(57)【要約】      （修正有）【課題】望ましくないガスが蓄積し得るエンクロージャのための空気撹乱システムを提供する。【解決手段】エンクロージャ２のための空気撹乱システム５０は、空気送出系１４０、空気送出系に流体接続された吸気口６７、８８、１１６及び少なくとも１つの排気口６９、７０，７１、９０，９１，９２、１１８，１１９，１２０を含む少なくとも１つのプレナム５２、５４、５６、並びに空気送出系に作動可能に接続されたコントローラ１５０を含む。コントローラは、１以上の不連続量の空気を、選択的に、少なくとも１つのプレナム中に通し、排気口を通って流して、局在化された空気の撹乱を作り出すように構成され配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンクロージャのための空気撹乱システムであって、
空気送出系、
空気送出系に流体接続された吸気口及び少なくとも１つの排気口を含む少なくとも１つのプレナム、並びに
空気送出系に作動可能に接続されており、１以上の不連続量の空気を、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に通し、少なくとも１つの排気口を通って流して、局在化された空気の撹乱を作り出すように構成され配置されているコントローラ
を含む、前記空気撹乱システム。
【請求項２】
さらに、少なくとも１つのプレナムの吸気口に流体接続されたバルブを含み、前記コントローラは、１以上の不連続量の空気を、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に通し、少なくとも１つの排気口を通って流すべく、前記バルブを開放するように構成され配置されている、請求項１記載の空気撹乱システム。
【請求項３】
空気送出系が圧縮空気送出系を含む、請求項１記載の空気撹乱システム。
【請求項４】
少なくとも１つのプレナムが第１の端部から中間部分を介して第２の端部まで延び、吸気口が第１の端部に配置され、少なくとも１つの排気口が第２の端部及び中間部分の１つに配置される、請求項１記載の空気撹乱システム。
【請求項５】
少なくとも１つの排気口が複数の排気口を含み、複数の排気口の少なくとも１つが第２の端部に配置され、複数の排気口の別の少なくとも１つが中間部分に沿って配置される、請求項４記載の空気撹乱システム。
【請求項６】
さらに、少なくとも１つのプレナムの中間部分から延びるブランチプレナムを含み、複数の排気口の１つがブランチプレナムに配置される、請求項５記載の空気撹乱システム。
【請求項７】
少なくとも１つの排気口が空気排出ノズルを含む、請求項１記載の空気撹乱システム。
【請求項８】
少なくとも１つの空気撹乱ゾーンを有する内部部分を画定する複数の壁、
内部部分内に配置されたターボ機関システム、並びに
空気送出系、
少なくとも１つの空気撹乱ゾーンを通って延び、空気送出系に流体接続された吸気口及び少なくとも１つの空気撹乱ゾーンの一部分に流体曝露された少なくとも１つの排気口を含む少なくとも１つのプレナム、及び
空気送出系に作動可能に接続されており、１以上の不連続量の空気を、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に通し、少なくとも１つの排気口を通して流して、少なくとも１つの空気撹乱ゾーンの一部分に、局在化された空気の撹乱を作り出すように構成され配置されているコントローラ
を含む空気撹乱システム
を含むターボ機関エンクロージャ。
【請求項９】
さらに、少なくとも１つのプレナムの吸気口に流体接続されたバルブを含み、前記コントローラが、１以上の不連続量の空気を、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に通し、少なくとも１つの排気口を通して流すべく、バルブを開放するように構成され配置されている、請求項８記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１０】
空気送出系が圧縮空気送出系を含む、請求項８記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１１】
少なくとも１つのプレナムが第１の端部から中間部分を通って第２の端部まで延びており、吸気口が第１の端部に配置され、少なくとも１つの排気口が第２の端部及び中間部分の１つに配置されている、請求項８記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１２】
少なくとも１つの排気口が複数の排気口を含み、複数の排気口の少なくとも１つが第２の端部に配置され、複数の排気口の別の少なくとも１つが中間部分に沿って配置されている、請求項１１記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１３】
さらに、少なくとも１つのプレナムの中間部分から延びるブランチプレナムを含み、複数の排気口の１つがブランチプレナムに配置されている、請求項１２記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１４】
少なくとも１つの排気口が空気排出ノズルを含む、請求項８記載のターボ機関エンクロージャ。
【請求項１５】
ターボ機関エンクロージャ内の空気を撹乱させる方法であって、
不連続量の空気を空気送出系から少なくとも１つの空気プレナムに選択的に送り出し、
前記不連続量の空気を前記少なくとも１つの空気プレナム中に通し、
前記少なくとも１つの空気プレナムの少なくとも１つの排気口を通して前記不連続量の空気を排出して前記ターボ機関エンクロージャ内に局在化された空気の撹乱を作り出す
ことを含む、前記方法。
【請求項１６】
前記不連続量の空気を少なくとも１つの空気プレナムに選択的に送り出すことが、ある量の圧縮空気を少なくとも１つの空気プレナム中に通すことを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの排気口を通して前記不連続量の空気を排出することが、空気のパフを少なくとも１つの排気口に通すことを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの排気口を通して前記不連続量の空気を排出することが、前記不連続量の空気をターボ機関エンクロージャの空気撹乱ゾーンに配置された複数の排気口に通すことを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの排気口を通して前記不連続量の空気を排出することが、選択的に調節可能な時間の間、前記不連続量の空気を少なくとも１つの排出ノズルに通すことを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの排気口を通して前記不連続量の空気を排出することが、所定の時間の間、前記不連続量の空気を少なくとも１つの排出ノズルに通すことを含む、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示されている主題は、エンクロージャの技術に関し、より特定的には、望ましくないガスが蓄積し得るエンクロージャのための空気撹乱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料に作用し排気ガスを生ずる機械装置類を格納するために多くの場合エンクロージャが使用される。例えば、ターボ機関は、共通の圧縮機／タービンシャフト及び燃焼器アセンブリを介してタービン部分に連結された圧縮機部分を含み得る。吸入空気流は空気取り入れ口を通過して圧縮機部分に向かう。圧縮機部分において、吸入空気流は幾つかの連続した段階で圧縮されつつ燃焼器アセンブリに向かう。圧縮された空気流は、燃焼器アセンブリにおいて、燃料と混合されて可燃性の混合物を形成する。この可燃性の混合物は燃焼器アセンブリで燃焼して高温のガスを生成する。これらの高温ガスはタービン部分の高温ガス流路に沿ってトランジションピースを通って導かれる。高温ガスは幾つかのタービン段を通って膨張し、ホイールに取り付けられたタービンバケットに作用して、例えば、発電機、ポンプに電力を供給するため、又は車両に動力を供給するために、出力される仕事をする。
【０００３】
作動中ターボ機関は熱を生じ、エンクロージャの内部温度が上昇し得る。エンクロージャの内部温度の上昇は、ターボ機関の効率に対して負の効果を及ぼし得る。多くのターボ機関エンクロージャは、エンクロージャから空気を抜き出す換気系を含む。従来の換気系はファンを含み、作動すると、ルーバーを開放して、エンクロージャの内部空間を周囲環境に曝露する空気流を作り出す。現行の換気系は、作動の開始・停止をオペレーターに任せるか、又はターボ機関エンクロージャ温度及び排気ガス温度のようなパラメーターに依存する。熱の蓄積に加えて、エンクロージャの、現行の換気系により生成される空気流を受けない部分に不必要なガスが蓄積し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６９８３６０７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
代表的な実施形態の１つの局面によると、エンクロージャのための空気撹乱システムは、空気送出系、空気送出系に流体接続された吸気口及び少なくとも１つの排気口を含む少なくとも１つのプレナム、並びに空気送出系に作動可能に接続されたコントローラを含む。コントローラは、１以上の不連続量の空気が、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に入り、かつ少なくとも１つの排気口を通って流れるようにさせるべく構成され配置されている。
【０００６】
代表的な実施形態の別の局面によると、ターボ機関エンクロージャは、少なくとも１つの空気撹乱ゾーンを有する内部部分を画定する複数の壁、内部部分内に配置されたターボ機関システム、並びに、空気送出系、及び少なくとも１つの空気撹乱ゾーン内に延在する少なくとも１つのプレナムを含む空気撹乱システムを含む。少なくとも１つのプレナムは、空気送出系に流体接続された吸気口及び少なくとも１つの空気撹乱ゾーンの一部分に流体曝露された少なくとも１つの排気口を含む。コントローラは空気送出系に作動可能に接続される。コントローラは、１以上の不連続量の空気が、選択的に、少なくとも１つのプレナム内に入り、かつ少なくとも１つの排気口を通って流れて、少なくとも１つの空気撹乱ゾーンの一部分に局在化された空気の撹乱を作り出すようにさせるべく構成され配置されている。
【０００７】
代表的な実施形態のもう１つ別の局面によると、ターボ機関エンクロージャ内の空気を撹乱させる方法は、不連続量の空気を空気送出系から少なくとも１つの空気プレナムに選択的に送り出し、不連続量の空気を少なくとも１つのプレナム内に通し、少なくとも１つのプレナムの少なくとも１つの排気口を介して不連続量の空気を排出してターボ機関エンクロージャ内に局在化された空気の撹乱を作り出すことを含む。
【０００８】
以上及びその他の利点と特徴は図面を参照した以下の説明からより明らかとなろう。
【０００９】
本発明と考えられる主題は本明細書の末尾にある特許請求の範囲において特に明示され明白に記載されている。本発明の上記及び他の特徴及び利点は添付の図面と併せて参照される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、代表的な実施形態による空気撹乱システムを含むターボ機関エンクロージャの概略図である。
【図２】図２は、図１のターボ機関エンクロージャ内で空気を選択的に撹乱させる方法を示すデータフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明は、例として図面を参照して本発明の実施形態を利点及び特徴と共に説明する。
【００１２】
代表的な実施形態によるターボ機関エンクロージャの全体が２として図１に示されている。ターボ機関エンクロージャ２は、第３の壁６と対向する第４の壁７によってつながれた第１の壁４と対向する第２の壁５を含む。第５の壁又は屋根（図には示してない）が第１、第２、第３、及び第４の壁４−７をつないで内部部分１４を画定する。扉１６が第２の壁５に設けられて、内部部分１４への出入りを可能にしている。ターボ機関エンクロージャ２は、燃焼器アセンブリ２６を介してタービン部分２４に連結された圧縮機部分２２を含むターボ機関システム２０を収容する。燃焼器アセンブリ２６は１以上の燃焼器を含み、そのうちの１つが２８で示されている。圧縮機部分２２は共通の圧縮機／タービンシャフト３０を介してタービン部分２４に機械的に連結されている。圧縮機部分２２は取り入れ口３４を含み、タービン部分２４は発電機３８の形態をとり得る負荷３６に機械的に連結されている。もちろん、負荷３６は圧縮機部分２２につながれてもよいものと理解されたい。
【００１３】
代表的な実施形態によると、ターボ機関エンクロージャ２は空気撹乱システム５０を含む。以下により詳細に記載されるように、空気撹乱システム５０は不連続量の空気、又は空気の「パフ（一吹き）」を内部部分１４内の様々な位置に選択的に送り出す。空気のパフは局部的な撹乱を作り出すことで、望ましくないガスのあらゆる蓄積が崩壊され得、内部部分１４内で循環させられ得、最終的に、換気系（これも図には示してない）により作り出される空気の流れの結果として排出系（図には示してない）を通過し得る。
【００１４】
空気撹乱システム５０は、第１の空気撹乱ゾーン（別途符号は付けてない）を通って延び、これを画定する第１の空気プレナム５２、第２の空気撹乱ゾーン（同様に別途符号は付けてない）を通って延び、これを画定する第２の空気プレナム５４、及び第３の空気撹乱ゾーン（別途符号は付けてない）を通って延び、これを画定する第３の空気プレナム５６を含む。ここで、空気撹乱ゾーンの数はターボ機関エンクロージャ２の内部の特性に応じて変化し得るものと理解されたい。内部の特性としては、空気の流れパターン、停滞空気空間のＣＦＤ分析、公知のデッドスペースポケット位置、などを挙げることができる。第１の空気プレナム５２は第１の端部５９から中間部分６１を介して第２の端部６０まで延びる。第１のブランチプレナム６４が中間部分６１から延び出し、これと流体接続している。第１の空気プレナム５２は、第１の端部５９に吸気口６７を、吸気口６７の下流に第１の排気口６９を、第２の端部６０に近接して第２の排気口７０を、そして第１のブランチプレナム６４に設けられた第３の排気口７１を含む。第１の排気口６９は第１の空気排出ノズル７３を含み、第２の排気口７０は第２の空気排出ノズル７４を含み、第３の排気口７１は第３の空気排出ノズル７５を含む。第１、第２、及び第３の空気排出ノズル７３−７５は、第１、第２、及び第３の排気口６９−７１のそれぞれから出る空気のパフの所望の排出特性、例えば形状、速度及び／又は方向を創成する。
【００１５】
上記と同様に、第２の空気プレナム５４は第１の端部８０から中間部分８２を介して第２の端部８１まで延びる。第２のブランチプレナム８５が中間部分８２から延び出し、これと流体接続している。第２の空気プレナム５４は、第１の端部８０に吸気口８８を、吸気口８８の下流に第１の排気口９０を、第２の端部８１に近接して第２の排気口９１を、そして第２のブランチプレナム８５に設けられた第３の排気口９２を含む。第１の排気口９０は第１の空気排出ノズル９４を含み、第２の排気口９１は第２の空気排出ノズル９５を含み、第３の排気口９２は第３の空気排出ノズル９６を含む。第１、第２、及び第３の空気排出ノズル９４−９６は、第１、第２、及び第３の排気口９０−９２のそれぞれから出る空気のパフの所望の排出特性、例えば形状、速度及び／又は方向を創成する。
【００１６】
同様に、上記と類似して、第３の空気プレナム５６は第１の端部１０８から中間部分１１０を介して第２の端部１０９まで延びる。第３のブランチプレナム１１３は中間部分１１０から延び出し、これと流体接続する。第３の空気プレナム５６は第１の端部１０８に吸気口１１６を、吸気口１１６の下流に第１の排気口１１８を、第２の端部１０９に近接して第２の排気口１１９を、そして第３のブランチプレナム１１３に設けられた第３の排気口１２０を含む。第１の排気口１１８は第１の空気排出ノズル１２２を含み、第２の排気口１１９は第２の空気排出ノズル１２３を含み、第３の排気口１２０は第３の空気排出ノズル１２４を含む。第１、第２、及び第３の空気排出ノズル１２２−１２４は、第１、第２、及び第３の排気口１１８−１２０のそれぞれから出る空気のパフの所望の排出特性、例えば形状、速度及び／又は方向を創成する。
【００１７】
さらに代表的な実施形態によると、空気撹乱システム５０は、第１のバルブ１３２、第２のバルブ１３３、及び第３のバルブ１３４を含むマニホルド１３０を含む。第１、第２、及び第３のバルブ１３２−１３４は各々、吸気口６７、８８及び１１６のそれぞれと流体接続した排気口（別途符号は付けてない）を含む。また、第１、第２、及び第３のバルブ１３２−１３４は各々が共通の空気吸気導管１３６と流体接続した吸気口（同様に別途符号は付けてない）を含む。共通の空気吸気導管１３６は、代表的な実施形態の１つの局面によると圧縮空気送出系１４２の形態をとる空気送出系１４０と流体接続している。圧縮空気送出系１４２は特定用途の空気圧縮機のような圧縮空気のスタンドアローン供給、又は圧縮機部分２２又はその他の圧縮空気供給源への接続のような圧縮空気源を構成し得る。
【００１８】
なおさらに代表的な実施形態によると、空気撹乱システム５０は、第１、第２及び第３のバルブ１３２−１３４の各々に作動可能に接続された作動シーケンス及びプロトコルを示す所定の論理を有するマイクロプロセッサに基づくコントローラ１５０を含む。コントローラ１５０は、自動制御入力１５５、手動制御入力１５７、及び有害ガス検出入力１６０を通して受け取る指令を受けて実行する中央処理装置（ＣＰＵ）１５２を含む。以下により詳細に記載されるように、コントローラ１５０はバルブ１３２−１３４の１以上を開放して、空気排出ノズル１２２−１２４の対応するものに圧縮空気を送り出すことができる。コントローラ１５０はオペレーターにより選択的に調節可能であり得る期間又は所定の期間１以上のバルブ１３２−１３４を開放し得る。例えば、コントローラ１５０は、１以上のバルブ１３２−１３４を短期間開放して「パフ」若しくは短い爆発の空気のような所望の量の空気を送り出し得るか、又は１以上のバルブ１３２−１３４を開放して一定の圧縮空気流を送り出し得る。また、コントローラ１５０はバルブ１３２−１３４を開放する時をずらしてもよく、例えば最初に第１のバルブ１３２を開放した後、第２のバルブ１３３を開放し、その後第３のバルブ１３４を開放してもよい。さらに、コントローラ１５０は第１、第２及び第３の空気プレナム５２、５４及び５６への空気の送出を変えることができる。その後のバルブの開放は、先に開放したバルブを開いたまま、又は先に開放したバルブを閉じた後に起こり得る。
【００１９】
ここで、ターボ機関エンクロージャ２内の空気を選択的に撹乱させる方法２００を記載する図２を参照する。ブロック２１０でコントローラ１５０を作動させる。ブロック２１２で、コントローラ１５０が手動制御入力１５７により、又は自動制御入力１５５により作動させられたかどうかを決定する。コントローラ１５０が手動制御入力１５７により作動させられた場合、ブロック２１４で、１以上のバルブ１３２−１３４を開放して第１、第２及び第３の空気プレナム５２、５４及び／又は５６のそれぞれに所望の量の空気を送り出す。所望の量の空気がそれぞれの空気排出ノズル７３−７５、９４−９６及び／又は１２２−１２４を通過して、局在化された空気の撹乱が作り出され、換気系により作り出された気流中に停滞空気が取り込まれる。所望の量の空気を送り出した後、コントローラ１５０は、ブロック２１６で、１以上のバルブ１３２−１３４を閉鎖し、追加の入力を待つ。
【００２０】
コントローラ１５０が自動制御入力１５５により作動させられた場合、ブロック２２８で、ターボ機関システム２０が作動中であるかどうかを決定する。ターボ機関システム２０の作動が検知されたら、ブロック２３０で、１以上のバルブ１３２−１３４を開放して所望の量の空気を第１、第２、及び第３の空気プレナム５２、５４及び／又は５６のそれぞれに送り出す。上記と同様にして、所望の量の空気がそれぞれの空気排出ノズル７３−７５、９４−９６及び／又は１２２−１２４を通過して、局在化された空気の撹乱が創成され、換気系により作り出された気流中に停滞空気が取り込まれる。所望の量の空気が送り出された後、コントローラ１５０は、ブロック２３２で、所定の期間休止する。
【００２１】
またコントローラ１５０は、ブロック２５０で、信号が有害ガス検出入力１６０を通して受け取られたか否かも決定する。有害なガスが検出されなければ、コントローラ１５０はブロック２３０に戻り、１以上のバルブ１３２−１３４を開放して圧縮空気の別の１以上のパフを送り出す。所望の量の空気を送り出すサイクルが続行される。ブロック２５０で有害なガスが検出されたら、ブロック２６０で全てのバルブ１３２−１３４を開放して、圧縮空気の連続した流れを第１、第２、及び第３の空気プレナム５２、５４及び５６に送り出すか又は検出された有害ガスを薄めるか若しくは除くのを助ける。バルブは、手動で停止されるまで、又はブロック２７０で全てクリアの信号が受け取られるまで、開放されたままである。全てクリアの信号が受け取られたら、コントローラ１５０は、ブロック２８０で示されるようにターボ機関システム２０が作動を止めるまで、所望の量の空気を第１、第２、及び第３のプレナム５２、５４及び５６に送り出す。
【００２２】
ここで、代表的な実施形態による空気撹乱システムは、ターボ機関エンクロージャの選択された領域に所望の量の空気を送り出すものと理解されたい。所望の量の空気は局部的な撹乱を作り出し、停滞したポケット、又はデッドスペースを、換気系によりもたらされた空気の流れと混合させる。このようにして、ターボ機関エンクロージャ内での不必要なガスの蓄積を低減することができる。空気撹乱システムは、上記したように有害ガス検出システムと協同して作用し得るか、又は局部的な要件に応じて有害ガス入力なしで作用し得る。さらに、空気排出ノズルの数と位置は変化し得ることと了解されたい。また、ターボ機関エンクロージャで使用されるものとして説明したが、これらの代表的な実施形態は有害なガスの蓄積の緩和が望ましいいかなるエンクロージャにも組み込み得るものと理解されたい。
【００２３】
限られた数の実施形態にのみ関連して本発明を詳細に説明して来たが、本発明がかかる開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、本明細書には記載しなかったが、本発明の思想と範囲内に入る任意の数の変形、変更、置換又は等価な配列を組み込むように修正することができる。また、本発明の様々な実施形態について説明して来たが、本発明の幾つかの局面は説明した実施形態の幾つかのみを含み得ることと理解されたい。従って、本発明は以上の説明により限定されるということはなく、後述の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【符号の説明】
【００２４】
２  ターボ機関エンクロージャ
４  第１の壁
５  対向する第２の壁
６  第３の壁
７  対向する第４の壁
１４  内部部分
１６  扉
２０  ターボ機関システム
２２  圧縮機部分
２４  タービン部分
２６  燃焼器アセンブリ
２８  燃焼器
３０  共通の圧縮機／タービンシャフト
３４  取り入れ口
３６  負荷
３８  発電機
５０  空気撹乱システム
５２  第１の空気プレナム
５４  第２の空気プレナム
５６  第３の空気プレナム
５９  第１の端部
６０  第２の端部
６１  中間部分
６４  第１のブランチプレナム
６７  吸気口
６９  第１の排気口
７０  第２の排気口
７１  第３の排気口
７３  第１の空気排出ノズル
７４  第２の空気排出ノズル
７５  第３の空気排出ノズル
８０  第１の端部
８１  第２の端部
８２  中間部分
８５  第２のブランチプレナム
８８  吸気口
９０  第１の排気口
９１  第２の排気口
９２  第３の排気口
９４  第１の空気排出ノズル
９５  第２の空気排出ノズル
９６  第３の空気排出ノズル
１０８  第１の端部
１０９  第２の端部
１１０  中間部分
１１３  第３のブランチプレナム
１１６  吸気口
１１８  第１の排気口
１１９  第２の排気口
１２０  第３の排気口
１２２  第１の空気排出ノズル
１２４  第２の空気排出ノズル
１２４  第３の空気排出ノズル
１３０  マニホルド
１３２  第１のバルブ
１３３  第２のバルブ
１３４  第３のバルブ
１３６  共通の空気吸気導管
１４０  空気送出系
１４２  圧縮空気送出系
１５０  コントローラ
１５２  中央処理装置（ＣＰＵ）
１５５  自動制御入力
１５７  手動制御入力
１６０  有害ガス検出入力
２００  方法
２１０  ブロック
２１２  ブロック
２１４  ブロック
２１６  ブロック
２２８  ブロック
２３０  ブロック
２３２  ブロック
２４０  ブロック
２５０  ブロック
２６０  ブロック
２７０  ブロック
２８０  ブロック
２９０  ブロック
【図１】
2015031287.tif 000003
【図２】
2015031287.tif 000004