(57)【要約】【課題】人工衛星の姿勢制御用スラスタやロケット等の推進器に使用する低毒性の低毒性推進薬を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の低毒性推進薬は、ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、酸化剤が過酸化水素水であると共に、燃焼を補助する燃焼助剤として金属成分を有する錯体又は金属塩又はこれらの混合物を含むものである。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、
酸化剤が過酸化水素水であると共に、
主燃料に燃焼を補助する燃焼助剤として金属成分を有する錯体を含むことを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項２】
ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、
酸化剤が過酸化水素水であると共に、
主燃料に燃焼を補助する燃焼助剤として金属塩又は金属成分を有する錯体と金属塩の混合物を含むことを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記燃焼を促進させる燃焼促進剤として塩基性物質を含むことを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項４】
請求項１又は２において、
上記金属成分を有する錯体が、マンガンアセチルセトナト錯体（２価、３価）、コバルトカルボニル錯体、マンガンカルボニル錯体、鉄カルボニル錯体のいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項５】
請求項２において、
上記金属塩が、ドデシルベンゼンスルホン酸鉄、ドデシルベンゼンスルホン酸コバルト、酢酸銅、酢酸マンガンのいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項６】
請求項３において、
上記塩基性物質が、カテコール、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチレントリアミンのいずれか一種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
上記酸化剤の濃度が８０％以上であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項８】
請求項７において、
上記酸化剤に安定剤として錫が含有してなることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項９】
請求項７において、
上記錫の含有量が４０ｐｐｍ以下であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項１０】
請求項１又は２において、
上記主燃料が、ジェット燃料、アルコール類、ケトン類、アミン類のいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項１１】
請求項１又は２において、
上記主燃料が５５〜９８重量％であり、その残部が燃焼助剤であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項１２】
請求項３において、
上記主燃料が５５〜９８重量％であり、その残部が燃焼助剤と燃焼促進剤であることを特徴とする低毒性推進薬。
【請求項１３】
請求項１２において、
上記燃焼促進剤が０．１重量％以上であることを特徴とする低毒性推進薬。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば人工衛星の姿勢制御用スラスタやロケット等の推進器に使用する低毒性の低毒性推進薬に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、例えば人工衛星の軌道変換、姿勢制御用スラスタやロケット等の推進器に使用する常温液体推進薬の燃料としては、例えば石油系燃料，ヒドラジンなどが，酸化剤としてはＮＴＯ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　Ｔｅｔｒｏｘｉｄｅ）　，硝酸，過酸化水素などが、それぞれ用いられてきている。
【０００３】
ここで、人工衛星やミサイル等に主に使用されている上記ヒドラジン系推進薬としては、そのアルキル誘導体である例えばモノメチルヒドラジン（（ＣＨ３　）ＮＮＨ３　）、Ｎ，Ｎ−ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３　）２　ＮＮＨ２　）等が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ヒドラジン系燃料はその蒸気が人体に影響を及ぼし、さらには発癌性も有する等その取扱に特段の注意を要するという問題がある。
【０００５】
このため、運用に際しては安全対策等にコスト・時間がかかるとともに、周囲の環境に対して悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、ヒドラジン系以外の通常の燃料の場合には、自己着火性を有しないために、複雑な点火機構を必要とする等システムが複雑となり、かつそれでも立ち上がり応答性や着火信頼性が劣る結果、姿勢制御用のスラスタの推進薬として使用困難である、という問題がある。
【０００６】
また、固定触媒を追加するシステムも検討されているが、重量の増加や触媒の劣化が大きく、実用化困難である、という問題がある。
【０００７】
そこで、ヒドラジン系燃料の代替燃料の実用化が切望されているが、推進力及び着火性に良好なものが未だ出現されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、低毒性でしかも推進力及び着火性が良好な低毒性推進薬を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第１の発明は、
ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、
酸化剤が過酸化水素水であると共に、
主燃料が燃焼を補助する燃焼助剤として金属成分を有する錯体を含むことを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１０】
第２の発明は、ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、
酸化剤が過酸化水素水であると共に、
上記主燃料が燃焼を補助する燃焼助剤として金属塩又は金属成分を有する錯体と金属塩の混合物を含むことを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、
上記燃焼を促進させる燃焼促進剤として塩基性物質を含むことを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１２】
第４の発明は、第１又は２の発明において、
上記金属成分を有する錯体が、マンガンアセチルセトナト錯体（２価、３価）、コバルトカルボニル錯体、マンガンカルボニル錯体、鉄カルボニル錯体のいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１３】
第５の発明は、第２の発明において、
上記金属塩が、ドデシルベンゼンスルホン酸鉄、ドデシルベンゼンスルホン酸コバルト、酢酸銅、酢酸マンガンのいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１４】
第６の発明は、第３の発明において、
上記塩基性物質が、カテコール、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチレントリアミンのいずれか一種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１５】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一項の発明において、
上記酸化剤の濃度が８０％以上であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１６】
第８の発明は、第７の発明において、
上記酸化剤に安定剤として錫が含有してなることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１７】
第９の発明は、第７の発明において、
上記錫の含有量が４０ｐｐｍ以下であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１８】
第１０の発明は、第１又は２の発明において、
上記主燃料が、ジェット燃料、アルコール類、ケトン類、アミン類のいずれか１種又はこれらの混合物であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００１９】
第１１の発明は、第１又は２の発明において、
上記主燃料が５５〜９８重量％であり、その残部が燃焼助剤であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００２０】
第１２の発明は、第３の発明において、
上記主燃料が５５〜９８重量％であり、その残部が燃焼助剤と燃焼促進剤であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００２１】
第１３の発明は、第１２の発明において、
上記燃焼促進剤が０．１重量％以上であることを特徴とする低毒性推進薬にある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
本発明の低毒性推進薬は、ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、酸化剤が過酸化水素水であると共に、燃焼を補助する燃焼助剤として金属成分を有する錯体又は金属塩又はこれらの混合物を含むものである。
【００２４】
上記燃焼助剤を配合することで、過酸化水素の自己分解による酸素（Ｏ２　）の発生を向上させることができる。
また、主燃料との発火性も向上させることができる。これは、燃焼助剤がＯとアルコール等の燃料とのなじみがよいからである。
よって、着火の応答性が極めて良好なものとなる。
【００２５】
ここで、上記燃焼を促進させる燃焼促進剤として、燃料助剤の他に塩基性物質を含むようにしてもよい。
この燃焼促進剤は、過酸化水素の自己分解による酸素（Ｏ２　）の発生を向上させることができる。
【００２６】
上記金属成分を有する錯体としては、例えばマンガンアセチルセトナト錯体（２価、３価）、コバルトカルボニル錯体、マンガンカルボニル錯体、鉄カルボニル錯体のいずれか１種又はこれらの混合物を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば銀、銅、鉛、クロム等を有する錯体を用いることもできる（Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．８６，Ｎｏ１７，１９８２　参照）　。
【００２７】
上記金属塩としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸鉄、ドデシルベンゼンスルホン酸コバルト、酢酸銅、酢酸マンガンのいずれか１種又はこれらの混合物を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
。
【００２８】
上記塩基性物質としては、例えばカテコール、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチレントリアミンのいずれか一種又はこれらの混合物を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
ここで、本発明で酸化剤である過酸化水素の濃度としては、好適には８０％以上、さらに好適には９０％、より好適には９５％以上とするのがよい。これは濃度が高いほど推進薬として好適であるからである。
【００３０】
上記酸化剤に安定剤として錫を含有するようにしてもよい。
【００３１】
上記錫の含有量としては、４０ｐｐｍ以下、好適には３ｐｐｍ以下とするのが好ましい。これは４０ｐｐｍを超えると、燃焼助剤等が被毒されるからである。
【００３２】
上記主燃料としては、例えばジェット燃料、エタノール、メタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エタノールアミン等のアミン類のいずれか１種又はこれらの混合物を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
なお、アミン類を主燃料とした場合には、上記燃焼促進剤として、塩基性物質の代わりに、メチルアルコール等のアルコール類を用いるようにしてもよい。
【００３４】
上記推進薬の配合は、主燃料が５５〜９８重量％であり、その残部を燃焼助剤又は燃焼助剤と燃焼促進剤とするようにすればよい。
これは主燃料が５５重量％未満であると、推進薬として十分に機能を発揮しえないからである。
【００３５】
また、燃焼助剤と燃焼促進剤はその配合組成により適宜配合量を調整するようにすればよい。
なお、燃焼促進剤を配合する場合には少なくとも０．１重量％以上とすればよい。
これは、０．１重量％未満では着火が不安定となるからである。
【００３６】
本発明の推進薬は主燃料に酸化剤である過酸化水素と、燃焼助剤及び／又は燃焼促進剤を混合することで得られる。
【００３７】
上記配合の推進薬は後述する実施例に示すように、その着火性が良好であり、全て１００ｍｓ以内に着火することができる。
【００３８】
よって、本発明の推進薬は人工衛星の姿勢制御用のスラスタやロケット等の推進器等の燃焼応答性が求められる燃料として用いることが好適であり、従来のヒドラジン系燃料のように、人体に強い毒性を与えるものではないので、その取扱が簡易となり、作業性が向上する。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
［実施例１］
主燃料としてメタノールを６０重量％、燃焼助剤としてドデシルベンゼンスルホン酸鉄を１０重量％、及び燃焼促進剤としてカテコールを３０重量％からなる燃料を調整し、過酸化水素の純度９５％の酸化剤を用い、着火遅れ試験を行った。
なお、本実施例では燃料と酸化剤との容積比率を２：１とした。
着火遅れ試験の結果、１２ｍｓであった。
【００４１】
上記着火遅れ試験とは、燃料の着火の有無と着火した場合、その着火遅れ時間の計測による。試験方法は、調整した燃料を１００μｌシャーレに採取し、別試験にて濃縮した約９５％の過酸化水素を遠隔にて５０μｌをビュレットにとって、燃料中へ滴下することで求めた。着火遅れは高速度カメラやレーザ照射手段による光センサにより計測した。
【００４２】
［実施例２］
実施例１において、主燃料としてメタノールを８０重量％、燃焼助剤としてドデシルベンゼンスルホン酸鉄を８重量％、及び燃焼促進剤としてカテコールを１２重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、４２ｍｓであった。
【００４３】
［実施例３］
実施例１において、主燃料としてメタノールとブタノールの混合液とした以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、１２ｍｓであった。
【００４４】
［実施例４］
実施例１において、主燃料としてジェット燃料（ＪＰ−１０（商品名））を７０重量％、燃焼助剤としてドデシルベンゼンスルホン酸コバルトとドデシルベンゼンスルホン酸とを１：１で混合したものを１０重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを２０重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２３ｍｓであった。
【００４５】
［実施例５］
実施例１において、主燃料としてジェット燃料（ＪＰ−１０（商品名））を８０重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を１０重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを１０重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２９ｍｓであった。
【００４６】
［実施例６］
実施例１において、主燃料としてジェット燃料（ＪＰ−１０（商品名））を９７．５重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を２重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを０．５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３６ｍｓであった。
【００４７】
［実施例７］
実施例１において、主燃料としてメタノールを９２．５重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を７．５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３８ｍｓであった。
なお、本実施例では燃料と酸化剤との容積比率を１：１とした。
【００４８】
［実施例８］
実施例１において、主燃料としてメタノールを９０重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を５重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３６ｍｓであった。
【００４９】
［実施例９］
実施例１において、主燃料としてエタノールを９２．５重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を７．５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３３ｍｓであった。
【００５０】
［実施例１０］
実施例１において、主燃料としてアセトンを９２重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を３重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２９ｍｓであった。
【００５１】
［実施例１１］
実施例１において、主燃料としてアセトンを９０重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（３価）を５重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、１３ｍｓであった。
【００５２】
［実施例１２］
実施例１において、主燃料としてアセトンを９５重量％、燃焼助剤としてコバルトカルボニル錯体を５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２５ｍｓであった。
なお、本実施例では燃料と酸化剤との容積比率を１：１とした。
【００５３】
［実施例１３］
実施例１において、主燃料としてアセトンを９３重量％、燃焼助剤としてコバルトカルボニル錯体を２重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３８ｍｓであった。
【００５４】
［実施例１４］
実施例１において、主燃料としてアセトンを９３重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を２重量％、及び燃焼促進剤としてペンタエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２７ｍｓであった。
【００５５】
［実施例１５］
実施例１において、主燃料として、エチルエチルケトンを８９重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を１重量％、及び燃焼促進剤としてペンタエチレンジアミンを１０重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、４３ｍｓであった。
【００５６】
［実施例１６］
実施例１において、主燃料として、エタノールアミンを８９重量％、燃焼助剤として酢酸銅を１重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを１０重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３１ｍｓであった。
【００５７】
［実施例１７］
実施例１において、主燃料として、アセトンを９３．５重量％、燃焼助剤として酢酸マンガンを１．５重量％、及び燃焼促進剤としてテトラエチレンペンタミンを１０重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２４ｍｓであった。
【００５８】
［実施例１８］
実施例１において、主燃料として、アセトンを９２重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を３重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整し、過酸化水素の純度９０％の酸化剤を用いた以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、３９ｍｓであった。
【００５９】
［実施例１９］
実施例１において、主燃料として、アセトンを９２重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を３重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを５重量％からなる燃料を調整し、過酸化水素の純度９０％の酸化剤を用いた以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、４８ｍｓであった。
【００６０】
［実施例２０］
実施例１１において、酸化剤である過酸化水素に錫を２ｐｐｍ添加したものを用いた以外は、実施例１１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２６ｍｓであった。
【００６１】
［実施例２１］
実施例１１において、酸化剤である過酸化水素に錫を４０ｐｐｍ添加したものを用いた以外は、実施例１１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、２６ｍｓであった。
【００６２】
［比較例１］
実施例１において、主燃料として、アセトンを９０重量％、燃焼助剤として酢酸マンガンを１０重量％からなる燃料を調整し、過酸化水素の純度９５％の酸化剤を用いた以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、着火しなかった。
【００６３】
［比較例２］
実施例１において、主燃料として、ジェット燃料主燃料としてジェット燃料（ＪＰ−１０（商品名））を９７．９重量％、燃焼助剤としてマンガンアセチルセトナト錯体（２価）を２重量％、及び燃焼促進剤としてテトラメチルエチレンジアミンを０．１重量％からなる燃料を調整した以外は、実施例１と同様に操作した。
着火遅れ試験の結果、着火が不安定であった。
【００６４】
これらの結果を「表１」及び「表２」に示す。
【００６５】
【表１】
2004075497.tif 000002
【００６６】
【表２】
2004075497.tif 000003
【００６７】
「表１」及び「表２」に示すように、本実施例はいずれも着火性が良好であり、推進薬としての基本的な機能を発揮することができた。また、いずれの組成であってもヒドラジン系薬剤のような毒性の高いものでないので、その取扱等が簡易であり、作業性が向上した。
【００６８】
また、錫の添加によっても着火性に変動はなかった。
【００６９】
一方、比較例１の場合には、着火することができず、また比較例２の場合には、着火が不安定であったので、推進薬をして機能を発揮することができないことが判明した。
【００７０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ロケット等の推進の作動気体を作る主燃料と酸化剤とからなる推進薬であって、酸化剤が過酸化水素水であると共に、燃焼を補助する燃焼助剤として金属成分を有する錯体又は金属塩又はこれらの混合物を含むので、低毒性でしかも着火性が良好なロケット燃料を提供することができる。