(57)【要約】      （修正有）【課題】中間冷却ガスタービンエンジンの入口温度を制御するための改善されたシステムおよび方法を提供する。【解決手段】中間冷却ガスタービンエンジン２００は、圧縮空気流を発生させるように構成された低圧圧縮機１３２と、中間冷却器１３８と、低圧圧縮機１３２と中間冷却器１３８との間に配置され圧縮空気流１３４の第１の部分を中間冷却器に導くように構成された第１の空気ライン１４０と、高圧圧縮機１０４と、中間冷却器１３８と高圧圧縮機１０４との間に配置され圧縮空気流１３４の第１の部分を高圧圧縮機の方へ導くように構成された第２の空気ライン１１２と、低圧圧縮機１３２と高圧圧縮１０４機との間に配置され圧縮空気流１３４の第２の部分を第２の空気ライン１１２に導くように構成されたバイパス空気ライン２０４、２０６とを含み、中間冷却ガスタービンエンジン２００のコアエンジン１３０に送られる流入空気流の温度を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気流（１３４）を発生させるように構成された低圧圧縮機（１３２）と、
中間冷却器（１３８）と、
前記低圧圧縮機（１３２）と前記中間冷却器（１３８）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の第１の部分を前記中間冷却器（１３８）に導くように構成された第１の空気ライン（１４０）と、
高圧圧縮機（１０４）と、
前記中間冷却器（１３８）と前記高圧圧縮機（１０４）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の前記第１の部分を前記高圧圧縮機（１０４）の方へ導くように構成された第２の空気ライン（１１２）と、
前記低圧圧縮機（１３２）と前記高圧圧縮機（１０４）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の第２の部分を前記第２の空気ライン（１１２）に導くように構成されたバイパス空気ライン（２０４、２０６）と
を備える、中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項２】
前記バイパス空気ライン（２０４）が、前記低圧圧縮機（１３２）の空気出口（１３６）から前記第２の空気ライン（１１２）の中間部まで延在する、請求項１記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項３】
前記バイパス空気ライン（２０６）が、前記第１の空気ライン（１４０）の中間部から前記第２の空気ライン（１１２）の中間部まで延在する、請求項１記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項４】
前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）に、またはそれに沿って配置され、前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）を通る前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分の体積流量を制御するように構成された弁（２０８）をさらに備える、請求項１記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項５】
前記弁（２０８）が、前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分の前記体積流量を可変制御するように開位置と閉位置の間を選択的に調節することができる、請求項４記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項６】
前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）と前記第２の空気ライン（１１２）の交点に、またはその下流に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の前記第１の部分と前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分を混合するように構成され、それによって、前記高圧圧縮機（１０４）に送られる流入空気流（１０８）を生成する流体混合器（２１２）をさらに備える、請求項４記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項７】
前記流体混合器（２１２）が、前記高圧圧縮機（１０４）の空気入口（１１０）から間隔を置いて配置されて、前記高圧圧縮機（１０４）に入る前に、確実に前記流入空気流（１０８）の温度分布を実質的に一様にする、請求項６記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項８】
前記流体混合器（２１２）の下流に配置され、前記流入空気流（１０８）の温度を測定するように構成された温度センサ（２１６）をさらに備える、請求項６記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項９】
前記温度センサ（２１６）が、前記流体混合器（２１２）から間隔を置いて配置されて、前記流入空気流（１０８）の前記温度を測定する前に、確実に前記流入空気流（１０８）の温度分布が実質的に一様になっている、請求項８記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１０】
前記温度センサ（２１６）が、前記高圧圧縮機（１０４）の空気入口（１１０）に配置される、請求項８記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１１】
前記弁（２０８）および前記温度センサ（２１６）と通信し、前記流入空気流（１０８）の前記温度を制御するように動作することができる制御器（２２０）をさらに備える、請求項８記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１２】
前記制御器（２２０）が、前記温度センサ（２１６）によって測定された前記流入空気流（１０８）の前記温度に基づいて、前記弁（２０８）の状態を調節するように動作することができる、請求項１１記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１３】
前記制御器（２２０）が、前記温度センサ（２１６）によって測定された前記流入空気流（１０８）の前記温度に基づいて、前記弁（２０８）の前記状態を、全開位置、全閉位置、または部分的に開く複数の位置のうちの１つに調節するように動作することができる、請求項１２記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１４】
前記高圧圧縮機（１０４）と連通する燃焼器（１１８）と、前記燃焼器（１１８）と連通する高圧タービン（１２６）とをさらに備える、請求項１記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１５】
中間冷却ガスタービンエンジン（２００）のコアエンジン（１３０）に送られる流入空気流（１０８）の温度を制御する方法であって、
低圧圧縮機（１３２）で圧縮空気流（１３４）を発生させるステップと、
前記圧縮空気流（１３４）の第１の部分を中間冷却器（１３８）に導いてその中で冷却するステップと、
前記中間冷却器（１３８）をバイパスするように前記圧縮空気流（１３４）の第２の部分を導くステップと、
前記圧縮空気流（１３４）の前記第１の部分と前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分を前記中間冷却器（１３８）の下流で混合して前記流入空気流（１０８）を形成するステップと、
前記流入空気流（１０８）を前記コアエンジン（１３０）に導くステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記流入空気流（１０８）の前記温度を測定するステップと、前記流入空気流（１０８）の前記温度に基づいて、前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分の体積流量を調節するステップとをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
圧縮空気流（１３４）を発生させるように構成された低圧圧縮機（１３２）と、
中間冷却器（１３８）と、
前記低圧圧縮機（１３２）と前記中間冷却器（１３８）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の第１の部分を前記中間冷却器（１３８）に導くように構成された第１の空気ライン（１４０）と、
高圧圧縮機（１０４）と、
前記中間冷却器（１３８）と前記高圧圧縮機（１０４）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の前記第１の部分を前記高圧圧縮機（１０４）の方へ導くように構成された第２の空気ライン（１１２）と、
前記低圧圧縮機（１３２）と前記高圧圧縮機（１０４）との間に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の第２の部分を前記第２の空気ライン（１１２）に導くように構成されたバイパス空気ライン（２０４、２０６）と、
前記高圧圧縮機（１０４）と連通する燃焼器（１１８）と、
前記燃焼器（１１８）と連通する高圧タービン（１２６）と
を備える、中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１８】
前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）に、またはそれに沿って配置され、前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）を通る前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分の体積流量を制御するように構成された弁（２０８）と、
前記バイパス空気ライン（２０４、２０６）と前記第２の空気ライン（１１２）の交点に、またはその下流に配置され、前記圧縮空気流（１３４）の前記第１の部分と前記圧縮空気流（１３４）の前記第２の部分を混合するように構成され、それによって、前記高圧圧縮機（１０４）に送られる流入空気流（１０８）を生成する流体混合器（２１２）と
をさらに備える、請求項１７記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項１９】
前記流体混合器（２１２）の下流に配置され、前記流入空気流（１０８）の温度を測定するように構成された温度センサ（２１６）と、
前記弁（２０８）および前記温度センサ（２１６）と通信し、前記流入空気流（１０８）の前記温度を制御するように動作することができる制御器（２２０）と
をさらに備える、請求項１８記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【請求項２０】
前記制御器（２２０）が、前記温度センサ（２１６）によって測定された前記流入空気流（１０８）の前記温度に基づいて、前記弁（２０８）の状態を調節するように動作することができる、請求項１９記載の中間冷却ガスタービンエンジン（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願およびその結果得られる特許は一般に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、中間冷却ガスタービンエンジンの入口空気温度を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、中間冷却ガスタービンエンジンは、流入空気流を圧縮するための高圧圧縮機、圧縮空気流を加圧燃料流と混合して、その混合物に点火して燃焼ガス流を生成するための燃焼器、および燃焼ガス流が通過するときに機械仕事を発生させるための高圧タービンを含む場合がある。高圧圧縮機、燃焼器、および高圧タービンはまとめて「コアエンジン」と呼ばれる場合がある。いくつかの用途では、中間冷却ガスタービンエンジンはまた、圧縮空気を高圧圧縮機に送るための「ブースタ」とも呼ばれることがある低圧圧縮機を含んで、高圧圧縮機でさらに圧縮する場合がある。
【０００３】
ガスタービンエンジンの作動特性は作動環境の外気温度に影響を受ける場合があり、それがコアエンジンに送られる流入空気流の温度を決めることはよく知られている。具体的には、外気温度が比較的低いときには、コアエンジンは、コアエンジンの温度を許容可能なレベルに保ちながら高い軸馬力（ＳＨＰ：ｓｈａｆｔ  ｈｏｒｓｅ  ｐｏｗｅｒ）を出力するように作動することができる。しかしながら、外気温度が比較的高いときには、高ＳＨＰを出すと、コアエンジンの温度は許容できない高いレベルに達する場合がある。
【０００４】
外気温度が比較的高くても高ＳＨＰを出力したいという要求を満足させるために、特に気温の高い日に、冷却システムを使用してコアエンジンに送られる流入空気流を冷却する場合がある。このように、冷却システムは、ガスタービンエンジンがエミッションの制限内で作動しながら最大出力を出すことができる外気温度の範囲を広げることができる。一例として、冷却システムは低圧圧縮機から受け入れた空気を冷却して、冷却した空気を高圧圧縮機に送るための中間冷却器を含む場合がある。中間冷却ガスタービンエンジンは、すべての外気温度にわたって出力が増大することから有益になる場合がある。冷却された空気の温度を制御するためのいかなる手段も有し得ない中間冷却ガスタービンエンジンもあり、したがって、そのようなエンジンでは、冷却された空気の温度は、外気温度が変化するとともにある程度変動するのは避けられない場合がある。
【０００５】
その他の中間冷却ガスタービンエンジンでは、中間冷却器に入る水などの冷却流体の温度を操作することによって、コアエンジンンに送られる冷却される空気の温度を制御することができる。この間接的な制御方法は、いくつかの用途では有効な場合があるが、特定の望ましくない欠点がある。例えば、出て来る空気の温度を必要なときに上昇させるためには、かなりの量の高温の流体を再循環させて中間冷却器の入口に戻すように、冷却流体の入口温度を操作しなければならない場合がある。加えて、急速起動に必要な再循環量は中間冷却システムのコストを増大させる場合がある。さらに、冷却流体の入口温度を操作することによって冷却される空気の温度を間接的に制御することは、冷却される空気の温度測定、冷却流体の温度変化、中間冷却器の平衡、および冷却される空気の温度の変化の間で時間遅れがあるため、本質的に緩慢な制御方法である。
【０００６】
したがって、中間冷却ガスタービンエンジンの入口空気温度を制御するための改善されたシステムおよび方法が望まれている。このような改善されたシステムおよび方法によって、コアエンジンに送られる冷却される空気の温度を高速に、正確に、かつ低コストで制御することができる。特に、中間冷却器に入る冷却流体の温度を操作することを含む既存のシステムおよび方法に比べると、このような改善されたシステムおよび方法は製造コストを削減するとともに起動時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６３６３７０６号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本出願およびその結果得られる特許は中間冷却ガスタービンエンジンを提供する。中間冷却ガスタービンエンジンは、圧縮空気流を発生させるように構成された低圧圧縮機と、中間冷却器と、低圧圧縮機と中間冷却器との間に配置され、圧縮空気流の第１の部分を中間冷却器に導くように構成された第１の空気ラインと、高圧圧縮機と、中間冷却器と高圧圧縮機との間に配置され、圧縮空気流の第１の部分を高圧圧縮機の方へ導くように構成された第２の空気ラインと、低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に配置され、圧縮空気流の第２の部分を第２の空気ラインに導くように構成されたバイパス空気ラインとを含むことができる。
【０００９】
本出願およびその結果得られる特許はまた、中間冷却ガスタービンエンジンのコアエンジンに送られる流入空気流の温度を制御する方法を提供する。本方法は、低圧圧縮機で圧縮空気流を発生させるステップと、圧縮空気流の第１の部分を中間冷却器に導いてその中で冷却するステップと、圧縮空気流の第２の部分を中間冷却器周りにバイパスするステップと、圧縮空気流の第１の部分と圧縮空気流の第２の部分を中間冷却器の下流で混合して流入空気流を形成するステップと、流入空気流をコアエンジンに導くステップとを含むことができる。
【００１０】
本出願およびその結果得られる特許はさらに、中間冷却ガスタービンエンジンを提供する。中間冷却ガスタービンエンジンは、圧縮空気流を発生させるように構成された低圧圧縮機と、中間冷却器と、低圧圧縮機と中間冷却器との間に配置され、圧縮空気流の第１の部分を中間冷却器に導くように構成された第１の空気ラインと、高圧圧縮機と、中間冷却器と高圧圧縮機との間に配置され、圧縮空気流の第１の部分を高圧圧縮機の方へ導くように構成された第２の空気ラインと、低圧圧縮機と高圧圧縮機との間に配置され、圧縮空気流の第２の部分を第２の空気ラインに導くように構成されたバイパス空気ラインと、高圧圧縮機と連通する燃焼器と、燃焼器と連通する高圧タービンとを含むことができる。
【００１１】
本出願およびその結果得られる特許の、これらの、および他の特徴および改良は、いくつかの図面および添付の請求項と併せて以下の詳細な説明を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】低圧圧縮機、中間冷却器、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン、および低圧タービンを含む公知のガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】低圧圧縮機、中間冷却器、空気バイパスライン、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン、および低圧タービンを含む、本明細書で説明され得るようなガスタービンエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、いくつかの図を通して同様な符号が同様な要素を指している図面を参照すると、図１は、公知のガスタービンエンジン１００の概略図を示している。ガスタービンエンジン１００は、高圧圧縮機１０４を含んで、高圧圧縮機１０４の空気入口１１０を経て受け入れた流入空気流１０８を圧縮することができる。流入空気流１０８は、空気入口１１０まで延在する空気入口ライン１１２を経て高圧圧縮機１０４に送ることができる。高圧圧縮機１０４は圧縮空気流１１４を（高圧で）発生させ、この圧縮空気流１１４をガスタービンエンジン１００の燃焼器１１８に送ることができる。燃焼器１１８は圧縮空気流１１４を加圧燃料流１２０と混合して、その混合物に点火して燃焼ガス流１２２を生成する。単一の燃焼器１１８のみを示しているが、ガスタービンエンジン１００は、任意の数の燃焼器１１８を含むことができ、それらをガスタービンエンジン１００の長手方向軸の周りに環状列に配置することができる。ガスタービンエンジン１００はまた、燃焼器１１８からの燃焼ガス流１２２を受け入れる高圧タービン１２６を含むことができる。燃焼ガス流１２２は、機械仕事を発生させるように高圧タービン１２６を駆動し、第１の軸または高圧ロータ１２８を介して高圧圧縮機１０４を駆動することができる。高圧タービン１２６によって発生した機械仕事はまた、高圧ロータ１２８を介して、発電機などの外部負荷（図示せず）を駆動することができる。高圧圧縮機１０４、燃焼器１１８、および高圧タービン１２６はまとめてガスタービンエンジン１００のコアエンジン１３０を形成することができ、高圧圧縮機１０４の空気入口１１０はコアエンジン１３０の空気入口とすることができる。
【００１４】
図１に示すように、ガスタービンエンジン１００はまた、低圧圧縮機１３２を含んで、圧縮空気流１３４を（低圧で）発生させることができ、この圧縮空気流１３４を、低圧圧縮機１３２の空気出口１３６からガスタービンエンジン１００の中間冷却器１３８に送ることができる。低圧圧縮機１３２から圧縮空気流１３４を、低圧圧縮機１３２の空気出口１３６から中間冷却器１３８の空気入口１４２まで延在する空気出口ライン１４０を経て送ることができる。圧縮空気流１３４は、中間冷却器１３８をその空気入口１４２から空気出口１４４まで通過する。冷却流体流１４６もまた、中間冷却器１３８をその冷却流体入口１４８から冷却流体出口１５０まで通過する。中間冷却器１３８を通過するとき、圧縮空気流１３４と冷却流体流１４６は互いに熱伝達状態にある。このようにして、圧縮空気流１３４は中間冷却器１３８によって冷却され、次いで、流入空気流１０８としてコアエンジン１３０に送られる。
【００１５】
ガスタービンエンジン１００はまた、高圧タービン１２６からの燃焼ガス流１２２を受け入れる低圧タービン１５２を含むことができる。燃焼ガス流１２２は、機械仕事を発生させるように低圧タービン１５２を駆動し、第２の軸または低圧ロータ１５４を介して低圧圧縮機１３２を駆動することができる。低圧タービン１５２によって発生した機械仕事はまた、低圧ロータ１５４を介して、発電機などの外部負荷（図示せず）を駆動することができる。他の構成のガスタービンエンジン１００を使用することができ、また、ガスタービンエンジン１００は他の構成部品を含むことができる。
【００１６】
ガスタービンエンジン１００が、燃焼ガス流１２２を受け入れる、１つまたは複数の追加の直列タービンを含むことができる構成もある。例えば、破線で示されている追加のタービン１５６はタービン１５２の下流でタービン１５２に連通して含むことができ、タービン１５２から燃焼ガス流１２２を受け入れる。この態様では、タービン１５２は「中圧タービン」となり、タービン１５６は「低圧タービン」となることができる。タービンに対する用語は、追加の直列タービンの相対的な位置に基づいて決めることができることが理解されるであろう。中圧タービン１５２は低圧ロータ１５４を介して低圧圧縮機１３２を駆動することができ、低圧タービン１５６は、第３の軸または負荷ロータ１５８を介して、発電機などの外部負荷を駆動することができる。ガスタービンエンジン１００の他の構成に従って、さらに他の直列タービンを使用することができる。
【００１７】
ガスタービンエンジン１００の作動中、コアエンジン１３０の空気入口（すなわち、高圧圧縮機１０４の空気入口１１０）に入る流入空気流１０８の温度は、作動環境の外気温度が変わるにつれて変動し得る。あるいは、流入空気流１０８の温度は、中間冷却器１３８の冷却度に影響を与える中間冷却器１３８に入る冷却流体流１４６の温度を操作することによって制御することができる。この間接的な制御方法は、いくつかの用途では有効である場合があるが、以下に説明するような特定の望ましくない欠点がある。
【００１８】
ガスタービンエンジン１００は、天然ガス、様々なタイプの合成ガス、および／または他のタイプの燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１００は、限定するものではないが、７または９シリーズの重構造型ガスタービンエンジンなどを含む、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙのＧｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって提供されるいくつかの様々なガスタービンエンジンのうちのいずれか１つとすることができる。ガスタービンエンジン１００は、様々な構成を有することができ、他のタイプの構成部品を使用することができる。他のタイプのガスタービンもまた本明細書で使用することができる。多数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、および他のタイプの発電装置もまた本明細書でともに使用することができる。
【００１９】
図２は、本明細書で説明され得るようなガスタービンエンジン２００の概略図を示している。ガスタービンエンジン２００は概ね、ガスタービンエンジン１００と同様に構成することができるが、構造および機能の特定の違いは本明細書で以下に説明され得る。図示のように、ガスタービンエンジン２００は、高圧圧縮機１０４、燃焼器１１８、および高圧タービン１２６を含むことができ、これらはまとめてコアエンジン１３０を形成する。ガスタービンエンジン２００はまた、低圧圧縮機１３２、中間冷却器１３８、および低圧タービン１５２を含むことができる。上記のように、タービン１５２が中圧タービンであり、ガスタービンエンジン２００が低圧タービン１５６をさらに含むことができる構成もある。これらの構成部品は概ね、ガスタービンエンジン１００に関して上記と同様に機能することができる。
【００２０】
低圧圧縮機１３２から中間冷却器１３８まで延在して、圧縮空気流１３４の第１の部分を冷却のために中間冷却器１３８に導くように構成された空気出口ライン１４０をガスタービンエンジン２００は含むことができる。ガスタービンエンジン２００はまた、「中間冷却器バイパス空気ライン」とも呼ぶことができるバイパス空気ライン２０４を含むことができる。バイパス空気ライン２０４は、低圧圧縮機１３２と高圧圧縮機１０４の間に配置され、「バイパス空気流」とも呼ぶことができる圧縮空気流１３４の第２の部分を、中間冷却器１３８を通さずに空気入口ライン１１２に導くように構成することができる。言い換えれば、圧縮空気流１３４の第２の部分は中間冷却器１３８をバイパスし、したがって、冷却されない。
【００２１】
いくつかの実施形態では、図示のように、バイパス空気ライン２０４は低圧圧縮機１３２の空気出口１３６から空気入口ライン１１２の中間部（中間冷却器１３８の空気出口１４４の下流で高圧圧縮機１０４の空気入口１１０の上流）まで延在することができる。他の実施形態では、破線で示すように、バイパス空気ライン２０６は空気出口ライン１４０の中間部（低圧圧縮機１３２の空気出口１３６の下流で中間冷却器１３８の空気入口１４２の上流）から空気入口ライン１１２の中間部（中間冷却器１３８の空気出口１４４の下流で高圧圧縮機１０４の空気入口１１０の上流）まで延在することができる。どちらにしても、圧縮空気流１３４の冷却されない第２の部分は、圧縮空気流１３４の冷却された第１の部分と合流して、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８を形成する。
【００２２】
図示のように、バイパス空気ライン２０４に、またはそれに沿って配置され、圧縮空気流１３４の第２の部分を制御するように構成された１つまたは複数の弁２０８をガスタービンエンジン２００はまた含むことができる。具体的には、１つまたは複数の弁２０８は開位置と閉位置の間を選択的に調節することができ、それによって、バイパス空気ライン２０４を通る圧縮空気流１３４の第２の部分の体積流量を可変制御することができる。
【００２３】
圧縮空気流１３４の冷却された第１の部分と圧縮空気流１３４の冷却されない第２の部分を混合または調整して、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８を形成するように構成された流体混合器２１２をガスタービンエンジン２００はさらに含むことができる。具体的には、流体混合器２１２は、圧縮空気流１３４の冷却された第１の部分と圧縮空気流１３４の冷却されない第２の部分をコアエンジン１３０に入る前に実質的に混合するように構成することができる。いくつかの実施形態では、図示のように、流体混合器２１２は、バイパス空気ライン２０４と空気入口ライン１１２の交点に配置することができる。他の実施形態では、流体混合器２１２は、バイパス空気ライン２０４と空気入口ライン１１２の交点の下流に配置することができる。流体混合器２１２は、高圧圧縮機１０４の空気入口１１０から十分な距離を置いて配置されて、コアエンジン１３０に入る前に、確実に流入空気流１０８の温度分布を実質的に一様にすることができることが好ましい。
【００２４】
図示のように、ガスタービンエンジン２００はまた、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８の温度を測定するように構成された温度センサ２１６を含むことができる。温度センサ２１６は、バイパス空気ライン２０４と空気入口ライン１１２の交点の下流に配置することができる。流体混合器２１２を含む実施形態に従えば、温度センサ２１６は流体混合器２１２の下流に配置することができる。温度センサ２１６は、流体混合器２１２から十分な距離を置いて配置されて、流入空気流１０８の温度を測定する前に、確実に流入空気流１０８の温度分布が実質的に一様になり得ることが好ましい。いくつかの実施形態では、温度センサ２１６は、高圧圧縮機１０４の空気入口１１０に、またはそのすぐ上流に配置することができる。
【００２５】
ガスタービンエンジン２００はさらに、図示のように、１つまたは複数の弁２０８および温度センサ２１６と動作可能に通信する制御器２２０を含むことができる。制御器２２０は、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８の温度を制御するように動作することができる。具体的には、制御器２２０は、温度センサ２１６によって測定された流入空気流１０８の温度に基づいて、１つまたは複数の弁２０８の状態を、全開位置、全閉位置、または部分的に開くいくつかの位置のうちの１つに調節するように動作することができる。結局、制御器２２０は、流入空気流１０８の温度を所望のレベルに、または所望の範囲内に保つように動作することができる。このようにして、制御器２２０は、コアエンジンの温度が許容できない高いレベルに達することを防ぐように動作することができる。
【００２６】
ガスタービンエンジン２００の作動中、制御器２２０は、流入空気流１０８の温度を温度センサ２１６によって測定して連続的に監視することができる。流入空気流１０８の温度が所望のレベルまたは範囲より下に下がった場合、制御器２２０は、１つまたは複数の弁２０８（あるいは、複数の弁２０８がある場合には、それらの弁２０８のうちの少なくとも１つ）を開位置方向に、または開位置に動かし、それによって、バイパス空気ライン２０４を通る圧縮空気流１３４の冷却されない第２の部分の体積流量を増大させることができる。このようにして、流入空気流１０８の温度を、所望のレベルに、または所望の範囲内に上昇させることができる。逆に、流入空気流１０８の温度が所望のレベルまたは範囲より上に上がった場合、制御器２２０は、１つまたは複数の弁２０８（あるいは、複数の弁２０８がある場合には、それらの弁２０８のうちの少なくとも１つ）を閉位置方向に、または閉位置に動かし、それによって、バイパス空気ライン２０４を通る圧縮空気流１３４の冷却されない第２の部分の体積流量を減少させることができる。このようにして、流入空気流１０８の温度を、所望のレベルに、または所望の範囲内に下降させることができる。結局、制御器２２０は、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８の温度を直接的に制御するように動作することができる。
【００２７】
したがって、本明細書で説明したガスタービンエンジン２００およびこれに関係する方法は、中間冷却ガスタービンエンジンの入口空気温度を制御するための改善されたシステムおよび方法を提供する。上記のように、ガスタービンエンジン２００は、１つまたは複数の弁２０８、温度センサ２１６、および制御器２２０とともに使用することができるバイパス空気ライン２０４を含んで、コアエンジン１３０に送られる流入空気流１０８の温度を高速に、正確に、かつ低コストで制御することができる。特に、中間冷却器１３８に入る冷却流体流１４６の温度を操作することを含む既存のシステムおよび方法に比べると、ガスタービンエンジン２００およびこれに関係する方法は製造コストを削減するとともに起動時間を短縮する。
【００２８】
前述の記載は、本出願およびその結果得られる特許の特定の実施形態のみに関するものであることは明らかである。当業者は本明細書において、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される本発明の全体的な精神および範囲から逸脱することなく多くの変更および修正を行うことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１００  ガスタービンエンジン
１０４  高圧圧縮機
１０８  流入空気流
１１０  高圧圧縮機の空気入口
１１２  空気入口ライン
１１４  圧縮空気流
１１８  燃焼器
１２０  加圧燃料流
１２２  燃焼ガス流
１２６  高圧タービン
１２８  高圧ロータ
１３０  コアエンジン
１３２  低圧圧縮機
１３４  圧縮空気流
１３６  低圧圧縮機の空気出口
１３８  中間冷却器
１４０  空気出口ライン
１４２  中間冷却器の空気入口
１４４  中間冷却器の空気出口
１４６  冷却流体流
１４８  中間冷却器の冷却流体入口
１５０  中間冷却器の冷却流体出口
１５２  低圧／中圧タービン
１５４  低圧ロータ
１５６  低圧タービン
１５８  負荷ロータ
２００  ガスタービンエンジン
２０４  バイパス空気ライン
２０６  バイパス空気ライン
２０８  弁
２１２  流体混合器
２１６  温度センサ
２２０  制御器
【図１】
2016148330.tif 000003
【図２】
2016148330.tif 000004
【外国語明細書】
2016148330000001.pdf