(57)【要約】【課題】冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができるガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】圧縮機１１０で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをタービン１５０に供給する燃焼器１４０において、燃焼ガスを内部で生成する筒状のライナ２と、外表面４ａに複数の窪み１０を有し、ライナ２で生成された燃焼ガスをタービン１５０に導く尾筒４と、この尾筒４の外表面４ａの少なくとも一部を包み込むように設けた尾筒フロースリーブ５とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをタービンに供給するガスタービン燃焼器において、
前記燃焼ガスを内部で生成する筒状のライナと、
外表面に複数の窪みを有し、前記ライナで生成された燃焼ガスを前記タービンに導く尾筒と、
この尾筒の外表面の少なくとも一部を包み込むように設けたフロースリーブとを備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
圧縮機で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをタービンに供給するガスタービン燃焼器において、
前記燃焼ガスを内部で生成する筒状のライナと、
外表面に複数の窪みを有し、前記ライナで生成された燃焼ガスを前記タービンに導く尾筒と、
複数の冷却空気孔が穿設され、前記尾筒の外表面の少なくとも一部を包み込むように設けたインピンジカバーとを備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】
請求項１又は２記載のガスタービン燃焼器において、前記尾筒の前記フロースリーブ又は前記インピンジカバーに覆われていない部分に前記尾筒の内外を連通する複数の空気導入孔を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスタービン燃焼器において、前記窪みの開口面積、深さ、及び設置間隔のうち少なくとも１つを前記尾筒の部位に応じて変化させることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
請求項４記載のガスタービン燃焼器において、前記尾筒の外表面に設けた前記窪みの設置間隔を、前記ライナ側から前記タービン側に向かうに従って狭くすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
請求項４又は５記載のガスタービン燃焼器において、前記尾筒の外表面に設けた前記窪みの開口面積を、前記ライナ側から前記タービン側に向かうに従って小さくすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のガスタービン燃焼器において、前記窪みの開口形状は円形であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載のガスタービン燃焼器において、前記窪みの開口形状は楕円形であることを特徴とする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、圧縮機で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼することにより、タービンに導入する燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン燃焼器は、圧縮機から導入される高圧空気と燃料とを混合して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる燃焼室を形成するライナと、このライナからの燃焼ガスをタービンに導く尾筒とを備えている。
【０００３】
上記尾筒を冷却する方式として、従来より、尾筒の外表面（外壁面）のライナ側をフロースリーブ（案内壁）で覆うことによって、圧縮機からの高圧空気をフロースリーブと尾筒外表面との間隙に導入して尾筒のライナ側を対流冷却すると共に、尾筒のタービン側の上記フロースリーブに覆われていない部分に尾筒の内外を連通する複数の空気導入孔（小孔群）を設けることによって、尾筒内に高圧空気を導入して燃焼ガスと尾筒内表面との間に冷却空気の層を形成し、尾筒のタービン側をフィルム冷却する方式がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、尾筒の外表面をインピンジカバー（被覆筒）で覆い、このインピンジカバーに設けた冷却空気孔（インピンジ穴）から尾筒に対して高圧空気の噴流を衝突させて尾筒を冷却するインピンジ冷却方式がある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照。）。
【０００５】
近年、ガスタービンプラントに対する更なる高出力化・高効率化が要求される機運の中、燃焼ガス温度は年々上昇する傾向にあり、尾筒を構成する部材温度を許容温度以下に下げるためにも尾筒の冷却性能を向上する必要が生じている。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のような対流冷却方式において冷却性能を向上させようとした場合、尾筒とフロースリーブとの間隙距離を減縮して高圧空気の流路を狭め、流速を増大させる必要があるが、その結果、高圧空気が間隙を流れる際の圧力損失が増大してガスタービン効率が低下してしまう。
【０００７】
また、上述した特許文献２及び特許文献３に記載のようなインピンジ冷却方式において冷却性能を向上させようとした場合、空気噴流の尾筒に対する衝突速度を増大する必要があるが、そのためには冷却空気孔の径を小さくしなければならず、その結果、これによっても高圧空気の圧力損失が増大してガスタービン効率が低下してしまう。
【０００８】
このような背景から、尾筒の外表面に円周方向にリブ（リブ状のフィン）を設けることにより、尾筒とフロースリーブ間の間隙を流れる高圧空気の乱流を促進させて冷却を行うガスタービン燃焼器がある（例えば、特許文献４参照。）。この場合、尾筒とフロースリーブ間の間隙を狭めなくとも、乱流促進効果により対流熱伝達率が増加すると共にリブにより伝熱面積が増大されることから放熱量を増加することができるため、高圧空気の圧力損失の増大を抑制しつつ冷却性能を向上することが可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１４１２６９号公報
【特許文献２】
特公昭５４−１１４４３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２８９０６０号公報
【特許文献４】
特開平１０−８２５２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記特許文献４に記載のような尾筒の外表面にリブを設ける構造のガスタービン燃焼器によれば、上述したように高圧空気の圧力損失の増大を抑制しつつ尾筒の冷却性能を向上することができるものの、リブの成形は通常、尾筒の外表面をリブ部分を残して削り取ることにより行われるために削り加工量が非常に多く、且つ尾筒の外表面は複雑な三次元曲面を有しているために上記削り加工は容易でないことから、リブの加工作業に要する時間が長くなり、その結果、製作コストの増大を招いていた。
【００１１】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができるガスタービン燃焼器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをタービンに供給するガスタービン燃焼器において、前記燃焼ガスを内部で生成する筒状のライナと、外表面に複数の窪みを有し、前記ライナで生成された燃焼ガスを前記タービンに導く尾筒と、この尾筒の外表面の少なくとも一部を包み込むように設けたフロースリーブとを備えるものとする。
【００１３】
本発明のガスタービン燃焼器においては、圧縮機からの高圧空気を尾筒とフロースリーブとの間隙に導入し、対流冷却により尾筒の冷却を行う。このとき、尾筒の外表面には複数の窪みが設けられているので、尾筒外表面の伝熱面積が増大されて放熱量が増加する上に、その窪みの下流域において尾筒とフロースリーブとの間隙内を流れる冷却空気に二次流れが発生して乱流流れが促進されるため、対流熱伝達率が増加する。その結果、本発明のガスタービン燃焼器においては尾筒外表面が平らな場合と比べて効果的に尾筒を冷却できるようになっており、例えば前述した尾筒の外表面にリブを設けて乱流促進冷却を行う従来構造と比較しても同等以上の冷却性能を有している。
【００１４】
ここで、上記の外表面にリブを設けた従来構造の尾筒の製作は、通常、尾筒の外表面をリブ部分を残して削り取ることにより行われるために削り加工量が非常に多く、且つ尾筒の外表面は複雑な三次元曲面を有しているために上記削り加工は容易でないことから、リブの加工作業に要する時間が長くなり、その結果、製作コストの増大を招いていた。
【００１５】
これに対し、本発明においては、例えばリーマー又はドリル等の切削工具を用いて尾筒外表面に窪みを設けるのみで足り、上記リブを設ける場合に比べて削り加工量を格段に少なくすることができる。さらに、リブを設ける場合のように複雑な三次元曲面に沿って尾筒の外表面を削り取るといった作業が必要ないため、上記従来構造と比較して加工作業を容易にすることができる。これにより、尾筒の製作期間を短縮でき、その結果、製作コストを低減することができる。以上のことから、本発明によれば、冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができる。
【００１６】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、圧縮機で圧縮した高圧空気と燃料とを混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをタービンに供給するガスタービン燃焼器において、前記燃焼ガスを内部で生成する筒状のライナと、外表面に複数の窪みを有し、前記ライナで生成された燃焼ガスを前記タービンに導く尾筒と、複数の冷却空気孔が穿設され、前記尾筒の外表面の少なくとも一部を包み込むように設けたインピンジカバーとを備えるものとする。
【００１７】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記尾筒の前記フロースリーブ又は前記インピンジカバーに覆われていない部分に前記尾筒の内外を連通する複数の空気導入孔を設けるものとする。
【００１８】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記窪みの開口面積、深さ、及び設置間隔のうち少なくとも１つを前記尾筒の部位に応じて変化させるものとする。
【００１９】
一般に、尾筒がライナで生成される燃焼ガスから受ける熱負荷はその部位によって異なるため、要求される冷却性能も部位によって異なる。したがって、尾筒の各部位において要求される冷却性能を満たすように、窪みの開口面積、深さ、及び設置間隔を部位に応じて変化させることが好ましい。
【００２０】
ここで、通常、尾筒内を流れる燃焼ガスの流速は入口側であるライナ側より出口側であるタービン側の方が流路面積が絞られることから大きくなっており、尾筒が燃焼ガスから受ける熱負荷もタービン側の方が大きくなる。
【００２１】
そこで本発明においては、例えば尾筒の外表面に設けた窪みの設置間隔をライナ側からタービン側に向かうに従って狭くすると共に、窪みの開口面積を尾筒のライナ側からタービン側に向かうに従って小さくする。これにより、尾筒のタービン側に設けた窪みの数をライナ側よりも多くすることができ、タービン側の冷却性能を部分的に向上することができる。その結果、尾筒全体の温度分布を均一化し、局所的な熱応力の発生を抑制することができる。
【００２２】
（５）上記（４）において、さらに好ましくは、前記尾筒の外表面に設けた前記窪みの設置間隔を、前記ライナ側から前記タービン側に向かうに従って狭くするものとする。
【００２３】
（６）上記（４）又は（５）において、また好ましくは、前記尾筒の外表面に設けた前記窪みの開口面積を、前記ライナ側から前記タービン側に向かうに従って小さくするものとする。
【００２４】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、前記窪みの開口形状は円形であるものとする。
【００２５】
（８）上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前記窪みの開口形状は楕円形であるものとする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図７を参照しつつ以下に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を備えるガスタービンの全体構成を概略的に示す概略構成図である。
この図１に示すように、ガスタービン１００は、空気を圧縮する圧縮機１１０と、この圧縮機１１０で圧縮された高圧空気がディフューザ１２０を介して導入される車室１３０と、この車室１３０から導入される高圧空気と燃料とを混合して燃焼ガスを生成する燃焼器１４０と、この燃焼器１４０で生成された燃焼ガスが導入されるタービン１５０と、このタービン１５０で燃焼ガスが断熱膨張する際に発生する仕事量を軸回転力に転換することによって電力を発生する発電機１６０とを備えている。なお、上記燃焼器１４０は、ガスタービン１００の周方向に複数配列されている。
【００２８】
上記燃焼器１４０は、車室１３０から導入される高圧空気と燃料系統１７０から供給される燃料とを混合して燃焼させる燃焼室１を内部に形成する略円筒状のライナ２と、このライナ２の端部に設けられ、燃焼室１で火炎を発生させるバーナ３と、ライナ２内で生成された燃焼ガスをタービン１５０に導く尾筒４と、この尾筒４のライナ側を包み込むように設けた尾筒フロースリーブ５と、ライナ２を包み込むように外周側に同心円状に設けたライナフロースリーブ６とを備えている。
【００２９】
上記尾筒フロースリーブ５及びライナフロースリーブ６は尾筒４及びライナ２に対しそれぞれ所定の距離を介して配置されており、尾筒フロースリーブ５と尾筒４との間に高圧空気（以下、適宜冷却空気と記載する）が流れる流路間隙Ｓ１、ライナフロースリーブ６とライナ２との間に流路間隙Ｓ２をそれぞれ形成している。すなわち、圧縮機１１０で圧縮された高圧空気は車室１３０から流路間隙Ｓ１に導入され、さらに流路間隙Ｓ２内を流れた後に、向きを反転させて燃焼室１に導入されるようになっている。
【００３０】
図２は燃焼器１４０の尾筒４付近の詳細構造を示す側断面図、図３は図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面による断面図である。
これら図２及び図３に示すように、車室１３０から流路間隙Ｓ１に導入された高圧空気は高速の空気流ｆ１となり、高温の燃焼ガスに曝されて熱負荷を受ける尾筒４を対流冷却するようになっている。また、尾筒４の外表面４ａには複数の円形状の窪み１０が略等間隔に設けられている。
【００３１】
以上において、燃焼器１４０は特許請求の範囲各項記載のガスタービン燃焼器を構成し、尾筒フロースリーブ５は尾筒の外表面の少なくとも一部を包み込むように設けたフロースリーブを構成する。
【００３２】
次に、上記構成の本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態により得られる作用を以下に説明する。
本実施の形態のガスタービン燃焼器においては、上述したように圧縮機１１０で圧縮された高圧空気が車室１３０から流路間隙Ｓ１に導入され、高速の空気流ｆ１となって尾筒４を対流冷却する。このとき、尾筒４の外表面４ａには複数の窪み１０が設けられているので、尾筒外表面４ａの伝熱面積が増大されて放熱量が増加する上に、その窪み１０の下流域において流路間隙Ｓ１内を流れる冷却空気に二次流れが発生して乱流流れが促進されるため、対流熱伝達率が増加する。その結果、本実施の形態の燃焼器１４０においては尾筒外表面４ａが平らな場合と比べて効果的に尾筒４を対流冷却できるようになっており、例えば前述した従来技術の特許文献４（特開平１０−８２５２７号公報）に記載されているような尾筒の外表面にリブを設けて乱流促進冷却を行う構造と比較しても同等以上の冷却性能を有している。
【００３３】
このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器によれば、上記リブを設けた構造と同等以上の冷却性能を有することができ、さらに尾筒４の製作容易性を向上することができる。この製作容易性について、上記従来技術の特許文献４に記載されているような尾筒の外表面にリブを設けた構造を比較例として挙げつつ、以下に説明する。
【００３４】
図４は、上記尾筒の外表面にリブを設けた比較例の構造を表す側断面図である。なお、この図４において、前述した図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
この図４に示すように、尾筒４′にはその外表面４′ａに周方向１周に渡ってリブ１１が設けられており、さらにこのリブ１１は尾筒４′の軸方向（図４中左右方向）に沿って複数段に設けられている。このような構造により、冷却空気の乱流を促進して冷却性能を向上するようになっている。
【００３５】
ここで、一般に、尾筒はその上側半分と下側半分に該当する２つの母材平板がそれぞれ別個にプレス加工により成型された後、溶接により接合されて製作されるようになっている。このとき、上記比較例の尾筒４′を製作する方法としては以下の２つがある。
【００３６】
１つは、上側と下側の母材平板をプレス成型した後に溶接接合した尾筒４′に対して、リブ１１を削り出す方法である。しかしながら、この加工方法では以下の問題が存在する。すなわち、本加工方法ではリブ１１部分を残して他の部分を削り取らなければならず、削り加工量が非常に多くなる。その上、尾筒には耐高温高圧性が要求されるために強度の強い材料が使用されているために、尾筒をこのように多量に削るには多大な手間を要することとなり、製作加工に要する時間が長くなってしまう。
【００３７】
さらに、加工精度に関しても以下のような問題が存在する。すなわち、一般にプレス加工の際には精度良く製作した押し型でプレスしても弾性により母材が若干元に戻るスプリングバック現象と呼ばれる現象があり、このために成型された尾筒４′の曲面形状が設計形状からずれてしまう可能性がある。この場合、リブ１１を三次元工作機械で削り出す際に尾筒４′の曲面形状が設計形状からずれていることから削り量が設計値と異なってしまい、リブ１１の高さ等が設計値と異なってしまうことが考えられる。このようにして、リブ１１の加工精度が低下すると、冷却性能が低下する恐れがある。また、上述したように尾筒には耐高温高圧性が要求されるために強度の強い材料が使用されていることから、上記切削加工を行う際には尾筒４′を強力な力で固定する必要があり、その結果、尾筒４′が変形してしまう可能性もある。
【００３８】
尾筒４′を製作する２つ目の方法は、図５に示すように尾筒４′の上側半分及び下側半分のそれぞれの母材平板４′Ａに予めリブ１１を成形しておき、その上でそれぞれの母材平板４′Ａにプレス加工を行い、その後溶接で接合する方法である。しかしながら、この加工方法では以下の問題が存在する。すなわち、まず上記１つ目の方法と同様に削り加工量が非常に多いことに変わりはなく、製作加工に要する時間が長くなってしまう。また、加工精度に関しては、母材平板４′Ａをプレスする際に予め設けたリブ１１が押し型により潰れて変形する恐れがある。なお、この場合には押し型の方も破損する恐れがある。さらに、上側と下側の母材平板４′Ａにリブ１１を別々に加工するため、プレス時における上・下側の母材平板４′Ａの圧縮・伸びの差異によっては、溶接で接合した際に上下のリブ１１の位置が合わないといった事態が生じる可能性がある。このように、リブ１１の加工精度が低下して冷却性能が低下する恐れがある。
【００３９】
なお、リブ１１を成形する方法としては上述したような削り出す方法以外にもリブ１１を溶接で母材平板４′Ａに接合する方法が考えられるが、この場合、熱によりリブ１１が変形・破損する恐れがあり、また接合してもリブ１１の接合面の中心部が母材平板４′Ａの表面から浮いてしまって伝熱効率が低下することが考えられるため、通常は上述した削り出す方法が行われる。
【００４０】
以上説明したように、上記比較例のようなリブ構造の尾筒を製作する場合には削り加工量が非常に多く、且つ精度よく加工するには非常な困難を伴うことから、その製作加工には多大な手間を要することとなり、製作加工に要する時間が長くなってしまっていた。その結果、製作コストの増大を招いていた。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では尾筒４の外表面４ａに窪み１０を設けるが、その製作加工の際には例えば図６及び図７に示すようにリーマー１２（又はドリル等でもよい）を用いて母材平板４Ａに窪み１０を設けるようにすれば足りる。これにより、上記比較例に比べて削り加工量を格段に少なくすることができるため、製作加工に要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、リブ１１を設ける場合のように複雑な三次元曲面に沿って母材平板４Ａの表面を削り取るといった複雑な作業を必要としないので、加工作業を極めて容易にすることができる。さらに加工精度の面でも、上述した２つ目の製作方法、すなわち母材平板４Ａに予め窪み１０を成形しておき、その上で上・下側の母材平板４Ａにプレス加工を行って溶接で接合する方法で製作すれば、リブ１１のように母材平板から出っ張った部材が存在しないため、窪み１０が変形して冷却性能が低下するといった事態がない。且つ、押し型を破損することも防止できる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、尾筒４の製作作業を容易にすることができるので、製作期間を短縮でき、その結果、製作コストを低減することができる。したがって、前述した従来技術のような尾筒の外表面にリブを設けて乱流促進冷却を行う構造と同等以上の冷却性能を維持しつつ、製作容易性を向上することができる。
【００４３】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を図８及び図９を用いて以下に説明する。本実施の形態は、前述の第１の実施の形態では尾筒を対流冷却で冷却したのに対し、インピンジ冷却により冷却を行うものである。
図８は本実施の形態における尾筒４付近の詳細構造を示す側断面図、図９は図８中ＩＸ−ＩＸ断面による断面図である。なお、これら図８及び図９において、前述の本発明の第１の実施の形態における図２及び図３と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
これら図８及び図９において、１５は尾筒４の外表面４ａのほぼ全体を包み込むように設けたインピンジカバーであり、このインピンジカバー１５には複数の冷却空気孔１６が穿設されている。本実施の形態においては、圧縮機１１０で圧縮された高圧空気は車室１３０から上記インピンジカバー１５に設けられた複数の冷却空気孔１６を介して噴出空気流ｆ２となって尾筒外表面４ａにそれぞれ衝突し、高温の燃焼ガスに曝されて熱負荷を受ける尾筒４をインピンジ冷却するようになっている。
【００４５】
このような構成の本実施の形態においても、尾筒４の外表面４ａに複数の窪み１０が設けられているので、伝熱面積が増大されて放熱量が増加すると共に流路間隙Ｓ１を流れる冷却空気の対流熱伝達率が増加し、その結果、例えばリブを設けた尾筒表面をインピンジ冷却するような構造（図示せず）と比較しても同等以上の冷却性能を有する。したがって、前述した第１の実施の形態と同様に冷却性能を維持しつつ、製作容易性を向上することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態において、尾筒外表面４ａの窪み１０の設置位置をインピンジカバー１５に設けた冷却空気孔１６と合わせるようにしてもよい。この場合、冷却性能を更に向上することができる。
【００４７】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を図１０を用いて以下に説明する。本実施の形態は、前述の第１の実施の形態における対流冷却に加え、さらにフィルム冷却により尾筒の冷却を行うようにしたものである。
図１０は本実施の形態における尾筒のタービン側端部の詳細構造を示す側断面図である。なお、この図１０において、前述の本発明の第１の実施の形態における図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
この図１０において、２０は尾筒４のタービン側の尾筒フロースリーブ５に覆われていない部分に設けた尾筒４の内外を連通する複数の空気導入孔である。このような構成により、本実施の形態においては、空気導入孔２０から尾筒４内に冷却空気を導入して燃焼ガスと尾筒４の内表面４ｂとの間に冷却空気の層を形成し、尾筒４のタービン側端部をフィルム冷却するようになっている。これにより、尾筒フロースリーブ５に覆われていないことから対流冷却性能が低下している尾筒４のタービン側端部についても効果的に冷却することが可能である。
【００４９】
このような構成の本実施の形態においても、前述した第１及び第２の実施の形態と同様に冷却性能を維持しつつ、製作容易性を向上することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では前述の第１の実施の形態のように対流冷却を行う構造に空気導入孔２０を設けてフィルム冷却を行うようにしたが、これに限らず、前述の第２の実施の形態のようにインピンジ冷却を行う構造に空気導入孔２０を設けてフィルム冷却を行うようにしてもよい。
【００５１】
ここで、以上説明してきた本発明の第１、第２及び第３の実施の形態においては、同形状の窪み１０を一様な設置間隔で尾筒外表面４ａに設けてきたが、一般に、尾筒４が燃焼ガスから受ける熱負荷はその部位によって異なるため、要求される冷却性能も部位によって異なる。したがって、尾筒４の各部位において要求される冷却性能を満たすように、窪み１０の径（すなわち窪み１０の開口の径）、深さ、及び設置間隔を部位に応じて変化させることが好ましい。以下の実施の形態は、尾筒４の部位に応じて窪み１０の径、深さ、設置間隔のうち少なくとも１つを変化させた例である。
【００５２】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を図１１を用いて以下に説明する。本実施の形態は、前述の第１の実施の形態のように尾筒の対流冷却を行う構造において、尾筒４の部位に応じて窪み１０の設置間隔を変化させたものである。
図１１は本実施の形態における尾筒４付近の詳細構造を示す側面図である。なお、この図１１において、前述の本発明の第１の実施の形態における図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
この図１１に示すように、本実施の形態では尾筒外表面４ａに設ける窪み１０の尾筒４に対する周方向及び軸方向（どちらか一方でもよい）の設置間隔を、ライナ２側からタービン１５０側に向かうに従って狭くする構造としている。すなわち、一般に、尾筒４内を流れる燃焼ガスの流速は入口側であるライナ２側より出口側であるタービン１５０側の方が流路面積が絞られることから大きくなっており、尾筒４が燃焼ガスから受ける熱負荷についてもタービン１５０側の方が大きくなる。本実施の形態においては、上述したように窪み１０の設置間隔をライナ２側からタービン１５０側に向かうに従って狭くするので、熱負荷の大きいタービン１５０側における窪み１０の設置数をライナ２側に比べて多くすることができる。これにより、尾筒４のタービン側の冷却性能を部分的に向上することができる。その結果、本実施の形態によれば、前述した第１、第２及び第３の実施の形態と同様に冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができる上に、尾筒４全体の温度分布を均一化し、局所的な熱応力の発生を抑制することができる。
【００５４】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の第５の実施の形態を図１２を用いて以下に説明する。本実施の形態は、上述の第４の実施の形態が尾筒４の部位に応じて窪み１０の設置間隔を変化させたのに対し、それに加えて窪み１０の径を変化させたものである。
図１２は本実施の形態における尾筒４付近の詳細構造を示す側面図である。なお、この図１２において、前述の本発明の第１の実施の形態における図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
この図１２に示すように、本実施の形態では尾筒外表面４ａに設ける窪み１０の（開口の）径を、ライナ２側からタービン１５０側に向かうに従って小さくする構造としている。このようにすることで、熱負荷の大きいタービン１５０側における窪み１０の設置数をライナ２側に比べて多くすることができる。これにより、尾筒４のタービン側の冷却性能を部分的に向上することができる。したがって、上述の第４の実施の形態と同様に冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができる上に、尾筒４全体の温度分布を均一化し、局所的な熱応力の発生を抑制することができる。
【００５６】
なお、以上説明してきた本発明の第１乃至第５の実施の形態においては、窪み１０の開口形状を円形としたが、これに限らず、例えば楕円形状でもよい。さらに、窪み１０の断面形状については図６に示すように円弧状（半円形状）としたが、これに限らず、例えば図１３に示すように先端が略円錐形状のリーマー１２′を用いて略円錐形状に凹んだ窪み１０′を設けてもよい。また、例えば図１４に示すようにリーマー１２″を用いて断面が略台形形状の窪み１０″を設けるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記本発明の第４及び第５の実施の形態においては、窪み１０の設置間隔及び径について変化させるようにしたが、例えば窪み１０の深さをライナ２側からタービン１５０側に向かうに従って深くする構造としてもよい。すなわち、窪み１０を深くすることで表面積が大きくなり伝熱面積を増大することができ、且つ乱流促進効果を強くすることができるので、上述したように熱負荷の大きいタービン１５０側ほど窪み１０を深くすることにより、尾筒４のタービン側の冷却性能を部分的に向上し、局所的な熱応力の発生を抑制することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、尾筒の外表面に複数の窪みを設けることで、尾筒の外表面にリブを設けて乱流促進冷却を行う構造の場合と同等以上の冷却性能を有することができる。その上で、リブを設ける場合に比べて製作の際の削り加工量を格段に少なくすることができ、さらにリブを設ける場合のように複雑な三次元曲面に沿って尾筒の外表面を削り取るといった作業が必要ないため、加工作業を容易にすることができる。これにより、尾筒の製作期間を短縮でき、その結果、製作コストを低減することができる。したがって、本発明によれば、冷却性能を維持しつつ製作容易性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を備えるガスタービンの全体構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す側断面図である。
【図３】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面による断面図である。
【図４】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の製作容易性を説明するために用いた比較例の構造を表す側断面図である。
【図５】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の製作容易性を説明するために用いた比較例の製作に用いる母材平板の全体構造を表す斜視図である。
【図６】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する尾筒の母材平板への窪みの加工方法を示す図である。
【図７】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成する尾筒の母材平板の全体構造を表す斜視図である。
【図８】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す側断面図である。
【図９】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す図８中ＩＸ−ＩＸ断面による断面図である。
【図１０】本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を構成する尾筒のタービン側端部の詳細構造を示す側断面図である。
【図１１】本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す側面図である。
【図１２】本発明のガスタービン燃焼器の第５の実施の形態を構成する尾筒付近の詳細構造を示す側面図である。
【図１３】本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態を構成する尾筒の母材平板へ設ける窪みの形状の変形例を示す図である。
【図１４】本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態を構成する尾筒の母材平板へ設ける窪みの形状の変形例を示す図である。
【符号の説明】
２              ライナ
４              尾筒
４ａ            外表面
５              尾筒フロースリーブ（フロースリーブ）
１０            窪み
１５            インピンジカバー
１６            冷却空気孔
２０            空気導入孔
１１０          圧縮機
１４０          燃焼器（ガスタービン燃焼器）
１５０          タービン
【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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【図１３】
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【図１４】
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