の消費電力
は、ヒータ駆動部41が加えられたため、ヒータ71の消費
電力14Wにヒータ駆動部41の消費電力1Wが加わり合計で1
5Wとなる。この結果は、ヒータが幾つオンされた場合で
あっても変わることがない。
【0022】一方、従来技術1では、熱制御装置1-1は
ヒータ駆動部を内蔵しているたため、1個のヒータのみ
をオンにした場合の消費電力は1Wであるが、3個のヒー
タのみをオンにした場合には熱制御装置1-1の消費電力
は3Wとなる。なお、熱制御対象51-1の消費電力は14Wと
なる。図3は、1個のヒータのみをオンにした場合
(A)と、100個のヒータをオンにした場合(B)それ
ぞれについて、上述の見積結果に基づいて、熱制御装置
1-1と熱制御対象51-1の消費電力を図示したものであ
る。
【0023】図3から、熱制御装置1-1の消費電力はオ
ンになるヒータの個数によって大きく変動するので、熱
制御対象の数が多くなっても熱制御システムを確立する
ことが困難になる。これに対して、本発明によれば、熱
制御装置1の消費電力はオンになるヒータの個数とは無
関係に無視できるほどに削減できるので、熱制御対象の
数が多くなっても熱制御システムを確立することが容易
になる。
【0024】また、本発明の宇宙船熱制御システムで
は、ヒータ駆動部が熱制御対象に配置されているため、
従来は放熱してしまっていたヒータ駆動部の発熱を熱制
御対象の加温のために使用することができるので、ヒー
タの消費電力を削減できる。
【0025】図4は本発明の第2実施例の構成を示すブ
ロック図である。この実施例は、熱制御対象51-1等が小
さく、ヒータ駆動部41等を熱制御対象51-1等の内部に配
置できない場合には、図4に示すように熱制御対象51-1
等の近く、または熱制御装置1外の別の位置にヒータ駆
動部41等を配置する構成としたものである。
【0026】図4では、図1に示した第1実施例におけ
るヒータ駆動部41,42,43を熱制御対象51,52,53から
外に出した形になっている。熱制御装置1は第1実施例
におけるものと変わりがない。この実施例によっても、
熱制御装置1の消費電力は熱制御対象の個数とは無関係
に無視できるほどに削減できるので、熱制御対象の数が
多くなっても熱制御システムを確立することが容易にな
る。しかし、ヒータ駆動部の発熱を熱制御対象の加温の
ために使用することはできない。
【0027】なお、以上に説明した2つの実施例では、
熱制御対象は中央制御装置部およびミッション機器類で
あるとしたが、熱制御対象をミッション機器類、熱制御
装置を中央制御装置部としてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ヒータ駆動部を熱制御
装置外に配置することとしたため、従来は熱制御装置で
集中的に発生していた発熱を、オンするヒータの個数に
関わらず無視することができほどに削減できるので、宇
宙船の熱制御システムの確立が容易になるという第1の
効果を得ることができる。
【0029】また、ヒータ駆動部を熱制御対象の内部に
配置すれば、従来は放熱していたヒータ駆動部の発熱を
熱制御対象の加温に使用できるため、ヒータの消費電力
を削減できるという第2の効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示すブロック図
【図2】第1実施例の制御装置1と熱制御対象51の各見
積消費電力を示した図
【図3】従来技術1における制御装置1-1と熱制御対象5
1-1の各見積消費電力を示した図
【図4】本発明の第2実施例の構成を示すブロック図
【図5】従来技術1による宇宙船熱制御システムの構成
を示す図
【符号の説明】
1 熱制御装置 2 温度計測部 3 ヒータ制御部 41,42,43 ヒータ駆動部 51,52,53 熱制御対象 61,62,63 温度センサ 71,72,73 ヒータ 51-1,52-1,53-1 熱制御対象

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 宇宙船における熱制御対象それぞれに、
    熱制御対象を加熱するヒータと、該ヒータをオン/オフ
    するヒータ駆動部と、熱制御対象の温度を感知する温度
    センサとを備え、 全ての前記熱制御対象の温度を集中制御する熱制御装置
    には、前記各温度センサからの温度信号を計測する温度
    計測部と、該温度計測部における計測値によって前記ヒ
    ータ駆動部に対するオン/オフ指令を出力するヒータ制
    御部とを備えたことを特徴とする宇宙船熱制御システ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記ヒータ駆動部の発熱を当該熱制御対
    象の加温に使用することを特徴とする請求項1に記載の
    宇宙船熱制御システム。
  3. 【請求項3】 宇宙船における熱制御対象それぞれに、
    熱制御対象を加熱するヒータと、熱制御対象の温度を感
    知する温度センサとを備え、 前記熱制御対象外であり、かつ全ての前記熱制御対象の
    温度を集中制御する熱制御装置外に、前記ヒータをオン
    /オフするヒータ駆動部を設け、 前記熱制御装置には、前記各温度センサからの温度信号
    を計測する温度計測部と、該温度計測部における計測値
    によって前記ヒータ駆動部に対するオン/オフ指令を出
    力するヒータ制御部とを備えたことを特徴とする宇宙船
    熱制御システム。
  4. 【請求項4】 前記熱制御対象は宇宙船のミッション機
    器であり、かつ前記熱制御装置は前記ミッション機器に
    対する中央制御装置であることを特徴とする請求項1な
    いし請求項3のいずれかに記載の宇宙船熱制御システ
    ム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014172552A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Electric Corp 宇宙航行体の温度制御システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014172552A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Electric Corp 宇宙航行体の温度制御システム

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