JPWO2016136521A1 - 燃焼器用冷却パネル、これを備えるトランジションピース及び燃焼器、並びに燃焼器を備えるガスタービン - Google Patents

燃焼器用冷却パネル、これを備えるトランジションピース及び燃焼器、並びに燃焼器を備えるガスタービン Download PDF

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Abstract

燃焼器用冷却パネル(31)には、冷却媒体が流れる第一流路(61)及び第二流路(81)が形成されている。第二流路(81)は、第一流路(61)の長手方向の端領域(63)に対して、端領域(63)の延在方向(De)に対して交差する周方向(Dc)に離れ且つ延在方向(De)に延びて延在方向(De)で端領域(63)とオーバラップするオーバラップ領域(82)と、延在方向(De)で端領域(63)とオーバラップしない非オーバラップ領域(83)と、を有する。第二流路(81)には、周方向(Dc)で端領域(63)に近づく側に曲がっている曲り部(84)が形成されている。

Description

本発明は、燃焼ガスが流れる流路を画定する燃焼器用冷却パネル、これを備えるトランジションピース及び燃焼器、並びに燃焼器を備えるガスタービンに関する。
本願は、2015年2月24日に、日本国に出願された特願2015−033560号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
ガスタービンの燃焼器は、燃焼ガスの流路を画定するトランジションピースと、このトランジションピース内に空気と共に燃料を供給する燃料供給器と、を備えている。トランジションピース内では、燃料が燃焼すると共に、燃料の燃焼で生成された燃焼ガスが流れる。このため、トランジションピースの内面は、極めて高温の燃焼ガスに晒される。
そこで、例えば、以下の特許文献1に開示されている燃焼器には、燃焼ガスの流路を画定する燃焼筒の内面と外面との間に複数の冷却流路が形成されている。各冷却流路には、燃焼筒の外側に存在する圧縮空気が冷却媒体として流れる。
特開2012−077660号公報
トランジションピースを形成する燃焼器用冷却パネルは、耐久性等の観点から、その全体を一定の温度以下に保つ必要がある。そこで、燃焼器用冷却パネル中に断面積の大きな冷却流路を多数形成するか、冷却流路の数を多く形成すれば、燃焼器用冷却パネルの全体を一定の温度以下に保つことができる。一方で、運用コスト面等の観点から、燃焼器用冷却パネルの冷却流路を流れる冷却媒体の流量をできる限り少なくすることも望まれる。
そこで、本発明は、耐久性を維持しつつ、冷却媒体の流量を抑えることができる燃焼器用冷却パネル、これを備えるトランジションピース及び燃焼器、並びに燃焼器を備え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第一態様としての燃焼器用冷却パネルは、燃焼器の軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定する燃焼器用冷却パネルにおいて、前記燃焼ガスに接触し得る内面と、前記内面と相反する側を向く外面と、前記内面と前記外面との間を前記内面及び前記外面に沿った方向に延び、前記内面から前記外面に向かう厚さ方向における前記内面からの距離が一定で、冷却媒体が流れる第一流路及び第二流路と、が形成され、前記第二流路は、前記第一流路の長手方向における端を含む端領域に対して、前記端領域の延在方向に対して交差する交差方向に離れ且つ前記延在方向成分を有する方向に延びて前記延在方向で前記端領域とオーバラップするオーバラップ領域と、前記延在方向で前記端領域とオーバラップしない非オーバラップ領域と、を有し、前記交差方向で前記端領域に近づく側に曲がっている曲り部が形成されている。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第一流路と第二流路とが延在方向で一部オーバラップしている。このため、当該燃焼器用冷却パネルでは、延在方向で、第一流路と第二流路との間に無流路領域が形成されない。
また、当該燃焼器用冷却パネルでは、第二流路内に曲り部を形成しているので、第二流路のオーバラップ領域に対して、この第二流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度を高めることができる。しかも、当該燃焼器用冷却パネルでは、曲り部が交差方向で第一流路の端領域に近づく側に曲がっているので、第二流路のオーバラップ領域が第一流路の端領域と交差方向で異なる位置に存在するものの、第二流路の非オーバラップ領域の少なくとも一部で、延在方向に第一流路の端領域を延長した延長領域上、又はこの延長領域の近くを冷却することができる。
また、当該燃焼器用冷却パネルでは、内面から第一流路までの距離が一定で、内面から第二流路までの距離が一定である。このため、第一流路を流れる冷却媒体による内面の冷却効果をほぼ一定にすることができると共に、第二流路を流れる冷媒による内面の冷却効果をほぼ一定にすることができる。なお、ここでの距離が一定とは、厳密に一定の意味ではなく、この距離が製作誤差の範囲内に収まっていることを意味する。
よって、当該燃焼器用冷却パネルでは、燃焼器用冷却パネル中で冷却不十分な部分を小さくすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第二態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、二枚の板を有し、二枚の前記板のうちの第一板にのみ、前記第一流路及び前記第二流路を形成する溝が形成され、二枚の前記板のうちの第二板は、前記第一板の前記溝の開口を塞ぐよう、前記第一板に接合されている。
上記目的を達成するための発明に係る第三態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一又は第二態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路及び前記第二流路は、前記外面で開口する一つのみの入口と、前記内面で開口する一つののみの出口と、を有する。
上記目的を達成するための発明に係る第四態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第三態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路が複数形成され、前記第二流路が複数形成され、前記第一流路における前記入口に対して前記第一流路における前記出口が存在する側は、複数の前記第一流路相互で同じであり、前記第二流路における前記入口に対して前記第二流路における前記出口が存在する側は、複数の前記第二流路相互で同じで、且つ前記第一流路における前記入口に対して前記第一流路における前記出口が存在する側と同じである。
上記目的を達成するための発明に係る第五態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第三又は第四態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路の前記端領域内に前記入口と前記出口とのうちの一方が形成され、前記第二流路の前記オーバラップ領域内に前記入口と前記出口とのうちの他方が形成されている。
上記目的を達成するための発明に係る第六態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一から第五態様のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路の断面積は、一定であり、前記第二流路の断面積は、一定である。
上記目的を達成するための発明に係る第七態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一から第六態様のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記曲り部は、前記第二流路の前記非オーバラップ領域内に形成されている。
上記目的を達成するための発明に係る第八態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一から第七態様のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第二流路は、前記非オーバラップ領域内で且つ前記曲り部である第一曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の領域内に、前記第一曲り部の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部が形成されている。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第二流路の非オーバラップ領域に二つの曲り部を形成しているので、第二流路のオーバラップ領域に対して、この第二流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度をより高めることができる。よって、当該燃焼器用冷却パネルでは、燃焼器用冷却パネル中で冷却不十分な部分をより小さくすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第九態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第八態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第二流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第二曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の領域は、前記延在方向に延びている。
上記目的を達成するための発明に係る第十態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第九態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第二流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第二曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の前記領域は、前記第一流路の前記端領域を前記延在方向に延長した延長領域上に位置する。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第二流路のオーバラップ領域が第一流路の端領域と交差方向で異なる位置に存在するものの、第二流路の非オーバラップ領域の一部で、延在方向に第一流路の端領域を延長した延長領域上を冷却することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十一態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第一から第十態様のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路は、前記端領域につながり且つ前記第二流路の前記オーバラップ領域とは前記延在方向でオーバラップしない非オーバラップ領域を有し、前記第一流路には、前記交差方向で前記第二流路の前記オーバラップ領域に近づく側に曲がっている曲り部が形成されている。
当該トランジションピースでは、第一流路で第二流路のオーバラップ領域とオーバラップしている領域に対して、第一流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度を高めることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十二(a)態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十一態様の前記前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路は、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記曲り部である第一曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域内に、前記第一流路の前記第一曲り部の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部が形成されている。
当該トランジションピースでは、第一流路で第二流路のオーバラップ領域とオーバラップしている領域に対して、第一流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度をより高めることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十二(b)態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十二(a)態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第一流路の前記第二曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域は、前記延在方向に延びている。
上記目的を達成するための発明に係る第十二態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十一態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路は、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記曲り部である第一曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域内に、前記第一流路の前記第一曲り部の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部が形成され、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第一流路の前記第二曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域は、前記延在方向に延びている。
上記目的を達成するための発明に係る第十二(c)態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十二(b)又は第十二態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第一流路の前記第二曲り部を基準にして前記端領域と反対側の前記領域は、前記第二流路の前記オーバラップ領域を前記延在方向に延長した延長領域上に位置してもよい。
上記目的を達成するための発明に係る第十三態様としての燃焼器用冷却パネルは、以上のいずれかの態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記交差方向に並ぶ複数の前記第一流路と、前記交差方向に並ぶ複数の前記第二流路と、前記延在方向で前記第二流路とオーバラップする第三流路と、が形成され、複数の前記第一流路のうち、前記交差方向で隣接する一対の第一流路間には、少なくとも一の前記第二流路の前記オーバラップ領域が位置すると共に、前記第二流路の前記オーバラップ領域と前記延在方向でオーバラップする前記第三流路のオーバラップ領域が位置する。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第一流路の数に対して、延在方向で第一流路と部分的にオーバラップする第二流路及び第三流路の総数を多くすることができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十四態様としての燃焼器用冷却パネルは、以上のいずれかの態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記第二流路の前記非オーバラップ領域は、前記第二流路の前記オーバラップ領域に対して前記下流側に形成されている。
燃焼器用冷却パネル内では、上流側の部分よりも下流側の部分の方が加熱され易い。このため、第三流路が形成されている燃焼器用冷却パネルでは、第一流路に対して下流側に位置している第二流路及び第三流路で、第一流路が存在する領域に対して下流側の加熱され易い領域を、第一流路が存在する領域よりも冷却することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十五態様としての燃焼器用冷却パネルは、以上のいずれかの態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記延在方向は、前記軸方向である。
上記目的を達成するための発明に係る第十六態様としての燃焼器用冷却パネルは、以上のいずれかの態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記延在方向に延びる溶接部を有し、前記第二流路の前記オーバラップ領域は、前記第一流路の前記端領域を基準にして、前記溶接部と反対側に位置し、前記第二流路の前記曲り部は、前記溶接部に近づく側に曲がっている。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第二流路のオーバラップ領域が第一流路の端領域を基準にして、溶接部と反対側に位置しても、第二流路の非オーバラップ領域で溶接部の近くを冷却することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十七態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十六態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記交差方向における前記第一流路及び前記第二流路と、前記溶接部との間には、前記延在方向に延びて、前記冷却媒体が流れる側端流路が形成されている。
当該燃焼器用冷却パネルでは、溶接部に沿った領域を冷却することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十八態様としての燃焼器用冷却パネルは、前記第十七態様の前記燃焼器用冷却パネルにおいて、前記側端流路の断面積は、前記第一流路の断面積及び前記第二流路の断面積よりも大きい。
当該燃焼器用冷却パネルでは、溶接部に沿った領域をより冷却することができる。
上記目的を達成するための発明に係る第十九態様としてのトランジションピースは、以上のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルを備える。
ここで、前記トランジションピースは、一以上の前記燃焼用冷却パネルを備え、1以上の前記燃焼器用冷却パネルの縁相互が接合されている。
上記目的を達成するための発明に係る第二十態様としての燃焼器は、以上のいずれかの前記燃焼器用冷却パネルと、前記燃焼器用冷却パネルの前記内面の側に、前記燃焼器用冷却パネルの前記上流側から前記下流側に向かって燃料を噴射するバーナと、を備える。
上記目的を達成するための発明に係る第二十一態様としてのガスタービンは、前記燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。
本発明に係る一態様では、燃焼器用冷却パネルの耐久性を維持しつつ、燃焼器用冷却パネルの冷却流路を流れる冷却媒体の流量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。 本発明に係る第一実施形態におけるトランジションピースの斜視図である。 本発明に係る第一実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。 本発明に係る第一実施形態におけるトランジションピースの要部断面図である。 第一比較例におけるトランジションピースの模式的な展開図である。 第二比較例におけるトランジションピースの模式的な展開図である。 本発明に係る第二実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。 本発明に係る第二実施形態におけるトランジションピースの要部断面図である。 本発明に係る第三実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。 本発明に係る第一実施形態の変形例におけるトランジションピースの模式的な要部展開図である。
以下、本発明の各種実施形態ついて、図面を参照して詳細に説明する。
「ガスタービンの実施形態」
本実施形態のガスタービンは、図1に示すように、外気Aoを圧縮して圧縮空気Aを生成する圧縮機1と、燃料Fを圧縮空気A中で燃焼させ燃焼ガスGを生成する複数の燃焼器4と、燃焼ガスG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車室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車室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。圧縮機ロータ2とタービンロータ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、圧縮機車室3とタービン車室7とは、互いに連結されてガスタービン車室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GENのロータが連結されている。複数の燃焼器4は、回転軸線Arを中心として周方向に並んで、ガスタービン車室9に収納され、このガスタービン車室9に固定されている。
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Gをタービン5の燃焼ガス流路に送るトランジションピース20と、トランジションピース20内に燃料F及び空気Aを送る燃料供給器10と、を有する。各燃焼器4は、ガスタービン車室9内であって、圧縮機1で圧縮された圧縮空気Aが漂う空間中に配置されている。
燃料供給器10は、燃料F及び空気Aを噴出する複数のバーナ11と、複数のバーナ11を保持するバーナ保持筒12と、を備えている。複数のバーナ11は、いずれも、燃焼器軸線Acと平行にバーナ保持筒12により支持されている。また、複数のバーナ11は、いずれも、燃焼器軸線Acが延びる軸方向Daの一方側から他方側に向かって燃料Fを噴出する。トランジションピース20は、軸方向Daに延びる筒状を成して、燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路21の周囲を画定する。このトランジションピース20は、燃焼器軸線Ac周りに形成されている。燃焼ガス流路21は、軸方向Daの一方側から他方側に向かうに連れて次第に狭まっている。よって、トランジションピース20の燃焼器軸線Acに垂直な断面での断面積は、軸方向Daの一方側から他方側に向かうに連れて次第に小さくなっている。なお、以下では、軸方向Daの前記一方側を上流側Su、軸方向Daの前記他方側を下流側Sdとする。また、燃焼ガス流路21の周方向、言い換えると燃焼器軸線Acに対する周方向を単に周方向Dcとする。
なお、トランジションピース20とは、燃焼器4の燃焼ガス流路21を画定する部材の一例である。このトランジションピース20は、尾筒又は燃焼筒と呼ばれることがある。トランジションピース20は、後述するように、燃焼器用冷却パネルを備える。よって、この燃焼器用冷却パネルも燃焼器4の燃焼ガス流路21を画定する部材である。このため、尾筒又は燃焼筒は、燃焼器用冷却パネル31を備えているとも言える。
また、燃焼器4において燃焼器用冷却パネルを備える部材は、トランジションピース20に限らず、燃焼器4の燃焼ガス流路21を画定する部材であればよい。例えば、トランジションピース20の燃焼ガス流路21の上流側に配置され部材である内筒が、燃焼ガス流路21を画定する部材であれば、燃焼器用冷却パネルを備えていてもよい。
「燃焼器用冷却パネルの第一実施形態」
第一実施形態の燃焼器用冷却パネルを備えるトランジションピースについて、図3〜図7を参照して説明する。
本実施形態のトランジションピース20は、図3に示すように、胴体部30と、この胴体部30の下流側Sdに接合されている出口フランジ部37と、を有する。
出口フランジ部37は、筒状を成し、燃焼ガス流路21の一部を画定する筒38と、筒38の下流端に形成されているフランジ39と、を有する。フランジ39は、図2に示すように、トランジションピース20をタービン5の第一段静翼5s1に接続するためのものである。筒38とフランジ39は、例えば、鋳造等により一体成型されて、出口フランジ部37を成す。筒38の内面には、図示されていない遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating : TBC)層が施されている。
胴体部30は、複数の燃焼器用冷却パネル31を湾曲させ、湾曲した複数の燃焼器用冷却パネル31を周方向Dcに並べて、各燃焼器用冷却パネル31の周方向Dcの端相互を溶接で接合して筒状に形成したものである。なお、図3に示す例では、二枚の燃焼器用冷却パネル31を周方向Dcに並べたものであるが、例えば、三枚以上、例えば、四枚の燃焼器用冷却パネル31を周方向Dcに並べたものであってもよい。また、一枚の燃焼器用冷却パネル31を筒状に湾曲させ、一枚の燃焼器用冷却パネル31の端相互を溶接で接合したものであってもよい。
燃焼器用冷却パネル31は、図5に示すように、外側板32と内側板33とを有する。外側板32で相反する方向を向いている一対の面のうち、一方の面が外面32oを成し、他方の面が接合面32cを成す。また、内側板33で相反する方向を向いている一対の面のうち、一方の面が接合面33cを成し、他方の面が内面33iを成す。外側板32の接合面32cには、外面32o側に凹む複数の長溝32gが形成されている。一方、内側板33には、外側板32における長溝32gに相当する溝は形成されていない。外側板32と内側板33とは、互いの接合面32c,33c相互がろう付け等で接合されて、燃焼器用冷却パネル31を形成する。外側板32と内側板33との接合により、外側板32に形成されている複数の長溝32gの開口が内側板33により塞がり、複数の長溝32g内がそれぞれ冷却流路35になる。
複数の燃焼器用冷却パネル31は、それぞれ、内側板33の内面33iがトランジションピース20の内周側を向き、外側板32の外面32oがトランジションピース20の外周側を向き、且つ冷却流路35の長手方向がトランジションピース20の軸方向Daになるように配置される。そして、複数の燃焼器用冷却パネル31は、前述したように、周方向Dcの端相互が接合される。前述したように、複数の燃焼器用冷却パネル31の接合により筒が形成される。この筒の内面、つまり、内側板33の内面33iには、遮熱コーティング層34が施される。よって、外側板32の外面32oは、トランジションピース20の外面31oとなり、遮熱コーティング層34の表面は、トランジションピース20の内面31iとなる。また、冷却流路35は、トランジションピース20の内面31i及び外面31oに沿った方向に延びていることになる。
トランジションピース20には、その外面31oから冷却流路35に連通する入口35iが形成されている。さらに、トランジションピース20には、その内面31iから冷却流路35に連通する出口35oが形成されている。入口35iは、冷却流路35の長手方向における両端のうち、一方の端に形成され、出口35oは、冷却流路35の他方の端に形成されている。すなわち、本実施形態の冷却流路35は、一つのみの入口35iと一つのみの出口35oとを有する。
複数の冷却流路35は、燃焼器用冷却パネル31の厚さ方向Dtにおける内面33iからの距離Tが、冷却流路35が延びている方向のいずれの位置でも同じである。言い換えると、複数の冷却流路35は、厚さ方向Dtにおける内面33iからの距離Tが一定である。なお、燃焼器用冷却パネル31の厚さ方向Dtとは、この燃焼器用冷却パネル31の内面33iから外面32oに向かう方向である。また、内面33iからの距離Tとは、内面33iからの最短距離のことである。また、距離Tが一定とは、厳密に一定の意味ではなく、この距離Tが製作誤差の範囲内に収まっていること意味する。ここでの製作誤差の範囲とは、具体的に、燃焼器用冷却パネル31の板厚の0.1倍の寸法範囲と長溝32gの溝深さの0.3倍の寸法範囲とのうち、大きい方の範囲である。
また、複数の冷却流路35の断面積は、それぞれの入口35i及び出口35oを除き、冷却流路35が延びている方向のいずれの位置でも同じである。言い換えると、複数の冷却流路35の断面積は、一定である。なお、断面積が一定とは、厳密に一定の一味ではなく、この断面積が製作誤差の範囲内に収まっていることを意味する。
前述したように、燃焼器4は、ガスタービン車室9内であって、圧縮機1で圧縮された圧縮空気Aが漂う空間中に配置されている。このため、ガスタービン車室9内の圧縮空気Aは、冷却媒体として、トランジションピース20の外面31oに形成されている入口35iから、冷却流路35に流入する。この圧縮空気Aは、この冷却流路35から出口35oを経て、トランジションピース20の内側に形成されている燃焼ガス流路21に流出する。
次に、図4を用いて、トランジションピース20内における複数の冷却流路35の配置について説明する。なお、図4は、トランジションピース20における胴体部30の外側板32を平面上に展開し、これをトランジションピース20の内側から見た模式的な展開図である。
トランジションピース20を構成する複数の燃焼器用冷却パネル31相互の溶接部29は、燃焼器軸線Acを含む仮想平面と胴体部30との交線上に形成されている。このため、この溶接部29は、実質的に、軸方向Daに延びている。溶接部29は、一枚の燃焼器用冷却パネル31に着目した場合、この燃焼器用冷却パネル31で周方向Dcで互いに対向する一対の辺に沿って形成されている。このため、一枚の燃焼器用冷却パネル31には、溶接部29として、周方向Dcで互いに離間している第一溶接部29aと第二溶接部29bが形成されている。
各燃焼器用冷却パネル31には、前述したように、複数の冷却流路35が形成されている。複数の冷却流路35の長手方向は、いずれも、溶接部29の延在方向Deに実質的に一致している。複数の冷却流路35としては、A流路群40を構成する複数の折曲A流路41及び一以上の線状A流路51と、B流路群60を構成する複数の線状B流路61と、C流路群80を構成する複数の折曲C流路81及び一以上の線状C流路91とがある。
B流路群60を構成する複数の線状B流路(第一流路)61は、いずれも、直線状の流路で、自身の延在方向De(=長手方向)が溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の線状B流路61は、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。線状B流路61の延在方向De(=長手方向)の両端のうち、一方の端である第一端35fは他方の端である第二端35sに対して上流側Suに位置している。線状B流路61の第一端35fには、この線状B流路61の出口35oが形成されている。また、線状B流路61の第二端35sには、この線状B流路61の入口35iが形成されている。線状B流路(第一流路)61における入口35iに対してこの線状B流路61における出口35oが存在する側は、複数の線状B流路(第一流路)61相互で同じであり、いずれも上流側Suである。
C流路群80を構成する複数の折曲C流路81及び一以上の線状C流路91は、自身の長手方向が実質的に溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の折曲C流路81及び一以上の線状C流路91は、周方向Dc(=交差方向)で互いに離間し、長手方向で互いにオーバラップしている。
複数の折曲C流路(第二流路)81は、線状B流路61の第二端35sを含む第二端領域63に対して、線状B流路61の延在方向Deでオーバラップするオーバラップ領域82と、線状B流路61の延在方向Deで第二端領域63とオーバラップしない非オーバラップ領域83と、を有する。オーバラップ領域82は、折曲C流路81の第一端35fを含み、線状B流路61の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(=交差方向)に離れ且つ線状B流路61の延在方向Deに延びている。折曲C流路81の非オーバラップ領域83には、周方向Dcで線状B流路61の第二端領域63に近づく側に曲がっている第一曲り部84と、第一曲り部84に対して下流側Sdで第一曲り部84の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部85とが形成されている。このため、折曲C流路81の非オーバラップ領域83は、第一曲り部84及び第二曲り部85の他に、第一曲り部84と第二曲り部85との間の傾斜線状領域86と、第二曲り部85から折曲C流路81の第二端(不図示)までの線状領域87とを有する。傾斜線状領域86内の折曲C流路81は、オーバラップ領域82内の折曲C流路81に対して、線状B流路61の第二端領域63に近づく側に90°未満の角度を成している。線状領域87内の折曲C流路81は、傾斜線状領域86内の折曲C流路81に対して、第一曲り部84の曲り角度と同じ角度とを成している。但し、第二曲り部85の曲りは、前述したように、第一曲り部84の曲りとは反対側に曲がっている。このため、線状領域87内の折曲C流路81の延在方向Deは、オーバラップ領域82内の折曲C流路81の延在方向De、線状B流路61の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。また、線状領域87内の折曲C流路81は、線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に位置している。
複数の折曲C流路81のうち、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲C流路81は、いずれも、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87が、周方向Dcにおける第一溶接部29a側に位置している。よって、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲C流路81の第一曲り部84は、第一溶接部29aに近づく側に曲がっている。一方、複数の折曲C流路81のうち、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲C流路81は、いずれも、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87が、周方向Dcにおける第二溶接部29b側に位置している。よって、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲C流路81の第一曲り部84は、第二溶接部29bに近づく側に曲がっている。
この折曲C流路81の長手方向は、折曲C流路81の線状領域87の延在方向De、及び折曲C流路81のオーバラップ領域82の延在方向Deと一致する。この折曲C流路81の第一端35fには、この折曲C流路81の出口35oが形成されている。また、折曲C流路81の第二端(不図示)には、この折曲C流路81の入口(不図示)が形成されている。折曲C流路(第二流路)81における入口に対してこの折曲C流路81における出口35oが存在する側は、複数の折曲C流路(第二流路)81相互で同じであり、いずれも上流側Suである。
線状C流路(第三流路)91は、直線状の流路で、線状B流路61の延在方向Deに延びている。よって、線状C流路91の延在方向De(=長手方向)は、線状B流路61の延在方向De、折曲C流路81におけるオーバラップ領域82の延在方向De、折曲C流路81における線状領域87の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。前述したように、この線状C流路91は、この線状C流路91の長手方向(=延在方向De)で、複数の折曲C流路81と互いにオーバラップしている。このため、線状C流路91は、折曲C流路81と同様に、線状B流路61の延在方向Deで、線状B流路61の第二端領域63とオーバラップするオーバラップ領域92と、線状B流路61の第二端領域63とオーバラップしない非オーバラップ領域93と、を有する。この線状C流路91の第一端35fには、この線状C流路91の出口35oが形成されている。また、線状C流路91の第二端(不図示)には、この線状C流路91の入口(不図示)が形成されている。線状C流路(第三流路)91における入口に対してこの線状C流路91における出口35oが存在する側は、複数の線状C流路(第二流路)91相互で同じであり、いずれも上流側Suである。
本実施形態では、周方向Dcに並ぶ複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで隣接する少なくともいずれか一対の線状B流路(第一流路)61の間に、少なくとも一の折曲C流路(第二流路)81のオーバラップ領域82及び少なくとも一の線状C流路(第三流路)91のオーバラップ領域92が周方向Dcで間隔をあけて位置する。このため、本実施形態において、B流路群60を構成する流路の数よりC流路群80を構成する流路の数の方が多くなる。
前述した第一溶接部29a寄りの複数の折曲C流路81は、本実施形態の場合、線状C流路91を基準にして、第一溶接部29a側に位置する複数の折曲C流路81である。また、前述した第二溶接部29b寄りの複数の折曲C流路81は、本実施形態の場合、線状C流路91を基準にして、第二溶接部29b側に位置する複数の折曲C流路81である。
A流路群40を構成する複数の折曲A流路41及び一以上の線状A流路51は、自身の長手方向が実質的に溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の折曲A流路41及び一以上の線状A流路51は、周方向Dcで互いに離間し、長手方向で互いにオーバラップしている。
複数の折曲A流路41は、線状B流路61の第一端35fを含む第一端領域62に対して、線状B流路61の延在方向Deでオーバラップするオーバラップ領域42と、線状B流路61の延在方向Deで第一端領域62とオーバラップしない非オーバラップ領域43と、を有する。オーバラップ領域42は、折曲A流路41の第二端35sを含み、線状B流路61の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(交差方向)に離れ且つ線状B流路61の延在方向Deに延びている。折曲A流路41の非オーバラップ領域43には、周方向Dcで線状B流路61の第一端領域62に近づく側に曲がっている第一曲り部44と、第一曲り部44に対して上流側Suで第一曲り部44の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部45とが形成されている。このため、折曲A流路41の非オーバラップ領域43は、第一曲り部44及び第二曲り部45の他に、第一曲り部44と第二曲り部45との間の傾斜線状領域46と、第二曲り部45から折曲A流路41の第一端(不図示)までの線状領域47とを有する。傾斜線状領域46内の折曲A流路41は、オーバラップ領域42内の折曲A流路41に対して、線状B流路61の第一端領域62に近づく側に90°未満の角度を成している。線状領域47内の折曲A流路41は、傾斜線状領域46内の折曲A流路41に対して、第一曲り部44の曲り角度と同じ角度とを成している。但し、第二曲り部45の曲りは、前述したように、第一曲り部44の曲りとは反対側に曲がっている。このため、線状領域47内の折曲A流路41の延在方向Deは、オーバラップ領域42内の折曲A流路41の延在方向De、線状B流路61の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。また、線状領域47内の折曲A流路41は、線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に位置している。
複数の折曲A流路41のうち、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲A流路41は、いずれも、この折曲A流路41のオーバラップ領域42に対して、この折曲A流路41の線状領域47が、周方向Dcにおける第一溶接部29a側に位置している。よって、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲A流路41の第一曲り部44は、第一溶接部29aに近づく側に曲がっている。一方、複数の折曲A流路41のうち、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲A流路41は、いずれも、この折曲A流路41のオーバラップ領域42に対して、この折曲A流路41の線状領域47が、周方向Dcにおける第二溶接部29b側に位置している。よって、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲A流路41の第一曲り部44は、第二溶接部29bに近づく側に曲がっている。
この折曲A流路41の長手方向は、この折曲A流路41における線状領域47の延在方向De、及び折曲A流路41におけるオーバラップ領域42の延在方向Deと一致する。この折曲A流路41の第一端(不図示)には、この折曲A流路41の出口(不図示)が形成されている。また、折曲A流路41の第二端35sには、この折曲A流路41の入口35iが形成されている。
線状A流路51は、直線状の流路で、線状B流路61の延在方向Deに延びている。よって、線状A流路51の延在方向De(=長手方向)は、線状B流路61の延在方向De、折曲A流路41におけるオーバラップ領域42の延在方向De、折曲A流路41における線状領域47の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと一致する。前述したように、線状A流路51は、この線状A流路51の長手方向(=延在方向De)で、複数の折曲A流路41と互いにオーバラップしている。このため、線状A流路51は、折曲A流路41と同様に、線状B流路61の延在方向Deで、線状B流路61の第一端領域62とオーバラップするオーバラップ領域52と、線状B流路61の第一端領域62とオーバラップしない非オーバラップ領域53と、を有する。この線状A流路51の第一端(不図示)には、この線状A流路51の出口(不図示)が形成されている。また、この線状A流路51の第二端35sには、この線状A流路51の入口35iが形成されている。
本実施形態では、周方向Dcに並ぶ複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで隣接する少なくともいずれか一対の線状B流路61の間に、少なくとも一の折曲A流路41のオーバラップ領域42及び少なくとも一の線状A流路51のオーバラップ領域52が周方向Dcで間隔をあけて位置する。
前述した第一溶接部29a寄りの複数の折曲A流路41は、本実施形態の場合、線状A流路51を基準にして、第一溶接部29a側に位置するの複数の折曲A流路41である。また、前述した第二溶接部29b寄りの複数の折曲A流路41は、本実施形態の場合、線状A流路51を基準にして、第二溶接部29b側に位置するの複数の折曲A流路41である。
次に、本実施形態のトランジションピース20の作用及び効果を説明する前に、トランジションピースに関する二つの比較例について説明する。
まず、図6を用いて、第一比較例について説明する。
第一比較例のトランジションピース20xには、複数の線状A流路51xを有するA流路群40xと、複数の線状B流路61xを有するB流路群60xと、複数の線状C流路91xを有するC流路群80xとが形成されている。
線状A流路51x、線状B流路61x及び線状C流路91xは、いずれも、直線状の流路で、溶接部29の延在方向Deに延びている。よって、線状A流路51x、線状B流路61x及び線状C流路91xの延在方向Deは、いずれも、溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。
複数の線状A流路51xは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。また、複数の線状B流路61xは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。また、複数の線状C流路91xは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。
複数の線状B流路61xは、いずれの線状A流路51xに対しても、延在方向Deで離間している。このため、複数の線状B流路61xと複数の線状A流路51xとは、延在方向Deでオーバラップしていない。よって、B流路群60xとA流路群40xとの間には、流路が存在しない無流路領域28xが存在する。この無流路領域28xは、B流路群60xとA流路群40xとの間で、延在方向Deに対して交差する周方向Dcに広がっている。
複数の線状C流路91xは、いずれの線状B流路61xに対しても、延在方向Deで離間している。このため、複数の線状C流路91xと複数の線状B流路61xとは、延在方向Deでオーバラップしていない。よって、C流路群80xとB流路群60xとの間には、流路が存在しない無流路領域28xが存在する。この無流路領域28xは、C流路群80xとB流路群60xとの間で、延在方向Deに対して交差する周方向Dcに広がっている。
このように、第一比較例のトランジションピース20xでは、A流路群40xとB流路群60xとの間、及びB流路群60xとC流路群80xとの間に、無流路領域28xが存在する。このため、第一比較例のトランジションピース20xでは、この無流路領域28xに対する冷却が不十分になるおそれがある。
次に、図7を用いて、第二比較例について説明する。
第二比較例のトランジションピース20yにも、複数の線状A流路51yを有するA流路群40yと、複数の線状B流路61yを有するB流路群60yと、複数の線状C流路91yを有するC流路群80yとが形成されている。
線状A流路51y、線状B流路61y及び線状C流路91yは、いずれも、直線状の流路で、溶接部29の延在方向Deに延びている。よって、線状A流路51、線状B流路61及び線状C流路91の延在方向Deは、いずれも、溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。
複数の線状A流路51yは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。また、複数の線状B流路61yは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。また、複数の線状C流路91yは、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。
周方向Dcにおいて、複数の線状B流路61yのそれぞれは、複数の線状A流路51yのいずれに対しても異なる位置に配置されている。複数の線状A流路51yの第二端35sを含む第二端領域53yに対して、複数の線状B流路61yの第一端35fを含む第一端領域62yが、延在方向Deでオーバラップしている。すなわち、この第二比較例では、複数の線状A流路51yのうち、周方向Dcで隣接する一対の線状A流路51yの間に、一の線状B流路61yの第一端領域62yが配置されている。
周方向Dcにおいて、複数の線状C流路91yのそれぞれは、複数の線状B流路61yのいずれに対しても異なる位置に配置されている。複数の線状B流路61yの第二端35sを含む第二端領域63yに対して、複数の線状C流路91yの第一端35fを含む第一端領域92yが、延在方向Deでオーバラップしている。すなわち、この第二比較例では、複数の線状B流路61yのうち、周方向Dcで隣接する一対の線状B流路61yの間に、一の線状C流路91yの第一端領域92yが配置されている。
このように、第二比較例では、複数の線状A流路51yと複数の線状B流路61yとが部分的に延在方向Deでオーバラップしている。このため、A流路群40yとB流路群60yとの間に、第一比較例のような無流路領域28xが形成されない。また、第二比較例では、複数の線状B流路61yと複数の線状C流路91yとが部分的に延在方向Deでオーバラップしている。このため、B流路群60yとC流路群80yとの間にも、第一比較例のような無流路領域28xが形成されない。
しかしながら、仮に、複数の線状B流路61yのうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61yaを可能な限り溶接部29に近づけたとする。この場合、複数の線状A流路51のうち、周方向Dcで溶接部29に最も近い線状A流路51yaは、周方向Dcで、この線状B流路61yaよりも溶接部29から遠い位置に位置することになる。このため、溶接部29を挟んで周方向Dcで隣接する二つの線状A流路51ya間のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない部分相互間に比較的に広い無流路領域28yが形成される。
さらに、仮に、複数の線状B流路61yのうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61yaを可能な限り溶接部29に近づけたとする。この場合、複数の線状C流路91yのうち、周方向Dcで最も近い線状C流路91yaは、周方向Dcで、この線状B流路61yaよりも溶接部29から遠い位置に位置することになる。このため、溶接部29を挟んで周方向Dcで隣接する二つの線状C流路91ya間のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない部分相互間に比較的に広い無流路領域28yが形成される。
このように、第二比較例では、溶接部29に沿った一部の領域であるものの、無流路領域28yが形成される。このため、第二比較例のトランジションピース20yでは、この無流路領域28yに対する冷却が不十分になるおそれがある。
次に、本実施形態のトランジションピース20の作用効果について説明する。
トランジションピース20内には、燃料供給器の複数のバーナ11から圧縮空気Aと共に燃料Fが噴射される。燃料Fは、この圧縮空気A中で燃焼する。この燃料Fの燃焼により高温の燃焼ガスGが生成される。燃焼ガスGは、トランジションピース20内を下流側Sdに流れ、タービン5の燃焼ガス流路内に流入する。
燃料Fの燃焼は、下流側Sdに向かうに連れて進行する。このため、トランジションピース20内の燃焼ガス流路21では、上流側Suよりも下流側Sdの方が高温になる。よって、トランジションピース20は、上流側Suよりも下流側Sdの方が高温のガスに晒される。また、前述したように、トランジションピース20内の燃焼ガス流路21は、上流側Suから下流側Sdに向かうに連れて次第に狭まっている。このため、燃焼ガス流路21内では、上流側Suより下流側Sdの方がガス流速が高まる。よって、トランジションピース20は、上流側Suよりも下流側Sdの方がガスとの熱伝達率が高まる。
以上のように、トランジションピース20は、上流側Suよりも下流側Sdの方が高温のガスに晒される上に、上流側Suよりも下流側Sdの方がガスとの熱伝達率が高まるため、上流側Suよりも下流側Sdの方が加熱され易い。
本実施形態の複数の冷却流路35は、いずれも、この冷却流路35中の下流端である第二端35sに入口35iが形成され、この冷却流路35の上流端である第一端35fに出口35oが形成されている。このため、本実施形態の複数の冷却流路35内では、冷却媒体としての圧縮空気が下流側Sdから上流側Suに向かって流れる。よって、本実施形態では、トランジションピース20中で加熱され易い下流側Sdの部分を効率的に冷却することができる。
また、本実施形態のトランジションピース20では、A流路群40を構成する複数の折曲A流路41及び1以上の線状A流路51と、B流路群60を構成する複数の線状B流路61とが、延在方向Deで部分的にオーバラップしている。さらに、本実施形態のトランジションピース20では、B流路群60を構成する複数の線状B流路61とC流路群80を構成する複数の折曲C流路81及び一以上の線状C流路91とが、延在方向Deで部分的にオーバラップしている。このため、本実施形態のトランジションピース20では、第一比較例のように、各流路群の相互間に周方向Dcに広がる無流路領域28xが形成されない。
また、本実施形態のトランジションピース20では、折曲A流路41に第一曲り部44と第二曲り部45とを設けて、この折曲A流路41のオーバラップ領域42に対して、この折曲A流路41の線状領域47を周方向Dcで一の線状B流路61に近づけている。より正確には、一の線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲A流路41の線状領域47が位置している。このため、仮に、複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲A流路41の線状領域47が位置することになる。よって、この折曲A流路41のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない線状領域47も、線状B流路61と同様に、溶接部29に可能か限り近づくことになる。さらに、本実施形態のトランジションピース20では、折曲C流路81(第二流路)に第一曲り部84と第二曲り部85とを設けて、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87を周方向Dcで一の線状B流路61(第一流路)に近づけている。より正確には、一の線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置している。このため、仮に、複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置することになる。よって、この線状C流路91のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない線状領域87も、線状B流路61と同様に、溶接部29に可能か限り近づくことになる。
以上のように、本実施形態では、複数の冷却流路35のうちの一部の冷却流路35に対して曲り部を設けることにより、第一及び第二比較例に対して格別流路の数を増やすことなく、冷却の不十分な部分を無くす又は小さくすることができる。さらに、本実施形態では、複数の冷却流路35における内面33iからの距離Tが一定であるため、複数の冷却流路35を流れる圧縮空気により、内面33iをほぼ均等に冷却することができる。よって、本実施形態では、トランジションピース20の耐久性を維持しつつ、トランジションピース20の流路に供給する圧縮空気の流量を抑えることができる。
また、本実施形態では、B流路群60を構成する流路の数よりC流路群80を構成する流路の数の方が多い。このため、熱的環境が厳しい下流側Sdの領域を上流側Suの領域よりも冷却することができる。このように、B流路群60を構成する流路の数よりC流路群80を構成する流路の数の方を多くすることができるのは、C流路群80を構成する折曲C流路81に曲り部84,85が設けられ、この折曲C流路81の線状領域87に関する周方向Dcの位置を適宜変更できるからである。
また、本実施形態では、B流路群60を構成する流路の数よりA流路群40を構成する流路の数の方が多い。前述したように、トランジションピースは、基本的に上流側Suよりも下流側Sdの方が熱的環境が厳しい。しかしながら、トランジションピースの形状や、トランジションピースの周りに設けられている付帯物等の関係から、トランジションピースの上流側Suの領域中で部分的に熱的環境が厳しい領域が存在することもある。このような上流側Suの領域に対しては、本実施形態のように、B流路群60を構成する流路の数より、B流路群60に対して上流側Suに配置されているA流路群40を構成する流路の数を多くすることが好ましい。
なお、本実施形態では、A流路群40を構成する流路の数及びC流路群80を構成する流路の数をB流路群60を構成する流路の数より多くしている。しかしながら、A流路群40が配置されている領域やC流路群80が配置されている領域の熱的環境があまり厳しくない場合には、A流路群40を構成する流路の数及びC流路群80を構成する流路の数をB流路群60を構成する流路の数より多くする必要はない。この場合、例えば、周方向Dcで隣接する一対の線状B流路61の間に配置されている折曲C流路81と線状C流路91とのうち、いずれか一方を省略してもよい。同様に、周方向Dcで隣接する一対の線状B流路61の間に配置されている折曲A流路41と線状A流路51とのうち、いずれか一方を省略してもよい。
「燃焼器用冷却パネルの第二実施形態」
第二実施形態の燃焼器用冷却パネルを備えるトランジションピースについて、図8及び図9を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態のトランジションピース20aを構成する燃焼器用冷却パネル31にも、第一実施形態と同様、複数の冷却流路35が形成されている。複数の冷却流路35の長手方向は、いずれも、溶接部29の延在方向Deに実質的に一致している。複数の冷却流路35としては、A流路群40aを構成する複数の線状A流路51と、B流路群60aを構成する複数の折曲B流路71と、C流路群80aを構成する複数の折曲C流路81とがある。さらに、本実施形態では、複数の冷却流路35として、溶接部29に沿って形成されている複数の側端流路99がある。
A流路群40aを構成する複数の線状A流路51は、いずれも、直線状の流路で、自身の延在方向De(=長手方向)が溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の線状A流路51は、周方向Dcで互いに離間し、延在方向Deで互いにオーバラップしている。線状A流路51の延在方向De(=長手方向)の両端のうち、上流側Suの第一端35fには、この線状A流路51の出口35oが形成され、下流側Sdの第二端35sには、この線状A流路51の入口35iが形成されている。
B流路群60aを構成する複数の折曲B流路71は、自身の長手方向が実質的に溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の折曲B流路71は、周方向Dcで互いに離間し、長手方向で互いにオーバラップしている。
折曲B流路71(第一流路)は、第一実施形態における折曲C流路81と同一形状を成している。すわわち、この折曲B流路71は、線状A流路51のオーバラップ領域52に対して、線状A流路51の延在方向Deで線状A流路51のオーバラップ領域52とオーバラップするオーバラップ領域72と、線状A流路51の延在方向Deで線状A流路51のオーバラップ領域52とオーバラップしない非オーバラップ領域79と、を有する。オーバラップ領域72は、折曲B流路71の第一端35fを含み、線状A流路51の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(交差方向)に離れ且つ線状A流路51の延在方向Deに延びている。折曲B流路71の非オーバラップ領域79には、周方向Dcで線状A流路51のオーバラップ領域52に近づく側に曲がっている第一曲り部74と、第一曲り部74に対して下流側Sdで第一曲り部74の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部75とが形成されている。このため、折曲B流路71の非オーバラップ領域79は、第一曲り部74及び第二曲り部75の他に、第一曲り部74と第二曲り部75との間の傾斜線状領域76と、第二曲り部75から折曲B流路71の第二端35sまでの線状領域77とを有する。この折曲B流路71の線状領域77の延在方向Deは、この折曲B流路71のオーバラップ領域72の延在方向De、線状A流路51の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。また、折曲B流路71の線状領域77は、一の線状A流路51をその延在方向Deに延ばした延長領域上に位置している。
複数の折曲B流路71のうち、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲B流路71は、いずれも、この折曲B流路71のオーバラップ領域72に対して、この折曲B流路71の線状領域77が、周方向Dcにおける第一溶接部29a側に位置している。よって、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲B流路71の第一曲り部74は、第一溶接部29aに近づく側に曲がっている。一方、複数の折曲B流路71のうち、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲B流路71は、いずれも、この折曲B流路71のオーバラップ領域72に対して、この折曲B流路71の線状領域77が、周方向Dcにおける第二溶接部29b側に位置している。よって、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲B流路71の第一曲り部74は、第二溶接部29bに近づく側に曲がっている。
この折曲B流路71の長手方向は、この折曲B流路71の線状領域77の延在方向De、及びこの折曲B流路71のオーバラップ領域72の延在方向Deと一致する。この折曲B流路71の第一端35fには、この折曲B流路71の出口35oが形成されている。また、折曲B流路71の第二端35sには、この折曲B流路71の入口35iが形成されている。
本実施形態では、周方向Dcに並ぶ複数の線状A流路51のうち、周方向Dcで隣接する少なくともいずれか一対の線状A流路51の間に、複数の折曲B流路71のオーバラップ領域72が周方向Dcで間隔をあけて位置する。このため、本実施形態において、A流路群40aを構成する流路の数よりB流路群60aを構成する流路の数の方が多くなる。
C流路群80aを構成する複数の折曲C流路81は、自身の長手方向が実質的に溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の折曲C流路81は、周方向Dcで互いに離間し、長手方向で互いにオーバラップしている。
折曲C流路81(第二流路)は、第一実施形態における折曲C流路81と同一形状を成している。すわわち、この折曲C流路81は、折曲B流路71の第二端領域73に対して、折曲B流路71の第二端領域73の延在方向Deでこの第二端領域73とオーバラップするオーバラップ領域82と、折曲B流路71の第二端領域73の延在方向Deでこの第二端領域73とオーバラップしない非オーバラップ領域83と、を有する。オーバラップ領域82は、折曲C流路81の第一端35fを含み、折曲B流路71の第二端領域73の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(交差方向)に離れ且つ折曲B流路71の第二端領域73の延在方向Deに延びている。折曲C流路81の非オーバラップ領域83には、周方向Dcで折曲B流路71の第二端領域73に近づく側に曲がっている第一曲り部84と、第一曲り部84に対して下流側Sdで第一曲り部84の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部85とが形成されている。このため、折曲C流路81の非オーバラップ領域83は、第一曲り部84及び第二曲り部85の他に、第一曲り部84と第二曲り部85との間の傾斜線状領域86と、第二曲り部85から折曲B流路71の第二端(不図示)までの線状領域87とを有する。この折曲C流路81における線状領域87の延在方向Deは、この折曲C流路81におけるオーバラップ領域82の延在方向De、折曲B流路71の線状領域77の延在方向De、及び溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。また、折曲C流路81(第二流路)の線状領域87は、一の折曲B流路71の線状領域77をその延在方向Deに延ばした延長領域上に位置している。さらに、折曲C流路81(第二流路)のオーバラップ領域82は、折曲B流路71(第一流路)のオーバラップ領域72をその延在方向Deに延ばした延長領域上に位置している。
複数の折曲C流路81のうち、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲C流路81は、いずれも、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87が、周方向Dcにおける第一溶接部29a側に位置している。よって、周方向Dcにおける第一溶接部29a寄りの複数の折曲C流路81の第一曲り部84は、第一溶接部29aに近づく側に曲がっている。一方、複数の折曲C流路81のうち、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲C流路81は、いずれも、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87が、周方向Dcにおける第二溶接部29b側に位置している。よって、周方向Dcにおける第二溶接部29b寄りの複数の折曲C流路81の第一曲り部84は、第二溶接部29bに近づく側に曲がっている。
この折曲C流路81の長手方向は、この折曲C流路81の線状領域87の延在方向De、及びこの折曲C流路81のオーバラップ領域82の延在方向Deと一致する。この折曲C流路81の第一端35fには、この折曲C流路81の出口35oが形成されている。また、折曲C流路81の第二端(不図示)には、この折曲C流路81の入口(不図示)が形成されている。
本実施形態では、周方向Dcに並ぶ複数の折曲B流路71(第一流路)のうち、周方向Dcで隣接する少なくともいずれか一対の折曲B流路71の第二端領域73の間に、複数の折曲C流路81(複数の折曲C流路81のうち、いずれか一の流路が第三流路、残りの流路が第二流路)のオーバラップ領域82が周方向Dcで間隔をあけて位置する。このため、本実施形態において、B流路群60aを構成する流路の数よりC流路群80aを構成する流路の数の方が多くなる。
なお、本実施形態では、折曲B流路71(第一流路)で、折曲C流路81(第二流路)のオーバラップ領域82とオーバラップしていないA流路群側の領域は、折曲C流路81(第二流路)に対して非オーバラップ領域78になる。本実施形態の折曲B流路71(第一流路)は、この非オーバラップ領域78に第一曲り部74及び第二曲り部75が形成されている。
複数の側端流路99は、いずれも、直線状の流路で、自身の延在方向De(=長手方向)が溶接部29の延在方向Deと実質的に一致している。複数の側端流路99は、延在方向Deに並んでいる。この延在方向Deに並んでいる複数の側端流路99は、A流路群40a、B流路群60a及びC流路群80aと、溶接部29との間に形成されている。側端流路99の第一端35fには、この側端流路99の出口35oが形成されている。また、側端流路99の第二端35sには、この側端流路99の入口35iが形成されている。
図9に示すように、周方向Dcで隣接する二つの冷却流路35のうち、溶接部29が間に配置されている二つの冷却流路35の間隔は、他の二つの冷却流路35の間隔よりも広くなる。このため、溶接部29が間に配置されている二つの冷却流路35の相互間における単位周方向Dc長さ当りの圧縮空気による冷却能力が低下する。
そこで、本実施形態では、周方向Dcで溶接部29に最も近い冷却流路35である側端流路99の通路断面積S2を、この側端流路99に周方向Dcで隣接する他の冷却流路35の通路断面積S1よりも大きくしている。さらに、本実施形態では、図8に示すように、側端流路99の通路長さを、この側端流路99に周方向Dcで隣接する他の冷却流路35の通路長さよりも短くしている。よって、本実施形態では、側端流路99の冷却能力が高まり、溶接部29が間に配置されている二つの側端流路99の相互間を他の二つの冷却流路35相互間と同等に冷却することができる。
なお、図9に示す例では、側端流路99の通路断面積S2を、この側端流路99に周方向Dcで隣接する他の冷却流路35の通路断面積S1より大きくする方法として、側端流路99の周方向Dcの幅寸法を大きくする方法を採用している。しかしながら、側端流路99の通路断面積S2を、この側端流路99に周方向Dcで隣接する他の冷却流路35の通路断面積S1より大きくする方法として、側端流路99における燃焼器用冷却パネル31の厚さ方向の長さ寸法である高さ寸法を大きくする方法を採用してもよい。
また、本実施形態のトランジションピース20aでは、A流路群40aを構成する複数の線状A流路51とB流路群60aを構成する複数の折曲B流路71とが、延在方向Deで部分的にオーバラップしている。さらに、本実施形態のトランジションピース20aでは、B流路群60aを構成する複数の折曲B流路71とC流路群80aを構成する複数の折曲C流路81とが、延在方向Deで部分的にオーバラップしている。よって、本実施形態のトランジションピース20aでも、第一実施形態と同様、前述の第一比較例のように、各流路群の相互間に周方向Dcに広がる無流路領域28xが形成されない。
また、本実施形態のトランジションピース20aでは、第一実施形態と異なり、A流路群40aを構成する線状A流路51が直線状であるものの、B流路群60aを構成する折曲B流路71に第一曲り部74と第二曲り部75とを設けて、この折曲B流路71のオーバラップ領域72に対して、この折曲B流路71の線状領域77を周方向Dcで一の線状A流路51に近づけている。より正確には、一の線状A流路51をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲B流路71の線状領域77が位置している。このため、仮に、複数の線状A流路51のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状A流路51を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状A流路51をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲B流路71の線状領域77が位置することになる。さらに、本実施形態のトランジションピース20aでは、第一実施形態と同様、折曲C流路81(第二流路)に第一曲り部84と第二曲り部85とを設けて、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87を周方向Dcで一の折曲B流路71(第一流路)の線状領域77に近づけている。このため、仮に、複数の折曲B流路71のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い折曲B流路71を可能な限り溶接部29に近づけても、この折曲B流路71の線状領域77をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置することになる。よって、この折曲C流路81のうちで、折曲B流路71とオーバラップしていない線状領域87も、折曲B流路71の線状領域77と同様に、溶接部29に可能か限り近づくことになる。
以上のように、本実施形態でも、複数の冷却流路35のうちの一部の冷却流路35に対して曲り部を設けることにより、第一及び第二比較例に対して格別流路の数を増やすことなく、冷却の不十分な部分を無くす又は小さくすることができる。よって、本実施形態でも、トランジションピース20aの耐久性を維持しつつ、トランジションピース20aの流路に供給する圧縮空気の流量を抑えることができる。
また、本実施形態では、A流路群40aを構成する流路の数よりもこのA流路群40aに対して下流側Sdの配置されているB流路群60aを構成する流路の数の方が多い。さらに、本実施形態では、B流路群60aを構成する流路の数よりもこのB流路群60aに対して下流側Sdに配置されているC流路群80aを構成する流路の数の方が多い。このため、熱的環境が厳しい下流側Sdの領域を上流側Suの領域よりも冷却することができる。
なお、本実施形態において、A流路群40aが配置されている領域に対してB流路群60aが配置されている領域の熱的環境があまり厳しくない場合には、B流路群60aを構成する流路の数をA流路群40aを構成する流路の数より多くする必要はない。同様に、B流路群60aが配置されている領域に対してC流路群80aが配置されている領域の熱的環境があまり厳しくない場合には、C流路群80aを構成する流路の数をB流路群60aを構成する流路の数より多くする必要はない。
「燃焼器用冷却パネルの第三実施形態」
第三実施形態の燃焼器用冷却パネルを備えるトランジションピースについて、図10を参照して説明する。
本実施形態のトランジションピース20bを構成する燃焼器用冷却パネル31にも、第一実施形態及び第二実施形態と同様、複数の冷却流路35が形成されている。複数の冷却流路35の長手方向は、いずれも、溶接部29の延在方向Deに実質的に一致している。複数の冷却流路35としては、第一実施形態と同様、A流路群40を構成する複数の折曲A流路41及び1以上の線状A流路51と、B流路群60を構成する複数の線状B流路61と、C流路群80bを構成する複数の折曲C流路81b及び一以上の線状C流路91とがある。
本実施形態のA流路群40を構成する流路は、第一実施形態のA流路群40を構成する流路と同一である。さらに、本実施形態のB流路群60を構成する流路は、第一実施形態のB流路群60を構成する流路と同一である。しかしながら、本実施形態のC流路群80bを構成する流路のうち、折曲C流路81bは、第一実施形態の折曲C流路81とは異なる。そこで、以下では、本実施形態の折曲C流路81bについて詳細に説明する。
本実施形態の折曲C流路81b(第二流路)は、第一実施形態の折曲C流路81と同様に、線状B流路61の第二端領域63に対して、線状B流路61の延在方向Deで第二端領域63とオーバラップするオーバラップ領域82と、線状B流路61の延在方向Deで第二端領域63とオーバラップしない非オーバラップ領域83bと、を有する。オーバラップ領域82は、折曲C流路81の第一端35fを含み、線状B流路61の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(交差方向)に離れ且つ線状B流路61の延在方向Deに延びている。折曲C流路81の非オーバラップ領域83bには、周方向Dcで線状B流路61の第二端領域63に近づく側に曲がっている曲り部84bが形成されている。但し、本実施形態の折曲C流路81bの非オーバラップ領域83bには、第一実施形態と異なり、一の曲り部84bのみが形成されている。このため、折曲C流路81bの非オーバラップ領域83bは、一の曲り部84bの他に、この曲り部84bから折曲C流路81bの第二端(不図示)までの傾斜線状領域86bを有し、第一実施形態における線状領域87を有していない。本実施形態の折曲C流路81bの傾斜線状領域86bも、第一実施形態と同様に、この折曲C流路81bのオーバラップ領域82に対して、線状B流路61の第二端領域63に近づく側に90°未満の角度を成している。
このように、本実施形態のトランジションピース20bでは、折曲C流路81b(第二流路)に一の曲り部84bのみを設けて、この折曲C流路81bのオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81bの傾斜線状領域86bを周方向Dcで一の線状B流路61(第一流路)に近づけている。よって、本実施形態でも、仮に、複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61を可能な限り溶接部29に近づけても、折曲C流路81bのうちで、線状B流路61とオーバラップしていない傾斜線状領域86bをオーバラップ領域82よりも、溶接部29に近づけることができる。
また、本実施形態でも、折曲C流路81b(第二流路)に曲り部84bを設けているので、第一実施形態と同様の理由で、B流路群60を構成する流路の数よりC流路群80bを構成する流路の数の方を多くすることができる。
このため、本実施形態も、第一実施形態と同様、前述の第一及び第二比較例に対して格別流路の数を増やすことなく、冷却の不十分な部分を小さくすることができる。
よって、以上の各実施形態における各折曲流路には、二つの曲り部を設けなくてもよく、一の曲り部のみを設けてもよい。但し、各折曲流路に一の曲り部のみを設けた場合、各折曲流路の二つの曲り部を設けた場合よりも、非オーバラップ領域の配置の自由度が低下する。このため、各折曲流路に一の曲り部のみを設けた場合、各折曲流路の二つの曲り部を設けた場合と比べて、冷却の不十分な部分を小さくできない。
なお、本実施形態及び第一実施形態のトランジションピース20b,20には、第二実施形態のトランジションピース20aにおける側端流路99が形成されていない。しかしながら、本実施形態及び第一実施形態のトランジションピース20b,20にも、第二実施形態のトランジションピース20aにおける側端流路99と同様の側端流路を形成してもよい。
「各種変形例」
以上の各実施形態において、胴体部30の全ての冷却流路35は、冷却流路35の下流端である第二端35sに入口35iが形成され、冷却流路35の上流端である第一端35fに出口35oが形成されている。しかしながら、胴体部30の形状や、胴体部30の周りに設けられている付帯物等の関係から、胴体部30の一部の冷却流路35に関しては、この冷却流路35の第一端35fに入口を形成し、同冷却流路35の第二端35sに出口を形成してもよい。特に、B流路群60やC流路群80に対して上流側Suに配置され、B流路群60やC流路群80が配置されている領域よりも熱的環境が厳しくない領域に配置されているA流路群40を構成する流路に関しては、この流路の第一端35fに入口を形成し、同流路の第二端35sに出口を形成してもよい。
以上の各実施形態のトランジションピースの胴体部30は、いずれも複数の燃焼器用冷却パネル31を相互に溶接で接合したものである。しかしながら、溶接部29のない胴体部に対して本発明を適用してもよい。すなわち、溶接部29のない胴部に対して、オーバラップ領域と非オーバラップ領域を有し、非オーバラップ領域に曲り部が設けられている流路を形成してもよい。
以上の実施形態では、複数の冷却流路35のうちの第一流路に対して、複数の冷却流路35のうちの第二流路が、第一流路の延在方向でオーバラップするオーバラップ領域と、延在方向で第一流路とオーバラップしない非オーバラップ領域とを有し、非オーバラップ領域にのみ曲り部が形成されている。
しかしながら、第二流路のオーバラップ領域内で且つ非オーバラップ領域側の部分に第一曲り部を形成し、第二流路の非オーバラップ領域内に第二曲り部を形成してもよい。具体的に、係る態様について、第一実施形態におけるトランジションピース20の変形例として、図11を用いて説明する。
C流路群80を構成する複数の折曲C流路(第二流路)81xは、線状B流路61(第一流路)の第二端35sを含む第二端領域63に対して、線状B流路61の延在方向Deでオーバラップするオーバラップ領域82xと、線状B流路61の延在方向Deで第二端領域63とオーバラップしない非オーバラップ領域83xと、を有する。オーバラップ領域82xは、折曲C流路81の第一端35fを含み、線状B流路61の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(=交差方向)に離れ且つ線状B流路61の延在方向De成分を含む方向に延びている。このオーバラップ領域82x内で且つ非オーバラップ領域83x側の部分には、周方向Dcで線状B流路61の第二端領域63に近づく側に曲がっている第一曲り部84xが形成されている。また、非オーバラップ領域83x内には、第一曲り部84に対して下流側Sdで第一曲り部84xの曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部85が形成されている。
このように、第一曲り部84xは、オーバラップ領域83x内に形成しても、基本的に、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上の各実施形態は、冷却媒体として、圧縮空気Aを用いる例である。しかしながら、冷却媒体として、例えば、蒸気を用いてよい。この場合、冷却流路35の入口35i及び出口35oのそれぞれを、トランジションピース20の外面31oに形成することになる。また、圧縮空気Aを冷却媒体として用いる場合でも、トランジションピース20をクローズド空冷する場合には、冷却流路35の入口35i及び出口35oのそれぞれを、トランジションピース20の外面31oに形成することになる。
以上の各実施形態において、胴体部30は、外側板32と内側板33とを有する合板で形成された燃焼器用冷却パネル31で形成されている。しかしながら、胴体部は、合板で形成せず、単板で形成してもよい。
以上の各実施形態において、全ての冷却流路35は、断面積が軸方向Daのいずれの位置でも同一である。しかしながら、いずれかの冷却流路35は、軸方向Daの位置変化に伴って断面積が変化してもよい。
本発明に係る一態様では、燃焼器用冷却パネルの耐久性を維持しつつ、燃焼器用冷却パネルの冷却流路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
1:圧縮機、4:燃焼器、5:タービン、8:ガスタービンロータ、9:ガスタービン車室、10:燃料供給器、20,20a,20b:トランジションピース(尾筒、燃焼筒)、21:燃焼ガス流路、29:溶接部、29a:第一溶接部、29b:第二溶接部、30:胴体部、31:燃焼器用冷却パネル、31i:内面、31o:外面、32:外側板、33:内側板、34:遮熱コーティング層、35:冷却流路、35i:入口、35o:出口、35f:第一端、35s:第二端、40,40a:A流路群、41:折曲A流路、42:オーバラップ領域、43:非オーバラップ領域、44:第一曲り部、45:第二曲り部、46:傾斜線状領域、47:線状領域、51:線状A流路、52:オーバラップ領域、53:非オーバラップ領域、60,60a:B流路群、61:線状B流路(第一流路)、62:第一端領域、63:第二端領域(又は、単に端領域)、71:折曲B流路(第一流路)、72:オーバラップ領域、78,79:非オーバラップ領域、74:第一曲り部、75:第二曲り部、76:傾斜線状領域、77:線状領域、80,80a,80b:C流路群、81,81b,81x:折曲C流路(第二流路)、82,82x:オーバラップ領域、83,83b,83x:非オーバラップ領域、84,84x:第一曲り部(又は、単に曲り部)、84b:曲り部、85:第二曲り部、86,86b:傾斜線状領域、87:線状領域、91:線状C流路(第三流路)、92:第一端領域、93:第二端領域、99:側端流路
上記目的を達成するための発明に係る第一態様としての燃焼器用冷却パネルは、燃焼器の軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定する燃焼器用冷却パネルにおいて、前記燃焼ガスに接触し得る内面と、前記内面と相反する側を向く外面と、前記内面と前記外面との間を前記内面及び前記外面に沿った方向に延び、前記内面から前記外面に向かう厚さ方向における前記内面からの距離が一定で、冷却媒体が流れる第一流路及び第二流路と、が形成され、前記第二流路は、前記第一流路の長手方向における端を含む端領域に対して、前記端領域の延在方向に対して交差する交差方向に離れ且つ前記延在方向成分を有する方向に延びて前記延在方向で前記端領域とオーバラップするオーバラップ領域と、前記延在方向で前記端領域とオーバラップしない非オーバラップ領域と、を有し、前記交差方向で前記端領域に近づく側に曲がっている曲り部が形成され、前記非オーバラップ領域は、前記曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側に延びているている。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第一流路で第二流路のオーバラップ領域とオーバラップしている領域に対して、第一流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度を高めることができる。
当該燃焼器用冷却パネルでは、第一流路で第二流路のオーバラップ領域とオーバラップしている領域に対して、第一流路の非オーバラップ領域の交差方向におけるレイアウトの自由度をより高めることができる。
出口フランジ部37は、筒状を成し、燃焼ガス流路21の一部を画定する筒38と、筒38の下流端に形成されているフランジ39と、を有する。フランジ39は、図2に示すように、トランジションピース20をタービン5の第一段静翼に接続するためのものである。筒38とフランジ39は、例えば、鋳造等により一体成型されて、出口フランジ部37を成す。筒38の内面には、図示されていない遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating:TBC)層が施されている。
前述した第一溶接部29a寄りの複数の折曲A流路41は、本実施形態の場合、線状A流路51を基準にして、第一溶接部29a側に位置する複数の折曲A流路41である。また、前述した第二溶接部29b寄りの複数の折曲A流路41は、本実施形態の場合、線状A流路51を基準にして、第二溶接部29b側に位置する複数の折曲A流路41である。
線状A流路51y、線状B流路61y及び線状C流路91yは、いずれも、直線状の流路で、溶接部29の延在方向Deに延びている。よって、線状A流路51y、線状B流路61y及び線状C流路91yの延在方向Deは、いずれも、溶接部29の延在方向Deと実質的に一致する。
しかしながら、仮に、複数の線状B流路61yのうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61yaを可能な限り溶接部29に近づけたとする。この場合、複数の線状A流路51のうち、周方向Dcで溶接部29に最も近い線状A流路51yaは、周方向Dcで、この線状B流路61yaよりも溶接部29から遠い位置に位置することになる。このため、溶接部29を挟んで周方向Dcで隣接する二つの線状A流路51ya間のうちで、線状B流路61yとオーバラップしていない部分相互間に比較的に広い無流路領域28yが形成される。
さらに、仮に、複数の線状B流路61yのうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61yaを可能な限り溶接部29に近づけたとする。この場合、複数の線状C流路91yのうち、周方向Dcで最も近い線状C流路91yaは、周方向Dcで、この線状B流路61yaよりも溶接部29から遠い位置に位置することになる。このため、溶接部29を挟んで周方向Dcで隣接する二つの線状C流路91ya間のうちで、線状B流路61yとオーバラップしていない部分相互間に比較的に広い無流路領域28yが形成される。
また、本実施形態のトランジションピース20では、折曲A流路41に第一曲り部44と第二曲り部45とを設けて、この折曲A流路41のオーバラップ領域42に対して、この折曲A流路41の線状領域47を周方向Dcで一の線状B流路61に近づけている。より正確には、一の線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲A流路41の線状領域47が位置している。このため、仮に、複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲A流路41の線状領域47が位置することになる。よって、この折曲A流路41のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない線状領域47も、線状B流路61と同様に、溶接部29に可能な限り近づくことになる。さらに、本実施形態のトランジションピース20では、折曲C流路81(第二流路)に第一曲り部84と第二曲り部85とを設けて、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87を周方向Dcで一の線状B流路61(第一流路)に近づけている。より正確には、一の線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置している。このため、仮に、複数の線状B流路61のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状B流路61を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状B流路61をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置することになる。よって、この線状C流路91のうちで、線状B流路61とオーバラップしていない線状領域87も、線状B流路61と同様に、溶接部29に可能な限り近づくことになる。
また、本実施形態のトランジションピース20aでは、第一実施形態と異なり、A流路群40aを構成する線状A流路51が直線状であるものの、B流路群60aを構成する折曲B流路71に第一曲り部74と第二曲り部75とを設けて、この折曲B流路71のオーバラップ領域72に対して、この折曲B流路71の線状領域77を周方向Dcで一の線状A流路51に近づけている。より正確には、一の線状A流路51をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲B流路71の線状領域77が位置している。このため、仮に、複数の線状A流路51のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い線状A流路51を可能な限り溶接部29に近づけても、この線状A流路51をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲B流路71の線状領域77が位置することになる。さらに、本実施形態のトランジションピース20aでは、第一実施形態と同様、折曲C流路81(第二流路)に第一曲り部84と第二曲り部85とを設けて、この折曲C流路81のオーバラップ領域82に対して、この折曲C流路81の線状領域87を周方向Dcで一の折曲B流路71(第一流路)の線状領域77に近づけている。このため、仮に、複数の折曲B流路71のうち、周方向Dcで最も溶接部29に近い折曲B流路71を可能な限り溶接部29に近づけても、この折曲B流路71の線状領域77をその延在方向Deに延ばした延長領域上に折曲C流路81の線状領域87が位置することになる。よって、この折曲C流路81のうちで、折曲B流路71とオーバラップしていない線状領域87も、折曲B流路71の線状領域77と同様に、溶接部29に可能な限り近づくことになる。
C流路群80を構成する複数の折曲C流路(第二流路)81xは、線状B流路61(第一流路)の第二端35sを含む第二端領域63に対して、線状B流路61の延在方向Deでオーバラップするオーバラップ領域82xと、線状B流路61の延在方向Deで第二端領域63とオーバラップしない非オーバラップ領域83xと、を有する。オーバラップ領域82xは、折曲C流路81の第一端35fを含み、線状B流路61の延在方向Deに対して交差する周方向Dc(=交差方向)に離れ且つ線状B流路61の延在方向De成分を含む方向に延びている。このオーバラップ領域82x内で且つ非オーバラップ領域83x側の部分には、周方向Dcで線状B流路61の第二端領域63に近づく側に曲がっている第一曲り部84xが形成されている。また、非オーバラップ領域83x内には、第一曲り部84xに対して下流側Sdで第一曲り部84xの曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部85が形成されている。
このように、第一曲り部84xは、オーバラップ領域82x内に形成しても、基本的に、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

Claims (21)

  1. 燃焼器の軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定する燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記燃焼ガスに接触し得る内面と、
    前記内面と相反する側を向く外面と、
    前記内面と前記外面との間を前記内面及び前記外面に沿った方向に延び、前記内面から前記外面に向かう厚さ方向における前記内面からの距離が一定で、冷却媒体が流れる第一流路及び第二流路と、
    が形成され、
    前記第二流路は、前記第一流路の長手方向における端を含む端領域に対して、前記端領域の延在方向に対して交差する交差方向に離れ且つ前記延在方向成分を有する方向に延びて前記延在方向で前記端領域とオーバラップするオーバラップ領域と、前記延在方向で前記端領域とオーバラップしない非オーバラップ領域と、を有し、前記交差方向で前記端領域に近づく側に曲がっている曲り部が形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  2. 請求項1に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    二枚の板を有し、
    二枚の前記板のうちの第一板にのみ、前記第一流路及び前記第二流路を形成する溝が形成され、
    二枚の前記板のうちの第二板は、前記第一板の前記溝の開口を塞ぐよう、前記第一板に接合されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  3. 請求項1又は2に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路及び前記第二流路は、前記外面で開口する一つのみの入口と、前記内面で開口する一つののみの出口と、を有する、
    燃焼器用冷却パネル。
  4. 請求項3に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路が複数形成され、
    前記第二流路が複数形成され、
    前記第一流路における前記入口に対して前記第一流路における前記出口が存在する側は、複数の前記第一流路相互で同じであり、
    前記第二流路における前記入口に対して前記第二流路における前記出口が存在する側は、複数の前記第二流路相互で同じで、且つ前記第一流路における前記入口に対して前記第一流路における前記出口が存在する側と同じである、
    燃焼器冷却パネル。
  5. 請求項3又は4に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路の前記端領域内に前記入口と前記出口とのうちの一方が形成され、
    前記第二流路の前記オーバラップ領域内に前記入口と前記出口とのうちの他方が形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路の断面積は、一定であり、
    前記第二流路の断面積は、一定である、
    燃焼器用冷却パネル。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記曲り部は、前記第二流路の前記非オーバラップ領域内に形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第二流路は、前記非オーバラップ領域内で且つ前記曲り部である第一曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の領域内に、前記第一曲り部の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部が形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  9. 請求項8に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第二流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第二曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の領域は、前記延在方向に延びている、
    燃焼器用冷却パネル。
  10. 請求項9に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第二流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第二曲り部を基準にして前記オーバラップ領域と反対側の前記領域は、前記第一流路の前記端領域を前記延在方向に延長した延長領域上に位置する、
    燃焼器用冷却パネル。
  11. 請求項1から10のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路は、前記端領域につながり且つ前記第二流路の前記オーバラップ領域とは前記延在方向でオーバラップしない非オーバラップ領域を有し、前記第一流路には、前記交差方向で前記第二流路の前記オーバラップ領域に近づく側に曲がっている曲り部が形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  12. 請求項11に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第一流路は、前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記曲り部である第一曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域内に、前記第一流路の前記第一曲り部の曲りとは逆側に曲がっている第二曲り部が形成され、
    前記第一流路の前記非オーバラップ領域内で且つ前記第一流路の前記第二曲り部を基準にして前記端領域と反対側の領域は、前記延在方向に延びている、
    燃焼器用冷却パネル。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記交差方向に並ぶ複数の前記第一流路と、前記交差方向に並ぶ複数の前記第二流路と、前記延在方向で前記第二流路とオーバラップする第三流路と、が形成され、
    複数の前記第一流路のうち、前記交差方向で隣接する一対の第一流路間には、少なくとも一の前記第二流路の前記オーバラップ領域が位置すると共に、前記第二流路の前記オーバラップ領域と前記延在方向でオーバラップする前記第三流路のオーバラップ領域が位置する、
    燃焼器用冷却パネル。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記第二流路の前記非オーバラップ領域は、前記第二流路の前記オーバラップ領域に対して前記下流側に形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記延在方向は、前記軸方向である、
    燃焼器用冷却パネル。
  16. 請求項1から15のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記延在方向に延びる溶接部を有し、
    前記第二流路の前記オーバラップ領域は、前記第一流路の前記端領域を基準にして、前記溶接部と反対側に位置し、
    前記第二流路の前記曲り部は、前記溶接部に近づく側に曲がっている、
    燃焼器用冷却パネル。
  17. 請求項16に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記交差方向における前記第一流路及び前記第二流路と、前記溶接部との間には、前記延在方向に延びて、前記冷却媒体が流れる側端流路が形成されている、
    燃焼器用冷却パネル。
  18. 請求項17に記載の燃焼器用冷却パネルにおいて、
    前記側端流路の断面積は、前記第一流路の断面積及び前記第二流路の断面積よりも大きい、
    燃焼器用冷却パネル。
  19. 請求項1から18のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルを備える、
    トランジションピース。
  20. 請求項1から18のいずれか一項に記載の燃焼器用冷却パネルと、
    前記燃焼器用冷却パネルの前記内面の側に、前記燃焼器用冷却パネルの前記上流側から前記下流側に向かって燃料を噴射するバーナと、
    を備える燃焼器。
  21. 請求項20に記載の燃焼器と、
    前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンと、
    を備えるガスタービン。
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