(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。吸気される空気の温度ムラを抑制することで冷却効率を向上することができる吸気冷却装置、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、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へ導くダクトと、吸気部の上段に配置される上段噴射ノズルと、中段に配置される中段噴射ノズルと、下段に配置される下段噴射ノズルと、を備える。上段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に７０度〜８０度の角度をなすように配置され、中段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に０度〜１０度の角度をなすように配置され、下段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に０度以下の角度をなすように配置される。【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、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に配置される上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に配置される中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に配置される下段噴射ノズルと、を備え、
前記上段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に６０度〜１００度の角度をなすように配置され、
前記中段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−５度〜１０度の角度をなすように配置され、
前記下段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−１０度〜１０度の角度をなすように配置される
ことを特徴とする吸気冷却装置。
【請求項２】
最下部の前記吸気口は、前記吸気部の設置面よりも上方に設置されている
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】
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、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられる上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられる中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられる下段噴射ノズルと、
前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、
前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する駆動部と、
前記センサーの計測結果に基づいて、前記駆動部を駆動させる制御部と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける取付角度を鉛直方向下方に調整することを特徴とする請求項３に記載の吸気冷却装置。
【請求項５】
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、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルと、
前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、
前記センサーの計測結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる駆動制御部と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルにおける前記取付角度が鉛直方向下側のノズルを選択して駆動させることを特徴とする請求項５に記載の吸気冷却装置。
【請求項７】
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１〜６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８】
大気中から吸気部に吸気される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、
前記吸気部の上段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に６０度〜１００度の角度をなす方向にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−５度〜１０度の角度をなす方向にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−１０度〜１０度の角度をなす方向にミストを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９】
大気中から吸気部に吸気される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、
前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、
前記吸気部の上段に取り付けられた上段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段に取り付けられた中段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段に取り付けられた下段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するミスト噴射工程と、
前記計測工程の結果に基づいて、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び前記下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する調整工程と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却方法。
【請求項１０】
大気中から吸気部に吸気される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、
前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、
前記吸気部の上段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するミスト噴射工程と、を備え、
前記ミスト噴射工程においては、前記計測工程の結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる
ことを特徴とする吸気冷却方法。
【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】特開２０１０−２４９０４３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、吸気口近傍における風の影響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、横風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】
本発明の第１態様に従えば、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、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に配置される上段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に配置される中段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に配置される下段噴射ノズルと、を備え、前記上段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に６０度〜１００度の角度をなすように配置され、前記中段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−５度〜１０度の角度をなすように配置され、前記下段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−１０度〜１０度の角度をなすように配置される吸気冷却装置が提供される。
【０００７】
この吸気冷却装置によれば、吸気部の上段、中段および下段においてミストの噴射方向が最適化されている。これにより、横風または下降流が生じている吸気部上段の吸気口、あるいは横風または上昇流が生じている吸気部下段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、下降流の影響が小さい中段においては、水平に近い角度で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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。
【０００８】
また、上記第１態様に係る吸気冷却装置においては、最下部の前記吸気口は、前記吸気部の設置面よりも上方に設置されているのが好ましい。
この場合、吸気部下段の吸気口において上昇流が生じてこととなるが、本発明によれば、該吸気部下段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。
【０００９】
本発明の第２態様に従えば、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、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられる上段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられる中段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられる下段噴射ノズルと、前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する駆動部と、前記センサーの計測結果に基づいて、前記駆動部を駆動させる制御部と、を備える吸気冷却装置が提供される。
【００１０】
この吸気冷却装置によれば、大気中の風の流れに基づいてノズルの取付角度が調整されるので、吸気部の上段、中段および下段においてミストの噴射方向を最適化することができる。これにより、横風あるいは下降流といった風の流れが生じている吸気部上段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、横風あるいは上昇流が生じている吸気部下段の吸気口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、下降流および上昇流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。
【００１１】
また、上記第２態様に係る吸気冷却装置においては、前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける取付角度を鉛直方向下方に調整するのが好ましい。
この構成によれば、横風がある場合においても、ノズルが下向きに調整されることでミストを空気中に良好に供給することができる。
【００１２】
本発明の第３態様に従えば、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、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルと、ミストを噴射するための噴射口を前記吸気口と反対側に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルと、前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、前記センサーの計測結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる駆動制御部と、を備える吸気冷却装置が提供される。
【００１３】
この吸気冷却装置によれば、大気中の風の流れに基づいて、吸気部の上段、中段および下段において最適な取付角度のノズルが選択的に駆動されるため、ミストが最適な方向に噴射されるようになる。これにより、横風や下降流等といった風の流れが生じている吸気部上段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、横風あるいは上昇流が生じている吸気部下段の吸気口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、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。
【００１４】
また、上記第３態様に係る吸気冷却装置においては、前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルにおける前記取付角度が鉛直方向下側のノズルを選択して駆動させるのが好ましい。
この構成によれば、横風がある場合において、下向きのノズルから空気中にミストを良好に供給することができる。
【００１５】
本発明の第４態様に従えば、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ガスタービンプラントが提供される。
【００１６】
こ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。
【００１７】
本発明の第５態様に従えば、大気中から吸気部に吸気される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、前記吸気部の上段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に６０度〜１００度の角度をなす方向にミストを噴射するとともに、前記吸気部の中段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−５度〜１０度の角度をなす方向にミストを噴射させ、前記吸気部の下段において、前記吸気口と反対側であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−１０度〜１０度の角度をなす方向にミストを噴射するミスト噴射工程を備える吸気冷却方法が提供される。
【００１８】
この吸気冷却方法によれば、吸気部の上段、中段および下段においてミストの噴射方向が最適化される。これにより、横風または下降流が生じている吸気部上段の吸気口、あるいは横風または上昇流が生じている吸気部下段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、下降流の影響が小さい中段においては、水平に近い角度で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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。できる。
【００１９】
本発明の第６態様に従えば、大気中から吸気部に吸気される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、前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、前記吸気部の上段に取り付けられた上段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するとともに、前記吸気部の中段に取り付けられた中段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射させ、前記吸気部の下段に取り付けられた下段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するミスト噴射工程と、前記計測工程の結果に基づいて、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び前記下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する調整工程と、を備える吸気冷却方法が提供される。
【００２０】
この吸気冷却方法によれば、大気中の風の流れに基づいて大気中の風の流れに基づいてノズルの取付角度が調整されるので、吸気部の上段、中段および下段においてミストの噴射方向を最適化することができる。これにより、横風や下降流等といった風の流れが生じている吸気部上段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、横風あるいは上昇流が生じている吸気部下段の吸気口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、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。
【００２１】
本発明の第７態様に従えば、大気中から吸気部に吸気される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、前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、前記吸気部の上段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するとともに、前記吸気部の中段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射させ、前記吸気部の下段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルから前記吸気口と反対側にミストを噴射するミスト噴射工程と、を備え、前記ミスト噴射工程においては、前記計測工程の結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる吸気冷却方法が提供される。
【００２２】
この吸気冷却方法によれば、大気中の風の流れに基づいて、吸気部の上段、中段および下段において最適な取付角度のノズルが選択的に駆動されるため、ミストが最適な方向に噴射されるようになる。これにより、横風や下降流等といった風の流れが生じている吸気部上段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、横風あるいは上昇流が生じている吸気部下段の吸気口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、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な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、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、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ることで高い冷却効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
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た吸気冷却装置、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】
【００２４】
【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である。
【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である。
【図３】第１実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す側面図及び上面図である。
【図４】噴射ノズルの設置高さと設置角度との関係を示したグラフである。
【図５】吸気冷却装置の要部構成を示す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す側面図及び上面図である。
【図７】第３実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す側面図及び上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、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、２つの壁面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。
本実施形態において、吸気口形成領域２０は、壁面１１ｂ、１１ｃの下部から上方（＋Ｚ方向）に所定距離だけ離間した位置に形成されている。すなわち、壁面１１ｂ、１１ｃの最も下方（−Ｚ方向）における吸気口形成領域２０は、吸気用建屋１１の設置面１１Ａよりも上方に設置されている。
【００３０】
本実施形態において、吸気用建屋１１の壁面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。
【００３１】
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。
【００３２】
噴射ノズル１３は、吸気用建屋１１の壁面１１ｂ、１１ｃに対向する位置に配置されている。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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１１ｂ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１１ｃに形成された空気取入口２１についても同様であることからその詳細については省略する。
【００３５】
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１１ｂ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Ｙ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１１ｂ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１１ｂ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、上段取入口ユニットＡｚ１、中段取入口ユニットＡｚ２、下段取入口ユニットＡｚ３と称すこともある。また、壁面１１ｂに形成された吸気口形成領域２０の水平方向（Ｙ方向）の一方側（−Ｙ側）から他方側（＋Ｙ側）に配置される取入口ユニットＡをこの順に、左側取入口ユニットＡｙ１、中央側取入口ユニットＡｙ２、右側取入口ユニットＡｙ３と称すこともある。
【００３６】
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上段取入口ユニット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（下降流）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上段取入口ユニットＡｚ１（空気取入口２１）に向かって流れ込むことで生じたものである。
【００３７】
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中段取入口ユニットＡｚ２には、＋Ｙ方向に沿って一様な空気の流れＫ２が生じている。また、本実施形態において、下段取入口ユニットＡｚ３は、上述のように、吸気用建屋１１の設置面１１Ａよりも上方に設置されている（図１、２（ａ）参照）。そのため、下段取入口ユニットＡｚ３（空気取入口２１）には、空気取入口２１に対して下方から入り込むような空気の流れ（上昇流）Ｋ３が生じている。このような空気の流れＫ３は、例えば、吸気用建屋１１の設置面１１Ａに沿った空気が相対的に圧力の低い下段取入口ユニットＡｚ３（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。
【００３８】
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、Ｋ３が生じていることが分かった。
【００３９】
また、図２（ｂ）に示すように、吸気口形成領域２０の水平方向（Ｙ方向）においては、吸気口形成領域２０へと向かう＋Ｙ方向に沿った一様な空気の流れＫ２の他に、吸気口形成領域２０の水平方向（Ｙ方向）に沿う空気の流れ（横風）Ｋ４が生じることがある。
【００４０】
そのため、例えば、上段取入口ユニットＡｚ１では、例えば、水平方向（＋Ｘ方向）に向かってミストを噴射したとしても、ミストを含む空気が下方の中段取入口ユニットＡｚ２および下段取入口ユニットＡｚ３に流れ込んでしまい、上段取入口ユニット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おそれがある。
【００４１】
また、下段取入口ユニットＡｚ３では、例えば、水平方向（＋Ｘ方向）に向かってミストを噴射したとしても、ミストを含む空気が上方の上段取入口ユニットＡｚ１および中段取入口ユニットＡｚ２に流れ込んでしまい、下段取入口ユニットＡｚ３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おそれがある。
【００４２】
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の位置によって異なる空気の流れＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４が生じていることから、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の位置によって異なる空気の流れＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４が生じている。
【００４３】
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が上段噴射ノズル１３Ａと中段噴射ノズル１３Ｂと下段噴射ノズル１３Ｃとを含む構成とした。そして、上段噴射ノズル１３Ａ、中段噴射ノズル１３Ｂおよび下段噴射ノズル１３Ｃのそれぞれのミスト噴射方向を異ならせた構成（図３参照）を採用する事で上記課題を解決した。以下、上段噴射ノズル１３Ａ、中段噴射ノズル１３Ｂおよび下段噴射ノズル１３Ｃを総称してノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと称す場合もある。
【００４４】
図３は、吸気冷却装置１０の要部構成を示す図であり、図３（ａ）は壁面１１ｂに関する＋Ｙ方向から視た側面構成を示す図であり、図３（ｂ）は壁面１１ｂに関する＋Ｚ方向から視た上面構成を示す図である。
なお、図３は、壁面１１ｂ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を参照し、壁面１１ｂに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面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。
【００４５】
図３（ａ）に示されるように、上段噴射ノズル１３Ａは、上段取入口ユニットＡｚ１の上端部に配置される。すなわち、上段噴射ノズル１３Ａは、吸気用建屋１１の上段に配置されている。また、中段噴射ノズル１３Ｂは、中段取入口ユニットＡｚ２の上端部に配置される。すなわち、上段噴射ノズル１３Ａは、吸気用建屋１１の中段に配置されている。また、下段噴射ノズル１３Ｃは、下段取入口ユニットＡｚ３の上端部に配置される。すなわち、下段噴射ノズル１３Ｃは、吸気用建屋１１の下段に配置されている。
【００４６】
本実施形態では、壁面１１ｂに対し、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃがそれぞれ３つずつ配置されている（図１参照）。
なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの個数は、該ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ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。
【００４７】
また、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、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、上方（Ｚ方向）から視た場合においてそれぞれが吸気口形成領域２０の中央に位置している（図３（ｂ）参照）。また、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、ミストＭを噴射するためのミスト噴射口１３ａを吸気方向と反対方向（＋Ｙ方向）に向けるように配置されている。
【００４８】
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、１３Ｃ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、１３ＣはＹＺ面と平行な面内に設置されている。なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ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、１３Ｃ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。
【００４９】
ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、噴射される液体を該ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ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（図１、３参照）。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、１３Ｃは、上記配管１５に取り付けられることで上記所定位置（上段取入口ユニットＡｚ１、中段取入口ユニットＡｚ２および下段取入口ユニットＡｚ３の上端部）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。
【００５０】
なお、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ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、１３Ｃ）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。
【００５１】
ところで、本実施形態において、噴射ノズル１３（ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）のミスト噴射方向、すなわち、該噴射ノズル１３（ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）のそれぞれの取付角度が重要となる。
【００５２】
本発明者は、図２に示した空気の流れＫ１〜Ｋ４が生じている場合において、吸気取入口に取り込まれる空気中にミストを効率良く噴射することができる各ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの取付角度を実験および数値解析シミュレーションにより求めた。本実験およびシミュレーションでは、所定の高さに設置した噴射ノズル１３を用いて、効率良く空気取入口２１にミストＭを噴射することが可能なノズル取付角度を求めた。図４は、噴射ノズル１３における設置高さと設置角度との関係を示したものである。なお、図４において、横軸はノズル高さ（すなわち噴射ノズル１３の設置高さ）に対応し、縦軸はノズル角度（すなわち噴射ノズル１３の設置角度）に対応する。また、図４において、ノズル高さＨ１とは、図３における設置面１１Ａから上段噴射ノズル１３Ａの設置位置（上段取入口ユニットＡｚ１の上端部）までの高さに対応し、ノズル高さＨ２とは、図３における設置面１１Ａから中段噴射ノズル１３Ｂの設置位置（中段取入口ユニットＡｚ２の上端部）までの高さに対応し、ノズル高さＨ３とは、図３における設置面１１Ａから下段噴射ノズル１３Ｃの設置位置（下段取入口ユニットＡｚ３の上端部）までの高さに対応する。
【００５３】
図４の四角で示されるプロットは、横風（空気の流れＫ４）が生じていない状況下でのデータであり、図４の黒丸で示されるプロットは、横風（空気の流れＫ４）が生じている状況下での第１データであり、図４の×で示されるプロットは、上記四角および丸のプロットの平均値を示したものであり、図４の三角で示されるプロットは、横風（空気の流れＫ４）が生じている状況下での第２データであり、図４の黒丸で示されるプロットは、横風が生じない条件の数値解析シミュレーションによる値（解析値）である。
【００５４】
図４のグラフからは、ノズル高さによらず、横風（空気の流れＫ４）が生じている場合、横風が生じない場合に比べて、ノズル１３の設置角度を小さくすればよいことが分かる。これは、ノズルの設置角度を大きくすると、横風の影響を受けてミストＭが流れされてしまい、所定の空気取入口２１にミストＭが供給され難くなるためである。
【００５５】
また、図４のグラフからは、ノズル高さＨ１においてはノズル１３の設置角度を大きくすればよいことが分かった。これは、吸気口形成領域２０に対して外側から巻き込む流れＫ１（下降流）を考慮し、ノズル１３から噴射したミストＭを流れＫ１中に良好に取り込ませるためである。
【００５６】
具体的に、図４のグラフからは、ノズル高さＨ１において、横風（空気の流れＫ４）が生じていない場合はノズル設置角度を８５度、横風（空気の流れＫ４）が生じている場合はノズル設置角度を７５度又は６０度に設定するのが好ましいことが分かった。すなわち、横風（空気の流れＫ４）がある場合、ノズル高さＨ１において、噴射ノズル１３を下向きにすると効果的であることが分かった。
また、図４のグラフに示すように、ノズル高さＨ１において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を１００度に設定すればよいことが分かった。
【００５７】
また、図４のグラフからは、ノズル高さＨ２においてはノズル１３の設置角度をほぼ水平とすればよいことが分かった。これは、ノズル高さＨ２に対応する中段取入口ユニットＡｚ２の近傍においては、図２（ａ）に示したように、一様な空気の流れＫ２が生じており、下降流（流れＫ１）の影響を考慮する必要が無いためである。
【００５８】
具体的に、図４のグラフからは、ノズル高さＨ２において、横風（空気の流れＫ４）が生じていない場合はノズル設置角度を１０度、横風（空気の流れＫ４）が生じている場合はノズル設置角度を−５度に設定するのが好ましいことが分かった。すなわち、横風（空気の流れＫ４）がある場合、ノズル高さＨ２においても、噴射ノズル１３を下向きにすると効果的であることが分かった。
また、図４のグラフに示すように、ノズル高さＨ２において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を０度に設定すればよいことが分かった。
【００５９】
また、図４のグラフからは、ノズル高さＨ３においてはノズル１３の設置角度を水平よりもやや下方に向ければよいことが分かった。これは、ノズル高さＨ３に対応する下段取入口ユニットＡｚ３の近傍においては、図２（ａ）に示したように、上昇流（流れＫ３）の影響を考慮する必要があるためである。
【００６０】
具体的に、図４のグラフからは、ノズル高さＨ３において、横風（空気の流れＫ４）が生じていない場合はノズル設置角度を０度、横風（空気の流れＫ４）が生じている場合はノズル設置角度を−１０度に設定するのが好ましいことが分かった。すなわち、横風（空気の流れＫ４）がある場合、ノズル高さＨ３においても、噴射ノズル１３を下向きにすると効果的であることが分かった。
また、図４のグラフに示すように、ノズル高さＨ３において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を１０度に設定すればよいことが分かった。
【００６１】
以上の実験結果から、本発明者は、上段噴射ノズル１３Ａは、水平面（図３のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に６０度〜１００度の角度をなすように配置するのが好ましいことを見出した。また、中段噴射ノズル１３Ｂは、水平面（図３のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に−５度〜１０度の角度をなすように配置するのが好ましいことを見出した。また、下段噴射ノズル１３Ｃは、水平面（図３のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に−１０度〜１０度の角度をなすように配置するのが好ましいことを見出した。ここで、傾斜角度がマイナス（−）の場合とは、ノズルからのミスト噴射方向が水平面（図３のＸＹ平面）に対して鉛直方向下方を向いていることを意味する。
【００６２】
本発明においては、上記設置角度に配置されたノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを備える事を特徴としている。
【００６３】
ところで、横風は気象条件によっては発生しない場合もある。
そこで、本実施形態に係る吸気冷却装置１０では、横風（空気の流れＫ４）が生じていない場合と横風（空気の流れＫ４）が生じている場合とのノズル設置角度の中間値（平均値）に基づいて噴射ノズル１３を取り付けた。すなわち、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、上段噴射ノズル１３Ａにおける設置角度を８０度に設定し、中段噴射ノズル１３Ｂにおける設置角度を２．５度に設定し、下段噴射ノズル１３Ｃにおける設置角度を−５度に設定した。
【００６４】
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、空気の流れＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に基づいて取付角度が設定されたノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを空気取入口２１の上段、中段および下段に備えるため、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なっている。
【００６５】
また、本発明者は、図２に示した空気の流れＫ１〜Ｋ４が生じている場合において、吸気取入口に取り込まれる空気中にミストを効率良く噴射することができる各ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの設置高さと取付角度との関係を規定した次式（１）を実験から求めた。
【００６６】
Ｙ＝ａ・ｅｘｐ（ｂＸ）＋ｃ    式（１）
【００６７】
上記式（１）において、ａ，ｂ，ｃは定数であり、Ｘはノズルの設置高さを規定する変数であり、吸気面の最下部を０、最上部を１としている。Ｙはノズルの取付角度を規定する変数である。具体的に、ａ＝０．００００４９、ｂ＝１４．４７８９、ｃ＝４．５である。
【００６８】
上記ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの設置高さを変更する場合、上記式（１）に基づいて規定される設置角度に設定す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なる。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
吸気冷却装置１０は、噴射ノズル１３（上段噴射ノズル１３Ａ、中段噴射ノズル１３Ｂおよび下段噴射ノズル１３Ｃ）からミストＭを大気中に噴射する。
ここで、図３（ａ）に示したように、上段噴射ノズル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となる。また、本実施形態の上段噴射ノズル１３Ａは、上述のように横風（流れＫ４）が発生した場合と発生しない場合との中間値に基づいて設置角度が設定されているため、図３（ｂ）に示すように、該上段噴射ノズル１３Ａから噴射されたミストＭは横風（流れＫ４）の影響によらず概ね流れＫ１の空気中に取り込まれる。これにより、ミストは、飛翔距離が延びることで滞留時間が長くなる。
よって、空気中に取り込まれたミストＭは、該空気が上段取入口ユニットＡｚ１の各左側取入口ユニットＡｙ１、中央側取入口ユニットＡｙ２および右側取入口ユニットＡｙ３（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。
【００７８】
また、中段噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは、＋Ｙ方向に沿った一様な空気の流れＫ２に良好に取り込まれることで左側取入口ユニットＡｙ１、中央側取入口ユニットＡｙ２および右側取入口ユニットＡｙ３の各中段取入口ユニットＡｚ２に吸気されるまでの間に概ね蒸発する。また、本実施形態の中段噴射ノズル１３Ｂは、上述のように横風（流れＫ４）が発生した場合と発生しない場合との中間値に基づいて設置角度が設定されているため、該中段噴射ノズル１３Ｂから噴射されたミストＭは横風（流れＫ４）の影響によらず概ね流れＫ２の空気中に取り込まれる。これにより、ミストは、飛翔距離が延びることで滞留時間が長くなる。
よって、空気中に取り込まれたミストＭは、該空気が中段取入口ユニットＡｚ２の各左側取入口ユニットＡｙ１、中央側取入口ユニットＡｙ２および右側取入口ユニットＡｙ３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。
【００７９】
また、下段噴射ノズル１３Ｃから噴射されたミストＭは、下段取入口ユニットＡｚ３（空気取入口２１）に対して下方から入り込むような空気の流れ（上昇流）Ｋ３中に良好に取り込まれることとなる。また、下段噴射ノズル１３Ｃは、上述のように横風（流れＫ４）が発生した場合と発生しない場合との中間値に基づいて設置角度が設定されているため、該下段噴射ノズル１３Ｃから噴射されたミストＭは横風（流れＫ４）の影響によらず概ね流れＫ３の空気中に取り込まれる。これにより、ミストは、飛翔距離が延びることで滞留時間が長くなる。
よって、空気中に取り込まれたミストＭは、該空気が下段取入口ユニットＡｚ３の各左側取入口ユニットＡｙ１、中央側取入口ユニットＡｙ２および右側取入口ユニットＡｙ３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。
【００８０】
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、Ｋ３、Ｋ４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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
（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。以下では、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。
【００８６】
図６は本実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す図であり、図６（ａ）は壁面１１ｂに関する＋Ｙ方向から視た側面構成を示す図であり、図６（ｂ）は壁面１１ｂに関する＋Ｚ方向から視た上面構成を示す図である。
以下の説明では、図６を参照し、壁面１１ｂに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面１１ｃに対する噴射ノズル１３の配置についても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。
【００８７】
本実施形態に係る吸気冷却装置５０は、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにおける取付角度を調整する駆動部７０と、空気取入口２１に取り込まれる空気の流れを計測するセンサー６０と、センサー６０の計測結果に基づいて駆動部７０を駆動させる制御部１００とを備える。
【００８８】
駆動部７０は、ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃをそれぞれ独立して駆動可能なアクチュエーター等から構成される。駆動部７０は、各ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに接続される配管１５をＹ軸方向に回転させることで該ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３ＣをＸＺ平面内で回転可能である。これにより、ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、各々の取付角度が調整される。
【００８９】
センサー６０は、例えば、空気の風向きや風量を計測可能である。本実施形態において、センサー６０は少なくとも空気の流れＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４が生じる領域に配置される数だけ必要となる。制御部１００は、駆動部７０の駆動制御の他、吸気冷却装置５０の他の機構の制御（例えば、ミストの噴射量制御、噴射タイミング制御等）を行う。
【００９０】
本実施形態によれば、空気の流れＫ１〜Ｋ４に基づいて、吸気口形成領域２０の上段、中段および下段においてノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの取付角度が調整されるので、ミストの噴射方向を最適化することができる。例えば、制御部１００は、横風（空気の流れＫ４）がある場合に、ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの取付角度を下向きに調整する。
【００９１】
このように本実施形態に係る構成によれば、横風（流れＫ４）あるいは下降流（流れＫ１）といった風の流れが生じている吸気口形成領域２０の上段における空気取入口２１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、横風（流れＫ４）あるいは上昇流（流れＫ３）が生じている吸気口形成領域２０の下段における空気取入口２１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。
【００９２】
また、下降流（流れＫ１）および上昇流（流れＫ３）の影響が小さい吸気口形成領域２０の中段における空気取入口２１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。よって、噴射ノズル１３から噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。したがって、本実施形態においても、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。
【００９３】
（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。以下では、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。
【００９４】
図７は本実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す図であり、図７（ａ）は壁面１１ｂに関する＋Ｙ方向から視た側面構成を示す図であり、図７（ｂ）は壁面１１ｂに関する＋Ｚ方向から視た上面構成を示す図である。
以下の説明では、図７を参照し、壁面１１ｂに対する噴射ノズル１３の配置を説明するが、壁面１１ｃに対する噴射ノズル１３の配置についても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。
【００９５】
本実施形態に係る吸気冷却装置８０は、上段噴射ノズル１３Ａと中段噴射ノズル１３Ｂと下段噴射ノズル１３Ｃとを含む噴射ノズル１３と、空気取入口２１に取り込まれる空気の流れを計測するセンサー６０と、センサー６０の計測結果に基づいて噴射ノズル１３を駆動させる制御部１００とを備える。
【００９６】
本実施形態において、上段噴射ノズル１３Ａは、第１上段噴射ノズル１３Ａ１と、第２上段噴射ノズル１３Ａ２とを含む。中段噴射ノズル１３Ｂは、第１中段噴射ノズル１３Ｂ１と、第２中段噴射ノズル１３Ｂ２とを含む。下段噴射ノズル１３Ｃは、第１下段噴射ノズル１３Ｃ１と、第２下段噴射ノズル１３Ｃ２とを含む。
【００９７】
上段噴射ノズル１３Ａにおいて、第１上段噴射ノズル１３Ａ１および第２上段噴射ノズル１３Ａ２は同一構造からなるノズルであり、配管１５に対する設置角度がそれぞれ異なっている。本実施形態において、第１上段噴射ノズル１３Ａ１および第２上段噴射ノズル１３Ａ２は、水平面（図７のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に７０度〜８０度の角度を向くようにそれぞれ設置されている。
【００９８】
なお、第１上段噴射ノズル１３Ａ１および第２上段噴射ノズル１３Ａ２は、互いの設置高さが僅かに異なっていてもよい。この場合において、第１上段噴射ノズル１３Ａ１および第２上段噴射ノズル１３Ａ２は、上記式（１）に基づいて規定された角度に設置されるのが好ましい。
【００９９】
また、中段噴射ノズル１３Ｂにおいて、第１中段噴射ノズル１３Ｂ１および第２中段噴射ノズル１３Ｂ２は同一構造からなるノズルであり、配管１５に対する設置角度がそれぞれ異なっている。本実施形態において、第１中段噴射ノズル１３Ｂ１および第２中段噴射ノズル１３Ｂ２は、水平面（図７のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に０度〜１０度の角度を向くようにそれぞれ設置されている。
【０１００】
なお、第１中段噴射ノズル１３Ｂ１および第２中段噴射ノズル１３Ｂ２は、互いの設置高さが僅かに異なっていてもよい。この場合において、第１中段噴射ノズル１３Ｂ１および第２中段噴射ノズル１３Ｂ２は、上記式（１）に基づいて規定された角度に設置されるのが好ましい。
【０１０１】
また、下段噴射ノズル１３Ｃにおいて、第１下段噴射ノズル１３Ｃ１および第２下段噴射ノズル１３Ｃ２は同一構造からなるノズルであり、配管１５に対する設置角度がそれぞれ異なっている。本実施形態において、第１下段噴射ノズル１３Ｃ１および第２下段噴射ノズル１３Ｃ２は、水平面（図７のＸＹ平面）に対して鉛直方向上方側に０度以下の角度を向くようにそれぞれ設置されている。
【０１０２】
なお、第１下段噴射ノズル１３Ｃ１および第２下段噴射ノズル１３Ｃ２は、互いの設置高さが僅かに異なっていてもよい。この場合において、第１下段噴射ノズル１３Ｃ１および第２下段噴射ノズル１３Ｃ２は、上記式（１）に基づいて規定された角度に設置されるのが好ましい。
【０１０３】
第１上段噴射ノズル１３Ａ１および第２上段噴射ノズル１３Ａ２は、制御部１００に電気的に接続されている。第１中段噴射ノズル１３Ｂ１および第２中段噴射ノズル１３Ｂ２は、制御部１００に電気的に接続されている。第１下段噴射ノズル１３Ｃ１および第２下段噴射ノズル１３Ｃ２は、制御部１００に電気的に接続されている。
【０１０４】
制御部１００は、センサー６０の計測結果に基づいて、各ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにおいて、最適な設置角度のノズルを選択して駆動（選択的に駆動）させる。例えば、制御部１００は、横風（空気の流れＫ４）がある場合に、下向きのノズル１３を選択的に駆動する。すなわち、制御部１００は、例えば、上段噴射ノズル１３Ａのうち下向きの第２上段噴射ノズル１３Ａ２を駆動させ、中段噴射ノズル１３Ｂのうち下向きの第２中段噴射ノズル１３Ｂ２を駆動させ、下段噴射ノズル１３Ｃのうち下向きの第２下段噴射ノズル１３Ｃ２を選択的に駆動させる。ノズル１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃでは、制御部１００により選択的に駆動されたノズルからのみ空気中にミストを噴射する。これによれば、横風（空気の流れＫ４）がある場合においても、下向きのノズル１３からミストを空気中に良好に供給することができる。
【０１０５】
本実施形態によれば、空気の流れＫ１〜Ｋ４に基づいて、吸気口形成領域２０の上段、中段および下段においてノズル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのうち最適な取付角度のノズルが選択的に駆動されるので、ミストを最適な方向に噴射することができる。これにより、横風（流れＫ４）あるいは下降流（流れＫ１）といった風の流れが生じている吸気口形成領域２０の上段における空気取入口２１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、横風（流れＫ４）あるいは上昇流（流れＫ３）が生じている吸気口形成領域２０の下段における空気取入口２１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。
【０１０６】
また、下降流（流れＫ１）および上昇流（流れＫ３）の影響が小さい吸気口形成領域２０の中段における空気取入口２１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。よって、噴射ノズル１３から噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。したがって、本実施形態においても、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。
【０１０７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の形態はこれに限定されることはなく、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、吸気口形成領域２０が壁面１１ｂ、１１ｃにのみ形成される場合を例に挙げたが、ＸＺ平面に平行な壁面１１ａに形成されていても良い。
【符号の説明】
【０１０８】
１…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、１０、５０、８０…吸気冷却装置、１１…吸気用建屋（吸気部）、１２…吸気ダクト（ダクト）、１３…噴射ノズル、１３Ａ…上段噴射ノズル、１３Ａ１…第１上段噴射ノズル、１３Ａ２…第２上段噴射ノズル、１３Ｂ…中段噴射ノズル、１３Ｂ１…第１中段噴射ノズル、１３Ｂ１…第２中段噴射ノズル、１３Ｃ…下段噴射ノズル、１３Ｃ１…第１下段噴射ノズル、１３Ｃ２…第２下段噴射ノズル、２１…空気取入口（吸気口）、６０…センサー、７０…駆動部、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４…空気の流れ方向、Ｍ…ミスト。
【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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