(57)【要約】【課題】火炎伝播管を流れる燃焼ガスの温度低下を抑制するとともに、ＮＯｘの排出量を低減すること。【解決手段】燃料ノズル７から噴出される燃料を略円筒状の内筒４の一端側から供給し、圧縮機１から供給される圧縮空気と混合して燃焼させる複数の燃焼器３と、この隣接する燃焼器３の内筒間を連通する火炎伝播管１３とを備え、複数の燃焼器３のうち一部の燃焼器３に着火装置１２を設けてなるガスタービン燃焼器において、火炎伝播管１３の内壁面にこの火炎伝播管の管軸方向に延在させた突条を周方向に複数形成すること。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ノズルから噴出される燃料を略円筒状の内筒の一端側から供給し、前記燃料と圧縮機から供給される圧縮空気とを混合して燃焼させる複数の燃焼器と、この隣接する燃焼器の内筒間を連通する火炎伝播管とを備え、前記複数の燃焼器のうち一部の燃焼器に着火装置を設けてなるガスタービン燃焼器において、
前記火炎伝播管の内壁面には、該火炎伝播管の管軸方向に延在させた突条が周方向に複数形成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２】
前記火炎伝播管の管壁には、冷却空気を管内に導入する導入孔が周方向に複数形成され、該導入孔の管内側の周縁には、該導入孔を覆って前記冷却空気の流出方向を管軸方向のいずれか一方に規制する案内板が設けら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】
燃料ノズルから噴出される燃料を略円筒状の内筒の一端側から供給し、前記燃料と圧縮機から供給される圧縮空気とを混合して燃焼させるガスタービン燃焼器において、
前記内筒の内壁面には、該内筒の軸方向に延在させた突条が周方向に複数形成されてい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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン燃焼器は、燃料と圧縮空気とを混合して燃焼させることにより高温高圧の燃焼ガスを発生させるための装置である。このガスタービン燃焼器（以下、燃焼器と略す。）は、例えば、略円筒状の内筒の一端側に、燃料ノズルと圧縮機から供給される圧縮空気の供給口が設けられている。燃料ノズルから噴出された燃料と供給口から供給された圧縮空気は、内筒内で燃焼されて燃焼ガスとなり、この燃焼ガスは他端側の排出口から排出される。
【０００３】
通常、ガスタービンの軸に対して周方向に複数の燃焼器が配置される多缶式の燃焼器においては、隣り合う燃焼器（内筒）が互いに管状の火炎伝播管で接続されており、複数の燃焼器のうち１缶又は２缶には、電気火花を発生させて燃料を着火させる点火栓が設けられている。
【０００４】
この燃焼器の起動時には各缶に圧縮空気のみが供給される。そこに点火栓を燃焼器に挿入して火花を発生させ、各缶への燃料の供給を開始する。燃料は圧縮空気と混合された状態で火花により点火され、燃焼を開始する。
【０００５】
燃焼器内で燃焼反応が始まると、高温の燃焼ガスが発生するため、燃焼器内部の圧力が上昇する。ここで、隣接する燃焼器に火炎が形成されていない場合、火炎が形成された燃焼器との間に圧力差が生じる。この圧力差により高温の燃焼ガスが火炎伝播管を通過して隣接する燃焼器に流入する。流入した高温の燃焼ガスによって未燃の燃料に引火し、火炎を形成する。このようにして、点火栓が取り付けられていない缶に次々と火炎を形成させることができる。このことから、火炎伝播を成功させるためには、火炎伝播管を通過した後の燃焼ガスの温度が燃料を着火させて火炎を形成する温度以上である必要がある。
【０００６】
しかしながら、火炎伝播管は通常冷却空気の流路に配置されるため、外側から冷却空気により冷却されている。また管壁には通常冷却孔が設けられており、この冷却孔から管内に冷却空気が供給されている。このため、燃焼ガスが火炎伝播管内を通過する際に、火炎伝播管の内壁面への熱損失や冷却空気と混合されることにより燃焼ガスの温度が燃料の着火温度以下に低下して火炎伝播が失敗するおそれがある。
【０００７】
これを避けるため、例えば、起動時の燃料の供給量を増やして燃焼ガス温度を上げる方法が考えられるが、起動時の急激な温度上昇によってタービンが損傷するおそれがある。
【０００８】
これに対し、例えば、火炎伝播管を外筒と内筒からなる二重管構造とし、外筒と内筒の隙間を仕切って冷却用の部屋を形成するとともに、外筒と内筒にそれぞれ冷却空気孔を設け、内筒の冷却空気孔が外筒の冷却空気孔よりも大きくなるようにした火炎伝播管の構造が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００９】
これによれば、少ない冷却空気で高い冷却効果が得られるとともに、内筒内に流入する冷却空気の流速を遅くすることができるため、火炎伝播管内を流れる燃焼ガスと冷却空気との混合に伴う燃焼ガスの温度低下を抑制することができる。
【００１０】
【特許文献１】特許第２６１０３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の火炎伝播管においても、例えば、火炎伝播管内を流れる燃焼ガスと内筒から供給される冷却空気の流れに乱れが生じると、混合が促進されて燃焼ガスの温度が低下し、火炎伝播が失敗するおそれがある。
【００１２】
ところで、近年のガスタービンには、高効率化と運転の際に排出されるＮＯｘ（窒素化合物）の排出量の低減が求められている。ＮＯｘ排出量の低減には燃料と圧縮空気を予め混合し、希薄条件で燃焼させることで局所的な高温領域をなくす希薄予混合燃焼が有効とされている。
【００１３】
しかしながら、冷却空気と燃焼用の圧縮空気はいずれも圧縮機から供給されるため、ガスタービンの高効率化に伴う燃焼ガス温度の上昇により、火炎伝播管や燃焼器の内筒等の壁面を保護するための冷却空気の流量が増加すると、それに伴って燃焼器に供給される圧縮空気の流量が減少することになる。これにより希薄な燃焼条件を確立できず、また燃焼用空気と燃料を均一に混合することが難しくなるため、局所的な高温領域が発生し、ＮＯｘ排出量が増大するおそれがある。
【００１４】
本発明は、ガスタービン燃焼器におけるＮＯｘの排出量を低減することを第１の課題とする。また、本発明は、ガスタービン燃焼器におけるＮＯｘの排出量を低減するとともに、火炎伝播管を流れる燃焼ガスの温度低下を抑制することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ここで、本発明の原理を説明する。
【００１６】
例えば、一の燃焼器で発生した燃焼ガスが火炎伝播管を通じて隣接する他の燃焼器に流れる場合、火炎伝播管の内壁面近傍の燃焼ガスに乱流が生じると燃焼ガスの流れが内壁面により拘束されて内壁面近傍には流れ方向を軸とした縦渦が発生する。この縦渦は内壁面近傍の領域において熱交換を促進させる要因となる。つまり、火炎伝播管は通常その外側を流れる圧縮空気との対流熱伝達により冷却されているため、内壁面近傍を流れる燃焼ガスはその内壁面との熱交換により燃焼ガス温度が低下することになる。
【００１７】
これに対し、本発明者らは、火炎伝播管等の内壁面に軸方向に沿って周方向に複数の突条を設けることにより熱交換の要因となる縦渦の形成を抑制できることを知見した。これは、隣接する突条の隙間に溝状の空間が形成されることにより、内壁近傍で生じる縦渦はその空間によって大きさが制限、例えば、溝空間内で形成されるに留まるためと考えられる。したがって、例えば、突条を火炎伝播管の内壁面に対して所定の間隔と高さで管軸方向に形成することにより内壁面近傍における燃焼ガスと内壁面との熱交換に伴う燃焼ガス温度の低下を抑制することができ、火炎伝播の失敗を防ぐことができる。
【００１８】
具体的に、本発明のガスタービン燃焼器は、上記課題を解決するため、燃料ノズルから噴出される燃料を略円筒状の内筒の一端側から供給し、燃料と圧縮機から供給される圧縮空気とを混合して燃焼させる複数の燃焼器と、この隣接する燃焼器の内筒間を連通する火炎伝播管とを備え、複数の燃焼器のうち一部の燃焼器に着火装置を設けてなるガスタービン燃焼器において、火炎伝播管の内壁面には、この火炎伝播管の管軸方向に延在させた突条が周方向に複数形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、火炎伝播管の内壁面近傍における燃焼ガス温度の低下を抑制できることに加えて、燃焼ガスによる内壁面の温度上昇を抑制できるため、冷却空気の供給量を減らすことができ、その減らした分を燃焼用空気として活用することができる。このように燃焼用空気が増加されることにより、燃料はより希薄となって燃焼用空気と燃料との混合がより均一化された条件で燃焼を行うことができるため、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２０】
この場合において、火炎伝播管の管壁には、冷却空気を管内に導入する導入孔が周方向に複数形成され、この導入孔の管内側の周縁には導入孔を覆って冷却空気の流出方向を管軸方向のいずれか一方に規制する案内板が設けられているものとする。
【００２１】
これによれば、導入孔を通過して火炎伝播管内に導かれた冷却空気は案内板に衝突してその流れの向きを管軸方向に変え、火炎伝播管内を内壁面に沿って流れるため、内壁面の冷却効果を向上させるとともに、燃焼ガスとの混合を抑制することができる。更に、内壁面には突条が形成されており、壁面近傍を流れる冷却空気においては縦渦の形成が抑制されるため、燃焼ガスとの熱交換に伴う燃焼ガス温度の低下が抑制される。
【００２２】
また、燃料ノズルから噴出される燃料を略円筒状の内筒の一端側から供給し、燃料と圧縮機から供給される圧縮空気とを混合して燃焼させるガスタービン燃焼器において、内筒の内壁面には内筒の軸方向に延在させた突条が周方向に複数形成されていることを特徴とする。
【００２３】
このように内筒の内壁面に突条を形成することにより、火炎伝播管の場合と同様、内壁面近傍において縦渦の形成を抑制できるため、内壁面を冷却するための冷却空気の供給量を減らすことができる。これにより燃焼用の空気の供給量を増やすことができるため、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、火炎伝播管を流れる燃焼ガスの温度低下を抑制することができる。また、本発明によれば、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）以下、本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施形態ついて図面を参照して説明する。図１は、本発明のガスタービン燃焼器を含むガスタービンの構造の一例を示す概略図である。
【００２６】
本実施形態のガスタービンは、燃焼用の空気を圧縮して圧縮空気を得る圧縮機１と、出力を取り出すためのタービン２と、周状に配置される複数個のガスタービン燃焼器３（以下、燃焼器３と略す。）を備えている。
【００２７】
燃焼器３は、燃焼ガスを生成する円筒状の内筒４と、内筒４で生成された燃焼ガス５をタービンに導くための先細り状のトランジションピース６と、燃料を供給するための燃料ノズル７と、圧縮空気８に旋回流を付与するための旋回器９を備えて構成され、これらは外筒１０とエンドカバー１１により包囲された空間内に収容されている。
【００２８】
外筒１０と内筒４及びトランジションピース６との間には、環状の空間部１４が形成されており、圧縮機１から吐出された圧縮空気８が、空間部１４を経由して内筒４に形成される燃焼孔や冷却孔、旋回器９の旋回器空気孔等から内筒４内に導入される。なお、燃焼ガス５はトランジションピース６を経てタービン２に噴射されることによりタービン２が駆動し、タービン２に連結された発電機が駆動することにより発電が行われる。
【００２９】
火炎伝播管１３は、空間部１４を横切るようにして圧縮空気８の流路に設けられ、隣接する内筒４と接続されている。燃焼器３のうち１つ又は２つには、点火栓１２が取り付けられている。点火栓１２にはスパークプラグが取り付けられており、燃焼器３の内部に挿入されて、所定の位置に電気火花を発生させるようになっている。
【００３０】
図２は、火炎伝播管１３の内壁面の構造を示す断面図及びその一部を拡大して示す拡大図である。本実施形態では、火炎伝播管１３の内壁面に管軸方向に延びる突条が周方向に等間隔で形成されている。以下、この突条をリブレット１５と称する。リブレット１５は、流れを整流するために設けられる微小のついたてであり、隣接するリブレット１５の間には、図に示すように、火炎伝播管１３の軸中心方向に開口する溝状の空間が形成されている。ここで、リブレット１５の高さｈ，幅ｄ，間隔λは、好ましくは、それぞれ０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であるが、火炎伝播管１３の大きさ等に応じて適宜設定してもよい。
【００３１】
次に、このように構成された本実施形態の点火動作について説明する。圧縮機１は外部エネルギー、具体的には起動用電動機によって所定の回転数まで昇速し、圧縮機1からの圧縮空気を燃焼器３に供給する。その後、点火栓１２を挿入し、電気火花を形成するとともに、燃焼器３へ燃料を供給する。電気火花により燃料が点火し、火炎が形成されることで、点火栓１２の設置された燃焼器３内の圧力が上昇し、隣接する火炎が形成されていない燃焼器3との間に圧力差が生じる。この圧力差により高温の燃焼ガス５が火炎伝播管１３を通じて隣接する燃焼器3に流入する。このとき、燃焼ガス５が十分な熱エネルギーを有している場合、燃焼ガス５は燃料を着火させて火炎が形成される。この過程を繰り返すことで、点火栓１２の取り付けられた燃焼器３を起点として、隣接する燃焼器３へ次々と火炎を形成させる。
【００３２】
燃焼ガス５が火炎伝播管１３を通過する際に、火炎伝播管１３の内壁面近傍における燃焼ガス５が乱流である場合、流れが壁面によって拘束されることで流れ方向を軸とした縦渦が発生し、内壁面近傍の領域との間で熱の交換が行われる。火炎伝播管１３は圧縮空気８の流路の中にあるため、火炎伝播管１３は圧縮空気８との対流熱伝達により冷却されている。このため、火炎伝播管１３の内壁近傍を流れる燃焼ガス５の温度は火炎伝播管１３の内壁面との熱交換によって低下し、火炎伝播管軸中心部の温度よりも低くなる。
【００３３】
図３は、火炎伝播管１３の内壁面における従来構造と本実施形態の構造とを対比するとともに、縦渦の形成状態を説明する図であり、図３（ａ）は従来の内壁面の構造を示し、図３（ｂ）は本実施形態の内壁面の構造を示す。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、従来の火炎伝播管１３´では、内壁面近傍に発生する比較的大きな縦渦１０１により熱の輸送が行われるため、燃焼ガス５の熱エネルギーが火炎伝播管１３´や内壁面近傍の低温領域に奪われ、燃焼ガス５が火炎伝播管１３´を通過後に火炎伝播を引き起こすのに十分な熱エネルギーを維持することができず、火炎伝播が失敗する可能性があった。また、従来構造では、負荷運転時等の高温の運転条件において火炎伝播管が熱損傷することを防ぐため、火炎伝播管に冷却孔を設けて圧縮空気を冷却空気として導入しているが、起動時には火炎伝播管１３´を通過する燃焼ガスと冷却空気が混合されるため、燃焼ガスの温度が低下し、火炎伝播が失敗する可能性があった。
【００３５】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、本実施形態の火炎伝播管１３では、火炎伝播管１３の内壁面に、管軸方向に延在するリブレット１５が周方向に複数形成されている。これにより、内壁近傍を流れる燃焼ガス５の縦渦は隣り合うリブレット１５の間の溝内で形成されるに留まり、従来構造のように管軸方向に延びる大きな縦渦の形成を抑制することができる。
【００３６】
このように内壁面近傍に形成される縦渦１０１は燃焼ガス５の熱の輸送に重要な役割を果たすため、リブレット１５を設けて縦渦１０１の形成を抑制することにより、火炎伝播管１３の壁面への熱損失を減らすことができる。これにより軸中心部を流れる燃焼ガス５の温度を高く保つことができ、火炎伝播特性を向上させることができる。また、燃焼ガス５から火炎伝播管１３の内壁面に向かう熱量が減少し、火炎伝播管１３の温度上昇を抑制することができるため、火炎伝播管１３内部に管壁を冷却するための圧縮空気８を取り入れる必要が無く、燃焼ガス５と圧縮空気８の混合による温度低下も起こらないので、火炎伝播特性を向上させることができる。
【００３７】
図４は、火炎伝播管１３の軸中心からの距離と燃焼ガス温度及び火炎伝播管１３の内壁面温度との関係を説明する図である。図において、本実施形態の火炎伝播管１３については実線で、リブレットを設けていない火炎伝播管については一点鎖線で示す。
【００３８】
前述のように、リブレットを設けることで火炎伝播管の内壁への熱の輸送を抑制することができるため、火炎伝播管の内壁面の温度はリブレットを設けていない場合と比べてＴ２度低下する一方、火炎伝播管の軸中心部の高温領域は、内壁面への熱損失が低減されるため、燃焼ガスの温度がＴ１度上昇し、火炎伝播特性が向上する。
【００３９】
次に、負荷運転時の動作について説明する。負荷運転時においては、燃料流量や圧縮空気流量に偏差が生じ、隣接する燃焼器３との間で圧力差が生じる場合がある。このとき、高温の燃焼ガスが火炎伝播管１３を通過するため、火炎伝播管１３を燃焼ガスの熱から保護する必要がある。従来構造の火炎伝播管は、管壁に冷却孔を設けて、圧縮機から供給される圧縮空気の一部を冷却空気として火炎伝播管内に導入することにより、火炎伝播管を保護していた。しかし、冷却に使用した空気は燃焼用の空気として利用できないため、運転状況によっては燃料流量に対して希薄予混合燃焼を行うのに十分な燃焼用空気量が確保できず、燃焼器内部に局所的な高温領域が発生し、ＮＯｘ排出量が増大してしまう可能性があった。
【００４０】
本実施形態による火炎伝播管１３は、内壁面にリブレット１５を設置することで、燃焼ガス５の火炎伝播管１３の内壁面近傍に発生する縦渦１０１を抑制し、燃焼ガス５から火炎伝播管１３の内壁面への熱伝達量を抑えることができるため、圧縮空気８を冷却空気として取り入れることなく、火炎伝播管１３の外周を流れる圧縮空気８との対流熱伝達のみで火炎伝播管１３を熱損傷から保護することができる。このため、従来構造では火炎伝播管の冷却に使用されていた圧縮空気を燃焼用空気として活用することができる。このように燃焼用空気量が増加することにより、燃料はより希薄となって燃焼用空気と燃料との混合がより均一化された条件で燃焼を行うことができるため、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００４１】
このように、本実施形態の火炎伝播管は、高温の燃焼ガスによる熱損傷を防ぎながら、信頼性の高い火炎伝播を実現することができる。また火炎伝播管の内部に冷却空気を取り入れる必要がないため、燃焼用空気を増加させることができ、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００４２】
なお、本実施形態は、火炎伝播管１３の内壁面にリブレット１５を形成することを特徴とするものであるが、これは、内壁面の管軸方向に延在する溝を周方向に複数形成してなるものと実質的に同じである。つまり、軸中心側に開口する溝空間が周方向に形成されていれば、本発明の効果を得ることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）次に、本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施形態について説明する。本実施形態の燃焼器の基本構成部品は、第１の実施形態と同様の構成である。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態では、圧縮空気８を冷却空気１６として火炎伝播管１３内に流入させるため、火炎伝播管１３の両端付近に周方向で複数の冷却孔１７が等間隔で形成され、その冷却孔１７の管内側の周縁には冷却空気の流出方向を規制する案内板１８が取り付けられている。
【００４５】
この案内板１８は、冷却孔１７を周縁から覆うようにして例えば円筒状に形成されており、冷却空気１６の流出方向が管軸方向で互いに対向するように開口部が設けられている。案内板１８と火炎伝播管の内壁面との間隙は、例えば、火炎伝播管１３の内部を流れる燃焼ガス５と冷却空気１６の軸方向の流速が等しくなるように設定されることが望ましい。また冷却孔１７は、火炎伝播管１３の軸に対して案内板１８の開口側に向けて傾斜するように形成されている。
【００４６】
次に、火炎伝播管内１３の燃焼ガス５と冷却空気１６の流れについて説明する。圧縮空気８は冷却孔１７を通じて冷却空気１６として火炎伝播管１３内に流入する。このとき、冷却空気１６は案内板１８と衝突して流れの向きを火炎伝播管１３の軸方向に変え、火炎伝播管１３の内壁面に沿ってフィルム状に流れる。また燃焼器３から火炎伝播管１３に流入する燃焼ガス５は、冷却空気１６に包まれるように火炎伝播管１３の軸中心部を流れる。
【００４７】
火炎伝播管１３の内壁面にはリブレット１５が形成されているため、壁面近傍を流れる冷却空気１６においては、縦渦の発生が抑制される。このため、燃焼ガス５と冷却空気１６との混合が抑制され、燃焼ガス５から冷却空気１６や火炎伝播管１３への熱伝達も抑制される。また冷却空気１６は壁面に沿って流れるため、火炎伝播管１３を効率的に冷却することができる。更に、冷却空気１６と燃焼ガス５との熱交換が抑制されるために、火炎伝播管１３の中心部を流れる燃焼ガス５の温度を高く保つことができ、火炎伝播の信頼性は低下しない。
【００４８】
図６は、火炎伝播管１３の軸中心からの距離と燃焼ガス温度及び火炎伝播管１３の内壁面温度との関係を説明する図である。図において、本実施形態の火炎伝播管１３については実線で、リブレットを設けていない火炎伝播管については一点鎖線で示す。
【００４９】
図に示すように、冷却空気を取り入れることで、火炎伝播管１３の内壁面の温度を低下させることができる。リブレット１５を設けていない構造では、内壁面への熱損失により、燃焼ガス全体の温度が低下しているが、本実施形態による火炎伝播管１３では、冷却空気による温度低下を壁面近傍の領域に限定することができるため、火炎伝播管１３の軸中心部の高温領域は、リブレット１５を設けていない構造と比べて燃焼ガスの温度をＴ３度高く保つことができる。また、冷却空気を効率よく利用できるため、内壁面の温度はＴ４度低下する。
【００５０】
負荷運転時においても同様に、少ない冷却空気量で効率的に火炎伝播管１３の壁面を冷却することができる。また熱の影響を受けやすい火炎伝播管１３の両端付近に冷却孔１７を設け、冷却空気１６を案内板１８に衝突させながら火炎伝播管１３に流入させることで、火炎伝播管１３の両端部の冷却効率を向上させることができる。これによりリブレットを設けていない従来構造と比べて冷却空気量を低減することができ、その余分な冷却空気を燃焼用空気として活用することにより、燃料はより希薄となって燃焼用空気と燃料との混合がより均一化された条件で燃焼を行うことができ、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００５１】
（第３の実施形態）次に、本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施形態について説明する。本実施形態の燃焼器の基本構成部品は、第２の実施形態と同様の構成である。
【００５２】
図７に示すように、本実施形態では、火炎伝播管１３に周方向で複数形成される冷却孔１７の軸方向位置が、点火栓１２が取り付けられた燃焼器３に近接する側の火炎伝播管１３の端部と中間部となっており、冷却孔１７の案内板１８にはすべての冷却孔１７において、点火栓１２が取り付けられた上流側の燃焼器３と反対側に開口部が設けられ、火炎伝播管１３内を流れる燃焼ガス５と同じ方向に冷却空気１６が流れるようになっている点で第２の実施形態と相違する。
【００５３】
第２の実施形態によれば、火炎伝播管１３の両端部から流入する冷却空気が衝突することにより火炎伝播管１３の中間部に乱れが発生し、冷却空気と燃焼ガスが混合されることで燃焼ガスの温度が低下し、火炎伝播特性が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、火炎伝播管１３内を流れる燃焼ガス５及び冷却空気１６はすべて同一方向に流れる。これにより前述のように冷却空気の衝突が起こらないため、燃焼ガス温度の低下を避けることができ、火炎伝播特性を向上させることができる。
【００５４】
（第４の実施形態）次に、本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施形態について説明する。本実施形態の燃焼器の基本構成部品は、第１の実施形態と同様の構成である。
【００５５】
図８は、本実施形態のガスタービン燃焼器の構成を示す断面図である。本実施形態では、燃焼器３の内筒４の内壁面に軸方向に延びるリブレット１５が周方向に複数設けられている。なお、本実施形態のリブレット１５は、火炎伝播管１３に形成されるリブレットと基本的に同様の構成となっている。
【００５６】
本実施形態における圧縮空気の流れについて説明する。圧縮機１から吐出された圧縮空気８は、その一部が内筒４の内壁面に設けられた内筒冷却孔１９から燃焼器３内に冷却空気２０として導入され、残りの大部分が燃焼用空気２１として旋回器９を経て燃焼器３内に導入される。冷却空気２０は内壁面に沿って燃焼器３の下流側に流れ、高温の燃焼ガス５から内筒４を保護する。
【００５７】
従来の内筒の内壁面構造では、冷却空気を有効利用するため、燃焼器３の内筒の内壁面に沿って冷却空気が流れるように、例えば、図９に示すようなフィルム冷却構造が使用されている。この構造は、断面が階段状となる内筒壁２２と、この内筒壁２２の内壁面の一部に当接されて冷却空気２０の案内用の隙間を形成する複数の仕切板２３とから構成される。
【００５８】
本実施形態では、図９のフィルム冷却構造において、内筒壁２２と仕切板２３の内壁面にリブレット１５を設けた構造となっている。これにより、冷却空気２０が壁面に沿って流れる際に形成される縦渦が例えば隣り合うリブレット１５の間の溝状の空間内で形成されるに留まり、縦渦の形成を抑制することができる。冷却空気２０に発生する縦渦は、火炎伝播管１３と同様、燃焼器３においても内壁面近傍の熱の輸送の一部を担っており、これを抑制することで冷却空気２０と燃焼ガス5との熱交換を抑制し、内筒４の内壁面の温度上昇を抑制することができる。
【００５９】
このように、図９のフィルム冷却構造にリブレット１５を追加することによる内壁面の温度上昇の抑制効果を組み合わせることで、従来構造よりも少ない冷却空気で効率よく壁面を冷却することができる。これにより従来構造の燃焼器と比べて冷却空気量を低減することができ、その余分な冷却空気を燃焼用空気としてまわすことができるため、燃料はより希薄となって燃焼用空気と燃料との混合がより均一化された条件で燃焼を行うことができ、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、内筒の内壁面に内筒冷却孔１９が形成される構造として、図９のフィルム冷却構造を用いる例を説明したが、本実施形態のリブレット１５が形成されていれば、このフィルム冷却構造に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のガスタービン燃焼器の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の火炎伝播管の内壁面の構造を示す断面図とその一部を拡大して示す拡大図である。
【図３】火炎伝播管の内壁面における従来構造と本発明の構造とを対比するとともに、縦渦の形成状態を説明する図であり、図３（ａ）は従来構造の内壁面を示し、図３（ｂ）は本発明の内壁面の構造を示す。
【図４】本発明に係る第１の実施形態の火炎伝播管の軸中心からの距離と燃焼ガス温度及び火炎伝播管の内壁面温度との関係を説明する図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態の火炎伝播管の構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の火炎伝播管の軸中心からの距離と燃焼ガス温度及び火炎伝播管の内壁面温度との関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る第３の実施形態の火炎伝播管の構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る第４の実施形態のガスタービン燃焼器の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る第４の実施形態のガスタービン燃焼器の内筒内壁の断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  圧縮機
３  燃焼器
４  内筒
５  燃焼ガス
７  燃料ノズル
８  圧縮空気
９  旋回器
１０  外筒
１２  点火栓
１３  火炎伝播管
１５  リブレット
１７  冷却孔
１８  案内板
１９  内筒冷却孔
２０  冷却空気
２１  燃焼用空気
【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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