(57)【要約】  外筒（３１）と、当該外筒（３１）の内側に設けられて外筒（３１）との間に空気通路（３０）を形成する内筒（３２）と、内筒（３２）の中心部において燃焼器軸（Ｓ）方向に沿って設けられたパイロットノズル（３５）と、内筒（３２）の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル（３５）を取り囲むように複数設けられたメインノズル（３６）と、を備え、空気通路（３０）に導入された燃焼用空気に対してメインノズル（３６）によって燃料を予め混合して内筒（３２）の内部に噴出させるガスタービン燃焼器において、前記空気通路（３０）の内部にて周方向に亘って設けられて、メインノズル（３６）に至る以前の燃焼用空気に燃料を混合させるトップハットノズル（４１）をさらに備え、当該トップハットノズル（４１）の燃料を噴射する位置を燃焼器軸Ｓ方向で変化させる。
2012124467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、当該外筒の内側に設けられて前記外筒との間に空気通路を形成する内筒と、前記内筒の中心部において燃焼器軸方向に沿って設けられたパイロットノズルと、前記内筒の内周面に周方向に沿って前記パイロットノズルを取り囲むように複数設けられたメインノズルと、を備え、前記空気通路に導入された燃焼用空気に対して前記メインノズルによって燃料を予め混合して前記内筒の内部に噴出させるガスタービン燃焼器において、
前記空気通路の内部にて周方向に亘って設けられて、前記メインノズルに至る以前の前記燃焼用空気に燃料を混合させるトップハットノズルをさらに備え、当該トップハットノズルの燃料を噴射する位置を燃焼器軸方向で変化させることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられて燃焼器軸方向位置を変化させて配置された１つのトップハットノズル群をなし、前記トップハットノズル群が燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に延在した途中に燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に延在する途中に燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記燃料噴射口が、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】
前記トップハットノズルは、周方向に沿って環状に形成され、燃料を噴射する燃料噴射口が周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項９】
前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする請求項８に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１０】
前記トップハットノズルは、周方向に沿って環状に形成され、燃料を噴射する燃料噴射口が周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向に複数配置されているとともに、相互の前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を変化させる態様で、相互の燃料噴射口の周方向の位置を異ならせて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１１】
前記トップハットノズルは、前記空気通路に導入された燃焼用空気を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１２】
前記トップハットノズルは、前記空気通路に導入された燃焼用空気を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１３】
前記燃料噴射口が、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一つに記載のガスタービン燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器、および当該燃焼器が適用されるガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器は、燃料と圧縮空気とを予め混合してから燃焼させる。この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器によれば、燃料濃度を均一化させることか、ＮＯｘ低減に効果がある。このような、予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器は、従来から知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。【０００３】
燃料濃度の均一化は、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果があるが、各メインノズルにおける予混合気の混合状態が実質的に等しいため、各メインバーナの燃焼状態が等しくなり、燃焼器の全周において燃焼器内の中心軸方向の発熱分布が等しくなる。このため、燃焼器内に発熱量が大きい一定の領域が生じる。そして、この集中発熱により燃焼振動が起こりやすくなるという新たな課題を有している。【０００４】
なお、従来、例えば、特許文献５に記載のガスタービン燃焼器（燃焼器）は、燃焼振動の発生を防止することを目的としている。このガスタービン燃焼器は、ケーシング内部に設けられる筒状の予混合筒と、予混合筒と連通する燃焼筒と、空気流入部を流れる気流の方向をかえて気流を予混合筒に導入するための気流導入部と、予混合筒の中心軸上に設けられるパイロットノズルと、パイロットノズルに対して略平行に伸び、予混合筒内に等中心角度間隔で設けられるメイン予混合ノズルとを有したもので、メイン予混合ノズルは、中心軸上に燃料を流動させる燃料棒と、該燃料棒に等中心角度間隔で取り付けられ、半径方向外側に延びる下流側燃料噴射ペグを有しており、予混合筒の上流側に気流方向に沿って複数段に配置される上流側燃料噴射ペグを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７４７９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−８５０８３号公報
【特許文献３】特表２０００−５００２２２号公報
【特許文献４】特開２００９−４１８４８号公報
【特許文献５】特開２００５−２３３５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献５に記載のガスタービン燃焼器は、燃料噴射ペグを複数段に設けたことで、各段分の周波数の燃焼振動の発生を防ぐものの、特定の燃焼振動の発生を避ける工夫に止まることになる。【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することのできるガスタービン燃焼器およびガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明のガスタービン燃焼器は、外筒と、当該外筒の内側に設けられて前記外筒との間に空気通路を形成する内筒と、前記内筒の中心部において燃焼器軸方向に沿って設けられたパイロットノズルと、前記内筒の内周面に周方向に沿って前記パイロットノズルを取り囲むように複数設けられたメインノズルと、を備え、前記空気通路に導入された燃焼用空気に対して前記メインノズルによって燃料を予め混合して前記内筒の内部に噴出させるガスタービン燃焼器において、前記空気通路の内部にて周方向に亘って設けられて、前記メインノズルに至る以前の前記燃焼用空気に燃料を混合させるトップハットノズルをさらに備え、当該トップハットノズルの燃料を噴射する位置を燃焼器軸方向で変化させることを特徴とする。【０００９】
このガスタービン燃焼器によれば、燃焼器軸方向で燃料を噴射する位置を変化させたことにより、異なる周波数の燃焼振動が数多く存在することになり、瞬間的に燃焼振動の周波数の位相差が生じる。このため、予混合気の混合状態が瞬間的に異なることになり、各メインノズルの下流側の燃焼状態が瞬間的に異なり、燃焼器の全周において燃焼器軸方向の発熱分布が瞬間的に異なる。このため、燃焼器内での集中発熱が抑えられ、燃焼振動を抑制することが可能になる。しかも、予混合気の混合状態は、所定時間単位では等しいことから、燃料濃度が均一化される。この結果、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することができる。【００１０】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする。【００１１】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器の製造コストを低減することができる。【００１２】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする。【００１３】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。【００１４】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、周方向に複数設けられて燃焼器軸方向位置を変化させて配置された１つのトップハットノズル群をなし、前記トップハットノズル群が燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする。【００１５】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルが周方向に複数設けられて燃焼器軸方向の位置を変化させて配置された１つのトップハットノズル群によって、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果が得られる。このトップハットノズル群を、燃焼器軸方向に複数配置したことにより、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を相乗して顕著に得ることができる。【００１６】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に延在した途中に燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする。【００１７】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器の製造コストを低減することができる。しかも、トップハットノズルが、燃焼器軸方向に延在していることから、軸方向の配置を変えることでも燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を変化させることができるため、部品の共有化、共通化を図ることができ、ガスタービン燃焼器の製造コストが嵩む事態を防ぐことができる。【００１８】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に延在する途中に燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする。【００１９】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。しかも、トップハットノズルが、燃焼器軸方向に延在していることから、軸方向の配置を変えることでも燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を変化させることができるため、部品の共有化、共通化を図ることができ、ガスタービン燃焼器の製造コストが嵩む事態を防ぐことができる。【００２０】
また、本発明のガスタービン燃焼器は、前記燃料噴射口が、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする。【００２１】
このガスタービン燃焼器によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。【００２２】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、周方向に沿って環状に形成され、燃料を噴射する燃料噴射口が周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする。【００２３】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器の製造コストを低減することが可能になる。しかも、トップハットノズルが環状であるため、周方向における燃料噴射口の配置の設計自由度があがることになる。【００２４】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする。【００２５】
このガスタービン燃焼器によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。【００２６】
また、本発明のガスタービン燃焼器では、前記トップハットノズルは、周方向に沿って環状に形成され、燃料を噴射する燃料噴射口が周方向に複数設けられており、燃焼器軸方向に複数配置されているとともに、相互の前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を変化させる態様で、相互の燃料噴射口の周方向の位置を異ならせて配置されていることを特徴とする。【００２７】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器の製造コストを低減することが可能になる。しかも、トップハットノズルが環状であるため、周方向における燃料噴射口の配置の設計自由度があがることになる。【００２８】
また、本発明のガスタービン燃焼器は、前記トップハットノズルは、前記空気通路に導入された燃焼用空気を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されていることを特徴とする。【００２９】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器の製造コストを低減することができる。【００３０】
また、本発明のガスタービン燃焼器は、前記トップハットノズルは、前記空気通路に導入された燃焼用空気を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口を有して形成され、周方向に複数設けられており、前記燃料噴射口の燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されていることを特徴とする。【００３１】
このガスタービン燃焼器によれば、トップハットノズルによる低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。【００３２】
また、本発明のガスタービン燃焼器は、前記燃料噴射口が、燃焼器軸方向に複数配置されていることを特徴とする。【００３３】
このガスタービン燃焼器によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。【００３４】
上述の目的を達成するために、本発明のガスタービンは、上述のいずれか一つのガスタービン燃焼器を備えることを特徴とする。【００３５】
このガスタービンによれば、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することが可能になる。この結果、低ＮＯｘで燃焼振動が少ない運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、ガスタービンの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１のガスタービン燃焼器の断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図４は、図２のＢ１−Ｂ２範囲における図３のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２のガスタービン燃焼器の断面図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図７】図７は、図５のＢ１−Ｂ２範囲における図６のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【図８】図８は、図５のＢ１−Ｂ２範囲における他の例の図６のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３のガスタービン燃焼器の断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図１１】図１１は、図９のＢ１−Ｂ２範囲における図１０のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態４のガスタービン燃焼器の断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図１４】図１４は、図１２のＢ１−Ｂ２範囲における図１３のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３９】
図１は、ガスタービンの概略構成図である。ガスタービンは、図１に示すように、圧縮機１１とガスタービン燃焼器（以下、燃焼器という）１２とタービン１３と排気室１４により構成され、このタービン１３に図示しない発電機が連結されている。圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気（燃焼用空気）に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４に複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されると共に、排気室１４側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
【００４０】
従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼２１と動翼２２を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
【００４１】
［実施の形態１］
図２は、実施の形態１のガスタービン燃焼器の断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図２および図３に示すように、上述した燃焼器１２は、外筒３１の内部に所定間隔をあけて空気通路３０を形成するように内筒３２が支持され、内筒３２の先端部に尾筒３３が連結されて燃焼器ケーシングが構成されている。
【００４２】
内筒３２は、その内部の中心部であって燃焼器軸Ｓの延在方向である燃焼器軸方向に沿ってパイロットノズル３５が配設されている。パイロットノズル３５は、その先端部の周囲に、筒状で先端側が広角して形成された燃焼筒３５ａが装着されている。さらに、パイロットノズル３５は、その外周面と燃焼筒３５ａの内周面との間にパイロットスワラ３５ｂが設けられている。
【００４３】
また、内筒３２は、その内部の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル３５を取り囲むように複数（本実施の形態では８個）のメインノズル（予混合ノズルともいう）３６が燃焼器軸Ｓと平行に配設されている。メインノズル３６は、その先端部の周囲に、筒状に形成された延長筒３６ａが装着されている。さらに、メインノズル３６は、その外周面と延長筒３６ａの内周面との間にメインスワラ３６ｂが設けられている。
【００４４】
外筒３１は、その基端部にトップハット部３４が設けられている。トップハット部３４は、外筒３１の基端部の内周面に沿って配置されて、外筒３１とともに空気通路３０の一部を形成する筒状部材３４ａと、当該筒状部材３４ａの基端側の開口を閉塞する蓋部材３４ｂとで構成されている。蓋部材３４ｂは、上述のパイロットノズル３５が支持され、当該パイロットノズル３５の燃料ポート３５ｃが外側に配置されている。この燃料ポート３５ｃは、図示しないパイロットノズル燃料ラインが接続されてパイロットノズル３５に燃料が供給される。また、蓋部材３４ｂは、上述のメインノズル３６が支持され、当該メインノズル３６の燃料ポート３６ｃが外側に配置されている。この燃料ポート３６ｃは、図示しないメインノズル燃料ラインが接続されてメインノズル３６に燃料が供給される。
【００４５】
また、トップハット部３４の筒状部材３４ａには、上述した空気通路３０の内部においてトップハットノズル４１が設けられている。このトップハットノズル４１は、図には明示しないが、トップハット部３４の外側に燃料ポートが設けられ、当該燃料ポートにトップハットノズル燃料ラインが接続されて燃料が供給される。かかるトップハットノズル４１の詳細については後述する。
【００４６】
外筒３１の基端側であってトップハット部３４の筒状部材３４ａ内には、隔壁（図示せず）が設けられており、この隔壁によって空気通路３０が内筒３２に連通されている。外筒３１（トップハット部３４の筒状部材３４ａ）と内筒３２との間であって、空気通路３０の入口部分には、整流板３８が設けられている。整流板３８は、空気通路３０を覆うように設けられ、空気通路３０の上流側と下流側とを連通する孔が多数形成された多孔板である。また、内筒３２において、空気通路３０を形成する基端部には、ターニング部３９が設けられている。ターニング部３９は、隔壁と協働して空気通路３０の流路方向を略反転させるものである。ターニング部３９は、空気通路３０の一部を形成するように外筒３１側に向く内面が、外筒３１側に向かって近づくように厚みを増大されて形成されている。また、内筒３２の内部であって、ターニング部３９の内側には、ターニングベーン３９ａが設けられている。ターニングベーン３９ａは、メインノズル３６よりも径方向外側から燃焼器軸Ｓに向けて延在しつつ、メインノズル３６の位置付近でメインノズル３６の先端側に向くように円弧状に湾曲して形成されている。
【００４７】
このようなガスタービン燃焼器１２では、高温・高圧の圧縮空気が空気通路３０に流れこむと、圧縮空気は、整流板３８を通過して整流され、かつターニング部３９によって流れを絞られて燃焼器１２の周方向で均一化され、ターニングベーン３９ａによってさらに整流されながらパイロットノズル３５の燃焼筒３５ａおよびメインノズル３６の延長筒３６ａに誘導され、パイロットスワラ３５ｂおよびメインスワラ３６ｂによって旋回する気流となる。かかる圧縮空気は、空気通路３０においてトップハットノズル４１から噴射された燃料と混合された燃料混合気となって内筒３２内に流れ込む。内筒３２内では、メインノズル３６から噴射された燃料と燃料混合気とが延長筒３６ａにより混合され、メインスワラ３６ｂによって予混合気の旋回流となって尾筒３３内に流れ込む。また、燃料混合気は、パイロットノズル３５から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒３３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が尾筒３３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル３６から尾筒３３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロットノズル３５から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル３６からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。また、メインノズル３６によって燃料を予混合することで燃料濃度を均一化することで低ＮＯｘ化を図ることができる。しかも、空気通路３０においてトップハットノズル４１によって圧縮空気に燃料を混合させて燃料混合気とすることで濃度の薄い混合気を形成しておき、その後下流のメインノズル３６によって濃度の濃い混合気として内筒３２に噴射することで、混合気の燃料と燃焼用空気とをより均一に混合させるため、空燃比の隔たりによる燃焼ガスの高温部の発生が防止でき、より一層の低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００４８】
ここで、本実施の形態のトップハットノズル４１について説明する。図２および図３に示すように、トップハットノズル４１は、空気通路３０内にて周方向に複数（図３では１６個で示す）設けられている。このトップハットノズル４１は、燃焼器軸Ｓを中心とした放射方向に延在する柱状（例えば、円柱形状）をなしている。また、トップハットノズル４１は、柱状の内部に燃料が供給される流路（図示せず）が形成されているとともに、当該流路に連通して柱状の外部に燃料を噴射するための燃料噴射口４１ａが形成されている。
【００４９】
なお、トップハットノズル４１は、図３に示すように周方向に等間隔で配置されているが、等間隔でなくてもよい。例えば、図３において８個設けられたメインノズル３６に対してトップハットノズル４１を２個ずつ近づけて配置するように、各メインノズル３６の位置にいくつかのトップハットノズル４１をまとめて配置してもよい。また、燃料噴射口４１ａは、図２および図３に示すように、柱状の延在方向に複数（図２および図３では３個で示す）設けられており、空気通路３０において圧縮空気の下流側に向けて設けられているが、その数や向きについて限定はなく、空気通路３０に流通する圧縮空気に対して燃料を適宜混合するように設計すればよい。
【００５０】
そして、このようなトップハットノズル４１は、その燃料を噴射する位置を、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させて配置されている。図４は、トップハットノズル４１の配置を説明するもので、図２のＢ１−Ｂ２範囲における図３のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【００５１】
図４に示すトップハットノズル４１は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、当該燃焼器軸Ｓに対して直交を除いて傾斜する態様で周方向であるＤ１−Ｄ２で直線上に並ぶように規則的に変化して配置されている。
【００５２】
なお、図には明示しないが、トップハットノズル４１は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置されていてもよい。なお、トップハットノズル４１が、燃焼器軸Ｓの延在方向に規則的に変化するとは、周方向に並ぶトップハットノズル４１が、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があることを意味する。したがって、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があれば、図４に示す配置のように規則的な線上に並ぶ配置でなくてもよい。
【００５３】
また、図には明示しないが、トップハットノズル４１は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化して配置されていてもよい。
【００５４】
このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、トップハットノズル４１の燃料を噴射する位置を燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させている。
【００５５】
このガスタービン燃焼器１２によれば、燃焼器軸Ｓの延在方向の燃料を噴射する位置を変化させたことにより、異なる周波数の燃焼振動が数多く存在することになり、瞬間的に燃焼振動の周波数の位相差が生じる。このため、予混合気の混合状態が瞬間的に異なることになり、各メインノズル３６における延長筒３６ａの下流側の燃焼状態が瞬間的に異なり、燃焼器１２の全周において燃焼器軸Ｓの延在方向の発熱分布が瞬間的に異なる。このため、燃焼器１２内での集中発熱が抑えられ、燃焼振動を抑制することが可能になる。なお、予混合気の混合状態は、所定時間単位では等しいことから、燃料濃度が均一化される。この結果、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することが可能になる。
【００５６】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４１は、周方向に複数設けられており、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を規則的に変化させて配置されている。
【００５７】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４１による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。しかも、低ＮＯｘ化を図るトップハットノズル４１自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動を発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【００５８】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４１は、周方向に複数設けられており、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を不規則に変化させて配置されている。
【００５９】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４１による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。しかも、低ＮＯｘ化を図るトップハットノズル４１自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動を発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【００６０】
なお、上述した実施の形態１において、周方向に複数設けられて燃焼器軸方向位置を変化させて配置された構成が１つのトップハットノズル群をなし、当該トップハットノズル群が燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に複数配置されていてもよい。この場合、上述した実施の形態１の各形態のうちの同じ形態のトップハットノズル群が、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数配置されていてもよく、異なる形態のトップハットノズル群が、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数配置されていてもよい。
【００６１】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４１が周方向に複数設けられて燃焼器軸方向の位置を変化させて配置された１つのトップハットノズル群によって、トップハットノズル４１による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果が得られる。このトップハットノズル群を、燃焼器軸方向に複数配置したことにより、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を相乗して顕著に得ることが可能になる。
【００６２】
そして、トップハットノズル群のトップハットノズル４１が、周方向に複数設けられ、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を規則的に変化させて配置されている場合は、規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。
【００６３】
また、トップハットノズル群のトップハットノズル４１が、周方向に複数設けられ、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を不規則に変化させて配置されている場合は、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。
【００６４】
［実施の形態２］
図５は、実施の形態２のガスタービン燃焼器の断面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図である。
【００６５】
本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、上述した実施の形態１のガスタービン燃焼器１２のトップハットノズル４１とは異なるトップハットノズル４２を適用している。従って、本実施の形態では、トップハットノズル４２について説明し、上述した実施の形態１と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図５に示すように、空気通路３０の内部においてトップハットノズル４２が設けられている。このトップハットノズル４２は、図には明示しないが、トップハット部３４の外側に燃料ポートが設けられ、当該燃料ポートにトップハットノズル燃料ラインが接続されて燃料が供給される。
【００６７】
図５および図６に示すように、トップハットノズル４２は、空気通路３０内にて周方向に複数（図６では１６個で示す）設けられている。このトップハットノズル４２は、燃焼器軸Ｓに延在する柱状（例えば、円柱形状）をなしている。また、トップハットノズル４２は、柱状の内部に燃料が供給される流路（図示せず）が形成されているとともに、延在方向の途中に、流路に連通して柱状の外部に燃料を噴射するための燃料噴射口４２ａが形成されている。
【００６８】
なお、トップハットノズル４２は、図６に示すように周方向に等間隔で配置されているが、等間隔でなくてもよい。例えば、図６において８個設けられたメインノズル３６に対してトップハットノズル４２を２個ずつ近づけて配置するように、各メインノズル３６の位置にいくつかのトップハットノズル４２をまとめて配置してもよい。また、燃料噴射口４２ａは、図５に示すように、柱状の延在方向に複数（図５では４個で示す）設けられており、空気通路３０において外筒３１側と内筒３２側とに向けて設けられているが、その数や向きについて限定はなく、空気通路３０に流通する圧縮空気に対して燃料を適宜混合するように設計すればよい。
【００６９】
そして、このようなトップハットノズル４２は、その燃料を噴射する位置を、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させて配置されている。図７および図８は、トップハットノズル４２の燃料噴射口４２ａの配置を説明するもので、図５のＢ１−Ｂ２範囲における図６のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【００７０】
図７に示すトップハットノズル４２は、それ自体は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で同じく配置されている。そしてトップハットノズル４２は、燃料噴射口４２ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、当該燃焼器軸Ｓに対し、直交を除いて傾斜するように周方向であるＤ１−Ｄ２で直線上に並ぶように規則的に変化して配置されている。また、図には明示しないが、トップハットノズル４２は、燃料噴射口４２ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置されていてもよい。なお、燃料噴射口４２ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向に規則的に変化するとは、周方向に並ぶトップハットノズル４２の燃料噴射口４２ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があることを意味する。したがって、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があれば、図７に示す配置のように規則的な線上に並ぶ配置でなくてもよい。
【００７１】
なお、図７においては、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４２における各（４個の）燃料噴射口４２ａは、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が燃焼器軸Ｓの延在方向に対し、直交を除いて傾斜するように周方向であるＤ１−Ｄ２で直線上に並ぶように規則的に変化して配置されているが、この限りではない。例えば、この配置の燃料噴射口４２ａや、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置された燃料噴射口４２ａや、その他の規則的に変化して配置されている燃料噴射口４２ａが混在していてもよい。
【００７２】
また、図８に示すトップハットノズル４２は、それ自体は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で同じく配置されている。そしてトップハットノズル４２は、燃料噴射口４２ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化して配置されている。
【００７３】
なお、図８においては、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４２における各（４個の）燃料噴射口４２ａは、各トップハットノズル４２では、周方向であるＤ１−Ｄ２において燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が不規則であるが、燃焼器軸Ｓの延在方向では等間隔に配置されている。これに限らず、図には明示しないが、燃焼器軸Ｓの延在方向でも不規則に変化して配置されていてもよい。
【００７４】
また、図には明示しないが、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４２における各（４個の）燃料噴射口４２ａは、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が燃焼器軸Ｓの延在方向に対し、周方向であるＤ１−Ｄ２で規則的に変化する配置と、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化する配置とが混在していてもよい。
【００７５】
このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、トップハットノズル４２の燃料を噴射する位置を燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させている。
【００７６】
このガスタービン燃焼器１２によれば、燃焼器軸Ｓの延在方向の燃料を噴射する位置を変化させたことにより、異なる周波数の燃焼振動が数多く存在することになり、瞬間的に燃焼振動の周波数の位相差が生じる。このため、予混合気の混合状態が瞬間的に異なることになり、各メインノズル３６における延長筒３６ａの下流側の燃焼状態が瞬間的に異なり、燃焼器１２の全周において燃焼器軸Ｓの延在方向の発熱分布が瞬間的に異なる。このため、燃焼器１２内での集中発熱が抑えられ、燃焼振動を抑制することが可能になる。なお、予混合気の混合状態は、所定時間単位では等しいことから、燃料濃度が均一化される。この結果、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することが可能になる。
【００７７】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４２は、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に延在した途中に燃料を噴射する燃料噴射口４２ａを有して形成され、周方向に複数設けられており、燃料噴射口４２ａの燃焼器軸方向の位置を規則的に変化させて配置されている。
【００７８】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４２による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。しかも、低ＮＯｘ化を図るトップハットノズル４２自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動を発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。しかも、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４２が、燃焼器軸Ｓの延在方向に延在していることから、延在方向の配置を変えることでも燃料噴射口４２ａの燃焼器軸方向の位置を変化させることができるため、部品の共有化、共通化を図ることができ、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩む事態を防ぐことが可能である。
【００７９】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４２は、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に延在した途中に燃料を噴射する燃料噴射口４２ａを有して形成され、周方向に複数設けられており、燃料噴射口４２ａの燃焼器軸方向の位置を不規則に変化させて配置されている。
【００８０】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４２による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。しかも、低ＭＯｘ化を図るトップハットノズル４２自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動の発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【００８１】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、燃料噴射口４２ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に複数配置されている。
【００８２】
このガスタービン燃焼器１２によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。
【００８３】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態３のガスタービン燃焼器の断面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ断面拡大図である。
【００８４】
本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、上述した実施の形態１のガスタービン燃焼器１２のトップハットノズル４１とは異なるトップハットノズル４３を適用している。従って、本実施の形態では、トップハットノズル４３について説明し、上述した実施の形態１と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
図９に示すように、空気通路３０の内部においてトップハットノズル４３が設けられている。このトップハットノズル４３は、図には明示しないが、トップハット部３４の外側に燃料ポートが設けられ、当該燃料ポートにトップハットノズル燃料ラインが接続されて燃料が供給される。
【００８６】
図９および図１０に示すように、トップハットノズル４３は、空気通路３０内にて周方向に沿って円環状に形成されている。また、トップハットノズル４３は、円環状の内部に燃料が供給される流路（図示せず）が円環状に形成されているとともに、流路に連通して円環状の外部に燃料を噴射するための燃料噴射口４３ａが形成されている。
【００８７】
燃料噴射口４３ａは、図９および図１０に示すように、周方向に複数（図１０では１６個で示す）設けられており、空気通路３０において外筒３１側と内筒３２側とに向けて設けられているが、その数や向きについて限定はなく、空気通路３０に流通する圧縮空気に対して燃料を適宜混合するように設計すればよい。また、燃料噴射口４３ａは、図１０に示すように周方向に等間隔で配置されているが、等間隔でなくてもよい。例えば、図１０において８個設けられたメインノズル３６に対して燃料噴射口４３ａを２個ずつ近づけて配置するように、各メインノズル３６の位置にいくつかの燃料噴射口４３ａをまとめて配置してもよい。
【００８８】
そして、このようなトップハットノズル４３は、その燃料を噴射する位置を、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させて配置されている。図１１は、図９のＢ１−Ｂ２範囲における図１０のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【００８９】
図１１に示すトップハットノズル４３は、円環状の中心軸が燃焼器軸Ｓに対して傾いて設けられ、これによって、燃料噴射口４３ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置されている。
【００９０】
なお、図には明示しないが、円環状の中心軸が燃焼器軸Ｓに一致して設けられ、複数の燃料噴射口４３ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化して配置されていてもよい。
【００９１】
このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、トップハットノズル４３の燃料を噴射する位置を燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させている。
【００９２】
このガスタービン燃焼器１２によれば、燃焼器軸Ｓの延在方向の燃料を噴射する位置を変化させたことにより、異なる周波数の燃焼振動が数多く存在することになり、瞬間的に燃焼振動の周波数の位相差が生じる。このため、予混合気の混合状態が瞬間的に異なることになり、各メインノズル３６における延長筒３６ａの下流側の燃焼状態が瞬間的に異なり、燃焼器１２の全周において燃焼器軸Ｓの延在方向の発熱分布が瞬間的に異なる。このため、燃焼器１２内での集中発熱が抑えられ、燃焼振動を抑制することが可能になる。なお、予混合気の混合状態は、所定時間単位では等しいことから、燃料濃度が均一化される。この結果、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することが可能になる。
【００９３】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４３は、周方向に沿って環状に形成され、燃料を噴射する燃料噴射口４３ａが周方向に複数設けられており、燃料噴射口４３ａの燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を規則的に変化させて配置されている。
【００９４】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４３による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。しかも、トップハットノズル４３が環状であるため、周方向における燃料噴射口４３ａの配置の設計自由度があがることになる。さらに、低ＭＯｘ化を図るトップハットノズル４３自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動の発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【００９５】
なお、上述した実施の形態３において、周方向に沿って環状に形成されたトップハットノズル４３が、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に複数配置されていてもよい。この場合、上述した実施の形態３の各形態のうちの同じ形態のトップハットノズル群が、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数配置されていてもよく、異なる形態のトップハットノズル群が、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数配置されていてもよい。
【００９６】
このガスタービン燃焼器１２によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。
【００９７】
また、円環状に形成されたトップハットノズル４３が、その中心軸を燃焼器軸Ｓと一致させ、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数配置されており、相互の燃料噴射口４３ａの燃焼器軸方向の位置を変化させるように、相互の燃料噴射口４３ａの周方向の位置を異ならせて配置されていてもよい。
【００９８】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４３による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。しかも、トップハットノズル４３が環状であるため、周方向における燃料噴射口４３ａの配置の設計自由度があがることになる。
【００９９】
［実施の形態４］
図１２は、実施の形態４のガスタービン燃焼器の断面図であり、図１３は、図１２のＡ−Ａ断面拡大図であり、図１４は、図１２のＢ１−Ｂ２範囲における図１３のＣ破断Ｄ１−Ｄ２展開概略図である。
【０１００】
本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、上述した実施の形態１のガスタービン燃焼器１２のトップハットノズル４１とは異なるトップハットノズル４４を適用している。従って、本実施の形態では、トップハットノズル４４について説明し、上述した実施の形態１と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０１】
図１２に示すように、空気通路３０の内部においてトップハットノズル４４が設けられている。このトップハットノズル４４は、図には明示しないが、トップハット部３４の外側に燃料ポートが設けられ、当該燃料ポートにトップハットノズル燃料ラインが接続されて燃料が供給される。
【０１０２】
図１２〜図１４に示すように、空気通路３０内にて周方向に複数（図１３では８個で示す）設けられている。トップハットノズル４４は、空気通路３０に導入された圧縮空気を整流するように翼型をなしている。また、トップハットノズル４４は、翼型の内部に燃料が供給される流路（図示せず）が形成されているとともに、燃焼器軸Ｓの延在方向の途中に、流路に連通して翼型の外部に燃料を噴射するための燃料噴射口４４ａが形成されている。
【０１０３】
なお、トップハットノズル４４は、図１３に示すように周方向に等間隔で配置されている。また、燃料噴射口４４ａは、図１３に示すように、燃焼器軸Ｓの延在方向に複数（図１２では２個で示す）設けられており、空気通路３０において周方向の両側に向けて設けられているが、その数や向きについて限定はなく、空気通路３０に流通する圧縮空気に対して燃料を適宜混合するように設計すればよい。
【０１０４】
そして、このようなトップハットノズル４４は、その燃料を噴射する位置を、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させて配置されている。
【０１０５】
図１３に示すトップハットノズル４４は、それ自体は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で同じく配置されている。そしてトップハットノズル４４は、燃料噴射口４４ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、当該燃焼器軸Ｓに対し、直交を除いて傾斜するように周方向であるＤ１−Ｄ２で直線上に並ぶように規則的に変化して配置されている。また、図には明示しないが、トップハットノズル４４は、燃料噴射口４４ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置されていてもよい。なお、燃料噴射口４４ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向に規則的に変化するとは、周方向に並ぶトップハットノズル４４の燃料噴射口４４ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があることを意味する。したがって、燃焼器軸Ｓの延在方向で変えた位置関係に規則性があれば、図１３に示す配置のように規則的な線上に並ぶ配置でなくてもよい。
【０１０６】
なお、図１３においては、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４４における燃焼器軸Ｓの延在方向に設けられた各（２個の）燃料噴射口４４ａは、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が燃焼器軸Ｓの延在方向に対し、直交を除いて傾斜するように周方向であるＤ１−Ｄ２で直線上に並ぶように規則的に変化して配置されているが、この限りではない。例えば、この配置の燃料噴射口４４ａや、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が、周方向であるＤ１−Ｄ２で二次曲線上に並ぶように規則的に変化して配置された燃料噴射口４４ａや、その他の規則的に変化して配置されている燃料噴射口４４ａが混在していてもよい。
【０１０７】
また、図には明示しないが、トップハットノズル４４は、それ自体は、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で同じく配置されて、燃料噴射口４４ａの燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化して配置されていてもよい。
【０１０８】
この場合、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４４における燃焼器軸Ｓの延在方向に設けられた各（２個の）燃料噴射口４４ａは、各トップハットノズル４４では、周方向であるＤ１−Ｄ２において燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が不規則であるが、燃焼器軸Ｓの延在方向では等間隔に配置されている。これに限らず、図には明示しないが、燃焼器軸Ｓの延在方向でも不規則に変化して配置されていてもよい。
【０１０９】
また、図には明示しないが、周方向であるＤ１−Ｄ２に並ぶ各トップハットノズル４４における燃焼器軸Ｓの延在方向に設けられた各（２個の）燃料噴射口４４ａは、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が燃焼器軸Ｓの延在方向に対し、周方向であるＤ１−Ｄ２で規則的に変化する配置と、燃焼器軸Ｓの延在方向であるＢ１−Ｂ２の位置が周方向であるＤ１−Ｄ２で不規則に変化する配置とが混在していてもよい。
【０１１０】
このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、トップハットノズル４４の燃料を噴射する位置を燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）で変化させている。
【０１１１】
このガスタービン燃焼器１２によれば、燃焼器軸Ｓの延在方向の燃料を噴射する位置を変化させたことにより、異なる周波数の燃焼振動が数多く存在することになり、瞬間的に燃焼振動の周波数の位相差が生じる。このため、予混合気の混合状態が瞬間的に異なることになり、各メインノズル３６における延長筒３６ａの下流側の燃焼状態が瞬間的に異なり、燃焼器１２の全周において燃焼器軸Ｓの延在方向の発熱分布が瞬間的に異なる。このため、燃焼器１２内での集中発熱が抑えられ、燃焼振動を抑制することが可能になる。なお、予混合気の混合状態は、所定時間単位では等しいことから、燃料濃度が均一化される。この結果、低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することが可能になる。
【０１１２】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４４は、空気通路３０に導入された圧縮空気（燃焼用空気）を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口４４ａを有して形成され、周方向に複数設けられており、燃料噴射口４４ａの燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を規則的に変化させて配置されている。
【０１１３】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４４による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ規則的な配置によって製造が容易であるため、ガスタービン燃焼器１２の製造コストを低減することが可能になる。しかも、低ＭＯｘ化を図るトップハットノズル４４自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動の発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【０１１４】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２では、トップハットノズル４４は、空気通路３０に導入された圧縮空気（燃焼用空気）を整流する態様で翼型をなし、燃料を噴射する燃料噴射口４４ａを有して形成され、周方向に複数設けられており、燃料噴射口４４ａの燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）の位置を不規則に変化させて配置されている。
【０１１５】
このガスタービン燃焼器１２によれば、トップハットノズル４４による低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する上述した効果が得られ、かつ異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。しかも、低ＭＯｘ化を図るトップハットノズル４４自体の構成によって燃焼振動の発生を抑制することから、燃焼振動の発生するための新たな構成を設ける必要がなく、ガスタービン燃焼器１２の製造コストが嵩んだり、ガスタービン燃焼器１２の重量が増加したりする問題も生じない。
【０１１６】
また、本実施の形態のガスタービン燃焼器１２は、燃料噴射口４２ａが、燃焼器軸Ｓの延在方向（燃焼器軸方向）に複数配置されている。
【０１１７】
このガスタービン燃焼器１２によれば、異なる周波数の燃焼振動がより多く存在することになり、燃焼振動の周波数の位相差がより細かく生じるため、特定する燃焼振動を含むさらに広い範囲の周波数における燃焼振動が抑えられるので、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。
【０１１８】
また、上述した実施の形態１〜実施の形態４のいずれか一つに記載のガスタービン燃焼器１２を備えるガスタービンによれば、ガスタービン燃焼器１２によって低ＮＯｘを維持しつつ、広い範囲の周波数の燃焼振動の発生を抑制することから、低ＮＯｘで燃焼振動が少ない運転を行うことができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１２  ガスタービン燃焼器（燃焼器）
３０  空気通路
３１  外筒
３２  内筒
３３  尾筒
３４  トップハット部
３５  パイロットノズル
３６  メインノズル
４１  トップハットノズル
４１Ｇ  トップハットノズル群
４１ａ  燃料噴射口
４２  トップハットノズル
４２ａ  燃料噴射口
４３  トップハットノズル
４３ａ  燃料噴射口
４４  トップハットノズル
４４ａ  燃料噴射口
Ｓ  燃焼器軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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