JP2004538409A - 高圧水ポンプ - Google Patents
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Abstract
ガスタービンの吸気流内に噴霧する高圧水を供給する高圧水ポンプが開示されており、この高圧水ポンプは、油圧シリンダから延出するピストンロッドに固定されるとともに、油圧シリンダ内で両側に第１及び第２油圧室を画成するピストンを含む少なくとも一つの油圧シリンダと、油圧オイルポンプと、油圧室に高圧でオイルを選択的に交互に供給し、逆の室からはオイルを除去してピストンロッドを往復運動させるソレノイドバルブと、ハウジングを含むとともにハウジング内でピストンロッドに固定されて該ピストンロッドとともに移動し、ピストンロッドの反対側のシリンダ内に少なくとも１つの流体室を画成するピストンを含む少なくとも１つの水シリンダと、流体室と流体が連通しており、水シリンダ内のピストンが油圧シリンダによって、流体室の体積を増大する方向に移動して流体室から高圧で水を付勢するときに水源から前記室に水を流入させ、水シリンダ内のピストンが油圧シリンダによって流体室の体積を減少させる方向に移動されるときに、室への水の供給を遮断する逆止弁手段とを有する。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に加圧水を製出する装置および方法に関し、特に高圧水を気化冷却装置、特にガスタービン発電器の吸気を冷却する所謂噴霧ノズル（fogging nozzle）に供給する高圧水ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気化冷却用の現行の霧状化装置（fogging systems）は、吸気を冷却するためにガスタービンの吸気流中の既知形状の噴霧ノズルによって噴霧される高圧水（1.03×10７〜2.07×10７Pa（1500〜3000psi））を生成するのにクランクシャフト型の往復運動ピストン或いはギヤ型の水ポンプを用いている。高圧水は、液滴がタービンの吸気口に進入する前に完全に気化することを保証するために必要な小さい液滴サイズになることを要求される。
【０００３】
ガスタービン霧状化装置において、下流およびタービンの部品が無機物で汚染されるのを防止するため脱イオン水を用いることは一般的であり、従って、ポンプを含む全ての塗装された部品は、ステンレス鋼や新種の封止材料（exotic seal material）でなければならない。この種の機器は、毎週の保守を必要とする。さらに、信頼性の高い高圧脱イオン水ポンプを製造しているのは限られた数の供給者だけである。供給が限られていることおよびこれらのポンプを製造するのに必要な材料の性質のため、それらは非常に高価である。
【０００４】
さらに、従来のポンプ装置では、体積の調達を行うために水の向きを変えてポンプに戻すのに逃圧弁が用いられている。これによって水が加熱されてその気化効率が低下し、ポンプの摩耗が増大する。
【０００５】
大規模な装置では、水の体積を変化させるために、いくつかのポンプが必要とされ、直接使用されない水は再循環されてポンプの圧力側からポンプの入口に戻る。ポンプを駆動するエネルギーの一部が必然的に水に付加されるので、所要体積の高圧水を供給するいくつかのポンプならびに制御機構を有することにより、さらに水温が増加する。こうして、水温は湿球温度より十分上昇し、水の冷却効率をさらに低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ガスタービン発電機の吸気の気化冷却に使用される噴霧ノズルに、一定の高圧水流を送る新規で独得の方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によると、油圧ポンプ装置は、可変ストロークのアキシアル・ピストン・ポンプ（または、他の可変容量ポンプ）を備えており、これは、１つ以上の水シリンダのピストンを順次駆動して水を加圧して、加圧された水を噴射ノズルすなわち噴霧ノズルに供給する１つ以上の油圧シリンダを駆動するために高圧オイル流を供給する。
【０００８】
水シリンダは、単動式であっても複動式であってもよく、0〜6.9×107Pa(0〜10,000psi)、好ましくは6.9×106〜3.4×107Pa（1000〜5000psi）の水圧を生成する。
【０００９】
本発明の利点は、容積が０から最大水流まで変化しても、装置はほぼ一定の水圧範囲を維持することである。さらに、油圧ポンプで消費される電力は、ポンプの出力に伴って直接変化する。
【００１０】
本発明の他の利点は、最大流量における油圧式水ポンプ装置の効率が従来の装置と同等かそれ以上であり、少量の流量では増大することである。
【００１１】
本発明のさらに他の利点は、段階化に多数の油圧装置や制御機器を要しないことである。１つの大規模な油圧装置は、必要とされるだけの数の段階に分割することができる。冗長度測定手段としてバックアップ装置使用することもできる。
【００１２】
本発明は、所望の数の段階を用いて、気流中に噴霧される水量を変化させる能力を有する。理論的には、使用される段階の数は無制限である。段階は、バルブを用いて生成され、加湿の粗調整を行う。油圧ポンプの出力された圧力は、移動する水量を変化させるためにあらかじめ設定した範囲にわたって変化する。これは、外気の湿球温度と乾球温度の差に基づくミリアンペア出力を介して、プログラマブル論理制御装置（PLC）によって制御することができる。
【００１３】
ガスタービンの動作を改善するのに使用される噴霧気化冷却装置において、空気中に噴霧される水量は、最大の効率を実現するために厳密に調整されねばならない。最初に、気温、湿度、気圧が測定される。次に、測定された温度と気圧における気体の飽和含水量が既知の手段により計算される。外気湿度と飽和湿度の相違は、気流中に気化される水の最大量である。結果として、最大の冷却を実現するために、したがってタービンの出力性能を最大限に増大させるために、水流は可能な限りこの値に近づけて設定される必要がある。或いは、タービンの中間冷却を行うために追加の水が気流に加えられることもある。いずれにしても、加えられるべき正確な水量を実験に基づいて決定し、厳密に制御しなくてはならない。
【００１４】
本発明の油圧装置は、本質的に可変容積式の装置である。このように、水流速は、作動させる噴霧ヘッドの数および水シリンダによって提供される吐き出し圧力を選択するだけで設定することができる。しかし、装置では、水圧を調整することで水流の微調整が可能であり、これは標準的な圧力制御技術（例えば、油圧オイルラインの比例制御装置（proportion control device）、ポンプ速度制御装置、或いは圧力除去制御装置、等）を用いて油圧を調整することにより容易に実現できる。さらに、油圧オイルポンプを使用することにより、信頼性や耐久性が著しく向上するばかりでなく、部品のコストも大幅に低下する。
【００１５】
ガスタービン発電器の吸気を冷却するのに使用される噴霧ノズル即ち噴射ノズルに高圧水を供給するための本発明による高圧水ポンプは、ピストンおよびこのピストンの片側に連結された第１端を有するコネクチングロッドを備えた第１油圧オイルシリンダを含む。コネクチングロッドは、シリンダの第１端から突出する第２端を含む。油圧シリンダは、またシリンダの第１端に隣接して配置され、ソレノイドバルブの第１ポートに流体が連通した第１ポートと、シリンダの第２端に隣接して配置され、ソレノイドバルブの第２ポートに流体が連通した第２ポートをも含む。ソレノイドバルブは、油圧オイルポンプの高圧ラインおよびこの油圧オイルポンプの戻りラインと流体が連通している。本発明のこの態様によるポンプは、また、コネクチングロッドの第２端が水シリンダの第１端の開口を通過してシリンダ内に進入しているそのコネクチングロッドの第２端に一側が取り付けられたピストンを有する第１水シリンダも含む。一実施形態において、水シリンダは第１のポートを有している。第１のポートは水シリンダの第１の端部に隣接して、低圧の水をシリンダに流入させる第１の逆止弁および第２のポートに連結されて水をピストンによって第２のポートから押し出して高圧水ラインに流入させる、反対に作用する第２の逆止弁と流体流通状態に配置される。他の実施形態においては、水シリンダは、適切に配置された逆止弁の制御下で両側から交互に水を送出することができる複動式シリンダであってもよい。
【００１６】
本発明の別の実施態様においては、上記高圧水ポンプは、協働する油圧シリンダおよび水シリンダ対をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による高圧ポンプ１０の第１実施形態を示しており、以下に述べる他の各実施形態の基礎となる。
【００１８】
高圧ポンプ１０は、油圧オイルリザーバ１４から油圧オイルを受け取り即ち引き込み、この油圧オイルを好ましくは二方向のソレノイドバルブである油圧制御バルブ１８の第１ポート１６に高圧で送出する従来の油圧オイルポンプ１２を含む。オイルは、バルブ１８およびその第２ポート即ちリターンポート２０を通ってリザーバ１４に戻る。
【００１９】
ポンプ１０は、内部にピストン２４が配置されている円筒状ハウジングからなる油圧シリンダ２２を含む。ピストンは、任意の従来の手法によって片側２５が、ハウジング２２の端部２９を通るコネクチングロッド即ちピストンロッド２８の端部２６に固定される。
【００２０】
油圧オイルポンプ１２は、供給ライン１３の全体に亘って3.4x106〜2.1x107Pa（500〜3000psi）の高圧のオイルを生成するために、適切な濾過および制御機構を含む従来の構造のものであってもよい。
【００２１】
シリンダハウジング２２は、ソレノイドバルブ１８の作動に応じて、ピストン２４の両側の室３４、３６から油圧オイルを受容しおよび/または排出するポート３０、３２を含む。
【００２２】
油圧オイルは、ソレノイドバルブ１８によって、ピストン２４の行程或いは位置に基づいて、ポート１６から油圧シリンダ２２のいずれかの側のポート３０、３２の一つに方向付けられる。即ち、図１に示すように、例えば、ピストン２４が行程の端に到達すると、ソレノイドバルブ１８がポート１６をポート３８に連結するように作動し、それにより高圧の油圧オイルが室３４に流入して、ピストン２４およびロッド２８を右へ動かすことが可能となる。高圧の油圧オイルが、室３４に流れると、室３６内の油圧オイルは、前進するピストンによって、ポート３０を介してシリンダの外部に吐出されバルブ１８のポート４０へ達し、ソレノイドバルブのポート２０を経て油圧オイルリザーバに戻る。ピストン２４が、右方向への行程の最後（点線で示す）に到達すると、バルブ１８が作動してポート１６をポート４０に、ポート２０をポート３８に接続するので、シリンダ２２との間のオイルの流れは逆転される。ピストン２４の位置を基準とする制御バルブ１８の動作は、例えば、電子タイマー装置、適切な電子センサ、或いはプログラマブル論理制御装置（PLC）など、当業者に明らかとなる任意の好都合な方法により行われる
油圧シリンダ２２から突出するピストンロッド２８の端部４２は、水シリンダ４６の一端４４に入る。水シリンダは、ピストンロッド２８の端部４２に第1側４８が連結されたピストン４７を内部に含んでいる。水シリンダ４６は、各シリンダのピストンが夫々のシリンダ内のほぼ同じ位置に配置された状態で、中心軸に沿って、油圧オイルシリンダ２２と一直線に配置されている。結果として、水シリンダ４６のピストン４７の一端から他端への行程は、油圧シリンダ２２のピストン２４の行程とほぼ同じである。このように、油圧オイルシリンダ２２のピストン２４が、図１に示すように油圧シリンダの第１端に位置しているときに、水シリンダ４６のピストン４７は、同様にそのシリンダの対応する第１端に位置している。
【００２３】
水シリンダ４６の反対端即ち第２端５０は、供給ライン５４を通過して低圧源から水を受容するための第１ポート５２が内部に形成されている。ピストン２４が図１に示すその点線位置から実線位置まで移動するのに伴ってピストン４７が端部５０から引き離されると、水がシリンダ４６の室５６に引き込まれる。あるいは、または追加的に、水は、水源によって生成される圧力によってポートに進入してもよい。
【００２４】
水シリンダ４６の端部５０は、第２ポートを有し、この第２ポートは、ピストン２４が図１の実線位置から点線位置に移動するときにピストン４７がこの第２ポートを通って室から排出ライン６０に水を押出す結果、シリンダ４６の室５６から高圧で水を吐出する。
【００２５】
水供給ライン５４および排出ライン６０は、夫々が、ピストン４７の移動によって生じる室内の水圧に応じて室５６への流量及び室５６からの流量を制御する従来の構造の一方向逆止弁６２、６４を夫々中に有する。一方向逆止弁は、室の圧力がライン５４の圧力およびバルブの設定作動圧力に満たないとき、第１ポート５２と関連する逆止弁６２が、シリンダ室５６に水が進入することのみを可能にするように配置され、他方、室５６の圧力がバルブの作動圧力より大きいときに、第２ポート５８と関連する逆止弁６４が、水をシリンダから吐出することのみを可能にするように配置されている。
【００２６】
もちろん、当業者は、シリンダに水を流入させ或いは流出させるために、シリンダ４６の端部５０に位置する単一のポートを使用してもよいことが理解できよう。このような構造においては、単一のポートは、水が水ラインから直接ポートに流入することのみを可能にする逆止弁を有する第１ラインに接続される。ポートは、また、高圧の水がポートから高圧ラインに流入することのみを可能にする逆止弁を有する高圧の第２ラインに接続される。
【００２７】
従って、水ポンプ１０は、次のように作動する。例示のために、ポンプ１０は、図１に示すように、シリンダのピストン２４、４７が夫々のシリンダ２２、４６の第１端に位置している最初の状態を説明する。この状態では、室３６は油圧流体で満たされ、水シリンダの室５６は水が満たされている。
【００２８】
上述したように、両シリンダは、ほぼ同じ長さであり、ほぼ同じ行程を有し、ピストンは、行程全体に渡ってほぼ同じ位置に配置されている。
【００２９】
この開始位置においては、ソレノイドバルブ１８は、そのポート１６および３８を連通させて、高圧の油圧オイルを油圧オイルポンプ１２から油圧シリンダ２２の室３４に供給するように操作される。油圧オイルが室３４に満たされると、ピストン２４はシリンダ２２の反対端即ち第２端部へ付勢され、それによって、油圧オイルは室３６からポート３０を経て第２端部から押出される。ソレノイドバルブ１８は、室３６から押し出された戻りオイルをポート４０からポート２０に導き、従って油圧オイルリザーバ１４に導く。
【００３０】
コネクチングロッド２８が２つのピストンを連結しているので、ピストン２４がこのように動くことにより、水シリンダ４６のピストン４７が端部４４から離れて同方向に移動する。その結果、水シリンダ４６のピストン４７と第２端部５０との間の、室５６内の水は、逆止弁６４を通過してポート５８から高圧で押出される。
【００３１】
高圧水は、次に、任意の意図した先に向けられてもよい。例えば、高圧水は、高圧水ライン６０を経て噴霧ノズル即ち噴射ノズルから排出してガスタービンへ冷却水および加湿水滴を供給するためにマニホールドに向けられてもよい。
【００３２】
一般に、噴射ノズルは、２５マイクロメートル（２５ミクロン）を超えないできるだけ小さな平均直径の飛沫に霧状化するために選択される。シリンダ２２および４６の直径は、ノズルにそれらの霧状特性を実現するために、それらの直径の比率は、シリンダ４６が水に所望の圧力の水を付与するように選択することができる。市販されているノズルを使用すると、これは、シリンダ４６が、1.03×107Pa〜2.76×107Pa(1500から4000psi)の圧力の水を生成しなくてはならないことを意味する。
【００３３】
油圧オイルシリンダ２２のピストン２４が、シリンダの反対端、即ち、図１に点線で示す行程の端に到達すると、ソレノイドバルブは、上述したようにＰＬＣにより作動されて、高圧の油圧オイルは、ポンプ１２からバルブポート４０を経て油圧シリンダ２２のポート３０および室３６内へと再方向付けされる。これは、ピストン２４をシリンダの第１端の、その実線位置に戻るよう付勢し、それにより、水シリンダ４６のピストン４７を水シリンダの第１端および図１に示す位置に戻るよう付勢する。このことが起こると、室３４内のオイルは、ポート３２、３８および２０を通ってリザーバ１４に戻るが、ライン５４からの水は、逆止弁６２を経てシリンダ４６の室５６に、前工程でのピストンの反対方向への移動によって押出された水の圧力より低い圧力で引き込まれ、同時に逆止弁６４が閉じ水シリンダ４６の室５６に圧力側の水が進入するのを阻止する。
【００３４】
図２に概略図示された本発明の第２実施形態において、１対の油圧式水ポンプ１０は、上述したように並んで配置されており、同様な部品については同様な番号が付されている。この実施形態において、一方のポンプ１０ａの油圧シリンダ２２ａおよび水シリンダ４６ａのピストン２４ａ、４７ａは、他方のポンプ１０ｂの油圧ポンプ２２ｂおよび水ポンプ４６ｂのピストン２４ｂ、４７ｂと逆方向に移動するように配置されている。このように、図２に示されるように、ポンプ１０ａのピストン２４ａ、４７ａが、図１に実線で示した位置に対応した夫々のシリンダの第１端に位置しているときに、ポンプ１０ｂのピストン２４ｂ、４７ｂは、夫々のシリンダの第２端即ち反対端に位置している。
【００３５】
基本的に、この装置は、ピストン４７ａ、４７ｂが、１８０°位相がずれて常に反対方向に移動して問題なく作動するが、図２に見られるように、これらのピストンは、１つ或いは両方のピストンからの水が常にマニホールド８２に供給されるように、位相が僅かに異なるように配置され（或いは、ライン中の油圧オイルをシリンダ２２および４６に供給するＰＬＣおよび適切な圧力制御装置を介して制御され）ることが好ましい。これにより、両方のピストンが正確に同時に方向を逆転するときに起こり得るマニホールド内の水圧の低下が防止される。
【００３６】
この実施形態において、単一の油圧オイルポンプ１２およびリザーバ１４が、油圧オイルをポンプ１０ａ、１０ｂに供給しおよびポンプ１０ａ、１０ｂから受け取るために使用される。高圧オイルは、ポンプ１２からポンプ１０ａ、１０ｂと関連する２つのソレノイドバルブ１８ａ、１８ｂにライン８１を通って送られる。オイルは、ライン８１を通ってソレノイド１８ａ、および１８ｂから戻される。ソレノイド１８ａ、１８ｂは、シリンダの位相が異なるようにシリンダを制御するために設置されている。即ちポンプ１０ａ或いは１０ｂのひとつがその関連する水シリンダ４６ａ或いは４６ｂを作動させて高圧の水をその関連する出口ライン６０ａ、６０ｂに供給するが、他のポンプは逆方向に(位相が僅かに異なって)作動して水を供給ライン５４から関連する水シリンダの室５６内に引き込む。図２に見られるように、水圧低下スイッチ即ちセンサ７９は、水供給ラインの圧力を監視するために供給ライン５４に設けられている。センサは、水がシリンダに引き込まれている間、吸水供給ライン（inlet water supply line） 内のキャビテーションを防止するのに十分なほど供給圧力が高いことを確認するために使用される。
【００３７】
水出口ライン（Water outlet line）６０ａ、６０ｂは、連結して単一の出口ライン即ち高圧水を気化冷却噴霧ノズルに供給するマニホールド８２を形成する。このラインは、過圧状態となることを防止するために、供給ライン内の圧力および水シリンダの出力を監視する高水圧スイッチ即ちセンサ８５を含む。好ましい実施形態においては、これは、リニア圧力センサ（linear pressure sensor）であってもよく、このセンサは、出力された水の圧力を監視してその情報をＰＬＣに供給し、次に、ＰＬＣが、ライン８５中の圧力が所望の一定のレベルに保つような方法で油圧シリンダへのオイルの供給を制御する。これによって、全部のポンプから吐出される一定の安定した高圧水流が生成される。
【００３８】
本発明の第３の実施形態においては、図３に示すように、第２実施形態と同様に配置された１対の水ポンプ１０ａ、１０ｂが設けられており、ここで再び同様な部品を表すのに同様な番号が用いられる。しかし、この場合、水シリンダ４６ａおよび４６ｂは、それらのピストン４７ａ、４７ｂが、夫々対向側で２つの水室５６ａ、８４ａおよび５６ｂ、８４ｂを画成する両端が閉じた複動式シリンダである。加えて、（図１に示すように）水シリンダの一端に位置しているポート５０、５８の代わりに、分離したポート８６、８８が、室５６、８４と夫々連通している各シリンダの両側に位置している。これらのポートの各々は、高圧水をマニホールド８０を経て噴霧ノズルに向けるために連結している高圧水ライン６０ａ、６０ｂへ、逆止弁６４を介してライン８９、９０で連結されている。ポート８６、８８も、ライン８９，９０を連結するマニホールド９２に位置する逆止弁６２により低圧水供給ライン５４へ連結されている。これにより、水が、低圧ラインのみからシリンダに流入し、且つシリンダから高圧水ラインのみに吐出することが可能となる。
【００３９】
従って、第３の実施形態においては、高圧水は各水シリンダの両行程即ち前進行程と後進行程の両方に提供される。従って、２倍の容積の高圧水が提供される。
【００４０】
当業者にとって理解できるように、この配置は、いかなる特定の容積の高圧水をも、適切な数の付加的なポンプおよび/またはポンプ装置を追加することによって得られるように所望により増加することができる。
【００４１】
上記に加えて、本発明の装置は、比較的少ない段階を用いて、段階の間を無制限に調節して空気流に噴霧される水の量を無制限に変化させる能力を有する。段階は、加湿の粗調整が使用するノズルの数を制御することによってなされるように、ノズルに遮断弁を用いて生成できる。一層細かな調整は、油圧ポンプの出力される圧力を変えることにより行うことができ、これにより各段階で供給される水の量が変わる。これは、プログラマブル論理制御装置および適切な温度センサを使用して吸気の湿球温度と乾球温度の差を測定することによって行うことができ、その結果、吸気を飽和させるのに必要な湿気の量が計算されてＰＬＣに使用され、オイルの圧力、行程の長さ或いは行程の速度が制御される。例えば、一旦ＰＬＣが、タービンに供給されるのに必要な水の体積を計算すると、それは必要とされるより少なくとも１つ以上多い操作すべき段階の数を選択する。次に、ＰＬＣは、出力されたライン８０中の水圧を、リニア圧力トランスデューサ（linear pressure transducer）或いは同様なものにより監視し、比例制御装置を介して油圧シリンダに供給されるオイルの圧力を調節し、その結果ライン８０の水圧は必要な水の流速を生成する。このようにして、ポンプから吐出される水の圧力および体積は所定の値となる。
【００４２】
本発明によって設定された、いくつかの油圧オイルポンプを水ポンプともに用いることにより、リザーバに戻された加熱オイルを冷却するように、図４に示す如く、再循環/冷却ポンプ装置１００と組み合わせて使用してもよい。このように、リザーバ１４からのオイルは、コイル１０２を経てポンプ１０１によって吸引されるが、ここでは、逆止弁１０６を経てリザーバに戻る前にファン１０４が冷却空気をコイルに循環させて中のオイルを冷却している。その他の点では、図４の装置は、同様な部品を示す同様な番号で幾分詳細に示され、２つの油圧ポンプ１２および３組のピストンを使用していることを除いて、図３の装置と同じである。加えて、３組のピストンは、好ましくは、互いに１２０°位相が異なって作動される。
【００４３】
本発明の装置は、多くの利点を有する。脱イオン化した水が、水ポンプシリンダとの間の配管内およびポンピングシリンダ自体にしか含まれていないので、標準の材料を用いた全ての高速運動装置において、市販の信頼性のある低コストの油圧オイルポンプ、リザーバ、冷却器を使用することが可能となる。この装置は、逃圧弁を経て再循環によって生じる全ての蓄積された熱に対して高い耐性を有している。
【００４４】
水圧の制御では、市販の標準的なオイル圧力制御方式（圧力除去、ポンプ速度制御、ベーン型ポンプ、アンローディング型ポンプ等）が必要とされるだけであるので、一層容易である。さらに、この装置は、シリンダの内径比率を単に変えるだけで、改善された水の霧状化に必要とされる高い作動水圧を生成する能力を有する。
【００４５】
本発明の装置を用いると、複雑な流量測定装置を用いることなく、シリンダの行程速度即ち行程時間を監視するだけで、水の流速の監視を正確に且つ低コストの方法で行うことができる。流速は、噴霧ノズルが詰まっていないこと（水量が減少したり霧状化効率の損失をもたらす）、マニホールドおよび霧状化ヘッドの一体性が完全である（漏れは、設計値を上回る流速の増大によって示される）ことを確実にするために測定されねばならないのでこれは重要である。ポンピングシリンダは、容積式装置であるので、水流は容易に測定できる。従来技術の装置では、流量は、水準が不正確で、脱イオン水にさらされても有害な影響を及ぼさない材料から構成する必要のある流量測定装置で測定される。他の装置では、適切な流量と圧力を維持するために水ポンプ速度が、調整される。ポンプの摩耗と、その結果によるシールの漏れにより、ポンプ速度に基づいて計算された流速と、実際の流速との間に食い違いが生じる。
【００４６】
最後に、本発明では、水装置は、結合されたシリンダを用いることによって駆動オイルから完全に分離されており、偶発的な水の汚染を防止している。
【００４７】
本発明の他の変形および変更は、本発明書を注意深く研究すれば当業者には明白であろう。本発明は、請求の範囲に記載された以外に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による油圧式水ポンプ装置の第１実施形態の概略図
【図２】本発明による油圧式水ポンプ装置の第２実施形態の概略図
【図３】本発明による油圧式水ポンプ装置の第３実施形態の概略図
【図４】油圧オイルリザーバ内に貯蔵された油圧オイルを冷却するための冷却/再循環ポンプの使用例を図示する本発明の概略図
【０００１】
本発明は、一般的に加圧水を製出する装置および方法に関し、特に高圧水を気化冷却装置、特にガスタービン発電器の吸気を冷却する所謂噴霧ノズル（fogging nozzle）に供給する高圧水ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気化冷却用の現行の霧状化装置（fogging systems）は、吸気を冷却するためにガスタービンの吸気流中の既知形状の噴霧ノズルによって噴霧される高圧水（1.03×10７〜2.07×10７Pa（1500〜3000psi））を生成するのにクランクシャフト型の往復運動ピストン或いはギヤ型の水ポンプを用いている。高圧水は、液滴がタービンの吸気口に進入する前に完全に気化することを保証するために必要な小さい液滴サイズになることを要求される。
【０００３】
ガスタービン霧状化装置において、下流およびタービンの部品が無機物で汚染されるのを防止するため脱イオン水を用いることは一般的であり、従って、ポンプを含む全ての塗装された部品は、ステンレス鋼や新種の封止材料（exotic seal material）でなければならない。この種の機器は、毎週の保守を必要とする。さらに、信頼性の高い高圧脱イオン水ポンプを製造しているのは限られた数の供給者だけである。供給が限られていることおよびこれらのポンプを製造するのに必要な材料の性質のため、それらは非常に高価である。
【０００４】
さらに、従来のポンプ装置では、体積の調達を行うために水の向きを変えてポンプに戻すのに逃圧弁が用いられている。これによって水が加熱されてその気化効率が低下し、ポンプの摩耗が増大する。
【０００５】
大規模な装置では、水の体積を変化させるために、いくつかのポンプが必要とされ、直接使用されない水は再循環されてポンプの圧力側からポンプの入口に戻る。ポンプを駆動するエネルギーの一部が必然的に水に付加されるので、所要体積の高圧水を供給するいくつかのポンプならびに制御機構を有することにより、さらに水温が増加する。こうして、水温は湿球温度より十分上昇し、水の冷却効率をさらに低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ガスタービン発電機の吸気の気化冷却に使用される噴霧ノズルに、一定の高圧水流を送る新規で独得の方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によると、油圧ポンプ装置は、可変ストロークのアキシアル・ピストン・ポンプ（または、他の可変容量ポンプ）を備えており、これは、１つ以上の水シリンダのピストンを順次駆動して水を加圧して、加圧された水を噴射ノズルすなわち噴霧ノズルに供給する１つ以上の油圧シリンダを駆動するために高圧オイル流を供給する。
【０００８】
水シリンダは、単動式であっても複動式であってもよく、0〜6.9×107Pa(0〜10,000psi)、好ましくは6.9×106〜3.4×107Pa（1000〜5000psi）の水圧を生成する。
【０００９】
本発明の利点は、容積が０から最大水流まで変化しても、装置はほぼ一定の水圧範囲を維持することである。さらに、油圧ポンプで消費される電力は、ポンプの出力に伴って直接変化する。
【００１０】
本発明の他の利点は、最大流量における油圧式水ポンプ装置の効率が従来の装置と同等かそれ以上であり、少量の流量では増大することである。
【００１１】
本発明のさらに他の利点は、段階化に多数の油圧装置や制御機器を要しないことである。１つの大規模な油圧装置は、必要とされるだけの数の段階に分割することができる。冗長度測定手段としてバックアップ装置使用することもできる。
【００１２】
本発明は、所望の数の段階を用いて、気流中に噴霧される水量を変化させる能力を有する。理論的には、使用される段階の数は無制限である。段階は、バルブを用いて生成され、加湿の粗調整を行う。油圧ポンプの出力された圧力は、移動する水量を変化させるためにあらかじめ設定した範囲にわたって変化する。これは、外気の湿球温度と乾球温度の差に基づくミリアンペア出力を介して、プログラマブル論理制御装置（PLC）によって制御することができる。
【００１３】
ガスタービンの動作を改善するのに使用される噴霧気化冷却装置において、空気中に噴霧される水量は、最大の効率を実現するために厳密に調整されねばならない。最初に、気温、湿度、気圧が測定される。次に、測定された温度と気圧における気体の飽和含水量が既知の手段により計算される。外気湿度と飽和湿度の相違は、気流中に気化される水の最大量である。結果として、最大の冷却を実現するために、したがってタービンの出力性能を最大限に増大させるために、水流は可能な限りこの値に近づけて設定される必要がある。或いは、タービンの中間冷却を行うために追加の水が気流に加えられることもある。いずれにしても、加えられるべき正確な水量を実験に基づいて決定し、厳密に制御しなくてはならない。
【００１４】
本発明の油圧装置は、本質的に可変容積式の装置である。このように、水流速は、作動させる噴霧ヘッドの数および水シリンダによって提供される吐き出し圧力を選択するだけで設定することができる。しかし、装置では、水圧を調整することで水流の微調整が可能であり、これは標準的な圧力制御技術（例えば、油圧オイルラインの比例制御装置（proportion control device）、ポンプ速度制御装置、或いは圧力除去制御装置、等）を用いて油圧を調整することにより容易に実現できる。さらに、油圧オイルポンプを使用することにより、信頼性や耐久性が著しく向上するばかりでなく、部品のコストも大幅に低下する。
【００１５】
ガスタービン発電器の吸気を冷却するのに使用される噴霧ノズル即ち噴射ノズルに高圧水を供給するための本発明による高圧水ポンプは、ピストンおよびこのピストンの片側に連結された第１端を有するコネクチングロッドを備えた第１油圧オイルシリンダを含む。コネクチングロッドは、シリンダの第１端から突出する第２端を含む。油圧シリンダは、またシリンダの第１端に隣接して配置され、ソレノイドバルブの第１ポートに流体が連通した第１ポートと、シリンダの第２端に隣接して配置され、ソレノイドバルブの第２ポートに流体が連通した第２ポートをも含む。ソレノイドバルブは、油圧オイルポンプの高圧ラインおよびこの油圧オイルポンプの戻りラインと流体が連通している。本発明のこの態様によるポンプは、また、コネクチングロッドの第２端が水シリンダの第１端の開口を通過してシリンダ内に進入しているそのコネクチングロッドの第２端に一側が取り付けられたピストンを有する第１水シリンダも含む。一実施形態において、水シリンダは第１のポートを有している。第１のポートは水シリンダの第１の端部に隣接して、低圧の水をシリンダに流入させる第１の逆止弁および第２のポートに連結されて水をピストンによって第２のポートから押し出して高圧水ラインに流入させる、反対に作用する第２の逆止弁と流体流通状態に配置される。他の実施形態においては、水シリンダは、適切に配置された逆止弁の制御下で両側から交互に水を送出することができる複動式シリンダであってもよい。
【００１６】
本発明の別の実施態様においては、上記高圧水ポンプは、協働する油圧シリンダおよび水シリンダ対をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による高圧ポンプ１０の第１実施形態を示しており、以下に述べる他の各実施形態の基礎となる。
【００１８】
高圧ポンプ１０は、油圧オイルリザーバ１４から油圧オイルを受け取り即ち引き込み、この油圧オイルを好ましくは二方向のソレノイドバルブである油圧制御バルブ１８の第１ポート１６に高圧で送出する従来の油圧オイルポンプ１２を含む。オイルは、バルブ１８およびその第２ポート即ちリターンポート２０を通ってリザーバ１４に戻る。
【００１９】
ポンプ１０は、内部にピストン２４が配置されている円筒状ハウジングからなる油圧シリンダ２２を含む。ピストンは、任意の従来の手法によって片側２５が、ハウジング２２の端部２９を通るコネクチングロッド即ちピストンロッド２８の端部２６に固定される。
【００２０】
油圧オイルポンプ１２は、供給ライン１３の全体に亘って3.4x106〜2.1x107Pa（500〜3000psi）の高圧のオイルを生成するために、適切な濾過および制御機構を含む従来の構造のものであってもよい。
【００２１】
シリンダハウジング２２は、ソレノイドバルブ１８の作動に応じて、ピストン２４の両側の室３４、３６から油圧オイルを受容しおよび/または排出するポート３０、３２を含む。
【００２２】
油圧オイルは、ソレノイドバルブ１８によって、ピストン２４の行程或いは位置に基づいて、ポート１６から油圧シリンダ２２のいずれかの側のポート３０、３２の一つに方向付けられる。即ち、図１に示すように、例えば、ピストン２４が行程の端に到達すると、ソレノイドバルブ１８がポート１６をポート３８に連結するように作動し、それにより高圧の油圧オイルが室３４に流入して、ピストン２４およびロッド２８を右へ動かすことが可能となる。高圧の油圧オイルが、室３４に流れると、室３６内の油圧オイルは、前進するピストンによって、ポート３０を介してシリンダの外部に吐出されバルブ１８のポート４０へ達し、ソレノイドバルブのポート２０を経て油圧オイルリザーバに戻る。ピストン２４が、右方向への行程の最後（点線で示す）に到達すると、バルブ１８が作動してポート１６をポート４０に、ポート２０をポート３８に接続するので、シリンダ２２との間のオイルの流れは逆転される。ピストン２４の位置を基準とする制御バルブ１８の動作は、例えば、電子タイマー装置、適切な電子センサ、或いはプログラマブル論理制御装置（PLC）など、当業者に明らかとなる任意の好都合な方法により行われる
油圧シリンダ２２から突出するピストンロッド２８の端部４２は、水シリンダ４６の一端４４に入る。水シリンダは、ピストンロッド２８の端部４２に第1側４８が連結されたピストン４７を内部に含んでいる。水シリンダ４６は、各シリンダのピストンが夫々のシリンダ内のほぼ同じ位置に配置された状態で、中心軸に沿って、油圧オイルシリンダ２２と一直線に配置されている。結果として、水シリンダ４６のピストン４７の一端から他端への行程は、油圧シリンダ２２のピストン２４の行程とほぼ同じである。このように、油圧オイルシリンダ２２のピストン２４が、図１に示すように油圧シリンダの第１端に位置しているときに、水シリンダ４６のピストン４７は、同様にそのシリンダの対応する第１端に位置している。
【００２３】
水シリンダ４６の反対端即ち第２端５０は、供給ライン５４を通過して低圧源から水を受容するための第１ポート５２が内部に形成されている。ピストン２４が図１に示すその点線位置から実線位置まで移動するのに伴ってピストン４７が端部５０から引き離されると、水がシリンダ４６の室５６に引き込まれる。あるいは、または追加的に、水は、水源によって生成される圧力によってポートに進入してもよい。
【００２４】
水シリンダ４６の端部５０は、第２ポートを有し、この第２ポートは、ピストン２４が図１の実線位置から点線位置に移動するときにピストン４７がこの第２ポートを通って室から排出ライン６０に水を押出す結果、シリンダ４６の室５６から高圧で水を吐出する。
【００２５】
水供給ライン５４および排出ライン６０は、夫々が、ピストン４７の移動によって生じる室内の水圧に応じて室５６への流量及び室５６からの流量を制御する従来の構造の一方向逆止弁６２、６４を夫々中に有する。一方向逆止弁は、室の圧力がライン５４の圧力およびバルブの設定作動圧力に満たないとき、第１ポート５２と関連する逆止弁６２が、シリンダ室５６に水が進入することのみを可能にするように配置され、他方、室５６の圧力がバルブの作動圧力より大きいときに、第２ポート５８と関連する逆止弁６４が、水をシリンダから吐出することのみを可能にするように配置されている。
【００２６】
もちろん、当業者は、シリンダに水を流入させ或いは流出させるために、シリンダ４６の端部５０に位置する単一のポートを使用してもよいことが理解できよう。このような構造においては、単一のポートは、水が水ラインから直接ポートに流入することのみを可能にする逆止弁を有する第１ラインに接続される。ポートは、また、高圧の水がポートから高圧ラインに流入することのみを可能にする逆止弁を有する高圧の第２ラインに接続される。
【００２７】
従って、水ポンプ１０は、次のように作動する。例示のために、ポンプ１０は、図１に示すように、シリンダのピストン２４、４７が夫々のシリンダ２２、４６の第１端に位置している最初の状態を説明する。この状態では、室３６は油圧流体で満たされ、水シリンダの室５６は水が満たされている。
【００２８】
上述したように、両シリンダは、ほぼ同じ長さであり、ほぼ同じ行程を有し、ピストンは、行程全体に渡ってほぼ同じ位置に配置されている。
【００２９】
この開始位置においては、ソレノイドバルブ１８は、そのポート１６および３８を連通させて、高圧の油圧オイルを油圧オイルポンプ１２から油圧シリンダ２２の室３４に供給するように操作される。油圧オイルが室３４に満たされると、ピストン２４はシリンダ２２の反対端即ち第２端部へ付勢され、それによって、油圧オイルは室３６からポート３０を経て第２端部から押出される。ソレノイドバルブ１８は、室３６から押し出された戻りオイルをポート４０からポート２０に導き、従って油圧オイルリザーバ１４に導く。
【００３０】
コネクチングロッド２８が２つのピストンを連結しているので、ピストン２４がこのように動くことにより、水シリンダ４６のピストン４７が端部４４から離れて同方向に移動する。その結果、水シリンダ４６のピストン４７と第２端部５０との間の、室５６内の水は、逆止弁６４を通過してポート５８から高圧で押出される。
【００３１】
高圧水は、次に、任意の意図した先に向けられてもよい。例えば、高圧水は、高圧水ライン６０を経て噴霧ノズル即ち噴射ノズルから排出してガスタービンへ冷却水および加湿水滴を供給するためにマニホールドに向けられてもよい。
【００３２】
一般に、噴射ノズルは、２５マイクロメートル（２５ミクロン）を超えないできるだけ小さな平均直径の飛沫に霧状化するために選択される。シリンダ２２および４６の直径は、ノズルにそれらの霧状特性を実現するために、それらの直径の比率は、シリンダ４６が水に所望の圧力の水を付与するように選択することができる。市販されているノズルを使用すると、これは、シリンダ４６が、1.03×107Pa〜2.76×107Pa(1500から4000psi)の圧力の水を生成しなくてはならないことを意味する。
【００３３】
油圧オイルシリンダ２２のピストン２４が、シリンダの反対端、即ち、図１に点線で示す行程の端に到達すると、ソレノイドバルブは、上述したようにＰＬＣにより作動されて、高圧の油圧オイルは、ポンプ１２からバルブポート４０を経て油圧シリンダ２２のポート３０および室３６内へと再方向付けされる。これは、ピストン２４をシリンダの第１端の、その実線位置に戻るよう付勢し、それにより、水シリンダ４６のピストン４７を水シリンダの第１端および図１に示す位置に戻るよう付勢する。このことが起こると、室３４内のオイルは、ポート３２、３８および２０を通ってリザーバ１４に戻るが、ライン５４からの水は、逆止弁６２を経てシリンダ４６の室５６に、前工程でのピストンの反対方向への移動によって押出された水の圧力より低い圧力で引き込まれ、同時に逆止弁６４が閉じ水シリンダ４６の室５６に圧力側の水が進入するのを阻止する。
【００３４】
図２に概略図示された本発明の第２実施形態において、１対の油圧式水ポンプ１０は、上述したように並んで配置されており、同様な部品については同様な番号が付されている。この実施形態において、一方のポンプ１０ａの油圧シリンダ２２ａおよび水シリンダ４６ａのピストン２４ａ、４７ａは、他方のポンプ１０ｂの油圧ポンプ２２ｂおよび水ポンプ４６ｂのピストン２４ｂ、４７ｂと逆方向に移動するように配置されている。このように、図２に示されるように、ポンプ１０ａのピストン２４ａ、４７ａが、図１に実線で示した位置に対応した夫々のシリンダの第１端に位置しているときに、ポンプ１０ｂのピストン２４ｂ、４７ｂは、夫々のシリンダの第２端即ち反対端に位置している。
【００３５】
基本的に、この装置は、ピストン４７ａ、４７ｂが、１８０°位相がずれて常に反対方向に移動して問題なく作動するが、図２に見られるように、これらのピストンは、１つ或いは両方のピストンからの水が常にマニホールド８２に供給されるように、位相が僅かに異なるように配置され（或いは、ライン中の油圧オイルをシリンダ２２および４６に供給するＰＬＣおよび適切な圧力制御装置を介して制御され）ることが好ましい。これにより、両方のピストンが正確に同時に方向を逆転するときに起こり得るマニホールド内の水圧の低下が防止される。
【００３６】
この実施形態において、単一の油圧オイルポンプ１２およびリザーバ１４が、油圧オイルをポンプ１０ａ、１０ｂに供給しおよびポンプ１０ａ、１０ｂから受け取るために使用される。高圧オイルは、ポンプ１２からポンプ１０ａ、１０ｂと関連する２つのソレノイドバルブ１８ａ、１８ｂにライン８１を通って送られる。オイルは、ライン８１を通ってソレノイド１８ａ、および１８ｂから戻される。ソレノイド１８ａ、１８ｂは、シリンダの位相が異なるようにシリンダを制御するために設置されている。即ちポンプ１０ａ或いは１０ｂのひとつがその関連する水シリンダ４６ａ或いは４６ｂを作動させて高圧の水をその関連する出口ライン６０ａ、６０ｂに供給するが、他のポンプは逆方向に(位相が僅かに異なって)作動して水を供給ライン５４から関連する水シリンダの室５６内に引き込む。図２に見られるように、水圧低下スイッチ即ちセンサ７９は、水供給ラインの圧力を監視するために供給ライン５４に設けられている。センサは、水がシリンダに引き込まれている間、吸水供給ライン（inlet water supply line） 内のキャビテーションを防止するのに十分なほど供給圧力が高いことを確認するために使用される。
【００３７】
水出口ライン（Water outlet line）６０ａ、６０ｂは、連結して単一の出口ライン即ち高圧水を気化冷却噴霧ノズルに供給するマニホールド８２を形成する。このラインは、過圧状態となることを防止するために、供給ライン内の圧力および水シリンダの出力を監視する高水圧スイッチ即ちセンサ８５を含む。好ましい実施形態においては、これは、リニア圧力センサ（linear pressure sensor）であってもよく、このセンサは、出力された水の圧力を監視してその情報をＰＬＣに供給し、次に、ＰＬＣが、ライン８５中の圧力が所望の一定のレベルに保つような方法で油圧シリンダへのオイルの供給を制御する。これによって、全部のポンプから吐出される一定の安定した高圧水流が生成される。
【００３８】
本発明の第３の実施形態においては、図３に示すように、第２実施形態と同様に配置された１対の水ポンプ１０ａ、１０ｂが設けられており、ここで再び同様な部品を表すのに同様な番号が用いられる。しかし、この場合、水シリンダ４６ａおよび４６ｂは、それらのピストン４７ａ、４７ｂが、夫々対向側で２つの水室５６ａ、８４ａおよび５６ｂ、８４ｂを画成する両端が閉じた複動式シリンダである。加えて、（図１に示すように）水シリンダの一端に位置しているポート５０、５８の代わりに、分離したポート８６、８８が、室５６、８４と夫々連通している各シリンダの両側に位置している。これらのポートの各々は、高圧水をマニホールド８０を経て噴霧ノズルに向けるために連結している高圧水ライン６０ａ、６０ｂへ、逆止弁６４を介してライン８９、９０で連結されている。ポート８６、８８も、ライン８９，９０を連結するマニホールド９２に位置する逆止弁６２により低圧水供給ライン５４へ連結されている。これにより、水が、低圧ラインのみからシリンダに流入し、且つシリンダから高圧水ラインのみに吐出することが可能となる。
【００３９】
従って、第３の実施形態においては、高圧水は各水シリンダの両行程即ち前進行程と後進行程の両方に提供される。従って、２倍の容積の高圧水が提供される。
【００４０】
当業者にとって理解できるように、この配置は、いかなる特定の容積の高圧水をも、適切な数の付加的なポンプおよび/またはポンプ装置を追加することによって得られるように所望により増加することができる。
【００４１】
上記に加えて、本発明の装置は、比較的少ない段階を用いて、段階の間を無制限に調節して空気流に噴霧される水の量を無制限に変化させる能力を有する。段階は、加湿の粗調整が使用するノズルの数を制御することによってなされるように、ノズルに遮断弁を用いて生成できる。一層細かな調整は、油圧ポンプの出力される圧力を変えることにより行うことができ、これにより各段階で供給される水の量が変わる。これは、プログラマブル論理制御装置および適切な温度センサを使用して吸気の湿球温度と乾球温度の差を測定することによって行うことができ、その結果、吸気を飽和させるのに必要な湿気の量が計算されてＰＬＣに使用され、オイルの圧力、行程の長さ或いは行程の速度が制御される。例えば、一旦ＰＬＣが、タービンに供給されるのに必要な水の体積を計算すると、それは必要とされるより少なくとも１つ以上多い操作すべき段階の数を選択する。次に、ＰＬＣは、出力されたライン８０中の水圧を、リニア圧力トランスデューサ（linear pressure transducer）或いは同様なものにより監視し、比例制御装置を介して油圧シリンダに供給されるオイルの圧力を調節し、その結果ライン８０の水圧は必要な水の流速を生成する。このようにして、ポンプから吐出される水の圧力および体積は所定の値となる。
【００４２】
本発明によって設定された、いくつかの油圧オイルポンプを水ポンプともに用いることにより、リザーバに戻された加熱オイルを冷却するように、図４に示す如く、再循環/冷却ポンプ装置１００と組み合わせて使用してもよい。このように、リザーバ１４からのオイルは、コイル１０２を経てポンプ１０１によって吸引されるが、ここでは、逆止弁１０６を経てリザーバに戻る前にファン１０４が冷却空気をコイルに循環させて中のオイルを冷却している。その他の点では、図４の装置は、同様な部品を示す同様な番号で幾分詳細に示され、２つの油圧ポンプ１２および３組のピストンを使用していることを除いて、図３の装置と同じである。加えて、３組のピストンは、好ましくは、互いに１２０°位相が異なって作動される。
【００４３】
本発明の装置は、多くの利点を有する。脱イオン化した水が、水ポンプシリンダとの間の配管内およびポンピングシリンダ自体にしか含まれていないので、標準の材料を用いた全ての高速運動装置において、市販の信頼性のある低コストの油圧オイルポンプ、リザーバ、冷却器を使用することが可能となる。この装置は、逃圧弁を経て再循環によって生じる全ての蓄積された熱に対して高い耐性を有している。
【００４４】
水圧の制御では、市販の標準的なオイル圧力制御方式（圧力除去、ポンプ速度制御、ベーン型ポンプ、アンローディング型ポンプ等）が必要とされるだけであるので、一層容易である。さらに、この装置は、シリンダの内径比率を単に変えるだけで、改善された水の霧状化に必要とされる高い作動水圧を生成する能力を有する。
【００４５】
本発明の装置を用いると、複雑な流量測定装置を用いることなく、シリンダの行程速度即ち行程時間を監視するだけで、水の流速の監視を正確に且つ低コストの方法で行うことができる。流速は、噴霧ノズルが詰まっていないこと（水量が減少したり霧状化効率の損失をもたらす）、マニホールドおよび霧状化ヘッドの一体性が完全である（漏れは、設計値を上回る流速の増大によって示される）ことを確実にするために測定されねばならないのでこれは重要である。ポンピングシリンダは、容積式装置であるので、水流は容易に測定できる。従来技術の装置では、流量は、水準が不正確で、脱イオン水にさらされても有害な影響を及ぼさない材料から構成する必要のある流量測定装置で測定される。他の装置では、適切な流量と圧力を維持するために水ポンプ速度が、調整される。ポンプの摩耗と、その結果によるシールの漏れにより、ポンプ速度に基づいて計算された流速と、実際の流速との間に食い違いが生じる。
【００４６】
最後に、本発明では、水装置は、結合されたシリンダを用いることによって駆動オイルから完全に分離されており、偶発的な水の汚染を防止している。
【００４７】
本発明の他の変形および変更は、本発明書を注意深く研究すれば当業者には明白であろう。本発明は、請求の範囲に記載された以外に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による油圧式水ポンプ装置の第１実施形態の概略図
【図２】本発明による油圧式水ポンプ装置の第２実施形態の概略図
【図３】本発明による油圧式水ポンプ装置の第３実施形態の概略図
【図４】油圧オイルリザーバ内に貯蔵された油圧オイルを冷却するための冷却/再循環ポンプの使用例を図示する本発明の概略図
Claims (12)
- 油圧シリンダから延出するピストンロッドに固定されたピストンを含み、該ピストンの両側の前記油圧シリンダ内に第１及び第２油圧室を画成する少なくとも一つの油圧シリンダと、前記油圧室に高圧でオイルを選択的に交互に供給するのと同時に他方の室からオイルを除去することによって、前記ピストンロッドを往復運動させる手段と、ハウジングを含み該ハウジング内で前記ピストンロッドに固定されて該ピストンロッドとともに移動し、前記シリンダ内の、前記ピストンロッドの反対側に少なくとも１つの流体室を画成するピストンを含む少なくとも１つの水シリンダと、前記流体室と流体が連通しており、前記水シリンダ内の前記ピストンが前記油圧シリンダによって、前記流体室の体積を増大する方向に移動して前記流体室から水を高圧で付勢するときに水源から前記室に水を流入させ、前記水シリンダ内の前記ピストンが前記油圧シリンダによって前記流体室の体積を減少させる方向に移動されるときに、前記室への水の供給を遮断する逆支弁手段と、を有することを特徴とする、ガスタービンエンジンの吸気流内に噴霧するための高圧水を供給する高圧水ポンプ。
- 高圧でオイルを供給する前記手段が、油圧オイルポンプと、前記油圧シリンダの反対側の室にオイルの供給と排出を交互に行う制御バルブ手段とを有することを特徴とする請求項１記載のポンプ。
- 前記少なくとも１つの油圧シリンダが、少なくとも２つの油圧シリンダを有し、該油圧シリンダの各々が、対応する油圧シリンダから延出する別体のピストンロッドに固定されて、第１及び第２の油圧室を両側に画成するピストンを有し、前記少なくとも１つの水シリンダがそれぞれ前記油圧シリンダと関連し、ハウジングおよびその関連する油圧シリンダの前記ピストンロッドに固定されて該ピストンロッドと共に移動するピストンを各々が有する少なくとも１対の水シリンダを有することを特徴とする請求項１記載のポンプ。
- 前記水シリンダ内のピストンは、各々が、前記シリンダ内の該ピストンの反対側に少なくとも１つの室を画成し、高圧下でオイルを供給する前記手段が、高圧のオイルを前記油圧シリンダの１つの前記第１室及び前記他の油圧シリンダの第２室に交互に及び同時に供給する制御バルブ手段を有し、それにより前記ピストンロッドが互いに位相が外れた状態で往復運動することを特徴とする請求項３記載のポンプ。
- 前記関連する油圧シリンダおよび水シリンダが軸方向に整列して配置されていることを特徴とする請求項４記載のポンプ。
- 前記水シリンダが、前記ピストンの両側に形成された２つの流体室を有し、前記逆止弁手段が、前記水シリンダ内の前記ピストンの移動に応じて高圧下で前記室に水を交互に流入または吐出させることを可能にする、前記流体室の各々と互いに流体が連通した１対の逆止弁を有することを特徴とする請求項５記載のポンプ。
- 前記水シリンダ内の前記ピストンの各々が、該ピストンの逆側で前記シリンダ内に少なくとも１つの室を画成し、高圧下でオイルを供給する前記手段が、前記油圧シリンダを所定の位相或いは速度関係で同時に作動させるように前記オイル供給を調節する手段を有することを特徴とする請求項３記載のポンプ。
- 油圧シリンダ内で両側に第１及び第２油圧室を画成するピストンを含む少なくとも１つの油圧シリンダと、高圧下でオイルを前記油圧室に交互に選択的に供給し、逆の室からはオイルを排出して前記ピストンを往復運動させる手段と、少なくとも１つの流体室を水シリンダ内に画成するピストンを含む少なくとも１つの水シリンダと、前記ピストンを同期して移動するように連結する手段と、前記流体室と流体が連通しており、前記水シリンダ内の前記ピストンが前記油圧シリンダによって、前記流体室の体積を増大する方向に移動して前記流体室から水を高圧で付勢するときに水源から前記室に水を流入させ、前記水シリンダ内の前記ピストンが前記油圧シリンダによって前記流体室の体積を減少させる方向に移動されるときに、前記室への水の供給を遮断する逆支弁手段とを有する、高圧水を供給する水ポンプ
- 高圧下でオイルを供給する前記手段が、油圧オイルポンプと、前記油圧シリンダの前記両側の室へのオイルの供給及び排出を交互に行う制御バルブ手段とを有することを特徴とする請求項８記載のポンプ。
- 前記少なくとも１つの油圧シリンダが、両側に第１及び第２油圧室を画成するピストンをそれぞれが収容している少なくとも２つの油圧シリンダを有し、前記少なくとも１つの水シリンダが、前記油圧シリンダとそれぞれ関連し、各々がハウジング及び該ハウジング内のピストンを有する少なくとも１対の水シリンダを有することを特徴とする請求項８記載のポンプ。
- 前記水シリンダ内の前記ピストンは、各々が、少なくとも１つの室を前記シリンダ内の、前記ピストンの反対側に画成し、高圧下でオイルを供給する前記手段が前記油圧シリンダの１つの前記第１室および前記他の油圧シリンダの前記第２室に交互におよび同時に高圧のオイルを供給する制御バルブ手段を含み、それにより前記ピストンロッドが互いに位相がずれて往復運動することを特徴とする請求項１０記載のポンプ。
- 前記水シリンダの前記ピストンは、各々が、少なくとも１つの室を前記シリンダ内の、該ピストンの反対側に画成し、高圧下でオイルを供給する前記手段が、前記油圧シリンダを所定の位相または速度関係で同時に作動させるようにオイルの供給を調節する手段を含むことを特徴とする請求項１０記載のポンプ。
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
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| A02 | Decision of refusal |
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