(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンの始動時における噴射条件を早期に成立させることができるとともに、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を抑制することができる燃料マニホルドを提供することを目的とする。【解決手段】各燃料噴射ノズル７に連結される複数のノズル接続部１２と、隣接するノズル接続部１２の間に配置されて隣接するノズル接続部１２に連結される複数の連結管部１３と、備え、連結管部１３の一部に、燃料マニホルド１１の半径方向外側に膨らんだ円弧状に屈曲された屈曲部１３ａが形成されており、連結管部１３は、下側から上側にかけて径が小さく徐変されるとともに、下側から上側にかけて屈曲部１３ａ曲率半径Ｒが小さく徐変されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が略水平に配置されるタービンの周囲に配置される円環状の燃焼室に燃料を噴射する複数の燃料噴射ノズルの各々に連結され、下側から前記燃料噴射ノズルの各々に燃料を供給するガスタービンエンジンの燃料マニホルドであって、
前記燃料マニホルドの径が下側から上側にかけて小さく徐変されており、
前記燃料噴射ノズルの間に配置される前記燃料マニホルドの一部に円弧状に屈曲された屈曲部が形成されて、前記屈曲部の曲率半径が下側から上側にかけて小さく徐変されていることを特徴とする、燃料マニホルド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの燃料噴射ノズルに燃料を供給する燃料マニホルドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガスタービンエンジンの燃料噴射ノズルに燃料を下側から供給する燃料マニホルドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料噴射ノズルには、燃料の噴射角及び燃料の微粒子化を保持するための圧力調整弁が設けられており、この圧力調整弁を開くためには、燃料マニホルドに燃料を供給して燃料マニホルド内の圧力を上昇させるとともに、燃料充填率をほぼ１００％にする必要がある。このため、圧力調整弁を開いて燃料噴射ノズルから燃料を噴射させて燃料の噴射角及び燃料の微粒子化を保持するための条件が、燃料噴射ノズルの噴射条件となる。
【０００５】
しかしながら、下側から燃料を供給する燃料マニホルドを採用すると、ガスタービンエンジンの始動時に、燃料マニホルドへ燃料が供給されてから最上部に配置される燃料噴射ノズルの噴射条件を満たすまでに長い遅延時間が生じる。
【０００６】
また、ガスタービンエンジンの運転中の燃料マニホルドは、内部を燃料が流れているため熱膨張の影響を受けないが、ガスタービンエンジンの停止時の燃料マニホルドは、熱ソークバックによる熱膨張により燃料マニホルドが半径方向外側に向けて伸びようとする。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料マニホルドのように燃料噴射ノズルを直線状に連結すると、熱膨張の影響が避けられない。よって、燃料マニホルドの熱膨張の観点からも更なる改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ガスタービンエンジンの始動時における噴射条件を早期に成立させることができるとともに、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を抑制することができる燃料マニホルドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料マニホルドは、回転軸が略水平に配置されるタービンの周囲に配置される円環状の燃焼室に燃料を噴射する複数の燃料噴射ノズルの各々に連結され、下側から燃料噴射ノズルの各々に燃料を供給するガスタービンエンジンの燃料マニホルドであって、燃料マニホルドの径が下側から上側にかけて小さく徐変されており、燃料噴射ノズルの間に配置される燃料マニホルドの一部に円弧状に屈曲された屈曲部が形成され、屈曲部の曲率半径が下側から上側にかけて小さく徐変されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る燃料マニホルドによれば、燃料マニホルドの径を下側から上側にかけて小さく徐変することで、燃料マニホルドの内容積を小さくして燃料マニホルドの上側に燃料を早期に充填することができるため、ガスタービンエンジンの始動時に、最上部に配置される燃料噴射ノズルにおいても噴射条件を早期に成立させることができる。
【００１１】
また、燃料噴射ノズルの間の一部に円弧状に屈曲された屈曲部を形成することで、熱膨張による燃料マニホルドの変形が許容されるため、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を抑制することができる。
【００１２】
ここで、燃料マニホルドの下側は、上側に比べて径が大きくなっているため、熱膨張による影響も大きくなる。一方、燃料マニホルドの上側は、下側に比べて径が小さくなっているため、熱膨張による影響も小さくなる。そこで、屈曲部の曲率半径を下側から上側にかけて小さく徐変することで、熱膨張による影響が大きい下側の燃料マニホルドの変形許容量を、熱膨張による影響が小さい上側の燃料マニホルドの変形許容量よりも大きくすることができるため、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を燃料マニホルドの全体において抑制することができる。
【００１３】
このように、本発明に係る燃料マニホルドによれば、ガスタービンエンジンの始動時における噴射条件を早期に成立させることができるとともに、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガスタービンエンジンの始動時における噴射条件を早期に成立させることができるとともに、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。
【図２】実施形態に係る燃料マニホルドの斜視図である。
【図３】実施形態に係る燃料マニホルドの正面図である。
【図４】従来の燃料マニホルドの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料マニホルドの実施形態を説明する。なお、本明細書において、ガスタービンエンジンを設置した際の上下方向を「上下」とし、適宜、「上」「下」などの方向を表す語を用いることとする。また、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。図１に示すように、ガスタービンエンジン１は、回転軸２が略水平に配置される円盤状のタービン３を燃焼ガスにより回転させるエンジンである。すなわち、ガスタービンエンジン１は、インテークシュラウド４から吸気されたガスを圧縮機５で圧縮し、この圧縮ガスをタービン３の周囲に配置された円環状の燃焼室６に送り込み、燃料噴射ノズル７から噴射される燃料を点火プラグ８で点火して燃焼室６に送り込まれた圧縮ガスを加熱し、この加熱された圧縮ガスでタービン３を回転させ、排気ガスをエキゾーストダクト９から排気するものである。
【００１８】
この燃料噴射ノズル７は、円環状の燃焼室６の形状に沿った同一円周上に略等間隔で複数本設けられており、燃料噴射ノズル７の各々に、本実施形態に係る燃料マニホルド１１が連結されている。なお、この燃料マニホルド１１は、燃焼室６の右側に取り付けられる複数の燃料噴射ノズル７に燃料を供給する燃料マニホルド１１と、燃焼室６の左側に取り付けられる複数の燃料噴射ノズル７に燃料を供給する燃料マニホルド１１と、に分かれている。
【００１９】
図２は、実施形態に係る燃料マニホルドの斜視図である。図２に示すように、本実施形態に係る燃料マニホルド１１は、下側から各燃料噴射ノズル７に燃料を供給する燃料供給配管である。
【００２０】
この燃料マニホルド１１は、各燃料噴射ノズル７に連結される複数のノズル接続部１２と、隣接するノズル接続部１２の間に配置されて隣接するノズル接続部１２に連結される複数の連結管部１３と、を備えている。また、燃料マニホルド１１は、最下部に配置されるノズル接続部１２に、燃料供給するためのアクチュエータ（不図示）が接続されている。このため、アクチュエータから燃料マニホルド１１に燃料が供給されると、燃料マニホルド１１では、連結管部１３を伝って下側から上側に向かって燃料が充填されていき、各ノズル接続部１２から各燃料噴射ノズル７に燃料が供給される。
【００２１】
図３は、実施形態に係る燃料マニホルドの正面図である。図３に示すように、燃料マニホルド１１の連結管部１３は、下側から上側にかけて径ｄが小さく徐変されており、下側に配置される連結管部１３よりも上側に配置される連結管部１３の方が細くなっている。すなわち、最下部に配置される連結管部１３の直径をｄ１とし、最上部に配置される連結管部１３の直径をｄ５とし、その間に配置される連結管部１３の直径を下側から順にｄ２、ｄ３、ｄ４とすると、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４＞ｄ５の関係となっている。
【００２２】
また、連結管部１３の一部に、燃料マニホルド１１の半径方向外側に膨らんだ円弧状に屈曲された屈曲部１３ａが形成されており、連結管部１３は、下側から上側にかけて屈曲部１３ａ曲率半径Ｒが小さく徐変されている。すなわち、最下部に配置される連結管部１３の屈曲部１３ａの曲率半径をＲ１とし、最上部に配置される連結管部１３の屈曲部１３ａの曲率半径をＲ５とし、その間に配置される連結管部１３の屈曲部１３ａの曲率半径を下から順にＲ２、Ｒ３、Ｒ４とすると、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５の関係となっている。
【００２３】
そして、このように形成される燃料マニホルド１１は、まず、最上部に配置される燃料噴射ノズル７を含む全ての燃料噴射ノズル７に必要な燃料供給条件（燃料噴射ノズル７が噴射条件を満たすための条件）を満たすことを最低条件として、燃料マニホルド１１の入り口から全ての燃料噴射ノズル７に到る最適な内容積を求める。そして、燃料噴射ノズル７が求めた内容積となるように、上記関係に沿って各連絡幹部１３の径及び屈曲部１３ａの曲率半径を設定していく。
【００２４】
ここで、従来の燃料マニホルドと比較して、本実施形態に係る燃料マニホルドの作用効果について説明する。
【００２５】
図４は、従来の燃料マニホルドの正面図である。図４に示すように、従来の燃料マニホルド２１では、同一径に形成された複数の連結部２３で、隣接するノズル接続部２２を直線的に連結している。
【００２６】
このように、全ての連結管部２３が同一径に形成されると、燃料マニホルド２１に供給された燃料が最上部に配置される連結管部２３に充填されるまでに長い遅延時間が生じるため、ガスタービンエンジンの始動時に、燃料マニホルド２１へ燃料が供給されてから最上部に配置される燃料噴射ノズルの噴射条件を満たすまでに長い遅延時間が生じる。
【００２７】
しかも、連結管部２３により隣接するノズル接続部２２が直線的に連結されると、燃料マニホルドの半径方向外側への変形が制限されるため、ガスタービンエンジンの停止時における熱膨張の影響により、燃料マニホルドの耐久性が著しく低下する。
【００２８】
これに対し、本実施形態に係る燃料マニホルド１１によれば、連結管部１３の径を下側から上側にかけて小さく徐変することで、燃料マニホルド１１の内容積を小さくして燃料マニホルド１１の上側に燃料を早期に充填することができるため、ガスタービンエンジン１の始動時に、最上部に配置される燃料噴射ノズル７においても噴射条件を早期に成立させることができる。
【００２９】
また、連結管部１３の一部に屈曲部１３ａを形成することで、熱膨張による連結管部１３の変形が許容されるため、ガスタービンエンジン１の停止時における熱膨張の影響を抑制することができる。
【００３０】
そして、このように構成すると、下側に配置される連結管部１３は、上側に配置される連結管部１３に比べて径が大きくなっているため、熱膨張による影響も大きくなり、一方、上側に配置される連結管部１３は、下側に配置される連結管部１３に比べて径が小さくなっているため、熱膨張による影響も小さくなる。そこで、屈曲部１３ａの曲率半径を下側から上側にかけて小さく徐変することで、熱膨張による影響が大きい下側に配置される連結管部１３の変形許容量を、熱膨張による影響が小さい上側に配置される連結管部１３の変形許容量よりも大きくすることができるため、ガスタービンエンジン１の停止時における熱膨張の影響を燃料マニホルド１１の全体において抑制することができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、連結管部１３ごとに径を変えることで連結管部１３の径を下側から上側にかけて小さく徐変させるものとして説明したが、更に、同じ連結管部１３において径を徐変させることで連結管部１３の径を下側から上側にかけて小さく徐変させてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…ガスタービンエンジン、２…回転軸、３…タービン、４…インテークシュラウド、５…圧縮機、６…燃焼室、７…燃料噴射ノズル、８…点火プラグ、９…エキゾーストダクト、１１…燃料マニホルド、１２…ノズル接続部、１３…連結管部、１３ａ…屈曲部、２１…燃料マニホルド、２２…ノズル接続部、２３…連結管部。
【図１】
2013133781.tif 000003
【図２】
2013133781.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013133781.tif 000006