KR20180101498A

KR20180101498A - 연소기용 패널, 연소기, 연소 장치, 가스 터빈, 및 연소기용 패널의 냉각 방법

Info

Publication number: KR20180101498A
Application number: KR1020187022970A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 기시다
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-09-12
Also published as: WO2017154729A1; JP2017160874A; TWI641757B; TW201809453A; US20190048799A1; KR102161961B1; CN108603443A; GB2562668B; US10837365B2; GB201812966D0; GB2562668A; JP6026028B1; CN108603443B

Abstract

연소기용 패널의 외면과 내면 사이에는, 복수의 냉각 유로(35)가 형성되어 있다. 냉각 유로(35)는, 외면에서 개구하여 내부에 냉각 매체를 인도하는 입구(36i)와, 내면에서 개구하여 내부를 흘러온 냉각 매체를 배출하는 출구(36o)를 갖는다. 복수의 냉각 유로(35) 중 연소기용 패널의 개구(37)의 가장자리를 따른 위치로부터 연장되는 복수의 냉각 유로(35)는 각각 개구 주위 유로(35a)를 이룬다. 복수의 개구 주위 유로(35a) 중, 출구(36o)보다도 입구(36i)가 개구(37) 측에 형성되어 있는 개구 주위 유로(35a)는, 각각 개구 측 입구 유로(35ai)를 이룬다. 개구 측 입구 유로(35ai)의 개수는 모든 개구 주위 유로(35i)의 반수보다 많다.

Description

연소기용 패널, 연소기, 연소 장치, 가스 터빈, 및 연소기용 패널의 냉각 방법

본 발명은, 연소 가스가 흐르는 유로를 획정(劃定)하는 연소기용 패널, 연소기, 연소 장치, 가스 터빈, 및 연소기용 패널의 냉각 방법에 관한 것이다.

본원은 2016년 3월 10일에 일본에 출원된 특허출원 2016-047352호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈의 연소기는, 연소 가스의 유로를 획정하는 미통(tail pipe)(또는 연소 통)과, 이 미통 내에 공기와 함께 연료를 분사하는 연료 분사기를 구비하고 있다. 미통 내에서는, 연료가 연소하는 동시에, 연료의 연소로 생성된 연소 가스가 흐른다. 이 때문에, 미통의 내주면은 극히 고온의 연소 가스에 노출된다.

예를 들어, 이하의 특허문헌 1에 개시되어 있는 미통에는, 외주 측으로부터 내주 측의 연소 가스 유로에 공기를 공급하기 위한 개구가 형성되어 있다.

일본 공개실용신안공보 제S61-135169호

미통 내에서는, 연료가 연소하는 동시에, 연료의 연소로 생성된 연소 가스가 흐른다. 이 때문에, 미통을 구성하는 패널은 극히 고온의 연소 가스에 노출된다. 이와 같이, 미통을 구성하는 패널은 극히 고온의 연소 가스에 노출되지만, 내구성의 향상이 요망되고 있다.

따라서 본 발명은 내구성을 높일 수 있는 연소기용 패널, 연소기, 연소 장치, 및 연소기용 패널의 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제1 양태로서의 연소기용 패널은,

축선이 연장되는 축 방향의 상류 측으로부터 하류 측으로 연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로의 주위를 획정하는 연소기용 패널이다. 이 연소기용 패널에는, 상기 연소 가스에 대향하는 내면과, 상기 내면과 상반하는 측을 향하는 외면과, 상기 외면으로부터 상기 내면을 관통한 개구와, 상기 내면과 상기 외면 사이를 상기 내면을 따른 방향으로 연장되고, 내부를 냉각 매체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 형성되어 있다. 복수의 상기 냉각 유로는, 각각 상기 외면에서 개구하여 내부에 냉각 매체를 인도하는 입구와, 상기 내면에서 개구하여 내부를 흘러온 상기 냉각 매체를 배출하는 출구를 갖는다. 복수의 상기 냉각 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 위치로부터 상기 내면을 따른 방향으로 연장되는 복수의 상기 냉각 유로가, 각각 개구 주위 유로를 이룬다. 복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 출구보다도 상기 입구가 상기 개구 측에 형성되어 있는 개구 주위 유로는, 각각 개구 측 입구 유로를 이룬다. 상기 개구 측 입구 유로의 개수는 모든 상기 개구 주위 유로의 반수(半數)보다 많거나, 또는 모든 상기 개구 주위 유로가 상기 개구 측 입구 유로이다.

연소기용 패널 중에서 개구의 주위에는, 개구의 형성 과정에서 발생한 응력이 남아 있는 경우가 많다. 즉, 개구의 주위에는 잔류 응력이 존재하는 경우가 많다. 또한, 냉각 유로의 출구는 연소기용 패널의 내면에 형성되어 있다. 이 때문에, 연소기용 패널의 내면이며, 이 출구의 주위에도, 잔류 응력이 존재하는 경우가 많다.

만일, 개구 주위 유로의 출구를 개구 측에 형성하면, 개구의 가장자리에 개구 주위 유로의 출구가 극히 근접한다. 이 때문에, 고온의 연소 가스에 대향하는 연소기용 패널의 내면이며, 개구의 주위에는, 보다 높은 응력이 남게 된다. 따라서 개구의 가장자리로부터 개구 주위 유로까지의 최단 거리를 크게 하면, 개구 주위에 넓은 무냉각(無冷却) 영역이 발생하게 되고, 이 무냉각 영역에 높은 열응력이 발생한다. 또한, 개구 주위 유로의 출구에 도달하는 냉각 공기는 개구 주위 유로를 흘러온 냉각 공기이기 때문에, 개구 주위 유로를 흐르고 있는 과정에서 가열되고 있어, 냉각 능력이 낮다. 따라서 개구 주위의 냉각 능력이 저하하며, 이 관점으로부터도, 이 개구 주위에 높은 열응력이 발생한다.

따라서 상기 연소기용 패널에서는, 모든 개구 주위 유로의 반수보다 개구 측 입구 유로의 개수를 많게 하고 있거나, 또는 모든 개구 주위 유로를 개구 측 입구 유로로 하고 있다. 개구 주위 유로의 입구는 연소기용 패널의 외면에 형성된다. 이 때문에, 고온의 연소 가스에 대향하는 연소기용 패널의 내면이며, 개구의 주위의 잔류 응력을, 개구 주위 유로의 출구를 개구 측에 형성한 경우보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에, 개구의 가장자리로부터 개구 주위 유로까지의 최단 거리를 작게 할 수 있다. 또한, 개구 주위 유로의 입구에 유입해 온 냉각 공기는, 아직 개구 주위 유로를 흐르고 있지 않는 냉각 공기이기 때문에, 냉각 능력이 높다. 따라서 상기 연소기용 패널에서는, 공기 개구 주위의 냉각 능력이 높아져서, 이 개구 주위의 열응력 발생을 억제할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제2 양태로서의 연소기용 패널은,

상기 제1 양태의 상기 연소기용 패널에 있어서, 복수의 상기 개구 주위 유로 중, 일부가 상기 개구 측 입구 유로이며, 나머지 일부가 상기 출구보다도 상기 입구가 상기 개구 측에 형성되어 있지 않은 비개구 측 입구 유로이며, 상기 비개구 측 입구 유로는 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에서 상기 개구 측 입구 유로에 인접하고, 다른 상기 비개구 측 입구 유로와 인접하고 있지 않다.

상기 연소기용 패널에서는, 개구 주위에서 냉각 능력이 낮은 영역을 극히 좁게 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제3 양태로서의 연소기용 패널은,

이상의 어느 하나의 상기 연소기용 패널에 있어서, 복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에서 서로 인접하고 있는 2개의 개구 주위 유로는 모두 상기 개구 측 입구 유로이며, 상기 2개의 개구 측 입구 유로는 유로 길이가 서로 다르다.

서로 인접하는 2개의 개구 측 입구 유로의 각각의 유로 길이가 동일한 경우, 하나의 개구 측 입구 유로의 출구가, 이 하나의 개구 측 입구 유로의 연장 방향(extending direction)에서, 다른 개구 측 입구 유로의 출구 위치와 거의 동일한 위치가 된다. 즉, 2개의 개구 측 입구 유로의 출구가 서로 근접하게 된다. 개구 측 입구 유로의 출구에 도달하는 냉각 공기는 개구 측 입구 유로를 흘러온 냉각 공기이기 때문에, 냉각 능력이 낮다. 따라서 2개의 개구 측 입구 유로의 개구에 대해 먼 측의 각 단부를 포함하는 영역은 냉각 능력이 낮은 영역이 된다.

따라서 상기 연소기용 패널에서는, 유로 길이가 짧은 개구 측 입구 유로와 유로 길이가 긴 개구 측 입구 유로를 인접시키고 있다. 이 결과, 2개의 개구 측 입구 유로의 출구의 상호 간 거리가 커지고, 냉각 능력이 낮은 영역을 이산시키고 또한 좁게 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제4 양태로서의 연소기용 패널은,

상기 제3 양태의 상기 연소기용 패널에 있어서, 상기 2개의 개구 측 입구 유로 중 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로의 연장선 상에, 상기 제1 개구 측 입구 유로에 인접하는 상기 냉각 유로로서의 제1 인접 유로가 배치되어 있다. 상기 2개의 개구 측 입구 유로 중 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로의 연장선 상에, 상기 제2 개구 측 입구 유로에 인접하는 상기 냉각 유로로서의 제2 인접 유로가 배치되어 있다. 상기 제1 인접 유로는 상기 입구보다도 상기 개구 측에 상기 출구가 형성되고, 상기 제2 인접 유로는 상기 출구보다도 상기 개구 측에 상기 입구가 형성되어 있다.

상기 연소기용 패널에서는, 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로의 연장선 상에 배치되어 있는 제2 인접 유로의 입구를 개구 측에 형성하고 있다. 즉, 상기 연소기용 패널에서는, 제2 개구 측 입구 유로의 출구와 제2 인접 유로의 입구가 제2 개구 측 입구 유로의 연장 방향으로 인접하고 있다. 이 때문에, 제2 개구 측 입구 유로에서 개구에 대해 먼 측으로 출구이더라도, 제2 인접 유로의 입구로부터 유입하는 냉각 공기에 의해, 이 제2 개구 측 입구 유로의 출구를 포함하는 영역에 있어서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 상기 연소기용 패널에서는, 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로의 연장선 상에 배치되어 있는 제1 인접 유로의 출구를 개구 측에 형성하고 있다. 이 때문에, 제1 개구 측 입구 유로의 출구를 포함하는 영역에 있어서의 냉각 능력을, 제1 인접 유로를 흐르는 냉각 공기로 보충할 수 없다. 그러나 제1 개구 측 입구 유로는 제2 개구 측 입구 유로보다 유로 길이가 짧기 때문에, 제1 개구 측 입구 유로의 출구에 도달한 냉각 공기의 냉각 능력은 그다지 저하하고 있지 않다. 이 때문에, 제1 개구 측 입구 유로의 출구를 포함하는 유역에 있어서의 냉각 능력은 그다지 낮지 않다.

따라서 상기 연소기용 패널에서는, 개구 주위 유로를 제외한 냉각 유로와 개구 주위 유로 중 개구 측 입구 유로와의 경계를 포함하는 영역에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제5 양태로서의 연소기용 패널은,

상기 제3 또는 제4 양태의 상기 연소기용 패널에 있어서, 상기 2개의 개구 측 입구 유로 사이의 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에 있어서의 간격은, 상기 2개의 개구 측 입구 유로 중, 한쪽의 유로가 연장되어 있는 유로 연장 방향에서의 복수의 위치에서 동일한 간격이다.

상기 연소기용 패널에서는, 2개의 개구 측 입구 유로 사이에 있어서, 2개의 개구 측 입구 유로 중, 한쪽의 유로가 연장되어 있는 유로 연장 방향의 복수의 위치에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제6 양태로서의 연소기용 패널은,

이상의 어느 하나의 상기 연소기용 패널에 있어서, 상기 개구의 주위에는, 상기 내면 및 상기 외면이 상기 개구의 가장자리에 근접함에 따라, 점점 상기 축선에 대한 직경 방향이며 상기 연소 가스 유로로부터 멀어지는 외측으로 구부러지는 굴곡부(bent portion)가 형성되어 있다. 복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 개구 측 입구 유로는 상기 개구 측의 단부가 상기 굴곡부 중에 형성되어 있다.

개구의 주위에, 프레스 가공으로 굴곡부를 형성한 경우, 연소기용 패널의 외면으로서 개구의 주위에는, 프레스 가공에 의해 압축 응력이 잔류 응력으로서 남는다. 따라서 이 연소기용 패널의 외면으로서 개구의 주위에, 개구 측 입구 유로의 입구를 형성해도, 이 입구의 가장자리에는 압축 응력이 작용하기 때문에, 크랙(crack)이 발생하기 어렵다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제7 양태로서의 연소기용 패널은,

이상의 어느 하나의 상기 연소기용 패널에 있어서, 복수의 상기 개구 주위 유로가 연장되는 방향은 모두 상기 축 방향의 방향 성분을 포함하는 방향이다.

상기 연소기용 패널에서는, 2개의 개구 주위 유로 사이에 있어서, 축 방향의 각 위치에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제8 양태로서의 연소기는,

이상의 어느 하나의 상기 연소기용 패널과, 상기 연소기용 패널에 의해 획정되는 상기 연소 가스 유로의 상기 상류 측으로부터 상기 연소 가스 유로 내에 연료 및 공기를 분사하는 연료 분사기를 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제9 양태로서의 연소 장치는,

상기 제8 양태의 상기 연소기와, 상기 개구로부터 상기 연소 가스 유로 중에 공기를 공급하는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관을 흐르는 공기의 유량을 조절하는 밸브를 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제10 양태로서의 가스 터빈은,

상기 제9 양태의 상기 연소 장치와, 상기 연소기 내에서 생성된 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제11 양태로서의 연소기용 패널의 냉각 방법은,

연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로의 주위를 획정하는 연소기용 패널의 냉각 방법이다. 상기 연소기용 패널에는, 상기 연소 가스에 대향하는 내면과, 상기 내면과 상반하는 외측을 향하는 외면과, 상기 외면으로부터 상기 내면을 관통한 개구와, 상기 내면과 상기 외면 사이를 상기 내면을 따른 방향으로 연장되고, 내부를 냉각 매체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 형성되어 있다. 복수의 상기 냉각 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 위치로부터 상기 내면을 따른 방향으로 연장되는 복수의 상기 냉각 유로가, 각각 개구 주위 유로를 이룬다. 복수의 상기 개구 주위 유로 중 개구 측 입구 유로의 개수는, 모든 상기 개구 주위 유로의 반수보다 많거나, 또는 모든 상기 개구 주위 유로가 상기 개구 측 입구 유로이다. 상기 개구 측 입구 유로에 대해, 상기 개구 측 입구 유로의 상기 개구 측이자 상기 외측으로부터 상기 냉각 매체를 공급하고, 상기 개구 측 입구 유로 중에서 상기 냉각 매체가 공급된 위치보다 상기 개구로부터 먼 위치이자 상기 내면으로부터, 상기 개구 측 입구 유로를 흐른 상기 냉각 매체를 유출시킨다.

본 발명에 관한 일 양태에서는, 연소기용 패널의 내구성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 연소기 주위의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 미통의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 관한 실시형태에 있어서의 연소기용 패널의 평면도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 V-V선 단면도이다.
도 6은 도 4에 있어서의 VI-VI선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 관한 실시형태의 변형예에 있어서의 연소기용 패널의 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

「실시형태」

본 실시형태의 가스 터빈은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 외기(Ao)를 압축하여 압축 공기(A)를 생성하는 압축기(1)와, 연료(F)를 압축 공기(A) 중에서 연소시켜 연소 가스(G)를 생성하는 연소 장치(2)와, 연소 가스(G)에 의해 구동하는 터빈(3)을 구비하고 있다.

압축기(1)는, 회전 축선(Xr)을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터(1a)와, 압축기 로터(1a)를 회전 가능하게 덮는 압축기 차실(車室)(1b)을 갖는다. 터빈(3)은, 회전 축선(Xr)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(3a)와, 터빈 로터(3a)를 회전 가능하게 덮는 터빈 차실(3b)을 갖는다. 압축기 로터(1a)의 회전 축선(Xr)과 터빈 로터(3a)의 회전 축선(Xr)은 동일 직선 상에 위치하고 있다. 이 압축기 로터(1a)와 이 터빈 로터(3a)는 서로 연결되어 가스 터빈 로터(5)를 구성한다. 가스 터빈 로터(5)에는, 예를 들어 발전기(GEN)의 로터가 연결되어 있다.

가스 터빈은, 또한 가스 터빈 로터(5)를 회전 가능하게 덮는 중간 차실(4)을 구비하고 있다. 압축기 차실(1b), 중간 차실(4), 및 터빈 차실(3b)은 이 순서로 회전 축선(Xr)이 연장되는 방향으로 나란히 있다. 압축기 차실(1b), 중간 차실(4), 및 터빈 차실(3b)은 서로 접속되어, 가스 터빈 차실(6)을 구성한다.

연소 장치(2)는 복수의 연소기(10)를 구비한다. 연소기(10)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 내부에서 연료(F)가 연소하는 미통(20)과, 미통(20) 내에 연료(F) 및 압축 공기(A)를 보내는 연료 분사기(11)를 갖는다. 복수의 연소기(10)는 회전 축선(Xr)을 중심으로 하여 원주 방향으로 나란하고, 중간 차실(4)에 고정되어 있다. 각 연소기(10)는 압축기(1)에서 압축된 압축 공기(A)가 떠도는 중간 차실(4) 내에 배치되어 있다. 연소 장치(2)는, 또한 복수의 연소기마다의 미통(20) 내에 압축 공기(A)를 공급하는 공기 공급관(15)과, 이 공기 공급관(15)을 흐르는 공기의 유량을 조절하는 밸브(16)를 갖는다. 공기 공급관(15) 및 밸브(16)는 모두 중간 차실(4) 내에 배치되어 있다. 미통(20) 내에는, 밸브(16) 및 공기 공급관(15)을 통해 중간 차실(4) 내의 압축 공기(A)를 공급할 수 있다.

연료 분사기(11)는, 연료(F) 및 압축 공기(A)를 분사하는 복수의 버너(12)와, 복수의 버너(12)를 보유하는 버너 보유 통(13)을 구비하고 있다. 복수의 버너(12)는 모두 연소기 축선(Xc)과 평행하게 버너 보유 통(13)에 의해 지지되어 있다. 또한, 복수의 버너(12)는 모두 연소기 축선(Xc)이 연장되는 축 방향(Da)의 한쪽 측으로부터 다른 쪽 측을 향해 연료(F)를 분사한다. 또한, 복수의 버너(12)는 모두 축 방향(Da)의 한쪽 측으로부터 다른 쪽 측을 향해 압축 공기(A)를 1차 공기(A1)로서 분사한다.

미통(20)은 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 연소기 축선(Xc) 주위에 원통상을 이루고, 연소 가스(G)가 흐르는 연소 가스 유로(21)의 주위를 획정한다. 또한, 이하에서는, 축 방향(Da)의 상기 한쪽 측을 상류 측(Su), 축 방향(Da)의 상기 다른 쪽 측을 하류 측(Sd)이라고 한다. 또한, 연소기 축선(Xc)에 대한 원주 방향을 간단히 원주 방향(Dc)이라고 하고, 연소기 축선(Xc)에 대한 직경 방향을 간단히 직경 방향(Dr)이라고 한다. 또한, 이 직경 방향에서 연소기 축선(Xc)으로부터 멀어지는 측을 직경 방향 외측(Dro), 이 반대 측을 직경 방향 내측(Dri)이라고 한다. 또한, 미통(20)과 버너 보유 통(13)이 일체화하여, 연소 통이라고 부르는 것도 있다.

본 실시형태의 미통(20)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 원통상 몸통부(30)와 이 몸통부(30)의 하류 측(Sd)에 접합되어 있는 출구 플랜지부(25)를 갖는다.

출구 플랜지부(25)는, 연소기 축선(Xc) 주위에 원통상을 이루고 연소 가스 유로(21)의 일부를 획정하는 통(26)과, 통(26)의 하류 단부에 형성되어 있는 플랜지(27)를 갖는다. 플랜지(27)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 미통(20)을 터빈(3)의 연소 가스 입구부(3i)에 접속하기 위한 것이다. 통(26)과 플랜지(27)는, 예를 들어 주조 등에 의해 일체 성형되어, 출구 플랜지부(25)를 이룬다. 통(26)의 내주면에는, 도시되어 있지 않은 단열 코팅(Thermal Barrier Coating: TBC) 층이 실시되어 있다.

몸통부(30)는 연소기 축선(Xc) 주위에 원통상을 이루고, 연소 가스 유로(21)의 일부를 획정한다. 이 몸통부(30)는 굴곡된 복수의 연소기용 패널(31)을 갖고 구성된다. 굴곡된 복수의 연소기용 패널(31)은 원주 방향(Dc)으로 나란하며, 각 연소기용 패널(31)의 원주 방향(Dc)의 단부 상호를 용접으로 접합되어, 원통상으로 형성된다. 또한, 도 3에 나타내는 몸통부(30)는 2장의 연소기용 패널(31)을 원주 방향(Dc)으로 나란한 것이다. 그러나 몸통부(30)는, 예를 들어 3장 이상, 예를 들어 4장의 연소기용 패널(31)을 원주 방향(Dc)으로 나란한 것일 수도 있다. 또한, 몸통부(30)는 1장의 연소기용 패널(31)을 원통상으로 굴곡시켜, 1장의 연소기용 패널(31)의 단부 상호를 용접으로 접합한 것일 수도 있다.

연소기용 패널(31)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 외측 판(32)과 내측 판(34)을 갖는다. 외측 판(32)에서 상반하는 방향을 향하고 있는 한 쌍의 면 중, 한쪽의 면이 외면(32o)을 이루고, 다른 쪽의 면이 접합면(32c)을 이룬다. 또한, 내측 판(34)에서 상반하는 방향을 향하고 있는 한 쌍의 면 중, 한쪽의 면이 접합면(34c)을 이루고, 다른 쪽의 면이 내면(34i)을 이룬다. 외측 판(32)의 접합면(32c)에는, 외면(32o) 측으로 오목하고, 일정 방향으로 긴 복수의 긴 홈(33)이 형성되어 있다. 외측 판(32)과 내측 판(34)은 서로의 접합면(32c, 34c) 상호가 납땜 등으로 접합되어, 연소기용 패널(31)을 형성한다. 외측 판(32)과 내측 판(34)의 접합에 의해, 외측 판(32)에 형성되어 있는 긴 홈(33)의 개구가 내측 판(34)에 의해 막히고, 이 긴 홈(33) 내가 냉각 유로(35)가 된다. 따라서 복수의 냉각 유로(35)는 연소기용 패널(31)의 외면(32o)과 내면(34i) 사이를, 내면(34i)을 따른 방향으로 연장되어 있다.

복수의 냉각 유로(35)는, 각각 연소기용 패널(31)의 외면(32o)에서 개구하여 내부에 압축 공기(A)를 인도하는 입구(36i)와, 연소기용 패널(31)의 내면(34i)에서 개구하여 내부를 흘러온 압축 공기(A)를 배출하는 출구(36o)를 갖는다. 즉, 본 실시형태에서는, 각 냉각 유로는 각각 독립한 하나의 입구, 및 독립한 하나의 출구를 갖는다. 입구(36i)는 냉각 유로(35)의 연장 방향의 2개의 단부 중, 한쪽의 단부의 위치에 형성된다. 또한, 출구(36o)는, 냉각 유로(35)의 연장 방향의 2개의 단부 중, 다른 쪽의 단부의 위치에 형성된다.

복수의 연소기용 패널(31)은 각각 내측 판(34)의 내면(34i)이 미통(20)의 내주 측을 향하고 또한 외측 판(32)의 외면(32o)이 미통(20)의 외주 측을 향하고, 또한 복수의 냉각 유로(35)가 연장되는 방향이 축 방향(Da)이 되도록 배치되어, 전술한 바와 같이 원주 방향(Dc)의 단부 상호가 접합된다. 이 때문에, 몸통부(30)의 복수의 냉각 유로(35)는 모두 실질적으로 축 방향(Da)으로 연장되고, 원주 방향(Da)에서 인접하는 2개의 냉각 유로(35)의 간격은 축 방향(Da)의 어느 위치에서도 실질적으로 동일한 간격이다. 연소기용 패널(31)의 내면(34i)에는, 단열 코팅층(39)이 실시된다. 따라서 외측 판(32)의 외면(32o)은 몸통부(30)의 외면이 되고, 단열 코팅층(39)의 표면이 몸통부(30)의 내면이 된다.

몸통부(30)에는, 도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 외측(Dro)으로부터 직경 방향 내측(Dri)을 관통하는 2차 공기 개구(37)가 형성되어 있다. 환언하면, 복수의 연소기용 패널(31) 중 하나의 연소기용 패널(31)에는, 이 연소기용 패널(31)의 외면(32o)으로부터 내면(34i)을 관통하는 2차 공기 개구(37)가 형성되어 있다. 전술한 공기 공급관(15)은 이 2차 공기 개구(37)의 가장자리에 접속된다. 또한, 공기 공급관(15)과 2차 공기 개구(37)의 가장자리와의 접속은 플랜지 접속일 수도 있다. 미통(20)의 몸통부(30) 내에는, 밸브(16) 및 공기 공급관(15)을 통해, 이 2차 공기 개구(37)로부터, 이 중간 차실(4) 내의 압축 공기(A)가 필요에 따라 2차 공기(A2)로서 공급된다.

연소기용 패널(31)의 2차 공기 개구(37)의 주위에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 연소기용 패널(31)의 내면(34i) 및 외면(32o)이 2차 공기 개구(37)의 가장자리에 근접함에 따라, 점점 직경 방향 외측(Dro)으로 구부러지는 굴곡부(38)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(38)는, 예를 들어 프레스 성형 등의 소성 가공에 의해 형성된다.

여기서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 냉각 유로(35) 중 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 위치로부터 내면(34i)을 따른 방향으로 연장되는 복수의 냉각 유로(35)를, 각각 개구 주위 유로(35a)로 한다. 따라서 개구 주위 유로(35a)의 개구 측의 단부로부터 2차 공기 개구(37)의 가장자리까지의 최단 거리를 이루는 영역에는, 다른 냉각 유로(35)는 존재하지 않는다. 본 실시형태에 있어서, 모든 개구 주위 유로(35a)는 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어, 개구 측 입구 유로(35ai)를 이룬다. 이 때문에, 모든 개구 주위 유로(35a)는 2 차 공기 개구(37)에 대해 먼 측의 단부에 출구(36o)가 형성되어 있다.

복수의 개구 주위 유로(35a)에는, 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)와 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)가 있다. 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)와 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)는 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 방향에서, 교대로 배치되어 있다. 환언하면, 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 방향에서 인접하는 2개의 개구 측 입구 유로(35ai) 중 한쪽의 개구 측 입구 유로(35ai)가 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)를 이루고, 다른 쪽의 개구 측 입구 유로(35ai)가 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)를 이룬다.

복수의 냉각 유로(35) 중 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 연장선 상이며, 이 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)에 대해 축 방향(Da)에서 인접하는 냉각 유로(35)는 제1 인접 유로(35b1)를 이룬다. 이 제1 인접 유로(35b1)는 개구 측의 단부에 출구(36o)가 형성되고, 2차 공기 개구(37)에 대해 먼 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어 있다. 따라서 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 출구(36o)와, 제1 인접 유로(35b1)의 출구(36o)는 축 방향(Da)에서 인접하고 있다. 또한, 복수의 냉각 유로(35) 중 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)의 연장선 상이며, 이 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)에 대해 축 방향(Da)에서 인접하는 냉각 유로(35)는, 제2 인접 유로(35b2)를 이룬다. 이 제2 인접 유로(35b2)는 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되고, 2차 공기 개구(37)에 대해 먼 측의 단부에 출구(36o)가 형성되어 있다. 따라서 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)의 출구(36o)와, 제2 인접 유로(35b2)의 입구(36i)는, 축 방향(Da)에서 인접하고 있다.

개구 주위 유로(35a)를 제외한 복수의 냉각 유로(35b) 중 축 방향(Da)에서 인접하는 2개의 냉각 유로(35b)에서는, 한쪽의 냉각 유로(35b)의 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어 있는 경우, 다른 쪽의 냉각 유로(35b)의 개구 측의 단부에 출구(36o)가 형성되어 있다. 즉, 축 방향(Da)에서 인접하는 2개의 냉각 유로(35b) 중 한쪽의 냉각 유로(35b)의 입구(36i)와, 다른 쪽의 냉각 유로(35b)의 출구(36o)가 축 방향(Da)에서 인접하고 있다.

복수의 개구 주위 유로(35a)의 개구 측의 단부는 도 6에 나타내는 바와 같이, 개구 주위의 굴곡부(38) 중에 형성되어 있다. 따라서 이 굴곡부(38)에는, 개구 주위 유로(35a), 즉 개구 측 입구 유로(35ai)의 입구(36i)가 형성되어 있다.

이상으로 설명한 본 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 동작 및 작용에 대해 설명한다.

압축기(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 외기(Ao)를 흡입하고, 이를 압축하여 압축 공기(A)를 생성한다. 이 압축 공기(A)는 중간 차실(4)을 거쳐, 연소기(10)의 버너 보유 통(13) 내에 1차 공기(A1)로서 유입한다. 버너 보유 통(13)에 유입한 1차 공기(A1)는 이 버너 보유 통(13)으로부터 미통(20) 내에 분사된다. 경우에 따라, 버너 보유 통(13)에 유입한 1차 공기(A1)는 이 버너 보유 통(13) 내의 버너(12) 내에 유입하고, 이 버너(12)로부터 미통(20) 내에 분사된다. 연소기(10)의 각 버너(12)에는, 외부로부터 연료(F)가 공급된다. 버너(12)에 유입한 연료(F)는 이 버너(12)로부터 미통(20) 내에 분사된다. 미통(20) 내에 분사된 연료(F)는 1차 공기(A1) 중에서 연소한다. 이 결과, 이 미통(20) 내에서는 연소 가스(G)가 생성된다.

미통(20)의 몸통부(30) 내에는, 밸브(16) 및 공기 공급관(15)을 통해, 몸통부(30)의 2차 공기 개구(37)로부터, 중간 차실(4) 내의 압축 공기(A)가 2차 공기(A2)로서 공급되는 경우가 있다. 이 2차 공기(A2)는, 예를 들어 미통(20) 내의 연료 공연비(air fuel ratio)의 조절을 위해 이용하게 한다.

미통(20) 내에서 생성된 고온 고압의 연소 가스(G)는 미통(20) 내에 하류 측(Sd)으로 흘러, 터빈(3)의 연소 가스 입구부(3i)로부터 터빈(3) 내에 유입한다. 터빈 로터(3a)는 이 연소 가스(G)에 의해 회전한다. 터빈 로터(3a)가 회전하면, 예를 들어 이에 연결되어 있는 발전기(GEN)의 로터가 회전하고, 이 발전기(GEN)는 발전한다.

미통(20)의 내면(34i)은 고온의 연소 가스(G)에 노출된다. 이 때문에, 미통(20)의 내면(34i)에는, 단열 코팅층(39)이 실시되어 있다. 또한, 미통(20)을 구성하는 연소기용 패널(31)에 있어서의 냉각 유로(35)에는, 이 미통(20)의 외측에 존재하는 압축 공기(A)가 냉각 공기(냉각 매체)(Ac)로서 유입하고, 이 냉각 공기(Ac)에 의해 연소기용 패널(31)이 냉각된다.

압축 공기(A)는, 냉각 공기(Ac)로서, 연소기용 패널(31)의 외면(32o)에서 개방하고 있는 입구(36i)로부터 냉각 유로(35) 내에 유입한다. 냉각 공기(Ac)는 냉각 유로(35)를 흐르는 과정에서, 연소기용 패널(31)과 열교환하여, 이 연소기용 패널(31)을 냉각한다. 냉각 공기(Ac)는 연소기용 패널(31)의 내면(34i)에서 개방하고 있는 출구(36o)로부터 연소 가스 유로(21)에 유출한다. 연소 가스 유로(21)에 유출한 냉각 공기(Ac)의 일부는 미통(20)의 내면(34i)을 따라 흘러, 이 내면(34i)을 필름 냉각 한다.

연소기용 패널(31) 중에서 2차 공기 개구(37)의 주위에는, 2차 공기 개구(37)의 형성 과정에서 발생한 응력이 남아 있는 경우가 많다. 즉, 2차 공기 개구(37)의 주위에는 잔류 응력이 존재하는 경우가 많다. 또한, 냉각 유로(35)의 출구(36o)는 연소기용 패널(31)의 내면(34i)에 형성되어 있다. 이 때문에, 연소기용 패널(31)의 내면(34i)이며, 이 출구(36o)의 주위에도, 잔류 응력이 존재하는 경우가 많다.

만일, 개구 주위 유로(35a)의 개구 측의 단부에 출구(36o)를 형성하면, 2차 공기 개구(37)의 가장자리에 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)가 극히 근접한다. 이 때문에, 고온의 연소 가스(G)에 대향하는 연소기용 패널(31)의 내면(34i)이며, 2차 공기 개구(37)의 주위에는, 보다 높은 응력이 남게 된다. 따라서 2차 공기 개구(37)의 가장자리로부터 개구 주위 유로(35a)까지의 최단 거리를 크게 하면, 2차 공기 개구(37) 주위에 넓은 무냉각 영역이 발생하게 되고, 이 무냉각 영역에 높은 열응력이 발생한다. 또한, 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)에 도달하는 냉각 공기(Ac)는 개구 주위 유로(35a)를 흘러온 냉각 공기(Ac)이기 때문에, 개구 주위 유로(35a)를 흐르고 있는 과정에서 가열되고 있어, 냉각 능력이 낮다. 따라서 2차 공기 개구(37) 주위의 냉각 능력이 저하하며, 이 관점으로부터도, 이 2차 공기 개구(37) 주위에 높은 열응력이 발생한다.

또한, 2차 공기 개구(37)의 주위에, 전술한 굴곡부(38)를 프레스 가공으로 형성한 경우, 2차 공기 개구(37)의 주위에 보다 높은 응력(잔류 응력)이 남게 된다. 특히, 연소기용 패널(31)의 내면(34i)이며 2차 공기 개구(37)의 주위에는, 프레스 가공에 의해 인장 응력이 잔류 응력으로서 남는다. 이 연소기용 패널(31)의 내면(34i)이며 2차 공기 개구(37)의 주위에, 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)를 형성하면, 이 출구(36o)의 가장자리에 인장 응력이 작용하고, 이 출구(36o)의 가장자리를 기점으로 하여 크랙이 발생하기 쉽다.

따라서 본 실시형태에서는, 모든 개구 주위 유로(35a)에 관해, 개구 측의 단부에 입구(36i)를 형성하고 있다. 개구 주위 유로(35a)의 입구(36i)는 연소기용 패널(31)의 외면(32o)에 형성된다. 이 때문에, 고온의 연소 가스(G)에 대향하는 연소기용 패널(31)의 내면(34i)에 있어서, 2차 공기 개구(37)의 주위 잔류 응력을, 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)를 개구 측에 단부에 형성한 경우보다도 작게 할 수 있다. 따라서 2차 공기 개구(37)의 가장자리로부터 개구 주위 유로(35a)까지의 최단 거리를 작게 할 수 있고, 2차 공기 개구(37) 주위의 무냉각 영역을 극히 작게 할 수 있다. 또한, 개구 주위 유로(35a)의 입구(36i)에 유입해 온 냉각 공기(Ac)는 아직 개구 주위 유로(35a)를 흐르고 있지 않는 냉각 공기(Ac)이기 때문에, 냉각 능력이 높다. 따라서 2차 공기 개구(37) 주위의 냉각 능력이 높아지고, 이 2차 공기 개구(37) 주위의 열응력 발생을 억제할 수 있다.

또한, 2차 공기 개구(37)의 주위에, 전술한 굴곡부(38)를 프레스 가공으로 형성한 경우, 연소기용 패널(31)의 외면(32o)이며 2차 공기 개구(37)의 주위에는, 프레스 가공에 의해 압축 응력이 잔류 응력으로서 남는다. 이 연소기용 패널(31)의 외면(32o)이며 2차 공기 개구(37)의 주위에, 개구 주위 유로(35a)의 입구(36i)를 형성하여도, 이 입구(36i)의 가장자리에는 압축 응력이 작용하기 때문에, 크랙이 발생하기 어렵다.

따라서 본 실시형태에서는, 연소기용 패널(31)에 있어서의 2차 공기 개구(37) 주위의 내구성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 모든 개구 주위 유로(35a)에 관해, 개구 측의 단부에 입구(36i)를 형성하고, 또한 복수의 개구 주위 유로(35a)의 유로 길이를 서로 동일하게 한 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 방향에서 인접하는 2개의 개구 주위 유로(35a)(개구 측 입구 유로(35ai))의 각각의 출구(36o)의 위치가, 축 방향(Da)에서 거의 동일한 위치가 된다. 즉, 2개의 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)가 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 방향에서 서로 근접하게 된다. 전술한 바와 같이, 개구 주위 유로(35a)의 출구(36o)에 도달하는 냉각 공기(Ac)는, 개구 주위 유로(35a)를 흘러온 냉각 공기(Ac)이기 때문에, 냉각 능력이 낮다. 따라서 2개의 개구 주위 유로(35a)의 2차 공기 개구(37)에 대해 먼 측의 각 단부를 포함하는 영역은, 냉각 능력이 낮은 영역이 된다.

따라서 본 실시형태에서는, 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)와 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)를 교대로 배치하고 있다. 이 결과, 2개의 개구 측 입구 유로(35ai)의 출구(36o)의 상호 간 거리가 커지고, 냉각 능력이 낮은 영역을 이산시키고 또한 좁게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)의 연장선 상에 배치되어 있는 제2 인접 유로(35b2)의 입구(36i)를 개구 측의 단부에 형성하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)의 출구(36o)와 제2 인접 유로(35b2)의 입구(36i)가 축 방향(Da)에서 인접하고 있다. 이 때문에, 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)에서 2차 공기 개구(37)에 대해 먼 측의 단부가 출구(36o)이더라도, 제2 인접 유로(35b2)의 입구(36i)로부터 유입하는 냉각 공기(Ac)에 의해, 이 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)의 출구(36o)를 포함하는 영역에 있어서의 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 연장선 상에 배치되어 있는 제1 인접 유로(35b1)의 출구(36o)를 개구 측의 단부에 형성하고 있다. 이 때문에, 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 출구(36o)를 포함하는 영역에 있어서의 냉각 능력을, 제1 인접 유로(35b1)를 흐르는 냉각 공기(Ac)로 보충할 수 없다. 그러나 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)는 제2 개구 측 입구 유로(35ai2)보다 유로 길이가 짧기 때문에, 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 출구(36o)에 도달한 냉각 공기(Ac)의 냉각 능력은 그다지 저하되어 있지 않다. 이 때문에, 제1 개구 측 입구 유로(35ai1)의 출구(36o)를 포함하는 흐름 영역에 있어서의 냉각 능력은 그다지 낮지 않다.

따라서 본 실시형태에서는, 개구 주위 유로(35a)를 제외한 냉각 유로(35b)와 개구 주위 유로(35a)와의 경계를 포함하는 영역에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 축 방향(Da)에서 인접하는 2개의 냉각 유로(35b) 중 한쪽의 냉각 유로(35b)의 입구(36i)와, 다른 쪽의 냉각 유로(35b)의 출구(36o)가 축 방향(Da)에서 인접하고 있다. 이 때문에, 다른 쪽의 냉각 유로(35b)의 출구(36o)를 포함하는 영역에서의 냉각 능력을, 한쪽의 냉각 유로(35b)를 흐르는 냉각 공기(Ac)로 보충할 수 있다. 따라서 개구 주위 유로(35a)를 제외한 복수의 냉각 유로(35b)가 배치되어 있는 영역에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 개구 주위 유로(35a)를 제외한 냉각 유로(35b)와 개구 주위 유로(35a)와의 경계를 포함하는 영역, 및 개구 주위 유로(35a)를 제외한 냉각 유로(35b)가 배치되어 있는 영역에서의 냉각 능력의 균일화를 도모할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 이들 영역에서의 열응력의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 본 실시형태에서는, 이들 영역의 내구성도 높일 수 있다.

「각종 변형예」

본 실시형태의 2차 공기 개구(37)는 연소기용 패널(31)의 외면(32o) 측으로부터 내면(34i) 측으로 2차 공기(A2)를 인도하는 개구이다. 그러나 이 개구는 연소기용 패널(31)의 외면(32o)으로부터 연소기용 패널(31)의 내면(34i)을 관통한 개구일 수 있고, 2차 공기(A2)를 내면(34i) 측에 인도하는 것이 아닐 수도 있다.

본 실시형태의 모든 개구 주위 유로(35a)는 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어 있는 개구 측 입구 유로(35ai)이다. 그러나 도 7에 나타내는 바와 같이, 연소기용 패널(31a)에 형성되어 있는 복수의 개구 주위 유로(35a) 중 일부가 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어 있는 개구 측 입구 유로(35ai)이며, 나머지의 일부가 개구 측의 단부에 입구(36i)가 형성되어 있지 않은 비개구 측 입구 유로(35ao)일 수도 있다. 단, 이 경우, 개구 측 입구 유로(35ai)의 개수는 모든 개구 주위 유로(35a)의 반수보다 많게 해야 한다. 환언하면, 개구 측 입구 유로(35ai)의 개수는 비개구 측 입구 유로(35ao)의 개수보다 많게 해야 한다. 또한, 이 경우 비개구 측 입구 유로(35ao)는 개구 측 입구 유로(35ai)에 인접하고, 다른 비개구 측 입구 유로(35ao)에 인접하지 않는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서 개구 주위 유로(35a)를 포함하는 냉각 유로(35)의 모두는, 냉각 유로(35)의 연장 방향의 2개의 단부 중 한쪽의 단부 위치에 입구(36i)가 형성되고, 다른 쪽의 단부 위치에 출구(36o)가 형성되어 있다. 그러나 입구(36i) 및 출구(36o)는 냉각 유로(35)의 연장 방향의 단부 위치에 형성되어 있지 않을 수도 있다.

상기 실시형태에서는, 복수의 냉각 유로(35) 중 2차 공기 개구(37)의 가장자리를 따른 위치로부터 내면(34i)을 따른 방향으로 연장되는 복수의 냉각 유로(35)를 개구 주위 유로(35a)라고 하고, 개구 주위 유로(35a)의 개구 측의 단부로부터 2차 공기 개구(37)의 가장자리까지의 최단 거리를 이루는 영역에는, 다른 냉각 유로(35)는 존재하지 않는다. 그러나 연소기용 패널(31) 중에서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 굴곡부(38)가 시작되는 부분(X)으로부터 개구(37)까지의 영역 내에, 유로의 적어도 일부가 존재하는 냉각 유로(35)를 개구 주위 유로(35a)로 할 수도 있다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 개구(37)로부터 일정한 거리(Y)까지의 영역 내에, 적어도 일부가 존재하는 냉각 유로(35)를 개구 주위 유로(35a)로 할 수도 있다. 이 경우, 이 영역을 정하는 거리(Y)는 상기 영역 내에 일부가 존재하는 전체 냉각 유로(35) 중 개구 측 입구 유로(35ai)의 개수가 반수 이상이 되거나, 또는 개구 측 입구 유로(35ai)가 모두인 거리이다.

본 실시형태에 있어서 개구 주위 유로(35a)를 포함하는 냉각 유로(35)의 모두는, 연소기용 패널(31)의 내면(34i)을 따른 면 내에서 직선적으로 연장되어 있다. 그러나 냉각 유로(35)는 연소기용 패널(31)의 내면(34i)을 따른 면 내에서 구부러져 있는 부분을 가질 수도 있다.

본 실시형태에 있어서 모든 냉각 유로(35)는 유로의 연장 방향의 어느 위치에서도 단면적이 실질적으로 동일하다. 그러나 어떤 냉각 유로(35)는, 유로의 연장 방향의 위치 변화에 따라 단면적이 변화될 수도 있다. 예를 들어, 가열되기 쉬운 영역에서는, 유로의 단면적을 크게 할 수도 있다.

이상의 각 실시형태에 있어서, 연소기용 패널(31)은 외측 판(32)과 내측 판(34)의 2장이 접합되어 구성되어 있다. 그러나 연소기용 패널(31)은 단판으로 구성될 수도 있다.

산업상 이용 가능성

본 발명의 일 양태에 의하면, 연소기용 패널의 내구성을 향상시킬 수 있다.

1: 압축기
1a: 압축기 로터
1b: 압축기 차실
2: 연소 장치
3: 터빈
3a: 터빈 로터
3b: 터빈 차실
3i: 연소 가스 입구부
4: 중간 차실
5: 가스 터빈 로터
6: 가스 터빈 차실
10: 연소기
11: 연료 분사기
12: 버너
13: 버너 보유 통
15: 공기 공급관
16: 밸브
20: 미통
21: 연소 가스 유로
25: 출구 플랜지부
30: 몸통부
31, 31a: 연소기용 패널
32: 외측 판
32o: 외면
34: 내측 판
34i: 내면
35, 35b: 냉각 유로
35a: 개구 주위 유로
35ai: 개구 측 입구 유로
35ai1: 제1 개구 측 입구 유로
35ai2: 제2 개구 측 입구 유로
35ao: 비개구 측 입구 유로
35b1: 제1 인접 유로
35b2: 제2 인접 유로
36i: 입구
36o: 출구
37: 2차 공기 개구(또는, 간단히 개구)
38: 굴곡부
39: 단열 코팅층
A: 압축 공기
A1: 1차 공기
A2: 2차 공기
Ac: 냉각 공기(냉각 매체)
F: 연료
G: 연소 가스
Xr: 회전 축선
Xc: 연소기 축선
Da: 축 방향
Su: 상류 측
Sd: 하류 측
Dc: 원주 방향
Dr: 직경 방향
Dri: 직경 방향 내측
Dro: 직경 방향 외측

Claims

축선이 연장되는 축 방향의 상류 측으로부터 하류 측에 연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로의 주위를 획정하는 연소기용 패널에 있어서,
상기 연소 가스에 대향하는 내면과,
상기 내면과 상반하는 측을 향하는 외면과,
상기 외면으로부터 상기 내면을 관통한 개구와,
상기 내면과 상기 외면 사이를 상기 내면을 따른 방향으로 연장되고, 내부를 냉각 매체가 흐르는 복수의 냉각 유로,
가 형성되고,
복수의 상기 냉각 유로는, 각각 상기 외면에서 개구하여 내부에 냉각 매체를 인도하는 입구와, 상기 내면에서 개구하여 내부를 흘러온 상기 냉각 매체를 배출하는 출구를 갖고,
복수의 상기 냉각 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 위치로부터 상기 내면을 따른 방향으로 연장되는 복수의 상기 냉각 유로가, 각각 개구 주위 유로를 이루고,
복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 출구보다도 상기 입구가 상기 개구 측에 형성되어 있는 개구 주위 유로는, 각각 개구 측 입구 유로를 이루고,
상기 개구 측 입구 유로의 개수는, 모든 상기 개구 주위 유로의 반수보다 많거나, 또는 모든 상기 개구 주위 유로가 상기 개구 측 입구 유로인,
연소기용 패널.
제1항에 있어서,
복수의 상기 개구 주위 유로 중, 일부가 상기 개구 측 입구 유로이고, 나머지의 일부가 상기 출구보다도 상기 입구가 상기 개구 측에 형성되어 있지 않은 비개구 측 입구 유로이며,
상기 비개구 측 입구 유로는 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에서 상기 개구 측 입구 유로에 인접하고, 다른 상기 비개구 측 입구 유로와 인접하고 있지 않은,
연소기용 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에서 서로 인접하고 있는 2개의 개구 주위 유로는 모두 상기 개구 측 입구 유로이며,
상기 2개의 개구 측 입구 유로는 유로 길이가 서로 다른,
연소기용 패널.
제3항에 있어서,
상기 2개의 개구 측 입구 유로 중 유로 길이가 짧은 제1 개구 측 입구 유로의 연장선 상에, 상기 제1 개구 측 입구 유로에 인접하는 상기 냉각 유로로서의 제1 인접 유로가 배치되고,
상기 2개의 개구 측 입구 유로 중 유로 길이가 긴 제2 개구 측 입구 유로의 연장선 상에, 상기 제2 개구 측 입구 유로에 인접하는 상기 냉각 유로로서의 제2 인접 유로가 배치되며,
상기 제1 인접 유로는 상기 입구보다도 상기 개구 측에 상기 출구가 형성되고,
상기 제2 인접 유로는 상기 출구보다도 상기 개구 측에 상기 입구가 형성되어 있는,
연소기용 패널.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 2개의 개구 측 입구 유로 사이의 상기 개구의 가장자리를 따른 방향에 있어서의 간격은, 상기 2개의 개구 측 입구 유로 중, 한쪽의 유로가 연장되어 있는 유로 연장 방향의 복수의 위치에서 동일한 간격인,
연소기용 패널.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개구의 주위에는, 상기 내면 및 상기 외면이 상기 개구의 가장자리에 근접함에 따라, 점점 상기 축선에 대한 직경 방향이며 상기 연소 가스 유로로부터 멀어지는 외측으로 구부러지는 굴곡부가 형성되고,
복수의 상기 개구 주위 유로 중, 상기 개구 측 입구 유로는 상기 개구 측의 단부가 상기 굴곡부 중에 형성되어 있는,
연소기용 패널.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 개구 주위 유로가 연장되는 방향은 모두 상기 축 방향의 방향 성분을 포함하는 방향인,
연소기용 패널.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 연소기용 패널과,
상기 연소기용 패널에 의해 획정되는 상기 연소 가스 유로의 상기 상류 측으로부터 상기 연소 가스 유로 내에 연료 및 공기를 분사하는 연료 분사기,
를 구비하는 연소기.
제8항에 기재된 연소기와,
상기 개구로부터 상기 연소 가스 유로 중에 공기를 공급하는 공기 공급관과,
상기 공기 공급관을 흐르는 공기의 유량을 조절하는 밸브,
를 구비하는 연소 장치.
제9항에 기재된 연소 장치와,
상기 연소기 내에서 생성된 연소 가스에 의해 구동하는 터빈,
을 구비하는 가스 터빈.
연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로의 주위를 획정하는 연소기용 패널의 냉각 방법에 있어서,
상기 연소기용 패널은,
상기 연소 가스에 대향하는 내면과,
상기 내면과 상반하는 외측을 향하는 외면과,
상기 외면으로부터 상기 내면을 관통한 개구와,
상기 내면과 상기 외면 사이를 상기 내면을 따른 방향으로 연장되고, 내부를 냉각 매체가 흐르는 복수의 냉각 유로,
가 형성되고,
복수의 상기 냉각 유로 중, 상기 개구의 가장자리를 따른 위치로부터 상기 내면을 따른 방향으로 연장되는 복수의 상기 냉각 유로가, 각각 개구 주위 유로를 이루고,
복수의 상기 개구 주위 유로 중 개구 측 입구 유로의 개수는 모든 상기 개구 주위 유로의 반수보다 많거나, 또는 모든 상기 개구 주위 유로가 상기 개구 측 입구 유로이며,
상기 개구 측 입구 유로에 대해, 상기 개구 측 입구 유로의 상기 개구 측이자 상기 외측으로부터 상기 냉각 매체를 공급하고,
상기 개구 측 입구 유로 중에서 상기 냉각 매체가 공급된 위치보다 상기 개구로부터 먼 위치이자 상기 내면으로부터, 상기 개구 측 입구 유로를 흐른 상기 냉각 매체를 유출시키는,
연소기용 패널의 냉각 방법.