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公開番号2025009512
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112563
出願日2023-07-07
発明の名称燃焼装置
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F23R 3/14 20060101AFI20250110BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】より長期的により高い信頼性の下で逆火を防ぐことを可能にする。
【解決手段】燃焼装置1は、空気71と燃料72とを混合してなる混合ガス73を燃焼させる燃焼室10と、前記燃焼室10へ前記混合ガス73を供給するための流路を形成する燃料ノズル20と、を備え、前記燃料ノズル20は、前記流路に設けられた旋回翼30を備え、前記旋回翼30は、第1温度において前記流路にて第1形状を有し、前記第1温度よりも高い第2温度において、熱膨張の原理に基づき、前記流路にて前記第1形状よりも前記混合ガスがより流れやすい第2形状を形成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
空気と燃料とを混合してなる混合ガスを燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室へ前記混合ガスを供給するための流路を形成する燃料ノズルと、
を備え、
前記燃料ノズルは、前記流路に設けられた旋回翼を備え、
前記旋回翼は、
第１温度において前記流路にて第１形状を有し、
前記第１温度よりも高い第２温度において、熱膨張の原理に基づき、前記流路にて前記第１形状よりも前記混合ガスがより流れやすい第２形状を形成する、
燃焼装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記旋回翼は、翼部及び筐体を備え、
前記翼部は、前記筐体に固定される固定端と、前記筐体から離間した自由端とを備える、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記翼部は、
板状の第１層と、
前記第１層よりも熱膨張率が大きな板状の第２層と、
を接合して構成される、
請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記翼部は、前記流路の上流から供給される前記混合ガスが、前記第２層と接するような角度をもって、前記燃料ノズル内に設けられる、請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記旋回翼は、
回転軸を中心に自由に回動可能な翼部と、
前記燃料ノズル内を前記混合ガスが流れている状態において、前記翼部の回動を規制して前記翼部の前記燃料ノズルの軸方向に対する角度を調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、温度上昇に応じて熱膨張することにより前記翼部の回動の規制位置を変更して、前記燃料ノズルの軸方向に対する前記翼部の角度を変更する、
請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記旋回翼は、筐体を更に備え、
前記調整部は、
前記筐体に固定される固定端と、
前記筐体から離間した自由端と、
前記燃料ノズル内を前記混合ガスが流れている状態において、前記翼部と機械的に係合する係合部と、
を備える、請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記旋回翼は、前記翼部と機械的に結合された位置決め部を更に備え、
前記調整部の前記係合部は、前記燃料ノズル内を前記混合ガスが流れている状態において、前記位置決め部と機械的に係合する、
請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記係合部は、前記調整部における切り欠きである、請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記燃料ノズルは、複数の前記翼部を備える、請求項２から８のいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
複数の前記燃料ノズルを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃焼装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
希薄予混合燃焼方式の燃焼装置を備えるガスタービンにおいて、その燃焼装置内で生じた逆火を検出する検出装置が知られている。逆火とは、燃料及び空気等の流体の速度よりも火炎が進む速度が高く、流体中を火炎が遡上する現象である。天然ガスを燃料とするガスタービンでは原理的には逆火が発生し得るものの、運転条件を制限することで逆火の発生を抑制することが容易である。
【０００３】
近年、水素社会の実現に向けて天然ガス及び水素ガスの混合ガス、並びに、水素ガス単体を燃料とする水素焚きガスタービンの需要が高まっている。水素ガスは天然ガスと比較して燃焼速度が速い。そのため、水素焚きガスタービンでは、天然ガスを燃料ガスとして消費するガスタービンと比べて逆火が発生しやすい。燃料ガス中の水素ガスの濃度を高めていくと逆火が発生しない条件が狭まり、実運用上、逆火を完全に抑制することが困難となる。
【０００４】
特許文献１には、燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいてフラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御装置が記載されている。
【０００５】
非特許文献１には、旋回翼角度をステッピングモータで変更できる旋回翼を有する燃料ノズルを備えた燃焼器が記載されている。非特許文献１の燃焼器は、燃焼器内で逆火（flashback）が発生した場合、旋回翼の燃料ノズルの軸方向に対する角度を小さくすることで火炎を押し戻して、逆火を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開２０１５／０９７８６１号
【非特許文献】
【０００７】
Komiyama, Kumazaki and Nishida, Journal of Thermal Science and Technology, Vol.16, No.2 (2021)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の構成は、より長期的により高い信頼性の下で逆火を防ぐという観点から改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本開示は、より長期的により高い信頼性の下で逆火を防ぐことを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
幾つかの実施形態に係る燃焼装置は、
（１）空気と燃料とを混合してなる混合ガスを燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室へ前記混合ガスを供給するための流路を形成する燃料ノズルと、
を備え、
前記燃料ノズルは、前記流路に設けられた旋回翼を備え、
前記旋回翼は、
第１温度において前記流路にて第１形状を有し、
前記第１温度よりも高い第２温度において、熱膨張の原理に基づき、前記流路にて前記第１形状よりも前記混合ガスがより流れやすい第２形状を形成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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