KR100411440B1 - 열파이프네트워크일체형구조패널 - Google Patents

Abstract

구조 패널은 하니콤 재료로 된 경량의 구조 내부 코어에 접착된 얇은 내외 표면 시트를 갖는다. 내부 표면 시트는 방산될 열을 발생하는 장비를 수용하기 위한 것이며 외부 표면 시트는 방사 등의 열 방산을 하도록 되어 있다. 패널 내부의 복수개의 근접 이격된 열 파이프는 서로에 대해 그리고 장착되는 장비로부터의 열을 수용하기 위한 내부 표면 시트에 대해 열 결합된다. 패널 내부의 복수개의 이격된 열 파이프는 근접 이격된 열 파이프에 대해 직각이며 외부 표면 시트 및 그와의 교차부 부근의 근접 이격된 열 파이프에 대해 열 결합된다. 방산될 열은 장비로부터 내부 표면 시트, 근접 이격된 열 파이프, 격리된 열 파이프 및 외부 표면 시트를 향해 짧고 직접적이며 효과적인 통로를 따라 흘러서 방산되게 된다.

Description

열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널

본 발명은 구조 패널, 특히 긴 고열전도성 장치를 내장한 패널에 관한 것이다. 전자 장비를 설치하는 구조 패널은 그 장비를 위한 물리적인 지지는 물론 그 장비에 의해 발생되는 열을 제거할 수 있어야 한다. 종래에는 열 전도성을 증가시키기 위해 패널을 크게 만들거나 액체 냉매 유동 통로를 제공하여 큰 열 부하를 조절할 수가 있었다. 그러나, 어떤 상황에서는 대형 패널이나 액체 냉각 시스템의 무게를 추가할 수 없는 경우가 있다. 특히, 경량화 및 열 분산이 우주로의 복사열 전달에 극히 의존되는 우주선의 경우에는 더욱 그렇다.

방열을 증가시키려는 요구는 방열기의 표면적의 증가에 대한 요구로 직결된다. 실제적인 난점은 방열기의 크기를 결정하는 데 있는 것이 아니라 방열기 표면의 비교적 광역에 걸쳐서 발생되는 열 중에서 비교적 집중되거나 작은 부위(전자 장비 부분의 베이스 부근)로부터의 열을 분산시키는 데 있다. 또, 이는 방열기 표면적에 걸쳐서 온도차를 최소화하여 방사 효율을 높이고 또한 방열기 표면과 전자 장비 사이의 온도차를 최소화하는 방법으로 수행된다. 또, 각종 전자 부품을 거의 동일 온도로 유지하는 것이 필요하거나 바람직할 때가 있다. 이런 모든 목적들은 열 전도에 의해 원칙적으로 수행되기 때문에, 경량화 및 열 전도 수단의 효율의 제고가 필요한 것이다.

종래 기술의 우주선용 장비 패널은 보통 두 개의 알루미늄 표면 시트 사이에 알루미늄 하니콤 코어를 접착시켜서 된 것이었다. 발열 장비는 우주선 내부의 표면 시트(내부 표면 시트) 상에 설치되며, 열은 우주선 외부의 표면 시트(외부 표면 시트)로부터 우주로 방산된다. 종래 기술의 패널은 장비로부터의 열을 방사 표면으로 전달하기 위한 패널내 또는 그 패널 없이 열 파이프의 네트워크를 채택하는 것으로알려져 있다. 이들 네트워크는, 서로 평행하며 내부 표면 시트로부터 서로 이격되어 놓여서 전자 장비로부터의 열을 수용하여 그 길이 방향으로 열을 전달하는 소위 "피이더"라 불리우는 복수개의 긴 열 파이프를 구비한다. 이런 패널은 "피이더"로부터 "피이더"로, 그리고 "피이더"로부터 방열기 표면으로 열을 전달하기 위한 "피이더" 열 파이프에 수직인 제2 방향으로 외부 표면 시트에 대해 서로 평행으로 배열된 소위 "헤더"라 불리우는 하나 또는 그 이상의 열 파이프를 추가로 구비하고 있다. 일반적으로는 발열 장비의 각각에는 하나 또는 두 개의 피이더 열 파이프가 관련된다. 종래 기술의 패널의 동작을 제1도의 열 흐름 개략도와 관련하여 기술하면, 이 도면에서는 열 흐름을 화살표로 표시하였고 그 폭은 열 흐름량을 표시한다. 분산시킬 열 에너지의 주 흐름은 장비(100)로부터 내부 표면 시트를 통하여(도체 커플링(102)을 거쳐서) 피이더 열 파이프(110)으로, 그리고 피이더 열 파이프를 따라서(도체 커플링(104)를 거쳐서) 헤더 열 파이프(120) 쪽으로, 헤더 열 파이프(120)를 따라 (도체 커플링(112)를 거쳐서) 다시 내부 표면 시트를 향해 피이더 열 파이프(114)로, 그리고 헤더 및 피이더 열 파이프로부터 외부 표면 시트의 방사면으로 전달된다. 외부 표면 시트를 가로질러 열을 균일하게 분배하기 위해, 열 부하가 적거나 열 부하가 없는 피이더 열 파이프(114)는 도체 커플링(112)를 거쳐서 헤더 열 파이프(120)으로부터 멀리 열을 전달한다. 각 커플링(104, 112)는 높은 열 흐름을 전달하고 현격한 열저항을 갖는 물리적 기계적 통로로서 크고 바람직하지 못한 온도 차를 발생시킨다. 결국, 방사할 열 에너지의 대부분이 긴 열 통로를 따라서(피이더(110)을 통하여 헤더(120)으로, 그리고 헤더(120)을 통하여 다른피이더(114)로, 그리고 피이더(114)를 통하여) 외부 표면 시트 방열기 표면으로 흘러야 한다. 종래 기술의 구조는 적어도 두 개의 고저항 열 커플링(104, 112)을 직렬로 연결시키고 서로가 바람직하지 못하게 열 흐름을 방해하게 되어 효율적이지 못하였다. 게다가, 적어도 하나의 커플링 내의 열 흐름은 필요에 따른 방향이 아닌 방향으로 방열기로부터 멀리 향하게 된다. 방사할 열의 대부분은 더 긴 고저항성 저효율 통로(긴 화살표 (124)로 표시)를 거쳐서 피이더 열 파이프(110, 110', 114, 114')로부터 방열기 표면으로 흐른다. 방사할 열의 일부는 보다 직접적으로 저저항 통로(짧은 화살표(122)로 표시)를 거쳐서 그에 결합된 헤더 열 파이프(120)으로부터 외부 표면 시트로 흐른다. 패널 구조는 고저항 커플링의 갯수를 줄이고 보다 직접적인 방열을 하여 보다 효율적인 열 흐름 통로를 갖게 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 근접한 병렬 배치 관계로 된 적어도 세 개의 긴 제1 고열전도성 소자와, 근접 병렬 배치되어 상기 제1 소자와 서로 교차되도록 각도 배치되고 교차부 부근에서 제1 소자에 열 결합되는 관계로 된 적어도 세 개의 다른 긴 제2 고열전도성 소자를 구비한다. 제1 및 제2 열 전도성 시트는 제1 및 제2 긴 소자에 그 길이 방향을 따라서 각각 열 결합되어 있는 표면을 갖는다.

제2도에서, 구조 패널(10)은 내부 표면 시트(12)와 외부 표면 시트(16) 및 그 사이에 접착된 하니콤 코어(14)를 포함한다. 표면 시트(12, 16)은 편평하며 서로 평행으로 격리되어 있고 알루미늄 등의 도체 재료나 합성 재료로 구성된다. 내부 표면 시트(12)는 패널의 내부 구조를 드러내도록 엣지(18A)를 따라서 절결하여 도시하였다. 마찬가지로, 하니콤 코어(14)도 외부 표면 시트(16)의 내면을 드러내는 엣지(18B)를 따라서 절결하여 도시하였다. 제2도는 패널(10)을 우주선 내부로부터 본 것이다. 패널(10) 내에서, 고열전도성 헤더(20)은 서로 나란히 배치되어 열전도 관계로 배치되고 길이를 따라 내부 표면 시트(12)의 내면에 열접착된 복수 개의 열전도성 긴 열 파이프(22, 24, 26)로 형성된다. 복수개의 스프레더 열 파이프(42, 44, 46, 47, 48)로 된 파이프 군(40)은 격리되어 배치되며 서로 교차되도록 헤더 열 파이프(20)에 대해 경사져 있다. 열 파이프(42, 44, 46, 47, 48)은 그 길이를 따라서 외부 표면 시트(16)의 내면에 접착되고 또 그 교차부 부근에 있는 각 헤더 파이프(22, 24, 26)에도 열 접착된다.

전자 장비는 우주선 내부의 구조 패널(10)의 표면, 즉 내부 표면 시트(12)의 외면 상에 장착된다. 열은 장비가 내부에서 전기 에너지를 소산시켜 작동될 때 발생한다. 진행파 튜브 증폭기 등 우주선에 채택되고 있는 일부 전자 부품은 대량의 파워를 소산하며 비교적 크기는 소형이지만, TWTA나 고체 상태 파워 증폭기(SSPAs)용 전자 파워 조절기 등의 다른 장비들은 동등하거나 큰 영역에 걸쳐서 적량의 파워를 발생한다. 한 편, 다른 장비들은 큰 설치 면적을 갖거나 파워 소산이 심하지 않으므로 열 제어 문제가 그리 중요하지는 않다.

예를 들어 패널(10)에서, 고 파워 장비(60, 60', 60")는 장비(60, 60', 60")의 설치 베이스로부터 헤더(20)의 열 파이프(22, 24, 26)으로의 짧은 직접적 열 흐름 통로를 제공하기 위해 헤더 열 파이프(20)의 위치에 걸쳐서 배치된 내부 표면 시트(12)에 설치된다. 헤더 열 파이프(20)는 그 길이를 따라 극히 높은 열전도성을 가지며, 장비(60, 60', 60")로부터의 열은 길이를 따라 전도되어 동등한 등온 고열전도성 통로를 형성한다. 헤더 열 파이프(20)와 스프레더 열 파이프(42 내지 48)의 교차점에서는, 이 교차점에서 헤더 열 파이프(20)으로부터 스프레더 열 파이프(42 내지 48)로 가는 열은 그 발생 내부 표면 시트로부터 멀리 궁극적으로 방사될 외부 표면 시트를 향해 흐르게 된다. 스프레더 열 파이프(42 내지 48)로 전도된 열은 그 각 길이를 따라 전도되며, 실제로 등온 열 전도체가 되려 한다. 이후에, 이러한 열은 그 외부 표면이 방열기 표면을 형성하는 외부 표면 시트(16)로의 열파이프(42 내지 48)의 결합부를 포함하는 짧고 직접적인 열통로에 의해 직접 전도된다.

제2도의 패널(10) 내의 열 흐름은 제3도의 열 흐름 개략도와 관련하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 여기서, 발열 장비(260)은 장비(260)을 (기본적으로 등온인)헤더 열 파이프(220)에 열 전도 연결하는 열 커플링(210)을 통해 헤더 열 파이프 배열(220)에 결합된다. 이 때, 열은 다시 방열기 표면을 향하여 헤더 열 파이프(220)을 스프레더 열 파이프(240, 242, 244, 246)에 그 교차부에서 열 전도 접착하는 열 커플링(230)을 통하여 흐른다. 계속해서 열은 각 열 파이프(240, 242, 244, 246)을 따라 양쪽으로 흐르고, 외부 표면 시트(16)을 통해 통과하고 우주로 방사된다. 열 파이프(240, 242, 244, 246)에 의해 전도된 열의 방사는 표면 시트(16)의 열 전도성 재료를 통하여 직접적인 저저항 통로(짧고 넓은 화살표(250)으로 표시)를 거치게 된다. 또, 헤더 열 파이프(220)으로부터의 열의 극히 일부는 패널(10)을 통해 흐르고 표면 시트(16)의 외면으로부터 방사된다(긴 화살표(252)로 표시).

제2도에서와 같은 헤더 열 파이프(22, 24, 26)의 배열과 스프레더 열파이프(42 내지 48)의 배열(제3도의 헤더(220) 및 스프레더(240, 242, 244, 246))으로 인하여, 열 흐름은 항상 직접 및 저저항 통로에 의해 열원으로부터 멀리 방사면을 향하게 된다. 모든 열 통로는, 적어도 두 개의 고 저항 커플링 통로를 갖는 종래 기술의 패널과는 달리, 헤더와 스프레더 열 파이프 사이에 단 하나의 커플링(230)을 횡단하게 된다. 게다가, 방열기로의 열 흐름 통로의 대부분은 화살표(250)으로 표시한 바와 같은 짧고 직접적인 커플링을 채택하고 있으며, 화살표(252)로 표시한 바와 같이 길지만 직접적인 통로로 흐르는 열의 양은 훨씬 적게 된다.

이는 제1도에 열 흐름 개략도로 도시한 종래 기술에서와 같이 길고 고 저항이며 덜 직접적이고 효과도 덜한 열 전도 통로와는 대조적인 것이다. 거기서, 방사할 열의 대부분은 피이더 열 파이프(110, 114)로부터 화살표(124) 방향으로 긴 고 저항 통로를 거쳐서 흐르고 열 파이프(120)으로부터 화살표(122)로 표시한 바와 같이 짧은 통로를 거쳐 방사면으로 흐르는 양은 감소되는 것이다. 게다가, 종래 기술의 패널에 있어서 발열 장비 하방에 놓이지 않거나, 결합될 장비로부터 열 부하를 덜 받도록하기 위한 피이더 파이프로의 열 흐름은 열이 방열 표면으로부터 멀리, 즉 소망하는 바와는 반대 방향으로, 그리고 적어도 두 개의 고 저항 커플링(104, 112)를 횡단하도록 하는 통로를 거쳐 장비(100)으로부터의 열을 받는다.

제2도의 패널(10)의 구조는 제4도에 4-4선 단면도로 도시하였다. 열 파이프(22, 24, 26)은 나란히 근접 열 결합된 관계로 되어 있고 그 길이를 따라 내부 표면 시트(12)의 표면에 접착된다. 열 파이프(22, 24, 26)의 보어(22A, 24A,26A)는 후술하는 바와 같은 2상 작동 유체를 포함한다. 알루미늄 합금 같은 열전도성 재료로 된 스페이서(22B, 24B, 26B)는 나란히 배치된 경우에는 열 파이프(22, 24, 26)에 한 쪽 측면을 따라 서로, 그리고 외부 표면 시트(16)의 내면(16B)에 접착된다. 하니콤 코어(14)는 내부 및 외부 표면 시트(12, 16)의 각 내면(12B, 16B) 사이로 연장되어 양단부에서 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려진 망상 기술을 이용하여 접착된다. 전자 부품 같은 장비(60)은 내부 표면 시트(12)의 외면(12A)에 설치된다. 알루미늄 합금 등의 열 전도성 재료의 배가기(doubler)(62)는 표면 시트(12)의 구조적 강도를 증가시키고 장비(60)과 열 파이프(22, 24, 26) 사이 또는 이들 모두의 열 전도성을 증가시키기 위해 장비(60)과 외면(12A) 사이에 개재된다. 장비(60)과 배가기(62) 사이의 계면의 열저항성은 후술하는 바와 같이 조립 전에 계면에 대해 열전도성 결합 재료(64)를 첨가함으로써 더욱 감소시킬 수 있다(열저항성 감소는 열 전도성의 증가와 동일함). 표면 시트(12)의 외면 중 장비(60) 등이 설치되는 부위 이외의 부분에는 흑색 열 페인트(82) 등의 열 제어 재료를 적응할 수 있다. 표면 시트(16)의 외면(16A)는 방열기 표면으로서 성능을 확립하는 소정의 열 제어 특성을 갖는다. 제어 코팅(86)은 광학적 태양 반사기(OSR)나 나중에 상세히 기술하는 바와 같은 흰색 페인트로 할 수도 있다. 스페이서(22B, 24B, 26B)는 스프레더 열 파이프(48)이 헤더 열 파이프(22, 24, 26)을 교차하는 지점에 간극을 갖는다. 스프레더 열 파이프(48)은 제4도의 하니콤(14) 너머의 가상 선으로 도시한 바와 같이 보어(48A)를 포함한다.

헤더 열 파이프와 스프레더 열 파이프(47) 사이의 교차부에서의 개선된 열전도성의 향상(즉 열저항성 감소)은 열 파이프 사이의 열 접촉의 면적을 증가시키는데 사용될 수 있는 열 파이프(44)의 일부(44C) 또는 열 파이프(47)의 일부(47C) 등의 확장 영역에 의해 제공된다. 이런 교차부의 세부 사항은 제5도의 5-5선 단면도에 도시되어 있다. 열 파이프(44)는 작동 유체를 함유하는 보어(44A)와 열 파이프(44)의 케이스에 일체로 될 수 있는 스페이서(44B)를 포함한다. 외부 표면 시트(16)은 그 길이를 따라 스프레더 열 파이프(44)에 열 접착되고, 내부 표면 시트(12)는 그 내면이 스페이서(44B)에 열 접착되어 있다. 하니콤(14)는 열 파이프를 함유하지 않는 내부 표면 시트(12)와 외부 표면 시트(16) 사이의 체적을 충전한다. 스프레더 새들(44C)는 스프레더 열 파이프(44)의 양쪽으로부터 좌우로 연장된다. 헤더 열 파이프(26)은 관통 보어(26A)와 그에 일체로 된 스페이서(26B)를 구비한 내부 표면 시트(12)에 인접한 가상선으로 도시되어 있다. 스페이서(26B)는 스프레더 열 파이프(44)의 새들(44C)가 끼워지는 엣지(26G, 26G') 사이에 간극을 갖는다. 새들(44C)의 상부는 헤더 열 파이프(26)과 접촉하여 열 접촉 면적을 증가시키고 상기 열 파이프 사이의 교차부 에서의 열 전도성도 증가시킨다. 제5도에 도시한 장비(60"')는 배가기 없이 열 전도성 결합 재료(64)를 사용하는 내부 표면 시트(12)에 설치될 수 있도록 적당량의 동력을 분산시키는 장치로 할 수 있다.

제2도를 참조하면, 내부 표면 시트(12)에 설치된 다른 장비(70, 70')는 예를 들어 열 파이프(32, 34)를 포함하는 다른 헤더(30) 상에 배치된다. 특정 헤더의 열 파이프의 수효와 채택한 헤더의 수효는 각종 장비(60, 60', 60", 70, 70')의 배치 및 열 전도 요구에 따라 결정된다. 열 동력 분산이 낮아서 방열할 열의 양이 적어도 되는 장비(80)는 저 동력 장비(80)에서와 같이 패널(10) 상의 통상의 위치에 설치할 수 있다.

헤더(20, 30)은 패널(10)의 중앙부, 즉 패널(10)의 엣지로부터 멀리 열 파이프(42 내지 48)(제2도에 도시)의 유효 길이 "L"의 적어도 5분의 일(1/5)의 거리만큼 떨어진 곳에 배치하는 것이 적합하다. 결국, 패널(10)의 온도는 등온 균일한 범위로부터 벗어나는 범위 까지 중앙부 보다는 엣지 쪽에서 약간 저온(예를 들어 약 10 내지 20℃)이 되려 한다.

열 파이프에 관하여 알려진 문제점 중 하나는 열 파이프의 보어 내에 포획된 작동 유체 및 농축 불가능한 가스의 "슬러그"가 2상의 작동 유체의(액상이든 기상이든) 열 파이프 전체 길이를 따라 자유로이 유동할 수 있는 능력을 방해할 수 있다. 작동 유체가 이렇게 흐르지 못하게 되면 열 파이프는 액체 슬러그 또는 농축불가능 가스 축적을 통한 열 전도가 불가능하며 열 파이프의 열 전도 능력은 급격히 감소된다.

이런 문제는 각 열 파이프가 패널(10)의 엣지를 따라 이동할 수 있게 각 단부에 배치된 짧은 부분을 갖기 때문에 제2도의 구조에서는 회피될 수 있다. 패널(10)은 직사각형이고 헤더(20)과 스프레더(40)은 서로 90° 로 교차하기 때문에, 각 열 파이프의 짧은 부분은 열 파이프의 나머지 부분에 대해 90° 로 굽혀진다. 이런 짧은 부분은 그 길이의 2퍼센트 내지 10퍼센트(2%-10%) 정도이며, 적합하게는 그 5퍼센트 내지 7퍼센트(5%-7%)이다. 열 파이프(22 내지 26)과 열 파이프(42 내지 48)의 짧은 단부 부분은 이런 열 파이프의 나머지 부분 보다는 약간 차게(예를 들어 약 5℃) 되려는 경향이 있다. 열 파이프의 단부를 향해 온도차 및 기상 작동 유체의 흐름으로 인해, 액체 슬러그와 농축 불가능한 가스는 무엇보다도 유효 길이 L에 걸쳐서 열 파이프의 열 전도 능력에 재료적으로 영향을 주지 않는 짧은 단부 부분 내에 축적되려 한다. 짧은 단부 부분이 엣지에 단순히 근접해 있으면(엣지의 L/10이내) 충분하며, 꼭 엣지 부분에 있을 필요 까지는 없다.

광학적 태양 반사기(OSR)은 고반사율 재료로 코팅된 얇은 투명 카버이다. 미합중국 캘리포니아주 산타 로사 소재의 옵티칼 코팅 러보러토리로부터 수득 가능한 용융 실리카 OSRs는, 두께가 약 6밀(mil)이며, 패널에 접착된 측면 상에 실버 코팅이 부착되고 노출된 표면 상에 인듐 주석 산화물 도체 코팅을 가진 상태로 덮여 있다. 영국 클리드 라일 보델위단 소재의 필킹톤 스페이스 테크놀로지로부터 수득 가능한 CMX 글래스 OSR은 두께가 3밀이며, 패널에 접착된 측면에는 실버 코팅이 부착되어 있고 우주로 노출된 표면 상에는 인듐 주석 산화물 도체 코팅이 실시되어 있다. 이들은 모두 41.91mm ×41.91mm(1.65인치×1.65인치) 사각형으로 수득 가능하며, 태양광 흡수성 α는 약 0.08 내지 0.10이고 방열성 ε는 약 0.78 내지 0.81이다. 방열성에 대한 흡수성의 비율 α/ε가 낮으면 OSR이 열 에너지가 방사되는 적외선 구역에서의 열 에너지의 방출이 매우 효과적이며, 태양광 조사에 포함된 에너지가 발견되는 구역에서의 열 흡수성이 낮음을 나타낸다. 우주선 내에서의 플라즈마 유도 정전 대전의 방출에 대한 보호는 한 쪽 면에 전도성 인듐 산화물이나 인듐 주석 산화물 코팅과 조합하여 약 200KΩ의 OSR의 전후방 표면 저항에 의해 제공되며, 다른 면에는 실버 코팅을 하고, 미합중국 일리노이주 시카고 소재의 모르톤 티오콜 인크.의 모르톤 케미칼 디비젼으로부터 수득 가능한 솔리테인(SOLITANE^?113)접착제(카본 블랙 충전제 함유)나 미합중국 뉴욕주 워터포드 소재의 제너럴 일렉트릭 캄파니로부터 수득 가능한 RTV 567(그라파이트 충전제 함유)등의 전기 절연체가 아닌 접착제로 고정된다.

외부 코팅 재료가 가능한 한 제로에 가까운 α를 가지고 또 ε가 가능한 한 1에 가깝게하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 실제로 다른 값으로 채택하는 것이 유리하다. 예를 들어, 자외선 및 이온화 방사에 대한 노출로 인한 악화를 겪은 열 제어 페인트로부터 얻을 수 있는 α0.4 및 ε0.6인 코팅이 유리한데, 그 이유는 ε가 α보다 훨씬 크기 때문이다.

패널(10)의 내부 표면 시트(12)의 표면은 장비가 장착되는 부분을 제외하고는 미합중국 펜실베니아주 에리이 소재의 로드 코포레이션 또는 미합중국 일리노이주 시카고 소재의 일리노이 인스티튜트 오브 테크놀로지 리서치로부터 각각 수득 가능한 쳄글레이즈(Chemglaze) Z306이나 MH21S/L0 등의 열 제어 페인트로 피복되어 있다. 미합중국 뉴욕주 워터포드 소재의 제너럴 일렉트릭 캄파티로부터 수득 가능한 RTV566이나 미합중국 매사추세츠주 캔톤 소재의 에머슨 앤드 커밍스로부터 수득 가능한 Eccosil 4952는 장비(60, 60', 70, 70) 등의 각종 부품과 내부 표면 시트(12) 사이의 열 전도성을 향상시키는 데 사용될 수 있다.

한 실시예에서, 패널(10)은 두께 약 24.13mm(0.95인치)이고 7밀 두께의 알루미늄 합금 내외부 표면 시트를 채택하고 있다. 미합중국 캘리포니아주 더블린 소재의 헥셀 코포레이션으로부터 수득 가능한 알루미늄 합금 포일 하니콤은 표면 시트가 접착되는 패널의 코어로서 채택된다. 다른 패널은 장착 장비의 질량의 대소 및 힘 분산의 대소에 따라서 얇게 또는 두껍게, 그리고 중량 또는 경량(예를 들어 5밀 내지 10밀)의 게이지 표면 시트를 채택할 수 있다. 마찬가지로, 5 내지 20 밀 두께의 알루미늄으로 된 배가기 등의 두꺼운 재료나 첨가 재료등도 고응력 및/또는 고동력 분산 영역에 채택될 수 있다.

상술한 열 파이프 각각은, ATS-II 등의 많은 우주선에서 미리 입증되고 채택된 형태의 암모니아 작동 유체를 채택하는, 축방향으로 홈을 가진 전도성이 일정한 알류미늄 열 파이프이다. 이들 열 파이프는 미합중국 매릴랜드주 그린벨트 소재의 오에이오 코포레이션으로부터, 그리고 미합중국 매릴랜드주 코키스빌 소재의 다이나텀 코포레이션으로부터, 그리고 일본국 도꾜도 소재의 미쯔비시 덴끼 가부시끼 가이샤로부터 상업적으로 수득 가능하다. 알루미늄 열 파이프의 내부 홈을 가진 보어는 단면이 대략 원형이며 그 외벽은 패널(10)의 표면 시트(12, 16) 및 패널 내에서 교차되어 열을 전달하는 다른 열 파이프와의 열 접촉을 보다 양호하게 하기위해 적어도 하나의 편평부를 포함한다. 이런 교차부의 열 전달의 개선은 열 전도성 에폭시나 미합중국 매사추세츠주 캔톤 소재의 에머슨 앤드 커밍스로부터 수득 가능한 Eccobond 56C 실버 로디드 에폭시 등의 다른 접착제를 사용하여 서로 교차되는 열 파이프를 접착시킴으로써 얻을 수 있다.

이제까지는 본 발명의 적합한 실시예를 기술하였지만, 그에 대한 변형이나 변경은 본 명세서의 설명 및 원리를 기초로 하여 기술 분야에 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 본 발명은 이들 변경 및 변형예를 모두 포함하면서 이하 청구 범위에 의해서 한정된다.

예를 들어, 스페이서(22B, 24B, 26B)는 관련 열 파이프(22, 24, 26)으로부터 분리된 부재인 것으로 도시하였지만 열 파이프의 케이싱에 공통으로 사출한 일체형의 것도 가능하다. 마찬가지로, 열 파이프(44)의 케이싱과 일체인 것으로 도시한 제5도의 스페이서(44B)는 별도의 부재를 접착하거나 그에 근접하게 열결합시킬 수도 있다. 또, 스프레더 새들(44C 또는 47C)는 열 파이프 케이싱과 일체이거나 열 파이프에 밀접하게 열 결합될 수 있다. 스페이서 및 새들은 도시한 바와 같이 "I" 또는 "T"형 단면 등의 정사각형 또는 직사각형 이외의 단면으로 할 수도 있다. 전도성 증가를 위한 이런 새들은 헤더 열 파이프 상에, 스프레더 열 파이프 상에 또는 열 파이프의 헤더 및 스프레더 양쪽 모두에 채택될 수 있다.

상술한 일체형 열 파이프는 알루미늄 합금 표면 시트를 포함하고 하니콤 구조 재료를 채택하고 있지만 KEVLAR^?또는 구조적 강도 및 열 전도성 요구에 맞는 카본 파이버 합성 재료같은 다른 적당한 재료로 할 수도 있다. 하니콤을 예로서 설명한 구조 재료(14)는 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 다른 편리한 형상으로도 할 수 있고 또는 셀룰라 포옴(cellular foam) 재료로 할 수도 있다.

제1도는 종래 기술의 패널의 열 흐름 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 패널의 개략도.

제3도는 제2도의 배치에 관련한 열 흐름 개략도.

제4도 및 제5도는 제2도의 패널의 세부를 도시한 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 구조 패널 12 : 내부 표면 시트

14 : 코어 16 : 외부 표면 시트

20 : 헤더 열 파이프 22, 24, 26 : 열 파이프

42, 44, 46, 47, 48 : 열 파이프 60, 60', 60", 70, 70', 80 : 장비

62 : 배가기 82 : 열 페인트

86 : 제어 코팅 100 : 장비

110, 114 : 피이더 열 파이프 120 : 열 파이프

Claims (8)

1. 길이를 따라 높은 열 전도성을 가지며 나란히 열 결합된 관계로 근접 배치되는 적어도 세 개의 긴 제1 열 전도성 요소와,

   길이를 따라 높은 열 전도성을 가지며 서로 이격되어 나란한 관계로 상기 제1 열 전도성 요소와 근접하게 각도를 가지고 배치되어 교차되는 적어도 세 개의 긴 제2 열 전도성 요소와,

   길이를 따라 상기 제2 열 전도성 요소 각각에 열 결합된 제1 표면 및 제1 표면의 반대쪽의 제2 표면을 갖는 열 전도성 재료로 된 제1 표면 시트와,

   태양광 흡수성보다 실질적으로 큰 방열성을 갖고 상기 제1 표면 시트의 상기 제2 표면 상에 있는 열 제어 재료, 및

   길이를 따라 상기 제1 열전도성 요소 각각에 열 결합된 제1 표면과 상기 제1 열 전도성 요소에 겹치는 소정 위치에서 열 제어로 복수개의 장치를 수용하는 제2 표면을 가진 열 전도성 재료로 된 제2 표면 시트를 포함하며,

   상기 제1 열 전도성 요소는 교차부에서 상기 제2 열전도성 요소에 실제로 수직이며, 상기 제2 열 전도성 요소 각각은 상기 교차부 부근의 상기 제1 열 전도성 요소에 근접 배치되어 열 결합된 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 전도성 요소는 열 파이프인 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 전도성 요소 중 하나는 제1 및 제2 열 전도성 요소 중 다른 하나와의 교차점 부근에서 상기 교차점 부근의 상기 제1 및 제2 열 전도성 요소 사이의 열 전도성을 증가시키기 위한 열 전도성 재료로 된 확대부를 구비한 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 전도성 요소를 포함하지 않는 상기 제1 및 제2 표면 시트 사이의 공간 내에서, 상기 제1 및 제2 표면 시트 사이에서 이들 시트에 고정된 복수개의 기공을 구비하는 재료도 포함하는 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
5. 제4항에 있어서, 복수개의 기공을 갖는 상기 재료는 상기 제1 표면 시트의 제1 표면과 상기 제2 표면 시트의 제1 표면 사이에 접착된 단부를 갖는 하니콤을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
6. 제1항에 있어서, 열 제어될 장치를 수용하기 위해 상기 소정 위치 이외의 상기 제2 표면 시트의 제2 표면 상에 열 제어 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
7. 제1항에 있어서, 길이를 따라 높은 열 전도성을 각각 갖는 적어도 두 개의 긴 제3 열 전도성 요소도 포함하며, 상기 제3 열 전도성 요소는 상기 제1 및 제2 표면 시트 사이에 서로 나란하고 근접 이격되어 열 결합된 관계로 배치되며 상기 제1 열 전도성 요소로부터 이격되고 상기 제2 열 전도성 요소에 근접하여 제2 열 전도성 요소와 각도를 가지면서 교차되고, 상기 제2 열 전도성 요소는 상기 교차부 부근의 상기 제2 열 전도성 요소에 열 결합된 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 열 전도성 요소 중 적어도 하나는 단부 중 하나에서 전체 길이의 2퍼센트 보다 큰 길이를 갖고, 상기 길이는 상기 제1 표면 시트의 엣지를 따라서 놓이도록 각도를 가진 것을 특징으로 하는 열 파이프 네트워크 일체형 구조 패널.