JPS5949616A - サ−マルル−バ - Google Patents

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】 この発明は人工衛星等の宇宙飛しよう体に搭載され、搭
載機器の熱制御１＋１を行うサーマル／ｌ、−・ζｆＴ
ｈｅｒｍａｌ　１ｏｕｖｃｒｌの改良に関するもので、
詳しくはサーマルルーバの羽根の駆！ｌｌｌ１１．ヌ（
１゛Ｉ￥に形状記１（χ−（ζ子を用い１日照時におけ
る羽根の回ｄｉυを制御＋ｌＩするサーマルルーバを提
供するものである。

ｔ−ｒ従来のザーマルルーノ（について図を用いてｒ１
１ｉ単に説明する。第１図は従来のこσ）ＩＩｌｉ装置
の１７７１成図、第２図は従来のこの種装置の動作η作
図。

第３図は従来のこの種装置の動作状ｊ′ルを示す図であ
る。図中（１）は搭載機器等の発熱体の取付けが行われ
熱制御の対象となる基＆、　（２＋）：Ｊこθす＆４ｈ
ｙ、ｍ力１ら放射する熱、（３）は熱（２）の放射を制
御するため、目（面圧右方向に回動する羽根であつ゛Ｃ
１熱反射率が大きく、かつ熱吸収率が少なくなるよう衣
面処１！１！を施しである。（４）は羽根（３）の回動
を支持する１問転軸、（５）は回転軸（４）の端に取付
けられ９羽根（３）を回動する回転力を再版（１；の温
度に関連して与える駆動機構となるバイメタルスプリン
グ、（６）は羽根（３）やバイメタルスプリング（５）
などを収納し、基板（１）に取付けられ、熱（２）の放
射側に開口を有する筐体。

（７）は、筐体（６）の開口部を覆うように取付けられ
。

太陽光（８）を反射する太陽光遮蔽材（例えば銀蒸着テ
フロンフィルムなト）でアル。

この様な構成において、基板（１）の温度が高まると、
熱（２）は基板（１）から放射される。この熱（２）は
羽根（３）にぶつかると反射されるから１羽根（３）の
回転角度θに依存して基板（１）の熱放射量は決定され
る。

つまり基板（１）は熱的な意味でθが９０度のとき最大
熱放射面が得られ、θが０度のとき熱放射が無くなって
最小熱放射面となる。

さて１羽根（３）は回転軸（４）を中心にして０が０度
から９０度の範囲で回動するのであるが、この回動のた
めの力はバイメタルスプリング（５）により与えられる
。そればバイメタルスプリング（５）が基板（１）に熱
的伝導状態にあるため、温められたときθが大きくなる
方向、つまり紙面で左回転方向へ回動し冷却されたとき
は右回転方向へ回動する。

この動作な掲２図で見ると、′＠２図は基板（１）の温
度ＴＯ，ＴＩ、　Ｔ２　（ＴＯ（ＴＩ　（Ｔ２１におけ
る０の様子を示したものであるが、基板（１（の温度を
１゛０に維持する時に、温度上昇があってＴからＴ１．
さらに′ｒ２に移行すると０は曲線Ｃ１に宿って増大し
２次に温度がＴ２からＩｆ　１．さらに’ｌ”０　′＼
と低下すると９曲線０２に浴ってθが減少する。

次に羽根（３）が回動したときに太陽光（８）が基板（
１１に入射する事を防ぐため筐体（６）に取付けられた
太陽光遮蔽材（７）によって太陽１（８１を反射させ、
熱（２）だけ太陽光遮蔽材を透過させるようにしている
。

このように熱的負帰還が行われるため基板（１）の熱制
御が可能となり現在広く人工衛星等に用いられている。

しかしながら、このような従来のサーマルルーバにおい
ては、基板（１）の温度だけで羽根（３）の回転角度θ
が決定されるため第３図に示されているように９日陰時
は基板（１１の温度が′ｌ゛０からＴＩ、ｉ’２へと高
温になるにつれて０がＯ’から９０°、すなわち全閉か
ら全開・＼推移するので適切な熱制御が行われるのであ
るが９日照時においても同様の動作をするので０時に太
陽光（８）の入射角が０の範囲内に入ると熱放射が行え
なくなり、場倉によっては温度を上昇させてしまい熱制
御を不能とするだけでな（１５！器を熱的に破損してし
まう熱暴走の危険がある。

そこで太陽光遮蔽材（７）を用いて太陽光（８）を熱的
ｒ（遮蔽するのであるが、熱（２）の放熱に悪影響を及
ぼすので熱放射の効率が著しく悪くなる結果、所要の能
力をイ昇るために熱放射面を大きくとらねばならず重４
）４ｓと形状が増大するという点点かあった。

この事は形状１寸法が制約される人工ｔｔｒｊ星におい
ては、サーマルルーバの取Ｈけ位置や大きさに制約があ
るところから大きな問題となっており。

その解決が望まれていた。

この発明はこの様な従来のサーマルルーバにおける問題
点を改善し、サーマルルーバに太陽光が入射する場合に
おいてＭ暴走を防止する構造の簡単なサーマルルーバを
提供するもので以下図を用いて詳述する。

第４図はこの発明の一実施例の構成を示す正面図、第５
図はこの発明の一実ｔａ例の構成を示す１１１１１而図
、第６図は形状記憶素子の応力対変形ｌｉｔ　’ｔ！ｊ
　１４：を示す図、第７図は形状記憶素子の変形ｉ１１
対温吸特性を示す図、第８図は形状、ｉピ憶累子の攬憚
性！１ν性を示す図、弔９図はこの発明の一実桶、ｌ′
／１１の動作状態表である。

図中、（υ、　１２＋、　＋３１．　（４１，（８１シ
↓第１図と同じである。（９）は形状記１１０金のワイ
ヤを直巻スプリング状ｔｉｃ形成し、その口端を基板（
１）へ熱的伝尋１ツ１−を維持して取付け、その他端を
可動子（１３１−＼取付けた第ｌの形状記憶素子、叫は
第ｌの形状ムピ憶索子（９）と同じ材質と形状を有し、
その一端を熱吸収９ｉ（Ｉｌｌに熱伝導性を維持して取
付け、その１」口端子を１Ｉ１１′動子（ｌ漕に取Ｕけ
た第２の形状ｄピ憶素子である。上Ｖ己熱吸収板（１１
）は熱伝導材の表面に赤外線吸収率を高めるための衣１
１処理を施し、赤外線ウィンドウ＋１２１の裏面Ｖ（取
ｆ＝Ｊけられている。（喝はこの熱吸収板（１１）の表
面ＶＣ取付けられ、赤りｌ線透過材（例えば臭化マグネ
シウムの結晶体など）を平板に形成し太陽光（８）に含
−まれる赤夕１線を屈４ｊｒさせ熱吸収板（１１）へ入
射させる赤外線ウィンドウ、　（１３１は熱絶縁材で長
立方体ＶＣ形成され、内部にに通する孔（１５）を有し
第１の形状記憶素子（９）と弔２の形状を己憶素子叫と
の間に２１１２付けられた＝＝Ｔ動子、（１信ま一端が
可動子（＋３）の孔（１５）１／Ｃ挿入され曲端が可動
子（１３）の上下運動を回転運動に変換するため回転軸
（４）・＼接続される摺動子、　ｌ［ｉ＋は回転４ＧＩ
Ｉ　＋４１を支持するベアリング＋１７１を固定する支
持台、叩は熱吸収板（１１）と基板ｉｌ＋を固定接続す
る支４：Ｌ　１１９ノは赤外線ウィンドウ（１りの光入
射面である。

次にこの発明の動作な第４図から弔９図を用いて説明す
る。ｒ）４４図及び第５図において、基板（１）から放
射する熱（２）の放射はを羽根（３）が制御する作用は
り１図と同じである。さて、基板（１）に電子機器など
の発熱体が１１１７付けられ、基４及（υの温度を開側
１することによって電子機器の温ｋを所定の温度ＶＣｔ
ｌｊｌＪ呻しようト’４−７）　ＩＬ’？　、　＆板（
ＩＪＰ＜１ｍ関する熱（２）ノ放射と太陽光ｔＢ１の入
射を制御するため羽根（３）を回動第２の形状記憶素子
（ＩＩと、熱吸収板（１１＋と、赤り１線ウインドウ（
ｌ々と可動子（１，１および摺！１１Ｕ子（１４）とを
陥えて１羽根（３）を回動する回転力を発生させている
が。

これらの作用についてまず説明する。

第１の形状ｍｌｌ水素子９）は母相において、　ＩＱ形
に戻って長手方向−・〜伸び１羽根（３）を紙面右同り
に回転角度θが０度から−９（）度捷で回転させる伸長
形状となる。゛またマルテンサイト相Ｖ（おいて羽４１
４ｆ３）を紙面左回りにθが０度から＋９（１度まで回
転させるよう長手方向に圧縮形状となる。

また、第２の形状６ピ憶素子（１（υは母相において羽
根（３）を紙面左回りｒ（回転角猷０を０度から＋９（
）度に回転させる伸長形状となり、マルテンサイト相に
おいて羽根（３）を（）度から−９０１ｉに回転させる
圧々１ｄ形状となる。そして、支柱−によって熱吸収板
（！１）が固定されているので、第ｌの形状記憶素子（
９）と第２の形状記憶素子１１０１の伸長と圧縮運動に
よる差動的な応力は可動子（１３１を基板（１）と熱吸
収板（１１）との間で上下させることになるからこの可
動子（Ｉ３１ｖＣ設けられた孔（１５１に挿入された摺
動子（１４１を上下し。

上記応力を変１裟して回転軸（４）に回転力を与える。

この回転軸（４）は支持台（１Ｇ）に保持されるベアリ
ング（１ηで支持されるから円滑な回転を行うことがで
きる。これが応力伝達ａ％４１′ｑとしての可動子（１
３１と摺動子（１４）の動作である。次Ｖ（、第１の形
状記憶素子（９）は基依（１；にＩｌｙ付けられ熱的Ｖ
Ｃ良好な伝導性を有するから基板（１）と同じ温度とな
る。一方、第２の形状ｄピ１は素子曲）は赤外線ウィン
ドウ（１２Ｊによって集められる太陽光（８）の赤外線
を吸収する熱吸収板１１１＋ＶＣ熱伝導性を維持して取
付けられているから、第２の形状記憶素子ｆｌｉｌｌの
温度は太陽光（８）が赤外線ウィンドウＩＪ２ｒＶＣ入
射する入射角ｏＩＶＣ依存する熱入射計によって定−ま
る。

このように熱吸収［（ｕｌと赤外線ウィンドウ（１２１
をホ１■み合わせて、熱入射検出概構とすると、赤外線
ウィンドウ（１２１の光入射面（１！Ｉｌ［入射する太
陽光（８）の入射角θ１が赤外、自ウィンドウｆ１２１
　＋１５　”Ｎのブリュスター角θＩ）の範囲内ｒ（入
っていれば太陽光（８）を透過させるが、θｂの１１１
１χ囲外にあれば全反射する。しだがって特定の入射角
θｉで光入射面ｆｌ！＋１に入射する太１嘔す光（８）
に対して、その熱入射ｌＩｔを演出することができる。

さて１以上が駆ｍｌ　＠　４＋’ｌｊと熱入射検出卜（
構及び応力伝達４戊（１４の個有！動作であるが１次に
ぞれぞわ、の動作が９組み合わされてどのような総合的
な動作を行うかについて説明する。まず第１の形状記憶
素子（９）と第２の形状６ピ憶素子叫の変形量と応力と
の（売係は、’、１４６図において曲線Ｃ３と曲線Ｃ４
のようＶＣなっているから１例えば第ｌの形状記憶素子
（９）が母相にめり、Ｃ４の特性を有し一方、弔２の形
状記憶素子１１ｔｌｌがマルテンサイト相Ｖｒ、６す、
Ｃ：３の！ｔ♂・性を有しているとき、Ｃ４とＣ３の差
に相当する力Ｆが生じ、第１の形状記憶素子（９）と第
２の形状記憶素子（１（υの逆変態応力を差動的に取出
すことができる。

次に、温度と変形量どの関係は第７図におけるＣ５とＣ
６の様になっている。第１の形状記憶素子（９）と第２
の形状記１．は素子−の温吸対変形嗣１う性ｔ、Ｌ一致
するよう作ら、）Ｌるから、変態Ｉ蒔ｒ温度Ｍｆ以下で
は共にマルテンサイト相となり、順次温度が上昇すると
曲１３ｃ５に沿って推移し、逆変態開始温度Ａｓで母相
への逆変態が開始【７．逆変態終了温１ｉＡｆで逆変態
が終ｒし、一定の変形量となる。次に温度が低下すると
曲線Ｃ６に〆ａって推移【、マルテンサイト相・＼の変
態開始温）Ｊｉ：　Ｍｓに至ると変態が開始しＭｆで終
了する。

このような特＋／Ｃを万する第ｌの形状記憶素子（９）
と第２の形状記憶素子叫をそれぞれ基板（１）と熱吸収
板（１１）の温度にしたとき羽根（３）の動作がどのよ
うＶＣなるかを第７図と化９図を用いて説明する。第７
図において第１の形状記憶素子（９）と第２の形状ｄピ
１は素子＋１０１　ノ温１Ｗを’ｌ’ｌ、　Ｔ２．　’
ｌ’３．　’［’４及０：　Ｔ５　テ例示的に示してい
る。これらの温ｒｗ　ｖｃおける羽根（３）の回転角度
θを化９図に示している。５ｇ９図において行方向（７
）　ｉ’ｊ　、　Ｔ２．　’Ｊ’３．　’ｌ’４及び１
゛５は第２の形状６Ｕ′。

憶素子（ｌＯ）の温度を示し１列方向のＴＩ、　ｉ”礼
’ｌ”３．’ｌ’４及び′１゛５は弔ｌの形状記憶素子
（９）の温度を示す。これらの温度における回転角ｖ０
の値が例示的に弗９図に示されているが、同えは太陽光
（８）の入射が無いとき、すなわち日１禽時ＶＣは赤外
線ウィンドウ（１２（と熱吸収板（１１）への熱入射が
無く、熱吸収板＋１１１は熱放射のみを行うからその温
度は低下し’Ｉ’ｌ１例えば−１１１’Ｏｌとなる。こ
のとき第２の形状８［１は素子面（はＭｆ以下の温度に
おいてマルテンサイト相となるのでわずかな力で変形す
る状態となる。ぞしてＪｌ（板（１）の温度がＴｌから
順次１１５（例えば６０′（Ｊｌまで上昇していくとき
、第ｌの形状記憶素子（９）は第７図における四線Ｃ５
のように変形する。したがって第９図においてｒ：Ａ４
１列に示されたように′１゛ｌで羽４ＪＪ　＋３１は全
開で、′■”　ｓで全開となる。この動作ｔＪＪｌ１ン
１と同じである。次に９日照時において熱１吸収板（１
１）が１ｔ−６温となりＴ５となったとき第９図の第５
列に示されたように、第２の形状記憶素子１１１１１は
母相にあるから、第１の形状記憶素子（９）が′ｖ１の
ときマルテンザ−（）相となって羽根（３）は左回りに
９０°回転する。

セして基板（１）が太陽光（８）の入射により熱せられ
て温度が上昇する。？′ＫＶＣ弔ｌの形状比１．は索子
（９）の温度がＴ２（９ｊｌえばｊｏ’ｏ＋ＶＣ達した
ときその長さが少し伸長して羽根（３）を左回りに８０
°の回転角度ＶＣ設定する。このとき太陽光（８）は第
４図において赤外線ウィンドウ（１２）の光入射面＋１
！Ｊｌに０６以内の入射角θｉで入射しており羽１帽３
）で大部分は“遮光９反射されて基板（１）・＼到達し
ないが９羽根（３）相互の反射によって基４？Ｚｆｌｌ
へ入射する。一方基板（１）は羽根（３）が開いている
から熱放射を行うので両方の強さの割合いによって基板
は）の温度が決まる。ところで羽根（３）の回転角度０
が小さくなるほど太陽光（８）が反射される割合が大き
くなるからり、（板（１）への入射が少なくなるという
１月係が成立する。したがって基（ν（１）が低温のと
きは羽根（３）を左回転させて太陽’ｊ’ｔ、　＋８１
がｉＷ板（１）へ入射する；Ｉ、１合を大きくして暖Ｖ
）、基板（１）が高温のときｖ−１９羽根（３）を閉じ
て基板（［）への入射を防止することになる。

太陽光（８）の入射ｈ；°と基板（１；の温間の関係は
赤外線ウィンドウ（１２ｊのブリュスター角θｂと、熱
吸収板（１１）の熱吸収率及び弔１の形状記憶素子（９
）と第２の形状記憶素子ｔｌｌｌｌの熱＞”ｌ’性特性
を調節することに」−ってＩＪｌ「要の状態ＶＣ設定す
ることができる。

次に弔ｌの形状比１α素子（９）と第２の形状比１．ば
素子（ｌＯ）が共に母相にあるとき、すなわちいずれも
伸長状態ＶＬ、あるとき、相互の力によって変形するこ
とになるのであるが、第８図に示された擬ジ１シ性の効
果が生ずる。

すなわち母相において応力を与えると曲線Ｃ７に病って
変形するが応力を除くと曲線０８に浴って元の形に復帰
するという秀れた。；１１性を有するので１例えば第ｌ
の形状記憶素子（９）と第２の形状記憶素子面）が共に
Ｔ５の温度に達した時、共に伸長して、それぞれの応力
が均衡して羽根（３）を閉じるという動作を正確に繰返
すことができる。

以上説明した６ｆｒ　ｖｃ　、この発明ＶＣよれば太陽
光がサーマルルーバに入射するとき羽根（３）の回転Ｊ
’Ｊ　Ｉ庄θを熱吸収４Ｆｉ（Ｉｌｌと基板（１）の温
度に作って調１１１１するから１日照時にむける熱的暴
走を防ぎ安全１１−が高く、かつ排熱効果が高いという
利点が生ずる。

さらに、基板（１）が低温時に、太陽光を適当ＶＣ，４
！１（板（υ−＼入射さすることができるから、従来の
す〜マルルーバがＪ）Ｆ熱のみ行うのに比らべ、この発
明によれば吸熱をも行うことができるから、尚γｋＡと
低温の両方ＶＣわたって熱制御を行うことができる利点
が生ずる。

ｔ［１，・、この究明の一実施例において＆Ｊ、応力伝
達上・支４ｆ４　ＶＣ可動子（１３）ど摺動子（１４）
を示Ｉ−たが歯車などを用い一〇も同様の効果が得ら１
＋、るｔ７．また熱入耐構１１１１・Ｗ４ｉ４と１．で
赤りｌ相！ウィンドつ（１！＋と熱吸収板（１１）を示
したが熱吸収板（１１）のみでも良く、また熱吸収板（
団の表面形状を四面や凸面とし、あるいはこれらを、Ｔ
ａ１ｌみ合わせて所要の熱吸収！痔１生を持たせても良
い。址た支柱（１８１は６ｆＩＦ＋６＋と一体化できる
し、−また形状記憶素子＆Ｊ根板状棒状のものでも良い
ｌ「ど。

この発明の要旨とする点を免税Ｌ２ない範囲において４
＋’＞ミ々な変形がある。

４１’ｉｉ１而の１７ｉｉねｉな説明 第１図はｒｔｔ米のサーマルルーバの構成図、弔２図は
（ｒ亡ツ１（のサーマルルーバの動作！（）：性図、第
：３図は従来のサーマルルーバの動作状態を示す図。

弔４図ＩＪこの究明の一実施例の構成を示す正面図。

第５図は、この究明の一実施例のＮ￥成を示す１１１１
ｊＩＩｎ図。

第６図は形状記１は素子の応力対変形（社）特性を示す
図、第７図は形状記憶素子の変形量°対温；現特性を示
す図、第８図は形状記憶素子の擬弾性性１・”Ｌを示す
図、第９図はこの究明の一実施例の動作状態を示す図で
ある。図中（１）は基板、（２）は熱、（３）は羽根。

（４）は回転軸、（５）はバイメタルスプリング、　＋
６１）：を筺体、（７）は太陽光遮蔽材、　（８１）；
ｆ太陽光、　＋９＋４ま第１の形状記１．は素子、叫は
第２の形状ｇ＋：　Ｊ、は素子、　（Ｉｌ＋は熱吸収板
、　（１２）は赤外線ウィンドウ、　＋１３１は可動子
、　Ｕａは摺動子、　（１！ｉｌは孔、ｆｌｆｉｌは支
持台、　ｔ１８１１才支柱、　ｔｌＵｌｉＪ元入射而で
ある。

面お１図中、同一あるいは相当ｍｉ分Ｉ／Ｃは同一符号
を付して示しである。

代理人　疼　野　１ぎ　− 第１図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゛重子器機等の発熱体を取付ける基板の片面に並設され
   た羽根と、上記基板の片面に取付けられ上記羽根を回動
   させる駆ｍｈ機構とを備え、上記羽根をこの駆動機構に
   より回動させてよ６ピ基板の放熱ＩＴｔを、Ｊ、’Ｊ節
   し、上記基板の熱制御を行うサーマルルーバにおいて、
   上記駆動ｍ構を、土６己基板に取付けられた第１の形状
   記憶素子と、サーマルルーバへの熱入射量を検出する熱
   入射検出機構に取付けられた第２の形状記１．は素子と
   、上記第１の形状記憶素子と上記第２の形状記憶素子と
   の間に設けられた応力伝達機１１ケとで４１−ｒ成し、
   上記サーマルルーバへの太陽光にｊ；る熱入射量を上記
   熱入射検出機構で検出して、その熱入射量を」二記第２
   の形状記憶素子に伝達し、−万土６ピ基板の熱を上記第
   １の形状６市は素子に１尽旅して、上６己第ｌの形状記
   憶素子と上記第２の形状記憶素子の応力を差動的ＶＣ取
   り出し、この応力な上８ピ応力伝達機構で一］二記羽根
   へ回転力として伝え、上ｄピ羽根を回動させることを特
   徴とするサーマルルーバ。