JP5606346B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮した圧縮空気に燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、低ＮＯｘ化を図るためにメイン燃料ラインに対して、トップハット燃料ラインを設けて均一な燃料混合気を生成可能としたガスタービン燃焼器に関するものである。

メイン燃料ラインに対して、トップハット燃料ラインを設けて均一な燃料混合気を生成可能としたガスタービン燃焼器としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２００９−１９２１７５号公報

さて、上記特許文献１に開示されている（ガスタービン）燃焼器１では、外筒２ｃと内筒２ａとの間に形成される圧縮空気流路６の入口部に、リブ５２を介して整流板５１が設置されている。
また、近年では、燃焼器のさらなる軽量化を図るため、リブ５２を省略し、整流板５１の内周面と内筒２ａの外周面とを溶接により直接接合したり、整流板５１の外周面と外筒２ｃの内周面とを溶接により直接接合することも考えられている。

しかしながら、整流板５１の内周面と内筒２ａの外周面とを溶接により接合したり、整流板５１の外周面と外筒２ｃの内周面とを溶接により接合する場合、整流板５１の内周面や外周面に溶接しろを確保しなければならない。そのため、溶接しろとなる部分（領域）、すなわち、整流板５１の内周縁部（端部）や外周縁部（端部）には、孔を設けることができず、整流板５１の内周縁部や外周縁部に圧縮空気の流速が遅くなる低速領域（あるいは淀み領域）が形成され、半径方向における圧縮空気の流速が不均一になり、それによりフラッシュバックが発生したり、ＮＯｘが増加してしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、整流板を内筒および／または外筒に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るガスタービン燃焼器は、外径側通路壁と、内径側通路壁と、前記外径側通路壁の内周面と前記内径側通路壁の外周面との間に形成された圧縮空気流路を遮るようにして設けられた整流板と、を備え、前記整流板には、当該整流板を挟んで前記圧縮空気流路の上流側と下流側とを連通する多数の孔が設けられているとともに、前記整流板の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、これら凸部の内周面と、前記内径側通路壁の外周面とが、溶接により接合されている。

本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、凸部と凸部との間に、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所が形成され、この凹所を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、内径側通路壁（内筒または燃料ノズル）に溶接接合される整流板の内周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板を内径側通路壁に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

上記ガスタービン燃焼器において、前記整流板の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、これら凸部の外周面と、前記外径側通路壁の内周面とが、溶接により接合されているとさらに好適である。

このようなガスタービン燃焼器によれば、整流板の外周面側に設けられた凸部と凸部との間にも、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所が形成され、この凹所を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、外径側通路壁（外筒またはバーナ筒もしくは内筒）に溶接接合される整流板の外周縁部にも、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板を外径側通路壁に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

本発明に係るガスタービン燃焼器は、外径側通路壁と、内径側通路壁と、前記外径側通路壁の内周面と前記内径側通路壁の外周面との間に形成された圧縮空気流路を遮るようにして設けられた整流板と、を備え、前記整流板には、当該整流板を挟んで前記圧縮空気流路の上流側と下流側とを連通する多数の孔が設けられているとともに、前記整流板の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、これら凸部の外周面と、前記外径側通路壁の内周面とが、溶接により接合されている。

本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、整流板の外周面側に設けられた凸部と凸部との間にも、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所が形成され、この凹所を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、外径側通路壁（外筒またはバーナ筒もしくは内筒）に溶接接合される整流板の外周縁部にも、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板を外径側通路壁に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

上記ガスタービン燃焼器において、前記内径側通路壁は、少なくとも一つの燃料ノズルの半径方向外側を取り囲むようにして配置された一つの内筒であり、前記外径側通路壁は、前記内筒の軸心と略同心とされ、前記内筒の半径方向外側を取り囲むようにして配置されて、その内周面と前記内筒の外周面との間に環状の圧縮空気流路を形成する外筒であり、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気が、前記燃料ノズルに導入されるように構成するとさらに好適である。

このようなガスタービン燃焼器によれば、内筒に溶接接合される整流板の内周縁部および／または外筒に溶接接合される整流板の外周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板を内筒および／または外筒に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

上記ガスタービン燃焼器において、前記内径側通路壁は、燃料ノズルの外周面であり、前記外径側通路壁は、前記燃料ノズル燃料ノズルの軸心と略同心とされ、前記燃料ノズルの半径方向外側を取り囲むようにして配置されて、その内周面と前記燃料ノズルの外周面との間に環状の圧縮空気流路を形成するバーナ筒であり、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気が、前記燃料ノズルに導入されるように構成するとさらに好適である。

このようなガスタービン燃焼器によれば、燃料ノズルに溶接接合される整流板の内周縁部および／またはバーナ筒および／または内筒に溶接接合される整流板の外周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板を燃料ノズルおよび／またはバーナ筒および／または内筒に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

本発明に係るガスタービンは、上記いずれかのガスタービン燃焼器を具備している。

本発明に係るガスタービンによれば、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるガスタービン燃焼器を具備しているので、当該ガスタービンの性能および信頼性を向上させることができる。

本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、整流板を内筒および／または外筒あるいは燃料ノズルおよび／またはバーナ筒に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるという効果を奏する。

本発明に係るガスタービン燃焼器を具備したガスタービンの概略構成図である。 本発明に係るガスタービン燃焼器の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部断面図である。 図３に示す整流板を図３において右下から見た正面図である。 本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器に適用される整流板の正面図である。 本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器に適用される整流板の正面図である。 本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部断面図である。 本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るガスタービン燃焼器を具備したガスタービンの概略構成図、図２は本発明に係るガスタービン燃焼器の概略構成図、図３は本実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部断面図、図４は図３に示す整流板を図３において右下から見た正面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１０は、圧縮機１１と、ガスタービン燃焼器１２と、タービン１３と、排気室１４とを備えており、ロータ２４には、図示しない発電機が連結されている。
圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８とが交互に配設されており、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。

ガスタービン燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。
タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２とが交互に配設されている。
排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、ガスタービン燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持されるとともに、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、ロータ２４には、複数のディスクプレートが固定され、ディスクプレートには、動翼１８，２２が連結されるとともに、ロータ２４の空気取入口１５側の端部には、図示しない発電機の駆動軸が連結されている。

このように構成されたガスタービン１０では、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８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り、ガスタービン燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、このガスタービン燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。

図２に示すように、ガスタービン燃焼器１２においては、燃焼器外筒（外径側通路壁）３１の内部に所定間隔をあけて燃焼器内筒（内筒：内径側通路壁：外径側通路壁）３２が支持され、この燃焼器内筒３２の先端部に燃焼器尾筒３３が連結されて燃焼器ケーシングが構成されている。燃焼器内筒３２内には、その中心部にパイロットノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３４が配設されるとともに、燃焼器内筒３２の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル３４を取り囲むように複数のメインノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３５が配設されており、パイロットノズル３４の先端部にはパイロットコーン３６が装着されている。また、燃焼器外筒３１の内周面に周方向に沿って複数のトップハットノズル３７が配設されている。

図３を用いて詳細に説明すると、燃焼器外筒３１は、外筒本体４１の基端部に外筒蓋部（外筒：外径側通路壁）４２が密着し、複数の締結ボルト４３により締結されて構成されており、この外筒蓋部４２に燃焼器内筒３２の基端部が嵌着され、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に圧縮空気流路４４が形成されている。そして、燃焼器内筒３２内にて、その中心部にパイロットノズル３４が配設され、パイロットノズル３４と略同心になるようにしてパイロットバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）３８が配設されており、パイロットバーナ筒３８の先端部には、パイロットコーン３６が接続されている。パイロットノズル３４とパイロットバーナ筒３８との間に環状の圧縮空気流路が形成されている。また、このパイロットノズル３４を取り囲むようにして複数のメインノズル３５が配設され、各メインノズル３５の先端部がメインバーナ４５に連通している。メインノズル３５と略同心になるようにしてメインバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）４６が配設されており、メインノズル３５とメインバーナ筒４６との間に環状の圧縮空気流路が形成されている。

また、外筒蓋部４２には、トップハット部４７が嵌合し、複数の締結ボルト４８により締結されており、上述したトップハットノズル３７は、このトップハット部４７に設けられている。すなわち、トップハット部４７の基端部に周方向に沿って燃料キャビティ４９が形成され、この燃料キャビティ４９から先端側に向けて複数の燃料通路５０が形成されており、この各燃料通路５０の先端部にペグ５２が連結されている。

そして、図示しないパイロット燃料ラインがパイロットノズル３４の燃料ポート５３に連結され、メイン燃料ラインがメインノズル３５の燃料ポート５４連結され、トップハット燃料ラインがトップハットノズル３７の燃料ポート５５に連結されている。

そして、このように構成されたガスタービン燃焼器１２では、図２および図３に示すように、高温・高圧の圧縮空気の空気流が圧縮空気流路４４に流れこむと、この圧縮空気がトップハットノズル３７から噴射された燃料と混合され、この燃料混合気が燃焼器内筒３２内に流れ込む。燃焼器内筒３２内では、この燃料混合気がメインノズル３５から噴射された燃料とメインバーナ４５により混合され、予混合気の旋回流となって燃焼器尾筒３３内に流れ込む。また、燃料混合気は、パイロットノズル３４から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器尾筒３３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が燃焼器尾筒３３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル３５から燃焼器尾筒３３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロットノズル３４から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル３５からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。

さて、図３に示すように、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に形成される圧縮空気流路４４の入口部には、整流板（多孔板）６１が設けられている。
整流板６１は、図４に示すように、正面視（背面視）輪形状（ドーナツ形状）を呈する板状の部材である。
整流板６１の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数個（本実施形態では３個）の凸部６２が、周方向に沿って、所定（一定）の間隔をあけて（本実施形態では１２０度毎に）、所定（一定）の幅および高さを有するようにして設けられている。凸部６２の内周面６３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の外周面と合致する（接する）ようにして形成されている。そして、凸部６２の内周面６３と、燃焼器内筒３２の外周面とは、溶接により接合されている。また、凸部６２と凸部６２との間には、周方向に沿って、所定（一定）の幅および高さを有する凹所６４が形成され、凹所６４の内周面６５と、燃焼器内筒３２の外周面との間には、隙間が形成されることになる。

一方、整流板６１の外周面６６は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、外筒蓋部４２の内周面との間に所定（若干）の隙間が形成され、ガスタービン１０が運転されている状態（温態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がある状態で、外筒蓋部４２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。また、整流板６１には、周方向および径方向に沿って、板厚方向に貫通する多数の孔６７が設けられている。
なお、本実施形態において整流板６１の外周面６６と、外筒蓋部４２の内周面とは、何ら接合されておらず、互いにフリーな状態になっている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器１２によれば、凸部６２と凸部６２との間に、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所６４が形成され、この凹所６４を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、燃焼器内筒３２に溶接接合される整流板６１の内周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板６１を燃焼器内筒３２に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

また、本実施形態に係るガスタービン燃焼器１２によれば、凸部６２の内周面６３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の外周面と合致する（接する）ようにして形成されている。言い換えれば、凸部６２の内周面６３と、燃焼器内筒３２の外周面が、同一の半径を有する円上に形成されることになる。
これにより、整流板６１を燃焼器内筒３２に取り付ける際の作業性を向上させることができ、ガスタービン燃焼器１２の組立性を向上させることができる。
また、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との間に整流板６１を介在させることにより、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出し作業を容易なものとすることができ、ガスタービン燃焼器１２の組立性を向上させることができる。
さらに、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出しがより正確に行われることにより、ガスタービン燃焼器１２の性能および信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器１２を具備したガスタービン１０によれば、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるガスタービン燃焼器１２を具備しているので、当該ガスタービン１０の性能および信頼性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図５を参照しながら説明する。図５は本実施形態に係るガスタービン燃焼器に適用される整流板の正面図である。
本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、整流板６１の代わりに整流板７１が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

図５に示すように、整流板７１は、正面視（背面視）輪形状（ドーナツ形状）を呈する板状の部材である。
整流板７１の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数個（本実施形態では３個）の凸部７２が、周方向に沿って、所定（一定）の間隔をあけて（本実施形態では１２０度毎に）、所定（一定）の幅および高さを有するようにして設けられている。凸部７２の外周面７３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、外筒蓋部４２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。そして、凸部７２の外周面７３と、外筒蓋部４２の内周面とは、溶接により接合されている。また、凸部７２と凸部７２との間には、周方向に沿って、所定（一定）の幅および高さを有する凹所７４が形成され、凹所７４の外周面７５と、外筒蓋部４２の内周面との間には、隙間が形成されることになる。

一方、整流板７１の内周面７６は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の外周面との間に所定（若干）の隙間が形成され、ガスタービン１０が運転されている状態（温態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がある状態で、燃焼器内筒３２の外周面と合致する（接する）ようにして形成されている。
なお、本実施形態において、整流板７１の内周面７６と、燃焼器内筒３２の外周面とは、何ら接合されておらず、互いにフリーな状態になっている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器によれば、凸部７２と凸部７２との間に、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所７４が形成され、この凹所７４を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、外筒蓋部４２に溶接接合される整流板７１の外周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板７１を外筒蓋部４２に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

また、本実施形態に係るガスタービン燃焼器によれば、凸部７２の外周面７３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、外筒蓋部４２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。言い換えれば、凸部７２の外周面７３と、外筒蓋部４２の内周面が、同一の半径を有する円上に形成されることになる。
これにより、整流板７１を外筒蓋部４２に取り付ける際の作業性を向上させることができ、ガスタービン燃焼器１２の組立性を向上させることができる。
また、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との間に整流板７１を介在させることにより、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出し作業を容易なものとすることができ、ガスタービン燃焼器１２の組立性を向上させることができる。
さらに、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出しがより正確に行われることにより、ガスタービン燃焼器１２の性能および信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器１２を具備したガスタービン１０によれば、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるガスタービン燃焼器１２を具備しているので、当該ガスタービン１０の性能および信頼性を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図６を参照しながら説明する。図６は本実施形態に係るガスタービン燃焼器に適用される整流板の正面図である。
本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、整流板６１，７１の代わりに整流板８１が設けられているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

整流板８１は、図６に示すように、正面視（背面視）輪形状（ドーナツ形状）を呈する板状の部材である。
整流板８１の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数個（本実施形態では３個）の凸部８２が、周方向に沿って、所定（一定）の間隔をあけて（本実施形態では１２０度毎に）、所定（一定）の幅および高さを有するようにして設けられている。凸部８２の内周面８３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の外周面と合致する（接する）ようにして形成されている。そして、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面とは、溶接により接合されている。また、凸部８２と凸部８２との間には、周方向に沿って、所定（一定）の幅および高さを有する凹所８４が形成され、凹所８４の内周面８５と、燃焼器内筒３２の外周面との間には、隙間が形成されることになる。

一方、整流板８１の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数個（本実施形態では３個）の凸部９２が、周方向に沿って、所定（一定）の間隔をあけて（本実施形態では１２０度毎に）、所定（一定）の幅および高さを有するようにして設けられている。凸部９２の外周面９３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、外筒蓋部４２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。また、凸部９２と凸部９２との間には、周方向に沿って、所定（一定）の幅および高さを有する凹所９４が形成され、凹所９４の外周面９５と、外筒蓋部４２の内周面との間には、隙間が形成されることになる。
なお、本実施形態において、凸部９２の外周面９３と、外筒蓋部４２の内周面とは、何ら接合されておらず、互いにフリーな状態になっている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器によれば、凸部８２と凸部８２との間に、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所８４が形成され、この凹所８４を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、燃焼器内筒３２に溶接接合される整流板８１の内周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板８１を燃焼器内筒３２に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

また、本実施形態に係るガスタービン燃焼器によれば、凸部８２の内周面８３は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、外筒蓋部４２と燃焼器内筒３２との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の外周面と合致する（接する）ようにして形成されている。言い換えれば、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面が、同一の半径を有する円上に形成されることになる。
これにより、整流板８１を燃焼器内筒３２に取り付ける際の作業性を向上させることができ、ガスタービン燃焼器の組立性を向上させることができる。
また、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との間に整流板８１を介在させることにより、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出し作業を容易なものとすることができ、ガスタービン燃焼器の組立性を向上させることができる。
さらに、燃焼器内筒３２と外筒蓋部４２との芯出しがより正確に行われることにより、ガスタービン燃焼器の性能および信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器を具備したガスタービン１０によれば、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができるガスタービン燃焼器を具備しているので、当該ガスタービン１０の性能および信頼性を向上させることができる。

〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図７を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、内筒３２と外筒４３との間に整流板６１が設けられている代わりに、パイロットバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）３８とパイロットノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３４あるいはメインバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）４６とメインノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３５との間にそれぞれ整流板６８，６９が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

図７に示すように、パイロットバーナ筒３８とパイロットノズル３４との間に形成される圧縮空気流路の入口部には、整流板６８が設けられ、メインバーナ筒４６とメインノズル３５との間に形成される圧縮空気流路の入口部には、整流板６９が設けられている。

なお、整流板６８，６９は、図４に示す整流板６１、図５に示す整流板７１、または図６に示す整流板８１と同様の形状を有する部材であるので、ここでは整流板６８，６９についての説明は省略する。
また、本実施形態ではパイロットバーナ筒３８とパイロットノズル３４との間に形成される圧縮空気流路の入口部に整流板６８が設けられ、メインバーナ筒４６とメインノズル３５との間に形成される圧縮空気流路の入口部に整流板６９が設けられている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、整流板６８または整流板６９のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図８を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、内筒３２と外筒４３との間に整流板６１が設けられている代わりに、内筒３２の入口部に整流板９１が設けられており、パイロットノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３４およびメインノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）３５が整流板９１を貫通するようにして配置されているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

図８に示すように、内筒３２の入口部には整流板９１が設けられている。また、パイロットノズル３４およびメインノズル３５が整流板９１を貫通している。
整流板９１に設けられた、パイロットノズル３４および／またはメインノズル３５が挿通される貫通部の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数個の凸部（図示せず）が、周方向に沿って、所定（一定）の間隔をあけて、所定（一定）の幅および高さを有するようにして設けられている。凸部の内周面は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、内筒３２とパイロットノズル３４および／またはメインノズル３５との間に熱伸び差がない状態で、燃焼器内筒３２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。そして、凸部の内周面と、パイロットノズル３４および／またはメインノズル３５の外周面とは、溶接により接合されている。また、凸部と凸部との間には、周方向に沿って、所定（一定）の幅および高さを有する凹所が形成され、凹所の内周面と、パイロットノズル３４および／またはメインノズル３５の外周面との間には、隙間が形成されることになる。

一方、整流板９１の外周面は、ガスタービン１０の運転が停止されている状態（冷態）、すなわち、内筒３２とパイロットノズル３４および／またはメインノズル３５との間に熱伸び差がない状態で、内筒３２の内周面との間に所定（若干）の隙間が形成され、ガスタービン１０が運転されている状態（温態）、すなわち、内筒３２とパイロットノズル３４および／またはメインノズル３５との間に熱伸び差がある状態で、内筒３２の内周面と合致する（接する）ようにして形成されている。また、整流板９１には、周方向および径方向に沿って、板厚方向に貫通する多数の孔（図示せず）が設けられている。
なお、本実施形態において整流板９１の外周面と、内筒３２の内周面とは、何ら接合されておらず、互いにフリーな状態になっている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器１２によれば、凸部と凸部との間に、周方向に沿って、所定の幅および高さを有する凹所が形成され、この凹所を通って圧縮空気が流通することになる。すなわち、燃焼器内筒３２に溶接接合される整流板９１の内周縁部に、圧縮空気を流通させるための隙間が形成されることになる。
これにより、整流板９１を燃焼器内筒３２に対して溶接により接合した場合でも、半径方向における圧縮空気の流速の均一化を図ることができ、それによりフラッシュバックの発生およびＮＯｘの増加を防止することができる。

なお、整流板９１には前述した第２実施形態と同様に、外周側に凸部を設ける構成としてもよいし、第３実施形態と同様に、内周側と外周側の両方に凸部を設ける構成としてもよい。

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、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
例えば、上述した第３実施形態では、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面とを溶接により接合し、凸部９２の外周面９３と、外筒蓋部４２の内周面とを何ら接合せず、互いにフリーな状態にしていたが、上述した第２実施形態と同様の考え方を用いて、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面とを何ら接合せず、互いにフリーな状態にし、凸部９２の外周面９３と、外筒蓋部４２の内周面とを溶接により接合するようにしてもよい。

また、上述した第３実施形態では、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面とを溶接により接合し、凸部９２の外周面９３と、外筒蓋部４２の内周面とを何ら接合せず、互いにフリーな状態にしていたが、凸部８２の内周面８３と、燃焼器内筒３２の外周面とを溶接により接合し、凸部９２の外周面９３と、外筒蓋部４２の内周面とを溶接により接合するようにしてもよい。

１０ ガスタービン
１２ ガスタービン燃焼器
３２ 燃焼器内筒（内筒：内径側通路壁：外径側通路壁）
３４ パイロットノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）
３５ メインノズル（燃料ノズル：内径側通路壁）
３８ パイロットバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）
４２ 外筒蓋部（外筒：外径側通路壁）
４４ 圧縮空気流路
４６ メインバーナ筒（バーナ筒：外径側通路壁）
６１ 整流板
６２ 凸部
６３ 内周面
６７ 孔
６８ 整流板
６９ 整流板
７１ 整流板
７２ 凸部
７３ 外周面
８１ 整流板
８２ 凸部
８３ 内周面
９１ 整流板
９２ 凸部
９３ 外周面

Claims (6)

1. 外径側通路壁と、
   内径側通路壁と、
   前記外径側通路壁の内周面と前記内径側通路壁の外周面との間に形成された圧縮空気流路を遮るようにして設けられた整流板と、を備え、
   前記整流板には、当該整流板を挟んで前記圧縮空気流路の上流側と下流側とを連通する多数の孔が設けられているとともに、
   前記整流板の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、
   これら凸部の内周面と、前記内径側通路壁の外周面とが、溶接により接合され、
   前記整流板の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、
   これら凸部の外周面と、前記外径側通路壁の内周面とが、溶接により接合されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. 外径側通路壁と、
   内径側通路壁と、
   前記外径側通路壁の内周面と前記内径側通路壁の外周面との間に形成された圧縮空気流路を遮るようにして設けられた整流板と、を備え、
   前記整流板には、当該整流板を挟んで前記圧縮空気流路の上流側と下流側とを連通する多数の孔が設けられているとともに、
   前記整流板の外周面側には、半径方向外側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、
   これら凸部の外周面と、前記外径側通路壁の内周面とが、溶接により接合されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
3. 前記内径側通路壁は、少なくとも一つの燃料ノズルの半径方向外側を取り囲むようにして配置された一つの内筒であり、
   前記外径側通路壁は、前記内筒の軸心と略同心とされ、前記内筒の半径方向外側を取り囲むようにして配置されて、その内周面と前記内筒の外周面との間に環状の圧縮空気流路を形成する外筒であり、
   前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気が、前記燃料ノズルに導入されることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器。
4. 前記内径側通路壁は、燃料ノズルの外周面であり、
   前記外径側通路壁は、前記燃料ノズルの軸心と略同心とされ、前記燃料ノズルの半径方向外側を取り囲むようにして配置されて、その内周面と前記燃料ノズルの外周面との間に環状の圧縮空気流路を形成するバーナ筒であり、
   前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気が、前記燃料ノズルに導入されることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器。
5. パイロットノズルを取り囲む複数のメインノズルが内径側に配設される燃焼器内筒と、
   燃焼器内筒の外径側にある外筒蓋部と、
   前記外筒蓋部と前記燃焼器内筒との間に形成された圧縮空気流路を遮るようにして設けられた輪形状の整流板と、を備え、
   前記整流板には、当該整流板を挟んで前記圧縮空気流路の上流側と下流側とを連通する多数の孔が設けられているとともに、
   前記整流板の内周面側には、半径方向内側に向かって突出する複数の凸部が、周方向に沿って、所定の間隔をあけて、所定の幅および高さを有するようにして設けられており、これら凸部と前記燃焼器内筒とが溶接により接合されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器を備えていることを特徴とするガスタービン。
   

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