JP5558168B2 - 燃焼器及びガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、燃焼器及びガスタービンに関するものである。

周知のように、ガスタービンに用いられる燃焼器として、ガス焚き、油焚き、およびガス焚きと油焚きとの両方が可能なデュアル方式のものがある。このうち、油焚きが可能な燃焼器において、例えば、燃焼器中心軸回りに間隔を空けて複数配設されたノズルの燃料油供給系として、各ノズルの内部に基端側から先端側に燃料油を供給する油供給管を配設すると共に、各ノズルの基端側を支持するノズル管台に油室を形成して複数の油供給管に連通させたものがある。

この種の燃焼器においては、油焚きの停止時や、デュアル方式では、油焚きからガス焚きへの切替時に、燃料油を油室から十分に除去しなければならない。なぜならば、油室に燃料油が残存すると、車室側からの伝熱によって油室の燃料油が炭化（コーキング）してしまい、ノズル先端側の燃料油吐出部や油供給管を閉塞させてしまうからである。このような閉塞が生じるとガスタービンの運転を中止して清掃作業を行わなければならず、ガスタービンの運転効率を低下させてしまう。

下記特許文献１では、油室の軸方向の断面形状を十字星形とし、曲面を伝わらせて燃料供給路に至る穴に燃料を導き、この燃料を圧縮空気で吹き飛ばして排出することにより、燃料の残存量の低減を図っている。

特開２００３−３０７３０９号公報

しかしながら、従来の技術においては、油室の燃料油の除去が十分でないという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、油室の燃料油を十分に除去することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る燃焼器は、燃焼器中心軸周りの周方向に間隔を空けて複数設けられ、それぞれ前記燃焼器中心軸から径方向に間隔を空けて前記燃焼器中心軸に沿って軸方向に延在するノズルと、前記複数のノズルの前記軸方向の基端側に設けられ、前記複数のノズルを支持するノズル管台とを備え、前記ノズルは、前記軸方向の基端側の油流入部から先端側に向けて燃料油を供給する油供給管を有し、前記ノズル管台は、外部から前記燃料油が供給されると共に前記油流入部が少なくとも二以上設けられた油室を有しており、前記油室は、前記径方向の外端部のうち前記周方向に互いに隣接する二つの前記油流入部の間において前記径方向の内端部側に向けて凸に形成されて前記二つの油流入部に向けて前記周方向に傾斜する周方向傾斜部と、前記周方向傾斜部に連続して形成され、前記軸方向に見て前記油流入部の周囲で軸方向の一方に向けて凸に形成され、前記油流入部に向かうように前記軸方向に傾斜する軸方向傾斜部とを具備することを特徴とする。
この構成によれば、油室が周方向傾斜部を具備するので、油室から燃料油を排出する際に、周方向傾斜部が周方向に隣接する二つの油流入部のうち少なくとも一方側に燃料油を案内する。また、油室が軸方向傾斜部を具備するので、軸方向傾斜部が軸方向傾斜部上の燃料油を軸方向の油流入部に向けて案内する。換言すれば、周方向に隣接する二つの油流入部の間の燃料油を、これら二つの油流入部のうち少なくとも一方側に向けて案内し、軸方向傾斜部に到達した燃料油を油流入部に向けて案内する。これにより、燃料油が油流入部側に集められて排出されるので、燃料油を十分に除去することが可能となる。
特に、例えば、燃焼器中心軸が水平方向に対して傾いており、油供給管の油流入部側（上流側）が下流側よりも高くなっている場合には、燃焼器の軸方向において油流入部よりも下流側に燃料油が残存し易くなるが、軸方向傾斜部によって油流入部に燃料油を案内するので、燃料油を十分に除去することが可能となる。

また、前記軸方向傾斜部の傾斜面と前記燃焼器中心軸とのなす角度は、前記燃焼器中心軸と水平方向とのなす角度よりも大きくなっていることを特徴とする。
この構成によれば、軸方向傾斜部の傾斜面と前記燃焼器中心軸とのなす角度が燃焼器中心軸と水平方向とのなす角度よりも大きくなっているので、燃料油をより確実に除去することが可能となる。

また、前記油流入部は、前記径方向において前記油室の外端部に接していることを特徴とする。
この構成によれば、油流入部が油室の外端部に接しているので、径方向において油流入部と油室の外端部との間のギャップに燃料油が残存することを抑止することができる。

また、前記油流入部は、前記軸方向に開口する基端開口を有することを特徴とする。
この構成によれば、油流入部が軸方向に開口する基端開口を有するので、簡素な構成で油供給管の内部に燃料油を流入させることが可能となる。

また、前記油流入部は、前記軸方向と交差する方向に穿孔された横抜孔を有することを特徴とする。
この構成によれば、油流入部が軸方向と交差する方向に穿孔された横抜孔を有するので、軸方向と交差する方向から油供給管の内部に燃料油を流入させることが可能となる。

また、前記油室は、前記径方向の内端部が円環状に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、油室の内端部が円環状に形成されているので、油室の内端部側の燃料油が内端部に沿って下方側に案内される。これにより、最終的に燃料油が油流入部側に集められて排出されるので、燃料油を十分に除去することが可能となる。

また、前記ノズル管台は、前記油室を複数有することを特徴とする。
この構成によれば、油室を複数有するので、一の油室に燃料油を供給すると共に他の油室に燃料油の供給を停止することにより、燃料油を供給した油室に対応するノズルからのみ燃料油を吐出させて、部分負荷運転を容易にすることができる。さらに、複数の油室のそれぞれにおいて燃料油が残存することを抑止するので、部分負荷運転と定格負荷運転、部分負荷運転と運転停止の相互切替を迅速に行うことができる。

また、前記ノズル管台は、前記周方向傾斜部を有する第一の部材と、前記軸方向傾斜部を有し、前記第一の部材に軸方向に重ねられて前記油室を画定する第二の部材とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、ノズル管台が周方向傾斜部を有する第一の部材と軸方向傾斜部を有する第二の部材とを備えるので、簡素な構造となって組立性及び加工性を良好にすることができる。

また、前記第一の部材は、前記油流入部に対向し、前記第二の部材は、前記油供給管が挿通していることを特徴とする。
この構成によれば、第一の部材が油流入部に対向すると共に、第二の部材に油供給管が挿通しているので、簡素な構造となって組立性及び加工性を良好にすることができる。

さらに、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンであって、前記燃焼器は、上記のうちいずれかの燃焼器であることを特徴とする。
本発明に係るガスタービンによれば、上記のうちいずれかの燃焼器を備えるので、油焚きの停止時や、デュアル方式では、油焚きからガス焚きへの切替時において、燃焼器の油室の燃料油を十分に除去することができる。これにより、炭化した燃料油によって燃料油供給系が閉塞してしまうことを防止することができる。また、起動時、およびデュアル方式では、ガス燃料の供給不安定時、バックアップ運転時等において油焚きを迅速かつ安定して行うができると共に、ガスタービンの運転安定性を高めることができる。

本発明に係る燃焼器によれば、油室の燃料油を十分に除去することができる。
また、本発明に係るガスタービンによれば、油室の燃料油を十分に除去することができ、運転安定性を高めることができる。

本発明の第一実施形態に係るガスタービン１の全体構成を示す概略構成断面図である。 本発明の第一実施形態に係る燃焼器１０の拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係るノズル管台２０の分解斜視図である 本発明の第一実施形態に係るノズル管台２０の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管台本体３０を示す概略図であって、図３におけるＩ矢視図である。なお、図５において、図４の断面に相当する部位にIII-III線を示している。 本発明の第一実施形態に係る蓋体４０を示す概略図であって、図３におけるII矢視図である。なお、図６において、図４の断面に相当する部位にIV-IV線を示す。 本発明の第一実施形態に係る第一の作用説明図であって、回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致した姿勢の燃焼器１０を示している。 本発明の第一実施形態に係る第二の作用説明図であって、回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致した姿勢の燃焼器１０を示している。 本発明の第一実施形態に係る第三の作用説明図であって、図７のVI−VI線断面図である。 本発明の第一実施形態に係る第四の作用説明図であって、回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致しない姿勢の第一の燃焼器１０を示している。 本発明の第一実施形態に係る第五の作用説明図であって、回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致しない姿勢の第二の燃焼器１０を示している。 本発明の第二実施形態に係るノズル管台５０の概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係るノズル管台５０の変形例であるノズル管台５０Ａの概略構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１の全体構成を示す概略構成断面図である。
図１に示すように、このガスタービン１は、ロータ１ａの回転中心軸Ｐ１が水平方向に向けられており、圧縮機２と複数の燃焼器１０とタービン３とで概略構成されている。

圧縮機２は、空気を作動流体として取り込んで圧縮空気Ａを生成する。
複数の燃焼器１０は、図１に示すように、圧縮機２の出口に連通しており、圧縮機２から供給された圧縮空気Ａに燃料を混合すると共に燃焼させて高温・高圧の燃焼ガスＢを発生させる。
タービン３は、燃焼器１０から送り出された燃焼ガスＢの熱エネルギをロータ１ａの回転エネルギに変換する。そして、この回転エネルギがロータ１ａに連結された発電機（不図示）に伝達されるようになっている。
なお、各燃焼器１０は、ガスタービン１におけるロータ１ａの回転中心軸Ｐ１に対して、それぞれの燃焼器中心軸Ｐ２を、燃焼器１０の入口側が出口側よりも、回転中心軸Ｐ１の径方向に離れる側に傾けた状態で放射状に配設されている。このとき、図２に示すように、燃焼器中心軸Ｐ２と回転中心軸Ｐ１（水平方向）とのなす角度をＣとする。

図２は、燃焼器１０の拡大断面図である。
各燃焼器１０は、ガス焚きのほかに油焚きが可能なデュアル方式のものであり、図２に示すように、外筒１１と、内筒１２と、パイロットノズル１３と、メインノズル１４と、尾筒１５とを備えている。なお、第一実施形態では、例示的にパイロットノズル１３とメインノズル１４とを有するデュアル方式の燃焼器１０について説明しているが、油焚きが可能な燃料ノズルの構成であれば、特に限定されるものではない。
以下の説明においては、特に言及しない限り、燃焼器１０の中心軸方向（燃焼器中心軸Ｐ２方向）を単に「軸方向」と、燃焼器中心軸Ｐ２周りを単に「周方向」と、燃焼器１０の径方向を単に「径方向」という。

外筒１１は、その中心軸を燃焼器中心軸Ｐ２に重ねており、軸方向一端側の外周から径方向外方側に延出するフランジ１１ｆが車室ケーシング１ｂに固定されている。この外筒１１の軸方向他端側の基端部１１ａ側には、メインノズル１４に燃料ガス及び燃料油を供給する燃料供給部１０ａとメインノズル１４を支持するノズル管台２０（後述する。）とが配設されている。

内筒１２は、外筒１１よりも小径に形成されており、その中心軸を燃焼器中心軸Ｐ２に重ねている。この内筒１２は、基端開口部１２ｂ側から放射状に延出した支持部１２ｆ等を介して外筒１１に固定されている。
このような内筒１２は、図２に示すように、外筒１１との間隙が圧縮空気Ａの流路とされており、外筒１１の基端部１１ａ側の基端開口部１２ｂから圧縮空気Ａが内部に導入される。

パイロットノズル１３は、長尺状に形成されており、燃焼器中心軸Ｐ２上に配設されている。このパイロットノズル１３は、基端１３ｂ側をノズル管台２０等に支持されており、先端１３ａ側を内筒１２に囲繞されている。このようなパイロットノズル１３は、燃料供給部１０ａから基端１３ｂ側に供給された燃料ガス又は燃料油により、先端１３ａ側にパイロット炎を形成する。

メインノズル１４は、長尺状に形成されており、周方向に間隔を空けて複数（例えば、八本）配設されている。これら複数のメインノズル１４は、それぞれ基端１４ｂ側がノズル管台２０に支持されており、燃焼器中心軸Ｐ２から径方向に間隔を空けて軸方向に延在している。

各メインノズル１４は、基端１４ｂ側から燃料が供給されると共に、先端１４ａ側から燃料を吐出して、圧縮空気と燃料との予混合気を生成する。メインノズル１４の内部にはガス供給管（不図示）と油供給管１９とが配設されており、これらガス供給管（不図示）と油供給管１９とを介して、基端１４ｂ側から先端１４ａ側まで燃料ガス及び燃料油が供給される。

尾筒１５は、基端開口１５ｂが内筒１２の先端開口部１２ａ側に接続されると共に、先端開口１５ａがタービン３に連通している。この尾筒１５は、メインノズル１４で生成された予混合気を燃焼させ、火炎（不図示）を形成する。

図３は、ノズル管台２０の分解斜視図であり、図４は、ノズル管台２０の縦断面図である。
図３に示すように、ノズル管台２０は、円盤状に形成された管台本体（第一の部材）３０と、蓋体４０（第二の部材）とを備えている。このノズル管台２０は、その中心軸を燃焼器中心軸Ｐ２に重ねて外筒１１（図２参照）に配設されており、管台本体３０と蓋体４０とによって画定された環状の油室２１を備えている。

図５は、図３におけるＩ矢視図である。なお、図５において、図４の断面に相当する部位にIII-III線を示す。

図４及び図５に示すように、管台本体３０には、パイロットノズル１３が挿通する中心貫通孔３１と、この中心貫通孔３１を同心状に囲繞する内周溝３２と油溝３３と外周溝３４とが形成されている。

図５に示すように、油溝３３は、平面視において、歯車状に形成され、管台本体３０の径方向における外端部３３ａが凹凸状に形成されると共に内端部３３ｄが円環状に形成されている。

外端部３３ａは、図５に示すように、管台本体３０の径方向外方側に向けて凹に形成された管配設部３３ｂと、管台本体３０の径方向内方側に向けて凸に形成された周方向傾斜部３３ｃとが管台本体３０の周方向に連続した構成となっている。

管配設部３３ｂは、図５に示すように、平面視において、管台本体３０の径方向外方側に向けて円弧状に窪んでおり、曲率半径が油供給管１９の外半径と略同大となっている。この管配設部３３ｂは、管台本体３０の周方向に等ピッチに八つ形成されている。

周方向傾斜部３３ｃは、図５に示すように、平面視において、径方向内方側に向けて円弧状に突出しており、曲率半径が管配設部３３ｂの曲率半径に比べて大きく形成されている。この周方向傾斜部３３ｃは、相互に隣接する二つの管配設部３３ｂを滑らかに接続している。
このような油溝３３の溝底面３３ｅは、図４に示すように、軸方向における同位置に延在している。

図５に示すように、油溝３３と外周溝３４との間の画壁３０ａには、管配設部３３ｂの縁部において一段低く形成されて、後述する蓋体４０の突出部４２を受ける円弧状の受け部３０ｂが形成されている。
また、図４に示すように、管台本体３０の下面３０ｃには、油溝３３に連通すると共に燃料供給部１０ａ（図２参照）に接続された燃料油供給孔３０ｄが形成されている。

図６は、図３におけるII矢視図であり、図７は、図６におけるＶ−Ｖ線断面図である。なお、図６において、図４の断面に相当する部位にIV-IV線を示す。

図６に示すように、蓋体４０は、平面視において、油溝３３の相似形に形成された板部４１と、板部４１のうち蓋体４０の径方向外方側に向けて突出する部位において軸方向に突出した突出部４２とを備えている。

板部４１は、蓋体４０の径方向外方側における外端部４０ａの全周長が油溝３３の外端部３３ａの全周長よりも大きく、径方向内方側における内端部４０ｄの全周長が油溝３３の内端部３３ｄの全周長よりも小さく形成されている。

突出部４２は、図６に示すように、平面視で略扇形に形成されており、図４に示すように、蓋体４０の径方向外方側において厚さが一定に形成された筒部４２ｂと、筒部４２ｂの径方向内方側に円弧状に広がって筒部４２ｂから離間するに従って漸次厚みが薄くなる軸方向傾斜部４２ａとを備えている。ここで、図４に示すように、縦断面における軸方向傾斜部４２ａの傾斜面と燃焼器中心軸Ｐ２とのなす角度Ｄは、燃焼器中心軸Ｐ２と回転中心軸Ｐ１とのなす角度Ｃよりも大きくなっている。

この蓋体４０は、図４に示すように、突出部４２を管台本体３０に向けて油溝３３を覆っており、管台本体３０に溶接で固定されている。
より詳細には、図４に示すように、管台本体３０の受け部３０ｂに筒部４２ｂを突き合わせると共に、周方向に隣接する二つの周方向傾斜部３３ｃ（図５参照）に軸方向傾斜部４２ａを嵌合させて（図６参照）、軸方向傾斜部４２ａの周方向傾斜端面４２ｄを周方向傾斜部３３ｃに密着させている。

この状態においては、管台本体３０の周方向において、周方向傾斜部３３ｃと軸方向傾斜部４２ａとが連続する構成となっている。また、管台本体３０の軸方向において、蓋体４０の突出部４２における筒部４２ｂの貫通孔４２ｃが、図５に示すように、管台本体３０の管配設部３３ｂに重なるように位置している。
このような構成により、管台本体３０と蓋体４０とで油室２１が画定されている。

図４に示すように、ノズル管台２０の八つの貫通孔４２ｃには、八つのメインノズル１４の各油供給管１９の基端部分に形成された油流入部１９ａが、Ｏリング等（不図示）を介して液密に挿入されている（図４参照）。

油流入部１９ａは、軸方向に開口する基端開口１９ｂと、それぞれ油供給管１９の外表面において油供給管１９の径方向に穿孔された多数の横抜孔１９ｃとを有している。
各油流入部１９ａは、基端開口１９ｂが管台本体３０に近接対向する位置まで挿入されており、図５に示すように、軸方向に見て管配設部３３ｂに重なる貫通孔４２ｃに挿入されることで、油流入部１９ａの外周面を管配設部３３ｂの内周面に接触させている。換言すれば、油供給管１９のうち油流入部１９ａ及び横抜孔１９ｃよりも下流側が、軸方向傾斜部４２ａによって囲繞されている。
このような構成により、油室２１には、八つの油流入部１９ａが配設されており、各油供給管１９と油室２１とによって燃料油供給系が構成されている。

上記構成からなるノズル管台２０の油室２１においては、内端部３３ｄ側に向けて凸になった周方向傾斜部３３ｃが、外端部３３ａのうち周方向に互いに隣接する二つの油流入部１９ａの間に位置すると共に、これら二つの油流入部１９ａに向かうように周方向に傾斜している。
また、油室２１の軸方向傾斜部４２ａが、軸方向に見て油流入部１９ａの周囲で軸方向の管台本体３０に向けて凸になっており、油流入部１９ａに向かうように軸方向に傾斜している。
そして、油室２１の内端部３３ｄが外端部３３ａ側に向けて凸になって管台本体３０の周方向に傾斜している。

各ノズル管台２０は、図５及び図６に示すように、回転中心軸Ｐ１に対して同様の姿勢となるように配設されている。なお、図１に示すように、複数の燃焼器１０が、回転中心軸Ｐ１に対して、それぞれの燃焼器中心軸Ｐ２を傾けた状態で放射状に配設されていることから、各ノズル管台２０の重力方向に対する姿勢は、必ずしも一致しない。

次に、燃焼器１０及びノズル管台２０の動作について、主に図７から図１１の作用説明図を参照して説明する。
油焚き運転の際においては、パイロットノズル１３及びメインノズル１４に対する燃料ガスの供給が停止され、それぞれに燃料供給部１０ａから燃料油（以下、符号Ｆを付す。）が供給される。
メインノズル１４においては、燃料油供給孔３０ｄ（図４参照）から燃料油Ｆが油室２１に充填され、この油室２１に配設された油流入部１９ａから各メインノズル１４の油供給管１９内に燃料油Ｆが流入する。

以下の説明においては、まず回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致した姿勢の燃焼器１０の場合について説明する。
油焚き運転の停止又はガス焚き運転への切替時においては、油室２１への燃料油Ｆの供給を停止する。そうすると、各油供給管１９を介して燃料油Ｆが排出されていき、図７に示すように、油室２１における燃料油Ｆの油面レベルＬが下がっていく（油面レベルＬ１）。

油面レベルＬが低下するに従って、内端部３３ｄのうち油面よりも上方に位置する部分が増加する。内端部３３ｄにおいて油面よりも上方に燃料油ｆ１が一時的に残存すると、図７に示すように、内端部３３ｄの周方向に傾斜した表面に沿って燃料油ｆ１が周方向下方側に案内され、油面に落下して合流する。

さらに、油面レベルＬが低下すると、最下方に位置する周方向傾斜部３３ｃが油面の上方に位置するようになり、図７及び図８に示すように、この周方向傾斜部３３ｃの周方向両側に二つの油溜りＯが形成される（油面レベルＬ２）。

この油溜りＯは、下方側の一部を周方向傾斜部３３ｃによって区画されていることから、油溜りＯの油量が少なくなるに従って油溜りＯの油面が漸次周方向に縮小される。また、下方側の一部を軸方向傾斜部４２ａによって区画されていることから、油溜りＯの油量が少なくなるに従って油溜りＯの油面が漸次軸方向（管台本体３０側）に縮小される（図９参照）。

図７及び図８に示すように、各油溜まりＯに周方向に隣接する二つの周方向傾斜部３３ｃにおいて、油面よりも上方に位置する部分に燃料油ｆ２が一時的に残存すると、周方向傾斜部３３ｃの周方向に傾斜した表面に沿って燃料油ｆ２が周方向下流側に流れる。この燃料油ｆ２が軸方向傾斜部４２ａに到達すると、図９に示すように、軸方向傾斜部４２ａの表面に沿って軸方向の管台本体３０側に流れて、油流入部１９ａが位置する油溜まりＯに合流する。
このようにして燃料油Ｆが油流入部１９ａに向けて集められる。

図９に示すように、油流入部１９ａ側に集められた燃料油Ｆは、基端開口１９ｂ（図４参照）及び横抜孔１９ｃから油供給管１９の内部に順次流入し、油室２１から排出される。
油溜まりＯの油量が十分に少なくなった後に、燃料供給部１０ａ等から高圧の空気等を供給して燃料油Ｆを油供給管１９の内部に吹き飛ばすと共に、先端側の燃料吐出部から排出する。この際、油流入部１９ａの外周面が管配設部３３ｂの内周面に接していることから、油流入部１９ａの外周面と管配設部３３ｂの内周面との間のギャップに燃料油Ｆが残存し難い。

同様に、図１０及び図１１に示すように、回転中心軸Ｐ１の方向と重力方向とが一致しない姿勢の各燃焼器１０においても燃料油Ｆが十分に除去される。すなわち、各ノズル管台２０の油室２１において、油溜まりＯが形成されると共に、燃料油Ｆが周方向及び軸方向において油流入部１９ａ側に集められ、油供給管１９を介して油室２１から排出される。
このようにして各燃焼器１０におけるノズル管台２０の油室２１から燃料油Ｆを十分に除去する。

以上説明したように、本第一実施形態に係る燃焼器１０によれば、油室２１が周方向傾斜部３３ｃを具備するので、油室２１から燃料油Ｆを排出する際に、周方向傾斜部３３ｃが周方向に隣接する二つの油流入部１９ａのうち少なくとも一方側に燃料油Ｆ（ｆ２）を案内する。また、油室２１が軸方向傾斜部４２ａを具備するので、軸方向傾斜部４２ａが軸方向傾斜部４２ａ上の燃料油Ｆ（ｆ２）を軸方向の油流入部１９ａに向けて案内する。換言すれば、周方向に隣接する二つの油流入部１９ａの間の燃料油Ｆ（ｆ２）を、これら二つの油流入部１９ａのうち少なくとも一方側に向けて案内し、軸方向傾斜部４２ａに到達した燃料油Ｆ（ｆ２）を油流入部１９ａに向けて案内する。これにより、燃料油Ｆ（ｆ２）が油流入部１９ａ側に集められて排出されるので、油室２１の燃料油Ｆを十分に除去することが可能となる。

また、回転中心軸Ｐ１に対して燃焼器中心軸Ｐ２を傾けて複数の燃焼器１０を放射状に用いた場合等には、各燃焼器１０において重力方向に対する姿勢がそれぞれ異なることとなるが、全ての姿勢において燃料油Ｆを十分に除去することが可能である。

特に、燃焼器１０の燃焼器中心軸Ｐ２が水平方向に対して傾いており、油供給管１９の油流入部１９ａ側が下流側よりも高くなっている場合には、軸方向において油流入部１９ａよりも下流側に燃料油Ｆが残存し易くなるが、軸方向傾斜部４２ａの傾斜面と軸方向とのなす角度Ｄは、燃焼器中心軸Ｐ２と回転中心軸Ｐ１とのなす角度Ｃよりも大きくなっていることから、軸方向傾斜部４２ａによって油流入部１９ａに燃料油Ｆを案内するので、軸方向下流側に燃料油Ｆを溜めることなく、燃料油Ｆをより確実に除去することが可能となる。
なお、回転中心軸Ｐ１が水平方向に向けられていないガスタービンにおいても、軸方向傾斜部４２ａの傾斜面と燃焼器中心軸Ｐ２とのなす角度Ｄが、燃焼器中心軸Ｐ２と水平方向とのなす角度Ｃよりも大きくなっていれば、燃料油Ｆをより確実に除去することが可能である。

また、油流入部１９ａの外周面が油室２１の管配設部３３ｂの内周面に接しているので、径方向において油流入部１９ａの外周面と管配設部３３ｂの内周面との間のギャップに燃料油Ｆが残存することを抑止することができる。

また、油流入部１９ａが軸方向に開口する基端開口１９ｂを有するので、簡素な構成で油供給管１９の内部に燃料油Ｆを流入させることが可能となる。

また、油流入部１９ａが軸方向と交差する方向に穿孔された横抜孔１９ｃを有するので、基端開口１９ｂよりも油供給管１９の下流側から油供給管１９に燃料油Ｆを流入させることが可能となる。特に、燃焼器１０の燃焼器中心軸Ｐ２が水平方向に対して傾いており、油供給管１９の油流入部１９ａ側が下流側よりも高くなっている場合には、軸方向において油流入部１９ａよりも下流側に燃料油Ｆが残存し易くなるが、油供給管１９の下流側から油供給管１９に燃料油Ｆを流入させることが可能となるので、軸方向下流側に燃料油Ｆを溜めることなく、燃料油Ｆを十分に除去することが可能となる。

また、油室２１の内端部３３ｄが外端部３３ａ側に向けて凸に形成されて周方向に傾斜しているので、油室２１の内端部３３ｄ側の燃料油Ｆ（ｆ１）が内端部３３ｄに沿って下方側に案内される。これにより、最終的に燃料油Ｆ（ｆ１）が油流入部１９ａ側に集められて排出されるので、燃料油Ｆ（ｆ１）を十分に除去することが可能となる。

また、ノズル管台２０が周方向傾斜部３３ｃを有する管台本体３０と軸方向傾斜部４２ａを有する蓋体４０とを備えるので、簡素な構造となって組立性及び加工性を良好にすることができる。

また、管台本体３０が油流入部１９ａに対向すると共に、蓋体４０に油供給管１９が挿通しているので、簡素な構造となって組立性及び加工性を良好にすることができる。

さらに、ガスタービン１によれば、燃焼器１０を備えるので、油焚きからガス焚きへの切替時や油焚きの停止時において、燃焼器１０の油室２１の燃料油Ｆを十分に除去することができる。これにより、炭化した燃料油Ｆによって燃料油供給系が閉塞してしまうことを防止することができる。また、起動時、およびデュアル方式では、ガス燃料の燃料供給不安定時、バックアップ運転時等において油焚きを迅速かつ安定して行うができると共に、ガスタービン１の運転安定性を高めることができる。

（第二実施形態）
図１２は、本発明の第二実施形態に係るノズル管台５０の概略構成図である。なお、図１２において、図１〜図１１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、ノズル管台５０は、五つのメインノズル１４（図２参照）に対応して形成された油室５１と、三つのメインノズル１４に対応して形成された油室５２とを備えている。

油室５１は、回転中心軸Ｐ１側に形成されており、ノズル管台２０の周方向に半円弧状に延在している。
この油室５１は、径方向外方側の外端部５１ａに五つの管配設部３３ｂを備えており、各管配設部３３ｂの間を周方向傾斜部３３ｃが滑らかに接続している。
また、径方向内方側の内端部５１ｄは、外端部５１ａに向けて略半円弧状に凸に形成されており、五つの管配設部３３ｂのうちの周方向両端における二つの管配設部３３ｂに連続している。

油室５２は、径方向において油室５１の対となる位置に形成されており、ノズル管台５０の一接線方向に延在している。
この油室５２は、径方向外方側の外端部５２ａに三つの管配設部３３ｂを備えており、各管配設部３３ｂの間を周方向傾斜部３３ｃが滑らかに接続している。
また、径方向内方側の内端部５２ｄは、外端部５２ａに向けて凸になるように、僅かにくの字状に屈曲して形成されており、三つの管配設部３３ｂのうちの周方向両端における二つの管配設部３３ｂに連続している。

油室５１，５２における各々の両端の突出部４３は、軸方向傾斜部４２ａの幅が狭く形成されており、それぞれ油室５１，５２と嵌合している。

本第二実施形態に係るノズル管台５０によれば、上述したノズル管台２０と同様の効果を得ることができる他、油室５１の内端部５１ｄにおいて油面よりも上方に一次的に残存した燃料油Ｆ（ｆ１）が、内端部５１ｄの表面に沿って下方側の突出部４３に案内され、この突出部４３の軸方向傾斜部４２ａに到達した燃料油Ｆ（Ｆ１）が油流入部１９ａに向けて案内される。
また、重力方向に対する姿勢が異なる燃焼器１０において、油室５２よりも油室５１が上方側に位置したとしても、内端部５２ｄにおいて油面よりも上方に一次的に残存した燃料油Ｆ（ｆ１）が、内端部５２ｄの表面に沿って下方側の突出部４３に案内され、この突出部４３の軸方向傾斜部４２ａに到達した燃料油Ｆが油流入部１９ａに向けて案内される。これにより、燃料油Ｆが油流入部１９ａ側に集められて排出されるので、油室５１の燃料油Ｆを十分に除去することが可能となる。
これらにより、重力方向に対する姿勢によらず、燃料油Ｆが油流入部１９ａ側に集められて排出されるので、油室５１，５２の燃料油Ｆを十分に除去することが可能となる。

そして、複数の油室５１，５２のうち一方に燃料油Ｆを供給すると共に他方に燃料油Ｆの供給を停止することにより、燃料油Ｆを供給した一方に対応するメインノズル１４からのみ燃料油Ｆを吐出させて、部分負荷運転を容易にすることができる。さらに、複数の油室５１，５２のそれぞれにおいて燃料油Ｆが残存することを抑止するので、部分負荷運転と定格負荷運転、部分負荷運転と運転停止の相互切替を迅速に行うことができる。

図１３は、上述したノズル管台２０の変形例であるノズル管台５０Ａの要部拡大断面図である。なお、図１３において、図１〜図１２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１４に示すように、ノズル管台５０Ａは、油室５１，５２が共に四つのメインノズル１４（図２参照）に対応して形成されたものであり、油室５１，５２にそれぞれ四つの油流入部１９ａが配設されている。
この構成によっても上述したノズル管台５０Ａと同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述し第一、第二実施形態においては、油流入部１９ａを八つ設ける構成としたが、複数であればその他の数であっても構わない。

上述した第一、第二実施形態においては、周方向傾斜部３３ｃを円弧状に形成する構成としたが、第二実施形態の油室５２における内端部５２ｄのように、くの字状に形成する構成としても構わない。
また、第二実施形態の油室５２における内端部５２ｄを、油室５１の内端部５１ｄのように円弧状に形成しても構わない。さらに、周方向傾斜部３３ｃや内端部３３ｄ，５１ｄ，５２ｄを平面視において多角形状に形成して周方向に傾斜させる構成にしても構わない。

また、上述した第一、第二実施形態では、図４に示すように、軸方向傾斜部４２ａを断面視において直線状に形成したが、湾曲状に形成してもよいし、屈曲状に形成してもよい。

また、上述した第一、第二実施形態では、図４に示すように、軸方向傾斜部４２ａを平面視において円弧状に形成したが、その他の形状（例えば、平面視で三角状、多角形状に形成してもよい。

また、上述した第一、第二実施形態では、油流入部１９ａを基端開口１９ｂ及び横抜孔１９ｃによって構成したが、いずれか一方のみで構成してもよい。

また、上述した実施形態では、油流入部１９ａを管台本体３０側まで挿入する構成としたが、蓋体４０側に配置させてもよい。この場合には、例えば管台本体３０側に軸方向傾斜部４２ａを設ける構成にしてもよい。

また、ノズル管台２０，５０，５０Ａを円盤状に形成したが、油室を確定することができれば、どのような構成であっても構わない。例えば、形状を矩形状に形成してもよいし、複数の油室を設ける場合には油室毎に分割させてもよい。

１…ガスタービン
２…圧縮機
３…タービン
１０…燃焼器
１１…外筒
１４…メインノズル
１４ａ…先端
１４ｂ…基端
１９…油供給管
１９ａ…油流入部
１９ｂ…基端開口
１９ｃ…横抜孔
２０…ノズル管台
２１…油室
３０…管台本体（第一の部材）
３３ａ…外端部
３３ｃ…周方向傾斜部
３３ｄ…内端部
４０…蓋体（第二の部材）
４２ａ…軸方向傾斜部
５０，５０Ａ…ノズル管台
５１…油室
５１ａ…外端部
５１ｄ…内端部
５２…油室
５２ａ…外端部
５２ｄ…内端部
Ｆ，ｆ１，ｆ２…燃料油
Ｐ２…燃焼器中心軸

Claims (11)

1. 燃焼器中心軸周りの周方向に間隔を空けて複数設けられ、それぞれ前記燃焼器中心軸から径方向に間隔を空けて前記燃焼器中心軸に沿って軸方向に延在するノズルと、
   前記複数のノズルの前記軸方向の基端側に設けられ、前記複数のノズルを支持するノズル管台とを備え、
   前記ノズルは、前記軸方向の基端側の油流入部から先端側に向けて燃料油を供給する油供給管を有し、
   前記ノズル管台は、外部から前記燃料油が供給されると共に前記油流入部が少なくとも二以上設けられた油室を有しており、
   前記油室は、前記径方向の外端部のうち前記周方向に互いに隣接する二つの前記油流入部の間において前記径方向の内端部側に向けて凸に形成されて前記二つの油流入部に向けて前記周方向に傾斜する周方向傾斜部と、
   前記周方向傾斜部に連続して形成され、前記軸方向に見て前記油流入部の周囲で軸方向の一方に向けて凸に形成され、前記油流入部に向かうように前記軸方向に傾斜する軸方向傾斜部とを具備することを特徴とする燃焼器。
2. 前記軸方向傾斜部の傾斜面と前記燃焼器中心軸とのなす角度は、前記燃焼器中心軸と水平方向とのなす角度よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
3. 燃焼器中心軸周りの周方向に間隔を空けて複数設けられ、それぞれ前記燃焼器中心軸から径方向に間隔を空けて前記燃焼器中心軸に沿って軸方向に延在するノズルと、
   前記複数のノズルの前記軸方向の基端側に設けられ、前記複数のノズルを支持するノズル管台とを備え、
   前記ノズルは、前記軸方向の基端側の油流入部から先端側に向けて燃料油を供給する油供給管を有し、
   前記ノズル管台は、外部から前記燃料油が供給されると共に前記油流入部が少なくとも二以上設けられた油室を有しており、
   前記油室は、前記径方向の外端部のうち前記周方向に互いに隣接する二つの前記油流入部の間において前記径方向の内端部側に向けて凸に形成されて前記二つの油流入部に向けて前記周方向に傾斜する周方向傾斜部と、
   前記軸方向に見て前記油流入部の周囲で軸方向の一方に向けて凸に形成され、前記油流入部に向かうように前記軸方向に傾斜する軸方向傾斜部とを具備し、
   前記軸方向傾斜部の傾斜面と前記燃焼器中心軸とのなす角度は、前記燃焼器中心軸と水平方向とのなす角度よりも大きくなっていることを特徴とする燃焼器。
4. 前記油流入部は、前記径方向において前記油室の外端部に接していることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
5. 前記油流入部は、前記軸方向に開口する基端開口を有することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
6. 前記油流入部は、前記軸方向と交差する方向に穿孔された横抜孔を有することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
7. 前記油室は、前記径方向の内端部が円環状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
8. 前記ノズル管台は、前記油室を複数有することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
9. 前記ノズル管台は、前記周方向傾斜部を有する第一の部材と、
   前記軸方向傾斜部を有し、前記第一の部材に軸方向に重ねられて前記油室を画定する第二の部材とを備えることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
10. 前記第一の部材は、前記油流入部に対向し、
    前記第二の部材は、前記油供給管が挿通していることを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載の燃焼器。
11. 圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンであって、
    前記燃焼器は、請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の燃焼器であることを特徴とするガスタービン。

Images