JPH06117938A - 基準黒体の温度制御装置 - Google Patents
基準黒体の温度制御装置Info
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- JPH06117938A JPH06117938A JP4269953A JP26995392A JPH06117938A JP H06117938 A JPH06117938 A JP H06117938A JP 4269953 A JP4269953 A JP 4269953A JP 26995392 A JP26995392 A JP 26995392A JP H06117938 A JPH06117938 A JP H06117938A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 人工衛星に搭載された赤外放射計を温度較正
するために使用される基準黒体の温度制御装置に関し，
効率良く基準黒体を加熱できるとともに，基準黒体表面
の温度の均一性の良い基準黒体の温度制御装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 基準黒体３と，基準黒体を加熱するヒータ１
０と，基準黒体３を冷却するための放射冷却器５と基準
黒体３の温度制御を行う主制御部１３とを備えた基準黒
体の温度制御装置１において，基準黒体３と放射冷却器
５の間の熱的な接続および分離を行うサーマルスイッチ
４と，主制御部１３のヒータの温度制御に応動してサー
マルスイッチの熱移動および遮断を制御するサーマルス
イッチ制御部１２を備えた構成を持つ。
するために使用される基準黒体の温度制御装置に関し，
効率良く基準黒体を加熱できるとともに，基準黒体表面
の温度の均一性の良い基準黒体の温度制御装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 基準黒体３と，基準黒体を加熱するヒータ１
０と，基準黒体３を冷却するための放射冷却器５と基準
黒体３の温度制御を行う主制御部１３とを備えた基準黒
体の温度制御装置１において，基準黒体３と放射冷却器
５の間の熱的な接続および分離を行うサーマルスイッチ
４と，主制御部１３のヒータの温度制御に応動してサー
マルスイッチの熱移動および遮断を制御するサーマルス
イッチ制御部１２を備えた構成を持つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，人工衛星に搭載された
赤外放射計を温度較正するために使用される基準黒体の
温度制御装置に関する。
赤外放射計を温度較正するために使用される基準黒体の
温度制御装置に関する。
【０００２】人工衛星に搭載して地球等から放射される
赤外線を計測する赤外放射計は，基準黒体を加熱し，基
準温度に昇温した基準黒体から放射される赤外線の放射
量と温度の関係を測定し，温度と赤外線の放射量の関係
を較正する。このような基準黒体の温度制御は，基準黒
体をヒータにより加熱することから，熱の無駄な消散を
避けてできるだけ少ない消費電力で，短時間に必要とす
る基準温度に上昇させる必要がある。
赤外線を計測する赤外放射計は，基準黒体を加熱し，基
準温度に昇温した基準黒体から放射される赤外線の放射
量と温度の関係を測定し，温度と赤外線の放射量の関係
を較正する。このような基準黒体の温度制御は，基準黒
体をヒータにより加熱することから，熱の無駄な消散を
避けてできるだけ少ない消費電力で，短時間に必要とす
る基準温度に上昇させる必要がある。
【０００３】本発明は，効率良く基準黒体を昇温するこ
とのできる基準黒体の温度制御装置を提供する。
とのできる基準黒体の温度制御装置を提供する。
【０００４】
【従来の技術】図５は人工衛星に搭載した赤外放射計に
より地球の赤外放射を計測する方法を示す。
より地球の赤外放射を計測する方法を示す。
【０００５】図において，１００は地球，１０１は人工
衛星，１０２は人工衛星１０１に搭載された赤外放射
計，１０４は赤外線であって，地球から放射される赤外
線を表す。１０５は赤外線であって，赤外放射計１０２
に入射される赤外線を表す。
衛星，１０２は人工衛星１０１に搭載された赤外放射
計，１０４は赤外線であって，地球から放射される赤外
線を表す。１０５は赤外線であって，赤外放射計１０２
に入射される赤外線を表す。
【０００６】赤外放射計１０２において，１１０は走査
鏡，１１１は光学系であって，ミラー，レンズ等により
構成されるものである。１１４は赤外線センサ，１１５
は基準黒体であって，基準温度に制御され，その赤外放
射を測定することにより温度とその赤外放射量の関係を
求め，赤外放射計の較正に使用されるものである。１１
６は基準黒体１１５を加熱するためのヒータである。１
１７は基準黒体１１５の温度を測定するための温度セン
サである。１２０は温度制御部であって，基準黒体１１
５の温度制御を行うものである。１２１は温度較正部で
あって，基準黒体１１５の温度と測定された赤外放射量
により赤外放射源の温度と赤外放射計１０２で検出され
る赤外放射量の関係を較正するものである。１２２は赤
外線センサ１１４の検出した赤外放射量により赤外放射
源の温度を測定するものである。
鏡，１１１は光学系であって，ミラー，レンズ等により
構成されるものである。１１４は赤外線センサ，１１５
は基準黒体であって，基準温度に制御され，その赤外放
射を測定することにより温度とその赤外放射量の関係を
求め，赤外放射計の較正に使用されるものである。１１
６は基準黒体１１５を加熱するためのヒータである。１
１７は基準黒体１１５の温度を測定するための温度セン
サである。１２０は温度制御部であって，基準黒体１１
５の温度制御を行うものである。１２１は温度較正部で
あって，基準黒体１１５の温度と測定された赤外放射量
により赤外放射源の温度と赤外放射計１０２で検出され
る赤外放射量の関係を較正するものである。１２２は赤
外線センサ１１４の検出した赤外放射量により赤外放射
源の温度を測定するものである。
【０００７】図の較正の動作を説明する。地球１００か
ら放射される赤外線１０４は，人工衛星１０１に赤外線
１０５として入射される。赤外線１０５は走査鏡１１０
で反射して光学系１１１を介して赤外線センサ１１４に
入射される。温度測定部１２２は赤外線センサ１１４の
出力を温度較正部１２１で較正された温度較正値と比較
して赤外放射源の温度を測定する。
ら放射される赤外線１０４は，人工衛星１０１に赤外線
１０５として入射される。赤外線１０５は走査鏡１１０
で反射して光学系１１１を介して赤外線センサ１１４に
入射される。温度測定部１２２は赤外線センサ１１４の
出力を温度較正部１２１で較正された温度較正値と比較
して赤外放射源の温度を測定する。
【０００８】次に，図の赤外放射計１０２の温度較正方
法について説明する。基準黒体１１５の赤外放射が赤外
線センサ１１４に入射されるように走査鏡１１０を回転
する。温度制御部１２０は，ヒータ１１６を通電して基
準黒体１１５を加熱する。そして，温度制御部１２０は
温度センサ１１７により基準黒体１１５の温度を測定す
る。そして，基準黒体１１５からの赤外放射は走査鏡１
１０で反射され，光学系１１１を介して赤外線センサ１
１４に入力される。その赤外放射検出値は温度較正部１
２１に入力される。温度較正部１２１は基準温度に加熱
された基準黒体１１５から放射される赤外放射量とその
温度により検出される赤外放射量の関係を較正する。
法について説明する。基準黒体１１５の赤外放射が赤外
線センサ１１４に入射されるように走査鏡１１０を回転
する。温度制御部１２０は，ヒータ１１６を通電して基
準黒体１１５を加熱する。そして，温度制御部１２０は
温度センサ１１７により基準黒体１１５の温度を測定す
る。そして，基準黒体１１５からの赤外放射は走査鏡１
１０で反射され，光学系１１１を介して赤外線センサ１
１４に入力される。その赤外放射検出値は温度較正部１
２１に入力される。温度較正部１２１は基準温度に加熱
された基準黒体１１５から放射される赤外放射量とその
温度により検出される赤外放射量の関係を較正する。
【０００９】図６は従来の人工衛星搭載用赤外放射計の
例である。図において，１３０は赤外放射計，１３１は
検知器であって，赤外放射を検出する赤外センサ等を含
む部分である。検知器は可視光を測定する検知器と赤外
線を測定する検知器とがある。１３１’はリレーレン
ズ，１３２は集光鏡，１３３は光学フィルタである。リ
レーレンズ１３１’，集光鏡１３２，光学フィルタ１３
３は光学系を構成する。１３４は基準黒体，１３５は走
査鏡である。１３６は走査用モータである。１３７は放
射冷却器であり，赤外検出器を約−２００℃に冷却する
ためのものである。その原理は熱を宇宙空間に放射して
冷却するものである。
例である。図において，１３０は赤外放射計，１３１は
検知器であって，赤外放射を検出する赤外センサ等を含
む部分である。検知器は可視光を測定する検知器と赤外
線を測定する検知器とがある。１３１’はリレーレン
ズ，１３２は集光鏡，１３３は光学フィルタである。リ
レーレンズ１３１’，集光鏡１３２，光学フィルタ１３
３は光学系を構成する。１３４は基準黒体，１３５は走
査鏡である。１３６は走査用モータである。１３７は放
射冷却器であり，赤外検出器を約−２００℃に冷却する
ためのものである。その原理は熱を宇宙空間に放射して
冷却するものである。
【００１０】図の構成において，走査鏡１３５は走査用
モータ１３６で回転し，検知器１３１に入射する赤外放
射の方向を走査する。図の走査鏡１３５は地球から入射
される赤外放射を検知器１３１に入射する向きにあり，
図の位置から１８０度回転させることにより基準黒体１
３４からの赤外放射を検知器１３１に入射させることが
できる。
モータ１３６で回転し，検知器１３１に入射する赤外放
射の方向を走査する。図の走査鏡１３５は地球から入射
される赤外放射を検知器１３１に入射する向きにあり，
図の位置から１８０度回転させることにより基準黒体１
３４からの赤外放射を検知器１３１に入射させることが
できる。
【００１１】図７は従来の基準黒体と放射冷却器を示
す。図において，１４０は基準黒体であって，Ａｌ等で
構成され，表面形状，塗装，表面処理を輻射率がほぼ１
になるようにされているものである。基準黒体１４０は
断熱部１４４’を介してネジ等で構体１４３に固定され
る。１４１は放射冷却器であって，基準黒体１４０の熱
を宇宙空間に放散するものである。放射冷却器１４１は
断熱部１４４を介して構体１４３に固定される。１４２
はヒートパイプであって，基準黒体１４０の熱を放射冷
却器１４１に伝導するものである。１４３は構体であっ
て基準黒体１４０と放射冷却器１４１等を固定するもの
である。１４４は断熱部であって，放射冷却器１４１と
構体１４３の間を断熱するものである。１４４’は断熱
部であって，基準黒体１４０と構体１４３の間を断熱す
るものである。１４５と１４６はヒータであって，基準
黒体１４０に取り付けられて基準黒体１４０を加熱する
ものである。１４６’は温度センサであって，基準黒体
表面に取り付けて基準黒体の温度を測定するためのもの
である。１４７は支柱であって，ヒートパイプ１４２を
支持するものである。１４８は基台であって，支柱を固
定するものである。
す。図において，１４０は基準黒体であって，Ａｌ等で
構成され，表面形状，塗装，表面処理を輻射率がほぼ１
になるようにされているものである。基準黒体１４０は
断熱部１４４’を介してネジ等で構体１４３に固定され
る。１４１は放射冷却器であって，基準黒体１４０の熱
を宇宙空間に放散するものである。放射冷却器１４１は
断熱部１４４を介して構体１４３に固定される。１４２
はヒートパイプであって，基準黒体１４０の熱を放射冷
却器１４１に伝導するものである。１４３は構体であっ
て基準黒体１４０と放射冷却器１４１等を固定するもの
である。１４４は断熱部であって，放射冷却器１４１と
構体１４３の間を断熱するものである。１４４’は断熱
部であって，基準黒体１４０と構体１４３の間を断熱す
るものである。１４５と１４６はヒータであって，基準
黒体１４０に取り付けられて基準黒体１４０を加熱する
ものである。１４６’は温度センサであって，基準黒体
表面に取り付けて基準黒体の温度を測定するためのもの
である。１４７は支柱であって，ヒートパイプ１４２を
支持するものである。１４８は基台であって，支柱を固
定するものである。
【００１２】図の基準黒体を用いて赤外放射計を較正す
る場合は，ヒータ１４５，１４６に通電して基準黒体１
４０を加熱する。そして，基準温度に昇温された基準黒
体１４０から放射される赤外線を測定し，温度と赤外放
射の関係を較正する。較正終了後，ヒータ１４５，１４
６の通電を止め，基準黒体１４０を冷却する。基準黒体
１４０の熱はヒートパイプ１４２を介して放射冷却器１
４１から宇宙空間に放熱される。
る場合は，ヒータ１４５，１４６に通電して基準黒体１
４０を加熱する。そして，基準温度に昇温された基準黒
体１４０から放射される赤外線を測定し，温度と赤外放
射の関係を較正する。較正終了後，ヒータ１４５，１４
６の通電を止め，基準黒体１４０を冷却する。基準黒体
１４０の熱はヒートパイプ１４２を介して放射冷却器１
４１から宇宙空間に放熱される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の基準黒体１４０
と放射冷却器１４１はヒートパイプ１４２を介して固定
されていたので，基準黒体１４０の冷却時間は短かった
が，基準黒体１４０を加熱する時は加えた熱の一部が放
射冷却器１４１から放散され，温度が上昇しにくかっ
た。そのため，基準黒体１４０が基準温度に到るまでに
長時間を要するものであった。
と放射冷却器１４１はヒートパイプ１４２を介して固定
されていたので，基準黒体１４０の冷却時間は短かった
が，基準黒体１４０を加熱する時は加えた熱の一部が放
射冷却器１４１から放散され，温度が上昇しにくかっ
た。そのため，基準黒体１４０が基準温度に到るまでに
長時間を要するものであった。
【００１４】図において，ヒータ１４５，１４６の発熱
量をＱH （Ｗ）とし，このうち，放射冷却器により宇宙
空間へＱC （Ｗ）が流出するとする。この時，基準黒体
１４０の温度上昇には，ほぼ，ＱH −ＱC （Ｗ）の熱量
が使用される。
量をＱH （Ｗ）とし，このうち，放射冷却器により宇宙
空間へＱC （Ｗ）が流出するとする。この時，基準黒体
１４０の温度上昇には，ほぼ，ＱH −ＱC （Ｗ）の熱量
が使用される。
【００１５】また，基準黒体１４０の熱容量をＣ0 （Ｊ
ｏｕｌｅ／°Ｃ），放射冷却器１４１の熱容量をＣ1 ，
ヒートパイプ１４２の熱容量をＣ2 とすると，系全体の
熱容量ＣはＣ＝Ｃ0 ＋Ｃ1 ＋Ｃ2 である。
ｏｕｌｅ／°Ｃ），放射冷却器１４１の熱容量をＣ1 ，
ヒートパイプ１４２の熱容量をＣ2 とすると，系全体の
熱容量ＣはＣ＝Ｃ0 ＋Ｃ1 ＋Ｃ2 である。
【００１６】そこで，基準黒体１４０の温度上昇をΔ
Ｔ，上昇時間をｔとすると， ＱH ＝ＱC ＋Ｃ×ΔＴ／ｔ ＝Ｃ0 ×ΔＴ／ｔ＋（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）×ΔＴ／ｔ＋ＱC ・・・(1) 従って，基準黒体１４０のみを加熱する場合に比較し
て，放射冷却器１４１とヒートパイプ１４２があるため
に，（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）×ΔＴ／ｔとＱC だけ多くヒータ電
力を必要とする。
Ｔ，上昇時間をｔとすると， ＱH ＝ＱC ＋Ｃ×ΔＴ／ｔ ＝Ｃ0 ×ΔＴ／ｔ＋（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）×ΔＴ／ｔ＋ＱC ・・・(1) 従って，基準黒体１４０のみを加熱する場合に比較し
て，放射冷却器１４１とヒートパイプ１４２があるため
に，（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）×ΔＴ／ｔとＱC だけ多くヒータ電
力を必要とする。
【００１７】また，放射冷却器１４１の放射能力はほ
ぼ， ＱC ≒ＦεσＴC 4 Ａ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) である。ここで，Ｆは形態係数，εは放射率，σはステ
ファンボルツマン定数，ＴC は放射冷却器１４１の表面
温度，Ａは放熱面積である。
ぼ， ＱC ≒ＦεσＴC 4 Ａ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) である。ここで，Ｆは形態係数，εは放射率，σはステ
ファンボルツマン定数，ＴC は放射冷却器１４１の表面
温度，Ａは放熱面積である。
【００１８】基準黒体１４０の温度上昇に伴いＴC も上
昇する。(2) 式に示されるように，ＱC は温度の４乗に
比例するので，従来の基準黒体１４０の昇温処理は非常
に効率の悪いもので，無駄な電力を消費していた。
昇する。(2) 式に示されるように，ＱC は温度の４乗に
比例するので，従来の基準黒体１４０の昇温処理は非常
に効率の悪いもので，無駄な電力を消費していた。
【００１９】また，基準黒体１４０の中心付近にヒート
パイプ１４２が固定されていたので，温度上昇中もヒー
トパイプ１４２に向かって熱流を生じ，基準黒体表面の
温度の均一性も悪いものであった。
パイプ１４２が固定されていたので，温度上昇中もヒー
トパイプ１４２に向かって熱流を生じ，基準黒体表面の
温度の均一性も悪いものであった。
【００２０】本発明は，効率良く基準黒体を加熱できる
とともに，基準黒体１４１表面の温度の均一性の良い基
準黒体の温度制御装置を提供することを目的とする。
とともに，基準黒体１４１表面の温度の均一性の良い基
準黒体の温度制御装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は基準黒体とヒー
トパイプ間の熱的な接続と分離を行うヒートスイッチを
設け，基準黒体を昇温させる時はヒートスイッチにより
基準黒体とヒートパイプの間を熱的に分離して，基準黒
体を加熱する熱が放射冷却器に向かって流れないように
し，基準黒体を冷却する時はヒートスイッチにより基準
黒体とヒートパイプ間の熱的接続をとり，基準黒体の熱
がヒートパイプを介して放射冷却に向かって流れるよう
にし，基準黒体が速やかに冷却されるようにした。
トパイプ間の熱的な接続と分離を行うヒートスイッチを
設け，基準黒体を昇温させる時はヒートスイッチにより
基準黒体とヒートパイプの間を熱的に分離して，基準黒
体を加熱する熱が放射冷却器に向かって流れないように
し，基準黒体を冷却する時はヒートスイッチにより基準
黒体とヒートパイプ間の熱的接続をとり，基準黒体の熱
がヒートパイプを介して放射冷却に向かって流れるよう
にし，基準黒体が速やかに冷却されるようにした。
【００２２】図１は本発明の基本構成を示す。図におい
て，１は黒体の温度制御装置，２は赤外放射計である。
黒体の温度制御装置１において，３は基準黒体，４はサ
ーマルスイッチであって，ヒートパイプ６と基準黒体３
の間の熱的な接続と分離を行うものである。例えば，ヒ
ートパイプ６の伝熱部８を磁性体で構成し，電磁作用に
よりヒートパイプ６を移動させヒートパイプ６の伝熱部
８と基準黒体３の伝熱部９の切離しと接触がなされるよ
うにするものである。５は放射冷却器，６はヒートパイ
プである。ヒートパイプ６は例えば，柔軟な可動部７を
持ち，柔軟に可動できるように構成される。８はヒート
パイプ６の伝熱部である。サーマルスイッチを電磁作用
により動作させる場合には磁性体により構成される。９
は基準黒体の伝熱部である。１０はヒータであって，基
準黒体３を加熱するものである。１１は温度センサであ
って，基準黒体３の温度を検出するものである。１２は
サーマルスイッチ制御部であって，サーマルスイッチ４
の熱的接続と分離の制御を行うものである。１３は主制
御部であって，基準黒体３の温度制御，温度測定，サー
マルスイッチ制御部１２への指示等を行うものである。
て，１は黒体の温度制御装置，２は赤外放射計である。
黒体の温度制御装置１において，３は基準黒体，４はサ
ーマルスイッチであって，ヒートパイプ６と基準黒体３
の間の熱的な接続と分離を行うものである。例えば，ヒ
ートパイプ６の伝熱部８を磁性体で構成し，電磁作用に
よりヒートパイプ６を移動させヒートパイプ６の伝熱部
８と基準黒体３の伝熱部９の切離しと接触がなされるよ
うにするものである。５は放射冷却器，６はヒートパイ
プである。ヒートパイプ６は例えば，柔軟な可動部７を
持ち，柔軟に可動できるように構成される。８はヒート
パイプ６の伝熱部である。サーマルスイッチを電磁作用
により動作させる場合には磁性体により構成される。９
は基準黒体の伝熱部である。１０はヒータであって，基
準黒体３を加熱するものである。１１は温度センサであ
って，基準黒体３の温度を検出するものである。１２は
サーマルスイッチ制御部であって，サーマルスイッチ４
の熱的接続と分離の制御を行うものである。１３は主制
御部であって，基準黒体３の温度制御，温度測定，サー
マルスイッチ制御部１２への指示等を行うものである。
【００２３】赤外放射計２において，１４は基準黒体か
らの赤外放射を集光するレンズ，１５は赤外線センサ，
１６は温度較正部であって，基準黒体３の温度と基準黒
体３から放射される赤外放射量の測定値により赤外放射
計の温度較正を行うものである。
らの赤外放射を集光するレンズ，１５は赤外線センサ，
１６は温度較正部であって，基準黒体３の温度と基準黒
体３から放射される赤外放射量の測定値により赤外放射
計の温度較正を行うものである。
【００２４】
【作用】図の構成の動作を説明する。基準黒体３を昇温
する時は，主制御部１３はサーマルスイッチ制御部１２
に指示してサーマルスイッチ４の伝熱部８と伝熱部９の
接続を絶つようにする。例えば，ヒートパイプ６を伸縮
可能に構成し，電磁作用を利用して伝熱部８を動かして
伝熱部８と伝熱部９を切り離す。
する時は，主制御部１３はサーマルスイッチ制御部１２
に指示してサーマルスイッチ４の伝熱部８と伝熱部９の
接続を絶つようにする。例えば，ヒートパイプ６を伸縮
可能に構成し，電磁作用を利用して伝熱部８を動かして
伝熱部８と伝熱部９を切り離す。
【００２５】この状態において，主制御部１３はヒータ
１０を通電する。基準黒体３の温度は温度センサ１１に
より検出できるので，主制御部１３は温度センサ１１の
検出した温度に応じてヒータ１０の通電を制御すること
により基準黒体３を基準温度に正確に制御することがで
きる。
１０を通電する。基準黒体３の温度は温度センサ１１に
より検出できるので，主制御部１３は温度センサ１１の
検出した温度に応じてヒータ１０の通電を制御すること
により基準黒体３を基準温度に正確に制御することがで
きる。
【００２６】赤外放射計２は基準黒体３の放射する赤外
線を受光し，赤外線センサ１５により基準黒体３からの
赤外放射量を計測する。具体的には通常，電圧に変換さ
れて出力される。温度較正部１６は基準温度に保たれた
基準黒体３から放射される赤外線を赤外線センサ１５に
より検出し，赤外放射量を測定して温度較正をする。
線を受光し，赤外線センサ１５により基準黒体３からの
赤外放射量を計測する。具体的には通常，電圧に変換さ
れて出力される。温度較正部１６は基準温度に保たれた
基準黒体３から放射される赤外線を赤外線センサ１５に
より検出し，赤外放射量を測定して温度較正をする。
【００２７】次に，較正を終了し基準黒体を冷却する時
は，サーマルスイッチ４により伝熱部８と伝熱部９を接
触させ，基準黒体３，ヒートパイプ６，放射冷却器５の
熱的接続を取る。そのようにして，基準黒体３の熱をヒ
ートパイプ６を介して放射冷却器５に伝導し宇宙空間に
放出する。
は，サーマルスイッチ４により伝熱部８と伝熱部９を接
触させ，基準黒体３，ヒートパイプ６，放射冷却器５の
熱的接続を取る。そのようにして，基準黒体３の熱をヒ
ートパイプ６を介して放射冷却器５に伝導し宇宙空間に
放出する。
【００２８】
【実施例】図２は，本発明の実施例を示す。図におい
て，２０は基準黒体，２１は放射冷却器，２２は構体，
２３はフレキシブルヒートパイプであって，柔軟な可動
性を持つヒートパイプである。２４はサーマルスイッ
チ，２５は伝熱板であって，フレキシブルヒートパイプ
２３の端部に結合された良熱伝導性の磁性材料により構
成されるものである。２５’は伝熱板であって，基準黒
体２０に結合された良熱伝導性の材料により構成される
ものである。２６は気密性フレキシブルカバーであっ
て，伝熱板２５と伝熱板２５’を機密にするものであ
る。２７は断熱部であって，放射冷却器２１と構体の間
を断熱するものである。２７’は断熱部であって，基準
黒体と構体の間を断熱するものである。２８はバネ支柱
である。２９は位置決めバネであって，基準黒体２０か
ら熱的に切り離された状態の伝熱板２５の位置を定める
ものである。３０は支柱であって，フレキシブルヒート
パイプ２３を固定するものである。３１は可動部であっ
て，フレキシブルヒートパイプ２３の柔軟な可動部であ
る。３２は電磁石であって，サーマルスイッチ２４を動
作させるものである。３３，３３’はヒータである。３
４は温度センサであって，基準黒体２０の温度を検出す
るものである。３５は主制御部であって，ヒータ３３，
３３’の通電制御を行うヒータ制御回路（温度を検出
し，フィードバックするＰＩＤ制御等），温度センサ３
４の出力値によりの基準黒体２０の温度検出を行う温度
検出回路，基準温度設定プログラムに従って基準黒体２
０の温度制御を行うためのタイマ等により構成されるも
のである。３６は応動スイッチであって，主制御部３５
のタイマ出力に基づいて，電磁石３２の通電および通電
停止を行うものである。
て，２０は基準黒体，２１は放射冷却器，２２は構体，
２３はフレキシブルヒートパイプであって，柔軟な可動
性を持つヒートパイプである。２４はサーマルスイッ
チ，２５は伝熱板であって，フレキシブルヒートパイプ
２３の端部に結合された良熱伝導性の磁性材料により構
成されるものである。２５’は伝熱板であって，基準黒
体２０に結合された良熱伝導性の材料により構成される
ものである。２６は気密性フレキシブルカバーであっ
て，伝熱板２５と伝熱板２５’を機密にするものであ
る。２７は断熱部であって，放射冷却器２１と構体の間
を断熱するものである。２７’は断熱部であって，基準
黒体と構体の間を断熱するものである。２８はバネ支柱
である。２９は位置決めバネであって，基準黒体２０か
ら熱的に切り離された状態の伝熱板２５の位置を定める
ものである。３０は支柱であって，フレキシブルヒート
パイプ２３を固定するものである。３１は可動部であっ
て，フレキシブルヒートパイプ２３の柔軟な可動部であ
る。３２は電磁石であって，サーマルスイッチ２４を動
作させるものである。３３，３３’はヒータである。３
４は温度センサであって，基準黒体２０の温度を検出す
るものである。３５は主制御部であって，ヒータ３３，
３３’の通電制御を行うヒータ制御回路（温度を検出
し，フィードバックするＰＩＤ制御等），温度センサ３
４の出力値によりの基準黒体２０の温度検出を行う温度
検出回路，基準温度設定プログラムに従って基準黒体２
０の温度制御を行うためのタイマ等により構成されるも
のである。３６は応動スイッチであって，主制御部３５
のタイマ出力に基づいて，電磁石３２の通電および通電
停止を行うものである。
【００２９】図の構成の動作を説明する。基準黒体２０
を昇温する場合。基準黒体２０を昇温する時は，主制御
部３５により制御されて応動スイッチ３６が電磁石３２
をオフとする。その結果，伝熱板２５は位置決めバネ２
９に引っ張られて伝熱板２５’から分離され，基準黒体
２０とフレキシブルヒートパイプ２３の間が熱的に絶縁
される。主制御部３５はヒータ３３，３３’のヒータ回
路を制御してヒータ３３，３３’を通電する。そして，
主制御部３５は温度検出回路により温度センサ３４の検
出値に基づいて基準黒体２０の温度を検出する。そし
て，ヒータ３３，３３’のフィードバック制御を行い，
基準黒体２０の温度を制御する。基準黒体２０の温度制
御は，あらかじめ決められた基準温度プログラムに従っ
てタイマーにより制御される。この点に関しては図４の
説明において後述する。
を昇温する場合。基準黒体２０を昇温する時は，主制御
部３５により制御されて応動スイッチ３６が電磁石３２
をオフとする。その結果，伝熱板２５は位置決めバネ２
９に引っ張られて伝熱板２５’から分離され，基準黒体
２０とフレキシブルヒートパイプ２３の間が熱的に絶縁
される。主制御部３５はヒータ３３，３３’のヒータ回
路を制御してヒータ３３，３３’を通電する。そして，
主制御部３５は温度検出回路により温度センサ３４の検
出値に基づいて基準黒体２０の温度を検出する。そし
て，ヒータ３３，３３’のフィードバック制御を行い，
基準黒体２０の温度を制御する。基準黒体２０の温度制
御は，あらかじめ決められた基準温度プログラムに従っ
てタイマーにより制御される。この点に関しては図４の
説明において後述する。
【００３０】そして，赤外放射計（図示せず）の温度較
正が終了すると，主制御部３５は応動スイッチ３６を制
御して電磁石３２の通電をオンとする。その結果，電磁
石３２に伝熱板２５に対する吸引力が発生し，伝熱板２
５が電磁石３２の側に引っ張られ伝熱板２５と伝熱板２
５’が接触する。そして，基準黒体２０の熱は，フレキ
シブルヒートパイプ２３を介して放射冷却器２１に伝え
られ，宇宙空間に放射される。
正が終了すると，主制御部３５は応動スイッチ３６を制
御して電磁石３２の通電をオンとする。その結果，電磁
石３２に伝熱板２５に対する吸引力が発生し，伝熱板２
５が電磁石３２の側に引っ張られ伝熱板２５と伝熱板２
５’が接触する。そして，基準黒体２０の熱は，フレキ
シブルヒートパイプ２３を介して放射冷却器２１に伝え
られ，宇宙空間に放射される。
【００３１】なお，上記において，温度較正を行ってい
ない時は，サーマルスイッチ２４はオン（伝熱板２５と
伝熱板２５’を接触させておく）としておき，基準黒体
２０，フレキシブルヒートパイプ２３，放射冷却器２１
の一体化された系により基準黒体２０が一定温度（Ｔ0
（基準黒体２０を昇温する時の初期値））に保たれるよ
うにしておく。
ない時は，サーマルスイッチ２４はオン（伝熱板２５と
伝熱板２５’を接触させておく）としておき，基準黒体
２０，フレキシブルヒートパイプ２３，放射冷却器２１
の一体化された系により基準黒体２０が一定温度（Ｔ0
（基準黒体２０を昇温する時の初期値））に保たれるよ
うにしておく。
【００３２】図３は本発明のサーマルスイッチとフレキ
シブルヒートパイプの実施例を示す。(a)はサーマルス
イッチである。図において，４０はフレキシブルヒート
パイプ，４１は伝熱部，４２は伝熱部，４３はサーマル
グリースであって，伝熱部４１と伝熱部４２が熱的に接
続されたとき良好な熱的な結合が得られるようにするも
のである。４４は気密性フレキシブルカバーであって，
サーマルスイッチの気密性を保つものである。その目的
は，サーマルグリースなどから放出されるアウトガスに
よる汚染を防ぐこと，並びに伝熱部表面の管理のためで
ある。４５は基準黒体である。
シブルヒートパイプの実施例を示す。(a)はサーマルス
イッチである。図において，４０はフレキシブルヒート
パイプ，４１は伝熱部，４２は伝熱部，４３はサーマル
グリースであって，伝熱部４１と伝熱部４２が熱的に接
続されたとき良好な熱的な結合が得られるようにするも
のである。４４は気密性フレキシブルカバーであって，
サーマルスイッチの気密性を保つものである。その目的
は，サーマルグリースなどから放出されるアウトガスに
よる汚染を防ぐこと，並びに伝熱部表面の管理のためで
ある。４５は基準黒体である。
【００３３】(b)はフレキシブルヒートパイプを示す。
図において，５０はフレキシブルチューブであって，フ
レキシブルな気密性のチューブである。フレキシブルチ
ューブ内面に毛細管現象を利用して放熱側レザーバの凝
縮液を加熱側のレザーバに還流させるウイック材を備え
るものである。５１は加熱側のレザーバであって，良熱
伝導性の材料により構成されるものである。５２は放熱
側のレザーバであって，良熱伝導性の材料により構成さ
れるものであり，内部に伝熱媒体としての例えばＨ
2 Ｏ，ＮＨ3 などを有するものである。５３は放熱によ
り気体から液体になった凝縮液を示す。
図において，５０はフレキシブルチューブであって，フ
レキシブルな気密性のチューブである。フレキシブルチ
ューブ内面に毛細管現象を利用して放熱側レザーバの凝
縮液を加熱側のレザーバに還流させるウイック材を備え
るものである。５１は加熱側のレザーバであって，良熱
伝導性の材料により構成されるものである。５２は放熱
側のレザーバであって，良熱伝導性の材料により構成さ
れるものであり，内部に伝熱媒体としての例えばＨ
2 Ｏ，ＮＨ3 などを有するものである。５３は放熱によ
り気体から液体になった凝縮液を示す。
【００３４】フレキシブルヒートパイプはフレキシブル
チューブ５０により柔軟な可動性を持つものである。そ
して，フレキシブルチューブ５０内面のウイック材によ
り凝縮液が放熱側レザーバ５２から加熱側レザーバ５１
へ還流し，加熱側のレザーバ５１の加熱された蒸気がフ
レキシブルチューブ５０内部を放熱側のレザーバ５２に
流れ放熱される。
チューブ５０により柔軟な可動性を持つものである。そ
して，フレキシブルチューブ５０内面のウイック材によ
り凝縮液が放熱側レザーバ５２から加熱側レザーバ５１
へ還流し，加熱側のレザーバ５１の加熱された蒸気がフ
レキシブルチューブ５０内部を放熱側のレザーバ５２に
流れ放熱される。
【００３５】図４は基準黒体の温度上昇時間と消費電力
の関係を示す。(a)は従来の技術の場合であり， (b)は
本発明の場合である。(a)， (b)において，Ｔ0 は基準
黒体の初期値である。Ｔ1 ，Ｔ2 , Ｔ3 は赤外放射計を
較正する基準温度である。
の関係を示す。(a)は従来の技術の場合であり， (b)は
本発明の場合である。(a)， (b)において，Ｔ0 は基準
黒体の初期値である。Ｔ1 ，Ｔ2 , Ｔ3 は赤外放射計を
較正する基準温度である。
【００３６】(a)においてＡ0 ，Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ
4 ，Ａ5 ，Ａ6 ，Ａ7 は時刻である。時刻Ａ0 におい
て，ヒータの通電が開始され，基準黒体が時刻Ａ1 で温
度Ｔ1まで昇温する（この間の時間ｔ1 ）。そこで，時
刻Ａ2 まで基準黒体の温度がＴ 1 に保たれるように制御
される。以下同様に，時刻Ａ2 から時刻Ａ3 まで
（ｔ2）ヒータが通電され続けて基準黒体の温度がＴ2
まで上昇する。そこで，時刻Ａ 4 まで温度Ｔ2 に保持さ
れる。時刻Ａ4 から時刻Ａ5 までヒータが通電され続
け，温度Ｔ3 に達すると温度Ｔ3 が保持されるようにヒ
ータ電流が制御される。そして，タイマーにより時刻Ａ
6 まで温度Ｔ3 に制御され，以後ヒータの通電が停止さ
れ，基準黒体は，放射冷却器，ヒートパイプの系で定ま
る平行温度Ｔ0 まで冷却される（この間ｔ4 ）。以上の
動作はタイマにより制御される。
4 ，Ａ5 ，Ａ6 ，Ａ7 は時刻である。時刻Ａ0 におい
て，ヒータの通電が開始され，基準黒体が時刻Ａ1 で温
度Ｔ1まで昇温する（この間の時間ｔ1 ）。そこで，時
刻Ａ2 まで基準黒体の温度がＴ 1 に保たれるように制御
される。以下同様に，時刻Ａ2 から時刻Ａ3 まで
（ｔ2）ヒータが通電され続けて基準黒体の温度がＴ2
まで上昇する。そこで，時刻Ａ 4 まで温度Ｔ2 に保持さ
れる。時刻Ａ4 から時刻Ａ5 までヒータが通電され続
け，温度Ｔ3 に達すると温度Ｔ3 が保持されるようにヒ
ータ電流が制御される。そして，タイマーにより時刻Ａ
6 まで温度Ｔ3 に制御され，以後ヒータの通電が停止さ
れ，基準黒体は，放射冷却器，ヒートパイプの系で定ま
る平行温度Ｔ0 まで冷却される（この間ｔ4 ）。以上の
動作はタイマにより制御される。
【００３７】(a)の上段の基準黒体の温度と時間の関係
に対応して， (a)の下段に消費電力と時間の関係を示
す。(b)は本発明の場合の基準黒体の温度上昇と消費電
力の関係を示す。
に対応して， (a)の下段に消費電力と時間の関係を示
す。(b)は本発明の場合の基準黒体の温度上昇と消費電
力の関係を示す。
【００３８】(b)において，Ｂ0 ，Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，
Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 ，Ｂ7 は時刻である。時刻Ｂ0 におい
て，サーマルスイッチを制御する電磁石の通電がオフと
なりサーマルスイッチがオフとなる。そして，ヒータの
通電が開始され，基準黒体が時刻Ｂ1 で温度Ｔ1 まで昇
温する（ｔ’1 ）。そこで，時刻Ｂ2 まで基準黒体の温
度がＴ1 に保たれるように制御される。以下同様に，時
刻Ｂ2 から時刻Ｂ3 まで（ｔ’2 ）ヒータが通電され続
けて基準黒体の温度がＴ2 まで上昇する。そして，時刻
Ｂ4 まで温度Ｔ2 に保持される。時刻Ｂ4 から時刻Ｂ5
まで（ｔ’3 ）ヒータが通電され続け，温度Ｔ3 に達す
ると温度Ｔ3 が保持されるようにヒータ電流が制御され
る。そして，時刻Ｂ6 まで温度Ｔ3 に制御され，以後ヒ
ータの通電が停止される。そして，電磁石の通電が開始
され，サーマルスイッチがオンとなって，基準黒体とフ
レキシブルヒートパイプの熱的接続がなされ，基準黒体
の熱はフレキシブルヒートパイプを介して放射冷却器に
伝えられ，宇宙空間に放出される。そして，基準黒体，
フレキシブルヒートパイプ，放射冷却器の系で定められ
る平行温度Ｔ0 （初期値）に維持される（ｔ’4 ）。
Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 ，Ｂ7 は時刻である。時刻Ｂ0 におい
て，サーマルスイッチを制御する電磁石の通電がオフと
なりサーマルスイッチがオフとなる。そして，ヒータの
通電が開始され，基準黒体が時刻Ｂ1 で温度Ｔ1 まで昇
温する（ｔ’1 ）。そこで，時刻Ｂ2 まで基準黒体の温
度がＴ1 に保たれるように制御される。以下同様に，時
刻Ｂ2 から時刻Ｂ3 まで（ｔ’2 ）ヒータが通電され続
けて基準黒体の温度がＴ2 まで上昇する。そして，時刻
Ｂ4 まで温度Ｔ2 に保持される。時刻Ｂ4 から時刻Ｂ5
まで（ｔ’3 ）ヒータが通電され続け，温度Ｔ3 に達す
ると温度Ｔ3 が保持されるようにヒータ電流が制御され
る。そして，時刻Ｂ6 まで温度Ｔ3 に制御され，以後ヒ
ータの通電が停止される。そして，電磁石の通電が開始
され，サーマルスイッチがオンとなって，基準黒体とフ
レキシブルヒートパイプの熱的接続がなされ，基準黒体
の熱はフレキシブルヒートパイプを介して放射冷却器に
伝えられ，宇宙空間に放出される。そして，基準黒体，
フレキシブルヒートパイプ，放射冷却器の系で定められ
る平行温度Ｔ0 （初期値）に維持される（ｔ’4 ）。
【００３９】(b)の上段の基準黒体の温度と時間の関係
に対応して， (b)の下段に消費電力と時間の関係を示
す。図示のように，本発明は基準黒体を基準温度に加熱
するのに要する消費電力を大幅に少なくする。
に対応して， (b)の下段に消費電力と時間の関係を示
す。図示のように，本発明は基準黒体を基準温度に加熱
するのに要する消費電力を大幅に少なくする。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば，赤外放射計を較正する
ための基準温度まで基準黒体を昇温するのに要する時間
を短縮でき，少ないヒータ電力で基準温度にすることが
できる。また，基準黒体の表面の温度分布が均一にな
り，正確な温度較正ができるので，赤外放射の測定精度
が向上する。
ための基準温度まで基準黒体を昇温するのに要する時間
を短縮でき，少ないヒータ電力で基準温度にすることが
できる。また，基準黒体の表面の温度分布が均一にな
り，正確な温度較正ができるので，赤外放射の測定精度
が向上する。
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】実施例を示す図である。
【図３】本発明のサーマルスイッチとフレキシブルヒー
トパイプの実施例を示す図である。
トパイプの実施例を示す図である。
【図４】基準黒体の温度上昇時間と消費電力の関係を示
す図である。
す図である。
【図５】人工衛星に搭載した赤外放射計により地球の赤
外放射を計測する方法を示す図である。
外放射を計測する方法を示す図である。
【図６】人工衛星搭載用赤外放射計を示す図である。
【図７】従来の基準黒体と放射冷却器を示す図である。
１ ：基準黒体温度の温度制御装置 ２ ：赤外放射計 ３ ：基準黒体 ４ ：サーマルスイッチ ５ ：放射冷却器 ６ ：ヒートパイプ ７ ：可動部 ８ ：伝熱部 ９ ：伝熱部 １０：ヒータ １１：温度センサ １２：サーマルスイッチ制御部 １３：主制御部 １４：レンズ １５：赤外線センサ １６：温度較正部
Claims (2)
- 【請求項１】 基準黒体(3) と，基準黒体を加熱するヒ
ータ(10)と，基準黒体(3) を冷却するための放射冷却器
(5) と基準黒体(3) の温度制御を行う主制御部(13)とを
備えた基準黒体の温度制御装置(1) において，基準黒体
(3) と放射冷却器(5) の間の熱的な接続および分離を行
うサーマルスイッチ(4) と，主制御部(13)のヒータの温
度制御に応動してサーマルスイッチの熱移動および遮断
を制御するサーマルスイッチ制御部(12)を備えたことを
特徴とする基準黒体の温度制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において，放射冷却器(5) とヒ
ートパイプ(6) は一体に結合され，ヒートパイプ(6) は
柔軟な可動性を持つとともに熱伝導性を持ち，サーマル
スイッチ(4) は，ヒートパイプ(6) の一端に固定された
磁性体の伝熱部(8) と，基準黒体(3) に一体に固定され
た伝熱部(9) と，該磁性体の伝熱部(8) を吸引すること
のできる電磁石とにより構成されていることを特徴とす
る基準黒体の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269953A JPH06117938A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 基準黒体の温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269953A JPH06117938A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 基準黒体の温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117938A true JPH06117938A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17479519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4269953A Withdrawn JPH06117938A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 基準黒体の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06117938A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100804755B1 (ko) * | 2006-08-09 | 2008-02-19 | 주훈 | 다수의 흑체 소스로 이루어진 흑체 어셈블리 및 이를 이용한 열상 카메라의 온도보정 방법 |
| JP2010107458A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波放射計 |
| KR101008733B1 (ko) * | 2008-12-17 | 2011-01-18 | 한국표준과학연구원 | 분광복사율 측정을 위한 측정대상물 내장형 측정케이스 |
| KR101050170B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2011-07-19 | 국방과학연구소 | 적외선 검출기 교정을 위한 흑체 조립체 |
| CN103677011A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统 |
| CN103954366A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-30 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种用于真空低温条件下的超大面源黑体校准系统 |
| KR101424651B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2014-08-01 | 한국표준과학연구원 | 섬유 열처리기용 비접촉온도측정기의 교정 시험 장치 |
| JP2018519512A (ja) * | 2015-06-26 | 2018-07-19 | チンダオ ハイアール ジョイント ストック カンパニー リミテッドＱｉｎｇｄａｏ Ｈａｉｅｒ Ｊｏｉｎｔ Ｓｔｏｃｋ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | 赤外線センサを用いる温度測定誤差補正方法および冷蔵庫 |
| KR102012785B1 (ko) * | 2019-04-12 | 2019-08-21 | 한화시스템(주) | 적외선 센서 교정용 흑체 시스템 및 이를 위성에 설치하는 방법 |
-
1992
- 1992-10-08 JP JP4269953A patent/JPH06117938A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100804755B1 (ko) * | 2006-08-09 | 2008-02-19 | 주훈 | 다수의 흑체 소스로 이루어진 흑체 어셈블리 및 이를 이용한 열상 카메라의 온도보정 방법 |
| JP2010107458A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波放射計 |
| KR101008733B1 (ko) * | 2008-12-17 | 2011-01-18 | 한국표준과학연구원 | 분광복사율 측정을 위한 측정대상물 내장형 측정케이스 |
| KR101050170B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2011-07-19 | 국방과학연구소 | 적외선 검출기 교정을 위한 흑체 조립체 |
| KR101424651B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2014-08-01 | 한국표준과학연구원 | 섬유 열처리기용 비접촉온도측정기의 교정 시험 장치 |
| CN103677011A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统 |
| CN103677011B (zh) * | 2013-11-28 | 2016-01-27 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统 |
| CN103954366A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-30 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种用于真空低温条件下的超大面源黑体校准系统 |
| JP2018519512A (ja) * | 2015-06-26 | 2018-07-19 | チンダオ ハイアール ジョイント ストック カンパニー リミテッドＱｉｎｇｄａｏ Ｈａｉｅｒ Ｊｏｉｎｔ Ｓｔｏｃｋ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | 赤外線センサを用いる温度測定誤差補正方法および冷蔵庫 |
| KR102012785B1 (ko) * | 2019-04-12 | 2019-08-21 | 한화시스템(주) | 적외선 센서 교정용 흑체 시스템 및 이를 위성에 설치하는 방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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