JP4274996B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Description

本発明はガスタービン燃焼器に関する。

従来のガスタービン燃焼器の全体構成を図１に示す。このガスタービン燃焼器は、特開２００２−１７４４２７に開示される「ガスタービン燃焼器およびガスタービン並びにジェットエンジン」に示されているように、内筒２、尾筒９、バーナ１０、バイパス流路１２、冷却溝１３、吸音孔１４および音響ライナー１６を備えている。燃焼室の最上流部にバーナ１０が設置され、バーナ１０からの火炎により、燃焼領域１１において燃料と空気とが燃焼される。燃料と空気の燃焼の結果発生する燃焼ガスは尾筒９に向かって噴出される。尾筒９の一部にはバイパスダクト１２が取り付けられている。燃焼中には、バイパスダクト１２から燃焼室内へ空気が導入されて燃焼ガス濃度が調整される。また、ガスタービン燃焼器には、燃焼室における燃焼に伴なって生じる燃焼振動を抑制するために音響ライナー１６が備えられている。図１に示される実施の形態においては、音響ライナー１６は内筒２の外周部に取り付けられている。

従来のガスタービン燃焼器では、音響ライナー１６と吸音孔１４内の空気とが、燃焼室内での燃焼振動と共鳴するので、燃焼振動を低減または抑制させることができる。特に図１に示される形態の従来ガスタービン燃焼器においては、吸音孔１４および音響ライナー１６を燃焼領域１１の火炎近傍に配置しているので、燃焼振動を効果的に吸音することができる。そして、冷却溝１３の間に吸音孔１４を形成しているので、尾筒９に対する冷却に支障を来たすことなく燃焼振動を抑制することが出来る。また、尾筒９における燃焼振動が起こり難くなることで、上記の燃焼器を備えるガスタービンやジェットエンジンにおいては、燃焼振動に起因する燃焼器やケーシングの共振が防止され、その結果として安定した運転が実現されている。

また、従来のガスタービン燃焼器では、図１に示されているようにバイパスダクト１２が燃焼室下流部に設置されている。そして、ガスタービン燃焼器の負荷に応じて圧縮機で生成された圧縮空気は、燃焼室の上流投入口とバイパスダクト１２とに流量比が調整されて投入される。ガスタービンの高負荷時には、バイパスダクト１２は閉じられ、圧縮機からの圧縮空気は全て燃焼室の上流投入口に導入される。また、低負荷時には、一部の圧縮された空気はバイパスダクト１２へ投入されて燃焼ガスの発生は低く抑えられる。このように常に燃料と空気との混合比を一定に保つことができ、ＮＯｘの発生を低く抑えることが出来る。

しかしながら、バイパスダクト１２が燃焼領域に設けられる場合には、音響ライナ１６を同位置に設置することが出来ず、燃焼室の下流部の一部から発生する燃焼振動を抑制するのは困難であった。また、バイパスダクト１２から導入される空気は一方向から燃焼室内の燃焼ガスに混入されるため、燃焼ガスの温度にムラが生じていた。この燃焼ガスの温度ムラにより、下流部にあるタービン静翼やそのシュラウドに温度ムラが生じる。このため、タービン静翼やシュラウドの寿命が短くなり、ガスタービン燃焼器のハードウェアとしての信頼性が低下する。

特開２００２−１７４４２７

本発明の目的は、燃焼時の燃焼振動を抑制することのできるガスタービン燃焼器を提供することである。

また、本発明の目的は、燃焼時のＮＯｘの排出量を極力低減したガスタービン燃焼器を提供することである。

また、本発明の目的は、高温燃焼や、燃焼振動といった稼働環境に対して、ハードウェア的に信頼性の高いガスタービン燃焼器を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼室（２０）と、ノズル（２３）と、音響ライナー（２５）と、連結管（２６）とを備え、燃焼室（２０）の燃料噴出部にノズル（２３）が設置され、ノズル（２３）から噴出される燃料と、燃焼室（２０）へ導入される空気とが燃焼室（２０）で燃焼され、音響ライナー（２５）は燃焼室（２０）の燃焼が行われている領域を環状に被覆するように設置され、連結管（２６）は音響ライナー（２５）および燃焼室（２０）を形成する燃焼室壁（２１）を貫通して燃焼室（２０）の火炎着火位置へ挿入されて音響ライナー（２５）へ固定される。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、さらにバイパスダクト(３８)を備え、バイパスダクト(３８)は音響ライナー（３５）および燃焼室（３０）を形成する燃焼室壁（３１）を貫通して燃焼室（３０）のバイパス空気導入位置へ挿入されて音響ライナーへ（３５）固定される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、音響ライナー（５５）は燃焼室（５０）を形成する燃焼室壁（５１）に設置された音響箱と、音響箱に被覆された領域の燃焼室壁（５１）に設けられた音響孔（５２）と、さらに音響箱の壁に設けられたドレン孔（５３）とを備え、燃焼室（５０）の残留燃料は、自重により、音響孔（５２）およびドレン孔（５３）を経てガスタービン燃焼器外へ排出される。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、さらに第２の音響ライナー（８５）を備え、バイパスダクト（８３）は第２の音響ライナー（８５）を介して音響ライナー（８６）へ固定され、音響ライナー（８６）および第２の音響ライナー（８５）の音響箱の壁高さおよび音響孔（８２）の口径寸法が、複数の高さおよび寸法に設定されている。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼室壁（２１，３１，４１，５１，８１）の燃焼が行われている領域に複数の冷却通路（４４）が設けられ、冷却通路（４４）の冷却空気入口から冷却空気が導入されて冷却通路（４４）に沿って送られることにより燃焼室壁（２１，３１，４１，５１，８１）は冷却され、冷却通路（４４）の冷却空気出口はガスタービン燃焼器に設置される高温部品（６２）近傍に配置されることで、燃焼室壁（２１，３１，４１，５１，８１）を冷却した後の冷却空気は冷却空気出口から排出された後、高温部品（６２）および高温部品（６２）と燃焼室壁（６１）との接合部（６３）をフィルム冷却する。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼室壁（６１）にさらに冷却孔（６５）が設けられ、冷却孔外部から導入される冷却空気により、燃焼室（６０）内の冷却孔（６５）近傍に配置されている高温部品（６２）が冷却される。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、さらにガスタービン燃焼器をガスタービン本体へ固定するためのインピンジ孔（７３）を有したリブ（７２Ｂ）を備え、リブ（７２Ｂ）はガスタービン燃焼室壁同士の接合部上に設置され、インピンジ孔入口から冷却空気が導入されて、冷却空気はインピンジ孔（７３）を経て燃焼室壁（７１）に設けられた冷却通路（７４）へと送られる。

また、本発明のガスタービン燃焼器は、バイパスダクト（９３）と音響ライナー（９６）とは、分離型のボルト（９２）および音響ライナーのフランジ部（９５）に組み込まれたナット（９４）により締結される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、燃焼室壁（１０１）とタービン静翼部（１０３）との間に設置される尾筒シール（１０２）は燃焼室（１００）の燃焼が行われている領域に直接曝露されないように配置され、尾筒シール（１０２）の燃焼が行われている領域に対する曝露面には燃焼室壁（１０１）がタービン静翼部（１０３）まで延長されて配置され、燃焼室壁（１０１）に設けられた冷却通路（１０６）の冷却空気出口（１０５）はタービン静翼部（１０３）近傍に配置され、燃焼室壁（１０１）を冷却した後の冷却空気は冷却空気出口（１０５）から排出され、冷却空気出口（１０５）から排出された冷却空気によりタービン静翼部（１０３）がフィルム冷却される。

また、本発明の管型ガスタービンは、ガスタービン燃焼器を複数本備え、複数のガスタービン燃焼器は、ガスタービン燃焼器が有する連結管（２６，４６）により円状に接続される。

本発明のガスタービン燃焼器では、連結管やバイパスダクトの有無に係わらず、燃焼室の燃焼領域を広く包囲する音響ライナーを備えることができる。これにより、燃焼振動を効果的に抑制することができる。

また、本発明のガスタービン燃焼器では、音響ライナーの音響箱の高さおよび燃焼室壁に設けられた音響孔のサイズを調整することにより、ブロードバンドな周波数に対して音響減衰特性を有している。

また、本発明のガスタービン燃焼器では、音響ライナーが設置されている箇所に対しても、バイパスダクトを設置することができ、これによりガスタービンの負荷に係わらずに燃料と空気の混合比を一定に保つことができ、ＮＯｘの排出量を低減することができる。さらに、バイパスダクトから燃焼室に導入される空気は、燃焼室の周方向に対して均一に設けられた音響孔を介して導入されることから、燃焼室から下流に噴出される燃焼ガスの温度分布は一様になり、燃焼室の下流に設置されているタービン等の高温部品の信頼性が向上する。

また、本発明のガスタービン燃焼器では、燃焼室壁、リブに対して必要に応じて冷却通路、冷却孔、またはインピン孔が設けられていることにより、高温部品を効果的に冷却することができる。これによりハードウェア的に信頼性の高いガスタービン燃焼器が提供される。

添付図面を参照して、本発明によるガスタービンを実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図２に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、複数のガスタービン燃焼器２９が連結管２６により円状に接続されて管型ガスタービン本体に固定されている。この連結管２６は、ガスタービン起動時に、燃焼室２０における着火を、隣接されたガスタービン燃焼器２９の燃焼室２０に順次伝導していく役割を果たすものである。上記理由により、本実施の形態のガスタービン燃焼器においては、燃焼室２０の燃焼部２８の火炎近傍に連結管２６が接続されなくてはならない。

本実施の形態では、燃焼室２０の燃焼領域２８を取り囲むように音響ライナー２５が設置されている。音響ライナー２５の設置された燃焼室壁２１には音響孔２２が設けられている。燃焼室２０の上流部にはノズル２３とテーパ−リング２４が設置されている。また、同じく上流部には音響ライナー２５および燃焼室壁２１を貫通して連結管２６が接続され、取付ステ−２７により音響ライナー２５に固定されている。

燃焼室２０にノズル２３を介して導入された燃料と、図示せぬ圧縮機で圧縮されて燃焼室２０へ導入された空気とは、燃焼室２０においてテーパ−リング２４によって混合されて燃焼される。その結果燃焼室２０において燃焼ガスが発生する。発生した燃焼ガスは燃焼室２０下流に向かって噴出され、図示せぬタービンを駆動してガスタービンの仕事が取り出される。この際、燃焼領域２８において燃焼振動が発生するため、この振動の抑制が必要となる。このような理由により、本実施の形態においては、燃焼領域２８全体を環状に取り巻くように、音響ライナー２５が配置されている。この音響ライナー２５と音響孔２２内の空気とが、燃焼室２０内での燃焼振動と共鳴することにより燃焼振動を低減または抑制させることができる。

上記した，燃焼振動の抑制と、燃焼火炎の点火とを燃焼室２０の燃焼領域２８で同時に行う必要から、本実施の形態では燃焼室２０の燃焼領域２８において音響ライナー２５および燃焼室壁２１を貫通して連絡管２６を接続している。この構造により、本実施の形態では燃焼室２０の燃焼領域２８を音響ライナー２５で包囲することにより燃焼振動の抑制効果を向上させることができる。また、同時に燃焼室２０の燃焼領域２８火炎近傍に連結管２６を接続することができるので、火炎の着火の信頼性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図３に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、実施の形態１に示されるガスタービン燃焼器２９に、さらにバイパスダクト３８を備えている。また、本実施の形態のバイパスダクト３８の基本的な動作は従来のガスタービン燃焼器の動作と同じである。但し、本発明の実施の形態においては、バイパスダクト３８は従来のガスタービン燃焼器のように燃焼室３０下流部の燃焼室壁３１に直接取り付けられるのではなく、燃焼室壁３１に設置された音響ライナー３５を介して燃焼室に接続されている。この構造をとることにより、本実施の形態においては燃焼室３０の広い燃焼領域に渡って音響ライナー３５を設置することができる。この音響ライナー３５と音響孔３２内の空気とが、燃焼室３０内での燃焼振動と共鳴することにより燃焼振動は低減または抑制される。その結果、本実施の形態においては燃焼領域の広範囲に渡って燃焼振動が抑制される。また、本実施の形態においては、バイパスダクト３８から、燃焼室３０の周方向全体を取り巻く音響ライナー３５に対応して燃焼室壁３１に設けられた音響孔３２を介して燃焼室３０内に空気が導入される。これにより、従来のガスタービン燃焼器ではバイパスダクトによる空気の導入位置より下流において不均一になっていた燃焼ガスの温度分布が、本実施の形態のガスタービン燃焼器においては一様分布となる。この結果、燃焼室３０下流にある図示せぬタービン静翼やシュラウドの寿命を長く保つことになり、ガスタービン燃焼器のハードウェアの信頼性を飛躍的に向上させる。さらに、バイパスダクト３８から導入される空気は、一箇所からでなく、周回方向に一様に分散されて配置された音響孔３２から燃焼室に導入されることにより、燃焼室３０における燃焼ガスの空気導入部近傍の流動損失を低減することができ、負荷遮断時の空気流量変化に追従できるようになる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図４に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1の実施形態のガスタービン燃焼器、あるいは第２の実施のガスタービン燃焼器において、さらに燃焼室壁４１を冷却するための冷却通路４４が燃焼室壁４１に設けられたものである。冷却通路４４は、本実施の形態のガスタービン燃焼器の高温となる燃焼室壁４１中に、燃焼ガスの噴出方向に沿って配列される。冷却通路４４上に音響ライナー４５が設置されている部分に対しては、燃焼室壁４１に設けられる音響孔４２位置と、冷却通路４４の配列位置とが互いにオーバーラップしないように双方の位置が決められる。

本実施の形態において、冷却空気入口４３から導入された冷却空気は、燃焼室壁４１に設けられた冷却通路４４を通って燃焼室４０の上流方向、および下流方向へと送られて燃焼室壁４１を冷却する。そして、上流方向へ送られた冷却空気の内、連結管取付部で冷却通路４４が切れるものは、連結管４６の下端部近傍に設けられた冷却通路４４の冷却空気出口４８から噴出されて、連結管４６が燃焼ガスにさらされて高温となっている下端部を冷却した後、音響ライナー４５の空洞部、あるいは燃焼室４０へと放出される。上流方向へと送られた冷却空気の内、連結管取付部を通らないで上流部へ送られる冷却空気は燃焼室壁４１を冷却した後、燃焼室４０上流部において冷却空気出口４８から音響ライナー４５の空洞部へと放出される。

このように、本実施の形態においては、実施の形態１および２の効果の他に、冷却空気により燃焼室壁４１を冷却し、さらにその冷却空気の一部を使用して連結管４６を冷却することができる。このため、冷却空気の使用量を低減することができる。この結果、本実施の形態のガスタービンでは、燃焼室４０および連結管４６の部品寿命を伸ばすことができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図５に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から３の実施形態のガスタービン燃焼器の音響ライナー５５の壁に、さらに、燃焼室５０に溜まった燃え残りの液体燃料類がガスタービン燃焼器外部に排出されるためのドレン孔５３が設けられているものである。

本実施の形態においては、音響ライナー５５壁の、燃焼室５０の燃焼ガス流路方向の最上流部と最下流部に、環状に複数のドレン孔５３が設けられている。音響ライナー５５壁に環状に設けられるドレン孔５３の数は、ガスタービン本体に組み込まれるガスタービン燃焼器の本数の倍数（図５では３２孔）に設定されており、それが等間隔に配置されている。ガスタービン本体内で、所定数の本実施の形態のガスタービン燃焼器が環状に接続され、ガスタービン本体に対してどのような取り付け角度で取り付けられても、必ず重力下向きにドレン孔５３があることになる。そして、ガスタービン燃焼器の燃焼室５０に溜まった燃え残りの液体燃料類は、重力により燃焼室５０から燃焼室壁５１に設けられた音響孔５２を介して音響ライナー５５の空洞部に集められ、音響ライナー５５の壁に設けられたドレイン孔５３からガスタービン燃焼器外部に排出される。

これにより、本実施の形態のガスタービン燃焼器は、燃焼室５０に溜まる残留燃料類を重力のみによりガスタービン燃焼器の外に排出することができ、保守性を向上させることができる。また本実施の形態のガスタービン燃焼器は、管型ガスタービンに対してどのような組み合わせや取り付け角度で設置されても上記した保守性が保持されるため、管型ガスタービンに対して共通ガスタービン燃焼器となり、製造費、メンテナンス費用などの経済効果が飛躍的に向上する。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図６に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から４の実施形態のガスタービン燃焼器の燃焼室６０出口部に、さらに、絞り６２が設置されたものである。本実施の形態においては、燃焼室６０出口部に設置された絞り６２により、燃焼室６０から噴出される燃焼ガスが回流されて燃焼室６０の周方向の中心に向けて絞り込まれる。これにより、燃焼ガス温度が下げられて、図示せぬタービン部の部品寿命を伸ばす役割を果たす。

この絞り６２は、燃焼室壁６１上の接合部６３において、燃焼室６０の周方向に一巡する絞り６２となる突起上の板がスポット溶接などにより接合されることにより設けられる。また、絞り６２は、燃焼室６０において高温の燃焼ガスの衝突により高温に加熱される。このため、絞り６２および絞り６２と燃焼室壁６１との接合部６３を強制的に冷却する必要がある。本実施の形態では、絞り６２近傍の燃焼室壁６１に冷却孔６５が設けられる。そして、冷却孔６５から冷却空気が導入されて、この冷却空気により絞り６２が空気冷却される。また、実施の形態３に示される冷却通路６４の燃焼室６０下流側に送られる冷却空気の冷却空気出口６８が絞り６２と燃焼室壁６１との接合部６３近傍に設けられる。これにより、接合部６３はフィルム冷却される。接合部６３の冷却に使用されなかった冷却空気は、燃焼室壁６１を冷却しながら、さらに冷却通路６４を経て下流へ送られ、下流部に配置される高温部品を冷却するのに使用される。

本実施の形態のガスタービン燃焼器では、燃焼室６０出口部に設置された絞り６２により、燃焼室６０下流以降に噴出される燃焼ガスの温度が下げられる。このため、燃焼室の出口部以降に設置されているタービンなどの高温部品の信頼性が向上する。また、絞り６２自体も空気冷却およびフィルム冷却により冷却され、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図７（Ａ）および（Ｂ）に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から５の実施形態のガスタービン燃焼器に、さらにガスタービン燃焼器が吊り下げられてガスタービン本体に設置されるためのリブを備えている。本実施の形態においては、図７（Ａ）および（Ｂ）に示される２通りの燃焼室壁７１に対するリブの接続がある。

[第１のリブの接続形態]
第1のリブの接続形態を図７（Ａ）により説明する。本実施の形態のガスタービン燃焼器は、吊り下げられてガスタービンに本体に設置される。そしてこの際に、燃焼室壁７１の溶接繋ぎ部７６Ａにリブ７２Ａが設置されることにより、燃焼室壁７１の体格強度、および振動強度が向上されている。本接続形態では、燃焼室壁７１の溶接繋ぎ部７６Ａにリブ７２Ａが取り付けられて接合部７５において接合される。リブ７２Ａの取り付け箇所は、通常高温部にあたるため、接合部７５の冷却が必要となる。このため、本接続形態においては、実施の形態３および５に示される冷却通路７４上にリブ７２Ａを配置することにより、リブ７２Ａと燃焼室壁７１との接続部７５を冷却してリブ７２Ａの取り付け強度の信頼性を向上させている。

[第２のリブの接続形態]
第２のリブの接続形態を図７（Ｂ）により説明する。本実施の形態のガスタービン燃焼器は、吊り下げられてガスタービンに本体に設置される。そしてこの際に、燃焼室壁７１の溶接繋ぎ部７６Ｂにリブ７２Ｂが設置されることにより、燃焼室壁７１の体格強度、および振動強度が向上されている。本接続形態では、ガスタービン燃焼器の燃焼室壁７１にリブ７２Ｂが取り付けられて接合部７５において接合される。リブ７２Ｂの取り付け箇所は、通常高温部にあたるため、接合部７５の冷却が必要となる。このため、本実施の形態においては、リブ７２Ｂが配置された直下の燃焼室壁７１中に冷却通路７４上が配列される。また、リブ７２Ｂには、頭頂部から垂直にインピンジ孔７３が設けられている。このインピンジ孔７３は冷却通路７４に接続される。インピンジ孔７３から冷却空気が導入されることにより、リブ７２Ｂと燃焼室壁７１との接合部７５が高温になるのを防ぐことができる。また、リブ７２Ｂにインピンジ孔７３が設けられることにより、リブ７２Ｂの熱容量が小さくなり、リブ７２Ｂの温度変動時間を短くすることができる。これにより、ガスタービン起動時の、燃焼室壁７１とリブ７２Ｂ間に生じる温度差に起因する熱応力が緩和される。

上記される２通りの接続形態により、本実施の形態のガスタービン燃焼器では、リブ７２Ａ，７２Ｂの燃焼室壁７１に対する接合部７５が冷却される。また、リブ７２Ｂにインピンジ孔が設けられて冷却空気が導入されることにより、リブ７２Ｂと燃焼室壁７１間に生じる熱応力が緩和される。これにより、本実施の形態のガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図８に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から６の実施形態のバイパスダクト８３が接続されているガスタービン燃焼器において、さらに音響ライナーＡ８５が備えられている。音響ライナーＡ８５は、バイパスダクト８３とパイプ８４の結合部を環状に被覆するように配置されている。音響ライナーＡ８５および音響ライナー８６において、音響ライナーＡ８５および音響ライナー８６の音響箱の高さは、位置により異なった複数の高さに設定されている。また、音響ライナーＡ８５および音響ライナー８６で覆われた燃焼室壁８１に設けられた音響孔８２において、音響ライナーＡ８５および音響ライナー８６の音響孔８２の口径は、位置により異なった複数のサイズに設定されている。

本実施の形態においては、上記した音響ライナーＡ８５および音響ライナー８６のそれぞれの音響箱の高さと、音響ライナー８６で覆われた燃焼室壁８１で覆われた音響孔８２の口径サイズを調整することにより、例えば図８に示される低サイクル領域８７においては低周波数の燃焼振動が抑制される。また、図８に示される高サイクル領域８８においては高周波数の燃焼振動が抑制され、中サイクル領域８９においては低周波数と高周波数の中間の当たる周波数の燃焼振動が抑制される。これにより，本実施の形態のガスタービン燃焼器においては、ブロードバンドな燃焼振動減衰特性を確保することができる。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図９に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から７の実施の形態のガスタービン燃焼器のバイパスダクト９３取り付け部において、取り付けボルト９２とナット９４とを分離型のものにして、さらにナット９４については音響ライナー９６のフランジ部９５に締結前に挿入されるようになっている。

本実施の形態においては、分離型の取り付けボルト９２とナット９４とを使用して、音響ライナー９６にバイパスダクト９３が取り付けられる。ナット９４はバイパスダクト９３が音響ライナー９６に取り付けられる前に音響ライナー９６フランジ部９５に挿入され、音響ライナー９６にバイパスダクト９３が取り付けられると、バイパスダクト９３外側から取り付けボルト９２がバイパスダクトの取り付け穴に差し込まれて、音響ライナー９６のフランジ部９５に挿入されているナット９４とによりバイパスダクト９３と音響ライナー９６とが締結される。

本実施の形態においては、取り付けボルト９２とナット９４とが分離型であるため、ナット９４損傷時にもナット９４のみ交換すればよい。また、ナット９４は音響ライナー９６のフランジ部９５に挿入されているため、ナット９４の脱落が防止できる。また、ナット９４は上記フランジ部９５に挿入されているために、バイパスダクト９３および音響ライナー９６の流路面積が確保されている。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の構成を図１０に示している。

本実施の形態のガスタービン燃焼器は、第1から８の実施形態のガスタービン燃焼器の尾筒シール１０２において、尾筒シール１０２の形状が変更されて燃焼室１００の燃焼領域に直接曝露されない配置となっている。従来のガスタービン燃焼器の尾筒シールは、ガスタービン燃焼器の尾筒の後端部に全周にわたって設けられている。そして、このガスタービン燃焼器の尾筒シールにより、ガスタービン燃焼器尾筒と第一段静翼シュラウドとが接続されつつシールされている。
本実施の形態においては、尾筒シール１０２形状が変更されることにより、従来は尾筒シール１０２により燃焼室１００の壁が形成されていた部分は、上流から続く燃焼室壁１０１がそのまま延長されることにより上記燃焼室１００の壁の該部分とされている。

本実施の形態では、尾筒シール１０２の形状が変更されて燃焼室１００の燃焼領域に直接曝露されない配置とされることにより、尾筒シール１０２の冷却空気が不要となり、冷却空気の使用量が削減される。

また、本実施の形態においては、実施の形態３，５および６において説明されているように、燃焼室壁１０１に冷却通路１０６が設けられている。この冷却通路１０６に、冷却空気入口１０４から冷却空気が導入されて、冷却通路１０６に沿って送られることにより燃焼室壁１０１が冷却される。燃焼室壁１０１を冷却した冷却空気は冷却空気出口１０５から燃焼室１００内に排出される。冷却空気出口１０５は、1段静翼１０３近傍に配置されて、排出される冷却空気により1段静翼１０３が冷却される。

本実施の形態は、上記したような尾筒シール１０２形状、および冷却形態をとることにより、冷却に使用される冷却空気を減量することができる。また、タービン入口に設置されている1段静翼を効率よく冷却することができ、タービン静翼に対する信頼性を向上させることができる。

また実施の形態１から９にかけて、特に、管型のガスタービン本体に使用されるガスタービン燃焼器について記述してきたが、音響ライナーおよびバイパスダクトの取り付け構造や、冷却空気による冷却構造については、アニュラー型ガスタービンの燃焼器としても適用され得るものである。

従来の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の全体構成を示す図である。 実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態３に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態４に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態５に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態６に係わるガスタービン燃焼器のリブ構造を示す図である。 実施の形態７に係わるガスタービン燃焼器の構成を示す図である。 実施の形態８に係わるガスタービン燃焼器のバイパスダクト取付構造を示す図である。 実施の形態９に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の構成を示す図である。

符号の説明

１…燃焼器
２…内筒
９…尾筒
１０…バーナ
１１…燃焼領域
１２…バイパスダクト
１３…冷却溝
１４…吸音孔
１５…空洞
１６、２５、３５、４５、５５、８６，９６…音響ライナー
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００…燃焼室
２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１…燃焼室壁
２２、３２、４２、５２、８２…音響孔
２３…ノズル
２４…テーパ−リング
２６、４６…連結管
２７…取り付けステー
２８…燃焼領域
２９…ガスタービン燃焼器
３８、８３，９３…バイパスダクト
４３、６６、１０４…冷却空気入口
４７…取付ステ−
４８、６８、１０５…冷却空気出口
５３…ドレン孔
６２…絞り
６３、７５…接合部
４４、６４、７４、１０６…冷却通路
６５…冷却孔
７２Ａ，７２Ｂ…リブ
７３…インピンジ孔
７６Ａ，７６Ｂ…溶接繋ぎ部
８４…パイプ
８５…音響ライナーＡ
８７…低サイクル領域
８８…高サイクル領域
８９…中サイクル領域
９２…取付ボルト
９４…ナット
９５…フランジ部
１０２…尾筒シール
１０３…１段静翼

Claims (9)

1. 燃焼室と、
   ノズルと、
   前記燃焼室の燃焼室壁に設置された第１音響ライナーと、
   前記第１音響ライナーを介して前記燃焼室に接続されたバイパスダクトと
   を具備し、
   前記燃焼室の燃料噴出部に前記ノズルが設置され、
   前記ノズルから噴出される燃料が前記燃焼室で燃焼され、
   前記第１音響ライナーに対応して前記燃焼室壁に音響孔が設けられ、
   前記バイパスダクトから、前記音響孔を介して前記燃焼室に空気が導入され、
   前記第１音響ライナーの壁は、前記燃焼室の燃焼ガス流路方向の最上流部及び最下流部を備え、
   前記最上流部及び前記最下流部にドレン孔が設けられ、
   前記燃焼室の残留燃料は、自重により、前記音響孔および前記ドレン孔を経て本ガスタービン燃焼器外へ排出される
   ガスタービン燃焼器。
2. 請求項１に記載のガスタービン燃焼器において、
   前記バイパスダクトを環状に被覆する第２音響ライナーを更に具備し、
   前記第１音響ライナー及び前記第２音響ライナーの音響箱の高さが複数の高さに設定され、
   前記音響孔の口径寸法が複数の寸法に設定される
   ガスタービン燃焼器。
3. 請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器において、
   第３音響ライナーと、
   連結管と
   を更に具備し、
   前記第３音響ライナーは前記燃焼室の前記燃焼が行われている領域を環状に被覆するように設置され、
   前記連結管は前記第３音響ライナー及び前記燃焼室壁を貫通して前記燃焼室の火炎着火位置へ挿入されて前記第３音響ライナーに固定される
   ガスタービン燃焼器。
4. 請求項１から３までに記載されるいずれか一項のガスタービン燃焼器において、
   前記燃焼室壁の前記燃焼が行われている領域に複数の冷却通路が設けられ、前記冷却通路の冷却空気入口から冷却空気が導入されて前記冷却通路に沿って送られることにより前記燃焼室壁は冷却され、前記冷却通路の冷却空気出口は前記ガスタービン燃焼器に設置される高温部品近傍に配置されることで、前記燃焼室壁を冷却した後の前記冷却空気は前記冷却空気出口から排出された後、前記高温部品および前記高温部品と前記燃焼室壁との接合部をフィルム冷却する
   ガスタービン燃焼器。
5. 請求項４に記載のガスタービン燃焼器において、
   前記燃焼室壁にさらに冷却孔が設けられ、前記冷却孔外部から導入される冷却空気により、前記燃焼室内の前記冷却孔近傍に配置されている前記高温部品が冷却される
   ガスタービン燃焼器。
6. 請求項１から５までに記載されるいずれか一項のガスタービン燃焼器において、
   さらに前記ガスタービン燃焼器をガスタービン本体へ固定するためのインピンジ孔を有したリブを具備し、
   前記リブは前記ガスタービン燃焼室壁同士の接合部上に設置され、前記インピンジ孔入口から冷却空気が導入されて、前記冷却空気は前記インピンジ孔を経て前記燃焼室壁に設けられた前記冷却通路へと送られる
   ガスタービン燃焼器。
7. 請求項１から６までに記載されるいずれか一項のガスタービン燃焼器において、
   前記バイパスダクトと前記第１音響ライナーとは、分離型のボルトおよび前記第１音響ライナーのフランジ部に組み込まれたナットにより締結される
   ガスタービン燃焼器。
8. 請求項１から７までに記載されるいずれか一項のガスタービン燃焼器において、
   前記燃焼室壁とタービン静翼部との間に設置される尾筒シールは前記燃焼室の前記燃焼が行われている領域に直接曝露されないように配置され、
   前記尾筒シールの前記燃焼が行われている領域に対する曝露面には前記燃焼室壁がタービン静翼部まで延長されて配置され、
   前記燃焼室壁に設けられた前記冷却通路の冷却空気出口は前記タービン静翼部近傍に配置され、前記燃焼室壁を冷却した後の前記冷却空気は前記冷却空気出口から排出され、前記冷却空気出口から排出された前記冷却空気により前記タービン静翼部がフィルム冷却される
   ガスタービン燃焼器。
9. 請求項３のガスタービン燃焼器を複数本具備し、
   複数の前記ガスタービン燃焼器は、前記ガスタービン燃焼器が有する連結管により円状に接続される
   管型ガスタービン。

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