特許 6239938 ガスタービン燃焼器

(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】6239938

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】ガスタービン燃焼器

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/18 20060101AFI20171120BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/18 C

   F01D25/12 E

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-229510(P2013-229510)

(22)【出願日】2013年11月5日

(65)【公開番号】特開2015-90086(P2015-90086A)

(43)【公開日】2015年5月11日

【審査請求日】2016年10月7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】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】平田 義隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 正平

(72)【発明者】

【氏名】宇留野 智紀

(72)【発明者】

【氏名】林 明典

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏和

【審査官】 松永 謙一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０７９４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７９７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２０７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０３２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／１８

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する円筒状の内筒と、前記内筒の外側に同心円状に配置された外筒と、前記外筒の上流側端部に設けたエンドカバーと、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とで形成される燃焼用空気が流れる環状流路とを備えたガスタービン燃焼器において、
前記内筒の外周面と内周面との間の内筒壁の内部に、横断面視で上流側に端部を配置したコ字状の流路が形成され、
前記流路は、前記内筒の軸方向に平行な方向に形成され一端側に前記内筒壁の外側に開口する供給孔が設けられた第１流路と、前記第１流路の他端側とその他端側で連通し、その一端側に前記内筒壁の内側に開口する噴出孔が設けられた第２流路とを備え、
前記供給孔から流入した燃焼用空気の一部は、前記第１流路を前記燃焼ガスの流れ方向と同じ方向に向かって流れ、その後、折り返して前記第２流路を前記燃焼ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れ、前記噴出孔から前記内筒の内部に噴出することを特徴とするガスタービン燃焼器。

【請求項2】

請求項１記載のガスタービン燃焼器において、
前記流路を構成する前記第１流路の長さを、前記第２流路の長さよりも長く形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記供給孔から流入した燃焼用空気の一部が前記燃焼ガスの流れ方向と同じ方向に向かって流れる前記第１流路と折り返して前記燃焼ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れる前記第２流路との前記内筒の周方向の間に前記噴出孔を形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。

【請求項4】

燃焼空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する円筒状の内筒と、前記内筒の外側に同心円状に配置された外筒と、前記外筒の上流側端部に設けたエンドカバーと、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とで形成される燃焼用空気が流れる環状流路とを備えたガスタービン燃焼器において、
前記内筒の外周面と内周面との間の内筒壁の内部に、横断面視で上流側に端部を配置したコ字状の流路が形成され、
前記流路は、前記内筒の軸方向に延在して形成され一端側に前記内筒壁の外側に開口する供給孔が設けられた第１流路と、前記第１流路の他端側とその他端側で連通し、その一端側に前記内筒壁の内側に開口する噴出孔が設けられた第２流路とを備え、
前記第１流路および前記第２流路は、前記内筒の軸方向に対し斜めに傾斜する方向に形成されており、
前記供給孔から流入した燃焼用空気の一部は、前記第１流路を前記燃焼ガスの流れ方向と同じ方向に向かって流れ、その後、折り返して前記第２流路を前記燃焼ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れ、前記噴出孔から前記内筒の内部に噴出することを特徴とするガスタービン燃焼器。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第１流路と前記第２流路とを備えた流路からなる前記燃焼用空気の一部が流れる流路構造を、前記内筒壁内の周方向に複数形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。

【請求項6】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器において、
前記内筒の下流側に配置され、前記内筒の下流端が内挿するように嵌合される尾筒を備え、
前記第１流路と前記第２流路とを備えた流路からなる前記燃焼用空気の一部が流れる流路構造を、前記尾筒に内挿される前記内筒の下流端の壁内に形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、産業用のガスタービン燃焼器においては、環境負荷の低減が求められており、燃焼によって生じる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量低減が重要な課題となっている。ＮＯｘ排出量の低減は、ガスタービン燃焼器内における局所的な高温領域の発生を抑制することで図れる。具体的には、燃料と空気を燃焼前に混合し、燃料と空気の混合比を理論混合比よりも低い状態で燃焼させればよい。したがって、ＮＯｘ排出量の低減には、燃焼用空気の量を増やして混合比を下げることが効果的である。

【0003】

ところで、ガスタービン燃焼器は、一般に、燃料と空気とを混合した混合気を生成する混合器と、混合器の下流に配置され混合気を燃焼させる内筒とを備えている。内筒の内部では、燃焼反応が行われるため、内筒壁は高温の燃焼ガスに曝される。このため、従来のガスタービン燃焼器においては、燃焼用空気の一部を使って内筒壁面に膜状の冷却空気を流す膜冷却構造が採用されていた。

【0004】

一般に、圧縮機から燃焼器に供給される圧縮空気は、内筒壁の冷却空気と燃焼用空気とに分配されている。このため、内筒壁の冷却空気の量を増やすと、燃焼用空気の量が減ってしまいＮＯｘ排出量の低減が困難になる。そこで、内筒壁内に冷却空気の通路を形成し、冷却空気が通路を通ることでの対流冷却と、通路を出た空気を膜冷却に使用し、冷却効果を高めて冷却空気を削減する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−７９７８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、産業用ガスタービンは、排出する二酸化炭素の量を削減するために高効率化が望まれている。このため、燃焼器出口（ガスタービン入口）における燃焼ガス温度の高温化が図られており、燃焼器内筒の冷却性能の向上が必須になってきている。また、燃焼ガス温度の高温化は、ＮＯｘ排出量を増加させる要因となるので、燃焼用空気量を増大させるために、冷却空気量を減少させる必要が生じる。これらの課題を解決するために燃焼器内筒の冷却性能の更なる向上が望まれている。

【0007】

本発明は上述の事柄に基づいてなされたものであって、その目的は、ガスタービン燃焼器の内筒の冷却性能の向上とＮＯｘ排出量の低減とを可能としたガスタービン燃焼器を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、燃焼空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する円筒状の内筒と、前記内筒の外側に同心円状に配置された外筒と、前記外筒の上流側端部に設けたエンドカバーと、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面とで形成される燃焼用空気が流れる環状流路とを備えたガスタービン燃焼器において、前記内筒の外周面と内周面との間の内筒壁の内部に、横断面視で上流側に端部を配置したコ字状の流路が形成され、前記流路は、前記内筒の軸方向に平行な方向に形成され一端側に前記内筒壁の外側に開口する供給孔が設けられた第１流路と、前記第１流路の他端側とその他端側で連通し、その一端側に前記内筒壁の内側に開口する噴出孔が設けられた第２流路とを備え、前記供給孔から流入した燃焼用空気の一部は、前記第１流路を前記燃焼ガスの流れ方向と同じ方向に向かって流れ、その後、折り返して前記第２流路を前記燃焼ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れ、前記噴出孔から前記内筒の内部に噴出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ガスタービン燃焼器の内筒の冷却性能を向上させたので、冷却空気量の減少がなされ、燃焼空気量を増やすことができる。この結果、ＮＯｘ排出量の低減を可能とした高信頼性のガスタービン燃焼器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の要部の側断面図をガスタービンプラント全体の模式図と併せて表した概略構成図である。

【図2】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する内筒と尾筒の配置構成を示す概略構成図である。

【図3】図２のＺ部を拡大して示す内筒と尾筒の縦断面図である。

【図4】図２のＡ−Ａ線における内筒の横断面図である。

【図5】図４のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図6】図４のＣ−Ｃ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図7】従来のガスタービン燃焼器を構成する内筒と尾筒の縦断面図である。

【図8】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図である。

【図9】図８のＡ−Ａ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図10】図８のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図11】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する内筒の噴出孔から内筒下流端までの長さに対する冷却効率を示す特性図である。

【図12】本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図である。

【図13】図１２のＡ−Ａ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図14】図１２のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図15】図１２のＣ−Ｃ線における内筒と尾筒の縦断面図である。

【図16】本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態を図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0012】

図１は本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の要部の側断面図をガスタービンプラント全体の模式図と併せて表した概略構成図である。
図１に示すガスタービンプラントは、主として、空気を圧縮して高圧の圧縮空気１２を生成する圧縮機１と、この圧縮機１から導入される圧縮空気１２から分配された燃焼用空気１４と燃料とを混合して燃焼させて燃焼ガス１６を生成する燃焼器３と、燃焼器３で生成した燃焼ガス１６が導入されるタービン２と、タービン２の駆動により回転され電力を発生する発電機４とを備えている。なお、圧縮機１とタービン２と発電機４とは回転軸で連結されている。

【0013】

燃焼器３は、燃焼空気１４と燃料とを燃焼して燃焼ガス１６を生成する内筒５と、内筒５の下流に位置し、ガスタービン２と内筒５とを接続する尾筒６と、内筒５と尾筒６を収納した外筒７と、外筒７の上流側端部に設けたエンドカバー８と、内筒５の上流側に配置された拡散燃焼バーナ１９と予混合燃焼バーナ２０とを備えている。拡散燃焼バーナ１９は燃料ノズル９を、予混合燃焼バーナ２０は燃料ノズル１０をそれぞれ備えている。

【0014】

内筒５と尾筒６との接続部は、内筒５の下流側端部が尾筒６の上流側端部に内挿され、内筒５の下流側端部の外周側に設けられた板ばねのシール部品１００で嵌合状態を保持している。

【0015】

圧縮機１から吐出された圧縮空気１２は、内筒５と尾筒６と外筒７とで形成される環状の流路を通って、その一部は内筒５や尾筒６の冷却空気１３として使用され、残りの空気は燃焼空気１４として、拡散燃焼バーナ１９や予混合燃焼バーナ２０に供給される。この燃焼空気１４と各バーナに設置された燃料ノズル９、１０から噴射した燃料とを混合して燃焼させることで、内筒５内に拡散火炎１７と予混合火炎１８とが形成される。

【0016】

次に、内筒壁の構造について図２乃至図６を用いて説明する。図２は本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する内筒と尾筒の配置構成を示す概略構成図、図３は図２のＺ部を拡大して示す内筒と尾筒の縦断面図、図４は図２のＡ−Ａ線における内筒の横断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図、図６は図４のＣ−Ｃ線における内筒と尾筒の縦断面図である。図２乃至図６において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0017】

図２に示すＺ部は、内筒５と尾筒６との接続部であって、上述したように内筒５の下流側端部の外周側に設けられた板ばねのシール部品１００が、内筒５と尾筒６との嵌合状態を保持している。

【0018】

図３は、内筒５と尾筒６との接続部の拡大縦断面図である。図３において、１０１は尾筒壁を、１０２は内筒壁を、１０５は内筒壁１０２の内部に設けられた冷却空気の流路を、１０６はリップをそれぞれ示している。

【0019】

図４乃至図６に示すように、内筒壁１０２の内部には、横断面視で上流側に端部を配置したコ字状のリターンフロー形状に形成した冷却空気の流路１０５が、内筒壁１０２の径方向に複数形成されている。１つの流路１０５の一方の端部には、図５に示す内筒５の外側に開口する供給孔１０４が設けられ、流路１０５の他方の端部には、図６に示す内筒５の内側に開口する噴出孔１０７が設けられている。

【0020】

換言すると、流路１０５は、燃焼器３の軸方向に平行な方向に形成され、一端側に供給孔１０４が設けられた第１流路１０５ａと、燃焼器３の軸方向に平行な方向に形成され、一端側に噴出孔１０７が設けられた第２流路１０５ｂと、燃焼器３の周方向に平行に形成され、第１流路１０５ａの他端側と第２流路１０５ｂの他端側とを連通する第３流路１０５ｃとを備えている。なお、図６において、Ｘ１は噴出孔１０７の中心点を、Ｘ３は内筒５の下流端を示し、Ｌ３は噴出孔１０７の中心点Ｘ１から内筒５の下流端Ｘ３までの距離を示している。

【0021】

図５に示すように、尾筒６の尾筒壁１０１の外側を下流側から上流側へ圧送される圧縮空気１２は、冷却空気１３として内筒５の外側に開口する供給孔１０４から第１流路１０５ａに流入し、内筒５の下流端まで流れ、その後、第３流路１０５ｃを通過して第２流路１０５ｂを折り返して、図６に示すように上流側に流れ、噴出孔１０７から内筒５の内部に噴出する。噴出孔１０７から出た冷却空気１３は、リップ１０６にガイドされることにより、内筒壁１０２の壁面に沿って、燃焼ガス１６と同じ方向に流れる。

【0022】

次に、本実施の形態と比較するために、内筒壁の内部に流路を持たない内筒５と尾筒６との接続部を有する燃焼器について図７を用いて説明する。図７は従来のガスタービン燃焼器を構成する内筒と尾筒の縦断面図である。図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0023】

図７において、２００は内筒５の内筒壁を、２０１は冷却空気１３を内筒５の内部に導入する冷却孔をそれぞれ示している。図７に示す従来技術は、内筒壁２００の壁面の冷却方法として膜空気冷却方式を採用した場合の構造であり、冷却孔２０１から流入した冷却空気１３はリップ１０６によって、内筒壁面に沿った流れ方向に流れを形成する。

【0024】

このように構成された従来技術では、内筒壁２００の外表面には、シール部品１００が設置され、さらに、その外側には尾筒壁１０１が覆っている。一般には、内筒５と尾筒６の外側を流れる圧縮空気１２によって対流冷却の効果が得られるが、尾筒壁１０１に覆われた内筒壁２００の部位では、対流冷却の効果を得られない。このため、膜冷却のみで内筒壁２００の部位を冷却する必要が生じる。

【0025】

冷却孔２０１の中心から内筒壁下流端までの距離Ｌは、一般に比較的長く形成されている。また、内筒壁下流端の近傍は、シール部品１００と尾筒壁１０１とが外側を覆っているので、冷却孔２０１を設けることができない。このため、内筒壁２００の下流端までを膜冷却で十分に冷却するためには、冷却孔２０１の径を大きくし、冷却空気１３の量を増やさなければならない。この場合、冷却空気１３の量の増加により、燃焼空気１４の量が減少するので、ＮＯｘ排出量が増加するという問題が生じる。

【0026】

このような問題に対して、本発明の第１の実施の形態によれば、図４乃至図６に示すように、供給孔１０４から流入した冷却空気１３は、内筒壁１０２の内部に形成した第１流路１０５ａを燃焼ガス１６の流れ方向と同方向に向かって内筒５の下流端付近まで流れ、その後、第３流路１０５ｃを通過して第２流路１０５ｂを折り返して反対方向に向かって流れ、噴出孔１０７から内筒５の内部に噴出する。噴出孔１０７から出た冷却空気１３は、リップ１０６にガイドされることにより、内筒壁１０２の壁面に沿って、燃焼ガス１６と同じ方向の流れを形成する。

【0027】

上述した本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態によれば、ガスタービン燃焼器３の内筒５の冷却性能を向上させたので、冷却空気１３の量の減少がなされ、燃焼空気１４の量を増やすことができる。この結果、ＮＯｘ排出量の低減を可能とした高信頼性のガスタービン燃焼器を提供できる。

【0028】

また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態によれば、冷却空気１３が内筒壁１０２の内部を通ることで、対流冷却によって冷却性能を向上できる。特に、内筒壁１０２の下流端付近は、第３流路１０５ｃが内筒５の周方向に形成されていて、周方向に向かって冷却空気１３が流れるため、内筒壁１０２の下流端付近は周方向に亘って冷却することができる。

【0029】

さらに、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態によれば、噴出孔１０７から内筒５の内部に噴出した冷却空気１３は膜冷却用の空気として活用できるので、二重の冷却効果で内筒５の信頼性を向上できる。

【0030】

また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態によれば、少ない冷却空気１３で従来技術と同等以上の冷却性能を得ることができるので、燃焼空気１４の量を増加することができる。このことにより、ＮＯｘ排出量の低減と、燃焼ガス１６の温度を下げることが可能になる。燃焼ガス１６の温度低下により内筒５以外の構成部品についても信頼性を向上できる。

【0031】

なお、本実施の形態においては、流路１０５を横断面視で上流側に端部を配置したコ字状に形成した例を説明したが、これに限るものではない。燃焼器３の上流外側から冷却空気１３が流入され内筒壁１０２内部を下流方向に向かう一の流路と、折り返して冷却空気１３が上流方向に向かい、内筒５の内側に冷却空気１３を噴出する噴出孔がその上流端側に設けられた他の流路とを備えたリターンフローの形状であれば、Ｖ字状やＵ字状に形成しても良い。

【0032】

また、本実施の形態においては、内筒５の下流端部の内筒壁１０２の内部に流路１０５を設けた例を説明したが、本発明を内筒５の下流端部以外の部分に適用することが可能であることは言うまでもない。

【実施例2】

【0033】

以下、本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図、図９は図８のＡ−Ａ線における内筒と尾筒の縦断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図、図１１は本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する内筒の噴出孔から内筒下流端までの長さに対する冷却効率を示す特性図である。図８乃至図１１において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0034】

図８乃至図１０に示す本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。本実施の形態においては、図８乃至図１０に示すように、第１の実施の形態と同様の冷却空気の流路１０５を内筒壁１０２に構成するが、１つの流路１０５において、一端側に供給孔１０４が設けられた第１流路１０５ａの供給孔１０４の中心点から内筒５の下流端までの長さをＬ１として、一端側に噴出孔１０７が設けられた第２流路１０５ｂの噴出孔１０７の中心点Ｘ２から内筒５の下流端Ｘ３までの長さＬ２としたときに、Ｌ１＞Ｌ２となるように各流路を形成したことが異なる。

【0035】

このように構成した本実施の形態の冷却効果について、図１１を用いて説明する。図１１において、横軸は噴出孔１０７の中心点から内筒５の下流端Ｘ３までの距離Ｌを示し、Ｘ１は図６に示す第１の実施の形態における噴出孔１０７の中心点を示す。また、Ｘ２は図１０に示す第２の実施の形態における噴出孔１０７の中心点を、Ｘ３は図６及び図１０に示す内筒５の下流端をそれぞれ示している。また、縦軸は冷却効率を示している。したがって、特性線（ａ）は第１の実施の形態における冷却効率の特性を、特性線（ｂ）は本実施の形態における冷却効率の特性をそれぞれ示している。

【0036】

ここで、冷却効率ηは以下の式（１）で表す。
η＝Ｔｇ−Ｔｍ／Ｔｇ−Ｔａ・・・・（１）
ここで、Ｔｇは燃焼ガス温度、Ｔｍは壁面温度、Ｔａは冷却空気温度とする。

【0037】

一般に、冷却効率ηは、冷却空気の流量、温度が一定である場合、噴出孔１０７の中心点からの距離Ｌが長くなれば、長くなるほど低下する傾向を示す。第１の実施形態の特性線（ａ）と本実施形態の特性線（ｂ）とを比較すると、本実施形態の噴出孔１０７の中心点Ｘ２から内筒壁１０２の下流端位置Ｘ３までの距離Ｌ２は、第１の実施の形態の距離Ｌ３よりも短いので、内筒壁１０２の下流端位置Ｘ３における膜冷却効率は、本実施の形態の効率η２が、第１の実施の形態の効率η３よりも高くなる。

【0038】

このことにより、本実施の形態においては、第１の実施の形態に比べて内筒壁１０２の下流端における冷却強化に効果がある。この結果、より信頼性の高い燃焼器内筒を提供することができる。

【0039】

上述した本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0040】

また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態によれば、内筒壁１０２の下流端位置における冷却効率を高めることができるので、信頼性の高い燃焼器内筒を提供できる。

【実施例3】

【0041】

以下、本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図１２は本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図、図１３は図１２のＡ−Ａ線における内筒と尾筒の縦断面図、図１４は図１２のＢ−Ｂ線における内筒と尾筒の縦断面図、図１５は図１２のＣ−Ｃ線における内筒と尾筒の縦断面図である。図１２乃至図１５において、図１乃至図１１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0042】

図１２乃至図１５に示す本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態は、大略第１及び第２の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。本実施の形態においては、図１２乃至図１５に示すように、第２の実施の形態と同様の冷却空気の流路１０５を内筒壁１０２に構成するが、１つの流路１０５において、噴出孔１０７側の第２流路１０５ｂの上流側端部に内筒壁１０２の径方向に延伸する第４流路１０５ｄを設けた点と、この第４流路１０５ｄの両端部のそれぞれに噴出孔１０７を設けた点が異なる。

【0043】

内筒壁１０２の軸方向に伸びる第１流路１０５ａと第２流路１０５ｂとの周方向の間に一の噴出孔１０７が配置され、内筒壁１０２の軸方向に伸びる第２流路１０５ｂと隣接する他の流路１０５の第１流路１０５ａとの周方向の間に他の噴出孔１０７が配置されている。

【0044】

このように構成した本実施の形態によれば、図１３と図１４で示す第１流路１０５ａと第２流路１０５ｂとは内部を冷却空気１３が流れることでの対流冷却の効果が得られる。さらに、図１２と図１５で示す第４流路１０５ｄの両端部の噴出孔１０７から噴出する冷却空気１３は、内筒５の軸方向に伸びる流路１０５の間を膜冷却空気となって内筒壁１０２の内周に沿って流れるため、対流冷却と膜冷却の両方の効果で内筒壁１０２の周方向全周に亘って冷却することができる。この結果、内筒壁１０２の周方向での壁面温度の分布が小さくなるので、より信頼性の高い燃焼器内筒を提供できる。

【0045】

上述した本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0046】

また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態によれば、対流冷却と膜冷却の両方の効果で内筒壁１０２の周方向全周に亘って冷却することができる。この結果、内筒壁１０２の周方向での壁面温度の分布が小さくなるので、より信頼性の高い燃焼器内筒を提供できる。

【実施例4】

【0047】

以下、本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図１６は本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を構成する内筒と尾筒の接続部に設けた流路を示す横断面図である。図１６において、図１乃至図１５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0048】

図１６に示す本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。本実施の形態においては、図１６に示すように、第１の実施の形態と同様の冷却空気の流路１０５を内筒壁１０２に構成するが、第１流路１０５ａと第２流路１０５ｂとを内筒５の軸線Ｌに対し径方向にα°傾けて形成した点が異なる。

【0049】

このように構成した本実施の形態によれば、流路１０５は内筒５の軸線Ｌに対し径方向に傾いて形成しているので、流路１０５内を流れる冷却空気１３の対流冷却の効果で、内筒壁１０２の周方向全周に亘って冷却することができる。この結果、内筒壁１０２の周方向での壁面温度の分布が低減可能となるので、より信頼性の高い燃焼器内筒を提供できる。

【0050】

上述した本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0051】

また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態によれば、内筒壁１０２の周方向全周に亘って冷却することができるので、内筒壁１０２の周方向での壁面温度の分布が低減可能となる。この結果、より信頼性の高い燃焼器内筒を提供できる。

【0052】

また、本発明は上述した第１乃至第４の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 圧縮機
２ タービン
３ 燃焼器
４ 発電機
５ 内筒
６ 尾筒
７ 外筒
１２ 圧縮空気
１３ 冷却空気
１４ 燃焼空気
１６ 燃焼ガス
１０１ 尾筒壁
１０２ 内筒壁
１０４ 供給孔
１０５ 流路
１０５ａ 第１流路
１０５ｂ 第２流路
１０５ｃ 第３流路
１０５ｄ 第４流路
１０７ 噴出孔

【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】