JPS59226237A - タ−ボジエツトエンジンに於ける燃料の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は航空機等のターボジェットエンジンに於ける燃
料の燃焼方法の改良に係り、ジェット燃料に予かしめ適
量の空気を微粒子状で混合させることにより、燃焼排ガ
ス中に析出されるカーボン量を大幅に減少し得るように
したジェットエンジンに於ける燃料の燃焼方法に関する
。

一般にターボジェットエンジンは、第１図に示す如く圧
縮器１て圧縮した空気Ａを燃焼器２内へ供給すると共に
、燃焼器２内に配設したノズル３からジェット燃料Ｂを
噴出して前記空気と混合し、当該混合気を連続的に燃焼
させることにより燃焼器２内で発生した燃焼排ガスＣを
タービン４へ噴射してタービン羽根５を回転駆動し、更
に燃焼排ガスＣを排気ノズル６から噴出して推力を得る
よう構成されている。又、所謂アフターバーナ付のター
ボジェットエンジンに於いては、第２図に示す如くエン
゛ジン後部（こ第２燃料／ズル７とフレームホルダー８
から成るアフターバーナ９を設け、燃焼器２て流入酸素
の略１／３を消費する程度の燃料を燃焼させると共に、
アフターバーナ９て残りの酸素を消費するだけの燃料を
燃焼させ、その燃焼排ガスＣを排気ノズル６から噴出し
て推力を得る構成とされている。

而して、前記燃焼器２やアフターバーナ９に於いては、
ノズル３，７から噴出したジェット燃料Ｂと圧縮空気Ａ
との混合気に、最初電気的な点火が行なわれ、それによ
って一度着火か行なわれると、その後は混合気が連続的
に燃焼して行く。

然し乍ら、ターボジェットエンジンに於ける燃焼器２や
アフターバーナ９は、その性質上一般に構造的に極めて
厳しい条件の設計きなっており、ジェット燃料を完全燃
焼させることは極めて困難である。その結果、現実には
航空機の離陸時等に燃焼排カス中に多量のカーボン成分
が析出されることになり、航空機公害の大きな要因とな
っている。

一方、本願発明者は、前記ターボジェットエンジンの燃
焼排ガス中のカーホンに係る問題を解決する方策として
、燃焼器２やアフターバーナ９の構造的な改善と共に、
ジェット燃料そのものの燃焼機構の改善について各種の
実験研究を積み重ね、その結果から、ノズルから噴射さ
れた燃料が空気と混気して着火するまでの進行距離を短
かくすることにより、即ちイグニッションポイントを速
めることによりガーボンの析出量を著しく低減できるこ
とを知得した。

本発明は前記知得を基にして開発されたものであり、タ
ーボジェットエンジンを構造的に大キ＜改変することな
く、然かも簡単に燃焼排カス内のガーボンの生成（若し
くは析出）を著しく低減し得るようにした、ターボジェ
ットエンジンに於ける燃料の燃焼方法を提供することを
目的とするものである。

本発明はジェット燃料に適宜量の空気を平均気泡径が５
μ以下の微気泡として混合し、当該ジェット燃料と微気
泡との混合燃料をクーポンエツトエンジンの燃焼器やア
フターバーナの燃料噴射ノズルから噴出することを基本
構成とするものであり、当該構成とすることにより、従
前のエンジン構造を特に大きく改修することなく、燃焼
排ガス内のカーボン析出量を大幅に低減することができ
る。

以下、第３図乃至第５図に示す本発明の一実施例に基づ
いてその詳細を説明する。第３図は本発明の実施系統図
であり、図に於いて、１０はジェット燃料Ｂと空気Ａと
を混合するためのラインミキサーであり、空気Ａを垂均
気泡径が５μ以下の微気泡にして燃料Ｂ内へ混合する。

また１１は燃料噴射ポンプ、１２は燃焼器２やアフター
バーナ９の燃料噴射ノズルである。

燃焼器２やアフターバーナ９へ燃料を供給するに際して
は、先ずラインミキサ１０により、ガソリンとケロシン
の混合物を主体とするジェット燃料Ｂに３〜１０ｖ０１
％（望ましくは４〜５ｖＯ１％）位いの量の空気Ａを混
合し、これを平均気泡径が５μ以下の微気泡にして混合
せしめた混合燃料りを形成する。次に、このジェット燃
料Ｂと微気泡との混合燃料りを燃料噴射ポンプ１１によ
り燃料噴射ノズル１２へ圧送する。

第２図及び第３図は本発明に於いて使用するラインミキ
サ１０の一部縦断側面図と正面図であり、円筒状のミキ
サ胴１４内に、多数の細孔１５を穿設した攪拌羽根１６
が回転自在に配設されている。前記ミキサ胴１４の後方
上部には吸込口１７と混入口１８か形成されており、吸
入口１７にはジェット燃料Ｂの供給管か、また混入口１
８に空気吸入管が接続される。更にミキサ胴１４の前方
には、混合燃料りの吐出管１９が前記攪拌羽根１６の支
軸２０と対向状に配設されており、その先端かミキサ胴
１４の外方へ突出開放されている。

モータ（図示省略）を駆動して羽根支軸２０を回転する
ことにより、ミキサ胴１４内のジェット燃料Ｂと空気Ａ
が強制的に攪拌混合され、混合燃料りは攪拌羽根１６の
細孔１５を通ってミキサ胴１４内を循環すると共に、そ
の一部は一定流量で前記吐出管１９から外方へ流出して
行く。尚、当該ラインミキサ１０は、多数の細孔１５を
穿設した攪拌羽根１６を高速回転するようにしているた
め、混合した空気Ａを極めて粒径の小さな微気泡とする
ことかでき、平均粒径か０．１〜５μ程度の微気泡とな
ってジェット燃料Ｂの中に均一に混在することになる。

前記ジェット燃料Ｂ中に混合される微気泡は、細かけれ
ば細かいほど着火時期が早まってカーボンの析出防止効
果か上昇する。一方、平均気泡径か５μ以上になると、
混合燃料り内の気泡か簡単に分離してしまうと共に、後
述する如く燃料噴射ノズル１２から混合燃料りを噴出し
たときの浦粒径があまり減少せず、本発明の効果か低下
する。

又、空気Ａの混合量は燃料Ｂに対して２〜１０Ｖｏ１％
程度が最適である。２％以下では本発明の効果か顕著に
現われないし、１０９σ以上としても効果に殆んど差異
がないうえ、空気の混合に相当の時間を必要とするから
である。

次に本発明の作用効果について説明する。前述の如く平
均粒径の極めて小さな微気泡を混合した混合燃料りは、
空気を混合しないジェット燃料Ｂに比較してその粘度が
著しく低くなっている。従って、これを燃料噴射／ズル
１２から噴出した場合に、粘度の低下に伴なう表面張力
の減少と燃料内に含まれる微気泡の影響により、霧化さ
れた油粕の粒径が著しく小さくなる。その結果、油粕の
気化前ひに酸素との反応等の一連の所謂燃焼反応速度が
速くなり、着火時期か早まって燃料の不燃焼分が減少し
、燃焼排カス内へのカーボンの析出量か大幅ｔこ減少す
る。

又、油粕の粒径か小さくなるたけてなく、油粕内に含ま
れている微気泡が熱により膨張して油粕外へ放出されて
くる。その結果、外部からの空気の供給の他に、油粕内
部からも空気か供給されることになり、燃料微粒子群内
・＼の空気の供給か円滑且つ迅速ζこ行なわれ、燃焼反
応速度が向」ニして燃料の不燃焼分が減少する。

シェツト燃料Ｂに、５Ｖｏ１％の量の空気Ａを平均粒径
か１〜３μの微気泡として混合した混合燃料りを形成し
、当該混合燃料りをジェットタービンエンジンへ供給し
たときのカーボン析出量試験によれば、空気Ａを混合し
ない場合に比較して、燃焼排カス内の微粉状のカーボン
の析出量か略２０〜３０％減少すると共に、空気Ａを混
合しない場合と同様の安定した燃焼を行えることか実証
されている。

本発明は上述の通り秀れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従前のジェットタービンエンジン
の概要を示すものである。 第３図は本発明の一実施例を示す系統図である。 第４図はラインミキサの縦断面概要図であり、第５図は
その正面図である。 Ａ　　空　　　　　気 Ｂ　ジェット燃料 Ｃ燃焼排ガス Ｄ　混合燃料 ｌ　　圧　　縮　　器 ２　　燃　　焼　　器 ４　　　　タ　　−　　　ヒ　　ン ９　アフターバーナ １０　　ラインミキサ １１　　燃料噴射ポンプ １２　　燃料噴射ノズル 特許出願人 株式会社日本プラントサービスセンター代表者　新　納
　清　憲 第１Ｍ ｑ 一 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ジェット燃料（Ｉ３）に空気（＾を平均気泡径が５μ以
   下の微気泡として混合し、当該ジェット燃料（Ｂ）と空
   気ＧＡ）との混合燃料ｑを燃焼器（２）やアフターバー
   ナ（９）の燃料噴射ノズル（１２）から噴出して燃焼さ
   せることにより、燃焼排ガス（Ｃ）内のカーボン析出量
   を少なくすることを特徴とするターボジェットエンジン
   に於ける燃料の燃焼方法。