(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼域を区画するライナを内蔵したディフューザケースと、同ディフューザケースの上流側に連通して空気を供給するプレディフューザと、同プレディフューザから前記ライナに供給される空気の流路に設置された燃料インジェクタを有すると共に、前記プレディフューザの先端に軸方向にスライド可能の空気流量配分調節装置を設け、同空気流量配分調節装置は前記プレディフューザの先端部で同プレディフューザを外方から覆ってこれと同軸に配置され、プレディフューザの軸線に沿ってスライドし、空気の直進成分及び拡散成分を調節するスライドダクトで構成し、かつ、同スライドダクトは軸線に沿って上下に分割した複数の分割体で構成され、各分割体は互いに独立して軸方向にスライド可能にしたことを特徴とするアニュラ型ガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに適用されるアニュラ型の燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のものを図４ないし図６に基づいて説明する。
【０００３】
１はプレディフューザ、２はディフューザケース、３は燃料インジェクタ、４はスワラ、５はライナ、６は希釈孔、７は冷却孔、そして８は回転リングである。このような構成の燃焼器において、空気はプレディフューザ１を通り、スワラ４、希釈孔６、冷却孔７等を経て、ライナ５で囲まれる燃焼域に達する。
【０００４】
また、このような燃焼器にあっては、排出ガスに含まれるＮＯｘのレベルは、スワラ４を通る空気に対する燃料の比（以下、燃空比という）に影響され、一般に燃空比を下げた方が、ＮＯｘレベルは低くなる。また、ガスタービンのあらゆる運転条件で低ＮＯｘレベルを達成するためには、この燃空比を調節するための機構が必要となる。
【０００５】
そこで従来の燃焼器では、スワラ４に設けられた回転式の流量調節機構として回転リング８を採用し、これによりスワラの開口断面積を変更することにより、燃空比を調節している。回転リング８は図５と図６（旋回翼断面）に示すように、スワラ４とほぼ同じ構造を有し、厚みを有する旋回翼で構成されており、空気流量の調節は、回転リング８を回転させ、スワラ４に対する相対位相を変えることにより行うことができるものである。
【０００６】
すなわち、回転リング８の空気通路とスワラ４の空気通路が、接続面で一致する場合は開口断面積は最大となり、この状態から相対位相を図６に示すようにずらすことにより、そのずれ量に応じて開口断面積を減じることができる。この開口断面積変化により、スワラ４を通る空気流量を増減させ、その結果、燃空比の調節を行うことができるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のものでは、燃空比を調節する可動部分である回転リングが火炎の影響を受け易い配置となっているので、これが高温となり耐久性、信頼性が劣るという問題がある。また、このような配置では、熱伸び差等に対する対策のため可変部分の機構が複雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような従来のものにおける問題点を解消し、簡単な構成で安全、確実に燃空比を調節し、信頼性の高い燃焼器を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決すべくなされたもので、燃焼域を区画するライナを内蔵したディフューザケースと、同ディフューザケースの上流側に連通して空気を供給するプレディフューザと、同プレディフューザから前記ライナに供給される空気の流路に設置された燃料インジェクタを有すると共に、前記プレディフューザの先端に軸方向にスライド可能の空気流量配分調節装置を設け、同空気流量配分調節装置は前記プレディフューザの先端部で同プレディフューザを外方から覆ってこれと同軸に配置され、プレディフューザの軸線に沿ってスライドし、空気の直進成分及び拡散成分を調節するスライドダクトで構成し、かつ、同スライドダクトは軸線に沿って上下に分割した複数の分割体で構成され、各分割体は互いに独立して軸方向にスライド可能にしたアニュラ型ガスタービン燃焼器を提供し、上流側のプレディフューザから燃料インジェクタ設置部を経て後流のディフューザケース内で燃焼域を区画するライナへ供給される空気を、プレディフューザの先端の空気流量配分調節装置で受け継ぐに際し、同空気流量配分調節装置を前記プレディフューザの先端部で同プレディフューザを外方から覆ってこれと同軸に配置されたスライドダクトで構成した上、この簡便でコンパクトなスライドダクトをプレディフューザの軸線に沿ってスライドさせて空気の直進成分及び拡散成分を調節することにより、後流へ向かう空気の流量配分を、所定方向毎に調節し、好適な燃焼へと帰結させるものである。
【００１０】
そしてこの調節を行う装置は、上記したようにプレディフューザの先端に有って火炎からはなれており、火炎の影響を受け易い位置ではないので、高温の火炎に起因する耐久性の低下を心配する必要もないものである。
【００１１】
しかも本発明は、前記したようにプレディフューザを経て後流へ供給される空気の流量配分を調節するスライドダクトを、軸線に沿って上下に分割され互に独立して軸方向にスライド可能な複数の分割体で構成しているので、各分割体のスライドを適宜のパターンに従って行うことにより、種々の調節パターンを実行することができ、この多様な調節により、種々の稼動状況に対処しうるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の理解を容易にするため、同実施の形態の説明に先行して参考例を図１及び図２に基づいて説明する。なお、前記した従来のものと同一の部分には図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略して本参考例の特徴ある点を重点的に説明する。
【００１３】
本参考例は、空気流量配分調節装置としてスライドダクト１０を採用し、同スライドダクト１０は、プレディフューザ１の端部で、同プレディフューザ１を外方から覆うようにして同プレディフューザ１と同軸に配置される。
【００１４】
なお、詳細に図示してはいないが、同スライドダクト１０は、図面で上方の外側部分と図面で下方の下側部分とに２分割された分割体を水平面の付近で合せ、両分割体間にストラット１４を介装して一体化している。
【００１５】
そしてスライドダクト１０とプレディフューザ１との間にはローラ１３を配置し、また、スライドダクト１０の一部に外部に連なるアクチュエータ１５を連結し、同スライドダクト１０はアクチュエータ１５で押されてプレディフューザ１の軸方向に移動できるようになっている。
【００１６】
なお、ここで示したスライドダクト１０は、上下に２分割しものであるが、２分割に限定されるものではなく、製作の都合によっては単体でも、また、２分割より多い複数分割であってもよい。
【００１７】
更に合体した状態の断面形状は、円形でも多角形でもよく、要はプレディフューザ１の形状に追従し、軸線に沿ってスライドできる形状であればよい。
【００１８】
このように構成された本参考例において、図２に波線で表示したようにスライドダクト１０を流れの下流側（図で右方）に移動させることにより、スワラ４に導かれる空気は、軸線方向に平行な矢印で示すように直進成分が強くなるので、スワラ４に向って集中して分量が増加することとなり、その結果燃空比を低くして、特に高出力時のＮＯｘを低減させることが可能となる。
【００１９】
反対に、図中に実線で表示するように、スライドダクト１０を流れの上流側に移動させた位置に移動させることにより、図中に拡散方向に延びる矢印で示すように、外方へ流れる成分が増し、スワラ４に導かれる空気を減少させて燃空比を高め、低出力時の燃焼の不安定性を回避できるものである。
【００２０】
次に図３に基づいて本発明の実施の一形態を説明する。なお、前記した従来のもの及び参考例と同一の部分については、図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態においては、空気流量配分調節装置としてスライドダクト１０を設けたアニュラ型燃焼器において、前記参考例のものがスライドダクト１０を形成する外側及び内側の分割体をストラット１０で連結して一体化していたのに対し、同ストラット１０を取り除き、外側のスライドダクトと内側のスライドダクトにそれぞれアクチュエータ１５ａ，１５ｂを設置し、各スライドダクトが別個独立して軸方向に移動可能としたものである。
【００２２】
このように構成された本実施の形態では、外側のスライドダクトと内側のスライドダクトを移動させることにより、外側シュラウド通路１１と内側シュラウド通路１２に導かれる空気流量の配分が調節される。これにより、外側の希釈空気流量と内側の希釈空気流量の比を変えることができ、燃焼器出口部９における燃焼ガスの温度分布の最適化を図ることが可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態及び前記参考例共々スライドダクト１０の下流側の端面は平らなものとしているが、任意形状にすることにより、周方向の空気流量配分を調節することも可能である。
【００２４】
さらに、スライドダクト１０は並行移動のみならず、ガスタービンの軸に対する回転移動を組み合わせることにより、より微妙な調節が可能となる。
【００２５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、燃焼域を区画するライナを内蔵したディフューザケースと、同ディフューザケースの上流側に連通して空気を供給するプレディフューザと、同プレディフューザから前記ライナに供給される空気の流路に設置された燃料インジェクタを有すると共に、前記プレディフューザの先端に軸方向にスライド可能の空気流量配分調節装置を設け、同空気流量配分調節装置は前記プレディフューザの先端部で同プレディフューザを外方から覆ってこれと同軸に配置され、プレディフューザの軸線に沿ってスライドし、空気の直進成分及び拡散成分を調節するスライドダクトで構成し、かつ、同スライドダクトは軸線に沿って上下に分割した複数の分割体で構成され、各分割体は互いに独立して軸方向にスライド可能にしたので、これをプレディフューザの先端に配置するという極めて簡単でコンパクト化した構造を採用し、この簡便でコンパクトなスライドダクトをプレディフューザの軸線に沿ってスライドさせて空気の直進成分及び拡散成分を調節することにより、後流のスワラに導かれる空気流量配分を調節することができ、この流量配分の調節により、燃空比を調節することが可能となって、高出力時には燃空比を低めとし、これによりＮＯｘの低減が可能となる。又、低出力時には燃空比を高めとして、安定な燃焼を達成することができる。
【００２７】
しかもこの空気流量配分調節装置は、プレディフューザ近傍に置かれているので、火炎の影響を受けず、可動部の構造を簡単にでき、耐久性、信頼度も高い装置を提供できたものである。
【００２８】
しかも本発明によれば、軸線に沿って上下で複数に分割した分割体で空気流量配分調節装置となるスライドダクトを構成し、各分割体を独立して軸方向にスライド可能にしたことにより、燃焼状態に応じてきめ細かい調節が可能となり、燃焼器出口部の燃焼ガス温度分布の最適化を図ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例に係る燃焼器の断面構造の概要図。
【図２】図１のものの調整状況を示す説明図。
【図３】  本発明の実施の一形態に係る燃焼器の断面構造の概要図。
【図４】従来の燃焼器の断面構造の概要図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
１    プレディフューザ
２    ディフューザケース
３    燃料インジェクタ
４    スワラ
５    ライナ
６    希釈孔
７    冷却孔
８    回転リング
９    出口部
１０  スライドダクト
１１  外側シュラウド通路
１２  内側シュラウド通路
１３  ローラ
１４  ストラット
１５  アクチュエータ
【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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