JP2002221093A - インジェクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価に製作できると共に、再利用可能なイン
ジェクタ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 電気鋳造処理において、インジェクタ本
体２に中子４，噴射リング３をセットした後、温度及び
濃度管理された電鋳槽の中で電流を流すことにより鍍金
５を析出させ、鍍金５によってインジェクタ本体２に噴
射リング３を接合する。これにより、ろう付け処理のよ
うな前処理工程の多さやコスト高を招くことがなく、容
易にかつ安価にインジェクタを製作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロケットエンジン
の推薬を噴射するインジェクタとその製造方法とに係
り、特に再利用するのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ロケットエンジンに備えられているイン
ジェクタは、インジェクタ本体と、これに推薬を噴射す
るために取付けられた噴射リングとを有して構成されて
いる。このようなインジェクタは、従来、インジェクタ
本体に噴射リングがろう付けにより接合されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のロケ
ットにおいては、打ち上げ費等のコスト低減や使用部品
の再利用を図ることが要請されている。しかしながら、
上記に示す従来のインジェクタは、インジェクタ本体に
ろう付けにより噴射リングが取付けられているので、以
下に述べる問題があった。

【０００４】即ち、ろう付け処理においては、ろう付け
作業を実施する前に行う前処理工程数が多く、それだけ
コストがかさむ。また、インジェクタ本体に噴射リング
を一度接合してしまうと、やり直し等の補修ができず、
全て新たに再製作となることから、製品の歩留まりがか
なり悪いものとなっていた。例えば、ろう付けするた
め、互いに接合する両者のクリアランスが狭いと、ろう
材が流れていかず、反対にクリアランスが広いと、ろう
材が流れ込み過ぎて漏れることがあり、再製作せざるを
得なかった。これは、ろう付け工程は、接合する両者の
クリアランス管理が極めて重要であり、一度接合したも
のを機械加工等で分離した場合、当初のクリアランスを
確保できないことに起因する。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
安価に製作できると共に、容易に再利用することができ
るインジェクタ及びその製造方法を提供するのを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、以下の手段を採用した。請求項１
記載の本発明では、インジェクタ本体と、このインジェ
クタ本体の下流側に埋設された噴射リングとを有するイ
ンジェクタの製造方法であって、インジェクタ本体に形
成されたリング用の取付け溝に中子を介して噴射リング
をセットしておき、これを電気鋳造して、鍍金によって
インジェクタ本体のリング取付用の溝に噴射リングを接
合することを特徴とする。

【０００７】電気鋳造処理においては、温度及び濃度管
理された電鋳槽の中で電流を流すことにより鍍金を析出
させるので、ろう付け処理のような前処理工程が多かっ
たりコスト高を招くことがない。そのため、電気鋳造に
よってインジェクタ本体に噴射リングを接合することに
より、容易にかつ安価にインジェクタを製作することが
できる。また、接合する両者間のクリアランスの管理が
ろう付けの場合より容易であり、クリアランスが接合条
件に大きな影響を与えることがない。しかも、鍍金によ
ってインジェクタ本体に噴射リングを取付けた場合、機
械加工等で分離しても、再接合が容易であり、確実に再
利用することができる。そのため、一度製作した製品を
分離して設計上のフィードバックをかけることができ、
従来のように新たな部品で再製作することがなく、製品
歩留まりの低減化を図ることができる。

【０００８】請求項２記載の本発明では、前記中子は、
溶かして除去される材質であることを特徴とする。この
ように、インジェクタ本体内に中子を用いることによ
り、噴射リングを安定した状態でセットでき、しかも中
子は最終的に溶融して除去されるので、インジェクタ本
体の流通路と噴射リングの噴射孔とを容易に連通させる
ことができる。

【０００９】請求項３記載の本発明では、前記中子の周
囲のコーナー部は、円弧部をなしていることを特徴とす
る。このように中子の周囲のコーナー部が円弧部をなし
ていると、この部分に析出された鍍金に対応する円弧部
が形成され、直角な角部の形状が存在しなくなる結果、
応力集中を緩和させることができる。

【００１０】請求項４記載の本発明は、インジェクタに
おいて、インジェクタ本体と、該インジェクタ本体のリ
ング用の取付け溝に、電気鋳造によって析出された鍍金
によって周面が接合された噴射リングと、を有すること
を特徴とする。このインジェクタは、インジェクタ本体
に噴射リングが鍍金によって接合されることにより、安
価で再利用可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図５に参照して説明する。図１は本発明によっ
て得られたインジェクタを適用したロケットエンジンを
示す概略図、図２はインジェクタを示す説明図、図３は
インジェクタ本体と噴射リングとの接合部を示す要部拡
大の断面図、図４はインジェクタ本体に噴射リングを電
気鋳造する場合の要部拡大の断面説明図、図５は電気鋳
造時の処理フロー図である。

【００１２】このインジェクタ１は、ロケットエンジン
に適用され、図１に示すように、燃料と酸化剤とからな
る推薬が供給されると、その推薬を混合して燃焼室１１
に噴射するためのものであって、図２に示すように、イ
ンジェクタ本体２と、この下流面に埋設された噴射リン
グ３とを有している。なお、図１において、符号１２は
燃焼室１１の下流側に設けられ、推力室を形成するエン
ジンノズルである。

【００１３】インジェクタ本体２は、例えばステンレス
によって円板状に形成され、図２に示すように、燃料供
給管１３から供給された燃料と、酸化剤供給管１４から
供給された酸化剤とを噴射リング３に導くための流通路
２ａが内部に形成されている。

【００１４】噴射リング３は、例えば銅によりインジェ
クタ本体２より薄肉でかつ小径のリングをなしており、
図２に示すように、インジェクタ本体２内に導かれた燃
料及び酸化剤をそれぞれ燃焼室１１（図１参照）に噴射
し得るよう微小な噴射孔３１，３２が軸方向に貫通して
複数形成されている。詳細に図示していないが、これら
噴射孔３１と噴射孔３２の各々は、噴射リング３におい
て、所定の同一半径位置に周方向に沿い適宜の間隔をも
って配設され、しかも径方向に沿って複数配列されてい
る。さらに、噴射孔３１と噴射孔３２とが噴射リング３
の中心側と外周側との間において互い違いに配列されて
いる。このような噴射孔３１，３２は予め、機械加工に
よって形成されている。

【００１５】本実施形態においては、図３に示すよう
に、インジェクタ本体２の下流面に取付け溝２１が設け
られ、その溝２１に噴射リング３が接合されている。即
ち、噴射リング３は、その周面３ａがインジェクタ本体
２の取付け溝２１内に、電気鋳造によって析出された鍍
金５により接合されている。

【００１６】このように、本実施形態のインジェクタ１
は、インジェクタ本体２と、これに鍍金５によって接合
された噴射リング３とを有して構成されている。なお、
取付け溝２１は、図３において、その上部が燃料や酸化
剤を導く流通路と連絡し、その下部に噴射リング３を収
容し得る大きさに機械加工によって形成されている。

【００１７】次に、上記インジェクタ１の製造方法につ
いて以下に述べる。まず、インジェクタ本体２におい
て、予め形成されている取付け溝２１内にアルミニウム
製の中子４を入れると共に、中子の下流面に噴射リング
３を配置する。なお、中子４の周囲のコーナー部には円
弧部４ａが形成されている。

【００１８】次いで、噴射リング３及び中子４を配置し
たインジェクタ本体２を電気鋳造槽に入れ、これを電気
鋳造処理し、図４に示すように、インジェクタ本体２と
噴射リング３間の隙間に鍍金５を析出させる。これによ
り、噴射リング３の周面３ａとインジェクタ本体２の対
向面との間に鍍金５が析出され、インジェクタ本体２に
噴射リング３が埋設するように取付けられる。

【００１９】この場合、電気鋳造に際しては、インジェ
クタ本体２に対し中子４及び噴射リング３が図示しない
保持手段によって所定位置に保持され、また噴射リング
３の噴射面がマスキングテープ６で塞がれる。さらに電
気鋳造時においては、インジェクタ本体２を軸周りに回
転させることにより、噴射リング３の内，周面３ａとイ
ンジェクタ本体２の対向面との間に鍍金５を均一に析出
させる。

【００２０】そして、インジェクタ本体２と噴射リング
３との隙間に鍍金５が所望の厚さとなった時点で、電気
鋳造を終了する。これにより、インジェクタ本体２に鍍
金５によって噴射リング３が接合される。

【００２１】その後、このような鍍金構造体を取り出
し、図示しない溶融あるいは溶解手段により中子４を溶
融させて除去する。この場合、中子４はアルミニウム製
であるので、溶解手段として例えば水酸化ナトリウム槽
を用い、これに噴射リング３，中子４を一体化したイン
ジェクタ本体２を所望時間浸漬することにより、中子４
が溶けて除去される。また、鍍金５面を仕上げるため、
必要に応じ切削加工を施すことにより、図２に示す如き
インジェクタ１が最終的に得られる。

【００２２】なお、電気鋳造時、実際には、インジェク
タ本体２に中子４，噴射リング３をセットした後、図５
に示すように、まず硫酸によって活性処理（Ｓ５１）す
る。さらに、最初の銅電鋳処理した後（Ｓ５２）、中間
手入れ（Ｓ５３）、水洗（Ｓ５４）、アルカリ脱脂（Ｓ
５５）、水洗（Ｓ５６）、塩酸活性（Ｓ５７）、水洗
（Ｓ５８）、硫酸活性（Ｓ５９）、銅電鋳（Ｓ６０）の
処理を順次行い、それらの処理（Ｓ５３〜Ｓ６０）を適
宜繰り返する。このように、所望厚の鍍金５を析出させ
て、インジェクタ本体２に噴射リング３を鍍金５によっ
て接合してインジェクタ１を製造する。

【００２３】上記の如く、インジェクタ本体２に、電気
鋳造による鍍金５によって噴射リング３を接合すること
により、従来のようなろう付け処理が不要となるので、
ろう付けに伴ういっさいの問題を解消することができ、
安価でかつ再利用可能なインジェクタを製造することが
できる。

【００２４】即ち、電気鋳造処理においては、インジェ
クタ本体２に中子４，噴射リング３をセットした後、温
度及び濃度管理された電鋳槽の中で電流を流すことによ
り鍍金５を析出させ、鍍金５によってインジェクタ本体
２に噴射リング３を接合するので、ろう付け処理のよう
な前処理工程が多かったりコスト高を招くことがなく、
容易にかつ安価にインジェクタ１を製作することができ
る。

【００２５】また、接合する両者間のクリアランスの管
理がろう付けの場合より容易であり、クリアランスが接
合条件に大きな影響を与えることがない。しかも、鍍金
５によってインジェクタ本体２に噴射リング３を取付け
る場合、機械加工等で分離しても、再接合が可能とな
り、確実に再利用することができる。そのため、一度製
作した製品を分離して設計上のフィードバックをかける
ことができ、従来のように新たな部品で再製作すること
がなく、製品歩留まりの低減化を図ることもできる。

【００２６】しかも、インジェクタ本体２内に中子４を
用いることにより、噴射リング３を安定した状態でセッ
トでき、しかも中子４は最終的に溶融あるいは溶解して
除去されるので、インジェクタ本体２の流通路２ａと噴
射リング３の噴射孔３１，３２とを容易に連通させるこ
とができる。

【００２７】さらに、中子４の周囲のコーナー部に円弧
部４ａが形成されているので、図３に示すように、この
部分に析出された鍍金５にも対応する円弧部４ａ′が確
実に形成され、そのため、直角な角部の形状が存在しな
くなる結果、応力集中を緩和させることができる。特
に、ロケットエンジンの場合、３０００℃程度の高温で
燃焼反応が発生する一方、インジェクタ１内に極低温の
液体燃料が供給されるので、その温度差によりインジェ
クタ１の角部に応力集中が発生しやすくなるが、上述の
如く、応力集中が低減されると、インジェクタ本体２，
噴射リング３の何れも確実に再利用することが可能とな
る。

【００２８】なお、図示実施例では、中子４としてアル
ミニウム製のものを例として示したが、これ以外として
例えばワックス等で形成してもよく、要は電気鋳造時に
溶融あるいは溶解せず、その処理後に溶融あるいは溶解
させて除去できる材質であればよい。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１及
び４によれば、インジェクタ本体に噴射リングを電気鋳
造により接合してインジェクタを形成したので、ろう付
け処理のような問題を解消でき、安価でかつ容易に再利
用することができるインジェクタを確実に製作できる効
果がある。

【００３０】請求項２によれば、前記中子が溶かして除
去される材質であることにより、インジェクタ本体の流
通路と噴射リングの噴射孔とを容易に連通させることが
できる効果がある。

【００３１】請求項３によれば、前記中子の周囲のコー
ナー部が円弧部をなしていることにより、直角な角部の
形状が存在しなくなる結果、応力集中を緩和させること
ができ、再利用にも耐えうる耐久性の向上を図ることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明によって得られたインジェクタ
を適用したロケットエンジンを示す概略図である。

【図２】 インジェクタを示す説明図である。

【図３】 インジェクタ本体と噴射リングとの接合部を
示す要部拡大の断面図である。

【図４】 インジェクタ本体に噴射リングを電気鋳造す
る場合の要部拡大の断面説明図である。

【図５】 電気鋳造時の処理フロー図である。

【符号の説明】

１…インジェクタ ２…インジェクタ本体 ２１…取付け溝 ３…噴射リング ４…中子 ４ａ…円弧部 ５…鍍金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 利幸 福岡県北九州市戸畑区中原新町２−１ 北 九州テクノセンタービル702号 アドバン ストスペーステクノロジー株式会社内 (72)発明者 久保山 且也 福岡県北九州市八幡西区夕原町８−２ ア ドバンストスペーステクノロジー株式会社 内 (72)発明者 石川 康弘 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 児玉 修一 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 東野 和幸 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタ本体と、このインジェクタ
   本体の下流側に埋設された噴射リングとを有するインジ
   ェクタの製造方法であって、 インジェクタ本体に形成されたリング用の取付け溝に中
   子を介して噴射リングをセットしておき、これを電気鋳
   造して、鍍金によってインジェクタ本体のリング取付用
   の溝に噴射リングを接合することを特徴とするインジェ
   クタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記中子は、溶かして除去される材質で
   あることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタの
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記中子の周面のコーナー部は、円弧部
   をなしていることを特徴とする請求項１に記載のインジ
   ェクタの製造方法。
4. 【請求項４】 インジェクタ本体と、該インジェクタ本
   体のリング用の取付け溝に、電気鋳造によって析出され
   た鍍金によって周面が接合された噴射リングと、を有す
   ることを特徴とするインジェクタ。