(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させる熱硬化型インフレータブル構造物において、膨張展開させるための気体の熱により前記熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層を熱硬化させるために、前記気体を導入前に加熱する装置を備えることを特徴とする熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項２】
請求項１記載の熱硬化型インフレータブル構造物において、加熱した気体を導入するバルブとは別に排気用のバルブを備えることを特徴とする熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項３】
請求項２記載の熱硬化型インフレータブル構造物において、熱硬化型インフレータブル構造物内部の圧力と温度を計測する圧力計と温度計を備え、排気用のバルブの開閉が前記圧力計と温度計に連動することを特徴とする熱硬化型インフレータブル構造物。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の熱硬化型インフレータブル構造物において、熱硬化型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、ガスリークをガス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５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。ウレタン樹脂供給装置２によりインフレータブル構造物の端部からウレタン樹脂３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３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充填した形で硬化させるものである。
【０００４】
後者の例を図６に示す。４は気密層４ａと硬化層４ｂを有する硬化型インフレータブル構造膜面であり、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物の場合は、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、またインフレータブル構造物の膜面の表面にヒータや配線を装着する必要がなく、インフレータブル構造の軽量化に寄与することができ、また構成が単純で硬化の信頼性も向上する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をする。
【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、熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させる熱硬化型インフレータブル構造物において、膨張展開させるための気体の熱により前記熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層を熱硬化させるために、前記気体を導入前に加熱する装置を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明は、前記熱硬化型インフレータブル構造物において、加熱した気体を導入するバルブとは別に排気用のバルブを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、前記熱硬化型インフレータブル構造物において、熱硬化型インフレータブル構造物内部の圧力と温度を計測する圧力計と温度計を備え、排気用のバルブの開閉が前記圧力計と温度計に連動することを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は、前記熱硬化型インフレータブル構造物において、熱硬化型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。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施形態例に係る熱硬化型インフレータブル構造物で、４ａはガスバリアー層よりなる気密層、４ｂは熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層よりなる硬化層、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有する硬化型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、１０は加熱器である。前記気密層４ａと硬化層４ｂを積層した膜材よりなる硬化型インフレータブル構造物膜面４で、両端を塞いだ円筒状の熱硬化型インフレータブル構造物を構成し、前記インフレーションシステム９を用いて熱硬化型インフレータブル構造物の一端に設けたバルブより気体を導入して膨張展開させる。この場合、加熱器１０により膨張展開させるための気体を熱硬化型インフレータブル構造物へ導入前に加熱する。すなわち、インフレーションシステム９から送られてくる気体を加熱器１０により加熱し、熱硬化型インフレータブル構造物へに送り込む。前記加熱器１０の熱であらかじめ熱硬化樹脂が含浸されている硬化層４ｂを硬化させる。
【００１４】
このように、熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、一端に設けたバルブより加熱した気体を導入して膨張展開させるので、加熱のためのヒータをインフレータブル構造物の膜面に装着することなく熱硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００１５】
図２は本発明の第２の実施形態例に係る熱硬化型インフレータブル構造物で、４ａはガスバリアー層よりなる気密層、４ｂは熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層よりなる硬化層、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有する硬化型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、１０は加熱器、１１は排気弁、１２は排気管である。加熱した気体を導入するバルブとは別に排気用のバルブ（排気弁１１）を備える。すなわち、図１で述べた構成により熱硬化型インフレータブル構造物に送り込まれるガスは排気管１２を介して外部に排出される。
【００１６】
このように、加熱した気体を導入するバルブとは別に排気用のバルブを備えるので、温度が低下した気体を排気用のバルブから排出しながら常に高温の気体を導入し、熱硬化型インフレータブル構造物を膨張展開させるとともに硬化させることができる。
【００１７】
図３は本発明の第３の実施形態例に係る熱硬化型インフレータブル構造物で、４ａはガスバリアー層よりなる気密層、４ｂは熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層よりなる硬化層、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有する硬化型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、１０は加熱器、１１は排気弁、１２は排気管、１３は圧力計、１４は温度計、１５は排気弁１１の制御器である。熱硬化型インフレータブル構造物内部の圧力と温度を計測する圧力計１３と温度計１４を備え、排気用のバルブの開閉がその圧力計１３と温度計１４に連動する。すなわち、熱硬化型インフレータブル構造物の内部の圧力と温度を計測し、排気弁１１を開閉することにより熱硬化型インフレータブル構造物の形状と硬化に必要な温度を維持することができる。
【００１８】
このように、熱硬化型インフレータブル構造物内部の圧力と温度を計測する圧力計１３と温度計１４を備え、排気用のバルブの開閉をその圧力計１３と温度計１４により制御するので、熱硬化型インフレータブル構造物の形状を一定に保つとともに硬化に必要な温度を維持しながら熱硬化型インフレータブル構造物を膨張展開させるとともに硬化させることができる。
【００１９】
図４は本発明の第４の実施形態例に係る熱硬化型インフレータブル構造物で、４ａはガスバリアー層よりなる気密層、４ｂは熱硬化性の接着剤を含浸させた繊維織物層よりなる硬化層、４は気密層４ａと硬化層４ｂを有する硬化型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、１０は加熱器、１１は排気弁、１２は排気管、１６は多層断熱材である。熱硬化型インフレータブル構造物の外表面に多層断熱材１６を備える。すなわち、導入するガスの温度で硬化を行わせるため、熱硬化型インフレータブル構造物の温度低下を防ぐことができ、加熱するための電力を小さくすることができる。
【００２０】
このように、熱硬化型インフレータブル構造物の外表面に多層断熱材１６を備えるので、熱硬化型インフレータブル構造物の外に逃げる熱を少なくすることができ、硬化に必要な温度を少ない電力で維持しながら熱硬化型インフレータブル構造物を硬化させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、硬化に際して熱硬化型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。また硬化に必要な温度は膨張用のガスを加熱して送り込むため、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】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斜視図である。
【図６】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  加熱器
１１  排気弁
１２  排気管
１３  圧力計
１４  温度計
１５  排気弁制御器
１６  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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