JP3949500B2

JP3949500B2 - Deployable radiator and satellite body equipped with the same

Info

Publication number: JP3949500B2
Application number: JP2002116520A
Authority: JP
Inventors: 哲朗大串; 博章石川; 俊行梅本; 彰矢尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: JP2003312600A

Description

【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３１ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｙｓｔｅｍｓ２００１−０１−２１９４（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、３ｃ_１は上部蒸気ヘッダ管、３ｃ_２は下部蒸気ヘッダ管である。３ｄ_１および３ｄ_２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、３ｅ_１は上部液ヘッダ管、３ｅ_２は下部液ヘッダ管である。凝縮管３ｄ_１は上部蒸気ヘッダ管３ｃ_１と上部液ヘッダ管３ｅ_１とを連結し、凝縮管３ｄ_２は下部蒸気ヘッダ管３ｃ_２と下部液ヘッダ管３ｅ_２とを連結している。また、凝縮管３ｄ_１および３ｄ_２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３ｃ_１および３ｃ_２、凝縮管３ｄ_１および３ｄ_２、液ヘッダ管３ｅ_１および３ｅ_２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３ｄ_１および３ｄ_２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３ｃ_１および下部蒸気ヘッダ管３ｃ_２のそれぞれに達する。上部蒸気ヘッダ管３ｃ_１を通った蒸気は凝縮管３ｄ_１に、また、下部蒸気ヘッダ管３ｃ_２を通った蒸気は凝縮管３ｄ_２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３ｅ_１および下部液ヘッダ管３ｅ_２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３ｃ_１および下部蒸気ヘッダ管３ｃ_２、ならびに上部液ヘッダ管３ｅ_１および下部液ヘッダ管３ｅ_２で構成されている。このため、上部蒸気ヘッダ管３ｃ_１、下部蒸気ヘッダ管３ｃ_２、上部液ヘッダ管３ｅ_１、下部液ヘッダ管３ｅ_２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３ｄ_１および３ｄ_２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３ｄ_１および３ｄ_２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。
１３ｃ_１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、１３ｃ_２は蒸気ヘッダ管１３ｃ_１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１３ｃ_２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。１３ｄ_１は蒸気ヘッダ管１３ｃ_１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。１３ｄ_２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。１３ｅ_１は蒸気ヘッダ管１３ｃ_１に対向して設けられた液ヘッダ管、１３ｅ_２は液ヘッダ管１３ｅ_１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１３ｅ_２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１３ｃ_１、蒸気バイパス管１３ｃ_２、凝縮管１３ｄ_１、液ヘッダ管１３ｅ_１、液バイパス管１３ｅ_２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１３ｃ_２および液バイパス管１３ｅ_２に連結された蒸気ヘッダ管１３ｃ、凝縮管１３ｄ_２、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１３ｃ_１と蒸気バイパス管１３ｃ_２とに分岐して流入する。蒸気ヘッダ管１３ｃ_１に流入した作動流体は、凝縮管１３ｄ_１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_１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１３ｃ_２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１３ｄ_２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１３ｅ_２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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deployable radiator used for temperature control of a heating element such as an electronic device mounted on an artificial satellite, and an artificial satellite body provided with the same.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional deployable radiator disclosed in 31th International Conference on Environmental Systems 2001-01-2194 (hereinafter referred to as literature). FIG. 8 is a perspective view showing a position of a general deployable radiator attached to the satellite structure.
In the figure, reference numeral 1 denotes a satellite structure which is a main part of an artificial satellite. Reference numeral 1a denotes a mission unit in the satellite structure 1 in a range where a heating element such as an electronic device is mounted. Reference numeral 1b denotes a bus section below the mission section 1a, which is a range in which a fuel tank for driving a satellite is stored. Reference numeral 10 denotes a panel arranged in the satellite structure 1. Reference numeral 11 denotes an electronic device mounted on the panel 10. A plurality of heat pipes 12 are arranged in parallel inside the panel 10.
[0003]
Reference numeral 73 denotes a loop heat pipe connected to the heat pipe 12 to form a loop configuration. The loop heat pipe 73 is sealed with a working fluid such as ammonia, which serves as a heat transport medium, and includes the following 73a to 73f. 73a is an evaporator that heats the working fluid and converts it into steam, and is attached in close contact with the heat pipe 12. A steam pipe 73b is connected to the evaporator 73a and serves as a passage for the working fluid in the vapor phase, and 73c is a steam header pipe. 73d is a condensing tube that radiates the vapor-phase working fluid to form a liquid, and is arranged in a plurality of branches from the header tube 73c. 73e is a liquid header pipe connected to the condenser pipe 73d and provided opposite to the vapor header pipe 73c. Reference numeral 73f denotes a liquid pipe serving as a passage for the liquid-phase working fluid.
[0004]
Reference numeral 74 denotes a flat plate deployment type in which a steam header pipe 73c, a condensation pipe 73d, and a liquid header pipe 73e, which are part of the loop heat pipe 73, are embedded, connected to the panel 10 and fixed to the satellite structure in a foldable manner. It is a radiator. Reference numeral 75 denotes a hinge portion for folding the deployable radiator 74 to the satellite structure 1 and fixing the deployable radiator 74 so as to be unfolded.
[0005]
The unfoldable radiator 74 is generally provided in the mission section 1a outside the satellite structure 1 in such a manner that the unfoldable radiator panel 74 is unfolded to the left and right when viewed from the front of the satellite structure 1.
[0006]
Next, the operation will be described.
The heat generated in the electronic device 11 is transmitted from the heat pipe 12 in the panel 10 to the evaporator 73a of the loop heat pipe 73 to evaporate the internal working fluid. The evaporated steam reaches the condensing pipe 73d from the steam pipe 73b via the hinge portion 75 through the steam header pipe 73c, where it dissipates heat to the outer space and is cooled and condensed. The working fluid condensed into a liquid flows back from the liquid header pipe 73e to the evaporator 73a through the hinge portion 75 and the liquid pipe 73f. Due to such circulation of the working fluid, heat from the electronic device is dissipated to outer space, and a certain temperature of the electronic device is secured.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional deployable radiator 74, the steam header pipe 73c and the liquid header pipe 73e connected to the plurality of condensing pipes 73d are usually configured by one, so that the amount flowing through the pipe increases and the pressure loss As a result, it was difficult to improve the heat transport capability of the loop heat pipe 73.
In addition, when the deployable radiator is configured in multiple stages (in a state where a plurality of radiators are connected) in order to increase the surface area, the amount of working fluid that passes through the steam header pipe and the liquid header pipe increases, resulting in a large pressure loss. There was a problem that it was difficult to improve the heat transport capacity of the loop heat pipe.
[0008]
Further, a hinge portion 75 is generally used to fix the deployable radiator 74 to the satellite structure. Since the entire flow rate of the working fluid flows through the hinge portion 75, the hinge portion 75 is configured by, for example, a bellows tube having a large inner diameter that can suppress pressure loss. Since this pipe has a thickness sufficient to withstand the pressure of the working fluid moving inside the hinge portion 75, there is a problem that it is difficult to improve the deployment reliability of the deployable radiator 74.
[0009]
Further, the unfoldable radiator 74 is folded so as to cover the surface of the mission unit 1a on which the electronic device 11 is mounted in the satellite structure 1 when stored, and before the unfoldable radiator 74 is unfolded, the unfoldable radiator 74 is folded. Heat dissipation from the surface of the satellite structure 1 is difficult. For this reason, it is impossible to operate the electronic device mounted on the satellite structure 1 on the side where the deployable radiator 74 is folded before the deployable radiator 74 is deployed, and the communication capacity of the artificial satellite is limited. There was a problem.
[0010]
In addition, since the deployable radiator is usually connected to a single panel, there is only one heat transport system, and if a malfunction occurs in the loop heat pipe, the deployable radiator can be operated. There was a problem of disappearing.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a deployable radiator that can improve the heat transport capability of a loop heat pipe.
It is another object of the present invention to provide a deployable radiator that can improve deployment reliability.
Another object of the present invention is to obtain a deployable radiator that can dissipate heat even before the deployable radiator is deployed in order to increase the communication capacity of the artificial satellite.
It is another object of the present invention to provide a deployable radiator that can operate the deployable radiator even if a problem occurs in one loop heat pipe.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A deployable radiator according to the present invention includes a steam header pipe. Has an upper steam header pipe placed on the panel skin side that covers the surface of the deployable radiator and a lower steam header pipe placed on the lower side of the upper steam header pipe, and the liquid header pipe is placed on the panel skin side And a lower steam header pipe and a lower liquid header having a lower liquid header pipe disposed below the upper liquid header pipe and a lower liquid header pipe connected to the upper liquid header pipe and the upper liquid header pipe. The condensation tube connecting the tube is in close contact with the panel skin Arranged in parallel on the same plane , The working fluid is refluxed through the vapor header tube, the condenser tube, and the liquid header tube Is.
[0013]
The deployable radiator according to the present invention is: The upper steam header pipe and the lower steam header pipe are connected to form a branch pipe, and the upper liquid header pipe and the lower liquid header pipe are connected to form a branch pipe. Is.
[0014]
The deployable radiator according to the present invention is: The upper steam header pipe, the upper liquid header pipe, and the condensing pipe connecting the upper steam header pipe and the upper liquid header pipe constitute a loop heat pipe connected to the first panel. The header pipe and the condenser pipe connecting the lower steam header pipe and the lower liquid header pipe constitute a loop heat pipe connected to the second panel. Is.
[0015]
According to this invention The satellite body holds one of the deployable radiators Is.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the configuration of a deployable radiator 4 according to Embodiment 1 of the present invention. 1A is a configuration diagram of a panel 10 in a satellite structure 1 and a deployable radiator connected to the panel 10, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A. FIG. The upper side of FIG. 1B is the heat radiation surface of the deployable radiator 4.
[0020]
In the figure, reference numeral 3 denotes a loop-type heat pipe partially embedded in a later-described deployable radiator 4 and connected to the panel 10 of the satellite structure 1. The loop heat pipe 3 is filled with a working fluid such as ammonia, which serves as a heat transport medium, and includes the following 3a to 3f. Reference numeral 3a denotes an evaporator that heats the working fluid and converts it into steam, and is attached in close contact with the heat pipe 12. A steam pipe 3b is connected to the evaporator 3a and serves as a passage for the working fluid in the vapor phase.
[0021]
3c is a steam header pipe composed of a branch pipe branched into two upper and lower sides (the heat radiation surface side and its lower side). ₁ Is the upper steam header pipe, 3c ₂ Is the lower steam header tube. 3d ₁ And 3d ₂ Is a condensing tube that is converted into a liquid by dissipating heat from the vapor phase working fluid. 3e is a liquid header pipe which is provided opposite to the steam header pipe 3c and is composed of a branch pipe which is bifurcated into two upper and lower parts. ₁ Is the upper liquid header tube, 3e ₂ Is the lower liquid header tube. Condensation tube 3d ₁ Is the upper steam header pipe 3c ₁ And upper liquid header pipe 3e ₁ And the condensing tube 3d ₂ Is the lower steam header pipe 3c ₂ And lower liquid header pipe 3e ₂ Are linked. Also, the condensation pipe 3d ₁ And 3d ₂ Both are alternately arranged in parallel on the same plane near the surface of the heat dissipation surface. Reference numeral 3f denotes a liquid pipe serving as a passage for the liquid-phase working fluid.
[0022]
4 is a steam header pipe 3c which is a part of the loop type heat pipe 3. ₁ And 3c ₂ , Condensation tube 3d ₁ And 3d ₂ Liquid header tube 3e ₁ And 3e ₂ Is a flat-plate-type deployable radiator that is connected to the panel 10 and is foldable and fixed to the satellite structure. Reference numeral 6 denotes a thin film panel skin covering the surface of the deployable radiator 4. Panel skin 6 is condensed tube 3d ₁ And 3d ₂ It is provided in close contact with.
[0023]
Reference numeral 10 denotes a panel arranged inside the satellite structure. Reference numeral 11 denotes an electronic device mounted on the panel 10. A heat pipe 12 is arranged in parallel inside the panel 10. Reference numeral 75 denotes a hinge portion for folding the deployable radiator 4 to the satellite structure and fixing the deployable radiator 4 so as to be unfolded.
The arrow in FIG. 1 (b) indicates the direction in which heat moves. Of these, the solid arrow indicates the direction in which the liquid-phase working fluid moves, and the dotted arrow indicates the movement in the vapor-phase working fluid. Indicates direction.
[0024]
Next, the operation will be described.
The heat generated in the electronic device 11 is transmitted from the heat pipe 12 in the panel 10 to the evaporator 3a of the loop heat pipe 3 to evaporate the internal working fluid. The evaporated steam flows from the evaporator 3a to the steam pipe 3b, and is connected to the upper steam header pipe 3c of the steam header pipe 3c constituted by a branch pipe through the hinge portion 75. ₁ And lower steam header pipe 3c ₂ Reach each of the. Upper steam header pipe 3c ₁ The steam that passes through the condenser 3d ₁ In addition, the lower steam header pipe 3c ₂ The steam that passes through the condenser 3d ₂ Here, the heat of the working fluid is dissipated to the outer space and cooled and condensed to become a liquid.
[0025]
The condensed working fluid is an upper liquid header pipe 3e of the liquid header pipe 3e constituted by a branch pipe. ₁ And lower liquid header pipe 3e ₂ , And then through the hinge portion 75 to the evaporator 3a via the liquid pipe 3f. Due to the circulation of the working fluid, heat from the electronic device 11 is radiated to the outer space, and a certain temperature of the electronic device 11 is secured.
[0026]
As described above, according to the deployable radiator 4 of the first embodiment, the steam header pipe 3c and the liquid header pipe 3e are branched into two branches, that is, the upper steam header pipe 3c. ₁ And lower steam header pipe 3c ₂ And upper liquid header pipe 3e ₁ And lower liquid header pipe 3e ₂ It consists of For this reason, the upper steam header pipe 3c ₁ Lower steam header pipe 3c ₂ Upper liquid header pipe 3e ₁ Lower liquid header pipe 3e ₂ The flow rate of the working fluid flowing through the pipe is small compared to the conventional single steam header pipe and liquid header pipe. Therefore, the pressure loss is also reduced, and the effect that the heat transport capability in the loop heat pipe 3 can be improved is obtained.
[0027]
Further, according to the deployable radiator of the first embodiment, the condensation pipe 3d ₁ And 3d ₂ Are alternately arranged in parallel on the same plane near the surface on the heat radiating surface side, and are in close contact with the panel skin 6. For this reason, the condensation pipe 3d ₁ And 3d ₂ The thermal resistance from the panel to the panel skin 6 is reduced, and the temperature drop during movement is also reduced. Therefore, the effect that heat can be effectively radiated from the heat radiating surface to outer space can be obtained.
[0028]
Reference example 1 .
Next, a case where a plurality of deployable radiators are connected and configured will be described.
Figure 2 Reference example 1 FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a deployable radiator according to FIG. 1 and shows a configuration of a deployable radiator connected to the panel 10 in the satellite structure 1 and the panel 10.
[0029]
In the figure, reference numeral 13 denotes a loop heat pipe which is partially embedded in the first and second deployable radiator portions 14a and 14b, which will be described later, and is connected to the panel 10 in the satellite structure 1. 13a to 13f. An evaporator 13 a is attached in close contact with the heat pipe 12. 13b is a steam pipe connected to the evaporator 13a.
13c ₁ Is a steam header pipe connected to the steam pipe 13b via a hinge 75, 13c ₂ Steam header pipe 13c ₁ Are steam bypass pipes that are branched in parallel and are embedded in the first deployable radiator section 14a. 13c is a steam bypass pipe 13c ₂ And a steam header pipe embedded in the second deployable radiator section 14b. 13d ₁ Steam header pipe 13c ₁ And a plurality of condensing pipes that are branched and embedded in the first deployable radiator section 14a. 13d ₂ Is a plurality of condensing pipes branched from the steam header pipe 13c and embedded in the second deployable radiator section 14b. 13e ₁ Steam header pipe 13c ₁ Liquid header tube provided opposite to the tube 13e ₂ Liquid header tube 13e ₁ The liquid bypass pipes are branched and arranged in parallel, and these are embedded in the first deployable radiator section 14a. 13e is a liquid bypass pipe 13e ₂ And a liquid header pipe embedded in the second deployable radiator section 14b. Reference numeral 13f denotes a liquid pipe serving as a passage for the liquid-phase working fluid.
[0030]
14a is a first deployable radiator section, and 14b is a second deployable radiator section connected to the first deployable radiator section 14a. As already mentioned, the first deployable radiator section 14a has a steam header pipe 13c. ₁ Steam bypass pipe 13c ₂ , Condensation tube 13d ₁ Liquid header tube 13e ₁ Liquid bypass pipe 13e ₂ These are combined with the evaporator 13a, the steam pipe 13b, and the liquid pipe 13f to form a first fluid loop. Further, the second deployable radiator section 14b includes a steam bypass pipe 13c. ₂ And liquid bypass pipe 13e ₂ Steam header pipe 13c and condensing pipe 13d connected to ₂ The liquid header pipe 13e is embedded and constitutes a second fluid loop. These first and second fluid loops constitute a series of loop heat pipes 13.
[0031]
The first deployable radiator section 14a and the second deployable radiator section 14b are folded and stored on one plane of the satellite structure 1 in a two-tiered manner when stored.
Detailed description of the components already described is omitted.
[0032]
Next, the operation will be described.
The heat generated in the electronic device 11 is transmitted from the heat pipe 12 in the panel 10 to the evaporator 13a of the loop heat pipe 13 to evaporate the internal working fluid. The evaporated steam flows from the evaporator 13a to the steam pipe 13b, and through the hinge portion 75, the steam header pipe 13c. ₁ And steam bypass pipe 13c ₂ Branches into and flows in. Steam header tube 13c ₁ The working fluid that has flowed into the condenser tube 13d ₁ Into the heat to dissipate heat and condense into a liquid. The liquid working fluid is liquid header tube 13e. ₁ Through the liquid pipe 13f. The above is the operation of the first fluid loop.
[0033]
On the other hand, steam bypass pipe 13c ₂ The steam that has flowed into the flow flows into the second deployable radiator section 14b through the hinge section 75, and is condensed from the steam header pipe 13c to the condensation pipe 13d. ₂ Into the heat to dissipate heat and condense into a liquid. The working fluid that has become liquid flows into the liquid header pipe 13e, and the liquid bypass pipe 13e through the hinge portion 75. ₂ Flowing into. The above is the operation of the second fluid loop. Thereafter, it flows into the liquid pipe 13 f via the hinge portion 75.
[0034]
Thereafter, these condensates are refluxed from the liquid pipe 13f to the evaporator 13a. As described above, the first and second fluid loops share the evaporator 13a, the steam pipe 13b, and the liquid pipe 13f, and the series of loop heat pipes 13 can be used without causing the working fluid flows to collide with each other. Is configured.
Due to such circulation of the working fluid, heat from the electronic device 11 is dissipated from the first and second deployable radiator portions 14a and 14b to outer space, and a constant temperature of the electronic device 11 is secured.
[0035]
As above Reference example 1 According to the development type radiator, the steam-phase working fluid flows into the steam header pipe 13c. ₁ And steam bypass pipe 13c ₂ The liquid-phase working fluid flows into the liquid header pipe 13e. ₁ And liquid bypass pipe 13e ₂ Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0036]
Reference example 2 .
Figure 3 Reference example 2 It is a schematic explanatory drawing which shows the structure of the expansion | deployment type radiator 24 by. Reference example 2 The unfoldable radiator 24 is not folded and stored like the unfoldable radiator portions 14a and 14b, but is housed inside the satellite structure 1 in a form in which the unfoldable radiator 24 itself is wound.
FIG. 3 (a) is a configuration diagram of the deployable radiator that is connected to the panel 10 and the panel 10, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3 (a) in the direction of the arrow. FIG. FIG. 3C is a view showing the form of the deployable radiator 24 when stored from the same viewpoint as FIG. 3B. FIG. 4 is a perspective view showing the position of the deployable radiator 24 attached to the satellite structure.
[0037]
In the figure, reference numeral 23 denotes a loop heat pipe constituting a deployable radiator 24 described later, and includes the following 23a to 23f. 23a is an evaporator, 23b is a steam pipe, and 23c is a steam header pipe. Reference numeral 23d denotes a condensing tube made of a flexible thin tube such as an aluminum tube or a stainless steel tube having an outer diameter of 3 mm or less. Reference numeral 23e denotes a liquid header pipe, and reference numeral 23f denotes a liquid pipe.
Reference numeral 24 denotes a deployable radiator connected to the panel 10. Reference numeral 24a denotes a thin film constituting the deployable radiator 24, and includes an inner film and an outer film covering the inner film. For example, the inner film is a mylar film having heat insulating properties, and the outer film is an aluminum foil film to which an optical solar reflector (OSR) that radiates infrared rays well and hardly absorbs sunlight is bonded. Reference numeral 24b denotes a frame made of, for example, a shape memory alloy that holds the shape of the thin film 24a.
The evaporator 23a, the steam pipe 23b, the steam header pipe 23c, the liquid header pipe 23e, and the liquid pipe 23f are provided on the panel 10 of the satellite structure, and only the condenser pipe 23d is on the thin film 24a of the deployable radiator 24. Are bonded and provided in a state of being kept in thermal contact.
[0038]
The unfoldable radiator 24 is provided in the mission section 1a outside the satellite structure 1 so that the unfoldable radiator 24 is unfolded to the left and right when viewed from the front of the satellite structure 1. The deployable radiator 24 has a flat plate shape when unfolded, but is different from the unfolded form when stowed, and is housed inside the satellite structure in a form (FIG. 3 (c)) in which it is wound with the heat radiation surface inside. (FIG. 4).
[0039]
Next, the operation will be described.
The heat generated in the electronic device 11 is transmitted from the heat pipe 12 in the panel 10 to the evaporator 23a of the loop heat pipe 23 to evaporate the internal working fluid. The evaporated steam reaches the condensing pipe 23d through the steam pipe 23b and the steam header pipe 23c, where it dissipates heat to outer space and is cooled and condensed. The working fluid condensed into a liquid flows back from the liquid header pipe 23e to the evaporator 23a through the liquid pipe 23f. Due to the circulation of the working fluid, heat from the electronic device is radiated to the outer space, and a certain temperature of the electronic device is secured.
In addition, the deployment and deployment operations of the deployable radiator 24 are performed by detecting the temperature of the thin film 24a that is a heat radiating surface by the shape memory action of the frame 24b, and the frame 24b expands and contracts to increase or decrease the surface area of the deployable radiator 24. Is going. Therefore, depending on the temperature of the thin film 24a, the size of the portion to be developed (the heat radiation surface to be drawn out) is automatically adjusted.
[0040]
As above Reference example 2 According to the above, since the deployable radiator 24 is made of a material having flexibility, the unfolded radiator 24 is housed inside the satellite structure 1 in a form in which the unfolded radiator 24 is wound. Therefore, the deployable radiator 24 does not cover the surface of the mission unit 1a of the satellite structure 1 on which the electronic device 11 is mounted. Therefore, the deployable radiator 24 can operate the electronic device before the deployable radiator is deployed. The effect that the communication capacity of the satellite can be increased is obtained. Further, since the deployable radiator 24 is housed in the satellite structure 1 in a rounded form, an effect that the storage space can be reduced is obtained.
[0041]
Further, the deployment of the deployable radiator 24 is performed by increasing or decreasing the surface area of the deployable radiator 24 depending on the temperature of the thin film 24 a, so that the temperature of the deployable radiator 24 and the electronic equipment on the panel 10 in the satellite structure 1 are increased. The effect that the temperature of 11 can be kept constant is obtained. In addition, the hinge portion for deploying the deployable radiator 24 is not necessary, and the deployment reliability of the deployable radiator can be improved.
[0042]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the configuration of a deployable radiator 34 according to Embodiment 4 of the present invention. The deployable radiator 34 is connected to the first panel 10a and the second panel 10b in the satellite body at the same time, and constitutes a so-called redundant system. FIG. 5A is a configuration diagram of the first and second panels 10a and 10b disposed inside the satellite structure 1 and a deployable radiator 34 connected thereto, and FIG. ) Is a view of the unfolded radiator 34 taken along the line CC and viewed in the direction of the arrow.
[0043]
In the figure, reference numeral 33 denotes a loop heat pipe partially embedded in a development type radiator 34 described later and connected to the first panel 10a. The loop heat pipe 33 includes the following 33a to 33f. 33a is an evaporator and 33b is a steam pipe. Reference numeral 33c denotes a steam header pipe, and the steam header pipe 44c constituting the loop type heat pipe 44 connected to the second panel 10b described later, together with the steam radiator pipe 34, is divided into upper and lower portions, respectively. Has been placed. Here, the steam header pipe 33 c is disposed on the upper side, which is the heat radiation surface of the deployable radiator 34. Reference numeral 33d denotes a condensing pipe that is branched from the steam header pipe 33c. 33e is a liquid header pipe, and similarly to the steam header pipe 33c, the liquid header pipe 44e constituting the loop type heat pipe 44 and the deployable radiator 34 are arranged separately in the vertical direction. Here, the liquid header pipe 33e is disposed on the upper side, which is the heat radiation surface of the deployable radiator 34. 33f is a liquid tube.
Reference numeral 34 denotes a deployable radiator that is simultaneously connected to the first and second panels 10a and 10b.
A loop heat pipe 44 is partially embedded in the unfoldable radiator 34 and connected to the second panel 10b. The loop heat pipe 44 includes the following 44a to 44f. 44a is an evaporator and 44b is a steam pipe. Reference numeral 44 c denotes a steam header pipe, which is disposed below the steam header pipe 33 c inside the deployable radiator 34. Reference numeral 44d denotes a condensing pipe that is branched from the steam header pipe 44c. The condensing pipes 44d and the above-mentioned condensing pipes 33d are alternately arranged in parallel on the same plane near the surface of the heat dissipation surface. 44e is a liquid header pipe | tube and is arrange | positioned under the steam header pipe | tube 33e similarly to the steam header pipe | tube 44c. 44f is a liquid tube.
The loop heat pipe 33 is embedded in the deployable radiator 34 except for the evaporator 33a, the steam pipe 33b, and the liquid pipe 33f provided on the first panel 10a. Similarly, the loop heat pipe 44 is also embedded in the deployable radiator 34 except for the evaporator 44a, the steam pipe 44b, and the liquid pipe 44f provided on the second panel 10b.
Detailed description of the components already described will be omitted.
[0044]
Next, the operation is explained.
In the loop heat pipe 33 connected to the first panel 10a, heat generated in the electronic device 11a is transmitted from the heat pipe 12a in the panel 10a to the evaporator 33a, and evaporates the internal working fluid. The evaporated steam passes through the steam pipe 33b, the hinge portion 75, and the steam header pipe 33c and reaches the condensation pipe 33d, where it is radiated from the heat radiation surface of the deployable radiator 34 to the outer space to be cooled and condensed. The working fluid that has been condensed to become liquid returns to the evaporator 33a from the liquid header pipe 33e through the hinge portion 75 and the liquid pipe 33f.
On the other hand, in the loop heat pipe 44 connected to the second panel 10b, the heat generated in the electronic device 11b is transmitted from the heat pipe 12b in the panel 10b to the evaporator 44a, and the working fluid inside is evaporated. The evaporated steam passes through the steam pipe 44b, the hinge portion 75, and the steam header pipe 44c and reaches the condensing pipe 44d, where it is radiated from the heat radiation surface of the deployable radiator 34 to the outer space and cooled and condensed. The working fluid condensed into a liquid flows back from the liquid header pipe 44e to the evaporator 44a through the hinge portion 75 and the liquid pipe 44f.
[0045]
As described above, according to the fourth embodiment, the deployable radiator 34 is simultaneously connected to the first panel 10a and the second panel 10b in the satellite structure. Therefore, since two heat transport systems can be prepared at a time, even if one loop heat pipe fails, it can be compensated by the other loop heat pipe. The effect that can be configured is obtained.
[0046]
Reference example 3 .
Next, an example of the position where the deployable radiator is attached to the satellite structure is shown.
FIG. Reference example 3 It is explanatory drawing of the satellite structure 21 by, and is a perspective view which shows the example of the position which attaches a deployment type radiator to the satellite structure 21. FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes a satellite structure (artificial satellite body). Reference numeral 21a denotes a mission unit that is a range in which the electronic device is mounted in the satellite structure 21. Reference numeral 21b denotes a bus section which is a range for storing a satellite driving fuel tank and the like.
Reference numeral 54 denotes two first deployable radiators that are held on the outer surface of the bus portion 21b so as to be folded and unfolded in the horizontal direction. Reference numeral 64 denotes two second deployable radiators that are vertically folded and held in the lower part outside the bus portion 21b. Both the first deployable radiator 54 and the second deployable radiator 64 are housed in the bus portion 21b on the surface of the same structure and attached so as to deploy in different directions.
[0047]
As above Reference example 3 According to the satellite structure 21, since the first and second deployable radiators 54 and 64 are all folded and accommodated in the bus portion 21b, the electronic device 11 can be operated before the deployable radiator is deployed. The effect that the communication capacity of the artificial satellite can be increased is obtained.
Also, Reference example 3 According to this satellite structure, each of the three or more deployable radiators is independently foldably held on a side around one plane of the satellite structure. Therefore, even when three or more deployable radiators are attached, they are not connected to each other and are independently held by the satellite structure 21, so that compared to the case where the deployable radiators are configured in multiple stages. There is no need to increase the number of hinge portions, and the effect of improving the deployment reliability can be obtained.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the steam header pipe Has an upper steam header pipe placed on the panel skin side that covers the surface of the deployable radiator and a lower steam header pipe placed on the lower side of the upper steam header pipe, and the liquid header pipe is placed on the panel skin side And a lower steam header pipe and a lower liquid header having a lower liquid header pipe disposed below the upper liquid header pipe and a lower liquid header pipe connected to the upper liquid header pipe and the upper liquid header pipe. The condensation tube connecting the tube is in close contact with the panel skin Arranged in parallel on the same plane , The working fluid is refluxed through the vapor header tube, the condenser tube, and the liquid header tube Because the unfolded radiator was configured as Upper steam header pipe, lower steam header pipe, upper liquid header pipe and lower liquid header pipe The flow rate of the working fluid flowing through the pipe is small compared to the conventional single steam header pipe and liquid header pipe, so the pressure loss is also small, and the deployable radiator can improve the heat transport capacity in the loop heat pipe Is effective.
In addition, since the thermal resistance from the condenser tube to the panel skin is small and the temperature drop during the movement is small, it is possible to obtain a deployable radiator that can effectively radiate heat from the heat radiation surface to outer space.
[0049]
According to this invention, The upper steam header pipe and the lower steam header pipe are connected to form a branch pipe, and the upper liquid header pipe and the lower liquid header pipe are connected to form a branch pipe. The flow rate of the working fluid flowing through the pipe is small compared to the conventional single steam header pipe and liquid header pipe, so the pressure loss is also small, and the deployable radiator can improve the heat transport capacity in the loop heat pipe Is effective.
[0050]
According to this invention, The upper steam header pipe, the upper liquid header pipe, and the condensing pipe connecting the upper steam header pipe and the upper liquid header pipe constitute a loop heat pipe connected to the first panel. The condenser pipe that connects the header pipe and the lower steam header pipe to the lower liquid header pipe constitutes a loop heat pipe connected to the second panel, so two heat transport systems can be prepared at one time. Therefore, even if a problem occurs in one loop heat pipe, it can be compensated by the other loop heat pipe, and a so-called redundant system can be configured. There is an effect that a deployable radiator can be obtained.
[0051]
According to this invention, Satellite body that can effectively dissipate heat into outer space Is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a deployable radiator according to a first embodiment.
[Figure 2] Reference example 1 It is a schematic explanatory drawing which shows the structure of the expansion | deployment type radiator by.
[Fig. 3] Reference example 2 It is a schematic explanatory drawing which shows the structure of the expansion | deployment type radiator by.
[Fig. 4] Reference example 2 It is a schematic perspective view which shows the position which attaches the expansion | deployment type radiator by.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a deployable radiator according to a fourth embodiment.
[Fig. 6] Reference example 3 It is a schematic perspective view which shows the position to which a deployment type radiator is attached of the artificial satellite body according to FIG.
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a configuration of a conventional deployable radiator.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a position where a conventional deployable radiator is attached.

Claims

Among loop heat pipe working fluid is sealed as a heat transport medium, steam header pipe, condenser pipe, and the liquid header pipe embedded in deployable radiator held in artificial satellite body,
The steam header pipe has an upper steam header pipe disposed on the panel skin side covering the surface of the deployable radiator and a lower steam header pipe disposed on the lower side of the upper steam header pipe,
The liquid header pipe has an upper liquid header pipe arranged on the panel skin side and a lower liquid header pipe arranged on the lower side of the upper liquid header pipe,
The condenser pipe connecting the upper steam header pipe and the upper liquid header pipe and the condenser pipe connecting the lower steam header pipe and the lower liquid header pipe are in close contact with the panel skin and arranged in parallel on the same plane. Arranged ,
The deployable radiator , wherein the working fluid is refluxed through the steam header pipe, the condenser pipe, and the liquid header pipe .

The upper steam header pipe and the lower steam header pipe are connected to form a branch pipe,
The expandable radiator according to claim 1, wherein the upper liquid header pipe and the lower liquid header pipe are connected to form a branch pipe .

The upper steam header pipe, the upper liquid header pipe, and the condensing pipe connecting the upper steam header pipe and the upper liquid header pipe constitute a loop heat pipe connected to the first panel,
The lower steam header pipe, the lower liquid header pipe, and the condensing pipe that connects the lower steam header pipe and the lower liquid header pipe constitute a loop heat pipe connected to the second panel. Item 4. The expandable radiator according to Item 1 .

An artificial satellite body that holds the deployable radiator according to any one of claims 1 to 3.