(57)【要約】      （修正有）【課題】液体燃料機能を有する集束管燃料ノズル組立体を提供すること。【解決手段】集束管燃料ノズル組立体１００は、燃料噴射装置と、前方プレート１０８を通って流体連通を提供する複数の管体、燃料プレナム、及び集束管燃料ノズル組立体１００の後方プレート１０６を含む管集束体と、を備える。各管体が、該管体の上流側端部に定められる入口と、管体の下流側端部に定められる出口１３８とを含む。燃料噴射装置は、管体の各々の入口から上流側に配置される。各管体の上流側端部が非円形であり、複数の管体のうちの直接隣接する管体の相補的な上流側端部の側面部に当接する少なくとも１つの側面部を含む。各管体の下流側端部は、円形とすることができ、複数の管体のうちの直接隣接する管体の下流側端部から離間して配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束管燃料ノズル組立体（１００）であって、
燃料噴射装置（１４６）と、
前方プレート（１０８）を通って流体連通を提供する複数の管体（１２４）、燃料プレナム（１１４）、及び前記集束管燃料ノズル組立体（１００）の後方プレート（１０６）を含む管集束体（１２２）と、
を備え、前記管体（１２４）が各々、該管体（１２４）の上流側端部（１２８）に定められる入口（１３６）と、前記管体（１２４）の下流側端部（１３４）に定められる出口（１３８）とを有し、前記燃料噴射装置（１４６）が、前記管体（１２４）の各々の入口（１３６）から上流側に配置され、前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）の上流側端部（１２８）が非円形であり、前記２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）間で共用される少なくとも１つの側面部（１４０）を含み、前記管体（１２４）の各々の下流側端部（１３４）が円形であり、前記複数の管体（１２４）のうちの直接隣接する管体（１２４）の下流側端部（１３４）から離間して配置されている、集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項２】
前記複数の管体（１２４）の上流側端部（１２８）が、前記前方プレート（１０８）の前面（１０４）にわたる全体入口領域（１４２）を定め、前記複数の管体（１２４）の下流側端部（１３４）が、前記後方プレート（１０６）の後面（１０２）にわたる全体出口領域（１４４）を定め、前記全体入口領域（１４２）が前記全体出口領域（１４４）よりも小さい、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項３】
前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）の上流側端部（１２８）が三角形状である、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項４】
前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）が、前記上流側端部（１２８）から前記下流側端部（１３４）に向かって延びる移行部分（１３０）を含み、前記移行部分（１３０）が、非円形から円形に移行する前記管体（１２４）の各々の部分に相当する、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項５】
前記複数の管体（１２４）の１又はそれ以上の管体（１２４）の少なくとも一部が、前記上流側端部（１２８）と前記下流側端部（１３４）との間を非直線的に延びる、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項６】
前記複数の管体（１２４）の１又はそれ以上の管体（１２４）が、前記燃料プレナム（１１４）内に配置され且つ該燃料プレナム（１１４）と流体連通した少なくとも１つの燃料噴射ポート（１２６）を含む、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項７】
前記前方プレート（１０８）に結合されたダクト（１５０）を更に備え、前記ダクト（１５０）が、前記燃料噴射装置（１４６）と流体連通して、前記複数の管体（１２４）の入口（１２０）への流路を定める、請求項１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項８】
前記複数の管体（１２４）の入口（１２０）から上流側で前記ダクト（１５０）内に配置された１又はそれ以上のベーン（１５８）を更に備える、請求項７に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項９】
前記燃料噴射装置（１４６）が、前記ダクト（１５０）の上流側端部（１２８）に近接して位置付けられる、請求項７に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１０】
前記燃料噴射装置（１４６）が、前記ダクト（１５０）の側壁部分（１６０）を通って延びる、請求項７に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１１】
集束管燃料ノズル組立体（１００）であって、
後方プレート（１０６）から軸方向に離間した前方プレート（１０８）と、前記前方プレート（１０８）及び前記後方プレート（１０６）間に延びる外側スリーブ（１１０）と、
前記前方プレート（１０８）及び前記後方プレート（１０６）を通って流体連通を提供する複数の管体（１２４）を含む管集束体（１２２）と、
を備え、
前記管体（１２４）が各々、該管体（１２４）の上流側端部（１２８）に定められる入口（１３６）と、前記管体（１２４）の下流側端部（１３４）に定められる出口（１３８）とを有し、前記燃料噴射装置（１４６）が、前記管体（１２４）の各々の入口（１３６）から上流側に配置され、前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）の上流側端部（１２８）が非円形であり且つ共に接合されており、前記管体（１２４）の各々の下流側端部（１３４）が、前記複数の管体（１２４）のうちの直接隣接する管体（１２４）の下流側端部（１３４）から離間して配置されている、集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１２】
前記複数の管体（１２４）の上流側端部（１２８）が、前記前方プレート（１０８）の前面（１０４）にわたる全体入口領域（１４２）を定め、前記複数の管体（１２４）の下流側端部（１３４）が、前記後方プレート（１０６）の後面（１０２）にわたる全体出口領域（１４４）を定め、前記全体入口領域（１４２）が前記全体出口領域（１４４）よりも小さい、請求項１１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１３】
前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）の上流側端部（１２８）が三角形である、請求項１１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１４】
前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の隣接する管体（１２４）の下流側端部（１３４）が円形である、請求項１１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【請求項１５】
前記複数の管体（１２４）のうちの２又はそれ以上の管体（１２４）が、前記上流側端部（１２８）から前記下流側端部（１３４）に向かって延びる移行部分（１３０）を含み、前記移行部分（１３０）が、前記入口（１２０）での非円形から前記出口（１３８）での異なる管体（１２４）の形状に移行する前記２又はそれ以上の管体（１２４）の部分に相当する、請求項１１に記載の集束管燃料ノズル組立体（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体的に、ガスタービン燃焼器用の集束管燃料ノズル組立体に関する。より具体的には、本発明は、液体燃料機能を有する集束管燃料ノズル組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、産業及び発電事業で広く使用されている。ガスタービンは、一般に、直列流れ順に、圧縮機、燃焼セクション、及びタービンを含む。燃焼セクションは、外側ケーシングの周りに環状に配列された複数の燃焼器を含むことができる。作動時には、周囲空気のような作動流体は、圧縮機を通って流れるときに漸次的に圧縮される。圧縮された作動流体の一部は、圧縮機から燃焼器の各々に送られ、ここで燃料と混合され、燃焼室又は燃焼ゾーンにて燃焼して、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、高温ガス経路に沿ってタービンを通って送られ、ここでロータシャフトに結合されたタービンロータブレードを介して燃焼ガスから熱及び／又は運動エネルギーが取り出され、従って、ロータシャフトが回転を生じ、仕事及び／又は推力を生成するようになる。
【０００３】
特定の燃焼システムは、燃焼ゾーンから上流側で圧縮空気と燃焼ガスを予混合するための集束管型燃料ノズル組立体を利用する。拡散火炎作動時のような特定の燃焼器作動モードにおいて、集束管燃料ノズル組立体を介して燃焼ゾーンから上流側で液体燃料と圧縮空気を予混合する能力を有することが望ましく及び／又は必要となる場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００５】
本発明の１つの実施形態は、集束管燃料ノズル組立体である。集束管燃料ノズル組立体は、燃料噴射装置と、前方プレートを通って流体連通を提供する複数の管体、燃料プレナム、及び上記集束管燃料ノズル組立体の後方プレートを含む管集束体と、を含む。各管体は、該管体の上流側端部に定められる入口と、管体の下流側端部に定められる出口とを含む。燃料噴射装置は、管体の各々の入口から上流側に配置される。各管体の上流側端部が非円形であり、複数の管体のうちの直接隣接する管体の相補的な上流側端部の側面部に当接する少なくとも１つの側面部を含む。各管体の下流側端部は円形であり、複数の管体のうちの直接隣接する管体の下流側端部から離間して配置されている。
【０００６】
本開示の別の実施形態は、集束管燃料ノズル組立体である。集束管燃料ノズル組立体は、後方プレートから軸方向に離間した前方プレートと、上記前方プレート及び上記後方プレート間に延びる外側スリーブと、を含む。中間プレートは、外側スリーブ内に配置され、前方プレートと後方プレートとの間で軸方向に離間して配置される。前方プレート及び中間プレートは、集束管燃料ノズル組立体内で燃料プレナムを少なくとも部分的に定める。管集束体は、前方プレート、燃料プレナム、及び後方プレートを通って流体連通を提供する複数の管体を含む。各管体は、管体の上流側端部に定められる入口と、管体の下流側端部に定められる出口とを有する。燃料噴射装置は、管体の各々の入口から上流側に配置される。各管体の上流側端部は非円形であり、複数の管体のうちの直接隣接する管体の相補的な上流側端部の側面部に当接又は接合される少なくとも１つの側面部を含む。各管体の下流側端部は、複数の管体のうちの直接隣接する管体の下流側端部から離間して配置されている。
【０００７】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【０００８】
添付図面を参照することを含めて、本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示が記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図。
【図２】本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的な燃焼器の側面図。
【図３】本発明の１つの実施形態による集束管燃料ノズル組立体の斜視側面図。
【図４】本発明の１つの実施形態による、図３に示す集束管燃料ノズル組立体の斜視側面図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、図３の切断線５−５に沿った集束管燃料ノズル組立体の側断面図。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態による集束管燃料ノズル組立体の例示的な管集束体の斜視側面図。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図６に示す管集束体の下流側の図。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図６に示す管集束体の上流側の図。
【図９】本発明の少なくとも１つの実施形態による集束管燃料ノズル組立体の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。
【００１１】
本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸に整列された相対方向を指す。
【００１２】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明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、用語「備える」及び／又は「備えている」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つ又はそれ以上の他の特徴部、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。
【００１３】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、例示の目的で陸上ベースの発電用ガスタービン燃焼器の集束管燃料ノズル組立体に関して全体に説明しているが、請求項に別途規定のない限り、本発明の実施形態は、陸上ベースの発電用ガスタービンの燃焼器又は燃焼システムに限定されず、ターボ機械のあらゆる種類又はタイプの燃焼器に適用することができることは、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１５】
ここで図面を参照すると、図１は、例示的なガスタービン１０の概略図を示す。ガスタービン１０は一般に、吸入セクション１２と、吸入セクション１２の下流側に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流側に配置された燃焼器１６と、燃焼器１６の下流側に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流側に配置された排気セクション２０と、を含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合する１又はそれ以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１６】
作動中、空気２４は、吸入セクション１２を通って圧縮機１４に流入し、ここで空気２４が漸次的に圧縮され、結果として燃焼器１６に圧縮空気２６を提供する。圧縮空気２６の少なくとも一部は、燃焼器１６内で燃料２８と混合されて燃焼し、燃焼ガス３０を生成する。燃焼ガス３０は、燃焼器１６からタービン１８に流入し、ここでエネルギー（運動及び／又は熱）が燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、結果としてシャフト２２の回転を引き起こすようになる。次いで、機械的回転エネルギーは、圧縮機１４に動力を供給するため、及び／又は電力を発生させるためなどの様々な目的に用いることができる。次に、タービン１８から流出する燃焼ガス３０は、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排出することができる。
【００１７】
燃焼器１６は、当該技術分野で公知のあらゆるタイプの燃焼器とすることができ、本発明は、請求項に別途記載のない限り、何れかの特定の燃焼器設計に限定されない。例えば、燃焼器１６は、缶アニュラ型又はアニュラ型燃焼器とすることができる。図２は、図１に示すガスタービン１０に組み込むことができ、また、本発明の１又はそれ以上の実施形態を組み込むことができる例示的な缶アニュラ型燃焼器１６の一部の斜視側面図を示す。
【００１８】
図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシングのような外側ケーシング３２を少なくとも部分的に囲むことができる。外側ケーシング３２は、単一のケーシングから、又は共に結合された１又はそれ以上のケーシングから形成することができる。外側ケーシング３２は、燃焼器１６の種々の構成要素を少なくとも部分的に囲む高圧プレナム３４を少なくとも部分的に定めることができる。高圧プレナム３４は、そこから圧縮空気２６を受け入れるように圧縮機１４（図１）と流体連通することができる。端部カバー３６は、外側ケーシング３２に結合することができる。特定の実施形態において、外側ケーシング３２及び端部カバー３６は、燃焼器１６のヘッド端部容積又は部分３８を少なくとも部分的に定めることができる。特定の実施形態において、ヘッド端部部分３８は、高圧プレナム３４及び／又は圧縮機１４と流体連通している。
【００１９】
燃焼器１６はまた、燃焼ライナ４０及び／又は移行ダクト４２のような、外側ケーシング３２内で燃焼室又は反応ゾーン４４を少なくとも部分的に定める１又はそれ以上のライナを含むことができる。燃焼ライナ４０及び／又は移行ダクト４２はまた、燃焼ガス３０をタービン１８に配向するための高温ガス経路４６を少なくとも部分的に定めることができる。特定の構成において、１又はそれ以上の流れスリーブ又はインピンジメントスリーブ４８は、燃焼ライナ４０及び／又は移行ダクト４２を少なくとも部分的に囲むことができる。流れスリーブ４８は、燃焼ライナ４０及び／又は移行ダクト４２から半径方向に離間して配置され、圧縮空気２６の一部を燃焼器１６のヘッド端部部分３８に向けて配向するための環状流路５０を定めるようにすることができる。
【００２０】
種々の実施形態において、燃焼器１６は、少なくとも１つの集束管燃料ノズル組立体１００を含み、本明細書では「燃料ノズル組立体」と呼ばれる。図２に示すように、燃料ノズル組立体１００は、燃焼器１６の軸方向中心線５２に対して端部カバー３６から下流側で及び／又は端部カバー３６から軸方向に離間して配置され且つ燃焼室４４から上流側にある外側ケーシング３２内に配置される。特定の実施形態において、燃料ノズル組立体１００は、ガス燃料供給源５４と流体連通している。加えて、又は代替として、特定の実施形態において、燃料ノズル組立体１００は、液体燃料供給源５６と流体連通している。
【００２１】
図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、燃料ノズル組立体１００の下流側又は後面部分１０２を示すような向きにされた燃料ノズル組立体１００の斜視図を示す。図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、燃料ノズル組立体１００の上流側又は前面部分１０４を示すような向きにされた燃料ノズル組立体１００の斜視図を示す。図５は、本発明の１つの実施形態による、図３に示す切断線５−５から見た図３及び図４に示す燃料ノズル組立体１００の側断面図を示す。
【００２２】
図３、４及び５に全体的に示すように、後面１０２は、後方プレート又は壁１０６により少なくとも部分的に定めることができる。前面１０４は、前方プレート又は壁１０８により少なくとも部分的に定めることができる。環状外側スリーブ１１０は、前方プレート１０８と後方プレート１０６との間を軸方向に延びる。特定の実施形態において、図５に示すように、中間プレート１１２は、外側スリーブ１１０内で半径方向、円周方向及び軸方向に延び、後方プレート１０６と前方プレート１０８との間を軸方向に配置される。
【００２３】
特定の実施形態において、図５に示すように、燃料プレナム１１４は、前方プレート１０８と中間プレート１１２との間で集束管燃料ノズル組立体１００内に定められる。燃料プレナム１１４は、ガス燃料又は液体燃料の何れかを受けるように構成することができる。１つの実施形態において、燃料プレナム１１４は、液体燃料を受けるように構成される。特定の実施形態において、圧縮空気又は希釈剤プレナム１１６が、中間プレート１１２と後方プレート１０６との間で集束管燃料ノズル組立体１００内に定められる。燃料プレナム１１４は、１又はそれ以上の流体導管１１８を介してガス燃料供給源５４（図２）又は液体燃料供給源５６と流体連通することができる。流体導管１１８は、端部カバー３６（図２）から前方プレート１０８を通って延びることができる。圧縮空気プレナム１１６は、高圧プレナム３４（図２）又は代替の圧縮空気又は希釈剤の供給源と流体連通することができる。例えば、図３、４及び５に示すように、外側スリーブ１１０に沿って定められる開口又は入口１２０は、圧縮空気プレナム１１６に流体連通をもたらすことができる。
【００２４】
種々の実施形態において、図５に示すように、燃料ノズル組立体１００は、外側スリーブ１１０内に少なくとも部分的に配列され且つ前方プレート１０８と後方プレート１０６との間に延びる複数の管体１２４を備えた少なくとも１つの管集束体１２２を含む。管集束体１２２は、燃料ノズル組立体１００を通じて流体連通を提供する。特定の実施形態において、燃料ノズル組立体１００は、外側スリーブ１１０内に配列され且つ前方プレート１０８と後方プレート１０６との間に延びる複数の管集束体１２２を含む。特定の実施形態において、各管体１２４は、前方プレート１０８から燃料プレナム１１４を通り、中間プレート１１２に延びて後方プレート１０６にて終端し、及び／又は後方プレート１０６を少なくとも部分的に通って延びる。各管集束体１２２の管体１２４のうちの１又はそれ以上は、燃料プレナム１１４内に配置され且つ該燃料プレナム１１４と流体連通した１又はそれ以上の燃料ポート１２６を含むことができる。
【００２５】
図６は、本発明の１つの実施形態による例示的な管集束体１２２の斜視図を示す。図７は、図６に示される管集束体１２２の下流側図面を示す。図８は、図６に示される管集束体１２２の上流側図面を示す。
【００２６】
図６に示すように、各管体１２４は、直列流れ順で、上流側端部１２８、移行部分１３０、スロート部分１３２、及び下流側端部１３４を含む。各管体は、上流側端部１２８に定められる入口１３６と、下流側端部１３４に定められる出口１３８とを含む。図４に示すように、上流側端部１２８、詳細には各管体１２４への入口１３６は、前方プレート１０８の前面１０４に隣接して位置付けられ、又は前面１０４から軸方向内側に僅かに凹状にすることができる。
【００２７】
種々の実施形態において、管体１２４の上流側端部１２８は、集められて管集束体１２２の隣接する管体１２４と直接隣接して適合するよう及び／又は突き合わされるような形状にされ、従って、各入口１３６の間の間隔又は領域を最小限に及び／又は排除するようにする。例えば、種々の実施形態において、図６及び７に示すように、管集束体１２２の１又はそれ以上の管体の上流側端部１２８は非円形である。換言すると、１又はそれ以上の管体の上流側端部１２８は、１又はそれ以上の非弓状又は平坦な側面を有する。例えば、特定の実施形態において、１又はそれ以上の管体の上流側端部１２８は、三角形状とすることができる。管体１２４の上流側端部１２８の形状は、請求項に別途記載のない限り、三角形状に限定されない。例えば、１又はそれ以上の管体の上流側端部１２８は、六角形、八角形、矩形、方形、又はこれらの組み合わせとすることができる。種々の実施形態において、１又はそれ以上の管体の移行部分１３０は、非円形の上流側端部から、管体１２４のスロート部分１３２（円形、三角形、矩形、又は他の形状のような略均一な形状を有することができる）に移行する管体１２４の部分に相当する。
【００２８】
種々の実施形態において、図７に示すように、各管体１２４の上流側端部１２８は、直接隣接する管体１２４の上流側端部１２８の相補的な側面部１４０（ｂ）に当接する少なくとも１つの側面部１４０（ａ）を含む。このようにして隣接する管体１２４間のギャップが最小限にされ、又は排除される。管体１２４の組み合わされた上流側端部１２８は、図７及び図４の両方において破線１４２で示される、前方プレート１０８の前面１０４にわたる全体入口領域を定める。このようにして管体１２４の上流側端部１２８を形成及び／又は連結することによって、前面１０４にわたる全体入口領域を最小限にすることができる。加えて、隣接する管体１２４の上流側端部１２８は、円形形状の入口（図示せず）と比べたときにより小さな全体入口領域１４２を提供し、これにより入口１３６の周りの何れかのブラフ領域を最小限又は排除する。
【００２９】
種々の実施形態において、図３及び図８に示すように、１又はそれ以上の管体の下流側端部１３４は円形であり、管集束体１２２の直接隣接する管体１２４の下流側端部１３４から離間して配置される。特定の実施形態において、管集束体１２２の管体１２４のうちの１又はそれ以上は、上流側端部１２８と下流側端部１３４との間で非直線に延びる。例えば、図５から図８に示すように、管体１２４のうちの１又はそれ以上は、上流側端部１２８と下流側端部１３４との間で湾曲及び／又は捻れており、従って、隣接する下流側端部１３４間、詳細には管集束体１２２の隣接する管体１２４の出口１３８の間に間隔又はギャップが設けられる。結果として、図３及び図８に示すように、出口１３８は、後面１０２（図３）にわたって破線１４４で示される全体出口領域を定め、これは前方プレート１０８の前面１０４にわたって定められる全体入口領域１４２（図４）よりも大きい。例えば、１つの実施形態において、より小さい全体入口領域１４２は、全体出口領域１４４の約２０パーセント〜約２５パーセントとすることができる。
【００３０】
図９は、本発明の少なくとも１つの実施形態による燃料ノズル組立体１００の斜視図を示す。特定の実施形態において、図９に示すように、燃料ノズル組立体１００は、管集束体１２２の管体１２４の入口１３６から上流側に配置される少なくとも１つの燃料噴射装置１４６を含む。燃料噴射装置１４６は、１又はそれ以上の流体導管通路１４８を介して液体燃料供給源５６（図２）と流体連通することができる。加えて又は代替として、燃料噴射装置１４６は、液体燃料供給源と流体連通することができる。
【００３１】
特定の実施形態において、燃料ノズル組立体１００は更に、ダクト又はバッフル１５０を含む。ダクト１５０は、１又はそれ以上の管集束体１２２の入口１３６への流路又は通路１５２を定める。特定の実施形態において、ダクト１５０の上流側端部１５４は、燃焼器１６（図２）のヘッド端部から圧縮空気２６の一部を受け取るように構成される。ダクト１５０の下流側端部は、前方プレート１０８の前面１０４の一部にわたって及び／又は管集束体１２２の入口１３６の周りに形成され、又はシールを形成するような形状にすることができる。１つの実施形態において、図９に示すように、ダクト１５０は、該ダクト１５０の流路１５２内に配置された１又はそれ以上のベーン１５８を含む。ベーン１５８は、燃料噴射装置１４６に対して支持を提供することができ、及び／又は圧縮空気２６がダクト１５０を通って入口１３６に向かって流れるときに圧縮空気の流れを調整することができる。１つの実施形態において、燃料噴射装置１４６は、ダクト１５０の側壁１６０に結合され、及び／又は側壁１６０を通じて流体連通を提供し、従って、流路１５２を通って流れる圧縮空気２６の流れに略垂直に液体燃料を噴射することができる。１つの実施形態において、燃料噴射装置１４６は、入口１３６から上流側の端部カバー３６に支持及び／又は装着することができる。
【００３２】
作動時には、圧縮機１４からの圧縮空気２６の一部は、ヘッド端部３８からダクト１５０に流れる。１つの実施形態において、液体燃料が、管集束体１２２の入口１３６から上流側の流路１５２内で圧縮空気２６の流れに噴射される。別の実施形態において、ガス燃料が、管集束体１２２の入口１３６から上流側の流路１５２内で圧縮空気２６の流れに噴射される。ダクト１５０は、ヘッド端部３８内の圧縮空気２６の流速と比べたときに圧縮空気２６の速度を増大させるように形成することができる。加えて、全体入口領域１４２が最小限にされたことにより、前方プレート１０８の上流側面上のブラフ領域の最小化又は排除がもたらされる。結果として、燃料（液体又はガス）は、入口１３６から上流側のダクト１５０内でより高速な圧縮空気２６の流れに噴射され、これにより管体１２４の各々を通る流速を増大させ、前方プレート１０８の前面１０４にわたる燃料の溜まりの可能性を低減し、前方プレート１０８の前面１０４にわたる保炎の可能性を低減することができる。
【００３３】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００３４】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
集束管燃料ノズル組立体であって、
燃料噴射装置と、
前方プレートを通って流体連通を提供する複数の管体、燃料プレナム、及び上記集束管燃料ノズル組立体の後方プレートを含む管集束体と、
を備え、上記管体が各々、該管体の上流側端部に定められる入口と、上記管体の下流側端部に定められる出口とを有し、上記燃料噴射装置が、上記管体の各々の入口から上流側に配置され、上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体の上流側端部が非円形であり、上記２又はそれ以上の隣接する管体間で共用される少なくとも１つの側面部を含み、上記管体の各々の下流側端部が円形であり、上記複数の管体のうちの直接隣接する管体の下流側端部から離間して配置されている、集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様２］
上記複数の管体の上流側端部が、上記前方プレートの前面にわたる全体入口領域を定め、上記複数の管体の下流側端部が、上記後方プレートの後面にわたる全体出口領域を定め、上記全体入口領域が上記全体出口領域よりも小さい、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様３］
上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体の上流側端部が三角形状である、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様４］
上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体が、上記上流側端部から上記下流側端部に向かって延びる移行部分を含み、上記移行部分が、非円形から円形に移行する上記管体の各々の部分に相当する、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様５］
上記複数の管体の１又はそれ以上の管体の少なくとも一部が、上記上流側端部と上記下流側端部との間を非直線的に延びる、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様６］
上記複数の管体の１又はそれ以上の管体が、上記燃料プレナム内に配置され且つ該燃料プレナムと流体連通した少なくとも１つの燃料噴射ポートを含む、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様７］
上記前方プレートに結合されたダクトを更に備え、上記ダクトが、上記燃料噴射装置と流体連通して、上記複数の管体の入口への流路を定める、実施態様１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様８］
上記複数の管体の入口から上流側で上記ダクト内に配置された１又はそれ以上のベーンを更に備える、実施態様７に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様９］
上記燃料噴射装置が、上記ダクトの上流側端部に近接して位置付けられる、実施態様７に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１０］
上記燃料噴射装置が、上記ダクトの側壁部分を通って延びる、実施態様７に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１１］
集束管燃料ノズル組立体であって、
後方プレートから軸方向に離間した前方プレートと、上記前方プレート及び上記後方プレート間に延びる外側スリーブと、
上記前方プレート及び上記後方プレートを通って流体連通を提供する複数の管体を含む管集束体と、
を備え、
上記管体が各々、該管体の上流側端部に定められる入口と、上記管体の下流側端部に定められる出口とを有し、上記燃料噴射装置が、上記管体の各々の入口から上流側に配置され、上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体の上流側端部が非円形であり且つ共に接合されており、上記管体の各々の下流側端部が、上記複数の管体のうちの直接隣接する管体の下流側端部から離間して配置されている、集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１２］
上記複数の管体の上流側端部が、上記前方プレートの前面にわたる全体入口領域を定め、上記複数の管体の下流側端部が、上記後方プレートの後面にわたる全体出口領域を定め、上記全体入口領域が上記全体出口領域よりも小さい、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１３］
上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体の上流側端部が三角形である、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１４］
上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の隣接する管体の下流側端部が円形である、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１５］
上記複数の管体のうちの２又はそれ以上の管体が、上記上流側端部から上記下流側端部に向かって延びる移行部分を含み、上記移行部分が、上記入口での非円形から上記出口での異なる管体の形状に移行する上記２又はそれ以上の管体の部分に相当する、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１６］
上記複数の管体の１又はそれ以上の管体の少なくとも一部が、上記上流側端部と上記下流側端部との間を非直線的に延びる、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１７］
上記外側スリーブ内に配置され且つ上記前方プレートと上記後方プレートとの間に軸方向に離間して配置される中間プレートを更に備え、上記前方プレートと上記中間プレートが集束管燃料ノズル組立体内で燃料プレナムを少なくとも部分的に定め、上記複数の管体の１又はそれ以上の管体が、上記燃料プレナム内に配置され且つ該燃料プレナムと流体連通した少なくとも１つの燃料噴射ポートを含む、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１８］
上記前方プレートに結合されたダクトを更に備え、上記ダクトが、上記燃料噴射装置と流体連通して、上記複数の管体の入口への流路を定める、実施態様１１に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様１９］
上記複数の管体の入口から上流側で上記ダクト内に配置された１又はそれ以上のベーンを更に備える、実施態様１８に記載の集束管燃料ノズル組立体。
［実施態様２０］
上記燃料噴射装置が、上記ダクトの上流側端部に近接して位置付けられる、実施態様１８に記載の集束管燃料ノズル組立体。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービン
１２  吸入セクション
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  空気
２６  圧縮空気
２８  燃料
３０  燃焼ガス
３２  外側ケーシング
３４  高圧プレナム
３６  端部カバー
３８  ヘッド端部部分
４０  燃焼ライナ
４２  移行ダクト
４４  燃焼ゾーン
４６  高温ガス経路
４８  流れ／インピンジメントスリーブ
５０  環状流路
５２  中心線
５４  ガス燃料供給源
５６  液体燃料供給源
１００  集束管燃料ノズル組立体
１０２  後面
１０４  前面
１０６  後方プレート
１０８  前方プレート
１１０  外側スリーブ
１１２  中間プレート
１１４  ガス燃料プレナム
１１６  圧縮空気／希釈剤プレナム
１１８  流体導管
１２０  入口
１２２  管集束体
１２４  管体
１２６  燃料ポート
１２８  上流側端部（管体の）
１３０  移行部分（管体の）
１３２  スロート部分（管体の）
１３４  下流側端部（管体の）
１３６  入口（管体の）
１３８  出口（管体の）
１４０（ａ〜ｂ）  側面部（上流側端部の）
１４２  全体入口領域
１４４  全体出口領域
１４６  液体燃料噴射装置
１４８  流体導管
１５０  ダクト
１５２  流路
１５４  上流側端部（ダクトの）
１５６  下流側端部（ダクトの）
１５８  ベーン
１６０  側壁
【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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【外国語明細書】
2017096618000001.pdf