JP2003065071A

JP2003065071A - ガスタービン燃焼器

Info

Publication number: JP2003065071A
Application number: JP2001256965A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Ishiguro; 達男石黒; Masao Terasaki; 正雄寺崎; Yoichi Sato; 洋一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP3930274B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスタービンの燃焼器出口を簡易かつ効果的
に冷却し、その焼損や熱変形を有効に抑止することがで
きるガスタービン燃焼器を提供すること。【解決手段】燃焼器出口１２２の外周に、複数のイン
ピンジ孔６を有するインピンジ冷却手段を設ける。そし
て、このインピンジ孔６から圧縮機で圧縮された冷却空
気４００を燃焼器出口１２２の外周壁面に噴出して衝突
させて、インピンジ冷却する。さらに、燃焼器出口１２
２の壁７に複数のフィルム冷却孔８を設け、インピンジ
冷却後の冷却空気４００をこのフィルム冷却孔８から燃
焼器出口１２２の内部に取り込んで吹き出させ、燃焼器
出口１２２の内周壁面フィルム冷却手段する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスタービンの
燃焼器出口を簡易かつ効果的に冷却し、その焼損や熱変
形を有効に抑止することができるガスタービン燃焼器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン燃焼器の壁面は、タービン
の燃焼通路に至る高温の燃焼ガスの流路となるため、燃
焼器の壁面は、燃焼ガスにより焼損したり或いは熱変形
したりすることが知られている。図１０は、従来のガス
タービン燃焼器を示す全体構成図である。同図におい
て、ガスタービン燃焼器１００は、金属部材から成る円
筒形状の内筒１１０と、この内筒１１０の開口部１１１
に嵌め合わされる尾筒１２０とを含み構成されている。
この尾筒１２０は、円筒形状を有する金属部材から成
り、その入口部１２１には、内筒１１０の開口部１１１
を挿入して嵌め込む。尾筒１２０は、その入口部１２１
から徐々にその断面積を狭め、その出口部１２２は、扇
形に湾曲した長方形状を有する（図１１参照）。この尾
筒１２０の出口部１２２は、その外周に凹型断面形状を
有する環状のシール支持部１２３を有している。このシ
ール支持部１２３は、金属部材から成り、尾筒１２０の
出口部１２２に嵌め込まれて溶接によって固定設置され
ている。なお、ここにいう尾筒１２０の出口部１２２
は、尾筒１２０の開口部１２４のみを指すものではな
く、その上流側近辺の焼損や熱変形が生じる部分をも含
むものとする。

【０００３】図１２は、ガスタービン燃焼器１００の出
口付近を示す拡大断面図である。同図において、ガスタ
ービン燃焼器１００は、その尾筒１２０の出口部１２２
を、タービン２００の燃焼通路２１０に接続して設置さ
れている。この燃焼通路２１０の入口は、タービン１段
静翼２２０をその両端から支持する内側シュラウド２３
０と外側シュラウド２４０とによって形成されている。
尾筒１２０は、この燃焼通路２１０の入口にその出口部
１２２を位置しつつ車室（図示省略）に固定されてい
る。この尾筒１２０の出口部１２２とタービン２００の
燃焼通路２１０との隙間は、金属材料から成ると共に、
ｙ字型断面形状を有する環状のシール部材１２５によっ
て封止されている。このシール部材１２５は、そのカギ
状の先端部１２６を尾筒１２０の出口部１２２が備える
シール支持部１２３の凹部に差し込み、その二股部１２
７をタービン１段静翼２２０のシュラウド２３０、２４
０に嵌め合わせて設置されている。このガスタービン燃
焼器１００において、内筒１１０にて生成されて点火さ
れた予混合気は、尾筒１２０の燃焼室１２８に噴出され
て燃焼し、高温の燃焼ガス３００となる。この燃焼ガス
３００は、尾筒１２０内を進み、その出口部１２２か
ら、タービン２００の燃焼通路２１０に吹き出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、ガスター
ビン燃焼器１００の尾筒１２０は、高温の燃焼ガス３０
０の流路となっており、その出口部１２２に至るにつれ
徐々にその断面積を狭めるので、燃焼ガス３００は、こ
の出口部１２２において流速を最も速める。したがっ
て、尾筒１２０の出口部１２２は、この燃焼ガス３００
によって特に焼損を受け易く、また熱変形し易いという
特徴がある。図１３は、その熱変形の様子を示した尾筒
１２０の出口部１２２の正面図である。同図において、
尾筒１２０の出口部１２２は、もとの状態では、扇形に
湾曲した長方形状を有している（図（ａ）参照）。しか
し、長期間に渡り使用され、燃焼ガス３００にさらされ
ると、尾筒１２０の出口部１２２はその高熱によって変
形する（図（ｂ）参照）。かかる出口部１２２の熱変形
は、例えば、１２５０度クラスのガスタービンでは約１
年ほどの使用により徐々にその兆候が現れ、その後加速
的に熱変形が進む。その結果、尾筒１２０全体を定期的
に交換しなければならないという問題点があった。しか
しながら、従来のガスタービン燃焼器１００では、上記
のような尾筒１２０に生ずる焼損や熱変形を抑止する手
段を何ら有しなかったため、かかる問題を解決する有効
な手段の開発が強く望まれていた。

【０００５】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、ガスタービンの燃焼器出口を簡易かつ
効果的に冷却し、その焼損や熱変形を有効に抑止するこ
とができるガスタービン燃焼器を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明であるガスタービン燃焼器は、タービン
の燃焼通路に燃焼ガスを吹き出す燃焼器出口の外周に設
けられると共に、圧縮機で圧縮された冷却空気を前記燃
焼器出口の外周壁面に噴出して衝突させる複数のインピ
ンジ孔を有するインピンジ冷却手段と、前記燃焼器出口
の壁に設けられると共に、前記インピンジ冷却後の冷却
空気を前記燃焼器出口の内部に取り込んで吹き出し、前
記燃焼器出口の内周壁面上に冷却空気の膜を形成する複
数のフィルム冷却孔を有するフィルム冷却手段とを含む
ことを特徴とする。

【０００７】この発明において、冷却空気は、燃焼器外
周に設けられたインピンジ冷却手段により、燃焼器出口
の外周壁面に噴出されて衝突し、燃焼器出口をインピン
ジ冷却する。そして、インピンジ冷却後の冷却空気は、
燃焼器出口の壁に設けられたフィルム冷却手段により、
燃焼器出口の内周面に吹き出されてそこに冷却空気の膜
を形成し、燃焼器出口の内周面をフィルム冷却する。こ
れにより、ガスタービンの燃焼器出口は冷却され、その
焼損や熱変形が抑止される。なお、燃焼器出口は、尾筒
その他の燃焼器が備える部品によって形成される。

【０００８】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、タービンの燃焼通路に燃焼ガスを吹き出す燃焼器出
口の外周に設けられると共に、圧縮機で圧縮された冷却
空気を前記燃焼器出口の外周壁面に噴出して衝突させる
複数のインピンジ孔を有するインピンジ冷却手段と、前
記燃焼器出口の外周に形成されると共に、前記インピン
ジ冷却後の冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁面に沿っ
て流して対流冷却を行う対流冷却手段とを含むことを特
徴とする。

【０００９】この発明において、冷却空気は、燃焼器外
周に設けられたインピンジ冷却手段により、燃焼器出口
の外周壁面に噴出されて衝突し、燃焼器出口をインピン
ジ冷却する。そして、インピンジ冷却後の冷却空気は、
燃焼器出口の外周に形成された対流冷却手段により、燃
焼器出口の外周壁面に沿って流れ、燃焼器出口を対流冷
却する。これにより、ガスタービンの燃焼器出口は冷却
され、その焼損や熱変形が抑止される。

【００１０】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、タービンの燃焼通路に燃焼ガスを吹き出す燃焼器出
口の外周に形成されると共に、圧縮機で圧縮された冷却
空気を前記燃焼器出口の外周壁面に沿って流して対流冷
却を行う対流冷却手段と、前記燃焼器出口の壁に設けら
れると共に、前記燃焼器出口の外周壁面に沿って流れる
冷却空気を前記燃焼器出口の内部に取り込んで吹き出
し、前記燃焼器出口の内周壁面上に冷却空気の膜を形成
する複数のフィルム冷却孔を有するフィルム冷却手段と
を含むことを特徴とする。

【００１１】この発明において、冷却空気は、燃焼器出
口の外周に形成された対流冷却手段により、燃焼器出口
の外周壁面に沿って流れ、燃焼器出口を対流冷却する。
また、この外周壁面に沿って流れる冷却空気の一部は、
燃焼器出口の壁に設けられたフィルム冷却孔から燃焼器
内部に取り込まれ、その内壁面上に吹き出して冷却空気
の膜を形成し、燃焼器出口をフィルム冷却する。これに
より、ガスタービンの燃焼器出口は冷却され、その焼損
や熱変形が抑止される。

【００１２】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１に記載のガスタービン燃焼器において、さ
らに、前記燃焼器出口の外周に形成されると共に、前記
インピンジ冷却後の冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁
面に沿って流して対流冷却を行う対流冷却手段を含むこ
とを特徴とする。

【００１３】この発明において、インピンジ冷却後の冷
却空気は、燃焼器出口の外周に形成された対流冷却手段
により、燃焼器出口の外周壁面に沿って流れ、燃焼器出
口を対流冷却する。これにより、インピンジ冷却手段お
よびフィルム冷却手段のみによって冷却する場合と比較
して、より効果的に燃焼器出口を冷却することができ
る。

【００１４】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１〜４のいずれか一つに記載のガスタービン
燃焼器において、前記インピンジ冷却手段は、前記燃焼
器出口の外周に設置されると共に、前記インピンジ孔を
有するインピンジ部材であることを特徴とする。この発
明において、インピンジ部材は、燃焼器出口の外周に設
置されるので、そのインピンジ孔から噴出した冷却空気
は、燃焼器出口の外周壁面に衝突し、燃焼器出口をイン
ピンジ冷却する。なお、インピンジ部材には、環状、板
状その他のインピンジ孔を有する部材が含まれる。

【００１５】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスタービン
燃焼器において、さらに、前記インピンジ冷却後の空気
または前記対流冷却後の空気を、前記燃焼器出口の開口
部外縁に形成した隙間から前記燃焼通路の内壁に沿って
吹き出し、この内壁の表面に冷却空気の膜を形成し得る
空気膜形成手段を有することを特徴とする。この発明に
おいて、対流冷却後の冷却空気は、開口部外縁の隙間か
ら燃焼通路の内壁に沿って吹き出し、この内壁の表面に
冷却空気の膜を形成する。これにより、燃焼通路の内壁
を冷却することができる。

【００１６】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１〜６のいずれか一つに記載のガスタービン
燃焼器において、前記燃焼器出口の外周には、前記イン
ピンジ孔から噴出して前記外周壁面に衝突した冷却空気
を溜めると共に、この溜めた冷却空気を前記フィルム冷
却孔もしくは前記冷却空気流路に供給する空気室を設け
たことを特徴とする。この発明において、燃焼器出口の
外周壁面に衝突した冷却空気は空気室に溜まり、ここか
らフィルム冷却もしくは対流冷却の冷媒として供給され
る。これにより、冷却空気を効率的に利用することがで
きる。

【００１７】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１〜７のいずれか一つに記載のガスタービン
燃焼器において、前記対流冷却手段は、前記燃焼器出口
の外周を覆って設置されると共に、前記燃焼器出口の開
口部外縁に隙間を形成しつつ前記燃焼器出口の外周面上
に前記冷却空気の通路を形成する被覆部材であることを
特徴とする。この発明において、冷却空気は、燃焼器出
口の外周面を対流冷却し、さらに、燃焼器出口の開口部
外縁の隙間から、燃焼通路に吹き出される。これによ
り、冷却空気は、開口部外縁に生じる燃焼ガスの巻き込
みを抑止すると共に、フィルム冷却空気としてタービン
１段静翼を冷却する。

【００１８】また、この発明であるガスタービン燃焼器
は、請求項１〜８のいずれか一つに記載のガスタービン
燃焼器において、さらに、前記冷却空気を前記燃焼器出
口の開口部付近の外周壁面に噴出して衝突させる複数の
インピンジ孔を有し、且つ、前記燃焼器出口の外周を覆
いつつ前記燃焼器出口から前記燃焼通路の入口に渡して
設置されると共に前記燃焼通路と前記燃焼器出口との隙
間を封止するシール部材を、含むことを特徴とする。こ
の発明において、冷却空気は、シール部材のインピンジ
孔から噴出して燃焼器出口の外周壁面に衝突し、ここを
インピンジ冷却する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態１により
この発明が限定されるものではない。また、以下に示す
実施の形態１の構成要素には、当業者が通常設計変更で
きるものが含まれるものとする。

【００２０】（実施の形態１）図１は、この発明にかか
る第１の実施の形態であるガスタービン燃焼器の要部を
示す側面断面図である。同図において、上記従来のガス
タービン燃焼器１００と同一の構成要素には同一の符号
を付し、その説明を省略する。ガスタービン燃焼器１０
０は、その尾筒１２０出口部１２２の開口部１２４をタ
ービンの燃焼通路２１０の入口に位置している。この燃
焼通路２１０の入口は、タービン１段静翼２２０を支持
する内側シュラウド２３０と外側シュラウド２４０とを
略平行に配置して形成されている。尾筒１２０の出口部
１２２は、これらシュラウド２３０、２４０の間にその
開口部１２４の縁を挿入して設置されている。尾筒１２
０の出口部１２２には、凹型断面形状を有する環状のシ
ール支持部１２３が嵌め込まれ、出口部１２２の外周面
上に溶接によって固定設置されている。尾筒１２０の出
口部１２２と燃焼通路２１０とは、シール支持部１２３
とシュラウド２３０、２４０とに渡して設置されたｙ字
型断面形状を有する環状のシール部材１２５によってそ
の隙間を封止されている。

【００２１】また、尾筒１２０は、シール支持部１２３
の上流側に、尾筒１２０の外周を一回りして形成された
長方形断面の空気室１を有する。空気室１は、尾筒１２
０出口部１２２の外周面と、シール支持部１２３の尾筒
１２０上流側の側面２と、シール支持部１２３の上流側
にその側面２と平行して設置された壁３と、シール支持
部１２３と壁３とに渡して設置されたインピンジ環４と
によって仕切られている。空気室１の壁３は、金属部材
から成り、尾筒１２０の出口部１２２と嵌まり合う環状
形状を有する。この壁３は、尾筒１２０の出口部１２２
から嵌め込まれて尾筒１２０の外周面上に溶接により固
定設置される。また、インピンジ環４は、薄型の金属部
材から成り、尾筒１２０出口部１２２の外周と略相似形
状を有する略筒型の環状形状を有する。インピンジ環４
は、その内周面５を尾筒１２０の外周面に対して並行に
向けつつシール支持部１２３の上流側側面２と環状の壁
３とに支持され、これらに溶接によって固定されてい
る。また、インピンジ環４には、尾筒１２０の外周面に
噴出口を向けた多数のインピンジ孔６が形成されている
（図２参照）。

【００２２】また、尾筒１２０出口部１２２の壁７に
は、空気室１から尾筒１２０内部に貫通する多数のフィ
ルム冷却孔８が、その全周に渡って形成されている。フ
ィルム冷却孔８は、冷却空気４００の通路となる微細孔
であり（図３参照）、近年はレーザーによって形成され
る。また、尾筒１２０は、シール支持部１２３の下流側
に尾筒１２０出口部１２２の外周面に沿って形成された
空気通路９を有する（図４（ａ）参照）。空気通路９
は、薄型の金属部材から成り尾筒１２０の出口部１２２
と略相似形状を有する筒型の被覆部材１５によって形成
されている。被覆部材１５は、尾筒１２０の出口部１２
２の外周に嵌め合わされ、その端部をシール支持部１２
３の下流側側面１０に溶接して固定されている。また、
被覆部材１５の出口側の縁１１は、尾筒１２０出口部１
２２の開口部１２４と同位置に位置し、開口部１２４の
外縁全周に一様な空気通路９の吹き出し口を形成してい
る。また、シール支持部１２３は、尾筒１２０との溶接
部に複数のスリットを有する（図４（ｂ）参照）。この
スリット１２は、空気室１と空気通路９とを連通させて
おり、空気室１からの冷却空気４００の流路となる。

【００２３】この実施の形態１において、圧縮機（図示
省略）により圧縮された冷却空気４００は、尾筒１２０
外部と燃焼通路２１０との圧力差によって、インピンジ
環４のインピンジ孔６から空気室１内に噴出する。そし
て、冷却空気４００は、尾筒１２０出口部１２２の外周
面に衝突し、この出口部１２２をインピンジ冷却する。
インピンジ冷却後の冷却空気４００は空気室１内に溜ま
り、その一部は尾筒１２０のフィルム冷却孔８から尾筒
１２０内側に吹き出して、尾筒１２０の内壁面に薄い冷
却空気４００の膜を形成する。これにより、尾筒１２０
の内壁は、尾筒１２０内部を流れる高温の燃焼ガス３０
０から保護され、その焼損が抑止される。また、冷却空
気４００の他の一部は、空気室１からシール支持部１２
３のスリット１２を通り、出口部１２４外周の空気通路
９に流入する。この冷却空気４００は、空気通路９内を
出口部１２４外周に沿って流れ、尾筒１２０出口部１２
２を対流冷却する。さらに、対流冷却後の冷却空気４０
０は、空気通路９の吹き出し口から燃焼通路２１０に吹
き出され、タービン１段静翼２２０をフィルム冷却す
る。

【００２４】この実施の形態１によれば、尾筒１２０の
出口部１２２は上記のように冷却空気４００によって冷
却されるので、その焼損や熱変形が抑止される。また、
インピンジ冷却後の冷却空気４００は、空気室１によっ
て次の冷却にあたり再利用されるので、冷却空気４００
を効率的に利用することができ、少ない流量で効果的に
冷却を行うことができる。さらに、空気通路９から吹き
出された冷却空気４００は、タービン１段静翼２２０の
冷却にも用いることができるので、冷却空気４００をよ
り効率的に利用することができる。

【００２５】なお、この実施の形態１において、ガスタ
ービン燃焼器１００は、尾筒１２０出口部１２２をイン
ピンジ冷却と、フィルム冷却と、対流冷却とによって冷
却するが、フィルム冷却と対流冷却とは、択一的であっ
てもよい。すなわち、尾筒１２０出口部１２２の冷却構
造は、スリット１２および空気通路９を設けずに、イン
ピンジ冷却後の冷却空気をフィルム冷却のみに用いるこ
ととしてもよいし、フィルム冷却孔８を設けずにインピ
ンジ冷却後の空気を対流冷却にのみ用いることとしても
よい（図示省略）。これにより、より少ない冷却空気４
００で効果的に冷却することができると共に、ガスター
ビン燃焼器１００の焼損や熱変形の程度に応じた簡易な
冷却構造とすることができる。また、上記冷却構造は、
インピンジ冷却手段を設けずに、フィルム冷却孔８およ
び空気通路９のみによって構成してもよい（図５参
照）。これにより、より簡易な構成で尾筒１２０の焼損
を抑止することができる。

【００２６】（実施の形態２）図６は、この発明にかか
る第２の実施の形態であるガスタービン燃焼器の要部を
示す側面断面図である。同図において、上記従来ならび
に実施の形態１にかかるガスタービン燃焼器１００と同
一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。ガスタービン燃焼器１００は、その尾筒１２０の出
口部１２２をタービンの燃焼通路２１０に位置してい
る。タービン燃焼通路２１０は、タービン１段静翼２２
０を支持する内側シュラウド２３０と外側シュラウド２
４０とによって形成されている。尾筒１２０の出口部１
２２は、その開口部１２４の縁をこられのシュラウド２
３０、２４０の間に挿入して設置されている。開口部１
２４の外縁とシュラウド２３０，２４０の表面２３１と
の間には、冷却空気４００が吹き出される隙間１３が確
保されている。この隙間１３は、開口部１２４外縁の外
周に一様に形成されている。

【００２７】また、尾筒１２０出口部１２２の外周に
は、シール支持部１２３が設置されている。尾筒１２０
出口部１２２と燃焼通路２１０とは、このシール支持部
１２３とシュラウド２３０、２４０とに渡して設置され
たシール部材１２５により封止されている。このシール
部材１２５は、尾筒１２０出口部１２２の外周と略相似
形状を有する筒状部１４を有する。シール部材１２５
は、この筒状部１４の内周面を尾筒１２０出口部１２２
の外周面に対向させつつ、尾筒１２０の出口部１２２に
嵌め合わされている。筒状部１４の内周面と尾筒１２０
の外周面とが対向して形成する空間９は、冷却空気４０
０が尾筒１２０出口部１２２の外周面において対流冷却
を行う空気通路９となる。

【００２８】シール支持部１２３の上流側には、空気室
１が形成されている。この空気室１は、尾筒１２０の外
周面と、シール支持部１２３の上流側側面２と、壁３
と、インピンジ環４とによって形成されている。空気室
１と空気通路９とは、シール支持部１２３が尾筒１２０
との溶接面に有するスリット１２によって、相互に連通
している。また、インピンジ環４は、冷却空気４００を
噴出する多数のインピンジ孔６を有しており、その面を
尾筒１２０の外周面と対向させて設置されている。

【００２９】この実施の形態２において、圧縮機で圧縮
された冷却空気４００は、尾筒１２０外部と燃焼通路２
１０との圧力差によって、インピンジ孔６から空気室１
内に噴出し、尾筒１２０出口部１２２の外周面に衝突す
る。これにより、出口部１２２はインピンジ冷却され
る。また、インピンジ冷却後の冷却空気４００は、空気
室１内に溜まり、シール支持部１２３のスリット１２を
通って、空気通路９に流入する。そして、冷却空気４０
０は、空気通路９を尾筒１２０出口部１２２の外周面に
沿って流れ、この出口部１２２を対流冷却する。このと
きシール部材１２５は、この冷却空気４００を導く空気
通路９の壁面として作用する。さらに、対流冷却後の冷
却空気４００は、尾筒１２０開口部１２４の外縁とシュ
ラウド２３０、２４０との隙間１３から、シュラウド２
３０、２４０の表面に沿って吹き出される（図７参
照）。これにより、シュラウド２３０、２４０表面に
は、冷却空気４００の膜が形成され、尾筒１２０開口部
１２４から吹き出される高温の燃焼ガス３００からシュ
ラウド２３０、２４０を保護する。

【００３０】この実施の形態２によれば、尾筒１２０の
出口部１２２は、上記のインピンジ冷却および対流冷却
によって冷却されるので、その焼損や熱変形が抑制され
る。また、タービン１段静翼２２０の内側シュラウド２
３０および外側シュラウド２４０は、隙間１３から吹き
出される冷却空気４００によってフィルム冷却されるの
で、その焼損が抑制される。また、インピンジ冷却後の
冷却空気４００は、空気室１を経て対流冷却に用いられ
るので、少量の冷却空気４００によって効率的に尾筒１
２０出口部１２２を冷却することができる。また、出口
部１２４を冷却した冷却空気４００は、さらに内側シュ
ラウド２３０および外側シュラウド２４０の冷却に用い
られるので、冷却空気４００が効率的に活用され、少な
い流量で効果的に冷却を行うことができる。

【００３１】（変形例）図８は、実施の形態２に記載し
たガスタービン燃焼器１００の変形例を示す側面断面図
である。同図において、上記実施の形態２に記載したガ
スタービン燃焼器１００と同一の構成要素には同一の符
号を付し、その説明を省略する。この構成では、実施の
形態２のガスタービン燃焼器１００が有するインピンジ
環４、空気室１、スリット１２は、設けられていない。
また、この構成において、尾筒１２０出口部１２２とタ
ービン燃焼通路２１０とを封止するシール部材１２５
は、その筒状部１４に、多数のインピンジ孔６を有する
（図９参照）。インピンジ孔６は、シール部材１２５の
筒状部１４全周に一様に形成されており、その噴出方向
を尾筒１２０出口部１２２の外周面に向けている。

【００３２】この構成において、圧縮機で圧縮された冷
却空気４００は、シール部材１２５のインピンジ孔６か
ら尾筒１２０出口部１２２の外周面に噴出して衝突し、
出口部１２２をインピンジ冷却する。そして、シール部
材１２５と尾筒１２０出口部１２２の外周面によって形
成される空気通路９を通って出口部１２２の外周面を対
流冷却する。さらに、対流冷却後の冷却空気４００は、
尾筒１２０開口部１２４の外縁とシュラウド２３０、２
４０との隙間から、シュラウド２３０、２４０の壁面に
沿って吹き出し、この壁面上に冷却空気４００の膜を形
成する。これにより、タービンの内側シュラウド２３０
および外側シュラウド２４０は、フィルム冷却される。

【００３３】この構成によれば、上記インピンジ冷却お
よび対流冷却によって尾筒１２０出口部１２２は冷却さ
れるので、その焼損や熱変形が抑止される。また、シー
ル部材１２５にインピンジ孔６を形成したので、尾筒１
２０出口部１２２の中でもより熱変形が著しい開口部１
２４付近を特に効果的に冷却することができる。また、
この構成において、インピンジ冷却後の冷却空気４００
は、尾筒１２０出口部１２２の対流冷却に用いられ、さ
らにタービンのシュラウド２３０、２４０のフィルム冷
却に用いられるので、冷却空気４００が効率的に活用さ
れ、少ない流量で効果的に冷却を行うことができる。ま
た、上記実施の形態１および２に記載した空気室１の形
成を要しないので、より簡素な構成で出口部１２２の冷
却を行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明であるガ
スタービン燃焼器（請求項１）によれば、冷却空気は、
燃焼器出口の冷却にあたり、インピンジ冷却とフィルム
冷却の両方に用いられるので、少量の冷却空気であって
も効果的に冷却を行うことができ、燃焼器出口の焼損や
熱変形が有効に抑止することができる。

【００３５】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項２）によれば、冷却空気は、燃焼器出口の冷却
にあたり、インピンジ冷却と対流冷却の両方に用いられ
るので、少量の冷却空気であっても効果的に冷却を行う
ことができ、燃焼器出口の焼損や熱変形が有効に抑止す
ることができる。

【００３６】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項３）によれば、冷却空気は、フィルム冷却と対
流冷却とにより燃焼器出口の壁を両面から冷却するの
で、燃焼器出口は効果的に冷却され、その焼損や熱変形
が有効に抑止される。

【００３７】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項４）によれば、燃焼器出口は、インピンジ冷却
とフィルム冷却と対流冷却とによって冷却されるので、
インピンジ冷却およびフィルム冷却のみによって冷却す
る場合と比較して、より効果的に燃焼器出口を冷却する
ことができる。また、この発明であるガスタービン燃焼
器（請求項５）によれば、燃焼器出口は、インピンジ冷
却されその焼損や熱変形が抑止される。

【００３８】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項６）によれば、さらに対流冷却後の冷却空気
は、燃焼通路のフィルム冷却に用いられるので、少量の
冷却空気であっても効果的に冷却を行うことができ、燃
焼器出口の焼損や熱変形が有効に抑止することができ
る。

【００３９】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項７）によれば、空気室は、インピンジ冷却後の
冷却空気を溜めて、次の冷却ステップに用いる冷媒とし
て供給するので、少量の冷却空気を有効に活用すること
ができ、冷却効率を向上させることができる。

【００４０】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項８）によれば、冷却空気は、燃焼器出口を対流
冷却した後、その開口部外縁から燃焼通路に吹き出す。
したがって、冷却空気は、燃焼器出口の冷却と併せて、
開口部外縁付近の焼損やタービン１段静翼の冷却にも用
いることができ、冷媒の効率的な利用が可能となる。

【００４１】また、この発明であるガスタービン燃焼器
（請求項９）によれば、インピンジ孔は、燃焼器出口と
タービン燃焼通路とを封止するシール部材に形成されて
いるので、燃焼器出口の開口部付近の外周壁面に対して
インピンジ冷却することが可能となり、焼損の著しい開
口部付近を効果的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる第１の実施の形態であるガス
タービン燃焼器を示す側面断面図である。

【図２】インピンジ環のインピンジ孔である。

【図３】尾筒のフィルム冷却孔である。

【図４】尾筒の開口部である。

【図５】図１に示したガスタービン燃焼器の変形例であ
る。

【図６】この発明にかかる第２の実施の形態であるガス
タービン燃焼器を示す側面断面図である。

【図７】図２に示した燃焼器開口部付近の拡大断面図で
ある。

【図８】図２に示したガスタービン燃焼器の変形例を示
す側面断面図である。

【図９】シール部材である。

【図１０】従来のガスタービン燃焼器の全体構成図であ
る。

【図１１】尾筒の斜視図である。

【図１２】尾筒の出口部付近の拡大断面図である。

【図１３】尾筒の開口部である。

【符号の説明】

１空気室４インピンジ環６インピンジ孔８フィルム冷却孔９空気通路１２スリット１３隙間１４シール部材の筒状部１５被覆部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤洋一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービンの燃焼通路に燃焼ガスを吹き出
す燃焼器出口の外周に設けられると共に、圧縮機で圧縮
された冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁面に噴出して
衝突させる複数のインピンジ孔を有するインピンジ冷却
手段と、前記燃焼器出口の壁に設けられると共に、前記インピン
ジ冷却後の冷却空気を前記燃焼器出口の内部に取り込ん
で吹き出し、前記燃焼器出口の内周壁面上に冷却空気の
膜を形成する複数のフィルム冷却孔を有するフィルム冷
却手段と、を含むことを特徴とするガスタービン燃焼
器。
【請求項２】タービンの燃焼通路に燃焼ガスを吹き出
す燃焼器出口の外周に設けられると共に、圧縮機で圧縮
された冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁面に噴出して
衝突させる複数のインピンジ孔を有するインピンジ冷却
手段と、前記燃焼器出口の外周に形成されると共に、前記インピ
ンジ冷却後の冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁面に沿
って流して対流冷却を行う対流冷却手段と、を含むこと
を特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】タービンの燃焼通路に燃焼ガスを吹き出
す燃焼器出口の外周に形成されると共に、圧縮機で圧縮
された冷却空気を前記燃焼器出口の外周壁面に沿って流
して対流冷却を行う対流冷却手段と、前記燃焼器出口の壁に設けられると共に、前記燃焼器出
口の外周壁面に沿って流れる冷却空気を前記燃焼器出口
の内部に取り込んで吹き出し、前記燃焼器出口の内周壁
面上に冷却空気の膜を形成する複数のフィルム冷却孔を
有するフィルム冷却手段と、を含むことを特徴とするガ
スタービン燃焼器。
【請求項４】さらに、前記燃焼器出口の外周に形成さ
れると共に、前記インピンジ冷却後の冷却空気を前記燃
焼器出口の外周壁面に沿って流して対流冷却を行う対流
冷却手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のガス
タービン燃焼器。
【請求項５】前記インピンジ冷却手段は、前記燃焼器
出口の外周に設置されると共に、前記インピンジ孔を有
するインピンジ部材であることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか一つに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】さらに、前記インピンジ冷却後の空気ま
たは前記対流冷却後の空気を、前記燃焼器出口の開口部
外縁に形成した隙間から前記燃焼通路の内壁に沿って吹
き出し、この内壁の表面に冷却空気の膜を形成し得る空
気膜形成手段を有することを特徴とする請求項１〜５の
いずれか一つに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】前記燃焼器出口の外周には、前記インピ
ンジ孔から噴出して前記外周壁面に衝突した冷却空気を
溜めると共に、この溜めた冷却空気を前記フィルム冷却
孔もしくは前記冷却空気流路に供給する空気室を設けた
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の
ガスタービン燃焼器。
【請求項８】前記対流冷却手段は、前記燃焼器出口の
外周を覆って設置されると共に、前記燃焼器出口の開口
部外縁に隙間を形成しつつ前記燃焼器出口の外周面上に
前記冷却空気の通路を形成する被覆部材であることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のガスター
ビン燃焼器。
【請求項９】さらに、前記冷却空気を前記燃焼器出口
の開口部付近の外周壁面に噴出して衝突させる複数のイ
ンピンジ孔を有し、且つ、前記燃焼器出口の外周を覆い
つつ前記燃焼器出口から前記燃焼通路の入口に渡して設
置されると共に前記燃焼通路と前記燃焼器出口との隙間
を封止するシール部材を、含むことを特徴とする請求項
１〜８のいずれか一つに記載のガスタービン燃焼器。