(57)【要約】  燃焼筒に対する対流冷却効果を向上させながら、燃焼筒に座屈が発生するのを効果的に抑制できるように冷却構造を改良したガスタービン燃焼器を提供する。外側に圧縮空気Ａが流れ、内側に燃焼室３を形成する燃焼筒２を有し、燃焼筒２の外周面２ｃに、突出したリブ３２Ａ，３２Ｂにより形成されたハニカム構造である伝熱促進体３０Ａを設けた。ハニカム構造は六角形、ひし形、平行四辺形、折れ曲がった矩形、または三角形を連続させた形状とする。
2009122474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側に圧縮空気が流れ、内側に燃焼室を形成する燃焼筒を有する燃焼器において、該燃焼筒の外周面に、突出したリブにより形成されたハニカム構造である伝熱促進体を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
請求項１において、前記ハニカム構造は六角形を連続させた形状であるガスタービン燃焼器。
【請求項３】
請求項２において、前記六角形の３対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点が、前記圧縮空気の流れ方向に沿って相対向しているガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項３において、前記圧縮空気の流れ方向とな相対向する２つの辺を形成する平行リブが、他の辺を形成する斜めリブよりも突出高さが大きいガスタービン燃焼器。
【請求項５】
請求項１において、前記ハニカム構造はひし形を連続させた形状であるガスタービン燃焼器。
【請求項６】
請求項５において、前記ひし形の２対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点が、前記圧縮空気の流れ方向に沿って相対向しているガスタービン燃焼器。
【請求項７】
請求項１において、前記ハニカム構造は三角形を連続させた形状であるガスタービン燃焼器。
【請求項８】
請求項１において、前記ハニカム構造は、圧縮空気の流れ方向に平行な相対向する２辺をもつ平行四辺形を連続させた形状であるガスタービン燃焼器。
【請求項９】
請求項１において、前記ハニカム構造は、圧縮空気の流れ方向に平行な相対向する２辺をもち、かつ他の相対向する２辺が、前記流れ方向の上流側または下流側に突出するように折れ曲がっている折れ曲がり矩形を連続させた形状であるガスタービン燃焼器。
【請求項１０】
請求項１において、前記ハニカム構造を形成するセルの中央部に、ハニカム構造の各辺から独立した独立リブが立設されているガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は２００８年３月３１日出願の特願２００８−０９２８１３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、燃焼筒の外側を流れる圧縮空気で燃焼筒を冷却する冷却構造を改良したガスタービン燃焼器に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンエンジンでは、近年、タービン効率の向上を図るために、タービン入口の燃焼ガス温度が高く設定される傾向にあるが、火炎温度が高くなると、ＮＯX の発生量が増加するので、ＮＯX 発生量を低減するために、燃焼用空気量を増大させて火炎温度の上昇を抑制する必要がある。そこで、燃焼に寄与しない空気（冷却空気）を少なくするために、燃焼筒の対流冷却性能の向上が望まれている。燃焼筒の冷却構造として、図１１に示すように、燃焼筒５０の外周面５１に、山形の伝熱促進リブ５２を、燃焼器からの圧縮空気Ａの流れ方向に沿った縦方向Ｌおよび燃焼筒２の周方向に沿った横方向Ｒに並べたものが知られている（特許文献１参照）。また、図１２に示すように、燃焼筒５０の外周面５１に、横方向Ｒに向け直線状に延びる伝熱促進リブ５３を所定の間隔で配置したものも知られている。これらの冷却構造では、圧縮空気Ａが、伝熱促進リブ５２，５３に当たって乱流を生じることにより、燃焼筒５０の外周面５１を圧縮空気Ａで効果的に冷却することを狙っている。【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６３９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記伝熱促進リブ５２，５３の場合には、ある程度の対流冷却効果の向上は期待できるが、図１１および図１２に二点鎖線５５，５６，５７で示すように、軸方向および周方向に沿って連続した伝熱促進リブ５２，５３のない領域が存在するので、燃焼筒５０の対流冷却効果が十分とはいえない。【０００６】
また、一般に、燃焼筒には、内外の温度差により大きな熱応力が発生し、さらに内外の圧力差により、作動中は常に外側から内側に対して圧力荷重が作用している。このため、図１１および図１２に示した燃焼筒５０では、伝熱促進リブ５２，５３の存在しない連続した領域５５，５６，５７の剛性が低いために、燃焼温度の上昇によって内外の温度差が大きくなると、これら領域５５，５６に座屈が生じ易く、燃焼筒５０の所期の寿命を確保することが難しくなる。【０００７】
本発明は、燃焼筒に対する対流冷却効果を向上させながら、燃焼筒に座屈が発生するのを効果的に抑制できるように冷却構造を改良したガスタービン燃焼器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に、本発明に係るガスタービン燃焼器は、外側に圧縮空気が流れ、内側に燃焼室を形成する燃焼筒を有し、前記燃焼筒の外周面に、突出したリブにより形成されたハニカム構造である伝熱促進体を有する。ここで、「ハニカム構造」とは、三角形以上の多角形のセルが、辺を共有して多数連続して配置された構造をいう。【０００９】
このガスタービン燃焼器によれば、突出したリブからなる伝熱促進体がハニカム構造を有しているから、燃焼筒の外周面における周方向および軸方向のそれぞれにおいて、伝熱促進体のリブが連続して存在することになる。その結果、燃焼筒の全体が圧縮空気によってほぼ均等に冷却されるので、対流冷却効果が向上する。また、ハニカム構造の伝熱促進体は、燃焼筒における該伝熱促進体が設置された部分をほぼ均等な剛性となるよう補強するストレスメンバーとしても機能し、その結果、燃焼筒の内外の温度差による燃焼筒の熱応力と、圧力差による圧力荷重とにより座屈が発生するのを効果的に抑制できる。【００１０】
本発明において、前記ハニカム構造は、例えば六角形を連続させた形状である。六角形はいずれの向きに配置しても、少なくとも１つの辺は、圧縮空気の流れ方向に対して９０°未満の角度で交差する。ハニカム構造となった伝熱促進体における圧縮空気の流れ方向に対して９０°未満の角度で交差している部分では、この部分に当たった圧縮空気に旋回流が発生する。この旋回流により圧縮空気が攪拌されて圧縮空気の温度境界層が薄層化または破壊されることにより、燃焼筒の外周面から離れた場所を流動する比較的温度の低い圧縮空気が燃焼筒の外周面の近傍へ巻き込まれて、燃焼筒から圧縮空気への熱伝達が効率的に行われ、燃焼筒の対流冷却効果が一層向上する。【００１１】
六角形のハニカム構造体を採用する場合、前記六角形の３対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点が、前記圧縮空気の流れ方向に沿って相対向していることが好ましい。これにより、六角形のうちの少なくとも４つの辺を形成する各リブが、圧縮空気の流れ方向に対して９０°未満の角度で交差することになるから、これら４つの辺が旋回流を発生させることで対流冷却効果を向上させる。しかも、圧縮空気の流れ方向の上流側に位置する２つのリブは、前記２つの頂点を通る軸線を仮定したとき、この軸線から離れる方向に流れる旋回流を発生させ、この旋回流が、圧縮空気の流れ方向とに相対向する２つのリブに当たって、これらを効果的に冷却するので、対流冷却効果がさらに向上する。【００１２】
前記六角形のハニカム構造は、前記圧縮空気の流れ方向と平行な相対向する２つの辺を形成するリブを、他の辺を形成する斜めリブよりも突出高さが大きい形状とすることが好ましい。これにより、前述した上流側の斜めリブによって発生する圧縮空気の旋回流が、突出高さが大きいことから伝熱面積が広いリブの内側面に接触しながら流れることにより、リブの冷却が促進されて、燃焼筒の対流冷却効果が一層向上する。また、燃焼筒は、突出高さが大きいリブによって剛性が増大する。【００１３】
本発明において、前記ハニカム構造は、例えばひし形を連続させた形状である。四角形のハニカム構造体を採用する場合、ひし形の２対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点が、前記圧縮空気の流れ方向に沿って相対向していることが好ましい。これにより、ひし形の４つの辺を形成する各リブが圧縮空気の流れ方向に対し９０°未満の角度で交差することになるから、これら４つの辺が旋回流を発生させることで対流冷却効果を向上させる。【００１４】
本発明において、前記ハニカム構造は、例えば三角形を連続させた形状である。三角形はいずれの向きに配置しても、少なくとも１つの辺は、圧縮空気の流れ方向に対して９０°未満の角度で交差する。これにより、少なくとも１つの辺が旋回流を発生することで、対流冷却効果を向上させる。【００１５】
前記ハニカム構造は、圧縮空気の流れ方向に平行な相対向する２辺をもつ平行四辺形を連続させた形状とすることもできる。また、折れ曲がった形状の矩形、例えば、圧縮空気の流れ方向に平行な相対向する２辺をもち、かつ他の相対向する２辺が、前記流れ方向の上流側または下流側に突出するように折れ曲がっている折れ曲がり矩形であってもよい。【００１６】
本発明において、前記ハニカム構造を形成するセルの中央部に、ハニカム構造の各辺から独立した独立リブが立設されていることが好ましい。これにより、各リブから離れていることから圧縮空気の旋回流が到達し難いハニカム構造のセルの中央部に、独立リブによる伝熱面積の増大がもたらされ、かつ独立リブの下流側に乱流を発生させて、圧縮空気の攪拌を行うことができるので、セルの中央部の冷却が促進される結果、燃焼筒の外周面の全体にわたり均等な対流冷却効果が得られる。なお、独立リブの形状は、円柱、角柱などが考えられるが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。本発明の範囲は添付のクレームによって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す断面図である。
【図２】同上のガスタービン燃焼器における燃焼筒を示す斜視図である。
【図３】同上の伝熱促進体の斜視図である。
【図４】同上の燃焼筒に設けられた伝熱促進体を示す側面図である。
【図５】図１の要部の拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器における伝熱促進体を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器における伝熱促進体を示す斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器における伝熱促進体を燃焼筒の径方向から見た側面図である。
【図９】（Ａ）から（Ｄ）はそれぞれ、本発明の第５実施形態および第６実施形態に係るガスタービン燃焼器における伝熱促進体を燃焼筒の径方向から見た側面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係るガスタービン燃焼器における伝熱促進体を燃焼筒の径方向から見た側面図である。
【図１１】従来のガスタービン燃焼器における伝熱促進体の一例を燃焼筒の径方向から見た側面図である。
【図１２】従来のガスタービン燃焼器における伝熱促進体の他の例を燃焼筒の径方向から見た側面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ガスタービン燃焼器
２  燃焼筒
２ｃ  外周面
３  燃焼室
２９Ａ〜２９Ｈ  立壁
３０Ａ〜３０Ｈ  伝熱促進体
３１Ａ〜３１Ｈ  セル
３１Ａａ，３１Ｃａ  頂点
３２Ａ，３２Ｃ  リブ
３２Ｂ，３２Ｄ  斜めリブ
３３  独立リブ
Ａ  圧縮空気
α  交差する角度
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器１を示す断面図である。ガスタービンエンジンは、圧縮機、ガスタービン燃焼器１およびタービンを主構成要素として構成されており、圧縮機から供給される圧縮空気Ａをガスタービン燃焼器１で燃料と混合して燃焼させ、それにより発生する高温・高圧の燃焼ガスＧをタービンに供給して動力を発生させる。圧縮機はタービンにより駆動される。ガスタービンエンジンの出力により、航空機のロータまたは発電機のような負荷を駆動する。【００２０】
ガスタービン燃焼器１は、エンジン回転軸心の周りに複数配置されるもので、内側に燃焼室３を形成する燃焼筒２と、燃焼筒２の頂壁２ａに取り付けられて燃焼室３に燃料と空気の混合気を噴射するバーナユニット４とを備えている。これら燃焼筒２とバーナユニット４とは、ガスタービン燃焼器１の外筒となる円筒状のケーシング７内に同心状の配置で収納されている。ケーシング７は、その下流側に設けられたフランジ７ａを介して、圧縮機およびタービンを含むエンジン本体のメインハウジングＨにボルトＢ１により結合されている。一方、ケーシング７の上流側端にはエンドカバー８がボルトＢ２により固定されている。【００２１】
ケーシング７の上流端の内周壁に、環状の内側フランジ１０が形成されており、この内側フランジ１０に、燃焼筒２の頂部に固定されて筒状に延びる支持筒１１が、ボルトＢ３で連結されることにより、燃焼筒２の上流端部がケーシング７に取り付けられている。燃焼筒２の下流端部は、タービンへの燃焼ガス導入路である遷移ダクト９の入口部に支持されている。ケーシング７と燃焼筒２との間に、圧縮機からの圧縮空気Ａを燃焼筒２の頂部（上流端部）に向けて導く空気通路１３が形成されており、この空気通路１３を通った圧縮空気Ａは、支持筒１１の周壁に周方向に沿って設けられた複数の空気導入孔１２を通って、支持筒１１およびエンドカバー８によって形成された空気導入空間１４に導入される。【００２２】
燃焼筒２の円筒状の周壁２ｂには、１つまたは複数の点火プラグ１７が配置されている。この点火プラグ１７は、ケーシング７および周壁２ｂを貫通してケーシング７に固定されており、バーナユニット４から噴射された混合気に点火して、燃焼室３の上流側において第１燃焼領域Ｓ１を形成させる。また、燃焼筒２の周壁２ｂにおける点火プラグ１７よりも下流側には、短いパイプを貫通させて形成された複数の空気導入孔１８が配設されており、ケーシング７における空気導入孔１８に対向する箇所には、追焚バーナ１９が、先端部を空気導入孔１８に臨ませてケーシング７に取り付けられている。この追焚バーナ１９は、燃料を空気導入孔１８を通じて燃焼筒２内に噴射して、燃焼室３内における第１燃焼領域Ｓ１の下流側に、高い燃焼ガス温度の第２燃焼領域Ｓ２を形成させる。【００２３】
前記バーナユニット４は、旋回成分を含む予混合気流を噴射するメインバーナ２０と、このメインバーナ２０の内側に配置されたパイロットバーナ２１とを備えている。メインバーナ２０の予混合気通路２０ａの最上流端の導入口には、固定羽根からなるスワーラ２２が設けられているとともに、このスワーラ２２に、複数本のパイプからなる第１燃料供給部２３の先端の燃料噴射孔が対向している。前記スワーラ２２を通って予混合気通路２０ａに導入される燃焼用空気と第１燃料供給部２３から供給された燃料とに旋回が与えられ、この旋回により予混合気通路２０ａ内で混合が進んだ予混合気が、燃焼室３内に噴射されて、希薄燃焼する。また、パイロットバーナ２１には、第２燃料供給部２４から燃料が供給され、燃焼室３内で拡散燃焼する。【００２４】
図２は前記燃焼筒２を示す斜視図である。この燃焼筒２には、改良した冷却構造が設けられており、この冷却構造は、燃焼筒２の外周面２ｃ（周壁２ｂの外面）における圧縮空気Ａの流れ方向の下流側部分を除いた大部分、つまり点火プラグ１７の配設位置から燃焼筒２の下流端部までの部分に、燃焼筒２の径方向から見てハニカム構造の伝熱促進体３０Ａが設けられている。この伝熱促進体３０Ａは、燃焼筒２の外周面２ｃにおける高温の前記第２燃焼領域Ｓ２（図１）に対応する部分を効果的に冷却する。【００２５】
前記伝熱促進体３０Ａは、図３に示すように、燃焼筒２の外周面２ｃから突出した６つのリブ３２Ａ，３２Ｂにより正六角形のセル３１Ａを取り囲む正六角形の立壁２９Ａを形成している。各リブ３２Ａ，３２Ｂは、隣接する正六角形の立壁２９Ａのリブ３２Ａ，３２Ｂをも形成しており、これによって、多数の正六角形のセル３１Ａが連続して配置されたハニカム構造になっている。【００２６】
図４に示すように、伝熱促進体３０Ａは、正六角形のセル３１Ａの３対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点３１Ａａ，３１Ａａが燃焼筒２の外側を流れる圧縮空気Ａの流れ方向に沿って相対向する配置で設けられている。圧縮空気Ａの流れ方向は円筒状の燃焼筒２の軸心方向に合致している。したがって、伝熱促進体３０Ａは、正六角形の立壁２９Ａの各辺、つまりセル３１Ａの各辺を形成する６つのうちの４つのリブ（以下、「斜めリブ」と称する）３２Ｂのいずれもが圧縮空気Ａの流れ方向に対し斜めに交差して延び、他の２つのリブ（以下、「リブ」と称する）３２Ａが圧縮空気Ａの流れ方向と平行な縦方向Ｌに延びている。圧縮空気Ａの流れ方向からの交差角度α、つまり、流れ方向に対する迎え角αは、流れ方向の上流側の２つの斜めリブ３２Ｂが＋６０°で、流れ方向の下流側の２つのリブ３２Ｂが−６０°である。【００２７】
つぎに、前記伝熱促進体３０Ａの作用について説明する。図３に示すように、燃焼筒２の外周面２ｃに沿って流れる圧縮空気Ａは、セル３１Ａにおける圧縮空気Ａの流れ方向の上流側の斜めリブ３２Ｂを乗り越える際に、斜めリブ３２Ｂに沿って斜め方向に偏向することで旋回流Ａｒ１，Ａｒ２が発生する。この旋回流Ａｒ１，Ａｒ２により圧縮空気Ａが攪拌されて圧縮空気Ａの温度境界層が薄層化または破壊されることにより、圧縮空気Ａの対流が促進される。これにより、燃焼筒２の外周面２ｃから離れて流動する比較的温度の低い圧縮空気Ａが燃焼筒２の外周面２ｃの近傍へ巻き込まれて、燃焼筒２から圧縮空気Ａへの熱伝達が効率的に行われるから、燃焼筒２の対流冷却効果が向上する。【００２８】
セル３１Ａの前記２つの頂点３１Ａａ  ，３１Ａａ  を通る軸線ＡＸを仮定したとき、軸線ＡＸの右側の旋回流Ａｒ１は、左旋回しながら軸線ＡＸから離れる方向に進み、リブ３２Ａに達して、その内側面３２Ａａに当たり、これを効果的に冷却する。その後、旋回流Ａｒ１は、このリブ３２Ａに沿って旋回を若干弱めながら移動して、セル３１Ａにおける圧縮空気Ａの流れ方向の下流側の斜めリブ３２Ｂに当たることにより、旋回流Ａｒ１と逆方向に右旋回する逆旋回流Ａｓ１となり、軸線ＡＸに近づく方向に進む。このように旋回流Ａｒ１ ,Ａｓ１の旋回方向および進行方向が交互に反転するので、強い旋回流Ａｒ１ ,Ａｓ１が発生する。同様に軸線ＡＸの左側には、右旋回の旋回流Ａｒ２と左旋回の旋回流Ａｓ２が発生する。これら強い旋回流Ａｒ１ ,Ａｓ１，Ａｒ２，Ａｓ２により、燃焼筒２が効果的に冷却される。【００２９】
しかも、伝熱促進体３０Ａは、ハニカム構造であるから、図４の燃焼筒２の外周面２ｃにおける圧縮空気Ａの流れ方向に沿った縦方向Ｌとこれに直交する横方向Ｒ、つまり燃焼筒２の軸心方向とこれに直交する周方向のそれぞれに、伝熱促進体のリブ３２Ａ，３２Ｂが連続して存在するので、ハニカム構造の伝熱促進体３０Ａは、燃焼筒２の全体を補強して剛性を高めるストレスメンバーとしても機能する。そのため、燃焼筒２は、これの内外の温度差による熱応力と、燃焼筒２の内外に生じる圧力差とによって燃焼筒２に座屈が生じるのが効果的に抑制される。【００３０】
前記伝熱促進体３０Ａは、この実施形態のように斜めリブ３２Ｂを圧縮空気Ａの流れ方向に対して±６０°の角度αで交差する配置とすれば、ヌセルト数が最も大きくなって熱伝達率が高くなる。これは、Ｊ．Ｃ．ＨＡＮらによる「Augmented Heat transfer in rectangular channels of narrow aspect ratios with rid turbulators」（Int.Heat Mass Transfer.Vol.32,No.9,pp.1619-1630,1989）にFig.９を用いて説明されている。したがって、伝熱促進体３０Ａのセル３１Ａを正六角形にすれば、４つの斜めリブ３２Ｂの全てが圧縮空気Ａの流れ方向に対して±６０°の交差角度αに配置されるので、最も好ましいハニカム構造の伝熱促進体３０Ａとなる。正六角形を回転させて、正六角形の互いに平行なリブ３２Ａ，３２Ａを圧縮空気Ａと直交するように配置してもよい。また、セル３１Ａの形状は、正六角形に限らず、三角形、四角形、長六角形など、他の多角形としてもよい。その場合、斜めリブの圧縮空気Ａの流れ方向に対する交差角度αは、４０°〜８０°の角度範囲内に設定するのが好ましく、より好ましくは５０°〜７０°、さらに好ましくは５５°〜６５°、最も好ましくは６０°である。【００３１】
また、圧縮空気Ａによる伝熱効率を高めるためには、図５に示すリブ３２Ａ，３２Ｂの高さｅと、燃焼筒２の外周面２ｃとケーシング７の内周面との間隔ｈとの比ｅ／ｈを、０．０２〜０．０８の範囲内に設定するのが好ましく、０．０２〜０．０４ではリブの高さが低くなるので燃焼筒の構造コスト低減が図れるという利点があり、０．０６〜０．０８ではリブの高さが高くなるので燃焼筒の高剛性化が図れるという利点があり、０．０４〜０．０６では、燃焼筒の製造コスト低減及び高剛性化の両立が図れるという利点がある。なお、実施形態では、比ｅ／ｈを０．０７に設定した。ここで、リブ３２Ａ，３２Ｂの幅Ｗは高さｅに等しい。具体的には、リブ３２Ａ，３２Ｂの高さｅを１．５ｍｍに、かつ間隔ｈを２０ｍｍにそれぞれ設定した。【００３２】
圧縮空気Ａに伝熱効率の高い旋回流を効果的に発生させるためには、図４に示す斜めリブ３２Ｂの、圧縮空気Ａの流れ方向と平行な縦方向Ｌにおける配設ピッチＰと高さｅ（図５）とを適切に設定する必要がある。ここで、ハニカム構造の伝熱促進体３０Ａにおけるリブ３２Ｂの配設ピッチＰは、前記縦方向Ｌにおける、斜めリブ３２Ｂの長さ方向の中間点Ｍ１，Ｍ１の距離で表される。例えば、この配設ピッチＰが小さく、かつ斜めリブ３２Ｂの高さｅを高く設定した場合には、燃焼筒２の外周面２ｃから剥離した圧縮空気Ａが外周面２ｃに再び付着し難くなるので、燃焼筒２の対流冷却効率が低下する。配設ピッチＰと斜めリブ３２Ｂの高さｅとの比Ｐ／ｅを、６〜１４の範囲内に設定すれば、圧縮空気Ａが斜めリブ３２Ｂによって燃焼筒２の外周面２ｃから一旦剥離して旋回流Ａｒ１，Ａｒ２となったのち、下流側の斜めリブ３２Ｂに達するまでに燃焼筒２の外周面２ｃに再び接触させて、圧縮空気Ａを効果的に冷却することができる（特許文献１の段落「００１４」）。前記比Ｐ／ｅは、７〜１０がより好ましい。【００３３】
上述のように設定した伝熱促進体３０Ａによる対流冷却効果を確認するために、実施形態の伝熱促進体３０Ａを備えた平板および比較のための平滑な平板を用いて実験を行い、それぞれの外表面および内表面の温度を求めた。各平板には同一条件で、内表面側に高温ガスを、外表面側に低温空気を流した。その結果、伝熱促進体３０Ａ（α＝６０°、ｅ＝１．５ｍｍ、ｈ＝２０ｍｍ、Ｐ＝１２ｍｍ）を備えた本発明の平板は、伝熱促進体を設けていない比較例の平滑な平板に比べて、外表面で１２８℃、内表面で１０８℃の温度低下があった。一方、図１１に二点鎖線で示した圧縮空気Ａの流れ方向に直交する伝熱促進リブ５３を伝熱促進体３０Ａと同一ピッチ、および高さで外表面に設けた平板に比べて、外表面で４１℃、内表面で３６℃の温度低下があった。これにより、前記伝熱促進体３０Ａは燃焼筒２を効果的に冷却できることが確認された。【００３４】
図２に示すハニカム構造の伝熱促進体３０Ａを外周面２ｃに有する燃焼筒２は、ケミカルミーリング、機械加工、鋳造、ろう付け、溶接などによって加工することができる。ケミカルミーリングによる加工法では、具体的には、ニッケル系耐熱合金である Hastelloy−Ｘ(Haynes International.Inc.の登録商標) 、HA-230(Haynes International.Inc.の登録商標) 、In617(International Nickel Company.Inc. の登録商標) 、またはコバルト系耐熱合金であるHA-188(Haynes International.Inc.の登録商標) を素材として、燃焼筒２の所要の厚みにリブ３２Ａ，３２Ｂの高さを加算した厚みの燃焼筒を製作したのち、この燃焼筒２におけるリブ３２Ａ，３２Ｂの形成箇所にマスキングを施して、燃焼筒２の外周面２ｃにハニカム構造の伝熱促進体３０Ａを加工できる。このようなケミカルミーリングによる加工は、機械加工と比べて残留応力が無視できるほど小さいため、燃焼筒２が座屈しにくくなる。【００３５】
図６は本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃焼筒２に設けられた伝熱促進体３０Ｂを示す斜視図であり、この実施形態の伝熱促進体３０Ｂは、正六角形の立壁２９Ｂを連続させた形状において第１実施形態と同様であるが、圧縮空気Ａの流れ方向と平行な相対向する２つの辺を形成するリブ３２Ｃが、他の辺を形成する斜めリブ辺３２Ｂよりも突出高さが大きく形成された点において第１実施形態の伝熱促進体３０Ａと相違する。【００３６】
図６の伝熱促進体３０Ｂでは、第１実施形態の伝熱促進体３０Ａと同様の効果が得られるのに加えて、リブ３２Ｃに対し圧縮空気Ａの流れ方向の上流側の斜めリブ３２Ｂによって発生する圧縮空気Ａの旋回流Ａｒ１，Ａｒ２が、突出高さが大きいことから伝熱面積が広いリブ３２Ｃの内側面３２Ｃａに接触しながら流れることにより、リブ３２Ｃの冷却が促進され、これによって、燃焼筒２の対流冷却効果が一層向上する。また、燃焼筒２は、突出高さが大きいリブ３２Ｃによって高い剛性を有するので、座屈の発生が一層効果的に抑制される。この伝熱促進体３０Ｂを前述のケミカルミーリングにより製作する場合には、リブ３２Ｃと斜めリブ３２Ｂとを別個に加工するために、２回のマスキングを行う。【００３７】
図７は、本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す要部の斜視図であり、この実施形態では、燃焼筒２の外周面２ｃに第１実施形態と同様の伝熱促進体３０Ａが設けられ、この伝熱促進体３０Ａをハニカム構造に形成する正六角形のセル３１Ａの中央部に、リブ３２Ａ，３２Ｂの高さｅと同一の高さｄを有する円柱形の独立リブ３３が立設されている。この独立リブ３３はハニカム構造を形成するリブ３２Ａ，３２Ｂから分離した独立状態にある。【００３８】
この実施形態では、第１実施形態と同様の伝熱促進体３０Ａが設けられていることから、第１実施形態と同様の効果が得られ、これに加えて、第１実施形態ではハニカム構造のセル３１Ａの中央部に圧縮空気Ａの旋回流が到達し難かったが、この実施形態では、セル３１Ａの中央部において、圧縮空気Ａが独立リブ３３の後方で圧縮空気Ａの渦Ａ３３が発生し、この渦Ａ３３により圧縮空気Ａの攪拌が行われるので、燃焼筒２が場所的に均等に冷却される。また、独立リブ３３の高さｄがリブ３２Ａ，３２Ｂの高さｅと同一に設定されているので、前述のケミカルミーリングによる加工法を用いた製作に際して、１回のマスキングにより伝熱促進体３０Ａと独立リブ３３とを同時に形成することができる。但し、２回のマスキングにより加工すれば、リブ３２Ａ，３２Ｂの高さｅと異なる高さｄを有する独立リブ３３を形成することができる。また、図６の第２実施形態においても、二点鎖線で示すように、伝熱促進体３０Ｂのセル３１Ｂの中央部に、独立リブ３３を立設することができる。【００３９】
図８は本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃焼筒２の外周面２ｃに設けられた伝熱促進体３０Ｃを燃焼筒２の径方向から見た側面図である。この伝熱促進体３０Ｃは、立壁２９Ｃで囲まれたひし形のセル３１Ｃを連続させたハニカム構造になっており、四角形の２対の相対向する頂点組のうち、少なくとも１つの頂点組を形成する２つの頂点３１Ｃａ，３１Ｃａが圧縮空気Ａの流れ方向に沿って相対向する配置で燃焼筒２の外周面２ｃに設けられている。したがって、四角形の４つの辺を形成するリブはいずれも斜めリブ３２Ｄである。また、この実施形態では、４つの斜めリブ３２Ｄが圧縮空気Ａの流れ方向に対し＋６０°または−６０°の傾斜角度αに配置されている。【００４０】
この実施形態においても、伝熱促進体３０Ｃのすべてのリブ３２Ｄがいずれも圧縮空気Ａの流れ方向に対し交差しているので、すべてのリブ３２Ｄによって圧縮空気Ａに旋回流が発生して、圧縮空気Ａが十分に攪拌されるので、燃焼筒２が効率的に冷却される。【００４１】
ハニカム構造は、図９（Ａ）に示す第５実施形態および図９（Ｂ）に示す第６実施形態の平行四辺形としてもよい。図９（Ａ）の第５実施形態において、伝熱促進体３０Ｄは、立壁２９Ｄで囲まれた四辺形のセル３１Ｄを連続させたハニカム構造になっており、四角形の相対向する２辺は圧縮空気Ａの流れ方向に沿ったリブ３２Ａにより形成され、他の２辺は互いにで、かつ圧縮空気Ａの流れ方向に対して９０°未満の交差角度αで交差する斜めリブ３２Ｂにより形成されている。各セル３１Ｄは、前記縦方向Ｌに隣接するもの同士が横方向Ｒの同一位置に連続して並んでいる。横方向Ｒに隣接するセル31Ｄ同士は、圧縮空気Ａの流れ方向に対して逆方向に傾斜しており、かつ燃焼筒２の軸心方向（この例では圧縮空気Ａの流れ方向と平行な縦方向Ｌに合致）に沿って１／２ピッチずれて配列されている。図９（Ｂ）の第６実施形態においても同様に、伝熱促進体３０Ｅは、立壁２９Ｅで囲まれた四辺形のセル３１Ｅを連続させたハニカム構造になっているが、図９（Ａ）の第５実施形態とは異なり、燃焼筒２の横方向Ｒに隣接するもの同士が、燃焼筒２の縦方向Ｌの同一位置に配置されており、この縦方向Ｌに沿った配列ピッチがずれていない。【００４２】
図９（Ｃ）に示す第７実施形態では、伝熱促進体３０Ｆが、立壁２９Ｆで囲まれた折れ曲がった矩形のセル３１Ｆを圧縮空気Ａの流れと平行な縦方向Ｌおよびこれと直交する横方向Ｒに沿って連続させたハニカム構造になっている。四角形の横方向Ｒに相対向する２辺は圧縮空気Ａの流れ方向に沿ったリブ３２Ａにより形成され、縦方向Ｌに相対向する他の２辺のそれぞれは、横方向Ｒの中央部で圧縮空気Ａの上流側ＵＰへ突出するように同一方向へ折れ曲がったＶ形リブ３２Ｆにより形成されている。Ｖ形リブ３２Ｆの圧縮空気Ａに対する交差角度αはやはり９０°未満である。図９（Ａ）−（Ｃ）に示した第５−７実施形態においても、斜めリブ３２ＢまたはＶ形リブ３２Ｆ，３２Ｇが、圧縮空気Ａの流れ方向に対して９０°未満の角度で交差することで、旋回流を発生するので、対流冷却効果が向上する。【００４３】
図９（Ｄ）に示す第８実施形態の伝熱促進体３０Ｇは、立壁２９Ｆで囲まれたセル３１Ｇが、第７実施形態の矩形のセル３１Ｆを縦方向Ｌに上下逆転させた形状であり、縦方向Ｌに相対向する２辺のそれぞれが、横方向Ｒの中央部で圧縮空気Ａの下流側ＤＷへ突出するように同一方向へ折れ曲がったＶ形リブ３２Ｇにより形成されている。【００４４】
図１０は、本発明の第９実施形態に係る燃焼筒２の外周面２ｃに設けられた伝熱促進体３０Ｈを燃焼筒２の径方向から見た側面図である。この伝熱促進体３０Ｈは、立壁２９Ｈで囲まれた正三角形のセル３１Ｈを連続させたハニカム構造になっており、各三角形の１辺が圧縮空気Ａの流れと平行な縦方向Ｌに沿って延びたリブ３２Ａにより形成され、他の２辺が斜めリブ３２Ｂにより形成されている。なお、正三角形以外の三角形状でもよい。三角形はいずれの向きに配置しても、少なくとも１つの辺は、圧縮空気Ａの流れ方向に対して９０°未満の角度で交差する。これにより、少なくとも１つの辺が旋回流を発生することで、対流冷却効果が向上する。【００４５】
前記図８−図１０に示した第４−第９実施形態においても、各セル３１Ｃ−３１Ｈの中央部に、図７に示したのと同様なピン３３を設けてもよい。また、図９および図１０に示した第５−第１０実施形態において、図６に示したのと同様に、平行リブ３２Ａを斜めリブよりも突出高さの大きいものとしてもよい。【００４６】
また、前記各実施形態では、圧縮空気Ａの流れ方向が燃焼筒２の軸心方向に対して若干傾斜していてもよく、その場合、圧縮空気Ａの流れ方向と平行な縦方向Ｌおよびこれと直交する横方向Ｒは、燃焼筒２の軸心方向および周方向とそれぞれ合致しない。【００４７】
本発明は、以上の各実施形態で示した内容に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【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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【国際調査報告】
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