(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無重力または微小重力空間で使用される機器の推進装置において、推薬が保持されている推薬貯蔵部と接触して伸縮手段が配置されており、該伸縮手段は、通電されることにより前記推薬貯蔵部を加圧して推薬を前記貯蔵部に直結された噴射器へ供給し、通電が停止されることにより前記推薬貯蔵部を減圧して前記噴射器への供給を停止させるように伸縮することを特徴とする推進装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無重力または微小重力空間で使用される機器、例えば人工衛星制御用の小型スラスタに好適な推進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無重力または微小重力空間で使用される機器、例えば人工衛星制御用の小型スラスタの推進装置は、図４に示すようなシステム構成となっている。図４に示すシステム構成では、加圧用ガスボトル１、調圧弁２、酸化剤タンク３、酸化剤弁４、調圧弁５、燃料タンク６、燃料弁７、酸化剤噴射器８、燃料噴射器９が設けられている。
【０００３】
燃料タンク６に貯蔵された燃料、及び酸化剤タンク３に貯蔵された酸化剤は、それぞれ、調圧弁５，２により調圧された加圧用ガスボトル１からの圧力により、燃焼室１０の方向に供給される。
【０００４】
燃料は、酸化剤弁７を介して燃料噴射器９から燃焼室１０に噴射され、酸化剤は、酸化剤弁４を介して酸化剤噴射器８から燃焼室１０に噴射される。こうして、燃焼室１０により燃料が燃焼されて推力が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の推進装置のシステムは、図４に示すように、多くのコンポーネントによって構成されている。すなわち、システムが複雑化し、重量が増大していた。
【０００６】
重量が増大することにより人工衛星等を宇宙空間に打ち上げる際に、それだけ多くの打ち上げコストを要してしまう。
また、タンクや弁を介した配管のボリュームによって、燃焼制御に対して反応遅れが存在するため、精度の高い制御を行なうことが困難となっていた。
本発明は前記のような事情を考慮してなされたもので、重量を軽減すると共に、精度の高い制御が可能な推進装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
無重力または微小重力空間で使用される機器の推進装置において、推薬が保持されている推薬貯蔵部（酸化剤カートリッジ２２、燃料カートリッジ２４）と接触して伸縮手段が配置されており、該伸縮手段は、通電されることにより前記推薬貯蔵部を加圧して推薬を前記貯蔵部に直結された噴射器へ供給し、通電が停止されることにより前記推薬貯蔵部を減圧して前記噴射器への供給を停止させるように伸縮することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本実施形態に係わる推進装置の構成を示す断面図である。図１は、例えば人工衛星制御用の推進装置としてのピエゾ素子を用いた宇宙用小型スラスタ２０の断面図、図２は、宇宙用小型スラスタ２０における図１中破線で示す噴射器付近の拡大断面図である。
【０００９】
図２に示すように、ピエゾ素子２１が酸化剤カートリッジ２２との接触部に配置され、ピエゾ素子２３が燃料カートリッジ２４との接触部に配置されている。ピエゾ素子２１，２３は、図示せぬ電源より電圧を印加することにより、わずかに伸縮して機械的応力を発生する。
【００１０】
酸化剤カートリッジ２２及び燃料カートリッジ２４内に保持されている推薬（酸化剤、燃料）は、無重力のためによる表面張力、及び推薬の粘性によりカートリッジ内に封じ込められている。
【００１１】
酸化剤カートリッジ２２内の酸化剤は、ピエゾ素子２１に対する通電制御に応じて、酸化噴射器２５に供給され、酸化剤噴射器２５から酸化剤液滴２７として燃焼室に噴射される。また、燃料カートリッジ２４内の燃料は、ピエゾ素子２３に対する通電制御に応じて、燃料噴射器２６に供給され、燃料噴射器２６から燃料液滴２８として燃焼室に噴射される。
【００１２】
図２に示すように、本実施形態における推進装置では、ピエゾ素子２１及びピエゾ素子２３に対して、必要に応じて通電することにより、ピエゾ素子２１及びピエゾ素子２３が伸縮して、接触されている推薬貯蔵部（カートリッジ）内で保持されている推薬を加圧、加圧停止する。
【００１３】
ピエゾ素子に通電し、カートリッジが加圧されることで、酸化剤カートリッジ２２からは酸化剤が酸化剤噴射器２５に供給され、酸化剤噴射器２５から燃焼室１０に酸化剤が噴射され、燃料カートリッジ２４からは燃料が燃料噴射器２６に供給され、燃料噴射器から燃焼室１０に燃料が噴射されて燃焼される（燃焼状態２９）。
【００１４】
また、ピエゾ素子への通電を停止すると、カートリッジが減圧され、推薬の供給、噴射、及び燃焼が停止される。こうして、ピエゾ素子２１，２４と酸化剤カートリッジ２２、燃料カートリッジ２４とを設けた構成によって、従来のシステムにおける推薬タンク、弁類、配管、加圧系に相当させることができ、システムを非常に簡素化、軽量化されている。
【００１５】
なお、図３には、従来の推進装置におけるシステム構成（図４）をベースにした、本実施形態における推進装置の系統を示している。
図３では、電源３０からピエゾ素子３１，３２に対して通電され、それぞれ酸化剤タンク３３、燃料タンク３６に相当する推薬貯蔵部から推薬が噴射器に供給される。酸化剤は、酸化剤噴射器３８から燃焼室１０に噴射され、燃料は、燃料噴射器３９から燃焼室１０に噴射されて燃焼される。
【００１６】
また電源３０からピエゾ素子３１，３２に対する通電を停止することで、推薬の燃焼室１０への噴射が停止され、燃焼も停止される。
このようにして、従来であれば宇宙用小型スラスタ２０において推薬を貯蔵するためのタンク、加圧するための加圧系、制御するための弁類、その他サポート、配管など、システム全体が大きく複雑であり、応答性の悪さと、重量増大を招いていたが、本実施形態における推進装置であれば、噴射器２５，２６に直結する各推薬貯蔵部２２，２４に、それぞれ対応するピエゾ素子２１，２３が配置されているので、推薬に対する加圧と噴射器への供給、減圧と推薬供給停止を瞬時に行なうことができる。
【００１７】
従って、システム全体を大幅にコンパクト化、軽量化することができ、またタンク、配管等のデッドボリュームも存在しないことにより、２次的遅れもほとんどなく、応答性の良い精度の高い制御を実現することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、無重力または微小重力空間で使用される機器の推進装置において、推薬が保持されている推薬貯蔵部と接触して伸縮手段が配置されており、該伸縮手段は、通電されることにより前記推薬貯蔵部を加圧して推薬を前記貯蔵部に直結された噴射器へ供給し、通電が停止されることにより前記推薬貯蔵部を減圧して前記噴射器への供給を停止させるように伸縮する。この構成によりタンクや配管等のボリュームが省かれるので、システム構成がコンパクト化され、重量を軽減すると共に、精度の高い制御が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における人工衛星制御用の推進装置としてのピエゾ素子を用いた宇宙用小型スラスタ２０の断面図。
【図２】本実施形態における宇宙用小型スラスタ２０における図１中破線で示す噴射器付近の拡大断面図。
【図３】従来の推進装置におけるシステム構成（図４）をベースにした、本実施形態における推進装置の系統を示す図。
【図４】従来の推進装置の構成を示す図。
【符号の説明】
２０  宇宙用小型スラスタ
２１，２３  ピエゾ素子
２２  酸化剤カートリッジ
２４  燃料カートリッジ
３０  電源
３３  酸化剤タンク
３６  燃料タンク
３８  酸化剤噴射器
３９  燃料噴射器
【図１】
0003600411.tif 000002
【図２】
0003600411.tif 000003
【図３】
0003600411.tif 000004
【図４】
0003600411.tif 000005