JP6506476B2 - 人工衛星用熱交換装置、およびそのような熱交換装置を備える壁および壁組立品 - Google Patents

Description

本発明は宇宙機の分野に関する。

特に、本発明は地球静止軌道上の通信衛星の熱制御に関する。

太陽周囲の地球の公転により、静止衛星の異なる面は、１日の間および季節を通して、同一の日光量を受けない。１日の間および季節を通したこれらの温度の周期変動差と同様に、これは、衛星の面間の大きな温度差に帰着する。これらの温度差および継時的温度変化は、衛星およびそのペイロードにとってストレス要因である。

これらの温度差および温度変動を低減させるため、熱交換システムが通常導入される。これらの熱交換システムは、当該ペイロードによってもしくは太陽放射または惑星からの放射によって生成された当該熱を収集し、上記衛星の上記異なる部位間の均一性を達成するために伝導させ、最終的には放射面によって宇宙へ解放する。これらの熱交換システムは、電子装置の当該温度動作範囲が上記衛星の当該寿命を通じて、あるいは地上試験の間または上記ミッションの当該期間を通じて、確実に超えないようにする。何故なら装置の過熱および過冷却は損傷を与え、もしくはその老朽化を加速するからである。

電子装置によって放散した上記熱を解放するため、特許ＵＳ５，５０６，０３２は、ハニカムパネルを作ることを提案している。上記パネルは、上記パネルに組み込まれたヒートパイプの第一のネットワークおよび上記パネル上にマウントされたヒートパイプの第二のネットワークを備える。上記第一のネットワークの上記ヒートパイプは、ある与えられた方向へと伸長する。上記第二のネットワークの上記ヒートパイプは、上記所与の方向に垂直の方向へ伸長する。１つのネットワークから上記他方への上記熱交換は、上記ヒートパイプが交差する当該領域での熱伝導によって、保障される。

特許ＵＳ５，５０６，０３２

これらのアーキテクチャは堅牢であり、もしヒートパイプが貫通されたり内部的故障が生じたりすれば、冗長性を提供する。しかしながら、このアーキテクチャは、嵩張り、相当に大きな重量を有する。それはまた、当該電子装置および当該ラジエータ間のインターフェースの大きな数（しばしば４つから５つのインターフェース）に起因し、非効率でもある。これらのインターフェースは接触サーミスタを形成する。これは上記電子装置と上記ラジエータとの大きな温度勾配に、そして低い熱放散に帰着する。しかしながら、現行の傾向は、ますます複雑でより大きな熱量を放つ電子装置を据え付けることであり、にもかかわらず衛星壁の単位平方メートルあたりの装置の数は増加している。

本発明の目的は、様々な当該電子装置の負荷構成に対する公称動作期間、および地上や軌道上での故障モードまたは損傷後の縮退モードの間、より効率的な熱交換装置を提供することである。その装置は、上記衛星中でよりコンパクトであるのと同様に、設置するための複雑さがより少ない。

この目的を達成するため、本発明は熱交換装置に関し、当該装置は、毛細管式ヒートパイプの第一のネットワークの熱交換流体と毛細管式ヒートパイプの第二のネットワークの熱交換流体との間で熱交換をもたらすための熱交換装置であって、少なくとも第一のチャネルと第二のチャネルが有り互いに独立な固体ブロックを備え、各チャネルは毛細管式内部構造を有しており、上記第一のチャネルは上記第一のネットワークの毛細管式ヒートパイプへと接続することを意図された少なくとも１つの開口部を有しており、上記第二のチャネルは上記第二のネットワークの毛細管式ヒートパイプへと接続することを意図された少なくとも１つの開口部を有しており、上記第一のチャネルは、上記第二のチャネル部分の近傍に位置する部分を有し、上記熱交換装置が上記第一のネットワークおよび上記第二のネットワークへと接続された時、上記第一のネットワークの上記熱交換流体は、上記第二のネットワークの上記熱交換流体と上述の熱交換部分を介して熱を交換できることを特徴とする、熱交換装置である。

有利なことに、この熱交換装置は、当該関連する材料の当該コスト、および試験のための材料リソースおよび人的リソースの当該コストもまた減少させる。

有利なことに、この熱交換装置は、打ち上げ時の上記衛星の総重量を減少させる。

有利なことに、上記熱交換装置はコンパクト、安価、そして受動式である。それは、要求される当該空間ならびに組立および解体作業設備を減少させる。それは熱収集に効率的であり、試験中または軌道上にある時に微小隕石の衝突または内部的故障によってヒートパイプを貫いて穴があけられた時、または故障の時の冗長性を提供する。

有利なことに、この熱交換装置は、衛星の上記放散装備の上記積載構成に関わらず、上記ネットワークを通して優れた温度均一性を提供する。

有利なことに、この熱交換装置は、熱的な観点からの２相構造とヒートパイプのネットワークとの当該相互接続を改善する。

有利なことに、上記装置の幅はその衛星壁における識別を容易にし、地上のオペレータによる偶発的なパンクの当該リスクを減少させる。

有利なことに、上記熱交換装置は、様々な方向で重力下の作業（地上試験）をする時により良い熱的性能を有し、それは上記装置中で複数の方向に結合された複数の独立な流体キャビティの存在に起因する。特に、この装置に起因して、上記衛星パネル中の温度勾配が減少する。結果として、当該放散された出力密度は、複数の独立なヒートパイプネットワークを有している典型的な標準アーキテクチャに比べ、より高い。

有利なことに、この熱交換装置の当該利用は、衛星壁に実装される上記ヒートパイプの数および長さの縮小を可能にし、このように、完結的かつよりコンパクトな熱的解法を提供している。作業者が単純に上記ヒートパイプを上記装置の上記開口部へ溶接するだけでよいため、この熱交換装置の利用は、組立作業および組み立てられる部品の数を単純化する。

有利なことに、この熱交換装置は、一平面中の２相構造のネットワークに対してと同等に充分動作し、例えば、同一の衛星壁において、または熱的に接続している垂直の壁などの異なる平面間などが挙げられる。

有利なことに、上記熱交換装置の異なる実施形態の製造は、標準化される事が出来る。これらの異なる実施形態は、標準的装置の一群を定義しても良く、それらの一群は総称的に利用されることが出来、またはネットワーク全体としての要求に応じて結合されることが出来る。

有利なことに、本発明の上記熱交換装置を、電子装置の下に搭載することが出来、上記ヒートパイプに垂直な方向へ上記熱輸送が生じ、その効率を上昇させる。加えて、上記熱交換装置の当該寸法は上記装置の当該寸法に適している。

特定の実施形態に係る上記熱交換装置は、下記の特徴の１つ以上を備える。
-上記第一のチャネルおよび上記第二のチャネルがそれぞれ少なくとも１つの、閉末端を有しているサイドチャネルを備え、上記第一のチャネルの少なくとも１つの前述のサイドチャネルが、平行して、かつ前述の上記第二のサイドチャネルの少なくとも１つのサイドチャネルに隣接して伸長しており、前述のサイドチャネルが前述の熱交換部分である。
-前述のサイドチャネルの少なくとも１つは各チャネルに垂直に伸長している。
-前述のサイドチャネルの少なくとも１つは各チャネル部分に対し鋭角（α）をなす方向に伸長している。
-上記第一のチャネルおよび上記第二のチャネは、上記第一のネットワークの、および上記第二のネットワークのそれぞれの別の毛細管式ヒートパイプへ接続されることを意図された付加的開口部を備える。
-前述の開口部は前述の固体ブロックの第一の面上に位置し、かつ前述の付加的開口部は前述の固体ブロックの第二の面上に位置し、前述の第一の面は前述の第二の面に垂直である。
-前述の開口部は前述の剛体の第一の面上に位置し、かつ前述の付加的開口部は前述の剛体の第二の面上に位置し、前述の第一の面が前述の第二の面と実質的に平行である。
-上記第一のチャネルの前述の熱交換部分は、上記第二のチャネルの前述の熱交換部分から、１ミリメートルから３ミリメートルの距離をとって位置する。
-前述の固体ブロックは人工衛星のパネルへ固定される事を意図された座面を備え、かつ上記第一のチャネルおよび第二のチャネルは同一の平面に配置されており、前述の平面は前述の座面へ平行である。
-前述の固体ブロックは人工衛星のパネルへ固定される事を意図された座面を備え、かつ上記第一のチャネルおよび第二のチャネルは２つの分離した平面に配置されており、前述の平面は前述の座面へ平行である。
-上記第一のチャネルおよび第二のチャネルはギリシャ風パターン、鋸歯パターンおよびギザギザ線パターンのうちの１つのパターンを形成する一般的な形状を有し、前述の第一のチャネルの少なくとも一部および前述の第二のチャネルの少なくとも一部は前述の熱交換部分である。
-上記第一のチャネルは前後軸（Ａ―Ａ）および前後軸（Ａ―Ａ）に垂直な方向へ伸長する第一の空洞を備え、かつ上記第二のチャネルは前後軸（Ｂ−Ｂ）および前後軸（Ｂ−Ｂ）に垂直な方向へ伸長する第二の空洞を備え、前述の第一の空洞および第二の空洞は前述の熱交換部分である。
-前述の固体ブロックは人工衛星のパネルへ固定される事を意図された座面を備え、上記第一のチャネルおよび第二のチャネルはそれぞれ、第一の空洞および第二の空洞を備えており、各々の空洞は前述の座面へ平行な平面で伸長し前述の第一の空洞および第二の空洞は前述の熱交換部分である。
-各チャネルはヒートパイプへの接続を意図された単一の開口部を有する。

本発明はまた人工衛星への据え付けを意図された壁にも関し、前述の壁は支持パネル、前述の支持パネルによって支持された毛細管式ヒートパイプの第一のネットワーク、および前述の支持パネルによって支持された毛細管式ヒートパイプの第二のネットワークを備えており、前述の支持パネルによって支持された少なくとも一つの熱交換装置を備え、各チャネルは外部への２つの開口部を有し、上記熱交換装置の上記第一のチャネルは上記第一のネットワークの毛細管式ヒートパイプへ接続されており、上記熱交換装置の上記第二のチャネルは上記第一のネットワークの毛細管式ヒートパイプへ接続されていることを特徴とする。

特定の実施形態によれば、上記壁は下記のうち１つ以上の特徴を有している。
-上記壁は前述の支持パネルへ固定された少なくとも１つの電子装置を備え、前述の熱交換装置と直接的または間接的に熱接触している。
-上記壁はアングル材をさらに備え、かつ上記第一のネットワークの上記毛細管式ヒートパイプは櫛形構成を形成するように前述のアングル材へ固定されている。
-上記壁はアングル材をさらに備え、かつ上記第一のネットワークの上記毛細管式ヒートパイプはＳ字形構成を形成するように前述のアングル材へ固定されている。
-上記壁はアングル材をさらに備え、かつ上記第一のネットワークの上記毛細管式ヒートパイプはマトリクス形構造を、換言すればグリッドを形成するように前述のアングル材へ固定されている。

最後に、本発明はまた組立品にも関する。当該組立品は人工衛星での据え付けを意図された第一の壁および第二の壁の組立品であって、上記第一の壁は第一のパネルおよび少なくとも１つの毛細管式ヒートパイプの第一のネットワークを備え、上記第二の壁は第二のパネルおよび少なくとも１つの毛細管式ヒートパイプの第二のネットワークを備え、前述の組立品は、前述の第一のパネルおよび第二のパネルとの間で支持され、上記で言及された特徴、つまり前述の開口部が前述の固体ブロックの第一の面上に位置し、かつ前述の付加的開口部が前述の固体ブロックの第二の面上に位置し、前述の第一の面は前述の第二の面に垂直である熱交換装置という特徴をさらに備える、組立品である。

本発明は、下記の詳細な説明の読解によってより良く理解される。下記の詳細な説明および図面の参照は例としてのみ提供される。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、熱交換装置の斜視図である。 図２は、図１に図示された上記装置の、図１に図示された横断面における断面図である。 図３は、図１に図示された上記装置の、図１に図示された垂直断面における断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る２つの上記熱交換装置の実施例の断面図であり、上記断面は図２の切断面と同一の横断面である。 図５Ａは、本発明の第２の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図５Ｂは、本発明の第３の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図６Ａは、本発明の第４の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図６Ｂは、本発明の第５の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図７は、本発明の第６の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図８は、本発明の第７の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図９は、本発明の第８の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図１０は、本発明の第９の実施形態に係る上記熱交換装置の斜視図である。 図１１は、図１０に示す上記熱交換装置の断面図である。 図１２は、図１０に示す上記熱交換装置の断面図である。 図１３は、図１０に示す上記熱交換装置の断面図である。 図１４は、本発明の第９の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図１５は、本発明の第１１の実施形態の、図２に示した断面に相当する横断面を示している。 図１６は、本発明の第１２の実施形態に係る上記熱交換装置の斜視図である。 図１７は、本発明の熱交換装置を備える人工衛星の壁の前面図である。 図１８は、本発明の熱交換装置を備える人工衛星の壁の前面図である。 図１９は、本発明に係る組立品の斜視図である。

以下の記載中、用語「上部」「底部」「下側」および「上側」は、本発明の熱交換装置が図１中のように配置されたときに関して定義され、決して制限するものではない。

図１から３を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る熱交換装置２は、好ましくは平坦な平行六面体の形状または同様のものを有する、固体ブロック４からなる。

固体ブロック４は、上側メイン面６、下側メイン面８、前面１０、後面１２、および２つの側面１４、１６を備える。

熱交換装置２の上側メイン面６および／またはその下側メイン面８は、人工衛星のパネルへ、またはパネルの内部へ（例えばハニカムパネルの内側へ）の固定を意図された面を持つ。これらの面は、１つまたはより多くの電子装置と、または別の熱交換装置２と、直接的にまたは間接的に接することを意図されている。これらの面は、熱交換装置２の基礎板を構成する。

剛体ブロック４は第一の直線状チャネル２０および第二の直線状チャネル３０によって横切られ、各々は前面１０に形成された開口部２２、３２、および後面１２に形成された付加的開口部２４、３４へ導く。

第一のチャネルの開口部２２は、図２中の点線に代表される、毛細式ヒートパイプの第一のネットワーク２６の毛細式ヒートパイプ２５への接続を意図されている。第一のチャネルの付加的な開口部２４は、ヒートパイプの第一のネットワークの別の毛細式ヒートパイプ２７への接続を意図されている。

同様に、第二のチャネルの開口部３２は、図２中の点線に代表される、毛細式ヒートパイプの第二のネットワーク３６の毛細式ヒートパイプ３５への接続を意図されている。第一のチャネルの付加的な開口部３４は、ヒートパイプの第一のネットワークの別の毛細式ヒートパイプ３７への接続を意図されている。

第一のチャネル２０および第二のチャネル３０は各々、概要として破線によって代表された毛細式構造１８で提供された内部壁１７を有する。この毛細式構造１８は、例えば、金属粉のレーザーを用いた加熱によって形成された格子状である。

代替的には、上記毛細管式構造１８は、メッシュ、多孔性構造、または軸溝として実装されてもよい。

第一のチャネル２０は、前後軸Ａ−Ａを有する。第二のチャネル３０は、軸Ａ−Ａに平行な前後軸Ｂ−Ｂを有する。

第一のチャネル２０は、サイドチャネル２８を有し、サイドチャネル２８は閉口２９を有する。上記サイドチャネル２８は、上記第一のチャネル２０の上記軸Ａ−Ａと直角に、上記第二のチャネル３０の方向へ、伸長する。

同様に、上記第二のチャネル３０もまた、サイドチャネル３８を有し、サイドチャネル３８は閉口３９を有する。上記サイドチャネル２８は、上記第二のチャネル３０の上記軸Ｂ−Ｂと直角に、上記第一のチャネル２０の方向へ、伸長する。

上記第一のチャネルの上記サイドチャネル２８および上記第二のチャネルの上記サイドチャネル３８は、お互いに、互い違いに位置する。このように、（上記前面１０および後面１２にもっとも近い）当該端部にある上記サイドチャネル２８、３８は別として、上記第一のチャネルのそれぞれのサイドチャネル２８は、２つのサイドチャネル３８の間に位置し、逆も同様である。上記第一のチャネルのそれぞれのサイドチャネル２８は、上記第二のチャネルのサイドチャネル３８の近傍にある。より特定的には、上記第一のチャネルのそれぞれのサイドチャネル２８は、上記第二のチャネルのサイドチャネル３８に対し、１ｍｍから３ｍｍまでの適切な距離を置いて位置する。この実施形態では、上記第一のチャネルのそれぞれのサイドチャネル２８は上記第二のチャネルのサイドチャネル３８に平行して伸長する。上記熱交換装置２が、ヒートパイプの上記第一のネットワーク２６およびヒートパイプの上記第二のネットワーク３６へ接続されたとき、互いに近接して配置されたこれらのサイドチャネルは、上記第一のネットワーク２６に入れられた上記熱交換流体から、上記第二のネットワーク３６に入れられた上記熱交換流体への、上記の熱輸送をさせる。これらのサイドチャネル２８、３８は、別のネットワークのチャネル部と熱を交換できる１つのネットワークのチャネル部を、構成する。これらの熱交換は上記２つのネットワークの上記温度を出力すると同時に、上記熱輸送機能および除去機能の冗長性を保障する。例えばヒートパイプを貫いて穴が開けられるなどのヒートパイプネットワークの故障の場合には、ヒートパイプの上記他のネットワークがこの機能を提供することができる。

上記サイドチャネル２８、３８の当該長さおよび数は、可変であり、上記衛星ミッションの当該要求への最良のレスポンスを提供する。

上記熱交換装置２は、好ましくは、均一な熱導性を確保するため、均質な材料でできており、この材料は高い熱伝導性を有している。例えばそれはアルミニウム合金製で、例えばＡｌＳｉ１０ｍｇのようなものである。この場合、熱交換装置は付加的レイヤー製造プロセスによって、製造される。

代替的には、上記熱交換装置２は、上記装置の異なる領域へ異なる性質を与えるために、複数の材料でできていてもよい。例えば、上記熱交換装置２はその内部に対して第一の材料を含み、そのベースプレートを構成するであろう上記の面、つまりその上側メイン面６もしくはその下側メイン面８に対して別の材料を含んでもよい。

図４は、上記第１の実施形態に係る２つの熱交換装置２、４０の実装例を図示しており、ヒートパイプ２６，３６，４６という３つのネットワークの間で熱輸送を可能にしている。この例では、上記第一のネットワーク２６の上記ヒートパイプ２５および２７は、それぞれ、第一の装置２の上記第一のチャネルの上記開口部２２および上記付加的な開口部２４に溶接されている。上記第二のネットワーク３６の上記ヒートパイプ３５および３７は、上記第一の装置の第二のチャネルの上記開口部３２および上記付加的な開口部３４に溶接されている。上記第二のネットワークのヒートパイプ３７は、上記第二の装置４０の上記第一のチャネルの上記開口部２２へ溶接されている。ヒートパイプ４２は、上記第二の装置４０の第一のチャネルの上記付加的な開口部２４へ溶接されている。第三のネットワーク４６のヒートパイプ４４および４８は、それぞれ、上記開口部３２および上記第二の装置の上記付加的な開口部３４へ溶接されている。

上記第一の熱交換装置２は、上記第一のネットワーク２６と第二のネットワーク３６との間で熱輸送を行う。上記第二の熱交換装置４０は、上記第二のネットワーク３６と上記第三のネットワーク４６との間で熱輸送を行う。本発明によれば上記熱交換装置２、４０は、ヒートパイプ２６，３６，４６という上記３つのネットワークを通して、非常に優れた熱的均一性を提供する。

図５から１６は、上記熱交換装置の異なる実施形態を示す。本発明の上記第１の実施形態に係るこれらの様々な実施形態は、上記熱交換装置２の上記要素に一致または類似の要素を備える。上記第１の実施形態に係るこれらの一致または類似の要素は、同等のリファレンスを上記熱交換装置２の記載中に備え、再びは記載されない。これらの実施形態のそれぞれに対し、特有の特徴のみが、下記に記載される。

図５Ａに示すように、第２の実施形態に係る熱交換装置５０の第一のチャネル２０および第二のチャネル３０は、単一の開口部５２、５４を上記前面１０に備える。そのような熱交換装置５０は上記第一のネットワークの単一のヒートパイプ２５および上記第二のネットワークの単一のヒートパイプ３５へと接続されるよう意図されている。それは、上記第一のネットワーク２６および第二のネットワーク３６の末端における接続に対して適している。この第２の実施形態は、図４に示される第１の実施形態に加えて、上記第一のネットワーク２６および第三のネットワーク４６において接続されながら利用されてもよい。

図５Ｂを参照に、第３の実施形態に係る熱交換装置５６の上記第一のチャネル２０は、上記第一のチャネルに最も近いサイド面１６に上記ラテラル開口部５７の１つを、さらに備える。各ラテラル開口部５７は、上記第一のネットワーク２６のラテラル毛細管式ヒートパイプ２５に接続されるよう意図されている。同様に、上記装置５６の上記第二のチャネル３０は、当該逆側のサイド面１４に、ラテラル開口部５８を備える。これらの各ラテラル開口部５８は、第二のネットワーク３６のラテラル毛細管式ヒートパイプ３５に接続されるように意図されている。

有利なことには、この実施形態は、同一の平面に配置された２つの冗長的ネットワークが実装されることを可能にする。この熱交換装置の当該高さは小さい。上記２つのネットワークの当該熱交換流体と、当該放散性装置との間の当該距離は、減少する。結果として、上記２つのネットワーク間での当該交換中の熱損失が、より少なくなる。これは、当該パネルからのより良い熱放散に帰着する。

この実施形態に係る上記第一のおよび第二のネットワークは、グリッド形を有している。代替的には、星形構成もまた考慮される。

図６Ａを参照に、第４の実施形態に係る熱交換装置６０は、それぞれ互いに平行な軸Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、およびＣ−Ｃを有する、第一のチャネル２０、第二のチャネル３０、および第三のチャネル６２を備える。上記第一のチャネル２０および第二のチャネル３０は、上記第三のチャネル６２の両側に位置する。それらはそれぞれ第一のチャネル２０の当該形状および上記第１の実施形態に係る上記装置２の第二のチャネル３０に一致する形状を有している。

上記第三のチャネル６２はサイドチャネル６３、６４を有し、それらは互い違いに軸Ｃ―Ｃのそれぞれの側へ次々に伸長している。上記第三のチャネルの各サイドチャネル６３のうちのいくつかは、上記第一のチャネルの上記サイドチャネル２８へ平行に、かつ近接して、伸長している。上記第三のチャネルの他のサイドチャネル６４は、上記第二のチャネルの上記サイドチャネル３８へ平行に、かつ近接して、伸長している。

上記第三のチャネルは、第三のネットワーク４６の上記ヒートパイプ４２、４８への接続のために提供された開口部６５および追加的開口部６６を有している。有利なことに、この第３の実施形態は、流体中での連絡が無い３つの毛細管式ヒートパイプのネットワーク間での熱交換を提供する。

図６Ｂを参照に、第５の実施形態に係る熱交換装置６８は、上記第４の実施形態に係る上記熱交換装置６０に相当する。但し、それが上記第一のチャネルに最も近接した上記側面１６中にラテラル開口部５７をさらに備えるということを除く。上記側面オープニング５７は、上記第一のネットワーク２６の側面側毛細管式ヒートパイプ２５への接続を意図されている。同様に、上記装置６８の上記第二のチャネル３０は、上記の反対側の側面１４中にラテラル開口部５８を備える。

この第５の実施形態は上記第３の実施形態と同様の利点を提供する。

図７を参照に、第６の実施形態に係る熱交換装置６９は、上記第１の実施形態に係る上記熱交換装置と一致する。但し、上記サイドチャネル２８および３８がそれぞれ、上記第一のチャネル２０および第二のチャネル３０から角度付きの腕として伸長することを除く。特に、上記サイドチャネル２８は、図７に図示した例示的実施形態中の第一のチャネルの右部分と、鋭角αをなす。同様に、上記第二のチャネル３０の上記サイドチャネル３８は、図７に図示した例示的実施形態中の第二のチャネルの左部分と、同一の鋭角αをなす。第１の実施形態と同様に、上記サイドチャネル２８および３８は、互いに平行かつ近接して伸長する。代替的には、上記角度付きの腕形状は円弧形に置換されても良い。

図８に図示する、第７の実施形態に係る熱交換装置７０では、上記第一のチャネル２０および第二のチャネル３０は直線ではなく、サイドチャネル２８，３８を有さない。この実施形態では、上記第一のチャネル２０および第二のチャネル３０は不定ギリシャ風キーパターンまたは不定鋸歯パターンという一般的な形状を有する。上記第一のチャネルの部分７２は上記第二のチャネル３０の部分７４の近傍に位置する。上記熱交換装置７０の上記部分７２を横切って通過する上記第一のネットワーク２６の上記熱交換流体は、上記第二のチャネル３０の上記部分７４を横切って通過する熱交換流体と、熱交換する。これらの隣接したチャネル部分７２および７４は、本特許出願において、熱交換部分と呼ばれる。この実施形態の理解を促進するため、上記第一チャネルの上記部分７２および上記第二のチャネルの上記部分７４は図８中で陰影部にされている。

図９に示す第８の実施形態に係る熱交換装置７６では、上記第一のチャネル２０および上記第二のチャネル３０は直線ではなく、サイドチャネル２８，３８を有さない。この実施形態では、上記第一のチャネル２０および第二のチャネル３０はギザギザ線という一般的形状を有する。上記第一のチャネルの部分７２は上記第二のチャネル３０の部分７４の近傍に位置する。上記熱交換装置７０の上記部分７２を横切って通過する上記第一のネットワーク２６の上記熱交換流体は、上記第二のチャネル３０の上記部分７４を横切って通過する上記熱交換流体と、熱交換する。

図１０から図１３を参照し、第９の実施形態に係る熱交換装置７７は、上記第１の実施形態に係る上記熱交換装置２よりも高さが高い。熱交換装置７７では、上記第一のチャネル２０は側面１４から側面１６までを横切って伸長する。チャネル２０は２つのサイドチャネル２８を有し、サイドチャネル２８は上記第一のチャネルの各サイドへ伸長している。上記サイドチャネル２８および第一のチャネル２０は、上記メイン面６，８と平行に、第一の平面中に伸長する。上記第二のチャネル３０は、上記前面１０から上記後面１２までの、前後軸方向に延びる。それは２つのサイドチャネル３８を有し、サイドチャネルは上記第二のチャネルの各サイドへと伸長している。上記サイドチャネル３８および上記第二のチャネル３０は、上記メイン面６，８と平行な第二の平面中で伸長する。第一の平面は上記第二の平面の上側に位置する。上記第二のチャネルの上記サイドチャネル３８は、図１３の断面図中に示すように上記第一のチャネル２０の上側で伸長している。動作期間の間、上記サイドチャネル３８中に含まれる上記熱交換流体は、上記第一のチャネル２０中に含まれる上記熱交換流体と熱交換が可能である。同様に、上記第一のチャネルの上記サイドチャネル２８は上記第二のチャネルの上側で伸長し上記サイドチャネル２８中に含まれる上記熱交換流体は、上記第二のチャネル３０を通じて通過する上記流体と熱交換が可能である。

有利なことに、上記第９の実施形態に係る上記熱交換装置７７は、異なる平面に位置するヒートパイプの２つのネットワーク間で熱を交換させる。

図１４を参照に、第１０の実施形態に係る熱交換装置７８は上記第１の実施形態に係る上記熱交換装置２と一致する。但し、上記第一チャネル２０の上記サイドチャネル２８および上記第のチャネル３０の上記サイドチャネルがそれぞれ、第一のキャビティ８０および第二のキャビティ８２によって置換されていることを除く。上記キャビティはそれぞれ上記第一のチャネル２０の上記軸Ａ―Ａと上記第二のチャネル３０の上記軸Ｂ―Ｂ垂直な方向へと伸長する。

上記キャビティ８０および８２はそれぞれ、チャネル２０およびチャネル３０の拡幅部をなす。上記第一のキャビティ８０は上記第のキャビティ８２へ向かって伸長する。同様に、上記第二のキャビティ８２は上記第一のキャビティ８０へ向かって伸長する。上記第一のキャビティの底部８４は、上記第二のキャビティの底部８６の近傍に位置し、上記第一のキャビティ中に含まれる上記熱交換流体は、上記第二のキャビティ中に含まれる上記熱交換流体と熱交換が可能である。このように、上記第一のキャビティ８０および第二のキャビティ８２は、本発明の特許願書で定義されるように熱交換部分を形成する。

図１５を参照に、第１１の実施形態に係る熱交換装置８８は上記第１の実施形態に係る上記熱交換装置２と一致するが但し、次の２点の特徴を除く。先ず１点目に、上記第１１の実施形態に係る上記熱交換装置８８は、高さがより大きく、上記第一のチャネル２０は上記第二のチャネル３０とは異なる平面に伸長している。次に、上記第一のチャネル２０の上記サイドチャネル２８および上記第のチャネル３０の上記サイドチャネルはそれぞれ第一のキャビティ８０および第二のキャビティ８２によって置換されており、それらキャビティはそれぞれ上記第一のチャネル２０上記軸Ａ―Ａと上記第二チャネル３０の上記軸Ｂ―Ｂに垂直な方向へ伸長する点である。上記第一のキャビティ８０および第二のキャビティ８２は上記上側メイン面６と平行に伸長している。

上記第一のキャビティ８０は、上記第二のキャビティ８２の上方に位置する。上記第一のネットワーク２６の上記熱交換流体と上記第二のネットワーク３６の上記熱交換流体との間の当該熱交換は、上記第一のキャビティ８０および上記第二のキャビティ８２によって生じる。

図１６を参照に、第１２の実施形態に係る熱交換装置９０は、上記第１の実施形態に係る上記熱交換装置２と一致するが但し、上記第一のチャネルの上記付加的開口部２４および上記第二のチャネルの付加的開口部３４が上記熱交換装置９０の上記上側メイン面６に形成される事を除く。有利なことに、そのような熱交換装置はまた、互いに垂直に伸長する２つのヒートパイプの接続をも可能にする。この熱交換装置９０は、例えば、地球と反対側に向かう壁と人工衛星の北側壁とによって形成された角部に、配置されてもよい。この場合、上記第一のチャネルの開口部２２および上記第二のチャネルの開口部３２は、上記反向壁面へ固定されたヒートパイプに接続される。上記第一のチャネルの開口部２４および上記第二のチャネルの開口部３４は、上記北側壁面に固定されたヒートパイプへ接続される。

電子装置の位置、それらの間の間隔、およびそれらの放散表面積に依存して、複数の上記記載の熱交換装置を組み合わせ、ヒートパイプを異なるやり方で結合させることが可能である。

図１７を参照し、本発明は人工衛星中での据付に対して適合した壁面９２に関する。本発明に係るこの壁面９２は、第一のネットワーク２６の毛細管式ヒートパイプ２５，２７を支える支持パネル９４、第二のネットワーク３６の毛細管式ヒートパイプ３５，３７、および５つの熱交換装置９８からなり、上記２つの熱交換流体の間での熱交換を容易にする。

ヒートパイプの上記第一のネットワーク２６の熱交換流体は、ヒートパイプの上記第二のネットワーク３６の熱交換流体と、流体中で連絡してはいない。

各ネットワーク中に含まれる熱交換流体は、典型的にはアンモニアである。代替的には例えば、エタノールやメタノールからなる。

ここに示した本実施形態に係る上記第一のネットワーク２６の上記毛細管式ヒートパイプは、毛細管ノード９６に次々に付けられ、一般的なＳ字形状を形成する。同様に上記第二のネットワーク３６の上記毛細管式ヒートパイプは毛細管ノード９６に次々に付けられ、一般的なＳ字形状を形成する。

上記毛細管ノード９６は、例えば、ＡｌＳｉ１０ｍｇのようなアルミニウム合金製であり、付加的な製作プロセスによる。

この実施形態では、上記毛細管ノード９６はＬ字形状を有する。代替的には、これらのＬ字形毛細管ノードは、Ｌ字形チャネルを内包する熱交換装置に置換されても良い。上記毛細管ノード９６および上記熱交換装置は、そこに付けられた当該２つのヒートパイプの間に角度をつけることを可能にし、本発明の意味においてアングル材として参照されている。

上記図の右下に示された当該熱交換装置９８のみが詳細に記述されるであろう。この熱交換装置９８は、第一のチャネル、第二のチャネル、および第三のチャネルを備える。

上記第一のチャネルは開口部２２へと、そして付加的開口部２４へと通じる。上記第一のネットワーク２６の毛細管式ヒートパイプ２５は、接着または溶接のような組み立て方法によって開口部２２へ固定されている。上記第一のネットワーク２６の毛細管式ヒートパイプ２７は、付加的開口部２４へ固定されている。

上記第二のチャネルは付加的開口部３２および付加的開口部３４へと通じる。上記第二のネットワーク３６の毛細管式ヒートパイプ３５は開口部３２に固定されている。上記第二のネットワーク３６の毛細管式ヒートパイプ３７は、付加的開口部３４に固定されている。

第三のチャネルは上記第一のネットワーク２６の毛細管式ヒートパイプへ接続された２つの開口部へ通じている。

図１８に示す実施形態の変形例では、上記第一のネットワーク２６および第二のネットワーク３６の毛細管式ヒートパイプは、壁面１０４に据え付けられ、次々に毛細管ノード９６へ固定されており、各々が一般的な櫛形を提供している。この実施形態では、いくつかの毛細管ノード９６はＴ字形状を有する。

当該壁面９２は電子装置１０３をさらに備える。例えば、図１７では電子装置１０３に代表され、２つのネットワークの毛細管式チャネル上に配置されている。他の代表としては、電子装置１０３が熱交換装置９８上に直接接触して据え付けられているものに代表される。

他の変形例（図示しない）では、上記第一のおよび／または第二のネットワークの上記毛細管式ヒートパイプは、互いに毛細管ノード９６へ固定され、一般的なグリッド形状を形成する。この実施形態を実装するため、星形形状を有しており第三のまたは第５の実施形態に係る毛細管ノードまたは熱交換装置が、利用されても良い（図５Ｂおよび図６Ｂ参照）。

代替的には、上記毛細管式ヒートパイプおよび上記熱交換装置９８は上記支持パネルに据え付けられる。この場合、上記電子装置は上記支持パネルに据え付けられ、上記熱交換装置９８と間接的に接触する。

代替的には、２つの熱交換装置は互い違いに据え付けられても良い。

図１９を参照に、本発明はまた、人工衛星への据付を意図された第一の壁面１０８および第二の壁面１１０の組立品１０６にも関する。

上記第一の壁面１０８は第一のパネル１１２を備え、当該パネルは毛細管式ヒートパイプの第一のネットワーク２６を支える。上記第二の壁面１１０は第二のパネル１１４を備え、当該パネルは毛細管式ヒートパイプの第二のネットワーク３６を支える。上記組立品１０６は本発明の第１２の実施形態に係り、熱交換装置９０をさらに備える。

この熱交換装置９０は上記第一のパネル１１２または上記第二のパネル１１４によって支えられる。当該２つのパネル間に形成される角部において、当該装置は装備される。

２つのヒートパイプ１１６、１１８は上記熱交換装置９０の開口部２２、３２に固定される。これらのヒートパイプ１１６、１１８は上記第二のネットワーク３６の上記ヒートパイプと熱的に接触している。

２つのヒートパイプ１２０、１２２は上記熱交換装置９０の開口部２４、３４に固定されている。これらのヒートパイプ１２０、１２２は上記第一のネットワーク２６の上記ヒートパイプと熱的に接触している。

代替的には、ヒートパイプ１１６および１１８は、図１７および図１８に図示する熱交換装置９８へ接続されてもよい。

代替的には、ヒートパイプ１２０および１２２は、図１７および図１８に図示する熱交換装置９８へ接続されてもよい。

この組立品は、利点として、当該衛星の１つの壁面から他の壁面への熱の伝搬を可能にする。

代替的には、上記第３のおよび第５の実施形態に係る上記熱交換装置は、角度をなすように使用されてもよい。

Claims (20)

1. 毛細管式ヒートパイプ（２５，２７）の第一のネットワーク（２６）の熱交換流体と毛細管式ヒートパイプ（３５，３７）の第二のネットワーク（３６）の熱交換流体との間で熱交換をもたらすための熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８，９０）であって、
   少なくとも第一のチャネル（２０）と、上記第一のチャネル（２０）から独立した第二のチャネル（３０）とを有する固体ブロック（４）を備え、
   各チャネル（２０，３０）は毛細管式内部構造を有し、
   上記第一のチャネル（２０）は上記第一のネットワーク（２６）の毛細管式ヒートパイプ（２５）へと接続することを意図された少なくとも１つの開口部（２２，５２）を有し、
   上記第二のチャネル（３０）は上記第二のネットワーク（３６）の毛細管式ヒートパイプ（３５）へと接続することを意図された少なくとも１つの開口部（３２，５４）を有し、
   上記第一のチャネル（２０）は、上記第二のチャネル（３８，８２）の近傍に位置する部分（２８，８０）を有し、上記熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８，９０）が上記第一のネットワーク（２６）および上記第二のネットワーク（３６）へと接続された時、上記第一のネットワーク（２６）の上記熱交換流体は、上記第二のネットワーク（３６）の上記熱交換流体と上記熱交換部分（２８，３８，８０，８２）を介して熱を交換できることを特徴とする熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８，９０）。
2. 上記第一のチャネル（２０）および上記第二のチャネル（３０）はそれぞれ、閉末端（２９，３９）を有する少なくとも１つのサイドチャネル（２８，３８）を備え、
   上記第一のチャネルの上記少なくとも１つのサイドチャネル（２８）は、上記第二のサイドチャネルの上記少なくとも１つのサイドチャネル（３８）に平行して、かつ隣接して伸長しており、上記サイドチャネル（２８，３８）は上記熱交換部分であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７７）。
3. 上記少なくとも１つのサイドチャネル（２８，３８）は各チャネル（２０、３０）に対し垂直に伸長していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，７７）。
4. 上記少なくとも１つのサイドチャネル（２８，３８）は各チャネル（２０，３０）の部分に対し鋭角（α）をなす方向に伸長していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置（６９）。
5. 上記第一のチャネル（２０）および上記第二のチャネル（３０）は、上記第一のネットワーク（２６）および上記第二のネットワーク（３６）のそれぞれの別の毛細管式ヒートパイプ（２７，３７）へ接続されることを意図された付加的開口部（２４，３４）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換装置（２，４０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８，９０）。
6. 上記開口部（２２，３２）は上記固体ブロック（４）の第一の面（１０）上に位置し、かつ上記付加的開口部（２４、３４）は上記固体ブロックの第二の面（６，８）上に位置し、上記第一の面（１０）は上記第二の面（６，８）に対して垂直であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換装置（９０）。
7. 上記開口部（２２，３２）は上記固体ブロック（４）の第一の面（１０）上に位置し、かつ上記付加的開口部（２４，３４）は上記固体ブロックの第二の面（１２）上に位置し、上記第一の面（１０）は上記第二の面と実質的に平行であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換装置（２，４０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７８，７７，８８）。
8. 上記第一のチャネルの上記熱交換部分（２８）は、上記第二のチャネルの上記熱交換部分（３８）から、１ミリメートルから３ミリメートル離れて位置していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８，９０）。
9. 上記固体ブロック（４）は人工衛星（９４）のパネルへ固定される事を意図された座面（６，８）を備え、かつ上記第一のチャネル（２０）および第二のチャネル（３０）は同一の平面に配置されており、当該平面は上記座面（６，８）と平行であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の熱交換装置（２，４０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７８，９０）。
10. 上記固体ブロック（４）は人工衛星（９４）のパネルへ固定される事を意図された座面（６，８）を備え、かつ上記第一のチャネル（２０）および第二のチャネル（３０）は２つの分離した平面に配置されており、当該平面は上記座面（６，８）と平行であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の熱交換装置（７７，８８）。
11. 上記第一のチャネル（２０）および第二のチャネル（３０）はギリシャ風パターン、鋸歯パターンおよびギザギザ線パターンのうちの１つのパターンを形成する一般的な形状を有し、上記第一のチャネル（２０）の少なくとも一部（７２）および上記第二のチャネル（３０）の少なくとも一部（７４）は上記熱交換部分であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置（７０，７６）。
12. 上記第一のチャネル（２０）は、前後軸（Ａ―Ａ）および該前後軸（Ａ―Ａ）に垂直な方向へ伸長する第一の空洞（８０）を備え、かつ上記第二のチャネル（３０）は前後軸（Ｂ−Ｂ）および該前後軸（Ｂ−Ｂ）に垂直な方向へ伸長する第二の空洞（８２）を備え、上記第一の空洞（８０）および第二の空洞（８２）は上記熱交換部分であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置（７８）。
13. 上記固体ブロック（４）は、人工衛星のパネルへ固定される事を意図された座面（６，８）を備え、上記第一のチャネル（２０）および第二のチャネル（３０）はそれぞれ、第一の空洞（８０）および第二の空洞（８２）を備えており、各々の空洞は前述の座面（６，８）と平行な平面で伸長し上記第一の空洞（８０）および第二の空洞（８２）は上記熱交換部分であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置（８８）。
14. 各チャネル（２０，３０）はヒートパイプへの接続を意図された単一の開口部（５２，５４）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換装置（５０）。
15. 人工衛星への据え付けを意図された壁（９２，１０４）であって、
    上記壁（９２，１０４）は、
    支持パネル（９４）と、
    上記支持パネル（９４）によって支持された毛細管式ヒートパイプの第一のネットワーク（２６）と、
    上記支持パネル（９４）によって支持された毛細管式ヒートパイプの第二のネットワーク（３６）と、を備え、
    上記支持パネル（９４）によって支持された、請求項１から５のいずれか１つに記載の熱交換装置（２，４０，５０，５６，６０，６８，６９，７０，７６，７７，７８，８８）の少なくとも１つを備え、
    各チャネル（２０，３０）は外部への２つの開口部（２２，２４）を有し、
    上記熱交換装置の上記第一のチャネル（２０）は上記第一のネットワーク（２６）の毛細管式ヒートパイプ（２５，２７）へ接続されており、
    上記熱交換装置の上記第二のチャネル（３０）は上記第一のネットワーク（３６）の毛細管式ヒートパイプ（３５，３７）へ接続されていることを特徴とする壁（９２，１０４）。
16. 上記支持パネルに固定された少なくとも１つの電子装置を備え、上記熱交換装置と直接的または間接的に熱接触していることを特徴とする請求項１５に記載の壁（９２、１０４）。
17. アングル材（９６）をさらに備え、かつ上記第一のネットワーク（２６）の上記毛細管式ヒートパイプ（２５，２７，１００，１０２）は櫛形構成を形成するように上記アングル材（９６）へ固定されていることを特徴とする請求項１５および１６のいずれか１つに記載の壁（９２）。
18. アングル材（９６）をさらに備え、かつ上記第一のネットワーク（２６）の上記毛細管式ヒートパイプはＳ字形構成を形成するように上記アングル材（９６）へ固定されていることを特徴とする請求項１５および１６のいずれか１つに記載の壁（１０４）。
19. アングル材（９６）をさらに備え、かつ上記第一のネットワーク（２６）の上記毛細管式ヒートパイプはマトリクス形構造を形成するように上記アングル材（９６）へ固定されていることを特徴とする請求項１５および１６のいずれか１つに記載の壁（９２、１０４）。
20. 人工衛星に据え付けられることを意図された第一の壁（１０８）および第二の壁（１１０）の組立品（１０６）であって、
    上記第一の壁（１０８）は第一のパネル（１１２）および少なくとも１つの毛細管式ヒートパイプの第一のネットワーク（２６）を備え、上記第二の壁（１１０）は第二のパネル（１１４）および少なくとも１つの毛細管式ヒートパイプの第二のネットワーク（３６）を備え、
    上記組立品（１０６）は、上記第一のパネル（１１２）および第二のパネル（１１４）との間で支持された請求項６に記載の熱交換装置（９０）をさらに備えることを特徴とする組立品（１０６）。
    

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