JPH01132500A

JPH01132500A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPH01132500A
Application number: JP62289766A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Matsushita; 正松下; Masao Furukawa; 古川　正夫; Ryoichi Imai; 良一今井; Yoshio Kuriyama; 義雄栗山; Minoru Komori; 実小森; Shigeto Oshima; 大島　重人; Yuji Ido; 井戸　勇二
Original assignee: Toshiba Corp; National Space Development Agency of Japan
Current assignee: Toshiba Corp; National Space Development Agency of Japan
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-05-24
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592869B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的１（産業上の利用分野）この発明は、例えば、人工衛星等の宇宙航行体に搭載さ
れる宇宙使用機器の熱制御を行なうのに好適する熱交換
装置に関する。

（従来の技術）一般に、宇宙航行体に搭載される宇宙使用機器は、温度
変化の激しい宇宙環境において使用することから、動作
の確実化を確保するために、熱制御を行なう必要がある
。このような宇宙使用機器の熱制御手段としては、コー
ルド・プレートと称する熱交換器を用いた流体ループ排
熱システムの熱交換装置を用いるものがある。この熱交
換装置は、その熱交換器に対して宇宙使用機器が搭載さ
れ、直接的に宇宙使用機器から熱を奪って所望の温度に
熱制御する。

第３図及び第４図はこのような熱交換装置の要部を示す
もので、第３図はプレートフィン型を示し、第４図はチ
ューブ型を示す。

すなわち、第３図の熱交換装置は、一対の支持部材’１
ａ、ｉｂでフィン２を挟装した熱交換器を用いて、この
フィン２の間に冷媒液を通過させることにより、支持部
材１ａ、１ｂ上に搭載した図示しない宇宙使用機器の熱
が支持部材１ａ、１ｂ及びフィン２を介して冷媒液に伝
えられ、この熱を強制対流による顕熱の状態で熱輸送し
て熱制御を行う。

また、第４図の熱交換装置は、一対の支持部材１ａ、１
ｂでチューブ３を挟装した熱交換器を用いて、そのチュ
ーブ３に冷媒液を通過させることにより、支持部材１ａ
、１ｂ上に搭載した図示しない宇宙使用機器の熱が支持
部材１ａ、１ｂ及びチューブ３を介して冷媒液に伝えら
れ、この熱を強制対流による顕然の状態で熱輸送して熱
制御を行う。

ところが、上記熱交換装置では、そのフィン２及びチュ
ーブ３内の冷媒液に気液混相領域が分布するため、大形
の宇宙使用機器の熱制御に適用するように構成した場合
、宇宙環境の無重力場の影響から気液混相領域における
気泡が異常発生して、熱効率の低下を招くおそれがある
。また、気泡の異常発生により、振動等の不安定現象が
発生したり、あるいは冷媒液出口における状況が急変し
て、正確な熱制御が困難となることも予想される。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べたように、従来の熱交換装置では、その構成上
、宇宙空間の無重力場において気液混相領域に気泡の異
常発生を招き、振動等が発生して正確な熱制御が困難と
なるおそれを有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡
易にして、熱制御の効率化を図り得、かつ、正確な熱制
御を実現し得るようにした熱交換装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は周囲部に軸方向の一端部に比して中間部から
他端部方向に密に形成した複数の連通孔を有し、他端部
が液供給源に接続された蒸気通路に対して前記連通孔を
介して連通され浄液通路を並設した伝熱路を複数列配置
してなる熱交換器と、前記液供給源に接続され、前記液
通路の一端部に冷媒液を供給する第１の液供給手段と、
前記液供給源に接続され、前記連通孔の密な位置に対応
する液通路の中間部に前記冷媒液を供給する第２の液供
給手段と、前記熱交換器の温度を検出する温度検出手段
と、この温度検出手段の検出値に応動して前記第２の液
供給手段を制御し、前記冷媒液の供給量を制御する制御
手段とを備えたものである。

（作用）上記構成によれば、宇宙使用機器の発熱量が多くなると
、制御手段が応動して第２の液供給源を作動して、液通
路は中間部の冷媒液の供給量が増加される。同時に、液
通路は温度上昇率が高く気泡発生し易い、中間部から他
端部の冷媒液中に気泡が発生した場合においても、冷媒
液が連通孔を介して確実に蒸気通路の内周壁に供給がな
される。これにより、熱交換器の温度の均一化が図れる
ため、最低源の冷媒液で効率的な熱制御が実現でき、か
つ、液供給源の容量の低減も図り得る。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る熱変換装置を示すも
ので、図中１０は伝熱路１１を複数列配置した熱交換器
で、複数の宇宙使用機器１２が搭載される。この伝熱路
１１は第２図に示すように、蒸気通路１３と液通路１４
が並設されている。このうち蒸気通路１３は内周壁にグ
ループと称する複数の案内溝１３ａが軸方向に延設して
形成され、その周囲部には複数の連通孔１５が軸方向の
一端部に比して中間部の所定の位置、例えば、略中央部
から他端部方向に密な間隔を有して形成されて該連通孔
１５を介して液通路１４と連通されている。そして、蒸
気通路１３の他端部には蒸気出口部１６が形成され、こ
の蒸気出口部１６は図示しない放熱器を介して冷媒供給
源に接続される。また、液通路１４の一端部には第１の
液供給部１７が形成され、その中間部の所定の位置、例
えば、略中央部には第２の液供給部１８が連通孔１５の
帯部分に対応して形成される。この第１の液供給部１７
には蒸気液供給源（図示せず）に接続されたヘッダ１９
の出口が供給管２０ａを介して連結される。また、この
ヘッダ１９の出口には上記第２の液供給部１８が供給管
２０ｂ及び流量調整弁２１を介して接続される。この流
量調整弁２１は鱈御装置２２に接続され、この制御装置
２２には温度検出センサ２３の出力端が接続される。こ
の湿度センサ２３は、例えば、宇宙使用機器１２の温度
を検出して熱交換器１ｏの温度を検出し、その検出信号
を上記制御装＠２２に出力する。

上記構成において、宇宙使用機器１２の熱制御を行なう
場合は、先ず上記液供給源（図示せず）からヘッダ１９
に冷媒液が供給され、第１及び第２の液供給部１７．１
８を介して液通路１４に供給される。すると、液通路１
４の冷媒液は連通孔１５を通って蒸気通路１３の内周壁
に導かれて案内溝１３ａを軸方向に移動しながら宇宙使
用機器１２の熱を奪って蒸気となり、奪った熱を潜熱の
状態で熱輸送して宇宙使用機器１２の熱制御を行なう。

そして、この蒸気は蒸気出口部１６を介して放熱器（図
示せず）に導かれて奪った熱を放出して、再び、冷媒液
となり、液供給源（図示せず）に導かれる。この際、第
２の液供給部１８の流量調整弁２１は温度検出センサ２
３の検出信号に対応して制御装置２２を介して所定の弁
開度に制御されている。

そして、上記熱交換器１０上の別の宇宙使用機器１２が
可動されて、発熱密度が多くなった場合には、先ず、熱
変換器１０上の温度が上昇する。

すると、この温度上昇を温度検出センサ２３が検出して
、その検出信号を制御装置２２に出力し、この制御装置
２２が流量調整弁２１の弁開度を制御して冷媒液の供給
量を増加する。これにより、液通路１４は第２の液供給
部１８からの冷媒液の供給量が増加して、温度上昇率の
高い略中央部から他端部側の温度が一端部側と略同様の
温度に保たれ、湿度上昇に伴う気泡発生が抑制される。

同時に、液通路１４の冷媒液は連通孔１５の帯部分から
多量に蒸気通路１３に導かれ、温度上昇率の高い略中央
部から他端部側の温度が一端部側と略同様の温度にＩＩ
　１１１され、例えば、気泡が発生した場合においても
、該気泡の流出が迅速に行われる。

しかして、熱交換器１０は宇宙使用機器１２の稼働状況
が可変した場合においても、その温度上昇が迅速に行わ
れて、宇宙使用機器１２の熱制御を行ないせしめる。

また、宇宙使用機器１２の稼働状況が低減された場合に
は、上記温度検出センサ２３がこれを検知して上述した
温度上昇の際と逆の動作が行われ、第２の液供給部１８
への冷媒液の供給量が低減される。

このように、上記熱交換装置は熱交換器１０に搭載され
た宇宙使用機器１２の稼働状況に応じて温度上昇率の高
い液通路１４の略中央部から他端部側の冷媒液の供給量
を制御すると共に、蒸気通路１３と液通路１４の連通孔
１５を軸方向の一端部に比して略中央部から他端部側に
間隔を密に形成した。これによれば、熱交換器１０の温
度上昇にともなって、先ず、気泡が発生するが、この場
合でも気泡は、液通路１４の略中央部から他端部側の密
に形成した連通孔１５から蒸気通路１３に効率良く導か
れて解消がなされるため、気泡発生による局部的な温度
上昇が防止される。一方、熱交換器１０の温度に対応し
て温度上昇率の高い略中央部に供給される冷媒液の量が
自動的に制御されることで、温度上昇にともななう気泡
発生の防止が図れ、正確にして、効率的に熱制御が実現
できる。

なお、この発明は上記実施例に限ることなく、その他、
この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し
得ることは勿論のことである。

［発明の効果コ以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にし
て、熱制御の効率化を図り得、かつ、正確な熱制御を実
現し得るようにした熱交換装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る熱交換装置を示す断
面図、第２図は第１図の伝熱路を取出して示す斜視図、
第３図及び第４図は従来の熱交換装置を示す斜視図であ
る。１０・・・熱交換器、１１・・・伝熱路、１２・・・宇
宙使用機器、１３・・・蒸気通路、１３ａ・・・案内溝
、１４・・・液通路、１５・・・連通孔、１６・・・蒸
気出口部、１７．１８・・・第１及び第２の液供給部、
１９・・・ヘッド、２０ａ、２０ｂ・・・供給管、２１
・・・流量調整弁、２２・・・制御装置、２３・・・温
度検出センサ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

　周囲部に軸方向の一端部に比して中間部から他端部方
向に密に形成した複数の連通孔を有し、他端部が液供給
源に接続された蒸気通路に対して前記連通孔を介して連
通される液通路を並設した伝熱路を複数列配置してなる
熱交換器と、前記液供給源に接続され、前記液通路の一
端部に冷媒液を供給する第１の液供給手段と、前記液供
給源に接続され、前記連通孔の密な位置に対応する液通
路の中間部に前記冷媒液を供給する第２の液供給手段と
、前記熱交換器の温度を検出する温度検出手段と、この
温度検出手段に応動して前記第２の液供給手段を制御し
、前記冷媒液の供給量を制御する制御手段とを具備した
ことを特徴とする熱交換装置。