極低温領域で使用可能な小型軽量ループ・ヒートパイプ・システムの試作開発および研究

可用于低温区域的小型轻量环路热管系统的原型开发和研究

• 批准号: 15760601
• 负责人: 永井 大樹
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tohoku University (2004-2005)Japan Aerospace Exploration Agency (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760601/
• 关键词: ループヒートパイプ; ウィックコア; 宇宙機; 小型; 極低温; 軽量; 毛細管力; 熱制御; ドライアウト; セラミック

従来の科学衛星などの低温要求ミッションの多くでは、超流動ヘリウム等による寒剤冷却方式が用いられてきたが、最近では寒剤の質量/体積および保持期間に起因する観測上の制約を克服するため、寒剤冷却に依らない放射冷却構造と機械式冷凍機システムの効果的な組み合わせによる冷却方式に移行しようとしている。このような中、冷凍機コンプレッサ自身からの発熱や振動などのセンサに対する影響も考慮しなければならないという新しい問題にも直面している。これらを解決するために、冷凍機とセンサ、もしくは、冷凍機コンプレッサとラジエータを高効率で結ぶ伝熱素子が望まれてきている。そのような要求を満たすものとして、実績のあるヒートパイプが挙げられるが、現在の複雑化した衛星内部の配置制約に対しては、可撓性や輸送距離の面で役不足である。それに対して、LHPは、ヒートパイプ同様に熱伝達の効率が非常に優れており、可撓性はもちろん、長距離輸送能力も優れているため、低温ミッション(80K〜190K)における排熱システムとして非常に期待されている。また、民生技術として地上転用を考慮した場合でも、高温超電導電子デバイスと冷凍機との間の伝熱素子として考えることが可能である。これは、社会の高度化に伴い超電導応用技術が重要な位置を占める場合に高信頼性伝熱素子として必須の技術になると考える。そこで、本研究では、極低温領域で使用可能な小型LHPの試作を行い、まず予備動作特性試験を実施した。現段階では、LHPシステムの設計検証のため、常温にて試験を実施したが、今後は、さらに実験を重ね、低温への適用化へ向けて改良を実施していく。

In recent years, scientific satellites have been developing low temperature requirements, such as ultra-high temperature, ultra-high temperature and so on. The cooling method has been used to overcome the constraints caused by the mass/volume of the refrigerant and the retention period. The cooling method has been used to overcome the constraints caused by the radiation cooling structure and the combination of mechanical refrigeration system and cooling method. The impact of heat generation and vibration on the refrigeration system should be considered in order to solve new problems. To solve this problem, freezers, freezers, refrigerators, refrigerators The requirements of the satellite are: flexibility, transmission distance, etc. For example, the LHP is very good at heat transfer efficiency, flexibility, long-distance transport capability, and low temperature (80K ~ 190K). In the case of people's livelihood technology and terrestrial applications, high temperature superconducting electrons and refrigerators are considered. The development of society is accompanied by the development of high conductivity technology, which plays an important role in the development of high conductivity technology. In this study, the application of small LHP in the field of extremely low temperature is possible, and the operation characteristics of the equipment are tested. At present, the design of LHP system has been verified, and the test at normal temperature has been implemented. In the future, the application of LHP system has been improved.

项目成果

Performance Evaluation of Double-condenser Loop Heat Pipe onboard Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) in Thermal Vacuum Testing

双冷凝环路热管车载全天X射线图像监测仪(MAXI)在热真空测试中的性能评估

• 发表时间: 2005
• 期刊: The proceedings of the 35th International Conference on Environmental Systems
• 作者: 永井大樹;永井大樹;永井大樹
• 通讯作者: 永井大樹

極低温領域で使用可能な小型ループヒートパイプの試作

可在低温下使用的小型环路热管的原型生产

• 发表时间: 2004
• 期刊: 第48回 宇宙科学技術連合講演会 講演集
• 作者: 永井大樹;永井大樹;永井大樹;永井大樹;永井大樹;永井大樹;永井 大樹
• 通讯作者: 永井 大樹

Self-induced Temperature Oscillation of Double Condenser Design Loop Heat Pipe

双冷凝器设计环路热管的自致温度振荡

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the 6th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermophysics 2005
• 作者: 永井大樹

Start-up Behavior of Double-condenser Loop Heat Pipe

双冷凝器环路热管的启动行为

• 发表时间: 2005
• 期刊: AIAA Paper 2005-4956 (CD-ROM)
• 作者: 永井大樹;永井大樹
• 通讯作者: 永井大樹

Thermal performance verification for the JEM MAXI Loop Heat Pipe and Radiator System

JEM MAXI 环路热管和散热器系统的热性能验证

• 发表时间: 2005
• 期刊: The proceedings of the 56th International Astronaitical Congress 2005
• 作者: 永井大樹;永井大樹;永井大樹;永井大樹
• 通讯作者: 永井大樹