JP4100518B2

JP4100518B2 - ピントル噴射器

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Publication number: JP4100518B2
Application number: JP2005119190A
Authority: JP
Inventors: 惠一長谷川; 信一森谷
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2025-04-18
Also published as: EP1715173A1; US20060230745A1; EP1715173B1; JP2006299839A; DE602006010612D1; US7703274B2

Description

本発明は、ピントル噴射器、特に燃料と酸化剤が均一に霧化混合されて燃焼室での燃焼反応における燃焼効率の更なる向上に寄与することができる簡略構造かつ低コストのピントル噴射器に関するものである。

液体ロケットは、固体ロケットと比較して構成は複雑になるが、大型化に適していること、推力制御が容易であることなどの利点を持つため、宇宙輸送用ロケットの主推進装置あるいは人工衛星の軌道制御または姿勢制御（Reaction Control system）のガスジェット装置として広く使用されている。
ところで液体ロケットは、推進薬により１液式推進系（Monopropellant system）と２液式(Bipropellant system）に分類される。１液式推進系では、推進薬が触媒を介して自己分解反応して高温高圧の燃焼ガスを発生し、そのガスをノズルから噴射することにより推進力を得ている。他方、２液式推進系では、燃料を酸化剤と共に燃焼室で燃焼させ高温高圧の燃焼ガスを発生させ、そのガスをノズルから噴射することにより推進力を得ている。一般に、推進力Ｆは、推進薬が燃焼する時の燃焼室の圧力Ｐ_Ｃ、ノズルのスロート面積Ａ_ｔおよびノズル形状等により決定される推力係数Ｃ_Ｆの積によって表される。従って、１液式推進系または２液式推進系において、所望の燃焼圧Ｐ_Ｃを確保する観点から、燃焼室における燃焼は１液式または２液式ロケットの性能を決定付ける重要因子の１つである。
そのため、２液式ロケットの場合、燃焼室に推進薬を供給する噴射器に対しては、燃焼振動または燃焼スパイクあるいは局部的焼損等の異常燃焼が起こらないように燃料と酸化剤が均一に霧化混合されて燃焼に供されることが求めらている。従来、円板面に同心状に多数の燃料噴射孔および酸化剤噴射孔が形成され、酸化剤の回りに燃料を平行して噴射する、いわゆる同軸型の噴射器が公知となっている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、燃料または酸化剤の推薬導管の一部が燃焼室に突出してその突出部から燃料または酸化剤が噴射され、燃料および酸化剤を衝突させながら噴射する、いわゆる衝突型のピントル噴射器が知られている（例えば、特許文献２から４を参照。）。

特開２００５−６１３８５号公報米国特許第３６９９７７２号明細書米国特許第６１８５９２７号明細書米国特許第６５９１６０３号明細書

上記特許文献１に記載の同軸型の噴射器では、噴射面に近いところで燃焼が主として行われるため、燃料と酸化剤が均一に霧化混合される以前に燃料と酸化剤が燃焼に供される場合があり、燃焼振動または燃焼スパイク等の異常燃焼が起こりエンジンの燃焼効率を低下させる虞がある。
他方、上記特許文献２から４に記載のピントル噴射器では、推薬導管の一部を燃焼室の内部に突出して燃料または酸化剤の推進薬を半径方向に噴射し他の推進薬を軸方向に噴射することにより燃料および酸化剤を軸方向および半径方向にわたり衝突・混合させている。燃料の噴射方向および酸化剤の噴射方向がほぼ９０°の交差角を有しているため、混合が促進され且つ構造的に簡素で製造コストが低下する利点を有している。
しかし、上記ピントル噴射器を用いた場合の燃焼室での燃焼効率は、せいぜい９０〜９５％で頭打ちになり、更なる燃焼効率の向上が難しい問題があった。
そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その解決しようとする課題は、燃料と酸化剤が均一に霧化混合されて燃焼室での燃焼反応における燃焼効率の更なる向上に寄与することができる簡略構造かつ低コストのピントル噴射器を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明では、燃料または酸化剤の推進薬を移送する推薬導管を有するピントル噴射部が燃焼室の内部に突出して前記推進薬を噴射するピントル噴射器であって、前記ピントル噴射部は外周面に前記推進薬を噴射する第１ピントル噴射口および同第２ピントル噴射口を具備し、前記第１ピントル噴射口上流の第１噴射流路は前記ピントル噴射部の外壁に沿って再生冷却路を形成していることを特徴とする。
上記第１の発明のピントル噴射器では、第１ピントル噴射口の第１噴射流路が再生冷却路を形成しているので、推進薬は燃焼室から気化熱に相当する潜熱ならびに顕熱を得ることができ高温ガスとなって第１ピントル噴射口から噴射される。これにより、第１ピントル噴射口からは高温の推薬ガスが噴射される一方、第２ピントル噴射口からは比較的低温の液体又は気体の推薬が噴射される。このように、高温の推薬ガスおよび低温の液体又は気体の推薬という温度および状態または性質の異なる同一または別種類の推進薬が生成され、これらを基に燃料と酸化剤が混合されるため、燃料と酸化剤の霧化混合が促進されることになる。

第２の発明では、前記第１ピントル噴射口および前記第２ピントル噴射口は環状のオリフィス孔群または環状のスリットから成ることとした。
上記第２の発明のピントル噴射器では、第１ピントル噴射口および第２ピントル噴射口から噴射される推進薬は均一に霧化分散されるので、推進薬の霧化混合が促進される。

第３の発明では、単一又は２種類以上の燃料または酸化剤の一の推進薬が噴射方向を軸方向とするアキシャル噴射口から噴射され且つ噴射方向をラジアル方向とする前記第１ピントル噴射口から噴射される同一または異なる推進薬および同前記第２ピントル噴射口から噴射される同一または異なる推進薬と混合されて燃料と酸化剤が混合されることとした。
上記第３の発明のピントル噴射器では、燃料または酸化剤は軸方向および半径方向にわたり衝突しながら混合されるので、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。また、酸化剤は２種類以上の燃料、例えば水素とメタンと混合することが可能になる。

第４の発明では、前記第２ピントル噴射口から噴射される燃料または酸化剤の一の推進薬は、前記第１ピントル噴射口から噴射される他の推進薬ならびに前記アキシャル噴射口から噴射される他の推進薬に挟撃されながら混合されることとした。
上記第４の発明のピントル噴射器では、一の推進薬は温度および状態の異なる同一または別種類の他の推進薬に挟撃されながら混合されるので、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

第５の発明では、前記第１噴射流路および、前記第２ピントル噴射口上流の第２噴射流路ならびに前記アキシャル噴射口上流の第３噴射流路は共に軸方向あるいは半径方向に対し傾斜して形成されていることとした。
上記第５の発明のピントル噴射器では、第１噴射流路が傾斜しているため第１ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流は半径方向の速度成分以外に周方向の速度成分を有するようになる。他方、第２噴射流路が傾斜しているため第２ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流は半径方向の速度成分以外に周方向の速度成分を有するようになる。同様に、アキシャル噴射口から噴射される推進薬の噴射流は軸方向の速度成分以外に周方向の速度成分を有するようになる。これにより、燃料および酸化剤は軸方向、半径方向および周方向にわたり混合される。その結果、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

第６の発明では、前記アキシャル噴射口から噴射される推進薬の噴射流と前記第１ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流または前記第２ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流が衝突しながら混合されるように前記第１噴射流路、前記第２噴射流路および前記第３噴射流路が配設されていることとした。
上記第６の発明のピントル噴射器では、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

第７の発明では、前記第１ピントル噴射口、前記第２ピントル噴射口または前記アキシャル噴射口の少なくとも１つが環状のオリフィス孔群で構成される場合は、前記オリフィスの内周面に雌ねじ又は螺旋状の溝が形成されていることとした。
上記第７の発明のピントル噴射器では、オリフィス孔から噴射される推進薬は旋回流を形成するため、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

本発明のピントル噴射器によれば、第１ピントル噴射口の第１噴射流路が再生冷却路を形成しているので、推進薬は燃焼室から気化熱に相当する潜熱ならびに顕熱を得ることができ高温ガスとなって第１ピントル噴射口から噴射される。これにより、第１ピントル噴射口からは高温の推薬ガスが噴射される一方、第２ピントル噴射口からは比較的低温の液体又は気体の推薬が噴射される。このように、高温の推薬ガスおよび低温の液体又は気体の推薬という温度および状態または性質の異なる同一または別種類の推進薬が生成され、これらを基に燃料と酸化剤が混合されるため、燃料と酸化剤の霧化混合が促進されることになる。特に、高温の推薬ガスおよび低温の液体又は気体の推薬で他の推進薬が挟撃されながら燃料と酸化剤が混合する場合は、より推進薬の霧化混合が促進されることになる。また、第１ピントル噴射口および第２ピントル噴射口が環状のオリフィス孔群または環状のスリットで構成される場合は、第１ピントル噴射口および第２ピントル噴射口から噴射される推進薬は均一に霧化分散されるので、推進薬の霧化混合が促進される。
さらに、単一又は２種類以上の燃料または酸化剤の一の推進薬が噴射方向を軸方向とするアキシャル噴射口から噴射され且つ噴射方向をラジアル方向とする前記第１ピントル噴射口から噴射される同一または異なる推進薬および同前記第２ピントル噴射口から噴射される同一または異なる推進薬と混合され燃料と酸化剤が混合されるため、酸化剤は２種類以上の燃料と混合することが可能となり、結果、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。特に、第１噴射流路、第２噴射流路および第３噴射流路が周方向の速度成分を有するように軸方向または半径方向に対し傾斜して形成される場合は、燃料と酸化剤は軸方向、半径方向および周方向にわたり混合が行われ、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。また、アキシャル噴射口から噴射される推進薬の噴射流と第１ピントル噴射口または第２ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流が衝突するように第１噴射流路、第２噴射流路および第３噴射流路が形成される場合は、燃料と酸化剤の霧化混合がさらに促進される。あるいは、第１ピントル噴射口、第２ピントル噴射口またはアキシャル噴射口の少なくとも１つがオリフィス孔群で構成され、そのオリフィス孔の内周面に雌ねじまたは螺旋状の溝が形成される場合は、そのオリフィス孔から噴射される推進薬は旋回流を形成するようになるため、燃料と酸化剤の霧化混合がさらに促進される。従って、本発明のピントル噴射器は燃焼室において燃料と酸化剤が均一に霧化混合された状態を形成するため燃焼室における燃焼が安定し、その結果、燃焼効率が飛躍的に向上するようになる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明のピントル噴射器の実施例１に係るピントル噴射器１００を示す要部断面説明図である。
このピントル噴射器１００は、燃料を移送する第１推薬導管１および酸化剤を移送する第２推薬導管６を有し、第１推薬導管が燃焼室Ｃの内部に突出して燃料を第１ピントル噴射口５からラジアル方向（半径方向）に噴射すると共に酸化剤を第２ピントル噴射口７からラジアル方向に噴射するピントル噴射部１０と、燃料を移送する第３推薬導管８を有し燃料をアキシャル噴射口９からアキシャル方向（軸方向）に噴射するアキシャル噴射部２０とを具備して構成されている。

ピントル噴射部１０では、ピントル外壁３およびピントル内壁４の間に複数の第１噴射流路２が環状等間隔に形成されている。また、第１噴射流路２の形状は例えばチューブ状または矩形状である。そして、第１推薬導管１を流れる燃料は第１噴射流路２を通りながらピントル外壁３との間で熱交換を行う、すなわち燃料はピントル外壁３から気化熱に相当する潜熱ならびに顕熱を得て高温ガスとなり、一方ピントル外壁３は顕熱の一部を奪われて冷却されることになる。従って、第１噴射流路２は再生冷却路として機能している。そして、高温ガスとなった燃料が第１ピントル噴射口５から噴射され、酸化剤と混合するので、燃料と酸化剤の混合が促進される。このように、ピントル噴射部１０が燃焼室Ｃの内部に突出し再生冷却路としての第１噴射流路２を有することにより、燃料は燃焼室Ｃのピントル外壁３を冷却しながら自身は高温ガスとなり第１ピントル噴射口５から噴射され酸化剤と混合し、後述するように燃焼効率の向上に寄与するようになる。

また、図２に示すように、第１ピントル噴射口５は複数のオリフィス５ａから成るオリフィス群で構成され、第２ピントル噴射口７は複数のオリフィス７ａから成るオリフィス群で構成される。ガス化した燃料がオリフィス５ａを通過することにより均一に噴霧され、酸化剤との混合がより促進される。他方、酸化剤がオリフィス７ａを通過することにより、酸化剤が微粒化・微細化されて燃料との混合がより促進される。なお、第１ピントル噴射口５または第２ピントル噴射口７はオリフィス群ではなく、環状のスリットであっても良い。

アキシャル噴射部２０では、第３推薬導管８を流れる燃料は第３噴射流路８ｂを通りながらアキシャル噴射口９からアキシャル方向に噴射される。また、アキシャル噴射口９は、第２管壁６ａおよび第３管壁８ａによって例えば環状のスリットとして形成されている。

上記ピントル噴射器１００によれば、第１ピントル噴射口５から噴射された燃料の噴射流は高温の燃料ガスであり、一方、アキシャル噴射口９から噴射された燃料の噴射流は液体または気体の燃料であり比較的低温である。従って、第２ピントル噴射口７から噴射された酸化剤の噴射流は高温の燃料ガスおよび低温の燃料等という温度および状態の異なる同一または別種類の燃料によって挟撃されながら混合される。さらに、第１ピントル噴射口５の噴射方向とアキシャル噴射口９の噴射方向は互いに略直交し、且つ第２ピントル噴射口７の噴射方向とアキシャル噴射口９の噴射方向も互いに略直交している。これにより、酸化剤は低温、高温の温度の異なる同一または別種類の燃料で挟撃されて燃料と酸化剤の霧化混合が促進され、その結果その燃料と酸化剤の混合物が燃焼に供されると燃焼が安定し燃焼効率が飛躍的に向上する。なお、第１ピントル噴射口５から噴射される燃料とアキシャル噴射口９から噴射される燃料は同一であっても別種類であっても良い。

また、上記ピントル噴射器１００では、燃料は第１ピントル噴射口５およびアキシャル噴射口９から噴射され、酸化剤は第２ピントル噴射口７から噴射された燃料で挟撃される構成となっているが、これに限らず、酸化剤は第１ピントル噴射口５およびアキシャル噴射口９から噴射され、燃料は第２ピントル噴射口７から噴射され酸化剤で挟撃される構成としても良い。

燃料としては、例えば液体水素、ヒドラジンまたはケロシン等が使用される。一方、酸化剤としては、例えば液体酸素、四酸化二窒素または過酸化水素等が使用される。

図３は、本発明のピントル噴射器の実施例２に係るピントル噴射器２００を示す要部断面説明図である。
このピントル噴射器２００は、酸化剤を移送する第１推薬導管１および第２推薬導管６を有し、第１推薬導管１が燃焼室Ｃの内部に突出して一部の酸化剤を第１ピントル噴射口５からラジアル方向（半径方向）に噴射すると共に他の酸化剤を第２ピントル噴射口７からラジアル方向に噴射するピントル噴射部１１と、燃料を移送する第３推薬導管８を有し燃料をアキシャル噴射口９からアキシャル方向（軸方向）に噴射するアキシャル噴射部２０とを具備して構成されている。

上記実施例１のピントル噴射器１００では、一部の燃料がピントル外壁３との間で熱交換を行いガス化し高温の燃料ガスとなり第１ピントル噴射口５から噴射され、アキシャル噴射口９から噴射される比較的低温の液体燃料と共に第２ピントル噴射口７から噴射される酸化剤を挟撃しながら酸化剤と燃料が混合する構成であるが、本実施例では、一部の酸化剤がピントル外壁３との間で熱交換を行いガス化し高温の酸化剤ガスとなり第１ピントル噴射口５から噴射され、第２ピントル噴射口７から噴射される比較的低温の他の酸化剤と共にアキシャル噴射口９から噴射される燃料と混合する構成となっている。

ピントル噴射部１１では、一部の酸化剤は流量調整オリフィス１ａを介して第１推薬導管１および第１噴射流路２を通りながら実施例１と同様に複数のオリフィス５ａから成る第１ピントル噴射口５から噴射される。他方の酸化剤は第２推薬導管６および第２噴射流路６ｂを通り実施例１と同様に複数のオリフィス７ａから成る第２ピントル噴射口７から噴射される。

第１ピントル噴射口５から噴射される酸化剤は一部または全部がガス化した高温の流体であり、第２ピントル噴射口７から噴射される酸化剤は比較的低温の液体又は気体であり、アキシャル噴射口９から噴射される燃料は低温の液体又は気体である。さらに、第１ピントル噴射口５および第２ピントル噴射口７から噴射される酸化剤の噴射方向とアキシャル噴射口９から噴射される燃料の噴射方向は互いに略９０°の交差角を有しているので、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

上記ピントル噴射器２００によれば、第１ピントル噴射口５から噴射された酸化剤の噴射流は一部または全部がガス化した高温の酸化剤であり、一方、第２ピントル噴射口７から噴射された酸化剤の噴射流は比較的低温の液体又は気体の酸化剤である。従って、アキシャル噴射口９から噴射された燃料は高温の酸化剤および低温の酸化剤という温度または状態の異なる２種類の酸化剤と混合する。また、第１ピントル噴射口５の噴射方向とアキシャル噴射口９の噴射方向は互いに略直交し、且つ第２ピントル噴射口７の噴射方向とアキシャル噴射口９の噴射方向も互いに略直交している。さらに、第１ピントル噴射口５および第２ピントル噴射口７は複数のオリフィス５ａ,７ａから成るオリフィス群で構成され、酸化剤は均一に噴霧され且つ微粒化・微細化される。これにより、燃料と酸化剤の霧化混合が促進され、その結果その燃料と酸化剤の混合物が燃焼に供されると燃焼が安定し燃焼効率が飛躍的に向上する。

図４は、本発明のピントル噴射器の実施例３にかかるピントル噴射器３００を示す要部断面説明図である。
このピントル噴射器３００は、詳細については図５から８を参照しながら後述するが、上記実施例２のピントル噴射器２００と異なり、第１ピントル噴射口５、第２ピントル噴射口７およびアキシャル噴射口９から噴射される酸化剤および燃料が周方向の速度成分を有するように第１噴射流路２、第２噴射流路６ｂおよび第３噴射流路８ｂが軸方向または半径方向に対して傾斜して形成されて構成されている。

図５は、図４のＡ−Ａ断面の要部説明図である。
第１噴射流路２は、ピントル外壁３、ピントル内壁４および流路隔壁２ａによって円状等間隔で形成されている。また、アキシャル噴射口９は、ピントル噴射部１０、アキシャル噴射部２０および孔隔壁９ａによって円状等間隔で形成されている。第１噴射流路２およびアキシャル噴射口９の断面形状は、矩形以外に円形または楕円形であってもよい。

図６は、図５のＢ−Ｂ断面の要部説明図である。
第１噴射流路２から噴射された酸化剤ガス流Ｏ１が周方向の速度成分を有するように流路隔壁２ａが軸方向に対して傾斜して配設されている。その傾斜角θ１は、例えば３０°である。そして、図７に示されるように、第１噴射流路２を流出した酸化剤ガス流Ｏ１は、旋回しながら第１ピントル噴射口５から噴射されてアキシャル噴射口９から噴射する燃料流Ｆと９０°の交差角を有しながら衝突して混合する。

図７は、図５のＣ−Ｃ断面の要部説明図である。
アキシャル噴射口９から噴射された燃料流Ｆが周方向の速度成分を有するように孔隔壁９ａが軸方向に対して傾斜して配設されている。その傾斜角θ２は例えば３０°である。また、第１ピントル噴射口５は環状のスリット５ｂから成り、第２ピントル噴射口７は複数のオリフィス７ａから成るオリフィス群で構成される。そして、アキシャル噴射口９から噴射される燃料流Ｆは軸方向の速度成分および周方向の速度成分を有する一方、第１ピントル噴射口５から噴射される酸化剤ガス流Ｏ１は半径方向の速度成分および周方向の速度成分を有するので、これらの燃料および酸化剤は軸方向および半径方向ならびに周方向にわたり混合されることになる。さらに、アキシャル噴射口９から噴射される燃料流Ｆと第１ピントル噴射口５から噴射される高温の酸化剤ガス流Ｏ１と第２ピントル噴射口７から噴射される比較的低温の液体又は気体の酸化剤流Ｏ２が衝突するように、第１噴射流路２、オリフィス７ａおよび第３噴射流路８ｂが適切に配設されているので、燃料と酸化剤の混合がより促進されることになる。

図８は、図４のＤ−Ｄ断面の要部説明図である。
第２ピントル噴射口７から噴射される酸化剤流Ｏ２が周方向の速度成分を有するように第２噴射流路６ｂは、半径方向に対して傾斜されて形成されている。その傾斜角θ３は例えば４５°である。さらに酸化剤流Ｏ２がアキシャル噴射口９から噴射される燃料流Ｆと衝突するように第２噴射流路６ｂはアキシャル噴射口９に対応して配設されて形成されている。これにより、第１ピントル噴射口５から噴射される高温の酸化剤ガス流Ｏ１と第２ピントル噴射口７から噴射される比較的低温の液体又は気体の酸化剤流Ｏ２とアキシャル噴射口９から噴射される燃料流Ｆは互いに軸方向および半径方向ならびに周方向にわたり衝突しながら混合されるので、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

図９は、実施例４にかかるピントル噴射器４００を示す要部断面説明図である。
この図は、ピントル噴射器４００において図４のＤ−Ｄ断面に相当する箇所を示している。
このピントル噴射器４００は、第１ピントル噴射口５、第２ピントル噴射口７およびアキシャル噴射口９から噴射される燃料および酸化剤の一部または全部が旋回流を形成するように、上記実施例２のピントル噴射器２００の各オリフィス内周面の一部または全部に雌ねじ部または螺旋状の溝が形成されている。図９では、例えば第２ピントル噴射口７のオリフィス内周面に相当する第２噴射流路６ｂに雌ねじ部６ｃが形成され、アキシャル噴射口９のオリフィス内周面に相当する第３噴射流路８ｂに雌ねじ部９ｃが形成されている。このように、各オリフィス内周面の一部または全部に雌ネジ部または螺旋状の溝が形成されることにより、第１ピントル噴射口５から噴射される高温の酸化剤ガス流Ｏ１と第２ピントル噴射口７から噴射される比較的低温の液体又は気体の酸化剤流Ｏ２とアキシャル噴射口９から噴射される燃料流Ｆは実施例３と同様に軸方向および半径方向ならびに周方向にわたり衝突しながら混合されるので、燃料と酸化剤の霧化混合が促進される。

本発明のピントル噴射器は、ロケットエンジンまたはアポジエンジン等の噴射器あるいはロケットまたは衛星の姿勢制御用スラスタの噴射器の他、ガスタービンまたはボイラ等の内燃機関の噴射器に好適に適用される。

本発明のピントル噴射器の実施例１に係るピントル噴射器を示す要部断面説明図である。図１のＡ矢視を示す説明図である。本発明のピントル噴射器の実施例２に係るピントル噴射器を示す要部断面説明図である。本発明のピントル噴射器の実施例３に係るピントル噴射器を示す要部断面説明図である。図４のＡ−Ａ断面の説明図である。図５のＢ−Ｂ断面の要部説明図である。図５のＣ−Ｃ断面の要部説明図である。図４のＤ−Ｄ断面の要部説明図である。本発明のピントル噴射器の実施例４に係るピントル噴射器を示す要部断面説明図である。

符号の説明

１第１推薬導管
２第１噴射流路
３ピントル外壁
４ピントル内壁
５第１ピントル噴射口
６第２推薬導管
７第２ピントル噴射口
８第３推薬導管
９アキシャル噴射口
１０ピントル噴射部
２０アキシャル噴射部
１００，２００，３００，４００ピントル噴射器

Claims

燃料または酸化剤の推進薬を移送する推薬導管を有するピントル噴射部が燃焼室の内部に突出して前記推進薬を噴射するピントル噴射器であって、
前記ピントル噴射部は外周面に前記推進薬を噴射する第１ピントル噴射口および同第２ピントル噴射口を具備し、
且つ前記第１ピントル噴射口上流の第１噴射流路は前記ピントル噴射部の外壁に沿って再生冷却路を形成し、
且つ単一又は２種類以上の燃料または酸化剤の一の推進薬を、噴射方向を軸方向とするアキシャル噴射口から噴射し、噴射方向をラジアル方向とする前記第１ピントル噴射口から噴射され該推進薬とは温度および状態または性質の異なる同一または別種類の推進薬、ならびに同前記第２ピントル噴射口から噴射され前記二つの推進薬とは温度および状態または性質の異なる同一または別種類の推進薬と交差・挟撃させながら混合することを特徴とするピントル噴射器。
前記第１ピントル噴射口および前記第２ピントル噴射口は環状のオリフィス孔群または環状のスリットから成る請求項１に記載のピントル噴射器。
前記第２ピントル噴射口から噴射される燃料または酸化剤の一の推進薬は、前記第１ピントル噴射口から噴射される他の推進薬ならびに前記アキシャル噴射口から噴射される他の推進薬に挟撃されながら混合される請求項１又は２に記載のピントル噴射器。
前記第１噴射流路および、前記第２ピントル噴射口上流の第２噴射流路ならびに前記アキシャル噴射口上流の第３噴射流路は共に軸方向あるいは半径方向に対し傾斜して形成されている請求項１から３の何れかに記載のピントル噴射器。
前記アキシャル噴射口から噴射される推進薬の噴射流と前記第１ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流または前記第２ピントル噴射口から噴射される推進薬の噴射流が衝突しながら混合されるように前記第１噴射流路、前記第２噴射流路および前記第３噴射流路が配設されている請求項４に記載のピントル噴射器。
前記第１ピントル噴射口、前記第２ピントル噴射口または前記アキシャル噴射口の少なくとも１つが環状のオリフィス孔群で構成される場合は、前記オリフィスの内周面に雌ねじ又は螺旋状の溝が形成されている請求項１から５の何れかに記載のピントル噴射器。