JP2017227212A - 区画化され、ダクトが付いた電気品筐体を冷却するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】区画化された電気品筐体内に配置された電気構成部品を冷却するように構成された冷却システムのためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】本システムは、ターボ機械と関係する１つまたは複数の電気構成部品を含み、１つまたは複数の電気構成部品は、電気品筐体の２つ以上の内部区画内に配置される。システムはまた、電気品筐体に結合された冷却システムを含む。冷却システムは、冷却空気を２つ以上の内部区画の各内部区画に向けるように構成された１つまたは複数の空気ダクトを含む。冷却システムはまた、１つまたは複数の空気ダクトを通じて冷却空気を各内部区画に送るように構成された制御器を含む。制御器は、２つ以上の内部区画の各内部区画に対する熱環境を独立して調整するように構成される。
【選択図】図１

Description

本明細書で開示する主題は一般に、ガスタービンエンジンおよび関連する冷却システムに関し、より詳細には、区画化され、ダクトが付いた電気品筐体の冷却に関する。

ガスタービンエンジンは、高温の燃焼ガスによって駆動される１つまたは複数のタービン段を含む。例えば、ガスタービンエンジンは、圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを含む。圧縮機セクションは、酸化剤（例えば、空気）を圧縮するように構成された１つまたは複数の圧縮機段を含む。次いで、酸化剤は燃焼器セクションに送られる。燃焼器セクションは、燃料を酸化剤（例えば、空気）で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させるように構成された１つまたは複数の燃焼器を含む。タービンセクションは、高温の燃焼ガスによって駆動される１つまたは複数のタービン段を含み、ここで、高温の燃焼ガスはタービン段を通って、最終的には排気として周囲の環境に流れる。ガスタービンエンジンは大量の熱を発生し、様々な冷却システムが、ガスタービンシステムと関係する構成部品を冷却するために使用することができる。さらに、ガスタービンシステムと関係する構成部品はまた、周囲の状態（例えば、外気、温度、日光、湿度など）によって生じる熱を受ける場合がある。

米国特許出願公開第２０１５／００１６９７１号公報

本来、特許請求される発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する発明の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡潔な概要を提供することだけを意図する。実際、本発明は、下記に説明する実施形態と同様な、または異なる様々な形態を含むことができる。

第１の実施形態では、本システムは、ターボ機械と関係する１つまたは複数の電気構成部品を含み、１つまたは複数の電気構成部品は、電気品筐体の２つ以上の内部区画内に配置される。システムはまた、電気品筐体に結合された冷却システムを含む。冷却システムは、冷却空気を２つ以上の内部区画の各内部区画に向けるように構成された１つまたは複数の空気ダクトを含む。冷却システムはまた、１つまたは複数の空気ダクトを通じて冷却空気を各内部区画に送るように構成された制御器を含む。制御器は、２つ以上の内部区画の各内部区画に対する熱環境を独立して調整するように構成される。

第２の実施形態では、システムは、１つまたは複数の電気構成部品を２つ以上の内部区画内に収納するように構成された電気品筐体を含み、１つまたは複数の電気構成部品はターボ機械と関係する。システムはまた、電気品筐体に結合された冷却システムを含み、冷却システムは、冷却空気を２つ以上の内部区画の各内部区画に向けるように構成された１つまたは複数の空気ダクトを含む。冷却システムはまた、２つ以上の内部区画の各内部区画と関係づけられた通気システムを含む。通気システムは、内部区画がアクセスされたとき、各内部区画内への冷却空気の流れを遮断するように構成される。

第３の実施形態では、ガスタービンシステムを含むシステムが提供される。システムは、複数の電気構成部品を収納するように構成された電気品筐体を含み、複数の電気構成部品は、ガスタービンシステムの少なくとも１つの構成部品と関係する。電気品筐体は２つ以上の冷却区画を含み、２つ以上の冷却区画のそれぞれは、複数の電気構成部品の一部分を収納するように構成される。電気品筐体は、２つ以上の冷却区画のそれぞれと関係づけられた１つまたは複数の通気孔を調整するように構成された冷却システムを含む。冷却システムは、２つ以上の冷却区画のそれぞれに対する熱環境を独立して調整するように構成される。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様な符号が同様な部品を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解できるであろう。

ガスタービンシステムと関係し、冷却システムに結合された電気品筐体を示す概略ブロック図である。 １つまたは複数の個別の区画を有する図１の電気品筐体を示す概略ブロック図であり、ここで、各区画は図１の冷却システムに個別に結合されている。 図１の電気品筐体の各区画と関係づけられた空気分配システムを含む図２の冷却システムを示す概略ブロック図である。 図３の空気分配システムの通気システムの実施形態を示す概略ブロック図である。 図３の空気分配システムのトリガシステムの実施形態を示す概略ブロック図である。 図３の空気分配システムのトリガシステムの実施形態を示す概略ブロック図である。

本発明の１つまたは複数の特定の実施形態を以下で説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、実際の実施態様のすべての特徴を本明細書で説明することはできない。いかなるこうした実際の実施態様の開発に際しても、あらゆるエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトにおけるように、システム関連およびビジネス関連の制約を遵守することなど、実施態様ごとに変わり得る開発者の特定の目標を達成するために、実施態様特有の多くの決定を行われなければならないことを認識すべきである。さらに、このような開発の取り組みは、複雑であり時間を要する場合があるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、および製造の定常作業であることを認識すべきである。

本発明の様々な実施形態の要素を導入するときに、冠詞「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、それらの要素のうちの１つまたは複数があることを意味することを意図する。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図し、列挙した要素以外に追加の要素があり得ることを意味する。

本開示の実施形態は、区画化された電気品筐体内に配置された電気構成部品を冷却するように構成された冷却システムのためのシステムおよび方法を対象とする。詳細には、電気品筐体内に配置された電気構成部品は、ガスタービンシステムの１つまたは複数の構成部品に通信可能に結合することができ、ガスタービンシステムの１つまたは複数の運転機能を監視および／または制御するように構成することができる。さらに、電気品筐体は１つまたは複数の区画に分割することができ、その結果、電気品筐体の各区画は、他の区画とは別々にアクセスすることができる。例えば、電気品筐体は、電気品筐体にアクセスできるように外部アクセスドアを含むとともに、１つまたは複数の内部アクセスドアを含んで、それぞれの内部アクセスドアによって電気品筐体の区画に個々にアクセスすることができる。特定の実施形態では、電気品筐体は、ガスタービンシステムに近接して配置された主タービン端子箱（例えば、ＭＴＴＢ：Ｍａｉｎ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｂｏｘ）とすることができる。しかしながら、本開示のシステムおよび方法は、任意の区画化された電気品筐体内に配置された電気構成部品を冷却するために利用することができることに留意すべきである。

詳細には、本開示の実施形態は、電気品筐体の１つまたは複数の区画のそれぞれに対する熱環境を独立して調整するように構成された冷却システムのためのシステムおよび方法を対象とする。例えば、冷却システムは、一連の空気分配システムを含むことができ、その結果、各区画が空気分配システムと関係づけられる。特定の実施形態では、空気分配システムは、冷却空気を供給する、かつ／または区画から排熱を除去するために一連のダクトを含むことができる。特定の実施形態では、冷却システムは、電気品筐体の１つまたは複数の区画のそれぞれからの温度フィードバックを受信するように構成された制御器を含むことができ、温度フィードバックに基づいて各区画の冷却を調整することができる。例えば、それぞれ個々の区画内に配置された１つまたは複数のセンサは、制御器に通信可能に結合することができ、区画の熱環境を調整するために制御器によって利用される温度フィードバックを与えるように構成することができる。さらに、特定の実施形態では、空気分配システムは、区画がいつアクセスされたかを判定するために利用することができる機械的なトリガ、および／またはスイッチを含むことができる。したがって、このような実施形態では、冷却システムは、１つまたは複数の通気孔を通じて、アクセスされた区画に供給する冷却空気を一時的に停止するように構成することができる。

このように、冷却システムは、電気品筐体の１つまたは複数の区画の各区画に対する所望の熱環境を独立して監視および／または調整するように構成することができる。詳細には、電気品筐体の各区画の熱環境は、別々に調整することができ、それによって、残りの区画を所望の温度および／または温度範囲に冷却し続けながら、個々の区画にアクセスすることができる。このように、修理または保守などのために特定の電気構成部品がアクセスされるとき、残りの電気構成部品は冷却され続ける。したがって、電気品筐体は、システムの効率を高めるように冷却空気を保つことができる。

特定の実施形態では、電気品筐体は、１つまたは複数の区画に分割することができ、その結果、例えば、保守および／または修理のために各区画に別々にアクセスすることができる。特定の実施形態では、電気構成部品は、区画の機能、タイプ、寸法、またはそれらの組み合わせに基づいた区画にグループ分けすることができる。いくつかの状況では、電気構成部品は、最適な機能および性能に適するタイプの熱環境に基づいた区画にグループ分けすることができる。いくつかの状況では、保守および／または修理などのために電気構成部品にアクセスする頻度にしたがってグループ分けすることができる。実際、本開示の実施形態は、所定の温度範囲、特定の区画からの温度フィードバック、および／または、区画が開いているか、閉まっているかを示すために使用される機械的なトリガまたはスイッチに基づいて、電気構成部品の熱環境を調整するように構成された冷却システムを提供することができる。このように、本開示の実施形態は、下記でさらに説明するように、１つまたは複数の区画のそれぞれの熱環境を、目標とする態様で効率的に調整および監視することを目指している。

図１は、ガスタービンシステム１２と関係し、冷却システム１４に結合された電気品筐体１０を示す概略ブロック図である。図示の実施形態では、電気品筐体１０はガスタービンシステム１２に隣接して配置されている。他の実施形態では、電気品筐体１０は、ガスタービンシステム１２には隣接はせず、近接することができる。詳細には、電気品筐体１０内に配置された１つまたは複数の電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２の１つまたは複数の構成部品に通信可能に結合される。電気構成部品１６は、図２および３に関してさらに説明するように、電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８内に編成または分類することができる。詳細には、電気品筐体１０に結合した冷却システム１４は、ガスタービンシステム１２によって発生する排熱からの電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８のそれぞれの熱環境を個々に監視および／または調整するように構成することができる。例えば、冷却システム１４は、電気品筐体１０の各区画１８からのフィードバック（例えば、温度フィードバック）を受信するように構成された制御器２０（プロセッサ２２およびメモリ２４に結合されている）を含むことができる。さらに、制御器２０は、図２および３に関してさらに説明するように、受信したフィードバックを利用して、電気品筐体１０の各区画１８に対する熱環境を別々に制御するように構成することができる。

ガスタービンシステム１２は、液体燃料、あるいは天然ガスおよび／水素リッチ合成ガスなどの気体燃料を使用してガスタービンシステム１２を駆動することができる。図示のように、燃料ノズル２６は、供給燃料２８を取り入れ、その燃料を、燃焼、エミッション、燃料消費、および出力に対して適切な比率で空気と混合して、その燃料−空気混合物を燃焼器２８内に分配する。特定の実施形態では、ガスタービンシステム１２は、１つまたは複数の燃料ノズル２６、および１つまたは複数の燃焼器２８を含むことができる。さらに、燃料ノズル２６は、１つまたは複数の燃焼器２８の内部に配置することができる。燃料−空気混合物は、燃焼器２８内の燃焼室で燃焼し、それによって、高温の加圧された排気ガスを発生させる。燃焼器２８は、燃焼ガスを、タービン３０を通して排気出口３２の方へ向ける。排気ガスがタービン３０を通過すると、ガスはタービンブレードを押してシャフト３４をガスタービンシステム１２の軸線に沿って回転させる。図示のように、シャフト３４は、圧縮機３６を含むガスタービンシステム１２の様々な構成部品に接続することができる。圧縮機３６はまた、シャフト３４に結合されたブレードを含む。シャフト３４が回転すると、圧縮機３６内のブレードもまた回転し、それによって、吸気口４０からの空気３８が圧縮機３６を通って圧縮され、燃料ノズル２６および／または燃焼器２８内に送られる。特定の実施形態では、シャフト３４はまた、負荷４２（例えば、ガスタービンシステム１２のどちら側かに結合されている）に接続することができる。この負荷は、例えば、発電所の発電機、または航空機のプロペラなどの乗り物または定置負荷とすることができる。負荷４２としては、ガスタービンシステム１２の回転出力によって動力を得ることができる任意の適切な装置を含むことができる。特定の実施形態では、ガスタービンシステム１２は負荷４２に結合されない場合がある。

特定の実施形態では、ガスタービンシステム１２の様々な運転および／または機能は、周囲の環境内に放散される熱を発生する場合がある。特定の実施形態では、電気品筐体１０はガスタービンシステム１２に近接する場合があり、その結果、ガスタービンシステム１２の運転中に発生する排熱は電気品筐体１０に放散される。例えば、いくつかの状況では、電気品筐体１０は、ガスタービンシステム１２に隣接して配置される場合がある、かつ／または、ガスタービンシステム１２に隣接はしないが、近接した位置に配置される場合がある。実際、電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２の１つまたは複数の構成部品に通信可能に結合することができる。さらに、特定の実施形態では、電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６を使用して、ガスタービンシステム１２の機能および／または運転を調整することができる。特定の実施形態では、電気品筐体１０は、ガスタービンシステム１２の外部とすることができるが、ガスタービンシステム１２と同じスキッド上に配置することができる。電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６は、１つまたは複数の様々なタイプの入力／出力、スイッチ（例えば、イーサネット（登録商標）スイッチ、リレースイッチ、温度スイッチ、圧力スイッチ、マイクロスイッチなど）、制御および監視回路、電線、配線およびコネクタ、アラーム、指示および／または警報システム、補助構成部品、デジタルデータ装置、あるいは他のタイプのガスタービンエンジン制御／監視装置を含むことができる。

特定の実施形態では、電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６は、有線または無線ネットワーク４４を介して（例えば、イーサネット（登録商標）および／またはインターネットプロトコルを介して）制御室４６に通信可能に結合することができる。制御室４６は、ガスタービンシステム１２の運転をさらに監視および／または調整するように構成することができる。例えば、制御室４６はガスタービンシステム１２から離すことができ、ガスタービンシステム１２の運転を調整するように構成された制御システム４８（処理回路５０および／または記憶装置５２に結合されている）を含むことができる。特定の実施形態では、電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２に結合した様々な入力／出力装置を含むことができ、ガスタービンシステム１２に関する情報を収集して制御システム４８に伝達するように構成することができる。

特に、電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６の熱環境を管理することは、これらの構成部品の信頼性および寿命を改善するためには有益になる場合がある。例えば、電気構成部品１６は、電気構成部品１６を取り囲む熱環境が特定の温度範囲内にあるときに最適に機能することができる。したがって、電気構成部品１６を取り囲む環境内に放散される排熱および／または余剰熱から生じる温度変化を調整することは有益になる場合がある。上記のように、本開示の実施形態がなければ、いくつかの状況では、ガスタービンシステム１２の典型的な運転によって生じる熱が、電気構成部品を取り囲む熱環境内に変動（例えば、温度の上昇）を引き起こす場合がある。さらに、本開示の実施形態がなければ、いくつかの状況では、電気品筐体１０内の電気構成部品１６の典型的な動作によって生じる余剰熱もまた、電気構成部品１６を取り囲む熱環境内に変動（例えば、温度の上昇）を引き起こす場合がある。さらに、本開示の実施形態がなければ、いくつかの状況では、保守および／または修理のために電気構成部品１６にアクセスすることが、電気構成部品１６を取り囲む熱環境の突然の変動を引き起こす場合がある。例えば、電気構成部品１６は、保守および／または修理のために電気品筐体１０（および／または、電気品筐体１０の区画１８）が開けられたりアクセスされたりしたとき、外部環境に曝される場合がある。これらの、および他の状況で、個々の区画１８の熱環境、および／または電気品筐体１０の熱環境が変わって所望の温度範囲から外れる場合がある。

したがって、特定の実施形態では、冷却システム１４を利用して電気品筐体１０に対する熱環境を調整および／または監視することができる。詳細には、冷却システム１４は、図２および３に関してさらに説明するように、電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８の各区画１８に対する熱環境を独立して調整するように構成することができる。詳細には、冷却システム１４の制御器２０は、１つまたは複数の区画１８のそれぞれからのフィードバックを受信することができ、受信したフィードバックを利用して各区画１８の冷却を他の区画１８とは独立して調整することができる。このように、電気品筐体１０の異なる区画１８内に配置された電気構成部品１６は、他の電気構成部品１６とは独立して調整することができる。さらに、冷却システム１４は、特定の区画１８の熱環境を調整するように構成することができ、その結果、保守および／または修理のために区画１８がアクセスされたとき、アクセスされた区画１８の熱変動は、全体として、電気品筐体１０に影響を及ぼさない。

図２は、１つまたは複数の個別の区画１８を有する図１の電気品筐体１０を示す概略ブロック図であり、ここで、各区画１８は図１の冷却システム１４に独立して結合されている。詳細には、冷却システム１４は、制御器２０、一連の空気分配システム６０、および冷却装置６２を含むことができる。特定の実施形態では、制御器２０は冷却装置６２内に配置することができる、または冷却装置６２から分離することができる。特定の実施形態では、各区画１８を、冷却システム１４の空気分配システム６０と関係づけることができる。特定の実施形態では、冷却装置６２は、下記でさらに詳細に説明するように、区画１８と関係づけられた空気分配システム６０を通じて、各区画１８に冷却空気を供給する、かつ／または各区画１８から排熱を除去するように構成することができる。特定の実施形態では、各区画１８と関係づけられた各空気分配システム６０は、図３に関してさらに説明するように、一連の空気ダクト６４、通気システム６６、トリガシステム６８、ならびに／あるいは、１つまたは複数のセンサ７０を含むことができる。さらに、特定の実施形態では、制御器２０は、図３に関してさらに説明するように、１つまたは複数の区画１８のそれぞれに供給される冷却空気、ならびに／あるいは、１つまたは複数の区画１８のそれぞれから除去される排熱を監視および／または調整するように構成することができる。

特定の実施形態では、電気品筐体１０を利用して電気回路およびその中に配置された電気構成部品１６を支持することができる。実際、電気品筐体１０は、ガスタービンシステム１２および／または制御室４６からの信号を受信および／または送信するように構成することができる。例えば、電気品筐体１０は、ガスタービンシステム１２の構成部品に通信可能に結合された電気構成部品１６を支持することができ、データ／制御信号を受信および／または送信するように構成することができる。上記のように、電気構成部品１６は、１つまたは複数の様々なタイプの入力／出力、スイッチ（例えば、イーサネット（登録商標）スイッチ、リレースイッチ、温度スイッチ、圧力スイッチ、マイクロスイッチなど）、制御および監視回路、電線、配線およびコネクタ、アラーム、指示および／または警報システム、補助構成部品、デジタルデータ装置、あるいは他のタイプのガスタービンエンジン制御／監視装置を含むことができる。実際、電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２および／またはガスタービンシステム１２の運転などのシステムまたはプロセスを制御するための任意の構成部品を含むことができる。さらに、電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２と関係する付属構成部品（例えば、表示器）などのシステムまたはプロセスの制御と関係する任意の付属構成部品を含むことができる。

詳細には、電気品筐体１０は、電気構成部品１６を支持する個別の区画１８に分割することができる。特定の実施形態では、電気構成部品１６は、特定の区画１８内に収納することができ、他の区画１８内に配置された電気構成部品１６と相互接続することができる。さらに、特定の実施形態では、電気構成部品は、最適な機能および性能に対して適するタイプの熱環境に基づいた区画にグループ分けすることができる。例えば、電気構成部品１６は、高温および／または低温で最適に機能する電気構成部品１６が特定の区画１８内に一緒にグループ化されるように、最適な温度範囲にしたがって分類することができる。さらなる例として、１つまたは複数の電気構成部品１６は、電気構成部品１６が制御および／または監視しようとするガスタービンシステム１２の構成部品（例えば、タービン３０、圧縮機３６、燃焼器２８、燃料ノズル２６、シャフト３４など）に基づいて分類することができる。例えば、タービン３０と関係する電気構成部品１６は特定の区画１８内にグループ化することができる。さらなる例として、電気構成部品１６の１つまたは複数は、構成部品のタイプ（例えば、スイッチ、回路、電線、コネクタなど）に基づいた区画１８に分類することができる。

特定の実施形態では、電気品筐体１０内の電気構成部品１６は電気的な環境で機能するので、ドアを使用して、電気品筐体１０および／または区画１８の内部へのアクセスを制御および調整することができる。例えば、電気品筐体１０は、キャビネット型の筐体を形成する１つまたは複数の外面（例えば、頂面７２、底面７４、および１つまたは複数の側面７６）を含むことができる。電気品筐体１０は、電気品筐体１０の内部にアクセスするために利用することができる一組の外部ドア７８（および／または単一の外部ドア７８）を含むことができる。特定の実施形態では、外部ドア７８は、ちょうつがい、掛け金、案内レール、ねじ付き締結具、フックおよびスロットカップリング、またはこれらを任意に組み合わせたもので電気品筐体１０に取り付けることができる。さらに、電気品筐体１０は、図４〜６に関してさらに説明するように、区画１８に分割することができ、各区画１８は内部ドア７９（および／または、１つまたは複数の内部ドア７９）で覆うことができる。特定の実施形態では、内部ドア７９は、ちょうつがい、掛け金、案内レール、またはこれらを任意に組み合わせたもので区画１８および／または電気品筐体１０に取り付けることができる。特定の実施形態では、内部ドア７９を固定することができる、また、内部ドア７９を利用して筐体１０から区画１８を引き出すことができる。外部ドア７８および内部ドア７９は、保守および／または修理のために、通常の作動中（例えば、電気品筐体１０の作動中、および／またはガスタービンシステム１２の運転中）にアクセスすることができる。

図示の実施形態では、冷却システム１４は、電気品筐体１０の頂面７２に配置される。しかしながら、冷却システム１４は、冷却システム１４の構成部品（例えば、ダクト）が電気品筐体１０の各区画１８にアクセスすることができるように、電気品筐体１０に近接した任意の位置に配置することができることに留意すべきである。例えば、冷却システム１４は、電気品筐体１０に隣接して配置することができる、かつ／または電気品筐体１０から離れた位置に配置することができる。さらなる例として、冷却システム１４は、ガスタービンシステム１２の外部に配置することができるが、同じスキッド上に配置することができる。これらの、および他の実施形態では、冷却システム１４は、冷却剤を、電気品筐体１０の各区画１８に、かつ／または各区画１８から送る一連の空気ダクト６４を含むことができる。特定の実施形態では、冷却システム１４は、空気、水素、不活性ガス、または任意の他のタイプの気体冷却剤などの気体冷却剤を使用することができる。いくつかの実施形態では、冷却システム１４は、ガスタービンシステム１２内の源からの冷却剤を利用することができるが、他の実施形態では、冷却剤は外部の源から受け取ることができる。

特定の状況では、本開示の実施形態がなければ、電気品筐体１０内で生じた余剰熱および／またはガスタービンシステム１２から受ける排熱などによって、電気品筐体１０の１つまたは複数の領域の局所的な加熱によって、電線、絶縁体、電気構成部品、および／または電気品筐体１０の構造物に損傷を与える可能性がある。さらに、特定の実施形態では、電気品筐体１０の１つまたは複数の領域の局所的な加熱は、外気、外部温度、日光、湿度などの周囲の外部状態から生じる場合がある。したがって、特定の実施形態では、冷却空気を電気品筐体１０に供給すること、より詳細には、電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８のそれぞれに供給することは有益となる場合がある。詳細には、冷却装置６２は、区画１８と関係づけられた空気分配システム６０を通じて各区画１８に冷却空気を供給するように構成することができる。さらに、冷却装置６２は、区画１８と関係づけられた空気分配システム６０を通じて各区画１８から熱を除去するように構成することができる。例えば、特定の実施形態では、図３に関してさらに説明するように、各区画１８と関係づけられた各空気分配システム６０は、一連の空気ダクト６４、通気システム６６、トリガシステム６８、および／または１つまたは複数のセンサ７０を含むことができる。

特定の実施形態では、冷却装置６２は、閉ループ回路および／または開ループ回路を利用して電気品筐体１０を冷却することができる。例えば、冷却システム１４は、冷却剤（例えば、冷却空気）を区画１８内に送ってから、大気中に直接流すように構成された開回路とすることができる。特定の実施形態では、冷却システム１４は、冷却剤（例えば、冷却空気）を区画１８内に送ってから、冷却システム１４に戻すように構成された閉回路とすることができる。したがって、冷却システム１４は、図３に関してさらに説明するように、関係する空気分配システム６０を通じて、各区画１８の熱環境を監視および／または調整するように構成することができる。

図３は、図１の電気品筐体の各区画１８と関係づけられた空気分配システム６０を含む図２の冷却システム１４を示す概略ブロック図である。特定の実施形態では、各区画１８と関係づけられた空気分配システム６０は、一連の空気ダクト６４、通気システム６６、トリガシステム６８、ならびに／あるいは、１つまたは複数のセンサ７０を含むことができる。さらに、冷却システム１４の制御器２０は、１つまたは複数のプロセッサ２２、ならびに、１つまたは複数のメモリ２４を含む構成などの任意の適切なプログラム可能な構成で実装することができる。詳細には、一旦、プログラムされると、冷却システム１４の制御器２０は、電気品筐体１０および／または各区画１８の熱環境に関する特定の態様を、少なくともそのプログラムと関係づけられたアルゴリズム構造に基づいて制御するように構成された特別に構成された装置の構成要素として考えることができる。このように、制御器２０は、特定の調整機能を実行するように構成され、これらの機能は、１つまたは複数のプロセッサ２２、ならびに１つまたは複数のメモリ２４と関係づけられた冷却システム１４の特定のアルゴリズム構造を示すように考慮されるべきである。

非限定的な例として、冷却システム１４の制御器２０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、１つまたは複数の汎用プロセッサ、あるいはこれらを任意に組み合わせたものを含むことができる。さらに、冷却システム１４のプロセッサ２２によって実行される命令を記憶するメモリ２４は、限定するものではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリ、ならびに／あるいは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、光学ドライブ、ハードディスクドライブ、またはソリッドステートドライブなどの不揮発性メモリを含むことができる。さらに、制御器２０は、より大きな制御システム（例えば、ガスタービンシステム１２の制御システム４８）の一部として実装することができる。特定の実施形態では、１つまたは複数の電気品筐体１０は、連結することができる、かつ／あるいは、１つまたは複数のネットワークに結合することができ、制御器２０は、各電気品筐体１０に対する冷却、および／または各電気品筐体１０の各区画１８に対する冷却を制御および／または調整するために使用することができることを留意すべきである。

特定の実施形態では、各区画１８を、１つまたは複数の空気分配システム６０の１つと関係づけることができる。したがって、制御器２０は、電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８のそれぞれに対する熱環境を個々に別々に制御することができる。例えば、各空気分配システム６０は、空気ダクト６４などの一連のダクト６４を含むことができる。特定の実施形態では、各区画１８は、冷却空気８２を冷却装置６２から区画１８まで供給する冷却ダクト８０を含むことができる。さらに、各区画１８は、区画１８から高温空気８６を除去し、その高温空気８６を外部環境に排出する排気ダクト８４を含むことができる。図示の実施形態では、排気ダクト８４は、高温空気８６を、冷却装置６２を通じて排出する。他の実施形態では、各区画１８の排気ダクト８４は外部環境に直接排出することができる。特定の実施形態では、空気ダクト６４などの一連のダクト６４は、空気ダクト６４が関係する区画１８に基づいた様々な形状および／または寸法（例えば、異なる長さ、直径、断面、半径、内面性状など）とすることができる。例えば、より低い温度に保つ必要のある１つまたは複数の電気構成部品１６を含む区画１８に対しては、関係する空気ダクト６４の断面はより大きくすることができる。

特定の実施形態では、一連のダクト６４の各ダクト（例えば、冷却ダクト８０、および／または排気ダクト８４）は、ダクトと関係づけられた通気孔を開く、または閉じるように構成された通気システム６６を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、通気システム６６が開いているとき、冷却ダクト８０が開いて、冷却空気８２の流れを区画１８に供給するように構成することができる。特定の実施形態では、通気システム６６は、制御器２０からの制御信号に基づいて開閉するように構成することができ、それによって、制御器２０は、電気品筐体１０の各区画１８に供給される冷却空気８２の量を調整することができる。さらに、特定の実施形態では、図４〜６に関してさらに説明するように、通気システム６６は、トリガシステム６８に基づいて開閉するように構成することができ、それによって、通気システム６６の自動制御が可能となる。

特定の実施形態では、冷却システム１４の制御器２０は、各区画１８からのフィードバックを受信するように構成することができ、受信したフィードバックに基づいて各区画１８の熱環境を調整するように構成することができる。例えば、特定の実施形態では、１つまたは複数のセンサ７０を、各区画１８の内部に配置することができ、通信ネットワーク８１を介して制御器２０に通信可能に結合することができる。センサ７０は、温度センサ、酸素センサ、流量センサ、熱センサ、エアセンサなどを含むことができ、区画１８の熱環境を示すように構成することができる。特定の実施形態では、センサ７０を、電気構成部品１６の１つまたは複数に結合および／または配置することができる。

制御器２０は、センサ７０から受信したフィードバックに基づいて、区画１８の環境を調整するように構成することができる。特定の実施形態では、熱環境の調整は、区画１８の温度範囲を所定の範囲内に維持するようにフィードバックループに基づいて行うことができる。さらに、特定の実施形態では、制御器２０は、温度の傾向を認識するように構成することができ、熱環境を特定の範囲内に維持するように、１つまたは複数の区画１８のそれぞれに対する予測および／または予測調整することができる。さらに、特定の実施形態では、制御器２０は、特定の区画１８および／または特定の電気構成部品１６にアクセスする頻度に基づいて区画１８の冷却を維持するように構成することができる。実際、１つまたは複数の電気構成部品１６は、それらが保守および／または修理などのためにアクセスされる頻度に基づいて分類することができる。

特定の実施形態では、制御器２０は、区画１８と関係づけられた通気システム６６の通気孔を開く、および／または閉じるように構成することができ、それによって、制御器２０は、電気品筐体１０の１つまたは複数の領域、あるいは区画１８にわたって目標とする制御が可能となる。例えば、通気システム６６は、通信ネットワーク８１を介して制御器２０と通信可能に結合することができ、その結果、制御器２０は通気孔の位置を制御する制御信号を与えるように構成される。特定の実施形態では、通気孔は、所望の冷却空気８２の流量に基づいて、かつ／または通気される高温空気８６の量に基づいて、部分的に開ける、かつ／または部分的に閉じることができる。実際、特定の実施形態では、制御器２０は、通気システム６６および／または冷却装置６２を調整することによって、冷却空気８２の流れ、および／または高温空気８６の流れを調整することができる。特定の実施形態では、通気システム６６は、図４〜６に関してさらに説明するように、電気品筐体１０の各区画１８と関係づけられたトリガシステム６８によって作動することができる。

図４は、図３の空気分配システム６０の通気システム６６の実施形態を示す概略ブロック図である。上記のように、各区画１８は、ガスタービンシステム１２の１つまたは複数の構成部品に通信可能に結合した１つまたは複数の電気構成部品１６を支持するように構成することができる。さらに、電気品筐体１０の各区画１８を空気分配システム６０と関係づけることができ、その結果、制御器２０は各区画１８の熱環境を個々に調整するように構成することができる。上記のように、特定の実施形態では、電気品筐体１０の各区画１８は、区画１８を覆う１つまたは複数の内部ドア７９を含むことができる。特定の実施形態では、内部ドア７９は、内部に配置された電気構成部品１６に保守および／または修理のためにアクセスするために開けることができる。上記のように、内部ドア７９が開いているとき、冷却空気８２が外部環境に放散しないように、区画１８に通常は供給されている冷却空気８２を停止することは有益となる場合がある。特定の実施形態では、トリガシステム６８を使用して、電気品筐体１０の内部ドア７９がアクセスされているかどうかを判断することができ、その結果、冷却システム１４は、有効かつ制御可能に、区画１８の熱環境を調整することができる。

上記のように、特定の実施形態では、制御器２０は、区画１８内に配置された１つまたは複数のセンサ７０からの温度フィードバックに基づいて、区画１８への冷却空気８２の流れを調整するように構成することができる。例えば、制御器２０は、センサ７０からの温度フィードバックに基づいて、通気孔を開ける、かつ／または閉じるために、通気システム６６に通信可能に結合することができる。したがって、区画１８の温度が、電気構成部品１６の最適な機能に対して高すぎる場合、制御器２０は、通気孔を開いて、区画１８の内部に冷却空気８２の流れを供給するように構成することができる。特定の実施形態では、通気システム６６を、トリガシステム６８によって自動的に作動させることができる。例えば、特定の実施形態では、トリガシステム６８は、通気システム６６との機械的なカップリングを含むことができ、内部ドア７９がアクセスされたときに通気システム６６の通気孔を閉じるように構成することができる。このように、内部に配置された１つまたは複数の電気構成部品１６にアクセスするために区画１８が開けられたときに、冷却システム１４は、アクセスされた区画１８に向かう冷却空気８２の流れを一時的に遮断するように構成される。したがって、区画１８を冷却して熱環境を特定の範囲内に維持するために通常は使用される冷却空気８２が、区画１８が外部環境に曝されているときには浪費されない。

特定の実施形態では、トリガシステム６８は、区画１８のハンドル９０内に配置することができ、その結果、ハンドル９０が使用されているときには、通気システム６６の通気孔は自動的に閉じられる。例えば、トリガシステム６８は、内部ドア７９内に配置された第１の構成部品、および区画１８に結合された第２の構成部品を含むことができる。特定の実施形態では、トリガシステム６８は、押しボタン、光学スイッチ、接触スイッチ、またはこれらを組み合わせたものを含むことができる。したがって、第１の構成部品が第２の構成部品から離れたとき（例えば、内部ドア７９がアクセスされたとき）、通気システム６６は、区画１８内への冷却空気８２の流れを自動的に遮断するように構成することができる。同様に、区画の内部ドア７９が閉じているときには、通気システム６６は、通気孔を開けて、冷却空気８２の流れを区画１８内にもう一度向けることができる。

図５は、図３の空気分配システム６０のトリガシステム６８の実施形態を示す概略ブロック図である。上記のように、特定の実施形態では、電気品筐体１０の各区画１８は、区画１８を覆う１つまたは複数の内部ドア７９を含むことができる。例えば、図４に示すように、内部ドア７９は、内部に配置された電気構成部品１６に保守および／または修理のためにアクセスするために開けることができる。図示の実施形態では、電気構成部品１６は、引き出し式構成部品１８内に配置することができ、電気品筐体１０から区画１８を１つまたは複数のレールまたは案内上を引っ張ることによってアクセスすることができる。このような実施形態では、トリガシステム６８は、引き出し式区画１８がアクセスされたときに通気システム６６と機械的に係合するように構成することができる。冷却システム１４に対する本開示の技法は、電気品筐体１０内に１つまたは複数の様々なタイプの区画１８で実施することができることを留意すべきである。

図６は、図３の空気分配システム６０のトリガシステム６８の実施形態を示す概略ブロック図である。上記のように、特定の実施形態では、電気品筐体１０の各区画１８は、区画１８を覆う１つまたは複数の内部ドア７９を含むことができる。特定の状況では、内部ドア７９は、内部に配置された電気構成部品１６に保守および／または修理のためにアクセスするために開けることができる。上記のように、内部ドア７９が開いているとき、冷却空気８２が外部環境に放散しないように、区画１８に通常は供給されている冷却空気８２を停止することは有益となる場合がある。図示の実施形態では、トリガシステム６８は、内部ドア７９がアクセスされたときに作動するように構成されたスイッチ９２およびアクチュエータ９４を含むことができる。例えば、スイッチ９２は、区画の内部ドア７９がアクセスされたときに作動することができる。さらに、制御器２０は、１つまたは複数の制御信号をアクチュエータ９４に送信して通気システム６６の通気孔を閉じて、それによって、区画１８内への冷却空気８２の流れを遮断するように構成することができる。このように、制御器２０は、区画１８の熱環境を個々に別々に調整するように構成することができる。

本開示の技術的効果は、区画化された電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６を冷却するように構成された冷却システム１４のためのシステムおよび方法を含む。電気品筐体１０内に配置された電気構成部品１６は、ガスタービンシステム１２の１つまたは複数の構成部品に通信可能に結合することができ、ガスタービンシステム１２の１つまたは複数の運転機能を監視および／または制御するように構成することができる。特定の実施形態では、冷却システム１４は、電気品筐体１０の１つまたは複数の区画１８のそれぞれに対する熱環境を独立して調整するように構成される。例えば、冷却システム１４は、一連の空気分配システム６０を含むことができ、その結果、各区画１８が特定の空気分配システム６０と関係づけられる。空気分配システム６０は、１つまたは複数のダクト６４、１つまたは複数のセンサ７０、トリガシステム６８、および通気システム６６を含むことができる。冷却システム１４の制御器２０は、空気分配システム６０を通じて各区画１８の熱環境を調整するように構成することができる。

本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。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規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。

１０ 電気品筐体
１２ ガスタービンシステム
１４ 冷却システム
１６ 電気構成部品
１８ 区画
２０ 制御器
２２ プロセッサ
２４ メモリ
２６ 燃料ノズル
２８ 供給燃料、燃焼器
３０ タービン
３２ 排気出口
３４ シャフト
３６ 圧縮機
３８ 空気
４０ 吸気口
４２ 負荷
４４ ネットワーク
４６ 制御室
４８ 制御システム
５０ 処理回路
５２ 記憶装置
６０ 空気分配システム
６２ 冷却装置
６４ 空気ダクト
６６ 通気システム
６８ トリガシステム
７０ センサ
７２ 頂面
７４ 底面
７６ 側面
７８ 外部ドア
７９ 内部ドア
８０ 冷却ダクト
８１ 通信ネットワーク
８２ 冷却空気
８４ 排気ダクト
８６ 高温空気
９０ ハンドル
９２ スイッチ
９４ アクチュエータ

Claims (20)

1. ターボ機械と関係する１つまたは複数の電気構成部品（１６）であって、電気品筐体（１０）の２つ以上の内部区画（１８）内に配置された１つまたは複数の電気構成部品（１６）と、
   前記電気品筐体（１０）に結合された冷却システム（１４）であって、
   冷却空気（８２）を前記２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）に向けるように構成された１つまたは複数の空気ダクト（６４）と、
   前記１つまたは複数の空気ダクト（６４）を通じて冷却空気（８２）を各内部区画（１８）に送るように構成された制御器（２０）であって、前記２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）に対する熱環境を独立して調整するように構成された制御器（２０）と
   を備える冷却システム（１４）と
   を備えるシステム。
2. 前記１つまたは複数の電気構成部品（１６）が、ガスタービンシステム（１２）の少なくとも１つのターボ機械構成部品に通信可能に結合される、請求項１記載のシステム。
3. 前記１つまたは複数の空気ダクト（６４）の各空気ダクト（６４）が、前記電気品筐体（１０）の各内部区画（１８）内への前記冷却空気（８２）の流れを調整するように構成された通気孔を備える、請求項１記載のシステム。
4. 前記制御器（２０）が、前記通気孔を閉じて前記電気品筐体（１０）の各内部区画（１８）内への前記冷却空気（８２）の前記流れを遮断するように構成される、請求項３記載のシステム。
5. 前記制御器（２０）が、前記通気孔を開けて前記電気品筐体（１０）の各内部区画（１８）内に前記冷却空気（８２）の前記流れを向けるように構成される、請求項３記載のシステム。
6. 前記冷却システム（１４）が、各内部区画（１８）内に配置された１つまたは複数のセンサ（７０）を備え、各センサ（７０）が前記制御器（２０）に通信可能に結合される、請求項１記載のシステム。
7. 前記制御器（２０）が、前記１つまたは複数のセンサ（７０）からのセンサフィードバックに基づいて、各内部区画（１８）に対する熱環境を独立して調整するように構成される、請求項６記載のシステム。
8. 前記冷却システム（１４）が、各内部区画（１８）から高温空気（８６）を排出するように構成された１つまたは複数の排気ダクト（８４）を備える、請求項１記載のシステム。
9. 前記冷却システム（１４）が、前記電気品筐体（１０）の各内部区画（１８）と関係づけられたトリガシステム（６８）を備える、請求項１記載のシステム。
10. 前記内部区画（１８）がアクセスされたとき、前記トリガシステム（６８）が、前記電気品筐体（１０）の各内部区画（１８）内への前記冷却空気（８２）の流れを遮断するように構成される、請求項９記載のシステム。
11. １つまたは複数の電気構成部品（１６）を２つ以上の内部区画（１８）内に収納するように構成された電気品筐体（１０）であって、前記１つまたは複数の電気構成部品（１６）がターボ機械と関係する、電気品筐体（１０）と、
    前記電気品筐体（１０）に結合された冷却システム（１４）であって、
    冷却空気（８２）を前記２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）に向けるように構成された１つまたは複数の空気ダクト（６４）と、
    前記２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）と関係づけられた通気システム（６６）であって、前記内部区画（１８）がアクセスされたとき、各内部区画（１８）内への前記冷却空気（８２）の流れを遮断するように構成された通気システム（６６）と
    を備える冷却システム（１４）と
    を備えるシステム。
12. 前記１つまたは複数の空気ダクト（６４）を通じて前記冷却空気（８２）の前記流れを各内部区画（１８）に送るように構成された制御器（２０）を備える請求項１１記載のシステム。
13. 前記内部区画（１８）の前記内部ドア（７９）がアクセスされたとき、前記制御器（２０）が、前記通気システム（６６）を閉じて各内部区画（１８）内への前記冷却空気（８２）の前記流れを遮断するように構成される、請求項１２記載のシステム。
14. 前記制御器（２０）が、前記通気システム（６６）を開けて各内部区画（１８）内に前記冷却空気（８２）の前記流れを向けるように構成される、請求項１２記載のシステム。
15. 前記制御器（２０）が、２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）に対する熱環境を独立して調整するように構成される、請求項１２記載のシステム。
16. 前記１つまたは複数の電気構成部品（１６）が、ガスタービンシステム（１２）の少なくとも１つの構成部品に通信可能に結合される、請求項１２記載のシステム。
17. ガスタービンシステム（１２）と、
    複数の電気構成部品（１６）を収納するように構成された電気品筐体（１０）であって、前記複数の電気構成部品（１６）が、前記ガスタービンシステム（１２）の少なくとも１つの構成部品と関係し、
    それぞれが、前記複数の電気構成部品（１６）の一部分を収納するように構成された、２つ以上の冷却区画（１８）と、
    前記２つ以上の冷却区画（１８）のそれぞれと関係づけられた１つまたは複数の通気孔を調整するように構成された冷却システム（１４）であって、前記２つ以上の冷却区画（１８）のそれぞれに対する熱環境を独立して調整するように構成された冷却システム（１４）と
    を備える電気品筐体（１０）と
    を備えるシステム。
18. 前記冷却システム（１４）が、各冷却区画（１８）内に配置された１つまたは複数のセンサ（７０）を備え、各センサ（７０）が前記制御器（２０）に通信可能に結合される、請求項１７記載のシステム。
19. 前記冷却システム（１４）が、前記１つまたは複数のセンサ（７０）からのフィードバックに基づいて、前記２つ以上の内部区画（１８）の各内部区画（１８）に対する熱環境を独立して調整するように構成された制御器（２０）を備える、請求項１８記載のシステム。
20. 前記制御器（２０）が、冷却空気（８２）の流れを１つまたは複数の空気ダクト（６４）を通じて各冷却区画（１８）に向けるように前記１つまたは複数の通気孔を調整するように構成される、請求項１９記載のシステム。