JP2004183944A - 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
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Abstract
【課題】低ＮＯｘ化を安定的に実現すべく、燃焼振動の低減が可能なガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】燃焼器３は、外筒８の後端壁の外側に配設された箱体５０と、一端５１ａが燃焼領域よりも上流域である外筒８内に開口するとともに、他端５１ｂが箱体５０の内部空間に開口するスロート５１と、を備え、このスロート５１の一端５１ａに多数の貫通孔を有する抵抗体５２が挿嵌されている。内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体５２に有効に捕捉されるとともに、スロート５１で連結された箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動し、その振幅が減衰される。
【選択図】 図１
【解決手段】燃焼器３は、外筒８の後端壁の外側に配設された箱体５０と、一端５１ａが燃焼領域よりも上流域である外筒８内に開口するとともに、他端５１ｂが箱体５０の内部空間に開口するスロート５１と、を備え、このスロート５１の一端５１ａに多数の貫通孔を有する抵抗体５２が挿嵌されている。内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体５２に有効に捕捉されるとともに、スロート５１で連結された箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動し、その振幅が減衰される。
【選択図】 図１
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（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、低ＮＯｘ（窒素酸化物）化を実現すべく燃焼振動を低減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】
従来よりガスタービンは、空気圧縮機（以下「圧縮機」と記すことがある）、燃焼器、及びタービンを主な構成要素とし、互いに主軸で直結された圧縮機とタービンの間に燃焼器が配設されてなり、作動流体となる空気が主軸の回転により圧縮機に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が燃焼器に導入されて燃料とともに燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスがタービンに吐出されてタービンとともに主軸を回転駆動させる。このようなガスタービンは、主軸の前端に発電機等を接続することでその駆動源として活用され、また、タービンの前方に燃焼ガス噴射用の排気口を配設することでジェットエンジンとして活用される。
【０００３】
ところで、近年、法規制の根幹の１つをなす環境問題に対し、ガスタービンから排出される排気ガス中の特にＮＯｘの低減化が強く望まれてきている。そのため、ＮＯｘを実際に生成する燃焼器には、特にＮＯｘの生成を抑える技術が要求され、これを達成すべく燃焼器に採用される燃焼方式として、燃料と圧縮空気を予め混合させた後に燃焼させるという予混合燃焼方式が主流となっている。この予混合燃焼方式では、燃料が圧縮空気中に均一かつ希薄の状態で分散することから、燃焼火炎温度の局部的な上昇を防止でき、これにより、燃焼火炎温度の上昇に伴って増加するＮＯｘの生成量を低減することが可能となるわけである。
【０００４】
ここで、予混合燃焼方式の燃焼器を適用した従来より一般的なガスタービンについて、図８を参照しながら説明する。このガスタービン１は、大きくは、圧縮機２、ガスタービン燃焼器３、及びタービン４から構成されている。燃焼器３は、圧縮機２とタービン４の間に形成された空洞を有する車室５に取り付けられており、燃焼領域を有する内筒６、この内筒６の前端に連結された尾筒７、内筒６と同心状に配設された外筒８、内筒６の軸線上に後端から配設されたパイロットノズル９、このパイロットノズル９の周囲に円周方向で等間隔に配設された複数のメインノズル１０、尾筒７の側壁に連結され車室５に開口するバイパスダクト１１、このバイパスダクト１１に配設されたバイパス弁１２、このバイパス弁１２の開閉度合いを調整するバイパス弁可変機構１３より構成される。
【０００５】
このような構成のもと、圧縮機２で圧縮された圧縮空気は、車室５内に流入し（図中の白抜き矢印）、内筒６の外周面と外筒８の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ１８０度反転して（図中の実線矢印）、内筒６内に後端側から導入される。次いで、パイロットノズル９の前端のパイロットバーナ（不図示）に燃料が噴射されて拡散燃焼するとともに、各メインノズル１０の前端のメインバーナ（不図示）に噴射された燃料と混合して予混合燃焼し、高温高圧の燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、尾筒７内を経由してその前端から吐出され、タービン４を駆動させる。なお、バイパスダクト１１から尾筒７内へ、車室５内の圧縮空気の一部（以下「バイパス空気」と記すことがある）が供給されるが、これは、燃焼ガス濃度を調整する役割を果たす。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５４６３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７４４２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の予混合燃焼方式は一見低ＮＯｘ化に対して優れるが、火炎が薄く狭い範囲で短時間に燃焼するため、単位空間当たりの燃焼エネルギが過大となり、燃焼振動が生じ易いという問題がある。この燃焼振動は、燃焼エネルギの一部が振動エネルギに変換されて発生するものであって、圧力波として伝播して燃焼器及びガスタービン等のケーシングからなる音響系と共鳴する場合、著しい振動や騒音を引き起こすだけでなく、燃焼器内に圧力変動や発熱変動を誘発させて燃焼状態が不安定になり、結果として低ＮＯｘ化を阻害してしまう。
【０００８】
このような燃焼振動の問題に対して、従来は、実際にガスタービンを運転させながら、正常な状態で稼動するよう適宜調整しつつ正規の運転条件を随時設定していた。そのため、煩雑な調整作業が不可欠であった。
【０００９】
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、低ＮＯｘ化を安定的に実現すべく、燃焼振動の低減が可能なガスタービン燃焼器、及びガスタービンを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、内部に燃焼領域を有する筒体よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、一端が前記燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端が前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されている。これにより、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、スロートで連結された箱体の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。なお、スロートの一端が開口する対象は、筒体を構成する内筒、或いは内筒と同心状に配設された外筒である。
【００１１】
ここで、箱体の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、箱体そのものが燃焼器の外部すなわち大気圧下に配設された場合、箱体の内外で著しい圧力差が生じるため、箱体にはその圧力差に耐え得る耐圧構造が欠かせず、箱体が必要以上に大型化するおそれがある。そこで、これを回避する観点から、前記箱体が前記筒体の周囲を形成する車室内に配設されていることが好ましい。これにより、箱体そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下におかれ、内外の圧力差はほとんど生じない。
【００１２】
更に、上記目的を達成するため、本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間に配設された上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、を備えている。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間で前記主軸に対して同一円周上に配設され、各々内部に燃焼領域を有する筒体よりなる複数のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービンにおいて、前記主軸と同軸状で前記各筒体における後端の外側に配設された第１の環状管体と、各一端が前記各燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端が前記第１の環状管体内に開口する所定長さの第１のスロートと、を備え、前記各第１のスロートにおける前記各一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されている。これにより流体粒子は、各第１の抵抗体に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロートで連結された第１の環状管体内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。なお、各第１のスロートの各一端が開口する対象は、各筒体を構成する各内筒、或いは各内筒と同心状に配設された各外筒である。
【００１４】
ここで、各燃焼器から各第１のスロートを経て連結された第１の環状管体の内部空間は、連続した１つの空間であることから、その内部空間そのもので圧力変動の位相差が生じる場合がある。この場合、各第１の抵抗体付近で流体粒子が十分振動しなくなるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなる。そこで、第１の環状管体内での圧力変動の位相差の発生を抑止して、各第１の抵抗体付近で流体粒子を有効に振動させる観点から、前記第１の環状管体内における前記各第１のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第１の隔壁を設けることが好ましい。これにより、第１の環状管体内は第１のスロート毎すなわち燃焼器毎に分割され、圧力変動の位相差の発生が抑えられる。
【００１５】
また、燃焼振動を効率よく低減させるには、流体粒子を多くの個所で振動させることが望ましく、これを達成するために、前記主軸と同軸状で前記第１の環状管体の外側に少なくとも１つ連設された第２の環状管体と、前記各第１のスロートに対応するとともに、相互に隣接する前記第１、第２の環状管体内にそれぞれ開口する所定長さの第２のスロートと、を備え、前記各第２のスロートにおいて前記第１の環状管体側に位置する各一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されているとよい。これにより流体粒子は、各第１の抵抗体付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された第２の環状管体内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００１６】
ここで、上記と同様に、第２の環状管体内での圧力変動の位相差の発生を抑止して、各第２の抵抗体付近で流体粒子を有効に振動させる観点から、前記第２の環状管体内における前記各第２のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第２の隔壁を設けることが好ましい。
【００１７】
【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。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。なお、図中で図８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２〜６実施形態においても同様とする。
【００１８】
本実施形態の燃焼器３は、図８に示すようなガスタービン１に適用されるものと基本的な構成は同じであるが、以下の点で異なる。つまり、図１に示すように、外筒８の後端壁の外側に箱体５０が配設されており、この箱体５０内の空洞によって所定容積の内部空間が形成されている。また、箱体５０は、所定長さを有する管状のスロート５１を介して外筒８の後端壁に連結されていて、このスロート５１は、一端５１ａが外筒８内すなわち燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端５１ｂが箱体５０の内部空間に開口している。
【００１９】
更に、スロート５１の一端５１ａには、多数の貫通孔を有する抵抗体５２が挿嵌されている。この抵抗体５２は、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００２０】
このような構成のもと、内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動に関しては、その振動要素である流体粒子が、内筒６を経由して外筒８内に伝播し、次いで抵抗体５２に有効に捕捉される。そして、スロート５１で連結された箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動する。この振動により、流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、安定的な低ＮＯｘ化を実現できる。
【００２１】
なお、図中の白抜き矢印は、圧縮機２で圧縮された圧縮空気の流れを示しており、圧縮空気は、先ず車室５内に流入し、次いで内筒６の外周面と外筒８の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ１８０度反転して、内筒６内に後端側から導入される。そして、内筒６内で燃料とともに拡散燃焼及び予混合燃焼し、これにより生じた燃焼ガスが、尾筒７内を経由してその前端からタービン４に向けて吐出される。
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態における箱体５０の構造の簡素化を図った点にある。これは、箱体５０の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、図１に示すように、箱体５０そのものが燃焼器３の外部すなわち大気圧下に配設された場合、箱体５０の内外で著しい圧力差が生じるため、箱体５０にはその圧力差に耐え得る耐圧構造が欠かせず、そうすると、箱体５０が必要以上に大型化するおそれがあるからである。
【００２３】
そこで、本実施形態では、箱体５０が車室５内に配設されている。なお、その際スロート５１は、折曲して車室５のケーシングを嵌通することで足りる。これにより、箱体５０そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下の車室５内におかれるため、内外の圧力差はほとんど生じない。従って、箱体５０に格別な耐圧構造は全く不要となり、箱体５０が必要以上に大型化することもない。
【００２４】
次に、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。本第３実施形態の特徴は、第１、２実施形態におけるスロート５１の一端５１ａの開口対象を変更した点にある。
【００２５】
つまり、図３に示すように、スロート５１の一端５１ａは、内筒６の側壁のうちで燃焼領域よりも上流域の部分から内筒６内に開口している。なお、図３では第２実施形態（図２参照）に準拠し、箱体５０が車室５内に配設されたものに対して変更しているが、勿論第１実施形態（図１参照）に準拠したものに対して変更しても構わない。この場合、スロート５１は、外筒８の後端壁又は側壁を嵌通して内筒６の側壁に連結されることで足りる。
【００２６】
このような構成でも、上記した第１、２実施形態と同様に、流体粒子は、箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００２７】
なお、スロート５１の一端５１ａの開口対象が、外筒８の側壁であっても構わない。
【００２８】
次に、本発明の第４実施形態について、図４、５を参照しながら説明する。本第４実施形態の特徴は、ガスタービン全体としての実用性を考慮しつつ、燃焼振動の低減を図った点にある。
【００２９】
本実施形態の特徴部分の説明に先立ち、１つのガスタービンにおける燃焼器の一般的な配設位置について述べておく。図４、５に示すように、ガスタービン１には、主として効率よくタービン４に回転力を与える目的から、複数の燃焼器３が配設される。具体的には、各燃焼器３は、空気圧縮機２及びタービン４を直結する主軸Ｊに対して同一円周上に等角度間隔で配設されている（図５では、６０度ピッチで６つ）。
【００３０】
以下に本実施形態の特徴部分について説明する。主軸Ｊと同軸状で環状の内部空間を有する第１の環状管体３０が、各外筒８の後端壁の外側に位置するよう配設されている。また、第１の環状管体３０は、所定長さを有する管状の第１のスロート３１を介して各外筒８の後端壁にそれぞれ連結されていて、これら第１のスロート３１は、各一端３１ａが各外筒８内すなわち燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端３１ｂが第１の環状管体３０内に開口している。
【００３１】
更に、第１のスロート３１の一端３１ａには、多数の貫通孔を有する第１の抵抗体３２が挿嵌されている。これら第１の抵抗体３２は、第１〜３実施形態における抵抗体５２と同様に、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００３２】
このような構成によれば、各内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、各第１の抵抗体３２に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロート３１で連結された第１の環状管体３０内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体３２付近で振動する。この振動により、各燃焼器３における流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、ガスタービン全体として安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００３３】
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照しながら説明する。本第５実施形態の特徴は、第４実施形態における各第１の抵抗体３２付近で流体粒子をより有効に振動させるように図った点にある。これは、第４実施形態における第１の環状管体３０の内部空間が連続した１つの空間であることから、その内部空間そのもので圧力変動の位相差が生じる場合があり、この場合、各第１の抵抗体３２付近で流体粒子が十分振動しなくなるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなるからである。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、第１の環状管体３０内における各第１のスロート３１の各他端３１ｂ相互の間に、それぞれ第１の隔壁３５が設けられている。
【００３５】
このようにすると、連続した１つの空間であった第１の環状管体３０の内部空間は、第１のスロート３１毎すなわち燃焼器３毎に第１の隔壁３５により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第１の抵抗体３２付近で流体粒子が有効に十分振動するため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００３６】
最後に、本発明の第６実施形態について、図７を参照しながら説明する。本第６実施形態の特徴は、第４、５実施形態における燃焼振動を効率よく低減させるように図った点にある。
【００３７】
つまり、本実施形態では、図７に示すように、第１の環状管体３０の外側に、これと同様に主軸Ｊと同軸状で環状の内部空間を有する第２の環状管体４０が連設されている。また、第２の環状管体４０は、所定長さを有し各第１のスロート３１に対応した管状の第２のスロート４１を介して、第１の環状管体３０にそれぞれ連結されていて、これら第２のスロート４１は、第１の環状管体３０側に位置する各一端４１ａが第１の環状管体３０内に開口するとともに、第２の環状管体４０側に位置する各他端４１ｂが第２の環状管体４０内に開口している。
【００３８】
更に、各第２のスロート４１の各一端４１ａには、多数の貫通孔を有する第２の抵抗体４２が挿嵌されている。これら第２の抵抗体４２は、第１の抵抗体３２と同様に、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００３９】
このような構成によれば、流体粒子は、各第１の抵抗体３２付近での振動に加えて、各第２のスロート４１で連結された第２の環状管体４０内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体４２付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できることになる。
【００４０】
なお、図７では、第１の環状管体３０に対して第２の環状管体４０が１つ連設されているが、２つ以上連設されても勿論構わない。この場合、隣接する第２の環状管体４０同士をそれぞれ上記した第２のスロート４１で連結することで足りる。
【００４１】
また、第５実施形態と同様の趣旨から、第２の環状管体４０内における各第２のスロート４１の各他端４１ｂ相互の間にそれぞれ第２の隔壁（不図示）を設けてもよい。このようにすると、連続した１つの空間であった第２の環状管体４０の内部空間は、第２のスロート４１毎すなわち第１のスロート３１を経由した燃焼器３毎に第２の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第２の抵抗体４２付近で流体粒子が有効に十分振動するため、各第１の抵抗体３２付近での流体粒子の振動と相まって、燃焼振動をより十分に低減できる。
【００４２】
更に、各第１のスロート３１の一端３１ａの開口対象は、燃焼領域よりも上流域の部分である限り、内筒６の側壁や外筒８の側壁であっても構わない。
【００４３】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、スロート５１や第１のスロート３１や第２のスロート４１の横断面形状は、円形に限らず多角形であっても構わない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のガスタービン燃焼器によれば、内部に燃焼領域を有する筒体よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、一端が前記燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端が前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されているので、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、スロートで連結された箱体の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、安定的な低ＮＯｘ化を実現できる。
【００４５】
ここで、前記箱体が前記筒体の周囲を形成する車室内に配設されていると、箱体の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、箱体そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下におかれるため、内外の圧力差はほとんど生じない。従って、箱体に格別な耐圧構造は全く不要となり、箱体が必要以上に大型化することもない。
【００４６】
更に、本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間に配設された上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、を備えているので、ガスタービン燃焼器において燃焼振動を低減して安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００４７】
また本発明のガスタービンによれば、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間で前記主軸に対して同一円周上に配設され、各々内部に燃焼領域を有する筒体よりなる複数のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービンにおいて、前記主軸と同軸状で前記各筒体における後端の外側に配設された第１の環状管体と、各一端が前記各燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端が前記第１の環状管体内に開口する所定長さの第１のスロートと、を備え、前記各第１のスロートにおける前記各一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されているので、流体粒子は、各第１の抵抗体に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロートで連結された第１の環状管体内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、ひいてはガスタービン全体として安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００４８】
ここで、前記第１の環状管体内における前記各第１のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第１の隔壁を設けると、連続した１つの空間であった第１の環状管体の内部空間は、第１のスロート毎すなわち燃焼器毎に第１の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第１の抵抗体付近で流体粒子が有効に十分振動するため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００４９】
また、前記主軸と同軸状で前記第１の環状管体の外側に少なくとも１つ連設された第２の環状管体と、前記各第１のスロートに対応するとともに、相互に隣接する前記第１、第２の環状管体内にそれぞれ開口する所定長さの第２のスロートと、を備え、前記各第２のスロートにおいて前記第１の環状管体側に位置する各一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されていると、流体粒子は、各第１の抵抗体付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された第２の環状管体内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できる。
【００５０】
ここで、前記第２の環状管体内における前記各第２のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第２の隔壁を設けると、連続した１つの空間であった第２の環状管体の内部空間は、第２のスロート毎すなわち第１のスロートを経由した燃焼器毎に第２の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、上記と同様に、各第２の抵抗体付近で流体粒子が有効に十分振動するため、各第１の抵抗体付近での流体粒子の振動と相まって、燃焼振動をより十分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図５】第４実施形態のガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部横断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部横断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図８】一般的なガスタービンの燃焼器付近の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ ガスタービン燃焼器
４ タービン
５ 車室
６ 内筒
７ 尾筒
８ 外筒
９ パイロットノズル
１０ メインノズル
１１ バイパスダクト
１２ バイパス弁
１３ バイパス弁可変機構
３０ 第１の環状管体
３１ 第１のスロート
３１ａ 第１のスロートの一端
３１ｂ 第１のスロートの他端
３２ 第１の抵抗体
３５ 第１の隔壁
４０ 第２の環状管体
４１ 第２のスロート
４１ａ 第２のスロートの一端
４１ｂ 第２のスロートの他端
４２ 第２の抵抗体
５０ 箱体
５１ スロート
５１ａ スロートの一端
５１ｂ スロートの他端
５２ 抵抗体
Ｊ ガスタービンの主軸
【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、低ＮＯｘ（窒素酸化物）化を実現すべく燃焼振動を低減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】
従来よりガスタービンは、空気圧縮機（以下「圧縮機」と記すことがある）、燃焼器、及びタービンを主な構成要素とし、互いに主軸で直結された圧縮機とタービンの間に燃焼器が配設されてなり、作動流体となる空気が主軸の回転により圧縮機に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が燃焼器に導入されて燃料とともに燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスがタービンに吐出されてタービンとともに主軸を回転駆動させる。このようなガスタービンは、主軸の前端に発電機等を接続することでその駆動源として活用され、また、タービンの前方に燃焼ガス噴射用の排気口を配設することでジェットエンジンとして活用される。
【０００３】
ところで、近年、法規制の根幹の１つをなす環境問題に対し、ガスタービンから排出される排気ガス中の特にＮＯｘの低減化が強く望まれてきている。そのため、ＮＯｘを実際に生成する燃焼器には、特にＮＯｘの生成を抑える技術が要求され、これを達成すべく燃焼器に採用される燃焼方式として、燃料と圧縮空気を予め混合させた後に燃焼させるという予混合燃焼方式が主流となっている。この予混合燃焼方式では、燃料が圧縮空気中に均一かつ希薄の状態で分散することから、燃焼火炎温度の局部的な上昇を防止でき、これにより、燃焼火炎温度の上昇に伴って増加するＮＯｘの生成量を低減することが可能となるわけである。
【０００４】
ここで、予混合燃焼方式の燃焼器を適用した従来より一般的なガスタービンについて、図８を参照しながら説明する。このガスタービン１は、大きくは、圧縮機２、ガスタービン燃焼器３、及びタービン４から構成されている。燃焼器３は、圧縮機２とタービン４の間に形成された空洞を有する車室５に取り付けられており、燃焼領域を有する内筒６、この内筒６の前端に連結された尾筒７、内筒６と同心状に配設された外筒８、内筒６の軸線上に後端から配設されたパイロットノズル９、このパイロットノズル９の周囲に円周方向で等間隔に配設された複数のメインノズル１０、尾筒７の側壁に連結され車室５に開口するバイパスダクト１１、このバイパスダクト１１に配設されたバイパス弁１２、このバイパス弁１２の開閉度合いを調整するバイパス弁可変機構１３より構成される。
【０００５】
このような構成のもと、圧縮機２で圧縮された圧縮空気は、車室５内に流入し（図中の白抜き矢印）、内筒６の外周面と外筒８の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ１８０度反転して（図中の実線矢印）、内筒６内に後端側から導入される。次いで、パイロットノズル９の前端のパイロットバーナ（不図示）に燃料が噴射されて拡散燃焼するとともに、各メインノズル１０の前端のメインバーナ（不図示）に噴射された燃料と混合して予混合燃焼し、高温高圧の燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、尾筒７内を経由してその前端から吐出され、タービン４を駆動させる。なお、バイパスダクト１１から尾筒７内へ、車室５内の圧縮空気の一部（以下「バイパス空気」と記すことがある）が供給されるが、これは、燃焼ガス濃度を調整する役割を果たす。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５４６３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７４４２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の予混合燃焼方式は一見低ＮＯｘ化に対して優れるが、火炎が薄く狭い範囲で短時間に燃焼するため、単位空間当たりの燃焼エネルギが過大となり、燃焼振動が生じ易いという問題がある。この燃焼振動は、燃焼エネルギの一部が振動エネルギに変換されて発生するものであって、圧力波として伝播して燃焼器及びガスタービン等のケーシングからなる音響系と共鳴する場合、著しい振動や騒音を引き起こすだけでなく、燃焼器内に圧力変動や発熱変動を誘発させて燃焼状態が不安定になり、結果として低ＮＯｘ化を阻害してしまう。
【０００８】
このような燃焼振動の問題に対して、従来は、実際にガスタービンを運転させながら、正常な状態で稼動するよう適宜調整しつつ正規の運転条件を随時設定していた。そのため、煩雑な調整作業が不可欠であった。
【０００９】
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、低ＮＯｘ化を安定的に実現すべく、燃焼振動の低減が可能なガスタービン燃焼器、及びガスタービンを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、内部に燃焼領域を有する筒体よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、一端が前記燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端が前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されている。これにより、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、スロートで連結された箱体の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。なお、スロートの一端が開口する対象は、筒体を構成する内筒、或いは内筒と同心状に配設された外筒である。
【００１１】
ここで、箱体の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、箱体そのものが燃焼器の外部すなわち大気圧下に配設された場合、箱体の内外で著しい圧力差が生じるため、箱体にはその圧力差に耐え得る耐圧構造が欠かせず、箱体が必要以上に大型化するおそれがある。そこで、これを回避する観点から、前記箱体が前記筒体の周囲を形成する車室内に配設されていることが好ましい。これにより、箱体そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下におかれ、内外の圧力差はほとんど生じない。
【００１２】
更に、上記目的を達成するため、本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間に配設された上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、を備えている。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間で前記主軸に対して同一円周上に配設され、各々内部に燃焼領域を有する筒体よりなる複数のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービンにおいて、前記主軸と同軸状で前記各筒体における後端の外側に配設された第１の環状管体と、各一端が前記各燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端が前記第１の環状管体内に開口する所定長さの第１のスロートと、を備え、前記各第１のスロートにおける前記各一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されている。これにより流体粒子は、各第１の抵抗体に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロートで連結された第１の環状管体内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。なお、各第１のスロートの各一端が開口する対象は、各筒体を構成する各内筒、或いは各内筒と同心状に配設された各外筒である。
【００１４】
ここで、各燃焼器から各第１のスロートを経て連結された第１の環状管体の内部空間は、連続した１つの空間であることから、その内部空間そのもので圧力変動の位相差が生じる場合がある。この場合、各第１の抵抗体付近で流体粒子が十分振動しなくなるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなる。そこで、第１の環状管体内での圧力変動の位相差の発生を抑止して、各第１の抵抗体付近で流体粒子を有効に振動させる観点から、前記第１の環状管体内における前記各第１のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第１の隔壁を設けることが好ましい。これにより、第１の環状管体内は第１のスロート毎すなわち燃焼器毎に分割され、圧力変動の位相差の発生が抑えられる。
【００１５】
また、燃焼振動を効率よく低減させるには、流体粒子を多くの個所で振動させることが望ましく、これを達成するために、前記主軸と同軸状で前記第１の環状管体の外側に少なくとも１つ連設された第２の環状管体と、前記各第１のスロートに対応するとともに、相互に隣接する前記第１、第２の環状管体内にそれぞれ開口する所定長さの第２のスロートと、を備え、前記各第２のスロートにおいて前記第１の環状管体側に位置する各一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されているとよい。これにより流体粒子は、各第１の抵抗体付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された第２の環状管体内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００１６】
ここで、上記と同様に、第２の環状管体内での圧力変動の位相差の発生を抑止して、各第２の抵抗体付近で流体粒子を有効に振動させる観点から、前記第２の環状管体内における前記各第２のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第２の隔壁を設けることが好ましい。
【００１７】
【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。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。なお、図中で図８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２〜６実施形態においても同様とする。
【００１８】
本実施形態の燃焼器３は、図８に示すようなガスタービン１に適用されるものと基本的な構成は同じであるが、以下の点で異なる。つまり、図１に示すように、外筒８の後端壁の外側に箱体５０が配設されており、この箱体５０内の空洞によって所定容積の内部空間が形成されている。また、箱体５０は、所定長さを有する管状のスロート５１を介して外筒８の後端壁に連結されていて、このスロート５１は、一端５１ａが外筒８内すなわち燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端５１ｂが箱体５０の内部空間に開口している。
【００１９】
更に、スロート５１の一端５１ａには、多数の貫通孔を有する抵抗体５２が挿嵌されている。この抵抗体５２は、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００２０】
このような構成のもと、内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動に関しては、その振動要素である流体粒子が、内筒６を経由して外筒８内に伝播し、次いで抵抗体５２に有効に捕捉される。そして、スロート５１で連結された箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動する。この振動により、流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、安定的な低ＮＯｘ化を実現できる。
【００２１】
なお、図中の白抜き矢印は、圧縮機２で圧縮された圧縮空気の流れを示しており、圧縮空気は、先ず車室５内に流入し、次いで内筒６の外周面と外筒８の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ１８０度反転して、内筒６内に後端側から導入される。そして、内筒６内で燃料とともに拡散燃焼及び予混合燃焼し、これにより生じた燃焼ガスが、尾筒７内を経由してその前端からタービン４に向けて吐出される。
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態における箱体５０の構造の簡素化を図った点にある。これは、箱体５０の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、図１に示すように、箱体５０そのものが燃焼器３の外部すなわち大気圧下に配設された場合、箱体５０の内外で著しい圧力差が生じるため、箱体５０にはその圧力差に耐え得る耐圧構造が欠かせず、そうすると、箱体５０が必要以上に大型化するおそれがあるからである。
【００２３】
そこで、本実施形態では、箱体５０が車室５内に配設されている。なお、その際スロート５１は、折曲して車室５のケーシングを嵌通することで足りる。これにより、箱体５０そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下の車室５内におかれるため、内外の圧力差はほとんど生じない。従って、箱体５０に格別な耐圧構造は全く不要となり、箱体５０が必要以上に大型化することもない。
【００２４】
次に、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。本第３実施形態の特徴は、第１、２実施形態におけるスロート５１の一端５１ａの開口対象を変更した点にある。
【００２５】
つまり、図３に示すように、スロート５１の一端５１ａは、内筒６の側壁のうちで燃焼領域よりも上流域の部分から内筒６内に開口している。なお、図３では第２実施形態（図２参照）に準拠し、箱体５０が車室５内に配設されたものに対して変更しているが、勿論第１実施形態（図１参照）に準拠したものに対して変更しても構わない。この場合、スロート５１は、外筒８の後端壁又は側壁を嵌通して内筒６の側壁に連結されることで足りる。
【００２６】
このような構成でも、上記した第１、２実施形態と同様に、流体粒子は、箱体５０の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体５２付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００２７】
なお、スロート５１の一端５１ａの開口対象が、外筒８の側壁であっても構わない。
【００２８】
次に、本発明の第４実施形態について、図４、５を参照しながら説明する。本第４実施形態の特徴は、ガスタービン全体としての実用性を考慮しつつ、燃焼振動の低減を図った点にある。
【００２９】
本実施形態の特徴部分の説明に先立ち、１つのガスタービンにおける燃焼器の一般的な配設位置について述べておく。図４、５に示すように、ガスタービン１には、主として効率よくタービン４に回転力を与える目的から、複数の燃焼器３が配設される。具体的には、各燃焼器３は、空気圧縮機２及びタービン４を直結する主軸Ｊに対して同一円周上に等角度間隔で配設されている（図５では、６０度ピッチで６つ）。
【００３０】
以下に本実施形態の特徴部分について説明する。主軸Ｊと同軸状で環状の内部空間を有する第１の環状管体３０が、各外筒８の後端壁の外側に位置するよう配設されている。また、第１の環状管体３０は、所定長さを有する管状の第１のスロート３１を介して各外筒８の後端壁にそれぞれ連結されていて、これら第１のスロート３１は、各一端３１ａが各外筒８内すなわち燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端３１ｂが第１の環状管体３０内に開口している。
【００３１】
更に、第１のスロート３１の一端３１ａには、多数の貫通孔を有する第１の抵抗体３２が挿嵌されている。これら第１の抵抗体３２は、第１〜３実施形態における抵抗体５２と同様に、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００３２】
このような構成によれば、各内筒６内の燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、各第１の抵抗体３２に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロート３１で連結された第１の環状管体３０内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体３２付近で振動する。この振動により、各燃焼器３における流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、ガスタービン全体として安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００３３】
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照しながら説明する。本第５実施形態の特徴は、第４実施形態における各第１の抵抗体３２付近で流体粒子をより有効に振動させるように図った点にある。これは、第４実施形態における第１の環状管体３０の内部空間が連続した１つの空間であることから、その内部空間そのもので圧力変動の位相差が生じる場合があり、この場合、各第１の抵抗体３２付近で流体粒子が十分振動しなくなるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなるからである。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、第１の環状管体３０内における各第１のスロート３１の各他端３１ｂ相互の間に、それぞれ第１の隔壁３５が設けられている。
【００３５】
このようにすると、連続した１つの空間であった第１の環状管体３０の内部空間は、第１のスロート３１毎すなわち燃焼器３毎に第１の隔壁３５により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第１の抵抗体３２付近で流体粒子が有効に十分振動するため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００３６】
最後に、本発明の第６実施形態について、図７を参照しながら説明する。本第６実施形態の特徴は、第４、５実施形態における燃焼振動を効率よく低減させるように図った点にある。
【００３７】
つまり、本実施形態では、図７に示すように、第１の環状管体３０の外側に、これと同様に主軸Ｊと同軸状で環状の内部空間を有する第２の環状管体４０が連設されている。また、第２の環状管体４０は、所定長さを有し各第１のスロート３１に対応した管状の第２のスロート４１を介して、第１の環状管体３０にそれぞれ連結されていて、これら第２のスロート４１は、第１の環状管体３０側に位置する各一端４１ａが第１の環状管体３０内に開口するとともに、第２の環状管体４０側に位置する各他端４１ｂが第２の環状管体４０内に開口している。
【００３８】
更に、各第２のスロート４１の各一端４１ａには、多数の貫通孔を有する第２の抵抗体４２が挿嵌されている。これら第２の抵抗体４２は、第１の抵抗体３２と同様に、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００３９】
このような構成によれば、流体粒子は、各第１の抵抗体３２付近での振動に加えて、各第２のスロート４１で連結された第２の環状管体４０内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体４２付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できることになる。
【００４０】
なお、図７では、第１の環状管体３０に対して第２の環状管体４０が１つ連設されているが、２つ以上連設されても勿論構わない。この場合、隣接する第２の環状管体４０同士をそれぞれ上記した第２のスロート４１で連結することで足りる。
【００４１】
また、第５実施形態と同様の趣旨から、第２の環状管体４０内における各第２のスロート４１の各他端４１ｂ相互の間にそれぞれ第２の隔壁（不図示）を設けてもよい。このようにすると、連続した１つの空間であった第２の環状管体４０の内部空間は、第２のスロート４１毎すなわち第１のスロート３１を経由した燃焼器３毎に第２の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第２の抵抗体４２付近で流体粒子が有効に十分振動するため、各第１の抵抗体３２付近での流体粒子の振動と相まって、燃焼振動をより十分に低減できる。
【００４２】
更に、各第１のスロート３１の一端３１ａの開口対象は、燃焼領域よりも上流域の部分である限り、内筒６の側壁や外筒８の側壁であっても構わない。
【００４３】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、スロート５１や第１のスロート３１や第２のスロート４１の横断面形状は、円形に限らず多角形であっても構わない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のガスタービン燃焼器によれば、内部に燃焼領域を有する筒体よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、一端が前記燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端が前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されているので、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、スロートで連結された箱体の内部空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、安定的な低ＮＯｘ化を実現できる。
【００４５】
ここで、前記箱体が前記筒体の周囲を形成する車室内に配設されていると、箱体の内部空間は大気圧よりも遥かに高圧な状態になるが、箱体そのものはその内部空間とほぼ等しい圧力下におかれるため、内外の圧力差はほとんど生じない。従って、箱体に格別な耐圧構造は全く不要となり、箱体が必要以上に大型化することもない。
【００４６】
更に、本発明によるガスタービンは、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間に配設された上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、を備えているので、ガスタービン燃焼器において燃焼振動を低減して安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００４７】
また本発明のガスタービンによれば、互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間で前記主軸に対して同一円周上に配設され、各々内部に燃焼領域を有する筒体よりなる複数のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービンにおいて、前記主軸と同軸状で前記各筒体における後端の外側に配設された第１の環状管体と、各一端が前記各燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端が前記第１の環状管体内に開口する所定長さの第１のスロートと、を備え、前記各第１のスロートにおける前記各一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されているので、流体粒子は、各第１の抵抗体に有効に捕捉されるとともに、各第１のスロートで連結された第１の環状管体内の空気と共鳴して、各第１の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、ひいてはガスタービン全体として安定的な低ＮＯｘ化を実現でき、これにより、排気ガス中のＮＯｘの低減化を達成できる。
【００４８】
ここで、前記第１の環状管体内における前記各第１のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第１の隔壁を設けると、連続した１つの空間であった第１の環状管体の内部空間は、第１のスロート毎すなわち燃焼器毎に第１の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、各第１の抵抗体付近で流体粒子が有効に十分振動するため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００４９】
また、前記主軸と同軸状で前記第１の環状管体の外側に少なくとも１つ連設された第２の環状管体と、前記各第１のスロートに対応するとともに、相互に隣接する前記第１、第２の環状管体内にそれぞれ開口する所定長さの第２のスロートと、を備え、前記各第２のスロートにおいて前記第１の環状管体側に位置する各一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されていると、流体粒子は、各第１の抵抗体付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された第２の環状管体内の空気と共鳴して、各第２の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できる。
【００５０】
ここで、前記第２の環状管体内における前記各第２のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第２の隔壁を設けると、連続した１つの空間であった第２の環状管体の内部空間は、第２のスロート毎すなわち第１のスロートを経由した燃焼器毎に第２の隔壁により分割され、これら個々の分割空間での圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、上記と同様に、各第２の抵抗体付近で流体粒子が有効に十分振動するため、各第１の抵抗体付近での流体粒子の振動と相まって、燃焼振動をより十分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図５】第４実施形態のガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部横断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部横断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態であるガスタービンの燃焼器付近を模式的に示す要部縦断面図である。
【図８】一般的なガスタービンの燃焼器付近の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ ガスタービン燃焼器
４ タービン
５ 車室
６ 内筒
７ 尾筒
８ 外筒
９ パイロットノズル
１０ メインノズル
１１ バイパスダクト
１２ バイパス弁
１３ バイパス弁可変機構
３０ 第１の環状管体
３１ 第１のスロート
３１ａ 第１のスロートの一端
３１ｂ 第１のスロートの他端
３２ 第１の抵抗体
３５ 第１の隔壁
４０ 第２の環状管体
４１ 第２のスロート
４１ａ 第２のスロートの一端
４１ｂ 第２のスロートの他端
４２ 第２の抵抗体
５０ 箱体
５１ スロート
５１ａ スロートの一端
５１ｂ スロートの他端
５２ 抵抗体
Ｊ ガスタービンの主軸
Claims (7)
- 内部に燃焼領域を有する筒体よりなるガスタービン燃焼器において、
前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、一端が前記燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、他端が前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 前記箱体が前記筒体の周囲を形成する車室内に配設されている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。
- 互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間に配設された請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービン。
- 互いに主軸で直結された空気圧縮機及びタービンと、これら空気圧縮機とタービンの間で前記主軸に対して同一円周上に配設され、各々内部に燃焼領域を有する筒体よりなる複数のガスタービン燃焼器と、を備えたガスタービンにおいて、
前記主軸と同軸状で前記各筒体における後端の外側に配設された第１の環状管体と、各一端が前記各燃焼領域よりも上流域に開口するとともに、各他端が前記第１の環状管体内に開口する所定長さの第１のスロートと、を備え、前記各第１のスロートにおける前記各一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されていることを特徴とするガスタービン。 - 前記第１の環状管体内における前記各第１のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第１の隔壁を設けたことを特徴とする請求項４に記載のガスタービン。
- 前記主軸と同軸状で前記第１の環状管体の外側に少なくとも１つ連設された第２の環状管体と、前記各第１のスロートに対応するとともに、相互に隣接する前記第１、第２の環状管体内にそれぞれ開口する所定長さの第２のスロートと、を備え、前記各第２のスロートにおいて前記第１の環状管体側に位置する各一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のガスタービン。
- 前記第２の環状管体内における前記各第２のスロートの前記各他端相互の間にそれぞれ第２の隔壁を設けたことを特徴とする請求項６に記載のガスタービン。
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