(57)【要約】【課題】吸気口から取り込まれる空気にミストを均一に噴霧することで冷却効率を向上させることが可能な吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法を提供する。【解決手段】本発明の吸気冷却装置は、大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、吸気部により吸気された空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、吸気部を平面視した際、吸気部における複数の吸気口が形成された吸気口形成領域と平面的に重なり、且つ、吸気口よりも上流側に設けられて空気中にミストを噴射する第１噴射ノズルと、吸気部を平面視した際、吸気部における吸気口形成領域の最外縁部における吸気口の開口端、若しくは開口端よりも外側に設けられて空気中にミストを噴射する第２噴射ノズルと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部により吸気された前記空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、
前記吸気部を平面視した際、前記吸気部における前記複数の吸気口が形成された吸気口形成領域の外縁部に対応する第１の前記吸気口の開口端若しくは前記開口端よりも外側であって、且つ前記吸気口形成領域よりも上流側に設けられて前記空気中にミストを噴射する第１噴射ノズルと、
前記吸気部を平面視した際、前記吸気部における前記吸気口形成領域と平面的に重なり且つ前記吸気口形成領域よりも上流側に設けられて前記空気中にミストを噴射する第２噴射ノズルと、を備える
ことを特徴とする吸気冷却装置。
【請求項２】
前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記吸気口形成領域の前記吸気口に吸気される前記空気の流れに逆らう方向に前記ミストを噴射する
ことを特徴とする請求項１に記載の吸気冷却装置。
【請求項３】
前記第２噴射ノズルは、前記ミストを噴射する噴射口を水平面に対して鉛直方向上方に傾けて設けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の吸気冷却装置。
【請求項４】
前記吸気部は、前記複数の吸気口の少なくとも一部を区画する板状のルーバーを有し、
前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記ルーバーの面と平行な面と交差する面に前記噴射口が位置するように設置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
【請求項５】
前記第１噴射ノズルは、前記第２噴射ノズルよりも前記吸気口形成領域の近くに設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
【請求項６】
前記吸気部の前記吸気口形成領域の外周を囲んだ状態に設けられ、前記吸気口側から前記上流側に向かって前記吸気口形成領域に前記空気を取り込む開口部の大きさを漸次拡大させるホーン形状の吸気用ホーン部材を備え、
前記第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルは、前記吸気用ホーン部材によって囲まれた空間内において前記ミストを噴射する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
【請求項７】
前記第１噴射ノズルは、前記吸気用ホーン部材に支持される
ことを特徴とする請求項６に記載の吸気冷却装置。
【請求項８】
吸気した空気を圧縮し、圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮空気を用いて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスによって動力を発生するガスタービンと、
前記圧縮機の吸気側に供給される空気を冷却する吸気冷却部と、を備え、
前記吸気冷却部が、請求項１〜７のいずれか一項に記載の吸気冷却装置により構成され
ることを特徴とするガスタービンプラント。
【請求項９】
大気中から吸気された空気を冷却して圧縮機の吸気側へと導く吸気冷却方法であって、
前記空気を吸気する複数の吸気口よりも上流側において、前記複数の吸気口が形成された吸気口形成領域の外縁部に対応する第１の前記吸気口の開口端、若しくは前記開口端よりも外側に設けられた第１噴射ノズルからミストを前記空気中に噴射するとともに、前記吸気口形成領域と平面的に重なる位置に設けられた第２噴射ノズルから前記ミストを前記空気中に噴射するミスト噴射工程を備える
ことを特徴とする吸気冷却方法。
【請求項１０】
前記ミスト噴射工程において、前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記吸気口形成領域の前記吸気口に吸気される前記空気の流れに逆らう方向に前記ミストを噴射する
ことを特徴とする請求項９に記載の吸気冷却方法。
【請求項１１】
前記ミスト噴射工程において、前記第１噴射ノズルのミスト噴射口を水平面に対して鉛直方向上方に傾けた状態とする
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の吸気冷却方法。
【請求項１２】
前記ミスト噴射工程において、前記第２噴射ノズルは、前記第１噴射ノズルよりも前記吸気口形成領域に近い位置から前記ミストを噴射する
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の吸気冷却方法。
【請求項１３】
前記ミスト噴射工程において、前記吸気部の前記吸気口形成領域の外周を囲んだ状態に設けられ、前記吸気口側から前記上流側に向かって前記吸気口形成領域に前記空気を取り込む開口部の大きさを漸次拡大させるホーン形状の吸気用ホーン部材を用い、前記吸気用ホーン部材によって囲まれた空間内に対して前記ミストを噴射する
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の吸気冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンに供給される燃焼用空気は、大気中から吸気ダクトを経てガスタービンの圧縮機に取り込まれる。このような圧縮機では、外気温が上昇する夏期において、圧縮機に吸気される空気の質量が空気密度の低下に伴って減少し、圧縮比が低下してしまう。
そこで、圧縮機の吸気側にミストを噴射することで燃焼用空気を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５６３４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の燃焼用空気を冷却する技術においては、圧縮機の高い圧縮比を実現するために、吸気された空気の冷却効率を向上させることが望ましい。しかしながら、上記従来技術では、大気中から吸気口に取り込まれる空気の流れが考慮されていないため、吸気口から取り込まれる空気中にミストを均一に噴霧することができず、空気の冷却効率が十分とは言い難かった。そこで、吸気口に取り込まれる空気の流れを考慮してミストを噴射することで空気の冷却効率を向上させる新たな技術の提供が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸気口から取り込まれる空気にミストを均一に噴霧することで冷却効率を向上させることが可能な吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の吸気冷却装置は、大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、前記吸気部により吸気された前記空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、前記吸気部を平面視した際、前記吸気部における前記複数の吸気口が形成された吸気口形成領域の外縁部に対応する第１の前記吸気口の開口端若しくは前記開口端よりも外側であって、且つ前記吸気口形成領域よりも上流側に設けられて前記空気中にミストを噴射する第１噴射ノズルと、前記吸気部を平面視した際、前記吸気部における前記吸気口形成領域と平面的に重なり且つ前記吸気口形成領域よりも上流側に設けられて前記空気中にミストを噴射する第２噴射ノズルと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の吸気冷却装置によれば、第１の吸気口の開口端若しくは該開口端よりも外側に配置された第１噴射ノズルを備えるので、外側から巻き込むように第１の吸気口に吸気される空気中にミストを噴射することができる。これにより、他の吸気口と異なる流れで第１の吸気口に取り込まれる空気中に対してミストを確実に噴射することができる。また、第１の吸気口以外の吸気口に対して一様な流れで取り込まれる空気中に対しては、第２噴射ノズルからミストが噴射されるので、第１の吸気口以外の吸気口に吸気される空気中にミストを供給することができる。
したがって、吸気口形成領域に吸気される空気の全体にミストが均一に供給されるので、複数の吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせ、高い冷却効率を得ることができる。
【０００８】
また、上記吸気冷却装置においては、前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記吸気口形成領域の前記吸気口に吸気される前記空気の流れに逆らう方向に前記ミストを噴射するのが好ましい。
この構成によれば、第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルの少なくとも一方から空気の流れに逆らう方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、吸気口に到達するまでに空気中でミストを良好に蒸発させることができる。
【０００９】
また、上記吸気冷却装置においては、前記第２噴射ノズルは、前記ミストを噴射する噴射口を水平面に対して鉛直方向上方に傾けて設けられるのが好ましい。
この構成によれば、水平面に対して鉛直方向上方に向けて第２噴射ノズルからミストが噴射されるので、第２噴射ノズルから放射状に噴射されたミストにおける空気中での滞留時間を長くすることができる。よって、空気中でのミストの蒸発量を向上させることができる。
【００１０】
また、上記吸気冷却装置においては、前記吸気部は、前記複数の吸気口の少なくとも一部を区画する板状のルーバーを有し、前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記ルーバーの面と平行な面と交差する面に前記噴射口が位置するように設置されているのが好ましい。
この構成によれば、吸気口を区画するルーバーを有するので、吸気部内に雨、雪、或いは風が入り込むのを防止できる。また、第１又は第２噴射ノズルの少なくとも一方がルーバーの面と交差する面内に設置されるので、噴射したミストがルーバー方向に拡がることでルーバーに付着させ易くすることができる。よって、ルーバーに付着したミストに空気が触れることでミストが蒸発することで空気をより一層効率的に冷却できる。
【００１１】
また、上記吸気冷却装置においては、前記第１噴射ノズルは、前記第２噴射ノズルよりも前記吸気口形成領域の近くに設けられているのが好ましい。
この構成によれば、空気を外側から巻き込むことで吸気口に向かう流速が相対的に低くなる領域に対し、第１噴射ノズルによって吸気口形成領域の近くからミストを供給することができる。これにより、ミストの飛翔距離を第２噴射ノズルにおけるミストの噴射領域に対して相対的に短くすることができる。よって、第１噴射ノズルから噴射されたミスト及び第２噴射ノズルから噴射されたミストにおける空気中での滞留時間を均一化できる。よって、吸気口形成領域に形成された複数の吸気口に吸気される空気の全域を均一に冷却することができる。
【００１２】
また、上記吸気冷却装置においては、前記吸気部の前記吸気口形成領域の外周を囲んだ状態に設けられ、前記吸気口側から前記上流側に向かって前記吸気口形成領域に前記空気を取り込む開口部の大きさを漸次拡大させるホーン形状の吸気用ホーン部材を備え、前記第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルは、前記吸気用ホーン部材によって囲まれた空間内において前記ミストを噴射するのが好ましい。
この構成によれば、吸気用ホーン部材を吸気口に対する風よけとして機能させることで空気を吸気口に対して効率良く取り込むことができる。また、吸気用ホーン部材は、吸気口側から上流側に向かって開口部の大きさを漸次拡大した形状を有するため、吸気口形成領域よりも広い空間でミストが散布されることとなり、ミストの蒸発効率が向上する。また、吸気用ホーン部材により区画された広角側の空間では、空気の流速が相対的に遅くなるので、ミストの滞留時間が長くなることでミストの蒸発効率を向上できる。また、上記風よけ効果によりミストの蒸発効率を向上させることができる。
【００１３】
また、上記吸気冷却装置においては、前記第１噴射ノズルは、前記吸気用ホーン部材に支持されるのが好ましい。
この構成によれば、吸気用ホーン部材を第１噴射ノズルの支持部材として兼用することができる。よって、装置構成の部品点数を少なくすることができ、装置の小型化及び低コスト化を実現できる。また、吸気用ホーン部材が第１噴射ノズルを支持するため、該第１噴射ノズルにおけるミストの噴射方向を所定方向に簡便且つ確実に調整することができる。
【００１４】
また、本発明のガスタービンプラントは、吸気した空気を圧縮し、圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスによって動力を発生するガスタービンと、前記圧縮機の吸気側に供給される空気を冷却する吸気冷却部と、を備え、前記吸気冷却部が、上記の吸気冷却装置により構成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明のガスタービンプラントによれば、上記吸気冷却装置から構成された吸気冷却部を備えるので、圧縮機に導かれる空気の冷却効率を向上させることで出力を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の吸気冷却方法は、大気中から吸気された空気を冷却して圧縮機の吸気側へと導く吸気冷却方法であって、前記空気を吸気する複数の吸気口よりも上流側において、前記複数の吸気口が形成された吸気口形成領域の外縁部に対応する第１の前記吸気口の開口端、若しくは前記開口端よりも外側に設けられた第１噴射ノズルからミストを前記空気中に噴射するとともに、前記吸気口形成領域と平面的に重なる位置に設けられた第２噴射ノズルから前記ミストを前記空気中に噴射するミスト噴射工程を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の吸気冷却方法によれば、第１の吸気口の開口端若しくは該開口端よりも外側に配置された第２噴射ノズルによって、外側から巻き込むように第１の吸気口に吸気される空気中にミストを噴射することができる。これにより、他の吸気口と異なる流れで第１の吸気口に取り込まれる空気中に対してミストを確実に噴射することができる。また、第１の吸気口以外の吸気口に対して一様な流れで取り込まれる空気中に対しては、第１噴射ノズルからミストが噴射されるので、第１の吸気口以外の吸気口に吸気される空気中にミストを供給することができる。
したがって、吸気口形成領域に吸気される空気の全体にミストが均一に供給されるので、複数の吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせ、高い冷却効率を得ることができる。
【００１８】
また、上記吸気冷却方法においては、前記ミスト噴射工程において、前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルの少なくとも一方は、前記吸気口形成領域の前記吸気口に吸気される前記空気の流れに逆らう方向に前記ミストを噴射するのが好ましい。
この構成によれば、第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルの少なくとも一方から空気の流れに逆らう方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、吸気口に到達するまでに空気中でミストを良好に蒸発させることができる。
【００１９】
また、上記吸気冷却方法においては、前記ミスト噴射工程において、前記第１噴射ノズルのミスト噴射口を水平面に対して鉛直方向上方に傾けた状態とするのが好ましい。
この構成によれば、水平面に対して鉛直方向上方に傾いた方向に第１噴射ノズルからミストが噴射されるので、第１噴射ノズルから放射状に噴射されたミストにおける空気中での滞留時間を長くすることができる。よって、空気中でのミストの蒸発量を向上させることができる。
【００２０】
また、上記吸気冷却方法においては、前記ミスト噴射工程において、前記第２噴射ノズルは、前記第１噴射ノズルよりも前記吸気口形成領域に近い位置から前記ミストを噴射するのが好ましい。
この構成によれば、空気を外側から巻き込むことで吸気口に向かう流速が相対的に低くなる領域に対し、第２噴射ノズルによって吸気口形成領域の近くからミストを供給することができる。これにより、ミストの飛翔距離を第１噴射ノズルにおけるミストの噴射領域に対して相対的に短くすることができる。よって、第１噴射ノズルから噴射されたミスト及び第２噴射ノズルから噴射されたミストにおける空気中での滞留時間を均一化できる。よって、吸気口形成領域に形成された複数の吸気口に吸気される空気の全域を均一に冷却することができる。
【００２１】
また、上記吸気冷却方法においては、前記ミスト噴射工程において、前記吸気部の前記吸気口形成領域の外周を囲んだ状態に設けられ、前記吸気口側から前記上流側に向かって前記吸気口形成領域に前記空気を取り込む開口部の大きさを漸次拡大させるホーン形状の吸気用ホーン部材を用いるのが好ましい。
この構成によれば、吸気用ホーン部材を吸気口に対する風よけとして機能させることで空気を吸気口に対して効率良く取り込むことができる。また、吸気用ホーン部材は、吸気口側から上流側に向かって開口部の大きさを漸次拡大した形状を有するため、吸気口形成領域よりも広い空間でミストが散布されることとなり、ミストの蒸発効率が向上する。また、吸気用ホーン部材により区画された広角側の空間では、空気の流速が相対的に遅くなるので、ミストの滞留時間が長くなることでミストの蒸発効率が向上する。また、上記風よけ効果によりミストの蒸発効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、吸気口から取り込まれる空気にミストを均一に噴霧することで冷却効率を向上させることが可能な吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る吸気冷却装置空気取入口に対する空気の流れのシミュレーション結果を概念的に示した図。
【図３】第１実施形態に係る吸気用建屋と噴射ノズルとの配置関係を示す平面図。
【図４】第１実施形態に係る噴射ノズルによって噴射されたミストの流れを概念的に示す図。
【図５】第１実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す断面図。
【図６】第２実施形態に係る吸気用建屋と噴射ノズルとの配置関係及びミストの流れを概念的に示した図。
【図７】第３実施形態に係る吸気用建屋と噴射ノズルとの配置関係及びミストの流れを概念的に示した図。
【図８】第４実施形態に係る吸気用建屋と噴射ノズルとの配置関係を概念的に示した図。
【図９】第５実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す図。
【図１０】第５実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す断面図。
【図１１】第５実施形態の変形例に係る構成を示す図。
【図１２】第６実施形態に係るガスタービンプラントの要部構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法に係る一実施例について図面を参照して説明する。なお、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２５】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す図である。
ガスタービンプラント１は、図１に示すように、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮機２で生成された圧縮空気を用いて燃焼ガスを生成する燃焼器３と、燃焼器３で生成された燃焼ガスによって動力を発生するガスタービン４と、吸気冷却装置１０と、を備える。ガスタービン４は、発電機５に連結されており、ガスタービン４で発生した動力が発電機５により電力に変換されるようになっている。
【００２７】
吸気冷却装置１０は、外部（大気中）から空気を取り込む吸気用建屋（吸気部）１１と、該吸気用建屋１１に連通し、外部から取り込んだ空気を圧縮機２の吸気側へと導く吸気ダクト（ダクト）１２と、吸気用建屋１１よりも上流側に配置され、ミストを噴射する複数の噴射ノズル１３と、を備えている。なお、吸気用建屋１１は、ガスタービンプラント１の設備の一部を構成するものである。
【００２８】
吸気用建屋１１は立方体形状からなる建屋であり、６つの壁面を有している。吸気用建屋１１は、外気を吸気するための吸気面を３つの壁面に有している。本実施形態において、吸気用建屋１１は、ＸＺ面に平行な２面のうち上流側の壁面１１ａ、及びＺＹ平面に平行な２面である壁面１１ｂ、１１ｃに、吸気面をなす吸気口形成領域２０がそれぞれ設けられている。各壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおける吸気口形成領域２０は、大気中に開口された複数の取入口ユニットＡを含む。本実施形態において、各取入口ユニットＡは、例えば、４つの空気取入口２１から構成されており、平面視矩形状を呈する。このような構成に基づき、吸気用建屋１１は、３つの壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに形成された上記吸気口形成領域２０（空気取入口２１）から大気中から空気を内部に形成された吸気室１４内に導入することが可能とされている。なお、吸気室１４の流路断面積は吸気ダクト１２よりも大きい。
【００２９】
本実施形態において、吸気用建屋１１の壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、複数の空気取入口２１の少なくとも一部、例えば、複数の上記取入口ユニットＡを区画するルーバー２２が突出した状態に形成されている。ルーバー２２は、各壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対し、Ｚ方向に亘って延びる長板状の部材から構成される。本実施形態において、壁面１１ａには、６つのルーバー２２がＸ方向に沿って設置され、壁面１１ｂ、１１ｃには、２つのルーバー２２がＹ方向に沿って設置されている。すなわち、本実施形態においては、壁面１１ａにおける上記吸気口形成領域２０は、ルーバー２２により７つの領域に区画され、壁面１１ｂ、１１ｃにおける上記吸気口形成領域２０は、ルーバー２２により３つの領域に区画されている。壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに形成された上記吸気口形成領域２０のうちルーバー２２により区画された各領域には、それぞれ取入口ユニットＡが３つずつ配置されている。なお、ルーバー２２の数は、吸気用建屋１１の大きさ、空気取入口２１（取入口ユニットＡ）の大きさ或いは数によって適宜設定され、本実施形態に限定されない。
【００３０】
ルーバー２２は、吸気用建屋１１の空気取入口２１への雨や雪が直接的に入り込むのを防止するためのものである。このように吸気用建屋１１は、ルーバー２２を備えることで、空気取入口２１に吸気した空気を効率的に取り込むことが可能とされている。また、ルーバー２２は、後述のように噴射ノズル１３から噴射されて空気中に残留したミストを捕捉する捕捉部材としても機能する。
【００３１】
噴射ノズル１３は、吸気用建屋１１の周囲に配置されている。噴射ノズル１３は、空気取入口２１に取り込まれる空気中に例えば水などの液体をミスト状としたミストＭをミスト噴射口１３ａから噴射するものである。
【００３２】
ところで、ガスタービンプラント１において圧縮機２の高い圧縮比を実現するためには、吸気冷却装置１０による冷却効率を向上させることが重要である。ここで、吸気冷却装置１０による冷却効率は、噴射ノズル１３から噴射されたミストＭの量に対して、蒸発するミストＭの量の割合により規定される。すなわち、吸気冷却装置１０による冷却効率を向上させるためには、噴射ノズル１３から噴射したミストＭの蒸発量を増大させる必要がある。
【００３３】
本発明者らは、ミストＭの蒸発量を増大させるべく、空気取入口２１に対する空気の流れを考慮してミストを噴射することに着目した。以下の説明では、壁面１１ａに形成された空気取入口２１を例に挙げて説明するが、壁面１１ｂ、１１ｃに形成された空気取入口２１についても同様のシミュレーション結果が得られていることからその詳細については省略する。
【００３４】
図２は、空気取入口２１に対する空気の流れのシミュレーション結果を概念的に示した図であって、図２（ａ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対する空気の流れをＸ軸方向から視た場合のシミュレーション結果を示すものであり、図２（ｂ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対する空気の流れをＺ軸方向から視た場合のシミュレーション結果を示すものである。なお、以下の説明において便宜上、壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の鉛直方向（Ｚ方向）の上方から下方に配置される取入口ユニットＡをこの順に、取入口ユニットＡｚ１、Ａｚ２、Ａｚ３と称すこともある。また、壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の水平方向（Ｘ方向）の一方側（−Ｘ側）から他方側（＋Ｘ側）に配置される取入口ユニットＡをこの順に、Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３と称すこともある。
【００３５】
図２（ａ）に示されるように、吸気口形成領域２０の鉛直方向上方（＋Ｚ方向）の外縁部に配置される取入口ユニットＡｚ１（空気取入口２１）には、空気取入口２１に対して外側から巻き込むような空気の流れＫ１が生じることが確認できた。このような空気の流れＫ１は、例えば、吸気用建屋１１の外側の空気が相対的に圧力の低い空気取入口２１に向かって流れ込むことで生じたものと考えられる。一方、外縁部に配置される取入口ユニットＡｚ１とは別、すなわち鉛直方向下方側に設置される取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３には、＋Ｙ方向に沿って一様な空気の流れＫ２が生じることが確認できた。このように壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０においては、鉛直方向における取入口ユニットＡの位置によって異なる空気の流れＫ１、Ｋ２が生じることが確認できた。
【００３６】
また、吸気口形成領域２０の水平方向（Ｘ方向）においても同様の現象が生じている。具体的に、図２（ｂ）に示されるように、吸気口形成領域２０の水平方向（Ｘ方向）の両外縁部に配置された取入口ユニットＡｘ１、Ａｘ３（空気取入口２１）にも、外側から巻き込むような空気の流れＫ１が生じることが確認できた。一方、取入口ユニットＡｘ１とは別の取入口ユニットＡｘ２には、＋Ｙ方向に沿った一様な空気の流れＫ２が生じることが確認できた。
【００３７】
そのため、例えば、取入口ユニットＡｚ１は、該取入口ユニットＡｚ１に対向する位置からミストを噴射したとしても、ミストを含む空気が下方の取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３に流れ込んでしまい、取入口ユニットＡｚ１に取り込まれる空気中に十分な量のミストを供給することができない。
【００３８】
また、例えば、取入口ユニットＡｘ１、Ａｘ３は、該取入口ユニットＡｘ１、Ａｘ３に対向する位置からミストを噴射した場合、ミストを含む空気が中央の取入口ユニットＡｘ２に流れ込んでしまい、取入口ユニットＡｚ１に取り込まれる空気中に十分にミストを供給することができない。
【００３９】
このように吸気口形成領域２０においては、取入口ユニットＡの位置によって空気の流れＫ１、Ｋ２が異なっていることから、空気中に噴射されるミスト量が部分的に異なってしまっていた。そのため、吸気口形成領域２０に吸気される空気を効果的に冷却することができず、結果的に冷却効率が低下しまっていた。なお、このような現象は、壁面１１ｂ、１１ｃに形成された空気取入口２１についても同様であって、取入口ユニットＡの位置によって空気の流れＫ１、Ｋ２が異なっている。
【００４０】
このような問題に対し、本実施形態に係る吸気冷却装置１０は、噴射ノズル１３が第１噴射ノズル１３Ａと第２噴射ノズル１３Ｂとを含む構成を採用する事で上記問題を解決するようにしている。
【００４１】
図３は、本実施形態に係る吸気冷却装置１０における吸気用建屋１１と噴射ノズル１３との配置関係を示す平面図である。図４は、噴射ノズル１３によって噴射されたミストの流れを概念的に示した図である。具体的に、図４（ａ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対するミストの流れをＸ軸方向から視た場合のシミュレーション結果を示すものであり、図４（ｂ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対するミストの流れをＺ軸方向から視た場合のシミュレーション結果を示すものである。
なお、図３、４は、壁面１１ａと噴射ノズル１３との配置例を示すものである。以下の説明では、図３、４を参照し、壁面１１ａに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面１１ｂ、１１ｃに対する噴射ノズル１３の配置についても図１に示されるように同様の条件に基づいてなされたものであることからその詳細については省略する。
【００４２】
図３に示されるように、第１噴射ノズル１３Ａは、吸気用建屋１１を平面視、すなわち壁面１１ａを平面視した場合において、吸気口形成領域２０の外縁部に対応する空気取入口２１ａ（第１の吸気口）の開口端、すなわち該空気取入口２１ａを含む取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１の開口端よりも外側且つ吸気口形成領域２０よりも上流側（外気の導入方向における上流側）に設置されている。なお、吸気口形成領域２０の外縁部に対応する空気取入口２１ａとは、図３においてハッチングで示される領域の空気取入口２１をいう。本実施形態においては、第１噴射ノズル１３Ａを上記空気取入口２１ａの開口端の外側に配置したが、第１噴射ノズル１３Ａは開口端上に設置されていてもよい。
【００４３】
また、第２噴射ノズル１３Ｂは、壁面１１ａを平面視した場合において、吸気口形成領域２０と平面的に重なる位置であり、且つ吸気口形成領域２０よりも上流側（外気の導入方向における上流側）に設置されている。本実施形態において、第２噴射ノズル１３Ｂは、例えば、取入口ユニットＡの中央部に対応する位置に配置されている。なお、第１噴射ノズル１３Ａ及び第２噴射ノズル１３Ｂ（以下、これらを総称してノズル１３Ａ、１３Ｂと称す場合もある）の個数は、該ノズル１３Ａ、１３Ｂから噴射されるミストＭの拡散範囲を考慮して決定されることが好ましい。本実施形態において、ノズル１３Ａ、１３Ｂは、ミスト噴射口１３ａを吸気方向と１８０度反対方向（＋Ｙ方向）に向けるように配置されている。
【００４４】
本実施形態において、ルーバー２２は、ＹＺ面に平行な面を有する板状部材から構成されている。また、複数のノズル１３Ａ、１３Ｂは、例えば、板状のルーバー２２の面と平行な面内に設置されている。すなわち、複数のノズル１３Ａ、１３ＢはＹＺ面と平行な面内に設置されている。なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂとルーバー２２との位置関係は上記に限定されない。例えば、ノズル１３Ａ、１３Ｂは、ルーバー２２の面と平行な面（ＹＺ面へ平行な面）と交差する面にミスト噴射口が位置するように設置してもよい。この場合、噴射したミストＭがルーバー２２に向かって拡散することでルーバー２２に付着させ易くなる。ルーバー２２に付着したミストＭは、ルーバー２２間を通り抜けて空気取入口２１に吸気される空気に触れることで蒸発する。よって、空気取入口２１に吸気される空気をより一層効率的に冷却することが可能となる。
【００４５】
ノズル１３Ａ、１３Ｂには、噴射される液体を該ノズル１３Ａ、１３Ｂに供給するための配管１５が接続されており、該配管１５を介してポンプ１６によって液体がタンク１７から噴射ノズル１３に供給されるようになっている。なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂからの液体の噴射量は、外気温および湿度に応じて調節される。ノズル１３Ａ、１３Ｂは、上記配管１５に取り付けられることで上記所定位置（空気取入口２１ａの開口端よりも外側、或いは吸気口形成領域２０と平面的に重なる位置）に設置されている。なお、配管１５は、例えば、不図示の領域において吸気用建屋１１から延びる固定部材に固定されていても良いし、吸気用建屋１１とは別の固定部材を介して設置されていてもよい。
【００４６】
なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂから噴射されるミストＭの平均粒径は、極力小さい方が好ましいが、相対的に大きなものであってもよい。ミストの平均粒径の具体例として２０μｍ以上５０μｍ以下を例示できる。このようにミストＭの平均粒径を５０μｍ以下とすれば、ミストＭの蒸発を促進して、空気の冷却効率を向上させることが可能である。一方、平均粒径が２０μｍ未満となる場合、極細なミストとなる。そのため、このような極細ミストを得るためには特別仕様の高価なミスト生成器が必要となってしまい、コストが嵩んでしまう。これに対し、平均粒径が２０μｍ以上のミストＭとすれば、廉価なミスト生成器として噴射ノズル１３（ノズル１３Ａ、１３Ｂ）を利用可能となるので、吸気冷却装置１０の低コスト化を図ることが可能である。
【００４７】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３の開口端よりも外側に配置された第１噴射ノズル１３Ａから噴射されたミストＭは、吸気口形成領域２０の外側から巻き込む流れＫ１の空気中に良好に取り込まれることで取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３（空気取入口２１）に吸気されるまでの間に概ね蒸発する。これにより、取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３に取り込まれる空気は、ミストＭが蒸発した際の蒸発潜熱（気化熱）により冷却される。
【００４８】
一方、吸気口形成領域２０と平面的に重なる位置に配置された第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、＋Ｙ方向に沿って一様な空気の流れＫ２に良好に取り込まれることで取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３、Ａｘ２（空気取入口２１）に吸気されるまでの間に概ね蒸発する。これにより、取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３、Ａｘ２に取り込まれる空気は、ミストＭが蒸発した際の蒸発潜熱（気化熱）により冷却される。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る吸気冷却装置１０によれば、空気取入口２１の位置によって空気の流れＫ１、Ｋ２が異なる場合であっても、第１噴射ノズル１３Ａ及び第２噴射ノズル１３Ｂを含む噴射ノズル１３を備えることで、空気中の全体に亘ってミストを均一に供給することが可能とされている。
【００５０】
図５は、吸気冷却装置１０の要部構成を示す断面図である。
図５に示すように、吸気冷却装置１０は、吸気室１４（吸気用建屋１１）内に設けられたフィルタ部材（捕捉部材）１８と、塵埃フィルタ部材１９と、を有している。
【００５１】
フィルタ部材１８は、吸気室１４の壁面に設けられ、噴射ノズル１３から噴射されたミストＭのうちルーバー２２に付着することなく、且つ蒸発せずに空気に同伴して飛翔してくるものを捕集するためのものである。フィルタ部材１８としては、例えば、長繊維グラスファイバ製パッドを用いることが好ましい。これによれば、フィルタ部材１８の内部に捕集したミストＭをより多く保持して、フィルタ部材１８内におけるミストＭの蒸発によって空気をより一層効率的に冷却できる。なお、フィルタ部材１８は、従来のエバポレーティブクーラに用いられている冷却メディアであってもよく、特に限定されない。
【００５２】
塵埃フィルタ部材１９は、吸気室１４内から吸気した空気中の塵埃を除去するためのものである。なお、塵埃フィルタ部材１９は、フィルタ部材１８の下流側に設けられるのが好ましい。これによれば、塵埃を除去するための塵埃フィルタ部材１９にミストが到達する前にフィルタ部材１８によってミストＭを捕捉できるので、塵埃フィルタ部材１９がミストＭで濡れることで捕集した塵埃が膜を形成し、圧力損失が上昇してしまうといった不具合の発生を防止することが可能である。
【００５３】
なお、塵埃フィルタ部材１９としては、例えば、以下に示す３つのタイプのいずれかを用いることができる。第１のタイプは、中性能フィルタが１つ設けられたものである。第２のタイプは、中性能フィルタと、中性能フィルタの下流側にこれと所定距離を隔てて設けられたＨＥＰＡフィルタ（High  Efficiency  Particulate  Air  filter）とからなる。第３のタイプは、中性能フィルタと、中性能フィルタの下流側にこれと所定距離を隔てずに一体化して設けられたＨＥＰＡフィルタとからなる。
【００５４】
なお、上記フィルタ部材１８は、複数（例えば、２つ）の部材から構成されていても良い。この場合において、一方のフィルタ部材１８を吸気室１４内のうち塵埃フィルタ部材１９の上流側であって空気取入口２１に近い側（以下、上流側と称す場合もある）に設置し、他方のフィルタ部材１８を吸気室１４内のうち塵埃フィルタ部材１９の上流側であって該塵埃フィルタ部材１９に近い側（以下、下流側と称す場合もある）に設置すればよい。
【００５５】
また、上流側に設置されるフィルタ部材１８は、下流側に配置されるフィルタ部材１８よりも目の粗い濾材からなるものを用いるのが好ましい。このようにすれば、例えば、空気中に噴射されたミストＭがルーバー２２に付着することなく、且つ蒸発せずに空気取入口２１内に入り込んでしまった場合であっても、空気中に残存した比較的大粒径のミストＭを、上流側のフィルタ部材１８で予め捕集することが可能となり、上流側のフィルタ部材１８で捕集されずに飛翔してきた小粒径のミストＭを下流側のフィルタ部材１８で確実に捕集する事が可能となる。よって、圧縮機２側へのミストＭの入り込みによる圧縮効率の低下をより確実に防止することができる。
【００５６】
続いて、上記構成を備えるガスタービンプラント１の動作について説明するとともに、本発明の吸気冷却方法の一実施例についても説明する。
【００５７】
ガスタービンプラント１は、吸気冷却装置１０により吸気された空気を圧縮機２によって圧縮し、該圧縮機２で生成された圧縮空気を用いて燃焼器３により燃焼ガスを生成し、該燃焼器３で生成した燃焼ガスによってガスタービン４を回転させる。そして、ガスタービン４で発生した動力を発電機５により電力に変換する。
【００５８】
吸気冷却装置１０は、取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３の開口端よりも外側に配置された第１噴射ノズル１３ＡからミストＭを大気中に噴射する。これにより、第１噴射ノズル１３Ａから噴射されたミストＭは、吸気口形成領域２０の外側から巻き込む流れＫ１の空気中に良好に取り込まれることで下流側に進む。空気の流れＫ１に取り込まれたミストＭは、取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３（空気取入口２１）に吸気されるまでの間に概ね蒸発するので、多量の蒸発潜熱が空気から奪われ、空気の冷却効率を向上させることができる。
また、吸気冷却装置１０は、吸気口形成領域２０と平面的に重なる位置に配置された第２噴射ノズル１３ＢからミストＭを大気中に噴射する。これにより、第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは、一様な流れＫ２の空気中に良好に取り込まれることで下流側に進む。一様な流れＫ２の空気中に取り込まれたミストＭは、取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３、Ａｘ２（図４参照）の空気取入口２１に入り込むまでの間に概ね蒸発するので、多量の蒸発潜熱が空気から奪われ、空気の冷却効率を向上させることができる。
このように本実施形態によれば、吸気口形成領域２０に吸気される空気であって、異なる流れＫ１、Ｋ２を含むことで不均一な流れの空気中にミストＭを均一に供給することができる。よって、複数の空気取入口２１から吸気される空気の全体に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
【００５９】
また、吸気冷却装置１０は、ルーバー２２を備えるので、空気取入口２１内に雨、雪、或いは風が直接的に入り込むのを防止することができる。また、噴射ノズル１３から噴射されたミストＭの一部は、ルーバー２２に付着することで捕捉される。すなわち、ルーバー２２は、ミストＭの一部を捕捉する捕捉部材として機能する。ルーバー２２に付着したミストＭは、ルーバー２２間を通り抜けて空気取入口２１に吸気される空気に触れることで蒸発する。よって、空気取入口２１に吸気される空気をより一層効率的に冷却することが可能となる。
【００６０】
また、吸気冷却装置１０は、噴射ノズル１３の下流側にフィルタ部材１８が設けられているので、例えば、空気中に噴射されたミストＭがルーバー２２に付着することなく、且つ蒸発せずに空気取入口２１内に入り込んでしまった場合であっても、空気中に残存したミストＭをフィルタ部材１８によって捕捉することができる。よって、空気がフィルタ部材１８を通過する際に該フィルタ部材１８に捕捉されたミストＭを蒸発させることで空気の冷却効率を高めつつ、圧縮機２側にミストＭが入り込むことによって圧縮効率が低下するといった不具合の発生を防止することができる。
【００６１】
また、吸気冷却装置１０は、塵埃フィルタ部材１９を備えるので、吸気室１４内から吸気した空気中に含まれた塵埃を確実に除去することができる。よって、塵埃が圧縮機２側に導かれることで圧縮効率が低下するといった不具合の発生が防止される。
【００６２】
以上述べたように、本実施形態に係るガスタービンプラント１によれば、上記吸気冷却装置１０を備えることで圧縮機２に導かれる空気の冷却効率が向上するので、高い出力を得ることができる。
【００６３】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、噴射ノズル１３の配置、すなわち、ミストＭの噴射方向である。そのため、以下では、噴射ノズル１３の配置を主体に説明し、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００６４】
図６は第２実施形態における吸気用建屋１１と噴射ノズル１３との配置関係、及び該噴射ノズル１３によって噴射されたミストの流れを概念的に示した図である。具体的に、図６（ａ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対して噴射ノズル１３から噴射されたミストの流れをＸ軸方向から視た図であり、図６（ｂ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０の空気取入口２１に対して噴射ノズル１３から噴射されたミストの流れをＺ軸方向から視た図である。なお、以下の説明では、図６を参照し、壁面１１ａに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面１１ｂ、１１ｃに対する噴射ノズル１３の配置についても上記実施形態のように同様のことが言えることからその詳細については省略する。
【００６５】
本実施形態においては、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル１３Ａ、１３Ｂが吸気方向（＋Ｙ方向）と１８０度反対方向（−Ｙ方向）にミスト噴射口１３ａを向けるように設置（以下、逆方向設置と称す場合もある）されている。すなわち、本実施形態において、ノズル１３Ａ、１３Ｂは、吸気口形成領域２０に吸気される空気の流れＫ１、Ｋ２に逆らう方向にミストＭを噴射するようにしている。
【００６６】
このように逆方向設置のノズル１３Ａ、１３Ｂから噴射されたミストＭは、はじめは空気の流れ方向（吸気方向）とは反対方向に進むが、やがて空気の流れに抗することができなくなり、最終的には空気に同伴して下流側へと運ばれる。そのため、第１実施形態のように吸気方向（＋Ｙ方向）にミスト噴射口を向けるように設置（以下、順方向設置と称す場合もある）した場合に比べてミストＭの飛翔距離が長くなり、結果的にミストＭが蒸発するまでの時間を稼ぐことができる。ここで、ミストＭの飛翔距離とは、ノズル１３Ａ、１３Ｂから噴射されたミストＭがノズル１３Ａ、１３Ｂの下流側の所定位置に達するまでに進んだ合計距離である。
【００６７】
本実施形態によれば、吸気口形成領域２０に吸気される空気の流れに逆らう逆方向設置されたノズル１３Ａ、１３Ｂを備えるので、上記第１実施形態に比べて、空気中に噴射したミストＭの飛翔距離を延ばすことで空気中に噴射したミストＭをより効率良く蒸発させることができる。よって、空気の冷却効率をより向上させることができる。
【００６８】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態と第１、第２実施形態との違いは、ノズル１３Ａ、１３ＢにおけるミストＭの噴射方向である。そのため、以下では、ミストＭの噴射方向を主体に説明し、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００６９】
図７は第３実施形態における吸気用建屋１１と噴射ノズル１３との配置関係、及び該噴射ノズル１３によって噴射されたミストの流れを概念的に示した図である。具体的に、図７（ａ）は図６（ａ）に対応するものであって、ノズル１３Ａ、１３Ｂのミスト噴射方向を異ならせた図であり、図７（ｂ）は図６（ｂ）に対応するものであって、ノズル１３Ａ、１３Ｂのミスト噴射方向を異ならせた図である。なお、以下の説明では、図７を参照し、壁面１１ａに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面１１ｂ、１１ｃに対する噴射ノズル１３の配置についても上記実施形態のように同様のことが言えることからその詳細については省略する。
【００７０】
本実施形態においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２噴射ノズル１３Ｂが鉛直方向上方（＋Ｚ方向）、且つ、吸気方向（＋Ｙ方向）と反対側（−Ｙ方向）であって水平面から例えば４５度傾けてミスト噴射口１３ａを設置（以下、逆斜め上方設置と称す場合もある）されている。また、本実施形態において、噴射ノズル１３に液体を供給する配管１５は、例えば、該噴射ノズル１３におけるノズル噴射口１３ａと反対側であって、且つＸ方向に沿って設置されている。また、第１噴射ノズル１３Ａは、取入口ユニットＡｚ１（空気取入口２１）に対して流れ込む空気の流れＫ１に完全に逆らう方向、すなわち真逆方向に向けてミスト噴射口１３ａを向けるように設置されている。
【００７１】
このように逆斜め上方設置の第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは、はじめは空気の流れ方向（吸気方向）とは反対方向に進むが、やがて空気の流れに抗することができなくなり、最終的には空気に同伴して下流側へと運ばれる。ここで、第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは放射状に拡がる。ミストＭは非常に微細な霧状からなるものであるが、少なからず重力の影響を受ける。そのため、鉛直方向下方側に拡がったミストＭは、重力の影響により下方に早く落下してしまい、蒸発する前に地面等に付着してしまう可能性がある。
【００７２】
これに対し、逆斜め上方設置による第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは、ミスト噴射口１３ａが上方を向くように設置されるため、ミストＭの拡散領域が全域に亘って鉛直方向上方に調整される。これにより、鉛直方向下方側に拡がることで蒸発することなく地面等に付着していたミストＭを水平面よりも上方に向けて噴射することができる。よって、第２噴射ノズル１３Ｂから放射状に噴射されたミストＭは、ミスト噴射口１３ａよりも上方に全体が拡散するため、空気に同伴して下流側へと良好に運ばれる。そのため、ミストＭが蒸発することなく地面等に付着してしまうのを抑制することができる。
【００７３】
第２噴射ノズル１３Ｂは、配管１５Ａに対して吸気方向の上流側にミストＭ１を噴射する。配管１５Ａは、ノズル１３Ａよりも大きいため、噴射したミストＭ１の一部が付着するおそれがある。
【００７４】
これに対し、本実施形態においては、第２噴射ノズル１３Ｂのミスト噴射口１３ａが上方を向くことで該ミスト噴射口１３ａの反対側に設置された配管１５を鉛直方向下方に位置させることで配管１５にミストＭを付着させ難くすることができる。
【００７５】
本実施形態によれば、第２噴射ノズル１３Ｂを逆斜め上方設置することで、より多くのミストＭを空気中に滞留させることで蒸発量を多くすることができるため、結果的に冷却温度を向上させることができる。
また、第１噴射ノズル１３Ａについても、ミスト噴射口１３ａを空気の流れＫ１と真逆方向に設置しているため、該第１噴射ノズル１３Ａから噴射したミストＭの飛翔距離を上記第２実施形態よりも長くすることができる。よって、空気中に噴射したミストＭを効率よく蒸発させることで空気の冷却効率をより向上させることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、第２噴射ノズル１３Ｂにおける逆斜め上方設置の一例として、ミスト噴射口１３ａを水平面から斜め上方にミスト噴射口を４５度だけ傾けるように設置する場合を例に挙げたが、第２噴射ノズル１３Ｂの設置角度（傾斜角度）はこれに限定されない。第２噴射ノズル１３Ｂは、空気取入口２１と反対側、且つ、鉛直方向上方に、ミストＭの噴射口を向ける傾斜された状態に設置されていればよい。したがって、第２噴射ノズル１３Ｂの水平面に対する傾斜角度は、０度よりも大きく９０度以下の範囲に設定されていれば冷却効率の向上を図ることが可能である。換言すると、第２噴射ノズル１３Ｂは、水平面に対して斜め上方に僅かでも傾いて設置されていればよい。
【００７７】
（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との違いは、噴射ノズル１３の設置方法である。そのため、以下では、噴射ノズル１３の設置方法を主体に説明し、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００７８】
図８は第４実施形態における吸気用建屋１１とノズル１３Ａ、１３Ｂとの配置関係を概念的に示した図である。具体的に、図８（ａ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０に対するノズル１３Ａ、１３Ｂの設置状態をＸ軸方向から視た図であり、図８（ｂ）は壁面１１ａに形成された吸気口形成領域２０に対するノズル１３Ａ、１３Ｂの設置状態をＺ軸方向から視た図である。なお、以下の説明では、図８を参照し、壁面１１ａに対する噴射ノズル１３の設置状態を説明するが、壁面１１ｂ、１１ｃに対するノズル１３Ａ、１３Ｂの配置についても上記実施形態のように同様のことが言えることからその詳細については省略する。
【００７９】
本実施形態においては、空気中に噴射されたミストの滞留時間が一定になるようにノズル１３Ａ、１３Ｂを設置するようにしている。
取入口ユニットＡｚ１、Ａｘ１、Ａｘ３においては、外側から内側に巻き込む空気の流れＫ１が生じており、取入口ユニットＡｚ２、Ａｚ３、ＡＸ２においては、＋Ｙ方向に沿って一様な空気の流れＫ２が生じている。そのため、空気の流れＫ１が生じた領域は、空気の流れＫ１が生じている領域に比べて、空気の流速が低くなっている。すなわち、空気の流速が遅い領域は、空気の流速の早い領域に比べてミストＭの滞留時間が長くなる。流速が異なる上記流れＫ１、Ｋ２が生じている領域においてミストＭの滞留時間を一定にするには、ミストＭの飛翔距離を短く調整すればよい。
【００８０】
本実施形態においては、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、相対的に低い流速の流れＫ１が生じる領域にミストＭを噴射する第１噴射ノズル１３Ａにおける吸気口形成領域２０に対する距離Ｈ１を、相対的に高い流速の流れＫ２が生じる領域にミストＭを噴射する第２噴射ノズル１３Ｂにおける吸気口形成領域２０に対する距離Ｈ２をよりも小さく設定している。すなわち、第２噴射ノズル１３Ｂは、第１噴射ノズル１３Ａよりも吸気口形成領域２０の近くに設けられている。
【００８１】
なお、吸気口形成領域２０の各空気取入口２１に流れ込む空気の流速は、上記シミュレーション結果から算出可能である。上記距離Ｈ１、Ｈ２は、上記シミュレーション結果（流れＫ１、Ｋ２の流速）、及びノズル１３Ａ、１３Ｂの能力（例えば、ミストＭの噴射量、ミストＭの平均粒径等）に応じて適宜設定される。
【００８２】
以上述べたように本実施形態によれば、空気を外側から巻き込むことで空気取入口２１に向かう流速が相対的に低くなる領域に対し、第１噴射ノズル１３Ａによって吸気口形成領域２０の近くからミストＭを供給することができる。これにより、ミストＭの飛翔距離を第２噴射ノズル１３ＢにおけるミストＭの噴射領域に対して相対的に短くすることができる。よって、第１噴射ノズル１３Ａから噴射されたミストＭ及び第２噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭにおける空気中での滞留時間を均一化できる。よって、吸気口形成領域２０に形成された複数の空気取入口２１に吸気される空気の全域を均一に冷却することができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、ノズル１３Ａ、１３Ｂが第１実施形態のように空気の流れ方向と反対方向を向くように設置する場合を例に挙げたが、これに限定されず、第２、第３実施形態のように空気の流れ方向と逆らう方向にミスト噴射口１３ａを向けるようにノズル１３Ａ、１３Ｂを設置してもよい。
【００８４】
（第５実施形態）
続いて、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との違いは、吸気用建屋１１の構造である。そのため、以下では、吸気用建屋１１の構造及び該構造による作用効果を主体に説明し、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００８５】
図９は第５実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す図である。図９に示すように、本実施形態に係るガスタービンプラント１は、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、吸気冷却装置１０と、を備える。
【００８６】
本実施形態に係る吸気冷却装置１１０は、吸気用建屋１１の壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ吸気用ホーン部材１２０を有している。吸気用ホーン部材１２０は、各壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに形成された吸気口形成領域２０の外周を囲んだ状態に設けられ、空気取入口２１側から空気の流れ方向の上流側に向かって空気を取り込むための開口部１２０ａの大きさを漸次拡大させるホーン形状を呈する。
【００８７】
吸気用ホーン部材１２０は、例えば、平面視矩形状をなす吸気口形成領域２０の外縁部に沿って配置された４つの板状部材を組み合わせることで構成される。なお、吸気用ホーン部材１２０の形状は、吸気口形成領域２０の外周を囲むことが可能であれば、上記形状に限定されることは無く、例えば、平面形状が円形や楕円形であってもよい。
【００８８】
図１０は、本実施形態に係る吸気冷却装置１１０の要部構成を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態において、ノズル１３Ａ、１３Ｂは、吸気用ホーン部材１２０によって周囲が囲まれた空間内に配置されている。これにより、吸気用ホーン部材１２０は、吸気口形成領域２０に吸気される空気に対する横風等の影響を防止する風よけとして機能する。
【００８９】
本実施形態によれば、吸気冷却装置１１０が吸気口側から上流側に向かって開口部１２０ａの大きさを漸次拡大した形状の吸気用ホーン部材１２０を有するので、吸気される空気が流れ込む空間を空気導入側において拡大させることができる。これにより、吸気口形成領域２０から離れた広い空間の空気導入部内でミストＭの散布を行うことができるので、空気中におけるミストＭの蒸発率を向上させることができる。また、吸気用ホーン部材１２０により区画された広角側の空間では、空気の流速が相対的に遅くなるので、ミストＭの滞留時間が長くなることでミストＭの蒸発効率が向上する。また、上述の風よけ効果によりミストＭの蒸発効率を向上させることができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、ノズル１３Ａ、１３Ｂが第１実施形態のように空気の流れ方向と反対方向を向くように設置する場合を例に挙げたが、これに限定されず、第２、第３実施形態のように空気の流れ方向と逆らう方向にミスト噴射口１３ａを向けるようにノズル１３Ａ、１３Ｂを設置してもよい。
【００９１】
また、上記第５実施形態においては、図１１に示すように、第１噴射ノズル１３Ａが取付部材１２１を介して吸気用ホーン部材１２０に支持されるようにしても良い。すなわち、吸気用ホーン部材１２０は、第１噴射ノズル１３Ａの支持部材として利用するようにしても良い。このようにすれば、吸気用ホーン部材１２０が第１噴射ノズル１３Ａの支持部材として兼用されるので、吸気冷却装置１１０の部品点数を少なくすることができ、吸気冷却装置１１０の小型化及び低コスト化を実現できる。また、吸気用ホーン部材１２０が第１噴射ノズル１３Ａを支持するため、該第１噴射ノズル１３ＡにおけるミストＭの噴射方向を上記実施形態に示したように種々な方向に簡便且つ確実に調整することができる。
【００９２】
（第６実施形態）
続いて、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは、ガスタービンプラント１がガスタービン４から排出された排ガスを回収して給湯する排熱回収ボイラを備える点であり、それ以外の構成は上記実施形態と共通である。以下の説明では、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００９３】
図１２は本実施形態に係るガスタービンプラント１Ａの概略構成を示す図である。図１２に示すように、ガスタービンプラント１Ａは、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、発電機５と、吸気冷却装置２１０とを有し、さらにガスタービン４から排出された排ガスを利用して給湯を行う排熱回収ボイラ６を備えている。排熱回収ボイラ６とガスタービン４とは排熱回収用ダクト７を介して接続されている。
【００９４】
ガスタービンプラント１Ａにおいては、例えば、プラントのスペース的な制約から排熱回収用ダクト７と吸気冷却装置２１０の吸気用建屋１１が近接した状態に配置されることがある。排熱回収用ダクト７内を流れる排気ガスは、外気に比べて非常に高温である。そのため、排熱回収用ダクト７は、内部を流れる排気ガスの影響により表面温度が外気温度に比べて高くなってしまう。これにより、排熱回収用ダクト７の周囲の空気は温められて温度が上昇する。
【００９５】
本実施形態において、排熱回収用ダクト７は、吸気用建屋１１の上面に近接した位置に設置されている。そのため、排熱回収用ダクト７と吸気用建屋１１との間の隙間Ｓの外気が温められることで温度上昇してしまう。このように温度上昇した外気は、外側から巻き込まれる空気の流れによって空気取入口２１に吸い込まれることで吸気温度を効率的に低下させる可能性がある。
【００９６】
これに対し、本実施形態においては、図１２に示すように、上記第５実施形態と同様、吸気冷却装置２１０が吸気用ホーン部材１２０を備えている。これによれば、吸気用ホーン部材１２０が排熱回収用ダクト７によって温められた外気が空気取入口２１に吸い込まれるのを防止することができる。
以上のように、ガスタービンプラント１Ａによれば、排熱回収ボイラ６を備えることでガスタービン４の排熱を有効利用が可能な熱の利用効率が高いプラントが提供される。また、吸気用ホーン部材１２０が、排熱回収用ダクト７を備えることで温められた外気の空気取入口２１への入り込みを防止するので、吸気温度を効率的に低下させることができる。
【００９７】
なお、上記説明では、吸気用ホーン部材１２０を用いて、排熱回収用ダクト７により温められた外気の空気取入口２１への入り込みを防止したが、本発明は、これに限定されない。例えば、吸気用ホーン部材１２０が４枚の板状部材を貼り合せて構成される場合、排熱回収用ダクト７により温められた外気が存在する吸気口形成領域２０における鉛直方向上方の外周にのみ板状部材を１枚設置しても良い。これによれば、少なくとも排熱回収用ダクト７により温められた外気の空気取入口２１への入り込みを防止できる。
【００９８】
あるいは、吸気用ホーン部材１２０を構成する４枚の板状部材のうち、吸気口形成領域２０の底面側のみ設けない構成を採用しても良い。すなわち、吸気口形成領域２０のうち底面側を除く３辺の外周を囲むように板状部材を３枚設置しても良い。これによれば、排熱回収用ダクト７により温められた外気の空気取入口２１への入り込みを防止するとともに、吸気口形成領域２０に吸気される空気に対する横風等の影響を防止できる。
【００９９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることは無く、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、吸気用建屋１１において、ルーバー２２がＺ方向に沿って延びる長板状の部材から構成される場合を例に挙げたが、ルーバー２２の形状はこれに限定されず、例えばＸ方向或いはＹ方向に沿って延びる長板状の部材から構成されていてもよい。また、吸気用建屋１１がルーバー２２を有していなくても良い。
【符号の説明】
【０１００】
１、１Ａ…ガスタービンプラント、２…圧縮機、３…燃焼器、４…ガスタービン、５…発電機、Ｍ…ミスト、１０、１１０…吸気冷却装置、１２…吸気ダクト（ダクト）、１３…噴射ノズル、１３ａ…ミスト噴射口（噴射口）、１３Ａ…第１噴射ノズル、１３Ｂ…第２噴射ノズル、１８…フィルタ部材（捕捉部材）、２０…吸気口形成領域、２１、２１０…空気取入口（吸気口）、２１ａ…空気取入口（第１の吸気口）、２２…ルーバー、１２０…吸気用ホーン部材、１２０ａ…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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【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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