WO2016027769A1 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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fuel supply
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小林　正佳
竜佐 松山
山口　健太
秀樹 緒方
健夫 西浦
仁志 藤原
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川崎重工業株式会社
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device provided with a composite fuel injection valve that is used in a combustor of a gas turbine engine and is a combination of a plurality of fuel nozzles.
  • a conventional fuel injection device for an aircraft gas turbine combustor is a diffusion combustion method, and in this method, the combustion reaction is performed in a stoichiometric ratio, and therefore the flame temperature becomes high. NOx emissions increase exponentially with respect to the flame temperature, so lowering the flame temperature is an effective measure to reduce NOx emissions, but increasing the temperature and pressure of the gas turbine engine Currently, there is a limit to suppressing NOx emissions by the conventional diffusion combustion method.
  • a lean combustion type fuel injection valve is said to be effective.
  • Lean combustion is a method in which the ratio of fuel to air is reduced and combustion is performed, and the flame temperature can be significantly lowered by the lean combustion method as compared with the conventional diffusion combustion method.
  • the lean combustion method tends to be unstable and incomplete combustion because the flame temperature is low. Therefore, the pilot fuel injection valve is arranged concentrically on the inner side and the main fuel injection valve is arranged on the outer side.
  • the diffusion combustion method using the pilot fuel injection valve is used at low output to maintain stable combustion, while at high output the pilot fuel injection valve is used.
  • a concentric fuel injection device that achieves low NOx by performing lean combustion mainly at the main fuel injection valve while stabilizing the flame by diffusion combustion at the fuel injection valve is used (see, for example, Patent Document 1). .)
  • both the main fuel injection valve and the pilot fuel injection valve are operated at high output, but only the pilot fuel injection valve is operated at low output, and the main fuel injection valve is not used. For this reason, coking of the fuel remaining in the fuel pipe of the main fuel injection valve may occur due to the heat of the high-temperature air flowing around the fuel injection valve at low output when the fuel does not flow through the main fuel injection valve.
  • it is effective to cover the main fuel injection valve with a heat shielding housing.
  • stress due to the difference in thermal expansion may occur between the relatively low temperature main fuel injection valve and the heat shielding housing exposed to high temperature.
  • an object of the present invention is to provide a highly reliable fuel injection device capable of reliably supporting the fuel injection valve at the same time while effectively preventing coking in the main fuel injection valve.
  • a fuel injection device comprises a pilot fuel injection valve disposed at a central portion in the radial direction and an annular main fuel injection disposed so as to surround the outer periphery of the pilot fuel injection valve.
  • a fuel injection device used in a combustor of a gas turbine comprising a valve, a fuel injection unit for injecting fuel into a combustion chamber, a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel injection unit, and the combustion inside
  • a fuel introduction unit that is attached to a combustor housing having a chamber and introduces fuel into the fuel supply unit; and is supported by the fuel introduction unit and covers a front portion of the pilot fuel injection valve and the main fuel injection valve
  • An injection valve housing, a base portion of the fuel supply unit is supported by the fuel introduction portion, and an annular main body portion of the fuel supply unit is Relative to the housing, so as to be relatively movable in the radial direction via a support pin.
  • the fuel supply unit maintained at a relatively low temperature is supported so as to be relatively movable in the radial direction with respect to the injection valve housing exposed to the high-temperature air.
  • the difference in thermal elongation between the injector housing and the fuel supply unit is absorbed. Therefore, in the concentric fuel injection device, it is possible to reliably support the fuel injection valve at the same time while effectively preventing coking in the main fuel injection valve by the heat shielding action of the injection valve housing.
  • the pin connection is simple using a support pin, the structure is simplified.
  • a plurality of support pins are radially inserted and fixed to the outer periphery of the main body portion of the fuel supply unit, and a plurality of radial penetrations are formed in the injection valve housing in the circumferential direction.
  • the main body of the fuel supply unit may be supported by the injection valve housing by inserting the support pins through holes. According to this configuration, the difference in thermal expansion between the injection valve housing and the fuel supply unit can be absorbed by a simple support structure.
  • a plurality of arms extending in the circumferential direction are provided in the main body portion of the fuel supply unit, and support pins are inserted and fixed in the radial direction at the distal ends of the arms.
  • the main body of the fuel supply unit may be supported by the injection valve housing by joining each support pin to the injection valve housing. According to this configuration, the difference in thermal elongation between the injection valve housing and the fuel supply unit can be absorbed with a simple structure using the support pins.
  • the support pin can be fixed to both the injection valve housing and the fuel supply unit, the occurrence of fretting caused by relative movement between the support pin and the injection valve housing or the fuel supply unit is prevented. The reliability of the injection device is further improved.
  • each of the support pins is screwed in a radial direction into a screw hole of the fuel supply unit. According to this configuration, the support pin can be reliably fixed to the fuel supply unit with a simple structure.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the fuel supply unit used for the fuel-injection apparatus of FIG. It is a perspective view which shows the fuel supply unit used for the fuel-injection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic diagram for demonstrating the specific form of the arm of the fuel apparatus of FIG.
  • FIG. 1 shows a combustor B including a fuel injection device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • This fuel injection device 1 is used in a combustor of a gas turbine engine, mixes fuel with compressed air CA supplied from a compressor of the gas turbine engine, and burns it in a combustion chamber E of a combustor B, and the combustion
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas generated by the above is sent to the turbine to drive the turbine.
  • the combustor B according to the present embodiment is a so-called annular type, and a plurality of fuel injection devices 1 are arranged at equal intervals on the annular top portion of the combustor B, concentrically with an engine rotation shaft center (not shown). Yes.
  • the combustion chamber E side in the direction of the axis C of the fuel injection device 1 is called a rear side, and the opposite side is called a front side. “Back” and “front” attached to the names of elements constituting the embodiment have the same meaning.
  • the fuel injection device 1 is a concentric type, and surrounds the pilot fuel injection valve 3 disposed on the axis C of the fuel injection device 1 and the outer periphery of the pilot fuel injection valve 3.
  • a main fuel injection valve 5 provided concentrically with the axis C of the pilot fuel injection valve 3 is provided.
  • the fuel for diffusion combustion injected from the pilot fuel injection valve 3 is mixed with the air that has passed through the pilot unit swirler SW1 and supplied to the combustion chamber E of the combustor.
  • the fuel for lean combustion injected from the main fuel injection valve 5 is mixed with the air introduced from the main swirler SW2, and then supplied to the combustion chamber E as a lean mixture.
  • Each fuel injection device 1 is supported by a combustor housing H via a stem portion 11 that forms a fuel introduction portion 9.
  • the fuel introduction unit 9 introduces fuel for the lean premixed combustion supplied to the main fuel injection valve 5 and the first fuel introduction system F1 for introducing the fuel for diffusion combustion supplied to the pilot fuel injection valve 3. And a second fuel introduction system F2 to be introduced.
  • the fuel injection device 1 includes a fuel injection unit 13 that injects fuel into the combustion chamber E, and a fuel supply unit 15 that supplies fuel to the fuel injection unit 13.
  • the fuel supply unit 15 includes a base portion 15a connected to the fuel introduction portion 9, a main body portion 15b shown in FIG. 3 that supplies fuel to the pilot fuel injection valve 3 and fuel to the main fuel injection valve 5, and a main body portion 15b. And a pilot fuel supply portion 15c for supplying fuel to the pilot fuel injection valve 3 in the central portion in the radial direction.
  • An annular fuel supply path is formed inside the annular main body 15b.
  • the fuel injection unit 13 includes a pilot nozzle 17 that injects fuel from the pilot fuel injection valve 3 toward the combustion chamber E, and a main fuel injection provided on the radially outer side of the pilot nozzle 17. It has a main nozzle 19 that mixes the fuel from the valve 5 with air and injects it into the combustion chamber E.
  • Each of the pilot nozzle 17 and the main nozzle 19 has a shape that increases in diameter toward the combustion chamber E.
  • the front portion of the fuel injection device 1, more specifically, the front portion of the annular main body portion 15 b of the fuel supply unit 15 is covered with a substantially annular injection valve housing 21.
  • the injection valve housing 21 is supported by the fuel introduction part 9.
  • the fuel supply unit 15 is shielded from high-temperature air flowing around the fuel supply unit 15 by the injection valve housing 21.
  • the base portion 15 a of the fuel supply unit 15 is supported by the fuel introduction portion 9.
  • the annular main body 15 b of the fuel supply unit 15 is supported so as to be relatively movable in the radial direction with respect to the injection valve housing 21.
  • radial direction refers to the radial direction of the injection valve housing 21 (and a member arranged concentrically therewith).
  • the peripheral wall of the injection valve housing 21 is formed with a plurality of through-holes 27 made of circular holes opened in the radial direction in the circumferential direction.
  • the plurality of support pins 25 inserted through the respective through holes 27 are further inserted and fixed in the radial direction into the main body portion 15b of the fuel supply unit 15, so that the main body portion 15b of the fuel supply unit 15 holds the support pins 25. And is supported by the injection valve housing 21.
  • a plurality of support pins 25 are inserted and fixed in the radial direction on the outer periphery of the main body portion 15 b of the fuel supply unit 15, and a plurality of radial support pins 25 are formed in the injection valve housing 21 in the circumferential direction.
  • a plurality of support protrusions 29 protruding forward are provided at equal intervals in the circumferential direction on the main body portion 15 b of the fuel supply unit 15.
  • Each of the support protrusions 29 is provided with a radial screw hole 31.
  • Each support pin 25 is fixed to the fuel supply unit 15 so as not to be relatively movable by being screwed in a radial direction into the screw hole 31 of each support protrusion 29 of the fuel supply unit 15.
  • the support pin 25 has a cylindrical shape with a screw formed on the outer periphery.
  • a slight gap in the radial direction of the through hole 27 exists between the support pin 25 and the peripheral wall of the through hole 27 of the injection valve housing 21.
  • a square hole 33 for inserting a tool is provided at the top of the support pin 25.
  • the fuel supply unit 15 that is maintained at a relatively low temperature by the flow of fuel in the inside thereof is in a radial direction with respect to the injection valve housing 21 that is exposed to high-temperature air. Supported to be relatively movable. By the relative movement in the radial direction, the difference in thermal expansion between the injection valve housing 21 and the fuel supply unit 15 is absorbed. Therefore, in the concentric fuel injection device 1, the fuel injection valve can be reliably supported at the same time while effectively preventing the coking of the fuel in the main fuel injection valve 5 by the heat shielding action of the injection valve housing 21. Is possible. In particular, the difference in thermal expansion between the injection valve housing 21 and the fuel supply unit 15 can be absorbed by a simple support structure using the support pins 25.
  • FIG. 5 a second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described.
  • the annular main body 15b of the fuel supply unit 15 is supported so as to be movable relative to the injection valve housing 21 in the radial direction.
  • the specific support structure is different from that of the first embodiment.
  • the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment, and description of points common to the first embodiment will be omitted.
  • a plurality of arms 41 extending in the circumferential direction are provided on the main body portion 15 b of the fuel supply unit 15, and the support pins 25 are inserted and fixed to the distal end portions of the arms 41 in the radial direction.
  • the main body 15 b of the fuel supply unit 15 is supported by the injection valve housing 21 by joining the support pins 25 to the injection valve housing 21.
  • each arm 41 includes an arm base end portion 41a projecting forward from the main body portion 15b of the fuel supply unit 15, and an arm extending from the arm base end portion 41a along the circumferential direction of the main body portion 15b. It consists of a main body 41b and an arm tip 41c provided at the tip of the arm main body 41b. Each arm tip portion 41 c has a screw hole 43 in the radial direction. As shown in FIG. 6, support pins 25 are inserted in the radial direction into the respective arm tip portions 41 c of these arms 41 (in this example, the support pins 25 are screwed into the screw holes 43), and are provided in the injection valve housing 21.
  • the main body portion 15 b of the fuel supply unit 15 is supported by the injection valve housing 21 by inserting the support pins 25 into the pin holes 45 and joining them.
  • FIG. 6 only the peripheral portion of the arm tip 41c is shown in a sectional view.
  • each support pin 25 is joined to the injection valve housing 21 by welding.
  • the length of the arm 41 that is, the opening angle ⁇ from the circumferential center of the arm base end 41 a to the center of the screw hole 43 of the arm tip 41 c with respect to the center O of the main body of the fuel supply unit 15 shown in FIG.
  • it is preferably in the range of 72 ° to 120 °.
  • the number of arms 41 is not limited to five in the illustrated example, and may be set as appropriate. In FIG. 6, only one of the plurality of arms 41 is representatively shown.
  • the fuel supply unit 15 is supported so as to be relatively movable in the radial direction by the bending of the arm 41 with respect to the injection valve housing 21, so as in the first embodiment, The difference in thermal expansion between the injection valve housing 21 and the fuel supply unit 15 is absorbed. Moreover, since the support pin 25 is connected to both the injection valve housing 21 and the fuel supply unit 15 so as not to move relative to each other, fretting occurs between the support pin 25 and the injection valve housing 21 or the fuel supply unit 15. Therefore, the reliability of the fuel injection device 1 is further improved. Furthermore, by adjusting the number and length of the arms 41, it becomes easy to set an optimal support structure according to the specifications of the fuel injection device 1. Further, by changing the length of the one or more arms 41 of the fuel supply unit 15, it is possible to avoid the fuel supply unit 15 from resonating with the frequency of combustion vibration or other mechanical vibration.

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Abstract

　パイロット燃料噴射弁（３）と、前記パイロット燃料噴射弁の外周を取り囲む環状のメイン燃料噴射弁（５）とを備える燃料噴射装置（１）において、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部（１３）と、前記燃料噴射部（１３）に燃料を供給する燃料供給ユニット（１５）と、燃焼器ハウジングに取り付けられて前記燃料供給ユニット（１５）に燃料を導入する燃料導入部（９）と、前記燃料導入部に支持されて、前記パイロット燃料噴射弁および前記メイン燃料噴射弁の前部を覆う噴射弁ハウジング（２１）が設けられ、前記燃料供給ユニット（１５）の基部が前記燃料導入部（９）に支持され、環状の本体部（１５ｂ）が、前記噴射弁ハウジング（２１）に対して、支持ピン（２５）を介して径方向に相対移動可能に支持されている。

Description

燃料噴射装置 関連出願
　本出願は、２０１４年８月１８日出願の特願２０１４－１６６１２５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼器に用いられる、複数の燃料ノズルを組み合わせた複合型燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置に関する。
　近年、環境への配慮からガスタービンエンジンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）などの有害物質を低減することが求められている。従来の航空機用ガスタービン燃焼器の燃料噴射装置は拡散燃焼方式であり、同方式では、燃焼反応が量論比で行われるため、火炎温度が高くなる。ＮＯｘの排出量は火炎温度に対して指数的に増加する性質をもつため、火炎温度を下げることがＮＯｘの排出量を抑えるための効果的な対策となるが、ガスタービンエンジンの高温高圧化が進む現状では、従来の拡散燃焼方式によってＮＯｘの排出量を抑えることには限界がある。
　火炎温度を抑えるためには、希薄燃焼方式の燃料噴射弁が有効であるとされている。希薄燃焼とは、空気に対する燃料の割合を少なくして燃焼させる方法で、希薄燃焼方式により、従来の拡散燃焼方式よりも大幅に火炎温度を下げることができる。一方で、希薄燃焼方式は、火炎温度が低いため不安定で不完全な燃焼になる傾向にある。そこで、内側にパイロット燃料噴射弁を、外側にメイン燃料噴射弁を同心状に配置して、低出力時にはパイロット燃料噴射弁による拡散燃焼方式を用いることにより安定な燃焼を保ちつつ、高出力時にはパイロット燃料噴射弁での拡散燃焼により火炎の安定を図りながら、主としてメイン燃料噴射弁で希薄燃焼を行い、低ＮＯｘを実現するコンセントリック型の燃料噴射装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１２－２５１７４１号公報
　しかし、コンセントリック型燃料噴射装置では、高出力時にはメイン燃料噴射弁とパイロット燃料噴射弁の両方を動作させるが、低出力時にはパイロット燃料噴射弁のみを動作させ、メイン燃料噴射弁は使用しない。このため、メイン燃料噴射弁内を燃料が流通しない低出力時に、燃料噴射弁の周囲を流れる高温の空気の熱によってメイン燃料噴射弁の燃料管内で残留した燃料のコーキングが発生する場合がある。このような燃料管内のコーキングを防止するために、メイン燃料噴射弁を遮熱用のハウジングで覆うことが有効である。しかしながら、その場合、比較的低温のメイン燃料噴射弁と高温に曝される遮熱用のハウジングとの間に、熱伸び差に起因する応力が発生する可能性がある。
　本発明の目的は、上記の課題を解決するために、メイン燃料噴射弁内のコーキングを効果的に防止しながら、同時に燃料噴射弁を確実に支持できる、信頼性に優れる燃料噴射装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射装置は、径方向中心部に配置されたパイロット燃料噴射弁と、前記パイロット燃料噴射弁の外周を取り囲むように配置された環状のメイン燃料噴射弁とを備える、ガスタービンの燃焼器に用いられる燃料噴射装置であって、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、前記燃料噴射部に燃料を供給する燃料供給ユニットと、内部に前記燃焼室を有する燃焼器ハウジングに取り付けられて、前記燃料供給ユニットに燃料を導入する燃料導入部と、前記燃料導入部に支持されて、前記パイロット燃料噴射弁および前記メイン燃料噴射弁の前部を覆う噴射弁ハウジングとを備え、前記燃料供給ユニットの基部が、前記燃料導入部に支持されており、前記燃料供給ユニットの環状の本体部が、前記噴射弁ハウジングに対して、支持ピンを介して径方向に相対移動可能に支持されている。
　この構成によれば、比較的低温に維持される燃料供給ユニットが、高温の空気に曝される噴射弁ハウジングに対して径方向に相対移動可能に支持されるので、この径方向の相対移動により、噴射弁ハウジングと燃料供給ユニット間の熱伸びの差が吸収される。したがって、コンセントリック型の燃料噴射装置において、噴射弁ハウジングの遮熱作用によってメイン燃料噴射弁内のコーキングを効果的に防止しながら、同時に燃料噴射弁を確実に支持することが可能になる。また、支持ピンを用いた単純なピン連結であるから、構造が簡単になる。
　本発明の一実施形態において、前記燃料供給ユニットの本体部の外周に複数の支持ピンが径方向に挿入されて固定されており、前記噴射弁ハウジングに周方向に複数形成された径方向の貫通孔に前記各支持ピンを挿通させることにより、前記燃料供給ユニットの本体部が前記噴射弁ハウジングに支持されていてもよい。この構成によれば、簡易な支持構造により、噴射弁ハウジングと燃料供給ユニット間の熱伸びの差を吸収することができる。
　本発明の一実施形態において、前記燃料供給ユニットの本体部に、周方向に延びる複数のアームが設けられており、各アームの先端部に、支持ピンが径方向に挿入されて固定されており、前記噴射弁ハウジングに各支持ピンを接合することにより、前記燃料供給ユニットの本体部が前記噴射弁ハウジングに支持されていてもよい。この構成によれば、支持ピンを用いた簡易な構造で噴射弁ハウジングと燃料供給ユニットとの間の熱伸びの差を吸収できる。しかも、支持ピンを噴射弁ハウジングおよび燃料供給ユニットの両方に固定できるので、支持ピンとこれら噴射弁ハウジングまたは燃料供給ユニットとの間での相対移動に起因するフレッティングの発生が防止されるので、燃料噴射装置の信頼性が一層向上する。
　本発明の一実施形態において、前記各支持ピンは前記燃料供給ユニットのねじ孔に径方向に螺合されていることが好ましい。この構成によれば、簡易な構造で確実に支持ピンを燃料供給ユニットに固定することができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置を備える燃焼器を模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置を示す断面図である。 図２の燃料噴射装置の一部を示す分解斜視図である。 図２の燃料噴射装置に使用される燃料供給ユニットを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置に使用される燃料供給ユニットを示す斜視図である。 図５の燃料装置のアームの具体的な形態を説明するための模式図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置１を備える燃焼器Ｂを示している。この燃料噴射装置１は、ガスタービンエンジンの燃焼器に用いられて、ガスタービンエンジンの圧縮機から供給される圧縮空気ＣＡに燃料を混合して燃焼器Ｂの燃焼室Ｅにおいて燃焼させ、その燃焼により発生する高温・高圧の燃焼ガスをタービンに送ってタービンを駆動するためのものである。本実施形態に係る燃焼器Ｂは、いわゆるアニュラー型であり、燃料噴射装置１は、燃焼器Ｂの環状の頂部に、図示しないエンジン回転軸心と同心状に、等間隔に複数配設されている。なお、以下の説明において、燃料噴射装置１の軸心Ｃ方向における燃焼室Ｅ側を後側と呼び、その反対側を前側と呼ぶ。実施形態を構成する要素の名称に付する「後」，「前」も同様の意味である。
　図２に示すように、燃料噴射装置１は、コンセントリック型であり、燃料噴射装置１の軸心Ｃ上に配置されたパイロット燃料噴射弁３と、パイロット燃料噴射弁３の外周を取り囲むようにパイロット燃料噴射弁３の軸心Ｃと同心状に設けられたメイン燃料噴射弁５とを備えている。パイロット燃料噴射弁３から噴射された拡散燃焼用の燃料は、パイロット部スワーラＳＷ１を通過してきた空気と混合されて燃焼器の燃焼室Ｅへ供給される。一方、メイン燃料噴射弁５から噴射された希薄燃焼用の燃料は、メインスワーラＳＷ２から導入された空気と混合された後、希薄な混合気として燃焼室Ｅへ供給される。
　各燃料噴射装置１は、燃料導入部９を形成するステム部１１を介して燃焼器のハウジングＨに支持されている。燃料導入部９は、パイロット燃料噴射弁３に供給される拡散燃焼のための燃料を導入する第１燃料導入系統Ｆ１と、メイン燃料噴射弁５に供給される希薄予混合燃焼のための燃料を導入する第２燃料導入系統Ｆ２とを備えている。
　燃料噴射装置１は、燃焼室Ｅに燃料を噴射する燃料噴射部１３と、燃料噴射部１３に燃料を供給する燃料供給ユニット１５とを有している。燃料供給ユニット１５は、燃料導入部９に連結される基部１５ａと、パイロット燃料噴射弁３への燃料およびメイン燃料噴射弁５へ燃料を供給する、図３に示す本体部１５ｂと、本体部１５ｂからさらに径方向中心部のパイロット燃料噴射弁３に燃料を供給するパイロット燃料供給部１５ｃとからなる。環状の本体部１５ｂの内部には、環状の燃料供給路が形成されている。
　図２に示すように、燃料噴射部１３は、パイロット燃料噴射弁３からの燃料を燃焼室Ｅへ向けて噴射するパイロットノズル１７と、パイロットノズル１７の径方向外側に設けられた、メイン燃料噴射弁５からの燃料を空気と混合して燃焼室Ｅへ向けて噴射するメインノズル１９とを有している。パイロットノズル１７およびメインノズル１９は、いずれも、燃焼室Ｅに向かって拡径となる形状である。
　燃料噴射装置１の前部、より具体的には燃料供給ユニット１５の環状の本体部１５ｂの前部は、ほぼ環状の噴射弁ハウジング２１によって覆われている。噴射弁ハウジング２１は燃料導入部９に支持されている。この噴射弁ハウジング２１によって、燃料供給ユニット１５の周辺を流れる高温の空気から燃料供給ユニット１５が遮熱される。
　前記燃料供給ユニット１５の基部１５ａは、燃料導入部９によって支持されている。燃料供給ユニット１５の環状の本体部１５ｂは、噴射弁ハウジング２１に対して、径方向に相対移動可能に支持されている。以下、これらの支持構造について詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に示した場合を除き、「径方向」とは、噴射弁ハウジング２１（およびこれと同心状に配置された部材）の径方向を指す。
　図４に示すように、噴射弁ハウジング２１の周壁には、径方向に開口した円孔からなる貫通孔２７が周方向に複数形成されている。これらの各貫通孔２７に挿通した複数の支持ピン２５を、さらに燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂに径方向に挿入して固定することにより、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂが支持ピン２５を介して噴射弁ハウジング２１に支持される。すなわち、本実施形態では、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂの外周に複数の支持ピン２５が径方向に挿入されて固定されており、噴射弁ハウジング２１に周方向に複数形成された径方向の貫通孔２７に各支持ピン２５を挿通させることにより、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂが噴射弁ハウジング２１に支持されている。
　燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂには、前方に突出する複数の支持突片２９が周方向に等間隔に設けられている。これら支持突片２９には、それぞれ、径方向のねじ孔３１が設けられている。各支持ピン２５は、燃料供給ユニット１５の各支持突片２９のねじ孔３１に径方向に螺合されることにより、燃料供給ユニット１５に相対移動不能に固定されている。図２の円で囲んだ部分拡大図に示すように、支持ピン２５は外周にねじが形成された円柱状である。支持ピン２５と噴射弁ハウジング２１の貫通孔２７の周壁との間には、貫通孔２７の径方向の僅かな隙間が存在する。支持ピン２５の頂部には、工具を挿入するための角穴３３が設けられている。このような支持構造とすることにより、噴射弁ハウジング２１の貫通孔２７と支持ピン２５との間で径方向のスライド移動が可能となる。
　本実施形態に係る燃料噴射装置１によれば、内部を燃料が流れることにより比較的低温に維持される燃料供給ユニット１５が、高温の空気に曝される噴射弁ハウジング２１に対して径方向に相対移動可能に支持される。この径方向の相対移動により、噴射弁ハウジング２１と燃料供給ユニット１５間の熱伸びの差が吸収される。したがって、コンセントリック型の燃料噴射装置１において、噴射弁ハウジング２１の持つ遮熱作用によってメイン燃料噴射弁５内の燃料のコーキングを効果的に防止しながら、同時に燃料噴射弁を確実に支持することが可能になる。特に、支持ピン２５を用いる簡易な支持構造により、噴射弁ハウジング２１と燃料供給ユニット１５間の熱伸びの差を吸収することができる。
　次に、図５に示す本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る燃料噴射装置１は、燃料供給ユニット１５の環状の本体部１５ｂが、噴射弁ハウジング２１に対して径方向に相対移動可能に支持されている点で上記の第１実施形態と共通するが、具体的な支持構造が第１実施形態と異なる。以下、この第２実施形態について、主として第１実施形態と異なる点を説明し、第１実施形態と共通する点については説明を省略する。
　本実施形態では、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂに、周方向に延びる複数のアーム４１が設けられており、各アーム４１の先端部に、支持ピン２５が径方向に挿入されて固定されており、噴射弁ハウジング２１に各支持ピン２５を接合することにより、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂが噴射弁ハウジング２１に支持されている。
　具体的には、各アーム４１は、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂから前方に突設されたアーム基端部４１ａと、アーム基端部４１ａから、本体部１５ｂの周方向に沿って延びるアーム本体部４１ｂと、アーム本体部４１ｂの先端に設けられたアーム先端部４１ｃとからなる。各アーム先端部４１ｃは、径方向のねじ孔４３を有する。これらアーム４１の各アーム先端部４１ｃに、図６に示すように、支持ピン２５を径方向に挿入し（この例ではねじ孔４３に支持ピン２５を螺合し）、噴射弁ハウジング２１に設けたピン孔４５に各支持ピン２５を挿入して接合することにより、燃料供給ユニット１５の本体部１５ｂが噴射弁ハウジング２１に支持される。なお、図６では、アーム先端部４１ｃの周辺部分のみを断面図で示している。本実施形態では、各支持ピン２５は溶接により噴射弁ハウジング２１に接合されている。このような支持構造とすることにより、アーム４１の撓みによって燃料供給ユニット１５と噴射弁ハウジング２１が、径方向に相対移動可能となる。
　アーム４１の長さ、すなわち、図６に示す、燃料供給ユニット１５本体部の中心Ｏに対する、アーム基端部４１ａの周方向中心からアーム先端部４１ｃのねじ孔４３の中心までの開角度θは、適宜設定してよいが、噴射弁２１ハウジングと燃料供給ユニット１５との熱伸び差を確実に吸収するために、７２°～１２０°の範囲にあることが好ましい。アーム４１の数も、図示の例の５つに限定されず、適宜設定してよい。なお、図６では、複数のアーム４１のうち代表して１つのみを示している。
　本実施形態に係る燃料噴射装置によれば、燃料供給ユニット１５が、噴射弁ハウジング２１に対して、アーム４１の撓みによって径方向に相対移動可能に支持されるので、第１実施形態と同様、噴射弁ハウジング２１と燃料供給ユニット１５間の熱伸びの差が吸収される。しかも、支持ピン２５は噴射弁ハウジング２１と燃料供給ユニット１５の両方に相対移動不能に連結されるから、支持ピン２５と噴射弁ハウジング２１または燃料供給ユニット１５との間でのフレッティングの発生が防止されるので、燃料噴射装置１の信頼性が一層向上する。さらには、アーム４１の数や長さを調整することにより、燃料噴射装置１の仕様に応じた最適な支持構造を設定することが容易となる。また、燃料供給ユニット１５の１つまたは複数のアーム４１の長さを変更することにより、燃料供給ユニット１５が、燃焼振動または他の機械的な振動の周波数に共振することを回避できる。
　以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１　燃料噴射装置
３　パイロット燃料噴射弁
５　メイン燃料噴射弁
９　燃料導入部
１３　燃料噴射部
１５　燃料供給ユニット
１５ａ　燃料供給ユニットの基部
１５ｂ　燃料供給ユニットの本体部
２１　噴射弁ハウジング
２５　支持ピン
４１　アーム
４１ｃ　燃料供給ユニットの先端部
Ｅ　燃焼室
Ｈ　燃焼器ハウジング

Claims (4)

  1. 　径方向中心部に配置されたパイロット燃料噴射弁と、前記パイロット燃料噴射弁の外周を取り囲むように配置された環状のメイン燃料噴射弁とを備える、ガスタービンの燃焼器に用いられる燃料噴射装置であって、
    　燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、
    　前記燃料噴射部に燃料を供給する燃料供給ユニットと、
    　内部に前記燃焼室を有する燃焼器ハウジングに取り付けられて、前記燃料供給ユニットに燃料を導入する燃料導入部と、
    　前記燃料導入部に支持されて、前記パイロット燃料噴射弁および前記メイン燃料噴射弁の前部を覆う噴射弁ハウジングと、
    を備え、
    　前記燃料供給ユニットの基部が、前記燃料導入部に支持されており、前記燃料供給ユニットの環状の本体部が、前記噴射弁ハウジングに対して、支持ピンを介して径方向に相対移動可能に支持されている燃料噴射装置。
  2. 　請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記燃料供給ユニットの本体部の外周に複数の支持ピンが径方向に挿入されて固定されており、前記噴射弁ハウジングに周方向に複数形成された径方向の貫通孔に前記各支持ピンを挿通させることにより、前記燃料供給ユニットの本体部が前記噴射弁ハウジングに支持されている燃料噴射装置。
  3. 　請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記燃料供給ユニットの本体部に、周方向に延びる複数のアームが設けられており、各アームの先端部に、支持ピンが径方向に挿入されて固定されており、前記噴射弁ハウジングに各支持ピンを接合することにより、前記燃料供給ユニットの本体部が前記噴射弁ハウジングに支持されている燃料噴射装置。
  4. 　請求項２または３に記載の燃料噴射装置において、前記各支持ピンは前記燃料供給ユニットのねじ孔に径方向に螺合されている燃料噴射装置。
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