(57)【要約】  ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するシステムは、混合ダクトと、混合ダクトの中心軸に沿って位置付けられる中央本体燃料噴射器と、通過して流れる空気を第１の旋回方向に旋回させるために、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる外側環状旋回器と、通過して流れる空気を第２の旋回方向に旋回させるために、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる内側環状旋回器とを含む。システムは、通過する空気流が独立して回転することができるように前記内側環状旋回器および外側環状旋回器を分離しているハブと、中央本体燃料噴射器の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするために、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路とを含む。【選択図】図２
2017519172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するシステム（１２）であって、
壁で画定される円形断面を有する混合ダクト（２８）と、
前記混合ダクト（２８）の中心軸（４６）に沿って位置付けられ、前記混合ダクト（２８）の実質的に全長に延びる中央本体燃料噴射器（４４）と、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーン（３８）を含む外側環状旋回器（３４）と、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を前記第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーン（３６）を含む内側環状旋回器（３２）と、
通過する空気流が独立して回転することができるように前記内側環状旋回器（３２）および外側環状旋回器（３４）を分離しているハブ（４０）と、
前記中央本体燃料噴射器（４４）の周囲の半径方向外側、かつ前記内側環状旋回器（３２）の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路（５２）であって、前記複数の中空経路（５２）は、前記中央本体燃料噴射器（４４）の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするように構成される、複数の中空経路（５２）とを備えるシステム（１２）。
【請求項２】
前記中央本体燃料噴射器（４４）と流れ連通している燃料供給部（４８）をさらに備える、請求項１記載のシステム（１２）。
【請求項３】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）と前記中央本体燃料噴射器（４４）との間に配置される複数のまっすぐなベーン（８０）によって形成される、請求項１記載のシステム（１２）。
【請求項４】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）の前記ベーン（３６）の内側半径方向部分上に配置される複数の穴（９０）を備える、請求項１記載のシステム（１２）。
【請求項５】
前記混合ダクト（２８）が、前記内側環状旋回器（３２）および外側環状旋回器（３４）を通って流れる、圧縮機からの高圧空気を、前記中央本体燃料噴射器（４４）からの燃料と均一に混合することを可能にする、請求項１記載のシステム（１２）。
【請求項６】
前記中央本体燃料噴射器（４４）が、燃料を前記混合ダクト（２８）の中に噴射するために、その中に複数のオリフィス（６２）を備える、請求項１記載のシステム（１２）。
【請求項７】
前記複数のオリフィス（６２）がそれぞれ、前記内側環状旋回器（３２）および外側環状旋回器（３４）からの空気流の剪断層に燃料を浸透させることを可能にするために、前記内側環状旋回器（３２）の内側旋回ベーン角度と揃えた噴射角度を含む、請求項６記載のシステム（１２）。
【請求項８】
ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するための方法であって、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられる外側環状旋回器（３４）から、圧縮空気の第１の流れを第１の旋回方向で混合ダクト（２８）の中に向けることと、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられる内側環状旋回器（３２）から、圧縮空気の第２の流れを前記第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向で前記混合ダクト（２８）の中に向けることと、
前記混合ダクト（２８）の中心軸（４６）に沿って位置付けられる中央本体燃料噴射器（４４）から燃料を前記混合ダクト（２８）の中に噴射することと、
前記中央本体燃料噴射器（４４）の周囲に再循環領域が形成されることを防止するために、前記中央本体燃料噴射器（４４）の表面の上を吹き流れる空気流を、前記中央本体燃料噴射器（４４）の周囲の半径方向外側、かつ前記内側環状旋回器（３２）の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路（５２）から前記混合ダクト（２８）に送ることとを含む方法。
【請求項９】
前記中央本体燃料噴射器（４４）の中に配置される複数のオリフィス（６２）から燃料を前記混合ダクト（２８）の中に噴射することをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のオリフィス（６２）はそれぞれ、前記内側環状旋回器（３２）および外側環状旋回器（３４）からの空気流の剪断層に燃料を浸透させることを可能にするために、前記内側環状旋回器（３２）の内側旋回ベーン角度と揃えた噴射角度を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）と前記中央本体燃料噴射器（４４）との間に配置される複数のまっすぐなベーン（８０）によって形成される、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）の前記ベーン（３６）の内側半径方向部分上に配置される複数の穴（９０）を備える、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
ガスタービン（１０）であって、
壁で画定される円形断面を有する混合ダクト（２８）と、
前記混合ダクト（２８）の中心軸（４６）に沿って位置付けられ、前記混合ダクト（２８）の実質的に全長に延びる中央本体燃料噴射器（４４）と、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーン（３８）を含む外側環状旋回器（３４）と、
前記混合ダクト（２８）の上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を前記第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーン（３６）を含む内側環状旋回器（３２）と、
通過する空気流が独立して回転することができるように前記内側環状旋回器（３２）および外側環状旋回器（３４）を分離しているハブ（４０）と、
前記中央本体燃料噴射器（４４）の周囲の半径方向外側、かつ前記内側環状旋回器（３２）の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路（５２）であって、前記複数の中空経路（５２）は、前記中央本体燃料噴射器（４４）の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするように構成される、複数の中空経路（５２）とを含む空気燃料予混合機（１２）を備えるガスタービン（１０）。
【請求項１４】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）と前記中央本体燃料噴射器（４４）との間に配置される複数のまっすぐなベーン（８０）によって形成される、請求項１３記載のガスタービン（１０）。
【請求項１５】
前記複数の中空経路（５２）が、前記内側環状旋回器（３２）の前記ベーン（３６）の内側半径方向部分上に配置される複数の穴（９０）を備える、請求項１３記載のガスタービン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、一般的にはガスタービン機関の燃焼器用の空気燃料混合機に関し、特に、燃料空気混合気を点火することで形成されるＮＯｘを削減するように燃料および空気を均一に混合し、そこにおける自己点火およびフラッシュバックを最小限に抑える空気燃料混合機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、ガスタービン燃焼器用の空気燃料混合機は、空気と混合して均一な空気／燃料混合気を形成するようにガス状燃料および／または液体燃料を混合ダクトに提供する。空気燃料混合機はそれぞれ、混合ダクトと、混合ダクトの中に位置付けられる中央本体燃料噴射器と、混合ダクトの上流端部に隣接する１組の逆回転する内側旋回器および外側旋回器と、通過する気流が独立して回転することが可能になるように内側旋回器と外側旋回器とを分離するハブとを含む。しかしながら、内側旋回器を通過する気流は、広がって、中央本体の周囲に再循環バブル領域（渦）を形成する。再循環バブル領域に噴射された燃料は、長い滞留時間を有する傾向があり、液体燃料が気流と混ざり合って、自己点火を引き起こし、それによって、空気燃料予混合機の構成要素に損傷を与えることが可能になる。さらに、これらの二元燃料混合機設計は、自己点火またはフラッシュバックを引き起こすことなく、低ＮＯｘ排出を目指して燃料空気予混合を増やすために、混合ダクト内での燃料滞留時間を適切に延ばすという特徴を含んでいない。したがって、混合ダクト内の燃料滞留時間は、低ＮＯｘ排出を目指したより優れた燃料空気予混合のために増やす必要があり、一方同時に、再循環バブル領域は、自己点火および／またはフラッシュバックがハイパワー作動状態に発生することを防止するために無くさなければいけない。
【０００３】
したがって、空気／燃料混合気を点火することで形成されるＮＯｘを削減するように、液体燃料および／またはガス状燃料を空気と均一に混合することに重点を置くことを堅持しながら、自己点火およびフラッシュバックの問題をよりよく対処するガスタービン機関で燃焼する前に、燃料および空気を予混合するシステムおよび方法に対する要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５６７５９７１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本技術の実施例によれば、ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するシステムは、壁で画定される円形断面を有する混合ダクトを含む。システムは、混合ダクトの中心軸に沿って位置付けられ、前記混合ダクトの実質的に全長に延びる中央本体燃料噴射器をさらに含む。さらに、システムは、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーンを含む外側環状旋回器と、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーンを含む内側環状旋回器とを含む。システムは、通過する空気流が独立して回転することができるように前記内側環状旋回器および外側環状旋回器を分離しているハブと、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路とを含む。複数の中空経路は、中央本体燃料噴射器の周りに形成されるどのような再循環領域も除去するために、中央本体燃料噴射器の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするように構成される。
【０００６】
本技術の実施例によれば、ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するための方法は、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる外側環状旋回器から、圧縮空気の第１の流れを第１の旋回方向で混合ダクトの中に向けることを含む。方法は、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる内側環状旋回器から、圧縮空気の第２の流れを第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向で混合ダクトの中に向けることをさらに含む。さらに、方法は、混合ダクトの中心軸に沿って位置付けられる中央本体燃料噴射器から燃料を混合ダクトの中に噴射することを含む。さらに、方法は、中央本体燃料噴射器の表面の上を吹き流れる空気流を、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路から混合ダクトに送ることを含む。
【０００７】
本技術の実施例によれば、ガスタービンは、壁で画定される円形断面を有する混合ダクトを含む空気燃料予混合機を含む。空気燃料予混合機は、混合ダクトの中心軸に沿って位置付けられ、前記混合ダクトの実質的に全長に延びる中央本体燃料噴射器と、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーンを含む外側環状旋回器と、混合ダクト上流端部に隣接して位置付けられ、通過して流れる空気を第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向に旋回させるように方向付けられた、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたベーンを含む内側環状旋回器と、通過する空気流が独立して回転することができるように前記内側環状旋回器および外側環状旋回器を分離しているハブとを含む。空気燃料予混合機は、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路をさらに含む。複数の中空経路は、中央本体燃料噴射器の周りに形成されるどのような再循環領域も除去するために、中央本体燃料噴射器の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするように構成される。
【０００８】
本技術の上記および他の特徴、態様、および利点は、類似記号が、図面の全体にわたって類似部分を表している添付図面を参照しながら、以下の詳細説明を読むことでより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本技術の実施例による空気燃料混合機を含む単一の環状燃焼器構造を通る部分断面図である。
【図２】本技術の実施例による図１に描かれた空気燃料混合機および燃焼器ドーム部分の拡大部分断面図である。
【図３】本技術の実施例による中央本体燃料噴射器（図１、図２に示す）周囲の混合ダクトの中の流体の流速プロファイルの比較を描写しているグラフである。
【図４】本技術の実施例による空気燃料混合機１２の斜視図である。
【図５】本技術の実施例による空気燃料混合機１２の正面図である。
【図６】本技術の別の実施例による空気燃料混合機１２の正面図である。
【図７】ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するための方法の流れ図１００である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本技術のさまざまな実施例の要素を紹介するときに、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ（前記）」は、要素の１つまたは複数があることを意味するように意図される。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包含的であるように意図されており、列挙された要素以外の追加の要素があり得ることを意味する。作動パラメータのどのような実施例も、開示された実施例の他のパラメータを含まないわけではない。
【００１１】
図１では、本技術の実施例による空気燃料混合機１２を含むガスタービン機関の使用に適している種類の単一の環状燃焼器装置１０を通る部分断面図を示す。燃焼装置１０は、その中に燃焼チャンバ１６を画定している中空本体１４を含む。中空本体１４は、概ね環状の形状をしており、外側ライナ１８、内側ライナ２０、およびドーム形端部もしくはドーム２２を含む。中空本体１４のドーム形端部２２は、その中に空気燃料混合機１２が配置されていて、そこで燃料および空気を均一に混合し、続いて燃料／空気混合気を、その点火によって生じる汚染物質の形成が最小限に抑えられた燃焼チャンバ１６に導入することを促進する旋回カップ２４を含む。さらに、空気燃料混合機１２を取り囲むシュラウド２６が、上流端部に設けられる。
【００１２】
図に示すように、空気燃料混合機１２は、環状壁３０、ろう付けまたは別の方法で旋回カップ２４に据え付けられる内側環状旋回器３２および外側環状旋回器３４で画定される円形断面を有する混合ダクト２８を含む。混合ダクト２８は、内側環状旋回器および外側環状旋回器３２、３４を通って流れる、圧縮機（図示せず）からの高圧空気を、中央本体燃料噴射器４４から噴射される燃料と均一に混合することを可能にする。内側環状旋回器および外側環状旋回器３２、３４はそれぞれ、そこに提供される気流に対して逆回転を推進するように（図２参照）ベーン３６および３８（図２に示す）を備えて構成される。ハブ４０を利用して、内側環状旋回器および外側環状旋回器３２および３４を分離しており、ハブは、それらが同軸的に環状であることを可能にし、さらに、その上流端部に入る空気４２を別々に回転させることを可能にしている。空気燃料混合機１２は、混合ダクト２８の中心軸４６に沿って位置付けられ、混合ダクト２８の実質的に全長に延びる中央本体燃料噴射器４４をさらに含む。１つの実施例では、中央本体燃料噴射器４４は、燃料供給部４８およびパージ送気部５０と流体連通している。別の実施例では、圧縮機からの空気４２の一部を利用して、中央本体燃料噴射器４４に空気を供給することができる。
【００１３】
空気燃料混合機１２は、中央本体燃料噴射器４４の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器３２の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路５２をさらに含む。複数の中空経路５２は、中央本体燃料噴射器４４の周りに形成されるどのような再循環領域も除去するために、中央本体燃料噴射器の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするように構成される。１つの実施例では、複数の中空経路５２は、内側環状旋回器３２と中央本体燃料噴射器４４との間に配置される複数のまっすぐなベーン８０（図５に示す）によって形成される。別の実施例では、複数の中空経路５２は、内側環状旋回器３２のベーン３６（図２に示すように）の内側半径方向部分上に配置される複数の穴９０（図６に示す）を備える。
【００１４】
図２は、本技術の実施例による空気燃料混合機１２の拡大部分断面図である。中央本体燃料噴射器４４は、空気燃料混合機１２を通過する縦軸４６と実質的に平行である中央本体前方区分５４と、中央本体燃料噴射器４４の下流先端部５８に実質的に均等に集束している中央本体後方区分５６とを有する。中央本体燃料噴射器４４は、好ましくは、比較的高い軸流速度の空気を下流先端部５８に隣接する燃焼チャンバ１４（図１に示す）に入れるために、下流先端部５８を通る流路６０を含む。この設計は、ローカル燃料／空気比率を低下させ、炎を下流先端部５８の下流に押し進めることに役立つ。
【００１５】
中央本体燃料噴射器４４は、そこから燃料が同様に混合ダクト２８（図１に示す）の中に噴射され得る中央本体後方区分５６のすぐ上流に位置決めされる複数の燃料オリフィス６２をさらに含む。１つの実施例では、複数の燃料オリフィス６２は、好ましくは、中央本体前方区分５４の上流に位置決めされる。混合ダクト２８（図１に示す）内の上流で複数の燃料オリフィス６２を通る燃料噴射は、燃料空気混合気の滞留時間を増やすことができ、ＮＯｘ排出削減に必要な、燃料および空気の充分な混合につながる。
【００１６】
さらに、複数の燃料オリフィス６２は、中央本体前方区分５４の周りに間隔を置いて配置され、複数の燃料オリフィス６２の数および大きさは、そこに供給される燃料の量と、燃料の圧力と、旋回器３２、３４の数および特有の設計とによって決まるけれども、４個から１２個のオリフィスが適切に機能することが分っている。燃料は、中央本体燃料噴射器４４の上流部分の中の燃料流路６４を通って複数の燃料オリフィス６２に供給される。燃料流路６４は、ひいては、中央本体燃料噴射器４４の上流部分に入る燃料ノズルを用いるなどして、燃料供給部４８および制御メカニズムと流れ連通している。ガス状燃料および液体燃料が燃料空気混合機１２内で噴射されることになっている場合には、ガス燃料は、好ましくは、外側旋回器３４の中の流路を通って噴射され、液体燃料は、複数の燃料オリフィス６２を通って噴射されることを理解されよう。
【００１７】
さらに、空気が、燃料が中央本体再循環バブル領域に入ることおよび中央本体燃料噴射器４４の表面上にとどまることを防止するために遮蔽層としての役割を果たす、複数の燃料オリフィス６２のそれぞれの周囲の開口６５（図４に示す）を通って流れるように、燃料流路６４は、送気部５１とも関連している。液体燃料が燃料流路６４の中に噴射されないときには、空気またはガス状燃料のいずれかが、そこに噴射されて、液体燃料に取って代わる。図に示すように、空気燃料混合機１２は、中央本体燃料噴射器４４の周りに形成されるどのような再循環バブル領域も完全にまたは部分的に除去するために、中央本体燃料噴射器４４の表面の上で空気が吹き流れることを可能にするための中空経路５２をさらに含む。
【００１８】
図３は、混合ダクト内の旋回器出口での流体の軸流速分布について、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側に位置付けられる複数の中空経路を備えた本発明と、複数の中空経路の無い燃料空気混合機とでの比較を描写しているグラフ７０を示す。大きな違いは、本技術の実施例による中央本体燃料噴射器４４表面（図１、図２に示す）の周囲である。グラフ７０は、Ｘ軸に混合ダクト中の流体の軸流速度を含む。内側環状旋回器および外側環状旋回器の無次元半径方向高さを、Ｙ軸に示しており、中央本体表面にＹ軸のゼロがある。燃料空気混合機の中に、中空経路５２（図１、図２に示すような）がない場合、中央本体燃料噴射器４４の周囲を流れている流体の負の速度分布７２が原因で、再循環領域が形成されており、混合ダクト２８内の流体の流速分布７４は、正の流速（混合ダクトの下流に向かって）を明らかに示している。これは、中央本体燃料噴射器４４の表面の上に空気が吹き流れることを可能にし、それによって、中央本体燃料噴射器４４の周りに形成されるどのような再循環バブル領域も完全に除去する中空経路５２が、空気燃料混合機１２の中に存在しているからである。
【００１９】
作動中に、圧縮機（図示せず）から、圧縮空気が、燃料空気混合機１２の上流端部に噴射され、それは、内側旋回器および外側旋回器３２、３４を通過して、混合ダクト２８に入る。燃料は、中央本体４２の燃料オリフィス６２から、旋回器３２および３４を出て行く気流の流れ（混合ダクト２８の中間区域の非常に強い剪断層と、中央本体燃料噴射器４４および混合ダクト壁沿いの境界層をそれぞれ含む）に噴射される。混合ダクト２８の下流端部では、予混合された燃料／空気流れが、内側ライナおよび外側ライナ１８、１６（図１に示す）に囲まれる燃焼器チャンバ１４の混合領域に供給される。予混合された燃料／空気流れは、次いで、燃焼チャンバ１４（図１に示す）で再循環高温既燃ガスと混合される。１つの実施例では、複数の燃料オリフィス６２の角度は、燃料ジェットを剪断層に運ぶことを促進する内側回旋気流角度に揃えられており、それによって、ＮＯｘ排出削減のために燃料空気混合を促進する。
【００２０】
図４は、本技術の実施例による空気燃料混合機１２の斜視図である。図に示すように、中央本体燃料噴射器４４は、複数の燃料オリフィス６２を含む。複数の燃料オリフィス６２はそれぞれ、燃料が中央本体再循環バブル領域に入ることおよび中央本体燃料噴射器４４の表面上にとどまることを防止するための遮蔽層としての役割を果たす、複数の燃料オリフィス６２のそれぞれの周囲の開口６５（図４に示す）を含む。これは、混合ダクト２８内での自己点火および起こり得る保炎を防止する。
【００２１】
図５は、本技術の実施例による空気燃料混合機１２の正面図である。図に示すように、空気燃料混合機１２は、内側旋回器３２と中央本体燃料噴射器４４との間に円周方向に配置される複数のまっすぐなベーン８０によって形成される複数の中空経路５２を含む。
【００２２】
図６は、本技術の別の実施例による空気燃料混合機１２の正面図である。図に示すように、空気燃料混合機１２は、内側環状旋回器３２のベーン３６の内側半径方向部分上に円周方向に配置される複数の穴である複数の中空経路９０を含む。
【００２３】
先に論じたように、複数のまっすぐなベーン８０（図５）によって形成される複数の中空経路５２および複数の穴９０（図６）は共に、中央本体燃料噴射器４４の周りに形成されるどのような再循環バブル領域も完全にまたは部分的に除去するために、中央本体燃料噴射器４４の表面の上で空気が吹き流れることを可能にする。
【００２４】
図７は、ガスタービン機関で燃焼する前に燃料および空気を予混合するための方法の流れ図１００である。段階１０２では、方法は、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる外側環状旋回器から、圧縮空気の第１の流れを第１の旋回方向で混合ダクトの中に向けることを含む。段階１０４では、方法は、混合ダクトの上流端部に隣接して位置付けられる内側環状旋回器から、圧縮空気の第２の流れを第１の旋回方向と逆の第２の旋回方向で混合ダクトの中に向けることを含む。段階１０６では、方法は、混合ダクトの中心軸に沿って位置付けられる中央本体燃料噴射器から燃料を混合ダクトの中に噴射することを含む。混合ダクトへの燃料の噴射は、中央本体燃料噴射器の中に配置される複数のオリフィスから行なわれる。複数のオリフィスはそれぞれ、内側環状旋回器および外側環状旋回器からの空気流の剪断層に燃料を浸透させることを可能にするために、内側環状旋回器の内側旋回ベーン角度と揃えた噴射角度を含む。最後に段階１０８では、方法は、中央本体燃料噴射器の周囲に再循環領域が形成されることを防止するために、中央本体燃料噴射器の表面の上を吹き流れる空気流を、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路から混合ダクトに送ることを含む。１つの実施例では、複数の中空経路は、内側環状旋回器と中央本体燃料噴射器との間に配置される複数のまっすぐなベーンによって形成される。別の実施例では、複数の中空経路は、内側環状旋回器のベーンの内側半径方向部分上に配置される複数の穴を含む。
【００２５】
有利には、本発明は、確実に、混合ダクトの中で十分に燃料空気を混合し、それによって、ＮＯｘ排出を削減する。さらに、本発明は、中央本体燃料噴射器の周囲の半径方向外側、かつ内側環状旋回器の半径方向内部側に位置付けられる複数の中空経路から空気が吹き流れるおかげで、中央本体燃料噴射器の周囲に再循環バブル領域が形成されることを防止する。再循環バブル領域をなくすことによって、中央本体燃料噴射器上の燃料オリフィスは、燃料空気混合をより良くするために上流に位置付けられる。このことは、燃料空気混合機内部での燃料の滞留時間を延ばし、その結果、燃料を再循環領域にとどまらせることなく、かつ自動点火を防止しながら、優れた燃料空気予混合が、実現される。複数の中空経路は、正の軸流速度を上げることで中央本体に近い領域の軸流速度分布を調整し、したがって再循環領域をなくす。
【００２６】
さらに、熟練した技術者であれば、さまざまな特徴を異なる実施例で置き替えることが可能であることを認識されよう。同様に、記載したさまざまな方法および特徴、ならびにそのような方法および特徴毎の、他の知られている等価物を混合し、当業者によって適合させて、本開示の原理による追加的システムおよび技法を構築することができる。言うまでもなく、上述した全てのそのような目的または利点が、必ずしも何らかの特有の実施例にしたがって達成され得るわけではないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者が認識するであろうように、本明細書に記載されているシステムおよび技法は、本明細書に教示または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書に教示した１つの利点または１群の利点を達成または改善するやり方で具現化または実行され得る。
【００２７】
本技術の特定の特徴だけを、本明細書では例示および説明してきたが、多くの修正および変更を、当業者は想起されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求される発明の真の趣旨の範囲に入るような修正および変更の全てに及ぶように意図されることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  燃焼装置
１２  空燃混合機
１４  中空本体
１６  燃焼チャンバ
１８  外側ライナ
２０  内側ライナ
２２  ドーム形端部、ドーム
２４  旋回カップ
２６  シュラウド
２８  混合ダクト
３０  環状壁
３２  内側環状旋回器
３４  外側環状旋回器
３６  ベーン
３８  ベーン
４０  ハブ
４２  空気
４４  中央本体燃料噴射器
４６  中心軸
４８  燃料供給部
５０  パージ送気部
５１  送気部
５２  中空経路
５４  中央本体前方区分
５６  中央本体後方区分
５８  下流先端部
６０  流路
６２  燃料オリフィス
６４  燃料流路
６５  開口
７０  グラフ
７２  速度分布
７４  流速分布
８０  まっすぐなベーン
９０  中空経路、穴
１００  流れ図
１０２  ブロック
１０４  ブロック
１０６  ブロック
１０８  ブロック
【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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【国際調査報告】
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