JP2782633B2 - エアターボラムジェット用水素加熱器 - Google Patents
エアターボラムジェット用水素加熱器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は宇宙往還機等に用いるエアターボラムジェッ
ト用水素加熱器に関するものである。
ト用水素加熱器に関するものである。
［従来の技術］ 第３図は一般的なエアターボラムジェットの構造の一
例を示すもので、図中２はプリクーラ、３は水素加熱
部、４は圧縮機、５は該圧縮機４外周部にリング状に配
設され、図示しない駆動伝達機構を介して前記圧縮機４
の動翼13を駆動し得るタービン、６は燃焼室を示してい
る。
例を示すもので、図中２はプリクーラ、３は水素加熱
部、４は圧縮機、５は該圧縮機４外周部にリング状に配
設され、図示しない駆動伝達機構を介して前記圧縮機４
の動翼13を駆動し得るタービン、６は燃焼室を示してい
る。
高圧に保持された極めて低温の液体水素７を図示しな
いポンプ等によりプリクーラ２に導き、エアターボラム
ジェット１内に取り入れられた空気８の冷却に利用する
とともに、液体水素７自体を昇温させて水素ガス7aと
し、更に燃焼室６後方におけるエンジンケーシング９に
形成した水素加熱部３に、前記水素ガス7aを導いてエン
ジンダクト10内を流れる燃焼ガス11との熱交換により水
素ガス7aを高温高圧の水素ガス7bとする（プリクーラ２
を有しないエンジンの場合には、図示しないポンプ等に
より直接送られてきた液体水素７を水素加熱部３で高温
高圧の水素ガス7bとする）。この高温高圧の水素ガス7b
をタービン駆動ガス入口マニホールド12に導き、その流
れにより前記タービン５を駆動する。タービン５が駆動
されると、図示しない駆動伝達機構により圧縮機４が駆
動され、空気８を吸入、圧縮して後方へ流す。これによ
り、圧縮機４により圧縮された空気８と前記タービン５
から排出された高温高圧の水素ガス7bとが混合して燃焼
室６で燃焼され、高温高圧の燃焼ガス11となってエンジ
ンダクト10内を後方に流れ、エアターボラムジェット１
の後部ノズル出口14において膨張し、推力を発生するよ
うになっている。
いポンプ等によりプリクーラ２に導き、エアターボラム
ジェット１内に取り入れられた空気８の冷却に利用する
とともに、液体水素７自体を昇温させて水素ガス7aと
し、更に燃焼室６後方におけるエンジンケーシング９に
形成した水素加熱部３に、前記水素ガス7aを導いてエン
ジンダクト10内を流れる燃焼ガス11との熱交換により水
素ガス7aを高温高圧の水素ガス7bとする（プリクーラ２
を有しないエンジンの場合には、図示しないポンプ等に
より直接送られてきた液体水素７を水素加熱部３で高温
高圧の水素ガス7bとする）。この高温高圧の水素ガス7b
をタービン駆動ガス入口マニホールド12に導き、その流
れにより前記タービン５を駆動する。タービン５が駆動
されると、図示しない駆動伝達機構により圧縮機４が駆
動され、空気８を吸入、圧縮して後方へ流す。これによ
り、圧縮機４により圧縮された空気８と前記タービン５
から排出された高温高圧の水素ガス7bとが混合して燃焼
室６で燃焼され、高温高圧の燃焼ガス11となってエンジ
ンダクト10内を後方に流れ、エアターボラムジェット１
の後部ノズル出口14において膨張し、推力を発生するよ
うになっている。
しかし、宇宙往還機等のように、高性能・高出力を必
要とするものに、上記エアターボラムジェット１を採用
するためには、タービン駆動ガス入口マニホールド12に
導く高温高圧の水素ガス7bを従来以上に高温化して導い
てやる必要があり、前述の従来構造のごとく、エンジン
ケーシング９外周に形成した水素加熱部３により液体水
素７または水素7aを加熱するのでは、熱伝達率が小さく
十分な加熱が得られない。そこで、斯かる問題を解決す
るために、第４図に示すような、燃焼室６後方における
エンジンダクト10内に、エンジンケーシング９を貫通し
て液体水素７または水素ガス7aをエンジンダクト10内に
導く導入部26と、前記エンジンケーシング９を貫通して
高温高圧化した水素ガス7bをエンジンダクト10外へ導く
排出部27と、前記導入部26および排出部27に連通し、且
つ前記エンジンダクト10周方向に形成された円形部28と
から構成される水素加熱管29を設け、前記円形部28外周
を所要間隔を置いて包囲するように輻射板30を設け、該
輻射板30をエンジンケーシング９に支持してなる水素加
熱器が提案されている。
要とするものに、上記エアターボラムジェット１を採用
するためには、タービン駆動ガス入口マニホールド12に
導く高温高圧の水素ガス7bを従来以上に高温化して導い
てやる必要があり、前述の従来構造のごとく、エンジン
ケーシング９外周に形成した水素加熱部３により液体水
素７または水素7aを加熱するのでは、熱伝達率が小さく
十分な加熱が得られない。そこで、斯かる問題を解決す
るために、第４図に示すような、燃焼室６後方における
エンジンダクト10内に、エンジンケーシング９を貫通し
て液体水素７または水素ガス7aをエンジンダクト10内に
導く導入部26と、前記エンジンケーシング９を貫通して
高温高圧化した水素ガス7bをエンジンダクト10外へ導く
排出部27と、前記導入部26および排出部27に連通し、且
つ前記エンジンダクト10周方向に形成された円形部28と
から構成される水素加熱管29を設け、前記円形部28外周
を所要間隔を置いて包囲するように輻射板30を設け、該
輻射板30をエンジンケーシング９に支持してなる水素加
熱器が提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の水素加熱器は、近接した高温の
導入部26と低温の排出部27がエンジンケーシング９を貫
通するため、エンジンケーシング９の局部に高温部と低
温部が生じ、そこに応力が発生し、また、十分な加熱を
得るためには、多数の水素加熱管29を重ねてエンジンダ
クト10長手方向に並べなければならず、圧力損失を招
き、水素加熱管29がエンジンダクト内に占めるスペース
が長大化する等の問題がある。
導入部26と低温の排出部27がエンジンケーシング９を貫
通するため、エンジンケーシング９の局部に高温部と低
温部が生じ、そこに応力が発生し、また、十分な加熱を
得るためには、多数の水素加熱管29を重ねてエンジンダ
クト10長手方向に並べなければならず、圧力損失を招
き、水素加熱管29がエンジンダクト内に占めるスペース
が長大化する等の問題がある。
本発明は、上述の実情に鑑み、宇宙往還機等に適用す
るエアターボラムジェットに採用し得る小型で応力の発
生が少なく熱交換効率の高いエアターボラムジェット用
水素加熱器を提供することによって、エアターボラムジ
ェットの性能の大幅向上と安全性の向上を図ることを目
的としてなしたものである。
るエアターボラムジェットに採用し得る小型で応力の発
生が少なく熱交換効率の高いエアターボラムジェット用
水素加熱器を提供することによって、エアターボラムジ
ェットの性能の大幅向上と安全性の向上を図ることを目
的としてなしたものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、エアターボラムジェットの燃焼室後方のエ
ンジンダクト内に略砲弾形の加熱器ヘッダを配設し、該
加熱器ヘッダの燃焼室側に位置する先端部にはエンジン
ケーシングを貫通して水素を導く水素導入管と、前記先
端部内に在って前記水素導入管に連通し、先端部内面に
向け水素を吐出する開口を有する水素導入室とを設け、
前記加熱器ヘッダ内に前記先端部から加熱器ヘッダ外壁
の内周に沿い加熱器ヘッダの後端部に至る流路と、加熱
器ヘッダ中心部に在って前記流路と連通し、水素を一時
的に貯留する水素溜室とを設け、前記水素を前記水素溜
室から加熱器ヘッダ外へ導き、さらに、エンジンケーシ
ングを貫通してエンジンダクト外へ導く複数の水素加熱
管を設けた構成としている。
ンジンダクト内に略砲弾形の加熱器ヘッダを配設し、該
加熱器ヘッダの燃焼室側に位置する先端部にはエンジン
ケーシングを貫通して水素を導く水素導入管と、前記先
端部内に在って前記水素導入管に連通し、先端部内面に
向け水素を吐出する開口を有する水素導入室とを設け、
前記加熱器ヘッダ内に前記先端部から加熱器ヘッダ外壁
の内周に沿い加熱器ヘッダの後端部に至る流路と、加熱
器ヘッダ中心部に在って前記流路と連通し、水素を一時
的に貯留する水素溜室とを設け、前記水素を前記水素溜
室から加熱器ヘッダ外へ導き、さらに、エンジンケーシ
ングを貫通してエンジンダクト外へ導く複数の水素加熱
管を設けた構成としている。
［作用］ 従って、本発明では、エンジンケーシングを貫通する
水素導入管を介して水素導入室に導かれ、該水素導入室
の開口から加熱器ヘッダ先端部の内面に向け吐出された
水素は、エンジンダクト内を流れる高温の燃焼ガスに曝
されている加熱器ヘッダ先端部を冷却するとともに、加
熱器ヘッダ外壁の内周に沿う流路に導かれて加熱器ヘッ
ダ外壁を冷却する。その後水素溜室に流入し、該水素溜
室から水素加熱管を介して高温化しエンジンダクト外へ
導かれる。
水素導入管を介して水素導入室に導かれ、該水素導入室
の開口から加熱器ヘッダ先端部の内面に向け吐出された
水素は、エンジンダクト内を流れる高温の燃焼ガスに曝
されている加熱器ヘッダ先端部を冷却するとともに、加
熱器ヘッダ外壁の内周に沿う流路に導かれて加熱器ヘッ
ダ外壁を冷却する。その後水素溜室に流入し、該水素溜
室から水素加熱管を介して高温化しエンジンダクト外へ
導かれる。
［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図および第２図は本発明の一実施例であり、第３
図に示した従来例と略同様のエアターボラムジェット１
において、燃焼室６後方におけるエンジンダクト10内に
先端を前記燃焼室６側に向けた略砲弾形をした加熱器ヘ
ッダ15を配設し、該加熱器ヘッダ15の先端部17にエンジ
ンケーシング９を貫通して水素（液体水素７または水素
ガス7a）を導く水素導入管16と、該水素導入管16に連通
し、前記先端部17の壁面内側に向け水素を吐出する開口
18を有する水素導入室19を設け、該水素導入室19の後方
の加熱器ヘッダ15内部を加熱器ヘッダ15長手方向へ延び
る同心の筒状部材により径方向に分割することにより、
前記開口18から加熱器ヘッダ15外壁の内周に沿い加熱器
ヘッダ15の後端部20に至る流路21と、該流路21に連通
し、且つ前記流路21の内側に在って後端部20から前記水
素導入室19の背後に至る流路22と、該流路22に連通し、
且つ加熱器ヘッダ15中心部に在って水素を一時的に貯留
する水素溜室23を設け、該水素溜室23に貯留された水素
を前記水素溜室23から加熱器ヘッダ15外へ導き、さら
に、エンジンケーシング９を貫通してエンジンダクト10
外へ導く水素加熱管24を設けている。
図に示した従来例と略同様のエアターボラムジェット１
において、燃焼室６後方におけるエンジンダクト10内に
先端を前記燃焼室６側に向けた略砲弾形をした加熱器ヘ
ッダ15を配設し、該加熱器ヘッダ15の先端部17にエンジ
ンケーシング９を貫通して水素（液体水素７または水素
ガス7a）を導く水素導入管16と、該水素導入管16に連通
し、前記先端部17の壁面内側に向け水素を吐出する開口
18を有する水素導入室19を設け、該水素導入室19の後方
の加熱器ヘッダ15内部を加熱器ヘッダ15長手方向へ延び
る同心の筒状部材により径方向に分割することにより、
前記開口18から加熱器ヘッダ15外壁の内周に沿い加熱器
ヘッダ15の後端部20に至る流路21と、該流路21に連通
し、且つ前記流路21の内側に在って後端部20から前記水
素導入室19の背後に至る流路22と、該流路22に連通し、
且つ加熱器ヘッダ15中心部に在って水素を一時的に貯留
する水素溜室23を設け、該水素溜室23に貯留された水素
を前記水素溜室23から加熱器ヘッダ15外へ導き、さら
に、エンジンケーシング９を貫通してエンジンダクト10
外へ導く水素加熱管24を設けている。
図示しないプリクーラからの水素ガス7a、或いはプリ
クーラを有しないエンジンの場合には図示しないポンプ
等により直接送られてきた液体水素７は、水素導入管16
を介して水素導入室19に導かれ、水素導入室19の開口18
から先端部17内壁に向け吐出され、エンジンダクト10内
を流れる高温の燃焼ガスに曝された加熱器ヘッダ15の先
端部17壁面を冷却し、さらに、前記水素は、加熱器ヘッ
ダ15の外壁内周に沿い設けられた流路21に導かれ、前記
高温の燃焼ガスに全周面が曝される加熱器ヘッダ15の内
壁面を冷却した後、流路22を経て水素溜室23に流入して
一時的に貯留され、その後、前記水素は、エンジンケー
シング９を貫通している水素加熱管24を介して加熱さ
れ、水素溜室23からエンジンダクト10外へ導かれ、図示
していないタービンへ送られる。
クーラを有しないエンジンの場合には図示しないポンプ
等により直接送られてきた液体水素７は、水素導入管16
を介して水素導入室19に導かれ、水素導入室19の開口18
から先端部17内壁に向け吐出され、エンジンダクト10内
を流れる高温の燃焼ガスに曝された加熱器ヘッダ15の先
端部17壁面を冷却し、さらに、前記水素は、加熱器ヘッ
ダ15の外壁内周に沿い設けられた流路21に導かれ、前記
高温の燃焼ガスに全周面が曝される加熱器ヘッダ15の内
壁面を冷却した後、流路22を経て水素溜室23に流入して
一時的に貯留され、その後、前記水素は、エンジンケー
シング９を貫通している水素加熱管24を介して加熱さ
れ、水素溜室23からエンジンダクト10外へ導かれ、図示
していないタービンへ送られる。
前記によれば、エンジンダクト10内を流れる高温の燃
焼ガスに曝された傷みやすい加熱器ヘッダ15の先端部17
に低温の水素を吹き付けて該先端部17を強制的に冷却す
るとともに、加熱器ヘッダ15の外壁も冷却することによ
って、加熱器ヘッダ15をエンジンダクト10内に配置する
ことを可能にし、これによって加熱器ヘッダ15の外周略
全長に亘って多数の水素加熱管24を配設することが可能
になることにより、従来のエンジンケーシング９外周の
水素加熱部３（第３図参照）と比較して熱交換部分を大
幅に拡大できる。
焼ガスに曝された傷みやすい加熱器ヘッダ15の先端部17
に低温の水素を吹き付けて該先端部17を強制的に冷却す
るとともに、加熱器ヘッダ15の外壁も冷却することによ
って、加熱器ヘッダ15をエンジンダクト10内に配置する
ことを可能にし、これによって加熱器ヘッダ15の外周略
全長に亘って多数の水素加熱管24を配設することが可能
になることにより、従来のエンジンケーシング９外周の
水素加熱部３（第３図参照）と比較して熱交換部分を大
幅に拡大できる。
なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるもので
はなく、例えば、加熱器ヘッダ15の内部を長手方向に延
びる同心の筒状部材で周方向に分割して設けた流路の数
を必要に応じて増減してもよいこと、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。
はなく、例えば、加熱器ヘッダ15の内部を長手方向に延
びる同心の筒状部材で周方向に分割して設けた流路の数
を必要に応じて増減してもよいこと、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。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明のエアターボラムジェット
用水素加熱器によれば、下記のごとき種々の優れた効果
を奏し得る。
用水素加熱器によれば、下記のごとき種々の優れた効果
を奏し得る。
（I ） エンジンダクト内に加熱器ヘッダを配置する
ことを可能にし、これにより水素加熱管の配置を従来方
式と比較して自由に選択できるようになった。
ことを可能にし、これにより水素加熱管の配置を従来方
式と比較して自由に選択できるようになった。
（II ） 前記（Ｉ）項により水素加熱器の熱交換効率
を著しく向上することができ、よって水素加熱器の小型
化を図り、且つタービンに導く水素ガスを従来以上に高
温化してエアターボラムジェットの性能を大幅に向上す
ることができる。
を著しく向上することができ、よって水素加熱器の小型
化を図り、且つタービンに導く水素ガスを従来以上に高
温化してエアターボラムジェットの性能を大幅に向上す
ることができる。
（III） 従来に比して応力の発生が小さく、安全性が
向上できる。
向上できる。
第１図は本発明のエアターボラムジェット用水素加熱器
の一実施例図、第２図は第１図の実施例に関わる部分拡
大図、第３図は従来のエアターボラムジェットの一例
図、第４図は水素加熱管による水素加熱器の一例を示す
断面図である。 図中、１はエアターボラムジェット、６は燃焼室、９は
エンジンケーシング、10はエンジンダクト、15は加熱器
ヘッダ、16は水素導入管、17は先端部、18は開口、19は
水素導入室、20は後端部、21は流路、23は水素溜室、24
は水素加熱管を示す。
の一実施例図、第２図は第１図の実施例に関わる部分拡
大図、第３図は従来のエアターボラムジェットの一例
図、第４図は水素加熱管による水素加熱器の一例を示す
断面図である。 図中、１はエアターボラムジェット、６は燃焼室、９は
エンジンケーシング、10はエンジンダクト、15は加熱器
ヘッダ、16は水素導入管、17は先端部、18は開口、19は
水素導入室、20は後端部、21は流路、23は水素溜室、24
は水素加熱管を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】エアターボラムジェットの燃焼室後方のエ
ンジンダクト内に略砲弾形の加熱器ヘッダを配設し、該
加熱器ヘッダの燃焼室側に位置する先端部にはエンジン
ケーシングを貫通して水素を導く水素導入管と、前記先
端部内に在って前記水素導入管に連通し、前記先端部内
面に向け水素を吐出する開口を有する水素導入室とを設
け、前記加熱器ヘッダ内に前記先端部から加熱器ヘッダ
外壁の内周に沿い加熱器ヘッダの後端部に至る流路と、
加熱器ヘッダ中心部に在って前記流路と連通し、水素を
一時的に貯留する水素溜室とを設け、前記水素を前記水
素溜室から加熱器ヘッダ外へ導き、さらに、エンジンケ
ーシングを貫通してエンジンダクト外へ導く複数の水素
加熱管を設けたことを特徴とするエアターボラムジェッ
ト用水素加熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15304790A JP2782633B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | エアターボラムジェット用水素加熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15304790A JP2782633B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | エアターボラムジェット用水素加熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443824A JPH0443824A (ja) | 1992-02-13 |
| JP2782633B2 true JP2782633B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=15553815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15304790A Expired - Fee Related JP2782633B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | エアターボラムジェット用水素加熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2782633B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6099402B2 (ja) * | 2013-01-10 | 2017-03-22 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器 |
| CN111894763A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-11-06 | 合肥中科重明科技有限公司 | 一种主动冷却超燃冲压发动机起动方法和起动装置 |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP15304790A patent/JP2782633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443824A (ja) | 1992-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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