JP7438354B2 - 燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン - Google Patents

燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン Download PDF

Info

Publication number
JP7438354B2
JP7438354B2 JP2022531966A JP2022531966A JP7438354B2 JP 7438354 B2 JP7438354 B2 JP 7438354B2 JP 2022531966 A JP2022531966 A JP 2022531966A JP 2022531966 A JP2022531966 A JP 2022531966A JP 7438354 B2 JP7438354 B2 JP 7438354B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
flow path
divided
fuel injector
main body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022531966A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021261431A5 (ja
JPWO2021261431A1 (ja
Inventor
喜敏 藤本
信一 福場
光宏 中尾
嘉和 松村
公太 吉野
智志 瀧口
聡介 中村
真児 赤松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of JPWO2021261431A1 publication Critical patent/JPWO2021261431A1/ja
Publication of JPWO2021261431A5 publication Critical patent/JPWO2021261431A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7438354B2 publication Critical patent/JP7438354B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/30Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
    • F23R3/32Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices being tubular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/35Combustors or associated equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

本開示は、燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービンに関する。
本願は、2020年6月26日に日本国特許庁に出願された特願2020-110413号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1に記載のガスタービンには、燃料が流通する内管と、空気が流通する外管とを有する二重管構造の燃料噴射器(ペグ)が設けられている。この燃料噴射器は空気の流れる方向に交差する方向に延びているため、空気の流れる方向において燃料噴射器の下流側の領域で淀みが形成される場合がある。燃料噴射器から噴射された燃料を含む空気がこのような淀みに滞留してしまうと、燃焼器の信頼性が低下してしまう。
これに対し、特許文献1のガスタービンに設けられる燃料噴射器には、空気が流通する外管が、このような淀みが形成される領域に相当する位置に開口しており、この開口から空気が噴射されることにより、滞留している空気及び燃料が押し流されるので、淀みの形成を抑制することができる。
特開2017-180267号公報
しかしながら、特許文献1のガスタービンでは、圧縮機によって圧縮された空気の一部を燃料噴射器の外管に流通させる必要があり、そのためには、空気の一部を燃料噴射器の外管に供給させるためのライン等が必要となるので、燃焼器の構成が複雑になるといった問題点があった。
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも1つの実施形態は、燃焼器の信頼性を向上することのできる燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービンを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示に係る燃料噴射器は、軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、前記本体部は、前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路とを含み、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対向するように前記本体部を見たときに、前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置する。
本開示の燃料噴射器によれば、燃料噴射器の下流側の領域における空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減できるので、燃焼器の信頼性を向上することができる。
本開示の一実施形態に係るガスタービンの構成を概略的に示す図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼器の一部分の断面図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器の側面図である。 図3のIV-IV線に沿った断面図である。 図3のV-V線に沿った断面図である。 図3において矢印VI方向から見た図である。 図3において矢印VII方向から見た図である。 図4に示される断面図に対して内部流路の一方の分岐流路部の任意の流路面及び本体部の軸線を仮想平面上に展開した図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器周りの空気及び燃料の流れを説明するための概念図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器の変形例の断面図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器の別の変形例の断面図である。 本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器のさらに別の変形例の断面図である。
以下、本開示の実施の形態による燃料噴射器について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
<本開示の一実施形態に係るガスタービン及び燃焼器の構成>
図1に示されるように、本開示の一実施形態に係るガスタービン1は、圧縮機2と、複数の燃焼器3(図1には1つの燃焼器3のみが図示されている)と、タービン4とを備えている。圧縮機2は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を燃焼器3に供給するように構成されている。燃焼器3は、圧縮機2により圧縮された空気を用いて、外部から供給された燃料を燃焼させることにより、燃焼ガスを生成するように構成されている。タービン4は、燃焼器3により生成された燃焼ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を圧縮機2及び例えば発電機6等の外部機器に出力するように構成されている。
図2に示されるように、燃焼器3は外筒11を備え、外筒11の内部には、外筒11の軸線を中心とする径方向に所定間隔をあけて内筒12が設けられている。内筒12の先端部に尾筒13が連結されている。外筒11と内筒12との間には、圧縮機2(図1参照)により圧縮された空気が流通するリング形状の流路21が形成されている。
内筒12の内部には、パイロット燃焼バーナ14と、パイロット燃焼バーナ14を取り囲むように設けられた複数のメイン燃焼バーナ15とが配置されている。パイロット燃焼バーナ14はパイロットノズル23を備え、各メイン燃焼バーナ15はメインノズル26を備えている。流路21には、燃料噴射器である複数のペグ28(図2には2つのペグ28のみが図示されている)が、外筒11の軸線を中心とする周方向(すなわち、内筒12の軸線を中心とする周方向)に所定間隔をあけるようにして設けられている。各ペグ28は、基端部が外筒11に固定されるとともに先端部が内筒12に向かって延びるように設けられている。
<本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器の構成>
図3に示されるように、ペグ28は、基端部30aから先端部30bまで延びる本体部30を有している。図4に示されるように、本体部30は、内管31と外管32とからなる二重管構造を有し、本体部30には、軸方向に延びるように形成された軸方向流路33と、本体部30の外表面30cに開口する第1開口部36及び第2開口部37を含むとともに第1開口部36から第2開口部37まで本体部30の内部を延びるように形成された内部流路35とが形成されている。内部流路35は、本体部30の軸線Lを中心とする周方向(以下、単に「周方向」という)の内側に軸方向流路33を囲むように延びるように構成され、第1開口部36から第2開口部37に向かって周方向において反対方向に延びる2つの分岐流路部35a,35bを含んでいる。尚、軸方向流路33と内部流路35とは連通していない。
図5に示されるように、本体部30には、一端が軸方向流路33に連通するとともに他端が本体部30の外表面30cに開口するように形成された径方向流路34がさらに形成されている。径方向流路34は内部流路35(図4参照)とは連通していない。外表面30cには、径方向流路34の開口部として第3開口部38が形成されている。図5には、径方向流路34が6つの径方向流路34a,34b,34c,34d,34e,34fを含んでいるが、6つに限定するものではなく、任意の個数であってもよい。また、各径方向流路34の位置についても限定はしない。図5では、軸方向における同じ位置に2つの径方向流路34(例えば、径方向流路34a,34b)が形成されているが、軸方向における任意の位置に1つの径方向流路34のみを形成してもよい。例えば、先端部30b近傍且つ軸方向における同じ位置に2つの径方向流路34a,34b(ただし、この2つは周方向の異なる位置で開口している)が設けられ、その他の4つの径方向流路34c~34fがそれぞれ、径方向流路34a,34bよりも基端部30a側で軸方向における異なる位置に配置されてもよい。
これにより、径方向流路34a,34b,34c,34d,34e,34fのそれぞれの第3開口部38a,38b,38c,38d,38e,38fの外表面30c上の位置が、径方向流路34a,34b,34c,34d,34e,34fのそれぞれの位置に応じて決まる。径方向流路34a,34b,34c,34d,34e,34fのそれぞれの位置は、第3開口部38a,38b,38c,38d,38e,38fのそれぞれが軸方向において第2開口部37(図4参照)が存在する範囲内に位置するように決定することが好ましい。
図4に示されるように、いずれかの第3開口部38、例えば第3開口部38cに対向するように(矢印Fの方向に)本体部30を見たときでも、第1開口部36と第2開口部37とは、周方向において、第3開口部38cに対して反対側に位置している。つまり、周方向において第1開口部36と第2開口部37との間に第3開口部38cが位置している。周方向における第1開口部36、第2開口部37、第3開口部38cそれぞれの中心位置をA、B、Cとするとともに軸線L上にある本体部30の軸中心をOとしたときの角度AOC(以下、角度θ1という)及び角度BOC(以下、角度θ2という)はそれぞれ、45°以上かつ135°以下、好ましくは60°以上かつ120°以下、さらに好ましくは80°以上かつ100°以下、最も好ましくは90°である。尚、図4に示される構成は、最も好ましいθ1=θ2=90°の場合の構成を描いている。
第1開口部36を画定する外管32の開口面32aのうち、周方向に対向する開口面をそれぞれ開口面32a1,32a2とし、開口面32a1及び開口面32a2のそれぞれの延長面S1及びS2がなす角度をθ3とすると、45°≦θ3≦90°であることが好ましい。後述するように、圧縮機2(図1参照)により圧縮された空気の一部が第1開口部36を介して内部流路35に流入するが、θ3を45°未満にすると、できるだけ多くの空気を流入させるためには周方向の開口幅を広くしなければならず、それには本体部30の太さに基づいて限界がある。一方で、θ3を90°より大きくしても、できるだけ多くの空気を流入させる効果は、θ3=90°のときと比べて向上することは期待できず、むしろ低減する可能性があるからである。
図6に示されるように、内部流路35は、軸方向において互いに連通しない3つの分割内部流路35c,35d,35eを含んでいる。分割内部流路35c,35d,35eはそれぞれ、第1開口部36を構成する第1分割開口部36a,36b,36cを含んでいる。この場合、図7に示されるように、分割内部流路35c,35d,35eはそれぞれ、第2開口部37を構成する第2分割開口部37a,37b,37cを含んでいる。尚、内部流路35を分割する個数は3に限定するものではなく、内部流路35を2つに分割してもよいし、4つ以上の任意の個数に分割してもよい。その場合には、第1開口部36及び第2開口部37それぞれの分割個数も、内部流路35の分割個数と同じになる。
第3開口部38a~38f(図5参照)のそれぞれが軸方向において第2開口部37(図4参照)が存在する範囲内に位置するように決定することが好ましいことを上述したが、このように、第1開口部37及び第2開口部37がそれぞれ複数の分割開口部を含む場合には、図3に示されるように、第3開口部38fは軸方向において第2分割開口部37aが存在する範囲内に位置し、第3開口部38dは軸方向において第2分割開口部37bが存在する範囲内に位置し、第3開口部38bは軸方向において第2分割開口部37cが存在する範囲内に位置する構成が好ましい。図3には図示されていないが、第3開口部38a,38c,38e(図5参照)もそれぞれ、軸方向において第2分割開口部37c,37b,37aが存在する範囲内に位置する構成が好ましい。
図6と図7とを対比すると、第1開口部36及び第2開口部37それぞれの周方向の開口幅は同じになっているが、軸方向の開口幅は前者よりも後者の方が小さくなっていることから、第2開口部37の開口面積は第1開口部36の開口面積よりも小さくなっている。このため、内部流路35、すなわち分割内部流路35c,35d,35eのそれぞれは、第1開口部36から第2開口部37に向かって、あるいは、第1開口部36と第2開口部37との間の位置から第2開口部37に向かって、流路面積が減少するように構成することができる。
このような第1開口部36及び第2開口部37の開口面積に関する構成に対して、第1開口部36の軸方向の開口幅及び周方向の開口幅をそれぞれw1a及びw1pとし、第2開口部37の軸方向の開口幅及び周方向の開口幅をそれぞれw2a及びw2pとすると、(w1a/w2a)>(w1p/w2p)であることが好ましい。
第1開口部36と第2開口部37との間の位置から第2開口部37に向かって内部流路35の流路面積が減少する構成を実現するための構成の一例を、図8に基づいて説明する。図8は、図4に示される断面図(図8の左側の図)に対して、内部流路35の一方の分岐流路部35bの任意の流路面FSの軸線Lに沿った切断面CSと、本体部30の軸線Lとを仮想平面上に展開した図(図8の右側の図であり、以下ではこの図を「展開図」といい、この展開図に表された形状を「展開形状」という)である。
分岐流路部35bを第1開口部36から第2開口部37に向かって上流側の部分である第1流路部35b1と、下流側の部分である第2流路部35b2とに分け、流路面FSのうち第1流路部35b1に対応する流路面をFS1とし、第2流路部35b2に対応する流路面をFS2とする。上記展開図において、軸線Lに対して第1流路部35b1の流路面FS1が延びる方向R1がなす角度をθaとし、軸線Lに対して第2流路部35b2の流路面FS2が延びる方向R2がなす角度をθbとする。分岐流路部35bの最も簡単な構成は0°<θa=θb<90°であり、この構成は図3に示される構成に相当する。すなわち、この構成では、分岐流路部35bは、第1開口部36から第2開口部37まで、軸線Lに対して一定の角度をなしながら延びている。
図8には、このような最も簡単な構成ではなく、θb<θaとなる構成の一例を示している。すなわち、第1流路部35b1に対して第2流路部35b2が先端部30b(図3参照)に向かって(図8では、紙面に対して垂直な奥行き方向に)折れ曲がった構成となっている。このような構成(0°<θa=θb<90°の構成及びθb<θaの構成の両方)によって、第1開口部36と第2開口部37との間の位置から第2開口部37に向かって内部流路35の流路面積が減少する、すなわち第2流路部35b2の流路面積が減少する構成を実現することができる。また、第1流路部35b1に対して第2流路部35b2が先端部30bに向かって折れ曲がった構成によって、第2開口部37を、燃料が噴射される第3開口部38と軸方向において同じ位置にすることもできる。
尚、図8では、θa=90°であるように描かれているが、この形状に限定するものではない。θa<90°の任意の角度であっても、θb<θaとなっていれば、第1開口部36と第2開口部37との間の位置から第2開口部37に向かって内部流路35の流路面積が減少する構成を実現することができる。
図6では、第1分割開口部36a~36cのそれぞれの開口面積が同じであるように描かれているが、このような形態に限定するものではない。第1分割開口部36a~36cのそれぞれの開口面積のうちの少なくとも2つが互いに異なっていてもよい。例えば、図5に示される構成に対して径方向流路34c及び34eがない場合、したがって、第3開口部38c及び38eもない場合、第1開口部36のうち、最も先端部30bに近い位置にある分割内部流路35eの第1分割開口部36cの開口面積が、他の分割内部流路35c,35dのそれぞれの第1分割開口部36a,36bのそれぞれの開口面積よりも大きくなっていてもよい。この場合、分割内部流路35c,35dのそれぞれの第2分割開口部37a,37b(図7参照)が軸方向において存在する範囲内にそれぞれ、第3開口部38f及び38d(図5参照)が存在しているが、分割内部流路35eの第2分割開口部37c(図7参照)が軸方向において存在する範囲内には、2つの第3開口部38a,38b(図5参照)が存在している。すなわち、第2分割開口部37cが軸方向において存在する範囲内に存在する第3開口部38の開口面積は、他の2つの範囲内に存在する第3開口部38の開口面積よりも大きいことになる。
後述するように、燃料が軸方向流路33(図4及び5参照)を流通した後に第3開口部38のそれぞれから噴射されるとともに、圧縮機2(図1参照)により圧縮された空気の一部が第1分割開口部36a,36b,36cのそれぞれを介して分割内部流路35c,35d,35eのそれぞれに流入した後、第2分割開口部37a,37b,37c(図7参照)のそれぞれを介して内部流路35から流出するが、第2分割開口部37a,37bが軸方向において存在する範囲に比べて第2分割開口部37cが軸方向において存在する範囲の方が、噴射される燃料の量が多くなると考えられる。これに対し、各第1分割開口部36a,36b,36cの開口面積について上記構成にすることにより、後者の範囲に相当する分割内部流路35eに流入する空気量が他の分割内部流路35c,35dよりも多くなる。
このような第1開口部36及び第2開口部37の開口面積に関する構成に対して、軸方向において第2分割開口部37a~37cのそれぞれが存在する範囲内の第3開口部38a,38b,38fのうち、最も開口面積の大きい第3開口部38となる範囲、すなわち第3開口部38a,38bが位置する範囲を画定する第2分割開口部37cの開口面積をS2Lとし、この第2分割開口部37cに対応する第1分割開口部36cの開口面積をS1Lとし、その他の第3開口部38f,38dが位置する各範囲を画定する第2分割開口部37a,37bそれぞれの開口面積をS2Sとし、これら第2分割開口部37a,37bのそれぞれに対応する第1分割開口部36a,36bそれぞれの開口面積をS1Sとすると、(S1L/S2L)>(S1S/S2S)であることが好ましい。
図7に示されるように、第2分割開口部37a,37b,37cの開口面積はいずれも同じになるように構成されている。後述するように、圧縮機2(図1参照)により圧縮された空気の一部が第1開口部36を介して内部流路35に流入した後、第2開口部37を介して内部流路35から流出するが、各第2分割開口部37a,37b,37cから流出する空気量は、各第2分割開口部37a,37b,37cに対応する各第1分割開口部36a,36b,36cの開口面積によって調整できるので、ペグ28の設計作業を簡素化することができる。
尚、第2分割開口部37a,37b,37cの開口面積がいずれも同じといっても、それぞれの開口面積が完全に同じであることまで要求するものではなく、多少の違いがあってもおおよそ同じ開口面積であればよい。その程度としては例えば、第2分割開口部37a,37b,37cの開口面積の平均値に対する第2分割開口部37a,37b,37cのそれぞれの開口面積の比が0.8~1.2であればよい。
<本開示の一実施形態に係るガスタービン、燃焼器、及び燃焼噴射器の動作>
図1に示されるように、ガスタービン1の運転中は、圧縮機2によって圧縮された空気が生成され、この空気が燃焼器3内に導入される。燃焼器3内では、圧縮された空気に燃料が混合された後、混合気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスはタービン4に導入されてタービン4を駆動し、タービン4で発生した回転駆動力を圧縮機2及び外部機器(例えば発電機6等)に出力する。
図2に示されるように、燃焼器3内に導入された空気は、流路21を通って内筒12内に流入し、パイロットノズル23及びメインノズル26から供給された燃料と混合されて混合気となり、混合気が燃焼して燃焼ガスが生成する。空気が流路21を通る際にペグ28を通り過ぎるが、この際にもペグ28から燃料が供給されて、空気と燃料とが混合される。
図5に示されるように、図示しない供給元からペグ28に供給された燃料は、軸方向流路33を基端部30a側から先端部30b側に向かって流れながら、径方向流路34a~34fのそれぞれに分配され、第3開口部38a~38fのそれぞれから流路21へ噴射される。一方で、図9に示されるように、流路21を流通する空気は、ペグ28を通り過ぎる際、ペグ28の両側に分岐してペグ28を通り過ぎる。このとき、例えば第3開口部38a,38bのそれぞれから噴射された燃料は、ペグ28の両側に分岐してペグ28を通り過ぎる空気のそれぞれと混合され、空気の流れる方向においてペグ28の下流側で合流する。ペグ28の両側に分岐してペグ28を通り過ぎる空気及び燃料がペグ28の下流側で合流する位置とペグ28との間の領域、すなわち、空気の流れる方向に見てペグ28の裏側の領域Kに、空気及び燃料が滞留すること、すなわち空気及び燃料の流れの淀みが形成されることがある。領域Kに空気及び燃料が滞留すると、燃焼器3(図2参照)の信頼性が低下する原因となる。
しかしながら、ペグ28を用いる場合、第1開口部36を空気の流れる方向に対向する向きにペグ28を配置しておけば、空気がペグ28を通り過ぎる際、空気の一部が第1開口部36を介して内部流路35を流通し、第2開口部37を介して内部流路35から流出する。第1開口部36と第2開口部37のペグ28における位置関係によれば、第2開口部37は領域Kに面するようになるので、第2開口部37を介して内部流路35から流出する空気は領域Kに向かって流出することになる。そうすると、領域Kに空気及び燃料が滞留する状態になったとしても、領域Kに向かって内部流路35から流出した空気が、領域K内に滞留しようとする空気及び燃料を下流側に向かって押し流すので、領域Kに空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減できる。
図6及び7に示されるように、ペグ28では、第2開口部37の開口面積は第1開口部36の開口面積よりも小さいので、第1開口部36に流入する空気の流速よりも、第2開口部37から流出する空気の流速が大きくなる。これにより、第2開口部37の開口面積と第1開口部36の開口面積とを同じにした場合に比べて、領域Kに滞留する空気及び燃料を押し流す能力が大きくなるので、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性をさらに低減することができる。また、図8に示されるように、第2開口部37に向かって内第2流路部35b2の流路面積が減少する構成とすることにより、第2流路部35b2を流れる空気の流速が徐々に増加するので、第2開口部37から流出する空気の流れが不必要に乱れることを抑制できる。
ペグ28において、最も先端部30bに近い位置にある分割内部流路35eの第1分割開口部36cの開口面積が他の分割内部流路35c,35dのそれぞれの第1分割開口部36a,36bのそれぞれの開口面積よりも大きく、第3開口部38fは軸方向において第2分割開口部37aが存在する範囲内に位置し、第3開口部38dは軸方向において第2分割開口部37bが存在する範囲内に位置し、第3開口部38a,38bは軸方向において第2分割開口部37cが存在する範囲内に位置する構成にすると、分割内部流路35c,35dのそれぞれに流入する空気量に比べて、分割内部流路35eに流入する空気量が多くなる。図9に示されるように、ペグ28において、第3開口部38から流出する燃料と空気との混合気が領域Kに滞留するのを抑制するのは第2開口部37から流出する空気であり、第3開口部38から流出する燃料と空気との混合気が領域Kに滞留するのを抑制するのは第2開口部37から流出する空気であり、第3開口部38から流出する燃料と空気との混合気が領域Kに滞留するのを抑制するのは第2開口部37から流出する空気である。上述のように第3開口部38が4つの第3開口部38a,38b,38d,38fを含む構成では、第3開口部38a及びbから流出する燃料の合計量は、第3開口部38c及びdのそれぞれから流出する燃料の量よりも多いことから、領域Kに燃料及び空気が滞留すると、滞留した混合気中の燃料濃度が高くなり、燃焼器3(図2参照)の信頼性に与える悪影響は大きくなる。しかしながら、分割内部流路35eに流入する空気量は他の分割内部流路35c,35dのそれぞれに流入する空気量よりも大きいので、領域Kに滞留する空気及び燃料を押し流す能力も大きくなる。その結果、領域Kに滞留する空気及び燃料を押し流して、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができる。
既に述べたことであるが、ペグ28では、第3開口部38は、本体部30の軸方向において第2開口部37が存在する範囲内に位置している。この構成によれば、第2開口部37を介して内部流路35(図4参照)から流出する空気は、軸方向において第3開口部38が存在する位置における領域Kを通過するので、領域Kに滞留する空気及び燃料を押し流して、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができる。
尚、ペグ28では、内部流路35が2つの分岐流路部35a,35bを有していたが、分岐流路部35a,35bのいずれか一方のみを有する構成であってもよい。
<本開示の一実施形態に係る燃焼噴射器の変形例>
図9では、分割内部流路35cを画定する内壁面35c1及び35c2と、分割内部流路35dを画定する内壁面35d1及び35d2と、分割内部流路35eを画定する内壁面35e1及び35e2とはそれぞれ、平らな面として描かれているが、平らな面に限定するものではなく、滑らかな湾曲面であってもよいし、段差や凹凸等が設けられた面であってもよい。
図10に示されるように、内管31は、第2開口部37が開口する範囲に、内管31の外表面31aから第2開口部37に向かって突出する突起部60を含んでいてもよい。突起部60は、外表面31aのうち分岐流路部35aを画定する外表面31a1が突起部60に向かう途中で湾曲方向を反転させた表面部分61と、外表面31aのうち分岐流路部35bを画定する外表面31a2が突起部60に向かう途中で湾曲方向を反転させた表面部分62とによって、第2開口部37に向かって尖った断面形状となる構成を有することが好ましい。この構成により、外表面31a1,31a2のそれぞれの近傍を流れる空気は、表面部分61,62のそれぞれに沿って第2開口部37に向かう方向に向けられるので、分岐流路部35a,35bのそれぞれを流れる空気が合流する際に衝突して生じ得る流れの乱れを抑制できるので、第2開口部37から流出する空気に含まれ得る流れの乱れを抑制することができる。
図11に示されるように、第3開口部38は、本体部30の外表面30cよりも突出してもよい。図11には、第3開口部38cのみが外表面30cよりも突出するように描かれているが、他の第3開口部38a,38b,38d,38e,38fも同様の構成であってもよい。また、複数の第3開口部38のいくつかがこのような構成であってもよい。
本開示の燃料噴射器はペグ28の構成に限定するものではない。ペグ内の内部流路から流出した空気が、領域Kに滞留する空気及び燃料を押し流すことができることができる構成であればどのようなものでもよく、その他の実施形態に係る燃焼噴射器の構成を図12に例示する。
図12に例示されるペグ48では、本体部50に形成された軸方向流路53は、本体部50の軸方向(図12における紙面に垂直な方向)において部分的に2つの分割軸方向流路53a,53bに分かれた構造を有している。軸方向流路53は、2つの分割軸方向流路53a,53bに分かれた構造を、本体部50の軸方向において異なる位置に2つ以上有していてもよい。また、本体部50には、一端が分割軸方向流路53a,53bのそれぞれに連通するとともに他端が本体部50の外表面50cに開口する径方向流路54a,54bが形成されている。尚、径方向流路54a,54bのいずれか一方のみが形成されていてもよい。さらに、本体部50には、分割軸方向流路53a,53bの間を通るように形成された内部流路55が形成されている。本体部50の外表面50cに内部流路55の両端のそれぞれが開口する開口部が第1開口部56及び第2開口部57であり、本体部50の外表面50cに径方向流路54a,54bのそれぞれが開口する開口部が第3開口部58a,58bである。尚、2つの分割軸方向流路53a,53bに分かれた構造を軸方向流路53が軸方向において異なる位置に2つ以上有する構成にすることにより、本体部50には、軸方向において異なる位置に2つ以上の内部流路55を形成することができる。
ペグ48では、ペグ48に向かって流れる空気の一部は第1開口部56を介して内部流路55に流入し、残りの空気はペグ48の両側に分岐してペグ48を通り過ぎる。このとき、第3開口部58a,58bのそれぞれから噴射された燃料は、ペグ48の両側に分岐してペグ48を通り過ぎる空気のそれぞれと混合され、空気の流れる方向においてペグ48の下流側で合流する。ペグ48でも、第2開口部57を介して内部流路55から流出する空気は、空気の流れる方向に見てペグ48の裏側の領域に向かって流出するので、ペグ48の裏側の領域に空気及び燃料が滞留しようとしても、第2開口部57から流出する空気によって押し流される。
しかしながら、ペグ48では、ペグ28(図4参照)と異なり、本体部50の軸線L’を中心とする周方向における第2開口部57の開口幅を第1開口部56の開口幅よりも小さくすることにより、第2開口部57の開口面積を第1開口部56の開口面積よりも小さくしている。そうすると、本体部50の軸線L’を中心とする周方向における第2開口部57の両側に、図9の領域Kに相当する領域K’が形成される可能性がある。このため、ペグ28では、ペグ48に比べて、領域Kにおいて淀みが形成される可能性をより低減できる。
燃焼器3及びガスタービン1において、燃焼器3内の流路21に設けられるトップハットノズルを構成する燃料噴射装置として、ペグ28又は48を用いることにより、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができるので、燃焼器3及びガスタービン1の構成が複雑になることを防止できる。
上記各実施形態では、本体部30,50の外形の断面形状は円形であったが、この形状に限定するものではなく、楕円や多角形、翼形状等、任意の断面形状であってもよい。この場合、任意の断面形状の重心を通って本体部30,50それぞれの軸方向に延びる線を本体部30,50それぞれの軸線L,L’とすることができる。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
[1]一の態様に係る燃料噴射器は、
軸方向に延びる本体部(30,50)を有する燃料噴射器(ペグ28,48)であって、
前記本体部(30,50)は、
前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路(33,53)と、
一端が前記軸方向流路(33,53)に連通するとともに他端が前記本体部(30,50)の外表面(30c,50c)に開口するように形成された径方向流路(34,54a,54b)と、
前記外表面(30c,50c)に開口する第1開口部(36,56)及び第2開口部(37,57)を含むとともに前記第1開口部(36,56)から前記第2開口部(37,57)まで前記本体部(30,50)の内部を延びるように形成された内部流路(35,55)と
を含み、
前記第1開口部(36,56)と前記第2開口部(37,57)とは、前記本体部(30,50)の軸線(L)を中心とする周方向において、前記径方向流路(34,54a,54b)が前記外表面(30c,50c)に開口する第3開口部(38,58a,58b)に対して反対側に位置する。
本開示の燃料噴射器によれば、燃料噴射器の下流側の領域における空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減できるので、燃焼器の信頼性を向上することができる。
[2]別の態様に係る燃料噴射器は、[1]の燃料噴射器であって、
前記第2開口部(37,57)の開口面積は前記第1開口部(36,56)の開口面積よりも小さい。
このような構成によれば、第1開口部に流入する空気の流速よりも、第2開口部から流出する空気の流速が大きくなることから、燃料噴射器の下流側の領域に滞留する空気及び燃料を押し流す能力が大きくなるので、淀みが形成される可能性をさらに低減し、燃焼器の信頼性を向上することができる。
[3]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]または[2]の燃料噴射器であって、
前記第2開口部(37,57)の前記軸方向における開口幅は前記第1開口部(36,56)の前記軸方向における開口幅よりも小さい。
このような構成によれば、第2開口部の周方向における開口幅を第1開口部の周方向における開口幅よりも小さくしない構成が可能になるので、周方向における第2開口部の両側に空気及び燃料の流れの淀みが形成されるおそれを低減できるので、燃焼器の信頼性を向上することができる。
[4]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[3]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記本体部(30)は先端部(30b)及び基端部(30a)を含み、
前記内部流路(35)は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路(35c,35d,35e)を含み、
前記複数の分割内部流路(35c,35d,35e)はそれぞれ、前記第1開口部(36)を構成する第1分割開口部(36a,36b,36c)を含み、
前記複数の分割内部流路(35c,35d,35e)のうち最も前記先端部(30b)に近い位置にある分割内部流路(35e)の前記第1分割開口部(36c)の開口面積が他の分割内部流路(35c,35d)の前記第1分割開口部(36a,36b)の開口面積よりも大きい。
軸方向の異なる位置に複数の第3開口部が開口している本体部において、先端部近傍における第3開口部の個数が他の位置における第3開口部の個数よりも多いと、先端部近傍における燃料の噴射量が他の位置における燃料噴射量よりも多くなる。これに対し、上記[4]の構成によれば、複数の分割内部流路のうち最も先端部に近い位置にある分割内部流路に流入する空気量が、他の分割内部流路に流入する空気量よりも多くなり、最も先端部に近い位置にある分割内部流路から流出する空気量が、他の分割内部流路から流出する空気量よりも多くなるので、先端部近傍における燃料噴射器の下流側の領域に滞留する空気及び燃料を押し流して、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができる。
[5]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[4]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記本体部(30)は先端部(30b)及び基端部(30a)を含み、
前記内部流路(35)は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路(35c,35d,35e)を含み、
前記複数の分割内部流路(35c,35d,35e)はそれぞれ、前記第2開口部(37)を構成する第2分割開口部(37a,37b,37c)を含み、
複数の前記第2分割開口部(37a,37b,37c)の開口面積の平均値に対する前記複数の第2分割開口部(37a,37b,37c)のそれぞれの開口面積の比が0.85~1.2である。
このような構成によれば、各第2分割開口部の開口面積がほぼ同じになる。そうすると、各第2分割開口部から流出する空気量は、各第2分割開口部に対応する各第1分割開口部の開口面積によって調整できるので、燃料噴射器の設計作業を簡素化することができる。
[6]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[5]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記第3開口部(38)は、前記軸方向において前記第2開口部(37)が存在する範囲内に位置する。
燃料噴射器の下流側の領域に空気及び燃料が滞留する場合、軸方向において第3開口部が存在する位置における燃料噴射器の下流側の領域の空気及び燃料の滞留量が多くなる。これに対し、上記[6]の構成によれば、第2開口部を介して内部流路から流出する空気は、軸方向において第3開口部が存在する位置における燃料噴射器の下流側の領域を通過するので、燃料噴射器の下流側の領域に滞留する空気及び燃料を押し流して、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができる。
[7]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[6]の燃料噴射器であって、
前記内部流路(35)は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路(35c,35d,35e)を含み、前記複数の分割内部流路(35c,35d,35e)はそれぞれ、前記第1開口部(36)を構成する第1分割開口部(36a,36b,36c)と、前記第2開口部(37)を構成する第2分割開口部(37a,37b,37c)とを含み、
前記軸方向において複数の前記第2分割開口部(37a,37b,37c)のそれぞれが存在する前記範囲内の前記第3開口部(38a,38b,38c,38d)のうち、最も開口面積の大きい第3開口部(38a,38b)が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部(37c)の開口面積をS2Lとし、この第2分割開口部(37c)に対応する第1分割開口部(36c)の開口面積をS1Lとし、その他の第3開口部(38c,38d)が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部(37a,37b)の開口面積をS2Sとし、この第2分割開口部(37a,37b)に対応する第1分割開口部(36a,36b)の開口面積をS1Sとすると、(S1L/S2L)>(S1S/S2S)である。
このような構成は、上記[6]のより好ましい構成であるので、上記[6]の作用効果を得ることができる。
[8]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[7]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記第1開口部(36)の前記軸方向の開口幅及び前記周方向の開口幅をそれぞれw1a及びw1pとし、前記第2開口部(37)の前記軸方向の開口幅及び前記周方向の開口幅をそれぞれw2a及びw2pとすると、(w1a/w2a)>(w1p/w2p)である。
このような構成は、上記[1]~[7]のより好ましい構成であるので、上記[1]~[7]の作用効果を得ることができる。
[9]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[8]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記内部流路(35)は、前記軸方向流路(33)を前記本体部(30)の径方向の内側に囲むように延びる。
このような構成によれば、第2開口部の周方向の開口幅をできる限り長くすることができる。第2開口部の周方向の開口幅が短いと、第2開口部の周方向における両側に淀み点が形成されてしまう。これに対し、上記[9]の構成によれば、燃料噴射器の下流側の領域において淀み点が形成される可能性をより低減することができる。
[10]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[9]の燃料噴射器であって、
前記内部流路(35)は、
前記第1開口部(36)から前記第2開口部(37)へ向かって前記周方向に延びる第1流路部(35b1)と、
前記第1開口部(36)とは反対側の前記第1流路部(35b1)の端部から前記第2開口部(37)まで前記周方向に延びる第2流路部(35b2)と
を含み、
前記第1開口部(36)から前記第2開口部(37)まで前記第1流路部(35b1)及び前記第2流路部(35b2)の前記軸線(L)に沿った切断面(CS)と、前記軸線(L)とを仮想平面上に展開した展開形状において、前記第2流路部(35b2)の延びる方向(R2)が前記軸線(L)に対してなす角度(θb)は、前記第1流路部(35b1)の延びる方向(R1)が前記軸線(L)に対してなす角度(θa)よりも小さい。
このような構成によれば、第2開口部の開口面積が第1開口部の開口面積よりも小さくなるように燃料噴射器を形成することができる。また、この構成によれば、第2開口部を、燃料が噴射される第3開口部と軸方向において同じ位置にすることもできる。
[11]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[10]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記内部流路(35)は、前記第1開口部(36)から前記第2開口部(37)に向かって流路面積が減少するように構成されている。
このような構成によれば、第2流路部を流れる空気の流速は第2開口部に向かって増加するので、燃料噴射器の下流側の領域に滞留する空気及び燃料を押し流す能力が大きくなり、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性をさらに低減することができる。
[12]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[11]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記第内部流路は、前記第1開口部から前記第2開口部に向かって流路断面の前記軸方向における開口幅が減少するように構成されている。
このような構成によれば、第1開口部の周方向の開口幅よりも第2開口部の周方向の開口幅を小さくすることなしに、第1開口部36から第2開口部37に向かって内部流路35の流路面積が減少する構成とすることができるので、第2開口部57の周方向における両側に淀みが形成するおそれを低減しながら、燃料噴射器の下流側の領域に滞留する空気及び燃料を押し流す能力が大きくし、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性をさらに低減することができる。
[13]さらに別の態様に係る燃料噴射器は、[1]~[12]のいずれかの燃料噴射器であって、
前記内部流路(35)は、前記第1開口部(36)から前記第2開口部(37)に向かって前記周方向において反対方向に延びる2つの分岐流路部(35a,35b)を含む。
このような構成によれば、第2開口部の周方向の開口幅をできる限り長くすることができる。第2開口部の周方向の開口幅が短いと、第2開口部の周方向における両側に空気及び燃料の流れの淀みが形成されてしまう。これに対し、上記[13]の構成によれば、燃料噴射器の下流側の領域において淀みが形成される可能性をより低減することができる。
[14]一の態様に係る燃焼器は、
[1]~[13]のいずれかの燃料噴射器(28,48)を備える。
本開示の燃料噴射器によれば、[1]~[13]のいずれかの燃料噴射器を用いることにより、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができるので、燃焼器の構成が複雑になることを防止できる。
[15]一の態様に係るガスタービンは、
圧縮機(2)と、
[14]の燃焼器(3)と、
タービン(4)と
を備える。
本開示の燃料噴射器によれば、[14]の燃焼器を用いることにより、空気及び燃料の流れの淀みが形成される可能性を低減することができるので、ガスタービンの構成が複雑になることを防止できる。
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
28 ペグ(燃料噴射器)
30 本体部
30a (本体部の)基端部
30b (本体部の)先端部
30c (本体部の)外表面
33 軸方向流路
34 径方向流路
34a 径方向流路
34b 径方向流路
34c 径方向流路
34d 径方向流路
35 内部流路
35a 分岐流路部
35b 分岐流路部
35b1 第1流路部
35b2 第2流路部
35c 分割内部流路
35d 分割内部流路
35e 分割内部流路
36 第1開口部
36a 第1分割開口部
36b 第1分割開口部
36c 第1分割開口部
37 第2開口部
37a 第2分割開口部
37b 第2分割開口部
37c 第2分割開口部
38 第3開口部
38a 第3開口部
38b 第3開口部
38c 第3開口部
38d 第3開口部
48 ペグ(燃料噴射器)
50 本体部
50c (本体部の)外表面
53 軸方向流路
54 径方向流路
54a 径方向流路
54b 径方向流路
55 内部流路
56 第1開口部
57 第2開口部
58a 第3開口部
58b 第3開口部
CS 切断面
L (本体部の)軸線
L’ (本体部の)軸線

Claims (21)

  1. 軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、
    前記本体部は、
    前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、
    一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、
    前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路と
    を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置し、
    前記第1開口部を介して前記内部流路に空気が流入し、前記第2開口部を介して前記内部流路から前記空気が流出する燃料噴射器。
  2. 前記第2開口部の開口面積は前記第1開口部の開口面積よりも小さい、請求項1に記載の燃料噴射器。
  3. 前記第2開口部の前記軸方向における開口幅は前記第1開口部の前記軸方向における開口幅よりも小さい、請求項1または2に記載の燃料噴射器。
  4. 前記本体部は先端部及び基端部を含み、
    前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、
    前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第1開口部を構成する第1分割開口部を含み、
    前記複数の分割内部流路のうち最も前記先端部に近い位置にある分割内部流路の前記第1分割開口部の開口面積が他の分割内部流路の前記第1分割開口部の開口面積よりも大きい、請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  5. 軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、
    前記本体部は、
    前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、
    一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、
    前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路と
    を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置し、
    前記本体部は先端部及び基端部を含み、
    前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、
    前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第1開口部を構成する第1分割開口部を含み、
    前記複数の分割内部流路のうち最も前記先端部に近い位置にある分割内部流路の前記第1分割開口部の開口面積が他の分割内部流路の前記第1分割開口部の開口面積よりも大きい燃料噴射器。
  6. 前記本体部は先端部及び基端部を含み、
    前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、
    前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第2開口部を構成する第2分割開口部を含み、
    複数の前記第2分割開口部の開口面積の平均値に対する複数の前記第2分割開口部のそれぞれの開口面積の比が0.8~1.2である、請求項1~のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  7. 軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、
    前記本体部は、
    前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、
    一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、
    前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路と
    を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置し、
    前記本体部は先端部及び基端部を含み、
    前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、
    前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第2開口部を構成する第2分割開口部を含み、
    複数の前記第2分割開口部の開口面積の平均値に対する複数の前記第2分割開口部のそれぞれの開口面積の比が0.8~1.2である燃料噴射器。
  8. 前記第3開口部は、前記軸方向において前記第2開口部が存在する範囲内に位置する、請求項1~のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  9. 前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第1開口部を構成する第1分割開口部と、前記第2開口部を構成する第2分割開口部とを含み、
    前記軸方向において複数の前記第2分割開口部のそれぞれが存在する前記範囲内の前記第3開口部のうち、最も開口面積の大きい第3開口部が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部の開口面積をS2Lとし、この第2分割開口部に対応する第1分割開口部の開口面積をS1Lとし、その他の第3開口部が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部の開口面積をS2Sとし、この第2分割開口部に対応する第1分割開口部の開口面積をS1Sとすると、(S1L/S2L)>(S1S/S2S)である、請求項に記載の燃料噴射器。
  10. 軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、
    前記本体部は、
    前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、
    一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、
    前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路と
    を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置し、
    前記第3開口部は、前記軸方向において前記第2開口部が存在する範囲内に位置し、
    前記内部流路は、前記軸方向において互いに連通しない複数の分割内部流路を含み、前記複数の分割内部流路はそれぞれ、前記第1開口部を構成する第1分割開口部と、前記第2開口部を構成する第2分割開口部とを含み、
    前記軸方向において複数の前記第2分割開口部のそれぞれが存在する前記範囲内の前記第3開口部のうち、最も開口面積の大きい第3開口部が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部の開口面積をS 2L とし、この第2分割開口部に対応する第1分割開口部の開口面積をS 1L とし、その他の第3開口部が位置する前記範囲を画定する前記第2分割開口部の開口面積をS 2S とし、この第2分割開口部に対応する第1分割開口部の開口面積をS 1S とすると、(S 1L /S 2L )>(S 1S /S 2S )である燃料噴射器。
  11. 前記第1開口部の前記軸方向の開口幅及び前記周方向の開口幅をそれぞれw1a及びw1pとし、前記第2開口部の前記軸方向の開口幅及び前記周方向の開口幅をそれぞれw2a及びw2pとすると、(w1a/w2a)>(w1p/w2p)である、請求項1~10のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  12. 前記内部流路は、前記軸方向流路を前記本体部の径方向の内側に囲むように延びる、請求項1~11のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  13. 前記内部流路は、
    前記第1開口部から前記第2開口部へ向かって前記周方向に延びる第1流路部と、
    前記第1開口部とは反対側の前記第1流路部の端部から前記第2開口部まで前記周方向に延びる第2流路部と
    を含み、
    前記第1開口部から前記第2開口部まで前記第1流路部及び前記第2流路部の前記軸線に沿った切断面と、前記軸線とを仮想平面上に展開した展開形状において、前記第2流路部の延びる方向が前記軸線に対してなす角度は、前記第1流路部の延びる方向が前記軸線に対してなす角度よりも小さい、請求項12に記載の燃料噴射器。
  14. 軸方向に延びる本体部を有する燃料噴射器であって、
    前記本体部は、
    前記軸方向に延びるように形成された軸方向流路と、
    一端が前記軸方向流路に連通するとともに他端が前記本体部の外表面に開口するように形成された径方向流路と、
    前記外表面に開口する第1開口部及び第2開口部を含むとともに前記第1開口部から前記第2開口部まで前記本体部の内部を延びるように形成された内部流路と
    を含み、
    前記第1開口部と前記第2開口部とは、前記本体部の軸線を中心とする周方向において、前記径方向流路が前記外表面に開口する第3開口部に対して反対側に位置し、
    前記内部流路は、前記軸方向流路を前記本体部の径方向の内側に囲むように延び、
    前記内部流路は、
    前記第1開口部から前記第2開口部へ向かって前記周方向に延びる第1流路部と、
    前記第1開口部とは反対側の前記第1流路部の端部から前記第2開口部まで前記周方向に延びる第2流路部と
    を含み、
    前記第1開口部から前記第2開口部まで前記第1流路部及び前記第2流路部の前記軸線に沿った切断面と、前記軸線とを仮想平面上に展開した展開形状において、前記第2流路部の延びる方向が前記軸線に対してなす角度は、前記第1流路部の延びる方向が前記軸線に対してなす角度よりも小さい燃料噴射器。
  15. 前記内部流路は、前記第1開口部から前記第2開口部に向かって流路面積が減少するように構成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  16. 前記内部流路は、前記第1開口部から前記第2開口部に向かって流路断面の前記軸方向における開口幅が減少するように構成されている、請求項1~15のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  17. 前記内部流路は、前記第1開口部から前記第2開口部に向かって前記周方向において反対方向に延びる2つの分岐流路部を含む、請求項1~16のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  18. 前記軸方向流路と前記内部流路とは前記本体部の内部において連通していない、請求項1~17のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  19. 前記径方向流路と前記内部流路とは前記本体部の内部において連通していない、請求項1~18のいずれか一項に記載の燃料噴射器。
  20. 請求項1~19のいずれか一項に記載の燃料噴射器を備える燃焼器。
  21. 圧縮機と、
    請求項20に記載の燃焼器と、
    タービンと
    を備えるガスタービン。
JP2022531966A 2020-06-26 2021-06-21 燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン Active JP7438354B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020110413 2020-06-26
JP2020110413 2020-06-26
PCT/JP2021/023368 WO2021261431A1 (ja) 2020-06-26 2021-06-21 燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2021261431A1 JPWO2021261431A1 (ja) 2021-12-30
JPWO2021261431A5 JPWO2021261431A5 (ja) 2023-01-27
JP7438354B2 true JP7438354B2 (ja) 2024-02-26

Family

ID=79281122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022531966A Active JP7438354B2 (ja) 2020-06-26 2021-06-21 燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230228421A1 (ja)
JP (1) JP7438354B2 (ja)
KR (1) KR20230008224A (ja)
CN (1) CN115803566A (ja)
DE (1) DE112021002636T5 (ja)
TW (1) TWI811711B (ja)
WO (1) WO2021261431A1 (ja)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001280641A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器、および、ガスタービン燃焼器における燃料と空気の混合方法
JP2002031343A (ja) 2000-07-13 2002-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴出部材、バーナ、燃焼器の予混合ノズル、燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン
US20040177615A1 (en) 2003-03-14 2004-09-16 Martling Vincent C. Advanced fuel nozzle design with improved premixing
JP2006144759A (ja) 2004-11-25 2006-06-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法
JP2006234377A (ja) 2005-02-25 2006-09-07 General Electric Co <Ge> ガスタービン燃料ノズルを冷却するための方法及び装置
JP2008089298A (ja) 2006-10-03 2008-04-17 General Electric Co <Ge> 天然ガススワール安定化ノズル及び方法に対する液体燃料による機能強化
JP2009270816A (ja) 2008-05-09 2009-11-19 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジン用の燃料ノズル及びそれを製作する方法
JP2010181134A (ja) 2009-02-04 2010-08-19 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab 燃焼器ノズル
JP2012132673A (ja) 2010-12-17 2012-07-12 General Electric Co <Ge> ペグなし二次燃料ノズル
JP2017180267A (ja) 2016-03-30 2017-10-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4198815A (en) * 1975-12-24 1980-04-22 General Electric Company Central injection fuel carburetor
JP2564022B2 (ja) * 1990-06-07 1996-12-18 川崎重工業株式会社 ガスタービンの燃焼器
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
FR2873408B1 (fr) * 2004-07-23 2008-10-17 Snecma Moteurs Sa Turboreacteur avec un ecran de protection de la rampe de carburant d'un anneau bruleur, l'anneau bruleur et l'ecran de protection
DE102004041272B4 (de) * 2004-08-23 2017-07-13 General Electric Technology Gmbh Hybridbrennerlanze
US7654091B2 (en) * 2006-08-30 2010-02-02 General Electric Company Method and apparatus for cooling gas turbine engine combustors
US8528338B2 (en) * 2010-12-06 2013-09-10 General Electric Company Method for operating an air-staged diffusion nozzle
EP3076081A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Swirler, burner and combustor for a gas turbine engine
CN106402934A (zh) * 2016-11-21 2017-02-15 深圳智慧能源技术有限公司 燃气轮机燃烧室及其喷嘴
JP2020110413A (ja) 2019-01-15 2020-07-27 株式会社ソフイア 遊技機

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001280641A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器、および、ガスタービン燃焼器における燃料と空気の混合方法
JP2002031343A (ja) 2000-07-13 2002-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴出部材、バーナ、燃焼器の予混合ノズル、燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン
US20040177615A1 (en) 2003-03-14 2004-09-16 Martling Vincent C. Advanced fuel nozzle design with improved premixing
JP2006144759A (ja) 2004-11-25 2006-06-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法
JP2006234377A (ja) 2005-02-25 2006-09-07 General Electric Co <Ge> ガスタービン燃料ノズルを冷却するための方法及び装置
JP2008089298A (ja) 2006-10-03 2008-04-17 General Electric Co <Ge> 天然ガススワール安定化ノズル及び方法に対する液体燃料による機能強化
JP2009270816A (ja) 2008-05-09 2009-11-19 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジン用の燃料ノズル及びそれを製作する方法
JP2010181134A (ja) 2009-02-04 2010-08-19 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab 燃焼器ノズル
JP2012132673A (ja) 2010-12-17 2012-07-12 General Electric Co <Ge> ペグなし二次燃料ノズル
JP2017180267A (ja) 2016-03-30 2017-10-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン

Also Published As

Publication number Publication date
CN115803566A (zh) 2023-03-14
US20230228421A1 (en) 2023-07-20
KR20230008224A (ko) 2023-01-13
DE112021002636T5 (de) 2023-02-16
TWI811711B (zh) 2023-08-11
TW202217196A (zh) 2022-05-01
WO2021261431A1 (ja) 2021-12-30
JPWO2021261431A1 (ja) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4087375B2 (ja) ガスタービンエンジン燃焼器
JP3970244B2 (ja) 予混合ノズルおよび燃焼器並びにガスタービン
US9791149B2 (en) Gas turbine combustor
US7171813B2 (en) Fuel injection nozzle for gas turbine combustor, gas turbine combustor, and gas turbine
JP5064562B2 (ja) ガスタービン用バーナ
JP2006300448A (ja) ガスタービンの燃焼器
JP2007263538A (ja) ガスタービンの燃焼器及び燃焼制御方法
JP2001254946A (ja) ガスタービン燃焼器
JP2000028141A (ja) 予混合燃料インジェクタ―およびそのセンタボディ
US11371708B2 (en) Premixer for low emissions gas turbine combustor
JP2019207049A (ja) 燃料噴射装置及びガスタービン
EP0952392A2 (en) Combustor
JP7287811B2 (ja) 燃焼器及びガスタービン
JP2021175925A (ja) ガスタービン燃焼器
JP4066658B2 (ja) ガスタービン燃焼器,ガスタービン燃焼器用予混合装置、及びガスタービン燃焼器の予混合方法
JP7438354B2 (ja) 燃料噴射器及びこの燃料噴射器を備える燃焼器並びにこの燃焼器を備えるガスタービン
KR20140007763A (ko) 가스 터빈용 다중 원추형 예혼합 버너
WO2020158528A1 (ja) バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン
RU2200250C2 (ru) Форсунка с двухпоточным тангенциальным входом
JP2005233574A (ja) 燃焼器
JP6934359B2 (ja) 燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービン
US4539811A (en) Multi-port dump combustor
JP6865163B2 (ja) ガスタービンにおけるNOx放出を低減する方法、空気燃料混合器、ガスタービン、および旋回翼
KR102138014B1 (ko) 연료 노즐 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈
JP3488934B2 (ja) ガスタービンの燃焼器

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221109

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230718

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7438354

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150