JP2008031967A

JP2008031967A - ガスタービン吸気用フィルタ

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Publication number: JP2008031967A
Application number: JP2006208866A
Authority: JP
Inventors: Jun Morita; 潤森田; Fumio Nakajima; 文男中島; Takahiro Obara; 貴宏小原; Hiroyuki Imai; 広之今井; Hitoshi Niinuma; 仁新沼
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】フィルタ取り扱い時にフィルタパックを破損することなくフィルタ性能として実用上問題のないガスタービン吸気用フィルタを提供する。
【解決手段】本発明のガスタービン吸気用フィルタ１０は、濾材１１をジグザグ状に折り畳み、折り畳まれた濾材１１同士の間にセパレータ１２を挿入してフィルタパック１３を形成し、シール剤を介してフィルタパック１３をフィルタ枠１４に収容したフィルタ本体１５を構成し、このフィルタ本体１５の少なくとも下流側に下流側メディアガード１８を設けてなるガスタービン吸気用フィルタであって、下流側メディアガード１８の目開きが３．５ｍｍ未満でかつ開口率が５０％以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービン等の発電機の吸気側に用い、メディアガードを備えるガスタービン吸気用フィルタに関する。

フィルタに設けられるメディアガードは、本来、作業者が取り扱い中フィルタパックに触れて破損したり、フィルタの設置までにぶつけること等により外的衝撃を与えて破損したりすることを防止する保護材として用いられている。
例えば、特許文献１には、エアフィルタのメディアガードとして、厚さ０．５ｍｍ以上、開口率３０〜８０％の樹脂製・金属製のラス網等が開示され、その一例として、厚さ１ｍｍ、開口率３５％のアルミニウム製のラス網が示されている。
また、特許文献２には、亜鉛引鉄板製メディアガードをガスタービン用エアフィルタに用いたものが開示されている。

特開２００１−６２２３４号公報特開２００１−１７９０２８号公報特許２８９１７３２号公報特公平３−３４９６７号公報

しかしながら、従来技術には次のような問題点があった。
すなわち、保護材であるラス網の開口が大きいため、フィルタの取り扱い時、例えば、フィルタを運んでいる際に、その開口から指の肉や先の尖った工具（例えば、ドライバー等）が入り込み、フィルタパックの濾材折山の頂部を潰してフィルタパックを破損してしまう可能性があるという問題があった。
また、タービンプラントにおいては、発電機のプロペラを汚す原因として、大気塵埃、錆以外に、フィルタを構成する濾材のガラス繊維も知られている。これは、吸気時の猛烈なサクションにより、濾材が無理矢理はぎ取られることにより発塵するものである。
濾材からのガラス繊維の発塵を防止する方法としては、特許文献３のように、濾材の下流側に微細メッシュシートを横断するように設けたり、あるいは、特許文献４のように、濾材の下流側に多孔質膜からなる微細粒子阻止体を重畳したりすることが知られている。ところが、吸気時の猛烈なサクションにより、微細メッシュシートや多孔質膜は引き剥がされてしまうため、繊維飛散の防止としての機能を発揮することができないという問題があった。
さらに、例えば、タービンプラントが臨海地に設置されて、塩害粒子により金属の腐食が発生する場合や、酸性雨が微粒子化した腐食性ガスを含む空気を吸気する場合等において、例えば、８０００時間フィルタを使用し続けると、半導体クリーンルーム等で使用される際には考えられなかった程、フィルタ枠及びメディアガードが錆びつき、赤錆が発生してしまうという問題があった。そして、この赤錆は、そのまま放置すると発塵してタービンプラントの発電機のプロペラを汚し、その結果、発電効率が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、フィルタ取り扱い時にフィルタパックを破損することなくフィルタ性能として実用上問題のないガスタービン吸気用フィルタを提供することにある。

かかる課題を解決すべく、本発明者らは鋭意検討の結果、以下の構成を見出した。即ち、本発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１の記載の通り、濾材をジグザグ状に折り畳み、折り畳まれた前記濾材同士の間を間隔部材でセパレートしてフィルタパックを形成し、シール剤を介して前記フィルタパックをフィルタ枠に収容してフィルタを構成し、前記フィルタの下流側にメディアガードを設けてなるガスタービン吸気用フィルタにおいて、
前記メディアガードの目開きが３．５ｍｍ未満でかつ開口率が５０％以上であることを特徴とする。
また、請求項２に記載のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタにおいて、前記メディアガードの目開きが３ｍｍ未満以下でかつ開口率が７０％以下であることを特徴とする。
また、請求項３に記載のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１又は２に記載のガスタービン吸気用フィルタにおいて、前記メディアガード及び前記フィルタ枠がステンレス製で、前記セパレータが合成樹脂フィルムラミネート製であることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタによれば、メディアガードの目開きを３．５ｍｍ未満としたため、フィルタ取り扱い時に指でフィルタパックを押さえつけることによりフィルタパックが破損することがない。また、使用時の風圧（特に、ガスタービンの立ち上げ時や最大負荷運転時における風圧）により、フィルタパックの一部が引きちぎられたとしても、メディアガードに捕獲されるので、下流側へ飛び出して、発電機のプロペラを汚すことはない。
また、メディアガードの開口率が５０％以上であるため、フィルタの初期圧力損失の上昇に寄与することはなく、実用上何らの支障はない。
また、本発明の請求項２のガスタービン吸気用フィルタによれば、メディアガードの目開きが３ｍｍ未満と更に小さいが、その開口率が７０％以下であるため、しかもドライバー等の先の尖った工具が開口をすり抜け難いため、誤ってフィルタパックを破損してしまうという問題が生じない。また、濾材からガラス繊維が飛散したとしてもメディアガードに捕獲されて下流側へ飛散するのを効果的に防止することができる。このように、濾材のガラス繊維飛散が生じないので、ガラス繊維の発塵による発電機のプロペラ汚れを効果的に防止することができ、発電効率が低下するという問題を解決することができる。
また、本発明の請求項３に記載のガスタービン吸気用フィルタによれば、メディアガード、フィルタ枠及びセパレータが耐食性材料から構成されているので、腐食性ガスによる錆等に耐性を有することができる。これにより、フィルタの各材料から錆が発生しないので、錆の発塵による発電機のプロペラ汚れを効果的に防止することができ、発電効率が低下するという問題を解決することができる。

以下、本発明のガスタービン吸気用フィルタの好適な実施の形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの斜視図であり、図２は、図１に示すガスタービン吸気用フィルタの分解斜視図である。
本発明の第１実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタ１０は、図１及び図２に示すように、フィルタ枠１４内にフィルタパック１３を装着した中性能・高性能複合フィルタ本体１５（例えば、型式ＡＤＶ、「アドバンスター」（登録商標）、以下、単に「フィルタ本体１５」と略す場合もある）と、上流側フィルタガイド枠１６と、上流側メディアガード１７と、下流側メディアガード１８と、下流側フィルタガイド枠１９とから構成されている。なお、図１では、ガスタービン吸気用フィルタ１０の使用時の空気の流れを矢印により示している。
フィルタパック１３は、低効率濾材と高効率濾材を密接して積層したガラス繊維ペーパー製の濾材１１をジグザグ状に折り畳み、その濾材１１の間にセパレータ１２を挿入したものである。また、このセパレータ１２は、その表面にポリエチレンをラミネートしたアルミニウム箔製のセパレータである。
フィルタ枠１４は、厚さ０．５ｍｍ・ステンレスＳＵＳ３０４製の４枚のフィルタ枠板から構成される中空のフィルタ枠であり、その上流側及び下流側にそれぞれ折返部１４ａ、１４ｂを有する。これら４枚のフィルタ枠板は、図１及び図２に一部示すような径３．２ｍｍφのステンレス製ポップリベット１４ｃにより、１辺につき２箇所で固定される。
上流側メディアガード１７は、径１ｍｍφ・１０ｍｍピッチのステンレスＳＵＳ３０４製の格子状網からなり、その目開きは９ｍｍ、目開き面積は８１ｍｍ²、開口率は８１％である。
下流側メディアガード１８は、径０．４７ｍｍφ・２ｍｍピッチのステンレスＳＵＳ３０４製の平織状網からなり、その目開きは１．５ｍｍ、目開き面積は２．３ｍｍ²、開口率は６０％である。このように、本実施形態のガスタービン吸気用フィルタ１０は、フィルタ本体１５の下流側に目開きが３．５ｍｍ未満でかつ開口率が５０％以上の下流側メディアガード１８を設けているので、ガスタービン吸気用フィルタ１０の取り扱い時に指でフィルタパック１３を押さえつけることによりフィルタパック１３が破損することがなく、ガスタービン吸気用フィルタ１０の初期圧力損失の上昇に寄与することもない。また、使用時の風圧（特に、ガスタービンの立ち上げ時や最大負荷運転時における風圧）により、フィルタパック１３の一部が引きちぎられたとしても、下流側メディアガード１８に捕獲されるので、下流側へ飛散して、発電機のプロペラを汚すことはない。
ここで、このような下流側メディアガード１８の目開きは３．５ｍｍ未満であるのが好ましく、３．０ｍｍ未満であるのがより好ましい。また、その開口率は５０％以上であるのが好ましく、５０％以上７０％以下であるのがより好ましい。本発明では、メディアガード（本実施形態では、下流側メディアガード１８）の目開き、開口率をこのような範囲にすることにより、ドライバー等の先の尖った工具や指がメディアガードの開口部分をすり抜け難いため、誤ってフィルタパック１３を破損してしまうという問題が生じない。

次に、本実施形態のガスタービン吸気用フィルタ１０の組立方法を説明する。
まず、組立時に上流側メディアガード１７が上流側フィルタガイド枠１６の内側になるように、上流側フィルタガイド枠１６の折返部１６ａの内側に、上流側メディアガード１７の対応部分を溶接して固定する。同様に、組立時に下流側メディアガード１８が下流側フィルタガイド枠１９の内側になるように、下流側フィルタガイド枠１９の折返部１９ａの内側に、下流側メディアガード１８の対応部分を溶接して固定する。
次に、フィルタ本体１５（フィルタ枠１４）の上流側の折返部１４ａに沿って、上流側メディアガード１７付きの上流側フィルタガイド枠１６をはめ込み、フィルタ本体１５と上流側フィルタガイド枠１６とを係合して固定する。同様に、フィルタ本体１５（フィルタ枠１４）の下流側の折返部１４ｂに沿って、下流側メディアガード１８付きの下流側フィルタガイド枠１９をはめ込み、フィルタ本体１５と下流側フィルタガイド枠１９とを係合して固定する。
次に、上流側フィルタガイド枠１６の折返部１６ａとフィルタ枠１４の折返部１４ａとを係合して固定した後、例えば、ＢＯＬＬＨＯＦＦ社製のシングルクリンチ方式である型式ＳＰＯＴＣＬＩＮＣＨ０３０２ＡＳ（「ＳＰＯＴＣＬＩＮＣＨ」は登録商標、以下同様。なお、使用空気圧６ｋｇ／ｃｍ²、加圧力３ｔｏｎ）を用いて、上流側フィルタガイド枠１６の折返部（フランジ部）１６ａの上流側からのパンチによる加圧により孔径が縦４×横３ｍｍのかしめ（圧着部）１６ｂを折返部１６ａの一辺に５箇所それぞれ形成する。また、下流側フィルタガイド枠１９についても同様に、縦４×横３ｍｍのかしめ（圧着部）を折返部１９ａの一辺に５箇所それぞれ形成する。
このようにして、本発明の第１実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタ１０が組み立てられる。

なお、本実施形態では、シングルクリンチ方式によりかしめを形成したが、その代わりに、ＢＯＬＬＨＯＦＦ社のダブルクリンチ方式である型式ＳＰＯＴＣＬＩＮＣＨ０６０７ＡＤ（使用空気圧６ｋｇ／ｃｍ²、パンチかしめ圧力（４．６ｋｇ／ｃｍ²空気圧時）２．４〜３．５ｔｏｎ）を用いて、例えば、図示しないトグロックかしめを形成するようにしてもよく、あるいは、ランスかしめを用いてもよい。
また、本実施形態では、かしめの形状を縦４×横３ｍｍの長方形のかしめとしたが、しめ丸形のかしめとしてもよい。
また、本実施形態では、濾材同士をセパレータにより間隔保持したが、その変わりに、樹脂をリボン状に形成して間隔保持したり、あるいは、くし歯状のスタピライザーで間隔保持したりしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの構成を説明する。図３は、本発明の第２実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの斜視図であり、図４は、図３に示すガスタービン吸気用フィルタの分解斜視図である。なお、本第２実施形態では、前述の第１実施形態との相違点を中心に説明することとし、同一の構成要素には同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタ２０は、図３及び図４に示すように、フィルタ枠２３内にフィルタパック１３を装着した中性能・高性能複合フィルタ本体２４（例えば、型式ＡＤＶ、「アドバンスター」（登録商標）、以下、単に「フィルタ本体２４」と略す場合もある）と、上流側メディアガード１７と、上流側メディアガード１７をフィルタ枠２３の上流側に固定するための複数のタッカー２５と、下流側メディアガード１８と、下流側メディアガード１８をフィルタ枠２３の下流側に固定するための複数のタッカー２５とから構成される。
フィルタ枠２３は、図４に示すように、その上下に配置された２枚のフィルタ枠板２１と、その側面に配置された２枚のフィルタ枠側板２２とから構成され、フィルタ枠板２１及びフィルタ枠側板２２は、厚さ１５ｍｍ・ベニヤ合板製のものである。また、フィルタ枠板２１は、その長手方向の両端部付近にそれぞれ等間隔で複数（本実施形態では、３つ）の孔（スクリュー用孔）２１ｂが設けられている。この孔２１ｂを介してスクリュー３０により、フィルタ枠板２１とフィルタ枠側板２２とは強固に固定される。なお、本実施形態では、スクリュー３０として、孔径３ｍｍ、長さ４ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製のものを用いている。
また、フィルタ枠板２１には、長手方向の両端部付近であって、フィルタ枠側板２２と当接する部分にそれぞれ縦せき２１ａが設けられるとともに、短手方向の両端部付近に縦せき２１ａと垂直に横せき（図示せず）が設けられる。また、フィルタ枠側板２２には、フィルタ枠板２１の縦せき２１ａと嵌合するように、短辺側の各側面にそれぞれ嵌合溝２２ａが設けられる。
タッカー２５は、本実施形態では、縦２０×横１０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製のものであり、例えば、上流側及び下流側の各面に等間隔で２０個設置して、上流側メディアガード１７及び下流側メディアガード１８をフィルタパック１３のフィルタ枠２３に固定するものである。
このように、本実施形態のガスタービン吸気用フィルタ２０は、フィルタ枠２３がステンレスＳＵＳ３０４製ではなく、ベニヤ合板製のものである点、上流側フィルタガイド枠１６及び下流側フィルタガイド枠１９を用いてかしめにより上流側メディアガード１７及び下流側メディアガード１８を固定するのではなく、タッカー２５を用いてフィルタ枠２３に直接上流側メディアガード１７及び下流側メディアガード１８を固定する点において、上述の第１実施形態のガスタービン吸気用フィルタ１０とは異なる。

次に、本実施形態のガスタービン吸気用フィルタ２０の組立方法を説明する。
まず、フィルタ本体２４の組立方法を説明する。
フィルタ枠側板２２の嵌合溝２２ａにフィルタ枠板２１の縦せき２１ａを嵌合して、その中空部にフィルタパック１３を装着し、フィルタ枠側板２２とフィルタ枠板２１とを仮留めして、中性能・高性能複合フィルタ本体２４を仮組する。
次に、フィルタ枠側板２２と、上部のフィルタ枠板２１と、フィルタ枠側板２２と、フィルタパック１３とからなる三方枠体を、下部のフィルタ枠板２１との仮留めを外して、後方に傾斜させ、それにより生じた隙間から、下部のフィルタ枠板２１の縦せき２１ａと横せき（図示せず）の端部との間にシール剤でシール剤せき（図示せず）を設ける。
次に、縦せき２１ａ、横せき、シール剤せきで囲まれたせき内に、上記隙間からシール剤を流し込む。
次に、三方枠体を前方に戻してフィルタ枠側板２２、２２と下部のフィルタ枠板２１とをシール固定する。反転して同様にフィルタ枠側板２２、２２と上部のフィルタ枠板２１とをシール固定する。
次に、上部のフィルタ枠板２１とフィルタ枠側板２２の接合部のスクリユー用孔２１ｂにスクリュー３０を挿通して、上部のフィルタ枠板２１とフィルタ枠側板２２とを強固に固定する。以下同様に、下部のフィルタ枠板２１とフィルタ枠側板２２とをスクリュー３０を通して強固に固定する（下部については図示せず）。
このようにして、フィルタ本体２４が組み立てられる。
次に、このフィルタ本体２４のフィルタ枠２３の下流側に下流側メディアガード１８をタッカー２５により固定する。同様に、フィルタ本体２４のフィルタ枠２３の上流側に上流側メディアガード１７をタッカー２５により固定する。
このようにして、本発明の第２実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタ２０が組み立てられる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、フィルタパック１３の濾材として中性能・高性能複合フィルタを用いた場合を示したが、フィルタパック１３には中性能フィルタか高性能フィルタを単体で用いてもよい。
また、上記第１及び第２実施形態では、下流側メディアガード１８として平織状ステンレス金網を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、ＪＩＳＧ３５５５に規定される織金網として平織金網、綾織金網、平畳織金網、綾畳織金網でもよく、ＪＩＳＧ３５５１に規定される溶接金網及び鉄筋格子でもよく、ＪＩＳＧ３５５３に規定されるクリンプ金網でもよく、さらに、ＪＩＳＧ３３５１に規定されるエキスパンドメタル（ラス網）でもよい。

次に、本発明のガスタービン吸気用フィルタについて、以下に示すような具体的な実施例１〜５、比較例１及び２に基づいて、下流側のメディアガードの目開き、目開き面積、開口率及び（線径）×（メッシュ数）を適宜変更した各メディアガードに対する圧損、指ささりについて比較及び評価した。
まず、表１に示すような目開き、目開き面積、開口率及び（線径）×（メッシュ数）を有する実施例１〜５並びに比較例１及び２に係るガスタービン吸気用フィルタのメディアガードを準備した。

次に、以下のようにして、各実施例、比較例におけるメディアガードの圧力損失と指ささりについて評価した。
＜圧力損失＞
実施例及び比較例では、フィルタ本体を変更せず、メディアガードのみを変更するものとしたので、各実施例、比較例に係るメディアガードを用いて、通風時のメディアガードにおける圧力損失を計測した。
各実施例、比較例において、対応するメディアガードを試験ダクトにセットする。ここで、実使用時には、風量６０ｍ³／分の空気を流すと仮定すると、そのときの面風速が３．０ｍ／ｓとなる。そのため、この面風速３．０ｍ／ｓで試験ダクトにセットされたメディアガードに通風する。
そして、上下流の差圧をマノメータで読み取り、この値を圧力損失（圧損）とする。圧力損失の評価としては、圧力損失が５Ｐａ以下のものを◎、５〜１５Ｐａのものを○、１５Ｐａ以上のものを×として評価した。
＜指ささり＞
次に、メディアガードに対する指ささりを評価する。ここで、「指ささり」とは、本発明では、フィルタをチャンバーに取り付ける場合等に、指又は工具等の先端の細い突起部がメディアガードを超えてフィルタパックを損傷することをいい、メディアガードの目開きに左右される。
ここで、メディアガードの目開きが３．０ｍｍ未満であれば、指やほとんどの工具の先端等の細い突起部がフィルタパックを損傷することがない。そのため、メディアガードの目開きが３．０ｍｍ未満のものを◎、３．０〜３．５ｍｍのものを○、３．５ｍｍ以上のものを×として評価した。
＜総合評価＞
総合評価として、圧力損失、指ささりの評価がともに◎のものを◎、圧力損失、指ささりの評価が◎と○、あるいは○と○のものを○、圧力損失、指ささりのいずれかに×があるものを×と評価した。
以上の結果を表２に示す。

この表２の評価の結果からも分かるように、各実施例は○以上の評価を得られた。各実施例におけるメディアガードの目開き、開口率を考慮すると、目開きが１．３〜３．２ｍｍと低いものであり、開口率が５４．９〜７５．８％とある程度の大きさを有するメディアガードを用いることにより、ガスタービン吸気用フィルタは上述のような効果を奏することが可能となる。

本発明は、小さい目開きと所定の開口率とを有するメディアガードを下流側に備えるガスタービン吸気用フィルタであり、特に、ガスタービン等の発電機の吸気側に使用する際に利点を有する点で、産業上の利用可能性を有する。

本発明の第１実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの斜視図図１に示すガスタービン吸気用フィルタの分解斜視図本発明の第２実施形態におけるガスタービン吸気用フィルタの斜視図図３に示すガスタービン吸気用フィルタの分解斜視図

符号の説明

１０、２０ガスタービン吸気用フィルタ
１１濾材
１２セパレータ
１３フィルタパック
１４、２３フィルタ枠
１５、２４中性能・高性能複合フィルタ本体
１６上流側フィルタガイド枠
１７上流側メディアガード
１８下流側メディアガード
１９下流側フィルタガイド枠
２１フィルタ枠板
２２フィルタ枠側板
２５タッカー
３０スクリュー

Claims

濾材をジグザグ状に折り畳み、折り畳まれた前記濾材同士の間を間隔部材でセパレートしてフィルタパックを形成し、シール剤を介して上前記フィルタパックをフィルタ枠に収容してフィルタを構成し、前記フィルタの下流側にメディアガードを設けてなるガスタービン吸気用フィルタにおいて、
前記メディアガードの目開きが３．５ｍｍ未満でかつ開口率が５０％以上であることを特徴とするガスタービン吸気用フィルタ。
前記メディアガードの目開きが３ｍｍ未満以下でかつ開口率が７０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタ。
前記メディアガード及び前記フィルタ枠がステンレス製で、前記セパレータが合成樹脂フィルムラミネート製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン吸気用フィルタ。