KR20170066626A - 연소기 및 가스 터빈 - Google Patents

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Abstract

연소기는, 통 형상의 부재이며, 일단부에 연소 가스의 입구를 갖고, 또한 타단부에 상기 연소 가스의 출구를 가지고 있으며, 상기 입구로부터 유입된 연소 가스를 상기 출구로부터 유출시켜 터빈으로 인도하는 미통과, 상기 미통의 상기 출구측에 있어서의 외주부에 마련되며, 냉각 매체가 도입되는 냉각 매체 도입부와, 상기 냉각 매체를 상기 냉각 매체 도입부에 도입하는 냉각 매체 입구와, 상기 미통의 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 마련되고, 상기 냉각 매체 도입부와 접속되어, 상기 냉각 매체 도입부로부터의 상기 냉각 매체를 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 통과시키는 냉각부와, 상기 냉각 매체 입구로부터 가장 이격된 부분을 포함하는, 상기 미통의 둘레 방향에서의 소정 영역에 마련되며, 상기 냉각 매체 도입부 내의 상기 냉각 매체의 일부를 상기 냉각부에 유입시키는 분기부를 포함한다.

Description

연소기 및 가스 터빈{COMBUSTOR AND GAS TURBINE}
본 발명은 가스 터빈에 이용되는 연소기 및 이 연소기를 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.
가스 터빈의 연소기는, 가스 터빈의 운전 중 고온에 노출되기 때문에, 공기 또는 증기 등의 기체를 냉각용 매체로서 이용하여 냉각된다. 이러한 가스 터빈에 있어서, 냉각 매체를 이용하여 연소기의 연소통을 냉각하는 가스 터빈 연소기가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제 2009-079483 호 공보
일반적으로, 연소기는 연소 가스를 터빈으로 인도하기 위한 미통(尾筒)을 구비한다. 미통도 고온에 노출되기 때문에, 가스 터빈의 운전 중은 냉각 매체에 의해 냉각된다. 공기 또는 증기 등의 기체를 냉각 매체로서 이용하여 미통을 냉각하는 경우, 다른 부품과의 결합에 의해, 냉각 매체를 미통의 냉각부에 도입하는 부분이 제한되는 경우가 있다. 이러한 경우, 냉각 매체에 의한 미통의 냉각 능력이 저하될 가능성이 있다.
본 발명은, 가스 터빈의 연소기가 구비하는 미통을 냉각용 매체로 냉각하는 경우에 있어서, 냉각 능력의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 통 형상의 부재이며, 일단부에 연소 가스의 입구를 갖고, 또한 타단부에 상기 연소 가스의 출구를 가지고 있으며, 상기 입구로부터 유입된 연소 가스를 상기 출구로부터 유출시켜 터빈으로 인도하는 미통과, 상기 미통의 상기 출구측에 있어서의 외주부의 둘레 방향에서의 적어도 일부에 마련되며, 냉각 매체가 도입되는 냉각 매체 도입부와, 상기 냉각 매체 도입부에 마련되며, 상기 냉각 매체를 상기 냉각 매체 도입부에 도입하는 냉각 매체 입구와, 상기 미통의 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 소정 위치까지의 범위에 마련되고, 상기 냉각 매체 도입부와 접속되어, 상기 냉각 매체 도입부로부터의 상기 냉각 매체를 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 통과시키는 냉각부와, 상기 냉각 매체 입구로부터 가장 이격된 부분을 포함하는, 상기 미통의 둘레 방향에서의 소정 영역에 적어도 마련되며, 상기 냉각 매체 도입부 내의 상기 냉각 매체의 일부를, 상기 냉각부가 상기 냉각 매체 도입부와 접속되는 접속부보다 상기 입구측에서, 상기 냉각부에 유입시키는 분기부를 포함하는 연소기이다.
이 연소기는, 냉각 매체 도입부의 냉각 매체를 분기부로부터 냉각 매체를 냉각부의 도중에 흘림으로써, 냉각 매체 입구로부터 멀기 때문에 냉각 매체의 온도가 상승하여 냉각 능력이 저하된 부분에, 냉각 매체의 온도가 낮고 냉각 능력이 높은 냉각 매체를 흘릴 수 있다. 이 때문에, 냉각 능력이 저하된 부분에서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 가스 터빈의 연소기가 구비하는 미통을 냉각 매체로 냉각하는 경우에 있어서, 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.
상기 분기부는 적어도 상기 미통의 상기 터빈의 회전 중심축 측에 마련되는 것이 바람직하다. 냉각 매체 입구는, 미통의 직경 방향 외측, 즉 터빈의 회전 중심축과는 이격된 부분에 마련되는 경우가 많다. 이 때문에, 미통의 회전 중심축 측은 냉각 매체 입구로부터의 거리가 커져, 냉각 능력이 저하되기 쉬울 가능성이 있다. 분기부가 미통의 회전 중심축 측에 마련되는 것에 의해, 미통의 회전 중심축 측에 있어서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.
상기 냉각부는 상기 접속부로부터의 상기 냉각 매체와 상기 분기부로부터의 상기 냉각 매체를 분리하여 통과시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 분기부를 통하여 냉각부를 흐르는 냉각 매체의 유량과, 접속부를 통하여 냉각부를 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어하기 쉬워진다.
상기 냉각부는 상기 접속부로부터의 상기 냉각 매체와 상기 분기부로부터의 상기 냉각 매체를 상기 분기부에서 혼합시켜 통과시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 냉각부의 분기부보다 하류측을 흐르는 냉각 매체의 온도를 균일하게 하기 쉬워지므로, 냉각 효율이 향상된다.
상기 냉각 매체 도입부는, 상기 접속부로부터 상기 냉각부에 상기 냉각 매체를 흘리는 제 1 냉각 매체 도입부와, 상기 분기부로부터 상기 냉각부에 상기 냉각 매체를 흘리는 제 2 냉각 매체 도입부를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 냉각 매체 도입부의 설치의 자유도가 향상된다.
상기 제 2 냉각 매체 도입부와 상기 제 1 냉각 매체 도입부는, 상기 미통의 직경 방향 외측을 향해 이 순서대로 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제 2 냉각 매체 도입부가 주위의 고온의 공기와 접촉하는 면적을 저감할 수 있으므로, 제 2 냉각 매체 도입부 내의 냉각 매체의 온도 상승을 억제할 수 있다.
상기 냉각 매체 도입부는 외표면에 차열층을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 차열층이 차실 하우징의 내부에 채워져 있는 공기로부터 냉각 매체 도입부 내의 냉각 매체에 전달되는 열의 양을 저감하므로, 냉각 매체 도입부 내의 냉각 매체의 온도 상승을 억제할 수 있다.
상기 냉각 매체 도입부는, 상기 냉각 매체가 도입되는 부분을 둘러싸는 내벽과, 상기 내벽의 외측에 소정의 간격을 두고 마련되는 외벽을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 내벽과 외벽 사이의 공기층이 차실 하우징의 내부에 채워져 있는 공기로부터 냉각 매체 도입부 내의 냉각 매체에 전달되는 열의 양을 저감하므로, 냉각 매체 도입부 내의 냉각 매체의 온도 상승을 억제할 수 있다.
상기 냉각 매체 도입부는 복수의 상기 냉각 매체 입구를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 각각의 냉각 매체 도입부로부터 가장 멀고, 온도가 가장 높아지는 위치까지의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 냉각 매체가 온도가 가장 높아지는 위치까지 흐르는 동안에 받는 열량을 저감할 수 있다. 그 결과, 온도가 가장 높아지는 위치의 온도 상승이 보다 효과적으로 억제된다.
본 발명은, 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기와 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 전술의 연소기와, 상기 연소기로부터의 상기 연소 가스가 공급되어 구동되는 터빈을 포함하는 가스 터빈이다. 이 가스 터빈은, 전술한 연소기를 구비하므로, 미통을 냉각 매체로 냉각하는 경우에 있어서, 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명은, 가스 터빈의 연소기가 구비하는 미통을 냉각 매체로 냉각하는 경우에 있어서, 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 연소기를 갖는 가스 터빈의 개략 구성도,
도 2는 연소기의 확대도,
도 3은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 단면도,
도 4는 도 3의 A-A 화살표에서 본 도면,
도 5는 미통의 클로즈드부에 마련된 쟈켓 내의 냉각 매체의 온도 분포를 나타내는 도면,
도 6은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 일부 단면도,
도 7은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 평면도,
도 8은 도 7의 B-B 화살표에서 본 도면,
도 9는 제 1 변형예의 다른 예를 도시하는 도면,
도 10은 본 실시형태의 제 2 변형예에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 일부 단면도,
도 11은 본 실시형태의 제 3 변형예에 따른 쟈켓을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 실시형태의 제 3 변형예에 따른 쟈켓을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 실시형태의 제 4 변형예에 따른 미통을 도시하는 도면.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 연소기를 갖는 가스 터빈의 개략 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)은, 유체의 흐름 방향의 상류측으로부터 차례로, 압축기(11)와, 가스 터빈용의 연소기(이하, 연소기라 함)(12)와, 터빈(13)과, 배기실(14)을 갖는다. 터빈(13)에는, 예컨대, 발전기가 연결되어 있다. 가스 터빈은, 회전 중심축(L)을 중심으로 회전 가능한 로터(터빈축)(24)를 갖는다.
압축기(11)는 공기를 도입하는 공기 도입구(15)를 갖고, 압축기 차실(16) 내에 복수의 정익(17)과 동익(18)이 교대로 배설되어 있다. 연소기(12)는 압축기(11)에서 압축된 압축 공기(연소용 공기)에 연료를 공급하고, 버너로 점화함으로써 연료와 연소용 공기의 혼합기를 연소시켜, 연소 가스를 생성한다. 터빈(13)은, 터빈 차실(20) 내에 복수의 정익(21)과 동익(22)이 유체로서의 연소 가스의 흐름 방향에서의 상류로부터 하류를 향해 교대로 배설되어 있다.
배기실(14)은 터빈(13)에 연속하는 배기 디퓨저(23)를 가지고 있다. 로터(24)는 압축기(11), 연소기(12), 터빈(13) 및 배기실(14)의 직경 방향 중심부를 관통하도록 위치한다. 로터(24)의 압축기(11) 측의 단부는 베어링부(25)에 의해 회전 중심축(L)을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되며, 배기실(14) 측의 단부는 베어링부(26)에 의해 회전 중심축(L)을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 로터(24)에는 복수의 디스크 플레이트가 고정되며, 각 동익(18, 22)이 연결되어 있다.
이러한 가스 터빈(1)에 있어서, 압축기(11)의 공기 도입구(15)로부터 도입된 공기는 복수의 정익(21)과 동익(22)을 통과하고 압축되어, 고온·고압의 압축 공기가 된다. 이 압축 공기는, 연소기(12)에서, 압축 공기에 대해 소정의 연료가 공급됨으로써 연료와의 혼합기를 형성한다. 이 혼합기는 연소기(12)에서 연소되어 연소 가스가 된다. 연소기(12)에서 생성된 작동 유체인 고온·고압의 연소 가스는, 터빈(13)이 구비하는 복수의 정익(21)과 동익(22)을 통과하여 로터(24)를 회전시킨다. 로터(24)가 회전하는 것에 의해, 로터(24)에 연결된 발전기가 구동되어 전력을 발생한다. 로터(24)를 통과한 배기 가스는 배기 가스로서 대기로 방출된다.
도 2는 연소기의 확대도이다. 연소기(12)는 연소기 케이싱(30)을 갖는다. 연소기 케이싱(30)은, 외통(31)의 내부에 배치된 내통(32)과, 내통(32)의 선단부에 연결된 미통(33)을 갖고, 회전 중심축(L)에 대해 경사진 중심축(S)을 따라서 연장된다.
외통(31)은 차실 하우징(27)에 체결되어 있다. 내통(32)은, 그 기단부가 외통(31)에 지지되며, 외통(31)의 내측에, 외통(31)으로부터 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 내통(32)의 중심부에는, 중심축(S)을 따라서 파일럿 버너(40)가 마련되어 있다. 파일럿 버너(40)의 주위에는, 파일럿 버너(40)를 둘러싸도록, 등간격 또한 파일럿 버너(40)와 평행하게 복수의 메인 버너(42)가 배설되어 있다. 미통(33)은, 그 기단이 원통 형상으로 형성되며 내통(32)의 선단에 연결되어 있다. 미통(33)은 선단측에 걸쳐서 단면적이 작고 또한 만곡되어 형성되며, 터빈(13)의 1단째의 정익(21)을 향해 개구되어 있다. 미통(33)은 내부에 연소실을 갖는다.
도 3은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 단면도이다. 도 4는 도 3의 A-A 화살표에서 본 도면이다. 미통(33)은 통 형상의 부재이며, 일단부에 연소 가스(G)의 입구(33I)를 갖고, 또한 타단부에 연소 가스(G)의 출구(33E)를 가지고 있다. 미통(33)은 입구(33I)로부터 유입된 연소 가스(G)를 출구(33E)로부터 유출시켜, 도 1에 도시하는 터빈(13)으로 인도한다. 미통은 작동 유체로서의 연소 가스(G)의 흐름 방향에서의 상류측, 즉 입구(33I) 측의 외주부에 음향 라이너(36)가 마련된다. 이 부분을 음향 라이너부(33L)라 한다. 음향 라이너부(33L)의 출구로부터 연소 가스(G)의 흐름 방향 하류측, 즉 출구(33E) 측을 향하여, 미통(33)은, 연소 가스(G)가 통과하는 통로의 단면적이 서서히 작게 되어 있다. 이 부분을 클로즈드부(33C)라 한다. 연소 가스(G)가 통과하는 통로의 단면적은 미통(33) 내를 통과하는 연소 가스의 흐름 방향과 직교하는 평면으로 미통(33)을 절단했을 때의 단면의 면적이다. 연소 가스(G)의 흐름 방향에서의 미통(33)의 각 단면의 중심을 연결하는 축선이 미통(33)의 중심축(Z)이다.
미통(33)은 냉각 매체(a)에 의해 냉각된다. 본 실시형태에 있어서, 냉각 매체(a)는 공기이지만 이에는 한정되지 않는다. 냉각 매체(a)는, 예컨대, 증기라도 좋다. 미통(33)은 클로즈드부(33C)에 냉각부(CLP)를, 음향 라이너부(33L)에 냉각부(LLP)를 구비하고 있다. 냉각부(CLP) 및 냉각부(LLP)는 모두 미통(33)의 출구(33E) 측으로부터 입구(33I)를 향해 연장되는 복수의 냉각 매체 통로를 가지고 있으며, 복수의 냉각 매체 통로에 냉각 매체(a)를 흘리는 것에 의해, 미통(33)을 냉각한다.
클로즈드부(33C)의 냉각부(CLP)는, 클로즈드부(33C)의 둘레 방향 전체에 걸쳐서, 미통(33)의 출구(33E)로부터 입구(33I)를 향해 소정 위치까지의 범위에 마련된다. 본 실시형태에 있어서, 전술한 소정 위치는 음향 라이너부(33L)의 종단, 즉 클로즈드부(33C)의 시단(입구(33I)에 가장 가까운 클로즈드부(33C)의 부분)이다. 본 실시형태에 있어서, 클로즈드부(33C)의 냉각부(CLP)는 미통(33)의 출구(33E) 측으로부터 입구(33I) 측, 즉 음향 라이너부(33L)를 향해 냉각 매체(a)가 흐르는 것에 의해, 미통(33)의 클로즈드부(33C)를 냉각한다. 클로즈드부(33C)의 냉각부(CLP)를 흘러 미통(33)을 냉각한 냉각 매체(a)는, 클로즈드부(33C)의 입구(33I) 측으로부터 도 2에 도시하는 차실 하우징(27) 내로 방출된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 클로즈드부(33C)는, 4개의 측부(33ST, 33SI, 33SS, 33SS)를 조합한, 외경이 대략 사각기둥의 통 형상의 구조체이다. 이 때문에, 클로즈드부(33C)를 중심축(Z)과 직교하는 평면으로 절단했을 때의 단면 형상은 대략 부채꼴이 된다. 측부(33SI)는 도 1에 도시하는 가스 터빈(1)의 회전 중심축(L) 측에 배치된다. 측부(33ST)는 측부(33SI)와 대향하며, 또한 측부(33SI)보다 회전 중심축(L)으로부터 이격된 위치에 배치된다. 2개의 측부(33SS)와 측부(33SS)는 각각 대향하여 배치되며, 또한 측부(33SI)와 측부(33ST)를 접속한다.
클로즈드부(33C)의 단면 내의 위치를 나타내기 위해, 전술한 단면을 규정하는, 미통(33)의 중심축(Z)과 직교하는 평면 상에 이차원 좌표계로서 X-Y 좌표계를 정의한다. 이 X-Y 좌표계의 원점은 미통(33)의 중심축(Z)이다. X-Y 좌표계의 원점, 즉 중심축(Z)을 기준으로 한 각도(θ)를 이용하여 클로즈드부(33C)의 단면 내의 위치를 나타내는 것을 고려한다. 이 경우, ＋Y 방향을 0°로 하고, X-Y 좌표계의 제 1 상한으로부터 제 4 상한, 제 3 상한 및 제 2 상한을 향해 각도(θ)가 증가하는 것으로 한다.
미통(33)의 출구(33E) 측에 있어서의 외주부(33os)의 둘레 방향에서의 적어도 일부에는, 미통(33)을 냉각하기 위한 냉각 매체(a)가 도입되는 냉각 매체 도입부로서, 쟈켓(50)이 마련된다. 본 실시형태에 있어서, 쟈켓(50)은 미통(33)의 클로즈드부(33C)의 외주부(33os)에 있으며, 출구(33E)에 인접하여 마련된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 쟈켓(50)은 클로즈드부(33C)의 외주부(33os)의 전체 둘레에 걸쳐서 마련된다. 즉, 쟈켓(50)은, 각도(θ)가 0° 내지 360°의 범위에 마련되지만, 전술한 바와 같이, 미통(33)의 둘레 방향에서의 적어도 일부에 마련되어 있으면 좋다.
쟈켓(50)에는, 쟈켓(50) 내에 냉각 매체(a)를 도입하기 위한 냉각 매체 입구(51)가 마련된다. 본 실시형태에 있어서, 냉각 매체 입구(51)는, 미통(33)의 클로즈드부(33C)의 측부(33ST) 측, 즉, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)에 마련된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체 입구(51)의 위치는 각도(θi)가 된다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 냉각 매체 입구(51)로부터 쟈켓(50) 내에 도입된 냉각 매체(a)는, 도 3에 도시하는 미통(33)의 입구(33I) 측으로부터 출구(33E) 측으로 흐른 후, 클로즈드부(33C)의 냉각부(CLP) 내에 유입되고, 도 3에 도시하는 음향 라이너부(33L)를 향해 흐르는 과정에서 클로즈드부(33C)를 냉각한다. 가스 터빈(1)이 구비하는 다른 부품과의 결합에 의해, 미통(33)의 출구(33E) 측에 있어서의 단부면에 냉각 매체 입구(51)를 마련할 수 없다. 이 때문에, 냉각 매체 입구(51)는 미통(33)의 출구(33E) 측이 아닌 입구(33I) 측에 마련된다.
본 실시형태에 있어서, 냉각 매체(a)를 쟈켓(50) 내에 도입하는 냉각 매체 입구(51)는, 클로즈드부(33C)의 둘레 방향에서의 1개소이다. 이 때문에, 클로즈드부(33C)의 둘레 방향 전체를 고려한 경우, 냉각 매체 입구(51)로부터 가까운 부분과 먼 부분이 발생한다. 냉각 매체 입구(51)로부터 가장 먼 부분은 냉각 매체 입구(51)로부터 각도(θ)가 180°인 부분(HT)이다. 부분(HT)의 위치는 각도(θc)이며, θc≒θi＋180°이다.
일반적으로, 냉각 매체(a)의 온도는 클로즈드부(33C)의 냉각부(CLP)에 냉각 매체(a)를 공급하는 쟈켓(50)의 주위를 채우고 있는 차실 하우징(27)의 내부(34)(도 2 참조)에 채워져 있는 공기의 온도보다 낮다. 이 때문에, 차실 하우징(27)의 내부(34)의 공기로부터 쟈켓(50) 측에 열이 전달되어, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)의 온도가 상승한다. 그러면, 냉각 매체 입구(51)로부터 가까운 부분에서는, 온도가 낮고 냉각 능력이 높은 냉각 매체(a)를 사용할 수 있는 것에 반하여, 냉각 매체 입구(51)로부터 먼 부분에서는, 온도가 높고 냉각 능력이 낮은 냉각 매체(a)밖에 사용할 수 없게 된다.
도 5는, 미통의 클로즈드부에 마련된 쟈켓 내의 냉각 매체의 온도 분포를 나타내는 도면이다. 도 5의 종축은 온도(T), 횡축은 각도(θ)이다. 전술한 바와 같이, 냉각 매체 입구(51)가 1개소이기 때문에, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 냉각 매체 입구(51)에서 가장 온도가 낮고, 냉각 매체 입구(51)로부터의 거리가 멀어짐에 따라서 온도가 상승한다. 냉각 매체(a)의 온도는 냉각 매체 입구(51)로부터 가장 먼 부분(HT)(θ≒θc)에서 가장 높아진다.
이와 같이, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)는 냉각 매체 입구(51)로부터의 위치 관계에서 온도가 상이하므로, 쟈켓(50)으로부터 냉각부(CLP)에 유입되는 냉각 매체(a)는 쟈켓(50)의 냉각 매체 입구(51)로부터의 위치 관계에 따라서 냉각 능력에 편차가 생긴다. 냉각 매체(a)의 냉각 능력은, 특히, 냉각 매체 입구(51)로부터 먼 부분(부분(HT)의 근방)에서 저하된다.
또한, 일반적으로, 미통(33)의 냉각부(CLP)에 유입된 냉각 매체(a)는, 냉각부(CLP)를 흐르는 과정에서 미통(33)을 냉각하여 온도가 상승한다. 이 때문에, 미통(33), 이 예에서는 클로즈드부(33C)의 중심축(Z) 방향에서, 냉각 매체(a)의 온도는 냉각부(CLP)로부터 냉각 매체(a)가 방출되는 출구 부근의 부분(HE)에서 가장 높아진다.
미통(33)은, 중심축(Z)과 직교하는 평면으로 절단했을 때의 단면에 있어서, 냉각 매체 입구(51)로부터 먼 부분(가장 먼 부분(HT)의 근방)이 가장 고온이 되고, 중심축(Z) 방향에서, 냉각부(CLP)의 출구 부근의 부분(HE)이 가장 고온이 된다. 이 때문에, 미통(33)은 단면에 있어서는 가장 먼 부분(HT), 중심축(Z) 방향에 있어서는 냉각부(CLP)의 출구 부근의 부분(HE)에서의 냉각 능력에 의해 수명이 결정되는 경우가 많다. 이 때문에, 미통(33)의 단면에서는 부분(HT), 중심축(Z) 방향에서는 부분(HE)에서의 냉각 능력을 개선할 수 있으면, 연소기(12), 보다 구체적으로는 미통(33)의 수명 연장, 또는 냉각 매체(a)의 유량을 저감하여 가스 터빈(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 일부 단면도이다. 도 7은 본 실시형태에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 평면도이다. 도 8은 도 7의 B-B 화살표에서 본 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 미통(33)의 단면에서는 부분(HT), 중심축(Z) 방향에서는 부분(HE)에서의 냉각 능력을 개선하기 위해, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)를 냉각부(CLP)와 쟈켓(50)의 접속부(52)보다 미통(33)의 입구(33I) 측에서 냉각부(CLP)에 유입시키는 분기부(53)를 구비한다. 이 분기부(53)에 의해, 냉각 매체(a)의 온도가 상승하여, 냉각 능력이 저하된 부분(HE) 또한 부분(HT)에, 냉각 매체(a)의 온도가 낮고, 냉각 능력이 높은 냉각 매체(a)를 흘릴 수 있다. 그 결과, 부분(HE) 또한 부분(HT)에서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있으므로, 냉각 매체(a) 유량의 저감에 의한 성능 향상 또는 미통(33)의 온도 상승이 억제되는 것에 의한 수명 증가를 실현할 수 있다. 다음에, 쟈켓(50), 냉각부(CLP) 및 분기부(53)의 구조를 보다 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 미통(33)의 클로즈드부(33C)가 구비하는 냉각부(CLP)는, 내벽(33WI)과 외벽(33WE) 사이에, 냉각 매체(a)가 통과하는 통로(55A)와 통로(55B)와 통로(55C)를 각각 복수 가지고 있다. 이하에서, 통로(55A)를 적절히 제 1 통로(55A)라 칭하고, 통로(55B)를 적절히 제 2 통로(55B)라 칭하고, 통로(55C)를 적절히 제 3 통로(55C)라 칭한다. 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 통로(55A), 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)는 미통(33)의 중심축(Z)의 방향으로 연장되어 있다. 제 1 통로(55A)는 미통(33)의 출구(33E) 측에 마련되며, 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)는 도 3에 도시하는 미통(33)의 입구(33I)에 마련된다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 통로(55A)의 단면 형상은 도 8에 도시하는 바와 같이 원형이다. 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)의 단면 형상도 제 1 통로(55A)와 마찬가지로 원형이다. 제 1 통로(55A), 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)의 단면 형상은 원형에 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 직사각형 등이어도 좋다.
제 1 통로(55A)는 접속부(52)에서 쟈켓(50)과 접속되어, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)가 유입된다. 복수의 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)는 도 3에 도시하는 미통(33)의 입구(33I) 측에 마련된다. 제 2 통로(55B)는 제 1 통로(55A) 측이 폐색 부재(57)에 의해 폐색되어 있다. 제 3 통로(55C)는 제 1 통로(55A) 측이 개방되어 있다. 복수의 제 1 통로(55A)와 복수의 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)와의 사이에는, 클로즈드부(33C)의 둘레 방향을 따라서 간극(56)이 마련되어 있다.
이러한 구조에 의해, 쟈켓(50)으로부터 접속부(52)를 통과하여 제 1 통로(55A)에 유입된 냉각 매체(a)는 제 1 통로(55A)를 유출하고 나서 간극(56)에 유입되고, 그 후, 간극(56)으로부터 제 3 통로(55C)에 유입된다. 냉각 매체(a)는 제 1 통로(55A) 및 제 3 통로(55C)를 통과하는 과정에서 미통(33)의 클로즈드부(33C)를 냉각한다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 분기부(53)는, 미통(33)의 외벽(33WE)으로서 제 2 통로(55B)의 위치에 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 분기부(53)는, 외벽(33WE)을 관통하며, 쟈켓(50)의 내부와 제 2 통로(55B)를 연통하는 관통 구멍이다. 분기부(53)는, 접속부(52)보다, 도 3에 도시하는 미통(33)의 입구(33I) 측에 마련된다. 이러한 구조에 의해, 분기부(53)는, 접속부(52)보다 냉각 매체(a)의 흐름 방향의 상류측에 있어서의 냉각 매체(a)를, 접속부(52)보다 상류측에서 제 2 통로(55B)에 유입시킬 수 있다.
제 2 통로(55B)에 유입된 냉각 매체(a)는 제 2 통로(55B)를 통과하는 과정에서 미통(33)의 클로즈드부(33C)를 냉각한다. 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)를 통과한 냉각 매체(a)는, 미통(33)의 클로즈드부(33C)의 외벽(33WE)에 마련된 냉각 매체 출구(54)로부터, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)의 내부(34) 내로 유출된다. 냉각 매체 출구(54)는 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C) 내를 흐르는 냉각 매체(a)의 흐름 방향 하류측, 즉, 도 3에 도시하는 미통(33)의 입구(33I) 측에 마련된다.
분기부(53)는 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)의 일부를 접속부(52)보다 미통(33)의 입구(33I) 측에서 냉각부(CLP)의 제 2 통로(55B)로 유입시킨다. 이 때문에, 분기부(53)는, 미통(33)의 가장 온도가 높아지는 부분(도 3에 도시하는 부분(HE) 또한 도 4에 도시하는 부분(HT), 이하, 적절히 최고 온도부라 함)에, 제 2 통로(55B)로부터 온도가 낮고 냉각 능력이 높은 냉각 매체(a)를 흘릴 수 있다. 그 결과, 분기부(53)는 최고 온도부에 있어서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.
분기부(53)는, 미통(33)의 온도에 비교적 여유가 있는, 미통(33)의 출구(33E) 측에 있어서의 냉각 매체(a)의 유량을 저감하여, 미통(33)(구체적으로는 클로즈드부(33C)) 전체의 온도를 균일화할 수 있다. 이 때문에, 냉각 매체(a)의 과도한 온도 상승이 억제되므로, 냉각 매체(a)의 유량을 저감하여, 가스 터빈(1)의 성능을 향상시킬 수 있다. 냉각 매체(a)의 유량을, 분기부(53)를 마련하지 않는 경우와 동등하게 하면, 미통(33) 전체의 온도 상승이 억제되므로, 미통(33)의 수명 증가를 실현할 수 있다. 미통(33)은 분기부(53)로부터 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)를 제 2 통로(55B)에 흘릴 뿐이며, 냉각부(CLP)가 갖는 제 1 통로(55A), 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)의 형상은 변경하지 않는다. 이 때문에, 냉각부(CLP) 내에 있어서의 압력 손실은 증가하지 않으므로, 이 냉각부(CLP)를 구비하는 가스 터빈(1)의 성능 저하를 억제할 수 있다.
분기부(53)는 쟈켓(50)의 냉각 매체 입구(51)로부터 가장 이격된 부분, 즉 최고 온도부를 포함하는, 미통(33)의 둘레 방향에서의 소정 영역에 적어도 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 미통(33)의 클로즈드부(33C)의 최고 온도부는, 도 4에 도시하는 회전 중심축(L) 측의 측부(33SI)에 존재한다. 이 때문에, 분기부(53)는 측부(33SI)에 마련된 냉각부(CLP)에 적어도 마련된다. 이와 같이 하면, 분기부(53)를 필요 최소한으로 할 수 있으므로, 미통(33)의 온도에 비교적 여유가 있는, 미통(33)의 출구(33E) 측에 있어서의 냉각 매체(a)의 유량의 저감량을 억제할 수 있다.
분기부(53)는, 클로즈드부(33C)의 둘레 방향 전체, 즉 측부(33SI, 33SI, 33SS, 33SS) 전체에 마련되어 있어도 좋다. 이들 중 어느 하나에 분기부(53)를 마련한다고 하면, 최고 온도부를 포함하는 측부(33SI)가 바람직하다.
분기부(53)를 마련하지 않는 경우, 도 6에 도시하는 제 2 통로(55B)가 구비하는 폐색 부재(57)를 마련하지 않도록 한다. 이 경우, 추가로 간극(56)도 마련하지 않고, 제 1 통로(55A)와 제 2 통로(55B) 및 제 3 통로(55C)를 연속한 일체의 통로로 해도 좋다.
분기부(53)의 수 및 치수 중 적어도 한쪽이 변경되면, 냉각 매체(a)가 분기부(53)를 통과하는 면적(이하, 적절히 분기부 면적이라 함)이 변경된다. 분기부 면적이 변경되는 것에 의해, 분기부(53)를 통과하는 냉각 매체(a)의 유량이 변경되므로, 미통(33)의 출구(33E) 측에 있어서의 냉각 매체(a)의 유량의 저감량도 변경된다. 이와 같이, 분기부(53)의 수 및 치수 중 적어도 한쪽이 변경되는 것에 의해, 제 2 통로(55B)를 흐르는 냉각 매체(a)의 유량과 제 1 통로(55A)를 흐르는 냉각 매체(a)의 유량과의 비율이 변경된다. 가스 터빈(1)의 사양 등에 의해 분기부(53)의 수 및 치수 중 적어도 한쪽을 변경하는 것에 의해, 제 2 통로(55B)를 흐르는 냉각 매체(a)의 유량과 제 1 통로(55A)를 흐르는 냉각 매체(a)의 유량을 적절히 하여, 미통(33) 전체를 적절히 냉각할 수 있다.
분기부(53)는 미통(33)의 둘레 방향에서 미통(33)을 냉각하고 싶은 부분, 즉 도 4에 도시하는 부분(HT)에 집중하여 마련되어도 좋다. 또한, 미통(33)의 둘레 방향에서 미통(33)을 냉각하고 싶은 부분에 마련되는 분기부(53)를 다른 부분보다 크게 하거나, 단위 면적당에 있어서의 분기부(53)의 수를 많게 해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 최고 온도부에 냉각 능력이 높은 온도의 낮은 냉각 매체(a)를 확실하고 충분히 공급할 수 있으므로, 최고 온도부를 확실하고 또한 효과적으로 냉각할 수 있다. 분기부(53)는 미통(33)의 중심축(Z) 방향에서 복수 개소에 마련되어도 좋다.
제 2 통로(55B)와 제 3 통로(55C)의 양쪽이 교대로 마련되어 있는 부분에 있어서, 제 2 통로(55B)는 분기부(53)로부터 유입된 냉각 매체(a)만을 통과시키고, 제 3 통로(55C)는 접속부(52)로부터 제 1 통로(55A)에 유입되고, 제 1 통로(55A)로부터 유출된 냉각 매체(a)를 통과시킨다. 즉, 냉각부(CLP)는 접속부(52)로부터 제 1 통로(55A)에 유입되는 냉각 매체(a)와, 분기부(53)로부터 제 2 통로(55B)에 유입되는 냉각 매체(a)를 분리하여 통과시킨다. 이와 같이 함으로써, 제 1 통로(55A)를 통과하는 냉각 매체(a)의 유량과, 제 2 통로(55B)를 통과하는 냉각 매체(a)의 유량을 제어하기 쉬워진다.
(제 1 변형예)
냉각부(CLP)는 제 1 통로(55A)에 유입되는 냉각 매체(a)와 제 2 통로(55B)에 유입되는 냉각 매체(a)를 분리하여 통과시켰지만, 접속부(52)로부터의 냉각 매체(a)와 분기부(53)로부터의 냉각 매체(a)를 분기부(53)에서 혼합시키고 통과시켜도 좋다. 이 경우, 제 2 통로(55B)는 도 6 및 도 7에 도시하는 폐색 부재(57)를 갖지 않는다. 이러한 구조에 의해, 제 2 통로(55B)와 대향하는 위치의 제 1 통로(55A)로부터 유출된 냉각 매체(a)는 제 2 통로(55B)에 유입된다. 제 2 통로(55B)에는 분기부(53)로부터 냉각 매체(a)가 유입된다. 이 때문에, 제 1 통로(55A)로부터 유입된 냉각 매체(a)와 분기부(53)로부터 유입된 냉각 매체(a)가 분기부(53)의 위치에서 혼합되고, 제 2 통로(55B)를 통과한다.
도 9는 제 1 변형예의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 9에 도시하는 냉각부(CLPa)는 제 1 통로(55Aa)와 제 2 통로(55Ba)를 가지고 있다. 전체의 제 2 통로(55Ba)는 제 1 통로(55Aa)의 출구와 대향하는 부분이 개구되어 있다. 제 1 통로(55Aa)의 출구(55AEa)와 제 2 통로(55Ba)의 입구(55BIa)는 간극(56)을 사이에 두고 대향하고 있다. 이러한 구조에 의해, 접속부(52)로부터 제 1 통로(55A)에 유입되고 출구(55AEa)로부터 간극(56)으로 유출된 냉각 매체(a)는 전체의 제 2 통로(55Ba)의 입구(55BIa)로부터 유입된다.
냉각부(CLPa)는 간극(56)과 대향하는 위치에 분기부(53a)를 가지고 있다. 분기부(53a)는 도 6에 도시하는 쟈켓(50)으로부터 냉각 매체(a)의 일부를 간극(56)으로 유출시킨다. 분기부(53a)로부터의 냉각 매체(a)는 분기부(53a)의 위치에서 제 1 통로(55A)로부터의 냉각 매체(a)와 혼합되고, 제 2 통로(55Ba)의 입구(55BIa)로부터 제 2 통로(55Ba)에 유입된다.
냉각부(CLPa)는, 간극(56)과 대향하는 위치에 분기부(53a)가 마련되는 대신에, 인접하는 제 2 통로(55Ba, 55Ba)를 걸치도록 분기부(53b)가 마련되어도 좋다. 이와 같이 하면, 분기부(53b)로부터 제 2 통로(55Ba)에 유입된 냉각 매체(a)는, 제 1 통로(55Aa)를 통과한 냉각 매체(a)와 분기부(53b)의 위치에서 혼합되고, 제 2 통로(55Ba)를 통과한다. 인접하는 제 2 통로(55Ba, 55Ba)를 걸치도록 분기부(53b)를 마련하는 경우, 간극(56)을 마련하지 않고, 제 1 통로(55Aa)와 제 2 통로(55Ba)를 연속시켜도 좋다.
본 변형예는, 접속부(52)로부터의 냉각 매체(a)와 분기부(53, 53a, 53b)로부터의 냉각 매체(a)를 분기부(53, 53a, 53b)에서 혼합시키고 냉각부(CLP, CLPa)를 통과시킨다. 이 경우, 접속부(52)로부터의 냉각 매체(a)와 분기부(53, 53a, 53b)로부터의 냉각 매체(a)를 분리시킬 필요는 없으므로, 냉각부(CLP, CLPa)의 구조를 간략화할 수 있다. 또한, 접속부(52)로부터의 냉각 매체(a)와 분기부(53, 53a, 53b)로부터의 냉각 매체(a)를 분기부(53, 53a, 53b)에서 혼합시키는 것에 의해, 냉각 매체(a)의 온도를 균일하게 하기 쉬워진다. 냉각 매체(a)의 온도가 균일하게 되면, 냉각 효율이 향상된다는 이점이 있다.
(제 2 변형예)
도 10은 본 실시형태의 제 2 변형예에 따른 연소기가 구비하는 미통의 냉각부 및 쟈켓을 도시하는 일부 단면도이다. 미통(33c)의 클로즈드부(33Cc)에 마련되는 쟈켓(50c)은 제 1 냉각 매체 도입부로서의 제 1 쟈켓(50c1)과, 제 2 냉각 매체 도입부로서의 제 2 쟈켓(50c2)을 갖는다. 다른 구조는 도 6에 도시하는 본 실시형태에 따른 쟈켓(50)과 마찬가지이다. 냉각부(CLPc) 및 분기부(53c)의 구조는 전술한 본 실시형태 또는 그 제 1 변형예의 구조가 적용된다.
제 1 쟈켓(50c1)은 접속부(52c)로부터 냉각부(CLPc)에 냉각 매체(a)를 흘린다. 제 2 쟈켓(50c2)은 분기부(53c)로부터 냉각부(CLPc)에 냉각 매체(a)를 흘린다. 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)은 인접하여 마련되어 있다. 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2) 사이에는, 양자를 구획하는 칸막이부(58)가 마련되어 있다. 칸막이부(58)에는, 이것을 관통하며 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)을 연통하는 냉각 매체 통로(58H)가 마련된다.
제 1 쟈켓(50c1)에는 냉각 매체 입구(51c)가 마련된다. 냉각 매체 입구(51c)로부터 도입된 냉각 매체(a)는 제 1 쟈켓(50c1) 내에 유입되며, 일부는 접속부(52c)를 통해 제 1 통로(55A)에 유입되고, 일부는 냉각 매체 통로(58H)를 통해 제 2 쟈켓(50c2) 내에 유입된다.
제 2 쟈켓(50c2)은 미통(33c)의 클로즈드부(33Cc)의 외벽(33WEc)에 마련된다. 외벽(33WEc)의 제 2 쟈켓(50c2)에 둘러싸인 부분에는 분기부(53c)가 마련된다. 분기부(53c)는 외벽(33WEc)을 관통하여, 제 2 통로(55B)와 제 2 쟈켓(50c2)을 연통한다. 제 2 쟈켓(50c2) 내의 냉각 매체(a)는 분기부(53c)를 통해 제 2 통로(55B) 내로 유입된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 제 2 쟈켓(50c2)과 제 1 쟈켓(50c1)은 미통(33c)의 직경 방향 외측을 향해 이 순서대로 적층되어 있다. 제 1 쟈켓(50c1)은, 미통(33c)의 직경 방향 외측의 표면 및 미통(33)의 중심축(Z)과 직교하는 측면이, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기에 접촉한다. 이에 반하여, 제 2 쟈켓(50c2)은, 미통(33)의 중심축(Z)과 직교하는 측면만이 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기에 접촉한다. 이 때문에, 제 2 쟈켓(50c2)은, 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기에 접촉하는 면적이 제 1 쟈켓(50c1)보다 작아진다. 결과적으로, 제 2 쟈켓(50c2) 내의 냉각 매체(a)는 제 1 쟈켓(50c1) 내의 냉각 매체(a)보다 온도의 상승이 억제된다.
본 변형예는, 제 2 쟈켓(50c2)으로부터, 분기부(53c)를 거쳐서, 제 1 쟈켓(50c1) 내의 냉각 매체(a)보다 온도가 낮은 냉각 매체(a)를 냉각부(CLPc)에 공급할 수 있다. 이 때문에, 쟈켓(50c), 분기부(53c) 및 냉각부(CLPc)는, 냉각 능력이 높은 온도가 낮은 냉각 매체(a)를 최고 온도부에 부여하여, 최고 온도부를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.
본 변형예에서는, 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)을 미통(33c)의 직경 방향 외측을 향해 적층시키고 있지만, 제 1 쟈켓(50c1)을 미통(33c)의 출구(33E) 측에, 제 2 쟈켓(50c)을 냉각 매체 출구(54) 측에 마련해도 좋다. 이 경우, 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)에 각각 냉각 매체(a)를 공급해도 좋고, 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)을, 예컨대 배관으로 접속하고, 양자 중 어느 한쪽에 냉각 매체(a)를 공급하는 것에 의해, 양쪽에 냉각 매체(a)를 공급해도 좋다.
본 실시형태에 있어서, 쟈켓(50c)은 제 1 쟈켓(50c1)과 제 2 쟈켓(50c2)의 2개로 분할되어 있지만, 쟈켓(50c)이 분할되는 수는 이에 한정되지 않는다. 또한, 다른 부품과의 결합에 의해 쟈켓(50c)의 미통(33)에의 설치가 어려운 경우, 이것을 복수로 분할하는 것에 의해, 설치의 자유도가 향상된다.
(제 3 변형예)
도 11 및 도 12는 본 실시형태의 제 3 변형예에 따른 쟈켓을 설명하기 위한 도면이다. 도 11에 도시하는 쟈켓(50d)은 외표면(50ds)에 차열층(59)을 갖는다. 차열층(59)은, 예컨대, 세라믹의 피복층이다. 이와 같이 함으로써, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기로부터, 쟈켓(50d) 내의 냉각 매체(a)에 전달되는 열의 양을 저감할 수 있으므로, 쟈켓(50d) 내의 냉각 매체(a)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 쟈켓(50d)은, 냉각 능력이 높은 온도가 낮은 냉각 매체(a)를 최고 온도부에 부여하여, 최고 온도부를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.
도 12에 도시하는 쟈켓(50e)은, 냉각 매체(a)가 도입되는 부분(50ei)을 둘러싸는 내벽(50e1)과, 내벽(50e1)의 외측에 소정의 간격을 두고 마련되는 외벽(50e2)을 갖는다. 이러한 구조에 의해, 쟈켓(50e)은 내벽(50e1)과 외벽(50e2) 사이에 공기층(AR)이 형성된다. 공기층(AR)은 단열층으로서 기능한다. 이 때문에, 공기층(AR)은, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기로부터, 쟈켓(50e) 내의 냉각 매체(a)에 전달되는 열의 양을 저감할 수 있으므로, 쟈켓(50e) 내의 냉각 매체(a)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 쟈켓(50e)은, 냉각 능력이 높은 온도가 낮은 냉각 매체(a)를 최고 온도부에 부여하여, 최고 온도부를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.
또한, 도 6에 도시하는 쟈켓(50)의 두께를 크게 해도 좋다. 이와 같이 해도, 도 2에 도시하는 차실 하우징(27)의 내부(34)에 채워져 있는 공기로부터, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체에 전달되는 열의 양을 저감할 수 있으므로, 쟈켓(50) 내의 냉각 매체(a)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
(제 4 변형예)
도 13은 본 실시형태의 제 2 변형예에 따른 미통을 도시하는 도면이다. 도 13은 도 3의 A-A 화살표에서 본 도면에 상당하는 미통(33f)의 부분을 도시하고 있다. 이 미통(33f)의 클로즈드부(33Cf)는 복수(본 변형예에서는 2개이지만, 이에는 한정되지 않음)의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)를 갖는 점이 도 4에 도시하는 미통(33)의 클로즈드부(33C)와 상이하다. 다른 구조는 도 4에 도시하는 미통(33)의 클로즈드부(33C)와 마찬가지이다.
2개의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)는, 측부(33SI)와 대향하며, 또한 측부(33SI)보다 회전 중심축(L)으로부터 이격된 위치에 배치되는 측부(33ST)에, 미통(33f)의 클로즈드부(33Cf)의 둘레 방향을 따라서 소정의 간격을 가지고 마련된다. 본 실시형태에서는, 2개의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)는 Y축을 사이에 두고, 각각 각도(θi)의 위치에 마련된다. 즉, Y축으로부터 각각의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)까지의 거리는 동일하다.
냉각 매체 입구(51f1)로부터 유입된 냉각 매체(a)는, 일부가 냉각 매체 입구(51f2)로부터 멀어지는 방향을 향해 한쪽의 측부(33SS) 및 측부(33SI)를 따라서 흐르고, 나머지는 냉각 매체 입구(51f2)에 가까워지는 방향을 향해 측부(33ST)를 따라서 흐른다. 냉각 매체 입구(51f2)로부터 유입된 냉각 매체(a)는, 일부가 냉각 매체 입구(51f1)로부터 멀어지는 방향을 향해 다른쪽의 측부(33SS) 및 측부(33SI)를 따라서 흐르고, 나머지는 냉각 매체 입구(51f1)에 가까워지는 방향을 향해 측부(33ST)를 따라서 흐른다.
냉각 매체 입구(51f1)로부터 유입되며 한쪽의 측부(33SS)를 따라서 흐른 냉각 매체(a)와, 냉각 매체 입구(51f2)로부터 유입되며 다른쪽의 측부(33SS)를 따라서 흐른 냉각 매체(a)는 측부(33SI)의 중앙부 근방에서 합류된다. 본 변형예에 있어서, 각각의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)로부터 가장 먼 부분(HT)은 양자로부터 유입된 냉각 매체(a)가 합류되는 부분이며, 이 부분의 온도가 가장 높아진다.
미통(33f)의 클로즈드부(33Cf)는, 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)로부터 가장 먼 부분(HT)까지의 거리는 도 4에 도시하는 미통(33)의 클로즈드부(33C)보다 작아진다. 이 때문에, 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)로부터 유입된 냉각 매체(a)가 가장 먼 부분(HT)에 도달할 때까지 받는 열량은 도 4에 도시하는 미통(33)의 클로즈드부(33C)보다 작아진다. 즉, 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)로부터 유입된 냉각 매체(a)가 가장 먼 부분(HT)에 도달했을 때의 온도 상승은 도 4에 도시하는 미통(33)의 클로즈드부(33C)보다 작아진다. 그 결과, 복수의 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)를 갖는 미통(33f)의 클로즈드부(33Cf)는 냉각 매체 입구(51f1, 51f2)로부터 가장 먼 부분(HT)의 온도 상승을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 본 실시형태 및 그 변형예에 대해 설명했지만, 전술한 내용에 의해 본 실시형태 및 그 변형예가 한정되는 것은 아니다. 또한, 전술한 본 실시형태 및 그 변형예의 구성요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다. 또한, 전술한 구성요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태 및 그 변형예의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 여러 가지의 생략, 치환 및 변경을 실행할 수 있다.
1: 가스 터빈 11: 압축기
12: 연소기 13: 터빈
14: 배기실 15: 공기 도입구
16: 압축기 차실 17, 21: 정익
18, 22: 동익 20: 터빈 차실
23: 배기 디퓨저 24: 로터
25, 26: 베어링부 27: 차실 하우징
30: 연소기 케이싱 31: 외통
32: 내통 33, 33f: 미통
33C, 33Cc, 33Cf: 클로즈드부 33L: 음향 라이너부
33WE, 33WEc: 외벽 33E: 출구
33ST, 33SI, 33SS: 측부 33WI: 내벽
33I: 입구 33, 33c: 미통
33os: 외주부 34: 내부
36: 음향 라이너 40: 파일럿 버너
42: 메인 버너 50, 50c: 쟈켓(냉각 매체 도입부)
50c1: 제 1 쟈켓(제 1 냉각 매체 도입부)
50c2 ; 제 2 쟈켓(제 2 냉각 매체 도입부)
50ds: 외표면 50e2: 외벽
50e1: 내벽 50ei: 부분
51, 51c, 51f1, 51f2: 냉각 매체 입구
52, 52c: 접속부 53, 53a, 53b: 분기부
54: 냉각 매체 출구 55AEa: 출구
55A, 55Aa: 제 1 통로 55B, 55Ba: 제 2 통로
55C: 제 3 통로 55Bia: 입구
56: 간극 57: 폐색 부재
58: 칸막이부 58H: 냉각 매체 통로
59: 차열층 a: 냉각 매체
AR: 공기층 CLP, CLPa, CLPc, LLP: 냉각부
G: 연소 가스 HE, HT: 부분
L: 회전 중심축 S, Z: 중심축
θ, θc, θi: 각도

Claims (10)

  1. 통 형상의 부재이며, 일단부에 연소 가스의 입구를 갖고, 또한 타단부에 상기 연소 가스의 출구를 가지고 있으며, 상기 입구로부터 유입된 연소 가스를 상기 출구로부터 유출시켜 터빈으로 인도하는 미통(尾筒)과,
    상기 미통의 상기 출구측에 있어서의 외주부의 둘레 방향에서의 적어도 일부에 마련되며, 냉각 매체가 도입되는 냉각 매체 도입부와,
    상기 냉각 매체 도입부에 마련되며 상기 냉각 매체를 상기 냉각 매체 도입부에 도입하는 냉각 매체 입구와,
    상기 미통의 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 소정 위치까지의 범위에 마련되고, 상기 냉각 매체 도입부와 접속되어, 상기 냉각 매체 도입부로부터의 상기 냉각 매체를 상기 출구로부터 상기 입구를 향해 통과시키는 냉각부와,
    상기 냉각 매체 입구로부터 가장 이격된 부분을 포함하는, 상기 미통의 둘레 방향에서의 소정 영역에 적어도 마련되며, 상기 냉각 매체 도입부 내의 상기 냉각 매체의 일부를, 상기 냉각부가 상기 냉각 매체 도입부와 접속되는 접속부보다 상기 입구측에서, 상기 냉각부에 유입시키는 분기부를 포함하는
    연소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기부는,
    적어도 상기 미통의 상기 터빈의 회전 중심축 측에 마련되는
    연소기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 접속부로부터의 상기 냉각 매체와 상기 분기부로부터의 상기 냉각 매체를 분리하여 통과시키는
    연소기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 접속부로부터의 상기 냉각 매체와 상기 분기부로부터의 상기 냉각 매체를 상기 분기부에서 혼합시켜 통과시키는
    연소기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 매체 도입부는, 상기 접속부로부터 상기 냉각부에 상기 냉각 매체를 흘리는 제 1 냉각 매체 도입부와, 상기 분기부로부터 상기 냉각부에 상기 냉각 매체를 흘리는 제 2 냉각 매체 도입부를 포함하는
    연소기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각 매체 도입부와 상기 제 1 냉각 매체 도입부는 상기 미통의 직경 방향 외측을 향해 이 순서대로 적층되어 있는
    연소기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 매체 도입부는 외표면에 차열층을 갖는
    연소기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 매체 도입부는, 상기 냉각 매체가 도입되는 부분을 둘러싸는 내벽과, 상기 내벽의 외측에 소정의 간격을 두고 마련되는 외벽을 갖는
    연소기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 매체 도입부는 복수의 상기 냉각 매체 입구를 갖는
    연소기.
  10. 압축기와,
    상기 압축기에 의해 압축된 공기와 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 연소기와,
    상기 연소기로부터의 상기 연소 가스가 공급되어 구동되는 터빈을 포함하는
    가스 터빈.
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