(57)【要約】【課題】  出力、効率を維持して清浄な圧縮空気をタービンに供給できるガスタービンを提供する提供することを目的とする。【解決手段】  圧縮機３の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービン７に供給する冷却ライン１７と、冷却ライン１７に設けられ、圧縮空気を冷却する冷却装置１９と、冷却ライン１７の冷却装置１９の下流側に配置され、上流側から下流側に向かって流路を狭めるように複数のベーン３９が間隔を空けて設けられたフィルタ３７と、フィルタ３７の排出分を圧縮機３へ供給する供給ライン２３と、供給ライン２３に設けられたサイクロン２５と、が備えられたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、
該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、
前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置され、上流側から下流側に向かって流路を狭めるように複数のベーンが間隔を空けて設けられた慣性式フィルタと、
該慣性式フィルタの排出分を前記圧縮機へ供給する供給ラインと、
該供給ラインに設けられたダスト除去手段と、を備えていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記供給ラインから分岐し合流するバイパスラインを設け、
該バイパスラインおよび前記供給ラインのいずれか一方に前記ダスト除去手段を設け、
分岐位置で前記供給ラインの通過と前記バイパスラインの通過とを選択的に行なうライン変更手段を設けていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記ダスト除去手段がサイクロンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記ダスト除去手段がメッシュフィルタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービン。
【請求項５】
圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、
該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、
前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置され、下部にダスト貯留部を有する遠心分離装置と、
第一の開閉バルブを介して該遠心分離装置の下端部に接続され、下部に第二の開閉バルブを有するホッパと、が備えられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項６】
前記ホッパに均圧バルブが設けられていることを特徴とする請求項５に記載のガスタービン。
【請求項７】
前記ホッパには内部に貯留されたダストの高さを測定するレベル計が設けられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のガスタービン。
【請求項８】
圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、
該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、
前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置されたメッシュフィルタ装置と、
が備えられ、
該メッシュフィルタ装置は、それぞれ開口部が形成された複数のメッシュフィルタが圧縮空気の流路に沿って配置され、隣り合うメッシュフィルタの開口部は面内で離隔した位置に設けられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項９】
複数の前記メッシュフィルタ装置が並列に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機からの圧縮空気によってタービンを冷却するガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなガスタービンとして、特許文献１に記載のものが提案されている。
これは、圧縮機から抽気した圧縮空気を空気冷却器にて冷却し、次いで遠心エアーセパレータによってダスト等を分離し、この低温となった清浄な空気をタービン翼の冷却路に与えるものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７９９９３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の遠心エアーセパレータは、分離されたダスト等を圧縮空気とともに外部に放出するので、その分燃焼器に送ることのできる圧縮空気の量が減少し、ガスタービンの出力、効率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、出力、効率を維持して清浄な圧縮空気をタービンに供給できるガスタービン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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるガスタービンは、圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置され、上流側から下流側に向かって流路を狭めるように複数のベーンが間隔を空けて設けられた慣性式フィルタと、該慣性式フィルタの排出分を前記圧縮機へ供給する供給ラインと、該供給ラインに設けられたダスト除去手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、冷却装置で冷却された圧縮空気は慣性式フィルタに導入されると、下流側に流れる間に比重の軽い圧縮空気は各ベーンの間を通りタービンへ送られる。一方、ダストのように比重の重いものは慣性力によって直進し下流側に排出されるが、この排出分には圧縮空気が含まれている。
この排出分は、供給ラインに送られ、ダスト除去手段によってダスト分を除去され、圧縮空気は圧縮機に戻されることになる。
このように、慣性式フィルタからダストとともに排出される圧縮空気は圧縮機に戻されて燃焼用あるいは冷却用に有効に再利用されるので、ガスタービンの出力、効率を向上させることができる。
また、供給ラインでダスト除去手段によってダスト分が除去されるので、循環されるダスト分を大幅に減少させることができる。
【０００８】
また、本発明にかかるガスタービンは、前記供給ラインから分岐しそれに合流するバイパスラインを設け、該バイパスラインおよび前記供給ラインのいずれか一方に前記ダスト除去手段を設け、分岐位置で前記供給ラインの通過と前記バイパスラインの通過とを選択的に行なうライン変更手段を設けていることを特徴とする。
【０００９】
このように、供給ラインから分岐し合流するバイパスラインを設け、バイパスラインおよび前記供給ラインのいずれか一方にダスト除去手段を設け、分岐位置で供給ラインへの通過と前記バイパスラインへの通過とを選択的に行なうライン変更手段を設けているので、ダストの発生が多い、例えば、ガスタービンの起動時に、ライン変更手段を操作してダスト除去手段を設けたバイパスラインあるいは供給ラインを通過するようにし、ダスト除去手段によってダスト分を除去するようにすることができる。そして、定常運転に入りダストが少なくなると、ライン変更手段を操作してダスト除去手段を設けていない供給ラインあるいはバイパスラインを通過させ、慣性式フィルタからの排出分をそのまま圧縮機に戻すようにすることができる。
このため、ガスタービン運転中にダスト除去手段が稼動されない期間があるので、この期間を利用してダスト分を系外に排出することができるし、ダスト除去手段の寿命を長くすることができる。
【００１０】
上記発明においては、前記ダスト除去手段として、サイクロンあるいはメッシュフィルタを用いるのが好適である。
【００１１】
また、本発明にかかるガスタービンは、圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置され、下部にダスト貯留部を有する遠心分離装置と、第一の開閉バルブを介して該遠心分離装置の下端部に接続され、下部に第二の開閉バルブを有するホッパと、が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、冷却装置で冷却された圧縮空気は遠心分離装置によって、ダスト分が除去され清浄な圧縮空気がタービンに供給される。
一方、分離されたダスト分は、遠心分離装置のダスト貯留部に貯留される。貯留されたダスト分は、第一の開閉バルブを開けてホッパに落下させる。ホッパ内のダスト分は、第一の開閉バルブを閉じた状態で第二の開閉バルブを開き、系外に排出する。
このように、ダスト分は系外に排出されるので、圧縮機、冷却ライン等に戻されることはない。
また、このダスト分の系外排出は、第一の開閉バルブおよび第二の開閉バルブの開閉動作によって行うことができるので、それに無駄な圧縮空気を用いることがない。このため、冷却ラインに導入された圧縮空気は、タービンの冷却に用いられるので、ガスタービンの出力、効率を向上させることができる。
さらに、ダスト分の系外排出は、ガスタービンの運転中にも影響なく行なわれることができる。
また、さらに、遠心分離装置は上述の慣性式フィルタに比べて分離性能が高いので、一層微粒子のダストまで除去することができる。このため、微粒子が後流の機器に流入し、例えば、回転部のタービン翼根隙間に固着して、タービン翼の共振周波数が変わり、翼が共振する恐れを一層防止することができる。
【００１３】
また、本発明にかかるガスタービンは、前記ホッパに均圧バルブが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、ホッパに均圧バルブが設けられているので、第一の開閉バルブを閉じて均圧バルブを開くと、圧縮空気の高圧に維持されているホッパ内の圧力が略大気圧まで低下する。このため、第二の開閉バルブを開いてダスト分を排出することを容易に行なうことができる。
【００１５】
また、本発明にかかるガスタービンは、前記ホッパには内部に貯留されたダストの高さを測定するレベル計が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このように、ホッパには内部に貯留されたダストの高さを測定するレベル計が設けられているので、ダスト分の系外排出をタイミングよく行なうことができる。
また、レベル計の測定結果によって、第一の開閉バルブおよび第二の開閉バルブの開閉タイミングを制御することによって、ダスト分の系外排出を自動化することができる。
【００１７】
また、本発明にかかるガスタービンは、圧縮機の排気側から圧縮空気の一部を抽気し、タービンに供給する冷却ラインと、該冷却ラインに設けられ、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、前記冷却ラインの前記冷却装置の下流側に配置されたメッシュフィルタ装置と、が備えられ、該メッシュフィルタ装置は、それぞれ開口部が形成された複数のメッシュフィルタが圧縮空気の流路に沿って配置され、隣り合うメッシュフィルタの開口部は面内で離隔した位置に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、冷却装置で冷却された圧縮空気はメッシュフィルタ装置に導入されると、複数のメッシュフィルタを通過することによって、ダスト分が除去され清浄な圧縮空気がタービンに供給される。
この時、圧縮空気は主として最も抵抗の低い開口部を通るようになる。隣り合うメッシュフィルタの開口部は面内で離隔した位置に設けられているので、圧縮空気はジグザグに流れることになる。
圧縮空気がジグザグに流れると、上流側のメッシュフィルタの開口部を通った圧縮空気は、この開口部に対応する位置の下流側のメッシュフィルタに当接するので、ダストはこの部分に主として捕集されることになり、面内で離隔した位置に設けられた開口部の付近では少ししか捕集されない。
このため、メッシュフィルタが目詰りしても圧力損失の増加が抑制されるので、メッシュフィルタの交換頻度を減少させることができる。
また、ダスト分はメッシュフィルタで捕集されるので、圧縮機、冷却ライン等に戻されることはない。
また、冷却ラインに導入された圧縮空気は、全てタービンの冷却に用いられるので、ガスタービンの出力、効率を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるガスタービンは、複数の前記メッシュフィルタ装置が並列に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
このように、複数のメッシュフィルタ装置が並列に設けられているので、あるメッシュフィルタ装置を用いている時、別のメッシュフィルタ装置を休止することができる。
このため、休止したメッシュフィルタ装置において目詰りしたメッシュフィルタを運転中に交換することができるので、ガスタービンを連続して運転することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、供給された冷却用の圧縮空気の一部は圧縮機に戻されて燃焼用あるいは冷却用に有効に再利用される、あるいは、冷却ラインに導入された圧縮空気は、全てタービンの冷却に用いられるので、ガスタービンの出力、効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態にかかるガスタービン１ついて、図１〜図４を用いて説明する。
図１は、ガスタービン１の概略構成を示すブロック図である。
ガスタービン１には、圧縮機３と、燃焼器５と、タービン７と、タービン冷却系９とが備えられている。
圧縮機３の回転部とタービン７の回転部とは回転軸１１によって連結されており、一体となって回転される。回転軸１１は、タービン７の回転動力を伝達するものであり、例えば、図示しない発電機に連結されて電力を発生することができるようになっている。
【００２３】
圧縮機３は、吸入した空気（外気）を連続的に圧縮し、この圧縮空気の大部分を燃焼器５に送るものである。
燃焼器５は、圧縮機３から空気ライン１３を通って供給される圧縮空気と図示しない供給源から供給される燃料とを混合・燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼器５は、この燃焼ガスを燃焼ガスライン１５によってタービン７に供給する。
【００２４】
タービン冷却系９には、圧縮機３およびタービン間を接続する冷却ライン１７と、冷却ライン１７に介装された冷却装置１９と、フィルタ装置２１と、フィルタ装置２１および圧縮機３間を接続する供給ライン２３と、供給ライン２３に介装されたサイクロン（ダスト除去装置）２５とが備えられている。
冷却ライン１７は、上流側が回転軸１１の一部に沿うように設けられており、圧縮機３で生成された圧縮空気の一部を抽気するように構成されている。
冷却装置１９の冷熱源としては、例えば、燃焼器５に供給する燃料、外気等必要に応じ適宜なものが用いられる。
【００２５】
タービン７には、図示は省略するが、回転軸１１の周囲から外方に向けて突出する多数の動翼と、略円筒形状をなすケーシングから内方に向けて突出する多数の静翼とが備えられている。
回転軸１１および動翼は、ケーシングおよび静翼に対して回転する、タービン７の回転部である。これら動翼あるいは静翼の内部には、例えば、冷却ライン１７を経て送られてきた圧縮空気を流すための流路が形成されており、翼内からタービン７を冷却するように構成されている。
【００２６】
次に、フィルタ装置２１について、図２〜図４に基づいて説明する。
図２は、フィルタ装置２１の側面図である。図３は、平面視で図２のＸ−Ｘ断面図である。図４は図３の一部を拡大して示す図２のＹ−Ｙ断面図である。
フィルタ装置２１には、略円筒形状をしたケーシング２７、ケーシング２７の略中央部に上下に２組設けられたフィルタ部２９と、フィルタ部２９の流入側に設けられた圧縮空気を導入する受入部３１と、フィルタ部２９の空気流出側に設けられた流出部３３と、フィルタ部２９で分離されたダスト等の排出分を排出するブリードライン３５とが備えられている。
【００２７】
フィルタ部２９は、図３に示されるように、幅方向に６個のフィルタ（慣性式フィルタ）３７が並列されて構成されている。
フィルタ３７は、断面ｒ字形状の柱状体であるベーン３９が、その直線部を内側にして、受入部３１側（上流側）から流出部３３側（下流側）に向けて流路が狭くなるように（略細長２等辺三角形の２長辺を構成するように）複数配置されている。
ベーン３９は、上下端部および高さ方向中間部の三箇所で隣り合う同士が駒４１によって略一定間隔に接続されている。
隣り合うベーン３９の間には、駒４１によって所定の隙間が設けられている。
フィルタ３７の下流端には縦に長い開口部４５が形成されている。開口部４５はブリードライン３５と連通されている。
受入部３１および流出部３３はそれぞれ冷却ライン１７に接続されている。
供給ライン２３は、フィルタ装置２１のブリードライン３５と圧縮機３とを接続して設けられている。
【００２８】
以下、上記構成を有する本実施形態にかかるガスタービン１の動作、作用効果について説明する。
圧縮機３は、吸入した空気（外気）を連続的に圧縮し、この圧縮空気の大部分を燃焼器５に送る。
燃焼器５では、圧縮機３から空気ライン１３を通って供給される圧縮空気と図示しない供給源から供給される燃料とを混合・燃焼させて高温高圧の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが燃焼ガスライン１５によってタービン７に供給される。
タービン７の回転部は燃焼器５から供給される燃焼ガスによって高速回転され、一体となっている圧縮機３および発電機の回転部も回転され、空気を連続的に吸入・圧縮することができるとともに、連続的に発電することができる。
【００２９】
圧縮機３から排気された高温・高圧となった圧縮空気は、その大部分が燃焼器５に送られるが、一部は、タービン７の冷却に供するために冷却ライン１７から抽気される。
この抽気された圧縮空気は、冷却ライン１７を通って、冷却装置１９に導入される。
冷却装置１９では、適宜な冷熱源と熱交換され、略３５０℃の圧縮空気が略２００〜略２５０℃に冷却される。なお、この時、圧力は略１．５〜略２ＭＰａである。
冷却装置１９で冷却された圧縮空気は、冷却ライン１７を通ってフィルタ装置２１へ供給される。
【００３０】
流入部３１から導入された圧縮空気は、上下のフィルタ部２９に進み、各フィルタ３７の上流側から導入され、下流側へ略直進しようとする。
この時、圧縮空気が下流側へ進むに連れて比重の軽い（慣性力のない）空気等は隣り合うベーン３９間の隙間からフィルタ３７の側部に流出（矢印４３）し、比重の重い（慣性力の大きい）ダスト等はそのまま直進し、下流端に設けられた開口部４５からブリードライン３５に流入する。
フィルタ３９の側部に流出した略ダスト分を分離された圧縮空気（全体の約９５％）は下流側へ流れ、流出部３３から冷却ライン１７を経てタービン７に供給される。この冷却された圧縮空気は、例えば動翼あるいは静翼の内部に形成された流路に供給され、翼内からタービン７を冷却する。
【００３１】
ブリードライン３５に流入されたダストと圧縮空気（全体の約５％）は、ブリードライン３５から供給ライン２３に導入され、サイクロン２５によってダスト分が略分離されて圧縮空気が圧縮機に供給される。
圧縮機に供給された圧縮空気は、空気ライン１３を経て燃焼器へ、あるいは、冷却ライン１７へと供給されることになる。
【００３２】
このように、フィルタ３７からダストとともに排出される圧縮空気は圧縮機３に戻されて燃焼用あるいは冷却用に有効に再利用されるので、ガスタービンの出力、効率を向上させることができる。
また、供給ラインでダスト除去手段によってダスト分が除去されるので、循環されるダスト分を減少させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、ダスト除去装置としてサイクロン２５を用いているが、これは、図５に示すようにメッシュフィルタ４７を用いてもよいし、その他、適宜な形式のものを用いてもよい。
メッシュフィルタ４７を用いれば、サイクロン２５に比べてガスタービンを安価に製造することができる。
【００３４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、供給ライン２３部分に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図６は、本実施形態にかかるガスタービン１の概略構成を示すブロック図である。
【００３５】
本実施形態では、供給ライン２３の分岐点Ａで分岐され、分岐点Ａよりも下流側の合流点Ｂにおいて合流するバイパスライン４９が設けられている。
供給ライン２３の分岐点Ａと合流点Ｂとの間に供給開閉バルブ５１が設けられている。
バイパスライン４９には、上流側からバイパス開閉バルブ５３と、サイクロン２５が設けられている。
供給開閉バルブ５１およびバイパス開閉バルブ５３が、本発明のライン変更手段を構成する。
【００３６】
このように構成された本実施形態にかかるガスタービン１の動作、作用効果について説明する。
ガスタービン１の動作については、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略し、タービン冷却系９の動作について説明する。
例えば、ガスタービン１の起動時等、ダスト濃度の高い状態の場合、フィルタ装置２１のブリードライン３５に流入するダスト量が多くなる。
この時には、供給開閉バルブ５１を閉じ、バイパス開閉バルブ５３を開くと、フィルタ装置２１から送られるダストと圧縮空気は、供給ライン２３からバイパスライン４９を通るようになる。
そして、バイパスライン４９を通る時、サイクロン２５によってダスト分が略分離されて圧縮空気が圧縮機に供給される。
【００３７】
一方、定常運転に入ると、ダスト濃度が小さくなる。
この場合には、供給開閉バルブ５１を開き、バイパス開閉バルブ５３を閉じる。これにより、フィルタ装置２１からのダストと圧縮空気（全体の約５％）は、供給ライン２３のみを通り、そのままの状態で圧縮機に供給される。
このように、ガスタービン１運転中にサイクロン２５が稼動されない期間があるので、この期間を利用してダストを系外に排出することができるし、サイクロン２５の寿命を長くすることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、バイパスライン４９にサイクロン２５を設けているが、これは供給ライン２３にサイクロン２５を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、ダスト除去装置としてサイクロン２５を用いているが、これは、図５に示すようにメッシュフィルタ４７を用いてもよいし、その他、適宜な形式のものを用いてもよい。
【００３９】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、冷却ライン１７でダストを分離する構成が異なり、そのため圧縮機３に圧縮空気を戻す供給ライン２３を備えていない点がことなっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７は、本実施形態にかかるガスタービン１の概略構成を示すブロック図である。
【００４０】
本実施形態では、冷却ライン１７に、第一実施形態のフィルタ装置２１に換わりにダスト分離排出装置５５が用いられている。
図８は、ダスト分離排出装置５５の全体概略構成を示す縦断面図である。
ダスト分離排出装置５５には、サイクロン装置（遠心分離装置）５７とバッファホッパ（ホッパ）５９とが備えられている。
サイクロン装置５７は、略円筒形状をし、下部に下方に突出した円錐部を有する圧力容器である。サイクロン装置５７の内部は、仕切りによって、上から排出空間６１、流入空間６３および貯留空間６５に分離されている。
【００４１】
流入空間６３および排出空間６１には、それぞれ冷却ライン１７が接続されている。
流入空間６３と貯留空間６５との間の仕切りには、複数のサイクロンユニット６７が取り付けられている。サイクロンユニット６７の個数および大きさは、処理すべき圧縮空気の量に対応して適宜選択される。
各サイクロンユニット６７は、略円筒形状をし、下端は開放されている。サイクロンユニット６７の上部略中央には、上方へ延在し、排出空間６１と連通した排出管６９が設けられている。サイクロンユニット６７の上部における排出管６９の周囲は、流入空間６３と連通する流入口７１が設けられている。
【００４２】
バッファホッパ５９は、サイクロン装置５７の下方に配置され、サイクロン装置５７と連接管７３で連通するように接続されている。
連接管７３には、第一開閉バルブ（第一の開閉バルブ）７５が設けられている。
バッファホッパ５９は、略円筒形状をし、下部に下方に突出した円錐部を有する圧力容器である。
バッファホッパ５９の下端部に第二開閉バルブ（第二の開閉バルブ）７７が設けられている。
【００４３】
このように構成された本実施形態にかかるガスタービン１の動作、作用効果について説明する。
ガスタービン１の動作については、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略し、タービン冷却系９の動作について説明する。
圧縮機３から排気された圧縮空気の一部は、冷却ライン１７から抽気される。
この抽気された圧縮空気は、冷却ライン１７を通って、冷却装置１９に導入され、冷却される。
冷却装置１９で冷却された圧縮空気は、冷却ライン１７を通ってサイクロン装置５７へ供給される。
【００４４】
サイクロン装置５７の流入空間６３へ導入された圧縮空気は、各サイクロンユニット６７の流入口７１からサイクロンユニット６７内へ流入し旋回流を形成する。
この旋回流によって遠心力が発生し、比重の重いダストはサイクロンユニット６７の側面に押付けられ、あるいは側面側に移動される。そして、重量により下方に移動し、サイクロンユニット６７の下端部の開放面から貯留空間６５に落下し、貯留空間６５の下部に貯留される。
一方、比重の軽い圧縮空気は、サイクロンユニット６７の軸線中心に集まり、排出管６９を経て排出空間６１に流入する。そして、冷却ライン１７を経てタービン７に供給される。
この冷却された圧縮空気は、例えば動翼あるいは静翼の内部に形成された流路に供給され、翼内からタービン７を冷却する。
【００４５】
貯留空間６５貯留されたダスト７９は、タイミングを見計らって第一開閉バルブ７５を開き、バッファホッパ５９へ落下させる。これを繰り返し、バッファホッパ５９に貯留されたダスト８１が多くなると、第一開閉バルブ７５を閉じ、第二開閉バルブ７７を開いてダスト８１を系外に排出する。
このようにして、ダスト８１は系外に排出されるので、圧縮機３、冷却ライン１７等に戻されることはない。
また、このダスト８１の系外排出は、第一開閉バルブ７５および第二開閉バルブ７７の開閉動作によって行うことができるので、系外排出に無駄な圧縮空気を用いることがない。
【００４６】
このため、冷却ライン１７に導入された圧縮空気は、略全てタービン７の冷却に用いられるので、ガスタービン７の出力、効率を向上させることができる。
さらに、ダスト８１の系外排出は、ガスタービンの運転中にも影響なく行なうことができる。
また、さらに、サイクロン装置５７は第一実施形態で用いた形式のフィルタ装置２１に比べて分離性能が高いので、一層微粒子、例えば、径１μｍのダストまで除去することができる。
このため、微粒子が後流の機器に流入し、例えば、回転部のタービン翼根隙間に固着して、タービン翼の共振周波数が変わり、翼が共振する恐れを一層防止することができる。
【００４７】
なお、図９に示すように、バッファホッパ５９に均圧バルブ８３を設けるようにしてもよい。
このようにすると、第一開閉バルブ７５を閉じて均圧バルブ８３を開くと、圧縮空気の高圧に維持されているバッファホッパ５９内の圧力が略大気圧まで低下する。このため、第二開閉バルブ７７を開いてダスト８１を排出することを容易に行なうことができる。
【００４８】
また、図１０のように、バッファホッパ５９にレベル計８５を設けるようにしてもよい。レベル計８５は、ダスト８１の高さ位置を測定するもので、例えば、レーザを利用した非接触で測定できるものが望ましい。
このようにすると、ダスト８１の貯留状態を把握できるので、系外排出をタイミングよく行なうことができる。
また、レベル計８５の測定結果によって、第一開閉バルブ７５および第二開閉バルブ７７の開閉タイミングを制御するようにすれば、ダスト８の系外排出を自動化することができる。
【００４９】
さらに、均圧バルブ８３およびレベル計８５を併せて設けるようにしてもよい。
このようにすれば、両者の作用、効果を併せて奏することとなる。
【００５０】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。
本実施形態では、第三実施形態と基本的構成は同様であり、第三実施形態のダスト分離排出装置５５の換わりにメッシュフィルタ装置８７を用いている点が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第三実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１１は、本実施形態にかかるガスタービン１の概略構成を示すブロック図である。図１２は、メッシュフィルタ装置８７の全体概略構成を示す断面図である。
【００５１】
メッシュフィルタ装置８７には、略円筒形状をした本体８９と、本体８９内に複数設けられたメッシュフィルタ９１とが設けられている。
本体８９はその軸線中心が冷却ラインのそれと略同一となるように冷却ライン１７に介装されている。
メッシュフィルタ９１は、略円板形状をし、面が本体８９の軸線方向に直交するように取り付けられている。メッシュフィルタ９１は、本体８９の軸線方向に間隔を空けて複数取り付けられている。
メッシュフィルタ９１は、全面に細かい網目が形成され、外周側に開口部９３が形成されている。
各メッシュフィルタ９１は、隣り合うメッシュフィルタ９１の開口部９３同士が軸線中心を挟んで略対称となる位置になるように取り付けられている。
【００５２】
このように構成された本実施形態にかかるガスタービン１の動作、作用効果について説明する。
ガスタービン１の動作については、第一実施形態と同様であるので重複した説明を省略し、タービン冷却系９の動作について説明する。
圧縮機３から排気された圧縮空気の一部は、冷却ライン１７から抽気される。
この抽気された圧縮空気は、冷却ライン１７を通って、冷却装置１９に導入され、冷却される。
冷却装置１９で冷却された圧縮空気は、冷却ライン１７を通ってメッシュフィルタ装置８７へ供給される。
【００５３】
メッシュフィルタ装置８７に導入された圧縮空気は、複数のメッシュフィルタ９１を通過することによってダストが除去され清浄な圧縮空気となり、タービン７に供給される。
この時、圧縮空気は主として最も抵抗の低い開口部９３を通るようになる。隣り合うメッシュフィルタ９１の開口部９３は軸線中心を挟んで略対称となる位置（面内で離隔した位置）に設けられているので、圧縮空気はジグザグに流れることになる。
圧縮空気がジグザグに流れると、上流側のメッシュフィルタ９１の開口部９３を通った圧縮空気は、この開口部９３に対応する位置の下流側のメッシュフィルタ９１に当接するので、ダストはこの部分に主として捕集され、捕集ダスト９５が形成される。一方、面内で離隔した位置に設けられた開口部の付近では少ししか捕集されない。
【００５４】
このように、メッシュフィルタ９１に開口部を設けたので、メッシュフィルタ９１が目詰りしても圧力損失の増加が抑制される。このため、メッシュフィルタ９１の交換頻度を減少させることができる。
また、ダスト分はメッシュフィルタ９１で捕集されるので、圧縮機３、冷却ライン１７等に戻されることはない。
また、冷却ライン１７に導入された圧縮空気は、全てタービン７の冷却に用いられるので、無駄な圧縮空気が不要のためガスタービン１の出力、効率を向上させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、メッシュフィルタ装置８７は１系列としているが、図１３に示されるように、複数、例えば２系列、並列に備えるようにしてもよい。この場合、各メッシュフィルタ装置８７に分岐された入口側の冷却ライン１７にそれぞれ開閉バルブ９７，９９を設けている。
このようにすると、一方のメッシュフィルタ装置８７が稼動している時、他方の開閉バルブ９７，９９を閉じ、他方のメッシュフィルタ装置８７に圧縮空気が来ないようにして休止させることができる。
このため、一方のメッシュフィルタ装置８７のメッシュフィルタ９１に目詰りが発生した場合に、他方のメッシュフィルタ装置８７に切替えて稼動させることができるので、ガスタービン１を連続して運転することができる。
また、この間に目詰りしたメッシュフィルタ９１を交換し、ダストを系外に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるガスタービンの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態のフィルタ装置の側面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】図２のＹ−Ｙ断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかるガスタービンの別の実施態様の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第二実施形態にかかるガスタービンの概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第三実施形態にかかるガスタービンの概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第三実施形態にかかるダスト分離排出装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態にかかるダスト分離排出装置の別の実施態様の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態にかかるダスト分離排出装置のさらに別の実施態様概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態にかかるガスタービンの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第四実施形態のメッシュフィルタ装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態の別の実施態様を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ガスタービン
３  圧縮機
７  タービン
１７  冷却ライン
１９  冷却装置
２３  供給ライン
２５  サイクロン
３７  フィルタ
３９  ベーン
４７  メッシュフィルタ
４９  バイパスライン
５１  供給開閉バルブ
５３  バイパス開閉バルブ
５７  サイクロン装置
５９  バッファホッパ
６５  貯留空間
８３  均圧パイプ
８５  レベル計
８９  メッシュフィルタ装置
９３  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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【図１３】
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