JP2000352321A - パターンファクタ制御式燃焼器 - Google Patents
パターンファクタ制御式燃焼器Info
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- JP2000352321A JP2000352321A JP11162521A JP16252199A JP2000352321A JP 2000352321 A JP2000352321 A JP 2000352321A JP 11162521 A JP11162521 A JP 11162521A JP 16252199 A JP16252199 A JP 16252199A JP 2000352321 A JP2000352321 A JP 2000352321A
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- turbine
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン等において、燃焼ガスのパター
ンファクタに応じて燃焼ガスの冷却を制御するようにし
たパターンファクタ制御式燃焼器に関し、同パターンフ
ァクタを適正に制御して、タービンに必要以上の耐熱強
度をもたせずに設計、製作コストの低減とタービンの性
能向上を図るようにしたものを提供することを課題とす
る。 【解決手段】 燃焼室後部筒体の後流に温度計を設けて
燃焼ガスのパターンファクタを測定し、その測定値に基
づいて燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を調
整して冷却空気の供給を制御し、好適な燃焼ガスの冷却
を行い、タービンの冷却設計の簡素化を図る一方、効果
的な冷却により平均燃焼温度を上げ、タービンの性能向
上を図るようにした。
ンファクタに応じて燃焼ガスの冷却を制御するようにし
たパターンファクタ制御式燃焼器に関し、同パターンフ
ァクタを適正に制御して、タービンに必要以上の耐熱強
度をもたせずに設計、製作コストの低減とタービンの性
能向上を図るようにしたものを提供することを課題とす
る。 【解決手段】 燃焼室後部筒体の後流に温度計を設けて
燃焼ガスのパターンファクタを測定し、その測定値に基
づいて燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を調
整して冷却空気の供給を制御し、好適な燃焼ガスの冷却
を行い、タービンの冷却設計の簡素化を図る一方、効果
的な冷却により平均燃焼温度を上げ、タービンの性能向
上を図るようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンエンジ
ン、及びジェットエンジン等において、燃焼ガスのパタ
ーンファクタに応じて燃焼ガスの冷却を制御するように
したパターンファクタ制御式燃焼器に関するものであ
る。
ン、及びジェットエンジン等において、燃焼ガスのパタ
ーンファクタに応じて燃焼ガスの冷却を制御するように
したパターンファクタ制御式燃焼器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジン及びジェットエン
ジン等に組み入れられる燃焼器の構造及び機能の概要
は、図３に一例としてターボジェットエンジンを示す様
に、ディフューザ１０、圧縮機１１に続いて燃焼器１２
を配置し、ディフューザ１０から取り入れた空気を圧縮
機１１で圧縮し、圧縮空気を燃焼器１２に供給して別途
供給される燃料と共に燃焼させ、この結果発生する燃焼
ガスをタービン１３に供給して前記圧縮機１１の駆動力
を確保するようになっている。
ジン等に組み入れられる燃焼器の構造及び機能の概要
は、図３に一例としてターボジェットエンジンを示す様
に、ディフューザ１０、圧縮機１１に続いて燃焼器１２
を配置し、ディフューザ１０から取り入れた空気を圧縮
機１１で圧縮し、圧縮空気を燃焼器１２に供給して別途
供給される燃料と共に燃焼させ、この結果発生する燃焼
ガスをタービン１３に供給して前記圧縮機１１の駆動力
を確保するようになっている。
【０００３】次いで前記タービン１３を出た排気は、再
燃器１４に導かれて再燃焼され、ノズル１５から噴出さ
れてエンジンの推進力を得る様になっている。この様な
エンジンの基本的な構成において、その中枢をなすター
ビン１３の主要部と燃焼器１２を、図２に抽出して説明
する。
燃器１４に導かれて再燃焼され、ノズル１５から噴出さ
れてエンジンの推進力を得る様になっている。この様な
エンジンの基本的な構成において、その中枢をなすター
ビン１３の主要部と燃焼器１２を、図２に抽出して説明
する。
【０００４】なお、図３ではターボジェットエンジンを
引用して説明を行ったが、図２で示すタービン及び燃焼
器は、前記ターボジェットエンジンの一部を構成するガ
スタービンに止まらず、一般にガスタービン単体として
用いられるものがこれに相当してもよいことは勿論であ
り、同図２においてはこれらのガスタービンの上半部分
と、この部分に対応する燃焼器を示している。
引用して説明を行ったが、図２で示すタービン及び燃焼
器は、前記ターボジェットエンジンの一部を構成するガ
スタービンに止まらず、一般にガスタービン単体として
用いられるものがこれに相当してもよいことは勿論であ
り、同図２においてはこれらのガスタービンの上半部分
と、この部分に対応する燃焼器を示している。
【０００５】燃焼器１２は外殻を形成する部分とその内
部にあって燃焼室等を形成する部分を組み合わせて構成
され、上流から供給される圧縮空気７の一部を燃焼空気
８として使用し、同燃焼空気８を燃料ノズル９から供給
される燃料と混合して燃焼させている。
部にあって燃焼室等を形成する部分を組み合わせて構成
され、上流から供給される圧縮空気７の一部を燃焼空気
８として使用し、同燃焼空気８を燃料ノズル９から供給
される燃料と混合して燃焼させている。
【０００６】この燃焼で発生した燃焼ガス５は、燃焼室
後部筒体の周面に穿設された冷却孔１から流入する圧縮
空気７の一部を冷却空気３として、同冷却空気３で冷却
されながら下流に配置されたタービンのタービン翼６に
供給され、タービンを駆動することになる。
後部筒体の周面に穿設された冷却孔１から流入する圧縮
空気７の一部を冷却空気３として、同冷却空気３で冷却
されながら下流に配置されたタービンのタービン翼６に
供給され、タービンを駆動することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記した様に燃焼ガス
５は、冷却空気３で冷却されたのちタービン翼６に当た
ることになるが、冷却孔１から供給される冷却空気３は
比較的一様な形態で供給されるのに対して、燃焼室にお
ける燃焼は燃料または燃焼空気の供給条件、更に着火か
ら燃焼に至る諸条件等々の総合関係の下で行われるの
で、同燃焼は微妙な変化を伴い、パターンファクタと呼
ばれる燃焼ガスの温度分布が不均一になりがちである。
５は、冷却空気３で冷却されたのちタービン翼６に当た
ることになるが、冷却孔１から供給される冷却空気３は
比較的一様な形態で供給されるのに対して、燃焼室にお
ける燃焼は燃料または燃焼空気の供給条件、更に着火か
ら燃焼に至る諸条件等々の総合関係の下で行われるの
で、同燃焼は微妙な変化を伴い、パターンファクタと呼
ばれる燃焼ガスの温度分布が不均一になりがちである。
【０００８】そのため後流位置で燃焼ガス５を受けるタ
ービン翼６では、燃焼ガスの温度変化が高めに振れても
応じられる様に、燃焼ガス５の最大ガス温度に合わせて
タービンの耐熱設計を行う必要があり、余分な耐熱強度
の製品を製作することとなり、種々の無駄を伴うという
不具合があった。
ービン翼６では、燃焼ガスの温度変化が高めに振れても
応じられる様に、燃焼ガス５の最大ガス温度に合わせて
タービンの耐熱設計を行う必要があり、余分な耐熱強度
の製品を製作することとなり、種々の無駄を伴うという
不具合があった。
【０００９】本発明は、前記従来のものにおける不具合
を解消し、燃焼ガスのパターンファクタを適正に制御す
ることにより、タービンに必要以上の耐熱強度をもたせ
ることなく、設計、製作コストの低減を図り、併せて適
正な温度制御の結果としてタービンの性能向上を図るよ
うにしたパターンファクタ制御式燃焼器を提供すること
を課題とするものである。
を解消し、燃焼ガスのパターンファクタを適正に制御す
ることにより、タービンに必要以上の耐熱強度をもたせ
ることなく、設計、製作コストの低減を図り、併せて適
正な温度制御の結果としてタービンの性能向上を図るよ
うにしたパターンファクタ制御式燃焼器を提供すること
を課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、燃焼ガスを後流に案内する
燃焼室後部筒体の周面に複数の冷却孔を穿設し、同冷却
孔を通して冷却空気を供給し前記燃焼ガスを冷却するよ
うにした燃焼器において、前記燃焼室後部筒体に前記冷
却孔の開口を調整して冷却空気の供給を制御する冷却空
気制御装置を設けると共に、同燃焼室後部筒体の後流に
タービンへ供給される燃焼ガスのパターンファクタを測
定する温度計を設け、同温度計の測定値に応じて前記冷
却空気制御装置を作動するように構成したパターンファ
クタ制御式燃焼器を提供するものである。
解決すべくなされたもので、燃焼ガスを後流に案内する
燃焼室後部筒体の周面に複数の冷却孔を穿設し、同冷却
孔を通して冷却空気を供給し前記燃焼ガスを冷却するよ
うにした燃焼器において、前記燃焼室後部筒体に前記冷
却孔の開口を調整して冷却空気の供給を制御する冷却空
気制御装置を設けると共に、同燃焼室後部筒体の後流に
タービンへ供給される燃焼ガスのパターンファクタを測
定する温度計を設け、同温度計の測定値に応じて前記冷
却空気制御装置を作動するように構成したパターンファ
クタ制御式燃焼器を提供するものである。
【００１１】すなわち本発明によれば、燃焼室後部筒体
の後流に設けた温度計により燃焼ガスのパターンファク
タを測定し、その測定値に基づいて冷却空気制御装置を
作動し、燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を
調整して冷却空気の供給を制御して好適な燃焼ガスの冷
却を行い、タービンの冷却設計の簡素化を図る一方、効
果的な冷却により平均燃焼温度を上げ、タービンの性能
向上を図るようにしたものである。
の後流に設けた温度計により燃焼ガスのパターンファク
タを測定し、その測定値に基づいて冷却空気制御装置を
作動し、燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を
調整して冷却空気の供給を制御して好適な燃焼ガスの冷
却を行い、タービンの冷却設計の簡素化を図る一方、効
果的な冷却により平均燃焼温度を上げ、タービンの性能
向上を図るようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１に基づいて説明する。図１は前記従来のものとして説
明した図２と同様に、ガスタービンの上半部分と、この
部分に対応する燃焼器を示している。
１に基づいて説明する。図１は前記従来のものとして説
明した図２と同様に、ガスタービンの上半部分と、この
部分に対応する燃焼器を示している。
【００１３】なお、説明が冗長にならないように、前記
した従来のものと同一の部分については図中に同一の符
号を付して示し、重複する説明は極力省略して本実施の
形態の特徴的な部分を重点的に説明する。
した従来のものと同一の部分については図中に同一の符
号を付して示し、重複する説明は極力省略して本実施の
形態の特徴的な部分を重点的に説明する。
【００１４】すなわち、本実施の形態においては、燃焼
室後部筒体の周面に穿設した複数の冷却孔１の設置位置
に重ねて冷却空気制御装置２を設けている。
室後部筒体の周面に穿設した複数の冷却孔１の設置位置
に重ねて冷却空気制御装置２を設けている。
【００１５】同冷却空気制御装置２は図面では略示して
いるが、前記燃焼室後部筒体の周面に穿設した複数の冷
却孔１のそれぞれに対応して同一径の孔を多数設けてお
り、かつ、軸方向で複数に区分された独立の分割構造体
となっており、軸方向で選択されたものが適宜の手段に
より周方向に回動することにより対応する冷却孔１の開
口面積を調整する構造になっている。
いるが、前記燃焼室後部筒体の周面に穿設した複数の冷
却孔１のそれぞれに対応して同一径の孔を多数設けてお
り、かつ、軸方向で複数に区分された独立の分割構造体
となっており、軸方向で選択されたものが適宜の手段に
より周方向に回動することにより対応する冷却孔１の開
口面積を調整する構造になっている。
【００１６】なお、同冷却空気制御装置２は前記した構
造に限定されるものではなく、一定の指令に応じて作動
し、燃焼室後部筒体の周面に穿設した冷却孔１の開口面
積を拡縮調整し、又はその他適宜の手段により冷却空気
３の通過量、通過速度等を制御し得るものであればよ
い。
造に限定されるものではなく、一定の指令に応じて作動
し、燃焼室後部筒体の周面に穿設した冷却孔１の開口面
積を拡縮調整し、又はその他適宜の手段により冷却空気
３の通過量、通過速度等を制御し得るものであればよ
い。
【００１７】同冷却空気制御装置２の外に、本実施の形
態では前記燃焼室後部筒体の後流でかつタービン翼６の
入口前に、燃焼ガス５のパターンファクタを測定する温
度計４を設けている。
態では前記燃焼室後部筒体の後流でかつタービン翼６の
入口前に、燃焼ガス５のパターンファクタを測定する温
度計４を設けている。
【００１８】同温度計４も図面中では略示したものであ
るが、タービン翼６の半径方向に複数の計測点４ａ、４
ｂ、４ｃを有し、燃焼ガス５の半径方向のパターンファ
クタを測定できる構造となっている。
るが、タービン翼６の半径方向に複数の計測点４ａ、４
ｂ、４ｃを有し、燃焼ガス５の半径方向のパターンファ
クタを測定できる構造となっている。
【００１９】なお半径方向で見れば、タービンの中心軸
に近い内径側の方が一般的に低く、外径側の方が高い温
度分布となるが、この半径方向の温度分布だけでなく、
周方向にも高温の温度領域と低温の温度領域の不特定な
分散が形成されるので、温度計４は必要に応じて周方向
に複数配置し、半径方向及び周方向の少なくとも２次元
でのパターンファクタを測定できる構造としておくこと
が望ましい。
に近い内径側の方が一般的に低く、外径側の方が高い温
度分布となるが、この半径方向の温度分布だけでなく、
周方向にも高温の温度領域と低温の温度領域の不特定な
分散が形成されるので、温度計４は必要に応じて周方向
に複数配置し、半径方向及び周方向の少なくとも２次元
でのパターンファクタを測定できる構造としておくこと
が望ましい。
【００２０】この様に配置された温度計４による計測結
果は、前記冷却空気制御装置２の作動に反映されるこ
と、即ち温度計４の測定に基づいて冷却空気制御装置２
が選択的に作動されることになるが、この温度計４から
冷却空気制御装置２に至る中間で橋渡しを受け持つ制御
指令装置は適宜のものが採用し得るので、図示及び詳細
な説明は省略する。
果は、前記冷却空気制御装置２の作動に反映されるこ
と、即ち温度計４の測定に基づいて冷却空気制御装置２
が選択的に作動されることになるが、この温度計４から
冷却空気制御装置２に至る中間で橋渡しを受け持つ制御
指令装置は適宜のものが採用し得るので、図示及び詳細
な説明は省略する。
【００２１】前記の様に構成された本実施の形態におい
ては、装置の作動時において燃焼器１２から噴出される
燃焼ガス５は、まずその後流に配置された温度計４によ
りパターンファクタ（温度分布）を測定されることにな
る。
ては、装置の作動時において燃焼器１２から噴出される
燃焼ガス５は、まずその後流に配置された温度計４によ
りパターンファクタ（温度分布）を測定されることにな
る。
【００２２】次いでこの測定結果は、図示省略の制御指
令装置で分析されて冷却空気制御装置２が選択的に作動
され、冷却空気３の供給が制御されて適正なパターンフ
ァクタとなる様に調整される。
令装置で分析されて冷却空気制御装置２が選択的に作動
され、冷却空気３の供給が制御されて適正なパターンフ
ァクタとなる様に調整される。
【００２３】かくして本実施の形態によれば、燃焼ガス
５の温度を直接受ける後流のタービン、特にタービン翼
６にかかる最高温度を燃焼ガス５の最大ガス温度に合わ
せる配慮の必要もなく、同最高温度を低目に設定するこ
とができるので、タービン翼６を始めとしタービンの冷
却構造の設計の簡素化を図ることが可能となる。
５の温度を直接受ける後流のタービン、特にタービン翼
６にかかる最高温度を燃焼ガス５の最大ガス温度に合わ
せる配慮の必要もなく、同最高温度を低目に設定するこ
とができるので、タービン翼６を始めとしタービンの冷
却構造の設計の簡素化を図ることが可能となる。
【００２４】また、この様にタービン翼６にかかる最高
温度を低目に設定することを可能としたことにより、燃
焼器１２での平均燃焼温度を上げることが出来るので、
タービンの性能向上を図ることができるものである。
温度を低目に設定することを可能としたことにより、燃
焼器１２での平均燃焼温度を上げることが出来るので、
タービンの性能向上を図ることができるものである。
【００２５】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、燃焼ガスを後流
に案内する燃焼室後部筒体の周面に複数の冷却孔を穿設
し、同冷却孔を通して冷却空気を供給し前記燃焼ガスを
冷却するようにした燃焼器において、前記燃焼室後部筒
体に前記冷却孔の開口を調整して冷却空気の供給を制御
する冷却空気制御装置を設けると共に、同燃焼室後部筒
体の後流にタービンへ供給される燃焼ガスのパターンフ
ァクタを測定する温度計を設け、同温度計の測定値に応
じて前記冷却空気制御装置を作動するようにしてパター
ンファクタ制御式燃焼器を構成しているので、燃焼室後
部筒体の後流に設けた温度計により測定した燃焼ガスの
パターンファクタに基づいて冷却空気制御装置を作動
し、燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を調整
して冷却空気の供給を制御し、好適な燃焼ガスの冷却を
行うことによりタービンの冷却設計の簡素化を図ること
が出来、また、このような効果的な冷却を可能としたこ
とにより燃焼器の平均燃焼温度を上げ、タービンの性能
向上を図ることが出来たものである。
に案内する燃焼室後部筒体の周面に複数の冷却孔を穿設
し、同冷却孔を通して冷却空気を供給し前記燃焼ガスを
冷却するようにした燃焼器において、前記燃焼室後部筒
体に前記冷却孔の開口を調整して冷却空気の供給を制御
する冷却空気制御装置を設けると共に、同燃焼室後部筒
体の後流にタービンへ供給される燃焼ガスのパターンフ
ァクタを測定する温度計を設け、同温度計の測定値に応
じて前記冷却空気制御装置を作動するようにしてパター
ンファクタ制御式燃焼器を構成しているので、燃焼室後
部筒体の後流に設けた温度計により測定した燃焼ガスの
パターンファクタに基づいて冷却空気制御装置を作動
し、燃焼室後部筒体周面に穿設した冷却孔の開口を調整
して冷却空気の供給を制御し、好適な燃焼ガスの冷却を
行うことによりタービンの冷却設計の簡素化を図ること
が出来、また、このような効果的な冷却を可能としたこ
とにより燃焼器の平均燃焼温度を上げ、タービンの性能
向上を図ることが出来たものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係るパターンファクタ
制御式燃焼器の概要を示す説明図である。
制御式燃焼器の概要を示す説明図である。
【図２】従来の一般的な燃焼器の概要を示す説明図であ
る。
る。
【図３】従来の一般的なターボジェットエンジンの概要
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１ 冷却孔 ２ 冷却空気制御装置 ３ 冷却空気 ４ 温度計 ４ａ、４ｂ、４ｃ ５ 燃焼ガス ６ タービン翼 ７ 圧縮空気 ８ 燃焼空気 ９ 燃料ノズル １０ ディフューザ １１ 圧縮機 １２ 燃焼器 １３ タービン １４ 再燃器 １５ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 見田 政二 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼ガスを後流に案内する燃焼室後部筒
体の周面に複数の冷却孔を穿設し、同冷却孔を通して冷
却空気を供給し前記燃焼ガスを冷却するようにした燃焼
器において、前記燃焼室後部筒体に前記冷却孔の開口を
調整して冷却空気の供給を制御する冷却空気制御装置を
設けると共に、同燃焼室後部筒体の後流にタービンへ供
給される燃焼ガスのパターンファクタを測定する温度計
を設け、同温度計の測定値に応じて前記冷却空気制御装
置を作動するように構成したことを特徴とするパターン
ファクタ制御式燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162521A JP2000352321A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | パターンファクタ制御式燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162521A JP2000352321A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | パターンファクタ制御式燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000352321A true JP2000352321A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15756212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11162521A Withdrawn JP2000352321A (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | パターンファクタ制御式燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000352321A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005520085A (ja) * | 2002-03-14 | 2005-07-07 | ニュートン・プロパルション・テクノロジーズ・リミテッド | ガスタービンエンジンシステム |
| US7621116B2 (en) | 2003-08-31 | 2009-11-24 | Newton Propulsion Technologies, Ltd. | Gas turbine engine system |
| CN103104914A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 福建正泽新能源有限公司 | 一种生物燃气燃烧器 |
| US20160091248A1 (en) * | 2013-05-10 | 2016-03-31 | Novimpianti Drying Technology S.R.L. | Combustion system and method for heating process air for paper drying systems |
| CN110763475A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-02-07 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 燃烧室试验设备测量段及燃烧室试验设备 |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP11162521A patent/JP2000352321A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005520085A (ja) * | 2002-03-14 | 2005-07-07 | ニュートン・プロパルション・テクノロジーズ・リミテッド | ガスタービンエンジンシステム |
| US8109074B2 (en) | 2002-03-14 | 2012-02-07 | Newton Propuslion Technologies | Gas turbine engine system |
| US7621116B2 (en) | 2003-08-31 | 2009-11-24 | Newton Propulsion Technologies, Ltd. | Gas turbine engine system |
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| CN110763475B (zh) * | 2018-07-26 | 2021-07-06 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 燃烧室试验设备测量段及燃烧室试验设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |