特許 7301656 燃料ノズルおよびガスタービンエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-23

(45)【発行日】2023-07-03

(54)【発明の名称】燃料ノズルおよびガスタービンエンジン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/28 20060101AFI20230626BHJP

   F02C 3/24 20060101ALI20230626BHJP

   F02C 7/232 20060101ALI20230626BHJP

   F23R 3/30 20060101ALI20230626BHJP

   F23R 3/14 20060101ALI20230626BHJP

   F23R 3/10 20060101ALI20230626BHJP

   F23D 11/38 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

F23R3/28 B

F02C3/24 A

F02C7/232

F23R3/30

F23R3/14

F23R3/10

F23D11/38 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019136119

(22)【出願日】2019-07-24

(65)【公開番号】P2021021494

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】514275772

【氏名又は名称】三菱重工航空エンジン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】森合 秀樹

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０９５１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７７９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１１７２７５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／２８

Ｆ０２Ｃ ３／２４

Ｆ０２Ｃ ７／２３２

Ｆ２３Ｒ ３／３０

Ｆ２３Ｒ ３／１４

Ｆ２３Ｒ ３／１０

Ｆ２３Ｄ １１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記開口部へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記ガイド部の前記燃焼室側の外周面へ直接的に導く空気流通機構を有する燃料ノズル。

【請求項2】

前記ガイド部は、前記軸線に沿って前記開口部へ向けて外径が漸次縮小する凸形状の外周面を有する請求項１に記載の燃料ノズル。

【請求項3】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有し、
前記空気流通機構は、前記燃焼室に導かれる燃焼用空気に前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する燃料ノズル。

【請求項4】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、
前記筒部の前記燃焼室側の端部と、前記ガイド部の前記筒部側の端部とを連結するとともに前記第２ノズル部から前記燃焼室へ導かれる前記混合気を前記軸線から遠ざかる方向へ導くように前記燃焼室へ向けて外径が漸次拡大する拡径部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有する燃料ノズル。

【請求項5】

前記空気流通機構は、燃焼用空気を通過させない構造体の複数箇所に形成された貫通穴である請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料ノズル。

【請求項6】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有し、
前記空気流通機構は、前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を前記燃焼室へ直接的に導く空気流通孔が一様に形成された多孔質構造体である燃料ノズル。

【請求項7】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有し、
前記旋回器は、前記軸線回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根を備える燃料ノズル。

【請求項8】

軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、
前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、
前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、
前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有し、
前記旋回器は、前記第１ノズル部の外周面と前記筒部の内周面との間に配置される環状部材であり、
前記環状部材には、前記軸線回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回穴が形成されている燃料ノズル。

【請求項9】

前記第１液体燃料および前記第２液体燃料を微粒化して燃焼させる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料ノズルを備える燃焼器と、
前記燃焼器が前記第１液体燃料および前記第２液体燃料を燃焼させることにより生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を備えるガスタービンエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料ノズルおよびガスタービンエンジンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、液体燃料を使用するガスタービンに用いられる燃料ノズルにおいて、圧力噴霧型燃料ノズル、または圧力噴霧型燃料ノズルとエアブラスト型燃料ノズルを組み合わせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。圧力噴霧型燃料ノズルは、液体燃料を噴射孔から噴霧して微粒化させるものである。エアブラスト型燃料ノズルは、液体燃料を膜状に広げ、液膜表面に接して流れる気流のせん断作用によって液膜を微粒化するものである。

【0003】

特許文献１の図２に記載されるガスタービン用燃料ノズルは、エアブラスト型ノズル（気流微粒化ノズル）の内側に同軸に圧力噴霧型燃料ノズル（圧力スワールノズル）を配置したものである。特許文献１には、気流微粒化ノズルと圧力スワールノズルの間に配置した偏流筒体の内径を流路下流において一旦極小とし、その後に先端に向けて拡大することが開示されている。特許文献１によれば、圧力スワールノズルの先端部表面で流れが剥離することがなく逆流領域が形成されないため、噴霧された燃料が逆流して圧力スワールノズルの先端部表面に付着しカーボンとして堆積する問題を解消することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－３６０９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示される燃料ノズルは、偏流筒体の内径が拡大する壁面に燃料が付着してカーボンとして堆積した場合、燃料噴射を阻害するとともに燃焼器の始動時に燃焼効率が上昇しにくくなってしまう。そのため、堆積したカーボンを除去するために洗浄作業を定期的に行う必要がある。特に、偏流筒体の内径が拡大する壁面の広がりが急すぎる場合には、偏流筒体を流通する気流によって壁面を覆うことができず、カーボンの堆積の問題が顕著となる。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガイド部により圧力噴霧型燃料ノズルの噴射領域を含む開口部へ燃焼用空気を案内して噴射孔の近傍にカーボンが堆積することを抑制し、かつガイド部の表面にカーボンが堆積することを抑制することができる燃料ノズルおよびそれを備えたガスタービンエンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る燃料ノズルは、軸線に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔から燃焼室へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部と、前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記第１ノズル部の外周側に配置され、前記第１ノズル部との間に燃焼用空気を流通させる空気流路を形成する筒部と、前記空気流路に配置されるとともに前記空気流路を流通する燃焼用空気が前記軸線回りに旋回する旋回力を付与する旋回器と、前記旋回器を通過した燃焼用空気を前記第１ノズル部が前記第１液体燃料を噴射する噴射領域を取り囲む開口部へ案内するガイド部と、前記軸線に沿って筒状に形成されるとともに前記筒部の外周側に配置され、前記筒部との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部と、を備え、前記ガイド部は、前記ガイド部により前記噴射領域へ案内される燃焼用空気の一部を、前記開口部を通過させることなく前記燃焼室へ直接的に導く空気流通機構を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、ガイド部により圧力噴霧型燃料ノズルの噴射領域を含む開口部へ燃焼用空気を案内して噴射孔の近傍にカーボンが堆積することを抑制し、かつガイド部の表面にカーボンが堆積することを抑制することができる燃料ノズルおよびそれを備えたガスタービンエンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第１実施形態に係る燃料ノズルを示す縦断面図である。

【図2】図１に示す筒部、ガイド部、およびフランジ部を示す縦断面図である。

【図3】図１に示す燃料ノズルのＡ－Ａ矢視断面である。

【図4】図１に示す燃料ノズルの部分断面図である。

【図5】図２に示す燃料ノズルを軸線に沿って燃焼室側からみた正面図である。

【図6】本開示の第２実施形態に係る燃料ノズルを軸線に沿って燃焼室側からみた正面図である。

【図7】本開示の第３実施形態に係る燃料ノズルを示す縦断面図である。

【図8】図７に示す燃料ノズルのＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図9】旋回器の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係る燃料ノズル１００について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る燃料ノズル１００を示す縦断面図である。図２は、図１に示す筒部２０、ガイド部３０、およびフランジ部（拡径部）４０を示す縦断面図である。図３は、図１に示す燃料ノズル１００のＡ－Ａ矢視断面である。図４は、図１に示す燃料ノズル１００の部分断面図である。図５は、図２に示す燃料ノズル１００を軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からみた正面図である。

【0011】

本実施形態の燃料ノズル１００は、例えば、小型航空機等に用いられるガスタービンエンジンの燃焼器が備えるものである。本実施形態の燃料ノズル１００が備えられた燃焼器を有するガスタービンエンジンは、液体燃料を燃焼させることにより燃焼器で生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、タービンの駆動力によって駆動される駆動軸を備える。タービンから駆動軸に伝達された駆動力は、駆動軸に連結されたプロペラ等を回転させる動力として用いられる。

【0012】

図１に示すように、本実施形態の燃料ノズル１００は、圧力噴射型の第１ノズル部１０と、筒部２０と、ガイド部３０と、フランジ部（拡径部）４０と、旋回器５０と、エアブラスト型の第２ノズル部６０と、を備える。

【0013】

第１ノズル部１０は、軸線Ｘに沿って配置されるとともに第１液体燃料供給源（図示略）から供給される第１液体燃料を噴射孔１１から燃焼室ＣＣへ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の燃料ノズルである。第１ノズル部１０は、高圧の第１液体燃料を噴射孔１１から燃焼室ＣＣへ噴射する際に第１液体燃料を微粒化し、軸線Ｘを中心とした放射状の噴射領域ＪＡへ向けて微粒化した第１液体燃料を噴射する。

【0014】

筒部２０は、軸線Ｘに沿って筒状に形成されるとともに第１ノズル部１０の外周側に同軸に配置される筒体である。筒部２０は、第１ノズル部１０との間に燃焼用空気ＣＡを流通させる空気流路ＡＰを形成する。空気流路ＡＰは、軸線Ｘ回りに環状に形成される流路である。空気流路ＡＰには、燃焼用空気供給源（図示略）から燃焼用空気ＣＡが供給される。

【0015】

ガイド部３０は、後述する旋回器５０を通過した燃焼用空気ＣＡを第１ノズル部１０が第１液体燃料を噴射する噴射領域ＪＡを取り囲む開口部３１へ案内する部材である。図２に示すように、ガイド部３０は、軸線Ｘに沿って開口部３１へ向けて外径ＯＤ１が漸次縮小する凸形状の外周面３０ｂを有する。

【0016】

ガイド部３０は、旋回器５０を通過して軸線Ｘ回りの旋回成分を持った燃焼用空気ＣＡの気流を軸線Ｘに直交する径方向の外周側から内周側へ導き、燃焼用空気ＣＡを微粒化した第１液体燃料とともに開口部３１から燃焼室ＣＣへ導く。旋回成分を持った燃焼用空気ＣＡが径方向の内周側へ収束されてから開口部３１を通過するので、燃焼室ＣＣへ噴霧された第１液体燃料が開口部３１から第１ノズル部１０の先端へ逆流することが防止される。これにより、噴射孔１１の近傍にカーボンが堆積することが抑制される。

【0017】

フランジ部４０は、図２に示すように、筒部２０の燃焼室ＣＣの端部と、ガイド部３０の筒部２０側の端部とを連結する部材である。フランジ部４０は、筒部２０およびガイド部３０とともに単一種の材料により一体に形成されている。フランジ部４０は、第２ノズル部６０から導かれる第２液体燃料と燃焼用空気との混合気ＭＡを軸線Ｘから遠ざかる方向へ導くように燃焼室ＣＣへ向けて外径ＯＤ２が漸次拡大する形状を有する。図１に示すように、第２ノズル部６０の混合気流路ＭＰを軸線Ｘに沿って筒部２０の外周側を流通する混合気ＭＡは、フランジ部４０を通過する際に、軸線Ｘから遠ざかる方向へ導かれる。

【0018】

旋回器５０は、空気流路ＡＰに配置されるとともに空気流路ＡＰを流通する燃焼用空気ＣＡが軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する装置である。旋回器５０は、軸線Ｘ回りの周方向に環状に配置されている。図３に示すように、旋回器５０は、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根５１を備える。図３に示すように、旋回羽根５１は、燃料ノズル１００を軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からみた場合に、軸線Ｘ回りに時計回りに旋回する旋回力を燃焼用空気ＣＡに付与する。

【0019】

図４は、図１に示す燃料ノズル１００の部分断面図であり、第１ノズル部１０、筒部２０、ガイド部３０、フランジ部４０の一部を切断した状態を斜視で示したものである。図４に示すように、燃料ノズル１００は、第１ノズル部１０と筒部２０の間に、複数の旋回羽根５１を、周方向に沿って間隔を空けて配置した構造となっている。

【0020】

第２ノズル部６０は、軸線Ｘに沿って筒状に形成されるとともに筒部２０の外周側に配置される装置である。第２ノズル部６０は、第２液体燃料供給源（図示略）から供給される第２液体燃料を膜状に広げ、液膜表面に接して流れる燃焼用空気の気流のせん断作用によって液膜を微粒化するものである。第２ノズル部６０は、筒部２０との間に形成される混合気流路ＭＰに微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気ＭＡを流通させる。

【0021】

次に、ガイド部３０が備える貫通穴（空気流通機構）３２および貫通穴（空気流通機構）３３について説明する。前述したようにガイド部３０は、燃焼用空気ＣＡの気流を軸線Ｘに直交する径方向の外周側から内周側へ導き、旋回成分を持った燃焼用空気ＣＡを径方向の内周側へ収束されてから開口部３１を通過させることにより、噴射孔１１の近傍にカーボンが堆積することを抑制することができる。

【0022】

ガイド部３０は、以上のような利点がある一方、ガイド部３０の表面（燃焼室ＣＣに対向する面）に燃料等が付着してカーボンが堆積してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、ガイド部３０に貫通穴３２および貫通穴３３を設けることにより、ガイド部３０の表面に堆積するカーボンに向けて燃焼用空気ＣＡを吹き出すことにより、ガイド部３０の表面へのカーボンの堆積を防止している。

【0023】

図２および図５に示すように、ガイド部３０は、ガイド部３０により噴射領域ＪＡに案内される燃焼用空気ＣＡの一部を、開口部３１を通過させることなく燃焼室ＣＣへ直接的に導く貫通穴３２および貫通穴３３を有する。貫通穴３２および貫通穴３３は、燃焼用空気ＣＡを通過させない金属材料により形成された構造体の複数箇所に形成され、開口部３１を通過させることなく燃焼用空気ＣＡを燃焼室ＣＣへ直接的に導く機構である。

【0024】

図４に示すように、貫通穴３２は、ガイド部３０の内周面３０ａに形成される導入口３２ａと、ガイド部３０の外周面３０ｂに形成される排出口３２ｂとを連通させる穴である。同様に、貫通穴３３は、ガイド部３０の内周面３０ａに形成される導入口３３ａと、ガイド部３０の外周面３０ｂに形成される排出口３３ｂとを連通させる穴である。

【0025】

図５に示すように、ガイド部３０の外周面３０ｂには、軸線Ｘを中心とした半径Ｒ１の円を中心位置とし、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の排出口３２ｂが形成されている。ガイド部３０の内周面３０ａには、軸線Ｘを中心とした半径Ｒ２の円を中心位置とし、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の導入口３２ａが形成されている。

【0026】

半径Ｒ１が半径Ｒ２よりも大きいため、導入口３２ａから貫通穴３２へ流入した燃焼用空気ＣＡは、軸線Ｘを中心とした径方向の外側へ向けた速度成分を持った状態で排出口３２ｂから燃焼室ＣＣに排出される。また、導入口３２ａよりも排出口３２ｂが周方向の時計回り方向の下流側に存在する。そのため、導入口３２ａから貫通穴３２へ流入した燃焼用空気ＣＡは、軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０をみた場合、軸線Ｘを中心とした時計回り方向の速度成分を持った状態で排出口３２ｂから燃焼室ＣＣに排出される。このように、貫通穴３２は、燃焼室ＣＣに導かれる燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する。

【0027】

図５に示すように、ガイド部３０の外周面３０ｂには、軸線Ｘを中心とした半径Ｒ３の円を中心位置とし、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の排出口３３ｂが形成されている。ガイド部３０の内周面３０ａには、軸線Ｘを中心とした半径Ｒ４の円を中心位置とし、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の導入口３３ａが形成されている。

【0028】

半径Ｒ３が半径Ｒ４よりも大きいため、導入口３３ａから貫通穴３３へ流入した燃焼用空気ＣＡは、軸線Ｘを中心とした径方向の外側へ向けた速度成分を持った状態で排出口３３ｂから燃焼室ＣＣに排出される。また、導入口３３ａよりも排出口３３ｂが周方向の時計回り方向の下流側に存在する。そのため、導入口３３ａから貫通穴３３へ流入した燃焼用空気ＣＡは、軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０をみた場合、軸線Ｘを中心とした時計回り方向の速度成分を持った状態で排出口３３ｂから燃焼室ＣＣに排出される。このように、貫通穴３３は、燃焼室ＣＣに導かれる燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する。

【0029】

図５に示すように、ガイド部３０は、軸線Ｘ回りの旋回力が付与された燃焼用空気ＣＡを、外周面３０ｂに形成された複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂから燃焼室ＣＣへ導く。軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０をみた場合、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂから排出される燃焼用空気ＣＡは、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂよりも外周側のガイド部３０の外周面３０ｂに沿って流通する。そのため、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂよりも外周側のガイド部３０の外周面３０ｂへのカーボンの堆積が防止される。

【0030】

図５に示すように、軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０をみた場合、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂよりも内周側の領域には、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂから排出された燃焼用空気ＣＡが導かれない。しかしながら、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂよりも内周側の領域へのカーボンの堆積は防止される。これは、複数の排出口３２ｂおよび複数の排出口３３ｂよりも内周側の領域には、開口部３１から噴出する旋回力が付与された燃焼用空気ＣＡが流通するからである。

【0031】

以上説明した本実施形態に係る燃料ノズル１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の燃料ノズル１００によれば、ガイド部３０により旋回器５０を通過して旋回力が付与された燃焼用空気ＣＡが、第１ノズル部１０が第１液体燃料を噴射する噴射領域ＪＡを取り囲む開口部３１へ案内され、開口部３１から燃焼室ＣＣへ噴出する。旋回力が付与されて開口部３１に収束した燃焼用空気ＣＡにより、第１ノズル部１０から噴射された第１液体燃料が逆流して噴射孔１１の近傍に付着することが抑制され、噴射孔１１の近傍にカーボンが堆積することを抑制することができる。

【0032】

また、本実施形態に係る燃料ノズル１００によれば、ガイド部３０が、噴射領域ＪＡへ案内される燃焼用空気ＣＡの一部を、開口部３１を通過させることなく燃焼室ＣＣへ直接的に導く貫通穴３２，３３を有するため、ガイド部３０の燃焼室ＣＣ側の表面（外周面３０ｂ）に沿って貫通穴３２，３３から導かれる燃焼用空気ＣＡが流通する。これにより、ガイド部３０の表面にカーボンが堆積することを抑制することができる。

【0033】

本実施形態の燃料ノズル１００において、ガイド部３０は、軸線Ｘに沿って開口部３１へ向けて外径ＯＤ１が漸次縮小する凸形状の外周面３０ｂを有する。凸形状の外周面３０ｂを有するガイド部３０は、開口部３１から離れるほど開口部３１から噴出する燃焼用空気ＣＡが流通しない状態となり、燃料の付着等によるカーボンの堆積の可能性が高まる。本実施形態の燃料ノズル１００によれば、ガイド部３０が貫通穴３２，３３を有するため、凸形状の外周面３０ｂを有する場合であっても、ガイド部３０の表面にカーボンが堆積することを確実に抑制することができる。

【0034】

本実施形態の燃料ノズル１００において、貫通穴３２，３３は、燃焼室ＣＣに導かれる燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する。
貫通穴３２，３３から噴出する燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力が付与されるため、ガイド部３０の燃焼室ＣＣ側の外周面に付着するカーボンをより確実に除去することができる。

【0035】

本実施形態に係る燃料ノズル１００は、筒部２０の燃焼室ＣＣ側の端部と、ガイド部３０の筒部２０側の端部とを連結するとともに第２ノズル部６０から燃焼室ＣＣへ導かれる混合気を軸線Ｘから遠ざかる方向へ導くように燃焼室ＣＣへ向けて外径ＯＤ２が漸次拡大するフランジ部４０を備える。

【0036】

本実施形態に係る燃料ノズル１００によれば、フランジ部４０によって第２ノズル部６０から導かれる混合気ＭＡが軸線Ｘから遠ざかる方向へ導かれ、それに伴ってフランジ部４０の下流側に気流の流れが抑制されたよどみ領域が形成される。よどみ領域では、燃料の付着等によるカーボンの堆積の可能性が高まる。本実施形態に係る燃料ノズル１００によれば、ガイド部３０が貫通穴３２，３３を有するため、フランジ部４０を有する場合であっても、ガイド部３０の表面にカーボンが堆積することを確実に抑制することができる。

【0037】

本実施形態に係る燃料ノズル１００によれば、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根５１により、通過する燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与することができる。

【0038】

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る燃料ノズル１００Ａについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0039】

第１実施形態の燃料ノズル１００は、ガイド部３０の燃焼室ＣＣ側の表面に堆積するカーボンを除去する燃焼用空気ＣＡを、開口部３１を通過させることなく燃焼室ＣＣへ直接的に導く空気流通機構として、ガイド部３０に形成された複数の貫通穴３２，３３を採用したものであった。それに対して、本実施形態の燃料ノズル１００Ａは、ガイド部３０Ａの空気流通機構を構成する構造体として、空気流通孔が一様に形成された多孔質構造体を採用したものである。

【0040】

図６は、本実施形態に係る燃料ノズル１００Ａを軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からみた正面図である。本実施形態のガイド部３０Ａは、軸線Ｘからの距離が半径Ｒ５以上かつ半径Ｒ６以下の領域ＰＡに、噴射領域ＪＡへ案内される燃焼用空気ＣＡの一部を燃焼室ＣＣへ直接的に導く空気流通孔３４が一様に形成された多孔質構造体を採用したものである。

【0041】

図６に示すガイド部３０の領域ＰＡは、空気流通孔３４が一様に形成された多孔質構造体により形成されている。ガイド部３０Ａの領域ＰＡに形成される空気流通孔３４は、第１実施形態の貫通穴３２および貫通穴３３と同様に、燃焼室ＣＣに導かれる燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する。

【0042】

図６に示すように、ガイド部３０Ａは、軸線Ｘ回りの旋回力が付与された燃焼用空気ＣＡを、外周面３０ｂに形成された複数の空気流通孔３４から燃焼室ＣＣへ導く。軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０Ａをみた場合、複数の空気流通孔３４から排出される燃焼用空気ＣＡは、複数の空気流通孔３４よりも外周側のガイド部３０の外周面３０ｂに沿って流通する。そのため、複数の空気流通孔３４よりも外周側のガイド部３０の外周面３０ｂへのカーボンの堆積が防止される。

【0043】

図６に示すように、軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からガイド部３０Ａをみた場合、領域ＰＡよりも内周側の領域には、複数の空気流通孔３４から排出された燃焼用空気ＣＡが導かれない。しかしながら、領域ＰＡよりも内周側の領域へのカーボンの堆積は防止される。これは、領域ＰＡよりも内周側の領域には、開口部３１から噴出する旋回力が付与された燃焼用空気ＣＡが流通するからである。

【0044】

なお、以上の説明において、領域ＰＡよりも内周側の領域には、空気流通孔３４が一様に形成された多孔質構造体を採用しないものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、空気流通孔３４が一様に形成された多孔質構造体を、領域ＰＡよりも内周側の領域を含むガイド部３０Ａの全領域に採用してもよい。

【0045】

本実施形態の燃料ノズル１００Ａによれば、ガイド部３０Ａとして空気流通孔３４が一様に形成された多孔質構造体を採用することにより、多孔質構造体に形成された空気流通孔３４を介して、燃焼用空気ＣＡの一部を燃焼室ＣＣへ直接的に導くことができる。

【0046】

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係る燃料ノズル１００Ｂについて説明する。本実施形態は、第１実施形態および第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0047】

第１実施形態の燃料ノズル１００が備える旋回器５０は、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根５１を備えるものであった。それに対して、本実施形態の燃料ノズル１００Ｂが備える旋回器５０Ａは、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回穴５２が形成されている環状部材を用いたものである。

【0048】

図７は、本実施形態に係る燃料ノズル１００Ｂを示す縦断面図である。図８は、図７に示す燃料ノズル１００ＢのＢ－Ｂ矢視断面図である。図７に示すように、本実施形態の旋回器５０Ａは、第１ノズル部１０の外周面と筒部２０の内周面との間に配置される環状部材である。図８に示すように、旋回器５０Ａは、軸線Ｘ回りの周方向に沿って環状に形成される部材である。

【0049】

図８に示すように、旋回器５０Ａには、軸線Ｘ回りに周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回穴５２が形成されている。各旋回穴５２は、第１実施形態の旋回羽根５１と同様に、通過する燃焼用空気ＣＡに対して、燃料ノズル１００を軸線Ｘに沿って燃焼室ＣＣ側からみた場合に、軸線Ｘ回りに時計回りに旋回する旋回力を付与する。

【0050】

本実施形態に係る燃料ノズル１００Ｂによれば、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて旋回穴５２が形成された環状部材により、旋回穴５２を通過する燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与することができる。

【0051】

以上の説明において、燃料ノズル１００Ｂが有する旋回器５０Ａは、軸線Ｘ回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回穴５２が形成されている環状部材を用いたものであったが、他の変形例としてもよい。

【0052】

例えば、図９に示す燃料ノズル１００Ｃのように、旋回器５０Ｂは、通過する燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与する旋回力付与孔５３が一様に形成された多孔質構造体からなる環状部材としてもよい。変形例に係る燃料ノズル１００Ｃによれば、旋回力付与孔５３が一様に形成された多孔質構造体からなる旋回器５０Ｂにより、旋回力付与孔５３を通過する燃焼用空気ＣＡに軸線Ｘ回りに旋回する旋回力を付与することができる。

【0053】

〔他の実施形態〕
以上の説明において、燃料ノズル１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを構成する各部は、それぞれ独立した部品を組み合わせたものとしてもよい。また、燃料ノズル１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを構成する各部を、単一または複数の材料（金属材料等）により一体に形成してもよい。単一または複数の材料により一体に形成する場合、金属材料を積層して三次元形状を積層造形する３Ｄプリンタを用いた付加製造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を採用してもよい。

【0054】

以上説明した各実施形態に記載の燃料ノズルは、例えば以下のように把握される。
本開示に係る燃料ノズル（１００）は、軸線（Ｘ）に沿って配置されるとともに第１液体燃料を噴射孔（１１）から燃焼室（ＣＣ）へ向けて噴射して微粒化させる圧力噴射型の第１ノズル部（１０）と、軸線（Ｘ）に沿って筒状に形成されるとともに第１ノズル部（１０）の外周側に配置され、第１ノズル部（１０）との間に燃焼用空気を流通させる空気流路（ＡＰ）を形成する筒部（２０）と、空気流路（ＡＰ）に配置されるとともに空気流路（ＡＰ）を流通する燃焼用空気が軸線（Ｘ）回りに旋回する旋回力を付与する旋回器（５０）と、旋回器（５０）を通過した燃焼用空気（ＣＡ）を前記第１ノズル部（１０）が第１液体燃料を噴射する噴射領域（ＪＡ）を取り囲む開口部（３１）へ案内するガイド部（３０）と、軸線（Ｘ）に沿って筒状に形成されるとともに筒部（２０）の外周側に配置され、筒部（２０）との間に微粒化した第２液体燃料と燃焼用空気とを混合させた混合気を流通させる第２ノズル部（６０）と、を備え、ガイド部（３０）は、ガイド部（３０）により噴射領域（ＪＡ）へ案内される燃焼用空気の一部を、開口部（３１）を通過させることなく燃焼室（ＣＣ）へ直接的に導く空気流通機構（３２，３３）を有する。

【0055】

本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、ガイド部（３０）により旋回器（５０）を通過して旋回力が付与された燃焼用空気（ＣＡ）が、第１ノズル部（１０）が第１液体燃料を噴射する噴射領域（ＪＡ）を取り囲む開口部（３１）へ案内され、開口部（３１）から燃焼室（ＣＣ）へ噴出する。旋回力が付与されて開口部（３１）に収束した燃焼用空気（ＣＡ）により、第１ノズル部（１０）から噴射された第１液体燃料が逆流して噴射孔（１１）の近傍に付着することが抑制され、噴射孔（１１）の近傍にカーボンが堆積することを抑制することができる。

【0056】

また、本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、ガイド部（３０）が、空気流通機構（３２，３３）を有するため、ガイド部（３０）の燃焼室（ＣＣ）側の外周面に沿って空気流通機構（３２，３３）から導かれる燃焼用空気（ＣＡ）が流通する。これにより、ガイド部の表面にカーボンが堆積することを抑制することができる。

【0057】

本開示に係る燃料ノズル（１００）において、ガイド部（３０）は、軸線（Ｘ）に沿って開口部（３１）へ向けて外径（ＯＤ１）が漸次縮小する凸形状の外周面（３０ａ）を有する。
凸形状の外周面（３０ａ）を有するガイド部（３０）は、開口部３１から離れるほど開口部３１から噴出する燃焼用空気（ＣＡ）が流通しない状態となり、燃料の付着等によるカーボンの堆積の可能性が高まる。本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、ガイド部（３０）が空気流通機構（３２，３３）を有するため、凸形状の外周面（３０ａ）を有する場合であっても、ガイド部（３０）の表面にカーボンが堆積することを確実に抑制することができる。

【0058】

本開示に係る燃料ノズル（１００）において、空気流通機構（３２，３３）は、燃焼室（ＣＣ）に導かれる燃焼用空気（ＣＡ）に軸線（Ｘ）回りに旋回する旋回力を付与する。
空気流通機構（３２，３３）から噴出する燃焼用空気（ＣＡ）に軸線（Ｘ）回りに旋回する旋回力が付与されるため、ガイド部（３０）の燃焼室（ＣＣ）側の外周面に付着するカーボンをより確実に除去することができる。

【0059】

本開示に係る燃料ノズル（１００）は、筒部（２０）の燃焼室（ＣＣ）側の端部と、ガイド部（３０）の筒部（２０）側の端部とを連結するとともに第２ノズル部（６０）から燃焼室（ＣＣ）へ導かれる混合気を軸線（Ｘ）から遠ざかる方向へ導くように燃焼室（ＣＣ）へ向けて外径（ＯＤ２）が漸次拡大する拡径部（４０）を備える。

【0060】

本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、拡径部（４０）によって第２ノズル部（６０）から導かれる混合気が軸線（Ｘ）から遠ざかる方向へ導かれ、それに伴って拡径部（４０）の下流側に気流の流れが抑制されたよどみ領域が形成される。よどみ領域では、燃料の付着等によるカーボンの堆積の可能性が高まる。本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、ガイド部（３０）が空気流通機構（３２，３３）を有するため、拡径部（４０）を有する場合であっても、ガイド部（３０）の表面にカーボンが堆積することを確実に抑制することができる。

【0061】

本開示に係る燃料ノズル（１００）は、空気流通機構（３２，３３）は、燃焼用空気（ＣＡ）を通過させない構造体の複数箇所に形成された貫通穴（３２，３３）である。
本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、燃焼用空気（ＣＡ）を通過させない構造体を用いて燃焼用空気（ＣＡ）を確実に開口部３１へ導くとともに、構造体に形成された貫通穴（３２，３３）を介して、燃焼用空気（ＣＡ）の一部を燃焼室（ＣＣ）へ直接的に導くことができる。

【0062】

本開示に係る燃料ノズル（１００Ａ）において、空気流通機構は、噴射領域（ＪＡ）へ案内される燃焼用空気の一部を燃焼室（ＣＣ）へ直接的に導く空気流通孔（３４）が一様に形成された多孔質構造体である。
本開示に係る燃料ノズル（１００Ａ）によれば、空気流通孔（３４）が一様に形成された多孔質構造体を採用することにより、多孔質構造体に形成された空気流通孔（３４）を介して、燃焼用空気（ＣＡ）の一部を燃焼室（ＣＣ）へ直接的に導くことができる。

【0063】

本開示に係る燃料ノズル（１００）において、旋回器（５０）は、軸線（Ｘ）回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根（５１）を備える。
本開示に係る燃料ノズル（１００）によれば、軸線（Ｘ）回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回羽根（５１）により、通過する燃焼用空気（ＣＡ）に軸線（Ｘ）回りに旋回する旋回力を付与することができる。

【0064】

本開示に係る燃料ノズル（１００Ｂ）において、旋回器（５０Ａ）は、第１ノズル部（１０）の外周面と筒部（２０）の内周面との間に配置される環状部材であり、環状部材には、軸線（Ｘ）回りの周方向に沿って間隔を空けて配置された複数の旋回穴（５２）が形成されている。
本開示に係る燃料ノズル（１００Ｂ）によれば、軸線（Ｘ）回りの周方向に沿って間隔を空けて旋回穴（５２）が形成された環状部材により、旋回穴（５２）を通過する燃焼用空気（ＣＡ）に軸線（Ｘ）回りに旋回する旋回力を付与することができる。

【0065】

以上説明した各実施形態に記載のガスタービンエンジンは、例えば以下のように把握される。
本開示に係るガスタービンエンジンは、第１液体燃料および第２液体燃料を微粒化して燃焼させる燃料ノズル（１００）を備える燃焼器と、燃焼器が第１液体燃料および第２液体燃料を燃焼させることにより生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を備える。
本開示によれば、ガイド部（３０）により圧力噴霧型燃料ノズルの噴射領域（ＪＡ）を含む開口部（３１）へ燃焼用空気（ＣＡ）を案内して噴射孔（１１）の近傍にカーボンが堆積することを抑制し、かつガイド部（３０）の表面にカーボンが堆積することを抑制することができる燃料ノズル（１００）を備えたガスタービンエンジンを提供することができる。

【符号の説明】

【0066】

１０ 第１ノズル部
１１ 噴射孔
２０ 筒部
３０，３０Ａ ガイド部
３０ａ 内周面
３０ｂ 外周面
３１ 開口部
３２，３３ 貫通穴（空気流通機構）
３４ 空気流通孔
４０ フランジ部（拡径部）
５０，５０Ａ，５０Ｂ 旋回器
５１ 旋回羽根
５２ 旋回穴
５３ 旋回力付与孔
６０ 第２ノズル部
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 燃料ノズル
ＡＰ 空気流路
ＣＡ 燃焼用空気
ＣＣ 燃焼室
ＪＡ 噴射領域
ＭＡ 混合気
ＭＰ 混合気流路
ＯＤ１，ＯＤ２ 外径
ＰＡ 領域
Ｘ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】