(57)【要約】【課題】ターボ機械用噴射ノズルを提供する。【解決手段】  ターボ機械（２）の燃焼器（６）に動作可能に接続された噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）は、第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）まで延びる第１の端部（８０）と、第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）に設けられた複数のチューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）と、を備える。複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は、流体通路を画定し、第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）まで延びる第１の端部（１３２、１９８、２４４、３４４）を有するボディを備えている。第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）は、噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）を越えて突き出ている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（４）と、
前記圧縮機（４）に動作可能に接続された燃焼器（６）と、
前記燃焼器（６）に取り付けられた端部カバー（３０）と、
前記燃焼器（６）に動作可能に接続された噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）であって、第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）まで延びる第１の端部（８０）と、前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）に設けられた複数のチューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）と、を備え、前記複数のチューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は、第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）まで延びる第１の端部（１３２、１９８、２４４、３４４）を有するボディを備える流体通路を画定し、前記第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）は、前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）を越えて突き出ている前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）と、を備えるターボ機械（２）。
【請求項２】
前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）と、前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）の前記第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）との間に位置する境界ゾーン（１４３、２０９、２５０、３５０）をさらに備える請求項１に記載のターボ機械（２）。
【請求項３】
前記境界ゾーン（１４３、２０９、２５０、３５０）は、前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）と、前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）の前記第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）との間に実質的な直角を規定する請求項２に記載のターボ機械（２）。
【請求項４】
前記境界ゾーン（１４３、２０９、２５０、３５０）は、前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）と、前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）の前記第２の端部（１３４、２００、２４５、３４５）との間に、徐々に傾斜する（２１１）接続部を規定する請求項２に記載のターボ機械（２）。
【請求項５】
前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の前記第２の端部（８２、１６６、２２４、３２４）に形成された複数の凹部領域（２５５）であって、前記複数のチューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）のうち隣接する要素間の間隙領域に位置する前記複数の凹部領域（２５５）をさらに備える請求項１に記載のターボ機械（２）。
【請求項６】
噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）内に配置された中央の受け取りポート（１２４、１８３、２３７、３３７）をさらに備え、前記複数のチューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は、前記中央の受け取りポート（１２４、１８３、２３７、３３７）の周りに周方向に延びる複数の列に配置され、前記複数の列は、前記中央の受け取りポート（１２４、１８３、２３７、３３７）に直接隣接して配置された第１の列と、前記第１の列の周りに配置された第２の列と、前記第２の列の周りに配置された第３の列と、前記第３の列の周りに配置された第４の列と、前記第４の列の周りに配置された第５の列と、を含む請求項１に記載のターボ機械（２）。
【請求項７】
前記第１の列に配置された前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は、角度付き領域（３６０）を備える請求項６に記載のターボ機械（２）。
【請求項８】
前記角度付き領域（３６０）は前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）内に配置されている請求項７に記載のターボ機械（２）。
【請求項９】
前記第１の列に配置された前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は、前記噴射ノズル・アセンブリ（３８、３９、４０）の長手軸に対して角度が付いている請求項６に記載のターボ機械（２）。
【請求項１０】
前記第１の列に配置された前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は第１の角度で配置され、前記第２の列に配置された前記複数の各チューブ要素（９０、１７５、２３０、３３０）は第２の角度で配置され、前記第２の角度は前記第１の角度とは異なる請求項６に記載のターボ機械（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、ターボ機械の技術に関し、より詳細には、ターボ機械用噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガス・タービン・エンジンは、燃料／空気混合気を燃焼させ、放出された熱エネルギーによって高温ガス・ストリームを形成する。高温ガス・ストリームは高温ガス経路を介してタービンに送られる。タービンは、高温ガス・ストリームからの熱エネルギーを機械的エネルギーに変換して、タービン・シャフトを回転させる。タービンは種々の用途で用いられる場合がある。たとえばポンプへのパワー供給用または発電機である。
【０００３】
ガス・タービンでは、燃焼ガス・ストリームの温度が上がるにつれて、エンジン効率が上がる。しかしながら、ガス・ストリーム温度が高くなると、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成レベルが高くなる。窒素酸化物は、連邦規制および州規制の両方の制約を受ける排出物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，９２８，８２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ガス・タービンを効率的な範囲で動作させることと、一方で、ＮＯｘの出力が確実に強制レベル未満に留まるようにすることとの間に、注意深いバランス取り行為が存在する。低ＮＯｘレベルを実現する１つの方法は、燃焼前の燃料および空気の良好な混合を確実にすることである。また、純粋Ｈ2または高Ｈ2燃焼を用いた場合、燃料噴射侵入は、利用できる空気との混合を行なうには十分ではない。したがって、燃料を噴射器の予混合器チューブ部分内の境界層を通して流す。このような燃料の挙動の結果、逆火状態が生じて、ターボ機械の動作範囲全体が制限されることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、ターボ機械が、圧縮機と、圧縮機に動作可能に接続された燃焼器と、燃焼器に取り付けられた端部カバーと、燃焼器に動作可能に接続された噴射ノズル・アセンブリと、を備えている。噴射ノズル・アセンブリは、第２の端部まで延びる第１の端部と、第２の端部に設けられた複数のチューブ要素と、を備える。複数の各チューブ要素によって、第２の端部まで延びる第１の端部を有するボディを備える流体通路が画定される。第２の端部は、噴射ノズル・アセンブリの第２の端部を越えて突き出ている。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、ターボ機械用の噴射ノズル・アセンブリが、第２の端部まで延びる第１の端部と、第２の端部に設けられた複数のチューブ要素と、を備えている。複数の各チューブ要素によって、第２の端部まで延びる第１の端部を有するボディを備える流体通路が規定される。第２の端部は、噴射ノズル・アセンブリの第２の端部を越えて突き出ている。
【０００８】
これらおよび他の優位性および特徴は、以下の説明とともに図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
主題は、本発明とみなされるものであるが、明細書の終わりの請求項において詳細に指摘され明確に請求される。本発明の前述および他の特徴および優位性は、以下の詳細な説明とともに添付図面から明らかである。
【図１】典型的な実施形態により構成されるマルチ・チューブ・ノズルを備える典型的なターボ機械の断面側面図である。
【図２】図１の典型的なターボ機械の燃焼器部分の断面図である。
【図３】典型的な実施形態による複数の噴射ノズル・アセンブリを備えた図２の燃焼器部分の部分断面側面図である。
【図４】図３の複数の噴射ノズル・アセンブリの１つの部分的な詳細図である。
【図５】典型的な実施形態の別の態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【図６】典型的な実施形態のさらに別の態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【図７】典型的な実施形態のさらに別の態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【図８】典型的な実施形態のさらなる態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【図９】典型的な実施形態のさらに他の態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【図１０】典型的な実施形態のさらにまた別の態様による噴射ノズル・アセンブリの部分的な詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明では、本発明の実施形態とともに優位性および特徴を、一例として図面を参照して説明する。
【００１１】
最初に図１を参照して、典型的な実施形態により構成されたターボ機械を大まかに２で示す。ターボ機械２は、圧縮機４と燃焼器アセンブリ５とを備える。燃焼器アセンブリ５は、少なくとも１つの燃焼器６と、燃焼器６に設けられた燃料ノズルまたは噴射器アセンブリ・ハウジング８とを有している。ターボ機械２はタービン１０も備えている。一実施形態においては、ターボ機械２はヘビー・デューティ・ガス・タービン・エンジンであるが、当然のことながら、典型的な実施形態は、いずれか一つの特定のエンジン構成には限定されず、種々の他のガス・タービン・エンジンとともに用いても良い。
【００１２】
図２に最も良く示すように、燃焼器６は、圧縮機４およびタービン１０と流れ連絡する状態で結合されている。圧縮機４は、ディフューザ２２と圧縮機吐出プレナム２４とを備えている。これらは、互いに流れ連絡する状態で結合されている。また燃焼器６は、端部カバー３０がその第１の端部に位置している。以下でより十分に説明するように、端部カバー３０は複数の噴射ノズル・アセンブリを支持している。そのうちの３つを３８〜４０で示す。燃焼器６はさらに、燃焼器ケーシング４４と燃焼器ライナ４６とを備えている。図示するように、燃焼器ライナ４６は燃焼器ケーシング４４から半径方向内側に位置して燃焼室４８を画定している。環状の燃焼室冷却通路４９が、燃焼器ケーシング４４と燃焼器ライナ４６との間に画定されている。尾筒５５によって燃焼器６がタービン１０に結合されている。尾筒５５は、燃焼室４８内で発生した燃焼ガスを下流に、第１段タービン・ノズル（図示せず）に向けて送る。そうするために、尾筒５５は内壁６４および外壁６５を備えている。外壁６５は複数の開口部６６を備え、開口部６６は、内壁６４と外壁６５との間に画定された環状通路６８に通じている。内壁６４は、燃焼室４８とタービン１０との間を延びる案内キャビティ７２を画定している。
【００１３】
動作中に、空気は圧縮機４を通って流れ、圧縮空気が燃焼器６に、より具体的には、噴射器アセンブリ３８、３９、および４０に供給される。同時に、燃料が噴射器アセンブリ３８〜４０に送られ、空気と混合して可燃性混合気を形成する。もちろん当然のことながら、燃焼器６は、さらなる噴射器ノズル・アセンブリ（図示せず）を備えていても良く、ターボ機械２は、さらなる燃焼器（やはり図示せず）を備えていても良い。いずれにしても、可燃性混合気は燃焼室４８に送られ点火されて燃焼ガスを形成する。燃焼ガスは次に、タービン１０に送られる。燃焼ガスからの熱エネルギーは機械的な回転エネルギーに変換される。
【００１４】
この時点において、前述の構造を示した理由は、噴射ノズル・アセンブリ３８〜４０の特定の構造に関する典型的な実施形態のより完全な理解を得るためであることを理解されたい。しかし、各噴射ノズル・アセンブリ３８〜４０は同様であるため、詳細な説明を以下に噴射ノズル・アセンブリ３８に関して行ない、噴射ノズル・アセンブリ３９および４０については同様の構造を備えているものと理解する。
【００１５】
図３に示すように、噴射ノズル・アセンブリ３８は、第１の端部または燃料入口８０と、第１の端部または燃料入口８０が、端壁８６を有するプレナム８４を通って達する第２の端部または円周壁８２と、を備えている。また噴射ノズル・アセンブリ３８は、円周壁８２の周りで半径方向に広がる多くの列に配置された複数のチューブ要素（そのうちの１つを大まかに９０で示す）を備えている。以下でより十分に説明するように、チューブ要素９０は燃料を燃料入口チューブ１００から受け取り、燃料入口チューブ１００は、端部カバー３０（図２）から噴射ノズル・アセンブリ３８を通って導管１２０まで、そして中央の受け取りポート１２４上まで延びている。そして燃料が、噴射ノズル・アセンブリ３８における上流燃料供給プレナム１２８を満たし、複数の各チューブ要素９０に分配されることが、空気と混合されて燃焼室４８に導入される前に行なわれる。典型的な実施形態の一態様によれば、上流燃料供給プレナム１２８は、隣接するチューブ要素９０間に存在する間隙によって画定されている。この配置によって、燃料は、円周壁８２を冷却して複数のチューブ要素９０から熱を取り除く。熱除去が望ましい理由は、高Ｈ２保炎が一般的に、円周壁８２の非常に近くに生じて、複数のチューブ要素９０の温度を上げるからである。したがって、典型的な実施形態では、逆火マージンが、円周壁８２および複数のチューブ要素９０における温度を下げることによって向上する。
【００１６】
図４に最も良く示すように、チューブ要素９０はボディ１３０を備え、ボディ１３０は、第１の端部または入口１３２と、第１の端部または入口１３２が端壁８６から中間部分１３５を通って達する第２の端部または出口１３４と、を有する。中間部分１３５は、チューブ要素９０を上流燃料供給プレナム１２８と流体的に接続する開口部（図示せず）を備えている。出口１３４は、噴射ノズル・アセンブリ３８の円周壁８２を越えて延びることによって、境界ゾーン１４３を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口１３４は、円周壁８２から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素９０の内径である）。
【００１７】
図示した典型的な実施形態によれば、境界ゾーン１４３は、円周壁８２と出口１３４との間の実質的な直角によって画定されている。出口１３４を円周壁８２を越えて延ばすことによって、噴射ノズル・アセンブリ３８が、燃料および空気のより完全な混合を達成する結果、より安定な火炎が形成されて、その結果、より完全な燃焼が得られ、それだだけでなく、逆火の発生も減らすことができる。すなわち、チューブ要素９０の突き出た端部によって乱流渦が形成されて、混合が強化される。混合が強化されることによって、より完全な燃焼が得られ、排出削減になる。また、混合が強化されることによって、実質的に逆火が制限される。加えて、出口１３４を円周壁８２を越えて延ばすことによって、混合領域（別個に標示せず）が境界ゾーン１４３に形成される。混合領域によって、燃料および空気を蓄積するためのポケットが深くなり、その結果、円周壁８２における混合気がより希薄になる。このより希薄な混合気により逆火の確率が低くなる。逆火の確率をなくすかまたは低くすることによって、ターボ機械２を、より低いターン・ダウン・モードで動作させることができる。
【００１８】
次に、図５を参照して、別の典型的な実施形態による噴射ノズル・アセンブリ１６０について説明する。なお図５では、同様の参照番号は、対応する図における対応部品を表わしている。噴射ノズル・アセンブリ１６０は、第１の端部（図示せず）と、第１の端部が、端壁１７０を有するプレナム（図示せず）を通って達する第２の端部または円周壁１６６と、を備える。前述と同様に、噴射ノズル・アセンブリ１６０は、円周壁１６６の周りで半径方向に広がる多くの列（図示せず）に配置された複数のチューブ要素も備えている（そのうちの１つを大まかに１７５で示す）。
【００１９】
チューブ要素１７５はボディ１９６を備え、ボディ１９６は、第１の端部または入口１９８と、第１の端部または入口１９８が端壁１７０から中間部分２０２を通って達する第２の端部または出口２００と、を有する。中間部分２０２は、チューブ要素１７５を上流燃料供給プレナム（図示せず）に流体的に接続する開口部（図示せず）を備える。出口２００は、噴射ノズル・アセンブリ１６０の円周壁１６６を越えて延びることによって、境界ゾーン２０９を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口２００は、円周壁１６６から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素１７５の内径である）。
【００２０】
図示した典型的な実施形態によれば、境界ゾーン２０９が、円周壁１６６と出口２００との間の実質的に傾斜した接合部によって画定されている。より具体的には、図示した典型的な実施形態において、円周壁１６６は、境界ゾーン２０９を伴う実質的に平坦な表面を備えており、境界ゾーン２０９は、チューブ要素１７５の出口２００まで徐々に傾斜する接続部を形成している。前述と同様に、出口２００を円周壁１６６を越えて延ばすことによって、噴射ノズル・アセンブリ１６０が、燃料および空気のより完全な混合を達成する結果、より安定な火炎が形成されて、その結果、より完全な燃焼が得られ、それだけでなく、逆火の発生も減らすことができる。すなわち、チューブ要素１７５の突き出た端部によって乱流渦が形成されて、混合が強化される。混合が強化されることによって、より完全な燃焼が得られて排出削減になるとともに、逆火が防止される。逆火の確率をなくすかまたは低くすることによって、ターボ機械２を、より低いターン・ダウン・モードで動作させることができる。
【００２１】
次に、図６を参照して、別の典型的な実施形態による噴射ノズル・アセンブリ２２０について説明する。なお図６では、同様の参照番号は、対応する図における対応部品を表わしている。噴射ノズル・アセンブリ２２０は、第１の端部（図示せず）と、第１の端部が、端壁２２８を有する内部のプレナム（図示せず）を通って達する第２の端部または円周壁２２４と、を備える。また噴射ノズル・アセンブリ２２０は、円周壁２２４の周りで半径方向に広がる多くの列（図示せず）に配置された複数のチューブ要素を備えている（そのうちの１つを大まかに２３０で示す）。
【００２２】
図６に例示した典型的な実施形態によれば、チューブ要素２３０はボディ２４３を備え、ボディ２４３は、第１の端部または入口２４４と、第１の端部または入口２４４が端壁２２８から中間部分２４６を通って達する第２の端部または出口２４５と、を有する。中間部分２４６は、チューブ要素２３０を上流燃料供給プレナム（やはり図示せず）に流体的に接続する開口部（図示せず）を備える。第２の端部２４５は、噴射ノズル・アセンブリ２２０の円周壁２２４を越えて延びることによって、境界ゾーン２５０を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口２４５は、円周壁２２４から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素２３０の内径である）。
【００２３】
図示した典型的な実施形態によれば、境界ゾーン２５０は、円周壁２２４と出口２４５との間の実質的に傾斜した接合部によって画定されている。より具体的には、図示した典型的な実施形態において、円周壁２２４は、窪みのある表面を備えている。たとえば、複数の各チューブ要素２３０間の間隙領域に存在する複数の窪みまたは凹部領域２５５を有する表面である。このように、境界ゾーン２５０によって、チューブ要素２３０の出口２４５まで徐々に傾斜する接続部が形成されている。やはり前述と同様に、出口２４５を円周壁２２４を越えて延ばすことによって、噴射ノズル・アセンブリ２２０が、燃料および空気のより完全な混合を達成する結果、より安定な火炎が形成されて、その結果、より完全な燃焼が得られ、それだけでなく、逆火の発生も減らすことができる。
【００２４】
複数の凹部領域を複数の各チューブ要素の周りに加えることによって、燃料回転が強化され、その結果、円周壁２２４における境界層領域において徐々に希薄になる燃料分布が得られる。希薄になる燃料分布が得られることによって、噴射ノズル・アセンブリ２２０において逆火が生じる可能性がさらに低くなる。この配置によって、燃料は、円周壁２２４を冷却し、フィン（図示せず）を通して複数のチューブ要素２３０から熱を取り除く。熱除去が望ましい理由は、高いＨ２保炎が一般的に、円周壁２２４の非常に近くに生じて、複数のチューブ要素２３０の温度を上げるからである。したがって、典型的な実施形態では、逆火マージンが、円周壁２２４および複数のチューブ要素２３０における温度を下げることによって向上する。
【００２５】
次に、図７を参照して、別の典型的な実施形態による噴射ノズル・アセンブリ３２０について説明する。なお図７では、同様の参照番号は、対応する図における対応部品を表わしている。噴射ノズル・アセンブリ３２０は、第１の端部（図示せず）と、第１の端部が、端壁３２８を有する内部のプレナム３２６を通って達する第２の端部または円周壁３２４と、を備える。また噴射ノズル・アセンブリ３２０は、円周壁３２４の周りで半径方向に広がる多くの列に配置された複数のチューブ要素も備えている（そのうちの１つを大まかに３３０で示す）。
【００２６】
前述と同様に、チューブ要素３３０は燃料を燃料入口チューブ（図示せず）から受け取り、燃料入口チューブは、端部カバー３０（図２）から噴射ノズル・アセンブリ３２０を通って中央の受け取りポート（やはり図示せず）まで延びている。チューブ要素３３０はボディ３４３を備え、ボディ３４３は、第１の端部または入口３４４と、第１の端部または入口３４４が端壁３２８から中間部分３４６を通って達する第２の端部または出口３４５と、を有する。中間部分３４６は、チューブ要素３３０を上流燃料供給プレナム（やはり図示せず）に流体的に接続する開口部（図示せず）を備えている。出口３４５は、噴射ノズル・アセンブリ３２０の円周壁３２４を越えて延びることによって、境界ゾーン３５０を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口３４５は、円周壁３２４から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素３３０の内径である）。
【００２７】
図示した典型的な実施形態によれば、境界ゾーン３５０は、円周壁３２４と出口３４５との間の実質的な直角によって画定されている。このように、境界ゾーン３５０によって、チューブ要素３３０の第２の端部３２４との接続部が設けられている。やはり前述と同様に、出口３４５を円周壁３２４を越えて延ばすことによって、噴射ノズル・アセンブリ３２０が、燃料および空気のより完全な混合を達成する結果、より安定な火炎が形成されて、その結果、より完全な燃焼が得られ、それだけでなく、逆火の発生も減らすことができる。さらに、図示した典型的な態様により、噴射ノズル・アセンブリ３２０は、複数の角度付きチューブ要素を備えている。そのうちの１つが、大まかに３６０で示され、複数の列（別個に標示せず）の内部の１つに配置されている。チューブ要素３６０は、角度付き領域３６５を備えている。角度付き領域３６５によって、集中火炎安定化ゾーンおよびより希薄な火炎が、燃焼室４８（図２）内のチューブ要素３３０の第１および第２の列（別個に標示せず）に形成され、その結果、火炎安定性がさらに高まって、より完全な燃焼および排出削減がもたらされる。
【００２８】
別の典型的な態様によれば、図８に例示するように、噴射ノズル・アセンブリ３２０は、中央の受け取りポート（図示せず）を囲む最も内側の列（別個に標示せず）に配置された複数の角度付きチューブ要素４００を備えている。なお図８では、同様の参照番号は、対応する図における対応部品を表わしている。角度付きチューブ要素４００は、第１の端部または入口４０２から第２の端部または出口４０４まで、噴射ノズル・アセンブリ３２０の長手軸（別個に標示せず）に対して角度が付いている。典型的な実施形態の一態様によれば、角度付きチューブ要素４００は、噴射ノズル・アセンブリ３２０の長手軸に対して２０°未満の角度をなしている。
【００２９】
次に図９を参照して、別の典型的な実施形態による噴射ノズル・アセンブリ４２０について説明する。噴射ノズル・アセンブリ４２０は、第１の端部（図示せず）と、第１の端部が、端壁４２８を有する内部のプレナム４２６を通って達する第２の端部または円周壁４２４と、を備える。また噴射ノズル・アセンブリ４２０は、中央の受け取りポート（図示せず）の周りに周方向に配置された複数のチューブ要素４３０を備えている。チューブ要素４３０は、中央の受け取りポートの周りに配置された第１または最も内側の列４４０と、第１の列４４０の周りに配置された第２の列４４２と、第２の列４４２の周りに配置された第３の列４４４と、第３の列４４４の周りに配置された第４の列４４６と、を備えている。もちろん当然のことながら、チューブ要素４３０の列の数は変えることができる。たとえば第３の列４４４にあるチューブ要素４３０はボディ４８０を備え、ボディ４８０は、第１の端部または入口４８２と、第１の端部または入口４８２が端壁４２８から中間部分４８５を通って達する第２の端部または出口４８３と、を有している。中間部分４８５は、チューブ要素４３０を上流燃料供給プレナム（やはり図示せず）に流体的に接続する開口部（図示せず）を備えている。第２の端部４８３は、噴射ノズル・アセンブリ４２０の第２の端部４２４を越えて延びることによって、境界ゾーン４９０を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口４８３は、円周壁４２４から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素４３０の内径である）。
【００３０】
図示した典型的な実施形態によれば、第１の列４４０に配置された複数のチューブ要素４３０は、噴射ノズル・アセンブリ４２０の中心線に対して第１の角度で位置する。典型的な実施形態の一態様によれば、第１の列４４０におけるチューブ要素４３０は約２０°の角度をなしている。加えて、第２の列４４２に配置された複数のチューブ要素４３０は、噴射ノズル・アセンブリ４２０の中心線に対して、第１の角度とは異なる第２の角度で配置されている。図示した典型的な態様によれば、第２の列４４２におけるチューブ要素４３０は約１０°の角度をなしている。第１および第２の列４４０および４４２の角度によって、集中火炎安定化ゾーンおよびより希薄な火炎が、燃焼室４８内の第１、第２、および第３の列４４０、４４２、および４４４に形成され、その結果、火炎安定性がさらに高まって、より完全な燃焼および排出削減がもたらされる。
【００３１】
次に図１０を参照して、別の典型的な実施形態による噴射ノズル・アセンブリ５２０について説明する。噴射ノズル・アセンブリ５２０は、第１の端部（図示せず）と、第１の端部が、端壁５２８を有する内部のプレナム５２６を通って達する第２の端部または円周壁５２４と、を備えている。また噴射ノズル・アセンブリ５２０は、中央の受け取りポート（図示せず）の周りに周方向に配置された複数のチューブ要素５３０を備えている。チューブ要素５３０は、第１のまたは最も内側の列５４０と、第１の列５４０の周りに配置された第２の列５４２と、第２の列５４２の周りに配置された第３の列５４４と、第３の列５４４の周りに配置された第４の列５４６と、を備えている。もちろん当然のことながら、チューブ要素５３０の列の数は変えることができる。たとえば列５４６にあるチューブ要素５３０は、ボディ５８０を備え、ボディ５８０は、第１の端部または入口５８２と、第１の端部または入口５８２が端壁５２８から中間部分５８５を通って達する第２の端部または出口５８３と、を有している。中間部分５８５は、チューブ要素５３０を上流燃料供給プレナム（やはり図示せず）に流体的に接続する開口部（図示せず）を備えている。出口５８３は、噴射ノズル・アセンブリ５２０の第２の端部５２４を越えて延びることによって、境界ゾーン５９０を画定している。典型的な実施形態の一態様によれば、出口５８３は、円周壁５２４から約０．１Ｄ〜約１．２Ｄだけ延びている（Ｄはチューブ要素５３０の内径である）。
【００３２】
図示した典型的な実施形態によれば、第１の列５４０に配置された複数のチューブ要素５３０は、噴射ノズル・アセンブリ５２０の中心線に対して第１の角度で位置する。典型的な実施形態の一態様によれば、第１の列５４０におけるチューブ要素５３０は約２０°の角度をなしている。第２の列５４２に配置された複数のチューブ要素５３０は、噴射ノズル・アセンブリ５２０の中心線に対して、第１の角度とは異なる第２の角度で配置されている。図示した典型的な態様によれば、第２の列５４２におけるチューブ要素５３０は約１５°の角度をなしている。第３の列５４４に配置された複数のチューブ要素５３０は、噴射ノズル・アセンブリ５２０の中心線に対して、第１および第２の角度とは異なる第３の角度で配置されている。図示した典型的な態様によれば、第３の列５４４におけるチューブ要素５３０は約１０°の角度をなしている。第４の列５４６に配置された複数のチューブ要素５３０は、噴射ノズル・アセンブリ５２０の中心線に対して、第１、第２、および第３の角度とは異なる第４の角度で配置されている。図示した典型的な態様によれば、第４の列５４６におけるチューブ要素５３０は約５°の角度をなしている。第１、第２、第３、および第４の列４４０、４４２、４４４、および４４６の角度によって、集中火炎安定化ゾーンおよびより希薄な火炎が燃焼室４８内に形成され、その結果、火炎安定性がさらに高まって、より完全な燃焼および排出削減がもたらされる。
【００３３】
この時点において、典型的な実施形態により、噴射ノズルの加熱面を越えて延びるチューブ要素を有する噴射ノズル・アセンブリが提供されることを理解されたい。チューブ要素を加熱面を越えて延ばすことによって、燃料および空気のより完全な混合が達成されるだけでなく、逆火の発生も減る。より完全な燃焼が得られるとＮＯｘ排出物が少なくなり、一方で、逆火が減ると、ターボ機械を、現時点で可能なものより低いターン・ダウン・モードで動作させることができる。ターン・ダウンでは、逆火状態を形成する傾向がある流速が低くなる。噴射ノズルの端部に、より希薄な混合気を形成することにより、逆火状態が軽減されて、ターボ機械をより低いターン・ダウン・モードで動作させることが可能になり、燃料節約がさらに高まる。
【００３４】
本発明を限られた数の実施形態に関してのみ詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、これまで説明してはいないが本発明の趣旨および範囲に見合う任意の数の変形、変更、置換、または等価な配置を取り入れるように、本発明を変更することができる。さらに加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様には、説明した実施形態の一部のみが含まれる場合があることを理解されたい。したがって本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の請求項の範囲のみによって限定される。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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