JP2010085052A - 燃焼器尾筒およびその設計方法ならびにガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼器尾筒の断面形状を最適化して、コンバインド効率を向上すること。
【解決手段】ガスタービンのロータの軸心Ｒに対して中心線Ｓが角度を有して配置された燃焼器２に設けられ、燃焼ガスをタービンに導く燃焼器尾筒２２において、燃焼ガスが流入する尾筒入口から燃焼ガスを送出する尾筒出口に至り断面積が単調に減少させる。また、尾筒入口の断面積Ｄｉｎに対して尾筒出口の断面積Ｄｏｕｔが、０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲に設定されていることが好ましい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、タービン燃焼器における燃焼器尾筒の形状を最適化する、燃焼器尾筒およびその設計方法ならびに前記燃焼器尾筒を適用したガスタービンに関するものである。

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮させることで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスとする。タービンは、ケーシング内の排気通路に複数のタービン静翼およびタービン動翼が交互に配設されて構成されており、この排気通路に供給された燃焼ガスによりタービン動翼が駆動されることで、例えば、発電機に連結されたロータを回転駆動する。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、タービン下流のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。

このようなガスタービンにおいて、タービンは、第１段タービン静翼から燃焼器の燃焼ガスが供給される。燃焼ガス通路は、第１段タービン静翼をロータの軸心を中心とした円周に沿って配置するために円環状に形成されている。一方、燃焼器は、燃焼ガスをタービンに供給する態様でロータの軸心を中心とした円周に沿って複数配置されている。この燃焼器は、自身の中心線がロータの軸心に平行となるように配置されて、燃焼ガスをタービンに向けて真っ直ぐ噴出することが理想的である。しかし、ガスタービンの車室内部の構造の制約から、燃焼器の中心線をロータの軸心に対して傾けて（少なくとも３０度）、径方向外側から径方向内側に斜めに燃焼ガスを噴出するように配置されている。この燃焼器では、圧縮空気を取り込み、この圧縮空気に燃料ノズルから燃料を供給し燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する。

燃焼器は、尾筒を有している。尾筒は、燃料ノズル直後の尾筒入口からタービンの第１段静翼に繋がる尾筒出口へ、燃料ノズルから噴出された燃焼ガスを導くものである。また、尾筒は、尾筒入口が円形断面形状に形成され、尾筒出口が第１段タービン静翼に燃焼ガスを供給するために第１段タービン静翼燃焼ガス通路の円環状を燃焼器の数で分割した弧形断面形状に形成されている。すなわち、尾筒は、尾筒入口から尾筒出口に至り断面形状が変形している。さらに、尾筒は、燃焼ガスの流れを安定させるため、尾筒入口から尾筒出口に至り絞りが必要である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２４２５５９号公報

近年では、ガスタービンの高温化と共に、出力および効率を向上するため、ガスタービンの下流に蒸気発生装置および蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルが知られている。このようなコンバインドサイクルにおいてコンバインド効率（熱効率）の向上を図るには、タービンに繋がる燃焼器の尾筒出口での冷却の交換熱量を削減することが好ましい。すなわち、燃焼器を冷却するための熱量は、熱交換を行った蒸気によって回収されるが、冷却される熱量を始めから削減できればコンバインド効率は向上する。そこで、燃焼器における尾筒の全体的な壁面流速を低減し、かつ局所的な流速の増減を防ぎ、熱伝達率を下げて交換熱量を削減させることが望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼器尾筒の形状を最適化して、コンバインド効率を向上することのできる燃焼器尾筒およびその設計方法ならびにガスタービンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼器尾筒では、ガスタービンのロータの軸心に対して中心線が角度を有して配置された燃焼器に設けられ、前記燃焼器の燃焼ガスをタービンに導く燃焼器尾筒において、燃焼ガスが流入する尾筒入口から燃焼ガスを送出する尾筒出口に至り断面積が単調に減少されてなることを特徴とする。

この燃焼器尾筒は、尾筒入口から尾筒出口に至る断面積の変化が最適化され、尾筒入口から尾筒出口に至る壁面流速が、尾筒出口でピークとなり、それ以前ではこのピークを越えないように抑えられつつ単調に安定して変化する。このため、コンバインド効率を向上できる。

また、本発明の燃焼器尾筒では、前記尾筒入口の断面積Ｄｉｎに対して前記尾筒出口の断面積Ｄｏｕｔが、０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲に設定されていることを特徴とする。

この燃焼器尾筒は、尾筒入口から尾筒出口に至る絞り比が最適化され、燃焼ガスの壁面流速が低減されるので、尾筒出口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。

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼器尾筒の設計方法では、ガスタービンのロータの軸心に対し、燃焼器の中心線の角度を設定する工程と、次に、燃焼ガスが流入する尾筒入口から燃焼ガスを送出する尾筒出口に至る絞り比を設定する工程と、次に、前記尾筒入口の断面積を維持する態様で前記尾筒入口の径方向内側端から前記中心線と平行な直線を下流側に延ばすと共に、前記尾筒出口の径方向内側端から前記軸心と平行な直線を上流側に延ばし、これら各直線を円弧で繋いで径方向内側外形線をなす工程と、次に、前記尾筒入口の断面積が維持された筒状の下流側での径方向外側端から前記尾筒入口の径方向外側端に至り滑らかに繋いで径方向外側外形線をなす工程と、次に、筒状の下流側から前記尾筒出口に至り、前記径方向内側外形線および前記径方向外側外形線に従い断面積を単調に減少させる工程とを含むことを特徴とする。

この燃焼器尾筒の設計方法は、尾筒入口から尾筒出口に至る断面形状の変形、および絞りを含む形状が最適化された燃焼器尾筒を形成できる。

上記の目的を達成するために、本発明のガスタービンでは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させた燃焼ガスをタービンに供給して動力を得るガスタービンにおいて、ロータの軸心に対して中心線が角度を有して配置された前記燃焼器に設けられ、燃焼ガスをタービンに導く態様で上記の燃焼器尾筒を適用したことを特徴とする。

このガスタービンは、尾筒入口から尾筒出口に至る断面積の変化、または絞り比が最適化され、尾筒入口から尾筒出口に至る燃焼ガスの壁面流速が低減されるので、交換熱量を削減でき、コンバインド効率を向上できる。

本発明によれば、燃焼器尾筒の尾筒入口から尾筒出口に至る断面形状の変形、および絞りを最適化しつつコンバインド効率を向上できる。

図１は、本発明の実施例に係るガスタービンの概略構成図、図２は、ガスタービンにおける燃焼器の概略構成図、図３は、燃焼器における尾筒の内形の概略図、図４は、尾筒の絞り比を示す図である。

ガスタービンは、図１に示すように、圧縮機１と燃焼器２とタービン３とにより構成されている。また、圧縮機１、燃焼器２およびタービン３の中心部には、ロータ４が貫通して配置されている。圧縮機１、燃焼器２およびタービン３は、ロータ４の軸心Ｒに沿い、空気または燃焼ガスの流れの上流側から下流側に向かって順に並設されている。なお、以下の説明において、軸方向とは軸心Ｒに平行な方向をいい、周方向とは軸心Ｒを中心とした周り方向をいい、径方向とは軸心Ｒに直交する方向をいう。また、径方向内側とは軸心Ｒに対して接近する側であり、径方向外側とは軸心Ｒに対して離隔する側である。

圧縮機１は、空気を圧縮して圧縮空気とするものである。圧縮機１は、空気を取り込む空気取入口１１を有した圧縮機ケーシング１２の内部の空気通路に、圧縮機静翼１３および圧縮機動翼１４が設けられている。圧縮機静翼１３は、圧縮機ケーシング１２側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、圧縮機動翼１４は、ロータ４側に取り付けられて周方向に複数並設されている。これら圧縮機静翼１３と圧縮機動翼１４とは、軸方向で交互に複数設けられている。

燃焼器２は、圧縮機１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給することで、高温・高圧の燃焼ガスを生成するものである。燃焼器２は、圧縮空気と燃料を混合して燃焼させる内筒２１と、内筒２１から燃焼ガスをタービン３に導く尾筒２２と、内筒２１の外周を覆い、圧縮機１からの圧縮空気を内筒２１に導く外筒２３とを有している。この燃焼器２は、燃焼器ケーシング２４に対し周方向に複数（例えば１６個）並設されている。また、燃焼器２は、ガスタービンの車室内部の構造の制約から、燃焼器２の中心線Ｓをロータ４の軸心Ｒに対して傾けて（少なくとも３０度）、径方向外側から径方向内側に斜めに燃焼ガスを噴出するように配置されている。

また、燃焼器２には、図２に示すように、主に燃料を供給する燃料ノズル２５１，２５２が設けられている。燃料ノズル２５１は、内筒２１の中央に１本設けられたパイロットノズルである。また、燃料ノズル２５２は、内筒２１内でパイロットノズル２５１の周囲で周方向に複数（例えば８個）隣接して設けられたメインノズルである。このメインノズル２５２の周囲には、メインノズル２５２を覆うバーナー筒２５２ｂが設けられている。

この燃焼器２では、図２に示すように、高温・高圧の圧縮空気の空気流が外筒２３の内部に流れ込み、この圧縮空気が内筒２１の内部に流れ込む。内筒２１内では、圧縮空気がメインノズル２５２から噴射された燃料と混合され、バーナー筒２５２ｂにて予混合気の旋回流となって尾筒２２内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロットノズル２５１から噴射された燃料と混合され、図示しない点火装置により点火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒２２内に噴出する。このとき、パイロットノズル２５１から噴射した燃料による拡散火炎により、各メインノズル２５２のバーナー筒２５２ｂからの予混合気の燃焼を安定させるための保炎を行う。

タービン３は、燃焼器２で燃焼された燃焼ガスにより回転動力を生じるものである。タービン３は、燃焼ガスが送り込まれるタービンケーシング３１の内部の排気通路にタービン静翼３２およびタービン動翼３３が設けられている。タービン静翼３２は、タービンケーシング３１側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、タービン動翼３３は、ロータ４の軸心Ｒを中心とした円盤状のディスクの外周に固定されて周方向に複数並設されている。これらタービン静翼３２とタービン動翼３３とは、軸方向で交互に複数設けられている。また、タービンケーシング３１の下流側には、タービン３に連続するディフューザ部３４ａを内部に有した排気室３４が設けられている。

ロータ４は、圧縮機１側の端部が軸受部４１により支持され、排気室３４側の端部が軸受部４２により支持されて、軸心Ｒを中心として回転自在に設けられている。そして、ロータ４の排気室３４側の端部には、発電機（図示せず）の駆動軸が連結されている。

このようなガスタービンは、圧縮機１の空気取入口１１から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼１３と圧縮機動翼１４とを通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気に対し、燃焼器２から燃料が供給されることで高温・高圧の燃焼ガスが生成される。そして、この燃焼ガスがタービン３のタービン静翼３２とタービン動翼３３とを通過することでロータ４が回転駆動され、このロータ４に連結された発電機に回転動力を付与することで発電を行う。そして、ロータ４を回転駆動した後の燃焼ガスは、排気室３４内のディフューザ部３４ａで静圧に変換されてから大気に放出される。

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、静翼３２２と、該静翼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５３２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。

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、上流側開口の径方向寸法（上流側翼高さ）Ｈｉｎを尾筒出口２２２の径方向寸法（ハ）と同じく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、その上流側端が尾筒出口２２２の径方向内側端と対向して配置されている。また、外側シュラウド３５２は、上流側端が尾筒出口２２２の径方向外側端と対向し、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斜めに配置されている。

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（ニ））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（ハ））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（ニ）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（ハ）に対し、第１段タービン静翼３２１の上流側開口の径方向寸法Ｈｉｎと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（ニ）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（ニ）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。

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（ハ）が、尾筒入口２２１の直径（ニ）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。

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を尾筒出口２２２の径方向内側端と対向して配置し、かつ外側シュラウド３５２を上流側端部が尾筒出口２２２の径方向外側端と対向するように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。

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、外側シュラウドを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。

図６〜図８は、尾筒の設計方法を示す概念図、図９は、尾筒の内壁面近傍での流速を示す図である。なお、図６〜図９では、尾筒２２の内形を示している。

尾筒２２の設計方法では、図６に示すように、先ず、ガスタービンにおけるロータ４の軸心Ｒに対し、燃焼器２の中心線Ｓの角度を設定する。ここでは、軸心Ｒに対して中心線Ｓの角度を３０度に設定する。なお、図６に示す軸心Ｒは、軸心Ｒに平行な基準線を示している。また、燃焼器２の尾筒入口２２１の直径は、上述した所定範囲内から予め設定されている。これにより、尾筒入口２２１の径方向内側端Ａおよび径方向外側端Ｂが決まる。

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、上流側開口の径方向寸法（Ｈｉｎ）を尾筒出口２２２の径方向寸法（ハ）に合わせるように、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に向けて斜めに配置する。

次に、図７に示すように、第１仮想直線２２３と第２仮想直線２２４とを繋ぐ。具体的には、尾筒入口２２１からの円筒形状を最大限に確保し、かつ尾筒２２の径方向内側縁が内側に膨らまないように、第１仮想直線２２３および第２仮想直線２２４に接する極力半径の大きい円弧Ｒ１を設ける。これにより、尾筒入口２２１の径方向内側端Ａと尾筒出口２２２の径方向内側端Ｃとが第１仮想直線２２３、第２仮想直線２２４および円弧Ｒ１で繋がり、尾筒２２の径方向内側外形線が決まる。さらに、尾筒２２の円筒形状の下流側での径方向内側端Ｅおよび径方向外側端Ｆが決まる。

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Ｉ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。

最後に、尾筒入口２２１から径方向内側端Ｅおよび径方向外側端Ｆに至り円筒形状とし、この円筒形状を尾筒出口２２２の径方向内側端Ｃおよび径方向外側端Ｄに至り、径方向内側外形線および径方向外側外形線に基づいて断面積を単調に減少させる。

なお、上記尾筒２２の製造にあっては、例えば軸方向に４分割し、これらをそれぞれプレス加工し、後に溶接で接合して尾筒２２が形成される。

かかる燃焼器２の尾筒２２では、図９に示すように、径方向外側外形線および径方向内側外形線での内壁面近傍での流速を見た場合、本実施例の尾筒２２（実線で示す）では、尾筒入口２２１から尾筒出口２２２に至る流速が、尾筒出口２２２で最大となり、それ以前ではこの最大値を越えないように、抑えられつつ絞り比に対応して単調に安定して増加していることが分かる。これに対し、断面積が単調に減少していない比較例（破線で示す）では、尾筒入口２２１から尾筒出口２２２に至る流速が速く、しかも不安定な変化をあらわしており、尾筒出口２２２以前で最大となっている。

このように、本実施例の燃焼器尾筒およびガスタービンでは、尾筒入口２２１から尾筒出口２２２に至る断面積の変化が最適化されたことで、燃焼ガスの壁面流速を低減されるので、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。また、燃焼器尾筒の設計方法では、コンバインド効率を向上できる最適な尾筒２２の形状が得られる。

以上のように、本発明に係る燃焼器接続構造およびガスタービンは、コンバインド効率を向上することに適している。

本発明の実施例に係るガスタービンの概略構成図である。 ガスタービンにおける燃焼器の概略構成図である。 燃焼器における尾筒の内形の概略図である。 尾筒の絞り比を示す図である。 翼高さ比Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔに対する燃焼器尾筒の交換熱量を示す図である。 燃焼器尾筒の設計方法を示す概念図である。 燃焼器尾筒の設計方法を示す概念図である。 燃焼器尾筒の設計方法を示す概念図である。 燃焼器尾筒の内壁面近傍の流速を示す図である。

符号の説明

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 第１段タービン静翼の上流側開口の径方向寸法（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

Claims (4)

1. ガスタービンのロータの軸心に対して中心線が角度を有して配置された燃焼器に設けられ、前記燃焼器の燃焼ガスをタービンに導く燃焼器尾筒において、
   燃焼ガスが流入する尾筒入口から燃焼ガスを送出する尾筒出口に至り断面積が単調に減少されてなることを特徴とする燃焼器尾筒。
2. 前記尾筒入口の断面積Ｄｉｎに対して前記尾筒出口の断面積Ｄｏｕｔが、０．７９≦Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ≦０．９の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼器尾筒。
3. ガスタービンのロータの軸心に対し、燃焼器の中心線の角度を設定する工程と、
   次に、燃焼ガスが流入する尾筒入口から燃焼ガスを送出する尾筒出口に至る絞り比を設定する工程と、
   次に、前記尾筒入口の断面積を維持する態様で前記尾筒入口の径方向内側端から前記中心線と平行な直線を下流側に延ばすと共に、前記尾筒出口の径方向内側端から前記軸心と平行な直線を上流側に延ばし、これら各直線を円弧で繋いで径方向内側外形線をなす工程と、
   次に、前記尾筒入口の断面積が維持された筒状の下流側での径方向外側端から前記尾筒入口の径方向外側端に至り滑らかに繋いで径方向外側外形線をなす工程と、
   次に、筒状の下流側から前記尾筒出口に至り、前記径方向内側外形線および前記径方向外側外形線に従い断面積を単調に減少させる工程と
   を含むことを特徴とする燃焼器尾筒の設計方法。
4. 圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させた燃焼ガスをタービンに供給して動力を得るガスタービンにおいて、
   ロータの軸心に対して中心線が角度を有して配置された前記燃焼器に設けられ、燃焼ガスをタービンに導く態様で請求項１または２に記載の燃焼器尾筒を適用したことを特徴とするガスタービン。

Images