(57)【要約】【課題】陽極に対するガスの均一供給性と電気絶縁性とを同時に確保する。【解決手段】母材を絶縁材からなる円盤状とする。外周部の１個所にガス供給口１７を設ける。内部に、ガス供給口１７と連通するガス流路１９を設ける。ガス流路１９は、内周部へ向け順次周方向に分岐させて配置する。ガス流路１９の終端を、陽極に対応する位置に開口する多数のガス流路孔として、周方向に等間隔で設ける。ガス流路孔を陽極に連通させるようにし、ガス供給口１７から導入したガスを、ガス流路１９を通すことにより周方向に分配して陽極に供給する。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極の陽極側に該陽極の全長に亘ってガスを分配して供給するために用いるプラズマ加速器のガスマニホールドにおいて、絶縁材製の母材ガス供給口を１つ設けると共に、上記母材内に、上記ガス供給口に始端を連通させ且つ終端側へ行くに従って順次分岐してなるガス流路を形成し、該ガス流路の終端を、上記陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設け、該各ガス流路孔を、上記陽極に連通させるようにした構成を有することを特徴とするプラズマ加速器のガスマニホールド。
【請求項２】
母材を環状の陽極に対応した板状とすると共に、該母材の外周部にガス供給口を１つ設け、且つ内部に、該ガス供給口に連通させたガス流路を、内周部へ向け順次周方向に分岐させて配し、該ガス流路の終端を、上記母材の一側面における周方向等間隔位置に開口するガス流路孔として設けるようにした請求項１記載のプラズマ加速器のガスマニホールド。
【請求項３】
母材を、本体板と蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成し、蓋板にガス流路孔を穿設した請求項１又は２記載のプラズマ加速器のガスマニホールド。
【請求項４】
ガス流路の終端を、陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設けることに代えて、ガス流路の終端を、陽極の全長に亘るガス流出用スリットとして設けて、該スリットを、陽極に連通させるようにした請求項１記載のプラズマ加速器のガスマニホールド。
【請求項５】
母材を、本体板と該本体板に所要の隙間を隔てて取り付けた２枚の蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成すると共に、２枚の蓋板の隙間によりガス流出用スリットを形成させるようにした請求項４記載のプラズマ加速器のガスマニホールド。
【請求項６】
分岐させた各ガス流路の長さが同じになるようにした請求項１、２、３、４又は５記載のプラズマ加速器のガスマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静止衛星の如き宇宙機の姿勢制御のためのホールスラスター等として用いられるプラズマ加速器のガスマニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙空間で静止衛星の姿勢制御用のホールスラスターとして用いられているプラズマ加速器は、図９にその一例の概略を示す如く、磁気ヨーク１の中心部一側に、電磁コイル２を備えた内側磁極４を、又、磁気ヨーク１の外周部一側に、電磁コイル３を備えた外側磁極５をそれぞれ接続して支持させ、且つ該両磁極４，５に前端を開口し後端を閉塞して二重円筒状に形成した絶縁材製のチャネル６を配置して、後端を磁気ヨーク１に取り付け、又、該チャネル６内の後端側位置に、前面部にリング状のガス出口７を有する中空の環状とした陽極８を設け、且つ該陽極８に、環状のガスマニホールド９を介してガス供給管１０を接続し、更に、上記チャネル６の前端開口の前側方部に陰極１１を配置した構成とし、陽極８と陰極１１との間に放電電圧を印加すると共に、磁極４，５の電磁コイル２，３にも電圧を印加した状態において、キセノンの如きプラズマ加速用のガスを、ガス供給管１０からガスマニホールド９を通して陽極８に導入し、陽極８のガス出口７よりチャネル６内にガスを供給することにより、陽極８と陰極１１との間でガス放電を行わせるようにし、このとき、チャネル６内に運び込まれるガスをイオン化して、交差電磁界内でイオンを加速するようにしてある。
【０００３】
上記の如きプラズマ加速器では、放電領域に対しガスを均一に供給することが必要であり、そのため、ガスマニホールド９を設けて、ガスを周方向に分配してから陽極８に導入するようにしてある。しかし、図９の如く、１本のガス供給管１０をガスマニホールド９に接続した場合は、ガス供給管接続部付近のガス圧力が高くなり、ガスを周方向に均一に分配できないため、ガスの流路の途中に図示しない微少な孔や溝を形成して設けて、ガスの流通に抵抗をもたせることによりマニホールド内の圧力を一定にして周方向に均一な供給を図らねばならず、このためマニホールドの構造が複雑化するという問題がある。
【０００４】
又、上記プラズマ加速器においては、放電電極である陽極８と陰極１１に、プラズマを加速するため高電圧（通常、数１００Ｖ以上）を印加するが、ガス供給管１０は、通常、電圧の低い本体電位（接地又は衛星電位など）である。そのため、陽極８とガス供給系の間を何らかの手段で絶縁する必要があるが、絶縁状態が悪いとその部分で異常な放電が生ずる問題がある。
【０００５】
上記ガスの分配対策としては、ガス供給管を複数に分岐させてガスマニホールドの複数個所に接続すること、陽極の前面側にバッフル板を配置すること（特許第２９６１１１３号）等がある。
【０００６】
又、上記放電対策としては、ガス供給管の途中に絶縁材製の管体を介在させて電気的絶縁を図ること、更に、絶縁管中に詰め物をすること（特許第３０８３５６号）等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ガスの分配対策として、ガス供給管を複数に分岐させる場合、これらの設置スペースが必要となるため、コンパクト化を阻害する原因となり、又、バッフル板を用いる方式の場合、構造が複雑になってしまうという問題がある。更に、バッフル板のみでは、ガスの均一供給を実現するのは困難であり、このためマニホールドの構造設計に注意を要するという問題もある。
【０００８】
一方、放電対策として、絶縁材製の管体によって絶縁を確保する場合でも、陽極から絶縁管までの部分の絶縁確保を行う必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は、非常に均一なガス供給を実現することができるようにし、且つ陽極からガス供給系までの間の電気絶縁性を容易に確保することができるようにしようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、放電電極の陽極側に該陽極の全長に亘ってガスを分配して供給するために用いるプラズマ加速器のガスマニホールドにおいて、絶縁材製の母材にガス供給口を１つ設けると共に、上記母材内に、上記ガス供給口に始端を連通させ且つ終端側へ行くに従って順次分岐してなるガス流路を形成し、該ガス流路の終端を、上記陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設け、該各ガス流路孔を、上記陽極に連通させるようにした構成とする。
【００１１】
ガス供給口からガスが供給されると、ガスはガス流路を通ることにより次第に陽極の全長方向に順次分配され、陽極の全長に亘って等間隔に配置されたガス流路孔を通って陽極の全長に対して均一に分配されて供給される。又、母材を絶縁材製とし且つガス流路全長が長くなることにより陽極とガス供給系の電気絶縁性を確保することができる。
【００１２】
又、母材を環状の陽極に対応した板状とすると共に、該母材の外周部にガス供給口を１つ設け、且つ内部に、該ガス供給口に連通させたガス流路を、内周部へ向け順次周方向に分岐させて配し、該ガス流路の終端を、上記母材の一側面における周方向等間隔位置に開口するガス流路孔として設けるようにした構成とすることにより、二重円筒構造のチャネルを備えたプラズマ加速器に装備される環状の陽極に対して、ガスを周方向に均一に分配して供給することができる。
【００１３】
更に、母材を、本体板と蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成し、蓋板にガス流路孔を穿設した構成とすることにより、製作を容易なものとすることができる。
【００１４】
更に又、ガス流路の終端を、陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設けることに代えて、ガス流路の終端を、陽極の全長に亘るガス流出用スリットとして設けて、該スリットを、陽極に連通させるようにした構成とすることにより、スリット状のガス流通孔を備えたチャネルへのガスの供給に有利なものとすることができる。
【００１５】
更に又、母材を、本体板と該本体板に所要の隙間を隔てて取り付けた２枚の蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成すると共に、２枚の蓋板の隙間によりガス流出用スリットを形成させるようにした構成とすることにより、二重円筒構造のチャネルを備えたプラズマ加速器に装備され、且つスリット状のガス流通口を備えた環状の陽極に対して、ガスを周方向に均一に分配して供給することができる。
【００１６】
更に又、分岐させた各ガス流路の長さが同じになるようにした構成とすることにより、陽極の全長方向の各部にガスを同じ圧力で供給することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１乃至図５は本発明の実施の一形態を示すもので、図９に示したと同様に、磁気ヨーク１の中心部一側に内側磁極４を、又、磁気ヨーク１の外周部一側に外側磁極５をそれぞれ接続し、該両磁極４，５間に、二重円筒構造とした絶縁材製のチャネル６を位置させて、該チャネル６内の後端側に環状の陽極８を配置し、該陽極８と外部の陰極（図示せず）との間でガス放電させるようにしてあるプラズマ加速器の上記陽極８に対しガスを周方向に分配して供給するために用いるガスマニホールドＩを、下記構成とする。すなわち、絶縁材製の板状（円盤状）の母材からなり、外周部の１個所のみに、ガス供給管１０を接続するためのガス供給口１７を設け、且つ該ガス供給口１７にガス流路部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ，１９ｋ，１９ｌからなるガス流路１９の上流端を連通させて、下流側を内周部へ向け周方向に順次分岐させ、ガス流路１９の下流端となる終端を、上記陽極８に対応する位置で周方向に等間隔に並んで開口する多数のガス流路孔とし、該各ガス流路孔を陽極８に連通させるようにしてなる構成とする。
【００１９】
なお、図１において、図９と同一又は対応する部分には同一符号が付してある。
【００２０】
絶縁材製の部品を取り出して示す図２乃至図５に基づいて詳述すると、本発明のガスマニホールドＩは、母材を絶縁材としてのセラミックス製として、チャネル６の後端に位置する閉塞端板部６ａの背面にボルト１２（図１参照）で取り付けることによって組み付けるようにしたもので、内側磁極４の外周面部に嵌装するための中心孔１３を設け、且つ外側磁極５の背面位置まで外周部が張り出す大きさに形成した円盤形状を呈し、所要の厚さを有する本体板１４と該本体板１４よりも厚さの薄い蓋板１５とをボルト１６（図２参照）により固定して一体化させるようにしてある。
【００２１】
上記本体板１４には、外周部の厚さ領域に、ガス供給管１０を接続するためのガス供給口１７を、径方向外方から内方へ向けて所要深さの穴状として１個所だけ設け、且つ蓋板１５を重ね合わせる面部の内周部位置に、円環状のガス流路部１９ｋを陽極８の位置に対応させて凹溝形状として設けると共に、上記ガス供給口１７と円環状ガス流路部１９ｋとの間を、トーナメント表の上位から下位へ向かう如く順次分岐させたガス流路部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ，１９ｉ，１９ｊにて連通させた構成としてある。
【００２２】
上記各ガス流路部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ，１９ｋの配置形状について更に詳細に説明すると、図３に示す如く、ガス供給口１７と連通するようにした導入ガス流路部１９ａを所要の長さだけ周方向に沿うように設け、該導入ガス流路部１９ａの両端部に、該両端部位置から左右で１８０゜対向する位置まで周方向に沿い伸びるようにした分岐ガス流路部１９ｃの一端部を、長さの短い径方向外向きの連絡ガス流路部１９ｂを介してそれぞれ連通させ、該各分岐ガス流路部１９ｃの他端部に、分岐ガス流路部１９ｃとほぼ同じ長さとして周方向に沿い延びるようにした分岐ガス流路部１９ｅの中央部を、長さの短い径方向内向きの連絡ガス流路部１９ｄを介してそれぞれ連通させ、該各分岐ガス流路部１９ｅの両端部に、分岐ガス流路部１９ｅのほぼ半分の長さとして周方向に沿い延びるようにした分岐ガス流路部１９ｇの中央部を、長さの短い径方向内向きの連絡ガス流路部１９ｆを介してそれぞれ連通させ、該分岐ガス流路部１９ｇの両端部に、分岐ガス流路部１９ｇのほぼ半分の長さとして周方向に沿い延びるようにした分岐ガス流路部１９ｉの中央部を、長さの短い径方向内向きの連絡ガス流路部１９ｈを介してそれぞれ連通させ、更に、該各分岐ガス流路部１９ｉの両端部に、円環状ガス流路部１９ｋを、長さの短い径方向の連絡ガス流路部１９ｊを介して接続して、これら連絡ガス流路部１９ｊが周方向に等間隔に配置されるように構成してある。
【００２３】
一方、上記蓋板１５には、図４に示す如く、上記本体板１４の円環状ガス流路部１９ｋと対応する位置に、周方向に沿う長円形状とした多数のガス流路部１９ｌを、周方向に等間隔として密に並ぶように厚み方向に穿設し、これらガス流路部１９ｌをガスマニホールドＩのガス流路終端としてある。
【００２４】
なお、上記蓋板１５の各ガス流路部１９ｌを陽極８に連通させるべく、図５に示す如く、チャネル６の閉塞端板部６ａには、各ガス流路部１９ｌと合致する位置に、多数のガス流通孔１８を設けておくようにする。
【００２５】
上記構成としてある本発明のガスマニホールドＩを図１に示す如く、チャネル６の背面側に組み込んで使用した場合、ガス供給管１０を通してガス供給口１７にガスが導入されると、ガスは導入ガス流路部１９ａから連絡ガス流路部１９ｂ、分岐ガス流路部１９ｃ、連絡ガス流路部１９ｄ、分岐ガス流路部１９ｅ、連絡ガス流路部１９ｆ、分岐ガス流路部１９ｇ、連絡ガス流路部１９ｈ、分岐ガス流路部１９ｉ、連絡ガス流路部１９ｊを順次通ることにより周方向に分配されながら円環状ガス流路部１９ｋに導入させられることになる。この際、連絡ガス流路部１９ｊは周方向に等間隔に配置されているため、円環状ガス流路部１９ｋに流入したガスは周方向に均一に分配されることになる。更に、周方向に分配されたガスは、周方向に等間隔に並んで密に配置されているガス流路部１９ｌを通り、チャネル６の閉塞端板部６ａのガス流通孔１８を経て陽極８に供給されることになる。
【００２６】
上記ガスマニホールドＩにおいては、円環状ガス流路部１９ｋに周方向等間隔位置からガスが流入するだけでなく、各ガス流路の各分岐点までの長さが同じであって、分岐されたガス流路総長がそれぞれ同じであるため、ガスの流れの抵抗も均一にすることができる。したがって、ガス供給口１７が１個所のみであっても、陽極８に対し周方向に均一に分配したガスを周方向各部において均一な圧力で供給することができる。更に、母材をセラミックス製としてあるため、放電電極としての陽極８とガス供給系との電気絶縁性を確保することができる。特に、ガスの流れとして、分配と同時に流路総長を長くしてあることから、陽極８からガス流路を介した異常な放電を未然に防止することができる。
【００２７】
又、上記において、ガスマニホールドＩは、円盤状であるため、バッファチャンバを設ける場合に比して省スペース化を図ることができ、しかも、ガス供給口１７が１個所のみであることから、メンテナンスも簡便に行うことができる。又、本体板１４と蓋板１５とを一体化させる構造としてあることから、容易に製作することができる。
【００２８】
次に、図６乃至図８は本発明の実施の他の形態として、二重円筒構造としてあるチャネルとして、図２及び図５に示す如く、閉塞端板部６ａの周方向等間隔位置に多数のガス流通孔１８を備えた一体物のチャネル６に代えて、図６及び図８に示す如く、同軸心上にて内外方向に配置した別体の内筒部材２０と外筒部材２１とを備え、且つ上記内筒部材２０のチャネル閉塞端側となる一端部の外周面に突設したリング状の突出部材２２と、上記外筒部材２１のチャネル閉塞端側となる一端部の内周面に突設したリング状の突出部材２３との隙間により、周方向に連続するスリット状のガス流通孔１８ａを形成してなるチャネル６´を採用したプラズマ加速器へ適用する場合を示すもので、図１乃至図５に示した実施の形態と同様な構成において、ガス流路１９を形成してある本体板１４に、ガス流路部１９ｋに対応するよう周方向等間隔位置に多数の周方向に沿う長円形状のガス流路部１９ｌを穿設してなる蓋板１５を取り付けることに代えて、上記本体板１４に、チャネル６´のガス流通孔１８ａと対応する位置にて全周方向に所要の隙間１９ｍを隔てて内外周方向に配置した別体の内周側蓋板２４と、外周側蓋板２５とをそれぞれ一体に取り付けて、上記隙間１９ｍをガスマニホールドＩのガス流路終端となるスリット状のガス流路部として、該ガス流路部１９ｍを通して本体板１４のガス流路部１９ｋより上記チャネル６´のガス流通孔１８ａへガスを導くことができるようにしたものである。
【００２９】
その他の構成は図１乃至図５に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００３０】
本実施の形態によれば、別体の内筒部材２０と外筒部材２１により二重円筒構造を形成して、周方向の全周に亘りスリット状のガス流通孔１８ａを備えてなる形式のチャネル６´を採用した形式のプラズマ加速器に容易に適用できて、上記チャネル６´の周方向に均一にガスを供給することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、ガス流路１９の分岐数は任意に選定し得ること、直線形状のチャネルを備えたホールスラスターの如きプラズマ加速器に適用する場合には、ガスマニホールドＩにてガス供給孔７から直線状のガス流路部を組み合わせることにより、トーナメント表の上位から下位へ向かう如く順次分岐させたガス流路１９を形成させるようにすればよいこと、ガスマニホールドＩの本体板１４と蓋板１５，２４，２５及びチャネル６，６´との固定方法としては、ボルト１２，１６による固定方法を示したが、図示しない押圧機構により前後方向より押し付けることにより固定してもよく、更には、互いの接続部にねじ部を形成して該ねじ部同士を螺着することにより固定するようにしてもよいこと、ガスマニホールドＩの蓋板１５とチャネル６、蓋板２４，２５とチャネル６´を一体構造とすることも可能なこと、アノードレイヤースラスターとして用いられるプラズマ加速器にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のプラズマ加速器のガスマニホールドによれば、次の如き優れた効果を発揮する。
（１）放電電極の陽極側に該陽極の全長に亘ってガスを分配して供給するために用いるプラズマ加速器のガスマニホールドにおいて、絶縁材製の母材にガス供給口を１つ設けると共に、上記母材内に、上記ガス供給口に始端を連通させ且つ終端側へ行くに従って順次分岐してなるガス流路を形成し、該ガス流路の終端を、上記陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設け、該各ガス流路孔を、上記陽極に連通させるようにした構成としてあるので、ガス供給口から導入したガスを、分岐させたガス流路を通して最終的にガス流路孔より流出させることによりガスを陽極の長手方向に均一に分配して供給することができ、又、同時に、陽極とガス供給系との電気絶縁性を確保することができ、特に、ガス流路を長くしたことにより、陽極からガス流路を介した異常な放電の発生を防止することができ、更に、ガス供給口が１個所だけであることから、複数のガス供給管を接続する必要がなくて省スペース化を図ることができると共に、メンテナンスを簡便に行うことができる。
（２）母材を環状の陽極に対応した板状とすると共に、該母材の外周部にガス供給口を１つ設け、且つ内部に、該ガス供給口に連通させたガス流路を、内周部へ向け順次周方向に分岐させて配し、該ガス流路の終端を、上記母材の一側面における周方向等間隔位置に開口するガス流路孔として設けるようにした構成とすることにより、二重円筒構造のチャネルを備えたプラズマ加速器に装備される環状の陽極に対して、ガスを周方向に均一に分配して供給することができる。
（３）母材を、本体板と蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成し、蓋板にガス流路孔を穿設した構成とすることにより、製作を容易なものとすることができる。
（４）ガス流路の終端を、陽極の全長に亘り等間隔位置に開口するガス流路孔として設けることに代えて、ガス流路の終端を、陽極の全長に亘るガス流出用スリットとして設けて、該スリットを、陽極に連通させるようにした構成とすることにより、スリット状のガス流通孔を備えたチャネルへのガスの供給に有利なものとすることができる。
（５）母材を、本体板と該本体板に所要の隙間を隔てて取り付けた２枚の蓋板とからなる構造とし、本体板にガス流路を溝状に形成すると共に、２枚の蓋板の隙間によりガス流出用スリットを形成させるようにした構成とすることにより、二重円筒構造のチャネルを備えたプラズマ加速器に装備され、且つスリット状のガス流通口を備えた環状の陽極に対して、ガスを周方向に均一に分配して供給することができる。
（６）分岐させた各ガス流路の長さが同じになるようにした構成とすることにより、陽極の全長方向の各部にガスを同じ圧力で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスマニホールドの実施の一形態を示すプラズマ加速器の切断側面図である。
【図２】図１に示すプラズマ加速器から絶縁材部品のみを取り出して示す切断側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ方向矢視図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示す図２に相当する図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ方向矢視図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ方向矢視図である。
【図９】プラズマ加速器の一例を示す切断側面図である。
【符号の説明】
６，６´　チャネル
８　陽極
１４　本体板
１５　蓋板
１７　ガス供給口
１９　ガス流路
１９ｌ　ガス流路部（ガス流路孔）
１９ｍ　ガス流路部（ガス流出用スリット）
２４　内周側蓋板（蓋板）
２５　外周側蓋板（蓋板）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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