KR20130124574A

KR20130124574A - 연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈

Info

Publication number: KR20130124574A
Application number: KR1020137024715A
Authority: KR
Inventors: 사토시 다키구치; 게이지로 사이토; 데루히로 마츠모토; 겐지 사토; 히데노부 다마이; 시게미 만다이
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-11-14
Also published as: KR101531124B1; CN103443421B; WO2012132898A1; EP2693021B1; US20140013762A1; JP5669928B2; CN103443421A; JPWO2012132898A1; US9957893B2; EP2693021A4; EP2693021A1

Abstract

본 발명에 관한 연소기(10)는, 내부에서 압축 공기와 연료가 혼합되어 연소하는 내통(14)과, 내통(14)의 선단부가 간극(C)을 갖고 삽입된 미통(17)과, 내통(14)과 미통(17) 사이를 폐색하는 스프링 클립(19)과, 간극(C)에 있어서의 내통(14)의 선단측에서 미통(17)에 개구되는 개구부(Ck)에 설치되고, 기단부측과 비교하여 개구부(Ck)의 개구 면적을 좁히는 스로틀부(21)와, 스로틀부(21)를 냉각하는 냉각 수단(22)을 구비한다.

Description

연소기 및 이것을 구비한 가스 터빈 {COMBUSTOR AND GAS TURBINE PROVIDED WITH SAME}

본 발명은, 내통의 선단부가 간극을 사이에 두고 미통(尾筒)에 삽입된 연소기 및 이 연소기를 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.

본원은, 2011년 3월 30일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-074205호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈은, 압축 공기를 생성하는 압축기와, 압축 공기에 연료를 혼합하여 연소시킴으로써 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의해 회전 구동되는 터빈을 구비하고 있다. 이 중 연소기는, 압축기로부터 압축 공기가 도입되어 연소 가스를 생성하는 내통과, 생성된 연소 가스를 터빈으로 안내하는 미통을 갖고 있다. 여기서, 내통과 미통의 접속은, 내통의 선단부를 미통의 내부에 삽입함으로써 행해지지만, 이때, 내통의 선단부에 주위 방향을 따라 설치된 스프링 클립이라 불리는 스프링 부재가, 내통과 미통 사이의 간극에서 눌려 찌부러진 상태로 된다. 그리고, 스프링 클립이 원래의 형상으로 복귀하려고 하는 힘에 의해 내통의 외주면이 미통의 내주면에 압박됨으로써, 양자가 탈락 불가능하게 접속된다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

일본 특허 출원 공개 제2006-312903호 공보

그러나, 종래의 연소기에 따르면, 내통과 미통의 접속 부분에서 연소 가스의 와류가 발생하고, 이 와류가 내통과 미통의 간극을 역류함으로써, 이 간극에 배치된 스프링 클립이 고온의 연소 가스에 노출된다. 따라서, 스프링 클립의 소손(燒損)을 방지하기 위해 그 냉각 수단이 필요해진다. 여기서, 스프링 클립의 냉각 수단으로서는, 냉각용 공기를 분사하는 적극적인 방법도 생각할 수 있지만, 이 냉각 공기의 혼입에 의해 내통에 설치된 연소 버너의 화염 온도가 상승하면, 질소 산화물의 배출량이 증가한다.

따라서, 스프링 클립을 냉각하는 다른 수단으로서, 외부로부터 스프링 클립을 넘어 간극으로 유입되는 누설 공기를 이용하여 스프링 클립을 냉각하는 방법이 이용된다. 그러나, 이 누설 공기는 그 양이 근소하므로, 가스 터빈의 고효율화를 도모하기 위해 연소 가스의 온도가 상승 경향에 있는 최근에는, 스프링 클립을 충분히 냉각시킬 수 없다. 따라서, 이 소량의 누설 공기를 이용하여 스프링 클립을 확실하게 냉각하는 수단이 요구되고 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것이며, 내통과 미통의 간극에 설치된 스프링 클립이, 상기 간극으로 유입된 고온의 연소 가스에 노출되어 소손되는 것을 확실하게 방지하는 수단을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 연소기는, 내부에서 압축 공기와 연료가 혼합되어 연소하는 내통과, 상기 내통의 선단부가 간극을 갖고 삽입된 미통과, 상기 내통과 상기 미통 사이를 폐색하는 스프링 클립과, 상기 간극에 있어서의 상기 내통의 선단측에서 상기 미통에 개구되는 개구부에 설치되고, 상기 내통의 기단부측과 비교하여 상기 개구부의 개구 면적을 좁히는 스로틀부와, 상기 스로틀부를 냉각하는 냉각 수단을 구비한다.

이러한 구성에 따르면, 외부로부터 스프링 클립을 통해 내통과 미통의 간극으로 유입된 누설 공기는, 스로틀부에 의해 개구 면적이 좁혀진 영역을 통과할 때에 그 유속이 증대되어, 개구부로부터 미통으로 유입된다. 따라서, 내통과 미통의 접속부에서 발생한 연소 가스는, 누설 공기의 흐름에 저해됨으로써, 간극으로의 유입량이 저감된다. 이에 의해, 간극에 설치된 스프링 클립이 연소 가스에 노출되어 소손되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 스로틀부가, 상기 미통의 내면을 상기 내통측으로 돌출시켜 설치해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 스프링 클립에 간섭하는 일 없이, 내통과 미통의 간극에 스로틀부를 배치할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 스로틀부가, 상기 내통의 외면을 상기 미통측으로 돌출시켜 설치해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 미통의 내면에 스로틀부를 설치하는 경우와 비교하여, 간략한 공정에 의해 스로틀부를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 냉각용 유체를 분사함으로써 상기 스로틀부를 냉각해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 이른바 임핀지먼트 냉각에 의해 스로틀부를 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 개구부를 향해 냉각용 유체를 분사하는 분사부와, 분사한 냉각용 유체를 상기 스로틀부를 향해 안내하는 안내부를 가져도 된다.

이러한 구성에 따르면, 간략한 구성에 의해, 분사부로부터 분사된 냉각용 유체를 스로틀부에 대해 확실하게 분사할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부의 내부에 냉각용 유체를 흘림으로써 상기 스로틀부를 냉각해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 이른바 대류 냉각에 의해 스로틀부를 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 스로틀부의 내부를 흐른 냉각용 유체가, 상기 스로틀부로부터 상기 개구부를 향해 유출되어도 된다.

이러한 구성에 따르면, 스로틀부로부터 유출된 냉각용 유체가 누설 공기와 합류하여 개구부로부터 미통으로 유입된다. 이에 의해, 연소 가스의 간극으로의 유입이 한층 저해되므로, 스프링 클립의 소손을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘림으로써 상기 스로틀부를 냉각해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 이른바 필름 냉각에 의해 스로틀부를 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 있어서의 내통 선단측의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘려도 된다.

이러한 구성에 따르면, 냉각용 유체가 스로틀부의 표면에 박막을 형성하기 쉽기 때문에, 효율적으로 스로틀부를 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소기는, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 있어서의 내통 기단부측의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘려도 된다.

이러한 구성에 따르면, 스로틀부의 표면으로부터 이격된 냉각용 유체가, 누설 공기와 합류하여 개구부로부터 미통으로 유입된다. 이에 의해, 연소 가스의 간극으로의 유입이 한층 저해되므로, 스프링 클립의 소손을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 가스 터빈은, 상기 어느 하나의 연소기를 구비해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 연소기를 구성하는 내통과 미통의 접속을 보다 확실한 것으로 함으로써, 가스 터빈의 신뢰성의 향상 및 고효율화를 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 연소기에 따르면, 내통과 미통의 간극에 설치된 스프링 클립이, 상기 간극에 유입된 고온의 연소 가스에 노출되어 소손되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연소기를 갖는 가스 터빈의 전체 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 연소기의 주변을 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는 제3 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 관한 연소기의 제1 변형예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 관한 연소기의 제2 변형예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 제4 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는 제5 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 제6 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 11은 제7 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 12는 제8 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 13은 제9 실시 형태에 관한 연소기에 대해 내통과 미통의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다.

[제1 실시 형태]

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연소기의 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 연소기(10)를 갖는 가스 터빈(1)의 전체 구성도이다.

가스 터빈(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 유체의 유통 방향 F를 따라 가장 상류측에 설치된 압축기(2)와, 이 압축기(2)의 하류측에 터빈 로터(3)의 주위 방향을 따라 복수 설치된 연소기(10)와, 이 연소기(10)의 하류측에 설치된 터빈(4)을 구비한다.

이와 같이 구성되는 가스 터빈(1)에서는, 우선 압축기(2)가 공기 도입구(5)로부터 외부의 공기를 도입하고, 이 공기를 압축함으로써 압축 공기를 생성한다. 그리고, 연소기(10)가 압축 공기에 연료를 분사하여 연소시킴으로써, 고온 또한 고압의 연소 가스를 생성한다. 그리고, 이 연소 가스에 의해 터빈(4)이 회전 구동되어, 터빈(4)을 구성하는 터빈 로터(3)의 구동력이 도시하지 않은 발전기 등에 전달된다.

도 2는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)의 주변을 도시하는 개략 단면도이다. 연소기(10)는, 내통(14)과, 연료 노즐(15)과, 미통(17)과, 바이패스관(18)을 구비하고 있다.

내통(14)은, 차실(11)의 내부에 수용되고, 기단부가 케이싱(12)에 고정되는 동시에, 선단부가 미통(17)에 접속되어 있다.

연료 노즐(15)은, 내통(14)의 기단부에 돌출되어 설치되어 있다.

미통(17)은, 차실(11)의 내부에 수용되고, 기단부가 터빈측 가스 유로(16)에 접속되는 동시에, 선단부가 내통(14)에 접속된 상태에서 지지 부재(13)에 의해 지지되어 있다.

바이패스관(18)은, 그 일단부가 미통(17)에 접속되어 있다.

이와 같이 구성되는 연소기(10)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 압축기(2)(도 1에 나타냄)로부터 차실(11)의 내부로 유입된 압축 공기(A)가, 내통(14)의 기단부로부터 그 내부로 도입된다. 그렇게 하면, 연료 노즐(15)이 이 압축 공기(A)에 연료를 분사하여 점화함으로써, 연소 가스(N)가 생성된다. 그리고 이 연소 가스(N)가, 내통(14)으로부터 미통(17)을 통과하여 터빈측 가스 유로(16)로 유입되어, 터빈(4)(도 1에 나타냄)에 공급된다.

여기서 도 3은, 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S1)는, 미통(17)과, 이 미통(17)에 삽입된 내통(14)과, 내통(14)에 설치된 스프링 클립(19)과, 미통(17)에 설치된 역류 방지 유닛(20)을 구비한다.

미통(17)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 중공의 관상 부재이다. 한편, 내통(14)은, 마찬가지로 중공의 관상 부재이며, 그 외경은 미통(17)의 내경보다도 약간 소직경으로 형성되어 있다. 이 내통(14)의 외주면(14g)에는, 탄성 변형 가능한 판 형상의 버기 클립(BK)이, 그 중앙부를 외주면(14g)으로부터 약간 부상시키도록 하여 고정되어 있다.

스프링 클립(19)은, 내통(14)을 미통(17)에 대해 탈락 불가능하게 접속하는 역할을 한다. 이 스프링 클립(19)은, 탄성 변형 가능한 판 스프링 부재이며, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 일단부가 내통(14)의 외주면(14g)에 고정되는 동시에, 그 타단부는 내통(14)의 외주면(14g)으로부터 약간 부상되어 버기 클립(BK)에 의해 하방으로부터 지지된 상태로 되어 있다. 이와 같이 구성되는 스프링 클립(19)은, 내통(14)의 외주면(14g)에 그 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있다. 그리고, 내통(14)이 미통(17)에 삽입된 상태에 있어서, 내통(14)과 미통(17)의 사이에서 눌려 찌부러진 버기 클립(BK)이 원래의 형상으로 복원하려고 하는 힘에 의해, 스프링 클립(19)이 미통(17)의 내주면에 압박되어 있다. 이에 의해, 내통(14)이 미통(17)으로부터 탈락하는 것이 방지되어 있다. 그리고, 내통(14)의 선단부에서는, 스프링 클립(19)과 미통(17) 사이에 소정 폭의 간극(C)이 형성되어 있다.

역류 방지 유닛(20)은, 내통(14)으로부터 미통(17)으로 유입되는 연소 가스(N)가 간극(C)을 역류하는 것을 방지한다. 이 역류 방지 유닛(20)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 미통(17)의 내주면(17n)에 설치된 스로틀부(21)와, 이 스로틀부(21)에 근접하여 설치된 냉각 수단(22)을 갖고 있다.

스로틀부(21)는, 도 3에 도시하는 누설 공기(M), 즉, 차실(11)로부터 스프링 클립(19)을 넘어 간극(C)으로 유입되는 공기의 유속을 증대시키는 역할을 한다. 이 스로틀부(21)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단면 대략 직사각형 형상을 갖는 원환상의 부재이며, 그 외경은 미통(17)의 내경과 대략 동등한 크기로 형성되는 동시에, 그 내경은 내통(14)의 외경보다 약간 크게 형성되어 있다. 이와 같이 구성되는 스로틀부(21)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 미통(17)의 내주면(17n)에 있어서의 내통(14)의 선단부 부근에, 그 외주면을 접촉시킨 상태에서 고정되어 있다. 이에 의해, 간극(C)의 미통(17)에의 개구부(Ck)에 있어서의 개구 면적은, 간극(C)의 내통(14) 기단부측에서의 단면적과 비교하면, 스로틀부(21)의 단면적만큼 좁게 되어 있다.

냉각 수단(22)은, 스로틀부(21)를 냉각하는 역할을 한다. 이 냉각 수단(22)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 미통(17)에 있어서의 스로틀부(21)보다 선단측의 위치를 직경 방향으로 관통하여 형성된다. 이 냉각 수단(22)은, 미통(17)의 내주면(17n)측에 개구되어 분사 구멍(23)(분사부)이 형성된 냉각 가스 유로(24)와, 배관(25)을 통해 냉각 가스 유로(24)에 접속된 냉각 가스 공급부(26)와, 분사 구멍(23)에 근접하여 미통(17)의 내주면(17n)에 설치된 안내부(27)를 갖는다. 또한, 도 3에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(24)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

여기서 안내부(27)는, 분사 구멍(23)으로부터 분사된 냉각 가스의 분사 방향을 스로틀부(21)의 측으로 변경한다. 이 안내부(27)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 미통(17)의 내주면(17n)에 장착하기 위한 장착편(27a)과, 분사 구멍(23)으로부터 분사한 냉각 가스의 방향을 변경하기 위한 방향 변경편(27b)을 구비하고 있다. 이와 같이 구성되는 안내부(27)는, 그 방향 변경편(27b)을 미통(17)의 내주면(17n)에 대략 평행하게 하도록 하여, 그 장착편(27a)이 미통(17)의 내주면(17n)에 있어서의 분사 구멍(23)보다 미통 선단측의 위치에 고정되어 있다. 그리고 이 상태에 있어서, 방향 변경편(27b)은 그 선단부가 스로틀부(21)의 근원 부분까지 연장되어 있다.

다음에, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)의 작용 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 연소기(10)에 따르면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 연소 가스(N)가 소직경의 내통(14)으로부터 대직경의 미통(17)으로 유입될 때에, 유로 폭이 확대되는 것에 기인하여 연소 가스(N)에 와류(Nu)가 발생한다. 그리고, 이 와류(Nu)는, 미통(17)과 내통(14) 사이에 형성된 간극(C)으로 유입하려고 한다. 그러나, 이 간극(C)의 미통(17)에의 개구부(Ck)에는, 미통(17)의 내주면(17n)으로부터 돌출되어 스로틀부(21)가 설치됨으로써, 간극(C)의 개구 면적이 좁게 되어 있다. 따라서, 차실(11)로부터 간극(C)으로 유입되어 개구부(Ck)를 향해 흐르는 누설 공기(M)는, 간극(C)의 개구 면적이 좁게 되어 있는 위치에 있어서 그 유속이 증가한다. 그 결과, 미통(17)과 내통(14)의 접속 부분에서 발생한 연소 가스(N)의 와류(Nu)는, 유속이 증가한 누설 공기(M)에 저해됨으로써, 간극(C)으로 유입되는 양이 저감된다. 또한, 스로틀부(21)에 의해 간극(C)의 개구 면적이 좁혀지는 것에 의해서도, 와류(Nu)가 간극(C)으로 유입되기 어렵게 되어 있다. 이에 의해, 간극(C)에 설치된 스프링 클립(19)이, 고온의 연소 가스(N)에 노출되어 소손되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 이것에 수반하여 냉각 가스 공급부(26)로부터 냉각 가스 유로(24)에 대해, 저온이며 또한 압축 상태의 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 냉각 가스 유로(24)를 통해 분사 구멍(23)으로부터 직경 방향으로 분사된다. 그리고, 이 냉각 가스(R)는, 분사 구멍(23)에 대향하여 설치된 안내부(27)에 충돌하여 그 분사 방향이 대략 90°만큼 변경됨으로써, 미통(17)의 축 방향을 따라 미통 선단측으로부터 미통 기단부측을 향해 분사되어, 스로틀부(21)에 분사된다. 이에 의해 스로틀부(21)는, 이른바 임핀지먼트 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다.

또한, 스로틀부(21)의 단면 형상은, 본 실시 형태에 한정되지 않고 적절하게 설계 변경이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는 스로틀부(21)를 원환상으로 형성하고, 내통(14)과 미통(17)의 간극(C)의 주위 방향 전체 둘레에 걸쳐 스로틀부(21)를 설치하였지만, 간극(C)의 주위 방향을 따른 일부에만 스로틀부(21)를 설치해도 된다. 예를 들어, 내통(14)의 축선에 대해 미통(17)의 축선이 경사져 있는 경우, 내통(14)과 미통(17)의 간극(C)은 주위 방향으로의 위치에 따라 그 폭이 다르고, 간극(C)에 있어서의 압력 분포도 주위 방향으로의 위치에 따라 다르므로, 스프링 클립(19)의 소손 정도도 달라진다. 따라서, 연소기(10)의 형상 등을 고려하여, 스프링 클립(19)이 특히 소손되기 쉬운 영역에만 스로틀부(21)를 설치해도 된다.

또한 본 실시 형태에서는, 미통(17)의 내주면(17n)에 내통(14)의 측으로 돌출시켜 스로틀부(21)를 설치하였지만, 이와는 반대로, 내통(14)의 외주면(14g)에 미통(17)의 측으로 돌출시켜 스로틀부(21)를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 스로틀부(21)에 맞추어 냉각 수단(22)의 설치 위치를 내통(14)의 측으로 해도 되고, 혹은 냉각 수단(22)을 미통(17)에 설치하여 간극(C)을 넘어 내통(14)에 설치한 스로틀부(21)를 향해 냉각 가스(R)를 분사해도 된다.

또한, 냉각 수단(22)을 구성하는 안내부(27)의 형상이나 크기나 설치 위치는, 스로틀부(21)의 크기나 설치 위치 등에 따라서 적절하게 설계 변경이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는 냉각 수단(22)을 구성하는 냉각 가스 공급부(26)를 도 3에 도시하는 바와 같이 미통(17)의 외부에 별도 설치하였지만, 냉각 가스 공급부(26)는 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 차실(11)을 냉각 가스 공급부(26)로서 사용하여, 차실(11)로부터 도입된 냉각 가스(R)를 냉각 가스 유로(24)에 공급해도 된다. 이 경우, 배관(25)은 불필요하다. 또한, 미통(17)에 자신을 냉각하기 위한 미통 냉각 유로(도시하지 않음)가 설치되어 있는 경우에는, 냉각 가스 공급부(26)로서 이 미통 냉각 유로를 사용하여, 이 미통 냉각 유로로부터 도입된 냉각 가스(R)를 분사 구멍(23)에 공급해도 된다. 이 경우도, 배관(25)은 불필요하다. 또한, 이들 변형예는 후술하는 각 실시 형태에 대해서도 적용할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연소기(30)의 구성에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 연소기(30)는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S2)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 4는, 제2 실시 형태에 관한 연소기(30)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S2)는, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S1)와 비교하면, 냉각 수단(31)의 구성만이 다르다. 그 이외의 구성 및 그것에 기초하는 작용 효과는 제1 실시 형태와 동일하므로, 도 4에서는 도 3과 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

냉각 수단(31)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 미통(17)에 있어서의 스로틀부(21)보다 선단측의 위치를 비스듬히 관통하여 형성되고, 미통(17)의 내주면(17n)측으로 개구되어 분사 구멍(32)(분사부)이 형성된 냉각 가스 유로(33)와, 배관(34)을 통해 냉각 가스 유로(33)에 접속된 냉각 가스 공급부(35)를 갖는다. 또한, 도 4에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(33)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제2 실시 형태에 관한 연소기(30)의 작용 효과에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 연소기(30)에서도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 마찬가지로, 스로틀부(21)에 의해 가속된 누설 공기(M)가 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해함으로써, 스프링 클립(19)의 소손이 억제된다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 이것에 수반하여 냉각 가스 공급부(35)로부터 냉각 가스 유로(33)에 대해, 저온이며 또한 압축 상태의 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 냉각 가스 유로(33)를 통해 분사 구멍(32)으로부터 분사된다. 여기서, 냉각 가스 유로(33)는 전술한 바와 같이 미통(17)을 비스듬히 관통하여 형성되어 있으므로, 냉각 가스(R)는 미통(17)의 직경 방향에 대해 소정 각도만큼 경사진 방향으로 분사되어, 스로틀부(21)에 분사된다.

이에 의해 스로틀부(21)는, 이른바 임핀지먼트 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 냉각 가스 유로(33)를 경사시킴으로써 냉각 가스(R)의 분사 방향을 스로틀부(21)의 측을 향하게 하기 때문에, 제1 실시 형태와 같이 냉각 가스(R)의 분사 방향을 스로틀부(21)의 측을 향하게 하기 위한 안내부(27)를 설치할 필요가 없으므로, 구성의 간략화를 도모할 수 있다고 하는 이점이 있다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)의 구성에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S3)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 5는, 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S3)도, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S1)와 비교하면, 냉각 수단(41)의 구성만이 다르다. 그 이외의 구성 및 그것에 기초하는 작용 효과는 제1 실시 형태와 동일하므로, 도 5에서는 도 3과 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

냉각 수단(41)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 스로틀부(21)를 직경 방향으로 관통하여 형성된 제1 냉각 가스 유로(42)와, 미통(17)을 직경 방향으로 관통하여 형성되어 제1 냉각 가스 유로(42)에 연통되는 제2 냉각 가스 유로(43)와, 배관(44)을 통해 제2 냉각 가스 유로(43)에 접속된 냉각 가스 공급부(45)를 갖는다. 또한, 도 5에 상세는 도시하지 않지만, 제2 냉각 가스 유로(43)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되는 동시에, 이것에 대응하여 제1 냉각 가스 유로(42)도 스로틀부(21)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)의 작용 효과에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)에서도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 마찬가지로, 스로틀부(21)에 의해 가속된 누설 공기(M)가 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해함으로써, 스프링 클립(19)의 소손이 억제된다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 냉각 가스 공급부(45)로부터 배관(44)을 통해 제2 냉각 가스 유로(43)에 대한 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 제2 냉각 가스 유로(43)로부터 제1 냉각 가스 유로(42)로 유입된다. 이에 의해 스로틀부(21)는, 그 내부를 냉각 가스(R)가 흐름으로써, 이른바 대류 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다. 그리고 냉각 가스(R)는, 스로틀부(21)의 선단으로부터 외부로 배출되어 하방으로 흐름으로써, 스로틀부(21)와 내통(14) 사이에, 이른바 에어 커튼을 형성한다. 이에 의해, 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입이 이 에어 커튼에 의해 한층 저해된다.

여기서 도 6은, 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)의 제1 변형예(40A)를 도시하는 개략 단면도이다. 이 제1 변형예(40A)에서는, 스로틀부(21)가 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지도록 설치되고, 그 선단부가 미통(17)의 기단부측을 향하고 있다. 그리고, 이 스로틀부(21)의 돌출 방향에 대응하여, 스로틀부(21)를 관통하는 제1 냉각 가스 유로(42)도 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지도록 형성되는 동시에, 미통(17)을 관통하는 제2 냉각 가스 유로(43)도 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지도록 형성되어 있다.

이러한 제1 변형예(40A)의 구성에 따르면, 제1 냉각 가스 유로(42)를 통해 스로틀부(21)의 선단으로부터 외부로 배출되는 냉각 가스(R)는, 그 배출 방향이 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지는 방향이며, 간극(C)에 유입하려고 하는 연소 가스(N)의 흐름 방향과는 역방향의 속도 성분을 갖고 있다. 따라서, 냉각 가스(R)는, 에어 커튼을 형성함으로써 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해하는 것에 더하여, 연소 가스(N)의 흐름을 상쇄함으로써 그 간극(C)으로의 유입을 한층 저해한다.

또한, 제1 변형예(40A)에서는 스로틀부(21)를 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지도록 설치하였지만, 이것에 한정되지 않고, 스로틀부(21)를 미통(17)의 직경 방향과 평행하게 연장되도록 설치하고, 제1 냉각 가스 유로(42) 및 제2 냉각 가스 유로(43)만을 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지도록 형성하는 것도 가능하다.

또한 도 7은, 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)의 제2 변형예(40B)를 도시하는 개략 단면도이다. 이 제2 변형예(40B)에서는, 스로틀부(21)는 미통(17)의 직경 방향과 평행하게 연장되도록 설치되고, 제1 냉각 가스 유로(42)가 단면 L자 형상으로 형성되어 스로틀부(21)의 미통 기단부측의 단부면에 개구되어 있다.

이러한 제2 변형예(40B)의 구성에 따르면, 제1 냉각 가스 유로(42)를 통해 스로틀부(21)로부터 외부로 배출되는 냉각 가스(R)는, 간극(C)에 유입하려고 하는 연소 가스(N)의 흐름 방향과 역방향으로 배출된다. 따라서, 이 냉각 가스(R)의 흐름에 의해, 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입이 저해된다.

[제4 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 연소기(50)의 구성에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 연소기(50)도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S4)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 8은, 제4 실시 형태에 관한 연소기(50)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S4)는, 도 5에 도시하는 제3 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S3)와 비교하면, 스로틀부(51) 및 냉각 수단(52)의 구성이 다르다. 그 이외의 구성은 제3 실시 형태와 동일하므로, 도 8에서는 도 5와 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

스로틀부(51)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 미통(17)의 일부로서 형성되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 미통(17)에 있어서의 내통(14)의 선단부 부근에는, 미통(17)의 내경을 미통 선단측보다 미통 기단부측을 직경 축소시킴으로써, 단차 형상의 스로틀부(51)가 설치되어 있다. 그리고, 이 스로틀부(51)에 있어서 미통(17)의 내경이 작아져 있는 만큼, 간극(C)의 개구부(Ck)에 있어서의 개구 면적은, 간극(C)의 내통(14) 기단부측에서의 단면적과 비교하여 좁게 되어 있다.

냉각 수단(52)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 미통(17)의 스로틀부(51)를 직경 방향으로 관통하여 형성된 냉각 가스 유로(53)와, 배관(54)을 통해 냉각 가스 유로(53)에 접속된 냉각 가스 공급부(55)를 갖는다. 또한, 도 8에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(53)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제4 실시 형태에 관한 연소기(50)의 작용 효과에 대해 설명한다. 제4 실시 형태에 관한 연소기(50)에서도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 마찬가지로, 스로틀부(51)에 의해 가속된 누설 공기(M)가 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해함으로써, 스프링 클립(19)의 소손이 억제된다.

이와 같이 구성되는 제4 실시 형태의 연소기(50)에 따르면, 제3 실시 형태에 관한 연소기(40)가 발휘하는 작용 효과에 더하여, 스로틀부(51)를 미통(17)의 일부로서 구성함으로써, 스로틀부(21)를 미통(17)과는 별도의 부재로서 구성하는 제3 실시 형태와 비교하면, 부품 개수의 삭감에 의한 비용 절감 및 관리의 용이화를 도모할 수 있다고 하는 이점이 있다.

[제5 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 연소기(60)의 구성에 대해 설명한다. 제5 실시 형태에 관한 연소기(60)도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S5)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 9는, 제5 실시 형태에 관한 연소기(60)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S5)는, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S1)와 비교하면, 스로틀부(61) 및 냉각 수단(62)의 구성이 다르다. 그 이외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하므로, 도 9에서는 도 3과 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

스로틀부(61)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 축선 방향을 따라 일단부측으로부터 타단부측을 향해 직경이 서서히 변화되는 테이퍼 형상으로 형성된 통 형상의 부재이다. 이 스로틀부(61)는, 그 축선 방향 일단부측인 대직경부(611)의 외경이 미통(17)의 내경과 대략 동등하게 형성되는 동시에, 축선 방향 타단부측인 소직경부(612)의 외경이 내통(14)의 외경보다 약간 크게 형성되어 있다. 이와 같이 구성되는 스로틀부(61)는, 그 대직경부(611)가 미통(17)의 내주면(17n)에 있어서의 내통(14)의 선단 부근에 고정되는 동시에, 그 소직경부(612)가 자유 단부로 됨으로써, 외팔보 지지된 상태로 되어 있다. 그리고 이때, 내통(14)과 미통(17)의 간극(C)은, 스로틀부(61)가 테이퍼 형상으로 형성되어 있음으로써, 그 소직경부(612)의 위치의 쪽이 대직경부(611)의 위치보다 간극 폭이 작게 되어 있다. 이에 의해, 간극(C)의 미통(17)에의 개구부(Ck)에 있어서의 개구 면적은, 간극(C)의 내통 기단부측에서의 단면적과 비교하여 좁게 되어 있다.

냉각 수단(62)은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 미통(17)에 있어서의 스로틀부(61)의 고정 위치보다 기단부측의 위치, 바꾸어 말하면 내통 선단측의 위치를 관통하여 형성된 냉각 가스 유로(63)와, 배관(64)을 통해 냉각 가스 유로(63)에 접속된 냉각 가스 공급부(65)를 갖는다. 또한, 도 9에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(63)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제5 실시 형태에 관한 연소기(60)의 작용 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 연소기(60)도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 마찬가지로, 간극(C)의 개구부(Ck)에 있어서의 개구 면적이, 간극(C)의 내통 기단부측에서의 단면적과 비교하여 좁게 되어 있다. 따라서, 외부로부터 스프링 클립(19)을 넘어 간극(C)으로 유입되는 누설 공기(M)는, 이 간극(C)의 개구 면적이 좁게 되어 있는 위치에 있어서 그 유속이 증가한다. 그 결과, 간극(C)으로 유입하려고 하는 연소 가스(N)의 와류(Nu)는, 역방향으로의 유속이 증가한 누설 공기(M)의 흐름에 저해됨으로써, 간극(C)으로 유입되는 양이 저감된다. 이에 의해, 간극(C)에 설치된 스프링 클립(19)이 연소 가스(N)에 노출되어 소손되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 냉각 가스 공급부(65)로부터 배관(64)을 통해 냉각 가스 유로(63)에 대한 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 냉각 가스 유로(63)를 통해 그 일단부 개구로부터 배출된 후, 스로틀부(61)의 표면(61a)을 따라 흐른다. 이에 의해 스로틀부(61)는, 그 표면(61a)에 냉각 가스(R)의 박막이 형성되어, 이른바 필름 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다.

[제6 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 연소기(70)의 구성에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 연소기(70)는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S6)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 10은, 제6 실시 형태에 관한 연소기(70)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S6)는, 도 9에 도시하는 제5 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S5)와 비교하면, 냉각 수단(71)의 구성만이 다르다. 그 이외의 구성 및 그것에 기초하는 작용 효과는 제5 실시 형태와 동일하므로, 도 10에서는 도 9와 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

냉각 수단(71)은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 미통(17)에 있어서의 스로틀부(61)의 고정 위치보다 선단측의 위치, 바꾸어 말하면 내통 기단부측의 위치를 관통하여 형성된 냉각 가스 유로(72)와, 배관(73)을 통해 냉각 가스 유로(72)에 접속된 냉각 가스 공급부(74)를 갖는다. 또한, 도 10에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(72)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제6 실시 형태에 관한 연소기(70)의 작용 효과에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 연소기(70)에서도, 제5 실시 형태에 관한 연소기(60)와 마찬가지로, 스로틀부(61)에 의해 가속된 누설 공기(M)가 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해함으로써, 스프링 클립(19)의 소손이 억제된다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 냉각 가스 공급부(74)로부터 배관(73)을 통해 냉각 가스 유로(72)에 대한 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 냉각 가스 유로(72)를 통해 그 일단부 개구로부터 배출된 후, 스로틀부(61)의 표면(61b)을 따라 흐른다. 이에 의해 스로틀부(61)는, 그 표면(61b)에 냉각 가스(R)의 박막이 형성되어, 이른바 필름 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다. 또한, 이 냉각 가스(R)가 스로틀부(61)의 표면(61b)으로부터 이격된 후에 누설 공기(M)와 합류하여 간극(C)의 개구부(Ck)로부터 미통(17)의 내부로 유입되므로, 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

[제7 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 연소기(80)의 구성에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에 관한 연소기(80)는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S7)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 11은, 제7 실시 형태에 관한 연소기(80)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S7)는, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S1)와 비교하면, 스로틀부(81) 및 냉각 수단(82)의 구성이 다르다. 그 이외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하므로, 도 11에서는 도 3과 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

스로틀부(81)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 축선 방향을 따라 일단부측으로부터 타단부측을 향해 직경이 서서히 변화되는 테이퍼 형상으로 형성된 통 형상의 부재이다. 이 스로틀부(81)는, 그 축선 방향 일단부측인 소직경부(811)의 외경이 내통(14)의 외경과 대략 동등하게 형성되는 동시에, 축선 방향 타단부측인 대직경부(812)의 외경이 미통(17)의 내경보다 약간 작게 형성되어 있다. 이와 같이 구성되는 스로틀부(81)는, 그 소직경부(811)가 내통(14)의 선단에 고정되는 동시에, 그 대직경부(812)가 자유 단부로 됨으로써, 외팔보 지지된 상태로 되어 있다. 그리고 이때, 내통(14)과 미통(17)의 간극(C)은, 스로틀부(81)가 테이퍼 형상으로 형성되어 있음으로써, 그 대직경부(812)의 위치의 쪽이 소직경부(811)의 위치보다 간극 폭이 작게 되어 있다. 이에 의해, 간극(C)의 미통(17)의 개구부(Ck)에 있어서의 개구 면적은, 간극(C)의 내통 기단부측에서의 단면적과 비교하여 좁게 되어 있다.

냉각 수단(82)은, 스로틀부(81)를 모선 방향으로 관통하여 형성된 냉각 가스 유로(83)와, 내통(14)을 축선 방향으로 관통하여 형성되어 냉각 가스 유로(83)에 연통되는 냉각 가스 공급부(84)를 갖는다. 또한, 도 11에 상세는 도시하지 않지만, 내통(14) 냉각 유로 및 냉각 가스 유로(83)는, 내통(14)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제7 실시 형태에 관한 연소기(80)의 작용 효과에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에 관한 연소기(80)에서도, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 마찬가지로, 스로틀부(81)에 의해 가속된 누설 공기(M)가 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해함으로써, 스프링 클립(19)의 소손이 억제된다.

또한, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 냉각 가스 공급부(84)로부터 냉각 가스 유로(83)에 대한 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이에 의해 스로틀부(81)는, 그 내부를 냉각 가스(R)가 흐름으로써 대류 냉각됨으로써, 그 자체의 소손이 억제된다. 그 후, 이 냉각 가스(R)는, 스로틀부(81)의 선단으로부터 외부로 배출됨으로써, 스로틀부(81)와 미통(17) 사이에 에어 커튼을 형성한다. 이에 의해, 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입이 이 에어 커튼에 의해 한층 저해된다.

[제8 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 연소기(90)의 구성에 대해 설명한다. 제8 실시 형태에 관한 연소기(90)는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S8)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 12는, 제8 실시 형태에 관한 연소기(90)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S8)는, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S1)와 비교하면, 연소 가스(N)의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 유닛(91)의 구성이 다르다. 그 이외의 구성 및 그것에 기초하는 작용 효과는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

역류 방지 유닛(91)은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 미통(17)을 직경 방향으로 관통하여 형성되어 그 내주면(17n)에 개구되어 분사 구멍(92)이 형성된 냉각 가스 유로(93)와, 배관(94)을 통해 냉각 가스 유로(93)에 접속된 냉각 가스 공급부(95)를 갖는다. 또한, 도 12에 상세는 도시하지 않지만, 냉각 가스 유로(93)는 미통(17)의 주위 방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다.

다음에, 제8 실시 형태에 관한 연소기(90)의 작용 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 연소기(90)에서는, 가스 터빈(1)의 운전이 개시되면, 이것에 수반하여 냉각 가스 공급부(95)로부터 냉각 가스 유로(93)에 대해, 저온이며 또한 압축 상태의 냉각 가스(R)의 공급이 개시된다. 이 냉각 가스(R)는, 냉각 가스 유로(93)를 통해 분사 구멍(92)으로부터 직경 방향으로 분사됨으로써, 미통(17)과 내통(14) 사이에 에어 커튼을 형성한다. 이에 의해, 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입이 이 에어 커튼에 의해 저해된다.

[제9 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 연소기(100)의 구성에 대해 설명한다. 제9 실시 형태에 관한 연소기(100)는, 제1 실시 형태에 관한 연소기(10)와 비교하면, 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S9)만이 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 동일한 부호를 사용하고, 여기서는 설명을 생략한다.

도 13은, 제9 실시 형태에 관한 연소기(100)에 대해 내통(14)과 미통(17)의 접속부를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 내통(14)과 미통(17)의 접속 구조(S9)는, 도 12에 도시하는 제8 실시 형태에 있어서의 접속 구조(S8)와 비교하면, 냉각 가스 유로(101)의 구성만이 다르다. 그 이외의 구성 및 그것에 기초하는 작용 효과는 제8 실시 형태와 동일하므로, 도 13에서는 도 12와 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 설명을 생략한다.

냉각 가스 유로(101)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 미통(17)을 관통하여 형성되어 그 내주면(17n)에 개구되어 분사 구멍(102)이 형성되어 있는 점에서는 제8 실시 형태의 냉각 가스 유로(93)와 동일하지만, 미통(17)을 관통하는 방향이 제8 실시 형태와는 다르다. 즉, 본 실시 형태의 냉각 가스 유로(101)는, 직경 방향에 대해 소정 각도를 이루어 경사지는 방향으로 연장되도록 미통(17)을 관통하고 있다.

다음에, 제9 실시 형태에 관한 연소기(100)의 작용 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 연소기(100)에서는, 분사 구멍(102)으로부터 분사되는 냉각 가스(R)의 분사 방향은, 미통(17)의 직경 방향에 대해 경사지는 방향이며, 간극(C)으로 유입하려고 하는 연소 가스(N)의 흐름 방향과는 역방향의 속도 성분을 갖고 있다. 따라서, 냉각 가스(R)는, 제8 실시 형태와 마찬가지로 미통(17)과 내통(14)의 사이에 에어 커튼을 형성함으로써 연소 가스(N)의 간극(C)으로의 유입을 저해하는 것에 더하여, 연소 가스(N)의 흐름을 상쇄함으로써 그 간극(C)으로의 유입을 한층 저해한다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합, 혹은 동작 순서 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.

본 발명에 관한 연소기에 따르면, 내통과 미통의 간극에 설치된 스프링 클립이, 상기 간극으로 유입된 고온의 연소 가스에 노출되어 소손되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

1 : 가스 터빈
2 : 압축기
3 : 터빈 로터
4 : 터빈
5 : 공기 도입구
10 : 연소기
11 : 차실
12 : 케이싱
13 : 지지 부재
14 : 내통
15 : 연료 노즐
16 : 터빈측 가스 유로
17 : 미통
18 : 바이패스관
19 : 스프링 클립
20 : 역류 방지 유닛
21 : 스로틀부
22 : 냉각 수단
23 : 분사 구멍
24 : 냉각 가스 유로
25 : 배관
26 : 냉각 가스 공급부
27 : 안내부
30 : 연소기
31 : 냉각 수단
32 : 분사 구멍
33 : 냉각 가스 유로
34 : 배관
35 : 냉각 가스 공급부
40 : 연소기
41 : 냉각 수단
42 : 제1 냉각 가스 유로
43 : 제2 냉각 가스 유로
44 : 배관
45 : 냉각 가스 공급부
50 : 연소기
51 : 스로틀부
52 : 냉각 수단
53 : 냉각 가스 유로
54 : 배관
55 : 냉각 가스 공급부
60 : 연소기
61 : 스로틀부
62 : 냉각 수단
63 : 냉각 가스 유로
64 : 배관
65 : 냉각 가스 공급부
70 : 연소기
71 : 냉각 수단
72 : 냉각 가스 유로
73 : 배관
74 : 냉각 가스 공급부
80 : 연소기
81 : 스로틀부
82 : 냉각 수단
83 : 냉각 가스 유로
84 : 냉각 가스 공급부
90 : 연소기
91 : 역류 방지 유닛
92 : 분사 구멍
93 : 냉각 가스 유로
94 : 배관
95 : 냉각 가스 공급부
100 : 연소기
101 : 냉각 가스 유로
102 : 분사 구멍
14g : 외주면(내통)
17n : 내주면(미통)
27a : 장착편(안내부)
27b : 방향 변경편(안내부)
40A : 제1 변형예
40B : 제2 변형예
611 : 대직경부
612 : 소직경부
61a : 표면(스로틀부)
61b : 표면(스로틀부)
811 : 소직경부
812 : 대직경부
A : 압축 공기
BK : 버기 클립
C : 간극
Ck : 개구부
F : 유통 방향
M : 누설 공기
N : 연소 가스
Nu : 와류(연소 가스)
R : 냉각 가스
S1 : 접속 구조
S2 : 접속 구조
S2 : 접속 구조
S3 : 접속 구조
S4 : 접속 구조
S5 : 접속 구조
S6 : 접속 구조
S7 : 접속 구조
S8 : 접속 구조
S9 : 접속 구조

Claims

내부에서 압축 공기와 연료가 혼합되어 연소하는 내통과,
상기 내통의 선단부가 간극을 갖고 삽입된 미통과,
상기 내통과 상기 미통 사이를 폐색하는 스프링 클립과,
상기 간극에 있어서의 상기 내통의 선단측에서 상기 미통에 개구되는 개구부에 설치되고, 상기 내통의 기단부측과 비교하여 상기 개구부의 개구 면적을 좁히는 스로틀부와,
상기 스로틀부를 냉각하는 냉각 수단을 구비하는, 연소기.
제1항에 있어서, 상기 스로틀부가, 상기 미통의 내면을 상기 내통측으로 돌출시켜 설치된, 연소기.
제1항에 있어서, 상기 스로틀부가, 상기 내통의 외면을 상기 미통측으로 돌출시켜 설치된, 연소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 냉각용 유체를 분사함으로써 상기 스로틀부를 냉각하는, 연소기.
제4항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 개구부를 향해 냉각용 유체를 분사하는 분사부와, 분사한 냉각용 유체를 상기 스로틀부를 향해 안내하는 안내부를 갖는, 연소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부의 내부에 냉각용 유체를 흘림으로써 상기 스로틀부를 냉각하는, 연소기.
제6항에 있어서, 상기 스로틀부의 내부를 흐른 냉각용 유체가, 상기 스로틀부로부터 상기 개구부를 향해 유출되는, 연소기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘림으로써 상기 스로틀부를 냉각하는, 연소기.
제8항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 있어서의 내통 선단측의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘리는, 연소기.
제8항에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 스로틀부에 있어서의 내통 기단부측의 표면을 따라 냉각용 유체를 흘리는, 연소기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 연소기를 구비한, 가스 터빈.