JP4070068B2 - 宇宙機用多層断熱シートと宇宙機の断熱方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙機の全部又は一部を覆う多層構造の宇宙機用多層断熱シートと、その宇宙機用多層断熱シートを用いた宇宙機の断熱方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の宇宙機用多層断熱シートを図５乃び図６に基づいて説明する。
図５において、宇宙機用多層断熱シート１は、宇宙機２の周囲の全部或いは一部を覆って、宇宙機２と宇宙空間３との熱の交換を低減させる機能を果たすものである。
図６において、この宇宙機用多層断熱シート１は、一般には、輻射率の小さい金属例えば赤外線放射率の小さいアルミが蒸着された箔或いは薄膜状の層構成部材４と、前記の層構成部材４が互いに接触して伝導で繋がらないように介在させた網状の層構成部材(断熱ネット）５等が幾重にも交互に重ねられ（例えば１０枚＝１０層）、表面側（宇宙空間３側）と裏面側（宇宙機２側）、即ち両側には箔状の層構成部材４，４が位置するように構成されたもので、多層インシュレーションとも称されている。尚、上記の断熱ネット５は弾性を備えた素材で形成されているため、多層断熱シート１が後述の内部空気圧によって一旦は膨張しても圧力が無くなると復元する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような宇宙機用断熱シート(以下、断熱シートともいう)１で覆われた宇宙機２が、宇宙空間３に打ち上げられると、気圧の低下によって、断熱シート１で覆われた宇宙機２側の空気(以下、内部空気という）が膨張して、上記の断熱シート１が破れたり剥がれたりして破損する虞があった。破れや剥がれが生ずると、その破損部分での断熱効率が下がって宇宙機２の温度制御機能に悪影響を与えることになる。
【０００４】
従来では、上記問題を解決する手段の一つとして、断熱シート１に、針を貫通させて引き抜いた跡にできる針穴６を所要数設けるという手段がとられていたが、このような針穴６では、膨張する内部空気の量に柔軟に対応することができない。例えば、急激な気圧変化により急膨張した内部空気を速やかに逃がすには、このような針穴６では通気性が悪く必ずしも十分ではなかった。
又、針穴６は断熱シート１を直線的に貫通して形成されているため、太陽光等の外部からの熱入力を許してしまう虞があった。
【０００５】
上記問題を解決する他の手段として、宇宙機２を覆う際、隅の位置における断熱シート１の折り込み方を工夫して、破れや剥がれが生じ難くするという手段もとられていたが、内部空気によって加わる圧力を予め正確に計算することができないため、確実性に問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決し、気圧の低下によって膨張した内部空気を効率よく逃がすことができ、且つ外部からの光(太陽光)等による熱入力を効率よく防ぐことができる通気路を備えた宇宙機用多層断熱シートの提供と、宇宙機の断熱方法の提供とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この宇宙機用多層断熱シートの発明は、各層間に通気可能な層間間隙を有する弾性を備えた多層構造の宇宙機用多層断熱シートにおいて、前記宇宙機用多層断熱シートの表側と裏側とからそれぞれ通気路を形成し、前記最も表側の通気路は、切れ込みであり、残りの通気路は、穴であることを特徴とする。
【０００９】
この発明は、宇宙機用多層断熱シートにおいて、前記表側と裏側とからの両通気路は、直接連通しないように位置をずらして形成され、且つ、前記両通気路の長さが任意の層間間隙に達するよう形成されたことを特徴とする。
【００１０】
この発明は、宇宙機用多層断熱シートにおいて、表側と裏側とからの両通気路の長さは、任意の複数の層間間隙において行き違うように形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この発明は、宇宙機用多層断熱シートにおいて、切れ込みは、放射状の切れ込みであることを特徴とする。
【００１４】
この発明は、宇宙機用多層断熱シートにおいて、穴は、中空の穴であることを特徴とする。
【００１５】
この宇宙機の断熱方法の発明は、複数枚の宇宙機用断熱シートで宇宙機の全部又は一部を重ねて覆う宇宙機の断熱方法において、各宇宙機用断熱シートに適宜通気路を貫通させて形成し、最も表側の通気路は、切れ込みであり、残りの通気路は、穴であり、各宇宙機用断熱シートに形成された通気路が一致しないよう宇宙機用断熱シートを重ね合わせることを特徴とする。
【００１６】
この発明は、宇宙機の断熱方法において、通気路は、切れ込み又は中空の穴で形成されたことを特徴とする。
【００１７】
この発明は、宇宙機の断熱方法において、切れ込みは放射状の切れ込みであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１の宇宙機用多層断熱シートは、当該断熱シートの表側から裏側へ貫通して形成される通気路を、放射状の切れ込みの一つとして例えば十字状の切れ込みで形成した形態を示すもので、これを図１に基づいて説明する。図１は宇宙機２の全部を覆う宇宙機用多層断熱シート１０の一部を示した斜視図である。
【００１９】
図１において、１０は本発明に係る宇宙機用多層断熱シートである（以下、断熱シートともいう）。この断熱シート１０は、基本的には従来の宇宙機用多層断熱シート１と同様の多層構造をしているが、断熱シート１０に包まれた内部の空気(内部空気)を外部側(宇宙空間３）へ導き出す通気路が、断熱シート１０の表側から裏側へ、即ち外部側から内部側へ貫通するよう形成された切れ込み１１で形成されている。即ち、断熱シート１０を構成する各層４，５毎に形成された切れ込みが（１１）が断熱シートの厚さ方向に一致するよう重なり合わされた構成とされている。尚、図示の形態では、針穴６と共に形成されているが、針穴６に代えて切れ込み１１のみを配設してもよい。
【００２０】
この形態１に示す切れ込み１１は、二本の直線が交差する形状即ち十字状に形成されているが、一本の直線による形状の切れ込み即ち一字状であってもよいし(非図示)、３本以上の直線が放射状に展開する形状の切れ込みであってもよい(非図示)。尚、十字状は４本の直線からなる放射状でもある。
【００２１】
上記のような形状の切れ込み１１を通気路として設けることにより、断熱シート１０で覆われた内部空気の膨張圧に応じて切り込み１１が割れて内部空気を通過させるので、内部側に発生する内部空気の膨張量に応じて、柔軟に内部空気を逃がすことができる。
又、内部空気が急膨張、或いは、計算を越えた量発生するようなことがあっても、従来の針穴６のみによる通気路に比べて、より柔軟に対応することができる。
【００２２】
しかも、従来の針穴６と異なり、内部空気の膨張圧が作用しない場合には、断熱ネット５（図６）等の弾性素材が持つ弾性によって切り込み口１１が割れずに、閉じた状態のままとなるから、外部側からの余計な熱入力を効率よく防ぐことができる。尚、内部空気が通過して内圧が下がると、層構成部材４，５自体の持つ弾性によって切れ込み１１が閉じる。
【００２３】
又、切れ込み１１が、図示のような十字状である場合には、内部空気の膨張圧に応じて、中央の交点が閉じた状態から四角形状に自在に拡開するので、一字状の切り込みに比べると通気性能を高くすることができる。
【００２４】
又、切れ込み１１が十字状以外の放射状である場合(非図示)には、放射状に形成される線の数にもよるが、例えば、３本では三角形状に、四本では上記の十字状と同様に四角形状に、更に５本を越えて数が増える程円形に、それぞれ、内部空気の膨張圧に応じて、中央の交点が閉じた状態から自在に拡開するので、更に一段と通気性能を高くすることができる。
【００２５】
以上のように、この形態１によれば、宇宙へ打ち上げられた後、気圧変化によって、内部空気が膨張しても、膨張圧に応じて通気路としての切れ込み１１が自在に拡開するので、宇宙機用多層断熱シート１０の破れや剥がれを等の破損を防止することができる。
又、内部空気が逃げる場合以外には通気路の切り込み１１が割れずに閉じた状態となるので、外部からの余計な熱入力を効率よく防ぐことができる。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、従来と同様に、通気路（１１）が内部側から外部側に直線的に貫通して形成されているのに対し、この実施の形態２では、通気路を直線的には貫通させないで、断熱シート１０を構成する層と層との間の層間間隙を連通路として利用して通気路を構成したものである。
これは、断熱シート１０の多層構造（層構成部材４及び５）が、例えば、服を重ね着するように重ねられているために、層（４）と層（５）或いは層（４）との層構成部材間に通気可能な層間間隙４５（数ミクロン程度）が生じている点に着目して成されたものである。以下、これを図２に基づいて説明する。図２は構成の概要を示す説明図である。
【００２７】
この形態２では、断熱シート１０の表側(外部側)と裏側(内部側)とから、それぞれ当該断熱シート１０を貫通する方向に形成される一対の通気路を、各々反対側にそのまま貫通させないで、互いの通気路を任意の層間間隙４５を介して連通させた構成としている。以下、表側からの通気路を表側通気路１１Ａ、裏側からの通気路を裏側通気路１１Ｂともいう。
【００２８】
この一対を成す両通気路(表側通１１Ａと裏側通気路１１Ｂ）は、直接連通しないように、表側と裏側とでの形成位置がずらされており、しかも、両通気路１１Ａ，１１Ｂの長さが、当該断熱シート１０内の幾つかの層間間隙４５のうち、少なくとも何れか１つに達するよう形成し、これら一対の通気路を当該層間間隙４５を介して連通させて通気可能としているので、内部空気は、裏側通気路１１Ｂから当該層間間隙４５を経て，最寄りに形成されている表側通気路１１Ａから外部に逃けることができる。
【００２９】
更に説明すると、裏側通気路１１Ｂから侵入した内部空気は、当該裏側通気路１１Ｂが形成されている長さ即ち深さに達すると、層間間隙４５を形成する層（４）に到って直進不能となり、当該層間間隙４５において面的に拡散しようとするが、当該層間間隙４５に達している最寄りの表側通気路１１Ａを経て、外部即ち表側へ逃げることになる。
この場合、表側や裏側通気路１１Ａ、１１Ｂを、各々、上記実施の形態１で説明した同様の切れ込み１１とすることによって、この形態２においても、上記実施の形態１と同様の作用効果を発揮させることができる。
又、この形態２では、上記実施の形態１に比べて、通気路が直線的に貫通形成されていないので、外部からの余計な熱入力をより効率的に防ぐことができる。
【００３０】
又、この実施の形態２の表側及び裏側通気路１１Ａ、１１Ｂは、何れも、上記実施の形態１と異なり多層断熱シート１０を直線的に貫通しない非貫通穴であるから、両通気路１１Ａ、１１Ｂを単なる穴、例えば、中空になるように刳り貫かれた穴として形成してももよい。
図２においては、裏側通気路１１Ｂにこの中空の穴１２が通気路として形成されている。通気路をこのような穴１２として形成すると、切り込み１１に比べて、通気性能を格段に高めることができる。
他方、仮に、裏側通気路１１Ａを中空の穴１２としても(図２)、当該表側通気路１１Ａから侵入する熱入力は、表側通気路１１Ａの最深部に位置する層（４）に当り、当該層（４）から裏側に到るまでの層（４）によってその侵入が効率よく阻止される。
【００３１】
これを具体的に説明する。
例えば、断熱シート１０が、その表側から裏側にかけて第１層の箔或いは膜状の層（４）から第１０層の同じく箔或いは膜状の層（４）まで、１０枚の層からなる場合において、表側通気路１１Ａが第１層（４）から第４層（４）まで形成され、裏側通気路１１Ｂが第１０層（４）から第５層（５）までに形成されている場合には、第４層（４）と第５層（５）との間の１つの層間間隙４５だけで、両通気路１１Ａ，１１Ｂが連通される。
【００３２】
又、この形態２においては、表側や裏側通気路１１Ａ、１１Ｂの長さは、任意の複数の層間間隙４５において行き違うように形成されてもよい。
上記例と同様に、断熱シート１０が、その表側から裏側にかけて第１層の箔或いは膜状の層（４）から第１０層の同じく箔或いは膜状の層（４）まで、１０枚の層からなる場合について、以下に説明する。
【００３３】
表側通気路１１Ａと裏側通気路１１Ｂとを行き違いに形成した場合とは、例えば、表側通気路１１Ａを第１層（４）から第６層（４）まで形成し、裏側通気路１１Ｂを第１０層（４）から第４層（４）まで形成した場合であり、この場合では、第４層（４）から第６層（４）までの間における複数（この場合２つ）の層間間隙４５、４５を介して、両通気路１１Ａ、１１Ｂが連通される。
このように、表側通気路１１Ａと裏側通気路１１Ｂとで共有できる通気可能な層間間隙４５の数を増すほど、通気性能は高まる。
【００３４】
この形態２では、通気路を成す一対の表側通気路１１Ａと裏側通気路１１Ｂとを、連通可能な層間間隙４５の数が増すように行き違いに形成することによって、外部から熱入力を防ぎつつ、内部空気を更に一段と効率よく外部へ放出させることができる。
【００３５】
又、この形態２における一対の通気路（表側通気路１１Ａと裏側通気路１１Ｂ）は、その一方又は双方を上記実施の形態１で説明した切れ込み１１にて形成されてもよいし、その一方又は双方を例えば中空の穴１２として形成してもよいし、更に、その一方は切れ込み１１であり、他方の通気路は同様に中空の穴１２としてもよい。図２では、表側通気路１１Ａを切れ込み１１で、裏側通気路１１Ｂを中空の穴１２，１２で形成している。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態３は、宇宙機の全部又は一部を、複数枚の宇宙機用多層断熱シートで重ねて覆う宇宙機の断熱方法である。これを図３及び図４に基づいて説明する。図３及び図４は何れも宇宙機２の一部において、断熱シート１０を２枚重ねて覆う例をそれぞれ示した説明図である。
【００３７】
図３において、２枚の断熱シート１０，１０を上下に重ねて宇宙機２を覆う場合には、各断熱シート１０、１０に適宜形状の通気路を貫通させて形成しておき、重ね合わされる状態において、両断熱シート１０，１０に各々形成された通気路が互いに一致しないようその位置をずらせて重ね合わせる。
このように重ね合わされた場合には、上記実施の形態２で説明した層間間隙４５と同様な間隙が重ね合わせられた重ね面に生じるので、一方の断熱シート１０の通気路としての切り込み１１が実施の形態２でいう表側通気路、又、他方の断熱シート１０の通気路としての穴１２が実施の形態２でいう裏側通気路にそれぞれ相応し、結果として、実質的には、上記実施の形態２の構成と同様とすることができ、従って、上記実施の形態２と実質的に同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
この形態３の方法を用いる場合には、使用される断熱シート１０の通気路は、如何なる断面形状であってもよい。例えば、従来に比べて通気性を格段に高めるには、上記実施の形態２で説明したような中空の穴１２を貫通して形成するのが最良である。
図３及び図４は、表側通気路１１Ａに相応する部位に十字状の切れ込み１１を形成し、裏側通気路１１Ｂに相応する部位に中空の穴１２を貫通させて形成している。
尚、図３の符号１３は重ね合わされる断熱シート１０，１０を固定させるために互いを接着させる接着テープである。
又、図４の符号１４は２重ね合わされる２枚の断熱シート１０，１０を互いに貼り合わせるため、相対する多層断熱シート１０，１０の面に縫い付けられたベルクロと呼ばれる脱着可能なテープである。
【００３９】
この実施の形態３による方法によれば、重ねられるそれぞれの断熱シート１０毎に、単純に、貫通する通気路を形成しておくだけでよいから、上記実施の形態１や形態２の場合に比べて、通気路を形成する作業が極めて簡単となる。例えば、１枚の断熱シート１０毎に、単体として通気路を形成する打ち抜き加工作業を行うだけで済む。従って、作業量を大幅に軽減することができる。
しかも、上記実施の形態１や形態２の場合と実質的には同様の作用効果を発揮させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、貫通する通気路を切り込みで形成したので、従来の針穴に比べ、圧力に応じて柔軟に内部空気を外部へ逃がすことができ、宙機用多層断熱シートの破れや剥がれ等の破損を防止することができると共に、外部からの熱入力も防止することができ、宇宙機の温度制御機能を保証することができる。
【００４１】
この発明によれば、何れも、外部からの熱入力を効率よく防止することができると共に、通気路の通気性能を一段と高めることができるので、宇宙機用多層断熱シートの破れや剥がれ等の破損を防止して、宇宙機の温度制御機能を保証することができる。
【００４２】
この発明によれば、何れも、宇宙機用多層断熱シートに通気路を貫通して形成するだけの、極めて簡単な加工作業を行うだけで、この発明と同様な作用効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の宇宙機用多層断熱シートの一部を示した斜視図である。
【図２】 実施の形態２の構成の概要を示す説明図である。
【図３】 実施の形態３の方法を示す説明図である。
【図４】 実施の形態３の別の方法を示す説明図である。
【図５】 宇宙機用多層断熱シートで宇宙機を覆った状態を示す斜視図である。
【図６】 宇宙機用多層断熱シートの多層構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 従来の宇宙機用多層断熱シート（断熱シート）、２ 宇宙機、３ 宇宙空間、４ 層構造部材(層)、５ 層構造部材（層）、１０ 本発明の宇宙機用多層断熱シート（断熱シート）１１ 切れ込み(通気路)、１１Ａ 表側通気路、１１Ｂ６ 裏側通気路、４５ 層間間隙。

Claims (6)

1. 各層間に通気可能な層間間隙を有する弾性を備えた多層構造の宇宙機用多層断熱シートにおいて、
   前記宇宙機用多層断熱シートの表側と裏側とからそれぞれ通気路を形成し、
   前記最も表側の通気路は、切れ込みであり、残りの通気路は、穴であることを特徴とする宇宙機用多層断熱シート。
2. 前記表側と裏側とからの両通気路は、直接連通しないように位置をずらして形成され、且つ、前記両通気路の長さが任意の層間間隙に達するよう形成されたことを特徴とする請求項１に記載の宇宙機用多層断熱シート。
3. 表側と裏側とからの両通気路の長さは、任意の複数の層間間隙において行き違うように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の宇宙機用多層断熱シート。
4. 切れ込みは、放射状の切れ込みであることを特徴とする請求項１に記載の宇宙機用多層断熱シート。
5. 穴は、中空の穴であることを特徴とする請求項１に記載の宇宙機用多層断熱シート。
6. 複数枚の宇宙機用断熱シートで宇宙機の全部又は一部を重ねて覆う宇宙機の断熱方法において、
   各宇宙機用断熱シートに適宜通気路を貫通させて形成し、前記最も表側の通気路は、切れ込みであり、残りの通気路は、穴であり、各宇宙機用断熱シートに形成された通気路が一致しないよう宇宙機用断熱シートを重ね合わせることを特徴とする宇宙機の断熱方法。

Images