特許 6934359 燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービン

(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】6934359

(24)【登録日】2021年8月25日

(45)【発行日】2021年9月15日

(54)【発明の名称】燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/18 20060101AFI20210906BHJP

【ＦＩ】

   F23R3/18

【請求項の数】19

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-158936(P2017-158936)

(22)【出願日】2017年8月21日

(65)【公開番号】特開2019-35563(P2019-35563A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2020年6月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松村 嘉和

(72)【発明者】

【氏名】安部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 賢治

(72)【発明者】

【氏名】赤松 真児

(72)【発明者】

【氏名】谷口 健太

(72)【発明者】

【氏名】瀧口 智志

【審査官】 吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９０１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３０３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０１０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｒ ３／１８

Ｆ２３Ｒ ３／１０

Ｆ０２Ｃ ７／１８

Ｆ２３Ｃ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向けて空気を供給するための複数の空気入口を有する上流側壁部と、
を備え、
前記上流側壁部は、
第１領域と、
前記第１領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第１領域よりも前記空気入口の前記周方向の形成密度が高い第２領域と、
を含む
燃焼器。

【請求項2】

前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含む請求項１に記載の燃焼器。

【請求項3】

前記第１開口は、前記保炎リングの外周縁から、前記保炎リングの径方向内側に向かって、前記保炎リングの内周縁よりも外周側の位置まで切欠かれた少なくとも１つの切欠きを含む請求項２に記載の燃焼器。

【請求項4】

前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の２／３以下である請求項３に記載の燃焼器。

【請求項5】

前記第１開口は、前記保炎リングの外周縁から前記保炎リングの内周縁の間に形成された少なくとも１つの貫通孔を含む請求項２に記載の燃焼器。

【請求項6】

前記第２領域の前記周方向における延在範囲は、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置を含み、
前記第１領域の前記周方向における延在範囲は、前記ノズルの位置に対応する周方向位置を含む請求項１乃至５の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項7】

前記上流側壁部と前記保炎リングとの間の前記環状空間内において軸方向に沿って延在し、該環状空間を、前記第１領域に対応した第１空間と前記第２領域に対応した第２空間とに仕切る少なくとも１つの仕切部材をさらに備える請求項１乃至６の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項8】

前記保炎リングを下流端に有するパイロットコーンと、
前記パイロットコーンの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側に設けられる冷却リングと、をさらに備え、
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に隙間が形成された請求項１乃至７の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項9】

前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含み、
前記冷却リングの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の空間を介して、前記上流側壁部の前記空気入口と前記保炎リングの前記第１開口とが連通する
請求項８に記載の燃焼器。

【請求項10】

前記上流側壁部は、前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間の前記隙間に開口する冷却空気取込口を有する請求項８又は９に記載の燃焼器。

【請求項11】

前記パイロットコーンの前記下流端に位置する前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含み、
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第１開口に対応する第２開口を有する
請求項８乃至１０の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項12】

前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に前記隙間を形成するための少なくとも一つのスペーサ部を備える請求項８乃至１１の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項13】

前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第１開口に対応する第２開口を有し、
前記少なくとも一つのスペーサ部は、前記保炎リングに向かって下流側に突出するように前記フランジ部に設けられた複数の凸部を含み、
前記複数の凸部は、前記周方向において、前記フランジ部の各々の前記第２開口の両側に位置する一対の凸部を含む
請求項１２に記載の燃焼器。

【請求項14】

周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、を備え、
前記保炎リングは、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置にそれぞれ設けられた複数の切欠きを前記保炎リングの外周縁部に有し、
前記保炎リングの各々の前記切欠きは、前記周方向において、隣り合う一対の前記ノズルの間にて前記出口部に設けられた隔壁の下流側端部よりも幅広であり、
前記保炎リングの各々の前記切欠きの径方向における切欠き深さは、前記周方向における前記切欠きの中央部に比べて、前記周方向における前記切欠きの両端部の方が小さい
燃焼器。

【請求項15】

前記切欠きは、前記隔壁の前記下流側端部の周方向位置において、前記切欠き深さが最大である請求項１４に記載の燃焼器。

【請求項16】

前記切欠きが、前記保炎リングの内周縁よりも外周側に設けられた請求項１４又は１５に記載の燃焼器。

【請求項17】

前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の２／３以下である請求項１４乃至１６の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項18】

前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向かう空気流を形成するための複数の空気入口を有する上流側壁部をさらに備え、
前記上流側壁部は、
第１領域と、
前記保炎リングの前記切欠きの上流側において前記第１領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第１領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第２領域と、
を含む
請求項１４乃至１７の何れか一項に記載の燃焼器。

【請求項19】

請求項１乃至１８の何れか一項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、を備えるガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンに用いられる燃焼器は、予混合火炎を形成するために、円周方向に配置された複数のノズルを備えている。予混合火炎を安定化させるために、複数のノズルの出口部の内周側に周方向に延びる保炎リングが設けられている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１７８１４９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、本発明者らの鋭意検討の結果、保炎リングによる保炎効果が周方向において均一である場合、保炎リング近傍の比較的上流側の位置において予混合が十分に進む前に燃焼が起きて局所的に温度が上昇してしまい、ＮＯｘが増加し得ることが明らかになった。

【0005】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも１つの実施形態は、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇を抑制してＮＯｘの発生量を低減可能な燃焼器及びその燃焼器を備える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】

【0006】

（１）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る燃焼器は、
周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向けて空気を供給するための複数の空気入口を有する上流側壁部と、
を備え、
前記上流側壁部は、
第１領域と、
前記第１領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第１領域よりも前記空気入口の前記周方向の形成密度が高い第２領域と、
を含む。

【0007】

上記（１）の構成によると、保炎リングの上流側に位置する上流側壁部において、第１領域よりも空気入口の形成密度が相対的に高い第２領域を設けたので、上流側壁部の空気入口を介して保炎リングに向けて供給される空気流量は周方向において分布を有する。このため、第１領域に対応した周方向領域では保炎リングの下流側の低流速域にて保炎される一方、第２領域に対応した周方向領域では上流側壁部から供給される空気の流れによって保炎が阻害される結果、保炎リングによる保炎効果は周方向において不均一となる。このため、予混合が十分でない上流側での燃焼を少なくとも一部の周方向領域において抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0008】

（２）いくつかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含む。

【0009】

上記（２）の構成によると、上流側壁部の第２領域の下流側に位置するように保炎リングに第１開口を設けたので、保炎リングの第１開口を介して、上流側壁部の第２領域からの比較的大流量の空気が保炎リングの下流側に導かれる。このため、保炎リングの第１開口が設けられた周方向領域において、保炎リングによる保炎を効果的に阻害し、保炎リングの保炎効果の周方向における不均一な分布を容易に実現できる。よって、予混合が十分でない上流側での燃焼をより一層抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を効果的に抑制することができる。

【0010】

（３）いくつかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記第１開口は、前記保炎リングの外周縁から、前記保炎リングの径方向内側に向かって、前記保炎リングの内周縁よりも外周側の位置まで切欠かれた少なくとも１つの切欠きを含む。

【0011】

上記（３）の構成によると、切欠きは、保炎リングの外周縁から内周縁まで切欠かれた開口と比べて開口面積が小さくなるので、切欠きを流れる空気の流量を抑制することができる。切欠きを流れる空気の流量が大きいと、燃焼に使用される空気の量が低下し、ＮＯｘの発生量が増加してしまうが、上記（３）の構成では、切欠きを流れる空気の流量を抑制することによって、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0012】

（４）いくつかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の２／３以下である。

【0013】

上記（４）の構成によると、切欠きが外周縁から内周縁まで切欠かれたものと比べて切欠きを流れる空気の流量が抑制されるので、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0014】

（５）いくつかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記第１開口は、前記保炎リングの外周縁から前記保炎リングの内周縁の間に形成された少なくとも１つの貫通孔を含む。

【0015】

上記（５）の構成によると、貫通孔は、保炎リングの外周縁から内周縁まで切欠かれた開口と比べて開口面積が小さくなるので、貫通孔を流れる空気の流量を抑制することができる。貫通孔を流れる空気の流量が大きいと、燃焼に使用される空気の量が低下し、予混合気中の燃料濃度が上昇してしまうが、上記（５）の構成では、貫通孔を流れる空気の流量を抑制することによって、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0016】

（６）いくつかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記第２領域の前記周方向における延在範囲は、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置を含み、
前記第１領域の前記周方向における延在範囲は、前記ノズルの位置に対応する周方向位置を含む。

【0017】

上記（６）の構成によると、ノズルの位置に対応する周方向位置から供給される空気の流量よりもノズル間の周方向位置から供給される空気の流量が大きくなり、ノズル間の周方向位置の下流で保炎が阻害される。ノズル間の下流の領域では予混合気の混合状態が比較的悪いので、この領域で保炎が行われると、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加が起こりやすい。このため、この領域での保炎を阻害することにより、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0018】

（７）いくつかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
燃焼器は、
前記上流側壁部と前記保炎リングとの間の前記環状空間内において軸方向に沿って延在し、該環状空間を、前記第１領域に対応した第１空間と前記第２領域に対応した第２空間とに仕切る少なくとも１つの仕切部材をさらに備える。

【0019】

上記（７）の構成によると、仕切部材は、第２空間内を流れる空気が第１空間に流れ込んで第２空間内の空気量が減少することを抑制する。これにより、空気流量の周方向に対する分布が維持されて、保炎リングによる保炎効果を周方向において不均一にすることができる。

【0020】

（８）いくつかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
燃焼器は、
前記保炎リングを下流端に有するパイロットコーンと、
前記パイロットコーンの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側に設けられる冷却リングと、をさらに備え、
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に隙間が形成される。

【0021】

上記（８）の構成によると、パイロットコーンと冷却リングとの間の隙間を空気が流れることにより、パイロットコーン及び保炎リングを冷却することができる。

【0022】

（９）いくつかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含み、
前記冷却リングの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の空間を介して、前記上流側壁部の前記空気入口と前記保炎リングの前記第１開口とが連通する。

【0023】

上記（９）の構成によると、上流側壁部の第２領域の下流側に位置するように保炎リングに第１開口を設け、冷却リングの外周側、且つ、複数のノズルの出口部の内周側の空間を介して、上流側壁部の空気入口と記保炎リングの第１開口とが連通するので、保炎リングの第１開口を介して、上流側壁部の第２領域からの比較的大流量の空気が保炎リングの下流側に導かれる。このため、保炎リングの第１開口が設けられた周方向領域において、保炎リングによる保炎を効果的に阻害し、保炎リングの保炎効果の周方向における不均一な分布を容易に実現できる。よって、予混合が十分でない保炎リングよりも上流側での燃焼をより一層抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を効果的に抑制することができる。

【0024】

（１０）いくつかの実施形態では、上記（８）又は（９）の構成において、
前記上流側壁部は、前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間の前記隙間に開口する冷却空気取込口を有する。

【0025】

上記（１０）の構成によると、冷却空気取込口を通った空気がパイロットコーンと冷却リングとの間の隙間を流れることにより、パイロットコーン及び保炎リングを冷却することができる。

【0026】

（１１）いくつかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記パイロットコーンの前記下流端に位置する前記保炎リングは、前記第２領域の下流側に位置する第１開口を含み、
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第１開口に対応する第２開口を有する。

【0027】

上記（１１）の構成によると、上流側壁部の第２領域の下流側に位置するように保炎リングに第１開口を設け、保炎リングの第１開口に対応するように冷却リングのフランジ部に第２開口を設けたので、保炎リングの第１開口及び冷却リングのフランジ部に第２開口を介して、上流側壁部の第２領域からの比較的大流量の空気が保炎リングの下流側に導かれる。このため、保炎リングの第１開口が設けられた周方向領域において、保炎リングによる保炎を効果的に阻害し、保炎リングの保炎効果の周方向における不均一な分布を容易に実現できる。よって、予混合が十分でない上流側での燃焼をより一層抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を効果的に抑制することができる。

【0028】

（１２）いくつかの実施形態では、上記（８）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に前記隙間を形成するための少なくとも一つのスペーサ部を備える。

【0029】

上記（１２）の構成によると、簡単かつ確実に、パイロットコーンと冷却リングとの間に隙間を形成することができ、この隙間に空気が流れることにより、パイロットコーン及び保炎リングを冷却することができる。

【0030】

（１３）いくつかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第１開口に対応する第２開口を有し、
前記少なくとも一つのスペーサ部は、前記保炎リングに向かって下流側に突出するように前記フランジ部に設けられた複数の凸部を含み、
前記複数の凸部は、前記周方向において、前記フランジ部の各々の前記第２開口の両側に位置する一対の凸部を含む。

【0031】

上記（１３）の構成によると、保炎リングとフランジ部との間に周方向にわたって均一な間隙を形成することができるので、パイロットコーン及び保炎リングを均一に冷却することができる。

【0032】

（１４）本発明の少なくとも１つの実施形態に係る燃焼器は、
周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、を備え、
前記保炎リングは、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置にそれぞれ設けられた複数の切欠きを前記保炎リングの外周縁部に有し、
前記保炎リングの各々の前記切欠きは、前記周方向において、隣り合う一対の前記ノズルの間にて前記出口部に設けられた隔壁の下流側端部よりも幅広であり、
前記保炎リングの各々の前記切欠きの径方向における切欠き深さは、前記周方向における前記切欠きの中央部に比べて、前記周方向における前記切欠きの両端部の方が小さい。

【0033】

上記（１４）の構成によると、周方向にて隣り合う一対のノズルの間の周方向位置において切欠きが形成された部分では保炎能力が小さいか又は保炎されない一方、切欠きが形成されていないか又は切欠きの切欠き深さが小さい部分では保炎が行われるので、保炎リングの保炎効果の周方向における不均一な分布を容易に実現できる。よって、予混合が十分でない上流側での燃焼を抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0034】

また、上記（１４）の構成によると、切欠きは隔壁の下流側端部よりも幅広であるので、隔壁の下流側端部の下流の領域で保炎が阻害される。隔壁の下流側端部の下流の領域では予混合気の混合状態が比較的悪いので、この領域で保炎が行われると、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加が起こりやすい。このため、この領域での保炎を阻害することにより、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0035】

さらに、上記（１４）の構成によると、切欠きの径方向における切欠き深さは、周方向における切欠きの中央部に比べて、周方向における切欠きの両端部の方が小さいので、周方向に対して切欠きの両端部から中央部に向かって保炎能力が小さくなる。これにより、隔壁に対応する周方向位置の下流において確実に保炎を阻害することができる。

【0036】

（１５）いくつかの実施形態では、上記（１４）の構成において、
前記切欠きは、前記隔壁の前記下流側端部の周方向位置において、前記切欠き深さが最大である。

【0037】

上記（１５）の構成によると、隔壁の下流側端部の周方向位置において保炎能力が最低になるので、隔壁に対応する周方向位置の下流において確実に保炎を阻害することができる。

【0038】

（１６）いくつかの実施形態では、上記（１４）又は（１５）の構成において、
前記切欠きが、前記保炎リングの内周縁よりも外周側に設けられる。

【0039】

上記（１６）の構成によると、前記保炎リングの外周縁から内周縁まで切欠かれた切欠きと比べて開口面積が小さくなるので、切欠きを流れる空気の流量を抑制することができる。切欠きを流れる空気の流量が大きいと、燃焼に使用される空気の量が低下してしまうが、上記（１６）の構成では、切欠きを流れる空気の流量を抑制することによって、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0040】

（１７）いくつかの実施形態では、上記（１４）乃至（１６）の何れかの構成において、
前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の２／３以下である。

【0041】

上記（１７）の構成によると、切欠きが外周縁から内周縁まで切欠かれたものと比べて切欠きを流れる空気の流量が抑制されるので、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0042】

（１８）いくつかの実施形態では、上記（１４）乃至（１７）の何れかの構成において、
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向かう空気流を形成するための複数の空気入口を有する上流側壁部をさらに備え、
前記上流側壁部は、
第１領域と、
前記保炎リングの前記切欠きの上流側において前記第１領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第１領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第２領域と、
を含む。

【0043】

上記（１８）の構成によると、保炎リングの上流側に位置する上流側壁部において、第１領域よりも空気入口の形成密度が相対的に高い第２領域を設けたので、上流側壁部の空気入口を介して保炎リングに向けて供給される空気流量は周方向において分布を有する。このため、第１領域に対応した周方向領域では保炎リングの下流側の低流速域にて保炎される一方、第２領域に対応した周方向領域では上流側壁部から供給される空気の流れによって保炎が阻害される結果、保炎リングによる保炎効果は周方向において不均一となる。このため、予混合が十分でない上流側での燃焼を少なくとも一部の周方向領域において抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を効果的に抑制することができる。

【0044】

（１９）本発明の少なくとも１つの実施形態に係るガスタービンは、
上記（１）乃至（１８）の何れかの燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、を備える。

【0045】

上記（１９）の構成によると、燃焼器から発生するＮＯｘの量を低減できるので、ＮＯｘの発生量を低減可能なガスタービンを実現できる。

【発明の効果】

【0046】

本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、保炎リングによる保炎効果が周方向において不均一となるため、保炎を行いながら、予混合が十分でない上流側での燃焼を少なくとも一部の周方向において抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】一実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。

【図2】一実施形態に係る燃焼器の断面図である。

【図3】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図4】別の実施形態に係る燃焼器の断面図である。

【図5】図４のＢ−Ｂ矢視図である。

【図6】一実施形態に係る燃焼器の保炎リングに形成された第１開口の拡大図である。

【図7】一実施形態に係る燃焼器の保炎リングに形成された第１開口の拡大図である。

【図8】一実施形態に係る燃焼器に設けられた保炎リングの変形例を示す平面図である。

【図9】さらに別の実施形態に係る燃焼器の正面図である。

【図10】さらに別の実施形態に係る燃焼器の正面図である。

【図11】いくつかの実施形態に係る燃焼器の上流側壁部の部分平面図である。

【図12】いくつかの実施形態に係る燃焼器に設けられた冷却リングの斜視図である。

【図13】図２及び図４の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

以下、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

【0049】

最初に、図１を参照して、一実施形態に係るガスタービンの構成について説明する。
一実施形態に係るガスタービン１００は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機１０２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器５０と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン１０６とを備えている。発電用のガスタービン１００の場合、タービン１０６には、図示しない発電機が連結され、タービン１０６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。

【0050】

ガスタービン１００における各部位の具体的な構成例について説明する。
圧縮機１０２は、圧縮機車室１１０と、圧縮機車室１１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１１２と、圧縮機車室１１０及び後述するタービン車室１２２を共に貫通するように設けられたロータ１０８と、圧縮機車室１１０内に配置された各種の翼とを備えている。各種の翼は、空気取入口１１２側に設けられた入口案内翼１１４と、圧縮機車室１１０側に固定された複数の静翼１１６と、静翼１１６に対して交互に配列されるようにロータ１０８に設けられた複数の動翼１１８とを含んでいる。尚、圧縮機１０２は、図示しない抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機１０２において、空気取入口１１２から取り込まれた空気は、複数の静翼１１６及び複数の動翼１１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となり、高温高圧の圧縮空気は圧縮機１０２から後段の燃焼器５０に送られる。

【0051】

燃焼器５０は、ケーシング１２０内に配置されている。燃焼器５０は、ケーシング１２０内にロータ１０８を中心として環状に複数配置されていてもよい。燃焼器５０には燃料と圧縮機１０２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン１０６の作動流体である燃焼ガスを発生させる。発生した燃焼ガスは、燃焼器５０から後段のタービン１０６に送られる。

【0052】

タービン１０６は、タービン車室１２２と、タービン車室１２２内に配置された各種の翼とを備えている。各種の翼は、タービン車室１２２側に固定された複数の静翼１２４と、静翼１２４に対して交互に配列されるようにロータ１０８に設けられた複数の動翼１２６とを含んでいる。尚、タービン１０６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン１０６においては、燃焼ガスが複数の静翼１２４及び複数の動翼１２６を通過することでロータ１０８が回転駆動する。これにより、ロータ１０８に連結された発電機が駆動されるようになっている。

【0053】

タービン車室１２２の下流側には、排気車室１２８を介して排気室１３０が連結されている。タービン１０６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室１２８及び排気室１３０を通って外部へ排出される。

【0054】

次に、燃焼器５０のいくつかの実施形態について説明する。
図２及び図３には、一実施形態に係る燃焼器５０が示されている。燃焼器５０は、燃焼器５０の周方向に配列された複数の第１ノズル２を備えている。第１ノズル２は、第１ノズル筒３内に収容されている。第１ノズル２は、例えば予混合燃焼ノズルである。この場合、各々の第１ノズル２は、第１ノズル筒３の内部空間７に供給される圧縮空気ａと、第１ノズル２又は第１スワラ５の燃料噴射孔６から供給される燃料ｆとを予め混合して予混合気が形成されてこの予混合気が燃焼するように構成されている。

【0055】

この実施形態では、複数の第１ノズル２に囲まれるように配置される１つの第２ノズル１１をさらに備えてもよい。第２ノズル１１は、円筒状の第２ノズル筒１２内に収容されている。第２ノズル筒１２の内部には、第２ノズル１１と第２ノズル筒１２との間に第２スワラ１３が設けられている。第２ノズル１１の下流側端部には、燃料噴射孔１４が設けられている。

【0056】

第２ノズル１１は、例えば拡散燃焼ノズルである。この場合、第２ノズル１１は、下流側端部に設けられた燃料噴射孔１４から燃焼器５０の燃焼室５５に向けて燃料を噴出し、拡散燃焼を行うように構成されている。ただし、第２ノズル１１は、拡散燃焼ノズルに限定されるものではなく、予混合燃焼ノズル等の他のタイプのノズルであってもよい。

【0057】

この実施形態では、複数の第１ノズル２の出口部２０は、複数の第１ノズル筒３の下流側に位置し、周方向に延在する内側リング２２と、複数の第１ノズル筒３の下流側において内側リング２２の外周側に位置し、内側リング２２との間に環状の中間流路８を形成するように周方向に延在する外側リング２３とを含んでいる。また、中間流路８は、隣り合う第１ノズル２，２の間に位置するように設けられた隔壁２４を有してもよい。隔壁２４は、淀み抑制部２４ａとすることができ、淀み抑制部２４ａは、下流側に向けて幅が狭くなっていてもよい。淀み抑制部２４ａが下流側に向けて幅が狭くなる構成により、第１ノズル筒３の内部空間７から中間流路８へ流れ込む予混合気の流れが、第１ノズル筒３の下流端で淀むことを抑制できる。

【0058】

図４及び図５には、別の実施形態に係る燃焼器５０が示されている。図４及び図５に示す燃焼器５０と、図２及び図３に示す燃焼器５０とは、複数の第１ノズル２の出口部２０の構成のみが相違しているので、以下に、図４及び図５に示す燃焼器５０の出口部２０の構成についてのみ説明する。

【0059】

出口部２０は、第１ノズル筒３の下流側に第１ノズル筒３と同軸に延びる筒状の延長管２７を含んでいる。図５に示されるように、隣り合う一対の延長管２７，２７間には隙間２８が形成されている。この実施形態では、隙間２８が間に形成される隣り合う一対の延長管２７，２７の対向する壁部２７’，２７’は、隣り合う第１ノズル２，２の間に位置するように設けられた隔壁２４を構成する。

【0060】

図２及び図３、図４及び図５に示す実施形態では、燃焼器５０は、複数の第１ノズル２の出口部２０の内周側において燃焼器５０の周方向に延在する保炎リング１６を備えている。燃焼器５０は、一端が第２ノズル筒１２の下流端に接続されるとともに他端が保炎リング１６に接続されるパイロットコーン１５をさらに備えてもよい。パイロットコーン１５は、上流端から下流端に向かって直径が大きくなるような円錐台形状を有してもよい。保炎リング１６は、パイロットコーン１５の下流端から燃焼器５０の半径方向外側に向かって延在している。図２及び図３、図４及び図５に示す実施形態では、保炎リング１６は、第１ノズル２の長手方向に対して垂直となるように燃焼器５０の半径方向外側に向かって延在しているが、第１ノズル２の長手方向に対して任意の角度をなすように燃焼器５０の半径方向外側に向かって延在してもよい。また、保炎リング１６は、燃焼器５０の半径方向外側に向かって段階的に第１ノズル２の長手方向に対して異なる角度をなすようにして燃焼器５０の半径方向外側に向かって延在してもよい。

【0061】

図３及び図５に示すように、保炎リング１６は、保炎リング１６の周方向に間隔をあけるようにして、第１開口３５が形成されている。図６に示すように、第１開口３５は、保炎リング１６の外周縁１６ｂから内周縁１６ａよりも外周側まで、すなわち外周縁部に切欠かれた切欠き３５ａの形態であってもよい。切欠き３５ａは、外周縁１６ｂにおける保炎リング１６の周方向の幅Ｗが隔壁２４の厚さｔよりも幅広である。また、保炎リング１６の径方向における切欠き３５ａの切欠き深さは、保炎リング１６の周方向における切欠き３５ａの中央部の深さＤ_１に比べて、保炎リング１６の周方向における切欠き３５ａの両端部の深さＤ_２の方が小さくなっている。

【0062】

図７に示すように、切欠き３５ａは好ましくは、隔壁２４の下流側端部の周方向位置Ｐにおいて、最大の切欠き深さＤ_ｍａｘを有する。ただし、この特徴は、図７の実施形態のみに当てはまるものであり、図３の実施形態には当てはまらない。図７では、周方向位置Ｐは、隔壁２４の下流側端部の周方向に関して中央の位置として示されているが、切欠き３５ａは、正確に周方向位置Ｐで最大の切欠き深さＤ_ｍａｘを有さず、周方向位置Ｐを中心とした距離Ｌ_１の周方向の領域Ｒ内において最大の切欠き深さＤ_ｍａｘを有してもよい。ここで、距離Ｌ_１は、外周縁１６ｂにおける保炎リング１６の周方向の切欠き３５ａの幅Ｗに対して、Ｌ_１≦０．３Ｗが好ましい。尚、最大の切欠き深さＤ_ｍａｘは、保炎リング１６の径方向に関して外周縁１６ｂから内周縁１６ａまでの距離Ｌ_２の２／３以下にすることが好ましい。

【0063】

尚、第１開口３５は上述の切欠き３５ａの形態に限定されない。例えば、図８（ａ）に示すように、第１開口３５は、保炎リング１６の周方向に間隔をあけて設けられた複数の貫通孔３５ｂを含んでもよい。また、１つずつの貫通孔３５ｂが保炎リング１６の周方向に間隔をあけて設けられる形態に限定するものではなく、図８（ｂ）に示すように、同一又は異なる直径の複数の貫通孔３５ｃが保炎リング１６の周方向に間隔をあけて設けられる形態であってもよい。

【0064】

図２及び図４に示すように、保炎リング１６の上流側には、第１ノズル筒３と第２ノズル筒１２との間に、燃焼器５０の円周方向かつ半径方向外側に向かって延在する上流側壁部５４が設けられている。上流側壁部５４は、出口部２０の上流又は第１ノズル筒下流と、パイロットコーン１５の上流又は第２ノズル筒１２の下流とを接続する。上流側壁部５４には、圧縮機１０２（図１参照）から送られる圧縮空気ａの一部が流通する空気入口３０が形成されている。空気入口３０を流通した圧縮空気ａは、出口部２０の内周側の環状空間２９を介して保炎リング１６に向けて供給される。

【0065】

保炎リング１６はその下流側に、流速が低い低速領域を形成し、これにより保炎性を向上させるようになっている。しかしながら、図３及び図５に示すように、保炎リング１６には、保炎リング１６の周方向に間隔をあけるようにして第１開口３５が形成されている。第１開口３５が形成された部分からは燃料と混合されていない圧縮空気が多量に供給されるため、保炎能力が小さいか又は保炎されず、保炎が阻害されるので、保炎リング１６の保炎効果が周方向において不均一な分布となる。保炎が阻害された部分では保炎リング１６よりも下流側で、周囲の火炎によって燃焼が生じる。

【0066】

一般に、上流側ほど予混合気の混合が十分ではなく、予混合気の混合が十分ではない場所で燃焼が起こると、局所的に火炎温度の高い燃焼が起きてＮＯｘの発生量が増加してしまう。しかし、保炎リング１６の周方向に間隔をあけて第１開口３５を設けることで、第１開口３５を設けた部分では保炎が阻害されて保炎リング１６よりも下流側で燃焼が生じるので、第１開口を設けた部分では、予混合が十分でない上流側での燃焼を抑制し、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。一方で、第１開口３５を設けていない部分では保炎が阻害されず保炎リング１６近辺で燃焼が生じるので、安定的な燃焼が可能となる。第１開口３５を設けた部分はこの安定燃焼部分により保炎される。

【0067】

第１開口３５である切欠き３５ａは、保炎リング１６の周方向において、隔壁２４の下流側端部に設けられ、隔壁２４の下流側端部よりも幅広である。このような構成により、隔壁２４の下流側端部の下流の領域で保炎が阻害される。隔壁２４の下流側端部の下流の領域では、隣り合う一対の隔壁２４，２４間の下流の領域に比べて予混合気の混合状態が比較的悪いので、隔壁２４の下流側端部の下流の領域で保炎が行われ、上流側で燃焼が生じると、上述したように局所的な火炎温度の上昇に起因してＮＯｘの発生量が増加しやすい。このため、隔壁２４の下流側端部の下流の領域で保炎を阻害することにより、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0068】

また、保炎リング１６の径方向における切欠き３５ａの切欠き深さは、保炎リング１６の周方向における切欠き３５ａの中央部に比べて、保炎リング１６の周方向における切欠き３５ａの両端部の方が小さくなっており、好ましくは、切欠き３５ａは、隔壁２４の下流側端部の周方向位置において、最大の切欠き深さを有する。このような構成により、保炎リング１６の周方向に対して切欠き３５ａの両端部から中央部に向かって保炎能力が小さくなる。このため、隔壁２４に対応する周方向位置の下流において確実に保炎が阻害されることにより、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0069】

切欠き３５ａは、保炎リング１６の内周縁１６ａよりも外周側、すなわち外周縁部に設けられている。切欠き３５ａは、保炎リング１６の外周縁１６ｂから内周縁１６ａまで切欠かれた切欠きと比べると開口面積が小さくなるので、切欠き３５ａを流れる圧縮空気の流量を抑制することができる。切欠き３５ａを流れる空気の流量が大きいと、燃焼に使用される圧縮空気の量が低下して、ＮＯｘの発生量が増加してしまうが、切欠き３５ａを流れる圧縮空気の流量を抑制することによって、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0070】

図９及び図１０にはそれぞれ、さらに別の実施形態に係る燃焼器５０が示されている。図９に示される燃焼器５０は、保炎リング１６に第１開口３５（図３参照）が形成されていないこと、及び、後述する空気入口３０（図２参照）の構成以外は、図２及び図３に示す燃焼器５０と同じ構成を有している。図１０にされる燃焼器５０は、保炎リング１６に第１開口３５（図５参照）が形成されていないこと、及び、後述する空気入口３０（図４参照）の構成以外は、図４及び図５に示す燃焼器５０と同じ構成を有している。

【0071】

次に、図９及び図１０に示す燃焼器５０において、空気入口３０の構成について説明する。
図１１に示すように、上流側壁部５４の第１部分５４ａは、空気入口３０の形成密度が低い領域である第１領域３１と、第１領域３１と周方向にずれた位置に第１領域３１よりも空気入口３０の形成密度が高い領域である第２領域３２とを含んでいる。空気入口３０の形成密度の高低は、第１領域３１に形成される空気入口３０の数よりも第２領域３２に形成される空気入口の数よりも多くすること、及び／又は、第１領域３１に形成される空気入口３０のサイズよりも第２領域３２に形成される空気入口のサイズを大きくすることにより調整可能である。

【0072】

圧縮機１０２（図１参照）から供給される圧縮空気の一部は、空気入口３０を介して上流側壁部５４の第１部分５４ａを通り抜けて環状空間２９（図１又は図３参照）内に流入し、保炎リング１６（図９及び図１０参照）に向けて流れる。第１部分５４ａにはその周方向に、空気入口３０の形成密度が異なる第１領域３１及び第２領域３２が設けられているので、保炎リング１６に向けて流れる空気流量は周方向において分布を有する。このため、第１領域３１に対応した周方向領域では保炎リング１６の下流側の低流速域にて保炎される一方、第２領域３２に対応した周方向領域では上流側壁部５４から供給される比較的大流量の圧縮空気の流れによって保炎が阻害される結果、保炎リング１６による保炎効果は周方向において不均一となる。保炎が阻害された部分では保炎リング１６よりも下流側で、周囲の火炎によって燃焼が生じる。

【0073】

一般に、上流側ほど予混合気の混合が十分ではなく、予混合気の混合が十分ではない場所で燃焼が起こると、局所的に火炎温度の高い燃焼が起きてＮＯｘの発生量が増加してしまう。しかし、上流側壁部５４の第１部分５４ａの周方向に空気入口３０の形成密度が異なる第１領域３１及び第２領域３２を設けることで、第１領域３１よりも大流量の圧縮空気が流れる第２領域３２に対応した周方向領域では保炎が阻害されて保炎リング１６よりも下流側で燃焼が生じるので、第２領域３２に対応した周方向領域では、予混合が十分でない上流側での燃焼を抑制し、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0074】

尚、図２及び図３、図４及び図５に示す実施形態の燃焼器５０でも、上流側壁部５４の第１部分５４ａの周方向に空気入口３０の形成密度が異なる第１領域３１及び第２領域３２を設けてもよい。これらの実施形態の場合、保炎リング１６に第１開口３５が形成された部分の上流の領域が第２領域３２（図１１参照）となる。第１開口３５と第２領域３２とのこのような位置関係により、第１開口３５を介して、第１部分５４ａの第２領域３２からの比較的大流量の空気が保炎リング１６の下流側に導かれる。このため、保炎リング１６の第１開口３５が設けられた周方向領域において、保炎リング１６による保炎を効果的に阻害し、保炎リング１６の保炎効果の周方向における不均一な分布を容易に実現できる。よって、予混合が十分でない上流側での燃焼をより一層抑制し、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を効果的に抑制することができる。

【0075】

図１１に示すように、第１領域３１の周方向における延在範囲は、第１ノズル２の位置に対応する周方向位置であり、第２領域３２の周方向における延在範囲は、周方向にて隣り合う一対の第１ノズル２，２の間の周方向位置であることが好ましい。この場合、第１ノズル２の位置に対応する周方向位置から空気入口３０を介して供給される圧縮空気の流量よりも第１ノズル２，２間の周方向位置から空気入口３０を介して供給される圧縮空気の流量が大きくなり、第１ノズル２，２間の周方向位置の下流で保炎が阻害される。第１ノズル２，２間の下流の領域は、第１ノズル２の下流の領域に比べて予混合気の混合状態が比較的悪いので、この領域で保炎が行われると、上述したように局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加が起こりやすい。このため、この領域での保炎を阻害することにより、ＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0076】

図２及び図３、図４及び図５、図９、及び図１０に示す実施形態では、燃焼器５０は、出口部２０の内周側かつパイロットコーン１５の外周側で周方向に延びる環状空間２９内に、冷却リング１７を有してもよい。冷却リング１７は、パイロットコーン１５の外周側、且つ、出口部２０の内周側に、上流側壁部５４に近接して設けられている。図１２に示すように、冷却リング１７は、一端から他端に向かって直径が拡大するように延びる筒状本体部１７ａと、外径が大きい方の筒状本体部１７ａの端部に沿って円周方向に延びるように設けられたフランジ部１７ｂとを有している。筒状本体部１７ａは少なくとも一部がパイロットコーン１５と平行に延びてもよく、フランジ部１７ｂは少なくとも一部が保炎リング１６と平行に延びてもよい。フランジ部１７ｂは、筒状本体部１７ａの端部から筒状本体部１７ａの径方向外側に向かって延びている。フランジ部１７ｂには、冷却リング１７が環状空間２９（図２及び図４参照）内に設けられたときに、保炎リング１６に形成された第１開口３５（図３及び図５参照）に対応する位置に第２開口４０が形成されている。言い換えると、第１開口３５と第２開口４０とは、それぞれ半分以上、好ましくは９０％以上の領域が軸方向から見て重なっていることが望ましい。第２開口４０は第１開口３５と同じ形状であることが好ましく、図１２の冷却リング１７には、切欠き３５ａと同じ形状の切欠き４０ａが形成されている。これにより、切欠き３５ａ及び切欠き４０ａが重なり合うので、この部分で保炎を阻害することができる。

【0077】

また、冷却リング１７は、パイロットコーン１５及び保炎リング１６（図２及び図４参照）との間に隙間５６を形成するためのスペーサ部５１を有してもよい。スペーサ部５１は、筒状本体部１７ａの内表面から突出するように設けられた複数の凸部５１ａ、及び／又は、フランジ部１７ｂの周方向に対して切欠き４０ａの両側に位置するとともにフランジ部１７ｂの表面から突出するように設けられた複数の凸部５１ｂを有してもよい。冷却リング１７が環状空間２９（図１又は図３参照）内に設けられたときに、凸部５１ａはパイロットコーン１５（図１又は図３参照）に向かって突出し、凸部５１ｂは保炎リング１６（図１又は図３参照）に向かって突出した状態になる。これにより、図２及び図４に示すように、パイロットコーン１５及び筒状本体部１７ａの間と、保炎リング１６及びフランジ部１７ｂの間とのそれぞれに隙間５６を形成することができる。特に、凸部５１ｂがフランジ部１７ｂの周方向に対して切欠き４０ａの両側に位置することにより、保炎リング１６とフランジ部１７ｂとの間に周方向にわたって均一な隙間５６を形成することができる。尚、各凸部５１ａは、周方向にて隣り合う一対の凸部５１ｂ，５１ｂの間の周方向位置に設けられている。また、隙間５６は、冷却リング１７と出口部２０との間の空間よりも狭い。

【0078】

図２及び図４に示すように、保炎リング１６の上流側に設けられる上流側壁部５４は、第１ノズル筒３を支持するとともに第１ノズル筒３の外側から円周方向内側に延在する板状の第１部分５４ａと、第２ノズル筒１２を支持するとともに第２ノズル筒１２の外側から円周方向外側に延在するが第１部分５４ａとは延在方向が異なる円錐台形状の第２部分５４ｂとを有している。上流側壁部５４の径方向に関して、冷却リング１７よりも外側の部分が第１部分５４ａであり、冷却リング１７よりも内側の部分が第２部分５４ｂとすることができる。第１部分５４ａに空気入口３０が形成され、第２部分５４ｂには、パイロットコーン１５と冷却リング１７との間の隙間５６に開口する冷却空気取込口３６が形成されている。

【0079】

圧縮機１０２（図１参照）から供給される圧縮空気の一部は、空気入口３０の他に、冷却空気取込口３６を介して上流側壁部５４の第２部分５４ｂを通り抜けて、パイロットコーン１５と冷却リング１７との間の隙間５６に流入し、保炎リング１６とフランジ部１７ｂとの間の隙間５６を流通して、出口部２０から燃焼室５５へ排気される。この流通過程で、パイロットコーン１５及び保炎リング１６が冷却される。上述したスペーサ部５１の構成によって隙間５６が均一になっていれば、隙間５６を流通する空気の流速が均一になるので、パイロットコーン１５及び保炎リング１６を均一に冷却することができる。

【0080】

図１３に示すように、環状空間２９を板状の仕切部材４５によって、第１領域３１に対応する第１空間６０と、第２領域３２に対応する第２空間６１とに仕切ってもよい。この場合、第１空間６０及び第２空間６１は、円周方向に交互に位置する構成となる。仕切部材４５は、例えば図１２に示すように、冷却リング１７の筒状本体部１７ａの外表面に筒状本体部１７ａの軸方向に沿って延びるように設けられてもよい。この場合、仕切部材４５は、フランジ部１７ｂの上流側でフランジ部１７ｂの周方向に対して切欠き４０ａの両側に位置するように設けられる。仕切部材４５が冷却リング１７に設けられる形態では、図２及び図４に示すように、仕切部材４５は上流側壁部５４に近接しており、仕切部材４５と上流側壁部５４との間にはわずかの隙間があいている。尚、仕切部材４５は冷却リング１７に設けられることに限定するものではなく、内側リング２２（図１３参照）に設けられてもよく、一部の仕切部材４５は内側リング２２に設けられるとともに他の仕切部材４５は冷却リング１７に設けられてもよい。また、冷却リング１７がない場合には、仕切部材４５は、内側リング２２又はパイロットコーン１５のいずれか若しくは両方に設けられてもよい。さらに、仕切部材４５は、上流側壁部５４の第１部分５４ａから下流側に向かって延びるように設けられてもよい。

【0081】

環状空間２９が仕切部材４５によって第１空間６０と第２空間６１とに仕切られているので、仕切部材４５は、第２空間６１内を流れる空気が第１空間６０に流れ込んで第２空間６１内の空気量が減少することを抑制する。これにより、空気流量の周方向に対する分布が維持されて、保炎リングによる保炎効果を周方向において不均一に維持することができる。

【0082】

上述したように、本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、保炎リング１６による保炎効果が周方向において不均一となるため、保炎を行いながら、予混合が十分でない上流側での燃焼を少なくとも一部の周方向領域において抑制し、保炎を行いながら、局所的な火炎温度の上昇に起因したＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

【0083】

上述した実施形態では、保炎リング１６は、パイロットコーン１５の下流端から燃焼器５０の半径方向外側に向かって、第１ノズル２の長手方向に対して任意の角度をなすように延在してもよいと説明したが、この説明には、第１ノズル２の長手方向に対して保炎リング１６がなす角度と第１ノズル２の長手方向に対してパイロットコーン１５がなす角度とが同じとなるように、パイロットコーン１５の下流端から燃焼器５０の半径方向外側に向かって保炎リング１６が延在する形態が含まれる。この場合、複数の第１ノズル２の出口部２０の内周側において燃焼器５０の周方向に延在する部分が保炎リング１６に相当し、保炎リング１６よりも上流側がパイロットコーン１５に相当する。

【0084】

上述した実施形態では、フランジ部１７ｂは、一端から他端に向かって直径が拡大するように延びる筒状本体部１７ａの他端から筒状本体部１７ａの径方向外側に向かって延びていると説明したが、この説明には、筒状本体部１７ａ及びフランジ部１７ｂそれぞれの一端から他端に向かって直径が拡大するように延びる方向が同じ形態、すなわち、筒状本体部１７ａ及びフランジ部１７ｂが全体で１つの円錐台形状を構成する形態を含む。この場合、保炎リング１６の上流側、すなわち、軸方向に見て保炎リング１６と重なる領域がフランジ部１７ｂに相当し、フランジ部１７ｂよりも上流側が筒状本体部１７ａに相当する。

【0085】

上述した実施形態では、第１部分５４ａは、第１ノズル筒３の外側から円周方向内側に延在する板状の部材であり、第２部分５４ｂは、第２ノズル筒１２の外側から円周方向外側に延在するが第１部分５４ａとは延在方向が異なる円錐台形状の部材であったが、この形態に限定されるものではない。第１部分５４ａの延在方向と第２部分５４ｂの延在方向とが同じ、すなわち、第１部分５４ａ及び第２部分５４ｂが、第１ノズル筒３と第２ノズル筒１２との間で、１つの板状の部材を構成するか、又は、１つの円錐台形状の部材を構成してもよい。

【0086】

上述した実施形態では、燃焼器５０は第２ノズル１１を有していたが、第２ノズル１１を有さずに、複数の第１ノズル２のみが設けられた燃焼器及びこの燃焼器を備えるガスタービンであってもよい。

【0087】

上述した実施形態では、燃焼器５０はガスタービン１００に適用されていたが、燃焼器５０の適用先は、ガスタービン１００に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0088】

２ 第１ノズル（ノズル）
１５ パイロットコーン
１６ 保炎リング
１６ａ 内周縁
１６ｂ 外周縁
１７ 冷却リング
１７ｂ フランジ部
２０ 出口部
２４ 隔壁
２９ 環状空間
３０ 空気入口
３１ 第１領域
３２ 第２領域
３５ 第１開口
３５ａ 切欠き
３５ｂ 貫通孔
３５ｃ 貫通孔
３６ 冷却空気取込口
４０ 第２開口
４０ａ 切欠き
４５ 仕切部材
５０ 燃焼器
５１ スペーサ部
５１ａ 凸部
５１ｂ 凸部
５４ 上流側壁部
５６ 隙間
６０ 第１空間
６１ 第２空間
１００ ガスタービン
１０６ タービン

【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】