(57)【要約】【課題】  デトネーションを発生させる燃焼器にて発生する燃焼生成ガスの衝撃を緩和し，安定した燃焼を行うことができるガスタービン装置を提供すること。【解決手段】  ガスタービン発電システム１００は，圧縮機１と，デトネーション燃焼器２と，タービン３とを備えている。また，本形態のガスタービン発電システム１００には，複数のデトネーション燃焼器２が設けられており，それぞれタービン３の回転軸を取り囲むように配置されている。デトネーション燃焼器２には，インナーチューブとアウターチューブとが設けられており，インナーチューブの出口端がアウターチューブに覆われている。インナーチューブ内の燃焼生成ガスは，アウターチューブに設けられた排出管から排出される。また，デトネーション燃焼器２の燃焼タイミングはデトネーション燃焼器ごとに異なる。【選択図】            図１
2005257206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デトネーションを生じさせ，そのデトネーションによる燃焼生成ガスを排出する燃焼器と，前記燃焼器から排出された燃焼生成ガスにて回転動力を得るタービンとを備えたガスタービン装置において，
前記燃焼器は，
内部でデトネーションを生じさせるデトネーション管と，
内径が前記デトネーション管の外径よりも大きく，前記デトネーション管の出口端を収容し，前記デトネーション管の出口端と対向する側の端部が閉塞端である収容管と，
前記収容管と結合し，前記デトネーション管と前記収容管との隙間に流れ込んだ燃焼生成ガスを前記タービンに向けて排出させる排出管を備え，
前記デトネーション管の側壁には，前記デトネーション管の内部で生じた燃焼生成ガスを前記デトネーション管と前記収容管との隙間によって構成されたバイパス流路に漏洩させる切抜きが設けられており，
前記デトネーション管は，その出口端から少なくとも前記切抜きが設けられている位置まで前記収容管に収容されており，
前記排出管の入口は，前記切抜きよりもバイパス流路に流れる燃焼生成ガスの流れ方向の下流側に位置していることを特徴とするガスタービン装置。
【請求項２】
請求項１に記載するガスタービン装置において，
前記切抜きの位置は，前記デトネーション管の半径を１とし，前記デトネーション管の全長を２０とした場合に，前記デトネーション管の入口端からの距離が１８よりも小さいことを特徴とするガスタービン装置。
【請求項３】
請求項２に記載するガスタービン装置において，
前記切抜きの位置は，前記デトネーション管の入口端からの距離が１０から１４までの間であることを特徴とするガスタービン装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載するガスタービン装置において，
前記バイパス流路の幅は，前記デトネーション管の半径を１とし，前記デトネーション管の全長を２０とした場合に，０．７よりも大きいことを特徴とするガスタービン装置。
【請求項５】
請求項４に記載するガスタービン装置において，
前記バイパス流路の幅は，前記デトネーション管の半径を１とし，前記デトネーション管の全長を２０とした場合に，１．４から２．１までの間であることを特徴とするガスタービン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，デトネーションを利用した燃焼器（以下，「デトネーション燃焼器」とする）を備えたガスタービン装置に関する。さらに詳細には，デトネーション燃焼器にて発生する燃焼生成ガスの衝撃を緩和することができるガスタービン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，ガスタービン装置は，レシプロエンジン等と比較して部品点数が少なく，小型化が可能であり，メンテナンスが容易であるといった点から，さまざまな分野で利用されている。このガスタービン装置の例としては，例えば特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。
【０００３】
ガスタービン装置の適用例として，ガスタービン発電システムを図１０に示す。このガスタービン発電システムでは，圧縮機１と，燃焼器２０と，タービン３と，発電機４とが設けられている。圧縮機１は，燃焼用の空気を圧縮するためのものである。燃焼器２０は，圧縮された空気を燃料とともに燃焼させるためのものである。タービン３は，圧縮機１および発電機４を回転駆動させるためのものである。このガスタービン発電システムでは，圧縮機１で圧縮された空気を燃焼器２０に送り込み，燃焼によって燃焼器２０から排出される燃焼生成ガスにてタービン３を回転させる。そして，タービン３が回転することにより発電機４が回転し電力が得られるのである。
【０００４】
また，近年，熱効率の向上や，さらなる低コスト化の要請から，通常の燃焼器に換えてデトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置が開発されている。図１１は通常の燃焼器の熱効率とデトネーション燃焼器の熱効率とを示す図である。図１１中の横軸に示した圧力比は，圧縮前後における空気の圧力の比である。図１１に示すように同じ圧力比であればデトネーション燃焼器の方が熱効率が高いことがわかる。このデトネーション燃焼器の例としては，例えば特許文献３に開示されているものがある。
【０００５】
また，デトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルを図１２に，通常の燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルを図１３に，それぞれＰ−Ｖ線図として示す。デトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルはハンフリーサイクルに近似したサイクルである。一方，通常の燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルはブレイトンサイクルである。
【０００６】
図１２では，それぞれＡが吸気，ＡからＢが圧縮，ＢからＣが燃焼，ＣからＤが膨張，Ｄが排気の各段階であることを示している（図１０参照。図１３中ではＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’がそれぞれ該当する）。デトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置では，燃焼が一瞬にして終了してしまうことから，ＢＣ間がほぼ定積となる。そのため，Ｃの時点での圧力がＣ’の時点と比較して高くなる。従って，通常の燃焼器を備えたガスタービン装置の燃焼段階（Ｂ’からＣ’）と同等の圧力を得るには，圧力比を小さくしてＢの時点での圧力が低くすればよい。このことから，デトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置では，装置全体のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。また，デトネーション燃焼器自体は，単なる円筒管に主として着火源と燃料供給ノズルとを備えただけの構造である。そのため，通常の燃焼器の構造と比較してシンプルであり，メンテナンスも容易である。
【特許文献１】特開２００３−１２０３３２号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７６４９号公報
【特許文献３】特開２０００−２５８１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，ガスタービン装置にデトネーション燃焼器を適用した場合には次の問題があった。すなわち，デトネーション燃焼器にて排出される燃焼生成ガスは非常に高圧である。そのため，燃焼生成ガスが直接タービンのブレードに衝突すると，衝撃波によりタービンのブレードを損傷させてしまう。また，タービンのブレードに撥ね返された燃焼生成ガスがデトネーション燃料器へ逆流し，燃焼を不安定にさせることがある。一方，燃焼生成ガスの衝撃を抑制するには，前述したように圧力比を低くすればよい。しかしながら，デトネーション燃焼器では，一瞬だけ高圧な状態が発生し，その後は低圧な状態となる。そのため，この一瞬の超高圧状態を回避しながら，その後の時間はなるべく高圧状態を維持する方が効率的である。従って，Ｂの時点での圧力を下げた場合に，確かに一瞬の高圧状態によるタービンの損傷を免れる効果があるが，その後の時間において全体的に低圧となり，結果として効率が悪くなってしまう。
【０００８】
本発明は，前記したデトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，デトネーション燃焼器にて発生する燃焼生成ガスの衝撃を緩和し，安定した回転動力を得ることができるガスタービン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされたガスタービン装置は，デトネーションを生じさせ，そのデトネーションによる燃焼生成ガスを排出する燃焼器と，前記燃焼器から排出された燃焼生成ガスにて回転動力を得るタービンとを備えたガスタービン装置であって，燃焼器は，内部でデトネーションを生じさせるデトネーション管と，内径がデトネーション管の外径よりも大きく，デトネーション管の出口端を収容し，デトネーション管の出口端と対向する側の端部が閉塞端である収容管と，収容管と結合し，デトネーション管と収容管との隙間に流れ込んだ燃焼生成ガスをタービンに向けて排出させる排出管を備え，デトネーション管の側壁には，デトネーション管の内部で生じた燃焼生成ガスをデトネーション管と収容管との隙間によって構成されたバイパス流路に漏洩させる切抜きが設けられており，デトネーション管は，その出口端から少なくとも切抜きが設けられている位置まで収容管に収容されており，排出管の入口は，切抜きよりもバイパス流路に流れる燃焼生成ガスの流れ方向の下流側に位置しているものである。
【００１０】
すなわち，本発明のガスタービン装置の燃焼器は，デトネーションによる燃焼生成ガスを排出するデトネーション管と，そのデトネーション管を収容する収容管とを有している。この燃焼器では，デトネーション管の出口端から排出された燃焼生成ガスが収容管の閉塞端にて撥ね返される。そして，撥ね返された燃焼生成ガスは，デトネーション管と収容管との隙間によって構成されたバイパス流路を伝播してタービンまで送り込まれる。すなわち，デトネーション管から排出された高圧の燃焼生成ガスは，直接タービンに衝突することなく，デトネーション管および収容管にて形成された複雑な経路を伝播することで減圧されつつタービンに達する。従って，タービンのブレードの損傷が抑制される。また，デトネーション管の側壁には切抜きが設けられており，その切抜きから燃焼生成ガスが漏洩することにより，燃焼生成ガスが減圧される。これにより，燃焼生成ガスの減圧が促進される。
【００１１】
また，本発明のガスタービン装置の切抜きの位置は，デトネーション管の半径を１とし，デトネーション管の全長を２０とした場合に，デトネーション管の入口端からの距離が１８よりも小さいこととするとよりよい。また，好ましくは，デトネーション管の入口端からの距離が１０から１４までの間であるとよりよい。すなわち，切抜きをデトネーション管の出口端から所定値以上離れた位置に設けることにより，燃焼生成ガスの減圧を確実に促進することができる。
【００１２】
また，本発明のガスタービン装置のバイパス流路の幅は，デトネーション管の半径を１とし，デトネーション管の全長を２０とした場合に，０．７よりも大きいこととするとよりよい。また，好ましくは，１．４から２．１までの間であるとよりよい。すなわち，デトネーション管と収容管との隙間によって構成されるバイパス部の幅を所定以上設けることにより，燃焼生成ガスの減圧を確実に促進することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，デトネーション管を収容する外装管を設けることで，高圧の燃焼生成ガスが直接タービンに衝突することを防ぐとともに燃焼生成ガスが減圧される。そのため，タービンのブレードの損傷が抑制されている。また，デトネーション管の所定の位置に切抜きを設けることで燃焼生成ガスの減圧が効率よく促進される。従って，デトネーション燃焼器にて発生する燃焼生成ガスの衝撃を緩和し，安定した燃焼を行うことができるガスタービン装置が実現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，ガスタービン発電システムに本発明のパルスデトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置を適用したものである。
【００１５】
実施の形態に係るガスタービン発電システム１００は，図１に示すように圧縮機１と，デトネーション燃焼器２と，タービン３と，発電機４とを備えている。本形態のガスタービン発電システム１００には，複数のデトネーション燃焼器２が設けられており，各デトネーション燃焼器２がタービン３の回転軸１０を取り囲むように配置されている。また，タービン３の回転軸１０は，圧縮機１および発電機４と一体的に結合されている。そのため，タービン３が回転することで，圧縮機１および発電機４も回転する。
【００１６】
圧縮機１は，空気を圧縮して，その圧縮空気をデトネーション燃焼器２に供給するものである。圧縮機１には，回転軸１０を中心として複数のブレードが設けられており，このブレードが回転することで空気が圧縮される。また，各デトネーション燃焼器２は，圧縮空気と燃料とを燃焼管内で混合し，その混合気を基にデトネーションを発生させることにより高圧の燃焼生成ガスを発生させるものである。デトネーション燃焼器２の詳細については後述する。タービン３は，圧縮機１および発電機４を回転駆動するためのものである。タービン３にも，複数のブレードが設けられており，このブレードに燃焼生成ガスが衝突することにより回転駆動される。また，発電機４では，回転軸１０と結合された発電ロータが回転することで電力が生じる。
【００１７】
次に，デトネーション燃焼器２について詳細に説明する。デトネーション燃焼器２は，図２に示すように燃料供給ノズル２１と，着火源２２と，インナーチューブ２３と，アウターチューブ２４と，排出管２５とを備えている。インナーチューブ２３の入口端２３２には，燃料供給ノズル２１が設けられており，燃料および圧縮空気がインナーチューブ２３内に供給される。そして，インナーチューブ２３内では，圧縮空気と燃料との混合気に着火することでデトネーションを発生させることができる。一方，インナーチューブ２３の出口端２３３からは，燃焼（デトネーション）による燃焼生成ガスが排出される。また，インナーチューブ２３の壁面には，図３に示すような切抜き２３１が設けられている。なお，切抜き２３１の形状は，図３に示す矩形状に限るものではない。例えば，三角形状や台形形状であってもよい。また，インナーチューブ２３の出口端２３３まで切り抜かれた形状（切欠き）であってもよい。
【００１８】
また，アウターチューブ２４は，両端２４２，２４３とも閉塞端であり，その内径がインナーチューブ２３の外径より大きいものである。そして，アウターチューブ２４は，インナーチューブ２３の出口端２３３および切抜き２３１を収容するように設けられている。なお，アウターチューブ２４は，インナーチューブ２３の出口端２３３や切抜き２３１と接しておらず，これらを塞いでしまうものではない。よって，インナーチューブ２３の出口端２３３とアウターチューブ２４の閉塞端２４３との間には隙間がある。さらに，インナーチューブ２３の外面とアウターチューブ２４の内面とにも隙間があり，その隙間がアウターチューブ２４の閉塞端２４３にて撥ね返された燃焼生成ガスをインナーチューブ２３内の流れの方向と逆方向に伝播させるための伝播経路（以下，「バイパス部２６」とする）となっている。また，アウターチューブ２４は，インナーチューブ２３全体を覆うものではない。すなわち，インナーチューブ２３は，入口端２３２がアウターチューブ２４に収容されておらず，圧縮空気を入口端２３２から取り込むことが可能である。
【００１９】
また，燃焼生成ガスをアウターチューブ２４の外に排出させる排出管２５がアウターチューブ２４と結合されている。この排出管２５の入口は，インナーチューブ２３の切抜き２３１の位置よりアウターチューブの閉塞端２４２側に設けられている。すなわち，インナーチューブ２３の出口端２３４から排出された燃焼生成ガスと，切抜き２３１から漏洩した燃焼生成ガスとが交わる位置より下流側に設けられている。この排出管２５により，バイパス部２６内を伝播してきた燃焼生成ガスをタービン３に向けて排出することができる。
【００２０】
次に，本形態のガスタービン発電システム１００の動作について説明する。まず，発電機４の後方（図１中の左側）から送り込まれた空気が圧縮機１にて圧縮される。一般的に，発電出力が４００ｋＷ程度の発電システムでは，空気の圧縮前後の圧力比が５．０程度である。この圧縮機１での圧力比が高ければ高いほど燃焼器２から排出される燃焼生成ガスは高圧である。この圧縮空気は，各デトネーション燃焼器２内に送り込まれる。
【００２１】
圧縮空気は，デトネーション燃焼器２のインナーチューブ２３内に送り込まれ，燃料供給ノズル２１から供給された燃料と混合される。そして，着火源２２によって圧縮空気と燃料との混合気への着火が行われる。これにより，インナーチューブ２３内でデトネーションが生じる。そして，燃焼生成ガスがインナーチューブ２３内を伝播し，インナーチューブ２３の出口端２３３から排出される。また，インナーチューブ２３内の一部の燃焼生成ガスは，インナーチューブ２３の側壁に設けられている切抜き２３１から漏洩する。これにより，インナーチューブ２３から排出される燃焼生成ガスが分散され，その圧力が低減される。
【００２２】
インナーチューブ２３から排出された燃焼生成ガスは，アウターチューブ２４の閉塞端２４３にて撥ね返され，バイパス部２６内を伝播する。バイパス部２６の下流にまで伝播した燃焼生成ガスは，排出管２５を介してタービン３に向けて排出される。すなわち，インナーチューブ２３から排出された燃焼生成ガスは，直接タービン３のブレードに衝突するわけではなく，アウターチューブ２４内で折り返し，複雑な経路を伝播しつつタービン３まで達する。そのため，タービン３に達するまでに減圧され，減圧された燃焼生成ガスがタービン３のブレードに衝突する。よって，燃焼生成ガスの衝撃が緩和される。
【００２３】
各デトネーション燃焼器２から排出された燃焼生成ガスは，タービン３のブレードに衝突する。これにより，タービン３が回転駆動される。タービン３が回転することで，タービン３と同軸上に設けられた圧縮機１および発電機４も回転する。そして，発電機４が回転駆動されることで電力が得られる。
【００２４】
なお，ガスタービン発電システム１００には，複数のデトネーション燃焼器２が設けられており，各デトネーション燃焼器２が異なったタイミングで燃焼する。すなわち，各デトネーション燃焼器内での燃焼は一瞬にして終了してしまうため，１つ１つのデトネーション燃焼器では一瞬だけ超高圧な状態が発生する。この高圧状態の時間をデトネーション燃焼器ごとに異にする。これにより，タービン３に対して，低圧状態の時間を短くすることができる。そのため，高圧状態を長時間にわたり維持することができ，タービン３に送り込まれる燃焼生成ガスの圧力を安定させることができる。
【００２５】
続いて，デトネーション燃焼器中の減圧効果について詳説する。本出願の発明者は，切抜きの位置および大きさ，バイパス部の幅をパラメータとし，数値解析によりシミュレーションを行った。なお，基礎方程式には三次元圧縮性オイラー方程式を用いている。また，方程式の空間積分には陽的なYee's Non-MUSCL TVD schemeを用いている。なお，本シミュレーションは，燃焼生成ガスの衝撃波の面圧に着目することから，解析は非反応流とする。
【００２６】
図４は，本シミュレーションの対象とするデトネーション燃焼器２００を示している。すなわち，デトネーション燃焼器２００は，内部でデトネーションを発生させるインナーチューブ２２３とそのインナーチューブ２２３を収容するアウターチューブ２２４とを有している。また，インナーチューブ２２３は，主としてデトネーションによる衝撃波を発生させる衝撃波発生部３０と，主としてその衝撃波を拡散させる衝撃波拡散部４０とによって構成されている。そして，切抜きは，衝撃波拡散部４０の側面に設けられている。さらに，インナーチューブ２２３に設けられる切抜きは，衝撃波拡散部４０の側面に１つとする。また，排出管は，アウターチューブ２２４のうち，衝撃波発生部３０を収容する部位に取り付けられている。
【００２７】
また，各部品のサイズは次の通りとする。すなわち，インナーチューブ２２３の半径を１として，インナーチューブ２２３の管長を２０とする。また，そのインナーチューブ２２３のうち，衝撃波発生部３０の管長が１０と，衝撃波拡散部４０の管長が１０とする。また，インナーチューブ２２３の出口端からアウターチューブ２２４の閉塞端までの距離を２とする。
【００２８】
また，本シミュレーションでは，パラメータとして，切抜きの位置Ｘｓ（インナーチューブ２２３の入口端からの距離），切抜きの大きさＬｈ（衝撃波の伝播方向の長さ），バイパス部の幅Ｌｂを用いた（図５参照）。なお，切抜きの効果を検証するため，切抜きを設けていない場合（cylinder）についても計算を行った。また，各パラメータについてもインナーチューブ２２３の半径を１とした相対的なサイズとする。以下，本シミュレーション結果について，パラメータ毎に分けて述べる。
【００２９】
［第１のシミュレーション］
第１のシミュレーションでは，切抜きの位置Ｘｓによる影響を検証するため，Ｌｈを０．８５に，Ｌｂを０．７にそれぞれ固定し，切抜きの位置Ｘｓを１０，１４，１８と変化させた。図６は，第１のシミュレーションによる圧力の時間履歴を示している。なお，図６の縦軸には，排出管の入口での圧力Ｐを，図６の横軸には，経過時間を衝撃波が管内を伝播する時刻ｔcjで無次元化した無次元時間ｔ／ｔcjを用いている。
【００３０】
Ｘｓが１０あるいは１４の場合には，切抜きを設けていない場合（cylinder）と比較して衝撃波の最大圧力値が低いことがわかる。すなわち，衝撃波の減圧効果があることがわかる。一方，Ｘｓが１８の場合には，切抜きを設けていない場合（cylinder）と比較して衝撃波の最大圧力値が殆ど変わらないことがわかる。すなわち，衝撃波の減圧効果がないことがわかる。この結果，Ｘｓが１８以上であると減圧効果がなく，少なくともＸｓが１８より小さくなければならないことがわかる。また，衝撃波拡散部４０内であって，Ｘｓが１０から１４までの間は，確実に衝撃波の減圧効果があることがわかる。
【００３１】
また，Ｘｓが１０あるいは１４の場合には，衝撃波のピークが２箇所に存在することがわかる。これは，アウターチューブの閉塞端から撥ね返されてきた衝撃波と，切抜きから漏れ出た衝撃波とが存在するためであると考えられる。すなわち，先のピーク（以下，「先ピーク」とする）が切抜きからの衝撃波を意味し，後のピーク（以下，「後ピーク」とする）が閉塞端からの衝撃波を意味している。さらに，Ｘｓが１０のグラフとＸｓが１４のグラフとを比較すると，圧力値の先ピークが衝撃波発生部３０に近い方が早いことがわかる。これは，切抜きの位置が排出管に近いほど衝撃波がより早く到達するためである。また，切抜きの位置が排出管に近いほどバイパス部を伝播する距離が短く，先ピークの圧力値が高いことがわかる。
【００３２】
［第２のシミュレーション］
第２のシミュレーションでは，切抜きの大きさＬｈによる影響を検証するため，Ｌｂを０．７０にそれぞれ固定し，切抜きの大きさＬｈを０．４５，０．８５，１．２５と変化させた。図７は，Ｘｓが１０の場合の第２のシミュレーションによる圧力の時間履歴を示している。図８は，Ｘｓが１８の場合の圧力の時間履歴を示している。
【００３３】
Ｘｓが１０の場合には，図７に示すようにＬｈがどの値でも衝撃波の圧力が減圧していることがわかる。さらに詳細には，Ｌｈが小さいほど先ピークの圧力値が低いことがわかる。これは，切抜きの大きさが小さいほど衝撃波が漏れ難いためであると考えられる。
【００３４】
一方，Ｘｓが１８の場合には，図８に示すようにＬｈがどの値であっても，切抜きを設けていない場合（cylinder）と比較して衝撃波の最大圧力値が殆ど変わらないことがわかる。これは，インナーチューブの出口端から流出した衝撃波が切抜きから漏れ出た衝撃波に追いついてしまうからと考えられる。この結果，切抜きの大きさに関わらず，切抜きの位置を出口端に近づけすぎると衝撃波の減圧効果が得られないことがわかる。
【００３５】
［第３のシミュレーション］
第３のシミュレーションでは，バイパス部の幅Ｌｂによる影響を検証するため，Ｘｓを１８に，Ｌｈを０．８５にそれぞれ固定し，バイパス部の幅Ｌｂを０．７，１．４，２．１と変化させた。図９は，第３のシミュレーションによる圧力の時間履歴を示している。
【００３６】
図９に示したようにＬｂが大きいほど衝撃波が排出管に到達する時間は長くなり，最大圧力値も小さい。このことにより，衝撃波の圧力はバイパス部の幅Ｌｂの影響を強く受け，バイパス部の幅Ｌｂが大きいと衝撃波の減圧効果が大きいことがわかる。なお，バイパス部の幅Ｌｂが大きすぎると衝撃波の最大圧力値Ｐが小さくなりすぎてしまう。そのため，バイパス部の幅Ｌｂは，タービンを回転駆動するために必要な圧力に応じて最適化する必要がある。また，Ｌｂが０．７の場合には切抜きを設けていない場合（cylinder）と比較して衝撃波の最大圧力値が殆ど変わらないことがわかる。すなわち，少なくともＬｂが０．７より大きくないと切抜きの効果が失われてしまうことがわかる。
【００３７】
以上詳細に説明したように本形態のガスタービン発電システム１００は，デトネーションによる燃焼生成ガスを排出するデトネーション燃焼器２を有することとしている。また，デトネーション燃焼器２は，内部でデトネーションを生じさせるインナーチューブ２３と，そのインナーチューブ２３を覆うアウターチューブ２４とを有することとしている。インナーチューブ２３から排出された燃焼生成ガスは，アウターチューブ２４の閉塞端２４３にて撥ね返される。そして，インナーチューブ２３とアウターチューブ２４との隙間を伝播し，排出管２５を介しててタービン３に送り込まれる。すなわち，インナーチューブ２３から排出される高圧の燃焼生成ガスは，直接タービン３に送り込まれることなく，アウターチューブ２４および排出管２５内を伝播することで減圧されてタービン３に達する。従って，タービン３のブレードの損傷を抑制することができている。
【００３８】
また，インナーチューブ２３の側壁には，切抜き２３１が設けられている。この切抜き２３１から燃焼生成ガスが漏洩することにより，燃焼生成ガスの減圧を促進することができる。具体的には，第１のシミュレーションに示したように切抜きの位置がインナーチューブ２３の出口端から離れるほど衝撃波の減圧効果が大きい。また，第２のシミュレーションに示したように切抜きの大きさが小さいほど先ピークが小さい。また，第３のシミュレーションに示したようにバイパス部の幅が大きいほど衝撃波の減圧効果が大きい。
【００３９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。すなわち，実施の形態では，ガスタービン発電システムに本発明を適用しているが，これに限るものではない。例えば，デトネーション燃焼器から得られる熱と，発電機から得られる電力とを利用する，いわゆるコジェネレーションシステムであってもよい。また，例えば航空用エンジンに本発明のガスタービン装置を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態に係るガスタービン発電システムの構成を示す図である。
【図２】デトネーション燃焼器および燃焼生成ガスの衝撃緩和機構の構成を示す断面図である。
【図３】インナーチューブの壁面に設けられた切抜きの例を示す図である。
【図４】シミュレーションの対象となるデトネーション燃焼器の構成を示す図である。
【図５】シミュレーションの対象となるパラメータの概要を示す図である。
【図６】第１のシミュレーション（パラメータ：Ｘｓ）に係る圧力時間履歴を示す図である。
【図７】第２のシミュレーション（パラメータ：Ｌｈ）に係る圧力時間履歴を示す図（Ｘｓ＝１８）である。
【図８】第２のシミュレーション（パラメータ：Ｌｈ）に係る圧力時間履歴を示す図（Ｘｓ＝１０）である。
【図９】第３のシミュレーション（パラメータ：Ｌｂ）に係る圧力時間履歴を示す図である。
【図１０】従来の形態に係るガスタービン発電システムの構成を示す図である。
【図１１】通常の燃焼器の熱効率とデトネーション燃焼器の熱効率とを示す図である。
【図１２】デトネーション燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルを示すＰ−Ｖ線図である。
【図１３】通常の燃焼器を備えたガスタービン装置の基本サイクルを示すＰ−Ｖ線図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      圧縮機
２      デトネーション燃焼器
２３    インナーチューブ
２３１  切抜き
２３２  入口端
２３３  出口端
２４    アウターチューブ
２４３  閉塞端
２５    排出管
２６    バイパス部
３      タービン
４      発電機
１０    回転軸
１００  ガスタービン装置
【図１】
2005257206.tif 000003
【図２】
2005257206.tif 000004
【図３】
2005257206.tif 000005
【図４】
2005257206.tif 000006
【図５】
2005257206.tif 000007
【図６】
2005257206.tif 000008
【図７】
2005257206.tif 000009
【図８】
2005257206.tif 000010
【図９】
2005257206.tif 000011
【図１０】
2005257206.tif 000012
【図１１】
2005257206.tif 000013
【図１２】
2005257206.tif 000014
【図１３】
2005257206.tif 000015