(57)【要約】【課題】タービンエンジン（１１８）を備えるシステム（１００）を提供すること。【解決手段】燃焼器（１２０）と、燃焼器（１２０）内に配置された燃料ノズル（１４４）とを備えるタービンエンジン（１１８）であって、燃料ノズル（１４４）が、空気流路（２２０）内に配置された第１のベーン（１７６）と、第１のベーン（１７６）の表面（２１６）から突出する第２のベーン（２２２）とを備え、燃料流路が、第１のベーン（１７６）及び第２のベーン（２２２）を通って第２のベーン（２２２）中の燃料ポート（１８８）まで延び、燃料ポート（１８８）が空気流路（２２０）に向けられる、タービンエンジン（１１８）。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１１８）を備えたシステム（１００）であって、
前記タービンエンジン（１１８）が、燃焼器（１２０）と、前記燃焼器（１２０）内に配置された燃料ノズル（１４４）とを備え、
前記燃料ノズル（１４４）が、空気流路（２２０）内に配置された第１のベーン（１７６）と、前記第１のベーン（１７６）の表面（２１６）から突出する第２のベーン（２２２）とを備え、燃料流路が、前記第１のベーン（１７６）及び第２のベーン（２２２）を通って前記第２のベーン（２２２）中の燃料ポート（１８８）まで延び、前記燃料ポート（１８８）が前記空気流路（２２０）に向けられる、システム（１００）。
【請求項２】
前記第１のベーン（１７６）がスワールを生じるように傾斜している、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のベーン（２２２）が翼形部を構成する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のベーン（２２２）が、第１の側面（２３８）に沿った第１の燃料ポート（２２４）及び第２の側面（２３９）に沿った第２のポート（２２４）を有し、前記第１の側面（２３８）及び第２の側面（２３９）が互いに対向している、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の燃料ポート（２２４）及び第２の燃料ポート（２２４）が、前記第１の側面（２３８）及び第２の側面（２３９）に沿った楕円である、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の燃料ポート（２２４）及び第２の燃料ポート（２２４）が、前記空気流路（２２０）に概して平行な第１の燃料噴射方向（２１９）及び第２の燃料噴射方向（２１９）を有する、請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記第２のベーン（２２２）が、前記第１のベーン（１７６）の前記表面（２１６）の反対側にある、前記第２のベーン（２２２）の周囲面（２３６）上にクロスフロー燃料ポート（２３４）を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記第２のベーン（２２２）が、前記第１のベーン（１７６）の前記表面（２１６）に沿って回転可能である、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のベーン（１７６）が、前記空気流路（２２０）に沿った上流端部（１７９）に対して傾斜した下流端部（１７７）を有する主翼形状を構成する、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のベーン（１７６）が、中心管体（１６８）の軸（１７９）に対して前記中心管体（１６８）から径方向（１８０）に延び、前記第２のベーン（２２２）が、前記中心管体（１６８）の前記軸（１７９）に対して前記第１のベーン（１７６）から円周方向（１８１）に延びる、請求項９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン用燃料ノズルに関する。より詳細には、本発明は、燃料ノズル中の予混合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、燃料と空気の混合気を燃焼して、高温燃焼ガスを発生させ、その高温燃焼ガスは、１つ以上のタービンを駆動する。具体的には、高温燃焼ガスは、タービン動翼を回転させ、それによりシャフトを駆動して、１つ以上の負荷、例えば、発電機を回転させる。理解されているように、燃料及び空気の可燃性混合気を有する燃焼ゾーンで炎が発達する。残念ながら、その炎は上流に燃焼ゾーンから燃料ノズル内に伝播する可能性があり、その結果燃焼時の熱によって損傷することがある。こうした現象は一般に逆火と称される。同様に、炎が表面上又は表面近くで発達することがあり、その結果やはり燃焼時の熱によって損傷することがある。こうした現象は一般に保炎と称される。例えば、保炎は、燃料ノズル上又はその近くの低速領域で起きることがある。具体的には、燃料流の空気流への噴射により、燃料流の噴射点近くで低速領域を生じることがあり、これが保炎に繋がる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２７６６１８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００５】
第１の実施形態では、システムがタービンエンジンを含み、そのタービンエンジンは、燃焼器と、燃焼器内に配置された燃料ノズルとを備え、その燃料ノズルは、空気流路内に配置された第１のベーンと、第１のベーンの表面から突出する第２のベーンとを備え、燃料流路が、第１及び第２のベーンを通って第２のベーン中の燃料ポートまで延び、燃料ポートが空気流路に向けられる。
【０００６】
第２の実施形態では、システムが燃料ノズル補助ベーンを含み、その燃料ノズル補助ベーンは、燃料入口を備えたベーン取付け式ベースと、ベーン取付け式ベースから延びる本体とを備え、そのベーン取付け式ベースの構成は、燃料ノズルの空気流路内に配置された主ベーンの表面に取り付けるようになっており、本体は、燃料入口から燃料出口に転回する燃料通路を備え、燃料出口は、燃料入口を通る燃料入口方向を全体に横切る燃料出口方向を有する。
【０００７】
第３の実施形態では、燃料ノズル補助ベーンが、燃料入口を備えたベーン取付け式ベースと、ベーン取付け式ベースから第１の方向に延びる本体と、第１の先細りの側面で燃料入口から燃料出口に延びる燃料通路とを含み、ベーン取付け式ベースの構成は、燃料ノズルの主ベーンを取り付けるようになっており、本体は、ベーン取付け式ベースに対向する閉鎖面を備え、第１の方向を横切る第２の方向に互いに集束する第１及び第２の先細りの側面を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】統合ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）動力装置の実施形態の概略ブロック図である。
【図２】本技術の実施形態による、図１に示すガスタービンエンジンの切欠側面図である。
【図３】本技術のいくつかの実施形態による複数の燃料ノズルを示す、図２に示すガスタービンエンジンの燃焼器のヘッドエンドの斜視図である。
【図４】本技術のいくつかの実施形態によるスワールベーン及び補助ベーンを備えた予混合器を示す、図３に示す燃料ノズルの断面側面図である。
【図５】スワールベーン及び補助ベーンを備えた予混合器の実施形態を示す、図４に示す円弧線５−５に沿った、燃料ノズルの切欠斜視図である。
【図６】スワールベーン上に配置された補助ベーンの実施形態を示す、図５に示す円弧線６−６に沿った、燃料ノズルの部分切欠斜視図である。
【図７Ａ】図６の補助ベーンの実施形態の斜視図である。
【図７Ｂ】図６の補助ベーンの実施形態の斜視図である。
【図７Ｃ】図６の補助ベーンの実施形態の斜視図である。
【図７Ｄ】図６の補助ベーンの実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【００１０】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１２】
いくつかの実施形態では、以下で詳細に検討するように、ガスタービンエンジンが、複合ベーンを備えた１つ以上の燃料ノズルを含み、それらの複合ベーンは、逆火及び／又は保炎に関連した熱による損傷に抵抗するために、例えば、１つのベーンが別のベーン上に配置される。具体的には、燃料ノズルはそれぞれ、燃料−空気予混合器を含むことができ、その燃料−空気予混合器は、空気流路中で円周方向に配置された複数のスワールベーンを有し、スワールベーンはそれぞれ、空気流路内に燃料を噴射するように構成された１つ以上の補助ベーンを含む。以下で詳細に検討するように、補助ベーンはそれぞれ、スワールベーンの表面から外側に突出することができる。いくつかの実施形態では、補助ベーンはそれぞれ、翼形状の本体を有し、これは概して空気流路の方向に位置合わせされている。更に、補助ベーンは、空気流路内に１つ以上の方向に燃料を噴射することができる。例えば、補助ベーンは、燃料ノズルの中心軸に対して１つ以上の径方向、１つ以上の軸方向、又は１つ以上の円周方向に燃料を噴射することができる。いくつかの実施形態では、補助ベーンは、空気流路にほぼ平行な１つ以上の方向に燃料を噴射することができる。例えば、燃料噴射の（１つ以上の）方向は、空気流路に対して、最低でも約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、又は４５度未満でよい。従って、補助ベーン及び関連の燃料噴射により、燃料噴射に関する低速領域を実質的に低減することができ、それにより、燃料噴射近傍の保炎の可能性を実質的に低減する。
【００１３】
図１は、統合ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）システム１００の実施形態の図であり、そのシステム１００には、合成したガス、即ち、合成ガスから動力を供給することができる。ＩＧＣＣシステム１００の要素は、固体原料などの燃料源１０２を含むことができ、その燃料源１０２をＩＧＣＣのエネルギー源として利用することができる。燃料源１０２は、石炭、石油コークス、バイオマス、木質材料、農業廃棄物、タール、コークス炉ガス及びアスファルト、又は他の炭素含有物を含むことができる。
【００１４】
燃料源１０２の固体燃料を、供給原料調製ユニット１０４に送ることができる。供給原料調製ユニット１０４は、例えば、燃料源１０２を切断、切削、細断、粉砕、ブリケッティング、又はパレタイジングすることによって燃料源１０２をサイズ変更又は再整形して、供給原料を生成することができる。更に、供給原料調製ユニット１０４中で燃料源１０２に水、又は他の適切な液体を加えてスラリ供給原料を作ることができる。他の実施形態では、燃料源に液体を加えず、従って乾燥した供給原料を生産する。
【００１５】
供給原料を、供給原料調製ユニット１０４からガス化装置１０６に送ることができる。ガス化装置１０６は、供給原料を合成ガス、例えば、一酸化炭素と水素の組合せに変換することができる。こうした変換は、利用するガス化装置１０６のタイプに応じて、上昇した圧力が例えば約２０バール〜８５バール、温度が例えば約７００℃〜１６００℃である、管理した量の蒸気及び酸素に供給原料をさらすことによって実現することができる。ガス化プロセスは、供給原料を加熱する熱分解プロセスにかけられる供給原料を含むことができる。熱分解プロセス中のガス化装置１０６内部の温度は、供給原料を生成するのに用いた燃料源１０２に応じて、約１５０℃〜７００℃とすることができる。熱分解プロセス中に供給原料を加熱すると、固体（例えば、木炭）、及び残渣ガス（例えば、一酸化炭素、水素、及び窒素）を生成することができる。熱分解プロセスからの供給原料から残った木炭は、元の供給原料の最大約３０重量％しかない。
【００１６】
次いで、ガス化装置１０６中で燃焼プロセスを起こすことができる。燃焼は、木炭及び残渣ガスに酸素を導入することを含むことができる。木炭及び残渣ガスは、酸素と反応して、二酸化炭素及び一酸化炭素になり、後続のガス化反応に熱を供給することができる。燃焼プロセス中の温度は、約７００℃〜１６００℃でよい。次に、ガス化段階で、ガス化装置１０６に蒸気を導入することができる。木炭は、二酸化炭素及び蒸気と反応して、約８００℃〜１１００℃の温度で一酸化炭素及び水素を生成することができる。基本的に、ガス化装置は、蒸気及び酸素を利用して、「燃やされる」供給原料の一部が一酸化炭素及びエネルギーを生成することを可能にし、これは、更なる供給原料を水素及び更なる二酸化炭素に変換する第２の反応を起こす。
【００１７】
このようにして、その結果としてガス化装置１０６によってガスが製造される。この結果として得られるガスは、一酸化炭素及び水素を同じ割合で約８５％、並びに（供給原料の硫黄含有量に基づいて）ＣＨ4、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＮＨ3、ＨＣＮ、及びＨ2Ｓを含むことができる。この結果として得られるガスは、例えばＨ2Ｓを含有するので汚染合成ガスと称することができる。ガス化装置１０６は、スラグ１０８などの廃棄物を生成することもでき、そのスラグ１０８は湿った灰物質でよい。こうしたスラグ１０８を、ガス化装置１０６から除去し、例えば、道路のベース又は別の建築材料として処分することができる。汚染合成ガスを浄化するためにガス浄化ユニット１１０を用いることができる。ガス浄化ユニット１１０は、汚染合成ガスを清浄してＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及びＨ2Ｓを汚染合成ガスから除去することができ、例えば、硫黄処理装置１１２の酸性ガス除去プロセスによって、硫黄処理装置１１２で硫黄１１１を分離することを含むことができる。更に、ガス浄化ユニット１１０は、水浄化技術を用いて汚染合成ガスから利用可能な塩１１３を生成することができる水処理ユニット１１４を介して、汚染合成ガスから塩１１３を分離することができる。その後、ガス浄化ユニット１１０からのガスは、微量の他の化学物質、例えば、ＮＨ3（アンモニア）及びＣＨ4（メタン）を含有した、（例えば、その合成ガスから硫黄１１１を除去した）クリーンな合成ガスを含むことができる。
【００１８】
ガス処理装置１１６を用いて、アンモニア及びメタン、並びにメタノール又は任意の残留化学物質などの残留ガス成分１１７をクリーンな合成ガスから除去することができる。しかし、残留ガス成分１１７、例えば、テールガスを含むときでもクリーンな合成ガスを燃料として利用できるので、クリーンな合成ガスから残留ガス成分１１７を除去することは任意である。この時点では、クリーンな合成ガスは、ＣＯ約３％、Ｈ2約５５％、及びＣＯ2約４０％を含むことができ、Ｈ2Ｓは実質的に取り除かれる。このクリーンな合成ガスを、燃焼器１２０、例えば、ガスタービンエンジン１１８の燃焼室に可燃性燃料として送出することができる。或いは、ガスタービンエンジンに送出する前にＣＯ2をクリーンな合成ガスから除去することができる。
【００１９】
ＩＧＣＣシステム１００は更に、空気分離ユニット（ＡＳＵ）１２２を含むことができる。ＡＳＵ１２２は、例えば蒸留技術によって、空気を成分ガスに分離するように動作することができる。ＡＳＵ１２２は、補助的な空気圧縮機１２３からＡＳＵ１２２に供給された空気から酸素を分離することができ、その分離した酸素をガス化装置１０６に移すことができる。更に、ＡＳＵ１２２は、分離した窒素を希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機１２４に送出することができる。
【００２０】
ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、合成ガスの適切な燃焼に支障をきたさないように、ＡＳＵ１２２から受け取った窒素を圧縮して燃焼器１２０と等しい圧力レベル以上にすることができる。従って、ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、窒素を適切なレベルまで十分に圧縮すると、ガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に圧縮窒素を送出することができる。窒素を希釈剤として用いて、例えばエミッションの管理を容易にすることができる。
【００２１】
前に説明したように、ＤＧＡＮ圧縮機１２４からガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に圧縮窒素を送出することができる。ガスタービンエンジン１１８は、タービン１３０、ドライブシャフト１３１、及び圧縮機１３２、並びに燃焼器１２０を含むことができる。燃焼器１２０は、合成ガスなどの燃料を受け取ることができ、その燃料を燃料ノズルから圧力下で噴射することができる。こうした燃料を、圧縮空気並びにＤＧＡＮ圧縮機１２４からの圧縮窒素と混合し、燃焼器１２０内で燃焼させることができる。こうした燃焼により、高温圧縮排気ガスを生じることができる。
【００２２】
燃焼器１２０は、排気ガスをタービン１３０の排出口に向けることができる。燃焼器１２０からの排気ガスが、タービン１３０を通るときに、排気ガスはタービン１３０のタービン動翼によってガスタービンエンジン１１８の軸に沿ってドライブシャフト１３１を回転させる。図示のように、ドライブシャフト１３１は、圧縮機１３２を含む、ガスタービンエンジン１１８の様々な構成要素に連結されている。
【００２３】
ドライブシャフト１３１は、ロータを成すように、タービン１３０を圧縮機１３２に連結させることができる。圧縮機１３２は、ドライブシャフト１３１に結合された動翼を含むことができる。従って、タービン１３０のタービン動翼が回転すると、タービン１３０を圧縮機１３２に連結しているドライブシャフト１３１によって圧縮機１３２内の動翼を回転させることができる。このように圧縮機１３２の動翼が回転すると、圧縮機１３２が、圧縮機１３２の吸気口を介して受け取った空気を圧縮する。次いで、圧縮空気を燃焼器１２０に供給し、燃料及び圧縮窒素と混合することができ、その結果燃焼効率を高めることができる。ドライブシャフト１３１を負荷１３４に連結することもでき、その負荷１３４は、例えば動力装置で電力を生産する発電機など、固定の負荷であってよい。実際に、負荷１３４は、ガスタービンエンジン１１８の回転出力によって動力を与えられる任意の適切な装置とすることができる。
【００２４】
ＩＧＣＣシステム１００は、蒸気タービンエンジン１３６及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム１３８を含むこともできる。蒸気タービンエンジン１３６は、第２の負荷１４０を駆動することができる。第２の負荷１４０は、電力を発生する発電機でもよい。しかし、第１及び第２の負荷１３４、１４０は両方とも、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６によって駆動可能な他のタイプの負荷でよい。更に、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６が別々の負荷１３４及び１４０を駆動することができるが、図示の実施形態に示すようにガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６を直列で使用して、単一のシャフトを介して単一の負荷を駆動することもできる。蒸気タービンエンジン１３６並びにガスタービンエンジン１１８の特有の構成は、実装形態に特有でよく、複数の部分の任意の組合せを含むことができる。
【００２５】
システム１００はＨＲＳＧ１３８を含むこともできる。ガスタービンエンジン１１８からの加熱した排気ガスをＨＲＳＧ１３８に送り、そのガスを用いて水を加熱し、蒸気タービンエンジン１３６に動力を与えるために用いられる蒸気を生成することができる。例えば、蒸気タービンエンジン１３６の低圧部分からの排気を圧縮機１４２に向けることができる。圧縮機１４２は、冷却塔１２８を用いて加熱した水を冷却水に交換することができる。冷却塔１２８は、低温の水を圧縮機１４２に供給して、蒸気タービンエンジン１３６から圧縮機１４２に送出された蒸気を凝縮するのを助ける働きをする。圧縮機１４２からの凝縮液は、ＨＲＳＧ１３８に向けることができる。やはり、ガスタービンエンジン１１８からの排気をＨＲＳＧ１３８に向けて、圧縮機１４２からの水を加熱し蒸気を生成することもできる。
【００２６】
ＩＧＣＣシステム１００などの複合サイクルシステムでは、高温の排気をガスタービンエンジン１１８から流し、ＨＲＳＧ１３８に通すことができ、その排気をＨＲＳＧ１３８で高圧高温蒸気を生成するために用いることができる。次いで、ＨＲＳＧ１３８で生成した蒸気は、動力を生成するために蒸気タービンエンジン１３６を通ることができる。更に、生成した蒸気を、ガス化装置１０６など、蒸気を使用できる任意の他のプロセスに供給することもできる。ガスタービンエンジン１１８の生成サイクルは、多くの場合「トッピングサイクル」と称され、一方、蒸気タービンエンジン１３６の生成サイクルは、多くの場合「ボトミングサイクル」と称される。図１に示すようにこれらの２つのサイクルを組み合わせることによって、ＩＧＣＣシステム１００は両方のサイクルで効率を高めることができる。具体的には、トッピングサイクルからの排気熱を捕捉し、それを用いてボトミングサイクルで使用する蒸気を生成することができる。
【００２７】
図２は、ガスタービンエンジン１１８の実施形態の側面切欠図である。ガスタービンエンジン１１８は、液体、並びに／或いは天然ガス及び／又は水素リッチ合成ガスなどのガス燃料を用いて動作することができる。ガスタービンエンジン１１８は、１つ以上の燃焼器１４６の内側に配置された１つ以上の燃料ノズル１４４を含む。図示のように、燃料ノズル１４４は、供給燃料を給気し、以下で検討するように燃料を圧縮空気と混合し、空気−燃料混合気を燃焼器１４６に分配する。その燃焼器１４６中でその混合気が燃焼し、それにより高温加圧排気ガスが生み出される。一実施形態では、６個以上の燃料ノズル１４４を、各燃焼器１４６のヘッドエンドに環状又は他の配置で取り付けることができる。更に、ガスタービンエンジン１１８は、環状に配置した複数（例えば、４、６、８、又は１２個）の燃焼器１４６を含むことができる。
【００２８】
空気が吸気口１４８を通ってガスタービンエンジン１１８に入り、その空気を圧縮機１３２の１つ以上の圧縮段で圧縮することができる。次いでその圧縮空気を燃焼器１４６内で燃焼のためのガスと混合することができる。例えば、燃料ノズル１４４は、最適な燃焼、エミッション、燃料消費、及び動力出力にとって適切な比で、燃料−空気混合気を燃焼器に噴射することができる。以下で検討するように、燃料ノズル１４４のいくつかの実施形態は、補助ベーンを備えたスワールベーンを含むことができ、その補助ベーンの構成は、空気流中への燃料噴射に関連した低速領域を実質的に低減し、それにより、燃料噴射領域での保炎の可能性を実質的に低減するようになっている。燃焼器１４６は、図１に関して上記で説明したように、動力を生成するように、排気ガスをタービン１３０の１つ以上のタービン段を通して排出口１５０に向ける。
【００２９】
図３は、燃焼器ヘッドエンド１５１の実施形態の詳細斜視図であり、そのヘッドエンド１５１はエンドカバー１５２を有し、面１５４には、複数の燃料ノズル１４４がシーリング接合部１５６を介して取り付けられている。図では、６個の燃料ノズル１４４が、環状の配置で接合部１５６を介してエンドカバーベース面１５４に取り付けられている。しかし、任意の適切な数及び配置の燃料ノズル１４４を、接合部１５６を介してエンドカバーベース面１５４に取り付けることができる。ヘッドエンド１５１は、圧縮空気を圧縮機１３２から、燃料をエンドカバー１５２を通して、燃料ノズル１４４のそれぞれに経路設定し、燃料ノズル１４４は、燃焼器１４６の燃焼ゾーンに入る前に圧縮空気と燃料とを空気燃料混合気として部分的以上に予混合する。以下で更に詳細に検討するように、燃料ノズル１４４は、空気流路中でスワールを引き起こすように構成された１つ以上のスワールベーンを含むことができ、スワールベーンはそれぞれ、燃料を空気流路に噴射するように構成された１つ以上の補助ベーンを含む。具体的には、以下で詳細に検討するように、補助ベーンはそれぞれ、スワールベーンの表面から外側に突出する翼形状の本体を有することができ、翼形状の本体を、空気流路と位置合わせして方向付けすることができる。補助ベーンはそれぞれ、概して空気流路に沿って燃料を空気流路に噴射するように構成された１つ以上の燃料噴射ポートを含むことができる。この構成では、補助ベーンは、スワールベーンの表面から直接の燃料噴射に関連した低速領域を実質的に低減し、それにより、燃料噴射領域の保炎の可能性を低減することができる。
【００３０】
図４は、空気流と位置合わせした独自の燃料噴射構成１６４を有する燃料ノズル１４４の実施形態の断面側面図であり、その構成１６４では、例えば、補助ベーン２２２の構成が、燃料噴射に関連した低速領域を低減し、それにより、燃料噴射領域での保炎の可能性を低減するようになっている。図示の実施形態では、燃料ノズル１４４は、外周壁１６６と、外壁１６６内に配置されたノズル中心体１６８とを含む。外周壁１６６はバーナ管として説明することができ、一方、ノズル中心体１６８は燃料供給管として説明することができる。燃料ノズル１４４は燃料／空気予混合器１７０も含み、その燃料／空気予混合器１７０は、空気入口１７２、燃料入口１７４、スワールベーン１７６、及び壁１６６と中心体１６８との間の環状の予混合通路１７８（例えば、燃料と空気を混合するための環状通路）を有する。スワールベーン１７６の構成は、燃料ノズル１４４内でスワール流れを引き起こすようになっている。従って、燃料ノズル１４４は、こうしたスワールの特徴を考えると、スウォズルとして説明することができる。以下で更に詳細に検討するように、スワールベーン１７６はそれぞれ、１つ以上の補助ベーン２２２を含むことができ、その補助ベーン２２２は、スワールベーン１７６の表面から外側に環状の予混合通路１７８に突出する。
【００３１】
燃料ノズル１４４の様々な態様を、軸方向即ち軸１７９、径方向即ち軸１８０、及び円周方向即ち軸１８１を基準として説明することに留意されたい。例えば、軸１７９は長手方向の中心線即ち長さ方向に対応し、軸１８０は長手方向の中心線に対して横切る即ち径方向に対応し、軸１８１は長手方向の中心線の周りの円周方向に対応する。
【００３２】
図示のように、燃料は、燃料入口１７４を通ってノズル中心体１６８に入り燃料通路１８２に至る。燃料は中間壁１８４に衝突し、中間壁１８４上で径方向にスワールベーン１７６内に位置するベーン通路１８６に向く。次に、ベーン通路１８６は、燃料を１つ以上の燃料ポート１８８を通して１つ以上の補助ベーン２２２に向け、次いで、補助ベーン２２２は、燃料噴射ポート２２４を通して環状の予混合通路１７８に燃料を噴射する。やはり、補助ベーン２２２は、各スワールベーン１７６の１つ以上の表面から全体的に突出し、環状の予混合通路１７８を通して空気流に対してより位置合わせした方向に燃料を噴射する。いくつかの実施形態では、補助ベーン２２２は翼形状でよい。同時に、空気が、空気入口１７２を通して予混合器１７０に向けられる。空気は、スワールベーン１７６の翼形状及び補助ベーン２２２の翼形状上を通るときに、１つ以上の噴射ポート２２４から噴射される燃料と混合し始め、環状の予混合通路１７８内で混合し続ける。スワールベーン１７６は、流れにスワールを与えるように、傾斜してよく、且つ／又は湾曲してよい。燃料−空気混合気は、予混合通路１７８を出るときに、燃焼が起きる燃焼ゾーン１９０に入る。予混合器１７０のこうした空気力学的設計は、低エミッションのために空気と燃料を混合し、また燃焼器１４６の燃焼ゾーン１９０の燃料ノズル１４４出口の下流で炎を安定させるのに効果的であることが可能である。
【００３３】
更に、燃料ノズル１４４は、空気などの冷却材を冷却材入口１９２を通して中心体１６８に導入することができる。冷却材は、冷却通路１９４内を方向矢印１９６で示すように軸方向１７９に移動し、その後端部壁１９８の内側に衝突し、端部壁１９８上で冷却材は流れを逆にし、方向矢印２０２で示すように逆流通路２００に入る。逆流通路２００は、冷却通路１９４と同軸に位置し、一連のリブ２０４を含むことができ、それらのリブ２０４は、熱伝達を最適化し強化するために逆流通路２００に沿って配置される。
【００３４】
逆流通路２００のうち端部壁１９８の反対側の端部では、冷却材は開口部２０６を通ってチャンバ２０８に向けられる。冷却材は、チャンバ２０８を通り、外周壁１６６と内側管状壁２１２との間に画定された環状の空隙２１０に至る。内側管状壁２１２内に位置する複数のポート２１４を用いて、冷却材が内側管状壁２１２上でフィルム（例えば、膜冷却）を形成して、高温燃焼ガスから内側管状壁２１２を保護することが可能になる。例えば、冷却材（例えば、空気）の薄膜は、内側管状壁２１２上で保炎を直接ブロックするように、非混合の（即ち、燃料と空気の混合気ではない）バリアとして働くことができる。冷却材（例えば、空気）の薄膜は、壁１６６及び２１２から離れて対流熱伝達することもできる。図示の実施形態では、燃料ノズル１４４は、環状の空隙２１０を通して予混合器１７０に対して上流及び下流軸方向１７９の両方に冷却材（例えば、空気）を方向付け、それにより、ベーン１７６近傍のポート２１４を通して冷却材を供給する。
【００３５】
図５は、図４の円弧線５−５に沿った、予混合器１７０の実施形態の切欠斜視図である。予混合器１７０は、ベーン１７６が径方向外側にノズル中心体１６８から内側管状壁２１２まで延びるように、ノズル中心体１６８の周りで円周方向１８１に配置されたスワールベーン１７６を含む。図示のように、スワールベーン１７６はそれぞれ、中空の本体、例えば、中空の翼形状の本体を含み、その本体は、ベーン通路１８６及びチャンバ２０８を有する。更に、スワールベーン１７６はそれぞれ、対向する第１及び第２の側面２１６及び２１８から突出する１対の補助ベーン２２２を含み、補助ベーン２２２はそれぞれ、燃料噴射ポート２２４を有する翼形状の本体を有する。以下で検討するように、補助ベーン２２２により、空気流２２０と（例えば、垂直に）交差するのではなく空気流２２０に平行な平面に燃料を噴射することが可能になる。いくつかの実施形態では、補助ベーン２２２はそれぞれ、最低でも４５、６０、７５、又は９０度以上燃料流を転回させる。例えば、補助ベーン２２２はそれぞれ、９０度の内部燃料通路を含むことができる。補助ベーン２２２は、燃料噴射領域での保炎の可能性を低減しながらも燃料−空気混合気を改善するように、スワールベーン１７６と共に働く。
【００３６】
図示の実施形態では、予混合器１７０は８枚のスワールベーン１７６を含み、それらのスワールベーン１７６は、ノズル中心体１６８の円周に沿って４５度ずつ等間隔に離間している。いくつかの実施形態では、予混合器１７０は、ノズル中心体１６８の円周に沿って等間隔又は異なる間隔で離間して配置された、任意の数（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２枚）のスワールベーン１７６を含むことができる。スワールベーン１７６の構成は、軸１７９の周りで円周方向に流れをスワールさせ、従って、燃料−空気の混合を引き起こす。図示のように、スワールベーン１７６はそれぞれ、上流端部１７５から下流端部１７７に曲がるか又は湾曲する。具体的には、上流端部１７５は、概して軸１７９に沿って軸方向に方向付けられ、一方、下流端部１７７は、概して軸１７９に沿って軸方向から離れるように傾斜させ、湾曲するか、又は向けられる。例えば、下流端部１７７は、約５〜６０度又は約１０〜４５度の角度だけ、上流端部１７７に対して傾斜することができる。その結果、各スワールベーン１７６の下流端部１７７は、軸１７９の周りで流れを回転通路（例えば、スワール流れ）に付勢又は案内する。こうしたスワール流れは、燃焼器１４６に送る前に燃料ノズル１４４内の燃料−空気の混合を強化する。
【００３７】
更に、１つ以上の噴射ポート２２４を、上流端部１７５でスワールベーン１７６の燃料ポート１８８上の補助ベーン２２２上に配置することができる。例えば、これらの噴射ポート２２４は、直径約１から１００、１０から５０、２０から４０、又は２４から３５ミリメートル（ｍｍ）でよい。一実施形態では、噴射ポート２２４は直径約４０から５０ｍｍでよい。別の実施形態では、噴射ポート２２４は直径約０．２５から１ｍｍでよい。スワールベーン１７６はそれぞれ、第１及び／又は第２の側面２１６及び２１８に１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０個以上の補助ベーン２２２を含むことができ、補助ベーン２２２はそれぞれ、１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０個以上の燃料噴射ポート２２４を含むことができる。いくつかの実施形態では、スワールベーン１７６は、補助ベーン２２２及び噴射ポート２２４を第１の側面２１６又は第２の側面２１８上に含まなくてよい。第１の側面２１６と第２の側面２１８とを組み合わせて、スワールベーン１７６の外面を形成することができる。例えば、第１及び第２の側面２１６及び２１８は、上記で検討したように翼形状の表面を画定することができる。いくつかの実施形態では、スワールベーン１７６はそれぞれ、約１から５個の補助ベーン２２２を含むことができ、それらの補助ベーン２２２はそれぞれ１から１０個の燃料噴射ポート２２４を有する。スワールベーン１７６はそれぞれ、第１の側面２１６に沿った第１の空気流と第２の側面２１８に沿った第２の空気流との間で空気流２２０を分離又は分割し、燃料噴射ポート２２４が、空気流中に第１及び第２の側面２１６及び２１８に沿って燃料を噴射する。
【００３８】
更に、燃料噴射ポート２２４をそれぞれ、各補助ベーン２２２の１つ以上の面から軸１７９に沿って軸方向に、軸１８０に沿って径方向に、及び／又は軸１８１に沿って円周方向に向けることができる。言い換えると、燃料噴射ポート２２４はそれぞれ、補助ベーン２２２の表面に対して、単一の又は複合した角度を有することができ、それにより、燃料−空気の混合を引き起こす。いくつかの実施形態では、燃料噴射ポート２２４はそれぞれ、概して、互いに隣接するスワールベーン１７６間の空気流路（例えば、矢印２２０）に沿うように、例えば、概して軸１７９に沿うように向けることができる。このようにして、補助ベーン２２２は、燃料噴射の上流の低速領域（例えば、領域２１７）を実質的に低減し、それにより燃料噴射領域での保炎の可能性を実質的に低減することができる。そうでない場合は、補助ベーン２２２なしで、スワールベーン１７６は、空気流２２０中に横切って燃料を直接噴射することがあり、それにより特に低速領域を生じ保炎の可能性が高くなることもある。従って、スワールベーン１７６の面２１６及び２１８の一方又は両方から（即ち、概して空気流２２０を横切って）燃料を直接噴射する代わりに、補助ベーン２２２は、空気流２２０とより直線に並んで、平行に、又はそれに沿って燃料を噴射する。例えば、噴射ポート２２４は、空気流２２０に対して、例えば、軸１７９に対して約０〜４５、５〜３０、又は１０〜２０度の角度で、スワールベーン１７６間の空気流２２０に燃料を流すことができる。更なる例によって、燃料噴射ポート２２４は、空気流２２０に対して、例えば軸１７９に対して、最低でも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、又は４５度未満の角度で空気流２２０に燃料を流すことができる。
【００３９】
図６は、スワールベーン１７６から突出する補助ベーン２２２の実施形態を更に示す、図５の円弧線６−６に沿った、燃料ノズル１４４の部分切欠斜視図である。以下で更に検討するように、補助ベーン２２２の構成は、燃料噴射に関連した低速領域を低減し、それにより、保炎の可能性を低減するように、燃料噴射を空気流２２０と位置合わせするようになっている。図示のように、補助ベーン２２２は、ベーン１７６から外側に円周方向１８１に延びることができる。補助ベーン２２２は、例えば、燃料噴射ポート２２４を通して燃料を受け取り方向転換するように、燃料ポート１８８をカバーする。燃料が燃料ポート１８８を通って（即ち、軸１８１に沿って）補助ベーン２２２に至るときに、その燃料を軸方向１７９に方向転換して下流に補助ベーン２２２から燃料噴射ポート２２４を通って、例えば方向矢印２１９で示す方向に流すことができる。図６で理解できるように、燃料の流れ、即ち、線２１９に沿った燃料の流れは、概して、方向矢印２２０で示す予混合器１７０中の空気の流れに平行な軸方向１７９である。このようにして、方向線２１９に沿った燃料の流れは、クロスフロー方式（例えば、６０〜９０度）で方向線２２０に沿って空気流と著しく交差することができないが、そうではなく、予混合器１７０中で空気流２２０と概して平行な方向に流れを組み合わせることができる。即ち、補助ベーン２２２から燃料噴射ポート２２４に出る燃料の流れは、矢印２２０に実質的に平行に補助ベーン２２２を出ることができる。このようにして、燃料ポート１８８から燃料噴射ポート２２４に燃料を約９０度方向転換又は転回させ、その後、燃料を線２１９で示すように下流方向に空気流２２０に噴射する。或いは、燃料噴射ポート２２４を、燃料が空気流２２０に対してある角度で補助ベーン２２２から流出するようにサイズ設定することができる。例えば、燃料は、補助ベーン２２２から出され、予混合器１７０に噴射されるときに、予混合器１７０中の空気流２２０に対して約５、１０、又は１５度の角度２２１で燃料噴射ポート２２４から流出することができる。
【００４０】
更に、ある実施形態では、補助ベーン２２２は径方向１８０に調節可能であってよい。即ち、補助ベーン２２２を、基準矢印２３０及び２３２で示すように上下に調節することができる。言い換えると、例えば、補助ベーンを軸方向に移動させることができるボルト締め機構（図示せず）によって、補助ベーン２２２を、燃料ポート１８８の軸の周りを回転させることができる。このようにして、燃料が燃料噴射ポート２２４から流出すると、補助ベーン２２２の回転によって画定される指定の角度２２１に沿って空気流２２０と交差することができる。例えば、補助ベーン２２２を、空気流２２０が補助ベーン２２２の回転に対応する角度２２１で燃料流２１９と交差するように、上方向２３０に約５、１０、１５、又は２０度だけ調節することができる。或いは、補助ベーン２２２を、空気流２２０が補助ベーン２２２の回転に対応する角度２２１で燃料流２１９と交差するように、下方向２３２に約５、１０、１５、又は２０度だけ調節することができる。いくつかの実施形態では、予混合器１７０中の乱流及び燃料と空気の混合を調節するように異なる角度に補助ベーン２２２を回転させることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、１つ以上の補助ベーン２２２は、周囲の噴射出口２３４を含むことができる。補助ベーン２２２内側の圧力を逃がすように、補助ベーン２２２の閉鎖面２３６に噴射出口２３４を配置することができる。例えば、補助ベーン２２２の閉鎖面２３６に沿って円形に噴射出口２３４を配置することができる。しかし、噴射出口２３４の配置に関して他の構成が企図される。燃料は、これらの噴射出口２３４から流れることができ、クロスフロー形式でベーン１７６間で空気流を横切ることができる。いくつかの実施形態では、噴射出口２３４を、燃料噴射ポート２２４と同様に又は異なるようにサイズ設定することができる。例えば、噴射出口２３４を、燃料噴射ポート２２４より実質的に小さくなるようにサイズ設定することができる。従って、この点において、噴射出口２３４による燃料と空気との全体的なクロスフローは、補助ベーン２２２の背後に低速再循環ゾーンを引き起こすのに十分ではない。いくつかの実施形態では、噴射出口２３４は直径が、最低でも燃料噴射ポート２２４の直径の約５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、又は５０パーセント未満でよい。
【００４２】
図示の実施形態では、燃料噴射ポート２２４は、補助ベーン２２２の対向する側面２３８及び２３９上に配置される。いくつかの実施形態では、１組の燃料噴射ポート２２４を、補助ベーン２２２の側面２３８又は側面２３９上にのみ配置することができる。更に、図６には補助ベーン２２２を１つしか示さないが、図６に示すカバーなしの噴射ポート１８８をカバーするために第２の補助ベーン２２２を使用できることが想定される。従って、予混合器１７０と一緒に使用する補助ベーン２２２の数は、所望の通りに燃料−空気混合気の属性並びに予混合器１７０の全圧力降下に影響を与えるように変更可能である。
【００４３】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄは、図６の補助ベーン２２２の実施形態の斜視図である。図７Ａは補助ベーン２２２の第１の底面斜視図を示し、図７Ｂは補助ベーン２２２の正面図を示し、図７Ｃは補助ベーン２２２の第２の底面斜視図を示す。図７Ａに示すように、補助ベーン２２２は２つの燃料噴射ポート２２４を含み、それらの燃料噴射ポート２２４は、補助ベーン２２２の第１の側面２３８上に配置される。同様に、補助ベーン２２２は２つの燃料噴射ポート２２４を含むことができ、それらの燃料噴射ポート２２４は、第２の側面２３９上に配置される。補助ベーン２２２は燃料入口ポート２４０も含み、その燃料入口ポート２４０の構成は、上記で検討したように、スワールベーン１７６の表面上に取り付けられながら、燃料ポート１８８から燃料を受け取るようになっている。補助ベーン２２２は、ベーン取付け式ベース２４１、及びベーン取付け式ベース２４１から延びる本体２４３を含み、その本体２４３は、燃料流を燃料入口ポート２４０から燃料噴射ポート２２４に転回させる内部燃料通路２４５を有する。例えば、燃料通路２４５により、内部燃料流が燃料入口ポート２４０から燃料噴射ポート２２４に約９０度転回することが可能になる。
【００４４】
ベーン取付け式ベース２４１を、溶接接合部、１つ以上のねじ部品、接着剤、又は他の留め具を介してスワールベーン１７６に結合することができる。いくつかの実施形態では、ベーン取付け式ベース２４１は回転式取付け具を含むことができ、その回転式取付け具の構成は、スワールベーン１７６の表面に沿って補助ベーン２２２を回転式に調節できるようになっている。スワールベーン１７６上の所望の角度位置に達すると、補助ベーン２２２のベーン取付け式ベース２４１をスワールベーン１７６に固定することができる。いくつかの実施形態では、補助ベーン２２２及びスワールベーン１７６は、一体構造として成形することができる。
【００４５】
図７Ａに示すように、補助ベーン２２２の形状は翼形、長円、又は涙滴形状でよい。補助ベーン２２２の全長２４２は、スワールベーン１７６の長さの最低でも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、又は３０パーセント未満になるようにサイズ設定することができる。例えば、補助ベーン２２２の長さ２４２は、約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、又は１インチ未満でよい。いくつかの実施形態では、補助ベーン２２２の長さ２４２は、約０．１〜０．２インチ、又は約０．１５インチでよい。燃料が最初に方向転換のために補助ベーン２２２を通らずに予混合器１７０に浸出することができないように、噴射ポート１８８を覆うように噴射ポート２４０を寸法設定できることに留意されたい。
【００４６】
図７Ａに更に示すように、燃料噴射ポート２２４の形状は、第１及び第２の側面２３８及び２３９に沿った楕円でよい。図示のように、第１及び第２の側面は、翼形状を画定するように、全体に先細りするか又は互いに傾斜している。その結果、燃料噴射ポート２２４の楕円形状は、先細りした第１及び第２の側面２３８及び２３９との円筒形の内部燃料通路の交点に属することができる。いくつかの実施形態では、燃料噴射ポート２２４は、補助ベーン２２２の対向する第１及び第２の側面２３８及び２３９上において互いに平行な軸を有することができる。いくつかの実施形態では、燃料噴射ポート２２４は、補助ベーン２２２の対向する第１及び第２の側面２３８及び２３９上で互いに集束又は分岐することができる。しかし、燃料噴射ポート２２４は、補助ベーン２２２の様々な実施形態で任意の適切な形状及び構成を有することができる。
【００４７】
図７Ｂの補助ベーン２２２の正面図は、補助ベーン２２２の幅２４４の測定値を含む。補助ベーン２２２の全幅２４４は、最低でもスワールベーン１７６の幅の約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、又は３０パーセント未満になるようにサイズ設定することができる。例えば、補助ベーン２２２の幅２４４は、約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、又は１インチ未満でよい。いくつかの実施形態では、補助ベーン２２２の幅２４４は、約０．００１〜０．２インチ、０．０５〜０．１５インチ、又は約０．０６インチでよい。
【００４８】
燃料噴射ポート２２４の直径２４６は、例えば、約０．００５、０．０１、０．０１５、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、又は０．１インチ未満でよい。例えば、直径２４６は、約０．００５インチ〜０．０２インチでもよく、約０．０１インチでもよい。更に、前に図７Ａに示したように、燃料噴射ポート２２４の形状は、第１及び第２の側面２３８及び２３９に沿った楕円でよい。従って、第１及び第２の側面２３８及び２３９に沿って、燃料噴射ポート２２４の幅は、上記で説明したように直径２４６と等しくてよく、燃料噴射ポート２２４の長さは、例えば、直径２４６の約２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０倍でよい。図７Ｂに示すように、燃料噴射ポート２２４は、第１及び第２の側面２３８及び２３９の両方に配置される。いくつかの実施形態では、燃料噴射ポート２２４は、それらの側面２３８又は２３９の一方の上で省略されてよい。
【００４９】
図７Ｃは、底面斜視図からの補助ベーン２２２の更なる図である。図７Ｃに示すように、燃料入口ポート２４０が内部燃料通路２４５につながり、内部燃料通路２４５が燃料噴射ポート２２４の内部燃料通路２４７につながる。従って、補助ベーン２２２の本体２４３の内側では、内部燃料通路２４５及び２４７は、燃料流を燃料入口ポート２４０から燃料噴射ポート２２４に約９０度転回させる。これらの内部燃料通路２４５及び２４７が無いと、燃料は、空気流２２０の方向に沿ってではなく、空気流２２０の方向を横切って空気流２２０に噴射する。言い換えると、補助ベーン２２２は、燃料流を空気流２２０とより近接して位置合わせされるように運搬及び方向転換させる（例えば、約９０度の転回）。従って、補助ベーン２２２は、燃料の流れを噴射ポート２４０から燃料噴射ポート２２４に内部を横切るようにし、それにより、同様の燃料の流れが直接空気流２２０中を横切るのを避ける。言い換えると、補助ベーン２２２は、空気流２２０により滑らかに移行又は導入するように、燃料流を空気流２２０に案内する。具体的には、燃料流は、入口ポート２４０を通り、その後閉鎖部分２３６に衝突し、内部燃料通路２４５に沿って移動する。その閉鎖部分２３６は、（補助ベーン２２２の本体２４３と一緒に）内部燃料通路２４７にまたそれを通して燃料噴射ポート２２４まで流れるように燃料を運ぶ。しかし、上記で説明したように、閉鎖部分２３６において噴射燃料出口２３４を用いて、補助ベーン２２２の内部燃料通路２４５の内部圧力を低減可能にすることもできる。
【００５０】
燃料ポートが直接それらの表面に沿っているスワールベーン１７６とは対照的に、補助ベーン２２２をスワールベーン１７６上に組み込むことによってシステム中の圧力降下を実質的に低減することができる。例えば、予混合器１７０中の全圧力降下を、例えば、１平方インチ当たり（ＰＳＩ）約３５ポンドから約１０ＰＳＩ低減することができる。こうした圧力降下は、例えば、前に説明したように逆火中に炎を留まらせる可能性がある任意の再循環／低速ゾーンを無くすことができる。このようにして、補助ベーン２２２上流の保炎領域の可能性を実質的に低減することができる。更に、補助ベーン２２２の位置、補助ベーン２２２の数、燃料噴射ポート２２４の数、及び／又は補助ベーン２２２の燃料噴射ポート２２４のサイズを所望の通りに調節することによって、燃料と空気の混合気を予混合器１７０にとって最適にすることができる。
【００５１】
図７Ｄは補助ベーン２２２の側面図である。図７Ｄに示すように、燃料入口ポート２４０は内部燃料通路２４５につながり、その内部燃料通路２４５は燃料噴射ポート２２４の内部燃料通路２４７につながる。従って、補助ベーン２２２の本体２４３の内側では、内部燃料通路２４５及び２４７は、燃料噴射ポート２２４が全体に内部燃料通路２４５（例えば、燃料入口）を横切るように、燃料流を燃料入口ポート２４０から燃料噴射ポート２２４に約９０度転回させる。これらの内部燃料通路２４５及び２４７が無いと、燃料は、空気流２２０の方向に沿ってではなく、空気流２２０の方向を横切って空気流２２０に噴射する。言い換えると、補助ベーン２２２は、燃料流を空気流２２０とより近接して位置合わせされるように線２１９に沿って運搬及び方向転換させる（例えば、約９０度の転回）。
【００５２】
燃料通路２４７を軸方向の軸１７９に対してある角度で配置できることが想定される。即ち、燃料噴射ポート２２４を第１及び第２の側面２３８及び２３９上の点２４８に配置できるように、燃料通路１４７を径方向１８０に配置することができる。このようにして、燃料流は、空気流２２０に対してある角度で燃料噴射ポート２２４を出ることができる。この角度は、空気流２２０から約５、１０、１５、１０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、又は７５度でよい。従って、燃料空気混合気の所望の特徴に応じて、燃料流は、空気流２２０に対してある角度で補助ベーン２２２を通路２４７から出ることができる。
【００５３】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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