JP6481224B2

JP6481224B2 - バーナ、燃焼器、及びガスタービン

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Publication number: JP6481224B2
Application number: JP2014198525A
Authority: JP
Inventors: 宏太郎宮内; 西田　幸一; 幸一西田; 赤松　真児; 真児赤松; 斉藤　圭司郎; 圭司郎斉藤; 智志瀧口; 敏彦齋藤
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: JP2016070557A

Description

本発明は、燃料を噴射するバーナ、このバーナを備えている燃焼器、及びこの燃焼器を備えているガスタービンに関する。

例えば、以下の特許文献１に開示されているバーナは、バーナ軸線を中心として棒状のノズルと、このノズルの外周を囲み、空気と燃料とを下流側に噴出するバーナ筒と、バーナ筒内の気体をバーナ軸線周りに旋回させる旋回翼と、を備えている。

旋回翼の径方向内側縁は、ノズルの外周面に接続されている。この旋回翼の径方向外側縁は、バーナ軸線が延びる軸線方向Ｄａにおける全域において、バーナ筒の内周面から離れている。バーナ筒の内周面と旋回翼の径方向外側縁との間であって、最も下流側に位置には、両者間の間隔を確保するためにクリアランス設定用リブが設けられている。

特開２００６−３３６９９６号公報

バーナは、燃料と空気とを下流側に向かって噴出する。バーナから噴射された燃料は、バーナの下流側に配置されている燃焼筒内で燃焼する。しかしながら、燃焼器では、その運転状況によって、燃料の燃焼で発生する火炎が上流側に向かって伝播する現象、つまりフラッシュバックが発生することがある。フラッシュバックが発生すると、バーナ筒やノズル等が熱損傷するため、この発生を抑えることが望まれている。

そこで、本発明は、フラッシュバックの発生を抑えることができるバーナ、このバーナを備えている燃焼器、及びこの燃焼器を備えているガスタービンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのバーナは、
バーナ軸線を中心とする棒状部材と、筒状を成して前記棒状部材の外周を囲み、前記バーナ軸線が延びる軸線方向の一方側である上流側から他方側である下流側に、空気と燃料とを噴出するバーナ筒と、前記バーナ筒内に配置され、前記バーナ筒内を流れる気体を前記バーナ軸線周りに旋回させる旋回板と、を備え、前記旋回板は、前記棒状部材の外周面に接続されている棒側接続部と、前記バーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部と、前記気体を前記バーナ軸線周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面が形成されているプロファイル部と、前記バーナ筒の内周面から前記バーナ軸線に対する径方向の内側に離間し、前記プロファイル部の下流端縁のうち前記径方向で最も外側の縁を自身の下流端とする切欠き面が形成されている切欠き部と、を有し、前記プロファイル部は、前記切欠き部から前記切欠き部の上流側、及び、前記切欠き部から前記径方向の内側に形成され、前記プロファイル面と前記切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点は、前記プロファイル面中の正圧面上で最大板厚位置から下流側に前記バーナ軸線と平行に伸ばした仮想線と、前記プロファイル面中の負圧面との交点よりも、上流側であり、前記切欠き面は、前記切欠き開始点を含み前記径方向の成分を含む方向に広がっている離間遷移面と、前記下流端を含み前記軸線方向の成分を含む方向に広がって前記バーナ筒の内周面と対向する離間面と、を有し、前記離間遷移面上の点の接線と前記バーナ軸線の角度は、前記離間面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度よりも大きい。

発明者は、バーナ筒内及びバーナ筒から噴出した気体の流れを解析したところ、バーナ筒の内周面に沿った領域で、バーナ筒から噴出した燃料の燃焼で形成される火炎が上流側に伝播するおそれがあることを見出した。具体的に、バーナ筒内での流れの解析の結果、バーナ筒の内周面に沿った領域の流れは、径方向の中間部分の流れよりも下流側に向かう軸線方向成分が小さいことが判明した。これは、バーナ筒の内周面上に流れの境界層が形成されるためであると考えられる。さらに、バーナ筒の内周面に沿った領域の流れのうち、旋回板の下流側の流れは、周方向で旋回板の下流側を除く領域の流れよりも、下流側に向かう軸線方向成分が小さいことも判明した。これは、旋回板の存在に起因すると考えられる。しかも、以上のように、バーナ筒の内周面に沿った領域の流れの軸線方向成分が小さくなる程度が、燃焼器の運転状態によっては、バーナ筒の内周面に沿った領域で、火炎が上流側に伝播する可能性が十分にある程度であることが判明した。

そこで、当該バーナでは、旋回板に切欠き部を形成している。旋回板に、バーナ筒の内周面から径方向の内側に離間した切欠き面が形成されている切欠き部を形成すると、上流側からの気体が切欠き部を下流側へすり抜けるため、バーナ筒の内周面に沿った領域の流れの軸線方向成分を大きくすることができる。しかしながら、単に切欠き部を形成しただけでは、バーナ筒の内周面に沿った領域の流れの軸線方向成分があまり大きくならず、フラッシュバック発生の抑制効果をあまり期待できないことがある。

発明者は、バーナ筒の内周面に沿った領域でのフラッシュバック発生の実質的な抑制効果を得るための切欠き部は、バーナ筒内及びバーナ筒から噴出した気体の流れを解析の結果、切欠き部における切欠き開始点が、プロファイル面中の正圧面上で最大板厚位置から下流側にバーナ軸線と平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面中の負圧面との交点よりも上流側であることを突き止めた。そこで、当該バーナでは、切欠き部における切欠き開始点を、上記のように定めた。

ここで、欠き部から切欠き部の上流側がプロファイル部を成しておらず、切欠き部よりも上流側の旋回板の上流端面が、軸線方向に対して垂直な方向に広がっている平面である場合について考察する。

この場合、上流側から流れてきた空気が旋回板の平坦な上流側端面に衝突して、軸線方向に対して垂直な方向に広がる。この結果、旋回板に切欠き部が形成されていたとしても、切欠き部を下流側にすり抜ける流れが極めて少なくなり、径方向の外側部分での流れの軸線方向成分が小さくなる。よって、旋回板に切欠き部が形成されていたとしても、この上流側がプロファイル部を成していない場合には、フラッシュバック発生を抑える効果をあまり期待できない。

そこで、当該バーナでは、切欠き部から切欠き部の上流側がプロファイル部を成すようにして、切欠き部の上流側で、プロファイル部の表面であるプロファイル面に沿った流れを確保し、切欠き部を下流側にすり抜ける流れを多くしている。

当該バーナでは、軸線方向で切欠き開始点の近傍から、切欠き部を下流側にすり抜ける流れを多くすることができる。このため、当該バーナでは、フラッシュバック発生の抑制効果をより高めることができる。

また、前記離間遷移面を有する前記バーナにおいて、前記離間遷移面は、前記離間遷移面と前記正圧面との境界から前記負圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かうテーパ面を有してもよい。

当該バーナでは、離間遷移面よりも上流側の正圧面に沿って流れてきた気体を離間遷移面のテーパ面に沿って滑らかに下流側に導くことができる。よって、当該バーナでは、気体が切欠き部を下流側にすりぬけ易くなり、バーナ筒内の径方向の外側部分でのフラッシュバックをより抑制することができる。

また、前記離間遷移面を有する前記バーナにおいて、前記離間遷移面は、前記離間遷移面と前記正圧面との境界から前記負圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かう正圧側テーパ面と、前記離間遷移面と前記負圧面との境界から前記正圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かう負圧側テーパ面と、を有してもよい。

当該バーナでは、離間遷移面よりも上流側の正圧面に沿って流れてきた気体を離間遷移面の正圧側テーパ面に沿って滑らかに下流側に導くことができる。また、離間遷移面よりも上流側の負圧面に沿って流れてきた気体を離間遷移面の負圧側テーパ面に沿って滑らかに下流側に導くことができる。よって、当該バーナでは、気体が切欠き部を下流側にすりぬけ易くなり、バーナ筒内の径方向の外側部分でのフラッシュバックをより抑制することができる。

また、以上のいずれかの前記バーナにおいて、前記旋回板は、前記切欠き部としての外側切欠き部の他に、前記棒状部材の外周面から前記径方向の外側に離間し、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の縁を自身の下流端とする内側切欠き面が形成されている内側切欠き部を有し、前記プロファイル部は、前記内側切欠き部から前記内側切欠き部の上流側、及び、前記内側切欠き部から径方向の外側に形成されていてもよい。

バーナ筒内の径方向の内側部分、言い換えると、棒状部材の外周面近傍や棒状部材の下流側部分の圧力は、旋回流の影響で、その外周側の部分と比べると圧力が低くなる。このため、燃焼器の運転状態によっては、径方向の内側部分で火炎が上流側に伝播する場合がある。そこで、当該バーナでは、旋回板に内側切欠き部を形成している。このように、旋回板に内側切欠き部を形成すると、上流側からの気体が内側切欠き部を下流側へすり抜けるため、径方向の内側部分を流れる気体に対して、旋回板から与えられる旋回力が小さくなる。このため、径方向の内側部分を流れる気体の流れ方向には、旋回成分、言い換えると周方向成分が小さくなり、下流側に向かう軸線方向成分が大きくなる。よって、径方向内側部分でのフラッシュバックを抑えることができる。

本発明の一態様に係るバーナは、バーナ軸線を中心とする棒状部材と、筒状を成して前記棒状部材の外周を囲み、前記バーナ軸線が延びる軸線方向の一方側である上流側から他方側である下流側に、空気と燃料とを噴出するバーナ筒と、前記バーナ筒内に配置され、前記バーナ筒内を流れる気体を前記バーナ軸線周りに旋回させる旋回板と、を備え、前記旋回板は、前記棒状部材の外周面に接続されている棒側接続部と、前記バーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部と、前記気体を前記バーナ軸線周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面が形成されているプロファイル部と、前記バーナ筒の内周面から前記バーナ軸線に対する径方向の内側に離間し、前記プロファイル部の下流端縁のうち前記径方向で最も外側の縁を自身の下流端とする切欠き面が形成されている切欠き部と、を有し、前記プロファイル部は、前記切欠き部から前記切欠き部の上流側、及び、前記切欠き部から前記径方向の内側に形成され、前記プロファイル面と前記切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点は、前記プロファイル面中の正圧面上で最大板厚位置から下流側に前記バーナ軸線と平行に伸ばした仮想線と、前記プロファイル面中の負圧面との交点よりも、上流側であり、前記旋回板は、前記切欠き部としての外側切欠き部の他に、前記棒状部材の外周面から前記径方向の外側に離間し、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の縁を自身の下流端とする内側切欠き面が形成されている内側切欠き部を有し、前記プロファイル部は、前記内側切欠き部から前記内側切欠き部の上流側、及び、前記内側切欠き部から径方向の外側に形成されており、前記内側切欠き面は、前記プロファイル面と前記内側切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点を含み前記径方向の成分を含む方向に広がっている離間遷移面と、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の下流端を含み前記軸線方向の成分を含む方向に広がって前記棒状部材の外周面と対向する離間面と、を有し、前記離間遷移面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度は、前記離間面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度よりも大きい。

当該バーナでは、軸線方向で内側切欠き部の切欠き開始点の近傍から、内側切欠き部を下流側にすり抜ける流れを多くすることができる。このため、当該バーナでは、径方向の内側部分でのフラッシュバック発生の抑制効果をより高めることができる。

また、以上のいずれかのバーナにおいて、前記切欠き開始点は、前記プロファイル面中の前記正圧面上で前記最大板厚位置よりも下流側であってもよい。

また、以上のいずれかの前記バーナにおいて、前記旋回板には、前記燃料を噴出する噴出孔が形成されていてもよい。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての燃焼器は、
以上のいずれかの前記バーナと、前記バーナから噴出した燃料が燃焼する燃焼領域を内周側に形成する燃焼筒と、を備えている。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
前記燃焼器と、空気を圧縮して、前記燃焼器に空気を供給する圧縮機と、前記燃焼器内での燃料の燃焼で形成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。

本発明に係る一態様では、フラッシュバックの発生を抑えることができる。

本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの構成を示す模式図である。本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの燃焼器周りの断面図である。本発明に係る一実施形態における燃料器の断面図である。本発明に係る一実施形態におけるバーナの断面図である。本発明に係る一実施形態における旋回板及びハブ棒の斜視図である。本発明に係る一実施形態における旋回板及びハブ棒の正面図である。本発明に係る一実施形態における旋回板及びハブ棒の側面図である。本発明に係る一実施形態における旋回板を示し、同図（ａ）は旋回板の側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ矢視図である。本発明に係る一実施形態の第一変形例における旋回板を示し、同図（ａ）は旋回板の側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ矢視図である。本発明に係る一実施形態の第二変形例における旋回板を示し、同図（ａ）は旋回板の側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ矢視図である。本発明に係る一実施形態の第三変形例における旋回板の側面図である。

以下、本発明に係るガスタービンの一実施形態、さらにガスタービンが備えているバーナの各種変形例ついて、図面を参照して詳細に説明する。

「実施形態」
本発明に係るガスタービンの一実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。

本実施形態のガスタービンは、図１に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料Ｆを圧縮空気中で燃焼させ燃焼ガスを生成する複数の燃焼器４と、燃焼ガスにより駆動するタービン５と、を備えている。

圧縮機１は、回転軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２と、圧縮機ロータ２を回転可能に覆う圧縮機ケーシング３と、を有する。タービン５は、回転軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ６と、タービンロータ６を回転可能に覆うタービンケーシング７と、を有する。圧縮機ロータ２の回転軸線Ａｒとタービンロータ６の回転軸線Ａｒとは、同一直線上に位置している。この圧縮機ロータ２とこのタービンロータ６とは、互いに連結されてガスタービンロータ８を成している。また、圧縮機ケーシング３とタービンケーシング７とは、互いに連結されてガスタービンケーシング９を成している。

ガスタービンロータ８には、例えば、発電機のロータが連結されている。また、ガスタービンケーシング９には、燃焼器４が固定されている。

燃焼器４は、図２に示すように、内部で燃料Ｆが燃焼して、この燃料Ｆの燃焼の結果生成される燃焼ガスをタービン５に送る燃焼筒（又は尾筒）１０と、燃焼筒１０内に燃料Ｆ及び空気Ａを噴出する燃料噴出器２０と、を有する。

燃料噴出器２０は、図３に示すように、噴出した燃料を拡散燃焼させるパイロットバーナ３０と、噴出した燃料を予混合燃焼させるメインバーナ４０と、パイロットバーナ３０及びメインバーナ４０を保持するバーナ保持筒２１と、を備えている。

パイロットバーナ３０は、燃焼器軸線Ａｃを中心として軸線方向Ｄａに延びる棒状のパイロットノズル３１と、このパイロットノズル３１の外周を覆うパイロットバーナ筒３２と、燃焼器軸線Ａｃを中心として圧縮空気を旋回させる複数の旋回板３５と、を有する。ここで、燃焼器軸線Ａｃが延びている方向である軸線方向Ｄａの一方側を上流側、他方側を下流側とする。また、燃焼器軸線Ａｃは、このパイロットバーナ３０のバーナ軸線でもある。

パイロットノズル３１の下流側端部には、燃料を噴射する噴射孔が形成されている。パイロットノズル３１で噴射孔が形成されている位置よりも上流側には、複数の旋回板３５が設けられている。各旋回板３５は、パイロットノズル３１の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、パイロットバーナ筒３２の内周面に接続されている。パイロットバーナ筒３２は、パイロットノズル３１の外周に位置する本体部３３と、本体部３３の下流側に接続され下流側向かって次第に拡径されているコーン部３４と、を有する。複数の旋回板３５は、パイロットバーナ筒３２における本体部３３の内周面に接続されている。パイロットバーナ筒３２内には、その上流側から圧縮機１で圧縮された圧縮空気が流入する。パイロットバーナ筒３２は、その下流端から、この圧縮空気と共に、パイロットノズル３１から噴射された燃料を噴出する。この燃料は、燃焼筒１０内で拡散燃焼する。

複数のメインバーナ４０は、パイロットバーナ３０の外周側を囲むよう、燃焼器軸線Ａｃを中心として、周方向に並んで配置されている。

メインバーナ４０は、燃焼器軸線Ａｃと平行なバーナ軸線Ａｂを中心として軸線方向Ｄａに延びる棒状部材であるハブ棒４１と、このハブ棒４１の外周を覆うメインバーナ筒４２と、バーナ軸線Ａｂを中心として圧縮空気を旋回させる複数の旋回板４５と、を有する。なお、メインバーナ４０のバーナ軸線Ａｂは、燃焼器軸線Ａｃと平行であるため、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａと、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａとは同じ方向である。また、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの上流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの上流側であり、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの下流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの下流側である。

ハブ棒４１の軸線方向Ｄａにおける中間部には、複数の旋回板４５が設けられている。各旋回板４５は、ハブ棒４１の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、メインバーナ筒４２の内周面に接続されている。メインバーナ筒４２は、ハブ棒４１の外周に位置する本体部４３と、本体部４３の下流側に接続され下流側向かって延びる延長部４４と、を有する。複数の旋回板４５は、メインバーナ筒４２における本体部４３の内周面に接続されている。複数の旋回板４５には、後述するように、複数の噴射孔が形成されている。ハブ棒４１内には、外部からの燃料が供給され、このハブ棒４１から旋回板４５に燃料が供給される。メインバーナ筒４２内には、その上流側から圧縮機１で圧縮された圧縮空気が流入する。メインバーナ筒４２内では、この圧縮空気と旋回板４５から噴射された燃料とが混合して、予混合気体ＰＭが形成される。メインバーナ筒４２は、その下流端から予混合気体ＰＭを噴出する。この予混合気体中の燃料は、燃焼筒１０内で予混合燃焼する。

なお、ここでは、旋回板４５に燃料を噴射する噴射孔を形成し、ここからメインバーナ筒４２内に燃料を噴射する。しかしながら、旋回板４５に燃料孔を形成せず、ハブ棒４１に燃料孔を形成してもよい。この場合、以上で説明した棒状のハブ棒４１に相当する部分がメインノズルを成す。

バーナ保持筒２１は、燃焼器軸線Ａｃを中心として円筒状を成し、複数のメインバーナ筒４２の外周側を覆う。

燃焼筒１０は、燃焼器軸線Ａｃを中心として円筒状を成し、メインバーナ４０及びパイロットバーナ３０から噴出した燃料が燃焼する燃焼領域１２を形成する燃焼部１１と、筒状を成し、燃料の燃焼で生成された燃焼ガスをタービン５の燃焼ガス流路内に導く燃焼ガス案内部１５と、を有する。燃焼筒１０の燃焼ガス案内部１５は、燃焼筒１０の燃焼部１１の下流側に形成されている。

メインバーナ４０の旋回板４５は、図４〜図７に示すように、ハブ棒（棒状部材）４１の外周面に接続されている棒側接続部４６と、メインバーナ筒４２の内周面に接続されている筒側接続部４７と、気体をバーナ軸線Ａｂ周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面５１が形成されているプロファイル部５０と、メインバーナ筒４２の内周面からバーナ軸線Ａｂに対する径方向Ｄｒの内側に離間した外側切欠き面６１が形成されている外側切欠き部６０と、ハブ棒４１の外周面から径方向Ｄｒの外側に離間した内側切欠き面７１が形成されている内側切欠き部７０と、を有する。なお、バーナ軸線Ａｂを中心とした周方向を以下では単に周方向Ｄｃとし、バーナ軸線Ａｂを中心とした径方向Ｄｒを以下では単に径方向Ｄｒとする。

この旋回板４５で、下流側の部分であって、バーナ軸線Ａｂに対する径方向Ｄｒの外側部分が外側切欠き部６０を成し、径方向Ｄｒの内側部分が内側切欠き部７０を成す。また、この旋回板４５で、外側切欠き部６０から外側切欠き部６０の上流側、内側切欠き部７０から内側切欠き部７０の上流側、及び径方向Ｄｒにおける外側切欠き部６０と内側切欠き部７０との間がプロファイル部５０を成す。また、この旋回板４５で、外側切欠き部６０の上流側のプロファイル部５０の径方向Ｄｒの外側端が筒側接続部４７を成し、内側切欠き部７０の上流側のプロファイル部５０の径方向Ｄｒの内側端が棒側接続部４６を成す。

プロファイル部５０には、燃料を噴射する前述の噴射孔５９が形成されている。このプロファイル部５０の表面であるプロファイル面５１は、旋回板４５よりも上流側から流れくる空気Ａの流れを受ける正圧面５２と、周方向Ｄｃで正圧面５２とは反対側を向く負圧面５３と、を有する。正圧面５２には、負圧面５３側に押される圧力が作用し、負圧面５３には、正圧面５２側から負圧面５３側に引かれる負圧が作用する。プロファイル部５０の上流端縁５４及びプロファイル部５０の下流端縁５５は、いずれも、正圧面５２と負圧面５３との境界になる。

外側切欠き面６１は、プロファイル部５０の下流端縁５５のうち径方向Ｄｒで最も外側の縁を自身の下流端６５とする。また、内側切欠き面７１は、プロファイル部５０の下流端縁５５のうち径方向Ｄｒで最も内側の縁を自身の下流端７５とする。外側切欠き面６１及び内側切欠き面７１は、いずれも、周方向Ｄｃの成分を含む方向に広がっている面である。また、外側切欠き面６１及び内側切欠き面７１は、いずれも、周方向Ｄｃ及び径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がり下流側に向いている離間遷移面６２，７２と、周方向Ｄｃ及び軸線方向Ｄａ成分を含む方向に広がってメインバーナ筒４２の内周面と対向する離間面６３，７３と、を有する。

なお、ここでは、離間遷移面６２，７２が周方向Ｄｃ及び径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がっている面であると規定している。しかしながら、これは、軸線方向Ｄａ成分を含む方向に一切広がっていないことを意味するものではなく、その広がり方向が軸線方向Ｄａ成分よりも周方向Ｄｃ成分及び径方向Ｄｒ成分の方がはるかに大きいことを意味する。また、ここでは、離間面６３，７３が周方向Ｄｃ及び軸線方向Ｄａ成分を含む方向に広がっている面であると規定しているが、これは、径方向Ｄｒ成分を含む方向に一切広がっていないことを意味するものではなく、その広がり方向が径方向Ｄｒ成分よりも周方向Ｄｃ成分及び軸線方向Ｄａ成分の方がはるかに大きいことを意味する。

図８に示すように、プロファイル面５１と外側切欠き面６１との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点６４は、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも、上流側である。また、プロファイル面５１と内側切欠き面７１との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点７４も、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも、上流側である。また、外側切欠き面６１に関する切欠き開始点６４、及び内側切欠き面７１に関する切欠き開始点７４は、いずれも、正圧面５２上で最大板厚位置５６よりも下流側である。

なお、図４及び図８（ａ）では、離間面６３，７３が下流側に向かうに連れて、次第に径方向Ｄｒ内側に近づく側に傾斜しているように描かれている。しかしながら、本実施形態の離間面６３，７３は、実際には、下流側に向かうに連れて、次第に径方向Ｄｒ内側に近づく側に傾斜していない。つまり、例えば、本実施形態の離間面６３は、離間面６３中の上流側の部分とメインバーナ筒４２の内周面との間隔と、離間面６３中の下流側の部分とメインバーナ筒４２の内周面との間隔とが、実質的に同じである。これは、旋回板４５は、下流側に向かうに連れて次第に周方向Ｄｃの一方側に滑らかに曲がっている関係上、二次元上に旋回板４５を作図する場合、離間面６３，７３が下流側に向かうに連れて、次第に径方向Ｄｒ内側に近づく側に傾斜しているように描かれてしまうからである。

次に、本実施形態のガスタービンの動作及び作用について説明する。

圧縮機１は、外気を吸い込んでこれを圧縮する。圧縮機１で圧縮された空気Ａは、燃焼器４のメインバーナ４０及びパイロットバーナ３０内に導かれる。メインバーナ４０及びパイロットバーナ３０には、燃料供給源からの燃料が供給される。メインバーナ４０は、燃料と空気Ａと予混合した予混合気体ＰＭを、燃焼筒１０の燃焼部１１内に噴出する。この予混合気体ＰＭは、燃焼部１１内で予混合燃焼する。また、パイロットバーナ３０は、燃焼筒１０の燃焼部１１内に、燃料と空気Ａとを予混合せずにそれぞれ噴出する。この燃料は、燃焼部１１内で拡散燃焼する。燃焼筒１０の燃焼部１１内での燃料の燃焼で発生した高温高圧の燃焼ガスは、燃焼筒１０の燃焼ガス案内部１５によりタービン５の燃焼ガス流路内に導かれ、タービンロータ６を回転させる。

メインバーナ筒４２には、圧縮機１で圧縮された空気Ａがその上流端から導入される。この空気Ａは、メインバーナ筒４２内の複数の旋回板４５よりバーナ軸線Ａｂを中心として旋回する。燃料Ｆは、複数の旋回板４５の噴射孔５９からメインバーナ筒４２内に噴射される。旋回板４５から噴射された燃料Ｆと、旋回しつつ下流側に流れる空気Ａとは、メインバーナ筒４２内で予混合された後、予混合気体ＰＭとしてメインバーナ筒４２の下流端から燃焼筒１０内に噴出される。

複数の旋回板４５の噴射孔５９からメインバーナ筒４２内に噴射された燃料Ｆは、複数の旋回板４５により形成される旋回流により、空気Ａとの混合が促進される。また、予混合気体ＰＭは、メインバーナ筒４２から旋回しつつ燃焼筒１０内に噴出することにより、この予混合気体ＰＭの燃焼により形成される予混合火炎の保炎効果が高まる。

ところで、径方向Ｄｒの内側部分、言い換えると、ハブ棒４１の外周面近傍やハブ棒４１の下流側の部分の圧力は、旋回流の影響で、その外周側の部分と比べると圧力が低くなる。このため、燃焼器の運転状態によっては、径方向Ｄｒの内側部分で予混合火炎が上流側に伝播することがある。つまり、径方向Ｄｒ内側の部分でフラッシュバックが発生することがある。そこで、本実施形態では、旋回板４５に内側切欠き部７０を形成している。このように、旋回板４５に内側切欠き部７０を形成すると、上流側からの気体が内側切欠き部７０を下流側へすり抜けるため、径方向Ｄｒの内側部分を流れる気体に対して、旋回板４５から与えられる旋回力が小さくなる。このため、径方向Ｄｒの内側部分を流れる気体の流れ方向には、旋回成分、言い換えると周方向Ｄｃ成分が小さくなり、下流側に向かう軸線方向Ｄａ成分が大きくなる。よって、径方向Ｄｒ内側部分で、予混合火炎が上流側に伝播することを抑えること、つまりフラッシュバックの発生を抑えることができる。

また、発明者は、メインバーナ筒４２内及びメインバーナ筒４２から噴出した気体の流れを解析したところ、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域でも、予混合火炎が上流側に伝播するおそれがあることを見出した。具体的に、メインバーナ筒４２内及びメインバーナ筒４２から噴出した気体の流れの解析の結果、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れは、径方向Ｄｒの中間部分の流れよりも下流側に向かう軸線方向Ｄａ成分が小さいことが判明した。これは、メインバーナ筒４２の内周面上に流れの境界層が形成されるためであると考えられる。さらに、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れのうち、旋回板４５の下流側の流れは、周方向Ｄｃで旋回板４５の下流側を除く領域の流れよりも、下流側に向かう軸線方向Ｄａ成分が小さいことも判明した。これは、旋回板４５の存在に起因すると考えられる。しかも、以上のように、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れの軸線方向Ｄａ成分が小さくなる程度が、燃焼器の運転状態によっては、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域で、予混合火炎が上流側に伝播する可能性が十分にある程度であることが判明した。

そこで、本実施形態では、旋回板４５に外側切欠き部６０を形成している。旋回板４５に、メインバーナ筒４２の内周面から径方向Ｄｒの内側に離間した外側切欠き面６１が形成されている外側切欠き部６０を形成すると、上流側からの気体が外側切欠き部６０を下流側にすり抜けるため、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れの軸線方向Ｄａ成分を大きくすることができる。しかしながら、切欠き開始点６４が、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも下流側である場合、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れのうちで、外側切欠き部６０をすり抜けて下流側に流れる流れが少なくなる。このため、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域の流れの軸線方向Ｄａ成分があまり大きくならず、燃焼器の運転状態によっては、前述したように、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域で、予混合火炎が上流側に伝播するおそれが残る。すなわち、以上のような外側切欠き部を形成しても、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域でのフラッシュバック発生の抑制効果をあまり期待できない。

発明者は、メインバーナ筒４２の内周面に沿った領域でのフラッシュバック発生の実質的な抑制効果を得るための外側切欠き部６０は、メインバーナ筒４２内の流れの解析の結果、外側切欠き部６０における切欠き開始点６４が、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも上流側であることを突き止めた。さらに、外側切欠き面６１に関する切欠き開始点６４、及び内側切欠き面７１に関する切欠き開始点７４は、いずれも、正圧面５２上で最大板厚位置５６よりも下流側であることが好ましいことも突き止めた。そこで、本実施形態では、外側切欠き部６０における切欠き開始点６４を以上のように定めている。また、本実施形態では、同様の見地から、内側切欠き部７０における切欠き開始点７４を、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも上流側にしている。

さらに、本実施形態では、前述したように、各切欠き面６１，７１が、いずれも、切欠き開始点６４，７４を含み、周方向Ｄｃ及び径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がり下流側に向いている離間遷移面６２，７２と、切欠き面６１，７１の下流端６５，７５を含み周方向Ｄｃ及び軸線方向Ｄａ成分を含む方向に広がっている離間面６３，７３と、を有する。このように、各切欠き面６１，７１を形成することで、軸線方向Ｄａで切欠き開始点６４，７４の近傍から、各切欠き部６０，７０を下流側にすり抜ける流れを多くすることができる。このため、本実施形態では、フラッシュバック発生の抑制効果をより高めることができる。

ここで、外側切欠き部６０から外側切欠き部６０の上流側、内側切欠き部７０から内側切欠き部７０の上流側がプロファイル部５０を成しておらず、例えば、外側切欠き部６０よりも上流側の旋回板４５の上流端面や、内側切欠き部７０よりも上流側の旋回板４５の上流側端面が、軸線方向Ｄａに対して垂直な方向に広がっている平面である場合について考察する。

この場合、上流側から流れてきた空気Ａが旋回板４５の平坦な上流側端面に衝突して、軸線方向Ｄａに対して垂直な方向に広がる。この結果、旋回板４５に外側切欠き部６０や内側切欠き部７０が形成されていたとしても、各切欠き部６０，７０を下流側にすり抜ける流れが極めて少なくなり、径方向Ｄｒの内側部分や径方向Ｄｒの外側部分での流れの軸線方向Ｄａ成分が小さくなる。よって、旋回板４５に外側切欠き部６０や内側切欠き部７０が形成されていたとしても、これらの上流側がプロファイル部５０を成していない場合には、フラッシュバック発生を抑える効果をあまり期待できない。

そこで、本実施形態では、外側切欠き部６０から外側切欠き部６０の上流側、内側切欠き部７０から内側切欠き部７０の上流側がプロファイル部５０を成すようにして、各切欠き部６０，７０の上流側で、プロファイル部５０の表面であるプロファイル面５１に沿った流れを確保し、各切欠き部６０，７０を下流側にすり抜ける流れを多くしている。

以上のように、本実施形態では、フラッシュバックの発生を抑えることができる。

「バーナの第一変形例」
上記実施形態におけるメインバーナの第一変形例について、図９を用いて説明する。

本変形例のメインバーナは、上記実施形態における旋回板４５の各切欠き部６０，７０の形状を変更したもので、その他の構成に関しては、上記実施形態のメインバーナ４０と同様である。

本変形例の旋回板４５ａは、上記実施形態の旋回板４５と同様、ハブ棒の外周面に接続されている棒側接続部４６と、メインバーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部４７と、気体をバーナ軸線Ａｂ周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面５１が形成されているプロファイル部５０と、メインバーナ筒の内周面からバーナ軸線Ａｂに対する径方向Ｄｒの内側に離間した外側切欠き面６１ａが形成されている外側切欠き部６０ａと、ハブ棒の外周面から径方向Ｄｒの内側に離間した内側切欠き面７１ａが形成されている内側切欠き部７０ａと、を有する。

本変形例における外側切欠き面６１ａ及び内側切欠き面７１ａは、上記実施形態の外側切欠き面６１ａ及び内側切欠き面７１ａと同様、いずれも、切欠き開始点６４，７４を含み、径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がっている離間遷移面６２ａ，７２ａと、各切欠き面６１ａ，７１ａの下流端６５，７５を含み周方向Ｄｃ及び軸線方向Ｄａ成分を含む方向に広がっている離間面６３ａ，７３ａと、を有する。しかも、上記実施形態と同様、各切欠き部６０ａ，７０ａにおける切欠き開始点６４，７４が、プロファイル面５１中の正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、プロファイル面５１中の負圧面５３との交点５７よりも上流側である。

但し、本変形例における離間遷移面６２ａ，７２ａは、上記実施形態における離間遷移面６２，７２のように、周方向Ｄｃ成分を含む方向に実質的に広がっておらず、軸線方向Ｄａ及び径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がっている。なお、離間遷移面６２ａ，７２ａが周方向Ｄｃ成分を含む方向に実質的に広がっていないとは、その広がり方向が周方向Ｄｃ成分よりも軸線方向Ｄａ成分及び径方向Ｄｒ成分の方がはるかに大きいことを意味する。

ところで、負圧面５３のうち、旋回板４５ａの最大板厚位置５６よりも下流側の部分では、下流側に向かうに連れて正圧側に寄るように、バーナ軸線Ａｂに対して傾斜している。このため、本変形例における離間遷移面６２ａ，７２ａは、軸線方向Ｄａ及び径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がっている関係上、下流側に向かうに連れて次第に相対的に負圧面５３側に近付くよう傾斜しているテーパ面を成している。言い換えると、このテーパ面は、正圧面５２との境界から負圧面５３に近づくに連れて次第に下流側に向かう。

以上のように、本変形例の離間遷移面６２ａ，７２ａは、正圧面５２との境界から負圧面５３に近づくに連れて次第に下流側に向かうテーパ面を成しているため、この離間遷移面６２ａ，７２ａよりも上流側の正圧面５２に沿って流れてきた気体を離間遷移面６２ａ，７２ａに沿って滑らかに下流側に導くことができる。よって、本変形例では、気体が各切欠き部６０ａ，７０ａを下流側にすりぬけ易くなり、メインバーナ筒内の径方向Ｄｒの内側部分及び径方向Ｄｒの外側部分でのフラッシュバックを上記実施形態よりも抑制することができる。

「バーナの第二変形例」
上記実施形態におけるメインバーナの第二変形例について、図１０を用いて説明する。

本変形例のメインバーナも、上記実施形態における旋回板４５の各切欠き部６０，７０の形状を変更したもので、その他の構成に関しては、上記実施形態のメインバーナ４０と同様である。

本変形例の旋回板４５ｂも、上記実施形態及び上記第一変形例の旋回板４５，４５ａと同様、ハブ棒の外周面に接続されている棒側接続部４６と、メインバーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部４７と、気体をバーナ軸線Ａｂ周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面５１が形成されているプロファイル部５０と、メインバーナ筒の内周面からバーナ軸線Ａｂに対する径方向Ｄｒの内側に離間した外側切欠き面６１ｂが形成されている外側切欠き部６０ｂと、ハブ棒の外周面から径方向Ｄｒの内側に離間した内側切欠き面７１ｂが形成されている内側切欠き部７０ｂと、を有する。

本変形例における外側切欠き面６１ｂ及び内側切欠き面７１ｂも、上記実施形態及び上記第一変形例の外側切欠き面６１，６１ａ及び内側切欠き面７１，７１ａと同様、いずれも、切欠き開始点６４，７４を含み、径方向Ｄｒ成分を含む方向に広がっている離間遷移面６２ｂ，７２ｂと、切欠き面６１ｂ，７１ｂの下流端６５，７５を含み周方向Ｄｃ及び軸線方向Ｄａ成分を含む方向に広がっている離間面６３ｂ，７３ｂと、を有する。しかも、上記実施形態と同様、各切欠き部６０ｂ，７０ｂにおける切欠き開始点６４，７４が、正圧面５２上で最大板厚位置５６から下流側にバーナ軸線Ａｂと平行に伸ばした仮想線と、負圧面５３との交点５７よりも上流側である。

但し、本変形例における離間遷移面６２ｂ，７２ｂは、上記実施形態における離間遷移面６２，７２と同様に、径方向Ｄｒ成分を有する方向に広がっているものの、軸線方向Ｄａ成分を有する方向にも広がっている正圧側テーパ面６６ｐ，７６ｐと負圧側テーパ面６６ｓ，７６ｓとを有する。正圧側テーパ面６６ｐ，７６ｐは、離間遷移面６２ｂ，７２ｂと正圧面５２との境界から負圧面５３に近づくに連れて次第に下流側に向かう面である。また、負圧側テーパ面６６ｓ，７６ｓは、離間遷移面６２ｂ，７２ｂと負圧面５３との境界から正圧面５２に近づくに連れて次第に下流側に向かう面である。

以上のように、本変形例の離間遷移面６２ｂ，７２ｂは、正圧面５２との境界から負圧面５３に近づくに連れて次第に下流側に向かう正圧側テーパ面６６ｐ，７６ｐを有しているため、この正圧側テーパ面６６ｐ，７６ｐよりも上流側の正圧面５２に沿って流れてきた気体を正圧側テーパ面６６ｐ，７６ｐに沿って滑らかに下流側に導くことができる。また、本変形例の離間遷移面６２ｂ，７２ｂは、負圧面５３との境界から正圧面５２に近づくに連れて次第に下流側に向かう負圧側テーパ面６６ｓ，７６ｓを有しているため、この負圧側テーパ面６６ｓ，７６ｓよりも上流側の負圧面５３に沿って流れてきた気体を負圧側テーパ面６６ｓ，７６ｓに沿って滑らかに下流側に導くことができる。よって、本変形例では、気体が各切欠き部６０ｂ，７０ｂを下流側にすりぬけ易くなり、メインバーナ筒内の径方向Ｄｒの内側部分及び径方向Ｄｒの外側部分でのフラッシュバックを上記実施形態よりも抑制することができる。

「バーナの第三変形例」
上記実施形態におけるメインバーナの第三変形例について、図１１を用いて説明する。

本変形例のメインバーナも、上記実施形態における旋回板４５の外側欠き部６０の形状を変更したもので、その他の構成に関しては、上記実施形態のメインバーナ４０と同様である。

上記実施形態の旋回板４５における外側切欠き部６０の離間遷移面６２は、径方向Ｄｒの外側から径方向Ｄｒの内側に向かう方向に直線的に広がっている。また、上記実施形態の旋回板４５における外側切欠き部６０の離間面６３は、離間面６３中の上流側の部分とメインバーナ筒４２の内周面との間隔と、離間面６３中の下流側の部分とメインバーナ筒４２の内周面との間隔とが、実質的に同じである。

しかしながら、外側切欠き部６０ｃの離間遷移面６２ｃは、図１１に示すように、径方向Ｄｒの外側から径方向Ｄｒの内側に向かうに連れて次第に下流側に向かうよう曲線的に広がっていてもよい。この場合、離間遷移面６２ｃから離間面６３ｃに移る領域が角を形成せず、滑らかな曲面を成す。また、外側切欠き部６０ｃの離間面６３ｃは、メインバーナ筒の内周面との間隔が下流側に向かうに連れて次第に広がるよう曲面を成していてもよい。

すなわち、旋回板４５ｃの外側切欠き面として、離間遷移面及び離間面を形成する場合、離間遷移面６２ｃ上の各点における接線Ｌｔ１とバーナ軸線Ａｂとの角度α１が離間面６３ｃ上の各点における接線Ｌｔ２とバーナ軸線Ａｂとの角度α２よりも大きければ、離間遷移面６２ｃ及び離間面６３ｃは、いずれも曲面を成していていもよく、しかも、離間遷移面６２ｃから離間面６３ｃに移る領域が滑らかな曲面を成してもよい。なお、図１１では、バーナ軸線Ａｂとの角度を示す関係上、このバーナ軸線Ａｂを実際の位置とは異なる位置に描いている。

このように、離間遷移面６２ｃから離間面６３ｃに移る領域が滑らかな曲面を成す場合、離間遷移面６２ｃと離間面６３ｃとの境界は、離間遷移面６２ｃから離間面６３ｃに移る領域における面上の点を軸線方向Ｄａに変化させた場合における、この点における接線Ｌｔとバーナ軸線Ａｂとの角度の変化率の正負が変化する位置、つまり角度に関する変曲点の位置である。

なお、ここでの離間遷移面６２ｃ上の各点における接線Ｌｔ１は、いずれも、バーナ軸線Ａｂと交わる接線である。また、ここでの離間面６３ｃ上の各点における接線Ｌｔ２も、バーナ軸線Ａｂと交わる接線である。また、線と線との成す角度は、補角関係にある二つの角度のうち、一方の角度で示される。本願では、接線Ｌｔとバーナ軸線Ａｂとの成す角度として、補角関係にある二つの角度のうち、小さい方の角度を採用している。

また、ここでは、上記実施形態における外側切欠き部６０の変形例を示しているが、内側切欠き部７０も外側切欠き部と同様に変形してもよい。また、本変形例は、上記実施形態の変形例であるが、第一変形例や第二変形例に関しても、本変形例と同様に変形してもよい。

「その他の変形例」
上記実施形態及び上記各変形例は、いずれも、メインバーナ４０の旋回板を特徴とするものである。しかしながら、パイロットバーナ３０の旋回板も、上記実施形態及び上記各変形例と同様に、内側切欠き部及び外側切欠き部を形成してもよい。

また、上記実施形態及び上記各変形例では、いずれも内側切欠き部及び外側切欠き部を有しているが、内側切欠き部を省略してもよい。

また、上記実施形態及び上記各変形例における切欠き面は、いずれも、離間遷移面と離間面とを有している。しかしながら、切欠き面は、離間遷移面と離間面とが無くてもよい。言い換えると、切欠き面は、離間遷移面と離間面とを区別できるように形成しなくてもよい。

１：圧縮機、４：燃焼器、５:タービン、１０：燃焼筒、１１：燃焼部、１２：燃焼領域、１５：燃焼ガス案内部、２０：燃料噴出器、３０：パイロットバーナ、３１：パイロットノズル、３２：パイロットバーナ筒、３５：旋回板、４０：メインバーナ、４１：ハブ棒（棒状部材）、４２：メインバーナ筒、４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ：旋回板、４６：棒側接続部、４７：筒側接続部、５０：プロファイル部、５１：プロファイル面、５２：正圧面、５３：負圧面、５４：上流端縁、５５：下流端縁、５９：噴射孔、６０,６０ａ，６０ｂ：外側切欠き部、６１,６１ａ，６１ｂ，６１ｃ：外側切欠き面、６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ：離間遷移面、６３,６３ａ，６３ｂ，６３ｃ：離間面、６４：切欠き開始点、６５：下流端、６６ｐ：正圧側テーパ面、６６ｓ：負圧側テーパ面、７０,７０ａ，７０ｂ：内側切欠き部、７１,７１ａ，７１ｂ，７１ｃ：内側切欠き面、７２，７２ａ，７２ｂ：離間遷移面、７３,７３ａ，７３ｂ，：離間面、７４：切欠き開始点、７５：下流端、７６ｐ：正圧側テーパ面、７６ｓ：負圧側テーパ面、Ａｂ：バーナ軸線、Ａｃ：燃焼器軸線、Ｄａ：軸線方向、Ｄｃ：周方向、Ｄｒ：径方向、Ａ：空気、Ｆ：燃料、ＰＭ：予混合気体

Claims

バーナ軸線を中心とする棒状部材と、
筒状を成して前記棒状部材の外周を囲み、前記バーナ軸線が延びる軸線方向の一方側である上流側から他方側である下流側に、空気と燃料とを噴出するバーナ筒と、
前記バーナ筒内に配置され、前記バーナ筒内を流れる気体を前記バーナ軸線周りに旋回させる旋回板と、
を備え、
前記旋回板は、
前記棒状部材の外周面に接続されている棒側接続部と、
前記バーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部と、
前記気体を前記バーナ軸線周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面が形成されているプロファイル部と、
前記バーナ筒の内周面から前記バーナ軸線に対する径方向の内側に離間し、前記プロファイル部の下流端縁のうち前記径方向で最も外側の縁を自身の下流端とする切欠き面が形成されている切欠き部と、
を有し、
前記プロファイル部は、前記切欠き部から前記切欠き部の上流側、及び、前記切欠き部から前記径方向の内側に形成され、
前記プロファイル面と前記切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点は、前記プロファイル面中の正圧面上で最大板厚位置から下流側に前記バーナ軸線と平行に伸ばした仮想線と、前記プロファイル面中の負圧面との交点よりも、上流側であり、
前記切欠き面は、前記切欠き開始点を含み前記径方向の成分を含む方向に広がっている離間遷移面と、前記下流端を含み前記軸線方向の成分を含む方向に広がって前記バーナ筒の内周面と対向する離間面と、を有し、
前記離間遷移面上の点の接線と前記バーナ軸線の角度は、前記離間面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度よりも大きい、
バーナ。
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記離間遷移面は、前記離間遷移面と前記正圧面との境界から前記負圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かうテーパ面を有する、
バーナ。
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記離間遷移面は、前記離間遷移面と前記正圧面との境界から前記負圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かう正圧側テーパ面と、前記離間遷移面と前記負圧面との境界から前記正圧面に近づくに連れて次第に下流側に向かう負圧側テーパ面と、を有する、
バーナ。
請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナにおいて、
前記旋回板は、前記切欠き部としての外側切欠き部の他に、前記棒状部材の外周面から前記径方向の外側に離間し、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の縁を自身の下流端とする内側切欠き面が形成されている内側切欠き部を有し、
前記プロファイル部は、前記内側切欠き部から前記内側切欠き部の上流側、及び、前記内側切欠き部から径方向の外側に形成されている、
バーナ。
バーナ軸線を中心とする棒状部材と、
筒状を成して前記棒状部材の外周を囲み、前記バーナ軸線が延びる軸線方向の一方側である上流側から他方側である下流側に、空気と燃料とを噴出するバーナ筒と、
前記バーナ筒内に配置され、前記バーナ筒内を流れる気体を前記バーナ軸線周りに旋回させる旋回板と、
を備え、
前記旋回板は、
前記棒状部材の外周面に接続されている棒側接続部と、
前記バーナ筒の内周面に接続されている筒側接続部と、
前記気体を前記バーナ軸線周りに旋回させるために滑らかで連続したプロファイル面が形成されているプロファイル部と、
前記バーナ筒の内周面から前記バーナ軸線に対する径方向の内側に離間し、前記プロファイル部の下流端縁のうち前記径方向で最も外側の縁を自身の下流端とする切欠き面が形成されている切欠き部と、
を有し、
前記プロファイル部は、前記切欠き部から前記切欠き部の上流側、及び、前記切欠き部から前記径方向の内側に形成され、
前記プロファイル面と前記切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点は、前記プロファイル面中の正圧面上で最大板厚位置から下流側に前記バーナ軸線と平行に伸ばした仮想線と、前記プロファイル面中の負圧面との交点よりも、上流側であり、
前記旋回板は、前記切欠き部としての外側切欠き部の他に、前記棒状部材の外周面から前記径方向の外側に離間し、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の縁を自身の下流端とする内側切欠き面が形成されている内側切欠き部を有し、
前記プロファイル部は、前記内側切欠き部から前記内側切欠き部の上流側、及び、前記内側切欠き部から径方向の外側に形成されており、
前記内側切欠き面は、前記プロファイル面と前記内側切欠き面との境界のうち、最も上流側の切欠き開始点を含み前記径方向の成分を含む方向に広がっている離間遷移面と、前記プロファイル部の前記下流端縁のうち前記径方向で最も内側の下流端を含み前記軸線方向の成分を含む方向に広がって前記棒状部材の外周面と対向する離間面と、を有し、
前記離間遷移面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度は、前記離間面上の点の接線と前記バーナ軸線との角度よりも大きい、
バーナ。
請求項１から５のいずれか一項に記載のバーナにおいて、
前記切欠き開始点は、前記プロファイル面中の前記正圧面上で前記最大板厚位置よりも下流側である、
バーナ。
請求項１から６のいずれか一項に記載のバーナにおいて、
前記旋回板には、前記燃料を噴出する噴出孔が形成されている、
バーナ。
請求項１から７のいずれか一項に記載のバーナと、
前記バーナから噴出した燃料が燃焼する燃焼領域を内周側に形成する燃焼筒と、
を備えている燃焼器。
請求項８に記載の燃焼器と、
空気を圧縮して、前記燃焼器に空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器内での燃料の燃焼で形成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えているガスタービン。