(57)【要約】【課題】冷却通路及び加熱通路の配置の自由度を高めることができる温度コントロールベースプレートを提供する。【解決手段】宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体２を備え、このベースプレート本体２の面上に設置された試験体に対して任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレート１Ａであって、ベースプレート本体２に対する冷却源が配置される冷却通路３と、ベースプレート本体２に対する加熱源が配置される加熱通路５とを備え、ベースプレート本体２の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある上層側溝部８と下層側溝部１０との何れか一方により冷却通路３が構成され、何れか他方により加熱通路５が構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体を備え、このベースプレート本体の面上に設置された試験体に対して任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレートであって、
前記ベースプレート本体に対する冷却源が配置される冷却通路と、
前記ベースプレート本体に対する加熱源が配置される加熱通路とを備え、
前記ベースプレート本体の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある上層側溝部と下層側溝部との何れか一方により前記冷却通路が構成され、何れか他方により前記加熱通路が構成されていることを特徴とする温度コントロールベースプレート。
【請求項２】
前記ベースプレート本体は、上層側プレートと下層側プレートとを積層した構造を有し、
前記上層側溝部は、前記上層側プレートの上面又は下面に設けられ、
前記下層側溝部は、前記下層側プレートの上面又は下面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の温度コントロールベースプレート。
【請求項３】
前記プレート本体の上面又は前記上層側プレートの上面に設けられた前記上層側溝部、若しくは、前記ベースプレート本体の下面又は前記下層側プレートの下面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が蓋体により閉塞されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度コントロールベースプレート。
【請求項４】
前記上層側プレートの下面に設けられた前記上層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記下層側プレートの上面により閉塞されていることを特徴とする請求項２に記載の温度コントロールベースプレート。
【請求項５】
前記下層側プレートの上面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記上層側プレートの下面により閉塞されていることを特徴とする請求項２に記載の温度コントロールベースプレート。
【請求項６】
前記冷却通路と前記加熱通路との何れかが、前記ベースプレート本体、前記上層側プレート又は前記下層側プレートの側面において開口した前記冷媒の導入口から導出口まで１つの連続した前記上層側溝部又は前記下層側溝部により構成されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の温度コントロールベースプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙環境試験装置内に設置され、加熱源及び冷却源を用いて、試験体に任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、小型の宇宙環境試験装置は、人工衛星に使用する部品レベルの試験体の熱真空環境試験に用いられる（例えば、特許文献１を参照。）。宇宙環境試験装置は、試験体に任意の温度環境を提供するために、温度コントロールベースプレート（以下、「ベースプレート」という。）を備えている。宇宙環境試験装置では、ベースプレートの面上に試験体である衛星部品を設置し、このベースプレートの温度を制御することで、規定の温度環境を試験体に与えるようにしている。
【０００３】
ベースプレートでは、冷却源として、冷凍機で発生した冷流体や液体窒素等の冷媒を用い、加熱源として、温水ヒータや電気ヒータ等のヒータを用いて、温度コントロールを行っている。温度コントロールの範囲は、低温側の下限仕様値が−７０℃までの場合、冷媒として冷凍機で生成した低温フロンを使用することが多く、それより低い場合は液体窒素が使用されている。
【０００４】
また、低温側の下限仕様値が−７０℃までの場合でも、液体窒素を使用することは可能である。しかしながら、高圧ガス保安法による制約や完全無人運転が難しいなどの理由から敬遠され、一般的にはフロン冷凍機が使用されている。一方、高温側の温度コントロール範囲は、＋１００〜＋１５０℃が仕様値とされることが多く、温水ヒータでは不可能な場合は、加熱源としては電気ヒータが一般的に用いられている。
【０００５】
下記特許文献１には、加熱源となるヒータを配置する溝部と、冷却源となる冷媒が流通する溝部とが、ベースプレート本体の同じ平面状に存在するベースプレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１４２１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来のベースプレートでは、ヒータ用の溝部と冷媒用の溝部とが同じ高さ位置の平面に存在しているため、これらヒータ用の溝部と冷媒用の溝部とを交差して配置することや、ヒータ用の溝部同士、又は、冷媒用の溝部同士を近接して配置することができず、それぞれの配置の自由度が低かった。
【０００８】
また、ヒータ用の溝部同士、又は、冷媒用の溝部同士の間隔が大きくなり、ベースプレート上の温度を均一にすることが困難となる。また、ベースプレート側面のヒータの導入位置や、冷媒の導入位置などに制約が生じることになる。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、冷却通路及び加熱通路の配置の自由度を高めることができる温度コントロールベースプレート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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体を備え、このベースプレート本体の面上に設置された試験体に対して任意の温度環境を提供する温度コントロールベースプレートであって、
前記ベースプレート本体に対する冷却源が配置される冷却通路と、
前記ベースプレート本体に対する加熱源が配置される加熱通路とを備え、
前記ベースプレート本体の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある上層側溝部と下層側溝部との何れか一方により前記冷却通路が構成され、何れか他方により前記加熱通路が構成されていることを特徴とする温度コントロールベースプレート。
〔２〕  前記ベースプレート本体は、上層側プレートと下層側プレートとを積層した構造を有し、
前記上層側溝部は、前記上層側プレートの上面又は下面に設けられ、
前記下層側溝部は、前記下層側プレートの上面又は下面に設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔３〕  前記プレート本体の上面又は前記上層側プレートの上面に設けられた前記上層側溝部、若しくは、前記ベースプレート本体の下面又は前記下層側プレートの下面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が蓋体により閉塞されていることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔４〕  前記上層側プレートの下面に設けられた前記上層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記下層側プレートの上面により閉塞されていることを特徴とする前記〔２〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔５〕  前記下層側プレートの上面に設けられた前記下層側溝部は、その底面と対向する開口部が前記上層側プレートの下面により閉塞されていることを特徴とする前記〔２〕に記載の温度コントロールベースプレート。
〔６〕  前記冷却通路と前記加熱通路との何れかが、前記ベースプレート本体、前記上層側プレート又は前記下層側プレートの側面において開口した前記冷媒の導入口から導出口まで１つの連続した前記上層側溝部又は前記下層側溝部により構成されていることを特徴とする前記〔２〕〜〔５〕の何れか一項に記載の温度コントロールベースプレート。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、冷却通路及び加熱通路の配置の自由度を高めることができる温度コントロールベースプレートを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る温度コントロールベースプレートの概略構成を示す透視斜視図である。
【図２】図１に示す温度コントロールベースプレートの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す温度コントロールベースプレートの上層側溝部の一例を示す平面図である。
【図４】図１に示す温度コントロールベースプレートの下層側溝部の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る温度コントロールベースプレートの概略構成を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る温度コントロールベースプレートの概略構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１及び図２に示す温度コントロールベースプレート（以下、「ベースプレート」という。）１Ａについて説明する。なお、図１は、ベースプレート１Ａの構成を示す透視斜視図である。図２は、ベースプレート１Ａの構成を示す分解斜視図である。
【００１５】
本実施形態のベースプレート１Ａは、宇宙環境試験装置内に設置されるベースプレート本体２を備え、このベースプレート本体２の面上に設置された試験体（図示せず。）に対して任意の温度環境を提供するものである。
【００１６】
具体的に、このベースプレート１Ａは、ベースプレート本体２に対する冷却源として、冷媒Ｃが流通される冷却通路３と、ベースプレート本体２に対する加熱源として、ヒータ４が配置される加熱通路５とを備えている。冷却通路３と加熱通路５とは、ベースプレート本体２の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある。なお、本実施形態では、冷媒Ｃとして液体窒素、ヒータ４として電気ヒータを用いている。
【００１７】
ベースプレート本体２は、上層側プレート６と下層側プレート７とを積層した構造を有している。ベースプレート本体２（上層側プレート６及び下層側プレート７）の材質は、熱伝導性の良いアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金であり、軽量化の点からはアルミニウム合金を用いることが好ましい。なお、ベースプレート本体２（上層側プレート６及び下層側プレート７）の材質は、これらに必ずしも限定されるものではなく、試験体の重量に耐え、仕様の温度範囲で使用可能なものであればよい。
【００１８】
なお、本実施形態において、上層側プレート６のサイズは、縦１０００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ２５ｍｍである。一方、下層側プレート７のサイズは、縦１０００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ１０ｍｍである。
【００１９】
冷却通路３は、上層側プレート６の下面に設けられた上層側溝部８と、この上層側溝部８の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体９とから断面矩形状に構成されている。蓋体９は、上層側溝部８の開口部を閉塞した状態で、上層側プレート６の下面と連続した面を形成するように、電子ビーム溶接により上層側プレート６の下面に一体に取り付けられている。
【００２０】
蓋体９の材質は、熱伝導性の良いアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金であり、軽量化の点からはアルミニウム合金を用いることが好ましい。なお、蓋体９の材質は、これらに必ずしも限定されるものではなく、試験体の重量に耐え、仕様の温度範囲で使用可能なものであればよい。
【００２１】
また、蓋体９の取付方法としては、上述した溶接の他にも、摩擦撹拌接合などの接合方法を用いてもよい。この接合方法を用いた場合は、上層側プレート６の面内で隣り合う上層側溝部８の間隔を狭くすることができる。これにより、パターンの自由度を上げることができる。また、冷媒Ｃが漏洩しない方法であれば、ろう付けや接着剤など、その他の取付方法を用いてもよい。
【００２２】
なお、本実施形態において、上層側溝部８のサイズは、幅１０ｍｍ、深さ１０ｍｍである。蓋体９のサイズは、幅１０ｍｍ、厚さ３ｍｍである。
【００２３】
冷却通路３は、例えば図３に示すように、冷媒Ｃを循環させるため、上層側プレート６の側面において開口した冷媒Ｃの導入口３ａから導出口３ｂまで１つの連続した上層側溝部８により構成されている。具体的に、導入口３ａ及び導出口３ｂは、上層側プレート６の同一側面に設けられている。上層側溝部８は、上層側プレート６の導入口３ａから面内の内側に向かって一の方向に旋回した後、面内の内側から外側に向かって他の方向に旋回し、上層側プレート６の導出口３ｂまで連続して設けられている。
【００２４】
冷却通路３は、ベースプレート本体２の温度をより均一とするため、上層側プレート６の面内で隣り合う上層側溝部８の間隔をより狭くすることが好ましい。また、導入口３ａ及び導出口３ｂは、上層側プレート６の同一側面に限らず、上層側プレート６の任意の側面に設けることができる。
【００２５】
加熱通路５は、下層側プレート７の上面に設けられた下層側溝部１０と、この下層側溝部１０の底面と対向する開口部を閉塞する上層側プレート６の下面及び蓋体９とから断面矩形状に構成されている。なお、下層側溝部１０のサイズは、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍである。
【００２６】
加熱通路５は、例えば図４に示すように、上層側プレート６の側面において開口したヒータ４の引出口５ａから線状に引き回された下層側溝部１０により構成されている。具体的に、引出口５ａは、上層側プレート６の互いに対向する側面の対角に位置するように合計２つ設けられている。下層側溝部１０は、これら２つの引出口５ａから互いに逆向きに蛇行しながら互いに近接する位置まで連続して設けられている。
【００２７】
これにより、加熱通路５では、２本のヒータ４が２つの下層側溝部１０の内側に沿って線状に配置されている。なお、ヒータ４を配置する本数については、上述した２本に限らず、１本であっても、３本以上であってよく、ヒータ４の本数に合わせた下層側溝部１０を設ければよい。
【００２８】
加熱通路５は、ベースプレート本体２の温度をより均一とするため、下層側プレート７の面内で隣り合う下層側溝部１０の間隔をより狭くすることが好ましい。また、引出口５ａは、下層側プレート７の同一側面に限らず、下層側プレート７の任意の側面に設けることができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態のベースプレート１では、冷却通路３を構成する上層側溝部８と、加熱通路５を構成する下層側溝部１０とが、ベースプレート本体２の厚み方向において互いに重ならない高さ位置にある。
【００３０】
これにより、ベースプレート本体２の面内において、冷却通路３と加熱通路５とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路３の導入口３ａ及び導出口３ｂの配置や、加熱通路５の引出口５ａの配置に特に制限を設ける必要がない。
【００３１】
また、ベースプレート本体２（上層側プレート６）の面内で隣り合う冷却通路３の間隔と、ベースプレート本体２（下層側プレート７）の面内で隣り合う加熱通路５の間隔とを狭くすることができる。
【００３２】
したがって、本実施形態のベースプレート１では、冷却通路３及び加熱通路５の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体２の温度をより均一とすることが可能である。
【００３３】
具体的に、本実施形態のベースプレート１では、ベースプレート本体２を−１００℃に冷却したときに、その温度幅が±３．５℃となった。一方、従来のベースプレートでは、−１００℃のときの温度幅が±５℃であった。
【００３４】
また、本実施形態のベースプレート１では、ベースプレート本体２を１００℃に加熱したときに、その温度幅が±９℃となった。一方、従来のベースプレートでは、１００℃のときの温度幅が±１０℃であった。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図５に示すベースプレート１Ｂについて説明する。なお、図５は、ベースプレート１Ｂの構成を示す分解斜視図である。また、以下の説明では、上記ベースプレート１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００３６】
本実施形態のベースプレート１Ｂは、図５に示すように、ベースプレート本体２Ａの上面に冷却通路３を構成する上層側溝部８と、ベースプレート本体２Ａの下面に加熱通路５を構成する下層側溝部１０とが設けられた構成である。冷却通路３は、上層側溝部８と、この上層側溝部８の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体９Ａとから構成されている。一方、加熱通路５は、下層側溝部１０と、この下層側溝部１０の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体９Ｂとから構成されている。
【００３７】
この構成の場合、ベースプレート本体２Ａを上層側プレート６と下層側プレート７との積層構造とすることなく、冷却通路３を構成する上層側溝部８と、加熱通路５を構成する下層側溝部１０とを、ベースプレート本体２Ａの厚み方向において互いに重ならない高さ位置に配置することが可能である。
【００３８】
これにより、ベースプレート本体２Ａの面内において、冷却通路３と加熱通路５とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路３の導入口３ａ及び導出口３ｂの配置や、加熱通路５の引出口５ａの配置に特に制限を設ける必要がない。
【００３９】
また、ベースプレート本体２Ａの面内で隣り合う冷却通路３の間隔と、ベースプレート本体２Ａの面内で隣り合う加熱通路５の間隔とを狭くすることができる。
【００４０】
したがって、本実施形態のベースプレート１Ｂでは、冷却通路３及び加熱通路５の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体２Ａの温度をより均一とすることが可能である。
【００４１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図６に示すベースプレート１Ｃについて説明する。なお、図６は、ベースプレート１Ｃの構成を示す分解斜視図である。また、以下の説明では、上記ベースプレート１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００４２】
本実施形態のベースプレート１Ｃは、図６に示すように、上層側プレート６の上面に冷却通路３を構成する上層側溝部８と、下層側プレート７の上面に加熱通路５を構成する下層側溝部１０とが設けられた構成である。冷却通路３は、上層側溝部８と、この上層側溝部８の底面と対向する開口部を閉塞する蓋体９とから構成されている。一方、加熱通路５は、下層側溝部１０と、この下層側溝部１０の底面と対向する開口部を閉塞する上層側プレート６の下面とから構成されている。
【００４３】
この構成の場合、冷却通路３を構成する上層側溝部８と、加熱通路５を構成する下層側溝部１０とを、ベースプレート本体２の厚み方向において互いに重ならない高さ位置に配置することが可能である。
【００４４】
これにより、ベースプレート本体２の面内において、冷却通路３と加熱通路５とを互いに交差して配置することが可能である。また、冷却通路３の導入口３ａ及び導出口３ｂの配置や、加熱通路５の引出口５ａの配置に特に制限を設ける必要がない。
【００４５】
また、ベースプレート本体２（上層側プレート６）の面内で隣り合う冷却通路３の間隔と、ベースプレート本体２（下層側プレート７）の面内で隣り合う加熱通路５の間隔とを狭くすることができる。
【００４６】
したがって、本実施形態のベースプレート１Ｃでは、冷却通路３及び加熱通路５の配置の自由度を高めることができ、その結果、ベースプレート本体２の温度をより均一とすることが可能である。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、冷却通路３を上層側溝部８により構成し、加熱通路５を下層側溝部１０により構成した場合を例示しているが、加熱通路５を上層側溝部８により構成し、冷却通路３を下層側溝部１０により構成することも可能である。
【００４８】
また、上層側溝部８は、上層側プレート６の上面と下面との何れに設けてよく、下層側溝部１０は、下層側プレート７の上面と下面との何れに設けてもよい。また、下層側プレート７の上面に設けられた下層側溝部１０を上層側プレート６の下面により閉塞した構成に限らず、上層側プレート６の下面に設けられた上層側溝部８を下層側プレート７の上面により閉塞した構成としてもよい。
【００４９】
また、冷却源としては、上述した冷媒Ｃに限らず、例えばペルチェ素子などを用いることができる。この場合、冷却通路３は、上記図３に示すような導入口３ａから導出口３ｂまで１つの連続した上層側溝部８又は下層側溝部１０で構成せずに、上記図４に示すような引出口から線状に引き回された上層側溝部８又は下層側溝部１０により構成すればよい。
【００５０】
また、加熱源としては、上述した電気ヒータに限らず、加熱通路５内に温水を流通させる温水ヒータを設けた構成としてもよい。この場合、加熱通路５は、上記図４に示すような引出口５ａから線状に引き回された上層側溝部８又は下層側溝部１０で構成せずに、上記図３に示すような導入口から導出口まで１つの連続した上層側溝部８又は下層側溝部１０により構成すればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…温度コントロールベースプレート（ベースプレート）  ２，２Ａ…ベースプレート本体  ３…冷却通路  ３ａ…導入口  ３ｂ…導出口  ４…ヒータ（加熱源）  ５…加熱通路  ５ａ…引出口  ６…上層側プレート  ７…下層側プレート  ８…上層側溝部  ９，９Ａ，９Ｂ…蓋体  １０…下層側溝部  Ｃ…冷媒（冷却源）
【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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