JP2005321157A - 燃焼器ノズル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、高温環境下において長時間安定した燃料噴射を行うことのできる燃焼器ノズルを提供することである。
【解決手段】
燃焼器ノズルに備えられたノズルにおいて、外管と内管および油室との間に断熱層が形成されることにより、高温の燃焼領域に曝されている外管から流入する熱の経路を断ち切り、油室内および内管内での燃料のコーキングを防止することができる。このとき、油室と内管とはОリングを使用せずに溶接によって直接接合されて油室から断熱層へ燃料が漏れるのを防ぎ、Оリングのメンテナンスが不要になる。
また、燃焼器ノズルの断熱層において、複数のノズルの内管が互いにオーバーラップしないように配置されるため、この部分で外管と内管との温度差で生じる管の伸縮による物理的な長さのズレを吸収することができ、外管および内管の長寿命化を図ることができる。
【選択図】図８

Description

本発明はガスタービン燃焼器のノズル構造に関する。

ガスタービン燃焼器において、燃焼室で安定的な燃焼を確保することは従来からの課題であった。特に高温環境となる燃焼室において、燃焼器ノズルから安定で均一な燃料噴射が行われないと、燃焼室での燃焼が不安定な状態となる。燃焼室での燃焼が不安定になると、燃焼領域で火炎の吹き消えが生じる場合もある。また、燃焼室での燃焼が不安定になると、燃焼室の内壁や、燃焼室の下流に配置されているタービンなどの高温部品に温度の不均一分布が生じる。この温度の不均一分布により、高温部品に熱応力が生じて部品が破損したり部品寿命が短くなる。

燃焼器ノズルから燃焼室への燃料噴射が不安定になる原因としては、ノズル配管が高温環境下に曝されて、ノズルの配管内を流れる燃料がコーキング（炭化）を起こし、ノズルの噴射口に詰まってしまうことが挙げられる。

上記の理由により、特に高温環境下で長時間安定して燃料噴射を行うことのできる燃焼器ノズルの開発が行われてきた。従来の燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図１に示している。従来のノズル１は、外管９、内管５、油室７、Оリング６、Оリングホルダ８を備えている。内管５が外管９の噴射口３向きに挿入されて噴射口３近傍でロー付け２されている。

燃料が充填された油室７に圧力が加えられると、油室７から油室７に挿入されている内管５に燃料が押し出される。油室７から押し出された燃料は内管５を送られて、外管９の先端部に設けられている噴出口３から燃焼室内に噴出される。内管５と外管９との間には断熱層４が形成されており、高温環境に曝される外管９の高温が内管５に直接伝導されて内管５内を流れる燃料にコーキングが起こるのが防止されている。また、燃料が充填されている油室７と、外管９との間にも空洞部である断熱層４が設けられており、外管９から油室７に直接熱が伝導するのが防止されている。油室７から断熱層４に燃料が漏れるのを防止するために、油室７と断熱層４との間にОリングホルダー８を介してОリング６が封入されている。

従来のノズル１では、油室７に充填されている燃料および内管５内を送られている燃料を外管９が曝されている高温から熱的に断熱するために外管９と内管５および油室７との間に断熱層４が設けられている。これにより、燃料が高温になりコーキングが起きるのが防止されている。また、断熱層４と油室７との間にはОリング６が封入されて油室７に充填されている燃料が断熱層４に漏れ出すのが防止されている。内管５と外管９とは熱的に隔離されていることで、内管５と外管９との間には温度差により物理的な伸縮によるズレが生じる。しかし内管５は、外管９へロー付け２されている部分を支持点として油室７側の端は自由端とされているので両者の温度差からくる物理的な伸縮は自由端で緩和される。これにより、内管５および外管９を形成している部品の長寿命化をはかることができる。しかし、従来のノズル１ではОリング６が燃料漏れ防止のためのシールとして使用されているため、メンテナンスを実施することにより定期的にОリング６を交換する必要があった。

上記技術に関連したいくつかの提案がされている。

例えば、特開２０００−３９１４７に開示されている「フレキシブルジョイントを備えた燃焼器パイロットノズル」では、外側円筒と、内側円筒とが周囲に所定空間を保って同心状に配置された燃焼器パイロットノズルが提案されている。外側円筒と、内側円筒との隙間に設けられた上記空間には、ガス燃料が流されてノズル先端部より噴射される。また、内側円筒の中心部には油燃料ノズルが挿入されて、油燃料がノズル先端部より噴射される。外側円筒は前後で２分割構造とされており、同分割部は前後に伸縮自在な部材で作られたフレキシブルジョイントで連結されている。

また、特開２００２−３４９８５４に開示されている「ガスタービン燃焼器のパイロットノズルおよび供給路変換器」では、パイロットノズルの軸方向に設けられる筐体に油燃料供給管を通すとともに当該油燃料供給管と筐体の間に遮熱空気層が形成され、複数のアトマイズ流体供給路が筐体の周方向に設けられるガスタービン燃焼器のパイロットノズルが提案されている。

また、特許第３４９５７３０号に開示されている、「ガスタービン燃焼器」では、複数のメインノズルをパイロットノズルの周囲に取り付けるノズル管台を備えたガスタービン燃焼器が提案されている。ノズル管台は、車室に取り付けられるためのフランジと、油燃料導入路を複数のメインノズルの油燃料供給路に分岐させるマニホールドとを有している。パイロットノズルは、ノズル管台の中央に設けられたスリーブを貫通しており、メインノズルはスリーブ取り付けフランジに取り付けられている。ノズル管台のスリーブには、隙間をあけてスリーブ取り付けフランジのスリーブ先端が接合されている。さらに、スリーブ取り付けフランジのフランジの周囲はノズル管台に接合されてスリーブ取り付けフランジのフランジとノズル管台との間に空間が設けられることにより、空気断熱層が形成されている。

特開２０００−３９１４７号 特開２００２−３４９８５４号 特許第３４９５７３０号

本発明の目的は、高温環境下において長時間安定した燃料噴射を行うことのできる燃焼器ノズルを提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の燃焼器ノズルは、複数のノズル（２１，３１，４１，５１，６１，７１）を備え、複数のノズルの１本は、内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）と、外管（２９，３９，４９，５９，６９，７９）と、油室壁（２００）を備えた油室（２７，３７，４７，５７，６７，７７）とを備え、内管の一端が油室に接合され、もう一端が燃焼室壁（１００）を通って外管に挿入されてから外管と接合されることにより、外管と内管との間、および油室壁と内管が通っている燃焼室壁との間に断熱層（２４，３４，４４，５４，６４，７４）が形成され、内管は油室壁と内管が通っている燃焼室壁との間に形成されている断熱層において屈曲部を有し、複数のノズルは、油室壁および燃焼室壁を共通とし、油室壁と複数のノズルのそれぞれの内管が通っている燃焼室壁との間に形成されている断熱層において、複数のノズルのそれぞれの内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が互いに干渉しないように配列されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、ｎ本（ｎは２以上の整数）のノズル（２１，３１，４１，５１，６１，７１）を備え、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とには、それぞれ同一半径の円周上に内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とはそれぞれの円周の原点がノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、燃焼室壁（１００）に設けられたｎ個の穴の配置は、円周の原点を中心に油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、ｎ本のノズルのそれぞれの内管の一端が油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、燃焼室壁（１００）に設けられてノズルの一端が接続された穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るようにｎ本のノズルのそれぞれの内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が互いに干渉せずに配置されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、ｎ本（ｎは２以上の整数）のノズル（２１，３１，４１，５１，６１，７１）を備え、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とには、それぞれ同一半径の円周上に内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とはそれぞれの円周の原点がノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、燃焼室壁（１００）に設けられたｎ個の穴の配置は、円周の原点を中心に油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、ｎ本のノズルのそれぞれの内管の一端が油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、燃焼室壁（１００）に設けられてノズルの一端が接続された穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るようにｎ本のノズルのそれぞれの内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が互いに干渉せずに配置されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、ｎ本（ｎは２以上の整数）のノズル（２１，３１，４１，５１，６１，７１）を備え、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とには、それぞれ同一半径の円周上に内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とはそれぞれの円周の原点がノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、燃焼室壁（１００）に設けられたｎ個の穴の配置は、円周の原点を中心に油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、ｎ本のノズルのそれぞれの内管の一端が油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、燃焼室壁（１００）に設けられてノズルの一端が接続された穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に２×（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るようにｎ本のノズルのそれぞれの内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が互いに干渉せずに配置されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、ｎ本（ｎは２以上の偶数）のノズル（２１，３１，４１，５１，６１，７１）を備え、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とには、それぞれ同一半径の円周上に内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、油室壁（２００）と燃焼室壁（１００）とはそれぞれの円周の原点がノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、燃焼室壁（１００）に設けられたｎ個の穴の配置は、円周の原点を中心に油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、ｎ本のノズルのそれぞれの内管の一端が油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、燃焼室壁（１００）に設けられてノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を円周の外側に屈曲して通るように配置され、油室壁（２００）に設けられたｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴の時計方向あるいは逆時計方向に隣接する穴に一端が接合されたノズルの内管のもう一端が、燃焼室壁（１００）に設けられてノズルの一端が接続された穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を円周の内側に屈曲して通るように配置され、ｎ本のノズルのそれぞれの内管（２５，３５，４５，５５，６５，７５）が互いに干渉せずに配置されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、油室壁（２００）と内管（２５）が通っている燃焼室壁（１００）との間に形成されている断熱層（２４）で内管（２５）の屈曲部は内管（２５）が屈曲部において任意の角度で接合（２６）されることにより形成される。

また、本発明の燃焼器ノズルは、内管（４５）の接合（４６）されている部分の壁厚が内管（４５）の他の部分の壁厚よりも厚く設定されている。

また、本発明の燃焼器ノズルは、油室壁（２００）と内管（３５）が通っている燃焼室壁（１００）との間に形成されている断熱層（３４）で内管（３５）の屈曲部は屈曲部において内管（３５）が曲げられることにより形成される。

また、本発明の燃焼器ノズルは、内管（５５）と外管（５９）とは溶接（５２）により接合される。

また、本発明の燃焼器ノズルは、油室壁（２００）と内管（６５）が通っている燃焼室壁（１００）との間に形成されている断熱層（６４）をノズルの軸方向に平行あるいは垂直な断面で切った時に、内管（６５）の屈曲部が交差している。

また、本発明の燃焼器ノズルが備える複数のノズル（７１）はそれぞれニードル弁（７８）を有し、ニードル弁（７８）は油室（７７）と内管（７５）との接合（７６）部分へ配置され、複数のノズル（７１）の噴出口（７３）から燃焼室内へ噴出される単位時間あたりの燃料流出量が、複数のノズル（７１）のそれぞれが有するニードル弁（７８）により調整されて、複数のノズル（７１）のそれぞれの噴出口（７３）から燃焼室内へ噴出される単位時間あたりの燃料流出量が一様になる。

本発明により、油室および内管内で燃料のコーキングを防止することのできる燃焼器ノズルを提供することができる。

また、本発明により、Оリングを使用せずに外管と内管の温度差から生じる両者の物理的なズレを効率よく吸収し、且つ燃料漏れの発生を防止する構造を備えた燃焼機ノズルを提供することができる。

添付図面を参照して、本発明による燃焼器ノズル構造を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の実施の形態１に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図２に示している。本実施の形態のノズル２１は、外管２９、内管２５、油室２７を備えている。内管２５は外管２９の噴射口２３向きに外管２９に挿入されて、外管２９の噴射口２３近傍でその一端が外管２９にロー付け２２されている。外管２９にロー付け２２されている内管２５のもう一端は、燃焼室壁１００を通って油室２７と溶接２６により接続されている。このとき内管２５は、油室２７の油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層２４において、溶接２６により直角に接続された屈曲部を２箇所備えることにより、全体としてＺ形状の配列とされている。

燃料が充填された油室２７に圧力が加えられると、油室２７から燃料が押し出される。油室２７から押し出された燃料はＺ形状の内管２５を送られて、外管２９の先端部に設けられている噴出口２３から燃焼室内に噴出される。内管２５と外管２９との間には断熱層２４が形成されており、高温環境に曝されている外管２９からの熱が内管２５に直接伝導されて内管２５内を送られている燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。また、燃料が充填されている油室２７の油室壁２００と、燃焼室壁１００との間にも断熱層２４の空洞部が設けられており、燃焼室壁１００から油室２７に直接熱が伝導するのを防止することができる。これにより、油室２７に充満されている燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。

本実施の形態のノズル２１では、内管２５が油室壁２００に直接溶接２６により接続されていることにより、Оリングを使用して油室７から断熱層４へ燃料が漏れるのをシールして防止する必要は無い。このため、本実施の形態のノズル２１においては、定期的にОリングの交換をするためのメンテナンスを行う必要がなくなる。

本実施の形態のノズル２１の内管２５と外管２９とは熱的に隔離されていることで、内管２５と外管２９との間には両者の温度差に起因した物理的なズレが生じる。しかし内管２５は、外管２９へロー付け２２されている部分を支持点とし、油室壁２００と燃焼室壁２００との間に形成されている断熱層２４においてＺ形状の配列をされている。これにより、外管２９との間に生じるノズルの軸方向および半径方向の物理的なズレが内管のＺ形状の部分で吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。また、内管２５や外管２９が有している部品に負荷される熱応力が緩和されて部品の長寿命化をはかることができる。このほかにも、内管２５のＺ形状は溶接２６により接合されて形成されているために、内管２５の部分的な補修を容易に行うことができる。

（第２の実施形態）
本発明の実施の形態２に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図３に示している。本実施のノズル３１は、外管３９、内管３５、油室３７を備えている。内管３５は外管３９の噴射口３３向きに外管３９に挿入されて、外管３９の噴射口３３近傍でその一端が外管３９にロー付け３２されている。外管３９にロー付け３２されている内管３５のもう一端は、燃焼室壁１００を通って油室２７と溶接３６により接続されている。このとき内管３５は、油室３７の油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層３４において、全体としてＺ形状に折り曲げられて配列されている。このとき、本実施の形態においては、実施の形態１と異なり、内管３５は溶接によりＺ形状が形成されるのではなく、１本の内管３５が空洞部で屈曲されることによりＺ形状が形成される。

燃料が充填された油室３７に圧力が加えられると、油室３７から燃料が押し出される。油室３７から押し出された燃料はＺ形状の内管３５を送られて、外管３９の先端部に設けられている噴出口３３から燃焼室内に噴出される。内管３５と外管３９との間には断熱層３４が形成されており、高温環境に曝される外管３９のからの熱が直接内管３５に伝導されて内管３５内を送られている燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。また、燃料が充填されている油室３７の油室壁２００と燃焼室壁１００との間にも断熱層３４が設けられており、燃焼室壁１００から油室３７に直接熱が伝導するのを防止することができる。これにより、油室３７に充満された燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。

本実施の形態のノズル３１では、実施の形態１に示されるノズル２１の効果の他に、内管３５が溶接により形成されているのではなく、一連の管で形成されているために、内管３５の長寿命化をはかることができる。

（第３の実施形態）
本発明の実施の形態３に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図４に示している。本実施の形態の燃焼ノズル４１は、実施の形態１のノズル２１および実施の形態２のノズル３１の構成の双方を兼ね揃えた構成となっている。

本実施の形態のノズル４１は、外管４９、内管４５、油室４７を備えている。内管４５は外管４９の噴射口４３向きに外管４９に挿入されて、外管４９の噴射口４３近傍でその一端が外管４９にロー付け４２されている。噴射口４３近傍でロー付け４２されている内管４５のもう一端は、Ｌ字形状に折り曲げられたもう１つの内管４５と溶接４６により接合されている。そして、Ｌ字に折り曲げられた内管４５のもう一端は油室４７を形成する油室壁２００に溶接により接合される。溶接される部分の内管４５の壁厚は他の部分に比較して厚めに設定されている。この結果、接続された２本の内管４５は、油室壁２００と燃焼壁１００との間に形成されている断熱層４４においてＺ形状に配列されている。そして、このＺ形状に配列された内管４５は、溶接４６による接合部と折り曲げられることにより形成された屈曲部の双方の構造を有している。

燃料が充填された油室４７に圧力が加えられると、油室４７から燃料が押し出される。油室４７から押し出された燃料はＺ形状の内管４５を送られて、外管４９の先端部に設けられている噴出口４３から燃焼室内に噴出される。内管４５と外管４９との間には断熱層４４が形成されており、高温環境に曝される外管４９からの熱が直接内管４５に伝導されて内管４５内を送られている燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。また、燃料が蓄えられている油室４７と、燃焼室壁１００との間にも断熱層４４の空洞部が設けられており、燃焼室壁１００から油室４７に直接熱が伝導するのが防止されている。これにより、油室４７に充満されている燃料にコーキングが起こるのを防止することができる。

本実施の形態の燃焼器ノズル４１は、実施の形態１のノズル２１および実施の形態２のノズル３１の構成の双方を兼ね揃えた構成となっているため、この双方の効果を兼ね備えている。つまり、内管４５のＺ形状により、内管４５と外管４９との間に生じる温度差による物理的なズレが内管のＺ形状の部分で吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。また、Ｚ形状に形成されている内管４５の屈曲部の部品については長寿命化をはかることができ、Ｚ形状に形成されている内管４５には溶接４６箇所が設けられていることにより内管４５の補修を容易に行うことができる。さらに、内管４５の溶接箇所の壁厚が厚めになっていることにより、溶接部に負荷される応力が低減され、溶接部における部品の長寿命化をはかることができる。

（第４の実施形態）
本発明の実施の形態４に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図５に示している。本実施の形態のノズル５１は、実施の形態３の燃焼器ノズル４１の構成と基本的に同じ構成である。但し、本実施の形態においては、内管５５は外管５９の先端部近傍においてロー付けで外管５９に接合されているのではなく、溶接５２により接合されている。

本実施の形態の燃焼器ノズル５１の動作は、実施の形態３の燃焼器ノズル４１と同じであるのでここでは説明を省略する。

また、本実施の形態のノズル５１の効果についても、実施の形態３のノズル４１と同じであるが、本実施の形態においては内管５５が外管５９に対して溶接５２で接合される構造を有しているため、さらに、内管５５および外管５９の補修を容易に行うことができる効果がある。

（第５の実施形態）
本発明の実施の形態５に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図６に示している。本実施の形態のノズル６１は、実施の形態３の燃焼器ノズル４１の構成と基本的に同じ構成である。但し、本実施の形態においては、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層６４における内管６５の、ノズルの軸方向および半径方向の配管の長さが長くなるように内管６５が配列されている。

本実施の形態のノズル６１の動作は、実施の形態３の燃焼器ノズル４１と同じであるのでここでは説明を省略する。

また、本実施の形態においては、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層６４における内管６５の、ノズルの軸方向および半径方向の配管の長さが長くなるように配列されているため、内管６５と外管６９との間の温度差によって生じる両者間の物理的なズレが内管の屈曲部で吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。

（第６の実施形態）
本発明の実施の形態６に係わる燃焼器ノズルが備えているノズルの構成を図７に示している。本実施の形態のノズル７１は、実施の形態１から実施の形態５までのノズル２１、３１、４１、５１、６１の構成に、さらにニードル弁７８を備えたものである。

本実施の形態においては、実施の形態１から実施の形態５までのノズルの動作に加えて、油室７７の内管７５接続部にニードル弁７８が配置されることにより、油室７７から内管７５に送り出される燃料の流量を調整する事ができる。本実施の形態のノズル７１の基本的な動作は、実施の形態１から５までに説明されているノズル２１、３１、４１、５１、６１と同じであるのでここでは説明を省略する。

実際の燃焼器においては、複数のノズルが組み合わされて配列され、それぞれのノズルから燃焼室内に一様に燃料が噴射されることが必要とされる。しかし、実際にはそれぞれの燃焼器ノズル７１の製造誤差から、燃焼器内に噴出される燃料の噴出量に誤差が生じる。

本実施の形態においては、上記のニードル弁７８が配置されていることにより、複数の燃焼器ノズル７１が組み合わされて燃焼器に取り付けられた際に、それぞれの燃焼器ノズル７１の製造誤差による燃料の噴出量は、それぞれの対応するニードル弁７８を調整することにより一様に補正される。これにより、燃焼器の燃焼室で一様な燃焼が保持され、燃焼に不均一がある場合に比較して高温部品の長寿命化をはかることができる。

（第７の実施形態）
本発明の実施の形態７に係わる燃焼器ノズルの構成を図８に示している。本実施の形態の燃焼器ノズル８０は、実施の形態１から実施の形態６までのうちの１形態のノズルを複数備えている。それぞれのノズルの内管と、油室壁２００および燃焼室壁１００との位置関係については、実施の形態１から実施の形態６までに示されているものと同様である。但し、それぞれのノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１は、油室壁２００および燃焼室壁１００に対して環状に配置されている。

ここでは、本実施の形態がｎ本（ｎは２以上の整数）のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１を有しているときの構成と作用効果について説明する。図８に示されているように、油室壁２００にはノズルの内管口径に対応する口径を有する穴が、任意の半径ｒの円周上に均等にｎ個設けられている。このとき、円周の原点を中心とした隣接する穴のなす円周角は３６０°／ｎである。燃焼室壁１００にも、油室壁２００に設けられたのと同じ半径ｒの円周上に同様にしてｎ個の穴が設けられている。油室壁２００の穴が配置されている半径ｒの円周の原点と、燃焼室壁１００に設けられた穴が配置されている円周の原点は燃焼器ノズルの軸方向に対して一致させられる。そして、燃焼室壁１００に設けられた穴は、上記原点を中心として時計方向（または反時計方向）にθ（≦３６０°／ｎ）だけ回転させられて、油室壁２００と燃焼器壁１００とは平行に配置される。油室壁２００と燃焼室壁１００とのノズルの軸方向に対する距離Zは任意に設定される。これにより、油室壁２００と燃焼器壁１００との各々に設けられた内管接続用、および貫通用の穴の相対的な位置が確定される。

ｎ本のノズルのそれぞれの内管の一端は、油室壁２００に設けられたｎ個の穴の１つに接合され、もう一端は、先に一端が接合された油室壁２００の穴と対向していて、時計方向（または反時計方向）にθだけ回転させられた燃焼室壁１００上の位置に設けられている穴に、それぞれ同一方向に渦巻状に旋回されて通される。そして、ノズルの外管の噴射口近傍で外管と接合される。

本実施の形態の燃焼器ノズル８０が有しているｎ本の、実施の形態１から実施の形態６までのうちの１形態のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１は全て同一である。そして、これらｎ本のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１の内管が、それぞれ油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層を通って燃焼室に配置されているノズルの外管に挿入される時に、それぞれの内管は、断熱層において隣接する内管どうしが互いに接触しないような曲線形状を有している。図８においては３本の内管の配置のみが示されているが、実際にはｎ本の内管が油室壁２００および燃焼室壁１００に設けられている全ての穴を使って配置される。

実施の形態の１から６までに示されたノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１が本実施の形態の燃焼器ノズル８０の配列に適用されることにより、実際の燃焼器でｎ本のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１がそれぞれ油室壁２００から燃焼室壁１００を通って燃焼室にまで挿入される時に、断熱層で隣接する内管どうしが互いに干渉しない構成が実現される。このとき、それぞれのノズルの内管は断熱層内を、ノズルの軸方向にZ、穴が設けられている円周の原点を基準とした円周角でθだけ移動する経路に沿って配管されている。これにより本実施の形態では、実施の形態１から６までに示されているように、油室壁２００と燃焼壁１００との間に形成されている断熱層において、内管と外管との温度差により生じる物理的なズレが内管の屈曲形状によってノズルの軸方向および半径方向に吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。油室壁２００と燃料室壁１００との距離Ｚは、上記した内管と外管との温度差により生じる物理的なズレの量を考慮して自由に設定することができる。また、油室壁２００と燃料室壁１００とに設けられている穴の配列されている円周の半径ｒは、燃焼室の半径等により変更されるものである。

このように、本実施の形態における効果は、実施の形態１から６までに示される効果が複数本のノズルを有する燃焼器ノズルに対して拡張されたものである。さらに、本実施の形態においては、複数のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１は同一のものであるため、製造コストを抑えることができる。

（第８の実施形態）
本発明の実施の形態８に係わる燃焼器ノズルの構成を図９に示している。本実施の形態の燃焼器ノズル９０の基本的な構成および効果は実施の形態７に示されているものと同様である。

本実施の形態においても、実施の形態の１から６までに示されているノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１が本実施の形態の燃焼器ノズル９０の配列に適用される。これにより、ｎ本のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１の内管が、それぞれ油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層を通ってノズルの外管に接合される時に、断熱層において、隣接した内管どうしが互いに渦巻き状に配置されて干渉のない構成が実現される。このとき、１本の内管は、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層において、ノズルの軸方向にZ、穴が設けられている円周の原点を基準とした円周角方向に（３６０°／n）＋θだけ移動する経路に沿って配管されている。図９においては３本の内管の配置のみが示されているが、実際にはｎ本の内管が油室壁２００および燃焼室壁１００に設けられている全ての穴を使って配置される。

これにより、本実施の形態においては、実施の形態１から６までに示されているように、油室壁２００と燃焼壁１００との間に形成されている断熱層２４、３４、４４、５４、６４、７４において、内管と外管との温度差により生じる物理的なズレが内管の屈曲形状によってノズルの軸方向および半径方向に吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。本実施の形態においては、断熱層における内管の円周角方向の移動経路が、実施の形態７では円周角にしてθであったものが、（３６０°／n）＋θにされたことで、ノズルの半径方向および周方向に対する外管と内管との温度差から生じる両者の物理的なズレがより一層内管により吸収される。

（第９の実施形態）
本発明の実施の形態９に係わる燃焼器ノズルの構成を図１０に示している。本実施の形態の燃焼器ノズル１０５の基本的な構成および効果は実施の形態７および８に示されているものと同様である。

本実施の形態においても、実施の形態の１から６までに示されているノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１が本実施の形態の燃焼器ノズル１０５の配列に適用される。これにより、ｎ本のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１の内管が、それぞれ油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層を通ってノズルの外管に接合される時に、断熱層において、隣接した内管どうしが互いに渦巻き状に配置されて干渉のない構成が実現される。このとき、１本の内管は、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層において、ノズルの軸方向にZ、穴が設けられている円周の原点を基準とした円周角方向に２×（３６０°／n）＋θだけ移動する経路に沿って配管されている。図１０においては２本の内管の配置のみが示されているが、実際にはｎ本の内管が油室壁２００および燃焼室壁１００に設けられている全ての穴を使って配置される。

これにより本実施の形態においては、実施の形態１から６までに示されているように、油室壁２００と燃焼壁１００との間に形成されている断熱層において、内管と外管との温度差により生じる物理的なズレが内管の屈曲形状によってノズルの軸方向および半径方向に吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。また、本実施の形態においては、断熱層における内管の円周角方向の移動経路が、実施の形態８では円周角にして（３６０°／n）＋θであったものが、２×（３６０°／n）＋θにされたことで、ノズルの半径方向および周方向に対する外管と内管との温度差から生じる両者の物理的なズレがより一層内管により吸収される。

（第１０の実施形態）
本発明の実施の形態１０に係わる燃焼器ノズルの構成を図１１に示している。本実施の形態の燃焼器ノズル１１０の基本的な構成および効果は実施の形態７から９までに示されているものと同様である。

本実施の形態においても、実施の形態の１から６までに示されたノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１が本実施の形態の燃焼器ノズル１１０の配列に適用される。これにより、ｎ本のノズル２１、３１、４１、５１、６１、７１のそれぞれの内管が油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層を通って燃焼室に配置されているノズルの外管に挿入されて接合される。そして断熱層において、逆向きの屈曲方向を有する２種類の内管が交互に配置されることにより、隣接した内管が互いに干渉しない構成が実現される。

本実施の形態の燃焼器ノズル１１０は、２種類の異なった屈曲形状を有するノズルを備える。１種類の屈曲形状に係わるノズルの内管は、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層に配置された経路において、ノズルの軸方向にＺだけ進み、穴が設けられている円周の原点を基準とした円周角方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ移動する。そして円周角方向に移動する際には、穴が設けられている円周の外側に膨らむカーブを描くような内管の経路、つまり内管の形状が設定されている。また、もう１種類の屈曲形状に係わるノズルの内管は、油室壁２００と燃焼室壁１００との間に形成されている断熱層に配置された経路において、ノズルの軸方向にＺだけ進み、穴が設けられている円周の原点を基準とした円周角方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ移動する。そして円周角方向に移動する際には、穴が設けられている円周の内側に膨らむカーブを描くような内管の経路、つまり内管の形状が設定されている。図１１においては２本の内管の配置のみが示されているが、実際にはｎ本の内管が油室壁２００および燃焼室壁１００に設けられている全ての穴を使って配置される。

これにより本実施の形態においては、実施の形態１から６までに示されているように、油室壁２００と燃焼壁１００との間に形成されている断熱層において、内管と外管との温度差により生じる物理的なズレが内管の屈曲形状によってノズルの軸方向および半径方向に吸収されて、内管と外管との間に生じる応力が緩和される。また、本実施の形態においては、２種類の異なった内管形状を有するノズルを備えることにより、断熱層における内管の配列形態をシンプルなものにして、組み立て時および保守時の作業を容易にすることができる。

従来の燃焼器ノズルの構成を示す図である。 実施の形態１に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態２に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態３に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態４に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態５に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態６に係わるノズルの構成を示す図である。 実施の形態７に係わる燃焼器ノズルのノズルの配列構成を示す図である。 実施の形態８に係わる燃焼器ノズルのノズルの配列構成を示す図である。 実施の形態９に係わる燃焼器ノズルのノズルの配列構成を示す図である。 実施の形態１０に係わる燃焼器ノズルのノズルの配列構成を示す図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、…ノズル
２、２２、３２、４２、６２…ロー付け
３、２３、３３、４３、５３、６３、７３…噴出口
４、２４、３４、４４、５４、６４、７４…断熱層
５、２５、３５、４５、５５、６５、７５…内管
６…Ｏリング
７、２７、３７、４７、５７、６７、７７…油室
８…Ｏリングホルダー
９、２９，３９，４９，５９，６９，７９…外管
２６、３６、４６、５２、６６、７２、７６…溶接
７８…ニードル弁
８０、９０、１０５、１１０…燃焼器ノズル
１００…燃焼室壁
２００…油室壁

Claims (11)

1. 複数のノズルを具備し、
   前記複数のノズルの１本は、内管と、外管と、油室壁を備えた油室とを備え、前記内管の一端が前記油室に接合され、もう一端が燃焼室壁を通って前記外管に挿入されてから前記外管と接合されることにより、前記外管と前記内管との間、および前記油室壁と前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に断熱層が形成され、前記内管は前記油室壁と前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に形成されている前記断熱層において屈曲部を有し、
   前記複数のノズルは、前記油室壁および前記燃焼室壁を共通とし、前記油室壁と前記複数のノズルのそれぞれの前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に形成されている前記断熱層において、前記複数のノズルのそれぞれの前記内管が互いに干渉しないように配列されている
   燃焼器ノズル。
2. 請求項１に記載の燃焼器ノズルにおいて、前記燃焼器ノズルはｎ本（ｎは２以上の整数）の前記ノズルを具備し、
   前記油室壁と前記燃焼室壁とには、それぞれ同一半径の円周上に前記内管が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、前記油室壁と燃焼室壁とはそれぞれの前記円周の原点が前記ノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、前記燃焼室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置は、前記円周の原点を中心に前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管の一端が前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、前記燃焼室壁に設けられて前記ノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るように前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管が互いに干渉せずに配置されている燃焼器ノズル。
3. 請求項１に記載の燃焼器ノズルにおいて、前記燃焼器ノズルはｎ本（ｎは２以上の整数）の前記ノズルを具備し、
   前記油室壁と前記燃焼室壁とには、それぞれ同一半径の円周上に前記内管が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、前記油室壁と燃焼室壁とはそれぞれの前記円周の原点が前記ノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、前記燃焼室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置は、前記円周の原点を中心に前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管の一端が前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、前記燃焼室壁に設けられて前記ノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るように前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管が互いに干渉せずに配置されている燃焼器ノズル。
4. 請求項１に記載の燃焼器ノズルにおいて、前記燃焼器ノズルはｎ本（ｎは２以上の整数）の前記ノズルを具備し、
   前記油室壁と前記燃焼室壁とには、それぞれ同一半径の円周上に前記内管が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、前記油室壁と燃焼室壁とはそれぞれの前記円周の原点が前記ノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、前記燃焼室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置は、前記円周の原点を中心に前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管の一端が前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、前記燃焼室壁に設けられて前記ノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に２×（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を通るように前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管が互いに干渉せずに配置されている燃焼器ノズル。
5. 請求項１に記載の燃焼器ノズルにおいて、前記燃焼器ノズルはｎ本（ｎは２以上の偶数）の前記ノズルを具備し、
   前記油室壁と前記燃焼室壁とには、それぞれ同一半径の円周上に前記内管が通れる口径を有するｎ個の穴が均等間隔に設けられ、前記油室壁と燃焼室壁とはそれぞれの前記円周の原点が前記ノズルの軸方向の同一軸上に揃えられて平行に配置され、前記燃焼室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置は、前記円周の原点を中心に前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴の配置に対して時計方向あるいは逆時計方向にθ（θ≦３６０°／ｎ）だけ回転させられ、前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管の一端が前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴のうちのそれぞれ１つの穴に接合され、もう一端が、前記燃焼室壁に設けられて前記ノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を前記円周の外側に屈曲して通るように配置され、前記油室壁に設けられた前記ｎ個の穴のうちの前記それぞれ１つの穴の時計方向あるいは逆時計方向に隣接する穴に一端が接合された前記ノズルの前記内管のもう一端が、前記燃焼室壁に設けられて前記ノズルの一端が接続された前記穴にノズルの軸方向に一致された状態から時計方向あるいは逆時計方向に（３６０°／ｎ）＋θだけ円周の原点を中心に回転させられた穴を前記円周の内側に屈曲して通るように配置され、前記ｎ本のノズルのそれぞれの前記内管が互いに干渉せずに配置されている燃焼器ノズル。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の燃焼器ノズルにおいて、
   前記油室壁と前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に形成されている断熱層で前記内管の屈曲部は前記内管が前記屈曲部において任意の角度で接合されることにより形成される燃焼器ノズル。
7. 請求項６に記載の燃焼器ノズルにおいて、
   前記内管の前記接合されている部分の壁厚が前記内管の他の部分の壁厚よりも厚く設定されている燃焼器ノズル。
8. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の燃焼器ノズルにおいて、
   前記油室壁と前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に形成されている断熱層で前記内管の屈曲部は前記屈曲部において前記内管が曲げられることにより形成される燃焼器ノズル。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の燃焼器ノズルにおいて、
   前記内管と前記外管とは溶接により接合される燃焼器ノズル。
10. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の燃焼器ノズルにおいて、
    前記油室壁と前記内管が通っている前記燃焼室壁との間に形成されている断熱層を前記ノズルの軸方向に平行あるいは垂直な断面で切った時に、前記内管の屈曲部が交差している燃焼器ノズル。
11. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の燃焼器ノズルにおいて、
    前記燃焼器ノズルが備える複数の前記ノズルはそれぞれニードル弁を有し、前記ニードル弁は前記油室と前記内管との接合部分へ配置され、複数の前記ノズルの噴出口から燃焼室内へ噴出される単位時間あたりの燃料流出量が、複数の前記ノズルのそれぞれが有する前記ニードル弁により調整されて、複数の前記ノズルのそれぞれの前記噴出口から前記燃焼室内へ噴出される単位時間あたりの燃料流出量が一様になる燃焼器ノズル。

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