(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の内部に酸化発熱反応を起こす物質を入れるとともに、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項２】
熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の内部に酸化発熱反応を起こす物質を入れるとともに、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項３】
熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、前記硬化気密層の内側に酸化発熱反応を起こす物質を塗布し、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項４】
熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、前記気密層の内側に酸化発熱反応を起こす物質を塗布し、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項５】
熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせる際に、酸化発熱反応を起こす物質をインフレータブル構造物の内部に導入することを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項６】
熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせる際に、酸化発熱反応を起こす物質をインフレータブル構造物の内部に導入することを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５または６記載の酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の外表面に多層断熱材を備えることを特徴とする酸化熱硬化型インフレータブル構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大形宇宙構造物すなわち大形アンテナ・合成開口レーダ・ソーラパドルなどのように、宇宙で展開する酸化熱硬化型インフレータブル構造物に関するものである。また、かならずしも大形宇宙構造物である必要はなく、展開する必要がある構造物ならばどのような寸法であっても応用することができる。また、その利用は宇宙に限定されるものではなく、地上に構築する構造物にも応用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙で使用するインフレータブル構造物はデブリやメテオロイドによる損傷が致命的にならないようにする必要がある。また、気体リークを気体供給で補うと大きなインフレーションシステムが必要になる。このような理由から宇宙でインフレータブル構造物を硬化させる方法が研究されている。この方法でこれまでに試みられている代表的なものは、ウレタン樹脂をインフレータブル構造物の内部で発泡硬化させる方法と熱硬化型エポキシ樹脂をヒータで加熱して硬化させる方法である。
【０００３】
前者の例を図８に示す。１は気密性を有するインフレータブル構造物の膜面であり、２はウレタン樹脂を充填するためのウレタン樹脂供給装置、３は内部で発泡して膨張するウレタン樹脂である。インフレータブル構造物の端部からウレタン樹脂を注入すると、内部で化学反応が起きて発泡し、それによってインフレータブル構造物は膨張展開するとともに、最終的にはウレタン樹脂がインフレータブル構造物の内部で硬化して硬化型インフレータブル構造物が構成される。この硬化方法はインフレータブル構造物の内部を樹脂で充填した形で硬化させるものである。
【０００４】
後者の例を図９に示す。４は気密層４ａと硬化層４ｂを有するインフレータブル構造物膜面であり、５は加熱のためのヒータ、６は多層断熱材、７はヒータの配線であるヒータ電力供給ケーブル、８はヒータに電力を供給するためのヒータ電源、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステムである。インフレータブル構造物はまずインフレーションシステム９から導入された気体で膨張展開させる。完全に展開してから、ヒータ５に通電し発熱させて硬化層４ｂの熱硬化型エポキシ樹脂を硬化させる。多層断熱材６はヒータ５で発生した熱を効果的に硬化層４ｂに伝えるためのものである。この硬化方法はインフレータブル構造物の膜面のみを硬化させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の硬化型インフレータブル構造物は、ウレタン樹脂の発泡硬化による場合では、比較的小規模のインフレータブル構造物には適用できるが、長さや体積が大きくなると均一な発泡とインフレータブル構造物内部への充填が難しいという問題がある。また、内部をウレタン樹脂で充填するため内容積が大きくなると重量が大きくなるという問題がある。
【０００６】
熱硬化型インフレータブル構造の場合は、硬化のためにほぼ全面にヒータを貼り付ける必要があるため重量が重くなるという問題がある。また、ヒータに電力を供給するための電源や配線も重量の増加になるうえ構成が複雑になるという問題がある。熱硬化型エポキシ樹脂は太陽光を照射して温度を上昇させることにより硬化させることも考えられるが、インフレータブル構造物を宇宙空間で均一の温度に保つことは難しい。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、硬化に際してインフレータブル構造物の内部に樹脂を充填せずに、またヒータを使わずにインフレータブル構造物の膜面を硬化させるものであり、このためインフレータブル構造物の軽量化に寄与することができ、また硬化に際して電力が不必要であり、さらに、構成が単純なので硬化の信頼性も向上する酸化熱硬化型インフレータブル構造物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の内部に酸化発熱反応を起こす物質を入れるとともに、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明は、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の内部に酸化発熱反応を起こす物質を入れるとともに、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、前記硬化気密層の内側に酸化発熱反応を起こす物質を塗布し、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、前記気密層の内側に酸化発熱反応を起こす物質を塗布し、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層からなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化気密層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせる際に、酸化発熱反応を起こす物質をインフレータブル構造物の内部に導入することを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層と、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層を積層してなる膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させ、前記気体の熱により前記硬化層を硬化させる酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、酸素または酸素を含む気体を導入して膨張展開をさせる際に、酸化発熱反応を起こす物質をインフレータブル構造物の内部に導入することを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明は、前記酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物の外表面に多層断熱材を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１０は熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層、１１は酸化発熱反応を起こす物質である。すなわち、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層１０からなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構造物本体を構成し、前記インフレータブル構造物本体の内部に、酸化発熱反応を起こす物質１１を入れるとともに、前記インフレータブル構造物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体をインフレータブル構造物本体内に導入して前記インフレータブル構造物本体を膨張展開させ、前記インフレータブル構造物本体の展開後に加熱により硬化気密層１０を硬化させる。酸化発熱反応を起こす物質１１には例えば鉄粉などがある。発熱させるには酸素が必要で、膨張展開させるための気体に酸素を使うか、または酸素を混入した気体を使う。宇宙空間では重力は極めて小さいので、インフレータブル構造物本体内部の酸化発熱反応を起こす物質１１は、偏らずにほぼ均一に分布する。
【００１７】
このように、本発明の第１の実施形態例によれば、膨張展開後にインフレータブル構造物本体の内部で酸化発熱反応が生じ、その発生熱により硬化気密層１０の熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有するインフレータブル構造物膜面、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１１は酸化発熱反応を起こす物質である。すなわち、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層４ｂと、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層４ａを積層してなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構造物本体を構成し、前記インフレータブル構造物本体の内部に酸化発熱反応を起こす物質１１を入れるとともに、前記インフレータブル構造物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体を前記インフレータブル構造物本体内に導入して前記インフレータブル構造物本体を膨張展開させ、前記インフレータブル構造物本体の展開後に加熱により硬化層４ｂを硬化させる。図１で述べた膜面の構成が気密層４ａと硬化層４ｂに分かれている場合である。この場合も図１と同様に発熱反応が生じ硬化層４ｂが硬化する。
【００１９】
このように、本発明の第２の実施形態例によれば、膨張展開後にインフレータブル構造物本体の内部で酸化発熱反応が生じ、その発生熱により硬化層４ｂの熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００２０】
図３は本発明の第３の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１０は熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層、１２は塗布した酸化発熱反応を起こす物質であり、この場合は硬化気密層１０に塗布している。すなわち、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層１０からなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構造物本体を構成し、前記硬化気密層１０の内側に酸化発熱反応を起こす物質１２を塗布し、前記インフレータブル構造物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体を前記インフレータブル構造物本体内に導入して前記インフレータブル構造物本体を膨張展開させ、前記インフレータブル構造物本体の展開後に加熱により硬化気密層１０を硬化させる。この場合は、導入された気体に含まれている酸素が、塗布されている酸化発熱反応を起こす物質１２に作用し発熱する。この場合は、重力が存在している環境であっても、硬化気密層１０に均一に熱を伝えることができる。
【００２１】
このように、本発明の第３の実施形態例によれば、膨張展開後に硬化気密層１０の内側に塗布した酸化発熱反応を起こす物質１２が酸化発熱し、その発生熱により硬化気密層１０の熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００２２】
図４は本発明の第４の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有するインフレータブル構造物膜面、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１２は塗布した酸化発熱反応を起こす物質であり、この場合は気密層４ａに塗布している。すなわち、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層４ｂと、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層４ａを積層してなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構造物本体を構成し、前記気密層４ａの内側に酸化発熱反応を起こす物質１２を塗布し、前記インフレータブル構造物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体を前記インフレータブル構造物本体内に導入して前記インフレータブル構造物本体を膨張展開させ、前記インフレータブル構造物本体の展開後に加熱により硬化層４ｂを硬化させる。図３で述べた膜面の構成が気密層４ａと硬化層４ｂに分かれている場合である。この場合は、酸化発熱反応を起こす物質１２は気密層４ａに塗布している。この場合も図３と同様に発熱反応が生じ硬化層４ｂが硬化する。
【００２３】
このように、本発明の第４の実施形態例によれば、膨張展開後にインフレータブル構造物本体の気密層４ａの内側に塗布した酸化発熱反応を起こす物質１２が酸化発熱し、その発生熱により硬化層４ｂの熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００２４】
図５は本発明の第５の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１０は熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層、１３は膨張展開と同時にインフレータブル構成物本体の内部に導入される酸化発熱反応を起こす物質であり、１４は酸化発熱反応を起こす物質１３を導入する気体に混入させる酸化発熱反応を起こす物質の供給装置である。すなわち、熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層１０からなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構成物本体を構成し、前記インフレータブル構成物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体を前記インフレータブル構成物本体内に導入して前記インフレータブル構成物本体を膨張展開させる。前記インフレータブル構成物本体を膨張展開させる際に、酸化発熱反応を起こす物質１３を前記インフレータブル構成物本体の内部に導入し、前記インフレータブル構成物本体の展開後に加熱により硬化気密層１０を硬化させる。この場合は、前記インフレータブル構成物本体の内部に気体を導入すると同時に酸化発熱反応を起こす物質１３も導入されるので、前記インフレータブル構成物本体は膨張展開と同時に硬化を開始する。
【００２５】
このように、本発明の第５の実施形態例によれば、膨張展開と同時に前記インフレータブル構成物本体の内部に導入された酸化発熱反応を起こす物質１３が酸化発熱し、その発生熱により硬化気密層１０の熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００２６】
図６は本発明の第６の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有するインフレータブル構造物膜面、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１３は膨張展開と同時にインフレータブル構成物本体の内部に導入される酸化発熱反応を起こす物質であり、１４は酸化発熱反応を起こす物質１３を導入する気体に混入させる酸化発熱反応を起こす物質の供給装置である。すなわち、熱硬化性の接着剤と繊維織物材を積層した硬化層４ｂと、フィルム材やゴム材からなる気体を透過しない気密層４ａを積層してなる膜材で両端が塞がれた円筒状のインフレータブル構成物本体を構成し、前記インフレータブル構成物本体の一端に設けたバルブより酸素または酸素を含む気体を前記インフレータブル構成物本体内に導入して前記インフレータブル構成物本体を膨張展開させる。前記インフレータブル構成物本体を膨張展開させる際に、酸化発熱反応を起こす物質１３を前記インフレータブル構成物本体の内部に導入し、前記インフレータブル構成物本体の展開後に加熱により硬化層４ｂを硬化させる。この場合は、図５に述べた膜面の構成が気密層４ａと硬化層４ｂに分かれている場合である。この場合も図５と同様に発熱反応が生じ硬化層４ｂが硬化する。
【００２７】
このように、本発明の第６の実施形態例によれば、膨張展開と同時にインフレータブル構成物本体の内部に導入された酸化発熱反応を起こす物質１３が酸化発熱し、その発生熱により硬化層４ｂの熱硬化性の接着剤が硬化し、酸化熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００２８】
図７は本発明の第７の実施形態例に係る酸化熱硬化型インフレータブル構造物で、９は膨張のための気体を導入するインフレーションシステム、１０は熱硬化性の接着剤とフィルム材を積層した硬化気密層、１１は酸化発熱反応を起こす物質、１５は多層断熱材である。すなわち、図１の酸化熱硬化型インフレータブル構造物において、インフレータブル構造物本体の外表面に多層断熱材１５を備える。インフレータブル構造物本体の外側に多層断熱材１５を備えるので、内部で発生した熱を外部に逃すことなく、効率の良い硬化を行わせることができる。尚、図２〜図６の酸化熱硬化型インフレータブル構造物においても、インフレータブル構造物本体の外表面に多層断熱材を備えるようにしてもよく、図７と同様の効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、硬化に際してインフレータブル構造物の内部を樹脂等で充填する必要がなく、またヒータを使用しないため構造物が大形になっても軽量に構築することができる。また硬化に必要な酸化発熱反応を起こす物質はインフレータブル構造物の内部にあらかじめ入れておいたり、膨張用の気体に混入させたりすることができるので、硬化のための付加的な装置を少なくすることができ、軽量化にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施形態例を示す一部切欠斜視図である。
【図８】従来の硬化型インフレータブル構造物の例として、ウレタン樹脂充填型インフレータブル構造物の構成を示す一部切欠斜視図である。
【図９】従来の硬化型インフレータブル構造物の他の例である、ヒータで加熱する熱硬化型インフレータブル構造物の構成を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
１  インフレータブル構造物膜面
２  ウレタン樹脂供給装置
３  ウレタン樹脂
４  硬化型インフレータブル構造物膜面
４ａ  気密層
４ｂ  硬化層
５  ヒータ
６  多層断熱材
７  ヒータ電力供給ケーブル
８  ヒータ電源
９  インフレーションシステム
１０  硬化気密層
１１  酸化発熱反応を起こす物質
１２  塗布した酸化発熱反応を起こす物質
１３  導入した酸化発熱反応を起こす物質
１４  酸化発熱反応を起こす物質の供給装置
１５  多層断熱材
【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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【図６】
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【図７】
0003579331.tif 000008
【図８】
0003579331.tif 000009
【図９】
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