(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼器の内筒に設けられ、内筒を貫通する貫通部と、
前記貫通部に挿入され、前記燃焼器の外筒の外側まで導く導管とを有し、
前記導管の外側の端部に取り付けられた圧力センサを用いて、前記燃焼器の内部の圧力を測定する圧力測定構造であって、
前記内筒の内周側に配置された筒部材にある凸部であって、前記導管より上流又は同等の位置にある前記凸部の直ぐ下流に複数の整流板を設けたことを特徴とする圧力測定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガスタービンの燃焼器の圧力測定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器は、通常、円筒形状であり、そのため、燃料が燃焼する際の気柱共鳴により、燃焼振動が発生する。この燃焼振動を監視し、燃焼時の圧力変動が小さくなるように制御するため、燃焼器内部の圧力が測定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４９０６７号公報
【特許文献２】特許第３４５９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５、図６を参照して、ガスタービンの燃焼器の圧力測定構造とその問題点を説明する。
ガスタービンの燃焼器は、主な構成として、軸心に配置され、拡散燃焼を行うパイロットノズルと、パイロットノズルの外周側の周方向に、所定の間隔をおいて複数配置され、予混合燃焼を行うメインノズルと、パイロットノズル及び複数のメインノズルの周囲を囲む円筒形状の内筒と、この内筒を囲む外筒を有している。そして、圧力測定構造として、図５の断面図に示すように、燃焼器１１の内筒１２にボス１５を設け、このボス１５に外筒を貫通した導管１６を挿入し、この導管１６の外側の端部に圧力センサ（図示省略）を取り付けることで、燃焼器１１内部の高温の影響を受けずに、圧力を測定することができる。なお、図５においては、パイロットノズル１４と、その周囲に配置された筒部材１３も図示している。
【０００５】
内筒１２の内側には圧縮空気が流れｆの方向に流れている。燃焼器１１の内部は複雑な構造となっており、内筒１２の内周側に配置された筒部材１３も、その表面が必ずしも平坦とは限らず、凹凸等の不連続な部分が存在する。そのため、例えば、筒部材１３の外周面の凸部１３ａにおいては、圧縮空気の流れｆが筒部材１３の外周面表面から剥離し、その結果、渦が発生することになる。
【０００６】
このような渦が発生する場合、渦の放出周波数と導管１６の固有値が一致すると、測定している圧力変動のレベルが大きく突然変動（突変）してしまう。
【０００７】
例えば、音速に対する渦の放出周波数と導管１６における圧力変動の周波数を調べると、図６（ａ）に示す関係が得られる。そして、渦の放出周波数と導管１６における圧力変動の周波数とが一致又は近接した領域（図６（ａ）中の点線で囲んだ領域）に対応して、図６（ｂ）に示す音速に対する圧力変動のグラフに、圧力変動が突変する領域が表れており（図６（ｂ）中の点線で囲んだ領域）、これがノイズとなって、正確な圧力測定を阻害している。
【０００８】
このように、ガスタービンの燃焼器の圧力測定構造においては、燃焼振動の影響だけではなく、渦の影響も考慮した構造とすることが望ましい。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、従来構造を大きく変更することなく、導管のノイズを低減させる圧力測定構造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】
【００１０】
上記課題を解決する第１の発明に係る圧力測定構造は、
ガスタービンの燃焼器の内筒に設けられ、内筒を貫通する貫通部と、
前記貫通部に挿入され、前記燃焼器の外筒の外側まで導く導管とを有し、
前記導管の外側の端部に取り付けられた圧力センサを用いて、前記燃焼器の内部の圧力を測定する圧力測定構造であって、
前記内筒の内周側に配置された筒部材にある凸部であって、前記導管より上流又は同等の位置にある前記凸部の直ぐ下流に複数の整流板を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガスタービンの燃焼器の構造を大きく変えることなく、渦と導管固有値の共振現象を回避することができ、その結果、圧力測定時における導管ノイズを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る圧力測定構造の実施形態の参考例（参考例１）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は領域Ｒの拡大図である。
【図２】本発明に係る圧力測定構造の実施形態の他の参考例（参考例２）を示す断面図である。
【図３】図２に示した圧力測定構造における測定値を示すグラフであり、（ａ）は圧力変動を示し、（ｂ）は周波数を示す図である。
【図４】本発明に係る圧力測定構造の実施形態の一例（実施例１）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は領域Ｒの拡大図である。
【図５】従来のガスタービンの燃焼器の圧力測定構造を示す断面図である。
【図６】図５に示したガスタービンの燃焼器の圧力測定構造における問題点を説明するグラフであり、（ａ）は周波数を示し、（ｂ）は圧力変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る圧力測定構造の実施形態のいくつかを、図１〜図４を参照して、説明する。なお、ここでは、一例として、ガスタービンの燃焼器における圧力測定構造を例示する。
【００１４】
（参考例１）
ガスタービンの燃焼器は、主な構成として、軸心に配置され、拡散燃焼を行うパイロットノズルと、パイロットノズルの外周側の周方向に、所定の間隔をおいて複数配置され、予混合燃焼を行うメインノズルと、パイロットノズル及び複数のメインノズルの周囲を囲む円筒形状の内筒と、この内筒を囲む外筒を有している。
【００１５】
そして、燃焼器１の内部の圧力を測定する圧力測定構造として、図１（ａ）の断面図に示すように、燃焼器１の内筒２に、内筒２を貫通するボス５（貫通部）を設け、このボス５に挿入されて、燃焼器１の外筒を貫通して外側まで導く導管６を設けており、導管６の外側の端部に取り付けられた圧力センサ（図示省略）を用いて、燃焼器１の内部の圧力を測定するようにしている。このような圧力測定構造により、燃焼器１内部の高温の影響を受けずに、圧力を測定することができる。なお、図１においては、パイロットノズル４と、その周囲に配置された筒部材３も図示している。
【００１６】
内筒２の内側には圧縮空気が流れｆの方向に流れており、内筒２の内周側に配置された筒部材３には、凹凸等の不連続な部分が存在する。そのため、例えば、筒部材３の外周面の凸部３ａにおいては、圧縮空気の流れｆが筒部材３の外周面表面から剥離し、渦が発生する。そして、渦の放出周波数と導管６の固有値が一致すると、前述したように、測定している圧力変動のレベルが大きく突変してしまう。特に、ボス５及び導管６が凸部３ａの近傍や下流側にある場合、渦の影響は避けられない。
【００１７】
そこで、本参考例においては、ボス５の開口部分に多孔質の貫通金具７を設けている。そのため、導管６に導かれる圧縮空気が多孔質の貫通金具７に整流されて、渦の影響を極力小さくすることができる。その結果、導管６において、渦の放出周波数との共振を回避して、燃焼器１の内部の正確な圧力測定を行うことができる。
【００１８】
（参考例２）
本参考例は、図１に示す参考例１と略同等の構成であるが、内筒を貫通する貫通部（ボス）の構成が参考例１とは相違する。従って、参考例１と同等の構成には同じ符号を付し、重複する構成の説明は省略し、図２〜図３を参照して説明を行う。
【００１９】
前述したように、渦が発生する場所の近傍や下流側にボス及び導管がある場合、渦の影響は避けられない。
【００２０】
そこで、本参考例においては、渦が発生する場所、例えば、凸部３ａより上流側にボス８（貫通部）を設け、このボス８に導管６を挿入して、燃焼器１の内部の圧力を測定するようにしている。つまり、凸部３ａで渦が発生しても、その渦の影響が上流側にあるボス８及び導管６に及ぶことはない。その結果、導管６において、渦の放出周波数との共振を回避して、燃焼器１の内部の正確な圧力測定を行うことができる。
【００２１】
本参考例の効果を確認するために行った測定結果が、図３（ａ）、（ｂ）に示すグラフである。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示すグラフにおいては、比較のため、従来構造での測定結果も併記している。又、この測定において、本参考例は、従来より１１０ｍｍ程度上流へボス８を配置して測定を行った。
【００２２】
図８（ａ）は、起動後の時間経過に伴う圧力変動を測定したグラフである。従来は、起動後は、全体的に圧力変動が大きかったが、本参考例では、起動後は、全体的に圧力変動が抑制され、特に、起動直後の時間帯Ａにおいて、圧力変動が顕著に抑制されている。
【００２３】
図８（ｂ）は、起動後の時間経過に伴う圧力変動の周波数を測定したグラフである。従来は、起動後は、渦の放出周波数と一致する周波数帯Ｂに圧力変動の周波数があるが、本参考例では、起動後は、渦の放出周波数と一致する周波数帯Ｂに圧力変動の周波数はなく、渦の放出周波数との共振を回避できていることがわかる。このように、導管６において、渦との共振を回避することで、純粋な音響特性を取得することができる。
【００２４】
（実施例１）
本実施例も、図１に示す参考例１、図２に示す参考例２と略同等の構成であるが、内筒を貫通する貫通部（ボス）の周囲の構成が参考例１、２とは相違する。従って、参考例１、２と同等の構成には同じ符号を付し、重複する構成の説明は省略し、図４を参照して説明を行う。
【００２５】
前述したように、筒部材３には凹凸等の不連続な部分が存在し、そのため、例えば、凸部３ａにおいては、圧縮空気の流れｆが筒部材３の外周面表面から剥離し、渦が発生する。そして、渦が発生する場所の近傍や下流側にボス及び導管がある場合、渦の影響は避けられない。
【００２６】
そこで、本実施例においては、渦が発生する場所、例えば、凸部３ａの直ぐ下流に、複数枚の整流板９を設けている。この整流板９により、凸部３ａにおける渦の発生を抑制し、渦の影響を極力小さくしている。その結果、近傍又は下流側にある導管６（ボス５）において、渦の放出周波数との共振を回避して、燃焼器１の内部の正確な圧力測定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ガスタービンの燃焼器の内部の圧力を測定する際に好適なものであるが、同等の構造のもの、例えば、ジェットエンジンやロケットエンジン等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    燃焼器
２    内筒
３    筒部材
４    パイロットノズル
５、８    ボス
６    導管
７    貫通金具
９    整流板
【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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