(57)【要約】【課題】燃焼器における第一筒の外周側と第二筒の内周側との間を流れる空気の流量を目的流量に調節する。【解決手段】第一筒２１の先端部２２は、第二筒１１の基端部１２の内周側に挿入されている。第一筒２１の先端部２２の外周側と第二筒１１の基端部１２の内周側との間には、第一筒２１に対して第二筒１１を変位可能に支持する弾性リング３０が配置されている。弾性リング３０は、第一筒２１に接触固定される筒状の固定部３１と、固定部３１と一体形成され、固定部３１から軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びるバネ部３２とを有している。バネ部３２は、第二筒１１の内周面に接する第一接触部３３を有する。バネ部３２には、軸方向Ｄａに延び、且つ周方向Ｄｃの幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一な複数のスリット３５が周方向Ｄｃに並んで形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
前記第一筒と前記第二筒とのうちの一方の筒に接触固定される筒状の固定部と、
前記固定部と一体形成され、該固定部から前記軸方向成分を有する方向に延びて、前記第一筒と前記第二筒とのうちの他方の筒に接する接触部を有するバネ部と、
を備え、
前記バネ部には、前記軸方向における前記接触部の位置を含んで該軸方向に延び、且つ前記第一筒の軸線を基準とした周方向の幅が該軸方向で均一となる複数のスリットが該周方向に並んで形成されている、
ことを特徴とする燃焼器の弾性リング。
【請求項２】
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
金属で形成された第一中間筒を塑性加工して、前記第一筒と前記第二筒とのうちの一方の筒に接触固定される筒状の固定部と、該固定部から該第一中間筒の軸方向成分を有する方向に延びて、前記第一筒と前記第二筒とのうちの他方の筒に接する接触部を有するバネ部と、を含む第二中間筒を形成し、
前記第二中間筒の軸方向における前記接触部の位置を含み該軸方向に延び、且つ該第二中間筒の軸線を基準とした周方向の幅が該軸方向で均一になるよう複数のスリットを該周方向に並んで形成した、
ことを特徴とする燃焼器の弾性リング。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃焼器の弾性リングにおいて、
前記一方の筒は、前記第一筒である、
ことを特徴とする燃焼器の弾性リング。
【請求項４】
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
前記第一筒に接触固定される筒状の固定部と、
前記固定部と一体形成され、該固定部から前記軸方向成分を有する方向に延びて、前記第二筒に接する接触部を有するバネ部と、
を備え、
前記バネ部には、前記軸方向における接触部の位置を含み該軸方向に延びる複数のスリットが前記第一筒の軸線を基準とした周方向に並んで形成され、
複数の前記スリットのうちで前記周方向で隣り合う二つのスリット間における前記バネ部の前記周方向の幅は、前記軸方向における各位置のうちで前記接触部の位置で最も広い、
ことを特徴とする燃焼器の弾性リング。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃焼器の弾性リングにおいて、
前記バネ部は、前記接触部である第一接触部を基準にして、前記軸方向での前記固定部と反対側で、前記第一筒と前記第二筒とのうちで前記固定部が接触固定される筒に接する第二接触部を有する、
ことを特徴とする燃焼器の弾性リング。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃焼器の弾性リングと、
前記第一筒及び前記第二筒と、
前記第一筒の内周側又は前記第二筒の内周側の領域に、燃料を噴射するノズルと、
を備えていることを特徴とする燃焼器。
【請求項７】
請求項６に記載の燃焼器において、
前記弾性リングの前記固定部は、前記弾性リングの前記バネ部に対して、前記第一筒における前記軸方向の前記一方側に配置されている、
ことを特徴とする燃焼器。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の燃焼器において、
前記第二筒には、前記基端部であって、前記弾性リングが接触する部分よりも前記軸方向の前記一方側の位置で、外周側から内周側へ貫通する貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする燃焼器。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器の前記第二筒からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えてい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、第一筒の外周側と第二筒の内周側との間に配置され、第一筒に対する第二筒の変位を許容する弾性リング、これを備える燃焼器及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスで駆動するタービンと、を備えている。
【０００３】
ガスタービンの燃焼器は、例えば、以下の特許文献１に記載されているように、燃料を噴射するノズルと、このノズルの外周側を覆う内筒と、ノズルから噴射された燃料が燃焼し、この燃焼により生成された燃焼ガスをタービンに導く尾筒と、を備えている。内筒は、尾筒内における燃焼ガスの流れの主方向の上流側に配置されている。内筒の先端部は、尾筒の基端部の内周側に挿入されている。内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間には、内筒に対して尾筒を変位可能に支持する筒状のバネ部材と、内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間をシールする筒状のシール部材とが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−  １３７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術では、内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間には、前記上流側から圧縮機からの空気が流入する。この空気の一部は、この間に配置されている筒状のバネ部材や筒状のシール部材を通過して、尾筒の内周側であってバネ部材やシール部材よりも下流側に流れる。このように、尾筒の内周側であってバネ部材やシール部材よりも下流側に流れた空気は、尾筒の内周面の冷却用空気として、又は、燃料の燃焼用の空気として利用可能である。
【０００６】
しかしながら、尾筒の内周側であってバネ部材やシール部材よりも下流側に流れた空気を、尾筒の内周面の冷却用空気や燃料の燃焼用の空気として利用する場合には、この空気の流量を適切に調節する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、第一筒の外周側と、第一筒の先端部が基端部の内周側に挿入されている第二筒の内周側との間に配置され、この間に上流側から流入した空気の流量を適切に調節することができる弾性リング、これを備える燃焼器及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】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての燃焼器の弾性リングは、
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
前記第一筒と前記第二筒とのうちの一方の筒に接触固定される筒状の固定部と、前記固定部と一体形成され、該固定部から前記軸方向成分を有する方向に延びて、前記第一筒と前記第二筒とのうちの他方の筒に接する接触部を有するバネ部と、を備え、前記バネ部には、前記軸方向における前記接触部の位置を含んで該軸方向に延び、且つ前記第一筒の軸線を基準とした周方向の幅が該軸方向で均一となる複数のスリットが該周方向に並んで形成されていることを特徴とする。
【０００９】
当該弾性リングでは、通過する空気をできる限り少なくするシール機能はなく、スリットを形成して積極的に空気を通過させつつ、スリットの幅を所定幅にすることで、弾性リングを通過する空気を目的流量に調節している。しかも、当該弾性リングでは、スリットの周方向の幅が軸方向で均一であるため、第一筒に対して第二筒が相対変位にしても、スリットを通過する空気の流量を目的流量にほぼ維持できる。
【００１０】
また、当該弾性リングでは、第一筒に対して第二筒を相対変位可能に支持することができる。すなわち、当該弾性リングは、通過する空気流量を調節する機能と、第一筒に対して第二筒を相対変位可能に支持する機能とを有している。このため、当該弾性リングを用いることにより、先に説明した特許文献１に記載の燃焼器のように、内筒の先端部の外周面と尾筒の基端部の内周面との間に、バネ部材の他にシール部材を配置する必要性がない。よって、当該弾性リングを用いることにより、部品点数を少なくすることができる。但し、この効果は、内筒の先端部の外周面と尾筒の基端部の内周面との間に、当該弾性リング以外に別の部材を配置することを制限するものではない。
【００１１】
上記目的を達成するための発明に係る他の態様としての燃焼器の弾性リングは、
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
金属で形成された第一中間筒を塑性加工して、前記第一筒と前記第二筒とのうちの一方の筒に接触固定される筒状の固定部と、該固定部から該第一中間筒の軸方向成分を有する方向に延びて、前記第一筒と前記第二筒とのうちの他方の筒に接する接触部を有するバネ部と、を含む第二中間筒を形成し、前記第二中間筒の軸方向における前記接触部の位置を含み該軸方向に延び、且つ該第二中間筒の軸線を基準とした周方向の幅が該軸方向で均一になるよう複数のスリットを該周方向に並んで形成したことを特徴とする。
【００１２】
当該弾性リングでも、前記弾性リングと同様のスリットが形成されているので、前記弾性リングと同様の効果を奏する。
【００１３】
ここで、以上のいずれかの前記燃焼器の弾性リングにおいて、前記一方の筒は、前記第一筒であってもよい。
【００１４】
上記目的を達成するための発明に係るさらに他の態様としての燃焼器の弾性リングは、
第一筒と、該第一筒の軸方向の一方側である先端部が基端部の内周側に挿入されて燃焼ガスが流れる第二筒とを備える燃焼器であって、前記第一筒の前記先端部の外周側と前記第二筒の前記基端部の内周側との間に配置され、前記第一筒に対する前記第二筒の変位を許容する燃焼器の弾性リングにおいて、
前記第一筒に接触固定される筒状の固定部と、前記固定部と一体形成され、該固定部から前記軸方向成分を有する方向に延びて、前記第二筒に接する接触部を有するバネ部と、を備え、前記バネ部には、前記軸方向における接触部の位置を含み該軸方向に延びる複数のスリットが前記第一筒の軸線を基準とした周方向に並んで形成され、複数の前記スリットのうちで前記周方向で隣り合う二つのスリット間における前記バネ部の前記周方向の幅は、前記軸方向における各位置のうちで前記接触部の位置で最も広いことを特徴とする。
【００１５】
当該弾性リングでも、前記弾性リングと同様のスリットが形成されているので、前記弾性リングと同様の効果を奏する。
【００１６】
また、以上のいずれかの前記燃焼器の弾性リングにおいて、前記バネ部は、前記接触部である第一接触部を基準にして、前記軸方向での前記固定部と反対側で、前記第一筒と前記第二筒とのうちで前記固定部が接触固定される筒に接する第二接触部を有してもよい。
【００１７】
当該弾性リングでは、第一接触部で受けた他方の筒の径方向の荷重を、第一接触部を基準にして軸方向の両側に位置している固定部と第二接触部で受ける。つまり、当該弾性リングは、両持ち支持である。よって、当該弾性リングでは、一方の筒に対して他方の筒を変位可能に支持する機能を強化することができる。
【００１８】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての燃焼器は、
以上のいずれかの弾性リングと、前記第一筒及び前記第二筒と、前記第一筒の内周側又は前記第二筒の内周側の領域に、燃料を噴射するノズルと、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
当該燃焼器でも以上のいずれかの前記弾性リングを備えているので、第一筒の先端部の外周側と第二筒の基端部の内周側との間を流れる空気の流量を調節することができると共に、部品点数を少なくすることができる。
【００２０】
ここで、前記燃焼器において、前記弾性リングの前記固定部は、前記弾性リングの前記バネ部に対して、前記第一筒における前記軸方向の前記一方側に配置されていてもよい。
【００２１】
また、以上のいずれかの前記燃焼器において、前記第二筒には、前記基端部であって、前記弾性リングが接触する部分よりも前記軸方向の前記一方側の位置で、外周側から内周側へ貫通する貫通孔が形成されていてもよい。
【００２２】
当該燃焼器では、第一筒の先端部の外周側と第二筒の基端部の内周側との間から、第二筒の内周側であって第一筒よりも下流側に流出する空気の流量を増加させることができる。
【００２３】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
以上のいずれかの前記燃焼器と、前記燃焼器の前記第二筒からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、燃焼器における第一筒の外周側と第二筒の内周側との間を流れる空気の流量を適切に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における燃焼器の要部切欠全体側面である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における燃焼器の要部切欠側面図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における内筒、尾筒及び弾性リングの要部断面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における弾性リングの全体側面図である。
【図６】本発明に係る第一実施形態における弾性リングの全体正面図である。
【図７】本発明に係る第一実施形態における弾性リングの製造手順を示す説明図である。
【図８】比較例としての弾性リングの製造手順を示す説明図である。
【図９】本発明に係る第一実施形態における弾性リングの挙動を示す説明図である。
【図１０】比較例としての弾性リングの挙動を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る第二実施形態における燃焼器の要部切欠側面図である。
【図１２】本発明に係る第一実施形態の変形例における内筒、尾筒及び弾性リングの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る弾性リング、これを備える燃焼器及びガスタービンの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
「ガスタービンの実施形態」
本実施形態のガスタービンについて、図１を参照して説明する。
【００２８】
本実施形態のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機１と、圧縮機からの空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器１０と、燃焼ガスにより駆動するタービン３と、を備えている。
【００２９】
タービン３は、回転軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４と、このタービンロータ４を回転可能に収納するタービンケーシング７と、を備えている。このタービンロータ４は、例えば、このタービンロータ４の回転で発電する発電機（図示されていない。）と接続されている。タービンロータ４は、回転軸線Ａｒを中心とし且つ回転軸線Ａｒに平行な軸方向に延びているロータ軸部５と、軸方向に並んでロータ軸部５の外周に固定されている複数の動翼列６と、を有している。各動翼列６は、いずれも、回転軸線Ａｒを基準とした周方向に並んでロータ軸部５に固定されている複数の動翼６ａを有している。
【００３０】
タービンケーシング７の内周側とロータ軸部５の外周側との間は、燃焼器１０からの燃焼ガスが流れるガス流路９を形成している。タービンケーシング７の内周側であって、複数の動翼列６のそれぞれの上流側の位置には、静翼列８が配置されている。各静翼列８は、いずれも、回転軸線Ａｒを基準として周方向に並んでタービンケーシング７の内周面に固定されている複数の静翼８ａを有している。
【００３１】
複数の燃焼器１０は、タービンロータ４の回転軸線Ａｒを中心として、周方向に互いに等間隔でタービンケーシング７に固定されている。
【００３２】
「燃焼器及び弾性リングの第一実施形態」
次に、以上で説明したガスタービンが備えている燃焼器１０、及びこの燃焼器１０が備えている弾性リングの第一実施形態について、図２〜図１０を参照して説明する。
【００３３】
本実施形態の燃焼器１０は、図２に示すように、タービンケーシング７に固定されている外筒１９と、タービンケーシング７内に配置され、高温・高圧の燃焼ガスＧをタービン３のガス流路９に送る尾筒１１と、この尾筒１１内に燃料Ｆｍ，Ｆｐ及び空気Ａを供給する燃料供給器２０と、を備えている。
【００３４】
燃料供給器２０は、図２及び図３に示すように、内筒２１と、内筒２１の軸線Ａｃ上に配置されているパイロットノズル２５と、このパイロットノズル２５を中心として周方向に等間隔で配置されている複数のメインノズル２６と、パイロットノズル２５及び複数のメインノズル２６が取り付けられているノズル取付台２７と、を有している。
【００３５】
ここで、内筒２１の軸線Ａｃが延びている方向を軸方向Ｄａ、この軸線Ａｃを基準とした周方向を単に周方向Ｄｃ、この軸線Ａｃを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒとする。また、径方向Ｄｒであって軸線Ａｃから遠ざかる側を径方向外側、その反対側を径方向内側とする。さらに、軸方向Ｄａであって、燃料供給器２０に対して尾筒１１が存在する側を下流側、その反対側を上流側とする。
【００３６】
ノズル取付台２７は、外筒１９の最上流側の位置に固定されている。各ノズル２５,２６の上流側の部分である基端部は、このノズル取付台２７に固定されている。パイロットノズル２５は、その下流側の部分である先端部から、下流側へパイロット燃料Ｆｐを噴射する。このパイロット燃料Ｆｐは、燃焼により拡散火炎を形成する。また、複数のメインノズル２６は、メイン燃料Ｆｍを噴射する。このメイン燃料Ｆｍは、メインノズル２６の周りを下流側に流れる空気Ａと混合され、予混合気体の一部となる。この予混合気体中のメイン燃料Ｆｍは、燃焼により予混合火炎を形成する。
【００３７】
内筒２１の下流側の部分である先端部２２は、尾筒１１の上流側の部分である基端部１２の内周側に挿入されている。よって、尾筒１１の基端部１２における内径は、内筒２１の先端部２２における外径よりも大きい。また、尾筒１１の基端部１２には、外周側からの内周側に貫通する貫通孔１３が形成されている。
【００３８】
本実施形態の燃焼器１０は、さらに、内筒２１の先端部２２の外周側と尾筒１１の基端部１２の内周側との間に配置され、内筒２１に対して尾筒１１を変位可能に支持する弾性リング３０を備えている。なお、本実施形態の燃焼器１０では、内筒２１を第一筒とし、尾筒１１を第二筒とする。
【００３９】
弾性リング３０は、図４〜図６に示すように、内周側の内筒２１に接触固定される筒状の固定部３１と、この固定部３１と一体形成され、固定部３１から軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びているバネ部３２と、を有する。バネ部３２は、外周側の尾筒１１の内周面に接する第一接触部３３と、内周側の内筒２１の外周面に接する第二接触部３４と、を有している。固定部３１及び第二接触部３４は、いずれも内筒２１の先端部２２の外周面に接するので、これらの内径は、内筒２１の先端部２２の外径と実質的に同じである。一方、第一接触部３３は、尾筒１１の内周面に接するので、この外径は固定部３１及び第二接触部３４の外径よりも大きい。この弾性リング３０は、固定部３１が最も下流側に位置し、この固定部３１の上流側であって径方向外側に第一接触部３３が位置し、第一接触部３３の上流側であって径方向内側に第二接触部３４が位置する。
【００４０】
バネ部３２には、径方向Ｄｒに貫通し軸方向Ｄａに延びる複数のスリット３５が周方向Ｄｃに等間隔で形成されている。このスリット３５は、バネ部３２の上流部から下流端の位置まで形成されている。よって、このスリット３５は、第一接触部３３と軸方向Ｄａで同じ位置、さらに第二接触部３４と軸方向Ｄａで同じ位置にも形成されている。弾性リング３０が燃焼器１０に組み込まれていない状態で、このスリット３５の周方向Ｄｃの幅Ｗ０は、軸方向Ｄａで均一である。このように、本実施形態において、バネ部３２に形成されているスリット３５の周方向Ｄｃの幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一であるため、周方向Ｄｃで隣り合う二つのスリット３５,３５間におけるバネ部３２の周方向の幅は、軸方向Ｄａにおける各位置のうちで、最も径方向外側の第一接触部３３の位置で最も広い。なお、スリット３５の周方向Ｄｃの幅Ｗ０を以下では単にスリット３５の幅Ｗ０と言う。
【００４１】
バネ部３２に形成する複数のスリット３５の数量、スリット３５の幅Ｗ０、及びスリット３５の軸方向Ｄａの長さは、弾性リング３０の軸方向Ｄａの一方側から他方側へ流す空気Ａの目的流量に応じて定められている。
【００４２】
次に、図７を参照して、弾性リング３０の製造手順について説明する。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、金属製の第一中間筒９１を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、第一中間筒９１の内周側及び外周側に型を配置して、この第一中間筒９１を径方向にプレス加工し、つまり塑性加工し、前述の固定部３１と、第一接触部３３及び第二接触部３４を有するバネ部３２とを含む第二中間筒９２を形成する。
【００４４】
次に、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、第二中間筒９２の軸方向Ｄａｓでバネ部３２と実質的に同じ領域に、第二中間筒９２の軸方向Ｄａｓに長い切り込みを入れて、この第二中間筒９２に前述の複数のスリット３５を形成する。第二中間筒９２に複数のスリット３５を形成する際には、第二中間筒９２の軸線Ａｃｓを基準とした周方向Ｄｃｓの幅Ｗ０が軸方向Ｄａｓで均一になるよう複数のスリット３５を周方向Ｄｃｓに並んで形成する。
【００４５】
以上で、弾性リング３０が完成する。なお、第一中間筒９１の軸線Ａｃｓ、軸方向Ｄａｓ、及び周方向Ｄｃｓは、それぞれ、第二中間筒９２の軸線Ａｃｓ、軸方向Ｄａｓ、周方向Ｄｃｓと一致する。また、第二中間筒９２の軸線Ａｃｓ、軸方向Ｄａｓ、及び周方向Ｄｃｓは、この完成後の弾性リング３０を燃焼器１０に組み込んだ際の内筒２１の軸線Ａｃ、軸方向Ｄａ、周方向Ｄｃとそれぞれ一致する。
【００４６】
次に、図８を参照して、比較例としての弾性リング３０ｘの製造手順について説明する。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、図７（ａ）の場合と同様、金属製の第一中間筒９１を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、第一中間筒９１に対して、この第一中間筒９１の軸方向Ｄａｓに長い複数の切れ込み９３ｘを入れ、第二中間筒９２ｘを形成する。この切れ込み９３ｘの数はスリット３５ｘの数と同じである。
【００４８】
次に、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、第二中間筒９２ｘの内周側及び外周側に型を配して、この第二中間筒９２ｘを径方向Ｄｒｓにプレス加工し、つまり塑性加工し、固定部３１ｘと、第一接触部３３ｘ及び第二接触部３４ｘを有するバネ部３２ｘとを形成する。以上で、比較例として弾性リング３０ｘが完成し、先に入れた切れ込み９３ｘは、スリット３５ｘとなる。
【００４９】
比較例の弾性リング３０ｘは、以上で説明したように、第一中間筒９１にスリット３５ｘとなる切り込み９３ｘを入れた後に、これを径方向Ｄｒｓに塑性加工している。この塑性加工の際、第二中間筒９２ｘ中で第二接触部３４ｘとなる部分、及び第二中間筒９２ｘ中で固定部３１ｘとなる部分は、径方向外側への塑性変形量が僅かである。一方、この塑性加工の際、第二中間筒９２ｘ中で第一接触部３３ｘとなる部分は、径方向外側への塑性変形量が大きい。この塑性加工により、固定部３１ｘ及び第二接触部３４ｘの外径に対して、第一接触部３３ｘの外径が大きくなる。このため、この弾性リング３０ｘにおけるスリット３５ｘの第二接触部３４ｘと軸方向Ｄａｓで同じ位置での幅Ｗ２、及び固定部３１ｘ側におけるスリット３５ｘの幅Ｗ２は、第一中間筒９１に形成した切れ込み９３ｘの幅とほとんど同じで、狭い。一方、この弾性リング３０ｘにおけるスリット３５ｘの第一接触部３３ｘと軸方向Ｄａｓで同じ位置での幅Ｗ１は、第一接触部３３ｘ及び固定部３１ｘ側のスリット３５ｘの幅Ｗ２よりも遥かに広い。
【００５０】
よって、比較例の弾性リング３０ｘでは、スリット３５ｘの幅が軸方向Ｄａｓの各位置で異なることになる。具体的には、この比較例の弾性リング３０ｘでは、軸方向Ｄａｓの両端部におけるスリット３５ｘの幅Ｗ２が本実施形態のスリット３５の幅Ｗ０よりも狭く、軸方向Ｄａｓの中間部分である第一接触部３３ｘにおけるスリット３５ｘの幅Ｗ１が本実施形態のスリット３５の幅Ｗ０よりも広くなる。
【００５１】
よって、スリット３５の周方向Ｄｃの幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一である弾性リング３０を製造する場合には、図７を用いて説明した方法で製造することが好ましい。
【００５２】
完成した本実施形態の弾性リング３０は、図３及び図４に示すように、内筒２１の先端部２２の外周側に、第二接触部３４に対して固定部３１が下流側になるようにして装着する。そして、この弾性リング３０の固定部３１を内筒２１の先端部２２の外周面に溶接して、この弾性リング３０を内筒２１に接触固定する。
【００５３】
弾性リング３０を内筒２１の先端部２２に固定すると、この内筒２１の先端部２２を弾性リング３０ごと、尾筒１１の基端部１２の内周側に挿入する。この結果、弾性リング３０の第一接触部３３が尾筒１１の基端部１２の内周面に接触し、弾性リング３０の第二接触部３４が内筒２１の先端部２２の外周面に接触する。
【００５４】
ガスタービンの運転時、燃焼器１０は、図２及び図３を用いて前述したように、燃料供給源からの燃料Ｆｍ，Ｆｐと圧縮機１からの空気Ａとを受け入れて、燃料Ｆｍ，Ｆｐをこの空気Ａ中で燃焼させて、燃焼ガスＧを生成する。
【００５５】
具体的に、パイロットノズル２５には、パイロット燃料Ｆｐが供給される。このパイロット燃料Ｆｐは、パイロットノズル２５の先端から下流側に向かって尾筒１１の内周側に噴出される。また、圧縮機１からの空気Ａは、内筒２１の内周側を通過し、尾筒１１内に送り込まれる。尾筒１１内に噴出されたパイロット燃料Ｆｐは、尾筒１１内に送り込まれた空気Ａ中で燃焼し、拡散火炎を形成する。
【００５６】
メインノズル２６には、メイン燃料Ｆｍが供給される。このメイン燃料Ｆｍは、内筒２１内でメインノズル２６から噴出される。このメインノズル２６の周りには、圧縮機１からの空気Ａが供給され、メインノズル２６からのメイン燃料Ｆｐと混合する。空気Ａとメイン燃料Ｆｍとの混合気体は、内筒２１から尾筒１１内に流れ、ここで燃焼し、予混合火炎を形成する。
【００５７】
燃料Ｆｍ，Ｆｐの燃焼により形成された燃焼ガスＧは、尾筒１１内を下流側に流れて、タービン３のガス流路９内に流入する。
【００５８】
圧縮機１からの空気Ａは、図４に示すように、尾筒１１の最下流端の内周側と内筒２１の外周面との間にも流入する。この空気Ａは、尾筒１１の基端部１２の内周面と内筒２１の先端部２２の外周面との間であって、弾性リング３０の複数のスリット３５を通過する。複数のスリット３５を通過する空気Ａの流量は、前述したように、ほぼ目的流量になる。
【００５９】
尾筒１１の基端部１２の内周面と内筒２１の先端部２２の外周面との間であって、弾性リング３０よりも下流側の領域には、さらに、尾筒１１の外周側から尾筒１１の貫通孔１３を介して、圧縮機１からの空気Ａが流入する。
【００６０】
弾性リング３０の複数のスリット３５を通過した空気Ａ、尾筒１１の貫通孔１３を通過した空気Ａは、いずれも、内筒２１の最下流端の外周側と尾筒１１の内周面との間の隙間を通過して、尾筒１１内であって内筒２１よりも下流側に流出する。この空気Ａの一部は、内部で燃料が燃焼する尾筒１１の内周面に沿って流れ、尾筒１１の内周面をフィルム冷却し、尾筒１１の焼損を抑える。また、この空気Ａの残りの一部は、予混合火炎を形成する際の燃焼用の空気として利用される。
【００６１】
弾性リング３０は、以上のように、尾筒１１の基端部１２の内周面と内筒２１の先端部２２の外周面との間に目的流量の空気Ａを流す機能を有している。さらに、この弾性リング３０は、内筒２１に対して尾筒１１を変位可能に支持する機能も有している。すなわち、本実施形態の弾性リング３０は、空気流量を調節する機能と尾筒１１を変位可能に支持する機能とを有している。
【００６２】
ここで、図９及び図１０を参照して、内筒２１に対して尾筒１１が径方向外側に変位した際の弾性リング３０，３０ｘの挙動について説明する。なお、図９は本実施形態の弾性リング３０を上流側から見た図であり、図１０は比較例の弾性リング３０ｘを上流側から見た図である。
【００６３】
図９に示すように、内筒２１に対して尾筒１１が径方向Ｄｒ外側に変位すると、本実施形態の弾性リング３０のバネ部３２は、この変位に追従して弾性変形し、バネ部３２の第一接触部３３が径方向外側に変位すると共に、バネ部３２の第二接触部３４が下流側に変位する。このため、第一接触部３３が存在する軸方向Ｄａの位置での弾性リング３０の半径が大きくなり、この位置でのスリット３５の幅Ｗ０１が広がる。すなわち、内筒２１に対して尾筒１１が径方向外側に変位した際、固定部３１及び第二接触部３４が存在する軸方向Ｄａの位置でのスリットの幅Ｗ０は、実質的に変化しないものの、第一接触部３３と軸方向Ｄａで同じ位置でのスリット３５の幅が幅Ｗ０から幅Ｗ０１に広がる。
【００６４】
よって、内筒２１に対して尾筒１１が径方向Ｄｒに変位すると、弾性リング３０のスリット３５を通過する空気Ａの流量が多少変化する。
【００６５】
また、図１０に示すように、比較例の弾性リング３０ｘを用いた場合も、内筒２１に対して尾筒１１が径方向外側に変位すると、弾性リング３０ｘのバネ部３２ｘは、この変位に追従して弾性変形し、バネ部３２ｘの第一接触部３３ｘが径方向外側に変位すると共に、バネ部３２ｘの第二接触部３４ｘが下流側に変位する。このため、比較例の弾性リング３０ｘにおいても、本実施形態の弾性リング３０の場合と同様、内筒２１に対して尾筒１１が径方向外側に変位した際、固定部３１ｘ及び第二接触部３４ｘが存在する軸方向Ｄａの位置でのスリット３５ｘの幅Ｗ2は、実質的に変化しないものの、第一接触部３３ｘが存在する軸方向Ｄａの位置でのスリット３５ｘの幅が幅Ｗ１から幅Ｗ１1に広がる。
【００６６】
比較例の弾性リング３０ｘでは、燃焼器に組み込む前でも、固定部３１ｘ及び第二接触部３４ｘが存在する軸方向Ｄａの位置でのスリット３５ｘの幅Ｗ2が、前述したように、燃焼器１０に組み込む前の本実施形態の弾性リング３０におけるスリット３５の幅Ｗ０よりも狭い。また、比較例の弾性リング３０ｘでは、燃焼器に組み込む前でも、径方向外側の第一接触部３３ｘが存在する軸方向Ｄａの位置でのスリット３５ｘの幅Ｗ１が、前述したように、燃焼器１０に組み込む前の本実施形態の弾性リング３０におけるスリット３５の幅Ｗ０よりも広い。このため、比較例の弾性リング３０ｘのスリット３５ｘを通過する空気Ａの流量は、スリット３５ｘの幅Ｗ１が広くなっている径方向外側に偏在化する。しかも、前述したように、内筒２１に対して尾筒１１が径方向外側に変位すると、比較例の弾性リング３０ｘのスリット３５ｘを通過する空気Ａの流量は、より径方向外側に偏在化する。
【００６７】
このため、比較例の弾性リング３０ｘでは、尾筒１１の変位の前後におけるスリット３５ｘを通過する空気Ａの流量変化が本実施形態の弾性リング３０よりも大きい。言い換えると、本実施形態の弾性リング３０では、尾筒１１の変位の前後におけるスリット３５を通過する空気Ａの流量変化が比較例の弾性リング３０ｘよりも小さい。よって、本実施形態では、内筒２１に対して尾筒１１が変位にしても、スリット３５を通過する空気Ａの流量を目的流量にほぼ維持できる。
【００６８】
以上のように、本実施形態の弾性リング３０では、通過する空気Ａをできる限り少なくするシール機能はなく、スリット３５を形成して積極的に空気Ａを通過させつつ、スリット３５の幅Ｗ０を所定幅Ｗ０にすることで、弾性リング３０を通過する空気Ａを目的流量に調節している。しかも、本実施形態では、前述したように、スリット３５の幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一であるため、内筒２１に対して尾筒１１が変位にしても、スリット３５を通過する空気Ａの流量を目的流量にほぼ維持できる。
【００６９】
本実施形態の弾性リング３０は、尾筒１１を変位可能に支持する機能の他に、空気流量を調節する機能を有しているため、先に説明した特許文献１に記載の燃焼器のように、内筒の先端部の外周面と尾筒の基端部の内周面との間に、バネ部材の他にシール部材を配置する必要性がない。よって、本実施形態では、部品点数を少なくすることができる。但し、この効果は、本実施形態において、内筒２１の先端部２２の外周面と尾筒１１の基端部１２の内周面との間に、弾性リング３０以外に別の部材を配置することを制限するものではない。
【００７０】
「燃焼器及び弾性リングの第二実施形態」
次に、先に説明したガスタービンが備えている燃焼器、及びこの燃焼器が備えている弾性リングの第二実施形態について、図１１を参照して説明する。
【００７１】
本実施形態の燃焼器１０ａも、第一実施形態の燃焼器１０と同様に、燃料供給器２０と、高温・高圧の燃焼ガスＧをタービンのガス流路に送る尾筒１１ａと、を備えている。尾筒１１ａは、第一実施形態の尾筒１１と同様に、燃料供給器２０の内筒２１よりも下流側に配置されている。但し、本実施形態の燃焼器１０ａは、さらに、燃焼筒４１を備え、この燃焼筒４１が内筒２１の下流側に配置され、この燃焼筒４１の下流側に尾筒１１ａが配置されている。
【００７２】
内筒２１の先端部２２は、燃焼筒４１の基端部４３の内周側に挿入されている。また、燃焼筒４１の先端部４２は、尾筒１１ａの基端部１２ａの内周側に挿入されている。よって、燃焼筒４１の基端部４３における内径は、内筒２１の先端部２２における外径よりも大きく、尾筒１１ａの基端部１２ａにおける内径は、燃焼筒４１の先端部４２における外径よりも大きい。
【００７３】
本実施形態の燃焼器１０ａは、さらに、第一筒としての燃焼筒４１の先端部４２の外周側と第二筒としての尾筒１１ａの基端部１２ａの内周側との間に配置され、燃焼筒４１に対して尾筒１１ａを変位可能に支持する弾性リング３０ａを備えている。
【００７４】
この弾性リング３０ａの基本構成は、第一実施形態の基本構成と同様である。すなわち、本実施形態の弾性リング３０ａも、図１１中に明確に描かれていないが、第一筒としての燃焼筒４１に接触固定される固定部と、固定部から軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びるバネ部と、を有している。バネ部は、第二筒としての尾筒１１ａの内周面に接触する第一接触部と、第一筒としての燃焼筒４１の外周面に接触する第二接触部を有している。また、バネ部には、径方向に貫通し軸方向に延び、幅が軸方向で均一である複数のスリットが周方向に並んで形成されている。
【００７５】
但し、本実施形態において、弾性リング３０ａのスリットを通過した空気Ａは、もっぱら尾筒１１ａの内周面を冷却するフィルム冷却用の空気として利用される。従って、本実施形態において、スリットを通過さる空気Ａの目的流量は、第一実施形態と異なる。このため、本実施形態のスリットの軸方向の長さやスリットの幅が第一実施形態と異なっている。
【００７６】
以上、本実施形態の弾性リング３０ａも、その基本構成が第一実施形態の弾性リング３０と同様であるため、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００７７】
「弾性リングの変形例」
次に、第一実施形態における弾性リングの変形例について、図１２を参照して説明する。
【００７８】
本変形例の弾性リング３０ｂは、第一実施形態の弾性リング３０と同様、内筒２１に接触固定される固定部３１ｂと、固定部３１ｂから軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びるバネ部３２ｂと、を有している。バネ部３２ｂは、尾筒１１の内周面に接触する第一接触部３３ｂを有している。また、バネ部３２ｂには、径方向Ｄｒに貫通し軸方向Ｄａに延び、幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一である複数のスリット３５ｂが周方向Ｄｃに並んで形成されている。但し、本変形例の弾性リング３０ｂにおけるバネ部３２ｂは、第一接触部３３ｂよりも下流側に延びる部分が存在しない、つまり第一実施形態における第二接触部３４を有していない。
【００７９】
以上、本変形例の弾性リング３０ｂも、軸方向Ｄａの成分を有する方向に延び、幅Ｗ０が軸方向Ｄａで均一なスリット３５ｂが形成されているため、第一実施形態の弾性リング３０と基本的に同様の効果を奏する。
【００８０】
ところで、第一実施形態の弾性リング３０は、第一接触部３３で受けた尾筒１１の径方向Ｄｒの荷重を、第一接触部３３を基準にして軸方向Ｄａの両側に位置している固定部３１と第二接触部３４で受ける。つまり、第一実施形態の弾性リング３０は、両持ち支持である。一方、本変形例の弾性リング３０ｂは、第一実施形態のおける第二接触部３４を有していない関係上、第一接触部３３ｂで受けた尾筒１１の径方向Ｄｒの荷重を、固定部３１ｂのみで受ける。つまり、本変形例の弾性リング３０ｂは、片持ち支持である。よって、本変形例の弾性リング３０ｂは、内筒２１に対して尾筒１１を変位可能に支持する機能面からすると、第一実施形態の弾性リング３０よりも多少劣ることになる。但し、本変形例の弾性リング３０ｂは、第一実施形態の弾性リング３０よりも形状が単純であることから、第一実施形態の弾性リング３０よりも製造コストを抑えることができる。
【００８１】
なお、ここでは、本変形例は第一実施形態の弾性リング３０の変形例として説明したが、第二実施形態の弾性リング３０ｂを本変形と同様に変形してもよい。
【００８２】
また、以上の各実施形態及び変形例では、いずれも、第二筒よりも上流側の第一筒に弾性リングを固定しているが、第二筒に弾性リングを固定してもよい。この場合、この弾性リングの第一接触部は、第一筒の外周面に接触することになる。
【符号の説明】
【００８３】
１：圧縮機１、３：タービン、４：タービンロータ、６ａ：動翼、７：タービンケーシング、８ａ：静翼、９：ガス流路、１０,１０ｂ：燃焼器、１１，１１ａ：尾筒（第二筒）、１２，１２ａ：（尾筒の）基端部、１３：貫通孔、１９：外筒、２０：燃料供給器、２１：内筒（第一筒）、２２：（内筒の）先端部、３０,３０ａ，３０ｂ：弾性リング、３１，３１ｂ：固定部、３２，３２ｂ：バネ部、３３，３３ｂ：第一接触部、３４：第二接触部、３５，３５ｂ：スリット、４１：燃焼筒（第一筒）、４２：（燃焼筒の）先端部、９１：第一中間筒、９２：第二中間筒
【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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