(57)【要約】ガスタービンエンジンの飛行機雲形成を制御する方法は、ガスタービンエンジンの燃焼器に超低硫黄燃料を供給して、ガスタービンエンジンの排気中に発生する硫黄副生成物の量を制限することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンの燃焼器に超低硫黄燃料を供給して、ガスタービンエンジンの排気中に発生する硫黄副生成物の量を制限することを含むことを特徴とするガスタービンエンジンの飛行機雲形成制御方法。
【請求項２】
ガスタービンエンジンが、飛行機雲形成条件で飛行していることを特徴とする請求項１記載の飛行機雲形成制御方法。
【請求項３】
超低硫黄燃料の硫黄濃度は、１ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の飛行機雲形成制御方法。
【請求項４】
超低硫黄燃料の硫黄濃度は、３００ｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１記載の飛行機雲形成制御方法。
【請求項５】
１ｐｐｍ未満の硫黄濃度を有する航空燃料を含むことを特徴とする超低硫黄航空燃料組成。
【請求項６】
硫黄濃度が３００ｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項５記載の超低硫黄航空燃料組成。
【請求項７】
硫黄濃度が実質的にゼロであることを特徴とする請求項５記載の超低硫黄航空燃料組成。
【請求項８】
航空燃料が合成パラフィン燃料であることを特徴とする請求項５記載の超低硫黄航空燃料組成。
【請求項９】
航空燃料が石油ベースの燃料であることを特徴とする請求項５記載の超低硫黄航空燃料組成。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンが飛行機雲形成条件で飛行しているときに、臨界閾値未満では排気による飛行機雲の形成が実質的に減少するように、ガスタービンエンジンの排気中の硫黄副生成物の臨界閾値を設定することを含むことを特徴とするガスタービンエンジンの飛行機雲形成制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジンの排気によって発生する飛行機雲に関する。
【０００２】
この出願は、２００９年１１月９日出願の米国特許出願第１２／６１４６４０号および２００８年１１月１４日出願の米国特許仮出願第６１／１１４４８６号の優先権を主張している。
【背景技術】
【０００３】
航空機エンジンからの高温の排気は、既知の温度および湿度条件において飛行機雲として知られる凝結水による目に見える航跡を生じさせる。例えば、高温の排気は、比較的低温で湿った周囲の空気と混ざり、水を微小な水滴や氷の結晶に凝結／凝縮させる。飛行機雲が、温室効果ガスと同様に直接的な放熱または雲の発生の促進により増幅された放熱を伴うために、地球の気候変動の一因であるという憶測がある。また、飛行機雲の形成は、発見される可能性を最小にすることを望む航空機操縦者には問題となりうる。
【０００４】
航空機は、場合によっては、飛行機雲が形成される条件における飛行を避けることで飛行機雲の形成を防止することができる。しかし、航空機、飛行パターンまたは他の状況によって、飛行機雲が形成される条件を必ずしも避けることはできない。さらに、飛行機雲の形成を防止する飛行パターンは、比較的長くなるとともに／またはより多くの総燃料の燃焼を要し、これにより、コストが増加するとともにより多くのＣＯ2が発生し、地球温暖化を抑制するのではなく促進してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
飛行機雲の形成を抑制するために、燃料または排気に添加剤を使用することができる。例えば、このような添加剤は、凝結する水滴や氷の結晶の大きさに影響を与える。ある大きさの水滴や氷の結晶は目に見えない。しかし、添加剤を使用する難点は、（航空業界では既に重大な問題となっている燃料コストを実質的に増加させる）添加剤のコスト、添加剤に関連する重量および添加剤によるエンジン寿命や性能の低下を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ガスタービンエンジンの飛行機雲形成を制御する例示的な方法は、ガスタービンエンジンの排気中に発生する硫黄副生成物の量を制限するためにガスタービンエンジンの燃焼器に超低硫黄燃料を供給することを含む。
【０００７】
ガスタービンエンジンの飛行機雲形成を制御する他の例示的な方法は、ガスタービンエンジンが飛行機雲形成条件で飛行しているときに、臨界閾値未満では排気による飛行機雲の形成が実質的に減少するように、ガスタービンエンジンの排気中の硫黄副生成物の臨界閾値を設定することを含む。
【０００８】
例示的な超低硫黄航空燃料の組成は、１ｐｐｍ未満の硫黄濃度を含む。
【０００９】
開示された実施例の種々の特徴および利点は、以下の詳細な説明から当業者には明らかになる。詳細な説明に付随する図面は、以下に簡単に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】飛行機雲形成条件での飛行中に超低硫黄燃料を使用する例示的なガスタービンエンジンの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、航空機で使用可能な例示的なガスタービンエンジン２０の選択された部分を示している。この例では、ガスタービンエンジン２０は、圧縮機セクション２２と、圧縮機セクション２２から圧縮空気を受け入れる燃焼器２４と、燃焼器２４から排気２８を受け入れるタービンセクション２６と、を含む。種々のタイプのガスタービンエンジンがあり、開示された設計に限定されるものではなく、多くのガスタービンエンジンに開示された例が有用である。
【００１２】
ガスタービンエンジン２０は、飛行機雲形成条件３２での飛行中にガスタービンエンジン２０の飛行機雲形成を制御するために超低硫黄燃料３０を使用する。典型的な航空燃料は、３０〜３０００ｐｐｍの硫黄を含む。しかし、開示された例の超低硫黄燃料３０は、排気２８中に発生する硫黄副生成物の量を制限するために約１ｐｐｍ未満の硫黄濃度を有する。他の例では、超低硫黄燃料３０は、３００ｐｐｂ未満または検出限界以下（公称上ゼロ）の濃度を有しうる。（ＳＯ3などを含む）硫黄副生成物は、粒子、化合物または排気２８中に放出される他の排気物質の形態でありうる。
【００１３】
硫黄副生成物は、飛行機雲形成条件において水が凝結する核の生成点として機能しうる。例えば、硫黄副生成物は、排気中の炭素や他の粒子に比べてかなり多くの水を含む。放出されるすす粒子に関連する硫黄副生成物を含む硫黄副生成物は、排気に含まれる他の種類の粒子よりも水蒸気分子を引き寄せやすい。硫黄生成物は、急速に水を集めて、飛行機雲の原因となる水滴を形成するおそれがある。超低硫黄燃料３０を使用することで、排気２８中の硫黄副生成物の量が制限される。超低硫黄燃料３０では、核の生成や水滴の形成を支持する排気２８中の硫黄副生成物が制限されているので、飛行機雲の形成が制限されるかまたはなくなる。
【００１４】
超低硫黄燃料３０を使用して飛行機雲の形成を低減あるいは排除することにより、航空機によって引き起こされる気候変動の懸念が少なくなり、添加剤による実質的な燃料コストや航空機重量の増加がなくなり、かつ燃費に影響がないとともに放出される粒子が減少するという利点が提供される。
【００１５】
飛行機雲の形成を低減あるいは排除するための超低硫黄燃料３０の所望の硫黄濃度は、予め決定することが可能である。例えば、ガスタービンエンジン２０が飛行機雲形成条件３２で飛行しているときに、臨界閾値未満では排気２８による飛行機雲の形成が実質的に減少するように排気２８中の硫黄副生成物の臨界閾値を設定することができる。一例では、飛行機雲の形成の減少は、飛行機雲の可視性の程度、平均水滴寸法または飛行機雲の形成を判断する他のパラメータに対応する。
【００１６】
超低硫黄燃料３０は、種々の方法で製造可能である。一例では、超低硫黄燃料３０は、硫黄や硫黄を含む添加剤を加えずに製造されるフィッシャー・トロプシュ合成パラフィン燃料である。この燃料では、超低硫黄燃料３０は、ゼロに近いまたは検出不能な硫黄濃度を有しうる。
【００１７】
他の例では、超低硫黄燃料３０は、既存の種類の航空燃料から硫黄を取り除くことにより製造可能である。既存の燃料は、例えば、合成燃料または石油ベースの燃料でありうる。例えば、硫黄除去装置を使用して、既存の燃料から硫黄を取り除くことができる。
【００１８】
超低硫黄燃料３０の供給源にかかわらず、超低硫黄燃料３０を使用することの懸念の１つは、既存の燃料供給チェーンによる硫黄の混入である。例えば、航空燃料は、複数の異なる種類の燃料を取り扱う供給チェーンによって一般に輸送される。供給チェーンに残留する一種類の燃料が、次に輸送される燃料と混合されるおそれがある。一般に、混合は重要でなく、エンジン性能に影響しない。しかし、少量であっても、硫黄含有燃料を超低硫黄燃料３０と混合すると、飛行機雲の形成に所望の／閾値濃度を超えて硫黄濃度が増加するおそれがある。同様に、ガスタービンエンジン２０または航空機燃料システムも、残留する硫黄含有燃料を含むおそれがある。従って、供給チェーン、航空機およびガスタービンエンジン２０は、混入を制限するために洗浄を要しうる。
【００１９】
図示の実施例には、特徴部の組合せが開示されているが、ここに開示された種々の実施例の利点を実現するために全ての特徴部を組み合わせる必要はない。言い換えれば、ここに開示された実施例に従って設計されたシステムは、いずれかの図に示した全ての特徴部または図面に概略的に示した全ての部分を必ずしも含まない。さらに、一実施例の選択された特徴部は、他の例示的な実施例の選択された特徴部と組み合わせることもできる。
【００２０】
上述の説明は、限定的なものではなく、例示的なものである。当業者には明らかとなる開示された実施例の種々の変更および改良は、本開示内容の趣旨から必ずしも逸脱しない。
【図１】
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【国際調査報告】
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