KR20170044711A - 연소기, 가스 터빈 - Google Patents

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사토시 다키구치
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가츠노리 다나카
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

연소기(3)는 내측에 유로를 형성하는 꼬리통(30)과, 상기 유로의 상류측에서 꼬리통(30) 내에 삽입되어 연소 가스를 상기 유로 내에 불어 넣음과 동시에, 꼬리통(30) 내주면(30a)과의 사이에 압축 공기(A)를, 출구에서 상기 유로 내에 불어 넣는 틈새(S1)를 구획 형성하는 내통(20)을 구비하고, 내통(20)에, 해당 내통(20)의 하류측의 단부에서 상류측을 향하여 움푹 들어가는 노치부(47)와, 틈새(S1) 내의 압축 공기(A)를 노치부(47) 내에 도입하는 퍼지 공기 도입공이 형성되어 있다.

Description

연소기, 가스 터빈{BURNER AND GAS TURBINE}
본 발명은, 연소기 및 이를 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.
본 출원은, 2014년 9월 25일에 출원된 일본 특허출원 2014-195035호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 인용한다.
가스 터빈은, 압축 공기를 생성하는 압축기와, 연료를 압축 공기 중에서 연소시켜서 연소가스를 생성하는 연소기와, 연소가스에 의하여 회전 구동되는 터빈을 구비하고 있다. 연소기는, 연료 및 공기를 공급하는 내통(內筒)과, 내통으로부터 공급된 연료 및 공기에 의하여 화염이 내부에 형성되여 연소가스를 생성하는 꼬리통을 가지고 있다.
종래에, 꼬리통에서 생성되는 연소 가스에 의하여 꼬리통의 내벽면이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 내통의 선단부를 구성하는 출구 외측링과 꼬리통 사이의 틈새로부터 필름 공기를 공급하는 구조가 알려져 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).
여기에서, 실제로 가스 터빈을 구성함에 있어서는 여러 개의 연소기를 가스 터빈의 외주를 따라 배치하는 동시에, 이들을 연결관에 의하여 연결하는 구성을 채택하는 경우가 많다. 이러한 연소기에서는, 하나의 연소기에만 점화전을 설치한 다음, 점화된 연소기 내의 화염을, 연결관을 통하여 다른 연소기에 전반(傳搬)시키는 것에 의하여, 연소기 전부에 착화시키는 것을 가능하게 한다. 상술한 바와 같이 연결관을 연소기에 설치할 경우에는, 구체적으로는 연소기의 내통의 벽면에 개구를 설치하고, 인접하는 연소기의 개구들 사이를 연결관으로 연결하는 구성이 채택되는 경우가 있다. 또한, 이 개구 부근에서는, 연결관을 유통하는 연소가스나 화염이 연소기 내통과 간섭하는 것을 피하기 위하여 노치부가 형성되어 있다.
일본 특허공보 제4709433호
그러나, 상술한 바와 같은 구성의 연소기에서는, 필름 공기를 내통의 내부에 균일하게 유통시킴에 있어서 곤란을 수반하는 경우가 있다. 특히, 특허문헌1에 기재된 기술에서는, 연결관이 연결되는 영역 근방에서, 연결관에 의하여 필름 공기의 흐름이 방해되기 때문에, 필름 공기의 박리를 발생하게 된다. 또한, 상술한 노치부에 연소가스가 체류함으로써, 원하지 않는 영역에 화염이 형성하게 된다. 이에 의하여, 연소기에 손상이 생길 가능성이 있다.
본 발명의 제1형태에 의하면, 연소기는, 내측에 유로를 형성하는 꼬리통과, 상기 유로의 상류측에서 상기 꼬리통 내에 삽입되어 연소 가스를 상기 유로 내에 불어 넣음과 동시에, 상기 꼬리통 내주면과의 사이에 압축 공기를 불어 넣는 틈새를 형성하는 내통을 구비하고, 상기 내통에, 해당 내통의 하류측의 단부에서 상류측을 향하여 움푹 들어가는 노치부와, 상기 틈새 내의 압축 공기를 상기 노치부 내에 도입하는 퍼지 공기 도입공이 형성되어 있다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 퍼지 공기 도입공이 설치되어 있는 것에 의하여, 노치부 내를 향하여 퍼지 공기류로서의 압축 공기를 인도할 수 있다. 퍼지 공기류가 공급되는 것에 의하여, 노치부 내에 따른 연소가스의 체류나, 이 체류한 연소가스에 착화함으로써 생기는 화염의 형성을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2형태에 의하면, 상기 제1형태에 따른 연소기에서는, 상기 내통은, 상기 노치부의 단 테두리를 따라 형성됨과 동시에 상기 유로에서 이간하는 방향을 향하여 돌출하는 돌출부를 가지고 있으며, 상기 퍼지 공기 도입공은 상기 돌출부를 관통하는 관통공이어도 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 퍼지 공기 도입공으로서 돌출부를 관통하는 관통공이 설치되어 있음으로써, 퍼지 공기류로서의 압축 공기를 보다 확실하게 노치부 내에 도입할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3형태에 의하면, 상기 제2형태에 따른 연소기에서는, 상기 관통공은 상류측에서 하류측을 향함에 따라 내경 치수가 감소하도록 구성되어도 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 관통공의 내경 치수가 상류측에서 하류측에 걸쳐서 감소하기 때문에, 하류측에 따른 퍼지 공기류의 유속을 높이는 방향으로 적당히 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 제4형태에 의하면, 상기 제2형태 또는 상기 제3형태에 따른 연소기에서는, 상기 관통공은 상류측에서 하류측을 향함에 따라 내경 치수가 증대하도록 구성되어 있어도 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 관통공의 내경 치수가 상류측에서 하류측에 걸쳐서 증대하기 때문에, 하류측에 따른 퍼지 공기류의 유속을 낮추는 방향으로 적당히 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5형태에 의하면, 상기 제2부터 제4의 임의의 하나의 형태에 따른 연소기는, 여러 개의 상기 관통공을 구비하고 있어도 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 퍼지 공기 도입공으로서 여러 개의 관통공을 구비하고 있기 때문에, 노치부 내의 보다 넓은 범위를 향하여 퍼지 공기류를 도입할 수 있다.
또한, 본 발명의 제6형태에 따른 가스 터빈은, 상기 각 형태의 어느 하나에 따른 상기 연소기를 여러 개 구비하고, 상기 여러 개의 상기 연소기는 상기 노치부에 대응하는 형상의 연결관에 의하여 서로 연결되는 구성이어도 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 연소기들 사이를 연결하는 연결관과 내통이 간섭하는 것을 회피할 수 있는 동시에, 연결관이 설치되는 영역에도 퍼지 공기류를 충분히 골고루 퍼지게 할 수 있다.
상술한 연소기 및 가스 터빈에 의하면, 연소기에 손상이 생길 가능성을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 연소기의 축선과 직교하는 방향에서 본 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 연소기의 요부 단면도로서, 내통과 꼬리통의 접속부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 연소기의 내통과 꼬리통의 접속부를 원주방향에서 본 단면도(도 3의 IV-IV선의 단면도)이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 연소기의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 연소기의 변형예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스 터빈(1)은, 다량의 공기를 내부에 도입하여 압축하는 압축기(2)와, 이 압축기(2)에서 생성된 압축 공기(A)에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기(3)와, 연소기(3)에서 도입된 연소가스(G)의 열 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 터빈(4)을 구비하고 있다.
압축기(2) 및 터빈(4)은, 서로 일체로 회전하도록 연결된 로터(5)와, 로터(5)의 외주측을 둘러싸는 스테이터(6)를 구비하고 있다. 로터(5)는 회전축(7)과, 축선(O) 방향으로 간격을 두고 고정되어 있는 여러 개의 환상 운동날개(動翼) 무리(8)를 가지고 있다. 각각의 환상 운동날개 무리(8)는 회전축(7)의 외주에, 원주방향으로 서로 간격을 두고 고정된 여러 개의 운동날개를 가지고 있다.
스테이터(6)는 각각 케이싱(9)과, 케이싱(9)내에서 축선(O) 방향으로 간격을 두고 고정된 여러 개의 환상 고정날개(靜翼) 무리(10)를 구비하고 있다. 환상 고정날개 무리(10)는 각각의 케이싱(9)의 내면에, 원주방향으로 서로 간격을 두고 고정된 여러 개의 고정날개를 가지고 있다.
환상 고정날개 무리(10)와 환상 운동날개 무리(8)는 축선(O) 방향으로 번갈아 배치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 연소기(3)는 압축기(2)로부터의 압축 공기(A) 및 연료를 분사하는 연료공급기(11)와, 연료공급기(11)로부터의 압축 공기(A) 및 연료를 공급하는 내통(20)과, 내통(20)으로부터 흘러온 압축 공기(A) 및 연료로부터 연소가스(G)를 생성하고, 생성된 연소가스(G)를 터빈(4)에 보내는 꼬리통(30)을 가지고 있다. 연소기(3)의 내통(20) 및 꼬리통(30)은 모두 터빈(4)의 차실(14) 내에 배치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 여러 개의 연소기(3)가 가스 터빈(1)의 케이싱(9)의 외주를 따라 배치되어 있다. 이들 여러 개의 연소기는 연결부(C)에 의하여 연결되어 있다. 이러한 연소기(3)에서는, 하나의 연소기에만 점화전을 설치한 다음, 점화된 연소기내의 화염을 연결부(C)를 통하여 다른 연소기에 전반(傳搬)시키는 것에 의하여 전부의 연소기가 착화된다.
내통(20)은, 내통(20)의 일측에 배치되어 원통상을 이루는 내통 본체부(39)와, 내통(20)의 타측에 배치된 원환상의 출구 외측링(40)을 가지고 있다. 내통(20)의 일방 단부에는 연료공급기(11)가 설치되고, 타방 단부에는 개구(25)가 형성되어 있다. 이 출구 외측링(40)은 내통(20)의 선단을 형성하고 있다.
또한, 이하의 설명에서는 내통 본체부(39)의 일방의 단부를 기단부(21), 타방의 단부를 선단부(22)로 정의하고, 기단부(21) 측을 상류측, 선단부(22) 측을 하류측으로 정의한다. 그리고 내통(20)의 축선(O)을 따르는 방향을 축선 방향, 축선(O)을 중심으로 한 원주를 따르는 방향을 원주방향으로 정의하고, 이 원주의 지름을 따르는 방향을 지름 방향으로 정의한다.
꼬리통(30)은 내통(20)과 동일하게 통상을 이루어서 형성된 부재이다. 꼬리통(30)의 내부는 일방에서 타방에 걸쳐서 관통되어 있고, 일방의 단부는 개구(35)로 되어 있다. 개구(35)의 내경은 내통(20)의 선단부(22)의 외경 및 출구 외측링(40)의 외경보다도 크다. 또한, 이하에서는 꼬리통(30)의 상류측의 단부를 기단부(31)로 한다. 이 꼬리통(30)의 기단부(31) 내에는 내통 본체부(39)의 선단부(22) 및 출구 외측링(40)이 삽입되어 있다. 꼬리통(30)의 하류측의 단부는 터빈(4)의 연소 통로에 접속되어 있다.
연료공급기(11)는 케이싱(9)에 고정되어 있다. 내통(20)의 기단부(21)는 이 연료공급기(11)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 내통 본체부(39)의 선단부(22)는 꼬리통(30)의 기단부(31)와 함께, 케이싱(9)에 설치된 도시 하지 않은 지지 부재에 의하여 지지되어 있다.
연료공급기(11)의 파일럿 버너(12P)와, 여러 개의 메인 버너(12M)를 가지고 있다. 파일럿 버너(12P)는 연소기(3)의 축선(O)을 따라 설치되어 있다. 파일럿 버너(12P)는, 공급된 연료를 파일럿 노즐(13P)로부터 분사한다. 이 파일럿 노즐(13P)로부터 분사된 연료에 착화함으로써 화염이 형성된다.
그리고, 상세한 도시는 생략하지만, 파일럿 버너(12P)에는 파일럿 콘이 설치되어 있다. 파일럿 콘은 파일럿 노즐(13P)의 외주측을 둘러싸는 통상 부재이다. 파일럿 콘은 화염의 확산 범위, 방향을 규제하는 것에 의해 보염성(保炎性)을 높이기 위하여 설치되어 있다.
또한, 내통(20)의 내측에는 여러 개의 메인 버너(12M)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 여러 개의 메인 버너(12M)는, 파일럿 버너(12P)의 외주측에 원주방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 각각의 메인 버너(12M)는 내통(20)의 축선(O)을 따라 연장되어 있다. 즉, 각각의 메인 버너(12M)는 상술한 파일럿 버너(12P)와 평행을 이루고 있다.
메인 버너(12M)의 선단부에는 메인 노즐(13M)이 설치되어 있다. 이렇게 형성된 메인 버너(12M)에 대하여, 도시 하지 않은 연료 노즐로부터 연료를 분사한다. 분사된 연료는 내통(20)내의 압축 공기(A)와 혼합되어서 예혼합 가스가 생성된다. 이 예혼합 가스는 상술한 파일럿 버너(12P)에서 형성된 화염에 의해 착화되어, 꼬리통(30) 내에서 예혼합 확산 연소에 의한 화염을 생성한다. 연소된 예혼합 가스는 연소가스(G)로서 후속 터빈(4)을 향하여 흐른다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 내통(20)과 꼬리통(30)의 접속부(끼움부)에서는, 내통 본체부(39)의 외주면(20b)과 꼬리통(30)의 내주면(30a) 사이에, 내통(20) 및 꼬리통(30)의 열에 의한 팽창이나 변위를 허용하기 위한 틈새(S1)가 형성되어 있다. 이 틈새(S1)를 밀봉하기 위하여 내통 본체부(39)의 선단부(22) 부근의 외주면(20b) 위에는 판 스프링(23)과, 이 판 스프링(23)에 의하여 지지되는 밀봉 판(24)이 안장되어 있다.
밀봉 판(24)은 내통(20)과 꼬리통(30)의 접속부를 밀봉하기 위한 원통형상의 얇은 판자이다. 밀봉 판(24)에는 원주방향으로 여러 개의 슬릿(도시 하지 않음)이 형성되어 있다. 밀봉 판(24)는 상류측의 외주면이 꼬리통(30)의 내주면(30a)에 맞닿아 있는 동시에 하류측의 내주면이 내통 본체부(39)의 외주면(20b)에 접합되어 있다.
판 스프링(23)은, 밀봉 판(24)의 상류측을 지름 방향 내주측에서 꼬리통(30)의 내주면(30a)을 향하여 부세하는 탄성부재로서, 밀봉 판(24)과 동일하게 원통형상을 이루고 있다.
내통 본체부(39)의 선단부(22)에 접속되어 있는 출구 외측링(40)은, 통상의 본체부(41)와, 본체부(41)를 내통 본체부(39)에 대하여 탈락 불가능하게 고정하기 위한 고정부재(도시 하지 않음)를 가지고 있다.
또한, 본체부(41)의 내주측에는 하류측을 향함에 따라 점차적으로 확경(擴徑)하는 테이퍼 형상의 확대면(43)이 형성되어 있다. 이 확대면(43)에 의하여 압축 공기(A) 및 연료가 내통(20)에서 꼬리통(30)으로 원활하게 공급된다.
출구 외측링(40)의 본체부(41)는 상류측에서 순서대로 내통 본체부(39)의 선단부(22)에 감합되는 감합부(44)와 스로틀부(45)를 가지고 있다. 감합부(44)는, 내통 본체부(39)의 선단부(22)의 내주면(20a)과 틈새 없이 감합되는 형상으로 되어 있다. 즉, 감합부(44)에 따른 외경치수는 내통 본체부(39)의 선단부(22)에 따른 내경 치수보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 스로틀부(45)의 외주면(45b)과 꼬리통(30)의 내주면(30a) 사이에는 지름 방향에 따른 틈새가 설치되어 있다.
여기에서, 본 실시형태에 따른 가스 터빈(1)은, 그 케이싱(9)의 외주를 따라 간격을 두고 배치된 여러 개의 연소기(3)를 구비하고 있다. 이들 여러 개의 연소기(3)는 연결부(C)를 개재하여 서로 접속되어 있다. 즉, 하나의 연소기(3)에서 발생한 화염은 연결부(C)를 통하여 서로 인접하는 다른 연소기(3)에 전반된다. 이에 의하여, 원주방향을 따라 배치된 모든 연소기(3)에 화염이 전반되고, 터빈(4)에 대해서는 균일한 온도 분포를 가지는 연소가스(G)가 공급된다.
연결부(C)는 서로 인접하는 2개의 연소기(3,3) 사이를 연결하는 배관 부재인 연결관(C1)과, 연결관(C1)을 연소기(3)에 대하여 고정시키는 고정부(C2)를 가지고 있다.
연결관(C1)은, 연소기(3)의 꼬리통(30)의 외벽에 설치된 연결구멍(C3)과 대략 동일한 외경을 가진다. 이 연결구멍(C3)에 대하여, 연결관(C1)의 단부를 접속하는 것에 의하여, 연소기(3,3) 사이가 연결된다. 또한, 연결관(C1)과 연결구멍(C3)은, 고정부(C2)에 의하여 탈락 불가능하게 고정되어 있다. 이 고정부(C2)의 형태에 대하여 상세한 것은 도시하지 않지만, 나사에 의한 체결 등이 고려된다. 그 외에, 내부를 유통하는 연소가스(G)의 누설을 억제시키기 위한 밀봉 부재 등이 설치되어 있어도 된다.
또한, 본 실시형태에 따른 연소기(3)에서는, 꼬리통(30)의 기단부(31) 근방에는 원주방향 전체에 걸쳐서 여러 개의 공기 공급 구멍(32)이 형성되어 있다. 공기 공급 구멍(32)의 축방향 위치는, 꼬리통(30)과 내통(20)을 조합시켰을 때의 밀봉 판(24)의 하류측이다.
이상과 같이 구성된 연소기(3)에서는, 연결관(C1)의 단부가 꼬리통(30)의 내부에까지 도달하기 때문에, 연결관(C1)을 유통하는 연소 가스나 화염, 출구 외측링(40)이 간섭하는 것을 회피 할 필요가 있다. 이 때문에, 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같이, 출구 외측링(40)에는 연결관(C1)에 대응하는 형상을 가지는 노치부(47)가 형성되어 있다.
노치부(47)는 출구 외측링(40)의 하류측 단 테두리(40a)에서 상류측을 향하여 움푹 들어가도록 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 도 4에 나타낸 바와 같이 노치부(47)는 원호상으로 형성된 원호부(47a)와, 이 원호부(47a)의 양단부와 출구 외측링(40)의 하류측 단 테두리(40a)를 각각 직선상으로 접속하는 직선부(47b)를 가지고 있다. 원호부(47a)의 지름 방향에 따른 치수는, 연결관(C1)의 외경 치수보다도 충분히 크게 설정되어 있다. 이에 의하여 생기는 원호부(47a)와 연결관(C1) 사이의 영역은, 틈새(S2)로 되어 있다.
그리고, 도 3에 되돌아가서, 축선(O)과 직교하는 방향에서 보았을 경우, 출구 외측링(40)의 하류측 단 테두리(40a)에는 돌출부(48)가 형성되어 있다. 돌출부(48)는 출구 외측링(40)의 본체부(41)의 외주면에서 이간하는 방향, 즉 지름 방향 외측을 향하여 단차(段差)상으로 돌출하도록 형성되어 있다.
이 돌출부(48)에는, 여러 개의 퍼지 공기 도입공(49)(관통공(49))이 형성되어 있다. 퍼지 공기 도입공(49)은 돌출부(48)를 축선(O) 방향을 따라 관통하도록 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 여러 개(7개)의 퍼지 공기 도입공(49,49,49,49,49,49,49)이, 노치부(47)의 원호부(47a)에서 서로 평행을 이루도록 설치되어 있다.
다음에, 본 실시형태에 따른 가스 터빈(1)의 동작에 대하여 설명한다. 가스 터빈(1)에서는, 압축기(2)에서 압축된 압축 공기(A)는, 꼬리통(30)의 외주면(30b) 및 내통(20)의 외주면(20b)과, 케이싱(9)의 내주면에 둘러싸인 유로(14)(도 2 참조)를 통하여 반전부(反轉部)(15)에서 반전된 후, 내통(20)에 유입된다.
그 다음에, 연료공급기(11)의 파일럿 버너(12P) 및 메인 버너(12M)에서 공급되는 연료와 압축 공기(A)가 내통(20)에서 꼬리통(30)으로 공급된다. 내통(20)에서 공급된 연료 및 압축 공기(A)는 꼬리통(30)의 내부에서 화염을 형성한다. 구체적으로는, 파일럿 버너(12P)로부터 공급되는 파일럿 연료 및 압축 공기(A)에 의하여 확산 화염이 형성된다. 또한, 여러 개의 메인 버너(12M)에서 메인 연료 및 압축 공기(A)가 예혼합됨으로써 생성되는 예혼합 가스에 의하여 착화함으로써 예혼합 화염이 형성된다.
파일럿 연료나 메인 연료의 연소에 의하여 생성된 연소가스(G)는, 꼬리통(30)에서 터빈측 가스 유로(도시 하지 않음)의 내부로 보내진다. 터빈측 가스 유로 내에 들어간 연소가스(G)는, 전술한 바와 것 같이, 로터(5)를 회전 구동시킨다.
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 압축 공기(A)는, 공기 공급 구멍(32)을 통하여 꼬리통(30)과 내통(20) 사이의 공간에 취입된다. 그리고, 도입된 압축 공기(A)는, 꼬리통(30)과 출구 외측링(40)의 스로틀부(46) 사이의 틈새에서, 꼬리통(30)의 내주면(30a)을 따라 흘러나간다.
꼬리통(30)의 내부에 흘러들어간 압축 공기(A)의 일부는, 꼬리통(30)의 내주면(30a) 위에 얇은 막(공기층)을 형성한다. 이 압축 공기(A)의 막은, 꼬리통(30)의 내주면(30a)을 필름 냉각시킨다. 이에 의하여, 내통(20)의 개구(25)에서 공급되는 연료 및 압축 공기(A)와 화염에 의한 복사열로부터 꼬리통(30)을 보호한다. 또한, 이 필름 냉각에 제공하지 않은 압축 공기(A)는, 거의 대부분이 연소용 공기로 사용된다.
여기에서, 노치부(47)의 근방에 따른 압축 공기(A)의 거동에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 연결관(C1)의 축선 방향(내통(20), 꼬리통(30)의 원주방향)에서 보았을 경우, 노치부(47)의 주변에서는 퍼지 공기류(P)로서의 압축 공기(A)가 유통한다. 이 퍼지 공기류(P)는, 노치부(47)의 돌출부(48)에 설치된 여러 개의 퍼지 공기 도입공(49)에서 노치부(47)의 내측(노치부(47)에 의하여 둘러싸인 영역 내부)을 향하여 도입된다.
이렇게 퍼지 공기류(P)가 노치부(47)에 대하여 공급되기 때문에, 노치부(47)의 내측 영역에서, 예를 들면 필름 공기(압축 공기(A))가 체류할 가능성을 저감시킬 수 있다. 한편, 퍼지 공기 도입공(49)이 설치되어 있지 않고, 퍼지 공기류(P)가 공급되지 않을 경우에, 노치부(47)의 내측에서는 필름 공기가 체류함으로써 와류가 생길 가능성이 있다. 꼬리통(30)의 내부에서 발생하는 화염이 이 와류에 도달했을 경우에, 해당 영역에서 보염되게 된다. 이에 의하여, 예를 들면 출구 외측링(40)의 하류측 단 테두리(40a) 등에 손상이나 열화를 일으킬 가능성이 있다.
그러나, 본 실시형태에 따른 연소기(3)에서는, 상술 한 바와 같이 출구 외측링(40)에 퍼지 공기 도입공(49)이 형성되어 있기 때문에, 노치부(47)의 내측에서 보염될 가능성을 저감시킬 수 있다. 따라서, 연소기(3)에 발생하는 손상이나 열화를 억제시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 연소기(3)에서는, 퍼지 공기 도입공(49)으로서, 노치부(47)에 설치된 돌출부(48)를 상하류 방향으로 관통하는 관통공(49)이 설치되어 있는 것에 의하여, 퍼지 공기류(P)로서의 압축 공기(A)를 보다 확실하게 노치부(47) 안에 도입할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같은 구성에 의하면, 퍼지 공기 도입공(49)으로서 여러 개의 관통공(49)을 구비하고 있기 때문에, 노치부(47) 내의 보다 넓은 범위를 향하여 퍼지 공기류(P)를 도입할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상술하였지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않은 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
예를 들면, 본 실시형태에서는, 퍼지 공기 도입공(49)(관통공(49))의 개구 형상은 특히 한정하지 않고, 예를 들면 원형 단면이나 타원형 단면 또는 다각형 단면 등 어느 것이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 퍼지 공기 도입공(49)(관통공(49))은 노치부(47)의 원호부(47a)에 설치되는 구성으로 하였다. 그러나 퍼지 공기 도입공(49)의 배치는 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 노치부(47)의 직선부(47b)에 설치되는 구성이어도 된다.
이러한 구성이면, 노치부(47)의 내측에서 필름 공기(압축 공기(A))가 체류할 가능성을 진일보 저감시킬 수 있다.
그리고, 상술한 실시형태에서는, 퍼지 공기 도입공(49)의 내부는 상류측에서 하류측에 걸쳐서 개구 지름이 일정한 것으로서 설명을 했다. 그러나, 퍼지 공기 도입공(49)의 개구 지름은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 상류측에서 하류측을 향함에 따라서 점차적으로 개구 지름이 증대하거나 또는 감소하도록 형성되어 있어도 된다.
퍼지 공기 도입공(49)이 상류측에서 하류측을 향함에 따라, 내경 치수가 증대하도록 형성되어 있을 경우에, 노치부(47)의 하류측에 따른 퍼지 공기류(P)의 유속을 낮추는 방향으로 적당히 조절할 수 있다.
반대로, 퍼지 공기 도입공(49)이 상류측에서 하류측을 향함에 따라, 내경 치수가 감소하도록 형성되어 있을 경우에, 퍼지 공기류(P)의 유속을 높이는 방향으로 적당히 조절할 수 있다.
그리고, 상술한 실시형태에서는, 필름 냉각에 이용되는 압축 공기(A)는, 공기 공급 구멍(32)을 통하여 진행되는 것으로 했다. 그러나, 압축 공기(A)의 도입 형태는 이에 한정되지 않고, 다른 방법을 이용해도 된다. 예를 들면, 밀봉 판(24)에 형성된 슬릿으로부터 압축 공기(A)를 도입하는 구성이어도 된다.
또한, 본 실시형태에 따른 출구 외측링(40)에서는, 퍼지 공기 도입공(49)은 노치부(47)에 설치된 돌출부(48)를 관통하도록 설치되는 구성으로 하였다. 그러나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 퍼지 공기 도입공(49)을 설치한 기초상에서, 출구 외측링(40)의 외주면에 요부(凹部)(50)를 설치하는 것에 의하여, 이 요부(50)의 상하류 방향에 따른 벽면의 일방과 노치부(47)를 관통하는 퍼지 공기 도입공(49)을 설치해도 된다.
이러한 구성이면, 노치부(47)에 따른 필름 공기의 체류를 억제시킬 수 있는 동시에, 필름 공기로서의 압축 공기(A)의 흐름을 방해할 가능성을 보다 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 퍼지 공기 도입공(49)으로서, 관통공(49)을 형성하는 예에 대하여 설명했다. 그러나, 퍼지 공기 도입공(49)의 형태는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 출구 외측링(40)의 외주면에서 지름 방향 내측을 향하여 슬릿상 홈을 여러 개 설치하는 것에 의하여 퍼지 공기 도입공(49)으로 해도 된다. 이러한 구성이면, 상술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 동시에, 가공성도 향상시킬 수 있다.
산업상 이용 가능성
상술한 연소기 및 가스 터빈에 의하면, 연소기에 손상이 생길 가능성을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
1 가스 터빈
2 압축기
3 연소기
4 터빈
5 로터
6 스테이터
7 회전축
8 환상 운동날개 무리
9 케이싱
10 환상 고정날개 무리
11 연료공급기
12p 파일럿 버너
12M 메인 버너
13P 파일럿 노즐
13M 메인 노즐
20 내통
20a 내주면
20b 외주면
21 기단부
22 선단부
23 판 스프링
24 밀봉 판
25 개구
30 꼬리통
30a 내주면
30b 외주면
31 기단부
32 공기공급공
35 개구
39 내통 본체부
40 출구 외측링
41 본체부
43 확대면
44 감합부
45b 외주면
46 스로틀부
47 노치부
A 압축공기
C 연결부
C1 연결관
C2 고정부
C3 연결 구멍
G 연소 가스
S1 틈새
S2 틈새

Claims (6)

  1. 내측에 유로를 형성하는 꼬리통과,
    상기 유로의 상류측에서 상기 꼬리통 내에 삽입되어 연소 가스를 상기 유로 내에 불어 넣음과 동시에, 상기 꼬리통 내주면과의 사이에 압축 공기를 불어 넣는 틈새를 형성하는 내통
    을 구비하고,
    상기 내통에,
    해당 내통의 하류측의 단부에서 상류측을 향하여 움푹 들어가는 노치부와,
    상기 틈새 내의 압축 공기를 상기 노치부 내에 도입하는 퍼지 공기 도입공
    이 형성되어 있는 연소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내통은, 상기 노치부의 단 테두리를 따라 형성됨과 동시에 상기 유로에서 이간하는 방향을 향하여 돌출하는 돌출부를 가지고 있고,
    상기 퍼지 공기 도입공은 상기 돌출부를 관통하는 관통공인 연소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통공은 상류측에서 하류측을 향함에 따라 내경 치수가 감소하는 연소기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 관통공은 상류측에서 하류측을 향함에 따라 내경 치수가 증대하는 연소기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼지 공기 도입공은 여러 개의 상기 관통공인 연소기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 상기 연소기를 여러 개 구비하고, 상기 여러 개의 상기 연소기는 상기 노치부에 대응하는 형상의 연결관에 의하여 서로 연결되어 있는 가스 터빈.
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