(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、前記ガスタービンの下方部に配置され、前記ガスタービンの吸気を流通させる第１の吸気ダクトと、前記第１の吸気ダクトの上方部に配置され、前記ガスタービンからの排気を流通させる排気ダクトと、前記排気ダクトの下方部に前記第１の吸気ダクトの吸気口部を設置し、この吸気口部に吸気フィルタを設けたガスタービン設備において、
前記第１の吸気ダクト上流側に連通する第２の吸気ダクトを設け、前記第２の吸気ダクトに、その上方部に形成され外気を取り込む第２の吸気口部と、該第２の吸気口部から前記排気ダクトに向かって略垂直方向に延伸するように形成された第１の流路と、その一端が前記第１の流路に連通し、該連通部から略水平方向に延伸するように形成された第２の流路と、その一端が前記第２の流路に連通し、該連通部から略垂直方向に延伸するように形成され、前記第１の吸気ダクトに設けた該吸気フィルタの吸込み側に連通する第３の流路とを有することを特徴とするガスタービン設備。
【請求項２】
前記第２の吸気ダクトは、前記第２の吸気口部に設置され、外気取入口を有する防雪フードを備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン設備。
【請求項３】
前記第１の流路と前記第２の流路との連通部分の近傍に、前記ガスタービンの吸気の流れを淀ませる淀み手段又は前記ガスタービンの吸気の流れを停留させる停留手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン設備。
【請求項４】
前記第１の流路と前記第２の流路との連通部分の近傍に雪又は氷を融解する融解手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン設備。
【請求項５】
前記第２の流路に、前記第２の吸気ダクトの壁面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン設備。
【請求項６】
前記第３の流路の途中に外気を取り込み、該吸気フィルタに導入する外気導入手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のガスタービン設備。
【請求項７】
前記第２の流路全体または途中位置の流路断面積を前記第１の流路の断面積より大に形成したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンを駆動して発電を行うガスタービン設備に係り、特に、降雪の予想される地域に建設されるガスタービン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な換気空調系の吸気フィルタ部の防雪方法としては、外気取入口に防雪フードとルーバを装着したものがある。これは、防雪フードにより、通常の降雪状態における雪の進入を大部分防ぐとともに、降雪量の非常に多い場合や強風などによって防雪フードでは雪の進入が十分防ぎきれない場合に、ルーバの開閉度を調節することによって雪の進入を防ぎ、吸気フィルタが雪によって目詰まりすることを防止するものである。
【０００３】
例えば、特開平8−297188 号公報には、上記防雪フード及びルーバに加えて、ルーバの下流に加熱コイルを設けるとともに、防雪フード下端とルーバ下端との間に融雪ヒータ付き防鳥網を設置し、吸気通路に進入しようとする雪を融雪ヒータで融かすとともに、この融雪ヒータ及びルーバで防ぎきれずに進入してきた雪を加熱コイルで融かすことによって、吸気フィルタの目詰まりを防止する原子力発電所の換気空調系防雪装置が記載されている。
【０００４】
その他、特開昭61−211647 号公報，特開昭61−295448 号公報，特開昭61−  295449号公報，特開昭62−102044号公報，特開昭62−108939号公報，特開平7− 209469号公報にも、原子力発電所の換気設備に関する防雪技術が記載されている。
【０００５】
ガスタービンの吸気に関しては、例えば、特開平6−33795号公報には、ガスタービンの圧縮機の低圧段からの抽気を、前記圧縮機のケーシング外壁面に添わせて暖めた後に、ガスタービンの吸気フィルタに噴射することにより、吸気フィルタの凍結を防止することが記載されている。
【０００６】
また、特開平9−317496 号公報には、ガスタービンの吸気ダクト内に熱交換器を設け、ガスタービンの吸気と熱媒体とを熱交換させることにより、ガスタービンの吸気を加温し、又は、ガスタービンの吸気と高温流体とを混合することにより、ガスタービンの吸気を加温することが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ガスタービンの運転には、所定の量の空気を継続的に取り入れなければならないため、ルーバを閉じることによって一時的にでも空気量を減少させることはできない。
【０００８】
また、ガスタービンは、吸気温度が高くなるほど、圧縮機の動力が大きくなり、発電効率及び発電出力が低下する傾向にある。よって、上記特開平8−297188 号公報や特開平9−317496 号公報に記載の発明のように、加熱コイルや熱交換器を用いたり高温流体を混合して、ガスタービンの吸気温度を上昇させ、吸気中に含まれる雪を融かす方法では、ガスタービンの発電効率及び発電出力を低下するという問題がある。さらに、ガスタービンの運転には、建屋内（例えば、原子力発電所等）の換気空調系等に比較して、大量の空気が必要であり、吸気フィルタ入口に到達するまでの間に、そのガスタービンの運転に必要な大量の吸気の温度を一律に、吸気中に含まれる雪を融かすに十分なほど上昇させるためにはかなりの熱量を必要とする。また、吸気ダクト内に、加熱コイルや熱交換器を設置すると、ガスタービンの吸気の圧力損失が著しく大きくなり、吸気効率を低下するという問題がある。
【０００９】
また、上記特開平6−33795号公報に記載の発明のように、吸気フィルタに直接に高温空気を噴射して、フィルタに付着した雪を取除く方法では、吸気フィルタの耐熱性，耐圧性等が問題となると共に、圧縮機内の空気を抽出するため、圧縮効率が低下するという問題がある。
【００１０】
本発明は、吸気フィルタの吸込み側に連通する吸気ダクトの流路形状を規定することにより吸気ダクト内に雪を堆積又は付着させ、これにより、吸気フィルタに到達する雪を低減し、吸気フィルタの目詰まりを防止し、ガスタービンの吸気の流量の低下を防止するガスタービン設備を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のガスタービン設備は、ガスタービンと、前記ガスタービンの下方部に配置され、前記ガスタービンの吸気を流通させる第１の吸気ダクトと、前記第１の吸気ダクトの上方部に配置され、前記ガスタービンからの排気を流通させる排気ダクトと、前記排気ダクトの下方部に前記第１の吸気ダクトの吸気口部を設置し、この吸気口部に吸気フィルタを設けたガスタービン設備において、前記第１の吸気ダクト上流側に連通する第２の吸気ダクトを設け、前記第２の吸気ダクトに、その上方部に形成され外気を取り込む第２の吸気口部と、該第２の吸気口部から前記排気ダクトに向かって略垂直方向に延伸するように形成された第１の流路と、その一端が前記第１の流路に連通し、該連通部から略水平方向に延伸するように形成された第２の流路と、その一端が前記第２の流路に連通し、該連通部から略垂直方向に延伸するように形成され、前記第１の吸気ダクトに設けた該吸気フィルタの吸込み側に連通する第３の流路とを有する。
【００１２】
また、好ましくは、前記第２の吸気ダクトは、前記第２の吸気口部に設置され、外気取入口を有する防雪フードを備える。
【００１３】
また、好ましくは、前記第１の流路と前記第２の流路との連通部分の近傍に、前記ガスタービンの吸気の流れを淀ませる淀み手段又は前記ガスタービンの吸気の流れを停留させる停留手段を配置する。
【００１４】
また、好ましくは、前記第１の流路と前記第２の流路との連通部分の近傍に雪又は氷を融解する融解手段を備える。
【００１５】
また、好ましくは、前記第２の流路に、前記第２の吸気ダクトの壁面を加熱する加熱手段を備える。
【００１６】
また、好ましくは、前記第３の流路の途中に外気を取り込み、該吸気フィルタに導入する外気導入手段を備える。
【００１７】
また、好ましくは、前記第２の流路全体または途中位置の流路断面積を前記第１の流路の断面積より大に形成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ガスタービン設備の吸気方式としては、各要素の配置上の観点からいくつかの種類に分類される。以下、本発明の技術思想を適用するのに最も好適な下方吸気型ガスタービン設備を例に、本発明の実施の形態を説明する。特に、下方吸気型ガスタービン設備においては、従来、ガスタービン及び排気ダクトの下方部に吸気ダクト及び吸気フィルタ室を敷設し、外気は吸気フィルタ室の外気取入口（吸気フィルタ部）から直接取り入れる構造となっている。そのため、外気取入口は地表の近くに位置し、降雪量の非常に多い地域では、積雪によって外気取入口が塞がり、所定量の吸気を取り入れられないという課題がある。
【００１９】
そこで、本発明の実施の形態では、吸気フィルタの吸込み側に連通する吸気ダクトの流路形状を規定して、ガスタービンの吸気の流れを淀ませ又は停留させ又はその流速を低下させることにより、ガスタービンの吸気に含まれる雪をガスタービンの吸気の流れから分離し、吸気ダクト内に堆積又は付着させ、これにより、吸気フィルタに到達する雪を低減し、吸気フィルタの目詰まりを防止し、ガスタービンの吸気の流量の低下を防止する。
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１〜図３に、本発明のガスタービン設備の第１の実施例の構造図を示す。図１は、ガスタービンの側方向から見た断面図であり、図２は、ガスタービンの軸方向から見たガスタービン部の拡大断面図であり、図３は、ガスタービンの側方向から見たガスタービン部の拡大断面図である。図１〜図３中、１は雪の侵入を抑制する防雪フード、２は略垂直下方向（重力作用方向）へ開口した外気取入口、３はガスタービンの吸気が流通する第２の吸気ダクト、４はガスタービンの排気が流通する排気ダクト、５はガスタービンの吸気を除塵する吸気フィルタ、６は一端を支点に開閉するダンパ、７はガスタービンの吸気が流通する第１の吸気ダクト、８は吸気フィルタが設置される吸気フィルタ室、９はガスタービン、１１はガスタービンにより駆動し発電する発電機、１２はガスタービン及び発電機が設置されるタービン建屋、１３はガスタービンの排気を放出する煙突、１８はガスタービンの吸気、１９はガスタービンの排気、２０はガスタービン及び発電機を支持するＴ／Ｇ架台、２１はガスタービンを収納するコンパートメントを示す。
【００２２】
ガスタービン９は、主に吸気１８を圧縮する圧縮機９ａと、その圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と燃料とを混合し燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器９ｂと、その燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービン９ｃとを備え、また、タービンと圧縮機とが同一の回転軸（以下、「タービンロータ」と称す。）で形成される。そして、そのタービンロータの一端に、発電機１１を連結する。ガスタービン９及び発電機１１を、Ｔ／Ｇ架台２０上に設置する。また、ガスタービン９の他端側に、排気ダクト４を連通し、さらに排気ダクト４に煙突１３を連通する。尚、排気ダクト４の途中に、排気１９の熱を利用する排熱利用設備（例えば、蒸気を発生する排熱回収ボイラ，圧縮機で圧縮された空気を加熱する再生器，給水を加熱する給水加熱器等）を設置してもよい。そして、ガスタービン９及び発電機１１は、その他の機器(例えば、蒸気タービン，給水ポンプ，制御装置等)と共に、タービン建屋１２内に設置する。
【００２３】
下方吸気型ガスタービン設備においては、ガスタービン９の下方部にＴ／Ｇ架台２０と一体に、第１の吸気ダクト７を形成する。そして、タービン建屋１２の外部で且つ排気ダクト４の下方部に、第１の吸気ダクト７に連通する吸気フィルタ室８を設置する。吸気フィルタ室８は、第１の吸気ダクト７側の側面を除く、３方向の側面に吸気口を有し、３つの吸気口の各々に、吸気フィルタ５を有するものが好ましい。尚、吸気フィルタ室８は、上面又は下面に吸気口を有していてもよい。そして、吸気フィルタ５の吸込み側に連通し、かつ排気ダクト４を覆うと共に排気ダクト４と交わるように、第２の吸気ダクト３を形成する。第２の吸気ダクト３の吸気口には、垂直下方向（重力作用方向）に開口する、即ち外気取入口２を有する防雪フード１を配置する。第２の吸気ダクト３及び排気ダクト４は、タービン建屋１２外に設置するのが好ましい。吸気フィルタ室８は、タービン建屋１２内に設置してもよいし、タービン建屋１２外に設置してもよい。
【００２４】
そして、外気取入口２から防雪フード１を介して、第２の吸気ダクト３内に吸込まれた空気（吸気）は、第２の吸気ダクト３内を流通し、吸気フィルタ５に到達し、吸気フィルタ５において、除塵される。除塵された吸気１８は、第１の吸気ダクト７内を流通し、ガスタービン９に吸込まれる。ガスタービン９において、吸込んだ吸気１８は、圧縮機９ａで圧縮（例えば、１５気圧程度）された後、燃焼器９ｂへ導入される。燃焼器９ｂにおいて、圧縮空気と燃料（例えば、天然ガス等）とを混合し燃焼して燃焼ガスを発生する。燃焼器９ｂで発生した燃焼ガスは、タービン９ｃにおいて膨張（例えば、大気圧程度）する過程で、タービン９ｃを回転し、タービンロータに連結された発電機１１を駆動し電力を発生する。タービンを駆動した燃焼ガス（例えば、５００℃〜６００℃程度）は、排気１９として、ガスタービン９から排出される。その排気１９は、排気ダクト４内を流通し、煙突１３から放出される。
【００２５】
以下、第２の吸気ダクト３を詳細に説明する。
【００２６】
第２の吸気ダクト３は、略垂直方向（重力作用方向）に形成された第１の流路３１と、略水平方向（重力作用方向に対する直行方向）に形成された第２の流路３２と、略垂直方向（重力作用方向）に形成された第３の流路３３とから成る。そして、第１の流路３１の上端部に防雪フード１を配置する。第１の流路３１の下端部と第２の流路３２の中間部とを連通する。第２の流路３２の両端部の各々と第３の流路３３の上端部とを連通する。第３の流路３３の下端部と吸気フィルタ５とを連通する。また、第１の流路３１を排気ダクト４の上方部に位置するように形成する。第１の流路３１と第２の流路３２との連通部に位置する第２の流路３２の底部壁面と排気ダクト４の上部壁面とが接触し、且つ排気ダクト４の長手方向（排気１９の流通方向）に対して三次元的に交差(ねじれの関係に位置)するように第２の流路３２を形成する。尚、排気ダクト４のうち第２の吸気ダクト３と接触する部分では、従来の排気ダクト４の外部壁面を覆っている断熱材がない方が好ましい。また、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部に位置する第２の流路３２の底部壁面と排気ダクト４の上部壁面とを共有させてもよい。排気ダクト４に対して三次元的に交差すると共に、排気ダクト４の側方部に位置するように第３の流路３３を形成する。また、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２の底部壁面に排水口を形成する。
【００２７】
そして、防雪フード１から吸込まれた吸気１８は、第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れ、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部で２方向に分岐し、第２の流路３２内を略水平方向に流れ、その後第３の流路３３内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れて、吸気フィルタ５に吸込まれる。即ち、第１の流路３１と第２の流路３２と連通部では、吸気１８の流れ方向に沿って、逆Ｔ字形状に流路が形成される。また、第１の流路３１と第２の流路３２と連通部の第２の流路３２の底部壁面は、第１の流路３１を流れる吸気１８の流れ方向に対し対向する。そして、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部で、吸気１８の流れ方向が略垂直下方向から略水平方向へ変化する際に、第２の流路３２の底部壁面に堆積又は付着する。つまり、第１の流路３１から流れてきた吸気１８の流れの一部又は全部は、その流れ方向に対向する第２の流路３２の底部壁面に衝突しながら向きを変えるため、その第２の流路３２の底部壁面近傍で吸気１８の流れに淀み又は停留が生じる。特に、第２の流路３２の底部壁面に衝突しながら２方向へ向きを変えるため、その第２の流路３２の底部壁面近傍で吸気１８の流れに淀み又は停留が生じやすい。そして、第２の流路３２の底部壁面近傍における吸気１８の流れの淀み又は停留と、空気に対する雪の比重差との作用により、雪が第２の流路３２の底部壁面に堆積又は付着することとなる。これにより、第２の吸気ダクト３内に雪を堆積又は付着させ、吸気フィルタ５に到達する雪を低減し、吸気フィルタ５の目詰まりを防止するという効果を奏する。さらに、吸気１８の流れ方向を変化させることにより吸気１８の流れの淀み又は停留を発生させるため、吸気ダクトの流路に伝熱管等を配置することに比較して、吸気１８の流れ中の壁面の数が少なく、吸気１８の圧力損失を抑制するという効果を奏する。また、第２の吸気ダクト３の吸気口に、防雪フード１を配置することにより、第２の吸気ダクト３に吸込まれる雪を低減するという効果を奏する。
【００２８】
さらに、好ましくは、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２の底部壁面を下方向に拡大したりして、第１の流路３１の流路断面積に対して第２の流路３２の流路断面積（本第１の実施例のように第２の流路３２で２方向に分岐する場合は、２方向の流路断面積の和）を大きくするとよい。これにより、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部において、吸気１８の流速が低下するため、吸気１８の流れから雪が分離しやすくなり、第２の流路３２の底部壁面へ雪が堆積又は付着するのを促進するという効果を奏する。
【００２９】
また、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２の底部壁面と排気ダクト４の上部壁面とを接触させることにより、排気１９の熱により第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２に堆積若しくは付着した又は堆積若しくは付着しようとする雪又は氷を融解する。そして、雪又は氷の融解して出た水は、第２の流路３２の底部壁面に形成した排水口から第２の吸気ダクト３外へ排出する。これにより、雪の堆積により第２の吸気ダクト３の流路断面積が減少して吸気１８の流量が低下するのを防止するという効果を奏する。さらに、堆積又は付着した雪を融解するため、吸気温度そのものを上昇させることに比較して、雪を融解するのに必要な熱量が小さいという効果を奏すると共に、吸気温度がほとんど上昇しないため、ガスタービン９の発電効率及び発電出力の低下を抑制するという効果を奏する。
【００３０】
例えば、雪の比熱を０.５kcal／kg・℃，雪の密度を０.５ｇ／cm3 ，雪の融解潜熱を８０kcal／kg、さらに雪の温度を−５℃とすると、雪を融解するには、４２０kcal程度でよい。一方、ガスタービンの吸気流量を５００kg／ｓ、空気の比熱を０.２４kcal／kg・℃ として、ガスタービンの吸気温度１℃上昇させるのに必要な熱量は432000kcal／ｈ（５００ｋＷ）程度である。さらに、ガスタービンの吸気に含まれる雪を短時間で融解させるには、ガスタービンの吸気温度を  １０〜２０℃程度にしなければならない。よって、本発明により雪を融解する熱量が、ガスタービンの吸気温度そのものを上昇させて雪を融解する熱量に比較して、非常に小さいことが明らかである。換言すれば、本発明により雪を融解する熱量程度では、ガスタービンの吸気温度がほとんど上昇しないことが明らかである。尚、雪を融解させる熱源としては、排熱利用設備から排出された排気１９、排熱利用設備で発生した蒸気又は空気，蒸気タービン等から排出又は抽出された蒸気，圧縮機で圧縮された空気を利用してもよい。
【００３１】
また、第２の吸気ダクト３の流路のうち排気ダクト４に接触する壁面部よりも吸気フィルタ５に近い側の流路の壁面に、一端を支点に開閉するダンパ６を形成する。つまり、第３の流路３３の壁面の一部をダンパ構造とする。そして、好ましくは、外気温度又は天候状態又は降雪量又は積雪量の少なくとも１つに応じて開閉するようにダンパ６を制御する。例えば、降雪のない場合は、ダンパ６を全開する。降雪が少ない場合は、ダンパ６を全開又は中間開度にする。吸気フィルタ５の目詰まりが発生するほど降雪が多い場合は、ダンパ６を全閉する。尚、ダンパ６に代えて、第２の吸気ダクト３の流路のうち排気ダクト４に接触する壁面部よりも吸気フィルタ５に近い側の流路に、その他端が外気と連通する第３の吸気ダクトを連通し、さらにその第３の吸気ダクトの外気取入口部近傍に吸気流量の調節が可能な流量調節手段（例えば、ベーン等）を配置してもよい。
【００３２】
また、外気取入口２を当該ガスタービン設備が建設される地域の最大積雪量よりも上方部に配置することにより、外気取入口２が積雪により塞がれるを防止するという効果を奏する。
【００３３】
以上により、特に降雪の予想される地域に建設されるガスタービン設備において、吸気フィルタの特性に依存することなく、所定量のガスタービンの吸気を継続的に、しかもガスタービンの効率を損なうことなく確保することが可能となり、ガスタービン設備の運転信頼性の向上を図ることができる。即ち、一般にガスタービンの吸気温度の上昇に伴い発電効率及び発電出力が低下するが、本発明のガスタービン設備においては、第２の吸気ダクトの内に雪が落下する構造とし、さらに、その雪が落下した壁面だけをガスタービンの排気の熱を利用して暖めてやれば、吸気温度が極端に上昇することがなく、ガスタービンの吸気温度の上昇を抑制する。
【００３４】
尚、本発明の技術思想は、下方吸気型ガスタービン設備に限らず、上方吸気型ガスタービン設備，側方吸気型ガスタービン設備に対しても適用でき、同様の効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の技術思想は、吸気フィルタ５がないガスタービン発電設備にも適用できる。吸気フィルタ５がない場合は、ガスタービン９が大気を直接吸込むことになり、その吸気１８に雪が混入していると、雪又は水滴となってガスタービン９の圧縮機の低圧側（吸気口側）の翼に付着し、翼を脆性破壊に至らしめたり、エロージョンを生じ、翼に損傷を与える。本第１の実施例によれば、ガスタービン９が吸込む雪を低減し、ガスタービン９の圧縮機の翼が雪又は水滴により損傷するのを防止するという効果を奏する。
【００３６】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００３７】
図４に、本発明のガスタービン設備の第２の実施例の構造図（ガスタービンの側方向から見たガスタービン部の拡大断面図）を示す。
【００３８】
本第２の実施例では、上記第１の実施例の第２の吸気ダクト３の第１の流路３１の下端部と第２の流路３２の中間部との間を、略水平方向に（排気ダクト４の上部壁面の長手方向に沿って）形成された第４の流路３４により連通する。このとき、第４の流路３４の底部壁面の全部又は一部が、排気ダクト４の上部壁面と接触するように形成する。
【００３９】
そして、防雪フード１から第２の吸気ダクト３内に吸い込まれた吸気１８は、第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れた後、第４の流路３４内を略水平方向に（排気ダクト４の上部壁面の長手方向に沿って）流れ、第４の流路３４と第２の流路３２との連通部で２方向に分岐し、第２の流路３２内を略水平方向に流れ、その後第３の流路３３内を第１の流路３１内を略垂直下方向  （重力作用方向）に流れて、吸気フィルタ５に吸込まれる。即ち、第４の流路３４と第２の流路３２と連通部では、吸気１８の流れ方向に沿って、逆Ｔ字形状に流路が形成される。また、第４の流路３４と第２の流路３２と連通部の第２の流路３２の側部壁面は、第４の流路３４を流れる吸気１８の流れ方向に対し対向する。そして、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、空気に対する雪の比重差により、第４の流路３４の底部壁面に堆積又は付着する。さらに、吸気１８に含まれる雪の残りは、第４の流路３４と第２の流路３２との連通部で、吸気１８の流れが排気ダクト４の上部壁面に沿う方向から排気ダクト４の上部壁面に沿う方向に対し直行する方向へ変化する際に、第２の流路３２の底部壁面及び側部壁面に堆積又は付着する。つまり、第２の流路３２の側部壁面近傍における吸気１８の流れの淀み又は停留と、空気に対する雪の比重差との作用により、雪が第２の流路３２の底部壁面及び側部壁面に堆積又は付着することとなる。また、好ましくは、第１の流路３１断面積に対して、第４の流路３４断面積を大きし、第４の流路３４断面積よりも第２の流路３２断面積を大きくするとよい。
【００４０】
本第２の実施例によれば、上記第１の実施例の効果に加え、第２の吸気ダクト３の略水平方向流路（第４の流路３４）が増加するため、吸気１８の流れから分離する雪が増加し、吸気フィルタ５に到達する雪をさらに低減し、吸気フィルタ５の目詰まりを防止するという効果を奏する。
【００４１】
略水平方向流路の長さが十分長く、吸気１８の流速が十分小さければ、空気と雪との比重差により、雪が吸気１８の流れから分離し、第２の吸気ダクト３内に堆積する。例えば、雪の自然落下速度を１ｍ／ｓ，吸気１８の流速を２.５ｍ／ｓ，流路の高さを３ｍとすると、雪が流路の底部壁面に到達するまでに必要な水平方向長さは７.５ｍ 程度である。
【００４２】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００４３】
図５に、本発明のガスタービン設備の第３の実施例の構造図（ガスタービンの軸方向から見たガスタービン部の拡大断面図）を示す。図５中、１５は第２の吸気ダクト内に形成される空間を示す。
【００４４】
本第３の実施例は、上記第１の実施例の第２の吸気ダクト３の第２の流路３２の底部を下方向へ拡大し、排気ダクト４を覆うように空間１５を形成する。即ち、空間１５を形成する壁面の一部が、排気ダクト４の側壁面と接触するように、空間１５を形成する。
【００４５】
そして、防雪フード１から第２の吸気ダクト３内に吸込まれた吸気１８は、第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れ、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部で２方向に分岐し、第２の流路３２内を略水平方向に流れ、その後第３の流路３３内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れて、吸気フィルタ５に吸込まれる。そして、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部で、吸気１８の流れが略垂直下方向（重力作用方向）から略水平方向へ変化した直後に、第２の流路３２下部の空間１５により吸気１８の流路が拡大するため、流れが乱れた吸気１８の流速が低下し、空気に対する雪の比重差により、雪が空間１５の底部壁面に堆積又は付着することとなる。
【００４６】
本第３の実施例によれば、上記第１の実施例の効果に加え、流れが乱れた吸気１８の流速を低下するため、吸気１８の流れから分離する雪を増加し、第２の吸気ダクト３が除去する雪を増加し、吸気フィルタ５に到達する雪をさらに低減し、吸気フィルタ５の目詰まりを防止するという効果を奏する。また、吸気１８の流れ方向が変化した直後に吸気１８の流路を拡大するため、吸気１８の流れ方向の変化と同時に吸気１８の流路を拡大することに比較して、吸気１８の全体の流れの乱れが小さく、吸気１８の圧力損失が小さいという効果を奏する。
【００４７】
また、空間１５の上部にダンパを配置し（そのダンパを全閉した場合は、吸気１８の流路は上記第１の実施例と同一となる。）、吸気１８に含まれる雪の量に応じて、そのダンパを開閉制御してもよい。例えば、吸気１８に含まれる雪の量が多い場合は、ダンパの開度を大きくし、吸気１８に含まれる雪の量が少ない場合は、ダンパの開度を小さくする。
【００４８】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００４９】
図６に、本発明のガスタービン設備の第４の実施例の構造図（ガスタービンの軸方向から見たガスタービン部の拡大断面図）を示す。図６中、１０は板状の伝熱部材を示す。
【００５０】
第２の吸気ダクト３は、略垂直方向（重力作用方向）に形成された第１の流路３１と、略水平方向（重力作用方向に対して直行する方向）に形成された第２の流路３２と、略垂直方向（重力作用方向）に形成された第３の流路３３とから成る。そして、第１の流路３１の上端部に防雪フード１を配置する。第１の流路３１の下端部と第２の流路３２の一端部とを連通する。第２の流路３２の他端部と第３の流路３３の上端部とを連通する。第３の流路３３の下端部と吸気フィルタ５とを連通する。つまり、第１の流路３１，第２の流路３２，第３の流路３３とが組み合わされてクランク形状の流路を形成する。また、第１の流路３１又は／及び第２の流路３２の側部壁面の一部が、排気ダクト４の側部壁面に接触するように形成する。そして、第２の吸気ダクト３の壁面のうち排気ダクト４に接触する壁面部に、伝熱に優れた伝熱部材１０（例えば、金，銀，銅，アルミニウム，タングステン，亜鉛等の熱伝達率が高い金属元素を含有する物質から成ることが好ましい。）を配置する。
【００５１】
そして、防雪フード１から第２の吸気ダクト３内に吸込まれた吸気１８は、第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れた後、第２の流路３２内を略水平方向に流れ、その後第３の流路３３内を略垂直下方向(重力作用方向)に流れて、吸気フィルタ５に吸込まれる。そして、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部で、吸気１８の流れが略垂直下方向（重力作用方向）から略水平方向へ変化する際に、第２の流路３２の底部壁面に堆積する。つまり、第２の流路３２の底部壁面近傍における吸気の流れの淀み又は停留と、空気に対する雪の比重差との作用により、雪が第２の流路３２の底部壁面に堆積することとなる。
【００５２】
本第４の実施例によっても、上記第１の実施例と同様の効果を得る。
【００５３】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００５４】
図７に、本発明のガスタービン設備の第５の実施例の構造図（ガスタービンの軸方向から見たガスタービン部の拡大断面図）を示す。図７中、１４は吸気１８の流れを淀ませる突起形状の淀み部材（又は吸気１８の流れを停留させる突起形状の停留部材）を示す。
【００５５】
本第５の実施例は、上記第１の実施例の第２の吸気ダクト３の第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２の底部壁面に淀み部材（又は停留部材）１４を配置する。そして、淀み部材（又は停留部材）１４により、第２の流路３２の底部壁面近傍における吸気１８の流れの淀み又は停留が促進され、雪が第２の流路３２の底部壁面に堆積又は付着しやすくなる。
【００５６】
本第５の実施例によれば、上記第１の実施例の効果に加え、淀み部材（又は停留部材）１４により、第２の流路３２の底部壁面近傍における吸気１８の流れの淀み又は停留が促進され、第２の吸気ダクト３が除去する雪を増加し、吸気フィルタ５に到達する雪をさらに低減し、吸気フィルタの目詰まりを防止するという効果を奏する。
【００５７】
さらに、第１の流路３１と第２の流路３２との連通部の第２の流路３２の底部壁面と排気ダクト４の上部壁面とを接触させる場合は、その接触面に配置されることとなる淀み部材（又は停留部材）１４が、吸気１８（雪）が排気１９の熱により加熱された壁面に接触する面積を増大し、その壁面から吸気１８（雪）への伝熱を促進するため、雪の融解を促進するという効果を奏する。尚、淀み部材  （又は停留部材）１４の材質は、第２の吸気ダクト３の材質と同一でもよいが、淀み部材（又は停留部材）１４に伝熱促進機能をもたせる場合は、熱伝導率の優れた金，銀，銅，アルミニウム，タングステン，亜鉛等の金属元素を含有するものが好ましい。
【００５８】
次に、排気ダクトの側方部に吸気ダクト及び吸気フィルタ室が敷設されたガスタービン設備に本発明の技術思想を適用した実施例を説明する。
【００５９】
図８に、本発明のガスタービン設備の第６の実施例の構造図（ガスタービンの側方向から見たガスタービン部の拡大断面図）を示す。
【００６０】
本第６の実施例において、第２の吸気ダクト３は、略垂直方向(重力作用方向)に形成された第１の流路３１と、略水平方向（重力作用方向に対して直行する方向）に形成された第２の流路３２と、略垂直方向（重力作用方向）に形成された第３の流路３３と、略水平方向（重力作用方向に対して直行する方向）に形成された第４の流路３４とから成る。そして、第１の流路３１の上端部に防雪フード１を配置する。第１の流路３１の下端部と第４の流路３４の一端部とを連通する。第４の流路３４の他端部と第２の流路３２の一端部とを連通する。第２の流路３２の中間部及び他端部の各々と第３の流路３３の上端部とを連通する。第３の流路３３の下端部と吸気フィルタ５とを連通する。また、排気ダクト４の上方部に位置するように第１の流路３１を形成する。略水平方向に（排気ダクト４の上部壁面の長手方向に沿い）、かつその底部壁面が排気ダクト４の上部壁面に接触するように第４の流路３４を形成する。また、第４の流路３４の形成方向に直行した方向に、かつ吸気フィルタ室５の上方部に位置するように第２の流路３２を形成する。
【００６１】
そして、防雪フード１から第２の吸気ダクト３内に吸い込まれた吸気１８は、第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れた後、第４の流路３４内を略水平方向に（排気ダクト４の上部壁面の長手方向に沿って）流れた後、第４の流路３４と第２の流路３２との連通部で直行方向に流れ方向を変化させて、第２の流路３２内を略水平方向に流れ、その後第３の流路３３内を第１の流路３１内を略垂直下方向（重力作用方向）に流れて、吸気フィルタ５に吸込まれる。そして、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、空気に対する雪の比重差により、第４の流路３４の底部壁面に堆積又は付着する。さらに、吸気１８に含まれる雪の残りは、第４の流路３４と第２の流路３２との連通部で、吸気１８の流れが排気ダクト４の上部壁面に沿う方向から排気ダクト４の上部壁面に沿う方向に対し直行する方向へ変化する際に、第２の流路３２の底部壁面及び側部壁面に堆積又は付着する。つまり、第２の流路３２の側部壁面近傍における吸気１８の流れの淀み又は停留と、空気に対する雪の比重差との作用により、雪が第２の流路３２の底部壁面及び側部壁面に堆積又は付着することとなる。
【００６２】
本第６の実施例によれば、上記第２の実施例の効果と同様の効果を奏する。
【００６３】
次に、吸気１８に含まれる雪を第２の吸気ダクト内に堆積又は付着させる第２の吸気ダクトの代表的な流路形状を説明する。
【００６４】
図９〜図１２に、本発明のガスタービン発電設備の第２の吸気ダクトの断面図（ガスタービンの側方向から見た断面図）を示す。尚、吸気フィルタ５がなく、即ち、第２の吸気ダクト３が直接ガスタービン９の吸気口に連通していてもよい。
【００６５】
図９に示す第２の吸気ダクト３の流路は、その一部がＬ字形状を成す。そして、吸気１８は、略垂直下方向（略重力作用方向）に流れた後、略直行方向へその流れ方向を変え、略水平方向に流れる。吸気１８の流れ方向が変化する際に、淀み又は停留を生じる。これにより、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、その流路の底部壁面１７に堆積することになる。そして、好ましくは、雪が堆積する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路の底部壁面１７を、雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に保持し、又は雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に加熱するとよい。さらに、好ましくは、雪が堆積又は付着する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路の底部壁面１７に、淀み部材（又は停留部材）１４を配置するとよい。さらに、好ましくは、その淀み部材（又は停留部材）１４は、所定温度に保持され又は加熱された底部壁面１７の伝熱を促進する突起形状又は波形状を成すのがよい。
【００６６】
図１０に示す第２の吸気ダクト３の流路は、その一部が拡大し、即ちその一部の流路断面積が他の流路断面積よりも大きい。そして、吸気１８は、流路が拡大された際に、その流速が低下し、吸気１８の流れから雪が分離し、雪の一部又は全部がその流路の底部壁面１７に堆積又は付着することになる。そして、好ましくは、流路断面積の拡大率を大きくして、流路の拡大部で吸気１８が壁面から剥離させることにより、流路の拡大部で吸気１８の流れを淀ませ又は停留させる。また、好ましくは、雪が堆積する部分、即ち流路の拡大部分の底部壁面１７を、雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に保持し、又は雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に加熱するとよい。さらに、好ましくは、雪が堆積する部分に、淀み部材又は停留部材を配置するとよい。さらに、好ましくは、その淀み部材又は停留部材は、所定温度に保持され又は加熱された底部壁面１７の伝熱を促進する突起形状又は波形状を成すのがよい。
【００６７】
図１１に示す第２の吸気ダクト３の流路は、その一部がＬ字形状を成す。そして、吸気１８は、略水平方向に流れた後、略直行方向へその流れ方向を変え、略垂直上方向に流れる。吸気１８の流れ方向が変化する際に、淀み又は停留を生じる。これにより、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、その流路の底部壁面１７に堆積することになる。特に、吸気１８の流れ方向が変化した後の吸気１８の流れ方向を重力作用方向に対向させることにより、吸気１８の流れからの雪の分離を促進する。そして、好ましくは、雪が堆積する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路の底部壁面１７を、雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に保持し、又は雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に加熱するとよい。さらに、好ましくは、雪が堆積又は付着する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路の底部壁面１７に、淀み部材（又は停留部材）１４を配置するとよい。さらに、好ましくは、その淀み部材（又は停留部材）１４は、所定温度に保持され又は加熱された底部壁面１７の伝熱を促進する突起形状又は波形状を成すのがよい。
【００６８】
図１２に示す第２の吸気ダクト３の流路は、その一部が略Ｕ字形状を成す。そして、吸気１８は、略水平方向に流れた後、略Ｕ字形状の流路で略垂直下方向，略水平方向，略垂直上方向に流れた後、再び略水平方向に流れる。略Ｕ字形状の流路部分で吸気１８の流れ方向が変化する際に、淀み又は停留を生じる。これにより、吸気１８に含まれる雪の一部又は全部は、その流路の側部壁面又は底部壁面１７に堆積又は付着することになる。そして、好ましくは、雪が堆積する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路（略Ｕ字形状の流路）の底部壁面１７を、雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に保持し、又は雪の融点以上（例えば、１０℃〜２０℃）に加熱するとよい。さらに、好ましくは、雪が堆積又は付着する部分、即ち吸気１８の流れ方向を変化させる流路（略Ｕ字形状の流路）の底部壁面１７に、淀み部材（又は停留部材）１４を配置するとよい。さらに、好ましくは、その淀み部材（又は停留部材）１４は、所定温度に保持され又は加熱された底部壁面の伝熱を促進する突起形状又は波形状を成すのがよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気フィルタの吸込み側に連通する吸気ダクトの流路形状を規定して、ガスタービンの吸気の流れを淀ませ又は停留させ又はその流速を低下させることにより、ガスタービンの吸気に含まれる雪をガスタービンの吸気の流れから分離し、吸気ダクト内に堆積又は付着させ、これにより、吸気フィルタに到達する雪を低減し、吸気フィルタの目詰まりを防止し、ガスタービンの吸気の流量の低下を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン設備の第１の実施例の構造図。
【図２】本発明のガスタービン設備の第１の実施例の構造図。
【図３】本発明のガスタービン設備の第１の実施例の構造図。
【図４】本発明のガスタービン設備の第２の実施例の構造図。
【図５】本発明のガスタービン設備の第３の実施例の構造図。
【図６】本発明のガスタービン設備の第４の実施例の構造図。
【図７】本発明のガスタービン設備の第５の実施例の構造図。
【図８】本発明のガスタービン設備の第６の実施例の構造図。
【図９】本発明のガスタービン発電設備の第２の吸気ダクトの断面図。
【図１０】本発明のガスタービン発電設備の第２の吸気ダクトの断面図。
【図１１】本発明のガスタービン発電設備の第２の吸気ダクトの断面図。
【図１２】本発明のガスタービン発電設備の第２の吸気ダクトの断面図。
【符号の説明】
１…防雪フード、２…外気取入口、３…第２の吸気ダクト、４…排気ダクト、５…吸気フィルタ、６…ダンパ、７…第１の吸気ダクト、８…吸気フィルタ室、９…ガスタービン、１０…伝熱部材、１１…発電機、１２…タービン建屋、１３…煙突、１４…淀み部材、１５…空間、１７…底部壁面、１８…吸気、１９…排気、２０…Ｔ／Ｇ架台、２１…コンパートメント、３１…第１の流路、３２…第２の流路、３３…第３の流路、３４…第４の流路。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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