JP2010002096A - Combustor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve ignitability in a combustor forming an air current of fast flow velocity in the vicinity of an inner wall of a combustion chamber. <P>SOLUTION: The combustor 1 is equipped with the combustion chamber 24 burning an air-fuel mixture including an oxidizer and fuel, and an ignition device 3 igniting the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 24. A low flow-velocity flow area forming means 5 is provided for forming an area wherein the ignition device 4 forms a flame kennel as a low flow-velocity flow area with velocity lower than an air current by separating the air current flowing along the inner wall of the combustion chamber 24. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化剤と燃料とを含む混合気が燃焼される燃焼室と、該燃焼室に供給される上記混合気に着火する着火装置とを備える燃焼器に関するものである。   The present invention relates to a combustor including a combustion chamber in which an air-fuel mixture containing an oxidant and fuel is combusted, and an ignition device that ignites the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber.

周知のように、ガスタービンエンジン等に設置される燃焼器は、燃焼室を備えており、当該燃焼室において空気等の酸化剤と燃料とからなる混合気を燃焼させている。このような燃焼器は、燃焼室の内部に火炎核を形成する着火装置を備えており、外部から燃焼室に混合気が供給された後に、上記着火装置にて火炎核を形成することで混合気に着火する。   As is well known, a combustor installed in a gas turbine engine or the like includes a combustion chamber, and an air-fuel mixture composed of an oxidant such as air and fuel is burned in the combustion chamber. Such a combustor includes an ignition device that forms flame nuclei inside the combustion chamber, and after the air-fuel mixture is supplied to the combustion chamber from the outside, mixing is performed by forming flame nuclei in the ignition device. I ignite.

例えば、特許文献1及び特許文献2には、上記着火装置としてのイグナイタを備える燃焼器が開示されている。
そして、特許文献1及び特許文献2に開示された燃焼器は、イグナイタの先端を燃焼室の内部に突出させる構成を採用している。
また、特許文献3には、上記着火装置としての点火プラグを着火の際にのみ燃焼室の内部に突出させる燃焼器が開示されている。
特許第3990678号公報 特許第3109780号公報 特開平8−213148号公報
For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a combustor including an igniter as the ignition device.
And the combustor disclosed by patent document 1 and patent document 2 employ | adopts the structure which makes the front-end | tip of an igniter protrude inside a combustion chamber.
Patent Document 3 discloses a combustor in which a spark plug as the ignition device is protruded into the combustion chamber only at the time of ignition.
Japanese Patent No. 3990678 Japanese Patent No. 3109780 JP-A-8-213148

従来の燃焼器では、特許文献1〜3から分かるように、着火装置の先端(火炎核を形成する箇所)を燃焼室の内部よりに配置することが、混合気に対する着火性の向上に効果があると考えられていた。
しかしながら、近年の燃焼器は、燃焼効率の向上のために、燃焼室内において混合気を強旋回させたり、燃焼室の壁部を冷却するために燃焼室の内壁に沿って酸化剤を供給したりする。このため、燃焼室の内壁近傍にかなり流速の速い気流が形成される。
このような流速の早い気流が燃焼室の内壁近傍に形成されると、着火装置の先端が燃焼室の内部よりに配置されている場合には、形成された火炎核は、流速の速い気流に晒されることとなる。このため、火炎核が成長する前に上記気流の流れによって吹き飛ばされてしまい混合気に着火されない場合がある。
つまり、近年の燃焼器のように燃焼室の内壁近傍に流速の速い気流が形成される燃焼器において、従来の着火装置の先端を燃焼室の内部よりに配置する構成を採用した場合には、着火性が低下してしまう。
In the conventional combustor, as can be seen from Patent Documents 1 to 3, disposing the tip of the ignition device (location where the flame kernel is formed) from the inside of the combustion chamber is effective in improving the ignitability of the air-fuel mixture. It was thought to be.
However, in recent combustors, to improve combustion efficiency, the air-fuel mixture is swirled strongly in the combustion chamber, or an oxidant is supplied along the inner wall of the combustion chamber to cool the wall of the combustion chamber. To do. For this reason, an air flow having a considerably high flow velocity is formed in the vicinity of the inner wall of the combustion chamber.
When such an air flow having a high flow velocity is formed near the inner wall of the combustion chamber, the flame nuclei that are formed are converted into an air flow having a high flow velocity when the tip of the ignition device is disposed closer to the inside of the combustion chamber. It will be exposed. For this reason, before a flame kernel grows, it may be blown away by the flow of the air flow and the air-fuel mixture may not be ignited.
In other words, in a combustor in which an air flow having a high flow velocity is formed near the inner wall of a combustion chamber like a recent combustor, when a configuration in which the tip of a conventional ignition device is arranged from the inside of the combustion chamber, The ignitability will be reduced.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、燃焼室の内壁近傍に流速の速い気流が形成される燃焼器での着火性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to improve ignitability in a combustor in which an air flow having a high flow velocity is formed in the vicinity of the inner wall of a combustion chamber.

本発明は、課題を解決するための手段として以下のような構成を採用する。   The present invention adopts the following configuration as means for solving the problems.

第1の発明は、酸化剤と燃料とを含む混合気が燃焼される燃焼室と、該燃焼室に供給される上記混合気に着火する着火装置とを備える燃焼器であって、上記燃焼室の内壁に沿う気流を剥離させることによって、上記着火装置が火炎核を形成する領域を、上記気流よりも速度の遅い低流速流場とする低流速流場形成手段を備えるという構成を採用する。   A first invention is a combustor comprising a combustion chamber in which an air-fuel mixture containing an oxidant and fuel is combusted, and an ignition device for igniting the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber, wherein the combustion chamber A configuration is adopted in which a low-velocity flow field forming unit is used in which a region where the ignition device forms flame nuclei is made a low-velocity flow field whose speed is slower than that of the airflow by separating the airflow along the inner wall.

このような構成を採用する第1の発明によれば、低流速流場形成手段にて、燃焼室の内壁に沿う気流が剥離されることによって、着火装置が火炎核を形成する領域が、上記気流よりも速度の遅い低流速流場とされる。   According to 1st invention which employ | adopts such a structure, the area | region where an ignition device forms a flame kernel by peeling the airflow along the inner wall of a combustion chamber in a low flow velocity flow field formation means is the above-mentioned It is a low-velocity flow field that is slower than the air flow.

第2の発明は、上記第1の発明において、上記低流速流場形成手段が上記燃焼室の内壁から燃焼室の外部に向けて凹むと共に上記気流を剥離させる凹部を備え、上記凹部の底部に上記着火装置の火炎核形成部が配置されているという構成を採用する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the low flow velocity flow field forming means includes a recess that dents from the inner wall of the combustion chamber toward the outside of the combustion chamber and separates the airflow, A configuration is adopted in which the flame nucleus forming part of the ignition device is arranged.

第3の発明は、上記第2の発明において、上記凹部は、上記着火装置の火炎核形成部が配置される箇所に局所的に形成されているという構成を採用する。   A third invention adopts a configuration in which, in the second invention, the recess is locally formed at a place where the flame nucleus forming portion of the ignition device is disposed.

第4の発明は、上記第2の発明または第3の発明において、上記低流速流場形成手段が、上記気流の剥離を促進する剥離促進手段をさらに備えるという構成を採用する。   According to a fourth invention, in the second or third invention, the low flow velocity flow field forming means further includes a peeling promoting means for promoting the peeling of the airflow.

第5の発明は、上記第4の発明において、上記剥離促進手段は、上記凹部の上記気流の流れ方向に対する上流側に配置されると共に上記内壁から上記燃焼室の内部に向けて突出する突出部であるという構成を採用する。   In a fifth aspect based on the fourth aspect, the separation promoting means is disposed on the upstream side of the recess with respect to the flow direction of the airflow and protrudes from the inner wall toward the inside of the combustion chamber. The configuration of being is adopted.

本発明によれば、低流速流場形成手段にて、燃焼室の内壁に沿う気流が剥離されることによって、着火装置が火炎核を形成する領域が、上記気流よりも速度の遅い低流速流場とされる。
このため、着火装置にて形成された火炎核が低流速流場にて成長することができ、火炎核が速度の速い気流によって吹き飛ばされることを抑制することができる。したがって、燃焼室の内壁近傍に流速の速い気流が形成される燃焼器での着火性を向上させることが可能となる。
According to the present invention, the region where the ignition device forms flame nuclei in the low flow velocity flow field forming means is separated from the air flow along the inner wall of the combustion chamber. It is considered a place.
For this reason, the flame kernel formed in the ignition device can grow in a low flow velocity flow field, and it can be suppressed that the flame kernel is blown away by a high-speed air stream. Therefore, it becomes possible to improve the ignitability in the combustor in which an air flow having a high flow velocity is formed near the inner wall of the combustion chamber.

以下、図面を参照して、本発明に係る燃焼器の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a combustor according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

(第1実施形態)
本実施形態の燃焼器1は、例えばガスタービン(ガスタービンエンジン)の圧縮機とタービンとの間に配置されており、ガスタービンのシャフトを中心とする環状に形状設定されている。なお、ガスタービンの構造については、周知のものであるため、ここでの説明は省略する。
(First embodiment)
The combustor 1 of this embodiment is arrange | positioned, for example between the compressor of a gas turbine (gas turbine engine), and a turbine, and the shape setting is carried out in the cyclic | annular form centering on the shaft of a gas turbine. Since the structure of the gas turbine is well known, the description thereof is omitted here.

図1は、本実施形態の燃焼器1の概略構成を示す断面図であり、上記ガスタービンを上記シャフトの延在方向に沿って半分に切断した場合における現れる燃焼器の2つの断面のうち1つを示すものである。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a combustor 1 according to the present embodiment. One of two cross sections of a combustor that appears when the gas turbine is cut in half along the extending direction of the shaft. It shows one.

図1に示すように、本実施形態の燃焼器1は、ガスタービンが備える圧縮機の後段側に配置される燃焼筒2と、燃料を噴射して酸化剤である空気と混合し、その混合気を燃焼筒2が備える燃焼室24に供給する燃料噴射ノズル部3と、燃焼室24に供給された混合気に着火する点火栓4(着火装置)とを備えている。   As shown in FIG. 1, a combustor 1 according to this embodiment includes a combustion cylinder 2 disposed on a rear stage side of a compressor included in a gas turbine, and fuel is injected and mixed with air that is an oxidant, and the mixing The fuel injection nozzle unit 3 supplies gas to the combustion chamber 24 provided in the combustion cylinder 2 and the ignition plug 4 (ignition device) that ignites the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 24.

燃焼筒2は、ガスタービンのシャフトを中心とした円周方向に配置されるアウタライナ21と、該アウタライナ21からシャフト側に変位して配置されるインナライナ22と、アウタライナ21とインナライナ22との間に配置される燃焼隔壁23とを備えている。そして、アウタライナ21、インナライナ22及び燃焼隔壁23によって囲われた空間が燃焼室24とされている。
すなわち、アウタライナ21、インナライナ22及び燃焼隔壁23によって囲われることによって形成される燃焼室24を備えている。
The combustion cylinder 2 includes an outer liner 21 arranged in a circumferential direction around the shaft of the gas turbine, an inner liner 22 arranged so as to be displaced from the outer liner 21 toward the shaft, and between the outer liner 21 and the inner liner 22. And a combustion partition wall 23 to be disposed. A space surrounded by the outer liner 21, the inner liner 22, and the combustion partition wall 23 is a combustion chamber 24.
That is, a combustion chamber 24 formed by being surrounded by the outer liner 21, the inner liner 22 and the combustion partition wall 23 is provided.

そして、燃焼筒2は、ガスタービンの圧縮機側から供給される圧縮空気の一部が、アウタライナ21及びインナライナ22を通過して燃焼室24の内壁(アウタライナ21及びインナライナ22の表面)に沿って流れるように構成されている。
このように、燃焼室24の内壁に沿って圧縮空気が流されることによって、燃焼の際に、燃焼室24の壁部(アウタライナ21及びインナライナ22)の冷却が図られる。
In the combustion cylinder 2, a part of the compressed air supplied from the compressor side of the gas turbine passes through the outer liner 21 and the inner liner 22 along the inner wall of the combustion chamber 24 (the surfaces of the outer liner 21 and the inner liner 22). It is configured to flow.
As described above, the compressed air is caused to flow along the inner wall of the combustion chamber 24, so that the walls of the combustion chamber 24 (the outer liner 21 and the inner liner 22) are cooled during combustion.

燃料噴射ノズル部3は、燃焼器1において複数(例えば12個あるいは18個)設置されている。これらの燃料噴射ノズル部3は、ガスタービンのシャフトを中心として所定の間隔を空けながら環状に配列されている。
各燃料噴射ノズル部3は、図1に示すように、燃焼筒2の燃焼隔壁23によって支持される噴射ノズル31と、該噴射ノズル31を囲むように燃焼筒2の燃焼隔壁23によって支持される空気供給部32とを備えている。
噴射ノズル31は、外部から供給される燃料を霧状にして燃焼室24に向けて噴射するように構成されている。また、空気供給部32は、ガスタービンの圧縮機から供給される圧縮空気を、燃焼室24内において旋回するように燃焼室24に向けて噴射するように構成されている。
A plurality (for example, 12 or 18) of fuel injection nozzles 3 are installed in the combustor 1. These fuel injection nozzle portions 3 are arranged in an annular shape with a predetermined interval around the shaft of the gas turbine.
As shown in FIG. 1, each fuel injection nozzle section 3 is supported by an injection nozzle 31 supported by a combustion partition wall 23 of the combustion cylinder 2 and a combustion partition wall 23 of the combustion cylinder 2 so as to surround the injection nozzle 31. And an air supply unit 32.
The injection nozzle 31 is configured so that fuel supplied from the outside is atomized and injected toward the combustion chamber 24. The air supply unit 32 is configured to inject compressed air supplied from the compressor of the gas turbine toward the combustion chamber 24 so as to swirl within the combustion chamber 24.

このような構成を有する燃料噴射ノズル部3によれば、噴射ノズル31から燃料が燃焼室24に向けて噴射され、噴射ノズル31を囲んで配置される空気供給部32から旋回された圧縮空気が燃焼室24に向けて噴射される。
そして、噴射ノズル31から噴射された燃料と空気供給部32から噴射された圧縮空気とが混合されて混合気となり、この混合気が旋回しながら燃焼室24に供給される。
すなわち、燃料噴射ノズル部3によって、燃焼室24に旋回する混合気が供給されることとなる。
According to the fuel injection nozzle unit 3 having such a configuration, fuel is injected from the injection nozzle 31 toward the combustion chamber 24, and the compressed air swirled from the air supply unit 32 disposed around the injection nozzle 31 is The fuel is injected toward the combustion chamber 24.
The fuel injected from the injection nozzle 31 and the compressed air injected from the air supply unit 32 are mixed to form an air-fuel mixture, which is supplied to the combustion chamber 24 while swirling.
In other words, the fuel mixture is supplied to the combustion chamber 24 by the fuel injection nozzle unit 3.

点火栓4は、燃焼器1において複数(例えば2個)設置されている。これらの点火栓4は、例えばガスタービンのシャフトを中心として対称な位置に配置されている。
各点火栓4は、先端41(火炎核形成部)が燃焼室24側に配置されており、先端41にて火炎核を形成して、燃焼開始時に混合気に着火を行うように構成されている。
A plurality of (for example, two) spark plugs 4 are installed in the combustor 1. These ignition plugs 4 are arranged at symmetrical positions around the shaft of the gas turbine, for example.
Each spark plug 4 has a tip 41 (flame nucleus forming portion) disposed on the combustion chamber 24 side, and is configured to form a flame nucleus at the tip 41 and ignite the air-fuel mixture at the start of combustion. Yes.

そして、本実施形態の燃焼器1は、図1に示すように、点火栓4が火炎核を形成する領域Rを、低流速流場とする凹部5(低流速流場形成手段)を備えている。
なお、本実施形態の燃焼器1において、低流速流場は、燃焼室24の内壁に沿って流れる混合気の気流よりも速度の遅い流場を意味する。
And the combustor 1 of this embodiment is provided with the recessed part 5 (low flow velocity flow field formation means) which makes the area | region R in which the spark plug 4 forms a flame kernel as a low flow velocity flow field, as shown in FIG. Yes.
In the combustor 1 of the present embodiment, the low flow velocity flow field means a flow field having a slower speed than the airflow of the air-fuel mixture flowing along the inner wall of the combustion chamber 24.

凹部5は、燃焼室24の内壁(アウタライナ21の表面)から燃焼室24の外部に向けて円筒形状に凹んで形成されている。そして、点火栓4の先端41が凹部5の底部に配置されている。
なお、凹部5は、燃焼室24において、各点火栓4の先端41が配置される箇所に局所的に形成されている。
The recess 5 is formed to be recessed in a cylindrical shape from the inner wall of the combustion chamber 24 (the surface of the outer liner 21) toward the outside of the combustion chamber 24. The tip 41 of the spark plug 4 is disposed at the bottom of the recess 5.
In addition, the recessed part 5 is locally formed in the combustion chamber 24 in the location where the front-end | tip 41 of each spark plug 4 is arrange | positioned.

図2は、凹部5による作用を説明するための模式図である。
この図に示すように、凹部5は、燃焼室24の内壁に沿う気流Xを剥離させる。このように燃焼室24の内壁に沿う気流Xが剥離されることによって凹部5内に渦流Yが形成され、これによって凹部5内における混合気の流速が、上記気流Xの流速よりも遅くなる。この結果、凹部5の内部(すなわち点火栓4が火炎核を形成する領域R)が上述の低流速流場となる。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the recess 5.
As shown in this figure, the recess 5 separates the airflow X along the inner wall of the combustion chamber 24. In this way, the airflow X along the inner wall of the combustion chamber 24 is peeled off, whereby a vortex Y is formed in the recess 5, whereby the flow rate of the air-fuel mixture in the recess 5 becomes slower than the flow rate of the airflow X. As a result, the inside of the recess 5 (that is, the region R where the spark plug 4 forms a flame kernel) becomes the above-described low flow velocity flow field.

以上のように構成された本実施形態の燃焼器1において着火動作を行う際は、まず、燃料噴射ノズル部3によって燃焼室24内に混合気が供給されると共にアウタライナ21及びインナライナ22を介して燃焼室24内に圧縮空気が供給される。   When performing the ignition operation in the combustor 1 of the present embodiment configured as described above, first, an air-fuel mixture is supplied into the combustion chamber 24 by the fuel injection nozzle unit 3 and the outer liner 21 and the inner liner 22 are used. Compressed air is supplied into the combustion chamber 24.

燃料噴射ノズル部3によって燃焼室24に供給される混合気は、燃焼室24内にて旋回するように供給される。また、アウタライナ21及びインナライナ22を介して燃焼室24内に供給される圧縮空気は、燃焼室24の内壁に沿って供給される。
そして、燃焼室24に供給される混合気及び圧縮空気の作用により、燃焼室24の内壁に沿って速度の速い気流Xが形成される。
The air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 24 by the fuel injection nozzle unit 3 is supplied so as to swirl within the combustion chamber 24. The compressed air supplied into the combustion chamber 24 via the outer liner 21 and the inner liner 22 is supplied along the inner wall of the combustion chamber 24.
Then, due to the action of the air-fuel mixture and compressed air supplied to the combustion chamber 24, a high-speed airflow X is formed along the inner wall of the combustion chamber 24.

燃焼室24に混合気及び圧縮空気が供給されると、続いて点火栓4にて混合気に着火する。
ここで、本実施形態の燃焼器1においては、凹部5によって、凹部5の内部(すなわち点火栓4が火炎核を形成する領域R)に、気流Xよりも流速の遅い低流速流場が形成される。このため、点火栓4の先端41にて形成された火炎核は、吹き飛ばされることなく成長する。よって、燃焼室24内の混合気に対して確実に着火することが可能となる。
When air-fuel mixture and compressed air are supplied to the combustion chamber 24, the air-fuel mixture is subsequently ignited by the spark plug 4.
Here, in the combustor 1 of the present embodiment, the recess 5 forms a low flow velocity flow field having a slower flow velocity than the air flow X inside the recess 5 (that is, the region R in which the spark plug 4 forms a flame kernel). Is done. For this reason, the flame kernel formed at the tip 41 of the spark plug 4 grows without being blown away. Therefore, it is possible to reliably ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber 24.

以上のように、本実施形態の燃焼器1によれば、凹部5にて、燃焼室24の内壁に沿う気流Xが剥離されることによって、点火栓4が火炎核を形成する領域Rが、上記気流Xよりも速度の遅い低流速流場とされる。
このため、点火栓4にて形成された火炎核が低流速流場にて成長することができ、火炎核が速度の速い気流Xによって吹き飛ばされることを抑制することができる。したがって、燃焼室24の内壁近傍に流速の速い気流Xが形成される燃焼器での着火性を向上させることが可能となる。
As described above, according to the combustor 1 of the present embodiment, the region R in which the spark plug 4 forms a flame kernel is formed by separating the airflow X along the inner wall of the combustion chamber 24 in the recess 5. The low-velocity flow field is slower than the airflow X.
For this reason, the flame kernel formed in the spark plug 4 can grow in a low flow velocity flow field, and the flame kernel can be prevented from being blown away by the fast airflow X. Therefore, it becomes possible to improve the ignitability in the combustor in which the airflow X having a high flow velocity is formed near the inner wall of the combustion chamber 24.

また、本実施形態の燃焼器1は、凹部5にて低流速流場を形成し、凹部5の底部に点火栓4の先端41が配置された構成を採用した。
このような構成を採用することによって、従来の燃焼器と同様の燃焼空間を確保しながら、別途低流速流場を形成することができる。したがって、本実施形態の燃焼器1によれば、燃焼器の燃焼性能を維持しながら、着火性を向上させることが可能となる。
Further, the combustor 1 of the present embodiment employs a configuration in which a low flow velocity flow field is formed in the recess 5 and the tip 41 of the spark plug 4 is disposed at the bottom of the recess 5.
By adopting such a configuration, it is possible to separately form a low flow velocity flow field while ensuring a combustion space similar to that of the conventional combustor. Therefore, according to the combustor 1 of the present embodiment, it is possible to improve the ignitability while maintaining the combustion performance of the combustor.

図3は、本実施形態の燃焼器1における着火試験の結果を示す表である。この図に示すように、本実施形態の燃焼器1における着火試験は、従来の燃焼器における着火試験の結果(図3にて「適用前」にて示す着火試験結果)にて不着火となった条件を主として行っている。この結果、図3にて「適用後」にて示す着火試験結果に示されるように、本実施形態の燃焼器1における着火試験は、従来の燃焼器における着火試験にて不着火であって条件の全てにおいて着火することが分かった。
なお、図3に示す着火試験では、点火栓4に点火エネルギーを投入(10秒間放電)後の着火が3回以上連続である場合に、着火試験結果が「着火」であるとし、これ以外を「不着火」とした。
FIG. 3 is a table showing the results of an ignition test in the combustor 1 of the present embodiment. As shown in this figure, the ignition test in the combustor 1 of this embodiment is non-ignited by the result of the ignition test in the conventional combustor (the result of the ignition test shown as “before application” in FIG. 3). The main conditions are used. As a result, as shown in the ignition test result shown as “after application” in FIG. 3, the ignition test in the combustor 1 of this embodiment is a non-ignition condition in the ignition test in the conventional combustor. It was found that all of them ignited.
In the ignition test shown in FIG. 3, the ignition test result is “ignition” when the ignition plug 4 has been ignited three times or more after the ignition energy is input (discharged for 10 seconds). “No ignition”.

また、本実施形態の燃焼器1においは、凹部5の直径が、点火栓4の先端41の幅に対して、1.5〜2倍である場合に特に着火性が向上した。   Further, in the combustor 1 of the present embodiment, the ignitability is particularly improved when the diameter of the recess 5 is 1.5 to 2 times the width of the tip 41 of the spark plug 4.

また、本実施形態の燃焼器1は、凹部5が点火栓4の先端41の配置される箇所に局所的に形成されている構成を採用した。つまり、本実施形態の燃焼器1においては、2つの点火栓4が設置されている場合には、円筒形状の凹部5が各点火栓4の先端41の各々の配置箇所に対して形成され、合計2つの凹部5が形成されることとなる。
このような構成を採用することによって、凹部5が存在することによる、燃焼室24の内部空間における燃焼状態を、従来の燃焼器1に限りなく近づけることが可能となる。したがって、本実施形態の燃焼器1によれば、従来の燃焼器と同様の燃焼性能を発揮することが可能となる。
Moreover, the combustor 1 of this embodiment employ | adopted the structure in which the recessed part 5 was locally formed in the location where the front-end | tip 41 of the spark plug 4 is arrange | positioned. That is, in the combustor 1 of the present embodiment, when the two spark plugs 4 are installed, the cylindrical concave portion 5 is formed with respect to each arrangement portion of the tip 41 of each spark plug 4, A total of two recessed parts 5 will be formed.
By adopting such a configuration, it is possible to bring the combustion state in the internal space of the combustion chamber 24 due to the presence of the recess 5 as close as possible to the conventional combustor 1. Therefore, according to the combustor 1 of the present embodiment, it is possible to exhibit the same combustion performance as that of the conventional combustor.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the second embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.

図4は、本実施形態の燃焼器が備える凹部5近傍の模式図である。この図に示すように、本実施形態の燃焼器は、凹部5における気流Xの剥離を促進するための突出部6(剥離促進手段)を備えている。
突出部6は、凹部5の気流Xの流れ方向に対する上流側に配置されており、燃焼室24の内壁から燃焼室24の内部に向けて突出されている。
FIG. 4 is a schematic view of the vicinity of the recess 5 provided in the combustor of the present embodiment. As shown in this figure, the combustor according to the present embodiment includes a protruding portion 6 (peeling promotion means) for promoting the peeling of the airflow X in the recess 5.
The protrusion 6 is disposed on the upstream side of the recess 5 with respect to the flow direction of the airflow X, and protrudes from the inner wall of the combustion chamber 24 toward the inside of the combustion chamber 24.

このような構成を有する本実施形態の燃焼器によれば、突出部6が気流Xに対する障害物となり、気流Xが突出部6に衝突することによって、気流Xの燃焼室24の内壁からの剥離が促進される。
したがって、凹部5内部により確実に渦流Y(図2参照)が形成され、点火栓4の先端41が火炎核を形成する領域R(図2参照)を、より確実に低流速流場とすることが可能となる。
よって、本実施形態の燃焼器によれば、より着火性を向上させることが可能となる。
According to the combustor of this embodiment having such a configuration, the protrusion 6 becomes an obstacle to the airflow X, and the airflow X collides with the protrusion 6, whereby the airflow X is separated from the inner wall of the combustion chamber 24. Is promoted.
Therefore, the region R (see FIG. 2) in which the vortex Y (see FIG. 2) is reliably formed inside the recess 5 and the tip 41 of the spark plug 4 forms a flame kernel is more reliably set as the low flow velocity flow field. Is possible.
Therefore, according to the combustor of the present embodiment, it becomes possible to further improve the ignitability.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る燃焼器の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As described above, the preferred embodiment of the combustor according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記第1実施形態の燃焼器は凹部5にて気流Xを剥離する構成を採用し、上記第2実施形態の燃焼器は主として凹部5にて気流Xを剥離する構成を採用した。すなわち、上記実施形態の燃焼器は、本発明の低流速流場形成手段として、凹部5を備えている。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の低流速流場形成手段として、点火栓4の先端41を囲うと共に気流Xを遮る壁部を備える構成や、エアシールドを形成して気流Xを遮るエアシールド形成装置を備える構成を採用しても良い。
For example, the combustor of the first embodiment employs a configuration in which the airflow X is separated at the recess 5, and the combustor of the second embodiment employs a configuration in which the airflow X is mainly separated at the recess 5. That is, the combustor of the above embodiment includes the recess 5 as the low flow velocity flow field forming means of the present invention.
However, the present invention is not limited to this, and as a low flow velocity flow field forming means of the present invention, a structure including a wall portion surrounding the tip 41 of the spark plug 4 and blocking the airflow X, or an air shield is formed. A configuration including an air shield forming device that blocks the airflow X may be employed.

また、上記実施形態の燃焼器は、凹部5の底部に点火栓4の先端41が配置された構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば凹部5の側部に点火栓4の先端41を配置しても良い。
また、点火栓4の先端41を凹部5の底部に配置する構成である場合も、点火栓4の先端41は、底部の中央部に配置される必要はなく、中央部からオフセットした位置に配置されても良い。
Further, the combustor of the above embodiment employs a configuration in which the tip 41 of the spark plug 4 is disposed at the bottom of the recess 5.
However, the present invention is not limited to this. For example, the tip 41 of the spark plug 4 may be disposed on the side of the recess 5.
Even when the tip 41 of the spark plug 4 is arranged at the bottom of the recess 5, the tip 41 of the spark plug 4 does not need to be arranged at the center of the bottom, and is arranged at a position offset from the center. May be.

また、上記実施形態の燃焼器は、凹部5が点火栓4の先端41が配置される箇所に局所的に形成される構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の点火栓4の先端41に対して1つの凹部5が形成されるようにしても良い。例えば、点火栓4がガスタービンのシャフトの延在方向において同位置に配置されている場合には、燃焼室24の周方向全体に亘って溝状の凹部を1つのみ形成しても良い。
Moreover, the combustor of the said embodiment employ | adopted the structure in which the recessed part 5 is locally formed in the location where the front-end | tip 41 of the spark plug 4 is arrange | positioned.
However, the present invention is not limited to this, and one recess 5 may be formed for the tips 41 of the plurality of spark plugs 4. For example, when the spark plug 4 is disposed at the same position in the extending direction of the shaft of the gas turbine, only one groove-like recess may be formed over the entire circumferential direction of the combustion chamber 24.

また、上記実施形態の燃焼器は、凹部5が円筒形状を有している構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、点火栓4の先端41が火炎核を形成する領域Rが低流速流場となるのであれば、凹部5の形状は任意である。例えば、凹部5を底面に向けて側面がなだらかに傾斜するように形状設定しても良い。
Moreover, the combustor of the said embodiment employ | adopted the structure where the recessed part 5 has a cylindrical shape.
However, the present invention is not limited to this, and the shape of the recess 5 is arbitrary as long as the region R in which the tip 41 of the spark plug 4 forms a flame kernel is a low flow velocity flow field. For example, the shape may be set so that the side surface is gently inclined with the concave portion 5 facing the bottom surface.

また、上記第2実施形態の燃焼器は、突出部6にて凹部5における気流Xの剥離を促進させる構成を採用した。すなわち、上記第2実施形態の燃焼器は、本発明の剥離促進手段として突出部6を備えている。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、凹部5の周囲に凹部5よりも小さな凹部を形成することによって気流Xの流れを乱し、凹部5における気流Xの剥離が促進させる場合には、本発明の剥離促進手段として上述の小さな凹部を備えても良い。
また、突出部6の形状は、気流Xの剥離を促進できるのであれば任意である。
Further, the combustor of the second embodiment employs a configuration in which the protrusion 6 promotes the separation of the airflow X in the recess 5. That is, the combustor according to the second embodiment includes the protruding portion 6 as the peeling promoting means of the present invention.
However, the present invention is not limited to this. When the recesses smaller than the recesses 5 are formed around the recesses 5 to disturb the flow of the airflow X, and the separation of the airflow X in the recesses 5 is promoted. May be provided with the above-mentioned small recess as the peeling promoting means of the present invention.
Moreover, the shape of the protrusion part 6 is arbitrary if peeling of the airflow X can be accelerated | stimulated.

また、上記第2実施形態の燃焼器は、突出部6が凹部5の気流Xの流れ方向の上流側に配置される構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、突出部6を凹部5の上方を渡すように配置して凹部5の中間位置に配置したり、また突出部6を凹部5の気流Xの流れ方向の下流側に配置して効果がある場合には突出部6を凹部5の下流側に配置しても良い。
Further, the combustor of the second embodiment employs a configuration in which the protruding portion 6 is arranged on the upstream side in the flow direction of the airflow X in the concave portion 5.
However, the present invention is not limited to this. For example, the protruding portion 6 is disposed so as to pass over the recessed portion 5 and is disposed at an intermediate position of the recessed portion 5, or the protruding portion 6 is disposed in the airflow in the recessed portion 5. If there is an effect when arranged on the downstream side in the flow direction of X, the protruding portion 6 may be arranged on the downstream side of the concave portion 5.

また、気流Xの流れ方向は、ガスタービンの圧縮機側からシャフトの延在方向に向かうとは限らず、またその流れ方向を予測することが困難である場合もある。このため、気流Xの流れ方向が凹部5に対していずれの方向であっても対応可能とするために、突出部6が凹部5を全周に亘って囲うように配置されても良い。   In addition, the flow direction of the airflow X does not always go from the compressor side of the gas turbine to the extending direction of the shaft, and it may be difficult to predict the flow direction. For this reason, in order to be able to cope with the flow direction of the airflow X with respect to the concave portion 5, the protruding portion 6 may be arranged so as to surround the concave portion 5 over the entire circumference.

本発明の第1実施形態の燃焼器の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the combustor of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の燃焼器が備える凹部近傍の模式図である。It is a schematic diagram of the recessed part vicinity with which the combustor of 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1実施形態の燃焼器における着火試験を示す表である。It is a table | surface which shows the ignition test in the combustor of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の燃焼器が備える凹部近傍の模式図である。It is a schematic diagram of the recessed part vicinity with which the combustor of 2nd Embodiment of this invention is provided.

符号の説明Explanation of symbols

1……燃焼器、2……燃焼筒、24……燃焼室、3……燃料噴射ノズル部、4……点火栓(着火装置)、41……先端(火炎核形成部)、5……凹部(低流速流場形成手段)、6……突出部(剥離促進手段)、X……気流、Y……渦流、R……火炎核を形成する領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Combustor, 2 ... Combustion cylinder, 24 ... Combustion chamber, 3 ... Fuel injection nozzle part, 4 ... Spark plug (ignition device), 41 ... Tip (flame nucleus formation part), 5 ... Recessed portion (low flow rate flow field forming means), 6 ... Projection (peeling promotion means), X ... Airflow, Y ... Eddy current, R ... Area where flame kernel is formed

Claims (5)

酸化剤と燃料とを含む混合気が燃焼される燃焼室と、該燃焼室に供給される前記混合気に着火する着火装置とを備える燃焼器であって、
前記燃焼室の内壁に沿う気流を剥離させることによって、前記着火装置が火炎核を形成する領域を、前記気流よりも速度の遅い低流速流場とする低流速流場形成手段を備えることを特徴とする燃焼器。
A combustor comprising a combustion chamber in which an air-fuel mixture containing an oxidant and fuel is burned, and an ignition device for igniting the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber,
A low-velocity flow field forming unit is provided that causes a region where the ignition device forms flame nuclei to be a low-velocity flow field whose velocity is slower than that of the airflow by separating the airflow along the inner wall of the combustion chamber. And a combustor.
前記低流速流場形成手段が前記燃焼室の内壁から燃焼室の外部に向けて凹むと共に前記前記気流を剥離させる凹部を備え、
前記凹部の底部に前記着火装置の火炎核形成部が配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の燃焼器。
The low flow velocity flow field forming means is provided with a recess that is recessed from the inner wall of the combustion chamber toward the outside of the combustion chamber and that separates the airflow;
The combustor according to claim 1, wherein a flame nucleus forming portion of the ignition device is disposed at a bottom portion of the concave portion.
前記凹部は、前記着火装置の火炎核形成部が配置される箇所に局所的に形成されていることを特徴とする請求項2記載の燃焼器。   The combustor according to claim 2, wherein the recess is locally formed at a place where a flame nucleus forming portion of the ignition device is disposed. 前記低流速流場形成手段は、前記気流の剥離を促進する剥離促進手段をさらに備えることを特徴とする請求項2または3記載の燃焼器。   The combustor according to claim 2, wherein the low flow velocity flow field forming unit further includes a separation promoting unit that promotes separation of the air flow. 前記剥離促進手段は、前記凹部の前記気流の流れ方向に対する上流側に配置されると共に前記内壁から前記燃焼室の内部に向けて突出する突出部であることを特徴とする請求項4記載の燃焼器。

5. The combustion according to claim 4, wherein the separation promoting means is a projecting portion that is disposed on the upstream side of the concave portion with respect to the flow direction of the airflow and projects from the inner wall toward the inside of the combustion chamber. vessel.

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