TWI641757B - 燃燒器用隔板、燃燒器、燃燒裝置、燃氣渦輪機，及燃燒器用隔板的冷卻方法 - Google Patents

Abstract

在燃燒器用隔板的外面與內面之間，形成有複數個冷卻流路(35)。冷卻流路(35)，係具有：在外面開口而將冷卻媒體導引至內部的入口(36i)、在內面開口而將在內部流動的冷卻媒體予以排出的出口(36o)。複數個冷卻流路(35)之中，從沿著燃燒器用隔板之開口(37)之邊緣的位置延伸的複數個冷卻流路(35)，各自成為開口周圍流路(35a)。複數個開口周圍流路(35a)之中，入口(36i)比起出口(36o)還形成在開口(37)側的開口周圍流路(35a)，係各自成為開口側入口流路(35ai)。開口側入口流路(35ai)的數量，比所有開口周圍流路(35i)的一半數量還多。

Description

燃燒器用隔板、燃燒器、燃燒裝置、燃氣渦輪機，及燃燒器用隔板的冷卻方法

本發明，係關於界定燃燒氣體所流動之流路的燃燒器用隔板、燃燒器、燃燒裝置、燃氣渦輪機、及燃燒器用隔板的冷卻方法。

本案係根據2016年3月10日在日本國申請的特願2016-047352號來主張優先權，並將其內容援用於此。

燃氣渦輪機的燃燒器，係具備：界定燃燒氣體之流路的尾筒(或燃燒筒)、對該尾筒內與空氣一同噴射燃料的燃料噴射器。在尾筒內，係使燃料燃燒，並使以燃料的燃燒所生成的燃燒氣體流動。因此，尾筒的內周面，係暴露於極高溫的燃燒氣體。

例如，於以下的專利文獻1所揭示的尾筒，形成有從外周側往內周側的燃燒氣體流路供給空氣用的開 口。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本實開昭61-135169號公報

在尾筒內，係使燃料燃燒，並使以燃料的燃燒所生成的燃燒氣體流動。因此，構成尾筒的隔板，係暴露於極高溫的燃燒氣體。如上述般，構成尾筒的隔板，係暴露於極高溫的燃燒氣體，故期望耐久性的提升。

於是，本發明，係以提供可提高耐久性的燃燒器用隔板、燃燒器、燃燒裝置、及燃燒器用隔板的冷卻方法為目的。

為了達成上述目的之關於發明之第一態樣的燃燒器用隔板，係將從軸線所延伸之軸方向的上游側往下游側使燃燒氣體流動之燃燒氣體流路的周圍予以界定的燃燒器用隔板。於該燃燒器用隔板，係形成有：與前述燃燒氣體相對向的內面、朝向與前述內面相反側的外面、從前述外面貫通至前述內面的開口、在前述內面與前述外面之間沿著前 述內面的方向延伸，使冷卻媒體在內部流動的複數個冷卻流路。複數個前述冷卻流路，係分別具有：在前述外面開口而將冷卻媒體導引至內部的入口、在前述內面開口而將在內部流動的前述冷卻媒體予以排出的出口。複數個前述冷卻流路之中，從沿著前述開口緣的位置往沿著前述內面的方向延伸的複數個前述冷卻流路，各自成為開口周圍流路。複數個前述開口周圍流路之中，前述入口比前述出口還形成在前述開口側的開口周圍流路，係各自成為開口側入口流路。前述開口側入口流路的數量，係比所有的前述開口周圍流路的一半還多，或是，所有的前述開口周圍流路均為前述開口側入口流路。

在燃燒器用隔板中開口的周圍，多殘留有在開口的形成過程中所產生的應力。也就是說，在開口的周圍存在有殘留應力的情況較多。且，冷卻流路的出口，係形成在燃燒器用隔板的內面。因此，在燃燒器用隔板的內面且在該出口的周圍也是，殘留應力存在的情況較多。

假設將開口周圍流路的出口形成於開口側時，開口周圍流路的出口會極為接近開口邊緣。因此，與高溫的燃燒氣體相對向之燃燒器用隔板的內面且在開口的周圍，成為殘留有更高的應力。於是，使從開口邊緣到開口周圍流路為止的最短距離變大時，會在開口周圍產生寬廣的無冷卻區域，而在該無冷卻區域發生高的熱應力。此外，到達開口周圍流路之出口的冷卻空氣，係流過開口周圍流路的冷卻空氣，故在流動於開口周圍流路的過程中被 加熱，冷卻能力較低。因此，開口周圍的冷卻能力降低，就此觀點來看，亦會在該開口周圍發生高的熱應力。

於是，該燃燒器用隔板中，將開口側入口流路的數量設成比所有開口周圍流路的一半數量還多，或是，將所有開口周圍流路設為開口側入口流路。開口周圍流路的入口，係形成在燃燒器用隔板的外面。因此，在與高溫的燃燒氣體相對向之燃燒器用隔板的內面，可使開口周圍的殘留應力，比將開口周圍流路的出口形成在開口側的情況還要小。因此，可使從開口邊緣到開口周圍流路為止的最短距離變小。此外，從開口周圍流路的入口流過來的冷卻空氣，係尚未流過開口周圍流路的冷卻空氣，故冷卻能力較高。於是，在該燃燒器用隔板，空氣開口周圍的冷卻能力提高，可抑制該開口周圍之熱應力的發生。

為了達成上述目的之關於發明之第二態樣的燃燒器用隔板，係前述第一態樣的前述燃燒器用隔板中，複數個前述開口周圍流路之中，一部分為前述開口側入口流路，剩下的一部分為前述入口沒有比前述出口還形成在前述開口側的非開口側入口流路，前述非開口側入口流路，係在沿著前述開口邊緣的方向與前述開口側入口流路鄰接，且沒有與其他的前述非開口側入口流路鄰接。

在該燃燒器用隔板中，於開口周圍，可使冷卻能力較低的區域變得極為狹窄。

為了達成上述目的之關於發明之第三態樣的 燃燒器用隔板，係以上任一個前述燃燒器用隔板中，複數個前述開口周圍流路之中，沿著前述開口邊緣的方向彼此鄰接的二個開口周圍流路，均為前述開口側入口流路，且前述二個開口側入口流路，其流路長彼此相異。

在彼此鄰接之二個開口側入口流路之各自的流路長為相同的情況，一個開口側入口流路的出口，係在該一個開口側入口流路的延伸方向，與另一個開口側入口流路之出口的位置位在幾乎相同的位置。亦即，二個開口側入口流路的出口係彼此接近。到達開口側入口流路之出口的冷卻空氣，係流過開口側入口流路的冷卻空氣，故冷卻能力較低。因此，相對於二個開口側入口流路的開口位在較遠側的各端所包含的區域，係成為冷卻能力較低的區域。

於是，在該燃燒器用隔板中，係使流路長較短的開口側入口流路與流路長較長的開口側入口流路鄰接。其結果，會使二個開口側入口流路之出口彼此之間的距離變大，可使冷卻能力較低的區域分散且變窄。

為了達成上述目的之關於發明之第四態樣的燃燒器用隔板，係前述第三態樣的前述燃燒器用隔板中，在前述二個開口側入口流路之中流路長較短之第一開口側入口流路的延長線上，配置有與前述第一開口側入口流路鄰接之作為前述冷卻流路的第一鄰接流路。在前述二個開口側入口流 路之中流路長較長之第二開口側入口流路的延長線上，配置有與前述第二開口側入口流路鄰接之作為前述冷卻流路的第二鄰接流路。前述第一鄰接流路，係前述出口比前述入口還形成在前述開口側，前述第二鄰接流路，係前述入口比前述出口還形成在前述開口側。

該燃燒器用隔板中，在流路長較長之第二開口側入口流路的延長線上所配置之第二鄰接流路的入口係形成在開口側。亦即，該燃燒器用隔板中，第二開口側入口流路的出口與第二鄰接流路的入口，係在第二開口側入口流路的延伸方向鄰接。因此，即使是第二開口側入口流路之相對於開口位在較遠之側的出口，亦藉由從第二鄰接流路的入口所流入的冷卻空氣，而可抑制包含該第二開口側入口流路之出口的區域之冷卻能力的降低。

且，該燃燒器用隔板中，在流路長較短之第一開口側入口流路的延長線上所配置之第一鄰接流路的出口係形成在開口側。因此，包含第一開口側入口流路之出口之區域的冷卻能力，係無法以流動於第一鄰接流路的冷卻空氣來彌補。但是，第一開口側入口流路，其流路長度係比第二開口側入口流路還短，故到達第一開口側入口流路之出口之冷卻空氣的冷卻能力並未降低太多。因此，包含第一開口側入口流路之出口之流域的冷卻能力，並未降低太多。

於是，該燃燒器用隔板中，可謀求將開口周圍流路以外的冷卻流路與開口周圍流路之中的開口側入口 流路之間的邊界予以包含之區域之冷卻能力的均勻化。

為了達成上述目的之關於發明之第五態樣的燃燒器用隔板，係前述第三或第四態樣的前述燃燒器用隔板中，在前述二個開口側入口流路之間沿著前述開口邊緣之方向的間隔，係在前述二個開口側入口流路之中，使一方之流路延伸的流路延伸方向在複數個位置為相同間隔。

在該燃燒器用隔板中，可謀求二個開口側入口流路之間且二個開口側入口流路之中，一方的流路延伸的流路延伸方向之複數個位置之冷卻能力的均勻化。

為了達成上述目的之關於發明之第六態樣的燃燒器用隔板，係以上之任一個前述燃燒器用隔板中，於前述開口的周圍形成有曲部，該曲部係使前述內面及前述外面，隨著接近前述開口邊緣，而逐漸地在相對於前述軸線的徑方向往遠離前述燃燒氣體流路的外側彎曲。複數個前述開口周圍流路之中，前述開口側入口流路，係使前述開口側的端部形成在前述曲部中。

於開口的周圍，以沖壓加工形成曲部的情況，在燃燒器用隔板的外面且開口的周圍，會使沖壓加工所致的壓縮應力作為殘留應力而殘留。因此，即使在該燃燒器用隔板的外面且在開口的周圍，形成開口側入口流路的入口，由於在該入口邊緣作用有壓縮應力，故難以發生裂縫。

為了達成上述目的之關於發明之第七態樣的燃燒器用隔板，係以上任一個前述燃燒器用隔板中，複數個前述開口周圍流路所延伸的方向，均為包含前述軸方向之方向成分的方向。

該燃燒器用隔板中，可謀求二個開口周圍流路之間且在軸方向之各位置之冷卻能力的均勻化。

為了達成上述目的之關於發明之第八態樣的燃燒器，係具備：以上任一個前述燃燒器用隔板、以及從藉由前述燃燒器用隔板所界定之前述燃燒氣體流路的前述上游側對前述燃燒氣體流路內噴射燃料及空氣的燃料噴射器。

為了達成上述目的之關於發明之第九態樣的燃燒裝置，係具備：前述第八態樣的前述燃燒器、從前述開口對前述燃燒氣體流路中供給空氣的空氣供給管、以及調節在前述空氣供給管流動之空氣流量的閥。

為了達成上述目的之關於發明之第十態樣的燃氣渦輪機，係具備：前述第九態樣的前述燃燒裝置、以及藉由在前述燃燒器內所生成的燃燒氣體來驅動的渦輪機。

為了達成上述目的之關於發明之第十一態樣的燃燒器用隔板的冷卻方法，係將燃燒氣體所流動之燃燒氣體流路的周圍予以界定 之燃燒器用隔板的冷卻方法。於前述燃燒器用隔板，係形成有：與前述燃燒氣體相對向的內面、朝向與前述內面相反之外側的外面、從前述外面貫通至前述內面的開口、在前述內面與前述外面之間沿著前述內面的方向延伸，而在內部流動有冷卻媒體的複數個冷卻流路。複數個前述冷卻流路之中，從沿著前述開口緣的位置往沿著前述內面的方向延伸的複數個前述冷卻流路，各自成為開口周圍流路。複數個前述開口周圍流路之中，開口側入口流路的數量，係比所有的前述開口周圍流路的一半數量還多，或是，所有的前述開口周圍流路為前述開口側入口流路。對於前述開口側入口流路，係在前述開口側入口流路的前述開口側且從前述外側供給前述冷卻媒體，並且在比前述開口側入口流路中供給有前述冷卻媒體的位置還遠離前述開口的位置且從前述內面，使流過前述開口側入口流路的前述冷卻媒體流出。

關於本發明的一態樣，可提高燃燒器用隔板的耐久性。

1‧‧‧壓縮機

1a‧‧‧壓縮機轉子

1b‧‧‧壓縮機機殼

2‧‧‧燃燒裝置

3‧‧‧渦輪機

3a‧‧‧渦輪機轉子

3b‧‧‧渦輪機機殼

3i‧‧‧燃燒氣體入口部

4‧‧‧中間機殼

5‧‧‧燃氣渦輪機轉子

6‧‧‧燃氣渦輪機機殼

10‧‧‧燃燒器

11‧‧‧燃料噴射器

12‧‧‧噴燃器

13‧‧‧噴燃器保持筒

15‧‧‧空氣供給管

16‧‧‧閥

20‧‧‧尾筒

21‧‧‧燃燒氣體流路

25‧‧‧出口凸緣部

30‧‧‧胴體部

31、31a‧‧‧燃燒器用隔板

32‧‧‧外側板

32o‧‧‧外面

34‧‧‧內側板

34i‧‧‧內面

35、35b‧‧‧冷卻流路

35a‧‧‧開口周圍流路

35ai‧‧‧開口側入口流路

35ai1‧‧‧第一開口側入口流路

35ai2‧‧‧第二開口側入口流路

35ao‧‧‧非開口側入口流路

35b1‧‧‧第一鄰接流路

35b2‧‧‧第二鄰接流路

36i‧‧‧入口

36o‧‧‧出口

37‧‧‧二次空氣開口(或僅稱為開口)

38‧‧‧曲部

39‧‧‧隔熱塗附層

A‧‧‧壓縮空氣

A1‧‧‧一次空氣

A2‧‧‧二次空氣

Ac‧‧‧冷卻空氣(冷卻媒體)

F‧‧‧燃料

G‧‧‧燃燒氣體

Xr‧‧‧旋轉軸線

Xc‧‧‧燃燒器軸線

Da‧‧‧軸方向

Su‧‧‧上游側

Sd‧‧‧下游側

Dc‧‧‧周方向

Dr‧‧‧徑方向

Dri‧‧‧徑方向內側

Dro‧‧‧徑方向外側

圖1為表示關於本發明之一實施形態之燃氣渦輪機之構造的示意圖。

圖2為關於本發明之一實施形態之燃氣渦輪機之燃燒器周圍的剖面圖。

圖3為關於本發明之一實施形態之尾筒的立體圖。

圖4為關於本發明之實施形態之燃燒器用隔板的俯視圖。

圖5為圖4的V-V線剖面圖。

圖6為圖4的VI-VI線剖面圖。

圖7為關於本發明之實施形態之變形例之燃燒器用隔板的俯視圖。

以下，針對本發明的實施形態，參照圖式進行詳細說明。

「實施形態」

本實施形態的燃氣渦輪機，係如圖1所示般，具備：壓縮外氣Ao來生成壓縮空氣A的壓縮機1、使燃料F在壓縮空氣A中燃燒來生成燃燒氣體G的燃燒裝置2、以及藉由燃燒氣體G來驅動的渦輪機3。

壓縮機1，係具有：以旋轉軸線Xr為中心來旋轉的壓縮機轉子1a、以及將壓縮機轉子1a覆蓋成可旋轉的壓縮機機殼1b。渦輪機3，係具有：以旋轉軸線Xr為中心來旋轉的渦輪機轉子3a、以及將渦輪機轉子3a覆蓋成可旋轉的渦輪機機殼3b。壓縮機轉子1a的旋轉軸線 Xr與渦輪機轉子3a的旋轉軸線Xr，係位在相同直線上。該壓縮機轉子1a與該渦輪機轉子3a，係彼此連結而構成燃氣渦輪機轉子5。於燃氣渦輪機轉子5，例如連結有發電機GEN的轉子。

燃氣渦輪機，係進一步具備：將燃氣渦輪機轉子5覆蓋成可旋轉的中間機殼4。壓縮機機殼1b、中間機殼4、及渦輪機機殼3b，係以該順序並排在旋轉軸線Xr延伸的方向。壓縮機機殼1b、中間機殼4、及渦輪機機殼3b，係彼此連接來構成燃氣渦輪機機殼6。

燃燒裝置2，係具備複數個燃燒器10。燃燒器10，係如圖2所示般，具有：在內部使燃料F燃燒的尾筒20、以及對尾筒20內送入燃料F及壓縮空氣A的燃料噴射器11。複數個燃燒器10，係以旋轉軸線Xr為中心並排於周方向，且被固定在中間機殼4。各燃燒器10，係被配置在以壓縮機1壓縮過的壓縮空氣A所存在的中間機殼4內。燃燒裝置2，係進一步具有：對複數個燃燒器的每個尾筒20內供給壓縮空氣A的空氣供給管15、以及調節在該空氣供給管15流動之空氣流量的閥16。空氣供給管15及閥16，均配置在中間機殼4內。於尾筒20內，可透過閥16及空氣供給管15，來供給中間機殼4內的壓縮空氣A。

燃料噴射器11，係具備：噴射燃料F及壓縮空氣A的複數個噴燃器12、以及保持複數個噴燃器12的噴燃器保持筒13。複數個噴燃器12，均與燃燒器軸線Xc 平行地被噴燃器保持筒13支撐。且，複數個噴燃器12，均從燃燒器軸線Xc延伸之軸方向Da的一方側朝向另一方側噴射燃料F。此外，複數個噴燃器12，均從軸方向Da的一方側朝向另一方側將壓縮空氣A作為一次空氣A1來噴射。

尾筒20，係如圖2及圖3所示般，在燃燒器軸線Xc周圍呈筒狀，而界定燃燒氣體G所流動之燃燒氣體流路21的周圍。又，以下係將軸方向Da的前述一方側設為上游側Su、將軸方向Da的前述另一方側設為下游側Sd。且，將相對於燃燒器軸線Xc的周方向單純設為周方向Dc、將相對於燃燒器軸線Xc的徑方向單純設為徑方向Dr。此外，在該徑方向將遠離燃燒器軸線Xc之側設為徑方向外側Dro、將該相反側設為徑方向內側Dri。又，亦有將尾筒20與噴燃器保持筒13一體化來稱之為燃燒筒的情況。

本實施形態的尾筒20，係如圖3所示般，具有：筒狀的胴體部30、接合於該胴體部30之下游側Sd的出口凸緣部25。

出口凸緣部25，係具有：在燃燒器軸線Xc周圍呈筒狀來界定燃燒氣體流路21之一部分的筒26、以及形成在筒26之下游端的凸緣27。凸緣27，如圖2所示般，係用來將尾筒20連接於渦輪機3的燃燒氣體入口部3i者。筒26與凸緣27，係例如藉由鑄造等來一體成型，並成為出口凸緣部25。於筒26的內周面，施有未圖示的 隔熱塗附(Thermal Barrier Coating：TBC)層。

胴體部30，係在燃燒器軸線Xc周圍呈筒狀，且界定燃燒氣體流路21的一部分。該胴體部30，係具有彎曲的複數個燃燒器用隔板31而構成。彎曲的複數個燃燒器用隔板31，係在周方向Dc並排，並將各燃燒器用隔板31之周方向Dc的端部彼此以溶接來接合，而形成筒狀。又，圖3所示的胴體部30，係將二片燃燒器用隔板31並排於周方向Dc而成者。但是，胴體部30，亦可例如為三片以上，例如將四片燃燒器用隔板31並排於周方向Dc而成者。且，胴體部30，亦可為將一片燃燒器用隔板31彎曲成筒狀，並將一片燃燒器用隔板31的端部彼此以溶接來接合而成者。

燃燒器用隔板31，係如圖5所示般，具有外側板32與內側板34。外側板32之朝向相反方向之一對的面之中，一方的面成為外面32o、另一方的面成為接合面32c。且，內側板34之朝向相反方向之一對的面之中，一方的面成為接合面34c、另一方的面成為內面34i。於外側板32的接合面32c，形成有往外面32o側凹陷且於一定的方向較長的複數個長溝33。外側板32與內側板34，係使彼此的接合面32c、34c互相以焊接等來接合，而形成燃燒器用隔板31。藉由外側板32與內側板34的接合，使形成於外側板32之長溝33的開口被內側板34給塞住，而使該長溝33內成為冷卻流路35。藉此，複數個冷卻流路35，係在燃燒器用隔板31的外面32o與內 面34i之間，於沿著內面34i的方向延伸。

複數個冷卻流路35，係各自具有：在燃燒器用隔板31的外面32o開口而將壓縮空氣A導入內部的入口36i、以及在燃燒器用隔板31的內面34i開口而將流動於內部的壓縮空氣A予以排出的出口36o。亦即，本實施形態中，各冷卻流路，係各自具有獨立的一個入口、以及獨立的一個出口。入口36i，係在冷卻流路35之延伸方向的二個端部之中，形成在一方端部的位置。且，出口36o，係在冷卻流路35之延伸方向的二個端部之中，形成在另一方端部的位置。

複數個燃燒器用隔板31，係各自使內側板34的內面34i朝向尾筒20的內周側且使外側板32的外面32o朝向尾筒20的外周側，且複數個冷卻流路35的延伸方向係被配置成軸方向Da，如前述所述般，使周方向Dc的端部彼此接合。因此，胴體部30的複數個冷卻流路35，均實質上於軸方向Da延伸，在周方向Da相鄰的二個冷卻流路35的間隔，係在軸方向Da的任何位置均為實質相同間隔。於燃燒器用隔板31的內面34i，施有隔熱塗附層39。藉此，外側板32的外面32o，係成為胴體部30的外面，隔熱塗附層39的表面成為胴體部30的內面。

於胴體部30，如圖2~圖4所示般，形成有從徑方向外側Dro往徑方向內側Dri貫通的二次空氣開口37。換言之，複數個燃燒器用隔板31之中，於一個燃燒器用隔板31，形成有從該燃燒器用隔板31的外面32o往 內面34i貫通的二次空氣開口37。前述的空氣供給管15，係連接於該二次空氣開口37的邊緣。又，空氣供給管15與二次空氣開口37之邊緣的連接，亦可為凸緣連接。於尾筒20的胴體部30內，透過閥16及空氣供給管15，而從該二次空氣開口37將該中間機殼4內的壓縮空氣A因應必要來供給作為二次空氣A2。

於燃燒器用隔板31之二次空氣開口37的周圍，係如圖6所示般，該燃燒器用隔板31的內面34i及外面32o，係形成有隨著接近二次空氣開口37的邊緣，而逐漸往徑方向外側Dro彎曲的曲部38。該曲部38，係例如藉由沖壓成形等的塑性加工來形成。

在此，如圖4所示般，在複數個冷卻流路35之中，將從沿著二次空氣開口37之邊緣的位置往沿著內面34i之方向延伸的複數個冷卻流路35，分別設為開口周圍流路35a。藉此，在從開口周圍流路35a之開口側的端部到二次空氣開口37的邊緣為止成為最短距離的區域，並不存在其他的冷卻流路35。本實施形態中，所有的開口周圍流路35a，係在開口側的端部形成有入口36i，而成為開口側入口流路35ai。因此，所有的開口周圍流路35a，係在相對於二次空氣開口37較遠之側的端部形成有出口36o。

於複數個開口周圍流路35a，有著流路長度較短的第一開口側入口流路35ai1與流路長度較長的第二開口側入口流路35ai2。第一開口側入口流路35ai1與第二 開口側入口流路35ai2，係在沿著二次空氣開口37之邊緣的方向，交互地配置。換言之，在沿著二次空氣開口37之邊緣的方向相鄰的二個開口側入口流路35ai之中，一方的開口側入口流路35ai成為第一開口側入口流路35ai1，另一方的開口側入口流路35ai成為第二開口側入口流路35ai2。

複數個冷卻流路35之中，在第一開口側入口流路35ai1的延長線上且相對於該第一開口側入口流路35ai1於軸方向Da鄰接的冷卻流路35，成為第一鄰接流路35b1。該第一鄰接流路35b1，係在開口側的端部形成有出口36o，且在相對於二次空氣開口37較遠之側的端部形成有入口36i。藉此，第一開口側入口流路35ai1的出口36o與第一鄰接流路35b1的出口36o，係在軸方向Da鄰接。且，複數個冷卻流路35之中，在第二開口側入口流路35ai2的延長線上且相對於該第二開口側入口流路35ai2於軸方向Da鄰接的冷卻流路35，係成為第二鄰接流路35b2。該第二鄰接流路35b2，係在開口側的端部形成有入口36i，且在相對於二次空氣開口37較遠之側的端部形成有出口36o。藉此，第二開口側入口流路35ai2的出口36o與第二鄰接流路35b2的入口36i，係在軸方向Da鄰接。

除了開口周圍流路35a之外的複數個冷卻流路35b之中，在軸方向Da鄰接的兩個冷卻流路35b，係在一方之冷卻流路35b之開口側的端部形成有入口36i的 情況，在另一方之冷卻流路35b之開口側的端部形成有出口36o。亦即，在軸方向Da鄰接的二個冷卻流路35b之中，一方之冷卻流路35b的入口36i與另一方之冷卻流路35b的出口36o，係在軸方向Da鄰接。

複數個開口周圍流路35a之開口側的端部，係如圖6所示般，形成在開口周圍的曲部38中。藉此，於該曲部38，形成有開口周圍流路35a亦即開口側入口流路35ai的入口36i。

針對以上所說明之本實施形態之燃氣渦輪機的動作及作用進行說明。

壓縮機1，係如圖1所示般，吸取外氣Ao，將其壓縮而生成壓縮空氣A。該壓縮空氣A，係經過中間機殼4，作為一次空氣A1而流入燃燒器10的噴燃器保持筒13內。流入噴燃器保持筒13的一次空氣A1，係從該噴燃器保持筒13往尾筒20內噴射。依情況，流入噴燃器保持筒13的一次空氣A1，係流入該噴燃器保持筒13內的噴燃器12內，而從該噴燃器12噴射至尾筒20內。於燃燒器10的各噴燃器12，供給有來自外部的燃料F。流入噴燃器12的燃料F，係從該噴燃器12噴射至尾筒20內。噴射至尾筒20內的燃料F，係在一次空氣A1中燃燒。其結果，在該尾筒20內，生成有燃燒氣體G。

於尾筒20的胴體部30內，有著透過閥16及空氣供給管15，從胴體部30的二次空氣開口37，將中間機殼4內的壓縮空氣A作為二次空氣A2來供給的情況。 該二次空氣A2，係例如利用於尾筒20內之空燃比的調節。

在尾筒20內所生成之高溫高壓的燃燒氣體G，係在尾筒20內流到下游側Sd，而從渦輪機3的燃燒氣體入口部3i流入渦輪機3內。渦輪機轉子3a，係藉由該燃燒氣體G來旋轉。使渦輪機轉子3a旋轉時，例如，使連結於此之發電機GEN的轉子旋轉，而使該發電機GEN發電。

尾筒20的內面34i，係暴露於高溫的燃燒氣體G。因此，於尾筒20的內面34i，施有隔熱塗附層39。此外，於構成尾筒20之燃燒器用隔板31的冷卻流路35，使存在於該尾筒20之外側的壓縮空氣A作為冷卻空氣(冷卻媒體)Ac而流入，並藉由該冷卻空氣Ac來冷卻燃燒器用隔板31。

壓縮空氣A，係作為冷卻空氣Ac，而從在燃燒器用隔板31之外面32o開口的入口36i流入至冷卻流路35內。冷卻空氣Ac，在流動於冷卻流路35的過程中，與燃燒器用隔板31熱交換，而冷卻該燃燒器用隔板31。冷卻空氣Ac，係從在燃燒器用隔板31的內面34i開口的出口36o流出至燃燒氣體流路21。流出至燃燒氣體流路21之冷卻空氣Ac的一部分，係沿著尾筒20的內面34i流動，而對該內面34i進行薄膜冷卻。

在燃燒器用隔板31中，於二次空氣開口37的周圍，多殘留有在二次空氣開口37的形成過程中所產 生的應力。亦即，在二次空氣開口37的周圍存在有殘留應力的情況較多。且，冷卻流路35的出口36o，係形成在燃燒器用隔板31的內面34i。因此，在燃燒器用隔板31的內面34i且在該出口36o的周圍，殘留應力存在的情況亦較多。

假設在開口周圍流路35a之開口側的端部形成出口36o，開口周圍流路35a的出口36o會極為接近二次空氣開口37的邊緣。因此，在與高溫的燃燒氣體G相對向之燃燒器用隔板31的內面34i且在二次空氣開口37的周圍，成為殘留有更高的應力。於是，使從二次空氣開口37的邊緣到開口周圍流路35a為止的最短距離變大時，會在二次空氣開口37周圍產生寬廣的無冷卻區域，而在該無冷卻區域發生高的熱應力。此外，到達開口周圍流路35a之出口36o的冷卻空氣Ac，係流過開口周圍流路35a的冷卻空氣Ac，故在流動於開口周圍流路35a的過程中被加熱，冷卻能力較低。因此，二次空氣開口37周圍的冷卻能力降低，就此觀點來看，亦會在該二次空氣開口37周圍發生高的熱應力。

且，在二次空氣開口37的周圍，以沖壓加工來形成前述之曲部38的情況，會在二次空氣開口37的周圍，殘留有更高的應力(殘留應力)。特別是，在燃燒器用隔板31的內面34i且在二次空氣開口37的周圍，使沖壓加工所致的拉伸應力作為殘留應力而殘留。若在該燃燒器用隔板31的內面34i且在二次空氣開口37的周圍，形 成開口周圍流路35a的出口36o時，於該出口36o的邊緣作用有拉伸應力，會以該出口36o的邊緣為起點，而容易發生裂縫。

在此，本實施形態中，關於全部的開口周圍流路35a，係在開口側的端部形成入口36i。開口周圍流路35a的入口36i，係形成在燃燒器用隔板31的外面32o。因此，在與高溫的燃燒氣體G相對向之燃燒器用隔板31的內面34i，可使二次空氣開口37周圍的殘留應力，比將開口周圍流路35a的出口36o形成在開口側之端部的情況還要小。藉此，可使從二次空氣開口37的邊緣到開口周圍流路35a為止的最短距離變小，可使二次空氣開口37周圍的無冷卻區域變得極小。此外，從開口周圍流路35a的入口36i流過來的冷卻空氣Ac，係尚未流過開口周圍流路35a的冷卻空氣Ac，故冷卻能力較高。於是，二次空氣開口37周圍的冷卻能力提高，可抑制該二次空氣開口37周圍之熱應力的發生。

且，於二次空氣開口37的周圍，以沖壓加工來形成前述曲部38的情況，在燃燒器用隔板31的外面32o且在二次空氣開口37的周圍，會使沖壓加工所致的壓縮應力作為殘留應力而殘留。即使在該燃燒器用隔板31的外面32o且在二次空氣開口37的周圍，形成開口周圍流路35a的入口36i，由於在該入口36i的邊緣作用有壓縮應力，故難以發生裂縫。

藉此，本實施形態，可提高燃燒器用隔板31 之二次空氣開口37周圍的耐久性。

在此，關於全部的開口周圍流路35a，係針對在開口側的端部形成入口36i，且將複數個開口周圍流路35a的流路長設成彼此相同的情況進行說明。此情況時，在沿著二次空氣開口37之邊緣的方向鄰接的二個開口周圍流路35a(開口側入口流路35ai)，其各自之出口36o的位置，係在軸方向Da為幾乎相同位置。亦即，二個開口周圍流路35a的出口36o係在沿著二次空氣開口37之邊緣的方向彼此接近。如前述般，到達開口周圍流路35a之出口36o的冷卻空氣Ac，係流過開口周圍流路35a的冷卻空氣Ac，故冷卻能力較低。因此，二個開口周圍流路35a之相對於二次空氣開口37位在較遠側之各端所包含的區域，係成為冷卻能力較低的區域。

於是，本實施形態中，係將流路長較短的第一開口側入口流路35ai1與流路長較長的第二開口側入口流路35ai2予以交互配置。其結果，會使二個開口側入口流路35ai之出口36o彼此之間的距離變大，可使冷卻能力較低的區域分散且變窄。

此外，本實施形態中，在流路長較長之第二開口側入口流路35ai2的延長線上所配置之第二鄰接流路35b2的入口36i係形成在開口側的端部。亦即，本實施形態中，第二開口側入口流路35ai2的出口36o與第二鄰接流路35b2的入口36i，係在軸方向Da鄰接。因此，即使是第二開口側入口流路35ai2之相對於二次空氣開口37 位在較遠側的端部為出口36o，亦藉由從第二鄰接流路35b2的入口36i所流入的冷卻空氣Ac，而可抑制包含該第二開口側入口流路35ai2之出口36o的區域之冷卻能力的降低。

且，本實施形態中，在流路長較短之第一開口側入口流路35ai1的延長線上所配置之第一鄰接流路35b1的出口36o係形成在開口側的端部。因此，包含第一開口側入口流路35ai1之出口36o之區域的冷卻能力，係無法以流動於第一鄰接流路35b1的冷卻空氣Ac來彌補。但是，第一開口側入口流路35ai1，其流路長度係比第二開口側入口流路35ai2還短，故到達第一開口側入口流路35ai1之出口36o之冷卻空氣Ac的冷卻能力並未降低太多。因此，包含第一開口側入口流路35ai1之出口36o之流域的冷卻能力，並未降低太多。

於是，本實施形態中，可謀求將開口周圍流路35a以外的冷卻流路35b與開口周圍流路35a之間的邊界予以包含的區域之冷卻能力的均勻化。

且，本實施形態中，在軸方向Da鄰接的二個冷卻流路35b之中，一方之冷卻流路35b的入口36i與另一方之冷卻流路35b的出口36o，係在軸方向Da鄰接。因此，包含另一方之冷卻流路35b之出口36o之區域的冷卻能力，係可以用流動於一方之冷卻流路35b的冷卻空氣Ac來彌補。於是，可謀求開口周圍流路35a以外的複數個冷卻流路35b所配置的區域之冷卻能力的均勻化。

如以上所述，本實施形態中，可謀求將開口周圍流路35a以外的冷卻流路35b與開口周圍流路35a之間的邊界予以包含的區域、以及將開口周圍流路35a以外的冷卻流路35b所配置的區域之冷卻能力的均勻化。因此，在本實施形態，可抑制該等區域之熱應力的發生。藉此，在本實施形態，還可提高該等區域的耐久性。

「各種變形例」

本實施形態的二次空氣開口37，係從燃燒器用隔板31的外面32o側將二次空氣A2導往內面34i側的開口。但是，該開口，只要是從燃燒器用隔板31之外面32o貫通至燃燒器用隔板31之內面34i的開口即可，不是將二次空氣A2導往內面34i側者也行。

本實施形態之所有的開口周圍流路35a，係在開口側的端部形成有入口36i的開口側入口流路35ai。但是，如圖7所示般，形成在燃燒器用隔板31a的複數個開口周圍流路35a之中，一部分為在開口側的端部形成有入口36i的開口側入口流路35ai，剩餘的一部分為在開口側的端部沒有形成入口36i的非開口側入口流路35ao。但是，在該情況，開口側入口流路35ai的數量，應比所有開口周圍流路35a的一半數量還多。換言之，開口側入口流路35ai的數量，應比非開口側入口流路35ao的數量還多。此外，該情況時，非開口側入口流路35ao，係與開口側入口流路35ai鄰接，且不與其他非開口側入口流路 35ao鄰接為佳。

本實施形態之包含開口周圍流路35a之所有的冷卻流路35，係在冷卻流路35的延伸方向的二個端部之中，於一方端部的位置形成有入口36i，於另一方端部的位置形成有出口36o。但是，入口36i及出口36o，亦可不是形成在冷卻流路35之延伸方向的端部位置。

在上述實施形態，複數個冷卻流路35之中，將從沿著二次空氣開口37之邊緣的位置往沿著內面34i的方向延伸的複數個冷卻流路35作為開口周圍流路35a，在從開口周圍流路35a之開口側的端部到二次空氣開口37的邊緣為止成為最短距離的區域，並不存在其他的冷卻流路35。但是，燃燒器用隔板31中，如圖6所示般，在從曲部38開始的部分X到開口37為止的區域內，將至少存在有一部分流路的冷卻流路35作為開口周圍流路35a亦可。且，如圖7所示般，在從開口37到一定距離Y為止的區域內，將至少存在有一部分的冷卻流路35作為開口周圍流路35a亦可。該情況時，決定該區域的距離Y，係成為在該區域內存在有一部分的所有冷卻流路35之中，開口側入口流路35ai的數量為半數以上，或是全部都是開口側入口流路35ai的距離。

本實施形態之包含開口周圍流路35a之所有的冷卻流路35，係在沿著燃燒器用隔板31之內面34i的面內直線地延伸。但是，冷卻流路35，亦可具有在沿著燃燒器用隔板31之內面34i的面內彎曲的部分。

本實施形態之所有的冷卻流路35，在流路的延伸方向之任何的位置，剖面積均為實質相同。但是，任何冷卻流路35，均可為伴隨著流路之延伸方向的位置變化來使剖面積變化。例如，在容易被加熱的區域，使流路的剖面積變大亦可。

以上的各實施形態中，燃燒器用隔板31，係以外側板32與內側板34的二片來接合而構成。但是，燃燒器用隔板31，亦可為單片構成。

〔產業上的可利用性〕

根據本發明的一態樣，可提高燃燒器用隔板的耐久性。

Claims (11)

1. 一種燃燒器用隔板，係將從軸線所延伸之軸方向的上游側往下游側使燃燒氣體流動之燃燒氣體流路的周圍予以界定的燃燒器用隔板，其形成有：與前述燃燒氣體相對向的內面、朝向與前述內面相反之側的外面、從前述外面貫通至前述內面的開口、以及在前述內面與前述外面之間往沿著前述內面的方向延伸，使冷卻媒體在內部流動的複數個冷卻流路，複數個前述冷卻流路，係分別具有：在前述外面開孔而將冷卻媒體導引至內部的入口、在前述內面開孔而將在內部流動的前述冷卻媒體予以排出的出口，複數個前述冷卻流路之中，從沿著前述開口的邊緣的位置往沿著前述內面的方向延伸的複數個前述冷卻流路，各自成為開口周圍流路，複數個前述開口周圍流路之中，前述入口比前述出口還形成在前述開口側的開口周圍流路，係各自成為開口側入口流路，前述開口側入口流路的數量，係比所有的前述開口周圍流路的一半還多，或是，所有的前述開口周圍流路均為前述開口側入口流路。
2. 如請求項1所述之燃燒器用隔板，其中，複數個前述開口周圍流路之中，一部分為前述開口側入口流路，剩下的一部分為前述入口沒有比前述出口還形成在前述開口側的非開口側入口流路，前述非開口側入口流路，係在沿著前述開口的邊緣的方向與前述開口側入口流路鄰接，且沒有與其他的前述非開口側入口流路鄰接。
3. 如請求項1或2所述之燃燒器用隔板，其中，複數個前述開口周圍流路之中，在沿著前述開口的邊緣的方向彼此鄰接的二個開口周圍流路，均為前述開口側入口流路，前述二個開口側入口流路，其流路長彼此相異。
4. 如請求項3所述之燃燒器用隔板，其中，在前述二個開口側入口流路之中流路長較短之第一開口側入口流路的延長線上，配置有與前述第一開口側入口流路鄰接之作為前述冷卻流路的第一鄰接流路，在前述二個開口側入口流路之中流路長較長之第二開口側入口流路的延長線上，配置有與前述第二開口側入口流路鄰接之作為前述冷卻流路的第二鄰接流路，前述第一鄰接流路，係前述出口比前述入口還形成在前述開口側，前述第二鄰接流路，係前述入口比前述出口還形成在 前述開口側。
5. 如請求項3所述之燃燒器用隔板，其中，在前述二個開口側入口流路之間之沿著前述開口的邊緣之方向的間隔，係在前述二個開口側入口流路之中，一方之流路所延伸的流路延伸方向在複數個位置為相同間隔。
6. 如請求項1或2所述之燃燒器用隔板，其中，於前述開口的周圍形成有曲部，該曲部係使前述內面及前述外面，隨著接近前述開口的邊緣，而逐漸地在相對於前述軸線的徑方向往遠離前述燃燒氣體流路的外側彎曲，複數個前述開口周圍流路之中，前述開口側入口流路，係使前述開口側的端部形成在前述曲部中。
7. 如請求項1或2所述之燃燒器用隔板，其中，複數個前述開口周圍流路所延伸的方向，均為包含前述軸方向之方向成分的方向。
8. 一種燃燒器，係具備：請求項1~7項中任一項所述之燃燒器用隔板、以及從藉由前述燃燒器用隔板所界定之前述燃燒氣體流路的前述上游側對前述燃燒氣體流路內噴射燃料及空氣的燃 料噴射器。
9. 一種燃燒裝置，係具備：請求項8所述的燃燒器、從前述開口對前述燃燒氣體流路中供給空氣的空氣供給管、以及調節在前述空氣供給管流動之空氣流量的閥。
10. 一種燃氣渦輪機，係具備：請求項9所述的燃燒裝置、以及藉由在前述燃燒器內所生成的燃燒氣體來驅動的渦輪機。
11. 一種燃燒器用隔板的冷卻方法，係將燃燒氣體所流動之燃燒氣體流路的周圍予以界定之燃燒器用隔板的冷卻方法，前述燃燒器用隔板，係形成有：與前述燃燒氣體相對向的內面、朝向與前述內面相反之外側的外面、從前述外面貫通至前述內面的開口、以及在前述內面與前述外面之間往沿著前述內面的方向延伸，使冷卻媒體在內部流動的複數個冷卻流路，複數個前述冷卻流路之中，從沿著前述開口的邊緣的位置往沿著前述內面的方向延伸的複數個前述冷卻流路， 各自成為開口周圍流路，複數個前述開口周圍流路之中，開口側入口流路的數量，係比所有的前述開口周圍流路的一半還多，或是，所有的前述開口周圍流路為前述開口側入口流路，對於前述開口側入口流路，係從前述開口側入口流路的前述開口側且前述外側供給前述冷卻媒體，在前述開口側入口流路中從供給有前述冷卻媒體的位置往遠離前述開口的位置且從前述內面，使流過前述開口側入口流路的前述冷卻媒體流出。