JPH07145742A - タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置 - Google Patents
タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置Info
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- JPH07145742A JPH07145742A JP5314414A JP31441493A JPH07145742A JP H07145742 A JPH07145742 A JP H07145742A JP 5314414 A JP5314414 A JP 5314414A JP 31441493 A JP31441493 A JP 31441493A JP H07145742 A JPH07145742 A JP H07145742A
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- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
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- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 毒性が少ないとともに、貯蔵安定性があり、
爆発の危険性もなくて、取扱いが非常に容易かつ安全な
酸化剤を使用しながら、高温部品の酸化を抑制し、しか
も、熱効率を高めて低燃費で高出力が得られるようにす
る。 【構成】 濃度６０％以下に調整されて貯蔵されている
低濃度過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気とを含む燃
焼用ガスＡを生成する燃焼用ガス生成部８と、その燃焼
用ガスＡと燃料Ｆとを反応させて高温高圧のタービン作
動用ガスＧを生成するガス発生器１とから構成してい
る。特に、燃焼用ガス生成部８が、タービンノズル３中
の冷却流路５を触媒６から形成して構成することが好ま
しい。
爆発の危険性もなくて、取扱いが非常に容易かつ安全な
酸化剤を使用しながら、高温部品の酸化を抑制し、しか
も、熱効率を高めて低燃費で高出力が得られるようにす
る。 【構成】 濃度６０％以下に調整されて貯蔵されている
低濃度過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気とを含む燃
焼用ガスＡを生成する燃焼用ガス生成部８と、その燃焼
用ガスＡと燃料Ｆとを反応させて高温高圧のタービン作
動用ガスＧを生成するガス発生器１とから構成してい
る。特に、燃焼用ガス生成部８が、タービンノズル３中
の冷却流路５を触媒６から形成して構成することが好ま
しい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばエアターボラ
ムジェット（ロケット）等の航空推進機関、魚雷等の水
中推進機関、空気のない所で使用される産業用発電機関
などに適用されるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装
置に関し、詳しくは、液体燃料の酸化剤として過酸化水
素を用いる高温高圧ガス発生装置に関するものである。
ムジェット（ロケット）等の航空推進機関、魚雷等の水
中推進機関、空気のない所で使用される産業用発電機関
などに適用されるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装
置に関し、詳しくは、液体燃料の酸化剤として過酸化水
素を用いる高温高圧ガス発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸素と水素の化合物である過酸化水素
(H2O2) は触媒あるいは加熱によって容易に分解し、酸
素(O2)と水蒸気(H2O) とを含む高温の燃焼用ガスに生成
される。そして、このような燃焼用ガスを液体燃料の酸
化剤として使用する場合は、通常のように、窒素成分を
多量に含む大気中の酸素を酸化剤として使用する場合に
比べて、燃焼生成物としての窒素酸化物ＮＯｘなどの有
害物質の発生がなくて、公害防止の面から有効である。
また、過酸化水素 (H2O2) の分解により生成される上記
の燃焼用ガスは、その生成初期において活性な酸素を含
み、分解熱によって加熱されることから、非常に反応性
の高いものであり、これを酸化剤として使用すれば、従
来から一般的に用いられている炭化水素系燃料だけでな
く、各種の低質燃料であっても、急激に反応して高温高
圧のタービン駆動用ガスを発生する。
(H2O2) は触媒あるいは加熱によって容易に分解し、酸
素(O2)と水蒸気(H2O) とを含む高温の燃焼用ガスに生成
される。そして、このような燃焼用ガスを液体燃料の酸
化剤として使用する場合は、通常のように、窒素成分を
多量に含む大気中の酸素を酸化剤として使用する場合に
比べて、燃焼生成物としての窒素酸化物ＮＯｘなどの有
害物質の発生がなくて、公害防止の面から有効である。
また、過酸化水素 (H2O2) の分解により生成される上記
の燃焼用ガスは、その生成初期において活性な酸素を含
み、分解熱によって加熱されることから、非常に反応性
の高いものであり、これを酸化剤として使用すれば、従
来から一般的に用いられている炭化水素系燃料だけでな
く、各種の低質燃料であっても、急激に反応して高温高
圧のタービン駆動用ガスを発生する。
【０００３】上記のような過酸化水素 (H2O2) の特性に
着目して、空気中の酸素に代えて、過酸化水素 (H2O2)
を液体燃料の酸化剤として使用するようになされたター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置が従来からも多く提
案されている。その一つに、特開昭４７−３２８０８号
公報や特公昭５２−３７５２７号公報などに開示されて
いるように、タンクなどに貯蔵されている過酸化水素を
触媒層を備えた分解室や加熱源を備えた分解室に導入さ
せ、触媒あるいは加熱により分解して高温の過熱蒸気や
水蒸気と酸素を含む混合ガスを生成し、この混合ガスに
燃料を供給して両者の反応によってタービン駆動用ガス
を発生させるようにしたものである。これらは、いずれ
も過酸化水素の分解により生成される混合ガスに要求さ
れている特性からみて、濃度が６０％を越える高濃度過
酸化水素が使用されている。
着目して、空気中の酸素に代えて、過酸化水素 (H2O2)
を液体燃料の酸化剤として使用するようになされたター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置が従来からも多く提
案されている。その一つに、特開昭４７−３２８０８号
公報や特公昭５２−３７５２７号公報などに開示されて
いるように、タンクなどに貯蔵されている過酸化水素を
触媒層を備えた分解室や加熱源を備えた分解室に導入さ
せ、触媒あるいは加熱により分解して高温の過熱蒸気や
水蒸気と酸素を含む混合ガスを生成し、この混合ガスに
燃料を供給して両者の反応によってタービン駆動用ガス
を発生させるようにしたものである。これらは、いずれ
も過酸化水素の分解により生成される混合ガスに要求さ
れている特性からみて、濃度が６０％を越える高濃度過
酸化水素が使用されている。
【０００４】また、他の一つに、ＵＳＰ第４，０４７，
３８０号明細書に開示されているように、濃度６０％以
下の低濃度過酸化水素を使用し、これを酸素と水蒸気に
分解し、そのうち、酸素のみを活用して、ガス発生器内
で燃料と反応させて高温高圧のタービン駆動用ガスを生
成するようにしたものも知られている。
３８０号明細書に開示されているように、濃度６０％以
下の低濃度過酸化水素を使用し、これを酸素と水蒸気に
分解し、そのうち、酸素のみを活用して、ガス発生器内
で燃料と反応させて高温高圧のタービン駆動用ガスを生
成するようにしたものも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術のうち、高濃度過酸化水素を使用する前者のもので
は、過酸化水素の毒性が強い上に、貯蔵安定性に欠け、
また爆発の危険性などもあり、取扱いが非常に困難であ
る。さらに、分解された酸素濃度が高いために、高温部
品の酸化・損耗が激しいといった耐久面での問題もあ
る。
技術のうち、高濃度過酸化水素を使用する前者のもので
は、過酸化水素の毒性が強い上に、貯蔵安定性に欠け、
また爆発の危険性などもあり、取扱いが非常に困難であ
る。さらに、分解された酸素濃度が高いために、高温部
品の酸化・損耗が激しいといった耐久面での問題もあ
る。
【０００６】また、上記従来技術のうち、後者のもので
は、毒性が少なく、貯蔵安定性にも優れた低濃度過酸化
水素を使用しているにもかかわらず、燃料と反応する酸
化剤としては酸素のみが活用されるので、酸素濃度が高
くて、高温部品の酸化・損耗という耐久面の問題は解決
することができない。
は、毒性が少なく、貯蔵安定性にも優れた低濃度過酸化
水素を使用しているにもかかわらず、燃料と反応する酸
化剤としては酸素のみが活用されるので、酸素濃度が高
くて、高温部品の酸化・損耗という耐久面の問題は解決
することができない。
【０００７】この発明は上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、毒性が少なく、かつ、貯蔵安定性に優れて
いるとともに、爆発の危険性も少少なくて取扱いの容易
な低濃度の過酸化水素水を使用しながら、高温部品の酸
化・損耗を抑制でき、しかも、熱効率の向上により、低
燃費、高出力化を図ることができるタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置を提供することを主たる目的として
いる。
れたもので、毒性が少なく、かつ、貯蔵安定性に優れて
いるとともに、爆発の危険性も少少なくて取扱いの容易
な低濃度の過酸化水素水を使用しながら、高温部品の酸
化・損耗を抑制でき、しかも、熱効率の向上により、低
燃費、高出力化を図ることができるタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置を提供することを主たる目的として
いる。
【０００８】この発明の他の目的は、過酸化水素水をタ
ービン各部の冷却に有効に活用して、装置全体の小型
化、軽量化が図れるとともに、高温部分のシール性を高
めて耐久性および性能の向上を図ることができるように
することにある。
ービン各部の冷却に有効に活用して、装置全体の小型
化、軽量化が図れるとともに、高温部分のシール性を高
めて耐久性および性能の向上を図ることができるように
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係るタービン駆動用の高温高圧ガ
ス発生装置は、濃度６０％以下に調整されて貯蔵されて
いる低濃度過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む
燃焼用ガスを生成する燃焼用ガス生成部と、この燃焼用
ガスと燃料とを反応させて高温高圧のタービン駆動用ガ
スを生成するガス発生器とを備えているものである。
め、請求項１の発明に係るタービン駆動用の高温高圧ガ
ス発生装置は、濃度６０％以下に調整されて貯蔵されて
いる低濃度過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む
燃焼用ガスを生成する燃焼用ガス生成部と、この燃焼用
ガスと燃料とを反応させて高温高圧のタービン駆動用ガ
スを生成するガス発生器とを備えているものである。
【００１０】請求項２の発明に係るタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置は、触媒に濃度６０％以下に調整さ
れて貯蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させるこ
とで、該過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む燃
焼用ガスを生成し、この燃焼用ガスと燃料とをガス発生
器に供給して両者の反応により高温高圧のタービン駆動
用ガスを生成するように構成したものである。
温高圧ガス発生装置は、触媒に濃度６０％以下に調整さ
れて貯蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させるこ
とで、該過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む燃
焼用ガスを生成し、この燃焼用ガスと燃料とをガス発生
器に供給して両者の反応により高温高圧のタービン駆動
用ガスを生成するように構成したものである。
【００１１】請求項３の発明に係るタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置は、タービンノズル中の冷却流路を
過酸化水素分解触媒から形成し、この冷却流路に濃度６
０％以下に調整されて貯蔵されている低濃度過酸化水素
水を流通させることで、該過酸化水素水を分解して酸素
と水蒸気を含む燃焼用ガスを生成し、この燃焼用ガスと
燃料とをガス発生器に供給して両者の反応により高温高
圧のタービン駆動用ガスを生成するように構成したもの
である。
温高圧ガス発生装置は、タービンノズル中の冷却流路を
過酸化水素分解触媒から形成し、この冷却流路に濃度６
０％以下に調整されて貯蔵されている低濃度過酸化水素
水を流通させることで、該過酸化水素水を分解して酸素
と水蒸気を含む燃焼用ガスを生成し、この燃焼用ガスと
燃料とをガス発生器に供給して両者の反応により高温高
圧のタービン駆動用ガスを生成するように構成したもの
である。
【００１２】上記請求項３の構成のタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置において、過酸化水素水の分解によ
り生成された燃焼用ガスの一部を、タービンの静止部分
と回転部分との間のシール部に導いてシール用ガスとし
て使用するようにすることが好ましい。
温高圧ガス発生装置において、過酸化水素水の分解によ
り生成された燃焼用ガスの一部を、タービンの静止部分
と回転部分との間のシール部に導いてシール用ガスとし
て使用するようにすることが好ましい。
【００１３】また、請求項５の発明に係るタービン駆動
用の高温高圧ガス発生装置は、ガス生成室を形成するラ
イナーとその外周を包むケーシングとからなるガス発生
器における上記ライナーを過酸化水素分解触媒から形成
し、この触媒製ライナーの複数箇所を通過させる状態
で、濃度６０％以下に調整されて貯蔵されている低濃度
過酸化水素水を上記ガス生成室に供給することにより、
その過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む燃焼用
ガスを生成し、この燃焼用ガスと上記低濃度過酸化水素
水とは別途にガス生成室に供給される燃料との反応によ
り高温高圧のタービン駆動用ガスを生成するように構成
したものである。
用の高温高圧ガス発生装置は、ガス生成室を形成するラ
イナーとその外周を包むケーシングとからなるガス発生
器における上記ライナーを過酸化水素分解触媒から形成
し、この触媒製ライナーの複数箇所を通過させる状態
で、濃度６０％以下に調整されて貯蔵されている低濃度
過酸化水素水を上記ガス生成室に供給することにより、
その過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む燃焼用
ガスを生成し、この燃焼用ガスと上記低濃度過酸化水素
水とは別途にガス生成室に供給される燃料との反応によ
り高温高圧のタービン駆動用ガスを生成するように構成
したものである。
【００１４】
【作用】各請求項の発明によれば、燃料との反応により
高温高圧のタービン駆動用ガスを生成するための酸化剤
として、濃度６０％以下に調整された低濃度過酸化水素
水を使用するので、毒性が少ないばかりでなく、良好な
貯蔵安定性があり、かつ、爆発の危険性もないために、
取扱いが非常に容易である。また、低濃度過酸化水素水
を使用するため、分解が完全に行われても、その分解さ
れた酸素と水蒸気を含む燃焼用ガスの酸素濃度は、ほぼ
空気なみであるから、高温部品の酸化・損耗を抑制し、
部品の耐久面で優れている。その上、分解により生成さ
れた燃焼用ガス中には水蒸気が含まれており、これがタ
ービン各部の冷却に寄与するため、熱効率の向上を期待
することが可能となり、低燃費で高出力化が図れる。
高温高圧のタービン駆動用ガスを生成するための酸化剤
として、濃度６０％以下に調整された低濃度過酸化水素
水を使用するので、毒性が少ないばかりでなく、良好な
貯蔵安定性があり、かつ、爆発の危険性もないために、
取扱いが非常に容易である。また、低濃度過酸化水素水
を使用するため、分解が完全に行われても、その分解さ
れた酸素と水蒸気を含む燃焼用ガスの酸素濃度は、ほぼ
空気なみであるから、高温部品の酸化・損耗を抑制し、
部品の耐久面で優れている。その上、分解により生成さ
れた燃焼用ガス中には水蒸気が含まれており、これがタ
ービン各部の冷却に寄与するため、熱効率の向上を期待
することが可能となり、低燃費で高出力化が図れる。
【００１５】特に、請求項３の構成によれば、触媒から
形成されたタービンノズル中の冷却流路に低濃度過酸化
水素水を流通させることにより、タービンノズルの冷却
作用と過酸化水素水の分解作用とを同時に達成すること
が可能であり、過酸化水素水の分解のための特別な気化
器を要さず、タービンノズル中の冷却流路を気化器に兼
用させて装置全体の構成の簡素化、小型化を図りつつ、
熱効率のより一層の向上を図れる。
形成されたタービンノズル中の冷却流路に低濃度過酸化
水素水を流通させることにより、タービンノズルの冷却
作用と過酸化水素水の分解作用とを同時に達成すること
が可能であり、過酸化水素水の分解のための特別な気化
器を要さず、タービンノズル中の冷却流路を気化器に兼
用させて装置全体の構成の簡素化、小型化を図りつつ、
熱効率のより一層の向上を図れる。
【００１６】また、上記構成に加えて、請求項４の構成
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、低濃度過酸化
水素水の分解によって生成された燃焼用ガスの一部で賄
うことが可能で、別個にシールガス源を持つ必要がな
く、装置全体の省スペース化、軽量化を図りつつ、高温
部分のシール性を良好にして、長寿命、高効率化を図り
やすい。
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、低濃度過酸化
水素水の分解によって生成された燃焼用ガスの一部で賄
うことが可能で、別個にシールガス源を持つ必要がな
く、装置全体の省スペース化、軽量化を図りつつ、高温
部分のシール性を良好にして、長寿命、高効率化を図り
やすい。
【００１７】さらに、請求項５の構成によれば、ガス発
生器外への無駄な熱放出を抑制するために設けられてい
るライナーを、低濃度過酸化水素水の分解用触媒に兼用
させることで、部品点数をできるだけ少なくしつつ、そ
のライナーの複数箇所を通過させて過酸化水素水をガス
生成室に供給することにより、触媒と過酸化水素水との
接触面積を大きくすることと、ガス生成室内の反応熱に
よる加熱作用も加わって分解作用を確実なものとして、
短時間のうちに多量の燃焼用ガスを発生することができ
る。同時に、ガス発生器の冷却が可能で、ガス発生器全
体の耐久性の向上が図れる。
生器外への無駄な熱放出を抑制するために設けられてい
るライナーを、低濃度過酸化水素水の分解用触媒に兼用
させることで、部品点数をできるだけ少なくしつつ、そ
のライナーの複数箇所を通過させて過酸化水素水をガス
生成室に供給することにより、触媒と過酸化水素水との
接触面積を大きくすることと、ガス生成室内の反応熱に
よる加熱作用も加わって分解作用を確実なものとして、
短時間のうちに多量の燃焼用ガスを発生することができ
る。同時に、ガス発生器の冷却が可能で、ガス発生器全
体の耐久性の向上が図れる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。 第１実施例：図１は、この発明の第１実施例によるター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略構成図であ
り、同図において、１はガス発生器であり、ここで発生
された高温高圧のタービン駆動用ガスＧはガスタービン
２におけるタービンノズル３を経て回転自在なタービン
ブレード４に向け噴出されてガスタービン２を回転駆動
するように構成されている。
説明する。 第１実施例：図１は、この発明の第１実施例によるター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略構成図であ
り、同図において、１はガス発生器であり、ここで発生
された高温高圧のタービン駆動用ガスＧはガスタービン
２におけるタービンノズル３を経て回転自在なタービン
ブレード４に向け噴出されてガスタービン２を回転駆動
するように構成されている。
【００１９】上記ガスタービン２におけるタービンノズ
ル３中には、図２に示すように、複数の冷却流路５が貫
通形成されている。これら冷却流路５はたとえばMnO2,C
r2O3, Ni,KMnO4など濃度６０％以下の過酸化水素に対し
て良好な分解反応を行う触媒６から構成されており、こ
の触媒製の冷却流路５に、濃度６０％以下、好ましく
は、予め濃度５０％〜６０％に調整されてタンク７に貯
蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させることで、
該低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2) と水蒸気(H
2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成するようになしてあ
る。すなわち、上記タービンノズル３の触媒製冷却流路
５をもって、低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2)
と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成する燃焼用
ガス生成部８を構成している。
ル３中には、図２に示すように、複数の冷却流路５が貫
通形成されている。これら冷却流路５はたとえばMnO2,C
r2O3, Ni,KMnO4など濃度６０％以下の過酸化水素に対し
て良好な分解反応を行う触媒６から構成されており、こ
の触媒製の冷却流路５に、濃度６０％以下、好ましく
は、予め濃度５０％〜６０％に調整されてタンク７に貯
蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させることで、
該低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2) と水蒸気(H
2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成するようになしてあ
る。すなわち、上記タービンノズル３の触媒製冷却流路
５をもって、低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2)
と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成する燃焼用
ガス生成部８を構成している。
【００２０】上記燃焼用ガス生成部８で生成された酸素
(O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを上記ガス
発生器１中に噴射し、その噴霧中に炭化水素系燃料Ｆを
供給して両者の混合気流に対して、スパークプラグまた
はトーチイグナイタ（図示せず）を介して着火すること
により、燃焼用ガスＡと炭化水素系燃料Ｆを反応させて
上述した高温高圧のタービン駆動用ガスＧを生成するよ
うに構成している。
(O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを上記ガス
発生器１中に噴射し、その噴霧中に炭化水素系燃料Ｆを
供給して両者の混合気流に対して、スパークプラグまた
はトーチイグナイタ（図示せず）を介して着火すること
により、燃焼用ガスＡと炭化水素系燃料Ｆを反応させて
上述した高温高圧のタービン駆動用ガスＧを生成するよ
うに構成している。
【００２１】また、上記触媒製冷却流路５にて構成され
るところの上記燃焼用ガス生成部８で生成された酸素
(O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡの一部は、
図３に明示されているように、上記タービンノズル３を
固定支持する環状静止部分９と上記タービンブレード４
に連なり、該タービンブレード４と一体で同軸心周りに
回転自在なシール支持部分１０との間に形成されるシー
ル部１１に導かれて、そのシール部１１のシール用ガス
ＳＧとして使用されるようになされている。
るところの上記燃焼用ガス生成部８で生成された酸素
(O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡの一部は、
図３に明示されているように、上記タービンノズル３を
固定支持する環状静止部分９と上記タービンブレード４
に連なり、該タービンブレード４と一体で同軸心周りに
回転自在なシール支持部分１０との間に形成されるシー
ル部１１に導かれて、そのシール部１１のシール用ガス
ＳＧとして使用されるようになされている。
【００２２】上記のように構成された第１実施例のター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、予め濃
度５０％〜６０％に調整されてタンク７に貯蔵されてい
る低濃度過酸化水素水が燃焼用ガス生成部８を構成する
タービンノズル３の触媒製冷却流路５を通過流通する際
に分解されて酸素 (O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用
ガスＡが生成される。この分解後の燃焼用ガスＡが酸化
剤としてガス発生器１中に噴射されるとともに、その噴
霧中に炭化水素系燃料Ｆが供給されて両者の反応により
高温高圧のタービン駆動用ガスＧが生成され、かつ、こ
の高温高圧のタービン駆動用ガスＧがガスタービン２に
おけるタービンノズル３を経て回転自在なタービンブレ
ード４に向け噴出されることによって、ガスタービン２
が回転駆動される。
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、予め濃
度５０％〜６０％に調整されてタンク７に貯蔵されてい
る低濃度過酸化水素水が燃焼用ガス生成部８を構成する
タービンノズル３の触媒製冷却流路５を通過流通する際
に分解されて酸素 (O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用
ガスＡが生成される。この分解後の燃焼用ガスＡが酸化
剤としてガス発生器１中に噴射されるとともに、その噴
霧中に炭化水素系燃料Ｆが供給されて両者の反応により
高温高圧のタービン駆動用ガスＧが生成され、かつ、こ
の高温高圧のタービン駆動用ガスＧがガスタービン２に
おけるタービンノズル３を経て回転自在なタービンブレ
ード４に向け噴出されることによって、ガスタービン２
が回転駆動される。
【００２３】同時に、上記燃焼用ガス生成部８で生成さ
れた燃焼用ガスＡの一部が、ガスタービン２における環
状静止部分９とシール支持部分１０との間のシール部１
１に導かれて、その高温部分のシール性を確保すること
になる。
れた燃焼用ガスＡの一部が、ガスタービン２における環
状静止部分９とシール支持部分１０との間のシール部１
１に導かれて、その高温部分のシール性を確保すること
になる。
【００２４】上記のように、酸化剤として低濃度過酸化
水素水を使用することによって、毒性が少ないばかりで
なく、貯蔵安定性に優れ、かつ、爆発の危険性もないた
めに、非常に容易、安全に取扱うことが可能であるとと
もに、分解された酸素と水蒸気を含む燃焼用ガスの酸素
濃度が、ほぼ空気なみであるため、高温部品の酸化・損
耗を抑制し、部品の耐久性の増進も図れる。また、低濃
度過酸化水素水をタービンノズル３の冷却流路５に流通
させて分解させることにより、タービンノズル３の冷却
作用と過酸化水素水の分解作用とを同時に達成すること
が可能であり、さらに、分解により生成された燃焼用ガ
ス中に水蒸気が含まれており、これがガス発生器１およ
びタービン各部の冷却に寄与するために、熱効率の向上
も図れる。加えて、上記シール部１１のシール用ガスを
分解により生成された燃焼用ガスで賄うため、別個にシ
ール用ガス源を必要とせず、装置の省スペース化、軽量
化を図りやすい。
水素水を使用することによって、毒性が少ないばかりで
なく、貯蔵安定性に優れ、かつ、爆発の危険性もないた
めに、非常に容易、安全に取扱うことが可能であるとと
もに、分解された酸素と水蒸気を含む燃焼用ガスの酸素
濃度が、ほぼ空気なみであるため、高温部品の酸化・損
耗を抑制し、部品の耐久性の増進も図れる。また、低濃
度過酸化水素水をタービンノズル３の冷却流路５に流通
させて分解させることにより、タービンノズル３の冷却
作用と過酸化水素水の分解作用とを同時に達成すること
が可能であり、さらに、分解により生成された燃焼用ガ
ス中に水蒸気が含まれており、これがガス発生器１およ
びタービン各部の冷却に寄与するために、熱効率の向上
も図れる。加えて、上記シール部１１のシール用ガスを
分解により生成された燃焼用ガスで賄うため、別個にシ
ール用ガス源を必要とせず、装置の省スペース化、軽量
化を図りやすい。
【００２５】第２実施例：第２実施例は、ガスタービン
２におけるタービンノズル３の冷却流路５を低濃度過酸
化水素水が通過流通する際に、そのタービンノズル３の
保有する熱によって低濃度過酸化水素水を分解させて酸
素 (O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成す
るようになした点が上記第１実施例と異なるだけで、そ
の他の構成および作用は第１実施例と同様であるため、
詳しい説明は省略する。
２におけるタービンノズル３の冷却流路５を低濃度過酸
化水素水が通過流通する際に、そのタービンノズル３の
保有する熱によって低濃度過酸化水素水を分解させて酸
素 (O2) と水蒸気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成す
るようになした点が上記第１実施例と異なるだけで、そ
の他の構成および作用は第１実施例と同様であるため、
詳しい説明は省略する。
【００２６】第３実施例：図４は、この発明の第３実施
例によるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略
構成図であり、同図において、１はガス発生器であり、
ここで発生された高温高圧のタービン駆動用ガスＧはガ
スタービン２におけるタービンノズル３を経て回転自在
なタービンブレード４に向け噴出されてガスタービン２
を回転駆動するように構成されている。
例によるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略
構成図であり、同図において、１はガス発生器であり、
ここで発生された高温高圧のタービン駆動用ガスＧはガ
スタービン２におけるタービンノズル３を経て回転自在
なタービンブレード４に向け噴出されてガスタービン２
を回転駆動するように構成されている。
【００２７】１２は燃焼用ガス生成部であり、たとえば
MnO2,Cr2O3, Ni,KMnO4など濃度６０％以下の過酸化水素
に対して良好な分解反応を行う触媒６からなり、上記ガ
ス発生器１の前端部に装着されており、この触媒６から
なる燃焼用ガス生成部１２に、濃度６０％以下、好まし
くは、予め濃度５０％〜６０％に調整されてタンク７に
貯蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させること
で、該低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2) と水蒸
気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成し、その生成した
燃焼用ガスＡを上記ガス発生器１内に噴射するようにな
されている。
MnO2,Cr2O3, Ni,KMnO4など濃度６０％以下の過酸化水素
に対して良好な分解反応を行う触媒６からなり、上記ガ
ス発生器１の前端部に装着されており、この触媒６から
なる燃焼用ガス生成部１２に、濃度６０％以下、好まし
くは、予め濃度５０％〜６０％に調整されてタンク７に
貯蔵されている低濃度過酸化水素水を流通させること
で、該低濃度過酸化水素水を分解して酸素 (O2) と水蒸
気(H2O) とを含む燃焼用ガスＡを生成し、その生成した
燃焼用ガスＡを上記ガス発生器１内に噴射するようにな
されている。
【００２８】また、上記ガス発生器１は、ガス生成室１
Ａを形成するライナー１３とその外周を被包するケーシ
ング１４とからなり、上記燃焼用ガス生成部１２への低
濃度過酸化水素水の供給配管１５から分岐させた分岐管
１６および上記ライナー１３に形成させた複数個の噴出
孔１３ａを経て低濃度過酸化水素水の一部をガス発生室
１Ａ内に供給するように構成している。なお、ガスター
ビン２の構成は従来のままである。
Ａを形成するライナー１３とその外周を被包するケーシ
ング１４とからなり、上記燃焼用ガス生成部１２への低
濃度過酸化水素水の供給配管１５から分岐させた分岐管
１６および上記ライナー１３に形成させた複数個の噴出
孔１３ａを経て低濃度過酸化水素水の一部をガス発生室
１Ａ内に供給するように構成している。なお、ガスター
ビン２の構成は従来のままである。
【００２９】上記のように構成された第３実施例のター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、予め濃
度５０％〜６０％に調整されタンク７に貯蔵されている
低濃度過酸化水素水が燃焼用ガス生成部８を構成する触
媒６を通過流通する際に分解されて酸素 (O2) と水蒸気
(H2O) とを含む燃焼用ガスＡが生成される。この分解後
の燃焼用ガスＡが酸化剤としてガス発生器１中に噴射さ
れるとともに、その噴霧中に炭化水素系燃料Ｆが供給さ
れて両者を量論比近くで反応させることにより高温高圧
のタービン駆動用ガスＧが安定して生成される。このと
き、上記燃焼用ガス生成部１２への低濃度過酸化水素水
の供給配管１５から分岐させた分岐管１６および上記ラ
イナー１３に形成の複数個の噴出孔１３ａを経て適当量
に調整された低濃度過酸化水素水の一部をガス発生室１
Ａ内に供給することで、タービン２の許容温度以下の任
意の温度および量のタービン駆動用ガスＧを得ることが
できるとともに、上記ライナー１３の噴出孔１３ａから
供給される低濃度過酸化水素水の一部によりライナー１
３、つまりガス発生器１を冷却することが可能である。
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、予め濃
度５０％〜６０％に調整されタンク７に貯蔵されている
低濃度過酸化水素水が燃焼用ガス生成部８を構成する触
媒６を通過流通する際に分解されて酸素 (O2) と水蒸気
(H2O) とを含む燃焼用ガスＡが生成される。この分解後
の燃焼用ガスＡが酸化剤としてガス発生器１中に噴射さ
れるとともに、その噴霧中に炭化水素系燃料Ｆが供給さ
れて両者を量論比近くで反応させることにより高温高圧
のタービン駆動用ガスＧが安定して生成される。このと
き、上記燃焼用ガス生成部１２への低濃度過酸化水素水
の供給配管１５から分岐させた分岐管１６および上記ラ
イナー１３に形成の複数個の噴出孔１３ａを経て適当量
に調整された低濃度過酸化水素水の一部をガス発生室１
Ａ内に供給することで、タービン２の許容温度以下の任
意の温度および量のタービン駆動用ガスＧを得ることが
できるとともに、上記ライナー１３の噴出孔１３ａから
供給される低濃度過酸化水素水の一部によりライナー１
３、つまりガス発生器１を冷却することが可能である。
【００３０】第４実施例：図５は、この発明の第４実施
例によるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略
構成図であり、この第４実施例では、上記第３実施例と
同様に、ガス発生器１がガス生成室１Ａを形成するライ
ナー１３とその外周を被包するケーシング１４とからな
り、そのうち内側のライナー１３が過酸化水素分解触媒
から形成されていて、この触媒からなるライナー１３に
形成された複数個の噴出孔１３ａが燃焼用ガスＡの生成
部１２となるとともに、ガス発生器１の前端部からは炭
化水素系燃料Ｆのみを供給するようになしたものであ
る。
例によるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略
構成図であり、この第４実施例では、上記第３実施例と
同様に、ガス発生器１がガス生成室１Ａを形成するライ
ナー１３とその外周を被包するケーシング１４とからな
り、そのうち内側のライナー１３が過酸化水素分解触媒
から形成されていて、この触媒からなるライナー１３に
形成された複数個の噴出孔１３ａが燃焼用ガスＡの生成
部１２となるとともに、ガス発生器１の前端部からは炭
化水素系燃料Ｆのみを供給するようになしたものであ
る。
【００３１】上記のように構成された第４実施例のター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、ガス発
生器１外への無駄な熱放出を抑制するために設けられて
いるライナー１３が、低濃度過酸化水素水の分解用触媒
を兼用することになり、第３実施例のように、ガス発生
器１とは別個に触媒を設ける場合に比べて、部品点数を
できるだけ少なくしつつ、そのライナー１３の複数箇所
の孔１３ａを通過させて過酸化水素水をガス生成室１Ａ
に供給することにより、触媒と過酸化水素水との接触面
積を大きくすることと、ガス生成室１Ａ内の反応熱によ
る加熱作用も加わって分解作用が確実、かつ活発となっ
て、短時間のうちに多量の燃焼用ガスＧを発生すること
ができる。同時に、ガス発生器１を十分に冷却して熱効
率の向上を図ることが可能である。
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置においては、ガス発
生器１外への無駄な熱放出を抑制するために設けられて
いるライナー１３が、低濃度過酸化水素水の分解用触媒
を兼用することになり、第３実施例のように、ガス発生
器１とは別個に触媒を設ける場合に比べて、部品点数を
できるだけ少なくしつつ、そのライナー１３の複数箇所
の孔１３ａを通過させて過酸化水素水をガス生成室１Ａ
に供給することにより、触媒と過酸化水素水との接触面
積を大きくすることと、ガス生成室１Ａ内の反応熱によ
る加熱作用も加わって分解作用が確実、かつ活発となっ
て、短時間のうちに多量の燃焼用ガスＧを発生すること
ができる。同時に、ガス発生器１を十分に冷却して熱効
率の向上を図ることが可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜請求項５の発
明によれば、燃料との反応により高温高圧のタービン駆
動用ガスを生成するための酸化剤として、毒性が少ない
ばかりでなく、良好な貯蔵安定性があり、かつ、爆発の
危険性もない濃度６０％以下に調整された低濃度過酸化
水素水を使用するので、取扱いが非常に容易かつ安全で
あるばかりで少なく、低濃度過酸化水素水が完全に分解
されても、その分解された酸素と水蒸気を含む燃焼用ガ
スの酸素濃度は、ほぼ空気なみであるから、高温部品の
酸化・損耗を抑制し、部品の耐久性向上を図ることがで
きる。その上、分解により生成された燃焼用ガス中に含
まれている水蒸気がガス発生器およびタービン各部の冷
却に寄与するため、熱効率の向上を期待することがで
き、低燃費で高出力化を達成することができるという効
果を奏する。
明によれば、燃料との反応により高温高圧のタービン駆
動用ガスを生成するための酸化剤として、毒性が少ない
ばかりでなく、良好な貯蔵安定性があり、かつ、爆発の
危険性もない濃度６０％以下に調整された低濃度過酸化
水素水を使用するので、取扱いが非常に容易かつ安全で
あるばかりで少なく、低濃度過酸化水素水が完全に分解
されても、その分解された酸素と水蒸気を含む燃焼用ガ
スの酸素濃度は、ほぼ空気なみであるから、高温部品の
酸化・損耗を抑制し、部品の耐久性向上を図ることがで
きる。その上、分解により生成された燃焼用ガス中に含
まれている水蒸気がガス発生器およびタービン各部の冷
却に寄与するため、熱効率の向上を期待することがで
き、低燃費で高出力化を達成することができるという効
果を奏する。
【００３３】特に、請求項３の構成によれば、タービン
ノズル中の冷却流路を触媒から形成し、これに低濃度過
酸化水素水を流通させることにより、タービンノズルを
高温タービン作動ガスと低濃度過酸化水素水との熱交換
器として、タービンノズルの冷却作用と過酸化水素水の
分解作用を同時に達成することが可能であり、これによ
って、過酸化水素水の分解のための特別な気化器を要さ
ず、タービンノズル中の冷却流路を気化器に兼用させて
装置全体の構成の簡素化、小型化を図りつつ、熱効率の
より一層の向上を図ることができる。
ノズル中の冷却流路を触媒から形成し、これに低濃度過
酸化水素水を流通させることにより、タービンノズルを
高温タービン作動ガスと低濃度過酸化水素水との熱交換
器として、タービンノズルの冷却作用と過酸化水素水の
分解作用を同時に達成することが可能であり、これによ
って、過酸化水素水の分解のための特別な気化器を要さ
ず、タービンノズル中の冷却流路を気化器に兼用させて
装置全体の構成の簡素化、小型化を図りつつ、熱効率の
より一層の向上を図ることができる。
【００３４】また、上記構成に加えて、請求項４の構成
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、低濃度過酸化
水素水の分解によって生成された燃焼用ガスの一部で賄
うことが可能で、別個にシールガス源を持つ必要が少少
なく、装置全体の省スペース化、軽量化を図りつつ、高
温部分のシール性を良好にして、長寿命、高効率化を図
りやすい。
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、低濃度過酸化
水素水の分解によって生成された燃焼用ガスの一部で賄
うことが可能で、別個にシールガス源を持つ必要が少少
なく、装置全体の省スペース化、軽量化を図りつつ、高
温部分のシール性を良好にして、長寿命、高効率化を図
りやすい。
【００３５】さらに、請求項５の構成によれば、ガス発
生器外への無駄な熱放出を抑制するために設けられてい
るライナーを、低濃度過酸化水素水の分解用触媒に兼用
させることで、部品点数をできるだけ少なくしつつ、そ
のライナーの複数箇所を通過させて過酸化水素水をガス
生成室に供給することにより、触媒と過酸化水素水との
接触面積を大きくすることと、ガス生成室内の反応熱に
よる加熱作用も加わって分解作用を確実なものとして、
短時間のうちに多量の燃焼用ガスを発生することができ
ると同時に、ガス発生器の冷却が可能で、ガス発生器全
体の耐久性および熱効率の一層の向上を図ることができ
る。
生器外への無駄な熱放出を抑制するために設けられてい
るライナーを、低濃度過酸化水素水の分解用触媒に兼用
させることで、部品点数をできるだけ少なくしつつ、そ
のライナーの複数箇所を通過させて過酸化水素水をガス
生成室に供給することにより、触媒と過酸化水素水との
接触面積を大きくすることと、ガス生成室内の反応熱に
よる加熱作用も加わって分解作用を確実なものとして、
短時間のうちに多量の燃焼用ガスを発生することができ
ると同時に、ガス発生器の冷却が可能で、ガス発生器全
体の耐久性および熱効率の一層の向上を図ることができ
る。
【図１】この発明の第１実施例によるタービン駆動用の
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
【図２】同上第１実施例の要部である燃焼用ガス発生部
の構成を示す拡大横断面図である。
の構成を示す拡大横断面図である。
【図３】同上第１実施例の要部の拡大縦断側面図であ
る。
る。
【図４】この発明の第３実施例によるタービン駆動用の
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
【図５】この発明の第４実施例によるタービン駆動用の
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
高温高圧ガス発生装置の概略構成図である。
１ ガス発生器 １Ａ ガス発生室 ２ ガスタービン ３ タービンノズル ４ タービンブレード ５ 冷却流路 ６ 触媒 ７ タンク ８，１２ 燃焼用ガス生成部 １３ ライナー １４ ケーシング Ａ 燃焼用ガス Ｆ 燃料 Ｇ 高温高圧タービン駆動用ガス
Claims (5)
- 【請求項１】 濃度６０％以下に調整されて貯蔵されて
いる低濃度過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む
燃焼用ガスを生成する燃焼用ガス生成部と、この燃焼用
ガスと燃料とを反応させて高温高圧のタービン駆動用ガ
スを生成するガス発生器とを備えていることを特徴とす
るタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置。 - 【請求項２】 触媒に濃度６０％以下に調整されて貯蔵
されている低濃度過酸化水素水を流通させることで、該
過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気を含む燃焼用ガス
を生成し、この燃焼用ガスと燃料とをガス発生器に供給
して両者の反応により高温高圧のタービン駆動用ガスを
生成するように構成したことを特徴とするタービン駆動
用の高温高圧ガス発生装置。 - 【請求項３】 タービンノズル中の冷却流路を過酸化水
素分解触媒から形成し、この冷却流路に濃度６０％以下
に調整されて貯蔵されている低濃度過酸化水素水を流通
させることで、該過酸化水素水を分解して酸素と水蒸気
を含む燃焼用ガスを生成し、この燃焼用ガスと燃料とを
ガス発生器に供給して両者の反応により高温高圧のター
ビン駆動用ガスを生成するように構成したことを特徴と
するタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置。 - 【請求項４】 請求項３において、過酸化水素水の分解
により生成された燃焼用ガスの一部を、タービンの静止
部分と回転部分との間のシール部に導いてシール用ガス
として使用するようになしていることを特徴とするター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置。 - 【請求項５】 ガス生成室を形成するライナーとその外
周を包むケーシングとからなるガス発生器における上記
ライナーを過酸化水素分解触媒から形成し、この触媒製
ライナーの複数箇所を通過させる状態で、濃度６０％以
下に調整されて貯蔵されている低濃度過酸化水素水を上
記ガス生成室に供給することにより、その過酸化水素水
を分解して酸素と水蒸気を含む燃焼用ガスを生成し、こ
の燃焼用ガスと上記低濃度過酸化水素水とは別途にガス
生成室に供給される燃料との反応により高温高圧のター
ビン駆動用ガスを生成するように構成したことを特徴と
するタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5314414A JP2759748B2 (ja) | 1993-11-20 | 1993-11-20 | タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置 |
| US08/323,773 US5477672A (en) | 1993-11-20 | 1994-10-17 | High-temperature, high-pressure gas generation apparatus for turbine drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5314414A JP2759748B2 (ja) | 1993-11-20 | 1993-11-20 | タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07145742A true JPH07145742A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2759748B2 JP2759748B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=18053062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5314414A Expired - Lifetime JP2759748B2 (ja) | 1993-11-20 | 1993-11-20 | タービン駆動用の高温高圧ガス発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5477672A (ja) |
| JP (1) | JP2759748B2 (ja) |
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| US6406666B1 (en) | 2001-02-20 | 2002-06-18 | Tetra Laval Holdings & Finance, Sa | Method and apparatus for vaporizing sterilant hydrogen peroxide |
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| JPS5239527A (en) * | 1975-09-25 | 1977-03-26 | Nippon Musical Instruments Mfg | Mold gate cup manufacturing process |
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1993
- 1993-11-20 JP JP5314414A patent/JP2759748B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1994
- 1994-10-17 US US08/323,773 patent/US5477672A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS5237527A (en) * | 1975-09-22 | 1977-03-23 | Hitachi Ltd | Process for welding cylinder of large caliber |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023008310A1 (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 国立大学法人北海道大学 | ハイブリッドロケット燃料の燃焼方法および燃焼装置 |
| JPWO2023008310A1 (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2759748B2 (ja) | 1998-05-28 |
| US5477672A (en) | 1995-12-26 |
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