【手続補正書】
【提出日】平成18年11月14日(2006.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記連続燃焼システムがガスタービン燃焼システムであり；
前記少なくとも１つのイオンセンサが前記ガスタービン燃焼システムの燃料ノズル内に配置される；
請求項１または請求項２に記載のシステム。  
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記少なくとも１つのイオンセンサが少なくとも１つの電極を備える；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシステム。  
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記少なくとも１つの電極は、前記少なくとも１つの電極から前記燃焼圏内の接地へ電界が放射されるように励起される；
請求項４または請求項５に記載のシステム。  
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記少なくとも１つの電極が第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は同一平面内に保持されるが、絶縁部材によって離間関係にあり、前記第２電極は、前記制御装置に励起されると、冗長燃焼イオン化信号を前記制御装置に提供する；
請求項７または請求項８に記載のシステム。  
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記制御装置は、前記燃焼イオン化信号の振動の大きさを閾値レベルと比較して、前記大きさが前記閾値レベル以上である場合に、エンジン制御装置へ信号を送信する；
請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載のシステム。  
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記制御装置は、前記少なくとも１つの電極から前記燃焼圏内の接地へ電界が放射されるように、前記少なくとも１つの電極を励起する；
請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。  
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記イオン電流信号の前記パラメータが、前記燃焼行程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることを示した場合、信号を同報するステップを更に備える；
請求項１２または請求項１３に記載の方法。  
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記連続燃焼システムは希薄予混合ガスタービンを備える；
請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法。  
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
前記パラメータは、振動周波数および振動の大きさのうち、少なくとも一方を含む；
請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の方法。  
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記所定周波数域が、前記連続燃焼システムの臨界周波数の略±５０Ｈｚである；
請求項１７または請求項１８に記載の方法。  
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
前記振動周波数が前記所定域内にあって、前記振動の大きさが少なくとも第２閾値である場合、燃焼不安定性を示す信号を同報するステップを更に備える；
請求項１６ないし請求項１９のいずれか１項に記載の方法。  
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
前記イオン電流信号のパラメータが、前記燃焼行程が燃焼不安定性の開始状態にあることまたは不安定であることを示した場合、エンジン制御装置に信号を送信するステップを更に備える；
請求項１２ないし請求項２０のいずれか１項に記載の方法。  
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２４】
前記パラメータが振動周波数および振動の大きさを含み；
前記アラームを発するステップは、前記振動周波数が所定周波数域内で、前記振動の大きさが第１閾値を上回る場合、燃焼不安定性の開始状態を示す信号をエンジン制御装置に送信するステップを備える；
請求項２２または請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。  
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２５】
前記第１閾値が±６．８９ｋＰａに相当する；
請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。  
【手続補正１５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２６】
前記所定周波数域が、前記連続燃焼システムの臨界周波数の略±５０Ｈｚである；
請求項２４または請求項２５に記載のコンピュータ可読媒体。  
【手続補正１６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２７】
前記所定周波数域が略１０Ｈｚと略１０ｋＨｚとの間である；
請求項２４ないし請求項２６のいずれか１項に記載のコンピュータ可読媒体。  
【手続補正１７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２８】
前記パラメータが振動周波数および振動の大きさを含み；
前記アラームを発するステップが、前記振動周波数が前記所定周波数域内で、前記振動の大きさが第２閾値を上回る場合、燃焼不安定性を示す信号をエンジン制御装置に送信するステップを備える；
請求項２２ないし請求項２７のいずれか１項に記載のコンピュータ可読媒体。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
絶縁部材１２４は、燃料燃焼中に生じる正常運転温度、そしてフラッシュバック状態の間にもたらされる高温の両方に堪え得る絶縁セラミック酸化物等、耐久性のある非導電材料で形成されている。絶縁部材１２４は円形であって、滑らかな表面を有する。電極１２０、１２２は、絶縁部材１２４を挟んで互いに電気的にも物理的にも隔離した状態で固着される。但し、燃焼の周囲のイオン化火炎場を電極１２０、１２２が検出することにより燃焼不安定性を判定できるように、各電極１２０、１２２の表面は、そのかなりの部分が露出している。電極１２０、１２２は同軸ケーブル１２６、１２８によって帯電する。代替として、絶縁部材１２４は、中央本体１１２の一体部分であってもよいし、絶縁部材１２４と電極１２０、１２２は、燃料ノズル１０４の別の部位に配置してもよい。図２（ｂ）は、電極１２０、１２２の代替の実施の形態を示し、中央本体１１２の先端全体を用いることで電極１２０の表面積を最大にする。電極１２０、１２２の構成に関する更なる詳細は、米国特許第６，４２９，０２０号および２００１年９月１８日出願の米国特許出願第０９／９５５，５８２号に記載されており、そのすべてを参照して本明細書に組み込む。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
火炎１４０が一旦振動し始めると、火炎を囲むイオン化場も振動する。電子装置１０２は、以下で述べるように、振動を検知し、その振動の大きさおよび周波数が閾値レベルを上回ると、然るべき措置をとる。ここで図４を参照すると、圧力およびイオン電流における振動が示されている。図４において、曲線８００は、電極１２０、１２２を有する燃焼チャンバ内に取り付けられた圧力センサからの圧力振動を示す。曲線８０２は電極１２０を通って流れるイオン電流であり、曲線８０４は電極１２２を通って流れるイオン電流である。万が一、電極１２０が故障した場合、電極１２２を通って流れるイオン電流は、曲線８０２に類似するであろう。イオン電流は、燃焼チャンバの圧力振動に関する直接の指標となることが見て取れる。図５は図４の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であって、燃焼チャンバ１０６における様々な動作条件下でも、イオン電流８０２の主周波数が、圧力８００の主周波数に追随することを示す。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ここで図６を参照して、燃焼不安定性の開始状態を検出するために電子装置が実行するステップを説明する。オペレータがセットポイント（すなわち閾値）を設定し、それらをエンジン制御装置や点火制御装置等の他の制御装置が記憶し、電子装置が受信する（ステップ９００）。セットポイントは、制御装置が検出する振動の大きさおよび周波数の閾値を含む。例えば、閾値は、燃焼不安定性の開始状態や、シャットダウンレベル（例えば破壊的な燃焼不安定性）等に関するものであってもよい。ここでは説明目的で２つの閾値を用いることにする。当業者にとって、任意の数の閾値を用いてもよいことは明らかである。説明で使う閾値は、第１閾値および第２閾値である。第１閾値は燃焼不安定性の開始状態に関する値であって、振動の周波数および大きさは、制御パラメータを変化させて燃焼システムの運転を不安定域から移行させることが可能な領域にある。第２閾値は次のような条件に関する値であって、更なる運転が重大な機械的故障を招くという理由で、動力を小さくしたり、システムをシャットダウンしたりする等の緊急措置を行い、そのシステムを保護しなくてはならない領域にある。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
電極１２０にサイクルの適切な点で電圧を印加する（ステップ９０２）。典型的には、混合気の点火後（またはそのとき）に、電極１２０に電圧を印加する。電子装置１０２はイオン波形を受信して、その波形を処理する（ステップ９０４）。この波形処理は、波形中に振動があるか否かを検出するステップを含む。振動があれば、振動の大きさおよび周波数を測定する。振動の大きさが第１閾値より大きく、第２閾値未満である場合（ステップ９０６）、周波数をチェックして、それが第１閾値に対する周波数帯セットポイント内であるか否かを判定する（ステップ９０８）。振動周波数が周波数帯内である場合、エンジン制御装置に通知し、それによって、タービンが燃焼不安定性のポイントから更に離れて動作するよう、制御パラメータ値を変更できる（ステップ９１０）。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
振動が存在する場合、装置１０２は、振動の大きさが第２閾値レベルを上回るか否かを判定する（ステップ９１２）。振動の大きさが第２閾値を上回る場合、装置は、周波数が第２閾値に対する周波数帯セットポイント内であるか否かを判定する（ステップ９１４）。振動周波数が周波数帯内である場合、アラームを送り、それによって、燃焼システムをシャットダウンしたり、システムの定格出力を下げたりする等、適切な措置を取って燃焼システムに対する損傷を回避する（ステップ９１６）。連続燃焼システムによっては、大きさが閾値を超えるか、あるいは周波数が周波数帯内である場合に、通知および／またはアラームが送られる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本明細書に組み込まれその一部を成す添付図面は、本発明のいくつかの局面を示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図１】図１は、タービンシステムの一部における本発明の構成要素を説明する線図である。
【図２】図２（ａ）は、燃料ノズル本体へ一体化される、本発明の一実施の形態に係る電極構成要素の断面図である。図２（ｂ）は、燃料ノズル本体へ一体化される、本発明の電極構成要素の代替の実施の形態の断面図である。
【図３】図３は、燃焼不安定性のあるシステムにおける、図１の構成要素を説明する線図である。
【図４】図４は、圧力センサの出力およびイオン電流を示すグラフであり、イオン電流振動が燃焼チャンバ中の圧力振動に対応することを説明する。
【図５】図５は、イオン電流振動の主周波数が、燃焼チャンバ中の圧力振動におけるサージに追随することを説明する図である。
【図６】図６は、燃焼不安定性の開始状態を検出するためのステップを説明するフローチャートである。