JP2023094558A - ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するシステム及び方法を提供する。【解決手段】ガスタービンシステム５０の燃焼用吸気経路における着氷を防止するためのシステム及び方法であって、ガスタービンシステムの吸気システム１６は、ガスタービンエンジン１２に吸入空気を供給し、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウス５２を含む。エアフィルタインレットハウス５２は、パルスフィルタ７６のアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、パルスフィルタ７６の各々は疎水性である。燃焼用入口空気経路は、エアフィルタインレットハウス５２から濾過空気を受け取り、濾過空気を燃焼用入口空気としてガスタービンエンジン１２の入口に供給する。燃焼用入口空気経路における少なくとも１つの構成要素の表面は、氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む。【選択図】図３

Description

本開示の実施形態は、一般にガスタービンシステムに関し、より具体的には、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステム及び方法に関する。

ガスタービンエンジンは、さまざまな気候条件下で機器を動作させるための機械駆動装置として、又は発電用に世界的に利用されている。周囲温度が低く且つ高湿度の条件下での動作によって、ガスタービンエンジンが使用されるガスタービンシステムに着氷の問題が生じる恐れがある。例えば、氷が、ガスタービンエンジンの吸気システムの濾過システムに詰まると、吸気システムの圧力が大きく低下し、性能損失（例えば、ガスタービンの出力低下）につながることがある。極端な場合、ガスタービンエンジンの圧縮機の第１段のブレードに氷片が吸い込まれ、破損が起こり、一部のブレードが動作しなくなる恐れがある。また、氷は、過大な振動によって圧縮機の動作を妨害したり、又は入口の流量が減少することによってサージングを引き起こし、これらの妨害やサージングによって、ガスタービンシステムの運転効率が低下する恐れがある。そのため、着氷条件が存在していると考えられる寒冷地に配置されているガスタービンシステムには、通常、吸入空気がガスタービンエンジンの圧縮機に入る前に吸入空気を加熱することができる防氷システムが装備されている。このような防氷システムには、入口加熱コイルが含まれる場合があり、実装にはコストが掛かる。

以下では、本明細書に記載される様々な実施形態のいくつかの態様について基本的な理解ができるように、開示される対象の簡単な概要が示されている。この概要は、様々な実施形態の全体像を包括的に示しているものではない。また、特許請求の範囲に記載された保護が求められている対象の重要な特徴又は必須の特徴を排他的に特定することを意図するものではなく、保護が求められている対象の範囲を決定する助けをすることを意図するものでもない。その唯一の目的は、後に提示される更に詳細な説明の導入部として、本開示のいくつかの概念を簡単に提示することである。

本発明の様々な実施形態は、吸入空気を加熱する防氷システムに頼ることなく、ガスタービンエンジンを利用するガスタービンシステムで使用するための新規かつ非自明な防氷手法を提供することに向けられている。様々な実施形態によって提供される解決策は、エアフィルタインレットハウスとガスタービンエンジンの入口との間の燃焼用入口空気経路における少なくとも一つの構成要素であって、氷が形成されるのを防ぐために防氷コーティングを有する表面を備えた少なくとも一つの構成要素と一緒に、ガスタービンエンジンに対する吸気システムのエアフィルタインレットハウスにおいて疎水性パルスフィルタのアレイを使用することを含む。この構成では、パルスフィルタコントローラは、状況に応じて、パルスフィルタにパルスを与えて、氷をフィルタから除去するようにプログラムすることができる。また、疎水性のパルスフィルタを使用することにより、液体の水が燃焼用入口空気経路を流れてガスタービンエンジンの入口に入ることが阻止される。液体の水が燃焼用入口空気経路に入ることを阻止することにより、寒冷の天候条件において経路上の構成要素に生じ得る氷の付着が防止される。

疎水性パルスフィルタが燃焼用入口空気経路の着氷を引き起こす可能性のある水をブロックしたとしても、燃焼用入口空気経路を移動する湿気により依然として着氷条件が発現する可能性がある。ガスタービンエンジンが使用されるガスタービンシステムでは、外界温度が低く且つ湿度が高い間に動作すると、着氷の問題を発生させる条件になり得る。一般に、周囲動作条件に、湿度が少なくとも７０％であり温度が華氏４０度（Ｆ）未満の条件が含まれる場合、燃焼用入口空気経路内の構成要素に着氷条件が発現する可能性がある。燃焼用入口空気経路の少なくとも１つの構成要素に防氷コーティングを塗布することによって、動作条件に、湿度が少なくとも７０％であり温度が華氏４０度（Ｆ）未満の条件が含まれる場合でも、氷の形成が防止される。

一実施形態では、異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンは、燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウスとガスタービンエンジンの入口との間に存在する１つの構成要素であって、防氷コーティングを有する構成要素である。ＦＯＤスクリーンは、１つ以上のスクリーンとエアソックとを集合的に含むことができ、典型的には、ガスタービンエンジンを通過することが可能であると損傷（例えば、ブレード損傷）を与える恐れがあるデブリ（例えば、溶接スラグ）からガスタービンエンジンを保護するために使用される。ＦＯＤスクリーンは、ガスタービンエンジンの入口の上流に配置され、ガスタービンエンジンの異物損傷を防ぐ「最後の機会」となる。着氷条件（即ち、少なくとも湿度７０％、華氏４０度（Ｆ）未満の温度）では、ＦＯＤスクリーンに氷を形成することがある。ＦＯＤスクリーンの氷によって、ＦＯＤスクリーンに差圧が発生することがある。ＦＯＤスクリーンの差圧が増加するに従って、ガスタービンエンジンを流れる空気流が減少する。ＦＯＤスクリーンの着氷によって、タービンの運転に影響を与える可能性があります。このＦＯＤスクリーンに氷が付着すると、最終的にタービンを停止させる原因になる。ＦＯＤスクリーンに防氷コーティングを塗布することによって、ＦＯＤスクリーンが疎氷性（icephobic）スクリーンとなり、ガスタービンエンジンの損傷やタービンの停止を引き起こすような氷が形成されることを防止することができる。

燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウスとガスタービンエンジンの入口との間の他の構成要素は、氷の形成を防止するために、表面に塗布された防氷コーティングを有することができる。これらの他の構成要素としては、前記エアフィルタインレットハウスに取り付けられたウェザーフードであって、入口空気の流れは通過できるようにするとともに、気象要素が浸入することを防止するウェザーフード、ガスタービンエンジンの入口に送られる燃焼用入口空気の流れに関連する「騒音」を低減するために使用されるサイレンサ、ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム及びインレットボリュート、ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及びガスタービンエンジンの入口に向けて燃焼用入口空気を供給する燃焼用入口空気ダクトを支持するインレット支柱が挙げられる、これらに限定されるわけではない。これらの構成要素のうちの１つ以上の構成要素に、防氷コーティングを塗布することによって、ＦＯＤスクリーンに塗布された防氷コーティングを補完することができる。

燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウスとガスタービンエンジンの入口との間に存在する少なくとも１つの構成要素であって、防氷コーティングの表面を有する少なくとも１つの構成要素と、疎水性パルスフィルタのアレイの構成によって、本発明の様々な実施形態は、燃焼用入口ダクトにおいて氷が付着する恐れを排除することができる。これによって、着氷条件の間に、ガスタービンエンジンを連続運転することが可能となる。更に、様々な実施形態の構成により、吸入空気を加熱する防氷システムを使用する必要性がなくなり、これによって、ガスタービンシステムの効率及び費用対効果を最大にすることができる。更に、様々な実施形態の構成は、防氷システムを既に実装しているガスタービンシステムと共に使用するのに適している。様々な実施形態の構成は、これらの防氷システムの使用に関連する寄生負荷を回避するために利用することができる。

一実施形態によれば、システムが提供される。本システムは、ガスタービンエンジン、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムであって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウスを含み、前記エアフィルタインレットハウスは、パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム、及び前記吸気システム及び前記ガスタービンエンジンと流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウスから濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給し、前記燃焼用入口空気経路の少なくとも一つの構成要素の表面は、前記少なくとも一つの構成要素に氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、燃焼用入口空気経路を含む。

別の実施形態によれば、ガスタービンシステムが提供される。ガスタービンシステムは、ガスタービンエンジン、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムであって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウスを含み、前記エアフィルタインレットハウスは、パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム、前記吸気システム及び前記ガスタービンエンジンと流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウスから濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給する、燃焼用入口空気経路、及び前記燃焼用入口空気経路において、前記エアフィルタインレットハウスと前記ガスタービンエンジンの入口との間に配置され、デブリが前記ガスタービンエンジンの入口に入ることを防止する異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンであって、ＦＯＤスクリーンの表面が、氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、ＦＯＤスクリーンを含む。

第３の実施形態によれば、ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムと、前記ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を供給する燃焼用入口空気経路とを有するガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路に着氷することを防止する方法が提供される。この方法は、疎水性パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含むエアフィルタインレットハウスで、前記吸気システムの吸入空気を濾過すること、濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給すること、及び前記燃焼用入口空気の経路において、前記エアフィルタインレットハウスと前記ガスタービンエンジンの入口との間に存在する少なくとも１つの構成要素の表面に、防氷コーティングを塗布して、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されることを防止することを含む。

第４の実施形態によれば、ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムと、前記ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を供給する燃焼用入口空気経路とを有するガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路に着氷することを防止する方法が提供される。この方法は、疎水性パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含むエアフィルタインレットハウスで、前記吸気システムの吸入空気を濾過すること、濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給すること、及び前記燃焼用入口空気の経路において、前記エアフィルタインレットハウスと前記ガスタービンエンジンの入口との間に、異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンを配置すること、及び前記ＦＯＤスクリーンの表面に防氷コーティングを塗布して、前記ＦＯＤスクリーンに氷が形成されることを防止することを含む。

本発明は、添付図面を参照しながら、以下の非限定的な実施形態の説明を読むことによって、更に理解することができる。
本発明の一実施形態においてガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路の着氷を防止するシステムを実装することができるガスタービンシステムの概略ブロック図である。 本発明の一実施形態において燃焼用入口空気経路の着氷を防止するシステムを実装することができる、航空転用型ガスタービンシステムの形態のガスタービンシステムの一例を示す。 本発明の一実施形態によるガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路の着氷を防止するシステムの一例を示す概略図でありる。 本発明の一実施形態による防氷コーティングを塗布することができる図２及び図３に示されたＦＯＤ（異物による損傷）スクリーンの図である。 本発明の一実施形態による防氷コーティングを塗布することができる図２及び図３に示されたＦＯＤ（異物による損傷）スクリーンの図である。 本発明の一実施形態による防氷コーティングを塗布することができる図２及び図３に示されたＦＯＤ（異物による損傷）スクリーンの図である。

本発明の例示的な実施形態は、全ての実施形態ではないが一部の実施形態が示されている添付図面を参照しながら、以下に十分に説明される。実際、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、これらの実施形態は、本開示が適切な法的要件を満たすように提供される。同じ又は類似の数字は、全体を通して同じ又は類似の要素を表すことができる。

本開示は、一般にガスタービンシステムに関し、より具体的には、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステム及び方法に関する。本明細書において、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路は、ガスタービンシステムの吸気システムにおける周囲空気からガスタービンの圧縮機の第１段まで延在している。

本発明の様々な実施形態は、エアフィルタインレットハウスとガスタービンエンジンの入口との間の燃焼用入口空気経路における少なくとも一つの構成要素であって、氷が形成されるのを防ぐために防氷コーティング又は疎氷性（icephobic）コーティングを有する表面を備えた少なくとも一つの構成要素と一緒に、ガスタービンエンジンの吸気システムのエアフィルタインレットハウスに疎水性パルスフィルタのアレイを使用することによって、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路に氷が形成されることを防止するものである。様々な実施形態に記載されているようなガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路において氷の形成を防止することは、用途（例えば、陸上、海洋、及び航空の用途）にかかわらずターボ機械を利用する全ての種類のガスタービンシステム及びガスタービン燃焼システムと一緒に使用するのに適している。ターボ機械を利用するガスタービンシステム及びガスタービン燃焼システム（重フレーム産業用ガスタービン、航空転用型ガスタービン、船舶用ガスタービン、アンモニア燃料ガスタービン、水素燃料ガスタービン、航空用ガスタービン、及び一般燃焼タービンなどがあるが、これらのガスタービンに限定されることはないない）は、寒冷地に配置された場合に燃焼用入口空気経路において氷の形成を防止する必要があるシステムの非限定的な例であり、したがって、様々な実施形態と一緒に使用することに応用できる。

図面を参照する。図１は、本発明の一実施形態によるガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステムを実装することができるガスタービンシステム１０の概略ブロック図を示す。図１に示すように、ガスタービンシステム１０は、ガスタービンエンジン１２と、ガスタービンエンジン１２を収容するガスタービンエンクロージャ１４と、ガスタービンエンジン１２に燃焼のための濾過空気を供給する吸気システム１６と、ガスタービンエンジン１２からの排ガスを放出するガスタービン燃焼排気部１８と、ガスタービンエンジン１２からの熱及び排気生成物を取り除いて換気するガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０とを含んでいる。

ガスタービンエンジン１２は、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むことができる。一般に、圧縮機は、流入する空気流を圧縮することができる。圧縮機は、圧縮された空気の流れを燃焼器に送ることができる。燃焼器では、圧縮された空気の流れは、圧縮された燃料の流れと混合される。燃焼器は、空気と燃料の混合物に点火して、燃焼ガス流を作り出すことができる。燃焼ガス流はタービンに送られて、タービンを駆動し、機械的仕事を生成することができる。タービンで生成された機械的仕事によって、圧縮機や、発電機などの外部負荷を駆動することができる。燃焼ガス流は、ガスタービン燃焼排気部１８によって排気されてもよいし、ガスタービン燃焼排気部１８によって処理されてもよい。

ガスタービンエンジン１２は、天然ガス、様々な種類の合成ガス、及び／又は他の種類の燃料を使用することができる。更に、ガスタービンエンジン１２は、いくつかの異なるガスタービンエンジン（ゼネラル・エレクトリック・カンパニイによって販売されているガスタービンエンジンなど）のうちのいずれか１つのガスタービンエンジンとすることができる。

ガスタービンエンジン１２を囲むガスタービンエンクロージャ１４は、ガスタービンエンジンを隔離することができる。更に、ガスタービンエンクロージャ１４は、ガスタービンエンジン１２とともに動作するいくつかの異なる構成要素を含むことができる。例えば、ガスタービンエンクロージャ１４は、潤滑油の配管、ＮＯｘ排出用の配管、出力増大用の配管などを含むことができる。他の構成要素としては、ガス検知システム、火災検知・消火システムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、ガスタービンエンクロージャ１４は、ガスタービンエンジン１２の動作に寄与するいくつかの異なる機能を実行することができる。例えば、ガスタービンエンクロージャ１４は、ガスタービンエンジン１２からの油漏れの油受けとして機能することができる。

吸気システム１６は、ガスタービンエンジン１２に供給される吸入空気から水分及び／又は粒状物質（塵、汚れ、汚染物質、及び／又はデブリなど）を除去するいくつかのインレットエアフィルタを有する１つ以上のフィルタアセンブリを含むインレットスクリーン又はエアフィルタインレットハウスを含むことができる。清浄空気ダクトは、エアフィルタインレットハウスから濾過空気を受け取ることができる。清浄空気ダクト内の空気は、ガスタービンエンジン１２の圧縮機に向かう燃焼用入口空気と、ガスタービンエンクロージャ１４に供給される換気用入口空気とに分けることができる。特に、燃焼用入口空気ダクトは、燃焼用入口空気を圧縮機に供給することができ、換気用入口空気バイパス導管は、換気用入口空気をガスタービンエンクロージャ１４に供給することができる。

ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、ガスタービンエンクロージャ１４からガスタービンエンジン１２の熱及び排気生成物を取り除くための空気流を生成するように動作する１つ以上の換気ファンを含むことができる。更に、ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、ガスタービンエンジン１２及びガスタービンエンクロージャ１４からの熱及び排気生成物を含む空気の流れを制御するダンパーを含むことができる。

ガスタービンシステム１０は、図１に示されていないいくつかの他の構成要素を含んでもよいことが理解される。例えば、ガスタービンシステム１０は、ガスタービンエンジン１２の圧縮機及びタービンに動作可能に結合されたシャフトを含むことができる。ここで、シャフトは、発電用途の発電機に接続することができる。

一実施形態では、図１に示されているガスタービンシステム１０は、航空転用型ガスタービンシステムの形態を取ることができる。図２は、航空転用型ガスタービンシステム２２の概略的な例を示しており、ガスタービンシステム２２用に、本明細書に記載された燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステムを、本発明の実施形態に従って実装することができる。本明細書において、「下流」及び「上流」は、ガスタービンシステムを流れる作動流体などの流体の流れ（例えば、吸気システムを流れる又はガスタービンエンジンの複数の構成要素のうちの１つの構成要素を流れる空気の流れ）に対する方向を示す用語である。用語「下流」は、流体の流れの方向に対応し、用語「上流」は、流体の流れとは反対の方向を表す。

図２に示すように、図２の航空転用型ガスタービンシステム２２は、エアフィルタインレットハウス２４を有する吸気システム１６を示す。吸気システム１６は、エアフィルタインレットハウス２４に取り付けられたウェザーフード２６を含むことができる。ウェザーフード２６は、入口空気２８の流れは通過できるようにするとともに、雨、雪などの気象要素が浸入ことを防止する。ウェザーフード２６の大部分は従来のデザインを使用することができ、大雨又は濃い霧や霞がエアフィルタインレットハウス２４に浸入することを防止するために、複数の吸込みベーン型分離器及び湿分分離器を含むことができる。例えば、吸込みベーン型分離器は、所定の大きさ（例えば、５ミクロンの大きさ）よりも大きい水滴粒子を除去して、液滴が、吸収された塩を下流に移動させてガスタービンエンジン１４に運んでしまうことを防止することができる。湿分分離器は、特定の大きさよりも小さい水滴粒子を除去することができる。特に、湿分分離器は、小さいエアロゾル液滴を集めて、集めたエアロゾル液滴を合体して大きな液滴にし、したがって、大きな液滴の慣性によって容易に除去することができる。

エアフィルタインレットハウス２４は、ガスタービンエンジン１２に流入する入口空気２８の流れから、水分及び粒子状物質（塵、砂、泥、塩、水滴、汚染物質、及び／又はデブリなど）を更に除去することができるフィルタモジュール３０を含むことができる。一実施形態では、フィルタモジュール３０は、ガスタービンエンジン１２に供給される入口空気２８の流れを濾過するための複数のフィルタ段を含むことができる。明確にするために、図２のフィルタモジュール３０は、１つのフィルタ段のみが示されていることに留意されたい。

フィルタモジュール３０のフィルタ段の各々は、任意の適切なフィルタ部品を含むことができ、このフィルタ部品は、砂粒、汚れ、塵、塩、雨滴、雪、及び他の望ましくないデブリ及び汚染物質などの、入口空気２８の流れの中に存在し得る大粒子及び小粒子並びに／又はデブリを取り除く及び／又は濾過することができる。一実施形態では、フィルタモジュール３０内のフィルタ段の各々は、入口空気２８の流れから、より細かい粒子及び／又はより小さい粒子を濾過することができる疎水性パルスフィルタなどの布フィルタのアレイを含むことができる。

エアフィルタインレットハウス２４を通過した後、入口空気２８の流れは移行部分３４に流入する。移行部分３４は、エアフィルタインレットハウス２４を、吸気システム１６を通って送られる入口空気２８の流れに関連する「騒音」を低減することができるサイレンサ部３６に接続する。入口空気２８の流れは、サイレンサ部３６から入口ダクト３８を経由してＦＯＤ（異物による損傷）スクリーン４０に流れる。ＦＯＤスクリーン４０は、全体で１つ以上のスクリーンを含むことができ、このＦＯＤスクリーンを使用して、汚染物質又はデブリの進む方向を変えることができる。そして、入口空気２８の流れは、インレットプレナム／インレットボリュート４２（燃焼用入口空気ダクト）を通過して、圧縮及び燃焼のため燃焼用入口空気としてガスタービンエンジン１２に流入することができる。

吸気システム１６は、他の構成要素を含むことができ、したがって、図２に示す吸気システムの記載、並びに本明細書で説明された他の図は、限定することを意味するものではないことが理解される。例えば、エアフィルタインレットハウス２４は、加熱部品又は除氷部品（例えば、加熱コイル）を用いて、入口空気２８の流れ及び／又はエアフィルタインレットハウス２４の構成要素（例えば、フィルタモジュール３０など）を暖めることができる。センサ（例えば、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、流量センサなど）は、エアフィルタインレットハウス２４及びその構成部品に関連する様々な条件、並びに入口空気２８の流れに関連する条件を測定することができる。他の構成要素として、バイパスダクトであって、濾過されたきれいな入口空気の方向をインレットプレナム４２から変更して、その入口空気を、換気用入口空気として、ガスタービンエンジン１２を囲むガスタービンエンクロージャ１４に供給することができるバイパスダクトがあるが、他の構成要素はこれに限定されることはない。

更に、図２及び図３に示された吸気システム１６は、航空転用型ガスタービンシステムに実装することができる吸気システムの一例のみを表し、本明細書に記載された様々な実施形態を限定することを意図するものではないことが理解される。当業者は、航空転用型ガスタービンシステムが、図２及び図３に示されている吸気システムとは異なる構成の吸気システムを用いて実現できることを理解することができる。例えば、図２及び図３に示されているような入口空気２８の流れを受ける単一インレットを有する代わりに、入口空気を受けるデュアルインレット、及び入口空気２８の流れを受けるマルチプルインレットを備えることができる。

図２には明示されていないが、ガスタービンエンジン１２は、一般に、先に説明した方法で動作することができる圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むことができる。すなわち、圧縮機は、圧縮空気流を燃焼器に送出する。燃焼器は、圧縮された空気流を圧縮された燃料流と混合し、チャンバ内で混合物を点火して燃焼ガス流を生成する。この燃焼ガス流はタービンに送られ、ガスタービンエンジンの軸に沿ったシャフトを中心にタービンブレードが回転するように駆動する。このようにして、タービンの機械的仕事によって、発電機４４などの負荷を駆動して電力を生成することができる。

図２の航空転用型ガスタービンシステム２２は、ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０を含むこともできる。ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、空気流を生成して、ガスタービンエンクロージャ１４からガスタービンエンジン１２の熱及び排気生成物を取り除くことができる。図２に示す航空転用型ガスタービンシステム２２、及び他の実施形態のガスタービンシステムを例示する本明細書に開示された他の図は、図に特に言及されたり又は示されてもいないいくつかの他の構成要素を含んでもよいことが理解される。例えば、図２及び図３の航空転用型ガスタービンシステム２２は、いくつかのスキッド（例えば、ウォータインジェクションスキッド、液体燃料ブーストスキッド、圧縮機排気圧力（ＣＤＰ）スキッド、及びＣＤＰ冷却スキッド）及びガスタービンエンジンを支持するための支柱を含むことができ、これらに限定されるものではない。

更に、図２の航空転用型ガスタービンシステム２２、ならびに本明細書において説明された他の図（図３）は、航空転用型ガスタービンシステムの一例のみを表し、当業者は、航空転用型ガスタービンシステムがいくつかの選択肢のうちの任意の選択肢に従って構成できることが理解される。例えば、航空転用型ガスタービンシステムは、低圧圧縮機、高圧圧縮機、及びパワータービン含むことができる多軸設計として構成することができる。したがって、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止するための本明細書に記載のシステムは、図２及び図３に示す航空転用型ガスタービンシステム２２に限定されるべきではない。

本発明の様々な実施形態は、例えば航空転用型ガスタービンシステムなどのガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止することを考えている。図３は、本発明の一実施形態によるガスタービンシステム５０の燃焼用入口空気経路における着氷を防止するためのシステム４８の概略図である。図１及び図２に関して上述したように、ガスタービンシステム５０は、ガスタービンエンクロージャ１４内に配置されたガスタービンエンジン１２と、入口空気２８の流れを受けて濾過空気を燃焼のためにガスタービンエンジン１２に供給する吸気システム１６とを含んでいる。ガスタービン燃焼排気部１８は、ガスタービンエンジン１２から排気ガスを放出し、ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、ガスタービンエンジン１２からの熱及び排気生成物を取り除いて換気する。

図３は、吸気システム１６が、ガスタービンエンジン１２に供給される吸入空気２８から水分及び／又は粒子状物質（埃及び／又はデブリなど）を除去するエアフィルタインレットハウス５２を含むことができることを示している。一実施形態では、エアフィルタインレットハウス５２は、ガスタービンエンジン１２に供給される吸入空気２８を濾過するための複数のフィルタ段（例えば、フィルタ段１、フィルタ段２、フィルタ段３）を含むことができる。図３に示すように、複数のフィルタ段はエアフィルタインレットハウス５２に直列に配置することができる。フィルタ段１は吸入空気２８に最初の濾過を行うが、フィルタ段２はフィルタ段１の下流に位置しており、フィルタ段３はフィルタ段２の下流に位置している。フィルタ段２及び３の各々は、吸入空気２８を更に濾過することにより、フィルタ段２及び３の上流のフィルタ段で濾過したが残留することがあり得る水分及び／又は粒子状物質を取り除く。

図３に示す複数のフィルタ段（フィルタ段１、フィルタ段２、フィルタ段３）の数は、エアフィルタインレットハウス５２に配置してもよいフィルタ段の数の例示であり、フィルタ段の数を限定することを意図するものではないことが理解される。当業者は、エアフィルタインレットハウス５２が図３に示されているよりも多い又は少ないフィルタ段を有することができることを理解する。

エアフィルタインレットハウス５２の複数のフィルタ段の各々は、吸入空気２８の中に存在し得る大小の粒子及び／又はデブリ（砂粒、ほこり、雨滴、雪、及び他の望ましくないデブリなど）を除去する及び／又は濾過することができる任意の適切なフィルタ部品を含むことができる。一実施形態では、エアフィルタインレットハウス５２の複数のフィルタ段の各々は、疎水性パルスフィルタ７６のアレイを含むことができる。

エアフィルタインレットハウス５２は、他のフィルタ部品を含んでもよいことが理解される。例えば、エアフィルタインレットハウス５２は、吸入空気２８の中に存在し得る大きな粒子及び／又はデブリを除去する及び／又は濾過するためのベーンフィルタ（例えば、ウェザーフード及び／又はスクリーン）を含むことができる。例えば、一実施形態では、エアフィルタインレットハウス５２は、吸入空気２８を受け取る入口に形成されたベーンフィルタを使用して、大きな粒子及び／又はデブリを除去する及び／又は濾過し、フィルタ段１、２、及び３は吸入空気２８の中に残る小さい粒子又は微細な粒子を濾過することができる。

吸気システム１６は、エアフィルタインレットハウス５２と流体連通する清浄空気ダクト５４を更に含んでいる。本明細書において、「と流体連通する」とは、流体が流れることを可能にする通路が存在することを意味する。一実施形態では、清浄空気ダクト５４は、エアフィルタインレットハウス５２から濾過空気を受け取ることができる。そして、清浄空気ダクト５４内の空気は、ガスタービンエンジン１２の圧縮機６４に向かう燃焼用入口空気と、ガスタービンエンクロージャ１４に供給される換気用入口空気とに分けることができる。一実施形態では、インレットプレナム／インレットボリュート４２（燃焼用入口空気ダクト）は、清浄空気ダクト５４と流体連通しており、燃焼用入口空気をガスタービンエンジン１２の圧縮機６４に供給し、一方、換気用入口空気バイパス導管５８は、清浄空気ダクト５４と流体連通しており、換気用入口空気をガスタービンエンクロージャ１４に供給する。ここで、清浄空気ダクト５４は、エアフィルタインレットハウス５２の最後のフィルタ段（例えば、フィルタ段３）から、濾過された吸入空気２８を受け取り、インレットプレナム／インレットボリュート４２は、濾過された吸入空気を、燃焼用入口空気として圧縮機６４に供給し、換気用入口空気バイパス導管５８は、濾過された吸入空気を、換気用入口空気としてガスタービンエンクロージャ１４に供給する。

サイレンサ６０及びＦＯＤスクリーン６２は、図３に示すように、吸気システム１６の一部を形成することができる他の構成要素である。サイレンサ６０は、複数のサイレンサパネルから形成されるアセンブリとすることができ、このアセンブリは、清浄空気ダクト５４の近くにおいて、エアフィルタインレットハウス５２の下流に配置され、吸気システム１６を流れる吸入空気２８に関連する「騒音」を低減する。ＦＯＤスクリーン６２は、汚染物質又はデブリ（例えば、溶接スラグ）の進む方向を変えるために使用することができる。そして、入口空気２８の流れは、インレットプレナム／インレットボリュート４２を通過し、圧縮及び燃焼のための燃焼用入口空気としてガスタービンエンジン１２に流入することができる。

ＦＯＤスクリーンは、航空転用型ガスエンジンパッケージに応じていくつかの異なる場所に実装することができ、したがって、ＦＯＤスクリーン６２の配置位置が限定されることは意図されていないことが理解される。例えば、ＦＯＤスクリーン６２は、圧縮機６４よりも前であってフィルタの下流に位置するいくつかの場所に配置することができる。一実施形態では、ＦＯＤスクリーン６２は、サイレンサ６０のハウジングの壁（例えば、環状壁）に結合することができる。ある実施形態では、ＦＯＤスクリーン６２は、燃焼用入口空気経路の他の壁（サイレンサ６０のハウジングの一部ではない壁）に結合することができる。他の実施形態では、ＦＯＤスクリーン６２は、ガスタービンエンジン１２の入口を画定するエンジンベルマウスの上流端に結合することができる。

図３は、上記の方法で動作可能な、圧縮機６４、燃焼器６６、及びタービン６８を備えたガスタービンエンジン１２を示す。すなわち、圧縮機６４は、圧縮された空気流を燃焼器６６に供給する。燃焼器６６は、圧縮された空気流を圧縮された燃料流と混合し、混合物をチャンバ内で点火して、燃焼ガス流を作り出す。次に、燃焼ガス流はタービン６８に送られ、タービンブレードを駆動してガスタービンエンジン１２の軸に沿ったシャフトを中心に回転させる。このようにして、タービンにおける機械的仕事によって負荷（発電機など）が駆動され、電力を生成することができる。

図３に示すように、ガスタービンシステム５０は、ガスタービンエンクロージャ１４からガスタービンエンジン１２の熱及び排気生成物を取り除くための空気流を生成するガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０を更に含むことができる。一実施形態では、ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、ガスタービンエンクロージャ１４からガスタービンエンジン１２の熱及び排気生成物を取り除くための空気流を生成する１つ以上の換気ファン７０を含むことができる。換気サイレンサ及びダクト７２は、各ファン７０と流体連通しており、ガスタービンエンクロージャ１４から空気流を引き出して、その空気流を換気出口空気として周囲に排出することができる。

図３には図示されていないが、ガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０は、換気出口空気を周囲に排出することを助けるために使用できる換気空気制御ダンパーを含むことができる。一実施形態では、換気空気制御ダンパーは、電子的に制御される装置とすることができ、換気出口空気を、ガスタービンエンクロージャ１４から、対応する換気導管と流体連通している１つ以上の空気入口加熱ダクトに送ることができる。このようにして、換気出口空気は、吸気システム１６に戻され、エアフィルタインレットハウス５２に供給される入口空気２８の流れを加熱するために使用することができる。

図３のガスタービンシステム５０は、吸気システム１６、ガスタービンエンジン１２、ガスタービン燃焼排気部１８、及びガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０に動作可能に結合されるコントローラ７４を更に含むことができる。このようにして、コントローラ７４は、ガスタービンシステム５０のこれらの部分の各々に関連する様々な構成要素の動作を制御することができる。例えば、１つ以上のセンサを、ガスタービンエンジン１２、吸気システム１６、ガスタービン燃焼排気部１８、及びガスタービンエンクロージャ換気排気システム２０の近くに配置して、いくつかの条件のうちの任意の条件を検出することができる。これらのセンサは、センサが検出する任意の数のパラメータを表す測定値を提供するように、コントローラ７４と通信することができる。使用に適したセンサの非限定的なリストには、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び湿度センサが含まれる。

一実施形態では、１つ以上の温度センサを吸気システム１６の近くに配置し、吸気システムに関する温度測定値を得ることができる。例えば、周囲温度センサは、吸気システム１６の入口の近くに配置することができ、吸気システム温度センサは、吸気システム内に配置することができる。ここで、周囲温度センサは、吸気システム１６の入口の近くの周囲温度測定値を得ることができ、一方、吸気システム温度センサは、吸気システム内の温度測定値を得ることができる。一例では、コントローラ７４は、これらの温度測定値を、吸気システム１６の近く配置された湿度センサから得られる湿度測定値とともに使用して、着氷条件が存在していることを判断することができる。

上述のように、本発明の様々な実施形態は、ガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路における着氷を防止することに向けられている。図３に示すシステム４８は、入口空気２８の流れを加熱する着氷防止加熱システム（例えば、ヒーターコイル、換気出口空気を使用して吸入空気を加熱する）を使用せずに、ガスタービンシステム５０の燃焼用入口空気経路における着氷を防止する。特に、システム４８は、燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウス５２とガスタービンエンジン１２の入口との間に、少なくとも１つの構成要素であって、氷が形成されないように防氷コーティング又は疎氷性コーティングを有する表面を備えた少なくとも１つの構成要素を使用するとともに、エアフィルタインレットハウス５２に疎水性パルスフィルタ７６のアレイを使用することによって、ガスタービンシステム５０の燃焼用入口空気経路における氷の形成を防止することができる。より具体的には、コントローラ７４は、フィルタに氷が存在していると判断したこと又は着氷条件が存在していると判断したことに応答して、疎水性パルスフィルタ７６のアレイにパルスが与えられるようにすることができる。フィルタ７６にパルスを与えることにより、氷が存在していればフィルタから氷が取り除かれるので、氷が吸い込まれてガスタービンエンジン１２の入口に移動してしまうことが防止される。

システム４８によって提供される防氷特性の１つの態様は、パルスフィルタ７６が疎水性であることによって達成される。特に、疎水性パルスフィルタ７６は、液体の水がエアフィルタインレットハウス５２を通過して燃焼用入口空気経路に入り、ガスタービンエンジンの入口に到達することを阻止する。液体の水が燃焼用入口空気経路に入ることを阻止することにより、燃焼用入口空気経路の部品又は構成要素に着氷を引き起こす可能性のある氷の付着を防止することができる。

疎水性パルスフィルタ７６が燃焼用入口空気経路の着氷を引き起こす可能性のある水をブロックしたとしても、湿度及び温度があるレベルに達すると依然として着氷条件が発現する可能性がある。上述したように、周囲動作条件に、湿度が少なくとも７０％であり温度が華氏４０度（Ｆ）未満の条件が含まれる場合、燃焼用入口空気経路内の構成要素に着氷条件が発現する可能性がある。システム４８は、燃焼用入口空気経路の少なくとも１つの構成要素に防氷コーティング又は疎氷性コーティングを塗布することによって、湿度が少なくとも７０％且つ温度が華氏４０度（Ｆ）未満の条件で生じ得るこの着氷の懸念に対処している。そして、燃焼用入口空気経路の少なくとも１つの構成要素に塗布された防氷コーティングによって、動作条件に、湿度が少なくとも７０％であり温度が華氏４０度（Ｆ）未満の条件が含まれる場合でも、氷の形成が防止される。

一般に、燃焼用入口空気経路の少なくとも１つの構成要素に塗布される防氷コーティングは、氷核（水蒸気が凍結するきっかけになるもの）を防止する、コーティングを含む表面に接触する水の凍結温度を低下させる、コーティングを含む表面に氷を付着しにくくする（氷の付着性が低い）、寒冷湿潤気候における超疎水性などの１つ以上の特性（これらに限定されることはない）を有しているので、氷の形成を防ぐことができる。

防氷コーティングは、いくつかの市販の防氷コーティング又は疎氷性コーティングのうちのいずれかのコーティングを含むことができ、市販の防氷コーティング又は疎氷性コーティングとしては、氷の付着を抑制することができる疎氷性／超疎水性コーティング及びナノテクスチャ超疎水性コーティングがあるが、これらに限定されることはない。様々な実施形態での使用に適した防氷コーティング又は疎氷性コーティングの例示リストには、AEROKRET 21, NEINCE, ADAPTIVE SURFACE TECHNOLOGIES’ SLIP FOUL PROJECT, LUNA INNOVATIONS’ GENTOO, BATTEL HEATCOAT, ECOLOGICAL COATINGS’ 3000 Series icephobic coatings, KISS POLYMERS’ KISS-COTE, NEI’S NANOMYTE coating, NBD NANO’s REPELSHELL, 及びOPUS MATERIALS TECHNOLOGIES’ ICEMARTが含まれるが、これらに限定されることはない。他の市販の防氷コーティング又は疎氷性コーティングとして、KYNAR, HYGRATEK LLC, FRAUNHOFER IGB, 及びEQUINOR ASAから入手可能である。これらのコーティングは，有効な防氷コーティングであることに加え、ガスタービンシステムの通常の運転中に発生し得るデブリの衝撃に耐えるコーティングを有することが望ましいガスタービン用途の使用に適した強い耐久性を示す。

一実施形態では、ＦＯＤスクリーン６２は、エアフィルタインレットハウス５２とガスタービンエンジン１２の入口との間の燃焼用入口空気経路における特定の構成要素であり、防氷コーティングを有することができる。一般に、ＦＯＤスクリーン６２は、１つ以上のスクリーンを集合的に含むことができ、スクリーンに対して配置されたエアソックを含み、いくつかの材料のうちの任意の材料から形成することができる。ＦＯＤスクリーン６２のスクリーン及びエアソックの使用に適した材料の非限定的なリストには、柔軟な非金属材料（例えば、メッシュワイヤ）の織金網、金属材料、ナイロン、パラアラミド合成繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｔｗａｒｏｎ（登録商標）など）及びこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されるものではない。これらの材料によって、ソックを含むＦＯＤスクリーン６２の各スクリーンは、ガスタービンエンジン１２の入口にデブリ又は異物が侵入することを阻止できる。

図４Ａ～４Ｃは、本発明の一実施形態による防氷コーティングを塗布することができるＦＯＤスクリーン６２の一例の様々な図を示している。図４Ａに示すように、ＦＯＤスクリーン６２は、フレーム構造によって囲まれたスクリーン８０を有するフレーム構造７８を含むことができる。一実施形態では、フレーム構造７８は、レール、支持ロッドなどから形成することができる。図４Ａ及び図４Ｂに示すような一実施形態では、レールは、水平及び垂直に広がり、メッシュスクリーンを有するサブフレーム構造の個々のセグメントを画定することができる。この構成では、防氷コーティングを、燃焼用入口空気経路にあるスクリーン８０の表面に塗布することができる。

前述したように、ＦＯＤスクリーン６２は、２つ以上のスクリーン８０と、スクリーンに対して配置されたエアソックとを含むことができる。図４Ｃは、互いに重ねて配置することができる２つのスクリーン８０であって、図４Ａ及び図４Ｂに示すフレーム構造７８に配置される２つのスクリーン８０の例を示している。この構成では、防氷コーティングをスクリーン８０の両面に塗布することができる。

一実施形態では、防氷コーティングは、いくつかの周知の方法のうちのいずれかの方法を用いてＦＯＤスクリーン６２のスクリーン及びソックに塗布することができる。一実施形態では、防氷コーティングは、スプレー・ディップ方法を使用することによって、ＦＯＤスクリーン６２のスクリーン及びソックの各々に塗布することができる。ＦＯＤスクリーンのスクリーン及びソックのうち、防氷コーティングで塗布される領域には、直接的な粒子の衝撃がある場所と、直接的な粒子の衝撃がない場所を含むことができる。スクリーン８０及びソックに防氷コーティングを塗布することにより、ＦＯＤスクリーン６２を、ガスタービンエンジン１２の損傷及びタービンの停止を起こし得る氷の形成を抑制する疎氷性ＦＯＤスクリーンにすることができる。

ＦＯＤスクリーン６２は、正方形又は長方形の形状で説明され図示されているが、ＦＯＤスクリーンは、楕円形などの他の形状（楕円形に限定されることはない）にできることが理解される。ＦＯＤスクリーンの形状は、燃焼用入口空気経路に使用されるダクトの形状、ＦＯＤスクリーンの位置（例えば、サイレンサの壁に対向する位置、ガスタービンエンジンの入口のベルマウスに当接する位置など）を含む様々な要因に依存する。

一実施形態では、コントローラ７４は、ＦＯＤスクリーン６２に設けられた防氷コーティングの有効性を監視することができる。例えば、ＦＯＤスクリーン６２の氷によって、ＦＯＤスクリーンに圧力差が生じ得るので、ＦＯＤスクリーン６２から得られる圧力差の測定値は、スクリーンに氷が存在していることを示す指標として使用することができる。一実施形態では、システム４８は、ＦＯＤスクリーンの圧力差の測定値を得るために、ＦＯＤスクリーン６２に動作可能に結合された少なくとも１つの差圧センサを更に含むことができる。例えば、図３は、燃焼用入口空気経路のＦＯＤスクリーン６２の対向する側に位置する差圧センサＰ１及び差圧センサＰ２を示す。このように、コントローラ７４は、差圧センサＰ１及びＰ２から圧力差の測定値を取得することができる。コントローラ７４が、ＦＯＤスクリーン６２の圧力差が増加した（すなわち、タービンエンジン１２を流れる空気流が減少した）と判断した場合、コントローラは、圧力差の増加が着氷条件の存在している環境で発生していると仮定し、この増加を氷の形成に関連付けることができる。

燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウス５２とガスタービンエンジン１２の入口との間に存在する他の構成要素は、氷の形成を防止するために、表面に塗布された防氷コーティングを有することができる。他の構成要素としては、サイレンサ６０、ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート４２、ガスタービンエンジン１２の入口に燃焼用入口空気を送るインレットガイドベーン、及び燃焼用入口空気ダクト５６を支持するインレット支柱があるが、これらに限定されることはない。これらの構成要素のうちの１つ以上の構成要素に防氷コーティングを塗布することにより、ＦＯＤスクリーン６２に塗布される防氷コーティングを補完することができる。

図３に示すシステム４８の構成は、疎水性パルスフィルタ７６のアレイと、燃焼用入口空気経路において、エアフィルタインレットハウス５２とガスタービンエンジン１２の入口との間に、表面に防氷コーティングを有する少なくとも１つの構成要素（例えば、ＦＯＤスクリーン）とを含んで、本発明の様々な実施形態で氷の付着の可能性を排除できるようにしている。これにより、ガスタービンエンジンは、着氷条件の間も連続的に運転することができる。

更に、システム４８によって提供される構成によって、防氷システムを使用して吸入空気を加熱する必要がなく、それによってガスタービンシステム５０の効率及び費用効果が最大になる。しかし、防氷システムが既に実装されているガスタービンシステムに対して、燃焼用入口空気経路において防氷を更に強化することによって、防氷システムによって提供される防氷機能を補完するようにシステム４８を利用することができる。あるいは、システム４８は、ガスタービンシステムに既に実装されて防氷システムの代わりに、システム４８を使用することができる。システム４８を使用して、防氷システムの使用に関連する寄生負荷（parasitic load）を回避することができる。

一実施形態では、着氷条件が存在する場合に氷が形成され得る燃焼用入口空気経路の近くに加熱ユニットを配置することにより、システム４８によって提供される防氷を強化することができる。例えば、図３は、エアフィルタインレットハウス５２に動作可能に任意で結合することができる加熱ユニット８２の概略図を示している。一実施形態では、加熱ユニット８２は、コイル部（図示せず）及び疎水性パルスフィルタ７６のアレイの後に配置することができる。コントローラ７４は、着氷条件が存在していると判断したことに応答して、吸気システム１６に熱を加えるように加熱ユニット８２に指示することができる。

本開示の図示された実施形態の上記の説明は、要約書に記載されたことを含めて、全ての可能なものが含まれていること、又は開示された実施形態を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。特定の実施形態及び実施例が例示目的で本明細書に記載されているが、当業者が認識できるように、かかる実施形態及び実施例の範囲内とみなされる様々な変更が可能である。例えば、異なる実施形態からの部品、構成要素、工程及び態様は、本開示に記載されていない又は図面に示されていないとしても、他の実施形態に組み合わせることができ、他の実施形態での使用に適している場合もある。したがって、本明細書に関係する発明の範囲から逸脱することなく、上述の発明において特定の変更をすることができるので、添付図面に示される上述の説明の対象の全ては、単に本明細書の発明の概念を例示する実施例として解釈され、発明を限定するものとして解釈されるべきではないことが意図される。

この点に関して、開示された対象は、様々な実施形態及び対応する図とともに説明されてきたが、適用可能な場合は、他の同様の実施形態を用いることができ、又は、開示された対象から逸脱することなく、開示された対象と同一の機能、開示された対象と類似の機能、開示された対象の代替の機能、若しくは開示された対象の代わりとなる機能を実行するために、記載された実施形態を修正すること及び記載された実施形態に追加をすることが可能であることが理解されるべきである。したがって、開示された対象は、本明細書に記載された任意の単一の実施形態に限定されるべきではなく、その広さ及び範囲については、以下の請求項に従って解釈されるべきである。例えば、本発明の「一実施形態」に対して言及されていることは、列挙された特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図しているものではない。

特許請求の範囲において、用語「含む（including）」及び「で（in which）」は、それぞれの用語「含む（comprising）」及び「で（wherein）」の平易な英語の等価物として使用される。更に、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、「第３」、「上」、「下」、「底」、「頂」などの用語は、単にラベルとして使用され、対象に数値的要件又は位置的要件を課すことを意図するものではない。用語「実質的に」、「一般的に」、及び「約」は、構成要素又はアセンブリの機能的な目的を達成するのに適した理想的な所望の条件に対して、合理的に達成可能な製作公差内及び組立公差内の条件を示すものである。更に、以下の請求項の限定は、「手段」の前に他の構造の記載の無い機能の記述が明示的に使用されていない限り、及び「手段」の前に他の構造の記載の無い機能の記述が明示的に使用されるまで、ミーンズ・プラス・ファンクション形式で記載されておらず、また、ミーンズ・プラス・ファンクション形式で記載されいると解釈されることを意図するものではない。

更に、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包含的な「又は」を意味することが意図されている。つまり、特に別段の定めがない限り、あるいは文脈から明らかな場合を除き、「ＸはＡ又はＢを使用する」は、包括的で自然な任意の組合せを意味することが意図されている。つまり、ＸがＡを使用する、ＸがＢを使用する、又はＸがＡとＢの両方を使用する場合、これらのいずれの例も、「ＸはＡ又はＢを使用する」を満たすことになる。更に、本明細書及び添付図面で使用される冠詞「１つ（ａ）」及び「１つ（ａｎ）」は、別段の定めがない限り、又は文脈から単数形であることが明らかでない限り、一般には、「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである。

以上説明してきたことは、開示された対象を例示したシステム及び方法の実施例を含む。もちろん、構成要素又は方法論のすべての組み合わせを本明細書で説明することは不可能である。当業者であれば、請求項に記載された対象の他の多くの組み合わせ及び並替えが可能であることを認識することができる。更に、用語「備える」、「有する」、「所有する」などが、詳細な説明、特許請求の範囲、付属書類、及び図面において使用される場合、このような用語は、用語「含む」が請求項において移行語として使用されるときに解釈されるのと同様に包括的なものであることが意図される。すなわち、反対のことが明示的に記載されていない限り、特定の特性を有する単一の要素又は複数の要素を「含む」、「備える」、又は「有する」実施形態は、その特性を有していない前述の追加の要素を含むことができる。

本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明のいくつかの実施形態を開示するものであり、また、当業者が、任意の装置又はシステムを製造及び使用すること並びに組み込まれた方法を実行することを含む本発明の実施形態を実施することを可能にするものである。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思いつく他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、当該他の実施例が請求項の字義通りの文言と異なっていない構造要素を有する場合、又は当該他の実施例が請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。

本発明のさらなる態様は、以下の実施形態の対象によって提供される。
［実施形態１］
ガスタービンエンジン、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムであって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウスを含み、前記エアフィルタインレットハウスは、パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム、及び前記吸気システム及び前記ガスタービンエンジンと流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウスから濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給し、前記燃焼用入口空気経路の少なくとも一つの構成要素の表面は、前記少なくとも一つの構成要素に氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、燃焼用入口空気経路を含む、システム。
［実施形態２］
前記少なくとも１つの構成要素は異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンを含む、実施形態１に記載のシステム。
［実施形態３］
前記ＦＯＤスクリーンは、少なくとも１つのスクリーンを囲むフレーム構造を含み、前記防氷コーティングが各スクリーンの表面に塗布されている、実施形態１又は２に記載のシステム。
［実施形態４］
前記少なくとも１つの構成要素は、異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンと、燃焼用入口空気経路の他の構成要素とを含み、前記他の構成要素は、前記エアフィルタインレットハウスに取り付けられたウェザーフード、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジンの入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュートを支持するインレット支柱のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１～３のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態５］
前記エアフィルタインレットハウスに動作可能に結合された加熱ユニットを更に含む、実施形態１～４のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態６］
前記少なくとも１つの構成要素に動作可能に結合された少なくとも１つの差圧センサを更に含み、前記少なくとも１つの差圧センサは、前記少なくとも１つの構成要素の差圧測定値を取得し、前記差圧測定値は、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されていることを示す指標である、実施形態１～５のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態７］
前記差圧測定値を監視して、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されていることを判定するコントローラを更に含む、実施形態１～６のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態８］
前記ガスタービンエンジンは、航空転用型ガスタービンシステムを含む、実施形態１～７のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態９］
ガスタービンエンジン、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムであって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウスを含み、前記エアフィルタインレットハウスは、パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム、前記吸気システム及び前記ガスタービンエンジンと流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウスから濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジンの入口に供給する、燃焼用入口空気経路、及び前記燃焼用入口空気経路において、前記エアフィルタインレットハウスと前記ガスタービンエンジンの入口との間に配置され、デブリが前記ガスタービンエンジンの入口に入ることを防止する異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンであって、ＦＯＤスクリーンの表面が、氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、ＦＯＤスクリーンを含む、ガスタービンシステム。
［実施形態１０］
前記ＦＯＤスクリーンはフレーム構造を含み、少なくとも１つのスクリーンが前記フレーム構造によって囲まれ、前記防氷スクリーンは各スクリーンの表面に塗布される、実施形態９に記載のシステム。
［実施形態１１］
前記防氷コーティングは、前記燃焼用入口空気経路の１つ以上の構成要素に塗布され、前記少なくとも１つの構成要素は、前記エアフィルタインレットハウスに取り付けられたウェザーフード、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジンの入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュートを支持するインレット支柱を含む、実施形態９又は１０に記載のシステム。
［実施形態１２］
前記エアフィルタインレットハウスに動作可能に結合された加熱ユニットを更に含む、実施形態９～１１のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態１３］
前記ＦＯＤスクリーンに動作可能に結合された少なくとも１つの差圧センサを更に含み、前記少なくとも１つの差圧センサは、前記ＦＯＤスクリーンの差圧測定値を取得し、前記差圧測定値は、前記ＦＯＤスクリーンに氷が形成されていることを示す指標である、実施形態９～１２のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態１４］
前記差圧測定値を監視して、前記ＦＯＤスクリーンに氷が形成されていることを判定するコントローラを更に含む、実施形態９～１３のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態１５］
前記ガスタービンエンジンは、航空転用型ガスタービンシステムを含む、実施形態９～１４のうちのいずれか１つの実施形態に記載のシステム。
［実施形態１６］
ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンに供給するための空気を吸入する吸気システムと、前記ガスタービンエンジンの入口に燃焼用入口空気を供給する燃焼用入口空気路とを有するガスタービンシステムの燃焼用入口空気経路に着氷することを防止する方法において、疎水性パルスフィルタのアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含むエアフィルタインレットハウスで、前記吸気システムの吸入空気を濾過すること、濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に供給すること、及び前記燃焼用入口空気の経路において、前記エアフィルタインレットハウスと前記ガスタービンエンジンの入口との間に存在する少なくとも１つの構成要素の表面に、防氷コーティングを塗布して、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されることを防止することを含む、方法。
［実施形態１７］
前記少なくとも１つの構成要素が異物損傷（ＦＯＤ）スクリーンを含む、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態１８］
前記燃焼用入口空気経路の１つ以上の構成要素に前記防氷コーティングを塗布することを更に含み、前記１つ以上の構成要素は、前記エアフィルタインレットハウスに取り付けられたウェザーフード、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート、前記ガスタービンエンジンの入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジンの入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュートを支持するインレット支柱を含む、実施形態１６又は１７に記載の方法。
［実施形態１９］
前記エアフィルタインレットハウスを加熱することを更に含む、実施形態１６～１８のうちのいずれか１つの実施形態に記載の方法。
［実施形態２０］
前記少なくとも１つの構成要素の差圧測定値を取得することを更に含み、前記差圧測定値は、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されていることを示す指標を表す、実施形態１６～１９のうちのいずれか１つの実施形態に記載の方法。

１０ ガスタービンシステム
１２ ガスタービンエンジン
１４ ガスタービンエンクロージャ
１６ 吸気システム
１８ ガスタービン燃焼排気部
２０ ガスタービンエンクロージャ換気排気システム
２２ 航空転用型ガスタービンシステム
２４ エアフィルタインレットハウス
２６ ウェザーフード
２８ 入口空気
３０ フィルタモジュール
３４ 移行部分
３６ サイレンサ部
３８ 入口ダクト
４０ ＦＯＤスクリーン
４２ インレットプレナム／インレットボリュート
４４ 発電機
４８ システム
５０ ガスタービンシステム
５２ エアフィルタインレットハウス
５４ クリーンエアダクト
５８ 換気用入口空気バイパス導管
６０ サイレンサ
６２ ＦＯＤスクリーン
６４ 圧縮機
６６ 燃焼器
６８ タービン
７０ 換気ファン
７２ ダクト
７４ コントローラ
７６ 疎水性パルスフィルタ
７８ フレーム構造
８０ スクリーン
８２ 加熱ユニット

Claims (15)

1. ガスタービンエンジン（１２）、
   前記ガスタービンエンジン（１２）に供給するための空気を吸入する吸気システム（１６）であって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウス（２４，５２）を含み、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）は、パルスフィルタ（７６）のアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム（１６）、及び
   前記吸気システム（１６）及び前記ガスタービンエンジン（１２）と流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）から濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に供給し、前記燃焼用入口空気経路の少なくとも一つの構成要素の表面は、前記少なくとも一つの構成要素に氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、燃焼用入口空気経路
   を含む、システム。
2. 前記少なくとも１つの構成要素は異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（４０，６２）を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＦＯＤスクリーン（４０，６２）は、少なくとも１つのスクリーン（８０）を囲むフレーム構造（７８）を含み、前記防氷コーティングが各スクリーン（８０）の表面に塗布されている、請求項２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの構成要素は、異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（４０，６２）と、燃焼用入口空気経路の他の構成要素とを含み、前記他の構成要素は、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）に取り付けられたウェザーフード（２６）、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ（３６，６０）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）を支持するインレット支柱のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）に動作可能に結合された加熱ユニット（８２）を更に含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの構成要素に動作可能に結合された少なくとも１つの差圧センサ（Ｐ１，Ｐ２）を更に含み、前記少なくとも１つの差圧センサ（Ｐ１，Ｐ２）は、前記少なくとも１つの構成要素の差圧測定値を取得し、前記差圧測定値は、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されていることを示す指標である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記差圧測定値を監視して、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されていることを判定するコントローラ（７４）を更に含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記ガスタービンエンジン（１２）は、航空転用型ガスタービンシステム（２２）を含む、請求項１に記載のシステム。
9. ガスタービンエンジン（１２）、
   前記ガスタービンエンジン（１２）に供給するための空気を吸入する吸気システム（１６）であって、吸入空気を濾過するエアフィルタインレットハウス（２４，５２）を含み、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）は、パルスフィルタ（７６）のアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含み、前記パルスフィルタの各々は疎水性である、吸気システム（１６）、
   前記吸気システム（１６）及び前記ガスタービンエンジン（１２）と流体連通する燃焼用入口空気経路であって、前記燃焼用入口空気経路は、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）から濾過空気を受け取り、前記濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に供給する、燃焼用入口空気経路、及び
   前記燃焼用入口空気経路において、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）と前記ガスタービンエンジン（１２）の入口との間に配置され、デブリが前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に入ることを防止する異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（４０，６２）であって、ＦＯＤスクリーン（４０，６２）の表面が、氷が形成されることを防止するための防氷コーティングを含む、ＦＯＤスクリーン（４０，６２）
   を含む、ガスタービンシステム（１０，１６，５０）。
10. 前記ＦＯＤスクリーン（４０，６２）はフレーム構造（７８）を含み、少なくとも１つのスクリーン（８０）が前記フレーム構造によって囲まれ、前記防氷スクリーンは各スクリーン（８０）の表面に塗布される、請求項９に記載のガスタービンシステム（１０，１６，５０）。
11. 前記防氷コーティングは、前記燃焼用入口空気経路の１つ以上の構成要素に塗布され、前記少なくとも１つの構成要素は、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）に取り付けられたウェザーフード（２６）、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ（３６，６０）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）を支持するインレット支柱を含む、請求項９に記載のガスタービンシステム（１０，１６，５０）。
12. 前記ＦＯＤスクリーン（４０，６２）に動作可能に結合された少なくとも１つの差圧センサ（Ｐ１，Ｐ２）を更に含み、前記少なくとも１つの差圧センサ（Ｐ１，Ｐ２）は、前記ＦＯＤスクリーンの差圧測定値を取得し、前記差圧測定値は、前記ＦＯＤスクリーンに氷が形成されていることを示す指標である、請求項９に記載のガスタービンシステム（１０，１６，５０）。
13. ガスタービンエンジン（１２）と、前記ガスタービンエンジン（１２）に供給するための空気を吸入する吸気システム（１６）と、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に燃焼用入口空気を供給する燃焼用入口空気経路とを有するガスタービンシステム（１０，１６，５０）の燃焼用入口空気経路に着氷することを防止する方法において、
    疎水性パルスフィルタ（７６）のアレイを有する少なくとも１つのフィルタ段を含むエアフィルタインレットハウス（２４，５２）で、前記吸気システム（１６）の吸入空気を濾過すること、
    濾過空気を燃焼用入口空気として前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に供給すること、及び
    前記燃焼用入口空気の経路において、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）と前記ガスタービンエンジン（１２）の入口との間に存在する少なくとも１つの構成要素の表面に、防氷コーティングを塗布して、前記少なくとも１つの構成要素に氷が形成されることを防止すること
    を含む、方法。
14. 前記少なくとも１つの構成要素が異物損傷（ＦＯＤ）スクリーン（４０，６２）を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記燃焼用入口空気経路の１つ以上の構成要素に前記防氷コーティングを塗布することを更に含み、前記１つ以上の構成要素は、前記エアフィルタインレットハウス（２４，５２）に取り付けられたウェザーフード（２６）、吸入空気に関連する騒音を低減するサイレンサ（３６，６０）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）、前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に前記燃焼用入口空気を導くインレットガイドベーン、及び前記ガスタービンエンジン（１２）の入口に向けて前記燃焼用入口空気を供給するインレットプレナム／インレットボリュート（４２）を支持するインレット支柱を含む、請求項１４に記載の方法。

Images