燃焼タービンエンジンにおけるディフューザに関連するシステム及び装置
【課題】吐出ディフューザを提供する。
【解決手段】本吐出ディフューザは、前方セクション（１０１）及びダンプ空洞（１１０）を含み、前方セクション（１０１）は、圧縮機からの吐出をダンプ空洞（１１０）に導くように構成され、本吐出ディフューザはさらに、前方セクション（１０１）の半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁（１０２）と、前方セクション（１０１）の半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁（１０４）とを含み、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）にオーバハング段部（１１６）を含む。
【解決手段】本吐出ディフューザは、前方セクション（１０１）及びダンプ空洞（１１０）を含み、前方セクション（１０１）は、圧縮機からの吐出をダンプ空洞（１１０）に導くように構成され、本吐出ディフューザはさらに、前方セクション（１０１）の半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁（１０２）と、前方セクション（１０１）の半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁（１０４）とを含み、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）にオーバハング段部（１１６）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本明細書で使用する場合にはかつ特にそうでないことを記載していない限り、総括的にはガスタービンエンジン、航空機エンジン及びその他を含むあらゆるタイプの燃焼タービン又は回転エンジンを含むことを意図したタービンディフューザ設計に関する。
より具体的には、それに限定されないが、本出願は、ロバストなディフューザ及びＣＤＣ性能をもたらすタービンディフューザ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タービンエンジンは、圧縮機を含み、圧縮機は、高度に加圧した空気を燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるようにする。得られた燃焼器からの高温ガスの流れは、タービンを駆動し、タービンにより仕事を取出すことができる。タービンエンジンは、共通のシャフト又はロータによって下流のタービンに機械的に結合された軸流圧縮機を有しかつ燃焼器が圧縮機及びタービン間に位置するように構成することができる。空気は、比較的高い速度で圧縮機から流出し、また通常はディフューザを利用して、最初に加圧空気流の速度を低下させかつその後の圧力損失を最少にするようにする。ディフューザは、空気流を個別のディフューザ通路に分割するスプリッタベーンを含むことができる。ディフューザダンプ又は空洞は、ディフューザから空気流を受けかつそこでさらに減速させた後に、燃焼器を囲む環状チャネルに空気を導く。従来のものと同様に、圧縮機には、内側圧縮機吐出内側バレルと圧縮機吐出ケーシング（ＣＤＣ）とが設けられる。ＣＤＣは、内側バレル及び第１段ノズルを相互連結する。
【０００３】
ディフューザにおける損失及び乱流の主原因は、流れがディフューザダンプ空洞に流入する時における渦流発生である。ディフューザダンプ空洞は、最も高い拡散勾配を有していて、渦流形成を招く。流体流れが前方に移動すると、渦流が成長しかつディフューザの上流セクションと相互作用し始める。渦流成長により、ディフューザダンプ領域の上流の流体流れが持上げられまた高い損失が生じかつプレディフューザ及びＣＤＣ性能の低下が引き起こされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７３７９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その結果、渦流を捕捉（トラップ）しかつディフューザのダンプ空洞内でのその成長を阻止して、従って全体損失を減少させかつロバストなディフューザ性能を保証する改良型のシステム及び装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本出願は、吐出ディフューザについて記述しており、本吐出ディフューザは、前方セクション及びダンプ空洞を含み、前方セクションは、圧縮機からの吐出をダンプ空洞に導くように構成され、本吐出ディフューザはさらに、上流セクションの半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁と、上流セクションの半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁とを含み、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁の後方リップにオーバハング段部を含む。
【０００７】
本出願はさらに、吐出ディフューザについて記述しており、本吐出ディフューザは、圧縮機からの圧縮機吐出をダンプ空洞に導くように構成された前方セクションを含み、前方セクションは、内側ディフューザ壁及び外側ディフューザ壁を含み、外側ディフューザ壁は、外向きにフレアしてそこを通る拡大流路を形成し、ダンプ空洞は、上流セクションの下流に位置した増大ボリュームの領域を含み、ダンプ空洞は、燃焼器の少なくとも一部分を囲むように構成され、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁の後方リップにオーバハング段部を含み、オーバハング段部は、後方リップから半径方向内向きかつ上流方向に傾斜した段部壁を含み、段部壁は、内側ディフューザ壁の一部分をアンダカットする。
【０００８】
本出願のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させてなした好ましい実施形態の以下の詳細な説明を精査することにより明らかになるであろう。
【０００９】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、添付図面と関連させてなした本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を注意深く検討することによって、一層完全に理解されかつ評価されることになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本出願の実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、燃焼タービンエンジンにおける燃焼器用の例示的な吐出ディフューザを示す図。
【図２】本出願の別の実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、例示的な吐出ディフューザを示す図。
【図３】本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部の様々な部分の例示的な寸法を示す図。
【図４】従来型のディフューザ内の流体流れパターンを示す図。
【図５】本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を有する吐出ディフューザ内の流体流れパターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
初期重要事項として、本出願の発明を明確に伝えるために、燃焼タービンエンジンの特定の部分又は機械構成要素に言及しかつそれらを記述する用語を選択することが必要となる。可能な場合には常に、その通義と一致するように一般的産業用語を使用しかつ採用することにする。しかしながら、あらゆるそのような用語は、広義の意味が与えられるべきでありかつ本明細書で意図した意味及び特許請求の範囲の技術的範囲が不当に限定されるように狭義に解釈されるべきではないことを意図している。特定の構成要素は多くの場合に幾つかの異なる用語を使用して表現することができることは、当業者には分かるであろう。加えて、本明細書で単一（シングル）部品として記述することができるものは、別の情況では幾つかの構成要素部品を含みかつそれら構成要素部品からなるものとして説明することができ、或いは本明細書で複数構成要素部品として記述することができるものは、単一部品に形成しかつ幾つかのケースでは単一部品と呼ぶことができる。従って、本明細書に説明する本発明の技術的範囲を理解する際には、提示した用語及び説明だけでなく、本明細書に示した構成要素の構造、構成、機能及び／又は用途にも注意を払われたい。
【００１２】
さらに、本明細書で使用する場合に、「下流」及び「上流」というのは、タービンを通る作動流体の流れに対する方向を示す用語である。従って、「下流」という用語は、作動流体の流れの方向にほぼ対応する方向を意味し、また「上流」という用語は、ほぼ作動流体の流れの方向と反対である方向を意味する。「後方」及び「前方」という用語は、タービンエンジン内における相対位置を記述するのに使用することができる。圧縮機は一般的に、タービンエンジンの「前方」側に位置するものとして表現され、一方、タービンセクションは、「後方」側に位置することが分かるであろう。従って、本明細書で使用する場合に、「前方」というのは、圧縮機により近接した位置を記述しており、また「後方」というのは、タービンにより近接した位置を記述している。「半径方向」という用語は、軸線に対して垂直な運動又は位置を意味する。この「半径方向」という用語は、多くの場合、軸線に関して異なる軸方向位置にある部品を記述するのに必要である。このケースでは、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線に近接して存在する場合に、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向内側に」又は「内側寄りに」あると記述することができる。他方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線から遠くに存在する場合には、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向外側に」又は「外側寄りに」あると記述することができる。「軸方向」という用語は、軸線に平行な運動又は位置を意味する。最後に、「円周方向」という用語は、軸線の周りでの運動又は位置を意味する。
【００１３】
図１は、本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、燃焼タービンエンジンにおける例示的な圧縮機吐出ディフューザ１００を示している。吐出ディフューザ１００は、圧縮機（図示せず）からの加圧流体を燃焼器（図示せず）に導くことができる。一般的に、タービンエンジンにおける空気は、比較的高い速度で圧縮機から流出しかつディフューザ１００に流入し、ディフューザ１００において次に、減速される。
【００１４】
図１において矢印で示すように、加圧流体は最初に、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１に流入する。前方セクション１０１は、内側ディフューザ壁１０２と外側ディフューザ壁１０４とを含むことができる。外側ディフューザ壁１０４は、外向きにフレアして、ディフューザ壁１０２、１０４が前方セクション１０１を通る拡大流路を形成し、それにより流入加圧空気を減速させることが分かるであろう。さらに、環状スプリッタベーン１０５を含むことができる（図示するように）。
【００１５】
スプリッタベーン１０５は、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１を２つの通路、つまり第１の通路１０６及び第２の通路１０８に分割し、これら２つの通路は、圧縮機吐出（流体）をダンプ空洞１１０に導く。（図１〜図３には、ダンプ空洞１１０の一部分のみを図示しており、一方、図４及び図５には、ダンプ空洞１１０の付加的区域を図示している。）本開示の一部の実施例では、吐出ディフューザ１００は、任意の数のスプリッタベーンを含むことができ、或いはそれに代えて、スプリッタベーンがない状態で単一の拡大環状通路を含むことができる。
【００１６】
一般的に、吐出ディフューザ１００は、ダンプ空洞１１０を含み、ダンプ空洞１１０は、前方セクション１０１から空気流（矢印で示す）を受ける。ダンプ空洞１１０内で空気は、燃焼器を囲む環状チャネル内に導かれることが分かるであろう。図１には、内側ディフューザ壁１０２及び外側ディフューザ壁１０４の後方終端ポイントのほぼ下流に位置した増大ボリュームの領域として、ダンプ空洞１１０を示している。ダンプ空洞１１０は、該ダンプ空洞１１０の半径方向内側境界を形成した内側空洞壁１１２を含むことができ、また上述したように、ダンプ空洞１１０は、燃焼器の少なくとも一部分を囲むことができる。ダンプ空洞１１０は、著しく高い拡散勾配を有しており、この高い拡散勾配は一般的に、運転中に一つ又は複数の渦流（図示せず）の形成を招く。そのような渦流の形成が損失及び乱流の主原因であり、これがエンジンの効率に悪影響を与えることは、当業者には分かるであろう。一般的に、流体流れが下流に移動すると、渦流が成長しかつ吐出ディフューザ１００の上流セクション１０１と相互作用し始めて、更なる効率低下を引き起こす。
【００１７】
内側ディフューザ壁１０２は、後方リップ１１３で終端する。本明細書で使用する場合に、後方リップ１１３は、図１及び図２に示すように、内側ディフューザ壁１０２の下流又は後方終端ポイントである。幾つかの実施形態では、内側ディフューザ壁１０２は、図示するように、後方リップ１１３の直ぐ前方に配置された移行段部１１６を含むことができる。後方リップ１１３は、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１からダンプ空洞１１０への移行ポイントになることが分かるであろう。図４に示すような従来型の設計では、この位置に半径方向段部が設けられ、この段部は、半径方向にほぼ整列した段部を有する状態になっている。
【００１８】
本出願の実施形態によると、吐出ディフューザ１００は、下記でさらに説明するように渦流を最少にするか又はトラップ（捕捉）し或いはこの領域内での渦流の成長を阻止するオーバハング段部１１６を含む。オーバハング段部１１６は一般的に、図１〜図３の断面図に示すように、半径方向内向きかつ上流方向に傾斜し、それによって内側ディフューザ壁１０２の後方部分をアンダカットした段部壁１１８を含む。より具体的には、オーバハング段部１１６は、内側ディフューザ壁１０２の後方リップ１１３における開始ポイントから内側寄り方向成分及び軸方向上流方向成分の両方を含む方向に傾斜した段部壁１１８を含む。段部壁１１８は、その一端で内側ディフューザ壁１０２に連結し、その他端で前方端縁部（本明細書でダンプ空洞前方端縁部１１７と呼ぶ位置）における内側空洞壁１１２に連結する。本出願の実施形態によると、ダンプ空洞前方端縁部１１７の軸方向位置は、後方リップ１１３の軸方向位置の前方であることが分かるであろう。言うまでもなく、オーバハング段部１１６を形成しているのは、この構成であり、これが次に、エンジンの運転時にディフューザ１００による渦流の形成を減少させる流れダイナミックスを生じさせる。
【００１９】
段部壁１１８は、図示するように平面とすることができ、また断面図では、特に図３に示す半径方向基準線との間でほぼ角度３０６を形成する。本明細書で使用する場合に、この角度は、段部壁角度３０６と呼ぶことにする。従来のものでは、段部壁１１８は、上述したように半径方向基準線と整列しており、従って段部壁角度３０６は、ほぼ０°である。他の従来型の構成（図示せず）では、段部壁１１８は、半径方向基準線との間で正の角度を形成しており、この正の角度というのは、本明細書で使用する場合には該段部壁１１８が半径方向内向きかつ後方方向に傾斜している構成を意味している。しかしながら、本出願で教示するものでは、段部壁１１８は、半径方向基準線との間で負の角度を形成しており、この負の角度というのは、上述したように、オーバハング又はアンダカットを形成する。特定の段部壁角度３０６又は一定の範囲内の段部壁角度３０６を有する構成は、性能の強化をもたらすことが明らかになった。例えば、１つの好ましい実施形態では、段部壁角度３０６は、約−２０°〜−６０°の範囲を含む。より好ましくは、段部壁角度３０６は、約−３０°〜−５０°の範囲を含む。幾つかの出願では、理想的な段部壁角度３０６は、約−４０°を含む。下記により詳細に説明するように、段部壁１１８の傾斜は、渦流の成長を阻止しかつ渦流がディフューザ１００の前方セクション１０１内の流体と相互作用するのを防止する渦流トラップを形成する。
【００２０】
内側ディフューザ壁１０２の後方リップ１１３は、幾つかの好ましい構成を含むことができる。１つの構成では、図１に示すように、後方リップ１１３は、滑らかな円形端縁部を有することができる。別の好ましい実施形態では、図２に示すように、後方リップ１１３は、鋭角端縁部を有することができる。さらに別の好ましい実施形態では、図３に示すように、後方リップ１１３は、ほぼ半径方向に整列した平坦表面を含む。これらの後方リップ１１３の代替形態は、渦流を捕捉しかつ空気力学的損失を減少させるのに有効であることが検証された。後方リップ１１３のこれらの説明した構成は好ましい実施形態を表しているが、その他の構成も実施可能であることが分かるであろう。
【００２１】
好ましい実施形態では、図示するように段部壁１１８と内側空洞壁１１２との間に形成された連結部の形状は、円形フィレット領域を含む。理解されるように、これは、応力集中を防止することができる。その他の構成もまた、実施可能である。
【００２２】
さらに、流れパターンの実験及びコンピュータモデル化により、特定の寸法が渦流形成を制御する又は制限するのにその他より特に有効であることが明らかになった。図３は、ディフューザ１００内の例示的な渦流トラップ３００の様々な部分の例示的な寸法を説明するのに役立つ。例えば、オーバハング段部１１６の半径方向高さ３１２は、約４〜６インチとすることができる。より好ましくは、この半径方向高さ３１２は、約４．４インチとすることができる。幾つかの実施形態では、移行段部１１４と後方リップ１１３との間の距離３０２は、約３．５〜４．５インチとすることができる。より好ましくは、この距離３０２は、約４インチとすることができる。幾つかの実施形態では、後方リップ１１３の平坦端縁部の高さ３０４（図３参照）は、約０〜１インチとすることができる。より好ましくは、この高さ３０４は、約０．５インチとすることができる。幾つかの実施形態では、段部壁１１８と内側空洞壁１１２との間に形成された弓形の半径３０８は、約０．５〜２インチとすることができる。より望ましくは、この半径３０８は、約１インチとすることができる。さらに、移行段部１１４の高さ３１０は、約０．２〜１インチとすることができる。より好ましくは、高さ３１０は、およそ０．５インチとすることができる。上記の寸法は、渦流（図示せず）の成長による全体損失を最少にしかつ渦流の上流流体流れとの相互作用を制限するのに最適である。これらの寸法は用途に応じて変更することができることまたそれらの寸法は単に好ましい実施の方法のみを表していることが、分かるであろう。
【００２３】
図４は、従来型のディフューザ４００内の流体流れパターン及びその実験結果を示している。従来型のディフューザ４００は、それらを通して加圧流体が矢印で示すようにダンプ空洞１１０に移動する第１の通路１０６及び第２の通路１０８を含む。ほぼ半径方向に配向された段部壁を有する段部４０２は、内側ディフューザ壁１０２を該内側ディフューザ壁１０２に対して内側寄りになったダンプ空洞１１０の内側空洞壁１１２に連結する。ダンプ空洞１１０は、最も高い拡散勾配を有していて渦流発生を招く。渦流４０４（影付き領域によって表している）は、流体がダンプ空洞１１０に流入すると段部４０２に近接して形成される。渦流４０４は、流体が下流に移動しかつ従来型のディフューザ４００の前方セクション内の流体と相互作用し始めると成長する。ダンプ空洞１１０内で逆流する流体流れは、ほぼ垂直な壁である段部４０２を上昇し、その結果上流流れと相互作用しかつ渦流４００の更なる成長を助ける。この相互作用は図４において見ることができ、図４では流体は第２の通路１０８に流入している状態で示している。この渦流４０４の成長により、ダンプ空洞１１０の上流の流れが持上げられて、大きい損失が生じかつプレディフューザ及びＣＤＣ性能の低下が引き起こされる。
【００２４】
図５は、本出願の実施形態によるディフューザ１００内の流体流れパターン及びその実験結果を示している。上述したように、第１の脚部１１８は、半径方向内向きかつ上流方向に傾斜して、該第１の脚部１１８が内側ディフューザ壁１０２の一部分をアンダカットするようにすることができる。さらに、後方リップ１１３は、ダンプ空洞前方端縁部１１７に対して後方にある軸方向位置を有することができる。図５は、段部壁１１８に近接近して形成された、緩和された渦流５０２を示している。段部壁１１８の傾斜は、ダンプ空洞１１０内に渦流トラップを形成して、緩和された渦流５０２の成長を阻止しかつディフューザ１００の前方セクション１０１との該渦流の相互作用を防止する。図５は、第２の通路１０８と大きな相互作用を有する図４における渦流４０４と比較して、緩和された渦流５０２が第２の通路１０８とは実質的に無関係であることを示している。この比較は、ディフューザ１００のこの設計が緩和された渦流５０２の成長を防止することができかつ該緩和された渦流５０２を上流流体流れと実質的に無関係にすることができる状態になることを示している。
【００２５】
ディフューザ１００のこの設計はまた、トランジションピース５０４にわたる均一な流れ分布を可能にしかつホットスポットの形成を防止する。得られた流れ領域は、全体損失を減少させかつディフューザ１００の性能を向上させる。緩和された渦流５０２を抑制することにより、性能に悪影響を与えずに圧縮機における均一な流れプロフィールを有するという厳しい要求から開放される。ＣＤＣにおける損失の減少によりまた、圧縮機又は燃焼器設計時におけるより高い損失マージンが可能になって大きな性能及び経済的利点を得ることができる。
【００２６】
表１は、従来型のディフューザ４００性能をディフューザ１００の性能と比較している。圧縮機の第１４ステータ（Ｓ１４）において設定したＳ１４における翼形部とＣＤＣとの間における異なる漏洩レベルを有する４つのシナリオが考えられる。Ｓ１４における０．３％漏洩が、本実施例における設計ポイントである。圧力損失は以下の式１で求められる。
【００２７】
【表１】
一般的に、そのような低レベルの漏洩を一様に維持するのに、大きな努力が払われていることに注目されたい。ディフューザ１００における損失の減少は、圧縮機及び燃焼器設計時において幾らかの自由度を与えることができかつさらに漏洩レベルを維持するための厳しい要件を緩和することができる。
【００２８】
表１は、ディフューザ１００が従来型のディフューザ４００に比較して渦流成長による圧力損失を減少させることを示している。特許請求の範囲に記載したディフューザ設計により、設計ポイントにおいてだけでなく様々な運転条件にわたってロバストな性能が得られることに注目されたい。従って、本開示の実施形態によるディフューザ１００は、渦流成長を制止しかつ上流流れの渦流との相互作用を制限して、ディフューザ及びＣＤＣ性能の大幅な向上をもたらす。
【００２９】
当業者には分かるように、幾つかの例示的な実施形態に関して上述した多くの様々な特徴及び構成は、本発明の他の実施可能な実施形態を形成するようにさらに選択的に適用することができる。簡潔にするためにまた当業者の能力を考慮して、実施可能な反復形態の全てを示し又は詳細に論じていないが、幾つかの特許請求項又はその他に包含される全ての組合せ及び実施可能な実施形態は、本出願の一部であることを意図している。加えて、本発明の幾つかの例示的な実施形態の上記の説明から、当業者は、その改良、変更及び修正に気付くであろう。当技術の範囲内のそのような改善、変更及び修正もまた、特許請求の範囲によって保護されることを意図している。さらに、上述の説明は本出願の記載した実施形態のみに関するものであること、並びに提出した特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本出願の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本明細書において多くの変更及び修正を行なうことができることは明らかであろう。
【符号の説明】
【００３０】
１００ 圧縮機吐出ディフューザ
１０１ 前方セクション
１０２ 内側ディフューザ壁
１０４ 外側ディフューザ壁
１０５ 環状スプリッタベーン
１０６ 第１の通路
１０８ 第２の通路
１１０ ダンプ空洞
１１２ 内側空洞壁
１１３ 後方リップ
１１４ 移行段部
１１６ オーバハング段部
１１８ 段部壁
１１７ 段部空洞前方端縁部
３００ 渦流トラップ
３０２ 幅
３０４ 平坦端縁部の高さ
３０６ 角度
３０７ 半径方向軸線
３０８ 半径
３１０ 高さ
３１２ 半径方向距離
４００ 従来型のディフューザ
４０２ 段部
４０４ 渦流
５００ 流体流れパターン
５０２ 緩和された渦流
５０４ トランジションピース
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本明細書で使用する場合にはかつ特にそうでないことを記載していない限り、総括的にはガスタービンエンジン、航空機エンジン及びその他を含むあらゆるタイプの燃焼タービン又は回転エンジンを含むことを意図したタービンディフューザ設計に関する。
より具体的には、それに限定されないが、本出願は、ロバストなディフューザ及びＣＤＣ性能をもたらすタービンディフューザ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タービンエンジンは、圧縮機を含み、圧縮機は、高度に加圧した空気を燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるようにする。得られた燃焼器からの高温ガスの流れは、タービンを駆動し、タービンにより仕事を取出すことができる。タービンエンジンは、共通のシャフト又はロータによって下流のタービンに機械的に結合された軸流圧縮機を有しかつ燃焼器が圧縮機及びタービン間に位置するように構成することができる。空気は、比較的高い速度で圧縮機から流出し、また通常はディフューザを利用して、最初に加圧空気流の速度を低下させかつその後の圧力損失を最少にするようにする。ディフューザは、空気流を個別のディフューザ通路に分割するスプリッタベーンを含むことができる。ディフューザダンプ又は空洞は、ディフューザから空気流を受けかつそこでさらに減速させた後に、燃焼器を囲む環状チャネルに空気を導く。従来のものと同様に、圧縮機には、内側圧縮機吐出内側バレルと圧縮機吐出ケーシング（ＣＤＣ）とが設けられる。ＣＤＣは、内側バレル及び第１段ノズルを相互連結する。
【０００３】
ディフューザにおける損失及び乱流の主原因は、流れがディフューザダンプ空洞に流入する時における渦流発生である。ディフューザダンプ空洞は、最も高い拡散勾配を有していて、渦流形成を招く。流体流れが前方に移動すると、渦流が成長しかつディフューザの上流セクションと相互作用し始める。渦流成長により、ディフューザダンプ領域の上流の流体流れが持上げられまた高い損失が生じかつプレディフューザ及びＣＤＣ性能の低下が引き起こされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７３７９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その結果、渦流を捕捉（トラップ）しかつディフューザのダンプ空洞内でのその成長を阻止して、従って全体損失を減少させかつロバストなディフューザ性能を保証する改良型のシステム及び装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本出願は、吐出ディフューザについて記述しており、本吐出ディフューザは、前方セクション及びダンプ空洞を含み、前方セクションは、圧縮機からの吐出をダンプ空洞に導くように構成され、本吐出ディフューザはさらに、上流セクションの半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁と、上流セクションの半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁とを含み、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁の後方リップにオーバハング段部を含む。
【０００７】
本出願はさらに、吐出ディフューザについて記述しており、本吐出ディフューザは、圧縮機からの圧縮機吐出をダンプ空洞に導くように構成された前方セクションを含み、前方セクションは、内側ディフューザ壁及び外側ディフューザ壁を含み、外側ディフューザ壁は、外向きにフレアしてそこを通る拡大流路を形成し、ダンプ空洞は、上流セクションの下流に位置した増大ボリュームの領域を含み、ダンプ空洞は、燃焼器の少なくとも一部分を囲むように構成され、また本吐出ディフューザは、内側ディフューザ壁の後方リップにオーバハング段部を含み、オーバハング段部は、後方リップから半径方向内向きかつ上流方向に傾斜した段部壁を含み、段部壁は、内側ディフューザ壁の一部分をアンダカットする。
【０００８】
本出願のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させてなした好ましい実施形態の以下の詳細な説明を精査することにより明らかになるであろう。
【０００９】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、添付図面と関連させてなした本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を注意深く検討することによって、一層完全に理解されかつ評価されることになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本出願の実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、燃焼タービンエンジンにおける燃焼器用の例示的な吐出ディフューザを示す図。
【図２】本出願の別の実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、例示的な吐出ディフューザを示す図。
【図３】本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部の様々な部分の例示的な寸法を示す図。
【図４】従来型のディフューザ内の流体流れパターンを示す図。
【図５】本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を有する吐出ディフューザ内の流体流れパターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
初期重要事項として、本出願の発明を明確に伝えるために、燃焼タービンエンジンの特定の部分又は機械構成要素に言及しかつそれらを記述する用語を選択することが必要となる。可能な場合には常に、その通義と一致するように一般的産業用語を使用しかつ採用することにする。しかしながら、あらゆるそのような用語は、広義の意味が与えられるべきでありかつ本明細書で意図した意味及び特許請求の範囲の技術的範囲が不当に限定されるように狭義に解釈されるべきではないことを意図している。特定の構成要素は多くの場合に幾つかの異なる用語を使用して表現することができることは、当業者には分かるであろう。加えて、本明細書で単一（シングル）部品として記述することができるものは、別の情況では幾つかの構成要素部品を含みかつそれら構成要素部品からなるものとして説明することができ、或いは本明細書で複数構成要素部品として記述することができるものは、単一部品に形成しかつ幾つかのケースでは単一部品と呼ぶことができる。従って、本明細書に説明する本発明の技術的範囲を理解する際には、提示した用語及び説明だけでなく、本明細書に示した構成要素の構造、構成、機能及び／又は用途にも注意を払われたい。
【００１２】
さらに、本明細書で使用する場合に、「下流」及び「上流」というのは、タービンを通る作動流体の流れに対する方向を示す用語である。従って、「下流」という用語は、作動流体の流れの方向にほぼ対応する方向を意味し、また「上流」という用語は、ほぼ作動流体の流れの方向と反対である方向を意味する。「後方」及び「前方」という用語は、タービンエンジン内における相対位置を記述するのに使用することができる。圧縮機は一般的に、タービンエンジンの「前方」側に位置するものとして表現され、一方、タービンセクションは、「後方」側に位置することが分かるであろう。従って、本明細書で使用する場合に、「前方」というのは、圧縮機により近接した位置を記述しており、また「後方」というのは、タービンにより近接した位置を記述している。「半径方向」という用語は、軸線に対して垂直な運動又は位置を意味する。この「半径方向」という用語は、多くの場合、軸線に関して異なる軸方向位置にある部品を記述するのに必要である。このケースでは、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線に近接して存在する場合に、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向内側に」又は「内側寄りに」あると記述することができる。他方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線から遠くに存在する場合には、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向外側に」又は「外側寄りに」あると記述することができる。「軸方向」という用語は、軸線に平行な運動又は位置を意味する。最後に、「円周方向」という用語は、軸線の周りでの運動又は位置を意味する。
【００１３】
図１は、本出願の例示的な実施形態による渦流トラップ又はオーバハング段部を含む、燃焼タービンエンジンにおける例示的な圧縮機吐出ディフューザ１００を示している。吐出ディフューザ１００は、圧縮機（図示せず）からの加圧流体を燃焼器（図示せず）に導くことができる。一般的に、タービンエンジンにおける空気は、比較的高い速度で圧縮機から流出しかつディフューザ１００に流入し、ディフューザ１００において次に、減速される。
【００１４】
図１において矢印で示すように、加圧流体は最初に、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１に流入する。前方セクション１０１は、内側ディフューザ壁１０２と外側ディフューザ壁１０４とを含むことができる。外側ディフューザ壁１０４は、外向きにフレアして、ディフューザ壁１０２、１０４が前方セクション１０１を通る拡大流路を形成し、それにより流入加圧空気を減速させることが分かるであろう。さらに、環状スプリッタベーン１０５を含むことができる（図示するように）。
【００１５】
スプリッタベーン１０５は、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１を２つの通路、つまり第１の通路１０６及び第２の通路１０８に分割し、これら２つの通路は、圧縮機吐出（流体）をダンプ空洞１１０に導く。（図１〜図３には、ダンプ空洞１１０の一部分のみを図示しており、一方、図４及び図５には、ダンプ空洞１１０の付加的区域を図示している。）本開示の一部の実施例では、吐出ディフューザ１００は、任意の数のスプリッタベーンを含むことができ、或いはそれに代えて、スプリッタベーンがない状態で単一の拡大環状通路を含むことができる。
【００１６】
一般的に、吐出ディフューザ１００は、ダンプ空洞１１０を含み、ダンプ空洞１１０は、前方セクション１０１から空気流（矢印で示す）を受ける。ダンプ空洞１１０内で空気は、燃焼器を囲む環状チャネル内に導かれることが分かるであろう。図１には、内側ディフューザ壁１０２及び外側ディフューザ壁１０４の後方終端ポイントのほぼ下流に位置した増大ボリュームの領域として、ダンプ空洞１１０を示している。ダンプ空洞１１０は、該ダンプ空洞１１０の半径方向内側境界を形成した内側空洞壁１１２を含むことができ、また上述したように、ダンプ空洞１１０は、燃焼器の少なくとも一部分を囲むことができる。ダンプ空洞１１０は、著しく高い拡散勾配を有しており、この高い拡散勾配は一般的に、運転中に一つ又は複数の渦流（図示せず）の形成を招く。そのような渦流の形成が損失及び乱流の主原因であり、これがエンジンの効率に悪影響を与えることは、当業者には分かるであろう。一般的に、流体流れが下流に移動すると、渦流が成長しかつ吐出ディフューザ１００の上流セクション１０１と相互作用し始めて、更なる効率低下を引き起こす。
【００１７】
内側ディフューザ壁１０２は、後方リップ１１３で終端する。本明細書で使用する場合に、後方リップ１１３は、図１及び図２に示すように、内側ディフューザ壁１０２の下流又は後方終端ポイントである。幾つかの実施形態では、内側ディフューザ壁１０２は、図示するように、後方リップ１１３の直ぐ前方に配置された移行段部１１６を含むことができる。後方リップ１１３は、吐出ディフューザ１００の前方セクション１０１からダンプ空洞１１０への移行ポイントになることが分かるであろう。図４に示すような従来型の設計では、この位置に半径方向段部が設けられ、この段部は、半径方向にほぼ整列した段部を有する状態になっている。
【００１８】
本出願の実施形態によると、吐出ディフューザ１００は、下記でさらに説明するように渦流を最少にするか又はトラップ（捕捉）し或いはこの領域内での渦流の成長を阻止するオーバハング段部１１６を含む。オーバハング段部１１６は一般的に、図１〜図３の断面図に示すように、半径方向内向きかつ上流方向に傾斜し、それによって内側ディフューザ壁１０２の後方部分をアンダカットした段部壁１１８を含む。より具体的には、オーバハング段部１１６は、内側ディフューザ壁１０２の後方リップ１１３における開始ポイントから内側寄り方向成分及び軸方向上流方向成分の両方を含む方向に傾斜した段部壁１１８を含む。段部壁１１８は、その一端で内側ディフューザ壁１０２に連結し、その他端で前方端縁部（本明細書でダンプ空洞前方端縁部１１７と呼ぶ位置）における内側空洞壁１１２に連結する。本出願の実施形態によると、ダンプ空洞前方端縁部１１７の軸方向位置は、後方リップ１１３の軸方向位置の前方であることが分かるであろう。言うまでもなく、オーバハング段部１１６を形成しているのは、この構成であり、これが次に、エンジンの運転時にディフューザ１００による渦流の形成を減少させる流れダイナミックスを生じさせる。
【００１９】
段部壁１１８は、図示するように平面とすることができ、また断面図では、特に図３に示す半径方向基準線との間でほぼ角度３０６を形成する。本明細書で使用する場合に、この角度は、段部壁角度３０６と呼ぶことにする。従来のものでは、段部壁１１８は、上述したように半径方向基準線と整列しており、従って段部壁角度３０６は、ほぼ０°である。他の従来型の構成（図示せず）では、段部壁１１８は、半径方向基準線との間で正の角度を形成しており、この正の角度というのは、本明細書で使用する場合には該段部壁１１８が半径方向内向きかつ後方方向に傾斜している構成を意味している。しかしながら、本出願で教示するものでは、段部壁１１８は、半径方向基準線との間で負の角度を形成しており、この負の角度というのは、上述したように、オーバハング又はアンダカットを形成する。特定の段部壁角度３０６又は一定の範囲内の段部壁角度３０６を有する構成は、性能の強化をもたらすことが明らかになった。例えば、１つの好ましい実施形態では、段部壁角度３０６は、約−２０°〜−６０°の範囲を含む。より好ましくは、段部壁角度３０６は、約−３０°〜−５０°の範囲を含む。幾つかの出願では、理想的な段部壁角度３０６は、約−４０°を含む。下記により詳細に説明するように、段部壁１１８の傾斜は、渦流の成長を阻止しかつ渦流がディフューザ１００の前方セクション１０１内の流体と相互作用するのを防止する渦流トラップを形成する。
【００２０】
内側ディフューザ壁１０２の後方リップ１１３は、幾つかの好ましい構成を含むことができる。１つの構成では、図１に示すように、後方リップ１１３は、滑らかな円形端縁部を有することができる。別の好ましい実施形態では、図２に示すように、後方リップ１１３は、鋭角端縁部を有することができる。さらに別の好ましい実施形態では、図３に示すように、後方リップ１１３は、ほぼ半径方向に整列した平坦表面を含む。これらの後方リップ１１３の代替形態は、渦流を捕捉しかつ空気力学的損失を減少させるのに有効であることが検証された。後方リップ１１３のこれらの説明した構成は好ましい実施形態を表しているが、その他の構成も実施可能であることが分かるであろう。
【００２１】
好ましい実施形態では、図示するように段部壁１１８と内側空洞壁１１２との間に形成された連結部の形状は、円形フィレット領域を含む。理解されるように、これは、応力集中を防止することができる。その他の構成もまた、実施可能である。
【００２２】
さらに、流れパターンの実験及びコンピュータモデル化により、特定の寸法が渦流形成を制御する又は制限するのにその他より特に有効であることが明らかになった。図３は、ディフューザ１００内の例示的な渦流トラップ３００の様々な部分の例示的な寸法を説明するのに役立つ。例えば、オーバハング段部１１６の半径方向高さ３１２は、約４〜６インチとすることができる。より好ましくは、この半径方向高さ３１２は、約４．４インチとすることができる。幾つかの実施形態では、移行段部１１４と後方リップ１１３との間の距離３０２は、約３．５〜４．５インチとすることができる。より好ましくは、この距離３０２は、約４インチとすることができる。幾つかの実施形態では、後方リップ１１３の平坦端縁部の高さ３０４（図３参照）は、約０〜１インチとすることができる。より好ましくは、この高さ３０４は、約０．５インチとすることができる。幾つかの実施形態では、段部壁１１８と内側空洞壁１１２との間に形成された弓形の半径３０８は、約０．５〜２インチとすることができる。より望ましくは、この半径３０８は、約１インチとすることができる。さらに、移行段部１１４の高さ３１０は、約０．２〜１インチとすることができる。より好ましくは、高さ３１０は、およそ０．５インチとすることができる。上記の寸法は、渦流（図示せず）の成長による全体損失を最少にしかつ渦流の上流流体流れとの相互作用を制限するのに最適である。これらの寸法は用途に応じて変更することができることまたそれらの寸法は単に好ましい実施の方法のみを表していることが、分かるであろう。
【００２３】
図４は、従来型のディフューザ４００内の流体流れパターン及びその実験結果を示している。従来型のディフューザ４００は、それらを通して加圧流体が矢印で示すようにダンプ空洞１１０に移動する第１の通路１０６及び第２の通路１０８を含む。ほぼ半径方向に配向された段部壁を有する段部４０２は、内側ディフューザ壁１０２を該内側ディフューザ壁１０２に対して内側寄りになったダンプ空洞１１０の内側空洞壁１１２に連結する。ダンプ空洞１１０は、最も高い拡散勾配を有していて渦流発生を招く。渦流４０４（影付き領域によって表している）は、流体がダンプ空洞１１０に流入すると段部４０２に近接して形成される。渦流４０４は、流体が下流に移動しかつ従来型のディフューザ４００の前方セクション内の流体と相互作用し始めると成長する。ダンプ空洞１１０内で逆流する流体流れは、ほぼ垂直な壁である段部４０２を上昇し、その結果上流流れと相互作用しかつ渦流４００の更なる成長を助ける。この相互作用は図４において見ることができ、図４では流体は第２の通路１０８に流入している状態で示している。この渦流４０４の成長により、ダンプ空洞１１０の上流の流れが持上げられて、大きい損失が生じかつプレディフューザ及びＣＤＣ性能の低下が引き起こされる。
【００２４】
図５は、本出願の実施形態によるディフューザ１００内の流体流れパターン及びその実験結果を示している。上述したように、第１の脚部１１８は、半径方向内向きかつ上流方向に傾斜して、該第１の脚部１１８が内側ディフューザ壁１０２の一部分をアンダカットするようにすることができる。さらに、後方リップ１１３は、ダンプ空洞前方端縁部１１７に対して後方にある軸方向位置を有することができる。図５は、段部壁１１８に近接近して形成された、緩和された渦流５０２を示している。段部壁１１８の傾斜は、ダンプ空洞１１０内に渦流トラップを形成して、緩和された渦流５０２の成長を阻止しかつディフューザ１００の前方セクション１０１との該渦流の相互作用を防止する。図５は、第２の通路１０８と大きな相互作用を有する図４における渦流４０４と比較して、緩和された渦流５０２が第２の通路１０８とは実質的に無関係であることを示している。この比較は、ディフューザ１００のこの設計が緩和された渦流５０２の成長を防止することができかつ該緩和された渦流５０２を上流流体流れと実質的に無関係にすることができる状態になることを示している。
【００２５】
ディフューザ１００のこの設計はまた、トランジションピース５０４にわたる均一な流れ分布を可能にしかつホットスポットの形成を防止する。得られた流れ領域は、全体損失を減少させかつディフューザ１００の性能を向上させる。緩和された渦流５０２を抑制することにより、性能に悪影響を与えずに圧縮機における均一な流れプロフィールを有するという厳しい要求から開放される。ＣＤＣにおける損失の減少によりまた、圧縮機又は燃焼器設計時におけるより高い損失マージンが可能になって大きな性能及び経済的利点を得ることができる。
【００２６】
表１は、従来型のディフューザ４００性能をディフューザ１００の性能と比較している。圧縮機の第１４ステータ（Ｓ１４）において設定したＳ１４における翼形部とＣＤＣとの間における異なる漏洩レベルを有する４つのシナリオが考えられる。Ｓ１４における０．３％漏洩が、本実施例における設計ポイントである。圧力損失は以下の式１で求められる。
【００２７】
【表１】
一般的に、そのような低レベルの漏洩を一様に維持するのに、大きな努力が払われていることに注目されたい。ディフューザ１００における損失の減少は、圧縮機及び燃焼器設計時において幾らかの自由度を与えることができかつさらに漏洩レベルを維持するための厳しい要件を緩和することができる。
【００２８】
表１は、ディフューザ１００が従来型のディフューザ４００に比較して渦流成長による圧力損失を減少させることを示している。特許請求の範囲に記載したディフューザ設計により、設計ポイントにおいてだけでなく様々な運転条件にわたってロバストな性能が得られることに注目されたい。従って、本開示の実施形態によるディフューザ１００は、渦流成長を制止しかつ上流流れの渦流との相互作用を制限して、ディフューザ及びＣＤＣ性能の大幅な向上をもたらす。
【００２９】
当業者には分かるように、幾つかの例示的な実施形態に関して上述した多くの様々な特徴及び構成は、本発明の他の実施可能な実施形態を形成するようにさらに選択的に適用することができる。簡潔にするためにまた当業者の能力を考慮して、実施可能な反復形態の全てを示し又は詳細に論じていないが、幾つかの特許請求項又はその他に包含される全ての組合せ及び実施可能な実施形態は、本出願の一部であることを意図している。加えて、本発明の幾つかの例示的な実施形態の上記の説明から、当業者は、その改良、変更及び修正に気付くであろう。当技術の範囲内のそのような改善、変更及び修正もまた、特許請求の範囲によって保護されることを意図している。さらに、上述の説明は本出願の記載した実施形態のみに関するものであること、並びに提出した特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本出願の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本明細書において多くの変更及び修正を行なうことができることは明らかであろう。
【符号の説明】
【００３０】
１００ 圧縮機吐出ディフューザ
１０１ 前方セクション
１０２ 内側ディフューザ壁
１０４ 外側ディフューザ壁
１０５ 環状スプリッタベーン
１０６ 第１の通路
１０８ 第２の通路
１１０ ダンプ空洞
１１２ 内側空洞壁
１１３ 後方リップ
１１４ 移行段部
１１６ オーバハング段部
１１８ 段部壁
１１７ 段部空洞前方端縁部
３００ 渦流トラップ
３０２ 幅
３０４ 平坦端縁部の高さ
３０６ 角度
３０７ 半径方向軸線
３０８ 半径
３１０ 高さ
３１２ 半径方向距離
４００ 従来型のディフューザ
４０２ 段部
４０４ 渦流
５００ 流体流れパターン
５０２ 緩和された渦流
５０４ トランジションピース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、燃焼器及びタービンを備えた燃焼タービンエンジンにおける吐出ディフューザであって、
前方セクション（１０１）及びダンプ空洞（１１０）を含み、
前記前方セクション（１０１）が、前記圧縮機からの吐出を前記ダンプ空洞（１１０）に導くように構成され、
該吐出ディフューザが、
前記前方セクション（１０１）の半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁（１０２）と、
前記前方セクション（１０１）の半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁（１０４）と、をさらに含み、
該吐出ディフューザが、前記内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）にオーバハング段部（１１６）を含む、
吐出ディフューザ。
【請求項２】
前記外側ディフューザ壁（１０４）が、外向きにフレアして、前記内側ディフューザ壁（１０２）及び該外側ディフューザ壁（１０４）が拡大流路を形成するようになっており、
前記後方リップ（１１３）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の下流終端ポイントを含み、
前記ダンプ空洞（１１０）が、前記前方セクション（１０１）のフレアした内側及び外側ディフューザ壁（１０２、１０４）の下流に位置した増大ボリュームの領域を含み、また
前記ダンプ空洞（１１０）が、前記燃焼器の少なくとも一部分を囲むように構成される、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項３】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記前方セクション（１０１）の後方リップ（１１３）から前記ダンプ空洞（１１０）の内側空洞壁（１１２）まで延びる段部壁（１１８）を含み、
前記内側空洞壁（１１２）が、前記ダンプ空洞（１１０）の半径方向内側境界を含む、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項４】
前記段部壁（１１８）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）における開始ポイントから内側寄り方向成分及び軸方向上流方向成分の両方を含む方向に傾斜した半径方向段部を含む、請求項３記載の吐出ディフューザ。
【請求項５】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記後方リップ（１１３）から半径方向内向きかつ上流方向に傾斜した半径方向段部を含み、該半径方向段部が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の一部分をアンダカットする、請求項３記載の吐出ディフューザ。
【請求項６】
前記ダンプ空洞（１１０）が、該ダンプ空洞（１１０）の半径方向内側境界を形成した内側空洞壁（１１２）を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）を前記内側空洞壁（１１２）に連結した段部壁（１１８）を含む、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項７】
前記内側空洞壁（１１２）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）に対して内側寄りである位置を含み、
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、その大きさだけ前記内側空洞壁（１１２）が記内側ディフューザ壁（１０２）の内側寄りになった距離を含み、また
前記段部壁（１１８）が、その一端部において前記後方リップ（１１３）における前記内側ディフューザ壁（１０２）に連結しかつその他端部においてダンプ空洞前方端縁部（１１７）における前記内側空洞壁（１１２）に連結する、
請求項６記載の吐出ディフューザ。
【請求項８】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記後方リップ（１１３）が前記ダンプ空洞前方端縁部（１１７）の軸方向位置に対して後方である軸方向位置を含むように構成される、請求項７記載の吐出ディフューザ。
【請求項９】
前記段部壁（１１８）が、ほぼ平面形状を含み、
段部壁角度（３０６）が、前記段部壁（１１８）の平面と半径方向配向基準線との間に形成された角度を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記段部壁角度（３０６）が２０〜６０°の範囲を含むように構成される、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１０】
前記段部壁（１１８）が、ほぼ平面形状を含み、
段部壁角度（３０６）が、前記段部壁（１１８）の平面と半径方向配向基準線との間に形成された角度を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記段部壁角度（３０６）が３０〜５０°の範囲を含むように構成される、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１１】
前記後方リップ（１１３）が、円形端縁部、鋭角端縁部及び半径方向整列平坦端縁部の１つを含み、また
前記ダンプ空洞前方端縁部（１１７）が、フィレット付き端縁部を含む、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１２】
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、４〜６インチを含み、
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、前記内側ディフューザ壁（１０２）上に設置された移行段部（１１４）をさらに含み、
前記内側ディフューザ壁（１０２）上に設置された前記移行段部（１１４）と前記後方リップ（１１３）との間の距離が、３．５〜４．５インチを含み、また
前記移行段部（１１４）の半径方向高さが、約０．５インチを含む、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１】
圧縮機、燃焼器及びタービンを備えた燃焼タービンエンジンにおける吐出ディフューザであって、
前方セクション（１０１）及びダンプ空洞（１１０）を含み、
前記前方セクション（１０１）が、前記圧縮機からの吐出を前記ダンプ空洞（１１０）に導くように構成され、
該吐出ディフューザが、
前記前方セクション（１０１）の半径方向内側流路を形成した内側ディフューザ壁（１０２）と、
前記前方セクション（１０１）の半径方向外側流路を形成した外側ディフューザ壁（１０４）と、をさらに含み、
該吐出ディフューザが、前記内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）にオーバハング段部（１１６）を含む、
吐出ディフューザ。
【請求項２】
前記外側ディフューザ壁（１０４）が、外向きにフレアして、前記内側ディフューザ壁（１０２）及び該外側ディフューザ壁（１０４）が拡大流路を形成するようになっており、
前記後方リップ（１１３）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の下流終端ポイントを含み、
前記ダンプ空洞（１１０）が、前記前方セクション（１０１）のフレアした内側及び外側ディフューザ壁（１０２、１０４）の下流に位置した増大ボリュームの領域を含み、また
前記ダンプ空洞（１１０）が、前記燃焼器の少なくとも一部分を囲むように構成される、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項３】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記前方セクション（１０１）の後方リップ（１１３）から前記ダンプ空洞（１１０）の内側空洞壁（１１２）まで延びる段部壁（１１８）を含み、
前記内側空洞壁（１１２）が、前記ダンプ空洞（１１０）の半径方向内側境界を含む、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項４】
前記段部壁（１１８）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の後方リップ（１１３）における開始ポイントから内側寄り方向成分及び軸方向上流方向成分の両方を含む方向に傾斜した半径方向段部を含む、請求項３記載の吐出ディフューザ。
【請求項５】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記後方リップ（１１３）から半径方向内向きかつ上流方向に傾斜した半径方向段部を含み、該半径方向段部が、前記内側ディフューザ壁（１０２）の一部分をアンダカットする、請求項３記載の吐出ディフューザ。
【請求項６】
前記ダンプ空洞（１１０）が、該ダンプ空洞（１１０）の半径方向内側境界を形成した内側空洞壁（１１２）を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）を前記内側空洞壁（１１２）に連結した段部壁（１１８）を含む、
請求項１記載の吐出ディフューザ。
【請求項７】
前記内側空洞壁（１１２）が、前記内側ディフューザ壁（１０２）に対して内側寄りである位置を含み、
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、その大きさだけ前記内側空洞壁（１１２）が記内側ディフューザ壁（１０２）の内側寄りになった距離を含み、また
前記段部壁（１１８）が、その一端部において前記後方リップ（１１３）における前記内側ディフューザ壁（１０２）に連結しかつその他端部においてダンプ空洞前方端縁部（１１７）における前記内側空洞壁（１１２）に連結する、
請求項６記載の吐出ディフューザ。
【請求項８】
前記オーバハング段部（１１６）が、前記後方リップ（１１３）が前記ダンプ空洞前方端縁部（１１７）の軸方向位置に対して後方である軸方向位置を含むように構成される、請求項７記載の吐出ディフューザ。
【請求項９】
前記段部壁（１１８）が、ほぼ平面形状を含み、
段部壁角度（３０６）が、前記段部壁（１１８）の平面と半径方向配向基準線との間に形成された角度を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記段部壁角度（３０６）が２０〜６０°の範囲を含むように構成される、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１０】
前記段部壁（１１８）が、ほぼ平面形状を含み、
段部壁角度（３０６）が、前記段部壁（１１８）の平面と半径方向配向基準線との間に形成された角度を含み、また
前記オーバハング段部（１１６）が、前記段部壁角度（３０６）が３０〜５０°の範囲を含むように構成される、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１１】
前記後方リップ（１１３）が、円形端縁部、鋭角端縁部及び半径方向整列平坦端縁部の１つを含み、また
前記ダンプ空洞前方端縁部（１１７）が、フィレット付き端縁部を含む、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【請求項１２】
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、４〜６インチを含み、
前記オーバハング段部（１１６）の半径方向高さが、前記内側ディフューザ壁（１０２）上に設置された移行段部（１１４）をさらに含み、
前記内側ディフューザ壁（１０２）上に設置された前記移行段部（１１４）と前記後方リップ（１１３）との間の距離が、３．５〜４．５インチを含み、また
前記移行段部（１１４）の半径方向高さが、約０．５インチを含む、
請求項８記載の吐出ディフューザ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３１８５５（Ｐ２０１２−３１８５５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２６６７（Ｐ２０１１−１６２６６７）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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