(57)【要約】【課題】  本発明は、乾式低エミッション燃焼器組立体の熱効率を向上させるためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】  本システム（１０）は、部分負荷運転の間に、該システム（１０）が向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）の空気入口（１５６）が受ける入口空気ストリーム（６６）の周囲温度を上昇させることができる温暖空気源（５８、９４）を含む。また、乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）の熱効率を向上させる方法も開示しており、本方法は、部分負荷運転の間に、システム（１０）が向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）の空気入口が受ける入口空気ストリーム（６６）と共に温暖空気源（５８、９４）を含むようにする段階を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
向上した熱効率を有するガスタービンエンジンシステム（１０）であって、
（１）入口空気ストリーム（６６）と、
（２）前記入口空気ストリーム（６６）を受けるための空気入口（１５６）、少なくとも１つのブリード空気ポート（１９２、１９４、１９６）及び前記入口空気ストリーム（６６）から受けた空気の少なくとも一部分を吐出するための空気出口（１５７）を有する乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）と、
部分負荷運転の間に、該システム（１０）が向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、前記乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）の空気入口が受ける入口空気ストリーム（６６）の周囲温度を上昇させることができる温暖空気源（５８、９４）と、
を含むガスタービンエンジンシステム（１０）。
【請求項２】
前記温暖空気源が、前記少なくとも１つのブリード空気ポート（１９２、１９４、１９６）から入口空気ストリーム（６６）に再循環するブリード空気ストリーム（５８）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）が、前記入口空気ストリーム（６６）を受ける空気入口と、前記受けた空気の一部分を吐出する空気出口（１５７）とを有するディフューザ（１５４）を含み、
前記少なくとも１つのブリードポート（１９２、１９４、１９６）が、前記ディフューザ（１５４）から半径方向外向きに延びる、
請求項１及び請求項２のいずれか１項記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記温暖空気源が、ガスタービンエンジン（１０）内で使用した温暖空気ストリームとは外部の温暖空気ストリーム（９４）を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記温暖外部空気ストリーム（９４）が、ガスタービンエンジン（１０）の排出空気ストリーム（７８）によって加熱される、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
前記温暖外部空気ストリーム（９４）及び排出空気ストリーム（７８）が、熱交換器（８２）を通過する、請求項１から請求項５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
前記入口空気ストリーム（６６）に再循環する前記ブリード空気ストリーム（５８）又は前記入口空気ストリーム（６６）に循環する前記温暖外部空気ストリーム（９４）のボリュームを制御するための機構（５４）をさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項８】
前記再循環するブリード空気ストリーム（５８）又は前記循環する温暖外部空気ストリーム（９４）のボリュームを、前記入口空気ストリーム（６６）の温度が上昇するにつれて減少させる、請求項１から請求項７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項９】
入口空気ストリーム（６６）と、前記入口空気ストリーム（６６）を受けるための空気入口（１５６）、少なくとも１つのブリード空気ポート（１９２、１９４、１９６）及び前記入口空気ストリーム（６６）からの受入れ空気の少なくとも一部分を吐出するための空気出口（１５７）を有する乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）とを含むガスタービンエンジンシステム（１０）において熱効率を向上させる方法であって、
部分負荷運転の間に、前記システム（１０）が向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、前記乾式低エミッション燃焼器組立体（２２）の空気入口が受ける入口空気ストリーム（６６）と共に温暖空気源（５８、９４）を含むようにする段階を含む、
方法。
【請求項１０】
温空気源を含むようにする前記段階が、前記少なくとも１つのブリード空気ポート（１９２、１９４、１９６）から再循環するブリード空気ストリーム（５８）を前記入口空気ストリーム（６６）に再循環させるか、又はガスタービンエンジン内で使用した温暖空気ストリームとは外部の循環する温暖空気ストリーム（９４）を前記入口空気ストリーム（６６）に再循環させるかのいずれかの段階を含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、「ブリード空気」を使用する、乾式低エミッション燃焼器組立体の熱効率を向上させるためのガスタービンエンジンシステムに関する。本発明はさらに、そのような乾式低エミッション燃焼器組立体の熱効率を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、高効率にて大量の動力が必要とされる多様な目的のために使用される。ガスタービンエンジンは、それらの特性故に一般的に航空輸送において使用されているが、それらは船舶及び地上配備式発電を含むその他の用途のための動力を提供するためにも使用できる。これらのエンジンは、単一の出力シャフト上で作動させるか、或いは高い出力エネルギーを提供するために複数のシャフトを使用して作動させることができる一連の段を含む。典型的にはこれらの段は、流入空気が通過する順に、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン及び低圧タービンを含む。本出願と同一出願人の特許文献１を参照されたい。
【０００３】
大気汚染についての世界的な関心により、特に産業及び発電用途に対して、ガスタービン汚染物質排出の大きな低減を要求する厳しいエミッション基準が導入された。大気汚染に対する前駆物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）は、一般的に酸素による大気中の窒素の直接的な酸化によってガスタービン燃焼器の高温領域内で形成される。ガスタービンエミッションを低減する１つの方法は、燃料をより低い温度で燃焼させる「希薄予混合」燃焼である。「希薄予混合」という用語は、燃料／空気混合気が燃料を完全燃焼させるのに必要とするよりも多くの空気を含むこと、つまり当量比が１よりも小さいことを意味する。
【０００４】
この「希薄予混合」という概念を利用した燃焼器は、一般に「乾式低エミッション」燃焼器と呼ばれている。１つのそのような「乾式低エミッション」燃焼器は、特許文献１に開示されており、この燃焼器は、３つの別個の又は環状のドームを含み、各ドームは、空気と燃料を均一に混合するためにその内部に複数の円周方向に間隔を置いて配置されたミキサを有する。燃料の流量が大きい最大出力時において低い燃空比を得るために、三重環状又はドームの燃焼器（特許文献１）は、ドーム内で全燃焼用空気の約８０〜９０％を使用する。このことは、燃焼器がＮＯｘ、一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）を最少にする温度範囲内で作動できるように大きなドーム流量に適応する多数の燃料／空気ミキサを有することによって達成される。「乾式低エミッション」タイプの二重ドーム燃焼器に関しては、本出願と同一出願人の特許文献２を参照されたい。
【０００５】
ドーム内で全燃焼用空気の約８０〜９０％を使用するために、特許文献１他の燃焼器のような「乾式低エミッション」燃焼器は、加圧入口空気ストリームを拡散して燃焼器に供給するディフューザを使用している。特許文献１他の燃焼器に使用する１つのそのようなディフューザが、本出願と同一出願人の特許文献３に開示されており、このディフューザは、空気流を半径方向により良好に拡散させる複数のスプリッタ羽根を含む。特許文献３のディフューザはまた、典型的にはディフューザから半径方向外向きに延びる複数の圧縮機ブリードポートを備えている。「乾式低エミッション」燃焼器（例えば、特許文献１他の燃焼器）が最大出力又は全負荷で作動していないような（例えば、燃焼器の作動が縮小され又は「スロットル」を絞られたような）場合には、特許文献３のディフューザに流入する空気の一部分を通常これらのブリードポートを通して分流又は「抽気」して、安定燃焼、つまり過度な音響のない燃焼器モードと希薄「吹消え」のない燃焼器モードとの間での円滑な移行を維持する。
【０００６】
この「ブリード空気」は、一般的にはディフューザへの全圧縮機入口空気ストリームの最大約１２％までに相当するものとすることができる。「ブリード空気」は、特許文献１他のタイプの「乾式低エミッション」燃焼器における安定燃焼を維持するために必要であるが、この「ブリード空気」はまた、燃焼器の熱消費率を大きく増大させる（つまり、熱効率を低下させる）。このことにより、「ブリード空気」を必要とする時には、「ブリード空気」を必要としないその他の燃焼器と比べて、「乾式低エミッション」燃焼器に大きな燃料燃焼損失が生じる。
【特許文献１】米国特許第５３２３６０４号
【特許文献２】特開平０４−２８８４１２号
【特許文献３】米国特許第５３３５５０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、全負荷で作動していない期間、すなわち部分負荷でつまり「スロットル」を絞った状態で作動している期間中に、「ブリード空気」を必要とするそのような「乾式低エミッション」燃焼器の熱効率を向上させることができることが望ましいと言える。さらに、そのような部分負荷つまり「スロットル」を絞った状態で作動している間に、エミッションを所望の限界値の範囲内に保ちながら、そのような「乾式低エミッション」燃焼器の熱効率を向上させることができることが望ましいと言える。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、向上した熱効率を有するガスタービンエンジンシステムに関する。本システムは、
（１）入口空気ストリームと、
（２）入口空気ストリームを受けるための空気入口、少なくとも１つのブリード空気ポート及び入口空気ストリームから受けた空気の少なくとも一部分を吐出するための空気出口を有する乾式低エミッション燃焼器組立体と、
を含む。
【０００９】
本システムはさらに、部分負荷運転の間に、該システムが向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、乾式低エミッション燃焼器組立体の空気入口が受ける入口空気ストリームの周囲温度を上昇させることができる温暖空気源を含む。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、乾式低エミッション燃焼器組立体の熱効率を向上させる方法を含み、本方法は、部分負荷運転の間に、システムが向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達するまで、乾式低エミッション燃焼器組立体の空気入口が受ける入口空気ストリームと共に温暖空気源を含むようにする段階を含む。
【００１１】
本発明のガスタービンエンジンシステム及び方法は、乾式低エミッション燃焼器組立体に対して幾つかの利点をもたらし、それらの利点には、（１）全負荷で作動していない時、すなわち部分負荷でつまりスロットルを絞った状態で作動している時に、そのような燃焼器組立体の熱効率を向上させること、具体的には大きな燃料燃焼損失を回避すること、（２）そのような燃焼器組立体の熱効率を向上させながらエミッションを所望の限界値の範囲内に保つ能力を与えること、その他が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本明細書で用いる場合、「希薄予混合気」という用語は、サーマルＮＯｘエミッション（つまり、より高温の燃焼器火炎温度による）を減少させる、典型的には大きく低減するために、ガスタービンエンジン内で燃料を完全燃焼させるのに必要とするよりも多くの空気を含んだ、つまり当量比が１よりも小さい任意の燃料／空気混合気を意味する。
【００１３】
本明細書で用いる場合、「乾式低エミッション燃焼器組立体」という用語は、１つ又はそれ以上の乾式低エミッション燃焼器及びディフューザその他のような関連構成部品を意味する。
【００１４】
本明細書で用いる場合、「乾式低エミッション燃焼器」という用語は、希薄予混合燃焼を使用することによって窒素酸化物のようなガスタービンエンジン・エミッションを低減する任意のガスタービンエンジン燃焼器を意味する。本発明における使用に適した低エミッション燃焼器は、本出願と同一出願人の米国特許第５３２３６０４号及び米国特許第６４１５５９４号（これら両特許とも、参考文献として本明細書に組入れられる）に開示されている燃焼器ような三重環状ドーム燃焼器、本出願と同一出願人の特開平０４−２８８４１２号（参考文献として本明細書に組入れられる）に開示されている燃焼器ような二重環状ドーム燃焼器、その他を含む。本発明における使用に適した代表的な購入可能な乾式低エミッション燃焼器には、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙのＬＭ６０００型、ＬＭ２５００型及びＬＭ１６００型ガスタービンエンジンシステム内にある乾式低エミッション燃焼器、Ｒｏｌｌｓ  Ｒｏｙｃｅの産業用ＰＢ２１１型及び産業用Ｔｒｅｎｔ型乾式低エミッション燃焼器、Ｐｒａｔｔ  ＆  ＷｈｉｔｎｅｙのＦＴ８−２型乾式低エミッション燃焼器、ＳｉｅｍｅｎｓのＧＴ１０Ｂ型、ＧＴ１０Ｃ型、ＧＴＸ１００型及びＧＴ３５型乾式低エミッション燃焼器及びその他が含まれる。
【００１５】
本明細書で用いる場合、「ブリード空気」という用語は、燃焼器組立体が受けるが、燃焼のために燃料と混合されず、代わりに典型的には出口又はポートを介して燃焼器外に分流又は「ブリード」（つまり、廃棄）されて、乾式低エミッション燃焼器内における安定燃焼、つまり過度な音響のない燃焼器モードと希薄「吹消え」のない燃焼器モードとの間での円滑な移行を維持する入口空気ストリームの一部分を意味する。
【００１６】
本明細書で用いる場合、「向上した熱効率」及び「熱効率を向上させる」という表現は、乾式低エミッション燃焼器によって達成される同一又は類似の出力を得るために要するエネルギー入力のあらゆる低減を意味するのに互換的に用いており、より低い燃料消費量、より低い熱消費率、より良い又は向上した燃料消費率（ＳＦＣ）、その他、又はそれらの任意の組合せを含んでいる。
【００１７】
本明細書で用いる場合、「温暖空気源」という用語は、燃焼器の熱効率を向上させるために、入口空気ストリームに加えられ、入口空気ストリームと混合され又は入口空気ストリームと他の方法で組合されることによって、乾式低エミッション燃焼器組立体が受ける入口空気ストリームの周囲温度を上昇させることができる任意の空気源を意味する。適当な温暖空気源としては、再循環ブリード空気、ガスタービンエンジンの他のセクションからの温暖空気、ガスタービンエンジン内で使用した空気とは外部の（例えば、入口空気ストリームとは外部の（別の））空気であって典型的にはガスタービンエンジンの吐出又は排出空気ストリーム、電気ヒータ、その他の再循環廃棄熱ストリーム、その他によって加熱すなわち温暖化された（例えば、熱交換器によって）空気、又はそのような温暖空気源の任意の組合せを含むことができる。
【００１８】
本明細書で用いる場合、「周囲空気温度」という用語は、ガスタービンエンジンシステム内の空気又は空気ストリームの典型的な大気温度を意味する。
【００１９】
本明細書で用いる場合、「全負荷で作動する」という表現は、ガスタービンエンジン及び典型的には燃焼器が、その最大の出力又は設計能力で作動することを意味する。これに対して、「部分負荷で作動する」という表現は、ガスタービンエンジン／燃焼器が、その最大の出力又は設計能力の一部分で、例えば「スロットルを絞った状態」で作動することを意味する。
【００２０】
本明細書で用いる場合、「向上した熱効率を有する新たな平衡状態」という表現は、温暖空気源が入口空気ストリームに加えられ、入口空気ストリームと混合され又は入口空気ストリームと他の方法で組合された状態でガスタービンエンジンシステムが一定期間作動した後に、ガスタービンエンジンシステムによって熱効率の定常状態の向上が達成された時点を意味する。
【００２１】
次に図面を参照すると、図１は、低圧圧縮機１４、低圧圧縮機１４の下流にある高圧圧縮機１８、高圧圧縮機１８の下流にある燃焼器組立体２２、燃焼器組立体２２の下流にある高圧タービン２６及び高圧タービン２６の下流にある低圧タービン３０を有するタイプのガスタービンエンジンシステム１０を示す。ガスタービンエンジン１０のこれらの要素は、符号３４で示した長手方向軸線の周りで回転する。このタイプのエンジンの典型的な構成は、二重同軸シャフト装置であり、この二重同軸シャフト装置においては、低圧タービン３０は、第１のシャフト３８によって低圧圧縮機１４に駆動的に結合され、高圧タービン２６は、シャフト３８の内側にかつ該シャフトと同軸に配置された第２のシャフト４２によって高圧圧縮機１８に同様に駆動的に結合される。図１に示すガスタービンエンジンにおいては、低圧タービン３０は、低圧圧縮機１４と負荷４６とに直接結合されている。そのようなエンジンの実例は、オハイオ州イーブンデイル所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙによってＬＭ６０００型という機種名で製造されている。本発明のシステムは、図１のガスタービンエンジンに使用するものとして説明しているが、本発明のシステムはさらに、低圧タービン３０の下流で負荷に結合された別個の出力タービンを含むエンジン（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＬＭ１６００型）又は単一の圧縮機−タービン装置を含むエンジン（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＬＭ２５００型）のようなその他の構成の船舶用及び産業用ガスタービンエンジン、並びに適切に変更した場合の航空機用ガスタービンエンジン及び重作業用ガスタービンエンジンにも使用することができることが理解されるであろう。
【００２２】
図１は、燃焼器組立体２２の熱効率を向上させるための本発明のシステム１０の１つの実施形態を示す。図１に示すように、符号５０で示したブリード空気ストリームは、符号５４で示したダンパ制御弁のような量つまりボリューム制御機構に送られる。ダンパ制御弁５４は、ブリード空気ストリーム５０の量つまりボリュームを制御して、この制御したブリード空気ストリームを、符号５８で示した再循環ブリード空気ストリームとして低圧圧縮機１４に送りすなわち循環させる。再循環ブリード空気ストリーム５８は、低圧圧縮機１４に流入する矢印６０で示した周囲空気ストリームと結合、混合又は他の方法で組合され、かつ周囲空気ストリームを加熱すなわち温暖化させる（つまり、その温度を上昇させる）。その結果、また時間の経過と共に、圧縮機１４によって高圧圧縮機１８に供給され、次に高圧圧縮機１８によって符号６６で示した入口空気ストリームとして燃焼器組立体２２に供給される矢印６２で示した空気ストリームは、温度が上昇する。時間の経過と共に、再循環ブリード空気ストリーム５８の量つまりボリュームは、一般的に入口空気ストリーム６６の温度が着実に上昇するにつれて減少させる。その間に入口空気ストリーム６６の温度が上昇した一定期間の後に、システム１０は、最終的に向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達し、その時点で再循環ブリード空気ストリーム５８の量つまりボリュームは、多くても最少の量になるようにする。
【００２３】
図２は、燃焼器組立体２２の熱効率を向上させるための本発明のシステム１０の別の形実施形態を示す。図２に示すように、燃焼器組立体２２からの矢印７０で示した加熱ガスストリームは、高圧タービン２６を駆動し、この加熱ガスストリームの矢印７２で示した一部７４は次に、低圧タービン３０を駆動する。低圧タービン３０からの高温すなわち温暖ガスストリームの矢印７８で示した一部の残余部分は、符号８２で示した熱交換器に流入する。残余ガスストリーム７８は、熱交換器８２に流入する矢印８６で示した外部周囲空気ストリームを加熱すなわち温暖化させる。残余ガスストリーム７８は、矢印９０で示した排出ガスストリームとして熱交換器８２を離れるが、残余ガスストリーム７８によって加熱すなわち温暖化された外部周囲空気ストリーム８６は、矢印９４で示した温暖すなわち高温空気ストリームとして熱交換器８２を離れる。高温空気ストリーム９４は、その量つまりボリュームを制御するダンパ制御弁５４に循環して戻され、図１に示すシステム１０の実施形態におけるのと同様に、入口空気ストリーム６６を加熱、温暖化又はその他の方法でその温度を上昇させるために使用される。時間の経過と共に、高温空気ストリーム９４の量つまりボリュームは、一般的に入口空気ストリーム６６の温度が着実に上昇するにつれて減少させる。その間に入口空気ストリーム６６の温度が上昇した一定期間の後に、システム１０は、最終的に向上した熱効率を有する新たな平衡状態に達し、その時点で高温空気ストリーム９４の量つまりボリュームは、多くても最少の量になるようにする。
【００２４】
図３は、本発明のシステム１０及び方法において有用なタイプの燃焼器組立体２２の前部又は前方セクションを示しており、この燃焼器組立体２２は、その内部に燃焼室を形成した後部又は後方中空本体（図示せず）を有する符号１００として示した三重環状燃焼器を含み、燃焼室内では、外側、中間及び内側ドーム燃料管１０２、１０４及び１０６からの燃料と、入口空気ストリーム６６から燃焼器組立体２２が受けた空気との混合気が燃焼されて、出力を発生する。（三重環状燃焼器１００は、参考文献として本明細書に組入れられた、本出願と同一出願人の１９９４年６月２８日に登録された米国特許第５３２３６０４号（特許文献１他）に記載された燃焼器に相当していることに注目されたい。）燃焼器１００の上流端には、外側ドーム１１４、中間ドーム１１８及び内側ドーム１２２を有するドーム端部１１０が設けられる。燃焼器１００のドーム端部１１０は、全高ｈを有し、この高さ通して空気を供給して、外側、中間及び内側ドーム燃料管１０２、１０４及び１０６によって供給された燃料と混合させ、外側燃焼域１２６、中間燃焼域１３０及び内側燃焼域１３４内に供給するようにする。燃焼器１００はさらに、外側燃料／空気混合機構１３８、中間燃料／空気混合機構１４２及び内側燃料／空気混合機構１４６を含む。それらの上流には、符号１５０で示したディフューザダンプ領域の形態をした出口があり、入口空気ストリーム６６からの空気は、最終的にはガスタービンエンジンシステム１０の圧縮機１８（図１及び２参照）からこのディフューザダンプ領域１５０内に供給される。
【００２５】
空気流を入口空気ストリーム６６からディフューザダンプ領域１５０内に流すのは、本出願と同一出願人の１９９４年８月９日に登録された米国特許第５３３５５０１号（特許文献３）（参考文献として本明細書に組入れられる）に開示されているタイプのディフューザ１５４であり、このディフューザ１５４は、入口空気ストリーム６６を受けるための空気入口１５６と入口空気ストリーム６６の少なくとも一部分をディフューザダンプ領域１５０内に吐出するための空気出口１５７とを有する。三重環状燃焼器１００は、一般的に比較的大きなドーム高さｈ（例えば、約１０インチ）を有しており、また一般的に汚染排出物質を最少にするために大きなドーム流量を必要とするので、ディフューザ１５４は、入口空気ストリーム６６からの加圧空気流をドーム端部１１０全体にわたって均一に拡散させるように機能する。図４に示すように、ディフューザ１５４は、中心軸線（図示せず）の周りに同軸的に配置された環状ディフューザであり、半径方向外側の環状の第１の壁１５８と、第１の壁１５８から半径方向内側に間隔を置いて配置された半径方向内側の環状の第２の壁１６２とを含む。外側壁１５８と内側壁１６２との間には、符号１６４、１６６及び１６８で示した複数の円周方向スプリッタ羽根が設けられる。第１の通路つまりチャネル１７０は、外側スプリッタ羽根１６４と外側壁１５８との間に設けられ、第２の通路つまりチャネル１７２は、中間スプリッタ羽根１６６と外側スプリッタ羽根１６４との間に設けられ、第３の通路つまりチャネル１７４は、内側スプリッタ羽根１６８と中間スプリッタ羽根１６６との間に設けられ、第４の通路つまりチャネル１７６は、内側ディフューザ壁１６２と内側スプリッタ羽根１６８との間に設けられる。この設計によって、大きなディフューザ面積比を使用して、短いディフューザ長さ内で高い圧力回復を得ることができる。
【００２６】
図４に示すように、円周方向スプリッタ羽根１６４、１６６及び１６８は、入口空気ストリーム６６からの加圧空気流が半径方向に拡がって燃焼器ドーム端部１１０において均一な流れを形成することができるように、比較的厚い絶壁状の基部領域１８０を有する。さらに、スプリッタ羽根１６４、１６６及び１６８は、典型的にはそれらの後縁１８２において一層厚く、この後縁１８２から比較的薄い前縁１８４まで多少なりとも一様にテーパが付けられている。薄い前縁１８４は、一般的にディフューザ入口領域１８８における流れ閉塞作用を少なくするために必要とされ、前縁１８４の厚さに対する後縁１８２の厚さの比は、典型的には約２〜約１０までの範囲内である。また、図４に示すように、スプリッタ羽根１６４、１６６及び１６８のそれぞれの長さは、異なるものとすることができる。図４に示すように、中間スプリッタ羽根１６６は、一般的に入口空気ストリーム６６からの加圧空気流がチャネル１７０、１７２、１７４及び１７６を通って流れる能力を高めるために、外側スプリッタ羽根１６４及び内側スプリッタ羽根１６８よりも上流まで延びる。
【００２７】
図５に具体的に示すように、ディフューザ１５４はさらに、符号１９２、１９４及び１９６で示した複数のブリード空気ポートを有するマニフォルド１９０を含み、これらブリード空気ポート１９２、１９４及び１９６は、互いに円周方向に間隔を置いて配置され、ディフューザ１５４の外側壁１５８の周囲２０２に結合され、かつ外側壁１５８からほぼ半径方向外向きに延びる。これらのブリード空気ポート１９２、１９４及び１９６は、符号２０６で示した点においてマニフォルド１９０内で合流して符号２１０で示した中央ブリード空気出口を形成する。
【００２８】
例えば図１及び図２の実施形態によって示したようなシステム１０の向上した熱効率は、図６及び図７のグラフ図によって示される。図６は、乾式低エミッション燃焼器を使用したＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＬＭ２５００型ガスタービンエンジンの軸馬力に対する異なる圧縮機入口空気温度（Ｔ）、つまり４０°Ｆ（４．４°Ｃ）、５０°Ｆ（１０°Ｃ）、５９°Ｆ（１５°Ｃ）及び７０°Ｆ（２１°Ｃ）における「熱消費率」（Ｂｔｕ／ＳＨＰ−ｈｒ）を示すグラフ図である。図７は、図６で説明したのと同一のＬＭ２５００型ガスタービンエンジンの軸馬力（ＳＨＰ）に対する４つの異なる圧縮機入口空気温度（Ｔ）、つまり４０°Ｆ（４．４°Ｃ）、５０°Ｆ（１０°Ｃ）、５９°Ｆ（１５°Ｃ）及び７０°Ｆ（２１°Ｃ）における圧縮機吐出圧力（ＣＤＰ）「ブリード」のパーセンテージを示すグラフ図である。図６のグラフ図によって示されるように、所定の軸馬力範囲内において、つまりこのエンジンシステムのこの例の場合には全出力又は全負荷の最大約８５％までの範囲内において、圧縮機入口空気温度が上昇するにつれて、熱消費率は向上する（つまり、熱効率が増大又は向上する）。例えば、図６に示すように、約３００００及び３２０００のＳＨＰにおいて、入口空気温度がＴ＝４０°Ｆ（４．４°Ｃ）からＴ＝７０°Ｆ（２１°Ｃ）まで上昇した時の熱消費率の向上は、それぞれ約４．９５％及び４．８２％である。
【００２９】
図７に示すように、圧縮機入口空気温度が上昇すると、燃焼器の作動に要する「ブリード空気」をより少なくすることが可能になる。例えば、図７に示すように、約２９０００のＳＨＰにおいて、入口空気温度における３０°Ｆ（１６．７°Ｃ）の上昇は、ＣＤＰブリード要求量をエンジン全空気流量の約８．７％から約３．３％に減少させる。
【００３０】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】向上した熱効率を有する本発明のシステムの実施形態の概略図。
【図２】向上した熱効率を有する本発明のシステムの別の実施形態の概略図。
【図３】図１又は図２のシステムに使用することができる燃焼器組立体の前部又は前方セクションの断面図。
【図４】図３に示すディフューザの一部分の拡大断面図。
【図５】附属の「ブリード空気ポート」を備えた、図３のディフューザの一部分を後方に見た正面図。
【図６】乾式低エミッション燃焼器組立体を有するガスタービンエンジンシステムの、軸馬力に対する異なる圧縮機入口空気温度における熱消費率のグラフ図。
【図７】乾式低エミッション燃焼器組立体を有するガスタービンエンジンシステムの、軸馬力に対する異なる圧縮機入口空気温度における圧縮機吐出圧力（ＣＤＰ）「ブリード」のグラフ図。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ガスタービンエンジンシステム
１４  低圧圧縮機
１８  高圧圧縮機
２２  燃焼器組立体
２６  高圧タービン
３０  低圧タービン
５０  ブリード空気ストリーム
５４  ダンパ制御弁
５８  再循環ブリード空気ストリーム
６０  周囲空気ストリーム
６２  空気ストリーム
６６  入口空気ストリーム
８２  熱交換器
９４  温暖外部空気ストリーム
１００  三重環状燃焼器
１１０  ドーム端部
１５４  ディフューザ
１５６  ディフューザ空気入口
１５７  ディフューザ空気出口
１９２、１９４、１９６  ブリード空気ポート
【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７】
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