(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼システム（１００）の燃焼器チャンバ（108）のための燃焼器キャップ（102）であって、該燃焼器キャップは、板状部材（140）を備え、該板状部材は、
前記燃焼システムの複数の燃料ノズル（130）に適合する複数の開口（142）と、
前記板状部材の面にわたって延びる冷却通路（160）と、
前記冷却通路への入口開口（170）と、
前記冷却通路から前記板状部材の前記燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口（174）と、
を含み、
前記入口開口は、前記燃焼システムの圧縮機の圧縮機吐出から冷却流体を送る供給通路と流体連通するように構成される、燃焼器キャップ。
【請求項２】
前記出口開口は、前記燃焼システムの燃焼ケーシングとノズルシュラウドとの間のチャンバに前記冷却流体を送る出口通路と流体連通するように構成される、請求項１に記載の燃焼器キャップ。
【請求項３】
前記出口開口は、前記燃焼システムの前記複数のノズルの少なくとも１つのバーナー管に冷却流体を送る出口通路と流体連通するように構成される、請求項１または２に記載の燃焼器キャップ。
【請求項４】
前記入口開口は、前記燃焼システムのフロースリーブと燃焼器ライナとの間のチャンバから冷却流体を送る供給通路と流体連通するように構成される、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項５】
前記入口開口及び前記出口開口の各々は、前記燃焼システムのノズルシュラウド内で前記板状部材の表面に配置される、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項６】
前記冷却通路は、前記複数の開口の間を通るように前記板状部材の面にわたって延びる、請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項７】
前記冷却通路は、少なくとも実質的に蛇行様式で前記板状部材の面にわたって延びる部分を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項８】
前記冷却通路は、複数の冷却通路を含み、該冷却通路の各々は、それぞれの冷却通路に対する入口開口及び出口開口を含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項９】
前記板状部材に熱障壁コーティングをさらに備える、請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼器キャップ。
【請求項１０】
燃焼システム（100）であって、
燃焼ケーシング（112）と、
前記ケーシングの内部にあり、燃焼器チャンバ（108）を定める燃焼器ライナ（110）を取り囲む、フロースリーブ（114）と、
前記燃焼器ライナに燃料空気混合気を供給する複数の燃料ノズル（130）と、
板状部材（140）を含む、燃焼器ライナのための燃焼器キャップ（102）と、
を備え、
前記板状部材は、
前記複数の燃料ノズルに適合する複数の開口（142）と、
前記板状部材の面にわたって延びる冷却通路（160）と、
前記冷却通路への入口開口（170）と、
前記冷却通路から前記板状部材の前記燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口（174）と、
を含み、
前記入口開口は、前記燃焼システムの圧縮機の圧縮機吐出から冷却流体を送る供給通路と流体連通するように構成される、燃焼システム。
【請求項１１】
前記出口開口は、前記燃焼システムの燃焼ケーシングとノズルシュラウドとの間のチャンバに前記冷却流体を送る出口通路と流体連通するように構成される、請求項１０に記載の燃焼システム。
【請求項１２】
前記出口開口は、前記燃焼システムの前記複数のノズルの少なくとも１つのバーナー管に冷却流体を送る出口通路と流体連通するように構成される、請求項１０に記載の燃焼システム。
【請求項１３】
前記入口開口は、前記燃焼システムのフロースリーブと燃焼器ライナとの間のチャンバから冷却流体を送る供給通路と流体連通するように構成される、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１４】
前記入口開口及び前記出口開口の各々は、前記燃焼システムのノズルシュラウド内で前記板状部材の表面に配置される、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１５】
前記冷却通路は、前記複数の開口の間を通るように前記板状部材の面にわたって延びる、請求項１０乃至１４のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１６】
前記冷却通路は、少なくとも実質的に蛇行様式で前記板状部材の面にわたって延びる部分を含む、請求項１０乃至１５のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１７】
前記冷却通路は、複数の冷却通路を含み、該冷却通路の各々は、それぞれの冷却通路に対する入口開口及び出口開口を含む、請求項１０乃至１６のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１８】
前記板状部材に熱障壁コーティングをさらに備える、請求項１０乃至１７のいずれかに記載の燃焼システム。
【請求項１９】
燃焼システム（100）のための燃焼器キャップ（102）を表すコード（920）を格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記燃焼器キャップは、コンピュータ化付加製造システム（904）による前記コードの実行によって物理的に作り出され、前記コードは、前記燃焼器キャップを表すコードを備え、前記燃焼器キャップは、板状部材（140）を含み、前記板状部材は、
前記燃焼システムの複数の燃料ノズルに適合する複数の開口（142）と、
前記板状部材の面にわたって延びる冷却通路（160）と、
前記燃焼システムの圧縮機の圧縮機吐出から冷却流体を送る供給通路と流体連通する、前記冷却通路への入口開口（170）と、
前記冷却通路から前記板状部材の前記燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口（174）と、
を含むことを特徴とする、記憶媒体。
【請求項２０】
前記冷却通路は、前記複数の開口の間を通るように前記板状部材の面にわたって延びる、請求項１９に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記冷却通路は、少なくとも実質的に蛇行様式で前記板状部材の面にわたって延びる部分を含む、請求項１９または２０に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
前記冷却通路は、複数の冷却通路を含み、該冷却通路の各々は、それぞれの冷却通路に対する入口開口及び出口開口を含む、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的には燃焼システムに関し、より具体的には、内部に冷却通路を備えた燃焼器キャップ、この燃焼器キャップを用いる燃焼システム、及び燃焼器キャップの付加製造ファイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン等に使用される燃焼システムは、燃焼器チャンバに隣接した複数の燃料ノズルを含む。燃焼器キャップは、複数の大きな孔を含む板状部材であり、ノズル領域との間の障壁を形成する、及び／又は燃料ノズルを燃焼器チャンバに対して離間した関係に位置付けるようになっている。燃焼器チャンバの内部では、燃料ノズルからの燃料が圧縮機からの空気と混合して燃焼してタービンエンジンを回転させる。燃焼器キャップは、燃焼器チャンバ内の燃焼ガスに曝されるので、チャンバ内の熱的状態を経験する。従来、燃焼器キャップを冷却するために、板状部材には多数の小さな噴流孔が設けられており、流体はこの孔を通って燃焼器チャンバに流れてキャップを冷却するようになっている。この構成には多くの課題がある。第１に、キャップの噴流孔は、熱誘導応力によってキャップ内に応力集中部をもたらす場合がある。他の状况では、熱障壁コーティング（ＴＢＣ）を、この熱に曝される部位に施工して、この部位を熱誘導応力から保護するようになっている。しかしながら、小さな噴流孔を含む燃焼器キャップにＴＢＣを施工することは、噴流孔を塞がないことを要するので非常に難しく費用がかかる。加えて、噴流孔は、冷却流が燃焼器チャンバに流入することを必要とし、これは燃焼システムのエミッションに悪影響を及ぼす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，４９５，８８１号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示の第１の態様は、燃焼システムの燃焼器チャンバのための燃焼器キャップを提供し、燃焼器キャップは、板状部材を備え、該板状部材は、燃焼システムの複数の燃料ノズルに適合する複数の開口と、板状部材の面にわたって延びる冷却通路と、冷却通路への入口開口と、冷却通路から板状部材の燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口と、を含む。
【０００５】
本開示の第２の態様は、燃焼システムを提供し、該燃焼システムは、ケーシングの内部にあり、燃焼器チャンバを定める燃焼器ライナを取り囲む、フロースリーブと、燃焼器ライナに燃料空気混合気を供給する複数の燃料ノズルと、板状部材を含む燃焼器ライナのための燃焼器キャップと、を備え、該板状部材は、複数の燃料ノズルに適合する複数の開口と、板状部材の面にわたって延びる冷却通路と、冷却通路への入口開口と、冷却通路から板状部材の燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口と、を含む。
【０００６】
本開示の第３の態様は、燃焼システムのための燃焼器キャップを表すコードを格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供し、前記燃焼器キャップは、コンピュータ化付加製造システムによるコードの実行によって物理的に作り出され、コードは、燃焼器キャップを表すコードを備え、燃焼器キャップは、板状部材を含み、該板状部材は、燃焼システムの複数の燃料ノズルに適合する複数の開口と、板状部材の面にわたって延びる冷却通路と、冷却通路への入口開口と、冷却通路から板状部材の燃焼器チャンバとは反対側に至る出口開口と、を含む。
【０００７】
本開示の例示した態様は、本明細書に記載した問題点及び／又は記載していないその他の問題点を解決するように設計されている。
【０００８】
本開示のこれらの及びその他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面と関連させてなした本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から一層容易に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施形態による冷却通路を備えた燃焼器キャップを用いる燃焼システムの断面図。
【図２】本開示の実施形態による冷却通路を含む板状部材を有する図１の燃焼システムの燃焼器キャップの拡大断面図。
【図３】本開示の１つの実施形態による冷却通路を含む図２の板状部材の斜視図。
【図４】本開示の実施形態による冷却通路を含む板状部材を有する燃焼システムの燃焼器キャップの拡大断面図。
【図５】本開示の他の実施形態による冷却通路を含む図４の板状部材の斜視図。
【図６】本開示の実施形態による冷却通路を含む板状部材を有する燃焼システムの燃焼器キャップの拡大断面図。
【図７】本開示の他の実施形態による冷却通路を含む図６の板状部材の斜視図。
【図８】本開示の実施形態による燃焼器キャップを表すコードを記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む付加製造プロセスのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本開示の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１１】
以下の説明は、燃焼システムの燃焼器ライナのための燃焼器キャップに関する。燃焼器キャップは、燃焼システムの複数の燃料ノズルに適合する複数の開口と、板状部材の面にわたって延びる冷却通路とを含む板状部材を有する。燃焼器キャップは、ガスタービンエンジン用燃焼器ライナに関連して以下に説明する。しかしながら、燃焼器キャップにはガスタービンエンジン以外の他の用途があることを理解されたい。また、燃焼器キャップを含む燃焼システムは、燃焼器キャップを生じるために使用できる付加製造ファイルとして以下に説明する。
【００１２】
ここで図面を参照すると、図１は、ガスタービン用燃焼システム１００を概略的に示す。システム１００は、ガスタービンエンジン（図示せず）の燃焼器組立体１０４に組み込まれた燃焼器キャップ１０２を含む。本開示の例示的な実施形態による燃焼器キャップ１０２は、種々の構成で燃焼器組立体１０４に組み込むことができ、図１に示す構成に限定されるものではない。燃焼システム１００の詳細は以下に示されている。
【００１３】
図１及び２を参照すると、例示的な燃焼器組立体１０４を含む燃焼システム１００の関連部分が示されている。図１は、燃焼システム１００の断面図を示し、図２は、燃焼器キャップ１０２の詳細な断面図を示す。燃焼システム１００は、ケーシング１１２内に配置された燃焼器ライナ１１０によって少なくとも部分的に規定される燃焼器チャンバ１０８を含むことができる。フロースリーブ１１４は、ケーシング１１２内に取り付けられて燃焼器ライナ１１０を取り囲むことができる。燃焼器ケーシング１１２内において、フロースリーブ１１４は、燃焼器ライナ１１０から外側に所定距離だけ離間する。フロースリーブ１１４と燃焼器ライナ１１０との間の空間は、圧縮機からの冷却流体１２２（図２）（例えば、空気）の流れを受け入れるチャンバ１２０の一部を形成し、冷却流体１２２は、フロースリーブの開口を通って移行部品インピンジメントスリーブ１２８に流入する。加えて、フロースリーブ１１４とケーシング１１２との間の空間は、冷却流体１２６（図２）（例えば、空気）の流れを受け入れるチャンバ１２４の一部を形成する。冷却流体１２６、１２２は、空気等の何らかの公知の又は今後開発される流体を含むことができる。１つの実施形態において、冷却流体１２６は、圧力Ｐｃｄの空気を供給する圧縮機吐出（図示せず）からの圧縮空気とすることができる。冷却流体１２６は、例えば温度約３７０−４３０℃とすることができるが、冷却流体１２２は、例えば温度約３８０−４５０℃とすることができる。典型的に、冷却流体１２２は、冷却流体１２６よりも暖かい。燃焼器ライナ１１０内の燃焼ガスは、例えば温度１４８０−１６５０℃とすることができる。
【００１４】
図１−２に示すように、燃焼器ライナ１１０への燃料空気混合気１０６の供給源が設けられている。供給源１０６は、特に、液体又は気体燃料を燃焼器チャンバ１０８に噴射する複数の燃料ノズル１３０（図１には２つだけが示されている）を含むことができ、燃焼器チャンバ１０８では、燃料がチャンバ１２４を通って流入する空気を伴って燃焼する。各ノズル１３０は、バーナー管１３２内に燃料ノズル組立体（明示しない）を含むことができる。各バーナー管１３２は、燃焼器キャップ１０２の開口１４２（図３、５、及び７）内に配置することができる。各バーナー管１３２の内部は燃焼器チャンバ１０８に開口する。各ノズル１３０のノズル組立体（明示せず）は、公知の様式でバーナー管１３２に延びることができる。所定長のバーナー管１３２は、燃焼器ライナ１１０に隣接する燃焼器キャップ１０２の燃焼器キャップ空間１４６内に位置付けることができる。作動時、燃料はノズル１３０に供給され、燃焼器ライナ１１０、燃焼器チャンバ１０８内で点火される。燃焼生成物の高温高エネルギの排気流、過剰燃料、及び／又は過剰空気は、タービン翼（図示せず）に向かって移動して、公知の様式で所望の仕事を発生する。
【００１５】
図２−７を参照して、燃焼システム１００の燃焼器ライナ１１０のための燃焼器キャップ１０２を詳細に説明する。図２、４、及び６は、燃焼器キャップ１０２の種々の実施形態の詳細な断面図を示し、図３、５、及び７は、燃焼器キャップ１０２の種々の実施形態の斜視図を示す。（注：それぞれの断面図及び斜視図は図示の構造の位置に関して必ずして一致していない）。燃焼器キャップ１０２は、燃焼システム１００の燃料ノズルの複数のバーナー管１３２（図３、５、及び６において仮想線で示す）に適合する複数の開口１４２を含む板状部材１４０を有することができる。詳細には、開口１４２は、ノズル１３０のバーナー管１３２に適合する寸法とすることができる。図２、４、及び６で明らかなように、板状部材１４０は、燃焼器側の面１４４が燃焼器チャンバ１０８に曝されており、燃焼器キャップ空間１４６は、裏側の面１４８でバーナー管１３２を取り囲む。ノズルシュラウド１５０は、燃焼器キャップ空間１４６を取り囲んでこれを定めることができる。ノズルシュラウド１５０は、例えば金属薄板で作ることができる。図２、４、及び６において、大部分のバーナー管１３２は明瞭化のために省略されていることに留意されたい。
【００１６】
従来の燃焼器キャップと対照的に、図３、５、及び７に仮想線で明確に示すように、燃焼器キャップ１０２の板状部材１４０は、板状部材の面にわたって延びる冷却通路１６０を含む。つまり、冷却通路１６０は、板状部材１４０の内部に広がり、本明細書に記載の特定の出口及び入口開口以外から漏出することはない。また、冷却通路１６０は、本明細書で説明するように、付加製造方法を利用して板状部材１４０と同時に作り出すことができ、板状部材の一体部分であるので、板状部材１４０に内蔵されると見なすことができる。各冷却通路１６０の直径は、約０．８０−１．２ｍｍとすることができ、板状部材１４０の厚さは、約２．４−３．６ｍｍとすることができる。以下に説明するように、出口開口は、燃焼器チャンバ１０８の反対側の板状部材１４０の面１４８（燃焼器キャップ空間１４６側）に延びる。板状部材１４０は、燃焼器ライナ１１０に隣接した取り付けに適合するのに必要な任意の形状とすることができる。図示の実施例において、板状部材１４０は、実質的に円形であるが、他の形状も可能である。各開口１４２は、それぞれのノズル１３０、例えばこのバーナー管１３２に適合するような寸法及び形状である。図示の実施例において、各開口１４２は、実質的に円形でありノズルの実質的に円形のバーナー管１３２（図３、５、及び７）に適合するようになっているが、他の形状も可能である。図２、４、及び６に示すように、燃焼器キャップ１０２は、燃焼器キャップ空間１４６の開口端で板状部材１４０に対向するバッフル板状部材１５２を含むこともできる。
【００１７】
冷却通路１６０は、板状部材１４０を通る種々の通路とすることができ、燃焼器キャップ１０２のあらゆる所要部分の冷却を可能にする。しかしながら、従来のキャップとは対照的に、冷却通路１６０は、冷却流体が燃焼システム１００の燃焼器チャンバ１０８に流入するのを許容しない。つまり、冷却流体が燃焼器チャンバ１０８に直接流入できる噴流孔は存在しない。冷却通路１６０は、板状部材１４０の面にわたって延びることができ、この通路は、本明細書に記載の特定の限られた数の入口及び出口開口以外、板状部材１４０の反対側の面１４４、１４８から出て行かない。この場合も、冷却通路１６０からの出口開口は、燃焼器チャンバ１０８の反対側の板状部材１４０の側（燃焼器キャップ空間１４６の側）に延びる。図３、５、及び７に示すように、冷却通路１６０は、板状部材１４０の面にわたって延びることができ、バーナー管１３２のための複数の開口１４２の間を通過するようになっており、この空間の冷却を可能にする。また、冷却通路１６０は、特別な経路部分を含むことができ、この経路部分は、ホットスポット又は特別な放熱を必要とする他の領域のための特別な冷却を可能にする。例えば、図５に示すように、板状部材の面にわたって延びる通路１６０の少なくとも一部１６６は、実質的に蛇行様式で延びることができる。他の実施例において、経路は、板状部材１４０内でらせん形とすること、開口１４２の周りで円形とすること、板状部材１４０内で正弦曲線状に延びること、及び／又は燃焼器キャップ１０２の特定のホットスポットまで延びて終端することができる。さらに、図７に示すように、冷却通路１６０は、出口及び入口開口以外の全長の少なくとも一部において、板状部材１４０の面１４４、１４８の間を軸方向に延びるが、例えば、燃焼器チャンバ１０８に向かって又はこれから離れる方向に面１４４、１４８から外に出ない、部分１６８を含むこともできる。
【００１８】
燃焼器キャップ１０の冷却流体入口及び出口に関して、図２−７は、種々の実施形態を示し、この一部は各実施形態の間で置換可能である。
【００１９】
図２及び３に示す１つの実施形態において、燃焼器キャップ１０２は、冷却通路１６０への入口開口１７０を示す。この場合、入口開口１７０は、燃焼システムの圧縮機の圧縮機吐出から冷却流体１２６を送る供給通路１７２に流体連通するように構成される。図２には特定のレイアウトが示されているが、供給通路１７２は、例えばチャンバ１２４から中間通路を経由して又は直接冷却流体１２６を引き出すことができる任意の場所を経由することができる。図３は、冷却通路１６０への出口開口１７４の１つの実施形態を示す。この場合、出口開口１７４は、燃焼システムの燃焼ケーシング１１２とノズルシュラウド１５０との間のチャンバ１７６と流体連通状態の、冷却流体１２２を送る出口通路１７２と流体連通するように構成される。図２に示すように、チャンバ１７６はチャンバ１２０と流体連通することができるが、冷却流体１２２の他の可能性のある経路が存在する。理解できるように、圧縮機吐出からの冷却流体１２６は、フロースリーブ１１４と燃焼器ライナ１１０との間のチャンバ１２０からの部分的に熱的に負荷された／使用された冷却流体１２２に比べて比較的高圧である。その結果、入口１７０に流入する冷却流体１２６は、冷却通路１６０を通って出口開口１７４から流出し、低圧の冷却流体１２２に合流するための十分な圧力を有する。冷却流体１２６は、冷却通路１６０を際に燃焼器キャップ１０２、つまり板状部材１４０を冷却するが、燃焼器チャンバ１０８に流出しない（従来の噴流孔式燃焼器キャップとは対照的に）。出口開口１７４から流出する冷却流体は、その後、別の冷却及び／又は燃焼に利用することができる。
【００２０】
図４及び５を参照すると、別の実施形態において、燃焼器キャップ１０２は、図２−３の実施形態と同様の冷却通路１６０への入口開口１７０を含む。つまり、入口開口１７０は、燃焼システムの圧縮機の圧縮機吐出から冷却流体１２６を送る供給通路１７２に流体連通するように構成される。この場合の、図３には特定のレイアウトが示されているが、供給通路１７２は、例えばチャンバ１２４から中間通路を経由して又は直接冷却流体１２６を引き出すことができる任意の場所を経由することができる。図３とは対照的に、図４−５に示すように、冷却通路１６０の出口開口２７４は、燃焼システムの複数のノズル１３０のうちの少なくとも１つのバーナー管１３２に冷却流体を送る出口通路２７６と流体連通するように構成される。図５に詳細に示すように、出口開口２７４からの通路２７６は、複数の部品を含むことができる。例えば、通路２７６は、出口開口２７４からの直線セクション２７７を含むことができ、直線セクション２７７は環状導管２７８と流体連通して、冷却流体１２６を均等分配様式でバーナー管１３２の周囲に送る。バーナー管１３２は、冷却流体１２６が内部に流入するのを可能にする任意の必須部分（符号を付与せず）を含むことができる。通路２７６は特定の構成で説明されているが、冷却流体１２６を出口開口２７４からバーナー管１３２に向かって送出する、例えば、バーナー管１３２への直接的な単一通路で送出する任意の方法を用いることができる。理解できるように、圧縮機吐出からの冷却流体１２６は、燃焼器チャンバ１０８の燃焼ガス、従ってバーナー管１３２の内部に比べて相対的に高い圧力をもたらす。その結果、入口１７０に流入する冷却流体１２６は、冷却通路１６０を通って出口開口２７４から流出し、バーナー管１３２の内部の低圧の冷却流体１８２、例えば空気に合流するための十分な圧力を有する。冷却流体１２６は、冷却通路１６０を際に燃焼器キャップ１０２、つまり板状部材１４０を冷却するが、燃焼器チャンバ１０８に流出しない。出口開口２７４から流出する冷却流体は、その後、バーナー管１３２及び燃焼器チャンバ１０８内の燃焼流体１８２を伴った燃焼に利用することができる。
【００２１】
図６及び７を参照すると、他の実施形態において、燃焼器キャップ１０２は、冷却通路１６０への入口開口２７０を含むことができる。ここでは、入口開口２７０は、燃焼システムのフロースリーブ１１４と燃焼器ライナ１１０との間のチャンバ１２０から冷却流体１２２を送る供給通路２７２と流体連通するように構成されている。供給通路２７２は、チャンバ１２０と、又はケーシング１１２とノズルシュラウド１５０との間のチャンバ１７６といったチャンバと流体連通するチャンバと直接、流体結合することができる。ここでは、図４−５の実施形態と同様に、冷却通路１６０の出口開口２７４は、燃焼システムの複数のノズル１３０のうちの少なくとも１つのバーナー管１３２に冷却流体を送る出口通路２７６と流体連通するように構成される。通路２７６は、図４−５の実施形態に関して説明したものと実質的に同じとすることができる。理解できるように、通路１２０からの冷却流体１２２は（図６）、燃焼器チャンバ１０８の燃焼ガス１８２、従ってバーナー管１３２の内部に比べて相対的に高い圧力をもたらす。その結果、入口２７０に流入する冷却流体１２２は、冷却通路１６０を通って出口開口２７４から流出し、バーナー管１３２の内部の低圧の冷却流体１８２に合流するための十分な圧力を有する。図４−５に関して説明したように、出口開口からの通路２７６は、環状導管２７８と流体結合して冷却流体１２２を均等分配様式でバーナー管１３２の周囲に送ることができる。バーナー管１３２は、冷却流体１２６が内部に流入するのを可能にする任意の必須部分（符号を付与せず）を含むことができる。この場合も、通路２７６及び２７８は特定の構成で説明されているが、冷却流体１２６を出口開口２７４からバーナー管１３２に向かって送出する任意の方法を用いることができる。
【００２２】
また、図７は、板状部材１４０内に各々が独自の出口及び入口開口を有する複数の冷却通路１６０Ａ、１６０Ｂを用いる方法を示す。任意の数の冷却通路を用いることができる。代替的に、図示しないが、そうすることで十分な冷却流体圧が存在する場合は、単一の入口及び複数の出口を設けることも可能である。このようにして、冷却流体は、特定の場所から流入し、２つ以上の場所から流出することができ、冷却流体を種々の場所に供給できる。
【００２３】
冷却通路１６０の入口開口及び出口開口の種々の実施形態を説明したが、入口開口及び出口開口の各々は、燃焼システムのノズルシュラウド１５０内の板状部材１４０の背面１４８（燃焼器キャップ空間１４６側）に配置される。このように、冷却通路１６０に流入する冷却流体１２６、１２２は、従来の噴流孔式燃焼器プレートとは対照的に直接、燃焼器チャンバ１０８に流入しない。
【００２４】
本明細書に記載の多数の供給通路、例えば１７２、２７６、２７８の一部は、必要な曲がり部、接続部等を加工できる、及び燃焼システム１００の熱環境に耐えることができる任意の公知の又は今後開発される配管又は導管を含むことができる。１つの実施例において、供給通路は、ステンレス鋼配管を含むことができるが、他の材料を適用することもできる。さらに、板状部材１４０、ノズルシュラウド１５０を通る通路、又は他の構成部品に対する流体シール接続に適合するように、種々の通路に対して任意の現在公知の又は今後開発されるシール又はコネクタを設けることがでる。
【００２５】
本明細書で説明するように、本開示の実施形態により、燃焼器１０８に冷却流体を導入することなく燃焼器キャップ１０２を冷却することができ、エミッションが改善される。前述のように、使用した冷却流体を燃焼用にノズル１３０で再利用すること、又は他の冷却通路で再利用することができる。冷却通路１６０は、応力発生源（ｓｔｒｅｓｓ  ｒｉｓｅｒｓ）に曝されることを低減することで、燃焼器キャップ１０２の寿命／耐久性を改善することができる。さらに、板状部材１４０の何れの面１４４、１４８にも噴流孔が設けられていないので、熱障壁コーティング（ＴＢＣ）１９０（図７のみ）は、板状部材１４０上に施工することができ、限定されるものではないが、熱誘導応力からの板状部材１４０の保護及び部品寿命の改善等の、ＴＢＣによる何らかの種々の熱特性の改善をもたらす。燃焼器キャップ１０２は、外形及び寸法を現行の燃焼システム１００と互換性があるように製造することができるので、現行のキャップの代わりに使用することができる。
【００２６】
前述の燃焼器キャップ１０２は、任意の公知の又は今後開発される、例えば機械加工、鋳造等の技術を利用して製造することができる。しかしながら、１つの実施形態において、付加製造が特に適している。本明細書で用いる場合、付加製造（ＡＭ）は、従来プロセスに該当する材料除去ではなく、材料の連続積層によって物体を作り出す何らかのプロセスを含むことができる。付加製造では、工具、金型、治具を一切使用することなく、材料を殆ど又は全く無駄にすることなく複雑な形状を作り出すことができる。大部分が切除されて廃棄される金属のソリッドビレットから構成部品を機械加工する代わりに、付加製造で用いる唯一の材料は、部品を形成するのに必要な材料である。付加製造プロセスは、限定されるものではないが、３Ｄプリンティング、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、ダイレクトデジタルマニュファクチャリング（ＤＤＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、及び直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を含むことができる。現在の環境ではＤＭＬＭが好都合であることが分かっている。
【００２７】
例示的な付加製造プロセスを示すために、図８は、物体９０２を作り出すための例証的コンピュータ化付加製造システム９００の概略／ブロック図２を示す。本実施例において、システム９００は、ＤＭＬＭ用に構成される。本開示の全体的教示は、他の形態の付加製造にも同様に適用できることを理解されたい。物体９０２は二重壁タービン要素として示されているが、付加製造プロセスは、燃焼器キャップ１０２（図１−７）を製造するために容易に適用できることを理解されたい。全体的にＡＭシステム９００は、コンピュータ化付加製造（ＡＭ）制御システム９０４及びＡＭプリンタ９０６を含む。以下に示すように、ＡＭシステム９００は、燃焼器キャップを規定するコンピュータ実行可能命令セットを含むコード９２０を実行して、ＡＭプリンタ９０６を用いて物体を物理的に作り出す。各ＡＭプロセスは、例えば、細粒粉体、液体（例えば、ポリマー）、シートの形態の異なる原材料を使用することができ、このストックをＡＭプリンタ９０６のチャンバ９１０に収容することができる。この場合、燃焼器キャップ１０２は、ニッケル系合金又は他の燃焼システム用途に適切な材料といった何らかの従来の燃焼器キャップの材料で作ることができる。図示のように、アプリケータ９１２は、空白キャンバスとして広がる原材料薄層９１４を生成することができ、これから最終物体の各々の連続スライスを生成できる。別の場合、例えば材料がポリマーである場合、アプリケータ９１２は、コード９２０で規定されるように先の層の上に次の層を直接施工又はプリントすることができる。図示の実施例において、レーザ又は電子ビーム９１６は、コード９２０で規定されるように各スライスの粒子を溶融する。ＡＭプリンタ９０６の種々の部品は、各々の新しい層の付加に適合するように動くことができ、例えば、各層の後で、構造プラットフォーム９１８が降下すること、及び／又はチャンバ９１０及び／又はアプリケータ９１２が上昇することができる。
【００２８】
ＡＭ制御システム９０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ９３０に実装されて示される。この点に関して、コンピュータ９３０は、メモリ９３２、プロセッサ９３４、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース９３６、及びバス９３８を含んでいる。さらに、コンピュータ９３２は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース９４０及び記憶システム９４２と通信するように示されている。全体的に、プロセッサ９３４は、本明細書で説明する燃焼器キャップ１０２（図１−７）を表すコード９２０からの命令の下でメモリ９３２及び／又は記憶システム９４２に格納されるＡＭ制御システム９０４等のコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードの実行時に、プロセッサ９３４は、メモリ９３２、記憶システム９４２、Ｉ／Ｏデバイス９４０及び／又はＡＭプリンタ９０６からデータを読み出すこと及び／又はこれにデータを書き込むことができる。バス９３８は、コンピュータ９３０の各構成要素間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏデバイス９４０は、ユーザがコンピュータ９４０と対話することを可能にする任意のデバイスを備えることができる（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ等）。コンピュータ９３０は、ハードウェア及びソフトウェアの可能性のある種々の組み合わせだけを表す。例えば、プロセッサ９３４は、単一のプロセッシングユニットを備えること、又は１つ又はそれ以上の場所、例えばクライアント及びサーバーにおける１つ又はそれ以上のプロセッシングユニットにわたって分散することができる。同様に、メモリ９３２及び／又は記憶システム９４２は、１つ又はそれ以上の物理的な場所に存在することができる。メモリ９３２及び／又は記憶システム９４２は、例えば磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含む、種々のタイプの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを備えることができる。コンピュータ９３０は、ネットワークサーバー、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、携帯デバイス、携帯電話、ポケットベル、携帯情報端末等の任意のタイプのコンピュータデバイスを備えることができる。
【００２９】
付加製造プロセスは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ９３２、記憶システム９４２）に燃焼器キャップ１０２を表すコード９２０を格納することから始まる。前述のように、コード９２０は、燃焼器キャップを規定するコンピュータ実行可能命令セットを含み、これはシステム９００によって実行される際に物理的に頂上（ｔｉｐ）を作り出すために用いることができる。例えば、コード９２０は、燃焼器キャップの正確に規定された３Ｄモデルを含むことができ、ＡｕｔｏＣＡＤ（商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ  ３Ｄ  Ｍａｘ等の公知の多様なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムの一部から生成することができる。この点において、コード９２０は、任意の公知の又は今後開発されるファイル形式とすることができる。例えば、コード９２０は、３ＤシステムのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に生成されたＳｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＳＴＬ）、又は付加製造ファイル（ＡＭＦ）とすることができ、付加製造ファイルは、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＡＳＭＥ）規格であり、これは実行可能なマークアップ言語（ＸＭＬ）ベースのフォーマットであり、任意のＣＡＤソフトウェアが、ＡＭプリンタで製造されることになる任意の３次元物体の形状及び構成を表現きるようにデザインされている。コード９２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間で変換すること、データ信号セットに変換すること、データ信号セットとして送受信してコードに変換して格納することができる。コード９２０は、システム９００への入力とすること、及び部品設計者、知的財産（ＩＰ）プロバイダー、設計会社、システム９００のオペレータ又は所有者、又は他のソースから到来することができる。いずれの場合も、ＡＭ制御システム９０４は、コード９２０を実行して、燃焼器キャップ１０２（図１−７）を連続した薄いスライスに分割し、燃焼器キャップは、液体、粉体、シート、又は他の材料の連続した層でＡＭプリンタ９０６を用いて作られる。ＤＭＬＭの実施例において、各層は、コード９２０で規定される正確な形状に溶かされて前の層に融合される。その後、燃焼器キャップは、小規模の機械加工、シーリング、研磨等の任意の種々の仕上げプロセスを受けることができる。
【００３０】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００３１】
特許請求の範囲における全ての手段又はステッププラス機能要素の対応する構造、材料、作用及びその均等物は、特に特許請求したような他の特許請求した要素と組合せて機能を実行するあらゆる構造、材料又作用を含むことを意図している。本開示の記載は例示及び説明の目的で示してきたが、本開示を開示の形態のみを包含するものとすること或いはその形態に限定することを意図するものではない。本開示の技術的範囲及び技術思想から逸脱せずに多くの修正及び変更を行えることは、当業者には明らかであろう。本実施形態は、本開示の原理及び実施可能な用途を最も良く説明するようにまた企図される特定の用途に適するような様々な修正を含む様々な実施形態の開示を当業者が理解するのを可能にするように、選択しかつ説明した。
【符号の説明】
【００３２】
１００  燃焼システム
１０２  燃焼器キャップ
１０４  燃焼器組立体
１０６  供給源
１０８  燃焼器チャンバ
１１０  燃焼器ライナ
１１２  ケーシング
１１４  フロースリーブ
１２０  チャンバ
１２２  冷却流体
１２４  チャンバ
１２６  冷却流体
１２８  移行部品インピンジメントスリーブ
１３０  燃料ノズル
１３２  バーナー管
１４０  板状部材
１４２  開口
１４４  燃焼器側面１４４
１４６  燃焼器キャップ空間
１４８  背面側面
１５０  ノズルシュラウド
１５２  バッフル板状部材
１６０  冷却通路
１６６  部分
１６８  部分
１７０  入口開口
１７２  供給通路
１７４  出口開口
１７６  チャンバ
１８２  燃焼ガス
１８２  低圧燃焼流体
２７０  入口開口
２７２  供給通路
２７４  出口開口
２７６  出口通路
２７７  直線セクション
２７８  環状導管
９００  コンピュータ化付加製造システム
９０２  物体
９０４  コンピュータ化付加製造（ＡＭ）製造システム
９０６  ＡＭプリンタ
９１０  チャンバ
９１２  アプリケータ
９１４  原材料
９１６  電子ビーム
９１８  構造プラットフォーム
９２０  コード
９３０  コンピュータ
９３２  メモリ
９３４  プロセッサ
９３６  （Ｉ／Ｏ）インタフェース
９３８  バス
９４０  外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース
９４２  記憶システム
【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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【図８】
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