特許 5931636 燃焼器ノズル組体、これを備えている燃焼器及びガスタービン

(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】5931636

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】燃焼器ノズル組体、これを備えている燃焼器及びガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/28 20060101AFI20160526BHJP

   F02C 7/232 20060101ALI20160526BHJP

   F23R 3/42 20060101ALI20160526BHJP

   F02C 7/20 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   F23R3/28 B

   F02C7/232 B

   F23R3/28 A

   F23R3/42 D

   F02C7/20 B

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-168535(P2012-168535)

(22)【出願日】2012年7月30日

(65)【公開番号】特開2014-25680(P2014-25680A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年5月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】加藤 慎

(72)【発明者】

【氏名】寺田 義隆

(72)【発明者】

【氏名】小野塚 史

(72)【発明者】

【氏名】高見 英治

(72)【発明者】

【氏名】宮本 健司

【審査官】 佐藤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１０６５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−３４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９０４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｒ ３／２８−３／３６，

３／４２

Ｆ０２Ｃ ７／２０，７／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン車室に形成されている燃焼器挿入開口を塞ぐノズル取付基体と、
筒状を成して前記ノズル取付基体を貫通し、前記タービン車室の内側に棒先端部が突出すると共に該タービン車室の外側に棒基端部が突出するノズル棒と、
管状を成して前記ノズル棒内に全体が挿入され、管先端部が前記ノズル棒における前記棒先端部に固定され、管基端部が前記ノズル棒の前記棒基端部内に挿入され、該棒基端部を介して燃料が内部に供給され、該管先端部から前記ノズル棒の前記棒先端部を経て該燃料を噴射する燃料管と、
前記ノズル棒の前記棒基端部内であって、該ノズル棒の内周側と前記燃料管の外周側との間で、前記管先端部側への前記燃料の漏れを抑えるシール部材と、
を備えていることを特徴とするガスタービンの燃焼器ノズル組体。

【請求項2】

請求項１に記載のガスタービンの燃焼器ノズル組体において、
前記ノズル棒は、前記ノズル取付基体中に位置する取付部と、該取付部と前記棒基端部との間であって、該ノズル棒が延びている方向に対して垂直な断面における断面積が、該取付部の最大断面積よりも小さい断面積減少部と、を有する、
ことを特徴とするガスタービンの燃焼器ノズル組体。

【請求項3】

請求項２に記載のガスタービンの燃焼器ノズル組体において、
前記ノズル棒の前記断面積減少部は、燃焼器外部に露出している、
ことを特徴とするガスタービンの燃焼器ノズル組体。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンの燃焼器ノズル組体において、
前記ノズル棒の前記棒基端部は、燃焼器外部に露出している、
ことを特徴とするガスタービンの燃焼器ノズル組体。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービンの燃焼器ノズル組体において、
前記ノズル棒の前記棒基端部に接続され、該棒基端部を介して前記燃料を前記燃料管内に供給する燃料受入管を備えている、
ことを特徴とする燃焼器ノズル組体。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービンの燃焼器ノズル組体と、
前記燃焼器ノズル組体の前記ノズルから噴射された燃料が燃焼することで生成された燃焼ガスをタービンに導く尾筒と、
を備えていることを特徴とするガスタービンの燃焼器。

【請求項7】

請求項６に記載の燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスで回転するタービンロータと、
前記タービンロータを覆うと共に、前記燃焼器が取り付けられる前記タービン車室と、
を備えていることを特徴とするガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料を噴射する燃焼器ノズル組体、これを備えている燃焼器及びガスタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンの燃焼器は、ガスタービンの圧縮機からの圧縮空気中に燃料を噴射するノズルを有するノズル組体と、ノズルから噴射された燃料がこの圧縮空気に混合されて燃焼することで生成された高温ガスをタービンに導く尾筒と、を備えている。本発明はこれに限定されるものではないが、ノズルには、燃料油と燃料ガスの双方を噴射する、いわゆるデュアルノズルと呼ばれるものがある。

【0003】

デュアルノズルは、例えば、以下の特許文献１の図５に示されているように、二重管構造を成しており、筒状のノズル棒と、このノズル棒内に配置されている管状の油燃料管と、を有している。このノズル棒には、油燃料管が挿入される管挿入空間よりも外周側の部分にガス燃料が通るガス燃料流路が形成されている。また、このノズル棒は、ガスタービン車室に形成されている燃焼器挿入口を塞ぐノズル取付基体に固定されている。油燃料管は、その管先端部がノズル棒の棒先端部に固定されている。この油燃料管の管基端部は、ノズル棒の棒基端部及びノズル取付基体から突出しており、ノズル取付基体に固定されている油マニホールド内に挿入されている。油燃料は、この油マニホールド内に供給され、そこから油燃料管内に流れ込む。

【0004】

このデュアルノズルから油燃料を噴射して、この油燃料を燃焼させている際（油焚き運転）、油燃料管は、この中を流れる油燃料により冷却される。一方で、ノズル棒は、ガスタービンの圧縮機からの圧縮空気の流れに曝されているため、この圧縮空気によって加熱される。このため、油燃料管とノズル棒との温度は、ガスタービンの停止時には均一であるが、ガスタービンを油焚き運転しているときには、ノズル棒の温度が油燃料管の温度に対して相対的に高くなる。この温度差により油燃料管とノズル棒との間での熱伸び差が生じる。

【0005】

また、デュアルノズルからガス燃料を噴射して、このガス燃料を燃焼させている際（ガス焚き運転）、油燃料管は、油燃料により冷却されない。そのため、油燃料管はノズル棒の温度に近い温度になり、油燃料を燃焼させているときよりも高温になる。しかしながら、油燃料管の温度は、直接に圧縮空気の流れに曝されているノズル棒の温度ほどは上昇しない。よって、ガスタービンのガス焚き運転時とでも、油燃料管とノズル棒との間の温度差が生じ、これにより油燃料管とノズル棒との間での熱伸び差が生じる。

【0006】

このように、油燃料管とノズル棒との間での熱伸び差が生じるため、油燃料管の管先端部は、ノズル棒の棒先端部に固定されているものの、油燃料管の管基端部は、油マニホールドに対して相対移動可能にこの油マニホールド内に挿入されている。油燃料管の管基端部の外周と油マニホールドの内面との間には、油燃料配管の伸び差を許容しつつも、この間からの油燃料の漏れを抑えるために、Ｏリングが配置されている。

【0007】

ところで、以上で説明したデュアルノズルでは、ガスタービン車室内の熱がノズル取付基体及び油マニホールドを介して、Ｏリングや油燃料棒の棒基端部に伝わり易い。このため、Ｏリングは、この熱により短期間のうちに損傷してしまうことがある。

【0008】

そこで、特許文献１では、同文献１の図２及び図３に示すように、ノズル取付基体から油マニホールドを離間させると共に、ノズル取付基体からの油燃料管の突出量を大きくして、この油燃料管の管基端部を油マニホールド内に挿入することを提案している。さらに、特許文献１では、Ｏリングの損傷による油燃料漏れを防ぐために、油マニホールド内であって、Ｏリングを基準として、油燃料管の管先端部側に漏油回収室を設けることも提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００８−１９０４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上記特許文献１に記載の技術では、確かに、Ｏリングへの伝熱量が少なくなるため、短期間でのＯリングの損傷を防ぐことができる上に、仮に、Ｏリングが損傷しても漏油回収室があるため、外部への油燃料漏れを防ぐことができる。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、漏油回収室を設けていることにより油マニホールドの構造が複雑になる上に、この油マニホールドを支持する支持具が別途必要になり、製造コストがかさむという問題点がある。

【0011】

そこで、本発明は、このような問題点に着目し、製造コストを抑えつつも、外部への燃料漏洩を防ぐことができる燃焼器ノズル組体、これを備えている燃焼器及びガスタービ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】

【0012】

上記問題点を解決するための発明に係る燃焼器ノズル組体の一態様は、
タービン車室に形成されている燃焼器挿入開口を塞ぐノズル取付基体と、筒状を成して前記ノズル取付基体を貫通し、前記タービン車室の内側に棒先端部が突出すると共に該タービン車室の外側に棒基端部が突出するノズル棒と、管状を成して前記ノズル棒内に全体が挿入され、管先端部が前記ノズル棒における前記棒先端部に固定され、管基端部が前記ノズル棒の前記棒基端部内に挿入され、該棒基端部を介して燃料が内部に供給され、該管先端部から前記ノズル棒の前記棒先端部を経て該燃料を噴射する燃料管と、前記ノズル棒の前記棒基端部内であって、該ノズル棒の内周側と前記燃料管の外周側との間で、前記管先端部側への前記燃料の漏れを抑えるシール部材と、を備えていることを特徴とする。

【0013】

当該燃焼器ノズル組体では、タービン車室の外側に突出しているノズル棒の棒基端部内にシール部材を配置しているので、ノズル取付基体等から熱によるシール部材の加熱を抑えることができる。よって、当該燃焼器ノズル組体では、熱によるシール部材の損傷を抑えることができる。

【0014】

さらに、当該燃焼器ノズル組体では、ノズル棒内に燃料管全体が挿入されているので、ノズル棒の内周側と燃料管の外周側との間で管先端部側への燃料の漏れを抑えるシール部材が損傷しても、この燃料は、ノズル棒の内周面と燃料棒の外周面との間に流れ込むため、燃料の漏洩を防ぐことができる。よって、当該燃焼器ノズル組体では、漏油回収室が形成されている複雑な形状の油マニホールドやその支持具が不要になるので、製造コストを抑えることができる。

【0015】

ここで、前記燃焼器ノズル組体において、前記ノズル棒は、前記ノズル取付基体中に位置する取付部と、該取付部と前記棒基端部との間であって、該ノズル棒が延びている方向に対して垂直な断面における断面積が、該取付部の最大断面積よりも小さい断面積減少部と、を有していてもよい。

【0016】

当該燃焼器ノズル組体におけるノズル棒の棒基端部は、ノズル取付基体中に位置する取付部との間に断面積減少部が介在するため、ノズル取付基体から比較的離れた位置に存在する。このため、ノズル棒の棒基端部は、ノズル取付基体から受ける熱を少なくすることができる。また、ノズル棒の断面積減少部の断面積がノズル棒の取付部の最大断面積よりも小さいため、ノズル取付基体等から棒基端部への伝熱経路における熱抵抗が増大する。このため、当該燃焼器ノズルでは、熱による棒基端部内のシール部材の損傷を抑えることができる。

【0017】

ここで、前記ノズル棒が前記断面積減少部を有する前記燃焼器ノズル組体において、前記ノズル棒の前記断面積減少部は、燃焼器外部に露出していることが好ましい。

【0018】

当該燃焼器ノズル組体では、ノズル棒の取付部と棒基端部との間の断面積減少部が燃焼器外部に露出しているため、取付部からの断面積減少部に伝わった熱を燃焼器外部へ放出することができる。よって、当該燃焼器ノズル組体では、断面積減少部から棒基端部へ伝わる熱を少なくすることができ、シール部材の高温化による損傷を抑えることができる。

【0019】

また、以上のいずれかの前記燃焼器ノズル組体において、前記ノズル棒の前記棒基端部は、燃焼器外部に露出していてもよい。

【0020】

当該燃焼器ノズル組体では、棒基端部に伝わった熱を燃焼器外部へ放出することができる。よって、当該燃焼器ノズル組体では、棒基端部からシール部材へ伝わる熱を少なくすることができ、シール部材の高温化による損傷を抑えることができる。

【0021】

また、以上のいずれかの前記燃焼器ノズル組体において、前記ノズル棒の前記棒基端部に接続され、該棒基端部を介して前記燃料を前記燃料管内に供給する燃料受入管を備えていてもよい。

【0022】

ノズル棒の棒基端部を介して燃料を燃料管内に供給する場合、棒基端部を燃料供給用マニホールドで覆う方法と、当該燃焼器ノズル組体のように燃料受入管を設ける方法とが考えられる。前者方法では、棒基端部が燃料供給用マニホールドで覆われるので、棒基端部から外部への熱放出をあまり期待できない。一方、後者の方法では、棒基端部が燃料供給用マニホールドで覆われることがないので、棒基端部から外部への熱放出を期待できる。よって、当該燃焼器ノズル組体では、棒基端部からシール部材へ伝わる熱を少なくすることができ、シール部材の高温化による損傷を抑えることができる。

【0023】

上記問題点を解決するための発明に係る燃焼器の一態様は、
以上のいずれかの燃焼器ノズル組体と、前記燃焼器ノズル組体の前記ノズルから噴射された燃料が燃焼することで生成された燃焼ガスをタービンに導く尾筒と、を備えていることを特徴とする。

【0024】

上記問題点を解決するための発明に係るガスタービンの一態様は、
前記燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスで回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うと共に、前記燃焼器が取り付けられる前記タービン車室と、を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明では、漏油回収室が形成されている複雑な形状の油マニホールドを設けなくても、燃料の漏えいを防ぐことができ、また支持具も設ける必要がないので、製造コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部を切り欠いた全体側面図である。

【図2】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの燃焼器周りの断面図である。

【図3】本発明に係る一実施形態における燃焼器ノズル組体の要部斜視図である。

【図4】本発明に係る一実施形態におけるメインノズルの全体断面図である。

【図5】本発明に係る一実施形態におけるメインノズルの基端部の断面図である。

【図6】本発明に係る一実施形態の第一変形例におけるノズル棒の要部断面図である。

【図7】本発明に係る一実施形態の第二変形例におけるノズル棒の要部断面図である。

【図8】本発明に係る一実施形態の第三変形例におけるノズル棒の要部断面図である。

【図9】本発明に係る一実施形態の第四変形例におけるノズル棒の要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明に係る燃焼器ノズル組体、これを備えている燃焼器及びガスタービンの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0028】

本実施形態のガスタービンは、図１に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する複数の燃焼器２と、燃焼ガスにより駆動するタービン３と、を備えている。

【0029】

タービン３は、タービン車室４と、このタービン車室４内で回転するタービンロータ５とを備えている。このタービンロータ５は、例えば、このタービンロータ５の回転で発電する発電機（図示されていない。）と接続されている。複数の燃焼器２は、タービンロータ５の回転軸線Ａｒを中心として、周方向に互いに等間隔でタービン車室４に固定されている。燃焼器２は、高温・高圧の燃焼ガスをタービンロータ５の翼に送る尾筒１０と、この尾筒１０内に燃料及び圧縮空気を供給する燃焼器ノズル組体２０と、を備えている。なお、以下では、燃焼器ノズル組体２０を単にノズル組体２０という。

【0030】

ノズル組体２０は、図２に示すように、パイロットノズル２１と、このパイロットノズル２１を中心として周方向に等間隔で配置されている複数のメインノズル３１と、パイロットノズル２１及び複数のメインノズル３１が取り付けられているノズル取付基体７０と、を有している。

【0031】

タービン車室４には、燃焼器挿入開口４ａが形成されている。ノズル取付基体７０は、この燃焼器挿入開口４ａを塞いでいる。ノズル取付基体７０は、パイロットノズル２１及び複数のメインノズル３１が取り付けられているノズル台７１と、このノズル台７１が固定されているノズル台枠７５と、を有している。ノズル台枠７５は、タービン車室４にボルトにより固定されている。

【0032】

パイロットノズル２１及びメインノズル３１は、いずれも、棒状を成し、同じ方向を向いている。パイロットノズル２１及びメインノズル３１は、いずれも、ノズル取付基体７０を貫通し、これらの先端部２１ｔ，３１ｔがタービン車室４内に突出すると共に、これらの基端部２１ｂ，３１ｂがタービン車室４の外側に突出している。なお、以下では、パイロットノズル２１及びメインノズル３１が延びている方向をノズル長手方向Ｄとし、このノズル長手方向Ｄでパイロットノズル２１及びメインノズル３１の先端部２１ｔ，３１ｔの側を先端側Ｄｔとし、このノズル長手方向Ｄでパイロットノズル２１及びメインノズル３１の基端部２１ｂ，３１ｂの側を基端側Ｄｂとする。

【0033】

パイロットノズル２１の基端部２１ｂには、油燃料Ｆpoを受け入れるＰ油燃料受入管８１と、ガス燃料Ｆpgを受け入れるＰガス燃料受入管８２とが接続されている。このパイロットノズル２１内には、油燃料Ｆpoが流れる油燃料流路（不図示）と、ガス燃料Ｆpgが流れるガス燃料流路（不図示）とが形成されている。これらの流路は、いずれも、パイロットノズル２１の先端部２１ｔで開口しており、ここから各燃料Ｆpo，Ｆpg，が噴射される。

【0034】

メインノズル３１は、筒状のノズル棒４０と、このノズル棒４０内に全体が挿入される管状の油燃料管６０と、を有している。ノズル棒４０は、ノズル取付基体７０のノズル台７１を貫通し、その棒先端部４１ｔがタービン車室４内に突出すると共に、その棒基端部４１ｂがタービン車室４の外側に突出している。このノズル棒４０でノズル取付基体７０中に位置する取付部４１ａは、ノズル取付基体７０のノズル台７１に溶接で固定されている。なお、油燃料管６０の全体がノズル棒４０内に挿入される関係上、ノズル棒４０の棒先端部４１ｔはメインノズル３１の先端部３１ｔを成し、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂはメインノズル３１の基端部３１ｂを成す。

【0035】

ノズル台７１の外周側には、図４に示すように、ガス燃料Ｆmgを受け入れるＭガス燃料受入管８９が接続されている。このノズル台７１の内部には、複数のメインノズル３１よりも外周側の位置に、Ｍガス燃料受入管８９からのガス燃料Ｆmgが流れる環状燃料流路７２が形成されている。さらに、このノズル台７１には、環状燃料流路７２から各メインノズル３１に向かって分岐している分岐流路７３と、分岐流路７３からのガス燃料Ｆmgをノズル棒４０の取付部４１ａ周りに導く台内燃料空間７４とが形成されている。

【0036】

ノズル棒４０の棒基端部４１ｂには、その基端側Ｄｂから先端側Ｄｔに向かって凹む円柱状の基端部内空間４２が形成されている。この棒基端部４１ｂには、油燃料Ｆmoを受け入れ、基端部内空間４２と連通するＭ油燃料受入管８５が接続されている。また、このノズル棒４０には、基端部内空間４２から棒先端部４１ｔまで延びて、油燃料管６０が挿入される管挿入空間４４が形成されている。さらに、このノズル棒４０には、管挿入空間４４よりも外周側の位置に、このノズル棒４０の取付部４１ａからその棒先端部４１ｔまで延びるガス燃料流路４５が形成されている。このガス燃料流路４５は、取付部４１ａで開口しており、台内燃料空間７４と連通している。また、このガス燃料流路４５は、棒先端部４１ｔで開口しており、この開口が燃料の噴射口４６を成している。

【0037】

ノズル棒４０の棒基端部４１ｂと取付部４１ａとの間は、ノズル長手方向Ｄに対して垂直な断面における断面積が、取付部４１ａの最大断面積よりも小さい断面積減少部４１ｄを成している。なお、この断面積減少部４１ｄの断面積は、棒基端部４１ｂの最大断面積よりも小さい。

【0038】

油燃料管６０の管先端部６１ｔは、ノズル棒４０の管挿入空間４４内であって、このノズル棒４０の棒先端部４１ｔの位置で溶接により固定されている。また、油燃料管６０の管基端部６１ｂは、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂ内まで延びている。この油燃料管６０には、その基端側Ｄｂから先端側Ｄｔまで貫通している油燃料流路６２が形成されている。この油燃料流路６２は、管基端部６１ｂ及び管先端部６１ｔで開口している。油燃料Ｆmoは、管基端部６１ｂの開口から油燃料流路６２内に流入して、管先端部６１ｔの開口から流出し、ノズル棒４０の噴射口４６からメインノズル３１外に噴出する。

【0039】

メインノズル３１は、以上で説明したノズル棒４０及び油燃料管６０の他、図５に示すように、ノズル棒４０の円柱状の基端部内空間４２内に収納される円柱状の中子３２と、シール部材としての複数のＯリング３６と、皿バネ等の弾性体３７とを有している。メインノズル３１は、さらに、基端部内空間４２における棒基端側Ｄｂの開口を塞ぎつつ、弾性体３７を押さえるボルト３８と、このボルト３８のボルト頭部とノズル棒４０の棒基端部４１ｂとの間をシールするパッキン３９と、を有している。

【0040】

中子３２は、ノズル棒４０の基端部内空間４２中の先端側Ｄｔの領域に収納されている。この中子３２には、油燃料管６０の管基端部６１ｂが挿入される管挿入空間３３と、油燃料管６０とノズル棒４０に接続されているＭ油燃料受入管８５とを連通させる連通路３４と、Ｏリング３６が装着されるシール溝３５と、が形成されている。連通路３４は、Ｍ油燃料受入管８５からのＦmoの流量を制限して、油燃料管６０に流入する油燃料Ｆmoの流量を目的の流量にするオリフィスとしての役目も担っている。

【0041】

シール溝３５としては、円柱状の中子３２の外周面に形成されている第一シール溝３５ａと、中子３２の先端側Ｄｔの端面に形成されている第二シール溝３５ｂと、管挿入空間３３に対向する第三シール溝３５ｃとがある。各シール溝３５には、それぞれＯリング３６が配置されている。第一シール溝３５ａ及び第二シール溝３５ｂに配置されているＯリング３６ａ，３６ｂは、中子３２の外面と棒基端部４１ｂの内面との間をシールする役目を担っている。また、第三シール溝３５ｃに配置されるＯリング３６ｃは、中子３２の管挿入空間３３内でノズル長手方向Ｄへの油燃料管６０の熱伸縮を許容しつつ、中子３２の内面と油燃料管６０の外面との間をシールする役目を担っている。

【0042】

また、第一シール溝３５ａに配置されているＯリング３６ａは、中子３２の外面と棒基端部４１ｂの内面との間をシールして、この間から油燃料Ｆmoが基端側Ｄｂへ漏れるのを抑えている。一方、第二シール溝３５ｂに配置されているＯリング３６ｂ及び第三シール溝３５ｃに配置されるＯリング３６ｃは、中子３２の外面と棒基端部４１ｂの内面との間や中子３２の内面と油燃料管６０の外面との間をシールし、これらの間から油燃料Ｆmoが先端側Ｄｔへ漏れるのを抑えている。

【0043】

弾性体３７は、その弾性方向をノズル長手方向Ｄに向けて、中子３２よりも基端側Ｄｂの基端部内空間４２中に配置されている。この弾性体３７は、前述したように、基端部内空間４２の開口を塞ぐボルト３８により、先端側Ｄｔに押し付けられている。このため、中子３２は、弾性体３７により、基端部内空間４２で先端側Ｄｔに付勢されている。

【0044】

ノズル棒４０に接続されているＭ油燃料受入管８５は、図３に示すように、複数のメインノズル３１のノズル棒４０における棒基端部４１ｂ相互を連結する複数の連結管８６と、一つの連結管８６に油燃料Ｆmoを供給する主受入管８７と、を有している。複数のメインノズル３１は、前述したように、パイロットノズル２１を中心として周方向に等間隔で配置されている。このため、複数のメインノズル３１のノズル棒４０における棒基端部４１ｂ相互を連結する複数の連結管８６は、パイロットノズル２１を中心として周方向に並んでいる。

【0045】

本実施形態のガスタービンの油焚き運転時、複数のメインノズル３１には、外部からＭ油燃料受入管８５を介して油燃料Ｆmoが供給される。この油燃料Ｆmoは、メインノズル３１のノズル棒４０における基端部内空間４２に流入する。この油燃料Ｆmoは、この基端部内空間４２中に配置されている中子３２の連通路３４を経て、中子３２の管挿入空間３３に挿入されている油燃料管６０の油燃料流路６２に流れ込み、ノズル棒４０の噴射口４６からメインノズル３１外に噴射される。メインノズル３１外に噴射された油燃料Ｆmoは、圧縮機１からの圧縮空気と混合されて燃焼する。この燃焼で生成された高温・高圧の燃焼ガスは、尾筒１０により、タービンロータ５の翼に導かれる。

【0046】

油燃料管６０は、この中を流れる油燃料により冷却される。一方で、ノズル棒４０は圧縮機１からの高温・高圧の圧縮空気の流れに曝されているため、この圧縮空気によって加熱される。このため、油燃料管６０とノズル棒４０との温度は、ガスタービンの停止時には均一であるが、油焚き運転時には、ノズル棒４０の温度が油燃料管６０の温度に対して相対的に高くなる。この温度差により油燃料管６０とノズル棒４０との間での熱伸び差が生じる。

【0047】

本実施形態のガスタービンのガス焚き運転時、複数のメインノズル３１には、Ｍガス燃料受入管８９を介してガス燃料Ｆmgが供給される。このガス燃料Ｆmgは、Ｍガス燃料受入管８９からノズル台７１中の環状燃料流路７２に流入し、そこからノズル台７１中の分岐流路７３及び台内燃料空間７４を経て、ノズル棒４０内のガス燃料流路４５に流れ込む。このガス燃料Ｆmgは、ノズル棒４０の噴射口４６からメインノズル３１外に噴射される。メインノズル３１外に噴射されたガス燃料Ｆmgは、油焚き運転時と同様、圧縮機１からの圧縮空気と混合されて燃焼する。この燃焼で生成された高温・高圧の燃焼ガスは、尾筒１０により、タービンロータ５の翼に導かれる。

【0048】

このガス焚き運転時、油燃料管６０には油燃料Ｆmoが供給されないため、油燃料Ｆmoによって冷却されない。そのため、油燃料管６０はノズル棒４０の温度に近い温度になり、油燃料を燃焼させているときよりも高温になる。しかしながら、油燃料管６０の温度は、直接に圧縮空気の流れに曝されているノズル棒４０の温度ほどは上昇しない。よって、ガス焚き運転時と油焚き運転時でも、油燃料管６０とノズル棒４０との間の温度差が生じ、これにより油燃料管６０とノズル棒４０との間での熱伸び差が生じる。

【0049】

ところで、油燃料管６０の管先端部６１ｔは、前述したように、ノズル棒４０の棒先端部４１ｔに溶接により固定されている。このため、ノズル棒４０の長さに対する油燃料管６０の長さが相対変化すると、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂの位置に対して油燃料管６０の管基端部６１ｂの相対位置が変化する。具体的に、例えば、ガスタービン停止時に比べて、油焚き運転時の油燃料管６０の温度は、ノズル棒４０の温度に対して相対的に低下するため、ノズル棒４０の長さに対する油燃料管６０の長さは、相対的に短くなる。よって、油焚き運転時では、ガスタービン停止時と比べて、油燃料管６０の管基端部６１ｂの位置がノズル棒４０の棒基端部４１ｂの位置に対して先端側Ｄｔに移動する。

【0050】

このように、ガスタービンの運転状態に応じて、ノズル長手方向Ｄにおいて、油燃料管６０の管基端部６１ｂの位置がノズル棒４０の棒基端部４１ｂの位置に対して相対移動する。このため、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂ内に配置されている中子３２の第三シール溝３５ｃに配置されるＯリング３６ｃは、中子３２の内面と油燃料管６０の外面との間をシールしつつも、中子３２の管挿入空間３３内でノズル長手方向Ｄへの油燃料管６０の熱伸縮を許容している。

【0051】

また、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂ内の中子３２は、油燃料管６０の管基端部６１ｂの移動により、この移動方向と同じ方向に移動しようとする。さらに、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂとその中の中子３２との間にも熱伸び差が生じ、この熱伸び差により中子３２はノズル棒４０の棒基端部４１ｂ内で移動しようとする。このため、ノズル棒４０棒基端部４１ｂ内に配置されている中子３２の第一及び第二シール溝３５ａ，３５ｂに配置されるＯリング３６ａ，３６ｂは、中子３２の外面と棒基端部４１ｂの内面との間をシールしつつも、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂ内で中子３２のノズル長手方向Ｄへの移動を許容している。

【0052】

ところで、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂは、タービン車室４の外側に突出して設けられている。このため、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂは、ノズル取付基体７０からの熱を受け難い。また、ノズル棒４０の断面積減少部４１ｄは、前述したように、ノズル長手方向Ｄに対して垂直な断面における断面積が、ノズル棒４０の取付部４１aにおける最大断面積よりも小さい。このため、ノズル棒４０の断面積減少部４１ｄは、タービン車室４から棒基端部４１ｂへの伝熱経路における熱抵抗を増大させる。さらに、ノズル棒４０の棒基端部４１ｂは、燃焼器２外に露出しているため、外部との熱交換による冷却効果も期待できる。よって、本実施形態では、燃料の燃焼に伴うノズル棒４０の棒基端部４１ｂの温度上昇、及びこの棒基端部４１ｂの温度上昇に伴うＯリング３６の温度上昇を抑えることができる。

【0053】

従って、本実施形態によれば、Ｏリング３６の熱による損傷を抑えることができ、Ｏリング３６の寿命を延ばすことができる。

【0054】

また、本実施形態では、仮に、先端側Ｄｔへの油燃料Ｆmoの漏れを防ぐＯリング３６ｂ，３６ｃが損傷しても、外部への油燃料Ｆmoの漏えいを防ぐことができる。これは、ノズル棒４０の基端部内空間４２に流入した油燃料Ｆmoが、Ｏリング３６ｃがシールしていた中子３２の内面と油燃料管６０の外面との間、又はＯリング３６ｂがシールしていた中子３２の外面とノズル棒４０の棒基端部４１ｂの内面との間を経て、ノズル棒４０の内面と油燃料管６０の外面との間の断熱空間に流れ込むからである。すなわち、本実施形態では、この断熱空間が、Ｏリング３６ｂ，３６ｃの損傷時、漏油回収空間としての役目を担うことになる。

【0055】

また、本実施形態では、仮に、基端側Ｄｂへの油燃料Ｆmoの漏れを防ぐＯリング３６ａが損傷しても、このＯリング３６ａよりも基端側Ｄｂにパッキン３９が存在するため、外部への油燃料Ｆmoの漏えいを防ぐことができる。ここで、パッキン３９は、温度変化によってほとんど相対移動しないボルト３８のボルト頭部とノズル棒４０の棒基端部４１ｂとの間をシールするものであるため、Ｏリング３６ａよりも寿命が長い。このため、パッキン３９の損傷による外部への油燃料Ｆmoの漏えいについては、Ｏリング３６の損傷ほど考慮する必要はない。

【0056】

したがって、本実施形態では、漏油回収室が形成されている複雑な形状の油マニホールドやその支持具が不要になるので、製造コストを抑えることができる。

【0057】

次に、ノズル棒の各種変形例について、図６〜図９を用いて説明する。

【0058】

まず、図６を用いて、ノズル棒の第一変形例について説明する。

【0059】

本変形例のノズル棒４０ｓは、その形状が上記実施形態のノズル棒４０の形状と若干異なっている。

【0060】

本変形例のノズル棒４０ｓでノズル取付基体７０中に位置する取付部４１ａｓは、ノズル長手方向Ｄに対して垂直な断面における断面積が最大の主取付部４１ａｘと、この主取付部ａｘの基端側Ｄｂに形成され断面積がノズル棒４０ｓの断面積減少部４１ｄの断面積と同じ縮径部４１ａｙと、を有している。このように、ノズル棒４０ｓの取付部４１ａｓが縮径部４１ａｙを有していても、断面積減少部４１ｄのノズル長手方向Ｄに対して垂直な断面における断面積が取付部４１ａｓの最大断面積よりも小さければ、上記実施形態と同様、タービン車室４から棒基端部４１ｂへの伝熱経路における熱抵抗を増大させることができる。

【0061】

次に、図７を用いて、ノズル棒の第二変形例について説明する。

【0062】

本変形例のノズル棒４０ｔも、その形状が上記実施形態のノズル棒４０の形状と若干異なっている。

【0063】

本変形例のノズル棒４０ｔにおける断面積減少部４１ｄｔは、その外径が取付部４１ａの外径と同じで、その内径が取付部４１ａの内径よりも大きい。このため、この断面積減少部４１ｄｔは、その外径が上記実施形態の断面積減少部４１ｄの外径よりも大きくなるものの、ノズル長手方向Ｄに対して垂直な断面における断面積は、上記実施形態と同様、ノズル棒４０ｔの取付部４１ａの最大断面積より小さくなっている。このため、本変形例でも、上記実施形態と同様、タービン車室４から棒基端部４１ｂへの伝熱経路における熱抵抗を増大させることができる。

【0064】

次に、図８を用いてノズル棒の第三変形例について、図９を用いてノズル棒の第四変形例について説明する。

【0065】

第三変形例のノズル棒４０ｕは、上記実施形態のおけるノズル棒４０と同一形状である。但し、本変形例のノズル棒４０ｕは、先端側Ｄｔの部材と基端側Ｄｂの部材とを溶接で接合して形成したものである。また、第四変形例のノズル棒４０ｖは、第二変形例のノズル棒４０ｔと同一形状である。但し、本変形例のノズル棒４０ｖも、第三変形例と同様、先端側Ｄｔの部材と基端側Ｄｂの部材とを溶接で接合して形成したものである。このため、これら変形例のノズル棒４０ｕ，４０ｖは、例えば、断面積減少部４１ｄ，４１ｄｔに溶接部ｍが存在する。

【0066】

以上、第三及び第四変形例のノズル棒４０ｖ，４０ｕのように、先端側Ｄｔの部材と基端側Ｄｂの部材とを溶接で接合して形成しても、上記実施形態のノズル棒４０や第二変形例のノズル棒４０ｔと基本的に同様の効果を得ることができる。また、第三及び第四変形例のノズル棒４０ｖ，４０ｕでは、断面積減少部４１ｄ，４１ｄｔに溶接部ｍを存在させると、タービン車室４から棒基端部４１ｂへの伝熱経路における熱抵抗をより増大させることができる。

【0067】

なお、ここでは、上記実施形態のノズル棒４０や第二変形例のノズル棒４０ｔと同一形状のノズル棒４０ｖ，４０ｕを二つの部材の溶接による接合で形成しているが、第一変形例のノズル棒４０ｓと同一形状のノズル棒も二つの部材の溶接による接合で形成してもよい。さらに、ここでは、二つの部材を溶接で接合してノズル棒を形成しているが、上記実施形態の油燃料管６０と同一形状の油燃料管も、二つの部材を溶接で接合して形成してもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、流量を調節する等のために、中子３２をノズル棒４０の基端部内空間４２に配置しているが、この中子３２を省略してもよい。この場合、この基端部内空間４２中で、Ｍ油燃料受入管８５から油燃料Ｆmoを受け入れる部分に、油燃料Ｆmoの流量を調節する機能を持たせることになる。

【0069】

さらに、上記実施形態のメインノズル３１は、燃料油と燃料ガスの双方を噴射する、いわゆるデュアルノズルであるが、本発明はこれに限定されず、ノズル棒と油燃料管とを有していれば、燃料ガスを噴射しないノズルであってもよい。

【符号の説明】

【0070】

１：圧縮機、２：燃焼器、３：タービン、４：タービン車室、４ａ：燃焼器挿入開口、５：タービンロータ、１０：尾筒、２０：ノズル組体、２１：パイロットノズル、３１：メインノズル、３２：中子、３３：管挿入空間、３６：Ｏリング（シール部材）、３７：弾性体、３８：ボルト、３９：パッキン、４０，４０ｓ，４０ｔ，４０ｕ，４０ｖ：ノズル棒、４１ｂ：棒基端部、４１ｄ，４１ｄｔ：断面積減少部、４１ａ：取付部、４１ｔ：棒先端部、４２：基端部内空間、４４：管挿入空間、４５：ガス燃料流路、４６：噴射口、６０：油燃料管、６１ｂ：管基端部、６１ｔ：管先端部、６２：油燃料流路、７０：ノズル取付基体、７１：ノズル台、７５：ノズル台枠

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】