JPS6035554B2 - 推進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプラズマ発生器を備えた推進装置の改良に関
する。

この種の推進装置における電気ェネルギの蓄積方法とし
ては従来からコンデンサバンクが用いられてきた。

第１図は従来のプラズマ発生器を備えた推進装置を示す
図で、１は充電用電源、２は放電ヘッドの陽極、３は放
電ヘッドの陰極、４はパルス整形用ィンダクタンス、５
は電気ェネルギ蓄積制御用スイッチ、６は電気ェネルギ
放出制御スイッチ、７は電気ェネルギ蓄積用のコンデン
サバンク、８は作動ガス供給系い ９はガス供給配管系
である。

従釆はこのように構成されているのでスイッチ５を制御
することによりコンデンサ７に蓄積されたェネルギがィ
ンダクタ４によりパルス整形された後、一時的に放電ヘ
ッドの陽極２及び陰極３へ印加され、大電流アーク放電
を起こし作動ガス供給系８とガス供給．配管系９によっ
て供給された作動ガスをプラズマ化し、宇宙空間へ放出
し、その反作用により推力を得るものである。

従来、コンデンサバンク７としては単位重量及び容積あ
たりの容量が大きいという点でアルミ電解コンデンサが
用いられてきたが、これには下記の欠点がある。

１ 液体を用いているため、容器は密閉する必要がある
。

２ バンクする可能性があるためくレリーフ弁が必要で
あり、又パンクした時に外部に対して悪影響が無いよう
に安全対策を施す必要がある。

３ 使用可能な温度範囲が狭い。

以上の欠点を補うため、従来のシステムでは、コンデン
サをレリーフ弁付の密閉容器に入れ、システム全体を熱
制御しているため、システムが複雑となっている。

またさらに寿命が短く、保存状態の場合定期的に保守・
点検を行う必要があるという欠点もあった。この発明は
このような欠点を改善し、又長寿命化及び保守を不用と
するために、ェネルギストレージデバイスとしてインダ
クタを用い、さらに電気ェネルギ蓄積時にはィンダクタ
を直列接続にし、比較的小電流によりェネルギを貯え、
電気ェネルギ放出時には分割された放電ヘッドの陽極と
陰極へ並列にェネルギを供給し、等価的にプラズマ発生
器として必要な大電流を得るようにしたものである。

第２図はこの発明の一実施例を示す図であって、１は充
電用電源、２は放電ヘッドの陽極、３は放電ヘッドの陰
極、８は作動ガス供聯合系、９はガス供給配管系、１０
はＳＷ，〜ＳＷｎの半導体スイッチ、１１は電気ェネル
ギストレージ用のインダクタ、１２は電流センサ、１３
は電流センサ１２によってスイッチＳＷ，〜ＳＷｎのＯ
Ｎ，ＯＦＦを制御する制御回路、１４は電圧制御用抵抗
器である。

第３図は第２図を電気回路を中心に書きなおしたもので
、１〜３，８〜１４の説明は第２図と同じである。

次に、図に従ってこの発明の動作を説明する。

直列電源１をＯＮとし、図に示すような極性で電圧を印
加し、半導体スイッチＳＷ，〜ＳＷｎを全部ＯＮとすれ
ば、ィンダクタ１ １はェネルギを蓄積しながら電流が
流れる。そしてその電流がある蓄積電流ｌｏに達したこ
とを電流センサ１２により検出し、制御回路１３により
半導体スイッチＳＷ，〜ＳＷｎを同時にＯＦＦすれば、
個々のィンダクタ１１の両端には陽極２が接続されてい
る側に正が、陰極３が接続されている側に負の電圧が発
生し、さらに蓄積電流ｌｏアンペアで電流を流し続けよ
うとする。その時ィンダクタ７に発生する電圧は電圧制
御抵抗１４によりｌｏＲボルトとなり、この電圧が陽極
２と陰極３の間に印加される。この時、プラズマ化する
作動ガスをガス供給系８及び配管系９により陽極２陰極
３間に加えると、電極間に放電が起こり、ィンダクタ７
に貯えられていたヱネルギ（享ＬＩ。２）はプラズマエ
ネルギに変換される。

ところで、単一のインダクタでは、どんなにＬが大きく
ても、ェネルギ蓄積時に流した電流値以上を流すことは
できない性質があり、プラズマを推力に変換するための
大電流を得るには結局、同じだけの電流を流せる電源が
必要となり、インダクタをエネルギストレージ用デバイ
スとして使用する意味がなくなる。そこで第２図に示す
ように、陽極・陰極の電極を分割し、その分割数と同じ
だけのィンダクタを用意する。ェネルギを蓄積する時は
、プラズマは発生していないので、ィンダクタ１１は直
列に電源１に接続されていることになる。あるェネルギ
蓄積電流ｌｏアンペアに達したことを電流センサー２で
検出し、制御回路１３により半導体スイッチ１０（ＳＷ
，〜ＳＷｎ）を同時にＯＦＦとすると、それぞれのイン
ダクタ１１により発生した電圧は個々の電極２，３間に
印加され、放電を起こし、放電電極全体で考えると、ｌ
ｏアンペアの放電電極の分割数倍ｎｌｏアンペアの放電
電流が流れたのと等価であり、プラズマを加速するに十
分な電流が得られたことになる。ィンダク夕は電解コン
デンサと比較して１ 液体を使用していないため密閉容
器を必要としない。

２ パンクする必要は無く、安全である。

３ 使用可能な温度範囲が桁違いに広い。

という利点があるため、ィンダクタを用いることにより
、真空中で密閉容器に収納することなく、また簡単な熱
制御で使用することが可能で、かつ寿命も長く、保存中
も特に保守点検作業が必要ないプラズマ発生器が実現で
きたことになる。

この発明は以上のようにスイッチとィンダクタの直列接
続したものを電源に対して複数個直列に接続するととも
に、上記複数個のィンダクタをプラズマ発生用の放電ヘ
ッドの陽極と陰極とに接続し、上記スイッチをオン、オ
フ制御することによって上記複数個のィンダクタに電流
を流すようになし、さらに上記ィンダクタに一時的に蓄
積された電気ェネルギを上記陽極と陰極との間に与える
ように構成したものを備えているから小さい電流により
電気ェネルギを一時的に蓄積し、電気ェネルギ放出時に
は放電ヘッドの陽極と陰極へ並列にェネルギを供給し、
等価的プラズマ発生器として必要な電流を得ることがで
きる。又この発明により、広い環境条件で直接使用でき
るプラズマ推進器が実現でき、特に宇宙空間において使
用する電気推進器の発展に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ発生器を示す概略図、第２図は
この発明の一実施例を示す概略図、第３図は第２図を電
気回路を中心として示す概略図である。 図においては、１は電源、２は放電ヘッドの陽極、３は
放電ヘッドの陰極、４はパルス整形用のィンダクタ、５
は電気ェネルギ蓄積制御用スイッチ、６は電気ェネルギ
放出制御用のスイッチ、８はガス供給系、９はガス供給
用配管、１川ま半導体スイッチ、１１は電気ェネルギ蓄
積用ィンダクタ、１２は電流センサ、１３は制御回路、
１４は電圧制御用抵抗器である。 なお図中同一あるいは相当部分には同一符号を付してあ
る。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラズマ発生器を備えた推進装置において、スイツ
   チとインダクタを直列接続したものを電源に対して複数
   個直列に接続するとともに、上記各インダクタをプラズ
   マ発生用の放電ヘツドのインダクタと同じ数に分割した
   陽極及び陰極の各組合せに接続し、上記複数のスイツチ
   を同時にオン制御することによつて上記複数のインダク
   タに電流を流してエネルギーを蓄積させ、かつ上記複数
   のスイツチを目的とするエネルギ蓄積量に達したときオ
   フすることにより上記複数のインダクタに一時的に蓄積
   された電気エネルギーを上記放電ヘツドの複数の陽極と
   陰極との間に与えるように構成したプラズマ発生器を備
   えた推進装置。