特許 5883985 ガスタービン又はその他のオイルブリーザーを備える任意の装置の狭小ダクト内での液滴及び気体サンプリング用のサンプル採取機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5883985

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】ガスタービン又はその他のオイルブリーザーを備える任意の装置の狭小ダクト内での液滴及び気体サンプリング用のサンプル採取機構

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/18 20060101AFI20160301BHJP

   F01M 11/10 20060101ALI20160301BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20160301BHJP

   F02C 7/06 20060101ALI20160301BHJP

   G01N 1/20 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/18 E

   F01M11/10 Z

   F02C7/00 A

   F02C7/06 D

   G01N1/20 B

【請求項の数】18

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-502163(P2015-502163)

(86)(22)【出願日】2013年2月13日

(65)【公表番号】特表2015-517047(P2015-517047A)

(43)【公表日】2015年6月18日

(86)【国際出願番号】EP2013052811

(87)【国際公開番号】WO2013143756

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2014年12月10日

(31)【優先権主張番号】12161508.2

(32)【優先日】2012年3月27日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508008865

【氏名又は名称】シーメンス アクティエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ロジャー・ブラウン

(72)【発明者】

【氏名】ロバート・ピアース

【審査官】 米澤 篤

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第５３０１５３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００３９３７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１４５６３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１６４４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２４０８７９８（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５７６４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ２５／１８

Ｆ０１Ｍ １１／１０

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０２Ｃ ７／０６

Ｇ０１Ｎ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンのオイルミストの組成を分析するための分析装置（１００）であって、前記分析装置（１００）は、
ブリーザーパイプ（１３０）であって、前記オイルミストの少なくとも一部が前記ブリーザーパイプ（１３０）を通って流れるように、前記ガスタービンに結合可能なブリーザーパイプ（１３０）と、
前記オイルミストの第１サンプルを採取するための第１採取機構（１１０）であって、前記第１サンプルの第１組成分析を行うように構成される第１採取機構（１１０）と、
前記オイルミストの第２サンプルを採取するための第２採取機構（１２０）であって、前記第２サンプルの第２組成分析を行うように構成される第２採取機構（１２０）と、を備え、
前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）は、前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）が前記ブリーザーパイプ（１３０）内の前記オイルミストの共通の流れ特性に曝されるように、前記ブリーザーパイプ（１３０）内に配置され、
前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）は、前記ブリーザーパイプ（１３０）の管壁（１３２）から同じ距離（ｄ）だけ離間することを特徴とする分析装置（１００）。

【請求項2】

前記ブリーザーパイプ（１３０）は中心軸（１３１）を有し、
前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）は、前記オイルミストの乱れを最小化するために、前記中心軸（１３１）に沿って互いの間にオフセット（Ｘ）を有して、前記ブリーザーパイプ内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の分析装置（１００）。

【請求項3】

前記第１採取機構（１１０）は、前記第１サンプルの第１凝集状態を含む第１フラクションを、前記第１サンプルの第２凝集状態を含む第２フラクションから分離するための第１セパレーターユニットを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の分析装置（１００）。

【請求項4】

前記第２採取機構（１２０）は、前記第２サンプルの第１凝集状態を含むさらなる第１フラクションを、前記第２サンプルの第２凝集状態を含むさらなる第２フラクションから分離するための第２セパレーターユニットを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項5】

前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）の少なくとも一方は、前記オイルミストの温度を測定するための温度センサー（１０１）を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項6】

前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）の少なくとも一方は、前記オイルミストの圧力を測定するための圧力ゲージ（１０２）を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項7】

前記圧力ゲージ（１０２）がピトーゲージであることを特徴とする請求項６に記載の分析装置（１００）。

【請求項8】

前記第１採取機構（１１０）は、前記第１採取機構（１１０）中の前記第１サンプルを分析するための第１分析ユニットを備えることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項9】

前記第１分析ユニットが光学分析装置であることを特徴とする請求項８に記載の分析装置（１００）。

【請求項10】

前記第２採取機構（１２０）は、前記第２採取機構（１２０）中の前記第２サンプルを分析するための第２分析ユニットを備えることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項11】

前記第２分析ユニットが光学分析装置であることを特徴とする請求項１０に記載の分析装置（１００）。

【請求項12】

前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）の少なくとも一方は、内部空間（Ｖ１；Ｖ２）及び開口部分（１１２；１２２；３０２）を備え、前記オイルミストの各サンプルが前記開口部分（１１２；１２２；３０２）を通って前記内部空間（Ｖ１；Ｖ２）に流れ込むことができることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の分析装置（１００）。

【請求項13】

前記開口部分（１１２；１２２；３０２）は、前記第１採取機構（１１０）又は前記第２採取機構（１２０）それぞれに着脱可能に固定されることを特徴とする請求項１２に記載の分析装置（１００）。

【請求項14】

請求項１から１３の何れか一項に記載の分析装置（１００）によってガスタービンのオイルミストの組成を分析するための方法であって、
第１採取機構（１１０）によって前記オイルミストの第１サンプルを採取するステップと、
第２採取機構（１２０）によって前記オイルミストの第２サンプルを採取するステップと、
を備える方法。

【請求項15】

前記第１採取機構（１１０）内で前記第１サンプルを分析することを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第２採取機構（１２０）内で前記第２サンプルを分析することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項17】

前記ブリーザーパイプ（１３０）を通って流れる前記オイルミストの速度、圧力、及び温度の少なくとも１つを測定することを特徴とする請求項１４から１６の何れか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記第１採取機構（１１０）及び前記第２採取機構（１２０）の少なくとも一方の開口部分（１１２；１２２；３０２）の開口の直径を、前記ブリーザーパイプ（１３０）を通って流れる前記オイルミストの、測定された前記速度、前記圧力、及び前記温度の少なくとも１つに応じて調整することにより、
前記オイルミストが、それぞれの前記第１採取機構（１１０）又はそれぞれの前記第２採取機構（１２０）の内部空間へ前記開口を通って等速で流れるようにすることを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービンの流体の組成を分析するための分析装置及び該分析装置によりガスタービンの流体の組成を分析する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンの技術分野において、国際的及び地域的な環境基準に準拠するため、ガスタービンエンジンからの排出量を測定することが商業上求められている。特に、ガスタービンからの潤滑油ブリーザー排出量を測定する必要がある。潤滑油ブリーザーの排出物は、液体（液滴）及び／又は気体の凝集状態（aggregate state）でブリーザーパイプを通って流れ出る。潤滑油のブリーザーパイプは、比較的小さな直径を備え、潤滑油（ミスト）の流れは、比較的低流量であり、且つ高温である。

【0003】

液体潤滑油の排出量と気体潤滑油の排出量とを同時に測定することが必要である。しかしながら、適切な測定結果を得る（receive）ために、液体状態及び／又は気体状態の測定サンプルが十分量得られる分離された（液体／気体で分離された）サンプルを、１つの単一の採取機構から得るのは、多くの場合不可能である。従って、適切な測定結果を得るためには、２つの測定サンプルをブリーザーパイプ内の流体から採取しなければならず、一方のテストサンプルでは排出潤滑油の液相が、他方のテストサンプルでは排出潤滑油の気相が分析される。

【0004】

特に、気相中及び液相中の排出潤滑油の炭化水素の量が測定され、その結果、潤滑油ブリーザーの排出物の全炭化水素の量が分析される。

【0005】

特許文献１は、油滴がケーシングに入るのを防止する手段を備える光散乱オイルミスト検出装置を開示する。このオイルミスト検出装置は、内燃機関のクランク室に配置されたオイルミスト導入チャンバーを有するケーシングを備える。このオイルミスト検出装置の発光手段及び光検出手段は、導入チャンバーへ導入されたオイルミストを測定することができる。

【0006】

特許文献２は、オイルミストサンプリング装置を開示する。このオイルミストサンプリング装置は、光を照射するための発光手段と、照射光を受光するための受光手段と、を備える。受光手段は、受光した光の強度に応じた信号を出力する。

【0007】

特許文献３は、粒子分離検出装置を開示する。この装置は、インレットを介してモニタリング領域に連結された受容チャンバーからの拡散によって気体流体を受容する分析チャンバーを備える。気体流体は、気体流体中の粒子によって散乱される光を検出するフォトダイオードによって測定される。

【0008】

特許文献４は、オイルミスト検出器を開示する。発光装置が、オイルミストが注入される検出領域に光を照射する。光は、透明窓を通して照射される。受光される光は、受光装置によって透明窓を通して受光される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】英国特許出願公開第２４０８７９８号明細書

【特許文献2】英国特許出願公開第２３９８３８２号明細書

【特許文献3】米国特許第６３６９８９０号明細書

【特許文献4】欧州特許出願公開第１９３６３５８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ガスタービンからの潤滑油ブリーザー排出物の適切な分析を行うことが、本発明の目的であり得る。

【0011】

この目的は、独立請求項に係る分析装置によって、及び独立請求項に係る分析装置でガスタービンの流体の組成を分析する方法によって、達成することができる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の第１態様によれば、ガスタービン又はその他のオイルブリーザーを備える任意の装置の流体、特にオイルミストの組成を分析する分析装置が記述される。分析装置は、スプールピースに取り付けることができる第１採取機構及び第２採取機構を備える。スプールピースは、従って第１採取機構及び第２採取機構は、ガスタービンのオイルブリーザーパイプに配置される。流体の少なくとも一部又は全量が、ブリーザーパイプを通って流れる。第１採取機構は、流体の第１サンプルを採取するのに適合させられる。分析装置は、流体の第２サンプルを採取するための第２採取機構をさらに備える。第１採取機構及び第２採取機構は、第１採取機構及び第２採取機構がブリーザーパイプ内の流体の共通の流れ特性に曝される（exposed to）ように、ブリーザーパイプ内に配置される。第１採取機構は、第１サンプルの第１組成分析を行うように構成され、第２採取機構は、第２サンプルの第２組成分析を行うように構成される。

【0013】

さらなる典型的な実施形態によれば、上述の分析装置によってガスタービン又はその他のオイルブリーザーを備える任意の装置の流体の組成を分析する方法が示される。この方法によれば、流体の第１サンプルが第１採取機構によって採取される。さらに、この方法によれば、流体の第２サンプルが第２採取機構によって採取される。

【0014】

ブリーザーパイプは、例えばガスタービンの軸受ハウジングに接続され、軸受ハウジングによって、ガスタービン又はその他のオイルブリーザーを備える任意の装置（例えば燃焼機関）の軸の軸受が提供される。ガスタービンの軸受は、一般的に、例えば潤滑油で潤滑化される。ガスタービンが作動している間は高温であるため、オイルミストが発生し得る。オイルミストは、第１フラクション、即ち気体凝集状態と、第２フラクション、即ち液体凝集状態と、のオイルを含む。オイルミストは、ブリーザーパイプを通って、例えば採取タンクに流れ込む。ブリーザーパイプは、円形、楕円形、又は長方形断面の断面を有し得る。

【0015】

ブリーザーパイプを通って排出される流体、即ちオイルミストの組成を測定する必要がある。特に、環境要求事項のために、オイルミストの組成を分析する必要がある。さらに、オイルミストの組成から、ガスタービンの一定の欠陥及びガスタービンの軸受の欠陥のそれぞれに関する情報を得ることができる。

【0016】

従って、流体（即ち、流体の第１サンプル及び第２サンプルそれぞれ）とは、例えば流体のミスト、特にオイルミストをいう。オイルミストは、第１凝集状態を有するオイルの第１フラクションと、第２凝集状態を有するオイルの第２フラクションと、を含む。特に、典型的な実施形態によれば、流体の第１フラクションの第１凝集状態は液体凝集状態であり、流体の第２フラクションの第２凝集状態は気体凝集状態である。

【0017】

第１採取機構及び第２採取機構は、流体の採取された第１サンプル及び／又は第２サンプルの第１成分及び／又は第２成分を採取し、また任意に分析することができる。例えば、各採取機構（第１採取機構又は第２採取機構）は、流体の各サンプルを採取し且つ分離することができる。各採取機構は、採取サンプル及び具体的にはサンプルの液体フラクション又は気体フラクションを、ブリーザーパイプ外に位置することができるさらなる分析ユニットへ送ることができる。あるいは、各採取機構は、それぞれのサンプル自体の、即ちサンプル内の第１（例えば液体）フラクション又は第２（例えば気体）フラクションの組成、例えば炭化水素の量を分析することができる。具体的には、第１採取機構及び第２採取機構の各々は、それぞれの開口部分を備えることができ、第１サンプル及び第２サンプルそれぞれは、第１採取機構及び第２採取機構それぞれの中へ、開口部分を通って流れ込むことができる。

【0018】

本発明によって、第１採取機構及び第２採取機構それぞれの中を流れる第１サンプル及び第２サンプルそれぞれは、共通の流れ特性、例えば共通の速度を有する。特に、第１採取機構の開口部分及び第２採取機構の開口部分は、ブリーザーパイプの管壁から同じ距離だけ離間することが可能である。この距離は、各採取機構から最も狭い管壁までの最短距離として定義することができる。

【0019】

あるいは、第１採取機構及び第２採取機構を確実にブリーザーパイプ内の流体の共通の流れ特性（例えば速度）に曝すために、第１採取機構及び第２採取機構は、ブリーザーパイプの中心軸から等距離だけ離間している。中心軸は、例えばブリーザーパイプの対称線を定めるものとすることができる。また、中心軸は、ブリーザーパイプの延在長さに沿って延在する。

【0020】

第１採取機構及び／又は第２採取機構は、空気力学的輪郭を有することができる。特に、第１採取機構及び／又は第２採取機構は、くさび形状の（即ち、開口部分の領域に）ハウジングを備えることができ、くさび形状の採取機構の先端は、ブリーザーパイプ内の流体がそれに対して流れる前縁部である。特に、各開口部分はくさび形状の採取機構の先端に形成される。このため、採取機構のこのようなトレイリング設計（trailing design）により、ブリーザーパイプ内の流体の妨害（blockage）及び背圧が最小化される。

【0021】

さらに、第１採取機構及び／又は第２採取機構は、開口部分に流れ込むときの流体の流れを等速にするために、第１サンプル及び／又は第２サンプルを第１採取機構及び／又は第２採取機構の各内部空間（inner volume）に所定の速度で吸引することができるように、吸引ユニットを備えることができ、又は吸引ユニットに接続されることができる。

【0022】

典型的な実施形態では、第１採取機構は、第１（オイルミスト）サンプルの液滴といった第１サンプルの（例えば液体の）第１フラクションを、採取し且つ第１サンプルの（例えば気体の）第２フラクションから分離する。第１採取機構は、液体オイルフラクション中の炭化水素の量を分析することができ、又は（液体）第１フラクションを採取することができる。（液体）第１フラクションを所定の時間採取した後、第１採取機構は、従って採取された（液体）第１フラクションは、例えば、ブリーザーパイプから取り出して外部の実験室で分析することができる。

【0023】

第２採取機構は、第２サンプルの（例えば気体の）第２フラクションから（例えば液体の）第１フラクションを分離することができる。第２採取機構は、引き続き（例えば気体の）第２フラクションを分析することができる。それに加え、又はその代わりに、接続ラインが（例えば気体の）第２フラクションを外部の実験室へ案内することができる。

【0024】

流体の第１フラクション及び第２フラクションそれぞれを分析するために、第１採取機構及び第２採取機構は、ブリーザーパイプ内の流体の流れから流体の各サンプルを別個に採取する。１つの共通の流体採取機構からサンプルの各凝集状態、即ち気体状態及び液体状態中の炭化水素の量を高い精度で測定するのは複雑であるため、このように別個にサンプルを採取することが必要とされ得る。従って、２つの別個のサンプルは、ブリーザーパイプの流体から、一方は第１採取機構によって、また他方は第２採取機構によって取得されなければならない。

【0025】

特に、サンプルフラクションの液体凝集状態を測定する場合、変動していない（undistorted）流体サンプルを採取するために、サンプルが各採取機構へ確実に等速で流れ込むようにしなければならない。これは、液滴の真の量、従ってサンプルの液体フラクションの量が、各採取機構によって採取されることを意味する。等速のサンプルを採取できるようにするためには、採取機構に吸引されるサンプルは、ブリーザーパイプを通って流れる流体と同じ速度を有していなければならない。さもなければ、流体の流速がより速く（over-isokinetic）又はより遅く（under-isokinetic）なり、その結果、過多量又は過少量のオイルミストの液滴が各採取機構に流れ込む（enter）ため、誤った測定結果を得ることになる。従って、各採取機構の入口部分又は開口部分、及び採取機構を通るサンプルを吸引する速度は、ブリーザーパイプを通る流体の速度に適合させなければならない。

【0026】

この理由のため、本発明によって、ブリーザーパイプにおける流速の流体は、第１採取機構及び第２採取機構に同じ速度で流れ込む。これは、第１採取機構及び第２採取機構を、ブリーザーパイプの管壁からの距離を同じとして、又はブリーザーパイプの中心軸からの距離を同じとして、ブリーザーパイプ内に配置することにより実現される。

【0027】

一般的に、ブリーザーパイプを通って流れる流体は、流体と管壁との間の摩擦により減速される。これにより、管壁近傍で多少の乱流が発生する。一般的に、ブリーザーパイプの中央において、管内流及び特に流体の流速は最大速度を有し、管壁近傍では、流体の管内流は最小速度を有する。ブリーザーパイプ内の流体の速度は、ブリーザーパイプの中心軸周りの半径範囲内又は円周内で等しい。

【0028】

従って、２つの採取機構によって第１サンプル及び第２サンプルを採取することで、サンプルの完全性（integrity）を確認することができる。例えば、第１採取機構は液滴フラクションの第１測定を行い、第２採取機構は液滴フラクションの第２測定を行う。２つの液滴フラクション測定が許容範囲内で一致すれば、これにより、第１採取機構及び／又は第２採取機構からの気体サンプル分析が妥当であるという信頼性が高まる。

【0029】

従って、典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び第２採取機構は管壁から同じ距離だけ離間する。これは、両採取機構が、第１採取機構に向かって流れる流体と第２採取機構に向かって流れる流体とが、同じ流速といった共通の流れ特性を有するように、中心軸周りの仮想円周上に配置されるためである。加えて、さらなる採取機構をブリーザーパイプ内の仮想円周上に配置することもできる。従って、本発明により、第１採取機構及び第２採取機構それぞれに、第１サンプル及び第２サンプルを適切且つ正確に採取することができる。

【0030】

さらなる典型的な実施形態によれば、ブリーザーパイプは中心軸を有する。第１採取機構及び第２採取機構は、互いの間に中心軸に沿ってオフセットを有して、一方が他方の後ろにあるように（one after another）ブリーザーパイプ内に配置される。このオフセットは、第２採取機構又はその逆における流体の乱れを最小化するため、中心軸に沿った第１採取機構の下流端部と、第２採取機構の開始点、即ち上流に位置する開口部分と、の間に定めることができる。従って、第１採取機構及び第２採取機構を中心軸に沿って一方が他方の後ろにあるように配置する場合、ブリーザーパイプ内の流体の流れの変動が少なくなり（less distorted）、その結果、より変動していない第１サンプル及び第２サンプルを採取することができる。

【0031】

さらなる典型的な実施形態によれば、第１採取機構は、第１サンプルの第１凝集状態を含む第１フラクションを第１サンプルの第２凝集状態を含む第２フラクションから分離するための第１セパレーターユニットを備える。

【0032】

それに加え、又はその代わりに、第２採取機構は、第２サンプルの第１凝集状態を含むさらなる（further）第１フラクションを第２サンプルの第２凝集状態を含むさらなる第２フラクションから分離するための第２セパレーターユニットを備える。

【0033】

第１セパレーターユニット及び第２セパレーターユニットそれぞれは、例えばフィルターを備えることができる。フィルターは、各サンプルから第１フラクション及び第２フラクションを分離するために、例えば石英ウール及び／又は濾過膜を備えることができる。

【0034】

さらなる典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び／又は第２採取機構は、流体及び第１サンプル又は第２サンプルそれぞれの温度を測定するため、温度計等の温度センサーを備える。

【0035】

さらなる典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び／又は第２採取機構は、流体の圧力を測定するための圧力ゲージ、特にピトーゲージを備える。

【0036】

従って、温度計で温度を、また圧力ゲージで圧力を測定することにより、ブリーザーパイプ内の流体の流れ特性を決定することができる。従って、流体の温度及び圧力を知ることにより、第１採取機構又は第２採取機構の開口部分における各開口を通る流体の流れの等速性を、より効率的に調整することができる。さらに、流体の圧力及び温度から、ガスタービンの軸受又はガスタービン自体の動作不調の兆候を得ることができる。

【0037】

さらなる典型的な実施形態によれば、第１採取機構は、第１採取機構中の第１サンプルを分析するための第１分析ユニットを備える。第１分析ユニットは光学分析装置とすることができる。

【0038】

それに加え、又はその代わりに、第２採取機構は、第２採取機構中の第２サンプルを分析するための第２分析ユニットを備える。第２分析ユニットも、光学分析装置とすることができる。

【0039】

従って、本方法の典型的な実施形態によれば、第１サンプルが第１採取機構内で分析され、且つ／又は第２サンプルが第２採取機構内で分析される。

【0040】

各サンプルの第１フラクションと第２フラクションとを分離した後、各サンプルの第１フラクション及び／又は第２フラクションの組成を測定するために、第１採取機構及び／又は第２採取機構は、分析方法を用いるのに適した上述の分析ユニットを備えることができる。所望の各フラクションの組成を測定するために、例えば、化学的分析手法及び／又は光学的分析手法を利用することができる。例えば、分析される組成は、例えばメタンのみの炭化水素（ＭＯＨＣ）の量、一酸化炭素（ＣＯ）の量、二酸化炭素（ＣＯ_２）の量、及び全炭化水素（ＴＨＣ）の量とすることができる。

【0041】

特に、第１光学測定装置及び／又は第２光学測定装置それぞれは赤外分光計とすることができる。このような赤外分光計によって、特に液体凝集状態の各サンプルのフラクションを測定することができる。採取機構で採取されたサンプルの液体フラクションは、セパレーターによって流体の気体フラクションから分離することができる。

【0042】

セパレーターユニットは、石英ウール又はガラスウールによって流体の液体フラクションを採取することができる。液体の流体は、例えば溶媒によってガラスウールから抽出することができる。流体の液体フラクションを赤外分光計で測定することにより、結果として感度及び再現性を向上させることができる。

【0043】

各サンプルの気体フラクションは、炎イオン化検出器（ＦＩＤ）によって測定することができる。炎イオン化検出器によって、各サンプルの組成中の、特に揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、例えば炭化水素を測定することができる。炎イオン化検出器は、２電極間での炎気体流体（flame gaseous fluid）の伝導度測定に基づくものである。可燃ガスとして水素が用いられ、流体の気体フラクションと混合される。この工程において、電子が放出され、周囲を取り巻く金属ワイヤーによって捕捉される。これにより伝導率が変化するので、気体フラクションの組成を決定することができる。

【0044】

それに加え、又はその代わりに、集められたサンプルの液体フラクションは、流体から取り出された液体フラクションの質量を測定するために第１採取機構及び／又は第２採取機構のそれぞれに設けられた秤量ユニットによって秤量することができる。

【0045】

さらなる典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び第２採取機構の少なくとも一方は内部空間及び開口部分を備え、流体の各サンプルは開口部分を通って内部空間へ流れ込む。

【0046】

さらなる典型的な実施形態によれば、開口部分は第１採取機構又は第２採取機構それぞれに着脱可能に固定されている。

【0047】

従って、第１サンプル及び第２サンプルそれぞれは、各採取機構の内部空間に各開口部分を通って流れ込むことができる。内部空間内には、例えばセパレーターユニット及び／又は光学分析装置等の分析ユニットを設けることができる。

【0048】

さらに、接続ラインを第１採取機構又は第２採取機構の内部空間に繋ぐことができる。内部空間を外部に配置されたＦＩＤ検出器等の外部装置と連結させるために、接続ラインをさらに外部装置と繋ぐことができる。これにより、所望の各サンプルのフラクションを内部空間から流出させることができ、また、接続ラインを通して、例えば実験室に設置された外部装置へ案内することができる。そのため、接続ラインを設けることにより、特にサンプルの気体フラクションについて、気体フラクションを燃焼させることがある、炎を用いるＦＩＤ分析等の危険な測定法は、ブリーザーパイプから離れたところで行うことができる。従って、安全性を求める要求を満たすことができ、安全な測定手法が実現される。

【0049】

典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び第２採取機構の少なくとも一方は、接続ラインによって外部装置と連結される。各内部空間内では、各セパレーターユニットによって、気体フラクションが各サンプルの液体フラクションから分離される。気体フラクションは、接続ラインを通して外部分析装置へ案内される。液体フラクションは、セパレーターユニットの、例えばガラスウール内に集められる。各採取機構内のサンプルを所定の時間採取した後、浸漬されたガラスウールを各採取機構から取り出すことができる。実験室においては、液体フラクションはガラスウールから取り分けられ、液体フラクションの量及び組成が分析される。従って、液滴フラクションは実験室においてオフラインで（例えば、分析装置がブリーザーパイプ内にない状態で）測定することができ、一方、気体の分析は連続的にオンラインで（例えば、分析装置がブリーザーパイプ内に設置され、且つガスタービン等のエンジンが作動している状態で）行うことができる。

【0050】

接続ラインは、気体フラクションをブリーザーパイプと安全な距離だけ離して分析できるように、約５ｍ（メートル）から約２５ｍの長さを有することができ、特には１５ｍから２０ｍの長さを有することができる。さらに、接続ラインは、分析される気体フラクションの温度、従って流体流れ特性をほぼ一定に保つため、例えば加熱用部品、加熱用ひも、又は加熱用ジャケットといったトレース加熱した（trace heated）ものとすることができる。これにより、ブリーザーパイプから離れていても、偏りのない分析結果を得ることができる。

【0051】

本方法の典型的な実施形態によれば、ブリーザーパイプを通って流れる流体の速度、圧力、及び／又は温度が測定される。従って、例えば等速のサンプルの採取を調整できるように、ブリーザーパイプ内の流体の流れ特性を決定することができる。

【0052】

特に、本方法の典型的な実施形態によれば、第１採取機構及び第２採取機構の少なくとも一方の開口部分の直径は、流体が開口を通って第１採取機構及び第２採取機構それぞれの内部空間に等速で流れ込むように、ブリーザーパイプを通って流れる流体の測定速度、測定圧力、及び／又は測定温度に応じて調整される。

【0053】

これにより、分析装置を例えば別々のガスタービンからの別々のブリーザーパイプに設けることができ、これらの分析装置は、各ブリーザーパイプを通って流れる流体の個々の流れ条件に合わせて調整することができる。各採取機構の開口の直径を調整することにより、多様な動作状況においても開口を通る流れが等速になるように、測定を別々の動作状況に合わせて調整することができる。

【0054】

従って、分析装置を例えば別々のガスタービンの別々のブリーザーパイプに使用できるように、分析装置はブリーザーパイプに着脱可能に設けることができる。

【0055】

流体の第１凝集状態を測定するための第１採取機構と、流体の第２凝集状態を測定する離隔された第２採取機構と、において同じ流速を実現することにより、第１サンプル内及び第２サンプル内での凝集状態の質量比又は体積比の間の分かれ方（例えば液体／気体での分離）は、確実にほぼ一定になる。従って、より信頼性の高い測定結果が得られる。ブリーザーパイプ内の流体の流れ特性を知ることにより、また適切な開口部分の開口を選択することにより、各採取機構の各内部空間内で等速な流れが実現され、これによってサンプル、特にサンプルの液体フラクションの測定が改善される。

【0056】

本発明の実施形態が、様々な対象事項（subject matters）を参照して説明されてきたことに留意すべきである。特に、いくつかの実施形態は装置タイプの請求項に関連して説明され、一方で他の実施形態は方法タイプの請求項に関連して説明されてきた。しかしながら、当業者であれば、上記及び以下の説明から、別段の記載がない限り、１種類の対象事項に属する複数の特徴点の任意の組み合わせの他、別々の対象事項に関する複数の特徴点の間の任意の組み合わせ、特に装置タイプの請求項の特徴点と方法タイプの請求項の特徴点との間の組み合わせも本願に開示されているものと見なされることを理解するであろう。

【0057】

上記で定義された態様及び本発明のさらなる態様は、以下で説明される実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は、以下で実施形態の例を参照して、より詳細に説明されることになるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】本発明の典型的な実施形態による分析装置の概略図である。

【図2】本発明の典型的な実施形態による分析装置のブリーザーパイプの断面図である。

【図3】本発明の典型的な実施形態による採取機構の概略図である。

【図4】流体が各採取機構の開口部分に等速で流れ込むときの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0059】

図面中の図解は、概略的なものである。異なる図において、類似する又は同一の要素は、同じ参照符号を付されていることに留意する。

【0060】

図１は、ガスタービンの流体の組成を分析するための分析装置１００を示す。分析装置１００は、ブリーザーパイプ１３０と、第１採取機構１１０と、第２採取機構１２０と、を備える。ブリーザーパイプ１３０は、ガスタービンの軸受部分からのオイルミスト等の流体の一部が、ブリーザーパイプ１３０を通って流れ方向１０４に流れるように、ガスタービンと結合可能である。第１採取機構１１０は、流体の第１サンプルを採取し、また任意に第１サンプルを分析する。第２採取機構１２０は、流体の第２サンプルを採取し、また任意に第２サンプルを分析する。

【0061】

第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、流体が第１採取機構１１０の前縁部（上流縁部）と、第２採取機構１２０の前縁部（上流縁部）と、において同じ流れ特性を有するように、ブリーザーパイプ１３０内に配置される。第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０において、流体の共通の流れ特性を得るために、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、ブリーザーパイプ１３０の管壁１３２から同じ距離ｄだけ離間する。距離ｄは、図２の断面図から把握できる。

【0062】

ブリーザーパイプ１３０は、中心軸１３１を有し、中心軸１３１は例えばブリーザーパイプ１３０の対称軸とすることができる。中心軸１３１は、管壁１３２に囲まれている。第１採取機構１１０は、第１開口部分１１２を備え、ブリーザーパイプ１３０を通って流れる流体のサンプルは、第１開口部分１１２を通って第１採取機構１１０に流れ込むことができる。第１サンプルは、第１採取機構１１０の内部空間Ｖ１にさらに流れ込むことができる。第１採取機構１１０の内部空間Ｖ１において、第１サンプルは、第１凝集状態の第１フラクションと、第２凝集状態の第２フラクションと、に分離することができる。

【0063】

第１凝集状態は第１サンプルの気体凝集状態であることが可能であり、第２凝集状態は第１サンプルの液体凝集状態であることが可能である。第１フラクション及び第２フラクションは、セパレーターユニットによって分離することができ、セパレーターユニットは例えばフィルター３０１を備えることができる（図３を参照）。第１採取機構１１０の内部空間Ｖ１から、接続ライン１１１が、制御装置又はさらなる分析装置といった外部装置に繋がれている。第１接続ライン１１１は、例えば、データラインであってよく、又は、第１サンプルの第１フラクション及び／又は第２フラクションを例えば外部分析ユニットへ案内する流体ラインであってもよい。

【0064】

さらに、内部空間Ｖ１内において、例えば赤外分光計等の内部分析ユニットを設けることができる。

【0065】

第１採取機構１１０から把握できるように、流体及び／又は第１サンプルの流れ特性を測定することができるように、温度計１０１（例えば抵抗温度計又は熱電対）及び圧力ゲージ１０２を取り付けることが可能である。

【0066】

第１採取機構１１０の開口部分１１２は、流体が内部空間Ｖ１へ流れ込むことができるように、所定の直径を有する開口を備える。さらに、開口部分１１２はノズル型部分を形成することができ、このノズル型部分は第１採取機構１１０の本体部に着脱可能に設けることができる。図１から把握できるように、開口部分１１２は、第１採取機構１１０の空気力学的輪郭をより良いものにするため、くさび形状を有することができる。

【0067】

さらに、第２採取機構１２０は、第１採取機構１１０に対し、中心軸１３１に沿って所定の軸方向オフセットＸを有するように配置することができる。そのため、両採取機構１１０、１２０の間に所定のオフセットＸを設けることにより、第１採取機構１１０を通過する流体の乱流を減じることができ、その結果、下流に位置する第２採取機構１２０の第２開口部分１２２において、ブリーザーパイプ１３０内の流体が再びほぼ層流で且つ乱れのない流れとなる。従って、第１開口部分１１２における流体特性及び流体パラメーターは、第２開口部分１２２における流体の流れパラメーターと同一である。これにより、第１サンプル及び第２サンプルのより精密な抽出及び分析が実現される。

【0068】

第１採取機構１１０と同様に、第２採取機構１２０は第２内部空間Ｖ２を備える。第２接続ライン１２１は、第２採取機構１２０を（さらなる）外部分析ユニット又は（さらなる）制御ユニットに連結させることができる。

【0069】

さらに、図１から把握できるように、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０をスプールピース１０３に取り付けることができ、スプールピース１０３は、ブリーザーパイプ１３０の例えばフランジに着脱可能に配置することができる。従って、スプールピース１０３は、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０と共に、複数の異なるブリーザーパイプ１３０に用いることができる。そのため、適応性のある分析装置１００が提供され得る。

【0070】

スプールピース１０３は、中心線１３１に沿った軸方向に沿って、約３５０ｍｍ（ミリメートル）から４５０ｍｍの長さを有することができる。第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０の各々は、軸方向に沿って、約１１０ｍｍから約１３０ｍｍの長さを有することができる。第１採取機構１１０の後縁部（下流端部）と第２採取機構１２０の前縁部（上流端部）との間のオフセットＸは、約９０ｍｍから約１１０ｍｍとすることができる。ブリーザーパイプ１３０の直径は、約９０ｍｍから約１１０ｍｍとすることができる。具体的には、オフセットＸは、ブリーザーパイプ１３０の直径とほぼ同じ値とすることができる。上述の寸法は、ガスタービンの大きさに応じて変更することができる。

【0071】

図２は、ブリーザーパイプ１３０並びに第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０それぞれの断面図を示す。第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０それぞれの配置の概略を示すために、中心軸１３１に対して同一半径を有する円周ｒが強調表示されている。図２から把握できるように、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、第１採取機構１１０（例えば、第１採取機構１１０の開口部分１１２）及び第２採取機構１２０（例えば、第２採取機構１２０の第２開口部分１２２）が、ブリーザーパイプ１３０の管壁１３２から同じ距離ｄだけ離間するように、ブリーザーパイプ１３０内に配置される。これにより、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０に向かって流れる流体は、同じ速度を有する。そのため、同一の流れ特性を有する、より精密な第１サンプル及び第２サンプルが取得できる。従って、より効率的な測定結果を実現することができる。

【0072】

具体的には、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、第１採取機構１１０（例えば、第１採取機構１１０の開口部分１１２）及び第２採取機構１２０（例えば、第２採取機構１２０の第２開口部分１２２）が、中心軸１３１から同じ距離だけ離間するように、ブリーザーパイプ１３０内に配置される。さらに、第１採取機構１１０（例えば、第１採取機構１１０の開口部分１１２）及び第２採取機構１２０（例えば、第２採取機構１２０の第２開口部分１２２）は、半径方向に沿って互いに離間しており、両採取機構１１０、１２０は、管壁１３２及び／又は中心軸１３１から共通の同じ距離だけ離間するものとすることができる。従って、採取機構１１０及び１２０は、中心軸１３１の周りで互いにずれるように位置付けされている。半径方向とは、中心軸１３１に垂直で且つ中心軸１３１と交わる方向をいう。

【0073】

図２に示すように、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、第１採取機構１１０（例えば、第１採取機構１１０の開口部分１１２）及び第２採取機構１２０（例えば、第２採取機構１２０の第２開口部分１２２）が、円周ｒ上の異なる円周位置に位置するように、ブリーザーパイプ１３０内に配置される。具体的には、第１採取機構１１０（例えば、第１採取機構１１０の開口部分１１２）は円周ｒ上の第１位置に位置し、且つ、第２採取機構１２０（例えば、第２採取機構１２０の第２開口部分１２２）は円周ｒ上の第２位置に位置し、第２位置は、第１位置に対して反対方向に沿って中心軸１３１から離間している。

【0074】

図２には保護平面が示されており、この保護平面において、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０が、保護軸として機能する中心軸１３１に沿って保護される。図２に示すように、第１採取機構１１０及び第２採取機構１２０は、中心軸１３１に沿って互いに離間し、且つ保護平面内で互いに離間している。従って、第２下流に位置する第２採取機構１２０において中心軸１３１に沿って流れる流体の流れが、上流に位置する第１採取機構１１０によって妨げられることはない。

【0075】

さらに、図１には温度計１０１及び圧力ゲージ１０２が示されている。温度計１０１及び圧力ゲージ１０２のピトー管開口の各センサーは、円周ｒの領域で流れる流体を測定することができる。従って、温度及び圧力を測定することができ、これには各採取機構１１０、１２０に流れ込む流体の同パラメーター及び同等のパラメーターが含まれる。使用される温度センサー１０１は、例えば抵抗温度計等の温度計とすることができ、また例えば熱電対とすることもできる。

【0076】

図３は、採取機構３００の典型的な実施形態を示す。採取機構３００は、第１採取機構１１０として、又は第２採取機構１２０として、ブリーザーパイプ１３０に設けることができる。図３から把握できるように、採取機構３００は、採取機構３００に着脱可能に設けることができる開口部分３０２を備える。流れの流入方向は、図３に矢印で示されている。採取機構３００は、採取機構３００の内部空間３０１内に設けられるフィルター３０１を呈している。フィルター３０１はセパレーターユニットの一部とすることができる。フィルター３０１は、各サンプルの液体部分を分離してフィルター３０１に集めることができるように、石英ウール又はガラスウール製とすることができる。

【0077】

図４は、流体が開口部分３０２の開口に等速で流れ込むときの概略図を示す。図４から把握できるように、流体の流路は各採取機構３００の開口部分３０２とも平行である。従って、各サンプルを変動させずに（in an undistorted manner）採取することができる。

【0078】

「備える（comprising）」との用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、“a”又は“an”は複数のものを除外するものではないということに留意すべきである。また、異なる実施形態に関して説明された要素を組み合わせることもできる。また、特許請求の範囲における参照符号は、請求項の範囲を限定するものと解釈されるべきものではないということも留意すべきである。

【符号の説明】

【0079】

１００ 分析装置
１０１ 温度センサー
１０２ 圧力ゲージ
１０３ スプールピース
１０４ 流れ方向
１１０ 第１採取機構
１１１ 接続ライン
１１２ 第１開口部分
１２０ 第２採取機構
１２１ 第２接続ライン
１２２ 第２開口部分
１３０ ブリーザーパイプ
１３１ 中心軸
１３２ 管壁
３００ 採取機構
３０１ フィルター
３０２ 開口部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】