(57)【要約】【課題】油の炭化を有効に防ぐとともに、保守点検の容易なガスタービンを提供することを目的とする。【解決手段】油供給マニホールド４０をサポート金具５０によってガス供給マニホールド３２から離間した状態で保持し、油供給マニホールド４０が燃焼時の熱やガスの熱が伝わりにくくする。これにより、油を燃焼させた後にガスでの燃焼に切り替える運転形態を行う場合、油供給室４１内に残存している油を炭化しにくくする。加えて、このような構造により、油供給マニホールド４０のＯリング６０に、ガス供給マニホールド３２から熱が伝わりにくくなり、その劣化を抑える。また、油漏れが生じたとしても、漏油回収室４２において、漏れた油を確実に回収するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器、および前記燃焼器で生成された前記燃焼ガスが膨張することで回転駆動されるタービンを含むガスタービンであって、
前記燃焼器は、前記燃料として油とガスとを同時に併行または切り替えて用い、
前記空気と前記燃料を供給するためのノズル本体と、
前記ノズル本体に前記油を供給するための油供給室を有するとともに、前記油供給室に外部から前記油が送り込まれる油供給マニホールドと、
前記ノズル本体に前記ガスを供給するためのガス供給室を有するとともに、前記ガス供給室に前記外部から前記ガスが送り込まれるガス供給マニホールドと、を備え、
前記油供給マニホールドと前記ガス供給マニホールドは別体とされて互いに間隔を隔てて設けられるとともに、前記ガス供給マニホールドは前記油供給マニホールドに対して前記ノズル本体の先端部側に設けられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記油供給マニホールドおよび前記ガス供給マニホールドは、それぞれ円環状とされ、
前記油供給マニホールドおよび前記ガス供給マニホールドに複数の前記ノズル本体が周方向に間隔を隔てて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記油供給マニホールドは、前記ガス供給マニホールドに対してサポート部材によって支持されることで、前記ガス供給マニホールドから間隔を隔てて設けられていることを特徴とする請求項１また２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記油供給マニホールドは、前記油供給室に隣接して前記油供給室から漏れた前記油を回収する漏油回収室をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関し、特にガスタービンの燃焼器の燃料ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器は、燃料を燃料ノズルから燃焼器内に噴出させ、これを燃焼させることで燃焼ガスを生成する。
このような燃料ノズルには、油とガスの双方を同時に使用したり両者を切り替えながら使用するものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図５に示すように、油とガスの双方を使用するタイプの燃料ノズル１は、外部から供給される油、ガスをノズル本体２の先端部から車室３内に噴出させる。このため、ノズル本体２は、油の流路４とガスの流路５とが独立して設けられている。そして、ノズル本体２の基端部には、これら流路４、５に油、ガスを供給するための油供給室６、ガス供給室７が設けられている。この燃料ノズル１は、図示しないパイロット燃料ノズルの周囲に、周方向に間隔を隔てて複数本が配置されている。このため、パイロット燃料ノズルの周囲に外形円環状のマニホールド８が設けられ、油供給室６、ガス供給室７はマニホールド８を形成する。そして、マニホールド８の所定箇所に設けられた供給口（図示無し）から、油供給室６、ガス供給室７に油、ガスが供給されるようになっている。そして、油供給室６、ガス供給室７には、流路４、５の基端部に対応した位置に供給口４ａ、５ａが形成されており、ここから流路４、５内に油、ガスが供給される。
【０００４】
運転中は、ノズル周囲の車室温度と燃焼に供せられる空気温度は、油燃料が蒸発、炭化する温度より高い。そのため、油を燃焼させた後にガスでの燃焼に切り替える運転形態を行う場合、油が油供給室６内に残存していると、残存した油には、運転を止めた後でも車室３の保有する残熱によって蒸発、炭化といった現象が起こり得る。
このため、油による燃焼を終えた後には、油供給室６内の油を排出することが行われている。また、油供給室６をガス供給室７よりもノズル本体２の先端部から離れた側に配置するとともに、油供給室６とガス供給室７との間に閉空間９を設け、ノズル本体２、ガス供給室７側から油供給室６に伝わる熱を、閉空間９によって断熱するような構造も採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６８９９７号公報（図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の構造においては、依然として以下に示すような問題が存在する。
まず、燃料ノズル１は、ノズル本体２の先端部がガスタービンの中心側を向くように傾斜して設けられている。このため、油による燃焼を終えた後に油供給室６内の油を排出しても、完全に油を排出させることができず油が油供給室６の隅に残ってしまう恐れがある。
残存した油が過熱されて炭化すると、堆積して油供給室６を閉塞してしまう可能性もあり、燃料ノズル１としての機能を損なうことになる。
【０００７】
また、油供給室６内に堆積した油の炭化物を除去しようとしても、図５に示したように油供給室６、ガス供給室７、閉空間９を形成したマニホールド８は構造が複雑であり、その除去作業を行うこと自体に多大な手間が掛かる。
そもそも、このように複雑な構造では、燃料ノズル１の製作・組立にも手間とコストが掛かるという問題もある。
【０００８】
加えて、燃料ノズル１においては、ノズル本体２において互いに独立して設けられている油の流路４、ガスの流路５は、材質の違い、燃料温度の違い等による熱伸び差を吸収するため、互いに独立した二重管構造とされている。また、図６に示すように、油の流路４を構成する管と油供給室６の部材間にも熱伸び差が発生するため、これを吸収しつつシール性を確保するためのＯリング１０が設けられている。
しかし、このようにＯリング１０を用いた構造においては、油供給室６と閉空間９との間のシール性はＯリング１０のみによって担保されている。このため、油の流路４を形成する管体の外周面、周囲の部材の内周面に存在する傷等によってＯリング１０が損傷したりすると、油供給室６から閉空間９に油が漏出してしまう可能性があり、さらに閉空間９に油が漏出すれば、油の炭化により閉空間９が閉塞されてしまう可能性もある。
このため、油の流路４を形成する管体の外周面、周囲の部材の内周面の仕上げ粗度を高め、さらに細心の注意によって組立作業が行われるが、これらには手間とコストが掛かる。また、Ｏリング１０は、周囲からの伝熱で加熱されるので、非常に条件が厳しい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、油の炭化を有効に防ぐことのできる燃料ノズルを備えたガスタービン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】
【０００９】
かかる目的のもとになされた本発明は、空気を圧縮する圧縮機、圧縮機で圧縮された空気と燃料とを供給して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器、および燃焼器で生成された燃焼ガスが膨張することで回転駆動されるタービンを含むガスタービンであって、燃焼器は、燃料として油とガスとを同時に併行して、あるいは切り替えて用いる。そして、この燃焼器は、圧縮機で圧縮された空気と燃料を供給するためのノズル本体と、ノズル本体に油を供給するための油供給室を有するとともに、油供給室に外部から油が送り込まれる油供給マニホールドと、ノズル本体にガスを供給するためのガス供給室を有するとともに、ガス供給室に外部からガスが送り込まれるガス供給マニホールドと、を備える。このような構成において、油供給マニホールドとガス供給マニホールドは別体とされて互いに間隔を隔てて設けられるとともに、ガス供給マニホールドは油供給マニホールドに対してノズル本体の先端部側に設けられていることを特徴とする。これにより、燃焼時に熱がノズル本体やガス供給マニホールド側から油供給マニホールドに伝わるのを抑えることができる。
ここで、油供給マニホールドおよびガス供給マニホールドは、それぞれ円環状とし、油供給マニホールドおよびガス供給マニホールドに複数のノズル本体が周方向に間隔を隔てて設けることができる。
油供給マニホールドを、ガス供給マニホールドから間隔を隔てて設けるには、油供給マニホールドを、ガス供給マニホールドに対してサポート部材によって支持するのが好ましい。
また、このような油供給マニホールドには、油供給室に隣接して油供給室から漏れた油を回収する漏油回収室をさらに備えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、油供給マニホールドがガス供給マニホールドから離間した状態で保持されているので、油供給マニホールドに燃焼時の熱やガスの熱が伝わりにくく、温度上昇を抑えることができる。したがって、油を燃焼させた後にガスでの燃焼に切り替える運転形態を採用した場合、油が油供給室内に残存していても、これが炭化しにくくなり、油供給室等を閉塞するのを防ぎ、メンテナンスの手間等も抑えることができる。
また、油供給マニホールドとガス供給マニホールドを別体とすることで、それぞれの製作加工・組立等もしやすくなる。
加えて、このような構造により、油供給マニホールドは、比較的低い温度に維持されるので、Ｏリングも低温となり、劣化しにくい。これにより、シール性を確実に保つことが可能となり、油供給室からの油漏れの可能性を抑えることができる。なお、油漏れが生じたとしても、漏油回収室を設けることで、漏れた油を確実に回収することができる。
このようにして、燃焼器における油の炭化を有効に防ぐとともに、油漏れに対する万全の対策を講ずることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるガスタービン２０の概略構成を説明するための図である。
この図１に示すように、ガスタービン２０には、空気の流れの上流側から下流側に向かって空気取入口２１、圧縮機２２、燃焼器２３、タービン２４が設けられている。
空気取入口２１から取り込まれた空気は圧縮機２２によって圧縮され、高温・高圧の圧縮空気となって燃焼器２３へ送り込まれる。燃焼器２３では、この圧縮空気に天然ガス等のガス、或いは軽油や軽重油等の油を供給して燃料を燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスを生成させる。この高温・高圧の燃焼ガスはタービン２４に噴射され、タービン２４内で膨張してタービン２４を回転させる。タービン２４の回転エネルギーにより、ガスタービン２０の主軸２５に連結された発電機等が駆動される。
【００１２】
このようなガスタービン２０において、燃焼器２３は、図２に示すように、燃料を車室２６内に供給するための燃料ノズル３０を備えている。この燃料ノズル３０は、パイロット燃料ノズル３１の周囲に、周方向に間隔を隔てて複数本が配置されている。このため、各燃料ノズル３０は、パイロット燃料ノズル３１と一体に設けられた円環状のガス供給マニホールド３２に支持されている。
【００１３】
各燃料ノズル３０は、油とガスの双方を燃料として使用するもので、外部から供給される油、ガスをノズル本体３３の先端部から車室２６内に噴出させる。
ノズル本体３３は、外筒３４の内側に内筒３５が配置された二重管構造で、内筒３５内が油の流路３６とされ、外筒３４と内筒３５との間の空間がガスの流路３７とされ、ノズル本体３３の先端部には、流路３６、３７を流れてきた油、ガスを噴出させるための噴出口３３ａ、３３ｂが形成されている。
このノズル本体３３は、外筒３４の基端部３４ａがガス供給マニホールド３２に一体に固定されることで支持されている。ガス供給マニホールド３２には、外部から供給されるガスを外筒３４内の流路３７に供給するためのガス供給室３８が形成されている。このガス供給室３８は、円環状のガス供給マニホールド３２の周方向に連続して形成されている。そして、外筒３４は、このガス供給室３８内を貫通するように設けられており、ガス供給室３８内に連通するガスの供給口３４ｃが形成されている。
【００１４】
内筒３５は、先端部が外筒３４に支持されており、内筒３５の基端部３５ｂは外筒３４よりも後方に突出している。
この内筒３５の基端部３５ｂには、内筒３５内に油を供給するための油供給マニホールド４０が設けられている。この油供給マニホールド４０は、ガス供給マニホールド３２の後側にサポート金具（サポート部材）５０を介して取り付けられている。
図３に示すように、油供給マニホールド４０は、ガス供給マニホールド３２と同様、円環状をなしている。油供給マニホールド４０には、周方向に連続する油供給室４１と漏油回収室４２とが、内筒３５の軸方向に間隔を隔てて形成されている。これら油供給室４１と漏油回収室４２は、油供給マニホールド４０の内周側あるいは外周側（図３では内周側）に周方向に連続する溝４１ａ、４２ａを形成し、蓋体４１ｂ、４２ｂで塞ぐことで形成できる。
これら油供給室４１と漏油回収室４２との間には、断面円形の孔４３が燃料ノズル３０の数に対応して形成されている。この孔４３に配置されたリング状の中子４４によって内筒３５が保持されている。ここで内筒３５は、中子４４によって基端部３５ｂの管開口が油供給室４１内に臨むよう設けられており、外部から油供給室４１に送り込まれる油が、基端部３５ｂの管開口から内筒３５内の流路３６に供給されるようになっている。
【００１５】
また、油供給マニホールド４０には、孔４３の加工、および孔４３への中子４４の配置、内筒３５の挿入のため、ガス供給マニホールド３２に面した側に、漏油回収室４２に連通する開口４５が形成されている。この開口４５には、プラグ４６、キャップ４７によって塞がれている。
なお、図４に示すように、前記の中子４４には、複数本の突起４４ａが設けられ、その内側に内筒３５が挿通可能な貫通孔４４ｂが設けられている。図３に示したように、これらの突起４４ａは、中子４４とプラグ４６との間に位置し、プラグ４６のストッパとしての機能を果たすとともに、内筒３５の外周面と漏油回収室４２との間を連通させている。
【００１６】
ここで、中子４４、プラグ４６には、内周側の内筒３５と、外周側の油供給マニホールド４０との接触面にＯリング６０が設けられており、これによって中子４４およびプラグ４６の内周側、外周側におけるシール性を確保しつつ、内筒３５の熱伸縮を許容するようになっている。
そして、油供給室４１内の油がＯリング６０のシール隙間を通って漏れた場合、漏油回収室４２で回収される。漏油回収室４２で回収された油は、油供給マニホールド４０に形成された漏油排出口４８から外部に排出される。
なお、図３では、中子４４の外周側及び内周側（貫通孔４４ｂ）に、それぞれ２条のＯリング６０を配置した例を示しているが、それぞれが１条であってもよい。
【００１７】
このような油供給マニホールド４０は、前記したように、ガス供給マニホールド３２に対し、サポート金具５０によってガス供給マニホールド３２から離間した状態で保持されている。サポート金具５０は断面略Ｌ字状で、その一端側５０ａがガス供給マニホールド３２の後面３２ａにボルト４９等によって固定され、他端側５０ｂはガス供給マニホールド３２の後面３２ａに直交して内筒３５と平行に延びている。サポート金具５０の他端側５０ｂは、先端部５０ｃが油供給マニホールド４０側に折り曲げられて油供給マニホールド４０に溶接されている。このようなサポート金具５０は、油供給マニホールド４０の周方向に間隔を隔てて複数箇所に配置されている。
【００１８】
このような構成においては、油供給マニホールド４０がサポート金具５０によってガス供給マニホールド３２から離間した状態で保持されているので、油供給マニホールド４０が燃焼時の熱やガスの熱が伝わりにくく、温度上昇を抑えることができる。したがって、油を燃焼させた後にガスでの燃焼に切り替える運転形態を採用する場合、油が油供給室４１内に残存していても、これが炭化しにくくなり、油供給室４１等を閉塞するのを防ぎ、メンテナンスの手間等も抑えることができる。
また、油供給マニホールド４０とガス供給マニホールド３２を別体とすることで、それぞれの製作加工・組立等もしやすくなる。
加えて、このような構造により、油供給マニホールド４０には、ガス供給マニホールド３２から熱が伝わりにくくなるだけでなく、ガスの圧力、燃焼時の圧力も直接作用しない構造となる。これにより、Ｏリング６０を用いた構造においても、Ｏリング６０に温度差、差圧が生じにくくなるため、シール性を確実に保つことが可能となり、油供給室４１からの油漏れ自体を抑えることができる。そして、油漏れが生じたとしても、漏油回収室４２を設けているので、漏れた油を確実に回収することができる。
このようにして、上記構成によれば、燃料ノズル３０における油の炭化を有効に防ぐとともに、油漏れに対する万全の対策を講ずることが可能となる。
【００１９】
なお、上記実施の形態では、油供給マニホールド４０の具体的構成を例示したが、本願発明の主旨の範囲内であれば適宜の変更を行うことが可能である。例えば、中子４４やプラグ４６を一体化することも可能であるし、これ以外にも設計的な変更を加えて部品点数を減らしたり、製作時の加工を容易にすることが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態におけるガスタービンの概略構成を示す図である。
【図２】燃焼器の燃料ノズルを示す断面図である。
【図３】燃料ノズルの要部を示す断面図である。
【図４】油供給マニホールドの中子を示す斜視図である。
【図５】従来の燃料ノズルを示す断面図である。
【図６】従来の燃料ノズルの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
２０…ガスタービン、２２…圧縮機、２３…燃焼器、２４…タービン、３０…燃料ノズル、３２…ガス供給マニホールド、３３…ノズル本体、３８…ガス供給室、４０…油供給マニホールド、４１…油供給室、４２…漏油回収室、５０…サポート金具（サポート部材）、６０…Ｏリング
【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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