特開 2025-106072 部分的直接インジェクタを有する燃料噴射アセンブリ

(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】P2025106072

(43)【公開日】2025-07-11

(54)【発明の名称】部分的直接インジェクタを有する燃料噴射アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/34 20060101AFI20250704BHJP

   F23R 3/28 20060101ALI20250704BHJP

   F23R 3/08 20060101ALI20250704BHJP

【ＦＩ】

F23R3/34

F23R3/28 B

F23R3/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024209534

(22)【出願日】2024-12-02

(31)【優先権主張番号】18/543,135

(32)【優先日】2023-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェイズ、ホマユーン

(72)【発明者】

【氏名】ヒューズ、マイケル ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ベリー、ジョナサン ドワイト

(57)【要約】

【課題】水素のような代替燃料と空気を二次燃焼域に供給できる燃料噴射アセンブリを提供する。
【解決手段】ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（１７）用の燃料噴射アセンブリ（８０）は、燃焼器の外側スリーブ（４８）に結合するように構成された燃料インジェクタ（２００）を備える。ボス（３００）は、燃料インジェクタ（２００）と軸方向及び周方向に整列した位置で燃焼器（１７）の燃焼ライナ（４６）に結合するように構成される。インサート（６００）は、ボス（３００）に取外し自在に結合される。インサート（６００）は、フランジ部（３０４）と、フランジ部から延在して混合流路（３１２）を画成する環状壁部（３０６）とを含む。インサート（６００）は、互いに離間して混合流路（３１２）の周囲に配置された複数の部分的直接インジェクタ（５００）を画成する。かかる燃料噴射アセンブリ（８０）を含む燃焼器（１７）も提供する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンエンジン（１０）の燃焼器（１７）用の燃料噴射アセンブリ（８０）であって、当該燃料噴射アセンブリ（８０）が、
燃焼器（１７）の外側スリーブ（４８）に結合するように構成された燃料インジェクタ（２００）と、
燃料インジェクタ（２００）と軸方向及び周方向に整列した位置で燃焼器（１７）の燃焼ライナ（４６）に結合するように構成されたボス（３００）と、
ボス（３００）に取外し自在に結合されたインサート（６００）と
を備えており、インサート（６００）が、フランジ部（３０４）、及びフランジ部（３０４）から延在する環状壁部（３０６）であって混合流路（３１２）を画成する環状壁部（３０６）を含んでおり、インサート（６００）が、互いに離間して混合流路（３１２）の周囲に配置される複数の部分的直接インジェクタ（５００）を画成している、燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項2】

複数の部分的直接インジェクタ（５００）の１以上の部分的直接インジェクタ（５００）がインサート（６００）のフランジ部（３０４）に画成されている、請求項１に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項3】

複数の部分的直接インジェクタ（５００）の１以上の部分的直接インジェクタ（５００）がインサート（６００）の環状壁部（３０６）に画成されている、請求項１に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項4】

インサート（６００）が、複数の部分的直接インジェクタ（５００）に各々流体連結した空気供給回路（５０６）及び燃料供給回路（５０８）を画成する、請求項１に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項5】

空気供給回路（５０６）が、空気入口通路（５１２）、空気プレナム（５１４）、及び複数の空気出口通路（５１６）であって各々空気プレナム（５１４）から複数の部分的直接インジェクタ（５００）のそれぞれの部分的直接インジェクタ（５００）まで延在する複数の空気出口通路（５１６）を含んでいる、請求項４に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項6】

空気プレナム（５１４）が環状である、請求項５に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項7】

複数の部分的直接インジェクタ（５００）の各部分的直接インジェクタ（５００）が、インサート（６００）のフランジ部（３０４）の半径方向内側面（３０９）の出口（５０２）まで延在している、請求項１に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項8】

複数の部分的直接インジェクタ（５００）の各部分的直接インジェクタ（５００）が、境界面（５１８）によってインサート（６００）に画成され、境界面（５１８）が、円筒部（５２０，５３０）とテーパ部（５２２）とを有する、請求項１に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項9】

空気供給回路（５０６）の空気出口通路（５１６）が境界面（５１８）のテーパ部（５２２）まで延在している、請求項８に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項10】

燃料供給回路（５０８）の燃料入口通路（５３６）が、空気出口通路（５１６）に対して略垂直に複数の部分的直接インジェクタ（５００）のそれぞれの部分的直接インジェクタ（５００）まで延在している、請求項９に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）。

【請求項11】

燃焼器（１７）であって、当該燃焼器（１７）が、
１以上の燃料ノズル（４０）と、
１以上の燃料ノズル（４０）の下流側に延在して燃焼室（７０）を画成する燃焼ライナ（４６）と、
燃焼ライナ（４６）から離間してその周りを取り囲んで、燃焼ライナ（４６）との間にアニュラス（４７）を画成する外側スリーブ（４８）と
１以上の燃料ノズル（４０）の下流側に配置された燃料噴射アセンブリ（８０）であって、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ（８０）と
を備える燃焼器（１７）。

【請求項12】

インサート（６００）のフランジ部（３０４）が燃焼室（７０）を部分的に画成し、各部分的直接インジェクタ（５００）が、インサート（６００）のフランジ部（３０４）の半径方向内側面（３０９）の出口（５０２）まで延在していて、出口（５０２）が燃焼室（７０）と流体連通している、請求項１１に記載の燃焼器（１７）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ガスタービン燃焼器用の燃料インジェクタ、さらに具体的には、かかる燃焼器に付随する軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムで使用される燃料インジェクタに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ機械は、エネルギー伝達のために様々な産業及び用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション及び排気セクションを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に増大させ、その圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体と燃料（天然ガスなど）は燃焼セクションで混合され、燃焼室で燃焼して高圧高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を生じる。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、発電機などに接続されたロータシャフトを回転させる。燃焼ガスは次いで排気セクションを経てガスタービンエンジンから排出される。

【0003】

ある種の燃焼器では、燃焼ガスの発生は軸方向に離間した２段階で起こる。かかる燃焼器は、本明細書では、「軸方向燃料ステージング」（ＡＦＳ）システムを含むものといい、燃焼器のヘッドエンドの下流の１以上の燃料インジェクタに燃料及び酸化剤を送る。ＡＦＳ方式の燃焼器では、燃焼器の上流側の主燃料ノズルから燃料と空気（又は燃料と空気の混合気）を一次燃焼域に軸方向に噴射し、主燃料ノズルの下流側位置に位置するＡＦＳ燃料インジェクタで、主燃焼域の下流の二次燃焼域に燃料と空気（又は第２の燃料と空気の混合気）をクロスフローとして噴射する。クロスフローは、一般に、一次燃焼域からの燃焼生成物の流れに対して横断方向である。

【0004】

従来のガスタービンエンジンは、燃焼室内で天然ガスと空気の混合物を燃焼させて高圧及び高温の燃焼ガスを生成する１以上の燃焼器を含む。副生物として、窒素酸化物（ＮＯｘ）その他の汚染物質が発生し、排気セクションから排出される。ガスタービンからの低排出ガスに関する規制要件はますます厳しくなっており、世界中の環境当局は、新規及び既存のガスタービンの両方からのＮＯｘ及びその他の汚染物質の排出率をさらに低減することを要求している。

【0005】

天然ガスの代わりに燃焼器内で天然ガスと大量の水素との混合物を燃焼及び／又は純粋な水素を燃焼させると、ＣＯ_２の排出が大幅に削減又は解消される。しかし、水素の燃焼特性は天然ガスとは異なるため、従来のＡＦＳ燃料インジェクタを含む従来の燃焼システムでは、高濃度水素及び／又は純水素を問題なく燃焼させることはできない。例えば、従来の燃焼システム内で高濃度水素及び／又は純水素を燃焼させると、燃焼炎がインジェクタから供給される燃料に向かって移動するフラッシュバック又は火炎保持状態が促進され、比較的短時間でインジェクタに深刻な損傷を与えかねない。

【0006】

そこで、当技術分野では、火炎保持又はフラッシュバックの問題を引き起こさずに、代替燃料（水素など）及び空気を二次燃焼域に送ることができる燃料噴射アセンブリが望まれている。

【発明の概要】

【0007】

本開示に係る燃料噴射アセンブリ及び方法の態様及び利点について、以下の詳細な説明に記載するが、以下の詳細な説明から自明となるものもあろうし、或いは本技術の実施を通して習得できるものもあろう。

【0008】

一実施形態では、ガスタービンの燃焼器用の燃料噴射アセンブリは、燃焼器の外側スリーブに結合するように構成された燃料インジェクタを含む。ボスは、燃料インジェクタと軸方向及び周方向に整列した位置で燃焼器の燃焼ライナに結合するように構成される。インサートはボスに取外し自在に結合される。インサートは、フランジ部と、フランジ部から延在して混合流路を画成する環状壁部とを含む。インサートは、互いに離間して混合流路の周囲に配置される複数の部分的直接インジェクタを画成する。

【0009】

別の実施形態では、ガスタービンエンジン用の燃焼器を提供する。燃焼器は、１以上の燃料ノズルと、燃料ノズルの下流側に延在する燃焼ライナと、燃焼ライナから離間してその周りを取り囲んで、燃焼ライナとの間にアニュラスを画成する外側スリーブと、１以上の燃料ノズルの下流側に配置された燃料噴射アセンブリとを含む。燃料噴射アセンブリは、燃焼器の外側スリーブに結合するように構成された燃料インジェクタを含む。ボスは、燃料インジェクタと軸方向及び周方向に整列した位置で燃焼器の燃焼ライナに結合するように構成される。インサートはボスに取外し自在に結合される。インサートは、フランジ部と、フランジ部から延在して混合流路を画成する環状壁部とを含む。インサートは、互いに離間して混合流路の周囲に配置される複数の部分的直接インジェクタを画成する。

【0010】

本燃料噴射アセンブリ及び方法の上記その他の特徴、態様及び利点については、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって理解を深めることができよう。添付の図面は、本明細書の内容の一部をなすものであり、本開示技術の様々な実施形態を例示するとともに、発明の詳細な説明と併せて本技術の原理を説明するためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本燃料噴射アセンブリ及び方法について、以下の詳細な説明において、添付の図面を参照して、本システム及び方法の製造及び使用に関する最良の形態を含めて、当業者が実施できるように十分に開示する。

【図1】本開示の実施形態に係るターボ機械の概略図。

【図2】本開示の実施形態に係る図１のターボ機械で使用し得る燃焼器の概略図。

【図3】本開示の実施形態に係る燃料噴射アセンブリを有する燃焼器の一部の拡大斜視図。

【図4】本開示の実施形態に係る図３に示す燃焼器に取り付けられた燃料噴射アセンブリの４－４矢視断面図。

【図5】本開示の実施形態に係る燃焼器に取り付けられた燃料噴射アセンブリの断面図。

【図6】本開示の実施形態に係る図４又は図５に示す燃料噴射アセンブリのボスの６－６矢視断面図。

【図7】本開示の実施形態に係るその中に画成される部分的直接インジェクタを有するボスの部分の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本燃料噴射アセンブリ及び方法の様々な実施形態について詳細に説明し、その１以上の実施例を図面に示す。各実施例は、本技術を限定するものではなく、例示のためのものである。実際、特許請求の範囲に記載された技術的範囲及び技術的思想を逸脱することなく、本技術に様々な修正及び変更をなし得ることは当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示又は記載された特徴を、別の実施形態と共に用いてさらに別の実施形態とすることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲に属する修正及び変更を包含する。

【0013】

「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例又は説明として役立つ」という意味で用いられる。本明細書で「例示的」と記載された実施態様は、必ずしも他の実施態様よりも好ましい又は有利であると解すべきではない。さらに、別途特定されていない限り、本明細書に記載されたすべての実施形態は例示的なものであると解される。

【0014】

発明の詳細な説明では、図面に記載された特徴を参照するために数字及び文字による符号を用いる。図面及び発明の詳細な説明において、同様又は類似の符号は本発明の同様又は類似の部材を示す。本明細書において、「第１」、「第２」及び「第３」という用語は、ある部品を他の部品と区別するために互換的に用いられ、個々の部品の位置又は重要性を意味するものではない。

【0015】

「流体」という用語は、気体でも液体でもよい。「流体連通」という用語は、所定の領域間で流体を流す又は流体を送ることができることを意味する。

【0016】

本明細書で用いる［上流」（又は「前方」）及び「下流」（又は「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を示す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向をいい、「下流」は流体が流れていく方向をいう。「半径方向」という用語は、ある部品の軸方向中心線に対して実質的に垂直な相対的方向をいい、「軸方向」という用語は、ある部品の軸方向中心線に対して実質的に平行及び／又は同軸である相対的方向をいい、「周方向」という用語は、ある部品の軸方向中心線の周りの相対的方向をいう。

【0017】

「約」、「略」及び「実質的に」のような近似的用語は、記載された厳密な数値に限定されない。少なくとも幾つかの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度或いは部品及び／又はシステムの構築又は製造のための方法又は機械の精度に対応する。少なくとも幾つかの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度或いは部品及び／又はシステムの構築又は製造のための方法又は機械の精度に対応する。例えば、近似表現は、個々の数値、数値範囲及び／又は数値範囲を限定するための上下限のいずれかの１％、２％、４％、５％、１０％、１５％又は２０％以内の誤差をいうことがある。角度又は方向に関して用いる場合、かかる用語は、記載された角度又は方向の±１０度以内を包含する。例えば、「略鉛直」とは、鉛直から任意の方向（例えば時計回り又は反時計回り）に１０度以内の方向を包含する。

【0018】

「結合」、「固定」又は「取付け」などの用語は、本明細書で別途記載されていない限り、直接的な結合、固定又は取付けだけでなく、１以上の中間部品又は特徴を介しての間接的な結合、固定又は取付けも意味する。「直接結合」、「直接固定」、「直接取付け」などの用語は、第１の構成要素が介在構造なしで第２の構成要素に接合されていることをいう。本明細書で用いる「含む」、「備える」及び「有する」という用語は、非排他的に含んでいることを包含するものである。例えば、列挙された特徴を含むプロセス、方法、物品又は装置は、必ずしもそれらの特徴に限定されるものではなく、明示的に列挙されておらず、またかかるプロセス、方法、物品又は装置に固有でもない別の特徴を含んでいてもよい。

【0019】

本明細書及び特許請求の範囲において、数値限定の範囲は、別途記載されているか前後関係から明らかでない限り、その範囲に含まれるあらゆる部分範囲を包含する。例えば、本明細書に開示された範囲はすべて上下限を含んでおり、上下限は互いに独立して組合せることができる。

【0020】

本明細書で用いる「予混合」という用語は、それぞれの燃焼域の上流の部品、通路又はキャビティであってその内部で混合が起こるものを表すために使用し得る。例えば、「予混合」は、部品、通路又はキャビティであって、２種類の流体（燃料及び空気など）が一緒に混合されてから、かかる部品、通路又はキャビティから（例えば燃焼域に）排出されるものを表すために使用し得る。

【0021】

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の概略図を示すが、この図に示す実施形態ではターボ機械はガスタービンエンジン１０である。本明細書では、産業用又は陸用ガスタービンについて記載及び説明するが、本開示は、特許請求の範囲に別途記載されていない限り、陸用及び／又は産業用ガスタービンエンジンに限定されるものではない。例えば、本明細書に記載された技術は、限定されるものではないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン又は船舶用ガスタービンを始めとする、あらゆる種類のターボ機械に使用し得る。

【0022】

図に示すように、ガスタービンエンジン１０は、一般に、吸気セクション１２、吸気セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４、圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器１７（図２参照）、燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８及びタービンセクション１８の下流に配置された排気セクション２０を含む。さらに、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８の間を結合する１以上のシャフト２２を含んでいてもよい。シャフト２２は、発電のため発電機（図示せず）に結合していてもよい。

【0023】

圧縮機セクション１４は、一般に、複数のロータディスク２４（その１つを図示する）及び各ロータディスク２４から半径方向外側に延在しかつ接続した複数のロータ動翼２６を含む。各ロータディスク２４は、圧縮機セクション１４を貫通するシャフト２２に結合しているか或いはシャフト２２の一部をなす。圧縮機セクション１４は、さらに複数の静翼（図示せず）も備えており、ロータ動翼２６と共に複数の段に配置され、流れをロータ動翼２６に導く。

【0024】

タービンセクション１８は、一般に、複数のロータディスク２８（その１つを図示する）及び各ロータディスク２８から半径方向外側に延在しかつ接続した複数のロータ動翼３０を含む。各ロータディスク２８は、タービンセクション１８を貫通するシャフト２２に結合しているか或いはシャフト２２の一部をなす。タービンセクション１８は、シャフト２２及びロータ動翼３０の一部を周方向に囲繞する外側ケーシング３１をさらに含んでおり、タービンセクション１８を通る高温ガス経路３２を少なくとも部分的に画成する。タービンセクション１８は、さらに複数の静翼（図示せず）も備えており、ロータ動翼３０と共に複数の段に配置され、流れをロータ動翼３０に導く。

【0025】

運転中、空気のような作動流体が吸気セクション１２から圧縮機セクション１４に流入し、そこで動翼及び静翼の複数の圧縮機段によって空気が漸次圧縮され、燃焼器セクション１６の燃焼器１７に圧縮空気１５を供給する。圧縮空気１５は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼して燃焼ガス３４を生成する。燃焼ガス３４は、燃焼器セクション１６から高温ガス経路３２を通ってタービンセクション１８に流れ込み、そこで燃焼ガス３４からロータ動翼３０にエネルギー（運動及び／又は熱）が伝達され、シャフト２２を回転させる。機械的回転エネルギーは、次いで圧縮機セクション１４を駆動するため及び／又は発電のために使用し得る。タービンセクション１８を出た燃焼ガス３４は、次いで、排気セクション２０を介してガスタービンエンジン１０から排出し得る。

【0026】

図２は、燃焼器１７の概略図であり、ガスタービン１０用のカニュラ燃焼システム１６に含めることができる。カニュラ燃焼システムでは、複数（例えば８、１０、１２、１４、１６又はそれ以上）の燃焼器１７が、圧縮機セクション１４をタービンセクション１８に接続するシャフト２２の周りに環状配列に配置される。

【0027】

図２に示すように、燃焼器１７は、軸方向中心線１７０に沿って延在する軸方向Ａを画成し得る。燃焼器はまた、軸方向Ａ及び軸方向中心線１７０の周囲に延在する周方向Ｃを画成し得る。燃焼器１７は、軸方向Ａ及び軸方向中心線１７０と直交する半径方向Ｒをさらに画成し得る。

【0028】

図２に示すように、燃焼器１７は、燃焼室７０を画成する燃焼ライナ４６を備える。燃焼ライナ４６は、外側スリーブ４８の内側に位置し（すなわち、外側スリーブ４８によって周方向に囲まれ）、それらの間にアニュラス４７が形成される。燃焼ライナ４６は、燃焼ガスを収容し、タービンセクション１８に搬送し得る。燃焼ライナ４６は、燃焼が起こる燃焼室７０を画成する。図２に示すように、燃焼ライナ４６は、燃料ノズル４０と後方フレーム１１８の間に延在し得る。燃焼ライナ４６は、多くの従来の燃焼システムのように、略円筒状のライナ部分と、略円筒状のライナ部分とは別個のテーパ状のトランジション部分とを有し得る。或いは燃焼ライナ４６は、略円筒部及びテーパ部が互いに一体化されている一体（又は「ユニボディ」）構造を有していてもよい。したがって、本明細書における燃焼ライナ４６についての説明は、すべて、別個のライナ及びトランジションピースを有する従来の燃焼システムと、ユニボディライナを有する燃焼システムの両方を包含する。さらに、本開示は、タービンセクション１８のトランジションピースと第１段ノズルとが一体化された燃焼システム（「トランジションノズル」又は「一体型出口ピース」とも呼ばれる）にも同様に適用可能である。

【0029】

図２は、本明細書でさらに説明する通り、燃料ノズル４０と１以上の燃料噴射アセンブリ８０（軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムとも呼ばれる）の両方を有する燃焼器１７を示す。１以上の燃料ノズル４０は、燃焼器１７の前方端に配置し得る。燃料は、エンドカバー４２を通って延在する燃料供給導管３８を通って、燃料ノズル４０内に送ることができる。燃料ノズル４０は、燃料及び圧縮空気１５を一次燃焼域７２に搬送し、そこで燃焼が起こる。幾つかの実施形態では、燃料及び圧縮空気１５は、一次燃焼域７２に達する前に混合されて混合物となる。

【0030】

燃焼ライナ４６は、圧縮空気１５が燃焼器１７のヘッドエンドへと流れるアニュラス４７を画成するために、燃焼ライナ４６の半径方向外側に離間した外側スリーブ４８によって取り囲まれていてもよい。例えば、圧縮空気１５は、外側スリーブ４８を通って（例えば後方フレーム１１８に近接するインピンジメント穴を通って）アニュラス４７に入り、エンドカバー４２に向かって移動し、アニュラス４７内の圧縮空気１５は、燃焼ライナ４６内の燃焼ガス１７２（図１の符号３４）の方向とは反対に流れる。熱は燃焼ライナ４６から圧縮空気１５に対流伝達され、燃焼ライナ４６は冷却され、圧縮空気１５は暖められる。

【0031】

幾つかの実施形態では、外側スリーブ４８は、互いに結合したフロースリーブ及びインピンジメントスリーブを含んでいてもよい。フロースリーブは、前方端に配置され、インピンジメントスリーブは、後方端に配置していてもよい。或いは外側スリーブ４８は、フロースリーブ及びインピンジメントスリーブが軸方向に互いに一体化されている一体（又は「ユニスリーブ」）構造を有していてもよい。前述の通り、本明細書における外側スリーブ４８に関する説明は、別個のフロースリーブ及びインピンジメントスリーブを有する従来の燃焼システムと、ユニスリーブ外側スリーブを有する燃焼システムの両方を包含することを意図する。

【0032】

燃焼器１７の前方ケーシング５０及びエンドカバー４２は、１以上の燃料ノズル４０を含むヘッドエンド空気プレナム１２２を画成する。燃料ノズル４０は、バンドル管燃料ノズルやスワーラノズル（しばしば「スウォズル」と呼ばれる）など、任意のタイプの燃料ノズルであってもよい。燃料ノズル４０は、前方ケーシング５０によって少なくとも部分的に画成されたヘッドエンド空気プレナム１２２内に配置し得る。多くの実施形態では、燃料ノズル４０は、エンドカバー４２から延在し得る。例えば、各燃料ノズル４０は、フランジ（図示せず）を介してエンドカバー４２の後方面に結合していてもよい。図２に示すように、１以上の燃料ノズル４０は、燃焼ライナ４６によって部分的に囲まれていてもよい。燃料ノズル４０の後方又は下流側端部は、燃焼室７０の上流側端部を画成するキャッププレート４４を貫通するか又は集合的に画成する。

【0033】

燃料ノズル４０は、燃料ノズル４０に第１の燃料１５８を供給するように構成された第１の燃料供給１５０と流体連通していてもよい。多くの実施形態では、第１の燃料１５８は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン又は他の適切な天然ガスなど）及び／又は水素を含む燃料混合物であってもよい。他の実施形態では、第１の燃料１５８は、第１の燃料が複数の燃料の混合物ではないように、純粋な天然ガス又は純粋な水素（例えば１００％水素、ある程度の量の夾雑物を含んでいてもよいし、含まなくてもよい）であってもよい。例示的な実施形態では、第１の燃料１５８と圧縮空気１５は、燃料ノズル４０によって一次燃焼域７２に噴出（又は噴射）される前に、燃料ノズル４０内で一緒に混合されて圧縮空気１５と第１の燃料１５８の第１の混合物を形成し得る。

【0034】

前方ケーシング５０は、圧縮機吐出ケーシング６０に流体及び機械的に接続してもよく、圧縮機吐出ケーシング６０は、燃焼ライナ４６及び外側スリーブ４８の周囲に高圧プレナム６６を画成する。圧縮機セクション１４からの圧縮空気１５は、高圧プレナム６６を通過し、外側スリーブ４８の下流端（後方フレーム１１８の近くの矢印で示す）の開口（図示せず）を介して燃焼器１７に入る。圧縮空気は、アニュラス４７を通って上流側に移動し、エンドカバー４２で反転して燃料ノズル４０に入り、ヘッドエンドを冷却する。特に、圧縮空気１５は、高圧プレナム６６から、外側スリーブ４８に画成された開口を介して、燃焼器１７の後方端にあるアニュラス４７に流入する。圧縮空気１５は、燃焼器１７の後方端からヘッドエンド空気プレナム１２２まで上流側に移動し、そこで圧縮空気１５は方向を反転させて燃料ノズル４０に入る。

【0035】

例示的な実施形態では、燃料噴射アセンブリ８０は、第２の燃料／空気混合気を一次燃焼域７２から下流の二次燃焼域７４に送るために設けられる。例えば、燃料及び空気の第２の流れを、１以上の燃料インジェクタ２００によって二次燃焼域７４に導入していてもよい。

【0036】

一次燃焼域７２及び二次燃焼域７４は、それぞれ燃焼室７０の一部であってもよく、燃焼ライナ４６によって画成し得る。例えば、一次燃焼域７２を燃料ノズル４０の出口から燃料インジェクタ２００まで画成し、二次燃焼域７４を燃料インジェクタ２００から後方フレーム１１８まで画成してもよい。この構成では、燃料インジェクタ２００の最も前方の境界は、一次燃焼域７２の終点及び二次燃焼域７４の始点（例えば燃料及び空気の第２の流れが導入される軸方向位置）を画成し得る。

【0037】

このように軸方向に隔てられた燃焼域を有する燃焼システムは、「軸方向燃料ステージング」（ＡＦＳ）システムとして説明される。燃料噴射アセンブリ８０は、外側スリーブ４８上で周方向に互いに離間して（例えば幾つかの実施形態では等間隔に離間して）配置していてもよい。多くの実施形態では、燃焼器１７は、互いに周方向に離間して配置され、燃料インジェクタ２００を介して燃料及び空気の第２の混合物を二次燃焼域７４に噴射するように構成された４つの燃料噴射アセンブリ８０を含んでいてもよい。他の実施形態では、燃焼器１７は、任意の数（例えば１、２、３又は最大１０個）の燃料噴射アセンブリ８０を含んでいてもよい。

【0038】

図２に示すように、各燃料噴射アセンブリ８０は、燃料インジェクタ２００と、燃料インジェクタ２００と周方向及び軸方向に整列したボス３００とを含んでいてもよい。燃料インジェクタ２００を外側スリーブ４８に結合してもよく、ボス３００を燃焼ライナ４６に結合して、アニュラス４７内に配置していてもよい。特に、燃料インジェクタ２００を外側スリーブ４８の半径方向外側面に結合してもよく、ボス３００を燃焼ライナ４６の半径方向外側面に結合していてもよい。ボス３００は、燃料インジェクタ２００から半径方向に離間していてもよい。以下でさらに詳しく説明する通り、ボス３００はアニュラス４７に流体連結してもよく、燃料インジェクタ２００は高圧プレナム６６に流体連結していてもよい。

【0039】

燃料供給導管１０２は、燃料インジェクタ２００に流体連結し得る。燃料インジェクタ２００は、燃料供給導管１０２を介して燃料インジェクタ２００に第２の燃料１６０を供給するように構成された第２の燃料供給装置１５２と流体連通していてもよい。第２の燃料供給装置１５２は、燃料インジェクタ２００が燃料ノズル４０と同じ燃料又は異なる燃料を供給されるように、第１の燃料供給装置１５０と同じでも異なっていてもよい。多くの実施形態では、第２の燃料１６０は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン又は他の適切な天然ガスなど）及び／又は水素を含む燃料混合物であってもよい。他の実施形態では、第２の燃料１６０は、第１の燃料が複数の燃料の混合物ではないように、純粋な天然ガス又は純粋な水素（例えば１００％水素、ある程度の量の夾雑物を含んでいてもよいし、含まなくてもよい）であってもよい。例示的な実施形態では、第２の燃料１６０及び圧縮空気１５は、燃料インジェクタ２００内で一緒に混合され、ボス３００に噴射される前に圧縮空気１５及び第２の燃料１６０の混合物を形成してもよく、この混合物は、二次燃焼域７４に噴射される前に、アニュラス４７からの空気とさらに混合（又は希釈）される。

【0040】

ここで図３を参照すると、本開示の実施形態に係る燃焼器１７及び燃料噴射アセンブリ８０の一部の拡大斜視図が示してある。図に示す通り、燃料噴射アセンブリ８０は、外側スリーブ４８に結合した燃料インジェクタ２００を含んでいてもよい。特に、燃料インジェクタ２００は、外側スリーブ４８の半径方向外側又は外側面に結合していてもよい。例えば、燃料インジェクタ２００は、本体２０４と、本体２０４から外側に延在するインジェクタフランジ２０６とを含んでいてもよい。１以上の留め具２０８（ねじ付き留め具又は他の適切な留め具など）は、燃料インジェクタ２００を外側スリーブ４８に結合するために、インジェクタフランジ２０６を通って外側スリーブ４８内に延在し得る。留め具２０８の１以上は、インジェクタフランジ２０６を通ってボス３００内に延在し得る。

【0041】

多くの実施形態では、燃料インジェクタ２００の本体２０４は、前方端壁２１０と後方端壁２１２の間の軸方向中心線２５２に沿って延在し得る。多くの実施形態では、燃料インジェクタ２００の軸方向中心線２５２は、概して燃焼器１７の軸方向Ａと整列し得る（又は燃焼器１７の軸方向Ａに対して若干傾いていてもよい）。側壁２１４は、燃料インジェクタ２００の軸方向中心線２５２に対して、前方端壁２１０と後方端壁２１２の間を略軸方向に延在し得る。多くの実施形態では、前方端壁２１０及び後方端壁２１２は、各々、直線部分２１６及び傾斜部分２１８を含んでいてもよい。直線部分２１６は、軸方向中心線２５２に対して略垂直に配向し、傾斜部分２１８は、各々、直線部分２１６とそれぞれの側壁２１４の間に延在している。

【0042】

導管継手２１５は、軸方向中心線２５２に沿って本体２０４の前方端壁２１０から外側に延在し得る。特に、導管継手２１５は、前方端壁２１０の直線部分２１６の軸方向中心線２５２に沿って外側に延在し得る。導管継手２１５は、燃料供給導管１０２からの燃料の流れを受け取るように、燃料供給導管１０２に流体連結し得る。導管継手２１５は、任意の適切なサイズ及び形状を有してもよく、導管継手２１５が本明細書に記載の通り機能できるようにする燃料インジェクタ２００の任意の適切な部分と一体に形成してもよい又は結合していてもよい。

【0043】

例示的な実施形態では、燃料噴射アセンブリ８０は、燃料インジェクタ２００に結合したデブリフィルタ４００をさらに含んでいてもよい。デブリフィルタ４００は、高圧プレナム６６から燃料インジェクタ２００に入る全ての空気がデブリフィルタ４００を通過するように、燃料インジェクタ２００を取り囲んでいてもよい。例えば、デブリフィルタ４００は、前方端壁２１０、後方端壁２１２及び側壁２１４の間に延在し得る。デブリフィルタ４００には、それを貫通する複数の穴４０２（図４及び図５）が画成されていてもよく、高圧プレナム６６と燃料インジェクタ２００の間の流体連通を可能にする。複数の穴４０２は、デブリ（煤又は他のデブリなど）が燃料インジェクタ２００に進入するのを防ぐ大きさであってもよく、これは、有利には、予混合管２２６及びそれらのそれぞれの燃料ポート２４０が詰まるのを防ぐ。さらに、デブリフィルタ４００は、入口流調整器として機能し得る。すなわち、デブリフィルタ４００は、高圧プレナム６６からの圧縮空気が燃料インジェクタ２００に入る前に、圧縮空気の不均一性を低減するように機能し得る。

【0044】

図４は、本開示の実施形態に係る図３に示す燃焼器１７の４－４矢視断面図を示す。図５は、燃焼器１７に取り付けられたボス３００の別の実施形態の断面図を示す。
図４及び図５に示すように、燃焼器１７は、二次燃焼域７４を含む燃焼室７０を画成する燃焼ライナ４６を含んでいてもよい。外側スリーブ４８は、外側スリーブ４８と燃焼ライナ４６の間にアニュラス４７が画成されるように、燃焼ライナ４６から半径方向に離間して配置していてもよい。燃焼器１７は、燃料噴射アセンブリ８０を含めて、高圧プレナム６６（図２）内に配置していてもよい。アニュラス４７は、１以上のインピンジメント開口９０を介して高圧プレナム６６に流体連結し得る。インピンジメント開口９０は、高圧プレナム６６から高圧空気９２を燃焼ライナ４６の外側面に衝突させる配向及び寸法とし得る。インピンジメントプロセスの際に、高圧空気９２は、インピンジメント開口９０を通過して低圧空気９４となる圧力降下を経験し、燃焼ライナ４６から熱を除去することによってエネルギー伝達を受ける（すなわち、低圧空気９４が熱を拾う）。低圧空気９４は、以下で説明する通り、燃料インジェクタ２００に供給していてもよい。

【0045】

燃料噴射アセンブリ８０は、燃料インジェクタ２００、ボス３００及びデブリフィルタ４００を含む。燃料噴射アセンブリ８０は、ボス３００に取外し自在に連結されたインサート６００を含んでいてもよい。燃料インジェクタ２００は、（例えば１以上の留め具２０８を介して）外側スリーブ４８に結合してもよく、燃料インジェクタ２００は、外側スリーブ４８から高圧プレナム６６に向かって半径方向外側に延在し得る。ボス３００は、燃焼ライナ４６に（例えば環状溶接継手３０２を介して）固定結合し、アニュラス４７内に配置していてもよい。インサート６００は、１以上の留め具、摩擦嵌合その他の手段など、任意の方法でボス３００に取外し自在に結合することができる。インサート６００は、ボス３００によって画成される開口に挿入していてもよい。幾つかの実施形態では、インサート６００とボス３００は、単一の部品（例えばモノリシック部品）として一体に形成していてもよい。ただし、ボス３００とインサート６００を別々に形成すると、燃焼器１７又は燃料噴射アセンブリ８０に損傷を与えずに、インサート６００を容易に取外し、修理及び／又は交換できるようになる。

【0046】

多くの実施形態では、インサート６００は、フランジ部３０４及び環状壁部３０６を含んでいてもよい。環状壁部３０６は、中心軸３５０に沿って延在する混合流路３１２を画成し得る。中心軸３５０は、混合流路３１２の中央に配置してもよく、略半径方向に（例えば燃焼器１７の半径方向Ｒと略平行に）配向していてもよい。フランジ部３０４は、略軸方向及び周方向に延在してもよく、環状壁部３０６は、フランジ部３０４から略軸半径方向に（すなわち、フランジ部３０４から略垂直に）終端部３１３まで延在し得る。フランジ部３０４は、燃焼ライナ４６に（例えば環状溶接継手３０２を介して）固定結合していてもよい。

【0047】

フランジ部３０４は、燃焼室７０を部分的に画成してもよい。例えば、フランジ部３０４は、半径方向外側面３０５及び半径方向内側面３０９を含んでいてもよい。半径方向内側面３０９は、フランジ部３０４が燃焼室７０を部分的に画成するように、燃焼ライナ４６の内面４９と整列していてもよい（例えば排気ガスはフランジ部３０４の半径方向内側面３０９に接触し得る）。フランジ部３０４は、環状壁部３０６から環状縁部３１０まで外側に延在し得る。環状縁部３１０は、フランジ部３０４の末端であってもよい。幾つかの実施形態では、環状縁部３１０は、燃焼ライナ４６に（例えば環状溶接継手３０２を介して）溶接していてもよい。或いは、フランジ部３０４は、例えば留め具（ボルトなど）、摩擦嵌合、インターロック機能等によって、ボス３００に取外し自在に結合していてもよい。フランジ部３０４の半径方向の厚さは、燃焼ライナ４６の半径方向の厚さよりも大きくてもよく、フランジ部３０４の半径方向外側面３０５は、燃焼ライナ４６の半径方向外側面から半径方向に離間している。

【0048】

インサート６００は混合流路３１２を画成してもよく、混合流路３１２は、略長方形（又は図６に示すようなスタジアム形状）とし得る。換言すると、その側壁は、混合流路３１２が軸方向Ａに細長くなるように、端壁よりも長くしてもよく、燃料噴射アセンブリ８０は、アニュラス４７の大部分を妨げずに、燃料／空気の導入量を増やすことができる。

【0049】

図４及び図５に示すように、燃料インジェクタ２００は、燃料プレナム２２４を少なくとも部分的に画成する半径方向外壁２２０及び半径方向内壁２２２をさらに含んでいてもよい。また、半径方向外壁２２０及び半径方向内壁２２２は、燃料インジェクタ２００の前方端壁２１０（図３）、後方端壁２１２（図３）及び側壁２１４の間に延在し得る。このようにして、燃料プレナム２２４は、半径方向外壁２２０、半径方向内壁２２２、前方端壁２１０、後方端壁２１２及び側壁２１４によって総合的に画成することができる。燃料プレナム２２４は、導管継手２１５（図３）を介して燃料の流れを受け取ることができる。

【0050】

例示的な実施形態では、燃料インジェクタ２００は、噴射軸２２８に沿って、半径方向外壁２２０上の入口端２３０から、燃料プレナム２２４及び半径方向内壁２２２を通って、出口端２３２まで延在する複数の予混合管２２６をさらに含んでいてもよい。予混合管２２６は、図に示す通り、半径方向内壁２２２を越えて各出口端２３２まで半径方向内側に延在していてもよいし、或いは予混合管２２６の一部又は全部の出口端２３２が半径方向内壁と同一平面であってもよい。予混合管２２６の各々は、入口端２３０の入口から出口端２３２の出口まで延在する予混合通路２３４を画成し得る。多くの実施形態では、各予混合管２２６の噴射軸２２８は、予混合管２２６の中心線とし得る。多くの実施形態では、複数の予混合管２２６の各予混合管２２６は、燃料プレナム２２４を予混合通路２３４に流体連結する１以上の燃料ポート２４０を含んでいてもよい。例えば、図４に示すように、各予混合通路２３４は、互いに正反対の２つの燃料ポート２４０（例えば前方燃料ポート及び後方燃料ポート）を含んでいてもよく、これは、有利には、予混合通路２３４内の均一な燃料分配を提供する。

【0051】

様々な実施形態では、複数の予混合管２２６は、高圧空気源（図５に示す高圧プレナム６６など）に流体連結し得る。例えば、予混合流路２３４は、入口端２３０の入口を介して高圧プレナム６６からの高圧空気９２（図２の圧縮空気１５）の流れを受け取ることができる。混合流路３１２は、低圧空気源（例えばアニュラス４７）に流体連結し得る。混合流路３１２は、予混合管２２６の各々から高圧空気９２と燃料との混合物を受け取ることができ、予混合管２２６は流れを混合流路３１２に導くように角度が付けられている。さらに、混合流路３１２は、アニュラス４７から低圧空気９４を受け取ることができる。

【0052】

インサート６００は、インサート６００と燃料インジェクタ２００の間に半径方向ギャップ２７２が画成されるように、燃料インジェクタ２００から半径方向に離間して配置し得る。多流体相互作用領域６００は、予混合管２２６の出口端２３２の出口と混合流路３１２の入口の間に画成し得る。例えば、多流体相互作用領域６００は、予混合管２２６の各々から高圧空気９２と燃料との混合物を受け取ることができる。さらに、多流体相互作用領域６００は、アニュラス４７から低圧空気９４を受け取ることができ、これは、有利には、混合流路３１２内で燃料／空気をさらに混合し、燃料／空気を燃焼チャンバ７０に送る前に、燃料を所望の燃料／空気比に近づけて希釈する。

【0053】

図４及び図５に示すように、各予混合管２２６の噴射軸２２８は、混合流路３１２の中心軸３５０に向かって傾斜していてもよい。例えば、各予混合管２２６は、噴射軸２２８が混合流路３１２の略半径方向に配向した中心軸３５０に対して角度が付けられるように、半径方向Ｒに対して斜めであってもよい。このようにして、各予混合管２２６の出口端２３２は、入口端２３０よりも混合流路３１２の中心軸３５０に近くてもよい。外側の予混合管２２６（例えば噴射軸３５０から離れた予混合管）は、内側の予混合管２２６（例えば噴射軸３５０に近い予混合管）よりも傾斜が急であってもよい。

【0054】

図４～図６に示すように、インサート６００は、互いに離間して混合流路３１２の周囲に配置された（又は集合的に囲む）複数の部分的直接インジェクタ５００（又はリーン直接インジェクタ）を画成してもよい。「部分的直接インジェクタ」は、空気及び燃料（例えば部分的空気／燃料）を、完全に混合せずに、燃焼室７０に直接噴射するインジェクタをいう。

【0055】

各部分的直接インジェクタ５００は、燃料及び空気のための局在化混合室を含んでいてもよく、燃料及び空気は混合流路３１２の周りで燃焼室７０に噴射される。複数の部分的直接インジェクタ５００は、燃料噴射アセンブリ８０に供給される燃料／空気の少数部分しか噴射しなくてもよい。例えば、燃料噴射アセンブリ８０用の燃料の約６０％～約９５％を燃料インジェクタ２００（例えば燃料プレナム２２４）に供給してもよく、燃料噴射アセンブリ８０用の燃料の残部（例えば約５％～約４０％）を複数の部分的直接インジェクタ５００に供給していてもよい。このように、複数の部分的直接インジェクタ５００は、混合流路３１２の容積の約５％～約３０％（又は約１０％～約２０％など）の総容積を集合的に画成してもよい。

【0056】

図４に示すように、複数の部分的直接インジェクタ５００の１以上の部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００のフランジ部３０４に画成し得る。例えば、１以上の部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００のフランジ部３０４に完全に画成してもよい。幾つかの実施形態では、部分的直接インジェクタ５００の全てが、インサート６００のフランジ部３０４に画成されていてもよい。部分的直接インジェクタ５００は、半径方向外側面３０５と半径方向内側面３０９の間のフランジ部３０４に画成し得る。特に、各部分的直接インジェクタ５００は、半径方向内側面３０９に画成された出口５０２から半径方向外側面３０５の半径方向内側に画成された燃料噴射オリフィス５０４までフランジ部３０４内に延在し得る。

【0057】

他の実施形態では、図５に示すように、複数の部分的直接インジェクタ５００の１以上の部分的直接インジェクタ５００はインサート６００の環状壁部３０６に画成し得る。例えば、１以上の部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００の環状壁部３０６に完全に画成してもよい。幾つかの実施形態では、部分的直接インジェクタ５００の全てが、インサート６００の環状壁部３０６に画成されていてもよい。部分的直接インジェクタ５００は、環状壁部３０６の終端部３１３と半径方向内側面３０９の間の環状壁部３０６に画成し得る。特に、各部分的直接インジェクタ５００は、半径方向内側面３０９に画成された出口５０２から半径方向外側面３０５の半径方向内側に画成された燃料噴射オリフィス５０４まで環状壁部３０６内に延在し得る。

【0058】

図４及び図５に示すように、各部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００の半径方向内側面３０９上の出口５０２まで延在し得る。さらに、各部分的直接インジェクタ５００は、境界面５１８によってインサート６００に画成し得る。境界面５１８は、円筒部５２０及びテーパ部５２２を含んでいてもよい。円筒部５２０は出口５０２からテーパ部５２２まで延在し、テーパ部５２２は円筒部から燃料噴射オリフィス５０４まで延在し得る。なお、テーパ部５２２は円錐形であってもよい。すなわち、テーパ部５２２は、半径方向に円筒部５２０から燃料噴射オリフィス５０４まで延在するにつれて、テーパ部５２２の直径が収束してもよい。

【0059】

例示的な実施形態では、インサート６００は、空気供給回路５０６及び燃料供給回路５０８をさらに画成していてもよく、各々、複数の部分的直接インジェクタ５００に流体連結する。空気供給回路５０６及び燃料供給回路５０８は、複数の直接インジェクタと別個に流体結合してもよく、空気供給回路５０６と燃料供給回路５０８は流体分離しているが、各々燃焼室７０に混合／噴射するための流体を部分的直接インジェクタ５００に供給する。空気供給回路５０６は、空気供給系に流体結合し得る。例示的な実施形態では、図に示す通り、空気供給系は、アニュラス４７であってもよい。他の実施形態（図示せず）では、空気供給系は、高圧プレナム６６又は別の空気源であってもよい。同様に、燃料供給回路５０８は、燃料供給系５１０に流体結合し得る。幾つかの実施形態では、燃料供給回路５０８は、燃料インジェクタ２００（例えば燃料インジェクタ２００及び／又は部分的直接インジェクタ５００の両方に燃料が供給されるように、燃料プレナム２２４及び／又は導管継手２１５）に流体連結し得る。他の実施形態では、燃料供給系５１０は、インサート６００内の燃料供給回路５０８に独立して流体結合したスタンドアロンの燃料供給系５１０であってもよい。

【0060】

図に示す通り、空気供給回路５０６は、空気入口通路５１２と、空気プレナム５１４と、空気出口通路５１６とを備えている。図に示す通り、幾つかの実施形態では、空気入口通路５１２は、環状縁部３１０上の入口（図６）及び／又は半径方向外側面３０５上の入口（図４及び図５）から空気プレナム５１４まで延在し得る。空気プレナム５１４は、多くの実施形態では環状であってもよく（図６に示すように）、空気入口通路５１２に流体連結してもよい（例えば直接流体連結される）。

【0061】

燃料供給回路５０８は、１以上の燃料入口通路５３６を含む。１以上の燃料入口通路５３６の各燃料入口通路５３６は、複数の部分的直接インジェクタの各々の部分的直接インジェクタ５００に流体結合し得る。特に、１以上の燃料入口通路の各燃料入口通路５３６は、環状壁部３０６の終端部３１３から各部分的直接インジェクタ５００の燃料噴射オリフィス５０４まで延在し得る。各燃料入口通路５３６は、燃料入口通路５３６が流体連結された各部分的直接インジェクタ５００の燃料噴射オリフィス５０４のすぐ上流のインサート６００内で略軸半径方向に延在していてもよく、燃料入口通路５３６は半径方向Ｒに沿って部分的直接インジェクタ５００に燃料を導入（又は誘導）する。

【0062】

特に、図４に示すように、燃料入口通路５３６は、第１の部分５２４と、第２の部分５２６（これは、第１の部分に対して略垂直に延在していてもよい）と、第３の部分５２８を含んでいてもよい。燃料入口通路５３６の第１の部分５２４は、燃料入口通路５３６の終端部３１３から第２の部分５２６まで略軸半径方向に延在し得る。燃料入口通路５３６の第２の部分５２６は、第１の部分５２４から第３の部分５２８まで延在し得る。第２の部分５２６は、第１の部分５２４及び第３の部分５２８の一方又は両方に対して略垂直であってもよいし、或いは第２の部分５２６は、第１の部分５２４に対して傾斜（例えば垂直以外の角度で）していてもよい。第３の部分５２８は、第２の部分５２６から部分的直接インジェクタ５００の燃料噴射オリフィス５０４まで略軸半径方向に延在し得る。他の実施形態では、図５に示すように、燃料入口通路５３６は、終端部３１３から部分的直接インジェクタ５００の燃料噴射オリフィス５０４まで完全に半径方向に延在し得る。

【0063】

ここで図６を参照すると、本開示の実施形態に係る図４に示すインサート６００の６－６矢視断面図を示す。図に示す通り、インサート６００は、前方端３０１と後方端３０３の間に延在し得る。インサート６００は、混合流路３１２を画成することができ、これは一般にスタジアム経常（例えば端が丸い長方形又は丸い角部を有する長方形）として賦形し得る。複数の部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００内に画成され、複数の部分的直接インジェクタ５００が混合チャンネル３１２を集合的に取り囲むように、混合流路３１２の周囲に配置し得る。複数の部分的直接インジェクタ５００は、ボスの環状縁部３１０よりも混合流路の近くに配置し得る。

【0064】

図に示す通り、空気供給回路５０６は、１以上の前方空気入口通路５１２Ａ、１以上の後方空気入口通路５１２Ｂ、空気プレナム５１４及び複数の空気出口通路５１６を含んでおり、それぞれがそれぞれの部分的直接インジェクタ５００に流体連結されている。図に示す通り、幾つかの実施形態では、空気入口通路５１２Ａ、５１２Ｂは、それぞれ環状縁部３１０の入口から空気プレナム５１４まで延在し得る。空気プレナム５１４は、環状であってもよく、混合流路３１２を囲んでもよい。例示的な実施形態では、少なくとも２つの空気出口通路５１６が、複数の部分的直接インジェクタ５００の各部分的直接インジェクタ５００に流体連結していてもよい。単一の部分的直接インジェクタ５００に流体連結した２つの空気出口通路５１６を有する実施形態の場合、２つの空気出口通路５１６は、部分的直接インジェクタ５００について互いに正反対（例えば１８０°離れて）にあってもよい。１つの部分的直接インジェクタ５００（図示せず）に接続された２以上の空気出口通路５１６を有する実施形態では、空気出口通路５１６は、部分的直接インジェクタ５００の周囲に等間隔に配置してもよい。これにより、燃料との混合を改善するために、部分的直接インジェクタ５００内で空気が均一に分配される。

【0065】

ここで図７を参照すると、本開示の実施形態に係るインサート６００の図６の７－７矢視断面図を示す。図に示す通り、部分的直接インジェクタ５００は、境界面５１８によってインサート６００に画成し得る。部分的直接インジェクタ５００は、インサート６００の半径方向内側面３０９上の出口５０２と燃料噴射オリフィス５０４（又は入口）との間に半径方向に延在し得る。境界面５１８は、第１の円筒部５２０、テーパ部５２２及び適宜第２の円筒部５３０を含んでいてもよい。第１の円筒部５２０は第１の直径を画成し、第２の円筒部５３０は第２の直径を画成する。第２の直径は第１の直径よりも小さい。第２の円筒部５３０が存在する場合、半径方向に燃料噴射オリフィス５０４からテーパ部５２２まで延在することができ、インサート６００（又はボス３００が部分的直接インジェクタ５００を含む場合にはボス３００）の積層造形を容易にするために使用し得る。テーパ部５２２は、テーパ部５２２が第２の円筒部５３０から第１の円筒部５２０まで半径方向に延在するにつれて、直径が大きくなる。なお、テーパ部５２２は、円錐形であってもよい。

【0066】

図に示す通り、空気供給回路５０６の空気出口通路５１６は、境界面５１８のテーパ部５３２まで延在し得る。特に、２つの空気出口通路５１６は、境界面５１８のテーパ部５３２まで延在し得る。２つの空気出口通路５１６は、部分的直接インジェクタ５００に対して互いに正反対（例えば１８０°離れて）にあってもよく、部分的直接インジェクタ５００に空気を均一に導入する。燃料供給回路５０８の燃料入口通路５３６は、空気出口通路５１６に対して略垂直に部分的直接インジェクタ５００まで延在し得る。これにより、有利には、空気／燃料の間のクロスフローを提供して混合を増加させることができ、燃焼室７０内の燃焼プロセスの効率が向上する。特に、燃料入口通路５３６は、燃料噴射オリフィス５０４（及び／又は第２の円筒部５３０）まで延在して、部分的直接インジェクタ５００に流体連結することができる。

【0067】

部分的直接インジェクタ５００は、有利に、軸方向燃料ステージングインジェクタ８０内で火炎保持の問題を生じることなく、燃焼器１７を大量の水素で運転できるようになる。例えば、燃料噴射アセンブリ８０に供給される燃料は、燃料インジェクタ２００と部分的直接インジェクタ５００の間で分割してもよく、より局在化混合と効率的な燃焼が可能になる。

【0068】

本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、当業者が本発明を実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲と文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と非本質的な差しかない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。

【0069】

本発明の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
［実施態様項１］
第１の態様では、ガスタービンの燃焼器用の燃料噴射アセンブリを提供するが、本燃料噴射アセンブリは、燃焼器の外側スリーブに結合するように構成された燃料インジェクタと、燃料インジェクタと軸方向及び周方向に整列した位置で燃焼器の燃焼ライナに結合するように構成されたボスと、ボスに取外し自在に結合されたインサートとを備えており、インサートは、フランジ部と、フランジ部から延在する環状壁部であって混合流路を画成する環状壁部とを含んでおり、インサートは、互いに離間して混合流路の周囲に配置される複数の部分的直接インジェクタを画成する。
［実施態様項２］
複数の部分的直接インジェクタの１以上の部分的直接インジェクタがインサートのフランジ部に画成されている、実施態様項１に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項３］
複数の部分的直接インジェクタの１以上の部分的直接インジェクタがインサートの環状壁部に画成されている、実施態様項１又は実施態様項２に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項４］
インサートが、複数の部分的直接インジェクタに各々流体連結した空気供給回路及び燃料供給回路を画成する、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項５］
空気供給回路が、空気入口通路、空気プレナム及び複数の空気出口通路であって各々空気プレナムから複数の部分的直接インジェクタのそれぞれの部分的直接インジェクタまで延在する複数の空気出口通路を含んでいる、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項６］
空気プレナムが環状である、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項７］
各々の部分的直接インジェクタが、インサートのフランジ部の半径方向内側面の出口まで延在している、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項８］
各々の部分的直接インジェクタが境界面によってインサートに画成され、境界面が、円筒部及びテーパ部を含む、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項９］
空気供給回路の空気出口通路が境界面のテーパ部まで延在している、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項１０］
燃料供給回路の燃料入口通路が、空気出口通路に対して略垂直に部分的直接インジェクタまで延在している、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の燃料噴射アセンブリ。
［実施態様項１１］
本開示の別の態様では、燃焼器を提供するが、本燃焼器は、１以上の燃料ノズルと、燃料ノズルの下流側に延在する燃焼ライナと、燃焼ライナから離間してその周りを取り囲んで、燃焼ライナとの間にアニュラスを画成する外側スリーブと、１以上の燃料ノズルの下流側に配置される燃料噴射アセンブリとを備えており、燃料噴射アセンブリは、燃焼器の外側スリーブに結合した燃料インジェクタと、燃焼器の燃焼ライナに結合したボスであって、燃料インジェクタと軸方向及び周方向に整列したボスと、ボスに取外し自在に結合されたインサートとを含んでおり、インサートは、フランジ部と、フランジ部から延在して混合流路を画成する環状壁部とを含んでおり、インサートは、互いに離間して混合流路の周囲に配置される複数の部分的直接インジェクタを画成する。
［実施態様項１２］
複数の部分的直接インジェクタの１以上の部分的直接インジェクタがインサートのフランジ部に画成されている、実施態様項１１に記載の燃焼器。
［実施態様項１３］
複数の部分的直接インジェクタの１以上の部分的直接インジェクタが、インサートの環状壁部に画成されている、実施態様項１１又は実施態様項１２に記載の燃焼器。
［実施態様項１４］
インサートが、複数の部分的直接インジェクタに各々流体連結した空気供給回路及び燃料供給回路を画成する、実施態様項１１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項１５］
空気供給回路が、空気入口通路、空気プレナム及び複数の空気出口通路であって各々空気プレナムから複数の部分的直接インジェクタのそれぞれの部分的直接インジェクタまで延在する複数の空気出口通路を含んでいる、実施態様項１１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項１６］
空気プレナムが環状である、実施態様項１１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項１７］
各々の部分的直接インジェクタが、インサートのフランジ部の半径方向内側面の出口まで延在している、実施態様項１１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項１８］
各々の部分的直接インジェクタが境界面によってインサートに画成され、境界面が、円筒部及びテーパ部を含む、実施態様項１１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項１９］
空気供給回路の空気出口通路が境界面のテーパ部まで延在している、実施態様項１１乃至実施態様項１８のいずれか１項に記載の燃焼器。
［実施態様項２０］
燃料供給回路の燃料入口通路が、空気出口通路に対して略垂直に部分的直接インジェクタまで延在している、実施態様項１１乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の燃焼器。

【符号の説明】

【0070】

１０ ガスタービンエンジン
１７ 燃焼器
４０ 燃料ノズル
４６ 燃焼ライナ
４７ アニュラス
４８ 外側スリーブ
７０ 燃焼室
８０ 燃料噴射アセンブリ
２００ 燃料インジェクタ
３００ ボス
３０４ インサートのフランジ部
３０５ フランジ部の半径方向外側面
３０６ インサートの環状壁部
３０９ フランジ部の半径方向内側面
３１２ 混合流路
３１３ 環状壁部の終端部
５００ 部分的直接インジェクタ
５０２ 出口
５０４ 燃料噴射オリフィス
５０６ 空気供給回路
５０８ 燃料供給回路
５１２ 空気入口通路
５１４ 空気プレナム
５１６ 空気出口通路
５１８ 境界面
５２０ 境界面の第１の円筒部
５２２ 境界面のテーバ部
５３０ 境界面の第２の円筒部
５３６ 燃料入口通路
６００ インサート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】