【手続補正書】
【提出日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
上述したガスタービンにおいて、図２および図３に示すように、燃焼器２の尾筒２２は、筒状に形成され、一方の開口である尾筒入口２２１が内筒２１に接続され、他方の開口である尾筒出口２２２がタービン３における排気通路の入口である第１段タービン静翼３２１に接続されている。尾筒入口２２１が接続される内筒２１は、円筒形状に形成されている。このため、尾筒入口２２１は円形断面形状に形成されている（図３参照）。また、尾筒出口２２２が接続される第１段タービン静翼３２１は、翼部３２２と、該翼部３２２を径方向で挟むように支持する内側シュラウド３５１および外側シュラウド３５２とから構成されている。内側シュラウド３５１は、第１段タービン静翼３２１の径方向内側壁をなし、外側シュラウド３５２は、第１段タービン静翼３２１の径方向外側壁をなす。そして、第１段タービン静翼３２１の周方向の配置に従って燃焼ガスの通路が円環状に形成されている。また、上述したように燃焼器２は、周方向に複数並設されている。このため、尾筒出口２２２は、第１段タービン静翼３２１に対応する円環状を燃焼器２の数で分割した弧形断面形状であって、言い換えると扇形から円弧部を切り取った略四辺形断面形状に形成されている（図３参照）。すなわち、尾筒２２は、尾筒入口２２１から尾筒出口２２２に至り断面形状が変形している。この尾筒出口２２２が接続される第１段タービン静翼３２１は、その円環状の円周がタービン３の空力的形状によりに決められている。このため、尾筒出口２２２の断面形状は、第１段タービン静翼３２１に対応する円環状を燃焼器２の数で分割した弧形の寸法が決められている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、第１段タービン静翼３２１は、内側シュラウド３５１と外側シュラウド３５２との間の下流側径方向寸法がタービン３の空力的形状によって決められている。本実施例では、第１段タービン静翼３２１の下流側開口の径方向寸法（下流側翼高さ）Ｈｏｕｔを空力的に決められた寸法とし、内側シュラウド３５１および外側シュラウド３５２の上流側端部の径方向寸法（上流側翼高さ）Ｈｉｎを尾筒出口２２２の径方向寸法（ａ）と同一の寸法となるように合わせてある。具体的には、内側シュラウド３５１は、ロータ４の軸心Ｒと平行（製造上の誤差を含む）に配置され、その上流側端と尾筒出口２２２の径方向内側端とがロータ４の軸方向に接するように配置されている。また、外側シュラウド３５２は、その上流側端と尾筒出口２２２の径方向外側端とがロータ４の軸方向に接するように配置され、かつ上流側開口の径方向寸法（上流側翼高さ）Ｈｉｎが下流側開口の径方向寸法（下流側翼高さ）Ｈｏｕｔよりも大きく、下流側開口から上流側開口が漸次広がるようにロータ４の軸心Ｒに対して斜めに配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、燃焼器２の尾筒２２は、燃焼ガスの流れを安定させるため、尾筒入口２２１から尾筒出口２２２に至り断面積が減少するように絞りが形成されている。より好ましくは、尾筒入口２２１の断面積Ｄｉｎに対する尾筒出口２２２の断面積Ｄｏｕｔの絞り比Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ＝０．９である。すなわち、尾筒入口２２１の断面積（直径（ｂ））が決められると、絞り比により尾筒出口２２２の断面積（径方向寸法（ａ））が決まる。なお、図４に実線で示すように、尾筒入口２２１の直径（ｂ）の範囲を設定し、絞り比が０．９となる尾筒出口２２２の断面積Ｄｏｕｔでの径方向寸法（ａ）に対し、内側シュラウド３５１および外側シュラウド３５２の上流側端部の径方向寸法Ｈｉｎと第１段タービン静翼３２１の下流側開口の径方向寸法Ｈｏｕｔとの比を翼高さ比Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔとし、この最小値をＸ＝１．１８とする。そして、図４に破線で示すように、第１段タービン静翼３２１のＨｉｎ／Ｈｏｕｔの最小値Ｘ＝１．１８において、尾筒入口２２１の直径（ｂ）が最大寸法とした場合の絞り比は、０．７９となる。そこで、尾筒入口２２１の直径（ｂ）の範囲内で、第１段タービン静翼３２１のＨｉｎ／Ｈｏｕｔの最小値Ｘ＝１．１８を基準とした好ましい絞り比として、０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
かかる燃焼器接続構造およびガスタービンでは、燃焼器２について、尾筒出口２２２の径方向寸法（ａ）が、尾筒入口２２１の直径（ｂ）に対する絞り比を、０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲として最適化されている。このため、燃焼ガスの壁面流速が低減されるので、尾筒出口２２２部分の交換熱量を削減でき、コンバインド効率を向上できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
さらに、かかる燃焼器接続構造およびガスタービンでは、タービン３の第１段タービン静翼３２１について、内側シュラウド３５１をロータ４の軸心Ｒと平行に配置してその上流側端部と尾筒出口２２２の径方向内側端とがロータ４の軸方向に接するように配置し、かつ外側シュラウド３５２の上流側端部と尾筒出口２２２の径方向外側端とがロータ４の軸方向に接するようにロータ４の軸心Ｒに対して斜めに配置してある。このため、図２に示すように燃焼器２の中心線Ｓを軸心Ｒに対して斜めに配置した構成において、尾筒２２から第１段タービン静翼３２１への燃焼ガスの流速の増減がないため、交換熱量を低減でき、コンバインド効率の向上を図れる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
これらを、図５を用いて説明する。図５は、翼高さ比Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔに対する燃焼器尾筒の交換熱量の比率を示す図である。図５に示すように、外側シュラウド３５２をロータ４の軸心Ｒに対して斜めに配置していない場合、つまりＨｉｎ／Ｈｏｕｔ＝１を基準とした場合に対し、Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔの比が大きくなるほど、交換熱量が低減されることがわかる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次に、尾筒入口２２１の断面積Ｄｉｎに対し、尾筒出口２２２の断面積Ｄｏｕｔを、上述の０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲内から設定する。ここでは、より好ましい絞り比としてＤｏｕｔ／Ｄｉｎ＝０．９とする。尾筒出口２２２は、上述したように第１段タービン静翼３２１に対応する円環状を燃焼器２の数で分割した弧形の寸法が決まっているから、断面積Ｄｏｕｔが決まれば径方向寸法も決まる。また、尾筒出口２２２の径方向内側端Ｃは、第１段タービン静翼３２１の径方向内側壁（内側シュラウド３５１）に対し、軸心Ｒに平行な位置にある。このため、尾筒出口２２２は、その径方向外側端Ｄが決められる。さらに、尾筒２２での燃焼ガスの滞留時間、すなわち尾筒２２の内部体積を最大とするため、尾筒入口２２１からの円筒形状を最大限に確保し、絞り部分の長さを極力短くする。そこで、図６に示すように、尾筒入口２２１の径方向内側端Ａから中心線Ｓと平行な第１仮想直線２２３を下流側に延ばすとともに、尾筒出口２２２の径方向内側端Ｃから軸心Ｒと平行な第２仮想直線２２４を上流側に延ばす。そして、上述したように、第１段タービン静翼３２１の下流側開口の径方向寸法（Ｈｏｕｔ）を空力的に決められた寸法とし、内側シュラウド３５１および外側シュラウド３５２の上流側端部の径方向寸法（Ｈｉｎ）を尾筒出口２２２の径方向寸法（ａ）に同一の寸法となるように、第１段タービン静翼３２１の径方向外側壁（外側シュラウド３５２）を尾筒出口２２２の径方向外側端Ｄに向けてロータ４の軸心Ｒに対して斜めに配置する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
次に、図８に示すように、円筒形状の径方向外側端Ｆと尾筒出口２２２の径方向外側端Ｄとを繋ぐ。具体的には、尾筒入口２２１の径方向外側端Ｂから径方向外側端Ｆに至る直線と、径方向外側端Ｄに至る第１段タービン静翼３２１の斜めの径方向外側壁（外側シュラウド３５２）とを、２つの円弧、もしくは２つの円弧および直線により滑らかに繋ぐ。すなわち、径方向外側端Ｆにおいて、その内側に径方向外側端Ｂから径方向外側端Ｆに至る直線を接線とする円弧Ｒ２を、径方向外側端Ｆから点Ｇに至り設ける。そして、この円弧Ｒ２に繋がる直線２２５を点Ｇから下流側に延ばす。さらに、第１段タービン静翼３２１の斜めの径方向外側壁（外側シュラウド３５２）の直線２２６を径方向外側端Ｄから下流側に延ばす。さらにまた、直線２２５の点Ｈと直線２２６の点Ｊとを繋ぐ円弧Ｒ３を設ける。これにより、円筒形状の径方向外側端Ｆと尾筒出口２２２の径方向外側端Ｄとが滑らかに繋がり、尾筒２２の径方向外側外形線が決まる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
１  圧縮機
２  燃焼器
２１  内筒
２２  尾筒
２２１  尾筒入口
２２２  尾筒出口
２３  外筒
２４  燃焼器ケーシング
２５１  パイロットノズル
２５２  メインノズル
２５２ｂ  バーナー筒
３  タービン
３１  タービンケーシング
３２  タービン静翼
３２１  第１段タービン静翼
３２２  翼部
３３  タービン動翼
３５１  内側シュラウド
３５２  外側シュラウド
４  ロータ
Ｄｉｎ  尾筒入口の断面積
Ｄｏｕｔ  尾筒出口の断面積
Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ  絞り比
Ｈｉｎ  内側シュラウドおよび外側シュラウドの上流側端部の径方向寸法（上流側翼高さ）
Ｈｏｕｔ  第１段タービン静翼の下流側開口の径方向寸法（下流側翼高さ）
Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔ  径方向寸法比（翼高さ比）
Ｒ  ロータの軸心
Ｓ  燃焼器の中心線
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010085052.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010085052.tif 000002
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010085052.tif 000003