(57)【要約】【課題】機器で発生した熱を機器取付パネルの裏側の空間に放射伝熱で排熱する熱制御方式とした場合、効率よく裏側空間に熱を伝え放射排熱させる熱制御方式が求められていた。【解決手段】ヒートシンク６は機器を取付けるインサート５と一体型とし、機器取付パネルの裏側に設ける。機器からインサート５の機器取付部に伝わった熱は、インサート５の内熱伝導によりヒートシンク６に伝わり、ヒートシンク６内熱伝導によりヒートシンク６の面内方向に熱分散し、ヒートシンク６表面より排熱することにより、インサート５の機器取付部の温度を下げるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器を搭載するパネルに取付ける機器取付用インサートと、上記パネルの衛星内部側に設置するヒートシンクを備え、上記インサートと上記ヒートシンクを一体化することを特徴とするインサート一体型ヒートシンク。
【請求項２】
上記パネルの衛星内部側に補強用パネルを固定したことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
上記インサートと上記ヒートシンクを一体化の方法として、ブロック材からの削り出しによることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項４】
上記インサートと上記ヒートシンクを一体化の方法として、溶接、蝋付け、接着等の接合によることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、宇宙機の搭載機器をパネルに取付ける場合に用いるヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートシンクは、機器と機器を搭載するパネルの間に取付け、熱容量を利用して熱を吸収する役割と、集中した発熱を伝導によって分散させる役割を持っている（例えば非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
茂原正道・鳥山芳夫共編「衛星設計入門」培風館、２００２年６月１３日、ｐ．１１３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートシンクでは、衛星外部に搭載されるスラスタをブラケットを介してパネルへ取付ける場合に適応したとき、その熱容量を利用して熱を吸収する役割と集中した発熱を伝導によって分散させる役割によりインサートに伝わる熱を低減させ、噴射時間が短い場合は、インサート温度を衛星構体パネルに固定している接着剤の許容温度以下に制御することができ、接着強度の低下を避けることができるが、噴射が長時間に及ぶ場合は、ヒートシンクに伝わった熱を効率よく排熱する機能を持たないために、ヒートシンク温度が時間とともに上昇し、吸熱・熱分散効果が低下するために、インサートに伝わる熱の低減効果が低下するためインサート温度が高くなり、インサートを接着剤の許容温度以下に制御することができなくなることが問題であった。また、パネルの衛星側に補強用のパネル等が取付いた場合には、新たに接触熱抵抗が加わることにより、さらに排熱効率が低下し、インサートの温度制御ができなくなることが問題であった。
【０００５】
この発明は、係る課題を解決するために成されたもので、スラスタで発生した熱をヒートシンクに効率よく伝え熱を吸収・分散し、更にその熱をヒートシンクから効率よく排熱することによりヒートシンク温度を低温に保つことにより、インサート温度を低温に制御することができるようにしたことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るヒートシンクは、機器を搭載するパネルに取付ける機器取付用インサートと、パネルの衛星内部側に設置するヒートシンクを備え、上記インサートと上記ヒートシンクを一体化するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１におけるインサート一体型ヒートシンクの構成を示す縦断面図、図１（ａ）は１はインサート一体型ヒートシンクの断面図、図１（ｂ）はインサート一体型ヒートシンクの取付図であり、図１（ａ）において１は衛星構体パネル、２はスラスタブラケット、３は多層断熱材、４はボルト、５はインサート、６はヒートシンク、７は補強用パネル、８はスラスタである。
【０００８】
図１（ｂ）において、スラスタ８はスラスタブラケット２を介してパネルに取付けられたインサート５に取付けられる。インサート５は、熱伝導素子としての機能を持たせ、その材質、パネル面外方向の断面積を変えることにより、熱伝導率をコントロールする。
【０００９】
人工衛星の外部に搭載されるスラスタ８をブラケットを介してパネルへ取付ける場合、スラスタ８噴射時に発生する熱がスラスタブラケット２に伝わり、スラスタブラケット２を固定するためにパネルに取付けられているインサート５に伝わる。
【００１０】
インサート５は機器を取付けるために設置されるもので、それ自体排熱機能を持たないために、多くの熱が伝わると熱が溜まり高温となりインサート５をパネルに固定している接着剤の許容温度を越え、それに伴い接着剤温度も許容温度を越える温度となるために、接着の強度が低下することがある。
【００１１】
その対策として、ヒートシンク６を機器（この場合はスラスタブラケット２）とパネルの間に取付け、熱容量を利用して熱を吸収し、集中した発熱を伝導によって分散することによって、インサート５に伝わる熱を低減させインサート５の温度を低温に制御することを行っていた。
【００１２】
しかし、スラスタ８噴射が長時間におよぶ場合にはヒートシンク６温度が時間とともに上昇し、吸熱・熱分散効果が低下するために、インサート５に伝わる熱の低減効果が低下し、インサート５が高温となる。
【００１３】
それを避けるためには、ヒートシンク６から熱を排熱し、ヒートシンク６を低温に保つ必要があるが、ヒートシンク６の取付く宇宙空間側は、スラスタ８噴射時にスラスタ８からの熱輻射を受け、また日変動により太陽光の入射もあることから、効率的な排熱ができない。
【００１４】
一方、衛星内部側への排熱は、パネルの面外方向熱伝導により衛星内部側に熱を伝えた後、パネルの衛星内部側表面から衛星内部空間に放射で排熱することになるが、ヒートシンク６とパネルの間には接触熱抵抗が存在する。
【００１５】
宇宙空間においては、地上のように空気による熱伝達が期待できず接触熱抵抗が大きくなるため、排熱効率は低く、噴射時間によってはインサート５の温度を低温に制御することができなくなる。
【００１６】
また、パネルの衛星側に補強用のパネル等が取付いた場合には、新たにパネルと補強用パネル間の接触熱抵抗が加わることになり、更に排熱効率が低下し、インサート５の温度制御ができなくなる。
【００１７】
これを防ぐために、ヒートシンク６に効率よく熱を伝えることと、ヒートシンク６から熱を効率よく排熱することが必要である。
【００１８】
図１（ａ）において、人工衛星の外部に搭載されるスラスタ８をブラケットを介して補強用パネル７の取付いた衛星構体パネル１に取付ける場合に、スラスタ８噴射時に発生する熱がスラスタブラケット２に伝わり、スラスタブラケット２を取付けているインサート５に伝わることにより、インサート５が高温となり、インサート５を衛星構体パネル１及び補強用パネル７に固定している接着剤の温度が許容温度を越え、接着の強度が低下することがないよう、インサート５を接着剤の許容温度以下に熱制御する目的で、本発明のヒートシンク６を適応した場合の構成である。
【００１９】
スラスタブラケット２、衛星構体パネル１、ボルト４及びインサート５は宇宙空間と輻射断熱を図るために多層断熱材３にて覆う。衛星構体パネル１には補強用パネル７が取付けられており、補強用パネル７の衛星内部側にヒートシンク６を取付ける。
【００２０】
ヒートシンク６はインサート５と一体型とし、インサート５とヒートシンク６の結合部の熱抵抗をなくしている。インサート５とヒートシンク６を一体型とする方法としては、ブロック材からの削り出しによる加工がある。
【００２１】
また、ボルト４による結合もあるが、その場合は結合部で熱抵抗が発生するため、結合部面積を大きくとりサーマルフィラ等を使用し熱抵抗を低減させることにより同様の効果が得られる。
【００２２】
さらに、溶接、蝋付け、接着等による接合がある。
【００２３】
このように構成された熱制御方式では、スラスタ８の噴射時に発生する熱はスラスタブラケット２に伝わり、その大部分がインサート５に伝わることになるが、インサート５に熱伝導素子としての機能を持たせたこと、及びインサート５とヒートシンク６は一体型とし、インサート５とヒートシンク６の結合部の接触熱抵抗をなくしていることにより、インサート５からヒートシンク６に熱が効率よく伝わり、ヒートシンク６により吸熱・熱分散されるために、インサート５に熱が溜まることはない。
【００２４】
ヒートシンク６は衛星内部空間と直接輻射による熱結合を持ち高い排熱効率を有するために、スラスタ８の噴射が長時間におよぶ場合でも、ヒートシンク６の温度は低温に保たれ、インサート５の温度も低温に保たれるために、衛星構体パネル１及び補強用パネル７に固定している接着剤の温度が許容温度を越え、接着の強度が低下することがない。
【００２５】
補強用パネル７が衛星構体パネル１の衛星内部側に取付いた場合でも、ヒートシンク６が衛星内部空間と直接輻射による熱結合を持っているために、排熱効率の低下はない。
【００２６】
本発明は、スラスタ８に限らず衛星外部搭載機器及び衛星内部搭載機器のインサート５または、取付部機器温度を制御する方法として利用できる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、機器で発生した熱を機器取付パネルの裏側の空間に放射伝熱で排熱する熱制御方式において、インサートとヒートシンクが一体型であるため効率よく熱をヒートシンクに伝えることができ、ヒートシンクにより熱分散しながらヒートシンク表面より直接放熱させることにより、高い排熱能力を有することによりインサートまたは、取付部機器温度を目標温度に制御することがができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるインサート一体型ヒートシンクの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  衛星構体パネル、  ２  スラスタブラケット、  ３  多層断熱材、  ４  ボルト、  ５  インサート、  ６  ヒートシンク、  ７  補強用パネル、  ８  スラスタ。
【図１】
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