JP4727548B2

JP4727548B2 - Combustor

Info

Publication number: JP4727548B2
Application number: JP2006280438A
Authority: JP
Inventors: 圭司郎斉藤; 敏彦齋藤; 聡谷村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP2008096066A

Description

本発明は、燃焼器に関し、特に、高圧力比のガスタービンに適用して好適な燃焼器に関するものである。 The present invention relates to a combustor, and more particularly to a combustor suitable for application to a high pressure ratio gas turbine.

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンにロータを介して連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスがこの複数の静翼及び動翼に供給され、この燃焼ガスより動翼を駆動することで発電機の連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより動圧が静圧に変換されてから大気に放出される。 The gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine, and the air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature / high-pressure compressed air. The fuel is supplied and burned, and the high-temperature and high-pressure combustion gas drives the turbine, and the generator connected to the turbine through the rotor is driven. In this case, the turbine is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades and moving blades in the vehicle interior, and combustion gas is supplied to the plurality of stationary blades and moving blades. By driving, the output shaft connected to the generator is driven to rotate. The combustion gas that has driven the turbine is released to the atmosphere after the dynamic pressure is converted to static pressure by the diffuser in the exhaust casing.

ここで、このような従来のガスタービン用の燃焼器では、燃焼の際、ある条件によっては、燃焼器の燃焼筒の断面方向について、非常に高い周波数の燃焼振動が発生することがある。そして、この燃焼筒内の振動モードは、非常に複雑なものであり燃焼条件によって異なる。 Here, in such a conventional combustor for a gas turbine, during combustion, very high frequency combustion vibration may occur in the cross-sectional direction of the combustion cylinder of the combustor depending on certain conditions. The vibration mode in the combustion cylinder is very complicated and differs depending on the combustion conditions.

このような燃焼振動の低減に関する技術として、例えば、特許文献１に記載された低ＮＯｘ燃焼器では、ダクト内に配置され空気に旋回を与えるスワラーと燃料を旋回空気中に噴射する複数の燃料インジェクタとを有するプレミキサと、複数のプレミキサが連接される燃焼室を備え、燃料インジェクタを燃焼室から異なる軸線方向距離で軸線方向に多段階に設けることで、燃焼火炎の動的圧力振幅を低減し、燃焼器不安定性を軽減している。 As a technique related to the reduction of such combustion vibration, for example, in the low NOx combustor described in Patent Document 1, a swirler that is arranged in a duct and swirls air and a plurality of fuel injectors that inject fuel into the swirling air And a combustion chamber to which a plurality of premixers are connected, and a fuel injector is provided in multiple stages in the axial direction at different axial distances from the combustion chamber, thereby reducing the dynamic pressure amplitude of the combustion flame, Combustor instability is reduced.

特開平１０−３１８５４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-318541

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている低ＮＯｘ燃焼器では、燃焼器の軸方向モードの低減ということに主眼をおいており、例えば、図８に示すような燃焼筒の断面内での圧力変動モード（図中、外周が燃焼筒の壁面、直径線が節、＋−のマークが位相関係を示す。）の振動を低減できる可能性は未知数であり、このため、さらなる効果的な燃焼振動の抑制が望まれていた。 However, the low NOx combustor described in Patent Document 1 described above focuses on reducing the axial mode of the combustor. For example, in the cross section of the combustion cylinder as shown in FIG. The possibility of reducing vibrations in the pressure fluctuation mode (in the figure, the outer periphery is the wall surface of the combustion cylinder, the diameter line is the node, and the +-mark indicates the phase relationship) is unknown, and therefore, more effective combustion Suppression of vibration was desired.

そこで本発明は、より効果的に燃焼振動を低減することができる燃焼器を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the combustor which can reduce a combustion vibration more effectively.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃焼器は、空気と燃料とが内部で燃焼可能な燃焼領域を有する燃焼筒と、円筒状に形成され前記燃焼筒と同軸に設けられる内側流路と、該内側流路に周方向に所定間隔をあけて複数設けられる内側スワラーベーンとを有する内側スワラーと、前記内側スワラーの外側に円筒状に形成され前記燃焼筒と同軸に設けられる外側流路と、該外側流路に周方向に所定間隔をあけて複数設けられる外側スワラーベーンとを有する外側スワラーと、前記内側流路又は前記外側流路における前記燃焼領域への出口端部において周方向に対して非対称な位置に複数設けられると共に前記燃焼筒内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする火炎アンバランス手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a combustor according to the invention according to claim 1 is provided with a combustion cylinder having a combustion region in which air and fuel can be combusted, and is formed in a cylindrical shape and coaxially with the combustion cylinder. An inner swirler having an inner flow path, and a plurality of inner swirler vanes provided at predetermined intervals in the circumferential direction in the inner flow path, and an outer side formed in a cylindrical shape outside the inner swirler and provided coaxially with the combustion cylinder An outer swirler having a flow path and a plurality of outer swirler vanes provided at predetermined intervals in the circumferential direction in the outer flow path, and a circumferential direction at an outlet end portion to the combustion region in the inner flow path or the outer flow path And a plurality of flame unbalance means for making the flame shape in the combustion cylinder unbalanced with respect to the radial direction.

請求項２に係る発明による燃焼器では、基端が前記出口端部に固定され先端が前記内側流路又は前記外側流路の中心側に突出する円環状の保炎ツバを備え、前記火炎アンバランス手段は、前記保炎ツバに設けられる切り欠きにより形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the combustor includes an annular flame-holding flange whose base end is fixed to the outlet end portion and whose distal end protrudes toward the center of the inner flow path or the outer flow path. The balance means is formed by a notch provided in the flame holding collar.

請求項３に係る発明による燃焼器では、前記火炎アンバランス手段は、前記内側流路又は前記外側流路の壁面に突出して設けられる中間保炎部により形成されることを特徴とする。 In the combustor according to a third aspect of the present invention, the flame imbalance means is formed by an intermediate flame holding portion provided to project from the wall surface of the inner channel or the outer channel.

請求項４に係る発明による燃焼器では、前記火炎アンバランス手段は、前記内側流路及び前記外側流路に１個ずつ設けられ、周方向に１２０度離間する位置に設定されることを特徴とする。 In the combustor according to a fourth aspect of the present invention, one flame unbalance means is provided in each of the inner flow path and the outer flow path, and is set at a position separated by 120 degrees in the circumferential direction. To do.

請求項５に係る発明による燃焼器では、前記火炎アンバランス手段は、前記内側流路又は前記外側流路に奇数個設けられることを特徴とする。 In a combustor according to a fifth aspect of the present invention, an odd number of the flame imbalance means is provided in the inner flow path or the outer flow path.

請求項６に係る発明による燃焼器では、前記内側スワラーベーン又は前記外側スワラーベーンの少なくともいずれか一方における前記空気の流動方向に対する上流側端部に該流動方向に沿って設けられる流路板を備えることを特徴とする。 In the combustor according to the invention according to claim 6, the combustor includes a flow path plate provided along the flow direction at an upstream end portion with respect to a flow direction of the air in at least one of the inner swirler vane and the outer swirler vane. Features.

請求項７に係る発明による燃焼器では、前記内側スワラーベーン又は前記外側スワラーベーンにおける前記空気の流動方向に対する上流側端部に該流動方向に沿って複数設けられ、該流動方向に対する長さが不等長である流路板を備えることを特徴とする。 In the combustor according to the invention according to claim 7, a plurality of upstream end portions with respect to the flow direction of the air in the inner swirler vane or the outer swirler vane are provided along the flow direction, and the lengths in the flow direction are unequal. It is characterized by including a flow path plate.

請求項１の発明の燃焼器によれば、内側流路又は外側流路の燃焼領域への出口端部において燃焼筒内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする火炎アンバランス手段を設けたことから、この火炎アンバランス手段において、火炎形状が径方向に対してアンバランスになり、火炎アンバランス手段が設けられている部分の流路内気柱の固有振動数が変化し、この周方向に対して固有振動数が異なる流路の存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、火炎アンバランス手段において、火炎が周方向に対して固定され、火炎の回転が防止されるので、火炎の回転に起因した回転振動モードの発生を抑制することができる。さらに、火炎アンバランス手段が周方向に対して非対称な位置に設けられることで、燃焼筒内における火炎形状の周方向対称性が崩れるので、断面内振動モードの発生自体を抑制することができる。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 According to the combustor of the first aspect of the present invention, the flame unbalance means is provided to unbalance the flame shape in the combustion cylinder with respect to the radial direction at the exit end to the combustion region of the inner flow path or the outer flow path. Therefore, in this flame unbalance means, the flame shape becomes unbalanced with respect to the radial direction, the natural frequency of the air column in the flow path of the portion where the flame unbalance means is provided changes, and this circumferential direction On the other hand, the presence of flow paths having different natural frequencies serves as a damping action, and the occurrence of a high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder is suppressed. Further, in the flame imbalance means, the flame is fixed with respect to the circumferential direction, and the rotation of the flame is prevented, so that the generation of the rotational vibration mode due to the rotation of the flame can be suppressed. Furthermore, since the flame imbalance means is provided at an asymmetrical position with respect to the circumferential direction, the circumferential symmetry of the flame shape in the combustion cylinder is broken, so that the occurrence of the in-section vibration mode itself can be suppressed. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

請求項２の発明の燃焼器によれば、火炎アンバランス手段を保炎ツバの切り欠きにより形成することから、火炎アンバランス手段ではこの切り欠きの部分において火炎の保炎性が低下するので、この火炎アンバランス手段において、燃焼筒内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにすることができる。 According to the combustor of the invention of claim 2, since the flame unbalance means is formed by the notch of the flame holding collar, the flame unbalance means lowers the flame holding ability at the notch portion. In this flame unbalance means, the flame shape in the combustion cylinder can be unbalanced with respect to the radial direction.

請求項３の発明の燃焼器によれば、火炎アンバランス手段を中間保炎部により形成したことから、火炎アンバランス手段ではこの中間保炎部において火炎の保炎性が向上するので、この火炎アンバランス手段において、燃焼筒内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにすることができる。 According to the combustor of the invention of claim 3, since the flame imbalance means is formed by the intermediate flame holding portion, the flame imbalance means improves the flame holding property of the flame in the intermediate flame holding portion. In the unbalance means, the flame shape in the combustion cylinder can be unbalanced with respect to the radial direction.

請求項４の発明の燃焼器によれば、火炎アンバランス手段を内側流路及び外側流路に１個ずつ設け、この２つの火炎アンバランス手段が周方向に１２０度離間する位置に設定されることから、火炎形状の周方向対称性を崩す効果をより一層高めることができる。 According to the combustor of the fourth aspect of the present invention, one flame unbalance means is provided for each of the inner flow path and the outer flow path, and the two flame unbalance means are set at positions that are 120 degrees apart in the circumferential direction. For this reason, the effect of breaking the circumferential symmetry of the flame shape can be further enhanced.

請求項５の発明の燃焼器によれば、火炎アンバランス手段を内側流路又は外側流路に奇数個設けることから、奇数個の火炎アンバランス手段により火炎形状の周方向対称性を効果的に崩すことができる。 According to the combustor of the fifth aspect of the present invention, since the odd number of flame imbalance means is provided in the inner flow path or the outer flow path, the odd number of flame imbalance means effectively improves the circumferential symmetry of the flame shape. Can be broken.

請求項６の発明の燃焼器によれば、内側スワラーベーン又は外側スワラーベーンの少なくともいずれか一方における空気の流動方向に対する上流側端部に該流動方向に沿って設けられる流路板を備えることから、内側流路と外側流路との関係において固有振動数が異なる流路の存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 According to the combustor of the sixth aspect of the invention, since the upstream end portion with respect to the air flow direction in at least one of the inner swirler vane and the outer swirler vane is provided with the flow path plate provided along the flow direction. The presence of a channel having a different natural frequency in the relationship between the channel and the outer channel serves as a damping action, and the occurrence of a high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder is suppressed. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

請求項７の発明の燃焼器によれば、内側スワラーベーン又は外側スワラーベーンにおける空気の流動方向に対する上流側端部に該流動方向に沿って複数設けられ、該流動方向に対する長さが不等長である流路板を備えることから、周方向に対して固有振動数が異なる流路の存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、長さが異なる流路のバリエーションが増えることで、音響的な減衰効果が大きくすることができる。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 According to the combustor of the invention of claim 7, a plurality of upstream end portions with respect to the air flow direction in the inner swirler vane or the outer swirler vane are provided along the flow direction, and the lengths in the flow direction are unequal. Since the flow path plate is provided, the presence of flow paths having different natural frequencies with respect to the circumferential direction acts as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder is suppressed. Moreover, the acoustic attenuation effect can be increased by increasing variations of the flow paths having different lengths. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

以下に、本発明に係る燃焼器の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments of a combustor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図１は、本発明の実施例１に係る燃焼器の概略構成を示す模式的断面図（図２に示すＸ−Ｘ断面）、図２は、本発明の実施例１に係る燃焼器を示す正面図、図３は、本発明の実施例１に係る燃焼器が適用されるガスタービンの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view (XX cross section shown in FIG. 2) showing a schematic configuration of the combustor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the combustor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram of a gas turbine to which the combustor according to the first embodiment of the present invention is applied.

図３に示すように、本発明に係る燃焼器１を備える実施例１のガスタービン５０は、タービン５２の周方向に複数の燃焼器１が配置され、該複数の燃焼器１で圧縮空気に燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンの静翼６１及び動翼６２に供給することで回転動力を得るものである。 As shown in FIG. 3, in the gas turbine 50 of the first embodiment including the combustor 1 according to the present invention, a plurality of combustors 1 are arranged in the circumferential direction of the turbine 52, and the plurality of combustors 1 convert to compressed air. Rotational power is obtained by supplying fuel to burn and supplying the generated combustion gas to the stationary blade 61 and the moving blade 62 of the turbine.

ガスタービン５０は、圧縮機５１と燃焼器１とタービン５２と排気室５３により構成され、このタービン５２にロータ（タービン軸）５４を介して図示しない発電機が連結されている。この圧縮機５１は、空気を取り込む空気取入口５５を有し、圧縮機車室５６内に複数の静翼５７と動翼５８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド５９が設けられている。燃焼器１は、圧縮機５１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン５２は、タービン車室６０内に複数の静翼６１と動翼６２が交互に配設されている。排気室５３は、タービン５２に連続する排気ディフューザ６３を有している。また、圧縮機５１、燃焼器１、タービン５２、排気室５３の中心部を貫通するようにロータ５４が位置しており、圧縮機５１側の端部が軸受部６４により回転自在に支持される一方、排気室５３側の端部が軸受部６５により回転自在に支持されている。そして、このロータ５４に複数のディスクプレートが固定され、各動翼５８、６２が連結されると共に、圧縮機５１側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。 The gas turbine 50 includes a compressor 51, a combustor 1, a turbine 52, and an exhaust chamber 53, and a generator (not shown) is connected to the turbine 52 via a rotor (turbine shaft) 54. The compressor 51 has an air intake 55 for taking in air, a plurality of stationary blades 57 and moving blades 58 are alternately arranged in a compressor casing 56, and a bleed manifold 59 is provided outside thereof. ing. The combustor 1 is combustible by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 51 and igniting it with a burner. In the turbine 52, a plurality of stationary blades 61 and moving blades 62 are alternately arranged in a turbine casing 60. The exhaust chamber 53 has an exhaust diffuser 63 continuous with the turbine 52. Further, the rotor 54 is positioned so as to penetrate through the center of the compressor 51, the combustor 1, the turbine 52, and the exhaust chamber 53, and the end portion on the compressor 51 side is rotatably supported by the bearing portion 64. On the other hand, the end portion on the exhaust chamber 53 side is rotatably supported by the bearing portion 65. A plurality of disk plates are fixed to the rotor 54, the rotor blades 58 and 62 are connected, and a drive shaft of a generator (not shown) is connected to the end portion on the compressor 51 side.

従って、圧縮機５１の空気取入口５５から取り込まれた空気が、複数の静翼５７と動翼５８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン５２を構成する複数の静翼６１と動翼６２を通過することでロータ５４を駆動回転し、このロータ５４に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室５３の排気ディフューザ６３で動圧が静圧に変換されてから大気に放出される。 Accordingly, the air taken in from the air intake 55 of the compressor 51 passes through the plurality of stationary blades 57 and the moving blades 58 and is compressed into high-temperature and high-pressure compressed air. Combustion occurs when a predetermined fuel is supplied to the compressed air. The high-temperature and high-pressure combustion gas that is the working fluid generated in the combustor 1 passes through the plurality of stationary blades 61 and the moving blades 62 constituting the turbine 52 to drive and rotate the rotor 54. While the generator connected to 54 is driven, the exhaust gas is discharged into the atmosphere after the dynamic pressure is converted to static pressure by the exhaust diffuser 63 in the exhaust chamber 53.

上述した燃焼器１は、さらに具体的には、圧縮機５１の出口部後方であってタービン５２の入口部前方に配置される。また、この燃焼器１は、タービン５２の周方向、すなわち、環状に組み立てられる複数の静翼６１の周方向に沿って環状に複数配置される。 More specifically, the above-described combustor 1 is disposed behind the outlet portion of the compressor 51 and in front of the inlet portion of the turbine 52. A plurality of the combustors 1 are annularly arranged along the circumferential direction of the turbine 52, that is, along the circumferential direction of the plurality of stationary blades 61 assembled in an annular shape.

各燃焼器１は、図１に示すように、燃焼用空気と燃料とが燃焼可能な燃焼領域を有する燃焼筒２と、燃焼筒２に接続される内筒としてのスワラー支持筒３と、スワラー支持筒３の内側に設けられる二重スワラー４とを有する。 As shown in FIG. 1, each combustor 1 includes a combustion cylinder 2 having a combustion region in which combustion air and fuel can be combusted, a swirler support cylinder 3 as an inner cylinder connected to the combustion cylinder 2, and a swirler. And a double swirler 4 provided inside the support tube 3.

燃焼筒２は、円筒状に形成され、内側に燃焼用空気と燃料とが燃焼可能な燃焼領域が形成される。そして、燃焼筒２は、一端部がタービン５２の第１段目の静翼６１（図３参照）に接続される。スワラー支持筒３は、円筒状に形成され、燃焼筒２と同軸に設けられる。スワラー支持筒３は、接続リング５を介して一端部が燃焼筒２の他端部に接続される。スワラー支持筒３の他端部側には、一端面が閉鎖された円筒状のトップハット６がスワラー支持筒３に対して軸方向に間隔をあけて設けられている。トップハット６は、圧縮機５１の圧縮機車室５６（図３参照）に固定されると共に燃焼筒２及びスワラー支持筒３との間に燃焼用空気流路７を画成する。そして、スワラー支持筒３は、このトップハット６に複数のサポート部材８を介して支持されている。 The combustion cylinder 2 is formed in a cylindrical shape, and a combustion region in which combustion air and fuel can be combusted is formed inside. The combustion cylinder 2 has one end connected to the first stage stationary blade 61 (see FIG. 3) of the turbine 52. The swirler support cylinder 3 is formed in a cylindrical shape and is provided coaxially with the combustion cylinder 2. One end of the swirler support cylinder 3 is connected to the other end of the combustion cylinder 2 via a connection ring 5. On the other end side of the swirler support tube 3, a cylindrical top hat 6 whose one end surface is closed is provided with an interval in the axial direction with respect to the swirler support tube 3. The top hat 6 is fixed to the compressor casing 56 (see FIG. 3) of the compressor 51 and defines a combustion air flow path 7 between the combustion cylinder 2 and the swirler support cylinder 3. The swirler support cylinder 3 is supported by the top hat 6 via a plurality of support members 8.

二重スワラー４は、このスワラー支持筒３の内部に設けられる。二重スワラー４は、内側スワラー９と、この内側スワラー９の外側に設けられる外側スワラー１０を有している。そして、この内側スワラー９は、燃焼用空気が通過可能な円筒状に形成される内側流路１１と、この内側流路１１に設けられる複数の内側スワラーベーン１２を有し、外側スワラー１０は、燃焼用空気が通過可能な円筒状に形成される外側流路１３と、この外側流路１３に設けられる複数の外側スワラーベーン１４を有する。 The double swirler 4 is provided inside the swirler support tube 3. The double swirler 4 includes an inner swirler 9 and an outer swirler 10 provided outside the inner swirler 9. The inner swirler 9 has an inner flow path 11 formed in a cylindrical shape through which combustion air can pass, and a plurality of inner swirler vanes 12 provided in the inner flow path 11, and the outer swirler 10 is a combustion The outer flow path 13 is formed in a cylindrical shape through which the working air can pass, and a plurality of outer swirler vanes 14 provided in the outer flow path 13.

具体的には、内側流路１１及び外側流路１３は、このスワラー支持筒３と同軸に設けられる円筒状の内側基盤１５と、スワラー支持筒３と内側基盤１５との間このスワラー支持筒３と同軸に設けられる円筒状の中間基盤１６により形成される。すなわち、スワラー支持筒３、内側基盤１５及び中間基盤１６は、燃焼筒２の空気の流動方向上流側にこの燃焼筒２と同軸に設けられる。スワラー支持筒３、内側基盤１５及び中間基盤１６は、それぞれ径方向に対して所定の間隔をあけて配置される。 Specifically, the inner flow path 11 and the outer flow path 13 include a cylindrical inner base 15 provided coaxially with the swirler support cylinder 3, and the swirler support cylinder 3 between the swirler support cylinder 3 and the inner base 15. And a cylindrical intermediate base 16 provided coaxially. That is, the swirler support cylinder 3, the inner base 15, and the intermediate base 16 are provided coaxially with the combustion cylinder 2 on the upstream side of the combustion cylinder 2 in the air flow direction. The swirler support tube 3, the inner base 15 and the intermediate base 16 are arranged at predetermined intervals in the radial direction.

内側基盤１５は、円筒状に形成され基端部がトップハット６の内面に固定される一方、先端部１５ａが閉鎖されている。この内側基盤１５の外周面には周方向に所定の間隔をあけて複数の内側スワラーベーン１２が設けられる。そして、中間基盤１６は、この複数の内側スワラーベーン１２を介して内側基盤１５に連結されている。これにより、内側流路１１は、内側基盤１５と中間基盤１６とによりスワラー支持筒３と同軸、すなわち、燃焼筒２と同軸な円筒状の流路として画成される。そして、内側流路１１は、一端部が入口端部１１ａとして上述の燃焼用空気流路７に連通すると共に他端部が出口端部１１ｂとして上述の燃焼筒２の内部に連通することで、圧縮機５１で圧縮された燃焼用空気が入口端部１１ａから出口端部１１ｂ方向に通過可能である。複数の内側スワラーベーン１２は、この内側流路１１の周方向に対して所定間隔をあけて配置されることになる。また、複数の内側スワラーベーン１２は、隣接する内側スワラーベーン１２との間に内側部分流路１１ｃを各々画成する。 The inner base 15 is formed in a cylindrical shape, and the base end is fixed to the inner surface of the top hat 6, while the front end 15 a is closed. A plurality of inner swirler vanes 12 are provided on the outer peripheral surface of the inner base 15 at a predetermined interval in the circumferential direction. The intermediate base 16 is connected to the inner base 15 via the plurality of inner swirler vanes 12. Accordingly, the inner flow path 11 is defined as a cylindrical flow path that is coaxial with the swirler support cylinder 3, that is, coaxial with the combustion cylinder 2, by the inner base 15 and the intermediate base 16. The inner flow path 11 has one end communicating with the combustion air flow path 7 as an inlet end 11a and the other end communicating with the inside of the combustion cylinder 2 as an outlet end 11b. Combustion air compressed by the compressor 51 can pass from the inlet end portion 11a toward the outlet end portion 11b. The plurality of inner swirler vanes 12 are arranged at predetermined intervals with respect to the circumferential direction of the inner flow path 11. The plurality of inner swirler vanes 12 each define an inner partial flow path 11c between the adjacent inner swirler vanes 12.

また、中間基盤１６の外周面には周方向に所定の間隔をあけて複数の外側スワラーベーン１４が設けられる。そして、中間基盤１６は、この複数の外側スワラーベーン１４を介して上述のスワラー支持筒３に連結されている。これにより、外側流路１３は、中間基盤１６とスワラー支持筒３によりこのスワラー支持筒３と同軸、すなわち、燃焼筒２と同軸な円筒状の流路として画成される。そして、外側流路１３は、一端部が入口端部１３ａとして上述の燃焼用空気流路７に連通すると共に他端部が出口端部１３ｂとして上述の燃焼筒２の内部に連通することで、圧縮機５１で圧縮された燃焼用空気が入口端部１３ａから出口端部１３ｂ方向に通過可能である。複数の外側スワラーベーン１４は、この外側流路１３の周方向に対して所定間隔をあけて配置されることになる。また、複数の外側スワラーベーン１４は、隣接する外側スワラーベーン１４との間に外側部分流路１３ｃを各々画成する。 A plurality of outer swirler vanes 14 are provided on the outer peripheral surface of the intermediate base 16 with a predetermined interval in the circumferential direction. And the intermediate | middle base | substrate 16 is connected with the above-mentioned swirler support cylinder 3 through this some outer swirler vane 14. FIG. As a result, the outer flow path 13 is defined by the intermediate base 16 and the swirler support cylinder 3 as a cylindrical flow path that is coaxial with the swirler support cylinder 3, that is, coaxial with the combustion cylinder 2. And as for the outer side flow path 13, one end part is connected to the above-mentioned combustion air flow path 7 as an inlet end part 13a, and the other end part is connected to the inside of the above-mentioned combustion cylinder 2 as an outlet end part 13b. Combustion air compressed by the compressor 51 can pass from the inlet end 13a toward the outlet end 13b. The plurality of outer swirler vanes 14 are arranged at a predetermined interval with respect to the circumferential direction of the outer flow path 13. Further, the plurality of outer swirler vanes 14 each define an outer partial flow path 13 c between the adjacent outer swirler vanes 14.

また、中間基盤１６は、一端部が開放されると共に他端部に円環状の先端部１６ａが形成され、この先端部１６ａが内側基盤１５の先端部１５ａと軸方向に対して面一となるように配置されている。さらに、スワラー支持筒３は、上述したように一端部が開放されると共に他端部に円環状の先端部３ａが形成され、この先端部３ａも内側基盤１５の先端部１５ａと軸方向に対して面一となるように配置されている。つまり、スワラー支持筒３の先端部３ａ、内側基盤１５の先端部１５ａ、中間基盤１６の先端部１６ａ、内側流路１１の出口端部１１ｂ及び外側流路１３の出口端部１３ｂは、燃焼筒２の軸方向に対してすべて面一となり、燃焼筒２の軸線を基準として径方向に対してほぼ対称な形状になっている。 The intermediate base 16 has one end opened and an annular tip 16a formed at the other end. The tip 16a is flush with the tip 15a of the inner base 15 in the axial direction. Are arranged as follows. Further, as described above, the swirler support tube 3 is opened at one end portion and formed with an annular tip portion 3a at the other end portion, and this tip portion 3a is also in the axial direction with respect to the tip portion 15a of the inner base 15. Are arranged to be flush with each other. That is, the tip 3a of the swirler support tube 3, the tip 15a of the inner base 15, the tip 16a of the intermediate base 16, the outlet end 11b of the inner channel 11, and the outlet end 13b of the outer channel 13 are the combustion cylinders. They are all flush with respect to the axial direction of 2 and are substantially symmetrical with respect to the radial direction with respect to the axis of the combustion cylinder 2.

複数の内側スワラーベーン１２及び外側スワラーベーン１４は、それぞれ内側流路１１、外側流路１３内の空気の流動方向（燃焼筒２の軸線方向）に沿うように延設される。さらに、複数の内側スワラーベーン１２及び外側スワラーベーン１４は、それぞれ内側流路１１、外側流路１３を通過する燃焼用空気を旋回させて旋回気流を形成可能である。 The plurality of inner swirler vanes 12 and the outer swirler vanes 14 extend so as to follow the flow direction of air in the inner flow path 11 and the outer flow path 13 (the axial direction of the combustion cylinder 2), respectively. Further, the plurality of inner swirler vanes 12 and outer swirler vanes 14 can form a swirling airflow by swirling combustion air passing through the inner flow path 11 and the outer flow path 13 respectively.

すなわち、燃焼用空気流路７を流動してきた燃焼用空気は、トップハット６の内面に衝突して折り返し、入口端部１１ａ及び入口端部１３ａを介して内側流路１１及び外側流路１３に分かれて導入されこの内側流路１１及び外側流路１３を通過し、内側スワラーベーン１２及び外側スワラーベーン１４により旋回されて、出口端部１１ｂ及び出口端部１３ｂから旋回気流として各々吹き出される。 That is, the combustion air that has flowed through the combustion air flow path 7 collides with the inner surface of the top hat 6 and is turned back to the inner flow path 11 and the outer flow path 13 via the inlet end portion 11a and the inlet end portion 13a. It is introduced separately, passes through the inner channel 11 and the outer channel 13, is swirled by the inner swirler vane 12 and the outer swirler vane 14, and is blown out as a swirling air flow from the outlet end 11b and the outlet end 13b, respectively.

この複数の内側スワラーベーン１２及び外側スワラーベーン１４には、各々その側面に燃料噴射口１７が複数形成されている。燃料噴射口１７は、外側スワラーベーン１４よりも内側スワラーベーン１２の方が多く形成されている。本図では、１つの内側スワラーベーン１２には、両側面に３つずつ燃料噴射口１７が形成するのに対して、外側スワラーベーン１４には両側面に２つずつとしている。各燃料噴射口１７は、内側基盤１５や中間基盤１６の壁面内などを通過する燃料供給系統に接続される。 Each of the plurality of inner swirler vanes 12 and outer swirler vanes 14 has a plurality of fuel injection ports 17 formed on the side surfaces thereof. More fuel injection ports 17 are formed in the inner swirler vanes 12 than in the outer swirler vanes 14. In this figure, one inner swirler vane 12 has three fuel injection ports 17 on both side surfaces, whereas the outer swirler vane 14 has two on each side surface. Each fuel injection port 17 is connected to a fuel supply system that passes through the inside surface of the inner base 15 and the intermediate base 16.

そして、各燃料噴射口１７には、この燃料供給系統を介して燃料が供給され、この供給された燃料は、この燃料噴射口１７から内側流路１１、外側流路１３を通過する燃焼用空気に向けて噴射される。このとき、燃料噴射口１７から噴射される燃料は、この燃料噴射口１７が内側スワラーベーン１２、外側スワラーベーン１４の側面に形成されていることから、内側流路１１、外側流路１３を通過する燃焼用空気と交差する方向に噴射される。これにより、燃料及び燃焼用空気が出口端部１１ｂ及び出口端部１３ｂから吹き出すまでの間に、この燃料と燃焼用空気との予混合が促進され、均一な予混合気となり旋回気流として吹き出されるため、燃焼筒２内で安定して燃焼することができ、ＮＯｘの発生を抑制することができる。 Each fuel injection port 17 is supplied with fuel via this fuel supply system, and the supplied fuel passes through the fuel injection port 17 and passes through the inner flow path 11 and the outer flow path 13 for combustion air. It is injected toward At this time, the fuel injected from the fuel injection port 17 is combusted through the inner flow path 11 and the outer flow path 13 because the fuel injection port 17 is formed on the side surfaces of the inner swirler vane 12 and the outer swirler vane 14. It is injected in the direction that intersects the working air. As a result, the premixing of the fuel and the combustion air is promoted until the fuel and the combustion air are blown out from the outlet end portion 11b and the outlet end portion 13b. Therefore, it can combust stably in the combustion cylinder 2, and generation | occurrence | production of NOx can be suppressed.

また、燃料噴射口１７の個数が内側スワラーベーン１２の方が多くなっていることから、内側流路１１を通過する燃焼用空気に対する燃料噴射量の方が外側流路１３を通過する燃焼用空気に対する燃料噴射量よりも多くなっている。本実施例では、内側流路１１を通過する燃焼用空気と燃料との予混合気が燃料過濃状態（リッチ状態）、外側流路１３を通過する燃焼用空気と燃料との予混合気が燃料希釈状態（リーン状態）となるようにしている。これにより、燃焼筒２内の内側スワラー９側のリッチ状態の予混合気が燃焼した際の火炎は酸素が不足していることから、火炎面温度の低下を図ることができ、この結果、内側スワラー９側でのＮＯｘの発生を低減することができる。また、燃焼筒２内の外側スワラー１０側のリーン状態の予混合気が燃焼した際の火炎は燃料が少なく燃料ガス温度が低いため、ＮＯｘの発生が少ない。このように、この燃焼器１ではリーン領域とリッチ領域で燃焼を行うため、全体として、ＮＯｘの発生を低減することができる。 Further, since the number of the fuel injection ports 17 is larger in the inner swirler vane 12, the fuel injection amount with respect to the combustion air passing through the inner flow path 11 is greater than that in the combustion air passing through the outer flow path 13. More than the fuel injection amount. In this embodiment, the premixed mixture of combustion air and fuel passing through the inner flow path 11 is in a fuel rich state (rich state), and the premixed mixture of combustion air and fuel passing through the outer flow path 13 is The fuel is diluted (lean). As a result, the flame when the rich premixed gas on the inner swirler 9 side in the combustion cylinder 2 combusts is deficient in oxygen, so that the flame surface temperature can be lowered. Generation of NOx on the swirler 9 side can be reduced. Further, since the lean premixed gas on the outer swirler 10 side in the combustion cylinder 2 burns, there is little fuel and the fuel gas temperature is low, so there is little generation of NOx. Thus, since this combustor 1 performs combustion in the lean region and the rich region, the generation of NOx can be reduced as a whole.

なお、本実施例の燃焼器１は、燃焼筒２の周方向に沿う複数個所（本実施例では３つ、図１参照）に円筒状のスクープ１９を設けている。このスクープ１９は、燃焼筒２の内部空間と燃焼用空気流路７とを連通している。これにより、燃焼用空気流路７内の比較的低温な燃焼用空気が各スクープ１９を介して燃焼筒２内の軸線方向に向けて供給される。このため、リッチ燃焼している比較的高温な領域の温度がこの低温な燃焼用空気により一気に温度低下し、ＮＯｘの生成を抑制することができ、さらに、リッチ状態の予混合気が燃焼した後に残留する未燃燃料を再燃焼することができる。また、スワラー支持筒３の先端部３ａの下流側には渦防止リング１８がこのスワラー支持筒３と連続的に設けられている。渦防止リング１８は、下流側に向かって内径が大きくなるような曲面状の傾斜面を有しており、これにより火炎のよどみや渦巻きを防止している。 In addition, the combustor 1 of this embodiment is provided with cylindrical scoops 19 at a plurality of locations (three in this embodiment, see FIG. 1) along the circumferential direction of the combustion cylinder 2. The scoop 19 communicates the internal space of the combustion cylinder 2 with the combustion air flow path 7. As a result, relatively low-temperature combustion air in the combustion air flow path 7 is supplied toward the axial direction in the combustion cylinder 2 via each scoop 19. For this reason, the temperature of the relatively high temperature region where the rich combustion is performed can be rapidly reduced by the low temperature combustion air, and the generation of NOx can be suppressed. Further, after the rich premixed gas is burned The remaining unburned fuel can be reburned. A swirl prevention ring 18 is provided continuously with the swirler support tube 3 on the downstream side of the distal end portion 3 a of the swirler support tube 3. The vortex prevention ring 18 has a curved inclined surface whose inner diameter increases toward the downstream side, thereby preventing stagnation and vortex of the flame.

ところで、通常、このような燃焼器では、燃焼の際、ある条件によっては、燃焼器の燃焼筒の断面方向について、例えば、図８に示すような圧力変動モード（外周が燃焼筒の壁面、直径線が節、＋−のマークが位相関係を示す。）の非常に高い周波数の燃焼振動が発生するおそれがあり、これにより、装置が損傷してしまうおそれがある。 By the way, normally, in such a combustor, depending on certain conditions, for example, in the cross-sectional direction of the combustion cylinder of the combustor, for example, a pressure fluctuation mode as shown in FIG. Very high frequency combustion oscillations may occur, which may damage the device.

そこで、本実施例の燃焼器１では、図１又は図２に示すように、燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする火炎アンバランス手段として内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３を適切な位置に設けることでより効果的な燃焼振動の低減を図っている。 Therefore, in the combustor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, the internal flame unbalance unit 30 and the flame unbalance means that unbalance the flame shape in the combustion cylinder 2 with respect to the radial direction. By providing the outer flame unbalanced portion 33 at an appropriate position, combustion vibration can be more effectively reduced.

具体的には、燃焼器１は、内側流路１１の出口端部１１ｂに沿って設けられる円環状の内保炎ツバ３１と、外側流路１３の出口端部１３ｂに沿って設けられる円環状の外保炎ツバ３４を備える。内保炎ツバ３１は、内側流路１１の燃焼領域への出口端部１１ｂにて、基端が内側基盤１５の先端部１５ａに固定されると共に先端が内側流路１１の中心側に突出する。外保炎ツバ３４は、外側流路１３の燃焼領域への出口端部１３ｂにて、基端が中間基盤１６の先端部１６ａに固定されると共に先端が外側流路１３の中心側に突出する。この内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４は、それぞれ内側流路１１、外側流路１３に突出することで、この部分に小さな火炎の渦をつくり低流速域を形成する。この結果、火炎形状に対応する既燃ガス領域Ａ（図１参照）を内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４の位置まで保持することができ、火炎の保炎性を向上することができる。なおここで、内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４の先端が内側流路１１、外側流路１３の中心側に突出するというのは、要するに、内側流路１１、外側流路１３から各々吹き出される旋回気流に向かって突出するということである。 Specifically, the combustor 1 includes an annular inner flame retaining flange 31 provided along the outlet end portion 11 b of the inner flow path 11 and an annular shape provided along the outlet end portion 13 b of the outer flow path 13. The outer flame holding collar 34 is provided. The inner flame retaining flange 31 is fixed at the distal end portion 15 a of the inner base plate 15 at the outlet end portion 11 b to the combustion region of the inner flow passage 11 and the distal end protrudes toward the center side of the inner flow passage 11. . The outer flame retaining flange 34 is fixed at the distal end portion 16 a of the intermediate base 16 at the outlet end portion 13 b of the outer flow path 13 to the combustion region, and the distal end protrudes toward the center side of the outer flow path 13. . The inner flame retaining flange 31 and the outer flame retaining flange 34 protrude into the inner flow path 11 and the outer flow path 13, respectively, thereby creating a small flame vortex in this portion to form a low flow velocity region. As a result, the burned gas region A (see FIG. 1) corresponding to the flame shape can be held up to the positions of the inner flame holding collar 31 and the outer flame holding collar 34, and the flame holding performance of the flame can be improved. . Here, the tips of the inner flame retaining flange 31 and the outer flame retaining flange 34 project toward the center side of the inner flow path 11 and the outer flow path 13 in essence from the inner flow path 11 and the outer flow path 13 respectively. That is, it protrudes toward the swirling airflow that is blown out.

そして、上記の内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３は、この内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４にそれぞれ切り欠き３２、３５を１つずつ形成することで、内側流路１１側と外側流路１３側に１つずつ設けられる。すなわち、この内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３では、内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４に切り欠き３２、３５を設けることで、この切り欠き３２、３５の部分において火炎の保炎性が低下することから、既燃ガス領域Ａ（図１参照）が下流側に後退し、予混合気領域Ｂ（図１参照）が延びた状態になる。すると、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、燃焼筒２内の火炎形状が径方向に対してアンバランスになる。 The inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are formed with notches 32 and 35 in the inner flame retaining flange 31 and the outer flame retaining flange 34, respectively, thereby forming the inner flow path. One on the 11 side and one on the outer flow path 13 side. That is, in the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33, the notches 32 and 35 are provided in the inner flame retaining flange 31 and the outer flame retaining flange 34, so that the flames are formed in the notches 32 and 35. Since the flame-holding property of the burned gas region decreases, the burned gas region A (see FIG. 1) moves backward and the premixed gas region B (see FIG. 1) extends. Then, in the inner flame unbalance part 30 and the outer flame unbalance part 33, the flame shape in the combustion cylinder 2 becomes unbalanced with respect to the radial direction.

このように、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、火炎形状が径方向に対してアンバランスになると、この部分での火炎面の軸方向の長さが変化し、燃料噴射口１７から火炎面までの長さが変化する。この結果、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が設けられている内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃ内の気柱の固有振動数が変化し、このため、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。したがって、燃焼振動を低く抑えることができる。 Thus, when the flame shape becomes unbalanced with respect to the radial direction in the inner flame unbalanced part 30 and the outer flame unbalanced part 33, the axial length of the flame surface at this part changes, and the fuel injection The length from the mouth 17 to the flame surface changes. As a result, the natural frequency of the air column in the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c in which the inner flame unbalanced part 30 and the outer flame unbalanced part 33 are provided is changed. On the other hand, the presence of the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c having different natural frequencies serves as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 is suppressed. Therefore, combustion vibration can be suppressed low.

また、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、火炎が周方向に対して固定されることから火炎の回転が防止され、例えば、図８のＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２で示したような断面内振動モードにおいて、「＋」と「−」が反転することで生じる火炎の回転に起因した回転振動モードの発生を抑制することができる。 Further, in the inner flame unbalanced part 30 and the outer flame unbalanced part 33, the flame is fixed with respect to the circumferential direction, so that the rotation of the flame is prevented. For example, the cross section as shown by TYPE1 or TYPE2 in FIG. In the internal vibration mode, it is possible to suppress the occurrence of the rotational vibration mode due to the rotation of the flame caused by the reversal of “+” and “−”.

ここで、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３は、周方向に対して非対称な位置に設けられる。周方向に対して非対称な位置とは、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）における直径線（位相が反転する節）が引けないような位置であり、ここでは、内火炎アンバランス部３０と外火炎アンバランス部３３とが周方向に重ならず、スワラー支持筒３の軸線上の径方向中心に対して点対称とならない位置に設定している。さらに具体的には、本実施例のように、内火炎アンバランス部３０と外火炎アンバランス部３３との合計が偶数個である場合、切り欠き３２の中心と切り欠き３５の中心とが径方向中心に対してなす角度θが次式（１）を満たすような位置であり、さらに言えば、本実施例のように内火炎アンバランス部３０と外火炎アンバランス部３３との合計が２個である場合には、θ＝１２０度とするのが最も好ましい。すなわち、本実施例では、内火炎アンバランス部３０の切り欠き３２と外火炎アンバランス部３３の切り欠き３５とは周方向に１２０度離間する位置に設定される。

θ＝３６０／２ｎ−１（ｎ＝２、３・・・）・・・（１）
Here, the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction. The asymmetric position with respect to the circumferential direction means that diameter lines (nodes whose phases are reversed) cannot be drawn in the vibration mode (see FIG. 8) of TYPE 1 or TYPE 2 in which the cross section of the combustion cylinder 2 is evenly divided. Here, the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 do not overlap in the circumferential direction and are not point-symmetric with respect to the radial center on the axis of the swirler support tube 3. Is set. More specifically, as in this embodiment, when the total number of the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 is an even number, the center of the notch 32 and the center of the notch 35 are the diameters. The angle θ formed with respect to the direction center satisfies the following expression (1). More specifically, the total number of the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 is 2 as in this embodiment. In the case of a single unit, it is most preferable that θ = 120 degrees. That is, in this embodiment, the notch 32 of the inner flame unbalanced part 30 and the notch 35 of the outer flame unbalanced part 33 are set at positions that are 120 degrees apart in the circumferential direction.

θ = 360 / 2n−1 (n = 2, 3,...) (1)

上記のように内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が周方向に対して非対称な位置に設けられることで、燃焼筒２内における火炎形状の周方向対称性が崩れることから、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）の「＋」「−」の関係が崩され、このタイプの振動モードの発生自体が抑制される。さらに、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が角度θ＝１２０度にとなるような位置に設定されることで、火炎形状の周方向対称性を崩す効果がより一層高まる。なお、切り欠き３２、３５を設ける部分の比率は、円環状の出口端部１１ｂ、１３ｂの１２分の１周から４分の１周の間とするのが好ましい。 Since the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction as described above, the circumferential symmetry of the flame shape in the combustion cylinder 2 is lost, so The relationship of “+” and “−” in vibration modes (see FIG. 8) of TYPE 1 and TYPE 2 in which the cross section of the cylinder 2 is equally divided into even numbers is broken, and the occurrence of this type of vibration mode itself is suppressed. . Furthermore, by setting the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 at such a position that the angle θ = 120 degrees, the effect of breaking the circumferential symmetry of the flame shape is further enhanced. In addition, it is preferable that the ratio of the part which provides the notches 32 and 35 is between 1/12 rounds and 1/4 rounds of the cyclic | annular exit end parts 11b and 13b.

以上で説明した本発明の実施例１に係る燃焼器１によれば、燃焼用空気と燃料とが内部で燃焼可能な燃焼領域を有する燃焼筒２と、円筒状に形成され燃焼筒２と同軸に設けられる内側流路１１と、この内側流路１１に周方向に所定間隔をあけて複数設けられる内側スワラーベーン１２とを有する内側スワラー９と、内側スワラー９の外側に円筒状に形成され燃焼筒２と同軸に設けられる外側流路１３と、この外側流路１３に周方向に所定間隔をあけて複数設けられる外側スワラーベーン１４とを有する外側スワラー１０と、内側流路１１及び外側流路１３における燃焼領域への出口端部１１ｂ、１３ｂにおいて周方向に対して非対称な位置に複数設けられると共に燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３とを備える。 According to the combustor 1 according to the first embodiment of the present invention described above, the combustion cylinder 2 having the combustion region in which the combustion air and the fuel can be combusted inside, and the cylindrical cylinder formed coaxially with the combustion cylinder 2 An inner swirler 9 having a plurality of inner swirler vanes 12 provided at predetermined intervals in the circumferential direction, and a combustion cylinder formed in a cylindrical shape outside the inner swirler 9. 2, an outer swirler 10 having an outer flow path 13 provided coaxially with the outer flow path 13, and a plurality of outer swirler vanes 14 provided at predetermined intervals in the circumferential direction in the outer flow path 13, and the inner flow path 11 and the outer flow path 13. An inner flame unbalance that is provided in a plurality of positions asymmetrically with respect to the circumferential direction at the outlet ends 11b and 13b to the combustion region and unbalances the flame shape in the combustion cylinder 2 with respect to the radial direction. Parts comprising 30 and an outer flame unbalance unit 33.

したがって、内側流路１１及び外側流路１３の出口端部１１ｂ、１３ｂにおいて燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３を設けたことから、この内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、火炎形状が径方向に対してアンバランスになり、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が設けられている内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃ内の気柱の固有振動数が変化する。これにより、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、火炎が周方向に対して固定され、火炎の回転が防止されるので、火炎の回転に起因した回転振動モードの発生を抑制することができる。さらに、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が周方向に対して非対称な位置に設けられることで、燃焼筒２内における火炎形状の周方向対称性が崩れるので、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）の「＋」「−」の関係が崩され、このタイプの振動モードの発生自体を抑制することができる。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 Accordingly, the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 that unbalance the flame shape in the combustion cylinder 2 with respect to the radial direction at the outlet ends 11b and 13b of the inner flow path 11 and the outer flow path 13 are provided. Since the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided, the flame shape is unbalanced with respect to the radial direction, and the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided. The natural frequency of the air column in the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c changes. Thereby, the presence of the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c having different natural frequencies in the circumferential direction acts as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 is suppressed. Further, in the inner flame unbalance unit 30 and the outer flame unbalance unit 33, the flame is fixed with respect to the circumferential direction, and the rotation of the flame is prevented, so that the generation of the rotational vibration mode due to the rotation of the flame is suppressed. be able to. Furthermore, since the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction, the circumferential symmetry of the flame shape in the combustion tube 2 is broken. The relationship of “+” and “−” in the vibration modes (see FIG. 8) of TYPE1 and TYPE2 in which the cross section is equally divided into even numbers is broken, and the occurrence of this type of vibration mode itself can be suppressed. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係る燃焼器１によれば、基端が出口端部１１ｂ、１３ｂに固定され先端が内側流路１１、外側流路１３の中心側に突出する円環状の内保炎ツバ３１及び外保炎ツバ３４を備え、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３は、内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４に設けられる切り欠き３２、３５により形成される。したがって、この内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３では、内保炎ツバ３１、外保炎ツバ３４に切り欠き３２、３５を設けることで、この切り欠き３２、３５の部分において火炎の保炎性が低下するので、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３において、燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにすることができる。 Furthermore, according to the combustor 1 according to the first embodiment of the present invention described above, the base end is fixed to the outlet end portions 11b and 13b, and the tip protrudes to the center side of the inner flow path 11 and the outer flow path 13. An inner flame holding collar 31 and an outer flame holding collar 34 are provided, and the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 are provided with a notch 32 provided in the inner flame holding flange 31 and the outer flame holding flange 34, 35. Therefore, in the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33, the notches 32 and 35 are provided in the inner flame retaining flange 31 and the outer flame retaining flange 34, so that the flames are formed at the notches 32 and 35. Therefore, in the inner flame unbalance part 30 and the outer flame unbalance part 33, the flame shape in the combustion cylinder 2 can be unbalanced with respect to the radial direction.

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係る燃焼器１によれば、内火炎アンバランス部３０は内側流路１１に１つ設けられ、外火炎アンバランス部３３は外側流路１３に１つ設けられ、この内火炎アンバランス部３０と外火炎アンバランス部３３とが径方向中心に対してなす角度θが１２０度に設定、すなわち、周方向に１２０度離間する位置に設定される。したがって、内火炎アンバランス部３０及び外火炎アンバランス部３３が角度θ＝１２０度にとなるような位置に設定されることで、火炎形状の周方向対称性を崩す効果をより一層高めることができる。 Furthermore, according to the combustor 1 according to the first embodiment of the present invention described above, one inner flame unbalance part 30 is provided in the inner flow path 11, and the outer flame unbalance part 33 is provided in the outer flow path 13. The angle θ formed by the inner flame unbalanced portion 30 and the outer flame unbalanced portion 33 with respect to the center in the radial direction is set to 120 degrees, that is, set to a position separated by 120 degrees in the circumferential direction. . Therefore, the effect of breaking the circumferential symmetry of the flame shape can be further enhanced by setting the inner flame unbalanced part 30 and the outer flame unbalanced part 33 at a position where the angle θ is 120 degrees. it can.

図４は、本発明の実施例２に係る燃焼器の概略構成を示す模式的断面図、図５は、本発明の実施例２に係る燃焼器を示す正面図である。実施例２に係る燃焼器２０１は、実施例１に係る燃焼器１と略同様の構成であるが、火炎アンバランス手段の形状と位置が実施例１に係る燃焼器１とは異なる。その他、実施例１と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a combustor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a front view illustrating the combustor according to the second embodiment of the present invention. The combustor 201 according to the second embodiment has substantially the same configuration as the combustor 1 according to the first embodiment, but is different from the combustor 1 according to the first embodiment in the shape and position of the flame unbalance means. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in Example 1, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected.

本実施例の燃焼器２０１では、図４、図５に示すように、３つの火炎アンバランス手段として第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が設けられる。本実施例では、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８は、３つすべてが内側流路１１に設けられる。そして、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８は、内側流路１１の壁面、ここでは中間基盤１６の内周面に内側流路１１側に突出して設けられる中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａにより形成される。 In the combustor 201 of the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, a first flame unbalance unit 236, a second flame unbalance unit 237, and a third flame unbalance unit 238 are provided as three flame unbalance means. Provided. In the present embodiment, all of the first flame unbalance portion 236, the second flame unbalance portion 237, and the third flame unbalance portion 238 are provided in the inner flow path 11. The first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238 are arranged on the wall surface of the inner flow path 11, here the inner circumferential surface of the intermediate base 16 and the inner flow path 11 side. The intermediate flame holding portions 236a, 237a, and 238a provided to protrude are formed.

そして、上記の第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８では、この中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａにより火炎の保炎性が向上することから、この第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、既燃ガス領域Ａ（図４参照）が中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａ側に広がり、予混合気領域Ｂ（図４参照）が小さくなる。すると、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、燃焼筒２内の火炎形状が径方向に対してアンバランスになる。 In the first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238, the flame holding ability of the flame is improved by the intermediate flame holding parts 236a, 237a, and 238a. In the first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238, the burned gas region A (see FIG. 4) extends to the intermediate flame holding parts 236a, 237a, 238a side. The premixed gas region B (see FIG. 4) becomes smaller. Then, in the 1st flame unbalance part 236, the 2nd flame unbalance part 237, and the 3rd flame unbalance part 238, the flame shape in the combustion cylinder 2 becomes unbalanced with respect to radial direction.

このように、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、火炎形状が径方向に対してアンバランスになると、この第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が設けられている内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃ内の気柱の固有振動数が変化し、このため、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、火炎が周方向に対して固定されることから火炎の回転が防止され、火炎の回転に起因した回転振動モードの発生を抑制することができる。 As described above, when the flame shape is unbalanced with respect to the radial direction in the first flame unbalance portion 236, the second flame unbalance portion 237, and the third flame unbalance portion 238, the first flame unbalance portion 236 is used. The natural frequency of the air column in the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c in which the second flame unbalance part 237 and the third flame unbalance part 238 are provided changes. On the other hand, the presence of the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c having different natural frequencies serves as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 is suppressed. In addition, in the first flame unbalance unit 236, the second flame unbalance unit 237, and the third flame unbalance unit 238, the flame is prevented from rotating in the circumferential direction, so that the rotation of the flame is prevented. Occurrence of the resulting rotational vibration mode can be suppressed.

ここで、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８は、周方向に対して非対称な位置に設けられる。周方向に対して非対称な位置とは、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）における直径線（位相が反転する節）が引けないような位置であり、ここでは、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８とが周方向に重ならず、スワラー支持筒３の軸線上の径方向中心に対して点対称とならない位置に設定している。さらに具体的には、本実施例のように、本発明の火炎アンバランス手段を内側流路１１に奇数個、すなわち、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８の３つ設けることで周方向に対して非対称な位置に設けられることになる。本実施例では、中間保炎部２３６ａの中心と中間保炎部２３７ａの中心とが径方向中心に対してなす角度、中間保炎部２３７ａの中心と中間保炎部２３８ａの中心とが径方向中心に対してなす角度、中間保炎部２３８ａの中心と中間保炎部２３６ａの中心とが径方向中心に対してなす角度は１２０度となっている。 Here, the 1st flame unbalance part 236, the 2nd flame unbalance part 237, and the 3rd flame unbalance part 238 are provided in the asymmetrical position with respect to the circumferential direction. The asymmetric position with respect to the circumferential direction means that diameter lines (nodes whose phases are reversed) cannot be drawn in the vibration mode (see FIG. 8) of TYPE 1 or TYPE 2 in which the cross section of the combustion cylinder 2 is evenly divided. Here, the first flame unbalanced portion 236, the second flame unbalanced portion 237, and the third flame unbalanced portion 238 do not overlap in the circumferential direction, and the diameter on the axis of the swirler support cylinder 3 The position is not point-symmetric with respect to the direction center. More specifically, as in the present embodiment, an odd number of the flame imbalance means of the present invention is provided in the inner flow path 11, that is, the first flame unbalance portion 236, the second flame unbalance portion 237, and the third flame. By providing three unbalanced portions 238, they are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction. In this embodiment, the angle formed by the center of the intermediate flame holding portion 236a and the center of the intermediate flame holding portion 237a with respect to the radial center, and the center of the intermediate flame holding portion 237a and the center of the intermediate flame holding portion 238a are radial. The angle formed with respect to the center, and the angle formed by the center of the intermediate flame holding portion 238a and the center of the intermediate flame holding portion 236a with respect to the radial center is 120 degrees.

上記のように第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が合わせて奇数個形成され、周方向に対して非対称な位置に設けられることで、燃焼筒２内における火炎形状の周方向対称性が崩れることから、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）の「＋」「−」の関係が崩され、このタイプの振動モードの発生自体が抑制される。 As described above, the first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238 are formed in an odd number and are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction. Since the circumferential symmetry of the flame shape in the cylinder 2 is broken, “+” and “−” in vibration modes (see FIG. 8) of the TYPE 1 and TYPE 2 in which the cross section of the combustion cylinder 2 is equally divided into even numbers. The relationship is broken and the occurrence of this type of vibration mode itself is suppressed.

以上で説明した本発明の実施例２に係る燃焼器２０１によれば、内側流路１１の空気の出口端部１１ｂにおいて周方向に対して非対称な位置に複数設けられると共に燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにする第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８とを備える。したがって、この第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、火炎形状が径方向に対してアンバランスになり、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が設けられている内側部分流路１１ｃ内の気柱の固有振動数が変化する。これにより、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、火炎が周方向に対して固定され、火炎の回転が防止されるので、火炎の回転に起因した回転振動モードの発生を抑制することができる。さらに、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が周方向に対して非対称な位置に設けられることで、燃焼筒２内における火炎形状の周方向対称性が崩れるので、燃焼筒２の断面が偶数個に均等分割されるようなＴＹＰＥ１やＴＹＰＥ２の振動モード（図８参照）の「＋」「−」の関係が崩され、このタイプの振動モードの発生自体を抑制することができる。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 According to the combustor 201 according to the second embodiment of the present invention described above, a plurality of flames in the combustion cylinder 2 are provided at the air outlet end portion 11b of the inner flow passage 11 at positions asymmetric with respect to the circumferential direction. A first flame unbalance part 236, a second flame unbalance part 237, and a third flame unbalance part 238 that make the shape unbalanced with respect to the radial direction are provided. Therefore, in the first flame unbalance portion 236, the second flame unbalance portion 237, and the third flame unbalance portion 238, the flame shape becomes unbalanced with respect to the radial direction, and the first flame unbalance portion 236, The natural frequency of the air column in the inner partial flow path 11c in which the two flame unbalance part 237 and the third flame unbalance part 238 are provided changes. Thereby, the presence of the inner partial flow path 11c having a different natural frequency with respect to the circumferential direction serves as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 is suppressed. Further, in the first flame unbalance unit 236, the second flame unbalance unit 237, and the third flame unbalance unit 238, the flame is fixed with respect to the circumferential direction, and the rotation of the flame is prevented. Occurrence of the resulting rotational vibration mode can be suppressed. Further, the first flame unbalanced portion 236, the second flame unbalanced portion 237, and the third flame unbalanced portion 238 are provided at positions that are asymmetric with respect to the circumferential direction, so that the flame-shaped circumferential direction in the combustion cylinder 2 is obtained. Since the symmetry is broken, the relationship between “+” and “−” in the vibration modes of TYPE 1 and TYPE 2 (see FIG. 8) in which the cross section of the combustion cylinder 2 is evenly divided is broken, and this type of vibration mode is broken. Can be suppressed. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

さらに、以上で説明した本発明の実施例２に係る燃焼器２０１によれば、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８は、内側流路１１の壁面に突出して設けられる中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａにより形成される。したがって、この第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８では、内側流路１１の壁面に中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａを設けることで、この中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａにおいて火炎の保炎性が向上するので、第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８において、燃焼筒２内の火炎形状を径方向に対してアンバランスにすることができる。 Furthermore, according to the combustor 201 according to the second embodiment of the present invention described above, the first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238 are connected to the inner flow path 11. The intermediate flame holding portions 236a, 237a, and 238a are provided so as to protrude from the wall surface. Therefore, in the first flame unbalanced part 236, the second flame unbalanced part 237, and the third flame unbalanced part 238, by providing intermediate flame holding parts 236a, 237a, 238a on the wall surface of the inner flow path 11, Since the flame holding property of the flame is improved in the intermediate flame holding portions 236a, 237a, and 238a, the first flame unbalance portion 236, the second flame unbalance portion 237, and the third flame unbalance portion 238 have the inside of the combustion cylinder 2. The flame shape can be unbalanced with respect to the radial direction.

さらに、以上で説明した本発明の実施例２に係る燃焼器２０１によれば、内側流路１１に奇数個（３個）の第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８が設けられる。したがって、３個の第１火炎アンバランス部２３６、第２火炎アンバランス部２３７及び第３火炎アンバランス部２３８によって、火炎形状の周方向対称性を効果的に崩すことができる。 Furthermore, according to the combustor 201 according to the second embodiment of the present invention described above, the odd number (three) of the first flame unbalanced portion 236, the second flame unbalanced portion 237, and the A three flame unbalance portion 238 is provided. Therefore, the circumferential symmetry of the flame shape can be effectively broken by the three first flame unbalance parts 236, the second flame unbalance part 237, and the third flame unbalance part 238.

図６は、本発明の実施例３に係る燃焼器の内側部分流路を示す平面図である。実施例３に係る燃焼器３０１は、実施例１に係る燃焼器１と略同様の構成であるが、内側流路に流路板を追加している点で実施例１に係る燃焼器１とは異なる。その他、実施例１と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。 FIG. 6 is a plan view showing an inner partial flow path of the combustor according to the third embodiment of the present invention. The combustor 301 according to the third embodiment has substantially the same configuration as the combustor 1 according to the first embodiment, but is different from the combustor 1 according to the first embodiment in that a flow path plate is added to the inner flow path. Is different. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in Example 1, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected.

本実施例の燃焼器３０１では、図６に示すように、複数の内側スワラーベーン１２における燃焼用空気の流動方向に対する上流側端部にそれぞれ流路板３３９が設けられる。各流路板３３９は、燃焼用空気の流動方向に沿って設けられると共に流動方向に対する長さＬ１が等しく形成されている。そして、複数の外側スワラーベーン１４の上流側端部には、この流路板３３９は設けられていない。すなわち、内側流路１１における内側部分流路１１ｃの長さと、外側流路１３における外側部分流路１３ｃの長さとが異なっている。 In the combustor 301 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, flow path plates 339 are respectively provided at upstream ends of the plurality of inner swirler vanes 12 with respect to the flow direction of combustion air. Each flow path plate 339 is provided along the flow direction of the combustion air, and has the same length L1 with respect to the flow direction. The flow path plate 339 is not provided at the upstream end of the plurality of outer swirler vanes 14. That is, the length of the inner partial flow channel 11 c in the inner flow channel 11 is different from the length of the outer partial flow channel 13 c in the outer flow channel 13.

このように、内側スワラーベーン１２に流路板３３９を設ける一方、外側スワラーベーン１４に流路板３３９を設けない構成とすることで、内側部分流路１１ｃの長さと、外側部分流路１３ｃの長さとが異なるので、内側部分流路１１ｃの気柱の固有振動数と外側部分流路１３ｃ内の気柱の固有振動数とが異なるようになる。このため、内側流路１１と外側流路１３との関係において固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃの存在が減衰作用としてはたらく。 Thus, by providing the flow path plate 339 on the inner swirler vane 12 and not providing the flow path plate 339 on the outer swirler vane 14, the length of the inner partial flow path 11c and the length of the outer partial flow path 13c Therefore, the natural frequency of the air column in the inner partial flow path 11c and the natural frequency of the air column in the outer partial flow path 13c are different. For this reason, the presence of the inner partial flow channel 11c and the outer partial flow channel 13c having different natural frequencies in the relationship between the inner flow channel 11 and the outer flow channel 13 serves as a damping action.

以上で説明した本発明の実施例３に係る燃焼器３０１によれば、内側スワラーベーン１２における燃焼用空気の流動方向に対する上流側端部にこの流動方向に沿って設けられる流路板３３９を備える。したがって、内側流路１１と外側流路１３との関係において固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 The combustor 301 according to the third embodiment of the present invention described above includes the flow path plate 339 provided along the flow direction at the upstream end of the inner swirler vane 12 with respect to the flow direction of the combustion air. Therefore, the presence of the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c having different natural frequencies in the relationship between the inner flow path 11 and the outer flow path 13 acts as a damping action, and the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 Is suppressed. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

図７は、本発明の実施例４に係る燃焼器の内側部分流路を示す平面図である。実施例４に係る燃焼器４０１は、実施例３に係る燃焼器３０１と略同様の構成であるが、流路板の長さが不等長である点で実施例３に係る燃焼器３０１とは異なる。その他、実施例３と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。 FIG. 7 is a plan view showing an inner partial flow path of the combustor according to the fourth embodiment of the present invention. The combustor 401 according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the combustor 301 according to the third embodiment, but the combustor 301 according to the third embodiment is different from the combustor 301 according to the third embodiment in that the length of the flow path plate is unequal. Is different. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in Example 3, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected.

本実施例の燃焼器４０１では、図７に示すように、流路板４４０の長さＬ２、流路板４４１の長さＬ３、流路板４４２の長さＬ４をそれぞれランダムに異なる長さに設定している。このように、流路板４４０、流路板４４１、流路板４４２の長さを不等長に設定することで、内側部分流路１１ｃの長さがそれぞれ異なる長さになり、内側部分流路１１ｃ内の気柱の固有振動数が周方向に対してそれぞれ異なるようになる。このため、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃの存在が減衰作用としてはたらく。また、長さが異なる内側部分流路１１ｃのバリエーションが増えることで、音響的な減衰効果が大きくなる。 In the combustor 401 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the length L2 of the flow path plate 440, the length L3 of the flow path plate 441, and the length L4 of the flow path plate 442 are randomly different lengths. It is set. In this way, by setting the lengths of the flow path plate 440, the flow path plate 441, and the flow path plate 442 to be unequal, the lengths of the inner partial flow paths 11c are different from each other, and the inner partial flow The natural frequency of the air column in the path 11c is different with respect to the circumferential direction. For this reason, the presence of the inner partial flow path 11c having a different natural frequency in the circumferential direction serves as a damping action. Moreover, the acoustic attenuation effect becomes large by increasing variations of the inner partial flow paths 11c having different lengths.

以上で説明した本発明の実施例４に係る燃焼器４０１によれば、内側スワラーベーン１２における燃焼用空気の流動方向に対する上流側端部にこの流動方向に沿って設けられ、さらに、流動方向に対する長さが不等長である複数の流路板４４０、４４１、４４２を備える。したがって、周方向に対して固有振動数が異なる内側部分流路１１ｃの存在が減衰作用としてはたらき、燃焼筒２の高周波数の断面内振動モードの発生が抑制される。また、長さが異なる内側部分流路１１ｃのバリエーションが増えることで、音響的な減衰効果が大きくすることができる。この結果、より効果的に燃焼振動を低減することができる。 According to the combustor 401 according to the fourth embodiment of the present invention described above, the upstream swirl vane 12 is provided along the flow direction at the upstream end with respect to the flow direction of the combustion air. A plurality of flow path plates 440, 441, and 442 having different lengths are provided. Therefore, the presence of the inner partial flow path 11c having a different natural frequency with respect to the circumferential direction acts as a damping action, and the occurrence of the high-frequency in-section vibration mode of the combustion cylinder 2 is suppressed. Moreover, the acoustic attenuation effect can be increased by increasing variations of the inner partial flow paths 11c having different lengths. As a result, combustion vibration can be more effectively reduced.

なお、上述した本発明の実施例に係る燃焼器は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、燃料噴射口１７は、内側スワラーベーン１２、外側スワラーベーン１４の側面に設けるものとして説明したが、下流側端部や上流側端部に設けてもよい。また、内側スワラーベーン１２、外側スワラーベーン１４に燃料噴射口１７を設ける代わりに、燃流噴射手段を内側基盤１５や中間基盤１６に設けるようにしてもよい。 In addition, the combustor which concerns on the Example of this invention mentioned above is not limited to the Example mentioned above, A various change is possible in the range described in the claim. In the above description, the fuel injection ports 17 have been described as being provided on the side surfaces of the inner swirler vane 12 and the outer swirler vane 14, but may be provided at the downstream end or the upstream end. Further, instead of providing the fuel injection port 17 in the inner swirler vane 12 and the outer swirler vane 14, fuel flow injection means may be provided in the inner base 15 or the intermediate base 16.

以上の説明では、内保炎ツバ３１は、内側流路１１の出口端部１１ｂにて、基端が内側基盤１５の先端部１５ａに固定されると共に先端が内側流路１１に突出するものとして説明したが、基端が中間基盤１６の先端部１６ａに固定されてもよい。同様に、外保炎ツバ３４は、基端がスワラー支持筒３の先端部３ａに固定されてもよい。また、中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａは、中間基盤１６の内周面に設けるものとして説明したが、内側基盤１５の外周面に設けるようにしてもよい。 In the above description, it is assumed that the inner flame retaining collar 31 is fixed to the distal end portion 15a of the inner base 15 at the outlet end portion 11b of the inner flow passage 11 and the distal end protrudes to the inner flow passage 11. As described above, the proximal end may be fixed to the distal end portion 16 a of the intermediate base 16. Similarly, the outer flame holding brim 34 may have a proximal end fixed to the distal end portion 3 a of the swirler support tube 3. The intermediate flame holding portions 236 a, 237 a, and 238 a have been described as being provided on the inner peripheral surface of the intermediate base 16, but may be provided on the outer peripheral surface of the inner base 15.

また以上の説明では、火炎アンバランス手段は、切り欠き３２、３５や中間保炎部２３６ａ、２３７ａ、２３８ａにより形成されるものとして説明したが、例えば、所定位置の内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃをプレートにより完全に塞ぐことで形成してもよいし、中間基盤１６の内周面に凹部を設けることで形成してもよい。 In the above description, the flame imbalance means is described as being formed by the notches 32, 35 and the intermediate flame holding portions 236a, 237a, 238a. However, for example, the inner partial flow path 11c at the predetermined position, the outer portion It may be formed by completely closing the flow path 13c with a plate, or may be formed by providing a recess on the inner peripheral surface of the intermediate substrate 16.

また、以上の実施例１の説明では、３つの内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃにわたって各々１つの火炎アンバランス手段を設けるものとして説明したが、１つの内側部分流路１１ｃ、外側部分流路１３ｃに対して１つの火炎アンバランス手段を設けるようにしてもよい。同様に、実施例２の説明では、１つの内側部分流路１１ｃに対して１つの火炎アンバランス手段を設けるものとして説明したが、３つの内側部分流路１１ｃにわたって１つの火炎アンバランス手段を設けるようにしてもよい。 In the above description of the first embodiment, one flame unbalance means is provided across the three inner partial flow paths 11c and the outer partial flow path 13c. However, one inner partial flow path 11c and one outer partial flow path are provided. One flame unbalance means may be provided for the flow path 13c. Similarly, in the description of the second embodiment, one flame unbalance means is provided for one inner partial flow path 11c. However, one flame unbalance means is provided across the three inner partial flow paths 11c. You may do it.

また、以上の実施例１の説明では、火炎アンバランス手段は内側流路１１及び外側流路１３に１個ずつ設けるものとして説明したが、２つとも内側流路１１に設けてもよい。同様に、実施例２の説明では、火炎アンバランス手段は３つとも内側流路１１に設けるものとして説明したが、内側流路１１と外側流路１３にあわせて３つ設けてもよいし、もっと多く設けてもよい。 In the above description of the first embodiment, one flame imbalance means is provided in each of the inner flow path 11 and the outer flow path 13, but both may be provided in the inner flow path 11. Similarly, in the description of the second embodiment, three flame imbalance means are described as being provided in the inner flow path 11, but three may be provided in accordance with the inner flow path 11 and the outer flow path 13, More may be provided.

また、以上の実施例３、４の説明では、流路板３３９、４４０、４４１、４４２は内側スワラーベーン１２とは別体に設けるものとして説明したが、内側スワラーベーン１２と一体に成形してもよい。また、流路板３３９、４４０、４４１、４４２は、火炎アンバランス手段を備える燃焼器に追加するものとして説明したが、火炎アンバランス手段を備えない燃焼器に適用してもよいし、実施例１、２と実施例３、４を組み合わせてもよい。 In the description of Examples 3 and 4, the flow path plates 339, 440, 441, and 442 have been described as being provided separately from the inner swirler vane 12, but may be formed integrally with the inner swirler vane 12. . Moreover, although the flow path plates 339, 440, 441, and 442 have been described as being added to the combustor including the flame unbalance means, the flow path plates 339, 440, 441, and 442 may be applied to a combustor that does not include the flame unbalance means. 1 and 2 and Examples 3 and 4 may be combined.

また、以上の実施例３の説明では、流路板３３９を内側スワラーベーン１２の上流側端部に設けるものとして説明したが、外側スワラーベーン１４の上流側端部に設けてもよい。この場合、内側スワラーベーン１２の上流側端部には流路板３３９を設けない構成とするとよい。ただし、以上の説明では、内側スワラーベーン１２に流路板３３９を設ける一方、外側スワラーベーン１４に流路板３３９を設けない構成とすることで、内側部分流路１１ｃの長さと外側部分流路１３ｃの長さとが異なる長さとなるようにしたが、要するに、少なくとも内側部分流路１１ｃの長さと外側部分流路１３ｃの長さとが異なる長さとなればよく、例えば、内側スワラーベーン１２に設けた流路板とは異なる長さの流路板を各外側スワラーベーン１４にも設けることで、内側部分流路１１ｃの長さと外側部分流路１３ｃの長さとが異なる長さとなるようにしてもよい。 In the above description of the third embodiment, the flow path plate 339 is described as being provided at the upstream end of the inner swirler vane 12, but may be provided at the upstream end of the outer swirler vane 14. In this case, it is preferable that the flow path plate 339 is not provided at the upstream end of the inner swirler vane 12. However, in the above description, the flow path plate 339 is provided on the inner swirler vane 12 while the flow path plate 339 is not provided on the outer swirler vane 14, so that the length of the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c are reduced. Although the lengths are different from each other, in short, it is sufficient that at least the length of the inner partial flow path 11c and the length of the outer partial flow path 13c are different. For example, the flow path plate provided in the inner swirler vane 12 By providing the outer side swirler vanes 14 with flow path plates having different lengths from each other, the inner partial flow path 11c and the outer partial flow path 13c may have different lengths.

また、以上の実施例４の説明では、流路板４４０、４４１、４４２を内側スワラーベーン１２の上流側端部に設けるものとして説明したが、外側スワラーベーン１４の上流側端部に設けてもよいし両方に設けてもよい。流路板４４０、４４１、４４２の長さをそれぞれランダムに異なる長さに設定するものとして説明したが、例えば、サインカーブのように規則的に長さを異ならせてもよい。 In the above description of the fourth embodiment, the flow path plates 440, 441, 442 are described as being provided at the upstream end of the inner swirler vane 12, but may be provided at the upstream end of the outer swirler vane 14. You may provide in both. Although it has been described that the lengths of the flow path plates 440, 441, and 442 are set to different lengths at random, the lengths may be regularly varied as in a sine curve, for example.

本発明に係る燃焼器は、より効果的に燃焼振動を低減するものであり、種々のガスタービンに適用することができる。 The combustor according to the present invention reduces combustion vibration more effectively, and can be applied to various gas turbines.

本発明の実施例１に係る燃焼器の概略構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the combustor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る燃焼器を示す正面図である。It is a front view which shows the combustor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る燃焼器が適用されるガスタービンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the gas turbine to which the combustor which concerns on Example 1 of this invention is applied. 本発明の実施例２に係る燃焼器の概略構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the combustor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係る燃焼器を示す正面図である。It is a front view which shows the combustor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例３に係る燃焼器の内側部分流路を示す平面図である。It is a top view which shows the inner side partial flow path of the combustor which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例４に係る燃焼器の内側部分流路を示す平面図である。It is a top view which shows the inner side partial flow path of the combustor which concerns on Example 4 of this invention. 従来の燃焼器における燃焼筒の断面内での圧力変動モードの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the pressure fluctuation mode in the cross section of the combustion cylinder in the conventional combustor.

Explanation of symbols

１、２０１、３０１、４０１燃焼器
２燃焼筒
３スワラー支持筒（内筒）
４二重スワラー
６トップハット
７燃焼用空気流路
９内側スワラー
１０外側スワラー
１１内側流路
１１ａ、１３ａ入口端部
１１ｂ、１３ｂ出口端部
１１ｃ内側部分流路
１２内側スワラーベーン
１３外側流路
１３ｃ外側部分流路
１４外側スワラーベーン
１５内側基盤
１６中間基盤
１７燃料噴射口
３０内火炎アンバランス部（火炎アンバランス手段）
３１内保炎ツバ
３２切り欠き
３３外火炎アンバランス部（火炎アンバランス手段）
３４外保炎ツバ
５０ガスタービン
５１圧縮機
５２タービン
２３６第１火炎アンバランス部（火炎アンバランス手段）
２３６ａ、２３７ａ、２３８ａ中間保炎部
２３７第２火炎アンバランス部（火炎アンバランス手段）
２３８第３火炎アンバランス部（火炎アンバランス手段）
３３９、４４０、４４１、４４２流路板
Ａ既燃ガス領域（燃焼領域）
Ｂ予混合気領域（燃焼領域） 1, 201, 301, 401 Combustor 2 Combustion cylinder 3 Swirler support cylinder (inner cylinder)
4 double swirler 6 top hat 7 combustion air flow path 9 inner swirler 10 outer swirler 11 inner flow path 11a, 13a inlet end 11b, 13b outlet end 11c inner partial flow path 12 inner swirler vane 13 outer flow path 13c outer part Flow path 14 Outer swirler vane 15 Inner base 16 Intermediate base 17 Fuel injection port 30 Internal flame unbalance part (flame unbalance means)
31 Inner flame holding collar 32 Notch 33 Outer flame unbalanced part (flame unbalanced means)
34 Outer flame holding flange 50 Gas turbine 51 Compressor 52 Turbine 236 First flame unbalanced part (flame unbalanced means)
236a, 237a, 238a Intermediate flame holding portion 237 Second flame unbalance portion (flame unbalance means)
238 Third flame unbalance part (flame unbalance means)
339, 440, 441, 442 Flow path plate A Burned gas region (combustion region)
B Premixed gas region (combustion region)

Claims

A combustion cylinder having a combustion region in which air and fuel can be combusted, and
An inner swirler having an inner flow path formed in a cylindrical shape and coaxially with the combustion cylinder, and a plurality of inner swirler vanes provided at predetermined intervals in the circumferential direction in the inner flow path;
An outer swirler having an outer flow path formed in a cylindrical shape outside the inner swirler and provided coaxially with the combustion cylinder, and a plurality of outer swirler vanes provided at predetermined intervals in the circumferential direction in the outer flow path;
A plurality of flames which are provided at asymmetric positions with respect to the circumferential direction at the outlet end portion to the combustion region in the inner flow path or the outer flow path and make the flame shape in the combustion cylinder unbalanced in the radial direction An unbalance means is provided,
Combustor.

A base end is fixed to the outlet end portion, and a tip is provided with an annular flame holding collar that protrudes toward the center of the inner channel or the outer channel,
The flame imbalance means is formed by a notch provided in the flame holding collar,
The combustor according to claim 1.

The flame imbalance means is formed by an intermediate flame holding portion provided to project from the wall surface of the inner channel or the outer channel,
The combustor according to claim 1.

The flame imbalance means is provided one by one in the inner flow path and the outer flow path, and is set at a position spaced 120 degrees in the circumferential direction.
The combustor according to any one of claims 1 to 3.

The flame imbalance means is provided in an odd number in the inner channel or the outer channel,
The combustor according to any one of claims 1 to 3.

It is characterized by comprising a flow path plate provided along the flow direction at the upstream side end portion with respect to the flow direction of the air in at least one of the inner swirler vane and the outer swirler vane.
The combustor according to any one of claims 1 to 5.

A plurality of upstream end portions of the inner swirler vane or the outer swirler vane with respect to the air flow direction are provided along the flow direction, and the flow plate includes unequal lengths with respect to the flow direction. To
The combustor according to any one of claims 1 to 5.