JP2002031343A - Fuel injection member, burner, premixing nozzle of combustor, combustor, gas turbine and jet engine - Google Patents
Fuel injection member, burner, premixing nozzle of combustor, combustor, gas turbine and jet engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＯｘ排出量を低
減するのに好適な燃料噴出部材、そして、この燃料噴出
部材を備えたバーナ、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に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel ejection member suitable for reducing NOx emissions, a burner provided with the fuel ejection member, a premixing nozzle of a combustor, a combustor,
The present invention relates to a gas turbine and a jet engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】作動流体となる気体を圧縮機で圧縮して
これを加熱し、生じた高温高圧ガスをタービン中で膨張
させることによって外部へ軸出力を取り出すガスタービ
ン、及び出力を高速ジェットの運動エネルギの形で取り
出し直接航空機の推進用に利用するジェットエンジンに
おいては、近年の環境問題から窒素酸化物（ＮＯｘ）な
どのエミッション低減が求められている。このようなガ
スタービン及びジェットエンジンは、圧縮機、燃焼器及
びタービンを主な構成要素としており、圧縮機とタービ
ンとは互いに主軸で直結されている。圧縮機の吐出口に
は燃焼器が接続されており、圧縮機から吐出された作動
流体は、燃焼器によって所定のタービン入口温度まで加
熱される。タービンに供給された高温高圧の作動流体
は、ケーシング内において静翼及び主軸側に取り付けら
れた動翼の間を通過して膨張し、これにより主軸が回転
して出力が得られる。ガスタービンの場合、圧縮機の消
費動力を引いた軸出力が得られるので、主軸の他端に発
電機などを接続することで駆動源として利用することが
できる。2. Description of the Related Art A gas turbine as a working fluid is compressed by a compressor and heated, and the generated high-temperature and high-pressure gas is expanded in a turbine to take out shaft output to the outside. 2. Description of the Related Art In a jet engine which is taken out in the form of kinetic energy and used directly for propulsion of an aircraft, a reduction in emissions of nitrogen oxides (NOx) and the like has been demanded due to recent environmental problems. Such gas turbines and jet engines mainly include a compressor, a combustor, and a turbine, and the compressor and the turbine are directly connected to each other by a main shaft. A combustor is connected to a discharge port of the compressor, and the working fluid discharged from the compressor is heated by the combustor to a predetermined turbine inlet temperature. The high-temperature, high-pressure working fluid supplied to the turbine passes through the space between the stationary blade and the moving blade attached to the main shaft in the casing and expands, whereby the main shaft rotates to obtain an output. In the case of a gas turbine, a shaft output obtained by subtracting the power consumed by the compressor is obtained, so that it can be used as a drive source by connecting a generator or the like to the other end of the main shaft.
【０００３】ところで、上述したガスタービン及びジェ
ットエンジンにおいては、ＮＯｘ等のエミッションを低
減するため、特に燃焼器に関する種々の研究及び開発が
進められており、たとえば特開平８−５４１１９号公
報、特開平１０−３１８５４１号公報、特開昭６０−１
２６５２１号公報、特公平６−８４８１７号公報、特開
平８−２１６２７号公報、特開平９−１１９６３９号公
報及び特開平４−２８３３１６号公報に開示されてい
る。このうち、特開平８−２１６２７号公報に開示され
た従来技術は、タービンの全運転範囲にわたって機能
し、排気ガス中の大気汚染物の排出量が低い燃料ノズル
を開示したものであり、以下、図１１に基づいて簡単に
説明する。In the above-mentioned gas turbines and jet engines, various researches and developments have been made especially on combustors in order to reduce the emission of NOx and the like. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-318541, JP-A-60-1
No. 26521, JP-B-6-84817, JP-A-8-21627, JP-A-9-119639 and JP-A-4-283316. The prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-21627 discloses a fuel nozzle that functions over the entire operation range of a turbine and emits a low amount of air pollutants in exhaust gas. This will be described briefly with reference to FIG.
【０００４】この燃料ノズルは、ハウジング１と中心管
２との間に環状室３が画成され、中心管の２下流端に
は、内側スワーラ４及び外側スワーラ５が上流の環状室
３と連通して設けられている。なお、内側スワーラ４及
び外側スワーラ５の下流には燃焼領域が設けられてい
る。拡散燃焼モードでは、中心管２の先端付近に設けた
開口２ａから燃料ガスを内側スワーラ４に供給すると、
環状室３に流れる空気の一部が内側スワーラ４で燃料ガ
スと混合し、下流の拡散混合カップ６において拡散炎を
保持する。一方、環状室３を流れ外側スワーラ５に向か
う残りの空気は、円周方向に延在して拡散炎カップ６を
形成しているスプリッタ・ベーンにより内側スワーラ４
へ供給される空気と分離されている。また、環状室３の
上流部には、複数のスポーク７が環状室３内に張り出し
ており、予混合燃焼モードでは、スポーク７の開口７ａ
から燃料ガスが環状室３に供給され、環状室３を流れる
空気と混合される。この時、燃料ガスの流路は、内側ス
ワーラ４へ供給する開口２ａへ導くものが遮断され、全
量がスポーク７に供給される。なお、図中の符号８は燃
料源、９は燃料ガスの流路切換弁である。In this fuel nozzle, an annular chamber 3 is defined between the housing 1 and the central pipe 2, and an inner swirler 4 and an outer swirler 5 communicate with the upstream annular chamber 3 at two downstream ends of the central pipe. It is provided. A combustion area is provided downstream of the inner swirler 4 and the outer swirler 5. In the diffusion combustion mode, when the fuel gas is supplied to the inner swirler 4 from the opening 2a provided near the tip of the center pipe 2,
Part of the air flowing into the annular chamber 3 mixes with the fuel gas in the inner swirler 4 and holds the diffusion flame in the downstream diffusion mixing cup 6. On the other hand, the remaining air flowing to the outer swirler 5 flowing through the annular chamber 3 is directed to the inner swirler 4 by the splitter vanes extending in the circumferential direction to form the diffusion flame cup 6.
It is separated from the air supplied to. In addition, a plurality of spokes 7 protrude into the annular chamber 3 at an upstream portion of the annular chamber 3, and in the premix combustion mode, the openings 7a of the spokes 7 are provided.
Is supplied to the annular chamber 3 and mixed with air flowing through the annular chamber 3. At this time, the flow of the fuel gas to the opening 2 a for supplying to the inner swirler 4 is blocked, and the entire amount of the fuel gas is supplied to the spoke 7. In the figure, reference numeral 8 denotes a fuel source, and 9 denotes a fuel gas passage switching valve.
【０００５】このようにスポーク７を内外スワーラ４，
５の上流側に配置する構成としたため、予混合燃焼モー
ドにおける燃料／空気混合物は、環状室３内から内側ス
ワーラ４及び外側スワーラ５の両方に入り、空気力学的
ベーンにより高速度渦に加速される。この高速度渦は、
燃焼が燃焼領域から環状室３へ逆流するのを防止するの
で予混合火炎面が安定し、圧縮機から送られてくる空気
の全量がスポーク７から供給される燃料との混合に用い
られる。従って、予混合燃焼モードでのリーン燃料／空
気比が得られ、中間から高負荷運転でのＮＯｘ排気量レ
ベルを減少させることができる。[0005] As described above, the spoke 7 is connected to the inner and outer swirlers 4, 4.
5, the fuel / air mixture in the premixed combustion mode enters both the inner swirler 4 and the outer swirler 5 from within the annular chamber 3, and is accelerated by the aerodynamic vanes to a high-speed vortex. You. This high-speed vortex,
Since the combustion is prevented from flowing back from the combustion zone to the annular chamber 3, the premixed flame surface is stabilized, and the entire amount of air sent from the compressor is used for mixing with the fuel supplied from the spokes 7. Therefore, a lean fuel / air ratio in the premixed combustion mode can be obtained, and the NOx emission level in the middle to high load operation can be reduced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のガス
タービン及びジェットエンジンにおいては、効率を上げ
るために燃焼器の燃焼温度が高く設定される傾向にあ
る。また、上述した予混合燃焼モードであっても、予混
合された燃料の濃度分布には後述する理由により幅があ
るため、燃料濃度（空燃比）が１より高いリッチ領域で
は高濃度のＮＯｘが発生することになり、燃焼器から排
出されるＮＯｘの総量を低減するうえで問題となる。特
に、燃焼温度が概ね１６００℃を超えて高くなった場合
には、燃焼ガス中に含まれるＮＯｘの濃度が急激に増加
することも知られているため、高効率化を狙って１６０
０℃に近い燃焼温度を設定した場合には、燃料濃度分布
の幅が比較的小さくてもＮＯｘが発生しやすい濃度領域
にはいるおそれがある。このため、ガスタービン及びジ
ェットエンジンの高効率化とＮＯｘ低減とを両立するた
めには、予混合された燃料濃度をできるだけ均一にする
ことが望まれる。Incidentally, in recent gas turbines and jet engines, the combustion temperature of a combustor tends to be set high in order to increase efficiency. Further, even in the premixed combustion mode described above, the concentration distribution of the premixed fuel has a width for a reason described later, and therefore, in the rich region where the fuel concentration (air-fuel ratio) is higher than 1, high concentration NOx is generated. This causes a problem in reducing the total amount of NOx discharged from the combustor. In particular, it is known that when the combustion temperature becomes higher than approximately 1600 ° C., the concentration of NOx contained in the combustion gas sharply increases.
When a combustion temperature close to 0 ° C. is set, even if the width of the fuel concentration distribution is relatively small, there is a risk of entering a concentration region where NOx is likely to be generated. Therefore, in order to achieve both high efficiency of the gas turbine and the jet engine and reduction of NOx, it is desired to make the premixed fuel concentration as uniform as possible.
【０００７】ここで、上述した予混合燃焼モードにおい
て燃料分布に幅が生じる理由を説明する。この場合の燃
料ガスは、空気流中に突出して設けた比較的断面形状の
大きいスポーク７の開口７ａから供給されるようになっ
ているため、空気の流れ方向においてスポーク７の後流
には負圧領域が生じ、同負圧領域に空気流が巻き込まれ
て渦を発生する。このような渦の発生により、たとえば
空気流と直交する方向に設けられた開口７ａから供給さ
れる燃料ガスが円周方向へ到達可能な距離も小さくなる
ので、すなわち空気流に対する貫通力を失うので、円周
方向における濃度分布に不均一が生じることとなる。Here, the reason why the fuel distribution has a width in the premixed combustion mode described above will be described. In this case, the fuel gas is supplied from the openings 7a of the spokes 7 having a relatively large cross-sectional shape and protruding into the air flow. A pressure region is created, and the air flow is entrained in the negative pressure region to generate a vortex. Due to the generation of such a vortex, for example, the distance in which the fuel gas supplied from the opening 7a provided in the direction perpendicular to the air flow can reach in the circumferential direction is reduced, that is, the penetration force with respect to the air flow is lost. , The density distribution in the circumferential direction becomes non-uniform.
【０００８】なお、特開平８−２１６２７号公報、特開
平１０−３１８５４１号公報及び特開平９−１１９６３
９号公報においても、空気流中に突出させて設けたスポ
ークや中空支柱などの開口から燃料ガスを供給するもの
が開示されており、濃度分布が不均一になるという同様
の問題を有している。It should be noted that JP-A-8-21627, JP-A-10-318541 and JP-A-9-11963.
No. 9 also discloses a fuel gas supply device which supplies fuel gas from an opening such as a spoke or a hollow support provided to protrude into an air flow, and has a similar problem that the concentration distribution becomes non-uniform. I have.
【０００９】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、燃焼温度を高く設定することによる高効率化及び
ＮＯｘ排出量低減を両立することが可能な燃料噴出部
材、そして、このような燃料噴出部材を備えたバーナ、
予混合ノズル、燃焼器、ガスタービン及びジェットエン
ジンの提供を目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a fuel ejection member capable of achieving both high efficiency and a low NOx emission by setting a high combustion temperature. A burner with a fuel ejection member,
It is intended to provide a premix nozzle, a combustor, a gas turbine and a jet engine.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
燃料噴出部材は、空気流に沿って流路のほぼ中央に配置
された燃料供給管から前記空気流中へ半径方向に突出し
て設けられ前記燃料供給管に連通する中空部を形成した
燃料噴出部材本体と、該中空部を貫通するよう前記燃料
噴出部材本体に設けられた燃料噴孔とを備え、前記燃料
噴出部材本体の前記空気流流れ方向後縁の厚みを５ｍｍ
以下にしたことを特徴とするものである。The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. 2. The fuel ejection member according to claim 1, wherein the hollow portion is provided so as to protrude radially into the air flow from a fuel supply pipe disposed substantially at the center of the flow path along the air flow and communicates with the fuel supply pipe. And a fuel injection hole provided in the fuel injection member main body so as to penetrate the hollow portion, and a thickness of a rear edge of the fuel injection member main body in the air flow direction is 5 mm.
It is characterized by the following.
【００１１】このような燃料噴出部材によれば、前記燃
料噴出部材本体の前記空気流流れ方向後縁の厚みを５ｍ
ｍ以下と薄くしたので、空気流の有効面積を大きくとっ
て燃料噴出部材の後流に発生する渦を抑制することが可
能となる。According to such a fuel ejection member, the thickness of the trailing edge of the fuel ejection member body in the air flow direction is 5 m.
m or less, it is possible to increase the effective area of the air flow and suppress vortices generated behind the fuel ejection member.
【００１２】請求項２に記載の燃料噴出部材は、空気流
に沿って流路のほぼ中央に配置された燃料供給管から前
記空気流中へ半径方向に突出して設けられ前記燃料供給
管に連通する中空部を形成した燃料噴出部材本体と、該
中空部を貫通するよう前記燃料噴出部材本体に設けられ
た燃料噴孔とを備え、前記燃料噴出部材本体を扁平管に
したことを特徴とするものである。A fuel ejection member according to a second aspect of the present invention is provided so as to protrude radially into the air flow from a fuel supply pipe arranged substantially at the center of the flow path along the air flow, and communicates with the fuel supply pipe. A fuel injection member main body having a hollow portion formed therein, and a fuel injection hole provided in the fuel injection member main body so as to penetrate the hollow portion, wherein the fuel injection member main body is formed as a flat tube. Things.
【００１３】このような燃料噴出部材によれば、前記燃
料噴出部材本体を扁平管にして流れ方向の投影面積を小
さくしたので、空気流の有効面積を大きくとって燃料噴
出部材の後流に発生する渦を抑制することが可能とな
る。According to such a fuel ejection member, since the fuel ejection member main body is made a flat tube to reduce the projected area in the flow direction, the effective area of the air flow is increased and the fuel ejection member is generated downstream of the fuel ejection member. It is possible to suppress swirling eddies.
【００１４】上述した請求項１または２に記載の燃料噴
出部材においては、前記燃料噴孔を前記空気流と直交ま
たはほぼ直交する方向に設けることが好ましく、これに
より、後流に発生する渦が抑制された空気流中へ噴出さ
れる燃料は良好な貫通力を得られるようなる。また、上
述した請求項１から３のいずれかに記載の燃料噴出部材
においては、前記燃料噴出部材本体の前記空気流流れ方
向後縁を、該燃料噴出部材本体の半径方向先端側よりも
前記燃料供給管側が前記空気流流れ方向の後流側に位置
するよう傾斜させることが好ましく、これにより、後縁
に沿う半径方向外向きの流れを形成して２次流れを抑制
することができる。この場合、前記空気流流れ方向後縁
の傾斜を、前記燃料噴出部材本体に結合された別体の傾
斜部材により形成することにより、後縁を傾斜させた燃
料噴出部材の製造が容易になる。In the above-described fuel injection member according to the first or second aspect, it is preferable that the fuel injection hole is provided in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the air flow, whereby a vortex generated in the wake is generated. The fuel injected into the suppressed airflow can obtain a good penetration force. In the fuel ejecting member according to any one of claims 1 to 3, a rear edge of the fuel ejecting member main body in the air flow direction is closer to a fuel than a radial front end side of the fuel ejecting member main body. It is preferable to incline the supply pipe side so as to be positioned on the downstream side in the air flow direction, whereby a radially outward flow along the rear edge can be formed to suppress the secondary flow. In this case, the inclination of the trailing edge in the air flow direction is formed by a separate inclined member connected to the fuel ejecting member main body, thereby facilitating the manufacture of the fuel ejecting member having the trailing edge inclined.
【００１５】また、上述した請求項１から５のいずれか
に記載の燃料噴出部材においては、前記燃料噴孔を、半
径方向にずらした位置で軸方向に複数列設けることが好
ましく、これにより、各噴孔から噴出する燃料の流量を
均一化することができる。また、上述した請求項１から
６のいずれかに記載の燃料噴出部材においては、燃料噴
出部材を軸方向に複数段配列するのが好ましく、これに
より、空気流の有効面積を減じることなく燃料噴孔の数
を増すことができる。なお、前記軸方向の複数段をそれ
ぞれ周方向にずらして配列すれば、周方向における濃度
分布をより一層均一化することができる。また、上述し
た請求項１から８のいずれかに記載の燃料噴出部材にお
いては、前記空気流流れ方向の下流側にスワーラを備
え、該スワーラと周方向において同列に配列すれば、燃
料噴出部材による速度の乱れがスワーラの位置と一致す
るため、燃料噴出部材が存在することによる後流の影響
を消すことができる。また、上述した請求項１から８の
いずれかに記載の燃料噴出部材においては、前記空気流
流れ方向の下流側にスワーラを備え、該スワーラと周方
向において千鳥に配列すれば、燃料噴出部材後流及びス
ワーラ後流に速度の乱れが交互に生じるので、スワーラ
の後流側にはほぼ均一な流速の乱れが形成される。In the fuel injection member according to any one of the first to fifth aspects, it is preferable that the fuel injection holes are provided in a plurality of rows in the axial direction at positions shifted in the radial direction. The flow rate of the fuel ejected from each injection hole can be made uniform. In the fuel ejection member according to any one of the first to sixth aspects described above, it is preferable that the fuel ejection member is arranged in a plurality of stages in the axial direction, whereby the fuel ejection member can be arranged without reducing the effective area of the air flow. The number of holes can be increased. By arranging the plurality of stages in the axial direction so as to be shifted in the circumferential direction, the density distribution in the circumferential direction can be made more uniform. Further, in the fuel ejection member according to any one of claims 1 to 8 described above, a swirler is provided on the downstream side in the air flow direction, and if the swirler and the swirler are arranged in the same row in the circumferential direction, the fuel ejection member is used. Since the speed disturbance coincides with the position of the swirler, the influence of the wake caused by the presence of the fuel ejection member can be eliminated. Further, in the fuel ejection member according to any one of claims 1 to 8 described above, a swirler is provided on the downstream side in the air flow direction, and if the swirler and the swirler are arranged in a circumferential direction in a staggered manner, the fuel ejection member can Since the flow and the swirl wake alternately produce a velocity disturbance, a substantially uniform flow velocity disturbance is formed on the downstream side of the swirler.
【００１６】また、上述した請求項１または２に記載の
燃料噴出部材においては、前記燃料噴孔を前記空気流の
下流側に向けて設けてもよく、後方渦の少ない空気流に
燃料を噴出させて濃度分布を均一化させることができ
る。ところで、上述した請求項２から１１のいずれかに
記載の燃料噴出部材においては、前記扁平管が平板型ま
たは長楕円型の断面形状を有するものが好ましく、そし
て、上述した請求項１，３から１１のいずれかに記載の
燃料噴出部材においては、前記燃料噴出部材本体を平板
型、長楕円型または円管型の断面形状とし、前記空気流
の流れ方向下流側に突起部を設けて前記空気流流れ方向
後縁を形成したものが好ましい。In the fuel injection member according to the first or second aspect of the present invention, the fuel injection hole may be provided toward the downstream side of the air flow, and the fuel is injected into the air flow having a small rear vortex. As a result, the concentration distribution can be made uniform. By the way, in the fuel ejection member according to any one of claims 2 to 11, it is preferable that the flat tube has a flat or oblong cross section. 11. The fuel ejecting member according to any one of the items 11, wherein the fuel ejecting member main body has a flat, oblong or cylindrical cross-sectional shape, and a protrusion is provided on a downstream side in a flow direction of the air flow to form the air. Those having a trailing edge in the flow direction are preferred.
【００１７】請求項１４に記載のバーナは、請求項１か
ら１３のいずれかに記載の燃料噴出部材と、燃料供給源
に接続され前記燃料噴出部材に燃料を供給する燃料供給
管と、前記空気流または前記空気流に前記燃料を噴射し
た流れを旋回させるスワーラと、を具備して構成したこ
とを特徴とするものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a burner according to any one of the first to thirteenth aspects, a fuel supply pipe connected to a fuel supply source to supply fuel to the fuel ejection member, and the air supply pipe. A swirler for swirling a flow of the fuel injected into the flow or the air flow.
【００１８】このようなバーナによれば、燃料噴出部材
の後流に発生する渦を抑制することで燃料の濃度分布を
均一化することが可能となり、従って、高い空燃比で燃
焼する燃料がなくなってＮＯｘの総排出量を低減できる
ようになる。According to such a burner, it is possible to make the concentration distribution of the fuel uniform by suppressing the vortex generated downstream of the fuel ejection member, so that there is no fuel burning at a high air-fuel ratio. Thus, the total NOx emission can be reduced.
【００１９】請求項１５に記載のデュアル燃料焚きのバ
ーナは、請求項１から１３のいずれかに記載のガス燃料
を噴射する燃料噴射部と、ガス燃料供給源及び液体燃料
供給源にそれぞれ接続された燃料流路を備え、前記燃料
噴出部材に前記ガス燃料を供給するとともに先端部近傍
に設けられたノズル部から前記液体燃料を噴出するデュ
アル燃料供給管と、前記空気流または前記空気流に前記
ガス燃料を噴射した流れを旋回させるスワーラと、を具
備して構成したことを特徴とするものである。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a dual fuel-fired burner connected to a fuel injection unit for injecting a gaseous fuel according to any one of the first to thirteenth aspects, a gas fuel supply source and a liquid fuel supply source. A dual fuel supply pipe for supplying the gaseous fuel to the fuel ejection member and ejecting the liquid fuel from a nozzle provided near a tip end, and the air flow or the air flow. A swirler for swirling the gas fuel injected flow.
【００２０】このようなデュアル燃料焚きのバーナによ
れば、燃料噴出部材の後流に発生する渦を抑制すること
で燃料の濃度分布を均一化することが可能となり、従っ
て、ＮＯｘ排出量の多い高い空燃比で燃焼する燃料がな
くなるので、ＮＯｘの総排出量を低減できるようにな
る。According to such a dual fuel-fired burner, it is possible to make the fuel concentration distribution uniform by suppressing the vortex generated downstream of the fuel ejection member, and therefore, the NOx emission is large. Since no fuel is burned at a high air-fuel ratio, the total amount of NOx emission can be reduced.
【００２１】請求項１６に記載の燃焼器の予混合ノズル
は、中心軸上に配置されたパイロットバーナと、該パイ
ロットバーナの周囲にメインバーナとして配置された請
求項１４記載のバーナと、を具備して構成したことを特
徴とするものである。A premixing nozzle for a combustor according to a sixteenth aspect includes a pilot burner arranged on a central axis and a burner according to the fourteenth aspect arranged as a main burner around the pilot burner. It is characterized in that it is configured as follows.
【００２２】このような燃焼器の予混合ノズルによれ
ば、燃料噴出部材の後流に発生する渦を抑制することで
燃料の濃度分布を均一化することが可能なバーナを備え
ているので、ＮＯｘ排出量が多くなる高い空燃比で燃焼
する燃料をなくし、ＮＯｘの総排出量を低減できるよう
になる。According to such a premixing nozzle of the combustor, a burner is provided which can make the fuel concentration distribution uniform by suppressing a vortex generated behind the fuel ejection member. The fuel that burns at a high air-fuel ratio that increases the NOx emission is eliminated, and the total NOx emission can be reduced.
【００２３】請求項１７に記載の燃焼器の予混合ノズル
は、中心軸上に配置されたパイロットバーナと、該パイ
ロットバーナの周囲にメインバーナとして配置された請
求項１５記載のバーナと、を具備して構成したことを特
徴とするものである。A premixing nozzle for a combustor according to a seventeenth aspect includes a pilot burner disposed on a central axis and a burner according to the fifteenth aspect disposed as a main burner around the pilot burner. It is characterized in that it is configured as follows.
【００２４】このような燃焼器の予混合ノズルによれ
ば、燃料噴出部材の後流に発生する渦を抑制することで
燃料の濃度分布を均一化することが可能なバーナを備え
ているので、ＮＯｘ排出量が多くなる高い空燃比で燃焼
する燃料をなくし、ＮＯｘの総排出量を低減できるよう
になる。According to the premixing nozzle of the combustor, since the burner is provided which can make the concentration distribution of the fuel uniform by suppressing the vortex generated behind the fuel ejection member, The fuel that burns at a high air-fuel ratio that increases the NOx emission is eliminated, and the total NOx emission can be reduced.
【００２５】請求項１８に記載の燃焼器は、請求項１６
または１７記載の予混合ノズルと、該予混合ノズルを収
納する筒体と、を具備して構成したことを特徴とするも
のである。[0025] The combustor according to the eighteenth aspect provides the combustor according to the sixteenth aspect.
Or a premix nozzle according to claim 17, and a tubular body accommodating the premix nozzle.
【００２６】このような燃焼器によれば、燃料噴出部材
の後流に発生する渦を抑制することで燃料の濃度分布を
均一化できるバーナを備えた予混合ノズルを構成要素と
しているので、ＮＯｘ排出量が多くなる高い空燃比で燃
焼する燃料をなくし、ＮＯｘの総排出量を低減できるよ
うになる。According to such a combustor, since the premix nozzle having the burner capable of uniformizing the fuel concentration distribution by suppressing the vortex generated downstream of the fuel ejection member is used as a component, NOx The fuel that burns at a high air-fuel ratio, which increases the amount of emission, is eliminated, and the total amount of NOx emission can be reduced.
【００２７】請求項１９に記載のガスタービンは、空気
を圧縮し前記空気流として供給する圧縮機と、請求項１
８記載の燃焼器と、前記燃焼器から供給される高温高圧
ガスを膨張させて回転することで軸出力を出力するター
ビンと、を具備して構成したことを特徴とするものであ
る。A gas turbine according to claim 19, wherein the compressor compresses air and supplies the compressed air as the air flow.
8. A combustor according to claim 8, comprising: a turbine that outputs a shaft output by expanding and rotating a high-temperature and high-pressure gas supplied from the combustor.
【００２８】このようなガスタービンによれば、燃料噴
出部材の後流に発生する渦を抑制することで燃料の濃度
分布を均一化できる燃焼器を構成要素としているので、
ＮＯｘ排出量が多くなる高い空燃比で燃焼する燃料をな
くし、ＮＯｘの総排出量を低減できるようになる。According to such a gas turbine, the combustor which can uniform the concentration distribution of the fuel by suppressing the vortex generated downstream of the fuel ejection member is a constituent element.
The fuel that burns at a high air-fuel ratio that increases the NOx emission is eliminated, and the total NOx emission can be reduced.
【００２９】請求項２０に記載のジェットエンジンは、
空気を圧縮し前記空気流として供給する圧縮機と、請求
項１８記載の燃焼器と、前記燃焼器から高温高圧ガスを
供給されるタービンと、を具備して構成したことを特徴
とするものである。[0029] The jet engine according to claim 20 is
19. A compressor comprising: a compressor for compressing air and supplying the compressed air as the air flow; a combustor according to claim 18; and a turbine supplied with high-temperature and high-pressure gas from the combustor. is there.
【００３０】このようなジェットエンジンによれば、燃
料噴出部材の後流に発生する渦を抑制することで燃料の
濃度分布を均一化できる燃焼器を構成要素としているの
で、ＮＯｘ排出量が多くなる高い空燃比で燃焼する燃料
をなくし、ＮＯｘの総排出量を低減できるようになる。According to such a jet engine, since a combustor that can make the fuel concentration distribution uniform by suppressing the vortex generated downstream of the fuel ejection member is included as a component, the NOx emission increases. It is possible to eliminate the fuel that burns at a high air-fuel ratio and reduce the total emission amount of NOx.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。さて、ガスタービン及びジェット
エンジンは、従来技術で説明したように、いずれも圧縮
機、燃焼器及びタービンを主な構成要素とするものであ
る。一方のガスタービンは、高温高圧のガスをタービン
中で膨張させて主軸を回転させ、生じた軸出力を発電機
等の駆動力として利用するものである。また、ジェット
エンジンは、高温高圧のガスをタービン中で膨張させて
主軸を回転させ、タービン出口から噴射される高速ジェ
ット（排気）の運動エネルギを航空機の推進力として利
用するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As described in the related art, the gas turbine and the jet engine each include a compressor, a combustor, and a turbine as main components. On the other hand, a gas turbine expands a high-temperature and high-pressure gas in the turbine, rotates a main shaft, and uses the generated shaft output as a driving force of a generator or the like. The jet engine expands a high-temperature and high-pressure gas in a turbine to rotate a main shaft, and uses kinetic energy of a high-speed jet (exhaust) injected from a turbine outlet as a propulsion force of the aircraft.
【００３２】圧縮機は、作動流体となる気体、すなわち
空気を導入して圧縮し、空気流として燃焼器に供給する
ものである。この圧縮機には、主軸によりタービンと互
いに直結された軸流圧縮機が用いられ、吸込口から吸い
込んだ空気（大気）を圧縮して吐出口に接続された燃焼
器に供給する。この空気流は燃焼器において燃料ガスを
燃焼させ、生成された高温高圧のガスがタービンに供給
される。The compressor introduces and compresses a gas serving as a working fluid, that is, air, and supplies it to the combustor as an air stream. As this compressor, an axial compressor directly connected to a turbine by a main shaft is used. The compressor compresses air (atmosphere) sucked from a suction port and supplies it to a combustor connected to a discharge port. This air flow burns the fuel gas in the combustor, and the generated high-temperature, high-pressure gas is supplied to the turbine.
【００３３】ここで、ガスタービン及びジェットエンジ
ンの構成要素となる燃焼器の構成例を図１０に基づいて
説明する。この燃焼器１０は、内側となる筒体（以下内
筒）１１の軸中心に沿って予混合ノズル１２を設置した
ものである。予混合ノズル１２は、その中心軸と一致す
る中央部にパイロットバーナ１３が配設され、同パイロ
ットバーナ１３の周囲を取り囲むようにして、複数のメ
インバーナ１４が等ピッチで配設されている。従って、
パイロットバーナ１３の中心軸は、内筒１１の軸中心と
一致していることになる。なお、図示の例では、パイロ
ットバーナ１３の周囲に同一形状とした８組のメインバ
ーナ１４が配設されている。Here, a configuration example of a combustor which is a component of the gas turbine and the jet engine will be described with reference to FIG. This combustor 10 has a premixing nozzle 12 installed along the axial center of a cylindrical body (hereinafter referred to as an inner cylinder) 11 on the inside. The premixing nozzle 12 is provided with a pilot burner 13 at a central portion coinciding with the center axis thereof, and a plurality of main burners 14 are arranged at an equal pitch so as to surround the pilot burner 13. Therefore,
The center axis of the pilot burner 13 coincides with the axis center of the inner cylinder 11. In the illustrated example, eight sets of main burners 14 having the same shape are arranged around the pilot burner 13.
【００３４】予混合ノズル１２のパイロットバーナ１３
は、パイロット燃料管１５と、パイロットスワーラ１６
とを具備して構成される。パイロット燃料管１５は、一
端が図示省略の燃料供給源に接続され、他端が内筒１１
により形成された燃焼器１０の燃焼室１０ａに開口する
パイロット燃料ノズル１５ａとなっている。また、パイ
ロットスワーラ１６は、パイロット燃料管１５の外周部
に設けられ、通過する空気流（白抜矢印で示す）に旋回
を与えてパイロット燃料ノズル１５ａの周囲へ吹き出す
ようにしたものである。このパイロットバーナ１３で
は、パイロット燃料ノズル１５ａから供給されるパイロ
ット燃料が、旋回流となった空気流を燃焼空気として、
燃焼室１０ａ内で燃焼する。こうして形成されたパイロ
ットバーナ１３の火炎は、後述するメインバーナ１４の
火種として用いられる。The pilot burner 13 of the premix nozzle 12
Is a pilot fuel pipe 15 and a pilot swirler 16
And is provided. The pilot fuel pipe 15 has one end connected to a fuel supply source (not shown) and the other end connected to the inner cylinder 11.
The pilot fuel nozzle 15a opens to the combustion chamber 10a of the combustor 10 formed by the above. Further, the pilot swirler 16 is provided on the outer peripheral portion of the pilot fuel pipe 15, and gives a swirl to a passing air flow (indicated by an outline arrow) to blow out the air around the pilot fuel nozzle 15a. In the pilot burner 13, the pilot fuel supplied from the pilot fuel nozzle 15a uses the swirling airflow as combustion air.
It burns in the combustion chamber 10a. The flame of the pilot burner 13 formed in this way is used as a fire for the main burner 14 described later.
【００３５】予混合ノズル１２のメインバーナ１４は、
図示省略の燃料供給源に接続されたメイン燃料供給管１
７と、該メイン燃料供給管１７から半径方向へ突出して
設けられた燃料噴出部材２０と、メイン燃料供給管１７
の外周部を通過する空気流に旋回を与えるメインスワー
ラ１８とを具備して構成される。なお、図示した８組の
メインバーナ１４は、いずれも同一の構成である。この
メインバーナ１４は、メイン燃料供給管１７通って導入
されたメイン燃料の燃料ガスを燃料噴出部材２０に設け
た燃料噴孔２１から空気流中に噴出させ、燃料ガスと空
気流とを予混合して予混合気を形成する。この予混合気
は、燃料噴出部材２０の後流側に設けられたメインスワ
ーラ１８を通過する際に旋回流となり、燃焼器１０の燃
焼室１０ａに流出する。この予混合気は、燃焼室１０ａ
において８組のメインバーナ１４からパイロットバーナ
１３の周囲に流出し、前述したパイロットバーナ１３の
火炎を火種として燃焼する。なお、図中の符号１９は、
内筒１１の外側に配設されて、１８０度反転する空気流
の導入路を形成する外筒である。The main burner 14 of the premix nozzle 12 is
Main fuel supply pipe 1 connected to a fuel supply source not shown
7, a fuel ejection member 20 provided to protrude radially from the main fuel supply pipe 17, and a main fuel supply pipe 17
And a main swirler 18 for imparting a swirl to the airflow passing through the outer periphery of the main swirler. The eight main burners 14 shown in the drawings have the same configuration. The main burner 14 ejects the fuel gas of the main fuel introduced through the main fuel supply pipe 17 into the air flow from a fuel injection hole 21 provided in the fuel injection member 20, and premixes the fuel gas and the air flow. To form a premixture. This premixed air becomes a swirling flow when passing through the main swirler 18 provided on the downstream side of the fuel ejection member 20, and flows out to the combustion chamber 10 a of the combustor 10. This premixed gas is supplied to the combustion chamber 10a.
At 8, the fuel flows out of the eight sets of main burners 14 around the pilot burner 13 and burns using the flame of the pilot burner 13 described above as a fire. In addition, the code | symbol 19 in a figure is:
An outer cylinder that is disposed outside the inner cylinder 11 and that forms an airflow introduction path that reverses by 180 degrees.
【００３６】続いて、上述した燃料噴出部材２０の構成
を詳細に説明する。 ＜第１の実施形態＞図１に示す燃料噴出部材の第１の実
施形態において、図中の符号１４はメインバーナ、１７
はメイン燃料供給管、１８はメインスワーラ、２０は燃
料噴出部材、２１は燃料噴孔である。この燃料噴出部材
２０は、白抜矢印で示す空気流に沿って流路のほぼ中央
に配置されたメイン燃料供給管１７から空気流中へ半径
方向に突出し、中空部２２を備えた燃料噴出部材本体２
３が設けられている。この燃料噴出部材本体２３に形成
された中空部２２は、その下端部でメイン燃料供給管１
７に連通している。そして、燃料噴出部材本体２３に
は、中空部２２へ貫通するようにして、空気流と直交あ
るいはほぼ直交する方向へ開口させた燃料噴孔２１が設
けられている。図示の例では、燃料噴出部材本体２３の
両側面に、それぞれ半径方向へ２段の燃料噴孔２１が設
けられている。Next, the configuration of the fuel ejection member 20 will be described in detail. <First Embodiment> In the first embodiment of the fuel ejection member shown in FIG.
Is a main fuel supply pipe, 18 is a main swirler, 20 is a fuel ejection member, and 21 is a fuel injection hole. The fuel ejection member 20 radially protrudes into the air flow from the main fuel supply pipe 17 arranged substantially at the center of the flow path along the air flow indicated by the white arrow, and has a hollow portion 22. Body 2
3 are provided. The hollow portion 22 formed in the fuel ejection member main body 23 has a main fuel supply pipe 1 at its lower end.
It communicates with 7. The fuel injection member main body 23 is provided with a fuel injection hole 21 that penetrates into the hollow portion 22 and is opened in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the air flow. In the illustrated example, two stages of fuel injection holes 21 are provided on both sides of the fuel injection member main body 23 in the radial direction.
【００３７】また、この場合の燃料噴出部材本体２３
は、図１（ｂ）に示すように、対向する両側面が互いに
平行に配置されて両端部が円弧状に連結された平板型の
断面形状を有する扁平管を採用しており、同燃料噴出部
材本体２３の空気流方向と直交する厚さｔは５ｍｍ以下
となるよう薄く設定されている。この結果、燃料噴出部
材本体２３の空気流流れ方向後縁２３ａの厚みについて
も、５ｍｍ以下の薄いものとなる。なお、図示の例で
は、燃料噴出部材２０が円周方向に９０度ピッチで半径
方向に４本突出して設けられ、その空気流後流側にはメ
インスワーラ１８が設置されている。In this case, the fuel injection member main body 23
As shown in FIG. 1 (b), a flat tube having a flat plate-like cross-sectional shape in which both opposing side surfaces are arranged in parallel with each other and both ends are connected in an arc shape is adopted. The thickness t of the member body 23 orthogonal to the air flow direction is set to be thin so as to be 5 mm or less. As a result, the thickness of the trailing edge 23a of the fuel ejection member body 23 in the air flow direction also becomes as thin as 5 mm or less. In the example shown in the figure, four fuel ejection members 20 are provided so as to protrude in the radial direction at a pitch of 90 degrees in the circumferential direction, and the main swirler 18 is installed on the downstream side of the air flow.
【００３８】このように、燃料噴出部材２０を空気流流
れ方向後縁２３ａの厚さｔが５ｍｍ以下と薄い形状に構
成すれば、メイン燃料供給管１７に沿って流れる空気流
に突設された燃料噴出部材２０により遮られる空気流の
有効面積が少なくてすみ、均一の空気流を形成できる。
そして、空気流が燃料噴出部材２０に遮られることで後
縁２３ａの後流側に形成される負圧領域の影響が小さく
なり、同負圧領域に巻き込まれるようにして形成される
渦も小さくなる。このため、燃料噴出部材２０の後流側
では空気流の速度分布の乱れが小さくてすみ、従って、
燃料噴孔２１から噴出する燃料ガスの貫通力がほぼ一定
に維持できるため、燃料ガスの濃度分布、すなわち空気
流と燃料ガスとが混合された予混合気における燃料ガス
の濃度分布を、燃料ガスの性状や燃料ガスの流量が変化
してもほぼ均一に保つことができる。なお、燃料噴出部
材２０を９０度ピッチで４本配置してそれぞれの両面に
燃料噴孔２１を設けたことで円周方向の濃度分布を均一
にし、また、半径方向にそれぞれ２段の燃料噴孔２１を
設けたことで半径方向の燃料分布を均一にすることが可
能となるので、燃料噴出部材２０の本数や燃料噴孔２１
の段数等については、諸条件に応じて適宜選択すればよ
い。If the thickness t of the trailing edge 23a in the air flow direction is as thin as 5 mm or less as described above, the fuel ejection member 20 protrudes from the air flow flowing along the main fuel supply pipe 17. The effective area of the airflow blocked by the fuel ejection member 20 can be reduced, and a uniform airflow can be formed.
Further, since the air flow is blocked by the fuel ejection member 20, the influence of the negative pressure region formed on the downstream side of the trailing edge 23a is reduced, and the vortex formed by being caught in the negative pressure region is also reduced. Become. For this reason, the disturbance of the velocity distribution of the air flow on the downstream side of the fuel ejection member 20 can be small, and accordingly,
Since the penetration force of the fuel gas ejected from the fuel injection holes 21 can be maintained substantially constant, the fuel gas concentration distribution, that is, the fuel gas concentration distribution in the premixed gas mixture of the air flow and the fuel gas, is determined by the fuel gas It can be kept almost uniform even if the properties of the fuel gas and the flow rate of the fuel gas change. Note that four fuel ejection members 20 are arranged at a 90-degree pitch and fuel injection holes 21 are provided on both surfaces to make the concentration distribution in the circumferential direction uniform, and that fuel injection is performed in two stages in the radial direction. The provision of the holes 21 makes it possible to make the radial fuel distribution uniform, so that the number of the fuel ejection members 20 and the fuel injection holes 21
May be appropriately selected according to various conditions.
【００３９】図２に示すグラフは、後縁２３ａの厚みｔ
と排出されるＮＯｘ濃度との関係を示す実験結果であ
り、後縁２３ａの厚みｔが増すほどＮＯｘ濃度が高くな
ることがわかる。ところで、米国においてはＮＯｘ濃度
を２５ＰＰＭ以下にするという規制値が設定されてい
る。図２の実験結果によれば、米国の規制値を満たすた
めには、後縁２３ａの厚みｔを５ｍｍ以下に設定すれば
よいということがわかる。なお、後縁２３ａの厚みｔを
３．５ｍｍとした場合、ＮＯｘ濃度は９ＰＰＭであっ
た。The graph shown in FIG. 2 shows the thickness t of the trailing edge 23a.
And the experimental results showing the relationship between the NOx concentration and the exhausted NOx concentration. It can be seen that the NOx concentration increases as the thickness t of the trailing edge 23a increases. By the way, in the United States, a regulation value is set such that the NOx concentration is 25 PPM or less. According to the experimental results in FIG. 2, it is sufficient to set the thickness t of the trailing edge 23a to 5 mm or less in order to satisfy the US regulation value. When the thickness t of the trailing edge 23a was 3.5 mm, the NOx concentration was 9 PPM.
【００４０】さて、上述した燃料噴出部材本体２３の断
面形状は、図１に示す平板型の他にも種々の変形例を採
用することができる。図３（ａ）に示す第１変形例は、
平板型の扁平管を採用して、両側面に設けられる燃料噴
孔２１の位置を空気流流れ方向、すなわちメイン燃料供
給管１７の軸方向にずらして配置したものである。この
ようにすれば、他の燃料噴孔２１の影響を受けることな
く、燃料ガスを一様に供給できるという利点がある。図
３（ｂ）に示す第２変形例は、平板型の扁平管に代え
て、長楕円型の断面形状を有する扁平管を採用してい
る。すなわち、燃料噴孔２１を設ける対向面が局面とな
っている。The sectional shape of the fuel injection member main body 23 described above can adopt various modifications other than the flat type shown in FIG. The first modified example shown in FIG.
A flat-type flat tube is adopted, and the positions of the fuel injection holes 21 provided on both side surfaces are shifted in the air flow direction, that is, the axial direction of the main fuel supply pipe 17. This has the advantage that the fuel gas can be supplied uniformly without being affected by the other fuel injection holes 21. The second modification shown in FIG. 3B employs a flat tube having an oblong cross section instead of a flat tube. In other words, the facing surface on which the fuel injection holes 21 are provided is a situation.
【００４１】図３（ｃ）に示す第３変形例は、第１変形
例の後縁側に突起部２４を設けて、空気流流れ方向後縁
２３ａを形成したものである。この場合、突起部２４の
後縁２３ａを半径Ｒが２．５ｍｍ以下の半円とすれば、
後縁２３ａの厚みｔを５ｍｍ以下とすることができ、燃
料噴出部材本体２３の中空部２２に大きな断面形状を確
保するのと同時に、後流側に発生する渦を抑制すること
ができる。従って、大きな燃料ガスの流量を確保するの
が容易になり、しかも燃料濃度分布を均一に保つことが
できる。図３（ｄ）に示す第４変形例は、第２変形例の
後縁側及び前縁側の両方に突起部２４，２５を設けたも
ので、上述した第３変形例のものより若干良好な後方渦
抑制効果が得られる。なお、このような突起部２４，２
５は、長楕円型断面の他にも平板型や円形断面に取り付
けてもよく、特に、後縁側の突起部２４を設ければ十分
な作用効果が得られるので、前縁側の突起部２５は省略
してもよい。In the third modified example shown in FIG. 3C, a projection 24 is provided on the trailing edge side of the first modified example to form a trailing edge 23a in the air flow direction. In this case, if the rear edge 23a of the projection 24 is a semicircle having a radius R of 2.5 mm or less,
The thickness t of the trailing edge 23a can be set to 5 mm or less, and a large cross-sectional shape can be ensured in the hollow portion 22 of the fuel ejection member main body 23, and at the same time, vortices generated on the downstream side can be suppressed. Therefore, it is easy to secure a large flow rate of the fuel gas, and the fuel concentration distribution can be kept uniform. The fourth modified example shown in FIG. 3D has projections 24 and 25 provided on both the trailing edge side and the leading edge side of the second modified example, and is slightly better rearward than that of the third modified example described above. A vortex suppression effect is obtained. In addition, such protrusions 24, 2
5 may be attached to a flat plate type or a circular cross section in addition to the elliptical cross section. In particular, if the rear edge side projection 24 is provided, a sufficient effect can be obtained. It may be omitted.
【００４２】図３（ｅ）に示す第５変形例は、後縁２３
ａが５ｍｍ以下（Ｒ＜２．５ｍｍ）で全体を翼型断面と
て、中空部２２を長楕円形とした燃料噴出部材本体２０
である。このようにしても、上述した各変形例と同様に
後方渦抑制効果が得られる。なお、中空部２２の形状
は、長楕円形に限定されることはなく、扁平板状や円形
などとしてもよい。The fifth modified example shown in FIG.
a is 5 mm or less (R <2.5 mm), and the entire fuel injection member main body 20 has an airfoil cross-section and the hollow portion 22 has an oblong shape.
It is. Even in this case, the rear vortex suppression effect can be obtained in the same manner as in each of the above-described modified examples. In addition, the shape of the hollow portion 22 is not limited to a long elliptical shape, and may be a flat plate shape, a circular shape, or the like.
【００４３】＜第２の実施形態＞以下、燃料噴出部材に
係る第２の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、
ここでは第１の実施形態と同様の部材に同じ符号を付
し、その詳細な説明は省略する。図４において、符号の
３０は燃料噴出部材、３１は燃料噴孔、３２は中空部、
３３は燃料噴出部本、３３ａは空気流流れ方向後縁であ
る。この実施形態では、空気流流れ方向後縁３３ａを、
燃料噴出部材本体３３の半径方向先端側よりもメイン燃
料供給管１７側が空気流れ方向後流側に位置するよう傾
斜させている。すなわち、燃料噴出部材３０の側面視形
状を尾翼型としている。<Second Embodiment> Hereinafter, a second embodiment of the fuel ejection member will be described with reference to FIG. In addition,
Here, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. 4, reference numeral 30 denotes a fuel ejection member, 31 denotes a fuel injection hole, 32 denotes a hollow portion,
Reference numeral 33 denotes a fuel ejection portion, and reference numeral 33a denotes a trailing edge in the air flow direction. In this embodiment, the trailing edge 33a in the airflow direction is
The main fuel supply pipe 17 is inclined such that the side closer to the main fuel supply pipe 17 is located downstream of the fuel jetting member main body 33 in the air flow direction than the tip end side in the radial direction. That is, the shape of the fuel ejection member 30 in a side view is a tail-fin shape.
【００４４】この燃料噴出部材３０は、白抜矢印で示す
空気流に沿って流路のほぼ中央に配置されたメイン燃料
供給管１７から空気流中へ半径方向に突出し、中空部３
２を備えた燃料噴出部材本体３３が設けられている。こ
の燃料噴出部材本体３３に形成された中空部３２は、そ
の下端部でメイン燃料供給管１７に連通している。そし
て、燃料噴出部材本体３３には、中空部３２へ貫通する
ようにして、空気流と直交あるいはほぼ直交する方向へ
開口させた燃料噴孔３１が設けられている。図示の例で
は、燃料噴出部材本体３３の両側面に、それぞれ軸方向
（空気流流れ方向）にずらした位置で半径方向へ２段の
燃料噴孔３１が設けられている。なお、燃料噴孔３１の
軸方向位置は両側面においても全てずれており、従っ
て、軸方向で見れば合計４段階に配置されている。The fuel ejection member 30 projects radially from the main fuel supply pipe 17 disposed substantially at the center of the flow path into the air flow along the air flow indicated by the white arrow.
2 is provided. The hollow portion 32 formed in the fuel ejection member main body 33 communicates with the main fuel supply pipe 17 at its lower end. The fuel injection member main body 33 is provided with a fuel injection hole 31 that penetrates into the hollow portion 32 and is opened in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the air flow. In the illustrated example, two-stage fuel injection holes 31 are provided on both side surfaces of the fuel injection member main body 33 at positions shifted in the axial direction (air flow direction) in the radial direction. The positions of the fuel injection holes 31 in the axial direction are all displaced on both sides, and therefore, when viewed in the axial direction, the fuel injection holes 31 are arranged in a total of four stages.
【００４５】また、この場合の燃料噴出部材本体３３
は、図４（ｂ）に示すように、対向する両側面が互いに
平行に配置されて両端部が円弧状に連結された平板型の
断面形状を有する扁平管を採用しており、同燃料噴出部
材本体３３の空気流方向と直交する厚さｔは５ｍｍ以下
となるよう薄く設定されている。この結果、燃料噴出部
材本体３３の空気流流れ方向後縁３３ａの厚みについて
も、５ｍｍ以下の薄いものとなる。なお、図示の例で
は、燃料噴出部材３０が円周方向に９０度ピッチで半径
方向に４本突出して設けられ、その空気流後流側にはメ
インスワーラ１８が設置されている。In this case, the fuel ejection member body 33
As shown in FIG. 4 (b), a flat tube having a flat plate-like cross-sectional shape in which both opposing side surfaces are arranged in parallel with each other and both ends are connected in an arc shape is adopted. The thickness t of the member body 33 orthogonal to the air flow direction is set to be thin so as to be 5 mm or less. As a result, the thickness of the trailing edge 33a in the air flow direction of the fuel ejection member main body 33 is as thin as 5 mm or less. In the example shown in the figure, four fuel ejection members 30 are provided so as to protrude in the radial direction at a pitch of 90 degrees in the circumferential direction, and the main swirler 18 is provided on the downstream side of the air flow.
【００４６】さて、燃料噴出部材本体３３の断面形状
は、上述した平板型のものに限定されることはなく、第
１の実施形態と同様に、図３に示した各変形例の適用が
可能である。また、図５に示す変形例のように、第１の
実施形態と同様、あるいはほぼ同様の燃料噴出部材２０
の後縁側に、側面視が三角形となる別体の傾斜部材３４
を取り付けて、後縁３３ａを傾斜させてもよい。このよ
うな構造とすれば、後縁３３ａが傾斜する燃料噴出部材
３０の製造が極めて容易になる。The sectional shape of the fuel injection member main body 33 is not limited to the above-mentioned flat plate type, and the modifications shown in FIG. 3 can be applied similarly to the first embodiment. It is. Further, as in the modification shown in FIG. 5, the same or substantially the same fuel injection member 20 as that of the first embodiment is used.
On the trailing edge side, a separate inclined member 34 whose side view is a triangle
May be attached to incline the trailing edge 33a. With such a structure, it becomes extremely easy to manufacture the fuel ejection member 30 in which the trailing edge 33a is inclined.
【００４７】続いて、上述した後縁３３ａを傾斜させた
燃料噴出部材３０の作用効果を図６に基づいて説明す
る。通常、燃料噴出部材３３の後流が負圧となり空気流
が巻き込まれることとなるが、図６のように傾斜させる
と、半径方向先端側からメイン燃料供給管側へ傾斜に沿
った流れが生じ、この流れによって空気流の巻き込まれ
がなくなるので、燃料ガスの濃度分布に不均一が生じる
のを抑制することができる。Next, the operation and effect of the fuel ejection member 30 having the trailing edge 33a inclined will be described with reference to FIG. Normally, the wake behind the fuel ejection member 33 becomes negative pressure and the air flow is entrained. However, if the air flow is inclined as shown in FIG. 6, a flow along the inclination from the radial front end side to the main fuel supply pipe side is generated. Since the air flow is not caught by this flow, the non-uniformity in the concentration distribution of the fuel gas can be suppressed.
【００４８】また、燃料噴出部材３０を扁平管状にした
ため、燃料噴孔３１を半径方向にずらした位置で軸方向
に複数列設けることが可能になる。このような燃料噴孔
３１の配置は、たとえばメイン燃料供給管１７の軸方向
上流側に位置する燃料噴孔３１を半径方向先端部側に配
置し、後流側の燃料噴孔３１をメイン燃料供給管１７に
近い位置とすれば、軸方向にずれた両燃料噴孔３１から
均一な流量の燃料ガスを噴出させることができる。従っ
て、燃料噴孔３１の数を増しても半径方向の貫通力は均
一となり、上述した後縁３３ａの傾斜と併用すること
で、半径方向における燃料ガスの濃度分布をより一層均
一にすることができる。なお、周方向の濃度分布につい
ては、燃料噴出部材３０及び燃料噴孔３１の数を増すこ
とで、その均一性を容易に向上させることができる。Further, since the fuel ejection member 30 is formed in a flat tubular shape, a plurality of fuel injection holes 31 can be provided in the axial direction at positions shifted in the radial direction. In such an arrangement of the fuel injection holes 31, for example, the fuel injection holes 31 located on the axially upstream side of the main fuel supply pipe 17 are arranged on the radially distal end side, and the fuel injection holes 31 on the downstream side are connected to the main fuel supply pipe 17. If the position is close to the supply pipe 17, a uniform flow rate of fuel gas can be ejected from both fuel injection holes 31 shifted in the axial direction. Therefore, even if the number of the fuel injection holes 31 is increased, the penetration force in the radial direction becomes uniform, and by using the above-described inclination of the trailing edge 33a together, the fuel gas concentration distribution in the radial direction can be made more uniform. it can. The uniformity of the concentration distribution in the circumferential direction can be easily improved by increasing the numbers of the fuel ejection members 30 and the fuel injection holes 31.
【００４９】＜第３の実施形態＞ここで説明する第３の
実施形態は、図７に示すように、燃料噴出部材３０をメ
イン燃料供給管１７の軸方向（空気流流れ方向）に複数
段（図示の例では２段）配列したものである。この場
合、上流側のメイン燃料噴出部材３０と下流側のメイン
燃料噴出部材３０Ｂとは、半径方向へ突出する周方向の
位置を互いに一致させてもよいし、あるいは、図７
（ｂ）に示すように周方向へずらしてもよい。<Third Embodiment> In a third embodiment described here, as shown in FIG. 7, a plurality of fuel ejection members 30 are arranged in the axial direction of the main fuel supply pipe 17 (air flow direction). (2 stages in the illustrated example). In this case, the main fuel ejection member 30 on the upstream side and the main fuel ejection member 30B on the downstream side may coincide with each other in the circumferential position protruding in the radial direction, or may be arranged as shown in FIG.
It may be shifted in the circumferential direction as shown in FIG.
【００５０】軸方向複数段の燃料噴出部材３０を周方向
に一致させて配置した場合、空気流の有効面積は１段分
とほとんど変わらない。このため、空気流の有効面積を
確保して燃料噴孔３１の数を増すことができ、周方向の
濃度分布を均一化することができる。また、軸方向複数
段の燃料噴出部材３０を周方向にずらして配置した場
合、燃料噴孔３１の数が増すことに加えて、周方向に配
置される燃料噴孔３１のピッチが小さくなるため、周方
向の濃度分布をより一層均一化させることができる。When a plurality of fuel ejection members 30 in the axial direction are arranged so as to be aligned in the circumferential direction, the effective area of the air flow is almost the same as that of one stage. Therefore, the effective area of the air flow can be secured, the number of the fuel injection holes 31 can be increased, and the concentration distribution in the circumferential direction can be made uniform. In addition, when the fuel injection members 30 of the plurality of stages in the axial direction are displaced in the circumferential direction, in addition to increasing the number of the fuel injection holes 31, the pitch of the fuel injection holes 31 arranged in the circumferential direction is reduced. In addition, the density distribution in the circumferential direction can be made more uniform.
【００５１】＜第４の実施形態＞図８に示す第４の実施
形態では、燃料噴出部材３０とその後流側に配置された
メインスワーラ１８との関係を示している。図８（ａ）
に示す例では、燃料噴出部材３０とメインスワーラ１８
とが周方向において千鳥に配列されている。すなわち、
隣接するメインスワーラ１８，１８間の上流側に燃料噴
出部材３０が位置している。この場合、空気流の速度乱
れ強さｖ’は、図示のように燃料噴出部材３０に近い位
置ほど大きくなっており、燃料噴出部材３０の後流渦に
燃料ガスが巻き込まれて濃度が濃くなっている。しか
し、メインスワーラ１８の後流側においても、図示した
ような空気流の速度乱れ強さｖ”が生じるため、前述し
た速度乱れｖ’と干渉することで、メインスワーラ１８
の後流では均一な速度乱れの分布が形成されることとな
る。従って、空気流に燃料ガスが噴射された予混合気
は、この均一な速度乱れにより均一な濃度分布となるよ
う混合される。<Fourth Embodiment> In the fourth embodiment shown in FIG. 8, the relationship between the fuel ejection member 30 and the main swirler 18 arranged on the downstream side is shown. FIG. 8 (a)
In the example shown in FIG. 3, the fuel ejection member 30 and the main swirler 18
Are staggered in the circumferential direction. That is,
The fuel ejection member 30 is located on the upstream side between the adjacent main swirlers 18. In this case, the velocity turbulence intensity v ′ of the air flow increases as the position is closer to the fuel ejection member 30 as shown in the drawing, and the concentration of the fuel gas increases due to the entrainment of the fuel gas into the wake vortex of the fuel ejection member 30. ing. However, also on the downstream side of the main swirler 18, the velocity turbulence intensity v ″ of the airflow as shown in the figure occurs, and by interfering with the velocity turbulence v ′ described above, the main swirler 18
In the wake, a uniform velocity turbulence distribution is formed. Therefore, the premixed gas in which the fuel gas is injected into the air flow is mixed so as to have a uniform concentration distribution due to the uniform velocity turbulence.
【００５２】図８（ｂ）に示す例では、燃料噴出部材３
０とメインスワーラ１８とが周方向において同列に配列
されている。すなわち、周方向においてメインスワーラ
１８の上流側に燃料噴出部材３０が位置している。この
場合、燃料噴出部材３０により生じた速度乱れｖ’とメ
インスワーラ１８により生じた速度乱れｖ”とは周方向
において同じ位置となるので、燃料噴出部材３０が存在
することによる後流の影響を消すことができる。すなわ
ち、実質的には燃料噴出部材３０による空気流の乱れが
ないのとほぼ同様の速度乱れになる。In the example shown in FIG. 8B, the fuel ejection member 3
0 and the main swirler 18 are arranged in the same row in the circumferential direction. That is, the fuel ejection member 30 is located on the upstream side of the main swirler 18 in the circumferential direction. In this case, the velocity turbulence v ′ generated by the fuel ejection member 30 and the velocity turbulence v ″ generated by the main swirler 18 are located at the same position in the circumferential direction, so that the influence of the wake caused by the presence of the fuel ejection member 30 is reduced. In other words, the velocity turbulence is substantially the same as the turbulence of the air flow caused by the fuel ejection member 30.
【００５３】＜第５の実施形態＞図９に示す第５の実施
形態は、デュアル燃料焚きのバーナ１４Ａへ適用した例
を示したものである。この場合、燃料噴出部材３０が突
設されたデュアル燃料供給管４０の内部には、燃料噴出
部材３０に燃料ガスを供給する図示省略のガス燃料管
と、メインスワーラ１８の後流側に開口するノズル部４
１へ液体燃料を供給する図示省略の液体燃料管とが設け
られている。このようなデュアル燃料炊きのバーナ１４
Ａにおいても、上述したものと同様に燃料ガスの濃度が
均一な予混合気を形成することができる。<Fifth Embodiment> A fifth embodiment shown in FIG. 9 is an example in which the present invention is applied to a dual fuel-fired burner 14A. In this case, a gas fuel pipe (not shown) for supplying a fuel gas to the fuel ejection member 30 and an opening on the downstream side of the main swirler 18 are provided inside the dual fuel supply pipe 40 in which the fuel ejection member 30 is protruded. Nozzle part 4
A liquid fuel pipe (not shown) for supplying liquid fuel to the fuel cell 1 is provided. Such a dual fuel burner 14
Also in A, a premixed gas having a uniform fuel gas concentration can be formed in the same manner as described above.
【００５４】以上説明したように、本発明の燃料噴出部
材２０，３０を採用すれば、空気流と燃料ガスとが混合
された予混合気の燃料ガス濃度分布が周方向及び半径方
向において均一となるので、空燃比が１を超えてＮＯｘ
を発生しやすい高濃度の領域をなくすことができる。ま
た、燃料ガスの濃度分布が均一になると、燃焼温度を上
げて１６００℃に近づけてもＮＯｘの発生量の少ない燃
焼状態を維持できるので、ＮＯｘの総発生量が少ないバ
ーナ、このバーナを備えた予混合ノズル、及びこの予混
合ノズルを備えた燃焼器を提供できる。そして、このよ
うな燃料噴射部材を構成要素とするバーナ、予混合ノズ
ル及び燃焼器を備えたガスタービンやジェットエンジン
は、燃焼温度を高くして高効率運転を行ってもＮＯｘ発
生量を低減できるようになる。特に、燃料噴出部材２
０，３０の後縁を５ｍｍ以下の厚さにすることで、米国
の基準であるＮＯｘ濃度２５ＰＰＭ以下を達成すること
ができる。As described above, when the fuel ejection members 20 and 30 of the present invention are employed, the fuel gas concentration distribution of the premixed gas in which the air flow and the fuel gas are mixed is uniform in the circumferential direction and the radial direction. The air-fuel ratio exceeds 1 and NOx
A high-density region that is likely to cause the problem can be eliminated. Further, when the concentration distribution of the fuel gas becomes uniform, a combustion state in which the amount of generated NOx is small can be maintained even when the combustion temperature is increased to approach 1600 ° C., and therefore, a burner having a small amount of generated NOx, and a burner provided with this burner A premix nozzle and a combustor provided with the premix nozzle can be provided. A gas turbine or a jet engine including such a burner, a premixing nozzle, and a combustor having a fuel injection member as a constituent element can reduce the amount of NOx generated even when the combustion temperature is increased and high efficiency operation is performed. Become like In particular, the fuel ejection member 2
By setting the trailing edge of 0,30 to a thickness of 5 mm or less, a NOx concentration of 25 PPM or less, which is a U.S. standard, can be achieved.
【００５５】さて、上述した各実施形態においては、燃
料噴出部材２０，３０に設けられる燃料噴孔２１，３１
が空気流と直交あるいはほぼ直交する方向にあったが、
この燃料噴孔は空気流の下流側に設けられたものでもよ
い。また、メインスワーラ１８についても、燃料噴出部
材２０，３０の後流側に配設するのが好ましいことでは
あるが、作用効果面では劣るものの上流側に設けたもの
にも適用可能である。また、上述した各実施形態では、
予混合ノズルのメインバーナに適用した例を説明してき
たが、このような燃料噴出部材は、パイロットバーナへ
適用することももちろん可能である。In each of the embodiments described above, the fuel injection holes 21 and 31 provided in the fuel injection members 20 and 30 are provided.
Was in a direction orthogonal or nearly orthogonal to the airflow,
This fuel injection hole may be provided on the downstream side of the air flow. Although it is preferable that the main swirler 18 is disposed on the downstream side of the fuel ejection members 20 and 30, the main swirler 18 is also applicable to the main swirler 18 provided on the upstream side although the effect is inferior. In each of the embodiments described above,
Although an example in which the present invention is applied to the main burner of the premix nozzle has been described, it is of course possible to apply such a fuel ejection member to a pilot burner.
【００５６】なお、上記各実施形態において、燃焼器１
０、予混合ノズル１２、メインバーナ１４及びこれらを
構成要素とするガスタービンやジェットエンジンの構成
については何ら限定するものではなく、たとえば予混合
ノズル１２におけるパイロットバーナ１３及びメインバ
ーナ１４の数、メインバーナ１４に突設される燃料噴出
部材の数など、適宜他の構成とすることが可能である。In each of the above embodiments, the combustor 1
The premix nozzle 12, the main burner 14, and the configuration of the gas turbine or the jet engine including these components are not limited at all. For example, the number of the pilot burners 13 and the main burners 14 in the premix nozzle 12, the main Other configurations such as the number of fuel ejection members protruding from the burner 14 can be used as appropriate.
【００５７】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。Other than this, any configuration may be adopted as long as it does not depart from the gist of the present invention, and it goes without saying that the above-described configurations may be appropriately selectively combined. No.
【００５８】[0058]
【発明の効果】上述した本発明によれば、以下の効果を
奏する。請求項１から１３に記載の燃料噴出部材によれ
ば、後縁側を５ｍｍ以下と薄くして後縁渦の発生を抑制
することで、空気流と燃料ガスとを予混合させた予混合
ガスの濃度分布を均一にし、高い燃焼温度においてもＮ
０ｘ排出量を低く抑えることができる。また、扁平管を
用いた燃料噴出部材とすることで、後縁渦の発生を抑制
して予混合ガスの濃度を均一化することができ、さら
に、扁平としたため燃料噴孔の数を増したり、燃料噴孔
を適切に配置することが可能となり、これによっても半
径方向及び周方向の濃度分布を均一化させることができ
る。According to the present invention described above, the following effects can be obtained. According to the fuel ejection member according to any one of the first to thirteenth aspects, by suppressing the generation of the trailing edge vortex by reducing the trailing edge side to 5 mm or less, the premixed gas obtained by premixing the airflow and the fuel gas is used. Uniform concentration distribution, even at high combustion temperatures
Ox emissions can be kept low. Also, by using a flat tube as a fuel injection member, the generation of trailing edge vortices can be suppressed and the concentration of the premixed gas can be made uniform, and the number of fuel injection holes can be increased due to the flat shape. In addition, it is possible to appropriately arrange the fuel injection holes, so that the concentration distributions in the radial direction and the circumferential direction can be made uniform.
【００５９】請求項１４及び１５に記載のバーナ、請求
項１６及び１７に記載の予混合ノズル、及び請求項１８
に記載の燃焼器によれば、予混合気の濃度分布を均一に
維持できるため、高い燃焼温度で燃焼してもＮＯｘ排出
量を低く抑えることができる。また、請求項１９に記載
のガスタービン及び請求項２０に記載のジェットエンジ
ンによれば、予混合気の濃度分布が均一に維持すること
で、高い燃焼温度により燃焼させてもＮＯｘ排出量を低
く抑えることができ、高効率運転と総ＮＯｘ排出量の低
減とを両立することが可能となる。A burner according to claims 14 and 15, a premixing nozzle according to claims 16 and 17, and a burner according to claim 18.
According to the combustor described in (1), since the concentration distribution of the premixed gas can be maintained uniform, the NOx emission can be suppressed to a low level even when the combustion is performed at a high combustion temperature. According to the gas turbine of the nineteenth aspect and the jet engine of the twentieth aspect, by maintaining the concentration distribution of the premixed gas uniformly, the NOx emission can be reduced even if the combustion is performed at a high combustion temperature. This makes it possible to achieve both high-efficiency operation and a reduction in total NOx emission.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明の燃料噴出部材に係る第１の実施形態
を示す図で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う
断面図である。FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a first embodiment of a fuel ejection member of the present invention, wherein FIG. 1A is a sectional view of a main part, and FIG.
FIG. 3C is a cross-sectional view along the line A, and FIG. 3C is a cross-sectional view along the line BB in FIG.
【図２】 燃料噴出部材の後縁の厚みｔとＮＯｘ濃度と
の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a thickness t of a trailing edge of a fuel ejection member and a NOx concentration.
【図３】 燃料噴出部材に係る断面形状の変形例を示す
図で、（ａ）は第１変形例を示す断面図、（ｂ）は第２
変形例を示す断面図、（ｃ）は第３変形例を示す断面
図、（ｄ）は第４変形例を示す断面図、（ｅ）は第５変
形例を示す断面図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a modified example of the sectional shape of the fuel ejection member, wherein FIG. 3A is a sectional view showing a first modified example, and FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a modification, FIG. 14C is a cross-sectional view showing a third modification, FIG. 14D is a cross-sectional view showing a fourth modification, and FIG.
【図４】 本発明の燃料噴出部材に係る第２の実施形態
を示す図で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ
−Ｃ線に沿う断面図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a second embodiment of the fuel ejection member of the present invention, wherein FIG. 4A is a sectional view of a main part, and FIG.
It is sectional drawing which follows the -C line.
【図５】 図４の変形例を示す図で、（ａ）は側面図、
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。FIG. 5 is a view showing a modification of FIG. 4, wherein (a) is a side view,
(B) is sectional drawing which follows the DD line of (a).
【図６】 図４に示した第２の実施形態の作用を説明す
る図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the second embodiment shown in FIG.
【図７】 本発明の燃料噴出部材に係る第３の実施形態
を示す図で、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は（ａ）のＥ
−Ｅ線に沿って見た図である。FIGS. 7A and 7B are views showing a third embodiment of the fuel ejection member of the present invention, wherein FIG. 7A is a side view of a main part, and FIG.
It is the figure seen along the -E line.
【図８】 本発明の燃料噴出部材に係る第４の実施形態
を示す図で、（ａ）は燃料噴出部材とメインスワーラと
を千鳥に配置した場合の説明図、（ｂ）は燃料噴出部材
とメインスワーラとを同列に配置した場合の説明図であ
る。FIGS. 8A and 8B are views showing a fourth embodiment of the fuel ejection member of the present invention, wherein FIG. 8A is an explanatory diagram in which the fuel ejection member and the main swirler are arranged in a staggered manner, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram when a main swirler and a main swirler are arranged in the same row.
【図９】 本発明の燃料噴出部材に係る第５の実施形態
を示す図である。FIG. 9 is a view showing a fifth embodiment according to the fuel ejection member of the present invention.
【図１０】 本発明に係る燃料噴出部材を備えた燃焼器
の一実施形態を示す図で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）
は（ａ）の縦断面図である。10A and 10B are diagrams showing an embodiment of a combustor provided with a fuel ejection member according to the present invention, wherein FIG.
2 is a longitudinal sectional view of FIG.
【図１１】 燃焼器の従来例を示す要部断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a main part showing a conventional example of a combustor.
１０ 燃焼器 １２ 予混合ノズル １７ メイン燃料供給管 １８ メインスワーラ ２０，３０ 燃料噴出部材 ２１，３１ 燃料噴孔 ２２，３２ 中空部 ２３，３３ 燃料噴出部材本体 ２３ａ，３３ａ 後縁 ２４ 突起部 ｔ 後縁部の厚み DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Combustor 12 Premix nozzle 17 Main fuel supply pipe 18 Main swirler 20, 30 Fuel ejection member 21, 31 Fuel injection hole 22, 32 Hollow portion 23, 33 Fuel ejection member main body 23a, 33a Rear edge 24 Projection t Rear edge Part thickness
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｒ 3/34 Ｆ２３Ｒ 3/34 3/36 3/36 (72)発明者 斎藤 圭司郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 田中 克則 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 西田 幸一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3K065 TA01 TB01 TB08 TB13 TC08 TD05 TJ03 TJ06 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F23R 3/34 F23R 3/34 3/36 3/36 (72) Inventor Keishiro Saito Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture 2-1-1 Niihama, Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 2-1-1, Niihama, Arai-machi, Yokohama F-term (reference) in Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3K065 TA01 TB01 TB08 TB13 TC08 TD05 TJ03 TJ06
Claims (20)
された燃料供給管から前記空気流中へ半径方向に突出し
て設けられ前記燃料供給管に連通する中空部を形成した
燃料噴出部材本体と、該中空部を貫通するよう前記燃料
噴出部材本体に設けられた燃料噴孔とを備え、前記燃料
噴出部材本体の前記空気流流れ方向後縁の厚みを５ｍｍ
以下にしたことを特徴とする燃料噴出部材。1. A fuel ejection member having a hollow portion provided radially projecting from a fuel supply pipe disposed substantially at the center of a flow path along an air flow into the air flow and communicating with the fuel supply pipe. A main body, and a fuel injection hole provided in the fuel injection member main body so as to penetrate the hollow portion, and a thickness of a rear edge of the fuel injection member main body in the air flow direction is 5 mm.
A fuel ejection member characterized by the following.
された燃料供給管から前記空気流中へ半径方向に突出し
て設けられ前記燃料供給管に連通する中空部を形成した
燃料噴出部材本体と、該中空部を貫通するよう前記燃料
噴出部材本体に設けられた燃料噴孔とを備え、前記燃料
噴出部材本体を扁平管にしたことを特徴とする燃料噴出
部材。2. A fuel ejection member having a hollow portion provided in a radial direction from a fuel supply pipe disposed substantially at the center of the flow path along the air flow and projecting into the air flow and communicating with the fuel supply pipe. A fuel ejection member comprising: a main body; and a fuel injection hole provided in the fuel ejection member main body so as to penetrate the hollow portion, wherein the fuel ejection member main body is a flat tube.
はほぼ直交する方向に設けたことを特徴とする請求項１
または２記載の燃料噴出部材。3. The fuel injection hole according to claim 1, wherein the fuel injection hole is provided in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the air flow.
Or the fuel ejection member according to 2.
れ方向後縁を、該燃料噴出部材本体の半径方向先端側よ
りも前記燃料供給管側が前記空気流流れ方向の後流側に
位置するよう傾斜させたことを特徴とする請求項１から
３のいずれかに記載の燃料噴出部材。4. A rear edge of the fuel ejection member main body in the air flow direction such that the fuel supply pipe side is located closer to a downstream side in the air flow direction than a radial front end side of the fuel ejection member main body. The fuel ejection member according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel ejection member is inclined.
記燃料噴出部材本体に結合された別体の傾斜部材により
形成したことを特徴とする請求項４記載の燃料噴出部
材。5. The fuel ejection member according to claim 4, wherein the inclination of the trailing edge in the air flow direction is formed by a separate inclined member connected to the fuel ejection member main body.
位置で軸方向に複数列設けたことを特徴とする請求項１
から５のいずれかに記載の燃料噴出部材。6. The fuel injection hole according to claim 1, wherein a plurality of fuel injection holes are provided in the axial direction at positions shifted in the radial direction.
6. The fuel ejection member according to any one of items 1 to 5.
する請求項１から６のいずれかに記載の燃料噴出部材。7. The fuel ejection member according to claim 1, wherein a plurality of stages are arranged in the axial direction.
にずらして配列したことを特徴とする請求項７記載の燃
料噴出部材。8. The fuel ejection member according to claim 7, wherein the plurality of stages in the axial direction are arranged so as to be shifted in the circumferential direction.
ラを備え、該スワーラと周方向において同列に配列した
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の燃
料噴出部材。9. The fuel ejection member according to claim 1, wherein a swirler is provided on the downstream side in the air flow direction, and the swirler and the swirler are arranged in the same row in the circumferential direction.
ーラを備え、該スワーラと周方向において千鳥に配列し
たことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の
燃料噴出部材。10. The fuel ejection member according to claim 1, wherein a swirler is provided on a downstream side in the air flow direction, and the swirler and the swirler are arranged in a staggered circumferential direction.
に向けて設けたことを特徴とする請求項１または２記載
の燃料噴出部材。11. The fuel injection member according to claim 1, wherein the fuel injection hole is provided toward a downstream side of the air flow.
の断面形状を有することを特徴とする請求項２から１１
のいずれかに記載の燃料噴出部材。12. The flat tube according to claim 2, wherein the flat tube has a flat or oblong cross section.
The fuel ejection member according to any one of the above.
楕円型または円管型の断面形状とし、前記空気流の流れ
方向下流側に突起部を設けて前記空気流流れ方向後縁を
形成したことを特徴とする請求項１，３から１１のいず
れかに記載の燃料噴出部材。13. The fuel injection member main body has a flat plate shape, an elliptical shape, or a circular tube shape in cross section, and a projection is provided on the downstream side in the air flow direction to form a trailing edge in the air flow direction. The fuel ejection member according to any one of claims 1, 3 to 11, wherein:
の燃料噴出部材と、燃料供給源に接続され前記燃料噴出
部材に燃料を供給する燃料供給管と、前記空気流または
前記空気流に前記燃料を噴射した流れを旋回させるスワ
ーラと、を具備して構成したことを特徴とするバーナ。14. A fuel supply member according to claim 1, a fuel supply pipe connected to a fuel supply source for supplying fuel to said fuel supply member, and said air flow or said air flow. A swirler for swirling a flow of injected fuel.
のガス燃料を噴射する燃料噴射部と、ガス燃料供給源及
び液体燃料供給源にそれぞれ接続された燃料流路を備
え、前記燃料噴出部材に前記ガス燃料を供給するととも
に先端部近傍に設けられたノズル部から前記液体燃料を
噴出するデュアル燃料供給管と、前記空気流または前記
空気流に前記ガス燃料を噴射した流れを旋回させるスワ
ーラと、とを具備して構成したことを特徴とするデュア
ル燃料焚きのバーナ。15. A fuel injection member for injecting gaseous fuel according to claim 1, further comprising a fuel flow path connected to a gaseous fuel supply source and a liquid fuel supply source, respectively, wherein the fuel injection member is provided. A dual fuel supply pipe for supplying the gaseous fuel to the nozzle and ejecting the liquid fuel from a nozzle provided in the vicinity of a tip end, and a swirler for swirling a flow of the gaseous fuel injected into the air flow or the air flow. And a dual fuel-fired burner.
ーナと、該パイロットバーナの周囲にメインバーナとし
て配置された請求項１４記載のバーナと、を具備して構
成したことを特徴とする燃焼器の予混合ノズル。16. A combustor comprising: a pilot burner disposed on a central axis; and a burner according to claim 14 disposed around the pilot burner as a main burner. Premix nozzle.
ーナと、該パイロットバーナの周囲にメインバーナとし
て配置された請求項１５記載のバーナと、を具備して構
成したことを特徴とする燃焼器の予混合ノズル。17. A combustor comprising: a pilot burner disposed on a central axis; and a burner according to claim 15 disposed as a main burner around the pilot burner. Premix nozzle.
ノズルと、該予混合ノズルを収納する筒体と、を具備し
て構成したことを特徴とする燃焼器。18. A combustor comprising: the premixing nozzle according to claim 16; and a cylinder housing the premixing nozzle.
する圧縮機と、請求項１８記載の燃焼器と、前記燃焼器
から供給される高温高圧ガスを膨張させて回転すること
で軸出力を出力するタービンと、を具備して構成したこ
とを特徴とするガスタービン。19. A compressor that compresses air and supplies the compressed air as the air flow, a combustor according to claim 18, and a shaft output by expanding and rotating a high-temperature and high-pressure gas supplied from the combustor. A gas turbine comprising: a gas turbine;
する圧縮機と、請求項１８記載の燃焼器と、前記燃焼器
から高温高圧ガスを供給されるタービンと、を具備して
構成したことを特徴とするジェットエンジン。20. A compressor comprising: a compressor for compressing air and supplying the compressed air as the air flow; a combustor according to claim 18; and a turbine supplied with high-temperature and high-pressure gas from the combustor. Features a jet engine.
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