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2022 年度 実績報告書

高熱伝導可逆アクチュエータの熱特性解明と宇宙用放射率可変デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K22407
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

秋月 祐樹  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 (00887573)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2023-03-31
キーワード宇宙機熱制御 / 軽量・小型 / 放射率可変 / 形状記憶合金 / ヒートパイプ / 可逆放熱デバイス
研究実績の概要

宇宙探査機は軌道周回時の日照・日陰に起因する短期的な熱環境変化に加え,太陽距離が大きく変化する惑星間航行時の長期的な熱環境変化に対応する必要がある.これに対応するデバイスとして,これまで搭載機器の温度や外部熱環境の変化に応じて表面の実効放射率を変化させるサーマルルーバやSRD等が多くの探査機に搭載されてきたが,質量が大きく構造が複雑である点や実効放射率のOn/Off比が小さいといった点が課題であった.そこで本研究では小型・軽量かつ高On/Off比を兼ね備えた熱制御デバイスを高熱伝導形状記憶合金の適用によって実現することを目的とし,研究に取り組んでいる.
具体的には,本研究で提案している形状記憶合金(SMA)を用いた可逆放熱デバイス(STL)BBMの熱真空試験及び課題抽出,新デバイスの検討を2022年度までに実施した.
2021年度末から2022年度初頭にかけて,STL-BBM(放熱量50W級)の熱真空試験を熱真空チャンバにて実施した.本試験より,熱源の温度に依存してブレードが展開収納し,実効放射率が変化することを確認した.また,熱数学モデルとの比較評価によりヒータ熱量を削減可能であることを示した.
2022年度後半は試験結果の整理・成果報告を主として実施し,国内・国際学会での口頭発表,査読付き論文の執筆・投稿を実施した.さらに,一連の試験結果からSTLの課題抽出を行い,①駆動源となるSMAの両端で温度差が生じることに起因して動作ON/OFF温度差が大きいこと,②ブレード部がSMAと板バネのみで支持されていることから機械環境耐性が低いと予想されること,③SMA力学特性の温度依存性を十分に取得できておらず設計手法が確立できていないことを課題として識別した.これらの課題を踏まえて,本研究で提案・実証したSTLを発展させた新しい断/放熱デバイスの提案及びその概念検討までを実施した.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Development and Testing of a Lightweight Thermal Louver with Single Crystal Shape Memory Alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Akizuki , Kenichiro Sawada , Hirobumi Tobe and Hiroyuki Ogawa
    • 雑誌名

      International Conference on Environmental Systems

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development and Testing of a Lightweight Thermal Louver with Single Crystal Shape Memory Alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Akizuki , Kenichiro Sawada , Hirobumi Tobe and Hiroyuki Ogawa
    • 学会等名
      51st International Conference on Environmental Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶形状記憶合金を用いた宇宙用軽量サーマルルーバ の研究2022

    • 著者名/発表者名
      秋月祐樹,澤田健一郎,戸部裕史,小川博之
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会

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公開日: 2023-12-25  

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