JP4476152B2 - 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し、特にガスタービン燃焼器の尾筒出口の上下に設けられたフランジの剛性を計画的に落とすことにより、尾筒出口側部における強制変形を低減し、側部に発生する高応力を低減して燃焼器の疲労強度を向上させるガスタービン燃焼器に関する。

図１（ａ）に、従来の燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図１（ｂ）に、従来の燃焼器尾筒部に上部シール１０ａおよび下部シール１０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。図１（ａ）に示すように、燃焼器尾筒部本体３の端部には、１つの軸周りに複数の燃焼器を環状に接続したときに、隣接する尾筒の隙間から、燃焼ガスが外部に流出するのを防止するための上部シール１０ａおよび下部シール１０ｂを固定するための上部フランジ１ａおよび下部フランジ１ｂを備えている。また、燃焼器尾筒部本体３の上部には、ガスタービンの筐体に当該尾筒本体３を固定するためのガセット４が設置されている。また、燃焼器尾筒部本体３の側部には、隣接する燃焼器に対する仕切りとなるサイドシール２ａ、２ｂが備えられている。図１（ｂ）に示されるように、燃焼器尾筒部本体３の上部フランジ１ａおよび下部フランジ１ｂには、それぞれ上部シール１０ａ、および下部シール１０ｂが嵌合して接続される。その後、燃焼器尾筒部本体３の上部フランジ１ａと上部シール１０ａとの嵌合部に、位置決めピン５ａが挿入されて、双方の相対位置が確定される。同様に、燃焼器尾筒部本体３の下部フランジ１ｂと下部シール１０ｂとの嵌合部に、位置決めピン５ｂが挿入されて、双方の相対位置が確定される。このようにして、燃焼器尾筒部本体３の尾筒後端部にシール部１０ａ、１０ｂが接続されるとともに、燃焼器尾筒部本体３の尾筒後端部とシール部との隙間からの燃焼ガス漏出が防止される。

従来のガスタービン燃焼器では、燃焼動作中に燃焼器の尾筒後端部（出口）において、低サイクル疲労に起因する熱変形などの不具合が発生することがある。この低サイクル疲労は、ガスタービン燃焼器が起動および停止を繰り返す過程において、特に燃焼器の尾筒後端部における構造板の側部と上下部との板材の厚さが異なることにより、尾筒後端部に熱応力が負荷された際に、側部よりも板厚のある上下部の板材の剛性が高いことにより、側部の板材に強制的な熱変形が生じる。このため、ガスタービン燃焼器が起動および停止を繰り返すうちに、上記熱変形による金属疲労が蓄積し、側部の板材に歪みが生じたり、亀裂が生じる場合がある。

図２に、具体例として、ガスタービン燃焼器動作時における尾筒後端部の側部および上下部構造板の変形モードを示す。ガスタービン運転時には、燃焼ガスの通る尾筒後端部の内壁側の温度が高く、外壁側の温度が低くなるので、尾筒後端部の側部および上下部構造板は、それぞれ内側に凸となるように変形しようとする。しかし、上部フランジ１ａおよび下部フランジ１ｂの剛性が、側部シール２ａ、２ｂのそれと較べて著しく高いため、尾筒後端部の側部構造板は、本来変形したい向きとは逆の方向に強制的に変形させられる。そのため、尾筒後端部の側部構造板では高い熱応力が発生し、ガスタービン燃焼器が起動および停止を繰り返すうちに、尾筒後端部の側部構造板には金属疲労が蓄積し、側部の板材に金属疲労に基づく不具合が生じる場合がある。

上記の技術分野に関連して、特開２００４−８４６０１号公報に開示されている「燃焼器およびガスタービン」では、圧縮機によって圧縮された空気と燃料とを反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼筒を通じてタービンに導入する燃焼器において、燃焼筒を形成する側壁部の内部に、該側壁部の壁面に沿って延在する空気流路を設け、該空気流路の入口を側壁部の外壁面に開設し、空気流路の出口を燃焼筒の後端面に開設した燃焼器が提案されている。

また、特開２００３−３２２３３７号公報に開示されている「燃焼器およびガスタービン」では、圧縮機によって圧縮された空気と燃料とを反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼筒を通じてタービンに導入する燃焼器であって、断面が略矩形をなす燃焼筒のある側面に、該ある側面のほぼ全幅にわたって延在する補強リブが設けられている燃焼器が提案されている。

また、特開２００３−１９３８６６号公報に開示されている「ガスタービン燃焼器」では、ガスタービン燃焼器の隣接するトランジションピース（尾筒）同士またはトランジションピースと初段静翼とをシール材を介して嵌合，取付けたガスタービン燃焼器において、シール材は、炭化物または窒化物の皮膜を下地とし、最表面にアルミナ膜を設けた耐摩耗性コーティング層を有するコバルト基合金で構成され、トランジションピースの嵌合部のシール材との接触部に、クロム１５〜３５重量％、炭素０.７〜１.５重量％含有するコバルト基合金製の保護板を取付けたガスタービン燃焼器が提案されている。

また、特開２００３−１８５１４０号公報に開示されている「ガスタービン燃焼器」では、発電用ガスタービンの燃焼器トランジションピース（尾筒）と初段静翼とをシール材を介して嵌合したガスタービン燃焼器において、化学組成中にクロムを１５〜３０重量％、炭素を０.０５〜０.２重量％含有するコバルト基合金を基材とし、表面にクロム炭化物を主成分とする厚さが０.１〜０.６ｍｍの耐摩耗コーティング処理した板材をシール材とし、トランジションピース嵌合部におけるシール材のコーティング層との接触部に、シール材と同種のコバルト基合金板材を取付けたガスタービン燃焼器が提案されている。

特開２００４−８４６０１号公報 特開２００３−３２２３３７号公報 特開２００３−１９３８６６号公報 特開２００３−１８５１４０号公報

本発明の目的は、ガスタービン燃焼器の尾筒出口の上下に設けられたフランジの剛性を計画的に落とすことにより、尾筒出口側部における強制変形を低減し、側部に発生する高応力を低減して燃焼器の疲労強度を向上させる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、燃焼器本体と、燃焼器本体に接続されて燃焼ガスを噴出する尾筒（３）と、軸の周囲に環状に配設される複数の尾筒（３）の隙間から燃焼ガスが外部に漏洩するのを防止するためのシール部とを備え、尾筒は、尾筒の後端部に軸の周方向に延在する第一嵌合部（１００ａ、１００ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１３０ａ、１３０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ、１５０ａ、１５０ｂ、１６０ａ、１６０ｂ、１７０ａ、１７０ｂ）を備え、シール部は、シール部の前端部に第一嵌合部と嵌合するための第二嵌合部（２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ、６０ａ、６０ｂ、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂ、９０ａ、９０ｂ）を備え、第一嵌合部は、第一嵌合部の剛性を低減するように設けられている構造を有する。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、さらに、尾筒（３）は、尾筒の後端部に軸の半径方向に延在する側壁部（２ａ、２ｂ）を備え、第一嵌合部（１００ａ、１００ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１３０ａ、１３０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ、１５０ａ、１５０ｂ、１６０ａ、１６０ｂ、１７０ａ、１７０ｂ）は、第一嵌合部の剛性を側壁部の剛性と概ね等しくなるように低減する構造を有する。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、第一嵌合部は、軸の半径方向に対向する１組のフランジ（１００ａ、１００ｂ）であり、１組のフランジのそれぞれの厚さは、１組のフランジのそれぞれと第二嵌合部（２０ａ、２０ｂ）とを固定する箇所においては、１組のフランジのそれぞれと第二嵌合部とを固定する固定部材（５ａ、５ｂ）を設置するための最低限度の厚さに設定され、それ以外の箇所においては、１組のフランジのそれぞれと第二嵌合部とを嵌合させるための最低限度の厚さに設定される。

また、本発明のガスタービン燃焼器においては、さらに、１組のフランジのそれぞれ（１６０ａ、１６０ｂ）に添って遮蔽板（９）が配設され、１組のフランジのそれぞれと遮蔽板とは遮蔽板固定部材（５ａ、５ｂ）により固定され、遮蔽板が配設された１組のフランジのそれぞれと第二嵌合部（８０ａ、８０ｂ）とが嵌合することにより、尾筒（３）とシール部とが接続される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、第一嵌合部は、軸の半径方向に対向する１組のフランジ（１１０ａ、１１０ｂ）であり、１組のフランジのそれぞれと第二嵌合部（３０ａ、３０ｂ）とは、燃焼ガスの噴出方向に嵌合され、フランジの厚さは、第二嵌合部と嵌合させるための最低限度の厚さに設定される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、１組のフランジのそれぞれ（１３０ａ、１３０ｂ）は１つの凸部（１３５ａ、１３５ｂ）を備え、第二嵌合部（５０ａ、５０ｂ）は１つの凹部を備え、１つの凸部と１つの凹部とが嵌合して、尾筒（３）とシール部とが接続される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、尾筒（３）は、尾筒の端部から離れた位置に尾筒の筒面に垂直に設置され尾筒をガスタービン筐体に固定するためのガセット（４）を備え、ガセットは、第一嵌合部として第二嵌合部（４０ａ）を嵌合するための第一支持部（１２０ａ）を有し、さらに、尾筒は、尾筒のガセットが設置された筒面の反対側の筒面上に第二嵌合部（４０ｂ）を嵌合するための第二支持部（１２０ｂ）を有し、第一支持部および第二支持部と、第二嵌合部とがそれぞれ嵌合することにより、尾筒とシール部とが接続される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、第一嵌合部は、軸の半径方向に対向する１組のフランジ（１５０ａ、１５０ｂ）であり、１組のフランジのそれぞれは開口部（７）を備える。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、開口部（７）の外周部に添って気密板（９）が配設され、外周部と気密板とは溶接（８）により接続され、１組のフランジ（１５０ａ、１５０ｂ）および１組のフランジのそれぞれに接続された気密板と第二嵌合部（７０ａ、７０ｂ）とが嵌合することにより、尾筒（３）とシール部とが接続される。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、第一嵌合部は、軸の半径方向に対向する１組のフランジ（１４０ａ、１４０ｂ）であり、１組のフランジのそれぞれは、燃焼ガスの噴出方向と垂直な方向にスリット（６）を備える。

また、本発明のガスタービン燃焼器において、第一嵌合部は、軸の半径方向に対向する１組のフランジ（１７０ａ、１７０ｂ）であり、１組のフランジのそれぞれは、燃焼ガスの噴出方向にスリット（６）を備える。

また、本発明のガスタービンは、請求項１から１１までの何れか１項に記載のガスタービン燃焼器を備える。

本発明により、ガスタービン燃焼器の尾筒出口の上下に設けられたフランジの剛性を計画的に落とすことにより、尾筒出口側部における強制変形を低減し、側部に発生する高応力を低減して燃焼器の疲労強度を向上させるガスタービン燃焼器を提供することができる。

ガスタービンにおいては、１つの軸の周りに複数のガスタービン燃焼器を環状に配列させて、それぞれのガスタービン燃焼器から噴射される燃焼ガスが外部に漏洩しないようにシールドするためのシールド部材が、環状に配列される燃焼器の尾筒後端部（出口）の外周壁、内周壁（ガスタービン燃焼器においては、上部壁、下部壁）のそれぞれを被覆するように取り付けられる。このため、燃焼器の尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれには、上記シールド部材を取り付けるためのフランジが備えられている。

本発明の実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置されるフランジの剛性を計画的に落とす。そして、尾筒後端部（出口）の上下壁の剛性を側壁の剛性に近づけるように、計画的に両者の剛性差を低減させる。これにより、従来のガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。この結果、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現することができる。

（実施の形態１）
図３（ａ）に、本発明の実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図３（ｂ）に、本実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール２０ａおよび下部シール２０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本願のガスタービン燃焼器においては、上記したように、複数のガスタービン燃焼器を環状に配列させて、それぞれの燃焼器から噴射される燃焼ガスをシールするためのシール部材が、環状に配列される燃焼器の尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれを被覆するように取り付けられる。このため、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部本体３の上下部を構成する板壁は、複数の燃焼器を環状に接続するための上部シール２０ａおよび下部シール２０ｂを接続するための上部フランジ１００ａおよび下部フランジ１００ｂを備えている。また、燃焼器尾筒部本体３の上部面には、ガスタービンの筐体に当該尾筒本体３を固定するためのガセット４が設置されている。燃焼器尾筒部本体３の側部を構成する板壁のそれぞれには、隣接する燃焼器に対する仕切り、および位置合わせとなるサイドシール２ａおよび２ｂが備えられる。図３（ｂ）に示されるように、燃焼器尾筒部本体３の上部フランジ１００ａおよび下部フランジ１００ｂには、それぞれ上部シール２０ａ、および下部シール２０ｂが嵌合して接続される。その後、燃焼器尾筒部本体３の上部フランジ１００ａと上部シール２０ａとの嵌合部に、位置決めピン５ａが挿入されて、双方の相対位置が確定される。同様に、燃焼器尾筒部本体３の下部フランジ１００ｂと下部シール２０ｂとの嵌合部に、位置決めピン５ｂが挿入されて、双方の相対位置が確定される。このようにして、燃焼器尾筒部本体３の尾筒後部にシール部が接続されるとともに、燃焼器尾筒部本体３の尾筒後部とシール材２０ａ、２０ｂとの隙間からの燃焼ガス漏出が防止される。

本実施の形態においては、図３（ｂ）に示されるように、従来のフランジ１ａ、１ｂと比較して、高さ方向の長さを短くした（厚みを薄くした）フランジ１００ａ、１００ｂを備えている。フランジ１００ａ、１００ｂそれぞれの高さに対応させて、嵌合させるシールド材２０ａ、２０ｂの高さ方向の長さも低減される。また、本実施の形態においては、上部フランジ１００ａと上部シール２０ａとの嵌合部、および下部フランジ１００ｂと下部シール２０ｂとの嵌合部以外の箇所のフランジの高さは、図３（ａ）に示すように、フランジとシール材とが嵌合するのに必要な最低限度の高さに低減されている。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置されるフランジの高さ（厚さ）が、シール材との位置決め部、およびそれ以外の箇所においても、フランジとシール材とを嵌合させて、かつ、位置決め出来る高さを除いて、最低限度の高さに低減される。これにより、本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の尾筒後端部（出口）の上下壁それぞれ剛性を計画的に落とすことができる。これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との剛性差が低減する。そして、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現することができる。これにより、信頼性の高いガスタービン燃焼器を提供することができる。

（実施の形態２）
図４（ａ）に、本発明の実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図４（ｂ）に、本実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部の後端に上部シール３０ａおよび下部シール３０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、上部フランジ１１０ａと上部シール３０ａとの嵌合部、および下部フランジ１１０ｂと下部シール３０ｂとの嵌合部の形状が実施の形態１のそれとは異なる。以下に、実施の形態１と異なる形状部、および当該形状に基づく作用効果を説明する。

本実施の形態においては、図４（ｂ）に示されるように、上部フランジ１１０ａに対して上部シール３０ａが、そして、下部フランジ１１０ｂに対して下部シール３０ｂが、それぞれ水平方向（燃焼ガスの流れ方向）に差し込まれて嵌合する。

そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを垂直方向に差し込むことにより、フランジ１１０ａ、１１０ｂとシール部材３０ａ、３０ｂとを固定する。本実施の形態においては、上部フランジ１１０ａと上部シール３０ａとの嵌合部、および下部フランジ１１０ｂと下部シール３０ｂとの嵌合部が水平方向の差し込み式になっているために、上部フランジ１１０ａと上部シール３０ａ、および下部フランジ１１０ｂと下部シール３０ｂの高さ方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）の高さ（厚さ）を、実施の形態１と比較して、さらに低減することができる。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置されるフランジの高さを、フランジとシール材との嵌合に必要な最低限度の高さに低減することができるため、尾筒後端部（出口）の上下壁それぞれ剛性を計画的に落とすことができる。これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との剛性差が低減する。そして、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態３）
図５（ａ）に、本発明の実施の形態３に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図５（ｂ）に、本実施の形態３に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール５０ａおよび下部シール５０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、上部フランジ１３０ａと上部シール５０ａとの嵌合部、および下部フランジ１３０ｂと下部シール５０ｂとの嵌合部の高さが実施の形態２のそれよりも更に低減されている。以下に、実施の形態２と異なる形状部、および当該形状に基づく作用効果を説明する。

本実施の形態においては、図５（ｂ）に示されるように、上部フランジ１３０ａに対して上部シール５０ａが、そして、下部フランジ１３０ｂに対して下部シール５０ｂが、それぞれ水平方向（燃焼ガスの流れ方向）に差し込まれて嵌合する。

本実施の形態における上部フランジ１３０ａは、水平方向に櫛状の嵌合用の隙間を備えず、水平方向の１つの凸部１３５ａが、上部シール５０ａの凹部に嵌合することによって、上部フランジ１３０ａと上部シール５０ａとが接続されている。下部フランジ１３０ｂと下部シール５０ｂとの接続についても同様に、水平方向の１つの凸部１３５ｂが、下部シール５０ｂの凹部に嵌合することによって、下部フランジ１３０ｂと下部シール５０ｂとが接続されている。そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを垂直方向にそれぞれ差し込むことにより、フランジ１３０ａ、１３０ｂとシール部材５０ａ、５０ｂとを固定する。本実施の形態においては、上部フランジ１３０ａと上部シール５０ａとの嵌合部形状、および下部フランジ１３０ｂと下部シール５０ｂとの嵌合部形状により、実施の形態２と比較して、上部フランジ１３０ａと上部シール５０ａ、および下部フランジ１３０ｂと下部シール５０ｂの高さ方向（燃焼ガス噴出方向と垂直な方向）の高さ（厚み）を、更に低減することができる。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置されるフランジの高さの低減により、尾筒後端部（出口）の上下壁それぞれ剛性を計画的に落とすことができる。これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との剛性差が低減する。そして、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態４）
図６（ａ）に、本発明の実施の形態４に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図６（ｂ）に、本実施の形態４に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール４０ａおよび下部シール４０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、上部フランジおよび下部フランジを備えない。そして、尾筒後端部（出口）の上面に設けられているガセット４に、上部シール４０ａを差し入れるための上部シール支持部１２０ａを、尾筒後端部（出口）のガセット４が設けられている位置と反対側の面上に、下部シール４０ｂを差し入れるための下部シール支持部１２０ｂをそれぞれ備えている。

本実施の形態においては、図６（ｂ）に示されるように、上部シール４０ａに対して上部シール４０ａが、そして、下部シール支持部１２０ｂに対して下部シール４０ｂが、それぞれ水平方向（燃焼ガスの流れ方向）に差し込まれて嵌合する。

そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを垂直方向に差し込むことにより、上部シール支持部１２０ａ、下部シール支持部１２０ｂとシール部材４０ａ、４０ｂとがそれぞれ固定される。

本実施の形態においては、尾筒後端部（出口）の上下壁上にフランジ部を有せずにシール部材を尾筒本体３に接続するために、尾筒後端部（出口）の上下壁の剛性と側壁の剛性との差を極めて低減することができる。これにより、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態５）
図７（ａ）に、本発明の実施の形態５に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図７（ｂ）に、本実施の形態５に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール６０ａおよび下部シール６０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、上部フランジ１４０ａと下部フランジ１４０ｂの任意箇所に適宜フランジの剛性を低減させるためのスリット６が設けられている。以下に、実施の形態１と異なる形状部、および当該形状に基づく作用効果を説明する。

本実施の形態においては、図７（ｂ）に示されるように、上部フランジ１４０ａに対して上部シール６０ａが、そして、下部フランジ１４０ｂに対して下部シール６０ｂが、それぞれ垂直方向（燃焼ガス噴出方向に対して垂直な方向）に差し込まれて嵌合する。

そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを水平方向に差し込むことにより、フランジ１４０ａ、１４０ｂとシール部材６０ａ、６０ｂとを固定する。本実施の形態においては、上部フランジ１４０ａと下部フランジ１４０ｂとに、垂直向きのスリット６が設けられている。このスリット６により、フランジ部１４０ａ、１４０ｂの剛性が低減する。そして、本実施の形態のガスタービン燃焼器の運転時における、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との間の剛性差に起因して生じる側壁の熱応力による歪みが低減される。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置されるスリット６により、尾筒後端部（出口）の上下壁それぞれ剛性を計画的に落とすことができる。これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との剛性差が低減する。そして、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態６）
図８（ａ）に、本発明の実施の形態６に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図８（ｂ）に、本実施の形態６に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール７０ａおよび下部シール７０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、上部フランジ１５０ａと下部フランジ１５０ｂの任意箇所に、適切な大きさの開口部７が設けられる。そして、上部フランジ１５０ａ、下部フランジ１５０ｂとシール部材とがそれぞれ嵌合した際に、開口部７から尾筒本体３中を流れている冷却空気が外部に漏出するのを防止する目的で、開口部７の背面位置に遮蔽板９が配設される。そして、上部フランジ１５０ａおよび下部フランジ１５０ｂの開口部７の外周部それぞれに添って、遮蔽板９が溶接される。

本実施の形態においては、図８（ｂ）に示されるように、上部フランジ１５０ａに対して上部シール７０ａが、そして、下部フランジ１５０ｂに対して下部シール７０ｂが、それぞれ垂直方向（燃焼ガス噴出方向に対して垂直な方向）に差し込まれて嵌合する。そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを水平方向に差し込むことにより、フランジ１５０ａ、１５０ｂとシール部材７０ａ、７０ｂとを固定する。本実施の形態においては、上部フランジ１５０ａと下部フランジ１５０ｂとに開口部７が設けられている。この開口部７により、尾筒後端部（出口）の上下壁に形成されているフランジ部１５０ａ１５０ｂの剛性が低減する。そして、本実施の形態のガスタービン燃焼器の運転時における、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との間の剛性差に起因して生じる側壁の熱応力による歪みが低減される。

本実施の形態においては、開口部７の背面に遮蔽板９が配置されているために、尾筒本体３からの冷却空気が開口部７を介して外部に漏出することが防止され、信頼性の向上も同時に図られる。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器においては、尾筒後端部（出口）の上下壁のそれぞれに設置される開口部７により、尾筒後端部（出口）の上下壁それぞれ剛性を計画的に落とすことができる。これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との剛性差が低減する。そして、ガスタービン燃焼器の運転時に、尾筒後端部（出口）で生じていた熱応力に起因する強制変形を低減し、側部に発生し易かった高応力を低減することが可能となる。本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態７）
図９（ａ）に、本発明の実施の形態７に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図９（ｂ）に、本実施の形態７に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール８０ａおよび下部シール８０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、フランジ１６０ａ、１６０ｂとシール部材８０ａ、８０ｂがそれぞれ嵌合した際に、燃焼ガス流路から燃焼ガスが外部に漏出するのを防止する目的で、上部フランジ１６０ａおよび下部フランジ１６０ｂそれぞれに沿って、シールのための遮蔽板９が配設される。そして、上部フランジ１６０ａ、下部フランジ１６０ｂと遮蔽板９とがそれぞれ止めピン５５により固定される。

本実施の形態においては、図９（ｂ）に示されるように、上部フランジ１６０ａに対して上部シール８０ａが、そして、下部フランジ１６０ｂに対して下部シール８０ｂが、それぞれ垂直方向（燃焼ガス噴出方向に対して垂直な方向）に差し込まれて嵌合する。そして、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂをそれぞれ水平方向に差し込むことにより、フランジ１６０ａ、１６０ｂとシール部材８０ａ、８０ｂとがそれぞれ固定される。

本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、上部フランジ１６０ａおよび下部フランジ１６０ｂの高さ（燃焼ガス噴出方向に対して垂直方向の長さ）が低く設定されており、これにより、尾筒後端部（出口）の上下壁の剛性が低減する。そして、本実施の形態のガスタービン燃焼器の運転時における、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との間の剛性差に起因して生じる側壁の熱応力による歪みが低減される。

さらに、本実施の形態においては、フランジ部１６０ａ、１６０ｂそれぞれに沿って遮蔽板９が配置されているために、フランジ部１６０ａ、１６０ｂとシール部材８０ａ、８０ｂとの隙間から燃焼ガスが外部に漏出することが防止され、信頼性の向上も同時に図られている。

本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（実施の形態８）
図１０（ａ）に、本発明の実施の形態８に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。また、図１０（ｂ）に、本実施の形態８に係わるガスタービン燃焼器の尾筒部に上部シール９０ａおよび下部シール９０ｂを接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

本実施の形態に係わるガスタービン燃焼器の基本的な構成要件および構造は、実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器のそれと同じである。但し、本実施の形態の上部フランジ１７０ａおよび下部フランジ１７０ｂの後端部は、それぞれ水平方向（燃焼ガスの流れ方向）のスリット６を備えている。本実施の形態においては、上部フランジ１７０ａ、下部フランジ１７０ｂと、上部シール９０ａ、下部シール９０ｂとがそれぞれ嵌合されて、嵌合後に、適当な箇所にて位置決めピン５ａ、５ｂを水平方向に差し込むことにより、フランジ１７０ａ、１７０ｂとシール部材９０ａ、９０ｂとが固定される。

本実施の形態においては、上部フランジ１７０ａおよび下部フランジ１７０ｂの後端部に、それぞれ水平方向（燃焼ガスの流れ方向）のスリットを備えている。これにより、ガスタービン燃焼器運転中における尾筒後端部（出口）の上下壁に生じる熱膨張変形が、当該スリット６により吸収されて緩和される。当該スリット６により、熱膨張変形が緩和されることにより、尾筒後端部（出口）の上下壁の剛性が低減する。そして、本実施の形態のガスタービン燃焼器の運転時における、尾筒後端部（出口）の上下壁と側壁との間の剛性差に起因して生じる側壁の熱応力による歪みが低減される。

本実施の形態により、疲労強度の高いガスタービン燃焼器を実現させることができ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上する。

（ａ）従来のガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）従来のガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 従来のガスタービン燃焼器動作時における尾筒後端部の側部および上下部構造板の変形モードを示す。 （ａ）実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態１に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態２に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態３に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態３に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態４に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態４に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態５に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態５に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態６に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態６に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態７に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態７に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。 （ａ）実施の形態８に係わるガスタービン燃焼器尾筒部の正面方向（燃焼ガスの流れ方向）から見た概略構造を示す。（ｂ）実施の形態８に係わるガスタービン燃焼器尾筒部にシール部材を接続した時の、当該尾筒部の側面方向（燃焼ガスの流れ方向に対して垂直な方向）から見た断面を示す。

符号の説明

１ａ、１００ａ、１１０ａ、１３０ａ、１４０ａ…上部フランジ
１５０ａ、１６０ａ、１７０ａ…上部フランジ
１ｂ、１００ｂ、１１０ｂ、１３０ｂ、１４０ｂ…下部フランジ
１５０ｂ、１６０ｂ、１７０ｂ…下部フランジ
２ａ、２ｂ…サイドシール
３…尾筒本体
４…ガセット
５ａ、５ｂ…位置決めピン
６…スリット
７…開孔部
８…溶接部
９…遮蔽板
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ…上部シール
７０ａ、８０ａ、９０ａ…上部シール
１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ…下部シール
７０ｂ、８０ｂ、９０ｂ…下部シール
５５…止めピン
１２０ａ…上部シール支持部
１２０ｂ…下部シール支持部
１３５ａ、１３５ｂ…凸部

Claims (12)

1. 燃焼器本体と、
   前記燃焼器本体に接続されて燃焼ガスを噴出する尾筒と、
   軸の周囲に環状に配設される複数の前記尾筒の隙間から前記燃焼ガスが外部に漏洩するのを防止するためのシール部と
   を具備し、
   前記尾筒は、前記尾筒の後端部に前記軸の周方向に延在する第一嵌合部を備え、
   前記シール部は、前記シール部の前端部に前記第一嵌合部と嵌合するための第二嵌合部を備え、
   前記第一嵌合部は、前記第一嵌合部の剛性を低減するように設けられている構造を有する
   ガスタービン燃焼器。
2. 請求項１のガスタービン燃焼器において、
   さらに、前記尾筒は、前記尾筒の後端部に前記軸の半径方向に延在する側壁部を備え、
   前記第一嵌合部は、前記第一嵌合部の剛性を前記側壁部の剛性と概ね等しくなるように低減する構造を有する
   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、
   前記第一嵌合部は、前記軸の半径方向に対向する１組のフランジであり、
   前記１組のフランジのそれぞれの厚さは、前記１組のフランジのそれぞれと前記第二嵌合部とを固定する箇所においては、前記１組のフランジのそれぞれと前記第二嵌合部とを固定する固定部材を設置するための最低限度の厚さに設定され、それ以外の箇所においては、前記１組のフランジのそれぞれと前記第二嵌合部とを嵌合させるための最低限度の厚さに設定される
   ガスタービン燃焼器。
4. 請求項３に記載のガスタービン燃焼器において、
   さらに、前記１組のフランジのそれぞれに添って遮蔽板が配設され、前記１組のフランジのそれぞれと前記遮蔽板とは遮蔽板固定部材により固定され、
   前記遮蔽板が配設された前記１組のフランジのそれぞれと前記第二嵌合部とが嵌合することにより、前記尾筒と前記シール部とが接続されるガスタービン燃焼器。
5. 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、
   前記第一嵌合部は、前記軸の半径方向に対向する１組のフランジであり、
   前記１組のフランジのそれぞれと前記第二嵌合部とは、前記燃焼ガスの噴出方向に嵌合され、
   前記フランジの厚さは、前記第二嵌合部と嵌合させるための最低限度の厚さに設定される
   ガスタービン燃焼器。
6. 請求項５に記載のガスタービン燃焼器において、
   前記１組のフランジのそれぞれは１つの凸部を備え、前記第二嵌合部は１つの凹部を備え、前記１つの凸部と前記１つの凹部とが嵌合して、前記尾筒と前記シール部とが接続される
   ガスタービン燃焼器。
7. 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、
   前記尾筒は、前記尾筒の端部から離れた位置に前記尾筒の筒面に垂直に設置され前記尾筒をガスタービン筐体に固定するためのガセットを備え、
   前記ガセットは、前記第一嵌合部として前記第二嵌合部を嵌合するための第一支持部を有し、
   さらに、前記尾筒は、前記尾筒の前記ガセットが設置された筒面の反対側の筒面上に前記第二嵌合部を嵌合するための第二支持部を有し、
   前記第一支持部および前記第二支持部と、前記第二嵌合部とがそれぞれ嵌合することにより、前記尾筒と前記シール部とが接続される
   ガスタービン燃焼器。
8. 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、
   前記第一嵌合部は、前記軸の半径方向に対向する１組のフランジであり、前記１組のフランジのそれぞれは開口部を備える
   ガスタービン燃焼器。
9. 請求項８に記載のガスタービン燃焼器において、
   前記開口部の外周部に添って気密板が配設され、前記外周部と前記気密板とは溶接により接続され、前記１組のフランジおよび前記１組のフランジのそれぞれに接続された前記気密板と前記第二嵌合部とが嵌合することにより、前記尾筒と前記シール部とが接続されるガスタービン燃焼器。
10. 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、
    前記第一嵌合部は、前記軸の半径方向に対向する１組のフランジであり、前記１組のフランジのそれぞれは、前記燃焼ガスの噴出方向と垂直な方向にスリットを備える
    ガスタービン燃焼器。
11. 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、
    前記第一嵌合部は、前記軸の半径方向に対向する１組のフランジであり、前記１組のフランジのそれぞれは、前記燃焼ガスの噴出方向にスリットを備える
    ガスタービン燃焼器。
12. 請求項１から１１までの何れか１項に記載のガスタービン燃焼器を具備する
    ガスタービン。

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