特許 7646441 ガスタービン燃焼器構造体

(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】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】ガスタービン燃焼器構造体

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/12 20060101AFI20250310BHJP

   F23R 3/28 20060101ALI20250310BHJP

   F02C 3/20 20060101ALI20250310BHJP

   F23R 3/44 20060101ALI20250310BHJP

   F02C 3/30 20060101ALI20250310BHJP

   F23R 3/00 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

F23R3/12

F23R3/28 C

F02C3/20

F23R3/44

F02C3/30 D

F23R3/00 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021077479

(22)【出願日】2021-04-30

(65)【公開番号】P2022171082

(43)【公開日】2022-11-11

【審査請求日】2024-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】糟谷 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】伊東 正雄

(72)【発明者】

【氏名】岩井 保憲

(72)【発明者】

【氏名】森澤 優一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 隆

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３７８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１５０３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／１２

Ｆ２３Ｒ ３／２８

Ｆ０２Ｃ ３／２０

Ｆ２３Ｒ ３／４４

Ｆ０２Ｃ ３／３０

Ｆ２３Ｒ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンのタービンロータの軸方向に垂直な方向から前記ガスタービンのケーシングを貫通して配置されるガスタービン燃焼器構造体であって、
複数の燃焼器と、
複数の前記燃焼器の下流側に前記タービンロータの軸方向に垂直な方向に設けられた筒体で構成され、複数の前記燃焼器から排出された燃焼ガスを集合させて下流側へ導く後部ライナと、
前記後部ライナの下流端に接続され、前記後部ライナから排出された燃焼ガスを前記タービンロータの軸方向に導くとともに前記タービンロータの周方向に導くスクロールと
を備え、
各前記燃焼器は、
燃料と酸化剤を燃焼させる筒状の燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの上流端に設けられ、燃料を前記燃焼器ライナ内に供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部の周囲に環状に設けられ、酸化剤の旋回流を前記燃焼器ライナ内に供給する酸化剤供給部と
を備え、
複数の前記燃焼器が偶数個の前記燃焼器で構成され、
前記燃焼器ライナの下流側から見たときに、複数の前記燃焼器は、所定の円周上に等間隔に配置され、周方向に隣接する前記燃焼器において酸化剤の前記旋回流の旋回方向がそれぞれ逆方向であり、
前記スクロールの出口において燃焼ガスが周方向に亘って均一な速度分布を有することを特徴とするガスタービン燃焼器構造体。

【請求項2】

ガスタービンのタービンロータの軸方向に垂直な方向から前記ガスタービンのケーシングを貫通して配置されるガスタービン燃焼器構造体であって、
複数の燃焼器と、
複数の前記燃焼器の下流側に前記タービンロータの軸方向に垂直な方向に設けられた筒体で構成され、複数の前記燃焼器から排出された燃焼ガスを集合させて下流側へ導く後部ライナと、
前記後部ライナの下流端に接続され、前記後部ライナから排出された燃焼ガスを前記タービンロータの軸方向に導くとともに前記タービンロータの周方向に導くスクロールと
を備え、
各前記燃焼器は、
燃料と酸化剤を燃焼させる筒状の燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの上流端に設けられ、燃料を前記燃焼器ライナ内に供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部の周囲に環状に設けられ、酸化剤の旋回流を前記燃焼器ライナ内に供給する酸化剤供給部と、
前記燃焼器ライナの出口に配置され、酸化剤の前記旋回流の旋回方向と逆方向の旋回を与える逆旋回付与部と
を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器構造体。

【請求項3】

ガスタービンのタービンロータの軸方向に垂直な方向から前記ガスタービンのケーシングを貫通して配置されるガスタービン燃焼器構造体であって、
燃焼器ケーシングと、
前記燃焼器ケーシング内に配置された複数の燃焼器と、
複数の前記燃焼器の下流側に前記タービンロータの軸方向に垂直な方向に設けられた筒体で構成され、複数の前記燃焼器から排出された燃焼ガスを集合させて下流側へ導く後部ライナと、
前記後部ライナの下流端に接続され、前記後部ライナから排出された燃焼ガスを前記タービンロータの軸方向に導くとともに前記タービンロータの周方向に導くスクロールと、
前記燃焼器ケーシング内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
前記燃焼器ケーシング内に供給された前記冷却媒体に旋回を与えて前記後部ライナ内に前記冷却媒体を導入する旋回流導入部と
を備え、
各前記燃焼器は、
燃料と酸化剤を燃焼させる筒状の燃焼器ライナと、
前記燃焼器ライナの上流端に設けられ、燃料を前記燃焼器ライナ内に供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部の周囲に環状に設けられ、酸化剤の旋回流を前記燃焼器ライナ内に供給する酸化剤供給部と
を備え、
前記旋回流導入部から導入される前記冷却媒体による旋回流の旋回方向は、酸化剤の前記旋回流の旋回方向と逆方向であることを特徴とするガスタービン燃焼器構造体。

【請求項4】

前記旋回流導入部は、各前記燃焼器における前記燃焼器ライナの出口の外周に設けられた環状のスワーラで構成されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービン燃焼器構造体。

【請求項5】

各前記燃焼器における酸化剤の前記旋回流の旋回方向が同じ方向であり、
前記旋回流導入部は、前記後部ライナの中心軸方向の所定位置において前記後部ライナの周方向に形成され、前記後部ライナの中心軸に向かう方向に対して傾けた方向に前記後部ライナを貫通する複数の貫通孔で構成されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービン燃焼器構造体。

【請求項6】

前記ガスタービン燃焼器構造体は、
各前記燃焼器の前記燃焼器ライナの下流端部と嵌合する貫通口を有し、前記後部ライナの上流端を封鎖する平板状の端壁を備え、
各前記燃焼器における酸化剤の前記旋回流の旋回方向が同じ方向であり、
前記旋回流導入部は、前記端壁の外縁に設けられた環状のスワーラで構成されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービン燃焼器構造体。

【請求項7】

前記ガスタービン燃焼器構造体は、
各前記燃焼器の前記燃焼器ライナの下流端部と嵌合する貫通口を有し、前記後部ライナの上流端を封鎖する平板状の端壁を備え、
前記燃焼器ライナの下流側から見たときに、複数の前記燃焼器は、所定の円周上に等間隔に配置され、
各前記燃焼器における酸化剤の前記旋回流の旋回方向が同じ方向であり、
前記旋回流導入部は、前記端壁において、前記燃焼器ライナに対応して所定の円周上に設けられた前記貫通口よりも中央に設けられた環状のスワーラで構成されていることを特徴とする請求項３記載のガスタービン燃焼器構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ガスタービン燃焼器構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ガスタービン燃焼器を備える発電プラントにおいて、二酸化炭素の削減や省資源などの要求から、高効率化が進められている。そのような中、タービンから排出された燃焼ガスの一部を超臨界圧まで加圧して燃焼器に循環させる超臨界ＣＯ_２ガスタービンが検討されている。

【0003】

この超臨界ＣＯ_２ガスタービンにおいては、超高圧の環境下での運転条件となるため、内部ケーシングおよび外部ケーシングを備える二重ケーシング構造の採用が必須となる。そのため、このような超臨界ＣＯ_２ガスタービンにおいては、二重ケーシング構造においてもシール性能を維持しやすい垂直サイロ型燃焼器が使用される。

【0004】

垂直サイロ型燃焼器においては、燃焼器は、外部ケーシングの鉛直上方、もしくは鉛直下方から挿入される。すなわち、垂直サイロ型燃焼器は、タービンロータの軸方向に対して９０度の角度で外部ケーシングおよび内部ケーシングを貫通して配置される。

【0005】

また、超臨界ＣＯ_２ガスタービンの燃焼器では、燃焼器入口条件が超高圧で高温となる。このような条件下において、超臨界ＣＯ_２ガスタービンの燃焼器に予混合燃焼方式を採用した場合には、燃焼領域に噴出される前の予混合気が予混合気供給管内で自己着火することがある。そのため、超臨界ＣＯ_２ガスタービンの燃焼器には、拡散燃焼方式が採用されている。

【0006】

図１３は、超臨界ＣＯ_２ガスタービンにおける垂直サイロ型の燃焼器構造体３００の縦断面を示す図である。図１４は、図１３のＸ－Ｘ断面を示す図である。

【0007】

燃焼器構造体３００は、燃焼器３１０と、後部ライナ３２０と、スクロール３３０とを備える。また、燃焼器構造体３００は、複数の燃焼器３１０を備える。

【0008】

燃焼器構造体３００は、タービンロータ３４０の軸方向に垂直な方向から、外部ケーシング３５０および内部ケーシング３５５を貫通して配置される。

【0009】

外部ケーシング３５０の外側には、燃焼器構造体３００の周囲を囲む燃焼器ケーシング３６０が設けられている。燃焼器ケーシング３６０の他端は、ヘッドプレート３６１で閉鎖されている。燃焼器構造体３００を貫通させる外部ケーシング３５０と内部ケーシング３５５との間には、スリーブ３５１が設けられている。

【0010】

燃焼器３１０は、燃焼器ライナ３１１と、燃料供給部３１２と、酸化剤供給部３１３とを備える。

【0011】

燃焼器ライナ３１１は、燃料と酸化剤を燃焼させる筒状部材で構成される。燃焼器ライナ３１１の側壁には、燃焼器ライナ３１１の外側を流れる超臨界ＣＯ_２を内部に導くための複数の導入孔３１１ａが設けられている。

【0012】

燃料供給部３１２は、燃料を燃焼器ライナ３１１内に供給する。

【0013】

酸化剤供給部３１３は、酸化剤を燃焼器ライナ３１１内に供給する。酸化剤供給部３１３は、燃料供給部３１２の周囲に環状に設けられる。酸化剤供給部３１３の環状の出口３１３ａには、火炎安定や燃料と酸化剤の混合促進を図るために、酸化剤の旋回流を形成するスワーラ３１４が設けられる。

【0014】

燃焼器構造体３００において、各燃焼器３１０のスワーラ３１４によって形成される旋回流の旋回方向は同じ方向に設定されている。

【0015】

各燃焼器３１０の燃焼器ライナ３１１の下流端は、後部ライナ３２０の上流端に設けられた上流端壁３２１の貫通口３２２に嵌合している。そして、各燃焼器ライナ３１１は、貫通口３２２を介して後部ライナ３２０内に連通している。

【0016】

後部ライナ３２０は、複数の燃焼器３１０から排出された燃焼ガスを集合させて整流しながらスクロール３３０に導く流路である。

【0017】

後部ライナ３２０は、図１３に示すように、筒状部材で構成される。後部ライナ３２０の側壁には、後部ライナ３２０の外側を流れる超臨界ＣＯ_２を内部に導くための複数の導入孔３２３が設けられている。

【0018】

スクロール３３０は、後部ライナ３２０から排出された燃焼ガスをタービンロータ３４０の軸方向に導くとともに、タービンロータ３４０の周方向に導く流路である。スクロール３３０は、図１３に示すように、後部ライナ３２０から排出された燃焼ガスをタービンロータ３４０の軸方向に導く屈曲流路部３３１と、タービンロータ３４０の軸方向に導かれた燃焼ガスをタービンロータ３４０の周方向に導く環状流路部３３２とを備える。

【0019】

環状流路部３３２（スクロール３３０）の出口３３３は、初段の静翼３４５に対向する。

【0020】

上記した燃焼器構造体３００において、燃料供給部３１２に供給された燃料と、酸化剤供給部３１３に供給された酸化剤は、燃焼器ライナ３１１内に拡散火炎Ｆを形成して燃焼する。スワーラ３１４によって酸化剤の流れを旋回流とすることで、燃焼器ライナ３１１内における燃焼ガスの流れも旋回流となる。

【0021】

図１４には、各燃焼器３１０の燃焼器ライナ３１１内の燃焼ガスの旋回流の旋回方向を実線矢印で示している。図１４に示すように、各燃焼器ライナ３１１内における燃焼ガスの旋回方向は同じである。なお、冷却媒体である超臨界ＣＯ_２は、燃焼器ライナ３１１の導入孔３１１ａから燃焼器ライナ３１１内に導入される。

【0022】

各燃焼器ライナ３１１から排出された燃焼ガス（超臨界ＣＯ_２を含む）は、後部ライナ３２０内において一つの旋回流を形成して、後部ライナ３２０内を流れる。図１４において、この後部ライナ３２０内における燃焼ガスの旋回流の旋回方向を破線矢印で示している。

【0023】

後部ライナ３２０内における旋回流の旋回方向は、燃焼器ライナ３１１内における燃焼ガスの旋回方向と同じである。なお、冷却媒体である超臨界ＣＯ_２は、後部ライナ３２０の導入孔３２３から後部ライナ３２０内に導入される。

【0024】

後部ライナ３２０内における燃焼ガス（超臨界ＣＯ_２を含む）の旋回流は、スクロール３３０に流入する。スクロール３３０の屈曲流路部３３１に流入した燃焼ガスは、タービンロータ３４０の軸方向にほぼ９０度偏流される。そして偏流された燃焼ガスは、環状流路部３３２に流入する。環状流路部３３２に流入した燃焼ガスは、タービンロータ３４０の周方向に広がる。

【0025】

そして、燃焼ガスは、スクロール３３０の出口３３３から初段の静翼３４５に向けて噴出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0026】

【文献】特許第６８２２８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0027】

上記したように、燃焼器構造体３００において、燃焼器３１０から排出された燃焼ガスの旋回流は、後部ライナ３２０内で一つの旋回流を形成する。そして、この旋回流は、スクロール３３０内に流れる。

【0028】

これによって、スクロール３３０の環状流路部３３２を燃焼ガスが流れる際、旋回流の影響によって、周方向に不均一な流れとなる。具体的には、環状流路部３３２において、鉛直上方からタービンロータ３４０の周囲に時計回り方向および反時計回り方向に燃焼ガスの流れが広がる際、一方の方向の流量が多くなる。

【0029】

そのため、環状流路部３３２（スクロール３３０）の出口３３３において、周方向に亘って均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼３４５に噴出することが困難となる。

【0030】

本発明が解決しようとする課題は、燃焼器において燃焼ガスの旋回流が形成される場合においても、スクロール出口から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼に噴出することができるガスタービン燃焼器構造体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0031】

実施形態のガスタービン燃焼器構造体は、ガスタービンのタービンロータの軸方向に垂直な方向から前記ガスタービンのケーシングを貫通して配置される。このガスタービン燃焼器構造体は、複数の燃焼器と、複数の前記燃焼器の下流側に前記タービンロータの軸方向に垂直な方向に設けられた筒体で構成され、複数の前記燃焼器から排出された燃焼ガスを集合させて下流側へ導く後部ライナと、前記後部ライナの下流端に接続され、前記後部ライナから排出された燃焼ガスを前記タービンロータの軸方向に導くとともに前記タービンロータの周方向に導くスクロールとを備える。

【0032】

各前記燃焼器は、燃料と酸化剤を燃焼させる筒状の燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナの上流端に設けられ、燃料を前記燃焼器ライナ内に供給する燃料供給部と、前記燃料供給部の周囲に環状に設けられ、酸化剤の旋回流を前記燃焼器ライナ内に供給する酸化剤供給部とを備え、複数の前記燃焼器が偶数個の前記燃焼器で構成され、前記燃焼器ライナの下流側から見たときに、複数の前記燃焼器は、所定の円周上に等間隔に配置され、周方向に隣接する前記燃焼器において酸化剤の前記旋回流の旋回方向がそれぞれ逆方向であり、前記スクロールの出口において燃焼ガスが周方向に亘って均一な速度分布を有する。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】第１の実施の形態の燃焼器構造体を備えるガスタービン設備の系統図である。

【図2】第１の実施の形態の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面を示す図である。

【図4】図２のＢ－Ｂ断面を示す図である。

【図5】第１の実施の形態の燃焼器構造体の隣接する２つの燃焼器における閉曲線内の燃焼ガスの旋回流を模式的に示した図である。

【図6】第１の実施の形態の燃焼器構造体および図１３に示した比較例としての燃焼器構造体のスクロールの環状流路部における燃焼ガスの主流の圧力分布を示す図である。

【図7】第２の実施の形態の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図8】第３の実施の形態の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図9】第４の実施の形態の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図10】図９のＣ－Ｃ断面を示す図である。

【図11】第４の実施の形態の他の構成の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図12】第５の実施の形態の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図13】超臨界ＣＯ_２ガスタービンにおける垂直サイロ型の燃焼器構造体の縦断面を示す図である。

【図14】図１３のＸ－Ｘ断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の燃焼器構造体１を備えるガスタービン設備８の系統図である。図１に示すように、ガスタービン設備８は、燃焼器構造体１と、燃料供給系統１０と、酸素供給系統２０と、二酸化炭素循環系統３０と、タービン４０と、発電機４１と、熱交換器４２とを備える。なお、燃焼器構造体１は、ガスタービン燃焼器構造体として機能する。

【0035】

燃料供給系統１０は、燃焼器構造体１に燃料を供給する。燃料供給系統１０は、配管１１を備える。この配管１１は、燃料供給源（図示しない）と燃焼器構造体１との間に設けられる。また、配管１１は、燃料の流量を調整する流量調整弁１２を備える。

【0036】

ここで、燃料として、例えば、メタン、天然ガスなどの炭化水素が使用される。また、燃料として、例えば、一酸化炭素および水素などを含む石炭ガス化ガス燃料を使用することもできる。

【0037】

酸素供給系統２０は、燃焼器構造体１に酸素を供給する。酸素供給系統２０は、配管２１を備える。この配管２１は、大気から酸素を分離する空気分離装置（図示しない）と燃焼器構造体１との間に設けられる。

【0038】

配管２１は、酸素の流量を調整する流量調整弁２２を備える。また、配管２１は、酸素を昇圧する圧縮機２３を備える。流量調整弁２２は、圧縮機２３と熱交換器４２との間に設けられている。そして、配管２１は、熱交換器４２を通り燃焼器構造体１まで延設されている。なお、流量調整弁２２は、熱交換器４２よりも上流側に設けられているため、流量調整弁２２には高温の酸素が流れない。

【0039】

配管２１には、空気分離装置（図示しない）によって大気から分離された酸素が流れる。配管２１を流れる酸素は、熱交換器４２を通過することで加熱され、燃焼器構造体１に供給される。

【0040】

二酸化炭素循環系統３０は、タービン４０から排出された燃焼ガスの一部を燃焼器構造体１に循環する。二酸化炭素循環系統３０は、配管３１を備える。この配管３１は、タービン４０の出口と燃焼器構造体１との間に設けられる。

【0041】

配管３１は、燃焼ガス中に含まれる水蒸気を除去する凝縮器３２を備える。なお、燃焼ガス中の水蒸気は、凝縮器３２を通過することで、凝縮して水となる。水は、例えば、配管３６を通り外部に排出される。

【0042】

また、配管３１は、凝縮器３２において水蒸気が除去された燃焼ガスを臨界圧力以上に昇圧する圧縮機３３を備える。凝縮器３２および圧縮機３３は、熱交換器４２で冷却された燃焼ガスが流れる領域の配管３１に備えられる。

【0043】

ここで、ガスタービン設備８においては、燃焼器構造体１（燃焼器５０）から排出される燃焼ガスに、余剰の酸素や燃料が残存しないことが好ましい。そこで、燃料および酸素の流量は、量論混合比（当量比１）になるように調整されている。

【0044】

なお、ここでいう当量比は、燃料流量および酸素流量に基づいて算出した当量比である。換言すれば、燃料と酸素が均一に混合したと想定したときの当量比（オーバーオールでの当量比）である。

【0045】

このようなことから、凝縮器３２において水蒸気が除去された燃焼ガス（ドライ燃焼ガス）の成分は、ほぼ二酸化炭素である。そこで、水蒸気が除去された燃焼ガスを単に二酸化炭素と称する。このように、燃焼器構造体１に循環される媒体は二酸化炭素である。

【0046】

なお、水蒸気が除去された燃焼ガスには、例えば、０．２％以下の微量の一酸化炭素が混在する場合もあるが、この場合においても、水蒸気が除去された燃焼ガスを単に二酸化炭素と称する。また、圧縮機３３によって臨界圧力以上に昇圧された二酸化炭素は、超臨界流体となる。

【0047】

配管３１は、熱交換器４２を２回通るように配管されている。すなわち、配管３１は、タービン４０と凝縮器３２との間で一度熱交換器４２を通る。そして、配管３１は、圧縮機３３と燃焼器構造体１との間で再度熱交換器４２を通る。

【0048】

ここで、タービン４０から排出された燃焼ガスは、熱交換器４２を通過することによって冷却される。この際、燃焼ガスからの放熱によって、前述した配管２１を流れる酸素および配管３１を通り燃焼器構造体１に循環する二酸化炭素を加熱する。

【0049】

また、配管３１は、圧縮機３３と熱交換器４２との間で分岐している。配管３１から分岐した配管３４は、外部に排出する二酸化炭素の流量を調整する流量調整弁３５を備える。なお、外部に排出された二酸化炭素は、例えば、石油採掘現場で採用されているＥＯＲ（Enhanced Oil Recovery）に利用することができる。

【0050】

図１に示すように、燃料を供給する配管１１の一端側（燃焼器構造体１側）は、複数に分岐されている。そして、分岐された各配管１１は、燃焼器構造体１の各燃焼器５０に接続されている。

【0051】

また、二酸化炭素を燃焼器構造体１に循環する配管３１の一端側（燃焼器構造体１側）は、例えば、複数に分岐されている。分岐された一部の配管３１から供給される超臨界ＣＯ_２は、超臨界ＣＯ_２と酸素との混合気である酸化剤を形成するために利用される。分岐された残りの配管３１は、後述する図２に示すように、冷却媒体として燃焼器構造体１の周囲に超臨界ＣＯ_２を導入するために利用される。

【0052】

酸素を燃焼器構造体１に供給する配管２１の一端側（燃焼器構造体１側）は、複数に分岐されている。

【0053】

そして、分岐された一つの配管３１および分岐された一つの配管２１は、各燃焼器５０の酸化剤供給部５３に接続される。そして、酸化剤供給部５３に導入された酸素と超臨界ＣＯ_２とが混合して混合気が形成される。この混合気は、酸化剤として燃焼器ライナ５１内に噴出される。

【0054】

なお、混合気の形成方法は、この方法に限られない。例えば、内部に空間を有する筐体部材からなる混合室を備えてもよい。この場合、分岐された一部の配管３１および配管２１は、混合室に接続される。そして、混合室で形成された混合気を、配管を介して各燃焼器５０の酸化剤供給部５３に供給する。

【0055】

また、熱交換器４２と燃焼器構造体１との間で配管３１を分岐し、その分岐された配管を酸素が流れる配管２１に連結させてもよい。この連結部は、例えば、熱交換器４２と燃焼器構造体１との間の配管２１に設けられる。

【0056】

また、圧縮機３３と熱交換器４２との間で配管３１を分岐し、その分岐された配管を酸素が流れる配管２１に連結させてもよい。この連結部は、例えば、流量調整弁２２と熱交換器４２との間の配管２１に設けられる。

【0057】

いずれに連結部を設ける場合においても、配管３１から分岐された配管は、酸素と混合する超臨界ＣＯ_２の流量を調整する流量調整弁を備える。

【0058】

なお、圧縮機３３と熱交換器４２との間で分岐された配管３１を流量調整弁２２と熱交換器４２との間で配管２１に連結する場合、酸素と超臨界ＣＯ_２との混合気は、熱交換器４２で加熱され、燃焼器構造体１に供給される。そのため、高温の純酸素が配管２１を流れる場合に比べて、配管２１の酸化などを抑制できる。

【0059】

タービン４０は、燃焼器構造体１から排出された燃焼ガスによって回動される。このタービン４０には、例えば、発電機４１が連結されている。

【0060】

次に、燃焼器構造体１の構成について説明する。

【0061】

図２は、第１の実施の形態の実施の形態の燃焼器構造体１の縦断面を示す図である。図３は、図２のＡ－Ａ断面を示す図である。図４は、図２のＢ－Ｂ断面を示す図である。なお、図２－図４に示された燃焼器構造体１は、ガスタービンに設置された状態における断面図である。そのため、図２－図４には、例えば、ガスタービンのケーシングなどの構成も示されている。また、図２および図３には、上半側の構成が示されている。ここでは、燃焼器構造体１を上半側に備えた一例を示している。

【0062】

ここで、燃焼器構造体１は、超臨界ＣＯ_２を作動流体に用いる超臨界ＣＯ_２ガスタービンに設置される。燃焼器構造体１やタービン４０は、超高圧の条件下で作動されるため、図２および図３に示すように、ケーシング８０は、内部ケーシング９０および外部ケーシング８５を備える二重ケーシング構造で構成される。外部ケーシング８５は、内部ケーシング９０の外周側に所定の間隙をおいて設けられている。

【0063】

内部ケーシング９０内には、静翼９５、動翼９６がタービンロータ９７の軸方向に交互に配置されている。静翼９５は、内輪側壁９５ａと外輪側壁９５ｂとの間に配置されている。動翼９６は、タービンロータ９７のロータホイール９８に設けられている。なお、動翼９６の外周は、動翼９６の先端と隙間を有して外側壁９５ｃが設けられている。この外側壁９５ｃは、例えば、外輪側壁９５ｂをタービンロータ９７の軸方向に延長して構成されてもよい。

【0064】

燃焼器構造体１は、燃焼器５０と、後部ライナ６０と、スクロール７０とを備える。また、燃焼器構造体１は、複数の燃焼器５０を備える。

【0065】

ここで、配置される燃焼器５０の個数は、例えば、一つの燃焼器５０から供給可能な熱量と、超臨界ＣＯ_２ガスタービンに要求される熱量とに基づいて決められる。

【0066】

燃焼器構造体１は、図２および図３に示すように、タービンロータ９７の軸方向に垂直な方向から、外部ケーシング８５および内部ケーシング９０を貫通して配置される。燃焼器構造体１は、いわゆる垂直サイロ型の燃焼器構造体である。ここでは、鉛直上方から燃焼器構造体１を貫通させる一例を示している。

【0067】

外部ケーシング８５の外側には、燃焼器構造体１の周囲を囲む燃焼器ケーシング１１０が設けられている。燃焼器ケーシング１１０は、両端が開口する筒状のケーシングで構成される。

【0068】

燃焼器ケーシング１１０の一端は、外部ケーシング８５に固定されている。燃焼器ケーシング１１０の他端は、ヘッドプレート１１１で閉鎖されている。なお、例えば、ヘッドプレート１１１には、配管２１、配管３１、配管１１を燃焼器ケーシング１１０内に引き込むための貫通孔（図示しない）が設けられている。

【0069】

外部ケーシング８５および内部ケーシング９０には、燃焼器構造体１を貫通させるための貫通口８６、９１が形成されている。燃焼器構造体１を貫通させる外部ケーシング８５と内部ケーシング９０との間には、スリーブ１００が設けられている。

【0070】

スリーブ１００は、燃焼器構造体１の周囲を流れる冷却媒体としての超臨界ＣＯ_２が外部ケーシング８５と内部ケーシング９０との間の空間に流出することを防止する。スリーブ１００は、例えば、円筒状部材で構成される。

【0071】

また、スリーブ１００と当接する内部ケーシング９０の外周面９０ａには、スリーブ１００と間隙をあけてスリーブ１００の周囲に亘って円環状の突条部９２が形成されている。突条部９２は、外部ケーシング８５側に突出している。スリーブ１００と突条部９２との間には、円環状のシールリング９３が勘合している。

【0072】

燃焼器５０は、燃焼器ライナ５１と、燃料供給部５２と、酸化剤供給部５３とを備える。

【0073】

燃焼器ライナ５１は、燃料と酸化剤を燃焼させる筒状部材で構成される。燃焼器ライナ５１の一端（上流端）は、上流端壁５１ａで封鎖され、他端（下流端）は、開口されている。燃焼器ライナ５１は、例えば、直線状に伸びる筒体などで構成される。なお、燃焼器ライナ５１は、例えば、一部が湾曲した筒体などで構成されてもよい。

【0074】

上流端壁５１ａには、燃料供給部５２および酸化剤供給部５３を備えるための開口５１ｂを有する。

【0075】

なお、上流とは、燃焼ガスが流れる方向における上流を意味し、下流とは、燃焼ガスが流れる方向における下流を意味する。

【0076】

図２および図３に示すように、燃焼器ライナ５１は、燃焼器ライナ５１の中心軸が、例えば、タービンロータ９７の軸方向に垂直となるように配置される。

【0077】

また、燃焼器ライナ５１の側壁には、燃焼器ライナ５１の外側を流れる超臨界ＣＯ_２を内部に導くための複数の導入孔５１ｃが設けられている。この燃焼器ライナ５１の外側を流れる超臨界ＣＯ_２は、燃焼器ライナ５１を冷却する機能を有する。

【0078】

なお、導入孔５１ｃは、例えば、スリットや孔などで構成される。燃焼器ライナ５１は、例えば、フィルム冷却などによって冷却される。フィルム冷却を適用した場合、導入孔５１ｃから導入された冷却媒体である超臨界ＣＯ_２が燃焼器ライナ５１の内壁面と燃焼ガスとの間に気体の断熱膜を形成する。これによって、燃焼器ライナ５１の内壁面が直接燃焼ガスに接触することを抑制する。

【0079】

燃料供給部５２は、燃料を燃焼器ライナ５１内に供給する。燃料供給部５２は、燃焼器ライナ５１の上流端壁５１ａに設けられている。燃料供給部５２は、例えば、図２に示すように、上流端壁５１ａの中央に設けられる。

【0080】

燃料供給部５２は、例えば、円管などで構成される。燃料供給部５２は、燃料を供給する配管１１に連結されている。燃料供給部５２の出口５２ａは、例えば、燃料ノズルとしての機能を備える。出口５２ａは、例えば、単孔の燃料噴射孔または多孔の燃料噴出孔などで構成される。燃料は、燃料供給部５２の出口５２ａから燃焼器ライナ５１内に噴出される。

【0081】

酸化剤供給部５３は、酸化剤を燃焼器ライナ５１内に供給する。酸化剤供給部５３は、燃焼器ライナ５１の上流端壁５１ａに設けられている。酸化剤供給部５３は、例えば、図２に示すように、燃料供給部５２の周囲に、燃料供給部５２と同心円状で、かつ環状に設けられる。環状の酸化剤供給部５３は、燃料供給部５２の外周に、例えば、円管を備えることで構成される。

【0082】

このように、例えば、燃料供給部５２と酸化剤供給部５３は、二重管構造で構成される。燃料は、中央の燃料噴出孔から噴出され、酸化剤は、中央の燃料噴出孔の周囲に形成される環状の流路から噴出される。すなわち、燃焼器５０では、拡散燃焼方式を採用している。

【0083】

酸化剤供給部５３の環状の出口５３ａには、例えば、酸化剤の旋回流を形成するスワーラ５５が設けられる。スワーラ５５は、環状の通路に周方向に複数の羽根を備える。羽根は、環状の通路の軸方向に対して所定角度に傾斜させて配置されている。

【0084】

このスワーラ５５を酸化剤が通過することで、周方向速度成分を有する旋回流が燃焼器ライナ５１内に噴出される。このように、酸化剤を旋回流とすることで、燃焼器ライナ５１内において、燃料と酸化剤の混合が促進され、安定した火炎が形成される。

【0085】

ここでは、図４に示すように、複数の燃焼器５０は、例えば、所定の円周上に等間隔に配置されている。なお、図４は、燃焼器ライナ５１の下流側から燃焼器５０を見たときの断面図である。

【0086】

なお、所定の円周は、例えば、燃焼器ケーシング１１０の中心軸を中心とする円周、または後部ライナ６０の上流端の開口（円形開口）の中心を中心とする円周である。

【0087】

ここで、複数の燃焼器５０には、酸化剤供給部５３の下流側から見たときに、酸化剤供給部５３から供給される酸化剤の旋回流の旋回方向が時計回りである燃焼器５０と、酸化剤供給部５３から供給される酸化剤の旋回流の旋回方向が反時計回りである燃焼器５０とを備える。

【0088】

ここで、以下において、酸化剤供給部５３の下流側から見たときに、酸化剤の旋回流の旋回方向が時計回りである燃焼器５０を酸化剤－時計回り燃焼器５０と称し、酸化剤の旋回流の旋回方向が反時計回りである燃焼器５０を酸化剤－反時計回り燃焼器５０と称する。

【0089】

例えば、図４に示すように、複数の燃焼器５０は、偶数個の燃焼器５０で構成される。そして、図４に示す配置構成は、周方向に隣接する燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向がそれぞれ逆方向となるように構成される。すなわち、酸化剤－時計回り燃焼器５０と、酸化剤－反時計回り燃焼器５０とが周方向に交互に配置されている。

【0090】

例えば、図４に示す６つの燃焼器５０が配置された構成では、３つの酸化剤－時計回り燃焼器５０と、３つの酸化剤－反時計回り燃焼器５０とを備える。

【0091】

ここで、燃焼時、燃焼器ライナ５１内における燃焼ガスの流れは、酸化剤の旋回方向に依存する。すなわち、燃焼器ライナ５１内における燃焼ガスの流れは、酸化剤の旋回流の旋回方向と同じ旋回方向の旋回流となる。

【0092】

ここで、後部ライナ６０内において、各燃焼器５０内における旋回流の影響を受けないようにするためには、偶数個の燃焼器５０を備え、その半数を酸化剤－時計回り燃焼器５０で、残りの半数を酸化剤－反時計回り燃焼器５０で構成することが好ましい。この場合、各燃焼器５０の酸化剤供給部５３に備えられるスワーラ５５のサイズや出口角度などの仕様は、等しく設定されることが好ましい。

【0093】

なお、複数の燃焼器５０において、酸化剤－時計回り燃焼器５０および酸化剤－反時計回り燃焼器５０のそれぞれの設置数を任意に設定してもよい。

【0094】

この場合において、酸化剤－時計回り燃焼器５０および酸化剤－反時計回り燃焼器５０は、それぞれ少なくとも一つは含まれる。このように、酸化剤－時計回り燃焼器５０および酸化剤－反時計回り燃焼器５０の双方を備えることで、それぞれの燃焼器５０から排出される燃焼ガスの旋回流を減衰させる効果が得られる。

【0095】

例えば、酸化剤－時計回り燃焼器５０の設置数が少ない場合には、この燃焼器５０における酸化剤の旋回流において軸方向速度成分に対して周方向速度成分の割合を増加させてもよい。後部ライナ６０内の燃焼ガスの流れ場において、時計回りの旋回流と反時計回りの旋回流とが干渉して、互いの周方向速度成分を打ち消し合うように、スワーラ５５は設計されることが好ましい。

【0096】

また、ここで、図４には、酸化剤－時計回り燃焼器５０と、酸化剤－反時計回り燃焼器５０とが周方向に交互に配置された一例を示したが、この配置構成に限られない。例えば、偶数個の燃焼器５０を備え、その半数を酸化剤－時計回り燃焼器５０で、残りの半数を酸化剤－反時計回り燃焼器５０で構成した場合、それぞれの燃焼器５０を周方向に連続して配置してもよい。

【0097】

また、図４には、所定の円周上に複数の燃焼器５０が等間隔で配置された一例を示したが、この配置構成に限られない。複数の燃焼器５０は、複数列で構成されてもよい。例えば、６つの燃焼器５０を配置する際、３つの燃焼器５０を直線状に配置し、それを２列配置してもよい。

【0098】

ここで、上記した一つの燃焼器５０は、一つの燃焼器ライナ５１と、この一つの燃焼器ライナ５１の上流端に設けられた一つの燃料－酸化剤供給機構５４とを備える。そして、図２に示すように、一つの燃料－酸化剤供給機構５４の下流側に、一つの拡散火炎Ｆが形成される。

【0099】

なお、一つの燃料－酸化剤供給機構５４は、複数の燃料供給部５２、複数の酸化剤供給部５３を備えてもよい。この場合、各酸化剤供給部５３から供給される旋回流の旋回方向は同じ方向に設定される。

【0100】

各燃焼器５０の燃焼器ライナ５１の下流端は、図２に示すように、後部ライナ６０の上流端に嵌合された上流端壁６１の貫通口６３に嵌合されている。そして、各燃焼器ライナ５１は、貫通口６３を介して後部ライナ６０内に連通している。

【0101】

ここで、図１および図２に示すように、各燃焼器５０の燃料供給部５２は、分岐された配管１１にそれぞれ連結されている。各燃焼器５０の酸化剤供給部５３は、例えば、分岐された配管２１、配管３１にそれぞれ連結されている。例えば、酸化剤供給部５３の上流部において導入された酸素および超臨界ＣＯ_２は、酸化剤供給部５３内を流れながら混合し、酸化剤供給部５３の出口５３ａにおいては酸素および超臨界ＣＯ_２からなる混合気となる。

【0102】

後部ライナ６０は、図２に示すように、複数の燃焼器５０の下流側に設けられる。後部ライナ６０は、複数の燃焼器５０から排出された燃焼ガスを集合させて整流しながらスクロール７０に導く流路である。

【0103】

後部ライナ６０は、例えば、図２および図３に示すように、タービンロータ９７の軸方向に垂直な方向に延設される筒状部材で構成される。また、後部ライナ６０は、例えば、下流側へ行くに伴って流路断面積が徐々に減少する流路部を有して構成される。なお、後部ライナ６０の形状は、これに限られるものではない。

【0104】

後部ライナ６０の一端（上流端）は、平板状の上流端壁６１で封鎖され、他端（下流端）は、開口されている。上流端壁６１は、前述したように各燃焼器ライナ５１の下流端と連通する複数の貫通口６３を有する。この貫通口６３は、各燃焼器ライナ５１の下流端の位置に合わせて形成される。後部ライナ６０の他端（下流端）は、スクロール７０の上流端に接続されている。

【0105】

後部ライナ６０の側壁には、後部ライナ６０の外側を流れる超臨界ＣＯ_２を内部に導くための複数の導入孔６２が設けられている。この後部ライナ６０の外側を流れる超臨界ＣＯ_２は、後部ライナ６０を冷却する機能を有する。

【0106】

なお、導入孔６２の構成は、前述した導入孔５１ｃの構成と同じである。また、導入孔６２を備えることによる効果は、前述した導入孔５１ｃを備えることによる効果と同じである。

【0107】

スクロール７０は、後部ライナ６０から排出された燃焼ガスをタービンロータ９７の軸方向に導くとともに、タービンロータ９７の周方向に導く流路である。

【0108】

スクロール７０は、図２および図３に示すように、後部ライナ６０から排出された燃焼ガスをタービンロータ９７の軸方向に導く屈曲流路部７１と、タービンロータ９７の軸方向に導かれた燃焼ガスをタービンロータ９７の周方向に導く環状流路部７２とを備える。

【0109】

屈曲流路部７１の上流端は、後部ライナ６０の下流端に接続されている。屈曲流路部７１は、タービンロータ９７の軸方向にほぼ９０度屈曲する曲がり管で構成される。なお、屈曲流路部７１の出口側は、屈曲しながらタービンロータ９７の周方向に広がる構成を有する。そして、屈曲流路部７１は、後部ライナ６０から排出された燃焼ガスの流れをほぼ９０度偏流する。偏流された燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の軸方向に流れる。

【0110】

環状流路部７２は、タービンロータ９７の周囲を覆うように設けられた環状管で構成される。なお、環状流路部７２は、例えば、半環状の上半部および下半部からなる分割構造体を組み合わせることで構成される。

【0111】

環状流路部７２は、屈曲流路部７１から排出された燃焼ガスの流れをタービンロータ９７の周方向に広げる。環状流路部７２において、タービンロータ９７の軸方向の速度成分を有する燃焼ガスは、タービンロータ９７の周方向に均一に広がる。

【0112】

環状流路部７２（スクロール７０）の出口７３は、初段の静翼９５に対向する。そして、環状流路部７２内を流れる燃焼ガスは、出口７３から初段の静翼９５に向けて噴出される。なお、環状流路部７２の出口端は、内輪側壁９５ａおよび外輪側壁９５ｂの上流端に接している。これによって、出口７３から噴出された燃焼ガスは、初段の静翼９５に導かれる。

【0113】

次に、ガスタービン設備８の作用および燃焼器構造体１の作用について説明する。

【0114】

まず、ガスタービン設備８の作用について、図１を参照して説明する。

【0115】

図１に示すように、燃料は、配管１１を通り燃焼器構造体１の燃焼器５０に供給される。大気から分離された酸素は、配管２１を通り燃焼器５０に供給される。この際、酸素は、圧縮機２３で所定の圧力まで昇圧される。昇圧された酸素は、熱交換器４２を通ることで加熱される。

【0116】

また、循環する超臨界ＣＯ_２は、配管３１通り燃焼器構造体１および燃焼器５０に供給される。この際、超臨界ＣＯ_２は、熱交換器４２を通ることで加熱される。

【0117】

なお、前述したように、燃焼器５０に供給された酸素と超臨界ＣＯ_２は、混合され、酸化剤として燃焼器ライナ５１内の燃焼領域に噴出される。

【0118】

燃焼器構造体１の燃焼器５０に導かれた燃料および酸化剤は、燃焼器ライナ５１内で燃焼して燃焼ガスとなる。なお、燃焼器構造体１における作用は、後述するのでここでは詳しい説明を省略する。

【0119】

燃焼器構造体１から排出された燃焼ガスは、タービン４０に導入される。タービン４０は、燃焼ガスによって回動する。そして、発電機４１は、タービン４０の回動によって駆動され、発電する。

【0120】

ここでいう、燃焼器構造体１から排出される燃焼ガスは、燃料と酸素とによって生成された燃焼生成物と、燃焼器構造体１に循環する二酸化炭素とを含んだものである。

【0121】

タービン４０から排出された燃焼ガスは、配管３１に導かれ、熱交換器４２を通過することによって冷却される。この際、燃焼ガスからの放熱によって、前述した配管２１を流れる酸素および配管３１を流れ燃焼器構造体１に循環する二酸化炭素は加熱される。

【0122】

熱交換器４２を通過した燃焼ガスは、凝縮器３２を通過する。燃焼ガスがこの凝縮器３２を通過することで、燃焼ガス中に含まれる水蒸気は、除去される。なお、燃焼ガス中の水蒸気は、凝縮器３２を通過することによって凝縮して水となる。水は、例えば、配管３６を介して外部に排出される。

【0123】

ここで、前述したように、燃料および酸素の流量を量論混合比（当量比１）になるように調整しているため、水蒸気が除去された燃焼ガス（ドライ燃焼ガス）の成分は、ほぼ二酸化炭素である。

【0124】

二酸化炭素は、配管３１に介在する圧縮機３３によって昇圧され、超臨界ＣＯ_２となる。圧縮機３３によって昇圧された二酸化炭素の一部は、配管３１を流れ、燃焼器構造体１に循環される。この際、超臨界ＣＯ_２は、熱交換器４２を通過することで、例えば、７００℃程度に加熱される。

【0125】

一方、圧縮機３３によって昇圧された二酸化炭素の残部は、配管３１から分岐する配管３４に導入される。配管３４に導入された二酸化炭素は、流量調整弁３５によって流量が調節され、外部に排出される。

【0126】

次に、燃焼器構造体１の作用について、図２および図３を参照して説明する。

【0127】

ここでは、図４に示すように、６つの燃焼器５０が所定の円周上に等間隔に配置され、かつ酸化剤－時計回り燃焼器５０と酸化剤－反時計回り燃焼器５０とが周方向に交互に配置されている場合を例示して説明する。

【0128】

図２に示すように、配管１１から燃料供給部５２に供給された燃料は、出口５２ａから燃焼器ライナ５１内に噴出される。

【0129】

配管２１から酸化剤供給部５３に供給された酸素および配管３１から酸化剤供給部５３に供給された超臨界ＣＯ_２は、酸化剤供給部５３内で混合し、出口５３ａから燃焼器ライナ５１内に噴出される。この際、超臨界ＣＯ_２が出口５３ａに設けられたスワーラ５５を通過することによって旋回流が形成される。

【0130】

燃焼器ライナ５１内における燃料および酸化剤の混合気は、点火装置（図示しない）によって点火され、燃焼が開始する。なお、点火装置は、各燃焼器５０に設けられている。

【0131】

各燃焼器５０では、酸化剤の旋回流によって、燃料と酸化剤の混合が促進される。また、酸化剤の旋回流によって、燃焼領域において再循環領域が形成され安定した火炎を形成する。

【0132】

そして、燃焼器ライナ５１内における燃焼ガスの流れは、酸化剤の旋回流の旋回方向と同じ旋回方向の旋回流となる。すなわち、周方向に見たときに、交互に旋回方向が逆方向の燃焼ガスの旋回流が燃焼器ライナ５１から後部ライナ６０に排出される。

【0133】

ここで、燃焼反応は、燃焼器ライナ５１内において完了する。そのため、燃焼器ライナ５１の出口から排出される燃焼ガスは、酸素および燃料を含まず、ほぼ二酸化炭素と水蒸気で構成される。

【0134】

配管３１から燃焼器構造体１の周囲に供給された超臨界ＣＯ_２は、冷却媒体として、燃焼器ライナ５１の導入孔５１ｃを通り、燃焼器ライナ５１内に導入される。燃焼器ライナ５１内に導入された超臨界ＣＯ_２は、燃焼ガスとともに燃焼器ライナ５１の出口から排出され、後部ライナ６０内に流入する。

【0135】

各燃焼器５０の燃焼器ライナ５１から排出された燃焼ガス（超臨界ＣＯ_２を含む）は、後部ライナ６０内をスクロール７０に向かって流れる。

【0136】

ここで、上記したように、周方向に隣接する燃焼器ライナ５１からは、旋回方向が逆方向の燃焼ガスの旋回流が後部ライナ６０に排出される。図４には、各燃焼器５０の燃焼器ライナ５１内の燃焼ガスの旋回流の旋回方向を実線矢印で示している。

【0137】

後部ライナ６０内において、時計回りの旋回流と反時計回りの旋回流とが干渉して、周方向速度成分を打ち消し合う。これによって、後部ライナ６０内において燃焼ガスの流れは、周方向速度成分をほぼ失い、主として下流方向への軸方向速度成分を有する流れとなる。

【0138】

また、配管３１から燃焼器構造体１の周囲に供給された超臨界ＣＯ_２は、冷却媒体として、後部ライナ６０の導入孔６２を通り、後部ライナ６０内に導入される。後部ライナ６０内に導入された超臨界ＣＯ_２は、燃焼ガスとともにスクロール７０に流入する。

【0139】

スクロール７０の屈曲流路部７１に流入した燃焼ガス（超臨界ＣＯ_２を含む）は、タービンロータ９７の軸方向にほぼ９０度偏流される。そして偏流された燃焼ガスは、環状流路部７２に流入する。環状流路部７２に流入した燃焼ガスは、タービンロータ９７の周方向に広がる。

【0140】

スクロール７０に流入する燃焼ガスの流れは、周方向速度成分をほとんど有しない流れである。そのため、屈曲流路部７１から環状流路部７２に広がる流れは、例えば、図３に示す断面において、環状流路部７２の左右方向（時計回り方向および反時計回り方向）に均一に広がる。これによって、燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の周囲を囲む環状流路部７２の環状の流路内においてほぼ均一な速度分布となる。

【0141】

そして、燃焼ガスは、スクロール７０の出口７３から初段の静翼９５に向けて噴出される。この際、燃焼ガスは、環状の出口から周方向に亘ってほぼ均一な速度で噴出される。

【0142】

なお、上記したように、燃焼器構造体１内を流れた燃焼ガスは、タービン４０に導かれ、タービン４０を稼働する。

【0143】

（流体力学における循環による評価）
ここでは、本実施の形態の燃焼器構造体１の後部ライナ６０において、各燃焼器５０から排出された、時計回りの燃焼ガスの旋回流と反時計回りの燃焼ガスの旋回流とが干渉して、周方向速度成分を打ち消すことができることを流体力学における循環の観点から説明する。

【0144】

ここで、流れの中の閉曲線Ｓにおいて、この閉曲線に沿う方向の速度成分Ｖｓをこの閉曲線の全周について線積分した値を閉曲線Ｓのまわりの循環Γ（サーキュレーション）という。

【0145】

循環Γは、次の式（１）で定義される。

【数1】

ここで、図４に示す本実施の形態の燃焼器構造体１の配置構成において、燃焼器５０の下流側から見たときに、燃焼ガスの旋回流の旋回方向が時計回りとなる燃焼器５０と、燃焼ガスの旋回流の旋回方向が反時計回りとなる燃焼器５０とを周方向に交互に配置した場合を検討する。

【0146】

ここで、以下において、燃焼器５０の下流側から見たときに、燃焼ガスの旋回流の旋回方向が時計回りとなる燃焼器５０を燃焼ガス－時計回り燃焼器５０と称し、燃焼ガスの旋回流の旋回方向が反時計回りとなる燃焼器５０を燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０と称する。なお、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０は、酸化剤－時計回り燃焼器５０と同じ燃焼器５０を意味し、燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０は、酸化剤－反時計回り燃焼器５０と同じ燃焼器５０を意味する。

【0147】

図５は、第１の実施の形態の燃焼器構造体１の隣接する２つの燃焼器５０における閉曲線内の燃焼ガスの旋回流を模式的に示した図である。２つの燃焼器５０において、一方は、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０であり、他方は、燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０である。なお、図５には、燃焼ガスの旋回流の旋回方向を矢印で示している。

【0148】

図５は、Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄからなる閉曲線Ｓ１と、Ｂ′－Ａ－Ｄ－Ｃ′からなる閉曲線Ｓ２とを備えている。これらの閉曲線Ｓ１、Ｓ２についての循環Γの和は、次の式（２）で示される。

【数2】

【0149】

また、各線積分値において、線積分の向きは同じで旋回流の旋回方向が逆であるという関係から次の式（３）～式（６）が成り立つ。

【数3】

【数4】

【数5】

【数6】

【0150】

式（３）～式（６）の関係より、式（２）で示した循環Γの和は、「０」となる。これによって、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０と燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０とをそれぞれ同数備える本実施の形態の燃焼器構造体１において、全体としても循環Γの和は、「０」となる。

【0151】

これに対して、図１３に示した比較例としての燃焼器構造体３００では、各燃焼器３１０における燃焼ガスの旋回流の旋回方向が同じである。そのため、式（３）、式（５）は成立しない。そのため、燃焼器構造体３００において、全体として循環Γの和は、「０」にならない。これによって、図１３に示した比較例としての燃焼器構造体３００において、後部ライナ３２０およびスクロール３３０内の燃焼ガスの流れには、周方向速度成分が残存する。すなわち、燃焼器構造体３００においては、後部ライナ３２０およびスクロール３３０内の燃焼ガスの流れは旋回流となる。

【0152】

（数値流体力学（ＣＦＤ）解析による評価）
ここで、図６は、第１の実施の形態の燃焼器構造体１および図１３に示した比較例としての燃焼器構造体３００におけるスクロールの環状流路部における燃焼ガスの主流の圧力分布を示す図である。

【0153】

図６に示したＣＦＤ解析の結果は、図２のＡ－Ａ断面に相当する位置における環状流路部内の圧力分布である。また、ＣＦＤ解析の結果は、上半上部中央位置Ｑからタービンロータ９７の中心軸Ｐを中心として反時計回りおよび時計回りに沿う環状流路部７２の中央における結果を示したものである。

【0154】

ここで、上半上部中央位置Ｑは、図３に示すように、タービンロータ９７の中心軸Ｐから鉛直上方の環状流路部７２における中央位置である。なお、上半上部中央位置Ｑの定義は、比較例の燃焼器構造体３００の環状流路部３３２においても同じである。

【0155】

ここで、本実施の形態の燃焼器構造体１においては、図４に示す配置構成において、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０と燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０とを周方向に交互に配置した仕様でＣＦＤ解析を行った。ＣＦＤ解析は、ガスタービン設備８における定格運転条件で行った。

【0156】

なお、図１３に示した比較例の燃焼器構造体３００においては、各燃焼器３１０における燃焼ガスの旋回流の旋回方向は同じである。

【0157】

ここで、図６の縦軸は、環状流路部を流れる燃焼ガスの主流の静圧である。図６の横軸は、環状流路部の周方向位置である。図６の横軸では、図３における環状流路部の上半上部中央位置Ｑを０度としている。

【0158】

また、横軸において、上半上部中央位置Ｑからタービンロータ９７の中心軸Ｐと中心として反時計回りに９０度の位置を９０度とし、上半上部中央位置Ｑから時計回りに９０度の位置を－９０度としている。

【0159】

図６に示すように、比較例としての燃焼器構造体３００の環状流路部３３２では、上半上部中央位置Ｑよりも反時計回り側の圧力分布と、上半上部中央位置Ｑよりも時計回り側の圧力分布とが異なる。すなわち、屈曲流路部３３１から環状流路部３３２に流入する燃焼ガスの圧力分布は、周方向に不均一となる。

【0160】

これによって、各燃焼器３１０における燃焼ガスの旋回流の旋回方向が同じである比較例の燃焼器構造体３００では、スクロール３３０の環状流路部３３２において、周方向に均一な燃焼ガスの速度分布が得られないことがわかる。

【0161】

これに対して、本実施の形態の燃焼器構造体１の環状流路部７２では、上半上部中央位置Ｑよりも反時計回り側の圧力分布と、上半上部中央位置Ｑよりも時計回り側の圧力分布とがほぼ同じ分布を示している。すなわち、屈曲流路部７１から環状流路部７２に流入する燃焼ガスの圧力分布は、周方向に均一となる。

【0162】

これによって、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０と燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０とを周方向に交互に配置した本実施の形態の燃焼器構造体１では、スクロール７０の環状流路部７２において、周方向に均一な燃焼ガスの速度分布が得られることがわかる。

【0163】

上記したように、第１の実施の形態の燃焼器構造体１によれば、複数の燃焼器５０として、燃焼ガス－時計回り燃焼器５０と燃焼ガス－反時計回り燃焼器５０とを備えることで、後部ライナ６０内で、時計回りの旋回流と反時計回りの旋回流とが干渉して、周方向速度成分を打ち消すことができる。

【0164】

そのため、スクロール７０の環状流路部７２において、周方向に均一な燃焼ガスの速度分布が得られる。これによって、スクロール７０（環状流路部７２）の出口７３から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼９５に噴出することができる。

【0165】

また、第１の実施の形態の燃焼器構造体１における燃焼器５０では、一つの燃焼器ライナ５１内の一つの空間において、酸化剤供給部５３から酸化剤の旋回流を噴出することで、燃料と酸化剤の混合促進および火炎の安定化を実現できる。

【0166】

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態の燃焼器構造体２の縦断面を示す図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態の燃焼器構造体１と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。また、以下の実施の形態において、ガスタービン設備の系統図は、第１の実施の形態で説明したガスタービン設備の系統図と同じである。

【0167】

第２の実施の形態の燃焼器構造体２においては、逆旋回付与部１２０が備えられた以外は第１の実施の形態の燃焼器構造体１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、主に逆旋回付与部１２０の構成について説明する。

【0168】

図７に示すように、燃焼器構造体１の各燃焼器５０は、燃焼器ライナ５１の出口に逆旋回付与部１２０を備える。逆旋回付与部１２０は、例えば、燃焼器ライナ５１の出口を塞ぐように配置されている。逆旋回付与部１２０は、環状のスワーラで構成される。なお、スワーラの構造は、第１の実施の形態において説明したとおりである。

【0169】

逆旋回付与部１２０は、逆旋回付与部１２０を通過する燃焼ガスの流れに対して、酸化剤の旋回流の旋回方向と逆方向の旋回を与える。すなわち、逆旋回付与部１２０で燃焼ガスの流れに付与する旋回方向は、逆旋回付与部１２０よりも上流側の燃焼ガスの旋回流における旋回方向と逆方向である。

【0170】

なお、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、特に限定されない。すなわち、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、時計回りであっても、反時計回りであってもよい。

【0171】

逆旋回付与部１２０を構成するスワーラは、逆旋回付与部１２０に流入する燃焼ガスの旋回流における周方向速度成分を消滅させるように設計される。

【0172】

上記した逆旋回付与部１２０を備える燃焼器５０において、燃焼ガスが逆旋回付与部１２０を通過することで、燃焼ガスの旋回流が減衰する。これによって、後部ライナ６０に流入する燃焼ガスの流れは、周方向速度成分をほぼ有しない流れとなる。

【0173】

そして、屈曲流路部７１から環状流路部７２に広がる流れは、例えば、図３に示す断面において、環状流路部７２の左右方向（時計回り方向および反時計回り方向）に均一に広がる。これによって、燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の周囲を囲む環状流路部７２の環状の流路内においてほぼ均一な速度分布となる。

【0174】

上記したように、第２の実施の形態の燃焼器構造体２によれば、各燃焼器５０の燃焼器ライナ５１の出口に逆旋回付与部１２０を備えることで、各燃焼器５０から排出される際、周方向速度成分をほぼ有しない燃焼ガスの流れが得られる。

【0175】

これによって、スクロール７０（環状流路部７２）の出口７３から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼９５に噴出することができる。

【0176】

なお、第２の実施の形態においては、具体的なＣＦＤ解析結果は示していないが、逆旋回付与部１２０を備えることで、第１の実施の形態の燃焼器構造体１における結果と同様の結果が得られる。すなわち、第２の実施の形態の燃焼器構造体２の環状流路部７２では、上半上部中央位置Ｑよりも反時計回り側の圧力分布と、上半上部中央位置Ｑよりも時計回り側の圧力分布とがほぼ同じ分布を示す。

【0177】

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態の燃焼器構造体３の縦断面を示す図である。

【0178】

第３の実施の形態の燃焼器構造体３においては、ＣＯ_２旋回流導入部１３０が備えられた以外は第１の実施の形態の燃焼器構造体１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、主にＣＯ_２旋回流導入部１３０の構成について説明する。

【0179】

図８に示すように、燃焼器構造体３の各燃焼器５０は、燃焼器ライナ５１の出口の外周に環状のＣＯ_２旋回流導入部１３０を備える。

【0180】

ＣＯ_２旋回流導入部１３０は、配管３１から燃焼器ケーシング１１０内に供給された超臨界ＣＯ_２に旋回を与えて後部ライナ６０内に超臨界ＣＯ_２の旋回流を導入する。ＣＯ_２旋回流導入部１３０は、環状のスワーラで構成される。

【0181】

ＣＯ_２旋回流導入部１３０から後部ライナ６０内に導入される超臨界ＣＯ_２の旋回流の旋回方向は、ＣＯ_２旋回流導入部１３０が備えられる燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの旋回流の旋回方向と逆方向である。

【0182】

なお、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、特に限定されない。すなわち、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、時計回りであっても、反時計回りであってもよい。

【0183】

各ＣＯ_２旋回流導入部１３０から後部ライナ６０内に導入される、超臨界ＣＯ_２の流量および旋回流における軸方向速度成分に対する周方向速度成分の割合は、燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの流れの旋回流の周方向速度成分を打ち消す程度に設定される。

【0184】

上記した各燃焼器５０において、燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの流れの外周を囲むように、燃焼ガスの旋回流の旋回方向とは逆方向に旋回する超臨界ＣＯ_２がＣＯ_２旋回流導入部１３０から噴出される。

【0185】

これによって、燃焼ガスの旋回流は、旋回する超臨界ＣＯ_２の旋回流によって減衰される。そして、燃焼ガスの流れは、後部ライナ６０内を流れる間に、周方向速度成分をほぼ有しない流れとなる。

【0186】

そして、屈曲流路部７１から環状流路部７２に広がる流れは、例えば、図３に示す断面において、環状流路部７２の左右方向（時計回り方向および反時計回り方向）に均一に広がる。これによって、燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の周囲を囲む環状流路部７２の環状の流路内においてほぼ均一な速度分布となる。

【0187】

上記したように、第３の実施の形態の燃焼器構造体３によれば、各燃焼器５０における燃焼器ライナ５１の出口の外周に環状のＣＯ_２旋回流導入部１３０を備えることで、燃焼ガスの旋回流を超臨界ＣＯ_２の流れによって減衰させることができる。

【0188】

これによって、スクロール７０（環状流路部７２）の出口７３から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼９５に噴出することができる。

【0189】

（第４の実施の形態）
図９は、第４の実施の形態の燃焼器構造体４の縦断面を示す図である。図１０は、図９のＣ－Ｃ断面を示す図である。

【0190】

第４の実施の形態の燃焼器構造体４においては、ＣＯ_２旋回流導入部１４０が備えられた以外は第１の実施の形態の燃焼器構造体１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、主にＣＯ_２旋回流導入部１４０の構成について説明する。

【0191】

図９および図１０に示すように、燃焼器構造体４は、後部ライナ６０に形成されたＣＯ_２旋回流導入部１４０を備える。

【0192】

図１０に示すように、ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の中心軸方向の所定位置において後部ライナ６０の側壁の周方向に形成されている。ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の中心軸Ｏに向かう方向（半径方向）に対して所定の角度傾けた方向に後部ライナ６０を貫通する複数の貫通孔で構成される。

【0193】

図１０に断面において、貫通孔は、例えば、後部ライナ６０の内周面の接線方向に後部ライナ６０を貫通する。

【0194】

ＣＯ_２旋回流導入部１４０である各貫通孔は、配管３１から燃焼器ケーシング１１０内に供給された超臨界ＣＯ_２を噴出することで、後部ライナ６０内に超臨界ＣＯ_２の旋回流を形成する。

【0195】

ここで、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、同じ方向に設定されている。すなわち、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの旋回流の旋回方向も同じ方向となる。

【0196】

ここで、ＣＯ_２旋回流導入部１４０である複数の貫通孔は、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの旋回流の旋回方向とは逆方向の超臨界ＣＯ_２の旋回流を形成するように形成される。図１０には、各燃焼器５０の燃焼器ライナ５１内の燃焼ガスの旋回流の旋回方向および貫通孔から噴出される超臨界ＣＯ_２の噴出方向を矢印で示している。

【0197】

ここで、ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の入口側、すなわち、後部ライナ６０における上流部に形成されることが好ましい。また、ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の中心軸方向の複数の所定位置に形成されてもよい。すなわち、ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の中心軸方向に複数段形成されてもよい。

【0198】

ＣＯ_２旋回流導入部１４０から後部ライナ６０内に導入される超臨界ＣＯ_２の流量およびＣＯ_２旋回流導入部１４０である貫通孔の中心軸Ｏに向かう方向に対する傾斜角度は、後部ライナ６０内に形成される燃焼ガスの旋回流の周方向速度成分を打ち消す程度に設定される。

【0199】

上記した燃焼器構造体４において、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスによって後部ライナ６０内に一方の方向に旋回する旋回流が形成される。一方、ＣＯ_２旋回流導入部１４０である貫通孔から噴出された超臨界ＣＯ_２によって、燃焼ガスの流れの旋回方向と逆方向の超臨界ＣＯ_２の旋回流が後部ライナ６０内に形成される。

【0200】

そして、燃焼ガスの旋回流は、超臨界ＣＯ_２の旋回流によって減衰される。これによって、燃焼ガスの流れは、後部ライナ６０内を流れる間に、周方向速度成分をほぼ有しない流れとなる。

【0201】

そして、屈曲流路部７１から環状流路部７２に広がる流れは、例えば、図３に示す断面において、環状流路部７２の左右方向（時計回り方向および反時計回り方向）に均一に広がる。これによって、燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の周囲を囲む環状流路部７２の環状の流路内においてほぼ均一な速度分布となる。

【0202】

上記したように、第４の実施の形態の燃焼器構造体４によれば、後部ライナ６０にＣＯ_２旋回流導入部１４０を備えることで、燃焼ガスの旋回流を超臨界ＣＯ_２の旋回流によって減衰させることができる。これによって、スクロール７０（環状流路部７２）の出口７３から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼９５に噴出することができる。

【0203】

ここで、第４の実施の形態の燃焼器構造体４におけるＣＯ_２旋回流導入部１４０の構成は、上記した構成に限られない。

【0204】

図１１は、第４の実施の形態の他の構成の燃焼器構造体４の縦断面を示す図である。

【0205】

図１１に示すように、ＣＯ_２旋回流導入部１４０は、後部ライナ６０の上流端に設けられた上流端壁６１に設けられた環状のスワーラで構成されてもよい。環状のスワーラは、上流端壁６１の外縁に周方向に亘って形成されている。

【0206】

ＣＯ_２旋回流導入部１４０であるスワーラは、配管３１から燃焼器ケーシング１１０内に供給された超臨界ＣＯ_２を噴出することで、後部ライナ６０内に超臨界ＣＯ_２の旋回流を形成する。

【0207】

ここで、前述したように、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの流れの旋回方向も同じ方向である。

【0208】

ＣＯ_２旋回流導入部１４０から噴出される超臨界ＣＯ_２の旋回流の旋回方向は、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの流れの旋回方向と逆方向である。

【0209】

ＣＯ_２旋回流導入部１４０から後部ライナ６０内に導入される超臨界ＣＯ_２の流量およびＣＯ_２旋回流導入部１４０を構成するスワーラの軸方向速度成分に対する周方向速度成分の割合は、後部ライナ６０内に形成される燃焼ガスの旋回流の周方向速度成分を打ち消す程度に設定される。

【0210】

上記した他の構成のＣＯ_２旋回流導入部１４０を備える場合においても、図１０および図９に示したＣＯ_２旋回流導入部１４０を備える場合と同様の作用効果を得ることができる。

【0211】

（第５の実施の形態）
図１２は、第５の実施の形態の燃焼器構造体５の縦断面を示す図である。

【0212】

第５の実施の形態の燃焼器構造体５においては、ＣＯ_２旋回流導入部１５０が備えられた以外は第１の実施の形態の燃焼器構造体１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、主にＣＯ_２旋回流導入部１５０の構成について説明する。

【0213】

図１２に示すように、燃焼器構造体５は、後部ライナ６０の上流端に設けられた上流端壁６１にＣＯ_２旋回流導入部１５０を備える。ＣＯ_２旋回流導入部１５０は、各燃焼器ライナ５１に対応して所定の円周上に設けられた貫通口６３よりも中央に設けられた環状のスワーラで構成される。

【0214】

ＣＯ_２旋回流導入部１５０であるスワーラは、配管３１から燃焼器ケーシング１１０内に供給された超臨界ＣＯ_２を噴出することで、後部ライナ６０内に超臨界ＣＯ_２の旋回流を形成する。

【0215】

ここで、各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向は、同じ方向に設定されている。すなわち、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの旋回流の旋回方向も同じ方向となる。

【0216】

ＣＯ_２旋回流導入部１５０から噴出される超臨界ＣＯ_２の旋回流の旋回方向は、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの流れの旋回方向と逆方向である。

【0217】

ＣＯ_２旋回流導入部１５０から後部ライナ６０内に導入される超臨界ＣＯ_２の流量およびＣＯ_２旋回流導入部１５０を構成するスワーラの軸方向速度成分に対する周方向速度成分の割合は、後部ライナ６０内に形成される燃焼ガスの旋回流の周方向速度成分を打ち消す程度に設定される。

【0218】

上記した燃焼器構造体５において、各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスによって後部ライナ６０内に一方の方向に旋回する旋回流が形成される。一方、ＣＯ_２旋回流導入部１５０であるスワーラから噴出された超臨界ＣＯ_２によって、燃焼ガスの流れの旋回方向と逆方向の超臨界ＣＯ_２の旋回流が後部ライナ６０内に形成される。この超臨界ＣＯ_２の旋回流は、燃焼ガスの旋回流の旋回中央部に形成される。

【0219】

そして、燃焼ガスの旋回流は、超臨界ＣＯ_２の旋回流によって減衰される。これによって、燃焼ガスの流れは、後部ライナ６０内を流れる間に、周方向速度成分をほぼ有しない流れとなる。

【0220】

そして、屈曲流路部７１から環状流路部７２に広がる流れは、例えば、図３に示す断面において、環状流路部７２の左右方向（時計回り方向および反時計回り方向）に均一に広がる。これによって、燃焼ガスの流れは、タービンロータ９７の周囲を囲む環状流路部７２の環状の流路内においてほぼ均一な速度分布となる。

【0221】

上記したように、第５の実施の形態の燃焼器構造体５によれば、後部ライナ６０にＣＯ_２旋回流導入部１５０を備えることで、燃焼ガスの旋回流を超臨界ＣＯ_２の旋回流によって減衰させることができる。

【0222】

これによって、スクロール７０（環状流路部７２）の出口７３から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼９５に噴出することができる。

【0223】

なお、上記した第３の実施の形態～第５の実施の形態においては、具体的なＣＦＤ解析結果は示していないが、ＣＯ_２旋回流導入部１３０、１４０、１５０を備えることで、第１の実施の形態の燃焼器構造体１における結果と同様の結果が得られる。

【0224】

すなわち、第３の実施の形態～第５の実施の形態における燃焼器構造体３、４、５の環状流路部７２では、上半上部中央位置Ｑよりも反時計回り側の圧力分布と、上半上部中央位置Ｑよりも時計回り側の圧力分布とがほぼ同じ分布を示す。

【0225】

（他の実施の形態）
第３の実施の形態の燃焼器構造体３において各燃焼器ライナ５１から排出される燃焼ガスの旋回流の旋回方向が同じ場合（各燃焼器５０における酸化剤の旋回流の旋回方向が同じ場合）、燃焼器構造体３は、第４の実施の形態の燃焼器構造体４におけるＣＯ_２旋回流導入部１４０または第５の実施の形態の燃焼器構造体５におけるＣＯ_２旋回流導入部１５０をさらに備えてもよい。

【0226】

また、第４の実施の形態の燃焼器構造体４は、第５の実施の形態の燃焼器構造体５におけるＣＯ_２旋回流導入部１５０をさらに備えてもよい。

【0227】

また、上記した本実施の形態では、上半側に燃焼器構造体１、２、３、４、５を備えた一例を示したが、この構成に限られない。

【0228】

燃焼器構造体１、２、３、４、５は、下半側に備えられてもよい。この場合、燃焼器構造体１、２、３、４、５は、外部ケーシング８５および内部ケーシング９０を、例えば、鉛直下方から貫通して配置されている。

【0229】

さらに、燃焼器構造体１、２、３、４、５は、上半側および下半側の双方に備えられてもよい。

【0230】

以上説明した実施形態によれば、燃焼器において燃焼ガスの旋回流が形成される場合においても、スクロール出口から周方向に亘ってほぼ均一な速度で燃焼ガスを初段の静翼に噴出することが可能となる。

【0231】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0232】

１、２、３、４、５…燃焼器構造体、８…ガスタービン設備、１０…燃料供給系統、１１、２１、３１、３４、３６…配管、１２、２２、３５…流量調整弁、２０…酸素供給系統、２３、３３…圧縮機、３０…二酸化炭素循環系統、３２…凝縮器、４０…タービン、４１…発電機、４２…熱交換器、５０…燃焼器、５１…燃焼器ライナ、５１ａ…上流端壁、５１ｂ…開口、５１ｃ…導入孔、５２…燃料供給部、５２ａ、５３ａ、７３…出口、５３…酸化剤供給部、５４…燃料‐酸化剤供給機構、５５…スワーラ、６０…後部ライナ、６１…上流端壁、６２…導入孔、６３、８６、９１…貫通口、７０…スクロール、７１…屈曲流路部、７２…環状流路部、８０…ケーシング、８５…外部ケーシング、９０…内部ケーシング、９０ａ…外周面、９２…突条部、９３…シールリング、９５…静翼、９５ａ…内輪側壁、９５ｂ…外輪側壁、９５ｃ…外側壁、９６…動翼、９７…タービンロータ、９８…ロータホイール、１００…スリーブ、１１０…燃焼器ケーシング、１１１…ヘッドプレート、１２０…逆旋回付与部、１３０、１４０、１５０…ＣＯ_２旋回流導入部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】