JP2002081346A - エアターボラムエンジンの混合器 - Google Patents

エアターボラムエンジンの混合器

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JP2002081346A
JP2002081346A JP2000269911A JP2000269911A JP2002081346A JP 2002081346 A JP2002081346 A JP 2002081346A JP 2000269911 A JP2000269911 A JP 2000269911A JP 2000269911 A JP2000269911 A JP 2000269911A JP 2002081346 A JP2002081346 A JP 2002081346A
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JP
Japan
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air
hydrogen gas
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mixer
engine
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JP2000269911A
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English (en)
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Junsuke Komi
淳介 小見
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重さの軽い水素ガスと重さの重い空気を効率
よく混合させて下流の燃焼室へ送る。 【解決手段】 ファンにより圧縮された空気20が外側
通路27を通り、タービンから排出された水素ガス16
が内側通路28を通って吹き出されるようにしてあるエ
アターボラムエンジンの混合器とする。内側通路28内
に、水素ガス16を強制的に外側へ向けて指向させるよ
うにするガイドベーン33を取り付ける。各通路27,
28をスワール形状とし、吹き出される空気20及び水
素ガス16に旋回力を与えて、混合促進効果を大きくす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は飛行中に取り込んだ
空気と燃料としての水素ガスを燃焼させることにより推
進力を得るエキスパンダサイクル式のエアターボラムエ
ンジンで用いる混合器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液体水素の冷媒としての特性を活かしつ
つ、空気加工熱を再エネルギーとして利用するエキスパ
ンダサイクルを採用したエアターボラムエンジンは、図
3にその一例の概要を示す如く、円筒状のエンジンダク
ト1内の前部寄り位置の軸心部に、ストラット2を介し
てコアハウジング3を配置し、該コアハウジング3の前
部に、空気圧縮デイスク4を回転可能に支持させ、該空
気圧縮デイスク4の外周面に、空気圧縮動翼5と6を前
後に並べて取り付け、上記前部の空気圧縮動翼5の翼端
部に、空気圧縮デイスク4に対し同心状の配置でタービ
ンデイスク7を取り付け、該タービンデイスク7を挟ん
で、前部に空気取入筒8を、又、後部に隔壁筒9をそれ
ぞれ設け、該隔壁筒9の内周面に、上記空気圧縮動翼
5,6と並ぶように空気圧縮静翼10,11を取り付け
て、圧縮機(ファン)12を構成し、一方、上記タービ
ンデイスク7の外周面に、チップタービン動翼13を取
り付けると共に、該チップタービン動翼13の後側部に
位置するようにエンジンダクト1の内周面に、チップタ
ービン静翼14を取り付けて、チップタービン15を構
成し、且つ該チップタービン15の前部に位置するよう
にエンジンダクト1の前端部に、燃料としての水素ガス
16を導入するためのマニホールド17を設け、更に、
上記隔壁筒9の後端部に、隔壁筒9の外側の燃料流路1
8を通る水素ガス16と、隔壁筒9の内側の空気流路1
9を通る空気20を混合して後方の燃焼室21へ送るた
めの混合器22を設け、燃焼室21で発生させた燃焼ガ
ス23を、エンジンダクト1内の後部寄り位置に設けた
熱交換器24を通すことにより、液体水素25を燃料と
しての水素ガス20とさせられるようにしてある。
【0003】詳述すると、上記エアターボラムエンジン
では、高圧に保持された液体燃料である極低温の液体水
素25を熱交換器24へ導き、前方(上流)から流れて
くる燃焼ガス23と液体水素25との間で熱交換を行わ
せて高温高圧の水素ガス16を発生させ、該水素ガス1
6をマニホールド17へ導いて、水素ガス16によりチ
ップタービン15の動翼13及びタービンデイスク7を
回転させ、これにより、圧縮機12の動翼5,6を空気
圧縮デイスク4と一体に回転させるようにして、空気取
入筒8から取り入れた空気20を、圧縮しつつ空気流路
19を通して燃焼室21へ送るようにし、一方、チップ
タービン15を駆動した後の水素ガス16を、燃料流路
18を通してやはり燃焼室21へ送るようにし、この
際、空気20と水素ガス16を混合器22で混合させる
ようにして、燃焼室21で燃焼させるようにし、発生し
た燃焼ガス23を、上記熱交換器24を通してエンジン
ダクト1の後端のノズルを経て外部へ噴出させることに
より、推力を発生させるようにしてある。
【0004】上記空気20と水素ガス16とを燃焼室2
1で効率よく燃焼させるためには、混合器22での混合
を促進させる必要がある。そのため、従来の混合器22
は、空気20と水素ガス16との重さの差を利用して空
気20と水素ガス16とを効率よく混合させることがで
きるようにしてある。すなわち、従来の混合器22は、
図4に一例を示す如く、隔板26を円周方向に連続する
波形に加工して、各波形部分によって、水素ガス16を
通す外側通路27と空気20を通す内側通路28とを周
方向に交互に形成し、且つ各通路27,28が後方へ向
けて径方向内外へ広がるように末広がり状に形成してな
る構成とし、前方(上流)の燃料流路18から排出され
る重さの軽い水素ガス16を、外側通路27を通して外
側へ吹き出すようにさせると共に、空気流路19から排
出される重さの重い空気20を、内側流路28を通して
内側へ吹き出すようにさせ、この際に、内側流路28を
通る重さの重い空気20の遠心力により混合促進効果を
得るようにしている。なお、29は隔板26の前端に取
り付けたリングフレーム、30は隔板26の後端に取り
付けたリングフレームを示す。
【0005】しかしながら、上記したようなエアターボ
ラムエンジンの場合、圧縮機12の駆動のために、空気
圧縮動翼5の外側に配置したチップタービン15を用い
ているため、強度的な問題等もあって、回転数を上げる
のに限度を来していた。
【0006】そのため、図5に一例を示す如く、通常の
タービン31を、圧縮機12の後方(下流)の空気流路
19の内側に配置し、タービン31の回転力を、圧縮機
12の軸32に直接的に伝えて、圧縮機12を内側から
駆動する型式が提案されている。なお、図5において、
図3と同一符号は同一又は対応部分を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示す
ような型式のエアターボラムエンジンとした場合、燃料
流路18から排出される重さの軽い水素ガス16が混合
器22の内側通路28を通って内側へ吹き出されると共
に、空気流路19から排出される重さの重い空気20が
混合器22の外側通路27を通って外側に吹き出される
ことになるため、重さの軽い水素ガス16の遠心力では
混合促進効果が小さくなってしまうという問題が惹起さ
れる。
【0008】そこで、本発明は、混合器自体の基本構成
は従来の混合器と変えずに、重さの軽い水素ガスを外側
へ向けて吹き出すことができるようにして重さの重い空
気との混合促進効果が得られるようにしようとするもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、隔板を円周方向に連続する波形に加工し
て、各波形部分によって、空気を通す外側通路と水素ガ
スを通す内側通路とを周方向に交互に形成し、ファンに
より圧縮された空気が上記外側通路を通って吹き出され
ると共に、タービンから排出された水素ガスが上記内側
通路を通って吹き出されることにより、該空気と水素ガ
スとを混合して燃焼室へ送るようにしてあるエアターボ
ラムエンジンの混合器において、上記各内側通路内に、
吹き出される水素ガスを強制的に外側へ指向させるよう
にするガイドベーンを取り付けてなる構成とする。
【0010】重さの重い空気は外側通路を通って外側へ
吹き出されるが、重さの軽い水素ガスも、内側通路を通
るときにガイドベーンによって強制的に外側へ向けられ
て吹き出されるため、空気と水素ガスとの混合促進効果
が良好に得られる。
【0011】又、各通路をスワール形状とした構成とす
ることにより、各通路から吹き出される空気及び水素ガ
スに旋回力を与えることができるので、混合促進効果を
更に向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0013】図1(イ)(ロ)は本発明の実施の一形態
を示すもので、図5に示したエアターボラムジェットエ
ンジンの混合器22と同様な構成において、水素ガス1
6を通す内側通路28内に、水素ガス16を強制的に外
側へ指向させて吹き出させるようにするための複数枚
(図では2枚)のガイドベーン33を取り付けてなる構
成を有する混合機34とする。
【0014】かかる構成としてある混合器34を、図5
に示す混合器22に代えて、隔壁筒9の後端部に配置し
て使用すると、図1(ロ)に示す如く、重さの重い空気
20は外側通路27を通って外側へ吹き出されるが、重
さの軽い水素ガス16も、内側通路28を通るときに、
ガイドベーン33によって強制的に外側(周囲)へ指向
させられて吹き出されるようになるため、重さの軽い水
素ガス16の遠心力による混合促進の低下を補うことが
でき、空気20と水素ガス16とを効率よく混合するこ
とができる。
【0015】次に、図2は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図1(イ)(ロ)に示したものと同様な構成
において、隔板26の各波形部分を同一方向へ捻って、
各通路27,28をスワール形状としたものである。
【0016】図2に示すような構成とすると、外側通路
27から吹き出される空気20と内側通路28から吹き
出される水素ガス16のいずれに対しても旋回力を与え
ることができるようになるので、空気20と水素ガス1
6により大きな遠心力を作用させて混合促進効果を更に
向上させることができる。
【0017】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、隔板26は周方向に複数分割構造
としたものを連結してもよいこと、ガイドベーン33の
取り付け枚数は任意に選定できること、その他本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、隔板
を円周方向に連続する波形に加工して、各波形部分によ
って、空気を通す外側通路と水素ガスを通す内側通路と
を周方向に交互に形成し、ファンにより圧縮された空気
が上記外側通路を通って吹き出されると共に、タービン
から排出された水素ガスが上記内側通路を通って吹き出
されることにより、該空気と水素ガスとを混合して燃焼
室へ送るようにしてあるエアターボラムエンジンの混合
器において、上記各内側通路内に、吹き出される水素ガ
スを強制的に外側へ指向させるようにするガイドベーン
を取り付けてなる構成としてあるので、重さの軽い水素
ガスをガイドベーンの作用で強制的に外側(周囲)へ向
けて吹き出させることができることにより、空気と水素
ガスの混合促進効果を良好なものとすることができ、
又、各通路をスワール形状とすることにより、空気及び
水素ガス共に旋回力を与えることができて、混合促進効
果を更に向上させることができる、等の優れた効果を発
揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエアターボラムエンジンの混合器の実
施の一形態を示すもので、(イ)は概略斜視図、(ロ)
は(イ)のA−A方向矢視図である。
【図2】本発明の実施の他の形態を示す背面図である。
【図3】エアターボラムエンジンの一例を示す概要図で
ある。
【図4】従来の混合器の一例を示す概略斜視図である。
【図5】提案されているエアターボラムエンジンの一例
を示す概要図である。
【符号の説明】
12 圧縮機(ファン) 16 水素ガス 20 空気 22 混合器 26 隔板 27 外側通路 28 内側通路 31 タービン 33 ガイドベーン 34 混合器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隔板を円周方向に連続する波形に加工し
    て、各波形部分によって、空気を通す外側通路と水素ガ
    スを通す内側通路とを周方向に交互に形成し、ファンに
    より圧縮された空気が上記外側通路を通って吹き出され
    ると共に、タービンから排出された水素ガスが上記内側
    通路を通って吹き出されることにより、該空気と水素ガ
    スとを混合して燃焼室へ送るようにしてあるエアターボ
    ラムエンジンの混合器において、上記各内側通路内に、
    吹き出される水素ガスを強制的に外側へ指向させるよう
    にするガイドベーンを取り付けてなる構成を有すること
    を特徴とするエアターボラムジェットエンジンの混合
    器。
  2. 【請求項2】 各通路をスワール形状とした請求項1記
    載のエアターボラムエンジンの混合器。
JP2000269911A 2000-09-06 2000-09-06 エアターボラムエンジンの混合器 Pending JP2002081346A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1801405A1 (en) 2005-12-20 2007-06-27 Iwai Trading Co., Ltd. Mixer

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