(57)【要約】【課題】パイロットノズルを含むパイロットノズル周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘの生成量を抑制し、保炎性を維持することができるガスタービン燃焼器等を提供する。【解決手段】ガスタービン燃焼器１２は、燃料Ｆと、ノズル先端を冷却するための冷却空気Ａの流量を調整可能な流量調整弁７７と、燃料の燃焼状態を検出する検出センサ９２と、検出センサ９２の検出結果に基づいて、流量調整弁７７を制御する制御装置９１とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と、ノズル先端を冷却するための冷却空気とを噴射可能な噴射ノズルと、
前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、
前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記噴射ノズルに接続され、前記噴射ノズルへ向けて前記冷却空気を供給する冷却空気供給流路を、さらに備え、
前記空気量調整部は、前記冷却空気供給流路に設けられる流量調整弁を有することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記噴射ノズルに接続され、前記噴射ノズルへ向けて前記冷却空気を供給する冷却空気供給流路を、さらに備え、
前記空気量調整部は、前記冷却空気供給流路へ向けて前記冷却空気を供給する圧縮機を有することを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記噴射ノズルは、
ノズル基端側からノズル先端側に亘って内部に形成される、前記燃料と前記冷却空気とがそれぞれ流通可能な複数の内部流路を有し、
複数の前記内部流路は、
ノズル先端へ向かって前記燃料が流通する第１燃料流路と、
ノズル先端へ向かって前記燃料が流通する第２燃料流路と、
ノズル先端へ向かって前記冷却空気が流通する冷却流路と、を含み、
前記冷却流路は、前記噴射ノズルの内部側から外部側へ向かう方向において、前記第１燃料流路と前記第２燃料流路との間に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
前記噴射ノズルは、
ノズル基端側からノズル先端側に亘って内部に形成される、前記燃料と前記冷却空気とがそれぞれ流通可能な複数の内部流路と、
少なくともいずれかの前記内部流路の一部を絞って形成される絞り部と、
前記絞り部の先端側に形成され、前記内部流路に連通するマニホールドと、
前記マニホールドに連通する噴射孔と、を備え、
複数の前記内部流路は、その一部の前記内部流路がノズル先端側へ向かって前記冷却空気が流通する冷却流路であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記噴射ノズルは、
ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられるノズル本体と、
前記ノズル本体の周囲に所定の間隔を空けて並べて設けられる複数の旋回翼と、を備え、
複数の前記内部流路は、
その一部の前記内部流路となる前記冷却流路が、ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられ、
その他の一部の前記内部流路となる前記燃料が流通する燃料流路が、ノズル基端側から前記旋回翼へ向かって延びて設けられることを特徴とする請求項５に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記噴射ノズルは、
ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられるノズル本体と、
前記ノズル本体の周囲に形成され、ノズル基端側からノズル先端側へ向かってフィルム空気が流通するフィルム空気流路と、を備えることを特徴とする請求項５または６に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】
前記フィルム空気流路は、前記ノズル本体の外部に形成される外部流路に連通している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。
【請求項９】
複数の前記内部流路は、その一部の前記内部流路がノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられる前記フィルム空気流路である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。
【請求項１０】
前記冷却流路は、前記フィルム空気流路に対して、前記噴射ノズルの内部側に設けられていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１１】
パイロットノズルと、
前記パイロットノズルの周囲に設けられるメインノズルと、を備え、
前記パイロットノズルとして、請求項１から１０のいずれか１項に記載の前記噴射ノズルが適用されることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器において、前記燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項１３】
ノズル先端を冷却するための冷却空気と燃料とを噴射可能な噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、を備えるガスタービン燃焼器の制御装置であって、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御することを特徴とするガスタービン燃焼器の制御装置。
【請求項１４】
ノズル先端を冷却するための冷却空気と燃料とを噴射可能な噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、を備えるガスタービン燃焼器の制御方法であって、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御することを特徴とするガスタービン燃焼器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズルを備えるガスタービン燃焼器、ガスタービン燃焼器を備えるガスタービン、ガスタービン燃焼器の制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
【０００３】
従来のガスタービンの燃焼器は、パイロット燃焼バーナの周囲を囲むように複数のメイン燃焼バーナが配置されており、パイロット燃焼バーナにはパイロットノズルが組み込まれ、メイン燃焼バーナにはメインノズルが組み込まれており、パイロット燃焼バーナ及び複数のメイン燃焼バーナがガスタービンの内筒の内部に配置されている。
【０００４】
このようなガスタービン燃焼器としては、下記特許文献１，２に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたガスタービン燃焼器は、燃料通路を形成する本体の外側にスリーブを配置すると共に、その間にカバーリングを配置して内外に空気通路を形成し、カバーリングの先端側に燃料通路と連通する燃料噴射孔を有するノズルチップを設けてパイロットノズルを構成したものである。また、特許文献２に記載されたガスタービン燃焼器は、燃料ノズルに、燃料や空気、またはその混合気が通って主予混合回路と共に機能する通路である拡散チップを設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６８３９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５９７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、メインノズルから燃料が噴射され、この燃料が燃焼すると、旋回流により循環流が形成され、パイロットノズルのノズル先端に対向する空間には、高温ガス（ホットガス）の循環流が流入する。この循環流には、パイロットノズルから冷却空気が噴射される。このとき、メインノズル及びパイロットノズルから噴射される燃料の噴射量は、ガスタービンの出力に応じて変化することから、高温ガスの循環流の形成位置は、パイロットノズルに近づいたり、離れたりして、循環流の形成位置が不安定となる。ここで、循環流がパイロットノズルに近づき過ぎてしまうと、パイロットノズルを含むパイロットノズル周りの温度が上昇することで、パイロットノズルのノズル先端が焼損するおそれがあり、また、ＮＯｘの生成量も増加してしまう。一方で、循環流がパイロットノズルから離れ過ぎてしまうと、保炎性が低下し、燃焼が不安定になってしまう。さらに、燃焼性の低下により、ＣＯや未燃分が多く発生してしまう。なお、パイロットノズル及びメインノズルの配置によっては、メインノズルのノズル先端側に高温ガスの循環流が形成される可能性があるため、パイロットノズルと同様の課題を有する。
【０００７】
そこで、本発明は、噴射ノズルを含む噴射ノズル周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘの生成量を抑制し、保炎性を維持することができるガスタービン燃焼器、ガスタービン、制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガスタービン燃焼器は、燃料と、ノズル先端を冷却するための冷却空気とを噴射可能な噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、制御装置は、空気流量調整部を制御して、噴射ノズルから噴射する冷却空気の流量を調整することができる。このため、噴射ノズルの前方に流入する循環流の形成位置を、冷却空気の流量によって、適切な形成位置に調整することができる。これにより、噴射ノズルを含む噴射ノズル周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘの生成量を抑制し、保炎性を維持することができる。なお、燃料の燃焼状態を検出する検出部としては、例えば、燃料の燃焼状態に応じて発生するＮＯｘの生成量を検出するＮＯｘ検出センサ、燃料の燃焼状態に応じて変化する部材の温度を検出する温度センサ、燃料の燃焼状態に応じて発生する燃焼器内の圧力変動を検出する圧力センサ等がある。また、冷却空気の流量は、制御装置を通じて、ガスタービンの出力、または、燃料比率などの運転状態量に応じて調整することもできる。さらに、噴射ノズルとしては、パイロットノズルであってもよいし、メインノズルであってもよく、特に限定されない。
【００１０】
この場合、前記噴射ノズルに接続され、前記噴射ノズルへ向けて前記冷却空気を供給する冷却空気供給流路を、さらに備え、前記空気量調整部は、前記冷却空気供給流路に設けられる流量調整弁を有することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、制御装置は、流量調整弁の開度を調整することで、噴射ノズルから噴射する冷却空気の流量を容易に調整することができる。
【００１２】
この場合、前記噴射ノズルに接続され、前記噴射ノズルへ向けて前記冷却空気を供給する冷却空気供給流路を、さらに備え、前記空気量調整部は、前記冷却空気供給流路へ向けて前記冷却空気を供給する圧縮機を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、制御装置は、圧縮機の作動を制御することで、噴射ノズルから噴射する冷却空気の流量を容易に調整することができる。
【００１４】
この場合、前記噴射ノズルは、ノズル基端側からノズル先端側に亘って内部に形成される、前記燃料と前記冷却空気とがそれぞれ流通可能な複数の内部流路を有し、複数の前記内部流路は、ノズル先端へ向かって前記燃料が流通する第１燃料流路と、ノズル先端へ向かって前記燃料が流通する第２燃料流路と、ノズル先端へ向かって前記冷却空気が流通する冷却流路と、を含み、前記冷却流路は、前記噴射ノズルの内部側から外部側へ向かう方向において、前記第１燃料流路と前記第２燃料流路との間に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、冷却流路を、第１燃料流路と第２燃料流路との間に配置することができるため、噴射ノズルの形状に応じて、ノズル先端に冷却空気を効果的に投入することができる。
【００１６】
この場合、前記噴射ノズルは、ノズル基端側からノズル先端側に亘って内部に形成される、前記燃料と前記冷却空気とがそれぞれ流通可能な複数の内部流路と、少なくともいずれかの前記内部流路の一部を絞って形成される絞り部と、前記絞り部の先端側に形成され、前記内部流路に連通するマニホールドと、前記マニホールドに連通する噴射孔と、を備え、複数の前記内部流路は、その一部の前記内部流路がノズル先端側へ向かって前記冷却空気が流通する冷却流路であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、噴射ノズルは、複数の内部流路に応じて、燃料及び冷却空気をそれぞれ流通させることができるため、複数の内部流路を流通する燃料及び冷却空気を混在させることがない。また、内部流路を流通する燃料及び冷却空気は、絞り部を流通することで、ノズル先端側に向かう燃料及び冷却空気の流通量が安定的となり、噴射孔から噴射される燃料及び冷却空気の噴射量を安定させることができる。また、絞り部を流通した燃料及び冷却空気は、マニホールドを流通して、噴射孔から噴射される。このため、マニホールドを介して噴射孔から噴射された燃料及び冷却空気は、均一な圧力で噴射される。例えば、マニホールドを周方向に形成し、マニホールドに沿って、噴射孔を周方向に並べて複数形成することで、噴射孔から噴射される燃料及び冷却空気を、周方向に均一な圧力で噴射することができる。
【００１８】
この場合、前記噴射ノズルは、ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられるノズル本体と、前記ノズル本体の周囲に所定の間隔を空けて並べて設けられる複数の旋回翼と、を備え、複数の前記内部流路は、その一部の前記内部流路となる前記冷却流路が、ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられ、その他の一部の前記内部流路となる前記燃料が流通する燃料流路が、ノズル基端側から前記旋回翼へ向かって延びて設けられることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、ノズル本体の先端側から冷却空気を噴射することができ、また、複数の旋回翼から燃料を噴射することができる。
【００２０】
この場合、前記噴射ノズルは、ノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられるノズル本体と、前記ノズル本体の周囲に形成され、ノズル基端側からノズル先端側へ向かってフィルム空気が流通するフィルム空気流路と、を備えることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ノズル本体の周囲にフィルム空気流路を形成することができる。
【００２２】
この場合、前記フィルム空気流路は、前記ノズル本体の外部に形成される外部流路に連通していることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、外部流路から取り込んだ空気をフィルム空気として用いることができる。
【００２４】
この場合、複数の前記内部流路は、その一部の前記内部流路がノズル基端側からノズル先端側へ向かって延びて設けられる前記フィルム空気流路であることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、フィルム空気流路を、ノズル本体の内部流路として形成することができる。
【００２６】
この場合、前記冷却流路は、前記フィルム空気流路に対して、前記噴射ノズルの内部側に設けられていることが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、フィルム空気流路の内部側に冷却流路を形成することができる。
【００２８】
この場合、パイロットノズルと、前記パイロットノズルの周囲に設けられるメインノズルと、を備え、前記パイロットノズルとして、上記の前記噴射ノズルが適用されることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、燃料及び冷却空気をパイロットノズルから噴射することができる。このとき、パイロットノズルは、ノズル先端側から冷却空気を噴射することができるため、パイロットノズルの前方に流入する循環流の形成位置を、冷却空気の流量によって、適切な形成位置に調整することができる。
【００３０】
本発明のガスタービンは、上記のガスタービン燃焼器と、前記ガスタービン燃焼器において、前記燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、ガスタービン燃焼器の噴射ノズルを含む噴射ノズル周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘの生成量を抑制し、保炎性を維持することができる。このため、ガスタービン燃焼器による燃焼を安定して行うことが可能となり、その結果、安定した燃焼によるタービン効率の向上を図ることができる。
【００３２】
本発明のガスタービン燃焼器の制御装置は、ノズル先端を冷却するための冷却空気と燃料とを噴射可能な噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、を備えるガスタービン燃焼器の制御装置であって、前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御することを特徴とする。
【００３３】
本発明のガスタービン燃焼器の制御方法は、ノズル先端を冷却するための冷却空気と燃料とを噴射可能な噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ供給する前記冷却空気の流量を調整可能な空気流量調整部と、前記燃料の燃焼状態を検出する検出部と、を備えるガスタービン燃焼器の制御方法であって、前記検出部の検出結果に基づいて、前記空気流量調整部を制御することを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、空気流量調整部を制御して、噴射ノズルから噴射する冷却空気の流量を調整することができる。このため、噴射ノズルの前方に流入する循環流の形成位置を、冷却空気の流量によって、適切な形成位置に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、実施例１のガスタービンを表す概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のガスタービン燃焼器を表す概略構成図である。
【図３】図３は、実施例１のガスタービン燃焼器における要部断面図である。
【図４】図４は、実施例１のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。
【図５】図５は、実施例１のガスタービンを表す模式図である。
【図６】図６は、実施例２のガスタービンを表す模式図である。
【図７】図７は、実施例３のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。
【図８】図８は、実施例４のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。
【図９】図９は、実施例５のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。
【実施例１】
【００３７】
図１は、実施例１のガスタービンを表す概略構成図である。図２は、実施例１のガスタービン燃焼器を表す概略構成図である。図３は、実施例１のガスタービン燃焼器における要部断面図である。図４は、実施例１のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。図５は、実施例１のガスタービンを表す模式図である。
【００３８】
実施例１のガスタービン１は、図１及び図５に示すように、圧縮機１１と、燃焼器（ガスタービン燃焼器）１２と、タービン１３とにより構成されている。このガスタービン１には、発電機１４（図５参照）が連結されており、発電可能となっている。
【００３９】
圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口２０を有し、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet  Guide  Vane）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されてなり、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に連続する排気ディフューザ３１を有している。
【００４０】
また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（回転軸）３２が位置している。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、圧縮機１１側の端部に発電機１４の駆動軸が連結されている。
【００４１】
そして、このガスタービン１は、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３５に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３６により支持され、排気室３０が脚部３７により支持されている。
【００４２】
従って、圧縮機１１の空気取入口２０から取り込まれた空気が、入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機１４を駆動する。一方、タービン１３を駆動した燃焼ガスは、排気ディフューザ３１を通って、排気室３０から排気ガスとして大気に放出される。
【００４３】
上述した燃焼器１２において、図２に示すように、ケーシング４１は、内側に所定間隔をあけて燃焼器内筒４２が配置され、この燃焼器内筒４２の先端部に燃焼器尾筒４３が連結されている。燃焼器内筒４２は、内部の中心部に位置してパイロット燃焼バーナ４４が配置されると共に、燃焼器内筒４２の内周面に周方向に沿ってパイロット燃焼バーナ４４を取り囲むように複数のメイン燃焼バーナ４５が配置されている。また、燃焼器尾筒４３はバイパス管４６が連結されており、このバイパス管４６にバイパス弁４７が設けられている。
【００４４】
また、このケーシング４１には、トップハット部５４が嵌合し、複数の締結ボルト５５により締結されている。燃焼器内筒４２は、ケーシング４１の内側に所定の間隔をあけて配置されており、トップハット部５４の内面と燃焼器内筒４２の外面との間に円筒形状をなす空気通路５６が形成されている。そして、空気通路５６は、一端部が圧縮機１１で圧縮された圧縮空気の供給通路５７に連通し、他端部が燃焼器内筒４２の基端部側に連通している。この燃焼器内筒４２は、基端部側に拡径部４２ａが形成されることで、空気通路５６は、ベルマウス形状をなしている。
【００４５】
燃焼器内筒４２は、中心部に位置してパイロット燃焼バーナ４４が配置され、その周囲に複数のメイン燃焼バーナ４５が配置されている。パイロット燃焼バーナ４４は、燃焼器内筒４２に支持されたパイロットコーン５８と、パイロットコーン５８の内部に配置されたパイロットノズル５９とから構成され、パイロットノズル５９には、外周部に旋回翼（スワラーベーン）６０が設けられている。また、メイン燃焼バーナ４５は、バーナ筒６１と、バーナ筒６１の内部に配置されたメインノズル６２とから構成され、メインノズル６２には、外周部に旋回翼（スワラーベーン）６３が設けられている。
【００４６】
そして、トップハット部５４は、燃料ポート６４，６５が設けられ、図示しないパイロット燃料ラインがパイロットノズル５９の燃料ポート６４に連結され、図示しないメイン燃焼ラインが各メインノズル６２の燃料ポート６５に連結されている。また、図示は省略するが、トップハット部５４は、冷却空気供給ポート６６が設けられている（図５参照）。図５に示すように、冷却空気供給ポート６６は、圧縮機１１からガスタービン燃焼器１２へ向かう供給通路５７から分岐する分岐通路（冷却空気供給流路）６７に連結されている。つまり、供給通路５７は、ガスタービン燃焼器１２の空気通路５６に連通し、供給通路５７から分岐する分岐通路６７は、ガスタービン燃焼器１２の冷却空気供給ポート６６に連結する。
【００４７】
従って、図２、図３及び図５に示すように、高温・高圧の圧縮空気は、供給通路５７から空気通路５６及び分岐通路６７に流れ込み、空気通路５６から燃焼器内筒４２内に流れ込むと共に、分岐通路６７から冷却空気供給ポート６６に流れ込む。そして、この燃焼器内筒４２内にて、圧縮空気がメイン燃焼バーナ４５から噴射された燃料と混合し、予混合気の旋回流となって燃焼器尾筒４３内に流れ込む。また、燃焼器内筒４２内にて、圧縮空気がパイロット燃焼バーナ４４から噴射された燃料と混合し、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器尾筒４３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が燃焼器尾筒４３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メイン燃焼バーナ４５から燃焼器尾筒４３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロット燃焼バーナ４４から噴射されたパイロット燃料によるパイロット火炎より、メイン燃焼バーナ４５からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。
【００４８】
ここで、パイロットコーン５８内には、メイン燃料が燃焼することによって高温の循環流が発生する。この循環流は、パイロットノズル５９の前方に対向して流入する。循環流は、その形成位置が、パイロットノズル５９から噴射される冷却空気によって、パイロットノズル５９に接離する方向に変化する。このとき、冷却空気供給ポート６６に流れ込んだ圧縮空気は、パイロットノズル５９を冷却する冷却空気として用いられる。
【００４９】
次に、図４を参照して、実施例１のパイロットノズル５９について詳細に説明する。このパイロットノズル５９の先端部において、図４に示すように、ノズル本体７１は、中空円筒形状をなし、ノズル本体７１の周囲には、旋回翼６０が設けられている。ノズル本体７１は、内部に複数の内部流路が形成されており、複数の内部流路として、第１燃料通路７２、第２燃料通路７４、及び冷却通路７３が形成されている。
【００５０】
第２燃料通路７４は、ノズル本体７１内部の軸中心に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。第２燃料通路７４は、その基端部側が燃料ポート６４に連通しており、燃料ポート６４から供給された燃料Ｆが、第２燃料通路７４を通って、ノズル本体７１の先端部から噴射される。
【００５１】
冷却通路７３は、ノズル本体７１内部の第２燃料通路７４の外周側に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。冷却通路７３は、その基端部側が冷却空気供給ポート６６に連通しており、圧縮機１１から供給通路５７及び分岐通路６７を介して冷却空気供給ポート６６に流入した圧縮空気が、冷却空気Ａとして流通する。
【００５２】
第１燃料通路７２は、ノズル本体７１内部の冷却通路７３の外周側に形成され、ノズル本体７１の基端部側から旋回翼６０の内部に亘って形成されている。第１燃料通路７２は、基端部側が燃料ポート６４に連通し、先端部側が旋回翼６０に形成された第１燃料噴射孔７５に連通している。このため、燃料ポート６４から供給された燃料Ｆは、第１燃料通路７２を通って、旋回翼６０に形成された第１燃料噴射孔７５から噴射される。
【００５３】
このように、冷却通路７３は、ノズル本体７１の径方向において、第１燃料通路７２の内側と、第２燃料通路７４の外側との間に設けられる。なお、第１燃料通路７２を流通する燃料Ｆ１、及び第２燃料通路７４を流通する燃料Ｆ２は、ＬＮＧ等の燃料ガスを含み、燃料ガスと圧縮空気との混合気（パイロット燃料）となっている。
【００５４】
ところで、冷却通路７３は、分岐通路６７を介して供給通路５７に接続されており、分岐通路６７には、流量調整弁（空気量調整部）７７が設けられている。流量調整弁７７は、ガスタービン１に設けられる制御装置９１に接続される。流量調整弁７７は、制御装置９１によって開度が調整される。また、冷却通路７３の先端部は、ノズル本体７１の先端部に形成される空気噴射孔７９に連通している。空気噴射孔７９は、ノズル本体７１の内側に向けられており、冷却空気Ａを、ノズル本体７１の前方へ向かって、ノズル本体７１の内側に噴射する。
【００５５】
第２燃料通路７４の先端部は、ノズル本体７１の先端部に形成される第２燃料噴射孔７８に連通している。第２燃料噴射孔７８は、ノズル本体７１の外側に向けられており、燃料Ｆ２を、ノズル本体７１の前方へ向かって、ノズル本体７１の外側に噴射する。
【００５６】
このように、パイロットノズル５９は、旋回翼６０の第１燃料噴射孔７５から燃料Ｆ１を噴射し、ノズル本体７１の第２燃料噴射孔７８から燃料Ｆ２を噴射することが可能となる。つまり、パイロットノズル５９は、燃料Ｆ１と燃料Ｆ２とを選択的に、または同時に噴射することができる。また、パイロットノズル５９は、ノズル本体７１の空気噴射孔７９から冷却空気Ａを噴射する。
【００５７】
上述したように、冷却通路７３は、基端部が冷却空気供給ポート６６を介して分岐通路６７に接続され、分岐通路６７に流量調整弁７７が設けられている。制御装置９１は、この流量調整弁７７をガスタービン１の運転状態に応じて制御することで、分岐通路６７を流通する冷却空気Ａの流量を調整し、これにより、空気噴射孔７９から噴射する冷却空気Ａの噴射量を調整する。
【００５８】
具体的に、制御装置９１は、パイロットコーン５８内の循環流の形成位置が、パイロットノズル５９に近い場合、流量調整弁７７の開度を大きくすることで、パイロットコーン５８内に噴射する冷却空気Ａの噴射量を増加させる。一方で、制御装置９１は、パイロットコーン５８内の循環流の形成位置が、パイロットノズル５９から遠い場合、流量調整弁７７の開度を小さくすることで、パイロットコーン５８内に噴射する冷却空気Ａの噴射量を減少させる。つまり、制御装置９１は、ガスタービン１の運転状態（燃料Ｆの燃焼状態）に応じて流量調整弁７７の開度を調整している。
【００５９】
ここで、実施例１では、ガスタービン１の運転状態を検出する検出センサ９２が設けられており、検出センサ９２は、制御装置９１に接続されている。検出センサ９２としては、例えば、燃料Ｆの燃焼状態に応じて発生するＮＯｘの生成量を検出するＮＯｘ検出センサ、燃料Ｆの燃焼状態に応じて発生するＣＯまたは未燃の炭化水素を検出するガス成分検出センサ９２ａ、燃料Ｆの燃焼状態に応じて変化するガスタービン燃焼器１２を構成する部材の温度を検出する温度センサ９２ｂ、燃焼器内筒４２内の圧力変動を検出する圧力センサ９２ｃ等が適用可能となっている。制御装置９１は、検出センサ９２の検出結果に基づいて、流量調整弁７７の開度を調整する。なお、流量調整弁７７の開度（すなわち、冷却空気Ａの流量）は、制御装置９１を通じて、ガスタービンの出力、または、燃料比率などの運転状態量に応じて調整することもできる。
【００６０】
具体的に、検出センサ９２が圧力センサ９２ｃである場合、制御装置９１は、圧力センサ９２ｃにより検出された圧力変動が大きくなるにつれて、流量調整弁７７の開度を小さくして、冷却噴射孔７９からの冷却空気Ａの噴射量を減少させる。
【００６１】
また、検出センサ９２が温度センサ９２ｂである場合、制御装置９１は、温度センサ９２ｂにより検出された温度が予め設定された設定温度よりも大きい場合、流量調整弁７７の開度を大きくして、冷却噴射孔７９からの冷却空気Ａの噴射量を増加させる。
【００６２】
なお、検出センサ９２は、ガスタービン１の運転状態、つまり、燃料Ｆの燃焼状態を検出可能なセンサであれば、いずれであってもよい。
【００６３】
次に、実施例１のパイロットノズル５９の燃焼について説明する。パイロットノズル５９において、図４に示すように、旋回翼６０の第１燃料噴射孔７５から噴射された混合気（燃料）Ｆ１、及びノズル本体７１の第２燃料噴射孔７８から噴射された混合気（燃料）Ｆ２は、図示しない種火により着火されて燃焼し、高温の燃焼ガスとなって火炎を伴って周囲に拡散するように噴出する。また、冷却通路７３を通る冷却空気Ａは、ノズル本体７１の内側に噴射され、この冷却空気Ａにより循環流の形成位置が調整される。
【００６４】
このとき、制御装置９１は、検出センサ９２の検出結果に基づいて、流量調整弁７７の開度を調整し、空気噴射孔７９からパイロットコーン５８へ噴射される冷却空気Ａの噴射量を調整する。このため、循環流がパイロットノズル５９に近づいたら、空気噴射孔７９から噴射される冷却空気Ａの噴射量を増加させることで、増加した冷却空気Ａによりパイロットノズル５９の前方に流入する循環流の形成位置を後方に遠ざけることができる。一方で、循環流がパイロットノズル５９から遠ければ、空気噴射孔７９から噴射される冷却空気Ａの噴射量を減少させることで、減少した冷却空気Ａによりパイロットノズル５９の前方に流入する循環流の形成位置を近づけることができる。このように、制御装置９１は、流量調整弁７７を調整することで、循環流の形成位置を調整することができる。
【００６５】
以上のように、実施例１によれば、制御装置９１は、検出センサ９２の検出結果に基づいて流量調整弁７７を制御することで、パイロットノズル５９から噴射する冷却空気Ａの噴射量を調整することができる。このため、パイロットノズル５９の前方に流入する循環流の形成位置を、冷却空気Ａの流量によって、適切な形成位置に調整することができる。これにより、パイロットノズル５９を含むパイロットノズル５９周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘ、ＣＯまたは未燃分の生成量を抑制し、保炎性を維持することができる。
【００６６】
また、実施例１によれば、制御装置９１は、流量調整弁７７の開度を調整することで、パイロットノズル５９から噴射する冷却空気Ａの流量を容易に調整することができる。
【００６７】
また、実施例１によれば、冷却通路７３を、第１燃料通路７２と第２燃料通路７４との間に配置することができるため、パイロットノズル５９の形状に応じて、ノズル先端に冷却空気Ａを効果的に投入することができる。
【実施例２】
【００６８】
次に、図６を参照して、実施例２に係るガスタービン燃焼器１１０について説明する。図７は、実施例２のガスタービンを表す模式図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１では、制御装置９１が流量調整弁７７を制御することで、冷却通路７３を流通する冷却空気Ａの流量を調整した。実施例２では、流量調整弁７７に代えて、圧縮機１１１を設け、制御装置９１が圧縮機１１１を制御することで、冷却通路７３を流通する冷却空気Ａの流量を調整している。
【００６９】
図６に示すように、実施例２のガスタービン燃焼器１１０において、冷却通路７３は、基端部が冷却空気供給ポート６６を介して分岐通路６７に接続され、分岐通路６７に圧縮機１１１が設けられている。圧縮機１１１は、その流入口側が圧縮機１１側に接続され、その流出口側がガスタービン燃焼器１１０側に接続されている。制御装置９１は、この圧縮機１１１をガスタービン１の運転状態に応じて制御することで、分岐通路６７を流通する冷却空気Ａの流量を調整し、これにより、空気噴射孔７９から噴射する冷却空気Ａの噴射量を調整する。具体的に、制御装置９１は、パイロットコーン５８内の循環流の形成位置が、パイロットノズル５９に近い場合、圧縮機１１１の回転数を高回転とすることで、パイロットコーン５８内に噴射する冷却空気Ａの噴射量を増加させる。一方で、制御装置９１は、パイロットコーン５８内の循環流の形成位置が、パイロットノズル５９から遠い場合、圧縮機１１１の回転数を低回転とすることで、パイロットコーン５８内に噴射する冷却空気Ａの噴射量を減少させる。つまり、制御装置９１は、ガスタービン１の運転状態（燃料Ｆの燃焼状態）に応じて圧縮機１１１の回転数を調整している。
【００７０】
以上のように、実施例２によれば、制御装置９１は、検出センサ９２の検出結果に基づいて圧縮機１１１を制御することで、パイロットノズル５９から噴射する冷却空気Ａの流量を調整することができる。このため、パイロットノズル５９の前方に流入する循環流の形成位置を、冷却空気Ａの流量によって、適切な形成位置に調整することができる。これにより、パイロットノズル５９を含むパイロットノズル５９周りの焼損を抑制しつつ、ＮＯｘ、ＣＯまたは未燃分の生成量を抑制し、保炎性を維持することができる。
【００７１】
また、実施例２によれば、制御装置９１は、圧縮機１１１の作動を制御することで、パイロットノズル５９から噴射する冷却空気Ａの噴射量を容易に調整することができる。このとき、実施例１のように分岐通路６７に流量調整弁７７を設ける場合に比して、冷却通路７３内の圧力を高くすることができるため、冷却空気Ａの噴射量をより広範囲で調整することができる。
【００７２】
なお、実施例２では、実施例１の流量調整弁７７を省いた構成としたが、圧縮機１１１の下流側の分岐通路６７に流量調整弁７７を設けてもよい。この場合、制御装置９１は、流量調整弁７７及び圧縮機１１１を適宜制御することで、冷却空気Ａの噴射量を調整する。
【００７３】
また、実施例１及び２では、パイロットノズル５９の内部に、第１燃料通路７２，第２燃料通路７４及び各冷却通路７３を設けたが、この構成に限定されず、使用する燃料Ｆまたはガスタービン燃焼器１２，１１０の種類等に応じて、複数の内部流路を適宜形成してもよい。
【実施例３】
【００７４】
次に、図７を参照して、実施例３に係るガスタービン燃焼器１２０について説明する。図７は、実施例３のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分について説明し、実施例１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１及び２では、パイロットノズルとして、図４に示すパイロットノズル５９を適用したが、実施例３では、図７に示すパイロットノズル１２１を適用している。
【００７５】
実施例３のパイロットノズル１２１は、燃料として、燃料ガスＦ１，Ｆ２と燃料油Ｆ３とを選択的または同時に噴射可能となっている。このため、パイロットノズル１２１に連通する燃料ポート６４は、燃料油Ｆ３を供給するラインと、燃料ガスＦ１，Ｆ２を供給するラインとを含んで構成され、パイロットノズル１２１へ向けて燃料ガスＦ１，Ｆ２及び燃料油Ｆ３を供給することが可能となっている。以下、図７を参照して、実施例３のパイロットノズル１２１について、具体的に説明する。
【００７６】
図７に示すように、このパイロットノズル１２１は、ノズル本体１７１と、ノズル本体１７１の先端部側の外周に設けられるスリーブ１８２とを有し、ノズル本体１７１の周囲に、実施例１と同様の旋回翼１６０が周方向に所定の間隔を空けて複数並べて設けられている。
【００７７】
ノズル本体１７１は、中空円筒形状をなし、内部に複数の内部流路が形成され、複数の内部流路として、第１燃料ガス通路１７２、第２燃料ガス通路１７３、冷却通路１７４、燃料油通路１７５及び水通路１７６が形成されている。
【００７８】
燃料油通路１７５は、ノズル本体１７１内部の軸中心に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。燃料油通路１７５は、その基端部側が燃料ポート６４に連通しており、燃料ポート６４を介して流入した燃料油Ｆ３が流通する。燃料油通路１７５は、その先端部側がノズル本体１７１の先端部の中心に形成される燃料油噴射部１８５に連通している。燃料油噴射部１８５は、ノズル本体１７１の先端部の中心に形成されており、ノズル本体１７１の前方へ向かって、燃料油Ｆ３を噴射する。
【００７９】
水通路１７６は、ノズル本体１７１内部の燃料油通路１７５の外周に沿って円筒状に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。水通路１７６は、その基端部側が図示しない水供給源に接続されており、水供給源から供給された水Ｗが流通する。水通路１７６は、その先端部側が、ノズル本体１７１の先端部に形成される水噴射孔１８６に連通している。水噴射孔１８６は、ノズル本体１７１の先端部において、燃料油噴射部１８５の外周に沿って、周方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成されている。複数の水噴射孔１８６のそれぞれは、ノズル本体１７１の内側（中心側）に向けられており、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の内側に向けて水Ｗを噴射する。
【００８０】
冷却通路１７４は、ノズル本体１７１内部の水通路１７６の外周側に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。冷却通路１７４は、その基端部側が冷却空気供給ポート６６に連通しており、圧縮機１１から冷却空気供給ポート６６を介して流入した圧縮空気が、冷却空気Ａとして流通する。冷却通路７４は、その先端部側が、ノズル本体１７１の先端部に形成される空気噴射孔１８７に連通している。空気噴射孔１８７は、ノズル本体１７１の先端部において、水噴射孔１８６の外周に沿って、周方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成されている。複数の空気噴射孔１８７のそれぞれは、ノズル本体１７１の内側に向けられており、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の内側に向けて冷却空気Ａを噴射する。
【００８１】
第１燃料ガス通路１７３は、ノズル本体１７１内部の水通路１７６の外周側に形成され、冷却通路１７４と周方向に沿って平行に並んで設けられており、基端部側から先端部側に亘って形成されている。第１燃料ガス通路１７３は、基端部側が燃料ポート６４に連通しており、燃料ポート６４を介して流入した燃料ガスＦ１が流通する。第１燃料ガス通路１７３は、その先端部側が、ノズル本体１７１の先端部に形成される第１燃料ガス噴射孔１８８に連通している。第１燃料ガス噴射孔１８８は、ノズル本体１７１の先端部において、空気噴射孔１８７の外周に沿って、周方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成されている。複数の第１燃料ガス噴射孔１８８のそれぞれは、ノズル本体１７１の外側に向けられており、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の外側に向けて燃料ガスＦ１を噴射する。
【００８２】
第２燃料ガス通路１７２は、ノズル本体１７１内部の冷却通路１７４及び第１燃料ガス通路１７３の外周側に形成され、ノズル本体１７１の基端部側から旋回翼１６０の内部に亘って形成されている。第２燃料ガス通路１７２は、基端部側が燃料ポート６４に連通しており、燃料ポート６４を介して流入した燃料ガスＦ２が流通する。第２燃料ガス通路１７２は、その先端部側が、複数の旋回翼１６０に形成された複数の第２燃料ガス噴射孔１８９に連通している。複数の第２燃料ガス噴射孔１８９は、複数の旋回翼１６０の前方へ向かって、燃料ガスＦ２を噴射する。
【００８３】
このように、各噴射孔（噴射部）１８５，１８６，１８７，１８８，１８９は、燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗ等の流体の噴射方向を異ならせて形成されている。
【００８４】
スリーブ１８２は、ノズル本体１７１の外周に沿う円筒形状に形成され、ノズル本体１７１に対して所定の隙間を空けて同心円状に配置されている。つまり、ノズル本体１７１とスリーブ１８２とは、その間に周方向に所定の間隔をあけて複数のスペーサ１９１が介装されることで、所定の隙間が確保されている。そして、ノズル本体１７１とスリーブ１８２との隙間が、フィルム空気が流通するフィルム空気通路（フィルム空気流路）１９２となっている。
【００８５】
フィルム空気通路１９２は、ノズル本体１７１の外周に形成され、基端部側から先端部側に亘って形成されている。フィルム空気通路１９２は、その基端部側が空気通路（外部流路）５６に連通しており、圧縮機１１から供給通路５７を介して空気通路５６に流入した圧縮空気の一部が、フィルム空気として流通する。フィルム空気通路１９２は、ノズル本体１７１の外周に沿って、ノズル本体１７１の前方へ向かって、フィルム空気を噴射する。
【００８６】
ところで、上記したノズル本体１７１の複数の内部流路のうち、第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３及び冷却通路１７４には、通路面積が小さくなるように絞って形成した絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａがそれぞれ形成されている。
【００８７】
第２燃料ガス通路１７２の絞り部１７２ａは、その断面が円形となっており、ノズル本体１７１の周方向に沿って、所定の間隔を空けて（等間隔で）複数並べて形成されている。第１燃料ガス通路１７３の絞り部１７３ａ及び冷却通路１７４の絞り部１７４ａは、第２燃料ガス通路１７２の絞り部１７２ａと同様に、その断面が円形となっており、ノズル本体１７１の周方向に沿って、所定の間隔を空けて（等間隔で）複数並べて形成されている。第１燃料ガス通路１７３の複数の絞り部１７３ａと、冷却通路１７４の複数の絞り部１７４ａとは、第２燃料ガス通路１７２の複数の絞り部１７２ａの内周側に形成され、周方向に沿って交互に配置されている。
【００８８】
このように、複数の絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａは、その一部となる第２燃料ガス通路１７２の複数の絞り部１７２ａが周方向に並べて設けられ、その他の一部となる第１燃料ガス通路１７３及び冷却通路１７４の複数の絞り部１７３ａ，１７４ａが周方向に並べて設けられる。そして、一部となる複数の絞り部１７２ａと、他の一部となる複数の絞り部１７３ａ，１７４ａとは、同心円状に設けられる。
【００８９】
また、上記したノズル本体１７１の複数の内部流路のうち、第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３及び冷却通路１７４には、各通路と各噴射孔との間にマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂがそれぞれ形成されている。第２燃料ガス通路１７２のマニホールド１７２ｂは、絞り部１７２ａの先端側に形成されている。つまり、第２燃料ガス通路１７２のマニホールド１７２ｂは、第２燃料ガス通路１７２を流通する燃料ガスＦ２の流れ方向において、絞り部１７２ａの下流側に形成されている。
【００９０】
第２燃料ガス通路１７２のマニホールド１７２ｂは、ノズル本体１７１の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。このマニホールド１７２ｂは、その上流側（基端部側）において、複数の絞り部１７２ａに連通しており、その下流側（先端部側）において、複数の第２燃料ガス噴射孔１８９に連通している。
【００９１】
冷却通路１７４のマニホールド１７４ｂは、冷却通路１７４を流通する冷却空気Ａの流れ方向において、絞り部１７４ａの下流側に形成されている。冷却通路１７４のマニホールド１７４ｂは、マニホールド１７２ｂと同様に、ノズル本体１７１の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。このマニホールド１７４ｂは、マニホールド１７２ｂよりも内側に形成されており、また、マニホールド１７２ｂよりも先端側に形成されている。マニホールド１７４ｂは、その上流側（基端部側）において、複数の絞り部１７４ａに連通しており、その下流側（先端部側）において、複数の空気噴射孔１８７に連通している。
【００９２】
第１燃料ガス通路１７３のマニホールド１７３ｂは、第１燃料ガス通路１７３を流通する燃料ガスＦ１の流れ方向において、絞り部１７３ａの下流側に形成されている。第１燃料ガス通路１７３のマニホールド１７３ｂは、マニホールド１７２ｂ及びマニホールド１７４ｂと同様に、ノズル本体１７１の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。このマニホールド１７３ｂは、マニホールド１７４ｂよりも先端側に形成されている。マニホールド１７３ｂは、その上流側（基端部側）において、複数の絞り部１７３ａに連通しており、その下流側（先端部側）において、複数の第１燃料ガス噴射孔１８８に連通している。
【００９３】
このように、複数のマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂは、ノズル本体１７１の基端部側から先端部側に向かって順に、第２燃料ガス通路１７２のマニホールド１７２ｂ、冷却通路１７４のマニホールド１７４ｂ、第１燃料ガス通路１７３のマニホールド１７３ｂが形成されている。このため、複数のマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂは、ノズル本体１７１の基端部側と先端部側とを結ぶ方向において、位置が異なるように形成されている。
【００９４】
次に、実施例３のパイロットノズル１２１において、各通路１７２，１７３，１７４，１７５，１７６を流通する、燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗ等の流体について説明する。
【００９５】
燃料ポート６４から燃料油通路１７５に流入した燃料油Ｆ３は、燃料油通路１７５を流通して、ノズル本体１７１の中心に形成される燃料油噴射部１８５から、ノズル本体１７１の前方へ向かって噴射される。
【００９６】
水供給源から水通路１７６に流入した水Ｗは、水通路１７６を流通して、ノズル本体１７１の燃料油噴射部１８５の周囲に形成される複数の水噴射孔１８６から、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の内側に向けて噴射される。
【００９７】
冷却空気供給ポート６６から冷却通路１７４に流入した冷却空気Ａは、冷却通路１７４を流通する。このとき、冷却空気Ａは、冷却通路１７４の絞り部１７４ａを流通することで、先端側に向かう冷却空気Ａの流通量が安定的となる。この後、冷却空気Ａは、マニホールド１７４ｂを流通することで、ノズル本体１７１の全周に流通する。そして、マニホールド１７４ｂを流通した冷却空気Ａは、ノズル本体１７１の複数の水噴射孔１８６の周囲に形成される複数の空気噴射孔１８７から、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の内側に向けて噴射される。
【００９８】
燃料ポート６４から第１燃料ガス通路１７３に流入した燃料ガスＦ１は、第１燃料ガス通路１７３を流通する。このとき、燃料ガスＦ１は、第１燃料ガス通路１７３の絞り部１７３ａを流通することで、先端側に向かう燃料ガスＦ１の流通量が安定的となる。この後、燃料ガスＦ１は、マニホールド１７３ｂを流通することで、ノズル本体１７１の全周に流通する。そして、マニホールド１７３ｂを流通した燃料ガスＦ１は、ノズル本体１７１の複数の空気噴射孔１８７の周囲に形成される複数の第１燃料ガス噴射孔１８８から、ノズル本体１７１の前方へ向かって、ノズル本体１７１の外側に向けて噴射される。
【００９９】
燃料ポート６４から第２燃料ガス通路１７２に流入した燃料ガスＦ２は、第２燃料ガス通路１７２を流通する。このとき、燃料ガスＦ２は、第２燃料ガス通路１７２の絞り部１７２ａを流通することで、先端側に向かう燃料ガスＦ２の流通量が安定的となる。この後、燃料ガスＦ２は、マニホールド１７２ｂを流通することで、ノズル本体１７１の全周に流通する。そして、マニホールド１７２ｂを流通した燃料ガスＦ２は、ノズル本体１７１の周囲に設けられる複数の旋回翼１６０の第２燃料ガス噴射孔１８９から、ノズル本体１７１の前方へ向かって噴射される。
【０１００】
空気通路５６からフィルム空気通路１９２に流入したフィルム空気は、フィルム空気通路１９２を流通して、ノズル本体１７１の外周に沿って、ノズル本体１７１の前方へ向かって噴射される。
【０１０１】
以上のように、実施例３によれば、ノズル本体１７１の複数の内部流路である第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３、冷却通路１７４、燃料油通路１７５及び水通路１７６に応じて、流体である燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗを、混在させることなく、流通させることができる。また、第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３及び冷却通路１７４を流通する燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２及び冷却空気Ａは、絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａを流通することで、先端側に向かう流通量が安定的となることから、第２燃料ガス噴射孔１８９、第１燃料ガス噴射孔１８８及び空気噴射孔１８７から噴射される噴射量を安定させることができる。
【０１０２】
また、実施例３によれば、絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａを流通した燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２及び冷却空気Ａは、マニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂを流通して、第２燃料ガス噴射孔１８９、第１燃料ガス噴射孔１８８及び空気噴射孔１８７から噴射される。このため、マニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂを介して第２燃料ガス噴射孔１８９、第１燃料ガス噴射孔１８８及び空気噴射孔１８７から噴射される燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２及び冷却空気Ａを、周方向に均一な圧力で噴射することができる。
【０１０３】
また、実施例３によれば、ノズル本体１７１の基端部側と先端部側とを結ぶ方向において、複数のマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂを位置ずれして形成することができるため、複数のマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂをノズル本体１７１の径方向に重複して形成することがなく、ノズル本体１７１をコンパクトな構成とすることができる。
【０１０４】
また、実施例３によれば、燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗ等の流体の噴射方向を異ならせるように、各噴射孔（噴射部）１８５，１８６，１８７，１８８，１８９を形成することができるため、流体の噴射形状を、任意の形状にすることができる。
【０１０５】
また、実施例３によれば、複数の絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａを、周方向に並べると共に、同心円状に配置することができるため、複数の絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａを交わらせることなく配置することができる。
【０１０６】
また、実施例３によれば、燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗ等の流体を噴射することができるため、燃料油Ｆ３を燃焼させて燃焼ガスを生成したり、燃料ガスＦ１，Ｆ２を燃焼させて燃焼ガスを生成したり、水Ｗ及び冷却空気Ａによりノズル本体７１を冷却したりすることができる。このため、汎用性の高いパイロットノズルとすることができる。
【０１０７】
また、実施例３によれば、パイロットノズル１２１は、各通路１７２，１７３，１７４，１７５，１７６を流通する燃料ガスＦ１、燃料ガスＦ２、燃料油Ｆ３、冷却空気Ａ及び水Ｗを、混在させることなく、均一の圧力で噴射し、且つ、噴射量を安定させた状態で、各噴射孔（噴射部）１８５，１８６，１８７，１８８，１８９から噴射することができる。このため、パイロットノズル１２１の燃焼を安定的に行うことが可能となる。これにより、ガスタービン燃焼器１２による燃焼を安定して行うことが可能となるため、安定した燃焼によるタービン効率の向上を図ることができる。
【０１０８】
また、実施例３では、複数の内部流路として、第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３、冷却通路１７４、燃料油通路１７５及び水通路１７６を形成したが、この構成に限定されず、他の流体が流通する通路を形成してもよいし、上記の通路の一部を省いた構成であってもよい。
【実施例４】
【０１０９】
次に、図８を参照して、実施例４に係るガスタービン燃焼器１３０について説明する。図８は、実施例４のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から３と異なる部分について説明し、実施例１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例３のパイロットノズル１２１は、燃料油通路１７５の外周に沿って円筒状に水通路１７６を形成したが、実施例４のパイロットノズル１３１は、燃料油通路１７５の外周側に水通路１７６を形成している。
【０１１０】
図８に示すように、実施例４のパイロットノズル１３１は、実施例３と同様に、そのノズル本体１７１が、中空円筒形状をなし、ノズル本体１７１の周囲には、旋回翼１６０が設けられている。ノズル本体１７１は、内側（中心側）から外側へ向かって、燃料油通路１７５、第１燃料ガス通路１７３及び水通路１７６、第２燃料ガス通路１７２及び冷却通路１７４が順に形成されている。なお、燃料油通路１７５は、実施例１とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【０１１１】
第１燃料ガス通路１７３は、ノズル本体１７１内部の燃料油通路１７５の外周側に形成され、また、水通路１７６も、ノズル本体１７１内部の燃料油通路１７５の外周側に形成されている。そして、第１燃料ガス通路１７３と水通路１７６とは、ノズル本体１７１の周方向に沿って平行に並んで設けられている。
【０１１２】
第２燃料ガス通路１７２は、ノズル本体１７１内部の第１燃料ガス通路１７３及び水通路１７６の外周側に形成され、また、冷却通路１７４も、ノズル本体１７１内部の第１燃料ガス通路１７３及び水通路１７６の外周側に形成されている。そして、第２燃料ガス通路１７２と冷却通路１７４とは、ノズル本体１７１の周方向に沿って平行に並んで設けられている。
【０１１３】
また、図８に示すパイロットノズル１３１では、実施例３と同様に、第２燃料ガス通路１７２、第１燃料ガス通路１７３及び冷却通路１７４に、絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａ及びマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂがそれぞれ形成されている。なお、絞り部１７２ａ，１７３ａ，１７４ａ及びマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂは、実施例３と同様であるため、説明は省略する。また、図８に示すように、実施例４のパイロットノズル１３１には、水通路１７６に、マニホールド１７６ｂが形成されている。水通路７６のマニホールド１７６ｂは、他のマニホールド１７２ｂ，１７３ｂ，１７４ｂよりもノズル本体１７１の先端側に形成されている。また、水通路１７６のマニホールド１７６ｂは、ノズル本体１７１の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。このマニホールド１７６ｂは、図８に示すように、マニホールド１７４ｂよりも内側に形成されており、マニホールド１７４ｂよりも先端側に形成されている。マニホールド１７６ｂは、その下流側（先端部側）において、複数の水噴射孔１８６に連通している。
【０１１４】
以上のように、実施例４によれば、複数の内部流路を、実施例１と異なる配置パターンとすることができる。
【実施例５】
【０１１５】
次に、図９を参照して、実施例５に係るガスタービン燃焼器１４０について説明する。図９は、実施例５のパイロットノズルの先端部を表す断面図である。なお、実施例５でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から４と異なる部分について説明し、実施例１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例３及び４のパイロットノズル１２１，１３１では、フィルム空気通路１９２が、ノズル本体１７１の外側の外部流路である空気通路５６に連通するように形成されていたが、実施例５のパイロットノズル１４１では、フィルム空気通路１９２をノズル本体１４２の内部流路としている。換言すれば、実施例５では、実施例３及び４のパイロットノズル１２１，１３１において、外部流路となるフィルム空気通路１９２を内部流路としている。
【０１１６】
具体的に、図９に示すように、パイロットノズル１３１のノズル本体１４２は、内部に複数の内部流路が形成され、複数の内部流路として、第１燃料ガス通路１７２、第２燃料ガス通路１７３、冷却通路（冷却流路）１７４Ａ、フィルム空気通路（フィルム空気流路）１７４Ｂ、燃料油通路１７５及び水通路１７６が形成されている。なお、実施例５では、第１燃料ガス通路１７２、第２燃料ガス通路１７３、燃料油通路１７５及び水通路１７６は、実施例３と同様であるため、説明を省略する。また、実施例５では、実施例３のスリーブ１８２を省いた（換言すれば、ノズル本体１４２と一体となる）構成となっている。
【０１１７】
冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂは、実施例３の冷却通路１７４におけるマニホールド１７４ｂからそれぞれ分岐する通路となっている。つまり、冷却通路１７４Ａは、冷却空気が、実施例３の冷却通路１７４における絞り部１７４ａ及びマニホールド１７４ｂを通過して、空気噴射孔１８７に向かう流路となっている。一方で、フィルム空気通路１７４Ｂは、冷却空気がフィルム空気として、実施例３の冷却通路１７４における絞り部１７４ａ及びマニホールド１７４ｂを通過して、実施例３のフィルム空気通路１９２へ向かう流路となっている。つまり、実施例３のフィルム空気通路１９２は、実施例５のフィルム空気通路１７４Ｂの一部（先端部）を構成している。
【０１１８】
ここで、冷却通路１７４Ａは、マニホールド１７４ｂと空気噴射孔１８７との間に、冷却空気マニホールド１７４Ａｂが設けられている。冷却空気マニホールド１７４Ａｂは、ノズル本体１４２の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。この冷却空気マニホールド１７４Ａｂは、先端部側のフィルム空気通路１９２よりも内側で、マニホールド１７３ｂよりも外側に形成されており、また後述するフィルム空気マニホールド１７４Ｂｂよりも先端部側に形成されている。冷却空気マニホールド１７４Ａｂは、その上流側（基端部側）において、マニホールド１７４ｂに連通しており、その下流側（先端部側）において、複数の空気噴射孔１８７に連通している。
【０１１９】
フィルム空気通路１７４Ｂは、マニホールド１７４ｂと先端部側のフィルム空気通路１９２との間に、フィルム空気マニホールド１７４Ｂｂが設けられている。フィルム空気マニホールド１７４Ｂｂは、ノズル本体１４２の全周に亘って形成されており、円環状に形成されている。このフィルム空気マニホールド１７４Ｂｂは、最外側に形成されており、冷却空気マニホールド１７４Ａｂよりも基端部側に形成されている。フィルム空気マニホールド１７４Ｂｂは、その上流側（基端部側）において、マニホールド１７４ｂに連通しており、その下流側（先端部側）において、先端部側のフィルム空気通路１９２に連通している。
【０１２０】
このように形成される冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂは、第１燃料ガス通路１７３と同じ円周上に配置されている。また、冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂは、断面円形の丸穴となっており、第１燃料ガス通路１７３が断面オーバル形状（例えば、長円形）の長穴となっている。ここで、マニホールド１７４ｂの先端部側の冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂは、周方向に複数形成され、マニホールド１７３ｂの基端部側の第１燃料ガス通路１７３は、周方向に複数形成されている。そして、複数の冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂと、複数の第１燃料ガス通路１７３とは、周方向に沿って交互に配置されている。また、複数の冷却通路１７４Ａと、複数のフィルム空気通路１７４Ｂとは、周方向に沿って交互に配置されている。
【０１２１】
従って、冷却空気供給ポート６６から冷却通路１７４に流入した冷却空気Ａは、絞り部１７４ａを流通することで、先端側に向かう冷却空気Ａの流通量が安定的となる。この後、冷却空気Ａは、マニホールド１７４ｂを流通することで、ノズル本体１４２の全周に流通する。そして、マニホールド１７４ｂを流通した冷却空気Ａは、その一部が冷却通路１７４Ａに流入し、残りの一部がフィルム空気通路１７４Ｂに流入する。冷却通路１７４Ａに流入した冷却空気Ａは、冷却空気マニホールド１７４Ａｂを流通することで、ノズル本体１４２の全周に流通する。そして、冷却空気マニホールド１７４Ａｂを流通した冷却空気Ａは、複数の空気噴射孔１８７から、ノズル本体１４２の前方へ向かって、ノズル本体１４２の内側に向けて噴射される。一方で、フィルム空気通路１７４Ｂに流入した冷却空気Ａは、フィルム空気マニホールド１７４Ｂｂを流通することで、ノズル本体１４２の全周に流通する。そして、フィルム空気マニホールド１７４Ｂｂを流通した冷却空気Ａは、先端側のフィルム空気通路１９２から、ノズル本体１４２の前方へ向かって噴射される。
【０１２２】
以上のように、実施例５によれば、複数の内部流路を、実施例１から４と異なる配置パターンとすることができる。つまり、燃料油通路１７５、水通路１７６、第１燃料ガス通路１７３、第２燃料ガス通路１７２、冷却通路１７４Ａ及びフィルム空気通路１７４Ｂを、ノズル本体１４２の複数の内部流路とすることができる。
【０１２３】
なお、実施例１から５では、パイロットノズル５９，１２１，１３１，１４１に適用して説明したが、循環流へ向けて冷却空気を噴射可能な噴射ノズルであれば、特に限定されず、パイロットノズル５９，１２１，１３１，１４１及びメインノズル６２の配置によっては、例えば、メインノズル６２に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１  ガスタービン
１１  圧縮機
１２  ガスタービン燃焼器
１３  タービン
１４  発電機
２０  空気取入口
２１  圧縮機車室
２２  入口案内翼
２３  圧縮機の静翼
２４  圧縮機の動翼
２５  抽気室
２６  タービン車室
２７  タービンの静翼
２８  タービンの動翼
２９  排気車室
３０  排気室
３１  排気ディフューザ
３２  ロータ
３３，３４  軸受部
３５，３６，３７  脚部
４１  ケーシング
４２  燃焼器内筒
４２ａ  拡径部
４３  燃焼器尾筒
４４  パイロット燃焼バーナ
４５  メイン燃焼バーナ
４６  バイパス管
４７  バイパス弁
５４  トップハット部
５５  締結ボルト
５６  空気通路
５７  供給通路
５８  パイロットコーン
５９  パイロットノズル
６０  旋回翼
６１  バーナ筒
６２  メインノズル
６３  旋回翼
６４，６５  燃料ポート
６６  冷却空気供給ポート
６７  分岐通路
７１  ノズル本体
７２  第１燃料通路
７３  冷却通路
７４  第２燃料通路
７５  第１燃料噴射孔
７７  流量調整弁
７８  第２燃料噴射孔
７９  空気噴射孔
９１  制御装置
９２  検出センサ
９２ａ  ガス成分検出センサ
９２ｂ  温度センサ
９２ｃ  圧力センサ
１１０  ガスタービン燃焼器（実施例２）
１１１  圧縮機（実施例２）
１２０  ガスタービン燃焼器（実施例３）
１２１  パイロットノズル（実施例３）
１３０  ガスタービン燃焼器（実施例４）
１３１  パイロットノズル（実施例４）
１４０  ガスタービン燃焼器（実施例５）
１４１  パイロットノズル（実施例５）
Ｆ１  燃料ガス
Ｆ２  燃料ガス
Ｆ３  燃料油
Ａ  冷却空気
Ｗ  水
【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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