(57)【要約】      （修正有）【課題】人工衛星や宇宙往還機などの宇宙航行体に用いられる熱制御板を構成するＯＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）に関して、取扱いが難しくなく、作業中に破損することが少ないＯＳＲを実現する。【解決手段】熱制御板を、アルミパネル１１と、アルミパネルが宇宙空間に接する側の面上に成膜された導電性透明性酸化物皮膜であるＩＴＯ膜１２とで構成する。アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は鏡面に加工する。これにより、熱制御板の取扱いが容易となり、作業中の破損を防止できる。また、熱制御面として機能する有効面積も大きくなり、熱制御効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙航行体に用いられる熱制御板であって、アルミパネルと、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面上に成膜された導電性の透明性酸化物皮膜であるＩＴＯ膜とからなり、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は鏡面に加工されていることを特徴とする熱制御板。
【請求項２】
宇宙航行体に用いられる熱制御板であって、アルミパネルと、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面上に成膜された導電性の透明性酸化物皮膜であるＺｎＯ膜とからなり、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は鏡面に加工されていることを特徴とする熱制御板。
【請求項３】
宇宙航行体に用いられる熱制御板であって、アルミパネルと、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面上に成膜された非導電性の透明性酸化物皮膜であるＳｉＯ2膜と、前記ＳｉＯ2膜上に成膜された導電性の透明性酸化物皮膜であるＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜からなり、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は鏡面に加工されていることを特徴とする熱制御板。
【請求項４】
前記アルミパネルは前記宇宙航行体の筐体を構成するパネルであり、前記アルミパネルの前記宇宙航行体の内側の面には電子機器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の熱制御板。
【請求項５】
前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は、面粗さＲａが７．２μｍ以下に鏡面加工されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の熱制御板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星や宇宙往還機などの宇宙航行体の熱制御に用いる熱制御板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙航行体の熱制御に用いる熱制御板として、従来、ＯＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の裏面側とパネルを弾性係数の小さい接着剤で接着し、かつ、ＯＳＲの側面とパネルを導電性接着剤で接着した熱制御板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１２９０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の熱制御板では、ＯＳＲを接着するという構成ゆえに、次の６つの課題が生じていた。
１番目の課題は、ＯＳＲを取り付ける際の作業性の悪さである。ＯＳＲは非常に薄い部品であることから取扱い中における破損が多い。また、パネルへの取り付けは導電性接着剤で接着する必要があり、作業工程が増える原因となっている。２番目の課題は、ＯＳＲと導電性接着剤を用いることによる重量の増加である。重量の増加は人工衛星を打ち上げる際の費用に大きく影響するため、重量は出来る限り小さくする必要がある。３番目の課題は、ＯＳＲ間のギャップによる熱制御板の性能の低下である。ＯＳＲを隣接するＯＳＲとのギャップが無いように敷き詰めて設置した場合、宇宙環境下の温度変化で起きた線膨張により隣同士のＯＳＲから応力を受けて、ＯＳＲに割れが生じてしまう。この現象を防止するためにＯＳＲ同士の間には通常ギャップを設ける。このギャップからの放熱は、宇宙航行体に搭載する電子機器からパネルを通って直接宇宙空間へ放熱されるものとなるが、パネルの放熱はＯＳＲに比べて非常に小さい。このことから、従来の熱制御板の熱制御性能は、全面がＯＳＲで敷き詰められている場合よりも低下する。４番目の課題は、ＯＳＲの形状が矩形であるため、熱制御板への有効実装面積を確保することが容易ではないことである。通常、宇宙航行体に搭載されるセンサ部以外のパネルをＯＳＲで埋める方が熱制御の面で有利であるが、センサ部が円形の構造体を有している場合や、アルミパネルの寸法にＯＳＲが丁度納まりきらない場合は、パネルが露出してしまい熱制御効率が低下する。５番目の課題は、熱制御板の形状の制限についてである。ＯＳＲは柔軟性に乏しいため、平面形状のパネルにしか取り付けることが出来ず、球形状やＯＳＲの寸法以下の部分には取り付けることが出来ない。６番目の課題は、ＯＳＲの経年劣化を見込んだ熱制御板の寸法増大についてである。ＯＳＲを構成するガラスは宇宙空間における紫外線によって変色して熱制御特性が劣化するという問題がある。そのため、人工衛星の運用時期末期においても熱制御特性を満足させるために、熱制御板の寸法を大きくする必要がある。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、取扱いが容易で、重量の削減が可能であり、熱制御性能の優れた熱制御板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る熱制御板は、宇宙航行体に用いられる熱制御板であって、アルミパネルと、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面上に成膜された導電性の透明性酸化物皮膜であるＩＴＯ膜とからなり、前記アルミパネルが宇宙空間に接する側の面は鏡面に加工されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る熱制御板によれば、従来生じていた取扱い中の熱制御板の破損を少なくすることができる。また、接着工程が無くなり、作業工程の短縮が見込まれる。また、ＯＳＲと導電性接着剤の重量を削減することができるため、人工衛星等の宇宙航行体の重量の削減が可能となる。また、ＯＳＲを用いる場合に生じていたギャップが無くなるため、熱制御性能が向上する。また、熱制御面として機能する有効面積が大きくなり、熱制御効率が向上する。また、球形状やＯＳＲの寸法以下の部分にも熱制御特性を付与することが出来る。また、ガラスを使用しないために熱制御特性の劣化が少なく、熱制御板の寸法を大きくする必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る熱制御板の断面を表す図の一例である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る熱制御板の断面を表す図の一例である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る熱制御板の断面を表す図の一例である。
【図４】従来の熱制御板の断面を表す図である。
【図５】従来の熱制御板の上面を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず図４、図５を用いて従来の熱制御板について説明する。図４、図５は従来の熱制御板を示す断面図と上面図であり、１は宇宙空間、２は電子機器、３はアルミパネル、４はＯＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、５はガラス、６は金属コーティング、７は導電性コーティング、８は導電性接着剤、１０はセンサである。宇宙空間１からアルミパネル３に向かって入射する光がＯＳＲ４で反射されることによって、アルミパネル３及び電子機器２の熱制御が行われる。また、電子機器２の発熱はアルミパネル３、接着剤８を通ってＯＳＲ４から宇宙空間１へ放熱され、電子機器２の熱制御が行われる。また、ＯＳＲ４はアルミパネル３に導電性接着剤８により接着されるので、ＯＳＲ４の金属コーティング部６と導電性コーティング部７はパネル３に電気的に接地され、宇宙環境において帯放電が起こらないようになっている。上述のように、センサ部１０が円形の構造体を有している場合にはパネルが露出してしまい熱制御効率が低下するという課題があった。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る熱制御板２０の断面を表した図である。図１において１は宇宙空間、２は電子機器、１１は人工衛星などの宇宙航行体の筐体であるアルミパネル、１２は透明性酸化物皮膜であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）である。
ここで、熱制御板２０はアルミパネル１１と透明性酸化物１２から構成される。なおアルミパネル１１は、熱制御板２０と宇宙航行体の筐体とを兼ねている。
アルミパネル１１と透明性酸化物１２から構成される熱制御板２０において、アルミパネル１１の宇宙空間１側は鏡面加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されている。ＩＴＯ膜１２は蒸着などのドライプロセスによって成膜されている。宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光はＩＴＯ膜１２を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再びＩＴＯ膜１２を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。このようにして、入射光に対するアルミパネル１１及び電子機器２の熱制御が行われる。また、電子機器２の発熱はアルミパネル１１を通ってＩＴＯ膜１２に伝わる。ＩＴＯ膜１２はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、ＩＴＯ膜１２は導電性を有するため、ＩＴＯ膜１２はアルミパネル１１に電気的に接地され、宇宙環境において帯放電が起こらない。
【００１１】
このように本実施の形態の熱制御板は、宇宙空間１側は鏡面に加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されたアルミパネルと、鏡面に加工された面に蒸着などのドライプロセスによって成膜されたＩＴＯ膜とからなる。ここで、このアルミパネルは人工衛星や宇宙往還機などの宇宙航行体の筐体でもある。
宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光はＩＴＯ膜１２を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再びＩＴＯ膜１２を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。ＩＴＯ膜１２はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、この熱制御板はアルミパネルとアルミパネル上のＩＴＯ膜から構成されることから、従来のＯＳＲに比べて取扱いが容易であり、重量も軽減できる。また、ＩＴＯ膜１２はアルミパネル１１に電気的に接地されるため、宇宙環境における宇宙航行体の筐体の帯放電を防止できる。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る熱制御板２１の断面を表した図である。図２において１は宇宙空間、２は電子機器、１１は人工衛星などの宇宙航行体の筐体であるアルミパネル、１３は透明性酸化物皮膜(ＺｎＯ：酸化亜鉛)である。
ここで、熱制御板２１はアルミパネル１１と透明性酸化物１３から構成される。なおアルミパネル１１は、熱制御板２０と宇宙航行体の筐体とを兼ねている。
アルミパネル１１と透明性酸化物１３から構成される熱制御板２１において、アルミパネル１１の宇宙空間１側は鏡面加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されている。ＺｎＯ膜１３は蒸着などのドライプロセスによって成膜されている。宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光はＺｎＯ膜１３を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再びＺｎＯ膜１３を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。このようにして、入射光に対するアルミパネル１１及び電子機器２の熱制御が行われる。また、電子機器２の発熱はアルミパネル１１を通ってＺｎＯ膜１３に伝わる。ＺｎＯ膜１３はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、ＺｎＯ膜１３は導電性を有するため、ＺｎＯ膜１３はアルミパネル１１に電気的に接地され、宇宙環境において帯放電が起こらない。
【００１３】
このように本実施の形態の熱制御板は、宇宙空間１側は鏡面に加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されたアルミパネルと、鏡面に加工された面に蒸着などのドライプロセスによって成膜されたＺｎＯ膜とからなる。ここで、このアルミパネルは人工衛星や宇宙往還機などの宇宙航行体の筐体でもある。
宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光はＺｎＯ膜１３を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再びＺｎＯ膜１３を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。ＺｎＯ膜１３はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、この熱制御板はアルミパネルとアルミパネル上のＺｎＯ膜から構成されることから、従来のＯＳＲに比べて取扱いが容易であり、重量も軽減できる。また、ＺｎＯ膜１３はアルミパネル１１に電気的に接地されるため、宇宙環境における宇宙航行体の筐体の帯放電を防止できる。
【００１４】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る熱制御板２２の断面を表した図である。図３において１は宇宙空間、２は電子機器、１１は人工衛星などの宇宙航行体の筐体であるアルミパネル、１４は透明性酸化物皮膜(ＳｉＯ2膜：酸化ケイ素)、１５は透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)である。
ここで、熱制御板２２はアルミパネル１１と、透明性酸化物１４と、透明性酸化物１４上の透明性酸化物皮膜１５から構成される。なおアルミパネル１１は、熱制御板２０と宇宙航行体の筐体とを兼ねている。
アルミパネル１１と透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４と透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５から構成される熱制御板２２において、アルミパネル１１の宇宙空間１側は鏡面加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されている。透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４、透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５は蒸着などのドライプロセスによって成膜されている。
宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光は透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５と透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再び透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４と透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。このようにして、入射光に対するアルミパネル１１及び電子機器２の熱制御が行われる。また、電子機器２の発熱はアルミパネル１１を通って透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４と透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５に伝わる。
透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４、透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５は導電性を有するため、透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５はアルミパネル１１に電気的に接地され、宇宙環境において帯放電は起こらない。
【００１５】
このように本実施の形態の熱制御板は、宇宙空間１側は鏡面に加工(Ｒａ＝７．２μｍ以下) されたアルミパネルと、鏡面に加工された面に蒸着などのドライプロセスによって成膜されたＳｉＯ2膜と、ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜とからなる。ここで、このアルミパネルは人工衛星や宇宙往還機などの宇宙航行体の筐体でもある。
宇宙空間１からアルミパネル１１に向かって入射する光は透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５と透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４を高透過率で透過し、鏡面加工されたアルミパネル１１によって反射する。反射した光は再び透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４と透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５を高透過率で透過し、宇宙空間１へ戻る。透明性酸化物（ＳｉＯ2膜）１４、透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５はアルミパネル１１に比べて赤外線放射率が高いため、効率良く熱を宇宙空間１へ放熱することが出来、電子機器２の熱制御を行うことが出来る。また、この熱制御板はアルミパネルと、アルミパネル上に成膜されたＳｉＯ2膜と、ＳｉＯ2膜上に成膜されたＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜から構成されることから、従来のＯＳＲに比べて取扱いが容易であり、重量も軽減できる。また、最表面の透明性酸化物皮膜(ＩＴＯ膜またはＺｎＯ膜)１５はアルミパネル１１に電気的に接地されるため、宇宙環境における宇宙航行体の筐体の帯放電を防止できる。
【符号の説明】
【００１６】
１ 宇宙空間、２ 電子機器、３ アルミパネル、４ ＯＳＲ、５ ガラス、６ 金属コーティング、７ 導電性コーティング、８ 導電性接着剤、９ ギャップ、１０ センサ、１１  アルミパネル（鏡面加工）、１２ 透明性酸化物皮膜（ＩＴＯ）、１３ 透明性酸化物皮膜（ＺｎＯ）、１４ 透明性酸化物皮膜（ＳｉＯ2）、１５ 透明性酸化物皮膜（ＩＴＯまたはＺｎＯ）、２０、２１、２２ 熱制御板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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