(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推薬タンク（１２）内に推薬液（１１）を保有し、推薬液を触媒反応器（１３）に供給し、ガス化した推薬ガスＧをアークジェットスラスタに供給する推薬供給装置において、推薬タンク（１２）と触媒反応器（１３）との間に、推薬液の表面張力を利用して気泡を捕獲する推薬供給装置の気泡捕獲装置（１４）を備え、
前記気泡捕獲装置（１４）は、入口と出口を有する中空容器（１６）と、該中空容器の出口を覆う多孔部材（１８）とからなり、中空容器の内面には、入口から出口まで連通しかつ推薬液の表面張力で推薬液が満たされるウイック（１７）が設けられ、かつ前記多孔部材（１８）は、推薬液の表面張力で気泡の通過を阻む大きさの多数の貫通孔を有する、ことを特徴とするアークジェットスラスタ用の推薬供給装置。
【請求項２】
前記ウイック（１７）は、中空容器に設けられた細溝又は金網であり、前記多孔部材（１８）は、金網又は細孔板である、ことを特徴とする請求項１に記載のアークジェットスラスタ用の推薬供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークジェットスラスタに推薬をガス化して供給するアークジェットスラスタ用の推薬供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アークジェットスラスタは、図３に例示するように、人工衛星等の構造体１にブラケット２を介して固定されたスラスタ本体３、本体の一端に設けられたノズル４、本体の内側に軸方向に延びた陰極ロッド５、及び本体に一端が取り付けられ推薬供給装置（図示せず）から推進ガスＧを供給するガス供給管６、等から構成されており、陰極ロッド５とノズル４との間にアーク放電Ａを形成し、このアーク放電Ａにより推進ガスＧを昇温してエンタルピを高め、ノズル４から推薬ガスＧを噴射して推力を発生するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアークジェットスラスタの推薬には、例えば液体のヒドラジン等（以下、推薬液という）が用いられる。すなわち、推薬供給装置では、推薬タンク内に推薬を液体状態で保有し、ガス圧で推薬液を触媒反応器に供給し、ここでガス化した推薬ガスＧをアークジェットスラスタに供給する。また、アーク放電Ａは、始動初期にはノズル４の最狭部付近から陰極ロッドに向かって強いアークが発生するが、始動がスムースに行われる場合には、短時間（例えば２〜３秒）でノズル内部の圧力が上昇し（例えば２ａｔａから４ａｔａに）、ガス噴出速度が高まりアーク発生位置がノズル４の最狭部より外側に移動する。
【０００４】
しかし、液体状態の推薬（推薬液）に気泡が混入していると、アークジェットスラスタの始動特性が悪化し、電極寿命を著しく低下させる問題点があった。
すなわち、近年の衛星の大型化に伴い、推薬液の搭載量が増大して推薬タンクが大型化しているため、推薬タンク内を真空にしての推薬充填が困難となり、推薬液に微量の気泡が混入することがある。この場合に、アークジェットスラスタに推薬液を供給する管路内に気泡が混入すると、気泡が圧力により縮むためノズル内の圧力上昇に時間がかかり（例えば１０秒以上）、その結果、アーク放電Ａの最狭部付近からの発生時間が長くなり、強いアーク放電により陰極ロッドの損傷が激しくなる問題点があった。
言い換えれば、気泡が混入した推薬液をアークジェットスラスタに供給した場合は、放電始動時に低電圧放電モードから高電圧放電モードへの移行に時間がかかり、その間の放電で電極（陰極ノズル内側）が激しく損耗してしまい、結果としてアークジェットスラスタの寿命が短くなる問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、アークジェットスラスタに供給する推薬液に含有する気泡を効果的に除去し、推薬液への気泡の混入を防止することができ、これにより、アークジェットスラスタの始動特性を改善してその寿命を延ばすことができるアークジェットスラスタ用の推薬供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、推薬タンク（１２）内に推薬液（１１）を保有し、推薬液を触媒反応器（１３）に供給し、ガス化した推薬ガスＧをアークジェットスラスタに供給する推薬供給装置において、推薬タンク（１２）と触媒反応器（１３）との間に、推薬液の表面張力を利用して気泡を捕獲する推薬供給装置の気泡捕獲装置（１４）を備え、前記気泡捕獲装置（１４）は、入口と出口を有する中空容器（１６）と、該中空容器の出口を覆う多孔部材（１８）とからなり、中空容器の内面には、入口から出口まで連通しかつ推薬液の表面張力で推薬液が満たされるウイック（１７）が設けられ、かつ前記多孔部材（１８）は、推薬液の表面張力で気泡の通過を阻む大きさの多数の貫通孔を有する、ことを特徴とするアークジェットスラスタ用の推薬供給装置が提供される。
また、前記ウイック（１７）は、中空容器に設けられた細溝又は金網であり、前記多孔部材（１８）は、金網又は細孔板である、ことが好ましい。
【０００７】
上記本発明の構成によれば、推薬タンク（１２）と触媒反応器（１３）との間に気泡捕獲装置（１４）を備えて、推薬液の表面張力を利用して気泡を捕獲するので、異物の混入なしに推薬のもつ特性（表面張力）により、気泡を捕獲して触媒反応器（１３）への気泡の混入を防止することができる。
すなわち、入口から導入された推薬液のうち気泡を除く液のみが、表面張力により入口側のウイック（１７）（例えば細溝又は金網）内に入り、そのまま出口側まで導かれ、更に、出口を塞いで設けられた多孔部材（１８）（例えば金網又は細孔板）の貫通孔を通って触媒反応器に供給される。一方、推薬液に含まれる気泡は、気泡表面の表面張力によりウイック（１７）内には入れず、かつ多孔部材（１８）の貫通孔も通過できないため、中空容器（１６）の中央部分にそのまま捕獲される。従って、アークジェットスラスタに供給する推薬液に含有する気泡を効果的に除去し、推薬液への気泡の混入を防止することができ、アークジェットスラスタの始動特性を改善してその寿命を延ばすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。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。
図１は、本発明のアークジェットスラスタ用の推薬供給装置の全体構成図である。この図において、７ａはアークジェットスラスタ、７ｂは通常のスラスタ、１０ａは加圧ガス注排弁、１０ｂは推薬注排弁、８ｂは遮断弁、８ｃ，８ｄは推薬弁、９は圧力センサ、１１は推薬液、１２は推薬タンク、１３は触媒反応器である。すなわち、この推薬供給装置では、推薬タンク１２内に推薬液１１（例えばヒドラジン液）を保有し、推薬タンク１２に保有された加圧ガスにより推薬液１１を触媒反応器１３に供給し、触媒反応器１３内に充填した反応触媒により推薬液１１をガス化し、その推薬ガスＧをアークジェットスラスタ７ａに供給するようになっている。また、推薬タンク１２には、打ち上げ前に推薬注排弁１０ｂから推薬液１１が注入される。
【０００９】
この図に示すように、アークジェットスラスタ７ａは、例えば複数台が並列に設置され、それぞれに独立して推薬弁８ｃが設けられ、推力を独立して制御できるようになっている。また、推薬弁８ｄを介して推薬液１１を直接供給し、内部で推薬を反応させて推力を発生する通常のスラスタ７ｂも、同様に複数台が並列に設置されている。
【００１０】
本発明の推薬供給装置は、上述した推薬タンク１２と触媒反応器１３との間に、推薬液の表面張力を利用して気泡を捕獲する推薬供給装置の気泡捕獲装置１４が設けられている。なお、この例では、各アークジェットスラスタ７ａに推薬液１１を供給するラインに、アークジェットスラスタ７ａに適した小流量のみを流すようにオリフィス１５がそれぞれ設けられている。このオリフィス１５を設けることにより、アークジェットスラスタ７ａ内で発生する圧力変化をオリフィス１５の細孔で緩和し、気泡捕獲装置１４内の圧力変動を緩和することができる。
【００１１】
図２は、本発明による気泡捕獲装置の構成図である。この図において、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はＡ−Ａ線における断面図である。この図に示すように、気泡捕獲装置１４は、入口１６ａと出口１６ｂを有する中空容器１６と、中空容器１６の出口１６ｂを覆う多孔部材１８とからなる。
中空容器１６の内面には、入口１６ａから出口１６ｂまで連通し、かつ推薬液１１の表面張力で推薬液が満たされるウイック１７が設けられている。このウイック１７は、例えば中空容器１６の内面に加工して設けられた細溝又は内面に沿って設けられた金網であるのがよい。
また、多孔部材１８は、推薬液１１の表面張力で気泡の通過を阻む大きさの多数の貫通孔を有する。この多孔部材１８は、例えば金網又は細孔板であるのがよい。
【００１２】
上述した本発明の構成によれば、推薬タンク１２と触媒反応器１３との間に気泡捕獲装置１４を備えて、推薬液１１の表面張力を利用して気泡を捕獲するので、異物の混入なしに推薬のもつ特性（表面張力）により、気泡を捕獲して触媒反応器１３への気泡の混入を防止することができる。
【００１３】
すなわち、入口１６ａから導入された推薬液１１のうち気泡を除く液のみが、表面張力により入口側のウイック１７（細溝又は金網）内に入り、そのまま出口側まで導かれ、更に、出口１６ｂを塞いで設けられた多孔部材１８（金網又は細孔板）の貫通孔を通って触媒反応器１３に供給される。一方、推薬液１１に含まれる気泡は、気泡表面の表面張力によりウイック１７内には入れず、かつ多孔部材１８の貫通孔も通過できないため、中空容器１６の中央部分にそのまま捕獲される。
従って、アークジェットスラスタに供給する推薬液に含有する気泡を効果的に除去し、推薬液への気泡の混入を防止することができ、アークジェットスラスタの始動特性を改善してその寿命を延ばすことができる。
【００１４】
なお、捕獲された気泡は中空容器１６の中央部分に溜まり、徐々に増加するが、ミッション要求に応じて中空容器１６の大きさを設定することにより、そのまま適用することができる。この場合に、オリフィス１５によりアークジェットスラスタ７ａ内で発生する圧力変化が緩和されて気泡捕獲装置１４に伝搬されるので、圧力変化による気泡の圧縮の影響はほとんどなく、安定して推進液をアークジェットスラスタに供給することができる。
【００１５】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、気泡捕獲装置１４に捕獲された気泡を排出するために、中空容器１６の中央部分から通常のスラスタ７ｂに推薬液を供給するラインを設けてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
上述したように、本発明のアークジェットスラスタ用の推薬供給装置は、アークジェットスラスタに供給する推薬液に含有する気泡を効果的に除去し、推薬液への気泡の混入を防止することができ、これにより、アークジェットスラスタの始動特性を改善してその寿命を延ばすことができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアークジェットスラスタ用の推薬供給装置の全体構成図である。
【図２】本発明による気泡捕獲装置の構成図である。
【図３】従来のアークジェットスラスタの構造図である。
【符号の説明】
１  構造体
２  ブラケット
３  スラスタ本体
４  ノズル
５  陰極ロッド
６  ガス供給管
７ａ  アークジェットスラスタ
７ｂ  スラスタ
８ｂ  遮断弁
８ｃ，８ｄ  推薬弁
９  圧力センサ
１０ａ  加圧ガス注排弁
１０ｂ  推薬注排弁
１１  推薬液
１２  推薬タンク
１３  触媒反応器
１４  気泡捕獲装置
１５  オリフィス
１６  中空容器
１７  ウイック（細溝又は金網）
１８  多孔部材（金網又は細孔板）
Ａ  アーク放電
Ｇ  推進ガス
【図１】
0004222527.tif 000002
【図２】
0004222527.tif 000003
【図３】
0004222527.tif 000004