2019 Fiscal Year Annual Research Report
Extra fine oscillating heat pipe for innovative three-axis flexible thermal strap
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17K14879
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
岩田 直子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (70751139)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 自励振動ヒートパイプ / フレキシブルサーマルストラップ / 二相流体デバイス / 熱制御 / 動的剛性 / 宇宙用デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙機の多様化・高度化する性能要求に応えるため、振動や熱変形を衛星構体に伝えず排熱のみを実現するフレキシブルかつ高熱伝導なデバイスが渇望されている。本研究では、通常の半分以下(内径0.4mm以下)の配管から構成される極細自励振動ヒートパイプ(OHP)を新規開発し、熱輸送及び機械性能の両方に優れた特性を発揮する軽量かつ高性能な3軸フレキシブルサーマルストラップを開発する。
2018年度に製作した逆止弁付き極細OHPの封止前封入率を決定するために作動流体(HFC-134a)の封入率を70wt%から20wt%まで約10wt%刻みで変化させ熱性能試験を行った。その結果40wt%前後にて性能(最大熱輸送量及び熱コンダクタンス)が最大となったため封止後の封入率が約40wt%になるようにアーク溶接にて配管封止を実施した。封止前後でOHP内部の作動流体質量及び熱的性能は殆ど変化しないことが確認された。さらにOHPの蒸発部と凝縮部を銅板にハンダ付けで固定し、サーマルストラップとして機器に取り付けられるように加工した。銅板取付後のOHP蒸発部から凝縮部までの熱コンダクタンスは試験により0.8~1W/Kと計測された。封止加工及び銅板施工後の極細OHPについて熱真空試験を実施し、熱真空環境下でもOHPが機能することを確認した。さらに熱真空環境下にて-20℃から30℃までの熱サイクルを約2サイクル実施し、サイクル中及びその後もOHPの性能に変化がないことを確認した。熱真空試験後、極細OHPサーマルストラップのフレキシブル性を評価するために、動的剛性取得試験をOHPを動作させた状態で実施した。Z軸及びY軸の動的剛性は周波数にもよるが100～200N/m程度で、過去の天文衛星で要求された動的剛性25000N/mの1/00以下となりフレキシブルサーマルストラップとして有望であることが示された。
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