JP2008265522A

JP2008265522A - 熱制御装置

Info

Publication number: JP2008265522A
Application number: JP2007111144A
Authority: JP
Inventors: Akira Onishi; 晃大西; Hosei Nagano; 方星長野
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-11-06
Also published as: US20080257525A1

Abstract

【課題】軽量で構成・機構が簡単になり、宇宙機や地球上の温度差の大きな環境などにおいて好適に用いられる新たな熱制御装置を提供する。
【解決手段】熱制御対象との間で熱のやりとりが可能な状態で接続されているベースプレートと、前記ベースプレートに対して展開及び収納が可能な状態で取り付けられた１枚又は複数枚の熱交換パドルと、前記ベースプレートの端部に設けられ、前記熱交換パドルの展開動作及び収納動作を駆動し、その展開角度を可変とするパドル駆動手段と、前記ベースプレートと前記熱交換パドルとを接続するよう設けられた熱輸送素子とを含み、前記ベースプレートの前記熱制御対象とは反対側の第１面、前記パドルの表側である第２面、前記熱交換パドルの裏側である第３面が、放熱面、吸熱面、断熱面、放射率可変面のうちのいずれかとされ、前記熱交換パドルの展開角度を可変とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、宇宙環境や温度変化の大きな地球上の環境などにおいて、搭載機器等の熱制御に好適な熱制御装置に関する。

宇宙機は低温環境と高温環境の両方に曝されるため、搭載機器を許容温度範囲に納める必要がある。通常は、高温環境に合わせた熱設計を行い、低温環境ではヒータ加熱による保温制御が行われるが、月・惑星探査機など大きな環境変動に曝される場合はヒーター電力が大きくなるため熱設計の成立が難しい。

宇宙機の熱制御を行うための従来技術として「サーマルルーバ」と「展開ラジエータ」が知られている。サーマルルーバは受動的に熱環境変動に対応できるが、放熱量を大きくすることができないこと、また、構造が複雑、重量が重いなどの問題があった。一方展開ラジエータは放熱促進を目的としたものであるため展開が一方向的であり、低温環境での熱制御には単独で対応できない。また、熱をパドルに効率よく輸送するために、熱輸送素子としてヒートパイプや流体ループと併用されるのが一般的であるが、重量が重く、機構が複雑であるため大型宇宙機だけにしか適用できなかった。

本発明の目的は、上記のような従来の装置の問題点を解決し、軽量で構成・機構が簡単になり、宇宙機や地球上の温度差の大きな環境などにおいて好適に用いられる新たな熱制御装置を提供することである。

そこで、上記の課題を解決するために提案する熱制御装置は、熱制御対象との間で熱のやりとりが可能な状態で接続されているベースプレートと、前記ベースプレートに対して展開及び収納が可能な状態で取り付けられた１枚又は複数枚の熱交換パドルと、前記ベースプレートの端部に設けられ、前記熱交換パドルの展開動作及び収納動作を駆動し、その展開角度を可変とするパドル駆動手段と、前記ベースプレートと前記熱交換パドルとを接続するよう設けられた熱輸送素子とを含み、前記ベースプレートの前記熱制御対象とは反対側の第１面、前記パドルの表側である第２面、前記熱交換パドルの裏側である第３面が、放熱面、吸熱面、断熱面、放射率可変面のうちのいずれかとされ、前記熱交換パドルの展開角度を可変としたことを特徴とするものである。

前記パドル駆動手段は、可逆的な形状記憶合金、バイメタル、一方向又は二方向のパラフィンアクチュエータ、一方向形状記憶材とバイアスバネを併用した駆動手段、又は電力駆動モータ、バネ又は手動のいずれかとすることが望ましい。
前記形状記憶合金は、その内部にヒートパイプ構造が組み込まれたヒートパイプ型形状記憶合金を用いることができる。

また、前記熱輸送素子は、グラファイトシート又は炭素繊維ファブリックのいずれかとすることが望ましい。

また、前記熱輸送素子は、ヒートパイプ又は流体ループのいずれかを用いたものとすることができる。

前記放熱面の表面は、銀蒸着ポリエーテルイミド、銀蒸着テフロン、アルミニウム蒸着テフロン、ＯＳＲ、白色ペイント、黒色ペイント、多層薄膜のいずれかとすることができる。

また、前記吸熱面の表面は、グラファイトシート、選択吸収塗料、黒色塗料、多層薄膜のいずれかとすることができる。

また、前記放射率可変面の表面は、ペロブスカイト型マンガン酸化物、酸化バナジウムのいずれかとすることができる。

さらに、前記ペロブスカイト型マンガン酸化物の表面は、多層薄膜付きとすることができる。

そして、前記断熱面は、金属蒸着フィルム、多層膜断熱材、フォーム断熱材のいずれかとすることができる。

本発明の熱制御装置によれば、一つの装置で放熱促進、保温、吸熱を行うようにすることができるので、宇宙機の軽量化、エネルギー消費の低減を図ることができる。また、宇宙機が月面や火星に到達した場合には、昼間における放熱・吸熱と、夜間における保温を一つの装置で実現することがきる。また、月面でのレゴリスの舞い上がりによるコンタミから搭載機器を保護することができる。パドルの展開角度を変えることによって放熱特性、吸熱特性を調節できることから、放熱特性の劣化をパドルの展開角度を調節することが自律的に補償することが可能となる。

また、本発明の熱制御装置を小型衛星用の軽量展開ラジエータとして用いることもでき、そうすることによって展開ラジエータをシンプルにすることができ、信頼性の向上が実現される。また、熱輸送素子として高熱輸送グラファイトシートを用いた場合には、液体を用いる必要がないため低温時において液体が凍結するという問題を回避することができる。

さらに、上記のような特徴があることから、宇宙に限らず地球上においても、例えば砂漠地域や極地付近の地域において、機器の熱制御を効率的に行うことが可能とする。

［実施形態１］
以下で、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る熱制御装置１０の断面図であり、同図左側は同装置のパドルを閉じた状態を示しており、右側はパドルを開いた状態を示している。本実施形態に係る熱制御装置１０は、宇宙機、特に小型の衛星などに装備することを意図したものである。図１において、符号１１は熱制御を行う対象物となる、宇宙機の各種搭載機器（以下「熱制御対象」という）を示している。さらに、ベースプレート１５が含まれており、これは本実施形態では衛星構造体の一部となっている。

本実施形態に係る熱制御装置１０は、図１に示すように、左右に設けられた展開・収納式の熱交換パドル１２ａ、１２ｂ（両者を総称する場合は符号１２で示す）を有している。これは外界（ここでは宇宙空間）との熱交換を行う手段となる。パドル１２の表面１６は展開したときに外側を向き、収納したときに内側を向く面であり、パドル１２の裏面１７はその逆である。

熱交換パドル１２の裏面１７は、放熱面、太陽光吸熱面、断熱面、放射率可変面のいずれかとすることができる。「放射面」とは、放射率が高い面を指す（太陽光吸収率は高い場合と低い場合のどちらも含む）。「吸熱面」とは、太陽光吸収率が高い面を指す（放射率は高い場合と低い場合のどちらも含む）。断熱面は、放射率が低く、太陽光エネルギーを内部まで伝達しない面で、外界との熱交換を抑制する。放射率可変面は、低温時は放熱を抑制し高温時は放熱を促す面、言い換えると、低温時は放射率が低く高温時は放射率が高い面である。

熱輸送素子１３は、熱を伝える役割を有するものであり、これには素材として高熱輸送グラファイトシートが用いられている。この素材は、高い熱伝導性と柔軟性を兼備しており、熱輸送素子１３として好ましい材料である。ただし、熱輸送素子１３として熱伝導性の高い流体を用いることもできる。その場合は、ループ状にしたフレキシブルホース内にこの流体が流れるようにする。

展開・収納機構１４は、パドルの展開と収納を行うものであり、受動方式と能動方式が選択できる。受動方式の場合は、形状記憶合金、バイメタル、パラフィン、またはヒートパイプ構造が組み込まれた形状記憶合金を用いて温度変化に伴うバネの変化を行うことができる（以下の実施形態でも同様である）。一方、能動方式の場合は、形状記憶合金の通電加熱、または電力モータを用いることができる。熱制御対象１１は、展開・収納機構１４と直接または間接的に接続されている。熱制御対象１１の温度が展開・収納機構１４の温度と連動するようにされている。

パドル１２の表面１６又は裏面１７を、前述のいずれかの面とすることによって、目的に応じた熱制御を実行させることができる。例えば、パドル１２が閉じたときに外界に曝される面を放熱面とした場合は、パドル１２が閉じた場合に放熱が促され、熱制御対象１１の温度を下げるよう作用する。パドル１２が閉じたときに外界に曝される面を太陽光吸熱面とした場合は、放熱を抑制し、太陽光を吸収して熱制御対象１１の温度を上げるよう作用する。パドル１２が閉じたときに曝される面に断熱面とした場合は、熱制御対象１１の外界との熱交換を抑え、そのときの温度を維持するよう作用する。そして、パドル１２が閉じたときに曝される面を放射率可変面とした場合は、パドル収納時（低温時）は放熱を抑制し、パドル展開時（高温時）は放熱を促すよう作用する。

また、パドル１２は、完全に展開した状態及び完全に閉じた（収納した）状態だけでなく、展開の度合いを任意の角度にすることができる。この角度を変えることによって熱交換量を調節することができ、これにより熱制御対象１１の温度を調節することが可能である。

本実施形態の熱制御装置１０を衛星のような宇宙機に搭載することによって、以下のような効果を得ることができる。まず、一つの装置で放熱促進、保温、吸熱を行うようにすることができるので、宇宙機の軽量化、エネルギー消費の低減を図ることができる。また、宇宙機が月面や火星に到達した場合には、昼間における放熱・吸熱と、夜間における保温を一つの装置で実現することがきる。また、月面でのレゴリスの舞い上がりによるコンタミから放熱面と搭載機器を保護することができる。パドルの展開角度を変えることによって放熱特性、吸熱特性を調節できることから、放熱特性の劣化をパドルの展開角度を調節することで自律的に補償することが可能となる。

また、本実施形態の熱制御装置１０を小型衛星用の軽量展開ラジエータとして用いることもでき、そうすることによって展開ラジエータをシンプルにすることができ、信頼性の向上が実現される。また、熱輸送素子１３として高熱輸送グラファイトシートを用いた場合には、液体を用いる必要がないため低温時において液体が凍結するという問題を回避することができる。

さらに、上記のような特徴があることから、宇宙に限らず地球上においても、例えば砂漠地域や極地付近の地域において、機器の熱制御を効率的に行うことが可能となる。

［実施形態２］
続いて、流体ループを用いた中型または大型宇宙機用の熱制御装置を、実施形態２として図２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３は、実施形態２に係る熱制御装置２１を中型または大型の宇宙機２０に取り付けた状態を示しており、図２は、熱制御装置２１の熱交換パドル２３を展開した状態、図３は、熱交換パドル２３を閉じた状態である。

熱制御装置２１は、発熱部２２、熱交換パドル２３、ベースプレート２４、展開・収納機構２５、流体ループ２６を含んでいる。熱交換パドル２３及びベースプレート２４には、内部を流体が流通できる流路２７が張りめぐらされている。流体ループ２６は、発熱部２２、熱交換パドル２３、ベースプレート２４の間を繋いでおり、さらに、流体の流通を駆動するメカニカルポンプ２８と、発熱部２２及び熱交換パドル２３の裏面に毛細管力を発生させる蒸発部２９、３０を含んで構成されている。熱交換パドル２３の表面とベースプレート２４の表面には、放熱素材３５が取り付けられ、熱交換パドル２３の裏面には吸熱素材３６が取り付けられている。

本実施形態において、宇宙機内部の発熱部２２の温度が高い場合には、展開・収納機構２５が熱交換パドル２３を展開するよう作動して熱交換パドル２３を図２に示すように開く。これにより、熱交換パドル２３の表面及び裏面と、ベースプレート２４から放熱を行う。一方、宇宙機内部の発熱部２２が所定の温度より低い場合は、展開・収納機構２５が熱交換パドル２３を収納するよう作動して熱交換パドル２３を図３に示すように閉じる。これによりベースプレート２４は熱交換パドル２３の表面によって完全に覆い隠され、熱交換パドル２３の裏面のみが宇宙空間に曝される状態となって、放熱が最小限に抑えられる。

太陽光が当たり、熱交換パドル２３の裏面が内部の温度よりも高くなる場合は、メカニカルポンプ２８又は熱交換パドル２３に組み込まれた蒸発部２９を駆動することで内部の発熱部２２まで太陽の熱エネルギーを輸送して、発熱部２２の温度を上昇させる。

［実施形態３］
続いて、流体ループと高熱輸送材料を併用した中型または大型宇宙機用の熱制御装置を、実施形態３として図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５は、実施形態３に係る熱制御装置４１を中型または大型の宇宙機４０に取り付けた状態を示しており、図４は、熱制御装置４１のパドル４３を展開した状態、図５は同パドル４３を閉じた状態である。

熱制御装置４１は、発熱部４２、熱交換パドル４３、ベースプレート４４、展開・収納機構４５、流体ループ４６を含んでいる。ベースプレート４４には、内部を流体が流通できる流路４７が張りめぐらされている。流体ループ４６は、発熱部４２とベースプレート４４を繋いでおり、さらに、流体の流通を駆動するメカニカルポンプ４８と、発熱部４２と、発熱部５０とを含んで構成されている。熱交換パドル４３の表面とベースプレート４４の表面には、放熱素材５５が取り付けられ、熱交換パドル４３の裏面には吸熱素材、保温素材、断熱素材のいずれかが取り付けられる。

本実施形態において、宇宙機内部の発熱部４２の温度が高い場合は、展開・収納機構４５が熱交換パドル４３を展開するよう作動し、熱交換パドル４３を図４に示すように開く。これにより熱交換パドル４３の表面及び裏面と、ベースプレート４４から放熱を行う。一方、宇宙機内部の発熱部４２が所定の温度より低い場合は、展開・収納機構２４が熱交換パドル４３を収納するよう動作して熱交換パドル４３を図５に示すように閉じる。これによりベースプレート４４は熱交換パドル４３の表面によって完全に覆い隠され、熱交換パドル４３の裏面のみが宇宙空間に曝される状態となる。これにより放熱が最小限に抑えられるとともに、流体の凍結を防止する。熱交換パドル４３の裏面に吸熱素材が取り付けられた場合には、太陽光が当たるときに太陽光を吸収し、熱伝導及び輻射によってベースプレート４４を温める。

［実施形態４］
本発明の一実施形態である、月面、火星など他の天体及び地球の極地環境での利用に好適な熱制御装置を、実施形態４として、図６及び図７を参照しながら説明する。図６及び図７は、本実施形態の熱制御装置６０を示しており、図６はパドルを閉じて収納した状態、図７はパドルを展開した状態である。

本実施形態の熱制御装置６０は、月面や火星など地球以外の天体及び地球の極地環境において、機器６１を熱制御の対象とする。これは、蓄熱機能を有する蓄熱材６２、回転パドル６３、回転パドル６３の回転を制御するアクチュエータ６４、回転パドル６３と結合された展開・収納パドル６５及び６６、展開・収納を制御するアクチュエータ６７及び６８、シェード６９を含んでいる。回転パドル６３、展開・収納パドル６５、６６の表面７０には、低放射率の素材又は断熱材が取り付けられ、その裏面７１には熱を反射する特性を有する素材が取り付けられている。そして、機器６１と蓄熱材６２の間には、断熱材７２が設けられている。

温度が高い昼間は、図６に示すように回転パドル６３が垂直となり、展開・収納パドル６５、６６は収納される。回転パドル６３は断熱作用を有するので、これと断熱材７２とにより、機器６１と蓄熱材６２との間では熱交換が行われない状態となり、機器６１は放熱を、蓄熱材６２は吸熱を行う。

これに対して、温度の低い夜間は、図６に示す状態から回転アクチュエータ６４、６７、６８を回転させて、図７に示すように回転パドル６３及び展開・収納パドル６５、６６を水平にしてシェード６９を閉じ、これにより外界との熱交換を遮る。また、機器６１と蓄熱材６２との間の断熱は取り去られ、蓄熱材６２から、低温となった機器に輻射で熱が供給され、機器の保温を行う。

［実施形態５］
図８及び図９は、本発明の実施形態５に係る小型衛星用ラジエータの概念図である。図８及び図９において、符号８０は、熱制御対象となる小型宇宙機を示している。小型宇宙機８０の構造体には、放熱パドル８２が展開可能に取り付けられている。構造体の面８１、放熱パドル８２の表面及び裏面には、高放射率の素材が設けられており、また放熱パドル８２は、高熱輸送素子からなる。

放熱パドル８２は、衛星の打ち上げ時には図８に示すように閉じられているが、打ち上げ後の軌道上へ到達後のタイミングにおいて、図９に示すように一方向的に展開される。ここで一方向的とは、放熱パドル８２が一度開いたら閉じることなく展開した状態を維持することを意味する。このため放熱パドル８２を閉じる機構が不要となり、構造が簡単に故障を少なくすることができる。

放熱パドル８２が展開されると、小型衛星内部の熱は、高熱輸送素子を介して放熱パドル８２へ輸送され、放熱が促進される。これにより、簡易な構造で効率のよい展開ラジエータとなる。

［実施形態６］
図１０及び図１１は、本発明の実施形態６に係るエネルギー貯蔵システムの概念図である。本実施形態のエネルギー貯蔵装置９０は、表側が吸熱面で裏側が断熱面とされた壁９１と、同じく表側が吸熱面で裏側が断熱面とされ、開閉可能とされた熱交換パドル９２と、熱を輸送する高熱輸送素子９３と、高熱輸送素子９３により輸送された熱を貯蔵するエネルギー貯蔵部９４を含んで構成されている。壁９１及び熱交換パドル９２の吸熱面は、高熱輸送素子９３に接続されている。

太陽光がある昼間は、熱交換パドル９２は図１０に示すように展開される。このとき、太陽光は壁９１及び熱交換パドル９２の表側の吸熱面に照射され、太陽光による熱が吸収される。この熱は、吸熱面に接続された高熱輸送素子９３によってシステムの内部へ輸送され、エネルギー貯蔵部９４に貯蔵される。このとき、壁９１及び熱交換パドル９２の裏側が断熱面になっていることら、エネルギー貯蔵部９４に貯蔵された熱の放散は妨げられ、効率よくエネルギーを蓄えることができる。

一方、太陽光がなく温度の低い夜間は、交換パドル９２は図１１に示すように閉じられ、壁９１と熱交換パドル９２の吸熱面同士が対向して接触するので、壁９１と熱交換パドル９２はあたかも一枚の板のようになり、その両側が断熱面となる。このためエネルギー貯蔵部９４に蓄えられた熱の放散が最小限に抑えることができる。

［実施形態７］
続いて、高熱輸送素子の取り付け方のさまざまなバリエーションを、実施形態７として、図１２を参照しながら説明する。図１２の（ａ）〜（ｆ）において、黒で示した高熱輸送素子１００は、実際には展開・収納が可能な実施形態１（図１）、実施形態２（図２、図３）、実施形態３（図４、図５）、実施形態５（図８、図９）のパドルと宇宙機側構成部材との間を接続する。図１２において、符号１０１は宇宙機側の構成部材であるベースプレート、符号１０２は熱制御の対象となる各種機器（熱制御対象）、符号１０３はベースプレート内に設けられた高熱輸送素子を示している。

図１２において、（ａ）は高熱輸送素子１００をベースプレート１０１の上面に貼付した例であり、（ｂ）はベースプレート１０１の底面に貼付した例である。また、（ｃ）は高熱輸送素子１００を熱制御対象１０２に直接貼付した例であり、（ｄ）は高熱輸送素子１００をヒートパイプや流体ループなどの高熱輸送素子が組み込まれたベースプレート１０１の一端に部分的に貼付した例である。（ｅ）及び（ｆ）はヒートパイプや流体ループなどの高熱輸送素子を熱制御対象１０２に直接貼付した例であるが、（ｅ）では他の高熱輸送素子１００と組み合わせて貼付されており、（ｆ）では流体ループのみで貼付した例である。なお、（ｅ）における熱の流れは、「機器→流体ループ等の熱輸送素子→高熱伝導材料などの熱輸送素子→宇宙空間」であり、（ｆ）における熱の流れは、「機器→流体ループ等の熱輸送素子→宇宙空間」である。

［実施形態８］
次に、宇宙機に本発明の熱制御装置を取り付ける場合の構造・構成のバリエーション及び各種部品の材料のバリエーションを、実施形態８として説明する。

図１３は、構造・構成のバリエーションとして考えられるものをまとめた表である。同図において、「Ａ．高熱輸送素子の取付け」は、熱をパドル側へ伝える高熱輸送素子を取り付ける場所のバリエーションであり、ベースプレートの上面に取り付ける場合、ベースプレートの下面に取り付ける場合、そして熱源に直接取り付ける場合が考えられる。「Ｂ．パドルの構成」は、パドルを片側のみに取り付ける場合と両側に取り付ける場合が考えられる。「Ｃ．宇宙空間との熱交換面」は、宇宙空間との間で熱交換を行う面が何面あるかを示している。ここで、「パドル表面」とは、ベースプレートと同じ面（収納時にパドルと対向する面）を指している。パドルが両側にある場合（観音開きの場合）は、熱交換面は、２面から５面とすることができる。

「Ｄ．表裏面特性」は、パドルの表面及び裏面を放熱面、吸熱面、断熱面、放射率可変面のうちのいずれとするバリエーションが考えられるかとを示している。ここで「放射面」とは、放射率が高い面を指し（太陽光吸収率は高い場合と低い場合のどちらも含む）、「吸熱面」とは、太陽光吸収率が高い面を指し（放射率は高い場合と低い場合のどちらも含む）、「断熱面」とは、放射率も太陽光吸収率も低い面を指している。また、「放射率可面」とは、温度が低いときに放射率が低く、温度が高いときに放射率が高い素子からなる面を指している。

「Ｅ．展開方向」は、パドルの展開を双方向に展開可能（可逆に展開・収納）とする場合と一方向（展開のみ）とするバリエーションがあることを示している。

図１４は、各種部品の材料の考えうるバリエーションをまとめた表である。これらの部品に用いられる材料は図１４の表に示したものには限られないが、これらの材料は特に好ましい材料として考えられるものである。

本発明の実施形態１に係る熱制御装置１０の断面図である。本発明の実施形態２に係る流体ループを用いた中型または大型宇宙機用の熱制御装置示した図である。本発明の実施形態２に係る流体ループを用いた中型または大型宇宙機用の熱制御装置示した図である。本発明の実施形態３に係る、流体ループと高熱輸送材料を併用した中型または大型宇宙機用の熱制御装置を示した図である。本発明の実施形態３に係る、流体ループと高熱輸送材料を併用した中型または大型宇宙機用の熱制御装置を示した図である。本発明の実施形態４に係る、月面、火星など他の天体及び地球の極地環境での利用に好適な熱制御装置を示した図である。本発明の実施形態４に係る、月面、火星など他の天体及び地球の極地環境での利用に好適な熱制御装置を示した図である。本発明の実施形態５に係る小型衛星用ラジエータの概念図である。本発明の実施形態５に係る小型衛星用ラジエータの概念図である。本発明の実施形態６に係るエネルギー貯蔵システムの概念図である。本発明の実施形態６に係るエネルギー貯蔵システムの概念図である。実施形態７として、高熱輸送素子の取り付け方のさまざまなバリエーションを説明するための図である。本発明の熱制御装置について、構造・構成のバリエーションとして考えられるものをまとめた表である。本発明の熱制御装置について、各種部品の材料の考えうるバリエーションをまとめた表である。

符号の説明

１０熱制御装置
１１熱制御対象
１２ａ，１２ｂ熱交換パドル
１３熱輸送素子
１４展開・収納機構
２０宇宙機
２１熱制御対象
２２発熱部
２３熱交換パドル
２４ベースプレート
２５展開・収納機構
２６流体ループ
２８メカニカルポンプ
２９蒸発部
３０蒸発部
３５放熱素材
３６吸熱素材
４０宇宙機
４１熱制御装置
４３パドル
４４ベースプレート
４５展開・収納機構
４６流体ループ
４７流路
４８メカニカルポンプ
５０発熱部
５５放熱素材
６０熱制御装置
６２蓄熱材
６３回転パドル
６４アクチュエータ
６５展開・収納パドル
６６展開・収納パドル
６７アクチュエータ
６８アクチュエータ
７２断熱材
８０宇宙機
８２放熱パドル
９０エネルギー貯蔵装置
９１壁
９２熱交換パドル
９３高熱輸送素子
９４エネルギー貯蔵部
１０１ベースプレート
１０２熱制御対象
１０３ベースプレート

Claims

熱制御対象との間で熱のやりとりが可能な状態で接続されているベースプレートと、
前記ベースプレートに対して展開及び収納が可能な状態で取り付けられた１枚又は複数枚の熱交換パドルと、
前記ベースプレートの端部に設けられ、前記熱交換パドルの展開動作及び収納動作を駆動し、その展開角度を可変とするパドル駆動手段と、
前記ベースプレートと前記熱交換パドルとを接続するよう設けられた熱輸送素子とを含み、
前記ベースプレートの前記熱制御対象とは反対側の第１面、前記パドルの表側である第２面、前記熱交換パドルの裏側である第３面が、放熱面、吸熱面、断熱面、放射率可変面のうちのいずれかとされ、前記熱交換パドルの展開角度を可変としたことを特徴とする熱制御装置。
前記パドル駆動手段は、可逆的な形状記憶合金、バイメタル、一方向又は二方向のパラフィンアクチュエータ、一方向形状記憶材とバイアスバネを併用した駆動手段、又は電力駆動モータ、バネ又は手動のいずれかである、請求項１に記載の熱制御装置。
前記形状記憶合金の内部にヒートパイプ構造が組み込まれた駆動手段を有する、請求項２に記載の熱制御装置。
前記熱輸送素子は、グラファイトシート又は炭素繊維ファブリックのいずれかである請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
前記熱輸送素子は、ヒートパイプ又は流体ループのいずれかを用いたものである請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
前記放熱面の表面が、銀蒸着ポリエーテルイミド、銀蒸着テフロン、アルミニウム蒸着テフロン、ＯＳＲ、白色ペイント、黒色ペイント、多層薄膜のいずれかとされている請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
前記吸熱面の表面が、グラファイトシート、選択吸収塗料、黒色塗料、多層薄膜のいずれかとされている請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
前記放射率可変面の表面が、ペロブスカイト型マンガン酸化物、酸化バナジウムのいずれかとされている請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
前記ペロブスカイト型マンガン酸化物の表面が多層薄膜付きである請求項８に記載の熱制御装置。
前記断熱面が、金属蒸着フィルム、多層膜断熱材、フォーム断熱材のいずれかからなる請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の熱制御装置。
熱制御対象の上部に配置され、第１の回転アクチュエータによって約９０度回転可能とされた回転パドル（６３）と、
前記回転パドルの一方の端部に結合され、第２の回転アクチュエータによって約１８０度回転可能とされた第１の展開・収納パドルと、
前記回転パドルの他方の端部に結合され、第３の回転アクチュエータによって約１８０度回転可能とされた第２の展開・収納パドルとを備え、
前記第１乃至第３のアクチュエータは、前記回転パドルがほぼ垂直状態のときは前記熱制御対象が外部に対して開かれるよう前記第１及び第２の展開・収納パドルが閉じ、前記回転パドルが水平状態のときは前記熱制御対象が外部から遮断されるよう前記第１及び第２の展開・収納パドルが開くよう動作することを特徴とする熱制御装置。
前記回転パドルがほぼ水平状態のときに、前記回転パドル及び第１及び第２の展開・収納パドルの表側となる面に断熱素材又は裏側よりも放射率の低い素材を設け、裏側となる面に熱を反射する素材を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の熱制御装置。
さらに、前記回転パドルの下部の前記熱制御対象の近傍に併置された蓄熱材と、
前記回転パドルがほぼ垂直状態のときは前記熱制御対象と前記蓄熱材との間に介装され、前記回転パドルがほぼ水平状態のときは前記熱制御対象と前記蓄熱材との間から取り去られる断熱材とを備えたことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の熱制御装置。