ガスタービン及びガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法
【課題】ガスタービンの組立作業または分解作業を容易化すること。
【解決手段】ガスタービン１は、燃焼器３９と、筒状に形成されて前記燃焼器３９を内部に収容する燃焼部ケーシング３１と、燃焼部ケーシング３１の側周部に形成される孔であって、前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向に直交する方向の大きさが前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている燃焼器３９と燃焼器３９と共に移動される部材と前記孔とを燃焼器３９が移動される方向から見たときに、前記孔が燃焼器３９及び燃焼器３９と共に移動される部材との外形を全て含むように形成される燃焼器挿入孔３１ａと、を備える。
【解決手段】ガスタービン１は、燃焼器３９と、筒状に形成されて前記燃焼器３９を内部に収容する燃焼部ケーシング３１と、燃焼部ケーシング３１の側周部に形成される孔であって、前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向に直交する方向の大きさが前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている燃焼器３９と燃焼器３９と共に移動される部材と前記孔とを燃焼器３９が移動される方向から見たときに、前記孔が燃焼器３９及び燃焼器３９と共に移動される部材との外形を全て含むように形成される燃焼器挿入孔３１ａと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及びガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を燃焼させた燃焼ガスからエネルギーを取り出す装置としてガスタービンがある。ガスタービンは、燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスのエネルギーを用いてタービンを回転させてロータから回転エネルギーを出力する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ガスタービンの燃焼器を組立分解するためのガスタービン組立分解装置によって、ガスタービンの燃焼器の組立分解を容易にする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６８９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃焼器のトラジションピース（尾筒）の出口は横幅が広い。よって、特許文献１に開示されている技術では、特許文献１の段落番号００５３に記載されているように、燃焼器をケーシングから引き抜こうとするとケーシングに開けられる縦長の取り出し口（燃焼器挿入孔）にトラジションピースが干渉する。このため、燃焼器をケーシングから引き抜く際に、燃焼器を回転させる必要がある。これにより、特許文献１に開示されている技術は、ガスタービンの組立作業または分解作業の容易化が不十分である。
【０００６】
さらに、燃焼器には燃焼ガスの流れ方向を変える役割もあるため、軸対象形状ではなく、全体的に湾曲した形状となっている（実施例では尾筒部が湾曲しています）。また、燃焼器には燃焼器冷却用の蒸気配管など、燃焼器と共に移動される部材が取り付けられる場合がある（実施例では尾筒部に配管が取り付けられています）。この点においても、ケーシングから燃焼器を取り出す際には、燃焼器の形状や付属物を考慮して、燃焼器挿入孔との干渉を避けるように、燃焼器を回転させたり傾けたりする工夫が必要となる。しかしながら、燃焼器は重量物であるため、作業者の負担が大きく、作業にも時間を要するという問題があった。
【０００７】
一方、単に燃焼器との干渉を避けるためだけなら、燃焼器挿入孔の直径を大きくすればよい。しかしながら、燃焼器は燃焼部ケーシングの周方向に互いに隣り合う状態で複数設けられることから、燃焼器挿入孔の直径を大きくするだけでは、互いに隣り合う燃焼器挿入孔との距離が減少し、燃焼部ケーシングの強度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの組立作業または分解作業を容易化し、さらに燃焼部ケーシングの強度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、筒状に形成されて前記燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングと、前記燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさが前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して燃焼部ケーシングの内部に挿入される際、または、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して燃焼部ケーシングの内部から引き抜かれる際に、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記所定方向に移動されても、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔近傍の燃焼部ケーシングと干渉しない。
【００１１】
これにより、前記ガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が回転や傾けられることなく、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して前記燃焼部ケーシングの内部に挿入される。また、前記ガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が回転や傾けられることなく、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して前記燃焼部ケーシングの内部から引き抜かれる。結果として、前記ガスタービンは、前記ガスタービンの組立作業または分解作業が容易化される。
【００１２】
また、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔の形状が、前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも、前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさの方が大きく形成される。これにより、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔が前記燃焼部ケーシングの周方向に複数形成される場合、互いに隣り合う前記燃焼器挿入孔同士の間の距離の減少が低減できる。結果として、前記ガスタービンは、隣り合う前記燃焼器挿入孔同士の間の前記燃焼部ケーシングの強度の低下を低減できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記燃焼器挿入孔は、中心が異なる２つの円形孔が互いに重なり合う部分を有して複合されて形成されることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記燃焼部ケーシングの肉厚は、通常１００ｍｍ程度に形成される。よって、前記燃焼器挿入孔は、加工方法によっては工具の剛性が不足して、前記燃焼器挿入孔の精度が低下するおそれがある。しかしながら、本発明に係るガスタービンは、上記構成により、加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形の孔を複合させて前記燃焼器挿入孔が形成される。よって、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔が精度よく形成される。
【００１５】
本発明の好ましい態様としては、前記燃焼器が前記燃焼部ケーシングの内部に設置される際に、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる隙間に設けられて、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる前記隙間を埋めるスペーサを備えることが望ましい。
【００１６】
上記構成により、本発明に係るガスタービンの前記スペーサは、前記燃焼器と前記燃焼部ケーシングとの間の隙間を埋めて、前記燃焼部ケーシングの内部の空気の流れの乱れを抑制する。また、前記スペーサは、前記燃焼部ケーシングの内部の前記空気を前記燃焼器の空気取入口へ導くように形成、配置されるといわゆるフローガイドの機能も実現できる。
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔を形成する際、所定の点を中心として円形に形成される第１円形孔を前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、前記所定の点とは別の点を中心として円形に形成される第２円形孔を前記第１円形孔と重なる部分を有するように前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る燃焼器挿入孔形成方法を用いれば、加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形に形成される前記第１円形孔を形成し、続いて前記第１円形孔と同様に加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形に形成される前記第２円形孔を形成することで、前記燃焼器挿入孔を形成できる。よって、前記ガスタービンは、より容易に前記燃焼器挿入孔が形成される。また、前記ガスタービンは、より精度よく前記燃焼器挿入孔が形成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ガスタービンの組立作業または分解作業を容易化し、さらに燃焼部ケーシングの強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。本実施形態に係るガスタービン１は、図１に示すように、流体の流れの上流側から下流側に向けて順に、圧縮部２０と、燃焼部３０と、タービン部１０と、排気部４０とを含んで構成される。
【００２２】
圧縮部２０は空気を加圧して、燃焼部３０へ加圧された空気を送り出す。燃焼部３０は、前記加圧された空気に燃料を供給する。そして、燃焼部３０は、燃料を燃焼させる。タービン部１０は、燃焼部３０から送り出された前記燃焼ガスが持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。排気部４０は、前記燃焼ガスを大気へと排出する。
【００２３】
圧縮部２０は、空気取入口２１と、圧縮部ケーシング２２と、圧縮機静翼２３と、圧縮機動翼２４と、抽気マニホールド２５とを有する。空気取入口２１は、大気から空気を圧縮部ケーシング２２に取り込む。
【００２４】
圧縮部ケーシング２２内には、複数の圧縮機静翼２３と複数の圧縮機動翼２４とが交互に設けられる。抽気マニホールド２５は、圧縮機静翼２３及び圧縮機動翼２４の外側に設けられ、圧縮部２０によって圧縮された空気を燃焼部３０に導く。
【００２５】
燃焼部３０は、燃焼部ケーシング３１と、燃焼器３９とを有する。燃焼部ケーシング３１の内部には燃焼部車室３６が形成される。燃焼器３９は、内筒３２と、尾筒３３と、燃料ノズル３４とを含んで構成される。
【００２６】
内筒３２は、略円筒形状に形成され、圧縮空気の通路として燃焼部車室３６の内部に設けられる。内筒３２は、燃料ノズル３４を構成するメインノズルと、パイロットノズルとを内部に支持する。加えて、燃焼部車室３６には、圧縮空気の通路として尾筒３３が設けられる。尾筒３３は筒状に形成され、尾筒３３の内部に、燃料が燃焼する燃焼領域が形成される。
【００２７】
内筒３２の軸方向の端部のうち、一方の端部は、尾筒３３が接続される。また、内筒３２の尾筒３３とは反対側の他方の端部には、内筒３２の内部に配置される燃料ノズル３４に燃焼を供給するための配管が接続される。さらに、後述の図２に示すように、内筒３２の外周面には、内筒３２の内部に圧縮空気を導入する空気取入口３５が形成される。
【００２８】
燃料は、空気取入口３５を介して内筒３２の内部に導入された圧縮空気に対して燃料ノズル３４から噴射されて、尾筒３３内部の燃焼領域に導かれる。燃焼領域に導入された燃料は、図示しない点火装置によって点火され、燃焼することによって運動エネルギーを持った燃焼ガスとなる。
【００２９】
タービン部１０は、タービン部ケーシング１５の内部に、タービン車室１１と、タービン静翼１２と、タービン動翼１３とを有する。タービン車室１１内には、複数のタービン静翼１２と複数のタービン動翼１３とが交互に配設されている。排気部４０は、排気部ケーシング４２の内部に排気ディフューザ４１を有する。排気ディフューザ４１は、タービン部１０に接続されて、タービン部１０を通過した燃焼ガス、つまり排気ガスを整流する。
【００３０】
ガスタービン１は、回転体としてのロータ５０を有する。ロータ５０は、圧縮部２０、燃焼部３０、タービン部１０、排気部４０の中心部を貫通するように設けられる。ロータ５０は、圧縮部２０側の端部が軸受５１により回転自在に支持され、排気部４０側の端部が軸受５２により回転自在に支持される。
【００３１】
ロータ５０は、ケーシング６０の内部に設けられ、回転軸ＲＬを軸に回転する。ロータ５０は、複数のディスク１４を含んで構成される。ディスク１４には、圧縮機動翼２４及びタービン動翼１３が植設される。さらに、ロータ５０の圧縮部２０側の端部には、図示しない発電機の駆動軸が連結される。
【００３２】
上記構成により、まず、圧縮部２０の空気取入口２１から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼２３と圧縮機動翼２４とによって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。続いて、燃焼部３０で前記圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、前記燃料は燃焼する。
【００３３】
そして、この燃焼部３０で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが有するエネルギーは、タービン部１０を構成する複数のタービン静翼１２と複数のタービン動翼１３とを通過する際に回転エネルギーに変換される。前記回転エネルギーは、タービン動翼１３を介してロータ５０に伝達され、ロータ５０が回転運動する。これにより、ガスタービン１は、ロータ５０に連結された発電機を駆動する。なお、タービン部１０を通過後の排気ガスは、排気部４０の排気ディフューザ４１を通過して大気に放出される。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る燃焼器近傍を拡大して示す模式図である。ガスタービン１は、トップハット３７と、スペーサ３８とをさらに備える。燃焼器３９は、燃焼部ケーシング３１に形成される燃焼器挿入孔３１ａに挿入されて燃焼部車室３６内に支持される。燃焼器３９は、内筒３２と尾筒３３とが連結された状態で、トップハット３７を介して内筒３２が燃焼器挿入孔３１ａに取り付けられる。また、トップハット３７は、トップハットノズルを内部に支持する。
【００３５】
トップハット３７は、内筒３２と連結されている。また、トップハット３７は、フランジを有して形成されており、前記フランジが燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１に連結される。これにより、トップハット３７は、内筒３２を燃焼部車室３６内に支持する。
【００３６】
ここで、一般的に、燃焼器挿入孔３１ａは、略円筒形状に形成される内筒３２及び尾筒３３が挿入できる程度の大きさに形成される。つまり燃焼器挿入孔３１ａは、内筒３２及び尾筒３３の筒状部分の径よりも若干大きい径を有する円形に形成される。よって、一般的なガスタービンでは、燃焼部ケーシング３１と内筒３２との間の隙間は比較的小さい。
【００３７】
しかしながら、詳細は後述するが、本実施形態では、ガスタービン１の燃焼器挿入孔３１ａは、一般的なガスタービンの構成よりも燃焼部ケーシング３１の周方向と直交する方向に大きく形成される。これによって、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の外周側（内筒３２の回転軸ＲＬに対して径方向外側）の隙間は、一般的なガスタービンの構成よりも大きい。
【００３８】
スペーサ３８は、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の前記隙間に設けられる。スペーサ３８は、例えば、トップハット３７に取り付けられている。スペーサ３８は、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の回転軸ＲＬに対する外周側の隙間を埋めて、燃焼器３９の周囲の空気の流れを均一にする。
【００３９】
なお、スペーサ３８は、燃焼部車室３６内の空気を空気取入口３５へ導くように形成されて配置されると好ましい。スペーサ３８は、例えば、図２に示すように、燃焼部ケーシング３１の燃焼部車室３６側の内面と空気取入口３５とを滑らかにつなぐように形成されて配置される。これにより、スペーサ３８は、フローガイドの機能も実現する。また、スペーサ３８は、内筒３２に取り付けられてもよい。
【００４０】
ここで、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際に燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。燃焼器３９は、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際、内筒３２が尾筒３３から取り外される。また、燃焼器３９は、燃焼器３９を燃焼部車室３６内に支持する支持部材から取り外される。また、燃焼器３９は、トップハット３７が、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１から取り外される。
【００４１】
この時、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは互いに組みつけられている状態、つまり一体のままである。燃焼器３９は、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とが一体の状態のまま、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。
【００４２】
次に、燃焼器３９は、尾筒３３の内筒３２側とは反対側の端部が、タービン部１０の部材から取り外される。次に、尾筒３３が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。ここで、尾筒３３に連結される蒸気配管３３ａも尾筒３３の一部として燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から共に引き抜かれる。
【００４３】
なお、本実施形態では、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる場合を説明するが、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入される場合も、ガスタービン１は、同様の作用及び効果を有する。
【００４４】
ここで、一般的なガスタービンは、上述のように、燃焼器挿入孔３１ａは、略円筒形状に形成される内筒３２及び尾筒３３が挿入できる程度の大きさに形成される。しかしながら、尾筒３３は、内筒３２と連結される端部側からタービン部１０の部材と連結される端部側に向かって尾筒３３の軸線が湾曲して形成される。
【００４５】
また、尾筒３３のタービン部１０側の端部は、略矩形形状に形成される。燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際、前記矩形形状の尾筒３３の端部が燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しやすい。また、尾筒３３に設けられる蒸気配管３３ａも、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際に燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しやすい。
【００４６】
よって、一般的なガスタービンの場合、燃焼器挿入孔３１ａから燃焼器３９を引き抜く際に、燃焼器３９を引き抜く角度によっては、尾筒３３が燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉するおそれがある。よって、従来のガスタービンでは、燃焼器３９を回転させたり傾けたりしながら、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜く必要がある。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る燃焼器挿入孔を内筒が燃焼部車室内に配置される時の内筒の軸線に沿う方向から示す模式図である。燃焼器挿入孔３１ａは、第１円形孔３１ａａと、第２円形孔３１ａｂとが複合されて形成される。燃焼器挿入孔３１ａは、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に形成される。
【００４８】
第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとは、第１円形孔３１ａａの中心Ｃ１と、第２円形孔３１ａｂの中心Ｃ２とが、重ならないように形成される。また、中心Ｃ１と中心Ｃ２との距離は、第１円形孔３１ａａの半径と第２円形孔３１ａｂの半径との和よりも小さく設定される。
【００４９】
中心Ｃ１は、例えば、図２に示す略円筒形状に形成される内筒３２の軸線ＣＬ上に形成される。つまり、第１円形孔３１ａａは、内筒３２の軸線ＣＬを中心に円形状に形成される。
【００５０】
ここで、図３に実線で示す外形Ｋは、図２に示す内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９を見たときの燃焼器３９の外形線を示す。ここで、外形Ｋは、トップハット３７のフランジよりも燃焼部車室３６に配置される側の燃焼器３９の部材の外形をいう。また、外形Ｋは、図２に示す内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬ沿う方向から燃焼器３９を投影した時の投影図である。なお、以下「内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬ」を、単に「内筒３２の軸線ＣＬ」という。
【００５１】
第２円形孔３１ａｂは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、第１円形孔３１ａａに収まりきらない燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように形成される。
【００５２】
つまり、燃焼器挿入孔３１ａは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとで燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが形成される。
【００５３】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼部ケーシング３１に燃焼部ケーシング３１の周方向に並んで複数形成される。例えば、燃焼器挿入孔３１ａが、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように１つの孔として略円形に形成された場合、従来のガスタービンよりも隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離が小さくなる。
【００５４】
これにより、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように燃焼器挿入孔３１ａが１つの孔として略円形に形成された場合、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度が低下するおそれがある。
【００５５】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａがくびれ部を有する形状に形成される場合、中心Ｃ１と中心Ｃ２とを結ぶ仮想の線は、通常、燃焼部ケーシング３１の周方向と略直交する方向に沿う。つまり、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼部ケーシング３１の周方向と直交する方向の大きさが、燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きい。これは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋは、燃焼部ケーシング３１の周方向に直交する方向に比較的大きいためである。
【００５６】
よって、燃焼器挿入孔３１ａがくびれ部を有する形状に形成される場合、ガスタービン１は、互いに隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離の減少が低減される。結果として、ガスタービン１は、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００５７】
燃焼器挿入孔３１ａは、例えば、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、略楕円形に形成されてもよい。この場合であっても、ガスタービン１は、互いに隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離の減少が低減される。結果として、ガスタービン１は、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００５８】
また、この場合、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて形成される孔の形状よりも、略楕円形に形成される燃焼器挿入孔３１ａの方が、開口の形状が滑らかに形成されるため、応力が集中する部位が低減される。
【００５９】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａが略楕円形に形成される場合、燃焼器挿入孔３１ａは、例えば工作機械によってエンドミルで加工される。しかしながら、燃焼部ケーシング３１の肉厚は、一般的に１００ｍｍ程度ある。よって、燃焼器挿入孔３１ａを略楕円形に形成する場合、前記工作機械の前記エンドミルの剛性不足によって、燃焼器挿入孔３１ａの加工精度が低下するおそれがある。また、前記工作機械では、前記エンドミルで燃焼器挿入孔３１ａを形成できないおそれがある。
【００６０】
しかしながら、燃焼器挿入孔３１ａは、上述のように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に形成されると、以下に説明する燃焼器挿入孔３１ａの加工方法によって容易に形成される。
【００６１】
燃焼器挿入孔３１ａを、くびれ部を有する形状に形成する場合、燃焼器挿入孔３１ａは、例えば工作機械によって、まず中心Ｃ１を中心に第１円形孔３１ａａが内径切削バイトによる内周加工によって形成される。前記バイトは、中心Ｃ１を中心に、円を描くようにして移動しながら第１円形孔３１ａａを形成する。この加工方法によれば、前記バイトには、比較的大きな剛性が必要とされない。よって、前記工作機械は、燃焼部ケーシング３１の肉厚に関係なく、第１円形孔３１ａａを精度よく形成できる。
【００６２】
次に、燃焼器挿入孔３１ａは、前記工作機械によって、中心Ｃ２を中心に第２円形孔３１ａｂが前記バイトによって形成される。前記バイトは、中心Ｃ２を中心に、円を描くようにして移動しながら第２円形孔３１ａｂを形成する。この加工方法によれば、上述のように、前記バイトには比較的大きな剛性が必要とされない。よって、前記工作機械は、燃焼部ケーシング３１の肉厚に関係なく、第２円形孔３１ａｂを精度よく形成できる。
【００６３】
これにより、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとは、１つの燃焼器挿入孔３１ａとして形成される。上記加工方法により、燃焼器挿入孔３１ａは略楕円形に形成される場合よりも、容易に形成され、加工工数も低減される。
【００６４】
上記構成及び上記加工方法により、ガスタービン１は、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に燃焼器挿入孔３１ａが形成されることによって、燃焼器挿入孔３１ａの加工が容易化されると共に、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００６５】
図４は、本実施形態に係る燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる際の様子を示す模式図である。燃焼器３９は、図４に示すように、まず内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とが一体の状態のまま、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。
【００６６】
図３に示すように、内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼器３９の外形Ｋを全て含む。よって、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは、内筒３２の軸線ＣＬ方向に沿って直線上を移動されても、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しない。
【００６７】
次に、図４に示すように、尾筒３３が、内筒３２の軸線ＣＬ方向に沿って直線上を移動されて、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。この時、尾筒３３も、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１とは干渉しない。
【００６８】
このように、ガスタービン１は、燃焼器３９が回転や傾けられることなく、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。また、ガスタービン１は、燃焼器３９が回転や傾けられることなく、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入される。
【００６９】
これにより、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際のガスタービン１の組立作業または分解作業が容易化される。結果として、ガスタービン１は、ガスタービン１の組立作業または分解作業に必要とされる作業時間が低減される。
【００７０】
なお、燃焼器３９は、内筒３２の軸線ＣＬに沿って直線上を移動されると説明したが、本実施形態はこれに限定されない。燃焼器３９は、燃焼器３９が移動される方向に沿って直線上を移動されて、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる、または、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入されてもよい。
【００７１】
この場合、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼器３９が移動される方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを、燃焼器３９が移動される方向から見たときに、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとで燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが形成される。
【００７２】
このように、ガスタービン１は、燃焼部ケーシング３１の側周部に形成される孔であって、前記孔の燃焼部ケーシング３１の中心軸に沿う方向の大きさが前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている燃焼器３９と燃焼器３９と共に移動される部材と前記孔とを燃焼器３９が移動される方向から見たときに、前記孔が燃焼器３９及び燃焼器３９と共に移動される部材との外形Ｋを全て含むように形成される燃焼器挿入孔３１ａと、を備える。
【００７３】
これにより、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際のガスタービン１の組立作業または分解作業が容易化される。結果として、ガスタービン１は、ガスタービン１の組立作業または分解作業に必要とされる作業時間が低減される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本実施形態に係るガスタービンは、燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる、または燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室に挿入される構成のガスタービンに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る燃焼器近傍を拡大して示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る燃焼器挿入孔を内筒が燃焼部車室内に配置される時の内筒の軸線に沿う方向から示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる際の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ ガスタービン
１０ タービン部
１１ タービン車室
１２ タービン静翼
１３ タービン動翼
１４ ディスク
１５ タービン部ケーシング
２０ 圧縮部
２１ 空気取入口
２２ 圧縮部ケーシング
２３ 圧縮機静翼
２４ 圧縮機動翼
２５ 抽気マニホールド
３０ 燃焼部
３１ 燃焼部ケーシング
３１ａ 燃焼器挿入孔
３１ａａ 第１円形孔
３１ａｂ 第２円形孔
３２ 内筒
３３ 尾筒
３３ａ 蒸気配管
３４ 燃料ノズル
３５ 空気取入口
３６ 燃焼部車室
３７ トップハット
３８ スペーサ
３９ 燃焼器
４０ 排気部
４１ 排気ディフューザ
４２ 排気部ケーシング
５０ ロータ
５１ 軸受
５２ 軸受
６０ ケーシング
Ｃ１、Ｃ２ 中心
ＣＬ 軸線
Ｋ 外形
ＲＬ 回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及びガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を燃焼させた燃焼ガスからエネルギーを取り出す装置としてガスタービンがある。ガスタービンは、燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスのエネルギーを用いてタービンを回転させてロータから回転エネルギーを出力する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ガスタービンの燃焼器を組立分解するためのガスタービン組立分解装置によって、ガスタービンの燃焼器の組立分解を容易にする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６８９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃焼器のトラジションピース（尾筒）の出口は横幅が広い。よって、特許文献１に開示されている技術では、特許文献１の段落番号００５３に記載されているように、燃焼器をケーシングから引き抜こうとするとケーシングに開けられる縦長の取り出し口（燃焼器挿入孔）にトラジションピースが干渉する。このため、燃焼器をケーシングから引き抜く際に、燃焼器を回転させる必要がある。これにより、特許文献１に開示されている技術は、ガスタービンの組立作業または分解作業の容易化が不十分である。
【０００６】
さらに、燃焼器には燃焼ガスの流れ方向を変える役割もあるため、軸対象形状ではなく、全体的に湾曲した形状となっている（実施例では尾筒部が湾曲しています）。また、燃焼器には燃焼器冷却用の蒸気配管など、燃焼器と共に移動される部材が取り付けられる場合がある（実施例では尾筒部に配管が取り付けられています）。この点においても、ケーシングから燃焼器を取り出す際には、燃焼器の形状や付属物を考慮して、燃焼器挿入孔との干渉を避けるように、燃焼器を回転させたり傾けたりする工夫が必要となる。しかしながら、燃焼器は重量物であるため、作業者の負担が大きく、作業にも時間を要するという問題があった。
【０００７】
一方、単に燃焼器との干渉を避けるためだけなら、燃焼器挿入孔の直径を大きくすればよい。しかしながら、燃焼器は燃焼部ケーシングの周方向に互いに隣り合う状態で複数設けられることから、燃焼器挿入孔の直径を大きくするだけでは、互いに隣り合う燃焼器挿入孔との距離が減少し、燃焼部ケーシングの強度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの組立作業または分解作業を容易化し、さらに燃焼部ケーシングの強度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、筒状に形成されて前記燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングと、前記燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさが前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して燃焼部ケーシングの内部に挿入される際、または、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して燃焼部ケーシングの内部から引き抜かれる際に、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記所定方向に移動されても、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔近傍の燃焼部ケーシングと干渉しない。
【００１１】
これにより、前記ガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が回転や傾けられることなく、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して前記燃焼部ケーシングの内部に挿入される。また、前記ガスタービンは、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が回転や傾けられることなく、前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材が前記燃焼器挿入孔を介して前記燃焼部ケーシングの内部から引き抜かれる。結果として、前記ガスタービンは、前記ガスタービンの組立作業または分解作業が容易化される。
【００１２】
また、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔の形状が、前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも、前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさの方が大きく形成される。これにより、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔が前記燃焼部ケーシングの周方向に複数形成される場合、互いに隣り合う前記燃焼器挿入孔同士の間の距離の減少が低減できる。結果として、前記ガスタービンは、隣り合う前記燃焼器挿入孔同士の間の前記燃焼部ケーシングの強度の低下を低減できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記燃焼器挿入孔は、中心が異なる２つの円形孔が互いに重なり合う部分を有して複合されて形成されることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記燃焼部ケーシングの肉厚は、通常１００ｍｍ程度に形成される。よって、前記燃焼器挿入孔は、加工方法によっては工具の剛性が不足して、前記燃焼器挿入孔の精度が低下するおそれがある。しかしながら、本発明に係るガスタービンは、上記構成により、加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形の孔を複合させて前記燃焼器挿入孔が形成される。よって、前記ガスタービンは、前記燃焼器挿入孔が精度よく形成される。
【００１５】
本発明の好ましい態様としては、前記燃焼器が前記燃焼部ケーシングの内部に設置される際に、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる隙間に設けられて、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる前記隙間を埋めるスペーサを備えることが望ましい。
【００１６】
上記構成により、本発明に係るガスタービンの前記スペーサは、前記燃焼器と前記燃焼部ケーシングとの間の隙間を埋めて、前記燃焼部ケーシングの内部の空気の流れの乱れを抑制する。また、前記スペーサは、前記燃焼部ケーシングの内部の前記空気を前記燃焼器の空気取入口へ導くように形成、配置されるといわゆるフローガイドの機能も実現できる。
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔を形成する際、所定の点を中心として円形に形成される第１円形孔を前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、前記所定の点とは別の点を中心として円形に形成される第２円形孔を前記第１円形孔と重なる部分を有するように前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る燃焼器挿入孔形成方法を用いれば、加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形に形成される前記第１円形孔を形成し、続いて前記第１円形孔と同様に加工する際に工具に求められる剛性が比較的に小さい円形に形成される前記第２円形孔を形成することで、前記燃焼器挿入孔を形成できる。よって、前記ガスタービンは、より容易に前記燃焼器挿入孔が形成される。また、前記ガスタービンは、より精度よく前記燃焼器挿入孔が形成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ガスタービンの組立作業または分解作業を容易化し、さらに燃焼部ケーシングの強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。本実施形態に係るガスタービン１は、図１に示すように、流体の流れの上流側から下流側に向けて順に、圧縮部２０と、燃焼部３０と、タービン部１０と、排気部４０とを含んで構成される。
【００２２】
圧縮部２０は空気を加圧して、燃焼部３０へ加圧された空気を送り出す。燃焼部３０は、前記加圧された空気に燃料を供給する。そして、燃焼部３０は、燃料を燃焼させる。タービン部１０は、燃焼部３０から送り出された前記燃焼ガスが持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。排気部４０は、前記燃焼ガスを大気へと排出する。
【００２３】
圧縮部２０は、空気取入口２１と、圧縮部ケーシング２２と、圧縮機静翼２３と、圧縮機動翼２４と、抽気マニホールド２５とを有する。空気取入口２１は、大気から空気を圧縮部ケーシング２２に取り込む。
【００２４】
圧縮部ケーシング２２内には、複数の圧縮機静翼２３と複数の圧縮機動翼２４とが交互に設けられる。抽気マニホールド２５は、圧縮機静翼２３及び圧縮機動翼２４の外側に設けられ、圧縮部２０によって圧縮された空気を燃焼部３０に導く。
【００２５】
燃焼部３０は、燃焼部ケーシング３１と、燃焼器３９とを有する。燃焼部ケーシング３１の内部には燃焼部車室３６が形成される。燃焼器３９は、内筒３２と、尾筒３３と、燃料ノズル３４とを含んで構成される。
【００２６】
内筒３２は、略円筒形状に形成され、圧縮空気の通路として燃焼部車室３６の内部に設けられる。内筒３２は、燃料ノズル３４を構成するメインノズルと、パイロットノズルとを内部に支持する。加えて、燃焼部車室３６には、圧縮空気の通路として尾筒３３が設けられる。尾筒３３は筒状に形成され、尾筒３３の内部に、燃料が燃焼する燃焼領域が形成される。
【００２７】
内筒３２の軸方向の端部のうち、一方の端部は、尾筒３３が接続される。また、内筒３２の尾筒３３とは反対側の他方の端部には、内筒３２の内部に配置される燃料ノズル３４に燃焼を供給するための配管が接続される。さらに、後述の図２に示すように、内筒３２の外周面には、内筒３２の内部に圧縮空気を導入する空気取入口３５が形成される。
【００２８】
燃料は、空気取入口３５を介して内筒３２の内部に導入された圧縮空気に対して燃料ノズル３４から噴射されて、尾筒３３内部の燃焼領域に導かれる。燃焼領域に導入された燃料は、図示しない点火装置によって点火され、燃焼することによって運動エネルギーを持った燃焼ガスとなる。
【００２９】
タービン部１０は、タービン部ケーシング１５の内部に、タービン車室１１と、タービン静翼１２と、タービン動翼１３とを有する。タービン車室１１内には、複数のタービン静翼１２と複数のタービン動翼１３とが交互に配設されている。排気部４０は、排気部ケーシング４２の内部に排気ディフューザ４１を有する。排気ディフューザ４１は、タービン部１０に接続されて、タービン部１０を通過した燃焼ガス、つまり排気ガスを整流する。
【００３０】
ガスタービン１は、回転体としてのロータ５０を有する。ロータ５０は、圧縮部２０、燃焼部３０、タービン部１０、排気部４０の中心部を貫通するように設けられる。ロータ５０は、圧縮部２０側の端部が軸受５１により回転自在に支持され、排気部４０側の端部が軸受５２により回転自在に支持される。
【００３１】
ロータ５０は、ケーシング６０の内部に設けられ、回転軸ＲＬを軸に回転する。ロータ５０は、複数のディスク１４を含んで構成される。ディスク１４には、圧縮機動翼２４及びタービン動翼１３が植設される。さらに、ロータ５０の圧縮部２０側の端部には、図示しない発電機の駆動軸が連結される。
【００３２】
上記構成により、まず、圧縮部２０の空気取入口２１から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼２３と圧縮機動翼２４とによって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。続いて、燃焼部３０で前記圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、前記燃料は燃焼する。
【００３３】
そして、この燃焼部３０で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが有するエネルギーは、タービン部１０を構成する複数のタービン静翼１２と複数のタービン動翼１３とを通過する際に回転エネルギーに変換される。前記回転エネルギーは、タービン動翼１３を介してロータ５０に伝達され、ロータ５０が回転運動する。これにより、ガスタービン１は、ロータ５０に連結された発電機を駆動する。なお、タービン部１０を通過後の排気ガスは、排気部４０の排気ディフューザ４１を通過して大気に放出される。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る燃焼器近傍を拡大して示す模式図である。ガスタービン１は、トップハット３７と、スペーサ３８とをさらに備える。燃焼器３９は、燃焼部ケーシング３１に形成される燃焼器挿入孔３１ａに挿入されて燃焼部車室３６内に支持される。燃焼器３９は、内筒３２と尾筒３３とが連結された状態で、トップハット３７を介して内筒３２が燃焼器挿入孔３１ａに取り付けられる。また、トップハット３７は、トップハットノズルを内部に支持する。
【００３５】
トップハット３７は、内筒３２と連結されている。また、トップハット３７は、フランジを有して形成されており、前記フランジが燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１に連結される。これにより、トップハット３７は、内筒３２を燃焼部車室３６内に支持する。
【００３６】
ここで、一般的に、燃焼器挿入孔３１ａは、略円筒形状に形成される内筒３２及び尾筒３３が挿入できる程度の大きさに形成される。つまり燃焼器挿入孔３１ａは、内筒３２及び尾筒３３の筒状部分の径よりも若干大きい径を有する円形に形成される。よって、一般的なガスタービンでは、燃焼部ケーシング３１と内筒３２との間の隙間は比較的小さい。
【００３７】
しかしながら、詳細は後述するが、本実施形態では、ガスタービン１の燃焼器挿入孔３１ａは、一般的なガスタービンの構成よりも燃焼部ケーシング３１の周方向と直交する方向に大きく形成される。これによって、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の外周側（内筒３２の回転軸ＲＬに対して径方向外側）の隙間は、一般的なガスタービンの構成よりも大きい。
【００３８】
スペーサ３８は、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の前記隙間に設けられる。スペーサ３８は、例えば、トップハット３７に取り付けられている。スペーサ３８は、内筒３２と燃焼部ケーシング３１との間の回転軸ＲＬに対する外周側の隙間を埋めて、燃焼器３９の周囲の空気の流れを均一にする。
【００３９】
なお、スペーサ３８は、燃焼部車室３６内の空気を空気取入口３５へ導くように形成されて配置されると好ましい。スペーサ３８は、例えば、図２に示すように、燃焼部ケーシング３１の燃焼部車室３６側の内面と空気取入口３５とを滑らかにつなぐように形成されて配置される。これにより、スペーサ３８は、フローガイドの機能も実現する。また、スペーサ３８は、内筒３２に取り付けられてもよい。
【００４０】
ここで、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際に燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。燃焼器３９は、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際、内筒３２が尾筒３３から取り外される。また、燃焼器３９は、燃焼器３９を燃焼部車室３６内に支持する支持部材から取り外される。また、燃焼器３９は、トップハット３７が、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１から取り外される。
【００４１】
この時、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは互いに組みつけられている状態、つまり一体のままである。燃焼器３９は、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とが一体の状態のまま、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。
【００４２】
次に、燃焼器３９は、尾筒３３の内筒３２側とは反対側の端部が、タービン部１０の部材から取り外される。次に、尾筒３３が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。ここで、尾筒３３に連結される蒸気配管３３ａも尾筒３３の一部として燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から共に引き抜かれる。
【００４３】
なお、本実施形態では、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる場合を説明するが、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入される場合も、ガスタービン１は、同様の作用及び効果を有する。
【００４４】
ここで、一般的なガスタービンは、上述のように、燃焼器挿入孔３１ａは、略円筒形状に形成される内筒３２及び尾筒３３が挿入できる程度の大きさに形成される。しかしながら、尾筒３３は、内筒３２と連結される端部側からタービン部１０の部材と連結される端部側に向かって尾筒３３の軸線が湾曲して形成される。
【００４５】
また、尾筒３３のタービン部１０側の端部は、略矩形形状に形成される。燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際、前記矩形形状の尾筒３３の端部が燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しやすい。また、尾筒３３に設けられる蒸気配管３３ａも、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる際に燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しやすい。
【００４６】
よって、一般的なガスタービンの場合、燃焼器挿入孔３１ａから燃焼器３９を引き抜く際に、燃焼器３９を引き抜く角度によっては、尾筒３３が燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉するおそれがある。よって、従来のガスタービンでは、燃焼器３９を回転させたり傾けたりしながら、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜く必要がある。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る燃焼器挿入孔を内筒が燃焼部車室内に配置される時の内筒の軸線に沿う方向から示す模式図である。燃焼器挿入孔３１ａは、第１円形孔３１ａａと、第２円形孔３１ａｂとが複合されて形成される。燃焼器挿入孔３１ａは、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に形成される。
【００４８】
第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとは、第１円形孔３１ａａの中心Ｃ１と、第２円形孔３１ａｂの中心Ｃ２とが、重ならないように形成される。また、中心Ｃ１と中心Ｃ２との距離は、第１円形孔３１ａａの半径と第２円形孔３１ａｂの半径との和よりも小さく設定される。
【００４９】
中心Ｃ１は、例えば、図２に示す略円筒形状に形成される内筒３２の軸線ＣＬ上に形成される。つまり、第１円形孔３１ａａは、内筒３２の軸線ＣＬを中心に円形状に形成される。
【００５０】
ここで、図３に実線で示す外形Ｋは、図２に示す内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９を見たときの燃焼器３９の外形線を示す。ここで、外形Ｋは、トップハット３７のフランジよりも燃焼部車室３６に配置される側の燃焼器３９の部材の外形をいう。また、外形Ｋは、図２に示す内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬ沿う方向から燃焼器３９を投影した時の投影図である。なお、以下「内筒３２が燃焼部車室３６内に配置される時の内筒３２の軸線ＣＬ」を、単に「内筒３２の軸線ＣＬ」という。
【００５１】
第２円形孔３１ａｂは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、第１円形孔３１ａａに収まりきらない燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように形成される。
【００５２】
つまり、燃焼器挿入孔３１ａは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとで燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが形成される。
【００５３】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼部ケーシング３１に燃焼部ケーシング３１の周方向に並んで複数形成される。例えば、燃焼器挿入孔３１ａが、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように１つの孔として略円形に形成された場合、従来のガスタービンよりも隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離が小さくなる。
【００５４】
これにより、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように燃焼器挿入孔３１ａが１つの孔として略円形に形成された場合、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度が低下するおそれがある。
【００５５】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａがくびれ部を有する形状に形成される場合、中心Ｃ１と中心Ｃ２とを結ぶ仮想の線は、通常、燃焼部ケーシング３１の周方向と略直交する方向に沿う。つまり、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼部ケーシング３１の周方向と直交する方向の大きさが、燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きい。これは、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋは、燃焼部ケーシング３１の周方向に直交する方向に比較的大きいためである。
【００５６】
よって、燃焼器挿入孔３１ａがくびれ部を有する形状に形成される場合、ガスタービン１は、互いに隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離の減少が低減される。結果として、ガスタービン１は、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００５７】
燃焼器挿入孔３１ａは、例えば、図２に示す内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、略楕円形に形成されてもよい。この場合であっても、ガスタービン１は、互いに隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の距離の減少が低減される。結果として、ガスタービン１は、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００５８】
また、この場合、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて形成される孔の形状よりも、略楕円形に形成される燃焼器挿入孔３１ａの方が、開口の形状が滑らかに形成されるため、応力が集中する部位が低減される。
【００５９】
ここで、燃焼器挿入孔３１ａが略楕円形に形成される場合、燃焼器挿入孔３１ａは、例えば工作機械によってエンドミルで加工される。しかしながら、燃焼部ケーシング３１の肉厚は、一般的に１００ｍｍ程度ある。よって、燃焼器挿入孔３１ａを略楕円形に形成する場合、前記工作機械の前記エンドミルの剛性不足によって、燃焼器挿入孔３１ａの加工精度が低下するおそれがある。また、前記工作機械では、前記エンドミルで燃焼器挿入孔３１ａを形成できないおそれがある。
【００６０】
しかしながら、燃焼器挿入孔３１ａは、上述のように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に形成されると、以下に説明する燃焼器挿入孔３１ａの加工方法によって容易に形成される。
【００６１】
燃焼器挿入孔３１ａを、くびれ部を有する形状に形成する場合、燃焼器挿入孔３１ａは、例えば工作機械によって、まず中心Ｃ１を中心に第１円形孔３１ａａが内径切削バイトによる内周加工によって形成される。前記バイトは、中心Ｃ１を中心に、円を描くようにして移動しながら第１円形孔３１ａａを形成する。この加工方法によれば、前記バイトには、比較的大きな剛性が必要とされない。よって、前記工作機械は、燃焼部ケーシング３１の肉厚に関係なく、第１円形孔３１ａａを精度よく形成できる。
【００６２】
次に、燃焼器挿入孔３１ａは、前記工作機械によって、中心Ｃ２を中心に第２円形孔３１ａｂが前記バイトによって形成される。前記バイトは、中心Ｃ２を中心に、円を描くようにして移動しながら第２円形孔３１ａｂを形成する。この加工方法によれば、上述のように、前記バイトには比較的大きな剛性が必要とされない。よって、前記工作機械は、燃焼部ケーシング３１の肉厚に関係なく、第２円形孔３１ａｂを精度よく形成できる。
【００６３】
これにより、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとは、１つの燃焼器挿入孔３１ａとして形成される。上記加工方法により、燃焼器挿入孔３１ａは略楕円形に形成される場合よりも、容易に形成され、加工工数も低減される。
【００６４】
上記構成及び上記加工方法により、ガスタービン１は、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが複合されて、達磨形状や、ひょうたん形状のようにくびれ部を有する形状に燃焼器挿入孔３１ａが形成されることによって、燃焼器挿入孔３１ａの加工が容易化されると共に、隣り合う燃焼器挿入孔３１ａ同士の間の燃焼部ケーシング３１の強度の低下を低減できる。
【００６５】
図４は、本実施形態に係る燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる際の様子を示す模式図である。燃焼器３９は、図４に示すように、まず内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とが一体の状態のまま、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。
【００６６】
図３に示すように、内筒３２の軸線ＣＬに沿う方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを見たときに、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼器３９の外形Ｋを全て含む。よって、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは、内筒３２の軸線ＣＬ方向に沿って直線上を移動されても、内筒３２と、トップハット３７と、スペーサ３８とは、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１と干渉しない。
【００６７】
次に、図４に示すように、尾筒３３が、内筒３２の軸線ＣＬ方向に沿って直線上を移動されて、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。この時、尾筒３３も、燃焼器挿入孔３１ａ近傍の燃焼部ケーシング３１とは干渉しない。
【００６８】
このように、ガスタービン１は、燃焼器３９が回転や傾けられることなく、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる。また、ガスタービン１は、燃焼器３９が回転や傾けられることなく、燃焼器３９が燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入される。
【００６９】
これにより、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際のガスタービン１の組立作業または分解作業が容易化される。結果として、ガスタービン１は、ガスタービン１の組立作業または分解作業に必要とされる作業時間が低減される。
【００７０】
なお、燃焼器３９は、内筒３２の軸線ＣＬに沿って直線上を移動されると説明したが、本実施形態はこれに限定されない。燃焼器３９は、燃焼器３９が移動される方向に沿って直線上を移動されて、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６から引き抜かれる、または、燃焼器挿入孔３１ａを介して燃焼部車室３６に挿入されてもよい。
【００７１】
この場合、燃焼器挿入孔３１ａは、燃焼器３９が移動される方向から燃焼器３９が挿入された燃焼器挿入孔３１ａを、燃焼器３９が移動される方向から見たときに、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとで燃焼器３９の外形Ｋを全て含むように、第１円形孔３１ａａと第２円形孔３１ａｂとが形成される。
【００７２】
このように、ガスタービン１は、燃焼部ケーシング３１の側周部に形成される孔であって、前記孔の燃焼部ケーシング３１の中心軸に沿う方向の大きさが前記孔の燃焼部ケーシング３１の周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている燃焼器３９と燃焼器３９と共に移動される部材と前記孔とを燃焼器３９が移動される方向から見たときに、前記孔が燃焼器３９及び燃焼器３９と共に移動される部材との外形Ｋを全て含むように形成される燃焼器挿入孔３１ａと、を備える。
【００７３】
これにより、ガスタービン１は、例えば、保守点検の際のガスタービン１の組立作業または分解作業が容易化される。結果として、ガスタービン１は、ガスタービン１の組立作業または分解作業に必要とされる作業時間が低減される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本実施形態に係るガスタービンは、燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる、または燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室に挿入される構成のガスタービンに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る燃焼器近傍を拡大して示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る燃焼器挿入孔を内筒が燃焼部車室内に配置される時の内筒の軸線に沿う方向から示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る燃焼器が燃焼器挿入孔を介して燃焼部車室から引き抜かれる際の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ ガスタービン
１０ タービン部
１１ タービン車室
１２ タービン静翼
１３ タービン動翼
１４ ディスク
１５ タービン部ケーシング
２０ 圧縮部
２１ 空気取入口
２２ 圧縮部ケーシング
２３ 圧縮機静翼
２４ 圧縮機動翼
２５ 抽気マニホールド
３０ 燃焼部
３１ 燃焼部ケーシング
３１ａ 燃焼器挿入孔
３１ａａ 第１円形孔
３１ａｂ 第２円形孔
３２ 内筒
３３ 尾筒
３３ａ 蒸気配管
３４ 燃料ノズル
３５ 空気取入口
３６ 燃焼部車室
３７ トップハット
３８ スペーサ
３９ 燃焼器
４０ 排気部
４１ 排気ディフューザ
４２ 排気部ケーシング
５０ ロータ
５１ 軸受
５２ 軸受
６０ ケーシング
Ｃ１、Ｃ２ 中心
ＣＬ 軸線
Ｋ 外形
ＲＬ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
筒状に形成されて前記燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングと、
前記燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさが前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔と、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記燃焼器挿入孔は、中心が異なる複数の円形孔が複合されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記燃焼器が前記燃焼部ケーシングの内部に設置される際に、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる隙間に設けられて、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる前記隙間を埋めるスペーサを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔を形成する際、
所定の点を中心として円形に形成される第１円形孔を前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、
前記所定の点とは別の点を中心として円形に形成される第２円形孔を前記第１円形孔と重なる部分を有するように前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、
を備えることを特徴とするガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法。
【請求項１】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
筒状に形成されて前記燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングと、
前記燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向と直交する方向の大きさが前記孔の前記燃焼部ケーシングの周方向の大きさよりも大きく形成されると共に、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔と、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記燃焼器挿入孔は、中心が異なる複数の円形孔が複合されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記燃焼器が前記燃焼部ケーシングの内部に設置される際に、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる隙間に設けられて、前記燃焼器と前記燃焼器挿入孔の内周面との間に生じる前記隙間を埋めるスペーサを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器を内部に収容する燃焼部ケーシングの側周部に形成されて前記燃焼部ケーシングの前記内部と外部とを連通する孔であって、前記孔に挿入されている前記燃焼器と前記燃焼器と共に移動される部材と前記孔とを前記燃焼器が移動される方向から見たときに、前記孔が前記燃焼器及び前記燃焼器と共に移動される部材との外形を全て含んで形成される燃焼器挿入孔を形成する際、
所定の点を中心として円形に形成される第１円形孔を前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、
前記所定の点とは別の点を中心として円形に形成される第２円形孔を前記第１円形孔と重なる部分を有するように前記燃焼部ケーシングに形成する手順と、
を備えることを特徴とするガスタービンの燃焼器挿入孔形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２４３３０９（Ｐ２００９−２４３３０９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８８７４６（Ｐ２００８−８８７４６）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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