JP7050182B2 - 多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は、概して、冷却システムに関する。より具体的には、本開示は、多軸ジンバルのポインティング・システム（pointing system）又はターゲティング・システム（targeting system）のための熱交換器に関する。

飛行機及びドローン等の飛行体（flight vehicles）は、多くの場合、多軸ジンバルを使用して、カメラ又は他の機器パッケージをその乗物（vehicles）に対して複数の方向に向ける。例えば、いくつかのジンバルは、機器パッケージを乗物から下向きに実質的に任意の方向に向けるために、機器パッケージを、垂直軸を中心に３６０度、及び水平軸を中心に１６０度回転させることができる。いくつかの機器パッケージでは、高集約型の電子機器及び電源からの大量の廃熱を機器パッケージから除去する必要があり得る。

飛行体の機器パッケージを冷却するために、様々な内部アプローチが開発されてきた。例えば、１つ又は複数のオンボードファンが外気を機器パッケージ内に引き込み、発熱部品又は液冷式（air-to-liquid）ラジエータに空気を送り込むことができる。ただし、外気を機器パッケージ内に引き込むファンの能力は、機器パッケージの指向角（pointing angle）によって異なり、気流の停滞は複数の指向角で発生する可能性がある。また、液冷式ラジエータの断面は、多くの場合、機器パッケージの幾何学的形状によって制限される。あるいはまた、発熱部品を機器パッケージの外板に直接取り付けることも、又はヒートパイプによって発熱部品から機器パッケージの外板に熱を伝達することもできる。ただし、これらのアプローチでは幾何学的形状のオプションが制限される可能性があり、排熱能力は指向角の範囲に亘って大幅に変化する可能性がある。また、ヒートパイプ内の流体には温度制限があり、これによって排熱能力も制限される可能性がある。

飛行体の機器パッケージを冷却するために、様々な外部アプローチも開発されてきた。例えば、外部送風機及び排気ファン（ducting）を使用して、機器パッケージ内の発熱部品全体に冷却空気を送り込むことができる。しかしながら、冷却能力は依然として指向角の影響を受ける可能性があり、このアプローチでは、冷却空気の外部接続をサポートするジンバルが必要である。別の例として、ラム空気（ram air）を外部液冷式ラジエータ全体で使用でき、冷却流体をジンバルの回転ジョイントを通して送り込み、機器パッケージからラジエータに熱を伝達することができる。ただし、このアプローチでは、電源、制御、及び冷却ラインの外部接続をサポートするためにジンバルが必要である。

本開示は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための熱交換器を提供する。

第１の実施形態では、機器は、多軸ジンバルの周りに位置付けされ、このジンバルに結合されるように構成された熱交換器を含む。熱交換器は、ジンバルによって担持される機器パッケージによって生成される熱を含む流体を受け入れるように構成された入口を含む。熱交換器は、流体を冷却するために、流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスも含む。熱交換器は、熱交換器から冷却された流体を供給するように構成された出口をさらに含む。熱交換器の排熱インターフェイスは、熱交換器の周りに延びており、且つジンバルが機器パッケージを指し示す方向に関係なく、流体からの熱を排熱するように構成される。

第２の実施形態では、システムは、機器パッケージを方位角軸（azimuth axis）及び仰角軸（elevation axis）の周りに回転させるように構成された多軸ジンバルを含む。ジンバルには、ベース、方位角ヨーク、及び仰角カバーが含まれる。このシステムは、ジンバルの方位角ヨーク又は仰角カバーの周りに位置付けされ、それに結合された熱交換器を含む。熱交換器は、機器パッケージによって生成された熱を含む流体を受け入れるように構成された入口を含む。熱交換器は、流体を冷却するために、流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスも含む。熱交換器は、熱交換器から冷却された流体を供給するように構成された出口をさらに含む。熱交換器の排熱インターフェイスは、熱交換器の周りに延びており、ジンバルが機器パッケージを指し示す方向に関係なく、流体からの熱を排熱するように構成される。

第３の実施形態では、方法は、熱交換器を多軸ジンバルの周りに位置付けし、熱交換器を多軸ジンバルに結合するステップを含む。この方法は、ジンバルによって担持される機器パッケージによって生成される熱を含む流体を受け入れるように、熱交換器の入口を結合するステップも含む。この方法は、熱交換器から流体を供給するように、熱交換器の出口を結合するステップをさらに含む。熱交換器は、流体を冷却するために、流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスを含む。熱交換器の排熱インターフェイスは、熱交換器の周りに延びており、且つジンバルが機器パッケージを指し示す方向に関係なく、流体からの熱を排熱するように構成される。

他の技術的特徴は、以下の図、説明、及び特許請求の範囲から当業者に容易に明らかになり得る。

本開示のより完全な理解のために、添付の図面と併せて、以下の説明を参照する。
本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による第１の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第１の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第１の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第１の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第２の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第２の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第２の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第２の例示的な熱交換器を示す図である。 本開示による第２の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第２の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第２の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による第２の例示的な熱交換器を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを示す図である。 本開示による熱交換器を使用する多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための例示的な冷却システムを示す図である。 本開示による、熱交換器と共に使用される多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを有する例示的な乗物を示す図である。 本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを含む熱交換器を使用するための例示的な方法を示す図である。

以下に説明する図１～図２０、及び本特許文書において本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するように解釈すべきではない。当業者は、本発明の原理が、任意のタイプの適切に配置された装置又はシステムで実現され得ることを理解するであろう。

上記のように、飛行機及びドローン等の乗物は、乗物に対して機器パッケージを複数の方向に向けるために、多くの場合、多軸ジンバルを使用する。様々な機器パッケージでは、高集約型の電子機器及び電源からの大量の廃熱を機器パッケージから除去する必要があり得る。残念ながら、機器パッケージから廃熱を除去するためのいくつかのアプローチは、様々な欠点に悩まされ得る。例えば、いくつかのアプローチは方向依存性であり、つまり、機器パッケージから除去できる廃熱の量は、乗物の経路に対する機器パッケージの指向角に基づいて変化することを意味する。また、いくつかのアプローチでは、ジンバルが冷却のために１つ又は複数の外部接続をサポートする必要があり、これにより、システム全体のコスト及び複雑さが増し、システム全体に追加の障害点が発生する可能性がある。

本開示は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムに結合され又はこのシステムと共に使用することができる様々な熱交換器を提供する。以下でより詳細に説明するように、流体は、機器パッケージから熱交換器に輸送され、次に機器パッケージから熱を除去するために、機器パッケージに戻される。熱は、伝達によって熱交換器から周囲の空気に排熱される。熱交換器は、大量の廃熱を機器パッケージから除去するのを可能にする大きな露出表面積を含み得る。また、熱交換器は、ポインティング又はターゲティング・システムに位置付けされ、機器パッケージの指向角に関係なく、この機能を効果的に実現するように設計され得る。さらに、熱交換器は、冷却に使用される外部接続をサポートするジンバルを必要とせずに、この機能を実現できる。

いくつかの実施形態では、熱交換器のそれぞれは、垂直方向の方位角軸及び水平方向の仰角軸等の２つの軸の周りの機器パッケージの回転を支持するジンバルを含むポインティング又はターゲティング・システムと共に使用することができる。これらの実施形態では、各熱交換器は、熱交換器が垂直方向の方位角軸を取り囲むようにジンバルの周りに配置することができる。機器パッケージを垂直方向の方位角軸を中心に回転させると、熱交換器が回転する一方、機器パッケージを仰角軸のみを中心に回転させると、熱交換器は同じ位置に留まる。各熱交換器の設計により、方位角軸を中心とした回転に関係なく、効果的な排熱が可能になり、仰角軸を中心とした回転によって各熱交換器の位置が変わることはない。

このようにして、熱交換器は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムの機器パッケージ内の構成要素のより簡素でより効果的な冷却をサポートする。また、熱交換器は、ライン交換可能ユニット（ＬＲＡ）又は武器交換可能アセンブリ（ＷＲＡ）等の自己完結型の機器パッケージと共に使用できる。これは、機器パッケージの冷却システムをその機器パッケージ内に完全に含めることができることを意味する。これにより、機器パッケージの設置及び交換が容易になり、機器パッケージの信頼性のより高い動作が可能になる。さらに、熱交換器は機器パッケージの外側に位置付けされているため、熱交換器は、遥かに多くの幾何学的形状をサポートでき、制限もない。さらに、熱交換器は、冷却のために外部接続を必要としないジンバルで使用できるため、これは、システム全体を簡素化し、システム内で発生する可能性のある障害点を取り除くことができる。さらに、熱交換器は、ポインティング又はターゲティング・システムのサイズ、重量、及び電力要件を最小限に抑えながら、飛行操作又は他の操作（空力抵抗を低くする等）への影響を軽減するのに役立つ。

図１～図５は、本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第１の例示的な熱交換器１００を示す。特に、図１は、熱交換器１００の斜視図を示し、図２は、熱交換器１００の正面図を示し、図３は、熱交換器１００の上面図を示す。また、図４は、図２の線Ａ－Ａに沿って切り取られた熱交換器１００の断面図を示し、図５は、図３の線Ｂ－Ｂに沿って切り取られた熱交換器１００の断面図を示す。

図１～図５に示されるように、熱交換器１００は、少なくとも１つの入口１０２及び少なくとも１つの出口１０４を含む。各入口１０２は、流体（液体又はガス等）を熱交換器１００内に受け入れるように構成された構造を表し、各出口１０４は、熱交換器１００から流体を供給するように構成された構造を表す。入口１０２を介して受け入れられる流体は、より高温であり、熱交換器１００によって周囲環境に排熱すべき熱を含み、出口１０４を介して供給される流体は、より低温に（冷却）される。各入口１０２は、冷却システムから入ってくる流体を受け入れるように結合することができ、各出口１０４は、冷却システムに戻る流体を供給するように結合することができる。ここでは、単一の入口１０２及び単一の出口１０４が示されているが、複数の入口１０２又は複数の出口１０４を使用することができる。

各入口１０２及び出口１０４は、任意の適切な材料から形成することができる。例えば、各入口１０２及び出口１０４は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料から形成することができ、流体を受入れ又は供給するためにチューブ又は他の流体通路を接続することができる。各入口１０２及び出口１０４のサイズ、形状、及び寸法は単なる例であり、各入口１０２及び出口１０４は他の任意の適切な形態を有することができることに留意されたい。特定の実施形態では、入口１０２及び出口１０４は、Ｏリングシールを受け入れるように構成された．５６３－１８ＵＮＦフランジを表す。

熱交換器１００は、流体が入口１０２から出口１０４に移動するときに、熱交換器１００の上部と下部との間で流体を複数回前後に輸送するために使用される多数の流路１０６も含む。各流路１０６は、流体がチューブ等の構造を通って流れるのを可能にする構造を表す。流体からの熱は、流路１０６によって吸収され、次に、流体を冷却するために、流路１０６から周囲の空気に伝達される。従って、流路１０６は、熱交換器１００の周りに実質的に延び、流体からの熱を排熱する排熱インターフェイスを表す。ここでの流体の流れが複数の流路１０６に分割されるので、これは、熱交換器１００内に平行な流体の流れを作り出し、熱交換器１００内の全体的な流体側の圧力損失を低減するのに役立ち得る。

各流路１０６は、流路１０６内の流体からの熱を除去するのを可能にする適切な熱伝導率を有する鋼、アルミニウム、プラスチック等の任意の適切な材料から形成することができる。各流路１０６は、セラミック内部と鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の外部材等の材料の組合せを使用して形成することもできる。ここでの流路１０６の数及び配置は単なる例示であり、任意の適切な配置の任意の数の流路１０６を熱交換器１００で使用できることに留意されたい。

流路１０６は、ここで、熱交換器１００の上部に沿って位置付けされた上部リング１０８から熱交換器１００の下部に沿って位置付けされた下部リング１１０まで延びるように位置付けされる。上部リング１０８及び下部リング１１０は、流体が異なる流路１０６の間を流れるのを可能にする内部通路を含む。こうして、流路１０６並びにリング１０８及び１１０は、入口１０２と出口１０４との間に流体経路を形成する。その結果、入口１０２を通って熱交換器１００に入る流体は、上部リング１０８を通過して、いくつかの流路１０６内に入る。次に、流体は、流路１０６、下部リング１１０、他の流路１０６、上部リング１０８、さらに他の流路１０６を通過し、出口１０４に到達するまで以下同様である。

上部リング１０８は、一般に、複数の内部流体通路１０８ａ～１０８ｎを含み、下部リング１１０は、一般に、複数の内部流体通路１１０ａ～１１０ｎを含む。各通路１０８ａ～１０８ｎ、１１０ａ～１１０ｎによって、流体が１つ又は複数の流路１０６からその通路に入り、１つ又は複数の他の流路１０６を通ってその通路から出るのを可能にする。リング１０８及び１１０内に流体通路１０８ａ～１０８ｎ、１１０ａ～１１０ｂを規定するために、１つ又は複数のプレート１１２を上部リング１０８及び下部リング１１０のそれぞれに固定することができる。各プレート１１２は、流体の漏れを防ぐために、上部リング１０８又は下部リング１１０に溶接又は他の方法で固定することができる。

上部リング１０８、下部リング１１０、及びプレート１１２はそれぞれ、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の任意の適切な材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、各プレート１１２は、上部リング１０８又は下部リング１１０に固定することができ、隣接プレート１１２は、溶接によって互いに固定することができる。このタイプのアプローチでは、プレート１１２は、それらの集合的な内径及び外径に沿ってのみ、上部リング１０８及び下部リング１１０に固定される。ここでの「リング」という用語は、上部リング１０８及び下部リング１１０が円形であることを必要とせず、上部リング１０８及び下部リング１１０に他の形状を使用することができることに留意されたい。また、「リング」は熱交換器の全周に亘って連続している必要はなく、熱交換器の周囲の一部の周りに弧を描く個々の部分にセグメント化できることにも留意されたい。

複数のねじり補強材１１４を上部リング１０８及び下部リング１１０に接続することができる。各ねじり補強材１１４は、一般に、熱交換器１００のひねり（twisting）又はねじれ（torsion）に抵抗するように構成されたプレート又は他の適切な構造を表す。各ねじり補強材１１４は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の適切な材料から形成することができる。各ねじり補強材１１４は、溶接等の任意の適切な方法で上部リング１０８及び下部リング１１０に取り付けることもできる。この例の各ねじり補強材１１４は、ボルト、固定ネジ、又は他のコネクタを受け入れるように構成された孔を有する突起部１１６を含む。コネクタは、熱交換器１００を、ポインティング又はターゲティング・システムのジンバル又は他の部分に固定するために使用することができる。各突起部１１６は、＃８－３２ＵＮＣボルト用のレセプタクル等のコネクタを受け入れるように構成された任意の適切な構造を含む。

オプションで、１つ又は複数の中間プレート１１８は、流路１０６又は熱交換器１００に構造的補強を与えるために、上部リング１０８と下部リング１１０との間に位置付けることができる。使用する場合に、複数のセグメントを用いて、各流路１０６を形成することができ、ここで、各セグメントは中間プレート１１８の上及び／又は中間プレート１１８の下にある。各中間プレート１１８は、その中間プレート１１８の上及び下の流路１０６のセグメントを接続する内部通路を含む。各中間プレート１１８は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等、任意の適切な材料から形成することができる。

上部リング１０８の断面が図４に示されている。図４に確認されるように、上部リング１０８は、上部リング１０８の下の流路１０６と整列する様々な孔１２０を含む。入口１０２に入る流体は、上部リング１０８のいくつかの孔１２０を通過して、いくつかの流路１０６に入ることができる。次に、流体は、出口１０４に到達するまで、異なる流路１０６内で及び上部リング１０８の異なる孔１２０を通って上下に繰り返し移動する。同様の孔１２０を下部リング１１０に使用することができる。

この特定の実施形態では、熱交換器１００において流路１０６が欠落している（missing）ギャップ１２２が存在することに留意されたい。代わりに、より大きなチューブ１２４は、流体が入口１０２から出口１０４に向けて動き続けるように流体をギャップ１２２の周りに向けるように使用することができる。また、上部リング１０８及び下部リング１１０並びに任意の中間プレート１１８は、ノッチが付けられ、ギャップ１２２内の幅が減少している。熱交換器１００の後方の流路１０６が、熱交換器１００の前方のギャップ１２２を通して見ることができるので、ギャップ１２２は、図２では、すぐには明確にならない可能性がある。以下に説明するように、ギャップ１２２は、熱交換器１００と共に使用できる特定の機器パッケージの一部を収容するために使用される。しかしながら、熱交換器１００がこのタイプの収容を必要としない機器パッケージと共に使用される場合に、ギャップ１２２及びチューブ１２４は必要とされない。また、熱交換器１００に他の変更を加えて、機器パッケージに他のタイプの収容を提供することができる。

動作中に、空気は流路１０６同士の間のギャップを通って流れ、流路１０６は、流路１０６を通過する流体から周囲の空気に熱を対流させる。熱はまた、上部リング１０８及び下部リング１１０、ねじり補強材１１４、及び中間プレート１１８（又は、そのサブセット）によって流体から吸収され、周囲の空気に対流させることができる。これにより、流体から熱が除去され、それによって出口１０４を出る流体は、入口１０２に入る流体よりも低温（及び、場合によっては大幅に低温）になる。熱交換器１００が高高度又は高速で使用される場合に、周囲の空気が、熱交換器１００を通って移動する流体よりも著しく低温である可能性があるか、又はさもなければ、熱交換器１００を通って移動する流体からかなりの量の熱を除去する可能性があるため、大幅な冷却を達成できる。

熱交換器１００は、任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができる。例えば、熱交換器１００は、約２０インチ（約５０．８ｃｍ）～約２２インチ（約５５．８８ｃｍ）の外径、及び約１９インチ（約４８．２６ｃｍ）～約２１インチ（約５３．３４ｃｍ）の内径を有することができる。また、熱交換器１００は、上部リング１０８の上部から下部リング１１０の下部（入口１０２及び出口１０４を除く）まで測定され、約５．９インチ（約１４．９８６ｃｍ）～約６インチ（約１５．２４ｃｍ）の高さを有することができる。上部リング１０８及び下部リング１１０（入口１０２及び出口１０４を除く）のそれぞれは、約０．４インチ（約１．０１６ｃｍ）の厚さを有することができる。入口１０２の反対側に配置された２つの突起部１１６は、約１０．３インチ（約２６．１６２ｃｍ）離れていてもよく、出口１０４の反対側に配置された２つの突起部１１６は、約１０．３インチ（約２６．１６２ｃｍ）離れていてもよい。入口１０２の反対側に配置された２つの突起部１１６は、出口１０４の反対側に配置された２つの突起部１１６から約１４．８インチ（約３７．５９２ｃｍ）離れていてもよい。熱交換器１００は、約０．６２ガロン（約２．３４７リットル）の流体を保持するように構成することができる。当然のことながら、これらの寸法及び他の値は単なる例示であり、熱交換器１００は、他の任意の適切な寸法及び他の値を有することができる。

熱交換器１００はまた、任意の適切な方法で製造することができる。例えば、熱交換器１００の個々の構成要素は、別々に製造され、一緒に接続され得る。個々の構成要素は、鋳造、射出成形、積層造形（additive manufacturing）（選択的レーザ焼結等）、除去加工（subtractive manufacturing）、又は他の適切なプロセスを使用して製造できる。個々の構成要素は、溶接又はろう付け等の適切な方法で互いに接続することもできる。熱交換器１００内の少なくともいくつかの構成要素を単一の一体部品として製造することも可能であり、これを１つ又は複数の追加部品（必要な場合に）に取り付けて、完成した熱交換器１００を形成することができる。特定の例として、流路１０６、１つ又は複数の中間プレート１１８、並びに上部リング１０８及び下部リング１１０（プレート１１２を除く）は、単一の一体部品として形成することができる。プレート１１２（少なくとも一部は、１つ又は複数の入口１０２及び１つ又は複数の出口１０４を担持することができる）、ねじり補強材１１４、及びオプションで、チューブ１２４を溶接するか、又はそうでなければ一体部分に取り付けて熱交換器１００を形成することができる。

図１～図５は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための熱交換器１００の第１の例を示しているが、図１～図５に様々な変更を加えることができる。例えば、全体的な熱交換器１００及びその個々の構成要素のサイズ、形状、及び寸法は、例示のみを目的としている。熱交換器１００又はその任意の部品は、他の任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができる。特定の例として、熱交換器１００の流路１０６は、熱交換器１００の異なる領域において不均一な長さを有し得る。また、この例では、熱交換器１００は、流体を複数の垂直方向の流路１０６に通すことにより流体から熱を除去する垂直方向のチューブ型ラジエータを表す。しかしながら、熱交換器１００の他の実施形態、例えば、フィンを使用して（以下で説明するように）周囲の空気に熱を排熱することができる。さらに、熱交換器１００の様々な構成要素は、必要に応じて、又は所望されるように、移動又は再位置付けすることができる。例えば、入口１０２及び出口１０４は、異なるリング１０８及び１１０上に配置付けすることができる。

図６～図９は、本開示による第１の例示的な熱交換器１００を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム６００を示す。ここに示されているポインティング又はターゲティング・システム６００は、熱交換器１００を使用することができるタイプのシステムの一例であることに留意されたい。しかしながら、熱交換器１００は、他の任意の適切なポインティング又はターゲティング・システムと共に使用することができる。

図６～図９に示されるように、ポインティング又はターゲティング・システム６００は、ジンバル６０２及び機器パッケージ６０４を含む。ジンバル６０２は、乗物に取り付けられるか、他に固定されるように構成されたベース６０２ａ、ベース６０２ａによって回転するように構成された方位角ヨーク６０２ｂ、及び機器パッケージ６０４を回転させるように構成された仰角カバー６０２ｃを含む。ジンバル６０２は、ジンバル６０２の方位角ヨーク６０２ｂを用いて、機器パッケージ６０４の中心を通って垂直方向に延びる方位角軸の周りで機器パッケージ６０４を回転させるように動作する。ジンバル６０２はまた、ジンバル６０２の仰角カバー６０２ｃを用いて、機器パッケージ６０４の中心を通って水平に延びる仰角軸の周りで機器パッケージ６０４を回転させるように動作する。ジンバル６０２は、機器パッケージ６０４を方位角軸及び仰角軸において独立して回転させて、機器パッケージ６０４を乗物に対して様々な指向角に向けることができる。

ジンバル６０２は、機器を複数の方向に選択的に向き合わせするように構成された任意の適切な構造を表す。機器パッケージ６０４は、乗物に関して異なる方向でデータをキャプチャするか、又は他の機能を実行することができる任意の適切な機器を表す。機器パッケージ６０４は、例えば、電気光学／赤外線（ＥＯ／ＩＲ）センサ、レーザ指示装置、レーザ照明器、或いはデータを収集するか又は他の機能を実行するために使用される他の機器を含むことができる。

この例では、機器パッケージ６０４は、２つのホースコネクタ６０６を含むか、又はそれらに結合され、ホースコネクタ６０６は、２つのホース６０８及び６１０に結合される。ホース６０８は、熱交換器１００の入口１０２にも結合され、ホース６１０は、熱交換器１００の出口１０４にも結合される。機器パッケージ６０４は、ホースコネクタ６０６のうちの１つから出た流体をホース６０８に送り出し、ホース６１０から別のホースコネクタ６０６を介して流体を受け入れる内部ポンプを含むことができる。図９に確認されるように、熱交換器１００のギャップ１２２は、ホースコネクタ６０６の存在に対応する。しかしながら、ホースコネクタ６０６は、熱交換器１００に結合するために他の場所に位置付けすることができ、その場合に、ギャップ１２２は省略できる。

各ホースコネクタ６０６は、ホースに流体結合されるように構成された任意の適切な構造を表す。各ホース６０８及び６１０は、流体を輸送するように構成された任意の適切な構造を表し、各ホース６０８及び６１０は、ホースを入口１０２又は出口１０４に取り付けるクイックディスコネクト（quick-disconnect）、ドリップなし（no-drip）ホース接続を含むことができる。様々なクリップ６１２を使用して、ホース６０８及び６１０を所定の位置に固定することができる。各クリップ６１２は、流体ホースを受け入れて保持するように構成された任意の適切な構造を表す。

この例では、２つの熱交換器アダプタブラケット６１４及び６１６を使用して、熱交換器１００をジンバル６０２に結合する。例えば、アダプタブラケット６１４及び６１６のそれぞれは、ボルト又はネジを使用する等して、ブラケット６１４及び６１６を、ジンバル６０２の方位角ヨーク６０２ｂのボアサイト（boresight）モジュール取り付け又は他の部分に固定するのを可能する孔を含むことができる。アダプタブラケット６１４及び６１６のそれぞれはまた、固定ネジ又は他のコネクタが、アダプタブラケットを通過して熱交換器１００の突起部１１６（図６～図９には示されていない）に入るのを可能にする孔を含むことができる。従って、熱交換器１００は、アダプタブラケット６１４及び６１６に取り付けることができ、アダプタブラケット６１４及び６１６は、熱交換器１００をポインティング又はターゲティング・システム６００に固定するために、ジンバル６０２に取り付けることができる。各アダプタブラケット６１４及び６１６は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の任意の適切な材料から形成することができる。しかしながら、熱交換器１００がジンバル６０２に直接結合するためのサイズ及び形状である場合に、１つ又は複数のアダプタブラケットを使用する必要がないことに留意されたい。

ここには示されていないが、ジンバル６０２の仰角カバー６０２ｃは、２つの持上げハンドルに結合されるように構成することができる。例えば、各持上げハンドルは、ジンバル６０２の関連する仰角カバー６０２ｃの上に配置され、固定ネジ又は他のコネクタを用いてジンバル６０２又はアダプタブラケット６１４及び６１６に固定される表面を含むことができる。一旦取り付けられると、各持上げハンドルによって、機器パッケージの取り付け又は取り外しのために人が上下させることができる、又は、各持上げハンドルには、機械的な昇降のためにリフト機械に接続できるループを含めることができる。

図６～図９は、第１の例示的な熱交換器１００を使用する多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム６００の一例を示しているが、図６～図９に様々な変更を加えることができる。例えば、ポインティング又はターゲティング・システム６００の様々な構成要素を移動又は省略することができ、追加の構成要素をポインティング又はターゲティング・システム６００に追加することができる。また、ポインティング又はターゲティング・システム６００は、任意の適切なジンバル６０２及び任意の適切な機器パッケージ６０４の使用をサポートでき、ここに示されている特定のジンバル６０２及び特定の機器パッケージ６０４を含む必要はない。さらに、ここでのジンバル６０２及び機器パッケージ６０４は、乗物の底部に設置するように構成することができるが、ジンバル及び機器パッケージは、乗物の上面又は他の表面に設置するように構成することができる。

図１０～図１３は、本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための第２の例示的な熱交換器１０００を示す。特に、図１０は、熱交換器１０００の斜視図を示し、図１１は、熱交換器１０００の背面図を示し、図１２は、熱交換器１０００の側面図を示し、図１３は、熱交換器１０００の上面図を示す。

図１０～図１３に示されるように、熱交換器１０００は、機器パッケージ又はジンバル（図１０～図１３には示されていない）の周りに配置することができる第１の部分１００２及び第２の部分１００４に分割される。熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、熱交換器１０００の半分を表すことができるが、部分１００２及び１００４の間に他の分割を使用することができる。熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、流体を受け取り、流体から熱を除去し、吸収した熱を周囲環境に排熱するように構成される。プレート１００５は、熱交換器１０００の第１の部分１００２及び第２の部分１００４の上部に固定することができる。各プレート１００５は、流体の漏れを防ぐために、熱交換器１０００の第１の部分１００２又は第２の部分１００４に溶接又は他の方法で固定することができる。熱交換器１０００の部分１００２及び１００４の底部１００７は、機器パッケージ又はジンバルに対して熱交換器１０００の適切な位置を維持するのを助けるために、内側に角度を付けることができる。

熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、流体からの熱の除去を可能にする適切な熱伝導率を有する鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の任意の適切な材料から形成することができる。熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４はまた、セラミック内部と鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の外部材等との材料の組合せを使用して形成することができる。各プレート１００５は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の任意の適切な材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、各プレート１００５は、その外周に沿ってのみ溶接することによって、熱交換器１０００の第１の部分１００２又は第２の部分１００４に固定することができる。

この例では、熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、その部分から延びる様々な隆起した突起部１００６を含む。空気は、熱交換器１０００から熱を除去するのを助けるために突起部１００６同士の間を流れることができる。従って、突起部１００６は、熱交換器１０００の周囲に実質的に延び、流体からの熱を排熱する排熱インターフェイスを表す。各突起部１００６は、長いフィン等の任意の適切な形状を有することができる。ここでの突起部１００６は長く、熱交換器１０００の殆ど又は全ての周りに延びるが、セグメント化されたフィン又は他のセグメント化された突起部も熱交換器１０００と共に使用できることに留意されたい。各突起部１００６は、流体からの熱を周囲の空気に排熱することができる適切な熱伝導率を有する鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料等の任意の適切な材料から形成することができる。

熱交換器１０００はまた、少なくとも１つの入口１００８及び少なくとも１つの出口１０１０を含む。各入口１００８は、流体（液体又はガス等）を熱交換器１０００内に受け入れるように構成された構造を表し、各出口１０１０は、熱交換器１０００からの流体を供給するように構成された構造を表す。入口１００８を通して受け取られる流体は、より高温であり、熱交換器１０００によって周囲環境に排熱される熱を含み、出口１０１０を通して供給される流体はより低温である（及びおそらくかなり低温である）。各入口１００８は、冷却システムから入ってくる流体を受け入れるように結合することができ、各出口１０１０は、冷却システムに戻る流体を供給するように結合することができる。ここでは、単一の入口１００８及び単一の出口１０１０が示されているが、複数の入口１００８又は複数の出口１０１０を使用することができる。

各入口１００８及び出口１０１０は、任意の適切な材料から形成することができる。例えば、各入口１００８及び出口１０１０は、鋼、アルミニウム、プラスチック、又は他の材料から形成することができ、流体を受入れ又は供給するためにチューブ又は他の流体通路を接続することができる。各入口１００８及び出口１０１０のサイズ、形状、及び寸法は単なる例であり、各入口１００８及び出口１０１０は他の任意の適切な形態を有することができることに留意されたい。いくつかの実施形態では、各入口１００８及び出口１０１０は、機器パッケージがその仰角軸を中心に回転するときに、入口１００８又は出口１０１０に接続されたホースが回転するのを可能にする回転ジョイントを含むことができる。

熱交換器１０００の第１の部分１００２は、３つのホースコネクタ１０１２、１０１４、及び１０１６を含む。熱交換器１０００の第２の部分１００４は、３つのホースコネクタ１０１８、１０２０、及び１０２２を含む。ホースコネクタ１０１２及び１０１８は、熱交換器１０００の第１の部分１００２から第２の部分１００４に流体を輸送するために、ホース１０２４を使用して一緒に結合される。ホースコネクタ１０１４及び１０２０はまた、熱交換器１０００の第１の部分から第２の部分１００４に流体を輸送するために、ホース１０２６を使用して一緒に結合される。ホースコネクタ１０１６及び１０２２は、熱交換器１０００の第２の部分１００４から第１の部分１００２に流体を輸送するために、ホース１０２８を使用して一緒に結合される。

各ホースコネクタ１０１２～１０２２は、ホースに流体結合されるように構成された任意の適切な構造を表す。各ホース１０２４～１０２８は、流体を輸送するように構成された任意の適切な構造を表し、各ホース１０２４～１０２８は、ホースをホースコネクタに接続するクイックディスコネクト、ドリップなしのホース接続を含むことができる。様々なクリップ１０３０を使用して、ホース１０２４～１０２８を所定の位置に固定できる。各クリップ１０３０は、流体ホースを受け入れて保持するように構成された任意の適切な構造を表す。

動作中に、より高温の流体は、機器パッケージから入口１００８を通って熱交換器１０００内に熱を運ぶ。より高温の流体は、熱交換器１０００の第１の部分１００２を通って流れ、熱交換器１０００の第１の部分１００２は、流体からの熱の一部を除去し、熱交換器１０００の第１の部分１００２の周りを流れる空気に熱を排熱する。次に、流体は、ホース１０２４及び１０２６を通って、熱交換器１０００の第２の部分１００４に移動する。熱交換器１０００の第２の部分１００４は、流体から追加の熱を除去し、熱交換器１０００の第２の部分１００４の周りを流れる空気に熱を排熱する。次に、冷却された流体は、ホース１０２８を通って熱交換器１０００の第１の部分１００２に戻り、冷却された流体は、出口１０１０を通って熱交換器１０００を出る。

この例では、熱交換器１０００の部分１００２及び１００４は、機器パッケージに別々に取り付けることができる。例えば、熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、熱交換器１０００の部分１００２又は１００４を機器パッケージに取り付けるために使用される固定ネジ又は他のコネクタを受け入れるように構成された孔１０３２を含むことができる。熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４の内面は、機器パッケージの外板に接触することができる少なくとも１つの隆起した隆起部１０３４を含むことができる。隆起した隆起部１０３４の形状及びサイズは単なる例示であり、熱交換器１０００と共に使用される機器パッケージの外形及びサイズに少なくとも部分的に依存して変化し得ることに留意されたい。オプションで、熱交換器１０００の部分１００２及び１００４は、ボルト、ネジ、又は他のコネクタを用いて互いに結合することができる。他の実施形態では、熱交換器１０００の部分１００２及び１００４は、ホース１０２４～１０２８を使用してのみ一緒に接続される。

熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４はまた、オプションで、ハンドルコネクタ１０３６を含み得る。持上げハンドルは、ボルト、ネジ、又は他のコネクタを持上げハンドルに通し、コネクタ１０３６の中央の孔から機器パッケージのレセプタクル内に入れることによって、機器パッケージの各側に固定することができる。各コネクタ１０３６の外側の孔は、持上げハンドルを機器パッケージに対して水平位置に保つために、持上げハンドルからの突起部を受け入れることができる。一旦取り付けられると、各持上げハンドルによって、機器パッケージの取り付け又は取り外しのために人が上下させることができる、又は、各持上げハンドルには、機械的な昇降のためにリフト機械に接続できるループを含めることができる。

ここに確認されるように、熱交換器１０００は不均一な高さを有する。特に、熱交換器１０００の側面はより高く、さらに上下に延び（従って、より多くの突起部１００６を含む）一方、熱交換器１０００の前面及び後面はより短い（従って、より少ない突起部１００６を含む）。ここでの熱交換器１０００の前面及び背面は、機器パッケージをその仰角軸を中心に回転させることができるように短くなっている。熱交換器１０００全体がその方位角軸の周りで機器パッケージと共に回転することができるので、熱交換器１０００の側面は、機器パッケージからより多くの熱を排熱するのを助けるためにより高くすることができる。しかしながら、これは必須ではなく、熱交換器１０００は実質的に均一な高さを有することができることに留意されたい。

熱交換器１０００は、任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができる。例えば、熱交換器１０００は、約２０インチ（約５０．８ｃｍ）～約２２インチ（約５５．８８ｃｍ）の外径、及び約１９インチ（約４８．２６ｃｍ）～約２１インチ（約５３．３４ｃｍ）の内径を有することができる。また、熱交換器１０００は、約５．９インチ（約１４．９８６ｃｍ）～約６インチ（約１５．２４ｃｍ）の前後の高さを有することができる一方、熱交換器１０００の側面は、より高い高さを有することができる。当然のことながら、これらの寸法は単なる例示であり、熱交換器１０００は他の任意の適切な寸法を有することができる。

熱交換器１０００はまた、任意の適切な方法で製造することができる。例えば、熱交換器１０００の個々の構成要素は、別々に製造され、一緒に接続され得る。個々の構成要素は、鋳造、射出成形、積層造形（選択的レーザ焼結等）、除去加工、又は他の適切なプロセスを使用して製造できる。個々の構成要素は、溶接又はろう付け等の適切な方法で互いに接続することもできる。熱交換器１０００内の少なくともいくつかの構成要素を単一の一体部品として製造することも可能であり、これを１つ又は複数の追加部品（必要な場合に）に取り付けて、完成した熱交換器１０００を形成することができる。特定の例として、熱交換器１０００の各部分１００２及び１００４は、実質的に単一の一体部品として形成することができ、次に、ホースコネクタ１０１２～１０２２を担持するプレート１００５を一体部品に取り付けることができる。

図１０～図１３は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための熱交換器１０００の第２の例を示しているが、図１０～図１３に様々な変更を加えることができる。例えば、全体的な熱交換器１０００及びその個々の構成要素のサイズ、形状、及び寸法は、例示のみを目的としている。熱交換器１０００又はその任意の部品は、他の任意の適切なサイズ、形状、及び寸法を有することができる。また、この例では、熱交換器１０００は、外部フィンを横切って空気を通過させることによって流体からの熱を除去するフィン付きラジエータを表す。しかしながら、（上記のように）垂直方向のラジエータチューブを使用して熱を周囲の空気に排熱するもの等、熱交換器１０００の他の実施形態を使用することができる。さらに、熱交換器１０００の様々な構成要素は、必要に応じて又は所望されるように、移動又は再位置付けすることができる。例えば、入口１００８及び出口１０１０は、熱交換器１０００の異なる部分１００２及び１００４に位置付けすることができる。

図１４～図１７は、本開示による第２の例示的な熱交換器１０００を使用する例示的な多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム１４００を示す。ここに示されているポインティング又はターゲティング・システム１４００は、熱交換器１０００を使用することができるタイプのシステムの一例であることに留意されたい。しかしながら、熱交換器１０００は、他の任意の適切なポインティング又はターゲティング・システムと共に使用することができる。

図１４～図１７に示されるように、ポインティング又はターゲティング・システム１４００は、ジンバル１４０２及び機器パッケージ１４０４を含む。ジンバル１４０２は、乗物に取り付けられるか、他にその乗物に固定されるように構成されたベース１４０２ａ、ベース１４０２ａによって回転するように構成された方位角ヨーク１４０２ｂ、機器パッケージ１４０４を回転させるように構成された仰角カバー１４０２ｃを含む。ジンバル１４０２は、ジンバル１４０２の方位角ヨーク１４０２ｂを使用して、機器パッケージ１４０４の中心を通って垂直方向に延びる方位角軸の周りで機器パッケージ１４０４を回転させるように動作する。ジンバル１４０２はまた、ジンバル１４０２の仰角カバー１４０２ｃを使用して、機器パッケージ１４０４の中心を通って水平方向に延びる仰角軸の周りで機器パッケージ１４０４を回転させるように動作する。ジンバル１４０２は、機器パッケージ１４０４を方位角軸及び仰角軸において独立して回転させて、機器パッケージ１４０４を乗物に対して様々な指向角に向けることができる。

ジンバル１４０２は、機器を複数の方向に選択的に向き合わせするように構成された任意の適切な構造を表す。機器パッケージ１４０４は、乗物に関して異なる方向でデータをキャプチャするか、又は他の機能を実行することができる任意の適切な機器を表す。機器パッケージ１４０４は、例えば、ＥＯ／ＩＲセンサ、レーザ指示装置、レーザ照明器、或いはデータを収集するか又は他の機能を実行するために使用される他の機器を含むことができる。

ここでは、複数のホース１４０６を使用して、熱交換器１０００を機器パッケージ１４０４の内部構成要素に流体結合する。ホース１４０６のうちの１つは、熱交換器１０００の入口１００８に接続でき、ホース１４０６のうちの別のものは、熱交換器１０００の出口１０１０に接続できる。機器パッケージ１４０４は、ホース１４０６のうちの１つから出た流体を入口１００８内に送り出し、別のホース１４０６を介して出口１０１０からの流体を受け入れる内部ポンプを含むことができる。各ホース１４０６は、流体を輸送するように構成された任意の適切な構造を表し、各ホース１４０６は、ホースを入口１１０８又は出口１０１０に取り付けるクイックディスコネクト、ドリップなしのホース接続を含むことができる。

この例では、ジンバル１４０２は、熱交換器１０００の孔１０３２（図１０～図１３に示される）、孔１０３２内の固定ネジ又は他のコネクタと整列する様々なレセプタクル１４０８を含む。熱交換器１０００の部分１００２及び１００４をジンバル１４０２に固定するために、孔１０３２内にあるか、又は孔１０３２を通して挿入される固定ネジ又は他のコネクタを、レセプタクル１４０８内にねじ込むことができる。ただし、他の適切な機構を使用して、熱交換器１０００の部分１００２及び１００４をジンバル１４０２に固定することができることに留意されたい。

図１４～図１７は、第２の例示的な熱交換器１０００を使用する多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム１４００の一例を示しているが、図１４～図１７に様々な変更を加えることができる。例えば、ポインティング又はターゲティング・システム１４００の様々な構成要素を移動又は省略することができ、追加の構成要素をポインティング又はターゲティング・システム１４００に追加することができる。また、ポインティング又はターゲティング・システム１４００は、任意の適切なジンバル１４０２及び任意の適切な機器パッケージ１４０４の使用をサポートでき、ここに示されている特定のジンバル１４０２及び特定の機器パッケージ１４０４を含む必要はない。さらに、ここでのジンバル１４０２及び機器パッケージ１４０４は、乗物の底部に設置するように構成することができるが、ジンバル及び機器パッケージは、乗物の上面又は他の表面に設置するように構成することができる。

図１８は、本開示による熱交換器を使用する多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための例示的な冷却システム１８００を示す。例えば、冷却システム１８００は、ポインティング又はターゲティング・システム６００及び１４００のいずれか内で、又はそれらと組み合わせて使用することができる。冷却システム１８００はまた、熱交換器１００及び１０００のいずれかを含むか、又はそれらと組み合わせて使用することができる。

図１８に示されるように、冷却システム１８００は、冷却ループを形成し、冷却ループを通して流体を移動させるように構成された様々な構成要素を含む。ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）又は不凍液／水の混合物等、任意の適切な流体を冷却ループで輸送できる。冷却ループで使用される特定の流体は、冷却システム１８００で使用される構成要素を形成する材料及び流体を使用して伝達されると予想される熱量等の、多くの要因に基づいて変化し得る。

この例では、ポンプ１８０２は、冷却ループを通して流体を送り出すように構成され、流量計１８０４は、ポンプ１８０２によって供給される流体の量を測定するように構成される。流体は、熱入力１８０６からの熱を吸収するために、少なくとも１つの熱入力１８０６を通る、熱入力１８０６の上を通る、又は熱入力１８０６の近くを通る。ポンプ１８０２は、冷却ループ内で流体を移動させるように構成された任意の適切な構造を含む。流量計１８０４は、流体の流れを測定するように構成された任意の適切な構造を含む。各熱入力１８０６は、任意の適切な熱エネルギー源を含む。例えば、熱入力１８０６は、動作中に熱を発生する機器パッケージ６０４又は１４０４内の１つ又は複数の電子部品、１つ又は複数の電源、又は他の部品を表すことができる。

熱入力１８０６からの熱を運ぶ流体の流れは、バルブ１８０８によって制御される。バルブ１８０８は、流体を、熱交換器１８１０及び流体フィルタ１８１２の一方又は両方に向ける。バルブ１８０８は、１つ又は複数の目的地に流体を選択的に供給するように構成された任意の適切な構造を含む。熱交換器１８１０は、流体から熱を周囲の空気に排熱する液冷式ラジエータを表す。熱交換器１８１０は、上記の熱交換器１００及び１０００のいずれか、又はこの特許文書の原理に従って設計された任意の熱交換器を表すことができる。流体フィルタ１８１２は、ポンプ１８０２で流体を受け取る前に、流体から粒子又は他の汚染物質を除去する。流体フィルタ１８１２は、流体から汚染物質を除去するための任意の適切な構造を含む。

コントローラ１８１４は、冷却システム１８００内で又は冷却システム１８００と共に使用されて、冷却システム１８００の様々な構成要素の動作を制御することができる。例えば、コントローラ１８１４は、ポンプ１８０２の動作を制御して、ポンプ１８０２が冷却ループ内の流体を循環するかどうか、又はポンプ１８０２が冷却ループ内の流体を循環している速度を制御することができる。コントローラ１８１４はまた、ポンプ１８０２の動作を制御するために、冷却ループ内の流体の流れを識別するために、流量計１８０４からセンサ測定値を受信することができる。

コントローラ１８１４は、バルブ１８０８をさらに制御して、全ての流体を熱交換器１８１０に向けるか、又は流体の少なくとも一部が熱交換器１８１０をバイパスして、熱交換器で冷却せずにポンプ１８０２に戻るのを可能にすることができる。こうして、バルブ１８０８は、流体の一部、又は全てを熱交換器１８１０に供給する、又は全く供給しないように制御することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１８１４は、熱制御アルゴリズムを実行して、バルブ１８０８を制御して、熱入力１８０６が所望の温度範囲内に留まるように、熱入力１８０６から除去される熱の量を制御することができる。特定の実施形態では、コントローラ１８１４は、機器パッケージ６０４又は１４０４から除去される熱の量を制御し、それによって機器パッケージ６０４又は１４０４内の１つ又は複数の構成要素が所望の温度±２℃に留まるようにすることができる。当然のことながら、コントローラ１８１４は、機器パッケージ６０４又は１４０４の構成要素を任意の他の適切な温度範囲内に維持することができる。

コントローラ１８１４は、冷却システムの１つ又は複数の構成要素の動作を制御するための任意の適切な構造を含む。例えば、コントローラ１８１４は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はディスクリート回路等の１つ又は複数の処理装置を表すことができる。コントローラ１８１４はまた、１つ又は複数の比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ又は他の適切なタイプのコントローラを表すことができる。

図１８に示される様々な構成要素は、同じ装置又は異なる装置に配置され得ることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、冷却システム１８００全体を機器パッケージ６０４又は１４０４に統合することができる。これらの実施形態では、熱交換器１８１０は、上記のように機器パッケージ６０４又は１４０４に取り付けることができ、冷却システム１８００の残りの構成要素は、機器パッケージ６０４又は１４０４の内部にあり得る。他の実施形態では、冷却システム１８００のいくつかの構成要素は、機器パッケージ６０４又は１４０４から分離され得る。例えば、ポンプ１８０２、流量計１８０４、及び流体フィルタ１８１２は、機器パッケージ６０４又は１４０４を担持する乗物内に常駐することができ、流体は、関連するジンバル６０２又は１４０２を介して機器パッケージ６０４又は１４０４に供給され、機器パッケージ６０４又は１４０４から受け取られ得る。しかしながら、冷却システム１８００内の構成要素の任意の他の物理的分割も使用できる。

図１８は、熱交換器を使用する多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムのための冷却システム１８００の一例を示しているが、図１８に様々な変更を加えることができる。例えば、熱交換器１００及び１０００は、他の適切な方法で使用され、ここに示されている特定の冷却システム１８００共に使用する必要はない。

図１９は、本開示に従って熱交換器と共に使用される多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム１９０２を有する例示的な乗物１９００を示す。この例では、乗物１９００はドローンを表し、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２は、ドローンの前部に又はその近くに位置付けされている。当然のことながら、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２は、乗物１９００の他の場所に位置付けすることができる。ポインティング又はターゲティング・システム１９０２は、静止画像又はビデオ画像（可視及び赤外線スペクトル等）のキャプチャ、レーザ信号の送信、電磁信号のキャプチャに使用でき、又は他の機能を実行することができる。特定の例として、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２は、レイセオン社のマルチスペクトルターゲティング・システム（ＭＴＳ）を表すことができる。

図１９には示されていないが、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２は、上記の熱交換器１００及び１０００のいずれか、又はこの特許文書の原理に従って設計された任意の熱交換器と共に使用することができる。熱交換器１００又は１０００は、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２内のジンバルの周りに位置付けされ、ジンバルの方位角ヨーク又は仰角カバーに取り付けられ得る。こうして、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２がその方位角軸及びその仰角軸を中心にどのように回転するかに関係なく、乗物１９００が飛行しているとき、空気は熱交換器１００又は１０００の上を流れることができる。これにより、ポインティング又はターゲティング・システム１９０２から熱を効果的に除去することができる。

図１９は、熱交換器と共に使用される多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システム１９０２を有する乗物１９００の一例を示しているが、図１９に様々な変更を加えることができる。例えば、上記の熱交換器１００及び１０００は、任意の他の適切なポインティング又はターゲティング・システムと共に、及び飛行機等の他の航空機、車、トラック、スポーツユーティリティ車両（自律型地上車両を含む）等の他の適切な地上車両、及びボート等の船舶と一緒に使用できる。

図２０は、本開示による多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムと共に熱交換器を使用するための例示的な方法２０００を示す。説明を容易にするために、方法２０００は、乗物１９００上のポインティング又はターゲティング・システム１９０２として使用され得るポインティング又はターゲティング・システム６００又は１４００を含む熱交換器１００又は１０００の使用を含むものとして説明される。しかしながら、方法２０００は、任意の他の適切な熱交換器、任意の他の適切なポインティング又はターゲティング・システム、及び任意の他の適切な乗物と共に使用することができる。

図２０に示されるように、ポインティング又はターゲティング・システムのための熱交換器は、ステップ２００２で取得される。これは、例えば、熱交換器１００又は１０００を製造すること、或いは供給業者又は他のパーティから熱交換器１００又は１０００を入手することを含む。機器パッケージは、ステップ２００４でポインティング又はターゲティング・システムのジンバルに取り付けられる。これは、例えば、機器パッケージ６０４又は１４０４をジンバル６０２又は１４０２内に配置すること、機器パッケージ６０４又は１４０４をジンバル６０２又は１４０２の仰角カバー６０２ｃ又は１４０２ｃに固定することを含み得る。

熱交換器は、ステップ２００６でポインティング又はターゲティング・システムのジンバルに固定される。これは、例えば、おそらく１つ又は複数のアダプタブラケット６１４及び６１６を使用して、熱交換器１００をジンバル６０２の方位角ヨーク６０２ｂ又は仰角カバー６０２ｃに固定することを含み得る。これは、代わりに、熱交換器１０００の異なる部分１００２及び１００４を、ジンバル１４０２の方位角ヨーク１４０２ｂ又は仰角カバー１４０２ｃに固定することを含み得る。これは、ホース６０８及び６１０又は１４０６を機器パッケージ６００又は１４００から熱交換器１００又は１０００に接続することをさらに含み得る。

ポインティング又はターゲティング・システムのジンバルは、ステップ２００８で乗物に取り付けられる。これは、例えば、ジンバル６００又は１４００のベース６０２ａ又は１４０２ａを、乗物１９００の下面、上面、又は他の表面に固定することを含み得る。ステップ２０１０で、ジンバルを介して機器パッケージに１つ又は複数の外部接続（もしあれば）が行われる。これには、例えば、ジンバルを介して機器パッケージ６０４又は１４０４との間の電力又はデータ通信回線の結合が含まれ得る。いくつかの実施形態では、ジンバル６００又は１４００を介した外部接続は、冷却目的のために必要とされない場合がある。ただし、ジンバルを介した外部接続は必要ない場合があることに留意されたい。

この時点で、ポインティング及びターゲティング・システムは、任意の適切な方法で使用することができる。例えば、乗物操作は、ステップ２０１２で開始することができる。これは、例えば、乗物１９００の発射又は他の方法での使用の開始を含み得る。乗物操作中に、機器パッケージは、ステップ２０１４で、ジンバルを使用して、乗物に対して様々な指向角に回転する。これは、例えば、機器パッケージ６０４又は１４０４を方位角軸及び仰角軸を中心に回転させて、機器パッケージ６０４又は１４０４を所望の方向に向けることを含み得る。この間に、熱交換器１００又は１０００が、ジンバル６０２又は１４０２の方位角ヨーク６０２ｂ又は１４０２ｂの周りに位置付けされるので、熱交換器１００又は１０００は適切な位置に維持される。こうして、熱交換器１００又は１０００は、熱交換器の周りの又は熱交換器を通る適切な気流に曝され続ける。機器パッケージは、ステップ２０１６での乗物動作中に動作し、熱を生成する。これには、例えば、機器パッケージ６０４又は１４０４から除去される廃熱を生成する１つ又は複数の内部電子部品、１つ又は複数の電源、又は機器パッケージ６０４又は１４０４の他の構成要素が含まれ得る。

生成された熱の少なくとも一部は、ステップ２０１８で機器パッケージから熱交換器に伝達される。これは、例えば、ホース６０８又は１４０６を介して熱を吸収した流体を熱交換器１００又は１０００に送り出すことを含み得る。ステップ２０２０で、熱の少なくとも一部が熱交換器から周囲環境に排熱される。これは、例えば、流体を流路１０６に通す熱交換器１００を含み得、これは、流路１０６を超えて空気流に熱を排熱することができる。あるいはまた、これは、熱交換器１０００の第１の部分１００２及び第２の部分１００４に流体を通過させる熱交換器１０００を含むことができ、これは、熱交換器１０００の突起部１００６同士の間を流れる空気に熱を排熱することができる。次に、流体は、より多くの熱を吸収するために、ホース６１０又は１４０６を介する等して、機器パッケージに戻すことができる。しかしながら、上記のように、流体からの熱の排熱が必要とされない時間中に、流体の少なくとも一部が熱交換器１００又は１０００をバイパスすることができることに留意されたい。結果として、熱交換器１００又は１０００からの熱の排熱は、必ずしも連続動作を表すとは限らない。

図２０は、多軸ジンバルのポインティング又はターゲティング・システムを含む熱交換器を使用するための方法２０００の一例を示しているが、図２０に様々な変更を加えることができる。例えば、一連のステップとして示されているが、図２０の様々なステップは、重複して、並行して発生する、異なる順序で発生する、又は何度でも発生し得る。特定の例として、ステップ２００２～２０１０の順序は、システム全体のインストール方法に依存して変化する。別の特定の例として、ステップ２０１２～２０２０は、熱交換器１００又は１０００の使用中に互いに重複し得る。また、図２０に示されるステップのサブセットは、あるエンティティが熱交換器１００又は１０００を製造又は供給するとき等に、異なるエンティティによって実行され得る。別のエンティティは、熱交換器１００又は１０００をポインティング又はターゲティング・システム６００又は１４００と共に設置し、さらに別のエンティティは、乗物の動作中にポインティング又はターゲティング・システム６００又は１４００を使用する。

この特許文書全体を通して使用される特定の単語及び句の規定を説明することが有利な場合がある。「含む、有する（include）」及び「備える、有する、含む（comprise）」という用語、並びにそれらの派生語は、限定されない包含を意味する。「又は（or）」という用語は、包括的であり、及び／又はを意味する。「～と関連する（associated with）」という句、及びその派生語は、～を含む（include, contain）、その中に含まれる（be included within, be contained within）、～と相互接続する、～と接続する、～と結合する、～と通信する、～と協働する、インターリーブする、並置する、～に近接する、～と束縛される、有する、～の特性を有する、～との関係を有する等を含むように意味し得る。「少なくとも１つ」という句は、アイテムのリストとともに使用される場合に、リストされたアイテムの１つ又は複数の異なる組合せが使用され得、リスト内の１つのアイテムのみが必要とされ得ることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」には、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、及びＡ及びＢ及びＣの組合せのいずれかが含まれる。

本願における説明は、特定の要素、ステップ、又は機能が、特許請求の範囲に含まれなければならない必須又は重要な要素であることを意味するものとして読むべきではない。特許された主題の範囲は、許可された請求項によってのみ規定される。さらに、請求項のいずれも、特定のクレームで「～の手段」又は「～のステップ」という正確な単語が明示的に使用され、その後に機能を識別する分詞句が続く場合を除き、添付の特許請求の範囲又は請求項の要素のいずれかに関して米国特許法第１１２条（ｆ）を発動することを意図していない。請求項内の「機構」、「モジュール」、「装置」、「ユニット」、「構成要素」、「要素」、「部材」、「機器」、「機械」、「システム」、「プロセッサ」又は「コントローラ」等の用語の使用（ただしこれらに限定されない）は、請求項自体の特徴によってさらに修正又は強化されるように、関連技術分野の当業者に知られている構造を指すと理解及び意図されており、米国特許法第１１２条（ｆ）を発動することを意図していない。

本開示は、特定の実施形態及び一般的に関連する方法を記載しているが、これらの実施形態及び方法の交替及び順列は、当業者には明らかであろう。従って、例示的な実施形態の上記の説明は、本開示を規定又は制約するものではない。以下の特許請求の範囲によって規定されるように、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変更、置換、及び変更も可能である。

Claims (21)

1. 機器であって、当該機器は、
   機器パッケージを方位角軸及び仰角軸の周りに回転させるように構成された多軸ジンバルであって、ベース、方位角ヨーク、及び仰角カバーを含む多軸ジンバルと、
   該ジンバルの前記方位角ヨーク又は前記仰角カバーの周りに位置付けされ、それに結合される熱交換器と、を含み、
   前記熱交換器は、
   前記ジンバルによって担持される前記機器パッケージによって生成される熱を含む流体を受け入れるように構成された入口と、
   前記流体を冷却するために、前記流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスと、
   前記熱交換器から冷却された前記流体を供給するように構成された出口と、を含み、
   前記熱交換器の前記排熱インターフェイスは、前記熱交換器の周りに延びており、且つ前記ジンバルが前記機器パッケージを指し示す方向に関係なく、前記流体からの熱を排熱するように構成される、
   機器。
2. 前記排熱インターフェイスは、複数の流路を含み、該流路は、前記熱交換器の全て又は略全ての周りに位置付けされ、
   前記熱交換器は、前記流路を流体結合して、前記流体が前記入口から前記流路を通って前記出口に流れるのを可能にする複数の流体通路をさらに含む、請求項１に記載の機器。
3. 前記熱交換器は、
   該熱交換器の周りに延びる上部及び下部リングと、
   該上部及び下部リングに結合される複数の補強材と、をさらに含み、
   前記流体通路は、前記上部及び下部リング内に位置付けされ、前記補強材は、前記熱交換器のひねり又はねじれに抵抗するように構成される、請求項２に記載の機器。
4. 前記熱交換器は、前記上部リングと前記下部リングとの間に位置付けされた１つ又は複数の中間プレートをさらに含み、
   該１つ又は複数の中間プレートは、前記流路をセグメントに分割し、前記１つ又は複数の中間プレートは、前記流路又は前記熱交換器に構造的補強を与えるように構成される、請求項３に記載の機器。
5. 各補強材が、前記ジンバルに結合されるように構成される、請求項３に記載の機器。
6. 前記熱交換器は、第１及び第２の部分を含み、
   前記排熱インターフェイスには、前記第１及び第２の部分の表面が含まれ、各表面には隆起した突起部があり、前記表面の前記突起部は、前記熱交換器の全て又は略全ての周りに延びる、請求項１に記載の機器。
7. 前記熱交換器は、
   該熱交換器の前記第１及び第２の部分の反対側に結合される第１及び第２のホースであって、前記熱交換器の前記第１の部分から前記熱交換器の前記第２の部分に前記流体を供給するように構成された第１及び第２のホースと、
   前記熱交換器の前記第２の部分から前記熱交換器の前記第１の部分に前記流体を供給するように構成される第３のホースと、をさらに含む、請求項６に記載の機器。
8. 前記第１及び第２の部分の前記表面は、前記熱交換器の前面及び背面でより短く、前記熱交換器の側面でより高くなり、それによって、より多くの突起部が、前記熱交換器の前面及び背面よりも前記熱交換器の前記側面に配置される、請求項６に記載の機器。
9. 前記熱交換器の前記側面は、前記ジンバルに結合されるように構成される、請求項８に記載の機器。
10. システムであって、当該システムは、
    機器パッケージを方位角軸及び仰角軸の周りに回転させるように構成された多軸ジンバルであって、ベース、方位角ヨーク、及び仰角カバーを含む多軸ジンバルと、
    該ジンバルの前記方位角ヨーク又は前記仰角カバーの周りに位置付けされ、それに結合される熱交換器と、を含み、
    該熱交換器は、
    前記機器パッケージによって生成された熱を含む流体を受け入れるように構成された入口と、
    前記流体を冷却するために、前記流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスと、
    前記熱交換器から冷却された前記流体を供給するように構成された出口と、を含み、
    前記熱交換器の前記排熱インターフェイスは、前記熱交換器の周りに延びており、前記ジンバルが前記機器パッケージを指し示す方向に関係なく、前記流体からの熱を排熱するように構成される、
    システム。
11. 前記排熱インターフェイスは、複数の流路を含み、該流路は、前記熱交換器の全て又は略全ての周りに位置付けされ、
    前記熱交換器は、前記流路を流体結合して、前記流体が前記入口から前記流路を通って前記出口に流れるのを可能にする複数の流体通路をさらに含む、前記請求項１０に記載のシステム。
12. 前記熱交換器は、
    該熱交換器の周りに延びる上部及び下部リングと、
    該上部及び下部リングに結合される複数の補強材と、をさらに含み、
    前記流体通路は前記上部及び下部リング内に位置付けされ、前記補強材は、前記熱交換器のひねり又はねじれに抵抗するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 各補強材が、前記ジンバルの前記方位角ヨークに結合されるように構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記熱交換器は、前記上部リングと前記下部リングとの間に位置付けされた１つ又は複数の中間プレートをさらに含み、
    該１つ又は複数の中間プレートは、前記流路をセグメントに分割し、前記１つ又は複数の中間プレートは、前記流路又は前記熱交換器に構造的補強を与えるように構成される、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記熱交換器は、第１及び第２の部分を含み、
    前記排熱インターフェイスには、前記第１及び第２の部分の表面が含まれ、各表面には隆起した突起部があり、前記表面の前記突起部は、前記熱交換器の全て又は略全ての周りに延びる、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記熱交換器は、
    該熱交換器の前記第１及び第２の部分の反対側に結合される第１及び第２のホースであって、前記熱交換器の前記第１の部分から前記熱交換器の前記第２の部分に前記流体を供給するように構成される第１及び第２のホースと、
    前記熱交換器の前記第２の部分から前記熱交換器の前記第１の部分に前記流体を供給するように構成される第３のホースと、をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第１及び第２の部分の前記表面は、前記熱交換器の前面及び背面でより短く、前記熱交換器の側面でより高くなり、それによって、より多くの突起部が、前記熱交換器の前記前面及び背面よりも前記熱交換器の前記側面に配置される、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記熱交換器の前記側面は、前記ジンバルの前記仰角カバーに結合されるように構成される、請求項１７に記載のシステム。
19. 方法であって、当該方法は、
    機器パッケージを方位角軸及び仰角軸の周りに回転させるように構成され、且つベース、方位角ヨーク、及び仰角カバーを含む多軸ジンバルを準備するステップと、
    熱交換器を前記多軸ジンバルの前記方位角ヨーク又は前記仰角カバーの周りに位置付けし、それに結合するステップと、
    前記ジンバルによって担持される前記機器パッケージによって生成される熱を含む流体を受け入れるように、前記熱交換器の入口を結合するステップと、
    前記熱交換器からの前記流体を供給するように前記熱交換器の出口を結合するステップと、を含み、
    前記熱交換器は、前記流体を冷却するために、前記流体から周囲の空気に熱を排熱するように構成された複数の排熱インターフェイスを含み、
    前記熱交換器の前記排熱インターフェイスは、前記熱交換器の周りに延びており、且つ前記ジンバルが前記機器パッケージを指し示す方向に関係なく、前記流体からの熱を排熱するように構成される、
    方法。
20. 前記熱交換器は、該熱交換器の周りに延びる上部及び下部リングと、該上部及び下部リングに結合される複数の補強材とをさらに含み、
    前記熱交換器を前記多軸ジンバルに結合するステップは、各補強材を前記ジンバルの方位角ヨークに結合するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記熱交換器は、第１及び第２の部分をさらに含み、
    前記熱交換器を前記多軸ジンバルに結合するステップは、前記第１及び第２の部分を前記ジンバルの仰角カバーに結合するステップを含む、請求項１９に記載の方法。

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