"最大で約0.65の等量比まで火炎を安定化することができないような物理的構成を有するガスタービン燃料ノズル33。前記ノズルが、空気力学的特徴部の導入によって火炎安定性の低減を示す、請求項1に記載の燃料ノズル。前記空気力学的特徴部が、流線型ノズル先端、ノズル先端空気パージ、流線型スワーラ、二重スワーラ、二重反転スワーラ、複合スワーラ及びノズル、吸気流コンディショナ、バーナ管出口のベル型口、及び/又は拡大バーナ管壁のうちの少なくとも1つを含む、請求項2に記載の燃料ノズル。中心軸線の周りに配列された外側ノズル32のアレイと、前記中心軸線上に位置づけられる中央ノズル33とを備えた単一のガスタービン燃焼器の組立体であって、前記中央ノズル33は、最大で約0.65の等量比まで安定化された保炎特性を示すような物理的構成を有する、組立体。前記中央燃料ノズルが、空気力学的特徴部を導入することによって火炎安定性を低減するよう特に設計される、請求項4に記載の組立体。前記空気力学的特徴部が、流線型ノズル先端、ノズル先端空気パージ、流線型スワーラ、二重スワーラ、二重反転スワーラ、複合スワーラ及びノズル、吸気流コンディショナ、バーナ管出口のベル型口、及び/又は拡大バーナ管壁のうちの少なくとも1つを含む、請求項5に記載の組立体。各々が、長手方向軸線の周りに配列された複数の外側燃料ノズルと、実質的に前記長手方向軸線に沿って配置される中央ノズルと、単一の燃焼ゾーンとを有する複数の燃焼器とを備えたガスタービンであって、前記中央ノズルが、最大で約0.65の等量比まで火炎を安定化することができないような物理的構成を有する、ガスタービン。前記中央ノズルが、空気力学的特徴部を導入することによって火炎安定性を低減するよう特に設計される、請求項7に記載のガスタービン。前記空気力学的特徴部が、流線型ノズル先端、ノズル先端空気パージ、流線型スワーラ、二重スワーラ、二重反転スワーラ、複合スワーラ及びノズル、吸気流コンディショナ、バーナ管出口のベル型口、及び/又は拡大バーナ管壁のうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載のガスタービン。上記の簡単な説明は、以下の詳細な説明をより深く理解することを目的とし、更に当該技術分野に対する本発明の寄与をより評価できるようにするために、本発明の種々の実施形態の特徴を記載している。勿論、以下で説明され、添付の請求項の主題をとなる本発明の他の特徴も存在する。この点において、本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の実施形態は、以下の説明で記載され又は図面中に例示される構成の詳細及び構成部品の配列に適用することに限定されない点は理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、及び種々の方法で実行及び実施することができる。また、本明細書で利用された用語及び表現は、説明の目的のものであり、限定としてみなすべきではない。本明細書における用語第1の、第2のなどは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、1つの要素を別の要素と区別するために用いている。本明細書において数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも1つが存在することを意味する。数量に関して使用する約という修飾語は、記載の数値を包含しており、前後関係によって決まる意味を有する例えば、特定の数量の測定値に付随するある程度の誤差を含む。本明細書で使用する場合の数詞のない表現の用語は、その用語が意味するものの単数及び複数の両方を含むことを意図しており、従って当該用語が意味するものの1つ又はそれ以上を含む。本明細書を通して一実施形態又は実施形態として言及することは、実施形態に関連して説明される具体的な特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通じて様々な箇所で表現1つの実施形態では又はある実施形態ではが出現するが、必ずしも同じ実施形態について言及している訳ではない。更に、具体的な特徴、構造、又は特性は、1つ又はそれ以上の実施形態においてあらゆる好適な様態で組み合わせてもよい。本明細書で説明されるのは、燃料ステージングを利用してガス燃料で超低エミッションを達成する、燃料ノズル、及び該ノズルを含む組立体及びガスタービンである。ノズル、組立体、及び燃焼器は、下流燃料噴射を利用することなく火炎安定化が排除されるような物理的構成を組み込む。従って、所望の低エミッションが提供される。図1は、従来のガスタービン燃焼システムの火炎安定性を示すグラフである。図示のように、火炎安定性は、燃料/空気比及び空気流の関数である。安定燃焼領域が存在し、その大きさは、潜在的に、燃料タイプを含む複数の変数による影響を受ける。本明細書で提供されるノズル、組立体、及び燃焼器は、安定燃焼領域が減少し火炎安定領域が増大するように物理的に構成される。火炎安定化が排除される結果、未燃燃料は、隣接燃料ノズルの1次反応ゾーンを越えて下流側に伝播することができる。すなわち、本発明のノズルによりサポートされる火炎は、直ぐには燃焼せず、組立体及び/又は燃焼器の燃焼ゾーン内で燃焼するようになる。この結果は、下流燃料噴射の従来の要件なしで軸方向燃料ステージングにより提供されるものと同様である。予混合火炎からのNOxエミッションに関する軸方向ステージング又は遅延希薄噴射の利点が、図2に図式的に描かれている。従来のNOxと燃料/空気との関係は実線で示され、一方、軸方向燃料ステージングを利用したノズル、組立体、及び燃焼器において生じるNOxと燃料/空気との関係は、破線で示される場合によっては、当業者により遅延希薄燃料噴射とも呼ばれる。図示のように、所望のNOxエミッションの範囲内で作動できる、作動燃料/空気比の増強領域が提供される。燃料の一部を遅延導入することにより全体の火炎ゾーンの拡大が可能になり、結果としてピーク温度の低下及びNOxエミッションの低減が生じる。しかしながら、高温燃焼ガス経路に遅延又は下流燃料ノズルを配置する実用的手段を立証することは未だ可能ではない。本発明のノズル、組立体及び燃焼器において、この増強した作動領域は、遅延希薄噴射を避けることができると同時にその影響を確認できるように、ノズルの物理的構成によって提供される。本発明のノズルは、このような構成を必要とすることなく、遅延希薄噴射の利点を提供できるが、ノズルはまた、高い燃料/空気比、すなわち低出力モードの作動の0.65よりも高い燃料/空気比を用いることもできる。図3は、NOxエミッションと燃空比とのグラフを示す。グラフの右側領域は、予混合燃料ノズルにおける希薄ブローアウトの正常範囲を示す。中央領域は、本発明の中央燃料ノズルの実施形態を用いて達成できる拡大希薄ブローアウトの範囲を示す。左側領域は、不十分な燃料流量又は過度に低い燃空比に起因して、中央燃料ノズルにおいて火炎安定化が生じることができない区域を示している。そのため、本明細書で提供されるのは、望ましくは産業用ガスタービン上でアニュラ又は缶アニュラ構成で配列された燃焼器組立体の一部とすることができるノズルである。本発明のノズル、組立体、及び燃焼器は、有利には、低中程度の燃料/空気比、例えば、高出力モードで通常利用可能な0.65未満の燃料/空気比で利用される。図4は、缶アニュラ型燃焼器構成を含むタービンの燃焼器の1つによる概略断面図である。ガスタービン10は、圧縮機12部分的に図示される、複数の燃焼器141つが図示されている、及び単一ブレード16によってここで表現されたタービンを含む。具体的には図示していないが、タービンは、共通軸に沿って圧縮機12に駆動可能に接続される。圧縮機12は吸入空気を加圧して、これが燃焼器14への反転流となり、ここで燃焼器14を冷却し且つ燃焼プロセスに空気を提供するのに使用される。上述のように、ガスタービンは、該ガスタービンの外周部の周りに位置付けられた複数の燃焼器14を含む。二重壁移行ダクト18は、各燃焼器の外側端部をタービンの入口端部と接続し、高温燃焼生成物をタービンに供給する。点火は、通常の方式でクロスファイア管22と連動してスパークプラグ20を用いて種々の燃焼器14において達成される。各燃焼器14は、開放前方端においてボルト28を用いてタービンケーシング26に固定される実質的に円筒型の燃焼器ケーシング24を含む。燃焼器ケーシングの後方又は近位端は、端部カバー組立体30により閉鎖され、該端部カバー組立体30は、以下でより詳細に説明するように、ガス燃料、液体燃料、空気及び水を燃焼器14に送給するための供給管、マニホルド、並びに関連バルブを含む。端部カバー組立体30は、燃焼器14の長手方向軸線の周りに円形アレイで配列された複数の例えば、3つから6つの外側燃料ノズル組立体321つが図示されていると、1つの中央ノズル33とを受ける。燃焼器ケーシング24内には、実質的に同心状の関係で、その前方端にて二重壁移動ダクト18の外側壁36に接続される実質的に円筒形の流れスリーブ34が装着される。流れスリーブ34は、その後端において半径フランジ35によって当接ジョイント37で燃焼ケーシング24に接続され、該当接ジョイント37において燃焼器ケーシング24の前方及び後方セクションが接合される。流れスリーブ34内には同心状に配列された燃焼器ライナ38があり、該燃焼器ライナ38は、その前端において移行ダクト18の内側壁40と接続される。燃焼器ライナ38の後端は、燃焼ライナキャップ組立体42により支持され、該組立体は、複数のストラット39及び関連する取り付け組立体におり燃焼器ケーシング内で支持される。移行ダクト18の外側壁36、並びに燃焼器ケーシング24がタービンケースにボルト締めされる場所の前方に延びる流れスリーブ34の当該部分は、それぞれの外周面上のアパーチャ44のアレイを備えて形成され、空気が圧縮機12からアパーチャ44を通って流れスリーブ34とライナ38との間の環状スペース内に入り、燃焼器の上流又は後端に向かって逆流できるようになる図1の流れ矢印で示されるように。燃焼器ライナキャップ組立体42は、複数の予混合管46、外側燃料ノズル組立体32の各々の1つ、及び中央ノズル33を支持する。より具体的には、各予混合管46は、前プレート47及び後プレート49それぞれにより前端及び後端において燃焼器ライナキャップ組立体42内に支持され、各々が開口リミックス管46と整列した開口を備える。前プレート47冷却アパーチャのアレイを備える衝突プレートは、シールドプレート図示せずにより燃焼器火炎の熱放射からシールドすることができる。後プレート49は、複数の後方に延びる浮遊カラー48各予混合管46につき1つずつ、後プレート内の開口と実質的に整列して配列される上に取り付けられ、その各々は、それぞれのノズル組立体の半径方向最外壁に取り囲む位置関係で空気スワーラ50を支持する。本配置は、ライナ38と流れスリーブ34との間の環状スペースに流れる空気が、燃焼器の後端端部カバー組立体30とスリーブアパーチャ44との間において再度反転方向に強制され、スワーラ50と予混合管46を通って流れるようにするものである。燃焼器ライナキャップ組立体42の構成の詳細事項、ライナキャップ組立体が燃焼ケーシング内で支持される方法、及び予混合管46がライナキャップ組立体で支持される方法は、米国特許第5,259,184号の主題であり、当該特許は引用により全体が本明細書に組み込まれる。図5は、図4に示す缶アニュラ型燃焼器の端部カバー構成の1つの実施形態の前端図及び燃料ノズル組立体を概略的に示す。上述のように、外側燃料組立体32及び1つの中央燃料ノズル33は、端部カバー30に取り付けられる。端部カバー30は、ガス及び液体燃料、水、並びに噴霧空気を以下で説明するようにノズルに供給する内部通路を含む。種々の流体の供給用配管及び管体は、端部カバー組立体の外側表面に接続される。外側燃料組立体32及び中央ノズル33は、従来通りに、予混合ガス燃料、液体燃料、水噴射、噴霧空気、及び/又は拡散燃料を供給するよう構成することができる。幾つかの実施形態において、外側燃料ノズル組立体32及び中央ノズル33は、予混合ガス燃料を提供するよう構成される。図6を参照すると、各外側燃料ノズル組立体32は、近位端又は後方供給セクション72を含み、該セクションは、液体燃料、水噴射、噴霧空気、及び予混合ガス燃料を受けるための入口と、上述の流体の各々を供給するのに好適な接続通路とを備える。上述のように、外側燃料組立体32は各々、予混合ガス燃料を受けるよう構成され、更に、これを燃料ノズル組立体の前方又は遠位供給セクション74におけるそれぞれの通路に供給するよう構成される。外側ノズル組立体は、中央燃料ノズル組立体33の長手方向軸線に実質的に平行同心軸線であるように構成することができ、或いは、この軸線に対して外向きに傾斜し、火炎がライナの壁に向かって角度が付けられるようにすることができる。このような構成により、中央ノズルの燃料は、点火前に更に下流側に進むことが可能になる。上述の目的が達成される限りは特定の角度は重要ではないが、傾斜角度は、ライナの壁によって制限される場合がある。中央燃料ノズル33の長手方向軸線に対して有用な傾斜角は、約1度から約7度の範囲であると見込まれる。図示の実施形態において、外側燃料組立体32の前方供給セクションは、一連の同心管から構成される。管体76及び78は、後方供給セクション72において予混合ガス燃料入口82から導管84を介して予混合ガス燃料を受ける予混合ガス通路80を定める。予混合ガス通路80は、複数の半径方向燃料噴射装置86と連通し、その各々は、複数の燃料噴射ポート又は孔88を備え、予混合管46内に位置付けられる予混合ゾーンにガス燃料を吐出する。噴射された予混合燃料は、圧縮機12から逆流した空気と混合する。第2の通路90は、同心管体78及び92間に定められ、噴霧空気入口92からオリフィス96を介して燃焼器14の燃焼ゾーン70に噴霧空気を供給するのに使用される。第3の通路98は、同心管体92及び100間に定められ、水入口102から燃焼ゾーン70に水を供給し、当業者には理解されるような方法でNOx低減を行うのに使用される。外側ノズル32を形成する一連の同心管体の最も内側の管体100自体が、液体燃料入口106を介して中央通路を形成する。液体燃料は、外側ノズル組立体32の中央において吐出オリフィス108によりノズルから流出する。従って、全ての外側ノズル32及び中央ガスノズル33は、予混合ガス燃料を提供する。外側ノズル32ではなく中央ノズル33は受動的空気パージをもたらし、中央ノズル33ではなく外側ノズル32の各々が、液体燃料、エミッション低減用水、及び噴霧空気を供給するよう構成される。幾つかの4次ペグ図示せずが、前方燃焼ケーシングの周りに円周方向に位置付けられ、1つのペグ当たりに8つの孔を通じて燃料を分配する。中央燃料ノズル33は、火炎安定性が不十分であるように乱流及び流れ再循環を最小限にする物理的構成を備える。すなわち、中央ノズル33は、約0.65未満の等量比でこのような火炎不安定性をもたらすことができる。中央ノズル33にこのような機能を提供する物理的構成の非限定的な実施例は、例えば、流線型ノズル先端、ノズル先端空気パージ、流線型スワーラ、二重スワーラ、二重反転スワーラ、複合スワーラ及びノズル、吸気流コンディショナ、バーナ管出口のベル型口、及び/又は拡大バーナ管壁など、1つ又はそれ以上の空気力学的特徴を含む。例えば、幾つかの実施形態において、中央燃料ノズル33は、流線型先端を単独で、或いは、ノズルの後方領域を冷却し且つ残りの再循環ゾーンをクエンチするノズル先端空気パージと組み合わせて設けることができる。結果として、この領域で火炎が付着することは困難であり、すなわち、中央燃料ノズル33は、従来の中央燃料ノズルと比較して火炎安定性の低下を示す。そこで、中央燃料ノズル33から分配された予混合燃料は、点火の前に下流側に移動又は対流することになる。この結果は、軸方向燃料ステージングの影響と同様であるが、有利には、下流側の燃料噴射を必要としない。幾つかの実施形態において、中央燃料ノズル33は、あらゆる構成で幾つかのスワーラを含むことができる。例えば、中央ノズル33は、流線型スワーラ、二重スワーラ、二重反転スワーラ、ノズル又は燃料ペグと組み合わされたスワーラ、その他を備えることができる。このような何れかのスワーラは、分配される流体の回転又は反転流をもたらすことができ、中央燃料ノズル33の先端で提供される火炎を不安定化するよう機能することができる。或いは、中央燃料ノズル33は、ベル型出口を有するバーナ管体内に配置することができる。また、吸気流コンディショナを利用して、所望の火炎不安定性を達成することができ、或いは、異なる外側ノズル構成により提供してもよい。これらの何れも単独又はあらゆる組み合わせで用いることができる。中央燃料ノズル33のこのような構成の複数の実施形態は、図7~13に示される。中央燃料ノズル33の1つの実施形態が図7に示される。図示のように、中央燃料ノズル組立体33は、該中央燃料ノズル組立体33を通って延び、受動的空気パージを受ける通路56を備えた近位端又は後方供給セクション52を含む。入口54は、圧縮機吐出領域114から抽出ポート112を介して空気を受けるよう作動可能に配置され、その両方が図3に示される。中央通路56は、中央燃料ノズル組立体33の最前端60にて定められるノズル先端空気パージオリフィス58を介して燃焼器14図3の燃焼ゾーン70に空気を受動的に供給する。タービン10の関連において、中央燃料ノズル組立体33の遠位又は前方吐出端60は、予混合管46内でその遠位又は前方端に近接して位置付けられる。入口62はまた、予混合ガス燃料のノズルの後方供給セクション52に定められる。予混合ガス通路64は、複数の半径方向燃料噴射装置66と連通し、その各々は、複数の燃料噴射ポート又は孔68を備え、予混合管46内に位置付けられる予混合ゾーンに予混合ガス燃料を吐出する。図8及び9は、中央燃料ノズル33の2つの追加の実施形態を示している。より具体的には、図8及び9に示す実施形態において、中央燃料ノズル33は、流線型ノズル先端116並びにノズル先端空気パージポート114を備え、中央燃料ノズル33の先端を冷却し、ここへの火炎の付着を阻止するようにする。図8及び9に示す実施形態はまた、火炎を不安定化するためにスワーラを利用し、図8の実施形態は単一の流線型アニュラスワーラ118を示し、図9の実施形態は、二重アニュラスワーラ118を利用している。図10は、中央燃料ノズル33の別の実施形態を示しており、バーナ管120がベル口型出口122を備える。理論によって制限することを意図するものではないが、このような出口を有するバーナ管120を設けることで、火炎安定性を向上させ得る乱流及び流れ制限を低減することができると考えられる。図11は、スワーラ118及び燃料噴射ペグ124が組み合わされてスウォズル126を形成する中央燃料ノズル33の1つの実施形態を示す。従って、この実施形態は、有利には、より良好な空力的構成を提供し、乱流、渦発生、又は再循環が生じる可能性が低い。図11はまた、バーナ管120上のベル口型出口122を示しており、上述と同様であるが、これは必須ではなく、中央燃料ノズル33が0.65未満の不安定な燃料/空気比を提供できる何らかの単一の構成は、単独で、或いは他の何れかのこうした構成の1つ又はそれ以上と組み合わせて利用することができる。図12は、中央燃料ノズル33の別の実施形態を示しており、吸気流コンディショナ128が、スワーラ118及び燃料ペグ124の組み合わせ、すなわちスウォズル126に近接して設けられる。吸気流コンディショナ128は、整流器と類似していると考えられ、均一で一方向の吸気流をスワーラ又はスウォズルに提供する役割を果たすことができる。この利点は、乱流、渦発生、又は再循環があまり生じないことである。図13は、バーナ管120がベル口122を備え、ベル口122が中央燃料ノズル33の長手方向軸線に平行な平面から末広になっている、中央燃料ノズル33の1つの実施形態を示す。本発明の燃焼システムと比べた従来のノズル燃焼システムの火炎形状が、図14A~14Cに示される。より具体的には、従来の受動的遅延希薄燃焼システムが図14Aに示され、全ての燃料噴射装置に対して安定化された火炎を示している。対照的に、本発明の中央ノズルの実施形態を含む燃焼システムが図14Bに示され、中央ノズルから更に下流側でのみ点火する、中央ノズル上の不安定化された火炎を示している。図14Cは、外側燃料ノズルが外向きに傾斜した別の実施形態を示しており、点火の前に更に下流側で未燃燃料の対流をもたらす。タービンは、幾つかのモードのガス燃料で動作する。第1のモードは、タービンを加速させるため、予混合ガス燃料を外側ノズル32のうちの2つ及び中央ノズル33に供給する。クロスファイアの点火及び完了から約95の速度まで、中央ノズル33への予混合燃料の流れが遮断され、この割合の燃料が外側燃料ノズル32のうちの2つに再配向される。約95速度及び超低負荷動作から、外側燃料ノズル32への予混合燃料の流れが遮断され、予混合ガス燃料のこの割合の燃料が、中央ノズル33に供給される。単位負荷が更に高くなると、予混合ガス燃料は、外側燃料ノズル32のうちの2つ及び中央燃料ノズル33に供給される。約20負荷では、外側燃料ノズル32のうちの2つからの流れは外側燃料ノズル32のうちの3つに分流し、中央燃料ノズル33を通る流れは維持される。約30負荷では、中央燃料ノズル33を通る予混合ガス燃料の流れが遮断され、この割合の予混合ガス燃料は、外側燃料ノズル32のうちの2つを通って分流され、全ての外側燃料ノズル32が予混合ガス燃料に供給されるようになる。短い時間期間において、燃料は、外側予混合及び4次ノズルに排他的に供給される。約30負荷では、中央ノズル33は再度オンにされ、予混合ガス燃料通路64を通って予混合ガス燃料を供給する。このモードは、定格負荷の最大100まで予混合ガスノズルへの制御された燃料パーセンテージで適用される。モード1、3、及び4で作動するために、中央燃料ノズルは一般に、0.65よりも大きな等量比で火炎を安定化できなければならない。開示事項のベースとなる概念は、本発明の幾つかの目的を実行する他の構造、方法、及び/又はシステムを設計するための根拠として容易に利用することができることは、当業者であれば理解されるであろう。従って、本発明の請求項は、本発明の技術的思想及び範囲から逸脱しない範囲においてこのような均等な構成を含むものとみなすことが重要である。本明細書に記載される主題の開示された実施形態は、幾つかの例示的な実施形態と関連して特異性及び詳細事項に関して図面において示され、且つ上記で十分に説明されたが、新規の教示事項、本明細書で記載された原理及び概念、並びに添付の請求項に記載の主題の利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正、変更、及び省略が可能であることは理解されるであろう、及び省略が可能である。従って、開示された発明の適正な範囲は、全てのこのような修正、変更、及び省略が含まれるように、添付の請求項を最も広く解釈することによってのみ決定すべきである。加えて、あらゆるプロセス又は方法ステップの順序又は配列は、代替の実施形態に応じて変更され、又は再配列することができる。"