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特開2024-61123バーナ、これを備える燃焼器、及びこ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】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024061123
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】バーナ、これを備える燃焼器、及びこの燃焼器を備えるガスタービン
(51)【国際特許分類】
F23R 3/32 20060101AFI20240425BHJP
F23R 3/28 20060101ALI20240425BHJP
F23D 14/48 20060101ALI20240425BHJP
F23D 14/62 20060101ALI20240425BHJP
【ＦＩ】
F23R3/32
F23R3/28 B
F23R3/28 D
F23D14/48 D
F23D14/62
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168852
(22)【出願日】2022-10-21
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】山口 明生
(72)【発明者】
【氏名】福場 信一
【テーマコード（参考）】
3K017
【Ｆターム（参考）】
3K017CA05
3K017CA06
3K017CB02
3K017CB09
3K017CE07
3K017CE08
3K017CF03
(57)【要約】
【課題】逆火を抑制しつつも、ＮＯｘの発生を抑える。
【解決手段】バーナは、混合空間が形成されている混合管と、前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、を備える。前記燃料ノズルは、前記混合空間の延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有する。前記ノズル本体は、前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有する。前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記延在方向における下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている。
【選択図】図３
【解決手段】バーナは、混合空間が形成されている混合管と、前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、を備える。前記燃料ノズルは、前記混合空間の延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有する。前記ノズル本体は、前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有する。前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記延在方向における下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の延在方向に延びて空気と燃料とを混合させる混合空間が形成されている混合管と、
前記延在方向に延びて、少なくとも一部が前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、
を備え、
前記混合管は、前記空気が前記混合空間内に流入可能な空気入口と、前記空気と燃料とが混合された予混合気体を前記混合空間から噴出可能な噴出口と、を有し、
前記噴出口は、前記延在方向における一方側である上流側と他方側である下流側とのうち、前記混合管の前記下流側の端に形成され、
前記燃料ノズルは、前記延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有し、
前記ノズル本体は、前記空気入口よりも前記下流側で且つ前記噴出口よりも前記上流側の位置から前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有し、
前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている、
バーナ。
前記延在方向に延びて、少なくとも一部が前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、
を備え、
前記混合管は、前記空気が前記混合空間内に流入可能な空気入口と、前記空気と燃料とが混合された予混合気体を前記混合空間から噴出可能な噴出口と、を有し、
前記噴出口は、前記延在方向における一方側である上流側と他方側である下流側とのうち、前記混合管の前記下流側の端に形成され、
前記燃料ノズルは、前記延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有し、
前記ノズル本体は、前記空気入口よりも前記下流側で且つ前記噴出口よりも前記上流側の位置から前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有し、
前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている、
バーナ。
【請求項2】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記突出部における前記ノズル本体の前記外周面から最大突出量は、前記ノズル本体の前記外周面の一部であって前記延在方向で前記突出部が存在している部分から前記混合管の前記内周面までの最小距離の半分以下である、
バーナ。
前記突出部における前記ノズル本体の前記外周面から最大突出量は、前記ノズル本体の前記外周面の一部であって前記延在方向で前記突出部が存在している部分から前記混合管の前記内周面までの最小距離の半分以下である、
バーナ。
【請求項3】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記突出部における前記ノズル本体の前記外周面から最大突出量は、前記ノズル本体の前記外周面の一部であって前記延在方向で前記突出部が存在している部分から前記混合管の前記内周面までの最小距離の２０％以下である、
バーナ。
前記突出部における前記ノズル本体の前記外周面から最大突出量は、前記ノズル本体の前記外周面の一部であって前記延在方向で前記突出部が存在している部分から前記混合管の前記内周面までの最小距離の２０％以下である、
バーナ。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナにおいて、
前記燃料噴出口は、前記ノズル本体の前記下流側の端に形成され、
前記突出部は、前記ノズル本体の外周面上であって前記ノズル本体の前記下流側の端から前記上流側に向かって所定範囲に形成されている、
バーナ。
前記燃料噴出口は、前記ノズル本体の前記下流側の端に形成され、
前記突出部は、前記ノズル本体の外周面上であって前記ノズル本体の前記下流側の端から前記上流側に向かって所定範囲に形成されている、
バーナ。
【請求項5】
請求項４に記載のバーナにおいて、
前記突出部は、前記混合空間内にのみ形成されている、
バーナ。
前記突出部は、前記混合空間内にのみ形成されている、
バーナ。
【請求項6】
請求項５に記載のバーナにおいて、
前記混合空間は、前記延在方向に垂直な断面積が前記下流側に向かうに連れて次第に小さくなる縮面積部を有し、
前記縮面積部は、前記延在方向で前記突出部が存在する領域内に形成されている、
バーナ。
前記混合空間は、前記延在方向に垂直な断面積が前記下流側に向かうに連れて次第に小さくなる縮面積部を有し、
前記縮面積部は、前記延在方向で前記突出部が存在する領域内に形成されている、
バーナ。
【請求項7】
請求項６に記載のバーナにおいて、
前記混合空間内で前記燃料ノズルを支持するノズルサポートを有し、
前記ノズルサポートは、前記延在方向で前記縮面積部が形成されている領域よりも前記上流側の位置で、前記ノズル本体の前記外周面と前記混合管の前記内周面とを接続する、
バーナ。
前記混合空間内で前記燃料ノズルを支持するノズルサポートを有し、
前記ノズルサポートは、前記延在方向で前記縮面積部が形成されている領域よりも前記上流側の位置で、前記ノズル本体の前記外周面と前記混合管の前記内周面とを接続する、
バーナ。
【請求項8】
請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナにおいて、
前記混合空間は、円柱状の空間であり、
前記ノズル本体は、前記混合空間の空間中心軸上に配置されている、
バーナ。
前記混合空間は、円柱状の空間であり、
前記ノズル本体は、前記混合空間の空間中心軸上に配置されている、
バーナ。
【請求項9】
請求項８に記載のバーナにおいて、
前記ノズル本体は、前記空間中心軸を中心して円柱状の大径部と、前記空間中心軸を中心として円錐状の縮径部と、前記空間中心軸を中心として円柱状の小径部と、を有し、
前記縮径部は、前記大径部の前記下流側の端に接続され、前記下流側に向かうに連れて次第に外径が小さくなっており、
前記小径部は、前記縮径部の前記下流側の端に接続され、
前記突出部の上流端は、前記延在方向で、前記大径部と前記縮径部との境界に位置し、
前記突出部の下流端は、前記小径部の下流側の端に位置し、
前記空間中心軸から前記突出部の外周面までの距離は、延在方向のいずれの位置でも、大径部の外径以下である、
バーナ。
前記ノズル本体は、前記空間中心軸を中心して円柱状の大径部と、前記空間中心軸を中心として円錐状の縮径部と、前記空間中心軸を中心として円柱状の小径部と、を有し、
前記縮径部は、前記大径部の前記下流側の端に接続され、前記下流側に向かうに連れて次第に外径が小さくなっており、
前記小径部は、前記縮径部の前記下流側の端に接続され、
前記突出部の上流端は、前記延在方向で、前記大径部と前記縮径部との境界に位置し、
前記突出部の下流端は、前記小径部の下流側の端に位置し、
前記空間中心軸から前記突出部の外周面までの距離は、延在方向のいずれの位置でも、大径部の外径以下である、
バーナ。
【請求項10】
請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナと、
前記バーナの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒と、
を備える燃焼器。
前記バーナの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒と、
を備える燃焼器。
【請求項11】
請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナを複数備えると共に、
複数の前記バーナのそれぞれの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒を備え、
複数の前記バーナ毎の前記延在方向は、互いに同じ方向であり、
前記延在方向における複数の前記バーナ毎の前記噴出口の位置が互い揃っている、
クラスターバーナ燃焼器。
複数の前記バーナのそれぞれの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒を備え、
複数の前記バーナ毎の前記延在方向は、互いに同じ方向であり、
前記延在方向における複数の前記バーナ毎の前記噴出口の位置が互い揃っている、
クラスターバーナ燃焼器。
【請求項12】
請求項１０に記載の燃焼器と、
空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を前記バーナに供給可能な圧縮機と、
前記燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、
を備えるガスタービン。
空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を前記バーナに供給可能な圧縮機と、
前記燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、
を備えるガスタービン。
【請求項13】
請求項１１に記載のクラスターバーナ燃焼器と、
空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を複数の前記バーナに供給可能な圧縮機と、
前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、
を備えるガスタービン。
空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を複数の前記バーナに供給可能な圧縮機と、
前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、
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、バーナ、これを備える燃焼器、及びこの燃焼器を備えるガスタービンに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスで駆動するタービンと、を備えている。
【0003】
以下の特許文献１には、水素を含む燃料が燃焼する燃焼空間が形成されている筒と、複数の燃料ノズルと、プレートと、を備える燃焼器が開示されている。筒は、この筒の延在方向における下流側及び上流側の端に開口が形成されている。プレートは、筒の下流側の端の開口を塞ぐように配置されている。プレートには、このプレートを延在方向に貫通する複数の空気孔が形成されている。複数の空気孔内には、燃料ノズルの先端部が挿入されている。複数の空気孔の内周面には、孔の周方向に延びるに従って次第に下流側に延びている旋回溝が形成されている。
【0004】
空気孔の内周面近傍の気体流速は、空気孔の中心軸近傍の気体流速よりも遅い。このため、空気孔の内周面近傍における燃料濃度が高いと、燃焼空間内の火炎が空気孔内にも伝わる逆火を起こしやすい。
【0005】
特許文献１に記載の燃焼器では、圧縮機から圧縮空気が空気孔を通過する過程で、空気孔の内周面に形成されている旋回溝により、この圧縮空気が旋回流となる。水素を含む燃料は、燃料ノズルからこの旋回流中に噴出される。圧縮空気は燃料よりも密度が高いため、遠心力により、空気孔の内周面側に押し付けられ一方で、燃料は空気孔の中心軸近傍に集まる。すなわち、この燃焼器では、旋回流により、燃料と空気との分離が図られる。このため、この燃焼器では、前述の逆火を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１５－０１４４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献１に記載の燃焼器では、逆火を抑制できるものの、空気孔の中心軸近傍で、燃空比（燃料量/空気量）が高い領域が生じて、ＮＯｘの発生量が多くなる。
【0008】
そこで、本開示は、逆火を抑制しつつも、ＮＯｘの発生を抑えることができる技術を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するための本開示に係る一態様としてのバーナは、
所定の延在方向に延びて空気と燃料とを混合させる混合空間が形成されている混合管と、前記延在方向に延びて、少なくとも一部が前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、を備える。前記混合管は、前記空気が前記混合空間内に流入可能な空気入口と、前記空気と燃料とが混合された予混合気体を前記混合空間から噴出可能な噴出口と、を有する。前記噴出口は、前記延在方向における一方側である上流側と他方側である下流側とのうち、前記混合管の前記下流側の端に形成されている。前記燃料ノズルは、前記延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有する。前記ノズル本体は、前記空気入口よりも前記下流側で且つ前記噴出口よりも前記上流側の位置から前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有する。前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている。
所定の延在方向に延びて空気と燃料とを混合させる混合空間が形成されている混合管と、前記延在方向に延びて、少なくとも一部が前記混合空間内に配置されている燃料ノズルと、を備える。前記混合管は、前記空気が前記混合空間内に流入可能な空気入口と、前記空気と燃料とが混合された予混合気体を前記混合空間から噴出可能な噴出口と、を有する。前記噴出口は、前記延在方向における一方側である上流側と他方側である下流側とのうち、前記混合管の前記下流側の端に形成されている。前記燃料ノズルは、前記延在方向に延びているノズル本体と、前記ノズル本体の外周面から突出し前記混合管の内周面から離れている突出部と、を有する。前記ノズル本体は、前記空気入口よりも前記下流側で且つ前記噴出口よりも前記上流側の位置から前記燃料を前記混合空間内に噴出可能な燃料噴出口を有する。前記突出部は、前記ノズル本体を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側に延びて、前記ノズル本体の周りに前記突出部の全体がスパイラル状に形成されている。
【0010】
本態様では、延在方向における突出部が存在する領域及び突出部よりも下流側の領域であって、延在方向に垂直な仮想面内でノズル本体の近傍周りの領域に、突出部により、混合空間内に流入してきた空気の旋回流を形成することができる。また、突出部は、混合管の内周面から離れているため、空気が突出部の外周面を横切ると、この外周面における空気横切り方向の下流側に、空気の小さな乱流が生じる。さらに、突出部の下流端の下流側にも空気の小さな乱流が生じる。以上のように、本態様では、突出部よりも下流側の領域であって、延在方向に垂直な仮想面内でノズル本体の近傍周りの領域である下流側本体周り領域に、主要な空気流れとしての旋回流が形成されると共に、小さな乱流が形成される。このため、本態様では、下流側本体周り領域において、空気とノズル本体から噴出された燃料との混合が促進される。よって、本態様では、混合空間内で、燃空比（燃料量/空気量）が高い領域の発生を抑制でき、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【0011】
また、本態様では、突出部が混合管の内周面から離れているため、突出部よりも下流側の領域であって、延在方向に垂直な仮想面内で混合管の内周面近傍領域における旋回流の影響を抑えることができる。このため、本態様では、この内周面近傍領域における空気と燃料との混合が抑制される。よって、本態様では、気体流速が遅い内周面近傍領域内での燃空比（燃料量/空気量）を低く抑えることができ、火炎が混合空間内に伝わる逆火を抑制することができる。
【0012】
上記目的を達成するための本開示に係る一態様としての燃焼器は、
前記一態様としての前記バーナと、前記バーナの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒と、を備える。
前記一態様としての前記バーナと、前記バーナの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒と、を備える。
【0013】
上記目的を達成するための本開示に係る一態様としてのクラスターバーナ燃焼器は、
前記一態様としての前記バーナを複数備えると共に、複数の前記バーナのそれぞれの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒を備える。複数の前記バーナ毎の前記延在方向は、互いに同じ方向である。前記延在方向における複数の前記バーナ毎の前記噴出口の位置が互い揃っている。
前記一態様としての前記バーナを複数備えると共に、複数の前記バーナのそれぞれの前記噴出口から噴出された前記予混合気体が燃焼可能な筒を備える。複数の前記バーナ毎の前記延在方向は、互いに同じ方向である。前記延在方向における複数の前記バーナ毎の前記噴出口の位置が互い揃っている。
【0014】
上記目的を達成するための本開示に係る一態様としてのガスタービンは、
前記一態様としての前記燃焼器と、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を前記バーナに供給可能な圧縮機と、前記燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備える。
前記一態様としての前記燃焼器と、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を前記バーナに供給可能な圧縮機と、前記燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備える。
【0015】
上記目的を達成するための本開示に係る他の態様としてのガスタービンは、
前記一態様としてのクラスターバーナ燃焼器と、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を複数の前記バーナに供給可能な圧縮機と、前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備える。
前記一態様としてのクラスターバーナ燃焼器と、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を複数の前記バーナに供給可能な圧縮機と、前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体の燃焼で生成された燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備える。
【発明の効果】
【0016】
本開示の一態様では、逆火を抑制しつつも、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの構成を示す模式図である。
【図2】本開示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】本開示に係る一実施形態におけるバーナの切欠き斜視図である。
【図4】本開示に係る一実施形態におけるバーナの断面図である。
【図5】本開示に係る一実施形態におけるバーナの要部切欠き斜視図である。
【図6】参考例における混合空間内の燃空比分布を示す説明図である。
【図7】本開示に係る一実施形態における混合空間内の燃空比分布を示す説明図である。
【図8】本開示に係る第一変形例におけるバーナの要部切欠き斜視図である。
【図9】本開示に係る第二変形例におけるバーナの要部切欠き斜視図である。
【図10】本開示に係る第三変形例におけるバーナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示に係るバーナ、このバーナを備える燃焼器、及びこの燃焼器を備えるガスタービンの実施形態、さらにバーナの変形例ついて、図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図１に示すように、本実施形態におけるガスタービンは、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成可能な圧縮機１０と、燃料Ｆを圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃焼させ燃焼ガスＧを生成可能な複数の燃焼器２０と、燃焼ガスＧにより駆動可能なタービン１５と、を備えている。
【0020】
圧縮機１０は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１１と、圧縮機ロータ１１を覆う圧縮機ケーシング１２と、を有する。タービン１５は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１６と、タービンロータ１６を覆うタービンケーシング１７と、を有する。なお、以下では、ロータ軸線Ａｒが延びる方向をロータ軸線方向Ｄａ、このロータ軸線方向Ｄａの両側のうち一方側を軸線上流側Ｄａｕ、他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。
【0021】
圧縮機１０は、タービン１５に対して軸線上流側Ｄａｕに配置されている。圧縮機ロータ１１とタービンロータ１６とは、同一ロータ軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１を成す。このガスタービンロータ１には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが接続されている。ガスタービンは、さらに、圧縮機ケーシング１２とタービンケーシング１７との間に配置されている中間ケーシング４を備えている。この中間ケーシング４内には、圧縮機１０からの圧縮空気Ａｃｏｍが流入する。複数の燃焼器２０は、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並んで、中間ケーシング４に取り付けられている。圧縮機ケーシング１２と中間ケーシング４とタービンケーシング１７とは、互いに接続されてガスタービンケーシング２を成す。
【0022】
燃焼器２０には、燃料ラインが接続されている。燃焼器２０は、この燃料ラインからの燃料Ｆを、圧縮機１０からの圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃焼させて燃焼ガスＧを生成可能である。
【0023】
燃焼器２０は、図２に示すように、燃料Ｆが燃焼可能な燃焼空間Ｓｃを形成する筒２１と、燃焼空間Ｓｃ内に燃料Ｆと圧縮空気Ａｃｏｍとが混合された予混合気体Ｇｐｍを噴出する複数のバーナ３０と、複数のバーナ３０を支持するバーナ支持枠２５と、を備える。
【0024】
筒２１は、尾筒又は燃焼筒と呼ばれることがある。この筒２１は、燃焼器軸線Ａｃを中心として筒状である。ここで、燃焼器軸線Ａｃが延びている方向を延在方向Ｄｅとする。また、この延在方向Ｄｅの両側のうち、一方側を上流側Ｄｅｕ、他方側を下流側Ｄｅｄとする。この筒２１の上流側Ｄｅｕの端及び下流側Ｄｅｄの端は、開口している。図１に示すように、筒２１の下流側Ｄｅｄの開口は、燃料Ｆの燃焼で生成された燃焼ガスＧをタービンケーシング１７内に送れるよう形成されている。一方、筒２１の上流側Ｄｅｕの開口２２は、バーナ支持枠２５で塞がれている。複数のバーナ３０は、燃焼器軸線Ａｃに対する径方向及び周方向に並んで配置されて、このバーナ支持枠２５に支持されている。よって、本実施形態の燃焼器２０は、クラスターバーナ燃焼器である。
【0025】
【0026】
複数のバーナ３０毎の混合管３１は、いずれも、燃焼器軸線Ａｃが延びている延在方向Ｄｅに延びて、圧縮空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとを混合される円柱状の混合空間Ｓｍを形成する。この混合管３１は、圧縮空気Ａｃｏｍが混合空間Ｓｍ内に流入可能な空気入口３１ｉと、圧縮空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとが混合された予混合気体Ｇｐｍを混合空間Ｓｍから噴出可能な噴出口３１ｏと、燃料流路３１ｐと、を有する。空気入口３１ｉは、混合管３１の上流側Ｄｅｕの端に形成され、噴出口３１ｏは、混合管３１の下流側Ｄｅｄの端に形成されている。混合空間Ｓｍは、延在方向Ｄｅに垂直な断面積が下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に小さくなる縮面積部３３を有する。この縮面積部３３は、延在方向Ｄｅで、空気入口３１ｉと噴出口３１ｏとの間に形成されている。混合空間Ｓｍ中で縮面積部３３より上流側Ｄｅｕの部分における断面積は、混合空間Ｓｍ中で縮面積部３３より下流側Ｄｅｄの部分における断面積より大きい。燃料流路３１ｐは、混合管３１の外周面から内周面３２まで貫通して、燃料Ｆが流通可能である。
【0027】
燃料ノズル３４は、混合空間Ｓｍ内に配置されている。この燃料ノズル３４は、延在方向Ｄｅに延びているノズル本体３５と、ノズル本体３５の外周面３６から突出し混合管３１の内周面３２から離れている複数の突出部３７と、を有する。
【0028】
ノズル本体３５は、混合空間Ｓｍの中心軸である空間中心軸Ａｂ上に配置されている。なお、空間中心軸Ａｂは、延在方向Ｄｅに延びている。ノズル本体３５は、空間中心軸Ａｂを中心して円柱状の大径部３５ａと、空間中心軸Ａｂを中心として円錐状の縮径部３５ｂと、空間中心軸Ａｂを中心として円柱状の小径部３５ｃと、を有する。大径部３５ａは、ノズル本体３５の上流側Ｄｅｕの部分に形成されている。縮径部３５ｂは、大径部３５ａの下流側Ｄｅｄの端に接続されている。縮径部３５ｂは、下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に外径が小さくなっている。小径部３５ｃは、縮径部３５ｂの下流側Ｄｅｄの端に接続され、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端まで延びている。小径部３５ｃの外径は、大径部３５ａの外径よりも小さい。ノズル本体３５は、さらに、燃料流路３５ｐと、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端に形成されている燃料噴出口３５ｏと、を有する。燃料流路３５ｐは、大径部３５ａ、縮径部３５ｂ、及び小径部３５ｃの内部で延在方向Ｄｅに延びている。この燃料流路３５ｐは、燃料Ｆが流通可能である。燃料噴出口３５ｏは、燃料流路３５ｐを流れてきた燃料Ｆを混合空間Ｓｍ内に、下流側Ｄｅｄに向かって噴出可能である。
【0029】
突出部３７は、ノズル本体３５を基準にして周方向に延びるに従って次第に下流側Ｄｅｄに延びて、ノズル本体３５の周りに突出部３７の全体がスパイラル状に形成されている。言い換えると、突出部３７は、空間中心軸Ａｂを中心としてその全体がスパイラル状に形成されている。なお、図４では、突出部３７の突出量を理解し易くするため、便宜上、突出部３７が延在方向Ｄｅに直線的に延びているように描いている。突出部３７は、延在方向Ｄｅで最も上流側Ｄｅｕの上流端３７ｕと、延在方向Ｄｅで最も下流側Ｄｅｄの下流端３７ｄを有する。複数の突出部３７毎の上流端３７ｕは、いずれも、延在方向Ｄｅで、大径部３５ａと縮径部３５ｂとの境界に位置している。複数の突出部３７毎の下流端３７ｄは、いずれも、延在方向Ｄｅで、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄに端に位置している。空間中心軸Ａｂから突出部３７の外周面３８までの距離は、延在方向Ｄｅのいずれの位置でも、大径部３５ａの外径と同じである。このため、ノズル本体３５の外周面３６から突出部３７の外周面３８までの距離である突出量は、突出部３７中でノズル本体３５の縮径部３５ｂに形成されている部分で、下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に大きくなる。また、この突出量は、突出部３７中でノズル本体３５の小径部３５ｃに形成されている部分で、最大突出量ｐmaxになる。
【0030】
前述の混合空間Ｓｍの縮面積部３３は、延在方向Ｄｅで、突出部３７が存在する領域内に形成されている。混合管３１の内周面３２の一部であって縮面積部３３よりも下流側Ｄｅｄの部分は、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６と径方向で対向している。ノズル本体３５の外周面３６の一部であって延在方向Ｄｅで突出部３７が存在している部分から混合管３１の内周面３２までの距離のうち、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２の一部であって縮面積部３３よりも下流側Ｄｅｄの部分までの距離が最小距離ｄminになる。前述の突出部３７の最大突出量ｐmaxは、この最小距離ｄminの２０％以下である。
【0031】
複数のノズルサポート３９は、延在方向Ｄｅで突出部３７が存在する領域よりも下流側Ｄｅｄの位置で、ノズル本体３５の外周面３６と混合管３１の内周面３２とを接続する。複数のノズルサポート３９のうち、一のノズルサポート３９は、燃料Ｆが流通可能な燃料流路３９ｐを有する。この燃料流路３９ｐは、混合管３１の燃料流路３１ｐ及びノズル本体３５の燃料流路３５ｐと連通している。
【0032】
バーナ支持枠２５の下流側Ｄｅｄの端には、図２に示すように、筒２１の上流側Ｄｅｕの部分が接続されて、前述したように、筒２１の上流側Ｄｅｕの開口２２を塞いている。バーナ支持枠２５の上流側Ｄｅｕの端は、中間ケーシング４に接続されている。延在方向Ｄｅで、複数のバーナ３０毎における混合管３１の上流側Ｄｅｕの端の位置は、バーナ支持枠２５の上流側Ｄｅｕの端の位置とほぼ一致している。バーナ支持枠２５は、燃料Ｆが流通可能な燃料流路２６と、圧縮空気Ａｃｏｍが流通可能な空気流路２７と、を有する。燃料流路２６は、外部からの燃料Ｆを受け入れて、この燃料Ｆが流通可能な主流路２６ｍと、主流路２６ｍから分岐している複数の分岐流路２６ｂと、を有する。複数の分岐流路２６ｂのそれぞれは、複数のバーナ３０のうちのいずれか一の混合管３１の燃料流路３１ｐに連通している。空気流路２７は、圧縮機１０からの圧縮空気Ａｃｏｍが複数のバーナ３０毎の混合空間Ｓｍ内に流入可能に形成されている。
【0033】
図１に示すように、圧縮機１０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成する。この圧縮空気Ａｃｏｍは、圧縮機１０から中間ケーシング４内に吐出される。中間ケーシング４内に吐出された圧縮空気Ａｃｏｍは、図２に示すように、バーナ支持枠２５の空気流路２７を経て、複数のバーナ３０毎の混合空間Ｓｍに流入する。燃料Ｆは、図２及び図４に示すように、バーナ支持枠２５の燃料流路２６ｐ、複数のバーナ３０毎の混合管３１の燃料流路３１ｐ、及び、複数のバーナ３０毎のノズルサポート３９の燃料流路３９ｐを介して、複数のバーナ３０毎のノズル本体３５の燃料流路３５ｐに流入する。ノズル本体３５の燃料流路３５ｐに流入した燃料Ｆは、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端に形成されている燃料噴出口３５ｏから混合空間Ｓｍに噴出される。混合空間Ｓｍに噴出された燃料Ｆは、この混合空間Ｓｍ内で圧縮空気Ａｃｏｍと混ざって予混合気体Ｇｐｍとして、混合管３１の噴出口３１ｏから筒２１の燃焼空間Ｓｃ内に噴出される。予混合気体Ｇｐｍは、この燃焼空間Ｓｃ内で燃焼して、燃焼ガスＧになる。この燃焼ガスＧは、燃焼器２０からタービンケーシング１７内に送られる。燃焼ガスＧは、タービンケーシング１７内を軸線下流側Ｄａｄへ流れる過程で、タービンロータ１６を回転させる。このタービンロータ１６の回転で、ガスタービンロータ１に接続されている発電機ＧＥＮのロータが回転する。この結果、発電機ＧＥＮは発電する。
【0034】
本実施形態では、延在方向Ｄｅにおける突出部３７が存在する領域及び突出部３７よりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内でノズル本体３５の近傍周りの領域に、突出部３７により、図５に示すように、混合空間Ｓｍ内に流入してきた圧縮空気Ａｃｏｍの旋回流Ｆｓが形成される。なお、突出部３７は、空間中心軸Ａｂを中心としてスパイラル状に形成されているため、この旋回流Ｆｓは、空間中心軸Ａｂを中心として旋回する流れである。また、突出部３７は、混合管３１の内周面３２から離れているため、圧縮空気Ａｃｏｍが突出部３７の外周面３８を横切ると、この外周面３８における空気横切り方向の下流側Ｄｅｄに、空気の小さな乱流Ｆｔ１が生じる。さらに、突出部３７の下流端３７ｄの下流側Ｄｅｄにも空気の小さな乱流Ｆｔ２が生じる。
【0035】
仮に、ノズル本体３５の周りにスパイラル状の突出部３７が設けられていない場合、圧縮空気Ａｃｏｍとノズル本体３５から噴出された燃料Ｆとの混合が促進されず、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内でノズル本体３５の近傍周りの領域である下流側本体周り領域Ｒａ（図４及び図７に示す）では、図６に示すように、燃空比（燃料量/空気量）が高い領域が形成される。なお、図６及び後述の図７では、燃空比が高くなるほぼ、色が濃くなるよう描いている。
【0036】
一方、本実施形態では、以上で説明したように、突出部３７よりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内でノズル本体３５の近傍周りの領域である下流側本体周り領域Ｒａに、主要な空気流れとしての旋回流Ｆｓが形成されると共に、小さな乱流Ｆｔ１，Ｆｔ２が形成される。このため、本実施形態では、下流側本体周り領域Ｒａにおいて、圧縮空気Ａｃｏｍとノズル本体３５から噴出された燃料Ｆとの混合が促進される。特に、本実施形態では、突出部３７がノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端を含む領域に形成されている。このため、本実施形態では、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端から噴出された燃料Ｆに対して、突出部３７の下流端３７ｄがノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端よりも上流側Ｄｅｕに形成されている場合よりも、突出部３７により形成される圧縮空気Ａｃｏｍの旋回流Ｆｓ及び乱流Ｆｔ１，Ｆｔ２の影響を強く与えることができる。これにより、本態様では、下流側本体周り領域Ｒａにおいて、圧縮空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとの混合を効果的に行うことができる。よって、本実施形態では、図７に示すように、下流側本体周り領域Ｒａ内で、燃空比（燃料量/空気量）が高い領域の発生を抑制でき、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【0037】
また、本実施形態では、突出部３７が混合管３１の内周面３２から離れている。特に、突出部３７におけるノズル本体３５の外周面３６からの最大突出量ｐmaxは、前述したように、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２までの最小距離ｄminの２０％以下である。このため、本実施形態では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の下流側本体周り領域Ｒａ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速Ｖｃ（図７）が第一流速以上の領域の面積を小さくすることができる。一方、本実施形態では、突出部３７よりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内で混合管３１の内周面近傍領域Ｒｂ（図４及び図７に示す）中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速Ｖｃが第一流速より遅い第二流速以下の領域の面積を大きくすることができる。よって、本態様は、気体流速が遅い内周面近傍領域Ｒｂ内で、混合管３１の内周面３２に沿って流れてきた圧縮空気Ａｃｏｍに対して燃料Ｆの混合が抑制され、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を抑制することができる。
【0038】
本実施形態では、縮面積部３３における混合管３１の内周面３２に沿った領域には、混合管３１の中心に向かう方向成分を有する空気流れが生じる。この空気流れにより、本実施形態では、突出部３７により形成される旋回流Ｆｓが混合管３１の中心側に押される。このため、本実施形態では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の下流側本体周り領域Ｒａ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速Ｖｃが第一流速以上の領域は、混合管３１の中心側に寄る。この結果、本実施形態では、旋回流Ｆｓの周方向成分流速Ｖｃが第一流速以上の領域の面積を小さくすることができる。さらに、縮面積部３３より下流側Ｄｅｄにおける混合空間Ｓｍの断面積が、縮面積部３３より上流側Ｄｅｕの混合空間Ｓｍの断面積よりも小さい。このため、本実施形態では、延在方向Ｄｅにおける、縮面積部３３より下流側Ｄｅｄの混合空間Ｓｍ内の気体流速が、縮面積部３３が存在しない場合よりも速くなる。よって、本実施形態では、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を効果的に抑制することができる。
【0039】
混合空間Ｓｍ内に流入した空気は、ノズルサポート３９により圧力損失する。しかも、混合空間Ｓｍの一部がノズルサポート３９に占められていると、混合空間Ｓｍ内で圧縮空気Ａｃｏｍが流れる領域が狭くなり、この圧縮空気Ａｃｏｍの流速が上がって、ノズルサポート３９により空気の圧力損失が大きくなる。そこで、本実施形態では、ノズルサポート３９による圧縮空気Ａｃｏｍの圧力損失を抑えるため、縮面積部３３よりも上流側Ｄｅｕで混合空間Ｓｍの断面積が大きな領域にノズルサポート３９を配置している。
【0040】
本実施形態の突出部３７は、大径部３５ａより、空間中心軸Ａｂに対する径方向外側には、存在しない。このため、本実施形態では、ノズル本体３５の大径部３５ａに沿って流れてきた圧縮空気Ａｃｏｍが突出部３７の上流端３７ｕに衝突することによる圧縮空気Ａｃｏｍの圧力損失を抑えることができる。
【0041】
「変形例」
以上の実施形態において、突出部３７の最大突出量ｐmaxは、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２までの最小距離ｄminの２０％以下である。しかしながら、混合空間Ｓｍ内を流れる圧縮空気Ａｃｏｍの延在方向Ｄｅにおける流速によっては、突出部３７の最大突出量ｐmaxが、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２までの最小距離ｄminの２０％より大きく且つ最小距離ｄminの半分以下であってもよい。
以上の実施形態において、突出部３７の最大突出量ｐmaxは、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２までの最小距離ｄminの２０％以下である。しかしながら、混合空間Ｓｍ内を流れる圧縮空気Ａｃｏｍの延在方向Ｄｅにおける流速によっては、突出部３７の最大突出量ｐmaxが、ノズル本体３５の小径部３５ｃの外周面３６から混合管３１の内周面３２までの最小距離ｄminの２０％より大きく且つ最小距離ｄminの半分以下であってもよい。
【0042】
以上の実施形態では、突出部３７がノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端から上流側Ｄｅｕに向かって所定の範囲に形成されている。しかしながら、図８に示すように、突出部３７ａは、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端よりも上流側Ｄｅｕの位置から上流側Ｄｅｕに向かって所定の範囲に形成されてもよい。
【0043】
以上の実施形態では、突出部３７がノズル本体３５の上流側Ｄｅｕの端を含む領域には形成されていない。しかしながら、突出部は、ノズル本体３５の上流側Ｄｅｕの端を含む領域に形成してもよい。
【0044】
以上の実施形態では、空間中心軸Ａｂを中心とするスパイラル状の一つの仮想線に沿って、一つの突出部３７が形成されている。しかしながら、図９に示すように、空間中心軸Ａｂを中心とするスパイラル状の一つの仮想線に沿って、複数の突出部３７ｂ，３７ｃが形成されてもよい。
【0045】
以上の実施形態では、ノズル本体３５の全体が混合空間Ｓｍ内に収まっている。しかしながら、図１０に示すように、ノズル本体３５の上流側Ｄｅｕの端が混合空間Ｓｍの上流側Ｄｅｕの端から上流側Ｄｅｕに突出してもよい。この場合でも、前述したように、突出部３７を、ノズル本体３５の上流側Ｄｅｕの端を含む領域に形成してもよい。すなわち、突出部３７の一部は、混合空間Ｓｍ外に形成されてもよい。
【0046】
以上の実施形態における燃焼器２０は、燃焼器軸線Ａｃに対する周方向及び径方向に複数のバーナ３０が配置されているクラスターバーナ燃焼器である。しかしながら、燃焼器軸線Ａｃに対する径方向に複数の予混合バーナが配置されていない通常の燃焼器における予混合バーナに、本開示のバーナ構造を適用してもよい。
【0047】
また、本開示は、以上で説明した一実施形態及び変形例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
【0048】
「付記」
以上の実施形態におけるバーナは、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態におけるバーナは、例えば、以下のように把握される。
【0049】
（１）第一態様におけるバーナは、
所定の延在方向Ｄｅに延びて空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとを混合させる混合空間Ｓｍが形成されている混合管３１と、前記延在方向Ｄｅに延びて、少なくとも一部が前記混合空間Ｓｍ内に配置されている燃料ノズル３４と、を備える。前記混合管３１は、前記空気Ａｃｏｍが前記混合空間Ｓｍ内に流入可能な空気入口３１ｉと、前記空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとが混合された予混合気体Ｇｐｍを前記混合空間Ｓｍから噴出可能な噴出口３１ｏと、を有する。前記噴出口３１ｏは、前記延在方向Ｄｅにおける一方側である上流側Ｄｅｕと他方側である下流側Ｄｅｄとのうち、前記混合管３１の前記下流側Ｄｅｄの端に形成されている。前記燃料ノズル３４は、前記延在方向Ｄｅに延びているノズル本体３５と、前記ノズル本体３５の外周面３６から突出し前記混合管３１の内周面３２から離れている突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃと、を有する。前記ノズル本体３５は、前記空気入口３１ｉよりも前記下流側Ｄｅｄで且つ前記噴出口３１ｏよりも前記上流側Ｄｅｕの位置から前記燃料Ｆを前記混合空間Ｓｍ内に噴出可能な燃料噴出口３５ｏを有する。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、前記ノズル本体３５を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側Ｄｅｄに延びて、前記ノズル本体３５の周りに前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの全体がスパイラル状に形成されている。
所定の延在方向Ｄｅに延びて空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとを混合させる混合空間Ｓｍが形成されている混合管３１と、前記延在方向Ｄｅに延びて、少なくとも一部が前記混合空間Ｓｍ内に配置されている燃料ノズル３４と、を備える。前記混合管３１は、前記空気Ａｃｏｍが前記混合空間Ｓｍ内に流入可能な空気入口３１ｉと、前記空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとが混合された予混合気体Ｇｐｍを前記混合空間Ｓｍから噴出可能な噴出口３１ｏと、を有する。前記噴出口３１ｏは、前記延在方向Ｄｅにおける一方側である上流側Ｄｅｕと他方側である下流側Ｄｅｄとのうち、前記混合管３１の前記下流側Ｄｅｄの端に形成されている。前記燃料ノズル３４は、前記延在方向Ｄｅに延びているノズル本体３５と、前記ノズル本体３５の外周面３６から突出し前記混合管３１の内周面３２から離れている突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃと、を有する。前記ノズル本体３５は、前記空気入口３１ｉよりも前記下流側Ｄｅｄで且つ前記噴出口３１ｏよりも前記上流側Ｄｅｕの位置から前記燃料Ｆを前記混合空間Ｓｍ内に噴出可能な燃料噴出口３５ｏを有する。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、前記ノズル本体３５を基準にして周方向に延びるに従って次第に前記下流側Ｄｅｄに延びて、前記ノズル本体３５の周りに前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの全体がスパイラル状に形成されている。
【0050】
本態様では、延在方向Ｄｅにおける突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在する領域及び突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃよりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内でノズル本体３５の近傍周りの領域に、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにより、混合空間Ｓｍ内に流入してきた空気Ａｃｏｍの旋回流Ｆｓを形成することができる。また、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、混合管３１の内周面３２から離れているため、空気Ａｃｏｍが突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの外周面３８を横切ると、この外周面３８における空気横切り方向の下流側Ｄｅｄに、空気Ａｃｏｍの小さな乱流Ｆｔ１が生じる。さらに、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの下流端３７ｄの下流側Ｄｅｄにも空気Ａｃｏｍの小さな乱流Ｆｔ１が生じる。以上のように、本態様では、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃよりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内でノズル本体３５の近傍周りの領域である下流側本体周り領域Ｒａに、主要な空気流れとしての旋回流Ｆｓが形成されると共に、小さな乱流Ｆｔ１，Ｆｔ２が形成される。このため、本態様では、下流側本体周り領域Ｒａにおいて、空気Ａｃｏｍとノズル本体３５から噴出された燃料Ｆとの混合が促進される。よって、本態様では、混合空間Ｓｍ内で、燃空比（燃料量/空気量）が高い領域の発生を抑制でき、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【0051】
また、本態様では、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが混合管３１の内周面３２から離れているため、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃよりも下流側Ｄｅｄの領域であって、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内で混合管３１の内周面近傍領域Ｒｂにおける旋回流Ｆｓの影響を抑えることができる。このため、本態様では、この内周面近傍領域Ｒｂにおける空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとの混合が抑制される。よって、本態様では、気体流速が遅い内周面近傍領域Ｒｂ内での燃空比（燃料量/空気量）を低く抑えることができ、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を抑制することができる。
【0052】
（２）第二態様におけるバーナは、
前記第一態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにおける前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８から最大突出量ｐmaxは、前記ノズル本体３５の前記外周面３６の一部であって前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在している部分から前記混合管３１の前記内周面３２までの最小距離ｄminの半分以下である。
前記第一態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにおける前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８から最大突出量ｐmaxは、前記ノズル本体３５の前記外周面３６の一部であって前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在している部分から前記混合管３１の前記内周面３２までの最小距離ｄminの半分以下である。
【0053】
本態様では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の下流側本体周り領域Ｒａ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速が第一流速以上の領域の面積を小さくすることができる。一方、本態様では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の内周面近傍領域Ｒｂ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速が第一流速より遅い第二流速以下の領域の面積を大きくすることができる。よって、本態様は、気体流速が遅い内周面近傍領域Ｒｂ内で、混合管３１の内周面３２に沿って流れてきた空気Ａｃｏｍに対して燃料Ｆの混合が抑制され、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を抑制することができる。
【0054】
（３）第三態様におけるバーナは、
前記第一態様又は前記第二態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにおける前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８から最大突出量ｐmaxは、前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８の一部であって前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在している部分から前記混合管３１の前記内周面３２までの最小距離ｄminの２０％以下である。
前記第一態様又は前記第二態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにおける前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８から最大突出量ｐmaxは、前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８の一部であって前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在している部分から前記混合管３１の前記内周面３２までの最小距離ｄminの２０％以下である。
【0055】
本態様では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の下流側本体周り領域Ｒａ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速が第一流速以上の領域の面積を小さくすることができる。一方、本態様では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の内周面近傍領域Ｒｂ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速が第一流速より遅い第二流速以下の領域の面積を大きくすることができる。よって、本態様は、気体流速が遅い内周面近傍領域Ｒｂ内で、混合管３１の内周面３２に沿って流れてきた空気Ａｃｏｍに対して燃料Ｆの混合が抑制され、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を抑制することができる。
【0056】
（４）第四態様におけるバーナは、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記燃料噴出口３５ｏは、前記ノズル本体３５の前記下流側Ｄｅｄの端に形成されている。前記突出部３７，３７ｃは、前記ノズル本体３５の外周面３６上であって前記ノズル本体３５の前記下流側Ｄｅｄの端から前記上流側Ｄｅｕに向かって所定範囲に形成されている。
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記燃料噴出口３５ｏは、前記ノズル本体３５の前記下流側Ｄｅｄの端に形成されている。前記突出部３７，３７ｃは、前記ノズル本体３５の外周面３６上であって前記ノズル本体３５の前記下流側Ｄｅｄの端から前記上流側Ｄｅｕに向かって所定範囲に形成されている。
【0057】
本態様では、突出部３７，３７ｃがノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端を含む領域に形成されている。このため、本態様では、ノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端から噴出された燃料Ｆに対して、突出部３７，３７ｃの下流端３７ｄがノズル本体３５の下流側Ｄｅｄの端よりも上流側Ｄｅｕに形成されている場合よりも、突出部３７，３７ｃにより形成される空気Ａｃｏｍの旋回流Ｆｓ及び乱流Ｆｔ１，Ｆｔ２の影響を強く与えることができる。よって、本態様では、前述の下流側本体周り領域Ｒａにおいて、空気Ａｃｏｍと燃料Ｆとの混合を効果的に行うことができる。
【0058】
（５）第五態様におけるバーナは、
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、前記混合空間Ｓｍ内にのみ形成されている。
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、前記混合空間Ｓｍ内にのみ形成されている。
【0059】
（６）第六態様におけるバーナは、
前記第五態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍは、前記延在方向Ｄｅに垂直な断面積が前記下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に小さくなる縮面積部３３を有する。前記縮面積部３３は、前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在する領域内に形成されている。
前記第五態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍは、前記延在方向Ｄｅに垂直な断面積が前記下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に小さくなる縮面積部３３を有する。前記縮面積部３３は、前記延在方向Ｄｅで前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃが存在する領域内に形成されている。
【0060】
本態様では、縮面積部３３における混合管３１の内周面３２に沿った領域には、混合管３１の中心に向かう方向成分を有する空気流れが生じる。この空気流れにより、突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃにより形成される旋回流Ｆｓが混合管３１の中心側に押される。このため、本態様では、延在方向Ｄｅに垂直な仮想面内における前述の下流側本体周り領域Ｒａ中で、旋回流Ｆｓの周方向成分流速Ｖｃが第一流速以上の領域は、混合管３１の中心側に寄る。この結果、本態様では、周方向成分流速Ｖｃが第一流速以上の領域の面積を小さくすることができる。さらに、縮面積部３３より下流側Ｄｅｄにおける混合空間Ｓｍの断面積が、縮面積部３３より上流側Ｄｅｕの混合空間Ｓｍの断面積よりも小さい。このため、本態様では、延在方向Ｄｅにおける、縮面積部３３より下流側Ｄｅｄの混合空間Ｓｍ内の気体流速が、縮面積部３３がない場合より速くなる。よって、本態様では、火炎が混合空間Ｓｍ内に伝わる逆火を効果的に抑制することができる。
【0061】
（７）第七態様におけるバーナは、
前記第六態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍ内で前記燃料ノズル３４を支持するノズルサポート３９を有する。前記ノズルサポート３９は、前記延在方向Ｄｅで前記縮面積部３３が形成されている領域よりも前記上流側Ｄｅｕの位置で、前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８と前記混合管３１の前記内周面３２とを接続する。
前記第六態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍ内で前記燃料ノズル３４を支持するノズルサポート３９を有する。前記ノズルサポート３９は、前記延在方向Ｄｅで前記縮面積部３３が形成されている領域よりも前記上流側Ｄｅｕの位置で、前記ノズル本体３５の前記外周面３６,３８と前記混合管３１の前記内周面３２とを接続する。
【0062】
混合空間Ｓｍ内に流入した空気Ａｃｏｍは、ノズルサポート３９により圧力損失する。しかも、混合空間Ｓｍの一部がノズルサポート３９に占められていると、混合空間Ｓｍ内で空気Ａｃｏｍが流れる領域が狭くなり、この空気Ａｃｏｍの流速が上がって、ノズルサポート３９により空気Ａｃｏｍの圧力損失が大きくなる。そこで、本態様では、ノズルサポート３９による空気Ａｃｏｍの圧力損失を抑えるため、縮面積部３３よりも上流側Ｄｅｕで混合空間Ｓｍの断面積が大きな領域にノズルサポート３９を配置している。
【0063】
（８）第八態様におけるバーナは、
前記第一態様から前記第七態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍは、円柱状の空間である。前記ノズル本体３５は、前記混合空間Ｓｍの空間中心軸Ａｂ上に配置されている。
前記第一態様から前記第七態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０において、前記混合空間Ｓｍは、円柱状の空間である。前記ノズル本体３５は、前記混合空間Ｓｍの空間中心軸Ａｂ上に配置されている。
【0064】
（９）第九態様におけるバーナは、
前記第八態様におけるバーナ３０において、前記ノズル本体３５は、前記空間中心軸Ａｂを中心して円柱状の大径部３５ａと、前記空間中心軸Ａｂを中心として円錐状の縮径部３５ｂと、前記空間中心軸Ａｂを中心として円柱状の小径部３５ｃと、を有する。前記縮径部３５ｂは、前記大径部３５ａの前記下流側Ｄｅｄの端に接続され、前記下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に外径が小さくなっている。前記小径部３５ｃは、前記縮径部３５ｂの前記下流側Ｄｅｄの端に接続されている。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの上流端３７ｕは、前記延在方向Ｄｅで、前記大径部３５ａと前記縮径部３５ｂとの境界に位置する。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの下流端３７ｄは、前記小径部３５ｃの下流側Ｄｅｄの端に位置する。前記空間中心軸Ａｂから前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの外周面３８までの距離は、延在方向Ｄｅのいずれの位置でも、大径部３５ａの外径以下である。
前記第八態様におけるバーナ３０において、前記ノズル本体３５は、前記空間中心軸Ａｂを中心して円柱状の大径部３５ａと、前記空間中心軸Ａｂを中心として円錐状の縮径部３５ｂと、前記空間中心軸Ａｂを中心として円柱状の小径部３５ｃと、を有する。前記縮径部３５ｂは、前記大径部３５ａの前記下流側Ｄｅｄの端に接続され、前記下流側Ｄｅｄに向かうに連れて次第に外径が小さくなっている。前記小径部３５ｃは、前記縮径部３５ｂの前記下流側Ｄｅｄの端に接続されている。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの上流端３７ｕは、前記延在方向Ｄｅで、前記大径部３５ａと前記縮径部３５ｂとの境界に位置する。前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの下流端３７ｄは、前記小径部３５ｃの下流側Ｄｅｄの端に位置する。前記空間中心軸Ａｂから前記突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの外周面３８までの距離は、延在方向Ｄｅのいずれの位置でも、大径部３５ａの外径以下である。
【0065】
本態様の突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、大径部３５ａよりも、空間中心軸Ａｂに対する径方向外側に存在しない。このため、本態様では、ノズル本体３５の大径部３５ａに沿って流れてきた空気Ａｃｏｍが突出部３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃの上流端３７ｕに衝突することによる空気Ａｃｏｍの圧力損失を抑えることができる。
【0066】
以上の実施形態における燃焼器は、例えば、以下のように把握される。
（１０）第十態様における燃焼器は、
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０と、前記バーナ３０の前記噴出口３１ｏから噴出された前記予混合気体Ｇｐｍが燃焼可能な筒２１と、を備える。
（１０）第十態様における燃焼器は、
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０と、前記バーナ３０の前記噴出口３１ｏから噴出された前記予混合気体Ｇｐｍが燃焼可能な筒２１と、を備える。
【0067】
以上の実施形態におけるクラスターバーナ燃焼器は、例えば、以下のように把握される。
（１１）第十一態様におけるクラスターバーナ燃焼器は、
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０を複数備えると共に、複数の前記バーナ３０のそれぞれの前記噴出口３１ｏから噴出された前記予混合気体Ｇｐｍが燃焼可能な筒２１を備える。複数の前記バーナ３０毎の前記延在方向Ｄｅは、互いに同じ方向である。前記延在方向Ｄｅにおける複数の前記バーナ３０毎の前記噴出口３１ｏの位置が互い揃っている。
（１１）第十一態様におけるクラスターバーナ燃焼器は、
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるバーナ３０を複数備えると共に、複数の前記バーナ３０のそれぞれの前記噴出口３１ｏから噴出された前記予混合気体Ｇｐｍが燃焼可能な筒２１を備える。複数の前記バーナ３０毎の前記延在方向Ｄｅは、互いに同じ方向である。前記延在方向Ｄｅにおける複数の前記バーナ３０毎の前記噴出口３１ｏの位置が互い揃っている。
【0068】
以上の実施形態におけるガスタービンは、例えば、以下のように把握される。
【0069】
（１２）第十二態様におけるガスタービンは、
前記第十態様における燃焼器と、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成し、前記圧縮空気Ａｃｏｍを前記バーナ３０に供給可能な圧縮機１０と、前記燃焼器の前記筒２１内において前記予混合気体Ｇｐｍの燃焼で生成された燃焼ガスＧにより駆動可能なタービン１５と、を備える。
前記第十態様における燃焼器と、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成し、前記圧縮空気Ａｃｏｍを前記バーナ３０に供給可能な圧縮機１０と、前記燃焼器の前記筒２１内において前記予混合気体Ｇｐｍの燃焼で生成された燃焼ガスＧにより駆動可能なタービン１５と、を備える。
【0070】
（１３）第十三態様におけるガスタービンは、
前記第十一態様におけるクラスターバーナ燃焼器と、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成し、前記圧縮空気Ａｃｏｍを複数の前記バーナ３０に供給可能な圧縮機１０と、前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体Ｇｐｍの燃焼で生成された燃焼ガスＧにより駆動可能なタービン１５と、を備える。
前記第十一態様におけるクラスターバーナ燃焼器と、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成し、前記圧縮空気Ａｃｏｍを複数の前記バーナ３０に供給可能な圧縮機１０と、前記クラスターバーナ燃焼器の前記筒内において前記予混合気体Ｇｐｍの燃焼で生成された燃焼ガスＧにより駆動可能なタービン１５と、を備える。
【符号の説明】
【0071】
１：ガスタービンロータ
２：ガスタービンケーシング
４：中間ケーシング
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１２：圧縮機ケーシング
１５：タービン
１６：タービンロータ
１７：タービンケーシング
２０：燃焼器
２１：筒
２２：上流側の開口
２５：バーナ支持枠
２６：燃料流路
２６ｍ：主流路
２６ｂ：分岐流路
２７：空気流路
３０：バーナ
３１：混合管
３１ｉ：空気入口
３１ｏ：噴出口
３１ｐ：燃料流路
３２：内周面
３３：縮面積部
３４：燃料ノズル
３５：ノズル本体
３５ａ：大径部
３５ｂ：縮径部
３５ｃ：小径部
３５ｏ：燃料噴出口
３５ｐ：燃料流路
３６：外周面
３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ：突出部
３７ｕ：上流端
３７ｄ：下流端
３８：外周面
３９：ノズルサポート
３９ｐ：燃料流路
Ａ：空気
Ａｃｏｍ：圧縮空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ｇｐｍ：予混合気体
Ａｒ：ロータ軸線
Ａｃ：燃焼器軸線
Ａｂ：空間中心軸
Ｄａ：ロータ軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｅ：延在方向
Ｄｅｕ：上流側
Ｄｅｄ：下流側
Ｓｃ：燃焼空間
Ｓｍ：混合空間
Ｒａ：下流側本体周り領域
Ｒｂ：内周面近傍領域
Ｆｓ：旋回流
Ｆｔ１，Ｆｔ２：乱流
２：ガスタービンケーシング
４：中間ケーシング
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１２：圧縮機ケーシング
１５：タービン
１６：タービンロータ
１７：タービンケーシング
２０：燃焼器
２１：筒
２２：上流側の開口
２５：バーナ支持枠
２６：燃料流路
２６ｍ：主流路
２６ｂ：分岐流路
２７：空気流路
３０：バーナ
３１：混合管
３１ｉ：空気入口
３１ｏ：噴出口
３１ｐ：燃料流路
３２：内周面
３３：縮面積部
３４：燃料ノズル
３５：ノズル本体
３５ａ：大径部
３５ｂ：縮径部
３５ｃ：小径部
３５ｏ：燃料噴出口
３５ｐ：燃料流路
３６：外周面
３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ：突出部
３７ｕ：上流端
３７ｄ：下流端
３８：外周面
３９：ノズルサポート
３９ｐ：燃料流路
Ａ：空気
Ａｃｏｍ：圧縮空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ｇｐｍ：予混合気体
Ａｒ：ロータ軸線
Ａｃ：燃焼器軸線
Ａｂ：空間中心軸
Ｄａ：ロータ軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｅ：延在方向
Ｄｅｕ：上流側
Ｄｅｄ：下流側
Ｓｃ：燃焼空間
Ｓｍ：混合空間
Ｒａ：下流側本体周り領域
Ｒｂ：内周面近傍領域
Ｆｓ：旋回流
Ｆｔ１，Ｆｔ２：乱流
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】