JP3924826B2 - 触媒付エンジン - Google Patents
触媒付エンジン Download PDFInfo
- Publication number
- JP3924826B2 JP3924826B2 JP31620096A JP31620096A JP3924826B2 JP 3924826 B2 JP3924826 B2 JP 3924826B2 JP 31620096 A JP31620096 A JP 31620096A JP 31620096 A JP31620096 A JP 31620096A JP 3924826 B2 JP3924826 B2 JP 3924826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- waste gas
- engine
- decomposition catalyst
- catalyst layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機用のジェットエンジンに係り、特に、NOXやCOなどといった廃ガス成分を低減する触媒付エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
航空機エンジン(ジェットエンジン)やガスタービンにおいては、排ガス中のNOX やCOなどの廃ガス成分を低減させるために、圧縮空気と燃料との混合気を燃焼器で燃焼させることによって発生する燃焼ガス中の廃ガス成分自体がなるべく発生しないように稀薄燃料を用いたり、廃ガス成分を含んだ燃焼ガスを別途に設けた触媒処理装置に通したりしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、航空機エンジンでは、軽量であることが必然的に望まれるために触媒処理装置を別途に設けることはできず、燃焼条件を変えることによって燃焼ガス中のNOX やCOなどの廃ガス成分を低減しているが、最高出力を優先する場合などにおいては、NOX やCOなどの廃ガス成分の数値(濃度)制御をすることは難しい。また、地上ガスタービンなどでは、燃焼ガスを触媒処理装置に通すことによって排ガス中のNOX やCOなどの廃ガス成分を低減しているが、出力低下の原因になったりするため、これを防ぐための後処理が大がかりとなり、コスト上昇の原因となっている。
【0004】
そこで本発明は、上記課題を解決し、エンジンと別途な触媒処理装置を必要とせず、かつ、最高出力時においても排ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分の濃度制御が容易な触媒付エンジンを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、圧縮機で圧縮した圧縮空気と燃料噴射弁から供給される燃料との混合気を該圧縮機の後段の燃焼器で燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを回転させる航空機用のジェットエンジンにおいて、上記燃焼器の後段のタービン静翼とタービン動翼の全面、または、タービン静翼とタービン動翼の全面およびタービンのケーシング内側全面に、上記燃焼ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分を分解・低減すべく、ジルコニアなどの担体にNO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒をそれぞれ担持させた多孔質触媒粉をプラズマ溶射すると共に、タービンの、上流側にNO X 用の廃ガス分解触媒層を、下流側にCO用の廃ガス分解触媒層を形成したものである。
【0006】
請求項2の発明は、上記NOX の分解・低減を行う上記廃ガス分解触媒層が、バナジウム、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウムから選択される一種または二種以上の混合物でなる請求項1記載の触媒付エンジンである。
【0007】
請求項3の発明は、上記COの分解・低減を行う上記廃ガス分解触媒層が、白金またはパラジウム、あるいはそれらの混合物でなる請求項1記載の触媒付エンジンである。
【0008】
請求項4の発明は、上記タービンの、燃焼ガスの温度が約600〜1200℃の部分に上記NO X 用の廃ガス分解触媒層を、燃焼ガスの温度が約400℃以上の部分に上記CO用の廃ガス分解触媒層を形成する請求項1乃至請求項3記載の触媒付エンジンである。
【0010】
以上の構成によれば、圧縮機で圧縮した圧縮空気と燃料噴射弁から供給される燃料との混合気を該圧縮機の後段の燃焼器で燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを回転させる航空機用のジェットエンジンにおいて、上記燃焼器の後段のタービン静翼とタービン動翼の全面、または、タービン静翼とタービン動翼の全面およびタービンケーシング内側全面に、上記燃焼ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分を分解・低減すべく、ジルコニアなどの担体にNO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒をそれぞれ担持させた多孔質触媒粉をプラズマ溶射すると共に、タービンの、上流側にNO X 用の廃ガス分解触媒層を、下流側にCO用の廃ガス分解触媒層を形成したため、エンジンと別途な触媒処理装置を必要とせず、かつ、最高出力時においても排ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分の濃度制御が容易な触媒付エンジンを得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0012】
本発明の触媒付エンジンの横断面図の一例を図2に示す。また、図2における要部拡大図を図3に示す。
【0013】
図2および図3に示すように、本発明の触媒付エンジン1は、入口案内翼7、圧縮機3、燃焼器4、タービン5、軸15で構成される。入口案内翼7、圧縮機3、タービン5は、軸15を介して連結されている。
【0014】
空気A1 を取り入れるためにケーシング3aの先端部(図中の左端部)に形成された空気取入口8に入口案内翼7を設け、その入口案内翼7に接続して軸15を設ける。
【0015】
空気取入口8から導入された空気A1 を圧縮して圧縮空気A2 とする圧縮機3は、ケーシング3a、内側ケーシング3b、軸15、圧縮機動翼9、および圧縮機静翼10で構成され、入口案内翼7の後流側(図中の右側)に接続されている。
【0016】
軸15を囲繞するように内側ケーシング3bを設け、その内側ケーシング3bを囲繞するようにケーシング3aを設ける。軸15に接続して、複数枚の圧縮動翼9を円周方向に沿って放射状に、かつ、長手方向に亘って多段(図中では7段)に設ける。各圧縮動翼9の先端部は、内側ケーシング3bを貫通すると共に、回転自在である。ケーシング3aの内側に、複数枚の圧縮静翼10を円周方向に沿って放射状に、かつ、長手方向に亘って多段(図中では6段)に設ける。各圧縮動翼9と各圧縮静翼10とは、圧縮機3の長手方向に沿って交互に配されている。
【0017】
圧縮機3から供給される圧縮空気A2 に燃料Fを噴射して燃焼させる燃焼器4は、軸15の周囲を囲繞するように設けられ、圧縮機3の後流側(図中の右側)に接続されている。燃焼器4は、燃焼器4内部に燃料Fを噴射するための燃料噴射弁11を備えている。
【0018】
燃焼器4で発生する燃焼ガスG1 でタービン動翼14を回転させるタービン5は、ケーシング5a、内側ケーシング5b、軸15、タービン静翼13、タービン動翼14で構成され、燃焼器4の後流側(図中の右側)に、タービンノズル12を介して接続されている。
【0019】
軸15を囲繞するように内側ケーシング5bを設け、その内側ケーシング5bを囲繞するようにケーシング5aを設ける。軸15に接続して、複数枚のタービン動翼(例えば、インコネル718、IN600など)14を円周方向に沿って放射状に、かつ、長手方向に亘って多段(図中では3段)に設ける。各タービン動翼14の先端部は、内側ケーシング5bを貫通すると共に、回転自在である。ケーシング5aの内側に、複数枚のタービン静翼(例えば、インコネル718、IN600など)13を円周方向に沿って放射状に、かつ、長手方向に亘って多段(図中では2段)に設ける。各タービン動翼14と各タービン静翼13とは、タービン5の長手方向に沿って交互に配されている。軸15の端部(図中の右端部)には、コーン16が接続されており、タービン5のケーシング5aの後端部(図中の右端部)には、排ガスG2 を排出するためのジェットノズル6が形成されている。
【0020】
本発明の触媒付きエンジンのタービン部の透視斜視図を図1に示す。
【0021】
図1に示すように、タービン動翼14とタービン静翼13の全面、または、タービン動翼14とタービン静翼13の全面およびタービン5のケーシング5a内側全面には、燃焼ガスG1 中のNOX やCOなどの廃ガス成分を分解・低減する廃ガス分解触媒層Cが形成されている。
【0022】
NOX の分解・低減を行う廃ガス分解触媒層Cは、バナジウム、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウムから選択される一種または二種以上の混合物から構成され、COの分解・低減を行う上記廃ガス分解触媒層Cは、白金またはパラジウム、あるいはそれらの混合物から構成される。
【0023】
廃ガス分解触媒層Cは、空気中の微細粒によるエロージョンによって摩耗する分だけコーティング(付着)されていればよく、定期的に行われるオーバーホールまで存在していれば十分であるため、膜厚は数μm〜数十μm程度で十分である。
【0024】
燃焼ガスG1中のNOXやCOなどの廃ガス成分には、それぞれ除去に最適な温度があり、NOXについては約600〜1,200℃、COについては約400℃以上である。このため、NO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒層Cの形成の際にはタービン5内部の温度分布を考慮する必要があり、NOX用の廃ガス分解触媒層CはCO用の廃ガス分解触媒層Cよりもタービン5の上流側(図中の左側)に形成される。
【0025】
本発明における廃ガス分解触媒層Cのコーティング(形成)はプラズマ溶射で行うのが好ましいが、特にこれに限定するものではなく、蒸着、PVD、CVD、塗布・焼付け(ゾルゲル法)などであってもよいことは言うまでもない。
【0026】
次に、本発明の作用を説明する。
【0027】
触媒付エンジン1の前方の入口案内翼7を始動させ、空気取入口8から圧縮機3内部に空気A1 を導入する。入口案内翼7が回転することによって、入口案内翼7に接続された軸15が回転する。圧縮機3内部に導入された空気A1 は、軸15と共に回転する圧縮機動翼9と圧縮機静翼10により圧縮されて圧縮空気A2 となる。
【0028】
圧縮空気A2 は、燃焼器4内部に送給されると共に、燃料噴射弁11から供給される燃料Fと混合されて混合気(図示せず)となる。この混合気を燃焼させて燃焼ガスG1 とし、タービンノズル12を介してタービン5に送給する。
【0029】
この燃焼ガスG1 をタービン動翼14に当てることによって軸15を回転させ、軸15に接続された入口案内翼7を回転させ、新たな空気A1 を圧縮機3内部に次々に導入する。その後、燃焼ガスG1 を、ジェットノズル6から排ガスG2 として排出する。
【0030】
タービン5内部において、タービン5の回転効率を向上させるために、燃焼ガスG1 はタービン動翼14およびタービン静翼13によって整流されている。すなわち、燃焼ガスG1 は、タービン動翼14とタービン静翼13とで形成される流路(図示せず)に沿って流れるように制御されており、燃焼ガスG1 とタービン動翼14およびタービン静翼13との接触はもともと良好である。
【0031】
この燃焼ガスG1 とタービン動翼14およびタービン静翼13との良好な接触性を活かすべく、タービン動翼14とタービン静翼13の全面、または、タービン動翼14とタービン静翼13の全面およびタービン5のケーシング5a内側全面に廃ガス分解触媒層Cを形成し、これによって燃焼ガスG1 中のNOX やCOなどの廃ガス成分を分解・低減する。
【0032】
すなわち、遮熱コーティング材の担体(例えば、ジルコニアなど)に、バナジウム、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウムなどのNO X 用の廃ガス分解触媒、白金またはパラジウムなどのCO用の廃ガス分解触媒をそれぞれ担持させて多孔質の触媒粉を形成し、これらの多孔質触媒粉を、組立て前のタービン動翼14とタービン静翼13の全面、または、タービン動翼14とタービン静翼13の全面およびタービン5のケーシング5a内側全面にプラズマ溶射し、タービンの上流側にNO X 用の廃ガス分解触媒層Cを、下流側にCO用の廃ガス分解触媒層Cを形成する。これによって、遮熱と燃焼ガスG1中のNOXやCOなどの廃ガス成分の除去とを同時に行うことができる。
【0033】
ここで、空気A1 を効率的に導入すべく表面滑らかにコーティングされた圧縮機動翼9および圧縮機静翼10と異なり、タービン静翼13とタービン動翼14との表面全面には、膜厚約100〜200μmの遮熱コーティング(Zr、M−CrAlY(M−クラリ)など)が施されており、タービン静翼13およびタービン動翼14の表面状態は粗くなっている。このため、タービン静翼13およびタービン動翼14の表面状態(平滑性)はあまりシビアでなく、廃ガス分解触媒層Cが燃焼ガスG1 の流れに影響を与えるということは殆どない。
【0034】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【0035】
本発明においては、NO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒層Cをタービン静翼13とタービン動翼14の全面およびタービン5のケーシング5a内側全面に形成したものについて述べたが、各廃ガス分解触媒層Cの形成がタービン静翼13とタービン動翼14のみであってもよいことは言うまでもなく、これによって、NO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒の使用量を抑えることができると共に、製造コストを抑えることができる。
【0038】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、エンジンの内側表面で、タービンの、上流側にNO X 用の廃ガス分解触媒層を、下流側にCO用の廃ガス分解触媒層を形成しているため、エンジンと別途な触媒処理装置を必要とせず、最高出力時においても排ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分の濃度制御が容易であり、かつ、燃焼ガス中の廃ガス成分の分解・低減を行うことができると共に、高温の燃焼ガスの遮熱を行うことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の触媒付きエンジンのタービン部の透視斜視図である。
【図2】本発明の触媒付エンジンの横断面の一例を示す図である。
【図3】図2における要部拡大図である。
【符号の説明】
1 触媒付エンジン
3 圧縮機
4 燃焼器
5 タービン
5a ケーシング
11 燃料噴射弁
13 タービン静翼
14 タービン動翼
A1 空気
A2 圧縮空気
F 燃料
G1 燃焼ガス
G2 排ガス
C 廃ガス分解触媒層
Claims (4)
- 圧縮機で圧縮した圧縮空気と燃料噴射弁から供給される燃料との混合気を該圧縮機の後段の燃焼器で燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを回転させる航空機用のジェットエンジンにおいて、上記燃焼器の後段のタービン静翼とタービン動翼の全面、または、タービン静翼とタービン動翼の全面およびタービンのケーシング内側全面に、上記燃焼ガス中のNOXやCOなどの廃ガス成分を分解・低減すべく、ジルコニアなどの担体にNO X 用及びCO用の各廃ガス分解触媒をそれぞれ担持させた多孔質触媒粉をプラズマ溶射すると共に、タービンの、上流側にNO X 用の廃ガス分解触媒層を、下流側にCO用の廃ガス分解触媒層を形成したことを特徴とする触媒付エンジン。
- 上記NOXの分解・低減を行う上記廃ガス分解触媒層が、バナジウム、コバルト、鉄、ロジウム、ルテニウムから選択される一種または二種以上の混合物でなる請求項1記載の触媒付エンジン。
- 上記COの分解・低減を行う上記廃ガス分解触媒層が、白金またはパラジウム、あるいはそれらの混合物でなる請求項1記載の触媒付エンジン。
- 上記タービンの、燃焼ガスの温度が約600〜1200℃の部分に上記NO X 用の廃ガス分解触媒層を、燃焼ガスの温度が約400℃以上の部分に上記CO用の廃ガス分解触媒層を形成する請求項1乃至請求項3記載の触媒付エンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31620096A JP3924826B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 触媒付エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31620096A JP3924826B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 触媒付エンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10159551A JPH10159551A (ja) | 1998-06-16 |
JP3924826B2 true JP3924826B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=18074418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31620096A Expired - Fee Related JP3924826B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 触媒付エンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3924826B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT412845B (de) * | 2003-07-14 | 2005-08-25 | Alpps Fuel Cell Systems Gmbh | Abgasnachbehandlungssystem zur reduzierung der nox-emissionen von wärmekraftmaschinen mittels aus treibstoff erzeugtem reduktionsmittel |
US11629858B2 (en) * | 2021-03-22 | 2023-04-18 | Raytheon Technologies Corporation | Turboexpander inter-stage heating and NH3 cracking |
GB2616062B (en) * | 2022-02-28 | 2024-07-17 | Airbus Operations Ltd | Aircraft engine for nitrogen oxide reduction |
CN115121114A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-09-30 | 华能山东发电有限公司众泰电厂 | 一种可充分促进混合式的锅炉脱销入口烟道结构 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31620096A patent/JP3924826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10159551A (ja) | 1998-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7246481B2 (en) | Methods and apparatus for operating gas turbine engines | |
EP1561939B1 (en) | Sinuous chevron exhaust nozzle | |
EP2984317B1 (en) | Combustor panel t-junction cooling | |
EP2444516A1 (en) | Thermal spray coating process for compressor shafts | |
JP2017141830A (ja) | ターボ機械の流路表面用のリブレット | |
EP3055445B1 (en) | Aluminum alloy coating with rare earth and transition metal corrosion inhibitors | |
JP2001207862A (ja) | タービンホイール空洞をパージする方法と装置 | |
EP1580417A2 (en) | Noise suppression system for a gas turbine | |
US8690527B2 (en) | Flow discouraging systems and gas turbine engines | |
WO2004057159A1 (en) | Cooling a turbine shroud segment abnd reusing the cooling air | |
EP1709299A1 (en) | Gas turbine engine including airfoils having an improved airfoil film cooling configuration and method therefor | |
EP3282190A2 (en) | Dilution hole assembly | |
US8770927B2 (en) | Abrasive cutter formed by thermal spray and post treatment | |
JP6193551B2 (ja) | ターボファンエンジンミキサ組立体 | |
JP3924826B2 (ja) | 触媒付エンジン | |
CA2600170A1 (en) | Fan case abradable | |
US11143042B2 (en) | System and method for applying a metallic coating | |
US11359506B2 (en) | Contoured stop for variable area turbine | |
US11225876B2 (en) | Diffusion barrier to prevent super alloy depletion into nickel-CBN blade tip coating | |
US20170211404A1 (en) | Blade outer air seal having surface layer with pockets | |
US20210189891A1 (en) | Barrier to prevent super alloy depletion into nickel-cbn blade tip coating | |
US20240175368A1 (en) | Seal slot with coating | |
US20230258094A1 (en) | Barrier to prevent super alloy depletion into nickel-cbn blade tip coating | |
US20240052852A1 (en) | Variable vane airfoil with recess to accommodate protuberance | |
JPH05256165A (ja) | 触媒燃焼器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070219 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |