(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサと、タービンとを有し、前記タービンには前記コンプレッサからの圧縮空気を供給する圧縮空気供給系と前記タービンに水素燃料を供給する燃料供給系とが接続されており、さらに、前記タービンの翼内部には前記燃料供給系と接続された燃料通路が形成され、前記燃料通路と連通して前記タービンの翼面に、前記燃料通路から水素燃料を噴出する孔を形成し、前記圧縮空気供給系からの圧縮空気を前記タービンに供給するとともに前記燃料供給系からタービン翼内部の燃料通路に水素燃料を供給し、供給された水素燃料を前記タービン翼面に形成した孔から噴出してタービン内で燃焼させることにより、タービンを駆動することを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、航空機エンジン等に利用されているガスタービンに関するものであり、特に燃料に水素を利用することにより、燃焼室を不要としたガスタービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、大気汚染、地球温暖化現象などの環境問題が注目されている。これらは化石燃料（炭化水素燃料）を燃焼した際の燃焼ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ2 によるものである。
このような中で、燃焼ガス中にＳＯｘ、ＣＯ2 を含まない環境負荷の低いクリーンな燃料として水素燃料が注目されている。特に水素燃料は継続利用が可能であり、従来の炭化水素燃料と比較すると、高発熱量、高燃焼速度、広い可燃範囲であるという特徴を有している。
【０００３】
一方、次世代航空機における推進システムの改良、発展のために世界中で多くの研究が進行中である。これらの推進システムは高出力であるだけでなく、軽量、低環境負荷でなければならない。水素燃料はこれらの要求を実現できる燃料として期待されているが、従来のガスタービンの構成のままで、水素を燃料として使用した場合、水素燃焼による高温のため構造材料が壊れるなど構造面での工夫が必要となってくる。
【０００４】
ここで従来のガスタービンの構成を図面を参照して簡単に説明しておくと、図３は従来のガスタービンの簡略構成図である。
ガスタービンは、図３に示すようにコンプレッサ１１、燃焼器１２、タービン１３を備えており、燃焼器１２には圧縮空気供給系１５、高温燃焼ガスをタービン１３に供給排出する燃焼ガス系１７および燃料供給系１６が配管されている。なお図中１４はコンプレッサ１１に空気を供給する空気供給系、１８は燃焼ガスをタービンから排出するガス排出系である。
【０００５】
周囲空気は空気供給系１４からコンプレッサ１１に供給され圧縮されたあと、圧縮空気供給系１５から燃焼器１２に供給され、この燃焼器１２内において、燃料供給系１６から供給された石油系燃料を燃焼させて高温圧縮ガスを生じさせ、生じた高温圧縮ガスを燃焼ガス系１７からタービン１３に送り、この中で膨張して膨張ガスを発生し、タービン１３を回転して大きな運動エネルギーを得ることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のガスタービンは、コンプレッサ、燃焼器、タービンから構成されており、燃焼過程は燃焼器内でのみ取り扱われてきたため、大出力、軽量コンパクト、低燃費、低環境負荷等、将来のガスタービンの要求に対して限界に達しつつある。また、高発熱量、高燃焼速度、広い可燃範囲を有し、環境問題においても有利な水素を燃料としたガスタービンの研究もされている。しかし、このタービンも再燃器、燃焼器を有した従来型のシステムに対して翼後縁からの水素噴射・燃焼を補助的に使用する構成であるため、システムがきわめて複雑となり、小型軽量化が困難であり、特に航空機用エンジンとしては不向きである等の問題がある。
【０００７】
そこで本発明は従来必要としていた燃焼器を無くし、圧縮した空気をタービンに送り込むとともにタービン内に直接燃料となる水素を供給し翼間で燃焼を起こすと同時に仕事を行う新規な構成からなるガスタービンを提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
コンプレッサと、タービンとを有し、前記タービンには前記コンプレッサからの圧縮空気を供給する圧縮空気供給系と前記タービンに水素燃料を供給する燃料供給系とが接続されており、さらに、前記タービンの翼内部には前記燃料供給系と接続された燃料通路が形成され、前記燃料通路と連通して前記タービンの翼面に、前記燃料通路から水素燃料を噴出する孔を形成し、前記圧縮空気供給系からの圧縮空気を前記タービンに供給するとともに前記燃料供給系からタービン翼内部の燃料通路に水素燃料を供給し、供給された水素燃料を前記タービン翼面に形成した孔から噴出してタービン内で燃焼させることにより、タービンを駆動することを特徴とするガスタービンである。
【０００９】
【実施形態】
本発明の一実施形態を図１を用いて説明すると、図１は本形態のガスタービンの簡略構成図である。
本ガスタービンは、図１に示すようにコンプレッサ１、タービン２を備えており、タービン２には燃料としての水素を供給する燃料供給系５とコンプレッサ１からの圧縮空気を供給する圧縮空気供給系４が接続されている。本ガスタービンは従来必要とされていた燃焼器を無くした点に大きな特徴がある。
【００１０】
タービン２の翼１０には図２（イ）、（ロ）あるいは（ハ）に示すように中心部に燃料供給系５と連通され水素燃料を流すことができる燃料通路７が形成され、また翼１０には翼面から水素を噴出するための燃料噴出孔８が少なくとも１個以上形成されている。
【００１１】
周囲空気は空気供給系３からコンプレッサ１に供給され圧縮されたあと、圧縮空気供給系４からタービン２に供給され、また、タービン２には燃料供給系５から水素燃料が供給される。タービン２内において、燃料供給系５から供給された水素燃料を翼に形成した孔８から噴出させて圧縮空気と燃焼させ高温圧縮ガスを発生させ、この中で膨張して膨張ガスを発生し、タービン２を回転する。
【００１２】
なお、燃料噴出孔は図２（イ）に示すようにタービンの翼面に１個、あるいは図２（ロ）に示すようにタービン翼面に複数箇所形成したりすることもできるが、図２（ハ）に示すようにタービン翼の材料に多孔質材料を用い翼全面に無数の燃料噴出孔を形成することもできる。
ただし、孔が翼面に１個（図２（イ）参照）の場合翼間で十分な燃焼を得ることが難しく、かつ翼全体を冷却することが難しい等の難点がある。一方孔を翼全面に渡って多数設けた場合（図２（ロ）（ハ）参照）には、翼間で十分な燃焼を得ることができ、さらに翼全面にわたって冷却効果が期待できる。
【００１３】
以上、本発明に係わる実施形態について説明したが、上記翼１０はガスタービンの動翼、静翼のいずれでもよく、さらに動翼、静翼から燃料を噴出することも可能である。また、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１４】
【発明の効果】
上記の如く、本発明は、従来必要としていた燃焼器が不要となりガスタービンの小型化、簡略化を図ることができる。また、翼面から噴出する水素を燃料としてだけでなく、冷却剤としても利用することができるため流量損失が殆どない。多段燃焼にすることで燃焼温度が下げられる。さらに水素を燃料としているため、低環境負荷である、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態のガスタービンの簡略構成図である。
【図２】本形態のガスタービンに用いる翼の断面図である。
【図３】従来のガスタービンの簡略構成図である。
【符号の説明】
１        コンプレッサ
２        タービン
３        空気供給系
４        圧縮空気供給系
５        燃料供給系
６        排ガス系
【図１】
0003881159.tif 000002
【図２】
0003881159.tif 000003
【図３】
0003881159.tif 000004