JP2000283301A

JP2000283301A - フローティング式ポペット弁装置

Info

Publication number: JP2000283301A
Application number: JP11085736A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Fujita; 敏晴藤田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP3572221B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ポペット弁の温度上昇を抑制して該ポペット
弁の摺動部にＯリング等のシール部材の使用を可能と
し、該摺動部におけるガス漏れによる弁のスティックの
発生を防止するとともに、弁に作用する流体力を抑制し
て弁の拗れ及びこれに伴う作動不良の発生を防止する。
また、ポペット弁の開閉駆動力を増大して応答性、作動
性を向上する。【解決手段】シリンダ内の往復摺動自在に嵌合された
ポペット弁上下面が臨む２つの室の圧力差により、該ポ
ペット弁の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を開
閉するように構成されたフローティング式ポペット弁装
置において、前記ポペット弁は耐熱複合材料からなり、
前記摺動部にはＯリング等のシールリングが嵌装され、
さらにその軸心線に対称に、前記２つの室を連通しオリ
フィスを有する通孔が穿孔されてなる。また、アキュム
レータに収容されたガスをパイロット弁によってポペッ
ト弁の圧力室に給排する。

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
のスラスタ装置における推力制御等に使用されるフロー
ティング式ポペット弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体推進薬を使用するロケットエンジン
においては、燃焼室に通ずるノズルスロート部における
スロート面積を変化させることにより、ノズルスロート
部を通過する燃焼ガス流量を制御している。かかるノズ
ルスロート部のスロート面積を制御する技術として、特
公平６−５８０９０号の発明が提供されている。この発
明においては、燃焼室チャンバの後端にピントルを固着
するノズルスカートを有して該ピントルとによりノズル
スロート部を形成するノズルホルダーを前記燃焼室チャ
ンバに軸方向移動可能に装着し、該ノズルホルダーを軸
方向に移動させてノズルスロート面積を連続的に変化さ
せるように構成している。かかる発明の場合は、ノズル
スカートを有するノズルホルダーを軸方向に移動するた
め、移動部分が大型になる。

【０００３】そこで、上記のような問題点を有しないス
ロート面積を変化させる手段として、図５〜図６に示さ
れるフローティング式ポペット弁装置が提案されてい
る。図５〜図６は、かかるフローティング式ポペット弁
装置の概略構成を示し、図５はポペット弁の閉弁時、図
６は開弁時である。

【０００４】図５〜図６において、１はハウジング、２
は該ハウジング１に形成されたシリンダであり、該シリ
ンダ２内にはフローティング式のポペット弁０３が往復
摺動自在に嵌合されている。該ポペット弁０３はタング
ステン等の耐熱金属によって構成されている。８は該ポ
ペット弁０３の上面とシリンダ２とにより区画形成され
た圧力室で、該圧力室８にはパイロット弁６によって開
閉される作動流体供給口７が開口している。該パイロッ
ト弁６は、アクチュエータ（不図示）によって開閉作動
することにより、前記圧力室８の圧力を制御するように
なっている。

【０００５】５は、前記ハウジング１内に形成された燃
焼ガスの入口室で、前記ポペット弁０３の下部０３ｂの
外周が臨んでいる。９は該入口室５への燃焼ガスの供給
口で、燃焼室（不図示）に接続されている。４は燃焼ガ
スを噴出させるためのノズルである。前記ポペット弁０
３は、その下端部０３ｂの先端に円錐状のシート部０３
ａが形成され、ハウジング１に設けられた弁座１ａと着
脱することにより、前記入口室５とノズル４との間を開
閉するようになっている。

【０００６】また、前記ポペット弁０３にはその外周寄
りの部位に前記圧力室８と燃焼ガスの入口室５とを連通
する通孔０１１が穿孔され、該通孔０１１の途中には通
路を絞ったポペットオリフィス０１０が設けられてい
る。

【０００７】かかるフローティング式ポペット弁装置の
作動時において、燃焼室（不図示）にて生成された燃焼
ガスは供給口９から入口室５に導入される。一方、ポペ
ット弁０３の閉時には、図５に示すように、パイロット
弁制御装置（不図示）によって、パイロット弁６が閉じ
られて圧力室８内の作動流体の圧力が高圧となり、該作
動流体の圧力による下向きの力が入口室５内の燃焼ガス
圧力による上向きの力よりも大きくなって、ポペット弁
０３のシート部０３ａがハウジング１の弁座１ａに押し
つけられ、燃焼ガスのノズル４への流出を遮断してい
る。

【０００８】図６に示すように、前記パイロット弁制御
装置によってパイロット弁６が開弁されると、圧力室８
内の作動流体が排出され、入口室５内における燃焼ガス
による上向きの力が前記作動流体による下向きの力より
も大きくなってポペット０３は上動し、前記シート部０
３ａが弁座１ａから離れてポペット弁は開弁する。該ポ
ペット弁０３の開弁により、燃焼ガスが、図６の矢印に
示すように、入口室５からノズル４へと流れて外部に噴
出されることにより、推力を発生する。

【０００９】一方、入口室５内の燃焼ガスの一部は、通
孔０１１に入り、ポペットオリフィス０１０にて絞られ
て圧力室８側へ流入した後、パイロット弁６を経て外部
に排出される。このポペットオリフィス０１０の絞り度
つまり通路面積を変化させることにより、ポペット０３
の開弁速度及び閉弁速度を調整する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図５〜図６に示される
従来技術に係るフローティング式ポペット弁装置にあっ
ては、ポペット弁０３は供給口９から入口室５に導入さ
れる燃焼ガスによって２０００℃以上に加熱されるた
め、タングステン材等の耐熱金属から構成されている。
このタングステン材は熱伝導率が大きく、ポペット弁０
３全体が高温となる。このため、該ポペット弁０３の外
周面とシリンダ２との摺動部にはゴム製のＯリングの使
用は不可能となり、前記ポペット弁０３の外周面とシリ
ンダ２との摺動部はＯリング等のシール部材を有しない
金属接触部となることから隙間を大きく形成せざるを得
ず、該隙間を燃焼ガスが流れてポペット弁０３の熱ステ
ィックの発生をみることが多い。

【００１１】また、前記タングステン材は比重が１９ｇ
／ｃｍ³ 程度と大きいため、ポペット弁０３の重量が大
きく該ポペット弁０３の応答性が低くなる。また、前記
タングステン材は加工性が悪いため、ポペット弁０３に
複雑な形状の溝加工が困難であり、このためポペットオ
リフィス０１０を有する通孔０１１はポペット弁０３の
外周寄りの肉薄の部位に穿孔されている。従って、前記
通孔０１１がポペット弁０３の軸心０３ｃ上に無いた
め、該ポペット弁０３の下部０３ｂ周りの燃焼ガスの流
れが軸心０３ｃに対称な流れとならず、該軸心０３ｃに
直角方向の流体力Ｔがポペット０３に作用し、該ポペッ
ト弁０３には、この流体力Ｔによって拗れが発生し、こ
れによりポペット弁０３のスティックが引き起こされ
る。

【００１２】また、図５〜図６に示される従来のポペッ
ト弁装置にあっては、ポペット弁０３の開放（図６）か
ら閉鎖への動作時には圧力室８内の圧力Ｐｖは入口室５
内の圧力即ちシステム圧力Ｐｓ以上には設定できないた
め、該ポペット弁０３の開閉動作に必要な駆動力が制限
され、大きな駆動力を必要としない。

【００１３】一方、前記従来技術にあっては、ポペット
弁０３の閉鎖（図５）から開放（図６）への動作時に
は、圧力室８内の圧力Ｐｖは、前記システム圧力Ｐｓ、
ポペットオリフィス０１０の面積Ａｈ及びシート部０３
ａの面積Ａｂとの間に次の（１）式の関係がある。Ｐｖ＝（Ａｈ／Ａｂ）×Ｐｓ …（１）従って、前記ポペット弁０３の閉→開動作時には、前記
圧力Ｐｖは小さい方がポペット弁０３の駆動力は増大す
るが、該圧力Ｐｖは前記（１）式のように、値よりも小
さくできない。

【００１４】本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、
ポペット弁の温度上昇を抑制して該ポペット弁とシリン
ダとの摺動部にＯリング等のシール部材の使用を可能と
して、該摺動部における燃焼ガスの漏れによるポペット
弁の熱スティックの発生を防止すると共に、開閉時の応
答性を向上することを第１の目的とする。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、ポペット弁
の軸心に直角方向の流体力の発生を抑制して、ポペット
弁の拗れ及びこれに伴うポペット弁の作動不良の発生を
防止することにある。

【００１６】また、第３の目的は、ポペット弁の閉動作
時により大きな駆動力を得るとともに、開動作時におけ
るポペット弁の抵抗を最小限にして、ポペット弁の開閉
を高い応答性で以ってなし得るとともに、作動性が向上
されたポペット弁装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、シリンダ内に
往復摺動自在に嵌合されたポペット弁の上下面が臨む２
つの室の圧力差により、該ポペット弁の先端シート部を
弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフ
ローティング式ポペット弁装置において、前記ポペット
弁は耐熱複合材料からなり、前記摺動部にはＯリング等
のシールリングが嵌装され、さらにその軸心線に対称
に、前記２つの室を連通し、オリフィスを有する通孔が
穿孔されてなることを特徴とするフローティング式ポペ
ット弁装置を提案する。

【００１８】そして、好ましくは、請求項２記載のよう
に、前記耐熱複合材料として、セラミックス繊維の耐熱
複合材を用いる。

【００１９】また、前記オリフィスを有する通孔は、ポ
ペット弁の軸心線上に１個所設けるのが好適であるが、
前記軸心線に対称に複数個設けても良い。

【００２０】かかる発明によれば、ポペット弁の材料を
従来技術におけるタングステン材よりも熱伝導率が大幅
に小さい耐熱複合材で構成しているので、高温ガス上に
直接触れる下部から外周摺動部への熱伝導率が少なくな
り、該外周摺動部の温度上昇が抑制される。これにより
外周摺動部に耐熱、耐油ゴム製のシールリングの使用が
可能となり、外周摺動部のシール性が向上し、該部から
のガスの漏洩が回避され、該漏洩によるポペット弁の熱
スティックの発生が防止される。

【００２１】また、ポペット弁はその軸心に対称にオリ
フィス付きの通孔を設けているので、ポペット弁に作用
するガスによる流体力がバランスし、従来技術のような
アンバランスな流体力の作用が回避される。これによ
り、かかるアンバランスな流体力による弁の拗れの発生
及びこれにより引き起こされるポペット弁の作動不良の
発生を防止することができ、ポペット弁を滑らかに作動
させることができる。

【００２２】さらに、ポペット弁は従来技術に係るタン
グステン材よりも比重がはるかに小さい耐熱複合材で構
成されているので、軽量となり、弁開閉の応答性が向上
する。

【００２３】また請求項３記載の発明は、シリンダ内に
往復摺動自在に嵌合されたポペット弁の上下面が臨む２
つの室の圧力差により、該ポペット弁の先端シート部を
弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフ
ローティング式ポペット弁装置において、前記２つの室
は、前記ポペット弁の上面が臨み、作動気体の供給口及
び吐出口が設けられた圧力室と、前記ポペット弁の下面
が臨み前記ガス通路の供給口に連通される入口室とより
なり、前記作動気体が封入されたアキュムレータを前記
圧力室の供給口に接続するとともに吐出口を大気に接続
し、前記供給口及び吐出口を開閉するパイロット弁を設
けたことを特徴とするフローティング式ポペット弁装置
にある。

【００２４】そして好ましくは、前記パイロット弁は、
弁棒の両端に球状の弁体を固着してなり、一方側の弁体
が前記供給口又は吐出口の一方を閉止しているとき、他
方側の弁体が前記供給口又は吐出口の他方を開放するよ
うに構成されてなる。

【００２５】また、前記作動気体は、前記入口室内のガ
ス圧力よりも高圧に加圧された不活性ガスを用いるのが
良い。

【００２６】かかる発明によれば、パイロット弁は常時
アキュムレータからの低温の気体に触れているため、温
度上昇が抑制される。これにより、パイロット弁に耐熱
材料の使用することが不要となり、低コストの材料を使
用できるとともに、熱スティックの発生も完全に防止さ
れる。

【００２７】また、ポペット弁の開弁→閉弁時に作用す
る圧力室内の圧力はアキュムレータ内のガス圧力をその
まま加えることとなるので、該圧力を高圧に設定するこ
とが可能となって、ポペット弁の駆動力を増大すること
ができる。これによって、ポペット弁の応答性及び作動
性が向上する。

【００２８】一方、ポペット弁の閉弁→開弁時には、パ
イロット弁により供給口を閉、吐出口を開として圧力室
内を大気圧にすることができ、ポペット弁の開放に要す
る上向きの力、即ち開閉力が大きくなって、その応答
性、作動性が向上する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。

【００３０】図１〜図２は本発明の第１実施形態に係る
ロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置の
概略構成を示し、図１はポペット弁の閉弁時、図２は開
弁時を示す。

【００３１】図１〜図２において、１はハウジング、２
は該ハウジング１に形成されたシリンダであり、該シリ
ンダ２内にはフローティング式のポペット弁３が往復摺
動自在に嵌合されている。８は該ポペット弁３の上面と
シリンダ２とにより区画形成された圧力室で、該圧力室
８にはパイロット弁６によって開閉される作動流体供給
口７が開口している。該パイロット弁６は、アクチュエ
ータ（不図示）によって開閉作動することにより、前記
圧力室８の圧力を制御するようになっている。

【００３２】５は、前記ハウジング１内に形成された燃
焼ガスの入口室で、前記ポペット弁３の下部３ｂの外周
が臨んでいる。９は該入口室５への燃焼ガスの供給口
で、燃焼室（不図示）に接続されている。４は燃焼ガス
を噴出させるためのノズルである。前記ポペット弁３
は、その下端部３ｂの先端に円錐状のシート部３ａが形
成され、ハウジング１に設けられた弁座１ａと着脱する
ことにより、前記入口室５とノズル４との間を開閉する
ようになっている。

【００３３】以上の構成は図５〜図６に示す従来技術と
同様である。本発明においてはポペット弁の材料及び内
部構造を改良している。

【００３４】すなわち、図１〜図２において、ポペット
弁３は熱伝導率の小さいセラミックス繊維等の耐熱複合
材からなる。１１は該ポペット弁３の内部に穿孔された
通孔である。該通孔１１はポペット弁３の上面、つまり
前記圧力室８に臨む面に開口され、この上面からポペッ
ト弁３の軸心３ｃに沿って下方に延び、該ポペット弁３
の下部３ｂにおいて直角方向に分岐（１１ａ）し、前記
入口室５に開口している。そして、該通孔１１の途中に
は、図５〜図６に示す従来技術と同様に通路を絞ったポ
ペットオリフィス１０が設けられている。尚、この実施
形態では、ポペットオリフィス１０を有する通孔１１を
１個、ポペット弁３の軸心３ｃに沿って設けているが、
該通孔１１はポペット弁３の軸心３ｃに対称な位置であ
れば、２個以上に設けてもよい。

【００３５】前記ポペット弁３の外周摺動部には、耐熱
耐油ゴム材からなるＯリング１２が、並びに該Ｏリング
１２の上下に耐熱性及び摺動性の良好な金属からなるピ
ストンリング１３，１３が嵌装されている。

【００３６】かかるフローティング式ポペット弁装置の
作動時において、燃焼室（不図示）にて生成された燃焼
ガスは、供給口９から入口室５に導入される。一方、ポ
ペット弁３の閉時には、図１に示すように、パイロット
弁制御装置（不図示）によって、パイロット弁６が閉じ
られて圧力室８内の作動流体の圧力が高圧となり、該作
動流体の圧力による下向きの力が入口室５内の燃焼ガス
圧力による上向きの力よりも大きくなって、ポペット弁
３のシート部３ａがハウジング１の弁座１ａに押し付け
られ、燃焼ガスのノズル４への流出を遮断している。

【００３７】図２に示すように、前記パイロット弁制御
装置によってパイロット弁６が開弁されると、圧力室８
内の作動流体が排出され、入口室５内における燃焼ガス
による上向きの力が前記作動流体による下向きの力より
も大きくなって、ポペット弁３は上動し、前記シート部
３ａが弁座１ａから離れて、ポペット弁は開弁する。該
ポペット弁３の開弁により、燃焼ガスが、図２の矢印に
示すように、入口室５からノズル４へと流れて外部に噴
出されることにより、推力を発生する。

【００３８】一方、入口室５内の燃焼ガスの一部は通孔
１１に入り、ポペットオリフィス１０にて絞られて圧力
室８側へ流入した後、パイロット弁６を経て外部に排出
される。このポペットオリフィス１０の絞り度つまり通
路面積を変化させることにより、ポペット弁３の開弁速
度及び閉弁速度を調整する。

【００３９】かかる実施形態において、ポペット弁３は
従来のタングステン材に比べて熱伝導率が充分に小さい
セラミックス繊維の耐熱複合材で構成されているため、
燃焼ガスに直接触れる下部３ｂが加熱されて高温となる
が、シリンダ２との摺動部への熱伝導量が少なくなり、
該摺動部の温度上昇が抑制される。これにより、該摺動
部に耐熱、耐油ゴムからなるＯリング１２を用いても、
これが焼損を起こすことは無く、また当然ながら金属製
のシールリング１３，１３を使用しても充分に高い耐熱
性を有する。

【００４０】従って、ポペット弁３の外周摺動部のシー
ル性が金属面のシールである従来技術に比べて大幅に向
上する。これにより、外周摺動部からの燃焼ガスの漏洩
が回避され、該漏洩によるポペット弁の熱スティックの
発生が回避される。

【００４１】また、該ポペット弁３は、その軸心３ｃに
対称にポペットオリフィス１０付きの通孔１１を設けて
いるので、該ポペット弁３に作用する燃焼ガスによる流
体力Ｔがバランスし、従来技術のようなアンバランス力
の発生が回避される。これにより、該アンバランス力に
よるポペット弁３の拗れの発生及びこれにより引き起こ
されるポペット弁３の作動不良の発生が防止され、ポペ
ット弁３は滑らかに作動可能となる。

【００４２】更に、該ポペット弁３は、従来技術のタン
グステン材（比重＝１９ｇ／ｃｍ³程度）に比べて比重
が小さいので、軽量となり、開閉時における応答性が良
好となる。

【００４３】図３〜図４は、本発明の第２実施形態に係
るロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置
の概略構成を示し、図３はポペット弁の閉弁時、図４は
ポペット弁の開弁時を示す。

【００４４】図３〜図４において、ハウジング１の上部
にはガス供給口２３及び吐出口２４が対向して設けられ
ている。２１は窒素ガス等の不活性ガスが収容されたア
キュムレータ、該アキュムレータ２１は供給管２２を介
して前記供給口２３に接続されている。

【００４５】２５はパイロット弁である。該パイロット
弁２５は、球形状の供給弁体２５ａ及び吐出弁体２５ｂ
が弁棒２５ｃの両端に設けられて、前記ハウジング１の
弁支持部１ｂを往復動することによって前記供給口２３
及び吐出口２４を開閉するようになっている。２６は弁
駆動アクチュエータ（不図示）に連結される駆動リン
ク、２７は駆動レバーである。該駆動レバー２７は支点
２８にて前記ハウジング１に支持されており、一端側を
前記駆動リンク２６に連結され、他端側を前記パイロッ
ト弁２５の弁棒２５ｃに連結されて、駆動リンク２６に
付与されるパイロット弁駆動力をパイロット弁２５に伝
達するようになっている。また、この実施形態では、前
記第１実施形態における通孔１１及びポペットオリフィ
ス１０を廃止している。

【００４６】その他の構成は図１〜図２に示す第１実施
形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて
示す。

【００４７】かかる第２実施形態において、燃焼室（不
図示）にて生成された燃焼ガスは、供給口９から入口室
５に導入され、該入口室５の圧力Ｐｓは燃焼ガス圧力に
保持されている。一方、ポペット弁３の閉時には、図３
に示されるように、弁駆動装置（不図示）から駆動リン
ク２６及び駆動レバー２７を介してパイロット弁２５が
右動せしめられ、供給弁体２５ａが供給口２３を開くと
ともに、吐出弁体２５ｂが吐出口２４を閉鎖する。

【００４８】これにより、アキュムレータ２１内の不活
性ガスが供給管２２及び供給口２３を経て圧力室８内に
導入され、該圧力室８内の圧力は、アキュムレータ２１
の圧力と同レベルのＰｖとなる。そして、該圧力室８内
の圧力Ｐｖによる下向きの力が前記入口室５の圧力Ｐｓ
による上向きの力に打ち勝つこととなり、ポペット弁３
はそのシート部３ａが弁座１ａに押し付けられて閉弁さ
れる。

【００４９】また、前記ポペット弁３の開時には、図４
に示されるように、前記パイロット弁２５が左動せしめ
られて供給弁体２５ａが供給口２３を閉じるとともに吐
出弁体２５ｂが吐出口２４を開く。これにより圧力室８
内の不活性ガスは吐出口２４から外部に排出されて該圧
力室８内の圧力は大気圧となり、入口室５内の燃焼ガス
の圧力Ｐｓによる上向きの力が前記圧力室８内の圧力Ｐ
ｖによる下向きの力よりも大きくなってポペット弁３は
上動され、シート部３ａが弁座１ａから離れて開弁し、
入口室５内の燃焼ガスはノズル４に流出して推力を発生
する。

【００５０】かかる実施形態によれば、アキュムレータ
２１内に収容された低温の不活性ガスを供給口２３を通
して圧力室８に供給し、また吐出口２４を通して外部に
排出するので、該供給口２３及び吐出口２４を開閉する
パイロット弁２５の温度上昇が抑制される。これによ
り、パイロット弁２５に耐熱材料の使用を不要として、
低コストの材料を使用でき、また該パイロット弁２５の
熱スティックの発生も完全に回避できる。

【００５１】また、前記アキュムレータ２１内の圧力
は、高圧に設定可能であるため、該圧力を入口室５内の
圧力即ち、燃焼ガス圧力Ｐｓよりも充分に大きく採るこ
とができ、従来は前記燃焼ガス圧力Ｐｓが上限であった
圧力室８内の圧力Ｐｖを前記アキュムレータ２１内の圧
力まで上昇させることができる。これにより、ポペット
弁３の開→閉時の駆動力を従来技術に比べて増大するこ
とができ、該ポペット弁３の応答性及び作動性が向上す
る。

【００５２】また、ポペット弁３の閉→開時には、パイ
ロット弁２５により、供給口２３を閉じるとともに、吐
出口２４を開口することにより、アキュムレータ２１か
ら圧力室８への不活性ガスの供給を遮断するとともに、
圧力室８内のガスを排出することにより、該圧力室８内
の圧力Ｐｖを大気圧まで減圧可能となる。この結果、ポ
ペット弁３の閉→開時においても、該ポペット弁３の上
向きの駆動力即ち、開弁力が大きくなり、応答性及び作
動性が向上する。

【００５３】

【発明の効果】以上記載のごとく、本発明によれば、ポ
ペット弁が、熱伝導率の小さい耐熱複合材からなるの
で、該弁の外周摺動部の温度上昇が抑制され、耐熱、耐
油ゴム製シールリングの使用が可能となり、該外周摺動
部におけるガスの漏洩を防止でき、該漏洩によるポペッ
ト弁の熱スティックの発生を防止することができる。

【００５４】また、ポペット弁は、軸心に対称にオリフ
ィス付きの通孔を設けているので、ガスの流体力のアン
バランスの発生が回避され、これによって引き起こされ
るポペット弁の拗れの発生を防止でき、ポペット弁を滑
らかに作動させることができる。

【００５５】さらに、前記のように、ポペット弁は従来
技術に係るタングステン材よりも比重が小さい耐熱複合
材からなるので、軽量となり、弁開閉の応答性が向上す
る。以上により、耐久性が高く、応答性が良好で、滑ら
かな作動がなされるポペット弁装置を得ることができ
る。

【００５６】また、請求項３乃至４の発明によれば、ポ
ペット弁を開閉作動させる圧力室への作動気体にアキュ
ムレータに封入された低温気体を用いるので、パイロッ
ト弁の材料として低コストの材料の使用が可能となると
ともに、熱スティックの発生が防止される。また、かか
る発明によれば、ポペット弁の閉弁時の作動圧力をアキ
ュムレータ内の圧力まで上昇させることが容易にできる
ため、開弁駆動力が増大し、さらに、閉弁時には圧力室
を完全に大気圧に低下せしめることができるので、ポペ
ット弁の下面からの開弁力が大きくなる。これにより、
応答性が高く、かつ作動性が向上されたポペット弁装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るロケットエンジ
ン用フローティング式ポペット弁装置の構成を示す断面
図で、ポペット弁閉時を示す図である。

【図２】前記実施形態におけるポペット弁開時を示す
図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す図１対応図であ
る。

【図４】上記第２実施形態における図２対応図であ
る。

【図５】従来技術に係るフローティング式ポペット弁
装置の弁閉時を示す図１対応図である。

【図６】従来技術に係るフローティング式ポペット弁
装置の弁開時を示す図２対応図である。

【符号の説明】

１ハウジング１ａ弁座２シリンダ３ポペット弁３ａシート部３ｂ下部４ノズル５入口室６パイロット弁７作動流体供給口８圧力室９供給口１０ポペットオリフィス１１通孔１２Ｏリング１３ピストンリング２１アキュムレータ２２供給管２３供給口２４吐出口２５パイロット弁２６駆動リング２７駆動レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H052 AA01 BA02 BA31 CA04 CA16 CA19 DA01 EA16 3H056 AA01 BB41 BB46 BB47 CA02 CB02 CC06 CD03 EE03 GG03 GG11 3H067 AA02 AA32 BB02 BB12 CC54 CC59 DD05 DD12 DD47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内に往復摺動自在に嵌合された
ポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、該
ポペット弁の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を
開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁
装置において、前記ポペット弁は耐熱複合材料からなり、前記摺動部に
はＯリング等のシールリングが嵌装され、さらにその軸
心線に対称に、前記２つの室を連通し、オリフィスを有
する通孔が穿孔されてなることを特徴とするフローティ
ング式ポペット弁装置。
【請求項２】前記耐熱複合材料として、セラミックス
繊維の耐熱複合材を用いたことを特徴とする請求項１記
載のフローティング式ポペット弁装置。
【請求項３】シリンダ内に往復摺動自在に嵌合された
ポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、該
ポペット弁の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を
開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁
装置において、前記２つの室は、前記ポペット弁の上面が臨み、作動気
体の供給口及び吐出口が設けられた圧力室と、前記ポペ
ット弁の下面が臨み前記ガス通路の供給口に連通される
入口室とよりなり、前記作動気体が封入されたアキュム
レータを前記圧力室の供給口に接続するとともに吐出口
を大気に接続し、前記供給口及び吐出口を開閉するパイロット弁を設けた
ことを特徴とするフローティング式ポペット弁装置。
【請求項４】前記パイロット弁は、弁棒の両端に球状
の弁体を固着してなり、一方側の弁体が前記供給口又は
吐出口の一方を閉止しているとき、他方側の弁体が前記
供給口又は吐出口の他方を開放するように構成されてな
る請求項３記載のフローティング式ポペット弁装置。