JPS599736B2 - ガスタ−ビン機関吸気系統の氷雪浸入防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービン機関吸気系統の氷雪浸入防止装
置に係り、特に、ガスタービン機関が寒冷地もしくは寒
冷海域で運転される際に、その吸気系に吸入される雪、
あられ、ひようおよび水しぶき等によるデミスタの着氷
、目づまり、その他吸気系全体およびガスタービン機関
本体の性能悪化を防止するに好適なガスタービン機関吸
気系統の氷雪浸入防止装置を提供することを目的とする
。

第１図は、従来のガスタービン機関の吸排気系統を示す
説明図である。

ガスタービン機関１の吸気側に接続される吸気ダクト２
には、吸気サイレンサ３を介して容積の大きな吸気ブレ
ナム４が連結されている。

吸気プレナム４の上流側にはデミスタ５が設けられ、デ
ミスタ５の直前にはルーバ６が設けられている。

また、吸気プレナム４にはデミスタ５をバイパスして空
気を吸入するバキュームブレーカ７が設けられている。

なお、ガスタービン機関１の排気側には排気ダクト８が
接続され、排気ダクト８は排気サイレンサ９を経て外部
煙突に連通されている。

デミスタ５は、吸入空気中の塩分を除去する装置である
が、寒冷地もしくは寒冷海域においては氷結の恐れがあ
る。

そこで、デミスタ５が、氷雪もしくは異物の付着によっ
て目づまりを起こす場合には、デミスタ５をバイパスし
ているバキュームブレーカ７を開き、吸気プレナム４に
空気を吸入するとともに、負圧による吸気ダクト２の破
壊等重大事故を防ぐようになっている。

しかしながら、このような従来のガスタービン機関にお
いては、バキュームブレーカ７が開くとともに氷雪、異
物および海水の飛沫等が直接ガスタービン機関１内部に
浸入し、吸入空気中の塩分による性能の劣化を起こした
り、吸気系に着氷した氷片が脱落することによってガス
タービン機関１を破損させる等、運転の続行が危険とな
る。

さらに、着氷の甚しい場合には、デミスタ５が目づまり
するばかりでなく、バキュームブレーカ７も氷結によっ
て開くことが不可能となり、そのような場合には負圧に
よって吸気ダクト２が破壊する等の重大事故を招く危険
性がある。

第２図は、従来のガスタービン機関の他の吸排気系統を
示す説明図である。

このガスタービン機関においては、第１図に示される吸
排気系統に、排気ダクト８からデミスタ５の上流側に排
気ガスを導く排気再循環ダクト１０を設け、排気再循環
ダクト１０に排気ガスの再循環流量を調整する排気再循
環ダンパ１１を設けるようにしたものである。

このガスタービン機関においては、高温の排気ガスによ
ってデミスタ５の上流部で吸入空気中の氷雪等を融解し
、デミスタ５の氷結を防止するようになっている。

しかしながら、このようなガスタービン機関においては
、吸気系およびガスタービン機関１０本体が排気ガスに
よって汚損されるとともに、温度上昇された吸入空気に
よりガスタービン機関１の性能に悪影響が与えられる。

さらに、従来の他のガスタービン機関においては、デミ
スタの上流部で吸入空気をヒーターによって加熱吸入す
る方式も考えられるが、この場合には、消費熱量が多い
上に、吸入空気温度の上昇によりガスタービン機関の性
能が悪化するという問題点がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、少ない消費熱量で吸気温度を外気温度に比して殆ん
ど上昇させることなく氷雪等を除去し、バキュームブレ
ーカの頻繁な開作動を防止して、ガスタービン機関の作
動性能を向上させることができるガスタービン機関吸気
系統の氷雪浸入防止装置を提供することを目的とする。

本発明に係るガスタービン機関吸気系統の氷雪浸入防止
装置は、表面温度を２０〜３０℃に温度調節され横断面
内で滑らかに屈曲されている捕捉プレートをデミスタ上
流部に多数並設し、捕捉プレート間に多数の吸入空気流
路を形成するとともに、捕捉プレートの表面に吸入空気
流方向に交差するドレンキャッチャーを突設するように
したものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第３図は、本発明に係るガスタービン機関吸気系統の氷
雪浸入防止装置を適用したガスタービン機関１の吸排気
系統を示す説明図である。

この実施例において前記第１図に示した従来のガスター
ビン機関におけると同様な部材は同一の符号を付すこと
によって説明を省略する。

この実施例においては、デミスタ５とルーバ６との間に
本発明に係る氷雪浸入防止装置２０が配設されている。

第４図は、氷雪浸入防止装置２０を取り出して示す説明
図であり、第５図Ａは第４図の■一■線に沿う断面図で
ある。

図に示されるように、氷雪浸入防止装置２０は、多数の
捕捉プレート２１を枠状のフレーム２２の内部に適当な
間隔て並設し、捕捉プレート２１の相互間に吸入空気流
路２３を形成したものである。

捕捉プレート２１は、中央部において滑らかに彎曲され
るとともにその両端部においても若干響曲されて略くの
字状の断面形状を与えられている。

ここで、捕捉プレート２１は、第６図Ａ−Ｃに示される
ような断面形状を与えられている捕捉プレート２１Ａ〜
２１Ｃが採用されるものであってもよい。

さらに、捕捉プレート２１０表面温度は、表面に埋設さ
れる所要数量の温度センサによる温度信号をフィードバ
ックし、２０〜３０℃の一定温度に温度調節されるべく
加熱されている。

捕捉プレート２１の加熱源としては、蒸気、温水、温風
、ガスタービン機関の排気ガスもしくは電気ヒーティン
グ等が用いられ、これらの加熱源からの供給熱を捕捉プ
レート２１の内部に導くことによって加熱されるように
なっている。

第７図Ａ−Ｄは、捕捉プレート２１の加熱方式として、
内部に熱媒体移動路を形成した捕捉プレ−｝２１Ｂを示
す説明図である。

（なお、後述のドレンキャッチャー３０は第７図Ａ−Ｄ
では省略されている。

）第７図Ａに示される捕捉プレート２１Ｂにおいては、
プレート断面内に所要数の熱媒体流通孔４１を穿孔し、
熱媒体流通孔４１に蒸気、温水、温風もしくは排気ガス
等の熱媒体が流通されるものである。

第７図Ｂに示される捕捉プレート２１Ｂにおいては、熱
媒体流通管４２をプレート断面内に埋設するかもしくは
プレート両面でサンドインチ状に挟持するようにしたも
のであり、熱媒体流通管４２内に熱媒体が流通されるも
のである。

第７図Ｃに示される捕捉プレー｝２１Ｂにおいては、表
裏のプレートを接合部材４３によって組み立ててプレー
ト内面と接合部材４３とによって熱媒体流通路４４を形
成したものである。

さらに、第７図Ｄに示される捕捉プレー｝２１Ｂにおい
ては、プレート断面内に電熱ヒータ４５を配線すること
により、プレート表面を加熱するよう番こしたものであ
る。

第８図は、捕捉プレート２１０表面温度を、外気温度、
吸入空気流量、プレート表面への氷雪付着量に関係なく
、前述のように２０〜３０℃の一定温度範囲内に保持す
るように制御する制御回路を示す説明図である。

氷雪浸入防止装置２０の各捕捉プレート２１には熱媒体
供給管５１の各枝管が前記熱媒体移動路に接続されてい
る。

熱媒体供給管５１の供給側には制御弁５２が熱媒体供給
源との間に配設され、制御弁５２は制御弁駆動部５３に
よって駆動されるようになっている。

捕捉プレート２１の表面には所定の温度センサー５４が
取付けられ、温度センサー５４の出力は温度信号ライン
５５によって温度調節器５６に伝達されるようになって
いる。

温度調節器５６においては温度センサー５４による検出
温度を設定温度と比較した後、操作量に比例する出力信
号を増巾器５７に伝達する。

温度調節器５６の出力は、増巾器５７によって増巾され
制御弁駆動部５３に伝達され制御弁５２を適度に開閉し
て捕捉プレート２１に供給される熱媒体の流量を調節す
るようになっている。

第５図Ｂに拡大して示すように捕捉プレート２１の表面
には、吸入空気流方向に交差する鉛直方向に鉤型状のド
レンキャッチャー３０が突設され、このドレンキャッチ
ャー３０は所定位置に複数個設けられている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

ルーバ６から吸入された空気は、デミスタ５を通過する
前に氷雪浸入防止装置２０の吸入空気流路２３を通過す
る。

吸入空気流路２３は、前述のような断面形状を備えられ
ている捕捉プレート２１によって屈曲形成されているの
で、吸入空気と吸入空気に混入されている氷雪等がその
質量差によって流路の屈曲点で発生する慣性力に差異を
生じ、空気より質量の大きい氷雪等はその屈曲点で大き
く外側に偏向させられ、捕捉プレート２１の表面に衝突
、接触し、一方空気はそのまま流路内をデミスタ５に向
って通過する。

ここで、氷雪等においては、その温度が低い程さらさら
した状態にあって捕捉プレート２１の表面温度が低い場
合にはプレート表面に付着することなくそのままデミス
タ５に流れ込むが、上記実施例においては前述のように
外気温、空気流量、付着氷雪量に関係なく捕捉プレート
２１の表面温度が一定温度に保持されていることから、
プレート表面は付着した水滴や溶融した氷雪等によって
常に水の薄膜が形成されており、したがって、その吸着
作用によって吸入空気中に含まれる氷雪等は屈曲点を通
過するごとにプレート表面に確実に付着溶融されるので
、吸入空気流路２３を通過した空気は氷雪等を完全に取
り除かれていることになる。

捕捉プレート２１０表面に付着溶融された氷雪等は、ド
レンとなって重力作用によりプレート表面に沿って下方
に落下して外部に排除される。

なお、第６図Ａ−Ｃに示した捕捉プレート２１の各変形
例において、捕捉プレー｝２１Ａは、プレートの簡単な
茄工によって屈曲点を形成することができるものである
。

また、捕捉プレート２１Ｂ，２１Ｃは、それぞれ屈曲点
位置を２ケ所もしくは４ケ所と増加したものであり、そ
れぞれ慣性効果の増大による捕捉効率の向上を図ること
ができる。

また、吸入空気流路２３の圧力損失を減少させるために
は、捕捉プレート２１を滑らかに彎曲させることによっ
て屈曲点を形成させることが望ましい０ 上記実施例によれば、ガスタービン機関の吸入空気に混
入されている氷雪等の大部分を除去することができ、デ
ミスタの凍結もしくは着氷を防止することができ、特に
、プレート表面温度を適当な一定温度に常に制御してい
ることから、表面に形成される水の薄膜による付着作用
によって氷雪等を容易に付着し、さらに吸入空気流路を
捕捉プレートの断面形状によって屈曲させているので確
実に氷雪等を捕捉することができる。

また、上記実施例においては、プレート表面に衝突、接
触して付着する氷雪等のみを融解させれば良いので、従
来考えられる例におけるように吸入外気の全体を温める
方法に比して、プレート表面温度は２０〜３０℃に加熱
するだけでよく、したがって消費熱量が少なくてすむ。

また、吸入空気を外気温度に比して殆んど上昇させない
ので、ガスタービン機関の性能に与える悪影響もなく、
特に、波しぶきの上りやすいガスタービン搭載高速船等
においては、水滴の殆んどをも除去する効果が期待でき
るので、デミスタの負担を軽減し、デミスタの結および
着氷を防止することができる。

また、従来例におけるようなガスタービン機関の排気ガ
スを再循環させる方法に比して、吸気系およびガスター
ビン機関本体を汚損させることがない。

さらにドレンキャッチャー３０を設けたことにより、プ
レート表面において付着溶融した氷雪等を吸入空気流方
向に流下させることなく確実にプレート面に沿って鉛直
下方に落下排除させることができる。

また、ドレンキャッチャー３０は、特に空気流速の速い
場合に、プレート表面に付着溶融した氷雪等のドレンを
再び空気中に飛散させてデミスタ５に浸入するのを確実
に防止することができる。

以上のように、本発明に係るガスタービン機関吸気系統
の氷雪浸入防止装置は、表面温度を２０〜３０℃に温度
調節され横断面内で滑らかに屈曲されている捕捉プレー
トをデミスタ上流部に多数並設し、捕捉プレート間に多
数の吸入空気流路を形成するとともに、捕捉プレートの
表面に吸入空気流方向に交差するドレンキャッチャーを
突設するようにしたので、少ない消費熱量で吸気温度を
外気温度に比して殆んど上昇させることなく、ガスター
ビン機関の作動性能を向上させることができ、さらに空
気流速が特に速い場合に捕捉したドレンの再飛散化を防
止し、氷雪等を確実に除去することができるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係るガスタービン機関の吸排気系統を
示す配管図、第２図は従来例に係る他のガスタービン機
関の吸排気系統を示す配管図、第３図は本発明に係る氷
雪浸入防止装置を適用したガスタービン機関の吸排気系
統を示す配管図、第４図は本発明に係る氷雪浸入防止装
置を示す一部を破断した斜視図、第５図Ａは第４図の■
−Ｖ線に沿う捕捉プレートを示す断面図、第５図Ｂは第
９図Ａの要部を拡大して示す断面図、第６図Ａ〜Ｃはそ
れぞれ同捕捉プレートの変形例を示す断面図、第７図Ａ
−Ｄはそれぞれ熱媒体移動路を形成されている同捕捉プ
レートを示す断面図、第８図は同氷雪浸入防止装置の捕
捉プレート表面温度制御回路を示す回路図である。 ５・・・・・・デミスタ、２０・・・・・・氷雪浸入防
止装置、２１ ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ・・・・・・
捕捉プレート、２３・・・・・・吸入空気流路、３０・
・・・・・ドレンキャッチャー、４１・・・・・・熱媒
体流通孔、４２・・・・・・熱媒体流通管、４４・・・
・・・熱媒体流通路、４５・・・・・・電熱ヒータ、５
４・・・・・・温度センサー、５６・・・・・・温度調
節器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面温度を２０〜３０℃に温度調節され横断面内で
   滑らかに屈曲されている捕捉プレートをデミスタ上流部
   に多数並設し、捕捉プレート間に多数の吸入空気流路を
   形成するとともに、捕捉プレートの表面に吸入空気流方
   向に交差するドレンキャッチャーを突設するガスタービ
   ン機関吸気系統の氷雪浸入防止装置。