(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる中空状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層に水分が作用することによって硬化する湿気硬化型接着剤を含浸させ、導入する気体に水分を混入させる装置を備えることを特徴とする湿気硬化型インフレータブル構造物。
【請求項２】
繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる中空状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層に水分が作用することによって硬化する湿気硬化型接着剤を含浸させ、膨張展開する前に湿気硬化型接着剤に水分を混入させた状態で低温保管することを特徴とする湿気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、宇宙で展開する湿気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、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４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に設けられたウレタン樹脂供給装置２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充填した形で硬化させるものである。
【０００４】
後者の例を図５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。熱硬化型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、またインフレータブル構造物の膜面の硬化を加熱によらず宇宙環境で自然に硬化させるもので、このため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湿気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、繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる中空状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層に水分が作用することによって硬化する湿気硬化型接着剤を含浸させ、導入する気体に水分を混入させる装置を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、繊維織物層とガスバリアー層を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる中空状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層に水分が作用することによって硬化する湿気硬化型接着剤を含浸させ、膨張展開する前に湿気硬化型接着剤に水分を混入させた状態で低温保管することを特徴とするものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態例に係る湿気硬化型インフレータブル構造物で、１０は気密層、１１は湿気硬化型接着剤を含浸させた繊維織物層、１２は繊維織物層１１に作用する水分である。繊維織物層１１とガスバリアー層の気密層１０を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる中空状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層１１に水分が作用することによって硬化する接着剤を含浸させる。湿気硬化型接着剤には例えば土木用に使用される一液型接着剤がある。硬化のためには水分が必要で、土木用では接合するモルタルに含まれる水分が作用して硬化を開始する。温度により反応の遅延はあるものの、硬化に要する時間は数十時間と長く、宇宙環境で多少温度が変動しても比較的均一に硬化させることができる。
【００１３】
このように、気体を導入して膨張展開させる湿気硬化型インフレータブル構造物において、繊維織物層１１とガスバリアー層（気密層１０）を積層して構成する膜材のうち繊維織物層１１に、水分が作用することによって硬化する接着剤が含浸されているので、この繊維織物層１１に水分を作用させることにより簡単に硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００１４】
図２は本発明の第２の実施形態例に係る湿気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は気密層、１１は湿気硬化型接着剤を含浸させた繊維織物層、１２は繊維織物層１１に作用する水分、１３は水分供給装置、１４は水分供給管路である。繊維織物層１１とガスバリアー層の気密層１０を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる両端を塞いだ円筒状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層１１に水分１２が作用することによって硬化する接着剤を含浸させる。湿気硬化型インフレータブル構造物の一端に設けられたインフレーションシステム９から導入する気体に水分を混入させる水分供給装置１３及び水分供給管路１４を備える。すなわち、図１で述べた膜面の構成を用いた実施形態例であり、水分供給装置１３からの水分１２はインフレーションシステム９から供給されるガスと混合して湿気硬化型インフレータブル構造物の一端から内部に導入される。湿気硬化型接着剤の硬化速度は遅いので、膨張展開が極端に遅くなければ硬化の開始が膨張展開を妨げることはない。
【００１５】
このように、膨張展開させるために導入する気体に水分が混入されているので、膨張展開が終わると直ちに硬化が開始し、大形なものであっても簡単に硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００１６】
図３は本発明の第３の実施形態例に係る湿気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は気密層、１５はあらかじめ水分を含ませた湿気硬化型接着剤を含浸させた繊維織物層である。繊維織物層１５とガスバリアー層の気密層１０を積層した膜材で構成し、気体を導入して膨張展開させる両端を塞いだ円筒状の湿気硬化型インフレータブル構造物において、前記繊維織物層１５は水分１２が作用することによって硬化する接着剤が含浸され、膨張展開する前に接着剤に水分を混入させた状態で低温保管する。この場合は、折り畳まれた状態で硬化が開始しないように、低温状態で保管し、膨張展開の直前に例えば太陽光の熱で加温してから膨張展開を行う。
【００１７】
このように、あらかじめ湿気硬化型接着剤に水分を混入させて、硬化が開始しない程度の低温で保管し、太陽光により温度上昇させた後に気体を導入して膨張展開を行わせるので、大形なものであっても簡単に硬化型インフレータブル構造物を作ることができる。
【００１８】
【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。また硬化に必要な水分は膨張用のガスにあらかじめ混入させたり、あるいは湿気硬化型接着剤にあらかじめ含ませておくことができるので、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断面図である。
【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】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５】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  気密層
１１  湿気硬化型接着剤を含浸させた繊維織物層
１２  水分
１３  水分供給装置
１４  水分供給管路
１５  水分を含有する湿気硬化型接着剤を含浸させた繊維織物層
【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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