JP2019509459A - 分割型環状燃焼システムのための一体型燃焼器ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】分割型環状燃焼システムのための一体型燃焼器ノズルを提供する。【解決手段】本開示は、分割型環状燃焼システムのための一体型燃焼器ノズルに関する。この一体型燃焼器ノズルは、外側ライナセグメントと、内側ライナセグメントと、外側ライナセグメントと内側ライナセグメントの間を半径方向に延びる燃料噴射パネルとを含む。燃料噴射パネルは、第１の側壁と、第２の側壁と、第１および第２の側壁との間の複数の予混合チャネルとを含み、各々の予混合チャネルは、第１および第２の側壁の一方に出口を有する。燃料噴射パネルの後端は、タービンノズルを定める。【選択図】図６

Description

本明細書に開示される主題は、ガスタービン用の分割型環状燃焼システムに関する。より具体的には、本開示は、ガスタービン用の分割型環状燃焼システムのための一体型燃焼器ノズルに関する。

産業用のガスタービン燃焼システムは、通常は、炭化水素燃料を燃焼させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）などの大気汚染排出物を発生させる。ガスタービンにおける窒素分子の酸化は、燃焼器内に位置するガスの温度、ならびに燃焼器内の最も高温の領域に位置する反応物質の滞留時間に依存する。したがって、ガスタービンにおいて発生するＮＯｘの量を、燃焼器の温度をＮＯｘの発生温度よりも低く保ち、あるいは燃焼器における反応物質の滞留時間を制限することにより、減少させ、あるいは抑制することが可能である。

燃焼器の温度を抑えるための１つの手法は、燃焼に先立って燃料および空気をあらかじめ混合して燃料−空気混合物を生成することを含む。この手法は、燃料インジェクタの軸方向の多段化を含むことができ、そのような多段化においては、第１の燃料−空気混合物が、燃焼器の第１の燃焼ゾーンまたは主燃焼ゾーンにおいて噴射および点火され、高エネルギの燃焼ガスの主たる流れを生じさせ、第２の燃料−空気混合物が、主燃焼ゾーンの下流に位置する半径方向に向けられて周状に間隔を空けつつ配置された複数の燃料インジェクタまたは軸方向に多段化された燃料インジェクタアセンブリを介して、高エネルギの燃焼ガスの主たる流れへと噴射され、高エネルギの燃焼ガスの主たる流れと混合される。二次燃焼ゾーンへの第２の燃料−空気混合物の噴射は、「ジェット・イン・クロスフロー（ｊｅｔ−ｉｎ−ｃｒｏｓｓｆｌｏｗ）」配置と呼ばれることがある。

軸方向に多段化された噴射は、利用可能な燃料の完全な燃焼の可能性を高め、結果として、大気汚染排出物を減少させる。しかしながら、従来からの軸方向に多段化された燃料噴射燃焼システムにおいては、冷却のための種々の燃焼器構成要素への空気の流れ、第１の燃料−空気混合物のための燃焼器の前端部への空気の流れ、および／または第２の燃料−空気混合物のための軸方向に多段化された燃料インジェクタへの空気の流れをバランスさせつつ、ガスタービンの動作の全範囲にわたって排出物の法令の順守を保つうえで、さまざまな課題が存在する。したがって、軸方向に多段化された燃料の噴射を含む改良されたガスタービン燃焼システムが、この業界において有用であろう。

欧州特許出願公開第２５５１５９７号明細書

いくつかの態様および利点が、以下の説明において後述され、以下の説明から自明であり、あるいは実践を通じて理解されるであろう。

本開示の種々の実施形態は、複数の環状に配置された一体型燃焼器ノズルを有する分割型環状燃焼システムであって、各々の一体型燃焼器ノズルが、燃料ノズル部分と、複数の燃料噴射ランスとを含む少なくとも１つの燃料噴射モジュールに流体連通している分割型環状燃焼システムに関する。各々の一体型燃焼器ノズルは、内側ライナセグメントと、外側ライナセグメントと、内側ライナセグメントと外側ライナセグメントの間を延びる１つ以上の燃料噴射パネルとを含む。各々の燃料噴射パネルは、複数の燃料噴射ランスから燃料を受け取る複数の予混合チャネルを内部に備えている。燃料ノズル部分は、第１の燃料−空気混合物を主燃焼ゾーンに導入し、燃料噴射パネルは、第２の燃料−空気混合物を主燃焼ゾーンの軸方向下流の二次燃焼ゾーンに導入する。一体型燃焼器ノズルおよび燃料噴射モジュールの配置は、主燃焼ゾーンおよび二次燃焼ゾーンの環状の並びを定める。

少なくとも１つの実施形態においては、各々の燃料噴射パネルの下流端部分が、燃料噴射パネルに継ぎ目なく一体化されたタービンノズルまたは翼形部へと推移する。したがって、各々の燃料噴射パネルを、前縁を有さない翼形部と見なすことができる。特定の実施形態において、タービンノズルは、熱シールドまたはカバーによって少なくとも部分的に包まれ、あるいは覆われる。特定の実施形態においては、タービンノズルおよび／またはシールドの一部分を、セラミックマトリックス複合材料から形成することができる。

各々の燃料噴射ランスは、それぞれの燃料噴射パネル内に定められた対応する予混合チャネルに燃料をもたらし、あるいはそれぞれの燃料噴射パネル内に定められた対応する予混合チャネルへと延び、予混合チャネルを、それらの出口の位置に基づいて、正圧側予混合チャネルまたは負圧側予混合チャネルと表現することができる。一実施形態において、燃料噴射パネルは、一方側（正圧側または負圧側）に沿って配置された出口を有する。出口は、正圧側および負圧側の一方に配置されているか、あるいは両方に配置されているかに関わらず、１つ以上の軸方向平面に位置することができる。正圧側の出口は、負圧側の出口とは異なる軸方向平面に位置することができる。

各々の燃料噴射ランスまたは少なくともいくつかの燃料噴射ランスは、対応する正圧側予混合チャネルのうちの１つまたは負圧側予混合チャネルのうちの１つを介して燃料を供給する。各々の燃料噴射パネルの前方または上流端部分は、それぞれの燃料噴射ランスを受け入れるように形成され、かつ／または寸法付けられたいくつかの環状カラーまたは座を含む。各々のカラーを、いくつかのストラットによって支持することができる。ストラットは、空気が燃料噴射ランスの周囲を対応する正圧側予混合チャネルまたは対応する負圧側予混合チャネルへと流れることができるように、それぞれのカラーの周囲に間隔を空けて位置することができる。

特定の実施形態において、正圧側予混合チャネルおよび／または負圧側予混合チャネルは、長い一直線の部分と、それぞれの正圧側噴射出口または負圧側噴射出口の付近に定められた湾曲部分とを有することができる。特定の実施形態においては、１つおきの予混合チャネルが、燃料噴射パネルの第１の側（例えば、正圧側）からの流れを誘導するように湾曲している一方で、残りの予混合チャネルが、燃料噴射パネルの反対側（例えば、負圧側）からの流れを誘導するように湾曲している。特定の実施形態においては、正圧側予混合チャネルおよび負圧側予混合チャネルを、燃料噴射パネルの正圧側側壁および負圧側側壁と一体に製作することができる。特定の実施形態において、正圧側予混合チャネルおよび／または負圧側予混合チャネルは、対応する燃料噴射パネルの軸方向または長手方向の平面に沿うよりもむしろ、正圧側側壁と負圧側側壁との間を半径方向内側または半径方向外側に横切ることができる。特定の実施形態においては、すべての予混合チャネルが、燃料噴射パネルによる燃料−空気の導入のすべてが燃料噴射パネルの片側において生じるように、同じ方向に（すなわち、正圧側または負圧側に向かって）湾曲する湾曲部分を含むことができる。

特定の実施形態において、正圧側噴射出口および／または負圧側噴射出口は、一体型燃焼器ノズルの前端または一体型燃焼器ノズルの後端のいずれかから異なる軸方向距離に設定される。特定の実施形態において、正圧側予混合チャネルおよび／または負圧側予混合チャネルを、正圧側側壁と負圧側側壁との間で異なる角度に設定または形成することができる。特定の実施形態においては、正圧側および／または負圧側の噴射出口を、１つ以上の軸方向平面に配置することができる（すなわち、所与の側において、少なくとも１つの出口を、半径方向において隣接する出口から軸方向にずらすことができる）。特定の実施形態においては、正圧側予混合チャネルおよび／または負圧側予混合チャネルを、類似または非類似のサイズおよび／または形状にて形成することができる。特定の実施形態においては、正圧側予混合チャネルおよび／または負圧側予混合チャネルを、空気の流れの分割を制御するように寸法付けることができる。

特定の実施形態においては、各々の燃料噴射パネルまたは一部の燃料噴射パネルの正圧側側壁の厚さおよび／または負圧側側壁の厚さを、それぞれの燃料噴射パネルの軸方向または長手方向の長さならびに／あるいは半径方向のスパンに沿って変化させることができる。

特定の実施形態においては、パネル全体の厚さを、それぞれの燃料噴射パネルの軸方向の長さおよび／または半径方向のスパンに沿って変化させることができる。パネルの厚さを変化させることで、燃焼速度／滞留時間の制御、燃焼生成物の流れへの二次燃料ジェットの適切な進入、および全体としての冷却の有用性などの利点をもたらすことができる。特定の実施形態においては、一体型燃焼器ノズルの各々または少なくともいくつかが、円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズルの間のクロスファイヤを可能にするための開口部をさらに含むことができる。クロスファイヤ部分に、共鳴器の特徴も生み出す空気通路を設けることができる。

当業者であれば、本明細書を検討することで、このような実施形態の特徴および態様などを、よりよく理解できるであろう。

種々の実施形態の充分かつ実施可能な開示が、出願の時点においてわかっている最良の態様も含めて、本明細書の残りの部分において添付の図面を参照しつつさらに詳しく説明される。

本開示の種々の実施形態を取り入れることができる典型的なガスタービンの機能ブロック図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態によるガスタービンの典型的な燃焼部の上流側への図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な分割型環状燃焼システムの一部分の正圧側の部分分解斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な分割型環状燃焼システムの一部分の負圧側の部分分解斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃焼器ノズルおよび対応する燃料噴射モジュールの正圧側の断面図である。 本開示の一実施形態による図５の線６−６に沿って得た燃焼器ノズルの断面斜視図を示している。 本開示の一実施形態による図５の線７−７に沿って得た燃焼器ノズルの断面斜視図を示している。 少なくとも１つの実施形態による図５の線８−８に沿って得た燃焼器ノズルの断面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃焼器ノズルの下流側への断面斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による図９に示した典型的な燃料噴射パネルの一部分の拡大図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃料噴射ランスを有する典型的な燃料噴射パネルの一部分の上方からの（見下ろしの）断面図を示している。 本開示の別の実施形態による１対の典型的な燃料噴射ランスを有する典型的な燃料噴射パネルの一部分の上方からの（見下ろしの）断面図を示している。 本開示の一実施形態による典型的な燃焼器ノズルの一部分へと挿入された典型的な燃料噴射モジュールの下流側への斜視図を示している。 本開示の一実施形態による図１３に示した燃料噴射モジュールの上流側への斜視図を示している。 本開示の別の実施形態による燃料噴射モジュールの上流側への斜視図を示している。 本開示の別の実施形態による他の燃料噴射モジュールの上流側への斜視図を示している。 本開示の一実施形態による円周方向に隣接する３つの燃焼器ノズルへと取り付けられた３つの（図１５に示した）燃料噴射モジュールの下流側への斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による燃料噴射パネルの一部分および図１７に示した燃料噴射モジュールを含む一体型燃焼器ノズルの一部分の断面上面図を示している。 本開示の一実施形態による典型的な燃焼器ノズルに組み込まれた図１５に示した燃料噴射モジュールの実施形態の断面側面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による円周方向に隣接する１対の燃焼器ノズルと半径方向に取り付けられた１対の燃料噴射モジュールとを含む典型的な分割型環状燃焼システムの一部分の下流側への斜視図を示している。 図２０の燃焼器ノズルに取り入れられて示されているクロスファイヤ管の一部分の斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃料噴射モジュールの下流側への斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による気体燃料および液体燃料の両方で動作するように構成された典型的な燃料噴射モジュールの断面側面図を示している。 本開示の一実施形態による図２３に示した燃料噴射モジュールの一部分の断面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃料噴射ランスを有する図１７に示した典型的な燃料噴射パネルの一部分の見下ろしの断面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃焼器ノズルの底面斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃焼器ノズルの分解斜視図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による３つの組み立てられた典型的な燃焼器ノズル（図２７では分解図にて示されている）の上面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による図２７に分解図にて示されている燃焼器ノズルの組み立て後の底面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による図２９に示したとおりの典型的な燃料器ノズルの第１の（半径方向外側の）部分の拡大図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による図２９に示したとおりの典型的な燃料器ノズルの第２の（半径方向内側の）部分の拡大図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による燃焼器ノズルの内側ライナセグメントまたは外側ライナセグメントのいずれかの一部分を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による燃焼器ノズルの内側ライナセグメントまたは外側ライナセグメントのいずれかの一部分を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な分割型環状燃焼システムの一部分の負圧側の斜視図を示している。 本開示の一実施形態による図３４に示したとおりの燃焼器ノズルの一部分の下方からの斜視図を示している。 本開示の一実施形態による分割型環状燃焼システム内に取り付けられた典型的な燃焼器ノズルの断面側面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態による１対の円周方向に隣接する二重蛇腹シールの斜視図を示している。 本開示の一実施形態による典型的な燃焼器ノズルの正圧側の斜視図を示している。 本開示の一実施形態による図３８に示したとおりの燃焼器ノズルの一部分の断面斜視図を示している。 本開示の一実施形態による分割型環状燃焼システムの一部分の斜視図を示している。 本開示の一実施形態による図４０に示した分割型環状燃焼システムの一部分の断面側面図を示している。 本開示の少なくとも１つの実施形態によるほぞ取り付け部内に取り付けられた典型的なほぞの断面の下流側への斜視図を示している。

次に、本開示のさまざまな実施形態を詳しく参照するが、その１つ以上のが、添付の図面に示されている。詳細な説明においては、図中の特徴を参照するために、数字および文字による記号表示を使用する。図および説明における同様または類似の記号表示は、本開示の同様または類似の部分を参照して使用されている。

本明細書において使用されるとき、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示そうとするものではない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行および／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線を中心にして延びる相対的な方向を指す。

本明細書で使用される専門用語は、あくまでも特定の実施形態を説明する目的のためのものであり、限定を意図するものではない。本明細書において使用されるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、複数形も含むように意図される。さらに、用語「・・・を備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「・・・を備えている／含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、本明細書において使用されるとき、そこで述べられている特徴、事物、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、事物、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことを、理解できるであろう。

各々の例は、限定ではなく、説明のために提示される。実際、本発明の技術的範囲または技術的思想から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として図示または説明された特徴を、別の実施形態について使用して、さらに別の実施形態を得ることができる。このように、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変形を包含するように意図される。

本開示の典型的な実施形態が、例示の目的で、陸上発電用ガスタービンの分割型環状燃焼システムの文脈において一般的に説明されるが、当業者であれば、本開示の実施形態が、任意の種類のターボ機械用燃焼器に適用可能であり、特許請求の範囲に具体的に記載されていない限り、陸上発電用ガスタービンの環状燃焼システムに限定されないことを、容易に理解できるであろう。

ここで図面を参照すると、図１は、典型的なガスタービン１０の概略図を示している。ガスタービン１０は、一般的に、吸気部１２、吸気部１２の下流に配置された圧縮機１４、圧縮機１４の下流に配置された燃焼部１６、燃焼部１６の下流に配置されたタービン１８、およびタービン１８の下流に配置された排気部２０を含む。さらに、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合させる１つ以上のシャフト２２を含むことができる。

動作時に、空気２４が、吸気部１２を通って圧縮機１４へと流れ、圧縮機１４において次第に圧縮され、したがって、圧縮空気２６が燃焼部１６へともたらされる。圧縮空気２６の少なくとも一部は、燃焼部１６において燃料２８と混合されて燃やされ、燃焼ガス３０を発生させる。燃焼ガス３０は、燃焼部１６からタービン１８へと流れ、タービン１８において燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）へとエネルギ（運動および／または熱）が移され、シャフト２２を回転させる。次いで、この機械的な回転エネルギを、圧縮機１４を動作させ、さらには／あるいは電気を発生させるなど、種々の目的に使用することができる。次いで、タービン１８を出る燃焼ガス３０を、排気部２０を介してガスタービン１０から排出することができる。

図２は、本開示のさまざまな実施形態による燃焼部１６の上流側の図を示している。図２に示されるように、燃焼部１６は、外側ケーシングまたは圧縮機吐出ケーシング３２によって少なくとも部分的に囲まれてよい。圧縮機吐出ケーシング３２は、燃焼部１６の種々の構成要素を少なくとも部分的に囲む高圧プレナム３４を少なくとも部分的に定めることができる。高圧プレナム３４は、圧縮機１４（図１）に流体連通し、圧縮機１４から圧縮空気２６を受け取ることができる。種々の実施形態において、図２に示されるように、燃焼部１６は、ガスタービンのシャフト２２に一致してよい軸方向の中心線３８を中心にして周状に配置されたいくつかの一体型燃焼器ノズル１００を含む分割型環状燃焼システム３６を含む。

図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による分割型環状燃焼システム３６の一部分について、第１の側から見た部分分解斜視図を示している。図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による分割型環状燃焼システム３６の一部分について、第２の側から見た部分分解斜視図を示している。図２、図３、および図４に共同で示されるように、分割型環状燃焼システム３６は、複数の一体型燃焼器ノズル１００を含む。本明細書でさらに説明されるように、各々の燃焼器ノズル１００は、第１の側壁および第２の側壁を含む。特定の実施形態においては、下流のタービンノズル１２０の正圧側および負圧側のそれぞれとの側壁の一体化に基づいて、第１の側壁が正圧側側壁である一方で、第２の側壁が負圧側側壁である。本明細書においてなされる正圧側側壁および負圧側側壁への言及は、特定の実施形態を代表したものであり、そのような言及が、検討を容易にするためになされており、そのような言及が、とくに具体的な文脈によって指示されない限り、いかなる実施形態の範囲も限定しようとするものではないことを、理解すべきである。

図３および図４に共同で示されるように、円周方向に隣接する燃焼器ノズル１００の各ペアが、燃焼器ノズル１００の間にそれぞれの主燃焼ゾーン１０２およびそれぞれの二次燃焼ゾーン１０４を定めることで、主燃焼ゾーン１０２および二次燃焼ゾーン１０４の環状アレイが形成される。主燃焼ゾーン１０２および二次燃焼ゾーン１０４は、隣接する主燃焼ゾーン１０２および二次燃焼ゾーン１０４のそれぞれから、燃料噴射パネル１１０によって円周方向において隔てられ、あるいは流体に関して分離されている。

図３および図４に共同で示されるように、各々の燃焼器ノズル１００は、内側ライナセグメント１０６と、外側ライナセグメント１０８と、内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間を延びる中空または半中空の燃料噴射パネル１１０とを含む。内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に２つ以上の（例えば、２つ、３つ、または４つ以上の）燃料噴射パネル１１０を配置することにより、シールを必要とする隣接するライナセグメント間の接合部の数を、減らすことができると考えられる。本明細書における説明を容易にするために、それぞれの内側および外側ライナセグメント１０６、１０８の間に燃料噴射パネル１１０を１枚だけ有している一体型燃焼器ノズル１００に言及するが、燃料噴射パネルに対するライナセグメントの２：１の比率は、必須ではない。図３および図４に示されるように、各々の燃料噴射パネル１１０は、前端部分または上流端部分１１２と、後端部分または下流端部分１１４と、第１の（正圧側）側壁１１６（図３）と、第２の（負圧側）側壁１１８（図４）とを含む。

分割型環状燃焼システム３６は、図３および図４においては燃焼器ノズル１００から分解されて図示されている複数の環状に配置された燃料噴射モジュール３００をさらに含む。各々の燃料噴射モジュール３００は、燃料ノズル部分３０２（集合管燃料ノズルとして図示されている）と、それぞれの燃料噴射パネル１１０の前端部分１１２に設置されるように構成された複数の燃料噴射ランス３０４とを含む。本明細書における説明の目的で、燃料ノズル部分３０２は、「集合管燃料ノズル」または「集合管燃料ノズル部分」と呼ばれることもある。しかしながら、燃料ノズル部分３０２は、任意の種類の燃料ノズルまたはバーナ（スワール燃料ノズルまたはスウォズルなど）を含み、あるいは備えることができ、特許請求の範囲は、とくに述べられない限りは、集合管燃料ノズルに限定されるべきではない。

各々の燃料噴射モジュール３００は、円周方向において隣接する２つの燃料噴射パネル１１０の間を円周方向に少なくとも部分的に延びることができ、さらには／あるいはそれぞれの燃焼器ノズル１００のそれぞれの内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８の間を半径方向に少なくとも部分的に延びることができる。軸方向に多段化された燃料噴射の動作の際に、集合管燃料ノズル部分３０２が、あらかじめ混合された燃料および空気の流れ（すなわち、第１の可燃性混合物）をそれぞれの主燃焼ゾーン１０２へともたらす一方で、燃料噴射ランス３０４は、詳しくは後述される複数の正圧側および／または負圧側予混合チャネルを介してそれぞれの二次燃焼ゾーン１０４へと（第２の可燃性混合物の一部としての）燃料をもたらす。

少なくとも１つの実施形態において、図３および図４に示されるように、１つ以上の燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４は、燃焼生成物の流れをタービンブレードに向かって加速させるおおむね翼形の形状のタービンノズル１２０へと変化する。したがって、各々の燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４を、前縁を有さない翼形部と見なすことができる。一体型燃焼器ノズル１００が燃焼部１６内に取り付けられるときに、タービンノズル１２０を、タービン１８のタービンロータブレード段のすぐ上流に位置させることができる。

本明細書において使用されるとき、「一体型燃焼器ノズル」という用語は、燃料噴射パネル１１０、燃料噴射パネルの下流のタービンノズル１２０、燃料噴射パネル１１０の前端１１２から後端１１４（タービンノズル１２０によって具現化される）まで延びる内側ライナセグメント１０６、および燃料噴射パネル１１０の前端１１２から後端１１４（タービンノズル１２０によって具現化される）まで延びる外側ライナセグメント１０８を含む継ぎ目のない構造を指す。少なくとも１つの実施形態において、一体型燃焼器ノズル１００のタービンノズル１２０は、第１段のタービンノズルとして機能し、タービンロータブレードの第１の段の上流に配置される。

上述したように、１つ以上の一体型燃焼器ノズル１００は、内側ライナセグメント１０６、外側ライナセグメント１０８、燃料噴射パネル１１０、およびタービンノズル１２０を含む一体または単一の構造体または物体として形成される。一体型燃焼器ノズル１００を、鋳造、付加製造（３Ｄ印刷など）、または他の製造技術によって、一体化された構成要素または継ぎ目のない構成要素として製造することができる。燃焼器ノズル１００を単一または一体の構成要素として形成することにより、燃焼器ノズル１００の種々の造作の間のシールの必要性を減らし、あるいは無くすことができ、部品の数およびコストを減らすことができ、組み立て工程を単純にし、あるいは無くすことができる。他の実施形態においては、燃焼器ノズル１００を、溶接などによって製造することができ、あるいは異なる製造技術から形成することができ、その場合には、或る技術で製作された構成要素が、同じまたは別の技術によって製作された構成要素に接合される。

特定の実施形態において、各々の一体型燃焼器ノズル１００の少なくとも一部分またはすべてを、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）または他の複合材料から形成することができる。他の実施形態においては、各々の一体型燃焼器ノズル１００の一部分またはすべて、より具体的にはタービンノズル１２０またはその後縁を、（遮熱コーティングで覆われた）酸化によく耐える材料から製作することができ、あるいは酸化によく耐える材料で覆うことができる。

別の実施形態（図示せず）においては、少なくとも１つの燃料噴射パネル１１０が、燃料噴射パネル１１０の長手方向（軸方向）の軸線に整列した後縁へと先細りであってよい。すなわち、燃料噴射パネル１１０は、タービンノズル１２０に一体化されなくてもよい。これらの実施形態においては、燃料噴射パネル１１０およびタービンノズル１２０の数が同じでないことが望ましい場合がある。先細りの燃料噴射パネル１１０（すなわち、一体のタービンノズル１２０を有さない燃料噴射パネル１１０）を、一体のタービンノズル１２０を有する燃料噴射パネル１１０（すなわち、一体型燃焼器ノズル１００）と交互または何らかの他のパターンにて使用することができる。

再び図３および図４を参照すると、いくつかの実施形態においては、軸方向のジョイントまたは分割線１２２が、円周方向において隣接する一体型燃焼器ノズル１００の内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に形成されてよい。分割線１２２を、隣接する一体型燃焼器ノズル１００の各ペアの間に形成されるそれぞれの主燃焼ゾーン１０２および二次燃焼ゾーン１０４の円周方向における中央に沿って配置でき、あるいは何らかの他の位置に配置することができる。一実施形態においては、１つ以上のシール（スプライン型シールなど）を、各々のジョイント１２２に沿って配置でき、各々のジョイント１２２は、ライナセグメント１０６または１０８のそれぞれの隣接するエッジの一方または両方に凹状のシール受け領域（図示せず）を含むことができる。隣接する一体型燃焼器ノズル１００の円周方向において隣接する各々のタービンノズル１２０の間に、別個のスプライン型シールを使用することができる。他の実施形態（図示せず）においては、ライナセグメント１０６，１０８が、複数の一体型燃焼器ノズル１００にまたがって円周方向に延在でき、この場合、燃焼システム３６について必要なシールの数が少なくて済み、燃焼ゾーン１０２，１０４のいくつかのサブセットが、周囲の分割線１２２およびシールを有することができる。

図５が、本開示の少なくとも１つの実施形態による少なくとも部分的に組み立てられた典型的な一体型燃焼器ノズル１００の正圧側１１６の断面図を示している。特定の実施形態においては、図３、図４、および図５に共同で示されるように、タービンノズル１２０の部分または１つ以上の燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４の一部分を、対応するシールド１２４によって少なくとも部分的に覆い、あるいは包むことができる。図３および図４は、１つのシールド１２４が燃料噴射パネル１１０の対応するタービンノズル部分１２０から分離され、２つのさらなるシールド１２４が円周方向において隣接するタービンノズル１２０に取り付けられている状態の図を示している。シールド１２４を、一体型燃焼器ノズル１００の高温の動作環境に適した任意の材料から形成することができる。例えば、１つ以上の実施形態においては、１つ以上のシールド１２４を、ＣＭＣまたは酸化によく耐える他の材料から形成することができる。いくつかの例では、シールド１２４を、遮熱コーティングで覆うことができる。

特定の実施形態においては、図３、図４、および図５に示されるように、内側ライナセグメント１０６のうちの燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４に近接する部分を、シールド１２４をタービンノズル１２０へと滑らせることができるように形成することができる。内側ライナセグメント１０６へと取り付けられる内側フックプレート２２８を、シールド１２４を所定の場所に固定するために使用することができる。

種々の実施形態においては、図３に示されるように、各々の燃料噴射パネル１１０が、正圧側側壁１１６に沿って定められた半径方向に間隔を空けつつ位置する複数の正圧側噴射出口１２６を含むことができる。図４に示されるように、各々の燃料噴射パネル１１０は、負圧側側壁１１８に沿って定められた半径方向に間隔を空けつつ位置する複数の負圧側噴射出口１２８を含むことができる。それぞれの主燃焼ゾーン１０２の各々は、１対の円周方向において隣接する一体型燃焼器ノズル１００の対応する正圧側噴射出口１２６および／または負圧側噴射出口１２８の上流に定められる。二次燃焼ゾーン１０４の各々は、１対の円周方向において隣接する一体型燃焼器ノズル１００の対応する正圧側噴射出口１２６および／または負圧側噴射出口１２８の下流に定められる。

図３、図４、および図５に共同で示されるように、円周方向において隣接する２つの燃料噴射パネル１１０の正圧側噴射出口１２６および負圧側噴射出口１２８は、第２の燃料および空気混合物をそれぞれの主燃焼ゾーン１０２から由来する燃焼ガスの流れへと噴射するそれぞれの噴射面１３０、１３１を定める。特定の実施形態においては、正圧側噴射面１３０と負圧側噴射面１３１とを、燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４から同じ軸方向距離に定めることができ、すなわち軸方向において燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４からの同じ軸方向距離に位置させることができる。他の実施形態においては、正圧側噴射面１３０および負圧側噴射面１３１を、燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４からの異なる軸方向距離に定めることができ、すなわち軸方向において燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４からの異なる軸方向距離に位置させることができる。

図３および図５は、複数の正圧側噴射出口１２６を、一体型燃焼器ノズル１００の軸方向の中心線に対する共通の半径方向の平面または噴射面１３０に位置し、すなわち燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４から共通の軸方向距離に位置するものとして図示しているが、特定の実施形態においては、正圧側噴射出口１２６のうちの１つ以上を、半径方向において隣接する正圧側噴射出口１２６と比べて軸方向にずらすことで、特定の正圧側噴射出口１２６について下流端部分１１４までの正圧側噴射出口１２６の軸方向距離をオフセットしてもよい。同様に、図４は、複数の負圧側噴射出口１２８を、共通の半径方向の平面または噴射面１３１に位置し、すなわち燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４から共通の軸方向距離に位置するものとして図示しているが、特定の実施形態においては、負圧側噴射出口１２８のうちの１つ以上を、半径方向において隣接する負圧側噴射出口１２８と比べて軸方向にずらすことで、特定の負圧側噴射出口１２８について下流端部分１１４までの負圧側噴射出口１２８の軸方向距離をオフセットしてもよい。

さらに、噴射出口１２６，１２８は、均一なサイズ（すなわち、断面積）を有するものとして図示されているが、場合によっては、燃料噴射パネル１１０の異なる領域において異なるサイズの噴射出口１２６，１２８を使用することが望ましい場合がある。例えば、より大きな直径を有する噴射出口１２６，１２８を、燃料噴射パネル１１０の半径方向中央部に使用できる一方で、より小さな直径を有する噴射出口１２６，１２８を、内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８に近い領域に使用することができる。同様に、所与の側壁１１６または１１８の噴射出口１２６または１２８に、対向する側壁１１８または１１６の噴射出口１２８または１２６とは異なるサイズを持たせることが、望ましい場合がある。

上述したように、少なくとも１つの実施形態においては、二次の燃料−空気の導入を、燃料噴射パネル１１０の片側（例えば、正圧側側壁１１６または負圧側側壁１１８）から生じさせることが、望ましい場合がある。したがって、各々の燃料噴射パネル１１０は、共通の側壁（１１６または１１８）上に出口を有するただ１組の予混合チャネルのみを備えることができる。さらに、各々の燃料噴射パネル１１０は、一方の側壁上に予混合チャネルの２つ（または、３つ以上）のサブセットを備えることができ、これらのサブセットに、燃料噴射ランス３０４のそれぞれのサブセットによって別々に燃料を供給することができ、ランス３０４の各々のサブセットへの燃料供給を、独立に開始させ、減少させ、あるいは停止することができる。他の実施形態においては、各々の燃料噴射パネル１１０が、両方の側壁（１１６および１１８）上に出口を有する予混合チャネルの２つ（または、３つ以上）のサブセットを備えることができ、これらのサブセットに、（図１３に示されるとおりの）燃料噴射ランス３０４のそれぞれのサブセットによって別々に燃料を供給することができ、ランス３０４の各々のサブセットへの燃料供給を、独立に開始させ、減少させ、あるいは停止することができる。

図６、図７、および図８が、図５に示した燃焼器ノズル１００について、切断線６−６、切断線７−７、および切断線８−８のそれぞれに沿って得た断面図を示している。

図６および図７に共同で示されるように、各々の燃料噴射パネル１１０は、燃料噴射パネル１１０の側面に出口を有する複数の予混合チャネルを含む。一例において、正圧側予混合チャネル１３２（図６）が、正圧側１１６に出口１２６を有するチャネルである一方で、負圧側予混合チャネル１３４（図７）は、負圧側１１８に出口１２８を有するチャネルである。各々の正圧側予混合チャネル１３２は、それぞれの正圧側噴射出口１２６に流体連通している。各々の負圧側予混合チャネル１３４は、それぞれの負圧側噴射出口１２８に流体連通している。少なくとも１つの実施形態においては、図６に示されるように、正圧側予混合チャネル１３２が、正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間の燃料噴射パネル１１０の内部に定められる。少なくとも１つの実施形態においては、図７に示されるように、負圧側予混合チャネル１３４が、正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間の燃料噴射パネル１１０の内部に定められる。

上述したように、燃料噴射パネル１１０は、片側（正圧側側壁１１６または負圧側側壁１１８のいずれか）に沿って配置された出口を終端とする予混合チャネル（１３２または１３４）を有することができると考えられる。したがって、本明細書においては、正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８の両方に出口１２６，１２８を有する実施形態を参照しているが、特許請求の範囲に記載されていない限り、燃料−空気混合物をもたらすための出口１２６，１２８を正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８の両方が有する必要はないことを、理解すべきである。

特定の実施形態においては、図６および図７に示されるように、燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８のいずれかまたは両方の肉厚Ｔを、燃料噴射パネル１１０の軸方向（または、長手方向）の長さおよび／または半径方向のスパンに沿って変化させることができる。例えば、燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８のいずれかまたは両方の肉厚Ｔを、上流端部分１１２と下流端部分１１４との間、および／または内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８（図５）との間で変化させることができる。

特定の実施形態においては、図６に示されるように、全体としての噴射パネルの厚さＰＴを、燃料噴射パネル１１０の軸方向（または、長手方向）の長さおよび／または半径方向のスパンに沿って変化させることができる。例えば、正圧側側壁１１６および／または負圧側側壁１１８が、２つの円周方向において隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間を流れる燃焼ガスの流れへと向かい、さらには／あるいはそのような流れの中へと外側に膨らむ凹部を含むことができる。全体としての噴射パネルの厚さＰＴにおける膨らみまたは変動は、それぞれの正圧側側壁１１６または負圧側側壁１１８の半径方向のスパンおよび／または軸方向の長さに沿った任意の地点で生じ得る。パネルの厚さＰＴまたは膨らみの位置を、局所領域を肉厚Ｔの変更を必要とすることなく特定の目標速度および滞留時間プロファイルを達成するように仕立てるために、正圧側側壁１１６または負圧側側壁１１８の軸方向の長さおよび／または半径方向のスパンに沿って変化させることができる。膨らみの領域を、所与の燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８に両方において対称にする必要はない。

特定の実施形態においては、図６に示されるように、正圧側予混合チャネル１３２のうちの１つ以上が、燃料噴射パネル１１０の長手軸に沿って延びるおおむね一直線または直線状の部分１３６と、それぞれの正圧側噴射出口１２６のすぐ上流に定められるおおむね湾曲した部分１３８とを有することができる。特定の実施形態においては、図７に示されるように、負圧側予混合チャネル１３４のうちの１つ以上が、燃料噴射パネル１１０の長手軸に沿って延びるおおむね一直線の部分１４０と、対応する負圧側噴射出口１２８のすぐ上流に定められる湾曲した部分１４２とを有することができる。湾曲した部分１３８，１４２は、内側半径（燃料噴射パネル１１０の上流端１１２に向かう）および外側半径（燃料噴射パネル１１０の下流端１１４に向かう）を含むことができる。少なくとも１つの実施形態においては、図８に示されるように、正圧側予混合チャネル１３２が、半径方向に間隔を空けつつ位置することができ、あるいは対応する負圧側予混合チャネル１３４によって隔てられてよい。

特定の実施形態においては、図６および図７に示されるように、正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４は、燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間を横切り、あるいは屈曲して延びることができる。一実施形態において、正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４は、燃料噴射パネル１１０の一直線または一定の軸方向（または、長手方向）平面に沿うよりもむしろ、正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間を半径方向内側および／または外側に横切ることができる。正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４を、燃料噴射パネル１１０内でさまざまな角度に向けることができる。特定の実施形態においては、１つ以上の正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４が、さまざまなサイズおよび／または形状にて形成されてよい。特定の実施形態においては、１つ以上の予混合チャネル１３２，１３４が、曲がり、ねじれ、よじれ、螺旋状部分、タービュレータ、などの混合促進用の造作を含むことができる。

図６、図７、および図８に共同で示されるように、それぞれの燃料噴射モジュール３００からの燃料噴射ランス３０４が、燃料噴射パネル１１０内に定められ、とくには燃料噴射パネル１１０の上流端部分１１２の付近において正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８（図６および図７）との間に定められた予混合空気プレナム１４４を通って延びる。各々の燃料噴射ランス３０４の下流端部分３０６が、それぞれの燃料噴射パネル１１０のそれぞれの正圧側予混合チャネル１３２またはそれぞれの負圧側予混合チャネル１３４の中へと少なくとも部分的に延び、これらに流体連通している。やはり、必ずしも両方の予混合チャネル１３２，１３４が存在する必要はない。むしろ、１組の予混合チャネル１３２または１３４だけを使用してもよい。

図９が、本開示の少なくとも１つの実施形態による複数の一体型燃焼器ノズル１００のうちの典型的な一体型燃焼器ノズル１００について、予混合空気プレナム１４４の一部分を切断した断面の下流方向の斜視図である。図１０は、本開示の少なくとも１つの実施形態による図９に示した燃料噴射パネル１１０の一部分の拡大図を示している。

少なくとも１つの実施形態においては、図９および図１０に共同で示されるように、各々の燃料噴射パネル１１０が、燃料噴射ランス３０４を予混合チャネル１３２，１３４へと導くための半径方向に間隔を空けつつ位置する複数の環状のカラーまたは座１４６を含む。各々のカラー１４６は、中央開口部１５１を定めており、複数のストラット１４８によって支持されている。各々のカラー１４６は、対応する燃料噴射ランス３０４の中央開口部１５１への挿入または整列を助けるために、中央開口部１５１に外接するテーパ部または発散部１５０を含むことができる。ストラット１４８を、それぞれのカラー１４６の周囲に対応する予混合チャネル１３２または１３４への流路１５２を定めるように、それぞれのカラー１４６の周りに間隔を空けつつ配置することができる。流路１５２は、予混合空気プレナム１４４と正圧側および負圧側予混合チャネル１３２，１３４との間の流体連通をもたらす。図６、図７、および図８に示されるように、カラー１４６を、燃料噴射ランス３０４の少なくとも一部分（下流端部分３０６など）を受け入れ、かつ／または支持するようなサイズとすることができる。

図１１が、少なくとも１つの実施形態による典型的な燃料噴射ランス３０４が挿入された典型的な燃料噴射パネル１１０の一部分の上方からの（見下ろしの）断面図を示している。特定の実施形態においては、図１１に示されるように、１つ以上の燃料噴射ランス３０４の下流端部分３０６が、送出先端部３０８を含む。送出先端部３０８は、（上述したとおりの）それぞれの燃料噴射パネル１１０のそれぞれのカラー１４６を通っての設置を容易にするために、円錐形、収束形、またはテーパ状であってよく、それぞれの正圧側予混合チャネル１３２またはそれぞれの負圧側予混合チャネル１３４へと少なくとも部分的に延びることができる。送出先端部３０８は、インジェクタ燃料プレナム３３６（後述）と流体連通する１つ以上の噴射ポート３１０を含むことができる。

特定の実施形態においては、図１１に示されるように、１つ以上の燃料噴射ランス３０４が、蛇腹部分またはカバー３１２を含む。蛇腹部分３１２は、分割型環状燃焼システム３６の動作中の燃料噴射パネル１１０と噴射ランス３０４との間のおおむね軸方向の相対的な熱による伸びまたは移動を許容することができる。特定の実施形態においては、図１１に示されるように、燃料噴射パネル１１０が、燃料噴射パネル１１０の上流端部分１１２に近接して配置され、あるいは燃料噴射パネル１１０の上流端部分１１２に結合した複数の浮動カラー１５４を含むことができる。浮動カラー１５４は、一体型燃焼器ノズル１００（とくには、燃料噴射パネル１１０）と燃料噴射モジュール３００との間の半径方向および／または軸方向の移動を許容することができる。

図８〜図１１に示されるように、予混合チャネル１３２，１３４は、燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間に配置された共通の半径方向の平面内に配置されている。あるいは、図１２に示されるように、正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４を、出口を燃料噴射パネル１１０の両側面に位置させ、あるいは出口を燃料噴射パネル１１０の同じ側面に位置させつつ、燃料噴射パネル１１０の負圧側側壁１１８および／または正圧側側壁１１６と一体に形成してもよい。この実施形態においては、燃料噴射ランス３０４を、燃料噴射ランス３０４が対応する予混合チャネル１３２、１３４の入口に整列するように、正圧側燃料噴射ランスからなる第１のサブセットおよび負圧側燃料噴射ランスからなる第２のサブセットへと円周方向に分けることができる。燃料噴射ランス３０４の第１のサブセットおよび燃料噴射ランス３０４の第２のサブセットに、１つ以上のインジェクタ燃料プレナム３３６によって燃料をもたらすことができる。

図１３が、一実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００の一部分へと挿入された典型的な燃料噴射モジュール３００の下流側への斜視図を示している。図１４が、図１３に示したとおりの燃料噴射モジュール３００の上流側への斜視図を示している。種々の実施形態において、図１３および図１４に共同で示されるように、燃料噴射モジュール３００は、ハウジング本体３１４を有する集合管燃料ノズル部分３０２を含む。ハウジング本体３１４は、前方（または、上流側）プレートまたは面３１６と、後方（または、下流側）プレートまたは面３１８と、前方プレート３１６から後方プレート３１８まで軸方向に延びる外周壁３２０と、外周壁３２０の内側を前方プレート３１６および後方プレート３１８を通って軸方向に延びる複数の管３２２とを含むことができる。特定の実施形態においては、（浮動カラーシールなどの）シール３２４が、ハウジング本体３１４の外周壁３２０の少なくとも一部分を取り囲む。シール３２４は、円周方向において隣接する燃料噴射モジュール３００の外壁などのシール面と係合して、それらの間の流体の流れを防止または低減することができる。

各々の管３２２は、前方プレート３１６またはその上流に定められた入口３２６（図１３）と、後方プレート３１８またはその下流に定められた出口３２８（図１４）と、それぞれの入口３２６および出口３２８の間を延びる予混合通路３３０（図１４に隠れ線で示されている）とを含む。図１４に隠れ線で示されているように、燃料ノズルプレナム３３２が、燃料噴射モジュール３００のハウジング本体３１４の内部に定められる。複数の管３２２の各々の管３２２は、燃料ノズルプレナム３３２を通って延びている。管３２２の少なくともいくつかは、燃料ノズルプレナム３３２内に配置された少なくとも１つの燃料ポート３３４を含み、あるいは燃料ノズルプレナム３３２内に配置された少なくとも１つの燃料ポート３３４を定める。各々の燃料ポート３３４は、燃料ノズルプレナム３３２からそれぞれの予混合通路３３０への流体連通を可能にする。特定の実施形態においては、燃料ノズルプレナム３３２を、ハウジング本体３１４内に定められた２つ以上の燃料ノズルプレナム３３２へと細分化し、あるいは仕切ることができる。

動作時に、気体燃料（または、いくつかの実施形態においては、気体混合物へと改質された液体燃料）が、燃料ノズルプレナム３３２から燃料ポート３３４を介して各々の管３２２のそれぞれの予混合通路３３０へと流れ、各々の管３２２のそれぞれの入口３２６に進入する空気と混ざり合う。燃料ポート３３４を、例えば、２つの隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間で燃焼力学を処置または調節し、あるいは分割型環状燃焼システム３６とタービン１８との間でコヒーレントな軸方向モードを緩和するためにマルチタウ（ｍｕｌｔｉ−ｔａｕ）配置が望まれる場合に、単一の軸方向平面または２つ以上の軸方向平面においてそれぞれの管３２２に沿って位置させることができる。

図１３に示した実施形態においては、複数の燃料噴射ランス３０４の各々の燃料噴射ランス３０４が、燃料噴射モジュール３００のハウジング本体３１４の外周壁３２０の半径方向壁部分に沿って、隣接する燃料噴射ランス３０４から半径方向に間隔を空けて配置されている。図１３に隠れ線で示されているように、インジェクタ燃料プレナムまたは燃料回路３３６は、燃料噴射モジュール３００のハウジング本体３１４の内部に定められる。

特定の実施形態において、燃料噴射ランス３０４は、インジェクタ燃料プレナム３３６に流体連通する。特定の実施形態において、インジェクタ燃料プレナム３３６は、２つ以上のインジェクタ燃料プレナム３３６に細分化されてもよい。例えば、特定の実施形態においては、インジェクタ燃料プレナム３３６を、複数の燃料噴射ランス３０４のうちの第１のサブセット３４０に燃料を供給することができる第１のインジェクタ燃料プレナム３３８と、複数の燃料噴射ランス３０４のうちの第２のサブセット３４４に燃料を供給することができる第２のインジェクタ燃料プレナム３４２とに細分化することができる。図示のように、燃料噴射ランス３０４の第１のサブセット３４０は、半径方向内側のサブセットであってよく、燃料噴射ランス３０４の第２のサブセット３４４は、半径方向外側のサブセットであってよい。

他の実施形態においては、複数の燃料噴射ランス３０４のうちの１つおきの燃料噴射ランス３０４に、第１のインジェクタ燃料プレナムによって燃料を供給することができる一方で、残りのランス３０４には、別の燃料インジェクタプレナムによって燃料が供給される。このような構成においては、一方の側壁に沿って出口を有する予混合チャネル（例えば、１３２）への燃料の供給を、反対側の側壁の予混合チャネル（例えば、１３４）への燃料の供給から独立して行うことが可能である。

特定の実施形態においては、燃料噴射ランス３０４を、燃料噴射ランスの半径方向外側のサブセット３０４（ａ）、燃料噴射ランスの中間または中央のサブセット３０４（ｂ）、および燃料噴射ランスの半径方向内側のサブセット３０４（ｃ）へと細分化することができる。この構成において、燃料噴射ランスの半径方向外側のサブセットおよび半径方向の内側サブセット３０４（ａ）、３０４（ｃ）が、或る１つの燃料インジェクタプレナムから燃料を受け取ることができる一方で、燃料噴射ランスの中間のサブセット３０４（ｂ）、もう１つの（別個の）燃料インジェクタプレナムから燃料を受け取ることができる。複数の燃料噴射ランス３０４を、燃料噴射ランス３０４の燃料が別個独立に供給され、あるいは共通に供給される複数のサブセットへと細分化することができるが、本開示は、特許請求の範囲にとくに記載されない限り、燃焼噴射ランスの２つまたは３つのサブセットに限定されない。

燃料を、分割型環状燃焼システム３６の前端部分から燃料噴射モジュール３００内の種々のプレナムへと供給することができる。例えば、燃料を、圧縮機吐出ケーシング３２に結合した端部カバー（図示せず）を介し、さらには／あるいは圧縮機吐出ケーシング３２の前端部分に配置された１つ以上の管または導管を介して、種々の燃料噴射モジュール３００へと供給することができる。

あるいは、燃料を、半径方向外側の燃料マニホールドまたは燃料供給アセンブリ（図示せず）から燃料噴射パネル１１０へと外側ライナセグメント１０８を通って半径方向に供給することができる。さらに別の構成（図示せず）においては、燃料を、集合管燃料ノズル３０２または燃料噴射ランス３０４を介して導入される前に燃料噴射パネル１１０を冷却するように、燃料噴射パネル１１０の後端１１４へと供給し、正圧側側壁１１６および／または負圧側側壁１１８を通って導くことができる。

別の構成（図示せず）においては、燃料を、燃料噴射パネル１１０の後端１１４へと供給し、燃料噴射パネル１１０の後端から始まって正圧側側壁１１６および負圧側側壁１１８に出口１２６、１２８をそれぞれ有している予混合チャネル１３２，１３４へと導くことができる。この構成においては、燃料噴射ランス３０４の必要性がなくなり、集合管燃料ノズル３０２への燃料を、（本明細書に記載の燃料供給導管などの燃料供給導管を介して）半径方向または軸方向に供給することができる。

図１３に示されるように、種々の実施形態においては、燃料ノズルプレナム３３２ならびに／あるいはインジェクタ燃料プレナム３３６またはインジェクタ燃料プレナム３３８，３４２に燃料を供給するために、１つ以上の導管３４６を使用することができる。例えば、一実施形態において、導管３４６は、チューブインチューブ（ｔｕｂｅ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）構成を形成する内側管３５０を同心円状に取り囲む外側管３４８を含むことができる。この実施形態においては、外側燃料回路３５２が、内側管３５０と外側管３４８との間に半径方向に定められ、内側燃料回路３５４が、内側管３５０の内側に形成され、したがって燃料ノズルプレナム３３２および／またはインジェクタ燃料プレナム３３６，３３８，３４２への同心な燃料流路が定められる。例えば、外側燃料回路３５２が、インジェクタプレナム３３６，３３８，３４２のうちの１つ以上へと燃料を供給できる一方で、内側燃料回路３５４が、燃料ノズルプレナム３３２へと燃料を供給でき、あるいは逆もまた然りである。別の実施形態（図示せず）においては、燃料ノズルプレナム３３２およびインジェクタ燃料プレナム３３６に燃料をもたらすために、別個の管３４８，３５０を使用してもよい。

図１５が、別の実施形態による燃料噴射モジュール３００の上流側への斜視図を示している。図１６が、別の実施形態による別の燃料噴射モジュール３００の上流側への斜視図を示している。図１７は、円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズル１００に組み込まれた複数の（図１５に示したとおりの）燃料噴射モジュール３００の下流側への斜視図を示している。

図１５、図１６、および図１７に共同で示される実施形態においては、集合管燃料ノズル部分３０２の複数の管３２２が、管の第１のサブセット３５６および管の第２のサブセット３５８に細分化される。ハウジング本体３１４は、共通の前方プレート３１６と、第１の後方プレート３６０と、第２の後方プレート３６２と、管の各々のサブセット３５６，３５８の周囲に延在して、１つ以上のそれぞれの燃料ノズルプレナム（図示せず）を定める外周壁３２０とを含む。本明細書において使用されるとき、用語「燃料ノズルプレナム」および「集合管燃料プレナム」は、燃料噴射モジュール３００の燃料ノズル部分３０２（場合によっては、集合管燃料ノズル）へと燃料を供給する燃料プレナムを指して入れ換え可能に使用され得る。

管の第１のサブセット３５６は、前方プレート３１６、ハウジング本体３１４内に定められた第１の燃料ノズルプレナム、および第１の後方プレート３６０を通って延びる。管の第２のサブセット３５８は、前方プレート３１６、ハウジング本体３１４内に定められた第２の燃料ノズルプレナム、および第２の後方プレート３６２を通って延びる。図１５に示されるように、複数の燃料噴射ランス３０４が、円周方向において管の第１のサブセット３５６と管の第２のサブセット３５８との間および／または第１の後方プレート３６０と第２の後方プレート３６２との間に配置される。

図１６は、燃料噴射パネル１１０内のインジェクタ燃料プレナムへと燃料が半径方向にもたらされる実施形態において使用することができる別の燃料噴射モジュール３００を示している。この実施形態においては、燃料噴射ランス３０４を燃料噴射モジュール３００から省略して、管のそれぞれのサブセット３５６，３５８の間に円周方向のすき間を残すことができる。

特定の実施形態においては、図１４、図１５、および図１６に示されるように、燃料噴射モジュール３００のうちの１つ以上が、燃料噴射モジュール３００の集合管燃料ノズル部分３０２から出る燃料および空気混合物に点火するためのイグナイタ３６４を含むことができる。特定の実施形態においては、図１５および図１６に示されるように、シール３６６（フラ型またはばね式シールなど）を、１つ以上の燃料噴射モジュール３００のハウジング本体３１４の側周壁３６８に沿って配置することができる。シール３６６は、隣接する燃料噴射モジュール３００の隣接する側周壁と係合して、両者の間の流体の流れを防止または低減することができる。

図１５、図１６、および図１７は、各々の燃料噴射モジュール３００に組み合わせられた１対の燃料導管３８２，３９２を示している。一実施形態（図１５および図１７）においては、燃料導管３８２，３９２を、上述したように、チューブインチューブ構成として製作することができる。この場合、第１の燃料導管３８２が、集合管の第１のサブセット３５６および燃料噴射ランス３０４の第１のサブセット（個別の参照番号は標記されていない）へと燃料を供給することができる一方で、他方の燃料導管３９２は、集合管の第２のサブセット３５８および燃料噴射ランス３０４の第２のサブセットへと燃料を供給することができる。

別の実施形態（図１６）においては、燃料導管３８２が、集合管の第１のサブセット３５６に燃料を供給でき、第２の導管３９２が、集合管の第２のサブセット３５８に燃料を供給することができる。さらに別の変種においては、集合管の第１のサブセット３５６および集合管の第２のサブセット３５８に、（第１の燃料導管３８２による供給を受ける）共通の第１の燃料ノズルプレナム３７２および（第２の燃料導管３９２による供給を受ける）共通の第２の燃料ノズルプレナムによって供給を行うことで、管の各々のサブセット３５６，３５８を、集合管の半径方向内側および半径方向外側のグループにさらに分割することができる。すなわち、第１の集合サブセット３５６の半径方向内側の管および第２の集合サブセット３５８の半径方向内側の管に、第１の導管３８２によって燃料をもたらすことができる一方で、サブセット３５６，３５８の半径方向外側の管に、第２の導管３９２によって燃料をもたらすことができる。したがって、単一の燃料噴射モジュール３００の共通のハウジング内に、別個独立に燃料を供給することができる半径方向内側および半径方向外側の集合管サブセットを作り出すことが可能である。

図１７は、３つのそれぞれの燃焼器ノズル１００に組み合わせられた図１５の３つの典型的な燃料噴射モジュール３００のセットを示している。図示されているように、集合管の第１のサブセット３５６は、燃料噴射パネル１１０の負圧側側壁（１１８）の円周方向外側に位置する。燃焼器ノズル１００は、第１および第２の集合管燃料ノズルのサブセット３５６，３５８の間に位置する。第２の集合管燃料ノズルのサブセット３５８は、同じ燃料噴射パネル１１０の正圧側（１１６）の円周方向外側に位置する。したがって、各々の主燃焼ゾーン１０２は、第１の燃料噴射モジュール３００の第２の集合管燃料ノズルのサブセット３５８および第２の（隣接する）燃料噴射モジュール３００の第１の集合管燃料ノズルのサブセット３５６からの燃料および空気混合物を燃焼させる。同様に、予混合チャネル１３２，１３４が燃料噴射パネル１１０の側壁の各々に配置されている実施形態においては、各々の二次燃焼ゾーン１０４が、第１の燃料噴射パネル１１０の負圧側予混合チャネル１３４および第２の（隣接する）燃料噴射パネル１１０の正圧側予混合チャネル１３２からの燃料および空気混合物を燃焼させる。

図１８が、少なくとも１つの実施形態による燃料噴射パネル１１０の一部分および（図１５および図１７に示した）燃料噴射モジュール３００を含む一体型燃焼器ノズル１００の一部分の断面上面図を示している。図１９が、少なくとも１つの実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００に挿入された（図１５に示した）燃料噴射モジュール３００の実施形態について、正圧側側壁１１６を切除した断面側面図を示している。

図１８に示されるように、複数の管３２２のうちの管の第１のサブセット３５６は、それぞれの燃料噴射パネル１１０の負圧側側壁１１８の一部分に沿って延び、複数の管３２２のうちの管の第２のサブセット３５８は、同じ燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６に沿って延びている。このように、図１７に示されるように、２つの円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズル１００に取り付けられた２つの円周方向に隣接する燃料噴射モジュール３００が、分割型環状燃焼システム３６の各々の主燃焼ゾーン１０２のための管３２２の全バンクを形成するために必要である。

特定の実施形態において、図１８および図１９に示されるように、集合管燃料プレナム３３２は、２つ以上の集合管燃料プレナムに細分化されてもよい。例えば、一実施形態においては、集合管燃料プレナム３３２を、壁３７１あるいは燃料噴射モジュール３００内に画定または配置された他の障害物によって、第１の集合管燃料プレナム３７０および第２の集合管燃料プレナム３７２へと細分化し、あるいは仕切ることができる。この構成においては、図１８に示されるように、第１の集合管燃料プレナム３７０が、管の第１のサブセット３５６へと燃料を供給できる一方で、第２の集合管燃料プレナム３７２が、管の第２のサブセット３５８へと燃料を供給することができる。この構成においては、管の第１のサブセット３５６および管の第２のサブセット３５８に、互いに独立に燃料を供給することができ、あるいは管の第１のサブセット３５６および管の第２のサブセット３５８を、互いに独立に動作させることができる。

特定の実施形態においては、図１８に示されるように、集合管燃料プレナム３３２を、ハウジング本体３１４内に配置された１つ以上のプレートまたは壁３７３によって管の一方または両方のサブセット３５６，３５８を横切って軸方向に細分化することにより、前方の集合管燃料プレナム３３２（ａ）および後方の集合管燃料プレナム３３２（ｂ）を形成することができる。燃料ポート３３４のうちの１つ以上を、前方の集合管燃料プレナム３３２（ａ）に流体連通させ、燃料ポート３３４のうちの１つ以上を、後方の集合管燃料プレナム３３２（ｂ）に流体連通させることにより、燃焼力学を処置または調節するためのマルチタウの柔軟性をもたらすことができる。

特定の実施形態においては、図１９に示されるように、インジェクタ燃料プレナム３３６を、第１のインジェクタ燃料プレナム３７４および第２のインジェクタ燃料プレナム３７６に細分化または分割することができる。この実施形態においては、複数の燃料噴射ランス３０４を、燃料噴射ランス３０４の第１の（または、半径方向内側の）サブセット３７８および燃料噴射ランス３０４の第２の（または、半径方向外側の）サブセット３８０に細分化することができる。燃料噴射ランス３０４の第１のサブセット３７８が、第１のインジェクタ燃料プレナム３７４に流体連通でき、燃料噴射ランス３０４の第２のサブセット３８０が、第２のインジェクタ燃料プレナム３７６に流体連通することができる。

燃料噴射ランス３０４の第１の（または、半径方向内側の）サブセット３７８が、正圧側側壁および／または負圧側側壁の予混合チャネル１３２，１３４の半径方向内側の組に燃料を供給できる一方で、燃料噴射ランス３０４の第２の（または、半径方向外側の）サブセット３８０が、正圧側側壁および／または負圧側側壁の予混合チャネル１３２，１３４の半径方向外側の組に燃料を供給することができる。この構成は、運転モード（例えば、全負荷、部分負荷、またはターンダウン）または所望の排出性能に応じて、燃料噴射ランス３０４の第１のサブセットおよび燃料噴射ランス３０４の第２のサブセットを別個独立または一緒に動作させることができる点で、動作の柔軟性を高めることができる。

図１９は、内側燃料回路３８８と外側燃料回路３９０とを定めるチューブインチューブ構成を形成するように内側管３８６を同心円状に取り囲む外側管３８４を含んでいる第１の導管３８２をさらに示している。内側燃料回路３８８を、第１の集合管燃料プレナム３７０に燃料を供給するために使用することができ、外側燃料回路３９０を、第１のインジェクタ燃料プレナム３７４に燃料を供給するために使用することができる（あるいは、逆も可能）。チューブインチューブ構成を形成するように内側管３９６を同心円状に取り囲む外側管３９４を含んでいる第２の導管３９２が、内側燃料回路３９８および外側燃料回路４００を定めている。内側燃料回路３９８を、第２の集合管燃料プレナム３７２に燃料を供給するために使用することができ、外側燃料回路４００を、第２のインジェクタ燃料プレナム３７６に燃料を供給するために使用することができる。

好都合なことに、図１５および図１７〜図１９に示した実施形態においては、燃料ノズル部分３０２および燃料噴射ランス３０４の両方への燃料が、共通の燃料導管（例えば、チューブインチューブ導管）によってもたらされるため、複雑さが低減され、部品数が最小限に抑えられる。本明細書においてはチューブインチューブ構成が例示されているが、代わりに、燃料ノズル部分３０２へと燃料を供給する少なくとも１つの燃料導管と、燃料噴射ランス３０４へと燃料を供給する少なくとも１つの他の燃料導管とを含む別々の燃料導管を使用してもよいことを、理解すべきである。

図２０は、少なくとも１つの実施形態による円周方向に隣接する１対の一体型燃焼器ノズル１００と半径方向に取り付けられた１対の燃料噴射モジュール３００とを含む分割型環状燃焼システム３６の一部分の下流側への斜視図を示している。一実施形態においては、図２０に示されるように、２つの燃料噴射モジュール３００を半径方向に積み重ねることにより、半径方向内側および半径方向外側の燃料噴射モジュールセット４０２を形成することができる。燃料噴射モジュールセット４０２の各々の燃料噴射モジュール３００に、すでに述べたように複数の燃料回路を有する導管４０４，４０６によって個別に燃料を供給することで、積み重ねられた燃料噴射モジュールセット４０２は、少なくとも４つの独立した燃料回路を有する。このようにして、それぞれの集合管燃料プレナムおよびインジェクタ燃料プレナムについて、すでに述べたように独立に燃料をもたらし、あるいは独立に動作させることができる。

特定の実施形態においては、図２０に示されるように、燃料噴射パネル１１０のうちの少なくとも１つが、それぞれの燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁（図１９では隠れている）および負圧側側壁１１８のそれぞれの開口部を通って延びる少なくとも１つのクロスファイヤ管１５６を定めることができる。クロスファイヤ管１５６は、円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間の円周方向に隣接する主燃焼ゾーン１０２のクロスファイヤおよび点火を可能にする。

一実施形態においては、図２１に示されるように、クロスファイヤ管１５６が、間に空気容積が定められる二重壁の円筒形構造によって定められる。第１の主燃焼ゾーン１０２で点火された燃焼ガス３０は、クロスファイヤ管１５６の内壁を通って隣接する主燃焼ゾーン１０２へと流入し、隣接する主燃焼ゾーン１０２において燃料および空気混合物の点火を生じさせることができる。燃焼ガスがクロスファイヤ管１５６内に停滞することがないように、パージ空気孔１５８が内壁に設けられる。パージ空気孔１５８に加えて、クロスファイヤ管１５６の外壁に、燃料噴射パネル１１０内の少なくとも１つの空気空洞１６０，１７０または圧縮空気の何らかの他の供給源に流体連通することができる空気供給孔１５７を設けることができる。パージ空気孔１５８は、空気供給孔１５７を介して空気を受け取る空気容積に流体連通している。外壁のより小さい空気供給孔１５７と内壁のより大きいパージ空気孔１５８との組み合わせは、クロスファイヤ管１５６を、分割型環状燃焼システム３６における潜在的な燃焼力学を軽減するための共振器に変換する。

特定の実施形態においては、燃料噴射モジュール３００のうちの１つ以上を、気体燃料に加えて液体燃料を燃焼させるように構成することができる。図２２が、本開示の少なくとも１つの実施形態による気体燃料および液体燃料の両方で動作するように構成された典型的な燃料噴射モジュールの下流側への斜視図を示している。図２３が、本開示の一実施形態による端部カバー４０に結合した図２２に示した典型的な燃料噴射モジュール３００について、切断線２３−２３に沿って得た断面側面図を示している。図２４が、本開示の一実施形態による図２３に示した燃料噴射モジュール３００について、切断線２４−２４に沿って得た断面図を示している。

少なくとも１つの実施形態においては、図２２および図２３に共同で示されるように、燃料噴射モジュール３００のうちの１つ以上に、それぞれの燃料供給導管４０８を介して端部カバー４０から燃料をもたらすことができる。図２３に示されるように、燃料供給導管４０８は、外側導管４１０、内側導管４１２、および内側導管４１２を通って同軸に延びる液体燃料カートリッジ４１４を含むことができる。特定の実施形態において、燃料供給導管４０８は、半径方向において内側導管４１２と外側導管４１０との間に配置された中間導管４１６を含むことができる。外側導管４１０、内側導管４１２、および中間導管４１６（存在する場合）は、それらの間に気体燃料または液体燃料を燃料噴射モジュール３００の集合管燃料ノズル部分３０２および／または燃料噴射ランス３０４へと供給するための種々の燃料回路を定めることができる。

種々の実施形態において、図２３に示されるように、燃料噴射モジュール３００のハウジング本体３１４は、内部に空気プレナム４１８を定めることができる。空気プレナム４１８は、複数の管３２２の各々の管３２２の少なくとも一部を取り囲むことができる。圧縮機吐出ケーシング３２からの空気が、ハウジング本体３１４に沿って定められた開口部４２０を介し、あるいは前方プレート３１６から始まって燃料プレナム３３２を通って空気プレナム４１８へと延びるチャネル（図示せず）などの何らかの他の開口部または通路によって、空気プレナム４１８に進入することができる。

種々の実施形態において、液体燃料カートリッジ４１４は、内側導管４１２の内部を軸方向に、内側導管４１２を少なくとも部分的に通って延びる。液体燃料カートリッジ４１４は、液体燃料４２４（例えば、油）を複数の管３２２の少なくとも一部へと供給することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、液体燃料カートリッジ４１４は、液体燃料４２４を管出口３２８から流れるあらかじめ混合された気体の燃料−空気混合物（または、燃焼システムが液体燃料のみで動作し、管３２２への気体燃料の供給が行われない場合には、管出口を通って流れる空気）によって霧化させることができるように、後方プレート３１８，３６０，３６２の向こうの管３２２の出口３２８から液体燃料４２４をおおむね軸方向下流側および半径方向外側に発射することができる。

この構成においては、図２３に示されるように、液体燃料を、液体燃料カートリッジ４１４を介して主燃焼ゾーン１０２へと直接噴射することができる。特定の実施形態において、液体燃料カートリッジ４１４および内側導管４１２は、両者の間に環状パージ空気通路４２８を少なくとも部分的に定めることができる。動作時に、パージ空気４３０をパージ空気通路４２８へともたらすことで、液体燃料カートリッジ４１４を熱的に絶縁し、コーキングを最小にすることができる。パージ空気４３０を、液体燃料カートリッジ４１４の下流端部分と内側導管４１２の下流端部分との間に定められる環状のすき間４３２を介して、パージ空気通路４２８から排出することができる。

内側導管４１２および中間導管４１６は、両者の間に気体燃料を燃料プレナム３３２へともたらすための内側燃料通路４２２を定め、燃料プレナム３３２が、燃料噴射モジュール３００の複数の管３２２へと燃料を供給する。あらかじめ混合された（気体または気化した液体）燃料および空気の流れを、集合管燃料ノズル部分３０２の管出口３２８を介して、主燃焼ゾーン１０２へと噴射することができる。

中間導管４１６と外側導管４１０との間に定められる外側燃料通路４２６が、気体燃料をインジェクタ燃料プレナム３３６へと導き、インジェクタ燃料プレナム３３６が、燃料を燃料噴射ランス３０４へと供給する。図２４は、液体燃料カートリッジ４１４と、パージ空気通路４２８と、内側燃料通路４２２と、外側燃料通路４２６との同心性を示している。

図２５が、本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な燃料噴射ランス３０４を有する典型的な燃料噴射パネル１１０の一部分の上方からの（見下ろしの）断面図を示している。特定の実施形態においては、図２５に示されるように、液体燃料４３４を、燃料噴射ランス３０４のうちの１つ以上へと、それぞれの燃料噴射ランス３０４を通って軸方向に延びる液体燃料カートリッジ４３６を介して供給することができる。液体燃料カートリッジ４３６は、ハウジング本体３１４を通って延びることができる。液体燃料カートリッジ４３６は、液体燃料カートリッジ４３６の周りに環状部４３９を定める（内側導管４１２によく似た）保護管４３７の内側に設置される。環状部４３９は、空気が流れる通路をもたらすことにより、液体燃料カートリッジ４３６に断熱シールドを提供し、コーキングを最小にする。外側燃料通路４３８を、保護管４３７とそれぞれの燃料噴射ランス３０４の内面との間に定めることができる。外側燃料通路４３８は、インジェクタ燃料プレナム３３６と流体連通することができ、したがって燃料インジェクタランス３０４に二元燃料の能力をもたらすことができる。

動作時に、各々の集合管燃料ノズル部分３０２は、各々の対応する主（または、第１の）燃焼ゾーン１０２において、各々の管３２２の出口３２８から生じる比較的短い火炎を介して燃焼ガスの高温流出流を生成する。高温流出流は、下流へと流れ、１つの第１の燃料噴射パネル１１０の正圧側予混合チャネル１３２および／または円周方向において隣接する（第２の）燃料噴射パネル１１０の負圧側予混合チャネル１３４によってもたらされる第２の燃料および空気の流れに流入する。高温流出流および第２のあらかじめ混合された燃料および空気の流れは、対応する二次燃焼ゾーン１０４において反応する。全燃焼ガス流の約４０％〜９５％である主燃焼ゾーン１０２からの高温流出流は、噴射面１３０、１３１へと下流に運ばれ、噴射面１３０、１３１において第２の燃料および空気混合物が導入され、流れの残部がそれぞれの二次燃焼ゾーンへと加えられる。一実施形態においては、全燃焼ガス流の約５０％が、主燃焼ゾーン１０２から生じ、残りの約５０％が、二次燃焼ゾーン１０４から生じる。各々の燃焼ゾーンにおいて目標の滞留時間を有する軸方向燃料多段化のこの構成は、全体としてのＮＯｘおよびＣＯの排出を最小にする。

円周方向ダイナミクスモードが、従来の環状燃焼器において一般的である。しかしながら、二次の燃料−空気の噴射を伴う一体型燃焼器ノズル１００の使用に主に起因して、本明細書に提示の分割型環状燃焼システムは、これらのダイナミックモードの発現の可能性を低減する。さらに、各々のセグメントが、円周方向において隣接するセグメントから隔てられているため、いくつかの缶環状燃焼システムに関連するダイナミクストーンおよび／またはモードが軽減され、あるいは存在しない。

分割型環状燃焼システム３６の動作時に、各々の一体型燃焼器ノズル１００および全体としての分割型環状燃焼システム３６の機械的な性能を向上させるために、各々の一体型燃焼器ノズル１００の正圧側側壁１１６、負圧側側壁１１８、タービンノズル１２０、内側ライナセグメント１０６、および／または外側ライナセグメント１０８のうちの１つ以上を、冷却することが必要である場合がある。冷却の必要性に対処するために、各々の一体型燃焼器ノズル１００は、圧縮機吐出ケーシング３２内に形成された高圧プレナム３４および／または各々の燃料噴射パネル１１０内に定められた予混合空気プレナム１４４に流体連通できる種々の空気通路または空洞を含むことができる。

一体型燃焼器ノズル１００の冷却を、図６、図８、および図２６を参照して最もよく理解することができる。図２６は、少なくとも１つの実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００の底面斜視図を示している。

特定の実施形態においては、図６、図８、および図２６に共同で示されるように、正圧側側壁１１６と負圧側側壁１１８との間に定められる各々の燃料噴射パネル１１０の内部を、壁１６６によって種々の空気通路または空洞１６０へと仕切ることができる。特定の実施形態において、空気空洞１６０は、外側ライナセグメント１０８（図８）に定められた１つ以上の開口部１６２を介し、さらには／あるいは内側ライナセグメント１０６（図２６）に定められた１つ以上の開口部１６４を介して、圧縮機吐出ケーシング３２または他の冷却源から空気を受け取ることができる。

図６、図８、および図２６に共同で示されるように、壁または仕切り１６６は、複数の空気空洞１６０を少なくとも部分的に形成し、あるいは隔てるように、燃料噴射パネル１１０の内部を延びることができる。特定の実施形態においては、壁１６６の一部または全部が、燃料噴射パネル１１０の正圧側側壁１１６および／または負圧側側壁１１８に構造的な支持をもたらすことができる。特定の実施形態においては、図８に示されるように、壁１６６のうちの１つ以上が、隣り合う空気空洞１６０間の流体の流れを可能にする１つ以上の開口１６８を含むことができる。

種々の実施形態において、図６、図８、および図２６に共同で示されるように、複数の空気空洞１６０は、正圧側予混合チャネル１３２および負圧側予混合チャネル１３４を取り囲む（あるいは、予混合チャネル１３２または１３４のいずれかの組が存在する）予混合チャネル空気空洞１７０を含む。特定の実施形態においては、複数の空気空洞１６０のうちの少なくとも１つの空気空洞１６０が、各々の燃料噴射パネル１１０のタービンノズル部分１２０を通って延びる。

動作時、圧縮機吐出ケーシング３２によって形成される高圧プレナム３４からの空気が、外側ライナセグメント１０８および／または内側ライナセグメント１０６のそれぞれの開口部１６２，１６４を介して複数の空気空洞１６０に進入することができる。燃料噴射パネル１１０の内部が壁１６６によって仕切られている特定の実施形態においては、空気は、開口１６８を通って隣接する空気空洞１６０へと流れることができる。特定の実施形態において、空気は、１つ以上の開口１６８を通って、予混合チャネル空気空洞１７０に向かって流れ、かつ／または予混合チャネル空気空洞１７０に流入でき、さらには／あるいは燃料噴射パネル１１０の予混合空気プレナム１４４に流入することができる。次いで、空気は、カラー１４６の周囲を流れ、正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４に流入することができる。

図２７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００の分解斜視図を示している。図２８は、少なくとも１つの実施形態による３つの組み立てられた典型的な一体型燃焼器ノズル１００（図２７に分解して示されている）の上面図を示している。図２９は、少なくとも１つの実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００（図２７に分解して示されている）の底面図を示している。

特定の実施形態においては、図２７および図２８に共同で示されるように、各々の一体型燃焼器ノズル１００が、外側ライナセグメント１０８の外面１８０に沿って延びる外側衝突パネル１７８を含むことができる。外側衝突パネル１７８は、外側ライナセグメント１０８の形状または形状の一部分に対応する形状を有することができる。外側衝突パネル１７８は、外側衝突パネル１７８に沿った種々の位置に定められる複数の衝突孔１８２を定めることができる。特定の実施形態においては、図２７に示されるように、外側衝突パネル１７８が、外側ライナセグメント１０８の外面１８０に沿って定められた予混合空気プレナム１４４への入口１８４を横切って延びることができる。特定の実施形態においては、図２７および図２８に共同で示されるように、外側衝突パネル１７８が、外側ライナセグメント１０８に沿って定められた開口部１６２のうちの１つ以上に整列または対応し、かつ一体型燃焼器ノズル１００の内部に定められた種々の空気空洞１６０に対応する複数の開口部１８６を定めることができる。

特定の実施形態においては、図２７および図２９に共同で示されるように、各々の一体型燃焼器ノズル１００が、内側ライナセグメント１０６の外面１９０に沿って延びる内側衝突パネル１８８を含むことができる。内側衝突パネル１８８は、内側ライナセグメント１０６の形状または形状の一部分に対応する形状を有することができる。内側衝突パネル１８８は、内側衝突パネル１８８に沿った種々の位置に定められる複数の衝突孔１９２を含むことができる。特定の実施形態においては、図２９に隠れ線で示されるように、内側衝突パネル１８８が、内側ライナセグメント１０６の外面１９０に沿って定められた予混合空気プレナム１４４への入口１９４を横切って延びることができる。特定の実施形態においては、図２７および図２９に示されるように、内側衝突パネル１８８が、内側ライナセグメント１０６に沿って定められた開口部１６４（図２５）のうちの１つ以上に整列または対応し、かつ一体型燃焼器ノズル１００の内部に定められた特定の空気空洞１６０に対応する複数の開口部１９６を定めることができる。

特定の実施形態においては、図２７および図２８に共同で示されるように、一体型燃焼器ノズル１００のうちの１つ以上が、対応する一体型燃焼器ノズル１００のタービンノズル部分１２０の内部に配置された第１の衝突空気インサート１９８を含む。第１の衝突空気インサート１９８は、タービンノズル部分１２０の空気空洞１６０に相補的な形状にて、一方または両方の端部に開口部を有する中空構造として形成される。衝突空気インサート１９８は、複数の衝突孔２００を定める。動作時に、圧縮機吐出ケーシング３２からの空気が、対応する外側ライナセグメント１０８に定められた開口部１６２および／または外側衝突パネル１７８に定められた開口部１８６を通り、第１の衝突空気インサート１９８へと流入でき、第１の衝突空気インサート１９８において、空気は、個別のジェットとして衝突孔２００を通って流れ、タービンノズル１２０の内面に衝突することができる。

特定の実施形態においては、図２７、図２８、および図２９に共同で示されるように、一体型燃焼器ノズル１００のうちの１つ以上が、第２の衝突空気インサート２０２を含むことができる。第２の衝突空気インサート２０２を、正圧側噴射出口１２６および／または負圧側噴射出口１２８の下流かつタービンノズル１２０の上流に定められた対応する燃料噴射パネル１１０の空洞２０４（図２８）に配置し、あるいは取り付けることができる。図２８および図２９に共同で示されるように、第２の衝突空気インサート２０２は、圧縮機吐出ケーシング３２からの空気が燃料噴射パネル１１０を通って自由に流れることができるように、半径方向内側の端部２０６（図２９）および半径方向外側の端部２０８（図２８）の両方において開いていてよい。衝突空気インサート２０２を通過する空気の一部が、対応する燃料噴射パネル１１０の内面に衝突するように使用される。燃料噴射パネル１１０の内面に衝突した後に、空気は、燃料噴射パネル１１０の前端１１２に向かって燃料噴射パネル１１０を通って流れ、燃料噴射パネル１１０の前端１１２において、予混合チャネル１３２，１３４の入口へと導かれる。

第２の衝突空気インサート２０２を自由に通過する空気を、圧縮機吐出ケーシング３２内の圧縮空気と、この圧縮空気が各々の燃料噴射モジュール３００の集合管燃料ノズル部分３０２に向かって流れるときに混合することができ、各々の燃料噴射モジュール３００の集合管燃料ノズル部分３０２において燃料と混合することができる。種々の実施形態において、圧縮機吐出ケーシング３２からの空気は、予混合チャネル空気空洞１７０へと流入して、正圧側および／または負圧側予混合チャネル１３２、１３４を冷却することができる。

他の実施形態においては、内側ライナセグメント１０６を通って取り付けられる第１の衝突空気インサートおよび外側ライナセグメント１０８を通って取り付けられる第２の衝突空気インサートなど、２つの衝突空気インサートを、所与の空気空洞１６０に挿入することができる。このような組み合わせは、空洞１６０の半径方向寸法を貫通する単一の衝突空気インサートの挿入を妨げる形状（例えば、砂時計形状）を空洞１６０が有する場合に、有用であり得る。あるいは、２つ以上の衝突空気インサートを、所与の空洞１６０内で軸方向に続けて配置することができる。

図３０は、図２９に示した典型的な一体型燃焼器ノズル１００のうちの１つの外側ライナセグメント１０８の一部分の拡大図を示している。図３１は、図２９に示した典型的な一体型燃焼器ノズル１００のうちの１つの内側ライナセグメント１０６の一部分の拡大図を示している。

特定の実施形態においては、図３０に示されるように、外側衝突パネル１７８を、外側ライナセグメント１０８の外面１８０から半径方向に離間させ、両者の間に冷却流すき間２１０を形成することができる。冷却流すき間２１０は、対応する燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４と上流端部分１１２との間に延在することができる。動作時に、図３０に示されるように、圧縮機吐出ケーシング３２（図２）からの空気２６が、外側衝突パネル１７８に対して流れ、衝突孔１８２を通過する。衝突孔１８２は、空気２６の複数のジェットを、個別の位置において外側ライナセグメント１０８の外面１８０に衝突し、かつ／または外側ライナセグメント１０８の外面１８０を横切るように導き、外側ライナセグメント１０８の外面１８０のジェット冷却または衝突冷却をもたらす。次いで、空気２６は、外側ライナセグメント１０８の上流端部分１１２の入口１８４を通り、燃料噴射パネル１１０の内部に定められた予混合空気プレナム１４４へと流入でき、予混合空気プレナム１４４において、個々の正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４へと分配されてよい。外側ライナセグメント１０８は、その長手方向の縁の各々に沿って、Ｃ字形のスロット１０９を定めることができ、スロット１０９の長さに沿ってシール（図示せず）を設置することで、隣接する外側ライナセグメント１０８間の接合部１２２をシールすることができる。

図３１に示されるように、内側衝突パネル１８８を、内側ライナセグメント１０６の外面１９０から半径方向に離間させ、両者の間に冷却流すき間２１２を形成することができる。冷却流すき間２１２は、対応する燃料噴射パネル１１０の下流端部分１１４と上流端部分１１２との間に延在することができる。動作時に、図３１に示されるように、圧縮機吐出ケーシング３２からの空気２６が、内側衝突パネル１８８に対して流れ、衝突孔１９２を通過する。衝突孔１９２は、空気の複数のジェットを、個別の位置において内側ライナセグメント１０６の外面１９０に衝突し、かつ／または内側ライナセグメント１０６の外面１９０を横切るように導き、内側ライナセグメント１０６の外面１９０のジェット冷却または衝突冷却をもたらす。次いで、空気２６は、内側ライナセグメント１０６の上流端部分１１２の入口１９４を通り、燃料噴射パネル１１０の内部に定められた予混合空気プレナム１４４へと流入でき、予混合空気プレナム１４４において、個々の正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４へと分配されてよい。内側ライナセグメント１０６は、その長手方向の縁の各々に沿って、Ｃ字形のスロット１０７を定めることができ、スロット１０７の長さに沿ってシール（図示せず）を設置することで、隣接する内側ライナセグメント１０６間の接合部１２２をシールすることができる。

図３０および図３１は、それぞれ外側ライナセグメント１０８および／または内側ライナセグメント１０６を通って延びる少なくとも１つのマイクロチャネル冷却通路２１６をさらに示している。マイクロチャネル冷却通路２１６は、（図３０に示されるように）冷却流すき間２１０に連通し、あるいは（図３１に示されるように）予混合空気プレナムに連通する入口孔２１４を有する。マイクロチャネル冷却通路２１６は、それぞれのライナセグメント１０６または１０８の長手方向の縁に沿って位置することができる空気出口孔２１８を終端とする。

図３２および図３３は、本開示の特定の実施形態による内側ライナセグメント１０６または外側ライナセグメント１０８の一部分の例示となるように意図されている。特定の実施形態においては、図３２および図３３に示されるように、内側ライナセグメント１０６の外面１９０および／または外側ライナセグメント１０８の外面１８０が、圧縮機吐出ケーシング３２（図２）からの空気を受け入れる複数の空気入口孔２１４を定め、あるいは含むことができる。各々の入口孔２１４（図３３において斜線で示されている）を、対応する空気出口孔２１８（図３３において実線の円で示されている）を終端とする比較的短いマイクロチャネル冷却通路２１６と一体にすることができる。図示の実施形態において、入口孔２１４および対応する出口孔２１８は、それぞれのライナセグメント１０８，１０６の同じ面（すなわち、外面１８０，１９０）に配置される。しかしながら、他の実施形態においては、出口孔２１８が内面に配置されてもよい。

マイクロチャネル冷却通路２１６の長さは、さまざまであってよい。特定の実施形態においては、マイクロチャネル冷却通路２１６の一部またはすべての長さが、約１０インチ未満であってよい。特定の実施形態においては、マイクロチャネル冷却通路２１６の一部またはすべての長さが、約６インチ未満であってよい。特定の実施形態においては、マイクロチャネル冷却通路２１６の一部またはすべての長さが、約２インチ未満であってよい。特定の実施形態においては、マイクロチャネル冷却通路２１６の一部またはすべての長さが、約１インチ未満であってよい。一般に、マイクロチャネル冷却通路２１６は、０．５インチ〜６インチの間の長さを有することができる。種々のマイクロチャネル冷却通路２１６の長さを、マイクロチャネル冷却通路２１６の直径、マイクロチャネル冷却通路２１６を通って流れる空気の熱回収能力、およびライナセグメント１０６、１０８の冷却対象領域の局所温度によって決定することができる。

特定の実施形態において、空気出口孔２１８のうちの１つ以上は、それぞれの内側ライナセグメント１０６または外側ライナセグメント１０８の外面１９０，１８０に沿って位置することができ、それぞれの入口孔２１４からの空気を収集トラフ２２０（図３２）へともたらすことができる。図３２に示されるように、収集トラフ２２０は、内側ライナセグメント１０６のそれぞれの外面１９０または外側ライナセグメント１０８の外面１８０に沿って延びるダクト２２２によって定めることが可能である。収集トラフ２２０は、空気の少なくとも一部を燃料噴射パネル１１０の予混合空気プレナム１４４（図３１）へと導くことができ、予混合空気プレナム１４４において、空気を種々の正圧側予混合チャネル１３２および／または負圧側予混合チャネル１３４へと分配することができる。マイクロチャネル冷却に関するさらなる詳細は、本出願と譲受人が共通である２０１５年１１月１８日に出願された米国特許出願第１４／９４４，３４１号に記載されている。

特定の実施形態においては、図３２に示されるように、マイクロチャネル冷却通路２１６のうちの１つ以上を、１つ以上の空気空洞１６０の開口部１６２，１６４で終わるように配置することができる。したがって、マイクロチャネル冷却通路２１６のうちの１つ以上からの空気を、衝突空気インサートを内部に有していても、有していなくてもよい燃料噴射パネル１１０の内部を冷却するために使用される空気と、混合することができる。特定の実施形態においては、図３０および図３１に示されるように、空気がマイクロチャネル冷却通路２１６を通って流れ、次いで２つの円周方向に隣接する内側ライナセグメント１０６または外側ライナセグメント１０８の間を分割線１２２（図２８）に沿って流れることで、両者の間の流体シールを生み出すように、１つ以上のマイクロチャネル冷却通路２１６の出口孔２１８を、内側ライナセグメント１０６の側壁または外側ライナセグメント１０８の側壁に沿って配置することができる。一実施形態においては、空気がマイクロチャネル冷却通路２１６を通って流れ、次いで主燃焼ゾーン１０２または二次燃焼ゾーン１０４のいずれかにフィルム空気として進入するように、１つ以上のマイクロチャネル冷却通路２１６の出口孔２１８を、内側ライナセグメント１０６の内面または外側ライナセグメント１０８の内面に沿って配置することができる。

さらに、衝突冷却またはマイクロチャネル冷却によるライナセグメント１０６，１０８の冷却に代えて（あるいは、これに加えて）、ライナセグメント１０６，１０８を対流によって冷却することも考えられる。この構成（図示せず）においては、ライナセグメント１０６，１０８に相応に形作られた冷却スリーブが設けられることで、ライナセグメントとスリーブとの間に環状部が定められる。スリーブの後端に、空気２６を環状部に進入させて予混合空気プレナム１４４へと上流に運ぶことを可能にする複数の冷却入口孔が設けられる。ライナセグメント１０６，１０８の外面および／またはスリーブの内面に、乱流発生部、くぼみ、ピン、山形紋、などの熱伝達用の造作を設けて、ライナセグメント１０６，１０８からの熱の移動を増大させることができる。空気２６が環状部を通過し、熱伝達用の造作を過ぎ、あるいは熱伝達用の造作の周囲を過ぎるとき、空気は、それぞれのライナセグメント１０６，１０８を対流によって冷却する。次いで、空気２６は、予混合空気プレナム１４４に進入し、集合管燃料ノズル３０２または予混合チャネル１３２，１３４の一方または両方において燃料と混合される。空気が予混合チャネル１３２，１３４へと導かれる場合、空気は、チャネル１３２、１３４を通って流れるときにチャネル１３２、１３４をさらに冷却する。

図３４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による分割型環状燃焼システム３６の負圧側の一部分の斜視図を示している。図３５は、本開示の１つの実施形態による１つの典型的な一体型燃焼器ノズル１００の一部分の下方からの斜視図を示している。図３６は、本開示の一実施形態による分割型環状燃焼システム３６内に取り付けられた典型的な一体型燃焼器ノズル１００の断面側面図を示している。

図３４に示されるとおりの一実施形態において、各々の一体型燃焼器ノズル１００は、対応する外側ライナセグメント１０８に取り付けられた取り付けストラット２２４を含む。一体型燃焼器ノズル１００を燃焼部１６内に支持するために、各々の取り付けストラット２２４は、外側取り付けリング２２６に取り付けられている。外側取り付けリング２２６が、ライナセグメント１０８の後端に図示されているが、取り付けストラット２２４を、取り付けリング２２６の（図３６のような）ライナセグメント１０８の前端への配置あるいは前端と後端との間の中間の何らかの位置への配置を可能にするように構成できることを、理解すべきである。

特定の実施形態においては、図３４、図３５、および図３６に共同で示されるように、各々の一体型燃焼器ノズル１００が、内側フックまたはフックプレート２２８と、外側フックまたはフックプレート２５２とを含むことができる。内側フック２２８は、内側ライナセグメント１０６に沿って配置されても、内側ライナセグメント１０６に取り付けられても、あるいは内側ライナセグメント１０６のうちのタービンノズル１２０に近接する部分を形成してもよい。外側フック２５２は、外側ライナセグメント１０８に沿って配置されても、外側ライナセグメント１０８に取り付けられても、あるいは外側ライナセグメント１０８のうちのタービンノズル１２０に近接する部分を形成してもよい。図３６に示されるように、各々の内側フック２２８を、内側取り付けリング２３０に結合させることができる。内側フック２２８および外側フック２５２は、対向するように配置されてもよいし、反対の軸方向に延びてもよい。

特定の実施形態においては、図３６に示されるように、外側二重蛇腹シール２３２が、タービンノズル１２０の付近において外側取り付けリング２２６と外側ライナセグメント１０８との間に延在する。外側二重蛇腹シール２３２の一端部２３４を、外側取り付けリング２２６に結合させることができ、あるいは外側取り付けリング２２６に対してシールすることができる。外側二重蛇腹シール２３２の第２の端部２３６を、外側ライナセグメント１０８または外側ライナセグメント１０８に取り付けられた中間構造体に結合させることができ、あるいは外側ライナセグメント１０８または外側ライナセグメント１０８に取り付けられた中間構造体に対してシールすることができる。他の実施形態においては、外側二重蛇腹シール２３２を１つ以上のリーフシールで置き換えることができる。

特定の実施形態においては、内側二重蛇腹シール２３８が、タービンノズル１２０の付近において内側取り付けリング２３０と内側ライナセグメント１０６との間に延在する。内側二重蛇腹シール２３８の一端部２４０を、内側取り付けリング２３０に結合させることができ、あるいは内側取り付けリング２３０に対してシールすることができる。内側二重蛇腹シール２３８の第２の端部２４２を、内側ライナセグメント１０６または内側ライナセグメント１０６に取り付けられた中間構造体に結合させることができ、あるいは内側ライナセグメント１０６または内側ライナセグメント１０６に取り付けられた中間構造体に対してシールすることができる。他の実施形態においては、内側二重蛇腹シール２３８を１つ以上のリーフシールで置き換えることができる。

図３７は、円周方向に隣接する１対の二重蛇腹シールの斜視図を示しており、少なくとも１つの実施形態による内側または外側二重蛇腹シール２３８，２３２のいずれかの例示となるように意図されている。内側および／または外側二重蛇腹シール２３８，２３２を、２つの蛇腹セグメント２４４および２４６を溶接または他の方法によって接合することによって製造することができる。内側および／または外側二重蛇腹シール２３８，２３２（または、リーフシール）は、軸方向および半径方向の両方において、内側取り付けリング２３０と一体型燃焼器ノズル１００との間の動き、および／または外側取り付けリング２２６と一体型燃焼器ノズル１００との間の動きに適応することができる。内側二重蛇腹シール２３８または外側二重蛇腹シール２３２（または、代わりのリーフシール）の各々またはいくつかは、円周方向において２つ以上の一体型燃焼器ノズル１００にまたがることができる。特定の実施形態においては、中間二重蛇腹シール２４８（または、リーフシール）を、円周方向に隣接する二重蛇腹（または、リーフ）シールの間に形成され得るすき間２５０を覆って配置することができる。

図３８は、本開示の１つの実施形態による典型的な一体型燃焼器ノズル１００の正圧側の斜視図を示している。図３９は、図３８に示したとおりの一体型燃焼器ノズル１００の一部の断面斜視図を示している。一実施形態においては、図３５および図３８に示されるように、一体型燃焼器ノズル１００が、内側フックまたはフックプレート２２８を含む。内側フック２２８は、内側ライナセグメント１０６に沿って配置されても、内側ライナセグメント１０６に取り付けられても、あるいは内側ライナセグメント１０６のうちのタービンノズル１２０に近接する部分を形成してもよい。さらに、一体型燃焼器ノズル１００は、タービンノズル１２０に近接した外側ライナセグメント１０８の外面１８０に沿って定められた１つ以上の外側フック２５２を含むことができる。

図３８および図３９に示されるように、一体型燃焼器ノズル１００は、一体型燃焼器ノズル１００の上流端１１２に近い内側ライナセグメント１０６の外面１９０に沿って配置された取り付けほぞまたは根元２５４をさらに含む。特定の実施形態においては、図３８に示されるように、内側ライナセグメント１０６に取り付けられた取り付けほぞ２５４に代え、あるいは内側ライナセグメント１０６に取り付けられた取り付けほぞ２５４に加えて、別の取り付けほぞ２５４を、一体型燃焼器ノズル１００の上流端１１２に近い外側ライナセグメント１０８の外面１８０に沿って配置でき、さらには／あるいは一体型燃焼器ノズル１００の上流端１１２に近い外側ライナセグメント１０８の外面１８０に取り付けることができる。特定の実施形態において、取り付けほぞ２５４（内側ライナセグメント１０６または外側ライナセグメント１０８あるいは両方のいずれに位置するかに関わらず）は、蟻ほぞの形状またはモミの木の形状を有することができる。

図４０は、本開示の１つの実施形態による分割型環状燃焼システム３６の一部分の斜視図を示している。図４１は、一実施形態による図４０に示した分割型環状燃焼システム３６の一部分の断面側面図を示している。図４０および図４１に共同で示されるように、分割型環状燃焼システム３６を、外側取り付けリング２２６および内側取り付けリング２３０に取り付けることができる。

図４０および図４１に共同で示されるように、内側スロット２５６および外側スロット２５８が、内側フック２２８および外側フック２５２をそれぞれ受け入れるために、内側取り付けリング２３０および外側取り付けリング２２６のそれぞれの垂直面部分２６０，２６２に設けられ、さらには／あるいは定められる。上述のように、内側フック２２８および外側フック２５２は、対向するように配置されてもよいし、反対の軸方向に延びてもよい。内側スロットカバー２６４が、内側スロット２５６内の内側フック２２８を覆い、あるいは固定することができる。内側スロットカバー２６４を、内側フック２２８を所定の位置に固定するために、内側取り付けリング２３０にボルトで取り付け、あるいは他の方法で結合させることができる。内側スロットカバー２６６が、外側スロット２５８内の外側フック２５２を覆い、あるいは固定することができる。外側スロットカバー２６６を、外側フック２５２を所定の位置に固定するために、外側取り付けリング２２６にボルトで取り付け、あるいは他の方法で結合させることができる。

（図４１に示される）種々の実施形態において、内側ライナセグメント１０６上の取り付けほぞ２５４を、取り付けほぞ２５４を受け入れるように形作られたスロット２７０を含むほぞ取り付け部２６９内に据えることができる。次に、ほぞ取り付け部２６９を、機械的な締結具２７２（ボルトまたはピンなど）によって、内側前方取り付けリング２６８に結合させることができる。図４２が、本開示の少なくとも１つの実施形態による取り付けフランジのスロット２７０内に取り付けられた典型的なほぞ２５４の断面の下流側への斜視図を示している。

特定の実施形態においては、図４２に示されるように、ダンパ２７４（ばね、ばねシール、または減衰メッシュ材料、など）を、各々のスロット２７０においてスロットの壁とほぞ２５４との間に配置することができる。ダンパ２７４は、この接合部または境界面における振動を低減することにより、長期にわたってほぞ２５４の摩耗を減らし、機械的な寿命および／または性能を改善する。

本明細書において説明および図示した分割型環状燃焼システム３６、とりわけ燃料噴射モジュール３００と組み合わせられた一体型燃焼器ノズル１００の種々の実施形態は、従来からの環状燃焼システムと比べて、動作およびターンダウン性能のさまざまな向上または改良を提供する。例えば、分割型環状燃焼システム３６の始動時に、イグナイタ３６４が、複数の管３２２のうちの管３２２の出口３２８から流れる燃料および空気混合物に点火する。出力の需要が増すとき、燃料噴射パネル１１０へと供給を行う燃料噴射ランス３０４の一部またはすべてへの燃料を、各々の燃料噴射パネル１１０が完全に動作するまで、同時または順次にオンにすることができる。

出力を減少させるために、燃料噴射ランス３０４の一部またはすべてへと流れる燃料を、必要に応じて、同または順次に絞ることができる。燃料噴射パネル１１０のうちのいくつかをオフにすることが望まれ、あるいは必要になるとき、１つおきの燃料噴射パネル１１０の燃料噴射ランス３０４を遮断することにより、タービンの動作の乱れを最少にすることができる。

燃料噴射モジュール３００の特定の構成に応じて、負圧側予混合チャネル１３４へと供給を行う燃料噴射ランス３０４をオフにすることができる一方で、正圧側予混合チャネル１３２へと供給を行う燃料噴射ランス３０４への燃料を続けることができる。燃料噴射モジュール３００の特定の構成に応じて、正圧側予混合チャネル１３２へと供給を行う燃料噴射ランス３０４をオフにすることができる一方で、負圧側予混合チャネル１３４へと供給を行う燃料噴射ランス３０４への燃料を続けることができる。燃料噴射モジュール３００の特定の構成に応じて、１つおきの燃料噴射パネル１１０へと供給を行う燃料噴射ランス３０４をオフにすることができる一方で、交互の燃料噴射パネル１１０へと供給を行う燃料噴射ランス３０４への燃料を続けることができる。

特定の実施形態においては、１つ以上の燃料噴射パネル１１０について、燃料噴射ランス３０４の半径方向内側の（または、第１の）サブセット３４０への燃料を遮断し、あるいは燃料噴射ランス３０４の半径方向外側の（または、第２の）サブセット３４４への燃料を遮断することができる。特定の実施形態においては、１つ以上の燃料噴射パネル１１０の燃料噴射ランス３０４の第１のサブセット３４０への燃料または燃料噴射ランス３０４の第２のサブセット３４４への燃料を、すべての燃料噴射ランス３０４がオフにされ、集合管燃料ノズル部分３０２にのみ燃料がもたらされるようになるまで、交互のパターン（半径方向内側／半径方向外側／半径方向内側／など）にてオフにすることができる。他の実施形態においては、燃料ランス３０４および集合管燃料ノズル部分３０２の燃料供給の有無のさまざまな組み合わせを、所望のレベルのターンダウンを達成するために使用することができる。

本開示および添付の図面の全体を通して、個別の燃料ランス３０４を有する燃料噴射モジュール３００に言及してきたが、燃料ランス３０４を、予混合チャネル１３２，１３４とやり取りをする燃料噴射モジュール３００内の燃料マニホールド、または予混合チャネル１３２、１３４へと燃料をもたらす燃料噴射パネル１１０内に位置する燃料マニホールドによって、置き換えてもよいと考えられる。さらに、燃料マニホールドを、燃料（または、燃料−空気混合物）が出口１２６，１２８による導入に先立って燃料噴射パネル１１０の後端を冷却するように、燃料噴射パネル１１０の後端に向かって配置してもよいと考えられる。

燃料を、燃焼器のさまざまな動作モードにおいて、分割型環状燃焼システム３６の燃料噴射パネル１１０のうちの１つ以上および／または燃料噴射モジュール３００のうちの１つ以上へと供給できることを、理解すべきである。円周方向に隣接する燃料噴射パネル１１０または円周方向に隣接する燃料噴射モジュール３００の各々について、同時に燃料を供給する必要はなく、あるいは同時に燃焼させる必要はない。したがって、分割型環状燃焼システム３６の特定の動作モードにおいて、各々の個別の燃料噴射パネル１１０および／または各々の燃料噴射モジュール３００、あるいは燃料噴射パネル１１０のランダムなサブセットおよび／または燃料噴射モジュール３００のランダムなサブセットを、別個独立にオンライン（燃料がもたらされる）にし、あるいは遮断し、さらには同様または異なる燃料流量とすることで、始動、ターンダウン、ベース負荷、全負荷、および他の動作条件などの動作モードに向けた動作の柔軟性をもたらすことができる。

本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到できる他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

１０ ガスタービン
１２ 吸気部
１４ 圧縮機
１６ 燃焼部
１８ タービン
２０ 排気部
２２ シャフト
２４ 空気
２６ 圧縮空気
２８ 燃料
３０ 燃焼ガス
３２ 圧縮機吐出ケーシング
３４ 高圧プレナム
３６ 分割型環状燃焼システム
３８ 中心線
４０ 端部カバー
１００ 一体型燃焼器ノズル
１０２ 主燃焼ゾーン
１０４ 二次燃焼ゾーン
１０６ 内側ライナセグメント
１０７ スロット
１０８ 外側ライナセグメント
１０９ スロット
１１０ 燃料噴射パネル
１１２ 上流端部分
１１４ 下流端部分
１１６ 第１の（正圧側）側壁
１１８ 第２の（負圧側）側壁
１２０ タービンノズル
１２２ 軸方向の分割線
１２４ シールド
１２６ 正圧側噴射出口
１２８ 負圧側噴射出口
１３０ 正圧側噴射面
１３１ 負圧側噴射面
１３２ 正圧側予混合チャネル
１３４ 負圧側予混合チャネル
１３６ （正圧側予混合チャネルの）一直線の部分
１３８ （正圧側予混合チャネルの）湾曲した部分
１４０ （負圧側予混合チャネルの）一直線の部分
１４２ （負圧側予混合チャネルの）湾曲した部分
１４４ 予混合空気プレナム
１４６ 環状のカラーまたは座
１４８ ストラット
１５０ テーパ部
１５１ 中央開口部
１５２ 流路
１５４ 浮動カラー
１５６ クロスファイヤ管
１５７ 空気供給孔
１５８ パージ空気孔
１６０ 空気空洞
１６２ 開口部
１６４ 開口部
１６６ 壁
１６８ 開口
１７０ 空気空洞
１７８ 外側衝突パネル
１８０ （外側ライナセグメントの）外面
１８２ 衝突孔
１８４ （予混合空気プレナムへの）入口
１８６ 開口部
１８８ 内側衝突パネル
１９０ （内側ライナセグメントの）外面
１９２ 衝突孔
１９４ （予混合空気プレナムへの）入口
１９６ 開口部
１９８ 第１の衝突インサート
２００ 衝突孔
２０２ 第２の衝突インサート
２０４ 空洞
２０６ （第２の衝突インサートの）半径方向内側の端部
２０８ （第２の衝突インサートの）半径方向外側の端部
２１０ 冷却流すき間
２１２ 冷却流すき間
２１４ 入口孔
２１６ マイクロチャネル冷却通路
２１８ 出口孔
２２０ 収集トラフ
２２２ ダクト
２２４ 取り付けストラット
２２６ 取り付けリング
２２８ 内側フックプレート
２３０ 内側取り付けリング
２３２ 外側二重蛇腹シール
２３４ （外側二重蛇腹シールの）一端部
２３６ （外側二重蛇腹シールの）第２の端部
２３８ 内側二重蛇腹シール
２４０ （内側二重蛇腹シールの）一端部
２４２ （内側二重蛇腹シールの）第２の端部
２４４ 蛇腹セグメント
２４６ 蛇腹セグメント
２４８ 中間二重蛇腹シール
２５０ すき間
２５２ 外側フック
２５４ 取り付けほぞ
２５６ 内側スロット
２５８ 外側スロット
２６０ （内側取り付けリングの）垂直面部分
２６２ （外側取り付けリングの）垂直面部分
２６４ 内側スロットカバー
２６６ 外側スロットカバー
２６８ 内側前方取り付けリング
２６９ ほぞ取り付け部
２７０ スロット
２７２ 締結具
２７４ ダンパ
３００ 燃料噴射モジュール
３０２ 燃料ノズル部分
３０４ 燃料噴射ランス
３０４ａ （燃料噴射ランスの）半径方向外側のサブセット
３０４ｂ （燃料噴射ランスの）中間のサブセット
３０４ｃ （燃料噴射ランスの）半径方向内側のサブセット
３０６ 下流端部分
３０８ 送出先端部
３１０ 噴射ポート
３１２ 蛇腹部分またはカバー
３１４ ハウジング本体
３１６ 前方プレート
３１８ 後方プレート
３２０ 外周壁
３２２ 管
３２４ シール
３２６ （管の）入口
３２８ （管の）出口
３３０ 予混合通路
３３２ 燃料ノズルプレナム
３３２ａ 前方の燃料ノズルプレナム
３３２ｂ 後方の燃料ノズルプレナム
３３４ 燃料ポート
３３６ インジェクタ燃料プレナム
３３８ 第１のインジェクタ燃料プレナム
３４０ （燃料噴射ランスの）第１のサブセット
３４２ 第２のインジェクタ燃料プレナム
３４４ （燃料噴射ランスの）第２のサブセット
３４６ 導管
３４８ 外側管
３５０ 内側管
３５２ 外側燃料回路
３５４ 内側燃料回路
３５６ （管の）第１のサブセット
３５８ （管の）第２のサブセット
３６０ 第１の後方プレート
３６２ 第２の後方プレート
３６４ イグナイタ
３６６ シール
３６８ 周壁
３７０ 第１の集合管燃料プレナム
３７１ 壁
３７２ 第２の集合管燃料プレナム
３７３ 壁
３７４ 第１のインジェクタ燃料プレナム
３７６ 第２のインジェクタ燃料プレナム
３７８ （燃料噴射ランスの）第１のサブセット
３８０ （燃料噴射ランスの）第２のサブセット
３８２ 燃料導管
３８４ 外側管
３８６ 内側管
３８８ 内側燃料回路
３９０ 外側燃料回路
３９２ 燃料導管
３９４ 外側管
３９６ 内側管
３９８ 内側燃料回路
４００ 外側燃料回路
４０２ 燃料噴射モジュールセット
４０４ 導管
４０６ 導管
４０８ 燃料供給導管
４１０ 外側導管
４１２ 内側導管
４１４ 液体燃料カートリッジ
４１６ 中間導管
４１８ 空気プレナム
４２０ 開口部
４２２ 内側燃料通路
４２４ 液体燃料
４２６ 外側燃料通路
４２８ パージ空気通路
４３０ パージ空気
４３２ 環状のすき間
４３４ 液体燃料
４３６ 液体燃料カートリッジ
４３７ 保護管
４３８ 外側燃料通路
４３９ 環状部

Claims (24)

1. 内側ライナセグメント（１０６）と、
   前記内側ライナセグメント（１０６）から半径方向に離れて位置した外側ライナセグメント（１０８）と、
   前記内側ライナセグメント（１０６）と前記外側ライナセグメント（１０８）との間を半径方向に延びる燃料噴射パネル（１１０）であって、前端部分（１１２）と、後端部分（１１４）と、第１の側壁（１１６）と、第２の側壁（１１８）と、前記第１の側壁（１１６）と前記第２の側壁（１１８）との間に定められた複数の予混合チャネル（１３２、１３４）と、前記第１の側壁（１１６）および前記第２の側壁（１１８）の少なくとも一方に沿って定められた複数の噴射出口（１２６、１２８）とを含んでいる燃料噴射パネル（１１０）と
   を備えており、
   前記複数の噴射出口（１２６、１２８）の各々の噴射出口（１２６、１２８）は、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のうちのそれぞれの予混合チャネル（１３２、１３４）に流体連通し、
   前記燃料噴射パネル（１１０）の前記後端部分（１１４）は、タービンノズル（１２０）を定めている、燃焼器ノズル（１００）。
2. 前記第１の側壁（１１６）は、正圧側側壁であり、前記第２の側壁（１１８）は、負圧側側壁である、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
3. 前記複数の噴射出口（１２６、１２８）は、前記負圧側側壁（１１８）に沿って半径方向に間隔を空けて配置された複数の負圧側噴射出口（１２８）を含み、前記複数の負圧側噴射出口（１２８）は、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記前端部分（１１２）の下流の半径方向の噴射面（１３１）を定めており、各々の負圧側噴射出口（１２８）は、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のうちのそれぞれの予混合チャネル（１３４）に流体連通している、請求項２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
4. 前記複数の噴射出口（１２６、１２８）は、前記正圧側側壁（１１６）に沿って半径方向に間隔を空けて配置された複数の正圧側噴射出口（１２６）を含み、前記複数の正圧側噴射出口（１２６）は、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記前端部分（１１２）の下流の半径方向の噴射面（１３０）を定めており、各々の正圧側噴射出口（１２６）は、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のうちのそれぞれの予混合チャネル（１３２）に流体連通している、請求項２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
5. 前記複数の噴射出口（１２６、１２８）は、第１の半径方向の平面（１３１）内で前記負圧側側壁（１１８）に沿って半径方向に間隔を空けて配置された複数の負圧側噴射出口（１２８）と、第２の半径方向の平面（１３０）内で前記正圧側側壁（１１６）に沿って半径方向に間隔を空けて配置された複数の正圧側噴射出口（１２６）とを含み、各々の負圧側噴射出口（１２８）および各々の正圧側噴射出口（１２６）は、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のうちのそれぞれの予混合チャネル（１３２、１３４）に連通している、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
6. 前記第１の半径方向の平面（１３１）は、前記第２の半径方向の平面（１３０）から軸方向にずらされている、請求項５に記載の燃焼器ノズル（１００）。
7. 前記正圧側側壁（１１６）と前記負圧側側壁（１１８）との間に定められた予混合空気プレナム（１４４）をさらに備え、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）の各々の予混合チャネル（１３２、１３４）は、前記予混合空気プレナム（１４４）に流体連通している、請求項２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
8. 前記燃料噴射パネル（１１０）内で前記正圧側側壁（１１６）の内面と前記負圧側側壁（１１８）の内面との間を延びている仕切りをさらに備え、前記仕切りは、前記燃料噴射パネル（１１０）内の冷却空気空洞を少なくとも部分的に定める、請求項２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
9. 前記仕切りは、複数の開口を定めており、前記複数の開口は、前記仕切りを通って前記冷却空気空洞に出入りする冷却空気流をもたらす、請求項８に記載の燃焼器ノズル（１００）。
10. 前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のうちの１つ以上の予混合チャネル（１３２、１３４）は、一直線の部分（１３６、１４０）および湾曲した部分（１３８、１４２）を含み、前記湾曲した部分（１３８、１４２）は、複数の噴射出口（１２６、１２８）のうちのそれぞれの噴射出口（１２６、１２８）の近傍に定められている、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
11. 前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）は、前記燃料噴射パネル（１１０）内で前記正圧側側壁（１１６）と前記負圧側側壁（１１８）との間において半径方向に積み重ねられている、請求項２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
12. 前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）は、前記燃料噴射パネル（１１０）内で前記正圧側側壁（１１６）と前記負圧側側壁（１１８）との間において交互の半径方向の積み重ねにて配置された複数の正圧側予混合チャネル（１３２）および複数の負圧側予混合チャネル（１３４）を含む、請求項１１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
13. 前記複数の正圧側予混合チャネル（１３２）の各々の正圧側予混合チャネル（１３２）は、一直線の部分（１３６）および前記正圧側側壁（１１６）に向かって湾曲した湾曲部分（１３８）を含み、前記複数の負圧側予混合チャネル（１３４）の各々の負圧側予混合チャネル（１３４）は、一直線の部分（１４０）および前記負圧側側壁（１１８）に向かって湾曲した湾曲部分（１４２）を含む、請求項１２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
14. 前記燃料噴射パネル（１１０）の前記タービンノズル（１２０）を少なくとも部分的に横切って延びる熱シールド（１２４）をさらに備える、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
15. 前記第１の側壁（１１６）は、正圧側側壁であり、前記第２の側壁（１１８）は、負圧側側壁であり、前記タービンノズル（１２０）は、凹状の正圧側および凸状の負圧側を備え、前記凹状の正圧側は、前記正圧側側壁（１１６）と一体であり、前記凸状の負圧側は、前記負圧側側壁（１１８）と一体である、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
16. 前記パネル燃料インジェクタ（１１０）内で前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）の上流において半径方向に積み重ねられた複数のカラー（１４６）をさらに備え、各々のそれぞれのカラー（１４６）は、前記複数の予混合チャネル（１３２、１３４）のそれぞれの予混合チャネル（１３２、１３４）に整列している、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
17. 前記第１の側壁（１１６）は、正圧側側壁であり、前記第２の側壁（１１８）は、負圧側側壁であり、前記複数のカラー（１４６）の各カラー（１４６）は、前記正圧側側壁（１１６）および前記負圧側側壁（１１８）の少なくとも一方に接続されている、請求項１６に記載の燃焼器ノズル（１００）。
18. 前記燃料噴射パネル（１１０）は、前記前端部分（１１２）に沿って配置され、前記複数のカラー（１４６）に整列した開口部を定め、１つ以上の浮動カラー（１５４）が、前記開口部を少なくとも部分的に囲む、請求項１６に記載の燃焼器ノズル（１００）。
19. 前記第１の側壁（１１６）は、正圧側側壁であり、前記第２の側壁（１１８）は、負圧側側壁であり、前記正圧側側壁（１１６）の厚さが、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記前端部分（１１２）と前記後端部分（１１４）との間、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記外側ライナセグメント（１０８）と前記内側ライナセグメント（１０６）との間、または両方で変化している、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
20. 前記第１の側壁（１１６）は、正圧側側壁であり、前記第２の側壁（１１８）は、負圧側側壁であり、前記負圧側側壁（１１８）の厚さが、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記前端部分（１１２）と前記後端部分（１１４）との間、前記燃料噴射パネル（１１０）の前記外側ライナセグメント（１０８）と前記内側ライナセグメント（１０６）との間、または両方で変化している、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
21. 前記燃料噴射パネル（１１０）の全体としてのパネル厚さが、前記燃料噴射パネル（１１０）の軸方向の長さおよび半径方向のスパンの少なくとも一方に沿って変化している、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
22. 前記パネル燃料インジェクタ（１１０）は、前記正圧側側壁（１１６）および前記負圧側側壁（１１８）を貫いて延びるクロスファイヤ管（１５６）を定めている、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。
23. 前記クロスファイヤ管（１５６）は、前記パネル燃料インジェクタ（１１０）内に定められた冷却空気空洞に流体連通する複数のパージ空気孔（１５８）を含む、請求項２２に記載の燃焼器ノズル（１００）。
24. 前記内側ライナセグメント（１１６）、前記外側ライナセグメント（１０８）、および前記燃料噴射パネル（１１０）は、単一の物体として形成されている、請求項１に記載の燃焼器ノズル（１００）。