WO2022255334A1 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

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WO2022255334A1
WO2022255334A1 PCT/JP2022/022050 JP2022022050W WO2022255334A1 WO 2022255334 A1 WO2022255334 A1 WO 2022255334A1 JP 2022022050 W JP2022022050 W JP 2022022050W WO 2022255334 A1 WO2022255334 A1 WO 2022255334A1
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WO
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resonator
region
gas turbine
cylinder
axial direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/022050
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩武 神谷
寿恭 佐藤
敦史 堀川
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2023525838A priority patent/JPWO2022255334A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/10—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid forming a resonating or oscillating gas column, i.e. the combustion chambers having no positively actuated valves, e.g. using Helmholtz effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the present disclosure relates to combustors for gas turbine engines.
  • a gas turbine combustor equipped with a resonator to reduce vibration caused by combustion is known.
  • a resonator is attached to a combustion cylinder that defines a combustion chamber, and a resonance chamber of the resonator opens into the combustion chamber.
  • a resonator is attached to a flow sleeve arranged radially outside a combustion cylinder that defines a combustion chamber, and a resonance chamber of the resonator opens into an air flow path defined by the flow sleeve.
  • Patent Document 1 the heat of the combustion chamber is directly transmitted to the resonance chamber, and the resonator becomes hot. Extra cooling of the resonator to increase the combustion temperature to compensate for the cooling can increase NOx.
  • Patent Document 2 the heat transferred from the combustion chamber to the resonator is reduced, but there is room for improvement in terms of vibration reduction.
  • a gas turbine combustor is a tubular body that defines a combustion chamber, extends from a first side in an axial direction toward a second side, and has an exhaust port on the second side in the axial direction.
  • an air channel for supplying air to the combustion chamber; and at least one resonator including at least one opening opening into the air channel.
  • the air flow path is arranged along an upstream region along the outer peripheral surface of the cylindrical body and along the inner peripheral surface of the cylindrical body on the first side in the axial direction with respect to the combustion chamber, a downstream region communicating with the combustion chamber; and a direction change region connecting the upstream region to the downstream region in a radial direction of the cylindrical body, wherein a turning region adjacent said upstream region with a change in orthogonal cross-sectional area.
  • the opening opens into a space downstream of the upstream area in the air flow path.
  • a gas turbine combustor is a tubular body that defines a combustion chamber, extends from a first side in an axial direction toward a second side, and has an exhaust port on the second side in the axial direction. and an air flow path for supplying air to the combustion chamber.
  • the air flow path is arranged along an upstream region along the outer peripheral surface of the cylindrical body and along the inner peripheral surface of the cylindrical body on the first side in the axial direction with respect to the combustion chamber, a downstream region communicating with the combustion chamber; and a direction change region connecting the upstream region to the downstream region in the radial direction of the cylindrical body.
  • the tubular body has a leak hole that bypasses the turning region and communicates the downstream region with the upstream region.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a gas turbine engine.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the combustor of the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view of the combustor of FIG. 2;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating low frequency pressure wave propagation in the combustor of FIG. 5 is a diagram illustrating high-frequency pressure wave propagation in the combustor of FIG. 3.
  • FIG. FIG. 6 is a drawing for explaining the path difference of pressure wave propagation in the direction change region of FIG.
  • FIG. 7A is a perspective view showing a modification of the resonator of FIG. 3.
  • FIG. 7(B) is a cross-sectional view along the line VIIB-VIIB of FIG. 7(A).
  • FIG. 7(C) is a sectional view taken along line VIIC-VIIC of FIG. 7(A).
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of a main part showing a first modification of the combustor of FIG. 3.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of a main part showing a second modification of the combustor of FIG.
  • FIG. 8(C) is a cross-sectional view of a main part showing a third modification of the combustor of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor of the second embodiment.
  • FIG. 10A is a perspective view showing a modification of the resonator of FIG. 9.
  • FIG. FIG. 10A is a perspective view showing a modification of the resonator of FIG. 9.
  • FIG. 10(B) is a cross-sectional view along line XB-XB of FIG. 10(A).
  • FIG. 11(A) is a cross-sectional view of a main part showing a first modification of the combustor of FIG. 9.
  • FIG. 11(B) is a cross-sectional view of a main part showing a second modification of the combustor of FIG. 9 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor of the third embodiment.
  • 13A to 13C are schematic diagrams showing variations of the air flow path of the combustor.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor of the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor of the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a gas turbine engine 1.
  • a gas turbine engine 1 (hereinafter referred to as gas turbine) includes a rotating shaft 2 , a compressor 3 , a combustor 4 and a turbine 5 .
  • the compressed air supplied from the compressor 3 is guided to the combustor 4, and the mixture of the fuel supplied from the fuel supply line and the compressed air supplied from the compressor 3 is combusted in the combustor 4.
  • the high-temperature, high-pressure combustion gas discharged from the combustor 4 drives the turbine 5 .
  • Turbine 5 is mechanically coupled to load 6 (eg, a generator) and compressor 3 via rotating shaft 2 .
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the combustor 4 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of combustor 4 of FIG.
  • axial direction X the direction in which the axis C of the casing 11 and the cylindrical body 12 extends.
  • first side the side opposite to the discharge port 32 of the tubular body 12
  • second side the discharge port 32 side
  • a direction perpendicular to the axial direction X is referred to as a "radial direction Y”.
  • a direction extending circumferentially around the axis C is referred to as a “circumferential direction Z”.
  • the combustor 4 (also referred to as a gas turbine combustor) is, for example, one of a plurality of can-shaped combustors arranged annularly around the rotation axis 2 of the gas turbine 1 (see FIG. 2). Note that the combustor 4 is not limited to this, and may be applied to a gas turbine having only one combustor, for example. As shown in FIGS. 2 and 3, the combustor 4 includes a casing 11, a tubular body 12, a fuel injector 13, an igniter 14, a fuel supply structure 15, an air flow path 16, a current plate 17 and a resonator 18.
  • the casing 11 includes a tubular casing 21 and end plates 22 .
  • the tubular casing 21 has a tubular shape and extends from the first side (left side in FIG. 3) in the axial direction X toward the second side (right side in FIG. 3).
  • the tubular casing 21 has an air inlet 30 open to the second side to receive air A from the compressor 3 (see FIG. 1).
  • the end plate 22 is arranged on the first side in the axial direction X with respect to the cylindrical body 12 and has an inner surface facing an air flow path 16 which will be described later.
  • the end plate 22 closes the first side opening of the cylindrical casing 21 and is fixed to the first side end of the cylindrical casing 21 with a fastener.
  • the tubular body 12 is housed in the casing 11 .
  • the axis C of the cylinder 12 coincides with the axis of the casing 11 .
  • the cylinder 12 includes a combustion cylinder 23 that is a first cylinder and a support cylinder 24 that is a second cylinder.
  • the combustion cylinder 23 defines a combustion chamber 31 inside thereof.
  • a discharge port 32 of the combustion cylinder 23 opens to the second side.
  • the support cylinder 24 is adjacent to the first side of the combustion cylinder 23 and arranged coaxially with the combustion cylinder 23 .
  • the support tube 24 defines an air chamber 33 inside in the radial direction Y thereof.
  • the material of the combustion tube 23 eg, cobalt alloy or nickel alloy
  • the cylindrical body 12 may have only the combustion cylinder 23 and the support cylinder 24 may be omitted.
  • the fuel injector 13 is housed in the cylinder 12 .
  • the fuel injector 13 has a fuel injection port 13 a opening into the combustion chamber 31 .
  • the fuel injection port 13 a is configured to inject fuel F supplied from a fuel supply structure 15 (described later) into the combustion chamber 31 together with air A supplied from the air chamber 33 .
  • the fuel injector 13 is arranged on the first side in the axial direction X with respect to the combustion chamber 31 . In this embodiment, as an example, the fuel injector 13 is arranged corresponding to the boundary between the combustion cylinder 23 and the support cylinder 24 to separate the combustion chamber 31 and the air chamber 33 .
  • the fuel F is gaseous fuel such as carbon-containing gas (natural gas, propane gas) or hydrogen-containing gas (hydrogen gas), but liquid fuel may also be used. Further, the fuel F and the air A may be premixed and injected into the combustion chamber 31 as an air-fuel mixture, or may be mixed in the combustion chamber 31 .
  • the igniter 14 penetrates the cylinder casing 21 and the combustion cylinder 23 in the radial direction Y, and the ignition part 14 a of the igniter 14 is exposed to the combustion chamber 31 .
  • the air-fuel mixture injected from the fuel injector 13 into the combustion chamber 31 is ignited by the igniter 14 to generate flame in the combustion chamber 31 .
  • the high-temperature, high-pressure combustion gas G generated in the combustion chamber 31 is discharged from the discharge port 32 .
  • the fuel supply structure 15 is not particularly limited as long as it can supply the fuel F supplied from the fuel supply line outside the casing 11 to the fuel injector 13 .
  • the fuel supply structure 15 includes a header pipe 25 and a plurality of branch pipes 26 and 27 branched from the header pipe 25 .
  • the mother pipe 25 penetrates the end plate 22 on the axis C of the cylindrical body 12 and extends in the axial direction X.
  • One end of the mother pipe 25 is arranged in the air chamber 33 and the other end of the mother pipe 25 is arranged outside the casing 11 .
  • the mother pipe 25 has a multi-tube structure in which a plurality of cylindrical pipes are concentrically arranged, and a plurality of circular tubular fuel supply passages 25a and 25b are concentrically provided therein.
  • Branch pipes 26 , 27 connect header pipe 25 to fuel injector 13 .
  • the inside of the branch pipe 26 communicates with the fuel supply path 25a, and the inside of the branch pipe 27 communicates with the fuel supply path 25b.
  • the branch pipes 26 and 27 have a portion that protrudes outward in the radial direction Y from the mother pipe 25 and a portion that extends in the axial direction X toward the fuel injector 13 .
  • the positions in the radial direction Y where the branch pipes 26 and 27 are connected to the fuel injector 13 are different.
  • the flow rate of the fuel F supplied to each part of the fuel injector 13 can be independently controlled by adjusting the opening degree of the flow control valve capable of adjusting the flow rate of each fuel supply passage 25a, 25b. .
  • the air flow path 16 is configured to supply the air A supplied from the compressor 3 (see FIG. 1) to the combustion chamber 31 .
  • the air flow path 16 has a reverse flow shape extending from the air inlet 30 toward the first side in the axial direction X and turning back toward the second side in the axial direction X. As shown in FIG.
  • the air flow path 16 has an air introduction path 34 that is a gap between the inner peripheral surface of the casing 11 and the outer peripheral surface of the cylinder 12 .
  • the air introduction passage 34 introduces the air A compressed by the compressor 3 (see FIG. 1) from the air inlet 30 and guides it in the direction opposite to the flow direction of the combustion gas G in the combustion chamber 31 .
  • An axial flow type in which the air A and the combustion gas G flow in the same direction may be used.
  • the support cylinder 24 has a plurality of air introduction ports 35 arranged in the circumferential direction Z at its first side portion.
  • the air inlet of the support tube 24 may be a large opening that includes a plurality of air inlets 35 .
  • the air introduction port 35 communicates the air introduction path 34 with the air chamber 33 .
  • the air A that has flowed through the air introduction path 34 passes through the air introduction port 35 and is led to the air chamber 33 inside the support tube 24 in the radial direction Y. As shown in FIG.
  • the air A guided to the air chamber 33 flows toward the fuel injector 13 and mixes with the fuel F in the fuel injector 13 .
  • the straightening plate 17 is arranged perpendicular to the axis C in the support cylinder 24 .
  • the current plate 17 is arranged on the second side in the axial direction X with respect to the air inlet 35 .
  • the rectifying plate 17 has its outer peripheral portion fixed to the support tube 24 and its inner peripheral portion fixed to the end plate 22 via a tubular bracket fitted on the mother pipe 25 .
  • the straightening plate 17 has a plurality of straightening holes 17a.
  • the current plate 17 divides the air chamber 33 into two spaces aligned in the axial direction X. As shown in FIG. That is, the straightening plate 17 divides the air chamber 33 into a pre-straightening space 33a and a post-straightening space 33b.
  • the pre-rectification space 33a is a space on the first side of the air chamber 33 and is adjacent to the air inlet 35.
  • the post straightening space 33b is the space on the second side of the air chamber 33 and is adjacent to the fuel injector 13. As shown in FIG.
  • the current plate 17 is located on the second side in the axial direction X with respect to the air inlet 35 .
  • the straightening plate 17 straightens the air A introduced into the air chamber 33 from the air inlet 35 into a uniform flow toward the combustion chamber 31 . Note that the straightening plate 17 may be omitted.
  • the air flow path 16 is configured by the air introduction path 34, the air introduction port 35, and the air chamber 33.
  • the air flow path 16 includes an upstream region R1, a direction changing region R2, and a downstream region R3. can be considered separately.
  • the upstream region R1 is provided along the outer peripheral surface of the cylindrical body 12 between the air inlet 30 and the air inlet 35 in the axial direction X.
  • the upstream region R1 is part of the air introduction passage 34.
  • the downstream region R3 is provided along the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 between the air inlet 35 and the fuel injector 13 in the axial direction X.
  • Downstream region R3 is part of air chamber 33 .
  • a turning region R2 connects the upstream region R1 to the downstream region R3.
  • the direction change region R2 is adjacent to the upstream region R1 with a change in cross-sectional area perpendicular to the axial direction X between the upstream region R1 and the direction change region R2.
  • a virtual boundary plane M between the upstream region R1 and the direction change region R2 is a virtual plane passing through the end E of the air inlet 35 on the second side in the axial direction X and perpendicular to the axial direction X.
  • the imaginary boundary surface M passes through the end E on the second side in the axial direction X of the flow channel extending in the radial direction Y to connect the upstream region R1 to the downstream region R3 of the air flow channel 16, and the axial line It is an imaginary plane that is perpendicular to the direction X and located outside the edge E in the radial direction Y.
  • a virtual boundary surface N between the direction change region R2 and the downstream region R3 is also a virtual plane passing through the end E of the air inlet 35 and orthogonal to the axial direction X. That is, the imaginary boundary surface N passes through the end E on the second side in the axial direction X of the flow channel extending in the radial direction Y to connect the upstream region R1 to the downstream region R3 of the air flow channel 16, and the axial line It is an imaginary plane that is perpendicular to the direction X and located inside the end E in the radial direction Y.
  • the current plate 17 is arranged in the downstream region R3.
  • the resonator 18 (first resonator) has an opening 41 , a diaphragm 42 and a resonance chamber 43 .
  • the opening 41 opens to face the space (the direction changing region R2 or the downstream region R3) on the downstream side of the virtual boundary surface M in the air flow path 16 .
  • the opening 41 directly faces the downstream region R3 and opens to the downstream region R3 on the inner peripheral surface of the support tube 24 .
  • the opening 41 continues to the downstream region R3.
  • the resonator 18 utilizes part of the support cylinder 24 .
  • a diaphragm 42 is a channel that connects the opening 41 to the resonance chamber 43 .
  • the resonance chamber 43 is a space larger than the diaphragm 42 .
  • the area of the aperture 41, the length of the diaphragm 42, and the volume of the resonance chamber 43 are determined according to the frequency to be attenuated.
  • the support cylinder 24 may project outward in the radial direction Y, and the resonator 18 may be located inside the projecting portion in the radial direction Y.
  • a plate with an aperture 41 and a diaphragm 42 is located between the downstream region R3 and the resonance chamber 43. That is, the inner peripheral surface of the support tube 24 utilizes the inner surface in the radial direction Y of the plate of the resonator 18 .
  • the opening 41 of the resonator 18 is open to the air flow path 16 upstream of the combustion chamber 31, the internal temperature of the resonator 18 is lower than when it is open to the combustion chamber. No cooling required. Therefore, a special cooling structure can be dispensed with, and an increase in NOx can be prevented without raising the combustion temperature to compensate for the cooling.
  • the cross-sectional area perpendicular to the axial direction X changes at the boundary (virtual boundary plane M) between the upstream region R1 and the direction change region R2.
  • the boundary virtual boundary plane M
  • pressure waves that are air-transmitted from the combustion chamber 31 back through the air flow path 16 due to combustion oscillation are partially reflected or canceled.
  • this reflection action causes the sound pressure in the space downstream of the upstream region R1 in the air flow path 16 to increase to the upstream region.
  • the sound pressure tends to be higher than that of R1. Therefore, by opening the opening 41 in the space downstream of the upstream region R1 in the air flow path 16, the pressure wave transmitted from the combustion chamber 31 to the air flow path 16 can be effectively absorbed. vibration can be reduced.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining low-frequency pressure wave propagation in the combustor 4 of FIG.
  • a pressure wave with a relatively low frequency that is, a pressure wave whose wavelength can be regarded as long relative to the size of the propagation space.
  • the pressure wave P1 traveling backward through the air flow path 16 from the combustion chamber 31 travels along the axial direction X toward the first side, and is reflected on the wall surface of the turning region R2 on the first side in the axial direction X.
  • the reflected wave P2 travels along the axial direction X toward the second side.
  • the reflected wave P2 is divided into a component reflected at the end E of the air inlet 35 and other components.
  • the wall-reflected component remains in the direction change region R2.
  • the components that are not reflected at the edge E are divided into those that proceed to the upstream region R1 and those that remain in the direction change region R2 and the downstream region R3. Therefore, the pressure wave propagated to the upstream region R1 is smaller than the pressure wave in the space downstream of the imaginary boundary surface M. That is, the sound pressure in the direction changing region R2 and the downstream region R3 is higher than that in the upstream region R1. Therefore, by opening the opening 41 in the space downstream of the upstream region R1 in the air flow path 16, the pressure wave transmitted from the combustion chamber 31 to the air flow path 16 can be effectively absorbed.
  • FIG. 5 is a drawing for explaining high-frequency pressure wave propagation in the combustor 4 of FIG.
  • a pressure wave with a relatively high frequency that is, a pressure wave whose wavelength can be regarded as short relative to the size of the propagation space is considered.
  • the pressure wave traveling backward through the air flow path 16 from the combustion chamber 31 has a component P3 reflected on the wall surface of the direction change region R2 and an upstream region It splits into a component P4 which is transmitted to R1.
  • a component P3 of the pressure wave reflected on the wall surface of the turning region R2 remains in the turning region R2 and the downstream region R3 (part of the component P3 may also be transmitted to the upstream region R1).
  • the sound pressure in the direction changing region R2 and the downstream region R3 is higher than that in the upstream region R1. Therefore, by opening the opening 41 in the space downstream of the upstream region R1 in the air flow path 16, the pressure wave transmitted from the combustion chamber 31 to the air flow path 16 can be effectively absorbed.
  • FIG. 6 is a drawing explaining the path difference of pressure wave propagation in the direction change region R2 of FIG.
  • a path difference occurs between the inner peripheral path P5 and the outer peripheral path P6 in the curved path.
  • a phase shift occurs between the phase of the pressure wave passing through the inner path P5 and the phase of the pressure wave passing through the outer path P6.
  • the pressure waves partially cancel each other out due to interference in which the pressure waves having different phases are superimposed. Therefore, the sound pressure in the direction changing region R2 and the downstream region R3 is higher than that in the upstream region R1. Therefore, by opening the opening 41 in the space downstream of the upstream region R1 in the air flow path 16, the pressure wave transmitted from the combustion chamber 31 to the air flow path 16 can be effectively absorbed.
  • the opening 41 of the resonator 18 faces the downstream region R3 and opens to the downstream region R3.
  • the flow path cross-sectional area orthogonal to the axial direction X also changes at the imaginary boundary surface N between the direction change region R2 and the downstream region R3.
  • the downstream region R3 is closer to the combustion chamber 31 than the turning region R2. Therefore, by opening the opening 41 of the resonator 18 to the downstream region R3, pressure waves can be absorbed more effectively.
  • the opening 41 of the resonator 18 faces the post rectification space 33b and opens into the post rectification space 33b.
  • the cross-sectional area of the flow path perpendicular to the axial direction X also changes in the rectifying holes 17 a of the rectifying plate 17 , and the pressure wave is partially reflected in the rectifying plate 17 . Therefore, by opening the opening 41 of the resonator 18 to the post straightening space 33b, the pressure wave can be absorbed more effectively.
  • the gas introduced into the resonator 18 is not a fuel-containing gas such as an air-fuel mixture.
  • the fuel content of the air-fuel mixture changes according to the engine output, and the speed of sound changes accordingly, making it difficult to design the resonance frequency. Since the resonator 18 opens into the air flow path 16, such problems can be avoided. It should be noted that a configuration in which a mixture of air and fuel flows in the air flow path 16 may be adopted.
  • the resonator 18 is housed in the casing 11 and provided on the support cylinder 24 .
  • the resonator 18 has, for example, a resonator main body 50 fitted to the outer peripheral surface of the support cylinder 24 .
  • the resonator 18 is composed of a part of the support tube 24 and a resonator main body 50 .
  • the resonator main body 50 is a cylindrical hollow member.
  • the diaphragm 42 is a through hole formed in the inner peripheral wall of the resonator body 50 and the support cylinder 24 .
  • the length of the diaphragm 42 in the radial direction Y can be determined by the thickness of the inner peripheral wall of the resonator body 50 .
  • the opening 41 is an inner opening in the radial direction Y of the through hole of the support tube 24 .
  • the openings 41 are arranged in the axial direction X and in the circumferential direction Z. As shown in FIG. All the openings 41 and diaphragms 42 are in communication with one resonance chamber 43, but the present invention is not limited to this, and the resonance chamber 43 may be divided into a plurality of cavities.
  • the resonator 18 may be partially arranged in the circumferential direction Z instead of being arranged over the entire circumference of the outer peripheral surface of the support tube 24 .
  • the resonator main body 50 may not be a hollow member, and may be a cover member covering the outer peripheral surface of the support tube 24 (the inner peripheral wall of the resonator main body 50 is eliminated). In that case, the gap between the inner peripheral surface of the cover member and the outer peripheral surface of the support tube 24 may be used as the resonance chamber 43 .
  • the resonator 18 protrudes into the upstream region R1 from a portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial direction X. That is, the outer peripheral surface of the resonator 18 is located radially Y outside the outer peripheral surface of the portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial direction X. As shown in FIG. In this embodiment, the resonator main body 50 fitted on the support cylinder 24 is arranged so as to protrude from the support cylinder 24 to the upstream region R1. The inner peripheral surface of the support cylinder 24 extends linearly along the axial direction X. As shown in FIG.
  • the outer surface of the resonator 18 facing the upstream region R1 may have a streamlined shape that gradually decreases in diameter toward both sides in the axial direction X. As shown in FIG.
  • FIG. 7(A) is a perspective view showing a modification of the resonator 18 of FIG.
  • FIG. 7(B) is a cross-sectional view along the line VIIB-VIIB of FIG. 7(A).
  • FIG. 7(C) is a sectional view taken along line VIIC-VIIC of FIG. 7(A).
  • the resonator 18 may have a partition plate 44 that divides the resonance chamber 43 into a plurality of cavities 45.
  • the plurality of cavities 45 communicate with the plurality of openings 41 respectively.
  • the partition plate 44 divides the resonance chamber 43 into both the axial direction X and the circumferential direction Z. Specifically, the partition plate 44 has a portion extending in the axial direction X and a portion extending in the circumferential direction Z. As shown in FIG. Only one opening 41 may communicate with one cavity 45 , or a plurality of openings 41 may communicate with one cavity 45 .
  • the partition plate 44 may have a shape that divides each cavity 45 into a polygonal shape (for example, a square, a hexagon, etc.) or a circular shape in a developed view viewed from the radial direction Y. As shown in FIG.
  • FIG. 8(A) is a cross-sectional view of essential parts showing a first modification of the combustor 4 of FIG.
  • the resonator 118 protrudes into the downstream region R3 from the portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial direction X.
  • the inner peripheral surface of the resonator 118 is located radially inward in the Y direction from the inner peripheral surface of the portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial direction X.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of essential parts showing a first modification of the combustor 4 of FIG.
  • the resonator 118 protrudes into the downstream region R3 from the portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial direction X.
  • the inner peripheral surface of the resonator 118 is located radially inward in the Y direction from the inner peripheral surface of the portion of the support tube 24 adjacent to the resonator 18 in the axial
  • the resonator main body 150 fitted in the support tube 24 is arranged to protrude from the support tube 24 to the downstream region R3.
  • the outer peripheral surface of the support tube 24 can extend linearly along the axial direction X, for example.
  • the resonator may be arranged at an intermediate position between the position of the resonator 18 in FIG. 3 and the position of the resonator 118 in FIG. 8(A).
  • FIG. 8(B) is a cross-sectional view of essential parts showing a second modification of the combustor 4 of FIG.
  • the resonator 18 is the same as that of the embodiment described above, but the cylindrical casing 221 is different.
  • the tubular casing 221 has a bulging portion 221a that expands outward in the radial direction Y at a portion that faces the resonator 18 in the radial direction Y. As shown in FIG. This can prevent the portion of the upstream region R1 outside the resonator 18 in the radial direction Y from becoming narrow.
  • FIG. 8(C) is a cross-sectional view of the essential parts showing a third modification of the combustor 4 of FIG.
  • a resonator 318 (third resonator) protrudes outside the tubular casing 21 .
  • the resonator 318 has a resonator body 350 connected to the outer peripheral surface of the support cylinder 24 .
  • the resonator main body 350 has a hollow portion 350 a that defines a resonance chamber 343 and a tubular portion 350 b that protrudes inward in the radial direction Y from the resonator main body 350 .
  • the hollow portion 350a is arranged outside the cylindrical casing 21 in the radial direction Y. Although the cylindrical casing 21 and the resonator main body 350 are in contact with each other in FIG. 8(C), they do not have to be in contact with each other.
  • the tube portion 350b penetrates the tube casing 21 in the radial direction Y, traverses the upstream region R1 in the radial direction, and is connected to the support tube 24 .
  • the support tube 24 has a through hole forming an opening 41 facing the downstream region R3 in its inner peripheral surface, and the internal space of the pipe portion 350b communicates with the through hole. That is, the inner space of the tube portion 350b and the through hole of the support cylinder 24 constitute the diaphragm 342.
  • the degree of freedom of the volume of the resonance chamber 343 can be increased, and the degree of freedom of setting the frequency to be attenuated is improved.
  • the resonance chamber 343 can be designed to be wide to reduce low frequency vibrations.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of essential parts of the combustor 404 of the second embodiment.
  • resonator 418 (second resonator) is provided on end plate 422 of casing 411 .
  • the end plate 422 has a concave portion 422a annularly extending around the axis C so as to face the air chamber 33 .
  • the resonator 418 is accommodated in the recess 422a.
  • the resonator 418 is an annular hollow member similar to the recess 422a.
  • the resonator 418 has an aperture 441 , a diaphragm 442 and a resonance chamber 443 .
  • a resonance chamber 443 is an annular hollow space of the resonator 418 .
  • a configuration may be adopted in which a part of the walls of the resonator 418 is omitted and the resonance chamber 443 is defined using the surface of the end plate 422 .
  • the openings 441 are arranged around the axis C at intervals on the surface of the resonator 418 facing the air chamber 33 .
  • the diaphragm 442 is a through hole that communicates the opening 441 with the resonance chamber 443 in the wall of the resonator 418 facing the air chamber 33 .
  • An opening 441 of the resonator 418 directly faces the air chamber 33 and opens into the air chamber 33 .
  • the opening 441 is continuous with the direction change region R2.
  • the opening 441 opens in the direction changing region R2 inside the air inlet port 35 in the radial direction Y.
  • the opening 441 opens in the axial direction X so as to face the combustion chamber 31 .
  • the axis of the opening 441 is substantially parallel to the axis C.
  • the axis of the diaphragm 442 extends in the axial direction X. As shown in FIG.
  • the cross-sectional area of the flow path perpendicular to the axial direction X changes at the imaginary boundary surface M, and the pressure wave is partially reflected or canceled on the downstream side of the imaginary boundary surface M. Therefore, by opening the opening 441 of the resonator 418 to the direction changing region R2, the pressure wave can be effectively absorbed. Moreover, since the opening 441 is oriented in the axial direction X, pressure waves transmitted in the axial direction X from the combustion chamber 31 can be effectively absorbed.
  • the resonator provided in the combustor 404 may be the resonator 418 alone, or the resonator 18 of the first embodiment (or any of the resonators 118, 218, and 318 of the first to fourth modifications) may be used in combination. Since the rest of the configuration is the same as that of the above-described first embodiment, description thereof will be omitted.
  • FIG. 10(A) is a perspective view showing a modification of the resonator 418 of FIG.
  • FIG. 10(B) is a cross-sectional view along line XB-XB of FIG. 10(A).
  • the resonator 418 may have partition plates 444 that divide the resonance chamber 443 into a plurality of cavities 445 .
  • a plurality of cavities 445 communicate with a plurality of openings 441 respectively.
  • the partition plate 444 divides the resonance chamber 443 in the circumferential direction Z. Only one opening 441 may communicate with one cavity 445 , or multiple openings 441 may communicate with one cavity 445 .
  • the partition plate 444 may have a shape that divides each cavity 445 into sectors when viewed from the axial direction X. As shown in FIG.
  • each cavity 445 may be divided in the radial direction. If each cavity 445 is divided in the radial direction Y, even if there is an opposite-phase sound pressure distribution in the radial direction Y, interference between opposite-phase sound pressures can be prevented.
  • FIG. 11(A) is a cross-sectional view of essential parts showing a first modification of the combustor 404 of FIG.
  • the resonator 518 protrudes in the axial direction X from the end plate 522 toward the air chamber 33 .
  • the shape of the resonator 518 itself is the same as the resonator 418 described above.
  • local thinning of the end plate 522 can be alleviated.
  • the entire resonator 518 may be located on the second side in the axial direction X, ie, the air chamber 33 , relative to the end plate 522 .
  • FIG. 11(B) is a cross-sectional view of essential parts showing a second modification of the combustor 404 of FIG.
  • the resonator 618 protrudes outside the end plate 622 .
  • Resonator 618 has a resonator body 650 connected to the outer surface of end plate 622 .
  • the resonator body 650 is arranged outside the casing 11 and defines a resonance chamber 643 therein.
  • the resonator main body 650 and the end plate 622 are in contact with each other in FIG. 11B, they may not be in contact with each other.
  • the end plate 622 has a through hole extending in the axial direction X communicating with the resonance chamber 643 .
  • the through hole of the end plate 622 constitutes a diaphragm 642.
  • a wall of the resonator body 650 that is in surface contact with the end plate 622 may be omitted.
  • the resonator main body 650 does not have to be in surface contact with the end plate 622 .
  • the end plate 622 has an opening 641 serving as an inlet for the throttle 642 on the surface defining the air chamber 33 (the surface on the second side in the axial direction X). According to this, the degree of freedom of the volume of the resonance chamber 643 can be increased, and the degree of freedom of setting the frequency to be attenuated is improved.
  • the resonance chamber 643 can be designed to be wide to reduce low frequency vibrations.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor 704 of the third embodiment.
  • the combustor 704 has resonators 718A and 718B that are open to portions of the direction change region R2 outside the air inlet 35 in the radial direction Y.
  • the resonator 718A is provided in the cylinder casing 721, and the opening 741A of the resonator 718A is arranged outside in the radial direction Y of the direction changing region R2 and opens inward in the radial direction Y.
  • the resonator 718B is provided on the end plate 722, and the opening 741B of the resonator 718B is arranged on the first side in the axial direction X of the direction changing region R2 and opens toward the second side in the axial direction X. .
  • the combustor 704 may be further provided with the resonator 18 of the first embodiment, or may be further provided with the resonator 418 of the second embodiment. Since the rest of the configuration is the same as that of the above-described first embodiment, description thereof will be omitted.
  • FIGS. 13A to 13C are schematic diagrams showing variations of the air flow path 16 of the combustor 4.
  • FIG. 13A to 13C are schematic diagrams showing variations of the air flow path 16 of the combustor 4.
  • FIG. 13B For ease of understanding, the elements of this variation corresponding to the elements of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, even if their shapes are different.
  • the casing 11 is configured such that all of the upstream region R1, the direction change region R2 and the downstream region R3 are annular extending around the axis of the cylinder 12.
  • the cylindrical body 12 is covered with a guide member 19 housed in a casing (not shown).
  • the guide member 19 is configured such that the upstream region R1, the direction change region R2, and the downstream region R3 are all annular and extend around the axis of the tubular body 12.
  • the casing 11 is configured so that the direction change region R2 is cylindrical around the axis of the cylinder 12, and the upstream region R1 and the downstream region R3 are annular extending around the axis of the cylinder 12. It is
  • the imaginary boundary surface M between the upstream region R1 and the direction change region R2 is the diameter of the air flow path 16 to connect the upstream region R1 to the downstream region R3. It is a virtual plane that passes through the end E on the second side in the axial direction X of the flow path that extends in the direction Y and that is perpendicular to the axial direction X.
  • FIG. A change in the cross-sectional area of the air flow path 16 in the axial direction X occurs at the imaginary boundary plane M, and the opening of the resonator (not shown) opens into the space downstream of the imaginary boundary plane M of the air flow path 16 .
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of essential parts of a combustor 804 of the fourth embodiment.
  • resonator 818 is provided in cylinder 812 (specifically, support cylinder 824) and opens to downstream region R3.
  • the tubular body 812 has a plurality of leak holes 812a that communicate the resonance chamber 843 of the resonator 818 with the upstream region R1.
  • the leak hole 812a is arranged on the second side in the axial direction X with respect to the direction change region R2.
  • the leak hole 812a communicates the downstream region R3 with the upstream region R1 via a resonator 818 so as to bypass the direction changing region R2.
  • each leak hole 812a is 0.1 mm or more and 10 mm or less.
  • the diameter of the leak hole 812a is smaller than the diameters of the opening 841 and the diaphragm 842 of the resonator 818 .
  • the diameter of each leak hole 812a can be 1/10 or more of the height of the leak hole 812a (that is, the length of the channel axis of the leak hole 812a).
  • the total opening area of the leak holes 812a may be set to 1/2 or less of the cross-sectional area of the upstream region R1 in the plane perpendicular to the flow direction.
  • the leak hole 812a allows acoustic energy to escape from the downstream region R3 to the upstream region R1, further effectively reducing vibration caused by combustion. Since the rest of the configuration is the same as that of the above-described first embodiment, description thereof will be omitted.
  • Resonator 818 of FIG. 14 is similar to resonator 118 of FIG. 8A, but may be similar to resonator 18 of FIG. 3 or similar to resonator 318 of FIG. 8C. good. If it is similar to the resonator 318 of FIG. 8C, the leak hole 812a may be formed in the support cylinder 24 or may be formed in the tube portion 350b.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the essential parts of the combustor 904 of the fifth embodiment.
  • combustor 904 does not include a resonator.
  • the cylinder 912 (specifically, the support cylinder 924) has a plurality of leak holes 912a that connect the downstream region R3 to the upstream region R1.
  • the leak hole 912a is arranged on the second side in the axial direction X with respect to the direction change region R2.
  • the leak hole 912a bypasses the direction change region R2 and communicates the downstream region R3 with the upstream region R1.
  • each leak hole 912a is 0.1 mm or more and 10 mm or less. Specifically, the diameter of each leak hole 912a can be 1/10 or more of the height of the leak hole 912a (that is, the length of the channel axis of the leak hole 912a). As a result, it is possible to effectively reduce the pressure wave while improving the workability by laser or the like. Furthermore, the total opening area of the leak holes 912a may be set to 1/2 or less of the cross-sectional area of the upstream region R1 in the plane perpendicular to the flow direction. The leak hole 912a allows acoustic energy to escape from the downstream region R3 to the upstream region R1, and can effectively reduce vibration caused by combustion without a resonator. Since the rest of the configuration is the same as that of the above-described first embodiment, description thereof will be omitted.
  • each embodiment and each modified example have been described as examples of the technology disclosed in the present application.
  • the technology in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made as appropriate.
  • some configurations or methods in one embodiment or variation may be applied to other embodiments or variations, and some configurations of an embodiment or variation may be applied to other embodiments or variations.
  • a cylinder defining a combustion chamber, the cylinder extending from a first axial side toward a second axial side and defining an outlet on said second axial side; an air flow path for supplying air to the combustion chamber; at least one resonator having at least one opening that opens to the air flow path and a resonance chamber that communicates with the opening;
  • the air flow path is an upstream region along the outer peripheral surface of the cylinder; a downstream region along the inner peripheral surface of the cylindrical body, arranged on the first side in the axial direction with respect to the combustion chamber, and communicating with the combustion chamber;
  • a direction change region that connects the upstream region to the downstream region in the radial direction of the tubular body, the direction change region changing the cross-sectional area perpendicular to the axial direction between the upstream region and the direction change region a turning region adjacent to the upstream region;
  • the gas turbine combustor wherein the opening of the resonator opens into a space downstream of the upstream region in the air flow path.
  • the at least one resonator comprises a first resonator;
  • the at least one resonator includes a second resonator; 6.
  • [Item 7] further comprising an end plate disposed on the first side in the axial direction with respect to the cylinder and having an inner surface facing the air flow path; 7.
  • [Item 8] Further comprising a casing that houses the cylindrical body, An air introduction path including the upstream region is provided between the casing and the cylindrical body, The cylinder has a first cylinder that defines the combustion chamber and a second cylinder that is adjacent to the first cylinder on the first side in the axial direction and defines an air chamber that includes the downstream region.
  • a straightening plate further comprising a straightening plate that has a straightening hole and divides the space downstream of the upstream region in the air flow path into a pre-straightening space and a post-straightening space; 9.
  • the at least one opening includes a plurality of openings aligned in the axial direction and circumferentially about the axial direction; Items 1 to 1, wherein the at least one resonator has a partition plate that divides the resonance chamber into a plurality of cavities communicating with the plurality of openings, the partition plate dividing the resonance chamber in the circumferential direction. 11.
  • a cylinder defining a combustion chamber, the cylinder extending from a first axial side toward a second axial side and defining an outlet on the second axial side; an air flow path for supplying air to the combustion chamber, The air flow path is an upstream region along the outer peripheral surface of the cylinder; a downstream region along the inner peripheral surface of the cylindrical body, arranged on the first side in the axial direction with respect to the combustion chamber, and communicating with the combustion chamber; a turning region that connects the upstream region to the downstream region in the radial direction of the cylinder; A gas turbine combustor, wherein the tubular body has a leak hole that bypasses the turning region and communicates the downstream region with the upstream region.

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Abstract

ガスタービン燃焼器は、燃焼室を画定する筒体と、前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、前記空気流路に開口する開口を含むレゾネータと、を備える。前記空気流路は、前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、前記筒体の内周面に沿って設けられ、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置された下流領域と、前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域であって、前記上流領域と前記方向転換領域との間で前記軸線方向に直交する断面積の変化を伴って前記上流領域に隣接する方向転換領域と、を含む。前記開口は、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の空間に開口している。

Description

ガスタービン燃焼器
　本開示は、ガスタービンエンジンの燃焼器に関する。
　燃焼に起因した振動を低減するためにレゾネータを搭載したガスタービン燃焼器が知られている。特許文献１では、燃焼室を画定する燃焼筒にレゾネータが取り付けられ、当該レゾネータの共鳴室は燃焼室に開口している。特許文献２では、燃焼室を画定する燃焼筒の径方向外側に配置されたフロースリーブにレゾネータが取り付けられ、当該レゾネータの共鳴室は、フロースリーブが画定する空気流路に開口している。
特開２０１８－１５９５３３号公報 特開２０１３－２３４８３３号公報
　特許文献１の構成では、燃焼室の熱が直接的に共鳴室に伝達され、レゾネータが高温になる。レゾネータを特別に冷却して冷却分を補うように燃焼温度を高めると、ＮＯｘが増加し得る。特許文献２の構成では、燃焼室からレゾネータに伝達される熱は低減されるが、振動低減の点で改良の余地がある。
　本開示の一態様に係るガスタービン燃焼器は、燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、前記空気流路に開口する少なくとも１つの開口を含む少なくとも１つのレゾネータと、を備える。前記空気流路は、前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域であって、前記上流領域と前記方向転換領域との間で前記軸線方向に直交する断面積の変化を伴って前記上流領域に隣接する方向転換領域と、を含む。前記開口は、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の空間に開口している。
　本開示の一態様に係るガスタービン燃焼器は、燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、を備える。前記空気流路は、前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域と、を含む。前記筒体は、前記方向転換領域をバイパスして前記下流領域を前記上流領域に連通させるリーク孔を有する。
　本開示の一態様によれば、特別な冷却構造を不要にでき、燃焼に起因した振動を効果的に低減できる。
図１は、ガスタービンエンジンの概略図である。 図２は、第１実施形態の燃焼器の断面斜視図である。 図３は、図２の燃焼器の断面図である。 図４は、図３の燃焼器における低周波の圧力波伝播を説明する図面である。 図５は、図３の燃焼器における高周波の圧力波伝播を説明する図面である。 図６は、図３の方向転換領域における圧力波伝播の経路差を説明する図面である。 図７（Ａ）は、図３のレゾネータの変形例を示す斜視図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のVIIB－VIIB線断面図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のVIIC－VIIC線断面図である。 図８（Ａ）は、図３の燃焼器の第１変形例を示す要部断面図である。図８（Ｂ）は、図３の燃焼器の第２変形例を示す要部断面図である。図８（Ｃ）は、図３の燃焼器の第３変形例を示す要部断面図である。 図９は、第２実施形態の燃焼器の要部断面図である。 図１０（Ａ）は、図９のレゾネータの変形例を示す斜視図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のXB－XB線断面図である。 図１１（Ａ）は、図９の燃焼器の第１変形例を示す要部断面図である。図１１（Ｂ）は、図９の燃焼器の第２変形例を示す要部断面図である。 図１２は、第３実施形態の燃焼器の要部断面図である。 図１３（Ａ）～（Ｃ）は、燃焼器の空気流路のバリエーションを示す模式図である。 図１４は、第４実施形態の燃焼器の要部断面図である。 図１５は、第５実施形態の燃焼器の要部断面図である。
　以下、図面を参照して実施形態を説明する。
　図１は、ガスタービンエンジン１の概略図である。図１に示すように、ガスタービンエンジン１（以下、ガスタービンと称する）は、回転軸２、圧縮機３、燃焼器４及びタービン５を備える。ガスタービン１では、圧縮機３から供給される圧縮空気が燃焼器４に導かれ、燃焼器４において燃料供給ラインから供給される燃料と圧縮機３から供給される圧縮空気との混合気が燃焼し、燃焼器４から排出される高温高圧の燃焼ガスがタービン５を駆動する。タービン５は、回転軸２を介して負荷６（例えば、発電機）及び圧縮機３に機械的に連結されている。
　（第１実施形態）
　図２は、第１実施形態の燃焼器４の断面斜視図である。図３は、図２の燃焼器４の断面図である。なお、以下の説明では、ケーシング１１及び筒体１２の軸線Ｃが延びる方向を「軸線方向Ｘ」と称する。軸線方向Ｘにおいて、筒体１２の排出口３２とは反対側を「第１側」と称し、排出口３２側を「第２側」と称する。軸線方向Ｘに直交する方向は、「径方向Ｙ」と称する。軸線Ｃ周りに周状に延びる方向は、「周方向Ｚ」と称する。
　燃焼器４（ガスタービン燃焼器とも称する）は、例えば、ガスタービン１（図２参照）の回転軸２周りに環状に並べられる複数のカン型燃焼器の１つである。なお、燃焼器４は、これに限られず、例えば燃焼器を１つだけ有するガスタービンに適用されてもよい。図２及び３に示すように、燃焼器４は、ケーシング１１、筒体１２、燃料噴射器１３、点火器１４、燃料供給構造１５、空気流路１６、整流板１７及びレゾネータ１８を備える。
　ケーシング１１は、筒ケーシング２１及びエンドプレート２２を備える。筒ケーシング２１は、筒形状を有し、軸線方向Ｘの第１側（図３左側）から第２側（図３右側）に向けて延びている。筒ケーシング２１は、圧縮機３（図１参照）から空気Ａを受け入れるように第２側に開口した空気入口３０を有する。エンドプレート２２は、筒体１２に対して軸線方向Ｘの第１側に配置され、後述の空気流路１６に面する内面を有する。エンドプレート２２は、筒ケーシング２１の第１側の開口を閉鎖し、締結具によって筒ケーシング２１の第１側の端部に固定されている。
　筒体１２は、ケーシング１１に収容されている。筒体１２の軸線Ｃは、ケーシング１１の軸線と一致している。筒体１２は、第１筒である燃焼筒２３と、第２筒である支持筒２４とを備える。燃焼筒２３は、その内側に燃焼室３１を画定している。燃焼筒２３の排出口３２は、第２側に開口している。支持筒２４は、燃焼筒２３の第１側に隣接し、燃焼筒２３と同軸上に配置されている。支持筒２４は、その径方向Ｙの内側に空気室３３を画定している。燃焼筒２３の材料（例えば、コバルト合金又はニッケル合金）は、支持筒２４の材料（例えば、ステンレス鋼）よりも耐熱性が高い。なお、筒体１２は、燃焼筒２３のみとして支持筒２４を省略したものとしてもよい。
　燃料噴射器１３は、筒体１２に収容されている。燃料噴射器１３は、燃焼室３１に開口した燃料噴射口１３ａを有する。燃料噴射口１３ａは、後述の燃料供給構造１５から供給される燃料Ｆを、空気室３３から供給される空気Ａとともに燃焼室３１に噴射するように構成されている。燃料噴射器１３は、燃焼室３１に対して軸線方向Ｘの第１側に配置されている。本実施形態では、例示として、燃料噴射器１３は、燃焼筒２３と支持筒２４との間の境界に対応して配置され、燃焼室３１と空気室３３とを区分けしている。
　なお、燃料Ｆは、炭素含有ガス（天然ガス、プロパンガス）又は水素含有ガス（水素ガス）のような気体燃料であるが、液体燃料が用いられてもよい。また、燃料Ｆ及び空気Ａは、予混合されて混合気として燃焼室３１に噴射されてもよいし、燃焼室３１で混合されてもよい。
　点火器１４は、筒ケーシング２１及び燃焼筒２３を径方向Ｙに貫通しており、点火器１４の点火部１４ａが燃焼室３１に露出している。燃焼器４の始動時には、燃料噴射器１３から燃焼室３１に噴射された混合気が点火器１４によって点火され、燃焼室３１に火炎が発生する。燃焼室３１で発生した高温高圧の燃焼ガスＧは、排出口３２から排出される。
　燃料供給構造１５は、ケーシング１１外の燃料供給ラインから供給される燃料Ｆを燃料噴射器１３に供給できればよく、その構造は特に限定されない。本実施形態では、例示として、燃料供給構造１５は、母管２５と、母管２５から分岐した複数の分岐管２６，２７とを備える。
　母管２５は、筒体１２の軸線Ｃ上においてエンドプレート２２を貫通し、軸線方向Ｘに延びている。母管２５の一端部は空気室３３に配置され、母管２５の他端部はケーシング１１外に配置されている。母管２５は、複数の円筒管を同心状に配置した多管構造を有し、その内部に複数の円管状の燃料供給路２５ａ，２５ｂが同心状に設けられている。分岐管２６，２７は、母管２５を燃料噴射器１３に接続している。分岐管２６の内部は、燃料供給路２５ａに連通し、分岐管２７の内部は燃料供給路２５ｂに連通している。
　分岐管２６，２７は、母管２５から径方向Ｙの外方に突出する部分と、燃料噴射器１３に向けて軸線方向Ｘに延びる部分とを有する。各分岐管２６，２７が燃料噴射器１３に接続される径方向Ｙの各位置は、それぞれ異なっている。各燃料供給路２５ａ，２５ｂの流量を調節可能な流量制御弁の開度が調節されることで、燃料噴射器１３の各部位に供給される燃料Ｆの流量が独立に制御可能となっている。
　空気流路１６は、圧縮機３（図１参照）から供給される空気Ａを燃焼室３１に供給するように構成されている。空気流路１６は、空気入口３０を始点として軸線方向Ｘの第１側に向けて延び、軸線方向Ｘの第２側に向けて折り返す逆流形状を有する。
　空気流路１６は、ケーシング１１の内周面と筒体１２の外周面との間の隙間である空気導入路３４を有する。空気導入路３４は、圧縮機３（図１参照）で圧縮された空気Ａを、空気入口３０から導入して燃焼室３１の燃焼ガスＧの流れ方向と逆方向に導く。なお、空気Ａ及び燃焼ガスＧの流れ方向が同じとなる軸流型が用いられてもよい。
　支持筒２４は、その第１側の部分において周方向Ｚに並んだ複数の空気導入口３５を有する。なお、支持筒２４の空気導入口は、複数の空気導入口３５を包含するような大きな口であってもよい。空気導入口３５は、空気導入路３４を空気室３３に連通させている。空気導入路３４を流れた空気Ａは、空気導入口３５を通って、支持筒２４の径方向Ｙの内側の空気室３３に導かれる。空気室３３に導かれた空気Ａは、燃料噴射器１３に向けて流れ、燃料噴射器１３において燃料Ｆと混合する。
　整流板１７は、支持筒２４内において軸線Ｃに直交するように配置されている。整流板１７は、空気導入口３５よりも軸線方向Ｘの第２側に配置されている。整流板１７は、その外周部が支持筒２４に固定され、その内周部が母管２５に外嵌された筒状ブラケットを介してエンドプレート２２に固定されている。整流板１７は、複数の整流孔１７ａを有する。整流板１７は、空気室３３を軸線方向Ｘに並ぶ２つの空間に区切っている。即ち、整流板１７は、空気室３３をプレ整流空間３３ａとポスト整流空間３３ｂとに区切っている。
　プレ整流空間３３ａは、空気室３３のうち第１側の空間であり、空気導入口３５に隣接している。ポスト整流空間３３ｂは、空気室３３のうち第２側の空間であり、燃料噴射器１３に隣接している。整流板１７は、空気導入口３５よりも軸線方向Ｘの第２側に位置している。整流板１７は、空気導入口３５から空気室３３に導入された空気Ａを燃焼室３１に向かう均一な流れに整流する。なお、整流板１７は省略されてもよい。
　本実施形態では、空気流路１６は、空気導入路３４、空気導入口３５及び空気室３３によって構成されているが、空気流路１６は、上流領域Ｒ１と方向転換領域Ｒ２と下流領域Ｒ３とに区分けして考えることができる。
　上流領域Ｒ１は、軸線方向Ｘにおける空気入口３０と空気導入口３５との間において筒体１２の外周面に沿って設けられる。上流領域Ｒ１は、空気導入路３４の一部である。下流領域Ｒ３は、軸線方向Ｘにおける空気導入口３５と燃料噴射器１３との間において筒体１２の内周面に沿って設けられている。下流領域Ｒ３は、空気室３３の一部である。方向転換領域Ｒ２は、上流領域Ｒ１を下流領域Ｒ３に接続する。
　方向転換領域Ｒ２は、上流領域Ｒ１と方向転換領域Ｒ２との間で軸線方向Ｘに直交する断面積の変化を伴って上流領域Ｒ１に隣接している。上流領域Ｒ１と方向転換領域Ｒ２との間の仮想境界面Ｍは、軸線方向Ｘの第２側における空気導入口３５の端Ｅを通過して且つ軸線方向Ｘに直交する仮想面である。即ち、仮想境界面Ｍは、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１を下流領域Ｒ３に接続すべく径方向Ｙに延びた流路の軸線方向Ｘの第２側における端Ｅを通過して且つ軸線方向Ｘに直交し、端Ｅの径方向Ｙの外側に位置する仮想面である。
　方向転換領域Ｒ２と下流領域Ｒ３との間の仮想境界面Ｎも、空気導入口３５の端Ｅを通過して且つ軸線方向Ｘに直交する仮想面である。即ち、仮想境界面Ｎは、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１を下流領域Ｒ３に接続すべく径方向Ｙに延びた流路の軸線方向Ｘの第２側における端Ｅを通過して且つ軸線方向Ｘに直交し、端Ｅの径方向Ｙの内側に位置する仮想面である。整流板１７は、下流領域Ｒ３に配置されている。
　レゾネータ１８（第１レゾネータ）は、開口４１、絞り４２及び共鳴室４３を備える。開口４１は、空気流路１６のうち仮想境界面Ｍよりも下流側の空間（方向転換領域Ｒ２又は下流領域Ｒ３）に面して開口している。本実施形態では、開口４１は、下流領域Ｒ３に直接的に面しており、支持筒２４の内周面において下流領域Ｒ３に開口している。開口４１は、下流領域Ｒ３に連続している。レゾネータ１８は、支持筒２４の一部を利用している。絞り４２は、開口４１を共鳴室４３に接続する流路である。共鳴室４３は、絞り４２よりも大きい空間である。開口４１の面積、絞り４２の長さ、及び、共鳴室４３の容積は、減衰させたい周波数に応じて決定される。なお、支持筒２４は径方向Ｙ外側に突出し、当該突出した部分の径方向Ｙ内側にレゾネータ１８があってもよい。この場合は、下流領域Ｒ３と共鳴室４３の間に、開口４１及び絞り４２を有する板が位置する。すなわち、支持筒２４の内周面は、レゾネータ１８の当該板の径方向Ｙ内側面を利用している。
　レゾネータ１８の開口４１は、燃焼室３１よりも上流の空気流路１６に開口しているので、燃焼室に開口している場合に比べ、レゾネータ１８の内部の温度が低く、レゾネータ１８を特別に冷却せずに済む。それゆえ、特別な冷却構造を不要にできるうえに、冷却分を補うように燃焼温度を高める必要がなくＮＯｘの増加を防止できる。
　空気流路１６では上流領域Ｒ１と方向転換領域Ｒ２との間の境界（仮想境界面Ｍ）において、軸線方向Ｘに直交する断面積の変化が生じる。仮想境界面Ｍの下流側では、燃焼振動に起因して燃焼室３１から空気流路１６を逆流するように空気伝達される圧力波は、部分的に反射されたり打ち消されたりする。燃焼器４内の圧力変動を単純化して燃焼室３１で発生した圧力波の伝達に注目すると、この反射作用は、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１よりも下流の空間の音圧を上流領域Ｒ１の音圧よりも高める傾向を生む。よって、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１よりも下流の空間に開口４１が開口することで、燃焼室３１から空気流路１６に空気伝達される圧力波を効果的に吸収でき、燃焼に起因した振動を低減できる。
　図４は、図３の燃焼器４における低周波の圧力波伝播を説明する図面である。図４に示すように、周波数が比較的低い圧力波、即ち、波長が伝播空間の大きさに対して長いとみなせる圧力波について考える。この場合、燃焼室３１から空気流路１６を逆進する圧力波Ｐ１は、第１側に向けて軸線方向Ｘに沿って進み、軸線方向Ｘの第１側において方向転換領域Ｒ２の壁面で反射し、その反射波Ｐ２は第２側に向けて軸線方向Ｘに沿って進む。反射波Ｐ２は、空気導入口３５の端Ｅで反射する成分と、それ以外の成分とに分かれる。壁面反射した成分は、方向転換領域Ｒ２に残存する。端Ｅで反射しない成分は、上流領域Ｒ１に進むものと、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３に残存するものとに分かれる。そのため、上流領域Ｒ１に伝播される圧力波は、仮想境界面Ｍより下流側の空間の圧力波に比べて小さくなる。即ち、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３の音圧の方が、上流領域Ｒ１よりも大きくなる。よって、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１よりも下流の空間に開口４１が開口することで、燃焼室３１から空気流路１６に空気伝達される圧力波を効果的に吸収できる。
　図５は、図３の燃焼器４における高周波の圧力波伝播を説明する図面である。図５では、周波数が比較的高い圧力波、即ち、波長が伝播空間の大きさに対して短いとみなせる圧力波について考える。この場合、燃焼室３１から空気流路１６を逆進する圧力波は、方向転換領域Ｒ２の壁面で反射する成分Ｐ３と、方向転換領域Ｒ２の流路軸線に沿って方向転換をして上流領域Ｒ１に伝達する成分Ｐ４に分かれる。方向転換領域Ｒ２の壁面で反射する圧力波の成分Ｐ３は、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３に残存する（成分Ｐ３の一部は上流領域Ｒ１にも伝達し得る。）。そのため、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３の音圧の方が、上流領域Ｒ１よりも大きくなる。よって、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１よりも下流の空間に開口４１が開口することで、燃焼室３１から空気流路１６に空気伝達される圧力波を効果的に吸収できる。
　図６は、図３の方向転換領域Ｒ２における圧力波伝播の経路差を説明する図面である。図６に示すように、方向転換領域Ｒ２の曲線路を圧力波が伝播するときには、曲線路における内周側の経路Ｐ５と外周側の経路Ｐ６との間に経路差が生じる。内周側の経路Ｐ５を通過する圧力波の位相と、外周側の経路Ｐ６を通過する圧力波の位相との間には、ずれが生じる。仮想境界面Ｍにおいては、互いに位相の異なる圧力波が重ね合わさる干渉によって圧力波が部分的に打ち消しあう。そのため、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３の音圧の方が、上流領域Ｒ１よりも大きくなる。よって、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１よりも下流の空間に開口４１が開口することで、燃焼室３１から空気流路１６に空気伝達される圧力波を効果的に吸収できる。
　具体的には、レゾネータ１８の開口４１は、下流領域Ｒ３に面しており、下流領域Ｒ３に開口している。空気流路１６は、方向転換領域Ｒ２と下流領域Ｒ３との間の仮想境界面Ｎにおいても軸線方向Ｘに直交する流路断面積が変化する。下流領域Ｒ３は、方向転換領域Ｒ２よりも燃焼室３１に近い。よって、レゾネータ１８の開口４１が下流領域Ｒ３に開口することで、圧力波を更に効果的に吸収できる。
　更に具体的には、レゾネータ１８の開口４１は、ポスト整流空間３３ｂに面しており、ポスト整流空間３３ｂに開口している。整流板１７の整流孔１７ａにおいても軸線方向Ｘに直交する流路断面積が変化し、整流板１７において圧力波の部分反射が生じる。よって、レゾネータ１８の開口４１がポスト整流空間３３ｂに開口することで、圧力波を更に効果的に吸収できる。
　レゾネータ１８は、空気のみが流れる空気流路１６に開口しているため、レゾネータ１８に導入される気体が混合気のような燃料を含む気体ではない。混合気は、エンジン出力に応じて燃料含有率が変化し、その変化に応じて音速を変化させ、共鳴周波数の設計が難しくなる。レゾネータ１８は空気流路１６に開口しているため、そのような問題を回避することができる。なお、空気流路１６に空気及び燃料の混合気が流れる構成としてもよい。
　レゾネータ１８は、ケーシング１１に収容され、支持筒２４に設けられている。レゾネータ１８は、例えば、支持筒２４の外周面に嵌合されたレゾネータ本体５０を有する。レゾネータ１８は、支持筒２４の一部とレゾネータ本体５０とで構成されている。レゾネータ本体５０は、円筒状の中空部材である。絞り４２は、レゾネータ本体５０の内周壁及び支持筒２４に形成された貫通孔である。
　絞り４２の径方向Ｙの長さは、レゾネータ本体５０の内周壁の肉厚によって決定できる。開口４１は、支持筒２４の前記貫通孔の径方向Ｙの内側の開口である。開口４１は、軸線方向Ｘに並んで且つ周方向Ｚに並んでいる。全ての開口４１及び絞り４２は、１つの共鳴室４３に連通しているが、これに限られず、共鳴室４３が複数の空洞に分割されてもよい。
　なお、レゾネータ１８は、支持筒２４の外周面の全周にわたって配置されずに、周方向Ｚにおいて部分的に配置されてもよい。レゾネータ本体５０は、中空部材でなくてもよく、支持筒２４の外周面を覆うカバー部材（レゾネータ本体５０の内周壁を無くしたもの）としてもよい。その場合には、当該カバー部材の内周面と支持筒２４の外周面との間の隙間を共鳴室４３とすればよい。
　レゾネータ１８は、支持筒２４のうちレゾネータ１８と軸線方向Ｘに隣接する部分よりも上流領域Ｒ１に突出している。即ち、レゾネータ１８の外周面は、支持筒２４のうちレゾネータ１８と軸線方向Ｘに隣接する部分の外周面よりも径方向Ｙ外方に位置している。本実施形態では、支持筒２４に外嵌されたレゾネータ本体５０が、支持筒２４から上流領域Ｒ１に突出するように配置されている。支持筒２４の内周面は、軸線方向Ｘに沿って直線状に延びている。これにより、レゾネータ１８を支持筒２４に設けた場合でも空気室３３を広くできる。レゾネータ１８のうち上流領域Ｒ１に面する外面は、軸線方向Ｘの両側に向けて徐々に縮径する流線形にしてもよい。
　図７（Ａ）は、図３のレゾネータ１８の変形例を示す斜視図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のVIIB－VIIB線断面図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のVIIC－VIIC線断面図である。図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、レゾネータ１８は、共鳴室４３を複数の空洞４５に分割する仕切板４４を有してもよい。複数の空洞４５は、それぞれ複数の開口４１に連通している。
　仕切板４４は、共鳴室４３を軸線方向Ｘ及び周方向Ｚの両方向に分割している。具体的には、仕切板４４は、軸線方向Ｘに延びる部分と、周方向Ｚに延びる部分とを有する。１つ開口４１のみが１つの空洞４５に連通してもよいし、複数の開口４１が１つの空洞４５に連通してもよい。仕切板４４は、径方向Ｙから見た展開図において各空洞４５を多角形状（例えば、四角形、六角形など）又は円形状に分割する形状とし得る。
　これによれば、互いに逆位相の音圧が軸線方向Ｘ及び周方向Ｚの両方に分布しても、逆位相の音圧同士の干渉が防がれる。よって、音圧干渉による共鳴容積の減少が防がれ、設計通りの周波数で共鳴を起こすことができる。
　図８（Ａ）は、図３の燃焼器４の第１変形例を示す要部断面図である。図８（Ａ）に示すように、第１変形例の燃焼器１０４では、レゾネータ１１８は、支持筒２４のうちレゾネータ１８と軸線方向Ｘに隣接する部分よりも下流領域Ｒ３に突出している。即ち、レゾネータ１１８の内周面は、支持筒２４のうちレゾネータ１８と軸線方向Ｘに隣接する部分の内周面よりも径方向Ｙの内方に位置している。本実施形態では、支持筒２４に内嵌されたレゾネータ本体１５０が、支持筒２４から下流領域Ｒ３に突出するように配置されている。支持筒２４の外周面は、例えば、軸線方向Ｘに沿って直線状に延び得る。これにより、レゾネータ１１８を支持筒２４に設けた場合でも上流領域Ｒ１が狭くなるのを防止できる。なお、レゾネータは、図３のレゾネータ１８の位置と図８（Ａ）のレゾネータ１１８の位置との中間の位置に配置されてもよい。
　図８（Ｂ）は、図３の燃焼器４の第２変形例を示す要部断面図である。図８（Ｂ）に示すように、第２変形例の燃焼器２０４では、前述した実施形態に対し、レゾネータ１８は同じであるが、筒ケーシング２２１が異なっている。筒ケーシング２２１は、レゾネータ１８と径方向Ｙに対向する部分において径方向Ｙの外側に向けて拡径した膨出部２２１ａを有する。これにより、上流領域Ｒ１のうちレゾネータ１８の径方向Ｙの外側の部分が狭くなることが防止できる。
　図８（Ｃ）は、図３の燃焼器４の第３変形例を示す要部断面図である。図８（Ｃ）に示すように、第３変形例の燃焼器３０４では、レゾネータ３１８（第３レゾネータ）が筒ケーシング２１の外に突出している。レゾネータ３１８は、支持筒２４の外周面に接続されたレゾネータ本体３５０を有する。レゾネータ本体３５０は、共鳴室３４３を画定する中空部３５０ａと、レゾネータ本体３５０から径方向Ｙの内側に突出した管部３５０ｂとを有する。
　中空部３５０ａは、筒ケーシング２１の径方向Ｙの外側に配置されている。なお、図８（Ｃ）では、筒ケーシング２１とレゾネータ本体３５０とは互いに接触しているが、互いに接触していなくともよい。管部３５０ｂは、筒ケーシング２１を径方向Ｙに貫通して上流領域Ｒ１を径方向に横断し、支持筒２４に接続されている。支持筒２４は、その内周面において下流領域Ｒ３に面する開口４１を形成する貫通孔を有し、その貫通孔に管部３５０ｂの内部空間が連通している。即ち、管部３５０ｂの内部空間と支持筒２４の貫通孔とが、絞り３４２を構成している。これによれば、共鳴室３４３の容積の自由度を高くすることができ、減衰させる周波数の設定自由度が向上する。例えば、共鳴室３４３を広くして低周波振動を低減するように設計することができる。
　（第２実施形態）
　図９は、第２実施形態の燃焼器４０４の要部断面図である。図９に示すように、燃焼器４０４では、レゾネータ４１８（第２レゾネータ）は、ケーシング４１１のエンドプレート４２２に設けられている。エンドプレート４２２は、空気室３３に対向して軸線Ｃ周りに環状に延びる凹部４２２ａを有する。レゾネータ４１８は、凹部４２２ａに収容されている。レゾネータ４１８は、凹部４２２ａと相似な環状の中空部材である。
　レゾネータ４１８は、開口４４１、絞り４４２及び共鳴室４４３を有する。共鳴室４４３は、レゾネータ４１８の環状の中空空間である。なお、レゾネータ４１８のうち一部の壁を省略し、エンドプレート４２２の表面を利用して共鳴室４４３を画定する構成としてもよい。開口４４１は、レゾネータ４１８のうち空気室３３に対向する面において、軸線Ｃ周りに間隔をあけて並んでいる。絞り４４２は、レゾネータ４１８のうち空気室３３に対向する壁において、開口４４１を共鳴室４４３に連通させる貫通孔である。
　レゾネータ４１８の開口４４１は、空気室３３に直接的に面しており、空気室３３に開口している。開口４４１は、方向転換領域Ｒ２に連続している。開口４４１は、空気導入口３５よりも径方向Ｙの内側において方向転換領域Ｒ２に開口している。開口４４１は、燃焼室３１に向くように軸線方向Ｘに開口している。具体的には、開口４４１の軸線は、軸線Ｃと実質的に平行である。絞り４４２の軸線は、軸線方向Ｘに延びている。
　空気流路１６は、仮想境界面Ｍにおいて軸線方向Ｘに直交する流路断面積が変化し、仮想境界面Ｍの下流側では、圧力波が部分的に反射されたり打ち消されたりする。よって、レゾネータ４１８の開口４４１が方向転換領域Ｒ２に開口することで、圧力波を効果的に吸収できる。しかも、開口４４１は軸線方向Ｘに向いているので、燃焼室３１から軸線方向Ｘに伝達される圧力波を効果的に吸収することができる。燃焼器４０４に設けられるレゾネータは、レゾネータ４１８のみでもよいし、第１実施形態のレゾネータ１８（又は第１～４変形例のレゾネータ１１８，２１８，３１８の何れか）が併用されてもよい。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　図１０（Ａ）は、図９のレゾネータ４１８の変形例を示す斜視図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のXB－XB線断面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、レゾネータ４１８は、共鳴室４４３を複数の空洞４４５に分割する仕切板４４４を有してもよい。複数の空洞４４５は、それぞれ複数の開口４４１に連通している。
　仕切板４４４は、共鳴室４４３を周方向Ｚに分割している。１つの開口４４１のみが１つの空洞４４５に連通してもよいし、複数の開口４４１が１つの空洞４４５に連通してもよい。仕切板４４４は、軸線方向Ｘから見て各空洞４４５を扇形状に分割する形状とし得る。
　これによれば、互いに逆位相の音圧が周方向Ｚに分布しても、逆位相の音圧同士の干渉が防がれる。よって、音圧干渉による共鳴容積の減少が防がれ、設計通りの周波数で共鳴を起こすことができる。なお、各空洞４４５はさらに径方向に分割された形状であってもよい。各空洞４４５が径方向Ｙに分割されれば、径方向Ｙに逆位相の音圧分布があっても、逆位相の音圧同士の干渉が防がれる。
　図１１（Ａ）は、図９の燃焼器４０４の第１変形例を示す要部断面図である。図１１（Ａ）に示すように、第１変形例の燃焼器５０４では、レゾネータ５１８は、エンドプレート５２２から空気室３３に向けて軸線方向Ｘに突出している。レゾネータ５１８自体の形状は、前述したレゾネータ４１８と同じである。これにより、エンドプレート５２２の局所的な薄肉化を緩和できる。なお、レゾネータ５１８の全体が、エンドプレート５２２よりも軸線方向Ｘの第２側即ち空気室３３にあってもよい。
　図１１（Ｂ）は、図９の燃焼器４０４の第２変形例を示す要部断面図である。図１１（Ｂ）に示すように、第２変形例の燃焼器６０４では、レゾネータ６１８（第３レゾネータ）がエンドプレート６２２の外に突出している。レゾネータ６１８は、エンドプレート６２２の外面に接続されたレゾネータ本体６５０を有する。レゾネータ本体６５０は、ケーシング１１の外側に配置され、その内部に共鳴室６４３を画定する。なお、図１１（Ｂ）では、レゾネータ本体６５０とエンドプレート６２２とは互いに接触しているが、互いに接触していなくともよい。エンドプレート６２２は、共鳴室６４３と連通する軸線方向Ｘに延びた貫通孔を有する。
　エンドプレート６２２の前記貫通孔は、絞り６４２を構成する。レゾネータ本体６５０のうちエンドプレート６２２に面接触する壁（絞り６４２の一部を構成する壁）は省略されてもよい。また、レゾネータ本体６５０はエンドプレート６２２に面接触していなくてもよい。エンドプレート６２２は、その空気室３３を画定する面（軸線方向Ｘの第２側の面）において、絞り６４２の入口となる開口６４１を有する。これによれば、共鳴室６４３の容積の自由度を高くすることができ、減衰させる周波数の設定自由度が向上する。例えば、共鳴室６４３を広くして低周波振動を低減するように設計することができる。
　（第３実施形態）
　図１２は、第３実施形態の燃焼器７０４の要部断面図である。図１２に示すように、燃焼器７０４は、方向転換領域Ｒ２のうち空気導入口３５よりも径方向Ｙの外側の部分に開口したレゾネータ７１８Ａ、７１８Ｂを有する。レゾネータ７１８Ａは、筒ケーシング７２１に設けられており、レゾネータ７１８Ａの開口７４１Ａは、方向転換領域Ｒ２の径方向Ｙの外側に配置され、径方向Ｙ内側に向けて開口している。レゾネータ７１８Ｂは、エンドプレート７２２に設けられており、レゾネータ７１８Ｂの開口７４１Ｂは、方向転換領域Ｒ２の軸線方向Ｘの第１側に配置され、軸線方向Ｘの第２側に向けて開口している。燃焼器７０４には、第１実施形態のレゾネータ１８が更に設けられてもよいし、第２実施形態のレゾネータ４１８が更に設けられてもよい。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　図１３（Ａ）～（Ｃ）は、燃焼器４の空気流路１６のバリエーションを示す模式図である。なお、理解容易のために、第１実施形態の各要素に対応する本バリエーションの各要素について形状が異なっても第１実施形態と同じ符号を付している。
　図１３（Ａ）では、ケーシング１１は、上流領域Ｒ１、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３の何れも、筒体１２の軸線周りに延びた環状となるように構成されている。図１３（Ｂ）では、筒体１２は、図示しないケーシングに収容されたガイド部材１９により覆われている。ガイド部材１９は、上流領域Ｒ１、方向転換領域Ｒ２及び下流領域Ｒ３の何れもが筒体１２の軸線周りに延びた環状となるように構成されている。図１３（Ｃ）では、ケーシング１１は、方向転換領域Ｒ２が筒体１２の軸線周りの円柱状となり、上流領域Ｒ１及び下流領域Ｒ３が筒体１２の軸線周りに延びた環状となるように構成されている。
　図１３（Ａ）～（Ｃ）の何れにおいても、上流領域Ｒ１と方向転換領域Ｒ２との間の仮想境界面Ｍは、空気流路１６のうち上流領域Ｒ１を下流領域Ｒ３に接続すべく径方向Ｙに延びた流路の軸線方向Ｘの第２側における端Ｅを通過して且つ軸線方向Ｘに直交する仮想面である。仮想境界面Ｍにおいて空気流路１６の軸線方向Ｘの断面積の変化が生じ、図示しないレゾネータの開口は、空気流路１６の仮想境界面Ｍよりも下流側の空間に開口する。
　（第４実施形態）
　図１４は、第４実施形態の燃焼器８０４の要部断面図である。図１４に示すように、燃焼器８０４では、レゾネータ８１８は、筒体８１２（具体的には、支持筒８２４）に設けられ、下流領域Ｒ３に開口している。筒体８１２は、レゾネータ８１８の共鳴室８４３を上流領域Ｒ１に連通させる複数のリーク孔８１２ａを有する。リーク孔８１２ａは、方向転換領域Ｒ２よりも軸線方向Ｘの第２側に配置されている。リーク孔８１２ａは、方向転換領域Ｒ２をバイパスするように、レゾネータ８１８を介して下流領域Ｒ３を上流領域Ｒ１に連通させる。
　リーク孔８１２ａの各々の直径は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。リーク孔８１２ａの直径は、レゾネータ８１８の開口８４１及び絞り８４２の直径よりも小さい。具体的には、リーク孔８１２ａの各々の直径は、リーク孔８１２ａの高さ（即ち、リーク孔８１２ａの流路軸線の長さ）の１／１０以上とし得る。これにより、レーザーなどによる加工性を良好にしながらも、圧力波を効果的に低減できる。さらに、リーク孔８１２ａの総開口面積は上流領域Ｒ１の流れ方向に垂直な面における断面積の１／２以下にしてもよい。リーク孔８１２ａは、下流領域Ｒ３から上流領域Ｒ１に音響エネルギーを逃がすことができ、燃焼に起因した振動が更に効果的に低減される。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　図１４のレゾネータ８１８は、図８（Ａ）のレゾネータ１１８と類似したものであるが、図３のレゾネータ１８と類似したものでもよいし、図８（Ｃ）のレゾネータ３１８と類似したものとしてもよい。図８（Ｃ）のレゾネータ３１８と類似したものとする場合には、リーク孔８１２ａは、支持筒２４に形成されてもよいし、管部３５０ｂに形成されてもよい。
　（第５実施形態）
　図１５は、第５実施形態の燃焼器９０４の要部断面図である。図１５に示すように、燃焼器９０４は、レゾネータを備えていない。筒体９１２（具体的には、支持筒９２４）は、下流領域Ｒ３を上流領域Ｒ１に連通させる複数のリーク孔９１２ａを有する。リーク孔９１２ａは、方向転換領域Ｒ２よりも軸線方向Ｘの第２側に配置されている。リーク孔９１２ａは、方向転換領域Ｒ２をバイパスして下流領域Ｒ３を上流領域Ｒ１に連通させる。
　リーク孔９１２ａの各々の直径は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。具体的には、リーク孔９１２ａの各々の直径は、リーク孔９１２ａの高さ（即ち、リーク孔９１２ａの流路軸線の長さ）の１／１０以上とし得る。これにより、レーザーなどによる加工性を良好にしながらも、圧力波を効果的に低減できる。さらに、リーク孔９１２ａの総開口面積は上流領域Ｒ１の流れ方向に垂直な面における断面積の１／２以下にしてもよい。リーク孔９１２ａは、下流領域Ｒ３から上流領域Ｒ１に音響エネルギーを逃がすことができ、レゾネータがなくても燃焼に起因した振動を効果的に低減できる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、各実施形態及び各変形例を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前述した各実施形態又は各変形例で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態又は変形例中の一部の構成又は方法を他の実施形態又は変形例に適用してもよく、実施形態又は変形例の一部の構成は、その実施形態又は変形例の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。
　以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
　［項目１］
　燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、
　前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、
　前記空気流路に開口する少なくとも１つの開口と前記開口に連通する共鳴室とを有する少なくとも１つのレゾネータと、を備え、
　前記空気流路は、
　　前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、
　　前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、
　　前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域であって、前記上流領域と前記方向転換領域との間で前記軸線方向に直交する断面積の変化を伴って前記上流領域に隣接する方向転換領域と、を含み、
　前記レゾネータの前記開口は、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の空間に開口している、ガスタービン燃焼器。
　［項目２］
　前記少なくとも１つのレゾネータは、第１レゾネータを含み、
　前記第１レゾネータの前記開口は、前記空気流路のうち前記下流領域に開口している、項目１に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目３］
　前記第１レゾネータは、前記筒体に配置されている、項目２に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目４］
　前記第１レゾネータの外周面は、前記筒体のうち前記第１レゾネータと前記軸線方向に隣接する部分の外周面よりも前記径方向外方に位置している、項目３に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目５］
　前記第１レゾネータの内周面は、前記筒体のうち前記第１レゾネータと前記軸線方向に隣接する部分の内周面よりも前記径方向内方に位置している、項目３又は４に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目６］
　前記少なくとも１つのレゾネータは、第２レゾネータを含み、
　前記第２レゾネータの前記開口は、前記方向転換領域に開口している、項目１乃至５のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
　［項目７］
　前記筒体に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記空気流路に面する内面を有するエンドプレートを更に備え、
　前記第２レゾネータは、前記エンドプレートに配置されている、項目６に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目８］
　前記筒体を収容するケーシングを更に備え、
　前記ケーシングと前記筒体との間に、前記上流領域を含む空気導入路があり、
　前記筒体は、前記燃焼室を画定する第１筒と、前記軸線方向の前記第１側にて前記第１筒に隣接し、前記下流領域を含む空気室を画定する第２筒を有し、
　前記少なくとも１つのレゾネータの前記開口は、前記空気室に開口している、項目１乃至７のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目９］
　整流孔を有し、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の前記空間を、プレ整流空間とポスト整流空間とに区切る整流板を更に備え、
　前記少なくとも１つのレゾネータの前記開口は、前記ポスト整流空間に開口している、項目１乃至８のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
　［項目１０］
　前記少なくとも１つのレゾネータの前記共鳴室は、前記ケーシングの外部に配置されている、項目１乃至９のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
　［項目１１］
　前記少なくとも１つの開口は、前記軸線方向に並んで且つ前記軸線方向周りの周方向に並んだ複数の開口を含み、
　前記少なくとも１つのレゾネータは、前記複数の開口のそれぞれに連通する複数の空洞に前記共鳴室を分割する仕切板であって、前記共鳴室を前記周方向に分割する仕切板を有する、項目１乃至１０のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
　［項目１２］
　前記仕切板は、前記共鳴室を更に前記軸線方向又は前記径方向に分割している、項目１１に記載のガスタービン燃焼器。
　［項目１４］
　前記筒体は、前記方向転換領域をバイパスして前記下流領域を前記上流領域に連通させるリーク孔を有する、項目１乃至１２のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
　［項目１５］
　燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、
　前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、を備え、
　前記空気流路は、
　　前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、
　　前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、
　　前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域と、を含み、
　前記筒体は、前記方向転換領域をバイパスして前記下流領域を前記上流領域に連通させるリーク孔を有する、ガスタービン燃焼器。
 
　１　ガスタービン
　４　燃焼器
　１１　ケーシング
　１２　筒体
　１３　燃料噴射器
　１６　空気流路
　１７　整流板
　１７ａ　整流孔
　１８　レゾネータ
　２１　筒ケーシング
　２２　エンドプレート
　２３　燃焼筒（第１筒）
　２４　支持筒（第２筒）
　３１　燃焼室
　３２　排出口
　３３ｂ　ポスト整流空間
　３３　空気室
　３３ａ　プレ整流空間
　３４　空気導入路
　３５　空気導入口
　４１　開口
　４２　絞り
　４３　共鳴室
　４４　仕切板
　４５　空洞
　Ａ　空気
　Ｃ　軸線
　Ｅ　端
　Ｆ　燃料
　Ｇ　燃焼ガス
　Ｍ，Ｎ　仮想境界面
　Ｒ１　上流領域
　Ｒ２　方向転換領域
　Ｒ３　下流領域
　Ｘ　軸線方向
　Ｙ　径方向
　Ｚ　周方向

Claims (14)

  1. 　燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、
    　前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、
    　前記空気流路に開口する少なくとも１つの開口と前記開口に連通する共鳴室とを有する少なくとも１つのレゾネータと、を備え、
    　前記空気流路は、
    　　前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、
    　　前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、
    　　前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域であって、前記上流領域と前記方向転換領域との間で前記軸線方向に直交する断面積の変化を伴って前記上流領域に隣接する方向転換領域と、を含み、
    　前記レゾネータの前記開口は、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の空間に開口している、ガスタービン燃焼器。
  2. 　前記少なくとも１つのレゾネータは、第１レゾネータを含み、
    　前記第１レゾネータの前記開口は、前記空気流路のうち前記下流領域に開口している、請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
  3. 　前記第１レゾネータは、前記筒体に配置されている、請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
  4. 　前記第１レゾネータの外周面は、前記筒体のうち前記第１レゾネータと前記軸線方向に隣接する部分の外周面よりも前記径方向外方に位置している、請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
  5. 　前記第１レゾネータの内周面は、前記筒体のうち前記第１レゾネータと前記軸線方向に隣接する部分の内周面よりも前記径方向内方に位置している、請求項３又は４に記載のガスタービン燃焼器。
  6. 　前記少なくとも１つのレゾネータは、第２レゾネータを含み、
    　前記第２レゾネータの前記開口は、前記方向転換領域に開口している、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  7. 　前記筒体に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記空気流路に面する内面を有するエンドプレートを更に備え、
    　前記第２レゾネータは、前記エンドプレートに配置されている、請求項６に記載のガスタービン燃焼器。
  8. 　前記筒体を収容するケーシングを更に備え、
    　前記ケーシングと前記筒体との間に、前記上流領域を含む空気導入路があり、
    　前記筒体は、前記燃焼室を画定する第１筒と、前記軸線方向の前記第１側にて前記第１筒に隣接し、前記下流領域を含む空気室を画定する第２筒を有し、
    　前記少なくとも１つのレゾネータの前記開口は、前記空気室に開口している、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  9. 　整流孔を有し、前記空気流路のうち前記上流領域よりも下流の前記空間を、プレ整流空間とポスト整流空間とに区切る整流板を更に備え、
    　前記少なくとも１つのレゾネータの前記開口は、前記ポスト整流空間に開口している、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  10. 　前記少なくとも１つのレゾネータの前記共鳴室は、前記ケーシングの外部に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  11. 　前記少なくとも１つの開口は、前記軸線方向に並んで且つ前記軸線方向周りの周方向に並んだ複数の開口を含み、
    　前記少なくとも１つのレゾネータは、前記複数の開口のそれぞれに連通する複数の空洞に前記共鳴室を分割する仕切板であって、前記共鳴室を前記周方向に分割する仕切板を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  12. 　前記仕切板は、前記共鳴室を更に前記軸線方向又は前記径方向に分割している、請求項１１に記載のガスタービン燃焼器。
  13. 　前記筒体は、前記方向転換領域をバイパスして前記下流領域を前記上流領域に連通させるリーク孔を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
  14. 　燃焼室を画定する筒体であって、軸線方向の第１側から第２側に向けて延び、前記軸線方向の前記第２側に排出口を画定する筒体と、
    　前記燃焼室に空気を供給するための空気流路と、を備え、
    　前記空気流路は、
    　　前記筒体の外周面に沿っている上流領域と、
    　　前記筒体の内周面に沿っていて、前記燃焼室に対して前記軸線方向の前記第１側に配置され、前記燃焼室に連通した下流領域と、
    　　前記筒体の径方向において前記上流領域を前記下流領域に接続する方向転換領域と、を含み、
    　前記筒体は、前記方向転換領域をバイパスして前記下流領域を前記上流領域に連通させるリーク孔を有する、ガスタービン燃焼器。
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