(57)【要約】【課題】構造的な燃焼器信頼性の向上が図れると共にコスト低減と作業性の改善が図れるガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】燃焼器内筒３と燃焼器尾筒４とを接続してなる燃焼器２が車室１内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室１内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器２の燃焼器内筒３をバイパスして燃焼器尾筒４へバイパス弁１２を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室１内に吐出された圧縮空気を車室１外に設けたバイパス空気マニホールド９へバイパス弁１２を介して一旦抽気し、該バイパス空気マニホールド９からバイパス空気通路１１を介して前記各燃焼器２の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒の燃焼部をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室外に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して一旦抽気し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室内に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して供給し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記空気マニホールドに供給されたバイパス空気は、複数本の配管を通して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周に均一に供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記各燃焼器の燃焼器内筒冷却を前記バイパス空気による冷却方式とし、定格運転時においても前記燃焼器内筒冷却に必要な量の空気が前記空気マニホールドから供給されることを特徴とする請求項３記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
前記各燃焼器の燃焼器内筒をインピンジ冷却型としたことを特徴とする請求項１又は２記載のガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービンにおいては、燃焼器等に種々改良を施してガスタービンの高温化（タービン入口温度上昇）による高効率化を図っている。
【０００３】
例えば図３に示すように、ガスタービンの燃焼器１００　においては、燃焼器内筒１０１　に設けられた燃料ノズル１０２　から噴射された燃料Ｆと、圧縮機１０４　から吐出され燃焼器内筒１０１　上流側に導入された圧縮空気ＰＡとが混合され、次いで燃焼器内筒１０１　の下流側もしくは燃焼器尾筒１０３　の上流側の燃焼域で燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスＣＧとして静翼１０５　及び動翼１０６　を具えたタービンに導入する。タービンではこの燃焼ガスＣＧを膨張させることにより駆動力とし、圧縮機１０４　を駆動すると共に余剰の駆動力を外部へ出力するようにしている。
【０００４】
また、燃焼器内筒１０１　に導入される圧縮空気ＰＡと燃料Ｆとの比率（空燃比）はガスタービンの運転状態（すなわち投入される燃料量）に応じて最適な値となるよう制御する必要があるが、この目的のため圧縮空気ＰＡの全部を燃焼器１００　の燃焼部へ導入せず、一部をバイパスさせて車室１０７　から燃焼器尾筒１０３　へ流入させる構成としている。このために設けられるのがバイパス弁１０８　であり、圧縮空気ＰＡの一部が、車室１０７　内に設けたバイパス管１０９　の開口部から燃焼器尾筒１０３　内に流入・供給される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３０７５６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のガスタービン燃焼器１００　において、バイパス空気は燃焼器尾筒１０３　に流入することとなるが、バイパス管は一本でありまた流入点からタービン入口までの距離が短いことから不完全な混合となり、タービン入口での温度アンバランスが大きくなること、及び尾筒接続部の温度差が大きくなるため熱膨張差によるクラック等の破損が生じるという問題点があった。また、車室１０７　内でのバイパス管１０９　組立は、部品点数の増大でコスト高を招来すると共に狭隘部であり作業性も悪かった。
【０００７】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、構造的な燃焼器信頼性の向上が図れると共にコスト低減と作業性の改善が図れるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒の燃焼部をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室外に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して一旦抽気し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室内に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して供給し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、前記空気マニホールドに供給されたバイパス空気は、複数本の配管を通して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周に均一に供給されることを特徴とする。
【００１１】
また、前記各燃焼器の燃焼器内筒冷却を前記バイパス空気による冷却方式とし、定格運転時においても前記燃焼器内筒冷却に必要な量の空気が前記空気マニホールドから供給されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記各燃焼器の燃焼器内筒をインピンジ冷却型としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示すガスタービン燃焼器の断面図である。
【００１５】
図１において、１は車室、２は燃焼器であり、この燃焼器２はタービン軸回りに複数本（例えば１６〜２０本程度）配置される。
【００１６】
燃焼器２は、燃焼器内筒３と該燃焼器内筒３の後端部が挿入される燃焼器尾筒４と、同燃焼器内筒３の前端部に組み付けられる燃料ノズル５とを有する。
【００１７】
燃焼器内筒３は、燃焼器外筒６を介して車室１に固定保持され、燃焼器尾筒４は燃焼器外筒６を介して同じく車室１に固定保持される。
【００１８】
燃焼器内筒３の後部外周は燃焼器尾筒２の延長筒部７で被嵌されると共に、中間部外周には空気ジャケット８が形成される。また、燃焼器内筒３は、バイパス空気による冷却方式もしくは延長筒部７を利用したインピンジ冷却方式が採用される。
【００１９】
そして、車室１外に位置してバイパス空気マニホールド９がタービン軸回りに環状に配置され、該バイパス空気マニホールド９の内部と空気ジャケット８の内部とが、燃焼器外筒６を貫通する複数本（例えば４本）の空気配管（流路手段）１０で連通されている。
【００２０】
また、バイパス空気マニホールド９の内部と車室１の内部とが、複数本のバイパス空気通路（配管）１１で連通され、このバイパス空気通路（配管）１１には図示しない制御ユニットによりガスタービンの稼働（負荷）状態に応じて開閉制御されるバイパス弁（流量制御弁）１２が介装される。
【００２１】
このように構成されるため、燃焼器２においては、燃焼器内筒３に設けられた燃料ノズル５から噴射された燃料と、図示しない圧縮機から吐出され燃焼器内筒３上流側に導入された圧縮空気とが混合され、次いで燃焼器内筒３の下流側もしくは燃焼器尾筒４の上流側の燃焼域で燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスとしてタービンに導入する。タービンではこの燃焼ガスを膨張させることにより駆動力とし、前記圧縮機を駆動すると共に余剰の駆動力を外部へ出力するようにしている。
【００２２】
そして、前記燃焼器尾筒４へは圧縮機から車室１内に吐出された圧縮空気のうち、前述した燃焼器内筒３内に供給される圧縮空気を除く圧縮空気が、バイパス空気通路１１を通ってバイパス空気マニホールド９内に導入される。このバイパス空気マニホールド９内の圧縮空気は、空気配管１０を通って各燃焼器２の空気ジャケット８内に導入され、ここから燃焼器内筒３と延長筒部７との環状間隙を燃焼器内筒３を冷却しながら通って燃焼器尾筒４内に供給される。
【００２３】
この時の燃焼器内筒３へ供給される圧縮空気の流量と燃料の流量との混合比率（空燃比）を安定な燃焼とＮＯＸの発生を低減した燃焼となる比率に調整するために、余剰の圧縮空気をバイパス空気通路１１に介装されたバイパス弁１２の開閉操作により制御する。つまり、低負荷時はバイパスする圧縮空気量は多く、逆に高負荷時は少なくし、燃焼器内筒３の燃焼部での空燃比をほぼ一定に保ち燃焼ガス中のＮＯＸ低減が図られる。高負荷時燃焼器内筒３の冷却をバイパス空気で行う方式の場合は内筒冷却に必要な空気量までバイパス弁１２を閉じ、インピンジ冷却方式の場合はバイパス弁１２を完全に閉じる。
【００２４】
このように本実施例では、従来のバイパス管１０９　（図３参照）を廃止したので、燃焼器尾筒４のバイパス空気流入部に生じる温度差が解消され応力の集中が回避できるので、燃焼器の信頼性が向上する。また、バイパス弁機構（アクチュエータを含む）が車室の外に配置されることになり、部品点数の削減と作業性の向上により、コスト低減が達成できる。
【００２５】
また、バイパス空気マニホールド９内の圧縮空気は、複数本の空気配管１０を通って各燃焼器２の空気ジャケット８内に導入され、ここから燃焼器内筒３と延長筒部７との環状間隙へ周方向に均一に供給されるので、タービン入口での温度アンバランスが回避できる。
【００２６】
［第２実施例］
図２は本発明の第２実施例を示すガスタービン燃焼器の断面図である。
【００２７】
これは、バイパス空気マニホールド１９を燃焼器群内回りと外回りに設けてこのバイパス空気マニホールド１９と空気ジャケット８とを複数本の空気配管２０で接続すると共に、バイパス空気マニホールド１９から導出されたバイパス空気通路２１にバイパス弁２２を設けた例である。
【００２８】
この実施例においても、従来用いたバイパス管１０９　（図３参照）を廃止でき、燃焼器尾筒４のバイパス空気流入部に生じる温度差が解消され応力の集中が回避できるので燃焼器２の信頼性が向上する。尚、本実施例において、バイパス空気マニホールド１９を燃焼器群内回りと外回りのいずれか一方にのみ設けても良い。
【００２９】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、燃焼器内筒３をバイパス空気冷却方式とした場合、燃焼器内筒３の筒壁に、バイパスする圧縮空気によるプレートフィンやＭＴフィンの冷却構造を施しても良い。また、バイパス空気マニホールド９やバイパス空気通路１１を実施例のように車室１と切り離して設けることなく車室１と一体的に形成しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る発明は、燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒の燃焼部をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室外に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して一旦抽気し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したので、従来用いたバイパス管を廃止でき、燃焼器尾筒のバイパス空気流入部に生じる温度差が解消され応力の集中が回避できるので燃焼器の信頼性が向上する。また、バイパス弁機構（アクチュエータを含む）が車室の外に配置されることになり、部品点数の削減と作業性の向上により、コスト低減が達成できる。また、車室内での作業性も向上する。
【００３１】
本発明の請求項２に係る発明は、燃焼器内筒と燃焼器尾筒とを接続してなる燃焼器が車室内の周方向に複数配設され、圧縮機から車室内に吐出された圧縮空気の一部を前記各燃焼器の燃焼器内筒をバイパスして燃焼器尾筒へバイパス弁を介して供給するようにしたガスタービン燃焼器において、前記車室内に吐出された圧縮空気を車室内に設けた空気マニホールドへバイパス弁を介して供給し、該空気マニホールドから流路手段を介して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周を通し燃焼器尾筒へ供給するように構成したので、従来用いたバイパス管を廃止でき、燃焼器尾筒のバイパス空気流入部に生じる温度差が解消され応力の集中が回避できるので燃焼器の信頼性が向上する。
【００３２】
本発明の請求項３に係る発明は、前記空気マニホールドに導入されたバイパス空気は、複数本の配管を通して前記各燃焼器の燃焼器内筒外周に均一に供給されるので、燃焼ガスとバイパスした圧縮空気の均一な混合ができるのでタービン入口の温度アンバランスが回避できる。
【００３３】
本発明の請求項４に係る発明は、前記各燃焼器の燃焼器内筒冷却を前記バイパス空気冷却方式とし、定格運転時においても前記燃焼器内筒冷却に必要な量の空気が前記空気マニホールドから供給されるので、冷却機能を維持しつつ燃焼器内筒の構造の簡略化が図れる。
【００３４】
本発明の請求項５に係る発明は、前記各燃焼器の燃焼器内筒をインピンジ冷却型としたので、定格運転時にバイパス弁を完全に閉じても良く、バイパス弁の制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すガスタービン燃焼器の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示すガスタービン燃焼器の断面図である。
【図３】従来のガスタービン燃焼器周りの断面図である。
【符号の説明】
１　車室
２　燃焼器
３　燃焼器内筒
４　燃焼器尾筒
５　燃料ノズル
６　燃焼器外筒
７　延長筒部
８　空気ジャケット
９　バイパス空気マニホールド
１０　空気配管
１１　バイパス空気通路（配管）
１２　バイパス弁（流量制御弁）
１９　バイパス空気マニホールド
２０　空気配管
２１　バイパス空気通路（配管）
２２　バイパス弁（流量制御弁）
【図１】
2004108595.tif 000003
【図２】
2004108595.tif 000004
【図３】
2004108595.tif 000005