(57)【要約】【課題】保護管の構造の変更を伴うことなく、しかも継手部部分の熱電対シースの断線を防止できる排ガス温度計を提供することである。【解決手段】円柱状に形成され先端部に温度感知部２３を有した熱電対シース２２と、円筒状に形成され熱電対シース２２の温度感知部２３が先端部に位置するように熱電対シース２２を後端部から挿入するための保護管と、保護管の後端部において熱電対シースを保護管に固定するための継手部２５とを備え、保護管内部に位置する熱電対シース２２の中間部で継手部２５側の熱電対シース２２Ｂの外径を温度感知部側の熱電対シース２２Ａの外径より大きくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状に形成され先端部に温度感知部を有した熱電対シースと、
円筒状に形成され前記熱電対シースの温度感知部が先端部に位置するように前記熱電対シースを後端部から挿入するための保護管と、
前記保護管の後端部において前記熱電対シースを前記保護管に固定するための継手部とを備え、
前記保護管内部に位置する熱電対シースの中間部で前記継手部側の熱電対シースの外径を前記温度感知部側の熱電対シースの外径より大きくしたことを特徴とする排ガス温度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスタービン排ガス温度を検出するガスタービン排ガス温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス温度計としては、例えば、ガスタービン排ガス温度を検出するガスタービン排ガス温度計がある。ガスタービン排ガス温度計で検出されるガスタービン排ガス温度は、ガス温度制御やトリップインターロック等に使用される。例えば、排ガス温度計で計測した排ガス温度により、燃焼器内で燃料が均一に燃焼していることを監視し、計測した排ガス温度にバラツキがあり、そのバラツキが所定値以上であるときは、失火と判断してガスタービンをトリップさせる。このため、ガスタービン排ガス温度計は非常に重要な計器である。このようなガスタービン排ガス温度計は、ガスタービン出口の排気ディフューザー円周に沿って外部から内部に向かい突き刺すように複数のものが設置される。
【０００３】
図２はガスタービンの構成図である。空気吸込口１１より吸込まれた空気は圧縮機１２にて圧縮され、燃焼器１３に供給された燃料と混合して燃焼器１３で燃焼され、その燃焼ガスをタービン１４で膨張させて仕事をさせる。
【０００４】
そして、仕事を終えた排ガスは、タービン出口に設けられた排気ディフューザー１５を介して排出される。ガスタービン出口の排ガス温度を検出する排ガス温度計１６は、この排気ディフューザー１５の円周に沿って排気ディフューザー１５の外部から内部に向かい突き刺すように設置される。
【０００５】
排ガス温度計１６は保護管に熱電対シースが挿入されて構成される。図３は排ガス温度計１６の保護管の説明図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ａ方向から見た矢視図である。排ガス温度計１６の保護管１７は、排気ディフューザー１５を突き刺して配置される。保護管１７は円筒状に形成され、筒状の空洞部１８を有するとともに、空洞部１８の先端部には先端部固定部１９を有し、空洞部１８の後端部には後端部固定部２０を有している。また、保護管１７の先端部には排ガスの流れを整流するための整流部２１が設けられている。そして、保護管１７の空洞部１８に熱電対シースが挿入され、その熱電対シースが先端部固定部１９及び後端部固定部２０で保護管１７に固定されたときに、熱電対シースの温度感知部が整流部２１の中央に位置することになる。
【０００６】
整流部２１は、熱電対シースの温度感知部に滑らかに排気ガスを導くとともに異物の飛来や据え付けの不注意によって熱電対シースの温度感知部が損傷しないようにするものであり、また、周辺の構造物の輻射熱によってガス温度計測に影響がないようにしている。
【０００７】
図４は排ガス温度計１６の熱電対シースの説明図である。熱電対シース２２は円柱状に形成され、先端部に温度感知部２３を有し、温度感知部２３の近傍に振れ止め部２４が設けられている。また、保護管１７の後端部において熱電対シース２２を保護管１７に固定するための継手部２５が設けられている。振れ止め部２４は図３に示した保護管１７の先端部固定部１９に係合し、継手部２５は図３に示した保護管１７の後端部固定部２０に係合し、これにより、熱電対シース２２は保護管１７に固定される。
【０００８】
図５は保護管１７の先端部固定部１９と振れ止め部２４との係合部分の説明図である。保護管１７に熱電対シース２２を挿入する際には、温度感知部２３が先頭になるように挿入する。そして、熱電対シース２２の温度感知部２３の近傍に設けられた振れ止め部２４が保護管１７の先端部固定部１９と係合して係止する。この状態で、熱電対シース２２の温度感知部２３が保護管１７の整流部２１内の中央に位置することになる。つまり、保護管１７の先端部固定部１９と振れ止め部２４との係合により温度感知部２３の位置決めをするとともに温度感知部２３の振れを抑制するようにしている。
【０００９】
ガスタービンの排ガス温度計が設置される環境は、約６５０℃の高温と振動とに曝されているので、熱電対シース２２が断線し排ガス温度の計測が不能となってしまうことがあり、もし、排ガス温度の計測が不能となった場合には、ガスタービンの運転、さらにはガスタービン発電プラントの高効率・高稼動運転に影響を及ぼすことになる。
【００１０】
そこで、保護管１７の形状をガス流に沿って流線形とし、排ガスより受ける抵抗力を軽減し、保護管１７の振動を抑制するとともに保護管１７および熱電対シース２２の破損を防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２９７０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１のものでは保護管１７の構造の変更が必要となるので、コスト高となる。ガスタービンの排ガス温度計は、ガスタービンを制御する上で燃焼器の状態を把握するために計測されているので、排ガス温度計測の応答速度が求められており、そのため、熱電対シース２２の温度感知部の外径が非常に細くなっている。また、排ガス温度計の設置環境から排ガス温度計の熱電対シース２２には、振動による繰り返し応力だけでなく、プラント起動停止時の加熱冷却（大気温度〜６５０℃）による熱応力が加わるので、特に応力の集中しやすい排ガス温度計の継手部２５部分の熱電対シース２２が断線する可能性が高い。
【００１２】
そこで、現状の保護管１７の構造を維持しつつ、応力の集中しやすい排ガス温度計の継手部２５部分の熱電対シース２２の断線を防止するには、熱電対シース２２の外径を大きくすることが考えられる。
【００１３】
図６は熱電対シース２２の外径を大きくした場合の説明図である。図６（ａ）には、温度感知部２３と振れ止め部２４との位置関係を既存のものと同じに保持したまま熱電対シース２２の外径を大きくした場合を示している。図６（ａ）中の点線は、既存の熱電対シース２２の外径を示している。この場合には、温度感知部２３と振れ止め部２４との位置関係を既存のものと同一に保持しているので、保護管１７の構造を変更することなく、既存の保護管１７を使用でき、温度感知部２３の位置決め及び温度感知部２３の振れ止めは既存のものと同一の効果を得ることができる。しかし、熱電対シース２２の外径を大きくしたことに伴い、温度感知部２３と振れ止め部２４との間の熱電対シース２２ａのテーパー角が大きくなるので、この部分の熱電対シース２２ａに応力集中が起こりやすくなる。
【００１４】
一方、図６（ｂ）には、温度感知部２３と振れ止め部２４との間の熱電対シース２２ｂのテーパー角を既存のものと同じに保持したまま熱電対シース２２の外径を大きくした場合を示している。図６（ｂ）中の点線は、既存の熱電対シース２２の外径を示している。この場合には、温度感知部２３と振れ止め部２４との間の熱電対シース２２ｂのテーパー角を既存のものと同じに保持しているので、この部分の熱電対シース２２ｂへの応力集中は既存のものと同じである。しかし、振れ止め位置が既存のものよりも後方となり、温度感知部２３の振れ止め効果は低減すると考えられる。既存のものと同じ振れ止め効果を得るためには保護管１７の構造の変更が必要となる。
【００１５】
このように、排ガス温度計の継手部２５部分の熱電対シース２２の断線を防止するために、単に、熱電対シース２２の外径を大きくするだけでは、温度感知部２３と振れ止め部２４との間の熱電対シース２２ａに応力集中が起こりやすくなったり、温度感知部２３の振れ止め効果は低減したりする。
【００１６】
本発明の目的は、保護管の構造の変更を伴うことなく、しかも継手部部分の熱電対シースの断線を防止できる排ガス温度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の排ガス温度計は、円柱状に形成され先端部に温度感知部を有した熱電対シースと、円筒状に形成され前記熱電対シースの温度感知部が先端部に位置するように前記熱電対シースを後端部から挿入するための保護管と、前記保護管の後端部において前記熱電対シースを前記保護管に固定するための継手部とを備え、前記保護管内部に位置する熱電対シースの中間部で前記継手部側の熱電対シースの外径を前記温度感知部側の熱電対シースの外径より大きくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、保護管内部に位置する熱電対シース２２の中間部で継手部側の熱電対シースの外径を温度感知部側の熱電対シースの外径より大きくしたので、熱電対シースの先端部固定部での応力集中や振れ止め効果低減による熱電対シースの断線を防止しつつ継手部の強度アップを図ることができる。従って、応力に起因した断線トラブルを回避でき、ガスタービン発電プラントの高効率・高稼動運転に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の実施の形態に係わる排ガス温度計の熱電対シース２２の説明図である。図４に示した従来例に対し、保護管内部に位置する熱電対シース２２の中間部で継手部２５側の熱電対シース２２Ｂの外径を温度感知部２３側の熱電対シース２２Ａの外径より大きくしたものである。
【００２０】
熱電対シース２２は円柱状に形成され、先端部に温度感知部２３を有している。そして、温度感知部２３の近傍には振れ止め部２４が設けられ、振れ止め部２４は保護管１７の先端部固定部１９に係合し、熱電対シース２２の先端部を保護管１７に固定する。これにより、温度感知部２３の位置決めをするとともに温度感知部２３の振れを抑制する。
【００２１】
また、熱電対シース２２が保護管に挿入されたとき、保護管内部に位置する熱電対シース２２の中間部にはテーパー部２６が設けられ、熱電対シース２２の外径を２段階の大きさとしている。すなわち、温度感知部２３の振れ止め部２４側の熱電対シース２２Ａの外径を従来の熱電対シース２２の外径と同じφ１とし、テーパー部２６を介して継手部２５側の熱電対シース２２Ｂの外径をφ２（φ２＞φ１）としている。従って、継手部２５側を通る熱電対シース２２Ｂの外径はφ２となり、従来の外径φ１より大きくなる。例えば、φ１は３．２ｍｍであり、φ２は４．８ｍｍとする。
【００２２】
次に、継手部２５は、保護管１７の後端部において熱電対シース２２Ｂを保護管１７に固定するものであり、従来の熱電対シース２２より外径が大きい熱電対シース２２Ｂを保護管１７に固定する。従って、継手部２５で固定する熱電対シース２２Ｂは外径が大きいので機械的強度が向上し、応力が掛かっても断線を防止できる。なお、継手部２５の熱電対シース２２Ｂを通す内径は従来の継手部２５より大きいものとなるので、継手部２５の内径は従来のものに対して構造変更となるが、継手部２５の外径はそのままに保持できる。このため、保護管への取り付けは従来のままを保持できるので保護管の構造変更は必要としない。
【００２３】
以上の説明では、熱電対シース２２の外径を２段階の大きさとしたが３段階の大きさで、熱電対シース２２の外径を変更し、継手部２５側を通る熱電対シース２２Ｂの外径を大きくするようにしてもよい。
【００２４】
本発明の実施の形態によれば、保護管内部に位置する熱電対シース２２の中間部で段階的に熱電対シースを変化させ、継手部側の熱電対シースの外径を温度感知部側の熱電対シースの外径より大きくしたので、熱電対シースの先端部固定部での応力集中や振れ止め効果低減による熱電対シースの断線を防止しつつ継手部の強度アップを図ることができる。また、排気ディフューザー１５に取り付けられ配置される保護管の構造には変更を加える必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる排ガス温度計の熱電対シースの説明図。
【図２】ガスタービンの構成図。
【図３】従来の排ガス温度計の保護管の説明図。
【図４】従来の排ガス温度計の熱電対シースの説明図。
【図５】保護管の先端部固定部と振れ止め部との係合部分の説明図
【図６】単に熱電対シースの外径を大きくした場合の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１１…空気吸込口、１２…圧縮機、１３…燃焼器、１４…タービン、１５…排気ディフューザー、１６…排ガス温度計、１７…保護管、１８…空洞部、１９…先端部固定部、２０…後端部固定部、２１…整流部、２２…熱電対シース、２３…温度感知部、２４…振れ止め部、２５…継手部、２６…テーパー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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