(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体状のチャンバの内部に中央室を挟んで左右にガスタービン燃焼空気用フィルタ室および発電機用フィルタ室を形成するフィルタ装置であって、前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室には前記中央室側に配置される中性能フィルタと該中性能フィルタと適宜間隔を介して室外側に配置される高性能フィルタが収納され、前記発電機用フィルタ室には前記中央室側に中性能フィルタを収納し、前記中央室には前記チャンバの前後面および下面に空気取入用開口部を形成し、前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室の高性能フィルタはガスタービン側に連通し、前記発電機用フィルタ室の中性能フィルタは発電機側に連通することを特徴とするガスタービン発電設備用フィルタ装置。
【請求項２】
前記中央室の下面に形成した空気取入用開口部には、空気や雨水等の流通可能な多数個の小孔を有すると共に少なくとも人間の歩行可能な強度を有する平板状部材を配設したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置。
【請求項３】
前記平板状部材を、エキスパンドメタルとしたことを特徴とする請求項２に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置。
【請求項４】
前記中央室は、仕切板で２分割され、分割された中央室の一方は前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室の前記中性能フィルタに連通し、他方は前記発電機用フィルタ室の前記中性能フィルタに連通することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に屋外に設置されるフィルタ装置に係り、特に、ガスタービン用と発電機用の二系統のフィルタを有するガスタービン発電設備用フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンには、そのエンジン内に吸気される燃焼用空気と発電機を冷却換気する冷却用空気とが少なくとも必要であり、これ等の空気は外気をフィルタを介して清浄化する必要がある。ただし、前記燃焼用空気は高度に清浄化された空気を必要とするのに対して、前記冷却用空気は、燃焼用空気ほどの清浄度を必要としないことから、従来の一般的なフィルタ装置としては、図７に示すようなガスタービン燃焼用空気のみを清浄化処理するものが殆どである。
ここで図７に示す従来の一般的なガスタービン発電設備について簡単に説明する。一般的な屋外設置型のガスタービン発電設備は、ガスタービン２７とその発電機２８等が収納されたエンクロージャ２６とその上面に設置されるフィルタ装置とから構成される。またフィルタ装置２９は、主にチャンバとチャンバ内に収納したフィルタから構成されており、主にチャンバの前面などの１側面に開口部を設け、開口部から取り入れた外気を、チャンバ内の床面に垂直に設置されたフィルタを通して清浄化しガスタービン燃焼用空気としてガスタービン２７側へ供給している。また、エンクロージャ２６の側面の適宜箇所には発電機２８を冷却する冷却空気用の外気取入口３０，３１が設けられる。取入口３０，３１には図略の粗塵用フィルタが装備されており、吸入空気中に比較的大きな塵埃が巻き込まれるのを防止する。
このように図７に示すフィルタ装置２９は、一系統のフィルタを用いてガスタービン燃焼用空気のみを清浄化処理する機能を有するものである。
【０００３】
一方、特開昭５３−１２５５１６号公報には、ガスタービン燃焼用空気と同時に発電機冷却用空気を処理するフィルタ装置が開示されている。このフィルタ装置は、一系統から成るフィルタを用いて処理した清浄空気を、ガスタービン燃焼用と発電機冷却用とにそれぞれ分配して供給する機構のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の一般的なフィルタ装置の場合、発電機冷却用空気は処理の対象外であり、冷却用空気の清浄化はエンクロージャの外気取入口に設けられた粗塵用フィルタを用いて行うごく簡易的なものであるに過ぎず、このフィルタを通過する比較的細かな塵埃は吸入空気に取り込まれエンクロージャ内に侵入してしまうことになる。従って、従来のガスタービン発電設備では、発電機内部のメンテナンス（清掃）を比較的高頻度に行う必要があり、その際発電機等を分解する必要があり相当の手間を要し、稼働率も低下するといった問題点があった。
また、特開昭５３−１２５５１６号公報に開示されるフィルタ装置では、一系統のフィルタでガスタービン燃焼用空気と発電機冷却用空気とを同時に処理するため、発電機冷却用空気は、ガスタービン燃焼用空気と同じ高清浄度の空気が供給されることから、上記従来技術の問題点を解消することはできるものの、上記問題点を解消するのに発電機冷却用空気に求められる清浄度のレベルを考慮した場合、著しく過度の清浄化を行っていることになり、設備の効率面で問題がある。
また、一系統のフィルタでガスタービン燃焼用空気と発電機冷却用空気とを同時に処理する機構のフィルタ装置の場合、燃焼用空気のみを処理する機構のものに比べて約２倍の風量を処理しなければならない。２倍の風量を得るためには、チャンバ内の床面に垂直に設置するフィルタセルを２倍に増設する必要があるが、フィルタが一系統の場合では、垂直方向の同一平面上に増設することになることから、フィルタ装置の外形は著しく大型化し、屋外型ガスタービン発電設備のようにエンクロージャの上面に設置する場合には設置できないといった不都合が生じる。
また、外気を取り入れるための開口部をチャンバの前面などの１側面にのみ設ける機構のフィルタ装置の場合、同じく燃焼用空気と冷却用空気とを同時に処理する場合のように多量の外気を取り入れる必要がある場合には、外気吸入用開口部の面積が不足気味となるため、吸入空気の風速が高くなり、吸入抵抗が大きくなると共に、雨、雪、ゴミ等の異物を巻き込み易くなるといった問題がある。
また、外気を取り入れるための開口部をチャンバの前面などの１側面にのみ設ける機構のフィルタ装置の場合、外気は外気吸入口から水平方向に吸入されるため、吸入空気内に雨水を巻き込み易い。そのため、ウェザールーバー等を設けて巻き込んだ雨滴を邪魔板に衝突させて分離する機構が必要になり、吸気効率が低下する問題点がある。また、吸気吸入口から雪も巻き込み易く、前記邪魔板に雪が付着し、邪魔板の機能を損なう問題点がある。また、前記問題点を解消するためフィルタの下流側に非常用ダンパを開口して直接外気を取り入れて吸気効率を回復させる手段もあるが、フィルタを通らない汚れた空気が処理空気として流入されるため吸入後において各種の問題点が発生し好ましい対策とは言えない。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決するために、ガスタービン燃焼用空気と発電機冷却用空気とを同一のフィルタチャンバ内に搭載した二系統のフィルタにおいて別々に清浄化処理するフィルタ装置とし、コンパクトに形成され、省スペース化が図れると共に、ガスタービンや発電機に夫々見合う清浄化された空気が十分に供給でき、メンテナンスもやり易いガスタービン発電設備用フィルタ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、以上の目的を達成するために、箱体状のチャンバの内部に中央室を挟んで左右にガスタービン燃焼空気用フィルタ室および発電機用フィルタ室を形成するフィルタ装置であって、前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室には前記中央室側に配置される中性能フィルタと該中性能フィルタと適宜間隔を介して室外側に配置される高性能フィルタが収納され、前記発電機用フィルタ室には前記中央室側に中性能フィルタを収納し、前記中央室には前記チャンバの前後面および下面に空気取入用開口部を形成し、前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室の高性能フィルタはガスタービン側に連通し、前記発電機用フィルタ室の中性能フィルタは発電機側に連通することを特徴とする。
請求項２記載の本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、請求項１に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置において、前記中央室の下面に形成した空気取入用開口部には、空気や雨水等の流通可能な多数個の小孔を有すると共に少なくとも人間の歩行可能な強度を有する平板状部材を配設したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、請求項２に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置において、前記平板状部材を、エキスパンドメタルとしたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置において、前記中央室は、仕切板で２分割され、分割された中央室の一方は前記ガスタービン燃焼空気用フィルタ室の前記中性能フィルタに連通し、他方は前記発電機用フィルタ室の前記中性能フィルタに連通することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、チャンバの中央室の前後の空気取入用開口部から吸入された外気を、中央室内でガスタービン側と発電機側に分離する。ガスタービン側への外気はプレフィルタおよび中性能フィルタを介し、高性能フィルタで高清浄度に清浄化された後、ガスタービン側に燃焼用空気として導入される。一方、発電機側への外気はプレフィルタおよび中性能フィルタを介して発電機の冷却用空気として導入される。なお、ガスタービン側にのみ高性能フィルタを配置したのはガスタービンの燃焼には高清浄度の空気が必要のためである。また、発電機の冷却用空気として中性能フィルタを必要とするのは次ぎの理由による。即ち、従来使用されていた粗塵用フィルタでは発電機内部の清掃（メンテナンス）を比較的高頻度に行う必要があり、その際発電機等を分解する必要があり相当の手間を要し、稼動率も低下する問題点がある。中性能フィルタは以上の問題点を解消することができる。以上によりガスタービンおよび発電機に夫々清浄な空気が送られると共に外気の吸入口が複数箇所あり、全体がコンパクトにまとめられる。
ここで本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、チャンバの中央室の下面にも空気取入用開口部を設けることにより空気取入用開口部の面積をチャンバの大きさを変えることなく拡大できる。また、下面に設けた空気取入用開口部に小孔を有する平板状部材を設けることにより、ドレン抜き孔が不用となる。また、平板状部材はメンテナンス時にはその上を人間が歩行するため、これに十分に耐える強度に形成される。なお、強度の点ではパンチング板よりもエキスパンドメタルが好ましいが、パンチング板も補強により人間の重量に十分に耐えるようにすることができる。
また、本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、中央室を仕切板により区画することにより、外気が一方側、例えば、ガスタービン側にのみ多量に導入されるような供給のアンバランスが防止され、発電機の冷却が不完全になる問題点が解消される。
また、本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置は、チャンバの中央室の前後の空気取入用開口部にはフードが設置されるため、吸入口を下方に向けて吸気流を上昇流とすることで重力の作用により雨水や雪等の内部の侵入が防止される。また、チャンバに点検扉を設けることにより、チャンバ内への出入が容易になりフィルタ等のメンテナンスが容易にできる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明のガスタービン発電設備用フィルタ装置の一実施例を図面を参照して詳述する。図１および図６に示すようにフィルタ等を内部に収納する箱体状のチャンバ１（エンクロージャ）は本実施例では可搬式の構造からなり、吊り具１８や脚１９が付設される。
【０００９】
図１および図２に示すように、チャンバ１は上面のほぼ全面および一側面が閉止され、その内部には中央室４を介しガスタービン用フィルタ室２と発電機用フィルタ室３が中央室４を挟みチャンバ１を区画して配置される。チャンバ１の中央室４の前後および下面には夫々空気取入用開口部２０，２１，２２が形成され、ガスタービン用フィルタ室２側の側面には開口部２３が形成される。また、発電機用フィルタ室３側のチャンバ１の上下面には開口部２４，２５が形成され、上面の開口部２４には図６に示すように上方扉１６により閉止される。
ガスタービン用フィルタ室２は図１に示すように、中央室４の図の左側に配置されるプレフィルタ７と、これと隣接して配置される中性能フィルタ５と、中性能フィルタ５と適宜間隔を介し開口部２３に近接して配置される高性能フィルタ６等が配設される。なお、高性能フィルタ６を通過した清浄空気はガスタービン側に送られる。また、図６に示すように、高性能フィルタ６は多数個のフィルタセル６ａを組み合わせたものからなり、開口部２３の全面に配置される。
一方、発電機用フィルタ室３はプレフィルタ７と、これと隣接して配置される中性能フィルタ８とからなる。なお、プレフィルタ７は比較的大きな汚塵を除去するものである。中性能フィルタ８を通過した清浄空気は下面の開口部２５を通り発電機側に送られる。なお、前記の中性能フィルタ５，８およびプレフィルタ７も多数個のフィルタセルを組み合わせたものからなる。
【００１０】
図３に示すように、中央室４の下面の空気取入用開口部２２は小孔９を有する平板状部材１０により閉止される。なお、小孔９は空気や雨水が通過可能の大きさからなり、チャンバ１内に侵入した雨水等は小孔９より排出される。
本実施例では、平板状部材１０としてはエキスパンドメタル又はパンチング板が使用される。従来のフィルタ装置の場合には下面（底面）はフラットの閉止板のため、チャンバ内に侵入した雨水等が床面に溜り、床面を腐食させる。更に、床面に溜った雨水がフィルタ側に吹き上げられて吸い込まれる不具合があった。また、メンテナンス時において床面に溜った雨水により足が滑る不都合が生じる。こういった不都合に対処するため、床面の一部にドレン抜き孔を設ける等の対策が行われていたが十分なものではなかった。また、床面に形成される孔は鳥や大きなゴミが侵入しない小孔であることが必要である。本実施例では、以上の問題点を解消するために前記したように小孔９を有する平板状部材１０がチャンバ１の下面の空気取入用開口部２２を閉止して設けられる。
平板状部材１０としては小孔を有すると共に人間を支持し得る強度を有するものであればよいが、本実施例では公知のエキスパンドメタル又はパンチング板が適用される。即ち、平板状部材１０としては前記したようにメッシュ構造の板が必要であり、小孔の吸気抵抗が極力小さい方が必要であり、適度の強度を有し、且つ雨水の溜り易い水平面が少ない方が望ましい。そのため、エキスパンドメタル又はパンチング板が使用されるが、パンチング板よりもエキスパンドメタルの方が平板状部材１０の前記の具備すべき要件をそのまま満たすため望ましい。
エキスパンドメタルはＪＩＳ  Ｇ  ３３５１に規定する公知のものであり、鋼板から冷間切延法により製造されるものであり、適宜の菱形形状小孔が形成され、水平面も少ない形状のものからなる。一方、パンチング板は、比較的薄肉の平板に丸孔やその他の形状の同一形状の孔を多数個打ち抜きパンチ成形したものからなる。一般にかなり薄板のため、人体を支持するためには補強部材で補強することが必要である。
【００１１】
図１および図２に２点鎖線で示すように、中央室４内には中央室４を２分割する仕切板１１が設けられる。一般にガスタービン用に使用される空気量の方が発電機用の空気量よりも多いため、中央室４に導入された外気はガスタービン用フィルタ室２側に多く導入され易くなり、発電機用フィルタ室３に導入される量が少なくなる。このため、発電機の冷却が不十分となる問題点がある。仕切板１１はこの問題点を解消するものであり仕切板１１によって区画された中央室４により、ガスタービン用フィルタ室２および発電機用フィルタ室３の両系統への空気の供給のバランスを正常に保つことが可能になる。なお、仕切板１１の配置は仕切板１１がガスタービン側よりやや離れた位置に設けられることが好ましく、その正確な位置はガスタービンや発電機の仕様に応じて適宜決められる。
【００１２】
中央室４の空気取入用開口部２０，２１には図４，図５，図６に示すように、下向きに傾斜するフード１２を有する空気吸入具１３，１４が着脱可能に設置される。外気は図４および図５の矢印に示すようにフード１２の下方から導入されてチャンバ１内に導入される。フード１２を設けることにより雨水や雪のチャンバ１内への侵入が防止される。
また、図６に示すように、チャンバ１の外まわりには、チャンバ１の内部に出入するための点検扉１５が設けられている。フィルタ交換やガスタービンおよび発電機を点検，修理するため等のメンテナンス時には点検扉１５からチャンバ１に容易に出入できる。従って、メンテナンス時における作業が容易に行われる。また、上方扉１６からもフィルタは交換等が行われる。更に、図６に示すように、チャンバ１の外面側には、フィルタ差圧上昇を監視する差圧計１７が、ガスタービン用フィルタ室２側および発電機用フィルタ室３側に夫々配置される。
【００１３】
次に、本発明の上記実施例による作用を説明する。外気は中央室４の前後の空気吸入具１３，１４の空気取入用開口部２０，２１からとチャンバ１の下面の平板状部材１０の小孔９から中央室４内に導入される。仕切板１１が中央室４内にない場合には、中央室４内に導入された空気はガスタービン用フィルタ室２側および発電機用フィルタ室３側の双方に送られる。ガスタービン用フィルタ室２側に導入された空気は粗いゴミ類をプレフィルタ７により除去された後、中性能フィルタ５により清浄化され、更に、高性能フィルタ６のフィルタセル６ａにより高清浄化され、開口部２３からガスタービン側に送られ、燃焼用空気として使用される。一方、発電機用フィルタ室３側に導入された空気は粗いゴミ類をプレフィルタ７により除去された後、中性能フィルタ８により清浄化され、開口部２５から発電機側に送られ、発電機の冷却や換気を行う。以上のように、チャンバ１には複数個の吸入口が設けられているため、従来技術のように１箇所に大きな空気取入口は不要である。また、複数個の空気取入口の全体の開口面積を大きくすることにより吸入空気の風速が低くなり、吸入抵抗を低減することができると共に、雨、雪、ゴミ等の異物の侵入を抑制できる。また、フィルタはガスタービン用フィルタ室２と発電機用フィルタ室３に分割されるため、フィルタ自体の面積も小さくできる。そのため、チャンバ１の全体が小形化し、省スペース化が図れる。勿論、軽量のため吊り具１８を用いて移動可能であり、脚１９をガスタービンおよび発電機等を収納したエンクロージャの天井面に固定することにより任意の場所に設置される。
また、中央室４内に仕切板１１を設けることにより、前記したように、導入された空気供給バランスが正常に保たれ、ガスタービン側および発電機側の夫々に必要な空気を安定供給することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置によれば、チャンバを小形化でき、製造コストを低く抑えることができると共に、設置スペースを小さくでき現地設置の簡素化が図れる。また、複数個の空気取入用開口部を設けるため吸入空気の風速が低下し、圧力損失が低減し吸入効率を向上することができると共に、雨、雪、ゴミ等の異物の侵入を抑制できる。また、ガスタービンおよび発電機に見合う清浄度の空気が供給できるため、ガスタービンの燃焼や発電機冷却が効率的に行われる。
また、本発明の請求項２乃至３に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置によれば、チャンバの下面から外気を取り入れることができ、チャンバの側面に設けた空気の吸入口に雪等が付着して開口面積が小さくなっても下面からの吸入風量があるため吸気不足が生じない。これにより、安定した吸気が行われる。また、平板状部材として公知のエキスパンドメタル又はパンチング板が使用されるため容易に、且つ安価に実施することができる。
また、本発明の請求項４に記載のガスタービン発電設備用フィルタ装置によれば、中央室が仕切板によって分割されるため、ガスタービン側および発電機側への空気の供給バランスが正常に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるガスタービン発電設備用フィルタ装置の全体構造を示す図６の正面図
【図２】同実施例によるガスタービン発電設備用フィルタ装置の内部構造を示す図１の縦断面図
【図３】図６の裏面図
【図４】図６の左側面図
【図５】図６の右側面図
【図６】本発明の一実施例によるガスタービン発電設備用フィルタ装置の外観を示す斜視図
【図７】従来のガスタービン発電設備の概略を示す斜視図
【符号の説明】
１    チャンバ
２    ガスタービン用フィルタ室
３    発電機用フィルタ室
４    中央室
５    中性能フィルタ
６    高性能フィルタ
６ａ  フィルタセル
７    プレフィルタ
８    中性能フィルタ
９    小孔
１０  平板状部材
１１  仕切板
１２  フード
１３  空気吸入具
１４  空気吸入具
１５  点検扉
１６  上方扉
１７  差圧計
１８  吊り具
１９  脚
２０  空気取入用開口部
２１  空気取入用開口部
２２  空気取入用開口部
２３  開口部
２４  開口部
２５  開口部
【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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【図７】
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