JPH09504857A - ガスタービンエンジン燃焼室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第１の燃焼領域と第２の燃焼領域（５６）とを有する燃焼室（４４）は、第１の燃焼領域（４４）の周りに配置された複数の第２の混合気ダクト（８８）を備えている。第２の混合気ダクト（８８）は、一対の環状壁（９２，９０）によって、及び環状壁（９０，９２）の間に半径方向に伸びている複数の壁（９４）によって形成される。各第２の混合気ダクト（８８）は燃料と空気の混合気を第２の燃焼領域に向ける開口部（１０４）を有する。開口部（１０４）は同じ流れ面積を有する。各第２の混合気ダクト（８８）は、空気が入口（９８）を通って入る第２の燃料と空気の混合気ダクトの上流端に、燃料を噴射する１つまたはそれ以上の燃料噴射器（１００）を有する。この構成は、第２の燃料と空気の混合ダクト（８８）に流れる空気流がたとえ非均一でも各開口部（１０４）から放出される燃料空気比がすべての開口部（１０４）の平均の燃料空気比の３．０％以内であることを保証する。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスタービンエンジン燃焼室 本発明はガスタービンエンジン燃焼室に関する。 産業用の低排気ガスタービンエンジンのための放出水準の要求に適合するよう に、生成される酸化窒素（ＮＯｘ）の量を最小限にするために段階的な燃焼が必 要になる。現在の放出水準の要求は、産業用のガスタービンにおいてＮＯｘが容 量において１００万分の２５未満であることである。酸化窒素の放出を低減する 基本的な方法は、燃焼反応温度を低くすることであり、これは、燃焼が起こる前 に燃料とすべての燃焼空気との予備混合を必要とする。窒素酸化物（ＮＯｘ）は 、２段階の燃料噴射を使用する方法によって低減される。英国特許第１４８９３ ３９号はＮＯｘを低減するために２段階の燃料噴射を行うことを示している。国 際特許出願公開ＷＯ９２／０７２２１号は２段階及び３段階の燃料噴射を示して いる。段階的な燃焼においては、すべての燃焼の段階において、リーン燃焼を行 い、従って低い燃焼を行うことを目的とする。用語のリーン燃焼は、空気と燃料 との比が小さい、すなわち、化学量論的な比未満の空気中での燃料の燃焼を意味 する。要求されたＮＯｘ及びＣＯの低放出を達成するために、燃焼が起こる前に 平均の濃度からの変化が３．０％未満になるように燃料と空気を一様に混合する ことが重要である。 国際特許出願公開ＷＯ９２／０７２２１号に示されている産業用ガスタービン エンジンは、複数の管状燃焼室を使用し、この長手方向の軸線はほぼ半径方向に 配置されている。管状燃焼室の入口は半径方向外端にあり、移行ダクトは管状燃 焼室の出口をノズル案内翼と接続させて高温排気ガスをガスタービンエンジンの タービン部分に軸線方向に排出する。管状燃焼室の各々は、第１の燃焼領域を包 囲する環状の第２の燃料及び空気混合ダクトを有する。複数の等間隔をおいた第 ２の燃料噴射機は、環状の第２の燃料と空気混合ダクトの上流端に燃料を噴射す るように配置されている。環状の第２の燃料及び空気混合ダクトは、混合気を第 ２の燃焼領域に流す等間隔の複数の出口開口部を有する。３段階の変形例の管状 の燃焼室の各々は、第２の燃焼領域を包囲する環状の第３の混合気ダクトを有す る。環状の第３の混合気ダクトの上流端に燃料を噴射するように複数の等間隔の の燃料噴射機が配置されている。環状の第３の混合気ダクトは、混合気を第３の 燃料空気混合領域に流すために複数の出口開口部を有する。 しかしながら、管状の燃焼室への空気流は非一様であり、これは、ガスタービ ンエンジンのコンプレッサの下流端のディフューザから管状の燃焼室への不均斉 な空気流による。第２の燃料噴射器の各々は、同じ燃料流を通過し、従って、非 一様な空気流によって噴射点で非一様な混合気が生じる。出口開口部から第２の 燃焼領域に向かう混合気は、非一様である。同様に第３の混合ダクトの出口開口 部から第３の燃焼領域に流れる混合気も非一様である。これは、上述した承諾す ることができない水準までＮＯｘの放出を防止する。 この問題に対する第１の解決法は、個々の燃料噴射器の燃料の穴の寸法を調節 することによって空気流の配分に合致するように燃料を再配分することである。 これは、燃料噴射器が燃料穴の直径において独特であり、混合気の必要な一様性 を達成するために燃料穴の位置が空気流に合致することが必要である。また空気 流の配分は、エンジンの作動馬力の範囲によって変化する。しかしながら、空気 流の配分に合致するために燃料を再配分することは、すべての馬力で濃度の一様 性において必要な３．０％の変化を達成することがなく、従ってＮＯｘの放出は 許容範囲を上回るであろう。 この問題に対する他の解決法は、第２の燃料及び混合ダクト及び第３の燃料空 気混合ダクトの入口で一様な空気流を生じるために第２の燃料及び混合ダクト及 び第３の燃料空気混合ダクトの上流に空気案内装置を適合することである。製造 工程中に形成される空気案内装置の大きな変化は、空気流れ配分に比較的に大き な変化、すなわち、濃度の一様性において３．０％の変化を生じる。 この問題に対する他の解決法は、流れの経路の各々を通る一様な流れを生じる ために圧力低下を使用する流れ配分器を使用して第２の燃料及び混合ダクト及び 第３の燃料空気混合ダクトの入口の上流で空気流を再配分することである。しか しながら装置の圧力低下における増加は承諾されない。なぜならば、これは、コ ンプレッサのサージ境界を小さくし、エンジンの熱効率を低下させ、すなわち、 エンジンの燃料消費を増大させる。 従って承諾される解決方法は装置の圧力の損失を増大することなく上流の空気 流の変化に耐えることができなければならない。 本発明は上述した問題を克服する新しいガスタービンエンジン燃焼を行うこと を目的とする。 従って、本発明は、少なくとも１つの周囲壁及び前記少なくとも１つの周囲壁 の上流端に接続された上流端の壁によって形成された第１の燃焼領域であって、 少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気を供給するために上流 端の壁が少なくとも１つの開口部、第１の空気取り入れ装置、及び第１の燃料噴 射装置を有する第１の燃焼領域と、前記第１の燃焼領域の下流の燃焼室の内側の 第２の燃焼領域と、複数の第２の混合気ダクトを形成する装置とを有し、前記各 第２の混合気ダクトは下流端で前記第２の燃焼領域と流体流連通しており、上流 端に空気を第２の混合気ダクトに供給するために第２の空気取入口を有し、燃料 を第２の混合気ダクトに供給するように配置された第２の燃料噴射装置を有する ガスタービンエンジン燃焼室において、前記第２の混合気ダクトは、周囲壁の外 側に環状体として配置され、半径方向内側の環状壁と、半径方向外側の環状壁と 一対の環状壁の間に半径方向に伸びる複数の壁とのよって形成され、前記半径方 向の壁は環状壁の対の少なくとも１つの対に固定され、各第２の燃料噴射装置は 関連する混合気ダクトの第２の空気取り入れ装置の下流に配置されていることを 特徴とするガスタービンエンジン燃焼室を提供する。 好ましくは、第２の混合気ダクトは燃焼室の周りに配置されている。第２の混 合気ダクトは、前記第１の対の環状壁の間に半径方向に伸びている第２の対の環 状壁と複数の壁によって半径方向内側の境界部と半径方向外側の境界部が形成さ れている。 好ましくは、少なくとも１つの第２の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有 し、中空の円筒形部材は、燃料を第２の混合気ダクトに噴射するために円筒形部 材に沿って軸線方向に間隔を置いた複数の開口部を有する。 中空の円筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている。中空の円 筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている。中空の円筒形部材の 開口部は、燃料を円周方向に向けるように配置されている。 好ましくは、環状壁の間に半径方向に伸びている壁は、環状壁の双方に固定さ れている。 好ましくは、少なくとも１つの第２の混合気ダクトの第２の燃料噴射器は２つ の燃料噴射器を有する。２つの第２の燃料噴射器は、燃焼室の軸線に対して円周 方向に離れている。好ましくは、各第２の燃料噴射器は、関連する第２の混合気 ダクトの上流端に燃料を供給するようになっている。 好ましくは、各第２の混合気ダクトは第２の燃焼領域に混合気を排出する出口 を有し、第２の混合気ダクトの出口は、出口を通る同じ空気流速を生じるために 等しい流れ面積を有し、第２の混合気ダクトの第２の燃料噴射装置は同じ流速の 燃料を供給するように配置されている。 好ましくは、複数の第３の混合気ダクトを形成する装置を有し、各第３の混合 気ダクトは、第２の燃料領域の下流の燃焼室の内側に第３の燃焼領域と下端で流 体連通しており、各第３の混合気ダクトは、空気を第３の混合気ダクトに送るた めに上流端で第３の空気取入装置を有し、各第３の混合気ダクトは、燃料を第３ の混合気ダクトに噴射するように配置された第３の燃料噴射装置を有し、周囲壁 の外側の環状体に配置されており、第３の混合気ダクトは、半径方向内側の環状 壁によって形成され、半径方向外側の環状壁及び複数の壁は、環状の壁の対の間 に半径方向に伸びており、半径方向に伸びている壁は少なくとも１つの環状壁に 固定されており、各第３の燃料噴射装置は、関連する第３の混合気ダクトの第３ の空気取入装置の下流に配置されている。 好ましくは、第３の混合気ダクトは、燃焼室の周りに配置される。 燃焼室は管状であり、第１の燃焼領域の周囲壁は、環状であり、上流端の壁は １つの開口部を有し、複数の第３の混合気ダクトは、第２の燃焼領域の半径方向 外側の環状体に円周方向に配置されている。 第３の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有し、前記中空の円筒形部材は燃 料を第３の混合気ダクトに噴射するために円筒形部材に沿って軸線方向に間隔を 置いている複数の開口部を有する。 中空の円筒形部材は燃焼室の軸線に関して軸線方向に伸びている。中空の円筒 形部材は燃焼室の軸線に関して半径方向に伸びている。中空の円筒形部材の開口 部は、燃料を円周方向に流すように配置されている。 好ましくは、第３の混合気ダクトの少なくとも１つの第３の燃料噴射装置は２ つの第３の燃料噴射器を有する。２つの第３の燃料噴射器は燃焼室の軸線に関し て間隔を置いている。２つの第３の燃料噴射器は燃焼室に関して円周方向に間隔 を置いている 各第３の混合気ダクトは、第３の燃焼領域に燃料と空気の混合気を排出する出 口を有し、第３の混合気ダクトの出口は、出口を通る同じ空気流速を生じるため に等しい流れ面積を有し、第３の混合気ダクトの第２の燃料噴射装置は同じ流速 の燃料を供給するように配置されている。 本発明は、少なくとも１つの周囲壁及び前記少なくとも１つの周囲壁の上流端 に接続された上流端の壁によって形成された第１の燃焼領域であって、少なくと も１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気を供給するために上流端の壁が 少なくとも１つの開口部、第１の空気取り入れ装置、及び第１の燃料噴射装置を 有する第１の燃焼領域と、少なくとも１つの周囲壁の下流部分によって形成され た第２の燃焼領域であって、混合気を第２の燃焼領域に送るために前記第１の燃 焼領域、第２の空気取入装置及び第２の燃料噴射装置の下流の燃焼室の内側にあ る第２の燃焼領域と、複数の第３の混合気ダクトを形成する装置とを有し、各第 ３の混合気ダクトは、第２の燃焼領域の下流の燃焼室の内側の第３の燃焼領域と 下端で連通しており、各第３の混合ダクトは空気を第３の混合気ダクトに送るた めに上流端に第３の空気取入口を有し、各第３の混合ダクトは燃料を第３の混合 気ダクトに送るように配置された第３の空気取入口を有するガスタービンエンジ ン燃焼室において、前記第３の混合気ダクトは、周囲壁の外側に環状体として配 置され、半径方向内側の環状壁と、半径方向外側の環状壁と一対の環状壁の間に 半径方向に伸びる複数の壁とによって形成され、前記半径方向に伸びる壁は環状 壁の対の少なくとも１つの対に固定され、各第３の燃料噴射装置は関連する混合 気ダクトの第３の空気取り入れ装置の下流に配置されているガスタービンエンジ ンの燃焼室を提供する。 好ましくは、第３の混合気ダクトは前記燃焼室に周りに配置されている。 各第３の混合気ダクトは、第３の燃焼領域に混合気を廃すつする出口を有し、 前記第３の混合気ダクトの出口は、同じ空気流速を生じるために等しい空気流面 積を有し、各第３の混合気ダクトの第３の燃料噴射装置は、同じ燃料の流速を供 給するように配置されている。 本発明は、添付図面を参照して本発明を一例としてさらに詳細に説明する 第１図は本発明による燃焼組立体を有するガスタービンエンジンの概略図であ る。 第２図は、第１図の燃焼室を通る長手方向の拡大断面図である。 第３図は、第２図の燃焼室組立体の上流端を通る長手方向の拡大断面図である 。 第４図は、第３図の矢印Ａ−Ａの方向の断面図である。 第５図は、第２図に示す燃焼室組立体の断面斜視図である。 第６図は、本発明による他の燃焼室組立体を通る断面図である。 第７図は、本発明による他の燃焼室組立体を通る長手方向の拡大断面図である 。 第８図は、第２図に示す燃焼室組立体の上流端を通る他の長手方向の断面図で ある。 第１図に示す産業用ガスタービンエンジン１０は、軸線方向の流れに連続して 、入口１２と、コンプレッサ部分１８と、燃焼室組立体１６と、タービン部分１ ８と、動力タービン部分２０と、排出部２２とを有する。タービン部分１８は、 １つまたはそれ以上の軸（図示せず）を介してコンプレッサ部分１４を駆動する ように配置されている。動力タービン部分２０は、軸２４を介して発電機２６を 駆動するように配置されている。しかしながら、動力タービン部分２０は、他の 目的のために駆動力を提供するように配置することもできる。ガスタービンエン ジン１０の動作はほとんど従来のものであり、さらに説明する必要はない。 燃焼室組立体１６は、第２図乃至第５図にさらに詳しく説明されている。複数 のコンプレッサが、コンプレッサ部分１４の下端に設けられており、環状室３２ の内面を規定する内側の環状壁がそれらの半径方向内端に固定されている。スプ リットディフューザの第１の通路は、環状壁２４と内側の環状壁３０の上流端と の間に形成されており、スプリットディフューザの第２の通路は、環状壁３４と 内側の環状壁３６の上流端との間に形成されている。内側の環状壁３０の下流端 は、一列のノズル案内翼４２の半径方向内端に固定されており、ノズル案内翼４ ２は、燃焼室組立体１６からの高温のガスをタービン部分１８に向ける。 燃焼室組立体１６は、複数の例えば９つの円周方向に等間隔をおいた管状燃焼 室４４を有する。管状燃焼室４４の軸線は、ほぼ半径方向に伸びるように配置さ れている。管状燃焼室４４の入口は半径方向外端にあり、それらの出口は半径方 向内端にある。 管状燃焼室４４の各々は、環状壁４８の上流端に固定された上流壁４６を有す る。環状壁４８の第１の上流部分５０は、第１の燃焼領域５２を形成し、環状壁 の第２の下流部分５４は第２の燃焼領域５６を形成する。環状壁４８の第２の部 分は、第１の部分５０より大きい直径を有する。第１の部分５０の下流端は、ス ロート６０に向かって直径が小さくなる円錐台部分５８を有する。第３の円錐台 部分６２は、第１の部分５０の下流端及び第２の部分５４の上流端でスロート６ ０で相互に接続されている。 等しく円周方向に間隔を置いた複数の移行ダクト６４が設けられており、移行 ダクト６４の各々は、その上流端で円形の断面を有する。移行ダクト６４の上流 端の各々の上流端は、１つの管状燃焼室４４の対応する１つの下流端と同軸的に 配置されており、移行ダクト６４の各々は、ノズル案内翼４２の傾斜部分に接続 しそれを密封する。 複数の円筒形ケーシング６６が設けられ、各々の各円筒形ケーシング６６は、 各々の管状燃焼室４４の周りに同軸的に配置されている。各円筒形ケーシング６ ６は、環状エンジンケーシング７０の各ボス６８に固定されている。各環状燃焼 室４４と各円筒形ケーシング６６との間に多数の室７２が形成されている。 各移行ダクト６４の上流端及び対応する管状燃焼室４４の下流端は、１つの円 筒形ケーシング６６によって１つのボス６８に固定されている環状取付構造に配 置されている。環状取付構造７４は、室３２から室７２に空気流を流すことがで きるように開口部７６を備えている。 管状燃焼室４４の各々の上流壁４６は、混合気を第１の燃焼領域５２に供給す ることができるように開口部７８を有する。第１の半径方向流スワーラ８０が上 流壁４６の開口部７８に同軸に配置され、第２の半径方向流スワーラ８２が上流 壁４６の開口部７８に同軸に配置されている。第１の半径方向の流れスワーラ８ ０は第２の半径方向流れスワーラ８２の管状燃焼室の軸線に関して軸線方向下流 に配置されている。第１の半径方向流のスワーラ８０は、複数の燃料噴射器８４ を有し、その各々は、スワーラの２つの翼の間に形成された通路に配置されてい る。第１と第２の半径方向流のスワーラ８０及び８２は、それらが空気を反対方 向に渦巻かせるように配置されている。２つの半径方向のスワーラと、スワーラ 翼の間に形成された通路に配置された燃料噴射器を使用することに関してのさら に詳細な説明については、国際特許出願公開ＷＯ９２／０７２２１号参照。第１ の燃料及び空気は、第１と第２の半径方向の流れスワーラ８０及び８２の翼の間 の通路で一緒に混合される。 管状燃焼室４４の各々に複数の第２の混合気ダクト８８が配置されている。第 ２の混合気ダクト８８は、第１の燃焼領域の周りに円周部が環状体になるように 配置される。第２の混合気ダクトの各々は、第２の環状壁９０と第３の環状壁９ ２と第２及び第３の環状壁９０及び９２との間に半径方向に伸びる壁によって形 成されている。第２の環状壁９０は、第２の混合気ダクト８８の各々の半径方向 外端を形成し、第３の環状壁９２は、第２の混合気ダクト８８の各々の半径方向 内縁を形成する。壁９４は個々の第２の混合気ダクト８８を分離する。第３の環 状壁９２の軸線方向に伸びる上流端９６は、それが第２の環状壁９０の上流端か ら軸線方向に間隔を置くように半径方向外側に湾曲している。第３の環状壁９２ の上流端は、第１の半径方向流れスワーラ８０のサイドプレートによって固定さ れている。第２の混合気ダクト８８の各々は、第２の環状壁９０と、第３の環状 壁９２の上流端と、その場所で第２及び第３の環状壁９０及び９２の間で軸線方 向に伸びる壁の上流端との間で軸線方向に形成されている第２の空気取入口９８ を有する。例えば、１６個の混合気ダクト８８が設けられる。 また、複数の第２の燃料噴射器１００が設けられ、少なくとも１つの第２の燃 料噴射器１００が第２の混合気ダクト８８毎に設けられている。第２の混合気噴 射器１００の各々は、管状燃焼室４４に対して軸線方向に伸びる中空の円筒形部 材を有する。中空の円筒形部材１００の各々は、第２の混合気ダクト８８の上流 端に燃料を供給するために第３の環状壁の上流端を通過する。中空の部材は、複 数の開口部１０２を備えており、その開口部１０２を通って第２の混合気ダクト ８８に燃料が噴射される。開口部１０２は等しい直径であり、適当な場所で中空 の円筒形部材に沿って軸線方向に離れており、中空の円筒形部材の開口部１０２ は、燃料噴射器１００が管状燃焼室４４の軸線に対して円周方向に燃料を噴射す るように中空の円筒形部材の正反対側に配置される。この例において、各第２の 混合気ダクト８８において２つの燃料噴射器１００が設けられている。第２の燃 料噴射器は管状燃焼室４４の軸線に対して円周方向に間隔を置いている。 各第２及び第３の環状壁９０及び９２は、環状壁４８の第１の部分の周りに同 軸的に配置される。各第２の混合気ダクト８８の下流端には、第２及び第３の環 状壁９０及び９２が各第３の円錐台部分６２に固定され、各円錐台部分６２は、 円周方向に等間隔を置いた複数の開口部１０４を備え、この開口部１０４は、管 状燃焼室４４の第２の燃焼領域５６に、管状燃焼室４４の軸線に向かって下流方 向に混合気を向けるように配置されている。開口部１０４は円形またはスロット 型である。開口部１０４の各々は、混合気を１つの第２の混合気ダクト８８がら 第２の燃焼領域５６に流すことができるように配置されている。開口部１０４の 面積は等しい流れ面積である。ガスタービン燃焼室の作動は、国際特許出願公開 ＷＯ９２／０７２２１号に説明されており、これはさらに完全な説明のために考 慮に入れるべきである。 国際特許出願公開ＷＯ９２／０７２２１号は、平均濃度から３％以上の濃度の 変化を有する混合気を生成し、これは容量で１００万分の２５より大きいＮＯｘ の水準を生じる。 各々が第２の燃焼領域への開口部を有する複数の混合気ダクトは、混合気が平 均濃度から３％未満の濃度の変化を有し、２５ｖｐｐｍ未満のＮＯｘを生じる。 第２の混合気ダクト８８を通る流速は、開口部１０４の出口領域によって及び その圧力低下によって支配される。開口部１０４の出口領域は必要な流れ領域の １％内外になるように制御され、上流速度／圧力の変化は開口部１０４の出口領 域の圧力に比較して無視することができる。これは、全部の混合気ダクト８８の を通って流れる平均の流れの１．０％内外である各第２の混合気ダクトに入る空 気流を生じる。各ダクト８８は、２つの第２の燃料噴射器１００によって供給さ れ、その各々は、中間領域の約２．０％であり、全体の濃度は、平均濃度の３． ０％以内である。この構造は、各開口部１０４から放出される燃料／空気の比が 全部の開口部１０４の平均の燃料／空気比の３．０％以内である。この構成は、 テストされ、その動力の範囲全体にわたって、すなわち、１６００°Ｋ乃至１７ ５０°Ｋで１０ｖｐｐｍ未満のＮＯｘ及びＣＯを放出した。 本発明の特徴は、隣接する混合ダクトが共通の壁を共有することである。個々 の第２の混合気ダクトを分離する壁９４は、それらの上流端で第２の空気取入口 ９８から円錐台部分６２へすべてにわたって伸びており、壁９４は、円錐台部分 ６２に固定されている。また壁９４は、環状壁９０と９２の間に半径方向に伸び ており、その双方に固定されている。従って、第２の燃料混合気ダクト８８は、 壁９４によって機械的に完全に分離されている。 半径方向に伸びる壁９４によって分割されている第２の環状混合ダクトの使用 は、上流の空気の誤った配分とは無関係に一様な混合気を生じる。混合気は第２ の燃焼領域５２に分かれたジェットとして噴射される。半径方向に伸びる壁９４ によって分割される第２の環状混合ダクトは、燃焼室の周りの空気流に対する妨 げ及び流れの乱れを最小限にする。これは、軸線が半径方向に配置された管状の 燃焼室にとって重要である。なぜならば、空気流は１８０°回転しなければなら ないからである。第２の混合気ダクト８８の構成は、第２の混合気ダクト８８の 外側の環状壁９０と室７２の円筒形ケーシング６６との間に最小限の環状流領域 を形成するために第１の燃焼領域より大きい最小限の直径が増大する。室７２の 混合気ダクト８８への空気流は、第２の混合気ダクト８８の流れに対向し、室の 空気流は、空気流が１８０転回するとき流れが分離することを防止するために第 ２の混合気ダクト８８に高速の流れの加速を生じるように低い速度である。 本発明は、環状燃焼室の段階的な燃焼について説明したが、第６図に示すよう な環状燃焼室の段階的な燃焼にも適用することができる。環状燃焼室１１０は、 環状の第１の領域と半径方向の外側環状壁４６と半径方向の環状壁１４６との間 に形成された環状の第２の燃焼領域５６とを有する。複数の第２の燃料混合気ダ クト８８は、環状の第１の燃焼領域５２の半径方向外側の第１の環状体に配置さ れ、複数の第２の混合気ダクト８８は、環状の第１の燃焼領域５２の半径方向内 側に配置されている。第２の混合気ダクトは、２つの環状壁９０及び９２の間に また壁９０及び９２の間に半径方向に伸びる壁９４によって形成される。燃料噴 射器１００が各第２の混合気ダクト８８の上流端に配置され、燃焼室１１０の軸 線に対して半径方向に伸びている。第２の混合気ダクト１８８は、２つの環状壁 １９０及び１９２の間に壁１９０及び１９２の間に半径方向に伸びている壁１９ ４によって形成される。燃料噴射器２００が第２の混合気ダクト１８８の上流端 に配置され、燃焼室の軸線に対して半径方向に伸びている。第２の混合気ダクト ８８の各々は混合気を第２の燃焼領域５６に流すことができるように環状壁４６ の各開口部を介して連通している。 開口部１０４は等しい流れ面積である。第２の混合気ダクト１８８の各々は混 合気を第２の燃焼領域５６に流すことができるように環状壁１４６の各開口部２ ０４を介して連通している。 また本発明は第７図に示すような第３段階の燃焼室の第３段階に適用可能であ る。管状の燃焼室２１０は第３の燃焼領域２９０の半径方向外側の環状体として 配置された複数の第３の混合気ダクト２８８を有する。第３の混合気ダクト２８ ８は２つの環状壁２９０及び２９２の間にまた壁２９０及び２９２の間に半径方 向に伸びる壁２９４によって形成される。燃料噴射器３００が各第２の混合気ダ クト２８８の上流端に配置され、燃焼室２１０の軸線に対して半径方向に伸びて いる。第３の混合気ダクト２８８の各々は、混合気を第２の燃焼領域５６に流す ことができるように環状壁４６の各開口部を介して連通している。開口部３０４ は等しい流れ面積である。 本発明は管状及び環状の燃焼室について説明したが、他の形状の燃焼室にも適 用可能である。第２の混合気ダクトは、第１の燃焼領域の周りに配置される必要 はなく、第３の混合気ダクトは第２の燃焼領域の周りに配置される必要はない。 第８図に示すような他の実施例において、第２の混合気ダクトの壁９４は、円 錐台部分６２の完全な距離までは伸びていない。混合気を適当な角度で開口部１ ０４を通って第２の燃焼領域５６まで流すように環状壁９０及び９２に変更装置 ９５が固定されている。壁９４は、隣接する第２の混合気ダクト８８の間に流れ がないようにまた、流れが不十分になるように空気流を空気力学的に分離するた めに、空気取入口から部材９５に向かって十分な距離に伸びており、すなわち、 壁９４は空気流を制御するために十分な距離伸びていなければならない。同様に 壁９４は、環状壁９０と９２との間の半径方向の距離全体に伸びていない。壁９ ４は隣接する第２の混合気ダクト８８の間に流れがないようにまた、流れが不十 分になるように空気流を空気力学的に分離するために、環状壁９０または９２の 一方から他の環状壁９２または９０に向かって十分な距離伸びている。第８図は 、環状壁９０に固定された１つの壁９４Ａと、他の環状の壁９２に固定された１ つの壁９４Ｂとを示す。第２の混合気ダクト８８を通る空気流は、混合気が壁９ ４と環状壁９０及び９２または偏向部材９５との間を通って転回することができ ないような速度である。 また第８図の燃料噴射器１００は取入口から離れた所定の場所に配置されてい る。燃料噴射器１００は、望ましい混合気を生じる第２の混合気ダクト８８に沿 ったいかなる場所にも配置することができる。燃料噴射器１００は取入口９８の 下流になければならず、必要な混合を行うために燃料噴射器１００と開口部１０ ４との間に十分な距離がなければならない。燃料噴射器１００は各ダクトの開口 部１０４で必要な燃料対空気の比を得るために個々の第２の混合気ダクトに分割 された後燃料が空気流に加えられるように取入口１００の下流でなければならな い。 本発明は混合気が第２の燃焼領域に供給される前に混合気を予め混合するため に多数の第２の混合気ダクトを提供する。これらの混合気ダクトの主な特徴は、 第２の燃焼領域へにそれらの出口がほぼ同じ流れ面積であり、従って第２の混合 気ダクトが同じ空気流速を有することである。さらに第２の混合気ダクトの燃料 噴射器は、ほぼ同じ燃料流速で燃料を供給するように配置されている。第２の混 合気ダクトの各々を出た混合気の空気と燃料の比は、ほぼ同じである。同様に、 第３の混合気ダクトの各々は、同じ出口流面積と、同じ空気流速と、それに送ら れる同じ燃料速度とを有する。 また本発明は、第２の混合気ダクトの出口が異なる流れ面積、従って異なる空 気流速を有するようにすることもできる。この場合、第２の燃料噴射器は、第２ の混合気ダクトの各々を出た混合気の空気と燃料の比がほぼ同じになるように調 整された燃料流速を有する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年６月２日 【補正内容】 ［明細書第１頁第１行目から第６頁第１３行目までを次のように補正する］ 明細書 ガスタービンエンジン燃焼室 本発明はガスタービンエンジン燃焼室に関する。 産業用の低排気ガスタービンエンジンのための放出水準の要求に適合するため に、製造される酸化窒素の量を最小限にするために段階的な燃焼が必要になる。 現在の放出水準の要求は、産業用のガスタービンにおいて容量においてＮＯｘの １００万分の２５未満である。酸化窒素の放出を低減する基本的な方法は、燃焼 反応温度を低くすることであり、これは、燃焼が起こる前に燃料とすべての燃焼 空気との予備混合を必要とする。窒素酸化物（ＮＯｘ）は、２段階の燃料噴射を 使用する方法によって低減される。英国特許第１４８９３３９号はＮＯｘを低減 するために２段階の燃料噴射を行うことを示している。国際特許出願公開ＷＯ９ ２／０７２２１号は２段階及び３段階の燃料噴射を示している。段階的な燃焼に おいて、すべての燃焼の段階において、リーン燃焼を行い、従って低い燃焼を行 うことを目的とする。用語のリーン燃焼は、空気と燃料との比が小さい、すなわ ち、化学量論的な比未満の空気中での燃料の燃焼を意味する。要求されたＮＯｘ 及びＣＯの低放出を達成するために、燃焼が起こる前に平均の濃度からの変化が ３．０％未満になるように燃料と空気を一様に混合することが重要である。 国際特許出願公開ＷＯ９２／０７２２１号に示されている産業用ガスタービン エンジンは、複数の管状燃焼室を使用し、この長手方向の軸線はほぼ半径方向に 配置されている。管状燃焼室の入口は半径方向外端にあり、移行ダクトは管状燃 焼室の出口をノズル案内翼と接続させて高温排気ガスをガスタービンエンジンの タービン部分に軸線方向に排出する。管状燃焼室の各々は、第１の燃焼領域を包 囲する環状の第２の燃料及び空気混合ダクトを有する。複数の等間隔をおいた第 ２の燃料噴射機は、環状の第２の燃料と空気混合ダクトの上流端に燃料を噴射す るように配置されている。環状の第２の燃料及び空気混合ダクトは、混合気を第 ２の燃焼領域に流す等間隔の複数の出口開口部を有する。３段階の変形例の管状 の燃焼室の各々は、第２の燃焼領域を包囲する環状の第３の混合気ダクトを有す る。環状の第３の混合気ダクトの上流端に燃料を噴射するように複数の等間隔の の燃料噴射機が配置されて入る。環状の第３の混合気ダクトは、混合気を第３の 燃料空気混合領域に流すために複数の出口開口部を有する。 しかしながら、管状の燃焼室への空気流は一様であるが、これは、ガスタービ ンエンジンのコンプレッサの下流端のディフューザから管状の燃焼室への対称的 な空気流による。第２の燃料噴射器の各々は、同じ燃料流を通過し、従って、非 一様な空気流によって噴射点で非一様な混合気が生じる。出口開口部から第２の 燃焼領域に向かう混合気は、非一様である。同様に第３の混合ダクトの出口開口 部から第３の燃焼領域に流れる混合気も非一様である。これは、上述した承諾す ることができない水準までＮＯｘの放出を防止する。 この問題に対する第１の解決法は、個々の燃料噴射器の燃料の穴の寸法を調節 することによって空気流の配分に合致するように燃料を再配分することである。 これは、燃料噴射器が燃料穴の直径において独特であり、混合気の必要な一様性 を達成するために燃料穴の位置が空気流に合致することが必要である。また空気 流の配分は、エンジンの作動馬力の範囲によって変化する。しかしながら、空気 流の配分に合致するために燃料を再配分することは、すべての馬力で濃度の一様 性において必要な３．０％の変化を達成することがなく、従ってＮＯｘの放出は 許容範囲を上回るであろう。 この問題に対する他の解決法は、第２の燃料及び混合ダクト及び第３の燃料空 気混合ダクトの入口で一様な空気流を生じるために第２の燃料及び混合ダクト及 び第３の燃料空気混合ダクトの上流に空気案内装置を適合することである。製造 工程中に形成される空気案内装置の大きな変化は、空気流れ配分に比較的に大き な変化、すなわち、濃度の一様性において３．０％の変化を生じる。 この問題に対する他の解決法は、流れの経路の各々を通る一様な流れを生じる ために圧力低下を使用する流れ配分器を使用して第２の燃料及び混合ダクト及び 第３の燃料空気混合ダクトの入口の上流で空気流を再配分することである。装置 の圧力低下における増加は承諾されない。なぜならば、これは、コンプレッサの サージ境界を小さくし、エンジンの熱効率を低下させ、すなわち、エンジンの燃 料消費を増大させる。 従って承諾される解決方法は装置の圧力の損失を増大することなく上流の空気 流の変化に耐えることができなければならない。 特許第ＥＰＯ３８８８８６号は、予備混合された燃料及び空気を第２の燃焼室 に噴射する多数の予備混合フレーム形成ノズルで燃料と空気を予備混合すること によって燃料を燃焼させる燃焼器を示している。 予備混合フレームノズルの取入口の下流の予備混合フレーム形成ノズルに燃料 を形成するために燃料噴射器か設けられる。 本発明は上述した問題を克服する新しいガスタービンエンジン燃焼を行うこと を目的とする。 従って、本発明は、少なくとも１つの周囲壁及び前記少なくとも１つの周囲壁 の上流端に接続された上流端の壁によって形成された第１の燃焼領域であって、 少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気を供給するために上流 端の壁が少なくとも１つの開口部、第１の空気取り入れ装置、及び第１の燃料噴 射装置を有する第１の燃焼領域と、前記第１の燃焼領域の下流の燃焼室の内側の 第２の燃焼領域と、複数の第２の混合気ダクトを形成する装置とを有し、前記各 第２の混合気ダクトは前記第２の混合気ダクトに空気を供給するために上流端に 第２の空気取入口を有し、燃料を第２の混合気ダクトに供給するように配置され た第２の燃料噴射装置を有し、前記各第２の燃料噴射装置は関連する混合気ダク トの第２の空気取入口の下流に配置されており、各第２の混合気ダクトは空気と 燃料の混合気を第２の燃焼領域に排出するために下流に出口を有するガスタービ ンエンジン燃焼室において、前記第２の混合気ダクトの出口は、第２の混合気ダ クトの各々を通るほぼ同じ空気流速を生成するために等しい流れ面積を有し、前 記第２の燃料混合ダクトの第２の燃料噴射装置は、前記第２の混合気ダクトから 出る空気と混合気との比がほぼ等しくなるように燃料をほぼ同じ流速で供給する ように配置されているガスタービンエンジンを提供する。 第２の混合気ダクトは周囲壁の外側に環状に配置されており、第２の混合気ダ クトは、半径方向内側の環状壁と、半径方向外側の環状壁と、環状壁の対の間に 半径方向に伸びる複数の壁とによって形成されている。 好ましくは、少なくとも１つの第２の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有 し、前記中空の円筒形部材は、燃料を第２の混合気ダクトに噴射するために円筒 形部材に沿って軸線方向に間隔を置いた複数の開口部を有する。 中空の円筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている。 中空の円筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている。中空の円筒 形部材の開口部は、燃料を円周方向に向くように配置されている。 好ましくは、環状壁の間に半径方向に伸びている壁は、環状壁の双方に固定さ れている。 好ましくは、少なくとも１つの第２の混合気ダクトの第２の燃料噴射器は２つ の燃料噴射器を有する。２つの第２の燃料噴射器は、燃焼室の軸線に対して円周 方向に離れている。各第２の燃料噴射器は、関連する第２の混合気ダクトの上流 端に燃料を供給するようになっている。 好ましくは、燃焼室は、複数の第３の混合気ダクトを形成する装置を有し、各 第３の混合気ダクトは、第２の燃料領域の下流の燃焼室の内側の第３の燃焼領域 と下端で流体連通しており、各第３の混合気ダクトは、空気を第３の混合気ダク トに送るために上流端で第３の空気取入装置を有し、各第３の混合気ダクトは、 燃料を第３の混合気ダクトに噴射するように配置された第３の燃料噴射装置を有 する。第３の混合気ダクトは、周囲壁の外側の環状体に配置されており、第３の 混合気ダクトは、半径方向内側の環状壁、半径方向外側の環状壁及び環状の壁の 対の間に半径方向に伸びている複数の壁によって形成され、半径方向に伸びてい る壁は少なくとも１つの環状壁に固定されており、各第３の燃料噴射装置は、関 連する第３の混合気ダクトの第３の空気取入装置の下流に配置されており、各第 ３の混合気ダクトは、燃料と空気の混合気を第３の燃焼領域に排出するために下 流端に出口を有し、前記第３の混合気ダクトの出口は、第３の混合気ダクトの各 々を通るほぼ同じ空気流速を生成するために等しい流れ面積を有し、前記第３の 燃料混合ダクトの第３の燃料噴射装置は、前記第３の混合気ダクトから出る空気 と混合気との比がほぼ等しくなるように燃料をほぼ同じ流速で供給する。 好ましくは、前記第３の混合気ダクトは、半径方向内側の環状壁と、半径方向 外側の環状壁と、環状壁の対の間に半径方向に伸びる複数の壁とによって形成さ れており、半径方向に伸びる壁は、環状壁の対の少なくとも１つの対に固定され ている。 好ましくは、第３の混合気ダクトは、燃焼室の周りに配置される。 燃焼室は管状であり、第１の燃焼領域の周囲壁は、環状であり、上流端の壁は １つの開口部を有し、複数の第３の混合気ダクトは、第２の燃焼領域の半径方向 外側の環状体に円周方向に配置されている。 少なくとも１つの第３の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有し、前記中空 の円筒形部材は燃料を第３の混合気ダクトに噴射するために円筒形部材に沿って 軸線方向に間隔を置いている複数の開口部を有する。 中空の円筒形部材は燃焼室の軸線に関して軸線方向に伸びている。中空の円筒 形部材は燃焼室の軸線に関して半径方向に伸びている。中空の円筒形部材の開口 部は、燃料を円周方向に流すように配置されている。 第３の混合気ダクトの少なくとも１つの第３の燃料噴射装置は２つの第３の燃 料噴射器を有する。２つの第３の燃料噴射器は燃焼室の軸線に関して円周方向に 間隔を置いている。 少なくとも１つの周囲壁及び前記少なくとも１つの周囲壁の上流端に接続され た上流端の壁によって形成された第１の燃焼領域であって、少なくとも１つの開 口部を通って第１の燃焼領域に混合気を供給するために上流端の壁が少なくとも １つの開口部、第１の空気取り入れ装置、及び第１の燃料噴射装置を有する第１ の燃焼領域と、少なくとも１つの周囲壁の下流端によって形成され、前記第１の 燃焼領域の下流の燃焼室の内側にある第２の燃焼領域と、第２の燃焼領域に空気 及び燃料を送る第２の空気取入装置と第２の燃料噴射装置と、複数の第３の混合 気ダクトを形成する装置とを有し、各第３の混合気ダクトは、下流端で第２の燃 焼領域の下流の燃焼室の内側の第３の燃焼領域に連通しており、前記各第３の混 合気ダクトは前記第３の混合気ダクトに空気を供給するために上流端に第３の空 気取入口を有し、燃料を第３の混合気ダクトに供給するように配置された第３の 燃料噴射装置を有し、前記各第３の燃料噴射装置は関連する混合気ダクトの第３ の空気取入口の下流に配置されている。各第３の混合気ダクトは空気と燃料の混 合気を第３の燃焼領域に排出するために下流端に出口を有し、前記第３の混合気 ダクトの出口は、第３の混合気ダクトの各々を通るほぼ同じ空気流速をつくるた めに等しい流れ面積を有し、前記第３の燃料混合ダクトの第３の燃料噴射装置は 、 前記第３の混合気ダクトから出る空気と混合気との比がほぼ等しくなるように燃 料をほぼ同じ流速で供給するように配置されている。 好ましくは、第３の混合気ダクトは前記燃焼室の周りに配置されている。 好ましくは、前記第３の混合気ダクトは周囲壁の外側に環状に配置されており 、前記第３の混合気ダクトは、半径方向内側の環状壁と、半径方向外側の環状壁 と、環状壁の対の間に半径向に伸びる複数の壁とによって形成されており、前記 半径方向に伸びる壁は、環状壁の対の少なくとも１つの対に固定されている 本発明は、添付図面を参照して本発明を一例としてさらに詳細に説明する 第１図は本発明による燃焼組立体を有するガスタービンエンジンの概略図であ る。 第２図は、第１図の燃焼室を通る長手方向の拡大断面図である。 第３図は、第２図の燃焼室組立体の上流端を通る長手方向の拡大断面図である 。 第４図は、第３図の矢印Ａ−Ａの方向の断面図である。 第５図は、第２図に示す燃焼室組立体の断面斜視図である。 第６図は、本発明による他の燃焼室組立体を通る断面図である。 第７図は、本発明による他の燃焼室組立体を通る長手方向の拡大断面図である 。 第８図は、第２図に示す燃焼室組立体の上流端を通る他の長手方向の断面図で ある。 ［明細書第１３頁第１行目から第１８頁第１行目までを次のように補正する］ 請求の範囲 １．少なくとも１つの周囲壁（４８）及び前記少なくとも１つの周囲壁（４８ ）の上流端に接続された上流端の壁（４６）によって形成された第１の燃焼領域 （５２）であって、少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気を 供給するために上流端の壁（４６）が少なくとも１つの開口部（７８）、第１の 空気取り入れ装置（８０，８２）、及び第１の燃料噴射装置（８４，８６）を有 する第１の燃焼領域（５２）と、前記第１の燃焼領域（５２）の下流の燃焼室（ ４４）の内側の第２の燃焼領域（５６）と、複数の第２の混合気ダクト（８８） を形成する装置（９０，９２，９４）とを有し、前記各第２の混合気ダクト（８ ８）は前記第２の混合気ダクト（８８）に空気を供給するために上流端（９６） に第２の空気取入口（９８）を有し、燃料を第２の混合気ダクトに供給するよう に配置された第２の燃料噴射装置（１００）を有し、前記各第２の燃料噴射装置 （１００）は関連する混合気ダクト（８８）の第２の空気取入口の下流に配置さ れており、各第２の混合気ダクト（８８）は空気と燃料の混合気を第２の燃焼領 域（５６）に排出するために加硫に出口（１０４）を有するガスタービンエンジ ン燃焼室において、前記第２の混合気ダクト（８８）の出口（１０４）は、第２ の混合気ダクト（８８）の各々を通るほぼ同じ空気流速をつくるために等しい流 れ面積を有し、前記第２の燃料混合ダクト（８８）の第２の燃料噴射装置（１０ ０）は、前記第２の混合気ダクトから出る空気と混合気との比がほぼ等しくなる ように燃料をほぼ同じ流速で供給するように配置されていることを特徴とするガ スタービンエンジン燃焼室。 ２．前記第２の混合気ダクト（８８）は周囲壁（４８）の外側に環状に配置さ れており、前記第２の混合気ダクトは、半径方向内側の環状壁（９２）と、半径 方向外側の環状壁（９０）と、環状壁（９０，９２）の対の間に半径方向に伸び る複数の壁（９４）とによって形成されており、前記半径方向に伸びる壁（９４ ）は、環状壁（９０，９２）の対の少なくとも１つの対に固定されている請求項 １に記載の燃焼室。 ３．前記第２の混合気ダクト（８８）は前記燃焼室（４４）の周りに配置され ている請求項２に記載の燃焼室。 ４．前記燃焼室は管状であり、前記第１の燃焼領域（５２）の周囲壁（４８） は、環状であり、上流の端壁（４６）は１つの開口部（７８）を有し、前記第２ の混合気ダクト（８８）は第１の燃焼領域（５２）の周りに配置されており、複 数の第２の混合気ダクト（８８）は、第１の燃焼領域（５２）の環状壁（４８） の半径方向外側で環状に円周方向に配置されている請求項２に記載の燃焼室。 ５．前記燃焼室（１１０）は環状であり、前記第１の燃焼領域（５２）は環状 であり、前記環状の第１の燃焼領域（５２）は、第１の環状壁（４８）と、前記 第１の環状壁（４８）の半径方向内側に配置された第２の環状壁（１４６）と、 上流端壁（４６）とによって形成され、前記第１と第２の環状壁（４８，１４６ ）は、上流端で上流端壁（４６）に固定されており、上流端壁（４６）は、複数 の開口部を有し、複数の第２の混合気ダクト（８８）は、第１の燃焼領域（５２ ）の第１の環状壁（４８）の周りに配置されている請求項２に記載の燃焼室。 ６．前記燃焼室（１１０）は環状であり、前記第１の燃焼領域（５２）は環状 であり、前記環状の第１の燃焼領域（５２）は、第１の環状壁（４８）と、前記 第１の環状壁（４８）の半径方向内側に配置された第２の環状壁（１４６）と、 上流端壁（４６）とによって形成され、前記第１と第２の環状壁（４８，１４６ ）は、上流端で上流端壁（４６）に固定されており、上流端壁（４６）は、複数 の開口部を有し、複数の第２の混合気ダクト（１８８）は、第１の燃焼領域（５ ２）の第２の環状壁（１４６）の周りに配置されている請求項２に記載の燃焼室 。 ７．前記第２の複数の混合気ダクト（８８）は第１の燃焼領域（５２）の半径 方向外側の第１の環状体の円周方向に配置されており、前記第２の混合気ダクト の各々は、半径方向内側の境界部と半径方向外側の境界部を形成する環状壁（９ ０，９２）の第１の対と、前記第１の対の環状壁（９０，９２）の間に半径方向 に伸びている複数の壁（９４）によって形成され、複数の第２の混合気ダクト（ １８８）が第１の燃焼領域（５２）の半径方向内側の第２の環状体の円周方向に 配置されており、前記第２の混合気ダクト（１８８）は、半径方向内側の境界部 と半径方向外側の境界部を形成する前記第２の対の環状壁（１９０，１９２）と 、前記第２の対の環状壁（１９０，１９２）の間に半径方向に伸びている複数の 壁 （１９４）によって形成されている請求項２に記載の燃焼室。 ８．少なくとも１つの第２の燃料噴射装置（１００）は、中空の円筒形部材を 有し、前記中空の円筒形部材は、燃料を第２の混合気ダクト（８８）に噴射する ために円筒形部材に沿って軸線方向に間隔を置いた複数の開口部（１０２）を有 する請求項１乃至７のいずてか１項に記載の燃焼室。 ９．前記中空の円筒形部材は、燃焼室（４４）の軸線に対して軸線方向に伸び ている請求項８に記載の燃焼室。 １０．前記中空の円筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている 請求項９に記載の燃焼室。 １１．中空の円筒形部材の開口部（１０２）は、燃料を円周方向に向けるよう に配置されている請求項９または１０に記載の燃焼室。 １２．前記環状壁（９０，９２）の間に半径方向に伸びている壁（９４）は、 環状壁（９０，９２）の双方に固定されている請求項２に記載の燃焼室。 １３．少なくとも１つの第２の混合気ダクト（８８）の第２の燃料噴射器（１ ００）は２つの燃料噴射器を有する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の燃 焼室。 １４．前記２つの第２の燃料噴射器（１００）は、燃焼室の軸線に対して円周 方向に離れている請求項１３に記載の燃焼室。 １５．各第２の燃料噴射器（１００）は、関連する第２の混合気ダクト（８８ ）の上流端に燃料を供給するようになっている請求項１乃至１４のいずれか１項 に記載の燃焼室。 １６．複数の第３の混合気ダクト（２８８）を形成する装置（２９０，２９２ ，２９４）を有し、各第３の混合気ダクト（２８８）は、第２の燃料領域の下流 の燃焼室の内側の第３の燃焼領域と下端で流体連通しており、各第３の混合気ダ クト（２８８）は、空気を第３の混合気ダクト（２８８）に送るために上流端で 第３の空気取入装置を有し、各第３の混合気ダクト（２８８）は、燃料を第３の 混合気ダクト（２８８）に噴射するように配置された第３の燃料噴射装置（３０ ０）を有する請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の燃焼室。 １７．前記第３の混合気ダクト（２８８）は、周囲壁（４８）の外側の環状体 に配置されており、第３の混合気ダクト（２８８）は、半径方向内側の環状壁（ ２９２）、半径方向外側の環状壁（２９０）及び環状の壁（２９０，２９２）の 対の間に半径方向に伸びている複数の壁（２９４）によって形成され、半径方向 に伸びている壁（２９４）は少なくとも１つの環状壁（２９０，２９２）に固定 されており、各第３の燃料噴射装置（３００）は、関連する第３の混合気ダクト の第３の空気取入装置の下流に配置されており、各第３の混合気ダクト（２８８ ）は、燃料と空気の混合気を第３の燃焼領域（２９０）に排出するために下流端 に出口を有し、前記第３の混合気ダクト（２８８）の出口は、第３の混合気ダク ト（２８８）の各々を通るほぼ同じ空気流速をつくるために等しい流れ面積を有 し、前記第３の燃料混合ダクト（２８８）の第３の燃料噴射装置（３００）は、 前記第３の混合気ダクトから出る空気と混合気との比がほぼ等しくなるように燃 料をほぼ同じ流速で供給するように配置されている請求項１に記載の燃焼室。 １８．前記第３の混合気ダクト（２８８）は、燃焼室（２１０）の周りに配置 される請求項１６に記載の燃焼室。 １９．前記燃焼室は管状であり、第１の燃焼領域（５２）の周囲壁（４８）は 、環状であり、上流端の壁（４６）は１つの開口部を有し、複数の第３の混合気 ダクト（２８８）は、第２の燃焼領域の半径方向外側の環状体に円周方向に配置 されている請求項１７に記載の燃焼室。 ２０．前記第３の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有し、前記中空の円筒 形部材は燃料を第３の混合気ダクトに噴射するために円筒形部材に沿って軸線方 向に間隔を置いている複数の開口部（３０２）を有する請求項１６乃至１９のい ずれか１項に記載の燃焼室。 ２１．前記中空の円筒形部材は燃焼室（２１０）の軸線に関して軸線方向に伸 びている請求項２０に記載の燃焼室。 ２２．前記中空の円筒形部材は燃焼室（２１０）の軸線に関して半径方向に伸 びている請求項２０に記載の燃焼室。 ２３．前記中空の円筒形部材の開口部（３０２）は、燃料を円周方向に流すよ うに配置されている請求項２１に記載の燃焼室。 ２４．前記第３の混合気ダクトの少なくとも１つの第３の燃料噴射装置（３０ ０）は２つの第３の燃料噴射器を有する請求項１６乃至２３のいずれか１項に記 載の燃焼室。 ２５．前記２つの第３の燃料噴射器（３００）は燃焼室（２１０）の軸線に関 して円周方向に間隔を置いている請求項２４に記載の燃焼室。 ２６．前記半径方向に伸びる壁（２９４）は双方の環状壁に固定されている請 求項１７に記載の燃焼室。 ２７．少なくとも１つの周囲壁（４８）及び前記少なくとも１つの周囲壁（４ ８）の上流端に接続された上流端の壁（４６）によって形成された第１の燃焼領 域（５２）であって、少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気 を供給するために上流端の壁（４６）が少なくとも１つの開口部（７８）、第１ の空気取り入れ装置（８０，８２）、及び第１の燃料噴射装置（８４，８６）を 有する第１の燃焼領域（５２）と、少なくとも１つの周囲壁（４８）の下流端に よって形成され、前記第１の燃焼領域（５２）の下流の燃焼室（２１０）の内側 にある第２の燃焼領域（５６）と、第２の燃焼領域（５６）に空気及び燃料を送 る第２の空気取入装置（９８）と第２の燃料噴射装置（１００）と、複数の第３ の混合気ダクトを形成する装置とを有し、各第３の混合気ダクト（２８８）は、 下流端で第２の燃焼領域（５６）の下流の燃焼室の内側の第３の燃焼領域に連通 しており、前記各第３の混合気ダクト（２８８）は前記第３の混合気ダクト（２ ８８）に空気を供給するために上流端（９６）に第３の空気取入口（９８）を有 し、燃料を第３の混合気ダクトに供給するように配置された第３の燃料噴射装置 （３００）を有し、前記各第３の燃料噴射装置（３００）は関連する混合気ダク ト（２８８）の第３の空気取入口の下流に配置されているガスタービンエンジン 燃焼室において、各第３の混合気ダクト（２８８）は空気と燃料の混合気を第３ の燃焼領域（５６）に排出するために下流端に出口（１０４）を有し、前記第３ の混合気ダクト（８８）の出口（１０４）は、第３の混合気ダクト（２８８）の 各々を通るほぼ同じ空気流速をつくるために等しい流れ面積を有し、前記第３の 燃料混合ダクト（８８）の第３の燃料噴射装置（１００）は、前記第３の混合気 ダクトから出る空気と混合気との比がほぼ等しくなるように燃料をほぼ同じ流速 で供給するように配置されていることを特徴とするガスタービンエンジン燃焼室 。 ２８．前記第３の混合気ダクト（２８８）は前記燃焼室（２１０）の周りに配 置されている請求項２７に記載の燃焼室。 ２９．前記第３の混合気ダクト（２８８）は周囲壁（４８）の外側に環状に配 置されており、前記第３の混合気ダクトは、半径方向内側の環状壁（２９２）と 、半径方向外側の環状壁（２９０）と、環状壁（２９０，２９２）の対の間に半 径方向に伸びる複数の壁（２９４）とによって形成されており、前記半径方向に 伸びる壁（２９４）は、環状壁（２９０，２９２）の対の少なくとも１つの対に 固定されている請求項２７に記載の燃焼室。 ３０．少なくとも１つの周囲壁（４８）及び前記少なくとも１つの周囲壁（４ ８）の上流端に接続された上流端の壁（４６）によって形成された第１の燃焼領 域（５２）であって、少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気 を供給するために上流端の壁（４６）が少なくとも１つの開口部（７８）、第１ の空気取り入れ装置（８０，８２）、及び第１の燃料噴射装置（８４，８６）を 有する第１の燃焼領域（５２）と、前記第１の燃焼領域（５２）の下流の燃焼室 （２１０）の内側にある第２の燃焼領域（５６）と、複数の第３の混合気ダクト を形成する装置とを有し、各第２の混合気ダクト（８８）は、燃料を第２の混合 気ダクトに供給するように配置された第２の燃料噴射装置（１００）を有し、前 記各第３の燃料噴射装置（１００）は関連する混合気ダクト（８８）の第２の空 気取入口の下流に配置されており、各第３の混合気ダクト（８８）は空気と燃料 の混合気を第２の燃焼領域（５６）に排出するために下流端に出口（１０４）を 有するガスタービンエンジン燃焼室において、前記第２の混合気ダクト（８８） の出口（１０４）の面積及び前記第２の燃料噴射装置から噴射される燃料の流速 は、第２の混合気ダクト（８８）の各々から出る空気と混合気との比がほぼ等し くなるように選択されることを特徴とするガスタービンエンジン燃焼室。 ３１．前記第２の混合気ダクトの出口（１０４）は第２の混合気ダクト（８８ ）の各々を通る空気流速が同じになるようにほぼ等しい流れ面積を有し、各第２ の混合気ダクト（８８）の燃料噴射装置（１００）は、ほぼ同じ速度で燃料を供 給する請求項３０に記載の燃焼室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの周囲壁（４８）及び前記少なくとも１つの周囲壁（４８ ）の上流端に接続された上流端の壁（４６）によって形成された第１の燃焼領域 （５２）であって、少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気を 供給するために上流端の壁（４６）が少なくとも１つの開口部（７８）、第１の 空気取り入れ装置（８０，８２）、及び第１の燃料噴射装置（８４，８６）を有 する第１の燃焼領域（５２）と、前記第１の燃焼領域（５２）の下流の燃焼室（ ４４）の内側の第２の燃焼領域（５６）と、複数の第２の混合気ダクト（８８） を形成する装置（９０，９２，９４）とを有し、前記各第２の混合気ダクト（８ ８）は下流端で前記第２の燃焼領域（５６）と流体流連通しており、上流端（９ ６）に空気を第２の混合気ダクト（８８）に供給するために第２の空気取入口（ ９８）を有し、燃料を第２の混合気ダクトに供給するように配置された第２の燃 料噴射装置（１００）を有するガスタービンエンジン燃焼室において、前記第２ の混合気ダクト（８８）は、周囲壁（４８）の外側に環状体として配置され、半 径方向内側の環状壁（９２）と、半径方向外側の環状壁（９０）と一対の環状壁 （９０，９２）の間に半径方向に伸びる複数の壁（９４）とのよって形成され、 前記半径方向の壁（９４）は環状壁（９０，９２）の対の少なくとも１つの対に 固定され、各第２の燃料噴射装置（１００）は関連する混合気ダクト（８８）の 第２の空気取り入れ装置（９８）の下流に配置されていることを特徴とするガス タービンエンジン燃焼室。 ２．前記第２の混合気ダクト（８８）は前記燃焼室（４４）の周りに配置され ている請求項１に記載の燃焼室。 ３．前記燃焼室は管状であり、前記第１の燃焼領域（５２）の周囲壁（４８） は、環状であり、上流の端壁（４６）は１つの開口部（７８）を有し、前記第２ の混合気ダクト（８８）は第１の燃焼領域（５２）の周りに配置されており、複 数の第２の混合気ダクト（８８）は、第１の燃焼領域（５２）の環状壁（４８） の半径方向外側の環状体に円周方向に配置されている請求項１に記載の燃焼室。 ４．前記燃焼室（１１０）は環状であり、前記第１の燃焼領域（５２）は環状 であり、前記環状の第１の燃焼領域（５２）は、第１の環状壁（４８）と、前記 第１の環状壁（４８）の半径方向内側に配置された第２の環状壁（１４６）と、 上流端壁（４６）とによって形成され、前記第１と第２の環状壁（４８，１４６ ）は、上流端で上流端壁（４６）に固定されており、上流端壁（４６）は、複数 の開口部を有し、複数の第２の混合気ダクト（８８）は、第１の燃焼領域（５２ ）の第１の環状壁（４８）の周りに配置されている請求項１に記載の燃焼室。 ５．前記燃焼室（１１０）は環状であり、前記第１の燃焼領域（５２）は環状 であり、前記環状の第１の燃焼領域（５２）は、第１の環状壁（４８）と、前記 第１の環状壁（４８）の半径方向内側に配置された第２の環状壁（１４６）と、 上流端壁（４６）とによって形成され、前記第１と第２の環状壁（４８，１４６ ）は、上流端で上流端壁（４６）に固定されており、上流端壁（４６）は、複数 の開口部を有し、複数の第２の混合気ダクト（１８８）は、第１の燃焼領域（５ ２）の第２の環状壁（１４６）の周りに配置されている請求項１に記載の燃焼室 。 ６．前記複数の混合気ダクト（８８）は第１の燃焼領域（５２）の半径方向外 側の第１の環状体の円周方向に配置されており、前記第１の対の環状壁（９０， ９２）の間に半径方向に伸びている第１の対の環状壁（９０，９２）と複数の壁 （９４）によって半径方向内側の境界部と半径方向外側の境界部が形成され、複 数の第２の混合気ダクト（１８８）が第１の燃焼領域（５２）の半径方向内側の 第２の環状体の円周方向に配置されており、前記第２の混合気ダクト（１８８） は、前記第１の対の環状壁（１９０，１９２）と複数の壁（１９４）によって半 径方向内側の境界部と半径方向外側の境界部が形成されている請求項１に記載の 燃焼室。 ７．少なくとも１つの第２の燃料噴射装置（１００）は、中空の円筒形部材を 有し、前記中空の円筒形部材は、燃料を第２の混合気ダクト（８８）に噴射する ために円筒形部材に沿って軸線方向に間隔を置いた複数の開口部（１０２）を有 する請求項１乃至６のいずてか１項に記載の燃焼室。 ８．前記中空の円筒形部材は、燃焼室（４４）の軸線に対して軸線方向に伸び ている請求項７に記載の燃焼室。 ９．前記中空の円筒形部材は、燃焼室の軸線に対して軸線方向に伸びている請 求項７に記載の燃焼室。 １０．中空の円筒形部材の開口部（１０２）は、燃料を円周方向に向けるよう に配置されている請求項８または９に記載の燃焼室。 １１．前記環状壁（９０，９２）の間に半径方向に伸びている壁（９４）は、 環状壁（９０，９２）の双方に固定されている請求項１乃至１０のいずれか１項 に記載の燃焼室。 １２．少なくとも１つの第２の混合気ダクト（８８）の第２の燃料噴射器（１ ００）は２つの燃料噴射器を有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃 焼室。 １３．前記２つの第２の燃料噴射器（１００）は、燃焼室の軸線に対して円周 方向に離れている請求項１２に記載の燃焼室。 １４．各第２の燃料噴射器（１００）は、関連する第２の混合気ダクト（８８ ）の上流端に燃料を供給するようになっている請求項１乃至１３のいずれか１項 に記載の燃焼室。 １５．各第２の混合気ダクト（８８）は第２の燃焼領域（５６）に混合気を排 出する出口（１０４）を有し、第２の混合気ダクトの出口（１０４）は、出口（ １０４）を通る同じ空気流速を生じるために等しい流れ面積を有し、第２の混合 気ダクト（８８）の第２の燃料噴射装置（１００）は同じ流速の燃料を供給する ように配置されている請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の燃焼室。 １６．複数の第３の混合気ダクト（２８８）を形成する装置（２９０，２９２ ，２９４）を有し、各第３の混合気ダクト（２８８）は、第２の燃料領域の下流 の燃焼室の内側に第３の燃焼領域と下端で流体連通しており、各第３の混合気ダ クト（２８８）は、空気を第３の混合気ダクト（２８８）に送るために上流端で 第３の空気取入装置を有し、各第３の混合気ダクト（２８８）は、燃料を第３の 混合気ダクト（２８８）に噴射するように配置された第３の燃料噴射装置を有し 、周囲壁（４８）の外側の環状体に配置されており、第３の混合気ダクト（２８ ８）は、半径方向内側の環状壁（２９２）によって形成され、半径方向外側の環 状壁（２９０）及び複数の壁（２９４）は、環状の壁（２９０，２９２）の対の 間に半径方向に伸びており、半径方向に伸びている壁（２９４）は少なくとも１ つの環状壁（２９０，２９２）に固定されており、各第３の燃料噴射装置（３０ ０） は、関連する第３の混合気ダクトの第３の空気取入装置の下流に配置されている 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の燃焼室。 １７．前記第３の混合気ダクト（２８８）は、燃焼室（２１０）の周りに配置 される請求項１６に記載の燃焼室。 １８．前記燃焼室は管状であり、第１の燃焼領域（５２）の周囲壁（４８）は 、環状であり、上流端の壁（４６）は１つの開口部を有し、複数の第３の混合気 ダクト（２８８）は、第２の燃焼領域の半径方向外側の環状体に円周方向に配置 されている請求項１６に記載の燃焼室。 １９．第３の燃料噴射装置は、中空の円筒形部材を有し、前記中空の円筒形部 材は燃料を第３の混合気ダクトに噴射するために円筒形部材に沿って軸線方向に 間隔を置いている複数の開口部（３０２）を有する請求項１６乃至１８のいずれ か１項に記載の燃焼室。 ２０．中空の円筒形部材は燃焼室（２１０）の軸線に関して軸線方向に伸びて いる請求項１９に記載の燃焼室。 ２１．中空の円筒形部材は燃焼室（２１０）の軸線に関して半径方向に伸びて いる請求項１９に記載の燃焼室。 ２２．中空の円筒形部材の開口部（３０２）は、燃料を円周方向に流すように 配置されている請求項２０に記載の燃焼室。 ２３．第３の混合気ダクトの少なくとも１つの第３の燃料噴射装置（３００） は２つの第３の燃料噴射器を有する請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の 燃焼室。 ２４．前記２つの第３の燃料噴射器（３００）は燃焼室（２１０）の軸線に関 して円周方向に間隔を置いている請求項２３に記載の燃焼室。 ２５．各第３の混合気ダクト（２８８）は、第３の燃焼領域（２９０）に燃料 と空気の混合気を排出する出口を有し、第３の混合気ダクト（２８８）の出口は 、出口を通る同じ空気流速を生じるために等しい流れ面積を有し、第３の混合気 ダクト（２８８）の第２の燃料噴射装置（３００）は同じ流速の燃料を供給する ように配置されている請求項１６乃至２４のいずれか１項に記載の燃焼室。 ２６．前記半径方向に伸びる壁（２９４）は環状壁（２９０，２９２）の双方 に固定されている請求項１６乃至２５のいずれか１項に記載の燃焼室。 ２７．少なくとも１つの周囲壁（４８）及び前記少なくとも１つの周囲壁（４ ８）の上流端に接続された上流端の壁（４６）によって形成された第１の燃焼領 域（５２）であって、少なくとも１つの開口部を通って第１の燃焼領域に混合気 を供給するために上流端の壁（４６）が少なくとも１つの開口部（７８）、第１ の空気取り入れ装置（８０，８２）、及び第１の燃料噴射装置（８４，８６）を 有する第１の燃焼領域（５２）と、少なくとも１つの周囲壁（４８）の下流部分 によって形成された第２の燃焼領域であって、混合気を第２の燃焼領域に送るた めに前記第１の燃焼領域（５２）、第２の空気取入装置（９８）及び第２の燃料 噴射装置（１００）の下流の燃焼室の内側にある第２の燃焼領域と、複数の第３ の混合気ダクト（２８８）を形成する装置とを有し、各第３の混合気ダクトは、 第２の燃焼領域（５６）の下流の燃焼室の内側の第３の燃焼領域（２８６）と下 端で連通しており、各第３の混合ダクトは空気を第３の混合気ダクト（２８８） におくるために上流端に第３の空気取入口を有し、各第３の混合ダクト（２８８ ）は燃料を第３の混合気ダクト（２８８）に送るように配置された第３の空気取 入口を有するガスタービンエンジン燃焼室において、前記第３の混合気ダクト（ ２８８）は、周囲壁（４８）の外側に環状体として配置され、半径方向内側の環 状壁（２９２）と、半径方向外側の環状壁（２９０）と一対の環状壁（２９０， ２９２）の間に半径方向に伸びる複数の壁（２９４）とによって形成され、前記 半径方向に伸びる壁（２９４）は環状壁（２９０，２９２）の対の少なくとも１ つの対に固定され、各第３の燃料噴射装置（３００）は関連する混合気ダクト（ ２８８）の第３の空気取り入れ装置の下流に配置されていることを特徴とするガ スタービンエンジン燃焼室。 ２８．前記第３の混合気ダクト（２８８）は前記燃焼室（２１０）の周りに配 置されている請求項２７に記載の燃焼室。 ２９．各第３の混合気ダクト（２８８）は、第３の燃焼領域に混合気を廃すつ する出口を有し、前記第３の混合気ダクト（２８８）の出口は、同じ空気流速を 生じるために等しい空気流面積を有し、各第３の混合気ダクト（２８８）の第３ の燃料噴射装置は、同じ燃料の流速を供給するように配置されている請求項２７ または２８に記載の燃焼室。