特許 7393262 燃焼器、及びこれを備えるガスタービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】燃焼器、及びこれを備えるガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/24 20060101AFI20231129BHJP

   F23R 3/50 20060101ALI20231129BHJP

   F23R 3/08 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

F02C7/24 C

F23R3/50

F23R3/08

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020050646

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021148099

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【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】松村 嘉和

(72)【発明者】

【氏名】松山 敬介

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 崇規

(72)【発明者】

【氏名】中森 友仁

(72)【発明者】

【氏名】前田 耕治

(72)【発明者】

【氏名】甲田 貴也

(72)【発明者】

【氏名】小山 敦史

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８３９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６５４６３３４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１３－２３４８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００７４５０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／０６６７０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０４１９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－０１０９９５４（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０１３５８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３３７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４０２４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｃ １／００－９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００－７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンケーシングに取り付けられるフランジと、
前記ガスタービンケーシング内に配置されて前記フランジに取り付けられている外筒と、
前記外筒の内周側に配置され、燃料を噴射する筒内噴射ノズルを内周側に配置した筒状の内筒と、
前記ガスタービンケーシング内に配置され、前記外筒の外周壁面に設けられた基端側音響減衰器と、
を備え、
前記基端側音響減衰器は、前記内筒を流れる空気の流れ方向で見たときに前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する位置よりも上流側に配置されており、前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外筒を形成する板の一部である外筒形成部とによって形成された基端側空間と、前記外筒形成部に形成されて前記外筒の内周側と前記基端側空間を連通させる複数の音響孔と、を有する、
燃焼器。

【請求項2】

軸線から放射方向に広がり、ガスタービンケーシングに取り付けられるフランジと、
前記軸線周りに筒状を成し、前記ガスタービンケーシング内に配置されて前記フランジに取り付けられている外筒と、
前記軸線周りに筒状を成し、前記外筒の内周側に配置されている内筒と、
前記内筒の内周側に配置されて前記フランジに取り付けられ、燃料を噴射する筒内噴射ノズルと、
前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外筒を形成する板の一部である外筒形成部とによって形成された基端側空間を有する基端側音響減衰器と、
を備え、
前記軸線が延びる軸線方向における両側のうち、前記フランジを基準にした場合に前記外筒が配置されている側になる先端側と、前記先端側の反対側である基端側とのうち、前記基端側音響減衰器は、前記燃料が燃焼する空間よりも前記基端側に配置され、
前記外筒形成部には、前記外筒の内周側と前記基端側空間とを連通させる複数の音響孔が形成されている、
燃焼器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の燃焼器において、
前記内筒に接続され、自身の内周側で前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する筒状の尾筒と、
前記尾筒を形成する板の一部である尾筒形成部と、前記尾筒形成部と共同して前記尾筒の外周側に先端側空間を形成する音響カバーと、を有する先端側音響減衰器と、
をさらに備え、
前記尾筒形成部には、前記尾筒の内周側と前記先端側空間を連通させる複数の音響孔が形成されている、
燃焼器。

【請求項4】

請求項３に記載の燃焼器において、
前記外筒形成部中で前記複数の音響孔が形成されている孔形成領域の面積は、前記尾筒形成部中で前記複数の音響孔が形成されている孔形成領域の面積よりも大きい、
燃焼器。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の燃焼器において、
前記外筒の内周側と前記内筒の外周側との間の環状の圧縮空気流路内に、燃料を噴射する流路噴射ノズルをさらに備え、
前記流路噴射ノズルは、前記フランジに取り付けられている、
燃焼器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の燃焼器と、
空気を圧縮して、前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器内で生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
中間ケーシングと、
を備え、
前記圧縮機は、ロータ軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記タービンは、前記ロータ軸線が延びるロータ軸線方向における第一側と第二側とのうち前記第二側に配置され、前記ロータ軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、を有し、
前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、互に連結してガスタービンロータを成し、
前記中間ケーシングは、前記ロータ軸線方向で、前記圧縮機ケーシングと前記タービンケーシングとの間に配置され、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気が流入する空間を形成し、
前記圧縮機ケーシングと前記中間ケーシングと前記タービンケーシングとは、互に連結されて前記ガスタービンケーシングを成し、
前記燃焼器の前記フランジは、前記中間ケーシングに取り付けられている、
ガスタービン。

【請求項7】

燃料を噴射する筒内噴射ノズルを内周側に配置した筒状の内筒と、
前記内筒の外周に配置された筒状の外筒と、
ガスタービンケーシング内に配置され、前記外筒の外周壁面に設けられた基端側音響減衰器と、
を備え、
前記基端側音響減衰器は、前記内筒を流れる空気の流れ方向で見たときに前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する位置よりも上流側に配置されており、前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外周壁面とによって形成された基端側空間と、前記外筒の内周側と前記基端側空間を連通させる複数の音響孔と、を有する、
燃焼器。

【請求項8】

請求項７に記載の燃焼器において、
前記内筒に接続され、自身の内周側で前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する筒状の尾筒と、
前記尾筒を形成する板の一部である尾筒形成部と、前記尾筒形成部と共同して前記尾筒の外周側に先端側空間を形成する音響カバーと、を有する先端側音響減衰器をさらに備え、
前記尾筒形成部には、前記尾筒の内周側と前記先端側空間を連通させる複数の音響孔が形成されている、
燃焼器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、音響減衰器を有する燃焼器、及びこれ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】

燃焼器は、一般的に、燃料が燃焼する尾筒（又は燃焼筒）と、この尾筒内に燃料を噴射する複数のノズルと、複数のノズルを覆う内筒と、燃焼振動等を抑えるための音響減衰器と、を有する。尾筒及び内筒は、燃焼器軸線周りに筒状を成している。ここで、以下の説明の都合上、燃焼器軸線が延びる方向を軸線方向とし、この軸線方向における両側のうち、一方側を先端側、他方側を基端側とする。尾筒は、内筒の先端側に設けられている。また、内筒の基端側は、基端板等で塞がれている。内筒及び尾筒は、いずれも、ガスタービンケーシング内に配置されている。音響減衰器は、内部に音響空間を形成する音響カバーを有する。

【0004】

以下の特許文献１に記載の燃焼器では、音響カバーが、ガスタービンケーシング外に配置され、基端板に取り付けられている。この基端板には、音響空間からガスタービンケーシング内に貫通する音響孔が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－１８３９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ガスタービンが駆動している際、内筒や尾筒が配置されているガスタービンケーシング内には、圧縮機で圧縮した空気である圧縮空気が存在する。このため、このガスタービンケーシング内は、大気圧よりも高圧である。一方、ガスタービンケーシング外は、大気圧である。上記特許文献１に記載の技術では、音響空間が音響孔を介してガスタービンケーシング内に連通しているため、この音響空間の圧力がガスタービンケーシング内の圧力になる。すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、音響空間内の圧力が大気圧よりも高圧になる。上記特許文献１に記載の技術では、音響空間を形成する音響カバーがガスタービンケーシング外に配置されているため、音響カバーの内外での圧力差が大きくなり、この音響カバーを耐圧構造にする必要がある。このため、上記特許文献１に記載の技術では、製造コストがかさんでしまう。

【0007】

そこで、本開示は、製造コストを抑えることができる燃焼器、及びこれを備えているガスタービンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、
ガスタービンケーシングに取り付けられるフランジと、前記ガスタービンケーシング内に配置されて前記フランジに取り付けられている外筒と、前記外筒の内周側に配置され、燃料を噴射する筒内噴射ノズルを内周側に配置した筒状の内筒と、前記ガスタービンケーシング内に配置され、前記外筒の外周壁面に設けられた基端側音響減衰器と、を備える。前記基端側音響減衰器は、前記内筒を流れる空気の流れ方向で見たときに前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する位置よりも上流側に配置されており、前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外筒を形成する板の一部である外筒形成部とによって形成された基端側空間と、前記外筒形成部に形成されて前記外筒の内周側と前記基端側空間を連通させる複数の音響孔と、を有する。
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燃焼器は、
軸線から放射方向に広がり、ガスタービンケーシングに取り付けられるフランジと、前記軸線周りに筒状を成し、前記ガスタービンケーシング内に配置されて前記フランジに取り付けられている外筒と、前記軸線周りに筒状を成し、前記外筒の内周側に配置されている内筒と、前記内筒の内周側に配置されて前記フランジに取り付けられ、燃料を噴射する筒内噴射ノズルと、前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外筒を形成する板の一部である外筒形成部とによって形成された基端側空間を有する基端側音響減衰器と、を備える。前記軸線が延びる軸線方向における両側のうち、前記フランジを基準にした場合に前記外筒が配置されている側になる先端側と、前記先端側の反対側である基端側とのうち、前記基端側音響減衰器は、前記燃料が燃焼する空間よりも前記基端側に配置されている。前記外筒形成部には、前記外筒の内周側と前記基端側空間とを連通させる複数の音響孔が形成されている。
上記目的を達成するための本開示に係るさらに他の態様としての燃焼器は、
燃料を噴射する筒内噴射ノズルを内周側に配置した筒状の内筒と、前記内筒の外周に配置された筒状の外筒と、ガスタービンケーシング内に配置され、前記外筒の外周壁面に設けられた基端側音響減衰器と、を備える。前記基端側音響減衰器は、前記内筒を流れる空気の流れ方向で見たときに前記筒内噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼する位置よりも上流側に配置されており、前記外筒の外周壁面に設けられた音響カバーと前記外周壁面とによって形成された基端側空間と、前記外筒の内周側と前記基端側空間を連通させる複数の音響孔と、を有する。

【0009】

基端側音響減衰器の音響カバーは、フランジの基端側に設けることも可能である。この場合、基端側空間は、ガスタービンケーシング外に位置することになる。このため、音響カバーの内外での圧力差が大きくなり、この音響カバーを耐圧構造にする必要がある。したがって、この場合、製造コストがかさんでしまう。

【0010】

本態様では、基端側音響減衰器の音響カバーが、外筒の外周側であってガスタービンケーシング内に配置されているので、音響カバー外の圧力も音響カバーの内の圧力もガスタービンケーシング内の圧力になり、音響カバーを耐圧構造にする必要がない。従って、本態様では、製造コストの増加を抑えることができる。

【0011】

また、基端側音響減衰器の音響カバーは、内筒の外周側に設けることも可能である。この場合、基端側音響減衰器の音響カバーが、外筒と内筒との間の圧縮空気流路の一領域内に位置することになる。基端側音響減衰器の音響カバーが圧縮空気流路の一領域内に位置すると、内筒内での圧縮空気の流れに偏りが生じる。具体的には、例えば、内筒内で基端側音響減衰器に近い領域での圧縮空気の流量が、内筒内で基端側音響減衰器から遠い領域での圧縮空気の流量よりも少なくなる。このように、内筒内での圧縮空気の流れに偏りが生じると、尾筒内に噴射された燃料の一部が完全燃焼しない恐れがある。

【0012】

そこで、本態様では、外筒の外周側に基端側音響減衰器を設けて、内筒内での圧縮空気の流れの偏りを抑えている。

【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ガスタービンは、
前記態様の燃焼器と、空気を圧縮して、前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機と、前記燃焼器内で生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、中間ケーシングと、を備える。前記圧縮機は、ロータ軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記タービンは、前記ロータ軸線が延びるロータ軸線方向における第一側と第二側とのうち前記第二側に配置され、前記ロータ軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、を有する。前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、互に連結してガスタービンロータを成す。前記中間ケーシングは、前記ロータ軸線方向で、前記圧縮機ケーシングと前記タービンケーシングとの間に配置され、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気が流入する空間を形成する。前記圧縮機ケーシングと前記中間ケーシングと前記タービンケーシングとは、互に連結されて前記ガスタービンケーシングを成す。前記燃焼器の前記フランジは、前記中間ケーシングに取り付けられている。

【発明の効果】

【0014】

本開示の一態様では、燃焼振動を抑えつつも、燃焼器の製造コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【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ガスタービンの燃料器の基端側部分の断面図である。

【図4】図３におけるＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図３におけるＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図４及び図５におけるＶＩ－ＶＩ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示に係る燃焼器及びこれを備えるガスタービンの一実施形態ついて、図面を参照して詳細に説明する。

【0017】

図１に示すように、本実施形態のガスタービン１０は、外気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機２０と、燃料Ｆを圧縮空気中で燃焼させ燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器４０と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン３０と、を備えている。

【0018】

圧縮機２０は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を覆う圧縮機ケーシング２５と、複数の静翼列２６と、を有する。タービン３０は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ３１と、タービンロータ３１を覆うタービンケーシング３５と、複数の静翼列３６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。

【0019】

圧縮機２０は、タービン３０に対して軸線上流側Ｄａｕに配置されている。圧縮機ロータ２１とタービンロータ３１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１１を成す。このガスタービンロータ１１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１０は、さらに、圧縮機ケーシング２５とタービンケーシング３５との間に配置されている中間ケーシング１４を備えている。この中間ケーシング内には、圧縮機２０からの圧縮空気が流入する。複数の燃焼器４０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１４に取り付けられている。圧縮機ケーシング２５と中間ケーシング１４とタービンケーシング３５とは、互いに接続されてガスタービンケーシング１５を成す。

【0020】

圧縮機ロータ２１は、ロータ軸線Ａｒを中心としてロータ軸線方向Ｄａに延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼列２３と、を有する。複数の動翼列２３は、ロータ軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列２３は、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列２３の各軸線下流側Ｄａｄには、複数の静翼列２６のうちいずれか一の静翼列２６が配置されている。各静翼列２６は、圧縮機ケーシング２５の内側に設けられている。各静翼列２６は、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の静翼で構成されている。

【0021】

タービンロータ３１は、ロータ軸線Ａｒを中心としてロータ軸線方向Ｄａに延びるロータ軸３２と、このロータ軸３２に取り付けられている複数の動翼列３３と、を有する。複数の動翼列３３は、ロータ軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列３３は、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列３３の各軸線上流側Ｄａｕには、複数の静翼列３６のうちいずれか一の静翼列３６が配置されている。各静翼列３６は、タービンケーシング３５の内側に設けられている。各静翼列３６は、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の静翼で構成されている。タービンケーシング３５の内周側とロータ軸３２の外周側との間の環状の空間中で、複数の静翼列３６及び複数の動翼列３３が配置されている領域は、燃焼器４０からの燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路３９を形成する。

【0022】

燃焼器４０は、図２に示すように、フランジ４１と、外筒４３と、内筒４４と、尾筒４５と、複数の筒内噴射ノズル４７と、流路噴射ノズル４８と、基端側音響減衰器６０と、先端側音響減衰器５０と、を備える。

【0023】

フランジ４１は、燃焼器軸線Ａｃから放射方向に広がっている。外筒４３、内筒４４、及び尾筒４５は、いずれも、中間ケーシング１４内に配置されている。また、外筒４３、内筒４４、及び尾筒４５は、いずれも、燃焼器軸線Ａｃ周りに筒状を成している。ここで、以下の説明の都合上、燃焼器軸線Ａｃが延びる方向を軸線方向Ｄｃとする。また、燃焼器軸線Ａｃに対する周方向を単に周方向Ｄｃｃとする。また、軸線方向Ｄｃの両側のうち、一方側を先端側Ｄｃｔ、他方側を基端側Ｄｃｂとする。なお、図１に示すように、先端側Ｄｃｔは、ロータ軸線方向Ｄａにおいて軸線下流側Ｄａｄであり、基端側Ｄｃｂはロータ軸線方向Ｄａにおいて軸線上流側Ｄａｕである。また、燃焼器軸線Ａｃは、先端側Ｄｃｔに向かうに連れてロータ軸線Ａｒに近づくよう、ロータ軸線Ａｒに対して傾いている。

【0024】

中間ケーシング１４には、このケーシング１４外からケーシング１４内に貫通する燃焼器取付孔１４ｈが形成されている。フランジ４１は、この燃焼器取付孔１４ｈを塞ぐように、中間ケーシング１４にボルト４２で取り付けられている。外筒４３は、中間ケーシング１４内に配置され、フランジ４１の先端側Ｄｃｔに取り付けられている。これらフランジ４１及び外筒４３で構成される部分は、その形状からトップハットと呼ばれることがある。内筒４４は、外筒４３の内周側に配置され、サポート等を介して外筒４３又はフランジ４１に取り付けられている。この内筒４４の内周側に複数の筒内噴射ノズル４７が配置されている。尾筒４５は、内筒４４の先端に、シール部材等を介して接続されている。尾筒４５は、中間ケーシング１４の内面に固定された尾筒サポート４６により支持されている。

【0025】

複数の筒内噴射ノズル４７は、いずれも、軸線方向Ｄｃに延びており、燃料を噴射する孔が形成されている。複数の筒内噴射ノズル４７は、いずれも、フランジ４１に固定されている。このフランジ４１中で複数の筒内噴射ノズル４７が固定されている部分は、ノズル台と呼ばれることがある。複数の筒内噴射ノズル４７のうち、一のノズルがパイロットノズル４７ｐであり、他の複数のノズルがメインノズル４７ｍである。パイロットノズル４７ｐは、燃焼器軸線Ａｃ上に配置されている。複数のメインノズル４７ｍは、パイロットノズル４７ｐの周りで、周方向Ｄｃｃに並んでいる。

【0026】

外筒４３の内周側と内筒４４の外周側との間の環状の空間は、中間ケーシング１４内からの圧縮空気が流れる圧縮空気流路４９を形成する。流路噴射ノズル４８は、この圧縮空気流路４９内に配置され、フランジ４１に取り付けられている。この流路噴射ノズル４８は、前述のトップハットに取り付けられている関係上、トップハットノズルと呼ばれることがある。この流路噴射ノズル４８は、この圧縮空気流路４９内に燃料を噴射する。軸線方向Ｄｃで、フランジ４１と内筒４４との間には、隙間がある。圧縮空気流路４９内の圧縮空気は、この隙間から内筒４４内に流入する。内筒４４内に流入した圧縮空気は、尾筒４５内に流出する。尾筒４５内には、複数の筒内噴射ノズル４７からの燃料が噴射される。この燃料は、尾筒４５内で燃焼する。この燃焼で発生した燃焼ガスＧは、この尾筒４５によりタービン３０の燃焼ガス流路３９内に導かれる。

【0027】

先端側音響減衰器５０は、図３及び図５に示すように、尾筒４５を形成する板の一部である尾筒形成部５１と、尾筒形成部５１と共同して尾筒４５の外周側に先端側音響空間（以下、先端側空間とする）５７を形成する音響カバー５３と、を有する。この音響カバー５３は、周方向Ｄｃｃに延びている。よって、音響カバー５３内の先端側空間５７も周方向Ｄｃｃに延びている。音響カバー５３は、尾筒形成部５１の外周面と対向する天板５４と、この天板５４と尾筒４５の外周面とを接続する側板５５と、を有する。尾筒形成部５１には、尾筒４５の内周側から先端側空間５７内に貫通する複数の音響孔５２が形成されている。また、音響カバー５３の天板５４には、中間ケーシング１４内の圧縮空気を先端側空間５７内に導く空気取入口５４ｈが形成されている。

【0028】

基端側音響減衰器６０は、図３及び図４に示すように、外筒４３を形成する板の一部である外筒形成部６１と、外筒形成部６１と共同して外筒４３の外周側に基端側音響空間（以下、基端側空間とする）６７を形成する音響カバー６３と、を有する。この音響カバー６３は、周方向Ｄｃｃに延びている。よって、音響カバー６３内の基端側空間６７も周方向Ｄｃｃに延びている。音響カバー６３は、外筒形成部６１の外周面と対向する天板６４と、この天板６４と外筒４３の外周面とを接続する側板６５と、を有する。外筒形成部６１には、外筒４３の内周側から基端側空間６７内に貫通する複数の音響孔６２が形成されている。

【0029】

ここで、図６に示すように、尾筒形成部５１中で複数の音響孔５２が形成されている領域を先端側孔形成領域５８とし、外筒形成部６１中で複数の音響孔６２が形成されている領域を基端側孔形成領域６８とする。複数の音響孔５２は、孔群を構成する。また、複数の音響孔６２も孔群を構成する。以上の孔形成領域は、いずれも、孔群中の複数の音響孔のうち、最も外側の複数の音響孔に外接する線で囲まれた領域である。基端側孔形成領域６８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ１は、先端側孔形成領域５８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ２より広い。また、基端側孔形成領域６８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ１は、先端側孔形成領域５８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ２より広い。このため、基端側孔形成領域６８の面積は、先端側孔形成領域５８の面積より大きい。

【0030】

また、基端側孔形成領域６８は、流路噴射ノズル４８が燃料を噴射する位置よりも、先端側Ｄｃｔに配置されている。

【0031】

以上のように、本実施形態の燃焼器４０は、先端側音響減衰器５０及び基端側音響減衰器６０を備えているので、燃焼振動を抑えることができる。

【0032】

基端側音響減衰器６０は、先端側音響減衰器５０よりも燃焼振動の発生源から遠い。なお、燃焼振動発生源の位置は、尾筒４５内である。このため、本実施形態では、基端側音響減衰器６０による燃焼振動の抑制効果を高めるため、基端側孔形成領域６８の面積を先端側孔形成領域５８の面積より大きくしている。本実施形態では、前述したように、基端側孔形成領域６８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ１が先端側孔形成領域５８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ２より広く、且つ、基端側孔形成領域６８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ１が先端側孔形成領域５８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ２より広い。しかしながら、基端側孔形成領域６８の面積が先端側孔形成領域５８の面積より大きければ、基端側孔形成領域６８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ１が先端側孔形成領域５８における軸線方向Ｄｃの幅Ｌ２より広く、且つ、基端側孔形成領域６８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ１が先端側孔形成領域５８における周方向Ｄｃｃの幅Ｌｃ２より広い必要はない。

【0033】

ところで、燃焼振動を抑えるためだけであれば、先端側音響減衰器５０が空気取入口５４ｈを有している必要性はない。しかしながら、先端側音響減衰器５０が空気取入口５４ｈを有していない場合、尾筒４５内で生じた燃焼ガス等の高温気体が音響孔５２を介して先端側空間５７内に流入する恐れがある。このため、この場合には、先端側音響減衰器５０で先端側空間５７を画定する面に耐熱処理を施す必要がある。そこで、本実施形態では、先端側音響減衰器５０の音響カバー５３に、空気取入口５４ｈを形成している。中間ケーシング１４内の圧縮空気は、この空気取入口５４ｈから先端側空間５７内に流入する。先端側空間５７内に流入した圧縮空気は、音響孔５２から尾筒４５内に流出する。このように、音響孔５２から尾筒４５内に流出する圧縮空気により、尾筒４５内で生じた高温気体が音響孔５２を介して先端側空間５７内に流入することを防ぐことができる。

【0034】

先端側音響減衰器５０内から尾筒４５内に流出した空気は、尾筒４５の内周面を冷却すると共に、筒内噴射ノズル４７から尾筒４５内に噴出した可燃性気体、例えば、燃料ガスや、燃料と空気が予混合された予混合気体も冷却する。可燃性気体が冷却されると、この可燃性気体中に含まれている燃料が完全燃焼せず、ＣＯが発生する。一般的に、燃焼器には、環境保全の観点から、燃料の不完全燃焼で発生するＣＯの排出量を少なくすることが要求されている。

【0035】

本実施形態の燃焼器４０は、この先端側音響減衰器５０の他に、基端側音響減衰器６０を備えている。このため、先端側音響減衰器５０のみの場合よりも、先端側孔形成領域５８に形成されている全音響孔５２の合計開口面積を小さくしても、目的の音響減衰効果を得ることが可能である。よって、本実施形態では、目的の音響減衰効果を得つつも、先端側音響減衰器５０のみの場合より、先端側音響減衰器５０内から尾筒４５内に流出する空気の流量を抑えることができ、ＣＯの排出量を少なくすることができる。

【0036】

基端側音響減衰器６０の音響カバーは、フランジ４１の基端側Ｄｃｂに設けることも可能である。この場合、基端側空間は、ガスタービンケーシング１５外に位置することになる。このため、音響カバーの内外での圧力差が大きくなり、この音響カバーを耐圧構造にする必要がある。したがって、この場合、製造コストがかさんでしまう。

【0037】

本実施形態では、基端側音響減衰器６０の音響カバー６３が、外筒４３の外周側であってガスタービンケーシング１５内に配置されているので、音響カバー６３外の圧力も音響カバー６３の内の圧力もガスタービンケーシング１５内の圧力になり、音響カバー６３を耐圧構造にする必要がない。従って、本実施形態では、製造コストの増加を抑えることができる。

【0038】

また、基端側音響減衰器６０の音響カバーは、内筒４４の外周側に設けることも可能である。この場合、基端側音響減衰器６０の音響カバーが、圧縮空気流路４９の一領域内に位置することになる。基端側音響減衰器６０の音響カバーが圧縮空気流路４９の一領域内に位置すると、内筒４４内での圧縮空気の流れに偏りが生じる。具体的には、例えば、内筒４４内で基端側音響減衰器６０に近い領域での圧縮空気の流量が、内筒４４内で基端側音響減衰器６０から遠い領域での圧縮空気の流量よりも少なくなる。このように、内筒４４内での圧縮空気の流れに偏りが生じると、尾筒４５内に噴射された燃料の一部が完全燃焼しない恐れがある。

【0039】

そこで、本実施形態では、外筒４３の外周側に基端側音響減衰器６０を設けて、内筒４４内での圧縮空気の流れの偏りを抑えている。

【0040】

本実施形態では、前述したように、基端側孔形成領域６８が、流路噴射ノズル４８の燃料噴射位置よりも先端側Ｄｃｔに配置されている。ここで、仮に、基端側音響減衰器６０の音響カバー６３に空気取入口を設け、基端側空間６７内から音響孔６２を介して圧縮空気流路４９内に圧縮空気が流出するようにしたとする。この場合、本実施形態では、基端側孔形成領域６８がこの燃料噴射位置よりも基端側Ｄｃｂに配置されている場合より、内筒４４内における圧縮空気中の燃料濃度の偏りを抑えることができる。

【0041】

なお、本実施形態の燃焼器４０は、先端側音響減衰器５０及び基端側音響減衰器６０を備えている。しかしながら、基端側音響減衰器６０のみで、目的の音響減衰効果を得ることができれば、先端側音響減衰器５０を省略してもよい。

【0042】

「付記」
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。

【0043】

（１）第一態様における燃焼器は、
軸線Ａｃから放射方向に広がり、ガスタービンケーシング１５に取り付けられるフランジ４１と、前記軸線Ａｃ周りに筒状を成し、前記ガスタービンケーシング１５内に配置されて前記フランジ４１に取り付けられている外筒４３と、前記軸線Ａｃ周りに筒状を成し、前記外筒４３の内周側に配置されている内筒４４と、前記内筒４４の内周側に配置されて前記フランジ４１に取り付けられ、燃料を噴射する筒内噴射ノズル４７と、前記軸線Ａｃ周りに筒状を成し、前記内筒４４に接続され、自身の内周側で前記筒内噴射ノズル４７から噴射された燃料が燃焼する尾筒４５と、前記外筒４３を形成する板の一部である外筒形成部６１と、前記外筒形成部６１と共同して前記外筒４３の外周側であって前記ガスタービンケーシング１５内に基端側空間６７を形成する音響カバー６３と、を有する基端側音響減衰器６０と、を備える。前記軸線Ａｃが延びる軸線方向Ｄｃにおける両側のうち、前記フランジ４１を基準にした場合に前記外筒４３が配置されている側になる先端側Ｄｃｔと、前記先端側Ｄｃｔの反対側である基端側Ｄｃｂとのうち、前記尾筒４５は、前記内筒４４の前記先端側Ｄｃｔの部分に接続されて、前記先端側Ｄｃｔに向かって延びる。前記外筒形成部６１には、前記外筒４３の内周側から前記基端側空間６７に貫通する複数の音響孔６２が形成されている。

【0044】

基端側音響減衰器６０の音響カバーは、フランジ４１の基端側Ｄｃｂに設けることも可能である。この場合、基端側空間は、ガスタービンケーシング１５外に位置することになる。このため、音響カバーの内外での圧力差が大きくなり、この音響カバーを耐圧構造にする必要がある。したがって、この場合、製造コストがかさんでしまう。

【0045】

本態様では、基端側音響減衰器６０の音響カバー６３が、外筒４３の外周側であってガスタービンケーシング１５内に配置されているので、音響カバー６３外の圧力も音響カバー６３の内の圧力もガスタービンケーシング１５内の圧力になり、音響カバー６３を耐圧構造にする必要がない。従って、本態様では、製造コストの増加を抑えることができる。

【0046】

また、基端側音響減衰器６０の音響カバーは、内筒４４の外周側に設けることも可能である。この場合、基端側音響減衰器６０の音響カバーが、外筒４３と内筒４４との間の圧縮空気流路４９の一領域内に位置することになる。基端側音響減衰器６０の音響カバーが圧縮空気流路４９の一領域内に位置すると、内筒４４内での圧縮空気の流れに偏りが生じる。具体的には、例えば、内筒４４内で基端側音響減衰器６０に近い領域での圧縮空気の流量が、内筒４４内で基端側音響減衰器６０から遠い領域での圧縮空気の流量よりも少なくなる。このように、内筒４４内での圧縮空気の流れに偏りが生じると、尾筒４５内に噴射された燃料の一部が完全燃焼しない恐れがある。

【0047】

そこで、本態様では、外筒４３の外周側に基端側音響減衰器６０を設けて、内筒４４内での圧縮空気の流れの偏りを抑えている。

【0048】

（２）第二態様における燃焼器は、
前記第一態様の燃焼器において、前記尾筒４５を形成する板の一部である尾筒形成部５１と、前記尾筒形成部５１と共同して前記尾筒４５の外周側に先端側空間５７を形成する音響カバー５３と、を有する先端側音響減衰器５０をさらに備える。前記尾筒形成部５１には、前記尾筒４５の内周側から前記先端側空間５７内に貫通する複数の音響孔５２が形成されている。

【0049】

本態様では、基端側音響減衰器６０と先端側音響減衰器５０とのうち、基端側音響減衰器６０のみの場合よりも、燃焼振動を抑えることができる。

【0050】

（３）第三態様における燃焼器は、
前記第二態様の燃焼器において、前記外筒形成部６１中で前記複数の音響孔６２が形成されている孔形成領域６８の面積は、前記尾筒形成部５１中で前記複数の音響孔５２が形成されている孔形成領域５８の面積よりも大きい。

【0051】

基端側音響減衰器６０は、先端側音響減衰器５０よりも燃焼振動の発生源から遠い。このため、本態様では、基端側音響減衰器６０による燃焼振動の抑制効果を高めるため、基端側孔形成領域６８の面積を先端側孔形成領域５８の面積より大きくしている。

【0052】

（４）第四態様における燃焼器は、
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の燃焼器において、前記外筒４３の内周側と前記内筒４４の外周側との間の環状の圧縮空気流路４９内に、燃料を噴射する流路噴射ノズル４８をさらに備える。前記流路噴射ノズル４８は、前記フランジ４１に取り付けられている。前記外筒形成部６１中で前記複数の音響孔６２が形成されている孔形成領域６８は、前記流路噴射ノズル４８が燃料を噴射する位置よりも、前記先端側Ｄｃｔに配置されている。

【0053】

仮に、基端側音響減衰器６０の音響カバー６３に空気取入口を設け、基端側空間６７内から音響孔６２を介して圧縮空気流路４９内に圧縮空気が流出するようにしたとする。この場合、本態様では、基端側孔形成領域６８が流路噴射ノズル４８の燃料噴射位置よりも基端側Ｄｃｂに配置されている場合より、内筒４４内における圧縮空気中の燃料濃度の偏りを抑えることができる。

【0054】

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。

【0055】

（５）第五態様におけるガスタービンは、
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の燃焼器４０と、空気を圧縮して、前記燃焼器４０に圧縮空気を供給する圧縮機２０と、前記燃焼器４０内で生成された燃焼ガスにより駆動するタービン３０と、中間ケーシング１４と、を備える。前記圧縮機２０は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、前記圧縮機ロータ２１の外周側を覆う圧縮機ケーシング２５と、を有する。前記タービン３０は、前記ロータ軸線Ａｒが延びるロータ軸線方向Ｄａにおける第一側と第二側とのうち前記第二側に配置され、前記ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ３１と、前記タービンロータ３１の外周側を覆うタービンケーシング３５と、を有する。前記圧縮機ロータ２１と前記タービンロータ３１とは、互に連結してガスタービンロータ１１を成す。前記中間ケーシング１４は、前記ロータ軸線方向Ｄａで、前記圧縮機ケーシング２５と前記タービンケーシング３５との間に配置され、前記圧縮機２０で圧縮された空気である圧縮空気が流入する空間を形成する。前記圧縮機ケーシング２５と前記中間ケーシング１４と前記タービンケーシング３５とは、互に連結されて前記ガスタービンケーシング１５を成す。前記燃焼器４０の前記フランジ４１は、前記中間ケーシング１４に取り付けられている。

【符号の説明】

【0056】

１０：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１４：中間ケーシング
１４ｈ：燃焼器取付孔
１５：ガスタービンケーシング
２０：圧縮機
２１：圧縮機ロータ
２２：ロータ軸
２３：動翼列
２５：圧縮機ケーシング
２６：静翼列
３０：タービン
３１：タービンロータ
３２：ロータ軸
３３：動翼列
３５：タービンケーシング
３６：静翼列
３９：燃焼ガス流路
４０：燃焼器
４１：フランジ
４２：ボルト
４３：外筒
４４：内筒
４５：尾筒
４６：尾筒サポート
４７：筒内噴射ノズル
４７ｐ：パイロットノズル
４７ｍ：メインノズル
４８：流路噴射ノズル
４９：圧縮空気流路
５０：先端側音響減衰器
５１：尾筒形成部
５２：音響孔
５３：音響カバー
５４：天板
５４ｈ：空気取入口
５５：側板
５６：仕切板
５７：先端側音響空間（又は先端側空間）
５８：先端側孔形成領域
６０：基端側音響減衰器
６１：外筒形成部
６２：音響孔
６３：音響カバー
６４：天板
６５：側板
６６：仕切板
６７：基端側音響空間（又は基端側空間）
６８：基端側孔形成領域
Ａ：外気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：ロータ軸線
Ａｃ：燃焼器軸線
Ｄａ：ロータ軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：軸線方向
Ｄｃｂ：基端側
Ｄｃｔ：先端側
Ｄｃｃ：周方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】