(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中から空気を吸気する吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部の前記吸気口に設けられるルーバー部材と、
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、
前記吸気部の上流側において、液体をミスト状に噴射する噴射ノズルと、
前記液体を加温可能な加温部と、
前記大気の降雪を検出する検出手段と、
前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルから前記液体を噴射するように制御する制御部と、
前記噴射ノズルに供給される前記液体の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記制御部は、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記圧力調整部を駆動する
ガスタービン吸気装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更する
請求項１に記載のガスタービン吸気装置。
【請求項３】
大気中から空気を吸気する吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部の前記吸気口に設けられるルーバー部材と、
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、
前記吸気部の上流側において、液体を噴射する噴射ノズルと、
前記液体を加温可能な加温部と、
前記大気の降雪を検出する検出手段と、
前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルから前記液体を噴射するように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更する
ガスタービン吸気装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記ルーバー部材の表面を撮像する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスタービン吸気装置。
【請求項５】
前記吸気部は、前記吸気口よりも下流側に配置されたフィルタ部材を有し、
前記検出手段は、前記フィルタ部材の上流側および下流側の差圧を検出する圧力検出部を含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスタービン吸気装置。
【請求項６】
前記加温部は、前記圧縮機および前記ガスタービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記液体を加温する
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスタービン吸気装置。
【請求項７】
前記加温部は、前記ガスタービンの排熱を回収する排熱回収部および前記排熱回収部の熱を用いて生成した蒸気によって動力を発生する蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記液体を加温する
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスタービン吸気装置。
【請求項８】
吸気口を介して大気中から吸気した空気を圧縮機の吸気側に導くガスタービンの吸気方法であって、
前記大気の降雪を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記吸気口の上流側において、液体をミスト状に噴射ノズルから噴射する噴射工程と、を備え、
前記噴射工程においては、前記検出工程で降雪が検出された場合に、前記噴射ノズルに供給する前記液体の圧力を調整する
ガスタービンの吸気方法。
【請求項９】
前記噴射工程においては、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更する
請求項８に記載のガスタービンの吸気方法。
【請求項１０】
吸気口を介して大気中から吸気した空気を圧縮機の吸気側に導くガスタービンの吸気方法であって、
前記大気の降雪を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記吸気口の上流側において、液体をミスト状に噴射ノズルから噴射する噴射工程と、を備え、
前記噴射工程においては、前記検出工程で降雪が検出された場合に、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更する
ガスタービンの吸気方法。
【請求項１１】
前記噴射工程においては、前記圧縮機および前記ガスタービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記液体を加温する
請求項８〜１０のいずれか一項に記載のガスタービンの吸気方法。
【請求項１２】
前記噴射工程においては、前記ガスタービンの排熱を回収する排熱回収部および前記排熱回収部の熱を用いて生成した蒸気によって動力を発生する蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記液体を加温する
請求項８〜１０のいずれか一項に記載のガスタービンの吸気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン吸気装置およびガスタービンの吸気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、燃焼器で生成された燃焼ガスによって動力を発生する。燃焼器は、圧縮機からの圧縮空気が供給される。圧縮機は、吸気装置が大気中から取り込んだ空気が供給されている。
【０００３】
吸気装置は、吸気口から内部に雨が侵入するのを防止するためのルーバーを備えている。ルーバーは、内部への雨の侵入を良好に防止できるが、空気とともにルーバーの間をすり抜けしまう雪の侵入を防止することは困難である。吸気装置の内部に雪が侵入すると、該雪およびその凍結物により空気流路が閉塞されてしまい、最悪の場合、ガスタービンの駆動を停止させなければならなくなってしまう。
そこで、吸気設備の内部に雪が入り込むのを抑制した技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１１１３１号公報
【特許文献２】特開平１１−３１５７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、冬季のみに必要となる融雪のために専用の装置を導入する必要があるため、コスト・労力が嵩むといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コスト・労力を抑えつつ、雪の侵入による不具合の発生を防止することが可能なガスタービン吸気装置およびガスタービンの吸気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】
【０００７】
本発明のガスタービン吸気装置は、大気中から空気を吸気する吸気口が設けられる吸気部と、前記吸気部の前記吸気口に設けられるルーバー部材と、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、前記吸気部の上流側において、液体をミスト状に噴射する噴射ノズルと、前記液体を加温可能な加温部と、前記大気の降雪を検出する検出手段と、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルから前記液体を噴射するように制御する制御部と、前記噴射ノズルに供給される前記液体の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、前記制御部は、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記圧力調整部を駆動することを特徴とする。
また、本発明のガスタービン吸気装置は、大気中から空気を吸気する吸気口が設けられる吸気部と、前記吸気部の前記吸気口に設けられるルーバー部材と、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、前記吸気部の上流側において、液体を噴射する噴射ノズルと、前記液体を加温可能な加温部と、前記大気の降雪を検出する検出手段と、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルから前記液体を噴射するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出手段が降雪を検出した場合に、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更することを特徴とする。
【０００８】
本発明のガスタービン吸気装置によれば、噴射ノズルが噴射した液体が空気中で蒸発することで多量の蒸発潜熱が奪われ、空気の冷却効率が向上する。一方、降雪時は大気の温度が低いので、空気の冷却効率を向上させる必要は無い。これに対し、本発明では、大気中で降雪が検出された場合に、噴射ノズルから噴射した液体によって雪を溶かすことができる。よって、噴射ノズルは、大気の温度が低い冬季において吸気冷却を行う代わりに、融雪時の熱源として有効利用される。したがって、噴射ノズルが季節を問わず有効活用されるので、融雪のためだけに別途装置を導入する必要が無くなる。そのため、コスト・労力を抑えつつ、雪の内部への侵入に起因した不具合の発生を防止できる。
【０００９】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記制御部は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更するのが好ましい。
この構成によれば、降雪状況に応じて液体が最適な方向に噴射されるので、雪を効率良く溶かすことができる。
【００１０】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記噴射ノズルに供給される前記液体の圧力を調整する圧力調整部をさらに備え、前記制御部は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記圧力調整部を駆動するのが好ましい。
この構成によれば、例えば、噴射ノズルに供給する液体の圧力を低く調整することで噴射された際の液体の粒径を大きくすることができる。よって、大きな粒径の液滴によって雪を効率良く溶かすことができる。
【００１１】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記検出手段は、前記ルーバー部材の表面を撮像するのが好ましい。
この構成によれば、ルーバー部材の表面の画像に基づいて、ルーバー部材に雪が付着したのを簡便且つ確実に検出することができる。
【００１２】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記吸気部は、前記吸気口よりも下流側に配置されたフィルタ部材を有し、前記検出手段は、前記フィルタ部材の上流側および下流側の差圧を検出する圧力検出部を含むのが好ましい。
この構成によれば、例えば、空気とともにルーバー部材の間を通り抜けた雪をフィルタ部材で捕捉することができる。捕捉部材に雪が付着すると差圧が大きくなる。本発明を採用すれば、圧力検出部によって捕捉部材における雪の付着、すなわち、大気中で降雪が起きている状況を検出することができる。
【００１３】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記加温部は、前記圧縮機および前記ガスタービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記ミストを加温するのが好ましい。
この構成によれば、液体を効率良く加温することができる。加温部の熱源として圧縮機およびガスタービンの少なくとも一方の排熱を利用するため、熱の利用効率が高い吸気装置が提供される。
【００１４】
上記ガスタービン吸気装置においては、前記加温部は、前記ガスタービンの排熱を回収する排熱回収部および前記排熱回収部の熱を用いて生成した蒸気によって動力を発生する蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記ミストを加温するのが好ましい。
この構成によれば、液体を効率良く加温することができる。加温部の熱源として排熱回収部および蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を利用するため、熱の利用効率が高い吸気装置が提供される。
【００１５】
本発明のガスタービンの吸気方法は、吸気口を介して大気中から吸気した空気を圧縮機の吸気側に導くガスタービンの吸気方法であって、前記大気の降雪を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記吸気口の上流側において、液体をミスト状に噴射ノズルから噴射する噴射工程と、を備え、前記噴射工程においては、前記検出工程で降雪が検出された場合に、前記噴射ノズルに供給する前記液体の圧力を調整することを特徴とする。
また、本発明のガスタービンの吸気方法は、吸気口を介して大気中から吸気した空気を圧縮機の吸気側に導くガスタービンの吸気方法であって、前記大気の降雪を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記吸気口の上流側において、液体をミスト状に噴射ノズルから噴射する噴射工程と、を備え、前記噴射工程においては、前記検出工程で降雪が検出された場合に、前記噴射ノズルにおける前記液体の噴射方向を変更することを特徴とする。
【００１６】
本発明のガスタービンの吸気方法によれば、噴射ノズルが噴射した液体が空気中で蒸発することで多量の蒸発潜熱が奪われ、空気の冷却効率が向上する。一方、降雪時は大気の温度が低いので、空気の冷却効率を向上させる必要は無い。これに対し、本発明では、大気中で降雪が検出された場合に、噴射ノズルから噴射した液体によって雪を溶かすことができる。よって、噴射ノズルは、大気の温度が低い冬季において吸気冷却を行う代わりに、融雪時の熱源として有効利用される。したがって、噴射ノズルが季節を問わず有効活用されるので、融雪のためだけに別途装置を導入する必要が無く、コスト・労力を抑えつつ、雪の内部への侵入に起因した不具合の発生を防止することができる。
【００１７】
上記ガスタービンの吸気方法においては、前記ミスト噴射工程においては、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記液体の噴射方向を変更するのが好ましい。
この構成によれば、降雪状況に応じて液体が最適な方向に噴射されるので、雪を効率良く溶かすことができる。
【００１８】
上記ガスタービンの吸気方法においては、前記ミスト噴射工程においては、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記液体の圧力を調整するのが好ましい。
この構成によれば、例えば、噴射ノズルに供給する液体の圧力を低く調整することで噴射された際の液体の粒径を大きくする、もしくは放水することで雪を効率良く溶かすことができる。
【００１９】
上記ガスタービンの吸気方法においては、前記ミスト噴射工程においては、前記圧縮機および前記ガスタービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記ミストを加温するのが好ましい。
この構成によれば、液体を効率良く加温することができる。加温部の熱源として圧縮機およびガスタービンの少なくとも一方の排熱を利用するため、熱の利用効率が高い吸気装置が提供される。
【００２０】
上記ガスタービンの吸気方法においては、前記ミスト噴射工程においては、前記ガスタービンの排熱を回収する排熱回収部および前記排熱回収部の熱を用いて生成した蒸気によって動力を発生する蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を用いて前記ミストを加温するのが好ましい。
この構成によれば、液体を効率良く加温することができる。加温部の熱源として排熱回収部および蒸気タービンの少なくとも一方の排熱を利用するため、熱の利用効率が高い吸気装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コスト・労力を抑えつつ、雪の侵入による不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す側面図。
【図３】第１実施形態に係る吸気冷却装置の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４】第１実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す上面図。
【図５】第２実施形態に係る吸気冷却装置の要部構成を示す図。
【図６】第３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平面図。
【図７】第３実施形態の変形例に係る概略構成を示す平面図。
【図８】第４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平面図。
【図９】第４実施形態の変形例に係る概略構成を示す平面図。
【図１０】第５実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図。
【図１１】第６実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図。
【図１２】第７実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図。
【図１３】第８実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図。
【図１４】検出手段の変形例に係る構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のガスタービン吸気装置及びガスタービンの吸気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。
【００２４】
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。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、ガスタービンプラントの一例に係る概略構成を示す図である。図２は本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側面図である。
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。
【００２６】
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、ミスト状の液体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。
【００２７】
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、大気中に開口された複数の空気取入口２１が形成されている。本実施形態において、複数の空気取入口２１は、例えば、４つで平面視矩形状の１つの取入口ユニット２１Ａを構成するように壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに配置されている。このような構成に基づき、吸気用建屋１１は、３方向から大気中から空気を内部に形成された吸気室１４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。
【００２８】
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２１Ａ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。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２１Ａ）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。
【００２９】
ルーバー２２は、吸気用建屋１１の空気取入口２１に雨が直接的に入り込むのを防止するためのものである。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。
【００３０】
複数の噴射ノズル１３は、吸気用建屋１１を囲むように配置されている。噴射ノズル１３は、空気取入口２１に取り込まれる空気中に液体（例えば、水）をミスト状に噴射するためのものである。本実施形態において、複数の噴射ノズル１３は、壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対向する位置であり、外気の導入方向における上流側に配置されている。なお、噴射ノズル１３の個数は、該噴射ノズル１３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。
【００３１】
噴射ノズル１３には、噴射される液体を該噴射ノズル１３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、噴射ノズル１３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。噴射ノズル１３は、上記配管１５に取り付けられることで上記所定位置（壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対向する位置）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。
【００３２】
ところで、ガスタービンプラント１の出力向上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による冷却効率はミストＭの蒸発量に依存する。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】
ミストＭの蒸発量には、ミストＭの平均粒径が大きく影響する。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するのに加え、液体から気体に相変化する際の沸騰現象に着目した。液体内部で沸騰が生じると気泡が急速に成長し液膜を破断させる力が作用し、ミストの平均粒径が小さくなる。
この現象は、文献（「Ｃ２０３  太陽熱を利用したガスタービン増出力システム」、日本機械学会（Ｎｏ．１３−１０）第１８回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集（13.6.20,21，千葉）、ｐ．２９９−３００）に示されている。
【００３４】
本実施形態においては、図２に示すように、吸気冷却装置１０がミストＭを加温するための加温部９を含んだ構成を採用している。吸気冷却装置１０は、通常６Ｍｐａ、２０℃程度の水を加温部９により６０℃〜８０℃程度まで加温し、ミストを噴射することとした。加温されたミストは減圧沸騰が生じる。また、ミストＭは粘性係数が加温前（温度例えば、２７℃で８５３μＰａ・ｓ）から加温後（例えば、温度６７℃で４２４μＰａ・ｓ）へと変化し、表面張力が加温前（例えば、２０℃で７２．８ｄｙｎｅ／ｃｍ）から加温後（例えば、６０℃で６６．２ｄｙｎｅ／ｃｍ）へと変化するため、ミストの平均粒径を小さくする条件が満足される。このように本実施形態においては、加温により平均粒径の小さいミストＭを噴射することが可能である。
【００３５】
本実施形態において、ガスタービンプラント１は、例えば、プラントのスペース的な制約から排気ダクト７と吸気冷却装置１０の吸気用建屋１１が近接した状態に配置されている。排気ダクト７は、ガスタービン４からの排気を排熱回収ボイラ６へと導く。排熱回収ボイラ６は、ガスタービン４から排出された排ガスを利用して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ６は、蒸気生成に利用した排ガスを不図示の煙突より外部に排出する。
【００３６】
排気ダクト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ため、排気ダクト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、排気ダクト７の周囲の空気は温められて温度が上昇する。
【００３７】
本実施形態において、排気ダクト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、排気ダクト７と吸気用建屋１１との間の隙間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。
【００３８】
本実施形態において、加温部９は、排気ダクト７を流れるガスタービン４の排熱を用いている。加温部９は、吸熱部９ａと放熱部９ｂとを有する。吸熱部９ａは、排気ダクト７と熱的に接続されており、排気ダクト７の熱を吸収する。放熱部９ｂは吸熱部９ａに熱的に接続されている。放熱部９ｂは、吸熱部ａが排気ダクト７から吸収した熱を配管１５に供給する。これにより、配管１５内の液体が加温（加熱）される。本実施形態において、放熱部９ｂは、配管１５におけるポンプ１６よりも下流側を加温している。これによれば、配管１５内の液体はポンプ１６で先に加圧されるため、液体の沸騰を防止できる。また、ポンプ１６は、加温前の液体を加圧するため、耐温度が抑えられる。
【００３９】
さらに、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。
【００４０】
図３は、ミストの噴射方向を変化させるようにノズルの設置方向を変化させた場合において、ノズルから噴射されたミスト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。具体的に、図３（ａ）は吸気方向（＋Ｘ方向）に向けてノズル１３Ａのミスト噴射口を設置した場合（以下、順方向設置と称す場合もある）を示すものであり、図３（ｂ）は鉛直方向上方（＋Ｚ方向）、且つ、吸気方向（＋Ｘ方向）と反対側（−Ｘ方向）であって水平面から４５度傾けてノズル１３Ａのミスト噴射口を設置した場合（以下、逆斜め上方設置と称す場合もある）を示すものであり、図３（ｃ）は鉛直方向上方（＋Ｚ方向）を向けてノズル１３Ａミスト噴射口を設置した場合（以下、鉛直方向上方設置と称す場合もある）を示すものである。なお、本シミュレーション結果で説明するノズル１３Ａは、本実施形態に係る吸気冷却装置１０が有する噴射ノズル１３と同一の構成を有するものであり、同じ噴射特性を有する。また、本説明において、ノズル１３Ａは、ミストを噴射する一般的なノズルと同様、ミストが放射状に噴射されるものとする。
【００４１】
図３（ａ）に示したように、順方向設置されたノズル１３Ａは、Ｙ方向に沿って配置されるとともに前記ノズル１３Ａに液体を供給する配管１５Ａと反対方向に向けてミストＭ１を噴射する。そのため、噴射されたミストＭ１は、配管１５Ａに付着することがない。しかしながら、順方向設置によるノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１は、空気の流れ方向（吸気方向）に沿って進むため、空気の流れ方向と反対方向（例えば、１８０度逆方向）に沿ってミストＭ１が噴射される場合に比べて、ミストＭ１の飛翔距離が短くなる。
そのため、ミストＭ１が蒸発するまでの時間を稼ぐことができない。ここで、飛翔距離とは、ノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１がノズル１３Ａ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。
【００４２】
このように、図３（ａ）に示すようにノズル１３Ａを順方向設置した場合はミストＭ１の飛翔距離が短くなることから、吸気方向に流れる空気中において十分に蒸発することができず、ミストＭ１がルーバー２２（図１参照）に付着してしまい、結果的に冷却効率が低下してしまう。
【００４３】
これに対し、吸気方向（＋Ｘ方向）と１８０度反対方向（−Ｘ方向）に向けてノズル１３Ａのミスト噴射口を設置する場合（以下、逆方向設置と称す場合もある）も考えられる。このように逆方向設置されたノズル１３Ａ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。
また、逆方向設置のノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１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、上記順方向設置のノズル１３ＡからミストＭ１が噴射される場合に比べてミストＭ１の飛翔距離が長くなり、結果的にミストＭ１が蒸発するまでの時間を稼ぐことができる。
【００４４】
ここで、ミストＭ１はノズル１３Ａから噴射された際に放射状に拡がる。ミストＭ１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Ｍ１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。したがって、上述のようにノズル１３Ａを逆方向設置した場合は、鉛直方向上方側に拡がったミストＭ１の飛翔距離を延ばすことができるものの、鉛直方向下方側に拡がったミストＭ１が地面等に付着することで十分に蒸発することができない。また、噴射したミストＭ１の一部が配管１５Ａに付着することで十分に蒸発できない。その結果、吸気される空気の冷却効率が低下してしまう。
【００４５】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、逆斜め上方設置によるノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１は、上記順方向設置の場合と異なり、はじめは空気の流れ方向（吸気方向）とは反対方向に進み、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。
【００４６】
逆斜め上方設置によるノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１は、ミスト噴射口が上方を向くように設置されるため、ミストＭ１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、図３（ａ）に示した順方向設置や上述の逆方向設置の場合において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Ｍ１を水平面よりも上方に向けて噴射することができる。また、ノズル１３Ａのミスト噴射口が上方を向くことで該ミスト噴射口と反対側に設置された配管１５Ａが鉛直方向下方に位置するので、配管１５ＡにミストＭ１を付着させ難くすることができる。よって、図３（ｂ）に示すように、ノズル１３Ａから放射状に噴射されたミストＭ１は、ミスト噴射口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Ｍ１が蒸発することなく地面等に付着するのを抑制することができる。また、空気の流れ方向に沿ってミストＭ１が噴射される場合に比べて、空気の流れ方向と反対方向にミストＭ１を噴射するため、ミストＭ１の飛翔距離を延ばすとともにミストＭ１が拡散する空間を拡げることができる。
【００４７】
また、図３（ｃ）に示すように、鉛直方向上方設置によるノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１は、図３（ｂ）に示した場合と同様、はじめは空気の流れ方向（吸気方向）とは反対方向に進み、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。
【００４８】
鉛直方向上方設置によるノズル１３Ａから噴射されたミストＭ１は、鉛直方向上方に向かって全体が拡散するので、図３（ｂ）に示した場合に比べ、多くのミストＭ１を鉛直方向上方に拡散させることができる。また、ノズル１３Ａのミスト噴射口が上方を向くことで該ミスト噴射口と反対側に設置された配管１５Ａが鉛直方向下方に位置するので、配管１５ＡにミストＭ１をより付着させ難くすることができる。一方、鉛直方向上方設置の場合、３（ｃ）に示すように、空気の流れ方向に沿ってミストＭ１の一部が噴射されるため、一部のミストＭ１の飛翔距離が短くなってしまい、一部のミストＭ１が蒸発しなくなるおそれもある。
【００４９】
また、下記表１は、ノズルの設置方向を変化させた場合における冷却効率の違いに関するシミュレーションによる計算結果を示すものである。なお、表１における実施例１は、図３（ｃ）に示した鉛直方向上方設置されたノズル１３Ａによる結果を示すものであり、実施例２は、図３（ｂ）に示した逆斜め上方設置されたノズル１３Ａによる結果を示すものであり、比較例は、図３（ａ）に示した順方向設置されたノズル１３Ａによる結果を示すものである。
【００５０】
【表１】
0006413515.tif 000002
【００５１】
本シミュレーションでは、入口側から出口側に向かって空気が流入される環境下において、ノズル１３Ａからミストを噴射させた場合において、入口側での空気の条件と、出口側での空気の条件を計算した。なお、シミュレーションの条件としては、例えば、空気の流入速度を２．３ｍ／ｓとした。また、ノズル１３Ａから噴射されるミストＭの中心における平均粒子径を２０．７μｍとした。
【００５２】
表１において、入口温度（単位：℃）及び出口温度（単位：℃）とは、空気の入口及び出口での温度をそれぞれ示すものである。入口湿度（単位：％）及び出口湿度（単位：％）とは、空気の入口及び出口での湿度をそれぞれ示すものである。蒸発量（単位：ｌ／ｈ）とは、ノズル１３Ａから噴射したミストＭの蒸発したミスト量を示すものである。非蒸発量（単位：ｌ／ｈ）とは、ノズル１３Ａから噴射されたミストＭのうち蒸発しなかったミスト量を示すものである。蒸発率（単位：％）とは、ノズル１３Ａから噴射されたミストＭの全量に対する蒸発した量の割合を示すものである。非蒸発率（単位：％）とは、ノズル１３Ａから噴射されたミストＭの全量に対する蒸発しなかったミスト量の割合を示すものである。最大滞留時間（単位：ｓ）とは、噴射されたミストＭが空気中で滞留している最大の時間を示すものである。冷却温度（単位：℃）とは、入口温度と出口温度との温度差を示すものである。
【００５３】
表１に示されるように、実施例１（図３（ｃ）に示したノズル１３Ａを鉛直方向上方設置）の場合、比較例（図３（ａ）に示したノズル１３Ａを順方向設置）の場合に比べ、ミストＭの滞留時間が長く（すなわち、飛翔距離が長く）、冷却温度が高いことが確認できた。すなわち、ノズル１３Ａを鉛直方向上方設置した場合は、ノズル１３Ａを順方向設置した場合に比べ、多くのミストＭを空気中に滞留させることで蒸発量を増やすことができるので、結果的に冷却温度が大きくなることが確認できた。
【００５４】
また、表１に示されるように、実施例２（図３（ｂ）に示したノズル１３Ａを逆斜め上方設置）の場合、比較例（図３（ａ）に示したノズル１３Ａを順方向設置）の場合に比べ、ミストＭの滞留時間が長く、冷却温度が高いことが確認できた。すなわち、ノズル１３Ａを逆斜め上方設置した場合は、より多くのミストＭが空気中に滞留することで蒸発量が多くなるため、結果的に冷却温度が大きくなることが確認できた。また、実施例２の場合、実施例１の場合に比べ、冷却温度がより高いことが確認できた。すなわち、ノズル１３Ａを逆斜め上方設置した場合は、ノズル１３Ａを鉛直方向上方設置した場合に比べ、ミストＭの飛翔距離が長くなることで空気中に滞留する最大時間が長くなることで蒸発量が多くなり、結果的に冷却温度が大きくなることが確認できた。
【００５５】
なお、上記シミュレーション結果では、逆斜め上方設置の一例として、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ノズル１３Ａを設置した場合を例に挙げたが、ノズル１３Ａの設置角度（傾斜角度）はこれに限定されない。ノズル１３Ａ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、ノズル１３Ａ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、ノズル１３Ａ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、図３（ａ）に示した順方向設置や上述した逆方向設置の場合に例示したような鉛直方向下方側に拡がることで地面に付着していたミストＭ１をより上方に向けて噴射することが可能となり、地面に付着するミストＭ１の量を減少させることが可能となる。
【００５６】
本実施形態に係る吸気冷却装置１０は、図３に示したように、上記シミュレーション結果に基づき、ミスト噴射口（噴射口）１３ａを空気の流れ方向と反対であり、且つ水平面に対して斜め上方に向けるように噴射ノズル１３を傾斜させた状態に設置している。なお、噴射ノズル１３の傾斜角度は、１０度から８０度の範囲に設定するのが好ましく、３０度から６０度の範囲に設定するのがより好ましい。また、図３（ｂ）に示したように４５度に設定するのが冷却効率を最も高めることができるため望ましい。したがって、本実施形態では、噴射ノズル１３がミスト噴射口１３ａを水平面に対して４５度傾けた状態（図３（ｂ）参照）に設置した。
【００５７】
図４は、吸気冷却装置１０の要部構成を示す上面図である。
図４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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
上述のように、吸気冷却装置１０は、空気取入口２１内への雨の入り込みがルーバー２２により抑制されている。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っている。
【００６４】
しかしながら、雪は、ルーバー２２の間を空気とともにすり抜けて空気取入口２１に入り込んでしまう。例えば、寒冷地の豪雪地帯に建設されたガスタービンプラント１においては、空気取入口２１に入り込んだ雪が上記フィルタ部材１８に堆積して凍結することで空気の吸気経路が閉塞されてしまい、ガスタービン４の駆動が停止させなければならなくなってしまうことがある。
【００６５】
そのため、従来、豪雪地帯に建設されたガスタービンプラントにおいては、融雪装置が別途必要となっていた。融雪装置は冬季のみ利用されるものであることから、降雪の無い夏季においては余剰設備となってしまい、プラント設備のコスト増加の要因となってしまう。
【００６６】
これに対し、本実施形態では、融雪手段によって雪を溶かすことでフィルタ部材１８に雪が堆積することによる不具合の発生を防止している。具体的に本実施形態では、吸気冷却装置１０が噴射ノズル１３を融雪手段として利用し、該噴射ノズル１３から噴射したミストＭ、もしくはミストにならない放水により雪を溶かすようにした。
【００６７】
外気温が低い冬季においては吸気冷却装置１０（噴射ノズル１３）を使用する必要が無い。これは、空気取入口２１に取り込まれる大気（空気）の温度が十分に低く、ミストＭを蒸発させる必要は無く、吸気温度を低下させなくてもよいからである。
【００６８】
本実施形態において、吸気冷却装置１０は、外気温度が例えば１１℃以上の場合にミストＭを噴射することで吸気の冷却を行っている。そのため、ミストＭを噴射するための噴射ノズル１３は、吸気冷却を行う必要が無い外気温が１１℃以下の場合（例えば降雪時）においては余剰となる。
【００６９】
本実施形態においては、吸気冷却を行う必要が無い降雪時に、噴射ノズル１３から噴射したミストＭ、もしくはミストにならない放水により融雪を行っている。これによれば、噴射ノズル１３が吸気冷却用途と融雪用途とで兼用することができるので、従来のように冬季のみしか利用されない融雪装置を別途導入する場合に比べて、プラント設備に必要とされるコスト・労力が抑えられたものとなっている。
【００７０】
本実施形態において、吸気冷却装置１０は、加温部９により噴射ノズル１３から噴射するミストＭを加温している。そのため、空気中に噴射されたミストＭは雪を効率良く溶かすことが可能である。
【００７１】
続いて、吸気冷却装置１０における融雪手段としての機能について説明する。
図１に戻り、吸気冷却装置１０は、大気中の降雪状況を検出する検出手段６０と、検出手段６０の検出結果に基づいて、噴射ノズル１３を制御する制御部６１と、をさらに備える。
【００７２】
検出手段６０は、例えば、ルーバー２２の表面画像を取得する赤外線サーモセンサーから構成される。検出手段６０は、取得したルーバー２２の表面画像を比較することで、降雪時と非降雪時とを非接触状態で判別することが可能である。検出手段６０は、ルーバー２２の表面に付着した雪を検出した場合、降雪を確認した旨の信号を制御部６１に送信する。
【００７３】
制御部６１は、噴射ノズル１３の駆動制御の他、吸気冷却装置１０の他の機構の制御を行う。例えば、制御部６１は、検出手段６０の検出結果に基づいて、ミストＭとして噴射される液体を加圧し、配管１５を介して噴射ノズル１３に供給するポンプ１６の駆動を制御する。
【００７４】
ここで、吸気冷却を行う場合は、ミストＭの平均粒径を小さくするのが望ましい。一方、ミストＭ、もしくはミストにならない放水を融雪に使用する場合、ミストＭが蒸発し難いことが望ましい。
【００７５】
本実施形態において、制御部６１は、検出手段６０から降雪確認の信号を受信すると、配管１５内の液体の加圧を弱めるようにポンプ１６の駆動を調整する。すなわち、ポンプ１６は、噴射ノズル１３に供給される液体の圧力を調整する圧力調整部を構成している。
ポンプ１６により液体の加圧が弱められるとミストＭの平均粒径が大きくなる。平均粒径の大きなミストＭは蒸発し難くなるので、大気中に噴霧されることで該大気中の雪を効率良く溶かすことが可能である。
【００７６】
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、本発明の吸気方法の一例についても説明する。
【００７７】
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。
【００７８】
本実施形態において、吸気冷却装置１０は、外気温度が例えば１１℃以上の場合にミストＭを噴射することで吸気冷却を行う。吸気冷却装置１０は、空気の流れ方向と反対であり、且つ水平面に対して斜め上方にミスト噴射口１３ａを向けるように傾斜した状態に設置された噴射ノズル１３からミストＭを大気中に噴射する。これにより、噴射ノズル１３から噴射されたミストＭは、はじめは空気の流れ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に進む。噴射ノズル１３から噴射されたミストＭは、拡散方向が全体に亘って鉛直方向上方に調整されるため、蒸発することなく地面等に付着するミストＭの量を減少させることができる。また、空気の流れ方向と反対方向にミストＭが噴射されるため、ミストＭの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズル１３から放射状に噴射されたミストＭの全体に亘って滞留時間を長くすることができる。
【００７９】
本実施形態においては、図２に示したように、ミストＭが加温部９（放熱部９ｂ）で加温されることで平均粒径が小さくなっている。そのため、空気の流れに取り込まれたミストＭは、空気取入口２１に吸気されるまでの間に十分に蒸発する。よって、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。さらに、本実施形態では、図２に示したように、加温部９（吸熱部９ａ）が排気ダクト７の熱を吸収するため、排気ダクト７により温められた外気が空気取入口２１に吸い込まれることが抑制される。これにより、空気の冷却効率をより向上させることができる。また、加温部９の熱源としてガスタービン４の排熱を有効利用するので、熱の利用効率が高いガスタービンプラント１が提供される。
【００８０】
また、図示を省略したものの、配管１５が噴射ノズル１３のミスト噴射口１３ａと反対側に設置された場合においても、噴射ノズル１３のミスト噴射口１３ａが上方を向ける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ができるので、配管１５にミストＭを付着させ難くすることができる。したがって、吸気される空気中をミストＭが滞留する間により多くのミストＭが蒸発するので、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。
【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】
また、本実施形態において、吸気冷却装置１０は、噴射ノズル１３から噴射したミストＭ、もしくはミストにならない放水を融雪に使用している。吸気冷却装置１０は、検出手段６０によって大気中の降雪状況を検出する。検出手段６０は、降雪を確認した旨の信号を制御部６１に送信する。制御部６１は、検出手段６０からの降雪確認信号を受信するまでは噴射ノズル１３からのミスト噴射を行わない。
【００８５】
制御部６１は、検出手段６０から降雪確認の信号を受信すると、配管１５内の液体の加圧を弱めることでミストＭの平均粒径を大きくする。平均粒径の大きなミストＭは蒸発し難くなるため、大気中に噴霧されることで該大気中の雪を効率良く溶かすことができる。なお、制御部６１は、配管１５内の液体の圧力を、例えば大気圧まで低下させることでミストＭを水滴とすることで雪を効率良く溶かすようにしてもよい。
【００８６】
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。ルーバー２２に付着したミストＭは、ルーバー２２に接触した雪を溶かすことができる。
【００８７】
本実施形態によれば、ルーバー２２の間を空気とともにすり抜けた雪が空気取入口２１内に入り込むことで、フィルタ部材１８に堆積して凍結することで空気の吸気経路が閉塞されてしまうといった不具合の発生を防止することができる。よって、フィルタ部材１８に堆積した雪によりガスタービン４の駆動が停止されるのを未然に防止することができる。
【００８８】
また、本実施形態の吸気冷却装置１０では、噴射ノズル１３を吸気冷却用途と融雪用途とで兼用するので、融雪のために別途新たに装置を導入する場合に比べ、プラント設備に必要なコスト・労力を大幅に抑えることができる。
【００８９】
（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、融雪時におけるミストの噴射方向である。そのため、以下では、噴射ノズルの周辺構成を主体に説明し、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。
【００９０】
図５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る。なお、図５は壁面１１ａに関する＋Ｘ方向から視た側断面構成を示す図である。
図５に示すように、本実施形態に係る吸気冷却装置１０は、噴射ノズル１３における取付角度を調整する駆動部３０をさらに備えている。制御部６１は、検出手段６０の検出結果に基づいて駆動部３０を駆動させることで噴射ノズル１３のミストＭの噴射方向を変更することが可能である。
【００９１】
駆動部３０は、噴射ノズル１３に接続される配管１５をＸ軸方向に回転させることで該噴射ノズル１３をＹＺ平面内で回転可能である。これにより、噴射ノズル１３のミストＭの噴射方向が変更整される。
【００９２】
吸気冷却装置１０は、吸気冷却を行う場合、空気の流れ方向と反対であり、且つ水平面に対して斜め上方にミスト噴射口１３ａを向けるように噴射ノズル１３を傾斜した状態としている。
【００９３】
制御部６１は、検出手段６０から降雪確認の信号を受信すると、駆動部３０を駆動させて噴射ノズル１３をＸ軸回りに回転させて、ミスト噴射口１３ａを空気取入口２１に対向させる。なお、上記実施形態と同様、制御部６１が検出手段６０から降雪確認の信号を受信した際、噴射ノズル１３を回転させるとともに、配管１５内の液体の加圧を弱めることでミストＭの平均粒径を大きくしてもよい。
【００９４】
この構成によれば、空気取入口２１に向かってミストＭが噴射されるので、ルーバー２２の表面にミストＭを多く付着させることができる。よって、ルーバー２２に接触させた雪を効率良く溶かすことが可能となる。
【００９５】
なお、噴射ノズル１３は、ミスト噴射口１３ａを空気取入口２１に対向させる方向に向ける場合に限定されない。例えば、空気取入口２１に向かう空気の流れに沿った方向にミスト噴射口１３ａを向けるようにしてもよい。この場合、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を設け、該センサーの計測結果を制御部６１に送信する。制御部６１は、空気の流れに沿ってミストＭを噴射可能とするように噴射ノズル１３を回転させる。これによれば、空気取入口２１に取り込まれる空気の流れ中にミストＭを効率良く噴霧することができるので、空気中に含まれる雪を効率良く溶かすことができる。
【００９６】
（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。本実施形態と上記実施形態との違いは、加温部の熱源である。そのため、以下では、加温部の構成を主体に説明し、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。
【００９７】
図６は第３実施形態におけるガスタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るガスタービンプラント１Ａは、図６に示すように、圧縮機３１、燃焼器３、ガスタービン４、吸気冷却装置１０および排熱回収ボイラ６を備える。本実施形態において、圧縮機３１は、前段である前段圧縮部（前段タービン翼部）３１ａと、後段である後段圧縮部（後段タービン翼部）３１ｂと、を含む２段圧縮構造を有する。
【００９８】
本実施形態において、吸気冷却装置１０は、加温部３９として圧縮機３１の段間の熱を用いたものを備えている。加温部３９は、吸熱部３９ｂと放熱部３９ａとを有する。吸熱部３９ｂは、前段圧縮部３１ａおよび後段圧縮部３１ｂの段間に設けられた放熱管の熱を吸収する。放熱部３９ａは吸熱部３９ｂに熱的に接続されている。放熱部３９ａは、吸熱部３９ｂが圧縮機３１の段間から吸収した熱を配管１５に供給する。これにより、配管１５内の液体が加温（加熱）される。本実施形態において、放熱部３９ａは、配管１５におけるポンプ１６よりも下流側を加温している。これによれば、配管１５内の液体はポンプ１６で先に加圧されるため、液体の沸騰を防止できる。また、ポンプ１６は、加温前の液体を加圧するため、耐温度が抑えられる。
【００９９】
本実施形態においても、加温部３９が加温することで平均粒径の小さいミストＭを噴射することができるので、空気中に噴射したミストＭを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。
【０１００】
本実施形態では、加温部３９が圧縮機３１の段間の熱を吸収するため、空気が冷えるので圧縮効率を向上させることができる。また、加温部３９の熱源として段間の熱（排熱）を有効利用するので、熱の利用効率が高いプラントが提供される。
【０１０１】
なお、本実施形態では、加温部３９が圧縮機３１の段間の熱を間接的に配管１５に供給する場合を例に挙げたが、これに限定されない。図７は第３実施形態の変形例に係るガスタービンプラントの概略構成を示す平面図である。図７に示すように、加温部３９が圧縮機３１の段間の熱を直接的に配管１５に供給するようにしても良い。この場合、配管１５を圧縮機３１の段間に直接引き回し、加温部３９の放熱部３９ａによって配管１５を直接加熱することができる。本構成においては、加温部３９は放熱部３９ａのみから構成される。本変形例においても、放熱部３９ａは、配管１５におけるポンプ１６よりも下流側を加温している。これによれば、配管１５内の液体はポンプ１６で先に加圧されるため、液体の沸騰を防止できる。また、ポンプ１６は、加温前の液体を加圧するため、耐温度が抑えられる。
【０１０２】
（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。本実施形態と上記実施形態との違いは、加温部の熱源である。そのため、以下では、加温部の構成を主体に説明し、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。
【０１０３】
図８は第４実施形態におけるガスタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るガスタービンプラント１Ｂは、図８に示すように、圧縮機２、燃焼器３、ガスタービン４、吸気冷却装置１０および排熱回収ボイラ６を備える。
【０１０４】
ところで、燃焼器３で生成された燃焼ガスは非常に高温（例えば、１５００℃）になる。そのため、ガスタービン４の翼部（静翼および動翼）あるいは燃焼器３は非常に高温となってしまう。通常は、圧縮機２から燃焼器３（燃焼部）を経由することなく直接タービン内部の翼部あるいは燃焼器３に圧縮空気を導くためのバイパス経路２ａを設けている。
【０１０５】
圧縮機２で圧縮された圧縮空気の温度は、圧縮機出口において例えば３００〜４００℃程度である。バイパス経路２ａを介してタービン内部の翼部あるいは燃焼器３に供給された圧縮空気は、当該翼部あるいは燃焼器３に比べて十分に低温となる。よって、圧縮空気を供給することで翼部（静翼および動翼）あるいは燃焼器３を冷却することができる。よって、翼部（静翼および動翼）あるいは燃焼器３における熱による負荷を軽減することで、これらの製品寿命を延ばすことができる。
【０１０６】
本実施形態において、吸気冷却装置１０は、加温部４９としてバイパス経路２ａを流れる圧縮空気の熱を用いたものを備えている。加温部４９は、吸熱部４９ｂと放熱部４９ａとを有する。吸熱部４９ｂは、バイパス経路２ａ内を流れる圧縮空気の熱を吸収する。放熱部４９ａは吸熱部４９ｂに熱的に接続されている。放熱部４９ａは、吸熱部４９ｂが圧縮空気から吸収した熱を配管１５に供給する。これにより、配管１５内の液体が加温（加熱）される。
【０１０７】
本実施形態では、吸熱部４９ｂがバイパス経路２ａ内の圧縮空気から熱を吸収するため、圧縮空気の温度を低下させることができる。よって、圧縮空気自体の冷却能力が高まるので、少量の圧縮空気であっても翼部（静翼および動翼）あるいは燃焼器３を効率良く冷却することが可能となる。よって、バイパス経路２ａにバイパスさせる圧縮空気を減らすことができるので、圧縮機２における動力損失を低減させることができる。
【０１０８】
本実施形態においても、加温部４９が加温することで平均粒径の小さいミストＭを噴射することができるので、空気中に噴射したミストＭを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。
【０１０９】
本実施形態では、加温部４９の熱源としてバイパス経路２ａ内を流れる圧縮空気の熱（圧縮機２の排熱）を有効利用するので、熱の利用効率が高いプラントが提供される。
【０１１０】
なお、本実施形態では、加温部４９がバイパス経路２ａ内の圧縮空気からの熱を間接的に配管１５に供給する場合を例に挙げたが、これに限定されない。図９は第４実施形態の変形例に係るガスタービンプラントの概略構成を示す平面図である。図９に示すように、加温部４９がバイパス経路２ａ内の圧縮空気からの熱を直接的に配管１５に供給するようにしても良い。この場合、配管１５を圧縮機３１の段間に直接引き回し、加温部４９の放熱部４９ａによって配管１５を直接加熱することができる。本構成においては、加温部４９は放熱部４９ａのみから構成される。本変形例においても、放熱部４９ａは、配管１５におけるポンプ１６よりも下流側を加温している。これによれば、配管１５内の液体はポンプ１６で先に加圧されるため、液体の沸騰を防止できる。また、ポンプ１６は、加温前の液体を加圧するため、耐温度が抑えられる。
【０１１１】
（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。本実施形態と上記実施形態との違いは、加温部の熱源である。そのため、以下では、加温部の構成を主体に説明し、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。
【０１１２】
図１０は第５実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態のタービンプラント１Ｃは、図１０に示すように、蒸気タービン８と、冷却部５０と、復水器５１とをさらに備えたコンバインドサイクル発電プラントである。
【０１１３】
蒸気タービン８は、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気によって回転することで動力を発生する。本実施形態において、蒸気タービン８は発電機５に連結されており、蒸気タービン８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。
【０１１４】
蒸気タービン８においては、動翼のついたローラーが回転することによって、軸受８ａとの間に摩擦が生じる。本実施形態において、冷却部５０は、蒸気タービン８の軸受８ａに冷却油を循環させることで該軸受８ａを冷却する。冷却部５０は、冷却油が流れる配管から構成された循環経路５３を有する。循環経路５３は、第１放熱部５３ａと第２放熱部５３ｂとを含む。
【０１１５】
復水器５１は、蒸気タービン８を回転駆動させた蒸気を回収し、凝縮して水に戻す。本実施形態において、復水器５１は、例えば海水中に配置されており、海水により蒸気を冷却することで水に戻す。排熱回収ボイラ６及び復水器５１は流路４０を介して接続されている。流路４０は、排熱回収ボイラ６から蒸気タービン８を経た蒸気を復水器５１に供給する第１流路４０ａと、復水器５１で凝縮した水を蒸気タービン８に供給する第２流路４０ｂとを含む。このような構成に基づき、復水器５１で凝縮された水は排熱回収ボイラ６に循環され、蒸気となって蒸気タービン８に再び供給されるようになっている。
【０１１６】
本実施形態において、第２流路４０ｂは、吸熱部５５を有している。吸熱部５５は、循環経路５３の第２放熱部５３ｂとの熱交換により熱を受け取る。
このような構成に基づき、本実施形態では、吸熱部５５および第２放熱部５３ｂが復水クーラー５２を構成している。ここで、復水クーラー５２とは、復水と冷却油とを熱交換させることで冷却油を冷却する請求項に記載の熱交換器を構成する。
【０１１７】
本実施形態において、加温部９は、蒸気タービン８の軸受８ａを冷却した冷却油の熱（冷却部５０の排熱）を用いている。加温部９は、吸熱部９ａと放熱部９ｂとを有する。吸熱部９ａは、軸受８ａを冷却することで比較的高温となった冷却油が流れる循環経路５３の第１放熱部５３ａと直接的または間接的に熱交換することで熱を吸収する。
【０１１８】
第１放熱部５３ａは、循環経路５３において、復水クーラー５２（吸熱部５５）の上流側に設けられている。そのため、加温部９の吸熱部９ａは、軸受８ａから排出された直後の比較的高温の冷却油から効率良く熱を吸収することができる。
【０１１９】
吸熱部９ａに熱的に接続された放熱部９ｂは、吸熱部９ａが第１放熱部５３ａ（冷却油）から吸収した熱を配管１５に供給する。本実施形態では、上述のように、吸熱部９ａにおいて冷却油から効率良く熱が吸収されるので、配管１５内の液体は加温部９により効率良く加温（加熱）される。
【０１２０】
続いて、本実施形態のタービンプラント１Ｃの動作について説明する。
ガスタービン４から排出された排ガス（排気）は、排気ダクト７を介して排熱回収ボイラ６に供給される。排熱回収ボイラ６は、ガスタービン４から排出された排ガスを利用して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ６が生成した蒸気は、流路４０（第１流路４０ａ）を介して蒸気タービン８に供給される。蒸気タービン８は、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気によって回転することで動力を発生する。発電機５は、蒸気タービン８で発生した動力を電力に変換する。
【０１２１】
蒸気タービン８を回転駆動させた蒸気は、流路４０（第１流路４０ａ）を介して復水器５１に供給される。復水器５１は、回収した蒸気を凝縮して水に戻す。
【０１２２】
本実施形態では、復水器５１で凝縮された水（復水）が第２流路４０ｂの途中に設けられた復水クーラー５２において循環経路５３の第２放熱部５３ｂを流れる冷却油と熱交換する。具体的に、循環経路５３内を流れる冷却油は、第２放熱部５３ｂにおいて吸熱部５５側に熱が奪われることで冷却されて温度が低下する。
【０１２３】
本実施形態では、循環経路５３内を流れる冷却油は、第１放熱部５３ａにおいて加温部９（吸熱部９ａ）によって熱を奪われることで温度が低下している。よって、循環経路５３は、第１放熱部５３ａおよび第２放熱部５３ｂにより内部を流れる冷却油を段階的に放熱させることで冷却する。よって、蒸気タービン８は、軸受８ａに対して低温に保持された冷却油が安定して供給されている。
【０１２４】
一方、第２流路４０ｂ内を流れる水（復水）は、吸熱部５５（復水クーラー５２）において第２放熱部５３ｂ側から熱を奪うことで加熱されて温度が上昇する。復水クーラー５２で加熱された水（復水）は、流路４０（第２流路４０ｂ）を介して排熱回収ボイラ６に循環され、再び蒸気となって蒸気タービン８に再び供給される。本実施形態では、上述のように、復水クーラー５２で予熱した水（復水）を排熱回収ボイラ６に供給する。そのため、排熱回収ボイラ６は、蒸気生成時に比較的高温の水を用いることができるので、蒸気生成時のエネルギー効率を向上させることができる。
【０１２５】
ところで、復水器５１が配置される海水の温度は季節により変動する。特に夏場は海水温度が高いため、凝縮後の水の温度が比較的高くなってしまうことがある。凝縮後の水温が高くなると、復水クーラー５２（吸熱部５５）は、第２放熱部５３ｂから熱を良好に吸収できなくなってしまう。すると、循環経路５３によって比較的高温の冷却油が軸受８ａに供給されてしまい、軸受８ａが十分に冷却されずに焼き付きが発生することで蒸気タービン８の動作不良を招くおそれもある。
【０１２６】
これに対し、本実施形態では、上述のように加温部９（吸熱部９ａ）が冷却油から熱を予め吸収しておくため、例えば、夏場のように復水クーラー５２の能力が不足する場合でも冷却油の温度が高くなってしまうといった問題が生じることが防止される。よって、本実施形態によれば、季節によらずに軸受８ａに低温に保持された冷却油が安定して供給されるため、蒸気タービン８における焼き付き等の動作不良の発生を防止した信頼性の高いプラントを提供することができる。
【０１２７】
また、本実施形態に係るタービンプラント１Ｃによれば、ガスタービン４による発電に加え、ガスタービン４の排熱を利用して生成した蒸気により回転した蒸気タービン８による発電を行うことができるので、エネルギー効率が高いコンバインドサイクル発電が可能なプラントとなる。
【０１２８】
（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。本実施形態と第５実施形態との違いは、冷却部の構造である。そのため、以下では、冷却部の構成を主体に説明し、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。
【０１２９】
図１１は第６実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るタービンプラント１Ｄは、図１１に示すように、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、蒸気タービン８と、冷却部５０と、復水器５１と、吸気冷却装置１０と、排熱回収ボイラ６と、を備えたコンバインドサイクル発電プラントである。
【０１３０】
本実施形態において、第１放熱部５３ａは、循環経路５３において、復水クーラー５２（吸熱部５５）の下流側に設けられている。本実施形態において、第２放熱部５３ｂ（復水クーラー５２）は、軸受８ａから排出された直後の比較的高温の冷却油から熱を吸収する。第１放熱部５３ａは、復水クーラー５２で熱交換後の冷却油の熱を加温部９（吸熱部９ａ）側に供給する。
【０１３１】
この構成によれば、例えば、夏場のように海水温度が高いことで凝縮後の水（復水）の温度が高くなり、復水クーラー５２によって冷却油の温度を十分に低下させることができなくても、加温部９（吸熱部９ａ）に冷却油の熱を利用させることができる。これにより、例えば、夏場のように復水クーラー５２の能力が不足した場合であっても、加温部９により冷却油の温度が高くなってしまうといった問題の発生が防止される。よって、季節によらずに軸受８ａに低温に保持された冷却油が安定して供給されるため、蒸気タービン８における焼き付き等の動作不良の発生を防止した信頼性の高いプラントを提供することができる。
【０１３２】
（第７実施形態）
続いて、本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態と上記第４、５実施形態との違いは、加温部の熱源である。そのため、以下では、加温部の構成を主体に説明し、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。
【０１３３】
図１２は第７実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るタービンプラント１Ｅは、図１２に示すように、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、蒸気タービン８と、復水器５１と、吸気冷却装置１０と、排熱回収ボイラ６と、を備えたコンバインドサイクル発電プラントである。
【０１３４】
本実施形態において、蒸気タービン８は、高圧タービン８０、中圧タービン８１および低圧タービン８２を含む。高圧タービン８０、中圧タービン８１および低圧タービン８２は、排熱回収ボイラ６側から復水器５１側に向かう蒸気の流れ方向の上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。
【０１３５】
本実施形態において、排熱回収ボイラ６は、高圧タービン８０、中圧タービン８１および低圧タービン８２にそれぞれ蒸気を供給する。例えば、排熱回収ボイラ６は、５００〜６００℃、１５０気圧の蒸気を高圧流路７１により高圧タービン８０の入口８０ａに供給し、３００〜４００℃、１００気圧の蒸気を中圧流路７２により中圧タービン８１の入口８１ａに供給し、２５０〜３５０℃、５０気圧の蒸気を低圧流路７３により低圧タービン８２の入口８２ａに供給する。これにより、高圧タービン８０、中圧タービン８１および低圧タービン８２がそれぞれ動力を発生させる。なお、高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気の一部は流路７６により排熱回収ボイラ６へと戻され、再加熱された後、蒸気タービン８側に供給される。また、中圧タービン８１の出口８１ｂから排出された蒸気は低圧流路７３に合流することで低圧タービン８２の入口８２ａに供給される。
【０１３６】
本実施形態のタービンプラント１Ｅにおいて、燃焼器３で生成された燃焼ガスは、非常に高温（例えば、１５００℃）となるため、ガスタービン４の翼部（静翼および動翼）が非常に高温となる。そのため、翼部（静翼および動翼）が高熱に晒されることで消耗してしまい、結果的に製品寿命が短くなってしまう。
【０１３７】
これに対し、本実施形態では、蒸気タービン８から排出された蒸気の熱を用いて翼部（静翼および動翼）を冷却している。本実施形態では、高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気の一部が、流路７０を介してガスタービン４の翼部に供給される。ここで、高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気の温度は、例えば、３００℃〜４００℃程度である。流路７０を介してタービン内部に供給された圧縮空気は、翼部に比べて十分に低温となる。そのため、出口８０ｂから排出された蒸気は、翼部（静翼および動翼）を十分に冷却することができる。
これにより、翼部（静翼および動翼）の熱による負荷を軽減することで、これらの製品寿命を延ばすことが可能である。
【０１３８】
さらに、本実施形態において、加温部９は、高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気の熱を用いている。加温部９は、吸熱部９ａと放熱部９ｂとを有する。吸熱部９ａは、出口８０ｂから排出された蒸気が流れる流路７０の放熱部７０ａと直接的または間接的に熱交換することで熱を吸収する。
【０１３９】
吸熱部９ａに熱的に接続された放熱部９ｂは、吸熱部９ａが放熱部７０ａ（蒸気）から吸収した熱を配管１５に供給する。本実施形態では、上述のように、吸熱部９ａにおいて冷却油から効率良く熱が吸収されるので、配管１５内の液体は加温部９により効率良く加温（加熱）される。
【０１４０】
本実施形態において、放熱部７０ａは、流路７０における、ガスタービン４の上流側に設けられている。そのため、加温部９の吸熱部９ａは、出口８０ｂから排出された直後の比較的高温（３００℃〜４００℃程度）の蒸気から効率良く熱を吸収することができる。蒸気は吸熱部９ａで熱が奪われることで温度が低下する。よって、流路７０はガスタービン４の翼部に低温の蒸気を供給するので、翼部（静翼および動翼）の冷却効率をより向上させることが可能である。
【０１４１】
ここで、高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気は、加温部９を経由することで温度が当初温度（３００℃〜４００℃）よりも低くなる。しかしながら、ガスタービン４の翼部を冷却することで熱を吸収した蒸気は、その温度が再び上昇する。流路７０は、加温部９およびガスタービン４を経由した蒸気を中圧タービン８１の入口８１ａに供給する。具体的に、流路７０は、中圧流路７２に合流することで排熱回収ボイラ６から供給される蒸気とともにガスタービン４を経由した蒸気を中圧タービン８１の入口８１ａに供給する。
【０１４２】
このように、本実施形態によれば、高圧タービン８０から排出した蒸気を加温部９によるミストの加温と、ガスタービン４の翼部の冷却に利用した後、中圧タービン８１で有効利用することが可能である。したがって、蒸気タービン８は、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気を無駄なく使用することができる。すなわち、本実施形態のタービンプラント１Ｅによれば、高いエネルギー効率を備えたものとなる。
【０１４３】
続いて、上記構成を備えるタービンプラント１Ｅの動作について説明する。ガスタービン４から排出された排ガス（排気）は、排気ダクト７を介して排熱回収ボイラ６に供給される。排熱回収ボイラ６は、ガスタービン４から排出された排ガスを利用して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ６が生成した蒸気は、流路４０（第１流路４０ａ）を介して蒸気タービン８に供給される。蒸気タービン８は、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気によって回転することで動力を発生する。発電機５は、蒸気タービン８で発生した動力を電力に変換する。
【０１４４】
ここで、蒸気タービン８の高圧タービン８０の出口８０ｂから排出された蒸気は、加温部９によるミストの加温と、ガスタービン４の翼部の冷却を行った後、中圧タービン８１の入口８１ａに供給されることで再利用される。
【０１４５】
また、蒸気タービン８を回転駆動させた蒸気は、流路４０（第１流路４０ａ）を介して復水器５１に供給される。復水器５１は、回収した蒸気を凝縮して水に戻す。
【０１４６】
以上述べたように、本実施形態によれば、蒸気タービン８（高圧タービン８０）から排出した蒸気の熱をミストの加温やガスタービン４の翼部の寿命延長に有効に利用することができる。また、高圧タービン８０から排出した蒸気を中圧タービン８１で有効利用するので、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気を無駄なく使用することができる。
【０１４７】
（第８実施形態）
続いて、本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態と第７実施形態との違いは、蒸気タービンから蒸気を取り出す位置、すなわち加温部の周辺構造である。そのため、以下では、加温部の周辺構成を主体に説明し、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。
【０１４８】
図１３は第８実施形態におけるタービンプラントの概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るタービンプラント１Ｆは、図１３に示すように、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、蒸気タービン８と、冷却部５０と、復水器５１と、吸気冷却装置１０と、排熱回収ボイラ６と、を備えたコンバインドサイクル発電プラントである。
【０１４９】
本実施形態においては、中圧タービン８１の出口８１ｂから排出された蒸気が、流路７５を介してガスタービン４の翼部に供給されている。ここで、中圧タービン８１の出口８１ｂから排出された蒸気の温度は、例えば、２５０℃〜３００℃程度である。流路７５を介してタービン内部に供給された圧縮空気は、翼部に比べて十分に低温となる。そのため、出口８１ｂから排出された蒸気は、翼部（静翼および動翼）を十分に冷却することができるので、翼部の寿命を延ばすことが可能である。
【０１５０】
本実施形態において、加温部９は、中圧タービン８１の出口８１ｂから排出された蒸気の熱を用いている。加温部９の吸熱部９ａは、出口８１ｂから排出された蒸気が流れる流路７５の放熱部７５ａと直接的または間接的に熱交換することで熱を吸収する。
【０１５１】
本実施形態において、加温部９の吸熱部９ａは、出口８１ｂから排出された比較的高温（２５０℃〜３００℃程度）の蒸気から効率良く熱を吸収することができる。蒸気は吸熱部９ａで熱が奪われることで温度が低下する。よって、流路７５はガスタービン４の翼部に低温の蒸気を供給するので、翼部（静翼および動翼）の冷却効率をより向上させることが可能である。
【０１５２】
ここで、中圧タービン８１の出口８１ｂから排出された蒸気は、加温部９を経由することで温度が当初温度（２５０℃〜３００℃）よりも低くなる。しかしながら、ガスタービン４の翼部を冷却することで熱を吸収した蒸気は、その温度が再び上昇する。流路７５は、加温部９およびガスタービン４を経由した蒸気を低圧タービン８２の入口８２ａに供給する。具体的に、流路７５は、排熱回収ボイラ６からの蒸気を低圧タービン８２の入口８２ａに供給する低圧流路７３に合流する。
【０１５３】
この構成によれば、中圧タービン８１から排出した蒸気を加温部９によるミストの加温と、ガスタービン４の翼部の冷却に利用した後、低圧タービン８２で有効利用することができる。よって、蒸気タービン８は、排熱回収ボイラ６で生成した蒸気を無駄なく使用することができる。
【０１５４】
以上のように本実施形態に係るタービンプラント１Ｆにおいても、加温部９の熱源として蒸気タービン８（中圧タービン８１）から排出した蒸気の熱を有効利用するので、熱の利用効率が高いものが提供される。
【０１５５】
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、ミストＭを加温する熱源としては、上記実施形態に限定されることは無く、加温部の熱源として各実施形態の構成を組み合わせたものを採用しても良い。また、給湯用ボイラやヒートポンプ装置の熱を用いてミストＭを加温するようにしてもよい。特にヒートポンプ装置を用いてミストＭを加温すれば、プラント全体のエネルギー効率の向上が図られる。
【０１５６】
また、上記実施形態では、検出手段６０として、ルーバー２２の表面画像を取得する赤外線サーモセンサーを例示したが、本発明はこれに限定されない。検出手段６０は、大気の降雪状況（実際に雪が降っている状況の他、降雪が開始する可能性が高い状況）を検出（判別）することができればよい。すなわち、例えば、気温や天気図等に基づいた気象情報を取得することで降雪状況を検出するようにしてもよい。また、上記赤外線サーモセンサーによって取得した画像および上記気象情報のそれぞれに基づいて、降雪状況を検出してもよい。
【０１５７】
図１４は、変形例に係る検出手段の構造を示す図である。
図１４に示すように、検出手段１６０がフィルタ部材１８の上流側および下流側の差圧を検出する圧力検出センサーから構成されていても良い。検出手段１６０は、フィルタ部材１８の上流側の圧力を検出する上流側圧力センサー１６０Ａと、フィルタ部材１８の下流側の圧力を検出する下流側圧力センサー１６０Ｂとを含む。
【０１５８】
ここで、空気取入口２１に入り込んだ雪がフィルタ部材１８に堆積すると、フィルタ部材１８を透過して下流側に流れ込む空気の流量が減少するため、フィルタ部材１８の上流側の圧力が下流側に比べて高くなる。
【０１５９】
検出手段１６０は、上流側圧力センサー１６０Ａおよび下流側圧力センサー１６０Ｂの検出結果（圧力検出値の差分）に基づき、フィルタ部材１８の上流側および下流側の差圧を検出可能となっている。検出手段１６０は、差圧が上昇したこと（すなわち、降雪によりフィルタ部材１８に雪が付着したこと）を検出することができる。検出手段１６０は、降雪を検出した場合、降雪を確認した旨の信号を制御部６１に送信する。制御部６１は、検出手段１６０の検出結果に基づいて、駆動部３０を駆動させることで噴射ノズル１３のミストＭの噴射方向を変更して大気中にミストＭを噴射させる。
【０１６０】
上述の検出手段１６０によれば、フィルタ部材１８への雪の付着による差圧が発生したタイミングで大気中の降雪を検出して大気中にミストＭを噴射させることができる。よって、差圧が検出された初期状態よりもフィルタ部材１８に堆積する雪が増えていくのを防止することができる。よって、フィルタ部材１８に所定量以上の雪が堆積することで、ガスタービン４の駆動が停止されてしまうといった不具合の発生を未然に防止することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１…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、６…排熱回収ボイラ（蒸気生成部）、９…加温部、１０…吸気冷却装置（吸気冷却部）、１２…吸気ダクト、１３…噴射ノズル、１６…ポンプ（圧力調整部）、１８…フィルタ部材、２２…ルーバー（ルーバー部材）、６０、１６０…検出手段、６１…制御部、１６０Ａ…上流側圧力センサー（圧力検出部）、１６０Ｂ…下流側圧力センサー（圧力検出部）。
【図１】
0006413515.tif 000003
【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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【図１４】
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