(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】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】燃焼器及びガスタービン
(51)【国際特許分類】
F23R 3/58 20060101AFI20231201BHJP
F23R 3/30 20060101ALI20231201BHJP
F23R 3/12 20060101ALI20231201BHJP
F23R 3/00 20060101ALI20231201BHJP
F02C 7/18 20060101ALI20231201BHJP
F23R 3/28 20060101ALI20231201BHJP
F23D 14/64 20060101ALI20231201BHJP
【ＦＩ】
F23R3/58
F23R3/30
F23R3/12
F23R3/00 D
F02C7/18 Z
F23R3/28 D
F23D14/64 Z
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2019119894
(22)【出願日】2019-06-27
(65)【公開番号】P2021004714
(43)【公開日】2021-01-14
【審査請求日】2022-03-09
(73)【特許権者】
【識別番号】316015888
【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
(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】福場 信一
(72)【発明者】
【氏名】瀧口 智志
(72)【発明者】
【氏名】石井 裕太
【審査官】北村 一
(56)【参考文献】
【文献】実開平０２－０２１４６７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５２－０８９７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－１７９３３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２５７６６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０１３７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０２１８９３２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０３８０４５７８（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３１８１２９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｒ ３／５８； ３／００； ３／１２； ３／２８； ３／３０
Ｆ０２Ｃ ７／１８
Ｆ２３Ｄ １４／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼筒と、前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されており、
前記スクロール流路は、前記燃焼筒の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている
燃焼器。
【請求項2】
前記スクロール流路は、前記燃焼筒の径方向に沿った流路断面の中心位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて前記燃焼筒の軸方向下流側に移動するように形成されている請求項１に記載の燃焼器。
【請求項3】
燃焼筒と、前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されており、
前記噴射孔は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部からの距離が、該端部におけるスクロールの接線方向に沿って、該端部における前記スクロール流路の直径の２倍以内となる位置に配置されている
燃焼器。
【請求項4】
燃焼筒と、前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されており、
前記燃焼筒は、軸方向下流側の端部から前記軸方向に延在する切欠き部が前記周方向に沿って間隔を空けて複数形成され、
該端部を前記燃焼筒の径方向外側又は内側から押圧して該端部を保持する保持部、
をさらに備える
燃焼器。
【請求項5】
燃焼筒と、前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されており、
前記予混合管が内部に配置されるケーシング
をさらに備え、
前記ケーシングは、前記ケーシングの内部に空気を供給するための空気入口部と、前記予混合管を前記燃焼筒の径方向外側から覆い前記空気入口部が形成された側壁部とを有し、
前記予混合管の入口端は、前記ケーシングの内部の領域のうち、前記空気入口部が位置する領域とは前記燃焼筒の軸線を挟んで反対側の領域に配置されている
燃焼器。
【請求項6】
前記噴射孔は、前記反対側の領域に配置されている請求項５に記載の燃焼器。
【請求項7】
燃焼筒と、前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
前記スクロール流路の前記周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に流入する空気を整流するための案内部材と、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されており、
前記予混合管は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部に接続され、該端部におけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路を有し、
前記案内部材の一部は、前記接線方向流路の上流側の入口端部から前記接線方向流路内に挿入されている
燃焼器。
【請求項8】
前記予混合管は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部に接続され、該端部におけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路を有し、前記噴射孔は、前記接線方向流路における上流側に配置されている
請求項１乃至７の何れか一項に記載の燃焼器。
【請求項9】
前記軸方向流路は、前記周方向に沿って環状に形成され、前記軸方向流路によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域に配置され、前記予混合管から前記燃焼筒内に供給された前記燃料と空気との混合気に着火させるための点火栓、
をさらに備える
請求項１乃至８の何れか一項に記載の燃焼器。
【請求項10】
前記中央領域において前記点火栓の側方に配置され、前記点火栓を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路、をさらに備える
請求項９に記載の燃焼器。
【請求項11】
前記中央領域に配置され、前記燃焼筒の内部に前記燃料を供給する第２燃料ノズル、をさらに備える
請求項９又は１０に記載の燃焼器。
【請求項12】
前記燃焼筒の外周面と間隔を空けて対向する外筒部、をさらに備え、
前記外筒部は、第１間隔を空けて前記外周面と対向する第１領域と、前記第１領域の下流で前記第１間隔よりも小さな第２間隔を空けて前記外周面と対向する第２領域とを含む
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の燃焼器。
【請求項13】
前記外筒部は、前記第２領域の下流で前記第２間隔よりも大きな第３間隔を空けて前記外周面と対向する第３領域を含み、前記燃焼筒は、前記第３領域と対向する領域に形成された複数の開口部を有する
請求項１２に記載の燃焼器。
【請求項14】
前記軸方向流路は、前記燃焼筒の径方向外側に配置された筒状の外側壁部と、前記燃焼筒の径方向内側に配置されていて前記外側壁部とは前記燃焼筒の径方向に間隔を空けて配置された筒状の内側壁部とを有し、前記外側壁部及び前記内側壁部のうち少なくとも前記外側壁部は、前記軸方向流路における下流側の領域において前記燃焼筒の軸方向下流側に向かうにつれて前記径方向の寸法が漸増するように形成されている
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の燃焼器。
【請求項15】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の燃焼器と、圧縮空気を生成するためのコンプレッサと、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービンと、
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、燃焼器及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロガスタービンとも呼ばれる小型のガスタービンは、店舗、病院等の自家発電や、電気自動車におけるレンジエクステンダー、可搬用電源等、種々の用途に用いることができる。
このような小型のガスタービンでは、排ガス性能向上のため、燃焼室上流に予混合室を設け、空気と燃料とを予混合させることが望ましい（例えば特許文献１参照）。
このような小型のガスタービンでは、排ガス性能向上のため、燃焼室上流に予混合室を設け、空気と燃料とを予混合させることが望ましい（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１０－２６３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば特許文献１に記載のガスタービンでは、円筒状の燃焼室の側部に燃焼室の軸線方向に沿って延在する予混合室を設け、燃焼室の軸線方向下流側から上流側に向かって燃料を噴射するように構成されている。すなわち特許文献１に記載のガスタービンでは、燃焼器の径方向に燃焼室と予混合室とが配置されているので、燃焼器の径方向の寸法が大きくなりがちである。
例えば、電気自動車におけるレンジエクステンダーや可搬用電源等にガスタービンを用いることを考えると、ガスタービンの大きさはできるだけ小さい方が望ましい。ガスタービンの小型化のためには、燃焼器の小型化を図ることが考えられる。
例えば、電気自動車におけるレンジエクステンダーや可搬用電源等にガスタービンを用いることを考えると、ガスタービンの大きさはできるだけ小さい方が望ましい。ガスタービンの小型化のためには、燃焼器の小型化を図ることが考えられる。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、燃焼器の大きさを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼器は、
燃焼筒と、
前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されている。
燃焼筒と、
前記燃焼筒の周方向に延在するスクロール流路、及び、前記燃焼筒の軸方向に延在して前記スクロール流路と前記燃焼筒の内部とを接続する軸方向流路を含み、前記燃焼筒の軸方向上流側に配置される予混合管と、
前記スクロール流路の周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に燃料を噴射するための噴射孔を有する第１燃料ノズルと、
を備え、
前記噴射孔は、前記スクロール流路が存在する範囲と前記軸方向において重複する位置に配置されている。
【0007】
上記（１）の構成によれば、予混合管及び第１燃料ノズルを燃焼筒の側部に配置しなくてもよいので、燃焼器の大きさが燃焼筒の径方向に大きくなってしまうことを抑制でき、燃焼器の小型化を図れる。
【0008】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記スクロール流路は、前記燃焼筒の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。
【0009】
上記（２）の構成によれば、スクロール流路内で混合された燃料と空気との混合気が軸方向流路を介して燃焼筒内に流入することでスクロール流路を流れる混合気の流量がスクロール流路の周方向下流側に向かうにつれて漸減しても、スクロール流路の上記流路断面の面積も周方向下流側に向かうにつれて漸減するので、スクロール流路を流れる混合気の周方向の流速の低下が抑制される。そのため、軸方向流路から燃焼筒に流れ込む混合気の流量についての、周方向の位置による差が生じ難くなる。したがって、燃焼筒内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒内での燃焼状態が良好となり、燃焼器の燃焼効率向上に寄与できる。
【0010】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記スクロール流路は、前記燃焼筒の径方向に沿った流路断面の中心位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて前記燃焼筒の軸方向下流側に移動するように形成されている。
【0011】
上記（３）の構成では、上記（２）の構成を含むので、スクロール流路は、燃焼筒の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。そのため、流路断面の中心の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向下流側に移動するように形成されていない場合には、スクロール流路と軸方向流路との接続部の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向上流側に移動してしまう。該接続部の軸方向の位置が周方向の位置によって異なると、軸方向流路の軸方向に沿った長さが周方向の位置によって異なってしまうので、軸方向流路を流れる混合気の流速が周方向の位置によって異なってしまい、軸方向流路から燃焼筒に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じてしまうおそれがある。
上記（３）の構成では、上述したように、スクロール流路において燃焼筒の径方向に沿った流路断面の中心の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向下流側に移動するように形成されている。そのため、スクロール流路と軸方向流路との接続部の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向上流側に移動してしまうことを抑制できる。したがって、上記（３）の構成によれば、軸方向流路から燃焼筒に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒内での燃焼状態が良好となり、燃焼器の燃焼効率向上に寄与できる。
上記（３）の構成では、上述したように、スクロール流路において燃焼筒の径方向に沿った流路断面の中心の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向下流側に移動するように形成されている。そのため、スクロール流路と軸方向流路との接続部の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒の軸方向上流側に移動してしまうことを抑制できる。したがって、上記（３）の構成によれば、軸方向流路から燃焼筒に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒内での燃焼状態が良好となり、燃焼器の燃焼効率向上に寄与できる。
【0012】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記予混合管は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部に接続され、該端部におけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路を有し、
前記噴射孔は、前記接線方向流路における上流側に配置されている。
前記予混合管は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部に接続され、該端部におけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路を有し、
前記噴射孔は、前記接線方向流路における上流側に配置されている。
【0013】
上記（４）の構成によれば、燃料と空気とが接線方向流路を流れることで整流されることとなり、スクロール流路内での混合気の流れに乱れが生じ難くなる。これにより、軸方向流路を介して燃焼筒に流れ込む混合気の流れが乱れ難くなるので、燃焼筒内での燃焼状態が良好となり、燃焼器の燃焼効率向上に寄与できる。
【0014】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記噴射孔は、前記スクロール流路における前記周方向上流側の端部からの距離が、該端部におけるスクロールの接線方向に沿って、該端部における前記スクロール流路の直径の２倍以内となる位置に配置されている。
【0015】
上記（５）の構成によれば、燃料ノズルの位置を燃焼筒の径方向内側に近づけることができるので、燃焼器の小型化を図れる。
【0016】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記軸方向流路は、前記周方向に沿って環状に形成され、
前記軸方向流路によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域に配置され、前記予混合管から前記燃焼筒内に供給された前記燃料と空気との混合気に着火させるための点火栓、
をさらに備える。
前記軸方向流路は、前記周方向に沿って環状に形成され、
前記軸方向流路によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域に配置され、前記予混合管から前記燃焼筒内に供給された前記燃料と空気との混合気に着火させるための点火栓、
をさらに備える。
【0017】
上記（６）の構成によれば、環状に形成された軸方向通路から燃焼筒内に混合気が流入するので、燃焼筒の軸方向上流側では、軸方向通路よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生する。上記（６）の構成では、軸方向流路によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域に点火栓を配置しているので、上述したような混合気の循環流に対して着火させることができる。上述したような混合気の循環流が発生する領域では、混合気の流速が比較的遅くなるので、上記（６）の構成のように循環流に着火させるようにすることで、着火信頼性が向上する。
【0018】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記中央領域において前記点火栓の側方に配置され、前記点火栓を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路、
をさらに備える。
前記中央領域において前記点火栓の側方に配置され、前記点火栓を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路、
をさらに備える。
【0019】
上記（７）の構成によれば、火炎の熱による点火栓への悪影響を抑制できる。
【0020】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の構成において、
前記中央領域に配置され、前記燃焼筒の内部に前記燃料を供給する第２燃料ノズル、
をさらに備える。
前記中央領域に配置され、前記燃焼筒の内部に前記燃料を供給する第２燃料ノズル、
をさらに備える。
【0021】
上記（８）の構成によれば、点火栓での着火時に第２燃料ノズルから燃焼筒の内部に燃料を供給することで、点火栓近傍の燃料の濃度を上昇させることができ、着火性が向上する。
【0022】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記燃焼筒の外周面と間隔を空けて対向する外筒部、
をさらに備え、
前記外筒部は、第１間隔を空けて前記外周面と対向する第１領域と、前記第１領域の下流で前記第１間隔よりも小さな第２間隔を空けて前記外周面と対向する第２領域とを含む。
前記燃焼筒の外周面と間隔を空けて対向する外筒部、
をさらに備え、
前記外筒部は、第１間隔を空けて前記外周面と対向する第１領域と、前記第１領域の下流で前記第１間隔よりも小さな第２間隔を空けて前記外周面と対向する第２領域とを含む。
【0023】
上記（９）の構成によれば、外筒部の第１領域及び第２領域と燃焼筒との間の空間に冷却空気を流すことで、燃焼筒を冷却できる。その際、第２間隔の方が第１間隔よりも小さいので、第２領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速は、第１領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速よりも大きくなる。そのため、燃焼筒のうち第２領域と第２間隔を空けて対向する領域を効果的に冷却できる。
【0024】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記外筒部は、前記第２領域の下流で前記第２間隔よりも大きな第３間隔を空けて前記外周面と対向する第３領域を含み、
前記燃焼筒は、前記第３領域と対向する領域に形成された複数の開口部を有する。
前記外筒部は、前記第２領域の下流で前記第２間隔よりも大きな第３間隔を空けて前記外周面と対向する第３領域を含み、
前記燃焼筒は、前記第３領域と対向する領域に形成された複数の開口部を有する。
【0025】
上記（１０）の構成によれば、外筒部と燃焼筒との間の空間に冷却空気を流すことで、該空間から上記複数の開口部を介して空気を燃焼筒内に供給できる。これにより、複数の開口部より軸方向上流側の領域において複数の開口部より軸方向下流側の領域よりも燃焼筒内の温度を高く保つことができる。これにより、複数の開口部より軸方向上流側の領域における燃焼状態を安定化できるとともに、複数の開口部より軸方向下流側の領域において燃焼ガスの温度を抑制できる。
【0026】
なお、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気は、燃焼筒の軸方向下流側に向かう速度成分（以下、軸方向速度成分と呼ぶ）と、燃焼筒の径方向内側に向かう速度成分（以下、径方向速度成分と呼ぶ）とを有する。
第３領域と燃焼筒との間の空間から複数の開口部を介して燃焼筒内に流入する空気の流速は、複数の開口部のそれぞれの開口面積、開口部の数、及び単位時間あたりに燃焼筒内に流入する空気量で決まる。そのため、該空気量が一定であれば、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速、すなわち該空間における軸方向速度成分を大きくすると、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の軸方向速度成分は大きくなるものの、径方向速度成分は小さくなる。逆に、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすると、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の軸方向速度成分は小さくなるものの、径方向速度成分は大きくなる。
第３領域と燃焼筒との間の空間から複数の開口部を介して燃焼筒内に流入する空気の流速は、複数の開口部のそれぞれの開口面積、開口部の数、及び単位時間あたりに燃焼筒内に流入する空気量で決まる。そのため、該空気量が一定であれば、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速、すなわち該空間における軸方向速度成分を大きくすると、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の軸方向速度成分は大きくなるものの、径方向速度成分は小さくなる。逆に、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすると、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の軸方向速度成分は小さくなるものの、径方向速度成分は大きくなる。
【0027】
燃焼筒の下流にタービンが配置されている場合、タービンに到達する燃焼ガスの温度のムラを抑制することがタービン効率向上の観点から望ましい。そのため、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の径方向速度成分を大きくすることで、燃焼筒内を流れる燃焼ガスに対する、複数の開口部から燃焼筒内に流入する空気の貫通力を大きくすることが望ましい。したがって、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすることが望ましい。
【0028】
上記（１０）の構成によれば、第３間隔の方が第２間隔よりも大きいので、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速は、第２領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の流速よりも小さくなる。これにより、第３領域と燃焼筒との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすることができ、上記貫通力を大きくすることができる。
【0029】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記燃焼筒は、軸方向下流側の端部から前記軸方向に延在する切欠き部が前記周方向に沿って間隔を空けて複数形成され、
該端部を前記燃焼筒の径方向外側又は内側から押圧して該端部を保持する保持部、
をさらに備える。
前記燃焼筒は、軸方向下流側の端部から前記軸方向に延在する切欠き部が前記周方向に沿って間隔を空けて複数形成され、
該端部を前記燃焼筒の径方向外側又は内側から押圧して該端部を保持する保持部、
をさらに備える。
【0030】
上記（１１）の構成によれば、簡単な構成によって燃焼筒の軸方向下流側の端部を保持部で保持できる。
【0031】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記スクロール流路の前記周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に流入する空気を整流するための案内部材
をさらに備える。
前記スクロール流路の前記周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に流入する空気を整流するための案内部材
をさらに備える。
【0032】
上記（１２）の構成によれば、案内部材によってスクロール流路を流れる空気の流量が燃焼筒の径方向に沿った流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、スクロール流路における燃料と空気との混合状態が該流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。
【0033】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、
前記予混合管が内部に配置されるケーシング
をさらに備え、
前記ケーシングは、前記ケーシングの内部に空気を供給するための空気入口部と、前記予混合管を前記燃焼筒の径方向外側から覆い前記空気入口部が形成された側壁部とを有し、
前記予混合管の入口端は、前記ケーシングの内部の領域のうち、前記空気入口部が位置する領域とは前記燃焼筒の軸線を挟んで反対側の領域に配置されている。
前記予混合管が内部に配置されるケーシング
をさらに備え、
前記ケーシングは、前記ケーシングの内部に空気を供給するための空気入口部と、前記予混合管を前記燃焼筒の径方向外側から覆い前記空気入口部が形成された側壁部とを有し、
前記予混合管の入口端は、前記ケーシングの内部の領域のうち、前記空気入口部が位置する領域とは前記燃焼筒の軸線を挟んで反対側の領域に配置されている。
【0034】
上記（１３）の構成によれば、予混合管の入口端近傍では、空気入口部からケーシングの内部に流入する空気の流速の影響を受け難くなるので、スクロール流路内での混合気の流れに偏差が生じ難くなる。これにより、軸方向流路を介して燃焼筒に流れ込む混合気の流れに偏差が生じ難くなるので、燃焼筒内での燃焼状態が良好となり、燃焼器の燃焼効率向上に寄与できる。
【0035】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）の構成において、前記噴射孔は、前記反対側の領域に配置されている。
【0036】
上記（１４）の構成によれば、上記（１３）の構成による作用効果も相まって、スクロール流路内で燃料と空気とが効率的に混合される。
【0037】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１４）の何れかの構成において、
前記軸方向流路は、前記燃焼筒の径方向外側に配置された筒状の外側壁部と、前記径方向内側に配置されていて前記外側壁部とは前記燃焼筒の径方向に間隔を空けて配置された筒状の内側壁部とを有し、
前記外側壁部及び前記内側壁部のうち少なくとも前記外側壁部は、前記軸方向流路における下流側の領域において前記軸方向下流側に向かうにつれて前記径方向の寸法が漸増するように形成されている。
前記軸方向流路は、前記燃焼筒の径方向外側に配置された筒状の外側壁部と、前記径方向内側に配置されていて前記外側壁部とは前記燃焼筒の径方向に間隔を空けて配置された筒状の内側壁部とを有し、
前記外側壁部及び前記内側壁部のうち少なくとも前記外側壁部は、前記軸方向流路における下流側の領域において前記軸方向下流側に向かうにつれて前記径方向の寸法が漸増するように形成されている。
【0038】
上記（１５）の構成によれば、軸方向通路から燃焼筒内に混合気が径方向外側に向かう速度成分を有した状態で流入するので、燃焼筒の軸方向上流側では、軸方向通路よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生し易くなる。このような混合気の循環流が発生する領域では、混合気の流速が比較的遅くなるので、保炎に適した状態を確保できる。
【0039】
（１６）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記構成（１）乃至（１５）の何れかの燃焼器と、
圧縮空気を生成するためのコンプレッサと、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービンと、
を備える。
上記構成（１）乃至（１５）の何れかの燃焼器と、
圧縮空気を生成するためのコンプレッサと、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービンと、
を備える。
【0040】
上記（１６）の構成によれば、上記構成（１）乃至（１５）の何れかの燃焼器を備えるので、ガスタービンの小型化を図れる。
【発明の効果】
【0041】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンの大きさを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】幾つかの実施形態に係るガスタービンを備えた発電装置の全体構成を示す図である。
【図2】幾つかの実施形態に係る燃焼器の側面を模式的に示した図である。
【図3】幾つかの実施形態に係る燃焼器を後述する燃焼筒の軸方向上流側から見た外観を模式的に示した図である。
【図7】幾つかの実施形態に係る予混合管における上流側の端部近傍を予混合管の軸方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。
【図8】冷却空気通路について説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、添付図面を参照して本発明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、本発明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」、「具える」、「具備する」、「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。
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」、「具える」、「具備する」、「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。
【0044】
（全体構成について）
図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービンを備えた発電装置の全体構成を示す図である。図１に示す発電装置１は、例えば電気自動車におけるレンジエクステンダーや、可搬用電源等に用いられるものである。図１に示す発電装置１は、ガスタービン２と、発電機７と、熱交換器９とを備えている。幾つかの実施形態に係るガスタービン２は、圧縮空気を生成するためのコンプレッサ３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燃焼器１０と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン５とを備えている。
図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービンを備えた発電装置の全体構成を示す図である。図１に示す発電装置１は、例えば電気自動車におけるレンジエクステンダーや、可搬用電源等に用いられるものである。図１に示す発電装置１は、ガスタービン２と、発電機７と、熱交換器９とを備えている。幾つかの実施形態に係るガスタービン２は、圧縮空気を生成するためのコンプレッサ３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燃焼器１０と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン５とを備えている。
【0045】
幾つかの実施形態に係るコンプレッサ３は、不図示のコンプレッサホイールとタービン５のタービンホイールとが回転軸８Ａによって接続されている。コンプレッサ３は、タービン５の回転エネルギーによって回転駆動されて、圧縮空気を生成する。コンプレッサ３で生成された圧縮空気は、後述する熱交換器９を介して燃焼器１０に供給される。なお、詳細は後で説明するが、幾つかの実施形態に係るコンプレッサ３で生成された圧縮空気の一部は、熱交換器９を介さずに燃焼器１０に供給される。幾つかの実施形態に係るコンプレッサ３は、例えば遠心圧縮機であってもよい。
【0046】
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０には、コンプレッサ３で生成されて、熱交換器９で加熱された圧縮空気と、燃料とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン５の作動流体である燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼ガスは燃焼器１０から後段のタービン５に送られる。なお、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０の詳細な構成例については後で詳述する。
【0047】
幾つかの実施形態に係るタービン５は、例えば、不図示のラジアルタービンホイール又は斜流タービンホイールを有するタービンである。幾つかの実施形態に係るタービン５は、燃焼器１０で生成された燃焼ガスによって駆動される。幾つかの実施形態に係るタービン５の不図示のタービンホイールは、発電機７と回転軸８Ｂによって接続されている。すなわち、幾つかの実施形態に係る発電機７は、タービン５の回転エネルギーによって発電するように構成されている。
【0048】
タービン５から排出された燃焼ガスは、熱交換器９に供給される。幾つかの実施形態に係る熱交換器９は、タービン５から排出された燃焼ガスと、コンプレッサ３から供給された圧縮空気との間で熱交換を行うように構成されている。すなわち、幾つかの実施形態に係る熱交換器９では、コンプレッサ３から供給された圧縮空気は、タービン５から排出された燃焼ガスによって加熱される。
【0049】
（燃焼器１０について）
図２は、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０の側面を模式的に示した図である。図３は、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０を後述する燃焼筒１１の軸方向上流側から見た外観を模式的に示した図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面を模式的に示した図である。図５は、図２のＶ－Ｖ矢視断面を模式的に示した図である。図６は、図４における予混合管２０の近傍を拡大した模式的な図である。
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０は、円筒形状を有する燃焼筒１１と、燃焼筒１１の軸方向上流側に配置された予混合管２０と、第１燃料ノズル３１と、第２燃料ノズル３５と、点火栓４１とを備えている。幾つかの実施形態に係る燃焼器１０は、予混合管２０が内部に配置されるケーシング７０と、燃焼筒１１の外周面と間隔を空けて対向する外筒部８０とを備えている。
以下の説明では、燃焼筒１１の軸線ＡＸに沿った方向を燃焼筒１１の軸方向、又は単に軸方向とも呼ぶ。以下の説明では、燃焼筒１１の周方向を単に周方向とも呼ぶ。以下の説明では、燃焼筒１１の径方向を単に径方向とも呼ぶ。また、軸方向のうち、燃焼ガスの流れる方向に沿った上流側を軸方向上流側と呼ぶ。同様に、軸方向のうち、燃焼ガスの流れる方向に沿った下流側を軸方向下流側と呼ぶ。
図２は、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０の側面を模式的に示した図である。図３は、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０を後述する燃焼筒１１の軸方向上流側から見た外観を模式的に示した図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面を模式的に示した図である。図５は、図２のＶ－Ｖ矢視断面を模式的に示した図である。図６は、図４における予混合管２０の近傍を拡大した模式的な図である。
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０は、円筒形状を有する燃焼筒１１と、燃焼筒１１の軸方向上流側に配置された予混合管２０と、第１燃料ノズル３１と、第２燃料ノズル３５と、点火栓４１とを備えている。幾つかの実施形態に係る燃焼器１０は、予混合管２０が内部に配置されるケーシング７０と、燃焼筒１１の外周面と間隔を空けて対向する外筒部８０とを備えている。
以下の説明では、燃焼筒１１の軸線ＡＸに沿った方向を燃焼筒１１の軸方向、又は単に軸方向とも呼ぶ。以下の説明では、燃焼筒１１の周方向を単に周方向とも呼ぶ。以下の説明では、燃焼筒１１の径方向を単に径方向とも呼ぶ。また、軸方向のうち、燃焼ガスの流れる方向に沿った上流側を軸方向上流側と呼ぶ。同様に、軸方向のうち、燃焼ガスの流れる方向に沿った下流側を軸方向下流側と呼ぶ。
【0050】
（燃焼筒１１）
上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、円筒形状を有しており、軸方向の両端が開口している。幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、軸方向下流側の端部１１ａが保持部９０に保持されている（図４参照）。なお、図示はしていないが、幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、軸方向上流側の端部１１ｂ近傍で例えば外筒部８０に固定されている。なお、外筒部８０は、燃焼筒１１の外周面１１ｃと間隔を空けて対向する筒状の部材である。燃焼筒１１の下流側は、タービン５に接続されている。
燃焼筒１１と外筒部８０との間には、後述するように圧縮空気が流通可能であるが、詳細については後で説明する。
上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、円筒形状を有しており、軸方向の両端が開口している。幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、軸方向下流側の端部１１ａが保持部９０に保持されている（図４参照）。なお、図示はしていないが、幾つかの実施形態に係る燃焼筒１１は、軸方向上流側の端部１１ｂ近傍で例えば外筒部８０に固定されている。なお、外筒部８０は、燃焼筒１１の外周面１１ｃと間隔を空けて対向する筒状の部材である。燃焼筒１１の下流側は、タービン５に接続されている。
燃焼筒１１と外筒部８０との間には、後述するように圧縮空気が流通可能であるが、詳細については後で説明する。
【0051】
（予混合管２０）
幾つかの実施形態では、予混合管２０は、上述したように燃焼筒１１の軸方向上流側に配置されている。幾つかの実施形態に係る予混合管２０は、燃焼筒１１の周方向に延在するスクロール流路２３、及び、燃焼筒１１の軸方向に延在してスクロール流路２３と燃焼筒１１の内部とを接続する軸方向流路２５を含む。また、幾つかの実施形態に係る予混合管２０は、スクロール流路２３における周方向上流側の端部２３ａに接続され、該端部２３ａにおけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路２１を含む。なお、スクロールの接線方向とは、スクロール流路２３における燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の中心Ｃｓを通る線ＡＸｓについての接線が延在する方向である。また、該流路断面の中心Ｃｓは、該流路断面の図心である。
幾つかの実施形態では、予混合管２０は、上述したように燃焼筒１１の軸方向上流側に配置されている。幾つかの実施形態に係る予混合管２０は、燃焼筒１１の周方向に延在するスクロール流路２３、及び、燃焼筒１１の軸方向に延在してスクロール流路２３と燃焼筒１１の内部とを接続する軸方向流路２５を含む。また、幾つかの実施形態に係る予混合管２０は、スクロール流路２３における周方向上流側の端部２３ａに接続され、該端部２３ａにおけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路２１を含む。なお、スクロールの接線方向とは、スクロール流路２３における燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の中心Ｃｓを通る線ＡＸｓについての接線が延在する方向である。また、該流路断面の中心Ｃｓは、該流路断面の図心である。
【0052】
幾つかの実施形態では、図５によく示すように、予混合管２０の入口端、すなわち、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａは、後述するケーシング７０の内部の領域のうち、後述する空気入口部７１が位置する領域７０ａとは燃焼筒１１の軸線ＡＸを挟んで反対側の領域７０ｂに配置されている。
【0053】
幾つかの実施形態では、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。
【0054】
図６によく示すように、幾つかの実施形態では、軸方向流路２５は、周方向に沿って環状に形成された流路である。幾つかの実施形態では、軸方向流路２５における軸方向上流側の端部２５ａは、スクロール流路２３の軸方向下流側の壁面において円環状に開口した開口部２３ｂと接続されている。幾つかの実施形態では、軸方向流路２５における軸方向下流側の端部２５ｂは、円環状に開口した開口部であり、燃焼筒１１の軸方向上流側の領域に位置する。
【0055】
図６によく示すように、幾つかの実施形態では、軸方向流路２５は、径方向外側に配置された筒状の外側壁部２６と、径方向内側に配置されていて外側壁部２６とは燃焼筒１１の径方向に間隔を空けて配置された筒状の内側壁部２７とを有する。
幾つかの実施形態では、外側壁部２６及び内側壁部２７は、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されている。
なお、外側壁部２６及び内側壁部２７のうち少なくとも外側壁部２６についてだけ、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、外側壁部２６及び内側壁部２７は、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されている。
なお、外側壁部２６及び内側壁部２７のうち少なくとも外側壁部２６についてだけ、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されていてもよい。
【0056】
図６によく示すように、幾つかの実施形態では、外側壁部２６からさらに軸方向下流側に向かって拡径するように形成された円錐壁部２８が設けられている。幾つかの実施形態では、円錐壁部２８の下流側の端部は、燃焼筒１１の内周面１１ｄから径方向に間隔を空けて配置されている。
【0057】
図６によく示すように、幾つかの実施形態に係る予混合管２０は、スクロール流路２３よりも径方向内側の領域に軸方向に延在する内側円筒部２４を有する。内側円筒部２４は、スクロール流路２３を形成する壁面の一部、及び、軸方向流路２５の内側壁部２７を含んでいる。幾つかの実施形態では、内側円筒部２４の内側の領域は、軸方向流路２５によって径方向外側を環状に囲まれた領域である。該領域を中央領域２４ａとも呼ぶ。
幾つかの実施形態では、中央領域２４ａには、点火栓４１と、冷却空気通路４３と、第２燃料ノズル３５とが配置されている。
幾つかの実施形態では、中央領域２４ａには、点火栓４１と、冷却空気通路４３と、第２燃料ノズル３５とが配置されている。
【0058】
（点火栓４１、冷却空気通路４３及び第２燃料ノズル３５）
幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａに配置され、予混合管２０から燃焼筒１１内に供給された燃料と空気との混合気に着火させるための点火栓である。幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａにおいて、内側円筒部２４の軸方向下流側の端部、すなわち、軸方向流路２５の内側壁部２７の軸方向下流側の端部に配置されている。
冷却空気通路４３は、中央領域２４ａにおいて点火栓４１の側方に配置され、点火栓４１を冷却するための冷却空気が流れる空気通路である。冷却空気通路４３の詳細については、後で説明する。
幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａに配置され、予混合管２０から燃焼筒１１内に供給された燃料と空気との混合気に着火させるための点火栓である。幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａにおいて、内側円筒部２４の軸方向下流側の端部、すなわち、軸方向流路２５の内側壁部２７の軸方向下流側の端部に配置されている。
冷却空気通路４３は、中央領域２４ａにおいて点火栓４１の側方に配置され、点火栓４１を冷却するための冷却空気が流れる空気通路である。冷却空気通路４３の詳細については、後で説明する。
【0059】
幾つかの実施形態では、中央領域２４ａに配置され、燃焼筒１１の内部に燃料を供給する第２燃料ノズル３５を備えていてもよい。
点火栓４１での着火時に第２燃料ノズル３５から燃焼筒１１の内部に燃料を供給することで、点火栓４１近傍の燃料の濃度を上昇させることができ、着火性が向上する。
なお、第２燃料ノズル３５には、例えば図４及び図６によく示すように、第２燃料ノズル３５に燃料を供給するための燃料供給配管３７が接続されている。
点火栓４１での着火時に第２燃料ノズル３５から燃焼筒１１の内部に燃料を供給することで、点火栓４１近傍の燃料の濃度を上昇させることができ、着火性が向上する。
なお、第２燃料ノズル３５には、例えば図４及び図６によく示すように、第２燃料ノズル３５に燃料を供給するための燃料供給配管３７が接続されている。
【0060】
（案内部材５１）
図７は、幾つかの実施形態に係る予混合管２０における上流側の端部近傍を予混合管２０の軸方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。
幾つかの実施形態では、スクロール流路の前記周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に流入する空気を整流するための案内部材５１を備えている。
なお、幾つかの実施形態では、案内部材５１は、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａの近傍に配置されている。
案内部材５１は、例えば、内周面が上流側に向かうにつれて半径が大きくなるベルマウス形状を有する短管状の部材である。
案内部材５１によってスクロール流路２３を流れる圧縮空気の流量が燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、スクロール流路２３における燃料と空気との混合状態が該流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。
図７は、幾つかの実施形態に係る予混合管２０における上流側の端部近傍を予混合管２０の軸方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。
幾つかの実施形態では、スクロール流路の前記周方向上流側に配置され、前記スクロール流路内に流入する空気を整流するための案内部材５１を備えている。
なお、幾つかの実施形態では、案内部材５１は、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａの近傍に配置されている。
案内部材５１は、例えば、内周面が上流側に向かうにつれて半径が大きくなるベルマウス形状を有する短管状の部材である。
案内部材５１によってスクロール流路２３を流れる圧縮空気の流量が燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、スクロール流路２３における燃料と空気との混合状態が該流路断面の位置によって差が生じることを抑制できる。
【0061】
（第１燃料ノズル３１）
幾つかの実施形態に係る第１燃料ノズル３１は、スクロール流路２３の周方向上流側に配置されている。幾つかの実施形態に係る第１燃料ノズル３１は、スクロール流路２３内に燃料を噴射するための噴射孔３１ａを有する。なお、例えば図５～７において第１燃料ノズル３１には１つの噴射孔３１ａだけが図示されているが、噴射孔３１ａの数は、１であってもよく、２以上であってもよい。
幾つかの実施形態に係る第１燃料ノズル３１は、スクロール流路２３の周方向上流側に配置されている。幾つかの実施形態に係る第１燃料ノズル３１は、スクロール流路２３内に燃料を噴射するための噴射孔３１ａを有する。なお、例えば図５～７において第１燃料ノズル３１には１つの噴射孔３１ａだけが図示されているが、噴射孔３１ａの数は、１であってもよく、２以上であってもよい。
【0062】
（ケーシング７０）
幾つかの実施形態では、予混合管２０が内部に配置されるケーシング７０を備えている。幾つかの実施形態に係るケーシング７０は、ケーシング７０の内部にコンプレッサ３からの圧縮空気を供給するための空気入口部７１と、予混合管２０を燃焼筒１１の径方向外側から覆い、空気入口部７１が一部に形成された側壁部７３と、予混合管２０を燃焼筒１１の軸方向外側から覆う一対の壁部７５とを有する。
幾つかの実施形態では、予混合管２０が内部に配置されるケーシング７０を備えている。幾つかの実施形態に係るケーシング７０は、ケーシング７０の内部にコンプレッサ３からの圧縮空気を供給するための空気入口部７１と、予混合管２０を燃焼筒１１の径方向外側から覆い、空気入口部７１が一部に形成された側壁部７３と、予混合管２０を燃焼筒１１の軸方向外側から覆う一対の壁部７５とを有する。
【0063】
一対の壁部７５のうち、軸方向下流側の壁部７５には、開口部７５ａが形成されている。幾つかの実施形態では、開口部７５ａを介してケーシング７０の内側の領域と、燃焼筒１１の内側の領域とが連通している。また、幾つかの実施形態では、開口部７５ａを介してケーシング７０の内側の領域と、及び外筒部８０の内周面８０ａと燃焼筒１１の外周面１１ｃとで囲まれた領域とが連通している。
幾つかの実施形態では、開口部７５ａから軸方向下流側に向かって円錐壁部２８が突出するように配置されている。
幾つかの実施形態では、開口部７５ａから軸方向下流側に向かって円錐壁部２８が突出するように配置されている。
【0064】
（圧縮空気、混合気、及び燃焼ガスの流れの概要について）
このように構成される、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０における、圧縮空気、混合気及び燃焼ガスのおおよその流れについて、主に図４を参照して説明する。
コンプレッサ３から供給されて熱交換器９で加熱された圧縮空気は、図４の矢印ａ１で示すように、空気入口部７１からケーシング７０の内部に流入する。ケーシング７０の内部に流入した圧縮空気は、主に、矢印ａ２、ａ３で示すように、予混合管２０と一対の壁部７５との間を流れる。
このように構成される、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０における、圧縮空気、混合気及び燃焼ガスのおおよその流れについて、主に図４を参照して説明する。
コンプレッサ３から供給されて熱交換器９で加熱された圧縮空気は、図４の矢印ａ１で示すように、空気入口部７１からケーシング７０の内部に流入する。ケーシング７０の内部に流入した圧縮空気は、主に、矢印ａ２、ａ３で示すように、予混合管２０と一対の壁部７５との間を流れる。
【0065】
予混合管２０と一対の壁部７５のうちの軸方向下流側の壁部７５との間を流れる圧縮空気は、矢印ａ４、ａ７で示すように、外筒部８０の内周面８０ａと燃焼筒１１の外周面１１ｃとで囲まれた領域に流れる流れと、矢印ａ５、ａ８で示すように、燃焼筒１１の内周面１１ｄと円錐壁部２８の外周面とで囲まれた領域に流れる流れと、矢印ａ６、ａ９、ａ１０で示すように、予混合管２０の入口側に向かって流れる流れとに分かれる。また、予混合管２０と一対の壁部７５のうちの軸方向上流側の壁部７５との間を流れる圧縮空気は、矢印ａ２、ａ１１、ａ１２で示すように、予混合管２０の入口側に向かって流れる。
【0066】
図７に示すように、予混合管２０の入口側に向かって流れる圧縮空気は、矢印ａ１０、ａ１２で示すように案内部材５１の上流側の入口５１ａから案内部材５１を介して予混合管２０の接線方向流路２１に流入するとともに、矢印ａ９，ａ１１で示すように案内部材５１の外周面５１ｂと接線方向流路２１の内周面２１ｂとの間の環状の隙間から接線方向流路２１に流入する。
第１燃料ノズル３１の噴射孔３１ａから噴射された燃料Ｆと、予混合管２０に流れ込んだ圧縮空気とは、予混合管２０、主には、スクロール流路２３内で予混合されて混合気となる。
第１燃料ノズル３１の噴射孔３１ａから噴射された燃料Ｆと、予混合管２０に流れ込んだ圧縮空気とは、予混合管２０、主には、スクロール流路２３内で予混合されて混合気となる。
【0067】
スクロール流路２３内を流れる混合気は、図４における矢印ｇ１で示すように、軸方向流路２５（図６参照）を介し、円錐壁部２８の内周面に沿って流れる。混合気の一部は、矢印ｇ５で示すように循環流を形成し、残りは矢印ｇ２で示すように燃焼筒１１の内部に流れ込む循環流を形成する。
混合気は、内側円筒部２４の軸方向下流側の端部にて点火栓４１によって着火し、燃焼ガスとなって矢印ｇ３で示すように燃焼筒１１の軸方向下流側に向かって流れる。その後、燃焼ガスは、矢印ｇ４で示すように、燃焼筒１１から排気されて、タービン５に流入する。
混合気は、内側円筒部２４の軸方向下流側の端部にて点火栓４１によって着火し、燃焼ガスとなって矢印ｇ３で示すように燃焼筒１１の軸方向下流側に向かって流れる。その後、燃焼ガスは、矢印ｇ４で示すように、燃焼筒１１から排気されて、タービン５に流入する。
【0068】
（噴射孔３１ａの位置について）
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図７に示すように、噴射孔３１ａは、スクロール流路２３が存在する範囲Ａと軸方向において重複する位置に配置されている。
これにより、予混合管２０及び第１燃料ノズル３１を燃焼筒１１の側部に配置しなくてもよいので、ガスタービン２の大きさが燃焼筒１１の径方向に大きくなってしまうことを抑制でき、ガスタービン２の小型化を図れる。
また、第１燃料ノズル３１が上記の位置に配置されているので、燃料をスクロールの接線方向に沿ってスクロール流路２３内に噴射し易くなる。そのため、燃料がスクロール流路２３を構成する壁面に付着し難くなり、燃焼筒１１内の火炎が予混合管２０側に遡上するフラッシュバック（逆火）を抑制できる。
さらに、第１燃料ノズル３１が上記の位置に配置されているので、燃料ノズルの本数を抑制できる。例えば、上述した幾つかの実施形態では、上記の位置における燃料ノズルの本数を１本とすることができる。
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図７に示すように、噴射孔３１ａは、スクロール流路２３が存在する範囲Ａと軸方向において重複する位置に配置されている。
これにより、予混合管２０及び第１燃料ノズル３１を燃焼筒１１の側部に配置しなくてもよいので、ガスタービン２の大きさが燃焼筒１１の径方向に大きくなってしまうことを抑制でき、ガスタービン２の小型化を図れる。
また、第１燃料ノズル３１が上記の位置に配置されているので、燃料をスクロールの接線方向に沿ってスクロール流路２３内に噴射し易くなる。そのため、燃料がスクロール流路２３を構成する壁面に付着し難くなり、燃焼筒１１内の火炎が予混合管２０側に遡上するフラッシュバック（逆火）を抑制できる。
さらに、第１燃料ノズル３１が上記の位置に配置されているので、燃料ノズルの本数を抑制できる。例えば、上述した幾つかの実施形態では、上記の位置における燃料ノズルの本数を１本とすることができる。
【0069】
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図５によく示すように、予混合管２０は、スクロール流路２３における周方向上流側の端部２３ａに接続され、該端部２３ａにおけるスクロールの接線方向に延在する接線方向流路２１を有している。そして、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、噴射孔３１ａは、接線方向流路２１における上流側に配置されている。
これにより、燃料と空気とが接線方向流路２１を流れることで整流されることとなり、スクロール流路２３内での混合気の流れに偏差が生じ難くなる。これにより、軸方向流路２５を介して燃焼筒１１に流れ込む混合気の燃料と空気の混合性や流量の偏差が生じにくくなるので、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
これにより、燃料と空気とが接線方向流路２１を流れることで整流されることとなり、スクロール流路２３内での混合気の流れに偏差が生じ難くなる。これにより、軸方向流路２５を介して燃焼筒１１に流れ込む混合気の燃料と空気の混合性や流量の偏差が生じにくくなるので、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
【0070】
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図５に示すように、噴射孔３１ａは、スクロール流路２３における周方向上流側の端部２３ａからの距離Ｌが、該端部２３ａにおけるスクロールの接線方向に沿って、該端部２３ａにおける前記スクロール流路の直径Ｄの２倍（２Ｄ）以内となる位置に配置されている。
これにより、第１燃料ノズル３１の位置を燃焼筒１１の径方向内側に近づけることができるので、ガスタービン２の小型化を図れる。
これにより、第１燃料ノズル３１の位置を燃焼筒１１の径方向内側に近づけることができるので、ガスタービン２の小型化を図れる。
【0071】
（スクロール流路２３について）
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。
幾つかの実施形態では、軸方向流路２５が燃焼筒１１の周方向の全周にわたって延在する環状の流路であって燃焼筒１１に接続されているので、スクロール流路２３を流れる混合気は、スクロール流路２３の周方向下流側に向かうにつれて漸減する。幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３において燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。そのため、スクロール流路２３を流れる混合気が上述したようにスクロール流路２３の周方向下流側に向かうにつれて漸減しても、スクロール流路２３を流れる混合気の周方向の流速の低下が抑制される。そのため、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒１１内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。
幾つかの実施形態では、軸方向流路２５が燃焼筒１１の周方向の全周にわたって延在する環状の流路であって燃焼筒１１に接続されているので、スクロール流路２３を流れる混合気は、スクロール流路２３の周方向下流側に向かうにつれて漸減する。幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３において燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。そのため、スクロール流路２３を流れる混合気が上述したようにスクロール流路２３の周方向下流側に向かうにつれて漸減しても、スクロール流路２３を流れる混合気の周方向の流速の低下が抑制される。そのため、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒１１内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
【0072】
幾つかの実施形態では、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の中心Ｃｓの位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向下流側に移動するように形成されている。
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。そのため、流路断面の中心Ｃｓの位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向下流側に移動するように形成されていない場合には、スクロール流路２３と軸方向流路２５との接続部２９の位置、すなわちスクロール流路２３の開口部２３ｂと軸方向流路２５の端部２５ａとの接続位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向上流側に移動してしまう。接続部２９の位置が周方向の位置によって異なると、軸方向流路２５の軸方向に沿った長さが周方向の位置によって異なってしまうので、軸方向流路２５を流れる混合気の流速が周方向の位置によって異なってしまい、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じてしまうおそれがある。
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３において燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の中心Ｃｓの位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向下流側に移動するように形成されている。そのため、接続部２９の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向上流側に移動してしまうことを抑制できる。したがって、幾つかの実施形態によれば、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒１１内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３は、燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の面積が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて漸減するように形成されている。そのため、流路断面の中心Ｃｓの位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向下流側に移動するように形成されていない場合には、スクロール流路２３と軸方向流路２５との接続部２９の位置、すなわちスクロール流路２３の開口部２３ｂと軸方向流路２５の端部２５ａとの接続位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向上流側に移動してしまう。接続部２９の位置が周方向の位置によって異なると、軸方向流路２５の軸方向に沿った長さが周方向の位置によって異なってしまうので、軸方向流路２５を流れる混合気の流速が周方向の位置によって異なってしまい、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じてしまうおそれがある。
幾つかの実施形態では、上述したように、スクロール流路２３において燃焼筒１１の径方向に沿った流路断面の中心Ｃｓの位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向下流側に移動するように形成されている。そのため、接続部２９の位置が周方向上流側から周方向下流側に向かうにつれて燃焼筒１１の軸方向上流側に移動してしまうことを抑制できる。したがって、幾つかの実施形態によれば、軸方向流路２５から燃焼筒１１に流れ込む混合気の流量が、周方向の位置によって差が生じ難くなり、燃焼筒１１内での燃焼状態が周方向の位置によって差が生じることを抑制できる。これにより、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
【0073】
（点火栓４１の配置位置について）
幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａに配置されている。
幾つかの実施形態では、環状に形成された軸方向流路２５における軸方向下流側の端部２５ｂから流路が急拡大するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、図４における矢印ｇ５で示すように、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生する。幾つかの実施形態では、軸方向流路２５によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域２４ａに点火栓４１を配置しているので、上述したような混合気の循環流に対して着火させることができる。上述したような混合気の循環流が発生する領域１１ｒでは、混合気の流速が比較的遅くなるので、中央領域２４ａに配置した点火栓４１によって循環流に着火させるようにすることで、着火信頼性が向上する。
幾つかの実施形態では、点火栓４１は、中央領域２４ａに配置されている。
幾つかの実施形態では、環状に形成された軸方向流路２５における軸方向下流側の端部２５ｂから流路が急拡大するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、図４における矢印ｇ５で示すように、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生する。幾つかの実施形態では、軸方向流路２５によって径方向外側を環状に囲まれた中央領域２４ａに点火栓４１を配置しているので、上述したような混合気の循環流に対して着火させることができる。上述したような混合気の循環流が発生する領域１１ｒでは、混合気の流速が比較的遅くなるので、中央領域２４ａに配置した点火栓４１によって循環流に着火させるようにすることで、着火信頼性が向上する。
【0074】
（冷却空気通路４３について）
図８は、冷却空気通路４３について説明するための模式的な断面図である。図６及び図８に示すように、幾つかの実施形態では、点火栓４１を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路４３を備えている。
冷却空気通路４３は、例えば壁面に複数の開口４５ａが形成された筐体４５の内部に形成される。筐体４５は、点火栓４１における燃焼筒１１内に面した端部４１ａの近傍を冷却空気で冷却するように、冷却空気通路４３を形成している。筐体４５には、冷却空気を供給するための冷却空気配管４７の下流端が接続されている。
幾つかの実施形態では、冷却空気配管４７は、図１に示すように、コンプレッサ３からの圧縮空気を、熱交換器９を介さずに冷却空気通路４３に供給可能に構成されている。なお、熱交換器９を通過して加熱された後の圧縮空気が冷却空気通路４３に供給可能に構成されていてもよい。
図８は、冷却空気通路４３について説明するための模式的な断面図である。図６及び図８に示すように、幾つかの実施形態では、点火栓４１を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路４３を備えている。
冷却空気通路４３は、例えば壁面に複数の開口４５ａが形成された筐体４５の内部に形成される。筐体４５は、点火栓４１における燃焼筒１１内に面した端部４１ａの近傍を冷却空気で冷却するように、冷却空気通路４３を形成している。筐体４５には、冷却空気を供給するための冷却空気配管４７の下流端が接続されている。
幾つかの実施形態では、冷却空気配管４７は、図１に示すように、コンプレッサ３からの圧縮空気を、熱交換器９を介さずに冷却空気通路４３に供給可能に構成されている。なお、熱交換器９を通過して加熱された後の圧縮空気が冷却空気通路４３に供給可能に構成されていてもよい。
【0075】
図８の矢印ｂ１で示すように、冷却空気配管４７を流れるコンプレッサ３からの圧縮空気（冷却空気）は、矢印ｂ２で示すように冷却空気通路４３に流入する。その後、冷却空気は、矢印ｂ３で示すように筐体４５の内部、すなわち冷却空気通路４３を流れて、矢印ｂ４で示すように複数の開口４５ａから筐体４５の外部、すなわち燃焼筒１１内に流出する過程で点火栓４１を冷却する。
これにより、燃焼筒１１内の火炎の熱による点火栓４１への悪影響を抑制できる。
また、点火時に冷却空気通路４３への冷却空気の供給を停止し、着火後に冷却空気通路４３への冷却空気の供給を開始することで、着火性信頼性を保ちつつ、火炎の熱による点火栓４１への悪影響を抑制できる。
これにより、燃焼筒１１内の火炎の熱による点火栓４１への悪影響を抑制できる。
また、点火時に冷却空気通路４３への冷却空気の供給を停止し、着火後に冷却空気通路４３への冷却空気の供給を開始することで、着火性信頼性を保ちつつ、火炎の熱による点火栓４１への悪影響を抑制できる。
【0076】
（燃焼筒１１と外筒部８０との間の圧縮空気の流れについて）
上述したように、幾つかの実施形態では、燃焼筒１１の外周面１１ｃと外筒部８０の内周面８０ａとの間には、図４における矢印ａ４、ａ７で示すように、ケーシング７０を介して供給された圧縮空気が流入可能に構成されている。
圧縮空気が燃焼筒１１の外周面１１ｃと外筒部８０の内周面８０ａとの間を軸方向下流側に向かって流れることで、圧縮空気によって燃焼筒１１を冷却できる。
上述したように、幾つかの実施形態では、燃焼筒１１の外周面１１ｃと外筒部８０の内周面８０ａとの間には、図４における矢印ａ４、ａ７で示すように、ケーシング７０を介して供給された圧縮空気が流入可能に構成されている。
圧縮空気が燃焼筒１１の外周面１１ｃと外筒部８０の内周面８０ａとの間を軸方向下流側に向かって流れることで、圧縮空気によって燃焼筒１１を冷却できる。
【0077】
幾つかの実施形態では、外筒部８０は、第１間隔△ｄ１を空けて燃焼筒１１の外周面１１ｃと対向する第１領域８１と、第１領域８１の下流で第１間隔△ｄ１よりも小さな第２間隔△ｄ２を空けて燃焼筒１１の外周面１１ｃと対向する第２領域８２とを含む。
幾つかの実施形態では、外筒部８０の第１領域８１及び第２領域８２と燃焼筒１１との間の空間に圧縮空気（冷却空気）を流すことで、燃焼筒１１を冷却できる。その際、第２間隔△ｄ２の方が第１間隔△ｄ１よりも小さいので、第２領域８２と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速は、第１領域８１と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速よりも大きくなる。そのため、燃焼筒１１のうち第２領域８２と第２間隔△ｄ２を空けて対向する領域を効果的に冷却できる。
幾つかの実施形態では、外筒部８０の第１領域８１及び第２領域８２と燃焼筒１１との間の空間に圧縮空気（冷却空気）を流すことで、燃焼筒１１を冷却できる。その際、第２間隔△ｄ２の方が第１間隔△ｄ１よりも小さいので、第２領域８２と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速は、第１領域８１と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速よりも大きくなる。そのため、燃焼筒１１のうち第２領域８２と第２間隔△ｄ２を空けて対向する領域を効果的に冷却できる。
【0078】
幾つかの実施形態では、外筒部８０は、第２領域８２の下流で第２間隔△ｄ２よりも大きな第３間隔△ｄ３を空けて燃焼筒１１の外周面１１ｃと対向する第３領域８３を含む。
また、幾つかの実施形態では、燃焼筒１１は、第３領域８３と対向する領域に形成された複数の開口部１３を有する。
したがって、幾つかの実施形態では、外筒部８０と燃焼筒１１との間の空間に圧縮空気（冷却空気）を流すことで、該空間から上記複数の開口部１３を介して空気を燃焼筒１１内に供給できる。これにより、複数の開口部１３より軸方向上流側の領域において複数の開口部１３より軸方向下流側の領域よりも燃焼筒１１内の温度を高く保つことができる。これにより、複数の開口部１３より軸方向上流側の領域における燃焼状態を安定化できるとともに、複数の開口部１３より軸方向下流側の領域において燃焼ガスの温度を抑制できる。
また、幾つかの実施形態では、燃焼筒１１は、第３領域８３と対向する領域に形成された複数の開口部１３を有する。
したがって、幾つかの実施形態では、外筒部８０と燃焼筒１１との間の空間に圧縮空気（冷却空気）を流すことで、該空間から上記複数の開口部１３を介して空気を燃焼筒１１内に供給できる。これにより、複数の開口部１３より軸方向上流側の領域において複数の開口部１３より軸方向下流側の領域よりも燃焼筒１１内の温度を高く保つことができる。これにより、複数の開口部１３より軸方向上流側の領域における燃焼状態を安定化できるとともに、複数の開口部１３より軸方向下流側の領域において燃焼ガスの温度を抑制できる。
【0079】
なお、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気は、燃焼筒１１の軸方向下流側に向かう速度成分（以下、軸方向速度成分Ｖａｘと呼ぶ）と、燃焼筒１１の径方向内側に向かう速度成分（以下、径方向速度成分Ｖｄと呼ぶ）とを有する（図４参照）。
第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間から複数の開口部１３を介して燃焼筒１１内に流入する空気の流速Ｖは、複数の開口部１３のそれぞれの開口面積、開口部１３の数、及び単位時間あたりに燃焼筒１１内に流入する空気量で決まる。そのため、該空気量が一定であれば、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速、すなわち該空間における軸方向速度成分を大きくすると、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の軸方向速度成分Ｖａｘは大きくなるものの、径方向速度成分Ｖｄは小さくなる。
逆に、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすると、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の軸方向速度成分Ｖａｘは小さくなるものの、径方向速度成分Ｖｄは大きくなる。
第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間から複数の開口部１３を介して燃焼筒１１内に流入する空気の流速Ｖは、複数の開口部１３のそれぞれの開口面積、開口部１３の数、及び単位時間あたりに燃焼筒１１内に流入する空気量で決まる。そのため、該空気量が一定であれば、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速、すなわち該空間における軸方向速度成分を大きくすると、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の軸方向速度成分Ｖａｘは大きくなるものの、径方向速度成分Ｖｄは小さくなる。
逆に、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすると、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の軸方向速度成分Ｖａｘは小さくなるものの、径方向速度成分Ｖｄは大きくなる。
【0080】
燃焼筒１１の下流にタービン５が配置されている場合、タービン５に到達する燃焼ガスの温度のムラを抑制することがタービン効率向上、損傷防止の観点から望ましい。そのため、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の径方向速度成分Ｖｄを大きくすることで、燃焼筒１１内を流れる燃焼ガスに対する、複数の開口部１３から燃焼筒１１内に流入する空気の貫通力を大きくすることが望ましい。したがって、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすることが望ましい。
【0081】
幾つかの実施形態によれば、第３間隔△ｄ３の方が第２間隔△ｄ２よりも大きいので、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速は、第２領域８２と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の流速よりも小さくなる。これにより、第３領域８３と燃焼筒１１との間の空間を流れる冷却空気の軸方向速度成分を小さくすることができ、上記貫通力を大きくすることができる。
【0082】
（燃焼筒１１の軸方向下流側の切欠き部について）
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図４に示すように、燃焼筒１１は、軸方向下流側の端部１１ａから軸方向に延在する切欠き部１５が周方向に沿って間隔を空けて複数形成されている。
また、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、保持部９０は、該端部１１ａを燃焼筒１１の径方向外側から押圧して該端部１１ａを保持するように構成されている。
具体的には、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、切欠き部１５を設けることで、切欠き部１５によって周方向に間隔を空けて分割された燃焼筒１１における軸方向下流側の部分円筒部１７のそれぞれは、他の部分円筒部１７とは別々に端部１１ａを径方向に動かすことができる。
したがって、保持部９０によって燃焼筒１１を保持する際に、該端部１１ａを部分円筒部１７の弾性力に抗して径方向内側に移動させることで、該弾性力によって部分円筒部１７が径方向外側に向かって保持部９０を押圧する。
これにより、簡単な構成によって燃焼筒１１の軸方向下流側の端部１１ａを保持部９０で保持できる。
また、燃焼筒１１（部分円筒部１７）の弾性力を利用して燃焼筒１１を保持部９０で保持できるので、燃焼時に燃焼筒１１が振動することを抑制でき、燃焼筒１１の耐久性を向上できる。また、単純な構成であるので、コスト増を抑制できる。
なお、該端部１１ａを燃焼筒１１の径方向内側から押圧して該端部１１ａを保持するようにしてもよい。
幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、図４に示すように、燃焼筒１１は、軸方向下流側の端部１１ａから軸方向に延在する切欠き部１５が周方向に沿って間隔を空けて複数形成されている。
また、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、保持部９０は、該端部１１ａを燃焼筒１１の径方向外側から押圧して該端部１１ａを保持するように構成されている。
具体的には、幾つかの実施形態に係る燃焼器１０では、切欠き部１５を設けることで、切欠き部１５によって周方向に間隔を空けて分割された燃焼筒１１における軸方向下流側の部分円筒部１７のそれぞれは、他の部分円筒部１７とは別々に端部１１ａを径方向に動かすことができる。
したがって、保持部９０によって燃焼筒１１を保持する際に、該端部１１ａを部分円筒部１７の弾性力に抗して径方向内側に移動させることで、該弾性力によって部分円筒部１７が径方向外側に向かって保持部９０を押圧する。
これにより、簡単な構成によって燃焼筒１１の軸方向下流側の端部１１ａを保持部９０で保持できる。
また、燃焼筒１１（部分円筒部１７）の弾性力を利用して燃焼筒１１を保持部９０で保持できるので、燃焼時に燃焼筒１１が振動することを抑制でき、燃焼筒１１の耐久性を向上できる。また、単純な構成であるので、コスト増を抑制できる。
なお、該端部１１ａを燃焼筒１１の径方向内側から押圧して該端部１１ａを保持するようにしてもよい。
【0083】
（予混合管２０の入口端とケーシング７０の空気入口部７１との位置関係について）
上述したように、幾つかの実施形態では、図５によく示すように、予混合管２０の入口端、すなわち、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａは、ケーシング７０の内部の領域のうち、空気入口部７１が位置する領域７０ａとは燃焼筒１１の軸線ＡＸを挟んで反対側の領域７０ｂに配置されている。
これにより、予混合管２０の入口端近傍では、空気入口部７１からケーシング７０の内部に流入する圧縮空気の流速分布の偏りの影響を受け難くなるので、スクロール流路２３内での混合気の流れに乱れが生じ難くなる。これにより、軸方向流路２５を介して燃焼筒１１に流れ込む混合気の流れが乱れ難くなるので、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
上述したように、幾つかの実施形態では、図５によく示すように、予混合管２０の入口端、すなわち、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａは、ケーシング７０の内部の領域のうち、空気入口部７１が位置する領域７０ａとは燃焼筒１１の軸線ＡＸを挟んで反対側の領域７０ｂに配置されている。
これにより、予混合管２０の入口端近傍では、空気入口部７１からケーシング７０の内部に流入する圧縮空気の流速分布の偏りの影響を受け難くなるので、スクロール流路２３内での混合気の流れに乱れが生じ難くなる。これにより、軸方向流路２５を介して燃焼筒１１に流れ込む混合気の流れが乱れ難くなるので、燃焼筒１１内での燃焼状態が良好となり、ガスタービン２の燃焼効率向上に寄与できる。
【0084】
また、幾つかの実施形態では、噴射孔３１ａは、上記反対側の領域７０ｂに配置されている。
これにより、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａを上記反対側の領域７０ｂに配置したことによる上記の作用効果も相まって、スクロール流路２３内で燃料と空気とが効率的に混合される。
これにより、接線方向流路２１の上流側の入口端部２１ａを上記反対側の領域７０ｂに配置したことによる上記の作用効果も相まって、スクロール流路２３内で燃料と空気とが効率的に混合される。
【0085】
（混合気の循環流について）
上述したように、幾つかの実施形態では、環状に形成された軸方向流路２５から燃焼筒１１内に混合気が流入するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、図４における矢印ｇ５で示すように、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生する。
さらに、幾つかの実施形態では、上述したように、外側壁部２６及び内側壁部２７は、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されている。
これにより、軸方向流路２５から燃焼筒１１内に混合気が径方向外側に向かう速度成分を有した状態で流入するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において上述した循環流が発生し易くなる。このような混合気の循環流が発生する領域１１ｒでは、上述したように混合気の流速が比較的遅くなるので、保炎に適した状態を確保できる。
上述したように、幾つかの実施形態では、環状に形成された軸方向流路２５から燃焼筒１１内に混合気が流入するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、図４における矢印ｇ５で示すように、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において混合気が軸方向上流側に流れる循環流が発生する。
さらに、幾つかの実施形態では、上述したように、外側壁部２６及び内側壁部２７は、軸方向流路２５における下流側の領域において軸方向下流側に向かうにつれて径方向の寸法が漸増するように形成されている。
これにより、軸方向流路２５から燃焼筒１１内に混合気が径方向外側に向かう速度成分を有した状態で流入するので、燃焼筒１１の軸方向上流側では、軸方向流路２５よりも径方向内側の領域において上述した循環流が発生し易くなる。このような混合気の循環流が発生する領域１１ｒでは、上述したように混合気の流速が比較的遅くなるので、保炎に適した状態を確保できる。
【0086】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【0087】
１ 発電装置
２ ガスタービン
３ コンプレッサ
５ タービン
１０ 燃焼器
１１ 燃焼筒
１３ 開口部
１５ 切欠き部
２０ 予混合管
２１ 接線方向流路
２３ スクロール流路
２４ａ 中央領域
２５ 軸方向流路
２６ 外側壁部
２７ 内側壁部
３１ 第１燃料ノズル
３１ａ 噴射孔
３２ 第２燃料ノズル
４１ 点火栓
５１ 案内部材
７０ ケーシング
７１ 空気入口部
７３ 側壁部
８０ 外筒部
８１ 第１領域
８２ 第２領域
８３ 第３領域
９０ 保持部
２ ガスタービン
３ コンプレッサ
５ タービン
１０ 燃焼器
１１ 燃焼筒
１３ 開口部
１５ 切欠き部
２０ 予混合管
２１ 接線方向流路
２３ スクロール流路
２４ａ 中央領域
２５ 軸方向流路
２６ 外側壁部
２７ 内側壁部
３１ 第１燃料ノズル
３１ａ 噴射孔
３２ 第２燃料ノズル
４１ 点火栓
５１ 案内部材
７０ ケーシング
７１ 空気入口部
７３ 側壁部
８０ 外筒部
８１ 第１領域
８２ 第２領域
８３ 第３領域
９０ 保持部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】