(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料噴射器アセンブリを提供する。【解決手段】燃料噴射器アセンブリ１０２は、燃料マニホールド１２２を内部に画成するシュラウド１１６を含む。燃料マニホールド１２２は、燃料配管１０６から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）に流体接続される。燃料噴射器アセンブリ１０２は、中心本体１１８と、中心本体１１８をシュラウド１１６に動作可能に結合する複数の翼１２０とを含む。複数の翼１２０は、周方向に隣り合う翼１２０から周方向に離間配置されて、それらの間に、空気を導く通路を画成する。複数の翼１２０は、燃料マニホールド１２２及び通路のうちの通路と流体連通し、かつ空気と混合するために通路に燃料を排出する出口孔１２８を有する。燃料噴射器出口は、燃料噴射器アセンブリ１０２の内側壁により画成され、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ１０２の外に導くように配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射器アセンブリ（１０２）であって、
燃料配管（１０６）から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）に流体接続される燃料マニホールド（１２２）を内部に画成するシュラウド（１１６）と、
中心本体（１１８）と、
中心本体（１１８）をシュラウド（１１６）に動作可能に結合する複数の翼（１２０）であって、周方向に互いに離間配置されて、空気を導くための１以上の通路（１２４）を複数の翼（１２０）の間に画成し、複数の翼（１２０）のそれぞれは、燃料マニホールド（１２２）及び１以上の通路（１２４）のうちの１以上の通路（１２４）と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路（１２４）に燃料を排出する１以上の出口孔（１２８）を有する、複数の翼（１２０）と、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）により画成された燃料噴射器出口（１３０）であって、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ（１０２）の外に導くように配置された燃料噴射器出口（１３０）と
を備える、燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項２】
燃料配管（１０６）が、主断面積及び内部に配置された前置オリフィス構造（１１０）を備え、前置オリフィス構造（１１０）が、主断面積よりも小さいオリフィス断面積を有する、請求項１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項３】
中心本体（１１８）が、燃料噴射器出口（１３０）に向かってパージ空気を導くためのチャネル（１４２）を中心本体（１１８）の全長に沿って画成している、請求項１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項４】
燃料噴射器出口（１３０）に近接して配置された、内側壁（１３２）の収束領域（１３４）を更に備える、請求項１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項５】
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の半径方向最内側表面（１３６）が、遮熱皮膜（１３８）で被覆されている、請求項４に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項６】
中心本体（１１８）の出口端部領域が半径方向内側に傾斜している、請求項１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項７】
シュラウド（１１６）が円形である、請求項１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項８】
燃料マニホールド（１２２）がシュラウド（１１６）内で周方向に延在している、請求項７に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
【請求項９】
燃料配管（１０６）内において燃料配管（１０６）の出口の上流の位置に配置された前置オリフィス（１１２）を備える燃料配管（１０６）であって、
前置オリフィス（１１２）は、前置オリフィス（１１２）よりも上流における燃料配管（１０６）の主断面積よりも小さいオリフィス断面積を有する、燃料配管（１０６）と、燃料噴射器アセンブリ（１０２）と
を備えており、燃料噴射器アセンブリ（１０２）が、
燃料配管（１０６）から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）と流体連通している燃料マニホールド（１２２）を内部に画成するシュラウド（１１６）と、
中心本体（１１８）であって、パージ空気を導くために中心本体（１１８）の全長に沿って軸方向に延在するチャネル（１４２）を画成する中心本体（１１８）と、
中心本体（１１８）をシュラウド（１１６）に動作可能に結合する複数の翼（１２０）であって、周方向に互いに離間配置されて、空気を導くための１以上の通路（１２４）を複数の翼（１２０）の間に画成し、複数の翼（１２０）のそれぞれは、燃料マニホールド（１２２）及び１以上の通路（１２４）と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路（１２４）に燃料を排出する１以上の出口孔（１２８）を有する、複数の翼（１２０）と、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）により画成された燃料噴射器出口（１３０）であって、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ（１０２）の外に導くように配置された燃料噴射器出口（１３０）と、
燃料噴射器出口（１３０）に近接して配置された、内側壁（１３２）の収束領域（１３４）と
を備える、軸方向多段型燃料噴射システム（１００）。
【請求項１０】
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の半径方向最内側表面（１３６）が遮熱皮膜（１３８）で被覆されている、請求項９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
【請求項１１】
中心本体（１１８）の出口端部が半径方向内側に傾斜している、請求項９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
【請求項１２】
シュラウド（１１６）が円形である、請求項９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
【請求項１３】
燃料マニホールド（１２２）がシュラウド（１１６）内で周方向に延在している、請求項１２に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、ガスタービンエンジンに用いられる軸方向多段型燃料噴射器などの燃料噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、通常、炭化水素燃料を燃焼させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）などの大気汚染排出物質を生成する。ガスタービン内での窒素分子の酸化は、燃焼器内にあるガスの温度、及び燃焼器内の最高温度領域にある反応物質の滞留時間に依存する。よって、ガスタービンにより生成されるＮＯｘの量を、燃焼温度をＮＯｘが生成される温度よりも低く維持することにより、又は燃焼器内の反応物質の滞留時間を制限することにより減らすことができる。
【０００３】
燃焼器の温度を制御するための１つの手法は、燃焼前に燃料と空気とを予混合して燃料混合気を生成することを含む。この手法は、燃料噴射の軸方向多段化を含み、第１の燃料混合気が、燃焼器の第１もしくは一次燃焼ゾーンで噴射され点火されて、高エネルギー燃焼ガスの主流を生成し、第２の燃料混合気が、一次燃焼ゾーンよりも下流で高エネルギー燃焼ガスの主流に噴射され混合される。具体的には、第２の燃料混合気は、軸方向多段噴射と呼ばれる場合がある手法で、点火される前に高エネルギー燃焼ガスの主流と同伴される。
【０００４】
軸方向多段噴射によって、利用可能な燃料の完全燃焼の可能性が高まり、大気汚染排出物質が減る。軸方向多段型噴射器に用いるために燃焼器のヘッドエンド部分から空気を迂回させることによって、部分負荷動作中の一酸化炭素の生成を減らすようにヘッドエンドの温度が変更される。燃料噴射を軸方向多段化することにより上述した利益を達成するために、燃焼器内に噴射する前に第２の燃料混合気を十分に混合又は混和しなければならない。十分な混合に伴う問題は解消されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９１８８３３７号明細書
【発明の概要】
【０００６】
態様及び利点が、以下の説明に記載されており、又は説明から明らかになり得、又は実践を通じて習得され得る。
【０００７】
本開示の一実施形態は、燃料噴射器アセンブリである。燃料噴射器アセンブリは、燃料マニホールドを内部に画成するシュラウドを含む。燃料マニホールドは、燃料配管から燃料を受け入れるように燃料配管に流体接続される。燃料噴射器アセンブリは、中心本体と、中心本体をシュラウドに動作可能に結合する複数の翼とを更に含む。複数の翼は、周方向に互いに離間配置されて、それらの間に、空気を導くための１以上の通路を画成する。複数の翼のそれぞれは、燃料マニホールド及び１以上の通路のうちの１以上の通路と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路に燃料を排出する１以上の出口孔を有する。燃料噴射器出口が、燃料噴射器アセンブリの内側壁により画成され、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリの外に導くように配置される。
【０００８】
本開示の別の実施形態は、軸方向多段型燃料噴射システムを対象とする。システムは、前置オリフィスを備える燃料配管を含み、前置オリフィスは、燃料配管内において燃料配管の出口よりも上流の位置に配置される。前置オリフィスは、前置オリフィスよりも上流の燃料配管の主断面積よりも小さいオリフィス断面積を含む。システムは、燃料噴射器アセンブリを更に含む。燃料噴射器アセンブリは、燃料マニホールドを内部に画成するシュラウドを含み、そこでは、燃料マニホールドは、燃料配管から燃料を受け入れるように燃料配管と流体連通している。燃料噴射器アセンブリは、チャネルを画成する中心本体を更に含み、チャネルは、パージ空気流を導くために中心本体の全長に沿って軸方向に延在する。複数の翼が、中心本体をシュラウドに動作可能に結合する。複数の翼の各翼は、周方向に隣り合う翼から周方向に離間配置されて、それらの間に、空気を導くための１以上の通路を画成する。複数の翼のそれぞれは、燃料マニホールド及び１以上の通路と流体連通している１以上の出口孔を含む。出口孔（複数も可）は、空気と混合するために１以上の通路内に燃料を排出する。燃料噴射器アセンブリは、また、燃料噴射器アセンブリの内側壁により画成され、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリの外に導くように配置された燃料噴射器出口と、燃料噴射器出口に近接して配置された、内側壁の収束領域とを含む。
【０００９】
別の実施形態は、ガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮機と、タービンと、軸方向多段型燃料噴射器アセンブリを含む燃焼器とを含む。燃料噴射器アセンブリは、燃料マニホールドを内部に画成するシュラウドを含む。燃料マニホールドは、燃料配管から燃料を受け入れるように燃料配管に流体接続される。燃料噴射器アセンブリは、中心本体と、中心本体をシュラウドに動作可能に結合する複数の翼とを更に含む。複数の翼の各翼は、それらの間に、空気を導くための１以上の通路を画成するように、周方向に隣り合う翼から周方向に離間配置される。複数の翼のそれぞれは、燃料マニホールドと流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路に燃料を排出する１以上の出口孔を有する。燃料噴射器アセンブリは、燃料噴射器アセンブリの内側壁により画成され、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリの外に導くように配置された燃料噴射器出口を更に含む。
【００１０】
当業者は、本明細書を検討する際に、このような実施形態の特徴及び態様その他をより良く理解するであろう。
【００１１】
各種の実施形態の十分かつ実施可能な開示が、当業者にとっての実施形態のベストモードを含めて、本明細書の残りの部分に、添付図に対する参照を含めて、より具体的に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の各種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である。
【図２】本開示の各種の実施形態を組み込むことができる例示的な燃焼器の簡略化された側断面図である。
【図３】本開示の１以上の態様による、図２に示すような燃焼器の燃料噴射器アセンブリの断面図である。
【図４】図３の燃料噴射器アセンブリの上面斜視図である。
【図５】図３の燃料噴射器アセンブリの断面図である。
【図６】燃焼器内に設置された、図３の燃料噴射器アセンブリの切断端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで本開示の本実施形態が詳細に参照され、それらのうちの１つ以上の例が、添付の図面に示される。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数値及び文字による指示が用いられる。図面及び説明における同じ又は類似の指示は、本開示の同じ又は類似の部分を参照するために用いられている。
【００１４】
本明細書では、用語「第１の」、「第２の」及び「第３の」は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能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表すことを意図してはいない。用語「上流」及び「下流」は、流路内の流体の流れに関する相対方向を意味する。例えば、「上流」は流体が流れて来る方向を意味し、「下流」は流体が流れて行く方向を意味する。用語「半径方向に」は、特定の構成要素の軸方向中心線と実質的に垂直な相対方向を意味し、用語「軸方向に」は、特定の構成要素の軸方向中心線と実質的に平行な、及び／又は軸方向中心線と同軸上で一致する相対方向を意味する。
【００１５】
本明細書中の専門用語は、特定の実施形態を記載することのみを目的としており、限定することを意図していない。本明細書中の単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上で特に明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。この明細書では、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べられる特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外しないことが更に理解されるであろう。
【００１６】
各実施形態は、限定ではなく説明として提供される。実際に、当業者にとっては、本発明の範囲又は主旨から逸脱することなく、修正及び変形を行えることが明らかであろう。例えば、一実施形態の部分として例示又は記載される特徴を別の実施形態に関して用いて、また更なる実施形態を作り出すことができる。よって、本開示は、添付の請求項及びそれらの均等の範囲内にある、そのような修正及び変形をカバーすることを意図している。本開示の例示的な実施形態が、例示のために地上発電ガスタービン用の燃焼器の文脈で概ね記載されるが、当業者であれば、請求項に具体的に記載されない限り、本開示の実施形態が、ターボ機械用の任意の形式又はタイプの燃焼器に適用されてもよく、地上発電ガスタービン用の燃焼器又は燃焼システムに限定されないことを容易に理解するであろう。
【００１７】
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の概略図を示している。ガスタービン１０は、一般的に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配置された１以上の燃焼器１６と、燃焼器１６の下流に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流に配置された排出セクション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つ以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１８】
動作中、空気２４が、入口セクション１２を通って圧縮機１４に流入し、そこで、空気２４は、徐々に圧縮され、よって圧縮空気２６を燃焼器１６に提供する。圧縮空気２６の少なくとも一部分は、燃焼器１６内で燃料２８と混合され、燃焼されて燃焼ガス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、（運動及び／又は熱）エネルギーが、燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、よってシャフト２２を回転させる。機械的な回転エネルギーは、次いで、圧縮機１４に動力を供給するため、及び／又は電気を発生させるためなどの各種の目的に用いられ得る。タービン１８から出た燃焼ガス３０は、次いで、排出セクション２０を経てガスタービン１０から排出され得る。
【００１９】
図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシングなどの外側ケーシング３２により少なくとも部分的に囲まれ得る。外側ケーシング３２は、燃焼器１６の各種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画成することができる。高圧プレナム３４は、圧縮機１４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。エンドカバー３６は、外側ケーシング３２に結合され得る。特定の実施形態では、外側ケーシング３２の前方部分及びエンドカバー３６は、燃焼器１６のヘッドエンド容積部又は部分３８を少なくとも部分的に画成し得る。特定の実施形態では、ヘッドエンド部分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。
【００２０】
１つ以上の一次燃料ノズル４０が、エンドカバー３６から軸方向下流に延在する。１つ以上のライナもしくはダクト４２が、第１の燃料混合気を燃焼させるための一次もしくは第１の燃焼もしくは反応ゾーン４４を少なくとも部分的に画成することができ、及び／又は燃焼器１６の軸方向中心線４８に関して第１の燃焼ゾーン４４から軸方向下流に形成される二次の燃焼もしくは反応ゾーン４６を少なくとも部分的に画成することができる。ライナ４２（複数も可）は、一般的に、一次燃料ノズル４０（複数も可）からタービン１８の入口５２への高温ガス路５０を画成する（図１）。ライナ４２（複数も可）は、テーパ又は遷移部分を含むように形成され得る。
【００２１】
１以上の実施形態では、燃焼器１６は、軸方向多段型燃料噴射システム１００を含む。軸方向多段型燃料噴射システム１００は、軸方向中心線４８に関して一次燃料ノズル４０（複数も可）から軸方向に多段配置されるか、又は離間配置された１以上の燃料噴射器アセンブリ１０２を含む。燃料噴射器アセンブリ１０２は、一次燃料ノズル４０（複数も可）の下流かつタービン１８への入口５２の上流に配置される。
【００２２】
燃料噴射器アセンブリ１０２は、ライナ４２（複数も可）を貫いて延在し、高温ガス路５０と流体連通している。燃料噴射器アセンブリ１０２は、（図３に示されるように）ライナ４２（複数も可）の表面と面一になっている開口部を有してもよく、代わりに、ライナ４２（複数も可）を貫いて二次燃焼ゾーン４６に向かって突出してもよい。燃料噴射器アセンブリ１０２は、ライナ４２（複数も可）を少なくとも部分的に囲む流れスリーブ又はインピンジメントスリーブ５４を貫いて延在することもできることを理解されたい。この構成では、流れスリーブ５４及びライナ４２（複数も可）は、それらの間に環状流路５６を画成することができる。環状流路５６は、高圧プレナム３４と燃焼器１６のヘッドエンド部３８との間の流路を提供又は画成することができる。
【００２３】
多数の燃料噴射器アセンブリ１０２（２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の燃料噴射器アセンブリ１０２を含む）が、単一の燃焼器１６で用いられ得ると考えられる。燃料噴射器アセンブリ１０２は、ライナ４２（複数も可）の周囲に等間隔で離間配置されてもよく、又は支柱もしくは他のケーシング構成要素を収容するように他の間隔で離間配置されてもよい。
【００２４】
簡略化のために、軸方向多段型燃料噴射システム１００は、単一段又は軸方向面において一次燃焼ゾーン４４の下流に燃料噴射器アセンブリ１０２を有するものとして、本明細書では参照され示されている。しかし、軸方向多段型燃料噴射システム１００は、燃料噴射器アセンブリ１０２の、軸方向に離間配置された２つの段を含むことができると考えられる。例えば、第１の組の燃料噴射器アセンブリ１０２と第２の組の燃料噴射器アセンブリ１０２とが、ライナ４２（複数も可）に沿って軸方向に互いに離間配置されてもよい。
【００２５】
動作中、一次燃料ノズル４０からの燃料及び空気の燃焼により生成される燃焼ガス３０の一次燃焼ガス流又は主流５８が、一次燃焼ゾーン４４を通って、燃料噴射器アセンブリ１０２の半径方向内側かつタービン１８の入口５２から上流にある、高温ガス路５０内の領域に進行する。第２の燃料混合気が、１つ以上の燃料噴射器アセンブリ１０２により噴射され、接近する主流５８を貫く。燃料噴射器アセンブリ１０２に供給された燃料は、タービン１８に入る前に二次燃焼ゾーン４６で燃焼される。
【００２６】
図３は、本開示の１以上の実施形態による燃料噴射器アセンブリ１０２をより詳細に示している。燃料噴射器アセンブリ１０２は、燃料配管又は導管１０６に流体接続された燃料噴射器１０４を含む。燃料噴射器１０４は、燃料噴射器アセンブリ１０２の入口ポート１０８を介して燃料配管１０６より燃料を受け入れる。燃料配管１０６の断面積は、その長さに沿って変化し、入口ポート１０８の上流に配置される１以上の燃料前置オリフィス１１２（図５に見られる）を有する前置オリフィス構造１１０の一部を最小の断面積とすることができる。前置オリフィス１１２は、燃料配管１０６内の流体力学的特性が、上流の圧力脈動又は流れの変化の影響を受けにくくなることを確実にするために、形成され得る。１以上の実施形態では、以下で更に議論するように、燃料噴射器アセンブリ１０２は、燃料配管１０６及び燃料噴射器１０４の半径方向外側に配置された防御用空気シールド１１４も含むことができる。
【００２７】
図４及び図５は、燃料噴射器１０４をより詳細に示している。図４及び図５に示すように、シュラウド１１６が、中心本体１１８及び多数の翼１２０を囲み、多数の翼１２０は、シュラウド１１６と中心本体１１８との間に延在し、それらを動作可能に結合する。一実施形態では、シュラウド１１６は、円形状に延在する。図５に示すように、シュラウド１１６は、燃料マニホールド１２２と呼ばれる中空の内部領域を画成する。燃料マニホールド１２２は、燃料配管１０６から燃料を受け入れるように燃料配管１０６に流体接続される。一実施形態では、燃料マニホールド１２２は、シュラウド１１６の周囲全体に延在して、３６０度の燃料マニホールド１２２を形成する。燃料マニホールド１２２から、燃料は翼１２０に導かれる。図４に示すように、翼１２０は、周方向に互いに離間配置されて、それらの間に多数の通路１２４を画成する。加えて、燃料マニホールド１２２は、燃料を送出できる１つ以上の開口部１５２（図６）を翼１２０同士の間に含むことができる。通路１２４は、本明細書での説明から理解されるように、燃料と混合するための圧縮空気を、翼１２０から、及び任意選択的にマニホールド開口部１５２からそこを通って導くことを可能にする。
【００２８】
図５に示すように１以上の実施形態では、特に、燃料マニホールド１２２がシュラウド１１６の周囲に３６０°で延在する実施形態では、翼１２０の少なくとも１つは、一様に分布するように燃料マニホールド１２２から燃料を受け入れる空洞１２６を内部に画成する。燃料は、通路１２４に導くために、空洞１２６から各それぞれの翼１２０の１つ以上の出口孔１２８を通って流れる。通路１２４内で、燃料は、そこを通って導かれる圧縮空気と混合される。翼１２０は、圧縮空気の旋回を促進し、かつ通路１２４を通って流れる燃料混合気の混合を促進する形状を有する。旋回流は、燃料噴射器アセンブリ１０２の内側壁１３２により画成される燃料噴射器出口１３０に向かって導かれ、最終的に燃料噴射器出口１３０の外に導かれる。燃料噴射器出口１３０は、燃料混合気を燃料噴射器１０４の外、そして二次燃焼ゾーン４６に導く。
【００２９】
内側壁１３２は、シュラウド１１６と一体化することができ、逆火を防ぐために、かつ、燃料噴射器出口１３０から出る燃料混合気を加速するようにベンチュリを少なくとも部分的に形成することにより、二次燃焼ゾーン４６への燃料混合気の良好な噴射貫徹を促進するために、燃料噴射器出口１３０に近接して半径方向収束領域１３４を有する。一部の実施形態では、内側壁１３２の半径方向最内側表面１３６が、遮熱皮膜１３８で被覆され得る。中心本体１１８は、中心本体１１８の出口端部領域１４０で半径方向内側にテーパ状をなして、燃料噴射器アセンブリ１０２の内側壁１３２とともに燃料混合気経路を少なくとも部分的に画成することができる。
【００３０】
１以上の実施形態では、チャネル１４２が、中心本体１１８の中心軸線すなわち軸方向中心線に沿って、かつ中心本体１１８の全長に沿って、そこを通る通路を画成するように延在する。動作中、高圧プレナム３４からの空気が、空気シールド１１４（図３）内に導かれ、かつ噴射器１０４の半径方向外側端部に導かれ得る。一実施形態では、空気は、中心本体１１８により画成され、かつ燃料噴射器１０４の半径方向外側表面に配置された、又は半径方向外側表面に近接して配置された入口１４４を経て、チャネル１４２を通って半径方向内側方向に流れる。チャネル１４２は、圧縮空気を入口１４４から燃料噴射器出口１３０に向かって導いて出口領域をパージし（すなわち、燃料混合気を出口１３０に向かって押し）、それにより、燃料噴射器アセンブリ１０２による逆火の可能性を低くする。
【００３１】
一部の実施形態では、チャネル１４２への入口１４４には、チャネル１４２を横切るパージ孔又は入口１４６が設けられ得る。チャネル１４２は、入口１４４で開放していてもよく、又は閉鎖していてもよい。チャネル１４２に関して上述したように、空気は、中心本体１１８の入口１４４の周りに画成され、及び／又は周方向に離間配置され得る、横パージ孔１４６を通って流れることができる。
【００３２】
図６は、例示的なライナ４２の一部分と、例示的な流れスリーブ又はインピンジメントスリーブ５４の一部分との間に配置されるように燃料噴射器１０４を示している。図６に示すように、燃料噴射器１０４は、ライナ４２及び／又はインピンジメントスリーブ５４の一方又は両方に取り付けられ得る。特定の実施形態では、燃料噴射器１０４を冷却するための冷却空気を燃料噴射器１０４に向かって導くために、冷却孔又は通路１４８が噴射器取付けボス１５０に設けられる。例えば、冷却空気は、環状流路５６（図２）から分流されてもよい。
【００３３】
本明細書に記載する燃料噴射器アセンブリ１０２の実施形態は、ＮＯｘ生成の低減に関連して多数の利点をもたらし、ＣＯ性能を下げる。このことは、圧縮空気と混合するための、燃料マニホールド１２２による均一な燃料分布により実現される。通路内で混合が行われ、翼構造は、燃焼器内に噴射する前に燃料混合気の旋回流を生じさせる。旋回によって、燃料噴射器１０４の内側での混合と、主又は一次燃焼ガス流５８との直交流混合が助長され、火炎温度を急激に低下させ、それによりＮＯｘを減らす。
【００３４】
本明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、また、いかなる当業者も、任意の装置又はシステムを製造し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、本発明を実施することができるように、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、請求項により定義され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、請求項の文言と相違しない構造要素を含む場合、又は請求項の文言と実質的に相違しない等価の構造要素を含む場合、請求項の範囲内であることが意図される。
［実施態様１］
燃料噴射器アセンブリ（１０２）であって、
燃料配管（１０６）から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）に流体接続される燃料マニホールド（１２２）を内部に画成するシュラウド（１１６）と、
中心本体（１１８）と、
中心本体（１１８）をシュラウド（１１６）に動作可能に結合する複数の翼（１２０）であって、周方向に互いに離間配置されて、空気を導くための１以上の通路（１２４）を複数の翼（１２０）の間に画成し、複数の翼（１２０）のそれぞれは、燃料マニホールド（１２２）及び１以上の通路（１２４）のうちの１以上の通路（１２４）と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路（１２４）に燃料を排出する１以上の出口孔（１２８）を有する、複数の翼（１２０）と、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）により画成された燃料噴射器出口（１３０）であって、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ（１０２）の外に導くように配置された燃料噴射器出口（１３０）と、
を備える燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様２］
燃料配管（１０６）は、主断面積及び内部に配置された前置オリフィス構造（１１０）を備え、前置オリフィス構造（１１０）は、主断面積よりも小さいオリフィス断面積を有する、実施態様１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様３］
中心本体（１１８）は、燃料噴射器出口（１３０）に向かってパージ空気を導くためのチャネル（１４２）を中心本体（１１８）の全長に沿って画成している、実施態様１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様４］
燃料噴射器出口（１３０）に近接して配置された、内側壁（１３２）の収束領域（１３４）を更に備える、実施態様１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様５］
噴射器（１０４）の半径方向最内側表面（１３６）が、遮熱皮膜（１３８）で被覆されている、実施態様４に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様６］
中心本体（１１８）の出口端部領域が、半径方向内側に傾斜している、実施態様１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様７］
シュラウド（１１６）は、円形である、実施態様１に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様８］
燃料マニホールド（１２２）は、シュラウド（１１６）内で周方向に延在している、実施態様７に記載の燃料噴射器アセンブリ（１０２）。
［実施態様９］
燃料配管（１０６）内において燃料配管（１０６）の出口の上流の位置に配置された前置オリフィス（１１２）を備える燃料配管（１０６）であって、
前置オリフィス（１１２）は、前置オリフィス（１１２）よりも上流における燃料配管（１０６）の主断面積よりも小さいオリフィス断面積を有する、燃料配管（１０６）と、燃料噴射器アセンブリ（１０２）とを備え、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）は、燃料配管（１０６）から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）と流体連通している燃料マニホールド（１２２）を内部に画成するシュラウド（１１６）と、
中心本体（１１８）であって、パージ空気を導くために中心本体（１１８）の全長に沿って軸方向に延在するチャネル（１４２）を画成する中心本体（１１８）と、
中心本体（１１８）をシュラウド（１１６）に動作可能に結合する複数の翼（１２０）であって、周方向に互いに離間配置されて、空気を導くための１以上の通路（１２４）を複数の翼（１２０）の間に画成し、複数の翼（１２０）のそれぞれは、燃料マニホールド（１２２）及び１以上の通路（１２４）と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路（１２４）に燃料を排出する１以上の出口孔（１２８）を有する、複数の翼（１２０）と、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）により画成された燃料噴射器出口（１３０）であって、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ（１０２）の外に導くように配置された燃料噴射器出口（１３０）と、
燃料噴射器出口（１３０）に近接して配置された、内側壁（１３２）の収束領域（１３４）と、
を備える軸方向多段型燃料噴射システム（１００）。
［実施態様１０］
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の半径方向最内側表面（１３６）が、遮熱皮膜（１３８）で被覆されている、実施態様９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
［実施態様１１］
中心本体（１１８）の出口端部が、半径方向内側に傾斜している、実施態様９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
［実施態様１２］
シュラウド（１１６）は、円形である、実施態様９に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
［実施態様１３］
燃料マニホールド（１２２）は、シュラウド（１１６）内で周方向に延在している、実施態様１２に記載の軸方向多段型燃料噴射器システム（１００）。
［実施態様１４］
圧縮機（１４）と、
タービン（１８）と、
軸方向多段型燃料噴射器アセンブリ（１０２）を含む燃焼器（１６）と
を備えるガスタービンエンジン（１０）であって、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）は、
燃料配管（１０６）から燃料を受け入れるように燃料配管（１０６）に流体接続される燃料マニホールド（１２２）を内部に画成するシュラウド（１１６）と、
中心本体（１１８）と、
中心本体（１１８）をシュラウド（１１６）に動作可能に結合する複数の翼（１２０）であって、周方向に互いに離間配置されて、空気を導くための１以上の通路（１２４）を複数の翼（１２０）の間に画成し、複数の翼（１２０）のそれぞれは、燃料マニホールド（１２２）と流体連通し、かつ空気と混合するために１以上の通路（１２４）に燃料を排出する１以上の出口孔（１２８）を有する、複数の翼（１２０）と、
燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）により画成された燃料噴射器出口（１３０）であって、燃料混合気を燃料噴射器アセンブリ（１０２）の外に導くように配置された燃料噴射器出口（１３０）と、
を備えるガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
燃料配管（１０６）は、主断面積及び内部に配置された前置オリフィス構造（１１０）を備え、前置オリフィス構造（１１０）は、主断面積よりも小さいオリフィス断面積を有する、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
中心本体（１１８）は、燃料噴射器出口（１３０）に向かってパージ空気流を導くためのチャネル（１４２）を中心本体（１１８）の全長に沿って画成している、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
燃料噴射器出口（１３０）に近接して配置された、燃料噴射器アセンブリ（１０２）の内側壁（１３２）の収束領域（１３４）を更に備える、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
噴射器（１０４）の半径方向最内側表面（１３６）が、遮熱皮膜（１３８）で被覆されている、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
燃料噴射器アセンブリ（１０２）のシュラウド（１１６）は、円形である、実施態様１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
燃料マニホールド（１２２）は、シュラウド（１１６）内で周方向全体に延在している、実施態様１９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排出セクション
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  エンドカバー
３８  ヘッドエンド部分
４０  一次燃料ノズル
４２  ダクト／ライナ
４４  第１の燃焼ゾーン
４６  二次燃焼ゾーン
４８  中心線
５０  高温ガス路
５２  入口−タービン
５４  流れ／インピンジメントスリーブ
５６  環状流路
５８  一次燃焼ガス流／主流
５９−９９  未使用
１００  軸方向多段型燃料噴射システム
１０２  燃料噴射器アセンブリ
１０４  燃料噴射器
１０６  燃料配管
１０８  入口ポート−燃料噴射器アセンブリ
１１０  前置オリフィス構造
１１２  前置オリフィス
１１４  空気シールド
１１６  シュラウド
１１８  中心本体
１２０  翼
１２２  燃料マニホールド
１２４  通路
１２６  空洞
１２８  出口孔
１３０  燃料噴射器出口
１３２  内側壁
１３４  半径方向収束領域
１３６  半径方向最内側表面
１３８  ＴＢＣ
１４０  出口端部領域
１４２  チャネル
１４４  入口−チャネル
１４６  パージ孔
１４８  冷却孔
１５０  ボス
１５１−１９９  未使用
【図１】
2017172953.tif 000003
【図２】
2017172953.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017172953.tif 000006
【図５】
2017172953.tif 000007
【図６】
2017172953.tif 000008
【外国語明細書】
2017172953000001.pdf