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公開番号2024120157
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-04
出願番号2024015965
出願日2024-02-05
発明の名称燃料噴射器
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F23R 3/20 20060101AFI20240828BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】本発明は、燃料噴射器を提供する。
【解決手段】燃料噴射器は、ガスタービンシステムのタービンに向かって延びる燃焼器の壁の開口部上方に配置された扁平管を含む。扁平管は、ガスタービンシステムの圧縮機によって圧縮された空気が、開口部を通って流れる前に扁平管の厚さ方向に対して垂直に流れるように構成される。扁平管は、扁平管内を流れる気体燃料が空気の通路に抜ける燃料孔を有する。壁に対して垂直に見たときに、空気の流れに対する扁平管の下流縁部の全長が開口部内に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンシステムのタービンに向かって延びる燃焼器の壁の開口部の上に配置される扁平管であって、
前記扁平管は、前記ガスタービンシステムの圧縮機によって圧縮された空気が前記開口部を通って流れる前に前記扁平管の厚さ方向に対して垂直に流れるように構成され、
前記扁平管は、前記扁平管の内部を流れる気体燃料が前記空気の通路に抜ける燃料孔を有し、
前記空気の流れに対する前記扁平管の下流縁部の全長は、前記壁に対して垂直に見たときに、前記開口部内に配置される、
扁平管
を備える、燃料噴射器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記開口部は、尾筒の壁に配置される、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項３】
前記扁平管の前記下流縁部にある同軸管であって、
前記同軸管は、
液体燃料が流れる内管と、
前記内管を同軸に囲み、前記液体燃料と水との混合物が流れる外管と
を備える、同軸管
を更に備える、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項４】
前記同軸管は、
前記同軸管の長手方向軸線に沿って延びるフィンプレートであって、前記フィンプレートは、
前記内管の内側から前記外管の外側に延び、
前記内管の内部空間を前記フィンプレートの第１の側の第１の部分と前記フィンプレートの第２の側の第２の部分とに分割する、
フィンプレートを更に備え、
前記外管の外側に配置された前記フィンプレートの一部が前記空気の前記流れに沿って延びる、
請求項３に記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記内管は、
前記内管の前記内部空間の前記第１の部分と前記外管の内部及び前記内管の外部の空間とを接続する第１の孔と、
前記内管の前記内部空間の前記第２の部分と前記外管の内部及び前記内管の外部の前記空間とを接続する第２の孔とを有し、
前記第１の孔は、前記同軸管の前記長手方向軸線に沿って前記第２の孔からオフセットされる、
請求項４に記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記外管は、
前記外管の内側の空間と前記外管の外側とを接続する第１の孔と、
前記外管の内側の前記空間と前記外管の外側とを接続し、かつ前記フィンプレートに対して前記第１の孔の反対側に配置される第２の孔とを有し、
前記第１の孔は、前記同軸管の前記長手方向軸線に沿って前記第２の孔からオフセットされる、
請求項４に記載の燃料噴射器。
【請求項７】
前記内管は、前記内管の内部空間と前記外管の内側の空間及び前記内管の外側とを接続する孔を有し、
前記外管は、前記外管の内側の空間と前記外管の外側とを接続する孔を有し、
前記内管の前記孔は、前記同軸管の前記長手方向軸線に沿って前記外管の前記孔からオフセットされる、
請求項３に記載の燃料噴射器。
【請求項８】
前記開口部の中心上に配置され、前記壁に対して垂直に延びるハブであって、
前記扁平管は、１つ又は複数の屈曲部を有し、前記壁に対して垂直に見たときに、前記ハブから前記開口部の周囲に向かって非直線状に延びる、ハブ
を更に備える、請求項１に記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記扁平管は、前記壁に対して垂直に見たときに、略正弦曲線の形状を有する、請求項８に記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
前記扁平管の長手方向は、前記壁に対して垂直な方向に見たときに、前記開口部を螺旋形状に覆っている、請求項１に記載の燃料噴射器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、燃料噴射器に関し、より詳細には、ガスタービンアセンブリにおける多段燃料噴射のための燃料噴射器に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービン（ＧＴ）は、一般に、かなりの量の窒素を含む空気で燃料を燃焼させる。その結果、大気汚染物質として知られている窒素酸化物（ＮＯｘ）が、燃料の燃焼において生成され、排気中に放出される。一般的には、火炎温度が高くなると、ＮＯｘの生成が促進される。そのため、ＧＴでの燃料燃焼におけるＮＯｘの排出を低減するためには、燃料を単段で燃焼させるのではなく、多段（即ち、長時間）で燃焼させることが求められてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料を多段燃焼させる場合、比較的高温の１段目の燃焼生成物が、後段の予燃焼燃料／空気混合気と混合される。排気中の一酸化炭素（ＣＯ）生成を低減し、後続タービン段の入口温度プロファイルを改善するためには、後続段で予燃焼燃料／空気の混合気と高温の第１段の燃焼生成物との効果的な混合が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つ又は複数の実施形態による燃料噴射器は、ガスタービンシステム内のタービンに向かって延びる燃焼器の壁にある開口部の上に配置される扁平管を含む。扁平管は、ガスタービンシステムの圧縮機によって圧縮された空気が、開口部を通って流れる前に扁平管の厚さ方向に対して垂直に流れるように構成される。扁平管は、扁平管内を流れる気体燃料が空気の通路に抜ける燃料孔を有する。壁に対して垂直に見たときに、空気の流れに対する扁平管の下流縁部の全長が開口部内に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
１つ又は複数の実施形態によるガスタービンシステムの概略図を示す。
１つ又は複数の実施形態による燃焼器の概略断面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器に使用される扁平管を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器に使用される扁平管の断面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による扁平管の縁部に取り付けられた同軸管の拡大斜視図を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による同軸管の長手方向に沿った内管孔及び外管孔の分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の上面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の断面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の概略側面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の概略側面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の扁平管の断面図である。
１つ又は複数の実施形態による平らに広げられたときの扁平管の概略図である。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の斜視図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の上面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の断面図を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の燃料孔の概略的な分布を示す。
１つ又は複数の実施形態による第二段燃料噴射器の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、１つ又は複数の実施形態によるガスタービンシステムの概略を示す。図１に示すように、ガスタービンシステム１は、回転子８と、ケーシング２０とを備える。回転子８は、回転子８の長手方向（軸方向）に沿って配置された回転子８の軸の回りを回転する。ケーシング２０は、回転子８を囲む。
【０００７】
ガスタービンシステム１をその機能面から考えると、ガスタービンシステム１は、圧縮機２、燃焼器４、及びタービン６を含む。圧縮機２は、ケーシング２０に固定された静翼列１６、及び回転子８に固定された動翼列１８を含む。静翼列１６と動翼列１８とは、回転子８の長手方向に交互に配置されている。空気は、吸気口１２から静翼列１６及び動翼列１８に導入される。静翼列１６及び動翼列１８は、上流（図１の左側）から下流（図１の右側）に向かって流れる空気を圧縮する。
【０００８】
各燃焼器４では、圧縮機２で圧縮された空気に燃料が噴射されて混合される。また、燃料と圧縮空気との混合気は燃焼器４で点火され、燃料と圧縮空気との混合気（即ち、燃焼生成物）のエンタルピーが上昇する。
【０００９】
次いで、燃焼器４で生成された燃焼生成物はタービン６に導かれ、タービン６では、ケーシング２０に固定された静翼列と、回転子８に固定された動翼列とが交互に配置される。高エンタルピーの燃焼生成物は、タービン６内の動翼列及び静翼列を通って流れるが、燃焼生成物のエンタルピーは、回転子８の回転動力に変換される。
【００１０】
図１に示すように、ガスタービンシステム１は、２つ以上の燃焼器４を含むことができる。図１に示す例示的な構造では、１６個（５つのみが示されている）の燃焼器４が、圧縮機２とタービン６との間の回転子８の部分の周りに円周方向に配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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