特開 2024-49797 ガスタービン

(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】P2024049797

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】ガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/46 20060101AFI20240403BHJP

   F23R 3/26 20060101ALI20240403BHJP

   F02C 3/05 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

F23R3/46

F23R3/26 Z

F02C3/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156252

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】鴨井 靖治

(72)【発明者】

【氏名】塩田 智紀

(72)【発明者】

【氏名】西本 真仏

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の燃焼室の温度分布のバラツキを抑制できるガスタービンを提供する。
【解決手段】ガスタービン１０は、燃焼器１８、空気導出部４０、外周カバー部７４、内周カバー部２１及び燃料供給部２３を備える。空気導出部４０の導出口４４は、燃焼器１８の一端部の径方向外方に位置する。燃焼器１８は、互いに隣接する燃焼筒５６を繋ぐように設けられて空気を空気流路７８から連通路９６を介して内側空間８６へと案内する案内壁部６２を有する。燃焼筒５６の外周面には、内側空間８６に開口して内側空間８６の空気を燃焼室６６の下流側に流入させる貫通孔６４が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンプレッサと、
環状に配置された複数の燃焼筒を有する燃焼器と、
前記コンプレッサから供給された空気を前記燃焼器に導出する空気導出部と、
前記燃焼器の径方向外方から当該燃焼器を覆う環状の外周カバー部と、
前記燃焼器の径方向内方から当該燃焼器を覆う環状の内周カバー部と、
前記複数の燃焼筒の燃焼室の上流部に燃料を供給する複数の燃料供給部と、
を備えたガスタービンであって、
前記燃焼器は、前記燃焼器の軸方向の一端部である第１端部と、前記軸方向の他端部である第２端部とを有し、
前記空気導出部の導出口は、前記第１端部の径方向外方に位置し、
前記燃焼器と前記外周カバー部との間には、前記空気導出部から導かれた前記空気を前記第１端部から前記第２端部へ向けて流す空気流路が形成され、
前記燃焼器と前記内周カバー部との間には、前記燃焼器の前記第２端部に設けられた連通路を介して前記空気流路から前記空気が流入する内側空間が形成され、
前記複数の燃焼筒の各々には、前記燃焼器の前記第２端部に位置して前記空気流路を流通した前記空気を前記燃焼室の前記上流部に流入させるための空気流入口が設けられ、
前記燃焼器は、前記複数の燃焼筒における互いに隣接する燃焼筒を繋ぐように設けられて前記空気を前記空気流路から前記連通路を介して前記内側空間へと案内する案内壁部を有し、
前記複数の燃焼筒の各々の外周面には、前記内側空間に開口して前記内側空間の前記空気を前記燃焼室の下流側に流入させる貫通孔が形成されている、ガスタービン。

【請求項2】

請求項１記載のガスタービンであって、
前記貫通孔は、前記複数の燃焼筒の各々の径方向内方に向かって開口する、ガスタービン。

【請求項3】

請求項２記載のガスタービンであって、
前記複数の燃焼筒の各々には、前記貫通孔が２つ形成され、
２つの前記貫通孔は、前記複数の燃焼筒の各々の軸線を挟んで互いに向かい合うように配置されている、ガスタービン。

【請求項4】

請求項１記載のガスタービンであって、
前記燃焼器は、互いに隣接する前記燃焼筒の前記燃焼室を連通させる複数の連通管を有し、
前記案内壁部は、
前記複数の連通管から前記燃焼器の前記第１端部に向かって延出した第１壁部と、
前記複数の連通管から前記燃焼器の前記第２端部に向かって延出した第２壁部と、を含む、ガスタービン。

【請求項5】

請求項１記載のガスタービンであって、
前記外周カバー部は、互いに隣接する前記燃焼筒の間に入り込むように前記燃焼器の径方向内方に窪んだ外周凹部と前記複数の燃焼筒の外周面に沿うように前記燃焼器の径方向外方に突出した外周凸部とが前記燃焼器の周方向に交互に連続して配置されるようにして形成されている、ガスタービン。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のガスタービンであって、
前記案内壁部は、前記軸方向から見て、前記燃焼器の径方向内方又は径方向外方に向かって円弧状に突出している、ガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンは、燃焼器と、燃料供給部と、コンプレッサから供給された空気を燃焼器に導出する空気導出部と、環状の外周カバー部と、環状の内周カバー部とを備える（例えば、特許文献１参照）。燃焼器は、例えば、環状に配置された複数の燃焼筒を含む。燃料供給部は、複数の燃焼筒の燃焼室の上流部に燃料を供給する。各燃焼筒は、燃焼室の上流部に空気を流入させるための空気流入口を有する。外周カバー部は、燃焼器の径方向外方から燃焼器を覆う。内周カバー部は、燃焼器の径方向内方から燃焼器を覆う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６３－６１６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述したガスタービンにおいて、燃焼器の一端部の径方向外方に空気導出部の導出口を位置させると共に燃焼器の他端部に空気流入口を位置させた場合、空気導出部から導かれた空気は、燃焼器と外周カバー部との間の空気流路を流通する。すなわち、空気流路では、燃焼器の一端部から他端部に向かって空気が流通する。そのため、空気流路を流通する空気によって燃焼器の外周面を冷却できる。

【0005】

このような燃焼器では、空気流路の流路幅（燃焼器の径方向に沿った間隔）を狭く設定すると、空気流路を流通する空気の流速が大きくなるため燃焼器の外周面を効率よく冷却できる。

【0006】

また、例えば、空気流路の上流部（空気導入部に近い部分）を流通する空気を燃焼室の上流部よりも下流側に導入する貫通孔を各燃焼筒に形成すれば、貫通孔から燃焼室に導入される空気によって燃焼室内の燃焼ガスを希釈できる。

【0007】

しかしながら、空気流路の流路幅を狭く設定するほど、部品寸法のバラツキによって空気の流速が変化し易くなるため、貫通孔から燃焼室に流入する空気の流量及び入射角を均一にすることが難しく、複数の燃焼室の燃焼ガスの温度分布にバラツキが生じ易くなる。また、この場合、燃焼器と内周カバー部との間の内側空間に空気が滞留し易くなるため、燃焼筒の外周面をバランスよく冷却できないことがある。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、コンプレッサと、環状に配置された複数の燃焼筒を有する燃焼器と、前記コンプレッサから供給された空気を前記燃焼器に導出する空気導出部と、前記燃焼器の径方向外方から当該燃焼器を覆う環状の外周カバー部と、前記燃焼器の径方向内方から当該燃焼器を覆う環状の内周カバー部と、前記複数の燃焼筒の燃焼室の上流部に燃料を供給する複数の燃料供給部と、を備えたガスタービンであって、前記燃焼器は、前記燃焼器の軸方向の一端部である第１端部と、前記軸方向の他端部である第２端部とを有し、前記空気導出部の導出口は、前記第１端部の径方向外方に位置し、前記燃焼器と前記外周カバー部との間には、前記空気導出部から導かれた前記空気を前記第１端部から前記第２端部へ向けて流す空気流路が形成され、前記燃焼器と前記内周カバー部との間には、前記燃焼器の前記第２端部に設けられた連通路を介して前記空気流路から前記空気が流入する内側空間が形成され、前記複数の燃焼筒の各々には、前記燃焼器の前記第２端部に位置して前記空気流路を流通した前記空気を前記燃焼室の前記上流部に流入させるための空気流入口が設けられ、前記燃焼器は、前記複数の燃焼筒における互いに隣接する燃焼筒を繋ぐように設けられて前記空気を前記空気流路から前記連通路を介して前記内側空間へと案内する案内壁部を有し、前記複数の燃焼筒の各々の外周面には、前記内側空間に開口して前記内側空間の前記空気を前記燃焼室の下流側に流入させる貫通孔が形成されている、ガスタービンである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、空気導出部から導かれた空気は、空気流路及び連通路を介して内側空間に流入した後、貫通孔から燃焼室の下流側に導入される。これにより、内側空間に空気が滞留することを抑制できるため（内側空間を流れる空気の流量を増加できるため）、燃焼器から導出される空気の流量を増加することなく燃焼筒の外周面を効率よく冷却できる。また、空気流路の流路幅を比較的狭く設定した場合であっても、内側空間に導かれるまでに空気の流速が低下するため、部品寸法にバラツキがあっても貫通孔から燃焼室に流入する空気の流量及び入射角が変化し難い。よって、複数の燃焼室の温度分布のバラツキを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの縦断面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った横断面図である。

【図3】図３は、図１の燃焼器の一部断面斜視図である。

【図4】図４は、図１の拡大図である。

【図5】図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るガスタービン１０は、例えば、発電機の動力源として用いられる。また、ガスタービン１０は、航空機又は船舶の動力源として用いられてもよい。ガスタービン１０は、タービン部１２、コンプレッサ１４、ディフューザ１６、燃焼器１８、ケーシング部材１９、内周カバー部２１、複数の燃料供給部２３及び補機部材２５を備える。

【0013】

タービン部１２は、タービン２０、シャフト２２及びタービンハウジング２４を有する。タービン２０は、耐熱性を有する金属材料によって構成されている。タービン２０は、ラジアルタービンとして構成されている。タービン２０は、径方向外方から導入される燃焼ガスを受ける複数の羽根２７を有する。

【0014】

シャフト２２は、一方向（矢印Ｘ方向）に延在している。シャフト２２の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）には、例えば、図示しない出力軸が連結される。出力軸は、発電機の回転軸であってもよいし、航空機又は船舶のプロペラの回転軸等であってもよい。なお、ガスタービン１０をジェットエンジンとして用いる場合等には、シャフト２２の一端部に出力軸が連結されていなくてもよい。シャフト２２の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）は、タービン２０に連結されている。シャフト２２の軸線は、タービン２０の回転軸線上に位置する。

【0015】

タービンハウジング２４は、タービン２０を収容する。タービンハウジング２４は、タービン２０を径方向外方から覆っている。タービンハウジング２４は、タービンノズル２６、第１ハウジング２８及び第２ハウジング３０を有する。タービンノズル２６は、円環状に形成されている。タービンノズル２６は、タービン２０の羽根２７を径方向外方から覆うように配置されている。タービンノズル２６は、燃焼器１８から導かれる燃焼ガスをタービン２０の羽根２７に導く。タービンノズル２６は、第１ハウジング２８及び第２ハウジング３０によって支持されている。

【0016】

第１ハウジング２８は、タービン２０のうちタービンノズル２６よりも矢印Ｘ１方向の部分（タービン２０の一端部）を覆うように環状に形成されている。第２ハウジング３０は、タービン２０のうちタービンノズル２６よりも矢印Ｘ２方向の部分（タービン２０の他端部）を覆うように環状に形成されている。第２ハウジング３０は、タービン２０の他端部よりも矢印Ｘ２方向に延出している。第２ハウジング３０の延出端には、矢印Ｘ２方向を向く排出口３２が形成されている。排出口３２は、タービンハウジング２４内の燃焼ガスを外部に排出する。

【0017】

コンプレッサ１４は、例えば、遠心圧縮機として構成されている。コンプレッサ１４は、コンプレッサホイール３４と、コンプレッサホイール３４を収容するシュラウドケース３６と有する。コンプレッサホイール３４には、シャフト２２が挿入される挿入孔３８が形成されている。

【0018】

コンプレッサホイール３４の回転軸線は、シャフト２２の軸線上に位置する。コンプレッサホイール３４は、シャフト２２と一緒に回転できるようにシャフト２２に連結されている。シャフト２２は、タービン２０の回転力をコンプレッサホイール３４に伝達して当該コンプレッサホイール３４を回転させる。

【0019】

シュラウドケース３６は、コンプレッサホイール３４を覆っている。シュラウドケース３６には、シュラウドケース３６の内部に外部の空気を流入させるための図示しない開口部が設けられている。シュラウドケース３６の内部の空気は、コンプレッサホイール３４が回転することにより圧縮される。

【0020】

ディフューザ１６は、コンプレッサ１４から供給された空気（圧縮空気）を燃焼器１８に導出する空気導出部４０と、空気導出部４０を覆うディフューザハウジング４２とを備える。空気導出部４０は、コンプレッサホイール３４の径方向外方に位置する。空気導出部４０は、コンプレッサ１４から供給された空気を矢印Ｘ２方向に導く。空気導出部４０の導出口４４は、矢印Ｘ２方向を向いている。

【0021】

燃焼器１８は、耐熱性を有する金属材料によって環状に形成されている。燃焼器１８の軸線Ａｘ１は、タービン２０及びシャフト２２と同軸に配置されている。燃焼器１８は、当該燃焼器１８の軸方向の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）である第１端部１８ａ、軸方向の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）である第２端部１８ｂとを有する。

【0022】

図１～図３に示すように、燃焼器１８は、環状に形成されている。燃焼器１８の第１端部１８ａの径方向外方には、空気導出部４０の導出口４４が位置している（図１参照）。燃焼器１８は、複数の燃焼筒５６、複数の連通管５８、環状導出部６０、複数の案内壁部６２及び複数の貫通孔６４（希釈孔）を有する。

【0023】

複数の燃焼筒５６は、燃焼器１８の軸方向（矢印Ｘ方向）に延在している（図１及び図３参照）。図２において、複数の燃焼筒５６は、環状に配置されている。具体的に、図２の例では、７つの燃焼筒５６が燃焼器１８の軸線Ａｘ１の周りに等間隔に配置されている。なお、燃焼筒５６の数は、７つに限定されない。燃焼筒５６は、円筒状に形成されている。

【0024】

図１及び図３に示すように、燃焼筒５６の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）には、環状導出部６０が繋がっている。燃焼筒５６の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）には、燃焼筒５６の内部の燃焼室６６の上流部に空気を流入させるための空気流入口６８を有する旋回流発生翼部６９が設けられている。空気流入口６８は、燃焼器１８の第２端部１８ｂに位置している。空気流入口６８は、矢印Ｘ２方向を向いている。空気流入口６８の孔径（直径）は、燃焼筒５６の延在方向の中間部分の内径よりも小さい。

【0025】

図１において、旋回流発生翼部６９は、内側筒体７１、外側筒体７３及び旋回羽根７５を有する。内側筒体７１の内部には、燃料供給部２３の後述するインジェクタ８４の先端部が位置する。内側筒体７１とインジェクタ８４の先端部との間には、空気が流通する空間が形成されている。内側筒体７１と外側筒体７３との間には、空気が流通する空間が形成されている。旋回羽根７５は、空気流入口６８から燃焼室６６に流入する空気に旋回流を発生させる。旋回羽根７５は、内側筒体７１と外側筒体７３との間に設けられている。なお、詳細な図示は省略するが、旋回羽根７５は、内側筒体７１とインジェクタ８４の先端部との間にも設けられている。

【0026】

図２及び図３において、連通管５８は、燃焼器１８の周方向に隣接する燃焼筒５６を互いに連結する。連通管５８の内孔７０は、燃焼器１８の周方向に隣接する燃焼筒５６の燃焼室６６を互いに連通させる（図２参照）。連通管５８は、燃焼筒５６の延在方向の中間部分に位置している（図２及び図３）。

【0027】

環状導出部６０は、円環状に形成されている（図１及び図３参照）。図１において、環状導出部６０は、タービンノズル２６に繋がっている。環状導出部６０は、複数の燃焼室６６に連通する環状の導出流路７２を有する。導出流路７２は、複数の燃焼室６６で発生した燃焼ガスをタービンノズル２６に導く。複数の案内壁部６２及び貫通孔６４の具体的な構成については、後述する。

【0028】

ケーシング部材１９は、外周カバー部７４と端部カバー部７６とを有する。外周カバー部７４は、環状に形成されている（図２参照）。外周カバー部７４は、燃焼器１８の径方向外方から燃焼器１８を覆う。

【0029】

図１において、外周カバー部７４の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）は、ディフューザハウジング４２に連結している。外周カバー部７４の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）は、燃焼器１８の第２端部１８ｂよりも矢印Ｘ２方向に位置する。燃焼器１８と外周カバー部７４との間には、空気導出部４０から導かれた空気を燃焼器１８の第１端部１８ａから第２端部１８ｂへ向けて流す空気流路７８が形成されている。空気流路７８は、環状に延在している。

【0030】

図２において、外周カバー部７４は、外周凹部８０と外周凸部８２とが燃焼器１８の周方向に交互に連続して配置されるようにして形成されている。外周凹部８０は、互いに隣接する燃焼筒５６の間に入り込むように燃焼器１８の径方向内方に窪んでいる。外周凹部８０は、燃焼器１８の径方向内方に向かって円弧状に突出している。外周凸部８２は、複数の燃焼筒５６の外周面に沿うように燃焼器１８の径方向外方に突出している。外周凸部８２は、燃焼器１８の径方向外方に向かって円弧状に突出している。これにより、空気流路７８の流路幅（燃焼器１８の径方向に沿った幅）を狭く設定できる。

【0031】

図１に示すように、端部カバー部７６は、環状に形成されている。端部カバー部７６は、燃焼器１８を矢印Ｘ２方向から覆う。端部カバー部７６は、外周カバー部７４の矢印Ｘ２方向の端部から燃焼器１８の径方向内方に延出している。端部カバー部７６は、各燃焼筒５６の空気流入口６８を覆っている。

【0032】

燃料供給部２３は、複数の燃焼筒５６の各々に設けられている。つまり、燃料供給部２３は、燃焼筒５６と同数設けられている。燃料供給部２３は、インジェクタ８４を有する。インジェクタ８４の先端部は、燃焼筒５６の空気流入口６８から燃焼室６６に挿入されている。インジェクタ８４の中心線（燃料噴射口）は、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２上に位置する。インジェクタ８４は、燃焼筒５６の軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って延びている。インジェクタ８４は、燃料を燃焼室６６に噴射する。インジェクタ８４は、端部カバー部７６に取り付けられている。

【0033】

内周カバー部２１は、環状に形成されている（図２参照）。内周カバー部２１は、燃焼器１８を径方向内方から覆う。内周カバー部２１の一端部（矢印Ｘ１方向の端部）は、環状導出部６０に繋がっている。内周カバー部２１の他端部（矢印Ｘ２方向の端部）は、端部カバー部７６に連結している。燃焼器１８と内周カバー部２１との間には、燃焼器１８の第２端部１８ｂに設けられた連通路９６を介して空気流路７８から空気が流入する内側空間８６が形成されている。内側空間８６は、環状に延在している。

【0034】

図２において、内周カバー部２１は、内周凹部８８と内周凸部９０とが燃焼器１８の周方向に交互に連続して配置されるようにして形成されている。内周凹部８８は、互いに隣接する燃焼筒５６の間に入り込むように燃焼器１８の径方向外方に窪んでいる。内周凸部９０は、燃焼筒５６の外周面に沿うように燃焼器１８の径方向内方に突出している。内周凸部９０は、燃焼器１８の径方向内方に向かって円弧状に突出している。

【0035】

図３及び図４に示すように、案内壁部６２は、燃焼器１８の周方向に隣り合う燃焼筒５６を繋ぐように設けられている。すなわち、案内壁部６２は、燃焼器１８の周方向に隣り合う燃焼筒５６の間に設けられている。案内壁部６２は、空気を空気流路７８から連通路９６を介して内側空間８６へと案内する（図４参照）。

【0036】

案内壁部６２は、第１壁部９２と第２壁部９４とを有する。第１壁部９２は、連通管５８から燃焼器１８の第１端部１８ａ（矢印Ｘ１方向）に向かって延出している。第１壁部９２は、矢印Ｘ１方向に向かって燃焼器１８の径方向外方に傾斜するように延出している。第１壁部９２の延出端部は、環状導出部６０に繋がっている。第１壁部９２は、燃焼器１８の軸方向から見て、燃焼器１８の径方向外方に向かって円弧状に突出している（図５参照）。なお、第１壁部９２の横断面は、燃焼器１８の径方向内方に向かって円弧状に突出してもよい。

【0037】

図３及び図４に示すように、第２壁部９４は、連通管５８から燃焼器１８の第２端部１８ｂ（矢印Ｘ２方向）に向かって延出している。第２壁部９４の延出端部は、燃焼筒５６の他端部よりも矢印Ｘ１方向にずれた位置にある。第２壁部９４は、燃焼器１８の軸方向から見て、燃焼器１８の径方向内方に向かって円弧状に突出している（図３参照）。なお、第２壁部９４の横断面は、燃焼器１８の径方向外方に向かって円弧状に突出してもよい。

【0038】

図４において、連通管５８と案内壁部６２は、外周カバー部７４と内周カバー部２１との間の空間を、燃焼器１８の径方向外方に位置する空気流路７８と燃焼器１８の径方向内方に位置する内側空間８６とに仕切る。この場合、燃焼器１８は、燃焼器１８の第２端部１８ｂ（矢印Ｘ２方向の端部）において、空気流路７８と内側空間８６とを互いに連通させる連通路９６を有する。

【0039】

図４及び図５に示すように、貫通孔６４は、１つの燃焼筒５６に対して２つ設けられている。これら貫通孔６４は、内側空間８６の空気を燃焼室６６の下流側に導く。貫通孔６４は、第１壁部９２と内周カバー部２１との間に位置する。貫通孔６４は、第１壁部９２と環状導出部６０との境界部に隣接している。貫通孔６４は、燃焼筒５６の外周面のうち環状導出部６０に隣接する位置（矢印Ｘ１方向の端部）に形成されている。図４において、貫通孔６４は、連通管５８よりも矢印Ｘ１方向に位置する。貫通孔６４は、連通管５８よりも燃焼器１８の径方向外方に位置している。

【0040】

図５に示すように、貫通孔６４は、燃焼筒５６の径方向内方に向かって開口している。換言すれば、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２に向かって開口している。燃焼筒５６の軸方向において、２つの貫通孔６４は、同じ高さ位置にある。２つの貫通孔６４は、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２を挟んで互いに向かい合うように配置されている。２つの貫通孔６４は、燃焼筒５６の周方向に１８０°ずれて位置している。

【0041】

図１及び図２に示すように、補機部材２５は、１つのセンサ９８と、２つの点火装置１００とを備える。センサ９８は、空気流路７８を流通する空気の物理量を検出する。具体的に、センサ９８は、例えば、空気流路７８を流通する空気の圧力を検出する圧力センサである。センサ９８は、一方向に延在している。センサ９８は、その先端が空気流路７８に露出するように外周カバー部７４の外周凹部８０に取り付けられている。センサ９８は、外周カバー部７４に取り付けられた状態で燃焼器１８の径方向に沿って延在している。センサ９８は、連通管５８よりも矢印Ｘ２方向に位置している。ただし、燃焼器１８の軸方向において、センサ９８の取付位置は、適宜設定可能である。

【0042】

図２において、点火装置１００は、燃焼室６６で放電するイグナイタである。点火装置１００は、一方向に延在している。点火装置１００は、その先端が燃焼室６６に露出するように外周カバー部７４の外周凹部８０に取り付けられている。なお、点火装置１００は、センサ９８が取り付けられる外周凹部８０とは異なる外周凹部８０に取り付けられる。また、２つの点火装置１００は、互いに異なる外周凹部８０に取り付けられる。この場合、２つの点火装置１００は、燃焼器１８の周方向に互いに最も離れた位置となるように外周カバー部７４に取り付けられる。

【0043】

点火装置１００は、外周カバー部７４に取り付けられた状態で燃焼器１８の径方向に対して傾斜するように延在している。点火装置１００の先端は、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２を向いている。点火装置１００は、燃焼器１８の軸方向に連通管５８と位置が揃うように配置されている。点火装置１００は、１つであってもよい。ただし、点火装置１００を２つ設けた場合、点火装置１００の片方が故障しても燃焼室６６の混合気（燃料及び空気）を点火できる。

【0044】

図１及び図４に示すように、上述したガスタービン１０では、コンプレッサ１４から供給される空気（圧縮空気）は、空気導出部４０の導出口４４から空気流路７８に導かれる。導出口４４から空気流路７８に導かれた空気は、案内壁部６２及び燃焼筒５６に沿って燃焼器１８の第２端部１８ｂまで矢印Ｘ２方向に流通した後、連通路９６で端部カバー部７６に当たり１８０°向きを変えて内側空間８６に導かれる。この時、空気の一部は、空気流入口６８から燃焼室６６に流入する（図１参照）。

【0045】

燃焼室６６では、空気流入口６８から流入した空気とインジェクタ８４から噴射された燃料とが混合される。ガスタービン１０の起動時では、点火装置１００が燃焼室６６で放電する。これにより、燃焼室６６内に火炎が発生する。点火装置１００により燃焼室６６に発生した火炎は、連通管５８の内孔７０を介して点火装置１００が取り付けられていない燃焼筒５６の燃焼室６６に伝わる（図２参照）。これにより、全ての燃焼筒５６の燃焼室６６に火炎を発生させることができる。各燃焼室６６は、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２の部分（中心部分）が最も高温になる。

【0046】

本実施形態では、内側空間８６に導かれた空気は、２つの貫通孔６４から燃焼室６６に流入する。この時、図５に示すように、２つの貫通孔６４から燃焼室６６に流入した空気は、燃焼室６６の下流側で燃焼筒５６の軸線Ａｘ２上で衝突（正面衝突）する。これにより、比較的温度の低い空気を燃焼筒５６の軸線Ａｘ２付近（中心付近）に留まらせることができる。よって、燃焼室６６の中心部分の燃焼ガスをバランスよく希釈できる。なお、貫通孔６４から燃焼室６６に流入して正面衝突した空気の一部は、燃焼室６６の上流側に向かい燃料と混合されて燃焼に使用される。そのため、燃焼に必要な空気を効率よく燃焼室６６に供給できる。

【0047】

また、燃焼室６６は、燃焼器１８の外側を流通する空気によっても冷却される。具体的に、図４に示すように、空気流路７８を流通する空気は、燃焼筒５６の外周面を冷却する。本実施形態では、外周カバー部７４が環状に配置された燃焼筒５６の形状に対応した凹凸形状を有しているため、空気流路７８の流路幅が比較的狭く設定されている（図２参照）。そのため、空気流路７８を流通する空気の流速が高められ、燃焼筒５６の外周面を効率よく冷却できる。

【0048】

さらに、本実施形態では、空気が滞留し易い内側空間８６の空気が貫通孔６４から燃焼室６６に流入するため、内側空間８６に空気が滞留し難い。そのため、内側空間８６を流通する空気によって燃焼筒５６の外周面を効率よく冷却できる。

【0049】

各燃焼室６６の燃焼ガスは、環状導出部６０の導出流路７２で合流してタービンノズル２６を介してタービン２０に向かって流通する。これにより、タービン２０が回転する。なお、タービン２０の回転力は、シャフト２２を介してコンプレッサホイール３４に伝達される。

【0050】

本実施形態は、以下の効果を奏する。

【0051】

本実施形態によれば、空気導出部４０から導かれた空気は、空気流路７８及び連通路９６を介して内側空間８６に流入した後、貫通孔６４から燃焼室６６の下流側に導入される。これにより、内側空間８６に空気が滞留することを抑制できるため（内側空間８６を流れる空気の流量を増加できるため）、燃焼器１８から導出される空気の流量を増加することなく燃焼筒５６の外周面を効率よく冷却できる。また、空気流路７８の流路幅を比較的狭く設定した場合であっても、内側空間８６に導かれるまでに空気の流速が低下するため、部品寸法にバラツキがあっても貫通孔６４から燃焼室６６に流入する空気の流量及び入射角が変化し難い。よって、複数の燃焼室６６の温度分布のバラツキを抑制できる。

【0052】

貫通孔６４は、複数の燃焼筒５６の各々の径方向内方に向かって開口する。

【0053】

このような構成によれば、燃焼室６６の中心部の燃焼ガスをバランスよく希釈できる。

【0054】

複数の燃焼筒５６の各々には、貫通孔６４が２つ形成されている。２つの貫通孔６４は、燃焼筒５６の軸線Ａｘ２を挟んで互いに向かい合うように配置されている。

【0055】

このような構成によれば、２つの貫通孔６４から流入する空気を燃焼室６６の中央部で互いに衝突させることができるため、燃焼室６６の中央部の燃焼ガスをバランスよく希釈できる。

【0056】

燃焼器１８は、互いに隣接する燃焼筒５６の燃焼室６６を連通させる複数の連通管５８を有する。案内壁部６２は、複数の連通管５８から第１端部１８ａに向かって延出した第１壁部９２と、複数の連通管５８から第２端部１８ｂに向かって延出した第２壁部９４と、を含む。

【0057】

このような構成によれば、燃焼器１８の剛性を向上させることができる。

【0058】

外周カバー部７４は、互いに隣接する燃焼筒５６の間に入り込むように燃焼器１８の径方向内方に窪んだ外周凹部８０と燃焼筒５６の外周面に沿うように燃焼器１８の径方向外方に突出した外周凸部８２とが燃焼器１８の周方向に交互に連続して配置されるようにして形成されている。

【0059】

このような構成によれば、空気流路７８の流路幅を簡単に狭く設定できる。これにより、空気流路７８を流通する空気の流速を高めることができるため、燃焼筒５６の外周面を効率よく冷却できる。また、内側空間８６を介して貫通孔６４から燃焼室６６に空気が流入することにより内側空間８６を流通する空気の流速を高めることができるため、燃焼筒５６の外周面を効率よく冷却できる。

【0060】

案内壁部６２は、燃焼器１８の軸方向から見て、燃焼器１８の径方向内方又は径方向外方に向かって円弧状に突出している。

【0061】

このような構成によれば、案内壁部６２と燃焼筒５６との境界部に発生する熱応力を効果的に緩和できる。

【0062】

本実施形態は、以下の内容を開示している。

【0063】

上記実施形態は、コンプレッサ（１４）と、環状に配置された複数の燃焼筒（５６）を有する燃焼器（１８）と、前記コンプレッサから供給された空気を前記燃焼器に導出する空気導出部（４０）と、前記燃焼器の径方向外方から当該燃焼器を覆う環状の外周カバー部（７４）と、前記燃焼器の径方向内方から当該燃焼器を覆う環状の内周カバー部（２１）と、前記複数の燃焼筒の燃焼室（６６）の上流部に燃料を供給する複数の燃料供給部（２３）と、を備えたガスタービン（１０）であって、前記燃焼器は、前記燃焼器の軸方向の一端部である第１端部（１８ａ）と、前記軸方向の他端部である第２端部（１８ｂ）とを有し、前記空気導出部の導出口（４４）は、前記第１端部の径方向外方に位置し、前記燃焼器と前記外周カバー部との間には、前記空気導出部から導かれた前記空気を前記第１端部から前記第２端部へ向けて流す空気流路（７８）が形成され、前記燃焼器と前記内周カバー部との間には、前記燃焼器の前記第２端部に設けられた連通路（９６）を介して前記空気流路から前記空気が流入する内側空間（８６）が形成され、前記複数の燃焼筒の各々には、前記燃焼器の前記第２端部に位置して前記空気流路を流通した前記空気を前記燃焼室の前記上流部に流入させるための空気流入口（６８）が設けられ、前記燃焼器は、前記複数の燃焼筒における互いに隣接する燃焼筒を繋ぐように設けられて前記空気を前記空気流路から前記連通路を介して前記内側空間へと案内する案内壁部（６２）を有し、前記複数の燃焼筒の各々の外周面には、前記内側空間に開口して前記内側空間の前記空気を前記燃焼室の下流側に流入させる貫通孔（６４）が形成されている、ガスタービンを開示している。

【0064】

上記のガスタービンにおいて、前記貫通孔は、前記複数の燃焼筒の各々の径方向内方に向かって開口してもよい。

【0065】

上記のガスタービンにおいて、前記複数の燃焼筒の各々には、前記貫通孔が２つ形成され、２つの前記貫通孔は、前記複数の燃焼筒の各々の軸線を挟んで互いに向かい合うように配置されてもよい。

【0066】

上記のガスタービンにおいて、前記燃焼器は、互いに隣接する前記燃焼筒の前記燃焼室を連通させる複数の連通管（５８）を有し、前記案内壁部は、前記複数の連通管から前記燃焼器の前記第１端部に向かって延出した第１壁部（９２）と、前記複数の連通管から前記燃焼器の前記第２端部に向かって延出した第２壁部（９４）と、を含んでもよい。

【0067】

上記のガスタービンにおいて、前記外周カバー部は、互いに隣接する前記燃焼筒の間に入り込むように前記燃焼器の径方向内方に窪んだ外周凹部（８０）と前記複数の燃焼筒の外周面に沿うように前記燃焼器の径方向外方に突出した外周凸部（８２）とが前記燃焼器の周方向に交互に連続して配置されるようにして形成されてもよい。

【0068】

上記のガスタービンにおいて、前記案内壁部は、前記軸方向から見て、前記燃焼器の径方向内方又は径方向外方に向かって円弧状に突出してもよい。

【0069】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0070】

１０…ガスタービン １４…コンプレッサ
１８…燃焼器 ２０…タービン
２１…内周カバー部 ２３…燃料供給部
２５…補機部材 ４０…空気導出部
４４…導出口 ５６…燃焼筒
５８…連通管 ６２…案内壁部
６４…貫通孔 ６６…燃焼室
６８…空気流入口 ７４…外周カバー部
７８…空気流路 ８０…外周凹部
８２…外周凸部 ８６…内側空間
９２…第１壁部 ９４…第２壁部
９６…連通路 ９８…センサ
１００…点火装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】