JP7129935B2

JP7129935B2 - Cooling plate and projectile

Info

Publication number: JP7129935B2
Application number: JP2019050025A
Authority: JP
Inventors: 永中▲西▼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: JP2020153537A

Description

本発明は、飛しょう体の内部に設けられる電子機器を冷却する冷却板および飛しょう体に関する。 The present invention relates to a cooling plate and a flying body for cooling electronic equipment provided inside the flying body.

飛しょう体の内部には、電子機器が搭載されている。電子機器は、飛しょう体の飛しょう中に自己発熱する。そこで、飛しょう体には、運用時間中の電子機器内部の温度を保証温度以下に保つために、電子機器で発生した熱を放熱する手段が必要になる。 An electronic device is mounted inside the flying object. An electronic device self-heats during flight of a projectile. Therefore, in order to keep the temperature inside the electronic equipment below the guaranteed temperature during operation, the flying object needs a means for dissipating the heat generated by the electronic equipment.

例えば、特許文献１には、冷媒の相変化を利用して電子機器を冷却する沸騰冷却装置が記載されている。特許文献１に記載の沸騰冷却装置は、冷媒を内部に封入する冷媒封入体と、冷媒とは異なる冷却媒体を通過させる冷却流体循環管とを備える。冷媒封入体は、液化した冷媒が貯留され電子機器からの熱を受ける受熱部と、受熱部の上方に設けられ気化した冷媒が滞留する放熱部とを有する。冷却流体循環管の一部は、放熱部の内部に配置されている。冷却媒体は、冷却流体循環管を介して、冷媒封入体の外部と内部とを循環している。 For example, Patent Literature 1 describes an ebullient cooling device that cools an electronic device using a phase change of a refrigerant. The ebullient cooling device described in Patent Literature 1 includes a refrigerant enclosure that encloses a refrigerant therein, and a cooling fluid circulation pipe that allows passage of a cooling medium different from the refrigerant. The refrigerant enclosure has a heat-receiving portion that stores a liquefied refrigerant and receives heat from the electronic device, and a heat-radiating portion that is provided above the heat-receiving portion and holds the vaporized refrigerant. A part of the cooling fluid circulation pipe is arranged inside the heat radiating section. A cooling medium circulates between the outside and the inside of the refrigerant enclosure via a cooling fluid circulation pipe.

特許文献１に記載の沸騰冷却装置では、電子機器で発生した熱により受熱部で気化した冷媒は、放熱部に移動して冷却流体循環管の内部を流れる冷却媒体に冷却されて、再度液化して受熱部に戻る。 In the ebullient cooling device described in Patent Document 1, the refrigerant vaporized in the heat receiving portion due to the heat generated by the electronic device moves to the heat radiating portion, is cooled by the cooling medium flowing inside the cooling fluid circulation pipe, and liquefies again. to return to the heat receiving part.

特許第６３５３６８２号公報Japanese Patent No. 6353682

しかしながら、特許文献１に記載の沸騰冷却装置では、冷却流体循環管、冷却流体を循環させるための循環装置などが必要になるため、重量が嵩むという問題がある。そのため、軽量化が求められる飛しょう体に特許文献１に記載の沸騰冷却装置を用いることは、不向きであった。 However, the ebullient cooling device described in Patent Document 1 requires a cooling fluid circulation pipe, a circulation device for circulating the cooling fluid, and the like, so there is a problem that the weight increases. Therefore, it was not suitable to use the ebullient cooling device described in Patent Document 1 for a flying object that requires weight reduction.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、飛しょう体の軽量化を図ることができる冷却板を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooling plate capable of reducing the weight of a flying object.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷却板は、飛しょう体の内部に設けられる電子機器を冷却する。冷却板は、電子機器と接触する金属部を備える。金属部の内部には、空間が形成される。空間の内部には、冷媒が入れられている。金属部には、気化した冷媒を空間の外部へ放出可能な放出口が形成されている。空間は、冷媒が流れる冷却流路である。冷却流路の流路面積は、断続的に変化する。 In order to solve the above problems and achieve the object, a cooling plate according to the present invention cools electronic equipment provided inside a flying object. The cold plate has a metal portion that contacts the electronic device. A space is formed inside the metal part. A coolant is contained inside the space. The metal portion is formed with a discharge port through which the vaporized coolant can be discharged to the outside of the space. The space is a cooling channel through which a coolant flows. The channel area of the cooling channel changes intermittently.

本発明によれば、飛しょう体の軽量化を図ることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that weight reduction of a flying object can be achieved.

本発明の実施の形態１にかかる飛しょう体を示す概略図Schematic diagram showing a flying object according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１にかかる電子機器および冷却板を示す図1A and 1B are diagrams showing an electronic device and a cooling plate according to a first embodiment of the present invention; 図２に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図Cross-sectional view along the III-III line shown in FIG. 図３に示されたＡ部の拡大図Enlarged view of part A shown in FIG. 図３に示された冷却板の運用状態について説明するための図A diagram for explaining the operation state of the cooling plate shown in FIG. 図３に示された冷却板の運用状態について説明するための図A diagram for explaining the operation state of the cooling plate shown in FIG. 本発明の実施の形態２にかかる飛しょう体の電子機器および冷却板を示す図であって、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図に相当する図FIG. 3 is a view showing an electronic device and a cooling plate of a flying object according to a second embodiment of the present invention, and is a view corresponding to a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2; 図７に示されたＢ部の拡大図Enlarged view of B section shown in FIG. 本発明の実施の形態３にかかる飛しょう体の電子機器および冷却板を示す図The figure which shows the electronic equipment and cooling plate of the flying body concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３の変形例にかかる飛しょう体の電子機器および冷却板を示す図A diagram showing an electronic device and a cooling plate of a flying object according to a modification of the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態３の変形例にかかる飛しょう体の電子機器および冷却板を示す図A diagram showing an electronic device and a cooling plate of a flying object according to a modification of the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態４にかかる飛しょう体の電子機器および冷却板を示す図The figure which shows the electronic equipment and cooling plate of the flying body concerning Embodiment 4 of this invention. 図１２に示されたＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図Sectional view along line XIII-XIII shown in FIG.

以下に、本発明の実施の形態にかかる冷却板および飛しょう体を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Cooling plates and flying bodies according to embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる飛しょう体１を示す概略図である。飛しょう体１は、飛しょう体１を目標へ誘導するホーミング装置２と、飛しょう体１に推進力を与える図示しない推進装置と、を備えている。ホーミング装置２は、外殻部材３と、アンテナ４と、圧力調整弁５と、を備えている。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a flying object 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The flying object 1 includes a homing device 2 that guides the flying object 1 to a target, and a propulsion device (not shown) that applies propulsive force to the flying object 1 . The homing device 2 includes an outer shell member 3 , an antenna 4 and a pressure regulating valve 5 .

外殻部材３は、ホーミング装置２の外殻を形成する金属製部材である。圧力調整弁５は、外殻部材３に固定されている。圧力調整弁５は、外殻部材３に形成された図示しない放出口を開閉可能に覆っている。圧力調整弁５は、飛しょう体１の内部の圧力を調整する機能を有する。 The outer shell member 3 is a metal member that forms the outer shell of the homing device 2 . The pressure regulating valve 5 is fixed to the outer shell member 3 . The pressure regulating valve 5 covers a discharge port (not shown) formed in the outer shell member 3 so as to be able to open and close. The pressure regulating valve 5 has a function of regulating the pressure inside the flying object 1 .

アンテナ４は、外殻部材３の内部に設置されている。アンテナ４は、複数の電子機器６と、複数の冷却板７と、を有する。電子機器６は、ホーミング装置２の内部に設けられた図示しないフレームにボルトなどで固定されている。 The antenna 4 is installed inside the outer shell member 3 . The antenna 4 has multiple electronic devices 6 and multiple cooling plates 7 . The electronic device 6 is fixed by bolts or the like to a frame (not shown) provided inside the homing device 2 .

図２は、本発明の実施の形態１にかかる電子機器６および冷却板７を示す図である。冷却板７は、飛しょう体１の内部に設けられる電子機器６を冷却する部材である。冷却板７は、２つの電子機器６の間に挟まれて配置されている。冷却板７と電子機器６は、図示しないボルトおよびナットなどで固定されている。冷却板７は、金属部７１を備えている。 FIG. 2 is a diagram showing electronic equipment 6 and cooling plate 7 according to the first embodiment of the present invention. The cooling plate 7 is a member that cools the electronic device 6 provided inside the flying object 1 . The cooling plate 7 is arranged sandwiched between the two electronic devices 6 . The cooling plate 7 and the electronic device 6 are fixed with bolts and nuts (not shown). The cooling plate 7 has a metal portion 71 .

金属部７１は、電子機器６と接触する金属製の部位である。金属部７１は、電子機器６で発生した熱１１を後述する冷媒８に伝える役割を果たす。金属部７１の材料は、特に制限されないが、本実施の形態ではアルミニウム合金である。金属部７１の内部には、複数の冷却流路７２が形成されている。複数の冷却流路７２は、図２に示す縦方向および横方向に間隔を空けて並べて配置されている。 The metal part 71 is a part made of metal that comes into contact with the electronic device 6 . The metal portion 71 plays a role of transferring the heat 11 generated by the electronic device 6 to the coolant 8, which will be described later. Although the material of the metal portion 71 is not particularly limited, it is an aluminum alloy in the present embodiment. A plurality of cooling channels 72 are formed inside the metal portion 71 . The plurality of cooling channels 72 are arranged side by side at intervals in the vertical and horizontal directions shown in FIG.

図３は、図２に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３に示されたＡ部の拡大図である。冷却流路７２の内部には、冷媒８が入れられている。図３に示す矢印Ｘは、冷媒８の流れ方向を示している。以下、冷媒８の流れ方向を単に流れ方向と称する場合がある。冷却流路７２には、互いに平行に直線状に延びる第１冷却流路７３および第２冷却流路７４と、第１冷却流路７３と第２冷却流路７４のうち流れ方向に沿った一方の部分同士を連通する第３冷却流路７５とが形成されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view along line III-III shown in FIG. 4 is an enlarged view of part A shown in FIG. 3. FIG. A coolant 8 is put inside the cooling channel 72 . An arrow X shown in FIG. 3 indicates the flow direction of the coolant 8 . Hereinafter, the flow direction of the refrigerant 8 may be simply referred to as the flow direction. The cooling flow path 72 includes a first cooling flow path 73 and a second cooling flow path 74 extending linearly parallel to each other, and one of the first cooling flow path 73 and the second cooling flow path 74 along the flow direction. A third cooling flow path 75 is formed to communicate between the portions of .

第１冷却流路７３のうち第３冷却流路７５と反対側の部分は、金属部７１の表面に開口する流入口７６となる。流入口７６は、冷媒８を冷却流路７２の内部に入れるための開口である。第２冷却流路７４のうち第３冷却流路７５と反対側の部分は、金属部７１の表面に開口する放出口７７となる。放出口７７は、冷媒８を冷却流路７２の外部へ放出可能な開口である。流入口７６と放出口７７は、金属部７１の表面のうち同一面に開口している。冷媒８は、後述するように気化した冷媒８が放出口７７から放出されるときに、第１冷却流路７３から第３冷却流路７５を通過して第２冷却流路７４に向かって流れる。なお、図２に示す冷媒８の流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状は、特に制限されないが、本実施の形態では円形状である。 A portion of the first cooling channel 73 opposite to the third cooling channel 75 serves as an inlet 76 that opens to the surface of the metal portion 71 . The inflow port 76 is an opening for letting the coolant 8 into the interior of the cooling channel 72 . A portion of the second cooling channel 74 opposite to the third cooling channel 75 serves as a discharge port 77 that opens to the surface of the metal portion 71 . The discharge port 77 is an opening through which the coolant 8 can be discharged to the outside of the cooling channel 72 . The inflow port 76 and the discharge port 77 open on the same surface of the metal portion 71 . The coolant 8 flows from the first cooling channel 73 through the third cooling channel 75 toward the second cooling channel 74 when the vaporized coolant 8 is discharged from the discharge port 77 as will be described later. . Although the shape of the cooling flow path 72 seen along the flow direction of the coolant 8 shown in FIG. 2 is not particularly limited, it is circular in the present embodiment.

図３に示すように、第２冷却流路７４は、第１冷却流路７３よりも電子機器６に近い位置に配置されている。第１冷却流路７３と第２冷却流路７４のそれぞれの流路面積は、流れ方向に沿った上流から下流に向かうほど小さくなっている。第２冷却流路７４の流路面積は、第１冷却流路７３の流路面積よりも小さい。第３冷却流路７５の流路面積は、流れ方向に沿って一定である。すなわち、冷却流路７２の流路面積は、断続的に変化する。このように内部の断面形状が変化する冷却板７は、第１冷却流路７３と第２冷却流路７４の形成された冷却板７を一体的に成形する付加製造技術で製造することが可能である。この付加製造技術としては、例えば金属３Ｄプリンタを用いた金属積層造形技術を用いるとよい。金属積層造形技術としては、例えば金属合金の粉末を溶融し固化するレーザ溶融法または電子ビーム方式を用いたパウダーベッド方式を用いるのがよい。レーザ溶融法は、例えばＳＬＭ（Selective Laser Melting）である。 As shown in FIG. 3 , the second cooling channel 74 is arranged closer to the electronic device 6 than the first cooling channel 73 is. The flow area of each of the first cooling flow path 73 and the second cooling flow path 74 decreases from upstream to downstream along the flow direction. The channel area of the second cooling channel 74 is smaller than the channel area of the first cooling channel 73 . The channel area of the third cooling channel 75 is constant along the flow direction. That is, the channel area of the cooling channel 72 changes intermittently. The cooling plate 7 whose internal cross-sectional shape changes in this way can be manufactured by an additive manufacturing technology that integrally molds the cooling plate 7 in which the first cooling flow path 73 and the second cooling flow path 74 are formed. is. As this additive manufacturing technology, for example, a metal additive manufacturing technology using a metal 3D printer may be used. As the metal additive manufacturing technique, it is preferable to use, for example, a laser melting method for melting and solidifying metal alloy powder or a powder bed method using an electron beam method. The laser melting method is, for example, SLM (Selective Laser Melting).

冷媒８は、常温で液体となる物質である。冷媒８は、本実施の形態では純水である。冷媒８は、金属部７１よりも比重が小さい。冷媒８には、電子機器６で発生した熱１１が金属部７１を介して伝わる。金属部７１のうち電子機器６と冷却流路７２との間に位置する部分が薄いほど、電子機器６から冷媒８へ熱１１を伝えやすくなる。冷却流路７２の流路形状および冷媒８の粘度は、毛細管現象を利用して冷却流路７２の内部に冷媒８を充填可能なように、かつ、冷却流路７２の外部に冷媒８が漏れないように適宜設定すればよい。 The refrigerant 8 is a substance that becomes liquid at room temperature. The coolant 8 is pure water in this embodiment. The coolant 8 has a smaller specific gravity than the metal portion 71 . Heat 11 generated by the electronic device 6 is transferred to the coolant 8 through the metal portion 71 . The thinner the portion of the metal portion 71 located between the electronic device 6 and the cooling channel 72 , the easier it is to transfer the heat 11 from the electronic device 6 to the coolant 8 . The flow path shape of the cooling flow path 72 and the viscosity of the coolant 8 are determined so that the inside of the cooling flow path 72 can be filled with the coolant 8 using capillary action, and the leakage of the coolant 8 to the outside of the cooling flow path 72 can be prevented. It should be set appropriately so that it does not occur.

本実施の形態の金属部７１に用いられるアルミニウム合金は、比熱（Ｊ／（ｇ・℃））が０．８９６Ｊ／（ｇ・℃）であり、密度（ｇ／ｃｍ^３）が２．７ｇ／ｃｍ^３である。アルミニウム合金の単位体積あたりの熱容量（Ｊ／（ｃｍ^３・℃））は、２．４１９Ｊ／（ｃｍ^３・℃）である。本実施の形態の冷媒８に用いられる純水は、比熱（Ｊ／（ｇ・℃））が４．２１７Ｊ／（ｇ・℃）であり、密度（ｇ／ｃｍ^３）が１ｇ／ｃｍ^３である。純水の単位体積あたりの熱容量（Ｊ／（ｃｍ^３・℃））は、４．２１７Ｊ／（ｃｍ^３・℃）である。アルミニウム合金の単位体積あたりの熱容量（Ｊ／（ｃｍ^３・℃））よりも純水の単位体積あたりの熱容量（Ｊ／（ｃｍ^３・℃））の方が大きいため、冷媒８を入れる冷却流路７２が金属部７１の内部に形成されていない場合に比べて、冷却板７の熱容量を大きくすることができる。また、冷却板７における冷媒８の割合を金属部７１の割合よりも多くする方が冷却板７の熱容量を大きくすることができる。さらに、冷媒８に純水を用いた場合には、液体から気体への気化熱が約２２５６ｋＪ／ｋｇになるため、例えば２００ｋＪの熱量を気化熱で吸収する場合には約９０ｇの純水で足りる。これにより、飛しょう体１の軽量化に寄与することができる。 The aluminum alloy used for the metal portion 71 of the present embodiment has a specific heat (J/(g·°C)) of 0.896 J/(g·°C) and a density (g/cm ³ ) of 2.7 g/cm 3 . ^cm3 . The heat capacity per unit volume (J/(cm ³ ·°C)) of the aluminum alloy is 2.419 J/(cm ³ ·°C). Pure water used for refrigerant 8 of the present embodiment has a specific heat (J/(g·°C)) of 4.217 J/(g·°C) and a density (g/cm ³ ) of 1 g/cm ³ . be. The heat capacity per unit volume of pure water (J/(cm ³ ·°C)) is 4.217 J/(cm ³ ·°C). Since the heat capacity per unit volume of pure water (J / (cm ³ · ° C)) is larger than the heat capacity per unit volume of aluminum alloy (J / (cm ³ · ° C)), the cooling flow containing the refrigerant 8 The heat capacity of the cooling plate 7 can be increased compared to the case where the passage 72 is not formed inside the metal portion 71 . Also, the heat capacity of the cooling plate 7 can be increased by making the proportion of the coolant 8 in the cooling plate 7 larger than the proportion of the metal portion 71 . Furthermore, when pure water is used as the refrigerant 8, the heat of vaporization from the liquid to the gas is about 2256 kJ/kg, so for example, about 90 g of pure water is sufficient to absorb the heat of 200 kJ by the heat of vaporization. . This can contribute to weight reduction of the flying object 1 .

次に、冷却板７の運用状態について説明する。図５は、図３に示された冷却板７の運用状態について説明するための図である。図６は、図３に示された冷却板７の運用状態について説明するための図である。なお、図５では、説明の容易化のためにドットハッチングの濃淡を変えて、第１冷却流路７３の内部の冷媒８と、第２冷却流路７４の内部の冷媒８と、第３冷却流路７５の内部の冷媒８を区別している。 Next, the operating state of the cooling plate 7 will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the operating state of the cooling plate 7 shown in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the operating state of the cooling plate 7 shown in FIG. In FIG. 5, for ease of explanation, the shading of the dot hatching is changed so that the coolant 8 inside the first cooling channel 73, the coolant 8 inside the second cooling channel 74, and the third cooling channel The refrigerant 8 inside the flow path 75 is distinguished.

図５に示すように、電子機器６で発生した熱１１は、金属部７１を経て冷媒８に伝わる。このとき、冷却流路７２のうち電子機器６に近い部分ほど冷媒８の温度が高くなるため、第２冷却流路７４の冷媒８、第３冷却流路７５の冷媒８、第１冷却流路７３の冷媒８の順に、温度が高い。電子機器６から冷媒８への伝熱により、冷媒８の温度が沸点に達すると、冷媒８が気化する。気化した冷媒８は、放出口７７から冷却流路７２の外部へ放出される。気化した冷媒８が放出口７７から冷却流路７２の外部へ放出されることにより、図１に示すホーミング装置２の内部の圧力が上昇する。ホーミング装置２の内部の圧力が閾値以上になると、圧力調整弁５が図示しない放出口を開放して、放出口からホーミング装置２の外部へ気体が放出される。 As shown in FIG. 5 , the heat 11 generated by the electronic device 6 is transferred to the coolant 8 through the metal portion 71 . At this time, since the temperature of the coolant 8 becomes higher in the portion closer to the electronic device 6 in the cooling channel 72, the coolant 8 in the second cooling channel 74, the coolant 8 in the third cooling channel 75, and the first cooling channel The temperature of the refrigerant 8 of 73 is higher in order. When the temperature of the coolant 8 reaches the boiling point due to heat transfer from the electronic device 6 to the coolant 8, the coolant 8 vaporizes. The vaporized coolant 8 is discharged from the discharge port 77 to the outside of the cooling channel 72 . As the vaporized coolant 8 is discharged from the discharge port 77 to the outside of the cooling channel 72, the pressure inside the homing device 2 shown in FIG. 1 increases. When the pressure inside the homing device 2 exceeds a threshold value, the pressure regulating valve 5 opens a discharge port (not shown), and the gas is discharged from the discharge port to the outside of the homing device 2 .

一方、図５に示すように、気化した冷媒８が放出口７７から冷却流路７２の外部へ放出されるときに、第３冷却流路７５および第１冷却流路７３の内部の冷媒８は、毛細管現象によって流路面積の小さい第２冷却流路７４へ流れる。このとき、冷却板７の外部の空気１２が流入口７６を通って第１冷却流路７３の内部に流入する。第１冷却流路７３の内部の冷媒８は、図６中の矢印Ｘに示すように、第１冷却流路７３、第３冷却流路７５、第２冷却流路７４の順に通過する。第２冷却流路７４に到達した冷媒８は、気化して冷却流路７２の外部へ放出される。このように冷却流路７２の内部の冷媒８は、循環することなく冷却流路７２の外部へ放出される。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the vaporized coolant 8 is discharged from the discharge port 77 to the outside of the cooling channel 72, the coolant 8 inside the third cooling channel 75 and the first cooling channel 73 , flows into the second cooling channel 74 having a smaller channel area due to capillary action. At this time, the air 12 outside the cooling plate 7 flows into the first cooling channel 73 through the inlet 76 . The coolant 8 inside the first cooling channel 73 passes through the first cooling channel 73, the third cooling channel 75, and the second cooling channel 74 in this order, as indicated by the arrow X in FIG. The coolant 8 that has reached the second cooling channel 74 is vaporized and released to the outside of the cooling channel 72 . In this manner, the coolant 8 inside the cooling channel 72 is released to the outside of the cooling channel 72 without circulating.

次に、実施の形態１にかかる飛しょう体１の作用効果について説明する。 Next, the effects of the flying object 1 according to the first embodiment will be described.

本実施の形態では、電子機器６から冷媒８への伝熱により、冷媒８の温度が沸点に達すると、冷媒８は気化する。冷媒８が純水である場合は、沸点は１００℃である。電子機器６の保証温度は、例えば１２０℃である。このため、電子機器６の温度が保証温度に達する前に冷媒８の温度が沸点に達する。これにより、冷却板７へ伝えることが可能な熱１１の伝熱量を多くすることができ、電子機器６の温度の上昇を抑制することができる。また、冷却流路７２の内部の冷媒８は、循環することなく冷却流路７２の外部へ放出されることで、冷却流体循環管、冷却流体を循環させるための循環装置などが不要になるため、飛しょう体１の軽量化を図ることができる。 In the present embodiment, when the temperature of the coolant 8 reaches the boiling point due to heat transfer from the electronic device 6 to the coolant 8, the coolant 8 evaporates. If the coolant 8 is pure water, its boiling point is 100°C. The guaranteed temperature of the electronic device 6 is 120° C., for example. Therefore, the temperature of the coolant 8 reaches the boiling point before the temperature of the electronic device 6 reaches the guaranteed temperature. As a result, the heat transfer amount of the heat 11 that can be transferred to the cooling plate 7 can be increased, and an increase in the temperature of the electronic device 6 can be suppressed. In addition, since the coolant 8 inside the cooling flow path 72 is discharged to the outside of the cooling flow path 72 without circulating, the cooling fluid circulation pipe, the circulation device for circulating the cooling fluid, and the like are not required. , the weight of the flying body 1 can be reduced.

本実施の形態では、気化した冷媒８は、放出口７７から冷却流路７２の外部へ放出される。これにより、冷却流路７２の内部の圧力の上昇を抑制することができる。 In the present embodiment, vaporized coolant 8 is discharged from discharge port 77 to the outside of cooling channel 72 . Thereby, an increase in the pressure inside the cooling channel 72 can be suppressed.

本実施の形態では、気化した冷媒８が放出口７７から冷却流路７２の外部へ放出されることにより、ホーミング装置２の内部の圧力が閾値以上になると、圧力調整弁５が図示しない放出口を開放する。これにより、放出口からホーミング装置２の外部へ気化した冷媒８が放出されるため、ホーミング装置２の内部の圧力を一定に保つことができる。 In the present embodiment, when the pressure inside the homing device 2 becomes equal to or higher than the threshold value by discharging the vaporized refrigerant 8 from the discharge port 77 to the outside of the cooling flow path 72, the pressure control valve 5 is closed to the discharge port (not shown). open the As a result, the vaporized refrigerant 8 is discharged to the outside of the homing device 2 from the discharge port, so that the internal pressure of the homing device 2 can be kept constant.

本実施の形態では、金属部７１よりも比重が小さい冷媒８が金属部７１の内部に入れられているため、冷媒８を入れる冷却流路７２が金属部７１の内部に形成されていない場合に比べて、冷却板７の軽量化を図ることができる。 In the present embodiment, since the coolant 8 having a smaller specific gravity than the metal portion 71 is contained inside the metal portion 71, the cooling flow path 72 for receiving the coolant 8 is not formed inside the metal portion 71. In comparison, the weight of the cooling plate 7 can be reduced.

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる飛しょう体１の電子機器６および冷却板７を示す図であって、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図に相当する図である。図８は、図７に示されたＢ部の拡大図である。実施の形態２では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Embodiment 2.
FIG. 7 is a view showing the electronic device 6 and the cooling plate 7 of the flying object 1 according to the second embodiment of the present invention, and is a view corresponding to a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. be. 8 is an enlarged view of the B section shown in FIG. 7. FIG. In the second embodiment, the same reference numerals are given to the parts that overlap with the first embodiment, and the description thereof is omitted.

実施の形態２にかかる飛しょう体１は、逆流防止部材９と、弁１０と、をさらに備える。冷却流路７２の内部には、冷媒８の逆流を防止する複数の逆流防止部材９が設置されている。逆流防止部材９は、例えば、板ばねである。逆流防止部材９は、流れ方向と逆向きに閾値以上の圧力が逆流防止部材９に加わった場合に、冷却流路７２を遮断する。一方、逆流防止部材９は、流れ方向と逆方向に閾値以上の圧力が逆流防止部材９に加わっていない場合に、冷却流路７２を開放する。 The projectile 1 according to the second embodiment further includes a backflow prevention member 9 and a valve 10 . A plurality of backflow preventing members 9 for preventing backflow of the coolant 8 are installed inside the cooling channel 72 . The backflow prevention member 9 is, for example, a leaf spring. The backflow prevention member 9 blocks the cooling flow path 72 when a pressure equal to or higher than the threshold value is applied to the backflow prevention member 9 in the direction opposite to the flow direction. On the other hand, the backflow prevention member 9 opens the cooling channel 72 when a pressure equal to or higher than the threshold value is not applied to the backflow prevention member 9 in the direction opposite to the flow direction.

放出制御部である弁１０は、冷却流路７２の流入口７６および放出口７７にそれぞれ設置されている。放出口７７に設置された弁１０は、気化した冷媒８により冷却流路７２の内部の圧力が閾値以上になったときに、放出口７７を開放する。流入口７６に設置された弁１０は、例えば、冷媒８の体積膨張など、冷却流路７２の内部に圧力の変動がある場合のみに流入口７６を開放する。なお、弁１０に代えて、フィルタを用いてもよい。放出制御部であるフィルタは、液体を通さずに気体のみを通す材料で形成される。フィルタは、例えば、多孔質材料で形成される。流入口７６および放出口７７に弁１０またはフィルタを設けると、液体状態の冷媒８が冷却流路７２の外部に漏れることを確実に防止できる。 The valves 10, which are discharge control units, are installed at the inlet 76 and the outlet 77 of the cooling channel 72, respectively. The valve 10 installed at the discharge port 77 opens the discharge port 77 when the vaporized coolant 8 causes the pressure inside the cooling channel 72 to exceed a threshold value. The valve 10 installed at the inlet 76 opens the inlet 76 only when the pressure inside the cooling channel 72 fluctuates, such as when the coolant 8 expands in volume. A filter may be used instead of the valve 10 . The release control portion, the filter, is made of a material that is impermeable to liquids but only gas. The filter is made of, for example, a porous material. If the valve 10 or the filter is provided at the inlet 76 and the outlet 77 , it is possible to reliably prevent the coolant 8 in a liquid state from leaking to the outside of the cooling channel 72 .

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３にかかる飛しょう体１の電子機器６および冷却板７を示す図である。実施の形態３では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Embodiment 3.
FIG. 9 is a diagram showing an electronic device 6 and a cooling plate 7 of a flying object 1 according to Embodiment 3 of the present invention. In the third embodiment, the same reference numerals are given to the parts that overlap with the first embodiment, and the description thereof is omitted.

流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状は、毛細管現象による冷媒８の浸透性を向上させ、かつ、冷却板７における単位面積あたりの冷媒８の量を増やすように設定すればよい。毛細管現象による冷媒８の浸透性を向上させるためには、第１冷却流路７３および第３冷却流路７５の深さよりも放出口７７に繋がる第２冷却流路７４の深さを浅くすることが好ましい。一方、冷却板７における単位面積あたりの冷媒８の量を増やすためには、冷却流路７２の幅を広くすることが好ましい。例えば、流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状は、縦横比が異なる横長矩形状に形成されてもよい。 The shape of the cooling channel 72 viewed along the flow direction should be set so as to improve the permeability of the coolant 8 by capillary action and increase the amount of the coolant 8 per unit area in the cooling plate 7 . In order to improve the permeability of the coolant 8 by capillary action, the depth of the second cooling channel 74 connected to the discharge port 77 should be shallower than the depth of the first cooling channel 73 and the third cooling channel 75. is preferred. On the other hand, in order to increase the amount of coolant 8 per unit area in cooling plate 7, it is preferable to increase the width of cooling channel 72. FIG. For example, the shape of the cooling channel 72 viewed along the flow direction may be formed in a horizontally long rectangular shape with a different aspect ratio.

図１０は、本発明の実施の形態３の変形例にかかる飛しょう体１の電子機器６および冷却板７を示す図である。流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状は、波形形状に形成されてもよい。流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状を横長矩形状または波形形状にすることで、冷却板７における単位面積当たりの冷媒８の量を増やすことができる。また、第１冷却流路７３および第３冷却流路７５の深さよりも第２冷却流路７４の深さを浅くすることで、毛細管現象による冷媒８の浸透性を向上させることができる。 FIG. 10 is a diagram showing an electronic device 6 and a cooling plate 7 of a flying object 1 according to a modification of Embodiment 3 of the present invention. The shape of the cooling channel 72 viewed along the flow direction may be formed in a wave shape. By making the shape of the cooling channel 72 seen along the flow direction into a horizontally long rectangular shape or a wavy shape, the amount of the coolant 8 per unit area in the cooling plate 7 can be increased. Further, by making the depth of the second cooling channel 74 shallower than the depth of the first cooling channel 73 and the third cooling channel 75, it is possible to improve the permeability of the coolant 8 by capillarity.

図１１は、本発明の実施の形態３の変形例にかかる飛しょう体１の電子機器６および冷却板７を示す図である。流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状は、格子状に形成されてもよい。流れ方向に沿って見た冷却流路７２の形状を格子状にすることで、冷却板７における単位体積あたりの冷却流路７２の表面積を増やすことができるため、冷却板７における冷媒８の量をさらに増やすことができる。また、第１冷却流路７３および第３冷却流路７５の深さよりも第２冷却流路７４の深さを浅くすることで、毛細管現象による冷媒８の浸透性を向上させることができる。 FIG. 11 is a diagram showing an electronic device 6 and a cooling plate 7 of a flying object 1 according to a modification of Embodiment 3 of the present invention. The shape of the cooling channel 72 as seen along the flow direction may be formed in a lattice shape. By making the shape of the cooling passages 72 seen along the flow direction into a lattice shape, the surface area of the cooling passages 72 per unit volume in the cooling plate 7 can be increased. can be further increased. Further, by making the depth of the second cooling channel 74 shallower than the depth of the first cooling channel 73 and the third cooling channel 75, it is possible to improve the permeability of the coolant 8 by capillarity.

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４にかかる飛しょう体１の電子機器６および冷却板７を示す図である。図１３は、図１２に示されたＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。実施の形態４では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Embodiment 4.
FIG. 12 is a diagram showing the electronic device 6 and the cooling plate 7 of the flying object 1 according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view along line XIII-XIII shown in FIG. In the fourth embodiment, the same reference numerals are assigned to the parts that overlap with the first embodiment, and the description thereof is omitted.

実施の形態４にかかる飛しょう体１の冷却板７には、冷媒８が封入される有底筒状の穴７８が設けられている。空間である穴７８の形状は、特に制限されないが、例えば有底四角筒状である。金属部７１の表面には、冷媒８を穴７８の内部に入れるとともに穴７８の外部へ放出可能な開口７９が形成されている。放出口である開口７９には、弁１０が設置されている。放出制御部である弁１０は、気化した冷媒８により穴７８の内部の圧力が閾値以上になったときに、開口７９を開放する。なお、弁１０に代えて、フィルタを用いてもよい。放出制御部であるフィルタは、液体を通さずに気体のみを通す材料で形成される。フィルタは、例えば、多孔質材料で形成される。弁１０またはフィルタを用いると、液体状態の冷媒８が穴７８の外部に漏れることを確実に防止できる。 The cooling plate 7 of the flying object 1 according to the fourth embodiment is provided with a bottomed tubular hole 78 in which the coolant 8 is sealed. The shape of the hole 78, which is a space, is not particularly limited, but is, for example, a bottomed square cylinder. An opening 79 is formed in the surface of the metal portion 71 so that the coolant 8 can be introduced into the hole 78 and discharged to the outside of the hole 78 . A valve 10 is installed in the opening 79 which is the discharge port. The valve 10, which is a release control unit, opens the opening 79 when the vaporized refrigerant 8 causes the pressure inside the hole 78 to exceed a threshold value. A filter may be used instead of the valve 10 . The release control portion, the filter, is made of a material that is impermeable to liquids but only gas. The filter is made of, for example, a porous material. The use of a valve 10 or a filter ensures that liquid refrigerant 8 is prevented from leaking out of hole 78 .

本実施の形態では、電子機器６の発熱量が比較的小さく、かつ、電子機器６の運用時間が十分長い場合であって、電子機器６で発生した熱１１が金属部７１で拡散する時間を十分に確保できる場合を想定する。また、アンテナ４の周辺に例えば吸湿部を設け、アンテナ４の周辺機器への湿度の影響を抑制できる場合を想定する。この場合には、冷媒８が封入される有底筒状の穴７８を冷却板７に設け、穴７８の開口７９に弁１０を設置することで、上記した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、電子機器６から冷媒８への伝熱により、冷媒８の温度が沸点に達すると、冷媒８が気化する。気化した冷媒８により、穴７８の内部の圧力が閾値以上になると、弁１０が開口７９を開放する。これにより、気化した冷媒８が開口７９から穴７８の外部へ放出される。 In the present embodiment, when the amount of heat generated by the electronic device 6 is relatively small and the operation time of the electronic device 6 is sufficiently long, the time required for the heat 11 generated by the electronic device 6 to diffuse in the metal portion 71 is It is assumed that sufficient capacity can be secured. Also, a case is assumed in which, for example, a moisture absorbing portion is provided around the antenna 4 to suppress the influence of humidity on peripheral devices of the antenna 4 . In this case, the cooling plate 7 is provided with a bottomed cylindrical hole 78 in which the refrigerant 8 is enclosed, and the valve 10 is installed in the opening 79 of the hole 78, thereby achieving the same effects as those of the first embodiment described above. can be played. That is, when the temperature of the coolant 8 reaches the boiling point due to heat transfer from the electronic device 6 to the coolant 8, the coolant 8 vaporizes. When the vaporized coolant 8 causes the pressure inside the hole 78 to exceed a threshold value, the valve 10 opens the opening 79 . As a result, the vaporized coolant 8 is released from the opening 79 to the outside of the hole 78 .

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and it is possible to combine it with another known technology, and one configuration can be used without departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

１飛しょう体、２ホーミング装置、３外殻部材、４アンテナ、５圧力調整弁、６電子機器、７冷却板、８冷媒、９逆流防止部材、１０弁、１１熱、１２空気、７１金属部、７２冷却流路、７３第１冷却流路、７４第２冷却流路、７５第３冷却流路、７６流入口、７７放出口、７８穴、７９開口。 1 flying object, 2 homing device, 3 outer shell member, 4 antenna, 5 pressure control valve, 6 electronic device, 7 cooling plate, 8 refrigerant, 9 backflow prevention member, 10 valve, 11 heat, 12 air, 71 metal part , 72 cooling channel, 73 first cooling channel, 74 second cooling channel, 75 third cooling channel, 76 inlet, 77 outlet, 78 hole, 79 opening.

Claims

A cooling plate for cooling an electronic device provided inside a flying object,
A metal part that contacts the electronic device,
A space is formed inside the metal part,
A refrigerant is placed inside the space,
The metal portion is formed with a discharge port capable of discharging the vaporized coolant to the outside of the space ,
the space is a cooling channel through which the coolant flows,
The cooling plate , wherein the flow area of the cooling flow channel changes intermittently .

2. The cooling plate according to claim 1, wherein the discharge port is provided with a discharge control unit for discharging the coolant.

3. The cooling plate according to claim 2, wherein the release control unit is a valve that opens when the vaporized refrigerant causes the pressure inside the space to exceed a threshold value.

3. The cooling plate according to claim 2, wherein the release control part is a filter that allows only gas to pass through but not liquid.

The cooling channel includes a first cooling channel and a second cooling channel arranged at a position closer to the electronic device than the first cooling channel,
5. The cooling plate according to claim 1 , wherein the second cooling channel has a channel area smaller than that of the first cooling channel.

the coolant flows from the first cooling channel toward the second cooling channel when the vaporized coolant is discharged from the discharge port;
6. The apparatus according to claim 5 , wherein the flow area of each of the first cooling flow path and the second cooling flow path decreases from upstream to downstream along the flow direction of the coolant. cooling plate.

The first cooling channel and the second cooling channel extend linearly parallel to each other,
The cooling channel is characterized by forming a third cooling channel that communicates with one of the first cooling channel and the second cooling channel along the flow direction of the coolant. The cooling plate according to claim 5 or 6 , wherein

8. The cooling plate according to any one of claims 5 to 7 , wherein the coolant is put in a state in which the first cooling channel and the second cooling channel are integrally formed by a metal additive manufacturing method. or the cooling plate according to claim 1.

9. The cooling plate according to any one of claims 1 to 8 , wherein a backflow prevention member is installed inside the cooling channel to prevent backflow of the coolant.

a cooling plate according to any one of claims 1 to 9 ;
A flying object comprising: an electronic device provided inside the flying object.

11. The flying object according to claim 10, further comprising a pressure regulating valve for adjusting pressure inside said flying object.