特許 6143644 展開構造物およびこれを備える宇宙機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6143644

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】展開構造物およびこれを備える宇宙機

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/22 20060101AFI20170529BHJP

   B64G 1/44 20060101ALN20170529BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/22

   !B64G1/44 C

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-227998(P2013-227998)

(22)【出願日】2013年11月1日

(65)【公開番号】特開2015-85885(P2015-85885A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】512308340

【氏名又は名称】株式会社テクノソルバ

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(72)【発明者】

【氏名】中村 和行

(72)【発明者】

【氏名】松村 健三

【審査官】 諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３１４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２１８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−７８９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１８８７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７８０６３７０（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２６２２０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第５９０９８６０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５３１９９０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第４７２７９３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第４４０８４３０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第３３２６４９７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ １／２２

Ｂ６４Ｇ １／４４

Ｂ６４Ｇ １／５０

Ｂ６４Ｇ ９９／００

Ｅ０４Ｂ １／３４４

Ｈ０１Ｑ １／０８ − １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

宇宙機の構体に取り付けられる構体取付部と、ヒンジ構造により互いに折り畳み可能かつ前記構体取付部に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された複数枚のパネルと、を備える宇宙機用の展開構造物であって、
前記複数枚のパネルは、前記展開状態で前記構体取付部に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、を少なくとも含み、前記遠位側パネルは付勢手段により前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢されており、
前記展開構造物は、
前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造を備え、
前記折畳状態において、前記構体取付部、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルが前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込まれるように折り畳まれており、かつ、
前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移することを特徴とする展開構造物。

【請求項2】

三枚以上の前記パネルが直列的に連結されており、
前記折畳状態において、前記展開状態で前記構体取付部に対して最も遠位側に位置する前記パネルを中心として三枚以上の前記パネルの総てが渦巻状に配置されており、
前記折畳状態から、渦巻の外周側に配置された前記パネルより順次展開して前記展開状態に遷移する請求項１に記載の展開構造物。

【請求項3】

前記パネル係止構造は、前記折畳状態において前記ヒンジ構造が前記遠位側パネルを回動方向に付勢するときの前記遠位側パネルの遠位端の変位方向の前方に位置して前記遠位端を係止し、かつ、
前記近位側パネルが展開することにより前記パネル係止構造と前記遠位側パネルとの相対角度が変化し、前記近位側パネルが前記所定の角度以上に展開することで前記パネル係止構造による前記遠位端の係止が解除されることを特徴とする請求項１または２に記載の展開構造物。

【請求項4】

前記パネル係止構造が、前記遠位側パネルの前記遠位端に前記近位側パネルの回動軸と平行に設けられた保持軸と、一方向に開口した開口部を有し前記保持軸を回動可能に保持するパネル保持部と、を含み、
前記折畳状態で前記開口部は前記保持軸に対して前記遠位端の前記変位方向の前方とは異なる位置にあり、
前記近位側パネルが前記所定の角度以上に展開すると、前記開口部が前記保持軸に対して前記遠位端の前記変位方向の前方に移動して前記保持軸が前記開口部を通じて前記パネル保持部から離脱可能になることを特徴とする請求項３に記載の展開構造物。

【請求項5】

前記パネル保持部が、前記近位側パネルの近位側に設けられた前記ヒンジ構造における前記構体取付部の側に設けられている請求項４に記載の展開構造物。

【請求項6】

前記複数枚のパネルは、前記展開状態で前記遠位側パネルよりも遠位側に位置する第三のパネルを含み、
前記パネル係止構造が、互いに折り畳まれた前記遠位側パネルおよび前記第三のパネルが前記近位側パネルに対して回動することを解除可能に規制する第一係止部と、前記第三のパネルが前記遠位側パネルに対して回動することを解除可能に規制する第二係止部と、を含み、
前記第一係止部と前記第二係止部とが、前記パネルの幅方向の異なる位置に設けられている請求項２に記載の展開構造物。

【請求項7】

折畳状態で互いに折り畳まれて積層された前記複数枚のパネルを面直方向に互いに拘束し、解除操作により前記パネルの拘束を解除する保持解放部を備え、
前記保持解放部が、積層された前記パネルの面央よりも前記構体取付部から遠い側のみに設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の展開構造物。

【請求項8】

折畳状態の前記パネルの面央よりも前記構体取付部に近い側に、積層された複数枚の前記パネルを面直方向に互いに非拘束に連接させる連接部が設けられている請求項７に記載の展開構造物。

【請求項9】

前記保持解放部および前記連接部が、前記パネルの幅方向の外側に張り出して設けられている請求項８に記載の展開構造物。

【請求項10】

構体と、前記構体に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された展開構造物と、を備える宇宙機であって、
前記展開構造物が、
ヒンジ構造により互いに折り畳み可能に連結され前記展開状態で前記構体に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造と、前記遠位側パネルを前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢する付勢手段と、を含み、
前記折畳状態において、前記構体、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルを前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込むように折り畳まれており、前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移する
ことを特徴とする宇宙機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工衛星や探査機などの宇宙機に取り付けられる展開構造物、およびかかる展開構造物を備える宇宙機に関する。

【背景技術】

【0002】

人工衛星や探査機などの宇宙機は、ロケットなどの輸送機により宇宙空間まで輸送される。この種の輸送機は、宇宙機を搭載するための収納空間を有しているが、この収納空間の大きさは限られている。一方、宇宙機は、周回軌道上や飛行軌道上で大きな面積を必要とする機器を搭載している。一例として、太陽光発電をするための太陽電池パドル、電波を送受信するためのアンテナ本体、電波や光を反射するアンテナ反射器や光学反射器などのリフレクター、宇宙機を太陽光や熱から保護するシールドなどが挙げられる。このような機器は、輸送機に搭載される状態では小さな包絡体積となるよう折り畳んでおき、輸送機から分離された後に大きく展開して使用することができるような展開構造物として提供されている。

【0003】

特許文献１には、展開構造物の例として一般的な太陽電池パドルが開示されている。この太陽電池パドルでは、複数枚の矩形のパネル（６）が辺を隣接させて配置され、互いにヒンジ（７）で連結されて折り畳まれている。具体的には、長手方向に並ぶ複数のヒンジ（７）を交互に山折および谷折していくことで太陽電池パドルはアコーディオン型（Ｗ字型）に折り畳まれ、複数枚（特許文献１では４枚）のパネル（６）を実質的に１枚分の包絡体積になるように折り畳むことができる。この折畳状態から展開用のケーブル（１）を繰り出していくことで太陽電池パドルは展開し、各パネル（６）が平面上に並ぶ展開状態に遷移する。

【0004】

特許文献２には、展開構造物の例としてパラボラ状のリフレクターや熱シールドが開示されている。特許文献２の図１１および図１２には、人工衛星の本体（１０１）に関節系（３２０）で連結された展開型の熱シールド（１０２）が記載されている。この熱シールド（１０２）は折畳状態において、基端側の他の一次パネル（１１１）と本体（１０１）との間に、先端側の一次パネル（１１５）が抱え込まれるようにして折り畳まれる。そして、基端側の一次パネル（１１１）が展開した後に先端側の一次パネル（１１５）が展開するように構成されている。

【0005】

特許文献３には、展開構造物の例として矩形のアンテナパネルをヒンジ機構で連結した展開型アンテナが開示されている。この展開型アンテナは、特許文献３の図１から図３に示すように、宇宙航行体（１０）にヒンジ機構（１５）連結された第１のパネル（１１）と、このパネル（１１）の先端側にヒンジ機構（１５）を介して連結された第２のパネル（１２）とを備えている。折畳状態においては、基端側の第１のパネル（１１）と宇宙航行体（１０）との間に先端側の第２のパネル（１２）が抱え込まれるようにして折り畳まれる。そして、特許文献３の図２３に示すように、基端側の第１のパネル（１１）が展開したのちに、先端側の第２のパネル（１２）が展開する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−１４２４００号公報

【特許文献2】特開２０１２−１３１４９２号公報

【特許文献3】特開２００１−０４８０９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

展開構造物を展開する際には、当該展開構造物の部分同士、および宇宙機の構体や他の機器と干渉しないように展開姿勢を制御することが一般的である。特許文献１のようにアコーディオン型に折り畳まれた太陽電池パドルは、パネル同士を連結する複数個のヒンジの動作タイミングで少しでもずれると展開姿勢が種々に変化してしまう。このため、特許文献１の太陽電池パドルにおいては、その長手方向に沿ってパネルの側方にケーブルが設置されており、このケーブルを少しずつ繰り出すことで各ヒンジの動作を同期させながら太陽電池パドルを展開することができる。

【0008】

特許文献２の熱シールドの場合、先端側の一次パネル（１１５）が人工衛星の本体（１０１）と干渉しないためには、基端側の一次パネル（１１１）が十分に展開してから先端側の一次パネル（１１５）を展開する必要がある。また、特許文献３の展開型アンテナに関しても、先端側のパネル（１２）が宇宙航行体（１０）と干渉しないよう、基端側の第１のパネル（１１）を十分に展開してから先端側の第２のパネル（１２）を展開する必要がある。このため、特許文献２や特許文献３には明示されていないものの、これらの展開構造物を展開させるためにはケーブルなどの特別な同期機構が必要となる。

【0009】

しかしながら、同期機構に不具合が生じた場合は展開構造物が展開しないこととなり、宇宙機がその目的を果たすことは極めて困難となる。また、輸送機の打ち上げ重量の制約やコストダウンの観点からも、ケーブルなどの同期機構を不要とする展開構造物が強く望まれている。

【0010】

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、同期機構を不要としつつも折畳状態から展開状態に確実に展開することが可能な展開構造物、およびこれを搭載した宇宙機を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明によれば、宇宙機の構体に取り付けられる構体取付部と、ヒンジ構造により互いに折り畳み可能かつ前記構体取付部に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された複数枚のパネルと、を備える宇宙機用の展開構造物であって、前記複数枚のパネルは、前記展開状態で前記構体取付部に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、を少なくとも含み、前記遠位側パネルは付勢手段により前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢されており、前記展開構造物は、前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造を備え、前記折畳状態において、前記構体取付部、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルが前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込まれるように折り畳まれており、かつ、前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移することを特徴とする展開構造物が提供される。

【0012】

また、本発明によれば、構体と、前記構体に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された展開構造物と、を備える宇宙機であって、前記展開構造物が、ヒンジ構造により互いに折り畳み可能に連結され前記展開状態で前記構体に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造と、前記遠位側パネルを前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢する付勢手段と、を含み、前記折畳状態において、前記構体、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルを前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込むように折り畳まれており、前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移することを特徴とする宇宙機が提供される。

【0013】

上記発明の展開構造物は、折畳状態において第二パネルがパネル係止構造に係止されて第一パネルに対する回動が規制されている。そして、第二パネルを第一パネルよりも渦の中心側に巻き込むように渦巻状に折り畳まれた折畳状態から、第一パネルが所定の角度以上に展開することにより第二パネルが第一パネルに対して展開して展開状態に遷移する。このため上記発明の展開構造物によれば、同期機構が無くとも、近位側の第一パネルが十分に展開した後に遠位側の第二パネルが展開するため、第二パネルが構体に干渉することなく所定の展開姿勢で展開状態に遷移することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の展開構造物および宇宙機によれば、同期機構を不要としつつも折畳状態から展開状態に確実に展開することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）から（ｃ）は本発明の第一実施形態の宇宙機の展開シーケンスの原理を説明する模式図であり、（ｄ）は（ａ）における第一ヒンジの近傍を示す拡大図である。

【図2】（ａ）は第二実施形態の宇宙機の折畳状態を示す斜視図であり、（ｂ）はその展開状態を示す斜視図である。

【図3】（ａ）から（ｆ）は第二実施形態の宇宙機の展開シーケンスを示す側面図である。

【図4】（ａ）は図３（ａ）に対応する展開構造物の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における領域Ｘの拡大図である。

【図5】（ａ）は図３（ｂ）に対応する展開構造物の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における領域Ｙの拡大図である。

【図6】図３（ｅ）に対応する展開構造物の斜視図である。

【図7】図６における領域ＶＩＩの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0017】

＜第一実施形態＞
図１（ａ）から図１（ｃ）は本発明の第一実施形態の宇宙機１００の展開シーケンスの原理を説明する模式図である。具体的には、図１（ａ）は本実施形態の宇宙機１００の折畳状態の説明図である。図１（ｂ）は展開動作中の宇宙機１００の説明図である。図１（ｃ）は宇宙機１００の展開状態の説明図である。図１（ｄ）は、図１（ａ）における第一ヒンジ３２の近傍を示す拡大図である。

【0018】

はじめに、本実施形態の概要について説明する。
本実施形態の宇宙機１００は、構体１１０と、この構体１１０に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された展開構造物１０と、を備えている。
展開構造物１０は、近位側パネル（第一パネル２２）、遠位側パネル（第二パネル２４）、パネル係止構造４０および付勢手段を含む。第一パネル２２と第二パネル２４とは、ヒンジ構造３０（第二ヒンジ３４）により互いに折り畳み可能に連結されている。第一パネル２２は展開状態で構体１１０に対して近位側に位置し、第二パネル２４は展開状態で構体１１０に対して第一パネル２２よりも遠位側に位置する。パネル係止構造４０は、第二パネル２４に解除可能に係止して、第一パネル２２に対する第二パネル２４の回動を規制する。付勢手段（展開バネ５４）は、第二パネル２４を第一パネル２２に対して展開する方向に付勢する。
展開構造物１０の折畳状態において、構体１１０、第一パネル２２および第二パネル２４は順に渦巻状に配置されているとともに、第二パネル２４を第一パネル２２よりも渦の中心側に巻き込むように折り畳まれている。展開構造物１０は、この折畳状態から、付勢手段（展開バネ５２）の付勢力により第一パネル２２が所定の角度以上に展開することで、パネル係止構造４０は第二パネル２４の係止を解除する。これにより、第二パネル２４が第一パネル２２に対して展開して、展開構造物１０は展開状態に遷移する。

【0019】

本実施形態の宇宙機用の展開構造物１０は、宇宙機１００の構体１１０に取り付けられる構体取付部９０を備えている。複数枚のパネル２０（第一パネル２２および第二パネル２４）は、構体取付部９０に対して回動可能に連結されている。複数枚のパネル２０のうち、第一パネル２２は展開状態で構体取付部９０に対して近位側に位置し、第二パネル２４は展開状態で構体取付部９０に対して第一パネル２２よりも遠位側に位置する。そして、展開構造物１０の折畳状態において、構体取付部９０、第一パネル２２および第二パネル２４が順に渦巻状に配置されている。

【0020】

次に、本実施形態の展開構造物１０および宇宙機１００について詳細に説明する。
宇宙機１００は、地球観測衛星や通信衛星等の人工衛星のほか、惑星探査機など、種々の目的で宇宙空間を航行する宇宙飛翔体である。宇宙機１００はロケットなどの輸送機により宇宙空間まで打ち上げられる。宇宙機１００のサイズは特に限定されないが、５０ｋｇ級から３００ｋｇ級などの比較的小型のものが好適である。

【0021】

展開構造物１０は、輸送機に搭載されている状態では包絡体積が比較的小さな折畳状態をとり、輸送機から分離された後に少なくともその一部が展開動作をすることにより包絡体積が折畳状態よりも大きな展開状態に遷移する構造物である。展開構造物１０は、複数枚のパネル２０（第一パネル２２、第二パネル２４）を備えている。パネル２０は平坦な板状をなしている。パネル２０としては、展開構造物１０の目的により種々の構造物が適用される。一例として、展開構造物１０が太陽電池パドルである場合、パネル２０は基板に太陽電池セルを積層した太陽電池パネルである。展開構造物１０が合成開口レーダーなどのレーダー装置の場合、パネル２０は電波の送受信用のアンテナである。展開構造物１０がアンテナ反射器または光学反射器などの送信または受信用のリフレクターや、光シールドまたは熱シールドなどのシールドである場合、パネル２０は反射板である。

【0022】

隣接するパネル２０同士はヒンジ構造３０で連結されており、互いの相対位置を変化させることにより展開構造物１０は全体として折畳状態から展開状態に遷移する。パネル２０は所定の曲げ剛性を有する、いわゆるリジッドパネルであり、ヒンジ構造３０の動作中に個々のパネル２０自体は実質的に変形しない。パネル２０は、少なくとも１本の直線的な辺を有している。パネル２０の形状は特に限定されず、三角形、四角形（矩形）または五角形以上の多角形とすることができる。本実施形態のパネル２０は矩形である。
隣接するパネル２０は、互いに近接する辺（以下、「近接辺」という場合がある）同士が平行に配置された状態でヒンジ構造３０により連結されている。ヒンジ構造３０は、パネル２０の近接辺の中央の１箇所に設けられてもよく、または近接辺の両端にそれぞれ設けられてもよい。

【0023】

ヒンジ構造３０は、複数の部材が回動軸まわりに互いに回動可能に組み合わされてなる。これらの部材の一方および他方が、隣接する２枚のパネル２０のそれぞれに固定されている。ヒンジ構造３０の回動軸は、この近接辺に平行であり、図１各図の紙面前後方向である。すなわち、折畳状態において複数枚のパネル２０同士は面直方向に互いに折り畳まれた状態にある。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、隣接するパネル２０同士はヒンジ構造３０により１８０度折り畳まれ、僅かな隙間を空けて互いに対向している。具体的には、第一パネル２２の表面２２ａの法線ベクトルＮ１と、第二パネル２４の表面２４ａの法線ベクトルＮ２との為す角は略１８０度である。

【0024】

構体１１０は宇宙機１００の衛星バスであり、箱形や円筒型など種々の形状をとることができる。本実施形態の構体１１０は平坦な搭載面１１２を備えている。折畳状態のパネル２０が搭載面１１２に対向するようにして展開構造物１０は構体１１０に取り付けられている。なお、パネル２０や搭載面１１２が平坦な板状や面状であるとは、パネル２０の表面２２ａ、２４ａや搭載面１１２が幾何学的に完全な平面であることを意味するものではなく、局所的または全体的な凹凸が存在していることを許容する。

【0025】

構体取付部９０は、展開構造物１０を構体１１０に取り付けるためのインタフェース構造である。構体取付部９０は、剛直で非可動のブラケットでもよく、またはヒンジ構造を包含する可動の機構でもよい。展開構造物１０が太陽電池パドルである場合、構体取付部９０は、展開状態でパネル２０を構体１１０から適切な距離に離間させて保持するブームやヨークを含んでもよい。またはこの場合、構体取付部９０は構体１１０に取り付けられたパドル駆動モータを含んでもよい。
本実施形態では、図１（ａ）に示す折畳状態において構体取付部９０がパネル２０と構体１１０との間ではなくパネル２０の側方にオフセットした位置に取り付けられている状態を例示するが、本発明はこれに限られない。たとえば構体取付部９０がブームやヨークの場合、折畳状態において構体取付部９０はパネル２０と構体１１０との間に挟持されてもよい。

【0026】

ヒンジ構造３０は、パネル２０を構体取付部９０に対して相対的に回転させるための開閉機構である。本実施形態の展開構造物１０は、ヒンジ構造３０として少なくとも第一ヒンジ３２および第二ヒンジ３４を含む。第一ヒンジ３２は、構体取付部９０および構体１１０に対して第一パネル２２を回動させるヒンジである。第二ヒンジ３４は、第一パネル２２に対して第二パネル２４を回動させるヒンジである。ヒンジ構造３０（第一ヒンジ３２、第二ヒンジ３４）は展開バネ５２、５４（図３から図６を参照）を備えており、連結されたパネル２０同士を折畳状態から展開状態に遷移する向きに付勢する。本実施形態の展開バネ５２、５４は、板バネが螺旋巻回されたトルクバネ（ぜんまいバネ）である。

【0027】

図１（ｃ）に示す展開状態では、第一パネル２２の表面２２ａの法線ベクトルＮ１と第二パネル２４の表面２４ａの法線ベクトルＮ２との為す角は１８０度よりも小さく、具体的には９０度よりも小さい。同図では、第一パネル２２と第二パネル２４とが平面上（直線上）に並び、法線ベクトルＮ１とＮ２との為す角が０度である状態を図示してあるが、本発明はこれに限られない。法線ベクトルＮ１を基準とする法線ベクトルＮ２の角度は、同図の時計回りを正の向きとして、−３０度以上＋３０度以下とすることができる。

【0028】

パネル２０のうち、展開状態において構体１１０や構体取付部９０に近接する側を近位側と呼称し、逆に展開状態において構体１１０や構体取付部９０から離間する側を遠位側と呼称する。

【0029】

ここで、個々のパネル２０（第一パネル２２、第二パネル２４）が展開するとは、当該パネル２０の近位側に連設されたヒンジ構造３０が回動して、当該パネル２０がそれよりも近位側（構体取付部９０の側）の部位に対して相対的に向きを変化させることをいう。また、パネル２０の展開角度とは、当該パネル２０の近位側に連設されたヒンジ構造３０の回動角度をいう。具体的には、第一パネル２２の展開角度とは、折畳状態（初期状態）を基準として、第一ヒンジ３２が構体取付部９０に対して回動した角度をいう。第二パネル２４の展開角度とは、折畳状態（初期状態）を基準として、第二ヒンジ３４が第一パネル２２に対して回動した角度をいう。また、パネル２０の連結方向、すなわち近位側から遠位側に向かう方向を、各パネル２０の縦横比によらず、パネル２０および展開構造物１０の長手方向という。

【0030】

図１（ａ）から図１（ｄ）では、２枚のパネル２０を備える展開構造物１０を例示する。本実施形態では、第一パネル２２を近位側のパネルと称し、第二パネル２４を遠位側のパネルと称する。後述する第二実施形態の展開構造物１０（図３（ａ）から図３（ｆ）を参照）のように３枚以上のパネル２０を備える場合は、そのいずれか２枚のうち相対的に構体１１０や構体取付部９０に近接する側のパネル２０を近位側パネルと称し、離間する側のパネル２０を遠位側パネルと称する。

【0031】

折畳状態の展開構造物１０において、第一パネル２２と第二パネル２４とは互いに対向し、また構体１１０の搭載面１１２に対向している。このとき、第一パネル２２は搭載面１１２よりも遠い外側に配置され、第二パネル２４は搭載面１１２に近い内側に配置されている。図１（ａ）に示す折畳状態で、構体取付部９０、第一ヒンジ３２、第一パネル２２、第二ヒンジ３４および第二パネル２４は、この順に並んで渦巻状に配置されている。構体取付部９０や第一パネル２２は、この渦の外周側にあり、第二パネル２４は渦の中心側にある。すなわち、第二パネル２４は第一パネル２２と構体１１０との間に抱え込まれた状態にある。展開構造物１０は、この折畳状態から、渦の中心側のパネル２０（第二パネル２４）の展開角度を零度に維持したまま、渦の外周側に位置するパネル２０（第一パネル２２）より順番に展開していく。

【0032】

構体取付部９０がヨークやブームの場合などの可動の機構であって構体１１０に対して構体取付部９０も展開可能である場合、構体取付部９０の展開とパネル２０の展開の先後は任意である。すなわち、構体取付部９０が展開してからパネル２０（第一パネル２２）が展開してもよく、または第一パネル２２および第二パネル２４が展開してから構体取付部９０が展開してもよい。

【0033】

図１（ｂ）は展開構造物１０の展開動作中の動作中を示し、具体的には第一パネル２２の展開が終了した状態を示している。展開構造物１０は、図１（ａ）に示す折畳状態から、図１（ｂ）に示すように第一パネル２２、第二ヒンジ３４および第二パネル２４の相対位置が固定されたまま、第一パネル２２および第二パネル２４が第一ヒンジ３２を中心に構体取付部９０に対して回動する。すなわち、第一パネル２２の展開角度は零度から増大し、第二パネル２４の展開角度は零度で不変である。本実施形態の第一ヒンジ３２の最大回動角度は９０度である。第一パネル２２の展開角度がこの最大回動角度に達すると、第一パネル２２は搭載面１１２に対して９０度展開された状態となって静止する。これにより第一パネル２２の展開動作は終了する。展開構造物１０は、個々のパネル２０が展開した状態を維持するための展開維持手段を有している。展開維持手段としては、ラッチ方式と残留トルク方式を例示することができる。ラッチ方式は、ヒンジ構造３０（第一ヒンジ３２、第二ヒンジ３４）が初期状態（折畳状態）から所定以上の回動角度に達することによりラッチ構造が掛止して折畳方向への逆回動を規制する方式である。ラッチ構造はヒンジ構造３０自体に設けられることが一般的である。残留トルク方式は、初期状態（折畳状態）の展開バネ５２、５４に所定以上の回動角度でトルク付与しておき、パネル２０の展開状態においてもヒンジ構造３０を展開バネ５２、５４により展開方向に付勢しつづける方式である。複数枚のパネル２０ごとに、ラッチ方式および残留トルク方式を混在させて設けてもよい。本実施形態の展開構造物１０は、展開維持手段の一例として第一ヒンジ３２がラッチ構造（図示せず）を備えており、第一パネル２２の展開動作が終了するタイミングでラッチ構造が掛止して第一ヒンジ３２の逆戻り方向の回動を規制する。

【0034】

パネル係止構造４０は、少なくとも折畳状態において、第二パネル２４に解除可能に係止して、第一パネル２２に対する第二パネル２４の回動を規制しておく手段である。図１（ｂ）に示すように第一パネル２２の展開が終了するか、またはその直前に、パネル係止構造４０が第二パネル２４の係止を解除して第二パネル２４が第一パネル２２に対して回動可能となる。

【0035】

図１（ａ）および図１（ｄ）に示すように、パネル係止構造４０は、折畳状態においてヒンジ構造３０（第二ヒンジ３４）が第二パネル２４を回動方向に付勢するときの第二パネル２４の遠位端２５の変位方向の前方に位置して、この遠位端２５を係止する。パネル２０の遠位端とは、パネル２０において、当該パネル２０を展開するヒンジ構造３０の取付位置とは長手方向の反対側の領域をいう。なお、遠位端は、当該パネル２０における特定の一点ではなく、所定の広さをもつ領域である。

【0036】

図１各図において、第二ヒンジ３４は第二パネル２４を時計回りに回動させるように付勢力を与える。第二パネル２４の遠位端２５の変位方向は、図１（ｄ）に矢印で示すように構体１１０を向く。ここでいう遠位端２５の変位方向とは、第二ヒンジ３４が第二パネル２４に付与する付勢力により遠位端２５が微小変位する方向であり、言い換えると第二ヒンジ３４が第二パネル２４に付与するモーメントに対する遠位端２５における接線方向である。折畳状態で第二パネル２４の遠位端２５はパネル係止構造４０により直接的または間接的に回動が規制されているが、上記のように遠位端２５の変位方向は定義される。
第一パネル２２（近位側パネル）が展開することにより、パネル係止構造４０と第二パネル２４（遠位側パネル）との相対角度が変化する。そして、第一パネル２２が所定の角度以上（本実施形態では、略９０度）に展開することでパネル係止構造４０による遠位端２５の係止が解除される。

【0037】

第一パネル２２が構体取付部９０や構体１１０に対して十分に展開するまで、第二パネル２４は第一パネル２２に対向して折り畳まれた状態でパネル係止構造４０に拘束されている。第二パネル２４は、この状態で第一パネル２２と一体になって第一ヒンジ３２まわりに回動する。このため、第一パネル２２の展開の初期段階で第二パネル２４が構体１１０と干渉することがない。

【0038】

図１（ｄ）に示すように、パネル係止構造４０は保持軸４２とパネル保持部４４を含む。保持軸４２は、第二パネル２４の遠位端２５に第一パネル２２の回動軸（図１（ｄ）の紙面前後方向）と平行に設けられている。パネル保持部４４は、一方向に開口した開口部４６を有し、保持軸４２を回動可能に保持する。展開構造物１０の折畳状態で、開口部４６は保持軸４２に対して遠位端２５の変位方向の前方とは異なる位置にある。本実施形態では、折畳状態の開口部４６は保持軸４２に対して、遠位端２５の変位方向と直交する方向に位置している。そして、図１（ｂ）に示すように第一パネル２２が構体取付部９０に対して所定の角度以上に展開すると、開口部４６は保持軸４２に対して遠位端２５の変位方向の前方に移動する。これにより、保持軸４２は開口部４６を通じてパネル保持部４４から離脱可能になる。

【0039】

保持軸４２がパネル保持部４４から離脱可能になると、図１（ｂ）に矢印で示すように、第二ヒンジ３４の付勢力により第二パネル２４は第一パネル２２に対して展開する。図１（ｃ）に破線で示すように第二パネル２４は展開角度を増大させ、そして実線で示すように展開状態に至る。本実施形態の第二ヒンジ３４の最大展開角度は１８０度であり、展開状態の第二パネル２４は第一パネル２２と同一平面上に位置する。第二ヒンジ３４は展開維持手段の一例としてラッチ構造（図示せず）を備えており、第二パネル２４の展開動作が終了するタイミングでラッチ構造が掛止して第二ヒンジ３４の逆戻り方向の回動を規制する。

【0040】

パネル保持部４４は、第一パネル２２の展開動作に追随しない位置、具体的には第一ヒンジ３２の回動軸よりも構体取付部９０の側に設けられている。パネル保持部４４の具体的な取付位置は特に限定されず、第一ヒンジ３２と一体に設けられてもよく、または第一ヒンジ３２とは別の部材として構体取付部９０に設けられてもよい。

【0041】

ここで、特許文献１に記載された一般的なアコーディオン型（Ｗ字型）の展開構造物の場合、衛星の構体から離間した遠位側のパネルから順に展開していくため、展開動作に伴って慣性モーメントが加速的に増大していく展開構造物を、近位側のヒンジ構造で揺動させながら展開する必要がある。このため、特に最近位側のパネルを展開させるためのヒンジ構造には大きなトルクが求められ、かつパネルの展開が完了した瞬間のラッチ衝撃は大きなものとなる。
これに対し、本実施形態の展開構造物１０によれば、複数枚のパネル２０のうち近位側のパネルから順に展開していくため、あるパネル２０を展開するときに、それよりも遠位側のパネルは折り畳まれた状態にある。このため、パネル２０を展開する際の慣性モーメントが小さく、各パネル２０の展開が完了した瞬間のラッチ衝撃が小さい。
これにより、本実施形態の展開構造物１０は、展開完了時の衝撃を吸収するためのダンパー構造を不要とすることもできる。

【0042】

また、一般的なアコーディオン型（Ｗ字型）の展開構造物の場合、各パネルは同時に展開するため、パネル同士またはパネルと構体や他の機器との干渉を避けるために展開ケーブルなどの同期機構を用いる必要がある（特許文献１を参照）。
これに対し、本実施形態の展開構造物１０は、あるパネル２０が展開する時点で、それよりも近位側の他のパネルの展開は実質的に完了しており、かつ当該パネル２０よりも遠位側の他のパネルは折り畳まれた状態でパネル係止構造４０に規制されて非可動である。したがって、本実施形態の展開構造物１０の展開時の自由度は、展開中のいずれか１枚のパネル２０の近位側のヒンジ構造３０の展開角度のみ（１自由度）である。このため、各パネルが展開するタイミングを所望に制御するための同期機構を不要とすることができ、また本実施形態の展開構造物１０はかかる同期機構を備えていない。

【0043】

＜第二実施形態＞
図２（ａ）は第二実施形態の宇宙機１００の折畳状態を示す斜視図であり、図２（ｂ）は第二実施形態の宇宙機１００の展開状態を示す斜視図である。
図３（ａ）から図３（ｆ）は、本実施形態の宇宙機１００の展開シーケンスを示す側面図である。

【0044】

本実施形態の展開構造物１０は、三枚以上のパネル２０が直列的に連結されている点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一パネル２２および第二パネル２４に加えて、展開状態で第二パネル２４よりも更に遠位側に位置する第三のパネル（第三パネル２６）を含む。第一パネル２２は展開状態で構体１１０および構体取付部９０に対して最も近位側に位置し、第二パネル２４は第一パネル２２に対して遠位側に隣接する。第三パネル２６は第二パネル２４に対して遠位側に隣接し、パネル２０のうち最も遠位側に位置する。すなわち、第二パネル２４は、第一パネル２２との関係では遠位側パネルであり、第三パネル２６との関係では近位側パネルにあたる。

【0045】

展開構造物１０は、折畳状態から、近位側パネルが所定の角度以上に展開することでパネル係止構造４０が遠位側パネルの係止を解除し、この遠位側パネルが近位側パネルに対して展開して展開状態に遷移する。本実施形態の展開構造物１０は、折畳状態から、第一パネル２２（近位側パネル）が所定の角度以上に展開することで、パネル係止構造４０（第一係止部４０ａ）が第二パネル２４（遠位側パネル）の係止を解除する。これにより、第二パネル２４（遠位側パネル）は第一パネル２２（近位側パネル）に対して展開する。また、第二パネル２４（近位側パネル）が所定の角度以上に展開することで、パネル係止構造４０（第二係止部４０ｂ）が第三パネル２６（遠位側パネル）の係止を解除し、この第三パネル２６（遠位側パネル）が第二パネル２４（近位側パネル）に対して展開する。これにより展開構造物１０は展開状態に遷移する。

【0046】

３枚のパネル２０は互いに連結され、かつこれらのパネル２０は構体取付部９０にあたるベースパネルに対して回動可能に連結されている。
図３（ａ）の折畳状態においては、第三パネル２６を中心として、三枚以上のパネル２０（第一パネル２２から第三パネル２６）の総てが渦巻状に配置されている。第三パネル２６は、図３（ｆ）に示す展開状態で構体取付部９０に対して最も遠位側に位置するパネルである。展開構造物１０は、折畳状態から、この渦巻の外周側に配置されたパネルである第三パネル２６より順次展開して展開状態に遷移する。

【0047】

ベースパネル（構体取付部９０）は平坦な板状をなし、ブラケット９２により構体１１０に剛直かつ非可動に固定されている。ベースパネルは、パネル２０と同様に太陽電池パネルやリフレクターなどの機能を有してもよい。

【0048】

図２（ａ）に示すように、本実施形態の宇宙機１００は、２式の展開構造物１０を備えている。２式の展開構造物１０は、１枚のベースパネル（構体取付部９０）を共用して一体に構成されておりハンドリング性に優れる。具体的には、矩形状のベースパネルの対向辺に、それぞれの展開構造物１０における第一パネル２２が回動可能に取り付けられている。簡単のため、図３から図６では片側の展開構造物１０のみを図示してある。

【0049】

パネル２０を展開するヒンジ構造３０は、具体的には第一ヒンジ３２、第二ヒンジ３４および第三ヒンジ３６を含む。第一ヒンジ３２は、構体取付部９０と第一パネル２２との間に設けられて第一パネル２２を構体取付部９０に対して回動させる。第二ヒンジ３４は、第一パネル２２と第二パネル２４との間に設けられて第二パネル２４を第一パネル２２に対して回動させる。第三ヒンジ３６は、第二パネル２４と第三パネル２６との間に設けられて第三パネル２６を第二パネル２４に対して回動させる。

【0050】

複数枚のパネル２０は、構体取付部９０から直線的かつ直列的に連結されている。複数枚のパネル２０が直列的に連結されているとは、これらのパネル２０が直線的または屈曲して一次元的に連結されていることをいう。各パネル２０は矩形状をなし、近接辺同士が平行に配置された状態でヒンジ構造３０（第一ヒンジ３２から第三ヒンジ３６）により連結されている。本実施形態のパネル２０は直線的に連結されており、第一ヒンジ３２から第三ヒンジ３６でそれぞれ連結された３対の近接辺は互いに平行である。

【0051】

ヒンジ構造３０（第一ヒンジ３２から第三ヒンジ３６）は、パネル２０を展開するための付勢手段として、展開バネ５２、５４、５６をそれぞれ備えている。

【0052】

図３（ａ）は展開構造物１０の折畳状態を示す。図３（ｂ）は第一パネル２２が所定の展開角度まで展開して第一係止部４０ａが第二パネル２４の係止を解除した状態を示す。図３（ｃ）は第一パネル２２の展開が終了した状態を示す。図３（ｄ）は第二パネル２４が所定の展開角度まで展開して第二係止部４０ｂが第三パネル２６の係止を解除した状態を示す。図３（ｅ）は第二パネル２４の展開が終了した状態を示す。図３（ｆ）は第三パネル２６の展開が終了した展開構造物１０の展開状態を示す。
図４は、図３（ａ）に対応する展開構造物１０の斜視図である。図４（ｂ）は図４（ａ）における領域Ｘの拡大図であり、第一ヒンジ３２の近傍の拡大図である。図５（ａ）は、図３（ｂ）に対応する展開構造物１０の斜視図である。図５（ｂ）は図５（ａ）における領域Ｙの拡大図であり、第一ヒンジ３２の近傍の拡大図である。図６は、図３（ｄ）に対応する展開構造物１０の斜視図である。図７は、図６における領域ＶＩＩの拡大図であり、第二ヒンジ３４の近傍の拡大図である。

【0053】

本実施形態の展開構造物１０は、折畳状態において、構体取付部９０、第一ヒンジ３２、第一パネル２２、第二ヒンジ３４、第二パネル２４、第三ヒンジ３６および第二パネル２４が、この順に外周側から中心側に向かって渦巻状に配置されている。

【0054】

本実施形態のパネル係止構造４０は、第一係止部４０ａと第二係止部４０ｂを含む。第一係止部４０ａは、互いに折り畳まれた遠位側パネル（第二パネル２４）および第三のパネル（第三パネル２６）が、第一パネル２２に対して回動することを解除可能に規制する。第二係止部４０ｂは、第三パネル２６が第二パネル２４に対して回動することを解除可能に規制する。

【0055】

図３（ａ）および図４に示す折畳状態で、第三パネル２６は第二係止部４０ｂにより第二パネル２４に係止されており、第三ヒンジ３６が備える展開バネ５６（図４（ｂ）を参照）の付勢力に抗して、第二パネル２４に対する第三パネル２６の回動が規制されている。このため、展開構造物１０の展開の初期段階から中期段階において、具体的には図３（ｄ）および図６に示すように第二パネル２４が十分に展開するまで、第二パネル２４および第三パネル２６は非可動の剛体として振る舞う。そして、折畳状態の第二パネル２４および第三パネル２６は、第二係止部４０ｂにより係止されており、第二ヒンジ３４が備える展開バネ５４（図４（ａ）を参照）の付勢力に抗して第一パネル２２に対する回動が規制されている。これにより、展開構造物１０の展開の初期段階において、具体的には図３（ｂ）および図５に示すように第一パネル２２が十分に展開するまで、第一パネル２２、第二パネル２４および第三パネル２６は非可動の剛体として振る舞う。

【0056】

第一係止部４０ａは、第二係止部４０ｂで互いに係止された第三パネル２６および第二パネル２４ならびにこれらを連結する第三ヒンジ３６のいずれか一以上を対して係止して、これらが第一パネル２２と共に回動することを許容し、かつ第一パネル２２に対して相対的に回動することを規制する。

【0057】

第一係止部４０ａ（パネル係止構造４０）は、第二パネル２４の遠位端２５に第一パネル２２および第三ヒンジ３６の回動軸と平行に設けられた保持軸４２ａと、一方向に開口した開口部４６ａを有し保持軸４２を回動可能に保持するパネル保持部４４ａと、を含む。本実施形態の保持軸４２ａは、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、第三ヒンジ３６と一体形成されている。

【0058】

パネル保持部４４ａは湾曲したアーム状をなしており、その基端は構体取付部９０に固定されている。なお、本実施形態に代えて、パネル保持部４４ａを第一パネル２２の近位側に設けられたヒンジ構造３０に固定してもよい。具体的には、第一ヒンジ３２のうち、その回動軸よりも構体取付部９０の側にパネル保持部４４ａを設けてもよい。

【0059】

パネル保持部４４ａの先端は、第一ヒンジ３２の周囲を囲うようにして、約９０度の中心角にて円弧状に湾曲している。円弧状のパネル保持部４４ａの先端よりも突出方向の前方に開放された領域が本実施形態の開口部４６ａにあたる。保持軸４２ａは、パネル保持部４４ａの湾曲形状に対応する湾曲面を有しており、パネル保持部４４ａに沿って摺動する。

【0060】

折畳状態において、第三ヒンジ３６は開口部４６ａの内側に位置してパネル保持部４４ａにより保持されている。パネル保持部４４ａは、折畳状態において第二ヒンジ３４の展開バネ５４が第三パネル２６を回動方向に付勢するときの第二パネル２４の遠位端２５の変位方向（図４（ｂ）に矢印で示す）の前方に位置して遠位端２５を係止している。すなわち、折畳状態においてパネル保持部４４ａは第一ヒンジ３２と第三ヒンジ３６との延長線上に位置しており、開口部４６ａはこの延長線上とは異なる位置にある。

【0061】

パネル保持部４４ａは構体取付部９０に固定されているため、パネル２０（第一パネル２２）が展開することにより第一ヒンジ３２を中心としてパネル保持部４４ａとパネル２０とは相対的に回動して向きが変化する。そして、折畳状態から第一パネル２２が展開して図３（ｂ）および図５に示すように所定の展開角度に達すると、開口部４６ａは保持軸４２ａに対して遠位端２５の変位方向の前方に移動し、パネル保持部４４ａは第一ヒンジ３２と第三ヒンジ３６との延長線上から外れる。これにより、第二ヒンジ３４が備える展開バネ５４の付勢力により第二パネル２４は第一パネル２２に対して回動可能となる。図５（ｂ）に示すように保持軸４２ａおよび第三ヒンジ３６は、パネル保持部４４ａの先端をかすめるようにしてパネル保持部４４ａの前方（開口部４６ａ）を通じてパネル保持部４４ａから離脱する。

【0062】

第一係止部４０ａによる規制が解除された第二パネル２４は、図３（ｃ）に示すように第一パネル２２に対して展開する。この間、第二係止部４０ｂは、第三パネル２６が第二パネル２４に対して回動することを規制している。そして、図３（ｄ）および図６に示すように第二パネル２４が第一パネル２２に対して所定の展開角度に達すると、第二係止部４０ｂは第三パネル２６の回動規制を解除する。これにより、展開バネ５６の付勢力により第三パネル２６は第二パネル２４に対して展開する。

【0063】

第二係止部４０ｂの詳細を図７に示す。第二係止部４０ｂは、折畳状態においてヒンジ構造３０（第三ヒンジ３６）が第三パネル２６を回動方向に付勢するときの第三パネル２６の遠位端２７の変位方向の前方に位置して、この遠位端２７を係止する。第二パネル２４（近位側パネル）が展開することにより、第二係止部４０ｂと第三パネル２６（遠位側パネル）との相対角度は変化する。そして、第二パネル２４が所定の角度以上（本実施形態では、略９０度）に展開することで第二係止部４０ｂによる遠位端２７の係止が解除される。

【0064】

第二係止部４０ｂは、保持軸４２ｂおよびパネル保持部４４ｂを含む。保持軸４２ｂは、第三パネル２６の遠位端２７に第二パネル２４および第二ヒンジ３４の回動軸（図３（ｄ）の紙面前後方向）と平行に設けられている。パネル保持部４４ｂは、一方向に開口した開口部４６ｂを有し、保持軸４２ｂを回動可能に保持する。パネル保持部４４ｂは、第二パネル２４の近位側に設けられたヒンジ構造３０（第二ヒンジ３４）における構体取付部９０の側、すなわち第一パネル２２に設けられている。
これにより、第二パネル２４が第二ヒンジ３４まわりに回動すると、第一パネル２２に固定されたパネル保持部４４ｂに対して保持軸４２ｂは軸回転する。

【0065】

本実施形態のパネル保持部４４ｂはコ字状をなし、第二ヒンジ３４から第一パネル２２の幅方向の内側に向かって突出して形成されている。保持軸４２ｂは円柱状をなし、第三パネル２６の遠位端２７の端面に沿って第三パネル２６の幅方向の外側に向かって突出して形成されている。

【0066】

展開構造物１０の折畳状態で、開口部４６ｂは保持軸４２ｂに対して遠位端２７の変位方向の前方とは異なる位置にある。本実施形態では、折畳状態の開口部４６ｂは保持軸４２ｂに対して、遠位端２５の変位方向と直交する方向に位置している。そして、図３（ｄ）に示すように第二パネル２４が第一パネル２２に対して所定の角度以上に展開すると、開口部４６ｂは保持軸４２ｂに対して遠位端２７の変位方向の前方に移動する（図７を参照）。遠位端２７の変位方向を図７に矢印で示す。これにより、保持軸４２ｂは開口部４６ｂを通じてパネル保持部４４ｂから離脱可能になる。

【0067】

保持軸４２ｂがパネル保持部４４ｂから離脱可能になると、図３（ｅ）に示すように第三ヒンジ３６まわりに第三パネル２６は展開し、図３（ｆ）に示す展開状態に至る。

【0068】

図４（ｂ）に示すように、第一係止部４０ａのパネル保持部４４ａは、構体取付部９０よりも幅方向の外側に形成され、第二パネル２４の幅方向の外側に設けられた第三ヒンジ３６および保持軸４２ａに係止する。一方、第二係止部４０ｂのパネル保持部４４ｂおよび保持軸４２ｂは、第二ヒンジ３４の内側に設けられている。すなわち、第一係止部４０ａと第二係止部４０ｂとは、パネル２０の幅方向の異なる位置に設けられている。第一係止部４０ａをパネル２０の幅方向の外側に設けることで、アーム状のパネル保持部４４ａを十分な曲げ剛性および強度で作成することができる。折畳状態および第一パネル２２の展開中に、パネル保持部４４ａは複数のヒンジ構造３０（第二ヒンジ３４および第三ヒンジ３６）の付勢力に抗して複数枚のパネル２０（第二パネル２４および第三パネル２６）を第一パネル２２に対して回動規制する。このため、パネル保持部４４ａにはパネル保持部４４ｂに比べて大きな荷重負荷がかかる。したがって、本実施形態のようにパネル保持部４４ａを十分な曲げ剛性および強度のアーム状とすることで展開構造物１０の機械特性を向上することができる。一方、第二係止部４０ｂの保持軸４２ｂをパネル２０の幅方向の内側に設けることで、折畳状態や展開動作中に保持軸４２ｂが第二ヒンジ３４と干渉することがない。

【0069】

図３各図および図４（ａ）に示すように、展開構造物１０は保持解放部６０を備えている。本実施形態の保持解放部６０は、折畳状態で互いに折り畳まれて積層された複数枚のパネル２０を面直方向に互いに拘束し、解除操作によりパネル２０の拘束を解除する機構である。これにより、パネル２０を展開させる展開バネの付勢力に抗してパネル２０を構体１１０に固定することができるとともに、宇宙機１００の打ち上げ環境においてパネル２０に負荷される大きな加速度荷重によってパネル２０が揺動することを防止する。本実施形態の保持解放部６０は、構体１１０の搭載面１１２に取り付けられる構体側ブラケット６２と、各パネル２０に設けられたパネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃと、を備えている。構体側ブラケット６２およびパネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃは、折畳状態の展開構造物１０をパネル２０の面直方向から目視した際に同位置にある。折畳状態において、構体側ブラケット６２およびパネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃは互いに重ね合わされて連結具（図示せず）により機械的に一体に連結されている。連結具としては、火工品の爆発により破断可能な分離ボルトや、解除可能なラッチ機構などを用いることができる。宇宙機１００が輸送機から分離された後に保持解放部６０を作動させて構体側ブラケット６２とパネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃとを分離することで、第一パネル２２の展開動作が開始される。

【0070】

本実施形態の保持解放部６０は、積層されたパネル２０の面央よりも構体取付部９０から遠い側、すなわち第一パネル２２の長手方向の遠位側のみに設けられている。保持解放部６０は、パネル２０の幅中央の１箇所に設けてもよく、またはパネル２０の幅方向の両側にそれぞれ設けてもよい。本実施形態では、保持解放部６０はパネル２０の幅方向の両側に１箇所ずつ設けられている。

【0071】

一般に、互いに折り畳まれた複数枚のパネルを構体１１０に取り付ける場合には、パネル２０の４箇所以上に保持解放部６０を設け、４箇所の保持解放部６０を頂点とする面でパネル２０を保持する。特に、特許文献１に記載されたようなアコーディオン型（Ｗ字型）に展開する太陽電池パドルは、各パネルに設けられたヒンジ構造の展開バネの付勢力が総て合算されてパネル２０を展開させる方向に付勢する。このため、保持解放部には大きな保持力が求められるため、保持解放部を４箇所以上に分散してパネルへの荷重の集中を避ける必要がある。
これに対し本実施形態の展開構造物１０では、第三ヒンジ３６の展開バネ５６の付勢力が第二係止部４０ｂで相殺され、かつ第二ヒンジ３４の展開バネ５４の付勢力が第一係止部４０ａで相殺されるため、保持解放部６０には実質的に第一ヒンジ３２の展開バネ５２の付勢力のみが負荷される。このため、本実施形態では第一パネル２２のうち第一ヒンジ３２と長手方向の反対側（遠位側）に、少ない数の保持解放部６０を設ければ足りる。よって、保持解放部６０の減数によるコストダウンと展開動作の信頼性向上が図られる。

【0072】

折畳状態のパネル２０の面央よりも構体取付部９０に近い側に、積層された複数枚のパネル２０を面直方向に互いに非拘束に連接させる連接部７０が設けられている。本実施形態の連接部７０は、構体１１０の搭載面１１２に取り付けられる構体固定部７２と、各パネル２０に設けられた嵌合部７４ａ〜７４ｃと、を備えている。

【0073】

折畳状態において、構体固定部７２および嵌合部７４ａ〜７４ｃはパネル２０の面直方向に互いに非固着に嵌合する。保持解放部６０が作動して第一パネル２２が回動を開始すると、第二パネル２４は構体１１０の搭載面１１２から離間する。このとき、構体側ブラケット６２とパネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃとは分離し、また構体固定部７２と嵌合部７４ａ〜７４ｃとは分離する（図２（ｂ）を参照）。

【0074】

保持解放部６０とは別に連接部７０を設けることで、パネル２０を複数点、本実施形態では４点で保持することになるため、宇宙機１００の打ち上げ時の耐荷重性に優れる。ただし、連接部７０はパネル２０同士を非連結に連接させるだけであるため、火工品などの解放機構が不要である。

【0075】

保持解放部６０および連接部７０は、パネル２０の幅方向の外側に張り出して設けられている。また、各パネル２０（第一パネル２２、第二パネル２４、第三パネル２６）の幅方向の両側には、当該パネルの長手方向に沿って柱状の補強部材（図示せず）が装着されている。保持解放部６０（パネル側ブラケット６４ａ〜６４ｃ）および連接部７０（嵌合部７４ａ〜７４ｃ）は、この補強部材に取り付けられてパネル２０の幅方向の外側に張り出している。保持解放部６０および連接部７０は宇宙機１００の打ち上げ時に大きな加速度荷重が負荷される部位であるところ、本実施形態のように保持解放部６０および連接部７０をパネル２０の補強部材に取り付けることで、実質的にパネル２０への荷重負荷がなくなる。本実施形態の展開構造物１０は展開時の自由度が１自由度のみであるため展開ケーブルなどの同期機構が不要であり、これを備えていない。したがって、展開ケーブルを引き回すための空間をパネル２０の側方に用意する必要がないため、本実施形態のように保持解放部６０および連接部７０をパネル２０の幅方向の両側に沿って設けることが可能である。

【0076】

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
たとえば、上記第一または第二実施形態においては展開バネ５２、５４、５６がヒンジ構造３０（第一ヒンジ３２、第二ヒンジ３４、第三ヒンジ３６）にそれぞれ設けられている態様を例示したが、本発明はこれに限られない。ヒンジ構造３０を回動させる付勢力を与える展開バネなどの付勢手段をヒンジ構造３０と離間して設けてもよい。
また、第一実施形態では２枚、第二実施形態では３枚のパネル２０が近位側から遠位側まで直線的に連結されている態様を例示したが、本発明はこれに限られない。４枚以上のパネル２０を連結してもよく、また直線的ではなくＬ字型に屈曲させたり、またはＴ字型に分岐させたりしてもよい。

【0077】

本発明の展開構造物または宇宙機の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。

【0078】

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）宇宙機の構体に取り付けられる構体取付部と、ヒンジ構造により互いに折り畳み可能かつ前記構体取付部に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された複数枚のパネルと、を備える宇宙機用の展開構造物であって、前記複数枚のパネルは、前記展開状態で前記構体取付部に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、を少なくとも含み、前記遠位側パネルは付勢手段により前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢されており、前記展開構造物は、前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造を備え、前記折畳状態において、前記構体取付部、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルが前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込まれるように折り畳まれており、かつ、前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移することを特徴とする展開構造物。
（２）三枚以上の前記パネルが直列的に連結されており、前記折畳状態において、前記展開状態で前記構体取付部に対して最も遠位側に位置する前記パネルを中心として三枚以上の前記パネルの総てが渦巻状に配置されており、前記折畳状態から、渦巻の外周側に配置された前記パネルより順次展開して前記展開状態に遷移する上記（１）に記載の展開構造物。
（３）前記パネル係止構造は、前記折畳状態において前記ヒンジ構造が前記遠位側パネルを回動方向に付勢するときの前記遠位側パネルの遠位端の変位方向の前方に位置して前記遠位端を係止し、かつ、前記近位側パネルが展開することにより前記パネル係止構造と前記遠位側パネルとの相対角度が変化し、前記近位側パネルが前記所定の角度以上に展開することで前記パネル係止構造による前記遠位端の係止が解除されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の展開構造物。
（４）前記パネル係止構造が、前記遠位側パネルの前記遠位端に前記近位側パネルの回動軸と平行に設けられた保持軸と、一方向に開口した開口部を有し前記保持軸を回動可能に保持するパネル保持部と、を含み、前記折畳状態で前記開口部は前記保持軸に対して前記遠位端の前記変位方向の前方とは異なる位置にあり、前記近位側パネルが前記所定の角度以上に展開すると、前記開口部が前記保持軸に対して前記遠位端の前記変位方向の前方に移動して前記保持軸が前記開口部を通じて前記パネル保持部から離脱可能になることを特徴とする上記（３）に記載の展開構造物。
（５）前記パネル保持部が、前記近位側パネルの近位側に設けられた前記ヒンジ構造における前記構体取付部の側に設けられている上記（４）に記載の展開構造物。
（６）前記複数枚のパネルは、前記展開状態で前記遠位側パネルよりも遠位側に位置する第三のパネルを含み、前記パネル係止構造が、互いに折り畳まれた前記遠位側パネルおよび前記第三のパネルが前記近位側パネルに対して回動することを解除可能に規制する第一係止部と、前記第三のパネルが前記遠位側パネルに対して回動することを解除可能に規制する第二係止部と、を含み、前記第一係止部と前記第二係止部とが、前記パネルの幅方向の異なる位置に設けられている上記（２）に記載の展開構造物。
（７）折畳状態で互いに折り畳まれて積層された前記複数枚のパネルを面直方向に互いに拘束し、解除操作により前記パネルの拘束を解除する保持解放部を備え、前記保持解放部が、積層された前記パネルの面央よりも前記構体取付部から遠い側のみに設けられている上記（１）から（６）のいずれか一項に記載の展開構造物。
（８）折畳状態の前記パネルの面央よりも前記構体取付部に近い側に、積層された複数枚の前記パネルを面直方向に互いに非拘束に連接させる連接部が設けられている上記（７）に記載の展開構造物。
（９）前記保持解放部および前記連接部が、前記パネルの幅方向の外側に張り出して設けられている上記（８）に記載の展開構造物。
（１０）構体と、前記構体に対して回動可能に連結されて折畳状態から展開状態に遷移可能に構成された展開構造物と、を備える宇宙機であって、前記展開構造物が、ヒンジ構造により互いに折り畳み可能に連結され前記展開状態で前記構体に対して近位側に位置する近位側パネルと、前記近位側パネルよりも遠位側に位置する遠位側パネルと、前記遠位側パネルに解除可能に係止して前記近位側パネルに対する前記遠位側パネルの回動を規制するパネル係止構造と、前記遠位側パネルを前記近位側パネルに対して展開する方向に付勢する付勢手段と、を含み、前記折畳状態において、前記構体、前記近位側パネルおよび前記遠位側パネルが順に渦巻状に配置されているとともに前記遠位側パネルを前記近位側パネルよりも渦の中心側に巻き込むように折り畳まれており、前記折畳状態から、前記付勢手段の付勢力により前記近位側パネルが所定の角度以上に展開することで、前記パネル係止構造が前記遠位側パネルの係止を解除し、前記遠位側パネルが前記近位側パネルに対して展開して前記展開状態に遷移することを特徴とする宇宙機。

【符号の説明】

【0079】

１０：展開構造物、２０：パネル、２２：第一パネル、２４：第二パネル、２２ａ・２４ａ：表面、２５：遠位端、２６：第三パネル、２７：遠位端、３０：ヒンジ構造、３２：第一ヒンジ、３４：第二ヒンジ、３６：第三ヒンジ、４０：パネル係止構造、４０ａ：第一係止部、４０ｂ：第二係止部、４２・４２ａ・４２ｂ：保持軸、４４・４４ａ・４４ｂ：パネル保持部、４６・４６ａ・４６ｂ：開口部、５２・５４・５６：展開バネ、６０：保持解放部、６２：構体側ブラケット、６４ａ〜６４ｃ：パネル側ブラケット、７０：連接部、７２：構体固定部、７４ａ〜７４ｃ：嵌合部、９０：構体取付部、９２：ブラケット、１００：宇宙機、１１０：構体、１１２：搭載面、Ｎ１・Ｎ２：法線ベクトル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】