(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱輸送媒体となる作動流体が封入されたループ型ヒートパイプのうち、蒸気ヘッダ管、凝縮管、および液ヘッダ管を埋設し、人工衛星本体に保持された展開型ラジエータにおいて、
上記蒸気ヘッダ管は、上記展開型ラジエータの表面を覆うパネル表皮側に配置された上部蒸気ヘッダ管と上記上部蒸気ヘッダ管の下側に配置された下部蒸気ヘッダ管を有し、
上記液ヘッダ管は、上記パネル表皮側に配置された上部液ヘッダ管と上記上部液ヘッダ管の下側に配置された下部液ヘッダ管を有し、
上記上部蒸気ヘッダ管と上記上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管および上記下部蒸気ヘッダ管と上記下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管は、上記パネル表皮に密着して同一平面上に並列に配置され、
上記作動流体は、上記蒸気ヘッダ管、凝縮管、および液ヘッダ管を介して還流することを特徴とする展開型ラジエータ。
【請求項２】
上部蒸気ヘッダ管と下部蒸気ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成し、
上部液ヘッダ管と下部液ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成することを特徴とする請求項１記載の展開型ラジエータ。
【請求項３】
上部蒸気ヘッダ管、上部液ヘッダ管および上記上部蒸気ヘッダ管と上記上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管は、第一のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成し、
下部蒸気ヘッダ管、下部液ヘッダ管および上記下部蒸気ヘッダ管と上記下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管は、第二のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成することを特徴とする請求項１記載の展開型ラジエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の展開型ラジエータを保持することを特徴とする人工衛星本体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は人工衛星に搭載される電子機器等の発熱体の温度制御に使用される展開型ラジエータ及びそれを備えた人工衛星本体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は３１ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ２００１−０１−２１９４（以下、文献という）に開示されている、従来の展開型ラジエータの概略的な構成図である。また、図８は一般的な展開型ラジエータの、衛星構体に付設される位置を示す斜視図である。
図において、１は人工衛星本体部分である、衛星構体である。１ａは衛星構体１のうち、電子機器等の発熱体が搭載される範囲となるミッション部である。１ｂはミッション部１ａの下側の、衛星駆動用の燃料タンクが収納される範囲となるバス部である。１０は衛星構体１内部に配列されているパネルである。１１はパネル１０に搭載されている電子機器である。１２はパネル１０内部に並列状に複数配置されたヒートパイプである。
【０００３】
７３はヒートパイプ１２に連結され、ループ状の構成をなすループ型ヒートパイプである。ループ型ヒートパイプ７３には熱輸送媒体となる、例えばアンモニア等の作動流体が封入されており、次の７３ａ〜７３ｆにより構成されている。７３ａは作動流体を加熱して蒸気に変える蒸発器であり、ヒートパイプ１２に密着して装着されている。７３ｂは蒸発器７３ａと連結し、蒸気相の作動流体の通り道となる蒸気管であり、７３ｃは蒸気ヘッダ管である。７３ｄは蒸気相の作動流体を放熱させて液体にする凝縮管であり、上記ヘッダ管７３ｃから複数分岐して配置されている。７３ｅは凝縮管７３ｄに連結し、蒸気ヘッダ管７３ｃに対向して設けられた液ヘッダ管である。７３ｆは液相の作動流体の通り道となる液管である。
【０００４】
７４はループ型ヒートパイプ７３の一部である蒸気ヘッダ管７３ｃ、凝縮管７３ｄ、液ヘッダ管７３ｅを埋設し、パネル１０に連結されて衛星構体に折り畳み展開自在に固定された平板状の展開型ラジエータである。７５は展開型ラジエータ７４を衛星構体１に折り畳み展開自在に固定するヒンジ部である。
【０００５】
展開型ラジエータ７４は、衛星構体１の外側のミッション部１ａに、衛星構体１正面から見たときに展開型ラジエータパネル７４が左右に展開する形で設けられているのが一般的である。
【０００６】
次に動作について説明する。
電子機器１１で発生した熱はパネル１０中のヒートパイプ１２からループ型ヒートパイプ７３の蒸発器７３ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸気管７３ｂからヒンジ部７５を介して蒸気ヘッダ管７３ｃを経て凝縮管７３ｄに達し、ここで宇宙空間へ放熱して冷却され凝縮する。凝縮して液体となった作動流体は液ヘッダ管７３ｅからヒンジ部７５、液管７３ｆを通って蒸発器７３ａへ還流する。このような作動流体の循環により電子機器からの熱は宇宙空間へ放熱され、電子機器の一定の温度が確保されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の展開型ラジエータ７４は、複数の凝縮管７３ｄに対して、これに連結する蒸気ヘッダ管７３ｃおよび液ヘッダ管７３ｅは通常一本で構成されているため、配管を流れる量が大きくなり圧力損失が生じ、ループ型ヒートパイプ７３の熱輸送能力を向上させることが難しいという課題があった。
また、表面積を広げるために展開型ラジエータを多段（複数枚連結した状態）にして構成する場合、蒸気ヘッダ管および液ヘッダ管を通る作動流体の量が増して圧力損失が大きくなるため、同様にループ型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることが難しいという課題があった。
【０００８】
また、展開型ラジエータ７４を衛星構体に固定させるのに一般的にヒンジ部７５が用いられている。ヒンジ部７５には作動流体の全流量が流れるため、圧力損失を抑えることが可能な、例えば内径の大きな蛇腹管等で構成されている。この管は、ヒンジ部７５の内部を移動する作動流体の圧力に耐えるだけの厚みを有するため、展開型ラジエータ７４の展開信頼性を向上させることが難しいという課題があった。
【０００９】
また、展開型ラジエータ７４は、収納時には衛星構体１のうち電子機器１１が搭載されているミッション部１ａ表面を覆って折り畳まれており、展開型ラジエータ７４の展開前にこの折り畳まれている側の衛星構体１表面からの放熱が困難である。このため、展開型ラジエータ７４が展開する前に展開型ラジエータ７４が折り畳まれている側の衛星構体１に搭載された電子機器を作動させることができず、人工衛星の通信容量に限界があるという課題があった。
【００１０】
また、展開型ラジエータは通常一枚のパネルに接続されているため、熱輸送の体系は一つであり、ループ型ヒートパイプに不具合が生じた場合には、展開型ラジエータを動作させることができなくなってしまうという課題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることが可能な展開型ラジエータを得ることを目的とする。
また、展開信頼性を向上させることが可能な展開型ラジエータを得ることを目的とする。
また、人工衛星の通信容量を大きくとるために、展開型ラジエータを展開させる前にも放熱させることが可能な展開型ラジエータを得ることを目的とする。
また、一つのループ型ヒートパイプに不具合が生じても、展開型ラジエータを動作させることが可能な展開型ラジエータを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る展開型ラジエータは、蒸気ヘッダ管が、展開型ラジエータの表面を覆うパネル表皮側に配置された上部蒸気ヘッダ管と上部蒸気ヘッダ管の下側に配置された下部蒸気ヘッダ管を有し、液ヘッダ管が、パネル表皮側に配置された上部液ヘッダ管と上部液ヘッダ管の下側に配置された下部液ヘッダ管を有し、上部蒸気ヘッダ管と上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管および下部蒸気ヘッダ管と下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、パネル表皮に密着して同一平面上に並列に配置され、作動流体が、蒸気ヘッダ管、凝縮管、および液ヘッダ管を介して還流するものである。
【００１３】
この発明に係る展開型ラジエータは、上部蒸気ヘッダ管と下部蒸気ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成し、上部液ヘッダ管と下部液ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成するものである。
【００１４】
この発明に係る展開型ラジエータは、上部蒸気ヘッダ管、上部液ヘッダ管および上部蒸気ヘッダ管と上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、第一のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成し、下部蒸気ヘッダ管、下部液ヘッダ管および下部蒸気ヘッダ管と下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、第二のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成するものである。
【００１５】
この発明に係る人工衛星本体はいずれかに記載の展開型ラジエータを保持するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による展開型ラジエータ４の構成を示す概略的な説明図である。図１（ａ）は衛星構体１中のパネル１０とパネル１０に連結する展開型ラジエータの構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）をＡ−Ａ線で切って矢印の方向に見た図である。図１（ｂ）の上側が展開型ラジエータ４の放熱面である。
【００２０】
図において、３は後述する展開型ラジエータ４にその一部を埋設し、衛星構体１のパネル１０に連結されているループ型ヒートパイプである。ループ型ヒートパイプ３には熱輸送媒体となる、例えばアンモニア等の作動流体が封入されており、次の３ａ〜３ｆにより構成されている。３ａは作動流体を加熱して蒸気に変える蒸発器であり、ヒートパイプ１２に密着して装着されている。３ｂは蒸発器３ａと連結し、蒸気相の作動流体の通り道となる蒸気管である。
【００２１】
３ｃは上下（放熱面側とその下側）二つに分岐した分岐管で構成される蒸気ヘッダ管であり、３ｃ１は上部蒸気ヘッダ管、３ｃ２は下部蒸気ヘッダ管である。３ｄ１および３ｄ２は蒸気相の作動流体を放熱させることにより液体にする凝縮管である。３ｅは蒸気ヘッダ管３ｃに対向して設けられ、上下二つに分岐した分岐管で構成される液ヘッダ管であり、３ｅ１は上部液ヘッダ管、３ｅ２は下部液ヘッダ管である。凝縮管３ｄ１は上部蒸気ヘッダ管３ｃ１と上部液ヘッダ管３ｅ１とを連結し、凝縮管３ｄ２は下部蒸気ヘッダ管３ｃ２と下部液ヘッダ管３ｅ２とを連結している。また、凝縮管３ｄ１および３ｄ２はどちらも、放熱面の表面付近の同一平面上に、交互に並列に配置されている。３ｆは液相の作動流体の通り道となる液管である。
【００２２】
４はループ型ヒートパイプ３の一部である蒸気ヘッダ管３ｃ１および３ｃ２、凝縮管３ｄ１および３ｄ２、液ヘッダ管３ｅ１および３ｅ２を埋設し、パネル１０に連結されて衛星構体に折り畳み展開自在に固定された平板状の展開型ラジエータである。６は展開型ラジエータ４表面を覆う薄い膜状のパネル表皮である。パネル表皮６は、凝縮管３ｄ１および３ｄ２と密着して設けられている。
【００２３】
１０は衛星構体内部に配列されているパネルである。１１はパネル１０に搭載されている電子機器である。１２はパネル１０内部に並列上に配置されたヒートパイプである。７５は展開型ラジエータ４を衛星構体に折り畳み展開自在に固定するヒンジ部である。
図１（ｂ）中の矢印は熱が移動する方向を示すものであり、このうち実線の矢印は液相の作動流体が移動する方向を示し、点線の矢印は蒸気相の作動流体が移動する方向を示す。
【００２４】
次に動作について説明する。
電子機器１１で発生した熱はパネル１０中のヒートパイプ１２からループ型ヒートパイプ３の蒸発器３ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸発器３ａから蒸気管３ｂに流れ、ヒンジ部７５を介して、分岐管で構成された蒸気ヘッダ管３ｃの上部蒸気ヘッダ管３ｃ１および下部蒸気ヘッダ管３ｃ２のそれぞれに達する。上部蒸気ヘッダ管３ｃ１を通った蒸気は凝縮管３ｄ１に、また、下部蒸気ヘッダ管３ｃ２を通った蒸気は凝縮管３ｄ２に達し、ここで作動流体の持つ熱を宇宙空間へ放熱して冷却され凝縮されて液体となる。
【００２５】
凝縮した作動流体は、分岐管で構成された液ヘッダ管３ｅの上部液ヘッダ管３ｅ１および下部液ヘッダ管３ｅ２のそれぞれを通ってヒンジ部７５を介し、液管３ｆを経て蒸発器３ａへ還流する。このような作動流体の循環により電子機器１１からの熱は宇宙空間へ放熱され、電子機器１１の一定の温度が確保されている。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１の展開型ラジエータ４によれば、蒸気ヘッダ管３ｃおよび液ヘッダ管３ｅが、上下二つに分岐した分岐管、すなわち上部蒸気ヘッダ管３ｃ１および下部蒸気ヘッダ管３ｃ２、ならびに上部液ヘッダ管３ｅ１および下部液ヘッダ管３ｅ２で構成されている。このため、上部蒸気ヘッダ管３ｃ１、下部蒸気ヘッダ管３ｃ２、上部液ヘッダ管３ｅ１、下部液ヘッダ管３ｅ２を流れる作動流体の流速は、従来の一本の蒸気ヘッダ管および液ヘッダ管と比較して小さい。したがって圧力損失も小さくなり、ループ型ヒートパイプ３における熱輸送能力を向上させることができるという効果が得られる。
【００２７】
また、この実施の形態１の展開型ラジエータによれば、凝縮管３ｄ１および３ｄ２は放熱面側の表面付近の同一平面上に交互に並列に配置され、パネル表皮６に密着している。このため、凝縮管３ｄ１および３ｄ２からパネル表皮６への熱抵抗が小さくなり、移動する間の温度低下も小さくなる。したがって効果的に放熱面から宇宙空間へ放熱できるという効果が得られる。
【００２８】
参考例１．
次に展開型ラジエータを複数枚連結して構成する場合について説明する。
図２は参考例１による展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図であり、衛星構体１中のパネル１０とパネル１０に連結する展開型ラジエータの構成を示す。
【００２９】
図において、１３は後述する一枚目および二枚目の展開型ラジエータ部１４ａおよび１４ｂにその一部を埋設し、衛星構体１中のパネル１０に連結されているループ型ヒートパイプであり、次の１３ａ〜１３ｆにより構成されている。１３ａはヒートパイプ１２に密着して装着された蒸発器である。１３ｂは蒸発器１３ａに連結した蒸気管である。
１３ｃ１はヒンジ部７５を介して蒸気管１３ｂに連結された蒸気ヘッダ管、１３ｃ２は蒸気ヘッダ管１３ｃ１と分岐され、並列に配置された蒸気バイパス管であり、これらは一枚目の展開型ラジエータ部１４ａに埋設されている。１３ｃは蒸気バイパス管１３ｃ２に連結され、二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂに埋設された蒸気ヘッダ管である。１３ｄ１は蒸気ヘッダ管１３ｃ１から分岐して複数配置された凝縮管であり、一枚目の展開型ラジエータ部１４ａに埋設されている。１３ｄ２は蒸気ヘッダ管１３ｃから分岐して複数配置された凝縮管であり、二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂに埋設されている。１３ｅ１は蒸気ヘッダ管１３ｃ１に対向して設けられた液ヘッダ管、１３ｅ２は液ヘッダ管１３ｅ１と分岐され、並列に配置された液バイパス管であり、これらは一枚目の展開型ラジエータ部１４ａに埋設されている。１３ｅは液バイパス管１３ｅ２に連結され、二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂに埋設された液ヘッダ管である。１３ｆは液相の作動流体の通り道となる液管である。
【００３０】
１４ａは一枚目の展開型ラジエータ部であり、１４ｂは一枚目の展開型ラジエータ部１４ａに連結された二枚目の展開型ラジエータ部である。すでに述べてあるように、一枚目の展開型ラジエータ部１４ａには蒸気ヘッダ管１３ｃ１、蒸気バイパス管１３ｃ２、凝縮管１３ｄ１、液ヘッダ管１３ｅ１、液バイパス管１３ｅ２が埋設されており、これらと蒸発器１３ａ、蒸気管１３ｂ、液管１３ｆとをあわせて第一の流体ループを構成している。また、二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂには、蒸気バイパス管１３ｃ２および液バイパス管１３ｅ２に連結された蒸気ヘッダ管１３ｃ、凝縮管１３ｄ２、液ヘッダ管１３ｅが埋設されており、第二の流体ループを構成している。これら第一および第二の流体ループにより、一連のループ型ヒートパイプ１３を構成している。
【００３１】
一枚目の展開型ラジエータ部１４ａおよび二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂは、収納時は二段重ねにして衛星構体１の一つの平面上に折り畳んで収納する。
既出の構成要素については詳細な説明を省略する。
【００３２】
次に動作について説明する。
電子機器１１で発生した熱はパネル１０中のヒートパイプ１２からループ型ヒートパイプ１３の蒸発器１３ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸発器１３ａから蒸気管１３ｂに流れ、ヒンジ部７５を介して、蒸気ヘッダ管１３ｃ１と蒸気バイパス管１３ｃ２とに分岐して流入する。蒸気ヘッダ管１３ｃ１に流入した作動流体は、凝縮管１３ｄ１に流入して放熱し、凝縮されて液体となる。液体となった作動流体は液ヘッダ管１３ｅ１を通って液管１３ｆに流入する。以上は第一の流体ループの動作である。
【００３３】
一方蒸気バイパス管１３ｃ２に流入した蒸気はヒンジ部７５を介して二枚目の展開型ラジエータ部１４ｂに流入し、蒸気ヘッダ管１３ｃから凝縮管１３ｄ２に流入して放熱し、凝縮されて液体となる。液体となった作動流体は液ヘッダ管１３ｅに流入し、ヒンジ部７５を介して液バイパス管１３ｅ２に流れる。以上は第二の流体ループの動作である。この後、ヒンジ部７５を介して液管１３ｆに流入する。
【００３４】
その後、これらの凝縮液は液管１３ｆから蒸発器１３ａへ還流する。このように、第一および第二の流体ループは、蒸発器１３ａ、蒸気管１３ｂ、および液管１３ｆを共有しており、作動流体の流れが互いにぶつかり合うことなく、一連のループ型ヒートパイプ１３を構成している。
このような作動流体の循環により電子機器１１からの熱は一枚目および二枚目の展開型ラジエータ部１４ａおよび１４ｂから宇宙空間へ放熱され、電子機器１１の一定の温度が確保されている。
【００３５】
以上のように、参考例１の展開型ラジエータによれば、蒸気相の作動流体が蒸気ヘッダ管１３ｃ1と蒸気バイパス管１３ｃ2に分岐して流入し、液相の作動流体が液ヘッダ管１３ｅ1と液バイパス管１３ｅ2に分岐して流入するため、実施の形態１同様の効果が得られる。
【００３６】
参考例２．
図３は参考例２による展開型ラジエータ２４の構成を示す概略的な説明図である。参考例２の展開型ラジエータ２４は、展開型ラジエータ部１４ａおよび１４ｂのように折り畳んで収納せず、展開型ラジエータ２４自身を巻き込んだ形で衛星構体１の内部に収納する。
図３（ａ）はパネル１０とパネル１０に連結する、展開時の展開型ラジエータの構成図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）をＢ−Ｂ線で切って矢印の方向に見た図である。また、図３（ｃ）は図３（ｂ）と同様の視点で、収納時の展開型ラジエータ２４の形態を示した図である。図４は展開型ラジエータ２４の、衛星構体に付設される位置を示す斜視図である。
【００３７】
図において、２３は後述する展開型ラジエータ２４を構成するループ型ヒートパイプであり、次の２３ａ〜２３ｆからなる。２３ａは蒸発器、２３ｂは蒸気管、２３ｃは蒸気ヘッダ管である。２３ｄは、例えば外径３ｍｍ以下のアルミ管やステンレス管等の可とう性のある細管からなる凝縮管である。２３ｅは液ヘッダ管、２３ｆは液管である。
２４はパネル１０に接続された展開型ラジエータである。２４ａは展開型ラジエータ２４を構成する薄膜であり、内膜とこれを覆う外膜からなる。内膜は例えば断熱性を持つマイラ膜とし、外膜は表面に赤外線を良く放射して太陽光を吸収しにくいオプテイカルソーラリフレクタ（ＯＳＲ）を接着したアルミ箔の膜とする。２４ｂは薄膜２４ａの形状を保持する、例えば形状記憶合金からなるフレームである。
上述の蒸発器２３ａ、蒸気管２３ｂ、蒸気ヘッダ管２３ｃ、液ヘッダ管２３ｅ、液管２３ｆは衛星構体のパネル１０上に設けられており、凝縮管２３ｄのみ展開型ラジエータ２４の薄膜２４ａ外膜上に、熱接触を保持した状態で接着され設けられている。
【００３８】
展開型ラジエータ２４は、衛星構体１の外側のミッション部１ａに、衛星構体１正面から見たときに展開型ラジエータ２４が左右に展開する形で設けられている。展開型ラジエータ２４は展開時は平板状であるが、収納時は展開時と形態が異なり、放熱面を内側にして自身を巻き込んだ形態（図３（ｃ））で衛星構体内部に収納する形となる（図４）。
【００３９】
次に動作について説明する。
電子機器１１で発生した熱はパネル１０中のヒートパイプ１２からループ型ヒートパイプ２３の蒸発器２３ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸気管２３ｂ、蒸気ヘッダ管２３ｃを経て凝縮管２３ｄに達し、ここで宇宙空間へ放熱して冷却され凝縮する。凝縮して液体となった作動流体は液ヘッダ管２３ｅから液管２３ｆを通って蒸発器２３ａへ還流する。このような作動流体の循環により電子機器からの熱は宇宙空間へ放熱され電子機器の一定の温度が確保されている。
また、展開型ラジエータ２４の巻き込みおよび展開の動作は、フレーム２４ｂの形状記憶作用により放熱面である薄膜２４ａの温度を検知してフレーム２４ｂが伸縮し、展開型ラジエータ２４の表面積を増減させることにより行っている。したがって薄膜２４ａの温度に依存して、展開する部分（引き出す放熱面）の大きさを自動的に調整している。
【００４０】
以上のように、参考例２によれば、展開型ラジエータ２４は可とう性を有する材料からなるため、収納時には自身を巻き込んだ形態で衛星構体１内部に収納される。したがって、展開型ラジエータ２４は、電子機器１１が搭載されている衛星構体１のミッション部１ａの表面を覆うことがないため、展開型ラジエータの展開前に電子機器を作動することが可能となり、人工衛星の通信容量を大きくすることができるという効果が得られる。また、展開型ラジエータ２４は丸められた形態で衛星構体１内部に収納されているため、収納スペースが小さくて済むという効果が得られる。
【００４１】
また、展開型ラジエータ２４の展開は、薄膜２４ａの温度に依って展開型ラジエータ２４の表面積を増減させることにより行うため、展開型ラジエータ２４の温度、および衛星構体１内のパネル１０上の電子機器１１の温度を一定に保つことができるという効果が得られる。また、展開型ラジエータ２４を展開させるためのヒンジ部が不要となり、展開型ラジエータの展開信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
【００４２】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４による展開型ラジエータ３４の構成を示す概略的な説明図である。展開型ラジエータ３４は、衛星構体内の第一のパネル１０ａおよび第二のパネル１０ｂに同時に接続された形となっており、いわゆる冗長系を構成している。図５（ａ）は衛星構体１内部に配置された第一および第二のパネル１０ａおよび１０ｂと、これらに連結する展開型ラジエータ３４の構成図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の展開型ラジエータ３４をＣ−Ｃ線で切って矢印の方向に見た図である。
【００４３】
図において、３３は後述する展開型ラジエータ３４にその一部を埋設し、第一のパネル１０ａに連結されているループ型ヒートパイプである。ループ型ヒートパイプ３３は次の３３ａ〜３３ｆにより構成されている。３３ａは蒸発器、３３ｂは蒸気管である。３３ｃは蒸気ヘッダ管であり、後に説明する第二のパネル１０ｂに連結されているループ型ヒートパイプ４４を構成する蒸気ヘッダ管４４ｃと共に、展開型ラジエータ３４内部において、上下に場所分けしてそれぞれが配置されている。ここでは、蒸気ヘッダ管３３ｃは展開型ラジエータ３４の放熱面である上側に配置されている。３３ｄは蒸気ヘッダ管３３ｃから複数分岐して配管された凝縮管である。３３ｅは液ヘッダ管であり、蒸気ヘッダ管３３ｃ同様、ループ型ヒートパイプ４４を構成する液ヘッダ管４４ｅと共に、展開型ラジエータ３４内部において、上下に場所分けしてそれぞれが配置されている。ここでは、液ヘッダ管３３ｅは展開型ラジエータ３４の放熱面である上側に配置されている。３３ｆは液管である。
３４は第一および第二のパネル１０ａおよび１０ｂに同時に接続される展開型ラジエータである。
４４は展開型ラジエータ３４にその一部を埋設し、第二のパネル１０ｂに連結されているループ型ヒートパイプである。ループ型ヒートパイプ４４は次の４４ａ〜４４ｆにより構成されている。４４ａは蒸発器、４４ｂは蒸気管である。４４ｃは蒸気ヘッダ管であり、展開型ラジエータ３４内部の蒸気ヘッダ管３３ｃの下側に配置されている。４４ｄは蒸気ヘッダ管４４ｃから複数分岐して配管された凝縮管である。凝縮管４４ｄと上述の凝縮管３３ｄとは、放熱面の表面付近の同一平面上に、交互に並列に配置されている。４４ｅは液ヘッダ管であり、蒸気ヘッダ管４４ｃと同様に蒸気ヘッダ管３３ｅの下側に配置されている。４４ｆは液管である。
ループ型ヒートパイプ３３は、第一のパネル１０ａ上に設けられた蒸発器３３ａ、蒸気管３３ｂ、液管３３ｆを除き、展開型ラジエータ３４に埋設されている。また、ループ型ヒートパイプ４４も、同様に第二のパネル１０ｂ上に設けられた蒸発器４４ａ、蒸気管４４ｂ、液管４４ｆを除き、展開型ラジエータ３４に埋設されている。
既出の構成要素については、詳細な説明を省略する。
【００４４】
次に動作について説明する．
第一のパネル１０ａに接続されたループ型ヒートパイプ３３において、電子機器１１ａで発生した熱はパネル１０ａ中のヒートパイプ１２ａから蒸発器３３ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸気管３３ｂ、ヒンジ部７５、蒸気ヘッダ管３３ｃを経て凝縮管３３ｄに達し、ここで展開型ラジエータ３４の放熱面から宇宙空間へ放熱して冷却され凝縮する。凝縮して液体となった作動流体は液ヘッダ管３３ｅからヒンジ部７５、液管３３ｆを通って蒸発器３３ａへ還流する。
一方、第二のパネル１０ｂに接続されたループ型ヒートパイプ４４において、電子機器１１ｂで発生した熱はパネル１０ｂ中のヒートパイプ１２ｂから蒸発器４４ａに伝えられ、内部の作動流体を蒸発させる。蒸発した蒸気は蒸気管４４ｂ、ヒンジ部７５、蒸気ヘッダ管４４ｃを経て凝縮管４４ｄに達し、ここで展開型ラジエータ３４の放熱面から宇宙空間へ放熱して冷却され凝縮する。凝縮して液体となった作動流体は液ヘッダ管４４ｅからヒンジ部７５、液管４４ｆを通って蒸発器４４ａへ還流する。
【００４５】
以上のように、この実施の形態４によれば、展開型ラジエータ３４は、衛星構体内の第一のパネル１０ａおよび第二のパネル１０ｂに同時に接続されている。したがって、熱輸送の体系を一度に二つ用意することができるため、一方のループ型ヒートパイプに不具合が生じた場合にも、他方のループ型ヒートパイプにより補うことが可能であり、いわゆる冗長系が構成できるという効果が得られる。
【００４６】
参考例３．
次に、展開型ラジエータを衛星構体に付設する位置の例を示す。
図６は参考例３による衛星構体２１の説明図であり、衛星構体２１に展開型ラジエータを付設する位置の例を示す斜視図である。図において、２１は衛星構体（人工衛星本体）である。２１ａは衛星構体２１のうち、電子機器が搭載される範囲となるミッション部である。２１ｂは衛星駆動用燃料タンクなどを収納する範囲となるバス部である。
５４はバス部２１ｂの外側表面に、水平方向に折り畳み展開自在に保持された二枚の第一の展開型ラジエータである。６４はバス部２１ｂの外側の下部に、垂直方向に折り畳み展開自在に保持された二枚の第二の展開型ラジエータである。第一の展開型ラジエータ５４および第二の展開型ラジエータ６４はどちらも同一構体表面のバス部２１ｂに収納され、かつ異なる方向に展開するように付設されている。
【００４７】
以上のように、参考例３の衛星構体２１によれば、第一および第二の展開型ラジエータ５４、６４は全てバス部２１ｂに折り畳み収納しているため、展開型ラジエータを展開する前に電子機器１１を動作させることができ、人工衛星の通信容量を大きくとることができるという効果が得られる。
また、参考例３の衛星構体によれば、衛星構体の一平面の周りの辺に、３枚以上の展開型ラジエータのそれぞれが独立して折り畳み展開自在に保持されている。したがって、３枚以上の複数の展開型ラジエータを付設する場合でも、互いに連結せずそれぞれが独立して衛星構体２１に保持されているため、展開型ラジエータを多段にして構成した場合と比較して、ヒンジ部の数を増やす必要もなく、展開信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、蒸気ヘッダ管が、展開型ラジエータの表面を覆うパネル表皮側に配置された上部蒸気ヘッダ管と上部蒸気ヘッダ管の下側に配置された下部蒸気ヘッダ管を有し、液ヘッダ管が、パネル表皮側に配置された上部液ヘッダ管と上部液ヘッダ管の下側に配置された下部液ヘッダ管を有し、上部蒸気ヘッダ管と上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管および下部蒸気ヘッダ管と下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、パネル表皮に密着して同一平面上に並列に配置され、作動流体が、蒸気ヘッダ管、凝縮管、および液ヘッダ管を介して還流するように展開型ラジエータを構成したので、上部蒸気ヘッダ管、下部蒸気ヘッダ管、上部液ヘッダ管および下部液ヘッダ管を流れる作動流体の流速は、従来の一本の蒸気ヘッダ管および液ヘッダ管と比較して小さいため圧力損失も小さくなり、ループ型ヒートパイプにおける熱輸送能力を向上させることが可能な展開型ラジエータが得られる効果がある。
また、凝縮管からパネル表皮への熱抵抗が小さく、移動する間の温度低下も小さくなるため、効果的に放熱面から宇宙空間へ放熱できる展開型ラジエータが得られる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、上部蒸気ヘッダ管と下部蒸気ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成し、上部液ヘッダ管と下部液ヘッダ管とは、連結され分岐管を構成したので、分岐管を流れる作動流体の流速は、従来の一本の蒸気ヘッダ管および液ヘッダ管と比較して小さいため圧力損失も小さくなり、ループ型ヒートパイプにおける熱輸送能力を向上させることが可能な展開型ラジエータが得られる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、上部蒸気ヘッダ管、上部液ヘッダ管および上部蒸気ヘッダ管と上部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、第一のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成し、下部蒸気ヘッダ管、下部液ヘッダ管および下部蒸気ヘッダ管と下部液ヘッダ管とを連結する凝縮管が、第二のパネルに接続されたループ型ヒートパイプを構成したので、熱輸送の体系を一度に二つ用意することができるため、一方のループ型ヒートパイプに不具合が生じた場合にも、他方のループ型ヒートパイプにより補うことが可能であり、いわゆる冗長系を構成することが可能な展開型ラジエータが得られる効果がある。
【００５１】
この発明によれば、効果的に宇宙空間へ放熱できる人工衛星本体が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１による展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図である。
【図２】  参考例１による展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図である。
【図３】  参考例２による展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図である。
【図４】  参考例２による展開型ラジエータを付設する位置を示す概略的な斜視図である。
【図５】  実施の形態４による展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図である。
【図６】  参考例３による人工衛星本体の、展開型ラジエータを付設する位置を示す概略的な斜視図である。
【図７】  従来の展開型ラジエータの構成を示す概略的な説明図である。
【図８】  従来の展開型ラジエータを付設する位置を示す概略的な斜視図である。
【図１】
0003949500.tif 000002
【図２】
0003949500.tif 000003
【図３】
0003949500.tif 000004
【図４】
0003949500.tif 000005
【図５】
0003949500.tif 000006
【図６】
0003949500.tif 000007
【図７】
0003949500.tif 000008
【図８】
0003949500.tif 000009