JP2000161082A - ガスタービン装置の吸気冷却装置および冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン装置への吸気を、効率よく且つ
少ない冷却媒体を使用して冷却する。 【解決手段】 吸入口２ａからガスタービン装置の空気
圧縮機１に至る吸気経路２の途中部分の仕切壁８により
分離された冷却経路６に氷蓄熱装置２２が連結される。
氷蓄熱装置２２には内部に蓄熱体を密封した蓄熱カプセ
ル２１が充填され、予め冷凍装置１７によって蓄熱体の
少なくとも一部が氷結した状態に冷却された蓄熱カプセ
ル２１と吸気９を直接接触させて冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン装置へ
の吸気の冷却装置および冷却方法に関し、特に、氷蓄熱
槽に、外周が球状等の固体の多数の蓄熱カプセルを通気
が可能に配置し、それに吸気を供給し、そこで吸気を蓄
熱カプセルの外周に直接接触させて冷却する冷却装置お
よび冷却方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン装置で発電機を駆動して発
電するガスタービン発電装置や、ガスタービン装置から
の排熱で蒸気を発生させて利用設備に供給するコージェ
ネレーションシステム等、ガスタービン装置は広く利用
されている。一般にガスタービン装置は空気を吸入して
圧縮する空気圧縮機と、その圧縮空気と燃料を導入して
高圧ガスを発生する燃焼器と、発生した高圧ガスで駆動
されるガスタービンを備えており、通常は空気圧縮機と
ガスタービンが共通の軸で連結される。空気圧縮機に吸
入される空気（吸気）の温度はガスタービン装置の出力
に大きな影響を及ぼす。特に夏場などにおいて吸気の温
度が上昇するとその密度が低下し、それに比例して空気
圧縮機で単位時間当たりに圧縮される吸気質量は減少す
るので、結果としてガスタービン装置の出力が低下する
ことになる。また、ガスタービン装置のタービン入口温
度と吸入空気温度の比が小さくなり、ガスタービン装置
の熱効率が低下する。それによっても、結果としてガス
タービン装置の出力が低下する。

【０００３】そこで、冷却装置により吸気を冷却してか
ら空気圧縮機に供給することによりこの問題を解決する
方法が採用されている。図１４は従来から採用されてい
る吸気の冷却方法の１例を説明するプロセスフロー図で
ある。ガスタービン装置の空気圧縮機１の吸入部にダク
トなどの吸気経路２が接続され、大気中の塵埃などを除
去するため、吸気経路２の吸入口２ａ側に吸気フィルタ
４を設置した吸気フィルタ室３が設けられる。

【０００４】一方、冷却器７には冷却循環経路１１より
不凍液が循環され、冷却循環経路１１に氷蓄熱槽１２、
循環用のポンプ１３、開閉弁１４、１５等が設けられ
る。氷蓄熱槽１２にはさらに冷凍装置循環経路１６が接
続され、冷凍装置循環経路１６に冷凍装置１７、循環用
のポンプ１８、開閉弁１９、２０等が設けられる。氷蓄
熱槽１２としては２つの例を示すと、１つは多数の冷却
配管を配置した槽内に水を貯溜し、先ず冷却配管に冷媒
を通過して貯溜された水を冷却し、冷却配管周囲に氷を
生成させることにより冷熱を貯蔵しておき、その冷熱を
利用する際には冷却配管内に暖められた液を通過させて
周囲の氷と熱交換するかまたは、周囲の氷と水により熱
交換する、いわゆるアイス・オン・コイル式といわれる
ものである。他の１つは槽内に多数の蓄熱カプセルを充
填するものである。蓄熱カプセルは例えば外周が薄いプ
ラスチックや金属製の固体とされ、内部に水などの蓄熱
体を封入したもので、外部から不凍液などの冷媒で冷却
することにより、蓄熱体の少なくとも一部が氷結もしく
は凍結して冷熱を貯蔵する。循環する熱媒体との熱交換
により暖められると蓄熱体は解凍してその潜熱を放出す
る。なお蓄熱カプセルの形状としては、例えばソフトボ
ール大の球体やまな板大の方形などがある。

【０００５】外気温度の高い夏期の昼間などにおいて
は、開閉弁１９、開閉弁２０を閉、開閉弁１４、開閉弁
１５を開状態としてポンプ１３を運転し、氷蓄熱槽１２
から冷却器７に冷媒を循環させる。そして吸込口２ａか
ら吸い込まれた吸気を冷却器７で熱交換により冷却して
空気圧縮機１に吸入させる。また、外気温度が低下する
夜間等においては、開閉弁１４、開閉弁１５を閉、開閉
弁１９、開閉弁２０を開状態としてポンプ１８を運転
し、冷凍装置１７からの冷媒を氷蓄熱槽１２に循環して
氷蓄熱槽１２内の冷却媒体を冷却し冷熱を貯蔵する。な
お冷凍装置１７は冷凍機本体だけでなく、図示していな
い、冷却媒体とお熱交換を行う熱交換器やその他の機
器、駆動部を含んで構成され、また、制御装置により適
切に運転状態が制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前者のアイス・オン・
コイル式の氷蓄熱槽１２は、構造が複雑で保守点検性に
も問題がある。一方、後者の蓄熱カプセルを使用する方
法はそのような問題は少なくなるが、容積の大きな氷蓄
熱槽１２内を多量の不凍液等の冷却媒体で満たす必要が
あり、そのため氷蓄熱槽１２の重量が大きくなり基礎を
含めた設備コストが高くなるという問題がある。また大
量の冷却媒体を蓄積するので、万一流出事故を起こすと
周囲に大きな影響を及ぼすおそれもある。さらに氷蓄熱
槽１２のほかに冷却器７や冷却器循環経路１１を設ける
必要があり、システム全体が巨大化する課題があった。
そこで本発明は、このような問題を解決する吸気冷却装
置および冷却方法を提供することを課題とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち前記課題を解決
する請求項１に記載の発明は、吸入口２ａからガスター
ビン装置に至る吸気経路２に、外周が固体の多数の蓄熱
カプセル２１を通気の隙間を設けて配置した氷蓄熱槽２
２が連結され、吸気９の少なくとも一部が該氷蓄熱槽２
２を通過して、蓄熱カプセル２１の外周と直接接触して
冷却するようになされていることを特徴とするガスター
ビン装置の吸気冷却装置。請求項２に記載の発明は、請
求項１において、氷蓄熱槽２２の上部に不凍液を散布す
るノズル２４が配置され、蓄熱カプセル２１の外周に接
触しながら流下する不凍液を集める液溜部２５が氷蓄熱
槽２２の底部に設けられ、さらに液溜部２５から冷凍装
置１７を経てノズル２４に不凍液を循環する不凍液循環
経路２６が設けられたガスタービン装置の吸気冷却装置
である。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、不凍液に含まれる水分を除去する水分除去装置３１
が氷蓄熱槽２２に接続されたガスタービン吸気冷却装置
である。請求項４に記載の発明は、請求項３において、
水分除去装置３１が、ガスタービンの排熱を利用して不
凍液を加熱し水分を蒸発除去する蒸発装置３６または、
不凍液を減圧して水分を蒸発除去する減圧装置４３或い
は、それら蒸発装置３６と減圧装置４３の両方を備えて
いる請求項３に記載のガスタービン装置の吸気冷却装置
である。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の発明において、吸入口２ａ
側に吸入ファン６０が設けられたガスタービン装置の吸
気冷却装置である。請求項６に記載の発明は、請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、吸気
経路２の途中部分が仕切壁８によって氷蓄熱槽２２をバ
イパスする直接吸気路５と氷蓄熱槽２２を連結した冷却
経路６に分離され、その分岐部分または合流部分に吸気
９の流路変更手段１０が設けられたガスタービン装置の
吸気冷却装置である。

【００１０】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、流路変更手段１０が直接吸気路５と冷
却経路６の吸気９の流量比を変化できるように構成さ
れ、ガスタービン装置に流入する吸気９の温度が設定さ
れた値になるように温度制御装置６１により該流路変更
手段１０が制御されるガスタービン装置の吸気冷却装置
である。請求項８に記載の発明は、請求項２ないし請求
項７のいずれかに記載の発明において、液溜部２５から
冷凍装置１７への不凍液循環経路２６に開閉弁２８、ポ
ンプ２７、開閉弁５２、不凍液タンク５４が順に設けら
れると共に、不凍液タンク５４をバイパスする開閉弁５
６が設けられ、冷凍装置１７からノズル２４への不凍液
循環経路２６に開閉弁２９が設けられ、不凍液タンク５
４から冷凍装置１７への不凍液供給用のポンプ５５が設
けられ、さらに前記ポンプ２７の出口側と冷凍装置１７
の出口側をバイパスする冷凍装置バイパス経路５１が設
けられ、冷凍装置バイパス経路５１にはポンプ２７の出
口側から順に開閉弁５３、清水タンク５７が設けられる
と共に、清水タンク５７をバイパスする開閉弁５９が設
けられ、清水タンク５７からバイパス経路５１を経由し
て清水を供給するポンプ５８が設けられたガスタービン
装置の吸気冷却装置である。請求項９に記載の発明は、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明におい
て、吸気経路２に氷蓄熱槽２２が直列且つ一体的に連結
されるガスタービン装置の吸気冷却装置である。

【００１１】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、吸気経路２に氷蓄熱槽２２が直列且
つ一体的に連結され、蓄熱カプセル２１が気体で搬送可
能な独立した粒体とされ、該蓄熱カプセル２１を冷凍装
置１７に循環する気体搬送手段６６が設けられたガスタ
ービン装置の吸気冷却装置である。請求項１１に記載の
発明は、請求項１に記載の発明において、吸気経路２に
氷蓄熱槽２２が直列且つ一体的に連結され、蓄熱カプセ
ル２１がコンベア等の機械的な搬送装置で搬送可能な粒
体とされ、該蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７に循環す
る機械的搬送装置６７が設けられるガスタービン装置の
吸気冷却装置である。請求項１２に記載の発明は、ガス
タービン装置へ吸入される吸気９の少なくとも一部を、
外周が固体の多数の蓄熱カプセル２１を通気可能に配置
した氷蓄熱槽２２に通過させ、該吸気９を冷凍装置１７
からの不凍液で予め冷却された蓄熱カプセル２１の外周
に直接接触させて冷却するようにしたことを特徴とする
ガスタービン装置の吸気冷却方法である。

【００１２】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の発明において、吸気９の冷却工程と蓄熱カプセル
２１の冷却工程を切り換え、蓄熱カプセル２１の冷却工
程の際には深夜電力で運転される冷凍装置１７で冷却さ
れた不凍液により蓄熱カプセルを冷却するようにしたガ
スタービン装置の吸気冷却方法である。請求項１４に記
載の発明は、請求項１２または請求項１３に記載の発明
において、吸気９の冷却工程の際に不凍液または清水を
蓄熱カプセル２１に散布するガスタービン装置の吸気冷
却方法である。

【００１３】請求項１５の発明は、請求項８に記載の装
置を使用する請求項１４に記載の方法であって、吸気９
の冷却工程では清水を蓄熱カプセル２１に散布し、蓄熱
カプセル２１の冷却工程では不凍液を蓄熱カプセル２１
に散布するようにし、前記蓄熱カプセル２１の冷却工程
から吸気９の冷却工程に切り換える際には、開閉弁２
８、開閉弁５２を開、開閉弁５３、開閉弁５６を閉の状
態でポンプ２７を運転して液溜部２５に貯溜されている
不凍液を不凍液タンク５４に回収し、次いで開閉弁２
８、開閉弁５３、開閉弁２９を開、開閉弁５２、開閉弁
５９を閉の状態でポンプ５８を運転して清水タンク５７
の清水を冷凍装置バイパス経路５１を経由してノズル２
４から散布し、液溜部２５に貯溜される清水をポンプ２
７で清水タンク５７に回収することにより清水を循環さ
せ、前記吸気９の冷却工程から蓄熱カプセル２１の冷却
工程に切り換える際には、開閉弁２８、開閉弁５３を
開、開閉弁５２、開閉弁５９を閉の状態でポンプ２７を
運転して液溜部２５に貯溜されている清水を清水タンク
５７に回収し、次いで開閉弁２８、開閉弁５２、開閉弁
２９を開、開閉弁５３、開閉弁５６を閉の状態でポンプ
５５を運転して不凍液タンク５４の不凍液を冷凍装置１
７の主経路を経由してノズル２４から散布し、液溜部２
５に貯溜される不凍液をポンプ２７で不凍液タンク５４
に回収することにより不凍液を循環させるようにしたガ
スタービン装置の吸気冷却方法である。

【００１４】請求項１６に記載の発明は、請求項１２に
記載の発明において、蓄熱カプセル２１が気体搬送可能
な粒体とされ、該蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７で冷
却しながら氷蓄熱槽２２に循環して吸気９を冷却するガ
スタービン装置の吸気冷却方法である。請求項１７に記
載の発明は、吸気９の冷却工程において氷蓄熱槽２２内
の蓄熱カプセル２１を吸気９で浮遊させる請求項１６に
記載のガスタービン装置の吸気冷却方法である。請求項
１８に記載の発明は、請求項１６または請求項１７に記
載の発明において、蓄熱カプセル２１の内部に０℃〜２
０℃の範囲で固−液変化する蓄熱体が封入されているガ
スタービン装置の吸気冷却方法である。

【００１５】請求項１９に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７
により０℃以上で且つ蓄熱体が凍結する温度に冷却する
ガスタービン装置の吸気冷却方法である。請求項２０に
記載の発明は、請求項１９に記載の発明において、蓄熱
カプセル２１は氷蓄熱槽２２と冷凍装置１７間を機械的
搬送装置７０で循環させるガスタービン装置の吸気冷却
方法である。請求項２１に記載の発明は、請求項１６ま
たは請求項１７に記載の発明において、蓄熱カプセル２
１の蓄熱体が固体とされ、その顕熱を利用して吸気９を
冷却するガスタービン装置の吸気冷却方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は本発明の吸気冷却装置の１例を
説明するプロセスフロー図であり、前述した従来装置の
図１４と同じ部分には同一の符号が付されている。ダク
トなどの吸気経路２に仕切壁８が設けられ、それによっ
て吸気９を空気圧縮機１に直接送り込む直接吸気路５と
冷却経路６が形成され、冷却経路６の一部に氷蓄熱槽２
２が連結される。吸気経路２の吸入口２ａ側には吸気フ
ィルタ４を設置した吸気フィルタ室３が設けられ、直接
吸気路５と冷却経路６の分岐部分（吸気２の上流側）に
は吸気９を切り換えるダンパ等の流路変更手段１０が設
けられる。なお流路変更手段１０は直接吸気路５と冷却
経路６の合流部分（吸気２の下流側）に設けることもで
きる。

【００１７】氷蓄熱槽２２の上方は吸気経路２に形成さ
れた前記冷却経路６に開口され、その中間部には多数の
貫通孔を有する棚板２３が設けられる。そして棚板２３
の中央部と前記仕切壁８の間が隔壁２３ａで仕切られて
氷蓄熱槽２２の中間部より上方部分が２室に分割されて
いる。棚板２３上には多数の蓄熱カプセル２１が通気可
能に充填され（図はその上部と下部のみを示してあ
る）、さらに蓄熱カプセル２１の上方に不凍液を散布す
るノズル２４が配置される。また棚板２３の下方に形成
された空間部２２ａの下部には断面が縮小された液溜部
２５が連設されている。蓄熱カプセル２１は前述した熱
伝導性のよいプラスチック製または金属製等の球形等の
カプセル容器内に水などの蓄熱体を密封したものを使用
することができる。さらに、吸気冷却装置には液溜部２
５から冷凍装置１７を経てノズル２４に不凍液を循環す
るため、不凍液循環用のポンプ２７、開閉弁２８、２９
を有する不凍液循環経路２６が設けられる。

【００１８】次に、上記吸気冷却装置の作用を説明す
る。先ず蓄熱カプセル２１の冷却工程を説明すると、例
えば深夜電力を利用し、不凍液循環経路２６を稼働して
氷蓄熱槽２２内に充填された蓄熱カプセル２１の冷却を
行う。なお冷却工程の際には、吸気９が直接吸気路５を
経由して空気圧縮機１に直接送り込まれるように流路変
更手段１０を鎖線のように切り換える。蓄熱カプセル２
１の冷却を行うには開閉弁２８、２９を開、開閉弁３
４、３５を閉の状態としてポンプ２７と冷凍装置１７を
運転する。すると冷凍装置１７で冷却された不凍液がノ
ズル２４から氷蓄熱槽２２内に充填された蓄熱カプセル
２１の上方に散布される。散布された不凍液は多数の蓄
熱カプセル２１の間隙を通りそれらの表面を下降してい
く間に蓄熱カプセル２１を冷却して内部の蓄熱体の温度
を下降させる。そして空間部２２ａを落下して液溜部２
５に溜まった後、ポンプ２７で再び冷凍装置１７に戻さ
れる。蓄熱カプセル２１の冷却を所定時間継続すると、
蓄熱カプセル２１内部の蓄熱体の温度が次第に下降して
氷結（もしくは凍結）状態が進行する。そして所定の氷
結状態に達したらポンプ２７と冷凍装置１７を停止し、
開閉弁２８、２９を閉じて不凍液循環経路２６の稼働を
停止する。

【００１９】次に吸気９の冷却工程を説明すると、例え
ば昼間等において外気温度が上昇してきたとき、流路変
更手段１０を実線のように切り換えて吸気９の一部また
は前部を冷却経路６に導入する。導入された吸気９は氷
蓄熱槽２２内の多数の蓄熱カプセル２１の間隙を通って
図１の左側室を一旦下降してから矢印のように空間部２
２ａを通って右側室から上昇する。そしてその間に蓄熱
カプセル２１と熱交換して冷却される。蓄熱カプセル２
１内の蓄熱体は氷結状態から徐々に融解して多量の融解
潜熱を吸収することができるので、長い時間吸気９を冷
却することができる。しかも吸気９は直接蓄熱カプセル
２１の外周に接触するので熱伝達性がよく熱交換効率が
高い。なお氷蓄熱槽２２内を上昇した吸気９は、再び冷
却経路６に戻ってから空気圧縮機１に送り込まれる。こ
のようにして蓄熱カプセル２１の冷却工程と吸気９の冷
却工程を１日１サイクルの間隔で交互に行うことができ
る。なお冬場など外気温度が低い場合には、蓄熱カプセ
ル２１の冷却工程およびと吸気９の冷却工程のいずれも
必要がないことは言うまでもない。

【００２０】上記のように、吸気を蓄熱カプセル２１に
直接接触させる吸気の冷却工程と蓄熱カプセル２１を不
凍液で冷却する蓄熱カプセルの冷却工程を長期間交互に
続けると、吸気に含まれる水分が蓄熱カプセル２１を介
して徐々に不凍液に移行してくる。そのためこの例では
不凍液中の水分を除去する水分除去循環経路３０が氷蓄
熱槽２２に連結されている。水分除去循環経路３０は液
溜部２５の出口側における不凍液循環経路２６の配管か
ら分岐され、そこから氷蓄熱槽２２の空間部２２ａに不
凍液を循環しながら水分を除去するように構成され、そ
の経路中に水分除去装置３１、不凍液を循環するポンプ
３２、３３および開閉弁３４、３５等が設けられる。

【００２１】図２は図１における水分除去装置３１の１
例であって、蒸発により不凍液中の水分を除去する蒸発
装置３６を有するものである。蒸発装置３６にはコイル
状の加熱管からなる加熱部３７が配置され、ポンプ３２
で供給される不凍液は配管３８により循環される例えば
ガスタービンからの高温の排気ガスにより加熱される。
そして水分を除去または減少された不凍液はポンプ３３
により氷蓄熱槽２２の空間部２２ａに戻される。蒸発装
置３６で蒸発して排出される蒸気はそのまま大気中に放
出することもできるが、この例では凝縮装置３９に導入
して凝縮し、配管４０より凝縮水として回収する。凝縮
装置３９にはコイル状の冷却管からなる冷却部４１が設
けられ、配管４２により循環する冷却水で蒸気が冷却さ
れる。なお冷却水は例えばガスタービンの潤滑油の冷却
水系統などから分岐して供給することもできる。

【００２２】図３は水分除去装置３１の他の例であっ
て、減圧により不凍液中の水分を除去する減圧装置４３
を有するものである。密閉容器からなる減圧装置４３の
上部とエゼクタ４４の吸引部が配管４５で接続され、エ
ゼクタ４４の吸引力により減圧装置４３内部は減圧状態
とされる。そしてポンプ３２で減圧装置４３内に供給さ
れる不凍液は、そこで減圧されて沸点の低い水が蒸気と
なって配管４５からエゼクタ４４の吸引部に吸い出され
る。そして水分を除去または減少された不凍液はポンプ
３３により氷蓄熱槽２２の空間部２２ａに戻される。な
お配管４６からエゼクタ４４に供給される駆動用の蒸気
流量を調整することにより、水を蒸発させるが不凍液は
蒸発させないレベルにエゼクタ４４の吸引力を設定す
る。この駆動用の蒸気は例えばガスタービンの排気を利
用するコージェネレーションシステムの廃熱回収ボイラ
の蒸気を利用することができる。

【００２３】エゼクタ４４から排出される蒸気は凝縮装
置４７に導入され、そこで冷却されて凝縮し、凝縮水は
配管４８から回収される。凝縮装置４７にはコイル状の
冷却管からなる冷却部４９が配置され、配管５０により
循環する冷却水で蒸気が冷却される。なお冷却水は前記
減圧装置４３と同様に例えばガスタービンの潤滑油の冷
却水系統等から供給することができる。以上の例では水
分除去装置３１として、蒸発装置３６または減圧装置４
３を使用するものであるが、これら蒸発装置３６と減圧
装置４３を併用することもできる。例えば最初に減圧装
置４３を使用して不凍液からある程度の水分を除去した
後、その不凍液をさらに蒸発装置３６に導入して残りの
水分を除去する。なお、図２，図３の例においては、図
に示していない、予熱熱交換器をポンプ３２とポンプ３
３のラインの間に必要に応じて設け、蒸発装置３６また
は減圧装置４３への供給液体と排出液体間に熱の交換を
行うとより効果の向上が期待される。

【００２４】図４は本発明の吸気冷却装置の他の例を説
明するプロセスフロー図であり、図１と同じ部分には同
一の符号が付されている。この例が図１と異なる部分
は、冷凍装置１７をバイパスする冷凍装置バイパス経路
５１を追加した点にあり、その他は同一である。なお本
例でも図１における水分除去循環経路３０を設けること
ができるが、図４には省略されている。図４において、
蓄熱カプセル２１の冷却工程においては、開閉弁５２を
開け、開閉弁５３を閉じて冷凍装置１７を運転する。吸
気９の冷却工程中においては、冷凍装置１７の運転を停
止したまま開閉弁５２を閉じ、開閉弁５３を開けて不凍
液を循環し、ノズル２４から不凍液を散布する。

【００２５】このように吸気９の冷却工程中にノズル２
４から不凍液を散布すると、蓄熱カプセル２１表面が常
に不凍液で濡れた状態になり、蓄熱カプセル２１と吸気
９の熱交換が液体ー気体間でも行われ、乾燥状態の場合
のような固体ー気体間の熱交換より熱伝達率が向上す
る。さらに図示のように棚板２３から空間部２２ａに液
滴２２ｂとして落下する不凍液と吸気の接触が付加され
るので、見かけ上の伝熱面積が増加する効果もある。な
お吸気９の冷却工程中の不凍液の散布量は蓄熱カプセル
２１の冷却工程より少なくてもよい。

【００２６】図５は本発明の吸気冷却装置の他の例を説
明するプロセスフロー図であり、図４と同じ部分には同
一の符号が付されている。 図５の例が図４と異なる部
分は、冷凍装置１７の主経路に不凍液貯蔵手段を設け、
冷凍装置バイパス経路５１に清水貯蔵手段を設けた点に
あり、その他は同一である。なおこの例においても、図
１における水分除去循環経路３０を設けることができる
が、図５では省略されている。不凍液貯蔵手段は不凍液
タンク５４と、それから不凍液を汲み出すポンプ５５お
よび不凍液タンク５４をバイパスする開閉弁５６を有
し、清水貯蔵手段は清水タンク５７と、それから清水を
汲み出すポンプ５８および清水タンク５７をバイパスす
る開閉弁５９を有している。なお図示しないが、清水タ
ンク５７には清水を補給する清水補給経路が付加され
る。

【００２７】この例では吸気９の冷却工程において不凍
液の代わりに清水を蓄熱カプセル２１に散布する点が図
４の例と異なる。吸気９の冷却工程で清水を蓄熱カプセ
ル２１に散布するには、工程に先立って開閉弁２８、５
２を開、開閉弁５３、５６を閉の状態としてポンプ２７
を運転すると、液溜部２５に貯溜されている不凍液が不
凍液タンク５４に回収される。次に開閉弁２８、５３、
２９を開、開閉弁５２、５６、５９を閉の状態としてポ
ンプ５８を運転すると、清水タンク５７の清水が冷凍装
置バイパス経路５１を経由してノズル２４から散布され
る。そして液溜部２５に溜まった清水はポンプ２７で再
び清水タンク５７に回収され循環する。

【００２８】吸気９の冷却工程を終了させ蓄熱カプセル
２１の冷却工程に切り換えるには、先ず開閉弁２８、５
３を開、開閉弁５２、５９を閉の状態としてポンプ２７
を運転し、液溜部２５に貯溜されている清水を清水タン
ク５７に回収する。次に開閉弁２８、５２、２９を開、
開閉弁５３、５６を閉の状態としてポンプ５５を運転す
ると、不凍液タンク５４の不凍液が冷凍装置１７の主経
路を経てノズル２４から散布される。次に冷凍装置１７
を運転することにより冷却された不凍液が循環して蓄熱
カプセル２１を冷却する。

【００２９】このように吸気９の冷却工程において清水
をノズル２４から散布すると、図４の例と同様に蓄熱カ
プセル２１表面が常に清水で濡れた状態になり、熱伝達
率が向上し、さらに棚板２３から空間部２２ａに液滴２
２ｂとして落下する清水と吸気９の接触による見かけ上
の伝熱面積が増加する。そして万一吸気９と共に清水が
空気圧縮機１内に飛散したとしても不凍液を使用する場
合よりも安全性が高い。なお不凍液と清水の切換操作に
より、不凍液中に清水が多少混入する場合もあるが、そ
のような場合には前述した水分除去循環経路３０を設け
ることにより解決される。

【００３０】図６は本発明の吸気冷却装置のさらに他の
例を説明するプロセスフロー図である。図１、図４、図
５等と同じ部分には同一の符号が付されている。図６の
例がこれまで説明した例と異なる部分は、吸気経路２の
吸入口２ａに空気を強制的に吸入する吸入ファン６０が
設けられている点にあり、その他は同一である。このよ
うな吸入ファン６０を設けることにより吸気９が加圧さ
れ、冷却工程における氷蓄熱槽２２での圧力損失を補完
することができる。吸入ファン６０は図示しない電動機
で駆動するか、または空気圧縮機１に連結して駆動する
ことができる。このように吸入ファン６０を設けるとそ
の分の駆動動力は必要になるが、結果としてガスタービ
ン装置の出力増加になる場合には問題とはならない。な
おこのような吸入ファン６０は図１、図４、図５、さら
には後述する他の実施形態においても適用できるので、
図６には本発明のその主要部のみ示し、種々の変形例は
省略してある。

【００３１】図７は本発明の吸気冷却装置のさらに他の
例を説明するプロセスフロー図であり、図１、図４、図
５等と同じ部分には同一の符号が付されている。この例
は空気圧縮機１に吸入される吸気９の温度を制御する温
度制御装置６１が設けられた点が他の例と異なり、その
他の要素は共通に適用されるものである。温度制御装置
６１は、ガスタービン装置の空気圧縮機１に流入する吸
気９の温度を検出する温度検出器６２と、その検出信号
と温度設定値を比較して制御信号を出力する制御器６３
を有している。制御器６３の制御信号は吸気経路２にお
ける直接吸気路５と冷却経路６の合流部分（下流側）に
設けた流路変更手段１０を制御する。この流路変更手段
１０は直接吸気路５と冷却経路６の流量割合を変えるダ
ンパーとその駆動軸を回転する油圧式、または空気圧式
或いは電動式等の駆動部を有しており、ダンパーの角度
を直接吸気路５側に傾けると、直接吸気路５の流量が冷
却経路６より少なくなり、反対側に傾けるとその逆にな
る。なお流路変更手段１０は直接吸気路５と冷却経路６
の分岐部分（上流側）に設けてもよい。

【００３２】温度制御装置６１の作用を説明すると、例
えば温度検出器６２による温度検出値が設定値より高く
なったときは、制御器６３がダンパーの角度を直接吸気
路５側に傾けるような制御信号を流路変更手段１０の駆
動部に出力する。また温度検出器６２による温度検出値
が設定値より低くなったときは、制御器６３がダンパー
の角度を冷却経路６側に傾けるような制御信号を流路変
更手段１０の駆動部に出力する。このような温度制御を
行うことにより、外気温度の変化に応じて吸気９の冷却
量を最適に行うことができ、それだけ蓄熱カプセル２１
の熱容量を有効に利用することができる。また常時吸気
の一部のみ冷却すればよい場合でも、その全量の冷却を
行う容量の氷蓄熱槽２２を設ける不利を避けることがで
きる。一方、この例では空気圧縮機１に流入する吸気の
温度を検出する温度検出器６２以外に、直接吸気路５の
吸気温度を検出する温度検出器６４および冷却経路６の
吸気温度を検出する温度検出器６５が付加され、それら
の検出信号も制御器６３に入力されている。そして温度
検出器６４、６５が直接吸気路５または冷却経路６の吸
気温度の一時的な急変を検出した場合、空気圧縮機１へ
の吸気の温度６２が急変しないように、その検出値に応
じて制御器６３が流路変更手段１０のダンパーの角度を
一時的に修正する信号を出力する。

【００３３】図８は本発明の吸気冷却装置のさらに他の
例を説明するプロセスフロー図であり、図１と同じ部分
には同一の符号が付されている。この例は吸気経路２に
氷蓄熱槽を直列且つ一体的に連結したものである。すな
わち吸気経路２が略Ｓ字型とされ、その断面の拡大され
た垂直部分が氷蓄熱槽２２とされる。このように構成す
ることにより装置全体をコンパクトに構成できると共
に、設置コストを低くできる。この例では吸気９の冷却
工程において、吸入口２ａから吸い込まれる吸気９は氷
蓄熱槽２２の空間部２２ａより上昇する間に蓄熱カプセ
ル２１と熱交換して冷却され、上部から流出して空気圧
縮機１に吸入される。なお、図８には蓄熱カプセル２１
の冷却のための不凍液循環経路２６等は省略して示され
ているが、蓄熱カプセル２１の冷却工程は図１の場合と
同様に行われる。

【００３４】図９は図８の変形例を説明するプロセスフ
ロー図であり、図８と同じ部分には同一の符号が付され
ている。この例は氷蓄熱槽２２が横型とされる以外は図
８の例と同様に構成される。このように横型とすると装
置の高さを低くできる利点がある。

【００３５】図１０は本発明の吸気冷却装置のさらに他
の例を説明するプロセスフロー図であり、図１と同じ部
分には同一の符号が付されている。この例は横方向に延
長する吸気経路２の中間部分に氷蓄熱槽２２がフランジ
結合等により一体的に連結されると共に、氷蓄熱槽２２
に充填される蓄熱カプセル２１が気体搬送可能な粒体と
される。そして蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７に循環
するためにブロワ等の気体搬送手段６６が設けられる。
気体搬送可能な蓄熱カプセル２１としては、例えば２５
ｍｍ程度の微小な粒径のプラスチック製球体または金属
製球体内に蓄熱体を密封したマイクロカプセルが使用さ
れる。蓄熱カプセル２１を充填する氷蓄熱槽２２の吸気
入口側および出口側には、蓄熱カプセル２１が通過でき
ない口径の多数の微小孔を有する金属製等の仕切板もし
くは網体が着脱可能に取り付けられる。冷凍装置１７と
しては、蓄熱カプセル２１の滞留や閉鎖を生じないよう
な流路を形成した熱交換部を有し、その熱交換部に蓄熱
カプセル２１を通過させる間に冷却媒体と間接冷却方式
で熱交換するようにしたものを使用する。

【００３６】冷凍装置１７の冷却温度、具体的にはその
伝熱温度、を充分に低く（例えば０℃より低温）する
と、蓄熱カプセル２１への熱移動が大きくなり、短時間
に蓄熱カプセル２１を低温にすることができる。また潜
熱利用の場合は固化が短時間で行われて蓄熱操作上都合
がよい。しかし、蓄熱カプセル２１を気体で搬送する場
合には、その気体中には吸気９などからの水分が分圧と
して含まれてくるので、搬送される蓄熱カプセル２１と
共に気体（空気）とその含まれる水分が気体搬送手段６
６によって冷凍装置１７へ送られてそこで冷却される。
したがって、そこでの冷却温度を例えば０℃より低温と
すると、蓄熱カプセル２１を搬送する気体で中の水分が
氷結または凍結し、蓄熱カプセル２１を互いに凝集させ
てクラスターを構成し、その凝集体の質量が大きくなる
ことがある。このような現象が起こると、それを搬送す
るために多大の動力を必要とし、場合によっては水また
はクラスターが冷凍装置１７の伝熱表面に固着して伝熱
効率を低下させたりする。さらに凝集が大きくなると搬
送の際の流動抵抗を増加させ、遂には搬送路を閉塞させ
たりする。

【００３７】そこで、蓄熱カプセル２１は、好ましくは
内部に０℃〜２０℃の範囲で固−液変化が行われる蓄熱
体を封入したものを使用し、冷凍装置１７もその温度範
囲で且つ蓄熱体の少なくとも一部を氷結もしくは凍結で
きるように操作する。０℃〜２０℃の範囲で固−液変化
が行われる蓄熱体としては、水または水とNa₂ SO₄ ,NaC
l,kcl 等を混合した溶液などを使用することができる。

【００３８】図１０の吸気冷却装置は、吸気９の冷却工
程と蓄熱カプセル２１の冷却工程を並行して行うことが
できる。先ず冷凍装置１７と気体搬送手段６６を運転
し、蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７に循環して所定時
間冷却を続け、蓄熱カプセル２１が十分に冷却された時
点で空気圧縮機１の吸入を開始する。すると吸気９は蓄
熱カプセル２１と直接接触して熱交換され、冷却した吸
気９は空気圧縮機１に吸入される。一方、その間も冷凍
装置１７と気体搬送手段６６は運転を継続し、氷蓄熱槽
２２内の蓄熱カプセル２１を少しずつ冷凍装置１７に循
環して冷却する。図１０のように構成すると、蓄熱カプ
セル２１の体積当たりの表面積が著しく増大するので熱
交換効率が向上する。さらに装置が簡単になり運転コス
トも下げることができる。

【００３９】図１１は図１０の変形例で、マイクロカプ
セルとした蓄熱カプセル２１を使用し、それを循環冷却
しながら吸気９の冷却を並行して行うが、循環方式のみ
図１０の例と異なる。すなわちこの例では蓄熱カプセル
２１として機械的な搬送装置で搬送可能な粒体とされ、
吸気９の冷却工程において機械的搬送装置６７で少しず
つ冷凍装置１７に循環され冷却される。なお機械的搬送
装置６７は氷蓄熱槽２２の底部に設けたダンパー等の流
量調整手段６８と冷凍装置１７の入口側の間、冷凍装置
１７の出口側と氷蓄熱槽２２の上部に設けた投入口６９
の間にそれぞれ設けたベルトコンベア等により構成され
る。なおこの例においても蓄熱カプセル２１を充填する
氷蓄熱槽２２の吸気入口側および出口側には蓄熱カプセ
ル２１が通過できない口径の多数の孔を有する金属製等
の仕切板もしくは網体が着脱可能に取り付けられる。蓄
熱カプセル２１の氷蓄熱槽２２への投入口および出口に
は図示されていない蓋が設けられて通常は閉じられてお
り、蓄熱カプセル２１の流入、流出に応じて適宜開閉さ
れる。

【００４０】図１２は図１０の他の変形例で、マイクロ
カプセルとした蓄熱カプセル２１を使用し、それを循環
冷却しながら吸気９の冷却を並行して行う方式は同じで
あるが、氷蓄熱槽２２内に充填される蓄熱カプセル２１
の量を少なくして、吸気９の流れにより氷蓄熱槽内で蓄
熱カプセル２１を浮遊させながら吸気９の冷却工程を行
うものである。すなわち氷蓄熱槽２２は縦型とされ、そ
の下方から吸気９が導入されて上昇する際の流れにより
蓄熱カプセル２１が吹き上げられて浮遊し流動層を形成
する。従って蓄熱カプセル２１は吸気９の流れによって
浮遊する大きさとする必要がある。この方法は吸気９と
蓄熱カプセル２１の接触効率がよいので、熱交換効率を
極めて高くすることができる。そしてこの例において
も、蓄熱カプセル２１を充填する氷蓄熱槽２２の吸気入
口側および出口側には蓄熱カプセル２１が通過できない
口径の多数の孔を有する金属製等の仕切板もしくは網体
が着脱可能に取り付けられる。

【００４１】図１３は図１０、図１１、図１２等の他の
変形例であって、使用する蓄熱カプセル２１の蓄熱体が
固−液変化するもの又は、固体とされ、その顕熱を利用
して吸気９を冷却する他はそれらの例と同様である。た
だしこの例では蓄熱カプセル２１の搬送をスクリュー式
等の機械的搬送装置７０で行うことを特徴としている。
すなわち氷蓄熱槽２２の下部からの蓄熱カプセル２１は
機械的搬送装置７０により冷凍装置１７に搬送され、そ
こで冷却されて氷蓄熱槽２２の上部に供給されて循環す
る。そしてこの搬送経路は外気と隔離された状態とされ
る。吸入口２ａから吸入された吸気９は、氷蓄熱槽２２
で蓄熱カプセル２１と熱交換して冷却され、空気圧縮機
１に供給される。その際、吸気９中に含まれている水分
は冷却により凝縮して氷蓄熱槽２２の下部に溜まるの
で、該部分にはドレン配管７１が接続される。なおこの
ようなドレン配管７１は図１０、図１１、図１２の氷蓄
熱槽２２の下部にも設けられる。

【００４２】蓄熱カプセル２１を気体搬送させたり浮遊
流動させたりする場合は、その直径をできるだけ小さく
することが好ましい。しかし直径が極めて小さくなると
その内部に蓄熱体を封入することが難しくなるという問
題がある。そこで上記のように蓄熱カプセル２１の蓄熱
体を固体とする、すなわち蓄熱体とその外周を同じ材料
で一体的に作るほうが製造上有利になる。その場合は蓄
熱体の顕熱を利用することになる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の吸気冷
却装置は、吸入口からガスタービン装置に至る吸気経路
に、多数の蓄熱カプセルを配置した氷蓄熱槽が連結さ
れ、吸気の少なくとも一部が該氷蓄熱槽を通過し蓄熱カ
プセルと直接接触して冷却するように構成したことを特
徴とするので、容積の大きな氷蓄熱槽１２内に多量の不
凍液等の冷却媒体を充満させる必要がない。そのため運
転コストを下げることができると共に、氷蓄熱槽の重量
が小さくなり基礎を含めた設備コストも低くなる。また
冷却媒体の蓄積量が少ないので、万一流出事故が起きて
も周囲に及ぼす影響が少ない。さらに図１４に示す従来
例のような冷却器７を設ける必要もないので、更にコス
ト低減を図れる。

【００４４】また請求項２に記載の吸気冷却装置は、氷
蓄熱槽の上部に不凍液を散布するノズルが配置され、氷
蓄熱槽の底部に蓄熱カプセルと接触しながら流下する不
凍液を集める液溜部が設けられ、さらに液溜部から冷凍
装置を経てノズルに不凍液を循環する不凍液循環経路が
設けられることを特徴とするので、装置が簡単になり操
作性もよい。さらに請求項３に記載の吸気冷却装置は、
循環する不凍液に含まれる水分を除去する水分除去装置
が氷蓄熱槽に接続されることを特徴とするので、吸気か
らの水分が不凍液に混入して希釈された場合でもそれを
除去して吸気の冷却効率低下を回避することができる。

【００４５】さらに請求項４に記載の吸気冷却装置は、
水分除去装置が、ガスタービンの排熱を利用して不凍液
を加熱し水分を蒸発除去する蒸発装置、または不凍液を
減圧して水分を蒸発除去する減圧装置、またはそれら蒸
発装置と減圧装置の両方を備えていることを特徴とする
ので、簡単な構成により連続的に且つ効率よく水分を除
去することができる。さらに請求項５に記載の吸気冷却
装置は、吸入口側に吸入ファンが設けられることを特徴
とするので、吸気の冷却工程において氷蓄熱槽で生じる
圧力損失を補完することができる。

【００４６】さらに請求項６に記載の吸気冷却装置は、
吸気経路の途中部分が仕切壁によって氷蓄熱槽をバイパ
スする直接吸気路と氷蓄熱槽の連結された冷却経路６に
分離され、その分岐部分または合流部分に吸気の流路変
更手段が設けられることを特徴とするので、既存のガス
タービン装置に本発明の吸気冷却装置を容易に取り付け
ることができる。またガスタービン装置を運転しながら
吸気冷却装置の保守点検等を容易に行うことができる。
さらに請求項７に記載の吸気冷却装置は、流路変更手段
が直接吸気路と冷却経路の流量比を変化できるように構
成され、ガスタービン装置に流入する吸気の温度が設定
された値になるように温度制御装置により該流路変更手
段が制御されることを特徴とするので、外気温度の変化
に応じて吸気の冷却量を最適に行うことができ、それだ
け蓄熱カプセルの熱容量を有効に利用することができ
る。また常時吸気の一部のみを冷却すればよい場合で
も、その全量の冷却を行う容量の氷蓄熱槽を設ける不利
を避けることができる。

【００４７】さらに請求項８に記載の吸気冷却装置は、
請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の吸気冷却装
置において、液溜部２５から冷凍装置１７への不凍液循
環経路２６に開閉弁２８、ポンプ２７、開閉弁５２、不
凍液タンク５４が順に設けられると共に、該不凍液タン
ク５４をバイパスする開閉弁５６が設けられ、冷凍装置
１７からノズル２４への不凍液循環経路２６に開閉弁２
９が設けられ、不凍液タンク５４から冷凍装置１７への
不凍液供給用のポンプ５５が設けられ、さらに前記ポン
プ２７の出口側と冷凍装置１７の出口側をバイパスする
冷凍装置バイパス経路５１が設けられ、該冷凍装置バイ
パス経路５１にはポンプ２７の出口側から順に開閉弁５
３、清水タンク５７が設けられると共に、該清水タンク
５７をバイパスする開閉弁５９が設けられ、 清水タン
ク５７からバイパス経路５１を経由して清水を供給する
ポンプ５８が設けられたことを特徴とする。そのため蓄
熱カプセルと吸気の熱伝達が向上すると共に、蓄熱カプ
セルの冷却を容易に且つ、確実に行うことができる。さ
らに請求項９に記載の吸気冷却装置は、吸気経路に氷蓄
熱槽が直列且つ一体的に連結されることを特徴とするの
で、装置全体をコンパクトに構成できると共に、設置コ
ストを低くできる。

【００４８】さらに請求項１０に記載の吸気冷却装置
は、吸気経路に氷蓄熱槽が直列且つ一体的に連結され、
蓄熱カプセルが気体搬送可能な粒体とされ、さらに該蓄
熱カプセルを冷凍装置に循環する気体搬送手段が設けら
れることを特徴とするので、蓄熱カプセルの体積当たり
の表面積が著しく増大して熱交換効率が向上する。さら
に装置が簡単になり、運転コストも下げることができ
る。さらに請求項１１に記載の吸気冷却装置は、吸気経
路に氷蓄熱槽が直列且つ一体的に連結され、蓄熱カプセ
ルがコンベア等の機械的な搬送装置で搬送可能な粒体と
され、該蓄熱カプセルを冷凍装置に循環する機械的搬送
装置が設けられることを特徴とするので、装置が簡単に
なりその設置コストも低くできる。

【００４９】さらに請求項１２に記載の吸気冷却方法
は、ガスタービンへ吸入される吸気の少なくとも一部を
多数の蓄熱カプセルを配置した氷蓄熱槽に通過させ、該
吸気を冷凍装置からの不凍液で予め冷却された蓄熱カプ
セルと直接接触させて冷却するようにしたことを特徴と
するので、容積の大きな氷蓄熱槽１２内に多量の不凍液
等の冷却媒体を充満させる必要がなく、そのため運転コ
ストを下げることがきると共に、氷蓄熱槽の重量が小さ
くなり基礎を含めた設備コストも低くなる。また冷却媒
体の蓄積量が少ないので、万一流出事故を起こしても周
囲に及ぼす影響が少なく、さらに図１４に示す従来例の
ような冷却器７を設ける必要もない。

【００５０】さらに請求項１３に記載の吸気冷却方法
は、吸気の冷却工程と蓄熱カプセルの冷却工程を切り換
え、蓄熱カプセルの冷却工程の際には深夜電力で運転さ
れる冷凍装置で冷却する不凍液で蓄熱カプセルを冷却す
るようにしたことを特徴とするので、運転コストを大幅
に低くできる。さらに請求項１４に記載の吸気冷却方法
は、吸気の冷却工程の際に不凍液または清水を蓄熱カプ
セルに散水することを特徴とするので、蓄熱カプセルと
吸気の熱伝達率が向上すると共に、見かけ上の伝熱面積
も増加する。

【００５１】請求項１５に記載の吸気冷却方法は、請求
項８に記載の装置を使用する請求項１４に記載の吸気冷
却方法であって、吸気９の冷却工程では清水を蓄熱カプ
セル２１に散布し、蓄熱カプセル２１の冷却工程では不
凍液を蓄熱カプセル２１に散布するようにし、前記蓄熱
カプセル２１の冷却工程から吸気９の冷却工程に切り換
える際には、開閉弁２８、開閉弁５２を開、開閉弁５
３、開閉弁５６を閉の状態でポンプ２７を運転して液溜
部２５に貯溜されている不凍液を不凍液タンク５４に回
収し、次いで開閉弁２８、開閉弁５３、開閉弁２９を
開、開閉弁５２、開閉弁５９を閉の状態でポンプ５８を
運転して清水タンク５７の清水を冷凍装置バイパス経路
５１を経由してノズル２４から散布し、液溜部２５に貯
溜される清水をポンプ２７で清水タンク５７に回収する
ことにより清水を循環させ、前記吸気９の冷却工程から
蓄熱カプセル２１の冷却工程に切り換える際には、開閉
弁２８、開閉弁５３を開、開閉弁５２、開閉弁５９を閉
の状態でポンプ２７を運転して液溜部２５に貯溜されて
いる清水を清水タンク５７に回収し、次いで開閉弁２
８、開閉弁５２、開閉弁２９を開、開閉弁５３、開閉弁
５６を閉の状態でポンプ５５を運転して不凍液タンク５
４の不凍液を冷凍装置１７の主経路を経由してノズル２
４から散布し、液溜部２５に貯溜される不凍液をポンプ
２７で不凍液タンク５４に回収することにより不凍液を
循環させるようにしたことを特徴とする。そのため蓄熱
カプセルと吸気の熱伝達が向上すると共に、蓄熱カプセ
ルの冷却の容易、確実に行うことができる。

【００５２】さらに請求項１６に記載の吸気冷却方法
は、蓄熱カプセルが気体搬送可能な粒体とされ、該蓄熱
カプセルを冷凍装置で冷却しながら氷蓄熱槽を循環して
吸気を冷却することを特徴とするので、蓄熱カプセルの
体積当たりの表面積が著しく増大して熱交換効率が向上
する。また装置が簡単になり運転コストも低くできる。
さらに請求項１７に記載の吸気冷却方法は、吸気の冷却
工程において氷蓄熱槽内の蓄熱カプセルを吸気で浮遊さ
せ流動層とすることを特徴とするので、より一層熱交換
効率が向上する。さらに、請求項１８に記載の吸気冷却
方法は、請求項１６または請求項１７に記載の吸気冷却
方法において、蓄熱カプセル２１の内部に０℃〜２０℃
の範囲で固−液変化する蓄熱体が封入されていることを
特徴とする。そのため蓄熱カプセル２１を搬送する気体
中に水分が含まれていても、蓄熱カプセル２１の冷却の
際における水分凝縮の問題を回避することができる。

【００５３】さらに、請求項１９に記載の吸気冷却方法
は、上記請求項１８に記載の吸気冷却方法において、蓄
熱カプセル２１を冷凍装置１７により０℃以上で且つ蓄
熱体が凍結する温度に冷却することを特徴とする。その
ため蓄熱カプセル２１の冷却に際して気体中の水分が凝
縮することを有効に防止できる。さらに、請求項２０に
記載の吸気冷却方法は、請求項１９に記載の吸気冷却方
法において、蓄熱カプセル２１は氷蓄熱槽２２と冷凍装
置１７間を機械的搬送装置７０で循環させることを特徴
とする。そのため冷凍装置１７に送り込まれる水分が著
しく低くなり、より効果的に水分凝縮の問題を解決する
ことができる。さらに、請求項２１に記載の吸気冷却方
法は、請求項１６ないし請求項２０のいずれかに記載の
吸気冷却方法において、蓄熱カプセル２１の蓄熱体が固
体とされ、その顕熱を利用して吸気９を冷却することを
特徴とする。そのため蓄熱カプセル２１の直径を極めて
小さくすることができ、高い熱伝達効率を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気冷却装置の１例を説明するプロセ
スフロー図。

【図２】図１の水分除去装置３１の１例を説明するプロ
セスフロー図。

【図３】図１の水分除去装置３１の他の例を説明するプ
ロセスフロー図。

【図４】本発明の吸気冷却装置の他の例を説明するプロ
セスフロー図。

【図５】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明す
るプロセスフロー図。

【図６】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明す
るプロセスフロー図。

【図７】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明す
るプロセスフロー図。

【図８】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明す
るプロセスフロー図。

【図９】図８の変形例を説明するプロセスフロー図。

【図１０】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明
するプロセスフロー図。

【図１１】図１０の変形例を説明するプロセスフロー
図。

【図１２】本発明の吸気冷却装置のさらに他の例を説明
するプロセスフロー図。

【図１３】図１２の吸気冷却装置のさらに他の例を説明
するプロセスフロー図。

【図１４】従来の吸気冷却装置の例を説明するプロセス
フロー図。

【符号の説明】

１ 空気圧縮機 ２ 吸気経路 ２ａ 吸込口 ３ 吸気フィルタ室 ４ 吸気フィルタ ５ 直接吸気路 ６ 冷却経路 ７ 冷却器 ８ 仕切壁 ９ 吸気 １０ 流路変更手段 １１ 冷却器循環経路 １２ 氷蓄熱槽 １３ ポンプ １４ 開閉弁 １５ 開閉弁 １６ 冷凍装置循環経路 １７ 冷凍装置 １８ ポンプ １９ 開閉弁 ２０ 開閉弁 ２１ 蓄熱カプセル ２２ 氷蓄熱槽 ２２ａ 空間部 ２２ｂ 液滴 ２３ 棚板 ２３ａ 隔壁 ２４ ノズル ２５ 液溜部 ２６ 不凍液循環経路 ２７ ポンプ ２８ 開閉弁 ２９ 開閉弁 ３０ 水分除去循環経路 ３１ 水分除去装置 ３２ ポンプ ３３ ポンプ ３４ 開閉弁 ３５ 開閉弁 ３６ 蒸発装置 ３７ 加熱部 ３８ 配管 ３９ 凝縮装置 ４０ 配管 ４１ 冷却部 ４２ 配管 ４３ 減圧装置 ４４ エゼクタ ４５ 配管 ４６ 配管 ４７ 凝縮装置 ４８ 配管 ４９ 冷却部 ５０ 配管 ５１ 冷凍装置バイパス経路 ５２ 開閉弁 ５３ 開閉弁 ５４ 不凍液タンク ５５ ポンプ ５６ 開閉弁 ５７ 清水タンク ５８ ポンプ ５９ 開閉弁 ６０ 吸入ファン ６１ 温度制御装置 ６２ 温度検出器 ６３ 制御器 ６４ 温度検出器 ６５ 温度検出器 ６６ 気体搬送手段 ６７ 機械的搬送装置 ６８ 流量調整手段 ６９ 投入口 ７０ 機械的搬送装置 ７１ ドレン配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋口 功 東京都港区西新橋三丁目７番１号 東芝プ ラント建設株式会社内 (72)発明者 梅津 仁 東京都港区西新橋三丁目７番１号 東芝プ ラント建設株式会社内 (72)発明者 柳谷 力也 東京都港区西新橋三丁目７番１号 東芝プ ラント建設株式会社内

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口２ａからガスタービン装置に至る
   吸気経路２に、外周が固体の多数の蓄熱カプセル２１を
   通気の隙間を設けて配置した氷蓄熱槽２２が連結され、 吸気９の少なくとも一部が該氷蓄熱槽２２を通過して、
   蓄熱カプセル２１の外周と直接接触して冷却するように
   なされていることを特徴とするガスタービン装置の吸気
   冷却装置。
2. 【請求項２】 氷蓄熱槽２２の上部に不凍液を散布する
   ノズル２４が配置され、 蓄熱カプセル２１の外周に接触しながら流下する不凍液
   を集める液溜部２５が氷蓄熱槽２２の底部に設けられ、 さらに液溜部２５から冷凍装置１７を経てノズル２４に
   不凍液を循環する不凍液循環経路２６が設けられる請求
   項１に記載のガスタービン装置の吸気冷却装置。
3. 【請求項３】 不凍液に含まれる水分を除去する水分除
   去装置３１が氷蓄熱槽２２に接続される請求項２に記載
   のガスタービン装置の吸気冷却装置。
4. 【請求項４】 水分除去装置３１が、ガスタービンの排
   熱を利用して不凍液を加熱し水分を蒸発除去する蒸発装
   置３６または、不凍液を減圧して水分を蒸発除去する減
   圧装置４３或いは、それら蒸発装置３６と減圧装置４３
   の両方を備えている請求項３に記載のガスタービン装置
   の吸気冷却装置。
5. 【請求項５】 吸入口２ａ側に吸入ファン６０が設けら
   れる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガスタ
   ービン装置の吸気冷却装置。
6. 【請求項６】 吸気経路２の途中部分が仕切壁８によっ
   て氷蓄熱槽２２をバイパスする直接吸気路５と氷蓄熱槽
   ２２を連結した冷却経路６に分離され、その分岐部分ま
   たは合流部分に吸気９の流路変更手段１０が設けられる
   請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のガスタービ
   ン装置の吸気冷却装置。
7. 【請求項７】 流路変更手段１０が直接吸気路５と冷却
   経路６の吸気９の流量比を変化できるように構成され、
   ガスタービン装置に流入する吸気９の温度が設定された
   値になるように温度制御装置６１により該流路変更手段
   １０が制御される請求項６に記載のガスタービン装置の
   吸気冷却装置。
8. 【請求項８】 液溜部２５から冷凍装置１７への不凍液
   循環経路２６に開閉弁２８、ポンプ２７、開閉弁５２、
   不凍液タンク５４が順に設けられると共に、該不凍液タ
   ンク５４をバイパスする開閉弁５６が設けられ、冷凍装
   置１７からノズル２４への不凍液循環経路２６に開閉弁
   ２９が設けられ、不凍液タンク５４から冷凍装置１７へ
   の不凍液供給用のポンプ５５が設けられ、さらに前記ポ
   ンプ２７の出口側と冷凍装置１７の出口側をバイパスす
   る冷凍装置バイパス経路５１が設けられ、該冷凍装置バ
   イパス経路５１にはポンプ２７の出口側から順に開閉弁
   ５３、清水タンク５７が設けられると共に、該清水タン
   ク５７をバイパスする開閉弁５９が設けられ、 清水タンク５７からバイパス経路５１を経由して清水を
   供給するポンプ５８が設けられた請求項２ないし請求項
   ７のいずれかに記載のガスタービン装置の吸気冷却装
   置。
9. 【請求項９】 吸気経路２に氷蓄熱槽２２が直列且つ一
   体的に連結される請求項１ないし請求項５のいずれかに
   記載のガスタービン装置の吸気冷却装置。
10. 【請求項１０】 吸気経路２に氷蓄熱槽２２が直列且つ
    一体的に連結され、蓄熱カプセル２１が気体で搬送可能
    な独立した粒体とされ、該蓄熱カプセル２１を冷凍装置
    １７に循環する気体搬送手段６６が設けられる請求項１
    に記載のガスタービン装置の吸気冷却装置。
11. 【請求項１１】 吸気経路２に氷蓄熱槽２２が直列且つ
    一体的に連結され、蓄熱カプセル２１がコンベア等の機
    械的な搬送装置で搬送可能な粒体とされ、該蓄熱カプセ
    ル２１を冷凍装置１７に循環する機械的搬送装置６７が
    設けられる請求項１に記載のガスタービン装置の吸気冷
    却装置。
12. 【請求項１２】 ガスタービン装置へ吸入される吸気９
    の少なくとも一部を、外周が固体の多数の蓄熱カプセル
    ２１を通気可能に配置した氷蓄熱槽２２に通過させ、該
    吸気９を冷凍装置１７からの不凍液で予め冷却された蓄
    熱カプセル２１の外周に直接接触させて冷却するように
    したことを特徴とするガスタービン装置の吸気冷却方
    法。
13. 【請求項１３】 吸気９の冷却工程と蓄熱カプセル２１
    の冷却工程を切り換え、蓄熱カプセル２１の冷却工程の
    際には深夜電力で運転される冷凍装置１７で冷却された
    不凍液により蓄熱カプセルを冷却するようにした請求項
    １２に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
14. 【請求項１４】 吸気９の冷却工程の際に不凍液または
    清水を蓄熱カプセル２１に散布する請求項１２または請
    求項１３に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
15. 【請求項１５】 請求項８に記載の装置を使用する請求
    項１４に記載の方法であって、吸気９の冷却工程では清
    水を蓄熱カプセル２１に散布し、蓄熱カプセル２１の冷
    却工程では不凍液を蓄熱カプセル２１に散布するように
    し、 前記蓄熱カプセル２１の冷却工程から吸気９の冷却工程
    に切り換える際には、開閉弁２８、開閉弁５２を開、開
    閉弁５３、開閉弁５６を閉の状態でポンプ２７を運転し
    て液溜部２５に貯溜されている不凍液を不凍液タンク５
    ４に回収し、次いで開閉弁２８、開閉弁５３、開閉弁２
    ９を開、開閉弁５２、開閉弁５９を閉の状態でポンプ５
    ８を運転して清水タンク５７の清水を冷凍装置バイパス
    経路５１を経由してノズル２４から散布し、液溜部２５
    に貯溜される清水をポンプ２７で清水タンク５７に回収
    することにより清水を循環させ、 前記吸気９の冷却工程から蓄熱カプセル２１の冷却工程
    に切り換える際には、開閉弁２８、開閉弁５３を開、開
    閉弁５２、開閉弁５９を閉の状態でポンプ２７を運転し
    て液溜部２５に貯溜されている清水を清水タンク５７に
    回収し、次いで開閉弁２８、開閉弁５２、開閉弁２９を
    開、開閉弁５３、開閉弁５６を閉の状態でポンプ５５を
    運転して不凍液タンク５４の不凍液を冷凍装置１７の主
    経路を経由してノズル２４から散布し、液溜部２５に貯
    溜される不凍液をポンプ２７で不凍液タンク５４に回収
    することにより不凍液を循環させるようにしたガスター
    ビン装置の吸気冷却方法。
16. 【請求項１６】 蓄熱カプセル２１が気体搬送可能な粒
    体とされ、該蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７で冷却し
    ながら氷蓄熱槽２２に循環して吸気９を冷却する請求項
    １２に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
17. 【請求項１７】 吸気９の冷却工程において氷蓄熱槽２
    ２内の蓄熱カプセル２１を吸気９で浮遊させる請求項１
    ６に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
18. 【請求項１８】 蓄熱カプセル２１の内部に０℃〜２０
    ℃の範囲で固−液変化する蓄熱体が封入されている請求
    項１６または請求項１７に記載のガスタービン装置の吸
    気冷却方法。
19. 【請求項１９】 蓄熱カプセル２１を冷凍装置１７によ
    り０℃以上で且つ蓄熱体が凍結する温度に冷却する請求
    項１８に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
20. 【請求項２０】 蓄熱カプセル２１は氷蓄熱槽２２と冷
    凍装置１７間を機械的搬送装置７０で循環させる請求項
    １９に記載のガスタービン装置の吸気冷却方法。
21. 【請求項２１】 蓄熱カプセル２１の蓄熱体が固体とさ
    れ、その顕熱を利用して吸気９を冷却する請求項１６な
    いし請求項２０のいずれかに記載のガスタービン装置の
    吸気冷却方法。