宇宙用機器の絶縁冷却システムに関する研究

空间设备绝热冷却系统研究

• 批准号: 18656253
• 负责人: 川口 淳一郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656253/
• 关键词: 航空宇宙工学; 人工衛星; 宇宙機システム; 熱力学

宇宙用機器は常に高性能化と小型化を指向しており,高温,高電圧機器の絶縁および冷却を考えた場合,宇宙用機器の絶縁冷却システムとして同時に解決されることが望ましい.そこで本研究では,フッ素系不活性液体の電気絶縁性と熱伝導性を最大限に利用して,実際の宇宙機に応用可能な絶縁冷却温度制御システムを構築することを目的とした.昨年度の研究において,フッ素系不活性液体の絶縁性の検証と簡易的なシステム同定による解析モデルの導出は既に実施したので,今年度はシステムに加える熱量や流量を変化させてより厳密なシステム同定を行い,その関係から絶縁冷却システムの双線形解析モデルを導出し,理論値と比較することでその妥当性を確認した.また,フッ素系不活性液体を動作流体とした絶縁冷却システム実験装置を用いて,高温高電圧電子素子を模擬したヒーターの絶縁冷却温度制御実験を行った結果,所望の温度に制御できることが確認できた.システムの実際の挙動は解析モデルを用いた数値シミュレーション結果と良く一致しており,解析モデルの妥当性が検証できた.さらに,実際の宇宙機の高電圧機器をサイズや構造の面で模擬した実験装置を製作し,その装置を用いてシステム同定実験を行った.本装置は非線形性の強いシステムであるが,導出した解析モデルを用いて双線形システムの制御則を構築し,絶縁冷却実験を行った結果,所定の温度に制御できることが確認できた.以上により,本研究が提案するシステムが宇宙機システムへ応用可能であることを示した.

Space machines are always oriented towards high performance and miniaturization. In the case of high temperature and high voltage machines, the insulation and cooling of space machines are also expected to be solved. The purpose of this study is to maximize the use of electrical insulation and thermal conductivity of non-reactive liquids and to construct a system of possible cooling temperature control systems for practical spacecraft applications. In last year's research, the simple model of insulation properties of non-reactive liquids and the analysis and derivation of insulation properties of non-reactive liquids have been carried out. This year, the heat and flow rates of non-reactive liquids have been changed. The relationship between insulation properties of non-reactive liquids and the analysis and derivation of insulation properties of non-reactive liquids have been confirmed. In addition, the temperature control of the inert liquid, the cooling system, and the device were tested. The results showed that the desired temperature control was confirmed. The results of the analysis are consistent with the results of the analysis. In the meantime, the high-voltage machine of the real universe has been designed to simulate the surface of the structure, and the device has been designed to be used in the same way. The device is non-linear in nature and strong in nature, and the analysis and application of the two-linear in nature are carried out in accordance with the control principle, and the cooling process is carried out in accordance with the control result, and the temperature is determined. The above research suggests that the universe may be used in the future.

项目成果

フッ素系不活性液体を用いた絶縁冷却システムによる高温高電圧機器の温度制御

使用氟基惰性液体的绝缘冷却系统对高温、高压设备进行温度控制

• 发表时间: 2007
• 作者: 杉田 昌行;川口 淳一郎
• 通讯作者: 川口 淳一郎