Colecciones nacionales e internacionales de patentes
Parte del contenido de esta aplicación no está disponible en este momento.
Si esta situación persiste, contáctenos aComentarios y contacto
1. (WO2019043751) FUEL INJECTION DEVICE
Document

明 細 書

発明の名称 燃料噴射装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025  

発明の効果

0026  

図面の簡単な説明

0027  

発明を実施するための形態

0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069  

符号の説明

0070  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3  

明 細 書

発明の名称 : 燃料噴射装置

技術分野

[0001]
 本発明は、上流側から圧縮空気が供給される燃料噴射装置に関する。

背景技術

[0002]
 ガスタービン燃焼器の径方向中心に拡散燃焼方式のパイロット燃料噴射部が配置され、その径方向外側に希薄燃焼方式のメイン燃料噴射部が配置されたコンセントリックハイブリッド燃料噴射装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この燃料噴射装置は、出力条件に基づいて、パイロット燃料噴射部とメイン燃料噴射部の燃焼状態を変えることで、低NOx化を図る。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2013-253738号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 特許文献1の構成では、パイロット燃料噴射部とメイン燃料噴射部との間に軸線方向に空気を噴射する空気噴射ユニットが配置され、パイロット燃料噴射部と空気噴射ユニットがパイロットシュラウドにより区画されている。パイロット燃料噴射部から噴射された燃料は、パイロットシュラウドの内径側で燃焼して火炎を発生させる。近年は、高温高圧化の要求に伴ってガスタービン燃焼器の入口温度が高くなる傾向にある。そのため、燃焼器部品を冷却するための空気温度も高温となると共に、パイロットシュラウドには火炎から直接的に入熱があるため、パイロットシュラウドの出口端部(先端部)及びその近傍の内周面に対する熱負荷が増大することになる。
[0005]
 そこで本発明は、パイロットシュラウドの内周面の下流部分を好適に冷却することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明の一態様に係る燃料噴射装置は、燃焼室の圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させる燃料噴射装置であって、パイロット燃料供給ブロックと、前記パイロット燃料供給ブロックの径方向外側に配置されて前記パイロット燃料供給ブロックよりも下流側に突出した筒状のパイロットシュラウドとを有するパイロット燃料噴射部と、予混合気を生成するメイン流路を有し、前記パイロット燃料噴射部を径方向外側から囲むように配置されたメイン燃料噴射部と、前記パイロット燃料噴射部と前記メイン燃料噴射部との間に配置された中間空気流路と、を備え、前記パイロットシュラウドは、前記パイロット燃料供給ブロックの下流側の絞り部と、前記絞り部の下流側の火炎を囲む火炎保持部と、を含み、前記火炎保持部には、前記中間空気流路からの圧縮空気を前記火炎保持部の内周面に沿う向きに前記内周面の全周を被覆するように噴射する空気噴射スリットが形成されている。
[0007]
 前記構成によれば、空気噴射スリットから噴射される空気が火炎保持部の内周面に沿う向きに流れて当該内周面の全周を被覆するため、パイロットシュラウドの火炎保持部の内周面を火炎から離隔させることができると共に、火炎保持部の内周面上における当該空気の分布密度のバラツキも抑制される。よって、パイロットシュラウドの内周面の下流部分を好適に冷却することができる。
[0008]
 前記空気噴射スリットは、前記火炎保持部の内周面に沿った膜状直進流にて前記圧縮空気を噴射する構成としてもよい。
[0009]
 前記構成によれば、空気噴射スリットから噴射される空気が火炎保持部の内周面に沿った膜状直進流であるので、スワーラを通過させて旋回流を噴射する場合に比べ、火炎の火炎保持部の内周面への巻き込みが抑制され且つ当該空気が高温になる前に素早く下流側に排出される。また、縞状流に比べて縦渦が発生し難いために微小な火炎の火炎保持部の内周面への巻き込みも抑制される。よって、パイロットシュラウドの内周面の下流部分の冷却に際し、冷却効率及び冷却均一性の両方を同時に高めることができる。
[0010]
 前記火炎保持部は、下流側に向けて拡径する形状を有してもよく、前記空気噴射スリットは、下流側かつ径方向外側に向けて開口していてもよい。
[0011]
 前記構成によれば、火炎が径方向外方に拡がろうとする拡径部(火炎保持部)において、その内周面を空気で好適に保護することができる。
[0012]
 前記空気噴射スリットの噴射方向は、前記内周面と平行又は交差していてもよい。
[0013]
 前記構成によれば、空気噴射スリットから噴射された空気と火炎保持部の内周面との間に火炎が浸入することを好適に防止できる。
[0014]
 前記メイン燃料噴射部は、前記メイン流路を画定する径方向内側の面を有する内側メインシュラウドを有してもよく、前記径方向において前記パイロットシュラウドの下流端部と前記内側メインシュラウドとの間には、圧縮空気を前記燃焼室に向けて噴射する空気噴射開口が形成されていてもよい。
[0015]
 前記構成によれば、パイロットシュラウドの下流端部の内周面が空気噴射スリットから噴射された空気で冷却されると共に、パイロットシュラウドの下流端部の外周面が空気噴射開口を流れる空気で冷却される。即ち、パイロットシュラウドの下流端部を径方向両側から冷却でき、効果的に熱負荷を低減できる。
[0016]
 前記空気噴射開口は、第2の空気噴射スリットであり、前記径方向において前記第2の空気噴射スリットと前記内側メインシュラウドとの間には、圧縮空気を前記燃焼室に向けて噴射する第3の空気噴射スリットが形成されてもよい。
[0017]
 前記構成によれば、第2の空気噴射スリットから噴射される圧縮空気によるエアカーテンで、パイロットシュラウドで保持される火炎を囲むことができると共に、第3の空気噴射スリットを流れる空気により第2の空気噴射スリットの径方向外側の壁を冷却することができる。
[0018]
 前記第2の空気噴射スリット及び前記第3の空気噴射スリットには、前記中間空気流路から圧縮空気が供給されてもよい。
[0019]
 前記構成によれば、3つの空気噴射スリットに対して共有の空気流路から圧縮空気が供給されるので、装置の大型化を防ぐことができる。
[0020]
 前記パイロットシュラウドには、前記中間空気流路の圧縮空気を前記空気噴射スリットに導入する空気導入口が設けられてもよく、前記空気導入口は、前記空気噴射スリットの噴射口よりも径方向外側に配置されていてもよい。
[0021]
 前記構成によれば、火炎から径方向外側に離れた位置にある空気が中間空気流路から空気噴射スリットに導入されるので、噴射前における当該空気の昇温が抑制され、冷却性能を高めることができる。
[0022]
 前記パイロットシュラウドの前記中間空気流路に面する外周面には、前記絞り部において径方向内側に窪んだ凹部が形成されてもよく、前記空気導入口は、前記凹部よりも径方向外側に配置されていてもよい。
[0023]
 前記構成によれば、パイロットシュラウドの絞り部の外周面の凹部に滞留した空気が断熱空気層の役目を果たし、空気導入口を介して中間空気流路から空気噴射スリットに導入される空気の噴射前の昇温を好適に抑制できる。
[0024]
 前記火炎保持部の内周面のうち前記空気噴射スリットの下流側の内周面は、前記火炎保持部の内周面のうち前記空気噴射スリットの上流側の内周面に対して径方向外方に段差状にずれていてもよい。
[0025]
 前記構成によれば、空気噴射スリットから噴射された空気を火炎保持部の内周面に沿って流し易くできる。

発明の効果

[0026]
 本発明によれば、パイロットシュラウドの内周面の下流部分を好適に冷却することができる。

図面の簡単な説明

[0027]
[図1] 実施形態に係る燃料噴射装置を備えた燃焼器の断面図である。
[図2] 図1に示す燃料噴射装置の断面図である。
[図3] 図2に示す燃料噴射装置の拡大図である。

発明を実施するための形態

[0028]
 以下、図面を参照して実施形態を説明する。
[0029]
 図1は、実施形態に係る燃料噴射装置10を備えた燃焼器1の断面図である。図1に示すように、燃料噴射装置10は、ガスタービンエンジンの燃焼器1の一部を構成する。燃焼器1は、圧縮機(図示せず)から供給された圧縮空気と燃料を混合して混合気を生成し、その混合気を燃焼させることで、高温高圧の燃焼ガスを発生させる。その発生した燃焼ガスは、タービン(図示せず)に供給されてタービンを駆動する。燃焼器1は、例えば、ガスタービンの軸心Cを囲む環状に形成されたアニュラ型である。ただし、燃焼器1は、他の方式(カン型等)でもよい。なお、図1において、紙面上側がガスタービンの径方向外側、紙面下側がガスタービンの径方向内側、紙面左側が燃焼ガスの上流側(前側)、紙面右側が燃焼ガスの下流側(後側)である。
[0030]
 燃焼器1は、環状の内部空間を形成する燃焼器ハウジング2と、燃焼器ハウジング2内に配置されて環状の燃焼室4を形成する燃焼筒3と、燃焼筒3の上流側部分において燃焼筒3の周方向に沿って等間隔に設けられた複数の燃料噴射装置10とを備える。燃焼器ハウジング2の上流側部分には、圧縮機で生成した圧縮空気を燃焼器ハウジング2に取り入れるディフューザ5が設けられている。燃焼器ハウジング2に取り入れられた圧縮空気は、燃料噴射装置10に供給されると共に、燃焼筒3に形成された複数の空気孔(図示せず)から燃焼筒3内の燃焼室4に供給される。
[0031]
 燃焼筒3には、ガスタービンの始動時に燃焼室4に着火用の火花を発生させる点火栓6が設けられている。燃料噴射装置10は、燃焼器ハウジング2に固定されたステム7により支持されている。燃料噴射装置10は、拡散燃焼を発生させるパイロット燃料噴射部11と、希薄燃焼を発生させるメイン燃料噴射部12とを備える。パイロット燃料噴射部11及びメイン燃料噴射部12には、ステム7内に形成された燃料流路F1,F2を介してそれぞれ液体の燃料が供給される。
[0032]
 図2は、図1に示す燃料噴射装置10の断面図である。図2に示すように、燃料噴射装置10では、パイロット燃料噴射部11が燃料噴射装置10の軸線X上に配置され、メイン燃料噴射部12が、パイロット燃料噴射部11を径方向外側から囲むように配置されている。パイロット燃料噴射部11とメイン燃料噴射部12とは、互いに径方向に隙間をあけて配置されている。パイロット燃料噴射部11とメイン燃料噴射部12との間には、中間空気流路14が形成されている。中間空気流路14には、ディフューザ5(図1参照)から燃焼器ハウジング2内に取り入れられた圧縮空気が流入する。なお、図2では、パイロット燃料噴射部11とメイン燃料噴射部12とが互いに連結部13により連結されているが、これに限られず、連結部13は無くてもよい。
[0033]
 パイロット燃料噴射部11は、パイロット燃料供給ブロック21と、パイロット燃料供給ブロック21の径方向外側に離間して配置されてパイロット燃料供給ブロック21よりも軸線X方向の下流側に突出した筒状のパイロットシュラウド22と、パイロット燃料供給ブロック21とパイロットシュラウド22との間に設けられ、パイロット燃料供給ブロック21の下流側に向けて旋回流が流れる環状のパイロット空気流路23とを有する。
[0034]
 パイロット燃料供給ブロック21は、軸線X上に配置されており、軸線Xに沿って延びた円柱形状を有する。パイロット燃料供給ブロック21には、燃料流路F1に連通するパイロット燃料流路21aと、パイロット燃料流路21aから径方向外方に延びてパイロット燃料流路21aの燃料を噴射する複数のパイロット燃料噴射孔21bとが形成されている。なお、パイロット燃料供給ブロック21の形態は、前述した構成に限られない。例えば、パイロット燃料供給ブロック21の形態は、円環状に噴射した燃料を圧縮空気の層で挟み込んでフィルム状に燃料を供給する構成でもよいし、燃料に圧力をかけて噴霧する構成でもよい。
[0035]
 パイロットシュラウド22は、パイロット燃料供給ブロック21の径方向外側に配置された基端部22aと、基端部22aの軸線X方向の下流側に隣接して且つパイロット燃料供給ブロック21の下流側で下流に向かうにつれて縮径する絞り部22bと、絞り部22bの下流側に隣接して軸線X方向の下流側に向かうにつれて拡径する火炎保持部22c(下流部)とを有する。
[0036]
 パイロット空気流路23の入口は、燃焼器ハウジング2と燃料噴射装置10との間の空間に向けて開口している。パイロット空気流路23は、内側パイロット空気流路23Aと、内側パイロット空気流路23Aの径方向外側に位置する外側パイロット空気流路23Bと含む。内側パイロット空気流路23Aでは、燃料が軸線X方向の下流側に流れる。外側パイロット空気流路23Bには、燃料が混合されていない圧縮空気が軸線Xに沿って下流側に流れる。なお、パイロット空気流路23の具体的構成は、図2のものに限られない。また、パイロット空気流路23を省略してもよい。
[0037]
 内側パイロット空気流路23Aは、パイロット燃料供給ブロック21が挿入される筒状の内側筒状体24と、内側筒状体24から径方向外側に離間して配置された筒状の外側筒状体25とによって画定された圧縮空気の流路である。内側パイロット空気流路23Aの入口には、圧縮空気を軸線X回りに旋回させる内側パイロットスワーラ26が設けられている。
[0038]
 外側パイロット空気流路23Bは、外側筒状体25と、外側筒状体25から径方向外側に離間して配置されたパイロットシュラウド22とによって画定された圧縮空気の流路である。外側パイロット空気流路23Bの入口には、圧縮空気を軸線X回りに旋回させる外側パイロットスワーラ27が設けられている。
[0039]
 内側筒状体24には、パイロット燃料供給ブロック21のパイロット燃料噴射孔21bと対応する位置に燃料通過孔24aが形成されている。パイロット燃料供給ブロック21のパイロット燃料流路21aに供給された燃料は、パイロット燃料噴射孔21b及び燃料通過孔24aを介して、内側パイロット空気流路23Aに噴射される。内側パイロット空気流路23Aに噴射された燃料は、内側パイロット空気流路23A及び外側パイロット空気流路23Bを通過する圧縮空気とともに、絞り部22b及び火炎保持部22cで囲まれた空間を通って燃焼室4に供給されて拡散燃焼する。パイロット燃料供給ブロック21から噴射された燃料が燃焼してなる火炎は、パイロットシュラウド22の火炎保持部22cにより囲まれる。
[0040]
 メイン燃料噴射部12は、筒状の内側メインシュラウド31と、内側メインシュラウド31の径方向外側に離間して配置された筒状の外側メインシュラウド32と、内側メインシュラウド31と外側メインシュラウド32との間に形成された環状のメイン空気流路30と、メイン空気流路30に燃料を噴射するメイン燃料供給ブロック34とを備える。メイン空気流路30では、予混合気が生成され、当該予混合気が旋回流にて燃焼室4に供給される。
[0041]
 内側メインシュラウド31は、メイン空気流路30を画定する径方向内側の面を有し、外側メインシュラウド32は、メイン空気流路30を画定する径方向外側の面を有する。内側メインシュラウド31は、パイロットシュラウド22に連結部13により連結されている。内側メインシュラウド31及び外側メインシュラウド32は、パイロットシュラウド22よりも軸線X方向の下流側に突出している。なお、メインシュラウド31,32の下流端は、軸線X方向においてパイロットシュラウド22の下流端と略同じ位置にあってもよい。
[0042]
 メイン空気流路30は、外側メイン空気流路33Aと、外側メイン空気流路33Aの径方向内側に設けられた内側メイン空気流路33Bと、外側メイン空気流路33A及び内側メイン空気流路33Bが合流して燃焼室4に連通する合流メイン空気流路33Cとを含む。内側メインシュラウド31と外側メインシュラウド32との両方に対向する位置には、仕切メインシュラウド35が設けられている。仕切メインシュラウド35の下流端は、内側メインシュラウド31及び外側メインシュラウド32の下流端よりも上流側に配置されている。
[0043]
 外側メイン空気流路33Aは、外側メインシュラウド32と仕切メインシュラウド35との間に形成されている。内側メイン空気流路33Bは、内側メインシュラウド31と仕切メインシュラウド35との間に形成されている。合流メイン空気流路33Cは、仕切メインシュラウド35の下流側において内側メインシュラウド31と外側メインシュラウド32との間に形成されている。
[0044]
 仕切メインシュラウド35は、内側メインシュラウド31の径方向外側かつ外側メインシュラウド32の軸線X方向の上流側に配置されている。外側メイン空気流路33Aの入口は、径方向外方に向けて開口し、燃焼器ハウジング2と燃料噴射装置10との間の空間から圧縮空気が流入する。外側メイン空気流路33Aの入口には、圧縮空気を軸線X回りに旋回させる外側メインスワーラ36が設けられている。内側メイン空気流路33Bの入口は、軸線X方向の上流側に向けて開口し、燃焼器ハウジング2と燃料噴射装置10との間の空間から圧縮空気が流入する。内側メイン空気流路33Bの入口には、圧縮空気を軸線X回りに旋回させる内側メインスワーラ37が設けられている。合流メイン空気流路33Cは、外側メイン空気流路33Aが取り込んだ圧縮空気と、内側メイン空気流路33Bが取り込んだ圧縮空気とを合流させる流路であり、燃焼室4に向けて延びている。
[0045]
 なお、メイン燃料噴射部12の空気流路や燃料供給構造は、図2の構成に限られない。例えば、内側メイン空気流路の入口が径方向内側に向けて開口した構成でもよいし、外側メイン空気流路の入口が軸線方向の上流側に向けて開口した構成でもよいし、仕切メインシュラウドが無い構成でもよい。
[0046]
 メイン燃料供給ブロック34には、燃料流路F2に連通するメイン燃料流路34aと、メイン燃料流路34aの燃料をメイン空気流路30に向けて噴射するメイン燃料噴射孔34bとが形成されている。仕切メインシュラウド35には、メイン燃料供給ブロック34のメイン燃料噴射孔34bに対応する位置に燃料通過孔35aが形成されている。メイン燃料流路34aのメイン燃料流路34aに供給された燃料は、メイン燃料噴射孔34b及び燃料通過孔35aを介して外側メイン空気流路33Aに噴射され、合流メイン空気流路33Cで圧縮空気と十分に予混合されてから燃焼室4に供給されて希薄燃焼する。
[0047]
 図3は、図2に示す燃料噴射装置10の拡大図である。図2及び3に示すように、パイロットシュラウド22には、絞り部22bよりも軸線X方向の下流側かつ火炎保持部22cの下流端部22caよりも軸線X方向の上流側に空気噴射スリット41が形成されている。空気噴射スリット41は、中間空気流路14からの圧縮空気を火炎保持部22cの内周面に沿って下流側に噴射する。
[0048]
 空気噴射スリット41は、火炎保持部22cにおいて軸線X回りの全周にわたって形成されてもよいし、軸線X回りの全周の85~100%を占めるように配置された複数のスリットにより形成されてもよい。中間空気流路14から空気噴射スリット41までの流路には、軸線X回りに圧縮空気を案内するスワーラは介在せず、空気噴射スリット41は、軸線X方向の下流側に向けて膜状直進流FLにて圧縮空気を噴射する。なお、直進流は、燃料噴射装置10においてスワーラを通過せずに流れる空気の流れを意味し、若干の流れの傾きがあってもよい。
[0049]
 パイロットシュラウド22には、中間空気流路14の圧縮空気を空気噴射スリット41に導入する空気導入口42が設けられている。空気導入口42の流路軸線に直交する流路断面積は、空気噴射スリット41の流路軸線に直交する流路断面積よりも大きい。
[0050]
 空気導入口42から空気噴射スリット41に至る流路は、径方向から見た断面において屈曲形状を有する。即ち、空気導入口42から空気噴射スリット41に向けて流れる圧縮空気は、壁面に衝突することで分布の均一化が図られる。本実施形態の例では、空気導入口42から空気噴射スリット41に至る流路が2つの屈曲箇所を有し、それら屈曲箇所はクランク状に屈曲している。
[0051]
 空気導入口42は、一例として軸線Xに沿う向きに開口している。空気導入口42は、空気噴射スリット41の噴射口41aよりも径方向外側に配置されている。パイロットシュラウド22のうち中間空気流路14に面する外周面43には、絞り部22bにおいて径方向内側に窪んだ凹部43aが形成されている。空気導入口42は、凹部43aの下流側かつ凹部43aの底面から径方向外側に間隔をあけた位置に設けられている。本実施形態では、空気導入口42は、その流路軸線を上流側に向けて延ばした仮想線がパイロットシュラウド22に干渉しないように配置されている。なお、空気導入口42から空気噴射スリット41に至る流路は、図2の構成に限られず、例えば、空気導入口42から空気噴射スリット41へ直線状に繋がる流路としてもよい。
[0052]
 空気噴射スリット41は、下流側かつ径方向外側に向けて開口している。火炎保持部22cの内周面のうち空気噴射スリット41の下流側の内周面45は、火炎保持部22cの内周面のうち空気噴射スリット41の上流側の内周面44に対して径方向外方に段差状にずれている。例えば、火炎保持部22cの内周面のうち空気噴射スリット41の下流側の内周面45の上流側に向けた仮想延長面は、空気噴射スリット41の上流側の内周面44よりも径方向外側に位置する。さらに、内周面45の上流側に向けた仮想延長面は、当該内周面44と非交差であってもよい。空気噴射スリット41の噴射方向は、空気噴射スリット41の下流側における火炎保持部22cの内周面45と平行又は交差している。空気噴射スリット41の噴射方向と火炎保持部22cの内周面45とが交差するとき、その交差角は0°~10°の範囲の角度に設定される。
[0053]
 火炎保持部22cのうち空気噴射スリット41の下流側の内周面45は、空気噴射スリット41に隣接し且つ下流に向かうにつれて拡径した第1領域R1と、第1領域R1の下流側に設けられ且つ下流端部22caの内周面を含む第2領域R2とを有する。第2領域R2の軸線Xに対する傾斜角は、第1領域R1の軸線Xに対する傾斜角よりも小さい。第2領域R2の軸線X方向の長さは、第1領域R1の軸線X方向の長さよりも短い。
[0054]
 一例として、空気噴射スリット41の流路軸線は、内周面45の第1領域R1と平行に延び、且つ、内周面45の第2領域R2と0°~10°の範囲内の角度で交差している。空気噴射スリット41から膜状直進流FLで噴射された圧縮空気は、内周面45の第1領域R1に沿って流れてから第2領域R2に当たって若干向きが変わり燃焼室4に向けて流れる。
[0055]
 パイロットシュラウド22の下流端部22caと内側メインシュラウド31との間には、中間空気流路14からの圧縮空気を燃焼室4に向けて噴射する空気噴射開口51(第2の空気噴射スリット)が設けられている。空気噴射開口51は、スリット状である。空気噴射開口51は、軸線X回りの全周にわたって形成されてもよいし、軸線X回りの全周の85~100%を占めるように配置された複数のスリットにより形成されてもよい。空気噴射開口51から噴射される圧縮空気は、軸線Xに沿って流れてもよい。中間空気流路14から空気噴射開口51までの流路には、軸線X回りに圧縮空気を案内するスワーラは介在せず、空気噴射開口51は、軸線X方向の下流側に向けて膜状直進流にて圧縮空気を噴射してもよい。
[0056]
 空気噴射開口51の軸線X方向の上流側で且つ空気噴射スリット41の軸線X方向の下流側において、パイロットシュラウド22の外周面から中間空気流路14に向けて径方向外方に突起22dが突出している。例えば、突起22dは、軸線X周りの円環状である。これにより、突起22dと突出端と内側メインシュラウド31の内周面との間に環状の空気導入口58が形成される。突起22dは、軸線X方向から見て空気噴射開口51と少なくとも部分的に重なっている。即ち、空気導入口58は、空気噴射開口51に対して径方向外方に位置ズレしている。そのため、空気導入口58から空気噴開口51に至る流路は、径方向から見た断面において屈曲形状を有する。よって、突起22dの突出量を変えることで、中間空気流路14から空気噴射開口51に流入する空気の流量を調節できると共にウェイクの抑制を図ることもできる。なお、空気導入口58は、内側メインシュラウド31の内周面とパイロットシュラウド22の外周面とを接続する環状壁に形成される孔としてもよい。
[0057]
 空気噴射開口51は、空気噴射スリット41及び空気導入口42よりも軸線X方向の下流側に位置している。空気噴射開口51は、空気噴射スリット41用の空気導入口42よりも径方向外側に位置している。具体的には、パイロットシュラウド22の下流端部22caの径方向外側には、内側メインシュラウド31から径方向内方に突出して中間空気流路14と燃焼室4との間に介在する環状の突出壁52が配置されている。空気噴射開口51は、その突出壁52とパイロットシュラウド22の下流端部22caとの間に形成された隙間である。空気噴射開口51から噴射される圧縮空気は、パイロットシュラウド22の下流側において空気噴射スリット41から噴射された圧縮空気と交差する。
[0058]
 一例として、突出壁52は、内側メインシュラウド31から径方向内側かつ上流側に向けて突出した環状の隔壁板部53と、隔壁板部53の内径側端部に固定された保炎板部54とを有する。保炎板部54は、隔壁板部53の内径端に固定されて軸線X方向に延びる筒状の周壁部54aと、周壁部54aの下流端から下流側に向かって拡径する傾斜部54bとを有する。傾斜部54bは、隔壁板部53との間に隙間をあけた状態で隔壁板部53に沿って延びている。即ち、傾斜部54bは、隔壁板部53と隙間をあけた状態で隔壁板部53を下流側から覆っている。
[0059]
 空気噴射開口51は、パイロットシュラウド22の下流端部22caと保炎板部54との間に形成されている。隔壁板部53のうち保炎板部54で覆われている部分には、軸線X方向に開口する空気噴射孔55が形成されている。空気噴射孔55は、周方向に並んだ複数の孔であるがスリット状としてもよい。中間空気流路14の圧縮空気のうち空気噴射スリット41に向かわなかった圧縮空気は、空気噴射開口51から燃焼室4へ向けて軸線X方向に噴射され、残りの一部が、空気噴射孔55を介して隔壁板部53と保炎板部54との間に形成された第3の空気噴射スリット56に流入して燃焼室4の径方向外側に向けて噴射される。即ち、第3の空気噴射スリット56を流れる空気により、空気噴射開口51の径方向外側の壁である保炎板部54が冷却される。
[0060]
 空気噴射スリット41の流路軸線に直交する流路断面積は、例えば、空気噴射開口51の流路軸線に直交する流路断面積よりも小さい。軸線Xに直交する方向から見て、空気噴射スリット41の流路厚さは、例えば、空気噴射開口51の流路厚さよりも小さい。空気噴射スリット41の流路軸線に直交する流路断面積は、例えば、空気噴射孔55の流路軸線に直交する流路断面積よりも小さい。軸線Xに直交する方向から見て、空気噴射スリット41の流路厚さは、例えば、空気噴射孔55の流路厚さよりも小さい。
[0061]
 以上に説明した構成によれば、空気噴射スリット41から噴射される圧縮空気が火炎保持部22cの内周面44bに沿った膜状直進流であるので、スワーラを通過させて旋回流を噴射する場合に比べ、当該空気への火炎の巻き込みが抑制され且つ当該空気が高温になる前に素早く下流側に排出される。また、空気噴射スリット41から噴射される圧縮空気が火炎保持部22cの内周面45に沿った膜状直進流であるので、多数の円孔から縞状流を噴射する場合に比べ、火炎保持部22cの内周面45上における当該空気の分布密度のバラツキが抑制されると共に、縞状流に比べて縦渦が発生し難いために微小な火炎の内周面45への巻き込みも抑制される。よって、パイロットシュラウド22の内周面44bの下流部分の冷却に際し、冷却効率及び冷却均一性の両方を同時に高めることができる。
[0062]
 特に、パイロット空気通路23から下流側に向けて旋回流が流れる構成では、旋回流により絞り部22bの下流側で火炎が径方向外方に拡がって火炎保持部22cに火炎が接し易く、火炎保持部22cが火炎に強く影響されることになる。本実施形態では、そのような火炎に強く影響される火炎保持部22cの冷却性能が向上するため、パイロットシュラウドの耐久性が向上する。
[0063]
 また、空気噴射スリット41が下流側かつ径方向外側に向けて開口しているため、下流側に向けて拡径する形状を有する火炎保持部22cの内周面45を膜状直進流の空気で好適に被覆することができる。また、空気噴射スリット41の噴射方向は、その下流側の火炎保持部22cの内周面45と平行又は交差するように延びているため、空気噴射スリット41から噴射された空気と火炎保持部22cの内周面45との間に火炎が浸入することを好適に防止できる。
[0064]
 また、パイロットシュラウド22の下流端部22caと内側メインシュラウド31との間には、圧縮空気を燃焼室4に向けて噴射する空気噴射開口51が形成されているため、パイロットシュラウド22の下流端部22caの内周面が空気噴射スリット41から噴射された空気で冷却されると共に、パイロットシュラウド22の下流端部22caの外周面が空気噴射開口51を流れる空気で冷却される。即ち、パイロットシュラウド22の下流端部22caを径方向両側から冷却でき、効果的に酸化防止を図ることができる。
[0065]
 また、空気噴射開口51から噴射される圧縮空気によるエアカーテンで、パイロット燃料噴射部11からの燃料噴霧が外径側に飛散することを防止できると共に、第3の空気噴射スリット56を流れる空気により保炎板部54を冷却することができる。また、3つの空気噴射スリット41,51,56に対して共通の中間空気流路14から圧縮空気が供給されるので、燃料噴射装置10の大型化を防ぐことができる。
[0066]
 また、中間空気流路14の圧縮空気を空気噴射スリット41に導入する空気導入口42は、空気噴射スリット41の噴射口41aよりも径方向外側に配置されているため、火炎から径方向外側に離れた位置にある圧縮空気が中間空気流路14から空気噴射スリット41に導入されるので、噴射前における当該空気の昇温が抑制され、冷却性能を高めることができる。
[0067]
 また、空気噴射スリット41用の空気導入口42は、パイロットシュラウド22の絞り部22bの外周面43の凹部43aよりも径方向外側に配置されているため、凹部43aに滞留した空気が断熱空気層の役目を果たし、空気導入口42を介して中間空気流路14から空気噴射スリット41に導入される空気の噴射前の昇温を好適に抑制できる。
[0068]
 また、空気噴射スリット41は、その下流側に配置された空気噴射開口51及び空気噴射孔55の各々よりも小さい断面を有するため、空気噴射スリット41から噴射される圧縮空気によって火炎保持部22cの内周面45を被覆する膜状直進流を安定形成できると共に、空気噴射スリット41の下流側にある空気噴射開口51への流量減少も抑制できる。
[0069]
 なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、空気噴射スリット41の噴射方向は、火炎保持部22cの内周面44bの第1領域R1と平行に延びているが、0°~10°の範囲の角度で僅かに交差する方向に延びていてもよい。パイロットシュラウド22の火炎保持部22cは、下流に向かうにつれて拡径しなくてもよい。その場合には、空気噴射スリット41も、下流に向かうにつれて拡径していなくてもよく、火炎保持部22cの内周面に沿って膜状直進流の空気を噴射する向きに開口していればよい。空気噴射開口51を形成せずにパイロットシュラウド22の下流端部と内側メインシュラウド31とを気密的に連結してもよい。

符号の説明

[0070]
 4 燃焼室
 10 燃料噴射装置
 11 パイロット燃料噴射部
 12 メイン燃料噴射部
 14 中間空気流路
 21 パイロット燃料供給ブロック
 22 パイロットシュラウド
 22b 絞り部
 22c 火炎保持部
 22ca 下流端部
 31 内側メインシュラウド
 30 メイン空気流路
 41 空気噴射スリット
 42 空気導入口
 43 外周面
 43a 凹部
 44b 内周面
 51 空気噴射開口(第2の空気噴射スリット)
 56 第3の空気噴射スリット
 FL 膜状直進流

請求の範囲

[請求項1]
 上流側から圧縮空気が供給される燃料噴射装置であって、
 パイロット燃料供給ブロックと、前記パイロット燃料供給ブロックの径方向外側に配置されて前記パイロット燃料供給ブロックよりも下流側に突出した筒状のパイロットシュラウドとを有するパイロット燃料噴射部と、
 予混合気を生成するメイン空気流路を有し、前記パイロット燃料噴射部を径方向外側から囲むように配置されたメイン燃料噴射部と、
 前記パイロット燃料噴射部と前記メイン燃料噴射部との間に配置された中間空気流路と、を備え、
 前記パイロットシュラウドは、前記パイロット燃料供給ブロックの下流側の絞り部と、前記絞り部の下流側の火炎を囲む火炎保持部と、を含み、
 前記火炎保持部には、前記中間空気流路からの圧縮空気を前記火炎保持部の内周面に沿う向きに前記内周面の全周を被覆するように噴射する空気噴射スリットが形成されている、燃料噴射装置。
[請求項2]
 前記空気噴射スリットは、前記火炎保持部の内周面に沿った膜状直進流にて前記圧縮空気を噴射する、請求項1に記載の燃料噴射装置。
[請求項3]
 前記火炎保持部は、下流側に向けて拡径する形状を有し、
 前記空気噴射スリットは、下流側かつ径方向外側に向けて開口している、請求項1又は2に記載の燃料噴射装置。
[請求項4]
 前記空気噴射スリットの噴射方向は、前記内周面と平行又は交差している、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。
[請求項5]
 前記メイン燃料噴射部は、前記メイン流路を画定する径方向内側の面を有する内側メインシュラウドを有し、
 前記径方向において前記パイロットシュラウドの下流端部と前記内側メインシュラウドとの間には、圧縮空気を前記燃焼室に向けて噴射する空気噴射開口が形成されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。
[請求項6]
 前記空気噴射開口は、第2の空気噴射スリットであり、
 前記径方向において前記第2の空気噴射スリットと前記内側メインシュラウドとの間には、圧縮空気を前記燃焼室に向けて噴射する第3の空気噴射スリットが形成されている、請求項5に記載の燃料噴射装置。
[請求項7]
 前記第2の空気噴射スリット及び前記第3の空気噴射スリットには、前記中間空気流路から圧縮空気が供給される、請求項6に記載の燃料噴射装置。
[請求項8]
 前記パイロットシュラウドの前記中間空気流路に面する外周面には、前記絞り部において径方向内側に窪んだ凹部が形成されており、
 前記空気導入口は、前記凹部の下流側かつ前記凹部の底面よりも径方向外側に配置されている、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。
[請求項9]
 前記パイロットシュラウドには、前記中間空気流路の圧縮空気を前記空気噴射スリットに導入する空気導入口が設けられており、
 前記空気導入口は、前記空気噴射スリットの噴射口よりも径方向外側に配置されている、請求項8に記載の燃料噴射装置。
[請求項10]
 前記火炎保持部の内周面のうち前記空気噴射スリットの下流側の内周面は、前記火炎保持部の内周面のうち前記空気噴射スリットの上流側の内周面に対して径方向外方に段差状にずれている、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]