JP2015512772A - 発電プラント用吸気フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

吸気フィルタ装置（１）は、吸気フィルタ装置（１）の入口面（５）から出口面（６）へ空気塊（４）を送給するための少なくとも通路（３）と、入口面（５）と出口面（６）との間に配置され、空気塊（４）中の水分を分離するために通路（３）内にある水分分離器（１０）と、空気塊（４）が強制的に水分分離器（１０）を通過させられる第１の開放位置と、空気塊（４）が水分分離器（１０）を通過せずに入口面（５）から出口面（６）へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能なバイパス要素（１５、１１５）と、バイパス要素（１５、１１５）が第２の閉鎖位置にあるとき、空気塊（４）から水分分離器（１０）を隔離するために、バイパス要素（１５、１１５）と協働するように作動可能なシャッタ要素（１３）とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、吸気フィルタ装置およびそれに関する組立方法に関し、詳細には、限定するものではないが、燃焼および／または換気の目的のために、濾過された空気を運転中に供給する必要のある１つまたは複数の熱機械を含む発電プラント用の吸気フィルタ装置およびそれに関する組立方法に関する。

発電プラントは、例えばガスタービンまたは往復動エンジン、その他の内燃機関または外燃機関などの熱機械を含む場合がある。

上記の導入のすべてにおいて、発電プラントは、熱機械の上流に、吸気から水ならびに／または塵埃およびその他不純物を除去し、濾過後、その吸気を燃焼および／または換気の目的で熱機械に供給するための吸気濾過システムを含む。吸気濾過システムは、通常、吸気から水分を分離するための上流の吸気フィルタ装置、ならびに塵埃およびその他不純物を除去するための下流の濾過モジュールを含む。

例えば雨または霧などの高湿度の天候条件では、下流の濾過モジュールに水滴が形成されて目詰まりしたり、または凍結条件になって氷結したりすることがないように、上流の吸気フィルタ装置は吸気から水分を分離する。フィルタの目詰まりまたは氷結は、下流の濾過モジュールに過大な圧力降下を引き起こす場合があり、それは、下流の熱機械の性能を大きく低下させかねない。特に、熱機械が圧縮機を含んでいる場合（ガスタービンエンジンでは常である）、下流の濾過モジュールでの圧力降下は、そのような圧縮機にサージを引き起こしたり、または保安システムに機械を停止させたりする場合がある。

一方、乾燥した天候条件で吸気が湿気を含まない場合、上流の吸気フィルタ装置は無用であるが、それ自体が望ましくない圧力降下を引き起こす潜在的な危険性も持っている。そのような条件では、空気フィルタ装置は取り外す、またはバイパスされるべきである。寒冷で高湿度の天候条件において、吸気フィルタ装置での氷の形成によってそこでの圧力降下が過大になる場合、少なくとも氷が下流の濾過モジュールに著しい障害を与えない限り、下流の熱機械を停止させないように上流の吸気フィルタ装置を取り外す、またはバイパスさせることが必要である。

公知の吸気濾過システムでは、水分分離が必要でないか、または望ましくないとき、上流の空気フィルタ装置は手動で取り外される。そのような解決策では、取外し作業中、すべての下流の熱機械を停止させる必要があり、したがって、効率的とは言い難く、さらに、現場運転員に時間が必要となる。

その他のより効率的な解決策では、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００８３４１９号記載のものでは、遠隔操作アクチュエータで上流の水分分離装置を自動的に取り外す吸気濾過システムが提供されている。米国特許出願公開第２０１１／００８３４１９号には、水分分離フィルタを含むフィルタバイパス組立体が記載されている。そのバイパス組立体は、吸気を捉えて濾過システム内を流れるようにする作動位置と、吸気が水分分離フィルタを通らずに下流の濾過モジュールに達する第２のバイパス位置との間を、アクチュエータによって動かされる。

後者の解決策は、手動操作での解決策よりも明らかに改善されているが、複数の不便さがある。

第１に、バイパス位置にあるとき、たとえ吸気流がバイパス組立体を通過しなくても、空気中に存在するかもしれない任意の不純物からは隔離されておらず、それゆえ、水分分離フィルタに付着するか、または水分分離フィルタを傷つける可能性がある。特に、これは、砂砂漠環境の中、砂嵐中に生じる可能性がある。

第２に、バイパス組立体は、バイパス位置にあるとき、吸気の温度および湿度状態からは隔離されていないので、凍結条件になった場合、水分分離フィルタで氷結が生じる。吸気の温度および湿度状態が霜点より高い状態に戻って、そのような状態が便宜上の期間続くと、単に受動的に除氷される場合がある。第３に、バイパス組立体は、その質量を低減し、バイパス組立体を動かすのに必要なヒンジやアクチュエータなどのキネマティック要素を簡略化するために改良することができる。任意に、そのように簡略化すると、手動操作バイパス組立体になることもあり得る。

第４に、制御方法もまた改良できる。米国特許出願公開第２０１１／００８３４１９号では、バイパス要素は温度測定を通じて唯一制御される。バイパス要素をよりよく操作するために、天候条件に湿度測定を追加することは想定可能であり得る。

本発明の目的は、任意の天候および環境条件において、任意の下流の濾過モジュールおよび熱機械を効率的に運転でき、したがって、空気フィルタ装置での圧力降下または下流の濾過モジュールの目詰まりによって生じる停止を制限することのできる発電プラント用吸気フィルタ装置を製造することである。

米国特許出願公開第２０１１／０８３４１９号明細書

第１の実施形態および第２の実施形態によれば、本発明は、吸気フィルタ装置を提供することによってこの目的を達成し、この吸気フィルタ装置は、少なくとも吸気フィルタ装置の入口面から吸気フィルタ装置の出口面へ空気塊を送給するための通路と、吸気フィルタ装置の入口面と出口面との間に配置され、空気塊中の湿分を分離するために通路内にある水分分離器と、空気塊が強制的に水分分離器を通過させられる第１の開放位置と、空気塊が水分分離器を通らずに入口面から出口面へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能なバイパス要素とを含み、バイパス要素が第２の閉鎖位置にあるとき、通路を流れる空気塊から水分分離器を隔離するために、バイパス要素と協働するように作動可能なシャッタ要素をさらに含む。

第１の実施形態および第２の実施形態のさらに有利な特徴によれば、水分分離器は、第１および第２の表面を含み、空気塊が水分分離器を通過するとき、第１の表面から第２の表面へ流れ、バイパス要素は、バイパス要素が閉鎖位置にあるとき、前記第１および第２表面のうちの１方に隣接し、シャッタ要素は、バイパス要素が閉鎖位置にあるとき、前記第１および第２表面のうちの他方を空気塊から隔離するように作動可能である。

第１の実施形態および第２の実施形態のさらに有利な特徴によれば、吸気フィルタ装置は、バイパス要素が第２の閉鎖位置にあり、シャッタ要素が通路を流れる空気塊から水分分離器を隔離するためにバイパス要素と協働するように作動させられるとき、少なくとも１つの空気源から空気を水分分離器の方へ送給するための流動手段とをさらに含む。

本発明の吸気フィルタ装置の水分分離器は、バイパス要素が第２の閉鎖位置にあり、シャッタ要素が隔離する効果があるように操作される時に、装置内を流れる空気塊から物理的に隔離されることができる。これによって、空気中に存在して、水分分離器に付着するか、または水分分離器を傷つける可能性のあるいかなる不純物も防ぐ。たとえバイパス要素およびシャッタ要素が完全に気密（砂砂漠環境では重要である場合がある）されていなくても、本発明の吸気フィルタ装置は、通路を流れる空気塊から水分分離器が隔離されているとき、空気塊を水分分離器の方へ送給し、それによって吸気よりも高い圧力にし、不純物がバイパス要素およびシャッタ要素を通り抜けて水分分離器に達することを防ぐための流動手段を備える。流動手段が高温空気源に接続されている場合、例えば、ガスタービンエンジンの圧縮機の吐出部に接続されている場合、本発明のこの特徴は、水分分離器が第２の閉鎖位置にあり、装置内を流れる空気塊から隔離されているとき、氷結した水分分離器から霜を取り乾燥させるために使用することができる。

第１の実施形態のさらに有利な特徴によれば、水分分離器は通路に対して固定され、バイパス要素は水分分離器に対して移動可能である。

第１の実施形態のさらに有利な特徴によれば、水分分離器は、通路の内側表面から離間し、バイパス要素が第１の開放位置にあるとき、バイパス要素は水分分離器と通路の内側表面との間を延在し、バイパス要素が第２の閉鎖位置にあるとき、バイパス要素は水分分離器に隣接する。

バイパス要素を水分分離器から分離させると、バイパス要素の質量、すなわち吸気フィルタ装置内を動かすべき質量を最小限に低減できる。より小さく、より軽いバイパス要素は、より小さな電気または油圧アクチュエータで動かすことができ、エネルギの消費量を少なくでき、または手動操作アクチュエータで動かすことができ、その結果、いずれの場合もコストを削減することができる。

さらに本発明の目的は、吸気フィルタ装置を組み立てるための方法を開発することである。

第３の実施形態および第４の実施形態によれば、本発明は、吸気フィルタ装置の入口面から空気塊を送給するための単一の通路を含む吸気フィルタ装置を設けることによって、第１および第２の実施形態を参照して説明したのと同じ目的を達成し、同じ有利な特徴を提供する。

第５の実施形態によれば、本発明は、吸気フィルタ装置を組み立てるための方法を提供することによって、このさらなる目的を達成し、この方法は、空気塊用流路が吸気フィルタ装置の入口面から吸気フィルタ装置の出口面まで画定するように、吸気フィルタ装置内に通路を設ける第１のステップと、空気塊中の湿度を分離するために通路内に水分分離器を設ける第２のステップであって、水分分離器が吸気フィルタ装置の入口面と出口面との間に配置される、第２のステップと、空気塊が強制的に水分分離器を通過させられる第１の開放位置と、空気塊が水分分離器を通過せずに入口面から出口面へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能なバイパス要素を設ける第３のステップと、バイパス要素が第２の閉鎖位置にあるとき、通路内を流れる空気塊から水分分離器を隔離するために、バイパス要素と協働するように作動可能なように配置されたシャッタ要素を設ける第４のステップとを含む。

本発明の他の実施形態を参照して上で説明したのと同じ利点は、第５の実施形態によって達成される。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の図面と併せて、本発明の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

本発明による発電プラント用入口濾過システムの概略図である。 本発明による吸気フィルタ装置の第１の実施形態を示す概略断面図である。 図４とは異なった作動形態にある図２の吸気フィルタ装置の概略断面図である。 図３とは異なった作動形態にある図２の吸気フィルタ装置の概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置の第２の代替実施形態の、図３に対応する概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置の第２の代替実施形態の、図４に対応する概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置の第３の実施形態を示す、図２に対応する概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置の第４の実施形態を示す、図２に対応する概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置のさらなる構成部品を示す、図３〜図４の実施形態の概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置のさらなる構成部品を示す、図５〜図６の実施形態の概略断面図である。 本発明による吸気フィルタ装置を組み立てるための方法のフローチャート図である。

図１を参照すると、発電プラント１００は、プラント１００に入る空気塊４から水分および不純物、例えば塵埃および砂を除去するための吸気濾過システム１１０を含む。空気濾過システム１１０は、吸込み部１１０ａから送給部１１０ｂまで延在し、濾過システム１１０に入る空気塊４から水分を除去するための上流の吸気フィルタ装置１および上流の吸気フィルタ装置１から流れる空気塊４から固体不純物を除去するための複数の下流の濾過モジュール１１１を含む。

吸気フィルタ装置１は、気象因子から吸込み部１１０ａを保護するための複数の耐候フード１０２ａ〜ｃ（図１には３つの耐候フードが示されている）、および耐候フード１０２ａ〜ｃに隣接するフィルタ室１０３の第１の上流部分１０３ａを含む。下流の濾過モジュール１１１は、フィルタ室１０３の第２の下流部分１０３ｂ内に収納され、第２の部分１０３ｂは、第１の部分１０３ａから空気濾過システム１１０の送給部１１０ｂまで延在する。下流の濾過モジュール１１１は公知のタイプで、発電プラント１００の固有の要求事項に従って、複数の構成に配列することができる。例えば、濾過モジュール１１１は、パルスジェットフィルタおよび／またはＨＥＰＡフィルタを含んでもよい。一般に、濾過モジュール１１１は、水滴および固体不純物の混合物によって目詰まりを生じ、このため、上流の吸気フィルタ装置１と連結される必要がある。しかしながら、濾過モジュール１１１は、本発明の目的ではなく、それゆえ、さらに詳述はしない。

空気塊４は、濾過システム１１０で処理された後、濾過システム１１０を熱機械１３０に接続する入口ダクト１２０を通って熱機械１３０に送られる。

熱機械１３０は、様々なタイプでありえるが、すべて、固体不純物のない空気を送給される必要があり、それゆえ、すべて、その前には少なくとも濾過モジュール１１１を含む濾過システムが必要である。例えば、発電プラント１００の公知の実施形態では、熱機械１３０は往復動エンジンである。発電プラント１００の他の公知の実施形態では、熱機械１３０は、上流の空気圧縮機と、下流のタービンと、それらの間にある燃焼器とを含むガスタービンエンジンである。

吸気フィルタ装置１の第１の実施形態が、図２〜図４により詳細に示されている。図２〜図４を参照すると、フィルタ装置１は、空気塊４を吸気フィルタ装置１の入口面５から吸気フィルタ装置１の出口面６へ送給するための複数の通路３（分かり易くするため、２つの通路３のみ示す）を含む。入口面５は、濾過システム１１０の吸込み部１１０ａに一致し、出口面６は、フィルタ室１０３の第１の部分１０３ａと第２の部分１０３ｂを分ける。通路３は、耐候フード１０２ａ〜ｃによって区切られた各第１の部分３ａとフィルタ室１０３の第１の上流部分１０３ａ内に延在する各第２の部分３ｂとを含む。通路３は、第１の部分３ａおよび第２の部分３ｂともに、入口面５から出口面６に流れる空気塊４の流路を画定する内側表面３ｃによって区切られている。

フィルタ装置１は、各通路３内に、空気塊４中の水分を分離するための水分分離器１０を含む。水分分離器１０は、通路３の中を入口面５から出口面６に流れる空気塊４の流路を遮るように、通路３に対して固定され、入口面５と出口面６との間に配置される。特に、水分分離器１０は、第１の部分３ａと第２の部分３ｂの間の通路３内に配置される。水分分離器１０は、通路３の内側表面３ｃから離間される。

水分分離器１０は、第１の自由表面２０および第２の自由表面２１を含み、第１および第２の自由表面は、空気塊４の流路に関してそれぞれ上流および下流にあるように向けられている。第１および第２の表面２０、２１のそれぞれは、上流端２０ａ、２１ａおよび下流端２０ｂ、２１ｂを含み、それぞれ入口面５および出口面６の方を向いている。水分分離器１０は、液滴捕集器１１およびコアレッサ１２を含み、液滴捕集器１１は第１の上流表面２０に隣接するように向けられ、コアレッサ１２は第２の下流表面に隣接するように向けられている。あるいは、本発明の別の実施形態（図示せず）によれば、水分分離器は液滴捕集器のみを含む。一般に、本発明の目的のためには、空気塊４中の水分を分離するために、いかなるタイプの水分分離器も、通路３内で、入口面５と出口面６との間に配置されていれば使用可能である。

通路３では、固定壁３０が、下流端２０ｂ、２１ｂと通路の内側表面３ｃとの間に延在して設けられている。固定壁３０は空気塊４の流路を遮り、空気塊４を水分分離器の第１の表面２０の方へ強制的に向きを変えさせる。

フィルタ装置１は、水分分離器１０の前後間の圧力降下を測定するために、固定壁３０の一方の側と他方の側との間、すなわち通路の第１の部分３ａと第２の部分３ｂとの間に圧力センサ２３をさらに含む。

フィルタ装置１は、壁形のバイパス要素１５をさらに含み、それは、空気塊が強制的に水分分離器１０を通過させられ、第１の表面２０から第２の表面２１へ流れる第１の開放位置（図２）と、空気塊４が水分分離器１０を通過せずに入口面５から出口面６へ流れる第２の閉鎖位置との間を、水分分離器１０および通路３に対して移動可能である。第１の位置では、水分分離器１０を通過する空気塊４は、まず液滴捕集器１１を、それからコアレッサ１２を通過する。フィルタ装置１は、水分分離器１０の第２の自由表面２１の上流端２１ａにヒンジ１８を含み、その回りをバイパス要素１５が、第１の位置と第２の位置との間を移動するために回転する。バイパス要素１５は、電気アクチュエータ１６によって作動させられてヒンジ１８の回りを回転する。あるいは、本発明の別の実施形態（図示せず）によれば、バイパス要素１５は、手動または空圧アクチュエータによって作動させられる。

バイパス要素１５が第１の開放位置にあるとき、バイパス要素１５は水分分離器１０のヒンジ１８と通路３の内側表面３ｃとの間を、固定壁３０に対して反対方向に延在する。第１の開放位置では、バイパス要素１５は、空気塊４の流路を遮り、固定壁３０と協働して空気塊４を水分分離器の第１の表面２０の方へ向かせる。

第２の閉鎖位置では、バイパス要素１５は、水分分離器１０の第２の表面２１に隣接し、通路３の内側表面３ｃから離間している。通路３は、バイパス要素１５が閉鎖位置にあるとき、第１の表面２０で塞がれることとなる。

吸気フィルタ装置１は、バイパス要素１５が第２の閉鎖位置にあるとき、通路３内を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するために、バイパス要素１５と協働するように作動可能なシャッタ要素１３をさらに含む。

シャッタ要素１３は、バイパス要素１５が閉鎖位置にあるとき、第１の表面２０を空気塊４から隔離するように第２の電気アクチュエータ１７によって作動させられて閉じる複数のブレード１４を含む（図４）。

あるいは、本発明の別の実施形態（図示せず）によれば、シャッタ要素１３は、手動または空圧アクチュエータによって作動させられる。水分分離器１０が通路３を流れる空気塊４から隔離される際に密封性を確保するために、シール手段が、バイパス要素１５と水分分離器１０との間およびシャッタ要素１３と水分分離器１０との間に設けられている。シール手段は、バイパス要素１５が開放位置にあるとき、バイパス要素１５と通路３の内側表面３ｃとの間の密封性を確保するためにそれらの間にも設けられている。図５〜図６に吸気フィルタ装置１の第２の実施形態をより詳細に示す。図５〜図６に示された同一の構成部品は、図１〜図４に用いられた参照番号と同じ符号を付している。

図５〜図６の実施形態では、第２の固定壁３１は、第２の表面２１の上流端２１ａと通路３の内側表面３ｃとの間を、固定壁３０に対して反対方向に延在する。第１および第２の壁３０、３１は、協働して空気塊４の流路を遮り、空気塊４は、下記のように水分分離器１０が配置された、第１の壁３０と第２の壁３１との間を強制的に通過させられる。

図５〜図６の実施形態では、水分分離器１０は、バイパス要素１１５と一体となっており、第１の開放位置（図５）と第２の閉鎖位置（図６）との間を一緒になって動く。

第１の開放位置では、水分分離器１０を含むバイパス要素１１５は、通路３の内側表面３ｃから離れており、図２〜図４の実施形態での水分分離器１０の位置と実質的に同じ位置にある。第２の閉鎖位置では、バイパス要素１１５は、第２の固定壁３１の座３２に納まり、通路３の内側表面３ｃに近接し、図２〜図４の実施形態でのバイパス要素１５の位置と実質的に同じ位置にある。図５〜図６の実施形態では、バイパス要素１１５が第２の閉鎖位置にあるとき、バイパス要素１１５と協働して通路３を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するために、シャッタ要素１１３が備えられている。シャッタ要素１１３は、機能的および構造的に、第１の実施形態のシャッタ要素１３と同等である。シャッタ要素１１３は、バイパス要素１１５に固定され、第１の位置と第２の位置との間を一緒に動く。シャッタ要素１１３は、バイパス要素１５が閉鎖位置にあるとき、水分分離器１０の第１の表面２０を空気塊４から隔離するように電気アクチュエータ１７によって作動させられて閉じる複数のブレード１１４を含む（図６）。

ブレード１１４が通路３を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するために作動させられるときに、密封性を確保するために、シャッタ要素１１３と水分分離器１０との間にシール手段が設けられている。上記の実施形態は両方とも、バイパス要素１５、１１５は、天候および環境条件に応じて、作動方法に従って第１の位置と第２の位置との間を動く。そのような方法を実行するためには、吸気フィルタ装置に入る空気の特性を測定しなければならない。図１に概略的に示すように、発電プラント１は、風向、風速、相対湿度、温度、および不透明度をそれぞれ測定する５つのセンサ１２１ａ〜ｅを含む。測定データは、熱機械１３０をも制御するＰＬＣ制御システム１２２に送られる。本発明の異なる実施形態によれば、専用のＰＬＣ制御システムが使用される。制御システム１２２は、センサ１２１ａ〜ｅで測定されたデータを詳細に解析し、予め定められた作動方法に従ってバイパス要素１５、１１５を動かすために、電気的な接続１２３を通してアクチュエータ１６に指令する。

上述したバイパス要素１５、１１５が手動で作動させられる本発明の実施形態では、制御システム１２２は、センサ１２１ａ〜ｅで測定されたデータを詳細に解析し、予め定められた作動方法に従って操作員がバイパス要素１５、１１５になすべき行動を示す。

第１の作動方法では、砂砂漠に近接した沿岸地域に据え付けられた発電プラントに対して、砂嵐条件を決定するために、風向および風速が空気の相対湿度および不透明度とともに測定される。風向データは、空気が海から来る、すなわち砂を含まないか、または内陸から来る、すなわち砂を含むかを決定するために用いられる。風速データは、嵐の条件を決定するために用いられる。非常に低い相対湿度と高い不透明度もまた、嵐の条件を決定するための助けとなる。そのような条件での作動方法は、バイパス要素１５、１１５を第２の閉鎖位置に移動し、シャッタ要素１３、１１３とともに隔離する。

第２の作動方法では、霜点条件を決定するために相対湿度および温度が測定される。そのような条件での作動方法は、水分分離器１０に形成された氷によって圧力センサ２３で計測した圧力降下が許容できない値に高くなるまで、バイパス要素１５、１１５を第１の開放位置に保持する。圧力センサ２３で計測した圧力降下が、予め定められた閾値より大きい場合、バイパス要素１５、１１５は、少なくとも水分分離器１０の霜が取れ乾燥するまで第２の閉鎖位置に移動されている。

他の作動方法は、発電プラント１００、特に熱機械１３０の固有の要求事項に従って適用されることができる。

上述した第１および第２の実施形態ではともに、バイパス要素１５または１１５が第２の閉鎖位置にあり、シャッタ要素１３または１１３が、通路３を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するためにバイパス要素１５または１１５と協働するように作動されるとき、吸気フィルタ装置１は、少なくとも１つの空気源から空気を水分分離器１０の方へ送給するための流動手段２５をさらに含む。空気源が高温空気源である場合、流動手段２５は、水分分離器１０の霜を取り乾燥させるために迅速で効率的に使用することができる。さらに、水分分離器１０が第２の閉鎖位置にあり、物理的に吸気４から隔離されているとき、流動手段２５は、水分分離器１０内を空気塊４の入口流れより高い圧力にするために使用されることができる。そのような超過の圧力は、不純物がバイパス要素１５、１１５および／またはシャッタ要素１３、１１３を通り抜け、したがって水分分離器１０に入ることを防ぐ。いずれの場合にも、空気源は、水分分離器１０を汚さないために清浄な空気源であることが好ましい。

図７に吸気フィルタ装置１の第３の実施形態をより詳細に示す。図７に示された同一の構成部品は、図１〜図６に用いられた参照番号と同じ符号を付している。

第３の実施形態は、フィルタ装置１が、空気塊４を吸気フィルタ装置１の入口面５から吸気フィルタ装置１の出口面６に送給するための単一の通路３を含むという点で、第１の実施形態とは異なる。

フィルタ装置１は、空気塊４中の水分を分離するために、それぞれ単一通路３の上側および下側にある２つの水分分離器１０ａ、１０ｂを含む。

第１の開放位置にあるとき、図２〜図４の第１の実施形態のように、上側の水分分離器１０ａの壁形のバイパス要素１５は、水分分離器１０ａのヒンジ１８と通路３の内側表面３ｃとの間を延在する。下側の水分分離器１０ｂのバイパス要素１５は、図２〜図４の第１の実施形態と違って、水分分離器１０ｂのヒンジ１８と上側の水分分離器１０ａの第１の表面２０の下流端２０ｂとの間を延在する。シール手段が、下流端２０ｂおよび／または水分分離器１０ｂのバイパス要素１５に設けられ、水分分離器１０ｂのバイパス要素１５が開放位置にあるとき、そのような構成要素間の密封性を確保する。図７の第３の実施形態によれば、雨などから吸込み部１１０ａを保護するために、吸気フィルタ装置１に単一の耐候フード１０２ａが設けられている。音に対する要求事項がある場合、各水分分離器１０ａ、ｂの第１表面２０の上流端２０ａからはずれて配置された追加のフード１０２ｄを設けることができる。

図８に吸気フィルタ装置１の第４の実施形態をより詳細に示す。図８に示された同一の構成部品は、図１〜図７に用いられた参照番号と同じ符号を付している。

第４の実施形態は、図７の第３の実施形態とは、バイパス要素１５が第２閉位置にあるとき、シャッタ要素１３の代わりに、第２の壁形要素２１３が、単一通路３を流れる空気塊４から各水分分離器１０ａ、ｂを隔離するために使用されるという点で異なる。各第２の壁形要素２１３は、第１表面２０から離れる第１の開放位置および第１の表面２０に隣接する第２の閉鎖位置から回転可能であるように、それぞれ各水分分離器１０ａ、ｂの第１の表面２０の下流端２０ｂにヒンジで結合される。図８に示すように、下側の水分分離器１０ｂのバイパス要素１５および上側の水分分離器１０ａの第２の壁形要素２１３は、共に開放位置にある時は、お互いに隣接している。シール手段が、第２の壁形要素２１３および／またはバイパス要素１５に設けられ、お互いに開放位置で隣接するとき、それらの間の密封性を確保する。第３および第４の実施形態と構造的および機能的に同様な他の実施形態（図示せず）によれば、異なった数（１つまたは３つ以上の水分分離器１０）の水分分離器１０を単一の通路３に使用することができる。

それぞれ第１および第２の実施形態に当てはまる図９および図１０を参照すると、流動手段２５は、複数の分岐管を含み、それらは、入口ダクト１２０から水分分離器１０の方へ延在する第１の分岐管２５ａおよび高温空気源１３５から水分分離器１０の方へ延在する第２の分岐管２５ｂを含む。熱機械１３０がガスタービンエンジンの場合、高温空気源１３５は通常、高温空気源１３５の送給部である。第１の分岐管２５ａは、入口ダクト１２０から水分分離器１０へ空気を送給するためのポンプ２６、およびポンプ２６のすぐ下流に制御弁２６ａを含む。第２の分岐管２５ｂは、高温空気源１３５から水分分離器１０までの高温空気の流れを制御するための遮断手段２７、例えば制御弁を含む。流動手段２５は、第１および第２の分岐管２５ａ、ｂの両方を吸気フィルタ装置１の各水分分離器１０に接続するための第３の分岐管２５ｃをさらに含む。第３の分岐管２５ｃは、主管２８および主管２８から離れる二次管２９ａ〜ｂを含み、各二次管２９ａ〜ｂのそれぞれは、各水分分離器１０に接続する（分かり易くするため、図７〜図８では２つの二次管２９ａ〜ｂ）。各二次管２９ａ〜ｂでは、各遮断手段３３、例えば制御弁が二次管２９ａ〜ｂのそれぞれの中の空気の流れをお互いに独立して制御するために設けられている。吸気フィルタ装置１の第１の実施形態では、各二次管２９ａ〜ｂは、各水分分離器１０に直接接続されている（図９）。吸気フィルタ装置１の第２の実施形態では、それぞれ第２の閉鎖位置にある場合（図１０）、各二次管２９ａ〜ｂは、水分分離器１０によって占有された各座３２に接続される。二次管２９ａ〜ｂを通って送られる空気は、各水分分離器１０を通過し、各下流管３４を通って最終的に大気に送られる。少なくとも１つの作動形態では、各下流管３４には、相対湿度センサ３５が、遮断手段３３を制御するために設けられている。例えば、霜を取り乾燥させるために水分分離器１０が高温空気源１３５に接続される場合、湿度センサ３５は水分分離器１０の乾燥状態を同定することができる。そのような乾燥状態に達したら、水分分離器１０には高温空気はもはや必要ではなく、各制御弁３３は、各二次管２９ａ〜ｂとは絶縁するように作動されることができる。

図９および図１０で説明される構成部品は、図７および図８の第３および第４の実施形態にも、たやすく適合されることができる。

本発明のさらなる実施形態（図示せず）では、各水分分離器１０を水の供給源に接続するために、水の流動手段が設けられている。これは、砂漠環境において特に有用であり、このような環境では、通路３を流れる空気塊４から水分分離器１０が隔離されているとき、そのような水の流動手段を通じて水を噴射することによって水分分離器１０を洗浄することができる。

このようにして、水分分離器１０に関する保全作業は大きく削減される。

本発明の第５の実施形態では、図１１に図で表されているが、吸気フィルタ装置１を組み立てるための方法２００は、４つの主なステップ２１０、２２０、２３０、２４０を含む。

第１のステップ２１０では、空気塊４用流路が吸気フィルタ装置１の入口面５から吸気フィルタ装置１の出口面６まで画定するように、吸気フィルタ装置１内に通路３を設ける。

第２のステップ２２０では、空気塊４中の湿度を分離するために通路３内に水分分離器１０を提供し、その水分分離器１０は吸気フィルタ装置１の入口面５と出口面６との間に配置される。

第３のステップ２３０では、バイパス要素１５、１１５を設ける。バイパス要素１５、１１５は、空気塊４が強制的に水分分離器１０を通過させられる第１の開放位置と、空気塊４が水分分離器１０を通過せずに入口面５から出口面６へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能である。

第４のステップ２４０では、シャッタ要素１３、１１３を提供し、シャッタ要素は、バイパス要素１５、１１５が第２の閉鎖位置にあるとき、通路３内を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するために、バイパス要素１５、１１５と協働するように作動可能なように配置される。

第５のオプションのステップでは、バイパス要素１５、１１５が第２の閉鎖位置にあり、シャッタ要素１３、１１３が、通路３を流れる空気塊４から水分分離器１０を隔離するためにバイパス要素１５、１１５と協働するように作動されるとき、流動手段２５が、空気を少なくとも１つの空気源から水分分離器１０の方へ送給するために提供される。

本発明は、上に述べた目的および利点を達成することができる。加えて、本発明は、さらなる利点を得ることが可能である。特に、上記の方法は、本発明に従って、吸気フィルタ装置を従来の吸気濾過システムの中に含めることによって、従来の吸気濾過システムを一新することに使用することができる。

本明細書は、実施例を使用して、好ましい実施形態を含む本発明を開示するとともに、任意の装置またはシステムの作製および使用、またはこれに付随する任意の方法の実施を含め、本発明を当業者が実施することを可能にする。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と違いのない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に違わない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。

１ 吸気フィルタ装置
３ 通路
３ｃ 通路の内側表面
４ 空気塊
５ 吸気フィルタ装置の入口面
６ 吸気フィルタ装置の出口面
１０ 水分分離器
１１ 液滴捕集器
１２ コアレッサ
１３、１１３、２１３ シャッタ要素
１４ ブレード
１５、１１５ バイパス要素
１６ アクチュエータ
１７ アクチュエータ
１８ ヒンジ
２０ 水分分離器の第１の表面
２１ 水分分離器の第２の表面
２３ 圧力センサ
２５ 流動手段
１００ 発電プラント
１１０ 吸気濾過システム
１１１ 濾過モジュール
１２０ 入口ダクト
１２１ センサ
１２２ 制御システム
１３０ 熱機械
１３５ 高温空気源
２００ 吸気フィルタ装置を組み立てるための方法
２１０ 吸気フィルタ装置内に通路を設けるステップ
２２０ 通路内に水分分離器を設けるステップ
２３０ バイパス要素を設けるステップ
２４０ シャッタ要素を設けるステップ

Claims (14)

1. 吸気フィルタ装置（１）であって、
   少なくとも前記吸気フィルタ装置（１）の入口面（５）から前記吸気フィルタ装置（１）の出口面（６）へ空気塊（４）を送給するための通路（３）と、
   前記吸気フィルタ装置（１）の前記入口面（５）と前記出口面（６）との間に配置され、前記空気塊（４）中の水分を分離するために前記通路（３）内にある水分分離器（１０）と、
   前記空気塊（４）が強制的に前記水分分離器（１０）を通過させられる第１の開放位置と、前記空気塊（４）が前記水分分離器（１０）を通過せずに前記入口面（５）から前記出口面（６）へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能なバイパス要素（１５、１１５）と
   を含み、
   前記バイパス要素（１５、１１５）が前記第２の閉鎖位置にあるとき、前記通路（３）内を流れる前記空気塊（４）から前記水分分離器（１０）を隔離するために、前記バイパス要素（１５、１１５）と協働するように作動可能なシャッタ要素（１３、１１３、２１３）をさらに含む、吸気フィルタ装置（１）。
2. 前記水分分離器が、第１の表面（２０）と第２の表面（２１）とを含み、前記空気塊（４）が、前記水分分離器（１０）を通過するとき、前記分離器の前記第１の表面から前記第２の表面へ流れ、前記バイパス要素（１５、１１５）が前記閉鎖位置にあるとき、前記通路（３）が前記第２の表面（２１）において遮られる、請求項１記載の吸気フィルタ装置（１）。
3. 前記バイパス要素（１５、１１５）が前記閉鎖位置にあるとき、前記シャッタ要素（１３）が、前記第１の表面（２０）を前記空気塊（４）から隔離するように作動可能である、請求項１または２記載の吸気フィルタ装置（１）。
4. 前記バイパス要素（１５、１１５）が前記第１の位置と前記第２の位置との間の移動のためにその回りを回転するヒンジ（１８）を前記吸気フィルタ装置（１）が含む、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
5. 前記通路（３）が、少なくとも１つの内側表面（３ｃ）によって区切られ、前記バイパス要素（１５、１１５）の前記第１または第２の位置のうちの一方は、前記通路（３）の前記内側表面（３ｃ）から離間し、前記バイパス要素（１５、１１５）の前記第１または第２の位置のうちの他方は、前記通路（３）の前記内側表面（３ｃ）に隣接する、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
6. 前記水分分離器（１０）が、前記通路（３）に対して固定され、前記バイパス要素（１５）が、前記水分分離器（１０）に対して移動可能である、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
7. 前記水分分離器（１０）が、前記通路（３）の内側表面（３ｃ）から離間し、前記バイパス要素（１５）が前記第１の開放位置にあるとき、前記バイパス要素（１５）が前記水分分離器（１０）と前記通路（３）の前記内側表面（３ｃ）との間に延在し、前記バイパス要素（１５）が前記第２の閉鎖位置にあるとき、前記バイパス要素（１５）が前記水分分離器（１０）に隣接する、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
8. 前記水分分離器（１０）が前記バイパス要素（１１５）と一体となる、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
9. 前記第１の位置にある前記バイパス要素（１１５）が、前記通路（３）の内側表面（３ｃ）から離れており、前記バイパス要素（１１５）が前記第２の位置にあるとき、前記バイパス要素（１１５）が前記通路（３）の前記内側表面（３ｃ）に近接する、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
10. 前記バイパス要素（１５、１１５）が壁形状である、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
11. 前記水分分離器（１０）は、液滴捕集器（１１）とコアレッサ（１２）とを含み、前記水分分離器（１０）を通過する前記空気塊は、まず前記液滴捕集器を通過し、次いで、前記コアレッサ（１２）を通過するように前記水分分離器（１０）は前記通路（３）内で向きを定められている、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
12. 前記バイパス要素（１５、１１５）が前記第２の閉鎖位置にあり、前記シャッタ要素（１３、１１３、２１３）が、前記通路（３）内を流れる前記空気塊（４）から前記水分分離器（１０）を隔離するために前記バイパス要素（１５、１１５）と協働するように作動させられるとき、少なくとも１つの空気源から空気を前記水分分離器（１０）の方へ送給するための流動手段（２５）をさらに含む、前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）。
13. 前記請求項のいずれか１項記載の吸気フィルタ装置（１）を含む発電プラント用吸気濾過システム。
14. 吸気フィルタ装置（１）を組み立てるための方法（２００）であって、
    空気塊（４）用流路が前記吸気フィルタ装置（１）の入口面（５）から前記吸気フィルタ装置（１）の出口面（６）まで画定するように、前記吸気フィルタ装置（１）内に通路（３）を設けるステップ（２１０）と、
    前記空気塊（４）中の湿度を分離するために前記通路（３）内に水分分離器（１０）を設けるステップであって、前記水分分離器（１０）が前記吸気フィルタ装置（１）の前記入口面（５）と前記出口面（６）との間に配置される、ステップ（２２０）と、
    前記空気塊（４）が強制的に前記水分分離器（１０）を通過させられる第１の開放位置と、前記空気塊（４）が前記水分分離器（１０）を通過せずに前記入口面（５）から前記出口面（６）へ流れる第２の閉鎖位置との間を移動可能なバイパス要素（１５、１１５）を設けるステップ（２３０）と、
    前記バイパス要素（１５、１１５）が前記第２の閉鎖位置にあるとき、前記通路（３）内を流れる前記空気塊（４）から前記水分分離器（１０）を隔離するために、前記バイパス要素（１５、１１５）と協働するように作動可能なように配置された前記シャッタ要素（１３）を設けるステップ（２４０）と
    を含む方法。