(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼装置であって、燃焼器に放電によって流路を流れる空気又は燃焼ガス中の酸素をオゾン化する高周波高電圧放電電極を設け、高空飛行時には、燃焼に必要なオゾン量を超える量のオゾンを生成し前記航空機用ガスタービンエンジン外に放出するように構成してなることを特徴とする低公害燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜図７は航空機用ガスタービンエンジンの従来の低公害燃焼器の各種の例を示したものである。図５は２段燃焼式低公害燃焼器の縦断面図である。図において、燃焼器は予燃焼域２５と主燃焼域２７の２段に分けられ、低出力時は予燃焼域ノズル２４から燃料を噴出し、予燃焼域２５と主燃焼域２７で燃焼し、ＨＣ、ＣＯを完全燃焼させる。高出力時には主燃焼域ノズル２６からも燃料を噴出し、主燃焼域２７で希薄燃焼し、ＮＯ生成を抑制する。
【０００３】
図６は従来の２段燃焼式低公害燃焼器の他の例の縦断面図である。燃焼器は予燃焼域２９と主燃焼域３１の２段に分けられ、低出力時は予燃焼域燃料ノズル２８から燃料を噴出し予燃焼域２９で燃焼させ、ＨＣ、ＣＯを完全燃焼させる。高出力時には主燃焼域ノズル３０からも燃料を噴出し、主燃焼域３１で希薄燃焼してＮＯ等の生成を抑制する。
【０００４】
図７は従来の水噴射式低公害燃焼器の縦断面図である。この燃焼器では、水噴射式燃料ノズル３２から水（又は蒸気）と燃料を燃焼室３３に噴出し、高出力時の燃焼温度を下げてＮＯの生成を抑制する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼器は２段燃焼式または水噴射式であったため、構造および制御が複雑であり、また、燃焼温度を上げるにはＮＯｘ対策として限界があることが問題であった。さらに、高空を飛行する場合に放出されるＮＯがオゾン層を破壊する一因とされている。
【０００６】
本発明は構造簡単で、かつ燃焼温度を高めて十分なＮＯｘ対策を行うことができ、さらにオゾン層の再形成にも役立つ航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであり、航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼装置であって、燃焼器に放電によって流路を流れる空気又は燃焼ガス中の酸素をオゾン化する高周波高電圧放電電極を設け、高空飛行時には、燃焼に必要なオゾン量を超える量のオゾンを生成し前記航空機用ガスタービンエンジン外に放出するように構成してなることを特徴とする低公害燃焼装置に関するものである。
【０００８】
本発明の低公害燃焼装置において、燃焼器に高周波高電圧放電電極を設け、同電極によって、放電によって流路を流れる空気又は燃焼ガス中の酸素をオゾン化し、燃焼器内で燃料又は燃焼ガスと完全燃焼させて、公害物質のであるＨＣ，ＣＯ，ＮＯの生成を防ぐ。
【０００９】
更に、高空飛行時には、燃焼に必要な量以上の余分のオゾンを生成・放出させ、これによりオゾン層の再形成・保護を可能にし、公害を防止する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の第１形態に係る低公害燃焼器を装備した航空機用ガスタービンエンジンの縦断面図である。図において、４はエンジン、３４はタービン、３５は圧縮機、５は燃焼器ケース、２は燃焼器ライナ、３は燃料ノズル、６は圧縮機出口空気、１は燃焼器ケース５の入口端に設けられた高周波高電圧放電電極（以下「電極」と略称する）である。電極１は圧縮機出口空気６をオゾン化するためのものである。
【００１１】
図２は上記実施形態の燃焼器２の詳細縦断面図である。図において、電極１は燃焼器ケース５の入口端に取り付けられ、圧縮機出口空気６をオゾン化する。オゾンを含む一次空気７は燃焼器ライナ２に流入し、燃料ノズル３から噴出する燃料９と燃焼室８内で反応し、燃焼ガス１０となり、燃焼器出口ガス１１となってタービン３４に流入する。オゾンは酸化作用が強く、燃料と完全燃焼して低出力時のＨＣ、ＣＯの生成を防ぐとともに、高出力時のＮＯ生成を抑制する。
【００１２】
図３は本発明の実施の第２形態に係る航空機用ガスタービンエンジンの燃焼器の縦断面図である。本燃焼器においては、電極１２は燃焼器ケース５の長手方向中央部に取付けられている。これによって燃焼器ライナ２の外側を流れる一次空気１３はオゾン化され、二次空気１４となる。オゾンを含む二次空気１４は燃焼器ライナ２から流入し、燃焼ガス１０と反応する。オゾンは噴射された燃料９と完全燃焼して低出力時のＨＣ、ＣＯの生成を防ぐとともに、高出力時のＮＯの生成を抑制する。
【００１３】
図４は本発明の実施の第３形態に係る航空機用ガスタービンエンジンの燃焼器の縦断面図である。本燃焼器においては、電極１５は燃焼器ライナ２に取付けられ一次空気７、燃焼ガス１０、および二次空気１４の酸素をオゾン化する。オゾンは噴射された燃料９および燃焼ガス１０と完全燃焼して低出力時のＨＣ、ＣＯの生成を防ぐとともに、高出力時のＮＯ生成を抑制する。
【００１６】
以上に述べた第１〜第３の各実施形態においては、いずれも高空飛行時には、燃焼ガスと反応するに必要なオゾンの量を超える量のオゾンを生成し、エンジン外に放出することによって、近年減少しつつあるオゾン層の再形成を行うものである。
【００１７】
上記各実施形態の特徴の対比は次の通りである。第１実施形態は、圧縮機出口で空気をオゾン化するもので、燃焼室８に入り直接燃料９と反応する一次空気７と、燃焼ガス１０を希釈する二次空気１４の両方をオゾン化する。したがってオゾン化した空気は、一次空気、二次空気の二手に分かれるので、燃焼器全域での低公害化を図る。最も高いガス温度でガスとオゾンが反応する。第２実施形態は、二次空気１４をオゾン化するもので、燃焼ガス１０の希釈領域のみでの低公害化を図る。ここでは第１実施形態のものより低いガス温度でガスとオゾンが反応する。第３実施形態は、一次空気、二次空気だけでなく、燃焼ガス中の残留酸素をオゾン化するもので、第１，第２実施形態とは異なる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の、航空機用ガスタービンエンジンの低公害燃焼装置においては、燃焼器に放電によって流路を流れる空気又は燃焼ガス中の酸素をオゾン化する高周波高電圧放電電極を設け、高空飛行時には、燃焼に必要なオゾン量を超える量のオゾンを生成し前記航空機用ガスタービンエンジン外に放出するように構成してあるので、流路を流れる空気又は燃焼ガス中の酸素をオゾン化し、燃料又は燃焼ガスと完全燃焼させて、排気ガス中の公害物質であるＨＣ，ＣＯ，ＮＯの生成を防ぐことができる。高空飛行時には、燃焼に必要な量以上の余分のオゾンを生成・放出することによりオゾン層の再形成・保護を可能にすることができる。これによって、エンジン排気による公害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る低公害燃焼装置を装備した航空機用ガスタービンエンジンの縦断面図。
【図２】上記実施形態における燃焼器の詳細縦断面図。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る航空機用ガスタービンエンジンの燃焼器の縦断面図。
【図４】本発明の実施の第３形態に係る航空機用ガスタービンエンジンの燃焼器の縦断面図。
【図５】  航空機用ガスタービンエンジンの従来の低公害燃焼器（２段燃焼式）の縦断面図。
【図６】  航空機用ガスタービンエンジンの従来の低公害燃焼器（２段燃焼式）の他の例の縦断面図。
【図７】  航空機用ガスタービンエンジンの従来の低公害燃焼器（水噴射式）の縦断面図。
【符号の説明】
１      高周波高電圧放電電極
２      燃焼器ライナ
３      燃料ノズル
４      エンジン
５      燃焼器ケース
６      圧縮機出口空気
７      一次空気
８      燃焼室
９      燃料
１０    燃焼ガス
１１    燃焼器出口ガス
１２    高周波高電圧放電電極
１３    一次空気
１４    二次空気
１５    高周波高電圧放電電極  
２４    予燃焼域燃料ノズル
２５    予燃焼域
２６    主燃焼域燃料ノズル
２７    主燃焼域
２８    予燃焼域燃料ノズル
２９    予燃焼域
３０    主燃焼域燃料ノズル
３１    主燃焼域
３２    水噴射式燃料ノズル
３３    燃焼室
３４    タービン
３５    圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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