JP3000152B2 - 高圧ガス噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ドライアイスに代表される昇華性物体を
飛翔体とし、この飛翔体を高圧ガスの噴射作用下に高速
で飛翔させるようにした高速飛翔体発射システムに好適
に使用される高圧ガス噴射装置に関するものである。

従来技術 銃器，大砲等から発射される弾丸や砲弾その他ロケッ
ト等の如く、空間を高速で飛翔する物体を一般に「高速
飛翔体」と称することができる。これらの「高速飛翔
体」は、主として軍事目的での使用に重点が置かれてい
る場合が多いが、当該飛翔体が高速で飛翔して何等かの
対象物体に衝突した際に放出される大きなエネルギー
は、これを好適に制御することによって平和利用が充分
に可能である。そこで、飛翔体を高速飛翔体発射システ
ムに装填し、該飛翔体を火薬の爆発による反動、高圧ガ
スの強力な噴射圧力その他電気的反発力等で高速駆動し
て所要の対象物体に衝突させ、これにより該物体の物理
的特性等を解析する試みが既に実験段階で実用化されて
いる。

前記飛翔体を高速飛翔させるための高速飛翔体発射シ
ステムにおいて、その駆動源の媒体に高圧ガスを使用す
る場合は、密閉空間中に必要量のガスを極めて高い圧力
状態に保持したまま暫時貯留し、飛翔体の発射時期にそ
の高圧ガスを、一挙に解放して飛翔体の発射部位に噴出
させ、その噴射圧力の全エネルギーを、飛翔体に有効に
作用させる必要がある。

発明が解決しようとする課題 前述のように、密閉空間中に貯留した高圧ガスを一挙
に噴出させるに際して、開閉手段を使用した場合には、
該開閉手段を極めて短時間で開放作動させて、ガスの通
孔を一気に全開させる必要がある。しかるに開閉手段
は、その弁体が常にガス圧を受ける状態にあるため、密
閉空間中のガス圧力が高くなる程、その圧力影響により
開放が困難となる。このため、毎回の高圧ガス噴出時に
おいて、開閉手段は設定通りに操作されるとしても、弁
体が瞬時にして正確に開放されないことがあり、その開
放状態にタイムラグが不可避的に存在する。

このように弁体の開放において、タイムラグが存在す
ると、ミクロ的に観察すれば、密閉空間中の高圧ガス
が、時間的な経過を伴って徐々に通孔から噴出されて、
そのエネルギーを低下することになる。従って、折角の
高いエネルギーを飛翔体の発射に集中的に利用すること
ができない欠点が指摘される。

また、前述した高圧ガスの噴射時において、開閉手段
は、ガスの大きな圧力を受けて急激に強制移動される。
この衝撃反動を吸収緩和する対策として、開閉手段にば
ね等の緩衝部材を付設することが提案される。しかし、
この場合に開閉手段を操作するには、緩衝部材に充分対
抗し得るだけの大きな開放操作力が必要とされる。殊
に、緩衝部材の緩衝力を大きくすれば、それに対応して
大型の開放操作手段を使用しなければならない。

ところで今回発明者等は、金属製の飛翔体の使用に代
えて、炭酸ガスを固化させたドライアイスに代表される
昇華性物体を飛翔体とする新たな発想に係る高速飛翔体
発射システムにつき提案並びに開発を行ない、該発射シ
ステムにつき特許出願を行なった。この発射システム
は、昇華性の飛翔体を高圧ガスの噴射作用下に高速で飛
翔させ、これを対象物体に射当てることにより、所要の
物理的仕事を達成させることを内容としているものであ
る。

この場合、高速飛翔体発射システムに装填される飛翔
体は、先に述べた如く昇華性でしかも極低温であるため
に、従来の金属製飛翔体をガス噴射作用下に発射させる
公知の高圧ガス噴射装置は、そのままでは到底実用に供
し得ない。また、昇華性の飛翔体をガス噴射作用で発射
させる場合も、先に述べた高圧ガスを一挙に瞬時解放し
て、ガスの保有する高いエネルギーの全てを飛翔体の発
射に有効利用することの要請は、更に大きいものと云わ
なければならない。

発明の目的 この発明は、前述した昇華性飛翔体を高速で発射する
システムに使用される高圧ガス噴射装置において、密閉
空間中に貯留した高圧ガスの解放噴射制御をなす開閉手
段を、僅かな設定範囲だけ開操作して、ガスの通孔を必
要最少量だけ開放させ、この通孔から噴入した高圧ガス
の圧力を利用して通孔を瞬時に全開させて、密閉空間中
の全高圧ガスを一気に解放噴射させ、その高いエネルギ
ーを飛翔体の発射に有効に作用させ得ると共に、高圧ガ
スの噴射時において開閉手段に作用する衝撃力を好適に
吸収緩和し得る新規なガス噴射装置を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段 前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため
本発明は、飛翔体用装填装置内の発射位置に装填された
ドライアイス等の昇華性物体からなる飛翔体を、高圧ガ
スの噴射圧力により発射筒を介して高速で飛翔させ、該
飛翔体を何等の対象物に衝突させて所定の物理的作業を
なす高速飛翔体発射システムに使用する高圧ガス噴射装
置であって、 該噴射装置の主体を構成するガス貯留噴射部と、該ガ
ス貯留噴射部後方に設置されてガスの噴射時における衝
撃反動を吸収緩和する緩衝部と、該緩衝部後方に設置さ
れた開放操作部と、該開放操作部に適宜連繋されて、前
記ガス貯留噴射部内のピストン弁および前記緩衝部内の
緩衝弁を所定位置に連結した移動操作部材とを備え、 前記ガス貯留噴射部においては、 本体内に画成されて外部から充填される高圧ガスを昇
圧状態で一時的に貯留する環状ガス昇圧貯留室と、 前記環状ガス昇圧貯留室とは区画して形成されて、前
記発射筒と飛翔体用装填装置を介して同軸的に連通する
ガス噴射路と、 前記環状ガス昇圧貯留室の同一円周上において、半径
方向に穿設されて該昇圧貯留室と前記ガス噴射路とを連
通する複数のガス導入孔と、 前記ガス噴射路に軸方向への進退自在に密に嵌挿され
て、前記複数のガス導入孔を同時的に開閉する前記ピス
トン弁とを有し、 前記緩衝部においては、 本体内に画成されて、軸方向に大径室部および小径室
部を形成し、所定量の流体を充填した緩衝室と、 前記緩衝室の大径室部と小径室部とを連絡する流体用
のバイパス路と、 前記緩衝室内に移動可能に嵌挿され、大径室部内に対
しては適宜余裕をもって挿入し、小径室部に対しては密
に嵌合する前記緩衝弁とを有し、 前記開放操作部においては、 可動部材の移動ストロークを、前記ピストン弁の開閉
ストロークに合せて、該可動部材を瞬時に可動し得るよ
うに設定した駆動手段と、 前記駆動手段の可動部材に連繋されて、前記緩衝部の
本体側に向けて延出した操作部材とを有し、 前記移動操作部材は、前記緩衝部の本体内の軸中心部
および前記ガス貯留噴射部のガス噴射路内に亘り移動自
在に挿通支持されて、前記緩衝部の本体外部に延出した
後端部を、前記開放操作部における操作部材に対して係
脱可能に連繋し、前端部に前記ピストン弁を連結し、略
中央部に前記緩衝弁を配設したことを特徴とする。

実施例 次に、本発明に係る高圧ガス噴射装置につき、好適な
実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明す
る。なお、本願に係る高圧ガス噴射装置の理解を容易に
するため、該高圧ガス噴射装置が実施される高速飛翔体
発射システムの概略構成について簡単に説明する。

（高速飛翔体発射システムについて） 高速飛翔体発射システムは、昇華性飛翔体を使用し
て、各種試料に対する破壊試験や衝撃試験等を行なうた
めの一連の発射系であって、第14図に全体を略示する。
すなわち、第14図で右から順に、本実施例に係る高圧ガ
ス噴射装置、昇華性飛翔体の装填装置80、左右水平に延
出する発射筒82、該発射筒82の前方において、各種の試
料等を収納する試料収納機83および飛翔体が試料に衝突
した際の強大な衝撃を吸収緩和する衝撃吸収機84から基
本的に構成されている。

そして、衝撃吸収機84内の脱気装置（図示せず）の運
転により、発射筒82および装填装置80に至る飛翔路内全
体を脱気して、飛翔体の飛翔に適した負圧状態に保持す
る。このもとで、飛翔体を装填装置80内に装填した後、
本実施例に係る高圧ガス噴射装置から一挙に噴射される
高圧ガスを飛翔体に作用させ、その噴射圧力により飛翔
体を、発射筒82内に高速瞬時に飛翔させ、試料収納機83
内の試料（図示せず）に衝突させて所定の試験または加
工を行なうものである。

なお、前記昇華性飛翔体としては、炭酸ガスを円柱形
に固化させてなるドライアイスが好適に使用される。こ
れは、例えば液化天然ガス（LNG）を常温のガスに還元
する際に放出される多量の極低温の冷熱により、石油化
学工業やアンモニア工業で副次生産される炭酸ガスを冷
却固化して低廉かつ大量にドライアイスを製造できるか
らである。

（高圧ガス噴射装置について） 前記昇華性飛翔体の装填装置80に連結される高圧ガス
噴射装置は、第１図に示す如く、装置の主体となるガス
貯留噴射部Ａと、このガス貯留噴射部Ａの後方に設置さ
れた緩衝部Ｂと、この緩衝部Ｂの後方に設置された開放
操作部Ｃとから基本的に構成される。そして、開放操作
部Ｃに適宜連繋される１本の移動操作杆50に、ガス貯留
噴射部Ａ内に摺動自在に配設されて高圧ガスの噴射と遮
断とを行なうピストン弁54が配設されると共に、緩衝部
Ｂ内に摺動自在に配設されて高圧ガスの噴射時に発生す
る衝撃を緩和するべく機能する緩衝弁57が連結されてい
る。

（ガス貯留噴射部について） ガス貯留噴射部Ａは、第１図に示す如く、外部から圧
入される高圧ガスを、昇圧貯留して飛翔体の発射時に噴
射するものであって、その主体となる本体10が、横向き
定置型の密閉ドラム形ケーシングとして構成されてい
る。すなわち、具体的には図示の如く、側面から見て大
径をなすハウジング（外筒）11と、ハウジング11内に位
置する小径の噴射筒（内筒）12と、ハウジング11および
噴射筒12の左右に位置する一対の蓋盤13L,13Rとが、適
宜の気密保持手段および固定手段により、相互に密封状
態で固定されている。そして、ハウジング11の内面周と
噴射筒12の外面との間に、左右の蓋盤13L,13Rで密閉さ
れた環状空間が画成され、該空間が高圧ガスの昇圧貯留
室20として機能する。なお、ハウジング11は、本体10の
固定台としても機能する。

前記噴射筒12は、第２図に示す如く、その左筒部12a
を、左蓋盤13Lの左外部に延出して前記飛翔体の装填装
置80側における連通筒81の右端部と密封連結し、右筒部
12bを、右蓋盤13Rの右外部に延出して緩衝部Ｂの本体30
の左端部と密封連結している。また、左右の蓋盤13L,13
Rは、ハウジング11の左右開口端面に適合する同一の円
盤形に設定され、その中心部に、噴射筒12の左筒部12a
および右筒部12bを夫々密に嵌挿し得る同一円形の孔14,
14が穿設され、両孔14,14は互いに軸中心線に整列して
いる。

前記本体10においては、噴射筒12が高圧ガスの噴射ノ
ズル部分に相当する。このため、該噴射筒12の内孔全長
に亘り、両端開口した耐食性・耐圧性等に富む金属製の
シリンダライナ15が密着嵌挿され、その内孔を高圧ガス
の噴射路16とし、後述のピストン弁54を密に嵌挿してい
る。

第５図および第６図に示す如く、前記噴射筒12および
シリンダライナ15の軸方向中央部には、その周方向に所
定間隔で複数のガス導入孔17が穿設され、これらガス導
入孔17は半径方向に延在して前記昇圧貯留室20と噴射路
16とを空間的に連通している。なおガス導入孔17は、高
圧ガスの円滑な瞬時流入を図るため、その開口断面を噴
射筒12の軸方向に沿った長円形に設定されている。ま
た、噴射筒12の外周面に形成された傾斜状の凹部18が、
ガス導入孔17の入口とされ、シリンダライナ15の内周面
に形成された傾斜状の凹部19が、ガス導入孔17の出口と
される。

前記昇圧貯留室20に高圧ガスを圧入する充填手段につ
いては、第２図に略示する如く、右蓋盤13Rの所定部位
に開通した孔21に圧入管22が挿入され、この圧入管22が
昇圧器23を介してガス供給部24に連通されている。ま
た、噴射路16内のガスを外部に抜いて圧力解除する圧抜
き手段として、噴射筒12の左筒部12aに半径方向に開通
した孔25にガス抜き管26が挿入され、このガス抜き管26
の外部に、開閉状態を切換えセットし得る安全弁27が取
着されている。

なお、前記飛翔体の高速駆動媒体とされる高圧ガスに
ついては、不活性ガス、殊に窒素ガスとするのが好適で
ある。

（緩衝部について） 前記緩衝部Ｂは、前記ガス貯留噴射部Ａでの高圧ガス
噴射時における後述のピストン弁54の反動衝撃を吸収緩
和するものであって、その主体となる本体30は、第１図
に示す如く、横向きの密閉ドラム形ケーシングとして構
成されている。すなわち、具体的には図示の如く、側面
から見て円筒形をなすハウジング31と、このハウジング
31の左右開口端面を夫々被蓋する円形の蓋盤32L,32Rと
が、適宜の気密保持手段および固定手段により、相互に
密封状態で固定されている。そして、左右の蓋盤32L,32
Rにより密閉されたハウジング31の内部に円孔空間が画
成され、該空間が後述の緩衝弁57を移動自在に嵌挿する
緩衝室38として機能する。

なお、左右の蓋盤32L,32Rは、互いに同一の外径に設
定されると共に、その中心部に後述の移動操作杆50を挿
通する同一内径の軸孔33,33が穿設されて、両軸孔33,33
を軸中心線上に整列している。

前記本体30は、ガス貯留噴射部Ａの本体10に対して、
噴射筒12および左蓋盤32Lの双方に形成された嵌合連結
手段を介して着脱可能に連結されている。すなわち、第
１図および第10図に示す如く、噴射筒12の右筒部12bに
嵌挿孔34が穿設され、この嵌挿孔34の開口端側の内周面
に、周方向に所定間隔で半径方向内方に突出する複数の
係合突起35が形成されている。また、左蓋盤32Lには、
噴射筒12を指向する端面に嵌挿孔34に嵌挿可能な筒部36
が突設され、この筒部36の軸端側の外周面に、周方向に
所定間隔で半径方向外方に突出する複数の係合突起37が
形成されている。従って、係合突起35,37を相互に干渉
しない嵌合い位置で噴射筒12と左蓋盤32Lとを対向さ
せ、筒部36を嵌挿孔34に嵌入した後、該左蓋盤32L（本
体30）を円周方向に所要角度回動することにより、係合
突起35,37が相互に前後位置（軸方向の左右位置）で係
合する。

この状態において、第２図に示す如く、噴射筒12に左
蓋盤32Lが連結されて、筒部36前端の小径筒部を、シリ
ンダライナ15の噴射路16の後端内に密嵌している。な
お、前記両係合突起35,37は、円周方向へ所定角度に形
成された円弧形状とされ、共に同一複数個ずつ配設され
ている。

前記本体30の緩衝室38は、後述の緩衝弁57の動き（移
動速度）を好適に制御するための形状に形成されて、所
要の流体が充填されている。具体的には第４図（ｂ）に
示す如く、ハウジング31内において、緩衝室38の前方
（図で左方）に位置して緩衝弁57の外径より適宜大きい
内径に設定した第１室38aと、緩衝室38の中央から後方
（図で右方）に位置して緩衝弁57の外径と略同一内径に
設定した第２室38bとが、テーパ室38cを介して連絡され
ている。この緩衝室38に充填される流体は、緩衝弁57の
動き（移動速度）を好適に制御するための媒体として、
例えば適当な粘性度を容易に選定することができるシリ
コンオイルが好適に使用し得る。ただし、この流体の充
填量は、流体の温度膨張等を考慮して、室内の満杯量で
ないことを前提とする。

前記ハウジング31には、緩衝室38の第１室38aと第２
室38bとに連通するバイパス路39が穿設されている。そ
してこのバイパス路39を介して前記緩衝弁57により区画
される第１室38aと第２室38bの間を、緩衝弁57の移動に
伴って流体が流動するようになっている。

前記バイパス路39は、流体充填状態に鑑みて、流体の
効果的な流動を図り得るよう、緩衝室38の下部に形成さ
れている。すなわち、具体的には第４図（ｂ）に示す如
く、ハウジング31下部の半径方向に夫々穿設されて、第
１室38aと第２室38bとに対して、個々に連通した円孔形
の第１流路39aおよび第２流路39bと、ハウジング31の軸
方向に穿設されて、双方の流路39a,39bに連通した円孔
形の本流路39cとから構成されている。そして、緩衝弁5
7の変動過程において、第１室38a内と第２室38b内に亘
り、流体の往復的な流動を可能にしている。

このバイパス路39は、全流路が所要とする一定の開口
断面であれば、流体の流動を図る本来の機能を充分に果
し得る。この前提において、流路の開口断面を調整可能
とすることにより、流体をより効果的に流動調整して、
緩衝弁57の変動を好適に緩和制御することが可能とな
る。そこで、その具体的な調整手段として、第４図
（ｂ）に示す如く、本流路39cに流量調整部材40が着脱
交換自在に挿入されている。なお、本流路39cは、第１
流路39aおよび第２流路39bに比較して、その円孔形開口
断面を適宜大きく設定した場合を図示する。

前記流量調整部材40は、本流路39cの路長および円形
開口断面に見合った所定の軸長および一定直径（太さ）
に設定された調整杆41の外端に、摘み42を固定してい
る。そして、第11図に示す如く、本体30の右蓋盤32Rの
下部に形成されたＵ字形の着脱操作口49から挿入セット
された状態（第４図（ｂ）参照）において、調整杆41が
本流路39c内に挿通支持されると共に、摘み42がハウジ
ング31の右端に固定されて着脱操作口49内に位置してい
る。

前記調整杆41と摘み42とは、第４図（ｂ）および第13
図に示す如く、ねじ軸43とねじ孔44を介して連結され
る。また、摘み42と右蓋盤32Rとは、ねじ筒45とねじ孔4
6を介して固定されるようになっている。なお、調整杆4
1の摘み42が配設される端部とは反対の端部に小径の軸
部47が突設され、この軸部47を、本流路39cの延長線前
方に形成した軸受孔48に嵌挿した状態で摘み42と右蓋盤
32Rとを固定することにより、調整杆41は本流路39cと平
行に延在するよう設定されている。このように構成され
た流量調整部材40は、本流路39cの路長および円形開口
断面を基準にして、所要の形状およびサイズに選定され
た各種のものが選択交換して使用可能である。例えば、
調整杆41について、直径が大小変更されたものや、軸方
向に小径部および大径部を形成して全体が多段軸形状と
されたもの等が好適に選択使用できる。

（移動操作杆について） 前記ガス貯留噴射部Ａの噴射路16内に移動可能に密嵌
されたピストン弁54と、緩衝部Ｂの緩衝室38内に移動可
能に嵌挿された緩衝弁57は、第２図〜第４図に示す如
く、１本の移動操作杆50の所定部位に位置決め固定され
て、互いには連動関係にある。移動操作杆50は、図示の
如く、緩衝部Ｂにおける本体30の両蓋盤32R,32Lにおけ
る軸孔33,33間に、適宜気密保持手段を介して水平に横
通支持されて、左蓋盤32Lから延出した前端部を、噴射
路16内の軸中心後方に挿入している。そして、右蓋盤32
Rから延出した後端部が、後述する開放操作部Ｃにおけ
る操作部材68に係脱可能に連繋されている。

（ピストン弁について） 前記ピストン弁54は、第４図（ａ）および第６図に示
す如く、高圧ガスの噴射路16内に密嵌して全てのガス導
入孔17を一斉に開閉し得る直円柱形に形成されて、移動
操作杆50の前端に突設された小径の支持軸部51に嵌挿さ
れている。そして、支持軸部51前端に延出されたねじ軸
部51aに、ピストン弁54内に嵌挿した筒状のナット56を
締付けて位置決め固定されている。しかも、このピスト
ン弁54は、図示の如く、その前端外周（図示左端）にテ
ーパ状の導入案内部54aを形成して、高圧ガスの噴射路1
6内への瞬時導入を図り得るようにしている。また、ピ
ストン弁54には軸方向に貫通する複数のガス抜き孔55が
穿設され、噴射路16内に噴射された高圧ガスからの受圧
力の軽減化を図り得るよう構成されている。なお、ピス
トン弁54の外周には、噴射路16内との気密性を保持する
ための適宜気密保持手段が付設されている。

（緩衝弁について） 前記緩衝弁57は、第４図（ｂ）および第７図に示す如
く、前記緩衝室38の第１室38a内には適宜余裕をもって
嵌挿し、第２室38b内には密嵌し得る円環形に形成され
て、その軸孔58を介して前記移動操作杆50の軸方向中央
よりやや右寄り位置に密嵌されている。そして、移動操
作杆50に嵌合された左右一対をなす両側の係合盤59,59
により、位置決め固定されている。なお、緩衝弁57の外
周および軸孔58内周には、適宜の気密保持手段が付設さ
れている。また、左右の係合盤59は、第７図に示す如
く、何れも上下に分割可能な一対の割型から構成され、
移動操作杆50の外周に凹刻された対応の環状係合溝52に
嵌着された状態で連結されて、位置決め固定される。

ただし、左係合盤59は、移動操作杆50を開放操作前位
置に位置決めセットする場合において、位置決め部材と
しても機能する。すなわち、第２図に示す如く、この左
係合盤59が左蓋盤32Lの内端面に当接した位置を、操作
杆50自体のセット位置として、簡単かつ正確に設定でき
る。

（開放操作部について） 前記開放操作部Ｃは、前記移動操作杆50を操作するも
のであって、第１図に示す如く、緩衝部Ｂに対して水平
に連結固定された略筒形の支持部材60と、該支持部材60
の後端に設置された駆動シリンダ66と、この駆動シリン
ダ66に適宜連繋された一対の操作部材68とを備えてい
る。先ず、支持部材60は、基本的には円筒形をなして両
側周面に窓口62を開口した筒部61の左右両端外部に、側
面から見て正方形のフランジ部63L,63Rが連結されてい
る。そして、左フランジ部63Lが、緩衝部Ｂの本体30に
おける右蓋盤32Rの外面に、適宜の固定手段により位置
決め固定されている。なお、左フランジ部63Lの下辺中
央部には、第11図および第12図に示す如く、前記流量調
整部材40の着脱操作を容易にするための逃し口64が形成
されて、着脱操作口49に整合している。

前記駆動シリンダ66は、支持部材60の右フランジ部63
Rに、適宜の固定手段により固定されて水平保持され
て、そのロッド67の前端を右フランジ部63Rの孔65から
支持部材60内に挿入している。そして、設定された一定
の往復ストローク（第３図に符号Ｓで示すストローク）
をもって、ロッド67を往復移動し得るようになってい
る。なお、シリンダ66は、複動式油圧タイプを例とし、
その全体を第14図に略示する。

一対の操作部材68,68は、駆動シリンダ66のロッド67
前端にナット70で固定された支持体69の上下に、片持ち
状態で連結されて、支持部材60内の前方（図示左方）へ
水平に延出されている。操作部材68の前端（移動操作杆
50を指向する端部）には、対向する操作部材68に向けて
突出するフック部71が形成され、両フック部71,71が、
移動操作杆50の後端に着脱可能に配設した係合盤53に係
脱可能に係合している。なおフック部71は、駆動シリン
ダ66の復動（ロッド67をシリンダ内に引き込む方向に付
勢）した際にのみ係合盤53に係合して、該係合盤53を後
退させるよう設定される。

（実施例の作用） 次に、本実施例に係る高圧ガス噴射装置の作用につき
説明する。まず、高圧ガスを充填する場合は、装置全体
が第２図に示す状態に保持され、ピストン弁54が、全て
のガス導入孔17を密閉した位置P₁状態において、ガス供
給部24を開放操作する。これにより、該供給部24からの
高圧ガスは、昇圧器23および圧入管22を介して本体10の
昇圧貯留室20内に圧入される。そして昇圧貯留室20内
に、充分高い圧力をもって大量のガスが貯留されて、所
要の圧力充填がなされる。

なお、ガスの充填時には、安全弁27を開放状態にセッ
トして、噴射路16内の圧力を解放し得るようにしてお
く。そして、ガスの噴射直前時には、安全弁27を元の閉
鎖状態に戻す。

前述のように、昇圧貯留室20内における高圧ガスの圧
力充填が完了した時点で、ガスの噴射が可能とされる。
そこで、ガス噴射操作として、開放操作部Ｃの駆動シリ
ンダ66を復動（ロッド67をシリンダ内に引き込む方向に
付勢する）すると、ロッド67が所定の移動ストロークＳ
だけ、瞬時に後退して一対の操作部材68,68を牽引す
る。このとき両操作部材68,68に形成したフック部71,71
に、係合盤53を介して係合する移動操作杆50が瞬時に牽
引され、前記ピストン弁54および緩衝弁57が、第３図に
示す状態に移動変位する。

すなわち、移動操作杆50の移動によってピストン弁54
は、第４図（ａ）に示す如く、閉鎖位置P₁からストロー
クＳだけ後退変位して、予め設定された開放始点位置P₂
に保持され、その前端の導入案内部54aを、シリンダラ
イナ15の凹部19と整合して、全てのガス導入孔17を僅か
に開放する。一方、緩衝弁57は、第４図（ｂ）に示す如
く、緩衝室38の第１室部38aからテーパ室部38cに瞬時に
後退変位して、その一部（図示右端部）を第２室部38b
の入口に密嵌し始める。

このようにピストン弁54が前記開放始点位置P₂に保持
された時点において、全てのガス導入孔17と噴射路16と
が、凹部19を介して連通されることになる。これによっ
て、昇圧貯留室20内に貯留されている高圧ガスの一部
が、全てのガス導入孔17から凹部19を介して噴射路16内
に一瞬にして流入する。これと同時に、該噴射路16内に
流入した高圧ガスの圧力が、ピストン弁54の前端面に作
用する。なお、この際高圧ガスの一部が、ピストン弁54
の各ガス抜き孔55内を流通して噴射路16の後方内に流入
することになり、ピストン弁54に作用するガス圧が適当
に軽減される。

前述のように、噴射路16内に流入した高圧ガスが、そ
の圧力をピストン弁54に作用する結果、該ピストン弁5
4,緩衝弁57および移動操作杆50が同時に後退して、第５
図に示す状態に変化する。すなわち、開始始点位置P₂の
ピストン弁54は、噴射路16内の後端に変位し、緩衝弁57
は、緩衝室38の第２室部38b内の後端に変位する。なお
移動操作杆50は、その後端を開放操作部Ｃの支持部材60
内に延出して、操作部材68,68との係合が解除された位
置に変位している。

前記ピストン弁54の後退によって、昇圧貯留室20内の
高圧ガスが噴射路16内に瞬時に流入する。すなわち、ピ
ストン弁54は、開放始点位置P₂から瞬時に後退して、導
入案内部54aを凹部19の後側（右側）に移行した時点
で、全てのガス導入孔17を一斉に全開する。このため、
昇圧貯留室20からの大量の高圧ガスが、ガス導入孔17を
介して噴射路16内に、瞬時にして一気に流入する。これ
と同時に、この大量の高圧ガスは、噴射路16内から前記
高速飛翔体発射システムにおける装填装置80に向けて一
挙に噴射されて、その大きな圧力（エネルギー）を装填
部内の飛翔体に直接作用する。

この結果、高速飛翔体発射システムにおいて、飛翔体
は、発射筒82内を高速瞬時に飛翔して試料収納機83内に
突入し、被加工材料（試料）に対して、大きな衝撃エネ
ルギーをもって衝突し、例えば破壊や瞬間的な剪断力を
利用した打抜きその他種々物理的な仕事を効果的に行な
い得るものである。なお、発射システムでは、高速の飛
翔体を試料に衝突させて物理的特性等を解析する試験に
応用した場合につき説明したが、これに限定されるもの
でなく、各種の分野に応用される。

前述したように、昇圧貯留室20内からの大量の高圧ガ
スが、噴射路16内に流入して装填装置80内に噴射する瞬
間状態において、ピストン弁54は、高圧ガスからの相当
大きな圧力を受けるために、開放始点位置P₂から全開位
置P₃までの間を、急激に変位することになる。このピス
トン弁54の衝撃反動については、緩衝部Ｂおいて、適正
に緩衝し得る。

すなわち、ピストン弁54の変位と、緩衝弁57の変位と
を、第４図（ａ），（ｂ）に対比して示す如く、ピスト
ン弁54が開放始点位置P₂から全開位置P₃そして後端位置
に一連に変位することに対して、緩衝弁57は、緩衝室38
のテーパ室38cから第２室部38bの入口部内に移行し、密
嵌状態を維持したまま、中央部位そして後端部位に一連
に変位する。そして、この緩衝弁57の変位過程におい
て、緩衝室38内の各室部の体積変化に伴ない、該緩衝室
38に充填した流体が流動変化する。つまり、第２室部38
b内の流体は、緩衝弁57の変動圧力を受けて押し出さ
れ、前記バイパス路39の第２流路39bから流入して、本
流路39c内を迂回し、第１流路39aから第１室部38a内に
戻される。

このように、緩衝弁57が緩衝室38の第２室部38b内に
密嵌状態を維持したまま一連に変位する緩衝動作と、緩
衝室38内の流体が緩衝弁57の変位に伴ない流動する緩衝
流動とによって、相乗的な緩衝作用が奏されることにな
り、この相乗緩衝作用によって、ピストン弁54の衝撃反
動に対する優れた緩衝効果（ダンパー効果）を発揮し得
るものである。

なお、この緩衝作用に関連して、本流路38c内に挿入
セットされている流量調整部材40について、その直径お
よび形状の変更された種々のものを適宜選択して、交換
セットしてもよい。これによれば、本流路38cの開口断
面や流路形状を所要条件に変更して、流体の流動状態を
適正に調節し得、より一層優れた緩衝効果が期待でき
る。

なお、本実施例に係る高圧ガス噴射装置では、高圧ガ
スの噴射以後において第５図に示す状態のままとされ
る。従って、次回の高圧ガスの圧入充填および噴射のた
めに、第２図に示す状態にリセットするに際しては、先
ず、開放操作部Ｃの駆動シリンダ66を往動操作（ロッド
67をシリンダから延出させる）して、そのロッド67を元
位置に復帰させることにより、操作部材68を元の係合位
置に戻す。次に、移動操作杆50を図示左方へ操作して、
移動不能位置、つまり外部からは見えないが、緩衝弁57
の左係合盤59が、本体30の前側内端面に当接した位置ま
で押し込む。これにより、該操作杆50が元の移動開始位
置に正確に挿入セットされ、また、ピストン弁54および
緩衝弁57が、夫々所定位置にセットされる。なお、移動
操作杆50の押し戻しにおいて、前記支持部材60の窓口62
が、操作口として利用される。

発明の効果 以上説明した如く、本発明に係る高圧ガス噴射装置
は、高速飛翔体発射システムにおける飛翔体用ガス噴射
部として好適に使用されるものであり、ガス噴射部内に
貯留された大量の高圧ガスを、瞬間的に一気に噴射させ
ることができる。すなわち、ガス噴射部の噴射路内に密
嵌された開閉弁を、開放始点位置まで僅かに開放するだ
けで、昇圧貯留室内の高圧ガスの一部が噴射路内に流入
し、その圧力で開閉弁を瞬時にして強制的に押動させ
る。これにより、該開閉弁が極めて短時間で全開位置に
変位され、この瞬間に大量の高圧ガスが、噴射路内に一
挙に流入して飛翔体の装填部側に噴射される。この結
果、ガスの保有する高圧エネルギーを飛翔体に有効に作
用させ、該飛翔体を、高圧ガスの大きな噴射圧力によっ
て、高速瞬時に発射させることができる。

しかも、本発明の高圧ガス噴射装置によれば、昇圧貯
留室内からの大量の高圧ガスが、噴射路内に流入して飛
翔体の装填部内に噴射する瞬間状態おいて、開閉弁が、
高圧ガスからの相当大きな圧力を受けて、開放始点位置
から全開位置までの間を、急激に変位することについ
て、緩衝部において、その開閉弁の衝撃反動を適正に緩
衝し得る。すなわち、緩衝部においては、開閉弁が開放
始点位置から全開位置そして後端位置に一連に変位する
ことに対して、緩衝弁が、緩衝室の大径室部から小径室
部内に密に嵌挿し、その密嵌状態を維持したまま、小径
室部内の後端部位に変位する緩衝動作と、この緩衝弁の
変位に伴ない、緩衝室内の流体が、バイパス路を介して
小径室部から大径室部に流入する緩衝流動とによる、相
乗的な緩衝作用が奏されることとなり、この相乗緩衝作
用によって、開閉弁の衝撃反動に対する優れた緩衝効果
（ダンパー効果）を発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る高圧ガス噴射装置の好適な実施
例を示す一部省略した分解斜視図、第２図は、噴射装置
の閉鎖位置状態を示す一部破断した正面図、第３図は、
噴射装置の開放開始位置状態を示す一部破断した正面
図、第４図は、第３図の開放開始位置状態を詳細に示す
断面図であって、第４図（ａ）は、ピストン弁の変位状
態を示し、第４図（ｂ）は、緩衝弁の変位状態を示す、
第５図は、噴射装置全開位置状態を示す一部破断した正
面図、第６図および第７図は、夫々第２図中のVI−VI
線,VII−VII線に基づく側断面図、第８図および第９図
は、夫々第５図中のVIII−VIII線およびIX−IX線に基づ
く側断面図、第10図，第11図および第12図は、夫々第３
図中のＸ−Ｘ線,XI−XI線およびXII−XII線に基づく側
断面図、第13図は、流量調整部材を示す分解斜視図、第
14図は、本実施例に係る噴射装置を使用した高速飛翔体
発射システムの全体を略示する正面図である。 Ａ……ガス貯留噴射部 Ｂ……緩衝部、Ｃ……開放操作部 10……本体、16……噴射路 17……ガス導入孔、20……昇圧貯留室 30……本体、38……緩衝室 38a……第１室、38b……第２室 39……バイパス路、54……ピストン弁 57……緩衝弁、66……駆動シリンダ 67……ロッド、68……操作部材 50……移動操作杆、80……装填装置 82……発射筒、Ｓ……ストローク

フロントページの続き (72)発明者 大河内 禎一 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 田中 皓一 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 川嶋 紘一郎 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 深津 鋼次 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 浦田 喜彦 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 森田 素生 愛知県小牧市下小針中島１丁目200番地 株式会社森田鐵工所内 (72)発明者 森田 孝 愛知県小牧市下小針中島１丁目200番地 株式会社森田鐵工所内 (72)発明者 竹中 弘 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 澤井 秀明 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特公 昭51−12259（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F41B 11/32 - 11/34 F41B 11/26 G01N 3/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飛翔体用装填装置（80）内の発射位置に装
   填されたドライアイス等の昇華性物体からなる飛翔体
   を、高圧ガスの噴射圧力により発射筒（82）を介して高
   速で飛翔させ、該飛翔体を何等の対象物に衝突させて所
   定の物理的作業をなす高速飛翔体発射システムに使用す
   る高圧ガス噴射装置であって、 該噴射装置の主体を構成するガス貯留噴射部（Ａ）と、
   該ガス貯留噴射部（Ａ）後方に設置されてガスの噴射時
   における衝撃反動を吸収緩和する緩衝部（Ｂ）と、該緩
   衝部（Ｂ）後方に設置された開放操作部（Ｃ）と、該開
   放操作部（ｃ）に適宜連繋されて、前記ガス貯留噴射部
   （Ａ）内のピストン弁（54）および前記緩衝部（Ｂ）内
   の緩衝弁（57）を所定位置に連結した移動操作部材（5
   0）とを備え、 前記ガス貯留噴射部（Ａ）においては、 本体（10）内に画成されて外部から充填される高圧ガス
   を昇圧状態で一時的に貯留する環状ガス昇圧貯留室（2
   0）と、 前記環状ガス昇圧貯留室（20）とは区画して形成され
   て、前記発射筒（82）と飛翔体用装填装置（80）を介し
   て同軸的に連通するガス噴射路（16）と、 前記環状ガス昇圧貯留室（20）の同一円周上において、
   半径方向に穿設されて該昇圧貯留室（20）と前記ガス噴
   射路（16）とを連通する複数のガス導入孔（17）と、 前記ガス噴射路（16）に軸方向への進退自在に密に嵌挿
   されて、前記複数のガス導入孔（17）を同時的に開閉す
   る前記ピストン弁（54）とを有し、 前記緩衝部（Ｂ）においては、 本体（30）内に画成されて、軸方向に大径室部（30a）
   および小径室部（38b）を形成し、所定量の流体を充填
   した緩衝室（38）と、 前記緩衝室（38）の大径室部（38a）と小径室部（38b）
   とを連絡する流体用のバイパス路（39）と、 前記緩衝室（38）内に移動可能に嵌挿され、大径室部
   （38a）内に対しては適宜余裕をもって挿入し、小径室
   部（38b）に対しては密に嵌合する前記緩衝弁（57）と
   を有し、 前記開放操作部（Ｃ）においては、 可動部材（67）の移動ストローク（Ｓ）を、前記ピスト
   ン弁（54）の開閉ストローク（Ｓ）に合せて、該可動部
   材（67）を瞬時に可動し得るように設定した駆動手段
   （66）と、 前記駆動手段（66）の可動部材（67）に連繋されて、前
   記緩衝部（Ｂ）の本体（30）側に向けて延出した操作部
   材（68）とを有し、 前記移動操作部材（50）は、前記緩衝部（Ｂ）の本体
   （30）内の軸中心部および前記ガス貯留噴射部（Ａ）の
   ガス噴射路（16）内に亘り移動自在に挿通支持されて、
   前記緩衝部（Ｂ）の本体（30）外部に延出した後端部
   を、前記開放操作部（Ｃ）における操作部材（68）に対
   して係脱可能に連繋し、前端部に前記ピストン弁（54）
   を連結し、略中央部に前記緩衝弁（57）を配設した ことを特徴とする高圧ガス噴射装置。