(57)【要約】【課題】空気供給対象部に供給される空気に含まれる塵埃等の異物を効率的かつ容易に除去することが可能な浄化空気供給構造、この浄化空気供給構造を用いたクリーンルーム、及びガスタービンプラントを提供すること。【解決手段】空気浄化部２と、空気供給対象部５とを備えた浄化空気供給構造であって、前記空気浄化部２は、洗浄液供給ノズルと、気液接触部２１とを備え、前記気液接触部２１は、間隔をあけて配置される複数の板状部材に形成された空気流路を通過する空気が前記板状部材の表面を流動する洗浄液及び前記空気流路内を滴下される洗浄液と直接接触して、前記空気内に含まれる塵埃を除去するように構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2010051913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気浄化部と、
該空気浄化部に接続され前記空気浄化部から空気が供給される空気供給対象部と、を備えた浄化空気供給構造であって、
前記空気浄化部は、
洗浄液を吐出する洗浄液供給ノズルと、
気液接触部と、を備え、
前記気液接触部は、
間隔をあけて配置される複数の板状部材から構成されるとともに前記間隔部分に空気流路が形成され、
前記空気流路を通過する空気が、前記洗浄液供給ノズルから吐出され前記板状部材の表面を流動する洗浄液及び前記空気流路内を滴下される洗浄液と直接接触して、前記空気内に含まれる塵埃を除去することにより前記空気供給対象部に浄化空気を供給するように構成されていることを特徴とする浄化空気供給構造。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化空気供給構造を用いたことを特徴とするクリーンルーム。
【請求項３】
請求項１に記載の浄化空気供給構造を用いたことを特徴とするガスタービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化部と空気供給対象部を備え空気供給対象部に浄化された空気を供給可能とされる浄化空気供給構造と、この浄化空気供給構造を用いたクリーンルーム、ガスタービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、クリーンルームや発電プラントを構成するガスタービンでは塵埃等が含まれない清浄な空気が必要とされている。
例えば、クリーンルームではわずかな塵埃の存在によってもクリーンルームとしての機能を果たさなくなって、例えば、半導体素子の生産や医療行為等に重大な支障が生じる結果となる。また、ガスタービンを備えた発電プラント等においては、ガスタービンに供給される空気に塵埃等が含まれていると、空気圧縮機やガスタービンの内部に塵埃が侵入して羽根が浸食されて出力が低下する可能性がある。
【０００３】
そのため、クリーンルームでは、例えば、空気供給路にＨＥＰＡ等の超高性能フィルタを配置して浄化した空気を供給するようになっており、また、ガスタービンでは、例えば、空気供給路に設けたプレフィルタやメインフィルタにより浄化した空気を供給することが広く行なわれている。
【０００４】
例えば、ガスタービンの空気圧縮機では、比較的大きなゴミをろ過するためにプレフィルタが用いられ、１０μｍ程度およびそれ以上の大きさの塵埃を除去するためにＨＥＰＡまたはその他の高性能フィルタからなるメインフィルタが設けられ、メインフィルタで浄化された空気が圧縮されて燃焼器に供給されて燃料ガスを燃焼し、この燃焼ガスの膨張を利用してガスタービンが駆動されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
例えば、大規模な出力を得るための発電設備では大量の吸気をろ過するために数百枚のフィルタが設置される場合がある。
【特許文献１】特開平５−１４９５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、クリーンルームやガスタービンへの圧縮空気の供給にフィルタを用いる場合、フィルタを交換する際に設備の運転を停止しなければならないために稼働率が低下するうえ、フィルタの購入コストやフィルタ交換工数に係るランニングコストが増大するという問題があった。また、このフィルタ交換は、１年に１〜２回程度の頻度で発生するために大量の産業廃棄物が発生し、環境に関する意識が高まるなか解決するための具体的な技術的手段の確立が要請されている。
【０００６】
本発明は、かかる事情を考慮してなされたものであり、空気供給対象部に供給される空気に含まれる塵埃等の異物を効率的かつ容易に除去することが可能な浄化空気供給構造、この浄化空気供給構造を用いたクリーンルーム、及びガスタービンプラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、空気浄化部と、該空気浄化部に接続され前記空気浄化部から空気が供給される空気供給対象部とを備えた浄化空気供給構造であって、前記空気浄化部は、洗浄液を吐出する洗浄液供給ノズルと、気液接触部とを備え、前記気液接触部は、間隔をあけて配置される複数の板状部材から構成されるとともに前記間隔部分に空気流路が形成され、前記空気流路を通過する空気が、前記洗浄液供給ノズルから吐出され前記板状部材の表面を流動する洗浄液及び前記空気流路内を滴下される洗浄液と直接接触して、前記空気内に含まれる塵埃を除去することにより前記空気供給対象部に浄化空気を供給するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る浄化空気供給構造によれば、空気供給対象部に供給される空気が気液接触部に間隔をあけて配置された複数の板状部材を流れ落ちる洗浄液及び空気流路を滴下される洗浄液に直接接触し、空気に含まれる塵埃等の異物が洗浄液に吸着される。その結果、通常のフィルタでは除去が困難な１０μｍ以下の塵埃が除去される。
その結果、フィルタを必須の構成とすることなく浄化空気を空気供給対象物に供給することができる。また、エアフィルタの購入費用及びエアフィルタ交換の工数が不要となるためランニングコストを削減することができる。
また、エアフィルタの交換による設備停止を抑制して稼働率を向上することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、クリーンルームであって、請求項１に記載の浄化空気供給構造を用いたことを特徴とする。
【００１０】
この発明に係るクリーンルームによれば、浄化した空気をフィルタを用いることなく安定してクリーンルームに供給することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、ガスタービンプラントであって、請求項１に記載の浄化空気供給構造を用いたことを特徴とする。
【００１２】
この発明に係るガスタービンプラントによれば、空気圧縮機等の羽根を洗浄する回数を大幅に減らして稼働率を向上するとともにガスタービンの性能を容易に維持することができ、洗浄に要する工数を削減することができる。
また、フィルタ交換に要するランニングコストを削減することができる。
また、洗浄液の温度を低くしてガスタービンの燃焼器に供給する圧縮空気の温度を低下させた場合、吸気温度上昇によるガスタービンの出力低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る浄化空気供給構造によると、エアフィルタを通過させなくとも微細な塵埃等の異物を除去して浄化された空気を空気供給対象物に供給することができ、その結果、フィルタ交換に係るランニングコストを削減するとともに稼働率を向上することができる。また、フィルタ交換に起因する産業廃棄物を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１を参照してこの発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る浄化空気供給構造を用いたクリーンルーム１であり、空気浄化部２と、クリーンルーム本体（空気供給対象部）５とを備え、クリーンルーム本体５は空気浄化部２に接続され、外部から取り入れる空気を空気浄化部２で浄化した後にクリーンルーム本体５内に供給されるようになっている。図中において矢印Ａは、空気の流れる方向を示している。
【００１５】
空気浄化部２は、上下方向に重ねて配置された３基の浄化装置２０と、洗浄水循環回路２７とを備え、洗浄水循環回路２７は洗浄水循環回路２７Ａと洗浄水環流回路２７Ｂとを有している。
【００１６】
それぞれの浄化装置２０は、気液接触部２１と、気液接触部２１で浄化された空気をクリーンルーム本体５に導くためのダクト２２とを備えており、ダクト２２は浄化装置２０からクリーンルーム本体５の空気取入部５Ａに向かって、例えば、図１に示すように屈曲部２２Ａが形成されて浄化された空気をクリーンルーム本体５内に導入させやすくなっている。
【００１７】
気液接触部２１は、複数の板状部材２３を有し、それぞれの板状部材２３が空気が通過する程度の間隔をあけて配置されており、この間隔部分が空気流路２４とされている。
また、気液接触部２１は、図２に示すように、洗浄水（洗浄液）を貯留するための貯留槽２５と、貯留槽２５から吐出された洗浄水を受けるための受水槽２６とを備えており、貯留槽２５には洗浄水循環回路２７Ａから供給された洗浄水が貯留されるとともに、受水槽２６は洗浄水環流回路２７Ｂを経由して洗浄水が外部に排出されるようになっている。
【００１８】
この実施形態において、気液接触部２１を構成する板状部材２３は、滴下された洗浄水が空気流路２４の力で空気の流れ方向後方側に移動されることを考慮して、下方が空気の流れ方向後方側に伸びて形成されている。図２（Ａ）に示した破線は、滴下された洗浄水の経路を示している。
【００１９】
貯留槽２５は、下面に多数のノズル孔（洗浄液供給ノズル）が形成されて洗浄水を重力で吐出するようになっており、吐出した洗浄水は板状部材２３の表面を流れ落ちるとともに空気流路２４内を雨のように滴下され、空気流路２４内を通過する空気と直接接触するとともに空気に含まれた塵埃等の異物を洗浄水が吸収するようになっている。
【００２０】
洗浄水供給回路２７Ａは、例えば、図示しないクーリングタワー等の給水源に接続されて給水源から供給された洗浄水を３基の気液接触部２１に分岐して供給する給水用配管２７Ｃと、それぞれの気液接触部２１に対応して給水用配管２７Ｃに設けられた給水ポンプ２７Ｄとを備え、給水源から供給された洗浄水を給水ポンプ２７Ｄによってそれぞれの気液接触部２１に供給するようになっている。
【００２１】
洗浄水環流回路２７Ｂは、受水槽２６とクーリングタワー（図示せず）とを流通可能に接続する環流配管２７Ｄと、受水槽２６側から順に環流配管２７Ｄに配置される地下タンク２７Ｆと、環流ポンプ２７Ｇとを備え、受水槽２６の水を地下タンク２７Ｆ経由でクーリングタワーに還流させるようになっている。
なお、洗浄水については、クーリングタワーにおいて水温を調整して用いる構成としてもよく、又クーリングタワーに代えて工業用水源等の一般給水源から給水し、浄化装置２０にて空気を浄化した後の洗浄水を廃水施設等に排水する構成としてもよい。
【００２２】
クリーンルーム本体５は、例えば、半導体素子を取り扱う作業スペースや、医療分野における無菌室、手術室、微生物の培養スペース等他の用途に用いる構成としてもよい。
【００２３】
第１の実施形態に係る浄化空気供給構造を用いたクリーンルーム１によれば、通常のフィルタでは除去が困難な１０μｍ以下の５μｍの塵埃についても細くすることが可能とされる。
その結果、フィルタを必須の構成とすることなく浄化空気をクリーンルーム本体５に供給することができる。
また、エアフィルタの購入費用及びエアフィルタ交換の工数が不要となるためランニングコストを削減することができる。
また、フィルタの交換による設備停止を抑制してクリーンルーム１の稼働率を向上することができる。
【００２４】
図３は、クリーンルーム１に適用可能とされる第１の変形例に係る空気浄化部３の気液接触部３０を示す図である。
気液接触部３０が洗浄流動部２０と異なるのは、洗浄流動部３０では、２基の気液接触部２１が浄化対象の空気の流れに直列に配置されている点であり、気液接触部２１の構成については気液接触部２０と同様であるため同じ符号を付して説明を省略する。
気液接触部３０において、洗浄水は空気の流れに対して上流側の気液接触部２１から下流側の気液接触部２１に流れるように構成されている。
なお、例えば、３以上複数基の洗浄水流動部２１を直列に配置してもよい。
【００２５】
気液接触部３０では、気液接触部２１が直列に配置されているため、空気の浄化性能を向上させることができる。
また、洗浄水が空気の流れに対して上流側の気液接触部２１から下流側の気液接触部２１に流れるので、供給された空気はクリーンルーム本体５側では塵埃等を含まない洗浄水と接触し、浄化されていない空気は、洗浄流動部３０への空気取入口側で塵埃等を吸収した洗浄水と接触するので空気の浄化性能の低下を抑制しつつ洗浄水の節約することができる。
また、洗浄水の温度を調整した場合、クリーンルーム本体５に供給する空気の温度を所望の温度に容易に近づけることができる。
【００２６】
図４は、クリーンルーム１に適用可能とされる第２の変形例に係る空気浄化部４の気液接触部４０を示す図である。
気液接触部４０が洗浄流動部２０と異なるのは、洗浄流動部４０では、少なくとも二つの気液接触部２１が一つのダクト４１に接続されていて、二つの気液接触部２１を用いて浄化した大容量の空気をダクト４１に排出するように構成されている。気液接触部２１の構成については気液接触部２０と同様であるため同じ符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図４では、気液接触部２１が左右両側から一つのダクト４１に接続された構成とされているが、例えば、３以上の複数基の洗浄水流動部２１をダクト４１に向かって配置してもよいし、これら複数の洗浄水流動部２１を配置する場合に、水平方向に配置し、又は上下方向に配置し、又は水平方向と上下方向の双方向に並べて配置する構成としてもよい。
【００２８】
気液接触部４０では、複数の気液接触部２１がダクト４１を介してクリーンルーム本体５に接続されているので、大容量の空気を低速で静かにクリーンルーム本体５内に供給することができる。
【００２９】
次に、図５を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態に係るコンバインドサイクル方式の発電プラント（ガスタービンプラント）６を示す図である。
【００３０】
コンバインドサイクル方式の発電プラント６は、空気浄化部７と、燃焼ガスを作動流体とするガスタービン８１と、ガスタービン８１の排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ８２と、この排熱回収ボイラ８２で発生する高圧の蒸気により駆動する蒸気タービン８３とを備え、ガスタービン８１と蒸気タービン８３の両出力を結合して高出力の発電を行うようになっている。また、ガスタービン８１と蒸気タービン８３、および発電機８５は、同一軸上に配置されている。
【００３１】
空気浄化部７は、空気圧縮機８６の空気取入口に接続され、空気圧縮機８６に空気を供給するように構成されている。なお、ガスタービン８１と、空気圧縮機８６とは、空気供給対象部８を構成している。
【００３２】
空気浄化部７の吸気口７Ａから取り入れた空気を空気圧縮機８６で圧縮して燃焼器８７に送出し、燃焼器８７において圧縮空気と例えばＬＮＧガス等の燃料とを混合して燃焼させ、燃焼ガスを発生させるようになっている。
その燃焼ガスの膨張力によって、ガスタービン８１が駆動され、ガスタービン８１から排出される高温の排ガスの余熱を、排熱回収ボイラ８２で回収して高圧の蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービン８３に供給して蒸気タービン８３を駆動するようになっている。
【００３３】
発電機８５は、ガスタービン８１および蒸気タービン８３の出力により回転され、この回転力によって発電を行なうとともに、その電力は変圧器８８および送電線８９を介して送電されるようになっている。
【００３４】
なお、この実施の形態では、空気浄化部７を通過した空気の温度を所定温度とするために、洗浄水を冷却して所定温度とするための冷熱源９が接続されている。
冷熱源９は、例えば、氷蓄熱槽、水冷式のブライン冷凍機、冷却塔、熱交換器により構成される周知の冷凍手段を用いることが可能であり、氷蓄熱槽内の製氷を、夜間電力を利用して夜間に行うことも可能である。
【００３５】
このように、空気浄化装置７内において、洗浄水と空気とを直接接触させることにより５μｍ程度（従来のフィルタでは概ね１０μｍ以上が対象）の塵埃を９５％程度まで除去することができる。
【００３６】
洗浄水を冷熱源９で冷却して空気圧縮機８６に供給する空気を冷却し、ガスタービン８１の燃焼器８７に供給する圧縮空気の温度を低下させた場合、吸気温度上昇によるガスタービン８１の出力低下を抑制することができる。
【００３７】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、本発明に係る浄化空気供給構造をクリーンルーム１、コンバインドサイクル方式の発電プラント６に用いる場合について説明したが、その他の設備に適用可能であることはいうまでもない。
例えば、コンバインドサイクル方式の発電プラント６以外のガスタービンを備えた発電設備等にも適用できる。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、空気浄化部２、７の空気流路にフィルタが設けられていない場合について説明したが、フィルタを設けた構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、洗浄液が水である場合について説明したが、洗浄剤等を含む洗浄液を用いてもよく、かかる場合の洗浄剤の種類、濃度等は、空気に含まれる塵埃等の大きさ、材種等によって任意に選択可能である。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、発電プラント６が冷熱源９を備えた構成の場合について説明したが、冷熱源９を備えない構成としてもよい。
また、発電プラントは大規模発電に限らず、空気圧縮機を備えたガスタービンを用いる発電機であれば、規模に関わらず適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るクリーンルームの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る機液接触部の概略を示す概略図であり、（Ａ）は側面図を、（Ｂ）は正面図を示している。
【図３】第１の実施形態に係る空気浄化部の第１の変形例の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る空気浄化部の第２の変形例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るコンバインドサイクル方式の発電プラントの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  クリーンルーム
２、７  空気浄化部
５  クリーンルーム本体（空気供給対象部）
６  コンバインドサイクル方式の発電プラント（ガスタービンプラント）
８  空気供給対象部
２０、３０、４０  気液接触部
２１  板状部材
８１  ガスタービン（空気供給対象部）
８６  空気圧縮機（空気供給対象部）
【図１】
2010051913.tif 000003
【図２】
2010051913.tif 000004
【図３】
2010051913.tif 000005
【図４】
2010051913.tif 000006
【図５】
2010051913.tif 000007