(57)【要約】【課題】ガスの偏流が生じることを防止しながら流量を調整することができるガス流量制御装置を提供する。【解決手段】可燃性のガスを発生するガス発生器１６とガスを燃焼させる燃焼室１５との間に設置され、ガス発生器１６から燃焼室１５に流入するガスの流量を調整する飛翔体２０のガス流量制御装置１０であって、ガス発生器１６と燃焼室１５を気密に仕切る隔壁１７に固定され、一端が燃焼室１５に連通し他端が閉じた中空孔１ａを有する中空円柱形状のバルブ部材１と、バルブ部材１の他端部１ｂ外周に取り付けられかつバルブ部材１の軸方向に摺動可能なスライダ部材２と、スライダ部材２をバルブ部材１の軸方向に摺動させる駆動装置３と、を備え、バルブ部材１は、他端部１ｂ外周に周方向に設けられ、その外周面と中空孔１ａを連通する複数の通気孔１ｃを有する。【選択図】図４
2015059443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性のガスを発生するガス発生器と当該ガスを燃焼させる燃焼室との間に設置され、前記ガス発生器から前記燃焼室に流入するガスの流量を調整する飛翔体のガス流量制御装置であって、
前記ガス発生器と前記燃焼室を気密に仕切る隔壁に固定され、一端が前記燃焼室に連通し他端が閉じた中空孔を有する中空円柱形状のバルブ部材と、
前記バルブ部材の他端部外周に取り付けられかつ前記バルブ部材の軸方向に摺動可能なスライダ部材と、
前記スライダ部材を前記バルブ部材の軸方向に摺動させる駆動装置と、を備え、
前記バルブ部材は、前記他端部外周に周方向に設けられ、その外周面と前記中空孔を連通する複数の通気孔を有する、ことを特徴とする飛翔体のガス流量制御装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、一端が前記スライダ部材と一体的に取り付けられ、前記バルブ部材と間隔を隔てて前記燃焼室側に延びる駆動軸と、
前記軸方向に前記駆動軸を移動させる直動アクチュエータと、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のガス流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体のガス流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラムジェットとは、ターボジェットのようにタービン及びコンプレッサ等の機械的な圧縮装置を持たず、空気取込口、燃焼器、排気ノズルから構成されるロケットエンジンのことをいう。
このようなラムジェット方式のロケットにおいては、飛翔体の発射直後においてはその内部に搭載された推進薬を燃焼させて取得した推進力によって所定の速度まで加速し、この推進薬の燃焼が終了した後に空気の取り込みを開始して別途飛翔体に搭載した燃料と混合燃焼させるといった方法が一般的に採用されている。
【０００３】
上記のようなロケットにおいて、燃料を燃焼室に供給する流量を調整するためのガス流量制御装置について、例えば、下記の特許文献１に記載されているものが既に知られている。
【０００４】
この特許文献１に記載された従来のガス流量制御装置は、例えば図１（Ａ）に示すような飛翔体４０において、搭載した推進薬３３を燃焼させた後に、ガス流量制御装置３７における駆動部３７ａを回転駆動させるものである。これによって、図１（Ｂ）の矢印が示すように、ガス発生器３６から発生した可燃性ガス（以下、ガス）を燃焼室３５に流入させる。なお、このガスは、この図においてはバルブ３８を介して燃焼室３５に流入している。
【０００５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図である。
図２（Ａ）において、ガス流量制御装置３７に設けられたノズル３７ｂは、バルブ３８を完全に連通している状態である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の状態から回転軸３７ｃを中心として駆動部３７ａを回転させたものであり、ノズル３７ｂとバルブ３８とは、その一部のみが連通している状態である。このように、駆動部３７ａを回転させることによって、ノズル３７ｂとバルブ３８とが連通している面積（以下、有効面積）を調整することを可能にし、これによって燃焼室３５に流入するガスの流量を調整することを可能にするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４０５５２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したようなガス流量制御装置においては、図２（Ｂ）のように、ノズル３７ｂとバルブ３８の有効面積が円形ではない状態になる。そのため、バルブ３８を流れるガスに偏流が生じ、局所的にバルブ３８内部を侵食する可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ガスの偏流が生じることを防止しながら流量を調整することができるガス流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、可燃性のガスを発生するガス発生器と当該ガスを燃焼させる燃焼室との間に設置され、前記ガス発生器から前記燃焼室に流入するガスの流量を調整する飛翔体のガス流量制御装置であって、
前記ガス発生器と前記燃焼室を気密に仕切る隔壁に固定され、一端が前記燃焼室に連通し他端が閉じた中空孔を有する中空円柱形状のバルブ部材と、
前記バルブ部材の他端部外周に取り付けられかつ前記バルブ部材の軸方向に摺動可能なスライダ部材と、
前記スライダ部材を前記バルブ部材の軸方向に摺動させる駆動装置と、を備え、
前記バルブ部材は、前記他端部外周に周方向に設けられ、その外周面と前記中空孔を連通する複数の通気孔を有する、ことを特徴とする飛翔体のガス流量制御装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の実施形態によれば、前記駆動装置は、一端が前記スライダ部材と一体的に取り付けられ、前記バルブ部材と間隔を隔てて前記燃焼室側に延びる駆動軸と、
前記軸方向に前記駆動軸を移動させる直動アクチュエータと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、他端部外周に周方向に設けられ、その外周面と前記中空孔を連通する複数の通気孔を有することによって、バルブ部材内部へのガス流入時にガスの偏流が生じることを防止することができる。
よって、本発明によれば、ガスの偏流が生じることを防止しながら流量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術におけるガス流量制御装置の説明図である。
【図２】従来技術におけるガス流量制御装置の正面図である。
【図３】本発明におけるガス流量制御装置が設けられた飛翔体の説明図である。
【図４】本発明におけるガス流入時のガス流量制御装置の説明図である。
【図５】本発明におけるガス流入停止時のガス流量制御装置の説明図である。
【図６】本発明における燃焼室へのガス流入中の飛翔体の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１４】
図３は、本発明におけるガス流量制御装置が設けられた飛翔体の説明図である。
本発明の飛翔体２０は、ガス流量制御装置１０と、モータケース１２と、推進薬１３と、ノズル１４と、燃焼室１５、ガス発生器１６と、を備えるものを想定している。
【００１５】
この例における飛翔体２０は、例えば目標地点に向けて空中を飛翔するロケット弾等を想定している。図３においては、飛翔体２０の進行方向後端付近の構成について図示している。
また、この例における飛翔体２０は、図３に示したように、発射直後においてはその内部に搭載された推進薬１３を燃焼させて推進力を取得する。そして、この推進薬１３の燃焼が終了した後においては、空気取込ポート（図示しない）を開口させる。これによって、ガス発生器１６から発生したガスと外部から導入した空気とを燃焼室１５において混合燃焼させて推進力を取得し、飛翔を継続させるというものである。
なお、この空気取込ポートは、飛翔体２０の側面に設けられており、推進薬１３の燃焼が終了した後に、その開口が可能になるものであってもよい。
【００１６】
モータケース１２は、この例においては、中空形状からなるものであって推進薬１３が内部に装填されたものを想定している。
また、この例におけるモータケース１２は、例えばその軸心部に点火薬（図示しない）を備えた点火装置（図示しない）を有しており、この点火装置によって点火薬の点火を行うことによって、推進薬１３の燃焼が開始して飛翔体２０に推進力を与えるものを想定している。
【００１７】
ノズル１４は、この例においては、モータケース１２の飛翔方向後端に連通して設けられており、推進薬１３等によって発生するガスを飛翔方向後方に噴射するものである。
【００１８】
燃焼室１５は、その内部において、推進薬１３やガス発生器１６から発生したガスの燃焼を行うことによって、飛翔体２０に推進力を与えるものである。
この例における燃焼室１５は、後述するバルブ部材１と連結部１５ａを介して連通しているものを想定している。
【００１９】
ガス発生器１６は、外部の空気を混合させて燃焼室１５で燃焼させるための可燃性のガスを発生させるものであり、この例においては、燃焼室１５よりも飛翔体２０の飛翔方向前方に位置している。
なお、ガス発生器１６は、例えばその内部に固形燃料を格納しており、これを点火装置（図示しない）によって燃焼させることによって、ガスを発生させるものであってよい。
【００２０】
隔壁１７は、この例においては、ガス発生器１６と燃焼室１５を気密に仕切るものである。
この構成を有することによって、ガス発生器１６で発生したガスは全てガス流量制御装置１０を介して燃焼室１５に流入することになる。
【００２１】
また、隔壁１８は、隔壁１７によって仕切られたガス発生器１６側の空間をさらに仕切るものである。
この構成を有することによって、後述する直動アクチュエータ３ｂがガス発生器１６で発生したガスと接触することを防止することが可能である。
本発明のガス流量制御装置１０の詳細については後述する。
【００２２】
図４は、本発明におけるガス流入時のガス流量制御装置の説明図であり、図５は、本発明におけるガス流入停止時のガス流量制御装置の説明図である。
本発明におけるガス流量制御装置１０は、ガス発生器１６と燃焼室１５との間に設置され、ガス発生器１６から燃焼室１５に流入するガスの流量を調整するものである。
このガス流量制御装置１０は、この例においては、バルブ部材１と、スライダ部材２と、駆動装置３とを備えている。
【００２３】
バルブ部材１は、この例においては、隔壁１７に固定されており、一端が燃焼室１５に連通し、他端が閉じた中空孔１ａを有するものであって、中空円柱形状からなるものを想定している。
また、このバルブ部材１は、後述する複数の通気孔１ｃを有しているものを想定している。
この構成を有することによって、複数の通気孔１ｃからバルブ部材１内部の中空孔１ａに導入された流体のみを燃焼室１５に流入させることが可能になる。
【００２４】
複数の通気孔１ｃは、他端部１ｂ外周に周方向に設けられ、その外周面と中空孔１ａを連通するものであり、この例においては、４つの通気孔からなるものを想定している。
この構成によって、複数の通気孔１ｃから中空孔１ａにガスが流入する際において、ガスがバルブ部材１の軸方向内方に流れてその中心部に集中してから燃焼室１５に向けて流れることになる。そのため、バルブ部材１の内壁（中空孔１ａの内壁）の特定の位置に向けてガスが集中することがなくなり、ガスの偏流が生じることを防止することができる。
よって、本発明によれば、ガスの偏流が生じることを防止することができる。
【００２５】
なお、この例において、４つの通気孔からなるものについて説明を行ったが、これらの通気孔は、バルブ部材１の他端部１ｂにおいてその外周に沿って等間隔に設けられているものが好ましい。また、通気孔の数も４つに限定されるものではなく、例えば８つの通気孔からなるもの等であってもよい。
【００２６】
スライダ部材２は、バルブ部材１の他端部１ｂ外周に取り付けられており、かつバルブ部材１の軸方向に摺動可能であるものである。
また、このスライダ部材２は、バルブ部材１の軸方向に向けた貫通穴（図示しない）を有している。この構成によって、スライダ部材２はその貫通穴にバルブ部材１を貫通させ、かつバルブ部材１の軸方向に摺動することが可能になる。
【００２７】
この構成を有することによって、スライダ部材２は、バルブ部材１の複数の通気孔１ｃを覆うように位置することが可能になる。そのため、スライダ部材２が複数の通気孔１ｃを覆っている場合に、中空孔１ａへのガスの流入を防止することが可能になる。
さらに、スライダ部材２の摺動距離を調整することにより、複数の通気孔１ｃの開放面積を調整することが可能になる。そのため、これにより燃焼室１５へ流入するガスの流量を調整することが可能になる。
【００２８】
なお、スライダ部材２が複数の通気孔１ｃを完全に覆うことを可能にするため、スライダ部材２の幅の長さ（バルブ部材１の軸方向の長さ）を調整する必要がある。
【００２９】
また、このスライダ部材２は、軸方向の断面積がバルブ部材１のこの断面積よりも大きいものを用いることを想定している。例えば図４に示す例においては、多角形状の平板であり、スライダ部材２の軸方向の断面積がバルブ部材１の断面積よりも大きくなっている。
【００３０】
この構成を有することによって、ガスがバルブ部材１の内部に流入する際において、スライダ部材２は、ガス流入方向に向けた圧力だけでなくこれとは反対に向けた圧力を受けることになる。そのため、ガス流入方向に向けた圧力をある程度相殺させることが可能になる。よって、スライダ部材２は、ガス流入方向に向けた圧力を過度に受けることがなくなるため、スライダ部材２を摺動させる際の駆動力を過度に大きくする必要がなくなるというメリットを有している。
【００３１】
駆動装置３は、スライダ部材２をバルブ部材１の軸方向に摺動させるものである。
この例における駆動装置３は、複数の駆動軸３ａと、直動アクチュエータ３ｂと、筐体３ｃと、ナット部材３ｄと、ねじ軸部材３ｅとを有するものを想定している。
【００３２】
複数の駆動軸３ａは、一端がスライダ部材２と一体的に取り付けられ、バルブ部材１と間隔を隔てながら燃焼室１５側に延びるものであり、この例においては、２本の駆動軸３ａからなるものを想定している。
図４の例において、スライダ部材２は横長形状であり、この２本の駆動軸３ａがこの横長形状の先端部にそれぞれ取り付けられていることによって、それぞれの駆動軸３ａとバルブ部材１とが間隔を隔てて位置するようになっている。
この構成によって、バルブ部材１と駆動軸３ａとの間隔を開けることが可能になるため、バルブ部材１から駆動軸３ａへの熱流入を抑えることが可能になる。そのため駆動軸３ａについて過度の熱流入対策を行う必要がなくなる。
【００３３】
なお、バルブ部材と駆動軸３ａとの間隔を調整するために、スライダ部材２の形状を変更（例えば更なる横長形状の採用等）したものを採用する構成であってもよい。
また、スライダ部材２をバルブ部材１の軸方向に摺動させるために、各駆動軸３ａとバルブ部材１とが並行になるように取り付けられるものが好ましい。
【００３４】
また、この例における駆動軸３ａは、２本の駆動軸３ａから構成されているが、安定的にスライダ部材２を移動させることが可能であれば、１本又は３本以上の駆動軸３ａからなるものであってもよい。なお、３本以上の駆動軸３ａを設ける場合においては、それぞれの駆動軸３ａとバルブ部材１との間の距離が等しくなる位置に取り付けることが可能になるように、スライダ部材２の形状（バルブ部材１の軸方向の断面積形状）を円形形状等に変更する必要がある。
【００３５】
直動アクチュエータ３ｂは、この複数の駆動軸３ａの全ての他端に取り付けられ、バルブ部材１の軸方向に沿って複数の駆動軸３ａを移動させるものである。
【００３６】
具体的には、図５に示すように、例えば、複数の駆動軸３ａの全ての他端に単一形状からなる筐体３ｃを連結し、スライダ部材２と、複数の駆動軸３ａと、筐体３ｃとが一体的に移動可能になるように設ける。そして、この筐体３ｃに設けられたナット部材３ｄと、一端が直動アクチュエータ３ｂに連結したねじ軸部材３ｅの他端とをボールねじとして機能させる。これによって、直動アクチュエータ３ｂから得られる回転運動をこのボールねじによって並進運動に変換し、スライダ部材２と、複数の駆動軸３ａと、筐体３ｃとを一体的にバルブ部材１の軸方向に移動させる構成であってもよい。
上述したスライダ部材２等が移動した場合においても、バルブ部材１は燃焼室１５に連通して取り付けられているため移動しない。よって、バルブ部材１に対してスライダ部材２がバルブ部材１の軸方向に移動することになるため、スライダ部材２による複数の通気孔１ｃの開閉が可能になる。
【００３７】
なお、この例においては、複数の駆動軸３ａを有する構成について説明を行ったが、単一の駆動軸３ａのみを有する構成であってもよい。
【００３８】
図６は、本発明における燃焼室へのガス流入中の飛翔体の説明図である。
図６に示すように、燃焼室１５における推進薬１３の燃焼後において、ガス発生器１６によるガスの流入を開始し、かつ、スライダ部材２を複数の通気孔１ｃを開放する方向に移動させることによって、ガス発生器１６によるガスの燃焼室１５への流入を開始させることが可能になる。
なお、連結部１５ａに蓋部材（図示しない）を設けることによって、推進薬１３の燃焼中等にガス発生器１６によるガスが燃焼室１５に流入してしまうことを防止し、例えば推進薬１３の燃焼が完了した際に、この蓋部材を取り外して燃焼室１５へのガスの流入を可能にする構成であってもよい。
【００３９】
また、本発明においては飛翔体２０にガス流量制御装置１０を１つのみ搭載した例について説明したが、搭載スペース等に問題がなければ２つ以上設けることによって、燃焼室１５に向けたガスの流量をより精巧に調整可能であるものであってもよい。
【００４０】
本発明によると、バルブ部材１は、その外周の周方向に沿って等間隔に設けられた複数の通気孔１ｃを有していることによって、バルブ部材１内部へのガス流入時にガスの偏流が生じることを防止することができる。
よって、本発明によれば、ガスの偏流が生じることを防止しながら流量を調整することができる。
【００４１】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１  バルブ部材
１ａ  中空孔
１ｂ  他端部
１ｃ  通気孔
２  スライダ部材
３  駆動装置
３ａ  駆動軸
３ｂ  直動アクチュエータ
３ｃ  筐体
３ｄ  ナット部材
３ｅ  ねじ軸部材
１０  ガス流量制御装置
１２  モータケース
１３  推進薬
１４  ノズル
１５  燃焼室
１５ａ  連結部
１６  ガス発生器
１７  隔壁
１８  隔壁
２０  飛翔体
【図１】
2015059443.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015059443.tif 000006
【図５】
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【図６】
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