(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンの運転中に、ガスタービンエンジンの内部表面の２次元温度マップを得ることで、ガスタービンエンジンの運転とメンテナンスを向上する光学監視システムを提供する。【解決手段】光学的監視システム３６は、ガスタービンエンジンへのビューポート４０と、第１軸端部と第２軸端部とを有する光学接続部３８とを含む。第１軸端部はビューポートに光学的に結合され、ビューポートから画像を受け取るように構成され、光学接続部は第１軸端部から第２軸端部までそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、第１軸端部から第２軸端部まで画像の各部分を伝送しやすくする。さらに、システムは光学接続部の第２軸端部と光学的に連通する検出器アレイ４２を含む。【選択図】図１
2015007425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンを光学的に監視するシステム（１０）であって、
前記ガスタービンエンジンの構成要素へのビューポート（４０）であって、前記構成要素の内部から画像を受け取るように構成されたビューポート（４０）と、
第１軸端部（９０）と第２軸端部（９２）とを有する光学接続部（３８）であって、前記第１軸端部（９０）が前記ビューポート（４０）に光学的に結合され、前記ビューポート（４０）から前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部（３８）が、前記第１軸端部（９０）から前記第２軸端部（９２）までそれぞれ延びる複数の中空通路（１１０）を有する基体（１０８）を備え、前記中空通路（１１０）がそれぞれ前記中空通路（１１０）の内部表面に配置される反射コーティング（１１２）を含むことで、前記第１軸端部（９０）から前記第２軸端部（９２）まで前記画像の各部分を伝送しやすくする、光学接続部（３８）と、
前記光学接続部（３８）の前記第２軸端部（９２）と光学的に連通する検出器アレイ（４２）であって、前記検出器アレイ（４２）が複数の検出素子（１１４）を備え、前記複数の検出素子（１１４）が前記複数の中空通路（１１０）から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイ（４２）が前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている、検出器アレイ（４２）と、
を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
前記検出素子（１１４）はそれぞれ、前記複数の中空通路（１１０）の少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）と略一直線に並べられ、前記検出素子（１１４）はそれぞれ、前記少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）から前記画像の少なくとも１つのそれぞれの部分を受け取るように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基体（１０８）は略硬質材料から形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記反射コーティング（１１２）が複数層の誘電体材料を備えることで、所望の波長範囲内の電磁放射を反射するように構成される誘電体鏡を形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の中空通路（１１０）の中空通路（１１０）は互いに略整列してコヒーレントな中空通路アレイを形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光学接続部（３８）の前記第１軸端部（９０）の第１面積（９４）が、前記光学接続部（３８）の前記第２軸端部（９２）の第２面積（９６）よりも小さい、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガスタービンエンジンの構成要素が燃焼器（１６）またはタービン（１８）を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記システム（１０）が、前記ガスタービンエンジンの運転中に前記ガスタービンエンジンを監視するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記検出器アレイ（４２）を有する赤外線カメラ（８８）を備え、前記検出器アレイ（４２）が短波赤外線画像、中波赤外線画像、またはそれらの組み合わせを検出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンを光学的に監視するシステム（１０）であって、
前記ガスタービンエンジンのケーシング内に配置される開口部（９８）を有するビューポート（４０）であって、前記開口部（９８）が前記ケーシングの内側から前記ケーシングの外側に延び、前記ガスタービンエンジンの運転中に前記ビューポート（４０）が前記ケーシングの内側から画像を受け取るように構成されている、ビューポート（４０）と、
前記ケーシングの外側に配置され、第１軸端部（９０）と第２軸端部（９２）とを有する光学接続部（３８）であって、前記第１軸端部（９０）が前記ビューポート（４０）に光学的に結合され、前記ビューポート（４０）から前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部（３８）が、前記第１軸端部（９０）から前記第２軸端部（９２）までそれぞれ延びる複数の中空通路（１１０）を有する基体（１０８）を備え、前記中空通路（１１０）がそれぞれ、前記中空通路（１１０）の内部表面に配置される反射コーティング（１１２）を含むことで、前記第１軸端部（９０）から前記第２軸端部（９２）に前記画像の各部分を伝送しやすくする、光学接続部（３８）と、
前記光学接続部（３８）の前記第２軸端部（９２）と光学的に連通する検出器アレイ（４２）であって、前記検出器アレイ（４２）が複数の検出素子（１１４）を備え、前記複数の検出素子（１１４）が前記複数の中空通路（１１０）から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイ（４２）が前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている、検出器アレイ（４２）と、
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記検出器アレイ（４２）に通信接続される制御装置（４４）を備え、前記制御装置（４４）が前記信号に基づき前記ケーシング内側の表面の２次元温度マップを生成するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記検出器アレイ（４２）を有する赤外線カメラ（８８）を備え、前記検出器アレイ（４２）が短波赤外線画像、中波赤外線画像、またはそれらの組み合わせを検出するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記検出素子（１１４）がそれぞれ、前記複数の中空通路（１１０）の少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）と略一直線に並べられ、前記検出素子（１１４）がそれぞれ、前記少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）から前記画像の少なくとも１つのそれぞれの部分を受け取るように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記反射コーティング（１１２）が複数層の誘電体材料を備えることで、所望の波長範囲内の電磁放射を反射するように構成される誘電体鏡を形成する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ケーシングが燃焼器ケーシング（８０）またはタービンケーシングを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
ガスタービンエンジンの光学監視システム（３６）を製造する方法であって、
光学接続部（３８）の第１軸端部（９０）を、前記ガスタービンエンジンの構成要素へのビューポート（４０）に光学的に結合し、前記ビューポート（４０）が前記構成要素の内部から画像を受け取るように構成され、前記光学接続部（３８）が前記ビューポート（４０）から前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部（３８）が、前記光学接続部（３８）の前記第１軸端部（９０）から第２軸端部（９２）までそれぞれ延びる複数の中空通路（１１０）を有する基体（１０８）を備え、前記中空通路（１１０）がそれぞれ、前記中空通路（１１０）の内部表面に配置される反射コーティング（１１２）を含むことで、前記第１軸端部（９０）から前記第２軸端部（９２）まで前記画像の各部分を伝送しやすくし、
前記光学接続部（３８）の前記第２軸端部（９２）を、複数の検出素子（１１４）を有する検出器アレイ（４２）に光学的に結合し、前記複数の検出素子（１１４）が前記複数の中空通路（１１０）から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイ（４２）が前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている、
方法。
【請求項１７】
前記複数の中空通路（１１０）の中空通路（１１０）が互いに略整列して、コヒーレントな中空通路アレイを形成する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基体（１０８）が略硬質材料から形成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記光学接続部（３８）の前記第２軸端部（９２）の前記検出器アレイ（４２）への光学的結合が、前記検出素子（１１４）をそれぞれ前記複数の中空通路（１１０）の少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）と略一直線に並べることで、前記検出素子（１１４）がそれぞれ、前記少なくとも１つのそれぞれの中空通路（１１０）から前記画像の少なくとも１つのそれぞれの部分を受け取るようにすることを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記光学監視システム（３６）が、前記ガスタービンエンジンの運転中に前記ガスタービンエンジンを監視するように構成されている、請求項１６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エンジンの光学監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンには、タービンおよび／または燃焼器内の様々な構成要素を監視しやすくするように構成されたビューポートを有するタービンおよび／または燃焼器を含むものがある。例えば、高温測定システムはビューポートを介して放射信号を受信し、ガスタービンエンジンの高温ガス経路内の特定の構成要素の温度を測定する。高温測定システムは複数のセンサーを含むことができ、各センサーは対応するビューポートに光学的に結合され、タービン構成要素および／または燃焼器構成要素が発する放射の強度を測定するように構成される。例えば、特定のセンサー（例えば、光学センサー）は、監視される各構成要素の照準線点温度測定値または平均温度測定値を与えるように構成される。
【０００３】
２次元検出器アレイを有する赤外線カメラを用いれば、監視される各構成要素の性能に関する付加的な情報、例えば該構成要素内部の熱応力などを得ることができる。しかしながら、ガスタービンエンジンが発生する熱や振動のため、赤外線カメラをビューポートに近接して配置するのは望ましくない場合がある。例えば、赤外線カメラをビューポートに近接して配置する場合、赤外線カメラの温度を望ましい範囲内に維持するために冷却システムを使用することがある。残念ながら、冷却システムを用いると、ガスタービンエンジンの監視に関する費用と複雑さがかなり増してしまうことがある。さらに、光ファイバーケーブルを使用して画像をビューポートから遠く離れた赤外線カメラまで伝送すると、一般的な光ファイバーケーブルはかなりの損失を伴うため望ましくない場合がある。例えば、光ファイバーケーブルは、赤外線カメラが検出できる波長範囲内の放射を吸収する材料から形成されることがある。したがって、タービン内および／または燃焼器内の構成要素が発する電磁放射が、十分な強度と無視できるほどの干渉で検出器アレイに到達せず検出されないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２５３９４５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、ガスタービンエンジンを光学的に監視するシステムは、ガスタービンエンジンの構成要素へのビューポートを含み、前記ビューポートは前記構成要素の内部から画像を受け取るように構成されている。前記システムはまた、第１軸端部と第２軸端部とを有する光学接続部を含む。前記第１軸端部は前記ビューポートに光学的に結合され、前記ビューポートから前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部は、前記第１軸端部から前記第２軸端部までそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含み、前記中空通路はそれぞれ前記中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、前記第１軸端部から前記第２軸端部まで前記画像の各部分を伝送しやすくする。さらに、前記システムは前記光学接続部の前記第２軸端部と光学的に連通する検出器アレイを含む。前記検出器アレイは複数の検出素子を含み、前記複数の検出素子は前記中空通路から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイは前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている。
【０００６】
他の実施形態において、ガスタービンエンジンを光学的に監視するシステムは、前記ガスタービンエンジンのケーシング内に配置される開口部を有するビューポートを含む。前記開口部は前記ケーシングの内側から前記ケーシングの外側に延び、前記ガスタービンエンジンの運転中に前記ビューポートは前記ケーシングの内側から画像を受け取るように構成されている。前記システムはまた、前記ケーシングの外側に配置され、第１軸端部と第２軸端部とを有する光学接続部を含む。前記第１軸端部は前記ビューポートに光学的に結合され、前記ビューポートから前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部は、前記第１軸端部から前記第２軸端部までそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含み、前記中空通路はそれぞれ、前記中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、前記第１軸端部から前記第２軸端部へ前記画像の各部分を伝送しやすくする。さらに、前記システムは、前記光学接続部の前記第２軸端部と光学的に連通する検出器アレイを含む。前記検出器アレイは複数の検出素子を含み、前記検出素子は前記中空通路から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイは前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている。
【０００７】
さらなる実施形態において、ガスタービンエンジンの光学監視システムを製造する方法は、光学接続部の第１軸端部を、前記ガスタービンエンジンの構成要素へのビューポートに光学的に結合することを含む。前記ビューポートは前記構成要素の内部から画像を受け取るように構成され、前記光学接続部は前記ビューポートから前記画像を受け取るように構成され、前記光学接続部は、前記光学接続部の前記第１軸端部から第２軸端部までそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含み、前記中空通路はそれぞれ、前記中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、前記第１軸端部から前記第２軸端部まで前記画像の各部分を伝送しやすくする。前記方法はまた、前記光学接続部の前記第２軸端部を、複数の検出素子を有する検出器アレイに光学的に結合することを含む。前記検出素子は前記中空通路から前記画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、前記検出器アレイは前記画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている。
【０００８】
図面全体において同一の符号は同一の部品を示す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、より理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ガスタービンシステムの一実施形態のブロック図であり、ビューポートから検出器アレイに画像を伝達するように構成された光学接続部を有する光学監視システムを含む。
【図２】タービン部の一実施形態の断面図であり、光学監視システムによって監視することができる種々のタービン構成要素を含む。
【図３】燃焼器の一実施形態の断面図であり、光学監視システムによって監視することができる種々の燃焼器構成要素を含む。
【図４】ビューポートから検出器アレイに画像を伝達するように構成された光学接続部を備える光学監視システムの一実施形態の概略図である。
【図５】図４の光学接続部の線５−５における部分断面斜視図である。
【図６】ガスタービンエンジンの光学監視システムを製造する方法の一実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１つ以上の特定の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施態様の全ての特徴を本明細書において説明しないものとする。工学プロジェクトや設計プロジェクトと同様に、かかる実際の実施態様の開発中に、実施態様毎に特有的な多数の決定を行うことで、例えばシステム関連やビジネス関連の制約に適合するなど、開発者の特定の目標を達成しなければならず、この目標は実施態様によって異なり得ることを理解されたい。さらに、かかる開発は複雑で時間がかかり得るが、それでも、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては通常の設計、組み立て、および製造業務であることを理解されたい。
【００１１】
本明細書に開示される種々の実施形態の構成要素を示す際、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、該構成要素が１つ以上あることを意味するものである。用語「備える」、「含む」、「有する」は包括的なものであり、列挙された構成要素以外にさらに構成要素があり得ることを示すものである。
【００１２】
本明細書に開示した実施形態は、ガスタービンエンジンの運転中に、ガスタービンエンジンの内部表面の２次元温度マップを得ることで、ガスタービンエンジンの運転とメンテナンスを向上することができる。一部の実施形態において、光学監視システムが、ガスタービンエンジンの構成要素（例えば、燃焼器、タービンなど）へのビューポートを含み、ビューポートは構成要素の内部から画像を受け取るように構成されている。光学監視システムはまた、第１軸端部と第２軸端部とを有する光学接続部を含む。第１軸端部はビューポートに光学的に結合され、ビューポートから画像を受け取るように構成される。光学接続部は、第１軸端部から第２軸端部までそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含み、中空通路はそれぞれ中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、第１軸端部から第２軸端部まで画像の各部分を伝送しやすくする。さらに、光学監視システムは光学接続部の第２軸端部と光学的に連通する検出器アレイを含む。検出器アレイは複数の検出素子を含み、検出素子は中空通路から画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、検出器アレイは画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成されている。画像の各部分に対応付けられる電磁放射が各中空通路を通るので、光学接続部による吸収による損失を大幅に低減することができる。したがって、検出器アレイは２次元強度マップを検出するのに十分な放射エネルギーを受け取ることができ、それによりガスタービンエンジン内の監視される表面の２次元温度マップを生成しやすくする。
【００１３】
次に図面を見ると、図１はガスタービンシステム１０の一実施形態のブロック図であり、ビューポートから検出器アレイに画像を伝達するように構成された光学接続部を有する光学監視システムを含む。ガスタービンシステム１０は燃料噴射器１２と、燃料供給１４と、燃焼器１６とを含む。図に示すように、燃料供給１４は液体燃料および／または天然ガスなどのガス燃料を、燃料噴射器１２から燃焼器１６内へと、ガスタービンシステム１０に送る。後述するように、燃料噴射器１２は燃料を噴射して圧縮空気と混合させるように構成される。燃焼器１６は燃料と空気の混合気に点火して燃焼させ、高温の加圧排ガスをタービン１８に送る。タービン１８は固定羽根または固定翼を有する１つ以上の固定子と、固定子に対し回転する翼を有する１つ以上の回転子とを含むことは明らかであろう。排ガスはタービン動翼を通過することで、タービン回転子を回転させる。タービン回転子と軸１９とが結合していることにより軸１９が回転し、図に示すように、軸１９はガスタービンシステム１０全体のいくつかの構成要素にも結合されている。最後に、燃焼過程の排ガスは排気口２０を通ってガスタービンシステム１０から排出する。
【００１４】
圧縮機２２は回転子に固定的に取り付けられる翼を含み、回転子は軸１９によって回転させられる。空気が回転する翼を通過すると空気圧は上昇し、それにより燃焼器１６に十分な空気を供給して適切に燃焼させる。圧縮機２２は吸気口２４から空気をガスタービンシステム１０に吸気する。さらに、軸１９は負荷２６に結合してもよく、負荷２６は軸１９の回転により動力を供給される。負荷２６は、ガスタービンシステム１０の回転出力の動力を利用できる適切な装置、例えば発電設備や外部の機械的負荷などでもよいことは明らかであろう。例えば、負荷２６は発電機や飛行機のプロペラなどでもよい。吸気口２４は、冷気吸気口などの適切な機構を介してガスタービンシステム１０に空気３０を吸い込む。空気３０はその後圧縮機２２の翼を通過し、圧縮機２２は圧縮空気３２を燃焼器１６に供給する。具体的には、燃料噴射器１２が、圧縮空気３２と燃料１４を燃料と空気の混合気３４として燃焼器１６に噴射してもよい。代わりに、圧縮空気３２と燃料１４を直接燃焼器１６に噴射して混合燃焼してもよい。
【００１５】
図に示すように、ガスタービンシステム１０は、タービン１８に光学的に結合された光学監視システム３６を含む。図示した実施形態において、光学監視システム３６は、タービン１８へのビューポート４０と検出器アレイ４２との間に延びる光学接続部３８を含む。以下に詳細に説明するように、光学接続部３８は複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は反射コーティングが中空通路の内表面に配置されている。反射コーティングが施された各中空通路により、ビューポート４０から検出器アレイ４２まで画像の各部分を伝送しやすくする。画像の各部分に対応付けられる電磁放射がそれぞれの中空通路を通るので、光学接続部による吸収による損失を大幅に低減することができる。したがって、検出器アレイ４２は画像の２次元強度マップを検出するのに十分な放射エネルギーを受け取ることができる。次に、検出器アレイ４２は２次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。図示した実施形態において、検出器アレイ４２は制御装置４４に通信接続され、制御装置４４は信号を受信して、該信号に基づいて監視された各タービン構成要素の２次元温度マップを計算するように構成される。各構成要素の照準線点温度または平均温度を測定するだけの構成と比べて、光学監視システム３６は２次元温度マップを生成するので、監視された各タービン構成要素の温度勾配を測定することで、構成要素応力に関する付加的な情報を得ることができる。
【００１６】
一部の実施形態において、制御装置４４は検出器アレイ４２からのデータを処理するように構成された電気回路を有する電子制御装置である。例えば、制御装置４４は処理装置と、記憶装置と、メモリ素子とを含むことができる。処理装置を使用して画像処理ソフトウェアなどのソフトウェアなどを実行することができる。さらに、処理装置は、例えば１つ以上の「汎用」マイクロプロセッサ、１つ以上の「専用」マイクロプロセッサ、および／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣＳ）や、それらの組み合わせなど、１つ以上のマイクロプロセッサを含むことができる。例えば、処理装置は１つ以上の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサを含むことができる。
【００１７】
記憶装置（例えば不揮発性記憶装置）は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）や、フラッシュメモリや、ハードディスクドライブ、または他の適切な光学記憶媒体や、磁気記憶媒体や、ソリッドステート記憶媒体、またはそれらの組み合わせを含むことができる。記憶装置はデータ（例えば、画像データなど）や、指示（例えば、画像を処理するソフトウェアやファームウェアなど）や、他の適切なデータを記憶することができる。メモリ素子はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリおよび／またはＲＯＭなどの不揮発性メモリを含むことができる。メモリ素子は様々な情報を記憶することができ、様々な目的に使用することができる。例えば、メモリ素子は、画像処理ソフトウェアに関する指示など、処理装置が実行する処理装置実行可能な指示（例えば、ファームウェアまたはソフトウェア）を記憶することができる。
【００１８】
一部の実施形態において、制御装置４４は、例えば、リモートサーバやクラウドベース・コンピュータ・ネットワークと（例えば、有線信号または無線信号により）通信するように構成された（例えば、ネットワークインターフェイス、無線通信モジュールなど）通信装置を含むことができる。かかる実施形態において、制御装置４４は監視された各タービン構成要素の２次元温度マップを示す信号を出力することができる。リモートサーバまたはネットワークは該信号を記憶および／または処理して、短期および／または長期にわたりタービン構成要素の健全性を監視しやすくすることができる。例えば、リモートサーバまたはネットワークは、ある構成要素の第１の２次元温度マップを、該構成要素の以前の２次元温度マップと比較することで、温度および／または温度勾配の変化を確認することができる。
【００１９】
図示した実施形態において、ガスタービンシステム１０は、燃焼器１６に光学的に結合される第２光学監視システム３６を含む。上記のタービン光学監視システムと同様に、燃焼器光学監視システムは、燃焼器１６へのビューポート４０と検出器アレイ４２との間に延びる光学接続部３８を含む。さらに、光学接続部３８は複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は反射コーティングが中空通路の内表面に配置されている。反射コーティングが施された各中空通路により、画像の各部分をビューポート４０から検出器アレイ４２に伝送しやすくする。図示した実施形態では燃焼器１６とタービン１８を監視するのに別個の光学監視システム３６を使用しているが、別の実施形態において、複数の検出器アレイを備える単一の光学監視システムを使用して、燃焼器１６とタービン１８を監視してもよいことを理解されたい。かかる実施形態において、１つ以上の光学接続部がタービン１８と燃焼器１６からそれぞれの検出器アレイまで延びていてもよい。さらなる実施形態において、１つ以上の光学監視システムを使用して、圧縮機２２、吸気口２４、燃料噴射器１２、および／または排気口２０を監視してもよい。
【００２０】
図２はタービン部の断面図であり、光学監視システム３６によって監視することができる種々のタービン構成要素を含む。図に示すように、燃焼器１６からの排ガス４６が軸方向４８および／または周方向５０にタービン１８に流れる。図示したタービン１８は少なくとも２つの段を含み、最初の２つの段を図２に示す。他のタービン形状ではそれよりも多いまたは少ないタービン段を含むことがある。例えば、タービンは１、２、３、４、５、６、またはそれ以上のタービン段を含むことがある。第１タービン段は、タービン１８の周方向５０にほぼ等間隔に配置される第１段羽根５２と第１段翼５４とを含む。第１段羽根５２はタービン１８に固定的に取り付けられ、燃焼ガスを第１段翼５４に向けるように構成される。第１段翼５４は、第１段翼５４を通過する排ガス４６によって回転させられる回転子５６に取り付けられる。次に、回転子５６は軸１９に結合され、軸１９は圧縮機２２と負荷２６とを駆動する。排ガス４６はその後第２段羽根５８と第２段翼６０を通過する。第２段翼６０もまた回転子５６に結合される。排ガス４６が各段を通過するときに、ガスのエネルギーが回転子５６の回転エネルギーに変換される。各タービン段を通過した後、排ガス４６は軸方向４８にタービン１８から出る。
【００２１】
図示した実施形態において、各第１段羽根５２は半径方向６４に端壁６２から外側に延びる。端壁６２は、高温の排ガス４６が回転子５６に入るのを防ぐように構成される。同様の端壁が第２段羽根５８に隣接して存在してもよく、これに続く下流羽根が存在する場合はそれらに隣接して存在してもよい。同様に、各第１段翼５４は半径方向６４にプラットフォーム６６から外側に延びる。プラットフォーム６６は、第１段翼５４を回転子５６に結合するシャンク６８の一部であることは明らかであろう。シャンク６８はまた、高温の排ガス４６が回転子５６に入るのを防ぐように構成されるシール、またはエンジェルウィング７０を含む。同様のプラットフォームとエンジェルウィングが第２段翼６０に隣接して存在してもよく、それに続く下流翼がある場合はそれらに隣接して存在してもよい。さらに、側板７２を第１段翼５４の半径方向外側に配置する。側板７２は第１段翼５４を迂回する排ガス４６の量を減少させるように構成される。迂回するガスのエネルギーは第１段翼５４によって捕えられず回転エネルギーに変換されないので、ガス迂回は望ましくない。光学監視システム３６について、ガスタービンシステム１０のタービン１８内の構成要素を監視することに関して以下に説明するが、光学監視システム３６を使用して、蒸気や他の作動流体がタービン翼を通過することで動力や推力を供給するタービンなど、他の回転および／または往復機械内の構成要素を監視してもよいことを理解されたい。
【００２２】
タービン１８内の種々の構成要素（例えば、羽根５２および羽根５８、翼５４および翼６０、端壁６２、プラットフォーム６６、エンジェルウィング７０、側板７２など）が、燃焼器１６からの高温の排ガス４６にさらされることは明らかであろう。したがって、タービン１８の運転中に特定の構成要素の温度を測定して、温度が望ましい範囲内にとどまっていることを確認し、かつ／または、該構成要素内の熱応力を監視するのが望ましい場合がある。例えば、光学監視システム３６は第１段翼５４の２次元温度マップを求めるように構成してもよい。２次元温度マップを使用して各第１段翼５４の温度勾配を求めることで、該第１段翼５４内の熱応力を計算しやすくできることは明らかであろう。
【００２３】
図示した実施形態において、光学接続部３８はビューポート４０を検出器アレイ４２に光学的に結合する。図に示すように、光学接続部３８は第１段翼５４の周側の画像を検出器アレイ４２に伝達するように構成される。ビューポート４０は軸方向４８、周方向５０、および／または半径方向６４に角度をつけて、ビューポート４０を第１段翼５４の所望の領域に向けるようにしてもよい。さらに、ビューポート４０を第１段翼５４の上流に配置して、第１段翼５４の上流部分を監視しやすくしてもよいし、第１段翼５４の下流に配置して、第１段翼５４の下流部分を監視しやすくしてもよい。別の実施形態において、さらなるビューポート４０および光学接続部３８を使用して、第１段翼５４の画像をさらに得るようにしてもよい。例えば、一部の実施形態では１、２、３、４、５、６、７、８、またはそれ以上のビューポート４０と、それに対応する数の光学接続部３８を使用して、第１段翼５４の画像をそれぞれの検出器アレイに伝達するようにしてもよい。使用するビューポート４０と光学接続部３８が多ければ多いほど、監視できる第１段翼５４の領域が多くなることは明らかであろう。
【００２４】
以下に詳細に説明するように、光学接続部３８は、光学接続部３８の長さ方向にそれぞれ延びる複数の中空通路を有する基体を含む。各中空通路は、中空通路の内表面に配置された反射コーティングを含むことで、画像の各部分をビューポート４０から検出器アレイ４２に伝送しやすくする。一部の実施形態において、検出器アレイは複数の検出素子を含み、各検出素子は光学接続部３８の少なくとも１つのそれぞれの中空通路に略一直線に並べられる。各検出素子は少なくとも１つのそれぞれの中空通路から画像の少なくとも１つのそれぞれの部分を受け取ることにより、検出器アレイ４２が該画像の２次元強度マップを示す信号を出力できるように構成される。光学接続部３８は図に示すようにほぼまっすぐでもよいし、光学接続部３８は、光学接続部３８とタービンの外側に位置する他の構成要素との間に間隙を形成する屈曲部を含んでもよい。
【００２５】
図示した実施形態において、ビューポート４０は第１段翼５４に向けられているが、別の実施形態において、ビューポート４０は他のタービン構成要素に向けてもよいことを理解されたい。例えば、１つ以上のビューポート４０を第１段羽根５２、第２段羽根５８、第２段翼６０、端壁６２、プラットフォーム６６、エンジェルウィング７０、側板７２、またはタービン１８内の他の構成要素に向けてもよい。さらなる実施形態では、タービン１８内の複数の構成要素に向けられたビューポート４０を含んでもよい。第１段翼５４と同様に、光学監視システム３６は、ビューポート４０の視野内にある各構成要素の２次元温度マップを求めることができる。このように、種々のタービン構成要素内の熱応力を測定することによって、ガスタービンシステム１０の動作パラメータを調節したり、かつ／または、メンテナンスの間隔を決めたりするのに用いることができるデータを操作者に提供することができる。
【００２６】
前述のように、検出器アレイ４２は光学接続部３８から画像を受け取り、所望の波長範囲内にある放射エネルギーの強度マップを示す信号を出力するように構成される。検出器アレイ４２はある期間にわたって複数の画像を取り込むように構成してもよい。上記の第１段翼５４などの特定のタービン構成要素はタービン１８の周方向５０に沿って高速で回転し得ることは明らかであろう。したがって、かかる構成要素の画像を取り込むために、検出器アレイ４２は、各構成要素の略静止画像を制御装置４４に提供するのに十分な周波数で動作するように構成してもよい。例えば、一部の実施形態において、検出器アレイ４２は、約１００、１０００、１０，０００、２０，０００、４０，０００、６０，０００、８０，０００、または１００，０００Ｈｚよりも大きい周波数以上で各画像の強度マップを示す信号を出力するように構成してもよい。さらなる実施形態において、検出器アレイ４２は、約２５、２０、１５、１０、５、３、２、１、０．５マイクロ秒よりも短い積分時間以下で各画像の強度マップを示す信号を出力するように構成してもよい。このように、２次元温度マップを各回転タービン構成要素に関して生成することができる。
【００２７】
図３は燃焼器１６の一実施形態の断面図であり、光学監視システム３６によって監視することができる種々の燃焼器構成要素を含む。図に示すように、燃焼器１６は、燃焼器１６の基部のエンドカバー７４に取り付けられる燃料ノズル１２を含む。一部の実施形態において、燃焼器１６は５つか６つの燃料ノズル１２を含むことができる。燃焼器１６の他の実施形態において、単一の大きい燃料ノズル１２を含んでもよい。燃料ノズル１２の表面と形状は、燃料と空気の混合気が燃焼器１６を通って下流に流れるときに空気と燃料がさらによく混合するように特に構成される。このように混合がよくなると燃焼器効率が高まることにより、タービンエンジンにおいて動力をより多く生み出すことができる。燃料と空気の混合気は燃料ノズル１２から下流方向７６に、燃焼器ケーシング８０内の燃焼帯７８へ排出される。燃焼帯７８は燃料ノズル１２の下流に配置され、高温の燃焼ガスから燃料ノズル１２への熱伝達を低減する。図示した実施形態において、燃焼帯７８は燃焼器ケーシング８０内で、燃料ノズル１２の下流で、燃焼器１６のトランジションピース８２の上流に配置される。トランジションピース８２は加圧排ガスをタービン１８の方へ向け、排ガスの速度を上昇させるように構成される収束部を含むことで、より大きい力を発生してタービン１８を回転させる。図示した実施形態において、燃焼器１６は燃焼器ケーシング８０内部に配置されるライナ８４を含むことで、燃焼帯７８を囲む燃焼器ケーシング８０を冷却する冷却空気流の中空環状通路を設ける。ライナ８４により、燃料ノズル１２からタービン１８への流れをよくするのに適した形状を作ることができる。
【００２８】
図示した実施形態において、光学監視システム３６は燃焼器１６へのビューポート４０に対する光学接続部３８を含む。以下に詳細に説明するように、ビューポート４０は燃焼器ケーシング８０内に配置され、ケーシングの内側からケーシングの外側まで延びる開口部を含む。さらに、ビューポート４０は燃焼器１６内の対象領域に向けられている。例えば、図示した実施形態において、ビューポート４０は燃焼器１６の炎８６と排ガスとは反対側においてライナ８４に向けられている。以下に詳細に説明するように、光学監視システム３６はさらなるビューポート４０を含むことで、トランジションピース８２の内部表面など、燃焼器の他の内部表面および／または構成要素を監視しやすくしてもよい。
【００２９】
図示した実施形態において、光学監視システム３６は燃焼器ケーシング８０の外側に配置され、ビューポート４０に光学的に結合された光学接続部３８を含む。光学接続部３８は燃焼器１６の内部の画像を検出器アレイ４２に伝達するように構成されている。以下に詳細に説明するように、光学接続部３８は複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は中空通路の内表面に反射コーティングが配置されている。反射コーティングが施された各中空通路により、ビューポート４０から検出器アレイ４２へ画像の各部分を伝送しやすくする。画像の各部分に対応付けられる電磁放射が各中空通路を通るので、光学接続部による吸収による損失を大幅に低減することができる。したがって、検出器アレイは画像の２次元強度マップを検出するのに十分な放射エネルギーを受け取ることができ、それにより燃焼器１６内の監視される表面の２次元温度マップを生成しやすくする。
【００３０】
一部の実施形態において、該基体は略硬質材料から形成される。したがって、光学接続部３８の曲げ剛性および／または曲げこわさは可撓光ケーブルよりもはるかに高くなり得る。その結果、ガスタービンエンジンの運転中、光学接続部３８は元の形状を実質的に維持できる。別の実施形態において、該基体は略可撓性材料から形成することで、ガスタービンエンジンの設置前および／または運転中に光学接続部３８を所望の形状に曲げることができるようにしてもよい。
【００３１】
図示した実施形態において、光学接続部は予め形成された屈曲部８７を有する略硬質の基体を含む。予め形成された屈曲部８７は、基体を加熱して基体を所望の角度に曲げることで形成してもよい。例えば、基体の所望の領域に熱を加えることにより、略硬質の基体が加えられる力（例えば、曲げ荷重）に応じて曲がるようにしてもよい。基体が冷えると、所望の屈曲部を有する略硬質の基体が形成される。さらなる屈曲部（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、またはそれ以上）を曲げ工程を繰り返すことによって形成してもよいことは明らかであろう。光学接続部の形状は、光学接続部と燃焼器１６の外側に配置される特定の構成要素との間の間隙を維持するように特に選択することができる。例えば、屈曲部８７の角度は、燃焼器ケーシング８０の外側に配置される構成要素と光学接続部３８との間の所望の間隙を維持するように特に選択される。
【００３２】
図示した実施形態において、光学監視システム３６は検出器アレイ４２を有する赤外線カメラ８８を含む。タービン光学監視システムの検出器アレイ４２は、赤外線カメラの１構成要素であってもよい。一部の実施形態において、検出器アレイ４２は短波赤外線画像（例えば、約０．９ミクロンから約１．７ミクロンの波長範囲を有する）および／または中波赤外線画像（例えば、約３ミクロンから約５ミクロンの波長範囲を有する）を検出するように構成される。例えば、短波赤外線画像を検出するように構成された検出器アレイを用いて、タービン１８内の構成要素を監視してもよく、中波赤外線画像を検出するように構成された検出器アレイを使用して、燃焼器１６内の構成要素を監視するようにしてもよい。検出器アレイ４２は検出した画像の２次元強度マップを示す信号を制御装置４４に出力するように構成される。次に、制御装置４４は該信号に基づいて燃焼器の内部表面の２次元温度マップを生成するように構成される。内部燃焼器表面の照準線点温度または平均温度を測定するだけの高温測定システムと比べて、光学監視システム３６は２次元温度マップを生成するので、燃焼器の監視される表面の温度勾配を測定することができる。燃焼器表面の温度勾配を分析することで、表面応力に関する付加的な情報を得ることができ、それによりメンテナンス間隔を決定しやすくする。
【００３３】
図示した実施形態では燃焼器１６に単一のビューポート４０を含むが、別の実施形態ではさらなるビューポートを含むことができることを理解されたい。例えば、一部の実施形態において、燃焼器１６は２、４、６、８、１０、１２、またはそれ以上のビューポート４０を含むことができる。ビューポート４０は方向７６において燃焼器１６の長さに沿って分布させてもよいし、かつ／または、方向８９において燃焼器１６の周囲に分布させてもよい。各ビューポート４０は燃焼器１６内の対象領域に向けることができる。例えば、燃料ノズル１２に近接して配置されたビューポート４０は、炎８６に近接した燃焼帯７８内の表面（例えば、ライナ８４など）に向けることができ、さらに下流に配置されたビューポート４０は燃焼器ライナ８４および／またはトランジションピース８２に向けることができる。このように、燃焼器１６の様々な領域を光学監視システム３６によって監視することができる。さらに、ビューポート４０を方向８９において燃焼器１６の周囲に配置することによって、光学監視システム３６は燃焼器ライナ８４および／またはトランジションピース８２の様々な部分を監視することができる。さらに、光学監視システム３６は図示した実施形態において単一の燃焼器を監視するように構成されているが、別の実施形態において、光学監視システム３６は複数の燃焼器を監視するように構成してもよいことを理解されたい。
【００３４】
図４はビューポート４０から検出器アレイ４２に画像を伝達するように構成された光学接続部３８を有する光学監視システム３６の一実施形態の概略図である。図示した実施形態において、光学接続部３８はビューポート４０に光学的に結合され、ビューポート４０からの画像を受け取るように構成された第１軸端部９０を含む。また、光学接続部３８は検出器アレイ４２と光学的に連通する第２軸端部９２を含む。以下に詳細に説明するように、光学接続部３８は複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は第１軸端部９０から第２軸端部９２に延びる。各中空通路は、中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、第１軸端部から第２軸端部まで画像の各部分を伝送しやすくする。
【００３５】
図示した実施形態において、光学接続部３８の第１軸端部９０の第１面積９４は、光学接続部３８の第２軸端部９２の第２面積９６よりも小さい。第１軸端部９０の第１面積９４が小さいことにより、第１軸端部９０をビューポート４０に結合しやすくすることができ、第２軸端部９２の第２面積９６が大きいことにより、第２軸端部９２を検出器アレイ４２に結合しやすくすることができる。例えば、第２面積９６は、中空通路を検出器アレイ４２の検出素子に対して位置合わせしやすくするようにして、検出素子が画像を監視できるように特に選択してもよい。図示した実施形態において、第１軸端部９０の第１面積９４は第２軸端部９２の第２面積９６よりも小さいが、別の実施形態において、第１軸端部９０の第１面積９４は第２軸端部９２の第２面積９６以上であってもよいことを理解されたい。
【００３６】
図示した実施形態において、ビューポート４０は燃焼器ケーシング８０内に配置される開口部９８を含む。図に示すように、開口部９８は燃焼器ケーシング８０の内側１００から燃焼器ケーシング８０の外側１０２まで延びる。図示した実施形態において、窓１０３が開口部９８内に配置される。窓１０３は耐熱透明材料から形成され、主なものは石英ガラスや合成サファイアなどである。窓材料は監視される波長（例えば、短波赤外線、中波赤外線など）を実質的に通すように特に選択してもよいことは明らかであろう。別の実施形態において、窓１０３を除いてもよく、光学接続部３８に光学的に結合される光学チューブを開口部９８に挿入してもよい。光学チューブは燃焼器内からの画像を光学接続部３８に集めるように構成された１つ以上のレンズを含んでいてもよい。図示された開口部は燃焼器ケーシング８０内に配置されているが、別の実施形態において、開口部をタービンケーシング内や、ガスタービンシステム１０の他の構成要素のケーシング内に配置してもよいことを理解されたい。
【００３７】
図に示すように、光学接続部３８は燃焼器ケーシング８０外側の領域１０４内、すなわち開口部９８の外側１０２の外側に配置されている。したがって、光学接続部３８は燃焼器ケーシング８０内の炎や高温排ガスから実質的に隔離されており、それによりガスタービンエンジンの運転中に光学監視システム３６は燃焼器１６を監視できる。図示した実施形態において、レンズアセンブリ１０６が光学接続部３８に結合され、燃焼器構成要素によっておよび／または炎／排ガスによって放出される放射を光学接続部３８に集束するように構成されている。レンズアセンブリ１０６は燃焼器構成要素の少なくとも一部や、燃焼器１６の他の所望の表面を含む視野を設定するように構成される１つのレンズまたは一連のレンズを含んでもよいことは明らかであろう。適切なレンズアセンブリ１０６を選択することで、所望の視野を設定することができ、それにより光学監視システム３６は燃焼器構成要素の２次元画像を取り込むことができる。
【００３８】
前述のように、光学接続部３８は燃焼器ケーシング８０の外側に配置され、複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は中空通路の内表面に反射コーティングが配置されている。中空通路はビューポート４０から検出器アレイ４２に画像のそれぞれの部分を伝達するように構成され、検出器アレイ４２は、図に示すように、同じく燃焼器ケーシング８０の外側に配置される。例えば、ガスタービンエンジンの運転中、ビューポート４０はケーシングの内側から画像（例えば、燃焼器構成要素の画像、タービン構成要素の画像など）を受け取る。光学接続部３８は画像をビューポート４０から検出器アレイ４２に伝達することで、検出器アレイ４２はケーシング内の構成要素を監視することができる。光学接続部３８により検出器アレイ４２を燃焼器から離して配置することができるので、燃焼器に近接して配置される検出器アレイの温度を下げるのに使用することがある冷却アセンブリを不要にできる。その結果、ガスタービンエンジンの監視に伴う費用を大幅に削減することができる。
【００３９】
図５は図４の光学接続部３８の線５−５における部分断面斜視図である。図示した実施形態において、光学接続部３８は複数の中空通路１１０を有する基体１０８を含み、各中空通路１１０は光学接続部の第１軸端部から光学接続部の第２軸端部まで延びる。一部の実施形態において、中空通路１１０はエッチング工程により形成され、基体の一部を化学的に取り除くことで中空通路を形成する。各中空通路１１０の幅（例えば、直径）は、所望の波長範囲内にある電磁放射を通りやすくするように特に選択してもよい。例えば、各中空通路１１０の幅は所望の波長範囲内の最大波長よりも大きくすることができる。例えば、検出器アレイ４２が約２ミクロンから約５ミクロンの波長範囲内にある電磁放射を監視するように構成される場合、各中空通路１１０の幅は５ミクロンよりも大きくすることができる。さらに、各中空通路１１０の断面形状は、基体の形状および／または中空通路を形成するのに使用する製造技術に基づいて選択してもよい。例えば、一部の実施形態において、各中空通路１１０は主なものとして、図に示すように略円形の断面や、略楕円形の断面や、略多角形の断面などの形状を有することができる。
【００４０】
図に示すように、各中空通路１１０は中空通路の内表面に配置される反射コーティング１１２を含むことで、第１軸端部から第２軸端部まで画像の各部分を伝送しやすくする。一部の実施形態において、反射コーティング１１２は蒸着などの化学析出法により各中空通路１１０に施される。反射コーティング１１２は所望の波長範囲内にある電磁放射を反射するように特に選択してもよい。例えば、一部の実施形態において、反射コーティング１１２は複数層の誘電材料（例えば、硫化カドミウム、硫化鉛など）を含むことで、短波赤外線および／または中波赤外線放射を反射するように構成される誘電体鏡を形成してもよい。さらなる実施形態において、反射コーティング１１２は、主なものとして銀、ヨウ化銀、金、またはアルミニウムなどの金属から形成した１つ以上の金属層を含んでもよい。また、反射コーティング１１２は金属層と誘電体層の組み合わせを含んでもよい。
【００４１】
図示した実施形態において、検出器アレイ４２は複数の検出素子１１４を含む。各検出素子１１４は光学接続部３８の各中空通路１１０と略一直線に並べられ、各検出素子１１４は各中空通路１１０から画像の各部分を受け取るように構成される。図示した実施形態において、中空通路１１０は互いに略整列して、コヒーレントな中空通路アレイを形成する。コヒーレントな中空通路アレイにより、光学接続部の第１軸端部によって受け取られる第１画像が、光学接続部の第２軸端部によって投影される第２画像にほぼ正確にマッピングされる。したがって、検出器アレイ４２は所望の波長範囲内にある放射エネルギーのほぼ正確な強度マップを受け取ることができる。
【００４２】
一部の実施形態において、基体１０８は約５，０００以上、約１００，０００以上、約５００，０００以上、約１，０００，０００以上、約２，０００，０００以上、約５，０００，０００以上、またはそれ以上の中空通路１１０を含むことができる。例として、基体１０８は約５，０００から約５，０００，０００の中空通路、約１０，０００から約１，０００，０００の中空通路、または約５０，０００から約２００，０００の中空通路を含むことができる。一部の実施形態において、中空通路１１０の数は、検出器アレイ４２内の検出素子１１４の数にほぼ対応するように選択してもよい。例えば、各中空通路１１０は、ビューポート４０から検出器アレイ４２の対応する検出素子１１４に画像の各部分を伝送しやすくできる。したがって、基体１０８内の中空通路１１０の数を増やすと、検出される強度マップの解像度をその分だけ高めることができる。さらなる実施形態において、複数の中空通路を１つの検出素子と一直線に並べてもよい。かかる実施形態において、中空通路の数は、検出素子の数に、１検出素子当たりの所望の中空通路の数を掛けた数にほぼ相当するように選択することができる。例えば、一部の実施形態において、１、２、４、６、８、１０、またはそれ以上の中空通路が、検出器アレイの各検出素子に画像のそれぞれの部分を伝達してもよい。さらなる実施形態において、各中空通路は画像の各部分を、検出器アレイの複数の検出素子に伝達してもよい。例えば、一部の実施形態において、各中空通路は画像の各部分を１、２、４、６、８、１０、またはそれ以上の検出素子に伝達してもよい。
【００４３】
一部の実施形態において、基体１０８は略可撓性材料、例えば略可撓性のポリマー材料（例えば、熱可塑性エラストマー）などから形成してもよい。さらなる実施形態において、基体１０８は略硬質材料、例えばガラス（例えば、ドープされたシリカ）や、略硬質のポリマー材料（例えば、ポリカーボネート）などから形成してもよい。かかる実施形態において、光学接続部３８の曲げ剛性および／または曲げこわさは可撓光ケーブル（例えば、複数の独立した光ファイバーから形成される）よりも大幅に高くなり得る。ある物体の曲げ剛性および／曲げこわさは、少なくとも部分的に、該物体の面積慣性モーメントと、該物体を形成する材料のヤング率などの弾性係数に依存する場合があることは明らかであろう。大きい面積慣性モーメントを持つ物体が、小さい面積慣性モーメントを持つ物体よりも、曲げに対する耐性が高いことは明らかであろう。一部の実施形態において、硬質基体は、可撓光ケーブルの面積慣性モーメントよりも、２倍、５倍、１０倍、２０倍、１００倍、またはそれ以上大きい面積慣性モーメントを持つことができる。したがって、硬質基体の曲げ剛性および／または曲げこわさは、可撓光ケーブルの曲げ剛性および／または曲げこわさよりも１倍、５倍、１０倍、２０倍、１００倍、またはそれ以上大きくなり得る。その結果、可撓光ケーブルとは対照的に、ガスタービンエンジンの運転中に、光学接続部は所望の形状をほぼ維持することができる。さらに、一部の実施形態において、光学接続部３８は基体１０８の周りに配置される保護シース１１６を含むことで、基体と中空通路を外部汚染から保護するようにしてもよい。
【００４４】
図６はガスタービンエンジンの光学監視システムを製造する方法１１８の一実施形態のフロー図である。最初に、ブロック１２０に示すように、光学接続部の第１軸端部をガスタービンエンジンの構成要素（例えば、燃焼器、タービンなど）へのビューポートに光学的に結合する。前述のように、ビューポートは該構成要素の内部から画像を受け取るように構成され、光学接続部はビューポートから該画像を受け取るように構成される。さらに、光学接続部は複数の中空通路を有する基体を含み、各中空通路は光学接続部の第１軸端部から第２軸端部まで延びる。各中空通路は、中空通路の内表面に配置される反射コーティングを含むことで、第１軸端部から第２軸端部まで該画像の各部分を伝送しやすくする。
【００４５】
ブロック１２２に示すように、光学接続部の第２軸端部は、複数の検出素子を有する検出器アレイに光学的に結合する。前述のように、検出素子は中空通路から画像の複数の部分をそれぞれ受け取るように構成され、検出器アレイは画像の２次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。画像の各部分に対応付けられる電磁放射が各中空通路を通るので、光学接続部による吸収による損失を大幅に低減することができる。したがって、検出器アレイは２次元強度マップを検出するのに十分な放射エネルギーを受け取ることができ、それによりガスタービンエンジンの監視された表面の２次元温度マップを生成しやすくする。
【００４６】
本記述は最良の実施態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムを製造使用し、採用した任意の方法を実行することを含む例を用いて、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は請求項によって定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。かかる他の例は、請求項の文言と違わない構造要素を有する場合、または請求項の文言と非実質的な違いがある均等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４７】
１０  タービンシステム
１２  燃料噴射器、燃料ノズル
１４  燃料供給
１６  燃焼器
１８  タービン
１９  軸
２０  排気口
２２  圧縮機
２４  吸気口
２６  負荷
３０  空気
３２  圧縮空気
３４  燃料と空気の混合気
３６  光学監視システム
３８  光学接続部
４０  ビューポート
４２  検出器アレイ
４４  制御装置
４６  排ガス
４８  軸方向
５０  周方向
５２  第１段羽根
５４  第１段翼
５８  第２段羽根
６０  第２段翼
５６  回転子
６２  端壁
６４  半径方向
６６  プラットフォーム
６８  シャンク
７０  エンジェルウィング
７２  側板
７４  エンドカバー
７６  下流方向
７８  燃焼帯
８０  燃焼器ケーシング
８２  トランジションピース
８４  ライナ
８６  炎
８７  屈曲部
８８  赤外線カメラ
８９  方向
９０  第１軸端部
９２  第２軸端部
９４  第１面積
９６  第２面積
９８  開口部
１００  内側
１０２  外側
１０３  窓
１０４  領域
１０６  レンズアセンブリ
１０８  基体
１１０  中空通路
１１２  反射コーティング
１１４  検出素子
１１６  保護シース
１２０  光学接続部の第１軸端部を、ガスタービンエンジンの構成要素へのビューポートに光学的に結合する
１２２  光学接続部の第２軸端部を検出器アレイに光学的に結合する
【図１】
2015007425.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015007425.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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