JP2023063848A - ガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼振動をより効果的に抑制することができるガスタービンを提供する。【解決手段】ガスタービンは、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、前記車室ケーシング内の前記空間を前記ロータの周方向に分割する仕切板と、前記車室ケーシングの内周面とで画定され、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する空気導入路と、を備える。【選択図】図５

Description

本開示は、ガスタービンに関する。

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスで駆動するタービンと、を主な構成要素としている。

燃焼器は、外筒と、外筒内部に設けられる内筒とを有しており、外筒の内周面と内筒の外周面との間に、圧縮機で圧縮された圧縮空気が流通する空気流路が形成される。内筒の内部には、燃焼器の中心軸の周囲に等間隔に配置され、予混合燃焼用の燃料を噴射する複数のメインバーナと、燃焼器の中心軸位置に配置されたパイロットバーナとが設けられる。

このような予混合燃焼を行う燃焼器では、燃焼振動が生じる場合がある。燃焼振動を低減させる技術として、例えば特許文献１には、燃焼器、燃焼器に接続されたダクト部、及び車室部の少なくとも何れか一つに設けられた穴と、当該穴を塞ぐように配置された音響インピーダンスが低く流体インピーダンスが高い充填部材と、穴の開口度を制御する弁からなる燃焼振動低減装置が記載されている。穴の開口度を変えると燃焼器の音響特性（特に周波数）が変わる。一般的には、穴を開けると周波数が高くなる。特許文献１に記載の燃焼振動低減装置は、弁を調整して穴の開口度を制御することにより、周波数、モード、及びダンピングを変えて燃焼振動を低減している。

また、特許文献２には、燃焼器の後端の外側（燃焼器が設けられた車室の外部）に配設された環状管体と、環状管体と燃焼器とを連通させるスロートと、スロートの燃焼器側の端部に設けられた多数の貫通孔を有する抵抗体とからなる燃焼振動低減装置（音響減衰器）が記載されている。特許文献２に記載の燃焼振動低減装置において、燃焼器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、スロートで連結された管状管体内の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動する。この振動により、燃焼器における流体粒子の振動が減衰され、燃焼振動が低減される。

特許第３２３３７９８号公報 特許第３９９９６４５号公報

燃焼器内の燃焼振動、圧力変動の発振条件は、圧力変動をΔｐ、発熱変動をΔｑで表わすと、次のレイリーインデックスＲの式（１）で表わされる。ここに、Ｔは変動の周期である。

式（１）の左辺の大きさは圧力モードと熱源の位置および時間遅れ（音響系の固有振動数と供給系および燃焼系の時間遅れ）に依存する。燃焼振動低減装置は取付穴の大きさや、取付場所、体積などを調整することにより圧力モードと音響系の固有振動数を調整し、左辺の値を小さくして振動の発生を抑制することができる。また穴をあけることにより、右辺の場の減衰を増すため、燃焼振動の抑制を図ることができる。

式（１）から、レイリーインデックスＲは圧力と発熱の共分散であることは明らかだから、式（２）のように表される。

安定であるためには、Δｐを事前情報としたときのΔｑ、すなわち、式（３）のΔｑ｜ΔｐがΔｐと異符号でなければならない。

すなわち、発熱ｑの圧力依存性を式（４）で表すと、ｋｑ＜０がレイリーインデックスＲによる安定の条件である。

しかしながら、レイリーインデックスＲには空気（圧縮空気）の流れに関する項がなく、発熱ｑしか考慮していない。このため、燃焼振動に空気の流れの変動も考慮して、より効果的に燃焼振動を抑制する技術が求められていた。

本開示は、このような課題に鑑みてなされたものであって、燃焼振動をより効果的に抑制することができるガスタービンを提供する。

本開示の一態様によれば、ガスタービンは、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、前記車室ケーシング内の前記空間を前記ロータの周方向に分割する仕切板と、前記車室ケーシングの内周面とで画定され、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する空気導入路と、を備える。

本開示の一態様によれば、ガスタービンは、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、前記燃焼器を囲う第１筒部と、前記第１筒部を囲う第２筒部とで画定され、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する円環状の空気導入路と、を備える。

本開示の一態様によれば、ガスタービンは、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する空気導入路と、を備える。前記空気導入路は、前記燃焼器の外周面から延出する第１板部と、前記第１板部から前記ロータの軸方向下流側に延出する第２板部と、からなる断面Ｌ字状の第１壁部と、前記車室ケーシングの内周面から前記ロータの軸方向下流側に延出する第３板部と、前記第３板部から前記燃焼器の外周面に向かって延出する第４板部と、前記第４板部から前記ロータの軸方向上流側に延出する第５板部と、からなる断面Ｕ字状の第２壁部と、により画定される。前記第１壁部の前記第２板部は、前記第２壁部の前記第３板部及び前記第５板部の間に配置される。

本開示の一態様によれば、ガスタービンは、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、前記燃焼器の入口に接続される第１開口部と、前記車室ケーシング内の前記空間において前記ロータの軸方向下流側に開口する第２開口部と、を有する複数の案内管により画定される空気導入路と、を備える。

本開示に係るガスタービンによれば、燃焼振動をより効果的に抑制することができる。

本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの構成を示す模式図である。 本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。 本開示の第１の実施形態に係る燃焼器のモデルを表す図である。 本開示の第１の実施形態に係る燃焼器の安定条件の一例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線方向から見た断面図である。 本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。 本開示の第１の実施形態の変形例１に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。 本開示の第１の実施形態の変形例２に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。 本開示の第１の実施形態の変形例３に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線方向から見た断面図である。 本開示の第１の実施形態の変形例３に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。 本開示の第１の実施形態の変形例４に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。 本開示の第２の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。 本開示の第３の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。 本開示の第４の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。 本開示の第５の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。 本開示の第５の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線方向から見た断面図である。 本開示の第５の実施形態の変形例に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。 本開示の第６の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。 本開示の第７の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。 本開示の第７の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線方向から見た断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本開示の第１の実施形態に係るガスタービンについて、図を参照しながら説明する。

（全体構成）
図１は、本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、ロータ４と、車室ケーシング５と、圧縮機２と、複数の燃焼器１０と、タービン３とを備えている。

ロータ４は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転し、圧縮機２とタービン３とを連結している。ここで、ロータ軸線Ａｒが延びる方向をロータ軸線方向Ｄａ、ロータ軸線方向Ｄａの両端のうち一方側を軸線上流側Ｄａｕ、他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。ロータ軸線Ａｒに対する周方向をロータ周方向Ｄｃｒとする。また、ロータ軸線Ａｒに対し垂直な方向をロータ径方向Ｄｒｒとする。ロータ軸線Ａｒに近付く側をロータ径方向内側Ｄｒｒｉとし、ロータ軸線Ａｒから遠ざかる側をロータ径方向Ｄｒｒｏとする。

車室ケーシング５は、ロータ４を周方向Ｄｃｒに覆い、内部に円環状の空間を有する。

圧縮機２は、外部空気を作動流体として取り込んで圧縮空気（空気）Ａを生成して、車室ケーシング５内に送出する。

複数の燃焼器１０は、図１に示すように、車室ケーシング５内において、ロータ４の周方向に等間隔に配置される。各燃焼器１０は、圧縮機２の出口に連通しており、圧縮機２から供給された圧縮空気Ａに燃料を混合すると共に燃焼させて高温且つ高圧の燃焼ガスＧを発生させる。

タービン３は、燃焼器１０から送り出された燃焼ガスＧの熱エネルギをロータ４の回転エネルギに変換する。そして、この回転エネルギがロータ４に連結された発電機（不図示）に伝達される。

なお、各燃焼器１０は、それぞれの燃焼器軸線Ａｃを、ガスタービン１におけるロータ４の回転軸線Ａｒに対して、燃焼器１０の入口側が出口側よりも径方向に離れる側に傾けた状態で放射状に配設されている。

図２は、本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。
図２に示すように、各燃焼器１０は、外筒１１と、内筒１２と、複数のバーナ１３と、尾筒１５とを備えている。

外筒１１、内筒１２、及び尾筒１５は、ロータ４と同心の二重円環状の閉空間である車室ケーシング５内の空間に配置される。また、外筒１１、内筒１２、及び尾筒１５は、いずれも燃焼器軸線Ａｃ回りに筒状をなしている。

ここで、燃焼器軸線Ａｃが延びる方向を軸線方向Ｄｃとし、軸線方向Ｄｃの両端のうち一方側を先端側Ｄｃｔ、他方側を基端側Ｄｃｂとする。図１及び図２に示すように、先端側Ｄｃｔは、ロータ軸線方向Ｄａにおいて軸線下流側Ｄａｄであり、基端側Ｄｃｂはロータ軸線方向Ｄａにおいて軸線上流側Ｄａｕである。なお、燃焼器軸線Ａｃは、先端側Ｄｃｔに向かうにつれてロータ軸線Ａｒに近付くよう、ロータ軸線Ａｒに対して傾いている。また、燃焼器軸線Ａｃに対する周方向を周方向Ｄｃｃとする。また、燃焼器軸線Ａｃに対し垂直な方向を径方向Ｄｒｃとする。燃焼器軸線Ａｃに近付く側を内周側又は径方向内側Ｄｒｃｉとし、燃焼器軸線Ａｃから遠ざかる側を外周側又は径方向外側Ｄｒｃｏとする。

外筒１１は、燃焼器軸線Ａｃから径方向外側Ｄｒｃｏに広がるフランジ１１ｆを有している。フランジ１１ｆは、車室ケーシング５に設けられた燃焼器取付孔を塞ぐように、車室ケーシング５にボルトで取り付けられる。

内筒１２は、外筒１１の内周側に、フランジ１１ｆとの間に隙間をあけて取り付けられている。この内筒１２の内周側には、複数のバーナ１３が配置されている。尾筒１５は、内筒１２の先端側Ｄｃｔに接続されている。

複数のバーナ１３（１３ａ、１３ｂ）は、それぞれ軸線方向Ｄｃに延びており、燃料を噴射する孔が形成されている。複数のバーナ１３は、いずれも外筒１１に固定されている。複数のバーナ１３は、パイロットバーナ１３ａ及びメインバーナ１３ｂからなる。パイロットバーナ１３ａは、燃焼器軸線Ａｃ上に配置される。複数のメインバーナ１３ｂは、それぞれパイロットバーナ１３ａの周りで、周方向Ｄｃｃに等間隔に並べて配置される。

（燃焼振動について）
図３は、本開示の第１の実施形態に係る燃焼器のモデルを表す図である。
図３に示すモデルは、燃焼器１０を空気（圧縮空気Ａ）の流れを陽にして集中化したものである。図３において、点Ａは燃焼器１０の入口側境界点（圧縮機２側の境界点）、点Ｂは燃焼器１０の空間的な広がりを一点で代表したもの、点Ｃは燃焼器１０の出口側境界点（タービン３側の境界点）を示す。点Ｂには、入口側境界点Ａから流入する空気ｇ_Ａ（ｋｇ／ｓ）と、出口側境界点Ｂに流出する空気ｇ_Ｂ（ｋｇ／ｓ）がある。流入と流出の空気の比エンタルピはｈ_Ａ（Ｊ／ｋｇ）とｈ_Ｂ（Ｊ／ｋｇ）である。燃焼器１０の体積はＶ（ｍ^３）、燃焼器１０の空気の質量はｍ_Ｂ（ｋｇ）である。

燃焼器１０の質量収支は次式（５）で表される。記号の上の・は時間微分を表す。例えば、ｍ_Ｂ＾・は質量ｍ_Ｂ（ｋｇ）の時間変化率（ｋｇ／ｓ）である。

燃焼器のエネルギ収支は次式（６）で表される。説明を簡単にするために、燃料は発熱ｑのみを考え、燃料の質量は考えない。

燃焼器内の空気の比容積はｖ_Ｂ（ｐ_Ｂ，ｈ_Ｂ）と表されることから、圧力と比エンタルピは次の式（７）で表す関係がある。

体積Ｖは時間変化しないから、Ｖを時間微分値したものは零である。したがって、燃焼器の圧力について次式（８）を得る。

ここで、燃焼器の整定状態を流入空気の流量ｇ_Ａ，ｅ、比エンタルピｈ_Ａ，ｅ、及び発熱ｑｅで表し、燃焼器１０の状態の変動を、以下の式（９）のように燃焼器の圧力変動Δｐ_Ｂで表す。

これを圧力の式に代入すると、圧力の動特性ついて、次式（１０）の線形近似モデルが得られる。

この線形近似モデルの解を式（１１）と表して、上式（１０）に代入すると、式（１２）で表す特性方程式が得られる。

そして特性根λは式（１３）のように表される。

特性根が正であれば圧力の動特性は不安定、負であれば安定である。特性根の正負をケースに分けて説明する。

ケース１は空気の流量が仮に一定であるとしてモデル化する場合である。流量が一定であるなら、上式（１３）でｋ_ｇＡとｋ_ｇＢはゼロである。その場合、特性根は次式（１４）となる。

圧力を上げると気体は収縮するので（ｄｖ／ｄｐ）_ｈは負、温めると気体は膨張するので（ｄｖ／ｄｈ）_ｐは正、である。しかしながら、両者の荷重和である分母は（ｄｖ／ｄｐ）_ｈの項が支配的であるので、最終的に分母の符号は正である。したがって特性根が負となる条件、即ち安定条件は、式（１５）で表され、先に述べたレイリーインデックスと同じ結果となる。

ケース１から、レイリーインデックスは空気の流量が変化せず、発熱だけが変化するときの安定条件を表すものであると推察される。

ケース２は、より現実的に、空気の流量が燃焼器１０の圧力に依存して変化する場合である。本実施形態では、このケース２に着目する。ケース２では、特性根の式（１６）の分子（即ち、ｋ_ｇＡとｋ_ｇＢそしてｋ_qの荷重和）が正であることが安定の条件である。

ｋ_ｇＢの荷重係数は（－ｖ_Ｂ，ｅ）であり、この値は負だから、ｋ_ｇＢが大きいほど燃焼振動を防ぐ効果がある。すなわち、空気が出口側に流れやすい方が良い。ｋ_ｇＡの荷重係数は（ｖ_Ｂ，ｅ－（ｄｖ／ｄｈ）_ｐｑ_ｅ／ｇ_Ａ，ｅ）である。最近のガスタービンでは、高効率化のために燃焼器の出口温度が高温化し、燃焼器出入口に対する絶対温度は３倍近い値であるので、ｋ_ｇＡの荷重係数は、（１／３）×ｖ_Ｂ，ｅ程度である。すなわち、燃焼器の出口の絶対温度Ｔ_Ｂが入口の絶対温度Ｔ_Ａの３倍程度にもなる最近のガスタービンでは、特性方程式は式（１７）のように表される。特性根の正負が、空気の流量を表すｋ_ｇＡとｋ_ｇＢにも依存するところは重要である。

最初に予想した通り、現実的にモデル化すると、燃焼振動には空気の流量も係っていることが分かった。この結果を基に、燃焼振動の回避策を検討する。

流入空気ｇ_Ａと流出空気ｇ_Ｂの運動量の保存は次式（１８）で表される。簡単のために空気の摩擦は無視する。

説明の簡単化のために、質点系の運動が重心の運動と相対運動に分けられるように、ｇ_Ａとｇ_Ｂが同時に増減する流量のベースラインと、両者がシーソー状に互い違いに増減する相対的な流量とに分ける。ベースラインの流量をｇ_Ａ，ｅ、相対的な流量をξ_Ａ，ξ_Ｂとしてｇ_Ａとｇ_Ｂを次式（１９）のように表す。

ベースラインの流量についての全運動量は、ｇ_Ａとｇ_Ｂの運動量の式にｇ_Ａ，ｅを代入して足し合わせることにより次式（２０）で表される。ベースラインの流量は燃焼器の圧力ｐ_Ｂには依存しないので、ベースラインの流量は燃焼振動とは無関係である。次式（２０）の積分計算部分は、慣性についての流路の等価長さを表している。

一方、燃焼振動に起因するｇ_Ａとｇ_Ｂの相対運動の全運動量は、それぞれが逆向きに動くので、次式（２１）のようにξ_Ａの運動量とξ_Ｂの運動量の差で表される。相対運動による流量は、燃焼器の気体の圧縮及び膨張を反映したものなので、これが燃焼振動を表している。

燃焼振動では、燃焼器の流入と流出の二つの流路でローカルに運動量が交換されるだけだから、式（２２）で表すように、両者の運動量の和はゼロである。

表記の簡単化のため、式（２３）のように、流入と流出の流路の等価長さの比をＲ_ＡＢと記す。

流入と流出の両者の運動量の和がゼロになることから、相対運動による流量は次式（２４）で表される。

ξ_Ａとξ_Ｂの比率は、ｋ_ｇＢとｋ_ｇＡの比率に等しいから、次式（２５）が導かれる。

これを式（１７）に代入すると、特性根は式（２６）で表される。

式（２６）の分母の値は正であるので、安定条件は次式（２７）で示される。

燃焼器の流体を理想気体で近似すると、上式（２７）は次式（２８）のように表される。

この式（２８）から、安定性が流入と流出の流路の等価長さの比Ｒ_ＡＢに依存していることが分る。

図４は、本開示の第１の実施形態に係る燃焼器の安定条件の一例を示す図である。
流入の流量係数ｋ_ｇＡの値は負であるので、ｋ_ｇＡ＜０の領域について、図４に示すような安定条件が得られる。図４の破線Ｌ１は、Ｒ_ＡＢ＝０のときの安定範囲を示す。実線Ｌ２はＲ_ＡＢ＝１のときの安定範囲を示す。流入と流出の流路の等価長さの比Ｒ_ＡＢが増加すると安定範囲が広がることが分る。このような知見から、本実施形態では、流路の等価長さの比Ｒ_ＡＢの観点で燃焼振動を回避する構成を備えたガスタービン１について説明する。

（圧縮空気の流れについて）
図２には、車室ケーシング５内の空間の圧縮空気Ａがロータ軸線Ａｒと燃焼器軸線Ａｃを含む子午面を流れる様子が示されている。車室ケーシング５には、ロータ４の径方向内側Ｄｒｒｉに圧縮機出口流路Ｆ１が接続されている。圧縮機２で圧縮された圧縮空気Ａは、圧縮機出口流路Ｆ１から車室ケーシング５内に流入する。流入した圧縮空気Ａはロータ軸線方向Ｄａの流れの向きを反転して、燃焼器１０の入口（基端側Ｄｃｂ）に向かう。外筒１１の内周面１１ａと内筒１２の外周面１２ａとの間の環状の空間は、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａを内筒１２の内部に導入する空気導入路Ｆ２の一部を形成する。また、内筒１２は外筒１１のフランジ１１ｆとの間に隙間を有して配置されている。空気導入路Ｆ２内の圧縮空気Ａは、内筒１２とフランジ１１ｆとの間の隙間から内筒１２内に流入する。内筒１２内に流入した圧縮空気Ａは、尾筒１５内に流出する。尾筒１５内には、バーナ１３から燃料が噴射される。この燃料は、圧縮空気Ａと混合されて尾筒１５内で燃焼して、燃焼ガスＧを発生させる。燃焼ガスＧは、尾筒１５よりタービン３内に導かれる。

従来のガスタービンにおいて、車室ケーシング内の空間は、複数の燃焼器に共通であり、内部には仕切りがない。このため、圧縮空気は車室ケーシング内でロータの周方向に、即ち子午面に垂直な方向にも自由に流動する。

複数の燃焼器がある場合、一つ一つの燃焼器の燃焼室の圧力に違いが出ることは避けられない。複数の燃焼器に共通である車室ケーシング内の空間（以下では、「空気導入路」とも記載する。）から、各燃焼器に圧縮空気を分配する場合には、一部の燃焼器の内圧が上昇すると、当該燃焼器への圧縮空気の供給は減少し、その減少分は他の燃焼器に迂回してバランスする。

上式（２６）で説明したように、燃焼器圧力が上昇したときに、吸入空気流量が減る程度が大きいほど燃焼振動しやすくなることを考えると、一部の燃焼器の内圧が上昇したとき、それまでその燃焼器に供給されていた圧縮空気が他の燃焼器に迂回するのは燃焼振動の観点では好ましくない。

（燃焼振動を抑制する構成について）
従来技術では、燃焼振動を抑制するために、燃焼器本体に音響的な減衰器を取り付けていた。これに対し、本実施形態では、上記したような知見を踏まえて、燃焼器１０への空気導入路に着目する。着眼点の中心は、燃焼器圧力が上昇したときに、吸入空気流量が減るほど燃焼振動しやすくなるというレイリーインデックスに基づく前記ケース２の検討の結果にある。つまり、本実施形態に係るガスタービン１は、複数の燃焼器１０のうち、一の燃焼器１０において圧力が上昇しても、この燃焼器１０の吸入空気流量が減ることを抑制する。あるいは、一の燃焼器の圧力が下降したときに、この燃焼器１０の吸入空気流量が増えることを抑制する。このため、本実施形態では、燃焼器１０への空気導入路の慣性についての等価長さを長くする。なお、慣性についての等価長さを長くする以外に、空気導入路の差圧を大きくしてもよいが、差圧を大きくすると、熱機関としての効率が低下する可能性がある。

図５は、本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線方向から見た断面図である。
図６は、本開示の第１の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。
図５及び図６に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、車室ケーシング５内の空間をロータ４の周方向Ｄｃｒに分割する仕切板２０と、車室ケーシング５の内周面５ａ、５ｂとで画定され、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａを燃焼器１０に導入する空気導入路Ｆ２を更に備えている。

仕切板２０は、ロータ径方向Ｄｒｒにおいて、車室ケーシング５のロータ径方向外側Ｄｒｒｏの内周面５ａから、ロータ径方向内側Ｄｒｒｉの内周面５ｂまで延出する。また、仕切板２０は、ロータ軸線方向Ｄａにおいて、内筒１２の入口（基端側Ｄｃｂ）から尾筒の出口（先端側Ｄｃｔ）まで延出する。

空気導入路Ｆ２は、圧縮機出口流路Ｆ１から流入した圧縮空気Ａを燃焼器１０の基端側Ｄｃｂに流通させて、燃焼器１０（内筒１２）の内部に導入する。

なお、本実施形態では、仕切板２０は、複数の燃焼器１０それぞれの中間に設けられることにより、車室ケーシング５内の空間を燃焼器１０毎に独立した空気導入路Ｆ２に画成している。このように、燃焼器１０毎に空気導入路Ｆ２を独立させると、ある燃焼器１０の内圧が上昇したときに、圧縮空気Ａがこの燃焼器１０を迂回して他の燃焼器１０に流入することを抑制できる。これにより、燃焼振動を抑制することができる。

また、従来技術では、燃焼器の内圧が上昇してこの燃焼器への圧縮空気の供給流量が低下すると、当該の圧縮空気では火炎が遡上する逆火と呼ばれる異常燃焼が発生する可能性がある。しかしながら、本実施形態に係るガスタービン１は、ある燃焼器１０において内圧が上昇した場合であっても、圧縮空気Ａの迂回を軽減して、この燃焼器１０への供給流量の低下を抑制している。これにより、本実施形態に係るガスタービン１は、燃焼器１０における逆火の発生を抑制することが可能である。

なお、図５及び図６には、仕切板２０を燃焼器１０に干渉させないように配置する例が示されているが、これに限られることはない。他の実施形態では、仕切板２０を子午面に対して傾斜させ、燃焼器１０を横切るように配置してもよい。

また、図５及び図６には、隣接する燃焼器１０の間にそれぞれ仕切板２０を設けて、燃焼器１０毎に独立した空気導入路Ｆ２を形成する例が示されているが、これに限られることはない。他の実施形態では、仕切板２０を間引いてもよい。例えば、隣接する２つの燃焼器１０を一つの組として、各組の間に仕切板２０を設け、組毎に独立した空気導入路Ｆ２を形成してもよい。これにより、空気導入路Ｆ２をより簡易な構成で形成することができる。

（作用効果）
以上のように、本実施形態に係るガスタービン１は、軸線Ａｒを中心として回転可能なロータ４と、ロータ４を周方向Ｄｃｒに覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシング５と、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気Ａを生成して車室ケーシング５内に送出する圧縮機２と、車室ケーシング５内にロータ４の周方向Ｄｃｒに等間隔に配置され、車室ケーシング５から取り込んだ圧縮空気Ａと燃料とを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器１０と、燃焼ガスＧによって駆動するタービン３と、車室ケーシング５内の空間をロータ４の周方向Ｄｃｒに分割する仕切板２０と、車室ケーシング５の内周面５ａとで画定され、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａを燃焼器１０に導入する空気導入路Ｆ２と、を備える。

このような構成を有していることにより、ガスタービン１は、複数の燃焼器１０のうち、ある燃焼器１０の内圧が上昇したときに、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａがこの燃焼器１０から他の燃焼器１０に迂回してしまうことを抑制することができる。これにより、燃焼器圧力の変動によって各燃焼器１０への圧縮空気Ａの供給流量が増減することを抑制することができる。また、内圧が上昇した燃焼器１０へ供給される圧縮空気Ａが低減することを抑制できるので、この燃焼器１０における燃焼振動、及び逆火の発生を抑制することが可能となる。

また、仕切板２０は、複数の燃焼器それぞれの中間に設けられる。

これにより、ガスタービン１は、燃焼器１０毎に独立した空気導入路Ｆ２を有することができるので、各燃焼器１０の内圧が異なっていても、各燃焼器１０に供給される圧縮空気Ａの流量に差が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、より確実に、燃焼振動を抑制することが可能となる。

＜第１の実施形態の変形例１＞
次に、第１の実施形態の変形例１に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図７は、本開示の第１の実施形態の変形例１に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。
図７に示すように、本実施形態に係るガスタービン１において、空気導入路Ｆ２の内部には、圧縮空気Ａを迂回させる邪魔板２１が設けられている。

邪魔板２１は、空気導入路Ｆ２内に少なくとも１つ設けられる。邪魔板２１の数は任意に増減させてもよい。図７の例では、空気導入路Ｆ２の上流側（すなわち、軸線下流側Ｄａｄ）から順に、邪魔板２１ａ、２１ｂ、２１ｃの３つが設けられている。

邪魔板２１ａ及び２１ｃは、車室ケーシング５のロータ径方向内側Ｄｒｒｉの内周面５ｂからロータ径方向外側Ｄｒｒｏに向かって延出し、車室ケーシング５のロータ径方向外側Ｄｒｒｏの内周面５ａとの間に隙間を有している。

邪魔板２１ｂは、車室ケーシング５のロータ径方向外側Ｄｒｒｏの内周面５ａからロータ径方向内側Ｄｒｒｉに向かって延出し、車室ケーシング５のロータ径方向内側Ｄｒｒｉの内周面５ｂとの間に隙間を有している。

また、燃焼器１０の内筒１２及び尾筒１５は、邪魔板２１ａ～２１ｃを貫通して配置される。

圧縮機出口流路Ｆ１から車室ケーシング５内に流入した圧縮空気Ａは、邪魔板２１ａに衝突した後、邪魔板２１ａに沿ってロータ径方向外側Ｄｒｒｏに向かって流れる。また、邪魔板２１ａと内周面５ａとの隙間を通過した圧縮空気Ａは、邪魔板２１ｂに衝突した後、邪魔板２１ｂに沿ってロータ径方向内側Ｄｒｒｉに向かって流れる。更に、邪魔板２１ｂと内周面５ｂとの隙間を通過した圧縮空気Ａは、邪魔板２１ｃに衝突した後、邪魔板２１ｃに沿ってロータ径方向外側Ｄｒｒｏに向かって流れる。邪魔板２１ｃと内周面５ａとの隙間を通過した圧縮空気Ａは、外筒１１の内周面１１ａと内筒１２の外周面１２ａとの隙間を通って燃焼器１０（内筒１２）の内部に流入する。このように、空気導入路Ｆ２を流れる圧縮空気Ａは、邪魔板２１によって方向を変えながら、燃焼器１０の内部に導入される。すなわち、邪魔板２１により、空気導入路Ｆ２の流路長さが延長されることとなる。

このように、空気導入路Ｆ２の内部に圧縮空気Ａを迂回させる邪魔板２１が設けられていることにより、空気導入路Ｆ２の流路長さを長くする（慣性についての等価長さを長くする）ことができる。これにより、燃焼器１０の内圧の上昇により、圧縮空気Ａの供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制することができる。

＜第１の実施形態の変形例２＞
次に、本開示の第１の実施形態の変形例２に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図８は、本開示の第１の実施形態の変形例２に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。
図８に示すように、本実施形態に係るガスタービン１において、仕切板２０には、ロータ周方向Ｄｃｒに隣接する空気導入路Ｆ２を連通する連絡孔２２が設けられている。連絡孔２２には、例えばパンチングメタルのような流動抵抗となる材料を仕切板２０に取り付けたものである。

このように、仕切板２０に連絡孔２２を設けることにより、ある燃焼器１０の圧力が他の燃焼器１０より高くなった場合に、連絡孔２２には圧縮空気Ａの迂回に伴う流れが発生する。

従来技術では、車室ケーシング内において流動抵抗がないので、圧縮空気が隣の燃焼器に迂回しても、減衰効果を得ることができない。これに対し、本変形例に係るガスタービン１は、連絡孔２２に流動抵抗を付けることにより、圧縮空気Ａの迂回の流れが減衰力として作用するので、圧力変動を抑制することができる。

＜第１の実施形態の変形例３＞
次に、第１の実施形態の変形例３に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図９は、本開示の第１の実施形態の変形例３に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線方向から見た断面図である。
図１０は、本開示の第１の実施形態の変形例３に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。
図９及び図１０に示すように、本変形例に係るガスタービン１において、仕切板２０は、ロータ径方向Ｄｒｒにおいて圧縮機出口流路Ｆ１まで延伸されて、圧縮機出口流路Ｆ１をロータ周方向Ｄｃｒに複数の区画に分割する。

このように、仕切板２０により圧縮機出口流路Ｆ１を燃焼器１０毎に独立した流路に区分することにより、各燃焼器１０の空気導入路Ｆ２の長さを、圧縮機出口流路Ｆ１の長さ分、延長することができる。これにより、燃焼器１０の内圧の上昇により、圧縮空気Ａの供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制する効果をより高めることができる。

＜第１の実施形態の変形例４＞
次に、本開示の第１の実施形態の変形例４に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

上述の実施形態及び変形例において、車室ケーシング５内の空間に、円筒形の燃焼器１０をロータ周方向Ｄｃｒに複数、並列に配置する環状筒型（ｃａｎｎｕｌａｒ）と呼ばれる燃焼器タイプを例に説明したが、これに限られることはない。上述の実施形態及び変形例は、環状型（ａｎｎｕｌａｒ）の燃焼器タイプに適用してもよい。

図１１は、本開示の第１の実施形態の変形例４に係るガスタービンの燃焼器周りの模式図である。
図１１に示すように、環状型の燃焼器１０は、内筒１２及び尾筒１５はロータ周方向Ｄｃｒに連結しており、各燃焼器１０で共通の燃焼室となっている。また、環状型の燃焼器１０では、環状の共通の燃焼室に複数のバーナ１３が個別に配置されている。個々のバーナ１３の圧縮空気Ａの供給流量は、バーナの上流圧と下流圧の差に従い、下流圧が低い程、バーナの圧縮空気Ａの流量が大きくなる。環状型の燃焼器１０では、燃焼室が共通であるので、バーナ１３の下流圧の整定値は全バーナ１３で共通である。しかし、過渡的にはバーナ１３毎に発生する膨張の仕事が変動するので、隣り合うバーナの下流圧も過渡的に差が生じる。このため、環状筒型の燃焼器１０の場合と同様に、図１１のように車室ケーシング５内に仕切板２０を配置して、バーナ１３毎に圧縮空気Ａが流通する空気導入路Ｆ２を独立させる。なお、仕切板２０は円環状の燃焼器１０の子午面に対し傾斜させても良い。

これにより、環状型の燃焼器１０を有するガスタービン１においても、圧縮空気Ａの供給量の偏りを抑制し、燃焼振動を抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本開示の第２の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

従来技術において、燃焼器の冷却の目的で、燃焼器の外周を覆う筒状の冷却流路カバーを配置する場合がある。冷却流路カバーと燃焼器の外周面との隙間（冷却流路）を通る空気の一部は、燃焼器の内筒に設けられた冷却空気入口を通過して、燃焼器（内筒）の内部に流入する。このように構成した場合、燃焼振動が発生すると、冷却空気入口による燃焼振動の圧力が空気導入路に伝播し燃焼振動を拡大する可能性がある。冷却空気入口のサイズは空気導入路の流路面積に比べて小さいことから、１００Ｈｚ程度の低周波数の燃焼振動は伝播し難く、燃焼振動の拡大は、キロヘルツのオーダの高い周波数領域で高くなることが想定される。高い周波数の燃焼振動を抑制するために、冷却空気入口は、空気導入路と隔離することが望ましい。

また、慣性について流路の長さを大きくするためには、空気導入路の流路面積を小さくしたい。しかし、流路面積を小さくすると、流速が増加し、圧力損失が大きくなり、最終的に燃焼器の効率が下がる可能性がある。また、従来技術における冷却流路は、内部構造物（燃焼器の外周面に設けられた構造物等）があるので流動抵抗が大きい。そこで、本実施形態では、既存の冷却流路と隔離して空気導入路を設けて、圧力損失を抑制する。

図１２は、本開示の第２の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、第１の実施形態に係る空気導入路Ｆ２に代えて、燃焼器１０を囲う第１筒部３０と、第１筒部３０を囲う第２筒部３１とで画定され、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａを燃焼器１０に導入する円環状の空気導入路Ｆ３を備えている。

また、第１筒部３０と燃焼器１０（内筒１２及び尾筒１５）の外周面との隙間は、圧縮空気Ａの一部が流通し、燃焼器１０の外周面を冷却する冷却流路３２として機能する。冷却流路３２の下流側（燃焼器１０の基端側Ｄｃｂ）には、内筒１２の内部に連通する冷却空気入口３３が設けられており、冷却流路３２を通った圧縮空気Ａは冷却空気入口３３から燃焼器１０（内筒１２）の内部に流入する。

以上のように、本実施形態に係るガスタービン１は、燃焼器１０を囲う第１筒部３０と、第１筒部３０を囲う第２筒部３１とで画定され、車室ケーシング５内の圧縮空気Ａを燃焼器１０に導入する円環状の空気導入路Ｆ３を備えている。

このように、第１筒部３０によって燃焼器１０の外周面が覆われているため、空気導入路Ｆ３内には、圧縮空気Ａの流れを阻害する内部構造物が存在しない。これにより、空気導入路Ｆ３内において圧縮空気Ａをスムーズに流通させることができる。

また、空気導入路Ｆ３は、第１筒部３０により冷却流路３２と隔離されている。これにより、冷却流路３２の冷却空気入口３３によって燃焼振動が拡大されることを抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本開示の第３の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１３は、本開示の第３の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。
図１３に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、燃焼器１０を断面Ｌ字状の第１壁部４０と、断面Ｕ字状の第２壁部４１とで画定された空気導入路Ｆ４を備えている。

第１壁部４０は、燃焼器１０の外周面から延出する第１板部４０ａと、第１板部４０ａから燃焼器１０の外周面に沿ってロータ４の軸線下流側Ｄａｄに延出する第２板部４０ｂからなる。

第２壁部４１は、車室ケーシング５の内周面５ａ、５ｂから燃焼器１０の外周面に沿ってロータ４の軸方向下流側Ｄａｄに延出する第３板部４１ａと、第３板部４１ａから燃焼器１０の外周面に向かって延出する第４板部４１ｂと、第４板部４１ｂから燃焼器１０の外周面に沿ってロータ４の軸線上流側Ｄａｕに延出する第５板部４１ｃからなる。

また、第１壁部４０の第２板部４０ｂは、第２壁部４１の第３板部４１ａ及び第５板部４１ｃの間に間隔をあけて配置される。

車室ケーシング５内の圧縮空気Ａは、燃焼器１０の外周面と、第２壁部４１の第５板部４１ｃとの間から空気導入路Ｆ４内に流入して、軸線方向上流側Ｄａｕに流れる。空気導入路Ｆ４内に流入した圧縮空気Ａは、第１壁部４０の第１板部４０ａに衝突すると、方向を変えて、第１壁部４０の第２板部４０ｂと第２壁部４１の第５板部４１ｃとの間の流路を軸方向下流側Ｄａｄに流れる。また、圧縮空気Ａは、第２壁部４１の第４板部４１ｂに衝突すると、方向を変えて、第１壁部４０の第２板部４０ｂと第２壁部４１の第４板部４１ｂとの間の流路を軸方向上流側Ｄａｕに流れる。このように、圧縮空気Ａは、空気導入路Ｆ４の内部で方向を変えながら、燃焼器１０の内部に導入される。

以上のように、本実施形態に係るガスタービン１は、第１壁部４０及び第２壁部４１により、内部で圧縮空気Ａの流通方向が変更される空気導入路Ｆ４を備えている。このような構成を有することにより、空気導入路Ｆ４の流路長さを長くすることができる。これにより、燃焼器１０の内圧の上昇により、圧縮空気Ａの供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本開示の第４の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１４は、本開示の第４の実施形態に係るガスタービンの燃焼器周りの概略構成を示す、ロータ軸線に沿った断面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、複数の案内管５０を備えている。案内管５０の内部は、圧縮空気Ａを燃焼器１０に導入する空気導入路Ｆ５として機能する。また、案内管５０は、燃焼器１０の周方向Ｄｃｃに間隔をあけて設けられる。

案内管５０は、燃焼器１０の入口（外筒１１及び内筒１２の間の通路）に接続される第１開口部５１と、車室ケーシング５内の空間においてロータ４の軸方向下流側Ｄａｄに開口する第２開口部５２と、を有する。

このように、空気導入路Ｆ５を複数の案内管５０に分割して備えることにより、車室ケーシング５内における配置の自由度を増すことができる。

また、複数の案内管５０は、それぞれ長さを異ならせてもよい。これにより、案内管５０の共鳴の強度を弱めることができる。

＜第５の実施形態＞
次に、本開示の第５の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

上述の実施形態では、燃焼器１０を単位として燃焼振動を抑制する技術について説明した。本実施形態では、燃焼器１０の中のバーナ１３を単位として発生する燃焼振動を抑制する技術について説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に、バーナ１３単位の燃焼振動を抑制する構成を適用する例について説明するが、これに限られることはない。他の実施形態では、第１の実施形態の各変形例、第２～第４の変形例に対し、本実施形態の構成を適用してもよい。

図１５は、本開示の第５の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。
図１６は、本開示の第５の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線方向から見た断面図である。
図１５に示すように、一つの燃焼器１０は複数のバーナ１３を有する。複数のバーナ１３は、それぞれ燃焼器軸線Ａｃに沿って配置されている。各バーナ１３は、燃料Ｆを供給する燃料供給部１３１と、先端から燃料を噴出するノズル１３２と、ノズル１３２を同心状に囲むノズル筒１３３からなる。

また、本実施形態に係る燃焼器１０は、隣接するバーナ１３同士の間で燃焼器１０の軸線方向Ｄｃに沿って延出し、内筒１２内の空気導入路Ｆ２の出口空間１２ｂを複数のバーナ１３毎に独立した区画に分割するバーナ仕切板６０を更に有している。

図１６に示すように、バーナ仕切板６０は、周方向Ｄｃｃに並ぶメインバーナ１３ｂそれぞれの間に設けられる。また、バーナ仕切板６０は、パイロットバーナ１３ａとメインバーナ１３ｂとの間において、パイロットバーナ１３ａを囲うように設けられる。

燃焼器１０を単位とする燃焼振動の周波数は百Ｈｚのオーダである。これに対し、バーナ１３を単位とする燃焼振動の周波数はｋＨｚのオーダである。これは、両者の寸法の違いに依存する。

このようにバーナ仕切板６０を設けて、一つの燃焼器１０に属する複数のバーナ１３の圧縮空気Ａの導入路を独立させると、個々のバーナ１３は圧縮空気の慣性を独立して持つこととなる。そうすると、あるバーナ１３の圧力が過渡的に上昇したとき、バーナ１３それぞれの圧縮空気の慣性により、圧縮空気が他のバーナ１３に迂回する程度を軽減することができる。

上記したように、圧縮空気Ａが減ると逆火と呼ばれる異常燃焼が発生することが知られている。逆火は圧縮空気Ａの流量が少ないバーナ１３から先に起きるので、バーナ１３の圧縮空気Ａをバーナ１３の圧力のバラツキに対し独立させることは、逆火の防止に効果がある。

＜第５の実施形態の変形例１＞
次に、本開示の第５の実施形態の変形例１に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１７は、本開示の第５の実施形態の変形例に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。
図１７に示すように、本変形例に係る燃焼器１０において、バーナ仕切板６０には、出口空間１２ｂの隣接する区画を連通するバーナ連絡孔６１が設けられている。

バーナ連絡孔６１は、例えばパンチングメタルのような流動抵抗となる材料をバーナ仕切板６０に取り付けたものである。

あるバーナ１３の圧力が他のバーナ１３より高くなった場合に、バーナ連絡孔６１には圧縮空気の迂回に伴う流れが発生する。バーナ連絡孔６１に流動抵抗を付けると迂回の流れが減衰力として作用するので、圧力変動を抑制することができる。一つの燃焼器１０に属する全てのバーナ１３の圧力が同位相かつ同振幅で振動すると、バーナ仕切板６０に差圧は発生しない。したがって減衰力も得られない。このときは、燃焼器１０を単位とする振動が発生しているので、第１～第４の実施形態の構成で対策することになる。本変形例は、一つの燃焼器１０の内部にある複数のバーナ１３間での燃焼振動に対して有効であり、それを低減するものである。

＜第６の実施形態＞
次に、本開示の第６の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１８は、本開示の第６の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。
図１８に示すように、本実施形態に係る燃焼器１０は、複数のバーナ１３それぞれと連通し、各バーナ１３に燃料Ｆを分配して供給する燃料供給配管１３４を有している。

上述の第１から第５の実施形態では、燃焼器１０への圧縮空気Ａの供給流量を一定にして燃焼振動を抑制する技術について説明した。本実施形態では、同様の技術を燃料供給に適用して、燃焼振動を抑制する構成について説明する。

燃焼器圧力ｐ_Ｂは、燃料供給管にとっての下流圧だから、燃焼器圧力ｐ_Ｂが増えると燃料供給流量は減る。本実施形態では、その程度を圧縮空気Ａの供給が減るより大きくすることにより燃焼振動を抑制する。そのために、燃料供給管の慣性についての流路の等価長さを空気導入路Ｆ２の流路の等価長さよりも短くする。具体的には、図１８に示すように、複数のバーナ１３に共通の燃料供給配管１３４を設け、燃料供給配管１３４から各バーナ１３に燃料Ｆを分配することにより、外径あたりの流路面積を大きくする。

このように、複数のバーナ１３に共通の燃料供給配管１３４を有していることにより、燃焼器１０の圧力が上昇すればバーナ１３への燃料供給が遅滞なく減り、圧力上昇が解消されるので、燃焼振動を抑制することができる。

＜第７の実施形態＞
次に、本開示の第７の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１９は、本開示の第７の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線に沿った断面図である。
図２０は、本開示の第７の実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す、燃焼器軸線方向から見た断面図である。
図１９及び図２０に示すように、本実施形態に係る燃焼器１０は、複数のバーナ１３それぞれと連通し、複数あるバーナ１３が燃料Ｆを相互に流通させる燃料流通配管１３５を有している。

上述の第１から第５の実施形態では、燃焼器１０への圧縮空気Ａの供給流量を一定にして燃焼振動を抑制する技術について説明した。本実施形態では、同様の技術を燃料供給に適用して、燃焼振動を抑制する構成について説明する。

燃焼器圧力ｐ_Ｂは、燃料供給管にとっての下流圧だから、燃焼器圧力ｐ_Ｂが増えると燃料供給流量は減る。本実施形態では、その程度を圧縮空気Ａの供給が減るより大きくすることにより燃焼振動を抑制する。そのために、燃焼器圧力ｐ_Ｂから見たときの燃料供給管の慣性についての流路の等価長さを空気導入路Ｆ２の流路の等価長さよりも短くする。具体的には、図１９及び図２０に示すように、複数のバーナ１３の燃料供給管を燃料流通配管１３５で連絡し、燃焼器圧力ｐ_Ｂが高いバーナ１３から燃焼器圧力ｐ_Ｂが低いバーナ１３に燃料Ｆを遅滞なく分配することにより、燃焼器圧力ｐ_Ｂが高いバーナ１３の燃焼を減らし、燃焼器圧力ｐ_Ｂが低いバーナ１３の燃焼を増やして複数あるバーナ１３の燃焼を均一化する。

このように、複数のバーナ１３に共通の燃料流通配管１３５を有していることにより、燃焼器１０の圧力に偏りが生じたとしても遅滞なく解消されるので、燃焼振動を抑制することができる。

以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

＜付記＞
上述の実施形態に記載のガスタービンは、例えば以下のように把握される。

（１）本開示の第１の態様によれば、ガスタービン（１）は、軸線を中心として回転可能なロータ（４）と、ロータ（４）を周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシング（５）と、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して車室ケーシング（５）内に送出する圧縮機（２）と、車室ケーシング（５）内にロータ（４）の周方向に等間隔に配置され、車室ケーシング（５）から取り込んだ圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器（１０）と、燃焼ガスによって駆動するタービン（３）と、車室ケーシング（５）内の空間をロータ（４）の周方向に分割する仕切板（２０）と、車室ケーシング（５）の内周面（５ａ、５ｂ）とで画定され、車室ケーシング（５）内の圧縮空気を燃焼器（１０）に導入する空気導入路（Ｆ２）と、を備える。

このような構成を有していることにより、ガスタービンは、複数の燃焼器のうち、ある燃焼器の内圧が上昇したときに、車室ケーシング内の圧縮空気がこの燃焼器から他の燃焼器に迂回してしまうことを抑制することができる。これにより、燃焼器圧力の変動によって各燃焼器への圧縮空気の供給流量が増減することを抑制することができる。また、内圧が上昇した燃焼器へ供給される圧縮空気が低減することを抑制できるので、この燃焼器における燃焼振動、及び逆火の発生を抑制することが可能となる。

（２）本開示の第２の態様によれば、第１の態様に係るガスタービン（１）において、仕切板（２０）は、複数の燃焼器（１０）それぞれの中間に設けられる。

これにより、ガスタービンは、燃焼器毎に独立した空気導入路を有することができるので、各燃焼器の内圧が異なっていても、各燃焼器に供給される圧縮空気の流量に差が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、より確実に、燃焼振動を抑制することが可能となる。

（３）本開示の第３の態様によれば、第１又は第２の態様に係るガスタービン（１）において、空気導入路（Ｆ２）の内部には、圧縮空気を迂回させる邪魔板（２１）が設けられている。

このような構成を有していることにより、空気導入路の流路長さを長くする（慣性についての等価長さを長くする）ことができる。これにより、燃焼器の内圧の上昇により、圧縮空気の供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制することができる。

（４）本開示の第４の態様によれば、第２又は第３の態様に係るガスタービン（１）において、仕切板（２０）には、周方向に隣接する空気導入路（Ｆ２）を連通する連絡孔（２２）が設けられている。

このような構成を有していることにより、圧縮空気の迂回の流れが減衰力として作用するので、圧力変動を抑制することができる。

（５）本開示の第５の態様によれば、第２から第４の何れか一の態様に係るガスタービン（１）において、車室ケーシング（５）には、ロータ（４）の径方向内側に圧縮機出口流路（Ｆ１）が接続され、仕切板（２０）は、ロータ（４）の径方向において圧縮機出口流路（Ｆ１）まで延伸されて、圧縮機出口流路（Ｆ１）をロータ（４）の周方向に複数の区画に分割する。

このような構成を有していることにより、各燃焼器の空気流通路の長さを、圧縮機出口流路の長さ分、延長することができる。これにより、燃焼器の内圧の上昇により、圧縮空気の供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制する効果をより高めることができる。

（６）本開示の第６の態様によれば、ガスタービン（１）は、軸線を中心として回転可能なロータ（４）と、ロータ（４）を周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシング（５）と、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して車室ケーシング（５）内に送出する圧縮機（２）と、車室ケーシング（５）内にロータ（４）の周方向に等間隔に配置され、車室ケーシング（５）から取り込んだ圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器（１０）と、燃焼ガスによって駆動するタービン（３）と、燃焼器（１０）を囲う第１筒部（３０）と、第１筒部（３０）を囲う第２筒部（３１）とで画定され、車室ケーシング（５）内の圧縮空気を燃焼器（１０）に導入する円環状の空気導入路（Ｆ３）と、を備える。

このように、第１筒部によって燃焼器の外周面が覆われているため、空気導入路内には、圧縮空気の流れを阻害する内部構造物が存在しない。これにより、空気導入路内において圧縮空気をスムーズに流通させることができる。

（７）本開示の第７の態様によれば、ガスタービン（１）は、軸線を中心として回転可能なロータ（４）と、ロータ（４）を周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシング（５）と、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して車室ケーシング（５）内に送出する圧縮機（２）と、車室ケーシング（５）内にロータ（４）の周方向に等間隔に配置され、車室ケーシング（５）から取り込んだ圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器（１０）と、燃焼ガスによって駆動するタービン（３）と、車室ケーシング（５）内の圧縮空気を燃焼器に導入する空気導入路（Ｆ４）と、を備える。空気導入路（Ｆ４）は、燃焼器（１０）の外周面から延出する第１板部（４０ａ）と、第１板部（４０ａ）からロータ（４）の軸方向下流側に延出する第２板部（４０ｂ）と、からなる断面Ｌ字状の第１壁部（４０）と、車室ケーシング（５）の内周面（５ａ、５ｂ）からロータ（４）の軸方向下流側に延出する第３板部（４１ａ）と、第３板部（４１ａ）から燃焼器（１０）の外周面に向かって延出する第４板部（４１ｂ）と、第４板部（４１ｂ）からロータ（４）の軸方向上流側に延出する第５板部（４１ｃ）と、からなる断面Ｕ字状の第２壁部（４１）と、により画定される。第１壁部（４０）の第２板部（４０ｂ）は、第２壁部（４１）の第３板部（４１ａ）及び第５板部（４１ｃ）の間に配置される。

このような構成を有していることにより、空気導入路の流路長さを長くすることができる。これにより、燃焼器の内圧の上昇により、圧縮空気の供給流量が低減することを抑制し、燃焼振動を抑制することができる。

（８）本開示の第８の態様によれば、ガスタービン（１）は、軸線を中心として回転可能なロータ（４）と、ロータ（４）を周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシング（５）と、外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して車室ケーシング（５）内に送出する圧縮機（２）と、車室ケーシング（５）内にロータ（４）の周方向に等間隔に配置され、車室ケーシング（５）から取り込んだ圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器（１０）と、燃焼ガスによって駆動するタービン（３）と、燃焼器（１０）の入口に接続される第１開口部（５１）と、車室ケーシング（５）内の空間においてロータ（４）の軸方向下流側に開口する第２開口部（５２）と、を有する複数の案内管（５０）により画定される空気導入路（Ｆ５）と、を備える。

このように、空気導入路を複数の案内管に分割して備えることにより、車室ケーシング内における配置の自由度を増すことができる。

（９）本開示の第９の態様によれば、第１から第８の何れか一の態様に係るガスタービン（１）において、燃焼器（１０）は、車室ケーシング（５）から空気導入路を通じて圧縮空気が供給される内筒（１２）と、燃焼器（１０）の軸方向に延在し、内筒（１２）の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズル（１３２）と、ノズル（１３２）を同心状に囲むノズル筒（１３３）とを有するバーナ（１３）と、隣接するバーナ（１３）同士の間で燃焼器（１０）の軸線方向に沿って延出し、内筒（１２）内の空気導入路の出口空間（１２ｂ）を複数のバーナ（１３）毎に独立した区画に分割するバーナ仕切板（６０）と、を有する。

このようにバーナ仕切板を設けて、一つの燃焼器に属する複数のバーナの圧縮空気の導入路を独立させると、個々のバーナは圧縮空気の慣性を独立して持つこととなる。そうすると、あるバーナの圧力が過渡的に上昇したとき、バーナそれぞれの圧縮空気の慣性により、圧縮空気が他のバーナに迂回する程度を軽減することができる。

（１０）本開示の第１０の態様によれば、第９の態様に係るガスタービン（１）において、バーナ仕切板（６０）には、隣接する区画を連通するバーナ連絡孔（６１）が設けられている。

あるバーナの圧力が他のバーナより高くなった場合に、バーナ連絡孔には圧縮空気の迂回に伴う流れが発生する。バーナ連絡孔に流動抵抗を付けると迂回の流れが減衰力として作用するので、圧力変動を抑制することができる。

（１１）本開示の第１１の態様によれば、第１から第８の何れか一の態様に係るガスタービン（１）において、燃焼器（１０）は、車室ケーシング（５）から空気導入路を通じて圧縮空気が供給される内筒（１２）と、燃焼器（１０）の軸方向に延在し、内筒（１２）の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズル（１３２）と、ノズル（１３２）を同心状に囲むノズル筒（１３３）とを有するバーナ（１３）と、複数のバーナ（１３）それぞれに接続され、バーナ（１３）に燃料を分配して供給する燃料供給配管（１３４）と、を有する。

このように、複数のバーナに共通の燃料供給配管を有していることにより、燃焼器の圧力に偏りが生じた場合であっても、燃焼振動を抑制することができる。

（１２）本開示の第１２の態様によれば、第１から第８の何れか一の態様に係るガスタービン（１）において、燃焼器（１０）は、車室ケーシング（５）から空気導入路を通じて圧縮空気が供給される内筒（１２）と、燃焼器（１０）の軸方向に延在し、内筒（１２）の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズル（１３２）と、ノズル（１３２）を同心状に囲むノズル筒（１３３）とを有するバーナ（１３）と、複数のバーナ（１３）に連通し、バーナ（１３）それぞれに供給された燃料をバーナ（１３）間で相互に流通させる燃料流通配管（１３５）と、を有する。

このように、複数のバーナに共通の燃料流通配管を有していることにより、燃焼器の圧力に偏りが生じたとしても遅滞なく解消されるので、燃焼振動を抑制することができる。

１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ タービン
４ ロータ
５ 車室ケーシング
１０ 燃焼器
１１ 外筒
１２ 内筒
１３ バーナ
１５ 尾筒
２０ 仕切板
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 邪魔板
２２ 連絡孔
３０ 第１筒部
３１ 第２筒部
３２ 冷却流路
３３ 冷却空気入口
４０ 第１壁部
４１ 第２壁部
５０ 案内管
６０ バーナ仕切板
６１ バーナ連絡孔
１３１ 燃料供給部
１３２ ノズル
１３３ ノズル筒
１３４ 燃料供給配管
１３５ 燃料流通配管
Ｆ１ 圧縮機出口流路
Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 空気導入路

Claims (12)

1. 軸線を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、
   外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、
   前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、
   前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、
   前記車室ケーシング内の前記空間を前記ロータの周方向に分割する仕切板と、前記車室ケーシングの内周面とで画定され、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する空気導入路と、
   を備えるガスタービン。
2. 前記仕切板は、複数の前記燃焼器それぞれの中間に設けられる、
   請求項１に記載のガスタービン。
3. 前記空気導入路の内部には、前記圧縮空気を迂回させる邪魔板が設けられている、
   請求項１又は２に記載のガスタービン。
4. 前記仕切板には、前記周方向に隣接する前記空気導入路を連通する連絡孔が設けられている、
   請求項２又は３に記載のガスタービン。
5. 前記車室ケーシングには、前記ロータの径方向内側に圧縮機出口流路が接続され、
   前記仕切板は、前記ロータの径方向において前記圧縮機出口流路まで延伸されて、前記圧縮機出口流路を前記ロータの周方向に複数の区画に分割する、
   請求項２から４の何れか一項に記載のガスタービン。
6. 軸線を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、
   外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、
   前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、
   前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、
   前記燃焼器を囲う第１筒部と、前記第１筒部を囲う第２筒部とで画定され、前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する円環状の空気導入路と、
   を備えるガスタービン。
7. 軸線を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、
   外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、
   前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、
   前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、
   前記車室ケーシング内の前記圧縮空気を前記燃焼器に導入する空気導入路と、
   を備え、
   前記空気導入路は、
   前記燃焼器の外周面から延出する第１板部と、前記第１板部から前記ロータの軸方向下流側に延出する第２板部と、からなる断面Ｌ字状の第１壁部と、
   前記車室ケーシングの内周面から前記ロータの軸方向下流側に延出する第３板部と、前記第３板部から前記燃焼器の外周面に向かって延出する第４板部と、前記第４板部から前記ロータの軸方向上流側に延出する第５板部と、からなる断面Ｕ字状の第２壁部と、
   により画定され、
   前記第１壁部の前記第２板部は、前記第２壁部の前記第３板部及び前記第５板部の間に配置される、
   ガスタービン。
8. 軸線を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータを周方向に覆い、内部に円環状の空間を有する車室ケーシングと、
   外部空気を圧縮した高圧の圧縮空気を生成して前記車室ケーシング内に送出する圧縮機と、
   前記車室ケーシング内に前記ロータの周方向に等間隔に配置され、前記車室ケーシングから取り込んだ前記圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、
   前記燃焼ガスによって駆動するタービンと、
   前記燃焼器の入口に接続される第１開口部と、前記車室ケーシング内の前記空間において前記ロータの軸方向下流側に開口する第２開口部と、を有する複数の案内管により画定される空気導入路と、
   を備えるガスタービン。
9. 前記燃焼器は、
   前記車室ケーシングから前記空気導入路を通じて前記圧縮空気が供給される内筒と、
   前記燃焼器の軸方向に延在し、前記内筒の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズルと、前記ノズルを同心状に囲むノズル筒とを有するバーナと、
   隣接する前記バーナ同士の間で前記燃焼器の軸線方向に沿って延出し、前記内筒内の前記空気導入路の出口空間を複数の前記バーナ毎に独立した区画に分割するバーナ仕切板と、
   を有する、
   請求項１から８の何れか一項に記載のガスタービン。
10. 前記バーナ仕切板には、隣接する前記区画を連通するバーナ連絡孔が設けられている、
    請求項９に記載のガスタービン。
11. 前記燃焼器は、
    前記車室ケーシングから前記空気導入路を通じて前記圧縮空気が供給される内筒と、
    前記燃焼器の軸方向に延在し、前記内筒の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズルと、前記ノズルを同心状に囲むノズル筒とを有するバーナと、
    複数の前記バーナそれぞれに接続され、前記バーナに前記燃料を分配して供給する燃料供給配管と、
    を有する、
    請求項１から８の何れか一項に記載のガスタービン。
12. 前記燃焼器は、
    前記車室ケーシングから前記空気導入路を通じて前記圧縮空気が供給される内筒と、
    前記燃焼器の軸方向に延在し、前記内筒の内周に沿って間隔をあけて複数設けられ、先端から燃料を噴出するノズルと、前記ノズルを同心状に囲むノズル筒とを有するバーナと、
    複数の前記バーナに連通し、前記バーナそれぞれに供給された燃料を前記バーナ間で相互に流通させる燃料流通配管と、
    を有する、
    請求項１から８の何れか一項に記載のガスタービン。

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