(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向流路を規定するノズルケーシングと、
前記軸方向流路内に設けられたノズルと、を備え、
前記ノズルは、
前記軸方向流路に沿って延在する筒形状のノズル本体と、
前記ノズル本体の径方向にて前記ノズル本体から径方向外方に突出し、前記軸方向流路を流れる流体を旋回させるように構成されたスワラベーンと、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第１噴射孔と、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第２噴射孔と、
前記ノズル本体の内部を延び、前記少なくとも１つの第１噴射孔に連通した第１燃料流路と、
前記ノズル本体の内部を前記第１燃料流路とは別々に延び、前記少なくとも１つの第２噴射孔と連通した第２燃料流路と、を含む燃焼装置であって、
前記第１燃料流路に第１燃料を供給可能な第１供給流路と、
前記第２燃料流路に、前記第１燃料とは異なる第２燃料を供給可能な第２供給流路と、
をさらに備え、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも発熱量が小さく、
前記第１噴射孔の総面積と前記第２噴射孔の総面積との比は、前記第１燃料の発熱量と前記第２燃料の発熱量との比に応じて決定されている
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記第１噴射孔の総面積は、前記第２噴射孔の総面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記第１燃料流路の流路面積は、前記第２燃料流路の流路面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記第１燃料流路の流路面積と前記第２燃料流路の流路面積との比である流路面積比と、前記第１噴射孔の総面積と前記第２噴射孔の総面積との比である噴射孔総面積比との比（前記流路面積比／前記噴射孔総面積比）が０．８以上１．２以下であることを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記第１噴射孔は、前記軸方向流路での前記流体の流れ方向にて前記第２噴射孔よりも上流側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記ノズル本体又は前記スワラベーンは、少なくとも２つの前記第１噴射孔又は少なくとも２つの前記第２噴射孔を有し、
前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔は、前記ノズル本体の径方向において互いに異なる位置に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔のうち、前記径方向において外側に配置された外側噴射孔は、前記径方向において内側に配置された内側噴射孔よりも、前記軸方向流路での前記流体の流れ方向にて上流側に配置された
ことを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔のうち、前記径方向において外側に配置された外側噴射孔の孔径は、前記径方向において内側に配置された内側噴射孔の孔径よりも大きい
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の燃焼装置。
【請求項９】
軸方向流路を規定するノズルケーシングと、
前記軸方向流路内に設けられたノズルと、を備え、
前記ノズルは、
前記軸方向流路に沿って延在する筒形状のノズル本体と、
前記ノズル本体の径方向にて前記ノズル本体から径方向外方に突出し、前記軸方向流路を流れる流体を旋回させるように構成されたスワラベーンと、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第１噴射孔と、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第２噴射孔と、
前記ノズル本体の内部を延び、前記少なくとも１つの第１噴射孔に連通した第１燃料流路と、
前記ノズル本体の内部を前記第１燃料流路とは別々に延び、前記少なくとも１つの第２噴射孔と連通した第２燃料流路と、を含み、
発熱量が相互に異なる第１燃料と第２燃料を混合して混合燃料を生成可能な混合器と、
前記混合燃料を前記第１燃料流路に供給可能な第１供給流路と、
前記混合燃料を前記第２燃料流路に供給可能な第２供給流路と、
前記第２供給流路に介装され、前記第２燃料流路に供給される前記混合燃料の流量を調整可能な第２バルブと、
前記混合器によって生成された前記混合燃料を加熱可能なヒータと、
をさらに備え、
前記第１供給流路は、前記ヒータによって加熱された前記混合燃料を前記第１燃料流路に供給するように構成され、
前記第２供給流路は、前記ヒータによって加熱された前記混合燃料を前記第２燃料流路に供給するように構成された
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項１０】
前記混合燃料における前記第１燃料と前記第２燃料との混合比に応じて前記第２バルブの開度が調節されるように構成された
ことを特徴とする請求項９に記載の燃焼装置。
【請求項１１】
圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記圧縮機からの前記圧縮空気により前記少なくとも第１燃料噴射孔及び前記少なくとも１つの第２燃料噴射孔のうち少なくとも一方から噴射された燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成された請求項１乃至１０の何れか一項に記載の燃焼装置と、
前記燃焼装置からの前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は燃焼装置及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン等に用いられる燃焼装置において、運転状況等に応じて、異なる性状を有する燃料を燃焼させることがある。
例えば、特許文献１には、燃焼室に燃料を噴出するための主燃料ノズルと、燃焼室に導入される前の空気中に燃料を噴出するための副燃料ノズルと、主燃料ノズル及び副燃料ノズルに供給される燃料の流量を調整するための流量調整手段とを備えるガスタービン燃焼器が開示されている。このガスタービン燃焼器では、燃料を安定に燃焼させるため、燃料の性状に応じた適正量の燃料を燃焼室に供給するようになっている。すなわち、主燃料ノズル及び副燃料ノズルに供給される燃料の性状（例えば発熱量）に応じて、主燃料ノズル及び副燃料ノズルに供給される燃料の流量が調整されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６８４３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、ある燃焼装置において所定の燃焼熱を得ようとするときに、不活性成分含有量が比較的多く発熱量が比較的小さい燃料（以降において低カロリー燃料と称する）を用いる場合と、不活性成分含有量が比較的少なく発熱量が比較的大きい燃料（以降において高カロリー燃料と称する）を用いる場合とがある。
低カロリー燃料を用いる場合、所定の燃焼熱を得るために必要な供給量（流量）を得るためには燃料の流速を比較的大きくする必要がある。このため、低カロリー燃料を用いる場合には、配管等における圧力損失を低減するために、配管径やノズル孔径等を比較的大きくする必要がある。
一方、高カロリー燃料を用いる場合、低カロリー燃料を用いる場合と同等の燃焼熱を得るために必要な燃料供給量（流量）は低カロリー燃料の場合よりも小さいため、燃料の流速を比較的小さくする必要がある。よって、低カロリー燃料に適した大きさの径を有する配管やノズルに高カロリー燃料を適用する場合には、低カロリー燃料を用いる場合に比べて燃料の流速が小さくなるため、燃料を噴射するノズルの前後での差圧が小さくなり、このため燃焼器（燃焼装置）において燃焼振動が生じることがある。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、性状が異なる燃料を適用した場合であっても、燃料噴射前後の差圧を維持しやすい燃焼装置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】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置は、
軸方向流路を規定するノズルケーシングと、
前記軸方向流路内に設けられた少なくとも１つのノズルと、を備え、
前記少なくとも１つのノズルは、
前記軸方向流路に沿って延在する筒形状のノズル本体と、
前記ノズル本体の径方向にて前記ノズル本体から径方向外方に突出し、前記軸方向流路を流れる流体を旋回させるように構成されたスワラベーンと、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第１噴射孔と、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンの表面に開口する少なくとも１つの第２噴射孔と、
前記ノズル本体の内部を延び、前記少なくとも１つの第１噴射孔に連通した第１燃料流路と、
前記ノズル本体の内部を前記第１燃料流路とは別々に延び、前記少なくとも１つの第２噴射孔と連通した第２燃料流路と、を含む。
【０００７】
上記（１）の構成では、燃料を噴射する第１噴射孔及び第２噴射孔にそれぞれ連通した第１燃料流路及び第２燃料流路を別々に設けたので、第１燃料流路及び第１噴射孔の設計を、第１燃料流路を流通する燃料の性状に適したものとすることができるとともに、第２燃料流路及び第２噴射孔の設計を、第２燃料流路を流通する燃料の性状に適したものとすることができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記第１噴射孔の総面積は、前記第２噴射孔の総面積よりも大きい。
上記（２）の構成では、第１噴射孔の総面積（例えば、開口面積の総和又は流路面積の総和）を第２噴射孔の総面積に比べて大きくしたので、第２噴射孔よりも第１噴射孔から噴射される燃料の流量が比較的大きくなる。このため、第１噴射孔から燃料が噴射される場合、第１噴射孔の前後の差圧が維持されやすい。一方、第２噴射孔の総面積を第１噴射孔の総面積に比べて小さくしたので、第２噴射孔から噴射される燃料の流量が比較的小さいにもかかわらず、第２噴射孔の前後の差圧を維持しやすい。よって、上記（２）の構成によれば、燃焼装置において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記第１燃料流路の流路面積は、前記第２燃料流路の流路面積よりも大きい。
上記（３）の構成では、第１燃料流路の流路面積を第２燃料流路の流路面積に比べて大きくしたので、第２噴射孔よりも第１噴射孔から噴射される燃料の流量が比較的大きくなる。このため、第１噴射孔から燃料が噴射される場合、第１噴射孔の前後において差圧が維持されやすい。一方、第２燃料流路の流路面積を第１燃料流路の流路面積に比べて小さくしたので、第２噴射孔から噴射される燃料の流量が比較的小さいにもかかわらず、第２噴射孔の前後の差圧を維持しやすい。よって、上記（３）の構成によれば、燃焼装置において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、前記第１燃料流路の流路面積と前記第２燃料流路の流路面積との比である流路面積比と、前記第１噴射孔の総面積と前記第２噴射孔の総面積との比である噴射孔総面積比との比（前記流路面積比／前記噴射孔総面積比）が０．８以上１．２以下である。
上記（４）の構成によれば、流路面積比と噴射孔総面積比との比を１に近くしたので、第１燃料流路及び第２燃料流路における圧力損失を低減することができ、このため燃焼装置において、燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【００１１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れかの構成において、前記第１噴射孔は、前記軸方向流路での前記流体の流れ方向にて前記第２噴射孔よりも上流側に設けられている。
第１噴射孔及び第２噴射孔から噴射される燃料は、軸方向流路の上流側から流れてくる空気と混合された後に燃焼する。上記（５）の構成によれば、第１噴射孔を第２噴射孔よりも上流側に設けたので、第１噴射孔から噴射される燃料は、第２噴射孔から噴出される燃料に比べて、第１噴射孔と第２噴射孔の間の距離の分だけ、軸方向流路を上流側から流れてくる空気との混合距離を長くすることができる。このため、第１噴射孔から噴射される燃料と空気との混合（予混合）をより促進させることができ、燃焼装置において良好な燃焼効率を得ることができる。
【００１２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記ノズル本体又は前記スワラベーンは、少なくとも２つの前記第１噴射孔又は少なくとも２つの前記第２噴射孔を有し、
前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔は、前記ノズル本体の径方向において互いに異なる位置に配置される。
上記（６）の構成によれば、少なくとも２つの第１噴射孔又第２噴射孔を、ノズル本体の径方向において互いに異なる位置に配置したので、第１燃料流路又は第２燃料流路における燃料の流れが円滑になる。このため、第１噴射孔又は第２燃料流路から燃料を円滑に供給することができる。
【００１３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔のうち、前記径方向において外側に配置された外側噴射孔は、前記径方向において内側に配置された内側噴射孔よりも、前記軸方向流路での前記流体の流れ方向にて上流側に配置される。
軸方向流路内においては、より外周側において空気の流れる流路面積が広くなる。よって、上記（７）の構成によれば、軸方向流路内においてより外周側に設けられた外側噴射孔で噴出された燃料の空気との混合がより促進されるため、より良好な燃焼効率が得られる。
【００１４】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の構成において、前記少なくとも２つの第１噴射孔又は前記少なくとも２つの第２噴射孔のうち、前記径方向において外側に配置された外側噴射孔の孔径は、前記径方向において内側に配置された内側噴射孔の孔径よりも大きい。
上記（８）の構成によれば、外側噴射孔から噴射される燃料の流量がより大きくなるため、より多くの燃料を外側噴射孔から噴射して空気との混合を促進することができるため、より良好な燃焼効率が得られる。
【００１５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記第１燃料流路に第１燃料を供給可能な第１供給流路と、
前記第２燃料流路に、前記第１燃料とは異なる第２燃料を供給可能な第２供給流路と、
をさらに備え、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも発熱量が小さい。
上記（９）の構成によれば、発熱量の異なる第１燃料及び第２燃料が、それぞれ別の燃料流路及び噴射孔を介して供給される。よって、第１燃料流路及び第１噴射孔は比較的発熱量が小さい第１燃料（低カロリー燃料）の性状に適した設計とすることができるとともに、第２燃料流路及び第２噴射孔は比較的発熱量が大きい第２燃料（高カロリー燃料）の性状に適した設計とすることができる。
また、第１噴射孔の総面積が第２噴射孔の総面積よりも大きい場合には、第１噴射孔から噴射される第１燃料（低カロリー燃料）の流量が比較的大きくなるとともに、第２噴射孔の総面積が比較的小さいため、流量が比較的小さい第２燃料（高カロリー燃料）が噴射される第２噴射孔の前後の差圧が維持されやすい。このため、燃焼装置において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
また、第１噴射孔を第２噴射孔よりも上流側に設ける場合には、第１噴射孔から噴射される比較的大流量の第１燃料（低カロリー燃料）について、第２噴射孔から噴出される比較的小流量の第２燃料（高カロリー）に比べて、第１噴射孔と第２噴射孔の間の距離の分だけ、軸方向流路を上流側から流れてくる空気との混合距離を長くすることができる。このため、第１噴射孔から噴射される比較的大流量の第１燃料（低カロリー燃料）と空気との混合（予混合）をより促進させることができ、燃焼装置全体として良好な燃焼効率を得ることができる。
【００１６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、前記第１噴射孔の総面積と前記第２噴射孔の総面積との比は、前記第１燃料の発熱量と前記第２燃料の発熱量との比に応じて決定されている。
上記（１０）の構成によれば、第１燃料（低カロリー燃料）の発熱量と第２燃料（高カロリー燃料）の発熱量との比に応じて前記第１噴射孔の総面積と前記第２噴射孔の総面積との比を決定するようにしたので、第１燃料（低カロリー燃料）使用時と第２燃料（高カロリー燃料）使用時との間における燃焼熱の変動を低減できる。このため、第１燃料（低カロリー燃料）と第２燃料（高カロリー燃料）とを切り替えて用いる場合であっても、安定して燃料を燃焼させることができる。
【００１７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れかの構成において、前記燃焼装置は、
発熱量が相互に異なる第１燃料と第２燃料を混合して混合燃料を生成可能な混合器と、
前記混合燃料を前記第１燃料流路に供給可能な第１供給流路と、
前記混合燃料を前記第２燃料流路に供給可能な第２供給流路と、
前記第２供給流路に介装され、前記第２燃料流路に供給される前記混合燃料の流量を調整可能な第２バルブと、をさらに備える。
上記（１１）の構成では、混合燃料を第１燃料流路及び第２燃料流路に供給可能とし、第２燃料流路に供給される混合燃料を第２バルブにより調整可能とした。よって、第２バルブで第２燃料流路における混合燃料の流量を調節することにより、混合燃料全体の流量を調節することができる。
【００１８】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の構成において、前記燃焼装置は、
前記混合器によって生成された前記混合燃料を加熱可能なヒータをさらに備え、
前記第１供給流路は、前記ヒータによって加熱された前記混合燃料を前記第１燃料流路に供給するように構成され、
前記第２供給流路は、前記ヒータによって加熱された前記混合燃料を前記第２燃料流路に供給するように構成される。
上記（１２）の構成では、第１燃料と第２燃料とを混合して得られる混合燃料を第１燃料流路及び第２燃料流路に供給するようにしたので、燃料を加熱するためのヒータは、混合後の燃料を加熱するように設ければよい。このため、上記（１２）の構成によれば、第１燃料及び第２燃料のそれぞれに対して個別にヒータを設ける場合に比べて、コストを削減することができる。
【００１９】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）又は（１２）の構成において、
前記混合燃料における前記第１燃料と前記第２燃料との混合比に応じて前記第２バルブの開度が調節されるように構成される。
上記（１３）の構成によれば、第１燃料と第２燃料との混合比に応じて第２バルブの開度を調整可能としたので、該混合比に応じて、混合燃料全体の流量を適切に調節することができる。
例えば、混合燃料中の第１燃料の含有量が多く、混合燃料の発熱量が比較的小さい場合には、大流量を得るため、第２バルブの開度を大きくして第１燃料流路及び第２燃料流路の両方に混合燃料を供給することができる。また、混合燃料中の第２燃料の含有量が多く、混合燃料の発熱量が比較的大きい場合には、流量を比較的少なくするため、第２バルブの開度を小さくして第２燃料流路の流量を減少させ、主に第１燃料流路に混合燃料を供給する。
【００２０】
（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、
圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記圧縮機からの前記圧縮空気により前記少なくとも第１燃料噴射孔及び前記少なくとも１つの第２燃料噴射孔のうち少なくとも一方から噴射された燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成された上記（１）乃至（１３）の何れか一項に記載の燃焼装置と、
前記燃焼装置からの前記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。
【００２１】
上記（１４）の構成では、燃料を噴射する第１噴射孔及び第２噴射孔にそれぞれ連通した第１燃料流路及び２燃料流路を別々に設けたので、第１燃料流路及び第１噴射孔の設計を、第１燃料流路を流通する燃料の性状に適したものとすることができるとともに、第２燃料流路及び第２噴射孔の設計を、第２燃料流路を流通する燃料の性状に適したものとすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、性状が異なる燃料を適用した場合であっても、燃焼振動を低減可能な燃焼装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。
【図２】一実施形態に係る燃焼器（燃焼装置）を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係る燃焼器（燃焼装置）を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る燃焼器（燃焼装置）の要部断面図である。
【図５】図４に示される燃焼器（燃焼装置）のＡ方向矢視図である。
【図６】一実施形態に係るノズルの軸方向に沿った部分断面図である。
【図７】図６に示されるノズルのＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図６に示されるノズルのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】一実施形態に係るノズルの軸方向に沿った部分断面図である。
【図１０】図９に示されるノズルのＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】一実施形態に係る燃焼器（燃焼装置）の燃料供給系統の構成を示す図である。
【図１２】一実施形態に係る燃焼器（燃焼装置）の燃料供給系統の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
まず、幾つかの実施形態に係る燃焼装置の適用先の一例であるガスタービンについて、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービン１を示す概略構成図である。
【００２６】
図１に示すように、一実施形態に係るガスタービン１は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器４（燃焼装置１００）と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結され、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。
【００２７】
ガスタービン１における各部位の具体的な構成例について説明する。
圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータ８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、空気取入口１２から取り込まれた空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８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。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機２から後段の燃焼器４に送られる。
【００２８】
燃焼器４は、ケーシング２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータ８を中心として環状に複数配置されていてもよい。燃焼器４には燃料と圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン６の作動流体である燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼ガスは燃焼器４から後段のタービン６に送られる。なお、燃焼器４の詳細な構成例については後述する。
【００２９】
タービン６は、タービン車室２２と、タービン車室２２内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室２２側に固定された複数の静翼２４と、静翼２４に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼２６と、を含む。なお、タービン６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン６においては、燃焼ガスが複数の静翼２４及ぶ複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動する。これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されるようになっている。
タービン車室２２の下流側には、排気車室２８を介して排気室３０が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室２８及び排気室３０を介して外部へ排出される。
【００３０】
次に、図２及び図３を参照して、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の詳細な構成について説明する。図２は、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）を示す概略図である。図３は、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の一部を示す断面図である。
【００３１】
図２及び図３に示すように、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）は、ロータ８を中心として環状に複数配置されている（図１参照）。各燃焼器４は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室４０に設けられた燃焼器ライナ４６と、燃焼器ライナ４６内にそれぞれ配置された第２燃焼バーナ５０及び複数の第１燃焼バーナ６０と、を含む。なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。
【００３２】
例えば、燃焼器ライナ４６は、第２燃焼バーナ５０及び複数の第１燃焼バーナ６０の周囲に配置される内筒４６ａと、内筒４６ａの先端部に連結された尾筒４６ｂと、を有している。
第２燃焼バーナ５０は、燃焼器ライナ４６の中心軸に沿って配置されている。そして、第２燃焼バーナ５０を囲むように、複数の第１燃焼バーナ６０が互いに離間して配列されている。
第２燃焼バーナ５０は、燃料ポート５２に連結された第２ノズル（ノズル）５４と、第２ノズル５４を囲むように配置されたコーン５６と、第２ノズル５４の外周に設けられたスワラ５８と、を有している。
第１燃焼バーナ６０は、燃料ポート６２に連結された第１ノズル（ノズル）６３と、第１ノズル６３を囲むように配置されたバーナ筒（ノズルケーシング）６６と、バーナ筒６６と燃焼器ライナ４６（例えば内筒４６ａ）をつなぐ延長管６５と、第１ノズル６３の外周に設けられたスワラ７０と、を有している。燃料ポート６２は、少なくとも２つの燃料ポート６２ａ，６２ｂを含む。燃料ポート６２ａ及び６２ｂには、それぞれ、燃料を供給するための第１供給流路及び第２供給流路（不図示）と接続されており、第１供給流路からの燃料は燃料ポート６２ａを介して、第２供給流路からの燃料は燃料ポート６２ｂを介して、それぞれ第１ノズル６３に対して燃料を供給可能となっている。なお、第１燃焼バーナ６０の具体的な構成については後述する。
なお、図３に示すように、延長管６５は、バーナ筒６６に接続される上流側端面から下流側端面（延長管出口６５ａ）まで延在している。また、図３には、延長管出口６５ａの中心位置を通過する流路中心線Ｏ’を示している。
【００３３】
以下に説明するように、第２燃焼バーナ５０は拡散燃焼火炎を発生させるためのバーナであるとともに、第２ノズル５４は拡散燃焼用の燃料を噴射するためのノズルであってもよい。また、第１燃焼バーナ６０は、予混合気を燃焼させるためのバーナであるとともに、第１ノズル６３は、予混合燃料を噴射するためのノズルであってもよい。
すなわち、上記構成を有する燃焼器４において、圧縮機２で生成された高温高圧の圧縮空気は車室入口４２から燃焼器車室４０内に供給され、さらに燃焼器車室４０からバーナ筒６６内に流入する。そして、この圧縮空気と、燃料ポート６２から供給された燃料とがバーナ筒６６内で予混合される。この際、予混合気はスワラ７０により主として旋回流を形成し、燃焼器ライナ４６内に流れ込む。また、圧縮空気と、燃料ポート５２を介して第２燃焼バーナ５０から噴射された燃料とが燃焼器ライナ４６内で混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。このとき、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散することで、各第１燃焼バーナ６０から燃焼器ライナ４６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、第２燃焼バーナ５０から噴射された拡散燃焼用燃料による拡散燃焼火炎によって、第１燃焼バーナ６０からの予混合気（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。その際、燃焼領域は例えば内筒４６ａに形成される。
【００３４】
次に、図４〜図１０を参照して、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の要部の構成について、一例として上述した第１燃焼バーナ６０を用いて説明する。
なお、本発明に係る燃焼バーナは、第１燃焼バーナ６０に限定されるものではなく、ノズルの周囲の軸方向流路にスワラ（スワラベーン）が設けられた燃焼バーナであればどのタイプの燃焼バーナに対しても本発明の実施形態に係る構成を適用可能である。例えば、一実施形態において、燃焼バーナは、ガスタービン１の燃焼器４に設けられる第２燃焼バーナ５０のように主として拡散燃焼するタイプの燃焼バーナであってもよいし、あるいはガスタービン１以外の機器に設けられる燃焼バーナであってもよい。
すなわち、本発明に係るノズルは、第１ノズル６３に限定されるものではない。一実施形態では、ノズルは、複数の第１ノズル６３に取り囲まれるように設けられた第２ノズル５４であってもよい。また、本発明に係るノズルは、予混合燃料を噴射するためのノズルであってもよいし、拡散燃焼用の燃料を噴射するためのノズルであってもよい。
【００３５】
図４は、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の第１燃焼バーナ６０を含む要部断面図であり、図５は、図４に示される燃焼器４（燃焼装置１００）のＡ方向矢視図である。
図４及び図５に示すように、一実施形態に係る燃焼器４において、第１燃焼バーナ６０は、バーナ筒（ノズルケーシング）６６と、第１ノズル６３とを備えている。バーナ筒６６は、その内周面によって、第１ノズル６３の軸方向に沿った軸方向流路６８を画定しており、第１ノズル６３は、該軸方向流路６８内に設けられている。第１ノズル６３は、軸方向流路６８に沿って延在する筒形状のノズル本体６４と、少なくとも１枚のスワラベーン７２を含むスワラ７０と、を含む。
ここで、筒形状とは、厳密な円筒形を意味するものとは限らない。すなわち、ノズル本体６４は、例えば、少なくとも一部において円筒形を有しており、該円筒形の中心軸方向において、径が変化する形状を有してもよい。例えば、ノズル本体６４は、図４に示すように、円筒形において、中心軸方向の一端部が先細った形状を有していてもよい。
【００３６】
バーナ筒６６は、ノズル本体６４に対して同心状に、且つノズル本体６４及びスワラベーン７２を含む第１ノズル６３を囲むように配置されている。すなわち、バーナ筒６６の軸はノズル本体６４の軸Ｏと略一致し、且つバーナ筒６６の径は第１ノズル６３の径よりも大きい。
バーナ筒６６の内周面によって確定される軸方向流路６８には、その上流側（図４において左側）から下流側（図４において右側）に向かって、圧縮空気等の気体（流体）Ｇが流通する。
【００３７】
第１ノズル６３は、例えば上述したように燃料ポート６２（６２ａ，６２ｂ）（図２及び図３参照）に連結され、燃料ポート６２（６２ａ，６２ｂ）から燃料が供給される。燃料は、気体であっても液体であってもよく、その種類も特に限定されない。また、第２ノズル５４に供給される燃料と第１ノズル６３に供給される燃料とを異ならせてもよく、例えば、第２ノズル５４に油燃料が供給され、第１ノズル６３に天然ガス等のガス燃料が供給されてもよい。
【００３８】
スワラ７０は、軸方向流路６８を流通する気体を旋回させるように構成され、少なくとも一枚のスワラベーン７２を含む。なお、図４及び図５に示すスワラ７０は、ノズル本体６４を中心として放射状に６枚のスワラベーン７２が設けられた場合を例示したものである。ただし、図４では、便宜上、周方向に沿う角度０度と角度１８０度の位置に配置した２枚のスワラベーン７２のみを示している（図４の状態では、実際には合計で４枚のスワラベーン７２が見える）。
【００３９】
スワラベーン７２は、ノズル本体６４の周囲においてノズル本体６４の軸方向（軸Ｏ方向）に沿って延在する軸方向流路６８において、ノズル本体６４の径方向にてノズル本体６４から径方向外方に突出するように設けられ、軸方向流路６８を流通する気体を旋回させるように構成されている。スワラベーン７２は、圧力面である腹面８１と、負圧面である背面８２と、気体の流通方向（ノズル本体６４の軸方向）における上流側の端部である前縁８３と、気体の流通方向（第１ノズル６３の軸方向）における下流側の端部である後縁８４と、を有している。
【００４０】
スワラベーン７２及び／又はノズル本体６４には、燃料を噴射するための複数の噴射孔が形成されている。複数の噴射孔は、スワラベーン７２の表面に開口する少なくとも１つの第１噴射孔７４と、スワラベーン７２又はノズル本体６４の表面に開口する少なくとも１つの第２噴射孔７６と含む。図４〜図５に示す例では、第１噴射孔７４として、スワラベーン７２の腹面８１に第１噴射孔７４ａ，７４ｂが、スワラベーン７２の背面８２に第１噴射孔７４ｃ，７４ｄが形成されており、第２噴射孔７６として、スワラベーン７２の腹面８１に第２噴射孔７６ａ，７６ｂが、スワラベーン７２の背面８２に第２噴射孔７６ｃ，７６ｄが形成されている。
【００４１】
これらの第１噴射孔７４及び第２噴射孔７６は、ノズル本体６４の内部に設けられた第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９（図６及び図９参照。後で説明する。）にそれぞれ連通している。そして、第１噴射孔７４及び第２噴射孔７６から噴射された燃料は、気体（例えば酸化剤としての圧縮空気）と混合されて予混合気（燃料ガス）となり、燃焼器ライナ４６に送られて燃焼することとなる。
【００４２】
図６及び図９は、それぞれ、一実施形態に係るノズルの軸方向に沿った部分断面図であり、図７は図６に示されるノズルのＶＩＩ−ＶＩＩ断面図であり、図８は図６に示されるノズルのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図であり、図１０は図９に示されるノズルのＸ−Ｘ断面図である。
図６〜図８に示す実施形態では、図４〜図５に示す例と同様に、第１噴射孔７４として、スワラベーン７２の腹面８１に第１噴射孔７４ａ，７４ｂが、スワラベーン７２の背面８２に第１噴射孔７４ｃ，７４ｄが形成されており、第２噴射孔７６として、スワラベーン７２の腹面８１に第２噴射孔７６ａ，７６ｂが、スワラベーン７２の背面８２に第２噴射孔７６ｃ，７６ｄが形成されている。
また、図９〜図１０に示す実施形態では、第１噴射孔７４として、スワラベーン７２の腹面８１に２つの第１噴射孔７４ａ，７４ｂが、スワラベーン７２の背面８２に２つの第１噴射孔７４ｃ，７４ｄが形成されており、第２噴射孔７６として、ノズル本体に３つの第２噴射孔７６ｅが形成されている。図９及び図１０に示すように、３つの第２噴射孔７６ｅは、ノズル本体６４の周方向に沿って略等間隔に設けられている。すなわち、軸方向直交断面（図１０参照）において、軸中心Ｏ周りに約１２０度ずつの間隔で設けられている。
なお、以降において、第１噴射孔７４ａ〜７４ｄを代表して第１噴射孔７４と表記し、第２噴射孔７６ａ〜７６ｅを代表して第１噴射孔７４と表記する。
【００４３】
図６及び図９に示すように、ノズル本体６４の内部には、それぞれノズル本体６４の軸方向に沿って延在する第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９が別々に設けられている。第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９は、例えば図６に示されるように、その一部がスワラベーン７２の内部をノズル本体６４の径方向に延びていてもよい。
そして、第１燃料流路７８は各第１噴射孔７４に連通しており、第２燃料流路７９は各第２噴射孔７６に連通している。
なお、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９には、同一の燃料が供給されてもよく、あるいは、互いに異なる種類の燃料が供給されてもよい。また、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９には、燃料が気体として供給されてもよく、あるいは液体として供給されてもよい。第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９の両方に気体燃料が供給されてもよく、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９の両方に液体燃料が供給されてもよく、あるいは、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９の一方に気体燃料が供給され、他方に液体燃料が供給されるようになっていてもよい。
【００４４】
このように、燃料を噴射する第１噴射孔７４及び第２噴射孔７６にそれぞれ連通した第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９を別々に設けているので、第１燃料流路７８及び第１噴射孔７４の設計を、第１燃料流路７８を流通する燃料の性状に適したものとすることができるとともに、第２燃料流路７９及び第２噴射孔７６の設計を、第２燃料流路７９を流通する燃料の性状に適したものとすることができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、第１噴射孔７４の総面積は、第２噴射孔７６の総面積よりも大きい。ここで、第１噴射孔７４の総面積とは、全ての第１噴射孔７４の開口面積又は流路面積の総和であり、第２噴射孔７６の総面積とは、全ての第２噴射孔７６の開口面積又は流路面積の総和である。
例えば、図６に示す実施形態では、スワラベーン７２に設けられた４つの第１噴射孔７４ａ〜７４ｄの開口面積の合計は、スワラベーン７２に設けられた４つの第２噴射孔７６ａ〜７６ｄの開口面積の合計よりも大きい。また、図９に示す実施形態では、スワラベーン７２に設けられた４つの第１噴射孔７４ａ〜７４ｄの開口面積の合計は、ノズル本体６４に設けられた３つの第２噴射孔７６ｅの開口面積の合計よりも大きい。
【００４６】
このように、第１噴射孔７４の総面積が第２噴射孔７６の総面積よりも大きいので、第２噴射孔７６よりも第１噴射孔７４から噴射される燃料の流量が比較的大きくなる。このため、第１噴射孔７４から燃料が噴射される場合、第１噴射孔の前後の差圧が維持されやすい。一方、第２噴射孔７６の総面積を第１噴射孔７４の総面積に比べて小さくしたので、第２噴射孔７６から噴射される燃料の流量が比較的小さいにもかかわらず、第２噴射孔７６の前後の差圧を維持しやすい。よって、燃焼装置１００において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【００４７】
幾つかの実施形態では、第１燃料流路７８の流路面積は、第２燃料流路７９の流路面積よりも大きい。
例えば、図６に示す実施形態では、軸方向流路６８（図４参照）での流体の流れ方向にてスワラベーン７２よりも上流側のノズル本体６４において、ノズル本体６４の軸に直交する断面（図７参照）における第１燃料流路７８の流路面積は、第２燃料流路７９の流路面積よりも大きい。図９に示す実施形態でも、同様に、ノズル本体６４において、第１燃料流路７８の流路面積は、第２燃料流路７９の流路面積よりも大きい。
また、図６に示す実施形態では、スワラベーン７２において、ノズル本体６４の軸方向に沿った断面（図８参照）における第１燃料流路７８の流路面積は、第２燃料流路７９の流路面積よりも大きい。
【００４８】
このように、第１燃料流路７８の流路面積が第２燃料流路７９の流路面積に比べて大きいので、第２噴射孔７６よりも第１噴射孔７４から噴射される燃料の流量が比較的大きくなる。このため、第１噴射孔７４から燃料が噴射される場合、第１噴射孔の前後において差圧が維持されやすい。一方、第２燃料流路７９の流路面積を第１燃料流路７８の流路面積に比べて小さくしたので、第２噴射孔７６から噴射される燃料の流量が比較的小さいにもかかわらず、第２噴射孔７６の前後の差圧を維持しやすい。よって、燃焼装置１００において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【００４９】
幾つかの実施形態では、第１燃料流路７８の流路面積と第２燃料流路７９の流路面積との比である流路面積比と、第１噴射孔７４の総面積と第２噴射孔７６の総面積との比である噴射孔総面積比との比（流路面積比／噴射孔総面積比）が０．８以上１．２以下である。
例えば、図６に示す実施形態において、第１噴射孔７４（７４ａ〜７４ｄ）の総面積と第２噴射孔７６（７６ａ〜７６ｄ）の総面積との比である噴射孔総面積比（第１噴射孔７４の総面積／第２噴射孔７６の総面積）が２であれば、第１燃料流路７８の流路面積と第２燃料流路７９の流路面積との比である流路面積比（第１燃料流路７８の流路面積／第２燃料流路７９の流路面積）が、１．６〜２．４となるように、第１噴射孔７４及び第２噴射孔７６の孔径や、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９の流路径等が設定される。
このように、流路面積比と噴射孔総面積比との比を１に近くしたので、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９における圧力損失を低減することができ、このため燃焼装置１００において、燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
【００５０】
幾つかの実施形態では、図４〜図６、図８及び図９に示すように、第１噴射孔７４は、軸方向流路６８での流体の流れ方向にて第２噴射孔７６よりも上流側に設けられている。
このように、第１噴射孔７４を第２噴射孔７６よりも上流側に設けた場合、第１噴射孔７４から噴射される燃料は、第２噴射孔７６から噴出される燃料に比べて、第１噴射孔７４と第２噴射孔７６との間の距離の分だけ、軸方向流路６８を上流側から流れてくる空気との混合距離を長くすることができる。このため、第１噴射孔７４から噴射される燃料と空気との混合（予混合）をより促進させることができ、燃焼装置１００において良好な燃焼効率を得ることができる。
【００５１】
ノズル本体６４又はスワラベーン７２に複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６が形成されている実施形態において、複数の第１噴射孔７４及び／又は複数の第２噴射孔７６は、ノズル本体６４の軸方向や径方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。なお、以降において、ノズル本体６４の軸方向及びノズル本体６４の径方向を、それぞれ、単に軸方向及び径方向と称することがある。
【００５２】
幾つかの実施形態では、複数の第１噴射孔７４のうちの少なくとも１つと、複数の第２噴射孔７６のうちの少なくとも１つは、径方向位置が略同一であってもよい。
例えば、図４又は図６に示す例では、複数の第１噴射孔７４のうち、比較的外径側に位置する第１噴射孔７４ａ，７４ｃと、複数の第２噴射孔７６のうち、比較的外径側に位置する第２噴射孔７６ａ，７６ｃとは、径方向位置が略同一である（すなわち、ノズル本体６４の中心軸からの距離が略同一である）。また、同例において、複数の第１噴射孔７４のうち、比較的内径側に位置する第１噴射孔７４ｂ，７４ｄと、複数の第２噴射孔７６のうち、比較的内径側に位置する第２噴射孔７６ｂ，７６ｄとは、径方向位置が略同一である（即ち、ノズル本体６４の中心軸からの距離が略同一である）。
【００５３】
図６及び図９に示す実施形態では、上述したように、スワラベーン７２は、腹面８１に形成された第１噴射孔７４ａ，７４ｂ及び背面８２に形成された第１噴射孔７４ｃ，７４ｄを含む合計４つの第１噴射孔７４を有する。そして、腹面８１に形成された２つの第１噴射孔７４ａ，７４ｂのうち、第１噴射孔７４ａは径方向において外側に配置され、第１噴射孔７４ｂは径方向において内側に配置される。また、背面８２形成された２つの第１噴射孔７４ｃ，７４ｄのうち、第１噴射孔７４ｃは径方向において外側に配置され、第１噴射孔７４ｄは径方向において内側に配置される。第１噴射孔７４ａと第１噴射孔７４ｃとは、径方向において同一の位置に配置されてもよい。また、第１噴射孔７４ｂと第１噴射孔７４ｄとは、径方向において同一の位置に配置されてもよい。
なお、図６に示す実施形態では、スワラベーン７２に形成された複数の第２噴射孔７６ａ，７６ｂ及び７６ｃ，７６ｄについても、第１噴射孔７４ａ，７４ｂ及び７４ｃ，７４ｄと同様に、それぞれ、径方向において異なる位置に配置されている。
このように、複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６を、ノズル本体６４の径方向において互いに異なる位置に配置することで、第１燃料流路７８における燃料の流れが円滑になる。このため、第１噴射孔７４から燃料を円滑に供給することができる。
【００５４】
また、ノズル本体６４又はスワラベーン７２に複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６が形成されている実施形態において、複数の第１噴射孔７４及び／又は複数の第２噴射孔７６のうち、径方向において外側に配置された外側噴射孔は、径方向において内側に配置された内側噴射孔よりも、軸方向流路６８（図４参照）での気体Ｇの流れ方向にて上流側（すなわち、図４、図６及び図９において左手側）に配置されていてもよい。
【００５５】
図６及び図９に示す実施形態では、スワラベーン７２の腹面８１に形成された第１噴射孔７４ａ，７４ｂのうち、外側噴射孔である第１噴射孔７４ａは、内側噴射孔である第１噴射孔７４ｂよりも軸方向流路６８（図４参照）での気体Ｇの流れ方向にて上流側に配置される。また、スワラベーン７２の背面８２に形成された第１噴射孔７４ｃ，７４ｄのうち、外側噴射孔である第１噴射孔７４ｃは、内側噴射孔である第１噴射孔７４ｄよりも軸方向流路６８（図４参照）での気体Ｇの流れ方向にて上流側に配置される。
なお、図６に示す実施形態では、スワラベーン７２に形成された複数の第２噴射孔７６ａ，７６ｂ及び７６ｃ，７６ｄについても、第１噴射孔７４ａ，７４ｂ及び７４ｃ，７４ｄと同様に、それぞれ、軸方向において異なる位置に配置されている。
このように、複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６のうち、外側噴射孔を内側噴射孔よりも軸方向流路６８での気体Ｇの流れ方向にて上流側に配置することで、軸方向流路６８内において、空気の流路面積が比較的広い外周側に設けられた外側噴射孔から噴出された燃料の空気との混合がより促進されるため、より良好な燃焼効率が得られる。
【００５６】
また、ノズル本体６４又はスワラベーン７２に複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６が形成されている実施形態において、複数の第１噴射孔７４及び／又は複数の第２噴射孔７６のうち、径方向において外側に配置された外側噴射孔の孔径は、径方向において内側に配置された内側噴射孔の孔径よりも大きくてもよい。
【００５７】
図６及び図９に示す実施形態では、スワラベーン７２の腹面８１に形成された第１噴射孔７４ａ，７４ｂのうち、外側噴射孔である第１噴射孔７４ａの孔径ｄ１は、内側噴射孔である第１噴射孔７４ｂの孔径ｄ２よりも大きい。また、スワラベーン７２の背面８２に形成された第１噴射孔７４ｃ，７４ｄのうち、外側噴射孔である第１噴射孔７４ｃの孔径ｄ３は、内側噴射孔である第１噴射孔７４ｄの孔径ｄ４よりも大きい。
なお、図６に示す実施形態では、スワラベーンに形成された複数の第２噴射孔７６ａ，７６ｂ及び７６ｃ，７６ｄについても、外側噴射孔である第２噴射孔７６ａの孔径ｄ５及び第２噴射孔７６ｃの孔径ｄ７は、内側噴射孔である第２噴射孔７６ｂの孔径ｄ６及び第２噴射孔７６ｄの孔径ｄ８よりも、それぞれ大きい。
このように、複数の第１噴射孔７４又は複数の第２噴射孔７６のうち、外側噴射孔の孔径を内側噴射孔の孔径よりも大きくすることで、外側噴射孔から噴射される燃料の流量がより大きくなるため、より多くの燃料を外側噴射孔から噴射して空気との混合を促進することができるため、より良好な燃焼効率が得られる。
【００５８】
次に、図１１及び図１２を参照して、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の燃料供給系統の構成について説明する。図１１及び図１２は、それぞれ、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼装置１００）の燃料供給系統の構成を示す図であり、これらの図には、第１ノズル６３に供給される燃料の供給系統が示されている。
【００５９】
幾つかの実施形態では、図１１及び図１２に示すように、燃焼器４を含む燃焼装置１００は、第１ノズル６３の第１燃料流路７８に接続される第１供給流路８６と、第１ノズル６３の第２燃料流路７９に接続される第２供給流路８８と、を含む。第１供給流路８６及び第２供給流路８８は、第１燃料タンク９６及び／又は第２燃料タンク９８からの第１燃料及び／又は第２燃料が流通可能となっている。
第１供給流路８６には、第１供給流路８６を流れる燃料の流量を調節可能な流量調節バルブ９２が設けられており、該流量調節バルブ９２を介して、任意の流量の燃料を第１燃料流路７８に供給可能になっている。また、第２供給流路８８には、第２供給流路８８を流通する燃料の流量を調節可能な流量調節バルブ９４が設けられており、該流量調節バルブ９４を介して、任意の流量の燃料を第２燃料流路７９に供給可能になっている。
なお、第１供給流路８６及び第２供給流路８８には、流量計９３，９５が設けられている。
【００６０】
図１１に示す実施形態では、第１供給流路８６には燃料ヒータ１０１が設けられており、第１燃料は、燃料ヒータ（ＦＧＨ）１０１によって所定温度に加熱された後、第１供給流路８６を流れて、例えば燃料ポート６２ａ（図２及び図３参照）を介して第１ノズル６３の第１燃料流路７８に供給されるようになっている。また、第２供給流路８８には燃料ヒータ（ＦＧＨ）１０２が設けられており、第２燃料は、燃料ヒータ１０２によって所定温度に加熱された後、第２供給流路８８を流れて、例えば燃料ポート６２ｂ（図２及び図３参照）を介して第１ノズル６３の第２燃料流路７９に供給されるようになっている。
なお、第１供給流路８６及び第２供給流路８８から燃料ポート６２ａ，６２ｂを介して第１ノズル６３の第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９に供給される燃料は、図２における「予混合燃料」に相当する。
【００６１】
幾つかの実施形態では、第１燃料流路７８に供給される第１燃料は、第２燃料流路７９に供給される第２燃料よりも発熱量が小さい。
この場合、第１ノズル６３の第１燃料流路７８及び第１噴射孔７４は、比較的発熱量が小さい第１燃料（低カロリー燃料）の性状に適した設計とすることができるとともに、第２燃料流路７９及び第２噴射孔７６は比較的発熱量が大きい第２燃料（高カロリー燃料）の性状に適した設計とすることができる。
【００６２】
例えば、第１噴射孔７４の総面積を第２噴射孔７６の総面積よりも大きくしてもよい。この場合、第１噴射孔７４から噴射される第１燃料（低カロリー燃料）の流量が比較的大きくなるとともに、第２噴射孔７６の総面積が比較的小さいため、流量が比較的小さい第２燃料（高カロリー燃料）が噴射される第２噴射孔７６の前後の差圧が維持されやすい。このため、燃焼装置１００において燃料噴射前後の差圧が維持されやすい。
なお、第１噴射孔７４の総面積と第２噴射孔７６の総面積との比である総面積比を、第１燃料の発熱量と第２燃料の発熱量との比である発熱量比に応じて決定してもよい。例えば、総面積比が発熱量比の逆数となるように第１噴射孔７４の総面積及び第２噴射孔７６の総面積を決定してもよい。
これにより、第１燃料（低カロリー燃料）使用時と第２燃料（高カロリー燃料）使用時との間における燃焼熱の変動を低減でき、第１燃料（低カロリー燃料）と第２燃料（高カロリー燃料）とを切り替えて用いる場合であっても、安定して燃料を燃焼させることができる。
【００６３】
また、例えば、第１噴射孔７４を第２噴射孔７６よりも上流側に設けてもよい。この場合、第１噴射孔７４から噴射される比較的大流量の第１燃料（低カロリー燃料）について、第２噴射孔７６から噴出される比較的小流量の第２燃料（高カロリー）に比べて、第１噴射孔７４と第２噴射孔７６の間の距離の分だけ、軸方向流路６８を上流側から流れてくる空気との混合距離を長くすることができる。このため、第１噴射孔７４から噴射される比較的大流量の第１燃料（低カロリー燃料）と空気との混合（予混合）をより促進させることができ、燃焼装置１００全体として良好な燃焼効率を得ることができる。
【００６４】
図１２に示す実施形態では、第１供給流路８６及び第２供給流路８８の各々は、混合燃料ライン１１６を介して混合器（ＭＩＸＥＲ）９１と接続されている。混合器９１には第１燃料及び第２燃料が流入するようになっており、混合器９１にて、第１燃料及び第２燃料が混合されて混合燃料が生成される。
【００６５】
混合燃料ライン１１６には燃料ヒータ１０４が設けられており、混合器９１で生成された混合燃料は、混合燃料ライン１１６において燃料ヒータ１０４によって所定温度に加熱された後、第１供給流路８６を流れて、例えば燃料ポート６２ａ（図２及び図３参照）を介して第１ノズル６３の第１燃料流路７８に供給されるとともに、第２供給流路８８を流れて、例えば燃料ポート６２ｂ（図２及び図３参照）を介して第１ノズル６３の第２燃料流路７９に供給されるようになっている。
なお、混合燃料ライン１１６において混合器９１と燃料ヒータ１０４との間には、混合器９１から燃料ヒータ１０４に流れる混合燃料の発熱量を計測するための熱量計１１５が設けられている。
ここで、第１供給流路８６及び第２供給流路８８に設けられた流量調節バルブ９２及び流量調節バルブ（第２バルブ）９４は、第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９に供給される混合燃料の流量をそれぞれ調節可能なバルブである。
【００６６】
この実施形態では、第１燃料と第２燃料とを混合した混合燃料が第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９に供給可能となっており、第２燃料流路７９に供給される混合燃料の流量は流量調節バルブ（第２バルブ）９４により調整可能である。よって、流量調節バルブ（第２バルブ）９４で第２燃料流路７９における混合燃料の流量を調節することにより、混合燃料全体の流量を調節することができる。
【００６７】
ここで、第１燃料と第２燃料とは、発熱量が互いに異なっていてもよい。この場合、混合燃料における第１燃料と第２燃料との混合比に応じて流量調節バルブ（第２バルブ）９４の開度が調節されるようになっていてもよい。
この場合、第１燃料と第２燃料との混合比に応じて、混合燃料全体の流量を適切に調節することができる。
なお、混合燃料の混合比は、流量調節バルブ等によって混合器９１に流入する第１燃料及び第２燃料の流量を調節することによって調節されてもよい。あるいは、熱量計１１５の計測結果によって混合燃料の混合比を把握するようにしてもよい。
【００６８】
例えば、混合燃料中の第１燃料の含有量が多く、混合燃料の発熱量が比較的小さい場合には、大流量を得るため、流量調節バルブ（第２バルブ）９４の開度を大きくして第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９の両方に混合燃料を供給することができる。また、混合燃料中の第２燃料の含有量が多く、混合燃料の発熱量が比較的大きい場合には、流量を比較的少なくするため、流量調節バルブ（第２バルブ）９４の開度を小さくして第２燃料流路７９の流量を減少させ、主に第１燃料流路７８に混合燃料を供給する。
この場合において、第１噴射孔７４が、軸方向流路６８での流体の流れ方向にて第２噴射孔７６よりも上流側に設けられている場合、混合燃料の混合比によらず、流量調節バルブ９２の開度を維持して、第１燃料流路７８に対して常に混合燃料が供給されるようにしてもよい。この場合、混合燃料の混合比によらず常に噴射される混合燃料（即ち第１噴射孔７４から噴射される混合燃料）について、軸方向流路６８を上流側から流れてくる空気との混合距離を比較的長く確保することができるので、燃料と空気との混合（予混合）をより促進させることができる。
【００６９】
また、図１２に示す実施形態では、第１燃料と第２燃料とを混合して得られる混合燃料を第１燃料流路７８及び第２燃料流路７９に供給するようにしたので、燃料を加熱するためのヒータは、混合後の燃料を加熱するように設ければよい。すなわち、混合燃料を加熱するためのヒータは、混合燃料ライン１１６に設けられた燃料ヒータ１０４のみで足りる。このため、第１燃料及び第２燃料のそれぞれに対して個別にヒータを設ける場合に比べて、コストを削減することができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、第１燃料及び第２燃料は、第１ノズル６３に供給されるとともに、第１ノズル６３以外のノズルに対して供給されるようになっていてもよい。
例えば、一実施形態では、第１燃料及び第２燃料は、第１ノズル６３に供給されるとともに、第２ノズル５４（図２及び図３参照）に対しても供給されるようになっている。
あるいは、一実施形態では、第１燃料及び第２燃料は、第１ノズル６３に供給されるとともに、第１ノズル及び第２ノズルとは異なるノズルである第３ノズル（例えばトップハットノズル（不図示）等）に対しても供給されるようになっていてもよい。
【００７１】
なお、図１１及び図１２に示す実施形態では、第２ノズル５４（図２及び図３参照）に対して、第１燃料及び第２燃料が拡散燃焼用燃料として供給されるようになっている。
【００７２】
図１１に示す例では、第１供給流路８６及び第２供給流路８８から分岐した分岐ライン１１８，１１９に混合器９０が設けられており、混合器９０と第２ノズル５４とは、拡散燃焼燃料供給流路１２０を介して接続されている。なお、分岐ライン１１８，１１９上には、混合器９０に流す第１燃料及び第２燃料の流量を調節するためのバルブ１０６，１０７が設けられている。また、拡散燃焼燃料供給流路１２０には、混合器９０から第２ノズル５４に供給する拡散燃焼用燃料の流量を調節するためのバルブ１０８及び流量計１０９が設けられている。
第１燃料タンク９６及び第２燃料タンク９８からの第１燃料及び第２燃料は、燃料ヒータ１０１，１０２により加熱された後、分岐ライン１１８，１１９を通って混合器９０に流入し、混合器９０にて混合されて、混合燃料となる。このようにして得られた混合燃料が、拡散燃焼燃料供給流路１２０から、例えば燃料ポート５２を介して第２ノズル５４に供給される。
【００７３】
図１２に示す例では、混合燃料ライン１１６と第２ノズル５４とが、拡散燃焼燃料供給流路１２０を介して接続されている。混合燃料ライン１１６を流れる混合燃料（第１燃料と第２燃料の混合物）が、拡散燃焼燃料供給流路１２０を介して第２ノズル５４に供給されるようになっている。なお、拡散燃焼燃料供給流路１２０には、混合燃料ライン１１６から第２ノズル５４に供給する拡散燃焼燃料の流量を調節するためのバルブ１０８及び流量計１０９が設けられている。
【００７４】
幾つかの実施形態では、第２ノズル５４又は第３ノズル（トップハットノズル等の第１ノズル６３及び第２ノズル５４以外のノズル）に対して、第１燃料または第２燃料の何れかを単独で供給できるようになっていてもよく、あるいは、第１燃料及び第２燃料とは異なる別の燃料を供給できるようになっていてもよい。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
【００７６】
本明細書において、「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。
また、本明細書において、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。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「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。
【符号の説明】
【００７７】
１        ガスタービン
２        圧縮機
４        燃焼器
６        タービン
８        ロータ
１０      圧縮機車室
１２      空気取入口
１４      入口案内翼
１６      静翼
１８      動翼
２０      ケーシング
２２      タービン車室
２４      静翼
２６      動翼
２８      排気車室
３０      排気室
４０      燃焼器車室
４２      車室入口
４６      燃焼器ライナ
４６ａ    内筒
４６ｂ    尾筒
５０      第２燃焼バーナ
５２      燃料ポート
５４      第２ノズル
５６      コーン
５８      スワラ
６０      第１燃焼バーナ
６２      燃料ポート
６３      第１ノズル
６４      ノズル本体
６５      延長管
６５ａ    延長管出口
６６      バーナ筒
６８      軸方向流路
７０      スワラ
７２      スワラベーン
７４，７４ａ〜７４ｄ  第１噴射孔
７６，７６ａ〜７６ｅ  第２噴射孔
７８      第１燃料流路
７９      第２燃料流路
８１      腹面
８２      背面
８３      前縁
８４      後縁
８６      第１供給流路
８８      第２供給流路
９０      混合器
９１      混合器
９２      流量調節バルブ
９３      流量計
９４      流量調節バルブ
９５      流量計
１００    燃焼装置
１０１    燃料ヒータ
１０２    燃料ヒータ
１０４    燃料ヒータ
１０６    バルブ
１０７    バルブ
１０８    バルブ
１０９    流量計
１１５    熱量計
１１６    混合燃料ライン
１１８    分岐ライン
１１９    分岐ライン
１２０    拡散燃焼燃料供給流路
【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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