(57)【要約】【課題】ミキサエレメントの流路面積を連続的に調整可能なアクティブコントロールミキサとそれを備えた液体ロケットエンジン。【解決手段】第１流体をミキサーエレメントを介して混合室に導入し第２流体と混合するアクティブコントロールミキサにおいて、混合室と流体出口部と第２流体入口部と流体入口開口を設けたミキサーケース、ミキサーケースの流体入口開口に嵌装され先端が混合室内に延在する第１管状部材、第１管状部材の内周に軸方向移動可能に装填され先端が混合室内に延在する第２管状部材、第１管状部材に固定され第２管状部材を外周に軸方向移動可能に装填し先端が混合室内に延在し後端が第１流体入口部を形成する第３管状部材、第２管状部材の軸方向移動アクチュエータを備え、何れかの管状部材が先端を塞がれ先端側に多孔状部を有しミキサーエレメントを形成し、開口率を他の管状部材との重なり幅で調整する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体入口部から導入した第１の流体を多孔状部が形成されたミキサーエレメントを介して混合室に導入し、第２の流体入口部から同混合室に導入した第２の流体と混合して流体出口部から導出するミキサにおいて、内部に前記混合室を有し同混合室に前記流体出口部と第２の流体入口部および流体入口開口を設けたミキサーケースと、同ミキサーケースに固定され前記流体入口開口に密に嵌装され先端が前記混合室内に延在する第１の管状部材と、同第１の管状部材の内周に密に軸方向移動可能に装填され先端が前記混合室内に延在する第２の管状部材と、前記第１の管状部材に固定され前記第２の管状部材を外周に密に軸方向移動可能に装填し先端が前記混合室内に延在し後端が前記第１の流体入口部を形成する第３の管状部材と、前記第２の管状部材を軸方向に移動駆動するアクチュエータとを備え、前記第１ないし第３のいずれかの管状部材が、その先端を塞がれるとともに同先端より後方一定長さの範囲に多孔状部を有して前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と他のいずれかの前記管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第２の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、その軸方向の移動により前記多孔状部と前記第３の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項３】
請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第３の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項４】
請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第１の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは駆動流体により駆動されるピストンを有してなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは前記第２の管状部材と前期第１の管状部材との間に形成された螺合部とねじり回転駆動部からなることを特徴とするアクティブコントロールミキサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサを備えてなることを特徴とする液体ロケットエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体ロケットの燃料系等に用いられる２流体を流しながら混合し下流側へ送るミキサにおいて、流量比が調整可能なアクティブコントロールミキサ、およびそれを備えた液体ロケットエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に基づき、従来のミキサを説明する。図６は液体ロケットの燃料系等に用いられる従来のミキサの縦断面図である。
【０００３】
ミキサは一般に２種の流体を混合し下流側へ送る機能を有する機器であり、従来液体ロケットの燃料系等に用いられるミキサ１は、図６に示すように、ミキサーケース２内に混合室３を有し、混合室３には第２流体ｂを導入する第２流体入口部４と混合後の流体ｃを導出する流体出口部５が設けられるとともに、流体出口部５に相対して流体入口開口６が設けられている。
【０００４】
流体入口開口６には入口導管７の先端７ａがボルトで固定され、入口導管７の後端７ｂは第１流体ａを導入する第１流体入口部８を形成している。入口導管７の先端７ａには、流体入口開口６に密に嵌装されたミキサエレメンメント９の後端９ｂが連通しており、ミキサエレメント９の先端９ａ側は混合室３内に延在している。
【０００５】
ミキサエレメント９は、先端９ａが塞がれ先端９ａより後方一定長さの範囲に多孔状部１０を有し、混合室３を二重管構造にしている。
【０００６】
多孔状部１０はシャワーヘッドとも呼ばれるように管壁に多数の小開口１０ａを設けたもので、第１流体入口部８から導入された第１流体ａを多数の小開口１０ａを介して混合室３に導入することにより、第２流体入口部４から混合室３に導入された第２流体ｂとの混合性能の向上が図られている。
【０００７】
上記のようなミキサ１は、例えば図示しない液体ロケットエンジンにおいて、低温水素と高温水素とを混合する場合などによく用いられている。
【０００８】
なお、本明細書において、「先端」とは流体流れ方向の下流側端を言い、図１〜図６中では右端である。「後端」とは流体流れ方向の上流側端を言い、図１〜図６中では左端である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ミキサ１においては、混合室３におけるミキサエレメント９の多孔状部１０（シャワーヘッド）の形状により、下流の温度分布や、混合による圧損が大きく変わるが、上記の図６に示したような従来のミキサ１の場合は、多孔状部１０の形状が一定であり、その流路面積（開口している小開口１０ａの合計開口面積）が固定されるため、汎用性、制御性に欠けるという問題があった。
【００１０】
また、特に液体水素と気体水素の混合のような異相混合では、設計段階で実際の混合特性を予測することが困難なため、多孔状部の形状の最適化には幾ケースもの試作試験が必要となる場合があり、液体ロケットエンジンの性能向上の障害要因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記のような従来のミキサの問題を解消し、ミキサエレメントの多孔状部（シャワーヘッド）における流路面積を連続的に調整可能とし、流量、圧力等のミキサ性能を連続的に調整可能なアクティブコントロールミキサとそれを備えた液体ロケットエンジンを提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段として、第１の流体入口部から導入した第１の流体を多孔状部が形成されたミキサーエレメントを介して混合室に導入し、第２の流体入口部から同混合室に導入した第２の流体と混合して流体出口部から導出するミキサにおいて、内部に前記混合室を有し同混合室に前記流体出口部と第２の流体入口部および流体入口開口を設けたミキサーケースと、同ミキサーケースに固定され前記流体入口開口に密に嵌装され先端が前記混合室内に延在する第１の管状部材と、同第１の管状部材の内周に密に軸方向移動可能に装填され先端が前記混合室内に延在する第２の管状部材と、前記第１の管状部材に固定され前記第２の管状部材を外周に密に軸方向移動可能に装填し先端が前記混合室内に延在し後端が前記第１の流体入口部を形成する第３の管状部材と、前記第２の管状部材を軸方向に移動駆動するアクチュエータとを備え、前記第１ないし第３のいずれかの管状部材が、その先端を塞がれるとともに同先端より後方一定長さの範囲に多孔状部を有して前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と他のいずれかの前記管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００１３】
上記の構成により、第１の手段によれば、第１の流体を多数の小開口を介して混合室に導入することにより、第２の流体との混合性能の向上が図られるほか、第２の管状部材を軸方向にアクチュエータによって移動させることで、多孔状部の開口率が変更されるので、アクティブコントロールミキサの流路面積を開口率０〜１００％に連続的に変化させミキサの混合特性を微妙に調整する事ができる。
【００１４】
（２）第２の手段としては、第１の手段のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第２の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、その軸方向の移動により前記多孔状部と前記第３の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００１５】
第２の手段によれば、第１の手段の作用を、第２の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなる。
【００１６】
（３）また、第３の手段として、第１の手段のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第３の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００１７】
第３の手段によれば、第１の手段の作用を、第３の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなる。
【００１８】
（４）第４の手段として、第１の手段のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第１の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成されてなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００１９】
第２の手段によれば、第１の手段の作用を、第１の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなる。
【００２０】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかのアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは駆動流体により駆動されるピストンを有してなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００２１】
第５の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段の作用に加え、ピストン方式のアクチュエータにより、簡潔な構造で自動制御化が可能となる。
（６）第６の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかのアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは前記第２の管状部材と前期第１の管状部材との間に形成された螺合部とねじり回転駆動部からなることを特徴とするアクティブコントロールミキサを提供する。
【００２２】
第６の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段の作用に加え、ネジ回転方式のアクチュエータにより、精度の高い自動制御化が可能である。
【００２３】
（７）第７の手段として、第１の手段ないし第６の手段のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサを備えてなることを特徴とする液体ロケットエンジンを提供する。
【００２４】
第７の手段によれば、第１の手段ないし第６の手段のアクティブコントロールミキサの作用により、液体ロケットエンジンは、燃料の液体水素と気体水素の混合のような異相混合におけるミキサの設計が容易となり、試作試験、再設計の繰り返しが低減する。また、使用時のアクティブコントロールミキサ調整が可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に基づき、本発明の実施の第１形態に係るアクティブコントロールミキサにつき説明する。図１は、本実施の形態のアクティブコントロールミキサの縦断面図である。
【００２６】
本実施の形態のアクティブコントールミキサ１０１は、図１に示すように、ミキサーケース１０２内に混合室１０３を有し、混合室１０３には第２流体ｂを導入する第２流体入口部１０４と混合後の流体ｃを導出する流体出口部１０５が設けられるとともに、流体出口部１０５に相対して流体入口開口１０６が設けられている。
【００２７】
流体入口開口１０６には、管状のガイド部材１２０（本発明の「第１の管状部材」）がその先端１２０ａを混合室１０３内に延在するように密に嵌装され、図示しないボルトで、あるいは溶接でミキサーケース１０２に固定されている。
【００２８】
ガイド部材１２０の内周には密に接して軸方向移動可能に可動管１２１（本発明の「第２の管状部材」）が装填され、その先端１２１ａが混合室１０３内に延在している。
【００２９】
ガイド部材１２０の後端１２０ｂには、可動管１２１を外周に密に接して軸方向移動可能に装填する入口導管１２２（本発明の「第３の管状部材」）の後端１２２ｂが図示しないボルトで固定されている。入口導管１２２の先端１２２ａは可動管１２１の内周面に沿って混合室１０３内に延在し、後端１２２ｂは第１流体ａを導入する第１流体入口部１０８を形成している。
【００３０】
すなわち、ガイド部材１２０の先端１２０ａ側、可動管１２１の先端１２１ａ側、入口導管１２２の先端１２２ａ側は混合室１０３内で３重に密に接して重なり、可動管１２１が軸方向に移動可能となっている。
【００３１】
また、ガイド部材１２０と入口導管１２２の間において、可動管１２１の後端１２１ｂに作用し可動管１２１を軸方向に移動駆動するアクチュエータ１２３が設けられている。
【００３２】
可動管１２１は、その先端１２１ａが塞がれるとともに先端１２１ａより後方一定長さの範囲に多孔状部１１０を有し、多孔状部１１０はシャワーヘッドとも呼ばれるように管壁に多数の小開口１１０ａを設けている。
【００３３】
すなわち、本実施の形態においては、可動管１２１がミキサーエレメントを形成し、アクチュエータ１２３によって可動管１２１が軸方向に移動すると、多孔状部１１０の流路面積（開口している小開口１１０ａの合計開口面積）が、入口導管１２２の先端１２２ａ側外周面との重なり幅により調整されるように構成されている。
【００３４】
上記のような本実施の形態のアクティブコントロールミキサ１０１においては、第１流体入口部１０８から導入された第１流体ａを多数の小開口１１０ａを介して混合室１０３に導入することにより、第２流体入口部１０４から混合室１０３に導入された第２流体ｂとの混合性能の向上が図られるほか、ミキサーエレメントとなる可動管１２１を軸方向にアクチュエータ１２３によって移動させることで、多孔状部１１０と入口導管１２２の先端１２２ａ側外周面との重なり幅を変更でき、その開口率が変更されるので、アクティブコントロールミキサ１０１の流路面積を連続的に変化させミキサの混合特性を微妙に調整する事ができる。
開口率は全流路面積に対して０〜１００％が連続的に調整可能である。特に本実施の形態は、ミキサーエレメントとなる可動管１２１の多孔状部１１０の内側に入口導管１２２の先端１２２ａ側外周面が重なるので、開口率０％時の密閉性に優れる。
【００３５】
その結果、アクティブコントロールミキサ１０１内を流れる流体に応じて最適な混合特性を得ることができるため、設計製作上のロスを低減し、使用時の条件に合わせた最適設定が可能となる。
【００３６】
図２に基づき、本発明の実施の第２形態に係るアクティブコントロールミキサにつき説明する。図２は、本実施の形態のアクティブコントロールミキサの縦断面図である。図２において、前述の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を主に以下説明する。
【００３７】
本実施の形態のアクティブコントールミキサ２０１は、図２に示すように、ミキサーケース１０２の流体入口開口１０６に、管状のガイド部材１２０（本発明の「第１の管状部材」）がその先端１２０ａを混合室１０３内に延在するように密に嵌装され、図示しないボルトでミキサーケース１０２に固定されている。
【００３８】
ガイド部材１２０の内周には密に接して軸方向移動可能に可動管２２１（本発明の「第２の管状部材」）が装填され、その先端２２１ａが混合室１０３内に延在している。
【００３９】
ガイド部材１２０の後端１２０ｂには、可動管２２１を外周に密に接して軸方向移動可能に装填する入口導管２２２（本発明の「第３の管状部材）の後端２２２ｂが図示しないボルトで固定されている。入口導管２２２の先端２２２ａは可動管２２１の内周面に沿って混合室１０３内に延在し、後端２２２ｂは第１流体ａを導入する第１流体入口部２０８を形成している。
【００４０】
すなわち、ガイド部材１２０の先端１２０ａ側、可動管２２１の先端２２１ａ側、入口導管２２２の先端２２２ａ側は混合室１０３内で３重に密に接して重なり、可動管２２１が軸方向に移動可能となっている。
【００４１】
ガイド部材１２０と入口導管２２２の間において、可動管２２１の後端２２１ｂに作用し可動管２２１を軸方向に移動駆動するアクチュエータ１２３が設けられている。
【００４２】
入口導管２２２は、その先端２２２ａが塞がれるとともに先端２２２ａより後方一定長さの範囲に多孔状部２１０を有し、多孔状部２１０はシャワーヘッドとも呼ばれるように管壁に多数の小開口２１０ａを設けている。
【００４３】
すなわち、本実施の形態においては、入口導管２２２がミキサーエレメントを形成し、アクチュエータ１２３によって可動管２２１が軸方向に移動すると、多孔状部２１０の流路面積（開口している小開口２１０ａの合計開口面積）が可動管２２１の先端２２１ａ側内周面との重なり幅により調整されるように構成されている。
【００４４】
上記のような本実施の形態のアクティブコントロールミキサ２０１においては、第１流体入口部２０８から導入された第１流体ａを多数の小開口２１０ａを介して混合室１０３に導入することにより、第２流体入口部１０４から混合室１０３に導入された第２流体ｂとの混合性能の向上が図られるほか、可動管２２１を軸方向にアクチュエータ１２３によって移動させることで、入口導管２２２の多孔状部２１０と可動管２２１の先端２２１ａ側内周面との重なり幅を変更でき、その開口率が変更されるので、アクティブコントロールミキサ２０１の流路面積を連続的に変化させミキサの混合特性を微妙に調整する事ができる。開口率は全流路面積に対して０〜１００％が連続的に調整可能である。また、多孔状部２１０が最端部に取付けられ比較的構造の簡潔な固定部材である入口導管２２２に設けられるので、構造、取扱が簡明となる。
【００４５】
その結果、前述の実施の第１形態のアクティブコントロールミキサ１０１と同様に、アクティブコントロールミキサ２０１内を流れる流体に応じて最適な混合特性を得ることができるため、設計製作上のロスを低減し、使用時の条件に合わせた最適設定が可能となる。
【００４６】
図３に基づき、本発明の実施の第３形態に係るアクティブコントロールミキサにつき説明する。図３は、本実施の形態のアクティブコントロールミキサの縦断面図である。図３において、前述の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を主に以下説明する。
【００４７】
本実施の形態のアクティブコントールミキサ３０１は、図３に示すように、ミキサーケース１０２の流体入口開口１０６に、管状のガイド部材３２０（本発明の「第１の管状部材」）がその先端３２０ａを混合室１０３内に延在するように密に嵌装され、図示しないボルトでミキサーケース１０２に固定されている。
【００４８】
ガイド部材３２０の内周には密に接して軸方向移動可能に可動管２２１（本発明の「第２の管状部材」）が装填され、その先端２２１ａがガイド部材３２０の内周面に沿って混合室１０３内に延在している。
【００４９】
ガイド部材３２０の後端３２０ｂには、可動管２２１を外周に密に接して軸方向移動可能に装填する入口導管１２２（本発明の「第３の管状部材）の後端１２２ｂが図示しないボルトで固定されている。入口導管１２２の先端１２２ａは可動管２２１の内周面に沿って混合室１０３内に延在し、後端１２２ｂは第１流体ａを導入する第１流体入口部１０８を形成している。
【００５０】
すなわち、ガイド部材３２０の先端３２０ａ側、可動管２２１の先端２２１ａ側、入口導管１２２の先端１２２ａ側は混合室１０３内で３重に密に接して重なり、可動管２２１が軸方向に移動可能となっている。
【００５１】
ガイド部材３２０と入口導管１２２の間において、可動管２２１の後端２２１ｂに作用し可動管２２１を軸方向に移動駆動するアクチュエータ１２３が設けられている。
【００５２】
ガイド部材３２０は、その先端３２０ａが塞がれるとともに先端３２０ａより後方一定長さの範囲に多孔状部３１０を有し、多孔状部３１０はシャワーヘッドとも呼ばれるように管壁に多数の小開口３１０ａを設けている。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては、ガイド部材３２０がミキサーエレメントを形成し、アクチュエータ１２３によって可動管２２１が軸方向に移動すると、多孔状部３１０の流路面積（開口している小開口３１０ａの合計開口面積）が可動管２２１の先端２２１ａ側外周面との重なり幅により調整されるように構成されている。
【００５４】
上記のような本実施の形態のアクティブコントロールミキサ３０１においては、第１流体入口部１０８から導入された第１流体ａを多数の小開口３１０ａを介して混合室１０３に導入することにより、第２流体入口部１０４から混合室１０３に導入された第２流体ｂとの混合性能の向上が図られるほか、可動管２２１を軸方向にアクチュエータ１２３によって移動させることで、ガイド部材３２０の多孔状部３１０と可動管２２１の先端２２１ａ側外周面との重なり幅を変更でき、その開口率が変更されるので、アクティブコントロールミキサ３０１の流路面積を連続的に変化させミキサの混合特性を微妙に調整する事ができる。開口率は全流路面積に対して０〜１００％が連続的に調整可能である。特に本実施の形態は、ミキサーエレメントとなるガイド部材３２０の多孔状部３１０の内側に可動管２２１の先端２２１ａ側外周面が重なるので、開口率０％時の密閉性に優れる。
【００５５】
その結果、前述の実施の第１形態のアクティブコントロールミキサ１０１と同様に、アクティブコントロールミキサ３０１内を流れる流体に応じて最適な混合特性を得ることができるため、設計製作上のロスを低減し、使用時の条件に合わせた最適設定が可能となる。
【００５６】
なお、以上の各実施の形態において、アクチュエータ１２３は使用条件に合致した適宜のものを採用できるが、例えば、駆動流体ｄにより駆動されるピストンを有するピストン方式のアクチュエータ１２３Ａ、または、可動管１２１または２２１と入口導管１２２または２２２との間に形成された螺合部とねじり回転駆動部を有するネジ回転方式のアクチュエータ１２３Ｂが好ましい。
【００５７】
図４に基づき、ピストン方式のアクチュエータ１２３Ａを説明すると、図４において４０１は、ガイド部材１２０、３２０と入口導管１２２、２２２の間において、可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂと入口導管１２２、２２２の後端１２２ｂ、２２２ｂとの間に形成されるピストン室である。
【００５８】
ピストン方式のアクチュエータ１２３Ａのピストンを形成する可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂと、ガイド部材１２０、３２０内面の段部４０２の間にはスプリング４０３が装填され、可動管１２１、２２１を後方（図４において左方）に付勢している。すなわち、ピストン室４０１を狭めるように付勢している。
【００５９】
ガイド部材１２０、３２０には、ピストン室４０１に連通する駆動流体供給ポート４０４、駆動流体排出ポート４０５が設けられ、駆動流体供給ポート４０４には図示しない駆動流体供給装置が供給バルブ４０６を介して接続し、駆動流体排出ポート４０５は排出バルブ４０７を介して開放されるうように構成されている。駆動流体ｄとしては、例えば高圧Ｈｅガスを用いる。
【００６０】
上記のようなピストンとスプリングとを有してその併用によるピストン方式のアクチュエータ１２３Ａによれば、通常状態では供給バルブ４０６、排出バルブ４０７ともに閉じており、可動管１２１、２２１はスプリング４０３のスプリング力により後方に移動され、実施の第１形態では開度０の位置に、実施の第２形態と第３形態では開度最大の位置に固定される。
【００６１】
供給バルブ４０６を開、排出バルブ４０７を閉として高圧の駆動流体ｄをピストン室４０１に導くことにより、ピストン室４０１内圧が上昇し、これがスプリング４０３のスプリング力を上回ったとき、可動管１２１、２２１は前方（図４において右方）にスライド移動し、実施の第１形態では開度が増大し、実施の第２形態と第３形態では開度が減少する。
【００６２】
一方、供給バルブ４０６を閉、排出バルブ４０７を開としてピストン室４０１内の駆動流体を排出ｄ’し、ピストン室４０１内圧を下げれば、ピストン圧よりもスプリング力が上回り、可動管１２１、２２１は後方にスライド移動し、実施の第１形態では開度が減少し、実施の第２形態と第３形態では開度が増大する。
【００６３】
したがってピストン方式のアクチュエータ１２３Ａを用いれば、簡潔な構造で自動制御化が可能である。
【００６４】
なお、上記の例はスプリング４０３を設けたが、ピストン室を可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂの両側に設け双方に駆動流体ｄを制御して供給すれば、駆動流体ｄのみで操作できスプリング４０３を省くことが可能である。
【００６５】
図５に基づき、ネジ回転方式のアクチュエータ１２３Ｂを説明すると、図５において５０１は、ガイド部材１２０、３２０と入口導管１２２、２２２の間において、可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂに接して装填された筒状の可動管駆動ギアであり、その内周面に設けられた雌ネジ５０１ａは、入口導管１２２、２２２の外周面に設けられた雄ネジ５０２と螺合している。可動管駆動ギア５０１の外周面には外歯歯車５０１ｂが形成されている。
【００６６】
また、可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂと、ガイド部材１２０、３２０内面の段部５０３の間にはスプリング５０４が接して装填され、可動管１２１、２２１を後方（図５において左方）に付勢している。
【００６７】
一方、ガイド部材１２０、３２０には、可動管駆動ギア５０１の外歯歯車５０１ｂと噛み合う第２ギア５０５、第２ギア５０５と噛み合う第１ギア５０６が回転自在に軸支され、第１ギア５０６の回転シャフト５０７は電動モータ５０８により回転駆動される。
【００６８】
上記のような螺合部とねじり回転駆動部とスプリングとを有してその併用によるネジ回転方式のアクチュエータ１２３Ｂによれば、電動モータ５０８を回転駆動させることで、回転シャフト５０７、第１ギア５０６、第２ギア５０５を介して可動管駆動ギア５０１が回転し、可動管駆動ギア５０１が回転すると、その内周面の雌ネジ５０１ａと入口導管１２２、２２２の雄ネジ５０２との螺合により、可動管駆動ギア５０１がスプリング５０４との間に可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂを挟んだ状態で移動し、可動管１２１、２２１がスライド移動する。
【００６９】
通常状態では、可動管１２１、２２１はスプリング５０４のスプリング力で可動管駆動ギア５０１との間にその後端１２１ｂ、２２１ｂが挟まれて固定されているが、電動モータ５０８を順、逆回転駆動させて、可動管１２１、２２１を前方（図５において右方）または後方へスライドさせ、ピストン方式のアクチュエータ１２３Ａの場合と同様に、開度を増減制御できる。
【００７０】
したがって、ネジ回転方式のアクチュエータ１２３Ｂを用いれば、精度の高い自動制御化が可能である。
【００７１】
なお、上記の例はスプリング５０４を設けたが、可動管駆動ギア５０１を可動管１２１、２２１の後端１２１ｂ、２２１ｂから延在するように固定したものにすれば電動モータ５０８のみで操作できスプリング５０４を省くことが可能である。
【００７２】
以上、各実施の形態のアクティブコントロールミキサ１０１、２０１、３０１を説明したが、上記実施の形態のアクティブコントロールミキサを備えた液体ロケットエンジンは、燃料の液体水素と気体水素の混合のような異相混合におけるミキサの設計が容易となり、試作試験、再設計の繰り返しが低減し製造コストが低下する。
【００７３】
また、使用時のアクティブコントロールミキサ調整が可能であり、アクティブコントロールミキサの微調整によりエンジン品質、性能が均一化し、性能が向上する。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００７５】
たとえば、上記実施の形態のアクティブコントロールミキサは液体ロケットエンジンの燃料系に適用されるものを念頭に説明したが、勿論適用範囲はそれに限られることはなく、液体ロケットエンジンの他の系や、広く一般的な２流体ミキサとしても適用できる。
【００７６】
また、開口率が全流路面積に対して０〜１００％まで連続的に調整可能である上記実施形態はバルブへの応用も可能であり、特に推薬流量コントロールが必要な推力可変ロケットエンジン等へアクティブコントロールバルブとして適用し得るものである。
【００７７】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、アクティブコントロールミキサを、第１の流体入口部から導入した第１の流体を多孔状部が形成されたミキサーエレメントを介して混合室に導入し、第２の流体入口部から同混合室に導入した第２の流体と混合して流体出口部から導出するミキサにおいて、内部に前記混合室を有し同混合室に前記流体出口部と第２の流体入口部および流体入口開口を設けたミキサーケースと、同ミキサーケースに固定され前記流体入口開口に密に嵌装され先端が前記混合室内に延在する第１の管状部材と、同第１の管状部材の内周に密に軸方向移動可能に装填され先端が前記混合室内に延在する第２の管状部材と、前記第１の管状部材に固定され前記第２の管状部材を外周に密に軸方向移動可能に装填し先端が前記混合室内に延在し後端が前記第１の流体入口部を形成する第３の管状部材と、前記第２の管状部材を軸方向に移動駆動するアクチュエータとを備え、前記第１ないし第３のいずれかの管状部材が、その先端を塞がれるとともに同先端より後方一定長さの範囲に多孔状部を有して前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と他のいずれかの前記管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成したので、第１の流体を多数の小開口を介して混合室に導入することにより、第２の流体との混合性能の向上が図られるほか、第２の管状部材を軸方向にアクチュエータによって移動させることで、多孔状部の開口率が変更されるため、アクティブコントロールミキサの流路面積を開口率０〜１００％に連続的に変化させミキサの混合特性を微妙に調整することができ、その結果、アクティブコントロールミキサ内を流れる流体に応じて最適な混合特性を得ることができるため、設計製作上のロスを低減し、使用時の条件に合わせた最適設定が可能となる。
【００７８】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、第１の手段のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第２の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、その軸方向の移動により前記多孔状部と前記第３の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成したので、請求項１の発明の効果を、第２の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなり、第２の管状部材の多孔状部の内側に第３の管状部材の先端側外周面が重なるので、特に開口率０％時の密閉性に優れる。
【００７９】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第３の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成したので、請求項１の発明の効果を、第３の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなり、また最端部に取付けられ比較的構造の簡潔な固定部材である第３の管状部材に多孔状部が設けられるため、構造、取扱が簡明となる。
【００８０】
（４）請求項４の発明によれば、請求項１に記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記第１の管状部材が前記ミキサーエレメントを形成し、前記第２の管状部材の軸方向の移動により前記多孔状部と同第２の管状部材との重なり幅が変更され同多孔状部の開口率が調整されるように構成したので、請求項１の発明の効果を、第１の管状部材をミキサーエレメントとして奏するものとなり、第１の管状部材の多孔状部の内側に第２の管状部材の先端側外周面が重なるため、特に開口率０％時の密閉性に優れる。
【００８１】
（５）請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは駆動流体により駆動されるピストンを有してなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、ピストン方式のアクチュエータにより、簡潔な構造で自動制御化が可能となる。
【００８２】
（６）請求項６の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサにおいて、前記アクチュエータは前記第２の管状部材と前期第１の管状部材との間に形成された螺合部とねじり回転駆動部からなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、ネジ回転方式のアクチュエータにより、精度の高い自動制御化が可能である。
【００８３】
（７）請求項７の発明によれば、液体ロケットエンジンを、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のアクティブコントロールミキサを備えてなるように構成したので、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明の効果により、液体ロケットエンジンは、燃料の液体水素と気体水素の混合のような異相混合におけるミキサの設計が容易となり、試作試験、再設計の繰り返しが低減し製造コストが低下する。また、使用時のアクティブコントロールミキサ調整が可能であり、アクティブコントロールミキサの微調整によりエンジン品質、性能が均一化し、性能が向上する。
【００８４】
また、本アクティブコントロールミキサを開口率０〜１００％のバルブとして応用して備えれば、推薬流量コントロールが必要な推力可変ロケットエンジンにおけるアクティブコントロールバルブとして適用でき上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るアクティブコントロールミキサの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るアクティブコントロールミキサの縦断面図である。
【図３】本発明の実施の第３形態に係るアクティブコントロールミキサの縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るピストン方式のアクチュエータの縦断面拡大説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るネジ回転方式のアクチュエータの縦断面拡大説明図である。
【図６】従来のミキサの例の縦断面図である。
【符号の説明】
１０１　　　　　　　アクティブコントロールミキサ
１０２　　　　　　　ミキサーケース
１０３　　　　　　　混合室
１０４　　　　　　　第２流体入口
１０５　　　　　　　流体出口部
１０６　　　　　　　流体入口開口
１０８　　　　　　　第１流体入口部
１１０　　　　　　　多孔状部
１１０ａ　　　　　　小開口
１２０　　　　　　　ガイド部材
１２１　　　　　　　可動管
１２２　　　　　　　入口導管
１２３　　　　　　　アクチュエータ
１２３Ａ　　　　　　ピストン方式のアクチュエータ
１２３Ｂ　　　　　　ネジ回転方式のアクチュエータ
２０１　　　　　　　アクティブコントロールミキサ
２０８　　　　　　　第１流体入口部
２１０　　　　　　　多孔状部
２１０ａ　　　　　　小開口
２２１　　　　　　　可動管
２２２　　　　　　　入口導管
３０１　　　　　　　アクティブコントロールミキサ
３１０　　　　　　　多孔状部
３１０ａ　　　　　　小開口
３２０　　　　　　　ガイド部材
４０１　　　　　　　ピストン室
４０２　　　　　　　段部
４０３　　　　　　　スプリング
４０４　　　　　　　駆動流体供給ポート
４０５　　　　　　　駆動流体排出ポート
４０６　　　　　　　供給バルブ
４０７　　　　　　　排出バルブ
５０１　　　　　　　可動管駆動ギア
５０１ａ　　　　　　雌ネジ
５０１ｂ　　　　　　外歯歯車
５０２　　　　　　　雄ネジ
５０３　　　　　　　段部
５０４　　　　　　　スプリング
５０５　　　　　　　第２ギア
５０６　　　　　　　第１ギア
５０７　　　　　　　回転シャフト
５０８　　　　　　　電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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