JPH0339821A - 燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン用の燃焼器に係り、特に内面に
セラミックス層を配設した燃焼器に関する。

〔従来の技術〕

従来の燃焼器においては、燃焼ガスの温度を高くして燃
焼することによりガスタービンの性能が飛躍的に向上す
る。燃焼ガスの温度を高める場合は、燃焼ガスを生成す
る燃焼器と燃焼ガスを用いて仕事をするガスタービンの
動・静翼の耐熱性が問題となる。燃焼器は現在主に耐熱
合金で構成されているため使用温度に限界があり、燃焼
器の溶融等を防ぐために燃焼用空気の一部を燃焼器構成
要素である内筒と尾筒とを冷却するために使用している
。この結果、燃焼用空気の一部は燃焼にとって最適な配
分がなされず、ガスタービンの性能低下を招いている。

この問題を解決するための従来技術としては、特開昭５
６−１０８０２６号公報に記載された例があげられる。

この例では内筒と尾筒との内面を耐熱性に優れるセラミ
ックスで構成するため、耐熱合金の場合と比較して冷却
空気の低減を図ることが可能となり、燃焼用空気をより
燃焼に適した配分で内筒内に導入できるが、一方では製
作工数やシス１〜などの低減などを図る必要がある。

第６図は、燃焼器の内筒および尾筒の内面全体をセラミ
ックスで構成した従来技術の模式図である。燃焼器は主
に内筒１及び内筒１の長さ方向に接続する尾筒２又は少
くとも内筒１６からなり、内筒１の周壁に少くとも１個
の燃焼空気孔３が穿設され、外側から内側に燃焼用空気
が導入される。

また燃料は燃料ノズル４から内筒１内に導入され、燃焼
用空気と混合しながら燃焼反応を生ずる。そして燃焼ノ
ズル４を保持するキャップ５が設けてあり、内筒１に固
定されている。この従来技術例では、金ＦＡ製の内筒工
及び尾筒２の内面全体にセラミック層６及び７が配設さ
れている。セラミック層６及び７は通常複数個のタイル
状もしくはリング状の要素から構成され、要素の周辺も
しくは中央を特殊な固定具もしくはボルト等を介して金
属製の内筒１に固定されている。一般に燃焼器内では１
０００℃を越える高温の燃焼反応が生じており１局所的
には１５００℃を越え２０００℃近い高温のためＨｏ　
ｔ　　ｓ　ｐ　ｏ　ｔを生じることもある。金属燃焼器
では、このような高温に曝されると耐熱性の限界を越え
るため内ＷＪｌもしくは尾筒２において劣化や破損が生
じ、問題となる。このため、金属燃焼器では内筒１およ
び尾筒２に燃焼空気孔３以外に多数の微小孔を穿設し、
空気の一部をこの微小孔より導入することにより、燃焼
器内側面をフィルム状に覆って冷却し、燃焼ガスに直接
曝されることから防いでいる。しかしながら冷却空気用
の微小孔の配設は、燃焼用空気の一部を燃焼に最適な燃
焼空気孔３以外の位置から燃焼器内に導入するためガス
タービンの効率の低下を招く。第６図のように内筒１お
よび尾筒、２の内面に耐熱性に優れるセラミック層６，
７を配設するど、冷却空気の低減が可能となるため効率
が向上する。しかし、セラミック層６，７の配設は、セ
ラミックスが高価なこと及びセラミックス層の保持構造
が必要になるため、コストと製作工数の増加が問題とな
っている。

以上のように前記従来技術は、燃焼器の内筒と尾筒の内
面をセラミックス層で構成することにより冷却空気の低
減化を可能としたが、以下のような問題点がある。

すなわち、一般にセラミックスは金属と比較して高価で
あるため、燃焼器の内筒と尾筒の内面全体をセラミック
スで構成した前記従来技術は、金属製燃焼器と比較して
コストの上昇を招いた。

また、内筒９尾筒をセラミックスで構成する場合、強度
等の問題からセラミックスを保持するための金属製支持
構造が不可欠となる。この結果として金属製の燃焼器と
比較して、製作工数の大幅な増加を招き問題となってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の燃焼器にあっては、内筒及び尾筒の内面にセラミ
ックス層を配設するため、強度」二等からセラミックス
を保持する金属製支持構造が不可欠となって製作工数が
大幅に増加するとともに、コストの上昇を招く問題点が
あった。

本発明の目的は、セラミックスの耐熱性を活かしながら
、製作工数の上昇やシス１〜と重量の増加を押えること
ができるガスタービン用の燃焼器を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係る燃焼器は、内
筒及び内筒の長さ方向に接続する尾筒又は少くとも内筒
からなり、内筒の周壁に少くとも１個の燃焼空気孔を穿
設するとともに内面にセラミックス層を配設した燃焼器
において、少くとも内筒の内面の高温度となる所定の部
分領域にセラミックス層を配設した構成である。

そして、部分領域は、内筒の少くとも燃焼空気孔を含む
長さを有する内周壁であるものとする。

また、内筒と内筒の長さ方向に一端を接続する尾筒とか
らなり、尾筒の他端を尾筒保持部で保持した燃焼器にお
いて、尾筒の内面の温度勾配を生じる所定部分にセラミ
ックス層を配設した構成とする。

さらに、所定部分は、尾筒の少くとも尾筒保持部との接
続部を含む長さを有する内周壁である構成とする。

そして、内筒と内筒の長さ方向に一端を接続しかつ他端
を尾筒保持部に保持される尾筒とからなり、内筒の周壁
に少くとも１個の燃焼空気孔を穿設するとともに内面に
セラミックス層を配設した燃焼器において、内筒の燃焼
空気孔を含む長さを有する内周壁と、尾筒の尾筒保持部
との接続部を含む長さを有する内周壁とにセラミックス
層を配設した構成でも良い。

〔作用〕

本発明によれば、燃焼器にセラミックスの使用は、金属
の溶融や熱変形が問題となる部分領域に限られているた
め、セラミックスの使用による耐熱性等は維持されなが
ら、製作工数やコストと重量が増加されない。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１〜５図を参照しながら説明する
。

第１図及び第２図に示されるように、内筒１及び内筒１
の長さ方向に接続する尾筒２又は少くとも内筒１からな
り、内筒１の周壁に少くとも１個の燃焼空気孔３を穿設
するとともに内面にセラミックス層６を配設した燃焼器
において、少くとの内筒１の内面の高温度となる所定の
部分領域にセラミックス層を配設した構成である。

そして、部分領域は、内筒の少くとも燃焼空気孔３を含
む長さを有する内周壁であるものとする。

また、第３図及び第４図に示されるように、内筒工と内
筒１の長さ方向に一端を接続する尾筒２とからなり、尾
筒２の他端を尾筒保持部８で保持した燃焼器において、
尾筒２の内面の温度勾配を生じる所定部分にセラミック
ス層を配設した構成とする。

さらに、所定部分は、尾筒２の少くとも尾筒保持部８と
の接続部を含む長さを有する内周壁である構成とする。

そして、第５図に示されるように、内筒工と内筒ｌの長
さ方向に一端を接続しかつ他端を尾筒保持部８に保持さ
れる尾筒２とからなり、内筒１の周壁に少くとも１個の
燃焼空気孔３を穿設するとともに内面にセラミックス層
６，７を配設した燃焼器において、内筒ｌの燃焼空気孔
３を含む長さを有する内周壁と、尾筒２の尾筒保持部８
との接続部を含む長さを有する内周壁とにセラミックス
層６，７を配設した構成でも良い。

すなわち、第１図は、内筒１の内面の燃焼空気孔３の近
傍のみにセラミック層６を配設した例である。この付近
は内筒１内部における燃焼反応の最も激しい領域であり
１局部的に１５００〜２０００℃の最高温度が生じる部
分である。このため、この領域のみにセラミックＮ６を
配設することにより、冷却空気の低減を図ることができ
るとともに、製作工数コスト、重量の上昇を押えること
ができる。

第２図は、本発明の他の実施例が示される。

この実施例の場合は内筒１の内面全体にセラミックＮ６
を配設しているが、尾筒２についてはセラミック層は配
設せず金属のみで構成している。

次に異なる効果が得られる他の実施例が第３図に示され
る。

この実施例では尾筒２の出口付近のみの内面にセラミッ
ク層７を配設している。尾筒２の出口付近は、内部が燃
焼ガスを絞ることにより高温となり、外部が燃焼用空気
の導入口であるため低温となり、内部と外部との間に大
きな温度勾配を生じる。しかも、出口は尾筒保持部８に
より変形を拘束されるため、大きな熱応力を生じ、金属
製の尾筒の場合はクリープ変形等の問題が生じる。第３
図に示されるように、尾筒出口２の出口付近をセラミッ
ク層７で構成することにより、尾筒２の温度勾配がなく
なって前記の熱応力によるクリープ変形を防止すること
が可能となる。セラミック層７の配設は、尾筒２の出口
付近全体の場合もまた内面のみの場合も効果がある。

第４図は第３図と同一の効果が得られる他の実施例が示
される。

この場合はセラミックス７の配設領域を尾筒２全体に拡
大している。

第５図は、第１図と第３図の二つの効果が得られる他の
実施例であり、内筒ｌの最高温度領域とにＷＩ２の出口
付近の複数箇所にセラミック層６゜７を配設している。

これにより、冷却空気の低減と尾筒出口付近のクリープ
変形とを防止できるとともに、製作工数コスト、重量の
上昇を押えることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼器の内筒および尾筒の（個所もし
くは複数個の部分領域にセラミックス層を配設すること
により、冷却空気の低減やクリープ変形の防止が可能に
なるとともに、製作工数やコストと重量の上昇を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す内筒の燃焼卆気孔付近
にセラミック層をｉ′に！設した断面図、：ｉ２図は本
発明の他の実施例を示す内筒の全内面にセラミック層を
配設した断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す尾
筒出口付近のみにセラミック層を配設した断面図、第４
図は本発明の他の実施例を示す尾筒内面全体にセラミッ
ク層を配設した断面図、第５図は本発明の他の実施例を
示す内筒と尾筒の二つの部分領域にセラミック層を配設
した断面図、第６図は従来技術を示す断面図である。 １・・・内筒、２・・・尾筒、３・・・燃焼空気孔、６
，７・・・セラミック層、８・・・尾筒保持部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内筒及び該内筒の長さ方向に接続する尾筒又は少く
   とも内筒からなり、該内筒の周壁に少くとも１個の燃焼
   空気孔を穿設するとともに内面にセラミックス層を配設
   した燃焼器において、少くとの前記内筒の内面の高温度
   となる所定の部分領域にセラミックス層を配設したこと
   を特徴とする燃焼器。 ２、部分領域は、内筒の少くとも燃焼空気孔を含む長さ
   を有する内周壁であることを特徴とする燃焼器。 ３、内筒と該内筒の長さ方向に一端を接続する尾筒とか
   らなり、該尾筒の他端を尾筒保持部で保持した燃焼器に
   おいて、前記尾筒の内面の温度勾配を生じる所定部分に
   セラミックス層を配設したことを特徴とする燃焼器。 ４、所定部分は、尾筒の少くとも尾筒保持部との接続部
   を含む長さを有する内周壁であることを特徴とする請求
   項３記載の燃焼器。 ５、内筒と該内筒の長さ方向に一端を接続しかつ他端を
   尾筒保持部に保持される尾筒とからなり、前記内筒の周
   壁に少くとも１個の燃焼空気孔を穿設するとともに内面
   にセラミックス層を配設した燃焼器において、前記内筒
   の前記燃焼空気孔を含む長さを有する内周壁と、前記尾
   筒の前記尾筒保持部との接続部を含む長さを有する内周
   壁とにセラミックス層を配設したことを特徴とする燃焼
   器。