特許 7487329 ガスタービン燃焼器及びガスタービン

(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】2024-05-10

(45)【発行日】2024-05-20

(54)【発明の名称】ガスタービン燃焼器及びガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/16 20060101AFI20240513BHJP

   F23R 3/30 20060101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

F23R3/16

F23R3/30

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022555492

(86)(22)【出願日】2021-10-05

(86)【国際出願番号】 JP2021036757

(87)【国際公開番号】W WO2022075299

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-03-27

(31)【優先権主張番号】P 2020169720

(32)【優先日】2020-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】赤松 真児

(72)【発明者】

【氏名】安部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】瀧口 智志

(72)【発明者】

【氏名】井上 慶

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０７８１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００１１７６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０３８１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０５６５２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１５４５８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／１６

Ｆ２３Ｒ ３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒部材と、
前記筒部材の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路の出口部を形成する複数の予混合管と、
前記複数の予混合管を支持する基板と、
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記基板は、
前記複数の予混合管にそれぞれ対応して設けられ、前記予混合通路が該基板を通過するための複数の貫通穴と、
前記貫通穴が設けられた領域とは異なる領域に前記ガスタービン燃焼器の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔と、
を有し、
前記複数の斜め孔は、前記複数の貫通穴の中心位置よりも径方向外側に位置し、且つ、上流端から下流端に近づくにつれて径方向外側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する第１孔を含み、
前記第１孔の前記下流端は、前記基板のうち、前記ガスタービン燃焼器の径方向において前記筒部材の内周面と前記予混合管の外周面とによって挟まれる領域に開口する
ガスタービン燃焼器。

【請求項2】

前記基板は、前記軸方向に対して平行である複数の平行孔を含み、
前記第１孔は、前記周方向において、前記複数の平行孔のうち前記径方向に沿って直線状に配列された平行孔列よりも前記貫通穴の前記中心位置寄りに位置する
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項3】

筒部材と、
前記筒部材の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路の出口部を形成する複数の予混合管と、
前記複数の予混合管を支持する基板と、
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記基板は、
前記複数の予混合管にそれぞれ対応して設けられ、前記予混合通路が該基板を通過するための複数の貫通穴と、
前記貫通穴が設けられた領域とは異なる領域に前記ガスタービン燃焼器の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔と、
を有し、
前記複数の斜め孔は、前記複数の貫通穴の中心位置よりも径方向外側に位置し、且つ、上流端から下流端に近づくにつれて径方向外側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する第１孔を含み、
前記第１孔は、前記上流端から前記下流端に近づくにつれて、前記ガスタービン燃焼器の周方向において、前記複数の予混合管のうち前記第１孔に対応する予混合管の出口開口の中央位置側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する
ガスタービン燃焼器。

【請求項4】

前記複数の斜め孔は、前記複数の貫通穴の中心位置よりも径方向内側に位置し、且つ、上流端から下流端に近づくにつれて径方向内側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する第２孔を含む
請求項１乃至３の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項5】

筒部材と、
前記筒部材の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路の出口部を形成する複数の予混合管と、
前記複数の予混合管を支持する基板と、
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記基板は、
前記複数の予混合管にそれぞれ対応して設けられ、前記予混合通路が該基板を通過するための複数の貫通穴と、
前記貫通穴が設けられた領域とは異なる領域に前記ガスタービン燃焼器の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔と、
を有し、
前記複数の斜め孔は、前記複数の貫通穴の中心位置よりも径方向内側に位置し、且つ、上流端から下流端に近づくにつれて径方向内側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する第２孔を含み、
前記第２孔は、前記上流端から前記下流端に近づくにつれて、前記ガスタービン燃焼器の周方向において、前記複数の予混合管のうち前記第２孔に対応する予混合管の出口開口の中央位置側に向かうように前記軸方向に対して斜めに延在する
ガスタービン燃焼器。

【請求項6】

筒部材と、
前記筒部材の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路の出口部を形成する複数の予混合管と、
前記複数の予混合管を支持する基板と、
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記基板は、
前記複数の予混合管にそれぞれ対応して設けられ、前記予混合通路が該基板を通過するための複数の貫通穴と、
前記貫通穴が設けられた領域とは異なる領域に前記ガスタービン燃焼器の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔と、
を有し、
前記複数の斜め孔の少なくとも一部の斜め孔は、下流側から視たとき、前記基板のうち前記予混合管の出口開口と重なる領域に配置される
ガスタービン燃焼器。

【請求項7】

請求項１に記載のガスタービン燃焼器
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、ガスタービン燃焼器及びガスタービンに関する。
本願は、２０２０年１０月７日に日本国特許庁に出願された特願２０２０－１６９７２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

予混合方式を採用するガスタービン燃焼器では、予混合通路を形成する予混合管の内部で燃料と空気とを混合して予混合気を生成し、生成された予混合気を予混合管から噴出させて、予混合管の出口よりも下流側で予混合気を燃焼させるようにしている（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２０１７－１８０９０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、ガスタービン燃焼器では、複数の予混合管がガスタービン燃焼器の周方向に沿って並べて配置されている。そして、これら複数の予混合管は、基板を介して燃焼器の内筒に支持されている。より具体的には、基板には、予混合管が貫通する貫通孔が複数形成されており、予混合管のそれぞれは、この貫通孔に挿通されていて、出口側の端部が基板よりもガスタービン燃焼器の下流側に突出している。
このような構成を有するガスタービン燃焼器では、複数の予混合管の外周面と、内筒の内周面と、基板の下流側の面とで囲まれた空間が形成されている。この空間に予混合気が逆流して燃焼してしまうと、予混合管の損傷を招くおそれがある。そのため、この空間に予混合気が逆流することを防ぐため、基板のうち、予混合管が貫通していない領域に、基板を貫通する複数の空気孔を設け、この空気孔から基板の上流側の空気を上記空間内に供給することがある。
また、上記構成を有するガスタービン燃焼器では、周方向に配置された複数の予混合管の内側にパイロットノズルのパイロットコーンが存在することから、基板付近では円形であった予混合管の断面形状は、予混合管の出口に近づくにつれて、部分円環形状に近づくように変化している。そのため、上記空気孔から噴出された空気の流れに偏りが生じて、予混合管の出口付近で流速が比較的大きい領域と比較的小さい領域とが生じると、流速が比較的小さい領域に予混合気が逆流して燃焼してしまい、予混合管が損傷するおそれがある。

【0005】

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、ガスタービン燃焼器における予混合気の逆流を抑制してガスタービン燃焼器の損傷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）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
筒部材と、
前記筒部材の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路の出口部を形成する複数の予混合管と、
前記複数の予混合管を支持する基板と、
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記基板は、
前記複数の予混合管にそれぞれ対応して設けられ、前記予混合通路が該基板を通過するための複数の貫通穴と、
前記貫通穴が設けられた領域とは異なる領域に前記ガスタービン燃焼器の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔と、
を有する。

【0007】

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、上記（１）の構成のガスタービン燃焼器を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービン燃焼器の損傷を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】幾つかの実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。

【図2】幾つかの実施形態に係る燃焼器を示す断面図である。

【図3】幾つかの実施形態に係る燃焼器の要部を示す断面図である。

【図4】内筒の模式的な断面図である。

【図5】図４のＶ矢視図断面である。

【図6】図４のＶＩ矢視図断面である。

【図7】図６の一部を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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。

【0011】

（ガスタービン１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示す概略構成図である。
幾つかの実施形態に係るガスタービン燃焼器の適用先の一例であるガスタービンについて、図１を参照して説明する。

【0012】

図１に示すように、幾つかの実施形態に係るガスタービン１は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機２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ガスタービン燃焼器４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６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結され、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。以下の説明では、ガスタービン燃焼器４のことを単に燃焼器４とも称する。

【0013】

幾つかの実施形態に係るガスタービン１における各部位の具体的な構成例について説明する。
幾つかの実施形態に係る圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータ８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、空気取入口１２から取り込まれた空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機２から後段の燃焼器４に送られる。

【0014】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ケーシング２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータ８を中心として環状に複数配置されていてもよい。燃焼器４には燃料と圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン６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４から後段のタービン６に送られる。なお、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の詳細な構成例については後述する。

【0015】

幾つかの実施形態に係るタービン６は、タービン車室２２と、タービン車室２２内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室２２側に固定された複数の静翼２４と、静翼２４に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼２６と、を含む。なお、タービン６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン６においては、燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動する。これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されるようになっている。
タービン車室２２の下流側には、排気車室２８を介して排気室３０が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室２８及び排気室３０を介して外部へ排出される。

【0016】

（燃焼器４について）
図２は、幾つかの実施形態に係る燃焼器を示す断面図である。図３は、幾つかの実施形態に係る燃焼器の要部を示す断面図である。
図２及び図３を参照して、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の詳細な構成について説明する。

【0017】

図２及び図３に示すように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ロータ８を中心として環状に複数配置されている（図１参照）。各燃焼器４は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室４０に設けられた燃焼器ライナ４６と、燃焼器ライナ４６内にそれぞれ配置されたパイロット燃焼バーナ５０及び複数の予混合燃焼バーナ（メイン燃焼バーナ）６０と、を含む。燃焼器４は、ケーシング２０の内部において燃焼器ライナ４６の内筒４７の外周側に設けられた外筒４５をさらに含む。内筒４７の外周側かつ外筒４５の内周側には、圧縮空気が流れる空気通路４３が形成される。
なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。

【0018】

例えば、燃焼器ライナ４６は、パイロット燃焼バーナ５０及び複数の予混合燃焼バーナ６０の周囲に配置される内筒４７と、内筒４７の先端部に連結された尾筒４８と、を有している。
パイロット燃焼バーナ５０は、燃焼器ライナ４６の中心軸（燃焼器４の中心軸ＡＸ）に沿って配置されている。そして、パイロット燃焼バーナ５０を囲むように、複数の予混合燃焼バーナ６０が互いに離間して配列されている。
パイロット燃焼バーナ５０は、燃料ポート５２に連結されたパイロットノズル（ノズル）５４と、パイロットノズル５４を囲むように配置されたパイロットバーナ筒５７と、パイロットノズル５４の外周に設けられたスワラ５８と、を有している。
予混合燃焼バーナ６０は、燃料ポート６２に連結されたメインノズル（ノズル）６４と、ノズル６４を囲むように配置されたメインバーナ筒６６と、ノズル６４の外周に設けられたスワラ７０と、を有している。なお、以下の説明では、メインバーナ筒６６のことを予混合管６６とも称する。
すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、筒部材としての内筒４７の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路６７の出口部６８を形成する複数の予混合管６６を備えている。

【0019】

円筒形状を有する内筒４７の延在方向は、燃焼器４の中心軸ＡＸの延在方向と一致している。以下の説明では、燃焼器４の中心軸ＡＸの延在方向を単に軸方向とも称する。軸方向の内、予混合気の流れの下流側となる方向を単に下流側とも称し、予混合気の流れの上流側となる方向を単に上流側とも称する。
また、以下の説明では、燃焼器４の中心軸ＡＸを中心とする周方向を単に周方向とも称し、燃焼器４の中心軸ＡＸを中心とする径方向を単に径方向とも称する。

【0020】

（基板１００について）
図４は、内筒の模式的な断面図であり、基板近傍で径方向に沿った断面を模式的に示している。
図５は、図４のＶ矢視図断面である。
図６は、図４のＶＩ矢視図断面である。
図７は、図６の一部を拡大した図である。
なお、説明の便宜上、図４乃至図７では、ノズル５４、６４等の記載を省略している。また、図７では、図４のＶ矢視において表れる、後述する延長部６５の出口開口形成部６９の外周縁の形状を２点鎖線で表している。

【0021】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、複数の予混合管を支持する基板１００を備えている。幾つかの実施形態に係る基板１００は、内筒４７の内部で予混合管６６及びパイロットバーナ筒５７を支持するように構成されている。幾つかの実施形態に係る基板１００は、パイロットバーナ筒５７のうち、パイロットバーナ筒５７の下流側に形成されたパイロットコーン部５６を支持するように構成されているが、パイロットコーン部５６よりも上流側でパイロットバーナ筒５７を支持するように構成されていてもよい。

【0022】

具体的には、幾つかの実施形態に係る基板１００には、基板１００を貫通する貫通穴である、パイロットバーナ支持穴１０５と複数の予混合管支持穴１０６とが形成されている。すなわち、幾つかの実施形態に係る基板１００は、パイロットバーナ筒５７に対応して設けられたパイロットバーナ支持穴１０５を有する。幾つかの実施形態に係る基板１００は、複数の予混合管６６にそれぞれ対応して設けられ、予混合通路６７が該基板１００を通過するための複数の貫通穴である複数の予混合管支持穴１０６を有する。
パイロットバーナ支持穴１０５には、パイロットバーナ筒５７が挿入されている。複数の予混合管支持穴１０６のそれぞれには、予混合管６６が挿入されている。

【0023】

幾つかの実施形態に係る基板１００には、パイロットバーナ筒５７が例えば溶接によって接合されている。幾つかの実施形態に係る基板１００には、複数の予混合管６６のそれぞれが例えば溶接によって接合されている。
幾つかの実施形態に係る基板１００は、例えば溶接によって基板１００の外周部が内筒４７の内周面に接合されることで内筒４７に固定されている。
幾つかの実施形態において、予混合管６６の内、予混合通路６７の出口部６８を形成する領域（例えば基板１００の下流側に突出した領域）を延長部６５とも称する。

【0024】

幾つかの実施形態に係る基板１００には、パイロットバーナ支持穴１０５及び予混合管支持穴１０６が設けられた領域とは異なる領域１００Ｒに基板１００を貫通する複数の空気孔１１０が形成されている。複数の空気孔１１０の一部は、軸方向に対して斜めに延在する斜め孔１１１であり、残りは、軸方向に平行に延在する平行孔１１３である。
なお、空気孔１１０については後で詳細に説明する。

【0025】

（延長部６５の形状について）
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、周方向に配置された複数の予混合管６６の内側にパイロットバーナ筒５７のパイロットコーン部５６が存在することから、基板１００付近では円形であった予混合管６６の断面形状は、予混合通路６７の出口（延長部６５の出口開口形成部６９）に近づくにつれて、部分円環形状に近づくように形状が連続的に変化している。すなわち、延長部６５の出口開口形成部６９は、径方向外側で円弧形状を有するの第１周方向エッジ６９ａと、径方向内側で円弧形状を有するの第２周方向エッジ６９ｂと、第１周方向エッジ６９ａの周方向の端部と第２周方向エッジ６９ｂの周方向の端部とを接続するように径方向に延在する一対の径方向エッジ６９ｃとを有する。なお、図６及び図７に示すように、第１周方向エッジ６９ａ及び第２周方向エッジ６９ｂと径方向エッジ６９ｃとを接続する角部６９ｄは、丸められているとよい。

【0026】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、予混合通路６７の出口開口の面積を確保するため、周方向で隣り合う予混合管６６同士の間の隙間Ｇ１や、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３は、下流側に向かうにつれて小さくなる傾向にある。

【0027】

上記構成を有する燃焼器４において、圧縮機２で生成された高温高圧の圧縮空気は車室入口４２（図２参照）から燃焼器車室４０内に供給され、さらに燃焼器車室４０から空気通路４３を経由して予混合管６６内に流入する。そして、この圧縮空気と、燃料ポート６２から供給された燃料とが予混合管６６内で予混合される。この際、予混合気はスワラ７０により主として旋回流を形成し、燃焼器ライナ４６内に流れ込む。また、圧縮空気と、燃料ポート５２を介してパイロット燃焼バーナ５０から噴射された燃料とが燃焼器ライナ４６内で混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。このとき、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散することで、各予混合燃焼バーナ６０から燃焼器ライナ４６内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロット燃焼バーナ５０から噴射されたパイロット燃料によるパイロット火炎によって、予混合燃焼バーナ６０からの予混合気（予混合燃料）の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。

【0028】

上記構成を有する燃焼器４では、上述した隙間Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３を有する空間Ｓ、すなわち、複数の予混合管６６の外周面６６ｏと、内筒４７の内周面４７１と、基板１００の下流側の面１００ｄとで囲まれた空間Ｓが形成されている。
この空間Ｓに予混合気が逆流して燃焼してしまうと、予混合管６６の損傷（焼損）を招くおそれがある。そのため、この空間Ｓに予混合気が逆流することを防ぐため、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、基板１００のうち、予混合管６６やパイロットバーナ筒５７が貫通していない領域１００Ｒに、基板１００を貫通する複数の空気孔１１０を設け、この空気孔１１０から基板１００の上流側の空気を上記空間Ｓ内に供給するようにしている。

【0029】

しかし、上述したように、上記構成を有する燃焼器４では、基板１００付近では円形であった予混合管６６の断面形状は、予混合通路６７の出口である、延長部６５の出口開口形成部６９に近づくにつれて、部分円環形状に近づくように形状が連続的に変化している。
そのため、上記空気孔１１０から噴出された空気（希釈空気）の流れに偏りが生じて、上記空間Ｓの下流側の領域で希釈空気の流速が比較的大きい領域と比較的小さい領域とが生じると、流速が比較的小さい領域に予混合気が逆流して燃焼する逆火が発生してしまい、予混合管６６が損傷するおそれがある。
流速が比較的小さい領域に向けて上記空気孔１１０から希釈空気を噴出させることができれば、上記空間Ｓの下流側の領域で希釈空気の流速が低下することが抑制できる。しかし、基板１００における予混合管６６やパイロットバーナ筒５７が貫通していない領域１００Ｒには、予混合管６６と内筒４７との間隔が狭いため、又は、予混合管６６とパイロットバーナ筒５７との間隔が狭いため等の理由から、空気孔１１０を設けることが困難な領域が存在する。すなわち、基板１００における空気孔１１０の配置には制約がある。

【0030】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４によれば、複数の空気孔１１０の一部は、軸方向に対して斜めに延在する斜め孔１１１である。したがって、幾つかの実施形態に係る燃焼器４によれば、基板１００における空気孔１１０の配置に制約がある中で、斜め孔１１１を設けることで希釈空気を供給したい領域に供給できる。これにより、複数の予混合管６６の外周面６６ｏと、内筒４７の内周面４７１と、基板１００の下流側の面１００ｄとで囲まれた空間Ｓに予混合気が逆流することを抑制でき、逆火による予混合管の損傷を抑制できるので、ガスタービン燃焼器の損傷を抑制できる。
また、幾つかの実施形態に係る燃焼器４を備えるガスタービン１では、燃焼器４の損傷を抑制でき、ガスタービン１の信頼性を向上できる。

【0031】

（斜め孔１１１について）
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、複数の斜め孔１１１は、周方向で隣り合う２つの予混合管支持穴１０６の間の領域に形成されているとよい。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、複数の斜め孔１１１は、予混合管支持穴１０６の中心位置Ｃよりも径方向外側に位置し、且つ、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて径方向外側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する第１孔１１１Ａを含むとよい。すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａの中心軸ｘ１は、上流側から下流側に向かうにつれて径方向外側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する。

【0032】

上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２が下流側に向かうにつれて小さくなる傾向にある。そのため、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２に希釈空気が流れ難くなり、予混合管と内筒との間の隙間における希釈空気の流速が低下する傾向にある。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａから吹き出された希釈空気は、径方向外側に向かって流れるので、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２に流れ込みやすくなる。そのため、該隙間Ｇ２における希釈空気の流速低下を抑制して、該隙間Ｇ２に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0033】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａは、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて、周方向において、複数の予混合管６６のうち第１孔１１１Ａに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在するとよい。すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａの中心軸ｘ１は、上流側から下流側に向かうにつれて、周方向において、該第１孔１１１Ａに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する。
なお、第１孔１１１Ａに対応する予混合管６６とは、複数の予混合管６６のそれぞれに対応して形成される内筒４７との間の複数箇所の隙間Ｇ２のうち、第１孔１１１Ａから吹き出された希釈空気の供給先となる隙間Ｇ２を形成する予混合管６６のことである。

【0034】

上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２が下流側に向かうにつれて小さくなる傾向にある。そのため、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２に希釈空気が流れ難くなる。特に、この隙間Ｇ２における周方向の位置のうち、燃焼器４の中心軸ＡＸと各予混合管支持穴１０６の中心位置Ｃとを結ぶ線分Ｌの延長線上の近傍の領域Ｇ２１は、予混合管６６の外周面６６ｏと内筒４７の内周面４７１との間の距離が最も小さくなる上、隙間Ｇ２における上記領域Ｇ２１以外の領域と比べて、基板１００における空気孔１１０の配置可能な領域からも遠い。そのため、上記領域Ｇ２１では、隙間Ｇ２における上記領域Ｇ２１以外の領域と比べて希釈空気の流速がより低下する傾向にあり、下流側に向かうにつれてその傾向はより顕著になる。

【0035】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａを上述したように周方向において軸方向に対して斜めに延在するように構成することで、上記隙間Ｇ２における下流側の領域に向けて希釈空気を第１孔１１１Ａから吹き出すことができる。これにより、予混合管６６の出口開口６９ｅの近傍において上記領域Ｇ２１における希釈空気の流速を確保でき、該領域Ｇ２１に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0036】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａは、一つの予混合管６６に対して、少なくとも一つ設けられているとよい。幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａは、例えば図６及び図７に示すように、一つの予混合管６６に対して、該予混合管６６を挟んで２つの（一対の）第１孔１１１Ａが設けられていてもよい。該一対の第１孔１１１Ａは２対以上であってもよい。
なお、予混合管６６を挟んで配置された一対の第１孔１１１Ａは、周方向への傾斜方向が互いに逆向きであり、該予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かって傾斜しているとよい。

【0037】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、複数の斜め孔１１１の少なくとも一部の斜め孔１１１は、下流側から視たとき、基板１００のうち予混合管６６の出口開口６９ｅと重なる領域に配置されてもよい。すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１孔１１１Ａは、例えば図７に示すように、下流側から見たときに第１孔１１１Ａが予混合管６６の延長部６５に隠れるような位置に形成されていてもよい。
これにより、例えば上記隙間Ｇ２のように希釈空気の流速が低下する傾向にある領域に比較的近い位置に斜め孔１１１が配置されるので、希釈空気の流速が低下する傾向にある領域に斜め孔１１１から吹き出された希釈空気が流れ込みやすくなる。そのため、該領域における希釈空気の流速低下を抑制して、該領域に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0038】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、複数の斜め孔１１１は、予混合管支持穴１０６の中心位置Ｃよりも径方向内側に位置し、且つ、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて径方向内側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する第２孔１１１Ｂを含むとよい。すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂの中心軸ｘ２は、上流側から下流側に向かうにつれて径方向内側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する。

【0039】

上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３が下流側に向かうにつれて小さくなる傾向にある。そのため、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３に希釈空気が流れ難くなり、該隙間Ｇ３における希釈空気の流速が低下する傾向にある。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂから吹き出された希釈空気は、径方向内側に向かって流れるので、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３に流れ込みやすくなる。そのため、該隙間Ｇ３における希釈空気の流速低下を抑制して、該隙間Ｇ３に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0040】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂは、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて、周方向において、複数の予混合管６６のうち第２孔１１１Ｂに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在するとよい。すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂの中心軸ｘ２は、上流側から下流側に向かうにつれて、周方向において、該第２孔１１１Ｂに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する。
なお、第２孔１１１Ｂに対応する予混合管６６とは、複数の予混合管６６のそれぞれに対応して形成されるパイロットコーン部５６との間の複数箇所の隙間Ｇ３のうち、第２孔１１１Ｂから吹き出された希釈空気の供給先となる隙間Ｇ３を形成する予混合管６６のことである。

【0041】

上述したように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３が下流側に向かうにつれて小さくなる傾向にある。そのため、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３に希釈空気が流れ難くなる。特に、この隙間Ｇ３における周方向の位置のうち、燃焼器４の中心軸ＡＸと各予混合管支持穴１０６の中心位置Ｃとを結ぶ線分Ｌの近傍の領域Ｇ３１は、予混合管６６の外周面６６ｏとパイロットコーン部５６の外周面５６１との間の距離が最も小さくなる上、隙間Ｇ３における上記領域Ｇ３１以外の領域と比べて、基板１００における空気孔１１０の配置可能な領域からも遠い。そのため、上記領域Ｇ３１では、隙間Ｇ３における上記領域Ｇ３１以外の領域と比べて希釈空気の流速がより低下する傾向にあり、下流側に向かうにつれてその傾向はより顕著になる。

【0042】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂを上述したように周方向において軸方向に対して斜めに延在するように構成することで、上記隙間Ｇ３における下流側の領域に向けて希釈空気を第２孔１１１Ｂから吹き出すことができる。これにより、予混合管６６の出口開口６９ｅの近傍において上記領域Ｇ３１における希釈空気の流速を確保でき、該領域Ｇ３１に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0043】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂは、一つの予混合管６６に対して、少なくとも一つ設けられているとよい。幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂは、例えば図６及び図７に示すように、一つの予混合管６６に対して、該予混合管６６を挟んで２つの（一対の）第２孔１１１Ｂが設けられていてもよい。該一対の第２孔１１１Ｂは２対以上であってもよい。
なお、予混合管６６を挟んで配置された一対の第２孔１１１Ｂは、周方向への傾斜方向が互いに逆向きであり、該予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かって傾斜しているとよい。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第２孔１１１Ｂは、例えば図５と図６とを比較すると明らかであるが、下流側から見たときに第２孔１１１Ｂがパイロットコーン部５６に隠れるような位置に形成されていてもよい。

【0044】

本開示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。

【0045】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器４は、筒部材（内筒４７）と、筒部材（内筒４７）の内側において周方向に配列され、各々が予混合通路６７の出口部６８を形成する複数の予混合管６６と、複数の予混合管６６を支持する基板１００と、を備えるガスタービン燃焼器４である。基板１００は、複数の予混合管６６にそれぞれ対応して設けられ、予混合通路６７が該基板１００を通過するための複数の貫通穴（予混合管支持穴１０６）と、貫通穴（予混合管支持穴１０６）が設けられた領域とは異なる領域１００Ｒにガスタービン燃焼器４の軸方向に対して斜めに延在する複数の斜め孔１１１と、を有する。

【0046】

上記（１）の構成によれば、基板１００における空気孔１１０の配置に制約がある中で、斜め孔１１１を設けることで希釈空気を供給したい領域に供給できる。これにより、複数の予混合管６６の外周面６６ｏと、内筒４７の内周面４７１と、基板１００の下流側の面１００ｄとで囲まれた空間Ｓに予混合気が逆流することを抑制でき、逆火による予混合管６６の損傷を抑制できるので、ガスタービン燃焼器４の損傷を抑制できる。

【0047】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、複数の斜め孔１１１は、複数の貫通穴（予混合管支持穴１０６）の中心位置Ｃよりも径方向外側に位置し、且つ、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて径方向外側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する第１孔１１１Ａを含むとよい。

【0048】

上記（２）の構成によれば、第１孔１１１Ａから吹き出された希釈空気は、径方向外側に向かって流れるので、予混合管６６と内筒４７との間の隙間Ｇ２に流れ込みやすくなる。そのため、該隙間Ｇ２における希釈空気の流速低下を抑制して、該隙間Ｇ２に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0049】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、第１孔１１１Ａは、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて、燃焼器４の周方向において、複数の予混合管６６のうち第１孔１１１Ａに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在するとよい。

【0050】

上記（３）の構成によれば、予混合管６６の外周面６６ｏと内筒４７の内周面４７１との間の比較的小さな隙間Ｇ２に向けて第１孔１１１Ａから希釈空気を吹き出すことができる。これにより、該隙間Ｇ２における希釈空気の流速を確保でき、該隙間Ｇ２に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0051】

（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、複数の斜め孔１１１は、複数の貫通穴（予混合管支持穴１０６）の中心位置Ｃよりも径方向内側に位置し、且つ、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて径方向内側に向かうように軸方向に対して斜めに延在する第２孔１１１Ｂを含むとよい。

【0052】

上記（４）の構成によれば、第２孔１１１Ｂから吹き出された希釈空気は、径方向内側に向かって流れるので、予混合管６６とパイロットコーン部５６との間の隙間Ｇ３に流れ込みやすくなる。そのため、該隙間Ｇ３における希釈空気の流速低下を抑制して、該隙間Ｇ３に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0053】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、第２孔１１１Ｂは、上流端１１１ｕから下流端１１１ｄに近づくにつれて、燃焼器４の周方向において、複数の予混合管６６のうち第２孔１１１Ｂに対応する予混合管６６の出口開口６９ｅの中央位置側に向かうように軸方向に対して斜めに延在するとよい。

【0054】

上記（５）の構成によれば、予混合管６６の外周面６６ｏとパイロットコーン部５６の外周面５６１との間の比較的小さな隙間Ｇ３に向けて第２孔１１１Ｂから希釈空気を吹き出すことができる。これにより、該隙間Ｇ３における希釈空気の流速を確保でき、該隙間Ｇ３に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0055】

（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、複数の斜め孔１１１の少なくとも一部の斜め孔１１１は、下流側から視たとき、基板１００のうち予混合管６６の出口開口６９ｅと重なる領域に配置されるとよい。

【0056】

上記（６）の構成によれば、希釈空気の流速が低下する傾向にある領域に比較的近い位置に斜め孔１１１が配置されるので、希釈空気の流速が低下する傾向にある領域に斜め孔１１１から吹き出された希釈空気が流れ込みやすくなる。そのため、該領域における希釈空気の流速低下を抑制して、該領域に予混合気が逆流することを抑制できる。

【0057】

（７）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン１は、上記（１）乃至（６）の何れかの構成のガスタービン燃焼器４を備える。

【0058】

上記（７）の構成によれば、ガスタービン燃焼器４の損傷を抑制でき、ガスタービン１の信頼性を向上できる。

【符号の説明】

【0059】

１ ガスタービン
４ ガスタービン燃焼器（燃焼器）
４６ 燃焼器ライナ
４７ 内筒
５６ パイロットコーン部
５７ パイロットバーナ筒
６０ 予混合燃焼バーナ（メイン燃焼バーナ）
６５ 延長部
６６ メインバーナ筒（予混合管）
６７ 予混合通路
６８ 出口部
６９ 出口開口形成部
６９ｅ 出口開口
１００ 基板
１０６ 予混合管支持穴
１１０ 空気孔
１１１ 斜め孔
１１１Ａ 第１孔
１１１Ｂ 第２孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】