(57)【要約】  少ない流量の空気で所要の微粒化を達成できる気流微粒化式液体燃料噴射器を提供する。  液体燃料噴射器(100)は、中心軸(C)を有する円筒状センターボディ(110)と、その外側に同心配置された環状シュラウド(130)と、センターボディとシュラウドの間にこれらと同心配置され、内部に燃料通路が形成された環状燃料噴射体(120)と、センターボディと燃料噴射体の間の内側空気通路(Pai)内で等周期で配置され上流側に内側旋回翼作用面を備える複数の内側旋回翼(115)と、燃料噴射体とシュラウドの間の外側空気通路(Pao)内で等周期で配置され上流側に外側旋回翼作用面を備える複数の外側旋回翼(125)とを備え、内側、外側旋回翼作用面のそれぞれと中心軸を含む平面との交線である内側及び外側旋回翼作用面プロファイル(115W,128W) のうち少なくとも一方及びその一部が、中心軸に垂直な方向に対して傾斜している。【選択図】図２
2019230165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有する円筒状のセンターボディと、
前記センターボディの径方向外側に同心配置された環状のシュラウドと、
前記センターボディと前記シュラウドの間にこれらと同心配置され、内部に液体燃料通路が形成された環状の燃料噴射体と、
前記センターボディと前記燃料噴射体の間に形成された環状の内側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記内側空気通路内の空気流れ方向における上流側に内側旋回翼作用面を備える複数の内側旋回翼と、
前記燃料噴射体と前記シュラウドの間に形成された環状の外側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記外側空気通路内の空気流れ方向における上流側に外側旋回翼作用面を備える複数の外側旋回翼と、を備え、
前記内側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である内側旋回翼作用面プロファイル、
及び、
前記外側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である外側旋回翼作用面プロファイル
のうち少なくとも一方及びその一部が、前記中心軸に垂直な方向に対して傾斜している、液体燃料噴射器。
【請求項２】
前記内側旋回翼作用面プロファイル及び前記外側旋回翼作用面プロファイルは、いずれも直線であり、
前記内側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から前記内側旋回翼作用面プロファイルまでの角度を内側旋回翼傾斜角、
前記外側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から前記外側旋回翼作用面プロファイルまでの角度を外側旋回翼傾斜角
と称し、これらの傾斜角を、いずれも、時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角度と定義するとき、
前記内側旋回翼傾斜角の絶対値及び前記外側旋回翼傾斜角の絶対値のうち少なくとも一方が、０°より大きい請求項１に記載の液体燃料噴射器。
【請求項３】
前記内側旋回翼作用面プロファイル及び前記外側旋回翼作用面プロファイルは、いずれも曲線であり、
前記内側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記内側旋回翼作用面プロファイルの傾斜部分における接線までの角度を内側旋回翼傾斜角、
前記外側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記外側旋回翼作用面プロファイルの傾斜部分における接線までの角度を外側旋回翼傾斜角、
と称し、これらの傾斜角を、いずれも、時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角度と定義するとき、
前記内側旋回翼傾斜角の絶対値及び前記外側旋回翼傾斜角の絶対値のうち少なくとも一方が、０°より大きい請求項１に記載の液体燃料噴射器。
【請求項４】
前記内側旋回翼傾斜角は０°より大きく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より小さい請求項２または３に記載の液体燃料噴射器。
【請求項５】
前記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は−４５°以下である請求項４に記載の液体燃料噴射器。
【請求項６】
前記内側旋回翼傾斜角は０°より大きく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より大きい請求項２または３に記載の液体燃料噴射器。
【請求項７】
前記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である請求項６に記載の液体燃料噴射器。
【請求項８】
前記内側旋回翼傾斜角は０°より小さく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より小さい請求項２または３に記載の液体燃料噴射器。
【請求項９】
前記内側旋回翼傾斜角は−４５°以下であり、前記外側旋回翼傾斜角は−４５°以下である請求項８に記載の液体燃料噴射器。
【請求項１０】
前記内側旋回翼傾斜角は０°より小さく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より大きい請求項２または３に記載の液体燃料噴射器。
【請求項１１】
前記内側旋回翼傾斜角は−４５°以下であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である請求項１０に記載の液体燃料噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液体燃料噴射器、特に、環状の液膜として噴射された液体燃料を、その径方向内側及び外側に隣接して流れる旋回空気流との間に作用する剪断力を利用して微粒化する、気流微粒化式の液体燃料噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器において液体燃料を燃焼させる場合、液体燃料の気化及び燃焼用空気との混合を促進するために、液体燃料を微粒化することが望ましい。液体燃料の微粒化は、燃焼反応の速度を高めることを通じて、ＮＯｘ（窒素酸化物）、並びに、未燃燃料及びＣＯ（一酸化炭素）の排出量低減にも寄与する。【０００３】
液体燃料の微粒化方式の一つに、気流微粒化方式がある。これは、膜状に噴射された液体燃料を、これと隣接して流れる空気流との速度差に起因する剪断力を利用して微粒化する方式である。【０００４】
気流微粒化方式を採用した液体燃料噴射器として、特許文献１（図４）に開示されたものがある。この液体燃料噴射器は、円環状ノズル(40)から環状の液膜として噴射された液体燃料を、その径方向内側及び外側に隣接して流れる空気流との間に作用する剪断力を利用して微粒化するように構成されている。膜状の液体燃料の流れと空気流との速度差を増大させることによって液体燃料の微粒化を促進すると共に、微粒化された液体燃料を周方向に一様に分散させることを目的として、環状の空気通路に配置されたスワーラ（swirler）(31,32)によって、空気流に旋回（swirl）が付与される。このスワーラとしては、通常、後述するようにヘリカル翼が用いられる。【０００５】
図４は、スワーラとしてヘリカル翼を採用した従来の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部を示す概略断面図である。なお、同図においては、中心軸Ｃを基準として一方側（上側）の断面のみを示している。【０００６】
液体燃料噴射器１は、中心軸Ｃを有する円筒状のセンターボディ１０と、センターボディ１０の径方向外側に同心配置された環状のシュラウド３０と、センターボディ１０とシュラウド３０の間にこれらと同心配置され、内部に環状の液体燃料通路Ｐｆが形成された中空二重円筒状の燃料噴射体２０と、を備えている。【０００７】
センターボディ１０と燃料噴射体２０の間、燃料噴射体２０とシュラウド３０の間には、それぞれ環状の内側空気通路Ｐａｉ、外側空気通路Ｐａｏが形成されている。そして、内側空気通路Ｐａｉ、外側空気通路Ｐａｏには、それぞれ複数の内側旋回翼１５、外側旋回翼２５が、周方向に等間隔で配置されている。【０００８】
これにより、図４においてそれぞれ矢印Ｆａｉ及びＦａｏで示すように内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏのそれぞれに流入した空気流は、それぞれ内側旋回翼１５及び外側旋回翼２５を通過する際に旋回を付与され、周方向速度成分を有する旋回流として燃焼室ＣＣ内へ流出する。このとき、燃料噴射体２０の内部に形成された環状の液体燃料通路Ｐｆから図４において矢印Ｆｆで示すように膜状に噴射された液体燃料には、上述したように周方向速度成分を有する状態で内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏのそれぞれから流出する空気流との速度差に起因する剪断力が作用し、これにより液体燃料が微粒化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１８５１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した従来の気流微粒化式液体燃料噴射器１において、内側旋回翼１５及び外側旋回翼２５は、いずれも、ヘリカル翼として形成されている。このヘリカル翼は、中心軸Ｃを含む平面（図４の紙面）における断面１５Ｓ及び２５Ｓが、いずれも実質的に中心軸Ｃに垂直な方向（径方向）に延びるものとして形成されている。【００１１】
このようなヘリカル翼として形成された内側旋回翼１５及び外側旋回翼２５がそれぞれ配置された内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏを空気流が通過する場合、各空気通路の出口における速度分布（軸方向速度成分の径方向分布）は、それぞれＶｉ及びＶｏのようになる。これらの分布は、ヘリカル翼（旋回翼）が存在しない場合における径方向に対称な速度分布Ｖｉ０及びＶｏ０と比較して、そのピークが径方向外側へ偏移した分布となっている。これは、ヘリカル翼（旋回翼）を通過する際に付与される旋回に起因して作用する遠心力の影響で、空気流が各空気通路内で径方向外側に偏るためである。【００１２】
このうち、速度分布Ｖｉは、そのピークが燃料噴射体２０から噴射される膜状の液体燃料の流れＦｆに近いため、液体燃料の微粒化への寄与度が大きいものの、速度分布Ｖｏは、そのピークが燃料噴射体２０から噴射される膜状の液体燃料の流れＦｆから大きく離れているため、液体燃料の微粒化への寄与度が小さい。【００１３】
このように、上述したような形状を有するヘリカル翼をスワーラとして採用した気流微粒化式液体燃料噴射器は、液体燃料の微粒化への寄与度が必ずしも大きくない。そのため、液体燃料の所要の微粒化を達成するために大きな流量の空気が必要となり、これに伴ってヘリカル翼において発生する圧力損失も大きくなってしまう。逆の観点から表現すれば、同一の空気流量（または圧力損失）によって達成される液体燃料の微粒化の水準が下がってしまうことになる。【００１４】
本開示は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、より少ない空気流量（または、より小さい圧力損失）によって液体燃料の所要の微粒化を達成することができる気流微粒化式液体燃料噴射器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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本開示の液体燃料噴射器は、中心軸を有する円筒状のセンターボディと、前記センターボディの径方向外側に同心配置された環状のシュラウドと、前記センターボディと前記シュラウドの間にこれらと同心配置され、内部に液体燃料通路が形成された環状の燃料噴射体と、前記センターボディと前記燃料噴射体の間に形成された環状の内側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記内側空気通路内の空気流れ方向における上流側に内側旋回翼作用面を備える複数の内側旋回翼と、前記燃料噴射体と前記シュラウドの間に形成された環状の外側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記外側空気通路内の空気流れ方向における上流側に外側旋回翼作用面を備える複数の外側旋回翼と、を備え、前記内側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である内側旋回翼作用面プロファイル、及び、前記外側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である外側旋回翼作用面プロファイルのうち少なくとも一方及びその一部が、前記中心軸に垂直な方向に対して傾斜している。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の液体燃料噴射器によれば、同一の空気流量（または圧力損失）の下では高い水準の液体燃料微粒化を達成することができ、また、同一水準の液体燃料微粒化を達成するために必要な空気流量（または圧力損失）を小さく抑えることができるという優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の第１実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の概略全体断面図である。
【図２】図１の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部概略断面図である。
【図３Ａ】本開示の第２の実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部概略断面図である。
【図３Ｂ】本開示の第３の実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部概略断面図である。
【図３Ｃ】本開示の第４の実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部概略断面図である。
【図４】従来の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本開示の第１実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の概略全体断面図である。なお、本明細書においては、後述する空気及び液体燃料の流れ方向における上流側、下流側を、それぞれ前側、後側と称することにする。
【００２０】
液体燃料噴射器１００は、中心軸Ｃを有する円筒状のセンターボディ１１０と、センターボディ１１０の径方向外側に同心配置された環状のシュラウド１３０と、センターボディ１１０とシュラウド１３０の間にこれらと同心配置された環状の燃料噴射体１２０と、を備えている。
【００２１】
燃料噴射体１２０は、環状の外側壁と内側壁から成っており、これら２つの壁の間には環状の液体燃料通路Ｐｆが形成されている。また、燃料噴射体１２０の環状の外側壁の前側端部には、液体燃料流入ポート１２０ｐが形成されている。
【００２２】
センターボディ１１０と燃料噴射体１２０の間、燃料噴射体１２０とシュラウド１３０の間には、それぞれ環状の内側空気通路Ｐａｉ、外側空気通路Ｐａｏが形成されている。そして、内側空気通路Ｐａｉ、外側空気通路Ｐａｏには、それぞれ複数の内側旋回翼１１５、外側旋回翼１２５が、周方向に等周期で配置されている。
【００２３】
空気は、内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏに、図１においてそれぞれ矢印Ｆａｉ及びＦａｏで示すように流入し、それぞれ内側旋回翼１１５及び外側旋回翼１２５を通過する際に旋回を付与され、周方向速度成分を有する旋回流として燃焼室ＣＣ内へ流出する。
【００２４】
一方、液体燃料は、燃料噴射体１２０の外側壁の前側端部に形成された液体燃料流入ポート１２０ｐを経て環状の液体燃料通路Ｐｆに流入し、燃料噴射体１２０の後側端部から、図１において矢印Ｆｆで示すように燃焼室ＣＣ内へ噴射され、環状の液膜を形成する。このとき、噴射された液体燃料には、上述したように周方向速度成分を有する状態で内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏのそれぞれから流出する空気流との速度差に起因する剪断力が作用し、これにより液体燃料が微粒化される。
【００２５】
本開示の気流微粒化式液体燃料噴射器１００においても、内側旋回翼１１５及び外側旋回翼１２５は、いずれも、ヘリカル状の翼として形成されているが、このヘリカル状の翼は、中心軸Ｃを含む平面（図１及び図２の紙面）における断面１１５Ｓ及び１２５Ｓ（図２参照）が、いずれも実質的に中心軸Ｃに垂直な方向（径方向）に対して傾斜したものとして形成されている。この点について、以下に詳述する。
【００２６】
図２は、液体燃料噴射器１００の要部を示す概略断面図である。なお、同図においては、中心軸Ｃを基準として一方側（上側）の断面のみを示している。
【００２７】
図２に示すように、内側空気通路Ｐａｉに配置された内側旋回翼１１５は、中心軸Ｃを含む平面（図２の紙面）における断面１１５Ｓが、後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜している（換言すれば、断面１１５Ｓの任意の部位の少なくとも一部は、当該部位よりも前方（上流側）に位置する部位と比較して径方向外側に位置している）。
【００２８】
図示した実施例において、内側旋回翼１１５は、上流側に位置する面、即ち空気流に旋回を付与する作用を有する内側旋回翼作用面と、中心軸Ｃを含む平面（図２の紙面）との交線（以下、内側旋回翼作用面プロファイルという。）１１５Ｗが後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜する（角度を持つ）直線または曲線となるように構成されている。
【００２９】
そして、当該内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗの前端（上流端）である開始点１１５ｉを通って径方向に延びる直線１１５Ｒと内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗの少なくとも一部との間には、０°ではない所定の角度、即ち内側旋回翼傾斜角θｉが形成されている。
【００３０】
内側旋回翼傾斜角θｉは、直線１１５Ｒから内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗまで時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角であり、その絶対値｜θｉ｜は４５°以上（｜θｉ｜≧４５°）であることが好ましい。図示した実施例においては、θｉの符号は正、即ちθｉ＞０°であるから、好ましくはθｉ≧４５°とされる。
【００３１】
同様に、外側空気通路Ｐａｏに配置された外側旋回翼１２５は、中心軸Ｃを含む平面（図２の紙面）における断面１２５Ｓが、後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜している（換言すれば、断面１２５Ｓの任意の部位の少なくとも一部は、当該部位よりも前方（上流側）に位置する部位と比較して径方向内側に位置している）。
【００３２】
図示した実施例において、外側旋回翼１２５は、上流側に位置する面、即ち空気流に旋回を付与する作用を有する外側旋回翼作用面と、中心軸Ｃを含む平面（図２の紙面）との交線（以下、外側旋回翼作用面プロファイルという。）１２５Ｗが後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜する（角度を持つ）直線または曲線となるように構成されている。
【００３３】
そして、当該外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗの前端（上流端）である開始点１２５ｉを通って径方向に延びる直線１２５Ｒと外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗの少なくとも一部との間には、０°ではない所定の角度、即ち外側旋回翼傾斜角θｏが形成されている。
【００３４】
外側旋回翼傾斜角θｏも、内側旋回翼傾斜角θｉと同様に、直線１２５Ｒから外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗまで時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角であり、その絶対値｜θｏ｜は４５°以上（｜θｏ｜≧４５°）であることが好ましい。図示した実施例においては、θｏの符号は負、即ちθｏ＜０°であるから、好ましくはθｏ≦−４５°とされる。
【００３５】
なお、以上においては、内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗ及び外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗがいずれも直線であることを想定して説明したが、これらのプロファイルが曲線である場合には、傾斜部分における曲線の接線と直線１１５Ｒ、１２５Ｒとのなす角度を、それぞれ内側旋回翼傾斜角θｉ、外側旋回翼傾斜角θｏとする。
【００３６】
以上のように構成された内側旋回翼１１５及び外側旋回翼１２５がそれぞれ配置された内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏを、それぞれ矢印Ｆａｉ及びＦａｏで示すように空気流が通過する場合、各空気通路の出口における速度分布（軸方向速度成分の径方向分布）は、それぞれＶｉ１及びＶｏ１のようになる。  
【００３７】
このうち、内側空気通路Ｐａｉの出口における速度分布Ｖｉ１は、従来の液体燃料噴射器１（図４参照）における速度分布Ｖｉと比較して、そのピークが径方向外側へ偏移した分布となっている。このピークの偏移は、内側空気通路Ｐａｉに配置された内側旋回翼１１５の内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗが、後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜していることによるものである。
【００３８】
一方、外側空気通路Ｐａｏの出口における速度分布Ｖｏ１は、従来の液体燃料噴射器１（図４参照）における速度分布Ｖｏと比較して、そのピークが径方向内側へ偏移した分布となっている。このピークの偏移は、外側空気通路Ｐａｏに配置された外側旋回翼１２５の外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗが、後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜していることによるものである。
【００３９】
これらの速度分布Ｖｉ１及びＶｏ１におけるピークは、いずれも、燃料噴射体１２０から噴射される膜状の液体燃料の流れの極めて近くに位置しているため、液体燃料の微粒化への寄与度が非常に大きくなる。したがって、本開示の液体燃料噴射器１００によれば、同一の空気流量（または圧力損失）の下では高い水準の液体燃料微粒化を達成することができ、また、同一水準の液体燃料微粒化を達成するために必要な空気流量（または圧力損失）を小さく抑えることができる。
【００４０】
以上においては、液体燃料の微粒化性能を最大限に高めることを目的として、内側旋回翼作用面プロファイル１１５Ｗを後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜させると共に、外側旋回翼作用面プロファイル１２５Ｗを後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜させた実施例について説明したが、内側旋回翼及び外側旋回翼を他の態様で傾斜させることにより、上述したものとは異なる作用効果を得ることができる。
【００４１】
図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の他の実施形態の気流微粒化式液体燃料噴射器の要部を示す概略断面図である。
【００４２】
図３Ａに示した本開示の第２実施形態の液体燃料噴射器２００においては、内側旋回翼作用面プロファイル２１５Ｗについては、第１実施形態の液体燃料噴射器１００と同様に、後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜させている一方で、外側旋回翼作用面プロファイル２２５Ｗについては、第１実施形態の液体燃料噴射器１００とは逆に、後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜させている。この場合、内側旋回翼傾斜角θｉ及び外側旋回翼傾斜角θｏの符号は共に正、即ちθｉ＞０°、θｏ＞０°であるから、好ましくはθｉ≧４５°、θｏ≧４５°とされる。
【００４３】
以上のように構成された内側旋回翼２１５及び外側旋回翼２２５がそれぞれ配置された内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏを、それぞれ矢印Ｆａｉ及びＦａｏで示すように空気流が通過する場合、各空気通路の出口における速度分布（軸方向速度成分の径方向分布）は、それぞれＶｉ２及びＶｏ２のようになる。
【００４４】
このうち、内側空気通路Ｐａｉの出口における速度分布Ｖｉ２は、第１実施形態の液体燃料噴射器１００における速度分布Ｖｉ１と同様のものとなるが、外側空気通路Ｐａｏの出口における速度分布Ｖｏ２は、従来の液体燃料噴射器１（図４参照）における速度分布Ｖｏと比較して、そのピークが径方向外側へ偏移した分布となっている。
【００４５】
これらの速度分布Ｖｉ２及びＶｏ２を組み合わせることにより、燃料噴射体２２０から噴射される膜状の液体燃料の流れの極めて近くに位置する速度分布Ｖｉ２のピークを利用して、液体燃料の微粒化の水準を高めつつ、外側空気通路Ｐａｏの径方向外端近くに位置する速度分布Ｖｏ２のピークを利用して、液体燃料噴射器２００から噴射される空気と液体燃料の混合物を、燃焼室ＣＣ内において中心軸Ｃから径方向外側へ離れた領域にまで広く分散させることができる（図３Ａにおいては、液体燃料噴射器２００から噴射される空気と液体燃料の混合物の流れの外縁Ｂｏ２及び内縁Ｂｉ２を破線で示しているが、このうち外縁Ｂｏ２を参照）。
【００４６】
これを利用することにより、燃焼室ＣＣ内における燃焼領域を、目的に応じて適宜に調整することが可能となる。
【００４７】
例えば、液体燃料の微粒化の水準を高めつつ、噴射される空気と液体燃料の混合物を、燃焼室ＣＣ内において中心軸Ｃ近傍の領域に広く分散させることが求められる場合には、図３Ｂに示す本開示の第３実施形態の液体燃料噴射器３００のように、外側旋回翼作用面プロファイル３２５Ｗを、第１実施形態の液体燃料噴射器１００と同様に、後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜させる一方、内側旋回翼作用面プロファイル３１５Ｗを、第１実施形態の液体燃料噴射器１００とは逆に、後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜させればよい。この場合、内側旋回翼傾斜角θｉ及び外側旋回翼傾斜角θｏの符号は共に負、即ちθｉ＜０°、θｏ＜０°であるから、好ましくはθｉ≦−４５°、θｏ≦−４５°とされる。
【００４８】
以上のように構成された内側旋回翼３１５及び外側旋回翼３２５がそれぞれ配置された内側空気通路Ｐａｉ及び外側空気通路Ｐａｏを、それぞれ矢印Ｆａｉ及びＦａｏで示すように空気流が通過する場合、各空気通路の出口における速度分布（軸方向速度成分の径方向分布）は、それぞれＶｉ３及びＶｏ３のようになる。
【００４９】
このうち、外側空気通路Ｐａｏの出口における速度分布Ｖｏ３は、第１実施形態の液体燃料噴射器１００における速度分布Ｖｏ１と同様のものとなるが、内側空気通路Ｐａｉの出口における速度分布Ｖｉ３は、従来の液体燃料噴射器１（図４参照）における速度分布Ｖｉと比較して、そのピークが径方向内側へ偏移した分布となる。
【００５０】
これらの速度分布Ｖｉ３及びＶｏ３を組み合わせることにより、燃料噴射体３２０から噴射される膜状の液体燃料の流れの極めて近くに位置する速度分布Ｖｏ３のピークを利用して、液体燃料の微粒化の水準を高めつつ、内側空気通路Ｐａｉの径方向内端近くに位置する速度分布Ｖｉ３のピークを利用して、液体燃料噴射器３００から噴射される空気と液体燃料の混合物を、燃焼室ＣＣ内において中心軸Ｃの近傍に集中させることができる（図３Ｂにおいては、液体燃料噴射器３００から噴射される空気と液体燃料の混合物の流れの外縁Ｂｏ３及び内縁Ｂｉ３を破線で示しているが、このうち内縁Ｂｉ３を参照）。
【００５１】
なお、液体燃料の微粒化の水準を高めることよりも、噴射される空気と液体燃料の混合物を燃焼室ＣＣ内において中心軸Ｃの近傍の領域及び径方向外側へ離れた領域の双方に広く分散させることが求められる場合には、図３Ｃに示す本開示の第４実施形態の液体燃料噴射器４００のように、内側旋回翼作用面プロファイル４１５Ｗを、後方（下流側）へ向かって径方向内側へ傾斜させると共に、外側旋回翼作用面プロファイル４２５Ｗを、後方（下流側）へ向かって径方向外側へ傾斜させればよい。この場合、内側旋回翼傾斜角θｉの符号は負、即ちθｉ＜０°であり、外側旋回翼傾斜角θｏの符号は正、即ちθｏ＞０°であるから、好ましくはθｉ≦−４５°、θｏ≧４５°とされる。
【００５２】
これにより、液体燃料噴射器４００から噴射される空気と液体燃料の混合物の流れは、その外縁Ｂｏ４及び内縁Ｂｉ４が示すように、燃焼室ＣＣ内において中心軸Ｃの近傍の領域及び径方向外側へ離れた領域の双方に広く分散させることができる。
【００５３】
なお、以上においては、内側旋回翼及び外側旋回翼が、いずれも、中心軸を含む平面における断面が実質的に中心軸に垂直な方向（径方向）に対して傾斜したものとして形成されたヘリカル状の翼である場合について説明したが、本開示の液体燃料噴射器はこれに限定されない。すなわち、本開示の液体燃料噴射器においては、内側旋回翼及び外側旋回翼のうちいずれか一方の旋回翼のみが上述した態様のヘリカル状の翼であり、他方の旋回翼がヘリカル翼（すなわち、中心軸を含む平面における断面が実質的に中心軸Ｃに垂直な方向（径方向）に延びるものとして形成された翼）であってもよい。換言すれば、本開示の液体燃料噴射器は、内側旋回翼及び外側旋回翼のうち少なくとも一方が、上述した態様のヘリカル状の翼として構成されている。
【００５４】
以上のように、本開示の液体燃料噴射器は、中心軸を含む平面における旋回翼の断面形状の調整を通じて、当該旋回翼が配置された空気通路内の速度分布（軸方向速度成分の径方向分布）を変化させることにより、液体燃料微粒化の水準向上、及び、噴射される空気と液体燃料の混合物の分散のいずれの目的にも適応させることが可能である。
【００５５】
（本開示の態様）
本開示の第１の態様の液体燃料噴射器は、中心軸を有する円筒状のセンターボディと、前記センターボディの径方向外側に同心配置された環状のシュラウドと、前記センターボディと前記シュラウドの間にこれらと同心配置され、内部に液体燃料通路が形成された環状の燃料噴射体と、前記センターボディと前記燃料噴射体の間に形成された環状の内側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記内側空気通路内の空気流れ方向における上流側に内側旋回翼作用面を備える複数の内側旋回翼と、前記燃料噴射体と前記シュラウドの間に形成された環状の外側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記外側空気通路内の空気流れ方向における上流側に外側旋回翼作用面を備える複数の外側旋回翼と、を備え、前記内側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である内側旋回翼作用面プロファイル、及び、前記外側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である外側旋回翼作用面プロファイルのうち少なくとも一方及びその一部が、前記中心軸に垂直な方向に対して傾斜している。
【００５６】
本開示の第２の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼作用面プロファイル及び前記外側旋回翼作用面プロファイルは、いずれも直線であり、前記内側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から前記内側旋回翼作用面プロファイルまでの角度を内側旋回翼傾斜角、前記外側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から前記外側旋回翼作用面プロファイルまでの角度を外側旋回翼傾斜角と称し、これらの傾斜角を、いずれも、時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角度と定義するとき、前記内側旋回翼傾斜角の絶対値及び前記外側旋回翼傾斜角の絶対値のうち少なくとも一方が、０°より大きい。
【００５７】
本開示の第３の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼作用面プロファイル及び前記外側旋回翼作用面プロファイルは、いずれも曲線であり、前記内側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記内側旋回翼作用面プロファイルの傾斜部分における接線までの角度を内側旋回翼傾斜角、前記外側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記外側旋回翼作用面プロファイルの傾斜部分における接線までの角度を外側旋回翼傾斜角、と称し、これらの傾斜角を、いずれも、時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角度と定義するとき、前記内側旋回翼傾斜角の絶対値及び前記外側旋回翼傾斜角の絶対値のうち少なくとも一方が、０°より大きい。
【００５８】
本開示の第４の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は０°より大きく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より小さい。
【００５９】
本開示の第５の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は−４５°以下である。
【００６０】
本開示の第６の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は０°より大きく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より大きい。
【００６１】
本開示の第７の態様の液体燃料噴射器においては、記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である。
【００６２】
本開示の第８の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は０°より小さく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より小さい。
【００６３】
本開示の第９の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は−４５°以下であり、前記外側旋回翼傾斜角は−４５°以下である。
【００６４】
本開示の第１０の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は０°より小さく、前記外側旋回翼傾斜角は０°より大きい。
【００６５】
本開示の第１１の態様の液体燃料噴射器においては、前記内側旋回翼傾斜角は−４５°以下であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である。
【符号の説明】
【００６６】
１００    液体燃料噴射器
１１０    センターボディ
１１５    内側旋回翼
１１５Ｗ  内側旋回翼作用面プロファイル
１２０    燃料噴射体
１２５    外側旋回翼
１２５Ｗ  外側旋回翼作用面プロファイル
１３０    シュラウド
Ｃ        中心軸
Ｐａｉ    内側空気通路
Ｐａｏ    外側空気通路
Ｐｆ      液体燃料通路
θｉ      内側旋回翼傾斜角
θｏ      外側旋回翼傾斜角
【図１】
2019230165.tif 000003
【図２】
2019230165.tif 000004
【図３Ａ】
2019230165.tif 000005
【図３Ｂ】
2019230165.tif 000006
【図３Ｃ】
2019230165.tif 000007
【図４】
2019230165.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月9日(2019.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有する円筒状のセンターボディと、
前記センターボディの径方向外側に同心配置された環状のシュラウドと、
前記センターボディと前記シュラウドの間にこれらと同心配置され、内部に液体燃料通路が形成された環状の燃料噴射体と、
前記センターボディと前記燃料噴射体の間に形成された環状の内側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記内側空気通路内の空気流れ方向における上流側に内側旋回翼作用面を備える複数の内側旋回翼と、
前記燃料噴射体と前記シュラウドの間に形成された環状の外側空気通路内において周方向に等周期で配置され、前記外側空気通路内の空気流れ方向における上流側に外側旋回翼作用面を備える複数の外側旋回翼と、を備え、
前記内側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である内側旋回翼作用面プロファイル、
及び、
前記外側旋回翼作用面と前記中心軸を含む平面との交線である外側旋回翼作用面プロファイル
のうち少なくとも一方及びその一部が、前記中心軸に垂直な方向に対して傾斜しており、
前記内側旋回翼作用面プロファイル及び前記外側旋回翼作用面プロファイルは、いずれも直線、または、いずれも曲線であり、
前記内側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記内側旋回翼作用面プロファイルまたはその傾斜部分における接線までの角度を内側旋回翼傾斜角、
前記外側旋回翼作用面プロファイルの上流端を通って前記中心軸に垂直な方向に延びる直線から、前記外側旋回翼作用面プロファイルまたはその傾斜部分における接線までの角度を外側旋回翼傾斜角
と称し、これらの傾斜角を、いずれも、時計回り、反時計回りに計った場合にそれぞれ正、負の符号を取る９０°未満の角度と定義するとき、
前記内側旋回翼傾斜角及び前記外側旋回翼傾斜角は、共に正であるか、または、互いに符号が異なる
液体燃料噴射器。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は−４５°以下である請求項１に記載の液体燃料噴射器。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記内側旋回翼傾斜角は４５°以上であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である請求項１に記載の液体燃料噴射器。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
前記内側旋回翼傾斜角は−４５°以下であり、前記外側旋回翼傾斜角は４５°以上である請求項１に記載の液体燃料噴射器。
【国際調査報告】
2019230165.tif 000009
2019230165.tif 000010
2019230165.tif 000011
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