熱真空試験 1 ( 加熱面の発熱量，発熱分布変化の影響調査 )

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た．た し， ザーバ温度を 昇させる場合や，最初にOHPを起動させる場合 ，加熱面温 度 ザーバ温度を超え るほ 加熱面に十分 熱入力 いと ザーバによる温度制御機 能 働か いという ともわか た． OHPの展開状態 組立状態によ い特性 ある．

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KP1000Cと3 の 定プ ョン製の直流電源PK120-3.3を用いた．Fig. 4-4に

C

TE

_ , T_{E D}

_ ,

F

TE

_ 示さ る熱電対をKP1000Cに接続し， ザーバに巻 付けたス イラル状ポ イミドヒ ータの電線をPK120-3.3に接続した．KP1000C 3.3節の実験 使用したKP1000の後継機 ，

精度0.1%, ンプ ング周期 0.1秒 ある．熱電対 全てKEYENCE製 ータロガーNR1000

に接続した．NR1000 3.3 節の実験 も使用してお ，T 型及び K 型熱電対の測定精度 み (0.05% of rdg み1) [℃] (rdg: reading, 測定値) ある． ータ ンプ ング周波数1 [Hz] 取得 した．

4.4.3 実験条件

実験条件をTable 4-3に示す．実験 TV-H-1か TV-H-9ま 9条件にて実施した．TV-H-1

か TV-H-4ま 大気中試験 行 た試験と同 内容のもの，TV-H-5か TV-H-9ま 加熱

面のヒータの発熱分布を変えるという熱真空試験独自の条件 ある．た し大気中試験と ラ エータの放熱方式 異 るため，試験の成立性のために熱入力条件や ザーバ条件 一部変更し

ている．TV-H-1 ザーバ温度30 [℃]一定 加熱面の熱入力を変化させる実験を行 た．次

にTV-H-2 加熱面の熱入力一定 ザーバ温度を30, 40, 50 [℃]と変化させた．TV-H-3, 4 A面又 B面の発熱量を一定にした状態 もう一方の加熱面の熱入力を変化させる実験を行

た．TV-H-5 ~ 9 ，加熱面への熱入力 60 [W] / 面を保ちつつ，発熱させるヒータを変化

させる実験を行 た． の実験の目的 ，機器搭載面 の発熱機器の位置 変化しても機器搭載 面の温度 ザーバ温度 一定に保た る との実証 ある．TV-H-5 ~ 9のそ の条件 発 熱させたヒータの位置の模式図をFig.4-12に示す．TV-H-5 ~ 9における ザーバ温度 30 [℃] 一定とした．全ての熱入力条件において，測定している熱電対の温度 全て熱平衡状態に達す るま 実験を実施した．

全ての実験において内惑星熱真空環境 ミュ ーター内の圧力

10 3

33 .

1 × ⁻ [Pa]以下， ュラ ウド温度 100 [K] (-173 [℃]) 以下, ベースプ ー 10み5 [℃] あ た．

4.4.4 実験手順

実験装置を内惑星熱真空環境 ミュ ーターのベースプ ー に設置し熱電対やヒータ電 線の結線を行 た後，内惑星熱真空環境 ミュ ーターの真空引 を開始した．ロータ ーポン プ及びターボ分子ポンプによる真空引 終了後，ベースプ ー 下部に設置さ ているコンタミ ネー ョン ネルの冷却を行 た．コンタミネー ョン ネルの温度 -150 [℃]に到達した後，

ュラウドへの液体窒素の導入を開始した． ュラウド冷却中に cube OHP の温度 作動流体 HFC-134aの凝固点-101 [℃]を下回 作動流体 凍結する との いよう， ザーバを40 [℃] 温度制御し，加熱面に1面あた 10 ~ 20 [W]の熱入力を与えた． ュラウドへの液体窒素導入

完了し， ュラウド温度 -173[℃]以下に到達した後実験を開始した．実験 ，Table 4-3に示 す条件 ，熱電対 測定している温度 全て熱平衡状態に達するま 実施した．TV-H-1 か

TV-H-4の実験ま 加熱面のヒータに 全て同 電圧を印加していたため，A面の9枚とB面

の9枚のヒータの電線 そ 1 つの直流電源PK-120-3.3に接続していた ，TV-H-5以 降の実験 電圧を印加するヒータと印加し いヒータに分ける必要 あるため，い た 直流 電源の主電源をoffしたのち電圧を印加するヒータの電線のみをA, Bそ の直流電源に接 続し直した．TH-H-5 か TV-H-9 ま の実験 同 ように実験条件を変える とに の電線 をつ かえる作業を実験前に実施した．

全ての実験 終了した後， ュラウドの液体窒素を排出し ュラウドの昇温を行うオペ ー ョンを開始した． ュラウド温度 室温にま た後コンタミネー ョン ネルの昇温 とターボ分子ポンプ及びロータ ーポンプの停止を行い内惑星熱真空環境 ミュ ーター内を 大気圧に戻した．

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4.4.5 実験結果と考察

試験 ースTV-H-1か TV-H-9ま の実験結果をFig.4-13に示す．熱真空中 のcube OHPの 熱制御性能を確認するために大気中試験と同様の条件 実施した試験 ース TV-H-1 ~ TV-H-4 と，発熱分布を変えるという熱真空試験1 新たに実施した試験 ースTV-H-5 ~ TV-H-9に分け

実験結果を述 る．

4.4.5.1 試験 ースTV-H-1~ TV-H-4の実験結果

TV-H-1の実験結果Fig. 4-13(a) よ ，A面 B面共に熱入力量を増加させても加熱面の温度 ザーバ温度に保た ている と わかる．熱入力量 小さいと C-B-E-A間のOHPのみ起 動してお ，B面も A 面も主に E 面か 排熱 行わ ている．熱入力量を増加させると，B-F 面間とA-D面間のOHP 起動し，最終的に熱入力量60 [W] 全てのOHP 動作している

と 確認 た．TV-H-2の実験結果Fig. 4-13(b)か ， ザーバ温度を変化させると加熱面温度

A 面，B 面ともに ザーバ温度に追従して変化している と わかる． ザーバ温度を ると共にD面のラ エータ面の温度 低下している．A-D面間OHP ザーバ温度40 [℃] 再び起動している ザーバ温度50 [℃] 動作 停止してしまい，A面の排熱 C-B-E-A面 間OHPにて担わ ている．TV-H-3とTV-H-4の実験結果 Fig. 4-13 (c), (d)か ，片方の加熱面の 発熱量を変化させても加熱面温度 ザーバ温度付近 維持さ ている と わかる．また，3

体のOHPの中 C-B-E-A面間のOHP 起動しやすく最初 のOHPによる熱輸送 行わ

る ，Fig.4-13(c)のようにA面への熱入力 増すとA-D面間OHP 起動する．C面，E面の温 度 下 るのに対しD面の温度 A面の温度近くま ている とか ，A-D面間のOHP

起動するとA面の熱輸送 A-D面間OHPによ て担わ ると考え る．

以 のTV-H-1 ~ TV-H-4の実験結果よ ，cube OHP 大気中と同様にOHPによる熱輸送 行 わ ，また ザーバによる温度制御機能 働 加熱面 ザーバ温度か 5 [℃]以内 一定に保 た る と わか た．熱入力を増減させた ザーバ温度を変化させた してもその状態 維 持さ る．3体のOHPの起動のしやすさに 違い あ ，大気中試験と同様にC-B-E-A面間の OHP 最も起動しやすく，ヒータ貼 付け面か よ 遠いB-F面間やA-D面間のOHP 起動 しにくいという大気中試験と同様の傾向 見 る ともわか た．た し，B-F面間OHPや A-D面間OHP 起動してい くともA面とB面の排熱 C-B-E-A面間OHP 行わ ，またA 面と B 面 ザーバ温度に保た てい 加熱面の温度を ザーバ温度に保つ機能 維持さ る．

4.4.5.2 試験 ースTV-H-5~ TV-H-9の実験結果

TV-H-5 ~ TV-H-9の実験結果としてFig. 4-13 (e) ~ (i) 各面の温度分布を示すために平均温 度 く各面の熱電対の温度を示している．Fig. 4-13 (e) ~ (i)か ，ヒータの発熱分布及び発熱 密度を変化させても熱平衡状態時 加熱面の温度 全てほぼ ザーバ温度に維持さ ている と わかる．また，OHP 熱平衡状態に至るま に全て 起動している．た しFig. 4-13 (h) 発熱させているヒータそのものの温度 65 [℃]ま 昇してお ，ヒータと反対側のアル ミ面の温度も48 [℃]ま 昇している．加熱面の9枚のヒータに対応する温度 た し熱電対 ヒータに直接取 付けているの く，ヒータを貼 つけているアルミ面と 反対側のアル ミ面に取 付けている の熱平衡状態時の時間平均温度をTable 4-4に，プロッ したものをFig.

4-14に示す．Fig. 4-14(a), (b), (d)か ，ヒータの発熱を発熱量同 9枚/面か 3枚/面に変えた 場合，発熱分布によ 加熱面内の温度勾配 最大 4 [℃]程度しかつか ，加熱面 ヒータの

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発熱 ある面も無い面も ザーバ温度か 5 [℃]以内に保た ている と わかる．Fig. 4-14(c) か ，ヒータの発熱を発熱量同 2枚/面に変えた場合 温度勾配 5[℃]程度に る ，同様 に加熱面 ザーバ温度か 5 [℃]以内に保た ている．ヒータの発熱 1枚/面の場合 ，Fig.

4-14(e)か A面についてヒータの発熱位置 の温度(A5の温度) 他の熱電対ID 測定した温度

よ も最大 10 [℃]以 高い．一方 B5の温度 他の部分に比 て最大 6 [℃]程度の 昇に と ま ている．また，全体的にA面の方 B面の温度よ も高い傾向にある．Fig. 4-14(i)よ D面の温度 加熱面温度ま 昇してお ，A-D面のOHP ほぼ動作限界に達しているの

いかと考え る．一方F面の温度 加熱面温度よ 10 [℃]以 低く，動作限界に 達して い いと推測さ る．大気中試験や TV-H-3 の試験 確認さ たように，C-B-E-A 面間の OHP

最 も 起 動 し や す い ， 加 熱 面 へ の 熱 入 力 大 く 全 て の OHP 起 動 し て い る 状 態

C-B-E-A面間のOHP B面の熱輸送を行いやすく，した てB面の排熱 C-B-E-A面間の

OHPとB-F面間のOHPか 行わ るのに対しA面の排熱 A-D面間のOHPを経由してD面 か のみ行わ るためD面の温度 高く 動作限界に達するの 他のOHPよ も早く，その ためA5を含 A面の温度 B面の温度よ も高く るの いかと考え る．

4.4.5.3 熱真空試験1の実験結果まとめ

熱真空試験1の結果か ，cube OHPの3体のOHPに起動のしやすさの違い あ 条件によ てOHP 起動した 動作を停止した するものの，加熱面の温度 常に ザーバ温度か 5 [℃] 程度の範囲 保た ると言える．発熱 加熱面内の9枚のヒータに均等にある場合 け く，

9枚のうちの3枚しか い場合 もOHP 動作し加熱面全体 一様 温度に保た る ，発熱 2枚や1枚の部分に集中する場合 温度 他の部分よ も高く ，その傾向 1枚のみに発 熱 ある場合に顕著 ある． 発熱密度 増すため あ ，OHP 動作限界に達してい い限 発熱 一部分に集中していてもOHP 動作すると考え る ，本実験 行 たの 総発熱量を統一した実験のみ あるため，発熱密度を統一した実験 の確認 必要 ある．

熱真空試験中の ザーバの温度制御用のヒータの発熱量 最大 も 0.01 [W]以下 あ た．

0.01 [W] 宇宙機の一般的 搭載機器の発熱量の100分の1以下 ある． の とか ，機器発

熱に比 て非常に小さい ソース 宇宙環境下 も ザーバの温度制御 可能 あると考え る．