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公開番号2025101969
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219092
出願日2023-12-26
発明の名称燃焼器及びガスタービン
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F23R 3/06 20060101AFI20250701BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】フラッシュバック耐性を向上させることができる燃焼器を提供する。
【解決手段】燃焼器は、軸線に沿って延びて、燃料を噴射するノズルと、ノズルが挿入され、上流側から導入される空気と燃料が混合されることで予混合ガスが生成されるバーナ筒と、を備え、バーナ筒は、上流側の第一内周面と、第一内周面の下流側で第一内周面よりも拡径した第二内周面と、を有し、第一内周面と第二内周面との間に形成され、第二内周面に沿って下流側に第一フィルム空気を噴出する第一フィルム供給部と、第一内周面に形成され、軸線の径方向内側かつ下流側に向かって第二フィルム空気を噴出する第二フィルム供給部と、をさらに備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
軸線に沿って延びて、燃料を噴射するノズルと、
前記ノズルが挿入され、上流側から導入される空気と前記燃料が混合されることで予混合ガスが生成されるバーナ筒と、
を備え、
前記バーナ筒は、
上流側の第一内周面と、
前記第一内周面の下流側で前記第一内周面よりも拡径してさらに下流側に延びる第二内周面と、
を有し、
前記第一内周面と前記第二内周面との間に形成され、前記第二内周面に沿って下流側に第一フィルム空気を噴出する第一フィルム供給部と、
前記第一内周面に形成され、前記軸線の径方向内側かつ下流側に向かって第二フィルム空気を噴出する第二フィルム供給部と、
をさらに備える燃焼器。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記バーナ筒は、
前記ノズルを囲うとともに前記第一内周面を有するバーナ筒本体と、
前記バーナ筒本体の外周面に嵌め合わされて、前記バーナ筒本体の先端部よりも下流側に延びる前記第二内周面を有する延長管と、
を有し、
前記バーナ筒本体の外周面と前記第二内周面との間に、前記バーナ筒本体の先端部で下流側に開口する環状空間が区画形成されており、
前記延長管は、前記延長管の外周側の空気通路と前記環状空間とを径方向に連通させる空気導入孔を有し、
前記バーナ筒本体は、径方向内側に向かうに従って下流側に延びて前記環状空間と前記バーナ筒本体の内側の空間とを連通させるとともに、周方向に配列された複数の空気噴出孔からなる孔群を有し、
前記第一フィルム供給部は、前記環状空間の下流端の第一開口によって構成されており、
前記第二フィルム供給部は、前記孔群の各前記空気噴出孔における径方向内側の端部となる第二開口によって構成されている請求項１に記載の燃焼器。
【請求項３】
前記孔群は、各前記空気噴出孔の径方向外側の端部が、前記環状空間における前記空気導入孔の前記軸線方向位置となるように配列されている請求項２に記載の燃焼器。
【請求項４】
前記孔群は、各前記空気噴出孔の径方向外側の端部が、前記環状空間における前記空気導入孔よりも下流側の前記軸線方向位置となるように配列されている請求項２に記載の燃焼器。
【請求項５】
前記孔群は、
前記空気噴出孔の径方向外側の端部が、前記環状空間における前記空気導入孔の前記軸線方向位置となる第一群と、
前記空気噴出孔の径方向外側の端部が、前記環状空間における前記空気導入孔の下流側の前記軸線方向位置となる第二群と、
を含む請求項２に記載の燃焼器。
【請求項６】
前記孔群は、前記軸線の周方向に向かうにしたがって上流側及び下流側に交互に配列されている請求項２から５のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項７】
前記空気噴出孔は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって前記軸線の周方向の幅が大きくなり前記バーナ筒本体の内周面に接続されたシェイプトフィルム孔とされている請求項２から５のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項８】
前記空気噴出孔は、前記軸線の周方向に延びるスリット状をなしている請求項２から５のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項９】
前記空気に前記燃料を混合させて燃焼させることで燃焼ガスを生成する請求項１から５のいずれか一項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器に圧縮した前記空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器が生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備えるガスタービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼器及びガスタービンに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
予混合燃焼を行う予混合バーナの出口付近では、予混合ガスが内周面に沿うように流れるため、境界層の発達により流速が部分的に低下する場合がある。そして、この流速の低下により形成される燃料高濃度領域に火炎が燃え移るフラッシュバックが発生する場合がある。
【０００３】
このフラッシュバックを抑制する技術として、例えば特許文献１には、予混合バーナを構成するバーナ筒の内周面に沿ってフィルム空気を供給する技術が開示されている。具体的には、予混合バーナのバーナ筒は、バーナ筒本体と、該バーナ筒本体の外周面に嵌め合わされてバーナ筒本体の下流側に延びる延長管とから構成されている。そして、予混合バーナの外周側の空気が、バーナ筒本体の内周面と延長管の内周面との段差部から延長管の内周面に沿ってフィルム空気として供給される。これにより、燃料高濃度領域を排除することでフラッシュバックの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５８９３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで上記特許文献１の技術を採用したとしても、例えば空気を供給する圧縮機の旋回失速等の異常が発生した場合には、一時的なフラッシュバックが発生する場合がある。このフラッシュバックによって、低流速域となるバーナ筒本体の先端部（フィルムリップ）に火炎が保持されてしまう場合がある。
【０００６】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、フラッシュバック耐性を向上させることができる燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係る燃焼器は、軸線に沿って延びて、燃料を噴射するノズルと、前記ノズルが挿入され、上流側から導入される空気と前記燃料が混合されることで予混合ガスが生成されるバーナ筒と、を備え、前記バーナ筒は、上流側の第一内周面と、前記第一内周面の下流側で前記第一内周面よりも拡径してさらに下流側に延びる第二内周面と、を有し、前記第一内周面と前記第二内周面との間に形成され、前記第二内周面に沿って下流側に第一フィルム空気を噴出する第一フィルム供給部と、前記第一内周面に形成され、前記軸線の径方向内側かつ下流側に向かって第二フィルム空気を噴出する第二フィルム供給部と、をさらに備える。
【０００８】
本開示に係るガスタービンは、前記空気に前記燃料を混合させて燃焼させることで燃焼ガスを生成する上記の燃焼器と、前記燃焼器に圧縮した前記空気を供給する圧縮機と、前記燃焼器が生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、フラッシュバック耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の第一実施形態に係るガスタービンの模式的な全体構成図である。
本開示の第一実施形態に係る燃焼器の模式的な縦断面図である。
図３の一部拡大図である。
図４の要部拡大図である。
本開示の第二実施形態に係る燃焼器の模式的な縦断面図における要部拡大図である。
本開示の第三実施形態に係る燃焼器の模式的な縦断面図における要部拡大図である。
本開示の第四実施形態に係る燃焼器の模式的な縦断面図における要部拡大図である。
本開示の第五実施形態に係る燃焼器の模式的な縦断面図における要部拡大図である。
本開示の第六実施形態に係る燃焼器の空気噴出孔を説明する縦断面図（上図）及び周方向投影図（下図）である。
本開示の第六施形態の変形例に係る燃焼器の空気噴出孔を説明する縦断面図（上図）及び周方向投影図（下図）である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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