(57)【要約】  水噴霧によって発電効率および発電出力を増加させるマイクロガスタービンシステムにおいて、簡易的な制御で効果的な水噴霧制御が行えるマイクロガスタービンシステムを提供することにある。本発明は、圧縮機と燃焼器と再生熱交換器と発電機と電力変換器とを有するマイクロガスタービンシステムにおいて、噴霧水ノズル(41,47,48)と遮断弁(41,47,48)によって構成され、遮断弁の開閉によって規定の噴霧水を供給する噴霧水供給ラインを複数設けている。
2007069308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機(2)と、
圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器(6)と、
この燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービン(1)と、
このタービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器(5)と、
前記タービンの膨張仕事を電力に変える発電機(3)と、
この発電機からの電力を一旦直流に変化しそれを再び商用周期の交流電気に変換する電力変換器(4)を有するマイクロガスタービンシステムであって、
噴霧水ノズル(41,47,48)と遮断弁(41,47,48)によって構成され、前記遮断弁の開閉によって規定の噴霧水を供給する噴霧水供給ラインを複数設けたことを特徴とするマイクロタービンシステム。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記圧縮機の下流に配置され、前記圧縮機から吐出される吐出空気を前記再生熱交換器に流入する上流側で旋回させる空気配管(49,11)を備え、
前記噴霧水ノズルからの噴霧される水滴が、前記空気配管によって形成される前記旋回流中に噴霧させることを特微とするマイクロカスタービンシステム。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記発電機と前記電力変換器を冷却する冷却水を供給する循環水ポンプ(15)と、
この循環水ポンプで循環する冷却水を貯水する循環水タンク(14)と、
循環水の熱エネルギを放熱させるラジエータ(16)と、
設備外部から引き込まれた水から純水を製造する純水製造装置(24)と、
この純水製造装置からの水を貯える噴霧水タンク(26)と、
この噴霧水タンクに貯えられた水を送水する噴霧水ポンプ(27)と、
前記噴霧水タンクと前記循環水タンクとを連結する連結配管(23)と、
この連結配管に設けられた遮断弁(21)を備えることを特徴とするマイクロガスタービンシステム。
【請求項４】
請求項３記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記循環水タンクと前記噴霧水タンクに水位をそれぞれ計測するレベルゲージ(56,57)と、
前記噴霧水タンクのレベルゲージが規定高さを下回った時に前記純水製造装置を作動させて、規定の高さになったときに前記純水製造装置を停止させ、また、前記循環水タンクのレベルゲージが規定の高さを下回ったときに前記循環水タンクと前記噴霧水タンクの連結管に設置された遮断弁を開にして、規定の高さに戻ったときに閉にする水制御手段(90)を備えることを特微とするマイクロガスタービンシステム。
【請求項５】
請求項１記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記発電機と前記電力変換器を冷却する冷却水を供給する循環水ポンプ(15)と、
この循環水ポンプで循環する冷却水を貯水する循環水タンク(14)と、
循環水の熱エネルギを放熱させるラジエータ(16)と、
設備外部から引き込まれた水から純水を製造する純水製造装置(24)と、
この純水製造装置からの水を貯える噴霧水タンク(26)と、
この噴霧水タンクに貯えられた水を送水する噴霧水ポンプ(27)と、
前記噴霧水タンクのオーバーフロー配管と前記循環水タンクとを連結する連結配管(58)を設けたことを特徴とするマイクロガスタービンシステム。
【請求項６】
請求項５記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記循環水タンクと前記噴霧水タンクに水位をそれぞれ計測するレベルゲージ(56,57)と、
前記噴霧水タンクのレベルゲージと前記循環水タンクのレベルゲージのどちらか一方が規定高さを下回った時に前記純水製造装置を作動させて、両方のレベルゲージが規定の高さになったときに前記純水製造装置を停止させる水制御手段(90)を備えることを特徴とするマイクロガスタービンシステム。
【請求項７】
請求項３若しくは請求項５のいずれに記載のマイクロタービンシステムにおいて、
前記循環水タンクの中に配置されたヒータ(67)を備え、
タービン停止時に、前記ヒータをオンすることを特徴とするマイクロガスタービンシステム。
【請求項８】
空気を圧縮する圧縮機(2)と、
圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器(6)と、
この燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービン(1)と、
このタービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器(5)と、
前記タービンの膨張仕事を電力に変える発電機(3)と、
この発電機からの電力を一旦直流に変化しそれを再び商用周期の交流電気に変換する電力変換器(4)を有するマイクロガスタービンシステムであって、
前記圧縮機の下流に配置され、前記圧縮機から吐出される吐出空気を前記再生熱交換器に流入する上流側で旋回させる空気配管(49,11)を備え、
前記噴霧水ノズルからの噴霧される水滴が、前記空気配管によって形成される前記旋回流中に噴霧させることを特微とするマイクロカスタービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自家発電設備などに適用されるマイクロガスタービンシステムに係り、特に、水噴霧によって発電出力を増強する設備を備えたマイクロタービンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水噴霧によって発電出力を増強するタイプのマイクロガスタービンシステムは、例えば、特開平２００５−１４００２３号公報に記載のものが知られている。再生サイクルガスタービンシステムでは、再生熱交換器で排気からいかに多くの熱エネルギを回収できるかがサイクルの効率向上と発電出カの増加に繋がる。そこで、再生熱交換器での熱交換量を増加させるために、圧縮機吐出配管に導水管、流量調整弁及び噴霧水ノズルを通して水噴霧を行うものが知られている。水噴霧による加湿で再生熱交換器の低温側空気の入口温度を低下させ、再生熱交換器での熱交換量を増加させ排熱回収量を増加させることと、燃焼器への流量そのものが増加する。【０００３】
【特許文献１】特開平２００５−１４００２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、噴霧水の量は、再生熱交換器の低温空気側（圧縮機吐出空気）の入口状態において、空気温度を水蒸気の飽和温度まで低下させるのに必要な量である。圧縮機の吐出空気温度は、吸気側のつまり大気温度条件によって変わるため、噴霧水ノズルから供給する水量は、大気温度によって変わる。例えば、タービン設計点（ＩＳ０条件、１５℃、１０１．３ＫＰａ，３０％相対湿度）での定格出力を発生するのに必要な空気量が、大気温度の上昇によって不足する場合、水噴霧による流量増加効果で、不足空気量を補うことができる。【０００５】
このように、噴霧水は外気温度と要求負荷によって広範囲の流量が必要になる。さらに、噴霧された水は、再生熱交換器に流入するため、水滴が再生熱交換器の高温壁に付着することで生じる熱衝撃による損傷を回避するため、つまり再生熱交換器の入口までの距離で完全に蒸発していることが望ましい。【０００６】
水噴霧によって圧縮機吐出空気を加湿する場合、水の飽和温度に合わせた流量制御と、負荷要求に合わせた流量制御を実施する場合、広範囲な流量制御が必要になる。また、噴霧水を再生熱交換流入前に完全に蒸発させるためには、噴霧水の水滴径を微細にすることと、蒸発までに必要な十分な時間、つまり水滴が蒸発するのに必要なスペースが必要である。一方、マイクロガスタービンは構造が単純で部品点数が少ないことが利点の一つであり、更には運転制御が回転数と燃料流量の制御のみで複雑な運転制御を要しないことも利点の一つであるが、水噴霧を伴う場合、噴霧水の制御が加わり、しかも、その制御が水の飽和温度に従った噴霧水制御を実施しようとすると、補機類の制御が複雑になるという問題があった。また、水噴霧に合わせて、システム内に供給する水に関しても監視制御が必要になるなど、システムが複雑になる。【０００７】
本発明の目的は、水噴霧によって発電効率および発電出力を増加させるマイクロガスタービンシステムにおいて、簡易的な制御で効果的な水噴霧制御を行えるマイクロガスタービンシステムを提供することにある。【０００８】
また、本発明の他の目的は、限られたスベース内で噴霧水の蒸発が効果的に行える水噴霧器を有するマイクロガスタービンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、この燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、このタービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器と、前記タービンの膨張仕事を電力に変える発電機と、この発電機からの電力を一旦直流に変化しそれを再び商用周期の交流電気に変換する電力変換器を有するマイクロガスタービンシステムであって、噴霧水ノズルと遮断弁によって構成され、前記遮断弁の開閉によって規定の噴霧水を供給する噴霧水供給ラインを複数設けたものである。  
かかる構成により、簡易的な制御で効果的な水噴霧制御を行えるものとなる。【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記圧縮機の下流に配置され、前記圧縮機から吐出される吐出空気を前記再生熱交換器に流入する上流側で旋回させる空気配管を備え、前記噴霧水ノズルからの噴霧される水滴が、前記空気配管によって形成される前記旋回流中に噴霧させるようにしたものである。【００１１】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記発電機と前記電力変換器を冷却する冷却水を供給する循環水ポンプと、この循環水ポンプで循環する冷却水を貯水する循環水タンクと、循環水の熱エネルギを放熱させるラジエータと、設備外部から引き込まれた水から純水を製造する純水製造装置と、この純水製造装置からの水を貯える噴霧水タンクと、この噴霧水タンクに貯えられた水を送水する噴霧水ポンプと、前記噴霧水タンクと前記循環水タンクとを連結する連結配管と、この連結配管に設けられた遮断弁を備えるようにしたものである。【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記循環水タンクと前記噴霧水タンクに水位をそれぞれ計測するレベルゲージと、前記噴霧水タンクのレベルゲージが規定高さを下回った時に前記純水製造装置を作動させて、規定の高さになったときに前記純水製造装置を停止させ、また、前記循環水タンクのレベルゲージが規定の高さを下回ったときに前記循環水タンクと前記噴霧水タンクの連結管に設置された遮断弁を開にして、規定の高さに戻ったときに閉にする水制御手段を備えるようにしたものである。【００１３】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記発電機と前記電力変換器を冷却する冷却水を供給する循環水ポンプと、この循環水ポンプで循環する冷却水を貯水する循環水タンクと、循環水の熱エネルギを放熱させるラジエータと、設備外部から引き込まれた水から純水を製造する純水製造装置と、この純水製造装置からの水を貯える噴霧水タンクと、この噴霧水タンクに貯えられた水を送水する噴霧水ポンプと、前記噴霧水タンクのオーバーフロー配管と前記循環水タンクとを連結する連結配管を設けるようにしたものである。【００１４】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記循環水タンクと前記噴霧水タンクに水位をそれぞれ計測するレベルゲージと、前記噴霧水タンクのレベルゲージと前記循環水タンクのレベルゲージのどちらか一方が規定高さを下回った時に前記純水製造装置を作動させて、両方のレベルゲージが規定の高さになったときに前記純水製造装置を停止させる水制御手段を備えるようにしたものである。【００１５】
（７）上記（３）若しくは（５）において、好ましくは、前記循環水タンクの中に配置されたヒータを備え、タービン停止時に、前記ヒータをオンするようにしたものである。【００１６】
（８）また、上記他の目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、この燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、このタービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器と、前記タービンの膨張仕事を電力に変える発電機と、この発電機からの電力を一旦直流に変化しそれを再び商用周期の交流電気に変換する電力変換器を有するマイクロガスタービンシステムであって、前記圧縮機の下流に配置され、前記圧縮機から吐出される吐出空気を前記再生熱交換器に流入する上流側で旋回させる空気配管を備え、前記噴霧水ノズルからの噴霧される水滴が、前記空気配管によって形成される前記旋回流中に噴霧させるようにしたものである。  
かかる構成により、限られたスベース内で噴霧水の蒸発が効果的に行えるものとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、水噴霧によって発電効率および発電出力を増加させるマイクロガスタービンシステムにおいて、簡易的な制御で効果的な水噴霧制御を行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける噴霧水量の制御内容の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける複数の噴霧ノズルの設置状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…タービン
２…圧縮機
３…発電機
４…電力変換器
５…再生熱交換器
６…燃焼器
７…吸気フィルタ
８…吸気サイレンサー
９：…燃料配管
１０…吸気配管
１１…圧縮機吐出空気配管
１３…燃料流量調整弁
１４…循環水タンク
１５…循環水ポンプ
１６…ラジエター
１７…ラジエターファン
２０…導水配管
２２，２３，２５，３５，３７，３８，３９…配管
２４…純水製造装置
２６…噴霧水タンク
２７…噴霧水ポンプ
２９，３０，３６，２１…遮断弁
３４…電力変換器内冷却装置
４０…圧力計
４１，４７，４８…噴霧水ノズル
４２…固定子コイル
４３…発電機冷却ジャケット
４４…発電機ロータ
４５…発電機端軸受け
４６…圧縮機側軸受け
４８…空気配管
５１…動力配線
５６，５７…レベルゲージ
６７…ヒータ
７０…温度センサ
８０…噴霧水制御手段
９０…水制御手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。【００２１】
図１に示したマイクロガスタービンシステムは、タービン１と、圧縮機２と、発電機３と、電力変換器４と、再生熱交換器５および燃焼器６から構成される再生サイクルからなるガスタービンシステムである。【００２２】
発電機３は、界磁発生に永久磁石を用いた永久磁石三相発電機で、ロータ４４には永久磁石が取り付けられている。ロータ４４を囲む形で固定子コイル４２が設置されている。ロータ４４には、その同軸の延長端に圧縮機２とタービン１が取り付けられており、発電機端部側の軸受４５と圧縮機側の軸受４６で支持されている。発電機３は、電力変換器４と動力配線５１で接続されている。電力変換器４は、交流電力を直流に変えるコンバータとその直流電力を商用周波数に合わせた交流電力に変換するインバータで構成されている。【００２３】
タービンシステムの運転開始時は、図示していない系統側から電気を引き入れ、発電機３に供給して発電機３を電動機として作動させる。駆動軸４４の回転により、圧縮機２とタービン１が回転する。圧縮機２はフィルタ７及びサイレンサー８を介して配管１０から外気を吸い込み、昇圧して配管１１を通して再生熱交換器５に送り、配管１２を通して燃焼器６に圧縮機からの吐出空気を供給する。ロータ４４の回転数の増加に伴い吐出空気圧力が増加し、規定の回転数または吐出圧力に到達したところで、燃料供給ライン９に設置された遮断弁６４と燃料流量調整弁１３を開けて燃料を燃焼器６に供給し、圧縮機２からの吐出空気と混合させ燃焼させる。燃焼ガスはタービン１で膨張仕事をして再生熱交換器５を通り、排気ダクト１８を通してタービンシステム外部に排出される、再生熱交換器５では、タービンからの排気ガスは、配管１１を通して送られてくる圧縮機吐出空気を加熱する。燃焼ガスのタービン１での膨張仕事の増加により発電機３で発電が開始されると、電力変換器４は、電力を系統側電カの周波数に変換して出力する。【００２４】
タービンシステム内には、発電機３と電力変換器４の冷却用に水を使用している。冷却水は循環水タンク１４に貯えられており、循環水ポンプ１５によって配管２３を通してラジエター１６に送られる。ラジエター１６では、送風機１７から送られる風によって循環水から熱量を奪い、水温を低下させる。ラジエター１６を通過した循環水は、配管３１と配管３３に分かれる。配管３１によって発電機３の冷却ジャケット４３に供給される。冷却ジャケット４３に供給された水は、配管３２を通って再び循環水タンク１４に戻される。配管３３で分岐された循環水は、電力変換器４の冷却ジャケット３４に送られ、配管３５を通って循環水タンク１４に戻る。循環水タンクは、配管２２，遮断弁２１を介して導水配管２０に接続され、タービンシステム外部から水が供給される。【００２５】
一方、噴霧水供給ライン側は、導水配管２０と、逆浸透膜方式等による純水製造装置２４と、噴霧水タンク２６と、噴霧水タンク２６と純水製造装置２４をつなぐ配管２５と、噴霧水ポンプ２７と、噴霧水ノズル４８と噴霧水供給配管３７と遮断弁２９で構成される第１の噴霧水供給ラインと、同様に噴霧水ノズル４７と噴霧水供給配管３８と遮断弁３０で構成される第２の噴霧水供給ラインと、噴霧水ノズル４１と噴霧水供給配管３９と遮断弁３６で構成される第３の噴霧水供給ラインの３つの噴霧水供給ラインと、これらのラインと噴霧水ポンプ２７をつなぐ配管２８によって構成されている。【００２６】
導水配管２０によってタービンシステム外部から引き込まれた水は、純水製造装置２４によって、水中に混入または溶解しているシリカやカリウム等の硬質分とナトリウム成分が取り除かれ、噴霧水となる。噴霧水タンク２６に貯められた噴霧水は、噴霧水ポンプ２７によって、噴霧水ラインに供給される。いま、各噴霧水ラインの遮断弁２９，３０，３６が全て開になっていれば、噴霧水は３つの噴霧水ノズル４１，４７，４８から圧縮機吐出空気配管１１の内部に噴出される。このときが噴霧水として供給される最大の流量である。また、遮断弁３６のみを開にして他の２つの遮断弁を閉にした時が、噴霧水流量が最少の場合である。すなわち、本実施形態では、噴霧水流量は、遮断弁２９，３０，３６の開閉制御によって、３段階に切り替えられる。なお、圧縮機吐出空気配管１１の上流には、直角に配置された配管４９を備えているが、この配管４９については、図３を用いて後述する。【００２７】
噴霧水量制御手段８０は、温度センサ７０によって検出される大気温度に応じて、遮断弁２９，３０，３６の開閉を制御する。また、このとき、噴霧水量制御手段８０は、噴霧水ノズル４１の上流側に設けられた圧力計４０によって検出される噴霧水ノズルの噴霧供給圧に応じて、噴霧水の流量を推定する。噴霧水量制御手段８０の制御動作については、図２を用いて後述する。【００２８】
ここで、図２を用いて、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける噴霧水量の制御内容について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける噴霧水量の制御内容の説明図である。【００２９】
大気温度に対して負荷要求を一定に保つために必要な噴霧水の流量は、図２中に示した大気温度Ａまでは飽和水量を示す線分６４で表される。ここで、噴霧水量を飽和曲線に従い制御する場合は、大気温度変化に合わせて噴霧水流量を連続的に制御する必要があるが、本実施形態では、噴霧水量制御手段８０は、大気温度Ｂまでは遮断弁３６のみを開にして噴霧水ノズル４１のみからの噴霧水を供給する。大気温度Ｂを超える場合は、噴霧水量制御手段８０は、遮断弁３０を更に開にして、噴霧水ノズル４７と４１の二つのノズルから噴霧水を供給する。更に大気温度Ａを超える場合は、噴霧水量制御手段８０は、全ての遮断弁２９，３０，３６を開にして３つの噴霧水ノズル４１，４７，４８から噴霧水を供給する。【００３０】
このように、本実施形態では、３つの遮断弁２９，３０，３６の開閉のみを制御して、噴霧水量を３段階で制御するので、制御が簡単になる。【００３１】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、噴霧水ノズル４１の上流側に圧力計４０を設置してある。なお、圧力計は全てのノズル４１，４７，４８の上流に設置してもよいものである。噴霧水量は、予め、噴霧水ノズルの噴霧供給圧と流量の特性カーブを測定しておき、噴霧水供給圧力から算出することができる。図１の例では、噴霧水ポンプ２７から各噴霧水ノズルまでの配管抵抗が同じになるように、配管２８の下流側のラインを構成してある。これにより、タービンシステムとしては、噴霧水量制御手段８０は、噴霧水ノズル４１への噴霧水の供給を測定することで、その噴霧水供給圧から噴霧水ノズル２本で供給する場合、３本全てから供給する場合も噴霧水流量を算定することができる。【００３２】
また、本実施形態で使用する噴霧水ノズルは、２０μｍ程度の微細な水滴を得るため、噴霧水供給圧力は７０〜１００気圧と高くなる。【００３３】
なお、図１の例では、圧縮機の吐出側に３本の噴霧水ラインを設置したが、４本以上の複数本のノズルを設置して噴霧水量の増加を図ることもできる。【００３４】
次に、図３を用いて、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける複数の噴霧ノズルの設置状態について説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態によるマイクロガスタービンシステムにおける複数の噴霧ノズルの設置状態を示す斜視図である。【００３５】
配管４９は、図１に示したように、圧縮機２の吐出配管に接続される。配管４９は、圧縮機吐出空気配管１１の配管側面に接続される。圧縮機吐出空気配管１１の出口は、再生熱交換器の空気側流入部に接続される。【００３６】
噴霧水ノズル４１は、圧縮機吐出空気配管１１の上流側端面に設置される。噴霧水ノズル４７は、噴霧ノズル４１の下流側の圧縮機吐出空気配管１１の配管側面に設置される。噴霧水ノズル４８は、噴霧ノズル４７のさらにその下流に設置される。噴霧水ノズル４７は、配管３９と、遮断弁３６に接続され噴霧水供給源である噴霧水ポンプ（図示せず）と噴霧水タンク（図示せず）に接続されている。同様に、噴霧水ノズル４７は、配管３８と、遮断弁３０に、また噴霧水ノズル４８は、配管３７と、遮断弁３０に接続されている。圧縮機の吐出空気（矢印５２）は、配管４９を通して圧縮機吐出空気配管１１の側面から流入して旋回流５０を形成する。３本の噴霧水ノズル４１，４７，４８から噴霧された水５３は、この旋回流５０と混合することによって空気との混合が均一になる。また、旋回流に乗って流れていくため、配管１１の軸方向長さよりも多くの距離を流れる。この混合促進効果と水滴の浮遊距離の増加によって、噴霧水水滴の蒸発は促進される。【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、高圧状態での噴霧水供給制御に流量調整弁を用いた連続制御が不必要になるため、流量調整弁のように高価な補機が不要となり、システムのコストを低滅できる。また、噴霧水流量の制御が、遮断弁の開閉のみの操作となるため、噴霧水流量の制御が極めて簡易になる。また、複数ラインからの噴霧水流量の算出に１ラインにのみ設置された圧力計による噴霧水供給圧のみの計測で十分なため、計測計の低減と噴霧水流量の計測を容易に行うことができる。【００３８】
また、噴霧水ノズル４１，４７，４８を図３に示すように設置することで、限られたスペース内に設置された圧縮機吐出空気配管においても、噴霧水の蒸発を促進することができ、噴霧水供給による出力増加と効率増加を確実に実施できる。【００３９】
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成について説明する。  
図４は、本発明の第２の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。【００４０】
本実施形態のよるマイクロガスタービンシステムの構成は、図１に示した実施形態と基本的に同じ構成であるが、次の２点が異なる。第１は、噴霧水供給ラインに噴霧水ポンプ２７の下流から、戻り配管５４とバルブ５５を介して噴霧水タンク２６に戻るラインを設置している。第２は、循環水タンクヘの水供給配管の接続が、噴霧水タンク２６から配管５８と遮断弁２１を通して循環水タンクの給水配管２２に接続されている。第３は、循環水タンク内にヒータ６７及びヒータ電源６８を設置した点である。【００４１】
噴霧水タンク２６と循環水タンク１４には、タンク内の水位を測るレベルゲージ５６，５７がそれぞれ設置されている。循環水タンク１４ヘは噴霧水タンクを介して水が供給されるため、純水製造装置２４で精製された電気伝導度の低い水が供給される。循環水タンク１４のレベルゲージ５７が規定高さに満たない場合、水制御手段９０は、遮断弁２１を開にして、噴霧水タンク２６から水を供給する。レベルゲージ５７が規定高さになったら、水制御手段９０は、遮断弁２１を閉にする。水制御手段９０は、噴霧水タンク２６のレベルゲージ５６が規定高さを下回ったら純水製造装置２４を作動させ、噴霧水タンクに純水を供給する。レベルゲージ５６が規定の高さになったら、水制御手段９０は、純水製造装置を停止して、水の供給を止める。【００４２】
また、寒冷地でのタービンシステムの運用で、タービンを運転しない時に、水配管の凍結による配管破断を防止するため、噴霧水タンクの水はバルブ６１を開いて全て排水するようにする。一方、循環水タンク１４の内部の水は、発電機と電力変換器、及びラジエータ等の機器に供給されているため、配管系から完全に水を取り除くことは困難であるため、保水して管理するが、タービンシステムが停止しているときは、水制御手段９０は、ヒータ６７を０Ｎにして循環水タンクの水を温める。この温水をタービン停止時も循環水ポンプ１５のみを作動させて循環水系に供給して配管の凍結を防止する。同様なヒータは噴霧水タンクに設置してもよいものである。また、ヒータ６７の作動は、タービン停止時の大気の露点温度が循環水タンクの水温よりも低い場合にも作動させ、発電機および電力変換器の結露を防止する。【００４３】
本実施形態によれば、高圧状態での噴霧水供給制御に流量調整弁を用いた連続制御が不必要になるため、流量調整弁のように高価な補機が不要となり、システムのコストを低滅できる。また、噴霧水流量の制御が、遮断弁の開閉のみの操作となるため、噴霧水流量の制御が極めて簡易になる。また、複数ラインからの噴霧水流量の算出にイランにのみ設置された圧力計による噴霧水供給圧のみの計測で十分なため、計測計の低減と噴霧水流量の計測を容易に行うことができる。【００４４】
また、噴霧水の供給と循環水タンクの水の供給を自動的に管理できる。また、タービンシステムに供給する水を純水製造装置の供給側の一箇所にまとめることができ、更にシステムに必要な水の供給が自動的に管理できる。また、循環水タンクに供給される水も純水製造装置からの水のため、電気伝導度が極めて低く発電機３及び電力変換器４の冷却に適用した場合も、帯電によるトラブルを防止できる。【００４５】
また、循環水タンク内のヒータ設置により、タービン停止時の水配管の凍結と、発電機および電力変換器の結露を防止できる。【００４６】
次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成について説明する。  
図５は、本発明の第３の実施形態によるマイクロガスタービンシステムの構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。【００４７】
本実施形態では、噴霧水タンクにオーバーフロー配管２２を設置して、この配管を循環水タンク１４に接続する。また、循環水タンクにも同様にオーバーフロー配管５９を設置する。噴霧水タンク２６と、循環水タンク１４には、排水用の配管ラインが設置されている。つまり、噴霧水タンクには排水配管６０とバルブ６１が排水口６２につながれていて、循環水タンクには排水配管６３とバルブ６４が排水口６２につながれている。また、循環水タンクのオーバーフロー配管５９も排水口６２に接続されている。【００４８】
本実施形態では、水制御手段９０は、噴霧水タンクのレベルゲージ５６または循環水タンクのレベルゲージ５７のどちらか一方が規定高さより低くなった場合に、純水製造装置２４の作動を開始し、二つのレベルゲージの高さが規定高さに達したときに停止する。噴霧水タンクのレベルゲージの規定高さは、オーバーフロー配管の設置高さと同じ高さにしている。【００４９】
純水製造装置の作動と、それによって行われるタービンシステム内への水の供給は、２つのレベルゲージの高さ信号で水制御手段９０によって制御される。【００５０】
本実施形態によれば、高圧状態での噴霧水供給制御に流量調整弁を用いた連続制御が不必要になるため、流量調整弁のように高価な補機が不要となり、システムのコストを低滅できる。また、噴霧水流量の制御が、遮断弁の開閉のみの操作となるため、噴霧水流量の制御が極めて簡易になる。また、複数ラインからの噴霧水流量の算出にイランにのみ設置された圧力計による噴霧水供給圧のみの計測で十分なため、計測計の低減と噴霧水流量の計測を容易に行うことができる。【００５１】
また、噴霧水タンクと循環水タンク間に遮断弁を設ける必要がなく、補機コストと、遮断弁制御が軽減できる。
【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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【国際調査報告】
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