(57)【要約】【課題】  燃焼器出口温度が非常に高い燃焼器であっても、ＮＯｘ低減と安定燃焼を図ることができる燃焼器を実現する。【解決手段】  内筒110と尾筒130が接続されており、内筒110内には、内側スワラー140と外側スワラー150を同心配置した二重スワラー200を配置している。空気流入管162により供給された圧縮空気は、スワラーベーン142により旋回された内周側の旋回空気流Ａ11と、スワラーベーン152により旋回された外周側の旋回空気流Ａ12となる。内周側旋回空気流Ａ11には噴射孔171、172から燃料が噴射されて、リッチ混合気となり、内周側でリッチ燃焼火炎ＦＲが形成される。外周側旋回空気流Ａ12には噴射孔181、182から燃料が噴射されて、リーン混合気となり、外周側でリーン燃焼火炎ＦＬが形成される。このようにして、リッチ・リーン燃焼が可能となりＮＯｘ低減を図ることができると共に、安定燃焼が可能となる。【選択図】        図１
2006300448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されていることを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項２】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーと前記外側スワラーには、それぞれ、燃料を噴射する噴射孔が形成されていることを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項３】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記内側スワラーベーンよりも下流側の位置と、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記内側スワラーベーンよりも下流側の位置に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記外側スワラーベーンよりも下流側の位置と、前記内筒のうち空気の流れ方向に関して前記外側スワラーベーンよりも下流側の位置に配置したことを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項４】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面と、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面と、前記内筒のうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面に配置したことを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項５】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーベーンの後縁に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーベーンの後縁に配置したことを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項６】
内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーベーンの翼面に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーベーンの翼面に配置したことを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記尾筒には、尾筒の外部と尾筒の内部とを連通して尾筒の外部から尾筒の内部に空気を導くスクープを備えていることを特徴とするガスタービンの燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンの燃焼器に関し、高圧力比のガスタービンに適用して好適なものであり、安定した燃焼と窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生低減を図ることができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
発電等に用いられるガスタービンは、圧縮機、燃焼器、タービンを主要部材として構成されている。ガスタービンは複数の燃焼器を有しているものが多く、圧縮機により圧縮された空気と、燃焼器に供給された燃料を混合させ、各々の燃焼器内で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。この高温の燃焼ガスをタービンへ供給してタービンの回転駆動をしている。
【０００３】
ここで従来のガスタービンの燃焼器の一例を、図８を参照しつつ説明する。
図８に示すように、ガスタービンの燃焼器１０は、燃焼器ケーシング１１に環状に複数個配置されている（図８では１個のみ示している）。燃焼器ケーシング１１とガスタービンケーシング１２には圧縮空気が充満し、車室１３を形成する。この車室１３には、圧縮機により圧縮された空気が導入される。導入された圧縮空気は、燃焼器１０の上流部に設けられた空気流入口１４から、燃焼器１０の内部に入る。燃焼器１０の内筒１５の内部では、燃料ノズル１６から供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、尾筒１７を通ってタービン室側へ供給され、タービンロータを回転させる。
【０００４】
近年では環境規制が強化されており、ガスタービンの排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度を低減させるために種々の改良を施している。ＮＯｘ発生の低減を図ったガスタービン燃焼技術としては、いわゆるリッチ・リーン（Rich-lean）燃焼法が知られている。
【０００５】
このリッチ・リーン燃焼法では、第１の燃焼領域（例えば、図８の例では、内筒１５の内部空間のうち中央部分の領域）においては、燃料過濃状態（リッチ状態）の燃焼を行わせ、第２の燃焼領域（例えば、図８の例では、内筒１５の内部空間のうち周縁部分の領域）で燃料希薄状態（リーン状態）の燃焼を行わせる。この場合、燃焼器全体としての燃空比（リッチ状態とリーン状態を平均化した全体としての燃空比）は、ガスタービンの運転状態に応じた値となるように制御している。このようなリッチ・リーン燃焼をした場合には、リッチ燃焼領域では完全拡散燃焼（空気との予混合が全く無い状態での燃焼）となっており、リーン燃焼領域では完全予混合燃焼となっている。
【０００６】
一般的に知られているように、燃空比（当量比）とＮＯｘの発生量との関係は、図９に示すようになっており、当量比φが１のあたりで多量のＮＯｘが発生し、リーン領域（φ＜１）やリッチ領域（φ＞１）ではＮＯｘの発生量は少なくなる。リッチ・リーン燃焼法では、ＮＯｘの発生量の少ないリーン領域（φ＜１）と、同じくＮＯｘの発生量の少ないリッチ領域（φ＞１）において燃焼を行うため、全体としてＮＯｘ発生量を抑制することができるのである。
【０００７】
なお参考のために、当量比について説明をしておく。
ある空気量に対し完全燃焼し、かつ空気中酸素を１００％使用するする燃料の量ｍｆ*と、実際に与える燃料の量ｍｆとの比ｍｆ／ｍｆ*を当量比φと定義している。
そして、φ＝１を基準に、φ＜１を燃料希薄（リーン）、φ＞１を燃料過濃（リッチ）としている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６１４６５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４０５５号公報
【特許文献３】特開平７−１２３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明者は、１７００°Ｃ級の高圧力比（圧力比が２５以上）のガスタービンの開発を行っている。このような高圧力比のガスタービンでは、燃焼器に流入する空気温度が非常に高い（５００〜６００°Ｃ）。なお従来のガスタービンでは、圧力比は２０〜２１程度であり、燃焼器に流入する空気温度は４５０°Ｃ程度であった。
【００１０】
このような高圧力比のガスタービンでは、従来技術のリッチ・リーン燃焼技術をそのまま採用すると、次のような不具合が生じることが判明した。
（１）圧力比が高く空気（ガス）エネルギーが高いため、リーン燃焼を形成する予混合ノズル部分で、逆火（flush back）が非常に発生し易い。
（２）リッチ燃焼側では、当量比が１の完全拡散燃焼のため、燃焼器に流入する空気温度が非常に高い（５００〜６００°Ｃ）こととも相まって、火炎面の温度が非常に高くなり、ＮＯｘが発生し易い。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、現在開発しつつある高圧力比のガスタービンであっても、安定した燃焼とＮＯｘの低減を図ることができる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】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーと前記外側スワラーには、それぞれ、燃料を噴射する噴射孔が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記内側スワラーベーンよりも下流側の位置と、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記内側スワラーベーンよりも下流側の位置に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して前記外側スワラーベーンよりも下流側の位置と、前記内筒のうち空気の流れ方向に関して前記外側スワラーベーンよりも下流側の位置に配置したことを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面と、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーリングのうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面と、前記内筒のうち空気の流れ方向に関して最下流位置である後端面に配置したことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーベーンの後縁に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーベーンの後縁に配置したことを特徴とする。
【００１７】
また本発明の構成は、内筒と尾筒とを接続してなるガスタービンの燃焼器において、
前記内筒の内部に、
前記内筒の中心軸に対して同心状に配置された円筒状の内側スワラーリングと、この内側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の内側スワラーベーンとでなる内側スワラーと、
前記内側スワラーベーンの外周側で、且つ、前記内側スワラーリングに対して同心状に配置された円筒状の外側スワラーリングと、この外側スワラーリングの外周面に備えられた複数枚の外側スワラーベーンとでなる外側スワラーとが配置されており、
前記内側スワラーリングと前記外側スワラーリングとの間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料過濃状態の混合気とする噴射孔を、前記内側スワラーベーンの翼面に配置し、
前記外側スワラーリングと前記内筒との間を流通する空気に対して燃料を噴射することにより燃料希薄状態の混合気とする噴射孔を、前記外側スワラーベーンの翼面に配置したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の構成は、前記尾筒には、尾筒の外部と尾筒の内部とを連通して尾筒の外部から尾筒の内部に空気を導くスクープを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、内側スワラーと外側スワラーを同心状に配置した二重スワラーを、内筒の内部に配置した構成とすると共に、内周側でリッチ燃焼火炎を外周側でリーン燃焼をするようにしたので、ＮＯｘ発生の低減ができるとともに、安定した燃焼を実現することができる。
【００２０】
また更に尾筒にスクープを備えた場合には、尾筒内の高温域を良好に冷却することができ、更にＮＯｘの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１に係る燃焼器１００を、縦断面図である図１及び正面図である図２を参照しつつ説明する。この実施例１に係る燃焼器１００は、新規に開発している１７００°Ｃ級の高圧力比（圧力比が２５以上）のガスタービンに適用するものである。
【００２３】
図１及び図２に示すように、内筒１１０の後縁は、接続リング１２０を介して、尾筒１３０の前縁に接続されている。
【００２４】
内筒１１０の内部には、内側スワラー１４０と、外側スワラー１５０が配置されている。即ち、内筒１１０の中心軸を中心として、内周側の内側スワラー１４０と、外周側の外側スワラー１５０とが、同心状に配置されている。この内側スワラー１４０と外側スワラー１５０により、二重スワラー２００が形成されている。
【００２５】
内側スワラー１４０のスワラーリング１４１は、円筒状をなし、内筒１１０の中心軸に対して同心状に配置されている。この円筒状のスワラーリング１４１の外周面には、多数枚（本例では１６枚）のスワラーベーン１４２が備えられている。スワラーベーン１４２は、スワラーリング１４１の外周面の周方向に沿う等間隔位置に配置されて、スワラーリング１４１の軸方向に伸びる状態で設置されている。このスワラーベーン１４２は、内筒１１０の内部を流通する（図１では左側から右側に流通する）圧縮空気を旋回させて旋回空気流Ａ１１とする。
【００２６】
外側スワラー１５０のスワラーリング１５１は、円筒状をなし、スワラーベーン１４２の外周側で、且つ、スワラーリング１４１に対して同心状に配置されている。この円筒状のスワラーリング１５１の外周面には、多数枚（本例では２４枚）のスワラーベーン１５２が備えられている。スワラーベーン１５２は、スワラーリング１５１の外周面の周方向に沿う等間隔位置に配置されて、スワラーリング１５１の軸方向に伸びる状態で設置されている。このスワラーベーン１５２は、内筒１１０の内部を流通する（図１では左側から右側に流通する）圧縮空気を旋回させて旋回空気流Ａ１２とする。
【００２７】
外側スワラー１５０のスワラーリング１５１は、周方向に離間して配置した複数の連結部材１６０を介して、内筒１１０の内周面に接続・固定されている。また、内側スワラー１４０のスワラーリング１４１は、周方向に離間して配置した複数の連結部材１６１を介して、スワラーリング１５１の内周面に接続・固定されている。
【００２８】
このような構成になっているため、内側のスワラーリング１４１の外周面と、外側のスワラーリング１５１の内周面との間に、空気通路Ｒ１が形成される。また外側のスワラーリング１５１の外周面と内筒１１０の内周面との間に、空気通路Ｒ２が形成される。
【００２９】
内筒１１０の内部空間には空気流入管１６２を介して圧縮空気Ａが供給される。この圧縮空気Ａは、図１において左側から右側に向かって流れ（空気流入管１６２の配置位置から尾筒１３０側に向かって流れ）、内筒１１０の中において、空気通路Ｒ１を流通する圧縮空気Ａ１と、空気通路Ｒ２を流通する圧縮空気Ａ２とに分かれて流通する。
【００３０】
空気通路Ｒ１を流通する圧縮空気Ａ１は、スワラーベーン１４２により旋回されて旋回空気流Ａ１１となって、内側スワラー１４０の後縁から吹き出される。
空気通路Ｒ２を流通する圧縮空気Ａ２は、スワラーベーン１５２により旋回されて旋回空気流Ａ１２となって、外側スワラー１５０の後縁から吹き出される。
【００３１】
内側のスワラーリング１４１の後端面（スワラーリング１４１のうち空気の流れ方向に関して最下流位置）には、燃料を噴射する多数の噴射孔１７１が形成されている。この噴射孔１７１は、空気通路Ｒ１を通って吹き出されてきた旋回空気流Ａ１１に向けて燃料を吹き出す。
外側のスワラーリング１５１の後端面（スワラーリング１５１のうち空気の流れ方向に関して最下流位置）のうちの内周側には、燃料を噴射する多数の噴射孔１７２が形成されている。この噴射孔１７２は、空気通路Ｒ１を通って吹き出されてきた旋回空気流Ａ１１に向けて燃料を吹き出す。
【００３２】
外側のスワラーリング１５１の後端面のうちの外周側には、燃料を噴射する多数の噴射孔１８１が形成されている。この噴射孔１８１は、空気通路Ｒ２を通って吹き出されてきた旋回空気流Ａ１２に向けて燃料を吹き出す。
内筒１１０の後端面（内筒１１０のうち空気の流れ方向に関して最下流位置）には、燃料を噴射する多数の噴射孔１８２が形成されている。この噴射孔１８２は、空気通路Ｒ２を通って吹き出されてきた旋回空気流Ａ１２に向けて燃料を吹き出す。
【００３３】
この燃焼器１００には、図１に点線で概略的に示すように、燃料供給系統が備えられている。即ち、第１の燃料供給系統Ｌ１及びこの燃料供給系統Ｌ１から分岐した燃料供給系統Ｌ１１，Ｌ１２と、第２の燃料供給系統Ｌ２及びこの燃料供給系統Ｌ２から分岐した燃料供給系統Ｌ２１，Ｌ２２とが備えられている。
【００３４】
噴射孔１７１には、燃料供給系統Ｌ１，Ｌ１１を介して燃料が供給され、供給された燃料は噴射孔１７１から旋回空気流Ａ１１に向けて噴射される。
噴射孔１７２には、燃料供給系統Ｌ１，Ｌ１２を介して燃料が供給され、供給された燃料は噴射孔１７２から旋回空気流Ａ１１に向けて噴射される。
このとき、燃料供給系統Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１２を介して供給する燃料の量を調整して、噴射孔１７１，１７２から噴射された燃料と旋回空気流Ａ１１との混合気が、燃料過濃状態（リッチ状態）になるようにしている。例えば当量比が１．４程度になるようにしている。
【００３５】
このため、噴射孔１７１，１７２から噴射された燃料と旋回空気流Ａ１１との混合気が燃焼して生じたリッチ燃焼火炎ＦＲが、二重スワラー２００の下流で、且つ、尾筒１３０の内部空間のうちの中心（内周側）部分で燃焼する。
【００３６】
噴射孔１８１には、燃料供給系統Ｌ２，Ｌ２１を介して燃料が供給され、供給された燃料は噴射孔１８１から旋回空気流Ａ１２に向けて噴射される。
噴射孔１８２には、燃料供給系統Ｌ２，Ｌ２２を介して燃料が供給され、供給された燃料は噴射孔１８２から旋回空気流Ａ１２に向けて噴射される。
このとき、燃料供給系統Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２を介して供給する燃料の量を調整して、噴射孔１８１，１８２から噴射された燃料と旋回空気流Ａ１２との混合気が、燃料希薄状態（リーン状態）になるようにしている。例えば当量比が０．６程度になるようにしている。
【００３７】
このため、噴射孔１８１，１８２から噴射された燃料と旋回空気流Ａ１２との混合気が燃焼して生じたリーン燃焼火炎ＦＬが、二重スワラー２００の下流で、且つ、尾筒１３０の内部空間のうちの外側（外周側）部分で燃焼する。
【００３８】
なお、尾筒１３０の前側部分では、内周側のリッチ火炎ＦＲが保炎されている高温域と、外周側のリーン燃焼火炎ＦＬが保炎されている低温域に分かれているが、尾筒１３０の後側部分では、旋回空気流により高温燃焼ガスと低温燃焼ガスが混合して均一温度の燃焼ガスとなる。
【００３９】
本実施例１では、内周側で燃焼するリッチ燃焼火炎ＦＲは、当量比が１のときの拡散火炎に比べて、酸素が不足しているため、火炎面温度の低下を図ることができ、これによりリッチ燃焼側でのＮＯｘの発生を低減することができる。また外周側で燃焼するリーン燃焼火炎ＦＬは、燃料が少なく燃料ガス温度が低いため、ＮＯｘの発生が少ない。
このように、リーン領域とリッチ領域で燃焼を行うため、全体として、ＮＯｘの発生を低減することができる（図９参照）。
【００４０】
また本実施例１では、二重スワラー２００の後縁、具体的にはスワラーリング１４１，１５１，内筒１１０の後端面から燃料の噴射をしているため、燃料の噴射位置と火炎ＦＲ，ＦＬとの距離が近くなる。このように、燃料噴射位置と火炎ＦＲ，ＦＬとの距離が近いため、燃焼振動の発生を抑制することができ、安定した燃焼を行うことができる。
【００４１】
更に本実施例１では、空気と燃料の混合は、二重スワラー２００の下流、つまり尾筒１３０内で行うため、逆火の防止を図ることができ、特にリーン燃焼火炎ＦＬの逆火を防止することができる。
【００４２】
なお実施例１では、スワラーリング１４１，１５１及び内筒１１０の後端面に、それぞれ噴射孔１７１，１７２，１８１，１８２を形成しているが、噴射孔１７１，１７２，１８１，１８２の形成位置は後端面に限らず、空気の流れ方向に関してスワラーベーン１４２，１５２よりも下流側（図１では右側）であって、旋回空気流Ａ１１，Ａ１２に向けて燃料を噴射することができる位置であれば、どのような位置であってもよい。
【００４３】
更に、逆火の問題がなければ、予混合を促進させるために、空気の流れ方向に関してスワラーベーン１４２，１５２よりも上流側に、噴射孔を配置することも可能である。
【実施例２】
【００４４】
次に本発明の実施例２について、縦断面図である図３及びスワラーベーン１４２（またはスワラーベーン１５２）の断面図である図４を参照して説明する。なお、実施例１と同様な構成部分については説明を省略し、実施例１とは異なる部分を中心に説明をする。
【００４５】
実施例２では、内側スワラー１４０の各スワラーベーン１４２の後縁に噴射孔１７３を形成し、外側スワラー１５０の各スワラーベーン１５２の後縁に噴射孔１８３を形成している。
【００４６】
噴射孔１７３には燃料供給系統Ｌ１により燃料を供給し、噴射孔１８３には燃料供給系統Ｌ２により燃料を供給している。実施例２では、実施例１に比べて、燃料供給系統が少なくなる。つまり実施例１では分岐した燃料供給系統Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２が必要であったが、実施例２ではかかる分岐した燃料供給系統は不要になり、その分だけ燃料供給系統の構成を簡略化することができる。
【００４７】
噴射孔１７３から噴射された燃料は旋回空気流Ａ１１と混合し、噴射孔１８３から噴射された燃料は旋回空気流Ａ１２と混合する。このとき、燃料噴射は、旋回空気流Ａ１１，Ａ１２の流れ方向に沿い行うため、負荷変動に伴い燃空比を変化させた場合であっても、下流域での燃料の濃度分布の変化が少なくなり、燃空比を変化させた場合でも良好な燃焼を維持することができる。
【００４８】
また、スワラーベーン１４２，１５２の下流には後流（wake）が発生するが、この乱流である後流によっても、燃料と旋回空気流Ａ１１，Ａ１２との混合が促進され、良好な混合となる。つまり、旋回流と後流との相互作用により、燃料と旋回空気流Ａ１１，Ａ１２との混合がより良好になり、安定した燃焼を実現することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に本発明の実施例３について、縦断面図である図５及びスワラーベーン１４２（またはスワラーベーン１５２）の断面図である図６を参照して説明する。
実施例３は実施例２の変形例であるので、実施例２と異なる部分についてのみ説明する。
【００５０】
実施例２では各スワラーベーン１４２，１５２の後縁に噴射孔１７３，１８３を形成していたが、実施例３では、各スワラーベーン１４２，１５２の側面（翼面）に噴射孔１７４，１８４を形成している。
【００５１】
噴射孔１７４，１８４から噴射する燃料の噴射方向は、旋回空気流Ａ１１，Ａ１２の流れ方向に交差する（ほぼ直交する）方向であるため、噴射された燃料と旋回空気流Ａ１１，Ａ１２との混合がより促進される。このため燃料と空気が混合した予混合気となり、この予混合気が尾筒１３０にて良好に燃焼する。
【実施例４】
【００５２】
次に本発明の実施例４について、縦断面図である図７を参照して説明する。なお、実施例１と同様な構成部分については説明を省略し、実施例１とは異なる部分を中心に説明をする。
【００５３】
実施例４では、尾筒１３０の周方向に沿う複数箇所に、スクープ（円筒部材）３００を設置している。これら複数（例えば３〜８個）のスクープ３００は、それぞれ、尾筒１３０の内部空間と外部空間とを連通している。このため、各スクープ３００を通して、尾筒１３０の外周側の低温（例えば５００〜６００°Ｃ程度）の空気が、尾筒１３０の内部空間の中心軸部分に向けて供給される。このため尾筒１３０の内部空間の中心軸部分にあるリッチ燃焼している高温領域（例えば温度が２０００°Ｃの領域）の温度が、流入してきた低温（例えば５００〜６００°Ｃ程度）の空気ａにより一気に温度低下し（クエンチ状態となり）、ＮＯｘの生成を抑制する。
【００５４】
このように低温の空気ａを、スクープ３００を介して尾筒１３０の内部に流入させることにより高温領域を一気に冷却するため、ＮＯｘの生成をより効率的に抑制することができる。
【００５５】
なお図３に示す実施例２や、図５に示す実施例３においても、図７に示す実施例４と同様なスクープを取り付けるようにしてもよい。この場合には、実施例４と同様にＮＯｘの生成をより効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１に係る燃焼器を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る燃焼器を示す正面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る燃焼器を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る燃焼器のスワラーベーンを示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る燃焼器を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る燃焼器のスワラーベーンを示す断面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る燃焼器を示す縦断面図である。
【図８】従来の燃焼を示す構成図である。
【図９】当量比とＮＯｘ発生量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  燃焼器
１１  燃焼器ケーシング
１２  ガスタービンケーシング
１３  車室
１４  空気流入口
１５  内筒
１６  燃料ノズル
１７  尾筒
１００  燃焼器
１１０  内筒
１２０  接続リング
１３０  尾筒
１４０  内側スワラー
１５０  外側スワラー
１４１，１５１  スワラーリング
１４２，１５２  スワラーベーン
１６０，１６１  連結部材
１６２  空気流入管
１７１，１７２，１７３，１７４  噴射孔
１８１，１８２，１８３，１８４  噴射孔
２００  二重スワラー
３００  スクープ
Ａ，Ａ１，Ａ２  圧縮空気
Ａ１１，Ａ１２  旋回空気流
Ｒ１，Ｒ２  空気通路
ＦＲ  リッチ燃焼火炎
ＲＬ  リーン燃焼火炎
【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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