(57)【要約】【課題】回収式空気冷却構造のガスタービン燃焼器に燃焼振動抑制対策を施し、低ＮＯｘ化及び燃焼振動の抑制を両立させたガスタービン燃焼器を提供すること。【解決手段】燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器１０において、燃焼器１０の燃焼筒外壁面１２ａと該燃焼筒外壁面１２ａの外周を覆うように設けたカバー部材３０との間に形成されて冷却空気を流す環状通路３１に音響ライナ４０を装着した。【選択図】図１
2007132640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に燃焼振動抑制手段を装着したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記燃焼振動抑制手段は、燃焼振動抑制周波数領域が異なる複数に分割して装着さ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燃焼器。
【請求項３】
前記燃焼振動制御手段は、前記カバー部材の外周面に取り付けられた低周波数領域抑制手段と、前記燃焼筒外壁面に取り付けられた高周波数領域抑制手段とを備え、前記低周波数領域抑制手段と前記高周波数領域抑制手段との間が接続管を介して連結されていることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記燃焼振動制御手段は、低周波数領域抑制手段と高周波数領域抑制手段とを直列に接続して前記燃焼筒外壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
前記環状通路の前記燃焼振動抑制手段より下流側に冷却用空気の一部を導入するよう前記カバー部材にバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記燃焼筒外壁面の燃焼振動抑制手段装着部に、前記環状通路から導入した冷却空気を流す壁面内空気流路が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記壁面内空気流路に導入した冷却空気を前記燃焼振動抑制手段の内部に吹き出すことを特徴とする請求項６に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】
前記環状通路から導入する冷却空気の導入口が、円周方向において前記燃焼振動抑制手段の上流側及び下流側に交互に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項９】
前記燃焼振動抑制手段が前記低周波数領域抑制手段と前記高周波数領域抑制手段とを直列に接続して前記燃焼筒外壁面に取り付けられ、前記壁面内空気流路に導入した冷却空気が、前記高周波数領域抑制手段を通過して前記低周波数領域抑制手段に吹き出すことを特徴とする請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１０】
前記燃焼振動抑制手段の内部に冷却空気との接触面積を拡大する伝熱面積拡大部を設けたことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１１】
前記接続管に相対変位吸収手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１２】
前記相対変位吸収手段が、前記接続管の両端に形成した球面取合部と、前記高周波数領域抑制手段に設けた球面受部と、前記低周波数領域抑制手段に設けた着脱式の球面押さえ部と、前記低周波数領域抑制手段に設けられ着脱式の蓋部材を備えた作業孔と、を具備して構成したことを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１３】
前記相対変位吸収手段が、前記接続管の一端に形成した螺合部及び多端に形成した鍔部と、前記高周波数領域抑制手段に設けた螺合接続部と、前記低周波数領域抑制手段に設けられ着脱式の蓋部材を備えた作業孔と、を具備して構成したことを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１４】
前記カバー部材が軸方向に分割され、
一方の下流側カバー部材は、下流側端部を車室に固定するとともに上流側端部を自由端としてシール手段を設け、他方の上流側カバー部材は、上流側端部を車室に固定するとともに下流側端部を前記燃焼振動抑制手段に支持させ、
前記上流側カバー部材及び前記下流側カバー部材が前記シール手段を介して嵌合された重ね合わせ部を形成するとともに、前記シール手段の上流側から下流側へ冷却空気を流す貫通孔を前記上流側カバー部材に穿設したことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１５】
前記上流側カバー部材の下流側端部が、前記燃焼震動抑制手段に固定支持されていることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１６】
前記上流側カバー部材の下流側端部が、前記燃焼震動抑制手段にシール部材を介して支持された自由端であることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１７】
連結管で接続された複数の燃焼器が冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路を備え、前記連結管の一端が前記カバー部材に固定され、かつ、前記連結管の他端が燃焼器内部に通じる連通口の受け部とシール構造を介して非固定状態に接続されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１８】
前記環状通路に燃焼振動抑制手段を備え、該燃焼振動抑制手段に前記燃焼筒外壁に通じ前記受け部を備えた連通孔を設けたことを特徴とする請求項１７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１９】
燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に、燃焼筒壁内に形成された冷却空気流路内に前記冷却空気を導入する空気導入口が開口して設けられ、前記空気導入口の下流付近に前記燃焼筒外壁面から突出し前記冷却空気の流れと対向する壁面部を形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２０】
燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備え、前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に燃焼振動抑制手段が装着されているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼筒外壁面に折り返しリブを形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２１】
前記折り返しリブは、リブ高さ（ｅ）、ピッチ（Ｐ）、リブ角度（θ）及び折り返し幅（Ｗ）が、Ｐ／ｅ＝５〜２０、θ＝３０〜７５度、及びＷ／Ｐ＝１以上３以下に設定されていることを特徴とする請求項２０に記載のガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業用ガスタービンにおいては、回収式空気冷却と呼ばれる冷却構造を採用したガスタービン燃焼器が知られている。この回収式空気冷却構造を採用したガスタービン燃焼器は、冷却用空気を回収して燃焼用空気として再利用するため、火炎温度が低下して低ＮＯｘ化に有利な構造とされる。（たとえば、特許文献１参照）
一方、ガスタービン燃焼器の低ＮＯｘ化は、環境負荷の低減には極めて重要であるが、同時に燃焼振動を発生させるという技術課題を有している。このような燃焼振動の低減及び抑制に有効な対策としては、たとえば音響ライナや音響ダンパと呼ばれる燃焼振動抑制装置が知られている。（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】米国特許３，６５２，１８１
【特許文献２】特開２００４−４４５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した回収式空気冷却構造を採用したガスタービン燃焼器は、燃焼器外壁を取り囲むようにしてカバー部材が取り付けられるため、燃焼器外壁とカバー部材との二重構造になって熱応力など構造成立性に問題がある。
また、上述した回収式空気冷却構造に音響ライナや音響ダンパと呼ばれる燃焼振動抑制装置を設置し、低ＮＯｘ化と燃焼振動の抑制とを両立したガスタービン燃焼器は見当たらない。
【０００４】
構造成立性の問題を具体的に説明すると、ガスタービンの運転状態において燃焼器壁とカバー部材との間に温度差が生じるため、構造系で強固に接続すると相対変位により熱応力が発生する。従って、損傷に至ることのないよう相対変位を許容し、かつ、漏れ空気が発生しない構造とする必要がある。
一方、燃焼振動の周波数領域は、たとえば数Ｈｚ程度の低周波数量域から数ＫＨｚ程度の高周波数量域まで広範囲にわたるので、全周波数領域の燃焼振動を抑制するためには、抑制対象の周波数領域が異なる二つの装置を組み込む必要がある。また、回収式冷却構造に音響ライナ等を取り付ける場合には、燃焼器壁面や音響ライナ部等を含む冷却の問題を解決する必要があるため、空気の取り回し等に対する工夫が必要となる。
【０００５】
このように、回収式空気冷却構造のガスタービン燃焼器に燃焼振動抑制対策を施すことは困難であり、従って、上述した問題を解決して低ＮＯｘ化及び燃焼振動の抑制を両立させたガスタービン燃焼器の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回収式空気冷却構造のガスタービン燃焼器に燃焼振動抑制対策を施し、低ＮＯｘ化及び燃焼振動の抑制を両立させたガスタービン燃焼器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に燃焼振動抑制手段を装着したことを特徴とするものである。
【０００７】
このようなガスタービン燃焼器によれば、燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に燃焼振動抑制手段を装着したので、回収式空気冷却構造のメリットを維持しつつ、燃焼振動を抑制することができる。
【０００８】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼振動抑制手段は、燃焼振動抑制周波数領域が異なる複数に分割して装着されていることが好ましく、これにより、広範囲にわたる燃焼振動の周波数帯に対応することができる。
【０００９】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼振動制御手段は、前記カバー部材の外周面に取り付けられた低周波数領域抑制手段と、前記燃焼筒外壁面に取り付けられた高周波数領域抑制手段とを備え、前記低周波数領域抑制手段と前記高周波数領域抑制手段との間が接続管を介して連結されていることが好ましく、これにより、高低ふたつの燃焼振動周波数帯で燃焼振動を抑制し、対応可能な燃焼振動周波数帯を広げることができる。また、カバー部材に低周波数領域抑制手段を取り付けたので、カバー部材の剛性を増して振動強度が向上する。
【００１０】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼振動制御手段は、低周波数領域抑制手段と高周波数領域抑制手段とを直列に接続して前記燃焼筒外壁面に取り付けられていることが好ましく、これにより、高低ふたつの燃焼振動周波数帯で燃焼振動を抑制し、対応可能な燃焼振動周波数帯を広げることができる。また、燃焼筒外壁面に取り付けたため、燃焼器自体の剛性を増して振動強度が向上する。
【００１１】
上記のガスタービン燃焼器において、前記環状通路の前記燃焼振動抑制手段より下流側に冷却用空気の一部を導入するよう前記カバー部材にバイパス流路を設けることが好ましく、これにより、バイパス流路から冷却空気の一部を導入できるため全量が燃焼振動抑制手段を通過する必要はなく、従って、ガスタービン燃焼器を大型化することなく、環状通路における燃焼器圧損を低減してガスタービン性能を確保することができる。
【００１２】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼筒外壁面の燃焼振動抑制手段装着部に、前記環状通路から導入した冷却空気を流す壁面内空気流路が形成されていることが好ましく、これにより、燃焼振動抑制手段装着部の燃焼筒外壁温度を低減することができる。
この場合、環状通路から壁面内空気流路に冷却空気を導入する位置は、燃焼振動抑制手段装着部の上流側、下流側、あるいは上流側及び下流側の両方のいずれでもよい。
【００１３】
上記のガスタービン燃焼器において、前記壁面内空気流路に導入した冷却空気を前記燃焼振動抑制手段の内部に吹き出すことが好ましく、これにより、燃焼振動抑制手段の壁面温度を低減することができる。
【００１４】
上記のガスタービン燃焼器において、前記環状通路から導入する冷却空気の導入口が、円周方向において前記燃焼振動抑制手段の上流側及び下流側に交互に設けられていることが好ましく、これにより、冷却空気の導入口に近い冷却通路とフィルム冷却とを併用できるため、熱応力の厳しい燃焼振動抑制手段付け根部分の温度を低減できる。
【００１５】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼振動抑制手段が前記低周波数領域抑制手段と前記高周波数領域抑制手段とを直列に接続して前記燃焼筒外壁面に取り付けられ、前記壁面内空気流路に導入した冷却空気が、前記高周波数領域抑制手段を通過して前記低周波数領域抑制手段に吹き出すことが好ましく、これにより、低周波数領域抑制手段及び高周波数領域抑制手段を同時に冷却できる。さらに、冷却後の空気は、低周波数領域抑制手段及び高周波数領域抑制手段のパージに使用できるので、冷却空気の有効活用が可能になる。
【００１６】
上記のガスタービン燃焼器において、前記燃焼振動抑制手段の内部に冷却空気との接触面積を拡大する伝熱面積拡大部を設けることが好ましく、これにより、冷却能力を向上させることができる。
【００１７】
上記のガスタービン燃焼器において、前記接続管に相対変位吸収手段を設けることが好ましく、これにより、両抑制手段間を音響的に接続するとともに、低周波数領域抑制手段を取り付けたカバー部材と高周波数領域抑制手段を取り付けた燃焼筒外壁面との間に温度差により生じる相対変位を吸収することができる。
この場合の相対変位吸収手段は、前記接続管の両端に形成した球面取合部と、前記高周波数領域抑制手段に設けた球面受部と、前記低周波数領域抑制手段に設けた着脱式の球面押さえ部と、前記低周波数領域抑制手段に設けられ着脱式の蓋部材を備えた作業孔と、を具備して構成されたものが好ましい。
また、上記の相対変位吸収手段は、前記接続管の一端に形成した螺合部及び多端に形成した鍔部と、前記高周波数領域抑制手段に設けた螺合接続部と、前記低周波数領域抑制手段に設けられ着脱式の蓋部材を備えた作業孔と、を具備して構成されたものでもよい。
【００１８】
上記のガスタービン燃焼器において、前記カバー部材が軸方向に分割され、一方の下流側カバー部材は、下流側端部を車室に固定するとともに上流側端部を自由端としてシール手段を設け、他方の上流側カバー部材は、上流側端部を車室に固定するとともに下流側端部を前記燃焼振動抑制手段に支持させ、前記上流側カバー部材及び前記下流側カバー部材が前記シール手段を介して嵌合された重ね合わせ部を形成するとともに、前記シール手段の上流側から下流側へ冷却空気を流す貫通孔を前記上流側カバー部材に穿設したものが好ましく、これにより、軸方向（冷却空気の流れ方向）に長いカバー部材においては、運転中の温度差により発生する熱伸びの吸収が可能となる。
【００１９】
この場合、前記上流側カバー部材の下流側端部は、前記燃焼震動抑制手段に固定支持されていることが好ましく、これにより、軸方向（冷却空気の流れ方向）に長いカバー部材の熱伸びを吸収することができる。
また、前記上流側カバー部材の下流側端部は、前記燃焼震動抑制手段にシール部材を介して支持された自由端であることが好ましく、これにより、温度差の発生する部分を全てシール構造とし、軸方向（冷却空気の流れ方向）に長いカバー部材の熱応力発生を防止することができる。
【００２０】
本発明に係るガスタービン燃焼器は、連結管で接続された複数の燃焼器が冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路を備え、前記連結管の一端が前記カバー部材に固定され、かつ、前記連結管の他端が燃焼器内部に通じる連通口の受け部とシール構造を介して非固定状態に接続されていることを特徴とするものである。
【００２１】
このようなガスタービン燃焼器によれば、燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路を備え、連結管の一端がカバー部材に固定され、かつ、連結管の他端が燃焼器内部に通じる連通口の受け部とシール構造を介して非固定状態に接続されているので、燃焼器とカバー部材との間に生じる熱伸び差を吸収し、冷却空気の漏れ量を最小にすることができる。
この場合、前記環状通路に燃焼振動抑制手段を備え、該燃焼振動抑制手段に前記燃焼筒外壁に通じ前記受け部を備えた連通孔を設けることが好ましく、これにより、燃焼振動抑制手段を備えたガスタービン燃焼器においても、燃焼器とカバー部材との間に生じる熱伸び差を吸収し、冷却空気の漏れ量を最小にすることができる。
【００２２】
本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えているガスタービン燃焼器において、前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に、燃焼筒壁内に形成された冷却空気流路内に前記冷却空気を導入する空気導入口が開口して設けられ、前記空気導入口の下流付近に前記燃焼筒外壁面から突出し前記冷却空気の流れと対向する壁面部を形成したことを特徴とするものである。
【００２３】
このようなガスタービン燃焼器によれば、燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に、燃焼筒壁内に形成された冷却空気流路内に冷却空気を導入する空気導入口が開口して設けられ、空気導入口の下流付近に燃焼筒外壁面から突出し冷却空気の流れと対向する壁面部を形成したので、空気導入口周辺の静圧が高くなる。このため、冷却空気流路内への冷却空気の取込が容易になり、さらに、冷却空気流路内の差圧が大きくなるので、少ない冷却空気量で高い冷却能力を得ることができる。
【００２４】
本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼器の冷却に使用した空気を燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備え、前記燃焼器の燃焼筒外壁面と該燃焼筒外壁面の外周を覆うように設けたカバー部材との間に形成されて冷却空気を流す環状通路に燃焼振動抑制手段が装着されているガスタービン燃焼器において、前記燃焼筒外壁面に折り返しリブを形成したことを特徴とするものである。
【００２５】
このようなガスタービン燃焼器によれば、燃焼筒外壁面に折り返しリブを形成したことにより、折り返しリブが環状通路内の冷却空気の流れを乱し、冷却効率を増す乱流促進体として機能する。
この場合、前記折り返しリブは、リブ高さ（ｅ）、ピッチ（Ｐ）、リブ角度（θ）及び折り返し幅（Ｗ）が、Ｐ／ｅ＝５〜２０、θ＝３０〜７５度、及びＷ／Ｐ＝１以上３以下に設定されていることが好ましく、これにより、少ない冷却空気量で効率のよい冷却が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明によれば、回収式空気冷却構造のガスタービン燃焼器に燃焼振動抑制対策を施し、低ＮＯｘ化及び燃焼振動の抑制を両立させたガスタービン燃焼器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すガスタービン燃焼器（以下、「燃焼器」と呼ぶ）１０は、ガスタービンの車室１に収納されている。燃焼器１０は、ガスタービンのタービン外周を取り囲むようにして円周方向に複数本配置されている。
燃焼器１０は燃焼筒１１を備え、適所がガスタービンの車室１に固定支持されている。燃焼筒１１の内部は、燃料を燃焼させて生成された高温の燃焼ガスが充満して流れる燃焼領域である。燃焼筒１１の中段には燃焼領域にバイパス空気を導入するバイパス管２が設置され、バイパス管２の上流にはバイパス弁３が設置されている。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１に示す第１の実施形態において、燃焼筒１１は、燃焼筒外壁面１２ａの外周を覆うように設けた筒状のカバー部材３０を備えており、燃焼筒外壁面１２ａとカバー部材３０との間には、冷却空気を流す環状通路３１が形成されている。この環状通路３１は、燃焼筒外壁面の全周に形成されたドーナツ形状の空気流路である。すなわち、図１に示す燃焼器１０は、燃焼筒外壁１２など燃焼器１０を冷却するのに使用した空気を、図示省略のノズルから噴射された燃料を燃焼させるための燃焼用空気として再利用するように構成された回収式空気冷却構造を備えたものとなる。
なお、環状通路３１内の冷却空気は、図中に矢印で示すように、紙面右（尾筒）側から燃料ノズル側へ燃焼筒１１内の燃焼ガス流れ方向と逆向きに流れる。
【００２９】
上述した環状通路３１には、たとえば数ＫＨｚ程度の高周波数領域を抑制対象とする燃焼振動抑制手段として、音響ライナ４０が装着されている。なお、ここで装着する燃焼振動抑制手段は、数ＫＨｚ程度の高周波数領域を抑制対象とする音響ライナ４０に限定されるものではない。
音響ライナ４０は、燃焼筒外壁１２の外周面となる燃焼筒外壁面１２ａに断面略コ字状に成形したハウジング４１を溶接して取り付け、ハウジング４１で囲まれた密閉空間内部の燃焼筒外壁１２に多数の音響孔４２を穿設した構成とされる。すなわち、ハウジング４１で囲まれた密閉空間の内部は、燃焼筒外壁１２に穿設した多数の音響孔４２により燃焼筒１１内の燃焼領域と連通しているので、燃焼領域で発生した燃焼振動を密閉空間内で減衰させることができる。この音響ライナ４０は、燃焼筒１１の円周方向に対して、諸条件に応じて全周または部分的に取り付けられる。なお、図中の符号４１ａはハウジング４１の溶接部である。
【００３０】
また、燃焼筒外壁１２の壁面内には、燃焼ガス流れ方向（燃焼器１０の軸方向）に形成された壁面内空気流路１３が設けられている。この壁面内空気流路１３は、音響孔４２と干渉しない位置に設けられ、燃焼筒外壁１２の壁面内に冷却空気を流すことで燃焼器１０を冷却することができる。
このように、回収式空気冷却構造を備えた燃焼器１０の環状通路３１に音響ライナ４０を装着すると、音響ライナ４０により燃焼振動を抑制することができるので、冷却用空気を回収して燃焼用空気として再利用するため、火炎温度の低下による低ＮＯｘ化と燃焼振動の抑制とを両立させることができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第２の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、カバー部材３０の外周面に低周波数領域抑制手段として音響ダンパ５０を取り付けるとともに、燃焼筒外壁面１２ａに高周波数領域抑制手段として上述した音響ライナ４０を取り付け、音響ダンパ５０と音響ライナ４０との間が接続管５１を介して音響的に連結された構成とされる。音響ダンパ５０は、たとえば密閉空間内を互いに連通する複数の部屋に区画した構成とされ、たとえば数十〜数百Ｈｚ程度の低周波領域を抑制対象としている。
【００３２】
このように、燃焼振動を抑制する周波数帯が異なる音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を装着したので、燃焼筒１１内の燃焼領域で発生した燃焼振動は、音響孔４２で連通する音響ライナ４０の密閉空間内で高周波数量域が減衰した後、接続管５１を介して連通する音響ダンパ５０の密閉空間内で低周波数領域が減衰する。従って、数十〜数百Ｈｚ程度の低周波領域及び数ＫＨｚ程度の高周波数量域のふたつの周波数帯で燃焼振動を抑制するので、抑制対象の周波数帯を広げることができる。すなわち、燃焼振動抑制手段は、燃焼振動抑制周波数領域が異なる複数に分割して装着することにより、抑制可能な燃焼振動の周波数帯を広げることができる。
また、カバー部材３０に音響ダンパ５０を取り付けたため、カバー部材３０の剛性が向上する。ここ結果、カバー部材３０の振動強度を増すことができるので、カバー部材３０の高サイクル疲労寿命を延長することができる。
【００３３】
ところで、音響ライナ４０を燃焼筒外壁面１２ａに設置し、かつ、音響ダンパ５０をカバー部材３０に設置するとともに、音響ライナ４０及び音響ダンパ５０の連通口を接続管５１で音響的に連結した構成では、燃焼筒外壁面１２ａとカバー部材３０との間に運転中の温度差に起因する相対変位が発生する。そこで、この相対変位を吸収するため、接続管５１に相対変位吸収手段を設けてフレキシビリティをもたせてある。
図４に示す第１変形例の相対変位吸収手段は、接続管５１の両端に形成した球面取合部５１ａ，５１ｂと、音響ライナ４０のハウジング４１に設けた球面受部４６と、音響ダンパ５０のハウジング５１に設けた着脱式の球面押さえ部５２と、音響ダンパ５０のハウジング５１に設けられ着脱式の蓋部材５３を備えた作業孔５４とを具備して構成される。
【００３４】
このような構成では、最初にハウジング５１の作業孔５４から蓋部材５３を取り外した後、一方の球面取合部５１ｂを球面受部４６に位置合わせして作業孔５４から接続管５１を挿入する。続いて、他方の球面取合部５１ａを上方から球面押さえ部５２で押さえ、ボルト５２ａ等で固定してから蓋部剤５３を取り付けて作業孔５４を閉じる。
この結果、燃焼筒外壁面１２ａとカバー部材３０との間に相対変位が生じると、シール構造としても機能する球面取合部５１ａ，５１ｂが離間したり相対的に回転したりするので、接続管５１が傾斜して相対変位を吸収し、音響ライナ４０と音響ダンパ５０との間の音響的な接続を維持することができる。
【００３５】
また、図５に示す第２変形例の相対変位吸収手段は、接続管５１の一端に形成した螺合部５１ｃ及び多端に形成した鍔部５１ｄと、音響ライナ４０に設けた螺合接続部４７と、音響ダンパ５０に設けられ着脱式の蓋部材５３を備えた作業孔５４とを具備して構成される。なお、鍔部５１ｄにシール構造が形成される。
このような構成では、最初にハウジング５１の作業孔５４から蓋部材５３を取り外した後、作業孔５４から接続管５１を挿入して螺合部５１ｃを螺合接続部４７に螺合して接続する。このとき、鍔部５１ｄはカバー部材３０の連通口より上方に位置し、音響ライナ４０側へ抜け出さないものとし、最後に蓋部剤５３を取り付けて作業孔５４を閉じる。
この結果、燃焼筒外壁面１２ａとカバー部材３０との間に相対変位が生じると、鍔部５１ｄに規制されるまで相対変位を吸収し、音響ライナ４０と音響ダンパ５０との間の音響的な接続を維持することができる。
【００３６】
＜第３の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第３の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上述した第１及び第２の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、燃焼振動抑制手段として音響ダンパ（低周波数領域抑制手段）５０と音響ライナ（高周波数領域抑制手段）４０とを直列に接続し、燃焼筒外壁面１２ａに取り付けられている。図示の例では、冷却空気の流れ方向において上流側に音響ライナ４０を配置し、この音響ライナ４０より冷却空気流れ方向の下流側に隣接して音響ダンパ５０を直列に配置してあるが、逆の配置としてもよい。また、音響ライナ４０と音響ダンパ５０との間は、上述した接続管５１による連結と同様に、たとえば共通のハウジングとするなど、適当な連結手段により互いの密閉空間内を音響的に接続した構成とされる。
【００３７】
このような構成とすれば、燃焼振動を抑制する周波数帯が異なる音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を、直列かつ音響的に接続して装着したので、燃焼筒１１内の燃焼領域で発生した燃焼振動は、音響孔４２で連通する音響ライナ４０の密閉空間内で高周波数量域が減衰した後、音響ダンパ５０の密閉空間内で低周波数領域が減衰する。従って、数Ｈｚ程度の低周波領域及び数ＫＨｚ程度の高周波数量域のふたつの周波数帯で燃焼振動を抑制するので、抑制対象の周波数帯を広げることができる。すなわち、燃焼振動抑制手段は、燃焼振動抑制周波数領域が異なる複数に分割して装着することにより、抑制可能な燃焼振動の周波数帯を広げることができる。
【００３８】
また、音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を燃焼筒外壁１２取り付けた構成は、燃焼筒１１の剛性を向上させる。この結果、燃焼器１０の振動強度を増すことができるので、燃焼器１０の高サイクル疲労寿命を延長することができる。
また、音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を直列に接続する構成は、互いの相対位置を考慮する必要がないので、すなわち、温度差による熱応力の対策が不要となるので、温度差に起因する低サイクル疲労寿命が向上する。
さらに、音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を直列に接続する構成は、互いの相対位置を吸収するシール構造が不要となるため、冷却空気の漏れ量を低減することができる。
【００３９】
＜第４の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第４の実施形態を図７に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、環状通路３１内に設置された音響ライナ４０より下流側となるカバー部材３０に、冷却空気の一部を導入するバイパス流路３２が設けられている。なお、図５の構成例は、図１に示した第１の実施形態への適用例であるが、図３の音響ライナ４０や図６に示した音響ライナ４０及び音響ダンパ５０の下流側となるカバー部材３０の位置に、同様のバイパス流路３２を設けて冷却空気を導入することも可能である。
【００４０】
このような構成とすれば、バイパス流路３２から冷却空気の一部を導入できるため、冷却空気の全量が音響ライナ４０を通過する必要はなく、従って、音響ライナ４０の設置により環状通路３１の流路断面積が絞られても、圧力損失の増大を最小限に抑えることができ、しかも、燃焼器１０の大型化を防止することもできる。
具体的に説明すると、環状通路３１に音響ライナ４０を設置することは、流路面積を狭めて圧力損失を増大させるため、燃焼器圧損が大きくなってガスタービンの性能に悪影響を及ぼす原因となる。一方、この対策として音響ライナ４０を設置したまま環状通路３１の流路断面積を確保するためには、カバー部材３０の径を大きくする必要があるので、結果的に燃焼器１０の大型化により車室１内への収納が困難になる。しかし、上述したバイパス流路３２を設けて冷却空気の一部を音響ライナ４０の下流側へ導くことで、燃焼器圧損の問題解決と大型化の問題解決とを両立させることができる。
【００４１】
＜第５の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第５の実施形態を図８ないし図１０に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、たとえば図８に示すように、燃焼筒外壁面１２ａに音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段を装着した部分の燃焼筒外壁１２の壁面内に、環状通路３１から導入した冷却空気を流す壁面内空気流路１３がトンネル状に形成されている。この壁面内空気流路１３は、音響孔４２と干渉しない位置で音響ライナ４０の内側（燃焼筒１１側）を燃焼ガス流れ方向及び冷却空気流れ方向へ通過するように、円周方向に適当なピッチで多数形成されている。
【００４２】
壁面内空気流路１３の空気導入口１３ａは、図８（ｂ）に示すように、冷却空気流れ方向において音響ライナ４０の上流側に、好ましくは音響ライナ４０に近い上流側に配設されている。この位置の空気導入口１３ａは、環状通路３１が音響ライナ４０により流路断面積が絞られる位置の上流側となるため、環状通路３１内の静圧が高くなって壁面内空気流路１３内に冷却空気を供給しやすいものとなる。そして、壁面内空気流路１３に冷却空気を導入して流すことにより、音響ライナ４０を取り付けた部分の燃焼筒外壁面１２が冷却され、壁面温度の低下により低サイクル疲労寿命を確保できる。
なお、図８では第１の実施形態に適用した構成例を示したが、図３及び図６に示した第２及び第３の実施形態にも適用可能なことはいうまでもない。
【００４３】
ところで、図８に示した実施形態では、空気導入口１３ａが音響ライナ４０の上流側に配置されているが、たとえば図９に示す第１変形例のように、音響ライナ４０の下流側に設置した空気導入口１３ｂとしてもよい。音響ライナ４０に近い冷却空気流れ方向の下流側では、音響ライナ４０に絞られた環状通路３１の流路断面積が拡大しているため、空気導入口１３ｂは循環流が発生して静圧の高い領域に位置しており、従って、上述した上流側の空気導入口１３ａと同様に、壁面内空気流路１３内に冷却空気を供給しやすいものとなる。
また、図１０に示した第２変形例のように、音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａと、下流側に設けた空気導入口１３ｂとを組合せ、たとえば円周方向へ交互に配置した構成としてもよい。
【００４４】
＜第６の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第６の実施形態を図１１ないし図１３に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、たとえば図１１に示すように、燃焼筒外壁面１２ａに音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段を装着した部分の燃焼筒外壁１２の壁面内に、環状通路３１から導入した冷却空気を流して音響ライナ４０内に吹き出す壁面内空気流路１３がトンネル状に形成されている。なお、図中の符号１３ｃは、冷却空気を壁面内空気流路１３から音響ライナ４０の内部に吹き出す空気出口であり、図示の例では、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も下流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出すように配置されている。
【００４５】
このような構成とすれば、壁面内空気流路１３に導入した冷却空気を音響ライナ５０内に吹き出すため、上述した第５の実施形態と同様に、音響ライナ４０を取り付けた部分の燃焼筒外壁面１２が冷却されるので、壁面温度の低下により低サイクル疲労寿命を確保できる。
なお、図１１では第１の実施形態に適用した構成例を示したが、図３及び図６に示した第２及び第３の実施形態にも適用可能なことはいうまでもない。
【００４６】
また、図１２に示す第１変形例のように、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も上流側又は途中に設けた空気出口１３ｃから吹き出すような配置としてもよい。
なお、上述した図１１の実施形態及び図１２の第１変形例は音響ライナ１０の上流側から冷却空気を導入するものであったが、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の下流側に設けた空気導入口１３ｂから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も上流側、下流側または途中に設けた空気出口１３ｃから吹き出すような配置としてもよい。
【００４７】
また、図１３（ａ）に示す第２変形例のように、音響ライナ４０の上流側及び下流側の両方にそれぞれ空気導入口１３ａ，１３ｂを設け、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も下流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３と、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の下流側に設けた空気導入口１３ｂから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も上流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３とを、円周方向へ交互に配置した構成としてもよい。
【００４８】
また、図１３（ｂ）に示す第３変形例のように、音響ライナ４０の上流側及び下流側の両方にそれぞれ空気導入口１３ａ，１３ｂを設け、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も上流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３と、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の下流側に設けた空気導入口１３ｂから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も下流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３とを配置した構成としてもよい。
【００４９】
また、図１３（ｃ）に示す第４変形例のように、音響ライナ４０の上流側及び下流側の両方にそれぞれ空気導入口１３ａ，１３ｂを設け、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の上流側に設けた空気導入口１３ａから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も下流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３と、冷却空気の流れ方向において音響ライナ４０の下流側に設けた空気導入口１３ｂから冷却空気を供給し、音響ライナ４０内の最も上流側に設けた空気出口１３ｃから吹き出す壁面内空気流路１３とを、円周方向へ交互に配置した構成としてもよい。
このように、環状通路３１から導入する冷却空気の空気導入口１３ａ，１３ｂが、円周方向において音響ライナ４０の上流側及び下流側に交互に設けられていると、空気導入口１３ａ，１３ｂに近い冷却通路１３と、フィルム冷却とを併用できるため、熱応力の条件が厳しくなる音響ライナ４０の付け根部分の温度を効率よく低減できる。
【００５０】
また、図１４に示す第５変形例のように、ハウジング４１Ａ内に音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を直列に接続して設けた燃焼振動抑制手段４０Ａを燃焼筒外壁面１２ａに取り付け、壁面内空気流路１３に導入した冷却空気が、上流側の音響ライナ領域を通過して下流側の低周波数領域に開口する空気出口１３ｃから吹き出すようにしてもよい。
このような構成とすれば、音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を同時に冷却できるとともに、冷却後の空気を音響ダンパ５０のパージに使用した後、さらに、音響ライナ４０のパージにも使用できるため、冷却空気の有効活用が可能になる。
【００５１】
また、上述した音響ライナ４０及び音響ダンパ５０の内部には、冷却空気との接触面積を拡大するために伝熱面積拡大部が設けられている。
図１５に示す第６変形例の伝熱面積拡大部の構成例は、音響ライナ４０内の燃焼筒外壁面１２ａに、冷却フィンとして機能する格子状の突起４３を形成したものである。この突起４３は、冷却空気と接触する燃焼筒外壁面１２ａの表面積（伝熱面積）を増すので、冷却能力を向上して信頼性を確保することができる。
さらに、図１６（ａ）に示す第７変形例には、伝熱面積拡大部として燃焼筒外壁面１２ａに凸曲面４４を形成した構成例が示されている。また、１６（ｂ）に示す第８変形例には、伝熱面積拡大部として燃焼筒外壁面１２ａに柱状突起部４５を多数突設した構成例が示されている。このような凸曲面４４や柱状突起部４５を形成しても、冷却空気と接触する燃焼筒外壁面１２ａの表面積（伝熱面積）を増すので、冷却能力を向上して信頼性を確保することができる。
【００５２】
＜第７の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第７の実施形態を図１７に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、上述したカバー部材３０が軸方向（冷却空気の流れ方向）に２分割されている。なお、以下の説明で使用する上流側及び下流側は、冷却空気の流れ方向を基準とするものである。
【００５３】
一方の下流側カバー部材３０Ａは、下流側端部３３が車室１の適所に固定され、上流側端部３４を自由端としてシール手段となるシール部材３５を設け、他方の上流側カバー部材３０Ｂは、上流側端部３６が車室１の適所に固定され、下流側端部３７が音響ライナ４０に溶接等により固定支持されている。なお、図示の例では、図７に基づいて説明したバイパス流路３２を設けた例が示されている。
そして、上流側カバー部材３０Ｂ及び下流側カバー部材３０Ａがたとえばばねシール等のシール部材３５を介して嵌合された重ね合わせ部３８を形成するとともに、シール部材３５の上流側から下流側へ冷却空気を流す貫通孔３７が上流側カバー部材３０Ｂに穿設されている。
【００５４】
このような構成とすれば、上流側カバー部材３０Ｂ及び下流側カバー部材３０Ａと燃焼筒外壁１２との間に温度差が生じると、上流側カバー部材３０Ｂは車室１への固定位置からの距離Ｌが比較的長くなるため、この間で熱伸びを吸収して低サイクル疲労寿命を確保することができる。また、重ね合わせ部３８がシール部材３５を備えたシール構造となるので、この部分に熱応力が発生するのを防止して低サイクル疲労寿命を確保することもできる。
【００５５】
次に、上述した実施形態の第１変形例を図１８に示して説明する。この変形例では、上流側カバー部材３０Ｂは、下流側端部３７が音響ライナ４０にばねシール等のシール部材３５を介して支持された自由端であることが異なっている。なお、この変形例では、図７に基づいて説明したバイパス流路３２を設けない構成としたが、適宜変更することができる。
このような構成としても、上流側カバー部材３０Ｂ及び下流側カバー部材３０Ａと燃焼筒外壁１２との間に温度差を生じると、固定位置から比較的長い距離を有する上流側カバー部材３０Ｂにより熱伸びを吸収して低サイクル疲労寿命を確保することができる。さらに、重ね合わせ部３８のシール構造に加えて、下流側端部３７と音響ライナ４０との間もシール構造とにとなるので、この部分に熱応力が発生するのを防止して低サイクル疲労寿命を確保することもできる。
【００５６】
＜第８の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第８の実施形態を図１９に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、産業用ガスタービンの多くが複数本の燃焼器１０を連結管５５で接続した構成とされるため、回収式空気冷却構造を備えている燃焼器１０の連結管５５においては、接続部周辺構造に熱伸び差による相対変位対策が必要となる。
【００５７】
この燃焼器１０は、燃焼筒外壁面１２ａと、燃焼筒外壁面１２ａの外周を覆うように設けたカバー部材３０との間に形成されて冷却空気を流す環状通路３１を備え、管状通路３１を貫通して設けられる連結管５５の一端がカバー部材３０に固定され、かつ、連結管５５の他端が燃焼器１０の内部に通じる連通口１２ｂの受け部４８とシール部材５６によるシール構造を介して非固定状態に接続されている。カバー部材３０から突出した固定側の連結管５５は、隣接する他の燃焼器１０の連結管（不図示）と接続される。また、連結管５５とカバー部材３０との間は、たとえば連結管５５の外周面に溶接したフランジ部５７をボルト５８により締め付けて固定する構造とすればよい。
なお、この実施形態では、管状通路３１内に音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段が設けられていない。
【００５８】
このような構成とすれば、燃焼器１０の連結管５５は、燃焼器１０側の受け部４８とシール構造を介して非固定状態に接続されるため、燃焼器１０とカバー部材３０との間に生じる熱伸び差を非固定により吸収するとともに、シール部材５６により冷却空気の漏れ量を最小にすることができる。また、上述した構造では、フレキシビリティはあるものの、連結管５５がカバー部材３０に固定されるため、振動などの外力に対して高サイクル疲労寿命を向上させることができる。
【００５９】
また、上述した実施形態は、図２０に示す第１変形例のように、音響ライナ４０を設けた場合についても適用可能である。すなわち、環状通路３１に燃焼振動抑制手段の音響ライナ４０を備え、この音響ライナ４０に燃焼筒外壁１２に通じ受け部４８を備えた連通孔１２ｂを設けた構成とすればよい。
このような構成とすれば、燃焼振動抑制手段を備えたガスタービン燃焼器においても、燃焼器１０とカバー部材３０との間に生じる熱伸び差を吸収し、冷却空気の漏れ量を最小にすることができる。また、連結管５５がカバー部材３０に固定されるため、振動などの外力に対して高サイクル疲労寿命を向上させることができる。
【００６０】
＜第９の実施形態＞
続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第９の実施形態を図２１及び図２２に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、回収式空気冷却構造を備えている燃焼器１０において、燃焼器１０の燃焼筒外壁面１２ａと、燃焼筒外壁面１２ａの外周を覆うように設けたカバー部材３０との間に形成されて冷却空気を流す環状通路３１に、燃焼筒外壁１２内に形成された冷却空気流路１３内に冷却空気を導入する空気導入口１３ａが開口して設けられ、この空気導入口１３ａの下流付近に燃焼筒外壁面１２ａから突出し冷却空気の流れと対向する壁面部１４を形成した構成が示されている。
【００６１】
図２１に示す空気導入口１３ａは、燃焼筒１１における尾筒後端の出口付近を冷却する冷却空気通路１３に冷却空気を導入するものである。回収式空気冷却構造の場合、管状通路３１内の尾筒後端部付近は冷却空気の流速が速いため、たとえば図２２（ａ）に示すように、平坦な燃焼筒壁面１２ａに設けた空気導入口１３ａの周辺は静圧が低くなり、冷却空気通路１３内に冷却空気を導入して冷却を行うことは困難になる。
そこで、たとえば図２２（ｂ）に示すように、空気導入口１３ａの下流付近に燃焼筒外壁面１２ａから突出して冷却空気の流れと対向する壁面部１４を形成するように、燃焼筒外壁面１２ａに段差を設けてある。
【００６２】
このような構成とすれば、冷却空気流路内１３に冷却空気を導入するため環状通路３１内に開口している空気導入口１３ａの周辺は、下流付近に燃焼筒外壁面１２ａから突出し冷却空気の流れと対向するよう形成された壁面部１４が設けられているので、冷却空気の流れは壁面部１４に当たって流速を下げ、空気導入口１３ａ周辺の静圧が高くなる。このため、冷却空気流路１３内への冷却空気の取込が容易になり、さらに、冷却空気流路１３内は空気導入口１３ａと出口との差圧が大きくなるので、少ない冷却空気量で高い冷却能力を得ることができる。
また、上述した壁面部１４は、たとえば図２２（ｃ）に示す第１変形例のように、空気導入口１３ａの下流付近となる燃焼筒壁面１２ａに突設したカバー部材１５により形成してもよい。
【００６３】
＜第１０の実施形態＞
最後に、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第１０の実施形態を図２３及び図２４に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、少ない冷却空気量で燃焼筒外壁１２を効率よく冷却するため、回収式空気冷却構造を備え、冷却空気を流す環状通路３１に燃焼振動抑制手段が装着されている燃焼器に対し、燃焼筒外壁面１２ａに折り返しリブ１５が形成されている。この折り返しリブ１５は、略く字状に折曲された突出部を、燃焼筒外壁１２の全周にわたり、かつ、軸方向の略全域にわたって設けたものである。
【００６４】
上述した折り返しリブ１５は、燃焼筒外壁面１２ａから突出する量をリブ高さ（ｅ）とし、互いに隣接する折り返しリブ１５の間隔をピッチ（Ｐ）とし、折曲部の角度をリブ角度（θ）とし、さらに、折曲部のピッチを折り返し幅（Ｗ）とした場合、経験上知られているＰ／ｅ＝５〜２０及びθ＝３０〜７５度に加えて、本発明者によるＣＦＤ解析結果を示す図２４によれば、Ｗ／Ｐ＝１以上３以下と設定することにより、良好な冷却効率が得られることを確認した。そして、このような設定範囲において、特に、経験上知られているＰ／ｅ＝１０及びθ＝６０度に加えて、Ｗ／Ｐ＝１．５の設定が最も効率のよい結果となった。
これは、燃焼筒外壁面１２ａに折り返しリブ１５を形成すれば、折り返しリブ１５が環状通路３１内の冷却空気の流れを乱し、冷却効率を増す乱流促進体として機能するためである。
【００６５】
以上説明したように、上述した本発明によれば、回収式空気冷却構造の環状空気通路３１に音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段を装着した構造とすることにより、回収式空気冷却構造のメリットを維持しつつ、燃焼振動の抑制を可能にした燃焼器１０を提供するという顕著泣こうかが得られる。この場合の燃焼振動抑制手段としては、燃焼振動の抑制対象周波数領域が異なる音響ライナ４０及び音響ダンパ５０を適宜選択または組み合わせて採用し、抑制対象の周波数帯を広げることが好ましい。
また、回収式空気冷却構造に音響ライナ４０または音響ライナ４０と音響ダンパ５０とを組み合わせて設置した場合、音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段より下流側となる位置のカバー部材３０を貫通するバイパス流路３２を設置することにより、冷却空気の一部をバイパスさせることができる。従って、燃焼振動抑制手段により圧力損失が増すという問題と、環状通路３１の流路断面積を確保するためカバー部材３０が大型化するという問題の両方を解決し、燃焼器１０を大型化することなくガスタービン性能を維持することが可能になる。
【００６６】
また、回収式空気冷却構造に適用した音響ライナ４０等の燃焼振動抑制手段を、環状通路３１から壁面内空気流路１３内に導入した冷却空気で冷却するように構成したので、燃焼振動抑制手段の燃焼器側壁面温度を低減して低サイクル疲労寿命を向上させることができる。同様に、壁面内空気流路１３内に効率よく冷却空気を導入する構造や、乱流促進体として機能する折り返しリブ１５を設けることにより、回収式空気冷却構造において冷却困難な尾筒後端部等の冷却能力を向上させたり、少ない冷却空気量で高い冷却能力を発揮できる。
また、運転時に発生する温度差により、部材間に生じる相対変位を吸収可能な構造を採用したので、熱応力に対する信頼性や耐久性が向上する。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のガスタービン燃焼器に係る第１の実施形態を示す図で、（ａ）はカバー部材を断面にして内部を示した概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】ガスタービン燃焼器の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明のガスタービン燃焼器に係る第２の実施形態を示す図で、カバー部材を断面にして内部を示した概略構成図である。
【図４】第２の実施形態に係る第１変形例として、図３の要部を示す拡大断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る第２変形例として、図３の要部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明のガスタービン燃焼器に係る第３の実施形態を示す図で、カバー部材を断面にして内部を示した概略構成図である。
【図７】本発明のガスタービン燃焼器に係る第４の実施形態を示す図で、カバー部材を断面にして内部を示した概略構成図である。
【図８】本発明のガスタービン燃焼器に係る第５の実施形態を示す図で、（ａ）は壁面内空気流路を示す要部の斜視図、（ｂ）は壁面内空気流路の概略構成を示す断面図である。
【図９】図８の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】図８の第２変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明のガスタービン燃焼器に係る第６の実施形態を示す図で、（ａ）は壁面内空気流路を示す要部の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】図１１の第１変形例を示す図である。
【図１３】図１１の変形例を示しており、（ａ）は第２変形例を示す図、（ｂ）は第３変形例を示す図、（ｃ）は第４変形例を示す図である。
【図１４】図１１の第５変形例を示す図である。
【図１５】図１１の第６変形例を示しており、（ａ）は音響ライナの内部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図１６】図１１の変形例を示しており、（ａ）は第７変形例を示す図、（ｂ）は第８変形例を示す図である。
【図１７】本発明のガスタービン燃焼器に係る第７の実施形態を示す図で、（ａ）はカバー部材の分割構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ矢視図である。
【図１８】図１７の第１変形例を示す断面図である。
【図１９】本発明のガスタービン燃焼器に係る第８の実施形態を示す要部の拡大断面図である。
【図２０】図１９の第１変形例を示す図である。
【図２１】本発明のガスタービン燃焼器に係る第９の実施形態を示す図で、カバー部材を断面にして内部を示した概略構成図である。
【図２２】図２１の空気導入口付近を示す断面図で、（ａ）は従来構造、（ｂ）は本発明の実施形態、（ｃ）は（ｂ）の第１変形例である。
【図２３】本発明のガスタービン燃焼器に係る第１０の実施形態を示す図で、（ａ）はカバー部材を断面にして内部を示した概略構成図、（ｂ）は折り返しリブの平面形状を示す拡大図、（ｃ）は（ｂ）の断面図である。
【図２４】図２３に示す折り返しリブのＷ／Ｐについて、ＣＦＤ解析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１０    ガスタービン燃焼器
１１    燃焼筒
１２    燃焼筒外壁
１２ａ    燃焼筒外壁面
１３    壁面内空気流路
１５    折り返しリブ
３０    カバー部材
３０Ａ    下流側カバー部材
３０Ｂ    上流側カバー部材
３１    環状通路
３２    バイパス流路
４０    音響ライナ
５０    音響ダンパ
５１    接続管
５５    連結管
【図１】
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【図２】
2007132640.tif 000004
【図３】
2007132640.tif 000005
【図４】
2007132640.tif 000006
【図５】
2007132640.tif 000007
【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】
2007132640.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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