▶ 株式会社ＩＨＩの特許一覧 ▶ ナブテスコ株式会社の特許一覧
特開2022-104937流体噴射装置、ガスタービンエンジン及び流体噴射装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022104937
(43)【公開日】2022-07-12
(54)【発明の名称】流体噴射装置、ガスタービンエンジン及び流体噴射装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
F02C 7/232 20060101AFI20220705BHJP
F02C 7/00 20060101ALI20220705BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20220705BHJP
F23R 3/28 20060101ALI20220705BHJP
F23D 11/36 20060101ALI20220705BHJP
B22F 10/20 20210101ALI20220705BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20220705BHJP
【ＦＩ】
F02C7/232 B
F02C7/00 D
F01D25/00 X
F23R3/28 B
F23D11/36
B22F10/20
B33Y10/00
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022050385
(22)【出願日】2022-03-25
(62)【分割の表示】P 2018022438の分割
【原出願日】2018-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(71)【出願人】
【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100130719
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 卓
(72)【発明者】
【氏名】廣光 永兆
(72)【発明者】
【氏名】中谷 明義
(72)【発明者】
【氏名】福島 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】武藤 弘輝
(57)【要約】
【課題】限られたスペースにおいて流路を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの流体を適切に噴射することができる流体噴射装置、流体噴射装置を備えるガスタービンエンジン、及び流体噴射装置の製造方法を提供する。
【解決手段】流体噴射装置１０は、少なくとも２つの流路２０を備える。これらの少なくとも２つの流路２０は、流体が流入する端部２６では、並んで配置される。一方、流体が流出する端部では、一の流路２０（第１流路２１）が他の少なくとも一つの流路２０（第２流路２２）を取り囲むように設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】流体噴射装置１０は、少なくとも２つの流路２０を備える。これらの少なくとも２つの流路２０は、流体が流入する端部２６では、並んで配置される。一方、流体が流出する端部では、一の流路２０（第１流路２１）が他の少なくとも一つの流路２０（第２流路２２）を取り囲むように設けられている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２つの流路を備える流体噴射装置であって、
前記少なくとも２つの流路は、
それぞれ独立して、流体が流入する端部から前記流体が流出する端部まで、前記流路の壁面は滑らかに接続されており、
前記流体が流入する端部では、並んで配置され、
前記流体が流出する端部では、一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられている流体噴射装置。
前記少なくとも２つの流路は、
それぞれ独立して、流体が流入する端部から前記流体が流出する端部まで、前記流路の壁面は滑らかに接続されており、
前記流体が流入する端部では、並んで配置され、
前記流体が流出する端部では、一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられている流体噴射装置。
【請求項2】
前記少なくとも２つの流路の各々は、屈曲部を有し、
前記一の流路は、少なくとも前記屈曲部において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられている請求項１に記載の流体噴射装置。
前記一の流路は、少なくとも前記屈曲部において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられている請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項3】
前記少なくとも２つの流路は、第１流路及び第２流路を含み、
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第１流路よりも前記第２流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する請求項２に記載の流体噴射装置。
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第１流路よりも前記第２流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項4】
前記少なくとも２つの流路は第１流路及び第２流路を含み、
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第２流路よりも前記第１流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する請求項２に記載の流体噴射装置。
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第２流路よりも前記第１流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項5】
前記第１流路の断面は、少なくとも前記屈曲部より下流側において、線対称の形状を有する請求項３又は４に記載の流体噴射装置。
【請求項6】
前記第１流路の断面は、少なくとも前記屈曲部より下流側において、円環状の形状を有する請求項５に記載の流体噴射装置。
【請求項7】
前記少なくとも２つの流路は、直線的に延在する第１流路及び第２流路を含む請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項8】
前記第２流路を形成する壁部は、当該第２流路を形成する壁部よりも外側に配置される前記第１流路を形成する壁部に対し、保持部を介して接続される請求項３～７のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項9】
前記第２流路を形成する壁部は、２以上の前記保持部を介し、前記第１流路を形成する壁部に対して接続される請求項８に記載の流体噴射装置。
【請求項10】
前記２以上の保持部は、断面幅が相互に異なる複数の保持部を含む請求項９に記載の流体噴射装置。
【請求項11】
前記保持部は、前記第２流路の断面幅よりも大きい断面幅を有する保持部を含む請求項８～１０のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体噴射装置を備え、
前記流体噴射装置の前記少なくとも２つの流路には流体燃料が流されるガスタービンエンジン。
前記流体噴射装置の前記少なくとも２つの流路には流体燃料が流されるガスタービンエンジン。
【請求項13】
請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体噴射装置の三次元形状データを特定するステップと、
前記三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、
前記複数のスライスデータに基づいて積層造形法により前記流体噴射装置を造形するステップと、を含む流体噴射装置の製造方法。
前記三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、
前記複数のスライスデータに基づいて積層造形法により前記流体噴射装置を造形するステップと、を含む流体噴射装置の製造方法。
【請求項14】
前記積層造形法は、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも１つの粉末を用いる請求項１３に記載の流体噴射装置の製造方法。
【請求項15】
前記粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートル以下である請求項１４に記載の流体噴射装置の製造方法。
【請求項16】
前記流体噴射装置が備える前記少なくとも２つの流路は、少なくとも一部において断面が変形する流路を含む請求項１３～１５のいずれか一項に記載の流体噴射装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体噴射装置、流体噴射装置を備えるガスタービンエンジン及び流体噴射装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
航空機用エンジンでは、エンジン着火からグランド・アイドリングを経て離陸（最大推力出力）に至る一連の過程において、必要とされる燃料の燃焼量が大きく変化し、燃料ノズルから噴射（吐出）させる燃料も小流量から大流量まで変えられる。
【0003】
小流量から大流量までの範囲を１系統の油路でカバーしようとする場合、小流量の燃料をノズルから噴射させる際には燃料圧力が低圧で済むが、大流量の燃料をノズルから噴射させる場合には燃料圧力を高圧にする必要があり、エンジンに搭載される燃料ポンプの負担が非常に大きい。そのため航空機用エンジンに搭載されるノズルは一般的に２系統の独立した油路を持ち、小流量時には１系統目の油路にのみ燃料が流され、燃料流量を増やす場合には１系統目の油路だけではなく２系統目の油路にも燃料を流すことで、低い燃料圧力で大流量の燃料を流すことを可能にしている。
【0004】
また、一般に「燃料ノズルに対して燃料が流入する方向」と「燃料ノズルから燃料が噴射される方向」とは異なっている。そのため上述の２系統の油路を備える従来の燃料ノズルは、独立した２系統の油路の各々が途中で急な角度で折れ曲がる構造を有する。
【0005】
例えば特許文献１は、ガスタービンエンジン用の燃料ノズル支持システムを開示する。
当該燃料ノズル支持システムは、細長いステムボディと、１次燃料流入口及び２次燃料流入口を有する流入側端部と、１次燃料流出口及び２次燃料流出口を有する流出側端部と、２次燃料流入口と２次燃料流出口とを連通させている同心状の長手方向２次燃料孔と、２次燃料孔の内部に配置されているとともに流入側端部及び流出側端部にシールされた状態で取り付けられており、１次燃料流入口と１次燃料流出口とを連通させている同心状の１次燃料管と、を備える。この燃料ノズル支持システムでは、特許文献１の図１（断面図）に示されるように、「１次燃料流入口から１次燃料流出口に至る１系統目の油路」及び「２次燃料流入口から２次燃料流出口に至る２系統目の油路」がそれぞれ途中で急な角度で折れ曲がっている。
当該燃料ノズル支持システムは、細長いステムボディと、１次燃料流入口及び２次燃料流入口を有する流入側端部と、１次燃料流出口及び２次燃料流出口を有する流出側端部と、２次燃料流入口と２次燃料流出口とを連通させている同心状の長手方向２次燃料孔と、２次燃料孔の内部に配置されているとともに流入側端部及び流出側端部にシールされた状態で取り付けられており、１次燃料流入口と１次燃料流出口とを連通させている同心状の１次燃料管と、を備える。この燃料ノズル支持システムでは、特許文献１の図１（断面図）に示されるように、「１次燃料流入口から１次燃料流出口に至る１系統目の油路」及び「２次燃料流入口から２次燃料流出口に至る２系統目の油路」がそれぞれ途中で急な角度で折れ曲がっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表２００３－５１５７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のように従来の燃料噴射用のノズルは流路が急な角度で屈曲しているため、圧力損失が比較的大きくなる。圧力損失を抑えた状態で大流量の燃料を噴射するには配管径を大きくすればよいが、この場合、燃料噴射ノズル自体のサイズが大きくなってしまう。仮に燃料噴射ノズル自体のサイズを大きくせずに配管径を大きくしようとすると、燃料噴射ノズル自体の強度が低下し、必要な強度を確保するのが難しくなる。
【0008】
また、円形断面を有する深穴状の複数の油路が並列して配置される燃料噴射ノズルも考えられる。しかしながら、そのような油路構成を有する燃料噴射ノズルを小型に設ける場合には、各油路の断面積を大きくすることが難しく、各油路の圧力損失も大きい。
【0009】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、限られたスペースにおいて流路を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの流体（例えば燃料等）を適切に噴射することができる流体噴射装置、そのような流体噴射装置を備えるガスタービンエンジン及びそのような流体噴射装置の製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、良好な強度を有し且つ圧力損失が小さい流路を含む流体噴射装置、そのような流体噴射装置を備えるガスタービンエンジン及びそのような流体噴射装置の製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様は、少なくとも２つの流路を備える流体噴射装置であって、少なくとも２つの流路は、それぞれ独立して、流体が流入する端部から流体が流出する端部まで、流路の壁面は滑らかに接続されており、流体が流入する端部では、並んで配置され、流体が流出する端部では、一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられている流体噴射装置に関する。
【0011】
少なくとも２つの流路の各々は、屈曲部を有し、一の流路は、少なくとも屈曲部において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられていてもよい。
【0012】
少なくとも２つの流路は、第１流路及び第２流路を含み、第１流路及び第２流路は、屈曲部よりも上流側では、第１流路よりも第２流路の方が、流体が流出する端部に近接して配置され、屈曲部では、第１流路の断面径が上流側より大きく且つ第１流路が第２流路を取り囲み、屈曲部より下流側では、第１流路が第２流路を取り囲むように延在してもよい。
【0013】
少なくとも２つの流路は第１流路及び第２流路を含み、第１流路及び第２流路は、屈曲部よりも上流側では、第２流路よりも第１流路の方が、流体が流出する端部に近接して配置され、屈曲部では、第１流路の断面径が上流側より大きく且つ第１流路が第２流路を取り囲み、屈曲部より下流側では、第１流路が第２流路を取り囲むように延在してもよい。
【0014】
第１流路の断面は、少なくとも屈曲部より下流側において、線対称の形状を有してもよい。
【0015】
第１流路の断面は、少なくとも屈曲部より下流側において、円環状の形状を有してもよい。
【0016】
少なくとも２つの流路は、直線的に延在する第１流路及び第２流路を含んでもよい。
【0017】
第２流路を形成する壁部は、当該第２流路を形成する壁部よりも外側に配置される第１流路を形成する壁部に対し、保持部を介して接続されてもよい。
【0018】
第２流路を形成する壁部は、２以上の保持部を介し、第１流路を形成する壁部に対して接続されてもよい。
【0019】
２以上の保持部は、断面幅が相互に異なる複数の保持部を含んでもよい。
【0020】
保持部は、第２流路の断面幅よりも大きい断面幅を有する保持部を含んでもよい。
【0021】
本発明の他の態様は、上記の流体噴射装置を備え、流体噴射装置の少なくとも２つの流路には流体燃料が流されるガスタービンエンジンに関する。
【0022】
本発明の他の態様は、上記の流体噴射装置の三次元形状データを特定するステップと、三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、複数のスライスデータに基づいて積層造形法により流体噴射装置を造形するステップと、を含む流体噴射装置の製造方法に関する。
【0023】
積層造形法は、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも１つの粉末を用いてもよい。
【0024】
粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートル以下であってもよい。
【0025】
流体噴射装置が備える少なくとも２つの流路は、少なくとも一部において断面が変形する流路を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、流体噴射装置が備える少なくとも２つの流路のうちの一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられるため、限られたスペースに流路を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの流体を流体噴射装置から噴射することができる。また流体噴射装置が備える少なくとも２つの流路のうちの一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられることで、流体噴射装置の良好な強度を確保しつつ、圧力損失が小さい流路を実現することができる。そして本発明によれば、そのような流体噴射装置を備えるガスタービンエンジン及びそのような流体噴射装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
図面を参照して本発明の複数の実施形態及び変形例について説明する。なお説明及び理解を容易にするため、各図面に示される要素には、縮尺及び縦横の寸法比等を実物のそれらから変更された又は誇張された要素が含まれており、各要素の形状、サイズ及びその他の形態は、図面間で必ずしも厳密には一致していない。
【0029】
以下に説明する本発明の各実施形態は、少なくとも２つの流路を備える流体噴射装置に関する。これらの流路は、その上流側では並んで設けられる一方で、下流側では一の流路が変形して他の少なくとも一つの流路を取り囲むようにして設けられる。これにより、流体噴射装置は、自身のサイズの大型化を効果的に抑制しつつ、少流量から大流量までの流体を適切に噴射することができる。なお「上流側」及び「下流側」は、流体（燃料）の流れ方向を基準としており、上流側から下流側に向かって流体は流れる。
【0030】
以下では、一例として、相互に独立した２つの流路を備える流体噴射装置であって、液状の燃料（流体）を噴射する流体噴射装置（燃料噴射ノズル）について説明する。燃料油路（流路）の圧力損失を低減するために、独立した２系統の油路の各々は、それぞれの最大流量に応じた十分な断面積（流路面積）が確保されつつ、なだらかなカーブを描くように延在方向が変えられている。また製品自体の断面積を小さくするため、２系統の油路は、上流側では並列的に配置されるが、下流側では同心円状の横断面構造を有するように配置されている。とりわけ同心円状横断面構造の内側油路を形成する壁部と外側油路を形成する壁部とはリブ（保持部）を介して相互に連結され、或いは直接的に相互に接続されて一体的に設けられ、適切な油路強度が確保されている。なおこのようなリブは、燃料の流れを妨げないように、例えば、燃料の流れ方向に延在する板状の構造としつつ、厚みをできる限り薄くすることが好ましい。
【0031】
以下、具体的な実施形態について説明する。
【0032】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る流体噴射装置１０の縦断面図である。図２は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＩ－ＩＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図３は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＩＩ－ＩＩＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図４は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＶ－ＩＶよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図５は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線Ｖ－Ｖよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図６は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＶＩ－ＶＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図７は、図１の矢印Ａで示される方向から見た流体噴射装置１０の先端部（流体流出部２７）の拡大図である。
図１は、第１実施形態に係る流体噴射装置１０の縦断面図である。図２は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＩ－ＩＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図３は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＩＩ－ＩＩＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図４は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＩＶ－ＩＶよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図５は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線Ｖ－Ｖよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図６は、図１に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図１の断面線ＶＩ－ＶＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図７は、図１の矢印Ａで示される方向から見た流体噴射装置１０の先端部（流体流出部２７）の拡大図である。
【0033】
本実施形態の流体噴射装置１０は、２つの流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）を備え、第１流路２１及び第２流路２２は、流体噴射装置１０の流体流入部２６から流体流出部２７まで流体噴射装置１０を貫通する。流体流入部２６は、流体噴射装置１０のうち燃料（流体）が流入する端部である。流体流出部２７は、流体噴射装置１０のうち燃料が流出する（噴射される）端部である。
【0034】
第１流路２１及び第２流路２２は、流体流入部２６では並んで配置され、流体流出部２７では、一の流路（本実施形態では第１流路２１）が他の流路（本実施形態では第２流路２２）を取り囲むように設けられている。なお図示の例では、第１流路２１の横断面のほぼ中央（中心）に第２流路２２が配置されている。
【0035】
第１流路２１及び第２流路２２の各々は屈曲部２５を有する。第１流路２１及び第２流路２２のうち、屈曲部２５よりも上流側の流路を上流側流路２８と呼び、屈曲部２５よりも下流側の流路を下流側流路２９と呼ぶ。第１流路２１及び第２流路２２の各々の上流側流路２８は流体流入部２６において開口し、第１流路２１及び第２流路２２の各々の下流側流路２９は流体流出部２７において開口する。
【0036】
第１流路２１（一の流路）は、少なくとも屈曲部２５において（本実施形態では屈曲部２５及び下流側流路２９において）、上流側の上流側流路２８よりも断面径が大きく、且つ、第２流路２２（他の少なくとも一つの流路）を取り囲むように設けられている。ここでいう第１流路２１の断面径は、第１流路２１を流れる燃料の流れ方向（すなわち第１流路２１の延在方向）と垂直な方向の横断面における第１流路２１の径である。この第１流路２１の断面径は、第１流路２１を形成する第１流路壁部３１によって囲まれる領域の断面径であり、後述のリブ３５（本実施形態では第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）によって第１流路２１が仕切られている場合にも同様にして第１流路２１の断面径を定めることができる。
【0037】
このように本実施形態の第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側の上流側流路２８では、第１流路２１よりも第２流路２２の方が、流体が流出する端部（すなわち流体流出部２７）に近接して配置される。したがって流体流入部２６における第１流路２１及び第２流路２２の開口位置についても、第１流路２１の開口よりも第２流路２２の開口の方が流体流出部２７に近接して配置される。また屈曲部２５では、第１流路２１の断面径が上流側の上流側流路２８より大きく、且つ、第１流路２１が第２流路２２を取り囲む。そして屈曲部２５より下流側の下流側流路２９では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように、第１流路２１及び第２流路２２は延在する。
【0038】
第１流路２１及び第２流路２２の横断面は、少なくとも屈曲部２５より下流側において（本実施形態では、流体流入部２６から流体流出部２７に至る全ての位置において）、線対称の形状を有する。なおここでいう第１流路２１及び第２流路２２の横断面は、燃料の流れ方向（すなわち流路の延在方向）と垂直な方向の切断面である。図示の例では、第１流路２１は、上流側流路２８では円形断面を有し、屈曲部２５から下流側流路２９にわたって線対称の円環状（アニュラス状）の横断面を有する（図２～図６参照）。一方、第２流路２２は、流体流入部２６から流体流出部２７に至る全ての位置において、円形断面を有する。
【0039】
第２流路２２を形成する第２流路壁部３２は、第２流路壁部３２よりも外側に配置される「第１流路２１を形成する第１流路壁部３１」に対し、リブ３５（保持部）を介して接続されている。より詳細には、２以上のリブ３５（本実施形態では３つのリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ））を介し、第２流路壁部３２は第１流路壁部３１に対して接続される。これらの２以上のリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）は、断面幅が相互に異なる複数のリブ３５を含む。図２～図３に示す例では、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃはほぼ同じ断面幅を有するが、第１リブ３５ａは第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃよりも大きな断面幅を有し、特に本例の第１リブ３５ａは、第２流路２２の断面幅よりも大きい断面幅を有する。なお、ここでいう断面幅は、燃料の流れ方向と垂直な方向の横断面における長さ（例えば投影の最大長さ）に基づいて定められる。
【0040】
上述のように複数のリブ３５が設けられる場合には、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２をバランス良く支持する観点から、これらの複数のリブ３５が第１流路壁部３１と第２流路壁部３２との間で第２流路２２の周囲方向に関して等間隔に及び／又は対称的（例えば線対称的又は回転対称的）に配置されることが好ましい。図２～図７に示す例では、「第１リブ３５ａと第２リブ３５ｂとの間の第１流路２１」、「第２リブ３５ｂと第３リブ３５ｃとの間の第１流路２１」及び「第１リブ３５ａと第３リブ３５ｃとの間の第１流路２１」がほぼ同じ横断面形状を有する。
【0041】
図８は、他の例（比較例）に係る流体噴射装置１０ａの縦断面図である。図８に示す流体噴射装置１０ａでは、各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）は、流体流入部２６から流体流出部２７に至るまで、相互に並列（平行）に延在する。本比較例の流体噴射装置１０ａでは、限られたスペースで第１流路２１及び第２流路２２の流路面積（断面積）を大きくすることが容易ではなく、第１流路２１及び第２流路２２の屈曲部２５は非常に鋭い角度で湾曲する。そのため第１流路２１及び第２流路２２の屈曲部２５における圧力損失は大きく、エネルギーロスが大きい。また本比較例の流体噴射装置１０ａの流路構成において、各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の強度を確保しつつ大きな流路面積を実現するには、流体噴射装置１０ａ全体を大型化する必要があり、流体噴射装置１０ａの小型化が難しい。
【0042】
一方、第１実施形態に係る流体噴射装置１０は、上述のように以下の構造的特徴を有する。
ａ． 燃料流入部（流体流入部２６）では、独立した２系統の燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）が並列的に設けられている。
ｂ． ２系統の燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）は、それぞれなだらかなカーブを描きつつ延在方向を変え、燃料流出部（流体流出部２７）では同心円状の横断面構造を有する。
ｃ． 第１流路壁部３１と第２流路壁部３２との間にはリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）が設けられ、当該リブ３５によって各燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）の強度が確保されている。
ａ． 燃料流入部（流体流入部２６）では、独立した２系統の燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）が並列的に設けられている。
ｂ． ２系統の燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）は、それぞれなだらかなカーブを描きつつ延在方向を変え、燃料流出部（流体流出部２７）では同心円状の横断面構造を有する。
ｃ． 第１流路壁部３１と第２流路壁部３２との間にはリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）が設けられ、当該リブ３５によって各燃料油路（第１流路２１及び第２流路２２）の強度が確保されている。
【0043】
これらの構造的特徴を有する第１実施形態に係る流体噴射装置１０（図１～図７参照）によれば、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように設けられるため、流体噴射装置１０全体の大型化を抑えつつ、第１流路２１及び第２流路２２の流路面積を比較的大きくすることができる。特に、屈曲部２５において第１流路２１が第２流路２２を取り囲むようにすることで、十分な大きさの第１流路２１及び第２流路２２の横断面積（流路面積）を確保しつつ、屈曲部２５における第１流路２１及び第２流路２２の曲がり具合を緩やかにする（すなわち曲率を小さくする）ことができる。これにより燃料は、圧力損失が小さい状態で、第１流路２１及び第２流路２２の屈曲部２５をスムーズに流れることができる。さらに本実施形態では、屈曲部２５よりも上流側では、第１流路２１よりも第２流路２２の方が流体流出部２７に近接して配置されるため、屈曲部２５において第１流路２１の曲率を比較的小さくして第１流路２１を緩やかに湾曲させることができる。その一方で、流体流入部２６において第１流路２１及び第２流路２２を並列的に配置することで、外部から第１流路２１及び第２流路２２への燃料の導入を容易に行うことができる。またリブ（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）によって、必要とされる強度を確保することができる。
【0044】
以上説明したように本実施形態の流体噴射装置１０によれば、限られたスペースにおいて各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの燃料を適切に噴射することができ、また良好な強度を確保しつつ圧力損失が小さい流路を実現することができる。
【0045】
なお第１実施形態に係る流体噴射装置１０の構成は、図１～７に示す例に限定されず、種々の変形が可能である。そのような変形の具体例については、後述する。
【0046】
＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係る流体噴射装置１０の縦断面図である。図１０は、図９に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図９の断面線Ｘ－Ｘよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図１１は、図９に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図９の断面線ＸＩ－ＸＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。
図９は、第２実施形態に係る流体噴射装置１０の縦断面図である。図１０は、図９に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図９の断面線Ｘ－Ｘよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。図１１は、図９に示す流体噴射装置１０の斜視図であり、図９の断面線ＸＩ－ＸＩよりも先端側の部分を取り除いた状態を示す。
【0047】
本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は類似の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0048】
本実施形態に係る流体噴射装置１０は、上述の第１実施形態に係る流体噴射装置１０と外観上はほぼ同じ構成及び形状を有する。ただし、複数の流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の構成が、本実施形態に係る流体噴射装置１０と第１実施形態に係る流体噴射装置１０との間で異なっている。
【0049】
すなわち本実施形態の第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側の上流側流路２８では、第２流路２２よりも第１流路２１の方が、流体が流出する端部（すなわち流体流出部２７）に近接して配置される。したがって流体流入部２６における第１流路２１及び第２流路２２の開口位置についても、第２流路２２の開口よりも第１流路２１の開口の方が流体流出部２７に近接して配置される。また屈曲部２５では、第１流路２１の断面径が上流側の上流側流路２８より大きく、且つ、第１流路２１が第２流路２２を取り囲む。また屈曲部２５より下流側の下流側流路２９では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在する。
【0050】
なお本実施形態の流体噴射装置１０も３つのリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）を備え、これらのリブ３５が第１流路壁部３１と第２流路壁部３２との間で第２流路２２の周囲方向に関して第１実施形態と同様に等間隔且つ対称的に配置され、「第１リブ３５ａと第２リブ３５ｂとの間の第１流路２１」、「第２リブ３５ｂと第３リブ３５ｃとの間の第１流路２１」及び「第１リブ３５ａと第３リブ３５ｃとの間の第１流路２１」がほぼ同じ横断面形状を有する。ただし本実施形態では、これらの３つのリブ３５（第１リブ３５ａ、第２リブ３５ｂ及び第３リブ３５ｃ）が相互に同じ断面幅及び断面形状を有し、各リブ３５の断面幅は第２流路２２の断面幅よりも小さい。
【0051】
この第２実施形態に係る流体噴射装置１０によれば、第１実施形態の流体噴射装置１０と同様に、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように設けられるため、流体噴射装置１０全体の大型化を抑えつつ、第１流路２１及び第２流路２２の流路面積を比較的大きくすることができる。特に、屈曲部２５において第１流路２１が第２流路２２を取り囲むようにすることで、十分な大きさの第１流路２１及び第２流路２２の横断面積（流路面積）を確保しつつ、屈曲部２５における第１流路２１及び第２流路２２の曲がり具合を緩やかにして、圧力損失を小さくすることができる。また本実施形態によれば、リブ３５をバランス良く配置することができる。
【0052】
以上説明したように本実施形態の流体噴射装置１０によっても、限られたスペースにおいて各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの燃料を適切に噴射することができ、また良好な強度を確保しつつ圧力損失が小さい流路を実現することができる。
【0053】
なお第２実施形態に係る流体噴射装置１０の構成は、図９～１１に示す例に限定されず、種々の変形が可能である。そのような変形の具体例については、後述する。
【0054】
＜流体噴射装置の適用分野＞
上述のような本発明に係る流体噴射装置１０は、例えば航空機用エンジンに好適に適用可能であり、ジェットエンジンの小型化及び軽量化に寄与しうる。ただし本発明に係る流体噴射装置１０の適用範囲は特に限定されず、民間機及び戦闘機として利用される航空機のエンジンだけではなく、流体の噴射が必要とされる他の様々な装置にも応用可能である。したがって、例えば液体又は気体の物質を、小流量から大流量にわたって可変的に噴射することが求められる装置に対し、本発明は好適に応用可能である。
上述のような本発明に係る流体噴射装置１０は、例えば航空機用エンジンに好適に適用可能であり、ジェットエンジンの小型化及び軽量化に寄与しうる。ただし本発明に係る流体噴射装置１０の適用範囲は特に限定されず、民間機及び戦闘機として利用される航空機のエンジンだけではなく、流体の噴射が必要とされる他の様々な装置にも応用可能である。したがって、例えば液体又は気体の物質を、小流量から大流量にわたって可変的に噴射することが求められる装置に対し、本発明は好適に応用可能である。
【0055】
以下では一例として、本発明に係る流体噴射装置１０をガスタービンエンジンに適用するケースについて例示する。
【0056】
図１２は、ガスタービンエンジン５０の機能構成例を示すブロック図である。
【0057】
ガスタービンエンジン５０は、燃焼器５２に燃焼用の圧縮された空気を供給する空気供給装置５１と、燃焼器５２における燃料の燃焼により発生する高温高圧の燃焼ガスが送り込まれて回転されるタービン５３とを備える。本発明に係る流体噴射装置１０は、燃焼器５２に燃料を送り込むデバイスとして好適に用いられうる。
【0058】
＜流体噴射装置の製造方法＞
上述のような本発明に係る流体噴射装置１０は、例えばＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置によって簡単且つ高精度に製造可能である。ただし本発明に係る流体噴射装置の製造方法は特に限定されず、「ＡＭ装置による立体造形技術」以外の他の技術に基づいて流体噴射装置１０が製造されてもよい。
上述のような本発明に係る流体噴射装置１０は、例えばＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置によって簡単且つ高精度に製造可能である。ただし本発明に係る流体噴射装置の製造方法は特に限定されず、「ＡＭ装置による立体造形技術」以外の他の技術に基づいて流体噴射装置１０が製造されてもよい。
【0059】
以下では一例として、本発明に係る流体噴射装置１０をＡＭ装置（図示省略）によって製造するケースについて例示する。
【0060】
図１３は、流体噴射装置１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。本例の流体噴射装置１０の製造方法は、上述の流体噴射装置１０の三次元形状データを特定するステップ（図１３のＳ１１及びＳ１２）と、三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップ（Ｓ１３）と、複数のスライスデータに基づいて積層造形法により流体噴射装置１０を造形するステップ（Ｓ１４）と、を含む。ここでいう三次元形状データは、三次元構造体（流体噴射装置１０）の形状を示すデータである。またスライスデータは、三次元構造体（流体噴射装置１０）をスライスして得られる断面データであり、「三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップ（Ｓ１３）」は、複数のスライスデータを三次元形状データから導出することができる任意の処理に基づいて実行可能である。上述の各ステップは、ＡＭ装置のコントローラー及び／又はＡＭ装置を制御する制御デバイスのコントローラーの制御下で実行可能である。例えば、「三次元形状データの特定（Ｓ１１及びＳ１２参照）」及び「スライスデータの取得（Ｓ１３参照）」を一又は複数のコントローラーによって行うことができる。
【0061】
なお、上述の各実施形態に係る流体噴射装置１０が備える流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）は、少なくとも一部において横断面が変形しており、流体噴射装置１０は比較的複雑な流路構成を有する。そのため本例の製造方法では、まず流体噴射装置１０のうちの流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の三次元形状データが特定され（Ｓ１１）、その後に、流体噴射装置１０のうちの他の要素の三次元形状データが特定される（Ｓ１２）。
【0062】
上述の積層造形法は、典型的には、金属の粉末をレーザーによって焼結することで層状の構造体を形成し、複数の層状の構造体を順次積み重ねることで所望の３次元構造体を作り出す技術である。このような積層造形法において用いられる金属粉末は特に限定されないが、典型的には、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも１つの粉末を用いることができる。また積層造形法において用いられる粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートルから４０マイクロメートル程度のものを使用でき、特に２０マイクロメートル以下であることが好ましい。
【0063】
図１４～図２０は、積層造形法を説明するための図であって、造形過程における流体噴射装置１０の状態を示す斜視図である。なお図１４～図２０に示す流体噴射装置１０は、上述の第１実施形態の流体噴射装置１０と同様の流路構成（第１流路２１及び第２流路２２）を有し、上流側流路２８では第１流路２１よりも第２流路２２の方が流体流出部２７に近接して配置され、屈曲部２５及び下流側流路２９では第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在する。
【0064】
なお図１４～図２０には図中の左側に示される部分から右側に示される部分に向かって徐々に流体噴射装置１０が作られる例が示されているが、積層造形法による造形方向については特に限定されない。したがって例えば、図１４～図２０の図中の下側に示される部分から上側に示される部分に向かって、流体噴射装置１０が徐々に作られてもよい。
【0065】
上述の積層造形法によれば、層単位で徐々に流体噴射装置１０が作られ、最終的には、所望の流路構成を有する流体噴射装置１０を精度良く作ることができる。
【0066】
＜変形例＞
上述の流体噴射装置１０の構成は一例に過ぎず、流体噴射装置１０に対して種々の変形を加えることが可能である。以下に、具体的な変形例について説明する。
上述の流体噴射装置１０の構成は一例に過ぎず、流体噴射装置１０に対して種々の変形を加えることが可能である。以下に、具体的な変形例について説明する。
【0067】
＜流路の横断面形状の変形例＞
図２１～図３４は、流体噴射装置１０が備える複数の流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の断面形状例を示す。各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の断面形状は特に限定されず、各流路の断面形状は、円状（真円形状及び楕円形状を含む）、多角形状（三角形状、四角形状及び五角形状を含む）及びその他の形状とすることが可能である。また流路２０間の相対的な位置関係も特に限定されず、例えば第１流路２１の横断面のほぼ中央に第２流路２２が配置されてもよいし、第１流路２１の横断面の中央から外れた位置に第２流路２２等の他の流路２０が配置されてもよい。また流体噴射装置１０が３以上の流路２０を備えてもよい。また流体噴射装置１０が備える複数の流路２０は、相互に異なる断面形状を有していてもよいし、相互に同じ断面形状を持つ２以上の流路２０を含んでいてもよい。
図２１～図３４は、流体噴射装置１０が備える複数の流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の断面形状例を示す。各流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）の断面形状は特に限定されず、各流路の断面形状は、円状（真円形状及び楕円形状を含む）、多角形状（三角形状、四角形状及び五角形状を含む）及びその他の形状とすることが可能である。また流路２０間の相対的な位置関係も特に限定されず、例えば第１流路２１の横断面のほぼ中央に第２流路２２が配置されてもよいし、第１流路２１の横断面の中央から外れた位置に第２流路２２等の他の流路２０が配置されてもよい。また流体噴射装置１０が３以上の流路２０を備えてもよい。また流体噴射装置１０が備える複数の流路２０は、相互に異なる断面形状を有していてもよいし、相互に同じ断面形状を持つ２以上の流路２０を含んでいてもよい。
【0068】
また第１流路２１が他の流路（第２流路２２等）を取り囲む態様も特に限定されず、他の流路の全周を第１流路２１が取り囲んでもよいし、他の流路の周囲の一部のみを第１流路２１が取り囲んでもよい。また第１流路２１が他の流路（第２流路２２等）を取り囲む態様は、屈曲部２５及び屈曲部２５よりも下流域（下流側流路２９）にわたって同じであってもよいし、屈曲部２５及び屈曲部２５よりも下流域（下流側流路２９）において複数の態様で第１流路２１が他の流路（第２流路２２等）を取り囲んでもよい。
【0069】
例えば図２１に示す例では、第２流路２２が「図中の横方向に長軸が設定される楕円形状」の横断面を有し、第１流路２１が「図中の縦方向よりも横方向に長い円環形状」の横断面を有する。
【0070】
図２２に示す例では、第２流路２２が「図中の縦方向に長軸が設定される楕円形状」の横断面を有し、第１流路２１が「図中の横方向よりも縦方向に長い円環形状」の横断面を有する。
【0071】
図２３に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には楕円形状）の横断面を有し、第１流路２１が三角形の外形を持つ環形状の横断面を有する。
【0072】
図２４に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には楕円形状）の横断面を有し、第１流路２１が四角形の外形を持つ環形状の横断面を有する。
【0073】
図２５に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には楕円形状）の横断面を有し、第１流路２１が五角形の外形を持つ環形状の横断面を有する。
【0074】
【0075】
図２６に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には真円形状）の横断面を有し、第１流路２１が円環状の横断面を有し、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とがリブ３５を介して接続されている。このリブ３５の断面幅は、第２流路２２の断面幅よりも大きく、且つ、第１流路２１の断面幅よりも小さい。
【0076】
図２７に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には真円形状）の横断面を有し、第１流路２１が円環状の横断面を有し、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とが複数のリブ３５（２個のリブ３５）を介して接続されている。複数のリブ３５（２個のリブ３５）は、第２流路２２を間に挟んで相互に対向する位置に配設され、相互に異なる断面形状を有する。本例では、一方のリブ３５の断面幅が第２流路２２の断面幅よりも大きく、他方のリブ３５の断面幅が第２流路２２の断面幅よりも小さい。
【0077】
図２８に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には真円形状）の横断面を有し、第１流路２１が円環状の横断面を有し、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とが複数のリブ３５（２個のリブ３５）を介して接続されている。複数のリブ３５（２個のリブ３５）は、第２流路２２を間に挟んで相互に対向する位置に配設され、相互に同じ断面形状を有する。本例では、各リブ３５の断面幅は第１流路２１及び第２流路２２の断面幅よりも小さい。
【0078】
図２９に示す例では、第２流路２２が円形状（具体的には真円形状）の横断面を有し、第１流路２１が第２流路２２の一部（図２９に示す例では図中の下側）を覆うような横断面を有し、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とは直接的に接続されている。
【0079】
図３０に示す例では、３つの流路２０が設けられている。すなわち、第２流路２２及び第３流路２３は並んで配置され、第１流路２１は第２流路２２及び第３流路２３を取り囲むように設けられる。第２流路２２及び第３流路２３は円形状（具体的には真円形状）の横断面を有し、第１流路２１は円環状の横断面を有する。本例では第２流路壁部３２によって第２流路２２及び第３流路２３が形成され、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とはリブ３５を介して接続されている。
【0080】
図３１に示す例では、第１流路２１の横断面の中心から外れた位置に第２流路２２が設けられる。なお図示の例では、第１流路２１及び第２流路２２は円形状（具体的には真円形状）の横断面を有する。
【0081】
【0082】
【0083】
図３４に示す例では、第２流路２２が四角形状（具体的には正方形状）の横断面を有し、第１流路２１が四角形の外形を持つ環形状の横断面を有し、第１流路壁部３１と第２流路壁部３２とがリブ３５を介して接続されている。
【0084】
各流路２０（第１流路２１、第２流路２２及び第３流路２３）は、屈曲部２５及び下流側流路２９の少なくとも一部において、図２１～図３４のうちのいずれか１図面又は２図面以上に示す断面形状を有することが可能である。
【0085】
＜第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２の接続態様に関する変形例＞
図３５は、第１流路２１及び第２流路２２の下流側流路２９近傍を一部抜粋した流体噴射装置１０の縦断面図であり、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２の接続態様の一例を説明するための図である。本例では、下流側流路２９及び屈曲部２５のうちの少なくとも下流側流路２９の全域において、第２流路壁部３２が第１流路壁部３１に対して直接的に接続しており、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２は一体的に構成される。
図３５は、第１流路２１及び第２流路２２の下流側流路２９近傍を一部抜粋した流体噴射装置１０の縦断面図であり、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２の接続態様の一例を説明するための図である。本例では、下流側流路２９及び屈曲部２５のうちの少なくとも下流側流路２９の全域において、第２流路壁部３２が第１流路壁部３１に対して直接的に接続しており、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２は一体的に構成される。
【0086】
図３６は、第１流路２１及び第２流路２２の下流側流路２９近傍を一部抜粋した流体噴射装置１０の縦断面図であり、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２の接続態様の一例を説明するための図である。本例では、下流側流路２９及び屈曲部２５のうちの少なくとも下流側流路２９の全域において、流路２０の延在方向（燃料の流れ方向）へ相互に離間して配置された複数のリブ３５を介し、第２流路壁部３２が第１流路壁部３１に対して断続的に接続されている。
【0087】
図３７は、第１流路２１及び第２流路２２の下流側流路２９近傍を一部抜粋した流体噴射装置１０の縦断面図であり、第１流路壁部３１及び第２流路壁部３２の接続態様の一例を説明するための図である。図３８は、図３７の矢印Ｂから流体噴射装置１０（流体流出部２７）を見た図である。本例では、下流側流路２９及び屈曲部２５のうちの少なくとも下流側流路２９の全域において、複数のリブ３５の各々が流路２０の延在方向（燃料の流れ方向）へ延在し、当該複数のリブ３５を介して第２流路壁部３２が第１流路壁部３１に対して連続的に接続されている。
【0088】
＜屈曲部を含まない流路＞
上述の各実施形態に係る流体噴射装置１０では、各流路２０（第１流路２１、第２流路２２及び第３流路２３）が屈曲部２５を有するが、各流路２０は屈曲部２５を有さなくてもよい。
上述の各実施形態に係る流体噴射装置１０では、各流路２０（第１流路２１、第２流路２２及び第３流路２３）が屈曲部２５を有するが、各流路２０は屈曲部２５を有さなくてもよい。
【0089】
図３９は、流体噴射装置１０の一変形例を示す流体噴射装置１０の縦断面図であり、屈曲部を含まない流体噴射装置１０の一例を示す。図４０は、図３９の矢印Ｃから流体噴射装置１０（流体流出部２７）を見た図である。図４１は、図３９の断面線ＸＬＩ－ＸＬＩに沿った流体噴射装置１０の横断面図である。図４２は、図３９の断面線ＸＬＩＩ－ＸＬＩＩに沿った流体噴射装置１０の横断面図である。図４３は、図３９の断面線ＸＬＩＩＩ－ＸＬＩＩＩに沿った流体噴射装置１０の横断面図である。
【0090】
本例の流体噴射装置１０では、第１流路２１及び第２流路２２が流体流入部２６から流体流出部２７まで直線的に延在する。本例においても、複数の流路２０（第１流路２１及び第２流路２２）は、流体流入部２６では並んで配置されるが、流体流入部２６から流体流出部２７に至る過程において、第１流路２１が第２流路２２を徐々に取り囲むように第１流路２１の断面径が大きくなる（図４１～図４３参照）。そして流体流出部２７では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲み、リブ３５を介して第１流路壁部３１が第２流路壁部３２に接続される（図４０参照）。
【0091】
＜代表的な態様及び作用効果＞
以下に、上述の「流体噴射装置１０」、「ガスタービンエンジン５０」及び「流体噴射装置１０の製造方法」の代表的な特徴及びその作用効果を態様毎に列挙するが、本発明は以下の態様に必ずしも則っている必要はなく、他の態様に基づいていてもよい。
以下に、上述の「流体噴射装置１０」、「ガスタービンエンジン５０」及び「流体噴射装置１０の製造方法」の代表的な特徴及びその作用効果を態様毎に列挙するが、本発明は以下の態様に必ずしも則っている必要はなく、他の態様に基づいていてもよい。
【0092】
［第１の態様］
流体噴射装置１０は、少なくとも２つの流路２０（上述の各実施形態及び変形例では第１流路２１及び第２流路２２（及び第３流路２３））を備え、少なくとも２つの流路２０は、流体（燃料）が流入する端部（流体流入部２６）では、並んで配置され、流体が流出する端部（流体流出部２７）では、一の流路（第１流路２１）が他の少なくとも一つの流路（第２流路２２（及び第３流路２３））を取り囲むように設けられている。
流体噴射装置１０は、少なくとも２つの流路２０（上述の各実施形態及び変形例では第１流路２１及び第２流路２２（及び第３流路２３））を備え、少なくとも２つの流路２０は、流体（燃料）が流入する端部（流体流入部２６）では、並んで配置され、流体が流出する端部（流体流出部２７）では、一の流路（第１流路２１）が他の少なくとも一つの流路（第２流路２２（及び第３流路２３））を取り囲むように設けられている。
【0093】
本態様によれば、流体噴射装置１０は少なくとも２つの流路２０を備え、これらの流路２０は、その上流側では並んで設けられ、下流側では一の流路２０（第１流路２１）の断面が拡大等の変形をして当該一の流路２０が他の少なくとも一つの流路（第２流路２２及び第３流路２３）を取り囲むように設けられる。このように下流側で一の流路２０が他の少なくとも一つの流路２０を取り囲むことで、「２以上の流路２０が下流側でも並んで設けられる場合」に比べ、流体噴射装置１０は、サイズを大きくすることなく、少流量から大流量までの流体を適切に噴射することができる。また他の少なくとも一つの流路２０が一の流路２０によって取り囲まれることで、他の少なくとも一つの流路２０は外部からの影響を受けにくくなる。例えば、他の少なくとも一つの流路２０（第２流路２２及び第３流路２３）を流れる流体は、流体噴射装置１０の周囲の温度が変化しても、温度が変化（上昇及び下降）しにくく、流体の温度変動を緩和することができる。
【0094】
なお、流路２０は屈曲していてもよいし、屈曲していなくてもよい。また流路２０の数は、典型的には２つであるが、３以上の流路が設けられていてもよい。また複数の流路２０の配置も特に限定されず、下流方向を基準に複数の流路を左右に配置したり上下に配置したりできる。また一の流路２０のうち、他の少なくとも一つの流路２０を取り囲む部分の形態も特に限定されず、対称的な断面形状（例えば線対称の断面形状（円環断面形状、三角形の外形を持つ環断面形状、四角形の外形を持つ環断面形状、或いは多角形の外形を持つ環断面形状、等））を有していてもよいし、非対称的な断面形状を有していてもよい。
【0095】
［第２の態様］
少なくとも２つの流路２０の各々は、屈曲部２５を有し、一の流路２０（第１流路２１）は、少なくとも屈曲部２５において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路（第２流路２２（及び第３流路２３））を取り囲むように設けられていてもよい。
少なくとも２つの流路２０の各々は、屈曲部２５を有し、一の流路２０（第１流路２１）は、少なくとも屈曲部２５において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路（第２流路２２（及び第３流路２３））を取り囲むように設けられていてもよい。
【0096】
本態様によれば、各流路２０はその途中で屈曲し、少なくとも当該屈曲部２５において、一の流路２０（第１流路２１）の断面積が上流側よりも拡大した状態で、一の流路２０（第１流路２１）が他の少なくとも一つの流路（第２流路２２（及び第３流路２３））を取り囲むことができる。このように屈曲部２５において一の流路２０が他の少なくとも一つの流路２０を取り囲むように拡大することで、一の流路２０における圧力損失を大幅に低減できる。
【0097】
［第３の態様］
少なくとも２つの流路２０は、第１流路２１及び第２流路２２を含み、第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側では、第１流路２１よりも第２流路２２の方が、流体が流出する端部（流体流出部２７）に近接して配置され、屈曲部２５では、第１流路２１の屈曲部２５の断面径が上流側より大きく且つ第１流路２１が第２流路２２を取り囲み、屈曲部２５より下流側では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在してもよい。
少なくとも２つの流路２０は、第１流路２１及び第２流路２２を含み、第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側では、第１流路２１よりも第２流路２２の方が、流体が流出する端部（流体流出部２７）に近接して配置され、屈曲部２５では、第１流路２１の屈曲部２５の断面径が上流側より大きく且つ第１流路２１が第２流路２２を取り囲み、屈曲部２５より下流側では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在してもよい。
【0098】
本態様によれば、第１流路２１及び第２流路２２は上流側では並んで配置可能であり、一の流路（第１流路２１）はその屈曲部２５において、一の流路（第１流路２１）の断面積を他の一つの流路（第２流路２２）の断面積よりも大きくし、他の流路（第２流路２２）を取り囲むように拡大できる。第１流路２１及び第２流路２２をこのように配置することで、流体噴射装置１０全体のサイズを抑えつつ、屈曲部２５における第１流路２１の断面積を大きくすることが可能である。また相対的に断面積が大きい流路２０の方が、相対的に断面積が小さい流路２０よりも曲率を小さくでき、第１流路２１及び第２流路２２（特に第１流路２１）の屈曲部２５における圧力損失を効果的に低減できる。なお本態様では、下流方向を基準に複数の流路を上下に配置することができる。
【0099】
［第４の態様］
少なくとも２つの流路２０は第１流路２１及び第２流路２２を含み、第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側では、第２流路２２よりも第１流路２１の方が、流体が流出する端部（流体流出部２７）に近接して配置され、屈曲部２５では、第１流路２１の断面径が上流側より大きく且つ第１流路２１が第２流路２２を取り囲み、屈曲部２５より下流側では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在してもよい。
少なくとも２つの流路２０は第１流路２１及び第２流路２２を含み、第１流路２１及び第２流路２２は、屈曲部２５よりも上流側では、第２流路２２よりも第１流路２１の方が、流体が流出する端部（流体流出部２７）に近接して配置され、屈曲部２５では、第１流路２１の断面径が上流側より大きく且つ第１流路２１が第２流路２２を取り囲み、屈曲部２５より下流側では、第１流路２１が第２流路２２を取り囲むように延在してもよい。
【0100】
本態様によれば、第１流路２１及び第２流路２２は上流側では並んで配置可能であり、一の流路（第１流路２１）はその屈曲部２５において、一の流路（第１流路２１）の断面積を他の一つの流路（第２流路２２）の断面積よりも大きくし、他の流路（第２流路２２）を取り囲むように拡大できる。第１流路２１及び第２流路２２をこのように配置することで、流体噴射装置１０全体のサイズを抑えつつ、屈曲部２５における第１流路２１の断面積を大きくすることが可能であり、第１流路２１及び第２流路２２（特に第１流路２１）の屈曲部２５における圧力損失を効果的に低減できる。
【0101】
［第５の態様］
第１流路２１の断面は、少なくとも屈曲部２５より下流側において、線対称の形状を有してもよい。
第１流路２１の断面は、少なくとも屈曲部２５より下流側において、線対称の形状を有してもよい。
【0102】
本態様によれば、他の一つの流路（第２流路２２）を線対称に取り囲むように一の流路（第１流路２１）を設けることができる。ここでいう線対称は、例えば流路の上流側が向かう方向と一致する方向に関して線対称であるケースを含む。このような「他の一つの流路（第２流路２２）を線対称に取り囲む一の流路（第１流路２１）」の断面形状（線対称形状）は特に限定されず、例えば円環状、三角形状、四角形状或いは他の多角形状等としうる。本態様の構成を採用することで、上流からの流体が下流に向かって対称的に流れるため、流体の流れがスムーズになって圧力損失を効果的に低減できる。
【0103】
［第６の態様］
第１流路２１の断面は、少なくとも屈曲部２５より下流側において、円環状の形状を有してもよい。
第１流路２１の断面は、少なくとも屈曲部２５より下流側において、円環状の形状を有してもよい。
【0104】
本態様によれば、他の一つの流路（第２流路２２）を円環状に取り囲むように一の流路（第１流路２１）を設けることができる。このように、各流路２０に屈曲部２５が設けられる場合であっても、下流方向を基準に流路２０を上下に配置し、流路２０同士の取り囲み構造を線対称（例えば第１流路２１の断面形状を円環状の線対称）とすることで、第１流路２１の下流側において角部をなくすことが可能であり、流体の流れがスムーズになって圧力損失を効果的に低減できる。
【0105】
［第７の態様］
少なくとも２つの流路２０は、直線的に延在する第１流路２１及び第２流路２２を含んでもよい。
少なくとも２つの流路２０は、直線的に延在する第１流路２１及び第２流路２２を含んでもよい。
【0106】
本態様のように、第１流路２１及び第２流路２２が屈曲部を含まない場合にも本発明は適用可能であり、限られたスペースにおいて流路２０を効率的に配置しつつ、小流量から大流量までの流体を噴射可能であり、良好な強度を有し且つ圧力損失が小さい流路２０を含む流体噴射装置１０を実現できる。
【0107】
［第８の態様］
第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）は、当該第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）よりも外側に配置される第１流路２１を形成する壁部（第１流路壁部３１）に対し、保持部（リブ３５）を介して接続されてもよい。
第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）は、当該第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）よりも外側に配置される第１流路２１を形成する壁部（第１流路壁部３１）に対し、保持部（リブ３５）を介して接続されてもよい。
【0108】
本態様によれば、他の一つの流路（第２流路２２）を、一の流路（第１流路２１）を形成する第１流路壁部３１の壁面（内壁面）に設けられた保持部（リブ３５）によって強固に保持することができる。したがって流体噴射装置１０に外力が加えられても、第２流路２２は、第１流路２１内において安定的に保持される。なお保持部の形態は特に限定されず、例えば、流体の流れ方向と垂直な方向に関する流路断面（断面視）を基準とした場合の上下左右のうちのいずれか一つ又は複数の位置に、流体の流れ方向に関して連続的（一体的）又は非連続的（断続的）に延在する１又は複数の保持部が設けられてもよい。
【0109】
［第９の態様］
第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）は、２以上の保持部（リブ３５）を介し、第１流路２１を形成する壁部（第１流路壁部３１）に対して接続されてもよい。
第２流路２２を形成する壁部（第２流路壁部３２）は、２以上の保持部（リブ３５）を介し、第１流路２１を形成する壁部（第１流路壁部３１）に対して接続されてもよい。
【0110】
本態様によれば、複数の保持部（リブ３５）を設けることができ、第２流路２２をバランス良く保持することができる。なお保持部の形態は特に限定されず、例えば、流体の流れ方向と垂直な方向に関する流路断面（断面視）を基準とした場合の上下左右のうちのいずれか一つ又は複数の位置に、流体の流れ方向に関して連続的（一体的）又は非連続的（断続的）に延在する複数の保持部が設けられてもよい。また複数の保持部は、相互に異なる断面幅（横断面におけるサイズ）を有していてもよいし、相互に同じ断面幅を有していてもよい。
【0111】
［第１０の態様］
２以上の保持部（リブ３５）は、断面幅が相互に異なる複数の保持部を含んでもよい。
２以上の保持部（リブ３５）は、断面幅が相互に異なる複数の保持部を含んでもよい。
【0112】
本態様によれば、少なくとも２つの保持部（リブ３５）が設けられ、流路２０の屈曲部２５において一の保持部（リブ３５）の断面幅を「他の少なくとも一つの流路２０（第２流路２２（及び第３流路２３））」の断面幅よりも大きくし、他の保持部（リブ３５）の断面幅を当該一の保持部の幅よりも小さくすることができる。このようにして、２以上の保持部のうち断面幅が相対的に大きい一の保持部によって強度が確保されるので、他の保持部の断面幅を小さくして当該他の保持部により確保される強度を弱くすることができる。これにより、流体噴射装置１０の小型化を図ることができる。なお保持部の形態は特に限定されず、例えば、流体の流れ方向と垂直な方向に関する流路断面（断面視）を基準とした場合の上下左右のうちのいずれか一つ又は複数の位置に、流体の流れ方向に関して連続的（一体的）又は非連続的（断続的）に延在する複数の保持部が設けられてもよい。
【0113】
［第１１の態様］
保持部（リブ３５）は、第２流路２２の断面幅よりも大きい断面幅を有する保持部（リブ３５）を含んでもよい。
保持部（リブ３５）は、第２流路２２の断面幅よりも大きい断面幅を有する保持部（リブ３５）を含んでもよい。
【0114】
本態様によれば、屈曲部２５において、保持部（リブ３５）の断面幅を第２流路２２の断面幅よりも大きくすることができる。このようにすることで、第２流路２２を適切に位置決めしつつ、第１流路２１に対する第２流路２２の相対位置を安定的に定めることができる。なお保持部の形態は特に限定されず、例えば、流体の流れ方向と垂直な方向に関する流路断面（断面視）を基準とした場合の上下左右のうちのいずれか一つ又は複数の位置に、流体の流れ方向に関して連続的（一体的）又は非連続的（断続的）に延在する１又は複数の保持部が設けられてもよい。
【0115】
［第１２の態様］
ガスタービンエンジン５０は、上記の流体噴射装置１０を備え、流体噴射装置１０の少なくとも２つの流路２０には流体燃料が流される。
ガスタービンエンジン５０は、上記の流体噴射装置１０を備え、流体噴射装置１０の少なくとも２つの流路２０には流体燃料が流される。
【0116】
本態様によれば、流体噴射装置１０の大型化を抑えつつ、少流量から大流量までの流体燃料を流体噴射装置１０から適切に噴射することができる。したがって、小型化を効果的に図りつつ、流体燃料の様々な流量に柔軟に適応可能なガスタービンエンジン５０を提供することができる。
【0117】
［第１３の態様］
流体噴射装置１０の製造方法は、上記の流体噴射装置１０の三次元形状データを特定するステップと、三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、複数のスライスデータに基づいて積層造形法により流体噴射装置１０を造形するステップと、を含む。
流体噴射装置１０の製造方法は、上記の流体噴射装置１０の三次元形状データを特定するステップと、三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、複数のスライスデータに基づいて積層造形法により流体噴射装置１０を造形するステップと、を含む。
【0118】
本態様によれば、サイズの大型化を抑えつつ、少流量から大流量までの流体を適切に噴射することができる流体噴射装置１０を容易且つ高精度に製造することができる。
【0119】
［第１４の態様］
積層造形法は、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも一つの粉末を用いてもよい。
積層造形法は、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも一つの粉末を用いてもよい。
【0120】
本態様によれば、高温耐性に優れた流体噴射装置１０を製造することができる。
【0121】
［第１５の態様］
粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートル以下であってもよい。
粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートル以下であってもよい。
【0122】
本態様によれば、高温耐性に優れた流体噴射装置１０を製造することができる。
【0123】
［第１６の態様］
流体噴射装置が備える少なくとも２つの流路は、少なくとも一部において断面が変形する流路を含んでいてもよい。
流体噴射装置が備える少なくとも２つの流路は、少なくとも一部において断面が変形する流路を含んでいてもよい。
【0124】
本態様によれば、複雑な流路を含む流体噴射装置であっても、確実且つ高精度に流体噴射装置を製造することができる。
【0125】
本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【0126】
１０ 流体噴射装置
１０ａ 流体噴射装置
２０ 流路
２１ 第１流路
２２ 第２流路
２３ 第３流路
２５ 屈曲部
２６ 流体流入部
２７ 流体流出部
２８ 上流側流路
２９ 下流側流路
３１ 第１流路壁部
３２ 第２流路壁部
３５ リブ
３５ａ 第１リブ
３５ｂ 第２リブ
３５ｃ 第３リブ
５０ ガスタービンエンジン
５１ 空気供給装置
５２ 燃焼器
５３ タービン
１０ａ 流体噴射装置
２０ 流路
２１ 第１流路
２２ 第２流路
２３ 第３流路
２５ 屈曲部
２６ 流体流入部
２７ 流体流出部
２８ 上流側流路
２９ 下流側流路
３１ 第１流路壁部
３２ 第２流路壁部
３５ リブ
３５ａ 第１リブ
３５ｂ 第２リブ
３５ｃ 第３リブ
５０ ガスタービンエンジン
５１ 空気供給装置
５２ 燃焼器
５３ タービン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２つの流路を備える流体噴射装置であって、
前記少なくとも２つの流路は、
それぞれ独立して、流体が流入する端部から前記流体が流出する端部まで、前記流路の壁面は滑らかに接続されており、
前記流体が流入する端部では、並んで配置され、
前記流体が流出する端部では、一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられており、
前記少なくとも２つの流路の各々は、屈曲部を有し、
前記一の流路は、少なくとも前記屈曲部において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられており、
前記少なくとも２つの流路は、第１流路及び第２流路を含み、
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第１流路よりも前記第２流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する、流体噴射装置。
前記少なくとも２つの流路は、
それぞれ独立して、流体が流入する端部から前記流体が流出する端部まで、前記流路の壁面は滑らかに接続されており、
前記流体が流入する端部では、並んで配置され、
前記流体が流出する端部では、一の流路が他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられており、
前記少なくとも２つの流路の各々は、屈曲部を有し、
前記一の流路は、少なくとも前記屈曲部において、上流側よりも断面径が大きく且つ他の少なくとも一つの流路を取り囲むように設けられており、
前記少なくとも２つの流路は、第１流路及び第２流路を含み、
前記第１流路及び前記第２流路は、
前記屈曲部よりも上流側では、前記第１流路よりも前記第２流路の方が、前記流体が流出する端部に近接して配置され、
前記屈曲部では、前記第１流路の断面径が上流側より大きく且つ前記第１流路が前記第２流路を取り囲み、
前記屈曲部より下流側では、前記第１流路が前記第２流路を取り囲むように延在する、流体噴射装置。
【請求項2】
前記第１流路の断面は、少なくとも前記屈曲部より下流側において、線対称の形状を有する請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項3】
前記第１流路の断面は、少なくとも前記屈曲部より下流側において、円環状の形状を有する請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項4】
前記第２流路を形成する壁部は、当該第２流路を形成する壁部よりも外側に配置される前記第１流路を形成する壁部に対し、保持部を介して接続される請求項１～３のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項5】
前記第２流路を形成する壁部は、２以上の前記保持部を介し、前記第１流路を形成する壁部に対して接続される請求項４に記載の流体噴射装置。
【請求項6】
前記２以上の保持部は、断面幅が相互に異なる複数の保持部を含む請求項５に記載の流体噴射装置。
【請求項7】
前記保持部は、前記第２流路の断面幅よりも大きい断面幅を有する保持部を含む請求項４～６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の流体噴射装置を備え、
前記流体噴射装置の前記少なくとも２つの流路には流体燃料が流されるガスタービンエンジン。
前記流体噴射装置の前記少なくとも２つの流路には流体燃料が流されるガスタービンエンジン。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか一項に記載の流体噴射装置の三次元形状データを特定するステップと、
前記三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、
前記複数のスライスデータに基づいて積層造形法により前記流体噴射装置を造形するステップと、を含む流体噴射装置の製造方法。
前記三次元形状データを複数のスライスデータに変換するステップと、
前記複数のスライスデータに基づいて積層造形法により前記流体噴射装置を造形するステップと、を含む流体噴射装置の製造方法。
【請求項10】
前記積層造形法は、インコネル、コバルトクロム、ニッケル合金、チタン合金及びステンレスのうちの少なくとも１つの粉末を用いる請求項９に記載の流体噴射装置の製造方法。
【請求項11】
前記粉末の平均粒子径は、２０マイクロメートル以下である請求項１０に記載の流体噴射装置の製造方法。
【請求項12】
前記流体噴射装置が備える前記少なくとも２つの流路は、少なくとも一部において断面が変形する流路を含む請求項９～１１のいずれか一項に記載の流体噴射装置の製造方法。