(57)【要約】【課題】逆流噴射機構を有するガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】特定の実施形態によると、本システムは、逆流噴射機構を含む。逆流噴射機構は、燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）に至る燃料及び空気通路を有する燃料−空気噴射機構（５０、１５０）を含み、燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）は、ガスタービン燃焼器（３０）のほぼ長手方向流れ軸線に対してオフセンタ位置にかつほぼ逆流方向に配置される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆流噴射機構（５０、１５０）を含み、前記逆流噴射機構が、
燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）に至る燃料及び空気通路を有する燃料−空気噴射機構（５０、１５０）を含み、
前記燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）が、ガスタービン燃焼器（３０）のほぼ長手方向流れ軸線に対してオフセンタ位置にかつほぼ逆流方向に配置される、
システム。
【請求項２】
前記燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）が、ローブ構造体（７４）内に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）が、フラッシュ壁部分（１４０）内に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）が、片持ち支持部材（１５２）内に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記片持ち支持部材（１５２）が、翼形構造（１５４）を含む、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記燃料及び空気噴射開口（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）が、互いに近接して配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記逆流噴射機構（５０、１５０）が、円周方向配列で配置された前記燃料−空気噴射機構（５０、１５０）を含む複数の燃料−空気噴射機構を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の燃料−空気噴射機構が、複数のローブ構造体（７４）、フラッシュ壁部分（１４０）、片持ち支持部材（１５２）、翼形構造体（１５４）又はその組合せ内に配置される、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
ガスタービン燃焼器（３０）を含み、前記ガスタービン燃焼器が、
加圧空気入口（９０）を有する外側ケーシング（５８）、燃焼出口（３２）を有する内側ケーシング（５６）、前記内側及び外側ケーシング（５６、５８）間でかつ該内側及び外側ケーシングに沿って延びる空気循環通路（９４）、並びに滞留域（８６）から前記燃焼出口（３２）まで延びるほぼ長手方向流れ軸線を含む燃焼ライナ（５４）と、
前記ほぼ長手方向の流れ軸線に対してほぼオフセンタ逆流構成で前記滞留域（８６）の下流の前記燃焼ライナ（５４）内に配置された逆流噴射機構（５０、１５０）と、を含み、
前記逆流噴射機構（５０、１５０）が、前記燃焼ライナ（５４）を貫通して複数の燃料噴射開口（７０、１５６、２１０）まで延びる１つ又はそれ以上の燃料通路と、前記内側ケーシング（５６）を貫通して前記空気循環通路（９４）から複数の空気噴射開口（７２、１５７、２１１）まで延びる１つ又はそれ以上の空気通路とを含む、
システム。
【請求項１０】
ガスタービン燃焼器（３０）のほぼ長手方向流れ軸線に対してオフセンタ位置においてほぼ逆流方向に燃料及び空気を噴射する（７０、７２、１５６、１５７、２１０、２１１）段階を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆流噴射機構を有するガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この節は、以下において説明し及び／又は特許請求する本発明の態様に関連すると思われる様々な技術態様を読者に紹介することを意図している。この説明は、本発明の様々な態様のより良好な理解を可能にするための背景情報を読者に提供する助けになると信じている。従って、これらの記述は、先行技術の紹介としてではなく、この観点から読むべきであることを理解されたい。
【０００３】
ガスタービンエンジンのような燃焼エンジンは、様々な汚染排出物を発生する。例えば、汚染排出物には一般的に、炭素酸化物（ＣＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）及び粒子状物質（ＰＭ）が含まれる。これらの汚染排出物は、アメリカ合衆国及びその他の国々で厳しく規制されている。ガスタービンエンジンからのＮＯｘ排出物は、燃料及び空気を予混合することによって低減することができる。残念ながら、予混合は、定着させることが難しい不安定な火炎を生じる可能性があり、今日の最良の予混合システムでもＮＯｘ排出目標に到達することができない。これとは別の取組みは、アンモニア噴射によるＮＯｘの選択的触媒還元（ＳＣＲ）法である。残念ながら、ＳＣＲ法は比較的高価である。
【特許文献１】米国特許第４，８１３，２２７号公報
【特許文献２】米国特許第５，５７７，３８６号公報
【特許文献３】米国特許第６，３１５，５５２号公報
【特許文献４】米国特許第６，３７１，７５４号公報
【特許文献５】米国特許第６，４３９，８８１号公報
【特許文献６】米国特許第６，４３９，８８２号公報
【特許文献７】米国特許第６，６１９，０２６号公報
【特許文献８】米国特許第６，７３５，９４９号公報
【特許文献９】米国特許第６，８６８，６７６号公報
【特許文献１０】米国特許第６，９３５，３２８号公報
【特許文献１１】米国特許第６，９５１，１０８号公報
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００５／００５８９５９Ａ１号公報
【特許文献１３】米国特許出願公開第１１／２０１，４９７号公報
【特許文献１４】米国特許出願公開第１１／２９１，６７７号公報
【特許文献１５】米国特許出願公開第１１／３２５，６４３号公報
【特許文献１６】米国特許第４，８６６，８８４号公報
【特許文献１７】米国特許第４，８７７，３９６号公報
【特許文献１８】米国特許第５，１５４，５９９号公報
【特許文献１９】米国特許第５，２５９，１８４号公報
【特許文献２０】米国特許第５，２７４，９９１号公報
【特許文献２１】米国特許第５，３０４，４３４号公報
【特許文献２２】米国特許第５，５７０，６７９号公報
【特許文献２３】米国特許第６，０４７，５５０号公報
【特許文献２４】欧州特許第１３５５１１１  Ａ２号公報
【特許文献２５】国際特許出願第０３／０９１６２６Ａ１号公報
【特許文献２６】欧州特許第１４３１５４３  Ａ２号公報
【特許文献２７】米国特許第６，１９２，６８８号公報
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００２／００６９６４８号公報
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００４／００９１８３０号公報
【非特許文献１】DR. -ING. K KUSTERER; Article entitled "FLOXCOM - WP7, Modelling and Optimisation of Wall Cooling - Wall Temperature and Stress Analysis; B&B AGEMA; Meeting, Bari, 21st November 2003; 16 pages,.
【非特許文献２】YESHAYAHOU LEVY; Article entitled "CHEMICAL ASPECTS OF THE FLAMELESS OXIDATION APPLIED FOR GAS TURBINE COMBUSTOR; 2 pages.
【非特許文献３】A. MILANI; Article entitled "DILUTED COMBUSTION TECHNOLOGIES"; IFRF Combustion Journal; Article Number 200101, February 2001; ISSN 1562-479X; 32 pages.
【非特許文献４】M. J. MELO; Article entitled "FLOXCOM - LOW NOx FLOX COMBUSTOR FOR HIGH EFFICIENCY GAS TURBINES; Mechanical Engineering Department; Technical University of Lisbon; 50 pages
【非特許文献５】Article entitled "FLOXCOM PROJECT WP5 36 MONTH REPORT"; Polish Academy of Sciences; Institute of Fundamental Technological Research; Warsaw Poland; http://www.jppt.gov.pl; 93 pages.
【非特許文献６】IYIOLA AWOSOPE; Article entitled "Low NOx Flameless Oxidation combustor for High Efficiency Gas Turbines"; Imperial College, London; November 19, 2003; 65 pages.
【非特許文献７】JOACHIM G. WUNNIG; Article entitled "Flameless Combustion and its Applications"; Noordwijkerhout. May 2004; 40 pages.
【非特許文献８】DR. N. H.KANDAMBY; Article entitled "LOW NOx COMBUSTOR FOR HIGH EFFICIENCY GAS TURBINES; CINAR Ltd; FLOXCOM Final Meeting; November 21. 2003; 29 pages.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、ガスタービン燃焼器からのＮＯｘ排出物のような汚染排出物を低減するための方法の改善が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
最初に特許請求した発明とその範囲が一致している幾つかの態様について以下に説明する。これらの態様は、本発明が採り得る幾つかの形態の簡単な概要を単に読者に示すためだけに提示したものであり、これらの態様は、本発明の技術的範囲を限定しようとするものではないことを理解されたい。実際には、本発明は、以下に記載しない場合もある多様な態様を包含することができる。
【０００６】
特定の実施形態によると、本システムは、逆流噴射機構を含む。逆流噴射機構は、燃料及び空気噴射開口に至る燃料及び空気通路を含む燃料−空気噴射機構を有し、燃料及び空気噴射開口は、ガスタービン燃焼器のほぼ長手方向流れ軸線に対してオフセンタ位置にかつほぼ逆流方向に配置される。
【０００７】
他の実施形態によると、本システムは、燃焼ライナを有するガスタービン燃焼器を含む。燃焼ライナは、加圧空気入口を有する外側ケーシング、燃焼出口を有する内側ケーシング、内側及び外側ケーシング間でかつ該内側及び外側ケーシングに沿って延びる空気循環通路、並びに滞留域から燃焼出口まで延びるほぼ長手方向流れ軸線を含む。ガスタービン燃焼器はまた、ほぼ長手方向の流れ軸線に対してほぼオフセンタ逆流構成で滞留域の下流の燃焼ライナ内に配置された逆流噴射機構を含む。逆流噴射機構は、燃焼ライナを貫通して複数の燃料噴射開口まで延びる１つ又はそれ以上の燃料通路と、内側ケーシングを貫通して空気循環通路から複数の空気噴射開口まで延びる１つ又はそれ以上の空気通路とを含む。
【０００８】
別の実施形態によると、本方法は、ガスタービン燃焼器のほぼ長手方向流れ軸線に対してオフセンタ位置においてかつほぼ逆流方向に燃料及び空気を噴射する段階を含む。
【０００９】
本発明の様々な態様に関連して、上記の特徴の様々な改良形態が存在する。さらに別の特徴もまた、これら様々な態様に同様に組み込むことができる。これらの改良形態及び付加的な特徴は、個々に又はあらゆる組合せとして存在することができる。例えば、図示した実施形態の１つ又はそれ以上と関連して以下に述べる様々な特徴は、単独で又はあらゆる組合せとして本発明の上記の態様に組み込むことができる。ここでもまた、上に提示した簡単な概要は、本発明の特定の態様及び内容についての読者の理解を得るためのものであって、特許請求した主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様な部分を表している添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読む時、より良好に理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の１つ又はそれ以上の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態についての簡潔な説明を行うために、本明細書においては実際の装置の全ての特徴については記載しない。あらゆる技術又は設計プロジェクトにおいてそうであるようにあらゆるそのような実際の装置の開発においても、それぞれの装置毎に変化するシステム関連及びビジネス関連の制約条件への適合のような開発者の固有の目標を達成するために、装置に特有な数多くの決定を行わなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑でありかつ時間がかかる場合があるが、それでもなお本開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、製作及び製造の通常作業といえることを理解されたい。
【００１２】
図１は、用途装置１４に結合されたガスタービンエンジン１２を含む、本技術の特定の実施形態による例示的なシステム１０のブロック図である。この特定の実施形態では、システム１０には、航空機、水上乗物、機関車、発電システム又はその組合せを含むことができる。従って、用途装置１４には、発電機、プロペラ又はその組合せを含むことができる。図示したガスタービンエンジン１２は、吸気セクション１６、圧縮機１８、燃焼器セクション２０、タービン２２及び排気セクション２４を含む。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に駆動結合される。以下で一層詳しく述べるように、燃焼器セクション２０の開示した実施形態は、燃焼器セクション内において燃料、空気及び高温燃焼生成物を混合するのを促進する多様な逆流燃料−空気噴射機構を含む。より具体的には、開示した逆流燃料−空気噴射機構は、ガスタービンエンジン１２、特に燃焼器セクション２０を通る全体流れにほぼ抗したすなわち対抗した１つ又はそれ以上の方向に燃料及び空気の両方を噴射する。
【００１３】
矢印で示すように、空気は、吸気セクション１６を通って圧縮機１８内に流入し、圧縮機１８は、空気が燃焼器セクション２０内に流入するのに先立って空気を加圧する。図示した燃焼器セクション２０は、圧縮機１８とタービン２２との間でシャフト２６の周りに同心に又は環状に配置された燃焼器ハウジング２８を含む。燃焼器ハウジング２８の内側において、燃焼器セクション２０は、シャフト２６の周りの円形又は環状構成として複数の半径方向位置に配置された複数の燃焼器３０を含む。以下で一層詳しく述べるように、圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器３０の各々に流入し、次にそれぞれの燃焼器３０内で燃料と混合されかつ燃焼されてタービン２２を駆動する。
【００１４】
特定の実施形態では、燃焼器３０は、燃料噴射器がそれぞれの燃焼器３０の長さに沿った異なる段に配置された多段燃焼器として構成することができる。それに代えて、燃焼器３０は、燃料噴射器が単一の燃焼段又は燃焼域に対して配置された単段燃焼器として構成することができる。以下の記載においては、燃焼器３０は単段燃焼器として説明するが、開示した実施形態は、本技術の技術的範囲内で単段又は多段燃焼器のいずれかで利用できる。
【００１５】
燃焼器３０の開示した実施形態は、燃焼器３０内の流れにほぼ抗した1つ又はそれ以上の方向に空気及び燃料を指向させた多様な逆流燃料−空気噴射機構を含むことができる。例えば、逆流燃料−空気噴射機構は、複数の長手方向指向の燃料−空気噴射器、横断方向指向の燃料−空気噴射器、又は長手方向及び横断方向成分の両方を有する斜めの燃料−空気噴射器を含むことができる。長手方向指向の燃料−空気噴射器は、燃焼器３０に沿って長手方向にほぼ整列させることができ、他方、横断方向指向の燃料−空気噴射器は、燃焼器３０に沿った長手方向流れ又は軸線に対して横断方向、横方向又は半径方向にほぼ整列させることができる。斜めの燃料−空気噴射器は、燃焼器３０の長手方向流れ軸線又は内表面に対して鋭角の斜め方向に配向することができる。鋭角の斜め方向は一般的に、長手方向かつ横断方向成分を含むか、或いは長手方向成分と横断方向成分とに分解することができる。これら長手方向、横断方向及び鋭角斜め方向の各々は、逆流方向と定義することができる。
【００１６】
以下に一層詳しく述べるように、逆流燃料−空気噴射機構は、タービン２２から離れるように燃焼器３０の反対側端部に向うその逆流方向に燃料及び空気を噴射して、滞留域内で燃料及び空気が混合しかつ燃焼するようにする。燃焼器３０の反対側端部における滞留域は一般的に、燃焼器３０内部における火炎の安定性及び定着（アンカリング）性を増大させる。高温燃焼生成物は次に、逆流燃料−空気噴射機構を通り過ぎて、タービン２２に向って移動する。ここでもまた、逆流燃料−空気噴射機構は、燃料及び空気の高温燃焼生成物との混合を促進する。高温燃焼生成物は次に、ノズル３２を通って流れてタービン２２に至る。これらの高温燃焼生成物は、タービン２２を駆動し、それによってシャフト２６を介して圧縮機１８及び用途装置１４の負荷３４を駆動する。次に高温燃焼生成物は、排気セクション２４を通して排気される。
【００１７】
図２は、図１に示すような燃焼器３０の例示的な実施形態の長手方向概略図であり、この実施形態では、燃焼器３０は、本技術の特定の実施形態による、燃焼ライナ５４の内周の周りで異なる半径方向位置に配置された複数の燃料−空気噴射ローブ５２を含む逆流噴射機構５０を含む。図示した燃焼ライナ５４は、有孔外側ケーシング５８によって囲まれた無孔内側ケーシング５６を含む。言い換えると、燃焼ライナ５４は、内側及び外側ケーシング５６及び５８間にほぼ連続したギャップを有する中空の壁構造を有する。燃焼ライナ５４は、セラミック、サーメット又は別の適当な金属を含むことができる。燃料−空気噴射ローブ５２は一般的に、無孔内側ケーシング５６で形成されるか又は該無孔内側ケーシング５６に結合される。この図示した実施形態では、燃料−空気噴射ローブ５２は、燃焼器３０に沿った中心長手方向軸線６２に対しての１つの長手方向位置６０において、無孔内側ケーシング５６の周りの複数の半径方向位置に配置される。従って、図示した燃焼器３０は、単段燃焼器として構成されている。しかしながら、燃焼器３０の他の実施形態は、軸線６２に対しての複数の長手方向位置に配置された燃料−空気噴射ローブ５２を有することができる。
【００１８】
図示した逆流噴射機構５０は、空気噴射組立体６６に隣接して配置された燃料噴射組立体６４を含む。特定の実施形態では、燃料及び空気噴射組立体６４及び６６は、互いに近接して配置される。燃料噴射組立体６４は、細長い噴射器先端部７０を有する複数の燃料噴射器６８を含む。空気噴射組立体６６は、無孔内側ケーシング５６の内周の周りの様々な半径方向位置に配置された複数の鋭角の斜め空気通路７２を含む。特定の実施形態では、細長い噴射器先端部７０は、空気通路７２に近接して配置することができる。例えば、図２に示す実施形態では、細長い噴射器先端部７０は、空気通路７２とほぼ同軸又は同心である。細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は両方とも、無孔内側ケーシング５６の内周の周りの複数の半径方向位置においてローブ構造体７４を貫通して延びる。言い換えると、燃料−空気噴射ローブ５２の各々は、ローブ構造体７４のうちの１つ内に配置された細長い噴射器先端部７０のうちの１つと空気通路７２のうちの１つとを含む。図示するように、ローブ構造体７４は、位置６０の長手方向両側に突出部７６と凹部７８とを含む。特定の実施形態では、ローブ構造体７４は各々、ほぼ円形又は環状構成（例えば、ドーナツ状の形状）を有し、突出部７６と凹部７８との間でその幾何学形状が徐々に変化する。
【００１９】
図２に示す実施形態では、それぞれの燃料−空気噴射ローブ５２の細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、図１に関して上述したように、ガスタービンエンジン１２を通る全体流れに対してほぼ反対方向又は逆流方向に配向される。例えば、細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、燃焼器３０の軸線６２に対してそれぞれの角度８２及び８４で配置することができる。角度８２及び８４は、互いに実質的に同一の又は異なる角度とすることができる。角度８２及び８４はまた、燃焼ライナ５４の長さ及びその他の要素に応じて、０°〜９０°の範囲で変化させることができる。例えば、角度８２及び８４は、軸線６２又は無孔内側ケーシング５６の内表面に対して約５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°又は８５°とすることができる。さらに、燃料−空気噴射ローブ５２の細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、無孔内側ケーシング５６の閉鎖背面部分８８内の滞留域８６に向かって全体的に収束するように指向させることができる。滞留域８６は一般的に、燃焼器３０の閉鎖背面部分８８付近での火炎の安定性及び定着性を向上させる。
【００２０】
作動中に、図２に示すような燃焼器３０は、矢印９２で示すように、有孔外側ケーシング５８内の開口９０を通して圧縮機１８からの加圧空気を受ける。有孔外側ケーシング５８を貫通して燃焼ライナ５４に流入すると、加圧空気は、無孔内側ケーシング５６と有孔外側ケーシング５８との間の環状空間内に留まる。言い換えると、燃焼ライナ５４は、内側及び外側ケーシング５６及び５８によって形成された中空壁、例えば中空環状又は缶状の壁を有する。燃焼ライナ５４は、矢印９４で示すように、加圧空気を複数の燃料−空気噴射ローブ５２に向かって無孔内側ケーシング５６に沿って流れるように方向付ける利点がある。このようにして、空気流９４は、空気通路７２を介して燃焼器３０の内部に噴射されるのに先立って、無孔内側ケーシング５６の冷却を促進する。
【００２１】
燃料−空気噴射ローブ５２において、細長い噴射器先端部７０は、燃料流９６を噴射し、この燃料流９６は、空気通路７２からの空気流９８を同伴する。この図示した実施形態では、燃料及び空気流９６及び９８は、互いに同軸又は同心である。具体的には、空気通路７２内における細長い噴射器先端部７０の同心又は同軸構成の結果として、空気流９８は、燃料流９６の周りに同心に配置される。ここでもまた、細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、それぞれの角度８２及び８４で配置され、それによって燃料及び空気流９６及び９８を、軸線６２及び滞留域８６に向かって収束するように少なくとも初めは角度８２及び８４で移動させる。従って、燃料−空気噴射ローブ５２の同軸又は同心構成及びその結果得られた同軸又は同心流れ９６及び９８は、予混合ではなく燃焼器３０内での燃料−空気の混合を促進する。加えて、燃料−空気噴射ローブ５２の収束関係により、流れ／混合矢印１００で示すように、滞留域８６内での燃料及び空気の混合が促進される。図示するように、流れ１００は、内向きに軸線６２に向うＵ字状の流れと、外向きに無孔内側ケーシング５６の壁に向うＵ字状の流れとを含む。言い換えると、流れ１００が燃料−空気噴射ローブ５２から閉鎖背面部分８８に向けて逆流方向に移動する時、流れ１００は、軸線６２及び無孔内側ケーシング５６の壁の両方に向ってほぼＵ字状に反転する。後述するその他の実施形態の場合にも、同様な流れパターンが発生する。燃料−空気混合気１００は、閉鎖背面部分８８の近傍の滞留域８６内で燃焼し、このことは、火炎を保持又は定着させて、燃焼器３０内での火炎安定性を向上させる利点がある。
【００２２】
その後、高温燃焼生成物は、矢印１０２で示すように、滞留域８６からノズル３２に向かって燃焼器３０に沿って長手方向に移動する。従って、高温燃焼生成物１０２は、ガスタービンエンジン１２内の流れと同一の全体流れ方向８０に流れ、他方、燃料−空気噴射ローブ５２から噴射された燃料及び空気流９６及び９８は、ほぼ逆流する。ここでもまた、逆流は、滞留域８６に向けて長手方向に、或いは軸線６２又は無孔内側ケーシング５６に対して横断方向に、或いは長手方向及び横断方向成分を有する鋭角斜め方向に、或いはその組合せの方向に指向させることができる。このようにして、逆流噴射機構５０は、燃焼器３０内での燃料及び空気並びに高温燃焼生成物の混合を改善し、それによって燃焼を向上させかつ燃焼器３０からの汚染排出物（例えば、ＮＯｘ排出物）を低減する。また、ローブ構造体７４は、無孔内側ケーシング５６の内周に対して細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２を僅かにオフセットさせ、それによって燃料及び空気流９６及び９８の噴射を内周から僅かに離れるように位置決させて、燃料、空気及び高温燃焼生成物の混合を改善する。
【００２３】
図３は、図２に示すような燃焼器３０の実施形態の横断方向概略図であり、本技術の特定の実施形態による、無孔内側ケーシング５６の周りの複数の半径方向位置１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２及び１２４における逆流噴射機構５０の燃料−空気噴射ローブ５２の半径方向構成をさらに示している。図２に関して上述したように、複数の燃料−空気噴射ローブ５２の燃料及び空気流９６及び９８は、滞留域８６内で軸線６２に向かって全体的に収束する。特定の実施形態では、燃料及び空気流９６及び９８は、点線１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２及び１２４で示すように軸線６２を有する中心部に全体的に収束することができる。
【００２４】
他の実施形態では、燃料−空気噴射ローブ５２は、点線矢印１２６で示すように軸線６２に対して少なくとも僅かにオフセンタさせた状態で、軸線６２に向けて収束するように滞留域８６に向けて配向することができる。燃料−空気噴射ローブ５２のこのオフセンタした収束方向の結果として、燃料及び空気流９６及び９８は、点線矢印１２８で示すようにスワール流を形成することができる。いずれの構成においても、燃料−空気噴射ローブ５２間の収束関係により、滞留域８６内での燃料及び空気の混合（また、さらに高温燃焼生成物との混合）が促進される。しかしながら、滞留域８６内にスワール流１２８を加えることは、燃焼器３０内での燃料−空気の混合及び燃焼をさらに向上させることができる。幾つかの実施形態では、燃料−空気噴射ローブ５２全ては、時計方向スワール流又は反時計方向スワール流を形成するように配向することができる。それに代えて、燃料−空気噴射ローブ５２は、時計方向及び反時計方向スワール流の両方を形成するように千鳥配置とすることができる。例えば、奇数番の燃料−空気噴射ローブ５２（例えば、半径方向位置１１０、１１４、１１８及び１２２における）は、時計方向スワール流を形成するように配向することができ、他方、偶数番の燃料−空気噴射ローブ５２（例えば、半径方向位置１１２、１１６、１２０及び１２４における）は、反時計方向スワール流を形成ように構成することができる。ここでもまた、図示した燃焼器３０の特定の実施形態は、上述した多段燃焼器３０におけるような、軸線６２に沿った複数の長手方向位置において図３に示すような燃料−空気噴射ローブ５２の環状列を含むことができる。
【００２５】
図４は、図１〜図３に示すような燃焼器３０の別の実施形態の長手方向概略図であり、この実施形態では、逆流噴射機構５０は、本技術の特定の実施形態によるフラッシュ燃料−空気噴射領域１４０の半径方向列又は配列を含む。図示するように、燃料及び空気噴射組立体６４及び６８の細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、燃焼ライナ５４の無孔内側ケーシング５６と実質的に同一面（フラッシュ）になる位置まで延びる。言い換えると、細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２は、無孔内側ケーシング５６の内表面１４２から全体的に凹設されているが、内側ケーシング５６は、細長い噴射器先端部７０及び空気通路７２の近傍において突出してはいない。従って、図２及び図３に示すような燃料−空気噴射ローブ５２とは対照的に、図４に示すようなフラッシュ燃料−空気噴射領域１４０の半径方向列は、無孔内側ケーシング５６を超えて燃焼器３０の内部に突出しない。しかしながら、特定の実施形態では、細長い噴射器先端部７０は、無孔内側ケーシング５６の内表面１４２から部分的に突出するように配向することができる。それに代えて、細長い噴射器先端部７０は、図１２に図示しかつ図１２に関して以下に一層詳しく説明するように、空気通路７２内に後退させることができる。ここでもまた、図４に示すような逆流噴射機構５０は、ガスタービンエンジン１２を通る全体流れ８０に抗して滞留域８６に向けて全体的に収束するように燃料及び空気流９６及び９８を指向させるように構成される。その後、高温燃焼生成物は、滞留域８６から、フラッシュ燃料−空気噴射領域１４０の半径方向列を通り過ぎ、ノズル３２を介して燃焼器３０から外に移動する。
【００２６】
図５は、図１に示すような燃焼器３０のさらに別の実施形態の長手方向概略図であり、この実施形態では、燃焼器３０は、本技術の特定の実施形態による、無孔内側ケーシング５６の内部に沿って配置された内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２の半径方向列を有する逆流噴射機構５０を含む。この図示した実施形態では、燃料−空気噴射部材１５２は、燃焼ライナ５４の無孔内側ケーシング５６から燃焼器３０の中心長手方向軸線６２に向けて該中心長手方向軸線６２には達しないように内向きに突出する。言い換えると、燃料−空気噴射部材１５２は、片持ち支持され、また軸線６２からオフセンタしている。
【００２７】
図示した燃料−空気噴射部材１５２は、滞留域８６に面する縁部１５８に沿って配置された同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７を備えた並行流本体１５４を有する。この図示した実施形態では、同軸燃料−空気ポート１５６は、軸線６２とほぼ平行な３つのポート１５６を含み、他方、同軸燃料−空気ポート１５７は、滞留域８６に向けて逆流方向に軸線６２に向かって斜め内向きに（すなわち、軸線６２上に収束するように）なった単一のポート１５７を含む。別の実施形態では、燃料−空気ポート１５６及び１５７は、並行流本体１５４に沿った所望の間隔で配置されたあらゆる数又は配置のポートを含むことができる。同軸燃料−空気ポート１５６は、燃料ポンプ又は噴射器１６０と、燃焼ライナ５４の無孔内側ケーシング５６及び有孔外側ケーシング５８間の空間まで延びる空気通路１６２とに結合される。
【００２８】
従って、燃料−空気噴射部材１５２は、並行流本体１５４を通して燃料及び空気の両方を受け、次に矢印１６４及び１６５で示すように、滞留域８６に向けてほぼ長手方向に同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７から燃焼器３０内に燃料及び空気の並行流を噴射する。この図示した実施形態では、燃料及び空気の長手方向流れ１６４は、燃焼器４０の軸線６２とほぼ平行であり、他方、流れ１６５は、軸線６２に向かって全体的に収束する。しかしながら、他の実施形態では、同軸燃料−空気ポート１５６は、軸線６２に対して全体的に収束又は発散する角度に配向することができる。さらに、同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７は、図３に関して上述したように、燃焼器３０内にスワール流を形成することができるような、軸線６２の周りでのほぼ時計方向又は反時計方向角度で指向させることができる。
【００２９】
作動中に、図２の実施形態と同様に、燃焼器３０は、矢印９２及び９４で示すように、有孔外側ケーシング５８を貫通してかつ無孔内側ケーシング５６に沿って逆流噴射機構１５０に向う加圧空気を受ける。逆流噴射機構１５０に達すると、加圧空気は、空気通路７２を通って並行流本体１５４内に流入し、他方、燃料は、燃料ポンプ又は噴射器１６０から受けられる。次に、燃料−空気噴射部材１５２は、矢印１６４及び１６５で示すように、燃料及び空気の両方の並行流をポート１５６及び１５７から無孔内側ケーシング５６の内部に噴射する。ここでもまた、これらの並行流１６４及び１６５は、軸線６２からオフセットした複数の周辺方向−半径方向位置に配置される。加えて、並行流１６４及び１６５は、ガスタービンエンジン１２を通る全体流れ８０に対してほぼ対向するすなわち逆流方向に滞留域８６に向けて配向される。このようにして、燃料−空気並行流１６４及び１６５は、燃料−空気の混合を促進し、それによって燃焼器４０内での燃焼を改善し、かつ汚染排出物を低減する。滞留域８６において、燃料−空気混合気１００は燃焼し、次に高温燃焼生成物は、矢印１０２で示すように元に戻るように逆流噴射機構１５０を通り過ぎ、ノズル３２に向かって移動する。ここでもまた、燃料−空気並行流１６４及び１６５は、高温燃焼生成物の流れ１０２に対してほぼ逆流方向である。従って、この逆流により、上に詳しく述べたように、燃焼器３０内での燃料−空気並びに高温燃焼生成物の混合がさらに改善される。
【００３０】
図６は、図５に示すような燃焼器３０の横断方向概略図であり、本技術の特定の実施形態による逆流噴射機構１５０の内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２の半径方向列をさらに示している。図６の実施形態は、図５の実施形態とは僅かに異なる。具体的には、ポート１５６の数は、３つではなく４つであり、並行流本体１５４の長さは、図５の実施形態よりも比較的短い。しかしながら、ポート１５６及び１５７の数は、特定の燃焼器３０に対する所望に応じて増加又は減少させることができる。さらに、本体１５４の長さは、軸線６２のより近くまで延びるように増大させることができる。さらに、ポート１５６及び１５７の各々は、軸線６２に向かって内向きに斜めにすることができる。
【００３１】
この図示した実施形態では、燃料−空気噴射部材１５２は、点線矢印１６６、１６８、１７０、１７２、１７４、１７６、１７８及び１８０で示すように、無孔内側ケーシング５６の内周又は周辺部の周りの複数の半径方向位置に配置される。加えて、燃料−空気噴射部材１５２は、軸線６２とほぼ整列する、すなわち軸線６２を中心にして配置される。しかしながら、内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２の内側すなわち自由端部は、矢印１８２で示すように、全体的に軸線６２からオフセットすなわちオフセンタしている。特定の実施形態では、燃料−空気噴射部材１５２は、軸線６２に対して斜めにし、それによって滞留域８６の下流に反時計方向又は時計方向のスワール流を生成することができる。例えば、燃料−空気噴射部材１５２は、無孔内側ケーシング５６の内表面に対して実質的に垂直ではなく、鋭角に傾けることができる。この図示した実施形態では、逆流噴射機構１５０は、図５及び図６に示すような円周方向−半径方向構成で８つの燃料−空気噴射部材１５２を含む。しかしながら、逆流噴射機構１５０のその他の実施形態は、別の適当な数の燃料−空気噴射部材１５２を含むことができる。
【００３２】
図７は、図５及び図６に示すような燃料−空気噴射部材１５２の例示的な実施形態の断面図であり、本技術の特定の実施形態による並行流本体１５４の内部の並行流通路をさらに示している。図示するように、並行流本体１５４は、全体的に空気力学的な幾何学形状すなわち翼形構造を有する。加えて、並行流本体１５４は、該並行流本体１５４の長手方向軸線（例えば、図面に対して垂直な）に相当する長手方向又は共通の燃料供給通路１８６から延びる複数の側方燃料噴射通路１８４を含む。一般的に、これらの通路１８４及び１８６は、上方及び下方支持部材１１８及び１９０と通路１８４を有する１つ又はそれ以上の側方支持構造体１９２とによって支持される。並行流本体１５４はまた、１つ又はそれ以上の空気通路１９４、１９６及び１９８を含む。図示した燃料噴射通路１８４並びに空気通路１９４、１９６及び１９８は、上述したような縁部１５８に沿った同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７に至る。具体的には、図７に示すように、同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７は、側方燃料噴射通路１８４からの中央燃料ポート２００と、空気通路１９４、１９６及び１９８からの同心又は環状空気ポート２０２とを含む。従って、作動中に、燃料は、矢印２０４で示すように燃料−空気噴射部材１５２を通って流れ、他方、空気は、矢印２０６で示すように燃料−空気噴射部材１５２を通って流れる。
【００３３】
図８〜図１０は、図５〜図７に示すような燃焼器３０の別の実施形態を示しており、この実施形態では、内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２の半径方向列は、本技術の特定の実施形態による並行流本体１５４の上部及び底部側に沿った付加的な同軸燃料−空気ポート２１０及び２１１を含む。先ず始めに図８を参照すると、この図は、燃焼器３０の長手方向概略図であり、縁部１５８に沿った一連の同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７と、並行流本体１５４の面に沿った一連の同軸燃料−空気ポート２１０及び２１１とを示している。図５に関して上述したように、同軸燃料−空気ポート１５６は、燃焼器３０の軸線６２に対してほぼ長手方向に配向され、それによって矢印１６４で示すように燃料及び空気の同軸流れを形成する。ここでもまた、これらの同軸流れ１６４は、全体的に軸線６２と平行に、又は軸線６２に対して収束するように、又は軸線６２に対して発散するように整列させることができる。しかしながら、これらの同軸流れ１６４は、全体的に燃焼器３０に沿って滞留域８６に向かって長手方向に指向させる。同様に、同軸燃料−空気ポート１５７（及び流れ１６５）は、燃焼器３０の長さに沿って滞留域８６に向かって配向される。しかしながら、上述したように、同軸燃料−空気ポート１５７（及び流れ１６５）は、全体的に滞留域８６に向けて逆流方向に軸線６２に向かって収束する。
【００３４】
対照的に、同軸燃料−空気ポート２１０は、軸線６２に対して或る距離を置いて横断方向に指向させる。言い換えると、同軸燃料−空気ポート２１０は、図８の紙面に対してほぼ垂直な流れを形成するように配向される。同軸燃料−空気ポート２１１もまた、軸線６２に対して横断方向に指向させる。しかしながら、同軸燃料−空気ポート２１０とは対照的に、同軸燃料−空気ポート２１１は、矢印１６７で示すように、軸線６２に向かって直接収束するように半径方向内向きに指向させる。言い換えると、同軸燃料−空気ポート２１１は全て、車輪のスポーク又は太陽光線のように軸線６２に向かって真っ直ぐに向いている。このようにして、燃料−空気噴射部材１５２は、長手方向流れ及び横断方向流れの両方を形成して、燃焼器３０内における燃料及び空気の混合を促進する。
【００３５】
図９は、図８に示すような燃焼器３０の横断方向概略図であり、本技術の特定の実施形態による並行流本体１５４の対向する面２１２及び２１８上に配置された同軸燃料−空気ポート２１０からの燃料及び空気の横断方向流れ２１４及び２１６をさらに示している。ここでもまた、図９の実施形態は、図８の実施形態と僅かに異なっている。具体的には、ポート１５６及び２１０の数は、３つではなく４つであり、並行流本体１５４の長さは、図８の実施形態よりも比較的短い。しかしながら、ポート１５６、１５７、２１０及び２１１の数は、特定の燃焼器３０に対する所望に応じて増加又は減少させることができる。さらに、本体１５４の長さは、軸線６２のより近くまで延びるように増大させることができる。さらに、ポート１５６、１５７、２１０及び２１１の各々は、軸線６２に向けて内向きに斜めにすることができる。
【００３６】
図９に示すように、同軸流れ２１４及び２１６は、並行流本体１５４の自由端部から燃焼ライナ５４の無孔内側ケーシング５６までの漸増する距離だけ軸線６２から全体的にオフセットされる。加えて、並行流２１４は、全体的に軸線６２の周りで時計方向に配向され、他方、並行流２１６は、全体的に軸線６２の周りで反時計方向に配向される。このようにして、並行流２１４及び２１６は、それぞれ矢印２２０及び２２２で示すような二重反転流すなわち対向スワール流を形成することができる。加えて、同軸流れ１６５及び１６７は、全体的に軸線６２に向かって収束して、同軸流れ１６５及び１６７が、同軸流れ２１４及び２１６に対してほぼ横方向又は横断方向になるようにする。
【００３７】
図１０は、図８及び図９に示すような燃料−空気噴射部材１５２の断面図であり、本技術の特定の実施形態による、面２１２及び２１８上に配置された同軸燃料−空気ポート２１０及び２１１に至る内部通路をさらに示している。ここでもまた、図７の実施形態と同様に、並行流本体１５４は、全体的に空気力学的な幾何学形状すなわち翼形構造と、該並行流本体１５４の長手方向軸線（例えば、図面に対して垂直な）に相当する長手方向又は共通の燃料供給通路１８６の第１の１つから延びる複数の側方燃料噴射通路１８４とを含む。並行流本体１５４はまた、１つ又はそれ以上の空気通路１９４、１９６及び１９８を含む。図示した燃料噴射通路１８４並びに空気通路１９４、１９６及び１９８は、上述したような縁部１５８に沿った同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７に至る。具体的には、図７示すように、同軸燃料−空気ポート１５６及び１５７は、側方燃料噴射通路１８４からの中央燃料ポート２００と、空気通路１９４、１９６及び１９８からの同心又は環状空気ポート２０２とを含む。
【００３８】
図７の実施形態の特徴に加えて、図１０の上方及び下方支持部材１１８及び１９０は、長手方向又は共通の燃料噴射通路１８６の第２の１つからそれぞれ対向する面２１２及び２１８上の燃料噴射ポ−ト２３４及び２３６に至る上方及び下方燃料噴射通路２３０及び２３２を含む。言い換えると、この図示した実施形態は、ポート１５６及び１５７がポート２１０及び２１１から独立して燃料を供給されるように、２つの独立した燃料供給通路１８６を含む。別の実施形態では、ポート１５６、１５７、２１０及び２１１の全てに対して、単一の燃料供給通路１８６を使用することができる。さらに別の別形実施形態では、ポート１５６、１５７、２１０及び２１１の各組に対して、独立した燃料供給通路１８６を使用することができる。同軸燃料−空気ポート２１０及び２１１はまた、それぞれ燃料噴射ポ−ト２３４及び２３６の周りに同心又は環状に配置された空気噴射ポ−ト２３８及び２４０を含む。従って、作動中に、燃料及び空気は、矢印２０４及び２０６で示すように、燃料−空気噴射部材１５２を通って流れる。
【００３９】
図１１は、図５に示すような燃焼器３０の別の実施形態の長手方向概略図であり、この実施形態では、逆流噴射機構１５０は、ノズル３２に、又はノズル３２の近傍に、又はノズル３２の内側に配置された本技術の特定の実施形態による単一の内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２を有する。図示するように、単一の片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２の並行流本体１５４は、無孔内側ケーシング５６の１つの側面から突出し、ノズル３２における直径の大部分にわたって延びる。従って、この実施形態では、並行流本体１５４は、ノズル３２において燃焼器３０の中心長手方向軸線６２を横切って延びる。同軸燃料−空気ポート１５６は、燃料−空気噴射部材１５２が軸線６２に対してのオフセンタ又はオフセット位置において燃料及び空気の同軸流れ１６４を供給するように、軸線６２の両側にわたって配置される。この図示した実施形態では、同軸燃料−空気ポート１５６の１つは、軸線６２に沿ってほぼ整列し又は軸線６２に沿って中心を持ち、それによって軸線６２上に中心を持つ燃料及び空気の１つの同軸流れ１６４を形成する。幾つかの実施形態では、燃料−空気噴射部材１５２はさらに、図８〜図１０の実施形態に示す同軸燃料−空気ポートのような同軸燃料−空気ポート２１０を含むことができる。さらに、逆流噴射機構１５０が、閉鎖端部８８と燃焼器３０のノズル３２との間の中間位置ではなくノズル３２に又はノズル３２の近傍に配置されるので、燃焼器３０は、図２、図４、図５及び図８の実施形態と比べて比較的より短い長さを有することができることに注目されたい。
【００４０】
図１２〜図１５は、図２〜図１１に関して詳しく上述したような燃料−空気噴射ローブ５２、フラッシュ燃料−空気噴射領域１４０及び内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材１５２のような燃料−空気噴射機構の様々な別の実施形態を示す概略図である。始めに図１２の実施形態を参照すると、この図は、本技術の特定の実施形態による同軸燃料−空気噴射機構２６０を示している。図示するように、同軸燃料−空気噴射機構２６０は、軸線６２に沿った中央燃料通路２６２と、中央燃料通路２６２の周りに同心に配置された同心又は外側環状空気通路２６６とを含む。この図示した実施形態では、中央燃料通路２６２の端部２６８は、同心又は外側環状空気通路２６６の端部２７２に対してオフセット距離２７０で配置されている。具体的には、中央燃料通路２６２の端部２６８は、同心又は外側環状空気通路２６６の端部２７２に対して凹設される。しかしながら、同軸燃料−空気噴射機構２６０の他の実施形態では、端部２６８及び２７２は、互いに実質的に同一面とすることができ、或いは中央燃料通路２６２の端部２６８は、同心又は外側環状空気通路２６６の端部２７２から外側に突出させることができる。作動中に、同軸燃料−空気噴射機構２６０は、環状空気流２７６によって囲まれた中央燃料流２７４を形成し、これにより、燃焼器３０内における燃料及び空気の混合が促進される。
【００４１】
図１３は、本技術の特定の実施形態による、互いに衝突して燃料−空気の混合を促進する半径方向流れ及び軸方向流れの両方を有する例示的な半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構２８０の概略図である。この図示した実施形態では、半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構２８０は、軸線２８４に沿った中央燃料通路２８２と、中央燃料通路２８２の周りに配置された同心又は外側環状空気通路２８６とを含む。加えて、中央燃料通路２８２は、軸線２８４に対してほぼ垂直になった１つ又はそれ以上の半径方向ポート２８８を含む。中央燃料通路２８２はまた、半径方向ポート２８８の下流にテーパ付き部分又は端部２９０を有する。作動中に、空気は、矢印２９２で示すように、中央燃料通路２８２の周りの同心又は外側環状空気通路２６６を通って軸線２８４に沿って軸方向に移動する。加えて、燃料は、矢印２９４で示すように、中央燃料通路２８２を通って軸線２８４に沿ってほぼ軸方向に流れる。半径方向ポート２８８に達すると、燃料は、矢印２９６で示すように、軸線２８４から空気流２９２内に半径方向外向きに移動する。従って、空気流２９２及び燃料流２９６は、互いにほぼ交差するすなわち垂直であって、燃焼器３０内への噴射の直前に半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構２８０内での燃料及び空気の混合を促進する。加えて、半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構２８０は、燃料及び空気を予混合するのではなく、燃焼器３０内での燃料及び空気の混合を促進する。
【００４２】
図１４は、本技術の特定の実施形態による別の半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構２８０の概略図である。図示するように、燃料噴射機構３０２は、中央空気通路３０６の外壁３０４に結合されている。図示した燃料噴射機構３０２は、外壁３０４を貫通して延びる複数の半径方向燃料ポート３０８を含む。作動中に、空気は、中央空気通路３０６を通って軸線３１２に沿ってほぼ軸方向３１０に流れる。対照的に、燃料は、半径方向燃料ポート３０８を通って軸線３１２に対してほぼ半径方向又は横断方向３１４に流れる。このようにして、空気流３１０及び燃料流３１４は、半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構３００内で互いに衝突する。空気流３１０と燃料流３１４との衝突により、噴射機構３００内での燃料及び空気の混合が促進される。加えて、半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構３００は、燃料及び空気を予混合するのではなく、燃焼器３０内での燃料及び空気の混合を促進する。
【００４３】
図１５は、本技術の特定の実施形態による別の同軸燃料−空気スワール噴射機構３２０の概略図である。図示するように、スワール噴射機構３２０は、軸線３２４に沿って延びる中央燃料通路３２２と、中央燃料通路３２２の周りに配置された同心又は外側環状空気通路３２６とを含む。加えて、中央燃料通路３２２は、燃料出口又はポート３３０に又は燃料出口又はポート３３０の近傍に配置された燃料スワール機構３２８を含む。同心又は外側環状空気通路３２６もまた、燃料出口又はポート３３０の上流に配置された１つ又はそれ以上の空気スワール機構３３２を含む。作動中に、燃料は、中央通路３２２を通って軸線３２４に沿ってほぼ軸方向３３４に移動する。燃料スワール機構３２８に達すると、燃料流は、矢印３３６で示すような時計方向又は反時計方向の回転すなわちスワールを獲得する。同様に、空気は、矢印３３８で示すように、同心又は外側環状空気通路３２６を通ってほぼ軸方向に流れる。空気スワール機構３３２に達すると、空気流は、矢印３４０で示すような時計方向又は反時計方向の回転を獲得する。このようにして、回転する又はスワールする燃料流３３６と空気流３４０とにより、スワール噴射機構３２０内での燃料及び空気の混合が促進される。
【００４４】
特定の実施形態では、回転又はスワール燃料流３３６及び空気流３４０は、時計方向又は反時計方向のような共通の回転方向を有する。しかしながら、他の実施形態では、回転又はスワール燃料流３３６及び回転又はスワール空気流３４０は、時計方向及び反時計方向或いはその逆のような対向する回転方向を有することができる。さらに、スワール噴射機構３２０の幾つかの実施形態は、燃料スワール機構３２８がない状態で空気スワール機構３３２のみを含むか、或いは空気スワール機構３３２がない状態で燃料スワール機構３２８のみを含むことができる。その他の実施形態は、互いに直列に又は並列に配置された付加的な燃料スワール機構３２８及び空気スワール機構３３２を含むことができる。ここでもまた、これらのスワール機構３２８及び３３２は、スワール噴射機構３２０内での燃料及び空気の混合を促進する。加えて、同軸燃料−空気スワール噴射機構３２０は、燃料及び空気を予混合するのではなく、燃焼器３０内での燃料及び空気の混合を促進する。
【００４５】
本発明では様々な変更形態及び別の形態を容易に考えることができるが、特定の実施形態を単に一例として図面に示し、また本明細書において詳しく説明してきた。しかしながら、本発明は、開示した特定の形態に限定しようとするものではないことを理解されたい。それどころか、本発明は、特許請求の範囲によって定まる本発明の技術思想及び技術的範囲内に属する全ての変更形態、均等物及び変形形態を保護しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本技術の特定の実施形態による、負荷に結合されたガスタービンエンジンを有する例示的なシステムのブロック図。
【図２】本技術の特定の実施形態による、燃焼器の無孔内側ケーシングに沿って円周方向に配置された複数の燃料−空気噴射ローブを有する逆流噴射機構をさらに示している、図１に示すようなガスタービンエンジンの例示的な燃焼器の長手方向概略図。
【図３】無孔内側ケーシングの円周に沿った複数の半径方向位置に配置された複数の燃料−空気噴射ローブをさらに示している、図２に示すような燃焼器の実施形態の横断方向概略図。
【図４】燃焼器の無孔内側ケーシングに沿って円周方向に配置されたフラッシュ燃料−空気噴射領域の半径方向列を有する逆流噴射機構をさらに示している、図１及び図２に示すような燃焼器の別の実施形態の長手方向概略図。
【図５】燃焼器の無孔内側ケーシングに沿って円周方向に配置された内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材の半径方向列を有し、該内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材の各々が燃焼器の長手方向流れ軸線に対してほぼ長手方向にかつ逆流方向に配向された複数の同軸燃料−空気ポートを有する逆流噴射機構をさらに示している、図１及び図２に示すような燃焼器の別の実施形態の長手方向概略図。
【図６】無孔内側ケーシングの円周に沿った複数の半径方向位置に配置された内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材の半径方向列をさらに示している、図５に示すような燃焼器の実施形態の横断方向概略図。
【図７】燃焼器の長手方向軸線に対してほぼ長手方向かつ逆流方向への燃料及び空気の同軸流をさらに示している、図５に示すような内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材のうちの１つの実施形態の断面図。
【図８】内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材の各々が、燃焼器の長手方向軸線に対してほぼ横断方向に及び逆流方向に配向された複数の同軸燃料−空気ポートをさらに含んでいる、図５に示すような燃焼器の別の実施形態の長手方向概略図。
【図９】無孔内側ケーシングの円周に沿った複数の半径方向位置に配置された内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材の半径方向列をさらに示している、図８に示すような燃焼器の実施形態の横断方向概略図。
【図１０】燃焼器の長手方向流れ軸線に対してほぼ長手方向かつ逆流方向への燃料及び空気の同軸流をさらに示しまた燃焼器の長手方向流れ軸線に対してほぼ横断方向かつ逆流方向の２つの対向する方向への燃料及び空気の同軸流も示している、図８に示すような内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材のうちの１つの実施形態の断面図。
【図１１】タービンノズルにおいて又は該タービンノズルの近傍において燃焼器の無孔内側ケーシング上に配置された単一の内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材を有し、該内向き片持ち支持燃料−空気噴射部材が燃焼器の長手方向流れ軸線に対してほぼ長手方向にかつ逆流方向に配向された複数の同軸燃料−空気ポートを有する逆流噴射機構をさらに示している、図１に示すような燃焼器の別の実施形態の長手方向概略図。
【図１２】本技術の特定の実施形態による、同一の長手方向又は軸方向への同軸燃料及び空気流を有する例示的な燃料−空気噴射器の線図。
【図１３】同軸燃料及び空気流を有し、その燃料流が空気流に対して横断方向又は外向き半径方向に指向し直される燃料−空気噴射器の別の実施形態の線図。
【図１４】中央軸方向空気流と、該空気流に対して横断方向又は内向き半径方向に指向させた外側燃料流とを有する燃料−空気噴射器のさらに別の実施形態の線図。
【図１５】同軸燃料及び空気流を有し、該燃料及び空気流の両方のためのスワール機構を含む燃料−空気噴射器のさらに別の実施形態の線図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  システム
１２  ガスタービンエンジン
１４  用途装置
１６  吸気セクション
１８  圧縮機
２０  燃焼器セクション
２２  タービン
２４  排気セクション
２６  シャフト
２８  燃焼器ハウジング
３０  燃焼器
３２  ノズル
３４  負荷
４０  燃焼器
５０  逆流噴射機構
５２  燃料−空気噴射ローブ
５４  燃焼ライナ
５６  無孔内側ケーシング
５８  有孔外側ケーシング
６０  長手方向位置
６２  中心長手方向軸線
６４  燃料噴射組立体
６６  空気噴射組立体
６８  燃料噴射器
７０  噴射器先端部
７２  鋭角の斜め空気通路
７４  ローブ構造体
７６  突出部
７８  凹部
８０  全体流れ
８２  角度
８４  角度
８６  滞留域
８８  閉鎖背面部分
９０  開口
９２  矢印
９４  矢印
９６  燃料流
９８  空気流
１００  流れ／混合矢印
１０２  矢印
１１０  半径方向位置
１１２  半径方向位置
１１４  半径方向位置
１１６  半径方向位置
１１８  半径方向位置
１２０  半径方向位置
１２２  半径方向位置
１２４  半径方向位置
１２６  点線矢印
１２８  点線矢印
１４０  フラッシュ燃料−空気噴射領域
１４２  内表面
１５０  噴射機構
１５２  燃料−空気噴射部材
１５４  並行流本体
１５６  ポート
１５７  ポート
１５８  縁部
１６０  燃料ポンプ又は噴射器
１６２  空気通路
１６４  矢印
１６５  矢印
１６６  点線
１６７  矢印
１６８  点線
１７０  点線
１７２  点線
１７４  点線
１７６  点線
１７８  点線
１８０  点線
１８２  矢印
１８４  燃料噴射通路
１８６  燃料供給通路
１８８  支持部材
１９０  支持部材
１９２  支持部材
１９４  空気通路
１９６  空気通路
１９８  空気通路
２００  中央燃料ポート
２０２  空気ポート
２０４  矢印
２０６  矢印
２１０  同軸燃料−空気ポート
２１１  同軸燃料−空気ポート
２１２  面
２１４  同軸流れ
２１６  同軸流れ
２１８  面
２２０  矢印
２２２  矢印
２３０  燃料噴射通路
２３２  燃料噴射通路
２３４  燃料噴射ポ−ト
２３６  燃料噴射ポ−ト
２３８  空気噴射ポ−ト
２４０  空気噴射ポ−ト
２６０  同軸燃料−空気噴射機構
２６２  中央燃料通路
２６４  軸線
２６６  環状空気通路
２６８  端部
２７０  オフセット距離
２７２  端部
２７４  燃料流
２７６  空気流
２８０  半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構
２８２  燃料通路
２８４  燃料通路
２８６  空気通路
２８８  半径方向ポート
２９０  テーパ付き部分又は端部
２９２  矢印
２９４  矢印
２９６  矢印
３００  半径方向−軸方向燃料−空気噴射機構
３０２  燃料噴射機構
３０４  外壁
３０６  中央空気通路
３０８  半径方向燃料ポート
３１０  軸方向
３１２  軸線
３１４  半径方向又は横断方向
３２０  同軸燃料−空気スワール噴射機構
３２２  中央燃料通路
３２４  軸線
３２６  空気通路
３２８  燃料スワール機構
３３０  燃料出口又ポート
３３２  空気スワール機構
３３４  軸方向
３３６  矢印
３３８  矢印
３４０  矢印
【図１】
2008185253.tif 000003
【図２】
2008185253.tif 000004
【図３】
2008185253.tif 000005
【図４】
2008185253.tif 000006
【図５】
2008185253.tif 000007
【図６】
2008185253.tif 000008
【図７】
2008185253.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008185253.tif 000012
【図１１】
2008185253.tif 000013
【図１２】
2008185253.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2008185253.tif 000016
【図１５】
2008185253.tif 000017
【外国語明細書】
2008185253000001.pdf