JPH11268699A - 大気圏外の空間で作動し得るようにされた乗物及び該乗物からの熱伝導方法 - Google Patents
大気圏外の空間で作動し得るようにされた乗物及び該乗物からの熱伝導方法Info
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- Emergency Medicine (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性が高く、耐久性があり、しかも効果的
で且つ簡単に使用でき、衛星の打ち上げの苛酷さに耐
え、また、衛星の製造の経済性を実現する、大気圏外の
空間にて作動し得るようにされた乗物の熱伝導性インタ
ーフェース部を提供すること。 【解決手段】 熱発生装置と支持プラットフォーム１４
との間に熱伝導性インターフェース部１０を配置するこ
とにより、大気圏外の空間内で軌道を回る宇宙乗物に搭
載されて作動する熱発生装置１２から不要な熱を除去す
る技術が提供される。インターフェース部１０は、隔て
た関係にて整合させたアルミニウムで出来たストリップ
１６を隔てて配置した列から成っている。該列は装置の
下側部にて放熱面２０を覆う。該ストリップ１６は、圧
縮力を受けたときに平坦となり、熱発生装置１２とプラ
ットフォーム１４との間に熱伝導性インターフェース部
を形成する、波形部分２２のような変形可能な突起を備
える形態とされている。
で且つ簡単に使用でき、衛星の打ち上げの苛酷さに耐
え、また、衛星の製造の経済性を実現する、大気圏外の
空間にて作動し得るようにされた乗物の熱伝導性インタ
ーフェース部を提供すること。 【解決手段】 熱発生装置と支持プラットフォーム１４
との間に熱伝導性インターフェース部１０を配置するこ
とにより、大気圏外の空間内で軌道を回る宇宙乗物に搭
載されて作動する熱発生装置１２から不要な熱を除去す
る技術が提供される。インターフェース部１０は、隔て
た関係にて整合させたアルミニウムで出来たストリップ
１６を隔てて配置した列から成っている。該列は装置の
下側部にて放熱面２０を覆う。該ストリップ１６は、圧
縮力を受けたときに平坦となり、熱発生装置１２とプラ
ットフォーム１４との間に熱伝導性インターフェース部
を形成する、波形部分２２のような変形可能な突起を備
える形態とされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、大気
圏外の空間にて作動する乗物に搭載した装置により発生
された熱を除去する技術、より具体的には、熱発生装置
から熱を効果的に伝導する熱伝導性インターフェース部
の構造に関する。
圏外の空間にて作動する乗物に搭載した装置により発生
された熱を除去する技術、より具体的には、熱発生装置
から熱を効果的に伝導する熱伝導性インターフェース部
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】大気圏外の空間にて作動する乗物は、あ
る種の搭載装置により発生された不要の熱を効果的に放
散させることができることに関して特別な問題点を招来
する。例えば、電子構成要素及びコンピータ装置により
発生された熱を除去することが必要であり、さもなけれ
ば、過熱に起因してかかる装置の作動が不良となる虞れ
がある。典型的に、かかる構成要素は、宇宙空間乗物の
一部である、プラットフォーム、パネル又はその他の支
持構造体に取り付けられる。構成要素の機械的支持体を
提供することに加えて、かかる構造体は、構成要素を冷
却するための主たる吸熱路となることもしばしばであ
る。
る種の搭載装置により発生された不要の熱を効果的に放
散させることができることに関して特別な問題点を招来
する。例えば、電子構成要素及びコンピータ装置により
発生された熱を除去することが必要であり、さもなけれ
ば、過熱に起因してかかる装置の作動が不良となる虞れ
がある。典型的に、かかる構成要素は、宇宙空間乗物の
一部である、プラットフォーム、パネル又はその他の支
持構造体に取り付けられる。構成要素の機械的支持体を
提供することに加えて、かかる構造体は、構成要素を冷
却するための主たる吸熱路となることもしばしばであ
る。
【０００３】宇宙船の取り付けプラットフォーム及びパ
ネルは、通常、アルミニウムのハニカムコアの一側部又
は両側部に接着した熱伝導性の面シートから成ってい
る。該面シートは、局部的に付与される全ての熱負荷を
横方向に分散し、このため、宇宙空間に熱を放射可能な
面積を増大させる。典型的に、かかる面シートは、アル
ミニウム又はグラファイトフィラメント強化プラスチッ
ク（ＧＦＲＰ）で出来ている。別の周知の冷却技術は、
遠方に配置されたラジエータパネルまで熱を伝導し得る
ように支持構造体に埋め込まれることがある、ヒートパ
イプを使用することを含むものである。このラジエータ
パネルにて、熱を宇宙空間により容易に放出することが
できる。
ネルは、通常、アルミニウムのハニカムコアの一側部又
は両側部に接着した熱伝導性の面シートから成ってい
る。該面シートは、局部的に付与される全ての熱負荷を
横方向に分散し、このため、宇宙空間に熱を放射可能な
面積を増大させる。典型的に、かかる面シートは、アル
ミニウム又はグラファイトフィラメント強化プラスチッ
ク（ＧＦＲＰ）で出来ている。別の周知の冷却技術は、
遠方に配置されたラジエータパネルまで熱を伝導し得る
ように支持構造体に埋め込まれることがある、ヒートパ
イプを使用することを含むものである。このラジエータ
パネルにて、熱を宇宙空間により容易に放出することが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる技術及び構造体
は、有用であることが証明され且つ一般に、十分に機能
しているが、熱発生構成要素及び装置を支持構造体に取
り付けるとき、ある種の不利益な点がない訳ではない。
これらの構成要素及び装置は、全体として、基部板とし
て設計された少なくとも１つの面を有する金属ボックス
内にて組み立てられている。このボックス内で放散され
た熱は、その全部ではないにしても、その殆どを熱伝導
を介して除去しなければならない。インターフェース接
続部における温度上昇が許容可能な僅かな程度にて熱を
除去するためには、基部板の全体の「底面」の面積に亙
って基部板と支持構造体とを密に熱接触する必要があ
る。
は、有用であることが証明され且つ一般に、十分に機能
しているが、熱発生構成要素及び装置を支持構造体に取
り付けるとき、ある種の不利益な点がない訳ではない。
これらの構成要素及び装置は、全体として、基部板とし
て設計された少なくとも１つの面を有する金属ボックス
内にて組み立てられている。このボックス内で放散され
た熱は、その全部ではないにしても、その殆どを熱伝導
を介して除去しなければならない。インターフェース接
続部における温度上昇が許容可能な僅かな程度にて熱を
除去するためには、基部板の全体の「底面」の面積に亙
って基部板と支持構造体とを密に熱接触する必要があ
る。
【０００５】表面の酸化及びごく微細の凹凸並びに起伏
（見掛け上、きれいな平坦面の場合であっても）は、基
部板と該基部板がボルト止めされるプラットフォームと
の間の領域の大部分に亙って微視的すなわちごく微細の
空隙を形成する。この微視的空隙は、その領域を亙って
放射カップリング（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ）となる程度に熱伝導を制限する。また、一部の熱
は、外気が存在する場合、気体の伝導を介してこの空隙
を横断するように伝導する。この空隙により付与される
熱インピーダンスは、「接触抵抗」と称されることがし
ばしばである。金属対金属の良好な熱伝導は、極めて大
きい直角方向への力が加わるならば、山部及び谷部が共
に固着する能性がある箇所である、締め付けねじの直ぐ
下で又はその直ぐ近くの小さい領域にのみ制限される。
真空環境内にて、気体の伝導は失われるが、空隙内に柔
軟性で且つ熱伝導の媒体を配置すれば、全体的な熱伝導
率（接触単位面積当たりの熱流量対その接続部における
温度差との比）更に向上させることができる。
（見掛け上、きれいな平坦面の場合であっても）は、基
部板と該基部板がボルト止めされるプラットフォームと
の間の領域の大部分に亙って微視的すなわちごく微細の
空隙を形成する。この微視的空隙は、その領域を亙って
放射カップリング（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ）となる程度に熱伝導を制限する。また、一部の熱
は、外気が存在する場合、気体の伝導を介してこの空隙
を横断するように伝導する。この空隙により付与される
熱インピーダンスは、「接触抵抗」と称されることがし
ばしばである。金属対金属の良好な熱伝導は、極めて大
きい直角方向への力が加わるならば、山部及び谷部が共
に固着する能性がある箇所である、締め付けねじの直ぐ
下で又はその直ぐ近くの小さい領域にのみ制限される。
真空環境内にて、気体の伝導は失われるが、空隙内に柔
軟性で且つ熱伝導の媒体を配置すれば、全体的な熱伝導
率（接触単位面積当たりの熱流量対その接続部における
温度差との比）更に向上させることができる。
【０００６】放熱ボックスを宇宙船のプラットフォーム
又はパネルに取り付けるとき、熱伝導率を向上させるた
めにＴＲＷ及びその他の会社で現在、使用されている、
標準的な境界面充てん材すなわちインターフェースフィ
ラーは、ＲＴＶ（室温加硫処理ゴム）である。この材料
は、シリコーン系であり、最初は液体である。この液体
内には接続すべき一方又は両方の面に取り付ける直前
に、触媒を混合する。余分なフィラー材料は締め付けね
じを締め付けるとき、端縁から搾り出され、液体の形態
にて除去され、所定位置にて硬化され、その後に、切断
して除去されるか、又は単に所定位置に残るようにされ
る。形成されるインターフェース接続部は、分配した力
がその接続した部材に殆ど又は全く付与されることな
く、良好な熱接触を実現するものの、ＲＴＶフィラーに
は、次のような問題点がある。気体の発生 低気化性のＲＴＶ製品が開発されているが、ある量の気
体を発生させること、及び光学的又はその他の臨界表面
が汚染される可能性は依然として存在する。構成要素の除去 取り付けたボックス又は構成要素を交換又は再加工のた
めに除去することが必要となることがしばしばである。
この可能性に対応するため、ＲＴＶフィラー材料をイン
ターフェース接続部に付与する前に、剥離剤を両面に付
与しなければならない。その場合でも、特に、ボックス
が隣接する同様のスライス状のボックスの間にて挟持さ
れた「スライス（ｓｌｉｃｅ）」の形態をしていると
き、そのボックスを再設置する準備として、残るＲＴＶ
を除去することは極めて汚く且つ危険な作業である。層剥離 アルミニウムボックスをＧＦＲＰプラットフォーム又は
パネルに取り付けたとき、長手方向への熱膨張の差のた
め、熱サイクルの加熱部分の間にて広く隔てた締め付け
ねじの間の領域内にてインターフェースフィラー材料中
に、直角方向への引っ張り応力が生じる可能性がある。
この直角方向への引っ張り応力に起因して剥離剤が「剥
離する」ならば、インターフェース接続部における熱伝
導モードは、放射カップリング（ｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に反転し、熱伝導率を破局的に低下
させる可能性がある。 広範囲に亙る試験を行った、所
定形態のアルミニウムフォイルの１つの型式は、長さ方
向に波形に形成され且つ平行なパターンに配置された幾
つかの狭小なストリップから成っている。引抜き（ｄｒ
ａｗ−ｄｏｗｎ）中にストリップが横方向に膨張すると
き、その隣接するストリップの間の干渉を防止するた
め、端縁間の間隔は十分に広くしなければならない。こ
の形態により許容される、比較的自由な横方向への膨張
のため、インターフェース媒体を平坦にするのに必要と
される、直角方向への力が著しく小さくなる。分配され
る荷重が大きいならば、中央部分にて熱伝導を著しく失
わせるのに十分に、部品を撓ませ又は曲げる傾向となる
から、かかる直角方向への力が著しく小さいことは、締
め付けねじから遥かに分離した領域（中間の径間部分付
近のような領域）にとって重要な利点である。
又はパネルに取り付けるとき、熱伝導率を向上させるた
めにＴＲＷ及びその他の会社で現在、使用されている、
標準的な境界面充てん材すなわちインターフェースフィ
ラーは、ＲＴＶ（室温加硫処理ゴム）である。この材料
は、シリコーン系であり、最初は液体である。この液体
内には接続すべき一方又は両方の面に取り付ける直前
に、触媒を混合する。余分なフィラー材料は締め付けね
じを締め付けるとき、端縁から搾り出され、液体の形態
にて除去され、所定位置にて硬化され、その後に、切断
して除去されるか、又は単に所定位置に残るようにされ
る。形成されるインターフェース接続部は、分配した力
がその接続した部材に殆ど又は全く付与されることな
く、良好な熱接触を実現するものの、ＲＴＶフィラーに
は、次のような問題点がある。気体の発生 低気化性のＲＴＶ製品が開発されているが、ある量の気
体を発生させること、及び光学的又はその他の臨界表面
が汚染される可能性は依然として存在する。構成要素の除去 取り付けたボックス又は構成要素を交換又は再加工のた
めに除去することが必要となることがしばしばである。
この可能性に対応するため、ＲＴＶフィラー材料をイン
ターフェース接続部に付与する前に、剥離剤を両面に付
与しなければならない。その場合でも、特に、ボックス
が隣接する同様のスライス状のボックスの間にて挟持さ
れた「スライス（ｓｌｉｃｅ）」の形態をしていると
き、そのボックスを再設置する準備として、残るＲＴＶ
を除去することは極めて汚く且つ危険な作業である。層剥離 アルミニウムボックスをＧＦＲＰプラットフォーム又は
パネルに取り付けたとき、長手方向への熱膨張の差のた
め、熱サイクルの加熱部分の間にて広く隔てた締め付け
ねじの間の領域内にてインターフェースフィラー材料中
に、直角方向への引っ張り応力が生じる可能性がある。
この直角方向への引っ張り応力に起因して剥離剤が「剥
離する」ならば、インターフェース接続部における熱伝
導モードは、放射カップリング（ｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に反転し、熱伝導率を破局的に低下
させる可能性がある。 広範囲に亙る試験を行った、所
定形態のアルミニウムフォイルの１つの型式は、長さ方
向に波形に形成され且つ平行なパターンに配置された幾
つかの狭小なストリップから成っている。引抜き（ｄｒ
ａｗ−ｄｏｗｎ）中にストリップが横方向に膨張すると
き、その隣接するストリップの間の干渉を防止するた
め、端縁間の間隔は十分に広くしなければならない。こ
の形態により許容される、比較的自由な横方向への膨張
のため、インターフェース媒体を平坦にするのに必要と
される、直角方向への力が著しく小さくなる。分配され
る荷重が大きいならば、中央部分にて熱伝導を著しく失
わせるのに十分に、部品を撓ませ又は曲げる傾向となる
から、かかる直角方向への力が著しく小さいことは、締
め付けねじから遥かに分離した領域（中間の径間部分付
近のような領域）にとって重要な利点である。
【０００７】アルミニウムボックスをＧＦＲＰ（グラフ
ァイトフィラメント強化プラスチック）パネルに取り付
けたとき、熱膨張に差がある結果、同様の長さ方向への
撓み又は曲げが生じる可能性がある。剥離剤が使用され
る箇所である、ＲＴＶで充填したインターフェース接続
部にとって、かかる長さ方向への撓み又は曲げが問題と
なる可撓性がある。その理由は、高温度である間に、該
接続部には直角方向への張力が加わっており、このた
め、最大の熱伝導が必要とされるとき、該接続部が「剥
離する」可能性があるからである。加熱サイクル試験の
結果、ＣＡＦインターフェース媒体は、機能を保つため
には弾性でなければならないことが分かった。極軟質
（ｄｅａｄ−ｓｏｆｔ）のアルミニウム（１１００−
０）は、最初は優れた効果をもたらすものの、冷却サイ
クル中に圧縮された後、第一の加熱サイクルのときに機
能を失った。５０５２−Ｈ１９１アルミニウム合金は、
当然に、使用可能な唯一の弾性材料ではなく、また、最
良のものでもないかもしれないが、加熱サイクルには耐
える。電気的接地インピーダンス 電子ボックスは、そのボックスが取り付けられるプラッ
トフォーム又はパネルに対し十分に接地することが一般
に必要となる。十分な電気的接地を実現するために、各
締め付けねじの直ぐ下のＲＴＶ内に金めっきしたワイヤ
ーメッシュ（スクリーン）タブが配置される。アルミニ
ウムパネルに取り付けたアルミニウムボックスの場合、
スクリーンタブを挿入するならば、必要とされるよりも
僅かに厚いＲＴＶ層となる。その結果、重量が増し且つ
熱伝導率が低下することは、一般に許容し得る。しかし
ながら、金めっきしたスクリーンと合わさる面との間の
幾つかの接点は加熱サイクル中に前後に摺動するため、
アルミニウムボックスとＧＦＲＰパネルとの間の熱膨張
の差により、電気的接地が急速に劣化する可能性があ
る。
ァイトフィラメント強化プラスチック）パネルに取り付
けたとき、熱膨張に差がある結果、同様の長さ方向への
撓み又は曲げが生じる可能性がある。剥離剤が使用され
る箇所である、ＲＴＶで充填したインターフェース接続
部にとって、かかる長さ方向への撓み又は曲げが問題と
なる可撓性がある。その理由は、高温度である間に、該
接続部には直角方向への張力が加わっており、このた
め、最大の熱伝導が必要とされるとき、該接続部が「剥
離する」可能性があるからである。加熱サイクル試験の
結果、ＣＡＦインターフェース媒体は、機能を保つため
には弾性でなければならないことが分かった。極軟質
（ｄｅａｄ−ｓｏｆｔ）のアルミニウム（１１００−
０）は、最初は優れた効果をもたらすものの、冷却サイ
クル中に圧縮された後、第一の加熱サイクルのときに機
能を失った。５０５２−Ｈ１９１アルミニウム合金は、
当然に、使用可能な唯一の弾性材料ではなく、また、最
良のものでもないかもしれないが、加熱サイクルには耐
える。電気的接地インピーダンス 電子ボックスは、そのボックスが取り付けられるプラッ
トフォーム又はパネルに対し十分に接地することが一般
に必要となる。十分な電気的接地を実現するために、各
締め付けねじの直ぐ下のＲＴＶ内に金めっきしたワイヤ
ーメッシュ（スクリーン）タブが配置される。アルミニ
ウムパネルに取り付けたアルミニウムボックスの場合、
スクリーンタブを挿入するならば、必要とされるよりも
僅かに厚いＲＴＶ層となる。その結果、重量が増し且つ
熱伝導率が低下することは、一般に許容し得る。しかし
ながら、金めっきしたスクリーンと合わさる面との間の
幾つかの接点は加熱サイクル中に前後に摺動するため、
アルミニウムボックスとＧＦＲＰパネルとの間の熱膨張
の差により、電気的接地が急速に劣化する可能性があ
る。
【０００８】ボックス対パネルのインターフェース接続
部は、典型的に、広く隔てた締め付けねじを使用する。
所定位置にて硬化するＲＴＶフィラーに代えて、予め硬
化したシート、ガスケット、又はＲＴＶ薄膜、若しくは
その他の柔軟な材料を使用するならば、所定位置にて硬
化するＲＴＶにより実現可能な熱伝導率よりも、かかる
インターフェース接続部の熱伝導率が劣化する可能性が
ある。この相違について、少なくとも２つの理由があ
る。接点抵抗 予め硬化した任意の媒体又は乾燥媒体をインターフェー
ス接続部内に導入することは、媒体の各側部に１つずつ
設けられた２つの新しい接点抵抗により基部板とプラッ
トフォームとの間の単一の接点抵抗に置換することにつ
ながる。合成熱インピーダンスの程度は、付与される
力、合わさる面の粗さ、媒体材料の柔軟さ、及び媒体材
料の熱伝導率によって決まる。
部は、典型的に、広く隔てた締め付けねじを使用する。
所定位置にて硬化するＲＴＶフィラーに代えて、予め硬
化したシート、ガスケット、又はＲＴＶ薄膜、若しくは
その他の柔軟な材料を使用するならば、所定位置にて硬
化するＲＴＶにより実現可能な熱伝導率よりも、かかる
インターフェース接続部の熱伝導率が劣化する可能性が
ある。この相違について、少なくとも２つの理由があ
る。接点抵抗 予め硬化した任意の媒体又は乾燥媒体をインターフェー
ス接続部内に導入することは、媒体の各側部に１つずつ
設けられた２つの新しい接点抵抗により基部板とプラッ
トフォームとの間の単一の接点抵抗に置換することにつ
ながる。合成熱インピーダンスの程度は、付与される
力、合わさる面の粗さ、媒体材料の柔軟さ、及び媒体材
料の熱伝導率によって決まる。
【０００９】所定位置で硬化するＲＴＶを使用すると
き、合わさる部品に対し直角方向への力は殆ど全く加わ
らない。その理由は、ＲＴＶは液体として設置され、ま
た、締め付けねじを締め付けることで加わる全ての力自
体は、余分なＲＴＶを端縁から搾り出すことにより、迅
速に弱まるからである。それにも拘わらず、各面は、液
体状のＲＴＶによって湿った状態にあるから、合わさり
面の各々とＲＴＶフィラーとの間に実質的に１００％の
面積の接触が達成される。このため、接点抵抗は零であ
るものの、ＲＴＶの熱抵抗は、それ自体、その熱伝導率
及び厚さに対応して顕著なものとなる可能性がある。荷重による撓み 予め硬化させたＲＴＶシート又は同様の弾性材料を２つ
の硬い面の間に配置し、次に、それらの面を十分な力で
共に押し付けるならば、得られる接点抵抗は、所定位置
に硬化するＲＴＶにより得られるものと多分、同程度の
ものとなると考えられる。宇宙船にて使用される実際の
基部板、プラットフォーム及びパネルは、弾性的なイン
ターフェースのガスケットを圧縮することに伴う分配荷
重の結果として、締め付けねじの間の領域内で撓むか又
は曲がる傾向がある。この撓みの程度は、ねじの間隔の
３乗に比例して増大する。試験の結果、ねじの中心間の
間隔が約２７９．４ｍｍ（約１１インチ）の場合、ねじ
の間の中間点における撓みは、ガスケットの圧縮前の厚
さを上廻ることがしばしばであることが分かった。この
ことは、当然に、その領域内の接触が完全に失われるこ
とを意味する。 従って、信頼性が高く、耐久性があ
り、しかも効果的で且つ簡単に使用できる熱伝導インタ
ーフェース部であって、衛星の打ち上げの苛酷さに耐
え、また、衛星の製造の経済性を実現するインターフェ
ース部を製造する技術が必要とされる。
き、合わさる部品に対し直角方向への力は殆ど全く加わ
らない。その理由は、ＲＴＶは液体として設置され、ま
た、締め付けねじを締め付けることで加わる全ての力自
体は、余分なＲＴＶを端縁から搾り出すことにより、迅
速に弱まるからである。それにも拘わらず、各面は、液
体状のＲＴＶによって湿った状態にあるから、合わさり
面の各々とＲＴＶフィラーとの間に実質的に１００％の
面積の接触が達成される。このため、接点抵抗は零であ
るものの、ＲＴＶの熱抵抗は、それ自体、その熱伝導率
及び厚さに対応して顕著なものとなる可能性がある。荷重による撓み 予め硬化させたＲＴＶシート又は同様の弾性材料を２つ
の硬い面の間に配置し、次に、それらの面を十分な力で
共に押し付けるならば、得られる接点抵抗は、所定位置
に硬化するＲＴＶにより得られるものと多分、同程度の
ものとなると考えられる。宇宙船にて使用される実際の
基部板、プラットフォーム及びパネルは、弾性的なイン
ターフェースのガスケットを圧縮することに伴う分配荷
重の結果として、締め付けねじの間の領域内で撓むか又
は曲がる傾向がある。この撓みの程度は、ねじの間隔の
３乗に比例して増大する。試験の結果、ねじの中心間の
間隔が約２７９．４ｍｍ（約１１インチ）の場合、ねじ
の間の中間点における撓みは、ガスケットの圧縮前の厚
さを上廻ることがしばしばであることが分かった。この
ことは、当然に、その領域内の接触が完全に失われるこ
とを意味する。 従って、信頼性が高く、耐久性があ
り、しかも効果的で且つ簡単に使用できる熱伝導インタ
ーフェース部であって、衛星の打ち上げの苛酷さに耐
え、また、衛星の製造の経済性を実現するインターフェ
ース部を製造する技術が必要とされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によって、大気圏
外の空間にて作動し得るようにされた乗物に搭載した熱
発生装置のベースプレートすなわち基部板の間に配置さ
れる熱伝導性インターフェース媒体が提供される。この
熱発生装置は、該熱発生装置を支持する、乗物の支持プ
ラットフォームに固着される。熱伝導性のインターフェ
ース媒体は、隔たって配置された一連の熱伝導性金属ス
トリップから成っている。その金属ストリップの各々
は、基部板の１つのディメンションすなわち寸法方向に
沿って伸長し且つ熱発生装置の表面積の全体を覆う。該
ストリップは、圧縮されたとき、合わさる面の間の接触
面積を増大させる、変形可能な突起を備える形態とされ
ている。換言すれば、プラットフォームと熱発生装置の
基部板との間に配置された金属ストリップは、平坦とさ
れる。その平坦となった状態にて、装置をプラットフォ
ームにボルト止めしたとき、金属ストリップはあらゆる
形状に対応し、屈曲又はその他の凹凸によるものかどう
かを問わずに、熱放出面とプラットフォームとの間に存
在する、殆どの凹凸を充填することになる。 該ストリ
ップは、鋼、ベリリウム、銅又はアルミニウムのような
適宜な熱伝導性金属とすることができる。好適な金属
は、アルミニウムである。
外の空間にて作動し得るようにされた乗物に搭載した熱
発生装置のベースプレートすなわち基部板の間に配置さ
れる熱伝導性インターフェース媒体が提供される。この
熱発生装置は、該熱発生装置を支持する、乗物の支持プ
ラットフォームに固着される。熱伝導性のインターフェ
ース媒体は、隔たって配置された一連の熱伝導性金属ス
トリップから成っている。その金属ストリップの各々
は、基部板の１つのディメンションすなわち寸法方向に
沿って伸長し且つ熱発生装置の表面積の全体を覆う。該
ストリップは、圧縮されたとき、合わさる面の間の接触
面積を増大させる、変形可能な突起を備える形態とされ
ている。換言すれば、プラットフォームと熱発生装置の
基部板との間に配置された金属ストリップは、平坦とさ
れる。その平坦となった状態にて、装置をプラットフォ
ームにボルト止めしたとき、金属ストリップはあらゆる
形状に対応し、屈曲又はその他の凹凸によるものかどう
かを問わずに、熱放出面とプラットフォームとの間に存
在する、殆どの凹凸を充填することになる。 該ストリ
ップは、鋼、ベリリウム、銅又はアルミニウムのような
適宜な熱伝導性金属とすることができる。好適な金属
は、アルミニウムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の上記及びその他の特徴、
形態及び有利な点は、以下の説明、特許請求の範囲の記
載及び添付図面から一層良く理解されよう。
形態及び有利な点は、以下の説明、特許請求の範囲の記
載及び添付図面から一層良く理解されよう。
【００１２】本発明の熱伝導性の境界面材料すなわちイ
ンターフェース材料は、圧縮されたときに平坦となる変
形可能な突起を備える形態とされた、隔てた金属ストリ
ップの列を備えている。図１を参照すると、熱発生装置
１２と宇宙空間の軌道を回る乗物（図示せず）の支持プ
ラットフォーム１４との間に配置された、熱伝導性イン
ターフェース部が全体として参照番号１０で示してあ
る。該インターフェース部１０は、各ストリップ間の間
隔１８で隔てた関係にて互いに整合させた一連の金属ス
トリップ１６から成っている。間隔１８の列及びストリ
ップ１６は、熱発生装置１２の下方の領域の全体を占
め、圧縮されたとき、装置１２とプラットフォーム１４
との間の略完全なインターフェース部を形成する。熱発
生装置１２の下側領域、すなわち基部板は、プラットフ
ォーム１４に付着され、該基部板は、熱伝導性表面積２
０となる。該熱伝導性表面領域２０は、熱伝導性インタ
ーフェース部１０と共に作用し、装置により形成され或
いは発生された熱を放散する。最適な熱の除去が可能で
あるように、該インターフェース部１０の表面積は、表
面領域２０と同程度に伸長することが好ましい。
ンターフェース材料は、圧縮されたときに平坦となる変
形可能な突起を備える形態とされた、隔てた金属ストリ
ップの列を備えている。図１を参照すると、熱発生装置
１２と宇宙空間の軌道を回る乗物（図示せず）の支持プ
ラットフォーム１４との間に配置された、熱伝導性イン
ターフェース部が全体として参照番号１０で示してあ
る。該インターフェース部１０は、各ストリップ間の間
隔１８で隔てた関係にて互いに整合させた一連の金属ス
トリップ１６から成っている。間隔１８の列及びストリ
ップ１６は、熱発生装置１２の下方の領域の全体を占
め、圧縮されたとき、装置１２とプラットフォーム１４
との間の略完全なインターフェース部を形成する。熱発
生装置１２の下側領域、すなわち基部板は、プラットフ
ォーム１４に付着され、該基部板は、熱伝導性表面積２
０となる。該熱伝導性表面領域２０は、熱伝導性インタ
ーフェース部１０と共に作用し、装置により形成され或
いは発生された熱を放散する。最適な熱の除去が可能で
あるように、該インターフェース部１０の表面積は、表
面領域２０と同程度に伸長することが好ましい。
【００１３】金属ストリップに形成される変形部分の型
式は、種々の形態とすることができることが理解されよ
う。主たる条件は、圧縮したときに、変形部分が下面２
０に順応することである。
式は、種々の形態とすることができることが理解されよ
う。主たる条件は、圧縮したときに、変形部分が下面２
０に順応することである。
【００１４】図２及び図３を参照すると、ストリップ１
６は、該ストリップの長手方向に伸長する波形部分２２
で変形されている。該ストリップの長さ寸法は、熱発生
表面領域２０の一つの方向の寸法に等しいことが好まし
い。好適な圧縮前の幅の点にて、１２．７乃至２５．４
ｍｍ（０．５乃至１．０インチ）の範囲内で良い結果乃
至優れた結果が得られ、好適な範囲は、約１３．９７乃
至１５．２４ｍｍ（約０．５５乃至０．６０インチ）で
あることが分かった。ストリップの間の圧縮前の間隔１
８は、ストリップの幅寸法の３０％乃至６０％の範囲内
であることが好ましいが、好適な間隔は幅寸法の約５０
％である。
６は、該ストリップの長手方向に伸長する波形部分２２
で変形されている。該ストリップの長さ寸法は、熱発生
表面領域２０の一つの方向の寸法に等しいことが好まし
い。好適な圧縮前の幅の点にて、１２．７乃至２５．４
ｍｍ（０．５乃至１．０インチ）の範囲内で良い結果乃
至優れた結果が得られ、好適な範囲は、約１３．９７乃
至１５．２４ｍｍ（約０．５５乃至０．６０インチ）で
あることが分かった。ストリップの間の圧縮前の間隔１
８は、ストリップの幅寸法の３０％乃至６０％の範囲内
であることが好ましいが、好適な間隔は幅寸法の約５０
％である。
【００１５】図４を参照すると、熱発生装置１２と支持
プラットフォーム１４との間で圧縮された波形の変形部
分２２（図３）を有するストリップ１６から成るインタ
ーフェース組立体１０が図示されている。ボルト３１を
締め付けることで圧縮されたとき、変形部分２２は、ス
トリップを横方向に膨張させ、各ストリップの間の間隔
１８を小さくすると同時に、変形部分の一部を押し潰し
て、熱発生装置の下面に対する熱伝導接触の程度を増す
ことが理解されよう。
プラットフォーム１４との間で圧縮された波形の変形部
分２２（図３）を有するストリップ１６から成るインタ
ーフェース組立体１０が図示されている。ボルト３１を
締め付けることで圧縮されたとき、変形部分２２は、ス
トリップを横方向に膨張させ、各ストリップの間の間隔
１８を小さくすると同時に、変形部分の一部を押し潰し
て、熱発生装置の下面に対する熱伝導接触の程度を増す
ことが理解されよう。
【００１６】図５及び図６には、密な間隔に配置された
一連のくぼみ又はドーム状部分４０（図６）のような、
インターフェースフォイル１６に付与することのできる
その他の型式の変形部分が図示されている。初期厚さが
約０．０３８ｍｍ（１．５ミル）のアルミニウムフォイ
ルは、ドーム状部分４０を備えて、約０．４５７ｍｍ
（１８ミル）以上の厚さにエンボス加工することができ
る。図５には、同様に形成された厚さとすることのでき
る角錐型のエンボス加工部分４６が示してある。これら
パターンの双方は、フォイルの所定の厚さの場合、接続
される部材の上に波形のパターンよりも著しく大きい分
配荷重を加える。
一連のくぼみ又はドーム状部分４０（図６）のような、
インターフェースフォイル１６に付与することのできる
その他の型式の変形部分が図示されている。初期厚さが
約０．０３８ｍｍ（１．５ミル）のアルミニウムフォイ
ルは、ドーム状部分４０を備えて、約０．４５７ｍｍ
（１８ミル）以上の厚さにエンボス加工することができ
る。図５には、同様に形成された厚さとすることのでき
る角錐型のエンボス加工部分４６が示してある。これら
パターンの双方は、フォイルの所定の厚さの場合、接続
される部材の上に波形のパターンよりも著しく大きい分
配荷重を加える。
【００１７】波形部分２２に関して、好適な寸法は、主
として、放熱面に存在する可能性がある凹凸の型式の関
数である。殆どの用途の場合、変形部分の寸法は、スト
リップの幅の９％乃至１５％の範囲内であり、好適な範
囲は、１０％乃至１２％である。ストリップを構成する
材料に関して、好適な金属は、アルミニウム、特に硬さ
がＨ３４乃至Ｈ３８のアルミニウム合金５０５２であ
る。この材料は、加熱サイクルの苛酷さに耐え得るよう
に適正な程度の弾性を有するように十分に硬くなければ
ならない。アルミニウムフォイルの厚さ（波形部分の圧
縮に伴い著しく変化しない）は、約０．０２８乃至約
０．０４１ｍｍ（１．１乃至１．６ミル）の範囲内であ
り、好適な範囲は、約０．０３２乃至約０．０３４ｍｍ
（１．２５乃至１．３５ミル）である。
として、放熱面に存在する可能性がある凹凸の型式の関
数である。殆どの用途の場合、変形部分の寸法は、スト
リップの幅の９％乃至１５％の範囲内であり、好適な範
囲は、１０％乃至１２％である。ストリップを構成する
材料に関して、好適な金属は、アルミニウム、特に硬さ
がＨ３４乃至Ｈ３８のアルミニウム合金５０５２であ
る。この材料は、加熱サイクルの苛酷さに耐え得るよう
に適正な程度の弾性を有するように十分に硬くなければ
ならない。アルミニウムフォイルの厚さ（波形部分の圧
縮に伴い著しく変化しない）は、約０．０２８乃至約
０．０４１ｍｍ（１．１乃至１．６ミル）の範囲内であ
り、好適な範囲は、約０．０３２乃至約０．０３４ｍｍ
（１．２５乃至１．３５ミル）である。
【００１８】鋼及び銅の薄いフォイルのようなその他の
金属も使用可能である。本発明は、熱伝導性組成物で被
覆した金属の層状の組み合わせ体又は金属の組み合わせ
体で良好に機能すると予想される。特定の用途におい
て、アルミニウムシートを銅でクラッドするか、又はア
ルミニウムに積層させたガスケット型シートを使用する
ことが有利であると考えられる。
金属も使用可能である。本発明は、熱伝導性組成物で被
覆した金属の層状の組み合わせ体又は金属の組み合わせ
体で良好に機能すると予想される。特定の用途におい
て、アルミニウムシートを銅でクラッドするか、又はア
ルミニウムに積層させたガスケット型シートを使用する
ことが有利であると考えられる。
【００１９】再度、図１を参照すると、実際には、イン
ターフェース組立体１０は、長さ３８１ｍｍ（１５イン
チ）、幅１４．２２４ｍｍ（０．５６インチ）のストリ
ップを使用して作製した。該ストリップは、長手方向に
形成された適当な穴２６（図２）がプラットフォーム１
４上に配置され、その穴２６は熱発生装置１２の端縁か
ら伸長するフランジ３０の穴２８と一致する。幅の約１
０％である、１．２７乃至１．５２４ｍｍ（０．０５０
乃至０．０６０インチ）の高さの波形部分２２を備える
インターフェースフォイル１６が下面２０に面して配置
される。一旦挿入したならばボルト３１を締め付け、そ
のことは、変形したストリップを下面２０に対し圧縮す
ることになる。図４に図示するように、装置をプラット
フォーム１４に固着する圧力をストリップに加えたと
き、該ストリップは平坦となり、ストリップ１２は、横
方向に拡張して（図示せず）各ストリップの間の隣接す
る間隔１８に入る傾向となる。この圧縮及び膨張が、プ
ラットフォーム１４の内部に熱を伝導する効果がある、
熱伝導性インターフェース部１０を形成する。上述のイ
ンターフェース部の熱伝導の測定値は、８５乃至１００
ＢＴＵ／平方フィート／時／°Ｆの範囲にある。
ターフェース組立体１０は、長さ３８１ｍｍ（１５イン
チ）、幅１４．２２４ｍｍ（０．５６インチ）のストリ
ップを使用して作製した。該ストリップは、長手方向に
形成された適当な穴２６（図２）がプラットフォーム１
４上に配置され、その穴２６は熱発生装置１２の端縁か
ら伸長するフランジ３０の穴２８と一致する。幅の約１
０％である、１．２７乃至１．５２４ｍｍ（０．０５０
乃至０．０６０インチ）の高さの波形部分２２を備える
インターフェースフォイル１６が下面２０に面して配置
される。一旦挿入したならばボルト３１を締め付け、そ
のことは、変形したストリップを下面２０に対し圧縮す
ることになる。図４に図示するように、装置をプラット
フォーム１４に固着する圧力をストリップに加えたと
き、該ストリップは平坦となり、ストリップ１２は、横
方向に拡張して（図示せず）各ストリップの間の隣接す
る間隔１８に入る傾向となる。この圧縮及び膨張が、プ
ラットフォーム１４の内部に熱を伝導する効果がある、
熱伝導性インターフェース部１０を形成する。上述のイ
ンターフェース部の熱伝導の測定値は、８５乃至１００
ＢＴＵ／平方フィート／時／°Ｆの範囲にある。
【００２０】本発明は、その特定の好適な形態に関して
相当詳細に説明したが、その他の形態も可能である。こ
のため、特許請求の範囲は本明細書に含めた好適な形態
の説明にのみ限定されるべきではない。
相当詳細に説明したが、その他の形態も可能である。こ
のため、特許請求の範囲は本明細書に含めた好適な形態
の説明にのみ限定されるべきではない。
【図１】熱伝導性インターフェース部を形成する所定の
形態の熱伝導性ストリップを備える衛星支持プラットフ
ォームにボルト止めする所定位置にあるときの熱発生装
置を示す分解斜視図である。
形態の熱伝導性ストリップを備える衛星支持プラットフ
ォームにボルト止めする所定位置にあるときの熱発生装
置を示す分解斜視図である。
【図２】変形前の波形部分の形態を示す、所定の形態と
した熱伝導性ストリップの列の平面図である。
した熱伝導性ストリップの列の平面図である。
【図３】波形の変形部分を示す、線３−３に沿った図２
の列の断面図である。
の列の断面図である。
【図４】熱発生装置と支持プラットフォームとの間にて
圧縮されたインターフェース材料を示す拡大詳細図であ
る。
圧縮されたインターフェース材料を示す拡大詳細図であ
る。
【図５】角錐を備えて形成された形成されたストリップ
の一部分の斜視図である。
の一部分の斜視図である。
【図６】ドーム状部分を備えて形成されたストリップの
一部分の斜視図である。
一部分の斜視図である。
１０ インターフェース部（組立体）１２ 熱発生装置 １４ 支持プラットフォーム １６ ストリップ／インターフェースフォイル １８ 空間 ２０ 表面積／下面 ２２ 波形部分 ２６ 穴 ２８ フランジの穴 ３０ フランジ ３１ ボルト ４０ ドーム状部分 ５６ エンボス加工部分
Claims (16)
- 【請求項１】 熱発生装置と、支持プラットフォームに
固着された該熱発生装置から熱を伝導する手段とを備え
る、乗物において、 放熱面を有する熱発生装置と、 該放熱面を受け入れ得るようにされたプラットフォーム
と、 前記放熱面と前記支持プラットフォームとの間の熱伝導
性インターフェース材料と、を備え、該熱伝導性インタ
ーフェース材料は、 前記放熱表面領域の面積の１つの寸法方向に沿って同程
度に伸長する、隔てて配置された一連の熱伝導性ストリ
ップを組み合わせ、該ストリップが、熱発生装置をプラ
ットフォームに固着する圧縮力を加えるのに応答して、
熱発生装置とプラットフォームとの間に略連続的な熱伝
導性接触を形成する変形可能な突起を備える形態とされ
た乗物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の乗物において、熱伝導
性インターフェースストリップがアルミニウムで出来て
いる乗物。 - 【請求項３】 請求項１に記載の乗物において、熱伝導
性インターフェースの突起が波形部分である乗物。 - 【請求項４】 請求項１に記載の乗物において、隔てて
配置された一連のストリップが放熱表区域を覆うインタ
ーフェース部を形成する乗物。 - 【請求項５】 請求項１に記載の乗物において、突起が
一連のドーム状形成体である乗物。 - 【請求項６】 請求項１に記載の乗物において、熱発生
装置がプラットフォームにボルト止めされる乗物。 - 【請求項７】 請求項１に記載の乗物において、熱伝導
性ストリップが圧縮されたときに変形し且つ隣接する間
隔内に膨張する乗物。 - 【請求項８】 請求項２に記載の乗物において、金属ス
トリップの厚さが０．５乃至２．０ミルの範囲内にあ
り、突起の高さがストリップの幅寸法の９％乃至１５％
の範囲内にある乗物。 - 【請求項９】 大気圏外の空間で作動する乗物に搭載さ
れたプラットフォームに付着した熱発生装置であって、
放熱面を有する熱発生装置から熱を伝導する方法におい
て、 熱発生装置の基部板とプラットフォームとの間に配置さ
れる、熱伝導性金属で出来た一連の平面状ストリップを
形成するステップと、 圧縮力に応答して平坦となる圧縮可能な突起で熱伝導性
金属の平面状ストリップ表面を変形させることにより、
その平面状ストリップを成形するステップと、 熱発生装置とプラットフォームとの間に変形したストリ
ップの列を隔てた関係に形成し、放熱面に熱伝導性イン
ターフェース部を提供するステップと、 熱発生装置をプラットフォームに固着する圧縮力を付与
するステップとを備え、 これにより、突起が平坦とされて、熱放出面に亙って線
接点を形成し且つストリップを膨張させて該ストリップ
を該ストリップ間の間隔内に入れる方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、熱伝
導性インターフェースストリップがアルミニウムで出来
ている方法。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の方法において、熱伝
導性インターフェースの突起が波形部分である方法。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の方法において、隔て
て配置された一連のストリップが放熱表面区域を覆うイ
ンターフェース部を形成する方法。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の方法において、突起
が一連のドーム状形成体である方法。 - 【請求項１４】 請求項９に記載の方法において、熱発
生装置がプラットフォームにボルト止めされる方法。 - 【請求項１５】 請求項９に記載の方法において、熱伝
導性ストリップが圧縮されたときに変形し且つ隣接する
間隔内に膨張する方法。 - 【請求項１６】 請求項９に記載の方法において、金属
ストリップの厚さが０．５乃至２．０ミルの範囲内にあ
り、突起の高さがストリップの幅寸法の９％乃至１５％
の範囲内にある方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US008758 | 1998-01-19 | ||
| US09/008,758 US6131646A (en) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | Heat conductive interface material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11268699A true JPH11268699A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=21733504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11010762A Pending JPH11268699A (ja) | 1998-01-19 | 1999-01-19 | 大気圏外の空間で作動し得るようにされた乗物及び該乗物からの熱伝導方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6131646A (ja) |
| EP (1) | EP0930231A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11268699A (ja) |
Cited By (2)
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