特開 2024-91024 ガスタービンの燃焼器

(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】P2024091024

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】ガスタービンの燃焼器

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/28 20060101AFI20240627BHJP

   F23R 3/14 20060101ALI20240627BHJP

   F23R 3/50 20060101ALI20240627BHJP

   F02C 7/232 20060101ALI20240627BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20240627BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20240627BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20240627BHJP

   F23R 3/42 20060101ALI20240627BHJP

   F23M 5/04 20060101ALN20240627BHJP

【ＦＩ】

F23R3/28 D

F23R3/14

F23R3/50

F02C7/232 B

F02C7/00 C

F02C7/18 Z

F01D25/00 L

F23R3/42 E

F23M5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207280

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 竜佐

(72)【発明者】

【氏名】吉田 博愛

(57)【要約】

【課題】バルクヘッドをパネルで覆う場合において、パネルに応力集中を発生することを抑制し、パネルを好適に冷却する。
【解決手段】ガスタービンの燃焼器は、スワラの外周面に対してラジアルギャップをあけ且つバルクヘッドに対してアキシャルギャップをあけた状態で、前記バルクヘッドを前記燃焼室から覆うパネルと、前記アキシャルギャップにおいて前記スワラの前記外周面に嵌合し、前記軸線方向において前記パネルに接触するシールリングと、を備える。前記バルクヘッドは、前記アキシャルギャップに向けて開口した冷却空気孔を含む。前記パネルは、前記シールリングよりも前記径方向の外側において前記アキシャルギャップに開口して前記アキシャルギャップを前記燃焼室に連通させる冷却空気孔を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室と、
外周面と、前記燃焼室に向いた噴射口と、を含むスワラと、
前記スワラの前記外周面に嵌合したバルクヘッドと、
前記スワラの径方向にて前記スワラの前記外周面に対してラジアルギャップをあけ且つ前記スワラの軸線方向にて前記バルクヘッドに対してアキシャルギャップをあけた状態で、前記バルクヘッドを前記燃焼室から覆うように前記スワラの前記径方向の外側に配置され、前記スワラ及び前記バルクヘッドより熱膨張係数が小さいパネルと、
前記アキシャルギャップにおいて前記スワラの前記外周面に嵌合し、前記軸線方向において前記パネルに接触するシールリングと、を備え、
前記バルクヘッドは、前記アキシャルギャップに向けて開口した冷却空気孔を含み、
前記パネルは、前記シールリングよりも前記径方向の外側において前記アキシャルギャップに開口して前記アキシャルギャップを前記燃焼室に連通させる冷却空気孔を含む、ガスタービンの燃焼器。

【請求項2】

前記スワラ及び前記バルクヘッドは、金属製であり、
前記パネルは、ＣＭＣ製である、請求項１に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項3】

前記バルクヘッドの前記冷却空気孔の吐出口の延長軸線は、前記パネルに向けて前記軸線方向に延びる成分を有し、
前記シールリングは、前記延長軸線上に配置されている、請求項１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項4】

前記シールリングは、前記スワラの前記外周面に嵌合した筒部と、前記筒部のうち前記バルクヘッドよりも前記パネルに近い端部から前記径方向の外側に突出したフランジ部と、を含む、請求項１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項5】

前記バルクヘッドの前記冷却空気孔の吐出口の延長軸線は、前記パネルに向けて前記軸線方向に延びる成分を有し、
前記シールリングの前記フランジ部は、前記延長軸線上に配置されている、請求項４に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項6】

前記スワラの前記外周面は、
前記バルクヘッドを基準として前記アキシャルギャップとは反対側に配置された第１外周面部と、
前記第１外周面部よりも前記径方向の内方に位置し、前記バルクヘッドが嵌合する第２外周面部と、
前記第１外周面部よりも前記径方向の内方に位置し、前記シールリングが嵌合する第３外周面部と、を含み、
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔は、前記アキシャルギャップに向かい且つ前記径方向の内側に向かうように前記軸線方向に対して斜めに延びている、請求項３に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項7】

前記バルクヘッドは、前記軸線方向において前記パネルから離れる向きに窪んだ内周部を有し、
前記アキシャルギャップは、前記バルクヘッドの前記内周部と前記パネルとの間に画定された冷却チャンバと、前記冷却チャンバから前記径方向の外側に延び且つ前記冷却チャンバよりも前記軸線方向の寸法が小さいクリアランス空間と、を含み、
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔及び前記パネルの前記冷却空気孔は、前記冷却チャンバに開口している、請求項１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項8】

前記パネルを前記バルクヘッドに弾性的に取り付ける取付具を更に備える、請求項１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【請求項9】

前記シールリング及び前記パネルの少なくとも一方には、その互いに接触する面に遮熱コーティングが設けられている、請求項１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービンの燃焼器に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンの燃焼器では、燃焼室を上流側から画定するバルクヘッドの開口にスワラが配置されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４７５６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃焼室での高温燃焼のために、パネルでバルクヘッドを燃焼室側から覆うことが考えられる。しかし、バルクヘッドとパネルとの間に熱膨張差が生じる場合、パネルには応力集中が発生する可能性がある。また、パネルは、適切に冷却されることが好ましい。

【0005】

そこで、本開示の一態様は、バルクヘッドをパネルで覆う場合において、パネルに応力集中が発生することを抑制し、パネルを好適に冷却することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るガスタービンの燃焼器は、燃焼室と、外周面と、前記燃焼室に向いた噴射口と、を含むスワラと、前記スワラの前記外周面に嵌合したバルクヘッドと、前記スワラの径方向にて前記スワラの前記外周面に対してラジアルギャップをあけ且つ前記スワラの軸線方向にて前記バルクヘッドに対してアキシャルギャップをあけた状態で、前記バルクヘッドを前記燃焼室から覆うように前記スワラの前記径方向の外側に配置され、前記スワラ及び前記バルクヘッドより熱膨張係数が小さいパネルと、前記アキシャルギャップにおいて前記スワラの前記外周面に嵌合し、前記軸線方向において前記パネルに接触するシールリングと、を備える。前記バルクヘッドは、前記アキシャルギャップに向けて開口した冷却空気孔を含む。前記パネルは、前記シールリングよりも前記径方向の外側において前記アキシャルギャップに開口して前記アキシャルギャップを前記燃焼室に連通させる冷却空気孔を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、パネルがスワラとの間にラジアルギャップをあけ且つバルクヘッドとの間にアキシャルギャップをあけているため、パネルとスワラとの間、及びパネルとバルクヘッドとの間に熱膨張差が生じても、パネルに応力集中が発生することを抑制できる。そして、アキシャルギャップにてスワラの外周面に嵌合したシールリングがパネルに接触するため、アキシャルギャップの冷却空気がラジアルギャップを介して燃焼室にリークすることが防がれる。よって、アキシャルギャップから燃焼領域に空気が余分に流出せず、アキシャルギャップを高圧に保つことができ、パネルの冷却空気孔からパネルの燃焼室側の表面に冷却空気を供給できる。それゆえ、バルクヘッドをパネルで覆う場合において、パネルに応力集中が発生することを抑制し、パネルを好適に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るガスタービンの概略断面図である。

【図2】図２は、図１のガスタービンの軸線方向の下流側から見た断面図である。

【図3】図３は、図２の燃焼器のIII－III線断面図である。

【図4】図４は、図３の燃料インジェクタの断面図である。

【図5】図５は、図４の燃料インジェクタの要部の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、ガスタービン１の軸線Ｙは、燃焼器３の軸線と同じである。軸線Ｙが延びる方向は、軸線方向Ｙと称する。燃焼器３の軸線Ｙに直交する方向は、燃焼器３の径方向Ｑと称する。軸線Ｙ周りに延びる方向は、燃焼器３の周方向Ｃと称する。また、燃料インジェクタ１７の軸線Ｘは、スワラ２１の軸線と同じである。軸線Ｘが延びる方向は、軸線方向Ｘと称する。軸線方向Ｘは、燃料インジェクタ１７から燃焼室１６に向かう流れの方向と同じである。スワラ２１の軸線Ｘに直交する方向は、径方向Ｒと称する。

【0010】

図１は、実施形態に係るガスタービン１の概略断面図である。図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮機２、燃焼器３、タービン４、回転軸５、ケーシング１０及びファン７を備える。ガスタービン１では、外部からケーシング１０内に導入された空気が圧縮機２で圧縮され、圧縮機２で圧縮された圧縮空気が燃焼器３に導かれ、燃焼器３で燃料を圧縮空気とともに燃焼して得られた高温高圧の燃焼ガスがもつエネルギーがタービン４において回転動力として取り出される。

【0011】

タービン４は、回転軸５を介して圧縮機２に連結されている。回転軸５の軸線は、ガスタービン１の軸線Ｙに一致する。回転軸５の前端部には、ファン７が接続されている。タービン４で発生する回転動力は、圧縮機２及びファン７を駆動する。ガスタービンには、様々な形式が存在する。ターボファンエンジンは、主にタービンで発生する回転動力でファンを駆動し、航空機用エンジンとして用いられる。図１では、ガスタービンの一形態であるターボファンエンジンを例示しているが、ガスタービンの形態はこれに限られない。

【0012】

図２は、図１のガスタービン１の軸線方向Ｙの下流側から見た断面図である。図２に示すように、燃焼器３は、筒形状を有する。燃焼器３は、例えば、ガスタービン１の軸線Ｙを囲む環状に形成されたアニュラ燃焼器である。なお、燃焼器３は、アニュラ型以外の形式のものでもよい。燃焼器３において、ケーシング１０は、筒状のアウターケーシング１１と、アウターケーシング１１の内側に同心円状に配置された筒状のインナーケーシング１２と、を有する。アウターケーシング１１とインナーケーシング１２との間には、環状の内部空間が画定されている。

【0013】

ケーシング１０の環状の内部空間には、ケーシング１０と同心円状に燃焼筒としてシェル１３が配置されている。シェル１３の径方向は燃焼器３の径方向Ｑに一致し、シェル１３の軸線は燃焼器３の軸線Ｙに一致し、シェル１３の周方向は燃焼器３の周方向Ｃに一致する。シェル１３は、例えば、金属材料を含む金属製である。シェル１３は、筒状のアウターシェル１４と、アウターシェル１４の内側に同心円状に配置された筒状のインナーシェル１５と、を有する。アウターシェル１４とインナーシェル１５との間には、環状の燃焼室１６が画定されている。

【0014】

燃焼室１６の上流側には、燃焼室１６に燃料を噴射する複数の燃料インジェクタ１７が燃焼室１６に沿ってシェル１３の周方向Ｃに並んでいる。シェル１３には、ガスタービン１の始動時に燃焼室１６の混合気に着火するための火花を発生させる点火プラグ１８が設けられている。燃焼室１６には、シェル１３の表面を覆うようにセラミックマトリックス複合材料製のライナー５０が配置されている。具体的には、ライナー５０は、アウターシェル１４の内周面を覆うアウターライナー５１と、インナーシェル１５の外周面を覆うインナーライナー２２と、を有する。

【0015】

図３は、図２の燃焼器３のIII－III線断面図である。なお、図３では、シェル１３用のライナー５０の図示を省略している。図３に示すように、ケーシング１０の上流側部分には、圧縮機２で生成された圧縮空気をケーシング１０に取り入れるディフューザ８が設けられている。燃料インジェクタ１７は、ケーシング１０に固定されたステム９により支持されている。ケーシング１０内の空間１９に取り入れられた圧縮空気の一部は、燃焼のために燃料インジェクタ１７に供給される。ケーシング１０内の空間１９に取り入れられた圧縮空気の残部は、シェル１３の外面を冷却するとともに、その一部がシェル１３に形成された冷却孔からシェル１３内に冷却空気として供給される。

【0016】

燃料インジェクタ１７は、スワラ２１、燃料ノズル２２、バルクヘッド２３及びパネル２４を備える。スワラ２１は、ケーシング１０内の空間１９から供給される圧縮空気に旋回流を発生させ、その圧縮空気を燃焼室１６に吐出する。燃料ノズル２２は、スワラ２１の内部に配置されている。燃料ノズル２２には、ステム９に形成された燃料流路Ｆを介して燃料が供給される。バルクヘッド２３は、ケーシング１０内の空間１９と燃焼室１６とを仕切る。パネル２４は、バルクヘッド２３を燃焼室１６から覆っている。パネル２４は、スワラ２１及びバルクヘッド２３よりも、熱膨張係数が小さい部材とすることができる。本実施形態では、パネル２４は、セラミックス複合材料（CMC：Ceramic Matrix Composite）を含むＣＭＣパネル２４である。

【0017】

図４は、図３の燃料インジェクタ１７の断面図である。図４に示すように、スワラ２１は、実質的に筒形状であり、外周面３０を有する。スワラ２１は、例えば、金属材料を含む金属製である。スワラ２１の軸線Ｘは、燃焼室１６における燃焼ガスの流れ方向に延びている。軸線方向Ｘにおいて燃料インジェクタ１７から燃焼室１６に向かう側を下流側と称し、軸線方向Ｘにおいてその反対側を上流側と称する。スワラ２１は、軸線方向Ｘの上流側に向いたアキシャル流入口３１と、径方向Ｒの外方に向いたラジアル流入口３２と、軸線方向の下流側に向いた噴射口３３と、を含む。

【0018】

バルクヘッド２３は、スワラ２１が挿入される中央穴２３ａを有する。バルクヘッド２３は、例えば、環状である。スワラ２１の外周面３０には、バルクヘッド２３が嵌合している。バルクヘッド２３は、例えば、金属材料を含む金属製である。バルクヘッド２３は、スワラ２１の軸線方向Ｘに直交する径方向Ｒに延び、その主面が軸線方向Ｘに向いている。バルクヘッド２３は、燃焼室１６を軸線方向Ｘの上流側から画定する。パネル２４は、例えば、セラミックマトリックス複合材料を含む環状板である。なお、パネル２４は、１つ又は複数のパネルで環状板を構成できる。ＣＭＣパネル２４は、バルクヘッド２３を軸線方向Ｘの下流側から覆うことで、燃焼室１６の熱からバルクヘッド２３を保護する。

【0019】

ＣＭＣパネル２４は、スワラ２１の径方向Ｒの外側に配置されている。ＣＭＣパネル２４は、スワラ２１が挿通される中央穴２４ａを有する。ＣＭＣパネル２４は、軸線方向Ｘにてバルクヘッド２３に対してアキシャルギャップＧ１をあけて配置されている。即ち、ＣＭＣパネル２４は、バルクヘッド２３から離間している。ＣＭＣパネル２４は、径方向Ｒにおいてスワラ２１の外周面３０に対してラジアルギャップＧ２をあけて配置されている。即ち、ＣＭＣパネル２４は、スワラ２１から離間している。アキシャルギャップＧ１には、後で詳述するシールリング２５が配置されている。

【0020】

ＣＭＣパネル２４は、複数の取付具４０によってバルクヘッド２３に取り付けられている。バルクヘッド２３は、取付具４０のための貫通穴２３ｂを有し、ＣＭＣパネル２４は、取付具４０のための支持穴２４ｂを有する。複数の取付具４０は、軸線Ｘ周りの周方向に間隔をあけて配置されている。取付具４０の構造は、特に限定されない。一例として、取付具４０は、サポート４１、固定部材４２及び弾性部材４３を備えた組立体である。

【0021】

サポート４１は、ＣＭＣパネル２４の支持穴２４ｂ及びバルクヘッド２３の貫通穴２３ｂを軸線方向Ｘの下流側から挿通している。バルクヘッド２３の貫通穴２３ｂは、サポート４１の軸部４１ａに対してマージンを持った大きさとなっている。サポート４１は、軸部４１ａ、頭部４１ｂ及び空気流路４１ｃを有する。軸部４１ａは、軸線方向Ｘに延びてバルクヘッド２３の貫通穴２３ｂを挿通する。軸部４１ａの外周面のうちバルクヘッド２３よりも軸線方向Ｘの上流側の部分にはネジ又は係合溝が形成されている。

【0022】

頭部４１ｂは、軸部４１ａの軸線方向Ｘの下流側の端部に設けられている。頭部４１ｂの外径は、軸部４１ａの外径よりも大きい。頭部４１ｂの外周面は、軸線方向Ｘの上流側から下流側に向けて拡径するテーパー面を有する。頭部４１ｂは、ＣＭＣパネル２４の支持穴２４ｂに配置されている。頭部４１ｂの外周面のテーパー面は、支持穴２４ｂの内周面のテーパー面に当接している。即ち、頭部４１ｂは、軸線方向Ｘの下流側からＣＭＣパネル２４を支持する。なお、頭部４１ｂの外周面及び支持穴２４ｂの内周面にテーパー面を設けずに、ＣＭＣパネル２４の軸線方向Ｘの下流側の面にサポート４１の頭部４１ｂが当接してもよい。

【0023】

空気流路４１ｃは、サポート４１の内部において軸部４１ａから頭部４１ｂにわたってサポート４１の長手方向に延びている。空気流路４１ｃは、ケーシング１０内の空間１９を燃焼室１６に連通させている。空気流路４１ｃのうち軸線方向Ｘの下流側の部分は、燃焼室１６に向けて拡大する円錐台形状を有する。ケーシング１０内の空間１９の圧縮空気は、空気流路４１ｃを流れ、ＣＭＣパネル２４の軸線方向Ｘの下流側の面に沿って燃焼室１６に冷却空気として吐出される。なお、空気流路４１ｃは、無くてもよい。

【0024】

固定部材４２は、バルクヘッド２３の軸線方向Ｘの上流側においてサポート４１の軸部４１ａに固定されている。固定部材４２の外形は、バルクヘッド２３の貫通穴２３ｂよりも大きい。固定部材４２は、例えば、軸部４１ａの外周面のネジに螺合されるナットであるが、軸部４１ａの外周面の係合溝に係合されるＣ形状のクリップであってもよい。弾性部材４３は、バルクヘッド２３とＣＭＣパネル２４との間に挟まされている。弾性部材４３は、例えば、コイルバネであるが、皿バネであってもよい。

【0025】

図５は、図４の燃料インジェクタ１７の要部の拡大断面図である。図５に示すように、スワラ２１の外周面３０は、第１外周面部３５、第２外周面部３６及び第３外周面部３７を有する。第１外周面部３５は、バルクヘッド２３を基準としてアキシャルギャップＧ１とは反対側に配置されている。

【0026】

第２外周面部３６は、第１外周面部３５の軸線方向Ｘの下流側にある。更に、第２外周面部３６は、第１外周面部３５よりも径方向Ｒの内方に位置し、第１外周面部３５よりも小径としてもよい。第１外周面部３５を第２外周面部３６に接続する第１フランジ面３８は、軸線方向Ｘの下流側に向いている。第２外周面部３６には、バルクヘッド２３が嵌合している。バルクヘッド２３は、スワラ２１の第２外周面部３６及び第１フランジ面３８に当接している。

【0027】

第３外周面部３７は、第２外周面部３６の軸線方向Ｘの下流側になる。更に、第３外周面部３７は、第２外周面部３６よりも径方向Ｒの内方に位置し、第２外周面部３６よりも小径としてもよい。第２外周面部３６を第３外周面部３７に接続する第２フランジ面３９は、軸線方向Ｘの下流側に向いている。第３外周面部３７には、シールリング２５が嵌合している。なお、第３外周面部３７は、第２外周面部３６と同一径であってもよい。

【0028】

シールリング２５は、スワラ２１の第２フランジ面３９に軸線方向Ｘに対向して且つ第２フランジ面３９からギャップＧ３をあけて軸線方向Ｘの下流側に離間している。シールリング２５は、スワラ２１の第３外周面部３７上を軸線方向Ｘに沿って摺動可能に配置されている。例えば、第３外周面部３７は、軸線方向Ｘに沿って一定の外径を有する。

【0029】

なお、第２外周面部３６と第３外周面部３７とが互いに連続して同一径である構成とする場合には、シールリング２５は、軸線方向Ｘにおいてバルクヘッド２３に対向することになる。その場合、シールリング２５は、バルクヘッド２３からギャップＧ３をあけて軸線方向Ｘの下流側に離間してもよい。

【0030】

バルクヘッド２３は、軸線方向ＸにおいてＣＭＣパネル２４から離れる向きに窪んだ内周部２３ｅを有する。即ち、バルクヘッド２３の内周部２３ｅは、軸線方向Ｘの上流側に向けて窪んでいる。アキシャルギャップＧ１は、バルクヘッド２３の内周部２３ｅとＣＭＣパネル２４との間に画定された冷却チャンバＳ１と、冷却チャンバＳ１から径方向Ｒの外側に延びたクリアランス空間Ｓ２と、を含む。クリアランス空間Ｓ２は、冷却チャンバＳ１よりも軸線方向Ｘの寸法が小さい。

【0031】

バルクヘッド２３は、ケーシング１０内の空間１９をアキシャルギャップＧ１に連通させる冷却空気孔２３ｃ，２３ｄを有する。バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃは、冷却チャンバＳ１に向けて開口している。バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｄは、クリアランス空間Ｓ２に向けて開口している。ＣＭＣパネル２４は、冷却チャンバＳ１を燃焼室１６に連通させる冷却空気孔２４ｃを有する。ＣＭＣパネル２４の冷却空気孔２４ｃは、シールリング２５よりも径方向Ｒの外側において冷却チャンバＳ１から燃焼室１６に向けて開口している。例えば、ＣＭＣパネル２４の冷却空気孔２４ｃは、軸線方向Ｘの下流側かつ径方向の内側に向けて斜めに延びている。

【0032】

ケーシング１０内の空間１９の圧縮空気は、バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃを通過して冷却チャンバＳ１に流入する。クリアランス空間Ｓ２は冷却チャンバＳ１よりも軸線方向Ｘの寸法が小さいため、冷却チャンバＳ１の空気圧は高く保たれる。冷却チャンバＳ１の圧縮空気は、ＣＭＣパネル２４の冷却空気孔２４ｃを通過して燃焼室１６に吐出され、ＣＭＣパネル２４のうち燃焼室１６に向いた表面を冷却する。ケーシング１０内の空間１９の圧縮空気は、バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｄを通過してクリアランス空間Ｓ２に吐出される。バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｄがクリアランス空間Ｓ２に吐出する圧縮空気は、ＣＭＣパネル２４に衝突してＣＭＣパネル２４を冷却する。

【0033】

シールリング２５は、アキシャルギャップＧ１に配置され、スワラ２１の第３外周面部３７に嵌合している。シールリング２５は、例えば、金属材料を含む金属製であるが、金属以外の材料で形成されてもよい。シールリング２５は、筒部２５ａ及びフランジ部２５ｂを有する。筒部２５ａは、スワラ２１の第３外周面部３７に嵌合している。フランジ部２５ｂは、筒部２５ａのうちバルクヘッド２３よりもＣＭＣパネル２４に近い端部から径方向Ｒの外側に突出している。即ち、シールリング２５は、軸線Ｘ周りの周方向から見た断面視において、Ｌ字形状を有する。なお、フランジ部２５ｂは、筒部２５ａから径方向Ｒの外側に突出していればよく、軸線Ｘ周りの周方向から見た断面視において、Ｌ字形状以外の形状を有することもある。

【0034】

シールリング２５のフランジ部２５ｂは、軸線方向ＸにおいてＣＭＣパネル２４に接触している。シールリング２５は、ＣＭＣパネル２４に対して固定されておらず、ＣＭＣパネル２４から離間可能である。シールリング２５のうちＣＭＣパネル２４に接触する面には、遮熱コーティング２６（ＴＢＣ）が設けられてもよい。遮熱コーティング２６は、例えば、シールリング２５の基材に多孔質セラミックを溶射してなる皮膜である。これにより、燃焼室１６からＣＭＣパネル２４を介してシールリング２５に伝達される熱が低減される。なお、遮熱コーティング２６は、シールリング２５に設ける代わりに、ＣＭＣパネル２４のうちシールリング２５に接触する面に設けられてもよい。

【0035】

バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃの吐出口の延長軸線Ｌは、軸線方向Ｘの下流側に延びている。更に、バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃの吐出口の延長軸線Ｌは、径方向Ｒの内側に向かうように斜めに延び、延長軸線Ｌ上にシールリング２５を配置してもよい。本実施形態では、延長軸線Ｌ上にシールリング２５のフランジ部２５ｂが配置されている。バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃから冷却チャンバＳ１に吐出された圧縮空気は、シールリング２５のフランジ部２５ｂに衝突してシールリング２５を冷却する。また、延長軸線ＬはＣＭＣパネル２４に向けて軸線方向Ｘに延びる成分を有するため、冷却空気孔２３ｃからの圧縮空気がシールリング２５をＣＭＣパネル２４に押し付けることになる。よって、シールリング２５は、ＣＭＣパネル２４に対して安定的に接触する。

【0036】

バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃは、冷却チャンバＳ１に向かい且つ径方向Ｒの内側に向かうように軸線方向Ｘに対して斜めに延びている場合、バルクヘッド２３の冷却空気孔２３ｃの出口（吐出口）が入口（流入口）に対して径方向内方に位置する。これにより、スワラ２１の軸線方向Ｘの下流側の先端部分を小径化すること及びシールリング２５を小径化することが可能となり、燃料インジェクタ１７の重量増加が抑えられる。

【0037】

以上に説明した構成によれば、ＣＭＣパネル２４が金属製のスワラ２１との間にラジアルギャップＧ２をあけ且つ金属製のバルクヘッド２３との間にアキシャルギャップＧ１をあけているため、金属とＣＭＣとの間の熱膨張差が生じても、ＣＭＣパネル２４に応力集中が発生することを抑制できる。

【0038】

そして、アキシャルギャップＧ１にてスワラ２１の外周面３０に嵌合したシールリング２５がＣＭＣパネル２４に接触するため、アキシャルギャップＧ１の冷却空気がラジアルギャップＧ２を介して燃焼室１６にリークすることが防がれる。よって、アキシャルギャップＧ１から燃焼領域に空気が余分に流出せず、冷却チャンバＳ１を高圧に保つことができ、ＣＭＣパネル２４の冷却空気孔２４ｃからＣＭＣパネル２４の燃焼室１６側の表面に冷却空気を供給できる。それゆえ、バルクヘッド２３をＣＭＣパネル２４で覆う場合において、ＣＭＣパネル２４に応力集中が発生することを抑制し、ＣＭＣパネル２４を好適に冷却することができる。

【0039】

また、シールリング２５は、軸線方向Ｘにおいてスワラ２１の第２フランジ面３９からギャップＧ３をあけて離間している。そのため、シールリング２５、ＣＭＣパネル２４、又はその双方が熱膨張した場合に、ＣＭＣパネル２４に応力集中が発生することを好適に抑制できる。更に、シールリング２５は、スワラ２１に対して軸線方向Ｘに摺動可能である。そのため、シールリング２５に起因してＣＭＣパネル２４に応力集中が発生することを更に好適に抑制できる。

【0040】

なお、本開示の技術は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ＣＭＣパネル２４は、バルクヘッド２３の少なくとも一部を燃焼室１６から覆えばよい。ＣＭＣパネルは、ワンピースのパネルに限られず、軸線Ｘ周りの周方向に分割された複数のＣＭＣパネルメンバの組合せでもよい。シールリング２５は、バネでＣＭＣパネル２４に向けて押し付けられてもよい。シールリング２５は、軸線方向ＸにおいてＣＭＣパネル２４に面接触した状態でスワラ２１の第２フランジ面３９又はバルクヘッド２３から離間していなくてもよい。シールリング２５は、Ｌ字断面を有するものに限られず、例えば、平坦な環状板状であってもよい。遮熱コーティング２６は、省略されてもよい。

【0041】

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

【0042】

以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

【0043】

［項目１］
燃焼室と、
外周面と、前記燃焼室に向いた噴射口と、を含むスワラと、
前記スワラの前記外周面に嵌合したバルクヘッドと、
前記スワラの径方向にて前記スワラの前記外周面に対してラジアルギャップをあけ且つ前記スワラの軸線方向にて前記バルクヘッドに対してアキシャルギャップをあけた状態で、前記バルクヘッドを前記燃焼室から覆うように前記スワラの前記径方向の外側に配置され、前記スワラ及び前記バルクヘッドより熱膨張係数が小さいパネルと、
前記アキシャルギャップにおいて前記スワラの前記外周面に嵌合し、前記軸線方向において前記パネルに接触するシールリングと、を備え、
前記バルクヘッドは、前記アキシャルギャップに向けて開口した冷却空気孔を含み、
前記パネルは、前記シールリングよりも前記径方向の外側において前記アキシャルギャップに開口して前記アキシャルギャップを前記燃焼室に連通させる冷却空気孔を含む、ガスタービンの燃焼器。

【0044】

この構成によれば、パネルがスワラとの間にラジアルギャップをあけ且つバルクヘッドとの間にアキシャルギャップをあけているため、パネルとスワラとの間、及びパネルとバルクヘッドとの間の熱膨張差が生じても、パネルに応力集中が発生することを抑制できる。そして、アキシャルギャップにてスワラの外周面に嵌合したシールリングがパネルに接触するため、アキシャルギャップの冷却空気がラジアルギャップを介して燃焼室にリークすることが防がれる。よって、アキシャルギャップから燃焼領域に空気が余分に流出せず、アキシャルギャップを高圧に保つことができ、パネルの冷却空気孔からパネルの燃焼室側の表面に冷却空気を供給できる。それゆえ、バルクヘッドをパネルで覆う場合において、パネルに応力集中を発生することを抑制し、パネルを好適に冷却することができる。

【0045】

［項目２］
前記スワラ及び前記バルクヘッドは、金属製であり、
前記パネルは、ＣＭＣ製である、項目１に記載のガスタービンの燃焼器。

【0046】

この構成によれば、ＣＭＣパネルは、金属製のスワラ及びバルクヘッドよりも熱膨張率が小さくなり、パネルが、スワラとの間のラジアルギャップ及びバルクヘッドとの間のアキシャルギャップを維持しやすくなるので、パネルへの応力集中を更に抑制できる。

【0047】

［項目３］
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔の吐出口の延長軸線は、前記パネルに向けて前記軸線方向に延びる成分を有し、
前記シールリングは、前記延長軸線上に配置されている、項目１又は２に記載のガスタービンの燃焼器。

【0048】

この構成によれば、バルクヘッドの冷却空気孔からの空気圧でシールリングをパネルに押し付けることができる。よって、シールリングとパネルとの間の接触を安定させることができる。また、シールリングを冷却空気孔からの冷却空気でインピンジ冷却できる。

【0049】

［項目４］
前記シールリングは、前記スワラの前記外周面に嵌合した筒部と、前記筒部のうち前記バルクヘッドよりも前記パネルに近い端部から前記径方向の外側に突出したフランジ部と、を含む、項目１乃至３のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器。

【0050】

この構成によれば、シールリングの占有領域を減らしてシールリングを軽量化できる。

【0051】

［項目５］
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔の吐出口の延長軸線は、前記パネルに向けて前記軸線方向に延びる成分を有し、
前記シールリングの前記フランジ部は、前記延長軸線上に配置されている、項目４に記載のガスタービンの燃焼器。

【0052】

この構成によれば、シールリングの占有領域を減らしてシールリングを軽量化しながらも、バルクヘッドの冷却空気孔からの空気圧をシールリングに的確に付与できる。

【0053】

［項目６］
前記スワラの前記外周面は、
前記バルクヘッドを基準として前記アキシャルギャップとは反対側に配置された第１外周面部と、
前記第１外周面部よりも前記径方向の内方に位置し、前記バルクヘッドが嵌合する第２外周面部と、
前記第１外周面部よりも前記径方向の内方に位置し、前記シールリングが嵌合する第３外周面部と、を含み、
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔は、前記アキシャルギャップに向かい且つ前記径方向内側に向かうように前記軸線方向に対して斜めに延びている、項目１乃至５のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器。

【0054】

この構成によれば、バルクヘッドの冷却空気孔の出口が入口に対して径方向内方に位置することになる。よって、スワラの先端部分を小径化するとともにシールリングを小径化し、燃焼器の重量増加を抑えることができる。

【0055】

［項目７］
前記バルクヘッドは、前記軸線方向において前記パネルから離れる向きに窪んだ内周部を有し、
前記アキシャルギャップは、前記バルクヘッドの前記内周部と前記パネルとの間に画定された冷却チャンバと、前記冷却チャンバから前記径方向の外側に延び且つ前記冷却チャンバよりも前記軸線方向の寸法が小さいクリアランス空間と、を含み、
前記バルクヘッドの前記冷却空気孔及び前記パネルの前記冷却空気孔は、前記冷却チャンバに開口している、項目１乃至６のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器。

【0056】

この構成によれば、パネルとバルクヘッドとの間にアキシャルギャップを形成しながらも、冷却空気孔が開口する冷却チャンバの空気圧を高めることができる。

【0057】

［項目８］
前記パネルを前記バルクヘッドに弾性的に取り付ける取付具を更に備える、項目１乃至７のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器。

【0058】

この構成によれば、パネルでの応力発生を抑制しながらパネルをバルクヘッドに取り付けることができる。

【0059】

［項目９］
前記シールリング及び前記パネルの少なくとも一方には、その互いに接触する面に遮熱コーティングが設けられている、項目１乃至８のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器。

【0060】

この構成によれば、パネルからシールリングへの熱伝達を低減できる。

【符号の説明】

【0061】

１ ガスタービン
３ 燃焼器
１６ 燃焼室
１７ 燃料インジェクタ
１９ 空間
２１ スワラ
２３ バルクヘッド
２３ｃ 冷却空気孔
２３ｅ 内周部
２４ ＣＭＣパネル
２４ｃ 冷却空気孔
２５ａ 筒部
２５ｂ フランジ部
２５ シールリング
２６ 遮熱コーティング
３０ 外周面
３５ 第１外周面部
３６ 第２外周面部
３７ 第３外周面部
４０ 取付具
Ｇ１ アキシャルギャップ
Ｇ２ ラジアルギャップ
Ｇ３ ギャップ
Ｓ１ 冷却チャンバ
Ｓ２ クリアランス空間
Ｒ 径方向
Ｘ 軸線方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】