JPH01145300A

JPH01145300A - 熱交換装置

Info

Publication number: JPH01145300A
Application number: JP62302718A
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: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-07
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2656270B2

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］（産業上の利用分野）この発明は、例えば、宇宙飛行体に搭載される電子機器
等の宇宙飛行体搭載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、宇宙飛行体に搭載される宇宙飛行体搭載機器の
熱制御手段としては、コールドプレートと称する熱交換
装置を用いた液体ループ排熱システムが採用されている
。通常、この熱交換装置には宇宙飛行体搭載機器が直接
に搭載され、該宇宙搭載機器から直接に熱を奪って所望
の温度に熱制御する。

第６図及び第７図はこのような従来の熱交換装置を示す
もので、第６図はグレートフィン凰を示し、第７図はチ
ューブ型を示す。

すなわち、第６図のグレートフィン型熱交換装置は、一
対の支持部材１ｇ、１ｂでフィン２を挟装して、このフ
ィン２０間に作動媒体を通過させることによシ、支持部
材１ｍ、Ｉｂ上に設置した宇宙飛行体搭載機器の熱が支
持部材１ｍ、Ｉｂ、フィン２を介して作動媒体に伝えら
れて、この熱を強制対流による顕熱の状態で熱輸送して
冷却する。

第７図のチューブ型熱交換装置は、一対の支持部材１ｈ
、Ｉｂでチューブ３を挟装し、チューブ３に作動媒体を
通過させることによシ、支持部材１ｈ＋１ｂ上に設置し
た図示しない宇宙飛行体搭載機器の熱が支持部材１ｔ、
Ｉｂ及びチューブ３を介して作動媒体に伝えられ、この
熱が強制対流による顕熱の状態で熱輸送されて冷却が行
われる。

ところが、上記グレートフィン型及びチューブ型熱交換
装置では、それぞれフィン２及びチューブ３の作動媒体
に気液混相領域が分布するために、例えば、無重力及び
微小重力場の宇宙空間等で使用すると、この気液混相領
域における気泡発生状況が地上と全く違った状態が発生
することが予想される。例えば、気泡の異常発生によシ
、振動等の不安定現象が発生したシ、あるいは作動媒体
出口における状況が予想もしない状態に変化して正確な
熱制御が困難となるおそれを有していた。

（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、いずれのも
のも宇宙空間において使用した場合、各種の不具合が発
生す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、簡易な
構成で、かつ、宇宙空間においても宇宙飛行体搭載機器
の確実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。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）この発明は内周壁に毛細管現象による液搬送路を設けた
蒸気通路及び液通路を有した伝熱路を複数列に組合わせ
成形して、前記複数の伝熱路における蒸気通路及び液通
路を連通溝を介して連通させ、前記伝熱路の各蒸気通路
及び液通路を放熱器に接続してなる熱交換ユニットを備
えたことを特徴とする。

（作用）上記構成によシ、潜熱による熱輸送を行なう蒸発器とし
て使用し九場合、熱交換ユニットは気液が蒸気及び液通
路に分離され、宇宙空間における無重力状態においても
気液混相領域の発生がない。従って、無重力状態におい
て気液混相領域に発生すると予想される不具合の発生が
ないため、可及的に宇宙飛行体搭載機器の正確な熱制御
が実現できる。また、上記熱交換ユニットは凝縮器とし
て機能させる場合においても、気液の分離が確実になさ
れることで熱制御の確実化が実現できる。

（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交換装置を示すも
ので、図中１０は熱交換ユニットで、取付は板１１を介
して宇宙飛行体搭載機器１２が設置される。この熱交換
ユニット１０は複数の伝熱路１３が板体１４に並列して
形成されている。この伝熱路１３は、第２図に示すよう
に、それぞれ同様に、断面略矩形状の蒸気通路１５及び
液通路１６によシ構成されておシ、このうち蒸気通路１
５の内周部には毛細管現象を利用して作動媒体１７を搬
送する、例えば軸方向に延設した複数の凹状の溝を形成
してなる液搬送路１８が形成されている（第３図参照）
。また、上記板体１４の内部には伝熱路１３の軸方向に
所定の間隔を有して複数の連通溝１９が形成されておシ
、この連通溝１９を介して上記複数の伝熱路１３の各蒸
気通路１５及び液通路１６が相互に連通されている。ま
た、伝熱路１３はその各蒸気通路１５が蒸気管１２を介
して図示しない放熱器に接続され、その液通路１６が液
管２１を介して上記放熱器（図示せず）にそれぞれ接続
されている。

なお、上記連通溝１９を形成する手段としては、例えば
、板体１４の一方面よシ伝熱路１３の軸方向に所定の間
隔を有して複数の連通溝１９全形成し、その後、板体１
４の一方面に大して蓋体Ｊ４ａが溶接等によシ取着され
てシールすることによシ形成される。

上記構成において、蒸発器として機能させる場合は、先
ず、上記放熱器（図示せず）で冷却された作動媒体１７
が図示しない供給ポンプを介して液管２１から液通路１
６に供給される。すると、この作動媒体１７は液通路１
６に充満されると、連通溝１９を介して蒸気通路１５の
周囲部から液搬送路１８に供給され、該蒸気通路１５の
軸方向に移送される。この際、作動媒体１７は取付は板
１１上の宇宙飛行体搭載機器１２から熱を奪って蒸気と
なシ、蒸気通路１５に接続された蒸気管２０を介して上
記放熱器（図示せず）に導かれて凝縮され、熱が放熱さ
れる。

また、凝縮器として機能させる場合は、作動媒体１７を
蒸気管２０全介して蒸気通路１５に供給する。すると、
作動媒体１７は蒸気通路１５の液搬送路１８、連通溝１
９を通って搬送され、液通路１６に流入される。

このように、蒸気熱交換装置は内周壁に毛細管現象によ
る液搬送路１ｓｔ？設けた蒸２気通路１５及び液通路１
６ｔ−有した伝熱路１３を複数列に組合わせ形成して、
前記複数の伝熱路１３における蒸気通路１５及び液通路
１６を連通溝１９を介して連通させ、上記伝熱路１３の
各蒸気通路１５及び液通路１６を放熱器に接続するよう
に構成した。

これにより、潜熱による熱輸送を行なう蒸発器として使
用した場合、熱交換ユニット１０は気液が蒸気通路１５
及び液通路１６に分離され、宇宙空間における無重力状
態においても気液混相領域の発生がないので、無重力状
態において気液混相領域に発生すると予想される不具合
の発生がないため、可及的に宇宙飛行体搭載機器１２の
正確な熱制御が実現できる。また、上記熱交換ユニット
１０は凝縮器として機能させる場合においても、気液の
分離が確実になされることで熱制御の確実化が実現でき
る。さらに、これによれば、伝熱路１３、液搬送路１８
及び連通溝１９を板体１４に直接的に配列形成すること
ができることで、製作性の簡略化も確保できる。

この発明によれば上記実施例では、１個の熱交換ユニッ
ト１０上に宇宙飛行体搭載機器１２を設置するように構
成した場合で説明したが、これに限ることなく、いわゆ
る宇宙試験モジュール等における大形の宇宙飛行体搭載
機器を搭載する場合においては、複数個の熱交換ユニッ
ト１０ｔ−並設して設置することにより、適用可能で、
同様に効果的な熱制御が可能である。

また、上記実施例では、毛細管現象によシ作動媒体１７
の搬送を行なう液搬送路１８として凹状の清音形成した
が、これに限ることなく、螺旋状や、梨地状の凹凸を形
成しても同様に可能なもので、いずれのものも同様の効
果を期待できる。

さらに、この発明は上記実施例の熱交換ユニット１０ｆ
、第４図及び第５図に示すように、構成することも可能
である。

第４図は、一対の板体２２ｍ、２２ｂの一方に蒸気通路
１５＊ｔ−形成し、他方の板体２２ｂには液通路１６ｈ
ｆ形成して、これら第１及び第２の板体２２ａ　ｘ　２
２　ｂ　ｆ、合体し、一対の伝熱路１３ａを所定の配列
に形成する。この場合は、例えば、一対の蒸気通路１５
ａと液通路１６＆を対向して配置することができるので
、小型化が図れる。また第５図の如く蒸気通路１５ｈの
下に液通路１６ａを配置することでも同様の効果が得ら
れる。第６図は、一対の板体２３ｍ、２３ｂの一方に液
搬送路１８ｂ及び連通溝１９ｂｆ形成したフィン部２４
を形成し、他方の板体２３ｂには段状の凹部２５を所定
の間隔を有して形成して、これら板体２３！Ｌのフィン
２４全板体２３ｂの凹部２５に挿入するように合体する
ことにより、一対の伝熱路１３ｂｆ所定の配列に形成す
る。この場合は、可及的に製作の簡略化が図れ、製作作
業性の向上が実現できる。

なお、この発明は上記各実施例では、伝熱路１３．１３
ｍ、１３ｂｆ断面略矩形状に形成したが、これに限るこ
となく、その他、例えば、断面略円形状、断面略楕円形
状の各種形状に形成することも可能である。よって、こ
の発明は、そ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］以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で
、かつ、宇宙空間においても宇宙飛行体搭載機器の確実
な熱制御全実現し得るようにした熱交換装置で提供する
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の要部を
示す斜視図、第２図は第１図の一部全断面して示す断面
図、第３図は第１図の蒸気通路を拡大して示す断面図、
第４図及び第５図及び第６図はこの発明の他の実施例全
示す断面図、第７図及び第８図は従来の熱交換装置の要
部を示す斜視図である。１０・・・熱交換ユニット、１１・・・取付は体、１２
・・・宇宙飛行体搭載機器、１３・・・伝熱路、１４・
・・板体、１４＆”・蓋体、１５．１５ｇ、１５ｂ・・
・蒸気通路、１６　＋　１６Ａ　−１６ｂ・・・液通路
、１７・・・作動媒体、１Ｂ　、ＩＩＪ＊　、１１１ｂ
°・・液搬送路、２１・・・液管、２２ｍ、２２ｂ、２
３ｍ、２３ｂ・・・板体、２４・・・フィン、２５・・
・凹部。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図（ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内周壁に毛細管現象による液搬送路を設けた蒸気
通路及び液通路を有した伝熱路を複数列に組合わせ形成
して、前記複数の伝熱路における蒸気通路及び液通路を
連通溝を介して連通させ、前記伝熱路の各蒸気通路及び
液通路を放熱器に接続してなる熱交換ユニットを具備し
たことを特徴とする熱交換装置。
（２）前記熱交換ユニットは宇宙飛行体搭載機器を熱制
御してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の熱交換装置。
（３）前記熱交換ユニットは複数個が並設して配置され
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２
項記載の熱交換装置。