JP2011089462A - Cooling structure of combustor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン等の燃焼器に用いて好適な、燃焼器の冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a cooling structure for a combustor suitable for use in a combustor such as a gas turbine.
従来から、ガスタービン等において、高温の燃焼ガスに曝される部材の表面を冷却する冷却構造が用いられている。このような冷却構造の一例として、二重壁構造を利用するインピンジメント冷却構造が挙げられる。二重壁は、燃焼ガスに曝される高温側壁部と、該高温側壁部と空間をあけて且つ燃焼ガスが流動する領域と逆側に配置される低温側壁部とからなる。インピンジメント冷却は、低温側壁部に設けられた複数の孔部を介して冷却用の流体(空気等)を噴流として上記空間に導入させ、冷却用流体を高温側壁部に衝突させることで高温側壁部を冷却するものである。 Conventionally, a cooling structure that cools the surface of a member exposed to high-temperature combustion gas is used in a gas turbine or the like. An example of such a cooling structure is an impingement cooling structure that uses a double wall structure. A double wall consists of a high temperature side wall part exposed to combustion gas, and a low temperature side wall part which is arranged on the opposite side to the region where the high temperature side wall part is spaced from the region where the combustion gas flows. Impingement cooling is performed by introducing a cooling fluid (such as air) into the space as a jet through a plurality of holes provided in the low temperature side wall, and causing the cooling fluid to collide with the high temperature side wall. The part is cooled.
また、インピンジメント冷却構造と共に用いられる冷却構造として、高温側壁部に一体的に接続され上記空間に突出する放熱部を設ける構造が採用されている。この放熱部の表面に高温側壁部に衝突した後の冷却用流体が接触することで、高温側壁部から伝わる熱を積極的に放熱し、高温側壁部を冷却することができる。 Further, as a cooling structure used together with the impingement cooling structure, a structure in which a heat radiating portion that is integrally connected to the high temperature side wall portion and protrudes into the space is employed. When the cooling fluid after colliding with the high temperature side wall portion comes into contact with the surface of the heat radiating portion, the heat transmitted from the high temperature side wall portion can be actively dissipated to cool the high temperature side wall portion.
ここで、特許文献1には、上述した二重壁構造を備え、ガスタービンで用いられるタービン翼が開示されている。二重壁構造を有するタービン翼を製造する方法としては、二重壁構造が複数の放熱部や孔部等を有する複雑な形状となっており、またタービン翼の外形が比較的小さいことから、一般的に鋳造法が用いられている。
Here,
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
ガスタービンにおける燃焼器は、その内部に燃料を燃焼させるための燃焼領域を備えており、この燃焼領域を囲んで設けられる燃焼器の内壁は高温の燃焼ガスに曝される構成となっている。このような内壁における熱損傷を防ぐために、燃焼器においても二重壁構造を用いた冷却構造が用いられている。また、ガスタービンにおいては、更なる高出力化・高性能化への要望から、燃焼ガスの温度が上昇する傾向にある。
However, the following problems exist in the above-described prior art.
A combustor in a gas turbine has a combustion region for burning fuel therein, and an inner wall of the combustor provided surrounding the combustion region is exposed to high-temperature combustion gas. In order to prevent such heat damage on the inner wall, a cooling structure using a double wall structure is also used in the combustor. In addition, in gas turbines, the temperature of combustion gas tends to rise due to demand for higher output and higher performance.
ここで、燃焼ガスの高温度化に対応するため、二重壁構造を用いた冷却構造において、インピンジメント冷却だけでなく上述した放熱部の設置による冷却をも行うことが考えられる。しかし、燃焼器の外形は大きいことから、上記内壁を鋳造法によって成形することは難しく、また、上記内壁に複数の放熱部を一つずつ機械加工等によって設けることは、多大な製造の手間及びコストが掛かってしまうという問題があった。 Here, in order to cope with an increase in the temperature of the combustion gas, in the cooling structure using the double wall structure, it is conceivable to perform not only impingement cooling but also cooling by installing the heat dissipating section described above. However, since the outer shape of the combustor is large, it is difficult to form the inner wall by a casting method, and providing a plurality of heat radiating portions one by one on the inner wall by machining or the like requires a great deal of manufacturing effort and There was a problem that it was costly.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、内壁の冷却効率を更に向上できる燃焼器の冷却構造を、少ない手間及びコストで提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a cooling structure for a combustor that can further improve the cooling efficiency of the inner wall with less effort and cost.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明における燃焼器の冷却構造は、燃料の燃焼領域を形成する内壁と、該内壁と空間をあけて且つ内壁を挟んで燃焼領域と逆側に配置される外壁とを有し、冷却用の流体が外壁に設けられた複数の孔部を介して上記空間に導入されて内壁を冷却する燃焼器の冷却構造であって、内壁の外壁側に設けられ所定の方向で互いに平行して延在する複数の第1溝部と、内壁の外壁側に設けられ第1溝部と交差する方向で互いに平行して延在する複数の第2溝部と、内壁に複数の第1溝部と複数の第2溝部とで囲まれて設けられ外壁に向かって突出する複数の放熱部とを有し、孔部は第1溝部又は第2溝部に臨む位置に設けられ、放熱部の先端部と外壁との間には所定量の隙間が形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、内壁における外壁側の面に複数の第1溝部及び第2溝部を形成することは切削加工等を用いて容易に実施できることから、内壁の冷却効率を更に向上させるための放熱部を、形成の手間及びコストを過度に上昇させることなく形成することが可能となる。また、本発明では、放熱部の先端部と外壁との間に所定量の隙間が形成されていることから、内壁と外壁との間における熱膨張の差を原因とする、放熱部と外壁との接触及び破損等が防止される。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The cooling structure of the combustor according to the present invention has an inner wall that forms a combustion region of fuel, and an outer wall that is spaced from the inner wall and disposed on the opposite side of the combustion region across the inner wall. A cooling structure for a combustor in which a fluid is introduced into the space through a plurality of holes provided in an outer wall to cool the inner wall, and is provided on the outer wall side of the inner wall and extends in parallel with each other in a predetermined direction. A plurality of first groove portions, a plurality of second groove portions provided on the outer wall side of the inner wall and extending in parallel with each other in a direction intersecting the first groove portion, a plurality of first groove portions and a plurality of second groove portions on the inner wall And a plurality of heat dissipating portions protruding toward the outer wall, the hole portion being provided at a position facing the first groove portion or the second groove portion, and between the front end portion of the heat dissipating portion and the outer wall. Adopts a configuration in which a predetermined amount of gap is formed.
In the present invention employing such a configuration, it is possible to easily form a plurality of first groove portions and second groove portions on the outer wall side surface of the inner wall using cutting or the like, so that the cooling efficiency of the inner wall is further increased. It becomes possible to form the heat radiating part for improving without excessively increasing the labor and cost of formation. Further, in the present invention, since a predetermined amount of gap is formed between the distal end portion of the heat radiating portion and the outer wall, the heat radiating portion and the outer wall are caused by a difference in thermal expansion between the inner wall and the outer wall. Can be prevented from being touched or damaged.
また、本発明における燃焼器の冷却構造は、第1溝部又は第2溝部に臨み且つ孔部と非対向の位置関係で内壁に設けられ、板厚方向で貫通する複数の第2孔部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、上記空間に導入された冷却用流体が第2孔部を介して内壁における燃焼領域側の面に流動し、上記面に冷却用流体の膜状の流れが形成される。
The combustor cooling structure according to the present invention has a plurality of second hole portions that face the first groove portion or the second groove portion and that are provided on the inner wall in a non-opposing positional relationship with the hole portion and penetrate in the plate thickness direction. The configuration is adopted.
In the present invention employing such a configuration, the cooling fluid introduced into the space flows to the surface on the combustion region side of the inner wall via the second hole, and the film-like flow of the cooling fluid flows on the surface. Is formed.
また、本発明における燃焼器の冷却構造は、放熱部が四角柱であり、孔部が第1溝部に臨み且つ第1溝部と第2溝部との交差部を除いた位置に配置され、第2孔部が第2溝部に臨み且つ上記交差部を除いた位置に配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、孔部を介して第1溝部内に導入された冷却用流体が、内壁に設けられた放熱部の側面に沿って流動する。そのため、内壁の冷却効率を向上させることが可能となる。また、本発明では、第1溝部の延在方向に関して隣り合う一対の孔部からそれぞれ導入された冷却用流体は、上記交差部で互いに衝突するが、第1溝部と交差する第2溝部に速やかに導入される。そのため、冷却用流体に対するクロスフローの影響が減少する。
Further, in the cooling structure of the combustor according to the present invention, the heat dissipating part is a quadrangular prism, the hole part faces the first groove part, and is disposed at a position excluding the intersection part of the first groove part and the second groove part. A configuration is adopted in which the hole portion faces the second groove portion and is disposed at a position excluding the intersecting portion.
In the present invention employing such a configuration, the cooling fluid introduced into the first groove portion through the hole portion flows along the side surface of the heat radiating portion provided on the inner wall. Therefore, it becomes possible to improve the cooling efficiency of the inner wall. In the present invention, the cooling fluid introduced from the pair of adjacent holes in the extending direction of the first groove collides with each other at the intersection, but quickly enters the second groove that intersects the first groove. To be introduced. Therefore, the influence of the cross flow on the cooling fluid is reduced.
また、本発明における燃焼器の冷却構造は、放熱部が四角柱であり、孔部が所定の放熱部を囲む一対の第1溝部のうちの一方に臨む位置と上記放熱部を囲む一対の第2溝部のうちの一方に臨む位置とにそれぞれ配置され、第2孔部が上記一対の第1溝部のうちの他方に臨む位置と上記一対の第2溝部のうちの他方に臨む位置とにそれぞれ配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、孔部を介して第1溝部内及び第2溝部内に導入された冷却用流体が、内壁に設けられた放熱部の側面に沿って流動する。そのため、内壁の冷却効率を向上させることが可能となる。また、本発明では、上記所定の放熱部を囲む第1溝部と第2溝部とに臨んで配置された一対の孔部からそれぞれ導入された冷却用流体は、第1溝部と第2溝部との交差部で互いに衝突するが、上記交差部を挟んで逆側の第1溝部及び第2溝部に速やかに導入される。そのため、冷却用流体に対するクロスフローの影響が減少する。
In the combustor cooling structure according to the present invention, the heat dissipating part is a quadrangular prism, and the hole part faces one of the pair of first groove parts surrounding the predetermined heat dissipating part and the pair of first enclosing heat dissipating parts. The second hole portion is disposed at a position facing one of the two groove portions, and the second hole portion is facing the other of the pair of first groove portions and a position facing the other of the pair of second groove portions, respectively. Adopting the configuration of being arranged.
In the present invention employing such a configuration, the cooling fluid introduced into the first groove portion and the second groove portion through the hole portion flows along the side surface of the heat radiating portion provided on the inner wall. Therefore, it becomes possible to improve the cooling efficiency of the inner wall. Further, in the present invention, the cooling fluid introduced from the pair of holes disposed so as to face the first groove and the second groove surrounding the predetermined heat radiating portion is formed between the first groove and the second groove. Although they collide with each other at the intersection, they are promptly introduced into the first and second grooves on the opposite side across the intersection. Therefore, the influence of the cross flow on the cooling fluid is reduced.
また、本発明における燃焼器の冷却構造は、放熱部が四角柱であり、孔部及び第2孔部が、第1溝部と第2溝部との交差部に臨む位置に、且つ所定の第1溝部及び所定の第2溝部の各延在方向に関して交互に配置されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、孔部を介して上記交差部に導入された冷却用流体が、内壁に設けられた放熱部の側面に沿って流動する。そのため、内壁の冷却効率を向上させることが可能となる。また、本発明では、所定の孔部から導入された冷却用流体は、他の孔部から導入された冷却用流体とほぼ交わることなく、第2孔部に導入される。そのため、冷却用流体に対するクロスフローの影響が減少する。
In the cooling structure of the combustor according to the present invention, the heat radiating portion is a quadrangular prism, and the hole and the second hole are located at a position facing the intersection of the first groove and the second groove, and the predetermined first A configuration is adopted in which the groove portions and the predetermined second groove portions are alternately arranged in the extending directions.
In the present invention employing such a configuration, the cooling fluid introduced into the intersecting portion through the hole flows along the side surface of the heat radiating portion provided on the inner wall. Therefore, it becomes possible to improve the cooling efficiency of the inner wall. In the present invention, the cooling fluid introduced from the predetermined hole is introduced into the second hole without substantially intersecting with the cooling fluid introduced from the other hole. Therefore, the influence of the cross flow on the cooling fluid is reduced.
また、本発明における燃焼器の冷却構造は、内壁が略筒状に成形されており、第1溝部又は第2溝部が略筒状の内壁における中心軸と略平行して配設されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、第1溝部及び第2溝部が形成された板状の部材を曲げて略筒状の内壁を成形する場合に、容易に曲げることが可能となり、且つ略筒状に成形された内壁に残存する応力が低減される。
Further, in the combustor cooling structure according to the present invention, the inner wall is formed in a substantially cylindrical shape, and the first groove portion or the second groove portion is disposed substantially parallel to the central axis of the substantially cylindrical inner wall. Adopt the configuration.
In the present invention adopting such a configuration, when a substantially cylindrical inner wall is formed by bending a plate-like member in which the first groove portion and the second groove portion are formed, it is possible to bend easily and substantially. The stress remaining on the cylindrical inner wall is reduced.
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、内壁の冷却効率を更に向上できる燃焼器の冷却構造を、少ない手間及びコストで提供できるという効果がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, there is an effect that a combustor cooling structure that can further improve the cooling efficiency of the inner wall can be provided with less effort and cost.
以下、本発明に係る燃焼器の冷却構造における実施の形態を、図1から図4を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a cooling structure for a combustor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
図1は、本実施形態に係る燃焼器1の構成を示す概略図である。
燃焼器1は、不図示のガスタービンに設けられ、燃焼器1内に形成される燃焼領域S1において、燃料を燃焼させて燃焼ガスHを発生させるものである。この燃焼ガスHは、燃焼器1の下流側に設けられるタービン(図示せず)の駆動に用いられる。
燃焼器1は、いわゆるアニュラー型の燃焼器であって、略円環状に構成されている。そのため、燃焼器1内に形成される燃焼領域S1も略円環状に形成されている。燃焼器1は、ガスタービンの外側ケーシング100と内側ケーシング200との間に形成される空気流動空間S2内に配置されている。空気流動空間S2内には、ガスタービンの圧縮部(図示せず)によって圧縮された圧縮空気Gが流動しており、この圧縮空気Gは、燃料の燃焼及び燃焼器1の冷却等に用いられる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
The
The
燃焼器1は、燃料噴射部2と、空気導入部3と、外壁4と、ライナ(内壁)5と、冷却構造6(図2参照)とを有している。
燃料噴射部2は、燃焼領域S1に燃料を噴射して導入させるものである。燃料噴射部2は、空気流動空間S2の外部に設けられる不図示の燃料貯留部と連結されている。
空気導入部3は、燃料噴射部2に隣接して設けられ、空気流動空間S2内の圧縮空気Gを燃焼領域S1に導入するものである。
The
The
The
外壁4は、略円環状の燃焼器1における外壁を構成する部材であり、ライナ5を挟んで燃焼領域S1と逆側、すなわち燃焼器1の内外周面側にそれぞれ配置される略円筒状の板部材である。
ライナ5は、径の異なる略円筒状の板部材が径方向内側と外側とにそれぞれ配置されて構成され、内側及び外側の上記板部材の間に略円環状の燃焼領域S1を形成するものである。すなわち、ライナ5は高温の燃焼ガスHと接する構成となっている。また、外壁4は、ライナ5を内外周面側から囲むように配置されており、外壁4とライナ5とは二重壁構造を構成している。
The
The
冷却構造6は、燃焼器1においてライナ5を冷却するための構造である。この冷却構造6は、外壁4及びライナ5を構成する要素のうち、一部の要素を有している。
The
次に、外壁4、ライナ5及び冷却構造6の構成を、図2を参照して詳細に説明する。
図2は、外壁4、ライナ5及び冷却構造6の構成を示す概略図であって、(a)は斜視図、(b)はライナ5の平面図である。
図2に示すように、外壁4とライナ5とは、複数の連結部材(図示せず)を介して連結されており、壁空間(空間)S3をあけて互いに対向して設けられている。
Next, the configuration of the
2A and 2B are schematic views showing configurations of the
As shown in FIG. 2, the
外壁4は、複数の孔部41を有している。
孔部41は、外壁4の板厚方向で貫通して設けられ、燃焼器1の外部空間である空気流動空間S2と壁空間S3とを連通させる孔部である。孔部41は、ライナ5に設けられる後述の第1溝部51に臨み、且つ第1溝部51と後述の第2溝部52との交差部55を除いた位置に配置されている。
The
The
ライナ5は、第1溝部51と、第2溝部52と、放熱部53と、第2孔部54とをいずれも複数有している。
複数の第1溝部51は、ライナ5の外壁4側に設けられ、略円筒状に成形されているライナ5の中心軸と直交する方向で、互いに平行して延在する溝部である。
The
The plurality of
複数の第2溝部52は、ライナ5の外壁4側に設けられ、第1溝部51と交差する方向(本実施形態では直交)で、互いに平行して延在する溝部である。また、第2溝部52は、略円筒状に成形されているライナ5の中心軸と平行して延在している。なお、第1溝部51と第2溝部52とが交差している箇所を交差部55とし、ライナ5における第1溝部51及び第2溝部52の外壁4と対向する底面を第1壁面5aとし、第1壁面5aの逆側の面すなわちライナ5の燃焼領域S1に臨む面を第2壁面5bとする。
The plurality of
複数の放熱部53は、ライナ5の冷却に用いられるものであって、複数の第1溝部51と複数の第2溝部52とで囲まれてライナ5に設けられ、外壁4に向かって突出する平面視矩形の四角柱である。
The plurality of
このような第1溝部51、第2溝部52及び放熱部53を有するライナ5に成形するには、まず、平板状の所定の板部材(図示せず)に対する一般的な切削加工等によって略直線状の第1溝部51及び第2溝部52が形成される。そのため、その形成は少ない手間及びコストで容易に実施することができる。第1溝部51及び第2溝部52を形成することで、これらの溝部51、52に囲まれた角柱状の放熱部53及び第1壁面5aが形成される。さらに、第1溝部51及び第2溝部52を形成した後に、上記板部材を、第2壁面5b側に位置し第2溝部52の延在方向と平行する所定の軸周りに曲げることでライナ5を成形することができる。
このように、鋳造法等を用いることなく複数の放熱部53を形成することができることから、ライナ5の冷却効率を更に向上させるための放熱部53を、形成の手間及びコストを過度に上昇させることなく形成することができる。
In order to form the
As described above, since the plurality of
また、本実施形態ではライナ5は上記板部材を第2溝部52の延在方向と平行する所定の軸周りに曲げていることから、上記板部材を容易に曲げることができ、且つ成形後のライナ5に残存する応力が低減され、該応力を原因とする変形や破損等を防止することができる。
Further, in this embodiment, the
放熱部53の先端部53aと、外壁4との間には隙間S4が形成されている。そのため、外壁4とライナ5との間における熱膨張の差を原因とする、放熱部53と外壁4との接触及び破損等の不具合を防止することができる。
なお、放熱部53の側面53bは、外壁4とライナ5との対向方向と平行して設けられている。
A gap S4 is formed between the
The
複数の第2孔部54は、第2溝部52に臨み且つ交差部55と非対向の位置関係でライナ5に設けられ、板厚方向で貫通する孔部である。すなわち、第2孔部54は、壁空間S3と燃焼領域S1とを連通させる孔部である。
The plurality of
冷却構造6は、ライナ5を冷却するための構造であって、外壁4及びライナ5を構成する要素のうちの一部の要素を有しており、外壁4と、孔部41と、ライナ5と、第1溝部51と、第2溝部52と、放熱部53と、第2孔部54とを有している。
The
続いて、本実施形態に係る冷却構造6の冷却作用を、図2を参照して説明する。
空気流動空間S2には、圧縮空気Gが流動している。圧縮空気Gの圧力は、燃焼領域S1における燃焼ガスHの圧力よりも高いため、これらの圧力差により圧縮空気Gの外壁4からライナ5へ向かう流れが生じる。すなわち、圧縮空気Gは孔部41を介して壁空間G3へ導入される。また、空気流動空間S2と壁空間S3との間の圧力差により、圧縮空気Gは孔部41から勢いよく吐出され、噴流(流体)G2となって壁空間S3へ導入される。
Next, the cooling action of the
The compressed air G is flowing in the air flow space S2. Since the pressure of the compressed air G is higher than the pressure of the combustion gas H in the combustion region S1, a flow of the compressed air G from the
壁空間S3に導入された噴流G2は、第1溝部51内をライナ5に向かって流動し、外壁4と対向する第1壁面5aに衝突する。ここで、ライナ5は燃焼領域S1内を流動する燃焼ガスHによって加熱されており、噴流G2の温度はライナ5の温度よりも低いため、噴流G2が第1壁面5aに衝突することで噴流G2と第1壁面5aとの間で熱交換が行われ、ライナ5は噴流G2によって冷却される(インピンジメント冷却)。
The jet G2 introduced into the wall space S3 flows in the
噴流G2は、第1壁面5aに衝突した後、衝突後流れG3となる。衝突後流れG3は、第1壁面5aに衝突した箇所から第1溝部51の延在方向に沿って流動する。すなわち、衝突後流れG3は、ライナ5に設けられた放熱部53の側面53bに沿って流動することから、衝突後流れG3によって放熱部53を冷却でき、放熱部53を有するライナ5の冷却効率をさらに向上させることができる。
The jet G2 becomes a post-collision flow G3 after colliding with the
また、第1溝部51の延在方向に関して隣り合う一対の孔部41から各々導入され、第1壁面5aに衝突した後の衝突後流れG3は、第1溝部51に沿って流動し交差部55で互いに干渉し合うが、第1溝部51と交差する第2溝部52に速やかに導入される。そのため、交差部55において互いに干渉した衝突後流れG3が噴流G2側に逆流することは少なく、噴流G2に対する衝突後流れG3の影響、すなわちクロスフローの影響を減少させることができる。したがって、インピンジメント冷却によるライナ5の冷却効率を更に向上させることができる。
In addition, the post-impact flow G3 introduced from a pair of
第2溝部52内に流動した衝突後流れG3は、放熱部53の側面53b沿って流動し、ここでも衝突後流れG3によって放熱部53を冷却できる。
さらに、衝突後流れG3は、第2溝部52に臨んで設けられている第2孔部54を介して燃焼領域S1内に流入する。第2孔部54はライナ5に複数形成されているため、ライナ5の第2壁面5b側に流動した衝突後流れG3は隣り合う他の衝突後流れG3と合流し、第2壁面5bに沿って流動する膜状流れG4となる。この膜状流れG4は、ライナ5を第2壁面5b側から冷却し、また燃焼ガスHの熱がライナ5に伝わることを抑制することができる(フィルム冷却)。膜状流れG4は、燃焼ガスHと共に下流側に流動し、不図示のタービン翼の設置箇所を通過した後、外部に放出される。
The post-impact flow G3 that has flowed into the
Further, the post-impact flow G3 flows into the combustion region S1 through the
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
ライナ5の冷却効率を更に向上できる燃焼器1の冷却構造6を、少ない手間及びコストで提供できるという効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
There is an effect that the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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 embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples 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、上記実施形態では、第2孔部54を形成してライナ5に対するフィルム冷却を行う構成となっているが、これに限定されるものではなく、第2孔部54を形成せずにインピンジメント冷却及び放熱部53に対する冷却のみを行う構成であってもよい。この場合の孔部41は、第1溝部51又は第2溝部52のいずれかに臨む位置に設けられる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、燃焼器1はアニュラー型の燃焼器であったが、これに限定されるものではなく、略筒状に形成されたキャニュラー型の燃焼器であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態における孔部41及び第2孔部54の配置を、図3に示す位置関係としてもよい。
図3は、孔部41及び第2孔部54の配置に関する第1の変形例を示す概略図である。
孔部41は、所定の放熱部53を囲む一対の第1溝部51のうちの一方に臨む位置と当該放熱部53を囲む一対の第2溝部52のうちの一方に臨む位置とにそれぞれ配置され、第2孔部54は、上記一対の第1溝部51のうちの他方に臨む位置と上記一対の第2溝部52のうちの他方に臨む位置とにそれぞれ配置されている。
このような構成によっても、噴流G2に対するクロスフローの影響を減少させることができる。
Moreover, it is good also considering the arrangement | positioning of the
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a first modification example regarding the arrangement of the
The
Even with such a configuration, the influence of the cross flow on the jet G2 can be reduced.
また、上記実施形態における孔部41及び第2孔部54の配置を、図4に示す位置関係としてもよい。
図4は、孔部41及び第2孔部54の配置に関する第2の変形例を示す概略図である。
孔部41及び第2孔部54は、交差部55に臨む位置に、且つ第1溝部51及び第2溝部52のそれぞれの延在方向に関して交互に配置されている。
このような構成によっても、噴流G2に対するクロスフローの影響を減少させることができる。
Moreover, it is good also considering the arrangement | positioning of the
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a second modification example regarding the arrangement of the
The
Even with such a configuration, the influence of the cross flow on the jet G2 can be reduced.
また、上記実施形態では、放熱部53は四角柱であったが、多角柱、例えば三角柱であってもよい。なお、この場合には、第1溝部51及び第2溝部52のいずれとも交差し、互いに平行して延在する第3の溝部をライナ5に複数形成する。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、放熱部53は平面視矩形の四角柱であったが、平面視菱形や平行四辺形の四角柱であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、ライナ5を冷却するための流体として空気が用いられているが、例えば不活性ガス等の他の流体を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although air is used as a fluid for cooling the
4…外壁、41…孔部、5…ライナ(内壁)、51…第1溝部、52…第2溝部、53…放熱部、53a…先端部、54…第2孔部、55…交差部、6…冷却構造、G2…噴流(流体)、S1…燃焼領域、S3…壁空間(空間)、S4…隙間
4 ... outer wall, 41 ... hole, 5 ... liner (inner wall), 51 ... first groove, 52 ... second groove, 53 ... heat dissipation part, 53a ... tip part, 54 ... second hole, 55 ... crossing part, 6 ... Cooling structure, G2 ... Jet (fluid), S1 ... Combustion region, S3 ... Wall space (space), S4 ... Gap
Claims (6)
前記内壁の前記外壁側に設けられ、所定の方向で互いに平行して延在する複数の第1溝部と、
前記内壁の前記外壁側に設けられ、前記第1溝部と交差する方向で、互いに平行して延在する複数の第2溝部と、
前記内壁に前記複数の第1溝部と前記複数の第2溝部とで囲まれて設けられ、前記外壁に向かって突出する複数の放熱部とを有し、
前記孔部は、前記第1溝部又は前記第2溝部に臨む位置に設けられ、
前記放熱部の先端部と前記外壁との間には、所定量の隙間が形成されていることを特徴とする燃焼器の冷却構造。 An inner wall that forms a combustion region of fuel, and an outer wall that is spaced from the inner wall and disposed on the opposite side of the combustion region with the inner wall interposed therebetween, and a cooling fluid is provided on the outer wall A cooling structure of a combustor that is introduced into the space through a plurality of holes and cools the inner wall;
A plurality of first grooves provided on the outer wall side of the inner wall and extending parallel to each other in a predetermined direction;
A plurality of second groove portions provided on the outer wall side of the inner wall and extending in parallel with each other in a direction crossing the first groove portion;
A plurality of heat dissipating portions provided on the inner wall surrounded by the plurality of first groove portions and the plurality of second groove portions, and projecting toward the outer wall;
The hole is provided at a position facing the first groove or the second groove,
A cooling structure for a combustor, wherein a predetermined amount of gap is formed between a front end portion of the heat radiating portion and the outer wall.
前記第1溝部又は前記第2溝部に臨み且つ前記孔部と非対向の位置関係で前記内壁に設けられ、板厚方向で貫通する複数の第2孔部を有することを特徴とする燃焼器の冷却構造。 The combustor cooling structure according to claim 1,
A combustor comprising a plurality of second hole portions facing the first groove portion or the second groove portion and provided in the inner wall in a positional relationship not facing the hole portion and penetrating in a plate thickness direction. Cooling structure.
前記放熱部は四角柱であり、
前記孔部は、前記第1溝部に臨み且つ前記第1溝部と前記第2溝部との交差部を除いた位置に配置され、
前記第2孔部は、前記第2溝部に臨み且つ前記交差部を除いた位置に配置されていることを特徴とする燃焼器の冷却構造。 The cooling structure for a combustor according to claim 2,
The heat dissipating part is a square pole,
The hole portion is disposed at a position facing the first groove portion and excluding an intersection between the first groove portion and the second groove portion,
The combustor cooling structure according to claim 1, wherein the second hole portion is disposed at a position facing the second groove portion and excluding the intersecting portion.
前記放熱部は四角柱であり、
前記孔部は、所定の前記放熱部を囲む一対の前記第1溝部のうちの一方に臨む位置と、前記所定の放熱部を囲む一対の前記第2溝部のうちの一方に臨む位置とにそれぞれ配置され、
前記第2孔部は、前記一対の第1溝部のうちの他方に臨む位置と、前記一対の前記第2溝部のうちの他方に臨む位置とにそれぞれ配置されていることを特徴とする燃焼器の冷却構造。 The cooling structure for a combustor according to claim 2,
The heat dissipating part is a square pole,
The hole is located at a position facing one of the pair of first groove portions surrounding the predetermined heat radiating portion, and at a position facing one of the pair of second groove portions surrounding the predetermined heat radiating portion. Arranged,
The combustor, wherein the second hole portion is disposed at a position facing the other of the pair of first groove portions and a position facing the other of the pair of second groove portions. Cooling structure.
前記放熱部は四角柱であり、
前記孔部及び前記第2孔部は、前記第1溝部と前記第2溝部との交差部に臨む位置に、且つ所定の前記第1溝部及び所定の前記第2溝部のそれぞれの延在方向に関して交互に配置されていることを特徴とする燃焼器の冷却構造。 The cooling structure for a combustor according to claim 2,
The heat dissipating part is a square pole,
The hole portion and the second hole portion are located at a position facing an intersection of the first groove portion and the second groove portion, and with respect to respective extending directions of the predetermined first groove portion and the predetermined second groove portion. Combustor cooling structure characterized by being arranged alternately.
前記内壁は、略筒状に成形されており、
前記第1溝部又は前記第2溝部は、前記略筒状の内壁における中心軸と略平行して配設されていることを特徴とする燃焼器の冷却構造。
In the cooling structure of the combustor according to any one of claims 1 to 5,
The inner wall is formed in a substantially cylindrical shape,
The combustor cooling structure according to claim 1, wherein the first groove portion or the second groove portion is disposed substantially parallel to a central axis of the substantially cylindrical inner wall.
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JP2009243279A JP2011089462A (en) | 2009-10-22 | 2009-10-22 | Cooling structure of combustor |
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JP2016166595A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱重工業株式会社 | Cooling mechanism for combustion chamber, rocket engine having cooling mechanism, and cooling mechanism manufacturing method |
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WO2016143827A1 (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱重工業株式会社 | Cooling mechanism for combustion chamber, rocket engine provided with cooling mechanism, and cooling mechanism production method |
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