(57)【要約】【課題】燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するための改善されたシステムを提供する。【解決手段】燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムは、燃焼器内に燃焼ガス流れ経路を形成するライナおよびライナを貫通する燃料噴射器を含む。燃料噴射器は、本体を含み、本体は、ライナから外側に延在する環状の第１の部分および燃焼ガス流れ経路に向かって第１の部分から内側に延在する第２の部分を含む。本体には、全面的に本体の外周部内に形成され、かつ第１の部分と第２の部分との間に延在する冷却通路が形成される。冷却空気入口は、環状の第１の部分内に形成され、冷却通路と流体連通する。冷却空気出口は、冷却空気入口の下流で、冷却通路と流体連通し、第２の部分内に形成される。【選択図】図３
2015200493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス流れ場（５８）内に延在する燃料噴射器（１０２）を冷却するためのシステム（１００）であって、
燃焼ガス流れ経路（５０）を形成するライナ（４８）と、
前記ライナ（４８）を貫通する燃料噴射器開口（６４）と、
前記燃料噴射器開口（６４）を貫通する本体（１０４）を有する燃料噴射器（１０２）であって、前記本体（１０４）が、前記開口（６４）内に部分的に配置され、かつ前記ライナ（４８）から外側に延在する環状の第１の部分（１０６）および前記燃焼ガス流れ経路（５０）に向かって前記第１の部分（１０６）から内側に延在する第２の部分（１０８）を有し、
前記本体（１０４）に、
全面的に前記本体（１０４）の外周部内に形成され、かつ前記第１の部分（１０６）と前記第２の部分（１０８）との間に延在する冷却通路（１２６）、
前記環状の第１の部分（１０６）内に形成された、前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気入口（１２８）、および
前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気出口（１３０）がさらに形成されている燃料噴射器（１０２）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記冷却空気入口（１２８）が、前記ライナ（４８）の外側に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記冷却空気出口（１３０）が、前記第１の部分（１０６）または前記第２の部分（１０８）の一方に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記第２の部分（１０８）が、内壁（１１４）、逆向きの外壁（１１６）、および端壁（１１２）を含み、前記冷却空気出口（１３０）が、前記内壁（１１４）、前記外壁（１１６）、および前記端壁（１１２）の少なくとも１つを通る流体連通を可能にする、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記冷却通路（１２６）の少なくとも一部が、蛇行パターン（１３４）および螺旋パターン（１３２）の少なくとも一方で前記本体（１０４）内に延在している、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記環状の第１の部分（１０６）および前記第２の部分（１０８）が、前記燃料噴射器（１０２）を通る燃焼空気流路（１１８）を形成している、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記本体（１０４）の前記第２の部分（１０８）が半環状である、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記第２の部分（１０８）が、燃焼ガス流れ場（５８）の方向に向けられた外壁（１１６）を含む、請求項７に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
燃焼ガス流れ場（５８）内に延在する燃料噴射器（１０２）を冷却するためのシステム（１００）であって、
燃焼ガス流れ経路（５０）を形成するライナ（４８）と、
前記ライナ（４８）を貫通する燃料噴射器開口（６４）と、
前記燃料噴射器開口（６４）を貫通する本体（１０４）を有する燃料噴射器（１０２）であって、前記本体（１０４）が、前記開口（６４）内に部分的に配置され、かつ前記ライナ（４８）から外側に延在する環状の第１の部分（１０６）および前記燃焼ガス流れ経路（５０）に向かって前記第１の部分（１０６）から内側に延在する第２の部分（１０８）を有し、前記第１の部分（１０６）および前記第２の部分（１０８）が、前記ライナ（４８）を通る燃焼空気流路（１１８）を形成しており、前記燃料噴射器（１０２）が、前記燃焼空気流路（１１８）内に配置された複数の旋回羽根（１２４）をさらに備え、
前記本体（１０４）に、
全面的に前記本体（１０４）の外周部内に形成され、かつ前記環状の第１の部分（１０６）と前記第２の部分（１０８）との間に延在する冷却通路（１２６）、
前記環状の第１の部分（１０６）内に形成された、前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気入口（１２８）、および
前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気出口（１３０）がさらに形成されている燃料噴射器（１０２）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項１０】
前記第２の部分（１０８）が、内壁（１１４）、逆向きの外壁（１１６）、および端壁（１１２）を含み、前記冷却空気出口（１３０）が、前記冷却通路（１２６）から前記内壁（１１４）、前記外壁（１１６）、および前記端壁（１１２）の少なくとも１つを通る流体連通を可能にしている、請求項９に記載のシステム（１００）。
【請求項１１】
前記冷却通路（１２６）の少なくとも一部が、蛇行パターン（１３４）および螺旋パターン（１３２）の少なくとも一方で前記本体（１０４）内に延在している、請求項９に記載のシステム（１００）。
【請求項１２】
前記本体（１０４）の前記第２の部分（１０８）が半環状である、請求項９に記載のシステム（１００）。
【請求項１３】
ガスタービン（１０）用の燃焼器（２４）であって、
外側ケーシング（４０）に連結されたエンドカバー（４２）と、
前記エンドカバー（４２）から軸方向下流に延在する燃料ノズル（４６）と、
前記燃料ノズル（４６）から下流に延在するライナ（４８）であって、前記燃焼器（２４）を通る燃焼ガス流れ経路（５０）を少なくとも部分的に形成するライナ（４８）と、
前記ライナ（４８）を取り囲む高圧プレナム（４４）と、
前記ライナ（４８）内の燃焼ガス流れ場（５８）内に延在する燃料噴射器（１０２）を冷却するためのシステム（１００）であって、該システム（１００）が、前記ライナ（４８）を貫通する燃料噴射器（１０２）を有し、該燃料噴射器（１０２）が、前記ライナ（４８）を貫通する本体（１０４）を含み、該本体（１０４）が、前記ライナ（４８）から半径方向外側に延在する環状の第１の部分（１０６）および前記燃焼ガス流れ経路（５０）に向かって前記第１の部分（１０６）から半径方向内側に延在する第２の部分（１０８）を有し、前記本体（１０４）が、
全面的に前記本体（１０４）の外周部内に形成され、かつ前記環状の第１の部分（１０６）と前記第２の部分（１０８）との間に延在する冷却通路（１２６）、
前記環状の第１の部分（１０６）に形成された冷却空気入口（１２８）であって、前記高圧プレナム（４４）と前記冷却通路（１２６）との流体連通を可能にする冷却空気入口（１２８）、および
前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する、前記第２の部分（１０８）に配置された冷却空気出口（１３０）をさらに備えるシステム（１００）とを備える燃焼器（２４）。
【請求項１４】
前記本体（１０４）に、前記冷却通路（１２６）に沿って配置された１つ以上の熱伝達促進特徴が形成されている、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項１５】
前記本体（１０４）に、燃焼空気流路（１１８）が形成されており、前記燃料噴射器（１０２）が、前記燃焼空気流路（１１８）内に配置された複数の旋回羽根（１２４）をさらに備える、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項１６】
前記冷却空気入口（１２８）が、前記ライナ（４８）の外側に配置されている、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項１７】
前記第２の部分（１０８）が、内壁（１１４）、逆向きの外壁（１１６）、および端壁（１１２）を含み、前記冷却空気出口（１３０）が、前記内壁（１１４）、前記外壁（１１６）、および前記端壁（１１２）の少なくとも１つを通る流体連通を可能にしている、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項１８】
前記冷却通路（１２６）の少なくとも一部が、蛇行パターン（１３４）および螺旋パターン（１３２）の少なくとも一方で前記本体（１０４）内に延在している、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項１９】
前記本体（１０４）の前記第２の部分（１０８）が半環状である、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項２０】
前記第２の部分（１０８）が、燃焼ガス流れ場（５８）の方向に向けられた外壁（１１６）を含む、請求項１３に記載の燃焼器（２４）。
【請求項２１】
燃料噴射器（１０２）の本体（１０４）を作製するための方法であって、前記本体（１０４）に、全面的に前記本体（１０４）の外周部内に形成される冷却通路（１２６）が形成され、前記本体（１０４）の一部が、燃焼ライナ（４８）を貫通し、かつ燃焼ガス流れ場（５８）内に延在するように構成され、前記方法が、
前記冷却通路（１２６）を含む前記本体（１０４）の三次元情報を決定するステップと、
前記三次元情報を、前記本体（１０４）の断面層を規定する複数のスライスに変換するステップと、
レーザエネルギーまたは電子ビームエネルギーを用いて金属粉末を溶解することによって前記本体（１０４）の前記層のそれぞれを連続的に形成するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記本体（１０４）の前記三次元情報を決定する前記ステップが、前記本体（１０４）の三次元モデルを生成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記本体（１０４）の前記三次元情報を決定する前記ステップが、前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気入口（１２８）および前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気出口（１３０）を含む前記本体（１０４）の三次元モデルを生成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記本体（１０４）の前記三次元情報を決定する前記ステップが、前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気入口（１２８）および前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気出口（１３０）を含む前記本体（１０４）の三次元モデルを生成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記本体（１０４）の前記三次元情報を決定する前記ステップが、前記冷却通路（１２６）に沿って前記本体（１０４）内に形成される少なくとも１つの流れ特徴（１３６）を含む前記本体（１０４）の三次元モデルを生成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記レーザエネルギーを用いて前記金属粉末を溶解することによって前記本体（１０４）の前記層のそれぞれを連続的に形成する前記ステップが、コバルトクロム、ＨＳ１８８、およびＩＮＣＯ６２５の少なくとも１種類を含む金属粉末を溶解することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記レーザエネルギーを用いて前記金属粉末を溶解することによって前記本体（１０４）の前記層のそれぞれを連続的に形成する前記ステップが、約１０ミクロン〜約７５ミクロンの粒径を有する金属粉末を溶解することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記レーザエネルギーを用いて前記金属粉末を溶解することによって前記本体（１０４）の前記層のそれぞれを連続的に形成する前記ステップが、約１５ミクロン〜約３０ミクロンの粒径を有する金属粉末を溶解することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
燃焼ガス流れ場（５８）内に延在する燃料噴射器（１０２）を冷却するためのシステム（１００）であって、
燃焼ガス流れ経路（５０）を形成するライナ（４８）と、
前記ライナ（４８）を貫通する燃料噴射器開口（６４）と、
前記燃料噴射器開口（６４）を貫通する本体（１０４）を有する燃料噴射器（１０２）であって、前記本体（１０４）が、前記開口（６４）内に部分的に配置され、かつ前記ライナ（４８）から外側に延在する環状の第１の部分（１０６）および前記燃焼ガス流れ経路（５０）に向かって前記第１の部分（１０６）から内側に延在する第２の部分（１０８）を有し、
前記本体（１０４）に、
全面的に前記本体（１０４）の外周部内に形成され、かつ前記第１の部分（１０６）と前記第２の部分（１０８）との間に延在する冷却通路（１２６）、
前記環状の第１の部分（１０６）内に形成された、前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気入口（１２８）、および
前記冷却空気入口（１２８）の下流で前記冷却通路（１２６）と流体連通する冷却空気出口（１３０）がさらに形成されており、
前記本体（１０４）が、付加製造工程であって、
前記冷却通路（１２６）を含む前記本体（１０４）の三次元情報を決定するステップと、
前記三次元情報を、前記本体（１０４）の断面層を規定する複数のスライスに変換するステップであって、前記冷却通路（１２６）の部分を表す空隙が、前記冷却通路（１２６）を形成する前記層の少なくとも一部内に形成されるステップと、
レーザエネルギーまたは電子ビームエネルギーを用いて金属粉末を溶解することによって前記本体（１０４）の前記層のそれぞれを連続的に形成するステップと
を含む付加製造工程によって形成されている燃料噴射器（１０２）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項３０】
前記付加製造工程が、レーザ焼結工程である、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【請求項３１】
前記付加製造工程が、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）工程である、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【請求項３２】
前記本体（１０４）に、前記冷却通路（１２６）と流体連通する複数の冷却空気入口（１２８）および複数の冷却空気出口（１３０）が形成されている、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【請求項３３】
前記冷却空気入口（１２８）が、前記本体（１０４）の外壁（１１６）を通る前記冷却通路（１２６）への流体連通を可能にしている、請求項３２に記載のシステム（１００）。
【請求項３４】
前記冷却通路（１２６）が、実質的に螺旋パターン（１３２）で前記本体（１０４）内に延在する、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【請求項３５】
前記冷却通路（１２６）が、実質的に蛇行パターン（１３４）で前記本体（１０４）内に延在する、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【請求項３６】
前記本体（１０４）に、前記冷却通路（１２６）に沿って配置された１つ以上の流れ特徴（１３６）が形成されている、請求項２９に記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、燃焼器用の燃料噴射システムに関する。具体的には、本発明は、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムおよび燃料噴射器を作製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、一般に、圧縮機部、燃焼器を有する燃焼部、およびタービン部を含む。圧縮機部は、圧縮された作動流体を燃焼部に供給するために作動流体の圧力を徐々に増加させる。圧縮された作動流体は、燃焼器内に軸方向に延在する燃料ノズルを介しておよび／またはこれの周囲に送られる。燃料は、可燃混合気を生成するために、圧縮された作動流体の流れに対して噴射される。
【０００３】
可燃混合気は、高い温度、圧力、および速度を有する燃焼ガスを生成するために燃焼室内で燃焼される。燃焼ガスは、タービン部への高温ガス経路を形成する１つ以上のライナまたはダクトを通って流れる。燃焼ガスは、タービン部を通って流れるときに膨張して仕事を発生させる。例えば、タービン部での燃焼ガスの膨張は、電気を発生させるために、発電機に連結されたシャフトを回転させる場合がある。
【０００４】
燃焼ガスの温度は、燃焼器の熱力学的効率、設計マージン、および結果として発生する排出に直接影響する。例えば、より高い燃焼ガス温度は、一般に、燃焼器の熱力学的効率を改善する。しかしながら、より高い燃焼ガス温度は、二原子窒素の解離速度を上昇させ、この結果、燃焼器における特定の滞留時間当たりの、窒素酸化物（ＮＯX）などの望ましくない排出物の生成を増加させる場合がある。逆に、低減された燃料流および／または部分負荷動作（減量運転）に付随するより低い燃焼ガス温度は、一般に、燃焼ガスの化学反応速度を低下させ、この結果、燃焼器における同じ滞留時間当たりの、一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼炭化水素（ＵＨＣ：ｕｎｂｕｒｎｅｄ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）の生成を増加させる。
【０００５】
燃焼器の全体的な排出性能および熱効率のバランスをとるために、特定の燃焼器の設計は、一般に一次燃焼領域の下流に配置され、ライナの周囲に並べられる多数の燃料噴射器を含む。燃料噴射器は、一般に、燃焼ガス流れ場への流体連通を可能にするようにライナを半径方向に貫通している。この種のシステムは、当該技術分野および／またはガスタービン産業において、遅延希薄噴射（ＬＬＩ：Ｌａｔｅ  Ｌｅａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）および／または軸方向燃料ステージング（ａｘｉａｌ  ｆｕｅｌ  ｓｔａｇｉｎｇ）として周知のものである。
【０００６】
動作中、圧縮された作動流体の一部は、燃料噴射器のそれぞれを介しておよび／またはこれらのそれぞれの周囲に送られ、燃焼ガス流れ場に送られる。燃料噴射器からの液体燃料または気体燃料は、高温の燃焼ガスと混合されたときに自発的に燃焼する希薄なまたは空気が豊富な可燃混合気を供給するために、圧縮された作動流体の流れの中に噴射される。これにより、燃焼室内部での燃焼ガスの滞留時間を相応に増加させなくても、燃焼器の入口温度（ｆｉｒｉｎｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が上昇する。結果的に、全体的な排出性能を犠牲にすることなく燃焼器の全体的な熱力学的効率を上昇させることができる。
【０００７】
燃焼ガス流れ場における燃焼ガスの高運動量に打ち勝つために、大量の圧縮された作動流体は、燃焼ガス流の流れに向かって燃料を十分に押し出すために燃料噴射器を通って誘導されなければならない。さらにまたはあるいは、燃料は、燃焼ガス流れ場に向かって燃料を十分に押し出すために比較的高圧で供給されなければならない。
【０００８】
これらの問題に対処するための現在の解決策は、ライナを貫通し、燃焼ガス流れ場内に伸びるように半径方向内側に向かって燃料噴射器の少なくとも一部を延在させることを含む。しかしながら、この手法は、燃料噴射器を高温燃焼ガスに露出させてしまう。このことは、構成要素の機械的寿命に影響を及ぼし得るし、燃料コークス堆積をもたらし得る。したがって、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するための改善されたシステムは有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０３１８９７５号明細書
【発明の概要】
【００１０】
本発明の態様および利点は、以下の説明に記載されており、この説明から明らかになり得、または本発明の実施を通して学ばれ得る。
【００１１】
本発明の一実施形態は、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムである。本システムは、少なくとも部分的に燃焼器内に燃焼ガス流れ経路を形成するライナを含む。燃料噴射器開口は、ライナを貫通する。本システムは、本体を有する燃料噴射器をさらに含む。本体は、開口を貫通する。本体は、開口内に部分的に配置され、かつライナから外側に延在する環状の第１の部分を含む。本体は、燃焼ガス流れ経路に向かって第１の部分から内側に延在する第２の部分をさらに含む。本体には、全面的に本体の外周部内に形成され、かつ少なくとも部分的に第１の部分と第２の部分との間に延在する冷却通路がさらに形成される。冷却空気入口は、環状の第１の部分内に形成され、冷却通路と流体連通する。冷却空気出口は、冷却空気入口の下流で冷却通路と流体連通する。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムである。本システムは、燃焼器内に燃焼ガス流れ経路を形成するライナ、ライナを貫通する燃料噴射器開口、および燃料噴射器を含む。燃料噴射器は、燃料噴射器開口を貫通する本体を含む。本体は、開口内に部分的に配置され、かつライナから外側に延在する環状の第１の部分を含む。本体は、燃焼ガス流れ経路に向かって第１の部分から内側に延在する第２の部分をさらに含んでもよい。第１の部分および第２の部分は、ライナを通る燃焼空気流路を形成する。燃料噴射器は、燃焼空気流路内に配置される複数の旋回羽根をさらに備える。本体には、全面的に本体の外周部内に形成され、かつ環状の第１の部分と第２の部分との間に延在する冷却通路がさらに形成される。冷却空気入口は、環状の第１の部分内に形成される。冷却空気入口は、冷却通路と流体連通する。冷却空気出口は、冷却空気入口の下流で冷却通路と流体連通する。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、燃焼器を含む。燃焼器は、外側ケーシングに連結されるエンドカバーと、エンドカバーから軸方向下流方向に延在する燃料ノズルと、燃料ノズルから下流に延在し、かつ燃焼器を通る燃焼ガス流れ経路を少なくとも部分的に形成するライナとを含む。高圧プレナムは、少なくとも部分的にエンドカバーおよび／または外側ケーシングによって形成される。高圧プレナムは、少なくとも部分的にライナを取り囲む。燃焼器は、少なくとも部分的に燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムをさらに含む。本システムは、ライナを貫通する燃料噴射器を含む。燃料噴射器は、ライナを貫通する本体であって、ライナから半径方向外側に延在する環状の第１の部分および燃焼ガス流れ経路に向かって第１の部分から半径方向内側に延在する第２の部分を含む本体を含む。本体は、全面的に本体の外周部内に形成される冷却通路をさらに備える。冷却通路は、少なくとも部分的に環状の第１の部分と第２の部分との間に延在する。冷却空気入口は、環状の第１の部分に沿って形成され、高圧プレナムと冷却通路との流体連通を可能にする。冷却空気出口は、冷却空気入口の下流で冷却通路と流体連通し、第２の部分に配置される。
【００１４】
本発明の一実施形態は、燃料噴射器の本体を作製するための方法を含み、この場合、本体には、全面的に本体の外周部内に形成される冷却通路が形成され、本体の一部は、燃焼ライナを貫通し、燃焼ガス流れ場内に延在するように構成される。本方法は、冷却通路を含む本体の三次元情報を決定するステップと、三次元情報を、本体の断面層を規定する複数のスライスに変換するステップと、レーザエネルギーを用いて金属粉末を溶解することによって本体の各層を連続的に形成するステップとを含む。
【００１５】
本発明の別の実施形態は、少なくとも部分的に燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムを含む。本システムは、燃焼器を通る燃焼ガス流れ経路を形成するライナ、ライナを貫通する燃料噴射器開口、および燃料噴射器を含む。燃料噴射器は、燃料噴射器開口を貫通する本体を備える。本体は、開口内に部分的に配置され、かつライナから外側に延在する環状の第１の部分および燃焼ガス流れ経路に向かって第１の部分から内側に延在する第２の部分を含む。本体には、全面的に本体の外周部内に形成され、かつ第１の部分と第２の部分との間に延在する少なくとも１つの冷却通路と、冷却通路と流体連通するように環状の第１の部分内に形成される冷却空気入口と、冷却空気入口の下流で冷却通路と流体連通する冷却空気出口とがさらに形成される。本体は、付加製造工程によって形成される。付加製造工程は、冷却通路を含む本体の三次元情報を決定するステップと、三次元情報を、本体の断面層を規定する複数のスライスに変換するステップであって、空隙が、冷却通路を形成する層の少なくとも一部内に形成されるステップと、レーザエネルギーを用いて金属粉末を溶解することによって本体の各層を連続的に形成するステップとを含む。
【００１６】
当業者は、本明細書を検討することによって上記の実施形態の特徴および態様などをより良く理解するであろう。
【００１７】
本発明の完全かつ有効な開示（当業者にとってのその最良の態様を含む）は、本明細書の残りの部分（添付図面への言及を含む）に、より詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の範囲内の例示的なガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】本発明の様々な実施形態を組み込むことができる例示的なカン型（ｃａｎ  ｔｙｐｅ）燃焼器の一部の側断面図である。
【図３】本発明の様々な実施形態に係る、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムの側断面図である。
【図４】本発明の様々な実施形態に係る、例示的な燃料噴射器の底断面図である。
【図５】本発明の様々な実施形態に係る、燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムの側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、図３に示されているような例示的な燃料噴射器の一部の断面斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、図３に示されていうような例示的な燃料噴射器の一部の断面斜視図である。
【図８】本発明の様々な実施形態に係る、冷却通路内に形成された様々な流れ特徴を含む例示的な冷却通路の断面図である。
【図９】図２〜図８の様々な実施形態に示されているような燃料噴射器の本体部を作製するための方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の現在の実施形態を詳細に参照するが、その１つ以上の例が、添付図面に示されている。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために、数字および文字による指示が使用されている。図面および説明における同じまたは同様の指示は、本発明の同じまたは同様の部分を参照するために使用されている。本明細書で使用される場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、構成要素を互いに区別するために交換可能に使用され得るものであり、個々の構成要素の位置または重要性を意味するためのものではない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対方向を意味する。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を意味し、「下流」は、流体が流れていく方向を意味する。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に対して略垂直な相対方向を意味し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線と略平行な相対方向を意味する。
【００２０】
各例は、本発明の説明のために提供されるものであり、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱することなく本発明に関して修正および変形がなされ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として示されているか、または説明されている特徴は、さらなる実施形態を得るために別の実施形態に使用されてもよい。したがって、本発明は、このような修正および変形を、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に入るものとして包含することが意図されている。本発明の例示的な実施形態は、概ね、例説のために、ガスタービンに組み込まれるカン型燃焼器の燃焼ガス流れ場内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステムとの関連で説明されるが、当業者であれば、本発明の実施形態が、特許請求の範囲に具体的に記載されない限り、任意のターボ機械に組み込まれる任意の燃焼器に適用することができ、カン型燃焼器または特定のガスタービンの種類に限定されないことを容易に理解するであろう。
【００２１】
次に、複数の図を通して同一の数字が同じ要素を示している図面を参照すると、図１は、本発明の様々な実施形態を組み込み得る例示的なガスタービン１０の機能ブロック図を提供している。図示のように、ガスタービン１０は、一般に、入口部１２を含み、入口部１２は、ガスタービン１０に流入する作動流体（例えば、空気）１４を浄化し、その他に調整するために一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、および／または他の装置を含み得る。作動流体１４は、圧縮機部に流れ、そこでは、圧縮機１６が、圧縮された作動流体１８を生成するために作動流体１４に運動エネルギーを徐々に与える。
【００２２】
圧縮された作動流体１８は、１つ以上の燃焼器２４内で可燃混合気を生成するために燃料供給システム２２からの燃料２０と混合される。可燃混合気は、高い温度、圧力、および速度を有する燃焼ガス２６を生成するために燃焼される。燃焼ガス２６は、仕事を発生させるためにタービン部のタービン２８を通って流れる。例えば、タービン２８は、タービン２８の回転が、圧縮された作動流体１８を生成するために圧縮機１６を駆動するようにシャフト３０に連結されてもよい。あるいはまたはさらに、シャフト３０は、電気を発生させるためにタービン２８と発電機３２とを連結してもよい。タービン２８からの排気ガス３４は、タービン２８とタービン２８の下流にある排気スタック３８と  を接続する排気部３６を通って流れる。排気部３６は、例えば、環境への放出の前に排気ガス３４を浄化し、排気ガス３４からさらなる熱を取り出すための熱回収蒸気発生器（図示せず）を含んでもよい。
【００２３】
燃焼器２４は、当該技術分野で知られている任意の種類の燃焼器であってもよく、本発明は、特許請求の範囲に具体的に記載されない限り、特定の燃焼器の設計に限定されない。例えば、燃焼器２４は、カン型またはカニュラ型（ｃａｎ−ａｎｎｕｌａｒ  ｔｙｐｅ）の燃焼器であってもよい。図２は、圧縮機１６の一部および例示的なカン型燃焼器２４を含む、例示的なガスタービン１０の一部の側断面図を提供している。図２に示されているように、外側ケーシング４０は、燃焼器２４の少なくとも一部を取り囲んでいる。エンドカバー４２は、燃焼器２４の一端で外側ケーシング４０に結合されている。エンドカバー４２および外側ケーシング４０は、全体として高圧プレナム４４を形成している。高圧プレナム４４は、圧縮機１６から圧縮された作動流体１８を受け入れる。
【００２４】
少なくとも１つの燃料ノズル４６は、エンドカバー４２から外側ケーシング４０内に向かって軸方向下流に延在している。ライナ４８は、燃料ノズル４６から外側ケーシング４０内に向かって下流に延在している。ライナ４８は、略環状であり、高圧プレナム４４を通り抜けるように燃焼ガス２６をタービン２８（図１）へ送るための、燃焼器２４内の燃焼ガス流れ経路５０を少なくとも部分的に形成するように、少なくとも部分的に高圧プレナム４４を通って延在している。
【００２５】
ライナ４８は、単一のライナであってもよいし、あるいは、別々の構成要素に分割されてもよい。例えば、ライナ４８は、燃料ノズル４６の近傍に配置される燃焼ライナ５２および燃焼ライナ５２から下流に延在する移行ダクト５４から成り立ってもよい。ライナ４８および／または移行ダクト５４は、燃焼ガス流れ経路５０内の、タービン２８の入口の近傍に配置される固定ノズル（図示せず）の段の上流の燃焼ガス流れ経路５０を通る燃焼ガス２６の流れを加速するように形作られてもよい。燃焼室５６は、燃料ノズル４６の下流に形成されている。燃焼室５６は、少なくとも部分的にライナ４８によって形成されてもよい。図示のように、燃焼ガス２６は、燃焼器２４の動作中に燃焼室５６の下流の燃焼ガス流れ経路５０内に燃焼ガス流れ場５８を形成または生成する。
【００２６】
ライナ４８は、一般に、内壁６０と、逆向きの外壁６２と、内壁６０および外壁６２を貫通する噴射器開口６４とを含む。噴射器開口６４は、ライナ４８を通る流体連通を可能にしている。図示のように、ライナ４８は、燃料ノズル４６および／または燃焼室５６より下流の、ライナ４８の周囲に配置された多数の噴射器開口６４を含んでもよい。
【００２７】
図２に示されているような特定の実施形態において、燃焼器２４は、燃焼ガス流れ場５８内に延在する燃料噴射器を冷却するためのシステム（本明細書では「システム１００」と呼ばれる）を含む。特定の実施形態において、システムは、ライナ４８、および、燃焼ガス流れ場５８への、ライナ４８を通る流体連通を可能にする少なくとも１つの燃料噴射器１０２を含む。燃料噴射器１０２は、燃料ノズル４６および／または燃焼室５６より下流の任意の位置で、ライナ４８を通る流体連通を可能にしてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態に係る、図２に示されているようなライナ４８の一部および燃料噴射器１０２を含むシステム１００の側断面図を提供している。図３に示されているように、燃料噴射器１０２は、本体１０４を含む。本体１０４は、製造時に一体部品として作られてもよい。したがって、本体１０４は、一体構造を有し、単一の構成要素を形成するためにろう付け、溶接、または他の接合工程によって互いに接合された複数の構成部品から作られた構成要素とは異なる。
【００２９】
一実施形態において、本体１０４は、略環状に形作られた第１の部分１０６および燃料噴射器１０２の中心線１１０に沿って第１の部分１０６から内側に延在する第２の部分１０８を含む。第１の部分１０６は、取り付けられると、部分的に噴射器開口６４内に配置される。第１の部分は、中心線１１０に沿ってライナ４８から外側に延在しており、このため、第１の部分１０６は、概ね、燃焼ガス流れ場５８の外側に配置されている。例えば、第１の部分１０６は、ライナ４８の内壁６０の位置でおよび／またはこれに隣接して終端してもよい。第２の部分１０８は、本体１０４に形成された端壁１１２で終端している。
【００３０】
取り付けられると、第２の部分１０８は、中心線１１０に沿って、ライナ４８の内壁から内側に向かって第１の部分１０６から延在し、このため、端壁１１２を含む第２の部分１０８の少なくとも一部は、燃焼ガス流れ経路５０（図２）内および／または燃焼ガス流れ場５８内に配置される。図３に示されているような特定の実施形態において、第２の部分１０８は半環状である。他の実施形態において、第２の部分１０８は、完全に環状であってもよい。
【００３１】
本体１０４は、内壁または内面１１４および逆向きの外壁または外面１１６を含む。内壁１１４および外壁１１６は、第１の部分１０６と第２の部分１０８との間に延在している。内壁１１４は、少なくとも部分的に、燃料噴射器１０２内を通る燃焼空気流路１１８を形成している。入口１２０は、本体１０４の上流端に形成されている。入口１２０は、燃焼空気流路１１８への流体連通を可能にしている。特定の実施形態において、第２の部分１０８は、外壁１１６が燃焼ガス２６の流れ場５８に面するか、またはこれに向かうような方向に概ね配置されている。
【００３２】
一実施形態において、入口１２０は、圧縮された作動流体１８を圧縮空気流路１１８に供給するために高圧プレナム４４（図２）および／または別の圧縮空気源と流体連通している。特定の構成において、噴射器１２２は、圧縮空気流路１１８内に配置されている。噴射器１２２は、燃料供給部２２（図２）などの燃料源と流体連通している。燃料源は、液体および／または気体燃料２０を噴射器１２２に供給してもよい。噴射器１２２は、燃焼器２４の動作中に燃料２０の流れ、噴霧、またはジェットを圧縮空気流路１１８に噴射するように構成されている。
【００３３】
図４は、本発明の様々な実施形態に係る燃料噴射器１０２の底断面図を提供している。図３および図４に示されているような一実施形態において、複数の旋回羽根１２４が、燃焼空気流路１１８内に延在している。特定の実施形態において、旋回羽根１２４は、噴射器１２２と内壁１１４との間に延在してもよい。旋回羽根１２４は、圧縮空気１８または作動流体が圧縮空気流路１１８を通って流れるときに圧縮空気１８または作動流体を角度を付けて中心線１１０を中心に旋回させ、これにより、燃焼ガス流れ場５８への噴射前の、燃料２０との混合を向上させるように構成されてもよい。
【００３４】
図３に示されているような一実施形態において、本体１０４には、少なくとも１つの冷却通路１２６が形成されている。冷却通路１２６は、全面的に本体１０４の外周部内に形成されている。図３に示されているように、冷却通路１２６は、第１の部分１０６と第２の部分１０８との間に延在している。様々な実施形態において、冷却通路１２６は、内壁１１４と外壁１１６との間に全面的に形成される。
【００３５】
特定の実施形態において、冷却通路１２６または複数の冷却通路１２６を含む本体１０４は、付加製造方法または工程によって形成されてもよく、これにより、従来の製造工程によって以前に製造可能であったものに比べて冷却通路１２６内のより高い精度および／またはより入り組んだ詳細が実現される。本明細書で使用される場合、「付加的に製造される」または「付加製造技術もしくは工程」という用語は、様々な知られている３Ｄ印刷製造方法（押出堆積（Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式、ワイヤ（Ｗｉｒｅ）方式、粒状材料結合（Ｇｒａｎｕｌａｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｂｉｎｄｉｎｇ）方式、粉末床（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｂｅｄ）方式、およびインクジェットヘッド（Ｉｎｋｊｅｔ  Ｈｅａｄ）方式の３Ｄ印刷など）、積層（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）、および光重合を含むが、これらに限定されない。
【００３６】
特定の実施形態において、冷却空気入口１２８は、本体１０４の第１の部分１０６内に形成されている。冷却空気入口１２８は、冷却通路１２６と流体連通している。特定の実施形態において、冷却空気入口１２８は、高圧プレナム４４（図２）などの圧縮空気供給部と冷却通路１２６との流体連通を可能にしている。様々な実施形態において、冷却空気入口１２８は、ライナ４８の外側および／または燃焼ガス流れ経路５０の外側に配置される。
【００３７】
特定の実施形態において、本体１０４には、冷却空気入口１２８の下流で冷却通路１２６と流体連通する少なくとも１つの冷却空気出口１３０が形成されている。様々な実施形態において、冷却空気出口１３０は、本体１０４の第２の部分１０８内に形成される。図３および図４に示されているような一実施形態において、冷却空気出口１３０は、端壁１１２に配置されるか、またはこれに形成され、これにより、冷却通路から端壁１１２を通る流体連通が可能となる。
【００３８】
一実施形態において、冷却空気出口１３０は、第２の部分１０８に沿って外壁１１６に配置されるか、またはこれに形成され、これにより、冷却通路から外壁１１６を通る流体連通が可能となる。一実施形態において、冷却空気出口１３０は、第２の部分１０８に沿って内壁１１４に配置されるか、またはこれに形成され、これにより、冷却通路から内壁１１４を通る流体連通が可能となる。特定の実施形態において、本体１０４には、複数の冷却空気出口１３０が形成され、この場合、冷却空気出口は、内壁１１４、外壁１１６、および／または端壁１１２の少なくとも１つを通る流体連通が可能となる。
【００３９】
図５は、本発明の一実施形態に係る、図２に示されているようなライナ４８の一部および燃料噴射器１０２を含むシステム１００の側断面図を提供している。図５に示されているように、少なくとも１つの冷却通路１２６は、本体１０４の第１の部分１０６から第２の部分１０８にかけて延在し、そこから第１の部分１０６に戻るように延在してもよい。冷却空気出口１３０は、第１の部分１０６に沿って形成されている。結果的に、圧縮された作動流体１８は、冷却のために本体１０４を通って送られ、その後、高圧プレナム４４に送り戻されてもよく、および／または燃焼器２４のヘッドエンドに送られてもよい。この場合、圧縮された作動流体１８は、軸方向に延在する燃料ノズル４６からの燃料２０との予混合および／または他の燃焼器の構成要素の冷却のために使用されてもよい。
【００４０】
図６および図７は、本発明の様々な実施形態に係る、本体１０４の一部の部分断面斜視図を提供している。図６に示されているような一実施形態において、冷却通路１２６は、螺旋パターン１３２で第２の部分１０８内に延在している。本実施形態では、冷却空気出口１３０または複数の冷却空気出口１３０は、内壁１１４、外壁１１６、および端壁１１２の少なくとも１つに沿って配置されてもよい。図７に示されているような一実施形態において、冷却通路１２６は、概ね蛇行パターンまたは曲がりくねったパターン１３４で第２の部分１０８内に延在してもよい。本実施形態では、冷却空気出口１３０または複数の冷却空気出口１３０は、内壁１１４、外壁１１６、および端壁１１２の少なくとも１つに沿って配置されてもよい。
【００４１】
図８は、本発明の１つ以上の実施形態に係る例示的な冷却通路１２６の断面図を提供している。図８に示されているように、１つ以上の流れ特徴１３６が、冷却通路１２６内に形成されてもよい。流れ特徴または複数の流れ特徴１３６は、冷却通路１２６または複数の冷却通路１２６を通る圧縮空気１８および／または圧縮された作動流体１８の流れの冷却効果を高めるために凹状または凸状のディンプル１３８、リブ１４０、スロット１４２、溝１４４、または他の特徴を含んでもよい。様々な実施形態において、流れ特徴または複数の流れ特徴１３６は、先に述べた１つ以上の付加製造方法、技術、または工程によって形成され、これにより、従来の製造工程によって以前に製造可能であったものに比べて冷却通路１２６内のより高い精度および／またはより入り組んだ詳細が実現される。
【００４２】
動作中、図２〜図８に示されているように、燃料および圧縮空気１８は、可燃混合気を生成するために圧縮空気流路１１８において混合される。可燃混合気は、本体１０４の第２の部分１０８の配置に起因して燃焼ガス流れ場５８内の深くに進入することが可能である。しかしながら、燃焼ガス２６が、第２の部分１０８を通って流れるため、熱応力が、燃料噴射器１０２の機械的寿命を大幅に低減し得る。熱応力を低減するために、空気などの圧縮された作動流体１８が、冷却空気入口１２８を介して冷却通路１２６に送られる。圧縮された作動流体１８は、冷却通路１２６を通って流れ、これにより、第２の部分１０８の内壁１１４、外壁１１６、および／または端壁１１２に対して対流冷却、衝突冷却、および／または伝導冷却の少なくとも１つを行うことによって第２の部分１０８から熱エネルギーを除去する。特定の実施形態において、圧縮された作動流体１８は、圧縮された作動流体１８の冷却効果を高めるために流れ特徴１３６を通って流れ、これにより、燃料噴射器１０２の機械的寿命がさらに長くなる。
【００４３】
一般に、従来のＬＬＩ燃料噴射器は、従来のＬＬＩ燃料噴射器の設計が、多数の構成要素の複雑な組み立ておよび接合を含むため、作製および／または修理する費用が高くつく。より具体的には、ろう付け接合の使用は、いくつかの理由（ろう付け合金の配置を可能にするのに十分な領域の必要性、不要なろう付け合金の流れを最小限に抑える必要性、ろう付け品質を確認するための許容可能な検査技術の必要性、および前のろう付け接合の再溶融を防止するために利用可能ないくつかの種類のろう付け合金を用意する必要性を含む）のいずれかにより、このような構成要素を作製するために必要な時間を増加させ得るし、さらには作製工程を複雑にし得る。さらに、多数のろう付け接合は、構成要素の母材を脆弱にし得るいくつかのろう付けの流れ（ｂｒａｚｅ  ｒｕｎ）をもたらし得る。多数のろう付け接合の存在は、構成要素の重量および製造コストを増加させるものであり、望ましくない場合がある。
【００４４】
コスト、重量を低減し、説明したような冷却通路１２６および／または流れ特徴１３６を設けるために、本体１０４は、付加製造工程を用いて作られてもよい。一実施形態において、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔａｌ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）の付加製造工程が、本明細書で説明した本体１０４を製造するのに好ましい方法である。
【００４５】
図９は、本明細書で説明し、図２〜図７に示したような本体１０４を作製するための方法２００の例示的な実施形態を示すフローチャートである。方法２００は、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）工程を用いて、少なくとも燃料噴射器１０２の本体１０４を作製することを含む。
【００４６】
ＤＭＬＳは、三次元情報（例えば、構成要素の三次元コンピュータモデル）を用いて金属の構成要素を作製する周知の製造工程である。三次元情報は、各スライスが当該のスライスの所定の高さに関する構成要素の断面を規定する複数のスライスに変換される。次に、構成要素は、完成されるまでスライスごとまたは層ごとに「積み重ねられる」。構成要素の各層は、レーザを用いて金属粉末を溶解することによって形成される。
【００４７】
したがって、方法２００は、本体１０４の三次元情報を決定するステップ２０２および三次元情報を、各スライスが本体１０４の断面層を規定する複数のスライスに変換するステップ２０４を含む。次に、本体１０４は、ＤＭＬＳを用いて作成される。あるいは、より具体的には、各層は、レーザエネルギーを用いて金属粉末を溶解することによって連続的に形成される（ステップ２０６）。各層のサイズは、約０．０００５インチ〜約０．００１インチである。結果的に、冷却通路１２６または複数の冷却通路１２６は、全面的に本体１０４の外周部内に形成されてもよい。さらに、以前は製造不可能であったおよび／またはコスト抑制可能なパターンおよび／または形状で、冷却通路１２６または複数の冷却通路１２６が形成されてもよく、および／または流れ特徴１３６が形成されてもよい。
【００４８】
本体１０４は、任意の適切なレーザ焼結機を用いて作製されてもよい。適切なレーザ焼結機の例は、ＥＯＳ  ｏｆ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｉｎｃ．（ミシガン州ノバイ）から市販されているＥＯＳＩＮＴ．ＲＴＭ．Ｍ２７０  ＤＭＬＳマシン、ＰＨＥＮＩＸ  ＰＭ２５０マシン、および／またはＥＯＳＩＮＴ．ＲＴＭ．Ｍ２５０  Ｘｔｅｎｄｅｄ  ＤＭＬＳマシンを含むが、これらに限定されない。本体１０４を作製するために使用される金属粉末は、コバルトクロムを含む粉末であることが好ましいが、他の任意の適切な金属粉末（ＨＳ１８８８およびＩＮＣＯ６２５などであるが、これらに限定されない）であってもよい。金属粉末の粒径は、約１０ミクロン〜７４ミクロン、好ましくは、約１５ミクロン〜約３０ミクロンであってもよい。
【００４９】
冷却通路１２６または複数の冷却通路１２６および流れ特徴１３６を含む本体１０４を製造する方法は、本明細書では、好ましい方法としてＤＭＬＳを用いるものとして説明されているが、製造業者であれば、積層造形（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−  ｌａｙｅｒ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）または付加作製を用いる任意の他の適切な迅速な製造方法がさらに使用されてもよいことを認めるであろう。これらの代替的で迅速な製造方法は、選択レーザ焼結（ＳＬＳ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、３Ｄ印刷（インクジェットおよびレーザジェットなどによる）、ステレオリソグラフィー（ＳＬＳ：Ｓｔｅｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、直接選択レーザ焼結（ＤＳＬＳ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム焼結（ＥＢＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム溶解（ＥＢＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｍｅｌｔｉｎｇ）、レーザ工学ネット成形（ＬＥＮＳ：Ｌａｓｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｎｅｔ  Ｓｈａｐｉｎｇ）、レーザネット形状製造（ＬＮＳＭ：Ｌａｓｅｒ  Ｎｅｔ  Ｓｈａｐｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、および直接金属堆積（ＤＭＤ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含むが、これらに限定されない。
【００５０】
本明細書で説明され、図１〜図８に示されている様々な実施形態は、燃焼ガス流れ場に燃料を噴射するための現在生産されているシステムに勝る様々な技術的利点を提供する。例えば、従来の燃料噴射器または「遅延希薄」燃料噴射器は、最適な排出およびハードウェアの耐久性のためには、直交流または燃焼ガス流れ場に進入するように燃料噴射器から出る適切な燃料／空気の運動量に依存する。付加製造工程を用いて形成された冷却通路を利用することによって、燃料噴射器は、燃焼ガス流れ場内に深く挿入されるため、燃焼ガス流れ場内への燃料・空気の可燃混合気の正確な配置が可能となり得る。結果的に、本明細書で提示されている燃料噴射器は、現行生産されている燃料噴射器に比べてエンジン負荷に対して脆弱ではなくなっている。さらにまたはあるいは、付加製造工程によって本体１０４を製造することにより、既存の製造方法によって製造可能であったものに比べてより入り組んだおよび／または複雑な冷却通路のパターンが可能となる。さらに、付加的に製造された本体１０４は、冷却通路１２６を形成するために互いにろう付けまたは接合された多数の構成要素を有することによる潜在的な漏れおよび他の潜在的な望ましくない効果を低減する。
【００５１】
この記載された説明では、最良の態様を含めて本発明を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含む場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ガスタービン
１２  入口部
１４  作動流体
１６  圧縮機
１８  圧縮された作動流体
２０  燃料
２２  燃料供給システム、燃料供給部
２４  燃焼器
２６  燃焼ガス
２８  タービン
３０  シャフト
３２  発電機
３４  排気ガス
３６  排気部
３８  排気スタック
４０  外側ケーシング
４２  エンドカバー
４４  高圧プレナム
４６  燃料ノズル
４８  ライナ
５０  燃焼ガス流れ経路
５２  燃焼ライナ
５４  移行ダクト
５６  燃焼室
５８  燃焼ガス流れ場
６０  内壁
６２  外壁
６４  噴射器開口
１００  システム
１０２  燃料噴射器
１０４  本体
１０６  第１の部分
１０８  第２の部分
１１０  中心線
１１２  端壁
１１４  本体の内壁
１１６  本体の外壁
１１８  燃焼空気流路、圧縮空気流路
１２０  入口
１２２  噴射器
１２４  旋回羽根
１２６  冷却通路
１２８  冷却空気入口
１３０  冷却空気出口
１３２  螺旋パターン
１３４  蛇行パターン
１３６  流れ特徴
１３８  ディンプル
１４０  リブ
１４２  スロット
１４４  溝
【図１】
2015200493.tif 000003
【図２】
2015200493.tif 000004
【図３】
2015200493.tif 000005
【図４】
2015200493.tif 000006
【図５】
2015200493.tif 000007
【図６】
2015200493.tif 000008
【図７】
2015200493.tif 000009
【図８】
2015200493.tif 000010
【図９】
2015200493.tif 000011
【外国語明細書】
2015200493000001.pdf