JP2010151132A - ターボ機械に流入する空気流から異物を除去するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ機械の吸気システムに流入する空気流から異物を除去するシステムを提供する。
【解決手段】自身を通って流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させるように構成される静電システム（１５０）を含む。このシステム（１５０）は、帯電異物を引き寄せる電界を創出して、捕集部（１６０）が帯電異物を空気流から除去することを可能にする。本発明の一実施例により、空気流から除去された異物を回収する自動集塵システム（１６５）を提供する。また本発明の一実施例により、捕集部（１６０）の構成要素を洗浄する自動洗浄システム（１７０）を提供する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、一般にターボ機械の吸気システムに関し、特に吸気システムに流入する空気流から異物を除去するシステム及び方法に関する。

ガスタービン及び航空機転用機械等であるが、これに制限されない一部のターボ機械は、流入する空気流を圧縮機の方へと導く吸気システムを有する。この吸気システムは、通常、異物及びその他の不要物質を空気流から取り除くフィルタ部を有する。一般に、このフィルタ部は、強化紙媒体により製作される複数の静的フィルタからなる。空気流中のちり、ほこり及びその他の望ましくない物質等であるが、これらに制限されない異物は、これらのフィルタ上に堆積する傾向にある。

空気流から異物を取り除く上記の方法には、いくつかの懸念がある。フィルタ上における異物の堆積は、吸気システム全体にわたる圧力降下を増大させて、ターボ機械の圧縮機の効率低下を招く。さらに、最終的にフィルタの交換が必要になり、これをターボ機械の運転中に行うことはできない。

米国特許第６，５１４，３２４号 米国特許第６，７７３，４８８号 米国特許第６，９２６，７５８号 米国特許第７，３１１，７５２号

上記の理由により、ターボ機械の吸気システムに流入する空気流中の異物を除去するシステム及び方法が必要とされている。このシステム及び方法は、ターボ機械の運転中に洗浄されるフィルタシステムが得られるものでなければならない。このシステム及び方法は、異物によるフィルタの汚れ又は目詰まりに伴う圧力降下を軽減するものでなければならない。

本発明の一実施例において、ターボ機械の吸気システム用フィルタシステムは、空気流を受けるとともにターボ機械の圧縮機の方へと導く吸気システムであって、雨よけフードと入口フィルタ部とからなる吸気システムを含むターボ機械と、空気流から異物を除去するように構成されており、吸気システム内を流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させる静電システムであって、異物を捕集する少なくとも１個の捕集部を含み、この少なくとも１個の捕集部は、帯電板と接地板とからなる少なくとも１組の板間において電界を創出する静電システムとからなる。

本発明のまた他の実施例において、ターボ機械の吸気部に流入する空気流をろ過する方法は、空気流を受けるとともにターボ機械の圧縮機の方へと導く吸気システムであって、雨よけフードと入口フィルタ部とからなる吸気システムを含むターボ機械を配設する段階と、
空気流から異物を除去するように構成される静電システムを用いる段階であって、該静電システムは、空気流から異物を除去するように構成される静電システムを用いる段階を実行し、吸気システム内を流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させ、異物を捕集する少なくとも１個の捕集部を含み、この少なくとも１個の捕集部は、帯電板と接地板とからなる少なくとも１組の板間において電界を創出する段階とからなる。

本発明の実施例が動作しうる環境を示す略図である。 本発明の実施例に従った静電ろ過システムを示す略図である。 本発明の実施例に従った静電ろ過システムを示す略図である。

本発明の上記及びその他の特徴、態様及び利点は、図面全体を通して同じ符号が同じ要素を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、より明確に理解されよう。

以下の好適な実施例の詳細な説明では、本発明の特定の実施例を示す添付図面を参照する。異なる構造及び動作を有するその他の実施例が本発明の範囲から逸脱するわけではない。

ある一定の用語は、本明細書において単に便宜上で用いられているだけであって、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」及び「後方」等の言葉は、図に示されている構成を描写しているだけである。実際には、本発明の実施例の要素は、いかなる方向にも配向され、従って、これらの用語は、別段の記載がない限り、こうした変形態様を包含するものと理解されるべきである。

本発明の一実施例により、ターボ機械の吸気システムに流入する空気流から異物を除去するシステムを提供する。このシステムは、自身を通って流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させるように構成される静電システムを含む。このシステムは、帯電した異物を引き寄せる電界を創出して、捕集部が帯電した異物を空気流から除去することを可能にする。

本発明の一実施例により、空気流から除去された異物を回収する自動集塵システムを提供する。本発明の一実施例により、捕集部の構成要素を洗浄する自動洗浄システムを提供する。

次に、いくつかの図面を通して同じ符合が同じ要素を表している図を参照すると、図１は、本発明の実施例が動作しうる環境を示す略図である。図１には、一般にターボ機械（図示せず）の圧縮機１４５と一体化される吸気システム１００が示されている。以下の説明は、吸気システム１００の一般的な構成の概要であって、本発明は、図に示されていないその他の構成の吸気システム１００とも一緒に用いられる。

吸気システム１００は、圧縮機１４５により引き込まれる空気流を導く。空気流は、通常、ターボ機械が動作する環境から流入する。最初に、空気流は、雨、雪等の気象要素が圧縮機１４５に入り込むことを防ぐ雨よけフード１０５のまわりを流れる。空気流は、その後、一般に空気流から一部の異物を除去する入口フィルタ部１１０を通って流れる。次に、空気流は、遷移部１２０と入口ダクト１２５とを通って流れ、これらの構成要素は、空気流の速度と圧力とを調節する。その後、空気流は、消音部１３０を通って流れる。そして、空気流は一般に、圧縮機１４５への流入前に空気流の温度を上昇させる入口抽気加熱システム１３５を通って流れる。塵除け１４０等が、入口ダクト１２５の下流に配置されるとともに、一般にほこりが圧縮機１４５に流入するのを防ぐ役割を果たす。

まとめて図２と呼ぶ図２Ａ及び２Ｂは、本発明の実施例に従った静電ろ過システムを示す略図である。図２Ａには、本発明の実施例を自身内に取り付けられて有する、図１に示された吸気システム１００の側面図が示されている。図２Ｂには、本発明の実施例を自身内に取り付けられて有する、図１に示された吸気システム１００の上面図が示されている。本発明の実施例において、静電システム１５０は、複数の静的フィルタからなる入口フィルタ部１１０と一緒に用いられる。

本発明の一実施例により、空気流中の異物の一部分を除去するように構成される静電システム１５０を提供する。静電システム１５０の実施例は、多段静電捕集システムからなる。一般に、静電捕集システムは、誘導された静電荷の力を用いて、流れる流体（空気流等）から異物を除去するシステムと考えられる。静電捕集システムは、流体の流れを最小限度で妨げる一方で、異物等の粒子状物質を空気流から除去する高効率のろ過システムと考えられる。

静電システム１５０は、吸気システム１００の上記の構成要素と一体化される。静電システム１５０の実施例は、少なくとも１個の帯電部１５５と、少なくとも１個の捕集部１６０と、集塵器１６５と、洗浄システム１７０とからなる。少なくとも１個の帯電部１５５は、吸気システム１００内を流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の粒子を帯電させる。電荷は、正電荷又は負電荷からなる。少なくとも１個の捕集部１６０は、交互に配置される負帯電及び接地板１６３間において電界を創出し、これによって、この電界が帯電粒子を板１６３の表面へと付勢して、少なくとも１個の捕集部１６０が帯電粒子を捕集することを可能にする。

本発明のまた他の実施例では、静電システム１５０は、少なくとも１個の捕集部１６０のみを用いてろ過の向上を可能にする。ここで、少なくとも１個の帯電部１５５は不要とされ、静電システム１５０の構成要素となる。

少なくとも１個の帯電部１５５の実施例は、複数のイオン化ワイヤの形態からなる。これらのワイヤは、雨よけフード１０５上において表面に固定される。ここで、この表面は、空気流が少なくとも１個の帯電部１５５に関与することを可能にするように配置される。少なくとも１個の帯電部１５５のその他の実施例は、複数のイオン化ワイヤ以外の形態からなる。例えば、少なくとも１個の帯電部は、ピンの端部、金属ブラシ、複数の釘が取り付けられた棒体等であるが、これらに制限されない、方向の急変をもたらす複数の物体からなるが、これに制限されるわけではない。

少なくとも１個の捕集部１６０は、帯電異物を空気流から除去するように構成される。この少なくとも１個の捕集部１６０は、少なくとも２枚の板からなる少なくとも１組の板１６３を有する。ここで、接地板１６３と帯電板１６３とが、電界を創出して、粒子を板１６３へと付勢する。これらの板１６３は、少なくとも１個の帯電部１５５の下流に取り付けられる。板１６３は、空気流の流れに対して平行に配向される。本発明のまた他の実施例において、少なくとも１個の捕集部１６０は、少なくとも１個の帯電部１５５の上流に配置される。

少なくとも１個の捕集部１６０は、少なくとも１組の板１６３の捕集部分を次々に連続させるカスケード法を用いる。この方法は、少なくとも１個の捕集部１６０への電界供給を付勢する段階と付勢解除する段階とを含む。このカスケード法は、異物を集塵器１６５の方へと移動させて除去する効率的な方法を提供するものである。

静電システム１５０の実施例は、空気流から除去された異物を回収する集塵器１６５からなる。この集塵器１６５は、例えば保管容器等の形態を有するが、これに制限されるわけではない。集塵器１６５は、少なくとも１個の捕集部１６０と一体化されて、異物が集塵器１６５の開口内へと落下すること又は付勢されることを可能にする。本発明の実施例において、集塵器１６５は、少なくとも１個の捕集部１６０から自動的に異物を受け取る。本発明のまた他の実施例では、集塵器１６５は、手動操作で異物を受け取ることを必要とする。本発明のさらに他の実施例において、帯電異物は、洗浄法等により集塵器１６５内へと付勢される。

静電システム１５０の実施例は、少なくとも１個の捕集部１６０を洗浄するように構成される洗浄システム１７０からなる。この洗浄システム１７０は、モジュール１７５と洗浄用流体１８０とからなる。静電システム１５０の運転中に、一部の異物は、少なくとも１組の板１６３の表面に固着する。これにより、静電システム１５０の効率が低下する。洗浄システム１７０は、水、洗剤等であるが、これらに制限されない洗浄用流体１８０を用いて、異物を少なくとも１個の板１６３から除去する。本発明の実施例において、モジュール１７５は、少なくとも１組の板１６３が洗浄を必要とする時期を自動的に判断する。ここで、洗浄システム１７０は、自動的に動作して、少なくとも１個の板１６３を洗浄する。本発明の実施例において、オペレータは、洗浄システム１７０を手動操作する。

使用時において、空気流は、雨よけフード１０５を通過して流れて、この雨よけフードにおいて、少なくとも１個の帯電部１５５により電荷を付与される。ここで、電荷は、正電荷又は負電荷とされる。次に、空気流は、下流方向に少なくとも１個の捕集部１６０まで流れる。その後、少なくとも１組の板１６３が、電界の印加により、異物に力を付与する。そして、カスケード法によって、少なくとも１組の板１６３上において上部から底部へと電界の位置を変化させる。これにより、異物は集塵器１６５内へと引き込まれる。洗浄システム１７０は、上記のように動作する。ここで、モジュール１７５は、少なくとも１組の板１６３が洗浄を必要とする時期を検出する。これにより、洗浄システム１７０は、洗浄用流体１８０を用いて、上記のように、少なくとも１組の板１６３を洗浄する。これらのプロセスは、ターボ機械の運転中に行われる。

本発明を、いくつかの例示的な実施例のみに関してかなり詳細に図示し、且つ説明したが、さまざまな改変、削除及び追加が開示の実施例に対して、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、特に上記の教示に鑑みて行われるため、当業者には、本発明がこれらの実施例に制限されることを意図していないことが理解されるはずである。従って、このような全ての改変、削除、追加及び同等物を、以下の特許請求の範囲によって限定される本発明の精神及び範囲に含まれるものとして包含することを意図している。

１００ 吸気システム
１０５ 雨よけフード
１１０ 入口フィルタ部
１２０ 遷移部
１２５ 入口ダクト
１３０ 消音部
１３５ 入口抽気加熱システム
１４０ 塵除け
１４５ 圧縮機
１５０ 静電システム
１５５ 帯電部
１６０ 捕集部
１６３ 板
１６５ 集塵器
１７０ 洗浄システム
１７５ モジュール
１８０ 洗浄用流体

Claims (10)

1. ターボ機械の吸気システム（１００）用フィルタシステムにおいて、
   空気流を受けるとともにターボ機械の圧縮機（１４５）の方へと導く吸気システム（１００）であって、雨よけフード（１０５）と入口フィルタ部（１１０）とからなる吸気システム（１００）を含むターボ機械と、
   前記空気流から異物を除去するように構成されており、前記吸気システム（１００）内を流れる空気流中の導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させる静電システム（１５０）であって、前記異物を捕集する少なくとも１個の捕集部（１６０）を含み、前記少なくとも１個の捕集部（１６０）は、帯電板と接地板とからなる少なくとも１組の板（１６３）間において電界を創出する静電システム（１５０）と
   を含むフィルタシステム。
2. 前記空気流中の前記導電性又は部分的に導電性の異物を帯電させる少なくとも１個の帯電部（１５５）をさらに含み、前記少なくとも１個の帯電部（１５５）は、前記雨よけフード（１０５）の表面と一体化され、前記表面は、前記空気流が前記少なくとも１個の帯電部（１５５）に関与することを可能にする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１個の帯電部（１５５）は、複数のイオン化ワイヤからなる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記吸気システム（１００）は、前記少なくとも１個の捕集部（１６０）の下流に配置される複数の静的フィルタ（１１０）からなる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１個の捕集部（１６０）は、前記電界を印加して前記異物を引き寄せて、前記異物が前記空気流から脱け出すことを可能にするカスケード法を用いる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記静電システム（１５０）は、前記少なくとも１個の捕集部（１６０）から出てくる前記異物を回収するように構成される集塵器（１６５）を含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１組の板（１６３）は、前記空気流が下流に流れることを可能にするようになっている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記少なくとも１個の捕集部（１６０）は、前記異物が前記少なくとも１組の板（１６３）上に集まることを可能にする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記静電システム（１５０）は、前記少なくとも１個の捕集部（１６０）を洗浄するように構成される自動洗浄システム（１７０）からなり、前記洗浄システム（１７０）は、洗浄用流体を用いて、前記異物を前記少なくとも１組の板から除去する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記カスケード法は、前記電界の位置を前記少なくとも１組の板（１６３）上において変動させて、前記異物の一部分を前記少なくとも１組の板（１６３）から前記集塵器（１６５）へと移動させる、請求項９に記載のシステム。