特許7561682IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

燃焼器で生成した燃焼ガスによってタービンを回転させるガスタービンに係り、特に、始動時に着火不良又は着火遅れが発生しにくいガスタービンに関するものである。

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

ガスタービンは、燃焼器で生成した燃焼ガスによってタービンを回転させ、燃焼用の空気を圧縮する圧縮機を回転させるとともに、残りのエネルギーを出力軸で取り出す内燃機関であるが、始動時に着火不良又は着火遅れが発生することがあり、始動性が不安定であるという課題があった。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

請求項1に記載されたガスタービンは、 燃焼器で生成した燃焼ガスによってタービンを回転させるガスタービンであって、 前記燃焼器に燃料を供給する燃料ポンプと、 前記燃焼器の内部に燃料を供給するノズルと、 前記燃料ポンプと前記ノズルの間に設けられた燃料遮断弁と、 前記燃料遮断弁と前記ノズルの間に設けられた圧力センサと、 着火前に前記圧力センサが検出した燃料の圧力が第1閾値以・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

請求項1に記載されたガスタービンによれば、主着火前(図2参照、詳細は後述する)に燃料ポンプから圧力センサまでの燃料配管が燃料で満たされたことを、圧力センサが検出した圧力に基づいて制御部が確認できるので、必要量の燃料を供給できないために始動時に着火不良が発生することを防止することができる。
さらに主着火前に予め燃料を配管に満たすことで、次に燃料遮断弁及び燃料制御弁を開く制御を行った際に、遅れなく燃料配管内の圧力を昇圧させることが可能になる。また、予め燃料を燃焼器に送ることで主着火前に一度着火させ、その後すぐに燃料遮断弁又は燃料制御弁の何れか、又は両方を閉じて消炎することにより、燃焼室内の温度を上昇させて気化した燃料を漂わせる等といった着火しやすい環境を燃焼器内に作ることができるため、任意の時期に確実に着火することが可能となる。一般に、ガスタービンは、始動時の着火時期における回転速度が高速になるほど、排出される黒煙が低減されるが、高回転速度での着火は不安定になりやすく、始動不良の要因になる。このガスタービンによれば、そのような不具合が解消される。

請求項2に記載されたガスタービンによれば、次の三点の効果が得られる。一点目として、主燃焼用の燃料を燃焼器内に供給する主ノズルの他に、着火用の少量の燃料を燃焼器内に供給する副ノズルを設けることで始動時の着火を促進することができる。二点目として、副ノズルと燃料遮断弁の間に圧力センサを設けることで、副ノズルに送られる燃料の圧力を検出し、燃料配管に燃料があることを保証することができる。三点目として、圧力センサと副ノズルの間又は副ノズルの内部に、例えばオリフィスなどのような所定の通路面積を有するしぼりを設けるか、又は副ノズルの出口をしぼりとし、当該出口の出口径を所定の通路面積となるように定めておくことにより、燃料の圧力と流量の関係を一定にすることができる。すなわち、燃料が通過するしぼりの通路面積を所定の値とすることにより、所定の圧力で所定の流量が得られるように燃料を管理することができる。これにより、着火に最適な量の燃料を燃焼器に送ることが可能となり、燃料を確実に霧化して燃焼器内に噴霧することができる。

請求項3に記載されたガスタービンによれば、主着火前に燃料ポンプから圧力センサまでの燃料配管が燃料で満たされたことが確認されており、主着火時に燃料遮断弁及び燃料制御弁を開ける制御をすると、すぐに昇圧し、着火に必要な圧力にできるため、着火の時期を任意に設定することができ、ガスタービンの回転速度が第2閾値以上に高くなった後で着火させることにより、始動時の黒煙を減少させることができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 実施形態のガスタービンの模式的な構成図である。
【図2】 実施形態のガスタービンの運転において、ガスタービンの回転速度及び燃料制御弁の開度と、各部の作動状況と、指令信号の時期等との関係を、横軸を時間軸として示す図である。
【図3】 実施形態のガスタービンの運転における着火不可領域とそれ以外の着火可能領域を、ガスタービンの回転速度と燃料油圧力と燃料制御弁開度の関係によって示す図であって、分図(a)は比較例として従来のガスタービンによる着火(従来(1)燃料配管内燃料有りの例)を示し、分図(b)は比較例として従来のガスタービンによる着火難(従来(2)燃料配管内燃料無しの例)を示し、分図(c)は実施形態のガスタービンによる着火を示している。また分図(d)は実施形態のガスタービンの運転における着火状態を確認するための図であって、ガスタービンの回転速度と排気温度の関係を示す図である。

代表図 図1本件の代表的な図

1…ガスタービン 4…タービン 5…燃焼器 6…燃料ポンプ 7…燃料制御弁 8…燃料遮断弁 18…圧力センサ 19…オリフィス 20…制御部 21…副ノズル 22…主ノズル

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