(57)【要約】【課題】高圧ガス系を用いずに調圧可能な噴射システムを提供する。【解決手段】燃料，酸化剤等の噴射用物質を収容する収容部において、噴射用物質に加えて液化ガス等の加圧用物質を収容し、加圧用物質からの加圧により収容部から噴射用物質を供給する。噴射用物質の放出に伴い低下した収容部内の圧力を、加圧用物質の少なくとも一部が収容部内で気化することにより少なくとも部分的に回復させつつ、噴射動作を行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射用物質と加圧用物質とを収容する収容部と、
前記収容部に収容された前記噴射用物質から噴射流を生成する噴射流生成部と、
前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口と、
を備え、
前記加圧用物質は、少なくとも一部が前記収容部内で気化することにより前記収容部内を加圧する、噴射システム。
【請求項２】
前記収容部内に設けられ、前記噴射用物質と前記加圧用物質とを分離し、前記噴射用物質に、前記加圧用物質による加圧を伝達する分離部材を有する、請求項１に記載の噴射システム。
【請求項３】
前記噴射用物質の熱容量が前記加圧用物質の熱容量よりも大きい、請求項２に記載の噴射システム。
【請求項４】
前記収容部は、前記収容部を加圧する第２の加圧用物質を収容する、請求項１に記載の噴射システム。
【請求項５】
前記収容部内の温度を制御して、前記加圧用物質を気化する温度制御部を備えた、請求項１に記載の噴射システム。
【請求項６】
第１の噴射用物質と第１の加圧用物質とを収容する第１の収容部と、
第２の噴射用物質と第２の加圧用物質とを収容する第２の収容部と、
前記第１の収容部に収容された前記第１の噴射物質及び前記第２の収容部に収容された前記第２の噴射物質とから噴射流を生成する噴射流生成部と、
前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口と、
を備え、
前記第１及び第２の噴射用物質は、それぞれ前記第１及び第２の収容部内で少なくとも一部が気化することにより前記第１及び第２の収容部内を加圧する、噴射システム。
【請求項７】
前記第１の噴射用物質は燃料であり、前記第２の噴射用物質は酸化剤であり、前記噴射流生成部は、該燃料と該酸化剤とを混合することにより該燃料を燃焼させて前記噴射流を生成する、請求項６に記載の噴射システム。
【請求項８】
前記第１の収容部内に設けられ、前記第１の噴射用物質と前記第１の加圧用物質とを分離し、前記第１の噴射用物質に前記第１の加圧用物質による加圧を伝達する第１の分離部材と、
前記第２の収容部内に設けられ、前記第２の噴射用物質と前記第２の加圧用物質とを分離し、前記第２の噴射用物質に前記第２の加圧用物質による加圧を伝達する第２の分離部材と、
を有する、請求項６に記載の噴射システム。
【請求項９】
前記第１の噴射用物質の熱容量が前記第１の加圧用物質の熱容量よりも大きく、前記第２の噴射用物質の熱容量が前記第２の加圧用物質の熱容量よりも大きい、請求項８に記載の噴射システム。
【請求項１０】
前記第１の収容部は、前記第１の収容部を加圧する第３の加圧用物質を収容し、前記第２の収容部は、前記第２の収容部を加圧する第４の加圧用物質を収容する、請求項６に記載の噴射システム。
【請求項１１】
前記第１の収容部内の温度を制御して、前記第１の加圧用物質を気化する第１の温度制御部と、前記第２の収容部内の温度を制御して前記第２の加圧用物質を気化する第２の温度制御部とを有する、請求項６に記載の噴射システム。
【請求項１２】
第ｋの噴射用物質と第ｋの加圧用物質とを収容する第ｋの収容部として、１からｎ（ｎは２以上の整数）までの整数ｋに対してそれぞれ与えられる第１から第ｎの収容部と、
前記第１から第ｎの収容部にそれぞれ収容された前記第１から第ｎの噴射用物質から噴射流を生成する、噴射流生成部と、
前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口と
を備え、
前記第１から第ｎの加圧用物質は、少なくとも一部が前記第１から第ｎの収容部内でそれぞれ気化することにより、前記第１から第ｎの収容部内を加圧する、噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は噴射システムに関する。特に本発明は、気液平衡調圧系を用いた一液、二液、又は三液以上の液体燃料推進システムに用いることができる噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料を用いた推進システムとしては、一液推進システムや二液推進システムが知られている。一液推進システムとしては、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）を液体燃料とし、これをイリジウム含有触媒に触れさせることで高温の噴射ガスを発生させて推力を得る方式や、過酸化水素を液体燃料とする方式等が知られており、二液推進システム（ブローダウン方式、調圧方式）としては、ヒドラジンを液体燃料とし、四酸化二窒素を酸化剤とし、これらを混合、燃焼させて噴射ガスを発生させる方式や、液体水素を燃料とし、液体酸素を酸化剤とする方式等が知られている。
【０００３】
二液推進システムにおいては、高性能化のために高圧ガスによる調圧機構を設けることがある（調圧方式。後述の図２Ｂ参照）。この方式では、高圧ガスタンクに収容された高圧の不活性ガスを、レギュレータを介して液体燃料タンク、酸化剤タンクに供給することで両タンク内の圧力を調整する。しかし、このような方式の推進システムは高圧ガス系を含むシステムとなるためガスや液体がリークするリスクがあり、システム全体として質量も増加する等の課題がある。
【０００４】
また、図２Ｂの例のように、二液（液体燃料、酸化剤）系を共通の配管系統で調圧すると、二液が高圧ガスタンク側に逆流して混合する可能性がある。金星探査機「あかつき」の金星軌道投入失敗や火星探査機「マーズ・オブザーバー」の爆発は、そのような原因により発生したと考えられる。
【０００５】
これに関し、小惑星探査機「はやぶさ２」の二液推進システムでは、二液の調圧機構を完全分離することにより二液の混合を防止している。しかしながら、このような構成によりシステム全体の質量は更に増加し、リークのリスクも高まった。また、二液を別個に圧力制御するため圧力がアンバランスとなり異常噴射を起こす可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平１１−５００８０３号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１４９５６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Initial Galileo Propulsion System in-Flight Characterization, AIAA/SAE/ASME/ASEE 29th Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA93-2117, Monterey, June 28-30, 1993
【非特許文献２】吉川  真、「はやぶさ２」化学推進系の追加対策について、[online]、平成２３年１１月２２日、宇宙航空研究開発機構  月・惑星探査プログラムグループ（JSPEC）  はやぶさ２プロジェクトチーム、[平成２８年１月２８日検索]、インターネット<URL:http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/uchuu/016/002/gijiroku/__icsFiles/afieldfile/2011/12/02/1313456_01.pdf>
【非特許文献３】Bruce E. Poling., George H., Thomson., Daniel G. Friend., Richard L. Rowley., W. Vincent Wilding: Perry's Chemical Engineers' Handbook 8th Edition Section 2:Physical and Chemical Data, Page 2-384, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に鑑み本発明は、高圧ガス系を用いずに調圧可能な噴射システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決すべく、本発明に係る噴射システムは、噴射用物質と加圧用物質とを収容する収容部と、前記収容部に収容された前記噴射用物質から噴射流を生成する噴射流生成部と、前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口とを備え、前記加圧用物質は、少なくとも一部が前記収容部内で気化することにより前記収容部内を加圧する。
【００１０】
上記噴射システムは、さらに、前記収容部内に設けられ、前記噴射用物質と前記加圧用物質とを分離し、前記噴射用物質に、前記加圧用物質による加圧を伝達する分離部材を有する。
【００１１】
前記噴射用物質の熱容量は前記加圧用物質の熱容量よりも大きい。
【００１２】
前記収容部は、前記収容部を加圧する第２の加圧用物質を収容する。
【００１３】
上記噴射システムは、さらに、前記収容部内の温度を制御して、前記加圧用物質を気化する温度制御部を有する。
【００１４】
上記の課題を解決すべく、本発明に係る噴射システムは、第１の噴射用物質と第１の加圧用物質とを収容する第１の収容部と、第２の噴射用物質と第２の加圧用物質とを収容する第２の収容部と、前記第１の収容部に収容された前記第１の噴射物質及び前記第２の収容部に収容された前記第２の噴射物質とから噴射流を生成する噴射流生成部と、前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口とを備え、前記第１及び第２の噴射用物質は、それぞれ前記第１及び第２の収容部内で少なくとも一部が気化することにより前記第１及び第２の収容部内を加圧する。
【００１５】
前記第１の噴射用物質は燃料であり、前記第２の噴射用物質は酸化剤であり、前記噴射流生成部は、該燃料と該酸化剤とを混合することにより該燃料を燃焼させて前記噴射流を生成する。
【００１６】
本発明に係る噴射システムは、さらに、前記第１の収容部内に設けられ、前記第１の噴射用物質と前記第１の加圧用物質とを分離し、前記第１の噴射用物質に前記第１の加圧用物質による加圧を伝達する第１の分離部材と、前記第２の収容部内に設けられ、前記第２の噴射用物質と前記第２の加圧用物質とを分離し、前記第２の噴射用物質に前記第２の加圧用物質による加圧を伝達する第２の分離部材と、を有する。
【００１７】
前記第１の噴射用物質の熱容量は前記第１の加圧用物質の熱容量よりも大きく、前記第２の噴射用物質の熱容量は前記第２の加圧用物質の熱容量よりも大きい。
【００１８】
前記第１の収容部は、前記第１の収容部を加圧する第３の加圧用物質を収容し、前記第２の収容部は、前記第２の収容部を加圧する第４の加圧用物質を収容する。
【００１９】
本発明に係る噴射システムは、さらに、前記第１の収容部内の温度を制御して、前記第１の加圧用物質を気化する第１の温度制御部と、前記第２の収容部内の温度を制御して前記第２の加圧用物質を気化する第２の温度制御部とを有する。
【００２０】
本発明に係る噴射システムは、第ｋの噴射用物質と第ｋの加圧用物質とを収容する第ｋの収容部として、１からｎ（ｎは２以上の整数）までの整数ｋに対してそれぞれ与えられる第１から第ｎの収容部と、前記第１から第ｎの収容部にそれぞれ収容された前記第１から第ｎの噴射用物質から噴射流を生成する噴射流生成部と、前記噴射流生成部で生成された噴射流を噴射する噴射口とを備え、前記第１から第ｎの加圧用物質は、少なくとも一部が前記第１から第ｎの収容部内でそれぞれ気化することにより、前記第１から第ｎの収容部内を加圧する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、噴射システムにおいて、高圧ガスタンク等、別個の高圧ガス系を用いず加圧用物質の気化による調圧が可能となるため、リークの可能性を低減し、また噴射システムの軽量化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が教示する一液式気液平衡調圧系の概念図。
【図２Ａ】本発明が教示する二液式気液平衡調圧系の概念図。
【図２Ｂ】高圧ガス系を用いた従来の調圧系の概念図。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る一液式噴射システムのシステム・ダイアグラム図。
【図３Ｂ】図３Ａの一液式噴射システムの変形例を示すシステム・ダイアグラム図。
【図４】図３Ａの一液式噴射システムの変形例を示すシステム・ダイアグラム図。
【図５】図３Ａの一液式噴射システムの変形例を示すシステム・ダイアグラム図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二液式噴射システムのシステム・ダイアグラム図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る三液式噴射システムのシステム・ダイアグラム図。
【図８】噴射試験に用いた一液式噴射システムの概略図。
【図９】代替フロンガスＨＦＣ−２１８（Ｃ3Ｆ8）の蒸気圧曲線（非特許文献３の引用）。
【図１０】噴射試験に用いた燃料タンクの外観
【図１１】試験１の温度測定結果を示すグラフ。
【図１２】試験１〜３の圧力測定結果を示すグラフ。
【図１３】試験４の圧力測定結果を示すグラフ。
【図１４】試験４，５の圧力測定結果を比較したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
これより図面を用いて、本発明に係る噴射システムの実施形態を説明する。ただし、本発明に係る噴射システムは、各図面、及び関連する説明により示される特定の具体的構成へと限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、加圧用物質として以下の実施例では液化ガスを用いるが、加圧用物質として固体から気体へと昇華する物質を用い、当該昇華によって収容部内の圧力を回復させる等の形態でも本発明の噴射システムを実施できる。また複数の収容部を備える態様において、第１，第２，及びそれ以降の加圧用物質は、一部又は全てが同一であっても、全て異なる物質であってもよい。追加の加圧ガスを用いる場合も、用いるガスは加圧用物質との反応性が低ければ任意であるし、複数の収容部を備える態様において複数の収容部内で追加の加圧ガスを用いる場合、第１，第２，及びそれ以降の加圧ガスは、一部又は全てが同一であっても、全て異なるガスであってもよい。また以下の実施例において噴射システムは推進器用の噴射システムとして説明されるが、本発明の噴射システムをそれ以外の用途に用いることも可能である。
【００２４】
気液平衡調圧系の概念
本発明により、典型的には小型宇宙機向けの推進系に用いる新しい調圧系として、気液平衡調圧系が提案される。一液式、二液式の気液平衡調圧系の概念図を図１，図２Ａにそれぞれ示す。また図２Ｂに、高圧ガス系を用いた従来の調圧系の概念図を示す。
【００２５】
気液平衡調圧系においては、タンク内に収容された（液体）燃料又は（液体）酸化剤（二液式の場合）を押圧するための「押しガス」として、液化ガスを用いる。タンク内は圧力変形可能なダイヤフラムで仕切られており、液化ガス側の領域と燃料又は酸化剤側の領域との間で、ダイヤフラムを介して圧力が伝達される。
【００２６】
推力発生動作のために燃料や酸化剤がタンクから放出されることで一時的にタンク内の圧力が低下しても、液体状態の液化ガスが蒸発することにより、タンク内の圧力は液化ガスの蒸気圧へと調圧される。すなわち、燃料、酸化剤の残量によらず、タンク内が気液平衡状態に保たれ、圧力が液化ガスの飽和蒸気圧で一定となる（圧力低下が大きい場合や持続的な噴射の場合であっても、少なくとも部分的には圧力が回復する。）。これにより、推進器の反応室（燃焼室）に燃料や酸化剤を安定供給することができる。
【００２７】
従来の高圧ガスタンクを用いた調圧系と比較し、気液平衡調圧系は以下の点で有利である。
１．高圧ガスタンクとレギュレータを使わないため、システム全体が軽量となる。
２．高圧ガス系がない（システム全体で液化ガスの蒸気圧が最高圧力となる）ため、リークの可能性を低減できる。
３．（二液式の場合）燃料タンクと酸化剤タンクが直接接続されていないため、燃料と酸化剤が想定外の場所（タンクよりも上流の配管内等）で混合してしまうリスクがない。
４．（二液式の場合）燃料と酸化剤の混合比Ｏ／Ｆを液化ガスの温度制御によって制御することができる。
【００２８】
なお、タンク内の液化ガスの充填量を減らし、代わりに窒素ガス等の追加の押しガスを加えることにより、ハイブリッドシステムとして気液平衡調圧系を構成することも可能である。図１は、一液式の気液平衡調圧系に窒素ガスＮ2を追加した構成を示しているが、二液式以上の場合でも同様に追加の押しガスを加えることができる。この場合、タンク内の圧力は一定ではなくなるが、システムを更に軽量化することが可能となり、タンク内の全圧を大きくできる。さらに、測定されたタンク内の圧力によって、燃料や酸化剤の残量を推定することも可能となる。
【００２９】
噴射システムの構成
図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る、小型宇宙機用推進システムに利用可能な一液式噴射システム１（推進器）のシステム・ダイアグラム図を示す。噴射システム１は、収容容器２と、注排弁９Ａと、フィルタ１０と、ラッチ式電磁弁１１と、テストポート９Ｄ−１と、圧力センサ１５Ａと、推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２と、反応室１３と、噴射口１４とを備えている。
【００３０】
各種の弁、フィルタ、配管系統等の構成は、特開２０１５−２１４９５６号の図１等に記載されたものと概ね同様である。すなわち、注排弁９Ａにより液体燃料を収容容器２に注入、又は収容容器２から排出し、フィルタ１０によって、収容容器２から放出された液体燃料中の不純物を除去し、ラッチ式電磁弁１１、推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２の開閉により、不純物が除去された液体燃料の反応室１３側への通過を制御する。
【００３１】
なお、本実施の形態における収容容器２は、収容部に該当し、ラッチ式電磁弁１１及び推薬弁１２Ａ−１、１２Ａ−２は噴射物質供給部に該当し、反応質１３は噴射流生成部に該当する。
【００３２】
反応室１３においては、液体燃料に触媒（液体燃料としてヒドラジンを用いる場合、イリジウム含有触媒等）を作用させて噴射ガスを生成し、噴射ガスを噴射口１４から噴射することで推力を発生させる。
【００３３】
収容容器２は特許文献２と同様にＳＵＳ（ステンレス鋼）等からなる。収容容器２内は、ゴム等、圧力変形可能な材質からなる分離部材であるダイヤフラム３で仕切られており、一方の領域には噴射用物質であるヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）等の液体燃料４が収容され、他方の領域には、加圧用物質である代替フロンガスＨＦＣ−２１８（Ｃ3Ｆ8）等の液化ガスが収容されている。なお、収容容器２の液化ガス側の領域には液体状態の液化ガス６と気体状態の液化ガス７が収容されるが、これらは図３Ａに示すとおり混在して収容されていてもよいし、あるいは図３Ｂに変形例として示すとおり、加圧用物質を保持する加圧用物質保持部として機能する発泡金属５によって液体状態の液化ガス６を保持してもよい。図３Ｂの構成において、収容容器２の液化ガス側領域の内壁には、特許文献２と同様に、例えば空隙率９５％程度の銅製、ＳＵＳ製等の発泡金属５が、接着剤を用いて取り付けられており、液体状態の液化ガス６は発泡金属５の気孔間に形成される気液界面の表面張力によって保持されている（特許文献２中、［０００４］、及び特許文献１）。気体状態の液化ガス７は、図３Ｂに示すとおり液化ガス側の空間領域に収容されている。
【００３４】
液化ガス側の領域においては液体状態の液化ガス６にかかる重力よりも気体状態の液化ガス７の蒸気圧が支配的であり、発泡金属５によって液体状態の液化ガス６を保持することは必須ではないが、保持することにより噴射システム１の姿勢制御が安定化し、またヒータ８から液化ガスへの熱伝導が速やかに起こると考えられる。一方で、発泡金属５を用いることで噴射システム１の重量が増加するため、システム軽量化のためには図３Ａに示す構成を用いることが好ましい。発泡金属を用いる構成、用いない構成のいずれにおいても本発明の噴射システムを実施可能である（図４以降に示す変形例や、図６以降に示す二液式、三液式以上の噴射システムにおいても同様）。
【００３５】
また収容容器２の外壁には、図示しない温度センサで検知した収容容器２内の温度に基づいて、収容容器２内の温度が液体状態の液化ガス６が気化するように温度制御するヒータ８が全周にわたって取り付けられている。
【００３６】
なお、図３Ａ，図３Ｂ中、各構成要素を結ぶ線分は特許文献２と同様に配管を表わす。圧力センサ１５Ａやテストポート９Ｄ−１も特許文献２の構成に含まれるものと同様であり、圧力センサ１５Ａによって配管内の圧力を監視するとともに、推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２を閉じた状態でテストポート９Ｄ−１を開いてヘリウムガス等を注入し、リークがないかの確認を行う。
【００３７】
噴射システムの動作
以下、噴射システム１の動作を説明する。ここで、特許文献２と同様に、各電磁弁の開閉やヒータ、各種センサ等の動作制御は、任意の制御回路（不図示）を介して遠隔操作等により行われることとし、各注排弁からの注液（注気）・排液（排気）は、典型的には操作者により行われることとするが、これらの制御・動作を行う具体的手段は実施態様に応じて適宜変更可能である。なお、収容容器２内の液化ガス側領域には、予め上述のとおり液化ガス６（液体），７（気体）が収容されているものとする（液化ガスを注入するための注排弁等は不図示）。
【００３８】
噴射システム１の動作準備として、まず注排弁９Ａから収容容器２の液体燃料側領域に液体燃料４を注入する。収容容器２の液化ガス側領域は液化ガスの気液平衡状態となっており、液化ガスの蒸気圧によりダイヤフラム３が押圧される。押圧でダイヤフラム３が変形することにより、液体燃料４にも圧力がかかる。この状態でラッチ式電磁弁１１を開き、更に推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２を開くと、液化ガスの蒸気圧により収容容器２から放出され、フィルタ１０で不純物除去された液体燃料４が反応室１３へと供給され、反応室１３内で液体燃料４が触媒の作用を受けることにより噴射ガスが発生する。噴射口１４から噴射ガスが噴射されることにより推力が発生する。
【００３９】
収容容器２から液体燃料４が放出されることにより収容容器２内の圧力は一時的に低下するが、液体状態の液化ガス６が蒸発することで圧力が回復する。次回の噴射動作までに十分な時間間隔がある場合、収容容器２内の液化ガス側領域にある液体状態の液化ガス６及び気体状態の液化ガス７は気液平衡状態まで戻り、圧力も液化ガスの蒸気圧まで回復する。
【００４０】
また、噴射動作により気体状態の液化ガス７が膨張して収容容器２内の温度が低下すると、多くの液化ガスにおいては蒸気圧も下がるため収容容器２内でも圧力低下が起こる。この場合、ヒータ８により収容容器２を加熱して、収容容器２内の温度、圧力を回復させることができる。ただし、液体燃料４の熱容量が液化ガス６，７の熱容量よりも大きく、液体燃料４から液化ガス６，７へと熱が流入して温度が維持される場合等、圧力低下が大きくないこともある。本実施例の噴射システム１においてヒータ８を用いることは必須ではない。
【００４１】
なお、ヒータ８を制御して収容容器２内の温度を任意に変化させることにより液化ガスの蒸気圧を制御すれば、ダイヤフラム３を介して液体燃料４にかかる圧力を制御して、液体燃料４の供給量（供給速度）を調整することも可能である。また既に述べたとおり、収容容器２内、液化ガス側の領域に、窒素ガス等、追加の押しガスを収容すれば、収容容器２内の圧力を上昇させて液体燃料４の供給量を増加させることができる。
【００４２】
変形例
収容容器２の内部構成は、図３Ａ，図３Ｂで示したものに限らず本発明を実施可能な範囲で任意に変更可能である。一例として、ダイヤフラム３ではなく、ゴム等の圧力変形可能な材質からなる袋状のブラダー１６を用いることにより、収容容器２内を液体燃料側、液化ガス側の領域に分離してもよい（図４）。液化ガス７の蒸気圧でブラダー１６が押圧されて変形することにより、液体燃料４が収容容器２から放出される。以降は図３Ａ，図３Ｂの構成と同様の動作で噴射動作を行うことができる。
【００４３】
あるいは、ダイヤフラム３やブラダー１６のような分離部材を用いずに噴射システム１を構成してもよい（図５）。この場合、液体燃料４と液体状態の液化ガス６とが収容容器２内で混合し、これらが気体状態の液化ガス７により押圧されて、収容容器２から放出される。放出された液体燃料４と液体状態の液化ガス６とは、図３Ａ，図３Ｂの構成と同様に反応室１３に送られて、液体燃料４が触媒の作用を受けることにより噴射ガスが発生する。噴射ガスと液化ガスとが噴射口より噴射されることにより推力が発生する。
【００４４】
噴射システムの構成
図６は、本発明の第２実施形態に係る二液式噴射システム１のシステム・ダイアグラム図を示す。二液式噴射システム１は、図３Ａの一液式噴射システム１中、収容容器２，注排弁９Ａ，フィルタ１０，ラッチ式電磁弁１１，テストポート９Ｄ−１，圧力センサ１５Ａ，推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２までの構成を２組備え、それ以降は一液式システム１と同様の構成を備えている。ただし、本実施例においては液体燃料と酸化剤との燃焼により噴射ガスを発生させる態様を例に説明するため、反応室１３においては触媒反応ではなく燃焼反応が行われる。図６の構成中、図３Ａの構成と同様の要素は同様の参照符号で表わし、適宜説明を省略する。
【００４５】
図６の噴射システム１中、収容容器２Ａは、ダイヤフラム３Ａにより液体燃料側の領域と液化ガス側の領域とに分離され、液体燃料側の領域にはヒドラジン等の液体燃料４が、液化ガス側の領域にはＨＦＣ−２１８等の液化ガスが収容されている。図６のシステム構成においては液体状態の液化ガス６Ａと気体状態の液化ガス７Ａとが特に分離されてはいないが、図３Ｂの構成と同様に、液体状態の液化ガス６Ａを発泡金属によって保持し、気体状態の液化ガス７Ａを液化ガス側の空間領域に収容してもよい。収容容器２Ｂの構成は収容容器２Ａと同様であるが、ダイヤフラム３Ｂによって分離された領域の一方には、液体燃料４ではなく四酸化二窒素等の酸化剤１７を収容している。液化ガス側の領域については収容容器２Ａと同様である。なお、ダイヤフラム３Ａがゴム等からなるのに対し、ダイヤフラム３Ｂは、酸化剤１７との化学反応性が低い金属等からなることが好ましい。
【００４６】
噴射システムの動作
収容容器２Ａ内の液化ガス側領域には、予め実施例１と同様に液化ガス６Ａ（液体），７Ａ（気体）が収容されており、収容容器２Ｂ内の液化ガス側領域にも、同様に液化ガス６Ｂ（液体），７Ｂ（気体）が収容されているものとする（液化ガスを注入するための注排弁等は不図示）。噴射システム１の動作準備として、まず注排弁９Ａから収容容器２Ａの液体燃料側領域に液体燃料４を注入し、注排弁９Ｂから収容容器２Ｂの酸化剤側領域に酸化剤１７を注入する。収容容器２Ａ，２Ｂの液化ガス側領域は、それぞれ液化ガスの気液平衡状態となっており、液化ガスの蒸気圧によりダイヤフラム３Ａ，３Ｂがそれぞれ押圧される。押圧でダイヤフラム３Ａ，３Ｂが変形することにより、液体燃料４，酸化剤１７にも圧力がかかる。この状態でラッチ式電磁弁１１Ａ，１１Ｂを開き、更に推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２、及び推薬弁１２Ｂ−１，１２Ｂ−２を開くと、液化ガスの蒸気圧により収容容器２Ａ，２Ｂからそれぞれ放出され、フィルタ１０Ａ，１０Ｂでそれぞれ不純物除去された液体燃料４，酸化剤１７が反応室１３へと供給され、反応室１３内で液体燃料４と酸化剤１７が混合して燃焼することにより噴射ガスが発生する。噴射口１４から噴射ガスが噴射されることにより推力が発生する。
【００４７】
収容容器２Ａから液体燃料４が放出され、収容容器２Ｂから酸化剤１７が放出されることにより収容容器２Ａ，２Ｂ内の圧力は一時的に低下するが、液体状態の液化ガス６Ａ，６Ｂがそれぞれ蒸発することで圧力が回復する。次回の噴射動作までに十分な時間間隔がある場合、収容容器２Ａ，２Ｂ内の液化ガス側領域は気液平衡状態まで戻り、圧力も液化ガスの蒸気圧まで回復する。
【００４８】
また、噴射動作により気体状態の液化ガス７Ａ，７Ｂが膨張して収容容器２Ａ，２Ｂ内の温度が低下すると、多くの液化ガスにおいては蒸気圧も下がるため収容容器２Ａ，２Ｂ内でも圧力低下が起こる。この場合、ヒータ８Ａ，８Ｂにより収容容器２Ａ，２Ｂをそれぞれ加熱して、収容容器２Ａ，２Ｂ内の温度、圧力を回復させることができる。ただし、液体燃料４や酸化剤１７の熱容量が液化ガス６Ａ，７Ａや６Ｂ，７Ｂの熱容量よりも大きく、液体燃料４から液化ガス６Ａ，７Ａへと、酸化剤１７から液化ガス６Ｂ，７Ｂへと熱が流入して温度が維持される場合等、圧力低下が大きくないこともある。本実施例の噴射システム１においてヒータ８Ａ，８Ｂを用いることは必須ではない。
【００４９】
なお、ヒータ８Ａ，８Ｂを制御して収容容器２Ａ，２Ｂ内の温度を任意に変化させることにより液化ガスの蒸気圧を制御すれば、ダイヤフラム３Ａを介して液体燃料４にかかる圧力、及びダイヤフラム３Ｂを介して酸化剤１７にかかる圧力を制御して、液体燃料４や酸化剤１７の供給量（供給速度）を調整することも可能である。ヒータ８Ａとヒータ８Ｂとは独立に制御可能であり、収容容器２Ａ，２Ｂを独立に温度制御することで液体燃料４と酸化剤１７との供給量を独立に制御すれば、液体燃料４と酸化剤１７との混合比Ｏ／Ｆを任意に制御することができる。また既に述べたとおり、収容容器２Ａ，２Ｂのうち一方又は両方の内部、液化ガス側の領域に、窒素ガス等、第２の加圧用物質として機能する、追加の押しガスを収容すれば、収容容器２Ａ，２Ｂのうち一方又は両方の内部圧力を上昇させて液体燃料４，酸化剤１７のうち一方又は両方の供給量を増加させることができる。なお、二液式の噴射システム１の収容容器２Ａ，２Ｂの一方又は両方においても、図４の構成と同様にダイヤフラムではなくブラダーを用いるよう、あるいは図５の構成と同様に収容容器内を２つの領域に分離せず、燃料又は酸化剤が液化ガスと混合するよう構成した変形例として、噴射システム１を構成することが可能である。
【００５０】
噴射システムの構成
図７は、本発明の第３実施形態に係る三液式噴射システム１のシステム・ダイアグラム図を示す。三液式噴射システム１は、図３Ａの一液式噴射システム１中、収容容器２，注排弁９Ａ，フィルタ１０，ラッチ式電磁弁１１，テストポート９Ｄ−１，圧力センサ１５Ａ，推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２までの構成を３組備え、それ以降は一液式システム１と同様の構成を備えている。ただし、本実施例においては３種類の液体燃料の燃焼により噴射ガスを発生させる態様を例に説明するため、反応室１３においては３種類の液体燃料による燃焼反応が行われる。その他の例としては、２つの収容容器にそれぞれ異なる種類の液体燃料を収容し、１つの収容容器に酸化剤を収容する態様等でも三液式噴射システム１を構成できる。図７の構成中、図３の構成と同様の要素は同様の参照符号で表わし、適宜説明を省略する。
【００５１】
図７の噴射システム１中、収容容器２Ａは、ダイヤフラム３Ａにより液体燃料側の領域と液化ガス側の領域とに分離され、液体燃料側の領域には液体燃料４が、液化ガス側の領域にはＨＦＣ−２１８等の液化ガスが収容されている。図７のシステム構成においては液体状態の液化ガス６Ａと気体状態の液化ガス７Ａとが特に分離されてはいないが、図３Ｂの構成と同様に、液体状態の液化ガス６Ａを発泡金属によって保持し、気体状態の液化ガス７Ａを液化ガス側の空間領域に収容してもよい。収容容器２Ｂ，２Ｃの構成は収容容器２Ａと同様であるが、ダイヤフラム３Ｂ，３Ｃによって分離された領域の一方には、それぞれ異なる種類の液体燃料１８，１９を収容している。液化ガス側の領域については収容容器２Ａと同様である。
【００５２】
噴射システムの動作
収容容器２Ａ内の液化ガス側領域には、予め実施例１と同様に液化ガス６Ａ（液体），７Ａ（気体）が収容されており、収容容器２Ｂ内の液化ガス側領域にも、同様に液化ガス６Ｂ（液体），７Ｂ（気体）が収容されており、収容容器２Ｃ内の液化ガス側領域にも、同様に液化ガス６Ｃ（液体），７Ｃ（気体）が収容されているものとする（液化ガスを注入するための注排弁等は不図示）。噴射システム１の動作準備として、まず注排弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃから収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの液体燃料側領域に液体燃料４，１８，１９を注入する。収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの液化ガス側領域は、それぞれ液化ガスの気液平衡状態となっており、液化ガスの蒸気圧によりダイヤフラム３Ａ，３Ｂ，３Ｃがそれぞれ押圧される。押圧でダイヤフラム３Ａ，３Ｂ，３Ｃが変形することにより、液体燃料４，１８，１９にも圧力がかかる。この状態でラッチ式電磁弁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを開き、更に推薬弁１２Ａ−１，１２Ａ−２、推薬弁１２Ｂ−１，１２Ｂ−２、及び推薬弁１２Ｃ−１，１２Ｃ−２を開くと、液化ガスの蒸気圧により収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃからそれぞれ放出され、フィルタ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃでそれぞれ不純物除去された液体燃料４，１８，１９が反応室１３へと供給され、反応室１３内で液体燃料４，１８，１９が混合して燃焼することにより噴射ガスが発生する。噴射口１４から噴射ガスが噴射されることにより推力が発生する。
【００５３】
収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃから液体燃料４，１８，１９が放出されることにより収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の圧力は一時的に低下するが、液体状態の液化ガス６Ａ，６Ｂ，６Ｃがそれぞれ蒸発することで圧力が回復する。次回の噴射動作までに十分な時間間隔がある場合、収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の液化ガス側領域は気液平衡状態まで戻り、圧力も液化ガスの蒸気圧まで回復する。
【００５４】
また、噴射動作により気体状態の液化ガス７Ａ，７Ｂ，７Ｃが膨張して収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の温度が低下すると、多くの液化ガスにおいては蒸気圧も下がるため収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内でも圧力低下が起こる。この場合、ヒータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃにより収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃをそれぞれ加熱して、収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の温度、圧力を回復させることができる。ただし、液体燃料４，１８，１９の熱容量が液化ガス６Ａ，７Ａや６Ｂ，７Ｂ、６Ｃ，７Ｃの熱容量よりも大きく、液体燃料４から液化ガス６Ａ，７Ａへと、液体燃料１８から液化ガス６Ｂ，７Ｂへと、液体燃料１９から液化ガス６Ｃ，７Ｃへと、熱が流入して温度が維持される場合等、圧力低下が大きくないこともある。本実施例の噴射システム１においてヒータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃを用いることは必須ではない。
【００５５】
なお、ヒータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃを制御して収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の温度を任意に変化させることにより液化ガスの蒸気圧を制御すれば、ダイヤフラム３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して液体燃料４，１８，１９にかかる圧力を制御して、液体燃料４，１８，１９の供給量（供給速度）を調整することも可能である。ヒータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃは独立に制御可能であり、収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃを独立に温度制御することで液体燃料４，１８，１９の供給量を独立に制御すれば、液体燃料４，１８，１９の混合比を任意に制御することができる。また既に述べたとおり、収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち１以上の内部、液化ガス側の領域に、窒素ガス等、追加の押しガスを収容すれば、収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち１以上の内部圧力を上昇させて液体燃料４，１８，１９のうち１以上の供給量を増加させることができる。なお、三液式の噴射システム１の収容容器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち１以上においても、図４の構成と同様にダイヤフラムではなくブラダーを用いるよう、あるいは図５の構成と同様に収容容器内を２つの領域に分離せず、燃料を液化ガスと混合するよう構成した変形例として、噴射システム１を構成することが可能である。四液式以上の噴射システムも同様の原理で構成可能である。
【００５６】
噴射試験
本発明に係る噴射システムの一例として一液式噴射システムを構築し、噴射試験を行った。
【００５７】
コンフィグレーション
図８に、噴射試験に用いた一液式噴射システムの概略図を示す。小型衛星向けに設計された直径４００ｍｍ，容積３８Ｌの球形タンクの内部はダイヤフラムで分離されており、一方の領域には押しガスであるＨＦＣ−２１８（蒸気圧曲線を図９に示す。非特許文献３参照。充填量は２．５ｋｇ又は１．０ｋｇ。表１参照。）を、他方の領域にはダミー燃料として水を収容する。外部との熱の授受によりＨＦＣ−２１８が膨張して測定結果に影響が出ることを防止し、実際の衛星搭載コンフィグレーションを模擬するため、ＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ：多層断熱材。一般には、最外層にアルミ蒸着ポリイミド、内層にアルミ蒸着マイラーフィルムを用い、更に層間の接触を防ぐためにポリエステルネットを用いることで作製する。）で燃料タンクを包み、更に真空チャンバに入れてタンクと外部とを断熱した（図１０）。
【００５８】
表１に示すとおり条件を変えつつ噴射試験を５回行い、ＨＦＣ−２１８側の圧力（基本的に燃料側の圧力と等しい）、ＨＦＣ−２１８側のタンク表面温度、ダミー燃料側のタンク表面温度、及び燃料流量を測定した。噴射開始時の初期流量（表１）は、燃料側のニードルバルブを調整することで設定した。なお、１ｇ／ｓ（＝６０ｍＬ／ｍｉｎ）の流量のスラスタを想定すると、試験１〜３はスラスタを４台，２台，８台同時に噴射する場合に相当する。試験１〜３ではＨＦＣ−２１８を２．５ｋｇ充填するのに対し、試験４では１．０ｋｇに充填量を減らした。この設定は、一液式推進系においてシステム軽量化のためにＨＦＣ−２１８の充填量を減らし、噴射後半においてＨＦＣ−２１８液相が枯渇する（全て気化する）ことを許す設定に対応する。試験５でもＨＦＣ−２１８充填量は１．０ｋｇであるが、追加の押しガスとして窒素ガスを分圧で０．３３ＭＰａ加えることによりハイブリッド気液平衡調圧系として噴射システムを構成した。なお、試験１〜５の全てでダミー燃料の充填量は約２５ｋｇと統一し、初期流量を設定した後に連続噴射を行った。またヒータによる温度制御は行っていない。
【表１】
2017180461.tif 000003
【００５９】
試験結果と考察
試験１の温度測定結果を図１１に示す。タンク表面温度は、ＨＦＣ−２１８側と燃料側のいずれにおいても噴射に伴ってわずかに低下しているが、温度低下は８ｋｇの連続噴射後でも１℃以下である。上述のとおりタンクは外部と断熱されているが、図１１が示す温度低下の大きさは、ＨＦＣ−２１８が断熱膨張したと仮定した場合に比べて大幅に小さい。これは、ＨＦＣ−２１８の膨張に伴い、熱容量の大きいダミー燃料からＨＦＣ−２１８へと、ダイヤフラムを介して熱が流入したことによると考えられる。試験２，３においても噴射に伴うタンク温度の低下は極めて小さく、十分な量のＨＦＣ−２１８を充填したコンフィグレーションにおける連続噴射においてＨＦＣ−２１８はほぼ等温膨張するとみなせることがわかった。
【００６０】
次に、試験１〜３の圧力測定結果を図１２に示す。図１２中には、タンクの初期圧力に合わせた理想気体の等温膨張の曲線（ボイルの法則，ＰＶ＝ｃｏｎｓｔ．）も併せて書き入れている。仮にＨＦＣ−２１８が常に気液平衡状態を保っているとすれば圧力はほぼ一定になるはずであるが、実際には液相の蒸発が追いつかないためいずれの場合も圧力が低下している。初期流量が大きいほど圧力低下も大きい。しかしながら、いずれの場合も等温膨張の曲線と比較すれば圧力低下は非常に小さく、概ねタンク内の圧力を維持しながら噴射できることが示された。
【００６１】
次に、試験４の圧力測定結果を図１３に示す。図１３中には、タンクの最終圧力に合わせた等温膨張の曲線（ボイルの法則，ＰＶ＝ｃｏｎｓｔ．）も併せて書き入れている。図１３に示すとおり、燃料噴射量１０ｋｇ付近の点でＨＦＣ−２１８の圧力低下の勾配が大きくなっている。この点以降、試験４の圧力曲線は等温膨張曲線に近づいており、この点付近に対応する時点でＨＦＣ−２１８の液相が枯渇した（全て気化した）と考えられる。また液相の枯渇前であっても、試験４の圧力低下の勾配は試験１〜３に比べて明らかに大きい。これは、試験４では試験１〜３と比べて充填したＨＦＣ−２１８の量が少なく、液相の表面積も小さいために、蒸発速度が遅くなった結果であると考えられる。
【００６２】
最後に、試験５の圧力測定結果を試験４の結果と併せて図１４に示す。試験５では窒素がタンクに封入されているため、噴射開始時点での圧力も試験４と比べて窒素分圧の分だけ高い。また試験５では、ＨＦＣ−２１８の充填量が試験４と同じであるにもかかわらず、試験４の圧力変化で見られたような液相の枯渇点が観察されない。これは窒素によりタンク内の全圧が高くなったことでＨＦＣ−２１８の蒸発が抑制されたためと考えられる。
【００６３】
本実施の形態の概要は、例えば下記のように記述することができる。
【００６４】
上記課題を解決するべく、本発明は、噴射用物質と加圧用物質とを圧力伝達可能に収容する収容部と、加圧用物質により加圧されて収容部より放出された噴射用物質から噴射流を生成する、噴射流生成部と、収容部より放出された噴射用物質を噴射流生成部へと供給する、噴射用物質供給部と、噴射流を噴射する噴射口とを備え、噴射用物質の放出に伴い低下した収容部内の圧力を、加圧用物質の少なくとも一部が収容部内で気化することにより少なくとも部分的に回復させつつ、噴射流を噴射するよう構成された、噴射システムを提供する（第１の噴射システム）。
【００６５】
上記第１の噴射システムにより、液体燃料や酸化剤等の噴射用物質が燃料タンクや酸化剤タンク等の収容部から放出されるに伴い収容部内の圧力が低下しても、当該タンクに更に収容された液化ガス等の加圧用物質が気化することにより収容部内の圧力を回復させることができるため、高圧ガス系を用いない圧力調整が可能となる。宇宙機の姿勢制御時のようなパルス噴射では、ある噴射から次の噴射までの時間に液化ガスの少なくとも一部が蒸発することで収容部内の圧力を完全に（タンク内温度に対応する液化ガスの蒸気圧まで）回復させることが可能であるし（蒸気圧に達するよりも前に液化ガスが全て蒸発した場合、回復は部分的である。）、軌道制御時のような連続噴射の場合であっても、噴射と並行して液化ガスが蒸発することにより、少なくとも部分的には収容部内の圧力が回復する。
【００６６】
上記第１の噴射システムにおいては、収容部内に設けられた分離部材により、収容部が噴射用物質側の領域と加圧用物質側の領域とに分離され、分離部材を介して、噴射用物質側の領域と加圧用物質側の領域との間で圧力が伝達されるよう構成することができる。分離部材としては、変形可能なゴム、金属等からなるダイヤフラム、ブラダー等を用いることができる。
【００６７】
噴射用物質の熱容量が加圧用物質の熱容量よりも大きくなるよう、上記第１の噴射システムを構成することができる。このように噴射用物質と加圧用物質とを選択すれば、噴射時において収容部内で噴射用物質から加圧用物質へと熱が流入することにより、加圧用物質の温度低下や、気体状態の加圧用物質の圧力低下を抑制できる。
【００６８】
上記第１の噴射システムにおいては、収容部の加圧用物質側の領域に、加圧用物質とは異なる加圧ガスを更に収容することができる。追加の加圧ガスを用いれば、収容部内の加圧用物質側領域の全圧を高くすることができ、すなわち所望の全圧を得るために用いるべき加圧用物質の量を減らすことができる。
【００６９】
上記第１の噴射システムにおいては、収容部内の温度を制御する温度制御部を更に備えることができる。温度制御により収容部内での加圧用物質の蒸気圧を制御し、これにより噴射用物質の収容部からの放出量を制御することが可能となる。
【００７０】
また本発明は、第１の噴射用物質と第１の加圧用物質とを圧力伝達可能に収容する第１の収容部と、第２の噴射用物質と第２の加圧用物質とを圧力伝達可能に収容する第２の収容部と、前記第１の加圧用物質により加圧されて第１の収容部より放出された第１の噴射用物質と、前記第２の加圧用物質により加圧されて第２の収容部より放出された第２の噴射用物質と、から噴射流を生成する、噴射流生成部と、第１の収容部より放出された第１の噴射用物質と、第２の収容部より放出された第２の噴射用物質とを噴射流生成部へと供給する、噴射用物質供給部と、噴射流を噴射する噴射口とを備え、第１及び第２の噴射用物質の放出に伴い低下した、第１及び第２の収容部内の圧力を、第１及び第２の加圧用物質それぞれの少なくとも一部が第１及び第２の収容部内でそれぞれ気化することにより少なくとも部分的に回復させつつ、噴射流を噴射するよう構成された、噴射システムを提供する（第２の噴射システム）。第１の噴射システムと同様に、第２の噴射システムも、第１，第２の加圧用物質の気化によって第１，第２の収容部内の圧力を回復させつつ噴射流を噴射可能である。
【００７１】
上記第２の噴射システムの一例において、第１の噴射用物質は燃料であり、第２の噴射用物質は酸化剤であり、噴射流生成部は、燃料と酸化剤とを混合することにより燃料を燃焼させて噴射流を生成するよう構成することができる。ただし、このような方式以外であっても、任意の２つの噴射用物質から任意の方法で噴射流を生成する方式（将来的に開発される方式も含む。）で、第２の噴射システムを構成可能である。
【００７２】
上記第２の噴射システムにおいても、第１の収容部内に設けられた第１の分離部材により、第１の収容部が第１の噴射用物質側の領域と第１の加圧用物質側の領域とに分離され、第１の分離部材を介して、第１の噴射用物質側の領域と第１の加圧用物質側の領域との間で圧力が伝達されるよう構成し、第２の収容部内に設けられた第２の分離部材により、第２の収容部が第２の噴射用物質側の領域と第２の加圧用物質側の領域とに分離され、第２の分離部材を介して、第２の噴射用物質側の領域と第２の加圧用物質側の領域との間で圧力が伝達されるよう構成することができる。
【００７３】
上記第２の噴射システムにおいても、第１の噴射用物質の熱容量が第１の加圧用物質の熱容量よりも大きく、第２の噴射用物質の熱容量が第２の加圧用物質の熱容量よりも大きくなるよう構成することができる。
【００７４】
上記第２の噴射システムにおいても、第１の収容部の第１の加圧用物質側の領域に、第１の加圧用物質とは異なる第１の加圧ガスを更に収容し、第２の収容部の第２の加圧用物質側の領域に、第２の加圧用物質とは異なる第２の加圧ガスを更に収容することができる。
【００７５】
上記第２の噴射システムにおいても、第１の収容部内の温度を制御する第１の温度制御部と、第２の収容部内の温度を制御する第２の温度制御部とを更に備えることができる。
【００７６】
また本発明は、第ｋの噴射用物質と第ｋの加圧用物質とを圧力伝達可能に収容する第ｋの収容部として、１からｎ（ｎは２以上の整数）までの整数ｋに対してそれぞれ与えられる第１から第ｎの収容部と、第１から第ｎの加圧用物質によりそれぞれ加圧されて第１から第ｎの収容部よりそれぞれ放出された第１から第ｎの噴射用物質から噴射流を生成する、噴射流生成部と、第１から第ｎの収容部よりそれぞれ放出された第１から第ｎの噴射用物質を噴射流生成部へと供給する、噴射用物質供給部と、噴射流を噴射する噴射口とを備え、第１から第ｎの噴射用物質の放出に伴い低下した第１から第ｎの収容部内のそれぞれの圧力を、第１から第ｎの加圧用物質の少なくとも一部が第１から第ｎの収容部内でそれぞれ気化することにより少なくとも部分的に回復させつつ、噴射流を噴射するよう構成された、噴射システムを提供する（第３の噴射システム）。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の噴射システムは、小型宇宙機向けの推進系を初めとして、噴射流を噴射するためのあらゆる噴射システムとして利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１                                噴射システム
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ              収容容器
３、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ              ダイヤフラム
４，１８，１９                    液体燃料
５                                発泡金属
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ              液化ガス（液体）
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ              液化ガス（気体）
８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ              ヒータ
９Ａ、９Ｂ，９Ｃ，                注排弁
９Ｄ−１〜９Ｄ−３                テストポート
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ      フィルタ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ      ラッチ式電磁弁
１２Ａ−１〜１２Ｃ−２            推薬弁
１３                              反応室
１４                              噴射口
１５Ａ〜１５Ｃ                    圧力センサ
１６                              ブラダー
１７                              酸化剤
【図１】
2017180461.tif 000004
【図２Ａ】
2017180461.tif 000005
【図２Ｂ】
2017180461.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2017180461.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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