JP2779260B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
- Publication number
- JP2779260B2 JP2779260B2 JP2233394A JP23339490A JP2779260B2 JP 2779260 B2 JP2779260 B2 JP 2779260B2 JP 2233394 A JP2233394 A JP 2233394A JP 23339490 A JP23339490 A JP 23339490A JP 2779260 B2 JP2779260 B2 JP 2779260B2
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- Japan
- Prior art keywords
- combustor liner
- combustor
- temperature
- fins
- gas turbine
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に燃焼器ラ
イナを冷却するために燃焼器ライナに冷却フィンを設け
たガスタービン燃焼器に関する。
イナを冷却するために燃焼器ライナに冷却フィンを設け
たガスタービン燃焼器に関する。
［従来の技術］ ガスタービン燃焼器はジェットエンジンから一般産業
用まで各種産業分野で幅広く利用されており、ガスター
ビン燃焼器の効果的な冷却を図るために従来では、第５
図に示すように燃焼器ライナａに冷却空気流に対向させ
て膨出部ｂを階段状に形成し、その膨出部ｂに、燃焼器
ライナａの内面に沿わせて冷却空気流を流すための冷却
空気孔ｃを形成したフィルムクーリング構造のものや、
第６図に示すように、燃焼器ライナｄを二重殻的に設け
た内側面で熱を遮断し、内側面をインピンジ冷却しかつ
フィルム冷却も行って冷却効果の向上を図った２重壁イ
ンピンジナフィルムクーリング構造のものが案出されて
いる。
用まで各種産業分野で幅広く利用されており、ガスター
ビン燃焼器の効果的な冷却を図るために従来では、第５
図に示すように燃焼器ライナａに冷却空気流に対向させ
て膨出部ｂを階段状に形成し、その膨出部ｂに、燃焼器
ライナａの内面に沿わせて冷却空気流を流すための冷却
空気孔ｃを形成したフィルムクーリング構造のものや、
第６図に示すように、燃焼器ライナｄを二重殻的に設け
た内側面で熱を遮断し、内側面をインピンジ冷却しかつ
フィルム冷却も行って冷却効果の向上を図った２重壁イ
ンピンジナフィルムクーリング構造のものが案出されて
いる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記フィルムクーリング構造の燃焼器ライナ
ａの温度分布を測定した結果、燃焼器ライナａの壁温度
は、第７図に示すように全体的に均一なものとならず、
温度差に起因して熱応力が発生しているという問題があ
る。
ａの温度分布を測定した結果、燃焼器ライナａの壁温度
は、第７図に示すように全体的に均一なものとならず、
温度差に起因して熱応力が発生しているという問題があ
る。
燃焼器ライナ温度が均一とならなかった主な理由に
は、燃焼器ライナ内に温度分布があること、フィルムク
ーリング構造では、冷却空気流の流れの途中で冷却空気
流とホットガス（燃焼ガス）の混合が行われること等が
考えられる。
は、燃焼器ライナ内に温度分布があること、フィルムク
ーリング構造では、冷却空気流の流れの途中で冷却空気
流とホットガス（燃焼ガス）の混合が行われること等が
考えられる。
本発明の目的は、ガスタービン燃焼器の燃焼器ライナ
の温度分布を考慮し、燃焼器ライナに単位面積あたりの
熱伝達の異なるフィンを設けて燃焼器ライナの温度分布
を均一にすることにある。
の温度分布を考慮し、燃焼器ライナに単位面積あたりの
熱伝達の異なるフィンを設けて燃焼器ライナの温度分布
を均一にすることにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、燃焼室を区画
する燃焼器ライナの内面に熱膨張差を吸収する材料を介
して断熱性の高いセラミック材料を被着して厚肉セラミ
ックコーティング層を形成し、その燃焼器ライナの外面
に、燃焼室内の温度分布の変化に応じて燃焼器ライナの
温度を均一化させて熱応力を緩和すべくフィンを高さと
間隔を異ならせて設けたものである。
する燃焼器ライナの内面に熱膨張差を吸収する材料を介
して断熱性の高いセラミック材料を被着して厚肉セラミ
ックコーティング層を形成し、その燃焼器ライナの外面
に、燃焼室内の温度分布の変化に応じて燃焼器ライナの
温度を均一化させて熱応力を緩和すべくフィンを高さと
間隔を異ならせて設けたものである。
［作 用］ 燃焼室内の熱は厚肉セラミックコーティングに断熱さ
れつつ燃焼器ライナに伝達される。燃焼器ライナに伝達
された熱は、温度の高さに応じて高さと間隔と異なるフ
ィンによって放熱され、燃焼器ライナは均一な温度にな
る。この結果、燃焼器ライナの熱応力の発生が解消さ
れ、熱応力による燃焼器ライナの損傷が防止されるよう
になる。
れつつ燃焼器ライナに伝達される。燃焼器ライナに伝達
された熱は、温度の高さに応じて高さと間隔と異なるフ
ィンによって放熱され、燃焼器ライナは均一な温度にな
る。この結果、燃焼器ライナの熱応力の発生が解消さ
れ、熱応力による燃焼器ライナの損傷が防止されるよう
になる。
［実施例］ 以下に本発明に係るガスタービン燃焼器を備えたター
ボジェットエンジンの好適一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
ボジェットエンジンの好適一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
第３図に示すように、ターボジェットエンジン１は、
燃焼を行う燃焼器部２と、空気を圧縮して燃焼器部２へ
送る圧縮機部３と、燃焼器部２から排出された高温・高
圧ガスの膨張エネルギによって駆動され上記圧縮機部２
を駆動するタービン部４とから構成されている。燃焼器
部２は、第４図の部分拡大図に示すように燃焼器ケーシ
ング５と、上記圧縮機部３の排出部６と燃焼器ケーシン
グ５の入口部７を互いに連通させて接続するプレディフ
ィーザ部８と、燃焼器ケーシング５内に設置されてその
内部に実質的に燃焼室９を区画する燃焼器ライナ10と、
燃焼器９内へ燃料を噴射すべく燃焼器ライナ10の前部側
に取付けられた燃料噴射弁11とから構成されている。つ
まり、ターボジェットエンジン１では、圧縮機部３で昇
圧した空気をプレディフィーザ部８を介して燃焼室９へ
送り、燃焼室９内で生成した高温・高圧の燃焼ガスをタ
ービン部４へ送ってタービン翼車12を駆動し、圧縮機部
３を継続して駆動するようにしている。タービン部４の
タービン段における燃焼ガスの圧力降下は、圧縮機部３
における圧力の上昇よりも小さいので、タービン部４を
出た燃焼ガスは、なお大気圧よりも高くなるため燃焼ガ
スはさらに推進ノズル13において膨張し、高速ジェット
となって後方へ押出され、推力を発生するようになる。
燃焼を行う燃焼器部２と、空気を圧縮して燃焼器部２へ
送る圧縮機部３と、燃焼器部２から排出された高温・高
圧ガスの膨張エネルギによって駆動され上記圧縮機部２
を駆動するタービン部４とから構成されている。燃焼器
部２は、第４図の部分拡大図に示すように燃焼器ケーシ
ング５と、上記圧縮機部３の排出部６と燃焼器ケーシン
グ５の入口部７を互いに連通させて接続するプレディフ
ィーザ部８と、燃焼器ケーシング５内に設置されてその
内部に実質的に燃焼室９を区画する燃焼器ライナ10と、
燃焼器９内へ燃料を噴射すべく燃焼器ライナ10の前部側
に取付けられた燃料噴射弁11とから構成されている。つ
まり、ターボジェットエンジン１では、圧縮機部３で昇
圧した空気をプレディフィーザ部８を介して燃焼室９へ
送り、燃焼室９内で生成した高温・高圧の燃焼ガスをタ
ービン部４へ送ってタービン翼車12を駆動し、圧縮機部
３を継続して駆動するようにしている。タービン部４の
タービン段における燃焼ガスの圧力降下は、圧縮機部３
における圧力の上昇よりも小さいので、タービン部４を
出た燃焼ガスは、なお大気圧よりも高くなるため燃焼ガ
スはさらに推進ノズル13において膨張し、高速ジェット
となって後方へ押出され、推力を発生するようになる。
ところで本発明の目的は、燃焼器ライナ10の温度分布
に基づき燃焼器ライナ10の単位面積あたりの熱伝達を調
節して燃焼器ライナ10の温度偏差を解消し、燃焼器ライ
ナ10の熱応力を解消することにある。
に基づき燃焼器ライナ10の単位面積あたりの熱伝達を調
節して燃焼器ライナ10の温度偏差を解消し、燃焼器ライ
ナ10の熱応力を解消することにある。
そこで本発明では、第１に、燃焼室９に対する燃焼器
ライナ10の断熱を図り、第２に，燃焼器ライナ10の外周
面に、円周方向に間隔をおいて熱伝達率の異なるフィン
19を設け燃焼器ライナ10の温度分布を均一にする。
ライナ10の断熱を図り、第２に，燃焼器ライナ10の外周
面に、円周方向に間隔をおいて熱伝達率の異なるフィン
19を設け燃焼器ライナ10の温度分布を均一にする。
具体的に、第２図に示すように、燃焼器ライナ10の内
面に多孔質の焼結金属層15を被着して設け、その焼結金
属層15の表面にボンドコート16を介してトップコート17
を被着して設けている。トップコート17は断熱効果の高
いセラミック材料から構成され、燃焼金属層15は、トッ
プコート17と燃焼器ライナ10との熱膨張差を吸収する材
料から構成されている。この結果、燃焼室９の燃焼温度
を従来に対して高くすることが可能になる。
面に多孔質の焼結金属層15を被着して設け、その焼結金
属層15の表面にボンドコート16を介してトップコート17
を被着して設けている。トップコート17は断熱効果の高
いセラミック材料から構成され、燃焼金属層15は、トッ
プコート17と燃焼器ライナ10との熱膨張差を吸収する材
料から構成されている。この結果、燃焼室９の燃焼温度
を従来に対して高くすることが可能になる。
このような断熱構造の燃焼器ライナ10の温度は第１図
に示す如く燃焼器ライナ10の前部側から後部側にかけて
上昇し、燃焼器ライナ10の出口18側で低下するような温
度分布となる。このため、本発明では、燃焼器ライナ10
の温度を全体的に材料の許容温度に均一化するために第
２図に示すように燃焼器ライナ10の外面に円周及び軸方
向に間隔を有してフィン19が設けられている。これらフ
ィン19は、燃焼器ライナの温度分布を、低温度範囲Ｉ、
中温度範囲II、高温度範囲IIIに大きく区分して説明す
ると、低温度範囲Ｉには高さが低いフィン19aを大きな
間隔で設け、中温度範囲IIには低温度範囲Ｉのフィン19
aに対して高さを増したフィン19bを狭い間隔で設け、そ
して高温度範囲IIIには、中温度範囲IIのフィン19bに対
して高さを増したフィン19cをさらに狭い間隔で設けて
いる。但し各範囲Ｉ〜IIIにおけるフィン19a〜19cの高
さ及び間隔は、これらフィン19a〜19cを設置する部位及
びその近傍の温度を、燃焼器ライナ10の許容温度とする
高さ及び間隔に設定している。
に示す如く燃焼器ライナ10の前部側から後部側にかけて
上昇し、燃焼器ライナ10の出口18側で低下するような温
度分布となる。このため、本発明では、燃焼器ライナ10
の温度を全体的に材料の許容温度に均一化するために第
２図に示すように燃焼器ライナ10の外面に円周及び軸方
向に間隔を有してフィン19が設けられている。これらフ
ィン19は、燃焼器ライナの温度分布を、低温度範囲Ｉ、
中温度範囲II、高温度範囲IIIに大きく区分して説明す
ると、低温度範囲Ｉには高さが低いフィン19aを大きな
間隔で設け、中温度範囲IIには低温度範囲Ｉのフィン19
aに対して高さを増したフィン19bを狭い間隔で設け、そ
して高温度範囲IIIには、中温度範囲IIのフィン19bに対
して高さを増したフィン19cをさらに狭い間隔で設けて
いる。但し各範囲Ｉ〜IIIにおけるフィン19a〜19cの高
さ及び間隔は、これらフィン19a〜19cを設置する部位及
びその近傍の温度を、燃焼器ライナ10の許容温度とする
高さ及び間隔に設定している。
したがって、熱伝達の異なるフィン19a〜19cによって
燃焼器ライナ10の温度は、全体的に許容温度に維持さ
れ、温度偏差が解消されて熱応力の発生が抑制されるよ
うになり、燃焼器ライナの耐久性，信頼性が格段に向上
するようになる。また、本発明では従来のフィルムクー
リング構造の冷却空気孔ｃが不要になるため、燃焼器ラ
イナ10は形状的にシンプルになる。また、性能的には、
フィルムクーリングに要していた空気を燃焼用として有
効利用できるため燃焼器部２の出口温度の高温化が可能
になり、燃焼器ライナ10の壁面クエンチィングがなくな
り燃焼性能が向上する。
燃焼器ライナ10の温度は、全体的に許容温度に維持さ
れ、温度偏差が解消されて熱応力の発生が抑制されるよ
うになり、燃焼器ライナの耐久性，信頼性が格段に向上
するようになる。また、本発明では従来のフィルムクー
リング構造の冷却空気孔ｃが不要になるため、燃焼器ラ
イナ10は形状的にシンプルになる。また、性能的には、
フィルムクーリングに要していた空気を燃焼用として有
効利用できるため燃焼器部２の出口温度の高温化が可能
になり、燃焼器ライナ10の壁面クエンチィングがなくな
り燃焼性能が向上する。
なお、燃焼器ライナ10の温度を許容温度に均一化する
ために、フィン19a〜19cの高さ、間隔の調節の他に、燃
焼器ライナ10を取巻く環境を考慮してフィン19a〜19cの
厚さ、形状により、放熱面積を変化させてフィン19a〜1
9cの放熱能力を結果的に調節するようにしてもよい。さ
らに、燃焼器ライナ10の外面に対して軸方向沿わせてフ
ィン19a〜19cを設け、フィン19a〜19cの高さ，厚さ，間
隔を変化させて燃焼器ライナ10の温度を許容温度に均一
化させるようにしても構わない。
ために、フィン19a〜19cの高さ、間隔の調節の他に、燃
焼器ライナ10を取巻く環境を考慮してフィン19a〜19cの
厚さ、形状により、放熱面積を変化させてフィン19a〜1
9cの放熱能力を結果的に調節するようにしてもよい。さ
らに、燃焼器ライナ10の外面に対して軸方向沿わせてフ
ィン19a〜19cを設け、フィン19a〜19cの高さ，厚さ，間
隔を変化させて燃焼器ライナ10の温度を許容温度に均一
化させるようにしても構わない。
［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば
次の如き優れた効果を発揮する。
次の如き優れた効果を発揮する。
燃焼器ライナの温度を所定温度に均一化できるので熱
応力を発生をなくし、燃焼器ライナの耐久性と信頼性を
格段に向上できる。
応力を発生をなくし、燃焼器ライナの耐久性と信頼性を
格段に向上できる。
第１図は本発明の好適一実施例を示す図、第２図は本発
明に係る燃焼器ライナの要部拡大図、第３図は本発明に
係るターボジェットエンジンの概略構成図、第４図は第
３図の要部拡大断面図、第５図および第６図は従来のフ
ィルムクーリング構造の燃焼器ライナを示す要部拡大断
面図、第７図はフィルムクーリング構造の温度分布図で
ある。 図中10は燃焼器ライナ、19a,19b,19cはフィンである。
明に係る燃焼器ライナの要部拡大図、第３図は本発明に
係るターボジェットエンジンの概略構成図、第４図は第
３図の要部拡大断面図、第５図および第６図は従来のフ
ィルムクーリング構造の燃焼器ライナを示す要部拡大断
面図、第７図はフィルムクーリング構造の温度分布図で
ある。 図中10は燃焼器ライナ、19a,19b,19cはフィンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 克夫 東京都保谷市新町３丁目12番33号 株式 会社次世代航空機基盤技術研究所内 (72)発明者 小幡 正一 東京都保谷市新町３丁目12番33号 株式 会社次世代航空機基盤技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−131927（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23R 3/42 F28F 13/14 F02C 7/18
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼室を区画する燃焼器ライナの内面に熱
膨張差を吸収する材料を介して断熱性の高いセラミック
材料を被着して厚肉セラミックコーティング層を形成
し、その燃焼器ライナの外面に、燃焼室内の温度分布の
変化に応じて燃焼器ライナの温度を均一化させて熱応力
を緩和すべくフィンを高さと間隔を異ならせて設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233394A JP2779260B2 (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233394A JP2779260B2 (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116315A JPH04116315A (ja) | 1992-04-16 |
| JP2779260B2 true JP2779260B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=16954401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2233394A Expired - Lifetime JP2779260B2 (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779260B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6438958B1 (en) * | 2000-02-28 | 2002-08-27 | General Electric Company | Apparatus for reducing heat load in combustor panels |
| US6557349B1 (en) * | 2000-04-17 | 2003-05-06 | General Electric Company | Method and apparatus for increasing heat transfer from combustors |
| GB0601413D0 (en) * | 2006-01-25 | 2006-03-08 | Rolls Royce Plc | Wall elements for gas turbine engine combustors |
| JP6066065B2 (ja) | 2013-02-20 | 2017-01-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 伝熱装置を備えたガスタービン燃焼器 |
| JP5442916B1 (ja) * | 2013-06-26 | 2014-03-19 | 住友精密工業株式会社 | 航空機用エンジンの熱交換器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143365A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-16 | Hitachi Denshi Ltd | プラズマ結合形デバイス駆動回路 |
| JPS62131927A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器尾筒の冷却構造 |
-
1990
- 1990-09-05 JP JP2233394A patent/JP2779260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04116315A (ja) | 1992-04-16 |
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