JPH0868342A

JPH0868342A - 冷却装置

Info

Publication number: JPH0868342A
Application number: JP20343094A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tsuji; 正辻
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】気体と氷とが長時間接触して水分が流入する
ことなく熱交換のみが有効に行われることなどを目的と
する。【構成】吸気ダクトを介して上方から気体が流入し上
方へ流出する冷却室内を冷却設備が冷媒を介して氷結す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの吸気圧
縮機、或いは各種用途の軸流圧縮機などに適用される冷
却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの吸気圧縮機などに使用さ
れている従来の冷却装置においては、吸気された空気に
水をスプレーして水の蒸発による潜熱を利用して冷却す
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ガスタ
ービンの吸気圧縮機などに使用されている従来の冷却装
置においては、吸気された空気に水をスプレーして水の
蒸発による潜熱を利用して冷却するようになっている
が、このような方法によると吸気が水分を搬送してガス
タービン内部に水分が流入し、吸気の湿り度に変化を与
えるなどしてガスタービンの性能を低下させる原因にな
っている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る冷却装置は
上記課題の解決を目的にしており、吸気ダクトを介して
上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室と、該冷却
室内を冷媒を介して氷結する冷却設備とを備えた構成を
特徴とする。

【０００５】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室に設置された冷媒ジャケットと、該冷媒ジ
ャケットに冷媒を供給し上記冷却室内を冷媒を介して氷
結する冷却設備とを備えた構成を特徴とする。

【０００６】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室内を冷媒介して氷結する冷却設備と、上記
吸気ダクトの出口に設置された気体の旋回装置とを備え
た構成を特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室内を冷媒を介して氷結する冷却設備と、上
記吸気ダクトの出口に設けられたベルマウスとを備えた
構成を特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室内を冷媒を介して氷結する冷却設備と、上
記冷却室に設けられ気体を滞留させる区分壁と、上記区
分壁に設けられ筒状をなす気体の抽出装置とを備えた構
成を特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室内を冷媒を介して氷結する冷却設備と、上
記吸気ダクトの内部または下方に設けられた水のスプレ
ーノズルとを備えた構成を特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る冷却装置は、吸気ダク
トを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室
と、該冷却室内を冷媒を介して氷結する冷却設備と、上
記吸気ダクトの下端に設けられ上下に可動のスリーブ
と、上記吸気ダクトに絞り込み可能に設けられた気体の
バイパス装置とを備えた構成を特徴とする。

【００１１】

【作用】即ち、本発明に係る冷却装置においては、吸気
ダクトを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷
却室内を冷却設備が冷媒を介して氷結するようになって
おり、冷却設備により冷却室内を冷却することにより冷
却室内に氷または氷と水との混在物が生成する。この冷
却室内に気体が流入することにより気体と氷とが長時間
接触して水分が流入することなく熱交換のみが有効に行
われる。

【００１２】また、本発明に係る冷却装置においては、
吸気ダクトを介して上方から気体が流入し上方へ流出す
る冷却室に冷媒ジャケットが設置され冷却設備から冷媒
が供給されて冷却室内を冷却設備が冷媒を介して氷結す
るようになっており、冷却設備により冷却室内を冷却す
ることにより冷却室内に氷または氷と水との混在物が生
成する。この冷却室内に気体が流入することにより気体
と氷とが長時間接触して水分が流入することなく熱交換
のみが有効に行われる。冷却室に配設された冷媒ジャケ
ットは冷媒ジャケット内で冷媒を蒸発させることにより
気化の潜熱を大量に奪って冷却効果を上げる。

【００１３】また、本発明に係る冷却装置においては、
出口に気体の旋回装置が設置された吸気ダクトを介して
上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室内を冷却設
備が冷媒を介して氷結するようになっており、冷却設備
により冷却室内を冷却することにより冷却室内に氷また
は氷と水との混在物が生成する。この冷却室内に気体が
流入することにより気体と氷とが長時間接触して水分が
流入することなく熱交換のみが有効に行われる。吸気ダ
クトを介して冷却室内に流入する気体は吸気ダクトの出
口に取付けられた気体の旋回装置により旋回して冷却室
の氷結面に接触する力と方向を与えられ一層長時間氷結
面に接触して熱交換される。

【００１４】また、本発明に係る冷却装置においては、
出口にベルマウスが設けられた吸気ダクトを介して上方
から気体が流入し上方へ流出する冷却室内を冷却設備が
冷媒を介して氷結するようになっており、冷却設備によ
り冷却室内を冷却することにより冷却室内に氷または氷
と水との混在物が生成する。この冷却室内に気体が流入
することにより気体と氷とが長時間接触して水分が流入
することなく熱交換のみが有効に行われる。吸気ダクト
を介して冷却室内に流入する気体は吸気ダクトの出口に
取付けられたベルマウスにより冷却室の内周部一杯に拡
散され一層長時間氷結面に接触して熱交換される。

【００１５】また、本発明に係る冷却装置においては、
気体を滞留させる区分壁が設けられ吸気ダクトを介して
上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室内を冷却設
備が冷媒を介して氷結するようになっており、冷却設備
により冷却室内を冷却することにより冷却室内に氷また
は氷と水との混在物が生成する。この冷却室内に気体が
流入することにより気体と氷とが長時間接触して水分が
流入することなく熱交換のみが有効に行われる。吸気ダ
クトを介して冷却室内に流入する気体は冷却室に設置さ
れた区分壁により冷却室内を循環して渦流や滞流域など
を生じ一層長時間氷結面に接触して熱交換される。

【００１６】また、本発明に係る冷却装置においては、
筒状をなす気体の抽出装置を備えて気体を滞留させる区
分壁が設けられ吸気ダクトを介して上方から気体が流入
し上方へ流出する冷却室内を冷却設備が冷媒を介して氷
結するようになっており、冷却設備により冷却室内を冷
却することにより冷却室内に氷または氷と水との混在物
が生成する。この冷却室内に気体が流入することにより
気体と氷とが長時間接触して水分が流入することなく熱
交換のみが有効に行われる。吸気ダクトを介して冷却室
内に流入する気体は冷却室に設置された区分壁により冷
却室内を循環して渦流や滞流域などを生じ一層長時間氷
結面に接触して熱交換され区分壁の筒状をなす気体の抽
出装置から排出される。

【００１７】また、本発明に係る冷却装置においては、
内部または下方に水のスプレーノズルが設けられた吸気
ダクトを介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷
却室内を冷却設備が冷媒を介して氷結するようになって
おり、冷却設備により冷却室内を冷却することにより冷
却室内に氷または氷と水との混在物が生成する。この冷
却室内に気体が流入することにより気体と氷とが長時間
接触して水分が流入することなく熱交換のみが有効に行
われる。吸気ダクトの内部または下方に水のスプレーノ
ズルを配設したことにより冷却室内の氷結が助長される
とともに冷却室内に微小な氷粒を作って気体を冷却す
る。また、スプレーされた水が集塵して氷結することに
より塵埃の捕集効果も上がる。

【００１８】また、本発明に係る冷却装置においては、
下端に上下に可動のスリーブが設けられるとともに気体
のバイパス装置が絞り込み可能に設けられた吸気ダクト
を介して上方から気体が流入し上方へ流出する冷却室内
を冷却設備が冷媒を介して氷結するようになっており、
冷却設備により冷却室内を冷却することにより冷却室内
に氷または氷と水との混在物が生成する。この冷却室内
に気体が流入することにより気体と氷とが長時間接触し
て水分が流入することなく熱交換のみが有効に行われ
る。吸気ダクトの下端に上下に可動に設けられたスリー
ブを冷却室底部の氷結面に接触させるとともにバイパス
装置により気体の全量をバイパスさせることにより無冷
却状態に気体を制御することも可能になる。

【００１９】

【実施例】図１乃至図６はそれぞれ本発明の第一乃至第
六の実施例に係る冷却装置の説明図である。図におい
て、これらの実施例に係る冷却装置は何れもガスタービ
ンの吸気圧縮機などに使用されるもので、ガスタービン
の吸気を冷却するために冷却設備３を用いて氷６または
氷と水との混在物を生成し、この氷６をガスタービンの
吸気と接触させて冷却するようになっている。即ち、図
に示すように上方に吸気室１８を設け、下方に垂直の吸
気ダクト８を介して隣接する冷却室１に冷却設備３を設
け、冷却室１内に氷６、またはシャーベット状の氷と水
との混在物を生成させるようになっている。この冷却室
１内にガスタービンの吸気を流入させることにより吸気
と氷６とが長時間接触して水分が流入することなく熱交
換のみが有効に行われる。冷却室１内は冷却及び氷結に
適した形状になっている。また、冷却設備３には冷凍
機、ＬＮＧ気化器など冷熱源の発生能力を有する設備が
備えられている。吸気ダクト８には氷６または氷と水と
の混在物との間に必要な間隔Ｌを保つように可動制御さ
れるスリーブ１５が取付けられている。スリーブ１５は
吸気ダクト８の外側に、または吸気ダクト８の内側に取
付けられており、何れの場合も図示しない駆動装置で上
下にスライドする構造になっている。なお、吸気ダクト
８の内側にスリーブ１５が取付けられている場合は、摺
動面が吸気ダクト８の内側になるために吸気が清浄に保
たれ、氷と水との混在物の付着も少ない。図における符
号１６はガスタービンの吸気圧縮機の吸込口である。

【００２０】図１において、第一の実施例に係る冷却装
置は図に示すように冷却室１内部の壁面に当接して冷却
フィン２が取付けられている。この冷却フィン２の背面
には冷却室１外部の壁面を介して循環配管４が配設さ
れ、冷却設備３から冷媒を循環させるようになってい
る。循環配管４はカバー５で覆われており、冷気が逃げ
ないようになっている。図における符号６は冷却室１内
に結氷した氷６、またはシャーベット状の氷と水との混
合物である。

【００２１】本冷却装置においては、循環配管４内に冷
媒を循環させることにより冷媒が顕熱、潜熱の何れにも
用いられて冷却室１内を冷却し、冷却室１内に氷６また
はシャーベット状の氷と水との混在物を生成する。この
冷却室１内にガスタービンの吸気を流入させることによ
り吸気と氷６とが長時間接触して水分が流入することな
く熱交換のみが有効に行われる。潜熱が利用される場合
は、循環配管４の戻り管内の冷媒は蒸気となって冷却設
備３へ戻る。また、冷却室１内の壁面に配設され最適な
寸法、形状の冷却フィン２と循環配管４のカバー５と
は、空気の冷却を有効に行わせるとともに生成された氷
６をより一層長い時間保持して熱交換を有効に行わせ
る。

【００２２】また、図２において第二の実施例に係る冷
却装置は図に示すように冷却室１内部における壁面の結
氷させる部位に冷却フィン２が取付けられており、その
背面には外部の壁面を介して冷媒ジャケット７が取付け
られている。この冷媒ジャケット７には冷却設備３から
冷媒循環配管４が配設されており、冷媒の供給および回
収を行うようになっている。

【００２３】本冷却装置においては、冷却室１の外壁面
に配設された冷媒ジャケット７が冷媒ジャケット７内で
冷媒を多量に蒸発させることにより気化による潜熱を大
量に奪って冷却効果を上げる。このようにして空気の冷
却と氷６の保持とを有効に行わせ、第一の実施例に係る
冷却装置と同様の作用および効果を得ることができる。

【００２４】また、図３において第三の実施例に係る冷
却装置は図に示すように冷却室１に垂直に貫入されてい
る吸気ダクト８の下端部に複数枚の羽根を有する吸気の
旋回装置９が取付けられている。また必要に応じて区分
壁１０を取付けるようになっている。図における符号３
は冷却設備、符号４は冷媒の循環配管、符号６は冷却室
１内の結氷した氷またはシャーベット状の氷と水との混
在物である。

【００２５】本冷却装置においては、吸気ダクト８の下
端部に取付けられた吸気の旋回装置９によって吸気は旋
回して冷却室１の氷結面に接触する力および方向を与え
られ、流線がより一層長時間氷面に居在するようになる
とともに必要に応じて配設される区分壁１０は吸気に旋
回を保持させるので、第一の実施例に係る冷却装置と同
様の作用および効果を得ることができるとともに、より
一層十分な冷却が行われる。また、副次的な効果として
は吸気が長時間氷結面に居在することにより吸気中の塵
埃の捕集が多少期待できる。

【００２６】また、図４において第四の実施例に係る冷
却装置は図に示すように冷却室１に垂直に貫入されてい
る吸気ダクト８の下端部にベルマウス１１が設けられて
いるとともに、冷却室１内に区分壁１０が取付けられて
いる。この区分壁１０には円筒状をなす吸気の抽出装置
１２が取付けられており、渦流吸気や滞流吸気などの排
出口になっている。

【００２７】本冷却装置においては、吸気ダクト８の下
端部に取付けられたベルマウス１１によって吸気が冷却
室１の内周部に一杯に拡散され、冷却室１内周部の氷結
面に長く接触して第一の実施例に係る冷却装置と同様の
作用および効果を得ることができるとともに区分壁１０
によって循環が繰り返され、渦流や滞流域などを生じて
より一層冷却され、区分壁１０に設けられた円筒状をな
す吸気の抽出装置１２から排出されてガスタービンの吸
気圧縮機の吸込口１６に至る。また、吸気中の塵埃は第
三の実施例に係る冷却装置と同様の効果が多少期待され
る。

【００２８】また、図５において第五の実施例に係る冷
却装置は図に示すように冷却室１に垂直に貫入されてい
る吸気ダクト８内の中間部に水を下向きにスプレーする
水スプレーノズル１３が取付けられているとともに、冷
却室１底部における氷６壁層よりも幾らか高い位置に水
を上下方向にスプレーする水スプレーノズル１４が取付
けられている。水スプレーノズル１３，１４のノズル穴
は氷結に最適な位置および方向を選定して穿設されてい
る。

【００２９】本冷却装置においては、吸気ダクト８内の
中間部および冷却室１底部の氷結面よりも幾らか高い位
置にそれぞれ水スプレーノズル１３，１４をそれぞれ配
設したことにより冷却室１内壁面における結氷が助長さ
れ、第一の実施例に係る冷却装置と同様の作用および効
果を得ることができるとともに、冷却室１の吸気の流路
部に微小な氷粒を作って吸気を冷却する。また、水スプ
レーノズル１３，１４による水スプレーが集塵効果を上
げて結氷することにより塵埃の捕集効果も上がる。

【００３０】また、図６において第六の実施例に係る冷
却装置は図に示すように吸気ダクト８下端部の内側に可
動制御されるスリーブ１５を取付けた構造になってお
り、また吸気ダクト８の上部に吸気ダクト８からガスタ
ービンの吸気圧縮機の吸込口１６に連通する可動絞り機
構を有する吸気のバイパス装置１７が配設されて吸気の
温度の調節ができるようになっている。

【００３１】本冷却装置においては、吸気ダクト８内の
下端部に可動制御されるスリーブ１５を有するととも
に、吸気ダクト８の上方に吸気ダクト８とガスタービン
の吸気圧縮機の吸込口１６とに連通する可動絞り機構を
有する吸気のバイパス装置１７とを設けたことにより、
第一の実施例に係る冷却装置と同様の作用および効果を
得ることができるとともに吸気が冷却流とバイパス分岐
流の無冷却流とに分けられ、温度が高い吸気と低い吸気
とを自由な比率に混合することができ、吸気の温度の調
整が自由にできる。また吸気ダクト８下端部の可動制御
されるスリーブ１５を冷却室１底部の氷結面に接触させ
て吸気の全量をバイパスさせることにより吸気の無冷却
制御も可能になる。

【００３２】ガスタービンの吸気圧縮機などに使用され
ている従来の冷却装置においては、吸気された空気に水
をスプレーして水の蒸発による潜熱を利用して冷却する
ようになっているが、このような方法によると吸気が水
分を搬送してガスタービン内部に水分が流入し、吸気の
湿り度に変化を与えるなどしてガスタービンの性能を低
下させる原因になっている。これに対し、上記の各実施
例に係る冷却装置においてはガスタービンの吸気を冷却
するために冷却設備３を用いて氷６またはシャーベット
状の氷と水との混在物を生成し、この氷６を吸気と接触
させて冷却するようになっており、第一の実施例に係る
冷却装置は冷却室１内部の側壁面に冷却フィン２を当接
して配設するとともに冷却フィン２の背面に冷却室１外
部の側壁面を介して冷却設備３から冷媒を循環させる循
環配管４を蛇行させて配設し、この配管をカバー５で覆
って冷却室１内に氷６またはシャーベット状の氷と水と
の混在物を生成するようになっている。また、第二の実
施例に係る冷却装置はこの蛇行させた冷媒の循環配管４
に代えて冷媒ジャケット７を配設し、この冷媒ジャケッ
ト７に冷却設備３から冷媒を供給して回収し冷却室１内
に氷６または氷と水との混在物を生成するようになって
いる。また、第三の実施例に係る冷却装置は冷却室１内
に垂直に貫入された吸気ダクト８の下端部に複数枚の羽
根を有する吸気の旋回装置９を取付けるとともに、必要
に応じて冷却室１に区分壁１０を取付けて旋回流を冷却
室１内に滞流させるようになっている。また、第四の実
施例に係る冷却装置は冷却室１内に垂直に貫入された吸
気ダクト８の下端部にベルマウス１１を設けるととも
に、冷却室１に区分壁１０を取付け、さらに区分壁１０
に円筒状をなす吸気の抽出装置１２を取付けている。ま
た、第五の実施例に係る冷却装置は冷却室１内に垂直に
貫入された吸気ダクト８内の中間部に水を下向きにスプ
レーする水スプレーノズル１３を配設するとともに、冷
却室１底部の氷壁層よりも幾らか高い位置に水を上下方
向にスプレーする水スプレーノズル１４を配設してい
る。また、第六の実施例に係る冷却装置は吸気ダクト８
内側の下端部に取付けられて可動制御されるスリーブ１
５を有するとともに、吸気ダクト８の上部に吸気ダクト
８からガスタービンの吸気圧縮機の吸込口１６に連通し
可動絞り機構を有する吸気のバイパス装置１７を配設し
ている。このような構造および機能を有する各実施例に
係る冷却装置がそれぞれの特徴を発揮することによりガ
スタービンの吸気と氷とが接触する時間を長くすること
ができ、氷６によるガスタービンの吸気の冷却が一層効
果的に行われるとともに、吸気の温度の制御も可能にな
る。このように冷却装置による冷却効果が向上すること
により、ガスタービンの吸気圧縮機の高圧力比化が可能
になってガスタービンの吸気圧縮機を小型化することが
できる。また、ガスタービンの吸気温度の調整が自在に
なることにより、ガスタービンをその負荷に最適の状態
で運転することができる。これらにより、ガスタービン
の製作費が削減されるとともに、取扱い性が向上する。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る冷却装置は前記のように構
成されており、気体と氷とが長時間接触して水分が流入
することなく熱交換のみが有効に行われるので、気体の
冷却が効果的に行われるとともに気体の温度の制御も可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の第一の実施例に係る冷却
装置の断面図、同図（ｂ），（ｃ）はその要部断面図で
ある。

【図２】図２は本発明の第二の実施例に係る冷却装置の
要部断面図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の第三の実施例に係る冷却
装置の断面図、同図（ｂ）はその要部断面図である。

【図４】図４は本発明の第四の実施例に係る冷却装置の
断面図である。

【図５】図５は本発明の第五の実施例に係る冷却装置の
断面図である。

【図６】図６は本発明の第六の実施例に係る冷却装置の
断面図である。

【符号の説明】

１冷却室２冷却フィン３冷却設備４冷媒の循環配管５カバー６氷７冷媒ジャケット８吸気ダクト９旋回装置１０区分壁１１ベルマウス１２吸気の抽出装置１３水スプレーノズル１４水スプレーノズル１５可動スリーブ１６ガスタービンの吸気圧縮機の吸込口１７吸気のバイパス装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気ダクトを介して上方から気体が流入
し上方へ流出する冷却室と、該冷却室内を冷媒を介して
氷結する冷却設備とを備えたことを特徴とする冷却装
置。
【請求項２】上記冷却室に上記冷却設備から冷媒が供
給される冷媒ジャケットを設置したことを特徴とする請
求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】上記吸気ダクトの出口に気体の旋回装置
を設置したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装
置。
【請求項４】上記吸気ダクトの出口にベルマウスを設
けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項５】上記冷却室に気体を滞留させる区分壁を
設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】上記区分壁に筒状をなす気体の抽出装置
を設けたことを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】上記吸気ダクトの内部または下方に水の
スプレーノズルを設けたことを特徴とする請求項１に記
載の冷却装置。
【請求項８】上記吸気ダクトの下端に上下に可動のス
リーブを設けるとともに上記吸気ダクトに気体のバイパ
ス装置を絞り込み可能に設けたことを特徴とする請求項
１に記載の冷却装置。