JP2002155758A - 冷却構造及びそれを用いた燃焼器 - Google Patents
冷却構造及びそれを用いた燃焼器Info
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- JP2002155758A JP2002155758A JP2000356079A JP2000356079A JP2002155758A JP 2002155758 A JP2002155758 A JP 2002155758A JP 2000356079 A JP2000356079 A JP 2000356079A JP 2000356079 A JP2000356079 A JP 2000356079A JP 2002155758 A JP2002155758 A JP 2002155758A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼室の内面への冷却空気の貼り付き性を高
めて、良好なフィルム冷却性を確保する。 【解決手段】 冷却空気取入孔３５と冷却空気流出孔３
６とに連通し、冷却空気取入孔３５から取り入れた冷却
空気が冷却空気流出孔３６へ向かって流されることによ
り対流冷却が行われる冷却流路である溝部３４を形成す
る。溝部３４を、内部にて旋回する燃焼ガスの旋回方向
に沿って傾斜させ、冷却流路流出孔３６から流出させる
冷却空気を、燃焼ガスの旋回方向に沿って流出させる冷
却空気導入流路とする。
めて、良好なフィルム冷却性を確保する。 【解決手段】 冷却空気取入孔３５と冷却空気流出孔３
６とに連通し、冷却空気取入孔３５から取り入れた冷却
空気が冷却空気流出孔３６へ向かって流されることによ
り対流冷却が行われる冷却流路である溝部３４を形成す
る。溝部３４を、内部にて旋回する燃焼ガスの旋回方向
に沿って傾斜させ、冷却流路流出孔３６から流出させる
冷却空気を、燃焼ガスの旋回方向に沿って流出させる冷
却空気導入流路とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器等の燃焼室を構成する冷却構造及びそれを用いた燃焼
器に関するものである。
器等の燃焼室を構成する冷却構造及びそれを用いた燃焼
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスタービンは、圧縮機、燃焼
器及びタービンを主な構成要素としており、圧縮機とタ
ービンとは互いに主軸で直結されている。圧縮機の吐出
口には燃焼器が接続されており、圧縮機から吐出された
作動流体は、燃焼器によって所定のタービン入口温度ま
で加熱される。タービンに供給された高温高圧の作動流
体は、ケーシング内において静翼及び主軸側に取り付け
られた動翼の間を通過して膨張し、これにより主軸が回
転して出力が得られる。ガスタービンの場合、圧縮機の
消費動力を引いた軸出力が得られるので、主軸の他端に
発電機などを接続することで駆動源として利用すること
ができる。
器及びタービンを主な構成要素としており、圧縮機とタ
ービンとは互いに主軸で直結されている。圧縮機の吐出
口には燃焼器が接続されており、圧縮機から吐出された
作動流体は、燃焼器によって所定のタービン入口温度ま
で加熱される。タービンに供給された高温高圧の作動流
体は、ケーシング内において静翼及び主軸側に取り付け
られた動翼の間を通過して膨張し、これにより主軸が回
転して出力が得られる。ガスタービンの場合、圧縮機の
消費動力を引いた軸出力が得られるので、主軸の他端に
発電機などを接続することで駆動源として利用すること
ができる。
【０００３】ここで、ガスタービン燃焼器特に予混合型
の燃焼器の概略構造を説明する。図７において、符号１
０は、燃焼器である。この燃焼器１０は、内筒１１の軸
中心に沿って予混合ノズル１２を設置したものである。
予混合ノズル１２は、中央部にパイロットバーナ１３が
配置され、このパイロットバーナ１３の周囲を取り囲む
ようにして、複数のメインバーナ１が等ピッチで配設さ
れている。従って、パイロットバーナ１３の中心軸は、
内筒１１の中心軸と一致してる。
の燃焼器の概略構造を説明する。図７において、符号１
０は、燃焼器である。この燃焼器１０は、内筒１１の軸
中心に沿って予混合ノズル１２を設置したものである。
予混合ノズル１２は、中央部にパイロットバーナ１３が
配置され、このパイロットバーナ１３の周囲を取り囲む
ようにして、複数のメインバーナ１が等ピッチで配設さ
れている。従って、パイロットバーナ１３の中心軸は、
内筒１１の中心軸と一致してる。
【０００４】予混合ノズル１２のパイロットバーナ１３
は、パイロット燃料管１４と、パイロットスワーラ１５
とを具備して構成されている。パイロット燃料管１４
は、一端が図示略の燃料供給源に接続され、他端が内筒
１１により形成された燃焼器１０の燃焼室１０ａに開口
するパイロット燃料ノズル１４ａとなっている。また、
パイロットスワーラ１５は、パイロット燃料管１４の外
周部に設けられて通過する空気流に旋回を与えるもので
ある。このパイロットバーナ１３では、パイロット燃料
ノズル１４ａから供給されるパイロット燃料が、旋回流
となった空気流を燃焼空気として、燃焼室１０ａ内で燃
焼する。こうして形成されたパイロットバーナ１３の火
炎は、後述するメインバーナ１の火種として用いられ
る。
は、パイロット燃料管１４と、パイロットスワーラ１５
とを具備して構成されている。パイロット燃料管１４
は、一端が図示略の燃料供給源に接続され、他端が内筒
１１により形成された燃焼器１０の燃焼室１０ａに開口
するパイロット燃料ノズル１４ａとなっている。また、
パイロットスワーラ１５は、パイロット燃料管１４の外
周部に設けられて通過する空気流に旋回を与えるもので
ある。このパイロットバーナ１３では、パイロット燃料
ノズル１４ａから供給されるパイロット燃料が、旋回流
となった空気流を燃焼空気として、燃焼室１０ａ内で燃
焼する。こうして形成されたパイロットバーナ１３の火
炎は、後述するメインバーナ１の火種として用いられ
る。
【０００５】このような予混合ノズル１２のメインバー
ナ１は、図示略の燃料供給源に接続されたメイン燃料供
給管２と、該メイン燃料供給管２の外周部を通過する空
気流に旋回を与えるメインスワーラ５とを具備して構成
される。このメインバーナ１は、メイン燃料供給管２を
通って導入された燃料を燃料噴出口から空気流中に噴出
させ、燃料と空気流とを予混合して予混合気を形成す
る。この予混合気は、各メインバーナ１から旋回流とな
ってパイロットバーナ１３の周囲に流出し、前述したパ
イロットバーナ１３の火炎を火種として燃焼する。
ナ１は、図示略の燃料供給源に接続されたメイン燃料供
給管２と、該メイン燃料供給管２の外周部を通過する空
気流に旋回を与えるメインスワーラ５とを具備して構成
される。このメインバーナ１は、メイン燃料供給管２を
通って導入された燃料を燃料噴出口から空気流中に噴出
させ、燃料と空気流とを予混合して予混合気を形成す
る。この予混合気は、各メインバーナ１から旋回流とな
ってパイロットバーナ１３の周囲に流出し、前述したパ
イロットバーナ１３の火炎を火種として燃焼する。
【０００６】上記の燃焼器１０の燃焼室１０ａを形成す
る内筒１１としては、図８及び図９に示すように、フィ
ルム冷却を行うための冷却構造２１が用いられている。
この冷却構造２１は、燃焼室１０ａの内面を構成するフ
ィンリング２２と、燃焼室１０ａの外面を構成する外面
板２３とが僅かに隙間をあけて積層された構造とされて
いる。
る内筒１１としては、図８及び図９に示すように、フィ
ルム冷却を行うための冷却構造２１が用いられている。
この冷却構造２１は、燃焼室１０ａの内面を構成するフ
ィンリング２２と、燃焼室１０ａの外面を構成する外面
板２３とが僅かに隙間をあけて積層された構造とされて
いる。
【０００７】フィンリング２２には、外面板２３との対
向面側に、軸方向へ沿う複数の溝部２４が並列に形成さ
れており、予混合ノズル１２が設けられた上流側と反す
る下流側端部が開口されている。また、外面板２３に
は、フィンリング２２の溝部２４の閉鎖された上流側の
端部とそれぞれ連通する冷却空気取入孔２５が形成され
ており、燃焼室１０ａの外周側の空気が、冷却空気取入
孔２５から溝部２４内に冷却空気として流れ込むように
なっている。
向面側に、軸方向へ沿う複数の溝部２４が並列に形成さ
れており、予混合ノズル１２が設けられた上流側と反す
る下流側端部が開口されている。また、外面板２３に
は、フィンリング２２の溝部２４の閉鎖された上流側の
端部とそれぞれ連通する冷却空気取入孔２５が形成され
ており、燃焼室１０ａの外周側の空気が、冷却空気取入
孔２５から溝部２４内に冷却空気として流れ込むように
なっている。
【０００８】そして、上記冷却構造２１によって燃焼室
１０ａが構成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、冷
却空気が外面板２３の冷却空気取入孔２５からフィンリ
ング２２の溝部２４内に流れ込み、この溝部２４内を流
れた後、この溝部２４の端部からなる冷却空気流出孔２
６から燃焼室１０ａ内へ流出し、下流側の冷却構造２１
の内面に沿う空気フィルムを形成する。つまり、溝部２
４内を流れる際に、内筒１１を対流冷却し、その後、冷
却構造２１の内面に沿う空気フィルムが形成されてフィ
ルム冷却され、燃焼室１０ａを構成する内筒１１の焼損
が防止されるようになっている。
１０ａが構成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、冷
却空気が外面板２３の冷却空気取入孔２５からフィンリ
ング２２の溝部２４内に流れ込み、この溝部２４内を流
れた後、この溝部２４の端部からなる冷却空気流出孔２
６から燃焼室１０ａ内へ流出し、下流側の冷却構造２１
の内面に沿う空気フィルムを形成する。つまり、溝部２
４内を流れる際に、内筒１１を対流冷却し、その後、冷
却構造２１の内面に沿う空気フィルムが形成されてフィ
ルム冷却され、燃焼室１０ａを構成する内筒１１の焼損
が防止されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、燃焼室
１０ａを構成する内筒１１として、冷却構造２１を用い
ることにより、対流冷却及びフィルム冷却によって内筒
１１の焼損が防止されるようになっている。ところで、
溝部２４の端部から燃焼室１０ａ内に軸方向へ流出した
冷却空気は、燃焼室１０ａの内面に空気フィルムを形成
してフィルム冷却を行っているが、燃焼室１０ａ内の燃
焼ガスは、図１０に示すように、一方向へ向かう旋回流
となっているため、この空気フィルムと旋回流との間で
の乱れが大きく、空気フィルムと旋回流とが容易に混合
してしまい、内筒１１の内面への空気フィルムの貼り付
き性が低下し、フィルム冷却の効率が低下してしまうと
いうことがあった。
１０ａを構成する内筒１１として、冷却構造２１を用い
ることにより、対流冷却及びフィルム冷却によって内筒
１１の焼損が防止されるようになっている。ところで、
溝部２４の端部から燃焼室１０ａ内に軸方向へ流出した
冷却空気は、燃焼室１０ａの内面に空気フィルムを形成
してフィルム冷却を行っているが、燃焼室１０ａ内の燃
焼ガスは、図１０に示すように、一方向へ向かう旋回流
となっているため、この空気フィルムと旋回流との間で
の乱れが大きく、空気フィルムと旋回流とが容易に混合
してしまい、内筒１１の内面への空気フィルムの貼り付
き性が低下し、フィルム冷却の効率が低下してしまうと
いうことがあった。
【００１０】このため、冷却のために多くの空気が必要
となり、燃焼用空気が制限されて、低ＮＯｘ化に限界が
あった。しかも、近年では、燃焼性能向上に伴い燃焼温
度も高くなりつつあり、このため、さらに良好な冷却性
能を低コストにて得ることが可能な燃焼器が要求されて
いるのが現状であった。
となり、燃焼用空気が制限されて、低ＮＯｘ化に限界が
あった。しかも、近年では、燃焼性能向上に伴い燃焼温
度も高くなりつつあり、このため、さらに良好な冷却性
能を低コストにて得ることが可能な燃焼器が要求されて
いるのが現状であった。
【００１１】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、燃焼室の内面への冷却空気の貼り付き性を高め
て、良好なフィルム冷却性を得ることができ、燃焼用空
気の制限をなくして低公害の燃焼が可能な冷却構造及び
それを用いた燃焼器を提供することを目的としている。
ので、燃焼室の内面への冷却空気の貼り付き性を高め
て、良好なフィルム冷却性を得ることができ、燃焼用空
気の制限をなくして低公害の燃焼が可能な冷却構造及び
それを用いた燃焼器を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の冷却構造は、燃焼器の筒状の燃焼室
を形成し、冷却空気取入孔から外周側の冷却空気を取り
入れて冷却空気流出孔から燃焼室の内面に沿って送り込
んで空気フィルムを形成することによりフィルム冷却を
行う冷却構造であって、少なくとも前記冷却空気流出孔
近傍には、燃焼室内にて旋回する燃焼ガスの旋回方向に
沿って冷却空気を流出させる冷却空気導入流路が設けら
れていることを特徴としている。
に、請求項１記載の冷却構造は、燃焼器の筒状の燃焼室
を形成し、冷却空気取入孔から外周側の冷却空気を取り
入れて冷却空気流出孔から燃焼室の内面に沿って送り込
んで空気フィルムを形成することによりフィルム冷却を
行う冷却構造であって、少なくとも前記冷却空気流出孔
近傍には、燃焼室内にて旋回する燃焼ガスの旋回方向に
沿って冷却空気を流出させる冷却空気導入流路が設けら
れていることを特徴としている。
【００１３】このように、冷却空気取入孔から取り入れ
られて冷却空気流出孔から内面に沿って送り込まれる冷
却空気が、冷却空気導入流路によって、燃焼ガスの旋回
方向に沿って送り出されることにより、冷却空気によっ
て内面に沿って形成される空気フィルムが燃焼ガスの旋
回流に沿って流れながら形成されることとなり、空気フ
ィルムと旋回流との間での乱れが低減され、空気フィル
ムと旋回流との混合が抑制され、しかも、空気フィルム
自体も旋回することにより遠心力によって内面への貼り
付き性が高められ、これにより、冷却構造のフィルム冷
却の効率を大幅に向上させることができる。つまり、冷
却空気の使用量を増加させることなく、良好なフィルム
冷却を行うことができ、近年の燃焼性能の向上に伴う燃
焼温度の上昇に対応することができ、これにより、燃焼
用空気の制限をなくし、良好な低ＮＯx化を実現させる
ことができる。
られて冷却空気流出孔から内面に沿って送り込まれる冷
却空気が、冷却空気導入流路によって、燃焼ガスの旋回
方向に沿って送り出されることにより、冷却空気によっ
て内面に沿って形成される空気フィルムが燃焼ガスの旋
回流に沿って流れながら形成されることとなり、空気フ
ィルムと旋回流との間での乱れが低減され、空気フィル
ムと旋回流との混合が抑制され、しかも、空気フィルム
自体も旋回することにより遠心力によって内面への貼り
付き性が高められ、これにより、冷却構造のフィルム冷
却の効率を大幅に向上させることができる。つまり、冷
却空気の使用量を増加させることなく、良好なフィルム
冷却を行うことができ、近年の燃焼性能の向上に伴う燃
焼温度の上昇に対応することができ、これにより、燃焼
用空気の制限をなくし、良好な低ＮＯx化を実現させる
ことができる。
【００１４】請求項２記載の冷却構造は、請求項１記載
の冷却構造において、前記冷却空気取入孔と前記冷却空
気流出孔とに連通し、前記冷却空気取入孔から取り入れ
た冷却空気が前記冷却空気流出孔へ向かって流されるこ
とにより対流冷却が行われる冷却流路を有し、該冷却流
路の全部もしくは少なくとも前記冷却空気流出孔近傍部
分が、燃焼ガスの旋回方向に沿う方向に傾斜されて前記
冷却空気導入流路とされていることを特徴としている。
の冷却構造において、前記冷却空気取入孔と前記冷却空
気流出孔とに連通し、前記冷却空気取入孔から取り入れ
た冷却空気が前記冷却空気流出孔へ向かって流されるこ
とにより対流冷却が行われる冷却流路を有し、該冷却流
路の全部もしくは少なくとも前記冷却空気流出孔近傍部
分が、燃焼ガスの旋回方向に沿う方向に傾斜されて前記
冷却空気導入流路とされていることを特徴としている。
【００１５】つまり、フィルム冷却とともに、冷却流路
へ冷却空気が流されて対流冷却が行われるので、さらな
る冷却効率の向上を図ることができ、極めて冷却性に優
れた冷却構造とすることができる。しかも、冷却流路の
全部もしくは少なくとも冷却空気流出孔近傍部分を傾斜
させることにより冷却空気導入流路とされているので、
コストをかけずに冷却効率の向上を図ることができる。
へ冷却空気が流されて対流冷却が行われるので、さらな
る冷却効率の向上を図ることができ、極めて冷却性に優
れた冷却構造とすることができる。しかも、冷却流路の
全部もしくは少なくとも冷却空気流出孔近傍部分を傾斜
させることにより冷却空気導入流路とされているので、
コストをかけずに冷却効率の向上を図ることができる。
【００１６】請求項３記載の冷却構造は、請求項２記載
の冷却構造において、前記冷却流路の内面が粗面化され
ていることを特徴としている。
の冷却構造において、前記冷却流路の内面が粗面化され
ていることを特徴としている。
【００１７】このように、冷却流路の内面が粗面化され
て表面積が増加されているので、冷却空気との熱伝達率
が高められ、冷却効率をさらに大幅に向上させることが
できる。
て表面積が増加されているので、冷却空気との熱伝達率
が高められ、冷却効率をさらに大幅に向上させることが
できる。
【００１８】請求項４記載の冷却構造を用いた燃焼器
は、中心に配置されたバーナと、このバーナからの燃料
が送り込まれる筒状の燃焼室とを有する燃焼器であっ
て、前記燃焼室が請求項１〜３のいずれか１項記載の冷
却構造を筒状に形成してなることを特徴としている。ま
た、請求項５記載の燃焼器は、請求項４記載のバーナ構
成が、中心にパイロットバーナを配置し、その周囲に複
数のメインバーナを配置したことを特徴としている。
は、中心に配置されたバーナと、このバーナからの燃料
が送り込まれる筒状の燃焼室とを有する燃焼器であっ
て、前記燃焼室が請求項１〜３のいずれか１項記載の冷
却構造を筒状に形成してなることを特徴としている。ま
た、請求項５記載の燃焼器は、請求項４記載のバーナ構
成が、中心にパイロットバーナを配置し、その周囲に複
数のメインバーナを配置したことを特徴としている。
【００１９】すなわち、請求項４、５いずれの燃焼器に
おいても優れた冷却効率を有する冷却構造によって燃焼
室が形成されているので、良好な冷却効率が得られた燃
焼器とすることができる。
おいても優れた冷却効率を有する冷却構造によって燃焼
室が形成されているので、良好な冷却効率が得られた燃
焼器とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例の冷却
構造及びそれを用いた燃焼器を図面を参照して説明す
る。図１及び図２において、符号３１は、本実施形態例
の燃焼器１０の内筒１１に用いられる冷却構造である。
この冷却構造３１は、内筒１１によって形成された燃焼
室１０ａの内面を構成するフィンリング３２と、燃焼室
１０ａの外面を構成する外面板３３とが隙間をあけて積
層された構造とされている。
構造及びそれを用いた燃焼器を図面を参照して説明す
る。図１及び図２において、符号３１は、本実施形態例
の燃焼器１０の内筒１１に用いられる冷却構造である。
この冷却構造３１は、内筒１１によって形成された燃焼
室１０ａの内面を構成するフィンリング３２と、燃焼室
１０ａの外面を構成する外面板３３とが隙間をあけて積
層された構造とされている。
【００２１】フィンリング３２には、外面板３３との対
向面側に、冷却流路である複数の溝部３４が並列に形成
されており、予混合ノズル１２が設けられた上流側と反
する下流側端部が開口されている。また、外面板３３に
は、フィンリング３２の溝部３４の閉鎖された上流側の
端部とそれぞれ連通する冷却空気取入孔３５が形成され
ており、内筒１１の外周側の空気が、冷却空気として冷
却空気取入孔３５から溝部３４内に流れ込むようになっ
ている。ここで、このフィンリング３２に形成された溝
部３４は、内筒１１内における燃焼ガスの旋回流の方向
に沿った方向に傾斜されて冷却空気導入流路とされてい
る。
向面側に、冷却流路である複数の溝部３４が並列に形成
されており、予混合ノズル１２が設けられた上流側と反
する下流側端部が開口されている。また、外面板３３に
は、フィンリング３２の溝部３４の閉鎖された上流側の
端部とそれぞれ連通する冷却空気取入孔３５が形成され
ており、内筒１１の外周側の空気が、冷却空気として冷
却空気取入孔３５から溝部３４内に流れ込むようになっ
ている。ここで、このフィンリング３２に形成された溝
部３４は、内筒１１内における燃焼ガスの旋回流の方向
に沿った方向に傾斜されて冷却空気導入流路とされてい
る。
【００２２】そして、上記冷却構造３１によって燃焼室
１０ａが形成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、空
気が外面板３３の冷却空気取入孔３５から冷却空気とし
てフィンリング３２の冷却流路でありしかも冷却空気導
入流路である溝部３４内に流れ込み、この溝部３４内を
流れた後、この溝部３４の端部からなる冷却空気流出孔
３６から燃焼室１０ａ内へ流出し、下流側の冷却構造３
１の内周面に沿う空気フィルムを形成する。つまり、溝
部３４内を流れる際に、内筒１１を対流冷却し、その
後、冷却構造３１の内周面に沿う空気フィルムを形成し
てフィルム冷却され、燃焼室１０ａを構成する内筒１１
の焼損が防止される。
１０ａが形成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、空
気が外面板３３の冷却空気取入孔３５から冷却空気とし
てフィンリング３２の冷却流路でありしかも冷却空気導
入流路である溝部３４内に流れ込み、この溝部３４内を
流れた後、この溝部３４の端部からなる冷却空気流出孔
３６から燃焼室１０ａ内へ流出し、下流側の冷却構造３
１の内周面に沿う空気フィルムを形成する。つまり、溝
部３４内を流れる際に、内筒１１を対流冷却し、その
後、冷却構造３１の内周面に沿う空気フィルムを形成し
てフィルム冷却され、燃焼室１０ａを構成する内筒１１
の焼損が防止される。
【００２３】ここで、フィンリング３２に形成された溝
部３４は、内筒１１内における燃焼ガスの旋回流の方向
に沿った方向に傾斜されて冷却空気導入流路とされてい
るので、溝部３４の端部から流出する冷却空気が、燃焼
ガスの旋回流と同一方向へ旋回されることとなる。
部３４は、内筒１１内における燃焼ガスの旋回流の方向
に沿った方向に傾斜されて冷却空気導入流路とされてい
るので、溝部３４の端部から流出する冷却空気が、燃焼
ガスの旋回流と同一方向へ旋回されることとなる。
【００２４】これにより、フィンリング３２の溝部３４
から流出する冷却空気は、燃焼ガスの旋回流と同一方向
へ流れながら空気フィルムを形成することとなり、これ
により、空気フィルムと旋回流との間での乱れが低減さ
れ、空気フィルムと旋回流との混合が抑制され、しか
も、この空気フィルム自体も旋回することにより遠心力
が生じ、内筒１１の内面への空気フィルムの貼り付き性
が高められ、フィルム冷却の効率が大幅に向上される。
から流出する冷却空気は、燃焼ガスの旋回流と同一方向
へ流れながら空気フィルムを形成することとなり、これ
により、空気フィルムと旋回流との間での乱れが低減さ
れ、空気フィルムと旋回流との混合が抑制され、しか
も、この空気フィルム自体も旋回することにより遠心力
が生じ、内筒１１の内面への空気フィルムの貼り付き性
が高められ、フィルム冷却の効率が大幅に向上される。
【００２５】このように、上記の冷却構造３１によれ
ば、冷却空気取入孔３５から取り入れられて冷却空気流
出孔３６から内面に沿って送り込まれる冷却空気が、冷
却空気導入流路である傾斜された溝部３４によって、燃
焼ガスの旋回方向に沿って送り出されることにより、冷
却空気によって内面に沿って形成される空気フィルムが
燃焼ガスの旋回流に沿って流れながら形成されることと
なり、空気フィルムと旋回流との間での乱れが低減さ
れ、空気フィルムと旋回流との混合が抑制され、しか
も、空気フィルム自体も旋回することにより遠心力によ
って内面への貼り付き性が高められ、これにより、冷却
構造３１のフィルム冷却の効率を大幅に向上させること
ができる。
ば、冷却空気取入孔３５から取り入れられて冷却空気流
出孔３６から内面に沿って送り込まれる冷却空気が、冷
却空気導入流路である傾斜された溝部３４によって、燃
焼ガスの旋回方向に沿って送り出されることにより、冷
却空気によって内面に沿って形成される空気フィルムが
燃焼ガスの旋回流に沿って流れながら形成されることと
なり、空気フィルムと旋回流との間での乱れが低減さ
れ、空気フィルムと旋回流との混合が抑制され、しか
も、空気フィルム自体も旋回することにより遠心力によ
って内面への貼り付き性が高められ、これにより、冷却
構造３１のフィルム冷却の効率を大幅に向上させること
ができる。
【００２６】つまり、冷却空気の使用量を増加させるこ
となく、良好なフィルム冷却を行うことができ、近年の
燃焼性能の向上に伴う燃焼温度の上昇に対応することが
でき、これにより、燃焼用空気の制限をなくし、良好な
低ＮＯx化を実現させることができる。また、フィルム
冷却とともに、溝部３４からなる冷却流路へ冷却空気が
流されて対流冷却が行われるので、さらなる冷却効率の
向上を図ることができ、極めて冷却性に優れた冷却構造
３１とすることができる。しかも、溝部３４を傾斜させ
ることにより冷却空気導入流路とされているので、コス
トをかけずに冷却効率の向上を図ることができる。
となく、良好なフィルム冷却を行うことができ、近年の
燃焼性能の向上に伴う燃焼温度の上昇に対応することが
でき、これにより、燃焼用空気の制限をなくし、良好な
低ＮＯx化を実現させることができる。また、フィルム
冷却とともに、溝部３４からなる冷却流路へ冷却空気が
流されて対流冷却が行われるので、さらなる冷却効率の
向上を図ることができ、極めて冷却性に優れた冷却構造
３１とすることができる。しかも、溝部３４を傾斜させ
ることにより冷却空気導入流路とされているので、コス
トをかけずに冷却効率の向上を図ることができる。
【００２７】そして、上記冷却構造３１を用いた燃焼器
１０によれば、優れた冷却効率を有する冷却構造３１に
よって燃焼室１０ａが形成されているので、良好な冷却
効率が得られた燃焼器とすることができる。
１０によれば、優れた冷却効率を有する冷却構造３１に
よって燃焼室１０ａが形成されているので、良好な冷却
効率が得られた燃焼器とすることができる。
【００２８】図３に示すものは、フィルム冷却の効率の
比較を示すもので、フィンリングの端部からの距離に対
するフィルム冷却の冷却効率を示すもので、燃焼ガス及
び冷却空気の各種の流れの方向毎に冷却効率を比較した
ものである。図に示すように、燃焼ガス及び冷却空気を
それぞれ同一方向へ旋回させた場合（Ａ）は、それぞれ
を軸方向へ流した場合（Ｂ）あるいは燃焼ガスだけが旋
回している場合（Ｃ）と比較して、いずれの距離におい
てもフィルム冷却効率が高いことがわかる。
比較を示すもので、フィンリングの端部からの距離に対
するフィルム冷却の冷却効率を示すもので、燃焼ガス及
び冷却空気の各種の流れの方向毎に冷却効率を比較した
ものである。図に示すように、燃焼ガス及び冷却空気を
それぞれ同一方向へ旋回させた場合（Ａ）は、それぞれ
を軸方向へ流した場合（Ｂ）あるいは燃焼ガスだけが旋
回している場合（Ｃ）と比較して、いずれの距離におい
てもフィルム冷却効率が高いことがわかる。
【００２９】なお、上記の例では、溝部３４の全部を傾
斜させて冷却空気導入流路としたが、この溝部３４の少
なくとも冷却空気流出孔３６近傍部分を傾斜させて冷却
空気導入流路としても良い。
斜させて冷却空気導入流路としたが、この溝部３４の少
なくとも冷却空気流出孔３６近傍部分を傾斜させて冷却
空気導入流路としても良い。
【００３０】ここで、図４及び図５に示すものは、他の
構造の冷却構造３１を示すものである。この冷却構造３
１は、軸方向に沿う溝部３４ａが形成されたフィンリン
グ３２ａと、燃焼ガスの旋回流と同一方向へ傾斜された
溝部３４ｂが形成された旋回フィンリング３２ｂとを有
しており、フィンリング３２ａの下流側に旋回フィンリ
ング３２ｂが連結されている。つまり、この冷却構造３
１は、傾斜された溝部３４ｂが冷却空気導入流路とされ
ている。
構造の冷却構造３１を示すものである。この冷却構造３
１は、軸方向に沿う溝部３４ａが形成されたフィンリン
グ３２ａと、燃焼ガスの旋回流と同一方向へ傾斜された
溝部３４ｂが形成された旋回フィンリング３２ｂとを有
しており、フィンリング３２ａの下流側に旋回フィンリ
ング３２ｂが連結されている。つまり、この冷却構造３
１は、傾斜された溝部３４ｂが冷却空気導入流路とされ
ている。
【００３１】そして、この冷却構造３１によって燃焼室
１０ａが形成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、空
気が外面板３３の冷却空気取入孔３５から冷却空気とし
てフィンリング３２ａの冷却流路である溝部３４ａ内に
流れ込み、この溝部３４ａ内を流れた後、旋回フィンリ
ング３２ｂの冷却空気導入流路である溝部３４ｂへ送り
込まれ、これにより、冷却空気は、その流れの方向が、
燃焼ガスの旋回流と同一方向へ向けられて溝部３４ｂの
端部からなる冷却空気流出孔３６から燃焼室１０ａ内へ
流出され、燃焼ガスの旋回流と同一方向へ流れながら空
気フィルムを形成することとなり、空気フィルムと旋回
流との間での乱れが低減され、空気フィルムと旋回流と
の混合が抑制され、しかも、この空気フィルム自体も旋
回することにより遠心力が生じ、内筒１１の内面への空
気フィルムの貼り付き性が高められ、フィルム冷却の効
率が大幅に向上される。
１０ａが形成された燃焼器１０によれば、燃焼時に、空
気が外面板３３の冷却空気取入孔３５から冷却空気とし
てフィンリング３２ａの冷却流路である溝部３４ａ内に
流れ込み、この溝部３４ａ内を流れた後、旋回フィンリ
ング３２ｂの冷却空気導入流路である溝部３４ｂへ送り
込まれ、これにより、冷却空気は、その流れの方向が、
燃焼ガスの旋回流と同一方向へ向けられて溝部３４ｂの
端部からなる冷却空気流出孔３６から燃焼室１０ａ内へ
流出され、燃焼ガスの旋回流と同一方向へ流れながら空
気フィルムを形成することとなり、空気フィルムと旋回
流との間での乱れが低減され、空気フィルムと旋回流と
の混合が抑制され、しかも、この空気フィルム自体も旋
回することにより遠心力が生じ、内筒１１の内面への空
気フィルムの貼り付き性が高められ、フィルム冷却の効
率が大幅に向上される。
【００３２】なお、この例では、軸方向に沿う溝部３４
ａが形成されたフィンリング３２ａに、燃焼ガスの旋回
流と同一方向へ傾斜された溝部３４ｂが形成された旋回
フィンリング３２ｂを連結させたが、これらを一体成形
しても良いことは勿論である。
ａが形成されたフィンリング３２ａに、燃焼ガスの旋回
流と同一方向へ傾斜された溝部３４ｂが形成された旋回
フィンリング３２ｂを連結させたが、これらを一体成形
しても良いことは勿論である。
【００３３】また、図６に示すものは、冷却構造３１を
構成するフィンリング３２であり、このフィンリング３
２は、その表面が粗面化されている。つまり、このフィ
ンリング３２は、その表面をサンドブラスト加工やエッ
チング処理を施したり、あるいは溶射することにより表
面粗さが高められている。そして、このように、フィン
リング３２の表面粗さが高められた冷却構造３１によれ
ば、表面積が増加されて冷却空気との熱伝達率が高めら
れ、冷却効率を大幅に向上させることができる。
構成するフィンリング３２であり、このフィンリング３
２は、その表面が粗面化されている。つまり、このフィ
ンリング３２は、その表面をサンドブラスト加工やエッ
チング処理を施したり、あるいは溶射することにより表
面粗さが高められている。そして、このように、フィン
リング３２の表面粗さが高められた冷却構造３１によれ
ば、表面積が増加されて冷却空気との熱伝達率が高めら
れ、冷却効率を大幅に向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の冷却構
造及びそれを用いた燃焼器によれば、下記の効果を得る
ことができる。請求項１記載の冷却構造によれば、冷却
空気取入孔から取り入れられて冷却空気流出孔から内面
に沿って送り込まれる冷却空気が、冷却空気導入流路に
よって、燃焼ガスの旋回方向に沿って送り出されること
により、冷却空気によって内面に沿って形成される空気
フィルムが燃焼ガスの旋回流に沿って流れながら形成さ
れることとなり、空気フィルムと旋回流との間での乱れ
が低減され、空気フィルムと旋回流との混合が抑制さ
れ、しかも、空気フィルム自体も旋回することにより遠
心力によって内面への貼り付き性が高められ、これによ
り、冷却構造のフィルム冷却の効率を大幅に向上させる
ことができる。つまり、冷却空気の使用量を増加させる
ことなく、良好なフィルム冷却を行うことができ、近年
の燃焼性能の向上に伴う燃焼温度の上昇に対応すること
ができ、これにより、燃焼用空気の制限をなくし、良好
な低ＮＯx化を実現させることができる。
造及びそれを用いた燃焼器によれば、下記の効果を得る
ことができる。請求項１記載の冷却構造によれば、冷却
空気取入孔から取り入れられて冷却空気流出孔から内面
に沿って送り込まれる冷却空気が、冷却空気導入流路に
よって、燃焼ガスの旋回方向に沿って送り出されること
により、冷却空気によって内面に沿って形成される空気
フィルムが燃焼ガスの旋回流に沿って流れながら形成さ
れることとなり、空気フィルムと旋回流との間での乱れ
が低減され、空気フィルムと旋回流との混合が抑制さ
れ、しかも、空気フィルム自体も旋回することにより遠
心力によって内面への貼り付き性が高められ、これによ
り、冷却構造のフィルム冷却の効率を大幅に向上させる
ことができる。つまり、冷却空気の使用量を増加させる
ことなく、良好なフィルム冷却を行うことができ、近年
の燃焼性能の向上に伴う燃焼温度の上昇に対応すること
ができ、これにより、燃焼用空気の制限をなくし、良好
な低ＮＯx化を実現させることができる。
【００３５】請求項２記載の冷却構造によれば、フィル
ム冷却とともに、冷却流路へ冷却空気が流されて対流冷
却が行われるので、さらなる冷却効率の向上を図ること
ができ、極めて冷却性に優れた冷却構造とすることがで
きる。しかも、冷却流路の全部もしくは少なくとも冷却
空気流出孔近傍部分を傾斜させることにより冷却空気導
入流路とされているので、コストをかけずに冷却効率の
向上を図ることができる。
ム冷却とともに、冷却流路へ冷却空気が流されて対流冷
却が行われるので、さらなる冷却効率の向上を図ること
ができ、極めて冷却性に優れた冷却構造とすることがで
きる。しかも、冷却流路の全部もしくは少なくとも冷却
空気流出孔近傍部分を傾斜させることにより冷却空気導
入流路とされているので、コストをかけずに冷却効率の
向上を図ることができる。
【００３６】請求項３記載の冷却構造によれば、冷却流
路の内面が粗面化されて表面積が増加されているので、
冷却空気との熱伝達率が高められ、冷却効率をさらに大
幅に向上させることができる。
路の内面が粗面化されて表面積が増加されているので、
冷却空気との熱伝達率が高められ、冷却効率をさらに大
幅に向上させることができる。
【００３７】請求項４および５記載の冷却構造を用いた
燃焼器によれば、優れた冷却効率を有する冷却構造によ
って燃焼室が形成されているので、良好な冷却効率が得
られた燃焼器とすることができる。
燃焼器によれば、優れた冷却効率を有する冷却構造によ
って燃焼室が形成されているので、良好な冷却効率が得
られた燃焼器とすることができる。
【図１】 本発明の実施の形態の冷却構造の構成及び構
造を説明する冷却構造からなる内筒の一部を断面視した
斜視図である。
造を説明する冷却構造からなる内筒の一部を断面視した
斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態の冷却構造の構成及び構
造を説明する冷却構造の一部を断面視した斜視図であ
る。
造を説明する冷却構造の一部を断面視した斜視図であ
る。
【図３】 冷却空気と燃焼ガスとの流れの違いによるフ
ィルム冷却の効率の比較を示すグラフ図である。
ィルム冷却の効率の比較を示すグラフ図である。
【図４】 本発明の他の実施の形態の冷却構造の構成及
び構造を説明する冷却構造からなる内筒の一部を断面視
した斜視図である。
び構造を説明する冷却構造からなる内筒の一部を断面視
した斜視図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態の冷却構造の構成及
び構造を説明する冷却構造の一部を断面視した斜視図で
ある。
び構造を説明する冷却構造の一部を断面視した斜視図で
ある。
【図６】 本発明の他の実施の形態の冷却構造を説明す
るフィンリングの一部の斜視図である。
るフィンリングの一部の斜視図である。
【図７】 燃焼器の構成及び構造を説明する燃焼器の一
部の概略側断面図及び横断面図である。
部の概略側断面図及び横断面図である。
【図８】 従来の冷却構造の構成及び構造を説明する冷
却構造の一部を破断視した斜視図である。
却構造の一部を破断視した斜視図である。
【図９】 従来の冷却構造の構成及び構造を説明する冷
却構造の断面図である。
却構造の断面図である。
【図１０】 従来の燃焼器の燃焼室内における燃焼ガス
の旋回流を説明する燃焼室の概略斜視図である。
の旋回流を説明する燃焼室の概略斜視図である。
１ メインバーナ １０ 燃焼器 １０ａ 燃焼室 １３ パイロットバーナ ３１ 冷却構造 ３４ 溝部（冷却流路、冷却空気導入流路） ３４ａ 溝部（冷却流路） ３４ｂ 溝部（冷却流路、冷却空気導入流路） ３５ 冷却空気取入孔 ３６ 冷却空気流出孔
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼器の筒状の燃焼室を形成し、冷却空
気取入孔から外周側の冷却空気を取り入れて冷却空気流
出孔から燃焼室の内面に沿って送り込んで空気フィルム
を形成することによりフィルム冷却を行う冷却構造であ
って、 少なくとも前記冷却空気流出孔近傍には、燃焼室内にて
旋回する燃焼ガスの旋回方向に沿って冷却空気を流出さ
せる冷却空気導入流路が設けられていることを特徴とす
る冷却構造。 - 【請求項２】 前記冷却空気取入孔と前記冷却空気流出
孔とに連通し、前記冷却空気取入孔から取り入れた冷却
空気が前記冷却空気流出孔へ向かって流されることによ
り対流冷却が行われる冷却流路を有し、該冷却流路の全
部もしくは少なくとも前記冷却空気流出孔近傍部分が、
燃焼ガスの旋回方向に沿う方向に傾斜されて前記冷却空
気導入流路とされていることを特徴とする請求項１記載
の冷却構造。 - 【請求項３】 前記冷却流路は、その内面が粗面化され
ていることを特徴とする請求項２記載の冷却構造。 - 【請求項４】 中心に配置されたバーナと、このバーナ
からの燃料が送り込まれる筒状燃焼室とを有する燃焼器
であって、 前記燃焼室が請求項１〜３のいずれか１項記載の冷却構
造を筒状に形成してなることを特徴とする燃焼器。 - 【請求項５】 前記バーナは、中心に配置されたパイロ
ットバーナの周囲に複数のメインバーナが配置されてい
ることを特徴とする請求項４記載の燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000356079A JP2002155758A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 冷却構造及びそれを用いた燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000356079A JP2002155758A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 冷却構造及びそれを用いた燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002155758A true JP2002155758A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18828386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000356079A Withdrawn JP2002155758A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 冷却構造及びそれを用いた燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002155758A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101049645B1 (ko) | 2011-02-24 | 2011-07-14 | 주식회사 엠텍이엔지 | 분사냉각방식의 연소실 |
| CN102213429A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 通用电气公司 | 燃烧器衬套螺旋冷却装置 |
| JP2012041918A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器ライナ冷却システム |
| EP2532836A3 (en) * | 2011-06-06 | 2014-04-09 | General Electric Company | Combustion liner and transistion piece |
| WO2014123970A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustor liner for a can-annular gas turbine engine and a method for constructing such a liner |
| WO2016063497A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 住友精密工業株式会社 | 航空機エンジン用の熱交換器 |
| US9494081B2 (en) | 2013-05-09 | 2016-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine engine shutdown temperature control system with an elongated ejector |
| CN110081466A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-08-02 | 西北工业大学 | 一种采用微通道冷却的火焰筒壁面结构 |
-
2000
- 2000-11-22 JP JP2000356079A patent/JP2002155758A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8590314B2 (en) * | 2010-04-09 | 2013-11-26 | General Electric Company | Combustor liner helical cooling apparatus |
| CN102213429A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 通用电气公司 | 燃烧器衬套螺旋冷却装置 |
| US20110247341A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | General Electric Company | Combustor liner helical cooling apparatus |
| JP2011220328A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器ライナー螺旋状冷却装置 |
| CN102213429B (zh) * | 2010-04-09 | 2015-05-20 | 通用电气公司 | 燃烧器衬套螺旋冷却装置 |
| JP2012041918A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器ライナ冷却システム |
| KR101049645B1 (ko) | 2011-02-24 | 2011-07-14 | 주식회사 엠텍이엔지 | 분사냉각방식의 연소실 |
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| WO2014123970A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustor liner for a can-annular gas turbine engine and a method for constructing such a liner |
| CN105190179A (zh) * | 2013-02-06 | 2015-12-23 | 西门子股份公司 | 用于环筒燃气涡轮发动机的燃烧器衬套和用于构造这样的衬套的方法 |
| JP2016508561A (ja) * | 2013-02-06 | 2016-03-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 缶型−環状ガスタービンエンジン用の燃焼器ライナ及び該ライナを製造する方法 |
| US9494081B2 (en) | 2013-05-09 | 2016-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine engine shutdown temperature control system with an elongated ejector |
| WO2016063497A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 住友精密工業株式会社 | 航空機エンジン用の熱交換器 |
| JP6099842B2 (ja) * | 2014-10-21 | 2017-03-22 | 住友精密工業株式会社 | 航空機エンジン用の熱交換器 |
| JPWO2016063497A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2017-04-27 | 住友精密工業株式会社 | 航空機エンジン用の熱交換器 |
| US10156404B2 (en) | 2014-10-21 | 2018-12-18 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Heat exchanger for aircraft engine |
| CN110081466A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-08-02 | 西北工业大学 | 一种采用微通道冷却的火焰筒壁面结构 |
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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: 20080205 |