知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024142595
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】ガスタービン燃焼器
(51)【国際特許分類】
F23R 3/28 20060101AFI20241003BHJP
F23R 3/34 20060101ALI20241003BHJP
F23R 3/04 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
F23R3/28 B
F23R3/34
F23R3/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023054802
(22)【出願日】2023-03-30
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／次世代火力発電基盤技術開発／機動性に優れる広負荷帯高効率ガスタービン複合発電の要素研究」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】瀧口 智志
(72)【発明者】
【氏名】田村 一生
(72)【発明者】
【氏名】吉田 真悟
(57)【要約】
【課題】フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】ガスタービン燃焼器は、燃焼室を規定する燃焼筒と、燃料を燃焼室に供給するための燃焼器と、燃焼器に対して、燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルとを備えるガスタービン燃焼器であって、２段燃焼ノズルは、燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、燃焼ガスの流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部とを含む。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】ガスタービン燃焼器は、燃焼室を規定する燃焼筒と、燃料を燃焼室に供給するための燃焼器と、燃焼器に対して、燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルとを備えるガスタービン燃焼器であって、２段燃焼ノズルは、燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、燃焼ガスの流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部とを含む。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼室を規定する燃焼筒と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む、
ガスタービン燃焼器。
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む、
ガスタービン燃焼器。
【請求項2】
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁を有し、
前記シール空気流路形成部は、
前記ノズル流路壁と、
前記ノズル流路壁の内側に配置され、前記燃料が流れる燃料流路を形成する内側流路壁と、
をさらに含む、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
前記シール空気流路形成部は、
前記ノズル流路壁と、
前記ノズル流路壁の内側に配置され、前記燃料が流れる燃料流路を形成する内側流路壁と、
をさらに含む、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項3】
前記ノズル流路壁は、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側に配置される上流側流路壁と、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁と、
を有し、
前記シール空気流路は、
前記上流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される上流側シール空気流路と、
前記下流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される下流側シール空気流路と、
を有する、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側に配置される上流側流路壁と、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁と、
を有し、
前記シール空気流路は、
前記上流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される上流側シール空気流路と、
前記下流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される下流側シール空気流路と、
を有する、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項4】
前記ノズル中心軸線と直交する前記シール空気流路の断面において、前記上流側シール空気流路の流路面積は、前記下流側シール空気流路の流路面積よりも大きい、
請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項5】
（実施例２と実施例４との中間概念：下流側シール空気流路が一部配置）
前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向における前記上流側シール空気流路の長さは、前記ノズル周方向における前記下流側シール空気流路の長さよりも長い、
請求項３または４に記載のガスタービン燃焼器。
前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向における前記上流側シール空気流路の長さは、前記ノズル周方向における前記下流側シール空気流路の長さよりも長い、
請求項３または４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項6】
前記シール空気流路は、前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側にのみ形成される、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項7】
前記２段燃焼ノズルは、前記シール空気流路において前記ノズル流路壁と前記内側流路壁とに接続される仕切壁をさらに含む、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項8】
（実施例２の具体化：仕切板はシール空気流路の一部にのみ設けられる）
前記仕切壁は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部を有し、
前記仕切壁の前記先端部は、前記シール空気の前記流れ方向において、前記シール空気噴射口に対して上流側に配置される、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
前記仕切壁は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部を有し、
前記仕切壁の前記先端部は、前記シール空気の前記流れ方向において、前記シール空気噴射口に対して上流側に配置される、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項9】
前記仕切壁は、
前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部と、
前記先端部とは反対側の端部である後端部と、
を有し、
前記先端部または前記後端部の少なくとも一方は流線形を呈する、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部と、
前記先端部とは反対側の端部である後端部と、
を有し、
前記先端部または前記後端部の少なくとも一方は流線形を呈する、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項10】
前記ノズル流路壁は、前記内側流路壁と対向する内側面を有し、
前記内側流路壁は、前記ノズル流路壁と対向する外側面を有し、
前記２段燃焼ノズルは、前記内側面または前記外側面の少なくとも一方に設けられるタービュレータをさらに含む、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
前記内側流路壁は、前記ノズル流路壁と対向する外側面を有し、
前記２段燃焼ノズルは、前記内側面または前記外側面の少なくとも一方に設けられるタービュレータをさらに含む、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項11】
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して少なくとも上流側に配置される、
請求項１０に記載のガスタービン燃焼器。
請求項１０に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項12】
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して下流側にのみ配置される、
請求項１０に記載のガスタービン燃焼器。
請求項１０に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項13】
前記内側流路壁は、前記燃料を噴射するための燃料噴射口を形成する内側流路壁一端部を有し、
前記ノズル流路壁は、前記ノズル噴射口を形成するノズル流路壁一端部を有し、
前記内側流路壁一端部または前記ノズル流路壁一端部の少なくとも一方は、前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
前記ノズル流路壁は、前記ノズル噴射口を形成するノズル流路壁一端部を有し、
前記内側流路壁一端部または前記ノズル流路壁一端部の少なくとも一方は、前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項14】
前記内側流路壁は、燃料噴射口を形成する内側流路壁一端部を有し、
前記内側流路壁一端部は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向において、前記ノズル噴射口に対して上流側に配置される、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
前記内側流路壁一端部は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向において、前記ノズル噴射口に対して上流側に配置される、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項15】
前記燃料噴射口は、前記燃料と燃焼用空気とを含む予混合ガスを噴射するように構成された予混合ガス噴射口であり、
前記内側流路壁一端部は、
前記ノズル中心軸線の径方向であるノズル径方向の外側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する外側テーパ面、
または、
前記ノズル径方向の内側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線から離れるように傾斜する内側テーパ面
の少なくとも一方を有する、
請求項１４に記載のガスタービン燃焼器。
前記内側流路壁一端部は、
前記ノズル中心軸線の径方向であるノズル径方向の外側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する外側テーパ面、
または、
前記ノズル径方向の内側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線から離れるように傾斜する内側テーパ面
の少なくとも一方を有する、
請求項１４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項16】
前記内側流路壁一端部は、前記外側テーパ面を有し、
前記ノズル流路壁は、前記外側テーパ面と対向する対向傾斜面であって、前記ノズル噴射口に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する対向傾斜面を有する、
請求項１５に記載のガスタービン燃焼器。
前記ノズル流路壁は、前記外側テーパ面と対向する対向傾斜面であって、前記ノズル噴射口に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する対向傾斜面を有する、
請求項１５に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項17】
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁を有し、
前記シール空気流路形成部は、前記ノズル流路壁に対して前記ノズル中心軸線とは反対側に配置され、
前記シール空気噴射口は、前記ノズル流路壁において開口し、前記ノズル噴射口に向けてシール空気を噴射するように構成される、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
前記シール空気流路形成部は、前記ノズル流路壁に対して前記ノズル中心軸線とは反対側に配置され、
前記シール空気噴射口は、前記ノズル流路壁において開口し、前記ノズル噴射口に向けてシール空気を噴射するように構成される、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、２段燃焼方式が採用されるガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ガスタービンに組み込まれるガスタービン燃焼器が知られている。例えば、特許文献１に開示される２段燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器は、２段目ノズルとしての燃料噴射器を備える。燃料噴射器は、予混合ガスを噴射する予混合ガス噴射口と、冷却空気としての圧縮空気を噴射する冷却空気噴射口とを備える。この燃料噴射器は、燃焼筒の燃焼室内において大きく突き出た構成を有するため、燃焼筒内で生じる燃焼ガスから燃料噴射器に伝わる熱量が大きい。冷却空気としての圧縮空気は燃料噴射器の過度な温度上昇を抑制する役割を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２００４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発明者らの知見によれば、予混合ガス噴射口が燃焼筒の内周面の近くに配置される構成が上記の燃料噴射器に適用されると、内周面において発生する燃焼ガスの馬蹄渦が予混合ガス噴射口に流入するおそれがある。この場合、燃料噴射器の内部で火炎が生じるフラッシュバックが起こり、燃料噴射器が焼損する可能性がある。
【0005】
本開示の目的は、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
燃焼室を規定する燃焼筒と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む。
燃焼室を規定する燃焼筒と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るガスタービンを示す概略図。
【図2】一実施形態に係るガスタービン燃焼器の概略図。
【図3A】第１の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
【図3B】第２の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
【図3C】第３の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
【図4A】第１の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図4B】第１の例示に係る構成が適用された別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図4C】第１の例示に係る構成が適用されたさらに別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図5A】第２の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図6A】第３の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図6B】第３の例示に係る構成が適用された別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図7A】第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図（内側流路壁を省略）。
【図7B】第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図（ノズル流路壁一端部を部分的に省略）。
【図8A】第５の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【図9】第６例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【0010】
＜１．ガスタービン１００の概要＞
図１は、本開示の一実施形態に係るガスタービン１００を示す概略図である。ガスタービン１００は、圧縮空気を生成するための圧縮機２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ガスタービン燃焼器４と、ガスタービン燃焼器４から排出された燃焼ガスにより駆動するように構成されたタービン６とを備える。例えば一軸式ガスタービンであってもよいガスタービン１００では、圧縮機２とタービン６が回転軸９によって連結され、さらにこの回転軸９に発電機５が連結されている。
図１は、本開示の一実施形態に係るガスタービン１００を示す概略図である。ガスタービン１００は、圧縮空気を生成するための圧縮機２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ガスタービン燃焼器４と、ガスタービン燃焼器４から排出された燃焼ガスにより駆動するように構成されたタービン６とを備える。例えば一軸式ガスタービンであってもよいガスタービン１００では、圧縮機２とタービン６が回転軸９によって連結され、さらにこの回転軸９に発電機５が連結されている。
【0011】
ガスタービン燃焼器４では、圧縮機２から送出される圧縮空気と燃料供給ユニット（図示外）から供給される燃料とを含む混合ガスが燃焼し、タービン６を駆動させる作動流体としての燃焼ガスが発生する。タービン６に流入する燃焼ガスによってタービン６は駆動し、回転軸９が回転することによって発電機５は発電を行う。なお、ガスタービン燃焼器４に供給される燃料としては、水素、メタン、軽油、重油、ジェット燃料、天然ガス、ガス化した石炭、または、これら任意の２以上の組み合わせなどが挙げられる。以下、圧縮機２からガスタービン燃焼器４に送られる圧縮空気を「燃焼用空気」という場合がある。
【0012】
＜２．ガスタービン燃焼器４の概要＞
図２は、本開示の一実施形態に係るガスタービン燃焼器４の概略図である。ガスタービン燃焼器４は、燃焼室４７を規定する燃焼筒４０と、燃焼筒４０の一方側の端部に設けられる燃焼器８と、燃焼筒４０の筒壁に設けられる２段燃焼ノズル２０とを備える。燃焼器８は、燃焼筒４０の軸方向に沿って、燃料と燃焼用空気を噴射するように構成される。燃焼器８から噴射される燃料と燃焼用空気が混ざることで生成される混合ガスが着火して、火炎が燃焼室４７の内部で発生する。燃焼室４７内で生成される主流高温ガスとしての燃焼ガスは、下流側（図２の例では右側）に向かって流れる。以下、燃焼室４７における燃焼ガスの流れ方向を「燃焼ガス流れ方向」という場合がある。２段燃焼ノズル２０は、燃焼器８に対して燃焼ガス流れ方向の下流側に配置されており、燃焼筒４０の径方向に沿って燃料と燃焼用空気を噴射するように構成される。２段燃焼ノズル２０から噴射される燃料と燃焼用空気が燃焼室４７内に噴射されることにより、燃焼室４７内で２段目の燃焼が起こる。本例では、複数の２段燃焼ノズル２０が燃焼筒４０の周方向に沿って等間隔に配置される。
図２は、本開示の一実施形態に係るガスタービン燃焼器４の概略図である。ガスタービン燃焼器４は、燃焼室４７を規定する燃焼筒４０と、燃焼筒４０の一方側の端部に設けられる燃焼器８と、燃焼筒４０の筒壁に設けられる２段燃焼ノズル２０とを備える。燃焼器８は、燃焼筒４０の軸方向に沿って、燃料と燃焼用空気を噴射するように構成される。燃焼器８から噴射される燃料と燃焼用空気が混ざることで生成される混合ガスが着火して、火炎が燃焼室４７の内部で発生する。燃焼室４７内で生成される主流高温ガスとしての燃焼ガスは、下流側（図２の例では右側）に向かって流れる。以下、燃焼室４７における燃焼ガスの流れ方向を「燃焼ガス流れ方向」という場合がある。２段燃焼ノズル２０は、燃焼器８に対して燃焼ガス流れ方向の下流側に配置されており、燃焼筒４０の径方向に沿って燃料と燃焼用空気を噴射するように構成される。２段燃焼ノズル２０から噴射される燃料と燃焼用空気が燃焼室４７内に噴射されることにより、燃焼室４７内で２段目の燃焼が起こる。本例では、複数の２段燃焼ノズル２０が燃焼筒４０の周方向に沿って等間隔に配置される。
【0013】
燃焼器８の構成の一例は、特開２０１３－０９６３０３号公報に開示される。本稿ではその構成の詳説を省略するが、概要は以下の通りである。燃焼器８は、燃焼筒４０の中心位置に配置されたパイロットバーナと、パイロットバーナの周囲を取り囲むように等間隔に配置された複数のメインバーナとを含む。パイロットバーナは、パイロット燃料を供給するパイロットノズルと、パイロットノズルの先端部を取り囲むように設けられた筒状部材とを有する。筒状部材は、パイロットノズルとの間にパイロット空気流路を形成しており、パイロット空気流路には燃焼用空気（パイロット空気）が流れるようになっている。メインバーナは、メイン燃料を供給するメインノズルと、メインノズルの周囲に形成されてメイン空気を供給するメイン空気流路とを備える。メインノズルから噴射されるメイン燃料は、メイン空気流路を通って供給されたメイン空気と混合されて予混合ガスとなる。
【0014】
＜３．２段燃焼ノズル２０の概要＞
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ、第１の実施形態に係る２段燃焼ノズル２１（２０）、第２の実施形態に係る２段燃焼ノズル２２（２０）、第３の実施形態に係る２段燃焼ノズル２３（２０）を示す概略図である。２段燃焼ノズル２０から噴射される流体には、燃料と燃焼用空気を含む予混合ガスと、圧縮機２から供給される圧縮空気（燃焼用空気）の一部であるシール空気（詳細は後述する）とが含まれる。予混合ガスとシール空気は、燃焼室４７内で混合されてもよいし、２段燃焼ノズル２０の内部で混合されてもよいし、双方において混合されてもよい。
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ、第１の実施形態に係る２段燃焼ノズル２１（２０）、第２の実施形態に係る２段燃焼ノズル２２（２０）、第３の実施形態に係る２段燃焼ノズル２３（２０）を示す概略図である。２段燃焼ノズル２０から噴射される流体には、燃料と燃焼用空気を含む予混合ガスと、圧縮機２から供給される圧縮空気（燃焼用空気）の一部であるシール空気（詳細は後述する）とが含まれる。予混合ガスとシール空気は、燃焼室４７内で混合されてもよいし、２段燃焼ノズル２０の内部で混合されてもよいし、双方において混合されてもよい。
【0015】
２段燃焼ノズル２１～２３（２０）は、燃焼筒４０に設置される本体部１１～１３と、本体部１１～１３に設けられるノズル流路形成部３１～３３とを含む。ノズル流路形成部３１～３３は、ノズル噴射口２０１～２０３を有するノズル流路１２１～１２３を形成する。ノズル流路１２１～１２３には予混合ガスとシール空気とが流れ、ノズル噴射口２０１～２０３は、予混合ガスとシール空気とを噴射する。以下、２段燃焼ノズル２０の中心軸線を「ノズル中心軸線Ｃ」という場合があり、ノズル中心軸線Ｃの周方向を「ノズル周方向」という場合があり、ノズル中心軸線Ｃの径方向を「ノズル径方向」という場合がある。ノズル中心軸線Ｃは、本体部１１～１３の中心線でもある。また、燃焼筒４０の径方向を「燃焼筒径方向」という場合がある。ノズル中心軸線Ｃは燃焼筒径方向に延在する。
【0016】
ノズル流路形成部３１～３３は、燃焼筒４０の内周面４８に連なるノズル流路壁７１～７３を有する。ノズル流路壁７１～７３は、燃焼筒径方向に沿って延在する部位を含み、当該部位が内周面４８に連なる。燃焼筒径方向におけるノズル流路壁７１～７３の一端部であるノズル流路壁一端部７１１～７１３は、ノズル噴射口２０１～２０３を形成する。
【0017】
ノズル噴射口２０１～２０３は、燃焼筒４０の内周面４８において形成される。本稿において、「内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１～２０３」は、燃焼筒径方向において内周面４８と同じ径方向位置に配置されるノズル噴射口２０１～２０３を含む概念である。
また、「内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１～２０３」は、内周面４８よりも燃焼筒径方向の外側に配置されるノズル噴射口２０１～２０３を含む概念であり、この場合、ノズル噴射口２０１～２０３から内周面４８までの燃焼筒径方向における距離は、円形状に形成されたノズル噴射口２０１～２０３の直径の２０％以下である。
また、「内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１～２０３」は、内周面４８よりも燃焼筒径方向の内側に配置されるノズル噴射口２０１～２０３を含む概念であり、この場合、ノズル噴射口２０１～２０３から内周面４８までの燃焼筒径方向における距離は、円形状に形成されたノズル噴射口２０１～２０３の直径の５％以下である。
また、「内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１～２０３」は、内周面４８よりも燃焼筒径方向の外側に配置されるノズル噴射口２０１～２０３を含む概念であり、この場合、ノズル噴射口２０１～２０３から内周面４８までの燃焼筒径方向における距離は、円形状に形成されたノズル噴射口２０１～２０３の直径の２０％以下である。
また、「内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１～２０３」は、内周面４８よりも燃焼筒径方向の内側に配置されるノズル噴射口２０１～２０３を含む概念であり、この場合、ノズル噴射口２０１～２０３から内周面４８までの燃焼筒径方向における距離は、円形状に形成されたノズル噴射口２０１～２０３の直径の５％以下である。
【0018】
２段燃焼ノズル２１～２３は、本体部１１～１３に設けられるシール空気流路形成部５１～５３をさらに含む。シール空気流路形成部５１～５３は、シール空気噴射口４１～４３を有するシール空気流路１４１～１４３を形成する。シール空気流路１４１～１４３には、シール空気が流れる。
【0019】
図３Ａ，図３Ｂで示されるシール空気流路１４１，１４２は、ノズル流路１２１，１２２に含まれる流路である。具体的構成は以下の通りである。シール空気流路形成部５１，５２は、ノズル流路壁７１の内側に配置される内側流路壁８１，８２を含む。さらに、上述のノズル流路壁７１，７２はシール空気流路形成部５１，５２の構成要素でもあり、ノズル流路壁７１，７２と内側流路壁８１，８２の間にシール空気流路１４１，１４２が形成される。
【0020】
図３Ａで例示される内側流路壁８１は、ノズル中心軸線Ｃを取り囲むようにして燃焼筒径方向に沿って延在する。内側流路壁８１の内側には、予混合ガスが流れる予混合ガス流路９１が形成され、内側流路壁８１の一端部である内側流路壁一端部８１１は、予混合ガスを噴射するための予混合ガス噴射口８１３を形成する。予混合ガス流路９１はノズル流路１２１の一部を構成する。
図３Ｂで例示される内側流路壁８２は、燃焼筒径方向に沿って延在する。内側流路壁８２とノズル流路壁７２との間には、予混合ガスが流れる予混合ガス流路９２が形成される。予混合ガス流路９２はノズル流路１２２の一部を構成する。内側流路壁８２の一端部である内側流路壁一端部８１２と、上述のノズル流路壁一端部７１２は、予混合ガスを噴射するための予混合ガス噴射口８２３を形成する。
図３Ａ，図３Ｂで例示される予混合ガス噴射口８１３，８２３は、ノズル噴射口２０１，２０２の一部を構成する。本構成が採用されることで、予混合ガスとシール空気は、２段燃焼ノズル２０から噴射された後に燃焼室４７内で混合される。但し、本開示はこれに限定されず、例えば２段燃焼ノズル２１において、予混合ガスとシール空気とがノズル噴射口２０１の通過前に混合される構成が採用されてもよい（詳細は後述する）。２段燃焼ノズル２２についても同様である。なお、予混合ガス噴射口８１３，８２３は、燃料を噴射するための燃料噴射口の一例である。
図３Ｂで例示される内側流路壁８２は、燃焼筒径方向に沿って延在する。内側流路壁８２とノズル流路壁７２との間には、予混合ガスが流れる予混合ガス流路９２が形成される。予混合ガス流路９２はノズル流路１２２の一部を構成する。内側流路壁８２の一端部である内側流路壁一端部８１２と、上述のノズル流路壁一端部７１２は、予混合ガスを噴射するための予混合ガス噴射口８２３を形成する。
図３Ａ，図３Ｂで例示される予混合ガス噴射口８１３，８２３は、ノズル噴射口２０１，２０２の一部を構成する。本構成が採用されることで、予混合ガスとシール空気は、２段燃焼ノズル２０から噴射された後に燃焼室４７内で混合される。但し、本開示はこれに限定されず、例えば２段燃焼ノズル２１において、予混合ガスとシール空気とがノズル噴射口２０１の通過前に混合される構成が採用されてもよい（詳細は後述する）。２段燃焼ノズル２２についても同様である。なお、予混合ガス噴射口８１３，８２３は、燃料を噴射するための燃料噴射口の一例である。
【0021】
予混合ガス流路９１，９２は、予混合ガス噴射口８１３，８２３とは反対側に配置される複数の空気供給口９５と、予混合ガス噴射口８１３，８２３と複数の空気供給口９５との間に配置される複数の燃料供給口９６とを有する。複数の空気供給口９５から供給される燃焼用空気と複数の燃料供給口９６から供給される燃料とが混ざることで、予混合ガスは生成される。予混合ガス流路９１，９２は燃料が流れる燃料流路の一例である。
【0022】
図３Ｃで示されるシール空気流路１４３は、ノズル流路壁７３に対してノズル中心軸線Ｃとは反対側に配置される流路であり、ノズル流路１２３とは別個の流路である。そして、シール空気噴射口４３はノズル流路壁７３において開口する。本構成が採用されることで、予混合ガスとシール空気は、２段燃焼ノズル２０の噴射前に２段燃焼ノズル２０の内部で混合される。
本例では、複数のシール空気噴射口４３がノズル周方向に等間隔に配置される。シール空気噴射口４３は、ノズル噴射口２０３に向けてシール空気を噴射するように構成される。シール空気流路１４３のうちでシール空気噴射口４３を含む出口側流路１４３Ａの中心線Ｐとノズル中心軸線Ｃとのなす鋭角θは、３０度未満であることが好ましい。
本例では、複数のシール空気噴射口４３がノズル周方向に等間隔に配置される。シール空気噴射口４３は、ノズル噴射口２０３に向けてシール空気を噴射するように構成される。シール空気流路１４３のうちでシール空気噴射口４３を含む出口側流路１４３Ａの中心線Ｐとノズル中心軸線Ｃとのなす鋭角θは、３０度未満であることが好ましい。
【0023】
図３Ｃで例示されるノズル流路１２３では、複数のシール空気噴射口４３に対してノズル噴射口２０３とは反対側に、図３Ａ、図３Ｂと同様の複数の空気供給口９５が設けられ、複数のシール空気噴射口４３と複数の空気供給口９５との間には、図３Ａ、図３Ｂと同様の複数の燃料供給口９６が設けられる。燃焼用空気と燃料とが混ざることで生成される予混合ガスは、複数の空気供給口９５から供給されるシール空気の少なくとも一部と混ざった後、ノズル噴射口２０３から噴射される。
【0024】
図３Ａ～図３Ｃで示されるシール空気噴射口４１～４３の各々の少なくとも一部は、ノズル中心軸線Ｃに対して、燃焼ガス流れ方向の上流側に配置される。より詳細には、シール空気噴射口４１，４３は、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の上流側および下流側に配置され、シール空気噴射口４２は、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の上流側のみに配置される。
【0025】
発明者らの知見によれば、燃焼室４７の内部で生成される主流高温ガスとしての燃焼ガスが下流側に向かって流れる過程で、内周面４８には燃焼ガスの馬蹄渦Ｓが形成される。馬蹄渦Ｓがノズル噴射口２０１～２０３に流入すると、２段燃焼ノズル２０の内部で着火するフラッシュバックが生じる虞がある。この点、シール空気噴射口４１～４３の少なくとも一部が、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の上流側に配置されることで、シール空気がノズル噴射口２０１～２０３のうちでノズル中心軸線Ｃよりも燃焼ガス流れ方向の上流側の領域を通過する。ノズル噴射口２０１～２０３におけるシール空気の流れによって、馬蹄渦Ｓがノズル噴射口２０１～２０３に流入することが抑制される。つまり、シール空気は、主流高温ガスとしての燃焼ガスがノズル噴射口２０１～２０３に流入するのを阻止するシール機能の役割を果たす。これにより、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器４が実現される。
【0026】
図３Ａ、図３Ｂで例示される実施形態では、ノズル流路壁７１，７２は、シール空気流路形成部５１，５２の構成要素でもあり、ノズル流路壁７１，７２と内側流路壁８１，８２の間にシール空気流路１４１，１４２が形成される。上記構成によれば、内側流路壁８１，８２は、予混合ガス流路９１，９２を形成するのみならず、シール空気流路１４１，１４２も形成する。これにより、シール空気流路１４３を形成する専用の流路壁をノズル流路壁７１，７２の外側に配置する場合に比べ、ガスタービン燃焼器４は構成を簡素化できる。
【0027】
また、図３Ｂで示されるシール空気流路１４２は、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の上流側のみ配置される。上記構成によれば、圧縮機２から送出される圧縮空気（燃焼用空気）のうちで、シール空気として利用される空気の総流量を抑えつつ、フラッシュバックを効果的に抑制できる。
【0028】
また、図３Ｃで例示される実施形態では既述の通り、シール空気流路形成部５３はノズル流路壁７３に対してノズル中心軸線Ｃとは反対側に配置され、シール空気噴射口４３はノズル流路壁７３において開口する。上記構成によれば、２段燃焼ノズル２０の設計段階で、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向におけるシール空気噴射口４３の配置位置を自在に調整することが可能になる。これにより、シール空気が馬蹄渦Ｓの流入を阻止することと、シール空気が燃焼室４７の内部において予混合ガスと良好に混ざることとを両立させることが可能になる。
【0029】
＜４．２段燃焼ノズル２１（２０）で追加的に採用されうる構成の詳細＞
図４Ａ～図９を参照し、２段燃焼ノズル２１に追加的に適用可能な構成を説明する。以下では、第１の例示に係る構成から第７の例示に係る構成を順に説明する。なお、第１の例示に係る構成から第７の例示に係る構成のいずれか１つのみが２段燃焼ノズル２１に適用されてもよいし、これらの構成の任意の２以上の組み合わせが２段燃焼ノズル２１に適用されてもよい。
図４Ａ～図９を参照し、２段燃焼ノズル２１に追加的に適用可能な構成を説明する。以下では、第１の例示に係る構成から第７の例示に係る構成を順に説明する。なお、第１の例示に係る構成から第７の例示に係る構成のいずれか１つのみが２段燃焼ノズル２１に適用されてもよいし、これらの構成の任意の２以上の組み合わせが２段燃焼ノズル２１に適用されてもよい。
【0030】
＜４－１．第１の例示に係る構成＞
図４Ａ～図４Ｃを参照し、第１の例示に係る構成を説明する。図４Ａ～図４Ｃは、第１の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ（２１）を示す概略図であり、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視における２段燃焼ノズル２１を示す。図４Ａ～図４Ｃは、第１の例示に係る互いに異なる種類の構成を示す。
図４Ａ～図４Ｃを参照し、第１の例示に係る構成を説明する。図４Ａ～図４Ｃは、第１の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ（２１）を示す概略図であり、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視における２段燃焼ノズル２１を示す。図４Ａ～図４Ｃは、第１の例示に係る互いに異なる種類の構成を示す。
【0031】
２段燃焼ノズル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ（２１）のノズル流路壁７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ（７１）は、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の上流側に配置される上流側流路壁７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ（７６）と、ノズル中心軸線Ｃに対して燃焼ガス流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ（７９）とを有する。そして、シール空気流路１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ（１４１）は、上流側流路壁７６と内側流路壁８１とによって形成される上流側シール空気流路１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｃ（１４６）と、下流側流路壁７９と内側流路壁８１とによって形成される下流側シール空気流路１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ（１４９）とを有する。
【0032】
図４Ａ，図４Ｂで例示される内側流路壁８１は、ノズル周方向に亘って、上流側流路壁７６Ａ，７６Ｂおよび下流側流路壁７９Ａ，７９Ｂによって囲まれている。ノズル流路壁７１Ａ，７１Ｂは、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視において、円形状である。他方で、図４Ｃで示される例では、上流側流路壁７６Ｃは上流側流路壁７６Ａ，７６Ｂと同一の半円形状であるものの、下流側流路壁７９Ｃは上流側流路壁７６Ｃよりも周長の短い円弧状である。ノズル流路壁７１Ｃは、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視においてＣ字状であり、ノズル周方向において内側流路壁８１の一部のみを囲むように配置される。
【0033】
図４Ａ～図４Ｃで示される第１の例示に係る構成によれば、シール空気流路１４１Ａ～１４１Ｃ（１４１）が、上流側シール空気流路１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｃ（１４６）と、下流側シール空気流路１４９Ａ，１４９Ｂ，１４９Ｃ（１４９）とを有する。これにより、シール空気噴射口４１から噴射されるシール空気は、ノズル噴射口２０１Ａ～２０１Ｃ（２０１）においてノズル中心軸線Ｃに対して上流側の領域を通過するのみならず、ノズル中心軸線Ｃに対して下流側の領域をも通過するので、ノズル噴射口２０１から噴射される燃料を含む予混合ガスをシール空気と均等に混ぜることが可能になる。
【0034】
また、図４Ｂで示されるように、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視において、上流側シール空気流路１４６Ｂの流路面積は、下流側シール空気流路１４９Ｂの流路面積よりも大きい。つまり、ノズル中心軸線Ｃと直交する断面において、上流側シール空気流路１４６Ｂの流路面積は下流側シール空気流路１４９Ｂの流路面積よりも大きい。流路面積のこのような大小関係は、円筒状に形成される内側流路壁８１の軸心が、ノズル中心軸線Ｃよりも燃焼ガス流れ方向の下流側に位置するよう、内側流路壁８１をノズル流路壁７１に対して偏心させることで実現される。燃焼筒４０の内周面４８において発生する馬蹄渦Ｓは、燃焼ガス流れ方向においてノズル中心軸線Ｃよりも上流側でノズル噴射口２０１に流入する傾向がある（これは、図３Ａの矢印によって例示される馬蹄渦Ｓの流れ方向から明らかである）。この点、上記構成によれば、上流側シール空気流路１４６Ｂを流れるシール空気の流量が増大するので、シール空気の流れが馬蹄渦Ｓの流入をより効果的に抑制できる。これにより、ガスタービン燃焼器４はフラッシュバックをより確実に抑制できる。
【0035】
図４Ｃで示されるように、ノズル周方向における上流側流路壁７６Ｃの長さは、ノズル周方向における下流側流路壁７９Ｃの長さよりも長い（下流側流路壁７９Ｃのノズル周方向における長さは寸法Ｌ１，Ｌ２の合計値である。）。上記構成によれば、上流側シール空気流路１４６Ｃを流れるシール空気の流量が増大するので、シール空気の流れが馬蹄渦Ｓの流入をより効果的に抑制できる。これにより、ガスタービン燃焼器４はフラッシュバックをより確実に抑制できる。また、ノズル中心軸線Ｃよりも燃焼ガス流れ方向の下流側においてシール空気が不要となる実施形態においては、ノズル中心軸線Ｃよりも燃焼ガス流れ方向の上流側にシール空気を集約できるので、フラッシュバックをより効果的に抑制できる。
【0036】
＜４－２．第２の例示に係る構成＞
図５Ａ～図５Ｃを参照し、第２の例示に係る構成を説明する。図５Ａ、図５Ｂは、第２の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ｄを示す概略図である。図５Ｃは、図５ＡのＡ－Ａ線矢視方向における仕切壁５５の断面図である。
図５Ａ～図５Ｃを参照し、第２の例示に係る構成を説明する。図５Ａ、図５Ｂは、第２の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ｄを示す概略図である。図５Ｃは、図５ＡのＡ－Ａ線矢視方向における仕切壁５５の断面図である。
【0037】
図５Ａで示される２段燃焼ノズル２１Ｄ（２１）は、図３Ａで例示した２段燃焼ノズル２１Ａ（２１）の構成に加えて、少なくとも１つの仕切壁５５をさらに含む。仕切壁５５は、シール空気流路１４１において、ノズル流路壁７１Ａと内側流路壁８１とに接続される。また、仕切壁５５はノズル中心軸線Ｃに沿って延在する。
図５Ｂで示されるように、複数の仕切壁５５がノズル周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。各仕切壁５５は、ノズル周方向に互いに隣接する２つの空間を規定し、２つの空間の間におけるシール空気の流れは仕切壁５５によって規制される。なお、仕切壁５５の個数は１個であってもよい。
図５Ｂで示されるように、複数の仕切壁５５がノズル周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。各仕切壁５５は、ノズル周方向に互いに隣接する２つの空間を規定し、２つの空間の間におけるシール空気の流れは仕切壁５５によって規制される。なお、仕切壁５５の個数は１個であってもよい。
【0038】
シール空気噴射口４１におけるシール空気は、馬蹄渦Ｓの流れの影響により、ノズル周方向に沿って燃焼ガス流れ方向の下流側に押し流される場合がある。この点、２段燃焼ノズル２１Ｄが少なくとも１つの仕切壁５５を含むことで、ノズル周方向におけるシール空気の流れを仕切壁５５が規制できる。従って、シール空気噴射口４１におけるシール空気の圧力分布がノズル周方向において偏ることが抑制され、シール空気噴射口４１におけるシール空気の流れをスムーズにすることができる。
【0039】
図５Ａで例示されるように、仕切壁５５は先端部５５Ａと後端部５５Ｂを有する。先端部５５Ａは、シール空気流れ方向（即ち、シール空気流路１４１でのシール空気の流れ方向）における仕切壁５５の下流側の端部である。また、後端部５５Ｂは、先端部５５Ａとは反対側の仕切壁５５の端部である。先端部５５Ａは、シール空気流れ方向においてシール空気噴射口４１に対して上流側に配置される。先端部５５Ａからシール空気噴射口４１までの最短距離（燃焼筒径方向における距離として示す寸法Ｍ）は、円形状に形成されるノズル噴射口２０１の内径の５０％以下であることが好ましい。また、仕切壁５５の軸方向長さは、ノズル噴射口２０１の直径の５０％以上であることが好ましい。
【0040】
上記構成によれば、仕切壁５５が設けられることで、噴射されるシール空気の周方向における偏在を抑制できる。これにより、シール空気が必要となるガス流れ方向の上流側における燃焼室４７の圧力が高い場合であっても、シール空気を十分に供給できる。
【0041】
図５Ｃで例示されるように、先端部５５Ａまたは後端部５５Ｂの少なくとも一方は、流線形を呈してもよい。同図の例では、先端部５５Ａと後端部５５Ｂがいずれも流線形を呈する。より具体的には、シール空気流れ方向の下流側に向かうほど先端部５５Ａのノズル周方向における長さは短く、シール空気流れ方向の上流側に向かうほど後端部５５Ｂのノズル周方向における長さは短い。なお、先端部５５Ａと後端部５５Ｂはいずれも、ノズル流路壁７１Ａと内側流路壁８１とに接続されている。
【0042】
上記構成によれば、シール空気噴射口４１に向かって流れるシール空気が滞留するのを抑制できる。
【0043】
＜４－３．第３の例示に係る構成＞
図６Ａ、図６Ｂを参照し、第３の例示に係る構成を説明する。図６Ａ、図６Ｂは、第３の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｅ、２１Ｆ（２１）を示す概略図である。図６Ａ、図６Ｂは、第３の例示に係る互いに異なる種類の構成を示す。
図６Ａ、図６Ｂを参照し、第３の例示に係る構成を説明する。図６Ａ、図６Ｂは、第３の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｅ、２１Ｆ（２１）を示す概略図である。図６Ａ、図６Ｂは、第３の例示に係る互いに異なる種類の構成を示す。
【0044】
図６Ａ，図６Ｂで示される２段燃焼ノズル２１Ｅ，２１Ｆ（２１）は、図３Ａで例示した２段燃焼ノズル２１Ａ（２１）の構成に加えて、タービュレータ５７を含む。より具体的には、ノズル流路壁７１Ａ（７１）は内側流路壁８１と対向する内側面７７を有し、内側流路壁８１はノズル流路壁７１Ａと対向する外側面８８を有し、タービュレータ５７は内側面７７または外側面８８の少なくとも一方に設けられる。図６Ａ，図６Ｂで例示されるタービュレータ５７は、内側面７７と外側面８８の双方に設けられるが、内側面７７または外側面８８のいずれか一方のみに設けられてもよい。
タービュレータ５７は、ノズル周方向における内側面７７の全長に亘って内側面７７に設けられてもよいし、ノズル周方向における内側面７７の一部にのみ設けられてもよい。内側面７７の一部にのみ設けられる複数のタービュレータ５７は、ノズル周方向に沿って等間隔に内側面７７に配置されてもよい。
同様に、タービュレータ５７は、ノズル周方向における外側面８８の全長に亘って外側面８８に設けられてもよいし、ノズル周方向における外側面８８の一部にのみ設けられてもよい。外側面８８の一部にのみ設けられるタービュレータ５７は、ノズル周方向に沿って等間隔に外側面８８に配置されてもよい。
タービュレータ５７は、ノズル周方向における内側面７７の全長に亘って内側面７７に設けられてもよいし、ノズル周方向における内側面７７の一部にのみ設けられてもよい。内側面７７の一部にのみ設けられる複数のタービュレータ５７は、ノズル周方向に沿って等間隔に内側面７７に配置されてもよい。
同様に、タービュレータ５７は、ノズル周方向における外側面８８の全長に亘って外側面８８に設けられてもよいし、ノズル周方向における外側面８８の一部にのみ設けられてもよい。外側面８８の一部にのみ設けられるタービュレータ５７は、ノズル周方向に沿って等間隔に外側面８８に配置されてもよい。
【0045】
上記構成によれば、シール空気流路１４１にタービュレータ５７が設けられることで、シール空気流路１４１においてシール空気の２次流れが発生する。シール空気噴射口４１から噴射されるシール空気の流れが乱されるため、馬蹄渦Ｓの流入を阻止するシール機能を果たし終えて燃焼室４７の中心側に向かって流れるシール空気は、燃料を含む予混合ガスと混ざりやすい。これにより、燃焼室４７の内部にて、高温燃焼ガスとシール空気とが速やかに混合され、周囲の燃焼ガス温度を低減させることができる。よって、ＮＯｘの発生を抑制できる。
【0046】
図６Ａで示されるように、本開示の一実施形態に係るタービュレータ５７は、燃焼ガス流れ方向においてノズル中心軸線Ｃに対して少なくとも上流側に配置されることが好ましい。本構成によれば、馬蹄渦Ｓの流入を阻止するシール機能を果たし終えたシール空気が燃料を含む予混合ガスと混ざるのを促進できる。当該混合空気が燃焼室４７の内部において燃焼ガス流れ方向の上流側にある既燃ガスと混ざり、既燃ガスの温度が低下するので、ＮＯｘの発生を抑制できる。
【0047】
図６Ｂに示されるように、本開示の他の実施形態に係るタービュレータ５７は、燃焼ガス流れ方向においてノズル中心軸線Ｃに対して下流側にのみ配置されてもよい。燃焼ガス流れ方向においてノズル噴射口２０１よりも下流側では、馬蹄渦Ｓがノズル噴射口２０１に流入する傾向が低い。つまり、ノズル中心軸線Ｃに対して下流側を流れるシール空気は、馬蹄渦Ｓの流入を阻止する必要がない場合もある。この点、上記構成によれば、当該シール空気の流れを積極的に乱すことが可能になり、燃料を含む予混合ガスにシール空気が混ざるのを促進できる。
【0048】
＜４－４．第４の例示に係る構成＞
図７Ａ、図７Ｂを参照し、第４の例示に係る構成を説明する。図７Ａ、図７Ｂは、第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｇ（２１）を示す概略図である。なお、図面を見やすくする都合、図７Ａでは内側流路壁８１Ｇ（図７Ｂ参照）の図示を省略し、図７Ｂではノズル流路壁一端部７１１Ｇ（図７Ａ参照）の図示を部分的に省略する。
図７Ａ、図７Ｂを参照し、第４の例示に係る構成を説明する。図７Ａ、図７Ｂは、第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｇ（２１）を示す概略図である。なお、図面を見やすくする都合、図７Ａでは内側流路壁８１Ｇ（図７Ｂ参照）の図示を省略し、図７Ｂではノズル流路壁一端部７１１Ｇ（図７Ａ参照）の図示を部分的に省略する。
【0049】
図７Ａで示される２段燃焼ノズル２１Ｇ（２１）のノズル流路壁７１Ｇ（７１）は、ノズル噴射口２０１Ｇ（２０１）を形成するノズル流路壁一端部７１１Ｇ（７１１）を有する。そして、ノズル流路壁一端部７１１Ｇは、ノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する。
図７Ｂで示される２段燃焼ノズル２１Ｇ（２１）の内側流路壁８１Ｇ（８１）は、予混合ガス噴射口８１３Ｇ（８１３）を形成する内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）を有する。そして、内側流路壁一端部８１１Ｇは、ノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する。
なお、本開示はノズル流路壁一端部７１１Ｇ（７１１）と内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）の双方がジグザグ状に延在することに限定されず、ノズル流路壁一端部７１１Ｇ（７１１）または内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）のいずれか一方のみがジグザグ状に延在してもよい。この場合、いずれか他方はノズル周方向に沿って直線状に延在してもよい。
図７Ｂで示される２段燃焼ノズル２１Ｇ（２１）の内側流路壁８１Ｇ（８１）は、予混合ガス噴射口８１３Ｇ（８１３）を形成する内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）を有する。そして、内側流路壁一端部８１１Ｇは、ノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する。
なお、本開示はノズル流路壁一端部７１１Ｇ（７１１）と内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）の双方がジグザグ状に延在することに限定されず、ノズル流路壁一端部７１１Ｇ（７１１）または内側流路壁一端部８１１Ｇ（８１１）のいずれか一方のみがジグザグ状に延在してもよい。この場合、いずれか他方はノズル周方向に沿って直線状に延在してもよい。
【0050】
上記の構成によれば、内側流路壁一端部８１１Ｇとノズル流路壁一端部７１１Ｇとによって形成されるシール空気噴射口４１Ｇ（４１）において、シール空気の２次流れが発生する。シール空気噴射口４１Ｇ（４１）から噴射されるシール空気の流れが乱されるので、馬蹄渦Ｓの流入を阻止するシール機能を果たし終えて燃焼室４７の中心側に向かって流れるシール空気は燃料と混ざりやすい。これにより、燃焼室４７内部にて、周辺の高温燃焼ガスとシール空気を速やかに混合することで、周囲の燃焼ガス温度を低減させることができ、ＮＯｘの発生を抑制できる。
【0051】
＜４－５．第５の例示に係る構成＞
図８Ａ～図８Ｄを参照し、第５の例示に係る構成を説明する。図８Ａは、第５の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ｈ（２１）を示す概略図である。図８Ｂ、図８Ｃは、図８Ａの２段燃焼ノズル２１Ｈがより具体化された２段燃焼ノズル２１Ｉ，２１Ｊ（２１Ｈ）を示す概略図である。
図８Ａ～図８Ｄを参照し、第５の例示に係る構成を説明する。図８Ａは、第５の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１である２段燃焼ノズル２１Ｈ（２１）を示す概略図である。図８Ｂ、図８Ｃは、図８Ａの２段燃焼ノズル２１Ｈがより具体化された２段燃焼ノズル２１Ｉ，２１Ｊ（２１Ｈ）を示す概略図である。
【0052】
図８Ａで示されるように、２段燃焼ノズル２１Ｈ（２１）の内側流路壁８１Ｈ（８１）は、予混合ガス噴射口８１３Ｈ（８１３）を形成する内側流路壁一端部８１１Ｈ（８１１）を有する。同図で示す２段燃焼ノズル２１Ｈのノズル流路壁７１Ｈ（７１）は、ノズル中心軸線Ｃと平行に延在するが、後述するようにノズル流路壁７１Ｈの一部はノズル中心軸線Ｃと非平行であってもよい（図８Ｃ参照）。内側流路壁一端部８１１Ｈは、シール空気流れ方向において、ノズル噴射口２０１Ｈ（２０１）に対して上流側に配置される。上記構成によれば、燃焼室４７を流れる高温の主流ガスとしての燃焼ガスから内側流路壁一端部８１１Ｈを遠ざけることができるので、内側流路壁一端部８１１Ｈの焼損を抑制できる。
なお、本構成が採用される場合、内側流路壁一端部８１１Ｈとノズル流路壁７１Ｈとによって形成されるシール空気噴射口４１Ｈ（４１）は、シール空気流れ方向においてノズル噴射口２０１Ｈよりも上流側に配置される。従って、シール空気の少なくとも一部は、予混合ガスと混ざったあとにノズル噴射口２０１Ｈから噴射される。
なお、本構成が採用される場合、内側流路壁一端部８１１Ｈとノズル流路壁７１Ｈとによって形成されるシール空気噴射口４１Ｈ（４１）は、シール空気流れ方向においてノズル噴射口２０１Ｈよりも上流側に配置される。従って、シール空気の少なくとも一部は、予混合ガスと混ざったあとにノズル噴射口２０１Ｈから噴射される。
【0053】
図８Ｂで例示される２段燃焼ノズル２１Ｉ（２１Ｈ）は内側流路壁８１I（８１Ｈ）を有し、内側流路壁８１Ｈの内側流路壁一端部８１１Ｉ（８１１Ｈ）は、内側テーパ面８１５を有する。内側テーパ面８１５は、ノズル径方向の内側（即ち、ノズル中心軸線Ｃ側）を向いており、燃焼室４７に近づくに従いノズル中心軸線Ｃから離れるように傾斜する。
図８Ｃで例示される２段燃焼ノズル２１J（２１Ｈ）は内側流路壁８１Ｊ（８１Ｈ）を有し、内側流路壁８１Jの内側流路壁一端部８１１Ｊ（８１１Ｈ）は、外側テーパ面８１８を有する。外側テーパ面８１８は、ノズル径方向の外側（即ち、ノズル中心軸線Ｃとは反対側）を向いており、燃焼室４７に近づくに従いノズル中心軸線Ｃに近づくように傾斜する。
内側流路壁一端部８１１Ｈが、外側テーパ面８１８または内側テーパ面８１５を有する構成によれば、内側流路壁一端部８１１Ｈの形状が先細る形状となるので、内側流路壁一端部８１１Ｈの近く（例えば、内側流路壁一端部８１１Ｈに対してシール空気流れ方向の下流側にある２段燃焼ノズル２０Ｈ内の領域Ｒ）で予混合ガスが滞留するのを抑制できる。これにより、ノズル噴射口２０１Ｈは予混合ガスを勢いよく噴射できる。なお、本開示の内側流路壁一端部８１１Ｈは、内側テーパ面８１５または外側テーパ面８１８のいずれか一方のみを有することに限定されず、内側テーパ面８１５と外側テーパ面８１８の双方を有してもよい。この場合も、予混合ガスの滞留が抑制される上記の利点は得られる。
図８Ｃで例示される２段燃焼ノズル２１J（２１Ｈ）は内側流路壁８１Ｊ（８１Ｈ）を有し、内側流路壁８１Jの内側流路壁一端部８１１Ｊ（８１１Ｈ）は、外側テーパ面８１８を有する。外側テーパ面８１８は、ノズル径方向の外側（即ち、ノズル中心軸線Ｃとは反対側）を向いており、燃焼室４７に近づくに従いノズル中心軸線Ｃに近づくように傾斜する。
内側流路壁一端部８１１Ｈが、外側テーパ面８１８または内側テーパ面８１５を有する構成によれば、内側流路壁一端部８１１Ｈの形状が先細る形状となるので、内側流路壁一端部８１１Ｈの近く（例えば、内側流路壁一端部８１１Ｈに対してシール空気流れ方向の下流側にある２段燃焼ノズル２０Ｈ内の領域Ｒ）で予混合ガスが滞留するのを抑制できる。これにより、ノズル噴射口２０１Ｈは予混合ガスを勢いよく噴射できる。なお、本開示の内側流路壁一端部８１１Ｈは、内側テーパ面８１５または外側テーパ面８１８のいずれか一方のみを有することに限定されず、内側テーパ面８１５と外側テーパ面８１８の双方を有してもよい。この場合も、予混合ガスの滞留が抑制される上記の利点は得られる。
【0054】
図８Ｃで例示されるように、２段燃焼ノズル２１Ｊ（２１Ｈ）のノズル流路壁７１Ｊ（７１Ｈ）は、対向傾斜面７５を有してもよい。対向傾斜面７５は、外側面８８と対向すると共に、ノズル噴射口２０１Ｊ（２０１Ｈ）に近づくに従いノズル中心軸線Ｃに近づくよう傾斜する。同図では一例として、対向傾斜面７５は外側面８８と平行である。
【0055】
上記構成によれば、２段燃焼ノズル２１Ｊのシール空気流路１４１J（１４１Ｈ）の流路面積がシール空気噴射口４１Ｊ（４１Ｈ）に近づくにつれて大きくなることが抑制されるので、シール空気噴射口４１Ｊにおけるシール空気の勢いが弱まるのを回避できる。これにより、ノズル噴射口２０１Ｊ（２０１Ｈ）から予混合ガスを勢いよく噴射できると共に、馬蹄渦Ｓのノズル噴射口２０１Ｊへの流入を抑制できる。
【0056】
＜４－６．第６の例示に係る構成＞
図９を参照し、第６の例示に係る構成を説明する。図９は、第６の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｋ（２１）を示す概略図である。２段燃焼ノズル２１Ｋ（２１）のノズル噴射口２０１Ｋ（２０１）と予混合ガス噴射口８１３Ｋ（８１３）は、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視において、燃焼ガス流れ方向に長い長円状を呈する。
図９を参照し、第６の例示に係る構成を説明する。図９は、第６の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズル２１Ｋ（２１）を示す概略図である。２段燃焼ノズル２１Ｋ（２１）のノズル噴射口２０１Ｋ（２０１）と予混合ガス噴射口８１３Ｋ（８１３）は、ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視において、燃焼ガス流れ方向に長い長円状を呈する。
【0057】
ノズル噴射口２０１Ｋ（２０１）が長円状となる実施形態において、「燃焼筒４０の内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１」が、燃焼筒径方向において内周面４８よりも外側に配置されるのであれば、内周面４８とノズル噴射口２０１との燃焼筒径方向における距離は、ノズル噴射口２０１Ｋの水力直径の２０％以下である。
また、ノズル噴射口２０１Ｋ（２０１）が長円状となる実施形態において、「燃焼筒４０の内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１」が、燃焼筒径方向において内周面４８よりも内側に配置されるのであれば、内周面４８とノズル噴射口２０１との燃焼筒径方向における距離は、ノズル噴射口２０１Ｋの水力直径の５％以下である。
また、２段燃焼ノズル２１Ｋは仕切壁５５（図５Ａ参照）を含んでもよい。この場合、仕切壁５５の先端部５５Ａからシール空気噴射口４１Ｋ（４１）までの最短距離（燃焼筒径方向における距離）は、燃焼ガス流れ方向におけるノズル噴射口２０１Ｋの長さ２５％以下であることが好ましい。
また、ノズル噴射口２０１Ｋ（２０１）が長円状となる実施形態において、「燃焼筒４０の内周面４８に形成されるノズル噴射口２０１」が、燃焼筒径方向において内周面４８よりも内側に配置されるのであれば、内周面４８とノズル噴射口２０１との燃焼筒径方向における距離は、ノズル噴射口２０１Ｋの水力直径の５％以下である。
また、２段燃焼ノズル２１Ｋは仕切壁５５（図５Ａ参照）を含んでもよい。この場合、仕切壁５５の先端部５５Ａからシール空気噴射口４１Ｋ（４１）までの最短距離（燃焼筒径方向における距離）は、燃焼ガス流れ方向におけるノズル噴射口２０１Ｋの長さ２５％以下であることが好ましい。
【0058】
＜４－７．補足説明＞
上記の第１の例示～第７の例示に係る構成が２段燃焼ノズル２１に適用されることに本開示は限定されない。これらの構成の少なくとも１つは、２段燃焼ノズル２２，２３に適用されてもよい。説明の重複を避けるために詳説は割愛する。
上記の第１の例示～第７の例示に係る構成が２段燃焼ノズル２１に適用されることに本開示は限定されない。これらの構成の少なくとも１つは、２段燃焼ノズル２２，２３に適用されてもよい。説明の重複を避けるために詳説は割愛する。
【0059】
＜５．まとめ＞
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0060】
１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器（４）は、
燃焼室（４７）を規定する燃焼筒（４０）と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器（８）と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズル（２０）と
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口（２０１～２０３）を有するノズル流路（１２１～１２３）を形成するノズル流路形成部（３１～３３）と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線（Ｃ）に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口（４１～４３）を有するシール空気流路（１４１～１４３）を形成するシール空気流路形成部（５１～５３）と、
を含む。
燃焼室（４７）を規定する燃焼筒（４０）と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器（８）と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズル（２０）と
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口（２０１～２０３）を有するノズル流路（１２１～１２３）を形成するノズル流路形成部（３１～３３）と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線（Ｃ）に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口（４１～４３）を有するシール空気流路（１４１～１４３）を形成するシール空気流路形成部（５１～５３）と、
を含む。
【0061】
上記１）の構成によれば、シール空気噴射口から噴射されるシール空気がノズル噴射口のうちでノズル中心軸線よりも上流側の領域を通過する。ノズル噴射口におけるシール空気の流れによって、燃焼筒の内周面において発生する高温の燃焼ガスの馬蹄渦（Ｓ）がノズル噴射口に流入することが抑制される。これにより、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器が実現される。
【0062】
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁（７１～７３）を有し、
前記シール空気流路形成部は、
前記ノズル流路壁と、
前記ノズル流路壁の内側に配置され、前記燃料が流れる燃料流路（予混合ガス流路９１，９２）を形成する内側流路壁（８１，８２）と、
をさらに含む。
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁（７１～７３）を有し、
前記シール空気流路形成部は、
前記ノズル流路壁と、
前記ノズル流路壁の内側に配置され、前記燃料が流れる燃料流路（予混合ガス流路９１，９２）を形成する内側流路壁（８１，８２）と、
をさらに含む。
【0063】
上記２）の構成によれば、内側流路壁が燃料流路を形成するのみならず、シール空気流路も形成する。これにより、シール空気流路を形成するための専用の流路壁をノズル流路壁の外側に配置する場合に比べて、ガスタービン燃焼器は構成を簡素化できる。
【0064】
３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル流路壁は、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側に配置される上流側流路壁（７６）と、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁（７９）と、
を有し、
前記シール空気流路は、
前記上流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される上流側シール空気流路（１４６）と、
前記下流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される下流側シール空気流路（１４９）と、
を有する。
前記ノズル流路壁は、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側に配置される上流側流路壁（７６）と、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁（７９）と、
を有し、
前記シール空気流路は、
前記上流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される上流側シール空気流路（１４６）と、
前記下流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される下流側シール空気流路（１４９）と、
を有する。
【0065】
上記３）の構成によれば、シール空気噴射口から噴射されるシール空気は、ノズル噴射口においてノズル中心軸線に対して上流側の領域を通過するのみならず、ノズル中心軸線に対して下流側の領域をも通過する。これによりノズル噴射口から噴射される燃料をシール空気と均等に混ぜることが可能になる。
【0066】
４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル中心軸線と直交する前記シール空気流路の断面において、前記上流側シール空気流路の流路面積は、前記下流側シール空気流路の流路面積よりも大きい。
前記ノズル中心軸線と直交する前記シール空気流路の断面において、前記上流側シール空気流路の流路面積は、前記下流側シール空気流路の流路面積よりも大きい。
【0067】
燃焼筒の内周面において発生する馬蹄渦は、燃焼ガスの流れ方向においてノズル中心軸線よりも上流側でノズル噴射口に流入する傾向がある。この点、上記４）の構成によれば、上流側シール空気流路を流れるシール空気の流量が増大するので、シール空気の流れが馬蹄渦の流入をより効果的に抑制できる。これにより、ガスタービン燃焼器はフラッシュバックをより確実に抑制できる。
【0068】
５）幾つかの実施形態では、上記３）または４）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向における前記上流側シール空気流路の長さは、前記ノズル周方向における前記下流側シール空気流路の長さよりも長い。
前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向における前記上流側シール空気流路の長さは、前記ノズル周方向における前記下流側シール空気流路の長さよりも長い。
【0069】
上記５）の構成によれば、上流側シール空気流路を流れるシール空気の流量が増大するので、上記４）と同様の理由によって、ガスタービン燃焼器はフラッシュバックをより確実に抑制できる。また、ノズル中心軸線Ｃよりも燃焼ガス流れ方向の上流側にシール空気を集約できるので、フラッシュバックをより効果的に抑制できる。
【0070】
６）幾つかの実施形態では、上記２）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記シール空気流路は、前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側にのみ形成される。
前記シール空気流路は、前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側にのみ形成される。
【0071】
上記６）の構成によれば、ノズル中心軸線に対して上流側にのみノズル空気流路が形成されるので、ガスタービン燃焼器はフィルム空気の総流量を抑えつつ、フラッシュバックを効果的に抑制できる。
【0072】
７）幾つかの実施形態では、上記２）から６）のいずれかに記載のガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、前記シール空気流路において前記ノズル流路壁と前記内側流路壁とに接続される仕切壁（５５）をさらに含む。
前記２段燃焼ノズルは、前記シール空気流路において前記ノズル流路壁と前記内側流路壁とに接続される仕切壁（５５）をさらに含む。
【0073】
シール空気噴射口におけるシール空気は、馬蹄渦の流れの影響により、ノズル周方向に沿って燃焼ガスの流れ方向の下流側に押し流される場合がある。この点、上記７）の構成によれば、この場合であっても、仕切壁がノズル周方向におけるシール空気の流れを規制できる。従って、シール空気噴射口におけるシール空気の圧力分布がノズル周方向において偏ることが抑制され、シール空気噴射口におけるシール空気の流れをスムーズにすることができる。
【0074】
８）幾つかの実施形態では、上記７）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記仕切壁は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部（５５Ａ）を有し、
前記仕切壁の前記先端部は、前記シール空気の前記流れ方向において、前記シール空気噴射口に対して上流側に配置される。
前記仕切壁は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部（５５Ａ）を有し、
前記仕切壁の前記先端部は、前記シール空気の前記流れ方向において、前記シール空気噴射口に対して上流側に配置される。
【0075】
上記８）の構成によれば、仕切壁が設けられることで、噴射されるシール空気の周方向における偏在を抑制できる。これにより、シール空気が必要となるガス流れ方向の上流側における燃焼室４７の圧力が高い場合であっても、シール空気を十分に供給できる。
【0076】
９）幾つかの実施形態では、上記７）または８）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記仕切壁は、
前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部（５５Ａ）と、
前記先端部とは反対側の端部である後端部（５５Ｂ）と、
を有し、
前記先端部または前記後端部の少なくとも一方は流線形を呈する。
前記仕切壁は、
前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部（５５Ａ）と、
前記先端部とは反対側の端部である後端部（５５Ｂ）と、
を有し、
前記先端部または前記後端部の少なくとも一方は流線形を呈する。
【0077】
上記９）の構成によれば、シール空気噴射口に向かって流れるシール空気が滞留するのが抑制されるので、シール空気噴射口からシール空気が勢いよく噴射される。よって、馬蹄渦がノズル噴射口に流入するのをさらに抑制できる。
【0078】
１０）幾つかの実施形態では、上記２）から９）のいずれかに記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル流路壁は、前記内側流路壁と対向する内側面（７７）を有し、
前記内側流路壁は、前記ノズル流路壁と対向する外側面（８８）を有し、
前記２段燃焼ノズルは、前記内側面または前記外側面の少なくとも一方に設けられるタービュレータ（５７）をさらに含む。
前記ノズル流路壁は、前記内側流路壁と対向する内側面（７７）を有し、
前記内側流路壁は、前記ノズル流路壁と対向する外側面（８８）を有し、
前記２段燃焼ノズルは、前記内側面または前記外側面の少なくとも一方に設けられるタービュレータ（５７）をさらに含む。
【0079】
上記１０）の構成によれば、シール空気流路にタービュレータが設けられることで、シール空気流路においてシール空気の２次流れが発生する。シール空気噴射口から噴射されるシール空気の流れが乱されるため、馬蹄渦の流入を阻止するシール機能を果たし終えて燃焼室の中心側に向かって流れるシール空気は、燃料と混ざりやすい。これにより、燃焼室の内部にて、高温燃焼ガスとシール空気とが速やかに混合され、周囲の燃焼ガス温度を低減させることができる。よって、ＮＯｘの発生を抑制できる。
【0080】
１１）幾つかの実施形態では、上記１０）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して少なくとも上流側に配置される。
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して少なくとも上流側に配置される。
【0081】
上記１１）の構成によれば、馬蹄渦の流入を阻止するシール機能を果たし終えたシール空気が燃料と混ざるのを促進できる。当該混合空気が燃焼室の内部において燃焼ガス流れ方向の上流側にある既燃ガスと混ざり、既燃ガスの温度が低下するので、ＮＯｘの発生を抑制できる。
【0082】
１２）幾つかの実施形態では、上記１０）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して下流側にのみ配置される。
前記タービュレータは、前記燃焼ガスの流れ方向において、前記ノズル中心軸線に対して下流側にのみ配置される。
【0083】
燃焼ガスの流れ方向においてノズル噴射口よりも下流側では、馬蹄渦がノズル噴射口に流入する傾向が低い。つまり、ノズル中心軸線に対して下流側を流れるシール空気は、馬蹄渦の流入を阻止する必要がない場合もある。この点、上記１２）の構成によれば、当該シール空気の流れを積極的に乱すことが可能になり、シール空気が燃料と混ざるのを促進できる。
【0084】
１３）幾つかの実施形態では、上記２）から１１）のいずれかに記載のガスタービン燃焼器であって、
前記内側流路壁は、前記燃料を噴射するための燃料噴射口（８１３，８２３）を形成する内側流路壁一端部（８１１，８１２）を有し、
前記ノズル流路壁は、前記ノズル噴射口を形成するノズル流路壁一端部（７１１～７１３）を有し、
前記内側流路壁一端部または前記ノズル流路壁一端部の少なくとも一方は、前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する。
前記内側流路壁は、前記燃料を噴射するための燃料噴射口（８１３，８２３）を形成する内側流路壁一端部（８１１，８１２）を有し、
前記ノズル流路壁は、前記ノズル噴射口を形成するノズル流路壁一端部（７１１～７１３）を有し、
前記内側流路壁一端部または前記ノズル流路壁一端部の少なくとも一方は、前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向に沿ってジグザグ状に延在する。
【0085】
上記１３）の構成によれば、内側流路壁一端部とノズル流路壁一端部とによって形成されるシール空気噴射口において、シール空気の２次流れが発生する。シール空気噴射口から噴射されるシール空気の流れが乱されるので、馬蹄渦の流入を阻止するシール機能を果たし終えて燃焼室の中心側に向かって流れるシール空気は燃料と混ざりやすい。これにより、燃焼室における燃焼不良を抑制できる。
【0086】
１４）幾つかの実施形態では、上記２）から１３）のいずれかに記載のガスタービン燃焼器であって、
前記内側流路壁は、燃料噴射口（８１３，８２３）を形成する内側流路壁一端部（８１１，８１２）を有し、
前記内側流路壁一端部は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向において、前記ノズル噴射口に対して上流側に配置される。
前記内側流路壁は、燃料噴射口（８１３，８２３）を形成する内側流路壁一端部（８１１，８１２）を有し、
前記内側流路壁一端部は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向において、前記ノズル噴射口に対して上流側に配置される。
【0087】
上記１４）の構成によれば、燃焼室を流れる燃焼ガスから内側流路壁一端部を遠ざけることができるので、内側流路壁一端部の損傷を抑制できる。
【0088】
１５）幾つかの実施形態では、上記１４）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記燃料噴射口は、前記燃料と燃焼用空気とを含む予混合ガスを噴射するように構成された予混合ガス噴射口であり、
前記内側流路壁一端部は、
前記ノズル中心軸線の径方向であるノズル径方向の外側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する外側テーパ面（８１８）、
または、
前記ノズル径方向の内側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線から離れるように傾斜する内側テーパ面（８１５）
の少なくとも一方を有する。
前記燃料噴射口は、前記燃料と燃焼用空気とを含む予混合ガスを噴射するように構成された予混合ガス噴射口であり、
前記内側流路壁一端部は、
前記ノズル中心軸線の径方向であるノズル径方向の外側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する外側テーパ面（８１８）、
または、
前記ノズル径方向の内側を向いており、前記燃焼室に近づくに従い前記ノズル中心軸線から離れるように傾斜する内側テーパ面（８１５）
の少なくとも一方を有する。
【0089】
上記１５）の構成によれば、内側流路壁一端部が先細るので、内側流路壁一端部の近くにおいて予混合ガスが滞留するのを抑制できる。これにより、ノズル噴射口は予混合ガスを勢いよく噴射できる。
【0090】
１６）幾つかの実施形態では、上記１５）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記内側流路壁一端部は、前記外側テーパ面を有し、
前記ノズル流路壁は、前記外側テーパ面と対向する対向傾斜面であって、前記ノズル噴射口に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する対向傾斜面（７５）を有する。
前記内側流路壁一端部は、前記外側テーパ面を有し、
前記ノズル流路壁は、前記外側テーパ面と対向する対向傾斜面であって、前記ノズル噴射口に近づくに従い前記ノズル中心軸線に近づくように傾斜する対向傾斜面（７５）を有する。
【0091】
上記１６）の構成によれば、シール空気流路の流路面積がシール空気噴射口に近づくにつれて大きくなることが抑制されるので、シール空気噴射口におけるシール空気の勢いが弱まるのを回避できる。これにより、ガスタービン燃焼器は、ノズル噴射口から予混合ガスを勢いよく噴射できると共に、馬蹄渦のノズル噴射口への流入を抑制できる。
【0092】
１７）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のガスタービン燃焼器であって、
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁（７１１～７１３）を有し、
前記シール空気流路形成部は、前記ノズル流路壁に対して前記ノズル中心軸線とは反対側に配置され、
前記シール空気噴射口は、前記ノズル流路壁において開口し、前記ノズル噴射口に向けてシール用空気を噴射するように構成される。
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁（７１１～７１３）を有し、
前記シール空気流路形成部は、前記ノズル流路壁に対して前記ノズル中心軸線とは反対側に配置され、
前記シール空気噴射口は、前記ノズル流路壁において開口し、前記ノズル噴射口に向けてシール用空気を噴射するように構成される。
【0093】
上記１７）の構成によれば、シール空気噴射口の配置位置を自在に設計することが可能になる。これにより、シール空気が馬蹄渦の流入を阻止することと、シール空気が燃焼室の内部において燃料と良好に混ざることとを両立させることが可能になる。
【符号の説明】
【0094】
４ ：ガスタービン燃焼器
６ ：タービン
８ ：燃焼器
２０ ：段燃焼ノズル
３１～３３ ：ノズル流路形成部
４０ ：燃焼筒
４１～４３ ：シール空気噴射口
４７ ：燃焼室
４８ ：内周面
５５ ：仕切壁
５５Ａ ：先端部
５５Ｂ ：後端部
５７ ：タービュレータ
７１～７３ ：ノズル流路壁
７５ ：対向傾斜面
７６ ：上流側流路壁
７７ ：内側面
７９ ：下流側流路壁
８１，８２ ：内側流路壁
８８ ：外側面
１００ ：ガスタービン
１２１～１２３ ：ノズル流路
１４１～１４３ ：シール空気流路
１４６ ：上流側シール空気流路
１４９ ：下流側シール空気流路
２０１～２０３ ：ノズル噴射口
７１１～７１３ ：ノズル流路壁一端部
８１１，８１２ ：内側流路壁一端部
８１３ ：予混合ガス噴射口
８１５ ：内側テーパ面
８１８ ：外側テーパ面
８２３ ：予混合ガス噴射口
Ｃ ：ノズル中心軸線
Ｐ ：中心線
６ ：タービン
８ ：燃焼器
２０ ：段燃焼ノズル
３１～３３ ：ノズル流路形成部
４０ ：燃焼筒
４１～４３ ：シール空気噴射口
４７ ：燃焼室
４８ ：内周面
５５ ：仕切壁
５５Ａ ：先端部
５５Ｂ ：後端部
５７ ：タービュレータ
７１～７３ ：ノズル流路壁
７５ ：対向傾斜面
７６ ：上流側流路壁
７７ ：内側面
７９ ：下流側流路壁
８１，８２ ：内側流路壁
８８ ：外側面
１００ ：ガスタービン
１２１～１２３ ：ノズル流路
１４１～１４３ ：シール空気流路
１４６ ：上流側シール空気流路
１４９ ：下流側シール空気流路
２０１～２０３ ：ノズル噴射口
７１１～７１３ ：ノズル流路壁一端部
８１１，８１２ ：内側流路壁一端部
８１３ ：予混合ガス噴射口
８１５ ：内側テーパ面
８１８ ：外側テーパ面
８２３ ：予混合ガス噴射口
Ｃ ：ノズル中心軸線
Ｐ ：中心線
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】