特許 7641139 冷却システムを備えた宇宙ビークル

(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】

(24)【登録日】2025-02-26

(45)【発行日】2025-03-06

(54)【発明の名称】冷却システムを備えた宇宙ビークル

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/50 20060101AFI20250227BHJP

【ＦＩ】

B64G1/50 Z

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021032771

(22)【出願日】2021-03-02

(65)【公開番号】P2021155028

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2024-02-28

(31)【優先権主張番号】16/808,022

(32)【優先日】2020-03-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】キム， グレゴリー

(72)【発明者】

【氏名】ルスト， トーマス， ザ サード

【審査官】長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２５０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８１５３７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平０１－１０９７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１４７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２５０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２１９６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０３１８０２７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開平０４－０２６１９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０５５３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６３３８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｇ １／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）と、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）であって、プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）及びペイロード冷却剤通路部分（３０１）を含む冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤であって、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有し、前記冷却剤通路（３０３）を通じて単一の液相にある冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、前記熱発生構成要素（１０２）から前記冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）を前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に連結する迅速切断フィッティング（３２０）、及び
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えていて、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）は、第１の熱発生構成要素及び第２の熱発生構成要素を含み、
前記迅速切断フィッティング（３２０）は、
前記第１の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第１のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第１のＱＤフィッティングと、
前記第１のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第２のＱＤフィッティングと、
前記第２の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第２のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第３のＱＤフィッティングと、
前記第２のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第４のＱＤフィッティングと、を含む、宇宙ビークル（１００）。

【請求項2】

前記一以上のポンプ（３３４）が、並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）に沿って並列に配置された第１のポンプ（３３４Ａ）及び第２のポンプ（３３４Ｂ）を備えている、請求項１に記載の宇宙ビークル（１００）。

【請求項3】

前記第１の熱交換構成要素（３０６）及び前記第２の熱交換構成要素（３４２）のうちの一以上が、付加製造された構造（４００）又は他の層状構造（４０４）を含む、請求項１又は２に記載の宇宙ビークル（１００）。

【請求項4】

宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）と、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）であって、プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）及びペイロード冷却剤通路部分（３０１）を含む冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する炭化水素冷却剤であって、前記冷却剤通路（３０３）を通じて単一の液相にある炭化水素冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記炭化水素冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、ペイロード（１０２）の前記熱発生構成要素（１０２）から前記炭化水素冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）を前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に連結する迅速切断フィッティング（３２０）、及び
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記炭化水素冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えていて、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）は、第１の熱発生構成要素及び第２の熱発生構成要素を含み、
前記迅速切断フィッティング（３２０）は、
前記第１の熱発生構成要素から前記炭化水素冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第１のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第１のＱＤフィッティングと、
前記第１のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第２のＱＤフィッティングと、
前記第２の熱発生構成要素から前記炭化水素冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第２のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第３のＱＤフィッティングと、
前記第２のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第４のＱＤフィッティングと、を含む、宇宙ビークル（１００）。

【請求項5】

前記一以上のポンプ（３３４）の各ポンプ（３３４Ａ、３３４Ｂ）が一以上のベアリングを備え、前記炭化水素冷却剤が前記一以上のベアリングのための潤滑剤である、請求項４に記載の宇宙ビークル（１００）。

【請求項6】

前記一以上のポンプ（３３４）が、並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）に沿って並列に配置された第１のポンプ（３３４Ａ）及び第２のポンプ（３３４Ｂ）を備えていて、
前記第１のポンプ（３３４Ａ）の下流にあり、且つ並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）が交わる接合点（３３８）の上流にある第１の逆止め弁（３３６Ａ）と、前記第２のポンプ（３３４Ｂ）の下流にあり、前記接合点（３３８）の上流にある第２の逆止め弁（３３６Ｂ）とをさらに備えている、請求項４又は５に記載の宇宙ビークル（１００）。

【請求項7】

宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）を含むペイロード（１０２）と、
前記ペイロード（１０２）の前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）を備えたビークルプラットフォームであって、前記閉ループ冷却システム（３００）が、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）であって、プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）及びペイロード冷却剤通路部分（３０１）を含む冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、前記ペイロード（１０２）の前記熱発生構成要素（１０２）から前記冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）を前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に連結する迅速切断フィッティング（３２０）、及び
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、ビークルプラットフォームと
を備えていて、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）は、第１の熱発生構成要素及び第２の熱発生構成要素を含み、
前記迅速切断フィッティング（３２０）は、
前記第１の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第１のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第１のＱＤフィッティングと、
前記第１のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第２のＱＤフィッティングと、
前記第２の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記第１の熱交換構成要素（３０６）の第２のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第３のＱＤフィッティングと、
前記第２のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第４のＱＤフィッティングと、を含む、宇宙ビークル（１００）。

【請求項8】

前記宇宙ビークル（１００）が、人工衛星（１００）を含み、第１のペイロード熱源が、第１のペイロード冷却剤通路セグメント（３０９）によって冷却されるように構成され、第２のペイロード熱源が、第２のペイロード冷却剤通路セグメント（３０９）によって冷却されるように構成されている、請求項７に記載の宇宙ビークル（１００）。

【請求項9】

宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）を含むペイロード（１０２）と、
前記ペイロード（１０２）の前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）であって、プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）及びペイロード冷却剤通路部分（３０１）を含む冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記冷却剤通路に沿って位置する一以上の付加製造された熱交換構成要素（３０６）、及び
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）を前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に連結する迅速切断フィッティング（３２０）
を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えていて、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）は、第１の熱発生構成要素及び第２の熱発生構成要素を含み、
前記迅速切断フィッティング（３２０）は、
前記第１の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記熱交換構成要素（３０６）の第１のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第１のＱＤフィッティングと、
前記第１のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第２のＱＤフィッティングと、
前記第２の熱発生構成要素から前記冷却剤に熱を移送する前記熱交換構成要素（３０６）の第２のグループのインレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第３のＱＤフィッティングと、
前記第２のグループのアウトレットを前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に連結する第４のＱＤフィッティングと、を含む、宇宙ビークル（１００）。

【請求項10】

前記冷却剤が前記閉ループ冷却システム（３００）を通じて単一の液相にある、請求項９に記載の宇宙ビークル（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、宇宙ビークルに関し、より具体的には、閉ループ冷却システムを備えた宇宙ビークルに関する。

【背景技術】

【0002】

宇宙ビークルは、熱を発生させる様々な構成要素を含む。例えば、人工衛星は、動作中、熱を発生させるイメージングシステム又はアンテナアレイなどのペイロードを含み得る。構成要素を所望の運転温度範囲内に維持するために、宇宙ビークルは、熱発生構成要素によって発生した熱を除去する冷却システムを含み得る。宇宙ビークル向けの冷却システムの中には、熱を消散させる受動機構（例えば、熱パイプ及び熱スプレッダ）を採用するものもある。しかし、受動冷却システムは熱消散に上限を設け、ペイロードの出力、ひいては宇宙ビークルのデザインを制約する。例えば、幾つかの受動冷却システムは、ペイロードの構成要素の電力を２０Ｗａｔｔｓ未満に制限し、出力密度を４０Ｗａｔｔ／ｉｎ_２未満に制限し得る。

【0003】

宇宙ビークル向けの冷却システムの中には、冷却剤としてアンモニアを採用するものもある。しかし、アンモニアは有毒で、他の材料との適合性の問題を生み出し得る。例えば、水又は水酸化物の存在下で、アンモニアはアルミニウムを腐食させる可能性がある。アルミニウムは通常宇宙ビークルの構成要素に使用される。さらに、アンモニアは幾つかの冷却システムにおいて高圧処理（例えば４００ｐｓｉ）される。高圧は漏出の高リスクを引き起こすことがあり、それは冷却性能、ひいては構成要素の性能を低下させることがあり、幾つかのシナリオでは、ポンプ流体冷却システムの重篤な障害を引き起こし得る。アンモニアベースの冷却システムはまた、８０℃を上回る温度で著しい性能の低下を示すこともある。これらの問題と他の問題が組み合わさると、宇宙ビークルでのアンモニアベースの冷却剤の保管、分配、及び使用が、厄介で有害なものとなり、宇宙ビークルのデザインを制限してしまう。

【0004】

したがって、上記を考慮して、宇宙ビークル構成要素を冷却することにおける課題が存在する。

【発明の概要】

【0005】

上記の問題に対処するため、本開示の１つの態様にしたがって、宇宙ビークルが提供される。この態様では、宇宙ビークルは、一以上の熱発生構成要素、及び該一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムを備えている。閉ループ冷却システムは、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤であって、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有し、該冷却剤通路を通じて単一の液相にある冷却剤、及び冷却剤通路を通じて該冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプを備えている。閉ループ冷却システムは、冷却剤通路に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、熱発生構成要素から冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、及び冷却剤通路に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素をさらに備えている。

【0006】

本開示の別の態様は、一以上の熱発生構成要素、及び該一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムを備えている宇宙ビークルに関する。この態様では、閉ループ冷却システムは、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する炭化水素冷却剤であって、冷却剤通路を通じて単一の液相にある炭化水素冷却剤、及び冷却剤通路を通じて炭化水素冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプを備えている。閉ループ冷却システムは、冷却剤通路に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、ペイロードの熱発生構成要素から炭化水素冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、及び冷却剤通路に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、炭化水素冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素をさらに備えている。

【0007】

本開示のさらに別の態様は、一以上の熱発生構成要素を含むペイロード、及びペイロードの一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムを備えたビークルプラットフォームを備えている宇宙ビークルに関する。この態様では、閉ループ冷却システムは、閉ループを画定する冷却剤通路であって、プラットフォーム冷却剤通路部分及びペイロード冷却剤通路部分を含む冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤、及び冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ備えている。閉ループ冷却システムは、ペイロード冷却剤通路部分に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、ペイロードの熱発生構成要素から冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、プラットフォーム冷却剤通路部分をペイロード通路部分に連結する迅速切断フィッティング、及びプラットフォーム冷却剤通路部分に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素をさらに備えている。

【0008】

本開示のさらに別の態様は、一以上の熱発生構成要素を含むペイロード、及びペイロードの一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムを備えている宇宙ビークルに関する。この態様では、閉ループ冷却システムは、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤、冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ、及び冷却剤通路に沿って位置する一以上の付加製造された熱交換構成要素を備えている。

【0009】

前述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施例において個別に実現可能であるか、又は、さらに他の実施例において組み合わされ得る。下記の説明及び図面を参照することで、これらの特徴、機能、及び利点のさらなる詳細が理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施例に係る、冷却システムを備えた例示的な宇宙ビークルを示す。

【図2】本開示の別の実施例に係る、冷却システムを備えた例示的な宇宙ビークルを示す。

【図3】本開示の一実施例に係る、宇宙ビークル向けの例示的な冷却システムを概略図に示す。

【図4】本開示の一実施例に係る、例示的な付加製造された熱交換構成要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

上述の検討を考慮して、閉ループ冷却システムを備えた宇宙ビークルに関する実施例が開示される。簡潔に説明すると、１つの例示的な冷却システムは、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する単相液体の冷却剤、及び冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプを含む。冷却剤通路に沿って配置された第１の熱交換構成要素は、熱発生構成要素（例えば、宇宙ビークルペイロードの構成要素）から冷却剤へ熱を移送し、冷却剤通路に沿って配置された第２の熱交換構成要素は、冷却剤から熱を除去し、それにより宇宙ビークルから熱を排出する。幾つかの実施例では、単相液体の冷却剤は、１００ポンド／平方インチ絶対（ｐｓｉａ）の静圧を有する（例えば、幾つかの実施例では最低４ｐｓｉａ）。この状態における圧力は、高圧冷却システムと比較すると、冷却剤漏出のリスクを削減するのに役立つことがあり、環境気圧での冷却システムの製造及び充填を容易にし得る。幾つかの実施例では、迅速切断フィッティングが冷却システムのプラットフォームとペイロード部分を接続するのに使用され、さらに、製造、統合、及びテストの簡略化に役立つ。幾つかの実施例では、ペイロード構成要素電力を２０Ｗａｔｔｓ未満に制限し、出力密度を４０Ｗａｔｔ／ｉｎ_２未満に制限し得る受動冷却構造に対し、本明細書に開示の冷却システムは、幾つかの実施例では、熱管理能力を増大させて、ペイロード構成要素電力を最大１５０Ｗａｔｔｓに、出力密度を２００Ｗａｔｔｓ／ｉｎ_２以上に、及び様々な条件下での動作温度を１５０℃まで可能にすることがある。

【0012】

幾つかの実施例では、冷却剤は炭化水素ベースの液体を含み、かかる液体は一以上のＣ８－Ｃ１５のアルカン、アルケン、アルキン、及び／又は芳香族化合物を含む。より具体的な実施例では、冷却剤は、冷却剤が運転温度及び圧力範囲を通じて単一の液相に残るように選択された氷点及び沸点を有するＣ８－Ｃ１５のイソアルカンの混合物を含む。かかる冷却剤は、また、十分に高い熱伝導率（例えば０．０８から０．２Ｗ／ｍ－Ｋ）及び十分に高い比熱（例えば１．５から３．０ｋＪ／ｋｇ－Ｋ）を有するようにも選択されることがあり、冷却システムが所望の用途に対する好適に高い密度で比較的大量の熱を消散させるのを可能にし、より高い電力及びより複雑なペイロードを支持する。幾つかの実施例では、冷却剤は１００℃まで、他の実施例では１５０℃までの温度でポンプで吸い上げられつつ比較的大量の熱を消散させ得る。それに対して、アンモニアベースの冷却剤は、８０℃を超える温度で著しい性能の低下を示し得る。さらに、炭化水素冷却剤は酸化させないので、かかる冷却剤は、アンモニア及び水などの冷却剤を使用するのと比較して、プラットフォーム及びペイロード冷却システム構成要素に対する腐食の可能性を削減し得る。幾つかの実施例では、かかる冷却剤は、冷却剤を循環させるポンプのための適切な潤滑剤及び冷却剤として機能し得る。かかる冷却剤は、誘電体でもあるので、電子装置においてポンピングが可能である。さらに、かかる冷却剤は、宇宙で遭遇する放射線に類似した放射線に曝露されたときに、容認できるレベルの水素生成を示すことがある。

【0013】

図１は、本開示の実施例に係る冷却システムを備えた例示的な宇宙ビークルを示す。この実施例では、宇宙ビークルは、熱発生構成要素を含むペイロード１０２を運ぶ人工衛星１００の形態を取る。幾つかの実施例では、ペイロード１０２は、通信のための送受信アンテナアレイを備え得る。さらに、幾つかの実施例では、ペイロード１０２は、イメージングシステム（例えば、レーダーイメージングシステム、光学イメージングシステム、マイクロ波イメージングシステム、及び／又は赤外線イメージングシステム）を備え得る。人工衛星及び／又はペイロードに組み入れられ得る熱発生構成要素の他の実施例は、（例えば、人工衛星１００の運転態様を測定するための）センサシステム、及び（例えば、人工衛星１００の動作を制御するための）コンピュータシステムを含む。本明細で使用される「宇宙ビークル」という用語は、能動的に駆動された宇宙ビークルと受動的に移動する宇宙ビークルの両方を指す。

【0014】

図２は、本開示の実施例に係る冷却システムを備えた宇宙ビークルの別の実施例を示す。例示的な宇宙ビークルは、地球外の天体の表面を探究するのに使用され得るローバ２００の形態を取る。ローバ２００は、画像感知及び分析構成要素、化学センサ及び分析構成要素、放射線探知器及び分析構成要素、機械的システム、光学及び無線周波数通信システム、並びに衛星間リンクを含むがそれらに限定されるわけではない、多種多様な熱発生構成要素のいずれかを含み得る。図１及び図２の宇宙ビークルは、例示のために提示され、本明細書に記載の例示的な冷却システムは、任意の適切な宇宙ビークルに実装されて、構成要素が宇宙ビークルのペイロード部分の一部であれプラットフォーム部分の一部であれ、任意の適切な熱発生構成要素を冷却し得る。さらに、宇宙ビークルの実施例は、乗組員を乗せた宇宙船及び乗組員を乗せない宇宙船を含む。

【0015】

図３は、上述の例示的な宇宙ビークルなどの宇宙ビークル向けの例示的な閉ループ冷却システム３００を概略的に示す。示された冷却システム３００は、熱発生構成要素を含むペイロードと統合したペイロード部分３０１、及びペイロード部分３０１に結合したプラットフォーム部分３０２を備え、プラットフォーム部分３０２は、冷却剤を循環させるポンプなどの冷却システム３００の能動的構成要素を含む。

【0016】

冷却システム３００は、冷却剤が流れる連続的な閉ループを形成する冷却剤通路３０３を備えている。通路３０３は、冷却剤が通路３０３に供給され、通路３０３から排出され得る充填／排出弁３０４を含む。ペイロードの熱発生構成要素から熱を除去するために、冷却システム３００のペイロード部分３０１は、コールドプレート３０６などの複数の熱交換構成要素を含み、それらはペイロードの熱発生構成要素と熱的に連通している。コールドプレート３０６は、熱発生構成要素から、冷却システム３００のペイロード部分３０１を通じて循環している液相冷却剤へ、熱を移送する。以下でより詳細に述べるように、冷却剤は通路３０３を通した循環を通じて液相に留まり、したがって、位相変化プロセス（例えば蒸発／凝縮プロセス）を通じて熱を除去する冷却剤と対照的に、単相液体冷却剤として本明細書では称される。

【0017】

コールドプレート３０６及び／又は他の熱交換構成要素は、任意の適切な数及び配置で冷却剤通路３０３に沿って提供され得る。示された実施例では、コールドプレート３０６は２つの並列するグループ゜に配置される。第１のグループ３０８では、並列する冷却剤通路セグメント３０９はそれぞれ２つ以上のコールドプレート３０６を含み、共通のインレット３１０Ａ及び共通のアウトレット３１２Ａを共有する。第２のグループ３１４では、並列する冷却剤通路セグメント３０９はそれぞれ２つ以上のコールドプレート３０６を含み、共通のインレット３１０Ｂ及び共通のアウトレット３１２Ｂを共有する。この実施例では、第１のグループ３０８のコールドプレート３０６は第１の熱発生構成要素から通路３０３の冷却剤へ熱を移送し、第２のグループ３１４のコールドプレート３０６は、第２の熱発生構成要素から通路の冷却剤へ熱を移送する。互いに並列に配置されたインレット３１０及びアウトレット３１２で、グループ３０８及びグループ３１４は、第１の熱発生構成要素及び第２の熱発生構成要素が互いに並列に冷却されるのを可能にする。さらに、グループ３０８及びグループ３１４の並列配置は、ペイロード部分３０１にわたる冷却剤の圧力の低下を削減し得る。他の実施例では、コールドプレートは、部分的に又は完全に並列というよりもむしろ、直列に配置され得る。さらに、複数のセグメントは、それぞれ一以上のコールドプレートが設けられてもよく、２つ以上のセグメントが共通のインレット及び／又はアウトレットを共有する。代替的に又は追加的に、複数のセグメントのうちの一以上のセグメントは、他のセグメントと共有しない専用のインレット及び／又はアウトレットを有してもよい。

【0018】

幾つかの実施例では、コールドプレート３０６は、アンテナアレイを含むペイロードによって発生した熱を除去する。かかる実施例では、第１のグループ３０８のコールドプレート３０６は、送信器アンテナアレイを冷却することができるが、第２のグループ３１４のコールドプレート３０６は、送受信器アレイを冷却することができる。他の実施例では、コールドプレート３０６は、宇宙ビークルペイロード又はプラットフォームの任意の他の適切な熱発生構成要素から熱を除去するように構成され得る。さらに、冷却システムは、示された実施例に示されたコールドプレート以外の任意の適切な配置及び数のコールドプレートを実装し得る。

【0019】

幾つかの実施例では、ペイロード部分３０１は、迅速切断（ＱＤ）フィッティング３２０を介してプラットフォーム部分３０２に連結されている。示された実施例では、４つのＱＤフィッティングがペイロード部分３０１とプラットフォーム部分３０２とを連結するのに使用される。第１のＱＤフィッティング３２０Ａは、第１のグループ３０８のインレット３１０Ａをプラットフォーム部分３０２に連結し、第２のＱＤフィッティング３２０Ｂは、第１のグループ３０８のアウトレット３１２Ａをプラットフォーム部分３０２に連結し、第３のＱＤフィッティング３２０Ｃは、第２のグループ３１４のインレット３１０Ｂをプラットフォーム部分３０２に連結し、第４のＱＤフィッティング３２０Ｄは、第２のグループ３１４のアウトレット３１２Ｂをプラットフォーム部分３０２に連結する。他の実施例では、任意の他の適切な数のＱＤフィッティングは、冷却されるコールドプレート及び構成要素の数及び配置に基づいて、ペイロード並びにプラットフォーム部分３０１及びプラットフォーム部分３０２を連結するのに使用され得る。

【0020】

冷却システム３００のペイロード部分３０１及びプラットフォーム部分３０２を結合するＱＤフィッティング３２０を使用することにより、冷却システム３００の製造、テスト、及び展開における様々な利点が可能になり得る。例えば、ＱＤフィッティング３２０により、ペイロード並びにプラットフォーム部分３０１及びプラットフォーム部分３０２を、個別にテストし、操作し、次いで、溶接又は他の恒久的連結プロセスを実行することなく、容易に互いに結合することが可能となる。これにより、諸部分を迅速に切断且つ接続することができない冷却システムに対して、製造及びテスト効率を向上させることができる。さらに、ＱＤフィッティング３２０を介した迅速な接続／切断により、ペイロード並びにプラットフォーム部分３０１及びプラットフォーム部分３０２を、製造及び移送中に、別個に移動させることができる。

【0021】

コールドプレート３０６からの冷却剤の互いに平行な流れが、接合点３２２で結合する。接合点３２２から、流れはアキュムレータ３２４を通過する。アキュムレータ３２４は、冷却剤で部分的に充填され、通路３０３内における冷却剤の圧力を制御する。アキュムレータ３２４は、冷却剤の体積における変化（例えば、冷却剤の密度及び／又は温度における変化によるもの）、並びにシステム３００からの冷却剤の漏出を補正し得る。アキュムレータ３２４は、任意の適切な形状（例えば、ベローズ型アキュムレータの形状）をとり得る。さらに、アキュムレータ３２４は、通路３０３に沿ったその構成に従って充填可能であり、又は一以上のガス（例えば、ヘリウム、アルゴン、及び／若しくは窒素）で予め充填することが可能である。通路３０３の冷却剤を説明するのに使用された「単相液体冷却剤」という用語は、アキュムレータ３２４及び／又は閉ループ内の他の場所の中の冷却剤のいくらかの蒸気圧を除外しないが、むしろ、熱移送の主要な機構としての冷却システム３００が相変化プロセスを使用しないことを意味すると理解されよう。

【0022】

アキュムレータ３２４から、冷却剤は、通路３０３を通じて冷却剤を循環させるように構成されたポンプステージ３２５へ流れる。示されたポンプステージ３２５は、ブランチ３２６を備えている。ブランチ３２６では、冷却剤通路３０３が、第１のセグメント３２８と、第１のセグメント３２８と並列に配置された第２のセグメント３３０に分かれる。第１のセグメント３２８は、第１のフィルタ３３２Ａ、第１のポンプ３３４Ａ、及び第１の逆止め弁３３６Ａを含む。同様に、第２のセグメント３３０は、第２のフィルタ３３２Ｂ、第２のポンプ３３４Ｂ、及び第２の逆止め弁３３６Ｂを含む。フィルタ３３２は、冷却剤から微粒子を分離して、それによりポンプ３３４にフィルタした冷却剤を提供する。微粒子は、冷却システム３００の動作中に（例えば、ポンプ３３４の動作及び通路３０３の表面の浸食から）、及び例えば製造工程からも生じ得る。冷却剤から微粒子を分離することは、例えば、さらなる浸食を削減し、ポンプ３３４のベアリング（例えば流体力学のベアリング）を保護するのに役立ち得る。任意の適切なフィルタを使用してもよい。一例として、各フィルタ３３２は、最大１グラムのＡＣダスト容量又はより高い容量を有する、１０から２５ミクロンの絶対フィルタ等級を含み得る。さらに、任意の適切なフィルタ配置を使用してもよい。別の実施例として、単一のフィルタがポンプ３３４の上流に設けられてもよい。

【0023】

冷却システム３００のポンプは、様々な実施例で、単独で又は一緒に動作し得る。幾つかの実施例では、１度に１つのポンプが動作するように意図されており、動作中のポンプが性能の問題を抱えたときに、他のポンプがバックアップのポンプとして提供されている。ポンプ動作は、任意の適切な一又は複数のセンサを介してモニタされ得る。このセンサは、サーミスタ及び／又は圧力センサを含むが、それらに限定されるものではない。他の実施例では、冷却システムは任意の他の適切な数及び配置のポンプ、例えば、３つ以上のポンプ（重複してもよく、若しくは重複しなくてもよい）又は単一のポンプを含み得る。複数のポンプが採用される場合、ポンプは並列に（図示するように）又は直列に配置され得る。さらに、任意の適切な種類のポンプ（例えば、幾つかの実施例では遠心ポンプ）が、使用されてもよく、任意の適切な制御スキームを介して制御されてもよい。この制御スキームは、（例えば、一以上のホール効果センサからの出力に基づく）閉ループ回転速度制御を含むが、それに限定されるものではない。逆止め弁３３６は、下流方向に冷却剤の一方向の流れを可能にし、したがって、能動的でないポンプへの冷却剤の逆流を防止する。

【0024】

ポンプステージ３２５は、フィルタされた冷却剤の圧力を増大させる。１つの例示的な実施例として、ポンプステージ３２５は、約４から５０ｐｓｉに加圧された冷却剤を受け入れ、１４から１００ｐｓｉの圧力で冷却剤を出力し得る。逆止め弁３３６の下流にある冷却剤の流れは、冷却剤通路３０３の第１のセグメント３２８と第２のセグメント３３０とが交わる接合点３３８に進む。

【0025】

接合点３３８から、冷却剤の流れは、それぞれ第１の排熱コールドプレート（ＨＲＣＰ）３４２Ａ及び第２のＨＲＣＰ３４２Ｂを通過する並列するセグメント３４０Ａ及び３４０Ｂへと分かれる。幾つかの実施例では、ＨＲＣＰ３４２は、ろう付けされたアルミニウムコールドプレートを含む。他の実施例では、ＨＲＣＰ３４２は、任意の他の適切な形態（例えば付加製造形態）を取り得る。示された実施例では、各ＨＲＣＰ３４２は、ＨＲＣＰから熱を移送するために、複数の熱パイプ（例えば熱パイプ３４４）に連結される。ＨＲＣＰ３４２及び熱パイプ３４４は、熱交換構成要素の一例を表し、他の実施態様は、任意の他の適切な熱交換構成要素を採用してもよく、それは他の熱放射器及びスプレッダを含むがそれらに限定されるものではない。さらに、システム３００は任意の適切な数のＨＲＣＰ３４２及び熱パイプ３４４を実装し得る。例えば、他の実施態様では、セグメント３２８及びセグメント３３０からの出力は結合して、単一のＨＲＣＰ、直列に配置された複数のＨＲＣＰ、又はそれぞれが一以上のＨＲＣＰを備えた３つ以上の並列するセグメントへと流れ得る。

【0026】

冷却剤がＨＲＣＰ３４２を通過するとき、冷却剤に含まれた熱は、ＨＲＣＰ３４２及び熱パイプ３４４へ移送され、それによりシステム３００から取り出される。このように、ペイロード部分３０１の熱発生構成要素によって発生した熱は、システム３００から除去される。ＨＲＣＰ３４２を通過した後、流れは、各ＨＲＣＰ３４２の流出が結合する接合点３４６へと進む。ここで、冷却された冷却剤は、再びペイロード部分３０１の中のコールドプレート３０６に供給される。

【0027】

上述のように、冷却剤として使用された流体は、通路３０３を通じて単一の液相に残り、それにより、熱発生構成要素から熱を除去し、主要な熱移送プロセスとして相転移を利用することなく宇宙ビークルから熱を取り出す。幾つかの実施例では、冷却剤は－８０℃から１５０℃の温度範囲内の液相にあるように構成される。上述のように、単相液体冷却剤は、（例えばアキュムレータにおいて）液相よりも高温の蒸気圧を含み得る。

【0028】

幾つかの実施例では、冷却剤は、１００ｐｓｉ以下の圧力などの比較的低い圧力（例えば、幾つかの実施例では４ｐｓｉの低さ）で循環する。かかる低い冷却剤の圧力の使用により、（例えば、通路３０３の密封及び継ぎ手における）通路３０３からの冷却剤の漏出の可能性を削減することができる。さらに、冷却剤は、気圧（例えば１気圧）及び室温（例えば２５℃）において液体になり得る。これにより、他の状況では冷却剤のより高い圧力の達成及び維持に使用される機器がなくても、製造中の通路３０３の充填及びシステム３００のテストを容易にすることができる。

【0029】

さらに、冷却剤の圧力が低いことにより、冷却剤を導く熱交換構成要素に課される材料及び／又は構造の要件を緩めることができる。例えば、冷却剤の低い圧力及び誘電体特性は、冷却剤が電子装置と接触して流れることを可能にすることができる。このように要件が緩和した結果の別の例としては、冷却剤の低い圧力により、システム３００において付加製造された構成要素を使用することが可能になり得ることが挙げられる。図４は、コールドプレート３０６又はＨＲＣＰ３４２として使用され得る例示的な付加製造されたコールドプレート４００を概略的に示す。図４は、コールドプレート４００の内部に形成された冷却剤通路４０２も概略的に示す。通路４０２は、コールドプレート４００が、コールドプレート３０６又はＨＲＣＰ３４２のうちの１つを表す実施例において図３の通路３０３を表す。

【0030】

コールドプレート４００は、複数の層を含む。４０４では、２つの例が示されているが、これらは連続的に堆積され、コールドプレート４００を形成する。高圧の冷却剤を使用することにより、ろう付けされたアセンブリの層を分離する、又は付加製造されたコールドプレートを決壊する若しくは破裂させるリスクを引き起こし得る。それに対して、本明細書に開示の実施例で使用されている冷却剤のより低い圧力は、付加製造された部分又は他の層状構造の完全性を低下させるリスクがより低い場合がある。

【0031】

上述のように、開示された例示的な冷却システムは、単相炭化水素冷却剤を利用し得る。任意の適切な炭化水素冷却剤が使用されてもよい。幾つかの実施例では、冷却剤は、一以上のＣ８－Ｃ１５のアルカン（ｎ－アルカン又はイソアルカン）、アルケン、アルキン、及び／又は芳香族化合物の混合物を含む。より具体的な実施例では、冷却剤は、Ｃ８－Ｃ１５のイソアルカンの混合物を含み得る。別のより具体的な実施例では、冷却剤は、一以上のＣ１０－Ｃ１３のイソアルカンを含む、一以上のＣ１０－Ｃ１３の炭化水素を含み得る。かかる炭化水素化合物は、他の冷却剤（例えばフッ化炭素冷却剤）と比較して、比較的安価であり得る。さらなる他の実施例では、任意の他の適切な炭化水素冷却剤が使用されてもよい。炭化水素冷却剤は、冷却剤通路を通じて液相に残るために、好適に低い氷点（例えば、通常の動作圧力で約－８５℃）及び好適に高い沸点（例えば、通常の動作圧力で１５０℃）を有するように選択され得る。

【0032】

任意の適切な動作圧力が使用されてもよい。幾つかの実施例では、４から１００ｐｓｉの範囲内、又は２０から７５ｐｓｉの範囲内の動作圧力が使用され得る。上述のように、比較的低い動作圧力を使用することにより、冷却剤漏出の可能性を削減することができ、冷却剤通路に沿った付加製造された構成要素の使用を可能にする。かかる炭化水素分子も、アンモニア分子又は冷却剤として使用される他のより軽い分子重量体の分子よりも大きい。このことは、任意の小さな開口部を通じた冷却剤漏出の速度を低減し得る。またさらに、炭化水素冷却剤は、ポンプ３３４の一以上のベアリングのための潤滑剤として機能し得る。代替的に又は追加的に、炭化水素冷却剤は、ポンプ３３４の中でモータ及び／又は他の構成要素を冷却するのに使用され得る。冷却剤を選択するのに使用され得る他の特性は、運転温度及び圧力範囲内で、熱伝導率、比熱、及び粘度（例えば０．２から３０ｃＰ）を含む。

【0033】

幾つかの実施例では、ポンプ３３４は、ポンプ３３４からシステム３００内の他の構成要素への振動の伝搬を軽減する一以上の構造を介して、隔離され得る。一例として、ポンプ３３４は、ポンプ３３４の動作から生じる振動を吸収する減衰構造を介して、冷却システム３００の他の構造から隔離されている支持体に取り付けられ得る。

【0034】

システム３００は、その中の構成要素の動作をモニタするための様々なセンサ装置を含み得る。幾つかの実施例では、例えば、宇宙ビークル実装システム３００によって提供される遠隔測定法の一部として、センサ出力が別の場所に送信され得る。例として、システム３００は、（例えば、アキュムレータ３２４内の流体の体積を感知するための）一又は複数の電位差計、（例えば、電流経由でポンプ３３４の動作をモニタするための）一又は複数の電流計、（例えば、ポンプ３３４の動作を制御するための）一又は複数のホール効果センサ、（例えば、ポンプ３３４のインレット、ＨＲＣＰ３４２のインレット、及び／若しくはＨＲＣＰ３４２のアウトレットにおける）一又は複数の温度センサ、（例えば、冷却剤の圧力を感知するためのポンプ３３４のインレット及び／若しくはアウトレットにおける）一又は複数の圧力変換、一又は複数の流量センサ、並びに／又は一又は複数のサーミスタを含み得る。

【0035】

システム３００内の冷却剤のポンプ流によって可能になる能動的な冷却は、ペイロードを受動的に冷却する冷却システムと比較して、ペイロードによって発生した熱の消散を増大させ得る。したがって、システム３００は、より高い出力密度でより高い出力のペイロードの冷却を支持し、より複雑なペイロードの構造を使用できるようにする。さらに、構成要素の数、配置、及び種類における改変を支持することにより、システム３００は、多種多様な宇宙ビークルの実施態様を支持する。

【0036】

別の実施例は、一以上の熱発生構成要素と、一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムであって、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤であって、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有し、冷却剤通路を通じて単一の液相にある冷却剤、冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ、冷却剤通路に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、熱発生構成要素から冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、及び冷却剤通路に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素を備えた閉ループ冷却システムとを備えている宇宙ビークルを提供する。かかる実施例では、冷却剤は、代替的に又は追加的に、炭化水素を含み得る。かかる実施例では、冷却剤は、代替的に又は追加的に、一以上のＣ１０－Ｃ１３のイソアルカンを含んでもよく、冷却剤は、少なくとも平方インチ当たり４から１００ポンドの圧力で、セ氏－８０度からセ氏１５０度の液相にあるように構成され得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは人工衛星を含み得る。かかる実施例では、人工衛星は熱発生構成要素を含むペイロードが連結されるプラットフォームを設け得る。冷却剤通路は、迅速切断フィッティングによって共に連結されたプラットフォーム部分及びペイロード部分を備え得る。かかる実施例では、一以上のポンプは、並列する冷却剤通路セグメントに沿って、並列に配置された第１のポンプ及び第２のポンプを備え得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは、代替的に又は追加的に、第１のポンプの下流にあり、且つ並列する冷却剤通路セグメントが交わる接合点の上流にある第１の逆止め弁と、第２のポンプの下流にあり、接合点の上流にある第２の逆止め弁とを備え得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは、代替的に又は追加的に、第１のポンプの上流に位置する第１のフィルタ、及び第２のポンプの上流に位置する第２のフィルタを備え得る。かかる実施例では、一以上のポンプの各ポンプは、代替的に又は追加的に、一以上のベアリングを備えてもよく、冷却剤は、一以上のベアリングのための潤滑剤であり得る。かかる実施例では、第１の熱交換構成要素及び第２の熱交換構成要素のうちの一以上が、付加製造構造又は他の層状構造を含み得る。

【0037】

別の実施例は、一以上の熱発生構成要素と、一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムであって、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する炭化水素冷却剤であって、冷却剤通路を通じて単一の液相にある炭化水素冷却剤、冷却剤通路を通じて炭化水素冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ、冷却剤通路に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、ペイロードの熱発生構成要素から炭化水素冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、及び冷却剤通路に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、炭化水素冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素を備えた閉ループ冷却システムとを備えている宇宙ビークルを提供する。かかる実施例では、炭化水素冷却剤は、代替的に又は追加的に、一以上のＣ８－Ｃ１５のイソアルカンを含み得る。かかる実施例では、一以上のポンプの各ポンプは、一以上のベアリングを備えてもよく、炭化水素冷却剤は、一以上のベアリングのための潤滑剤であり得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは人工衛星を含み得る。かかる実施例では、人工衛星は熱発生構成要素を含むペイロードが連結されるプラットフォームを設け得る。冷却剤通路は、迅速切断フィッティングによって共に連結されたプラットフォーム部分及びペイロード部分を備え得る。かかる実施例では、第１の熱交換構成要素及び第２の熱交換構成要素のうちの一以上が、付加製造構造を有し得る。かかる実施例では、冷却剤は、代替的に又は追加的に、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を含み得る。かかる実施例では、一以上のポンプは、代替的に又は追加的に、並列する冷却剤通路セグメントに沿って、並列に配置された第１のポンプ及び第２のポンプを備え得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは、代替的に又は追加的に、第１のポンプの下流にあり、且つ並列する冷却剤通路セグメントが交わる接合点の上流にある第１の逆止め弁と、第２のポンプの下流にあり、接合点の上流にある第２の逆止め弁とを備え得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは、代替的に又は追加的に、第１のポンプの上流に位置する第１のフィルタ、及び第２のポンプの上流に位置する第２のフィルタを備え得る。

【0038】

別の実施例は、一以上の熱発生構成要素を含むペイロードと、ペイロードの一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムを備えたビークルプラットフォームであって、閉ループ冷却システムが、閉ループを画定する冷却剤通路、プラットフォーム冷却剤通路部分及びペイロード冷却剤通路部分を含む冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤、冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ、ペイロード冷却剤通路部分に沿って配置された第１の熱交換構成要素であって、ペイロードの熱発生構成要素から冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素、プラットフォーム冷却剤通路部分をペイロード冷却剤通路部分に連結する迅速切断フィッティング、及びプラットフォーム冷却剤通路部分に沿って配置された第２の熱交換構成要素であって、冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素を備えたビークルプラットフォームとを備えている宇宙ビークルを提供する。かかる実施例では、冷却剤は、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有し得る。かかる実施例では、ペイロード冷却剤通路部分は、並列に配置された複数のセグメントを備え得る。かかる実施例では、宇宙ビークルは、代替的に又は追加的に、人工衛星を含み得、第１のペイロード熱源が、第１のペイロード冷却剤通路セグメントによって冷却されるように構成されてもよく、第２のペイロード熱源が、第２のペイロード冷却剤通路セグメントによって冷却されるように構成されてもよい。かかる実施例では、第１の熱交換構成要素及び第２の熱交換構成要素のうちの一以上が、付加製造構造を含み得る。

【0039】

別の実施例は、一以上の熱発生構成要素を含むペイロードと、ペイロードの一以上の熱発生構成要素によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システムであって、閉ループを画定する冷却剤通路、冷却剤通路内に位置する冷却剤、冷却剤通路を通じて冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ、及び冷却剤通路に沿って位置する一以上の付加製造された熱交換構成要素を備えた、閉ループ冷却システムとを備えている、宇宙ビークルを提供する。かかる実施例では、冷却剤は、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を含み得る。かかる実施例では、冷却剤は、代替的に又は追加的に、閉ループ冷却システムを通じて単一の液相にあり得る。かかる実施例では、冷却剤は、代替的に又は追加的に、液相にあり得る。かかる実施例では、一以上の付加製造された熱交換構成要素は、アルミニウムコールドプレートを含み得る。
さらに、本開示は、以下の条項に係る実施例を含む。

【0040】

条項１
宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）と、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤であって、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有し、前記冷却剤通路（３０３）を通じて単一の液相にある冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、前記熱発生構成要素（１０２）から前記冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、及び
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えている、宇宙ビークル（１００）。

【0041】

条項２
前記冷却剤が炭化水素を含む、条項１に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0042】

条項３
前記冷却剤が、一以上のＣ１０－Ｃ１３のイソアルカンを含み、少なくとも平方インチ当たり４から１００ポンドの圧力で、セ氏－８０度からセ氏１５０度の液相にあるように構成されている、条項２に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0043】

条項４
前記宇宙ビークル（１００）が人工衛星（１００）を含む、条項１から３のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0044】

条項５
前記冷却剤通路（３０３）が、迅速切断フィッティング（３２０）によって共に連結された、プラットフォーム部分（３０２）及びペイロード部分（３０１）を備えている、条項１から４のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0045】

条項６
前記一以上のポンプ（３３４）が、並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）に沿って並列に配置された第１のポンプ（３３４Ａ）及び第２のポンプ（３３４Ｂ）を備えている、条項１から５のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0046】

条項７
前記第１のポンプ（３３４Ａ）の下流にあり、且つ並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）が交わる接合点（３３８）の上流にある第１の逆止め弁（３３６Ａ）と、前記第２のポンプ（３３４Ｂ）の下流にあり、前記接合点（３３８）の上流にある第２の逆止め弁（３３６Ｂ）とをさらに備えている、条項６に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0047】

条項８
前記第１のポンプ（３３４Ａ）の上流に位置する第１のフィルタ（３３２Ａ）、及び前記第２のポンプ（３３４Ｂ）の上流に位置する第２のフィルタ（３３２Ｂ）をさらに備えている、条項６又は７に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0048】

条項９
前記一以上のポンプ（３３４）の各ポンプ（３３４Ａ、３３４Ｂ）が一以上のベアリングを備え、前記冷却剤が前記一以上のベアリングのための潤滑剤である、条項１から８のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0049】

条項１０
前記第１の熱交換構成要素（３０６）及び前記第２の熱交換構成要素（３４２）のうちの一以上が、付加製造された構造（４００）又は他の層状構造（４０４）を含む、条項１から９のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0050】

条項１１
宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）と、
前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する炭化水素冷却剤であって、前記冷却剤通路（３０３）を通じて単一の液相にある炭化水素冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記炭化水素冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、ペイロード（１０２）の前記熱発生構成要素（１０２）から前記炭化水素冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、及び
前記冷却剤通路（３０３）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記炭化水素冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えている、宇宙ビークル（１００）。

【0051】

条項１２
前記炭化水素冷却剤が、一以上のＣ８－Ｃ１５のイソアルカンを含む、条項１１に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0052】

条項１３
前記一以上のポンプ（３３４）の各ポンプ（３３４Ａ、３３４Ｂ）が一以上のベアリングを備え、前記炭化水素冷却剤が前記一以上のベアリングのための潤滑剤である、条項１１又は１２に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0053】

条項１４． 前記宇宙ビークル（１００）が人工衛星（１００）を含む、条項１１から１３のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0054】

条項１５
前記冷却剤通路（３０３）が、迅速切断フィッティング（３２０）によって共に連結された、プラットフォーム部分（３０２）及びペイロード部分（３０１）を備えている、条項１１から１４のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0055】

条項１６
前記第１の熱交換構成要素（３０６）及び前記第２の熱交換構成要素（３４２）のうちの一以上が、付加製造構造（４００）を含む、条項１１から１５のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0056】

条項１７
前記冷却剤が、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有する、条項１１から１６のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0057】

条項１８
前記一以上のポンプ（３３４）が、並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）に沿って並列に配置された第１のポンプ（３３４Ａ）及び第２のポンプ（３３４Ｂ）を備えている、条項１１から１７のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0058】

条項１９
前記第１のポンプ（３３４Ａ）の下流にあり、且つ並列する冷却剤通路セグメント（３２８、３３０）が交わる接合点（３３８）の上流にある第１の逆止め弁（３３６Ａ）と、前記第２のポンプ（３３４Ｂ）の下流にあり、前記接合点（３３８）の上流にある第２の逆止め弁（３３６Ｂ）とをさらに備えている、条項１８に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0059】

条項２０
前記第１のポンプ（３３４Ａ）の上流に位置する第１のフィルタ（３３２Ａ）、及び前記第２のポンプ（３３４Ｂ）の上流に位置する第２のフィルタ（３３２Ｂ）をさらに備えている、条項１８又は１９に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0060】

条項２１
宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）を含むペイロード（１０２）と、
前記ペイロード（１０２）の前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）を備えたビークルプラットフォームであって、前記閉ループ冷却システム（３００）が、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）であって、プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）及びペイロード冷却剤通路部分（３０１）を含む冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、
前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に沿って配置された第１の熱交換構成要素（３０６）であって、前記ペイロード（１０２）の前記熱発生構成要素（１０２）から前記冷却剤へ熱を移送するように構成された第１の熱交換構成要素（３０６）、
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）を前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）に連結する迅速切断フィッティング（３２０）、及び
前記プラットフォーム冷却剤通路部分（３０２）に沿って配置された第２の熱交換構成要素（３４２）であって、前記冷却剤から熱を除去するように構成された第２の熱交換構成要素（３４２）
を備えた、ビークルプラットフォームと
を備えている、宇宙ビークル（１００）。

【0061】

条項２２
前記冷却剤が、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有する、条項２１に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0062】

条項２３
前記ペイロード冷却剤通路部分（３０１）が、並列に配置された複数のセグメント（３０９）を備えている、条項２１又は２２に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0063】

条項２４
前記宇宙ビークル（１００）が、人工衛星（１００）を含み、第１のペイロード熱源が、第１のペイロード冷却剤通路セグメント（３０９）によって冷却されるように構成され、第２のペイロード熱源が、第２のペイロード冷却剤通路セグメント（３０９）によって冷却されるように構成されている、条項２１から２３のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0064】

条項２５
前記第１の熱交換構成要素（３０６）及び前記第２の熱交換構成要素（３４２）のうちの一以上が、付加製造された構造（４００）を含む、条項２１から２４のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0065】

条項２６
宇宙ビークル（１００）であって、
一以上の熱発生構成要素（１０２）を含むペイロード（１０２）と、
前記ペイロード（１０２）の前記一以上の熱発生構成要素（１０２）によって発生した熱を除去するように構成された閉ループ冷却システム（３００）であって、
閉ループを画定する冷却剤通路（３０３）、
前記冷却剤通路（３０３）内に位置する冷却剤、
前記冷却剤通路（３０３）を通じて前記冷却剤を移動させるように構成された一以上のポンプ（３３４）、及び
前記冷却剤通路に沿って位置する一以上の付加製造された熱交換構成要素（３０６）を備えた、閉ループ冷却システム（３００）と
を備えている、宇宙ビークル（１００）。

【0066】

条項２７
前記冷却剤が、平方インチ当たり１００ポンド以下の静圧を有する、条項２６に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0067】

条項２８
前記冷却剤が、前記閉ループ冷却システム（３００）を通じて単一の液相にある、条項２６又は２７に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0068】

条項２９
前記冷却剤が液相にある、条項２６から２８のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0069】

条項３０
前記一以上の付加製造された熱交換構成要素（３０６）がアルミニウムコールドプレート（３０６）を含む、条項２６から２９のいずれか一項に記載の宇宙ビークル（１００）。

【0070】

本開示は、本明細書で開示されている様々な特徴及び技法の新規かつ進歩性のあるすべての組み合わせ及び部分的組み合わせを含む。本明細書で開示されている様々な特徴及び技法は、本開示のすべての実施例に必ずしも必要とされるわけではない。さらに、本明細書で開示されている様々な特徴及び技法は、開示される実施例とは別に特許性のある主題を定義してもよく、本明細書に明示的に開示されていない他の実施態様において有用性を見出すことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】