(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間で使用されるソーラーアレイパネルにおいて、
電気伝導体であるサンドイッチパネルと、
上記サンドイッチパネルの片面に設置され、絶縁コアから成る空間を有する絶縁体層と、
上記空間を有する絶縁体層の上記サンドイッチパネルと反対側の面に貼付される絶縁体フィルム層と、
上記絶縁体フィルム層に接合された太陽電池セルとを具備し、
上記空間を有する絶縁体層の絶縁コアは、アラミドペーパーのハニカムコアで形成し、ハニカムコアの側壁にスリットを設けて成ることを特徴とするソーラーアレイパネル。
【請求項２】
上記請求項１記載のソーラーアレイパネルにおいて、
定盤上で上記絶縁体フィルム層に、太陽電池セルを貼付する第一の工程と、
上記サンドイッチパネルの上面に上記空間を有する絶縁体層を接合する第二の工程と、
上記第二の工程で接合した上記空間を有する絶縁体層の上に上記第一の工程で貼付した太陽電池セルを接合する第三の工程と、
により製造することを特徴とするソーラーアレイパネルの製造方法。
【請求項３】
上記請求項１記載のソーラーアレイパネルにおいて、
上記空間を有する絶縁体層の上面に、上記絶縁体フィルム層を介在して貼付した太陽電池セルを接合する第一の工程と、
上記サンドイッチパネルの上に、上記第一の工程で接合した絶縁体層を接合する第二の工程と、
により製造することを特徴とするソーラーアレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙構造体に電力を供給するソーラーアレイパネルおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は人工衛星を示す図であり、８はソーラーアレイパネル、９は衛星構体、１０はアンテナリフレクタである。
人工衛星は例えばソーラーアレイパネル８、衛星構体９、アンテナリフレクタ１０などの構造体から構成され、人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙構造体に電力を供給するためには、太陽電池が多用されている。
【０００３】
宇宙構造体には多くの太陽電池セルが必要であり、これらの太陽電池セルを保持するために、平板状のサンドイッチパネルが使用され、その表面に太陽電池セルを配列させている。このサンドイッチパネルの表皮材としては、比弾性率、比強度を高めるために炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRPという)が多用されている。
【０００４】
図９は従来のソーラーアレイを示す断面図であり、図１０は従来のソーラーアレイを示す斜視図である。図において、１はサンドイッチパネル、１ａはサンドイッチパネルの表皮、１ｂはサンドイッチパネルのコア、３は絶縁体フィルム層、４は太陽電池セルである。
【０００５】
絶縁体層はサンドイッチパネルの表皮に取り付けられている。宇宙構造体の軽量化のために絶縁体フィルム層は、厚さが12μmから100μmの範囲のポリイミドフィルムが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造のソーラーアレイパネルは、絶縁体フィルム層が薄くその直下が電気伝導体であるCFRPのために、宇宙塵の衝突により絶縁体フィルム層に穴を生じると、セルの帯電によりCFRPの間に放電が起こり、発生電力が低下するという問題があった。
【０００７】
また、絶縁体フィルム層に穴が生じないようにするためには、絶縁体フィルム層の厚さを厚くすることが考えられるが、ソーラーアレイパネルの質量増加につながるために実用的ではない。
【０００８】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、従来のものより飛躍的に絶縁性が高いソーラーアレイパネルを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるソーラーアレイパネルは、宇宙空間で使用されるソーラーアレイパネルにおいて、電気伝導体であるサンドイッチパネルと、上記サンドイッチパネルの片面に設置され、絶縁コアから成る空間を有する絶縁体層と、上記空間を有する絶縁体層の上記サンドイッチパネルと反対側の面に貼付される絶縁体フィルム層と、上記絶縁体フィルム層に接合された太陽電池セルとを具備し、上記空間を有する絶縁体層の絶縁コアは、アラミドペーパーのハニカムコアで形成し、ハニカムコアの側壁にスリットを設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
第２の発明によるソーラーアレイパネルの製造方法は、上記請求項１記載のソーラーアレイパネルにおいて、定盤上で上記絶縁体フィルム層に、太陽電池セルを貼付する第一の工程と、上記サンドイッチパネルの上面に上記空間を有する絶縁体層を接合する第二の工程と、上記第二の工程で接合した上記空間を有する絶縁体層の上に上記第一の工程で貼付した太陽電池セルを接合する第三の工程と、により製造するものである。
【００１１】
第３の発明によるソーラーアレイパネルの製造方法は、上記請求項１記載のソーラーアレイパネルにおいて、上記空間を有する絶縁体層の上面に、上記絶縁体フィルム層を介在して貼付した太陽電池セルを接合する第一の工程と、上記サンドイッチパネルの上に、上記第一の工程で接合した絶縁体層を接合する第二の工程と、により製造するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図３はともにこの発明の実施の形態１を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１を示す斜視図で、２は空間を有する絶縁体層、５は球状の空間を含む絶縁体層であり、１、１ａ、１ｂ、３、４は従来技術の図９、図１０の説明と同じものである。
【００１５】
従来のソーラーアレイパネルに用いられていた厚さが12μmから100μmの絶縁体フィルム層３とサンドイッチパネル１の表皮の間に、空間を含む絶縁体層を設けることにより、太陽電池セル４と電気伝導体であるサンドイッチパネル１の表皮材の距離が増加し、従来のものよりも高い絶縁性を確保する。
【００１６】
また、絶縁体層が空間を含んでいることから質量増加を微少にすることができる。また、従来のソーラーアレイパネルでは、製造工程において絶縁体フィルム層３に異物の混入などによる小さな穴が生じた場合には、穴の部分は粘着材付きのポリイミドテープを貼り絶縁を確保していたが、本発明では絶縁体フィルム層３に穴を生じてもサンドイッチパネルの表皮１ａの間に空間を有する絶縁体層２があるため、太陽電池セル４の絶縁を失わない。
【００１７】
図１および図２ではサンドイッチパネル１と絶縁体フィルム層３の間に、空間を有する絶縁体層２を設けている。このことにより、太陽電池セル４と電気伝導体であるサンドイッチパネル１の距離が従来のソーラーアレイパネル８より大きくなるために、太陽電池セル４とサンドイッチパネルの表皮１ａとの間がショートサーキットとなるのを抑止している。
【００１８】
また、製造工程で絶縁体フィルム層３に小さな穴を生じても、サンドイッチパネルの表皮１ａの間に空間を有する絶縁体層２があるため、太陽電池セル４の絶縁を失わない。
【００１９】
また、図３では、空間を有する絶縁体層２のかわりに球状の空間を含む絶縁体層５を使用しており、太陽電池セル４とサンドイッチパネルの表皮１ａとの間がショートサーキットとなるのを抑止している。ソーラーアレイパネル８を使用する宇宙空間においては、空間を有する絶縁体層２と球状の空間を含む絶縁体層５は同一の機能をなしている。
【００２０】
空間を有する絶縁体層２の材料としては、絶縁材料で構成されかつ内部に空間を有する材料であることが必要で、例えばアラミドペーパーのハニカムコアが挙げられる。
図２の斜視図では、空間を有する絶縁体層２の材料としてハニカムコアを使用した場合を模式的に示してある。
【００２１】
宇宙空間で使用する場合は、外部が真空状態になるためにアラミドペーパーのハニカムコアは内部の空気を排出できるよう、ハニカムコアの側壁にスリットを設けるなど排気路を確保することが望ましい。
【００２２】
他の材料としては、繊維強化複合材料で構成したハニカムコアが挙げられる。この場合は、一般的に、複合材料を構成する繊維が織物の形態をしており、織物のトウの間に穴を有するため、この穴をとおして内部の空気の排気が可能であり、アラミドペーパーのハニカムコアのようなスリットなど排気路を故意に作製する必要はない。
【００２３】
球状の空間を含む絶縁体層５としては、発泡性接着剤や内部に中空のビーズを入れた熱硬化性プラスチックが挙げられる。
球状の空間を含む絶縁体層５の機能は空間を有する絶縁体層２の材料と同一であるので、以下の記述において空間を有する絶縁体層２の材料は球状の空間を含む絶縁体層５も含むものとする。
【００２４】
以上によれば、絶縁体フィルム層とサンドイッチパネルの表皮の間に、空間を含む絶縁体層を設けることにより、太陽電池セルと電気伝導体であるサンドイッチパネルの表皮材の距離が増加し、従来のものよりも高い絶縁性を確保する。
【００２５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２を示す断面図であり、１、１ａ、１ｂ、３、４は従来技術の図９、図１０の説明と同じもの、２、５は実施の形態１の説明と同じものである。
【００２６】
図４は第１の発明の製造方法を示しており、あらかじめ太陽電池セル４と絶縁体フィルム層３を接合しておくことにより、第１の発明によるソーラーアレイパネルで生じる空間を有する絶縁体層２に凹凸があり太陽電池セル４を接着取り付けする場合に太陽電池セル４の破損をなくすことができる。
【００２７】
第１の発明によるソーラーアレイパネルでは、空間を有する絶縁体層２に例えばハニカムコアなどの凹凸のある材料を使用し、かつ太陽電池セル４を接着取り付けする場合には、空間を有する絶縁体層２の凹凸により絶縁体フィルム層３も凹凸のある形状となり、太陽電池セル４の取り付けにおいて破損の発生が懸念されるが、あらかじめ、絶縁体フィルム層３を平滑なテーブルの上などに置き、太陽電池セル４を接着しておくことにより、太陽電池セル４の破損は発生しない。
【００２８】
その後、太陽電池セル４と絶縁体フィルム層３を接着したものを、サンドイッチパネル１と空間を有する絶縁体層２を接合したものに取り付ける場合は、絶縁体フィルム層３が柔軟性を有するため太陽電池セル４の接着に比べ弱い加圧で取り付けることができ、この場合にも太陽電池セル４の破損は生じない。
【００２９】
以上によれば、あらかじめ太陽電池セルと絶縁体フィルム層を接合しておくことにより、第１の発明によるソーラーアレイパネルで生じる、空間を有する絶縁体層２に凹凸があり太陽電池セルを接着取り付けする場合に太陽電池セルの破損をなくすことができる。
【００３０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３を示す断面図であり、１、１ａ、１ｂ、３、４は従来技術の図９、図１０の説明と同じもの、２、５は実施の形態１の説明と同じものである。
【００３１】
図５は第１の発明の製造方法を示しており、あらかじめ太陽電池セル４と絶縁体フィルム層３ならびに空間を有する絶縁体層２を接合しておくことにより、ソーラーアレイパネルで生じる太陽電池セル４の取り付けにおいて空間を有する絶縁体層２のつぶれをなくすことができる。
【００３２】
第１の発明によるソーラーアレイパネルでは、太陽電池セル４を取り付ける際に、サンドイッチパネルの凹凸が空間を有する絶縁体層２を介して絶縁体フィルム層３にも凹凸を生じることが考えられ、加圧の不均一により太陽電池セル４の破損が懸念される。
【００３３】
また、空間を有する絶縁体層２のかさ密度が５０ｋｇ／ｍ３以下と小さい場合は、太陽電池セル４の取り付け時に空間を有する絶縁体層２に凹凸があると接合時の圧力が均一にならなくなり、空間を有する絶縁体層２の破壊も懸念される。
【００３４】
あらかじめ、絶縁体フィルム層３および空間を有する絶縁体層２を平滑なテーブルの上などに置き、太陽電池セル４を接着しておくことにより、太陽電池セル４の破損は発生しない。
【００３５】
また、空間を有する絶縁体層２の凹凸がなくなり、接合時の圧力が均一になり、空間を有する絶縁体層２の破損も生じない。
さらに、この製造方法は、実施の形態４の方法よりも質量を軽くし、かつ太陽電池セル４を接合した部品の取り扱いを容易にしたい場合に有効である。
【００３６】
図４による製造方法では、接合した部品の断面二次モーメントが実施の形態２の場合よりも大きくなり曲がりにくくなるので、取り扱いが容易になる。
【００３７】
以上によれば、あらかじめ太陽電池セルと絶縁体フィルム層ならびに空間を有する絶縁体層を接合しておくことにより、第１の発明によるソーラーアレイパネルで生じる、太陽電池セルの取り付けにおいて空間を有する絶縁体層のつぶれをなくすことができる。
【００３８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４を示す断面図であり、６はフィルム層であり、１、１ａ、１ｂ、３、４は従来技術の図９、図１０の説明と同じもの、２、５は実施の形態１の説明と同じものである。
【００３９】
図６は第１の発明の製造方法を示しており、ソーラーアレイパネルでは、あらかじめ太陽電池セルと絶縁体フィルム層ならびに空間を有する絶縁体層をサンドイッチパネルの形状に接合しておくことにより、第１の発明によるソーラーアレイパネルで生じる、太陽電池セルの取り付けにおいて空間を有する絶縁体層のつぶれをなくすことができる。
【００４０】
実施の形態２や実施の形態３による方法では太陽電池セル４をあらかじめ接合した部品が取り扱い時に曲がり、特に太陽電池セル４の厚さが２００μｍ以下と薄い場合には太陽電池セル４を破損することが予測される。
【００４１】
図５における製造方法では、あらかじめ空間を有する絶縁体層２を絶縁体フィルム層３およびフィルム層６でサンドイッチ構造とすることにより、太陽電池セル４を接合した部分が実施の形態２や実施の形態３によるものよりも大きい断面二次モーメントを有するために、太陽電池セル４が曲がりにくくなり、破損を低減することができる。
【００４２】
以上によれば、あらかじめ太陽電池セルと絶縁体フィルム層ならびに空間を有する絶縁体層をサンドイッチパネルの形状に接合しておくことにより、第１の発明によるソーラーアレイパネルで生じる、太陽電池セルの取り付けにおいて空間を有する絶縁体層のつぶれをなくすことができる。
【００４３】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５を示す断面図であり、７は宇宙空間に達してから空間が形成される絶縁体層である。
【００４４】
図７は第１の発明の製造方法を示しており、絶縁体層が宇宙空間において膨張するために、打ち上げにおけるロケット内部の占有体積を小さくすることができる。宇宙構造体の大きさはロケットの内部形状の制約を受けるが、打ち上げ時の体積を小さくすることにより、ロケットの内部形状の制約を受けることなくソーラーアレイパネルの厚さを従来のものよりも大きくすることができる。
【００４５】
宇宙空間に達してから空間が形成される絶縁体層７が宇宙空間において膨張するために、打ち上げ時にはソーラーアレイパネルの占有する体積を小さくすることができる。
【００４６】
宇宙構造体の大きさはロケットの内部形状の制約を受けるが、打ち上げ時の体積を小さくすることにより、ロケットの内部形状の制約の影響を小さくすることができる。
宇宙空間に達してから空間が形成される絶縁体層７としては、空気や窒素などのガスを注入する方法や、機械的に上部の部品を上昇させる方法、発泡性接着剤を宇宙空間において発泡硬化させ、空間を得る方法が挙げられる。
【００４７】
以上によれば、絶縁体層が宇宙空間において形成されるために、打ち上げ時の体積を小さくすることにより、ロケットの内部形状の制約を受けることなくソーラーアレイパネルの厚さを従来のものよりも大きくすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明のようにこの発明によれば、太陽電池セルと電気伝導体であるサンドイッチパネルの表皮材の距離が増加し、従来のものよりも高い絶縁性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す断面図である。
【図２】実施の形態１を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１を示す断面図である。
【図４】実施の形態２を示す断面図である。
【図５】実施の形態３を示す断面図である。
【図６】実施の形態４を示す断面図である。
【図７】実施の形態５を示す断面図である。
【図８】ソーラーアレイパネルの人工衛星における配置を示す図である。
【図９】従来のソーラーアレイパネルの断面図である。
【図１０】従来のソーラーアレイパネルの斜視図である。
【符号の説明】
１  サンドイッチパネル、  ２  空間を有する絶縁体層、  ３  絶縁体フィルム層、  ４  太陽電池セル、  ５  球状の空間を含む絶縁体層、  ６  フィルム層、  ７  絶縁体層、  ８  ソーラーアレイパネル、  ９  衛星構体、  １０  アンテナリフレクタ
【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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【図７】
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【図８】
0003840963.tif 000009
【図９】
0003840963.tif 000010
【図１０】
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