JPH11148787A - ヒートパイプ入りサンドイッチパネル - Google Patents

ヒートパイプ入りサンドイッチパネル

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JPH11148787A
JPH11148787A JP9315259A JP31525997A JPH11148787A JP H11148787 A JPH11148787 A JP H11148787A JP 9315259 A JP9315259 A JP 9315259A JP 31525997 A JP31525997 A JP 31525997A JP H11148787 A JPH11148787 A JP H11148787A
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JP
Japan
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skin material
heat
heat pipe
carbon fiber
sandwich panel
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JP9315259A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Shigemasa
裕之 重政
Akira Yao
彰 矢尾
Takeshi Ozaki
毅志 尾崎
Hiromi Seko
博巳 世古
Kazushi Haruna
一志 春名
Yasushi Odawara
靖 小田原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量かつ引張剛性、曲げ剛性が高く、かつ、
面内方向およびヒートパイプ埋込部の面外方向の熱伝導
性の高いヒートパイプ入りサンドイッチパネルを得る。 【解決手段】 熱伝導率の高い長炭素繊維強化プラスチ
ックを表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材とし、ヒ
ートパイプを埋込んだサンドイッチパネルにおいて、こ
のヒートパイプと表皮材の外側に取りつけられる発熱機
器との間の熱抵抗が小さくなるようにヒートパイプ上の
表皮材に面外方向に熱伝導率の高い材料を用いる。ま
た、表皮材を介さず発熱機器とヒートパイプを熱的に結
合する。また、表皮材の面外方向熱伝導率の低下の原因
であるマトリックスの一部分に熱伝導率の高い材料を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば人工衛星
の構体を構成するヒートパイプ入りのサンドイッチパネ
ルの改良に関し、放熱性能を高めることに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】人工衛星の構体を構成するヒートパイプ
入りサンドイッチパネルは、軽量であることと熱伝導性
が良好であることが要求される。そのため、従来のヒー
トパイプ入りサンドイッチパネルの表皮材としてアルミ
ニウム合金が使用されてきた。しかし、最近の炭素繊維
の高熱伝導性化に伴いヒートパイプ入りサンドイッチパ
ネルの表皮材として軽量かつ剛性に優れる炭素繊維強化
プラスチックの採用に係わる開発が進められている。図
９は、従来のアルミニウム合金を表皮材として使用して
いる人工衛星に搭載されているサンドイッチパネルを示
す図であり、図１０は、そのヒートパイプの埋め込まれ
ている部分の断面図である。図９において１はヒートパ
イプ、２はヒートパイプが埋め込まれているアルミハニ
カムコア、３はそれらを接着している接着剤、４は表皮
材の外側に取付けられている発熱機器、５は、アルミニ
ウム合金の表皮材である。
【０００３】また、図１１は、現在開発が進められてい
る面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックを表皮材と
して採用したサンドイッチパネルのヒートパイプの埋め
込まれている部分の断面図である。図１１において１は
ヒートパイプ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを
接着している接着剤、６は面内方向強化の炭素繊維強化
プラスチックの表皮材である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱伝導性炭素繊
維を強化繊維とする表皮材は、そのサンドイッチパネル
の全面に渡って強化繊維を面内方向に配向していた。そ
のため、この表皮材は、面内方向にのみ熱伝導性に優
れ、また、サンドイッチパネルの面内引張り剛性や面外
方向での曲げ剛性に優れた特性を有していた。
【０００５】しかし、強化繊維の配向されていない面外
方向に対しては熱伝導性が悪いという欠点があった。こ
のため、この表皮材の外側に取り付けられる発熱機器と
熱伝送のための機器であるヒートパイプとの間の熱抵抗
が大きく、表皮材の外側の機器の発熱による高温化を防
止できず、機器が故障または特性が劣化するという問題
があった。
【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、表皮材の外側に取り付けられ
る発熱機器と熱伝送のための機器であるヒートパイプと
の間の熱抵抗を小さくし、発熱機器の高温化を効率よく
防止することが可能で、かつ、サンドイッチパネルの面
内引張り剛性や面外方向での曲げ剛性に優れた、炭素繊
維強化プラスチックを表皮材とするヒートパイプ入りサ
ンドイッチパネルを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明によるヒート
パイプ入りサンドイッチパネルは、ヒートパイプと接し
ている表皮材を含む表皮材の一部分に炭素繊維強化炭素
を用いたことを特徴とするヒートパイプ入りサンドイッ
チパネル。
【０００８】また、第２の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルは、ヒートパイプと接している表皮
材を含む表皮材の一部分に熱伝導性コンパウンドを用い
たことを特徴とするヒートパイプ入りサンドイッチパネ
ル。
【０００９】また、第３の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルは、ヒートパイプと接している表皮
材を含む表皮材の一部分に３次元強化炭素繊維複合材料
を用いたことを特徴とするヒートパイプ入りサンドイッ
チパネル。
【００１０】また、第４の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルは、ヒートパイプと表皮材との接着
剤の一部に熱伝導接着剤を用いたことを特徴とするヒー
トパイプ入りサンドイッチパネル。
【００１１】また、第５の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルは、ヒートパイプが表皮材を貫通す
る突起を有し、その突起と結合されている表皮材上の熱
伝導板を有することを特徴とするヒートパイプ入りサン
ドイッチパネル。
【００１２】また、第６の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルは、ヒートパイプと接している表皮
材を含む表皮材の一部のマトリックに熱伝導性のマトリ
ックスを用いたことを特徴とするヒートパイプ入りサン
ドイッチパネル。
【００１３】また、第７の発明によるヒートパイプ入り
サンドイッチパネルに使用する表皮材は、プリプレグ積
層時にプリプレグ層間に未硬化の熱伝導性フィルム状接
着剤をはさみ、表皮材のプリプレグと同時に成形硬化す
ることにより表皮材のマトリックスの一部に熱伝導性の
マトリックスを用いることを特徴とするヒートパイプ入
りサンドイッチパネルに使用する表皮材の成形方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す拡大図であり、図において１はヒー
トパイプ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを接着
している接着剤、４は表皮材の外側に取付けられている
発熱機器、６は面内方向強化の炭素繊維強化プラスチッ
クの表皮材、７は、炭素繊維強化炭素の表皮材である。
炭素繊維強化炭素からなる表皮材は面外方向に対しても
優れた熱伝導率を有するためこの表皮材の外側に取り付
けられている発熱機器とヒートパイプ間の熱抵抗を小さ
くすることが出来、そのことによって発熱機器の高温化
を効率よく防止することが出来る。また、パネル全体の
面内引張り、面外方向での曲げ剛性は面積的に大部分を
占める面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表皮
材によりその特性を継持することが出来る。
【００１５】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す拡大図であり、図において１はヒートパイ
プ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを接着してい
る接着剤、４は表皮材の外側に取付けられている発熱機
器、６は面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表
皮材、８は、例えばブライトテクノロジー社のＨＫ９０
００のような熱伝導性コンパウンドからなる表皮材であ
る。熱伝導性コンパウンドからなる表皮材は面外方向に
対しても優れた熱伝導率を有するためこの表皮材の外側
に取り付けられている発熱機器とヒートパイプ間の熱抵
抗を小さくすることが出来、そのことによって発熱機器
の高温化を効率よく防止することが出来る。また、パネ
ル全体の面内引張り、面外方向での曲げ剛性は面積的に
大部分を占める面内方向強化の炭素繊維強化プラスチッ
クの表皮材によりその特性を継持することが出来る。
【００１６】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す拡大図であり、図において１はヒートパイ
プ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを接着してい
る接着剤、４は表皮材の外側に取付けられている発熱機
器、６は面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表
皮材、９は３次元強化炭素繊維複合材料の表皮材であ
る。３次元強化炭素繊維複合材からなる表皮材は面外方
向に対しても優れた熱伝導率を有するためこの表皮材の
外側に取り付けられている発熱機器とヒートパイプ間の
熱抵抗を小さくすることが出来、そのことによって発熱
機器の高温化を効率よく防止することが出来る。また、
パネル全体の面内引張り、面外方向での曲げ剛性は面積
的に大部分を占める面内方向強化の炭素繊維強化プラス
チックの表皮材によりその特性を保持することが出来
る。
【００１７】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示す拡大図であり、図において１はヒートパイ
プ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを接着してい
る接着剤、４は表皮材の外側に取付けられている発熱機
器、６は面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表
皮材、１０は、熱伝導性接着剤である。発熱機器とヒー
トパイプの間の熱抵抗の要素として、表皮材とヒートパ
イプの間の接着剤も影響するため、この接着剤に熱伝導
性の接着剤を使用することにより、この表皮材の外側に
取り付けられている発熱機器とヒートパイプ間の熱抵抗
を小さくすることが出来、そのことによって発熱機器の
高温化を効率よく防止することが出来る。
【００１８】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５を示す拡大図、図６はその断面図である。図５、図
６において１はヒートパイプ、２はアルミハニカムコ
ア、３はそれらを接着している接着剤、４は表皮材の外
側に取付けられている発熱機器、６は面内方向強化の炭
素繊維強化プラスチックの表皮材、１１はヒートパイプ
が表皮材を貫通する突起、１２は、この突起と結合して
いる表皮材上の熱伝導板である。発熱機器とヒートパイ
プを炭素繊維強化プラスチックや接着剤を介さず熱的に
結合することにより、この熱伝導板の外側に取り付けら
れている発熱機器とヒートパイプ間の熱抵抗を小さくす
ることが出来、そのことによって発熱機器の高温化を効
率よく防止することが出来る。
【００１９】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６を示す拡大図であり、図において１はヒートパイ
プ、２はアルミハニカムコア、３はそれらを接着してい
る接着剤、４は表皮材の外側に取付けられている発熱機
器、６は面内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表
皮材、１３は、熱伝導性樹脂をマトリックスとする表皮
材である。熱伝導性樹脂をマトリックスとする炭素繊維
強化プラスチックの表皮材は面外方向に対しても優れた
熱伝導率を有するためこの表皮材の外側に取り付けられ
ている発熱機器とヒートパイプ間の熱抵抗を小さくする
ことが出来、そのことによって発熱機器の高温化を効率
よく防止することが出来る。また、部分的に熱伝導性樹
脂にマトリックスを用いた表皮材も他の表皮材との間で
強化繊維が連続しているため、パネル全体の面内引張
り、面外方向での曲げ剛性はそのまま保持することが出
来る。
【００２０】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７を示す拡大図であり、図において１４は面内方向強
化の炭素繊維強化プラスチックのプリプレグ、１５はフ
ィルム状の熱伝導性接着剤である。熱伝導接着剤を層間
にはさんで加圧、加熱、成形することにより、その部分
のマトリックスに熱伝導性接着剤が染み込み、部分的に
面外方向に熱伝導性の良い表皮材を製造することが出来
る。
【００２１】
【発明の効果】第１の発明によれば、ヒートパイプと発
熱機器との間の表皮材に面外方向熱伝導率の高い炭素繊
維強化炭素と用いることにより、ヒートパイプと発熱機
器との間の熱抵抗を小さくすることが出来、そのことに
よって発熱機器の温度上昇を効率よく防止することが出
来る。
【００２２】また、第２の発明によれば、ヒートパイプ
と発熱機器との間の表皮材に面外方向熱伝導率の高い高
熱伝導性コンパウンドを用いることにより、ヒートパイ
プと発熱機器との間の熱抵抗を小さくすることが出来、
そのことによって発熱機器の温度上昇を効率よく防止す
ることが出来る。
【００２３】また、第３の発明によれば、ヒートパイプ
と発熱機器との間の表皮材に面外方向熱伝導率の高い３
次元強化炭素繊維複合材料を用いることにより、ヒート
パイプと発熱機器との間の熱抵抗を小さくすることが出
来、そのことによって発熱機器の温度上昇を効率よく防
止することが出来る。
【００２４】また、第４の発明によれば、ヒートパイプ
と発熱機器との間の接着剤に熱伝導性接着剤を用いるこ
とにより、ヒートパイプと発熱機器との間の熱抵抗を小
さくすることが出来、そのことによって発熱機器の温度
上昇を効率よく防止することが出来る。
【００２５】また、第５の発明によれば、ヒートパイプ
と発熱機器との間を熱伝導性の高い部材で直接結合する
ことにより、ヒートパイプと発熱機器との間の熱抵抗を
小さくすることが出来、そのことによって発熱機器の温
度上昇を効率よく防止することが出来る。
【００２６】また、第６の発明によれば、ヒートパイプ
と発熱機器との間の表皮材のマトリックスに高熱伝導性
のマトリックスを用いることにより、ヒートパイプと発
熱機器との間の熱抵抗を小さくすることが出来、そのこ
とによって発熱機器の温度上昇を効率よく防止すること
が出来る。
【００２７】また、第７の発明によれば、成形硬化前の
プリプレグの層間に熱伝導性接着剤を積層することによ
り部分的に面外方向に熱伝導率の高い表皮材を安価に製
造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態１を示す図である。
【図２】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態２を示す図である。
【図３】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態３を示す図である。
【図４】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態４を示す図である。
【図５】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態５を示す図である。
【図６】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態５を示す断面図である。
【図７】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの実施の形態６を示す図である。
【図８】 この発明によるヒートパイプ入りサンドイッ
チパネルの表皮材の製造時のプリプレグの成形の実施の
形態７を示す図である。
【図９】 従来のアルミニウム合金の表皮のヒートパイ
プ入りサンドイッチパネルを示す図である。
【図１０】 従来のアルミニウム合金の表皮のヒートパ
イプ入りサンドイッチパネルを示す断面図である。
【図１１】 従来の炭素繊維強化プラスチックの表皮の
ヒートパイプ入りサンドイッチパネルを示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 衛星搭載用サンドイッチパネルに埋め込まれている
ヒートパイプ、２ アルミハニカムコア、３ サンドイ
ッチパネルの表皮材とコア材を接着している接着剤、４
サンドイッチパネルの表皮材の外側に取りつけられて
いる発熱機器、５ アルミニウム合金の表皮材、６ 面
内方向強化の炭素繊維強化プラスチックの表皮材、７
炭素繊維強化炭素の表皮材、８ 高熱伝導性コンパウン
ドの表皮材、９ ３次元強化炭素繊維複合材料の表皮
材、１０ 高熱伝導性接着剤、１１ ヒートパイプが表
皮材を貫通する突起、１２ 表皮材上の高熱伝導板、１
３高熱伝導性樹脂をマトリックスとする面内方向強化の
炭素繊維強化プラスチックの表皮材、１４ 面内方向強
化の炭素繊維強化プラスチックのプリプレグ、１５ 高
熱伝導性のフィルム状接着剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 世古 博巳 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 春名 一志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小田原 靖 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記表皮材の一部に炭素繊維強化炭素を用いたことを特
    徴とするヒートパイプ入りサンドイッチパネル。
  2. 【請求項２】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記表皮材の一部に熱伝導性コンパウンドを用いたこと
    を特徴とするヒートパイプ入りサンドイッチパネル。
  3. 【請求項３】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記表皮材の一部に３次元強化炭素繊維プラスチックを
    用いたことを特徴とするヒートパイプ入りサンドイッチ
    パネル。
  4. 【請求項４】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記の接着剤の内、ヒートパイプと表皮材との接着剤
    に、熱伝導性接着剤を用いたことを特徴とするヒートパ
    イプ入りサンドイッチパネル。
  5. 【請求項５】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記ヒートパイプが上記の表皮材を貫通する突起を有
    し、その突起と上記の表皮材上に設けた熱伝導板とが結
    合されていることを特徴とするヒートパイプ入りサンド
    イッチパネル。
  6. 【請求項６】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルにおいて、
    上記の表皮材の一部のマトリックスに熱伝導性のマトリ
    ックスを用いたことを特徴とするヒートパイプ入りサン
    ドイッチパネル。
  7. 【請求項７】 連続した炭素繊維を強化繊維とし、有機
    材をマトリックスとする面内方向強化の炭素繊維強化プ
    ラスチックからなる表皮材とアルミハニカムコアと接着
    剤から構成され、かつ、その内部にヒートパイプを埋め
    込んだヒートパイプ入りサンドイッチパネルの成形方法
    において、上記の表皮材の成形硬化前の積層時に、その
    プリプレグの間の一部に未硬化の熱伝導性のフィルム状
    接着剤を積層し、成形硬化することを特徴とするヒート
    パイプ入りサンドイッチパネルの成形方法。
JP9315259A 1997-11-17 1997-11-17 ヒートパイプ入りサンドイッチパネル Pending JPH11148787A (ja)

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