JP2003148733A - ガスタービン燃焼器、及びこれを備えたガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高周波数燃焼振動を低減させる低ＮＯｘガ
スタービンおよびその燃焼器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 燃焼筒の中心軸線上に設けたパイロット
バーナの周囲に、先端に予混合ノズルが設けられている
主燃料ノズルを、燃焼筒周方向に複数個配設してなるガ
スタービン燃焼器において、前記予混合ノズルの空気の
流通を維持しつつ燃焼器軸線断面方向の音圧の伝搬を抑
制する音圧抑制手段として、予混合ノズルの上流側空間
を仕切る多孔板等の仕切り部材、軸線方向に連続通気孔
を有するハニカム体、若しくは多孔質筒部材からなる予
混合ノズルを設け、発熱変動を誘発する圧力変動を抑制
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器（以下「燃焼器」と記すことがある）、及びこれを備
えたガスタービンに関し、特に、超高周波数燃焼振動を
低減させて低ＮＯｘ化を実現するガスタービン燃焼器、
及びガスタービンに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の燃焼器を備えたガスター
ビンにおける燃焼器付近の縦断面図であり、これによっ
て従来の燃焼器について説明する。図９において、１０
１は燃焼器で、ガスタービンの車室１０２に取付けられ
ている。

【０００３】燃焼器１０１は、燃料ノズル１０３、内筒
１０４、尾筒１０５を有している。１０６は外筒であ
る。尾筒１０５には、バイパスエルボ１０７が取付けら
れている。１０８はバイパス弁、１０９はバイパス弁可
変機構を示している。

【０００４】１１０は空気圧縮機で、ここで圧縮された
圧縮機吐出空気１１１は車室１０２に流れ、燃焼器１０
１のまわり、すなわち内筒１０４の外周面及び外筒１０
６の内周面で形成される管状空間を通って、矢印で示す
ように燃料ノズル１０３の上流側から燃焼器１０１内へ
燃焼用空気として導入される。

【０００５】図９に示した燃焼器１０１は以上の構成を
有しており、燃料ノズル１０３を経て送給される燃料が
燃焼され、その燃焼ガスはタービン１１２へ送られてこ
れを駆動する。以上により、ガスタービンが構成され
る。

【０００６】かかるガスタービンは、起動から定格負荷
まで、大きな負荷変化に対応して広範な出力範囲で運転
しなければならない。したがって、起動から定格負荷ま
で、空気流量や燃料流量等の運転条件が大幅に変化して
も安定に燃焼することがガスタービン燃焼器の必須要件
の一つである。又、ガスタービン燃焼器から排出される
窒素酸化物（以下ＮＯｘと記載）の排出量を低減するた
めに、ＮＯｘの生成を抑制できる燃焼方法が強く求めら
れている。

【０００７】排出ＮＯｘ量の少ない燃焼方法として、燃
料と空気を燃焼反応前に予め混合させてから燃焼させる
予混合燃焼がある。一般に、ＮＯｘ生成量は、燃焼火炎
温度が高いほど増加する。予混合燃焼させることで、燃
焼火炎温度が局部的に上昇するのを防ぐことができるの
で、燃料に対する空気の割合を大きくして予混合気を希
薄にすることで燃焼火炎温度を低下させ、ＮＯｘ排出量
を低減することができる。そこで、近年ますます強くな
る低ＮＯｘ化の要求に対応するため、希薄予混合燃焼で
運用する比率が大きくなってきている。

【０００８】しかし、一般に希薄予混合燃焼は、空気と
燃料が混合しつつ燃焼する拡散燃焼に比べて火炎が吹き
消えやすく、また燃焼振動を発生しやすい特性があり、
安定燃焼できる運用範囲が狭い。したがって、燃焼の安
定化を確保しつつ低ＮＯｘ化を図るためには、拡散燃焼
と希薄予混合燃焼とを巧みに組み合わせることが必要で
ある。

【０００９】図７はかかる拡散燃焼と予混合燃焼とを組
み合わせた従来技術の燃焼器の概略構成を示し、その構
成を簡単に説明するに、略円筒形状の燃焼筒（内筒）の
中心軸線上に、先端周囲に旋回翼状のパイロットスワラ
０１ａを設けたパイロット燃料ノズル３とを備えた拡散
燃焼によるパイロットバーナ０１と、該パイロットバー
ナ０１の周囲に配設した８個の主燃料ノズル２ａ…と、
を備え、主燃料ノズル２ａ…の先端には予混合ノズル４
ａ…が夫々設けられているとともに、該主燃料ノズル２
ａ…と予混合ノズル４ａ…の間には夫々円板状の主燃料
ノズル板７と予混合スワールベーン５が環設されて予混
合燃焼バーナ０２を構成する。

【００１０】かかる燃焼器によれば、パイロット燃料ノ
ズル３よりパイロット燃料を供給すると共に、その周囲
からこの燃料の燃焼用空気を供給し、燃焼器の中心部に
拡散火炎（以下、パイロット火炎と称する）であるパイ
ロット燃焼を行い、このパイロット火炎の周囲に非常に
空気過剰率の高い主燃焼用予混合気を供給して、パイロ
ット火炎の高温ガスと前記予混合気を接触させることに
より、予混合火炎（以下、主火炎と称する）から成る主
燃焼を行うのである。

【００１１】このように、パイロットバーナ０１を包囲
するように環状の予混合燃焼バーナ０２を配置して、予
混合燃焼バーナ０２と拡散燃焼によるパイロットバーナ
０１とを隣接させる構成を採っているために、拡散燃焼
用燃料は燃焼しつつパイロットスワラ０１ａによる旋回
流により周方向に分散し、予混合ノズル４ａ…から噴出
する空気と混合して燃焼が継続して、パイロットバーナ
０１の燃焼のみに用いられる燃焼空気流量を低減できる
ので、予混合燃焼比率を大きくでき、排出ＮＯｘを低減
することができる。尚、図中１ａ…は空気の流れ、８は
火炎、９は音圧モードのノードライン（音圧の節：Ｎ
Ｄ）である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術では、燃焼器の音響系と燃焼系の連成により、
燃焼器断面方向に音響モード（音圧モード）を持つ非常
に周波数の高い燃焼振動（超高周波数燃焼振動）が発生
してしまう。現在、音響系のダンピングを稼ぐことで、
かかる超高周波数燃焼振動を抑制する手法があり、例え
ば図８に示すように、前記バーナ出口側の燃焼筒６内の
燃焼領域８に燃焼筒内周に沿って円筒状の多孔筒１０を
配設する技術があるが、多孔筒１０の設置場所は、燃焼
領域という高温域に存在するために、耐熱及び冷却を考
慮した設計を余儀なくされ、構成が煩雑となるとともに
コストアップにつながる。

【００１３】尚、燃焼振動は、ノードラインを１つ持つ
１ＮＤだけではなく、図６に示すように高次のノードラ
インを持つ音圧モードの燃焼器もある。例えば、図６
（Ａ）は燃焼器円周方向（燃焼器断面方向）に＋−＋−
と、２次のノードラインを持つ燃焼器、図６（Ｂ）は燃
焼器断面方向に＋−＋−＋−と、３次のノードラインを
持つ燃焼器、図６（Ｃ）は燃焼器断面方向に＋−＋−＋
−＋−と、４次のノードラインを持つ燃焼器の音圧モー
ドを示す。

【００１４】そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなさ
れたものであり、超高周波数燃焼振動を低減させて低Ｎ
Ｏｘ化を実現するガスタービン燃焼器、及びこれを備え
たガスタービンを提供することを目的とするものであ
る。より具体的には、前記燃焼振動は、音響系から起因
する圧力変動と燃焼系から起因する発熱変動の連成で起
きるために、本発明は特に前記燃焼振動を抑制するため
に、発熱変動を誘発する圧力変動を抑制することにより
前記目的を達成する技術を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるガスタービン燃焼器は、燃焼筒の中心
軸線上に設けたパイロットバーナの周囲に、先端に予混
合ノズルが設けられている主燃料ノズルを、燃焼筒周方
向に複数個配設してなるガスタービン燃焼器において、
前記予混合ノズル若しくはその上流側に、空気の流通を
維持しつつ燃焼器軸線断面方向の音圧の伝搬を抑制する
第１の音圧抑制手段を配設したことを特徴とする。

【００１６】ここで、前記第１の音圧抑制手段は、燃焼
筒周方向における一又は複数の予混合ノズル周囲空間若
しくはその上流側空間を仕切る多孔板等の仕切り部材
や、燃焼筒周方向における一又は複数の予混合ノズル周
囲空間若しくはその上流側空間に配設され、軸線方向に
連続通気孔を有するハニカム体や、多孔質筒部材からな
る予混合ノズルで構成される。この場合、前記第１の音
圧抑制手段は、多孔質筒部材からなる予混合ノズルと前
記多孔板等の仕切り部材若しくは前記ハニカム体との組
み合わせで構成しても良い。

【００１７】また、本発明によるガスタービン燃焼器
は、中心軸線上に設けたパイロットバーナの周囲に、先
端に予混合ノズルが設けられている主燃料ノズルを、周
方向に複数個配設してなる燃焼筒と、この燃焼筒と同軸
状に配設された外筒と、を備え、燃焼用空気が前記燃焼
筒の外周面及び前記外筒の内周面で形成される管状空間
を一方向に流通して前記燃焼筒内へ導入されるガスター
ビン燃焼器において、前記管状空間に、前記空気の流通
を維持しつつ燃焼器軸線断面方向への音圧の伝搬を抑制
する第２音圧抑制手段を配設したことを特徴とする。

【００１８】ここで、前記第２の音圧抑制手段は、前記
管状空間を放射状に仕切るとともに多数の貫通孔を有し
た板状部材であることが好ましく、例えば、前記板状部
材は焼結金網で構成される。更に、前記燃焼筒の上流端
に前記燃焼用空気を導入する環状の空気取り入れ口が形
成されており、前記板状部材が前記空気取り入れ口を貫
通して前記燃焼筒内に延在するようになっていても良い
し、また、前記板状部材の横断面形状が波状であっても
良い。

【００１９】そして、上記目的を達成するための本発明
によるガスタービンは、空気圧縮機と、上記いずれかの
ガスタービン燃焼器と、タービンと、を備え、前記ガス
タービン燃焼器が、前記空気圧縮機で圧縮された圧縮機
吐出空気を燃焼用空気として導入するとともに、前記予
混合ノズル及び前記主燃料ノズルから燃料を送給するこ
とで、燃焼ガスを生成して送出し、前記燃焼ガスにより
前記タービンが駆動されるようになっている。

【００２０】以下本発明の要旨を説明する。前記した発
熱変動は図７に示す予混合ノズル内の予混合気の変動に
よって起こり、この変動は、予混合ノズルを通りその上
流側まで伝搬すると考えられる。又、超高周波数燃焼振
動は図６に示すように、燃焼筒軸線と直交する音圧モー
ドであるために、予混合ノズル上流側でも、該ノズル間
の相互作用（インタラクション）がある。この部分の音
圧伝搬を多孔板や圧力遮蔽板などの仕切板で音圧の伝搬
を遮るか制限することにより、燃焼器（予混合ノズル
群）軸線断面方向の音圧の伝搬を抑制することが可能と
なり、超高周波数燃焼振動を抑制することが可能とな
る。

【００２１】この場合、前記仕切板は例えば多孔板であ
るために、音圧は遮るが、空気は流れる。そしてこの多
孔板の圧力低減原理は、多孔板の多数の孔が抵抗となっ
てそこで音圧エネルギが低下するためである。尚、多孔
板は音圧を遮り、空気を流す素材であれば、パンチング
メタル、セラミック焼結金属、焼結金網を用いて構成し
ても良い。

【００２２】又多孔板等は前記断面方向の予混合ノズル
若しくはその上流側間に介装するために、偶数ノズルの
場合は、偶数枚で、奇数ノズルの場合は奇数枚、好まし
くはノズルと対応する数の多孔板を介装するのがよい
が、音圧モードによっては隣接する各ノズル位置間に配
設する必要はなく、２つ飛ばしや２／１ノズル間隔で配
設しても良い。偶数ノズルでも多孔板は奇数枚、又奇数
ノズルの場合も偶数枚となる場合がある。又、多孔板は
断面方向（燃焼器周方向）に隣接するノズル間に等間隔
でも不等間隔で配設してもいずれでも良い。

【００２３】更に予混合気の変動を抑えるように、予混
合ノズルも合わせて多孔筒部材で形成することで、一層
燃焼器（予混合ノズル群）軸線断面方向の音圧の伝搬を
抑制することが可能となり、超高周波数燃焼振動を抑制
することが可能となる。

【００２４】又、燃焼器内の予混合ノズル配設空間若し
くはその上流側を軸線方向に連続通気孔を有する蜂の巣
状のハニカム体で形成しても良い。

【００２５】ところで、燃焼筒内に生じた前記の発熱変
動は、燃焼筒を超えてその外側、すなわち燃焼筒の外周
面及び外筒の内周面で形成される管状空間にも伝搬する
と考えられる。従って、この管状空間の音圧伝搬を多孔
板や圧力遮蔽板などの板状部材で音圧の伝搬を遮るか制
限するように、管状空間を放射状に仕切ることにより、
燃焼器軸線断面方向の音圧の伝搬を抑制することが可能
となり、超高周波数燃焼振動を抑制することが可能とな
る。

【００２６】この場合、前記板状部材は例えば多孔板で
あるために、音圧は遮るが、空気は流れる。そしてこの
多孔板の圧力低減原理は、多孔板の多数の孔が抵抗とな
ってそこで音圧エネルギが低下するためである。尚、板
状部材は音圧を遮り、空気を流す素材、すなわち多数の
貫通孔を有した素材であれば、パンチングメタル、セラ
ミック焼結金属、焼結金網を用いて構成しても良く、特
に焼結金網は製作が容易で安価であるという利点があ
る。

【００２７】又この板状部材は、上記した燃焼筒内に介
装される仕切板と同様に、音圧モードに対応し得る限
り、設置枚数や設置位置については、特に限定はない
が、超高周波数燃焼振動に対する抑制効果を踏まえて、
貫通孔の数や孔径を選定し、その上で設定される。

【００２８】更に、超高周波数燃焼振動に対する抑制効
果は、板状部材の表面積にほぼ比例して高まることか
ら、板状部材の表面積を拡大させるべく、板状部材が燃
焼器内にまで延在することが好ましい。特に、燃焼筒の
上流端に燃焼用空気を導入する環状の空気取り入れ口が
形成されている場合、その空気取り入れ口を貫通するよ
う板状部材を延ばすことで簡単に行える。

【００２９】また、これと同様に板状部材の表面積を拡
大させる目的で、板状部材の横断面形状が波状であって
も構わない。

【００３０】尚、板状部材に代えて、管状空間内に軸線
方向に連続通気孔を有する蜂の巣状のハニカム体を設け
ても良い。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら詳述する。但し、以下実施形態に
記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは
特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００３２】先ず、本発明の第１実施形態について説明
する。図１は拡散燃焼と予混合燃焼とを組み合わせた燃
焼器の概略構成を示し、（Ａ）は本発明の第１実施形態
にかかる燃焼器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はそ
の横断面図である。図において、略円筒形状の燃焼筒１
６（内筒）の中心軸線上に、先端周囲に旋回翼状のパイ
ロットスワラ２１を設けたパイロット燃料ノズル１３を
備えた拡散燃焼によるパイロットバーナ２０と、該パイ
ロットバーナ２０の周囲に８個の主燃料ノズル１２ａ…
と、が配設され、主燃料ノズル１２ａ…の夫々の先端に
は予混合ノズル１４が設けられているとともに、該主燃
料ノズル１２ａ…と予混合ノズル１４の間に夫々円板状
の主燃料ノズル板１７と予混合スワールベーン１５が環
設されて予混合燃焼バーナ３０を構成する。

【００３３】かかる燃焼器によれば、パイロット燃料ノ
ズル１３よりパイロット燃料を供給すると共に、その周
囲からこの燃料の燃焼用空気を供給し、燃焼器の中心部
にパイロット火炎であるパイロット燃焼を行い、このパ
イロット火炎の周囲に非常に空気過剰率の高い主燃焼用
予混合気を供給して、パイロット火炎の高温ガスと前記
予混合気を接触させることにより、予混合火炎（主火炎
と称する）により主燃焼を行う点は前記従来技術と同様
であり、より詳細に説明するに本ガスタービン燃焼器
は、パイロット燃焼用燃料が、中心軸線に沿って延設さ
れたパイロット燃料ノズル１３から供給され、パイロッ
ト燃料ノズル１３の周囲にパイロット空気供給路２２が
設けられている。パイロット空気供給路２２には、火炎
保持用のパイロットスワラ２１が配設されている。更
に、パイロット空気供給路２２の周囲には、主燃焼用燃
料を供給するための主燃料ノズル１２ａ…およびメイン
空気供給路２３、予混合スワールベーン１５が配設され
ている。

【００３４】そしてパイロット燃料ノズル１３から供給
される燃料およびパイロット空気供給路２２から供給さ
れる空気は、その出口側で燃焼して高温のパイロット火
炎が形成され、その後主燃料ノズル１２ａ…から供給さ
れる燃料とメイン空気供給路２３から供給される空気
は、その下流の予混合ノズル１４の混合室において混合
され、予混合気が形成される。この予混合気がパイロッ
ト火炎と接触することにより主火炎１８が形成される。
尚、図中１１ａ…は空気の流れである。

【００３５】かかる構成の燃焼器において、前記燃焼筒
１６内で起きる燃焼振動は、音響系から起因する圧力変
動と燃焼系から起因する発熱変動の連成で起きるため
に、本発明は特に前記燃焼振動を抑制するために、発熱
変動を誘発する圧力変動を抑制する技術を付加してい
る。即ち、発熱変動は予混合ノズル１４内の予混合気の
変動によって起こり、この変動は、予混合ノズル１４を
通りその上流側まで伝搬すると考えられる。又この燃焼
振動は超高周波数サイクルであり、それが図６に示すよ
うに、燃焼筒軸線と直交する音圧モードであるために、
予混合ノズル１４上流側でも、該ノズル間の相互作用
（インタラクション）がある。

【００３６】そこで本実施形態においては、燃焼筒円周
方向に隣接する予混合ノズル１４、１４間の空間若しく
はその上流側空間を多孔板３５にて仕切ることで、燃焼
筒軸線と直交する音圧モードにおける音圧の伝搬を、遮
るか制限させている。具体的には多孔板３５は音圧を遮
り、空気を流す素材であれば特に限定されず、例えばパ
ンチングメタル、メッシュ状金網、セラミック焼結金
属、ステンレス若しくは耐熱金属からなる焼結金網等を
用いて構成される。

【００３７】そして前記多孔板３５は、燃焼筒の空気取
り入れ口１６ａより予混合ノズル１４側に至る予混合ノ
ズル１４上流側に空気流れ方向に沿って延在して配設さ
れ、又、燃焼器半径方向においては、パイロット燃料ノ
ズル１３外周位置より燃焼筒１６内周側に至るまで隣接
する予混合ノズル１４間の空間を半径（放射）方向に延
在させている。

【００３８】具体的には、予混合ノズル１４が垂直線よ
り円周方向に２２．５°ずれた位置より４５°間隔で８
本配設されている場合、多孔板３５は、垂直及び水平方
向とともに、その間の左右斜め上方と斜め下方に４５°
間隔位置に放射状に８枚の多孔板３５が延在されてい
る。

【００３９】これにより夫々の予混合ノズル１４の軸線
断面方向周囲空間が、多孔板３５によって空気は流れる
が、音圧的に夫々独立空間として遮蔽させることが出
来、これにより予混合ノズル１４の相互作用に基づく軸
線断面方向の音圧の伝搬を抑制することが可能となり、
超高周波数燃焼振動を抑制することが可能となる。

【００４０】多孔板３５は前記予混合ノズル１４間の断
面方向の隣接空間に介装するために、好ましくは予混合
ノズル１４と対応する数の多孔板３５を介装されるのが
よいが、音圧モードによっては隣接する各予混合ノズル
１４位置間に配設する必要はなく、２つ飛ばしや２・１
・２・１のノズル間隔で配設することも可能である。即
ちこのような場合偶数ノズルでも、多孔板３５は奇数枚
で、奇数ノズルの場合も多孔板３５が偶数枚となる場合
がある。

【００４１】尚、多孔板３５は円周方向の配設間隔は、
断面方向（燃焼器円周方向）に隣接するノズル間に４５
°ずつ等間隔で配設しても良いが、音圧モードによって
は、４０°／５０°／４０°／５０°のように不等間隔
で配設しても良い。

【００４２】更に予混合ノズル１４もセラミック多孔質
材や燒結金属のような多孔質部材を用いて、多孔筒部材
１４ａに形成することで、軸方向の円滑な空気の流通を
維持しつつ前記多孔筒部材１４ａが予混合気の変動を抑
えることで、予混合ノズル１４、１４群の断面方向の音
圧の伝搬を抑制することが可能となり、更に超高周波数
燃焼振動を抑制することが可能となる。

【００４３】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図２は、燃焼器内の予混合ノズル配設空間若しく
はその上流側を蜂の巣状、より具体的には軸線方向に延
在する多数の連続通気孔４１からなるハニカム体４０を
配設した第２実施形態にかかる燃焼器の内部構成を示す
断面図であって、前記ハニカム体４０は、燃焼筒１６の
空気取り入れ口１６ａより予混合ノズル１４側に至る内
筒１６空間内に配置され、予混合ノズル１４軸線方向の
空気流れ方向に沿って連続通気孔４１が延在するように
配設されている。

【００４４】又、かかる実施形態においても予混合ノズ
ル１４上流側が前記ハニカム体４０により細分化された
独立空間となっているために、燃焼筒軸線と直交する音
圧モードにおける音圧の伝搬を有効に遮る事が出来ると
ともに、前記連続通気孔４１により空気の流通は阻害さ
れない。

【００４５】引き続き、本発明の第３実施形態につい
て、図３を参照しながら説明する。図３は、第３実施形
態にかかる燃焼器の内部構成を示す断面図であって、
（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）はその横断面図である。
尚、図中で図１及び図２と同じ名称で同じ機能を果たす
部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
後述する第４、第５実施形態においても同様とする。

【００４６】本実施形態の特徴は、燃焼筒１６を超えて
その外側に伝搬した燃焼器軸線断面方向の音圧を効果的
に抑制し、これにより超高周波数燃焼振動を抑制する点
にある。図３に示すように、燃焼筒１６と同軸状に外筒
１９が配設されており、燃焼筒１６の外周面及び外筒１
９の内周面で管状空間が形成されている。この管状空間
には、図中矢印で示すように、燃焼用空気が一方向に流
通（１１ａ’から１１ａ、或いは１１ｂ’から１１ｂに
向けて）し、燃焼筒１６の後端に形成された環状の空気
取り入れ口１６ａから燃焼筒１６内へ導入される。

【００４７】ここで、本実施形態では、上記の管状空間
を複数の板状部材５０で放射状に仕切ることで、第１実
施形態の多孔板３５と同様に、音圧モードにおける音圧
の伝搬を遮るか制限させている。具体的には、これら板
状部材５０は、多数の貫通孔を有したもの、例えばパン
チングメタル、メッシュ状金網、セラミック焼結金属、
ステンレス若しくは耐熱金属からなる焼結金網等であっ
て、空気の流れ１１ａ…を阻害しないよう外筒１９の前
端から後端に亘って燃焼器の軸方向と平行に配設されて
いる。

【００４８】ただし、これら板状部材５０に関し、第１
実施形態の多孔板３５と同様に、設置枚数や設置位置に
ついては、特に限定はないが、超高周波数燃焼振動に対
する抑制効果を踏まえて貫通孔の数や孔径を選定しつ
つ、音圧モードに対応し得るよう設定する必要がある。
例えば、予混合ノズル１４が垂直線より円周方向に２
２．５°ずれた位置より４５°間隔で８本配設されてい
る場合、板状部材５０は、垂直及び水平方向で放射状に
４枚設置される（図３参照）。

【００４９】これにより前記管状空間は、板状部材５０
によって空気は流れるが、音圧的に夫々独立空間として
遮蔽させることが出来、これにより燃焼筒１６を超えて
その外側に伝搬した燃焼器軸線断面方向の音圧の伝搬を
抑制することが可能となり、超高周波数燃焼振動を抑制
することが可能となる。また、管状空間は燃焼筒１６の
外側にあって構造上他の部品が密集していないため、第
１、第２実施形態と比較して、板状部材５０の配設に自
由度があるという利点がある。尚、板状部材５０に代え
て、前記管状空間内に第２実施形態のようなハニカム体
４０を設けても同様の効果を奏することができる。

【００５０】次に、本発明の第４実施形態について、図
４を参照しながら説明する。図４は、第４実施形態にか
かる燃焼器の内部構成を示す断面図であって、（Ａ）は
その縦断面図、（Ｂ）はその横断面図である。本実施形
態の特徴は、第３実施形態の板状部材５０を変形した点
にあり、板状部材５０が空気取り入れ口１６ａを貫通し
てパイロット燃料ノズル１３の外周面まで達するよう、
燃焼筒１６内に延在する延出部５０ａが板状部材５０と
一体的に形成されている。

【００５１】これにより、板状部材５０の表面積が実質
的に拡大し、音圧伝搬の抑制に対してより効果的とな
る。何故ならば、音圧伝搬の抑制効果は、板状部材５０
の表面積にほぼ比例して高まるからである。

【００５２】最後に、本発明の第５実施形態について、
図５を参照しながら説明する。図５は、第５実施形態に
かかる燃焼器の内部構成を示す断面図であって、（Ａ）
はその縦断面図、（Ｂ）はその横断面図である。本実施
形態の特徴は、第３実施形態の板状部材５０を変形した
点にあり、板状部材５０’の横断面形状が波状であっ
て、板状部材５０’はこの形状で燃焼器の軸方向に沿っ
て一様になっている。

【００５３】これにより、第４実施形態と同様に、板状
部材５０’の表面積が実質的に拡大し、音圧伝搬の抑制
に対してより効果的となる。しかも、燃焼筒１６内に導
入される直前の燃焼用空気、すなわち上記した管状空間
を流通する燃焼用空気の流れが整流化されることから、
低ＮＯｘ化に対してより有用である。

【００５４】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、燃焼
器（予混合ノズル群）軸線断面方向の音圧の伝搬を抑制
することが可能となり、超高周波数燃焼振動を抑制する
ことが可能となる。これにより、低ＮＯｘ化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は本発明の第１実施形態にかかる燃焼
器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図で
ある。

【図２】 （Ａ）は本発明の第２実施形態にかかる燃焼
器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図で
ある。

【図３】 （Ａ）は本発明の第３実施形態にかかる燃焼
器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図で
ある。

【図４】 （Ａ）は本発明の第４実施形態にかかる燃焼
器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図で
ある。

【図５】 （Ａ）は本発明の第５実施形態にかかる燃焼
器の内部構成を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図で
ある。

【図６】 （Ａ）は燃焼器円周方向（燃焼器断面方向）
に２次のノードラインを持つ燃焼器、（Ｂ）は燃焼器断
面方向に３次のノードラインを持つ燃焼器、（Ｃ）は４
次のノードラインを持つ燃焼器の音圧モードを示す。

【図７】 （Ａ）は第１の従来技術の燃焼器の内部構成
を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図である。

【図８】 （Ａ）は第２の従来技術の燃焼器の内部構成
を示す縦断面図、（Ｂ）はその横断面図である。

【図９】 従来及び本発明の燃焼器に適用されるガスタ
ービンにおける燃焼器付近の縦断面図である。

【符号の説明】

１２ 主燃料ノズル １３ パイロット燃料ノズル １４ 予混合ノズル １４ａ 予混合ノズルの多孔筒部材 １５ 予混合スワールベーン １６ 燃焼筒 １６ａ 燃焼筒の空気取り入れ口 １７ 主燃料ノズル板 １９ 外筒 ２０ パイロットバーナ ３０ 予混合燃焼バーナ ３５ 多孔板 ４０ ハニカム体 ４１ 連続通気孔 ５０ 板状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 保彦 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研究所内 (72)発明者 小野 正樹 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研究所内 (72)発明者 池田 和史 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研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼筒の中心軸線上に設けたパイロット
   バーナの周囲に、先端に予混合ノズルが設けられている
   主燃料ノズルを、燃焼筒周方向に複数個配設してなるガ
   スタービン燃焼器において、 前記予混合ノズル若しくはその上流側に、空気の流通を
   維持しつつ燃焼器軸線断面方向の音圧の伝搬を抑制する
   第１の音圧抑制手段を配設したことを特徴とするガスタ
   ービン燃焼器。
2. 【請求項２】 前記第１の音圧抑制手段が、燃焼筒周方
   向における一又は複数の予混合ノズル周囲空間若しくは
   その上流側空間を仕切る多孔板等の仕切り部材であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
3. 【請求項３】 前記第１の音圧抑制手段が、燃焼筒周方
   向における一又は複数の予混合ノズル周囲空間若しくは
   その上流側空間に配設され、軸線方向に連続通気孔を有
   するハニカム体であることを特徴とする請求項１記載の
   ガスタービン燃焼器。
4. 【請求項４】 前記第１の音圧抑制手段が、多孔質筒部
   材からなる予混合ノズルであることを特徴とする請求項
   １記載のガスタービン燃焼器。
5. 【請求項５】 前記第１の音圧抑制手段が、多孔質筒部
   材からなる予混合ノズルと請求項２記載の多孔板等の仕
   切り部材若しくは請求項３記載のハニカム体との組み合
   わせであることを特徴とする請求項２若しくは３記載の
   ガスタービン燃焼器。
6. 【請求項６】 中心軸線上に設けたパイロットバーナの
   周囲に、先端に予混合ノズルが設けられている主燃料ノ
   ズルを、周方向に複数個配設してなる燃焼筒と、この燃
   焼筒と同軸状に配設された外筒と、を備え、燃焼用空気
   が前記燃焼筒の外周面及び前記外筒の内周面で形成され
   る管状空間を一方向に流通して前記燃焼筒内へ導入され
   るガスタービン燃焼器において、 前記管状空間に、前記空気の流通を維持しつつ燃焼器軸
   線断面方向への音圧の伝搬を抑制する第２音圧抑制手段
   を配設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
7. 【請求項７】 前記第２の音圧抑制手段が、前記管状空
   間を放射状に仕切るとともに多数の貫通孔を有した板状
   部材であることを特徴とする請求項６記載のガスタービ
   ン燃焼器。
8. 【請求項８】 前記板状部材が焼結金網であることを特
   徴とする請求項７記載のガスタービン燃焼器。
9. 【請求項９】 前記燃焼筒の上流端に前記燃焼用空気を
   導入する環状の空気取り入れ口が形成されており、前記
   板状部材が前記空気取り入れ口を貫通して前記燃焼筒内
   に延在することを特徴とする請求項７若しくは８記載の
   ガスタービン燃焼器。
10. 【請求項１０】 前記板状部材の横断面形状が波状であ
    ることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のガ
    スタービン燃焼器。
11. 【請求項１１】 空気圧縮機と、請求項１〜１０のいず
    れかに記載のガスタービン燃焼器と、タービンと、を備
    え、前記ガスタービン燃焼器が、前記空気圧縮機で圧縮
    された圧縮機吐出空気を燃焼用空気として導入するとと
    もに、前記予混合ノズル及び前記主燃料ノズルから燃料
    を送給することで、燃焼ガスを生成して送出し、前記燃
    焼ガスにより前記タービンが駆動されるガスタービン。