JP3066380B2 - 過給機構付き燃焼器 - Google Patents
過給機構付き燃焼器Info
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- JP3066380B2 JP3066380B2 JP7145707A JP14570795A JP3066380B2 JP 3066380 B2 JP3066380 B2 JP 3066380B2 JP 7145707 A JP7145707 A JP 7145707A JP 14570795 A JP14570795 A JP 14570795A JP 3066380 B2 JP3066380 B2 JP 3066380B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回転軸に固定された
円筒体に複数の噴霧口を形成し、上記円筒体の内周面に
噴射された燃料ノズルからの燃料を上記円筒体の回転に
もとづく遠心力で上記噴霧口から燃焼室内に噴霧させる
回転式燃料微粒化機構を備えた遠心噴霧型燃焼器を改良
してなる過給機構付き燃焼器に関するものである。以
下、ガスタービン燃焼器を例に説明する。
円筒体に複数の噴霧口を形成し、上記円筒体の内周面に
噴射された燃料ノズルからの燃料を上記円筒体の回転に
もとづく遠心力で上記噴霧口から燃焼室内に噴霧させる
回転式燃料微粒化機構を備えた遠心噴霧型燃焼器を改良
してなる過給機構付き燃焼器に関するものである。以
下、ガスタービン燃焼器を例に説明する。
【０００２】
【従来の技術】従来、航空機用ガスタービン燃焼器とし
ては、圧縮機出口ディフューザ、複数の燃料噴射弁、燃
焼室の主燃焼域および燃焼ガスの温度希釈域をガスター
ビン回転軸の軸線方向に沿って前方から後方にかけて順
次配設してなる直流型燃焼器が多用されている。
ては、圧縮機出口ディフューザ、複数の燃料噴射弁、燃
焼室の主燃焼域および燃焼ガスの温度希釈域をガスター
ビン回転軸の軸線方向に沿って前方から後方にかけて順
次配設してなる直流型燃焼器が多用されている。
【０００３】また、車両用ガスタービン燃焼器等に応用
可能な例として、特公昭５８−２５９３３号公報などに
開示されているように、回転軸の周囲に形成された環状
の燃焼室に対して、燃料を回転式燃料微粒化機構により
微粒化して半径方向内側から外側に向けて供給する一
方、圧縮機出口ディフューザから吐出される空気を空気
室形成用ケーシングの外側に形成された長い空気案内通
路に送り込み、熱交換器を通した後に上記ケーシングの
内側に戻し、燃焼室の前部側空気室および前後の空気室
をつなぐ貫通部より後部側空気室に導くとともに、燃焼
室を形成するライナに設けられた空気孔から燃焼室内に
導入するように構成された遠心噴霧型燃焼器も知られて
いる。
可能な例として、特公昭５８−２５９３３号公報などに
開示されているように、回転軸の周囲に形成された環状
の燃焼室に対して、燃料を回転式燃料微粒化機構により
微粒化して半径方向内側から外側に向けて供給する一
方、圧縮機出口ディフューザから吐出される空気を空気
室形成用ケーシングの外側に形成された長い空気案内通
路に送り込み、熱交換器を通した後に上記ケーシングの
内側に戻し、燃焼室の前部側空気室および前後の空気室
をつなぐ貫通部より後部側空気室に導くとともに、燃焼
室を形成するライナに設けられた空気孔から燃焼室内に
導入するように構成された遠心噴霧型燃焼器も知られて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した直流型燃焼器
による場合は、圧縮機出口ディフューザを要する上に、
各機能部が軸線方向に沿って配設されているので、燃焼
器全体の軸線方向長さが大きくなって、ガスタービンが
重量化する。また、圧縮機出口流のディストーション
（偏流）の影響によって空気と燃料との混合性が変化
し、その結果、燃焼性能の劣化を生じ易い。さらに、高
負荷燃焼およびタービン冷却のためにはある程度の燃焼
室内外の圧力差すなわち燃焼器圧力損失が必要になる
が、この圧力損失はエンジン性能を低下させる。一方、
圧縮機出口位置の異なるガスタービンに適用させる場合
には、圧縮機出口ディフューザ、燃料噴射部および燃焼
室の配置を適合させるための多くの試験研究を必要とし
て、長い開発期間を要することから、開発即応性に欠け
るものである。
による場合は、圧縮機出口ディフューザを要する上に、
各機能部が軸線方向に沿って配設されているので、燃焼
器全体の軸線方向長さが大きくなって、ガスタービンが
重量化する。また、圧縮機出口流のディストーション
（偏流）の影響によって空気と燃料との混合性が変化
し、その結果、燃焼性能の劣化を生じ易い。さらに、高
負荷燃焼およびタービン冷却のためにはある程度の燃焼
室内外の圧力差すなわち燃焼器圧力損失が必要になる
が、この圧力損失はエンジン性能を低下させる。一方、
圧縮機出口位置の異なるガスタービンに適用させる場合
には、圧縮機出口ディフューザ、燃料噴射部および燃焼
室の配置を適合させるための多くの試験研究を必要とし
て、長い開発期間を要することから、開発即応性に欠け
るものである。
【０００５】上記した遠心噴霧型燃焼器による場合は、
多数の燃料噴射弁が不要であることおよび燃料を回転軸
から半径方向に噴射するため、直流型燃焼器に比べれば
燃焼器全体の軸線方向長さを短縮することがある程度可
能であるが、後部側空気室に充分な空気を供給できない
ため、主に前部ライナ側から燃焼室内に空気を供給する
ことになり、直流型燃焼器と同程度の高負荷燃焼に必要
な空気と燃料との急速な混合が難しく、燃焼室容積を小
さくできないため短縮化に限度がある。また、同様な空
気供給上の理由から、後部ライナの過熱が生じ易く、か
つその空気を利用してのタービン冷却能力も劣るため、
高温化にも限度があり、ガスタービンの高性能化も難し
い。これらのことは、特公昭５８−２５９３３号公報お
よび米国特許第４，０４０，２５１号公報に開示された
液体微粒化装置およびガスタービン燃焼器についてもほ
ぼ同様な課題がある。
多数の燃料噴射弁が不要であることおよび燃料を回転軸
から半径方向に噴射するため、直流型燃焼器に比べれば
燃焼器全体の軸線方向長さを短縮することがある程度可
能であるが、後部側空気室に充分な空気を供給できない
ため、主に前部ライナ側から燃焼室内に空気を供給する
ことになり、直流型燃焼器と同程度の高負荷燃焼に必要
な空気と燃料との急速な混合が難しく、燃焼室容積を小
さくできないため短縮化に限度がある。また、同様な空
気供給上の理由から、後部ライナの過熱が生じ易く、か
つその空気を利用してのタービン冷却能力も劣るため、
高温化にも限度があり、ガスタービンの高性能化も難し
い。これらのことは、特公昭５８−２５９３３号公報お
よび米国特許第４，０４０，２５１号公報に開示された
液体微粒化装置およびガスタービン燃焼器についてもほ
ぼ同様な課題がある。
【０００６】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、この発明の主たる目的は直流型燃焼器と同
程度の高負荷燃焼を実現して、小型化および短寸化を可
能にするとともに、圧縮機出口位置やその偏流に影響さ
れにくい燃焼安定性を実現し、かつ異種のガスタービン
開発に対する即応性を発揮させることができる過給機構
付き燃焼器を提供することにある。 この発明の他の目的
は後部空気室への充分な空気の供給が後部ライナおよび
タービンの冷却能力を向上させることから、高温化等に
よるガスタービンの高性能化を可能とする過給機構付き
燃焼器を提供することにある。
れたもので、この発明の主たる目的は直流型燃焼器と同
程度の高負荷燃焼を実現して、小型化および短寸化を可
能にするとともに、圧縮機出口位置やその偏流に影響さ
れにくい燃焼安定性を実現し、かつ異種のガスタービン
開発に対する即応性を発揮させることができる過給機構
付き燃焼器を提供することにある。 この発明の他の目的
は後部空気室への充分な空気の供給が後部ライナおよび
タービンの冷却能力を向上させることから、高温化等に
よるガスタービンの高性能化を可能とする過給機構付き
燃焼器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
軸に固定された円筒体に複数の噴霧口を形成し、上記円
筒体の内周面に噴射された燃料ノズルからの燃料を上記
円筒体の回転にもとづ く遠心力で上記噴霧口から燃焼室
内に噴霧させる回転式燃料微粒化機構を備えた遠心噴霧
型燃焼器において、上記円筒体に設けられた翼または貫
通孔と、その直後に設けられた静翼とからなる過給機構
を備え、流入空気の一部を上記過給機構により昇圧して
燃焼室に導入し、燃焼室内に高速ジェット流を形成させ
ることを特徴とする。
軸に固定された円筒体に複数の噴霧口を形成し、上記円
筒体の内周面に噴射された燃料ノズルからの燃料を上記
円筒体の回転にもとづ く遠心力で上記噴霧口から燃焼室
内に噴霧させる回転式燃料微粒化機構を備えた遠心噴霧
型燃焼器において、上記円筒体に設けられた翼または貫
通孔と、その直後に設けられた静翼とからなる過給機構
を備え、流入空気の一部を上記過給機構により昇圧して
燃焼室に導入し、燃焼室内に高速ジェット流を形成させ
ることを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、上記過給機構により昇
圧された流入空気の一部を燃焼室の後部から燃焼室内に
導入し、これにより形成された高速ジェット流で噴霧状
燃料と空気との混合が促進された循環流領域を上記燃焼
室内に形成させることを特徴とする。 請求項３の発明
は、上記過給機構により昇圧された流入空気の一部を燃
焼室の後部から燃焼室内に導入し、これにより形成され
た高速ジェット流を上記循環流領域の後方に形成される
高温燃焼ガスの希釈領域に噴射して希釈用空気としたこ
とを特徴とする。
圧された流入空気の一部を燃焼室の後部から燃焼室内に
導入し、これにより形成された高速ジェット流で噴霧状
燃料と空気との混合が促進された循環流領域を上記燃焼
室内に形成させることを特徴とする。 請求項３の発明
は、上記過給機構により昇圧された流入空気の一部を燃
焼室の後部から燃焼室内に導入し、これにより形成され
た高速ジェット流を上記循環流領域の後方に形成される
高温燃焼ガスの希釈領域に噴射して希釈用空気としたこ
とを特徴とする。
【０００９】請求項４の発明は、上記過給機構により昇
圧された流入空気の一部を燃焼室の後部外周面に導びい
て後部ライナおよびタービンの冷却空気としたことを特
徴とする。 請求項５の発明は、上記過給機構により昇圧
した空気を燃料噴霧口の出口側に噴射する昇圧空気噴射
孔を上記円筒体に設け、燃料噴霧口に昇圧空気の一部を
噴射して燃料の微粒化を促進することを特徴とする。
圧された流入空気の一部を燃焼室の後部外周面に導びい
て後部ライナおよびタービンの冷却空気としたことを特
徴とする。 請求項５の発明は、上記過給機構により昇圧
した空気を燃料噴霧口の出口側に噴射する昇圧空気噴射
孔を上記円筒体に設け、燃料噴霧口に昇圧空気の一部を
噴射して燃料の微粒化を促進することを特徴とする。
【００１０】
【作用】請求項１の発明によれば、ガスタービンにおけ
る回転軸の外周部に設けた燃料供給管先端部における燃
料ノズルから半径方向の外側へ向けて噴射された燃料
は、回転式燃料微粒化機構の円筒体の内周面に供給され
て、該内周面の回転により生じる大きな遠心力を受け、
円周方向に均一な流量分布を有する極めて小さい粒径の
噴霧状燃料となって噴霧口から燃焼室内に供給される。
また、圧縮機から吐出されて空気導入口より環状空気室
の前部に流入した空気の一部は強制的に過給されること
から、圧縮機出口の影響を受けにくく、この出口流を整
える圧縮機出口ディフューザ部が不要となるため、燃焼
器部の大幅な短寸化も可能となる。他方、その空気は過
給機構における翼または貫通孔から静翼を経て昇圧され
た後、上記後部空気室に導入され、その空気が燃焼室内
圧力より高圧であることから、強い貫通力をもった高速
ジェット流となって燃焼室内に供給されることで、上記
噴霧状燃料と空気との混合が促進されて、比較的小さな
領域で高負荷かつ安定燃焼をする。
る回転軸の外周部に設けた燃料供給管先端部における燃
料ノズルから半径方向の外側へ向けて噴射された燃料
は、回転式燃料微粒化機構の円筒体の内周面に供給され
て、該内周面の回転により生じる大きな遠心力を受け、
円周方向に均一な流量分布を有する極めて小さい粒径の
噴霧状燃料となって噴霧口から燃焼室内に供給される。
また、圧縮機から吐出されて空気導入口より環状空気室
の前部に流入した空気の一部は強制的に過給されること
から、圧縮機出口の影響を受けにくく、この出口流を整
える圧縮機出口ディフューザ部が不要となるため、燃焼
器部の大幅な短寸化も可能となる。他方、その空気は過
給機構における翼または貫通孔から静翼を経て昇圧され
た後、上記後部空気室に導入され、その空気が燃焼室内
圧力より高圧であることから、強い貫通力をもった高速
ジェット流となって燃焼室内に供給されることで、上記
噴霧状燃料と空気との混合が促進されて、比較的小さな
領域で高負荷かつ安定燃焼をする。
【００１１】請求項２の発明によれば、過給機構により
昇圧された流入空気の一部を燃焼室の後部から強い貫通
力をもつ高速ジェット流として燃焼室内上流方向に導入
することにより、噴霧状燃料と対向もしくは直角に衝突
する循環流となって燃焼室内に強力な循環流領域が作ら
れて、上記噴霧状燃料と空気との混合および燃焼反応を
一層促進させることにより高負荷燃焼を達成することが
できる。
昇圧された流入空気の一部を燃焼室の後部から強い貫通
力をもつ高速ジェット流として燃焼室内上流方向に導入
することにより、噴霧状燃料と対向もしくは直角に衝突
する循環流となって燃焼室内に強力な循環流領域が作ら
れて、上記噴霧状燃料と空気との混合および燃焼反応を
一層促進させることにより高負荷燃焼を達成することが
できる。
【００１２】請求項３の発明によれば、循環流領域に続
く高温燃焼ガスの希釈領域にも高速空気ジェット流を噴
射することにより、その高速空気ジェット流の強い貫通
力により急速に混合し、短距離で高温燃焼ガスが希釈さ
れるため、燃焼室の小型化が可能となる。また、上記希
釈用高速空気ジェット流は小口径でも貫通距離が大きい
ことから、周方向に短ピッチで多数の空気孔を配置する
ことで、燃焼室出口部の周方向温度分布の偏差を小さく
することが可能となる。加えて、この希釈用空気は後部
ライナ側から流入するため、タービンにとって望ましい
タービン翼根側が低い半径方向温度分布が容易に得られ
る。
く高温燃焼ガスの希釈領域にも高速空気ジェット流を噴
射することにより、その高速空気ジェット流の強い貫通
力により急速に混合し、短距離で高温燃焼ガスが希釈さ
れるため、燃焼室の小型化が可能となる。また、上記希
釈用高速空気ジェット流は小口径でも貫通距離が大きい
ことから、周方向に短ピッチで多数の空気孔を配置する
ことで、燃焼室出口部の周方向温度分布の偏差を小さく
することが可能となる。加えて、この希釈用空気は後部
ライナ側から流入するため、タービンにとって望ましい
タービン翼根側が低い半径方向温度分布が容易に得られ
る。
【００１３】請求項４の発明によれば、上記昇圧空気の
一部を後部ライナの冷却に用いると、冷却空気の圧力が
高いため、冷却効率の向上が図られ、従来の遠心噴霧型
燃焼器で発生していた後部ライナの過熱を防止すること
が可能となる。同様に、タービン冷却空気として用いる
と、タービン冷却効率の向上により、その冷却空気量の
減少あるいは冷却能力向上に伴うタービンの高温化によ
るガスタービンの高性能化が可能となる。さらに、過給
空気により高負荷燃焼、出口温度分布調整および充分な
冷却が可能であり、燃焼室内外の圧力差すなわち燃焼器
圧力損失を小さくできることから、ガスタービン性能の
向上が期待できる。
一部を後部ライナの冷却に用いると、冷却空気の圧力が
高いため、冷却効率の向上が図られ、従来の遠心噴霧型
燃焼器で発生していた後部ライナの過熱を防止すること
が可能となる。同様に、タービン冷却空気として用いる
と、タービン冷却効率の向上により、その冷却空気量の
減少あるいは冷却能力向上に伴うタービンの高温化によ
るガスタービンの高性能化が可能となる。さらに、過給
空気により高負荷燃焼、出口温度分布調整および充分な
冷却が可能であり、燃焼室内外の圧力差すなわち燃焼器
圧力損失を小さくできることから、ガスタービン性能の
向上が期待できる。
【００１４】請求項５の発明によれば、上記過給空気の
一部を上記回転式燃料微粒化機構の噴霧口の近傍に噴射
させることにより、燃料の微粒化が促進されて、着火特
性、有害排出ガス成分の低減、燃焼効率などの燃焼器性
能を一層高めることが可能となる。
一部を上記回転式燃料微粒化機構の噴霧口の近傍に噴射
させることにより、燃料の微粒化が促進されて、着火特
性、有害排出ガス成分の低減、燃焼効率などの燃焼器性
能を一層高めることが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図１は、この発明の一実施例によるガスタ
ービン燃焼器の縦断面図であり、同図において、１はガ
スタービンの回転軸、２はその回転軸１の周囲に形成さ
れた環状の燃焼室で、この燃焼室２は上記回転軸１の軸
線方向の前後に配置された一対のライナ３Ａ，３Ｂによ
り構成され、前後のライナ３Ａ，３Ｂにはそれぞれ複数
の空気孔３ａ，３ｂおよび３ｃが形成されている。
て説明する。図１は、この発明の一実施例によるガスタ
ービン燃焼器の縦断面図であり、同図において、１はガ
スタービンの回転軸、２はその回転軸１の周囲に形成さ
れた環状の燃焼室で、この燃焼室２は上記回転軸１の軸
線方向の前後に配置された一対のライナ３Ａ，３Ｂによ
り構成され、前後のライナ３Ａ，３Ｂにはそれぞれ複数
の空気孔３ａ，３ｂおよび３ｃが形成されている。
【００１６】上記燃焼室２の外側に形成された環状の空
気室４Ａ，４Ｂは、上記一対のライナ３Ａ，３Ｂにそれ
ぞれ対応して上記回転軸１の軸線方向の前後に配置され
た一対のケーシング５Ａ，５Ｂにより構成されていると
ともに、前部のケーシング５Ａには、圧縮機（図示省
略）から吐出される空気Ａを環状空気室の前部４Ａに導
入する空気導入口６が接続されており、また、後部のケ
ーシング５Ｂには、タービン冷却用空気Ａ５をタービン
（図示省略）に供給する冷却用空気送給孔８が接続され
ている。なお、上記燃焼室２の半径方向内側底部には、
ライナ３Ａと３Ｂとの周上の間隙すなわち燃料Ｇを燃焼
室２内に噴霧するための開口２ａを設けている。
気室４Ａ，４Ｂは、上記一対のライナ３Ａ，３Ｂにそれ
ぞれ対応して上記回転軸１の軸線方向の前後に配置され
た一対のケーシング５Ａ，５Ｂにより構成されていると
ともに、前部のケーシング５Ａには、圧縮機（図示省
略）から吐出される空気Ａを環状空気室の前部４Ａに導
入する空気導入口６が接続されており、また、後部のケ
ーシング５Ｂには、タービン冷却用空気Ａ５をタービン
（図示省略）に供給する冷却用空気送給孔８が接続され
ている。なお、上記燃焼室２の半径方向内側底部には、
ライナ３Ａと３Ｂとの周上の間隙すなわち燃料Ｇを燃焼
室２内に噴霧するための開口２ａを設けている。
【００１７】７は燃料供給管であり、上記回転軸１の外
側に沿って配設され、その先端部７Ａは燃料ノズル７Ａ
を構成する。円筒体９は、円筒状内周面９ａおよびその
円周方向に沿い等間隔で半径方向に向かって開設された
複数個の噴霧口９ｂを有し、その軸線方向の一端側にお
いてリム部１０を介して上記回転軸１に一体回転自在に
固定されており、この円筒体９とその内周面９ａに向け
られた上記燃料ノズル７Ａとにより回転式燃料微粒化機
構１１が構成されている。
側に沿って配設され、その先端部７Ａは燃料ノズル７Ａ
を構成する。円筒体９は、円筒状内周面９ａおよびその
円周方向に沿い等間隔で半径方向に向かって開設された
複数個の噴霧口９ｂを有し、その軸線方向の一端側にお
いてリム部１０を介して上記回転軸１に一体回転自在に
固定されており、この円筒体９とその内周面９ａに向け
られた上記燃料ノズル７Ａとにより回転式燃料微粒化機
構１１が構成されている。
【００１８】上記回転式燃料微粒化機構１１におけるリ
ム部１０には、軸線方向に動翼または貫通孔１２が円周
方向に等間隔を隔てて複数個形成されており、さらに固
定された静翼１８とにより、上記環状空気室の前部４Ａ
に流入した空気Ａの一部Ａ２を空気室の後部４Ｂへ導入
させる過給機構１３を構成している。なお、上記回転式
燃料微粒化機構１１および過給機構１３に対して軸線方
向の前後の回転軸１の外周面には、前後一対のケーシン
グ５Ａ，５Ｂの半径方向底部にシール１４Ａ，１４Ｂが
取り付けられている。
ム部１０には、軸線方向に動翼または貫通孔１２が円周
方向に等間隔を隔てて複数個形成されており、さらに固
定された静翼１８とにより、上記環状空気室の前部４Ａ
に流入した空気Ａの一部Ａ２を空気室の後部４Ｂへ導入
させる過給機構１３を構成している。なお、上記回転式
燃料微粒化機構１１および過給機構１３に対して軸線方
向の前後の回転軸１の外周面には、前後一対のケーシン
グ５Ａ，５Ｂの半径方向底部にシール１４Ａ，１４Ｂが
取り付けられている。
【００１９】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。ガスタービンにおける回転軸１の外側に沿って配設
された燃料供給管７に流入した燃料Ｇはその先端部の燃
料ノズル７Ａから半径方向の外側に向けて供給される。
この燃料Ｇは、回転軸１とともに一体回転する回転式燃
料微粒化機構１１の円筒体９の内周面９ａに付着し、円
筒体９の回転により生じる大きな遠心力を受け、内周面
９ａの円周方向に均一に分布し、複数個の噴霧口９ｂか
ら極めて小さい粒径となり、前後のライナ３Ａと３Ｂと
の間の開口２ａを経て燃焼室２内に噴霧される。
る。ガスタービンにおける回転軸１の外側に沿って配設
された燃料供給管７に流入した燃料Ｇはその先端部の燃
料ノズル７Ａから半径方向の外側に向けて供給される。
この燃料Ｇは、回転軸１とともに一体回転する回転式燃
料微粒化機構１１の円筒体９の内周面９ａに付着し、円
筒体９の回転により生じる大きな遠心力を受け、内周面
９ａの円周方向に均一に分布し、複数個の噴霧口９ｂか
ら極めて小さい粒径となり、前後のライナ３Ａと３Ｂと
の間の開口２ａを経て燃焼室２内に噴霧される。
【００２０】一方、空気導入口６より前部空気室４Ａに
流入した空気Ａの一部Ａ２は、リム部１０の動翼または
貫通孔１２およびケーシング５Ｂに固定された静翼１８
から成る過給機構１３により昇圧され、後部空気室４Ｂ
に導入される。その空気Ａ２の一部Ａ４は、後部ライナ
３Ｂの空気孔３ｂから強い貫通力を伴って燃焼室２内に
供給されるとともに、前部空気室４Ａの空気の一部Ａ１
も前部ライナ３Ａの空気孔３ａから燃焼室２内に供給さ
れることから、燃焼室２内に環状を成す強力な循環流領
域Ｅが作られ、その領域内では上記の噴霧状燃料Ｇと空
気との急速な混合、燃焼反応が起こり、安定で高負荷な
ドーナツ形状の燃焼領域が形成される。とくに、上記循
環流領域Ｅは前部からの流入空気に対して逆流する循環
流となって燃焼室内に形成されるから、上記噴霧状燃料
と空気との混合および燃焼反応を一層促進させることに
より高負荷燃焼を達成することができる。この燃焼ガス
は各高速空気ジェット流Ａ４の間を通過して希釈領域Ｆ
の方向に流れ、その希釈領域Ｆに強力な空気ジェット流
Ａ６を噴射することにより、高温燃焼ガスは急速に希釈
されて短距離で温度が下がり、燃焼室出口２Ａに至る。
その際、空気ジェット流Ａ６は貫通力が強く、周方向に
短ピッチで多数の空気孔３ｃを配置して、燃焼室出口２
Ａの周方向温度分布の偏差を小さくする。さらに、空気
ジェット流Ａ６は後部ライナ側から流入するため、ター
ビン翼根側が低い所要の半径方向温度分布Ｃとなるよう
に空気孔３ｃを選定することが容易である。
流入した空気Ａの一部Ａ２は、リム部１０の動翼または
貫通孔１２およびケーシング５Ｂに固定された静翼１８
から成る過給機構１３により昇圧され、後部空気室４Ｂ
に導入される。その空気Ａ２の一部Ａ４は、後部ライナ
３Ｂの空気孔３ｂから強い貫通力を伴って燃焼室２内に
供給されるとともに、前部空気室４Ａの空気の一部Ａ１
も前部ライナ３Ａの空気孔３ａから燃焼室２内に供給さ
れることから、燃焼室２内に環状を成す強力な循環流領
域Ｅが作られ、その領域内では上記の噴霧状燃料Ｇと空
気との急速な混合、燃焼反応が起こり、安定で高負荷な
ドーナツ形状の燃焼領域が形成される。とくに、上記循
環流領域Ｅは前部からの流入空気に対して逆流する循環
流となって燃焼室内に形成されるから、上記噴霧状燃料
と空気との混合および燃焼反応を一層促進させることに
より高負荷燃焼を達成することができる。この燃焼ガス
は各高速空気ジェット流Ａ４の間を通過して希釈領域Ｆ
の方向に流れ、その希釈領域Ｆに強力な空気ジェット流
Ａ６を噴射することにより、高温燃焼ガスは急速に希釈
されて短距離で温度が下がり、燃焼室出口２Ａに至る。
その際、空気ジェット流Ａ６は貫通力が強く、周方向に
短ピッチで多数の空気孔３ｃを配置して、燃焼室出口２
Ａの周方向温度分布の偏差を小さくする。さらに、空気
ジェット流Ａ６は後部ライナ側から流入するため、ター
ビン翼根側が低い所要の半径方向温度分布Ｃとなるよう
に空気孔３ｃを選定することが容易である。
【００２１】また、上記後部空気室４Ｂの圧力は燃焼室
２の圧力より高いため、後部ライナ３Ｂに沿って燃焼室
２内に流入する冷却空気が高速になること、および空気
ジェット流Ａ４とＡ６の流量が比較的大きくなることか
ら後部ライナ３Ｂの空気室４Ｂ側に沿って多量の空気が
流れるため、後部ライナ３Ｂを空気室４Ｂ側から対流伝
熱冷却する効果が加わることにより、ライナ全体の冷却
効率が上がり、後部ライナ３Ｂの過熱が防止されるとと
もに、空気Ａ２の一部Ａ５を冷却用空気送給孔８を経て
タービン（図示省略）の冷却空気として供給すると、高
圧の冷却空気源となるため、タービン冷却効率が上が
り、冷却空気量の減少あるいはタービンの高温化を図る
ことが可能になり、ガスタービン全体としての性能が高
くなる。
２の圧力より高いため、後部ライナ３Ｂに沿って燃焼室
２内に流入する冷却空気が高速になること、および空気
ジェット流Ａ４とＡ６の流量が比較的大きくなることか
ら後部ライナ３Ｂの空気室４Ｂ側に沿って多量の空気が
流れるため、後部ライナ３Ｂを空気室４Ｂ側から対流伝
熱冷却する効果が加わることにより、ライナ全体の冷却
効率が上がり、後部ライナ３Ｂの過熱が防止されるとと
もに、空気Ａ２の一部Ａ５を冷却用空気送給孔８を経て
タービン（図示省略）の冷却空気として供給すると、高
圧の冷却空気源となるため、タービン冷却効率が上が
り、冷却空気量の減少あるいはタービンの高温化を図る
ことが可能になり、ガスタービン全体としての性能が高
くなる。
【００２２】さらに、従来の燃焼器における高負荷燃
焼、出口温度分布調整およびライナ、タービンの冷却の
ためには空気貫通力を得るために所定の圧力損失が必要
であった。しかし、本発明では、空気Ａの一部Ａ２が過
給されることにより、空気ジェット流Ａ４による高負荷
燃焼、空気ジェット流Ａ６による出口温度分布調整およ
び冷却がそれぞれ達成されるため、空気導入口６から燃
焼室出口２Ａまでの燃焼器圧力損失を小さくすることが
でき、ガスタービン性能を向上させることが可能とな
る。しかしながら空気Ａ２の昇圧に要するある程度の動
力が必要である。
焼、出口温度分布調整およびライナ、タービンの冷却の
ためには空気貫通力を得るために所定の圧力損失が必要
であった。しかし、本発明では、空気Ａの一部Ａ２が過
給されることにより、空気ジェット流Ａ４による高負荷
燃焼、空気ジェット流Ａ６による出口温度分布調整およ
び冷却がそれぞれ達成されるため、空気導入口６から燃
焼室出口２Ａまでの燃焼器圧力損失を小さくすることが
でき、ガスタービン性能を向上させることが可能とな
る。しかしながら空気Ａ２の昇圧に要するある程度の動
力が必要である。
【００２３】図２は、この発明の実施例によるガスター
ビン燃焼器の回転式燃料微粒化機構１１および過給機構
１３の拡大縦断面図であり、この実施例では、上記過給
機構１３における円筒体９の外周部に環状の段部１６を
形成し、この環状段部１６に上記後部空気室４Ｂから回
転式燃料微粒化機構１１における燃料ノズル７Ａに対向
する噴霧口９ｂの出口側の近くにまで至る昇圧空気噴射
孔（空気逆流孔）１７を設けて、過給空気Ａ２の一部Ａ
３を上記昇圧空気噴射孔１７を通して噴霧口９ｂの近傍
に噴射させている。
ビン燃焼器の回転式燃料微粒化機構１１および過給機構
１３の拡大縦断面図であり、この実施例では、上記過給
機構１３における円筒体９の外周部に環状の段部１６を
形成し、この環状段部１６に上記後部空気室４Ｂから回
転式燃料微粒化機構１１における燃料ノズル７Ａに対向
する噴霧口９ｂの出口側の近くにまで至る昇圧空気噴射
孔（空気逆流孔）１７を設けて、過給空気Ａ２の一部Ａ
３を上記昇圧空気噴射孔１７を通して噴霧口９ｂの近傍
に噴射させている。
【００２４】このような構成のガスタービン燃焼器によ
れば、上記過給機構１３により後部環状空気室４Ｂに導
入される過給空気Ａ２の一部Ａ３を上記昇圧空気噴射孔
１７を通して噴霧口９ｂの近傍に噴射させることによ
り、噴霧口９ｂから噴霧された燃料Ｇの微粒化を促進し
て、ライナ開口部２ａから燃焼室２内に噴霧された燃料
の燃焼において、着火特匪、有害排出ガス成分の低減、
燃焼効率などの燃焼器性能を一層高めることが可能とな
る。
れば、上記過給機構１３により後部環状空気室４Ｂに導
入される過給空気Ａ２の一部Ａ３を上記昇圧空気噴射孔
１７を通して噴霧口９ｂの近傍に噴射させることによ
り、噴霧口９ｂから噴霧された燃料Ｇの微粒化を促進し
て、ライナ開口部２ａから燃焼室２内に噴霧された燃料
の燃焼において、着火特匪、有害排出ガス成分の低減、
燃焼効率などの燃焼器性能を一層高めることが可能とな
る。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、基本形態は遠心噴霧型であり、流入空気の−部
が過給機構で昇圧され、高速ジェット流となって燃焼室
内に供給されることにより、噴霧状燃料と空気との混合
が促進され、比較的小さな領域で高負荷かつ安定燃焼さ
せることができ、しかも圧縮機出口ディフューザが不要
であることから、直流型に比べて軸線方向の長さが短く
できることに加えて、従来の遠心噴霧型よりも燃焼器の
大幅な小型化、短寸化を図ることができる。請求項２の
発明によれば、過給機構により昇圧された流入空気の一
部を燃焼室の後部から燃焼室内に導入し、前部からの流
入空気に対して逆流する循環流となって燃焼室内に強力
な循環流領域を作り、空気と微粒化された燃料との混合
および燃焼反応を一層促進させることにより高負荷燃焼
を達成することができる。
よれば、基本形態は遠心噴霧型であり、流入空気の−部
が過給機構で昇圧され、高速ジェット流となって燃焼室
内に供給されることにより、噴霧状燃料と空気との混合
が促進され、比較的小さな領域で高負荷かつ安定燃焼さ
せることができ、しかも圧縮機出口ディフューザが不要
であることから、直流型に比べて軸線方向の長さが短く
できることに加えて、従来の遠心噴霧型よりも燃焼器の
大幅な小型化、短寸化を図ることができる。請求項２の
発明によれば、過給機構により昇圧された流入空気の一
部を燃焼室の後部から燃焼室内に導入し、前部からの流
入空気に対して逆流する循環流となって燃焼室内に強力
な循環流領域を作り、空気と微粒化された燃料との混合
および燃焼反応を一層促進させることにより高負荷燃焼
を達成することができる。
【００２６】請求項３の発明によれば、循環流領域に続
く高温燃焼ガスの希釈領域にも強力な高速空気ジェット
流を噴射して、高温燃焼ガスを急速に希釈し、燃焼室出
口温度分布を短距離で調整することができる。
く高温燃焼ガスの希釈領域にも強力な高速空気ジェット
流を噴射して、高温燃焼ガスを急速に希釈し、燃焼室出
口温度分布を短距離で調整することができる。
【００２７】請求項４の発明によれば、上記空気室の後
部に過給された空気は、後部ライナの過熱を防止すると
ともにタービン冷却に用いることにより、タービン冷却
効率の向上による冷却空気量の低減あるいは冷却能力向
上による高温化により、ガスタービンの高性能化が図
れ、しかも、燃焼性能が圧縮機出口位置に影響されにく
いことから、圧縮機出口位置が異なる多種のガスタービ
ンにも容易に適用可能となる。
部に過給された空気は、後部ライナの過熱を防止すると
ともにタービン冷却に用いることにより、タービン冷却
効率の向上による冷却空気量の低減あるいは冷却能力向
上による高温化により、ガスタービンの高性能化が図
れ、しかも、燃焼性能が圧縮機出口位置に影響されにく
いことから、圧縮機出口位置が異なる多種のガスタービ
ンにも容易に適用可能となる。
【００２８】請求項５の発明によれば、過給空気の一部
を燃料噴射口近傍に噴射させることにより、燃料の微粒
化を促進して、着火特性、有害排出ガス成分の低減、燃
焼効率などの燃焼器性能を一層高めることができる。
を燃料噴射口近傍に噴射させることにより、燃料の微粒
化を促進して、着火特性、有害排出ガス成分の低減、燃
焼効率などの燃焼器性能を一層高めることができる。
【図１】この発明の一実施例によるガスタービン用燃焼
器の縦断面図である。
器の縦断面図である。
【図２】この発明の他の実施例によるガスタービン用燃
焼器の要部の拡大縦断面図である。
焼器の要部の拡大縦断面図である。
１ 回転軸 ２ 環状燃焼室 ３Ａ 前部ライナ ３Ｂ 後部ライナ ３ａ 前部ライナ空気孔 ３ｂ 後部ライナ空気孔３ｃ 後部ライナ空気孔 ４Ａ 前部空気室 ４Ｂ 後部空気室 ５Ａ 前部ケーシング ５Ｂ 後部ケーシング ６ 空気導入口 ７ 燃料供給管 ７Ａ 燃料ノズル ９ 円筒体 ９ａ 円筒状内周面 ９ｂ 噴霧口 １０ リム部 １１ 回転式燃料微粒化機構 １２ 翼または貫通孔 １３ 過給機構 １７ 昇圧空気噴射孔（空気逆流孔） １８ 静翼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 友行 東京都立川市栄町１−６−１共済住宅Ａ −212 (72)発明者 渡辺 猛 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (72)発明者 北原 一起 東京都港区浜松町２−４−１ 川崎重工 業株式会社東京本社内 (56)参考文献 特開 平５−861901（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−25933（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4040251（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 3/14 F02C 3/04 F02C 7/22 F23R 3/38 F23R 3/46 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (5)
- 【請求項１】 回転軸に固定された円筒体に複数の噴霧
口を形成し、上記円筒体の内周面に噴射された燃料ノズ
ルからの燃料を上記円筒体の回転にもとづく遠心力で上
記噴霧口から燃焼室内に噴霧させる回転式燃料微粒化機
構を備えた遠心噴霧型燃焼器において、上記円筒体に設
けられた翼または貫通孔と、その直後に設けられた静翼
とからなる過給機構を備え、流入空気の一部を上記過給
機構により昇圧して燃焼室に導入し、燃焼室内に高速ジ
ェット流を形成させることを特徴とする過給機構付き燃
焼器。 - 【請求項２】 上記過給機構により昇圧された流入空気
の一部を燃焼室の後部から燃焼室内に導入し、これによ
り形成された高速ジェット流で噴霧状燃料と空気との混
合が促進された循環流領域を上記燃焼室内に形成させる
ことを特徴とする請求項１に記載の過給機構付き燃焼
器。 - 【請求項３】 上記過給機構により昇圧された流入空気
の一部を燃焼室の後部から燃焼室内に導入し、これによ
り形成された高速ジェット流を上記循環流領域の後方に
形成される高温燃焼ガスの希釈領域に噴射して希釈用空
気としたことを特徴とする請求項１または２に記載の過
給機構付き燃焼器。 - 【請求項４】 上記過給機構により昇圧された流入空気
の一部を燃焼室の後部外周面に導びいて後部ライナおよ
びタービンの冷却空気としたことを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の過給機構付き燃焼器。 - 【請求項５】 上記過給機構により昇圧した空気を燃料
噴霧口の出口側に噴射する昇圧空気噴射孔を上記円筒体
に設け、燃料噴霧口に昇圧空気の一部を噴射して燃料の
微粒化を促進することを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の過給機構付き燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7145707A JP3066380B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 過給機構付き燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7145707A JP3066380B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 過給機構付き燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312370A JPH08312370A (ja) | 1996-11-26 |
| JP3066380B2 true JP3066380B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=15391268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7145707A Expired - Lifetime JP3066380B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 過給機構付き燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066380B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3010738B1 (fr) * | 2013-09-13 | 2015-09-11 | Turbomeca | Procede de surveillance d'un degre de cokefaction au niveau de joints par un arbre de generateur de gaz |
| FR3010737B1 (fr) * | 2013-09-13 | 2015-08-21 | Turbomeca | Surveillance d'un degre de cokefaction au niveau de joints dynamiques par le demarreur |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP7145707A patent/JP3066380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08312370A (ja) | 1996-11-26 |
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