(57)【要約】      （修正有）【課題】パージ空気の総量を削減することが可能なガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置を提供する。【解決手段】ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置であって、ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含む。2018159533.tif 000022（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）【選択図】図２Ａ
2018159533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置であって、
前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、
前記複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含むことを特徴とするガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
2018159533.tif 000018
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）
【請求項２】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置であって、
前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、
前記複数の共鳴室は、下記式（Ｂ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含むことを特徴とするガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
2018159533.tif 000019
（但し、Ｒｉは、ｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室と前記ガス流路とを隔てる壁部の前記音響孔による開口率である。）
【請求項３】
前記ｎ個の関連共鳴室は、最大吸音率に対応するピーク周波数がほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項４】
前記ｎ個の関連共鳴室は、前記ガス流路と各関連共鳴室とを隔てる壁部の前記音響孔による開口率がほぼ同じであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項５】
前記ガス流路に前記音響孔を介して連通する内部空間を画定するハウジングと、
前記ガスタービン燃焼器の軸方向において、前記ハウジングの前記内部空間を前記ｎ個の関連共鳴室に仕切る少なくとも一つの隔壁部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項６】
前記ｎ個の関連共鳴室は、
前記ガスタービン燃焼器の運転時において第１内圧を有する第１共鳴室と、
前記第１共鳴室の下流側に設けられ、前記ガスタービン燃焼器の運転時において前記第１内圧よりも低い第２内圧を有する第２共鳴室と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項７】
前記ｎ個の関連共鳴室は、
内部に気体を導入する第一気体導入手段が設けられた第１共鳴室と、
内部に気体を導入する第二気体導入手段が設けられ、前記第１共鳴室の下流側に設けられた第２共鳴室と、を含み、
第一気体導入手段は第二気体導入手段に比べ、単位面積当たりの個数密度又は導入面積の少なくとも一方が大きいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項８】
前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングには、第一気体導入手段または第二気体導入手段としてパージ空気孔が設けられており、
前記第１共鳴室の前記パージ空気孔は、前記第２共鳴室の前記パージ空気孔に比べて、単位面積当たりの個数密度又は開口面積の少なくとも一方が大きいことを特徴とする請求項７に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項９】
前記関連共鳴室の各々には、第一気体導入手段または第二気体導入手段として前記ガスタービン燃焼器の燃焼筒に設けられた冷却空気流路が連通しており、
前記第１共鳴室に連通する前記冷却空気流路の本数又は流路断面積の少なくとも一方が、前記第２共鳴室に連通する前記冷却空気流路の本数又は流路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項７又は８に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項１０】
前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングは、下記式（Ｃ）を満たすよう構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
2018159533.tif 000020
（但し、Ｈｉは、ｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室におけるハウジングの高さである。）
【請求項１１】
前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングの高さは、ほぼ同じであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項１２】
前記ｎ個の関連共鳴室のうち少なくとも最上流側に位置する最上流側共鳴室の前記軸方向における幅は、前記ｎ個の関連共鳴室のうち前記最上流側共鳴室の下流側に隣接する後続共鳴室の前記軸方向における幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【請求項１３】
燃焼筒と、
前記燃焼筒に取り付けられる請求項１乃至１２の何れか１項に記載の共鳴吸音装置と、
を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１４】
圧縮機と、
前記圧縮機で生成された圧縮空気により燃料を燃焼させるように構成された請求項１３に記載の燃焼器と、
前記燃焼器により生成された燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項１５】
ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室に対してパージ空気を供給するステップを備え、
前記複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含み、
前記パージ空気を供給するステップでは、前記ｎ個の関連共鳴室の内圧が異なるように前記パージ空気の供給量が設定されることを特徴とするガスタービンの運転方法。
2018159533.tif 000021
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）
【請求項１６】
前記パージ空気を供給するステップでは、前記ｎ個の関連共鳴室のうち第１共鳴室の第１内圧よりも、前記ｎ個の関連共鳴室のうち前記第１共鳴室の下流側に位置する第２共鳴室の第２内圧が低くなるように、前記関連共鳴室の各々への前記パージ空気の前記供給量が設定されることを特徴とする請求項１５に記載のガスタービンの運転方法。
【請求項１７】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置の設計方法であって、
既存の共鳴吸音装置のハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁を追加するステップ
を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置の設計方法。
【請求項１８】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置であって、
前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通する内部空間を形成するハウジングと、
前記ハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁と、を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置並びにこれを備えたガスタービン燃焼器及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置では、特許文献１に記載されるように、ガスタービン燃焼器の軸方向においてピーク周波数が異なる複数の共鳴室が並べて配置される場合があった。これら複数の共鳴室は、典型的には、広範な周波数の燃焼振動を低減するために、ピーク周波数が大きく異なるような音響特性を持つものとして設計される（例えば、２つの共鳴室のピーク周波数比が２〜４程度に設定される）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１―１７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガス流路から吸音装置の共鳴室内への高温ガスの流入（逆流）が発生すると、ガスタービン燃焼器を損傷する恐れがあることから、共鳴室の圧力は、通常、ガス流路の壁面近傍の静圧よりも高く設定され、ガス流路からの高温ガスの吸音装置内への流入を抑制するようになっている。
【０００５】
本発明者らの鋭意検討の結果、典型的な１個の吸音装置が占める軸方向位置範囲において、ガスタービン燃焼器の軸方向位置に依存してガス流路の壁面近傍における静圧が有意に変化することが明らかになった。また、かかる知見から、一部の共鳴室については、高温ガスの逆流を阻止するという目的からみて過剰なパージ空気量を消費しており、このことがパージ空気量の総量の削減の障壁になっていることが明らかになった。
【０００６】
特に、ガスタービン燃焼器で燃焼される燃焼用空気と共通の空気供給系統からパージ空気を共鳴室に供給する場合には、共鳴室にパージ空気を過剰に供給すると、その分、ガスタービン燃焼器で燃焼される燃焼用空気の量が減少して、燃焼ガスの温度が高くなり、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が増加してしまうといった問題点がある。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、パージ空気の総量を削減することが可能なガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置並びにこれを備えたガスタービン燃焼器及びガスタービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置は、前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、前記複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含む。
2018159533.tif 000003
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）
【０００９】
上記（１）の構成によれば、ピーク周波数が同程度
2018159533.tif 000004
の複数の関連共鳴室を軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、
前記複数の共鳴室は、下記式（Ｂ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含む。
2018159533.tif 000005
（但し、Ｒｉは、ｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室と前記ガス流路とを隔てる壁部の前記音響孔による開口率である。）
【００１１】
上記（２）の構成によれば、開口率が同程度
2018159533.tif 000006
の複数の関連共鳴室を軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ｎ個の関連共鳴室は、最大吸音率に対応するピーク周波数がほぼ同じである。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、ピーク周波数が同程度の複数の関連共鳴室を軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ｎ個の関連共鳴室は、前記ガス流路と各関連共鳴室とを隔てる壁部の前記音響孔による開口率がほぼ同じである。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、開口率が同程度の複数の関連共鳴室を軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ガス流路に前記音響孔を介して連通する内部空間を画定するハウジングと、前記ガスタービン燃焼器の軸方向において、前記ハウジングの前記内部空間を前記ｎ個の関連共鳴室に仕切る少なくとも一つの隔壁部と、をさらに備える。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、ガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて隔壁部の位置を適切に決定することで、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制しながら、各関連共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ｎ個の関連共鳴室は、前記ガスタービン燃焼器の運転時において第１内圧を有する第１共鳴室と、前記第１共鳴室の下流側に設けられ、前記ガスタービン燃焼器の運転時において前記第１内圧よりも低い第２内圧を有する第２共鳴室と、を含む。
【００１９】
本発明者らが、ガス流路の壁面近傍における静圧分布について鋭意検討した結果、ガス流路の下流側に向うにつれて、ガス流路の壁面近傍における静圧が低下する傾向を見出した。
【００２０】
上記（６）の構成は本発明者らによる上記知見に基づくものであり、第１共鳴室の第１内圧よりも、下流側に位置する第２共鳴室の第２内圧を低く設定することで、第１共鳴室及び第２共鳴室への高温ガスの逆流を抑制しながら、第１共鳴室及び第２共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００２１】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ｎ個の関連共鳴室は、内部に気体を導入する第一気体導入手段が設けられた第１共鳴室と、内部に気体を導入する第二気体導入手段が設けられ、前記第１共鳴室の下流側に設けられた第２共鳴室と、を含み、第一気体導入手段は第二気体導入手段に比べ、単位面積当たりの個数密度又は導入面積の少なくとも一方が大きい。
【００２２】
上記（７）の構成によれば、第１共鳴室の第一気体導入手段の個数密度又は導入面積の少なくとも一方を第２共鳴室の第二気体導入手段の個数密度又は導入面積よりも大きく設定することで、第２共鳴室の内圧を第１共鳴室の内圧よりも低くし、各共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００２３】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングには、第一気体導入手段または第二気体導入手段としてパージ空気孔が設けられており、前記第１共鳴室の前記パージ空気孔は、前記第２共鳴室の前記パージ空気孔に比べて、単位面積当たりの個数密度又は開口面積の少なくとも一方が大きい。
【００２４】
上記（８）の構成によれば、第１共鳴室のパージ空気孔の個数密度又は開口面積の少なくとも一方を第２共鳴室のパージ空気孔の個数密度又は開口面積よりも大きく設定することで、第２共鳴室の内圧を第１共鳴室の内圧よりも低くし、各共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００２５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記関連共鳴室の各々には、第一気体導入手段または第二気体導入手段として前記ガスタービン燃焼器の燃焼筒に設けられた冷却空気流路が連通しており、前記第１共鳴室に連通する前記冷却空気流路の本数又は流路断面積の少なくとも一方が、前記第２共鳴室に連通する前記冷却空気流路の本数又は流路断面積よりも大きい。
【００２６】
上記（５）の構成によれば、第１共鳴室に連通する冷却空気流路の本数又は流路断面積を、第２共鳴室に連通する冷却空気流路の本数又は流路断面積よりも大きく設定することで、第２共鳴室の内圧を第１共鳴室の内圧よりも低くし、第１共鳴室及び第２共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００２７】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングは、下記式（Ｃ）を満たすよう構成される。
2018159533.tif 000007
（但し、Ｈｉは、ｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室におけるハウジングの高さである。）
【００２８】
上記（１０）の構成によれば、軸方向に並べて互いに独立して設けられる複数の関連共鳴室の音響特性を同程度に設定することができる。このため、ガス流路の壁面近傍における静圧分布に応じて各関連共鳴室の内圧を互いに独立して設定することにより、パージ空気の適正な分配を可能としながら、複数の関連共鳴室が占める軸方向位置範囲に適した音響減衰機能を実現することができる。
【００２９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記関連共鳴室の各々を形成するハウジングの高さは、ほぼ同じである。
【００３０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置において、前記ｎ個の関連共鳴室のうち少なくとも最上流側に位置する最上流側共鳴室の前記軸方向における幅は、前記ｎ個の関連共鳴室のうち前記最上流側共鳴室の下流側に隣接する後続共鳴室の前記軸方向における幅よりも大きい。
【００３１】
典型的な吸音装置は、燃焼振動を効果的に抑制する観点から、ガスタービン燃焼器の火炎に対応する軸方向位置に設けられる。
【００３２】
ここで、本発明者らの鋭意検討の結果、ガス流路の壁面近傍の静圧分布は、最上流側の共鳴室が占める軸方向位置範囲においてピークを有する傾向があることが明らかになった。ガス流路の壁面近傍の静圧が、最上流側の共鳴室の軸方向位置へと下流側に向かって増加する理由は、ガス流路内の未燃ガス流れが持つスワール成分に起因してガス流路の壁面に未燃ガスが遠心力により押し付けられるためであると考えられる。一方、ガス流路の壁面近傍の静圧が、最上流側共鳴室の軸方向位置から下流側に向かって減少するのは、燃焼反応の進行に伴う燃焼ガスの膨張作用に基づくと考えられる。
【００３３】
上記（１２）の構成は、本発明者らが見出したガス流路の壁面近傍の静圧分布の上記傾向を踏まえたものであり、最上流側共鳴室の軸方向幅を後続共鳴室の軸方向幅よりも大きく設定することで、各共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を適正に分配可能となる。
【００３４】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、燃焼筒と、前記燃焼筒に取り付けられる上記（１）乃至（１２）の何れか一項に記載の共鳴吸音装置と、を備える。
【００３５】
上記（１３）に記載のガスタービン燃焼器によれば、上記（１）乃至（１２）の何れか一項に記載の共鳴吸音装置を備えるため、パージ空気の総量を削減することができる。
【００３６】
（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で生成された圧縮空気により燃料を燃焼させるように構成された上記（１３）に記載の燃焼器と、前記燃焼器により生成された燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、を備える。
【００３７】
上記（１４）に記載のガスタービンによれば、上記（１３）に記載の燃焼器を備えるため、パージ空気の総量を削減することができる。
【００３８】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの運転方法は、ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、前記ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室に対してパージ空気を供給するステップを備え、前記複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含み、前記パージ空気を供給するステップでは、前記ｎ個の関連共鳴室の内圧が異なるように前記パージ空気の供給量が設定される。
2018159533.tif 000008
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）
【００３９】
ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置では、ガスタービン燃焼器の軸方向においてピーク周波数が異なる複数の共鳴室が並べて配置される場合があった。これら複数の共鳴室は、典型的には、広範な周波数の燃焼振動を低減するために、ピーク周波数が大きく異なるような音響特性を持つものとして設計される（例えば、２つの共鳴室のピーク周波数比が２〜４程度に設定される）。
【００４０】
本発明者らの鋭意検討の結果、典型的な１個の吸音装置が占める軸方向位置範囲において、ガスタービン燃焼器の軸方向位置に依存してガス流路の壁面近傍における静圧が有意に変化することが明らかになった。また、かかる知見から、一部の共鳴室については、高温ガスの逆流を阻止するという目的からみて過剰なパージ空気量を消費しており、このことがパージ空気量の総量の削減の障壁になっていることが明らかになった。
【００４１】
この点、上記（１５）のガスタービンの運転方法によれば、ピーク周波数が同程度
2018159533.tif 000009
の複数の関連共鳴室が軸方向に並べて互いに独立して設けている状態において、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各共鳴室の内圧が異なるように複数の関連共鳴室に対するパージ空気の供給量が設定される。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００４２】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）に記載のガスタービンの運転方法において、前記パージ空気を供給するステップでは、前記ｎ個の関連共鳴室のうち第１共鳴室の第１内圧よりも、前記ｎ個の関連共鳴室のうち前記第１共鳴室の下流側に位置する第２共鳴室の第２内圧が低くなるように、前記関連共鳴室の各々への前記パージ空気の前記供給量が設定される。
【００４３】
本発明者らが、ガス流路の壁面近傍における静圧分布について鋭意検討した結果、ガス流路の下流側に向うにつれて、ガス流路の壁面近傍における静圧が低下する傾向を見出した。
【００４４】
上記（１７）に記載のガスタービンの運転方法は、本発明者らによる上記知見に基づくものであり、第１共鳴室の第１内圧よりも、下流側に位置する第２共鳴室の第２内圧を低く設定することで、各共鳴室への高温ガスの逆流を抑制しながら、各共鳴室へのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００４５】
（１７）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置の設計方法は、ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置の設計方法であって、既存の共鳴吸音装置のハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁を追加するステップを備える。
【００４６】
本発明者らの鋭意検討の結果、典型的な１個の吸音装置が占める軸方向位置範囲において、ガスタービン燃焼器の軸方向位置に依存してガス流路の壁面近傍における静圧が有意に変化することが明らかになった。また、かかる知見から、一部の共鳴室については、高温ガスの逆流を阻止するという目的からみて過剰なパージ空気量を消費しており、このことがパージ空気量の総量の削減の障壁になっていることが明らかになった。
【００４７】
この点、上記（１７）ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置の設計方法によれば、既存の共鳴吸音装置のハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁を追加することにより、各共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して各共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配可能とし、パージ空気の総量を削減できるガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置を設計することができる。
【００４８】
（１８）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置は、前記ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通する内部空間を形成するハウジングと、前記ハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁と、を備える。
【００４９】
本発明者らの鋭意検討の結果、典型的な１個の吸音装置が占める軸方向位置範囲において、ガスタービン燃焼器の軸方向位置に依存してガス流路の壁面近傍における静圧が有意に変化することが明らかになった。また、かかる知見から、一部の共鳴室については、高温ガスの逆流を阻止するという目的からみて過剰なパージ空気量を消費しており、このことがパージ空気量の総量の削減の障壁になっていることが明らかになった。
【００５０】
この点、上記（１８）ガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置によれば、既存の共鳴吸音装置のハウジングの内部空間を前記ガスタービン燃焼器の軸方向において複数の共鳴室に分割するための隔壁を備えることにより、各共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して各共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配可能とし、パージ空気の総量を削減できるガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置を設計することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、パージ空気の総量を削減することが可能なガスタービン燃焼器の共鳴吸音装置並びにこれを備えたガスタービン燃焼器及びガスタービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施形態に係るガスタービン２の回転軸線に沿った概略断面図である。
【図２Ａ】一実施形態に係るガスタービン燃焼器６の部分構成を示す軸方向に沿った概略断面図である。
【図２Ｂ】燃焼筒１２の部分構成を示す展開図である。
【図３】複数の共鳴室２２（２２Ａ，２２Ｂ）の各々における周波数Ｆと吸音率Ｃとの関係を示す吸音特性を示す図である。
【図４】一実施形態に係るガスタービン燃焼器６の部分構成を示す軸方向に沿った概略断面図である。
【図５Ａ】ガス流路１８の壁面１９（燃焼筒１２の内周面）近傍における、軸方向位置に対する静圧の分布を示す図である。
【図５Ｂ】共鳴吸音装置１４とバーナ１０からの火炎αとの位置関係を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００５４】
図１は、一実施形態に係るガスタービン２の回転軸線に沿った概略断面図である。
図１に示すように、ガスタービン２は、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機４と、圧縮機４で生成された圧縮空気により不図示の燃料供給源からの燃料を燃焼させるように構成されたガスタービン燃焼器６と、ガスタービン燃焼器６により生成された燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン８と、を備える。
【００５５】
ガスタービン燃焼器６は、燃料を噴射するノズル１０と、ノズル１０から噴射された燃料が内部で燃焼される燃焼筒１２と、燃焼筒１２に取り付けられる共鳴吸音装置１４と、燃焼筒１２で生成した燃焼ガスをタービン８側に導く尾筒１６と、を含む。
【００５６】
以下では、ガスタービン燃焼器６の軸方向（燃焼筒１２の軸方向）を単に「軸方向」といい、ガスタービン燃焼器６の周方向（燃焼筒１２の周方向）を単に「周方向」といい、ガスタービン燃焼器６の径方向（燃焼筒１２の径方向）を単に「径方向」ということとする。また、軸方向における燃焼ガス流れの上流側を単に「上流側」ということとし、軸方向における燃焼ガス流れの下流側を単に「下流側」ということとする。
【００５７】
図２Ａは、一実施形態に係るガスタービン燃焼器６の部分構成を示す軸方向に沿った概略断面図である。図２Ｂは、燃焼筒１２の部分構成を示す周方向の展開図である。
図２Ａに示すように、共鳴吸音装置１４は、ガスタービン燃焼器６のガス流路１８に音響孔２０を介して連通するように、軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）を備える。複数の共鳴室２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、軸方向に沿って上流側から順に隣接して配列される。
【００５８】
図３は、複数の共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）の各々における周波数Ｆと吸音率Ｃとの関係を示す吸音特性を示す図である。
【００５９】
一実施形態では、例えば図２Ａ及び図３に示すように、複数の共鳴室２２は、下記式（Ａ１）を各々が満たすｎ個（図示する形態では２個）の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂを含む。
2018159533.tif 000010
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｕｉはｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのうちｉ番目の上流側関連共鳴室２２の最大吸音率Ｃｕｍａｘに対応するピーク周波数である。）
【００６０】
上記式（Ａ１）を換言すれば、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの各々における最大吸音率Ｃｕｍａｘに対応するピーク周波数Ｆｕｉは、ｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのピーク周波数Ｆｕｉの平均値をＦｕａｖｅとすると、０．９×Ｆｕａｖｅ≦Ｆｕｉ≦１．１×Ｆｕａｖｅを満たす。すなわち、複数の共鳴室２２は、ピーク周波数Ｆｕｉが同程度の複数の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂを含む。
【００６１】
かかる構成によれば、ピーク周波数Ｆｕｉが同程度の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂを軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの軸方向位置におけるガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて各上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、ガス流路１８から上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂへの高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気（気体）を上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂへ分配することで、複数の共鳴室２２へのパージ空気の総量を削減することができる。また、ガスタービン燃焼器６で燃焼される燃焼用空気と共通の空気供給系統からパージ空気を各共鳴室２２に供給する場合において、ガスタービン燃焼器６で燃焼される燃焼用空気の量の減少を抑制することができるため、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量の増加を抑制できる。
【００６２】
一実施形態では、例えば図２Ａに示すように、ガス流路１８に音響孔２０を介して連通する内部空間２４を画定するハウジング２６と、ハウジング２６の内部空間２４を軸方向においてｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂに仕切る少なくとも一つの隔壁部２８とを備える。
【００６３】
かかる構成によれば、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて隔壁部２８の位置を適切に決定することで、各上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂへの高温ガスの逆流を抑制しながら、各上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂへのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００６４】
一実施形態では、例えば図２Ａに示すように、複数の共鳴室２２は、下記式（Ａ２）を各々が満たすｎ個（図示する形態では２個）の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄを含む。
2018159533.tif 000011
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｄｉはｎ個の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄのうちｉ番目の上流側関連共鳴室の最大吸音率Ｃｄｍａｘに対応するピーク周波数である。）
【００６５】
上記式（Ａ２）を換言すれば、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの各々における最大吸音率Ｃｄｍａｘに対応するピーク周波数Ｆｄｉは、ｎ個の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄのピーク周波数Ｆｄｉの平均値をＦｄａｖｅとすると、０．９×Ｆｄａｖｅ≦Ｆｄｉ≦１．１×Ｆｄａｖｅを満たす。すなわち、複数の共鳴室２２は、ピーク周波数Ｆｄｉが同程度の複数の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄを含む。
【００６６】
かかる構成によれば、ピーク周波数Ｆｄｉが同程度の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄを軸方向に並べて互いに独立して設けたので、各下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの軸方向位置におけるガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて各上流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、ガス流路１８から各下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄへの高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を各下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄへ分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００６７】
このように、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、ガス流路１８から各共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内で各共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）にパージ空気を適切に分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【００６８】
一実施形態では、例えば図２Ａに示すように、ガス流路１８に音響孔２０を介して連通する内部空間３０を画定するハウジング３２と、ハウジング３２の内部空間３０を軸方向においてｎ個の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄに仕切る少なくとも一つの隔壁部３４とを備える。
【００６９】
かかる構成によれば、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて隔壁部３４の軸方向位置を適切に決定することで、各下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄへの高温ガスの逆流を抑制しながら、各下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄへのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００７０】
一実施形態では、例えば図２Ａ及び図２Ｂにおいて、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの各々における音響孔２０は、下記式（Ｂ１）を満たすよう構成される。
2018159533.tif 000012
但し、Ｒｕｉは、ｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのうちｉ番目の上流側関連共鳴室２２とガス流路１８とを隔てる壁部４４Ａ又は壁部４４Ｂの開口率である。なお、開口率とは、対象壁部の面積に対する開口面積の割合を意味する。
【００７１】
また、例えば図４において、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの各々を形成するハウジング２６は、下記式（Ｃ１）を満たすよう構成される。
2018159533.tif 000013
但し、Ｈｕｉは、ｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのうちｉ番目の上流側関連共鳴室２２におけるハウジング２６の径方向高さである。
【００７２】
かかる構成によれば、軸方向に並べて互いに独立して設けられる複数の関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの音響特性を同程度に設定することができる。このため、ガス流路１８の壁面１９近傍における静圧分布に応じて各関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの内圧を互いに独立して設定することにより、パージ空気の適正な分配を可能としながら、複数の関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂが占める軸方向位置範囲に適した音響減衰機能を実現することができる。
【００７３】
一実施形態では、例えば図２Ａ及び図２Ｂにおいて、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの各々における音響孔２０は、下記式（Ｂ２）を満たすよう構成される。
2018159533.tif 000014
但し、Ｒｄｉは、ｎ個の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄのうちｉ番目の下流側関連共鳴室２２とガス流路１８とを隔てる壁部４４Ｃ又は壁部４４Ｄの開口率である。
【００７４】
また、例えば図４において、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの各々を形成するハウジング３２は、下記式（Ｃ２）を満たすよう構成される。
2018159533.tif 000015
但し、Ｈｄｉは、ｎ個の下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄのうちｉ番目の下流側関連共鳴室におけるハウジング３２の径方向高さである。
【００７５】
かかる構成によれば、軸方向に並べて互いに独立して設けられる複数の関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの音響特性を同程度に設定することができる。このため、ガス流路１８の壁面１９近傍における静圧分布に応じて各関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの内圧を互いに独立して設定することにより、パージ空気の適正な分配を可能としながら、複数の関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄが占める軸方向位置範囲に適した音響減衰機能を実現することができる。
【００７６】
一実施形態では、例えば図４において、ガスタービン燃焼器６の運転時における上流側関連共鳴室２２Ａの内圧をＰＡ、ガスタービン燃焼器６の運転時における上流側関連共鳴室２２Ｂの内圧をＰＢ、ガスタービン燃焼器６の運転時における下流側関連共鳴室２２Ｃの内圧をＰＣ、ガスタービン燃焼器６の運転時における下流側関連共鳴室２２Ｄの内圧をＰＤとすると、ＰＡ＞ＰＢ＞ＰＣ＞ＰＤを満たす。
【００７７】
図５Ａは、ガス流路１８の壁面１９（燃焼筒１２の内周面）近傍における、軸方向位置に対する静圧の分布を示す図である。
本発明者らが、ガス流路１８の壁面１９（燃焼筒１２の内周面）近傍における静圧分布について鋭意検討した結果、図５Ａに示すように、ガス流路１８の下流側に向うにつれて、ガス流路１８の壁面１９近傍における静圧が低下する傾向を見出した。
【００７８】
上記構成は本発明者らによる上記知見に基づくものであり、ＰＡ＞ＰＢ＞ＰＣ＞ＰＤを満たすことで、各共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）への高温ガスの逆流を抑制しながら、各共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）へのパージ空気の分配量を適正化することができる。これにより、パージ空気の総量を削減することができる。
【００７９】
一実施形態では、図４に示すように、ｎ個の上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのうち少なくとも最上流側に位置する最上流側共鳴室２２Ａの軸方向における幅ＷＡは、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂのうち最上流側共鳴室２２Ａの下流側に隣接する後続共鳴室２２Ｂの軸方向における幅ＷＢよりも大きい。
【００８０】
図５Ｂに示すように、共鳴吸音装置１４は、燃焼振動を効果的に抑制する観点から、ガスタービン燃焼器６の火炎αに対応する軸方向位置に設けられる。ここで、本発明者らの鋭意検討の結果、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布は、最上流側共鳴室２２Ａが占める軸方向位置範囲の位置Ｅ近傍にてピーク圧Ｐｍａｘを有する傾向があることが明らかになった。ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧が、最上流側共鳴室２２Ａの軸方向位置Ｅへと下流側に向かうにつれて増加する理由は、ガス流路１８内の未燃ガス流れが持つスワール成分に起因してガス流路１８の壁面１９に未燃ガスが遠心力により押し付けられるためであると考えられる。一方、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧が、最上流側共鳴室２２Ａの軸方向位置から下流側に向かって減少するのは、燃焼反応の進行に伴う燃焼ガスの膨張作用に基づくと考えられる。
【００８１】
上記構成は、本発明者らが見出したガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布の上記傾向を踏まえたものであり、最上流側共鳴室２２Ａの軸方向幅ＷＡを後続共鳴室２２Ｂの軸方向幅よりも大きく設定することで、各共鳴室２２への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を適正に分配可能となる。
【００８２】
一実施形態では、図４に示すように、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの各々を形成するハウジング２６には、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂにパージ空気を導入するためのパージ空気孔３６（第一気体導入手段）が設けられており、上流側関連共鳴室２２Ａのパージ空気孔３６は、上流側関連共鳴室２２Ｂのパージ空気孔３６に比べて、単位面積当たりの個数密度又は開口面積（導入面積）の少なくとも一方が大きい。
【００８３】
かかる構成によれば、上流側関連共鳴室２２Ａのパージ空気孔３６の個数密度又は開口面積の少なくとも一方を上流側関連共鳴室２２Ｂのパージ空気孔３６の個数密度又は開口面積よりも大きく設定することで、上流側関連共鳴室２２Ｂの内圧を上流側関連共鳴室２２Ａの内圧よりも低くし、各共鳴室２２へのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００８４】
幾つかの実施形態では、図４に示すように、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの各々を形成するハウジング３２には、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄにパージ空気を導入するためのパージ空気孔３８（第二気体導入手段）が設けられており、下流側関連共鳴室２２Ｃのパージ空気孔３８は、下流側関連共鳴室２２Ｄのパージ空気孔３８に比べて、単位面積当たりの個数密度又は開口面積（導入面積）の少なくとも一方が大きい。
【００８５】
かかる構成によれば、下流側関連共鳴室２２Ｃのパージ空気孔３８の個数密度又は開口面積の少なくとも一方を下流側関連共鳴室２２Ｄのパージ空気孔３８の個数密度又は開口面積よりも大きく設定することで、下流側関連共鳴室２２Ｄの内圧を下流側関連共鳴室２２Ｃの内圧よりも低くし、各共鳴室２２へのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００８６】
一実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、上流側関連共鳴室２２Ａ，２２Ｂの各々には、ガスタービン燃焼器６の燃焼筒１２に設けられた冷却空気流路４０が連通しており、上流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０の本数又は流路断面積の少なくとも一方が、上流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０の本数又は流路断面積よりも大きい。
【００８７】
図示する例示的形態では、冷却空気流路４０の各々は、燃焼筒１２の内部に軸方向に沿って延在しており、冷却空気流路４０の各々には、上流側関連共鳴室２２Ａよりも軸方向における上流側に設けられた入口孔４６及び下流側関連共鳴室２２Ｄよりも軸方向における下流側に設けられた入口孔４８から冷却空気が流入するように構成されている。
【００８８】
上流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０は、上流側関連共鳴室２２Ａにおける軸方向中央位置ＭＡよりも下流側に上流側関連共鳴室２２Ａに接続する出口孔５０が設けられている。上流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０は、出口孔５０から冷却空気をパージ空気として上流側関連共鳴室２２Ａに供給するよう構成されている。
【００８９】
上流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０は、上流側関連共鳴室２２Ｂにおける軸方向中央位置ＭＢよりも下流側に上流側関連共鳴室２２Ｂに接続する出口孔５１が設けられている。上流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０は、出口孔５１から冷却空気をパージ空気として上流側関連共鳴室２２Ｂに供給するよう構成されている。
【００９０】
上記構成によれば、上流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０の本数又は流路断面積を、上流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０の本数又は流路断面積よりも大きく設定することで、上流側関連共鳴室２２Ｂの内圧を上流側関連共鳴室２２Ａの内圧よりも低くし、上流側関連共鳴室２２Ａ及び上流側関連共鳴室２２Ｂへのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００９１】
また、例えば、上流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０の流路断面積が出口孔５０の上流側と下流側とで異なる場合や、下流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０の流路断面積が出口孔５１の上流側と下流側とで異なる場合には、下流側関連共鳴室２２Ａに連通する冷却空気流路４０のうち出口孔５０よりも上流側の流路部の流路断面積を下流側関連共鳴室２２Ｂに連通する冷却空気流路４０のうち出口孔５１よりも上流側の流路部の流路断面積より大きくしてもよい。
【００９２】
一実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、下流側関連共鳴室２２Ｃ，２２Ｄの各々には、ガスタービン燃焼器６の燃焼筒１２に設けられた冷却空気流路４２が連通しており、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の本数又は流路断面積の少なくとも一方が、下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の本数又は流路断面積よりも大きい。
【００９３】
図示する例示的形態では、冷却空気流路４２の各々は、燃焼筒１２の内部に軸方向に沿って延在しており、冷却空気流路４２の各々には、下流側関連共鳴室２２Ａよりも軸方向における上流側に設けられた入口孔５２及び下流側関連共鳴室２２Ｄよりも軸方向における下流側に設けられた入口孔５４から冷却空気が流入するように構成されている。
【００９４】
下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２には、下流側関連共鳴室２２Ｃにおける軸方向中央位置ＭＣよりも上流側に下流側関連共鳴室２２Ｃに接続する出口孔５６が設けられている。下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２は、出口孔５６から冷却空気をパージ空気として上流側関連共鳴室２２Ｃに供給するよう構成されている。
【００９５】
下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２には、下流側関連共鳴室２２Ｄにおける軸方向中央位置ＭＤよりも上流側に下流側関連共鳴室２２Ｄに接続する出口孔５７が設けられている。下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２は、出口孔５７から冷却空気をパージ空気として上流側関連共鳴室２２Ｄに供給するよう構成されている。
【００９６】
かかる構成によれば、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の本数又は流路断面積を、下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の本数又は流路断面積よりも大きく設定することで、下流側関連共鳴室２２Ｄの内圧を下流側関連共鳴室２２Ｃの内圧よりも低くし、下流側関連共鳴室２２Ｃ及び下流側関連共鳴室２２Ｄへのパージ空気の分配量を適正化することができる。
【００９７】
なお、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の流路断面積を下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の流路断面積より大きくする場合には、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の径方向高さを下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の径方向高さより大きくしてもよいし、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の周方向幅を下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の周方向幅より大きくしてもよい。下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の径方向高さを下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の径方向高さより大きくする場合には、音響孔２０を避けつつ冷却空気流路４２の流路断面積を大きくすることが容易となる。
【００９８】
また、例えば、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２の流路断面積が出口孔５６の上流側と下流側とで異なる場合や、下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２の流路断面積が出口孔５７の上流側と下流側とで異なる場合には、下流側関連共鳴室２２Ｃに連通する冷却空気流路４２のうち出口孔５６よりも上流側の流路部の流路断面積を下流側関連共鳴室２２Ｄに連通する冷却空気流路４２のうち出口孔５７よりも上流側の流路部の流路断面積より大きくしてもよい。
【００９９】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【０１００】
例えば、上述したガスタービン燃焼器６において、パージ空気の分配量を適正化するために、（ａ）上流側関連共鳴室２２Ｂの音響抵抗に対する上流側関連共鳴室２２Ａの音響抵抗の比、（ｂ）上流側関連共鳴室２２Ｂのピーク周波数に対する上流側関連共鳴室２２Ａのピーク周波数の比、（ｃ）上流側関連共鳴室２２Ｂにおけるハウジング２６の高さに対する上流側関連共鳴室２２Ａにおけるハウジング２６の高さの比、（ｄ）上流側関連共鳴室２２Ｂとガス流路１８とを隔てる壁部４４Ｂの開口率に対する上流側関連共鳴室２２Ａとガス流路１８とを隔てる壁部４４Ａの開口率の比、のうち少なくとも一つを、（ｅ）ガスタービンの運転時における上流側関連共鳴室２２Ｂの内圧に対する上流側関連共鳴室２２Ａの内圧の比、（ｆ）上流側関連共鳴室２２Ｂにおけるパージ空気の取り入れ口の合計面積に対する上流側関連共鳴室２２Ａへのパージ空気の取り入れ口の合計面積の比、のうち少なくとも一つより大きくしてもよい。
【０１０１】
また、上述したガスタービン燃焼器６において、パージ空気の分配量を適正化するために、（ａ）下流関連共鳴室２２Ｄの音響抵抗に対する下流側関連共鳴室２２Ｃの音響抵抗の比、（ｂ）下流側関連共鳴室２２Ｄのピーク周波数に対する下流側関連共鳴室２２Ｃのピーク周波数の比、（ｃ）下流側関連共鳴室２２Ｄにおけるハウジング３２の高さに対する下流側関連共鳴室２２Ｃにおけるハウジング３２の高さの比、（ｄ）下流側関連共鳴室２２Ｄとガス流路１８とを隔てる壁部４４Ｄの開口率に対する下流側関連共鳴室２２Ｃとガス流路１８とを隔てる壁部４４Ｃの開口率の比、のうち少なくとも一つを、（ｅ）ガスタービンの運転時における下流側関連共鳴室２２Ｄの内圧に対する下流側関連共鳴室２２Ｃの内圧の比、（ｆ）下流側関連共鳴室２２Ｄにおけるパージ空気の取り入れ口の合計面積に対する下流側関連共鳴室２２Ｃにおけるパージ空気の取り入れ口の合計面積の比、のうち少なくとも一つより大きくしてもよい。
【０１０２】
また、上述した実施形態では、４つの共鳴室２２（２２Ａ〜２２Ｄ）を含む共鳴吸音装置１４を例示したが、共鳴室２２の数はこれに限らず、２つ以上あればよい。
【０１０３】
すなわち、共鳴吸音装置は、ガスタービン燃焼器のガス流路に音響孔を介して連通するように、ガスタービン燃焼器の軸方向に並んで互いに独立して設けられる複数の共鳴室を備え、複数の共鳴室は、下記式（Ａ）を各々が満たすｎ個の関連共鳴室を含んでいればよい。
2018159533.tif 000016
（但し、ｎは２以上の整数であり、Ｆｉはｎ個の前記関連共鳴室のうちｉ番目の関連共鳴室の最大吸音率に対応するピーク周波数である。）
【０１０４】
このように、ピーク周波数が同程度
2018159533.tif 000017
の２個以上の関連共鳴室を軸方向に並べて互いに独立して設けることにより、各関連共鳴室の軸方向位置におけるガス流路の壁面近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路の壁面近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【０１０５】
また、上述した実施形態における複数の関連共鳴室２２について、ピーク周波数Ｆｄｉの平均値をＦｄａｖｅ、ピーク周波数Ｆｄｉの最大値をＦｄｍａｘ、ピーク周波数Ｆｄｉの最小値をＦｄｍｉｎ、ピーク周波数Ｆｕｉの平均値をＦｕａｖｅ、周波数Ｆｕｉの最大値をＦｕｍａｘ、ピーク周波数Ｆｕｉの最小値をＦｕｍｉｎとすると、（Ｆｄａｖｅ−Ｆｕａｖｅ）／Ｆｕａｖｅが、（Ｆｕｍａｘ−Ｆｕｍｉｎ）／Ｆｕｍｉｎ、又は（Ｆｄｍａｘ−Ｆｄｍｉｎ）／Ｆｄｍｉｎより十分大きくなるように、複数の関連共鳴室２２が構成されていてもよい。
【０１０６】
すなわち、複数の関連共鳴室２２は、下記式（Ｄ）又は（Ｅ）の少なくとも一方を満たすように構成されていてもよい。
（Ｆｄａｖｅ−Ｆｕａｖｅ）／Ｆｕａｖｅ≧１０×（Ｆｕｍａｘ−Ｆｕｍｉｎ）／Ｆｕｍｉｎ    （Ｄ）
（Ｆｄａｖｅ−Ｆｕａｖｅ）／Ｆｕａｖｅ≧１０×（Ｆｄｍａｘ−Ｆｄｍｉｎ）／Ｆｄｍｉｎ    （Ｅ）
【０１０７】
このように、ピーク周波数が同程度の２個以上の関連共鳴室２２を軸方向に並べて互いに独立して設けることにより、各関連共鳴室２２の軸方向位置におけるガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室２２の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室２２への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【０１０８】
また、上述した実施形態における複数の関連共鳴室２２について、開口率Ｒｄｉの平均値をＲｄａｖｅ、開口率Ｒｄｉの最大値をＲｄｍａｘ、開口率Ｒｄｉの最小値をＲｄｍｉｎ、開口率Ｒｕｉの平均値をＲｕａｖｅ、開口率Ｒｕｉの最大値をＲｕｍａｘ、開口率Ｒｕｉの最小値をＲｕｍｉｎとすると、（Ｒｄａｖｅ−Ｒｕａｖｅ）／Ｒｕａｖｅが、（Ｒｕｍａｘ−Ｒｕｍｉｎ）／Ｒｕｍｉｎ、又は（Ｒｄｍａｘ−Ｒｄｍｉｎ）／Ｒｄｍｉｎより十分大きくなるように、複数の関連共鳴室２２が構成されていてもよい。
【０１０９】
すなわち、複数の関連共鳴室２２は、下記式（Ｆ）又は（Ｇ）の少なくとも一方を満たすように構成されていてもよい。
（Ｒｄａｖｅ−Ｒｕａｖｅ）／Ｒｕａｖｅ≧１０×（Ｒｕｍａｘ−Ｒｕｍｉｎ）／Ｒｕｍｉｎ    （Ｆ）
（Ｒｄａｖｅ−Ｒｕａｖｅ）／Ｒｕａｖｅ≧１０×（Ｒｄｍａｘ−Ｒｄｍｉｎ）／Ｒｄｍｉｎ    （Ｇ）
【０１１０】
このように、ピーク周波数が同程度の２個以上の関連共鳴室２２を軸方向に並べて互いに独立して設けることにより、各関連共鳴室２２の軸方向位置におけるガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室２２の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室２２への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【０１１１】
また、上述した実施形態における複数の関連共鳴室２２について、高さＨｄｉの平均値をＨｄａｖｅ、高さＨｄｉの最大値をＨｄｍａｘ、高さＨｄｉの最小値をＨｄｍｉｎ、高さＨｕｉの平均値をＨｕａｖｅ、高さＨｕｉの最大値をＨｕｍａｘ、高さＨｕｉの最小値をＨｕｍｉｎとすると、（Ｈｄａｖｅ−Ｈｕａｖｅ）／Ｈｕａｖｅが、（Ｈｕｍａｘ−Ｈｕｍｉｎ）／Ｈｕｍｉｎ、又は（Ｈｄｍａｘ−Ｈｄｍｉｎ）／Ｈｄｍｉｎより十分大きくなるように、複数の関連共鳴室２２が構成されていてもよい。
【０１１２】
すなわち、複数の関連共鳴室２２は、下記式（Ｈ）又は（Ｉ）の少なくとも一方を満たすように構成されていてもよい。
（Ｈｄａｖｅ−Ｈｕａｖｅ）／Ｈｕａｖｅ≧１０×（Ｈｕｍａｘ−Ｈｕｍｉｎ）／Ｈｕｍｉｎ    （Ｈ）
（Ｈｄａｖｅ−Ｈｕａｖｅ）／Ｈｕａｖｅ≧１０×（Ｈｄｍａｘ−Ｈｄｍｉｎ）／Ｈｄｍｉｎ    （Ｉ）
【０１１３】
このように、ピーク周波数が同程度の２個以上の関連共鳴室２２を軸方向に並べて互いに独立して設けることにより、各関連共鳴室２２の軸方向位置におけるガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布に応じて各関連共鳴室２２の圧力を適切に設定することが可能となる。よって、ガス流路１８の壁面１９近傍の静圧分布を考慮して、各関連共鳴室２２への高温ガスの逆流を抑制可能な範囲内でパージ空気を分配することで、パージ空気の総量を削減することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
２  ガスタービン
４  圧縮機
６  ガスタービン燃焼器
８  タービン
１０  ノズル
１２  燃焼筒
１４  共鳴吸音装置
１６  尾筒
１８  ガス流路
１９  壁面
２０  音響孔
２２  共鳴室
２２Ａ  上流側関連共鳴室（最上流側共鳴室）
２２Ｂ  上流側関連共鳴室（後続共鳴室）
２２Ｃ  下流側関連共鳴室
２２Ｄ  下流側関連共鳴室
２４，３０  内部空間
２６，３２  ハウジング
２８，３４  隔壁部
３６，３８  パージ空気孔
４０，４２  冷却空気流路
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ  壁部
４６，４８，５２，５４  入口孔
５０，５１，５６，５７  出口孔
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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