JPH07145743A - ガスタービン用燃焼空気予冷システム - Google Patents

ガスタービン用燃焼空気予冷システム

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JPH07145743A
JPH07145743A JP6171400A JP17140094A JPH07145743A JP H07145743 A JPH07145743 A JP H07145743A JP 6171400 A JP6171400 A JP 6171400A JP 17140094 A JP17140094 A JP 17140094A JP H07145743 A JPH07145743 A JP H07145743A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン用燃焼空気を予冷して空気密度
を増加する。 【構成】 空気を冷却するシステムは、間接蒸発冷却
器、間接接触冷却器、再加熱コイル要素、氷蓄熱要素及
び製氷用冷凍冷却器を含み、交代空気流通路と交代構成
要素組合せが得られる。交代流体流通路は幾つかの構成
要素の選択定組合せによって得られ、空気温度、相対湿
度及び冷却された空気の空気密度の所望の低下が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気予冷システム、特に
ガスタービン及びその他の空気呼吸装置の入口空気予冷
装置に関連する。特に、本発明は選択できる交代モード
を有する予冷システムを動作して周辺空気温度以下にガ
スタービンに送られる入口空気の温度を低下し、ガスタ
ービンの圧縮機（コンプレッサ）に対する入口空気の湿
度を低下又は制御し、ガスタービンコンプレッサに送ら
れる空気の密度を増加する技術に関連する。
【０００２】
【従来の技術】空気入口、コンプレッサ、燃焼室、ター
ビン及び排気口を有するガスタービンは燃焼室内の空気
‐燃料混合物の点火の前に燃料と混合するため流入空気
流を圧縮し、点火によって高温ガスを発生してタービン
を駆動する。ガスタービンは航空機のような車両に対す
る機械的動力の発生に利用され、電力、特にピーク負荷
間に電力を発生するため電力工業用発電機に接続され
る。電力発生又はガスタービン発電機に使用されるガス
タービンは特に空気調和が電力要求増加を引起こす夏季
間の高温日のピーク電力要求に対する通常の（例えば蒸
気又は水力）発電所を補充するのに使用される。ガスタ
ービン発電機は小型の施設内のベースロードシステム及
び協同発電システムに使用される。しかしガスタービン
発電機の電力（ＫＷ）出力評価又は熱効率はガスタービ
ン発電機に対する入口空気温度に反比例する。換言すれ
ば、ガスタービン発電機は−７℃（２０°Ｆ）の空気に
対するよりも３５℃（９５°Ｆ）のような高い温度の入
口空気では効率が低く、この事実は長い間業界で公知で
ある。
【０００３】ガスタービン出力に対する衝撃又は不利を
最小限にして、ガスタービン発電機に対する入口空気の
温度を低下するため、種々の装置と方法が使用されてい
る。しかし発電機出力に対する増加要求は冷却に対して
最大の動力消費間、例えば高温の夏季のピーク使用期間
が多く、これは不都合にも最高の周辺温度期間と一致す
る。従って、空気温度低下に要する余分の動力コストは
ガスタービン動力出力の潜在的利益よりも大きいから、
増大する電力とガスタービンコンプレッサに対する入口
空気温度を低下する経済的コストは多くの場合不当であ
る。このため発電工業界では絶えずガスタービンの入口
空気温度を低下できる最低コストの発電方法と発電装置
を探求している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの入口空
気の温度を低下するのによく使用される空気-冷却装置
の１つは、ガスタービン入口前方に設けられかつ直接蒸
発冷却装置（ＤＥＣ装置）として作用する直列型蒸発冷
却器である。しかしＤＥＣ装置による温度低下は乾球／
湿球温度差が約８５％の場合にのみ可能である。更に、
ＤＥＣ装置は周辺相対湿度が７５％以下、好適には約２
０〜６０％でなければ明瞭な利点が現れない点が重要で
ある。例えば、周辺空気の乾球温度が約３５℃（９５゜
Ｆ）で湿球温度が２５℃（７８°Ｆ）の場合、乾球温度
は約２７℃（８０.５°Ｆ）まで低下するに過ぎない。
この低下温度空気の相対湿度は９０％以上、又は事実上
は急激な天候変化間はエントレインされた水滴で水飽和
し、この水滴はタービン翼を損傷し摩耗する恐れがあ
る。
【０００５】上記のように、冷たい冷却されたガスター
ビン入口空気は好適であり、ガスタービン発電機性能の
向上に有効であるが、特定の冷却温度の選択はガスター
ビン発電機の出力性能に影響を与える。タービンコンプ
レッサの入口空気の温度は０℃（３２°Ｆ）でなければ
ならず、冷却された入口空気は１００％の相対湿度か又
は空気冷却過程でエントレインされた水分の持越しを有
するから、コンプレッサ翼上の氷の生成を阻止しなけれ
ばならない。コンプレッサ入口の空気速度の急激な増加
は水柱１０ｃｍ（４インチ）程度の空気の圧力低下を生
じ、このため更に温度低下と水分凝縮が発生する。従っ
て、約７℃（４５°Ｆ）及び約８５％の相対湿度を有す
る冷たい入口空気が望ましくかつ有利で、これは空気の
温度と湿度の変動に容易に適合すると共に、冷たい空気
によるガスタービンの動作完全性を良好に維持する。ガ
スタービンに使用する入口空気冷却の相対的選択と利点
は、１９９０年に発表された論文「Gas Turbine and Ae
roengine Congress and Exposition in Brussels, Belg
ium」中に記載された論文「入口空気冷却を使用するガ
スタービン動力増加における選択（Options in Gas Tur
bine Power Augmentation Using Inlet Air Chillin
g）」に記載されている。
【０００６】冷却塔は冷却装置としては公知の構造体
で、冷却塔は大気に対する熱を拒否する流体（例えば
水）再循環装置である。冷却塔は通常、ポンプによって
熱交換器を通して冷却塔に再循環させる流体回路内の熱
交換装置を有し、熱交換媒体を重力供給させる装置であ
る。この再循環冷却塔と熱交換装置は内部を移動する空
気に熱と水蒸気を加え、大量の冷却用流体が蒸発する補
充水システムを必要とする。
【０００７】空気洗浄器のように直接熱交換空気対水媒
体上に空気を循環させる空気冷却及び加湿装置である直
接蒸発冷却装置では、空気が継続的に再循環する冷たい
水のスプレーを通過する際に冷却と加湿が生ずる。任意
の蒸発は空気から熱を引き出すことが必要（即ち温度降
下）であるから、これは定エンタルピー過程で、再循環
水温度は流入空気の湿球温度まで付随的に低下する。僅
かなポンプエネルギー加熱を除いた一定時間後、再循環
水温度は純粋の蒸発装置によってほぼ湿球温度に達す
る。蒸発冷却器は冷却塔と異なり、熱交換器を使用せ
ず、乾球温度に低下した空気を排出し、本質的に水分が
飽和し、通常相対湿度９０％以上を有する。しかし蒸発
冷却器から他の装置に送られた冷却された空気中の水分
は、空気温度が低下した時、凍結しないように保持しな
ければならないから、流入空気の湿球温度は０℃（３２
°Ｆ）以上、例えば最低４.５℃（４０°Ｆ）以上に保
持しなければならない。蒸発冷却器は暖かい日でも冷た
い空気の排出が得られないにしても、直接蒸発冷却シス
テムから排出される空気は低温外気の日でも冷たく、ガ
スタービン入口に水分飽和空気を送る前に空気を再加熱
する必要があり、この再加熱は湿度を制御し、下流の装
置で水分凍結を阻止するため総ての水滴を更に蒸発させ
る。
【０００８】ＤＥＣ装置内の冷却用流体を別の構造体内
の氷水などで、流入空気の湿球温度以下の温度に低下す
ると、排出空気温度を周辺空気の湿球温度以下に低下す
る。間接接触冷却器（ＩＣＣ）の排出水温度が流入空気
露点以下に低下すると、空気温度は湿球温度以下に低下
し脱湿が起こる。排出水の最終温度は外部の熱除去と空
気洗浄器を通して移動される水量によって変わるが、空
気の乾球温度が周辺の露点状態以下に低下すると、一定
量の水分が空気から凝結する。従って間接接触冷却器内
の冷却剤（通常は水）の温度が露点よりもかなり低く低
下すると、ＩＣＣ装置を通る空気の湿球及び乾球温度を
露点以下に低下する。風速、気温及び湿度のような周辺
空気パラメータは天候状態によって急速に変動するか
ら、これは間接接触冷却器の熱伝達特性に影響を与え、
排出空気に過度の、恐らく２℃（３５°Ｆ）又はこれ以
下の冷却を生じ、この冷却は、例えばタービンの入口コ
ーンの低圧区域に凍結沈着物を生ずる。従って確実な最
低制御温度と最低相対湿度でガスタービン入口に排出空
気を供給するためには補助装置が必要であろう。
【０００９】ガスタービンに使用する入口空気を冷却す
ることはガスタービンの効率と動作を向上することは公
知であるが、この冷却した入口空気は制御下に、効率的
に、経済的に、かつピーク負荷動作間に望ましくない補
助動力消費なしに供給しなければならない。好適なター
ビン入口空気「品質」は、周辺空気の湿球及び乾球温度
間の差及び所望の入口空気相対湿度、気圧計圧力及び空
気密度の総合的温度変化によっ変わる。これらの総ての
パラメータは低下温度空気の性質及びガスタービンの動
作に対する衝撃に影響を与える。従ってガスタービンに
対して低下温度の空気流量を供給する際には、上記の全
パラメータを考慮する必要がある。
【００１０】正確な特性又は所望の空気湿度及び／又は
湿度又は空気状態は、空気の熱湿度線図を示す半実験的
関係を与える乾湿球湿度チャートに示される。乾湿球湿
度計は空気の湿球と乾球の温度を測定する機器である。
乾湿球湿度チャートは、乾湿球湿度計によって得られる
気圧と温度の関数としての湿度、露点、エンタルピー、
比容及び蒸気圧のような空気-水蒸気混合物の性質を決
定するように構成されたノモグラムである。従って実施
例中のガスタービンに対する設計入口空気温度７℃（４
５°Ｆ）８５％の相対湿度は、タービン翼上の有力な氷
生成に対して最小の関与を与えると共に、予想外の天候
変化に適合する良好な湿度の合理的温度を与える。冷却
塔を通して送られる空気は周辺空気のほぼ湿球温度まで
低下されるから、間接接触装置又は冷却塔の使用によっ
て流入空気混合物の制御を常に適合できるとは限らな
い。また、タービン入口までエントレインされた水滴が
送られる可能性を最小にするため、タービン入口空気の
湿度を制御することが望ましい。
【００１１】レーモンド・コーエン（Raymand Cohen）
の論文「空気調和と冷房に対するポテンシャルによる技
術の進歩（Advances in Technology With Potential Fo
r Air Conditioning And Refrigeration）」中には、氷
のオフピーク凍結と同じ流体を使用するオフピーク氷結
システムから送られるグリコール／水溶液で冷却される
フィン付管の閉鎖回路冷却コイルを使用するシステムに
よって別型式のガスタービン空気増強装置を得ることが
記載されている。空気はこれらの冷却用コイルから送ら
れ、３２℃（９０°Ｆ）の公称基準温度から約１６℃
（６０°Ｆ）まで温度が低下され、電力を発生する発電
機に接続されたガスタービンに注入される。オフピーク
で動作する氷冷却システムは電力のオフピーク時間に氷
を製造して貯蔵する。貯蔵された氷はガスタービンに送
られる入口空気温度を低下するため、タービン使用中に
冷却用コイル間の冷却用流体温度を低下するのに使用さ
れる。しかし、このシステムは相対湿度を制御する装置
を含まず、高外部静的損失型のフィン付コイル熱交換器
と、これに関連した末端温度差を必要とし、空気温度の
低下はこのシステムの単一段階動作に限定され、他の動
作モードに対する適合性がない。
【００１２】米国特許第４,１３７,０５８号（シュロー
ムその他名義）明細書にはタービンコンプレッサに対す
る空気を冷却するため湿潤及び乾燥側面を有する壁を備
えた間接蒸発熱交換器が記載されている。この熱交換器
は発電タービンコンプレッサの入口と中間冷却器に連絡
するため上記の壁の両面に冷たい乾燥空気流と冷たい湿
潤空気流を供給する。変形実施例では、間接蒸発冷却ユ
ニットが直列に連結され、第２間接蒸発冷却器から冷た
い乾燥空気を供給し、この空気は第１蒸発ユニットから
送られる冷たい湿潤空気と結合され、２段ガス圧縮シス
テムの中間冷却器に利用される。この最終の冷たい乾燥
空気はガスタービン空気コンプレッサの入口空気として
使用される。第３実施例では、間接蒸発冷却器から送ら
れた乾燥した冷たい空気流と湿気のある冷たい空気流は
結合されてタービンの空気コンプレッサに対する入口空
気流として使用するが、この実施例の中間冷却器には冷
たい空気は供給されない。
【００１３】最終実施例では、間接蒸発冷却器から送ら
れる乾燥した冷たい空気流は、間接蒸発冷却器の湿潤側
の入口空気流として使用され、この最終的のおそらく非
常に冷たい湿潤空気はタービン空気コンプレッサに対す
る入口装入空気として利用される。
【００１４】機械的冷却器、蒸発空気冷却器及び吸収冷
却器を含む公知の空気冷却装置は冷たい、又は周辺より
も冷たい入口空気温度をガスタービンに供給してタービ
ンの効率と動作性能を向上する。しかしエントレインさ
れた水分の水滴除去、入口空気容量中の特定温度の空気
密度、相対温度又はオフピークの蓄熱による製氷と結果
については何ら考慮されず、上記の氷は、オンラインの
冷却コンプレッサの電気的エネルギを必要とせずにオン
ピーク動作を生ずる。更に、それらは最初のコストが大
きいほど経済的に動作させることができず、しばしば発
電機に連結されたガスタービンに余分の電気的負担を与
える。
【００１５】本発明の空気冷却装置は、択一的動作状態
に対してフレキシビリティのある間接接触冷却器とな
る。間接接触冷却器は予冷しかつ排出空気温度及び湿度
を調節するために、補助空気処理装置と組み合わせて作
動することもできる。更に、前記装置はガスタービンに
連結され、負荷ピーク時に高価なコンプレッサを備えた
フルサイズの蒸気圧縮システムを準備して動作させずに
低温空気をガスタービンに供給することができる。前記
ガスタービンは発電機に接続される。
【００１６】理想状態では、ガスタービン用空気予冷シ
ステムによりガスタービンへの入口空気は、空気密度が
最大限に増加し、温度及び相対湿度等の入口空気の性質
を制御することができる。動作コストを最小にし、現実
の天候及び発生する負荷変動に対する動作条件に適合し
ながら、入口空気の性質を制御する様々な状態で予冷シ
ステムを作動することができる。発電機に連結されたガ
スタービンの場合、この様な発電機はしばしば水力、原
子力、オンラインの化石燃料の燃焼又はその他の発電方
法からの通常の発電容量の補充に用いられる。間接接触
冷却器、間接蒸発冷却器及び再加熱装置と共に動作する
蓄熱装置は、オフピーク動作の利用によりわずかな名目
上のコストで、低温で制御された相対湿度の冷却空気を
供給でき、これにより、ガスタービン発電機のほぼピー
ク時又は高需要時期であるいかなる要求期間中でも 温
かい周辺空気との反応のために冷却剤温度を下げる低温
質量体（コールドマス）を生成する。通常氷等の低温質
量体は短時間の使用のために、予冷システムの動作中に
冷却剤と反応して例えば１２〜１６時間の長時間にわた
り生成できるので、低温質量体を形成する比較的小さな
システムを組み込めるシステムとすることができる。蓄
熱システムの経済性はタービンのキロワット出力の増加
及びタービン効率の上昇によって向上し、主として商用
空調（暖房、換気及びエアコン）動作に対するある顧客
に動機づけされる利用状況と比較され、高負荷又はピー
ク負荷期間の電力消費が減少される。夏季の極めて高い
真昼の気温はこれらのピーク負荷期間を示し、ある場所
では「節電」に帰着する。節電状態では、地域の電力設
備は、可能な場合、他の発電所から電力を購入するか、
低下した電力出力で動作させるか、又はこれらの高負荷
期間に使える電力を利用できる他の方法に依存する。従
って、高負荷期間にタービン空気入口温度を下げるため
に不足する高価な電力を利用することが経済的に得策で
ないことは明白である。
【００１７】更に、制御された速度で熱貯蔵システムを
連続的に利用して、タービンの入口空気温度を減少する
ことができるとよい。露点以下の空気温度の減少によっ
て生ずる意外な利点は凝縮水湿度の回復にあり、この凝
縮水湿度は窒素酸化物の放出の制御のもとにガスタービ
ン燃焼ゾーンに導入することにより利用される本質的に
純水である。
【００１８】そこで、本発明は、周辺空気より温度及び
湿度が低くかつ大きな密度を有する空気をガスタービン
の空気入口に供給できるガスタービン用燃焼空気予冷シ
ステムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によるガスタービ
ン用燃焼空気予冷システムは、流入する周辺空気の温度
を周辺空気温度よりも低い第１温度まで低下する間接蒸
発空気冷却器と、第１温度の空気を受取り、第１温度よ
りも低い第２温度まで低下し、周辺空気絶対湿度をこれ
より低い第２絶対湿度に低下し、空気密度を周辺空気密
度よりも大きい第２密度に増加させる間接接触空気冷却
器とを含む。間接接触空気冷却器は、空気入口を有する
ガスタービンに連絡するため、第２温度、第２湿度及び
第２密度の空気を排出する。湿球及び乾球温度の周辺空
気、周辺空気絶対湿度と周辺空気密度の周辺空気を受取
り、周辺温度よりも低い第２温度、周辺絶対湿度より低
い第２絶対湿度及び周辺密度より大きい第２密度の燃焼
空気をガスタービンに供給する。本発明の実施例では、
このガスタービン用燃焼空気予冷システムは、周辺空気
を第１温度まで冷却する間接蒸発空気冷却器内で動作す
る第１冷却剤と、間接蒸発冷却器内の第１冷却剤を冷却
する第１冷却装置と、間接蒸発冷却器と第１冷却装置と
を連結し、間接蒸発冷却器内の第１冷却剤を冷却して第
１冷却装置内の温度を低下し、更に低下温度の第１冷却
剤を間接蒸発冷却剤に供給して周辺空気を冷却する第１
連結装置と、間接接触空気冷却器内で動作して周辺の第
１温度の空気を第２温度に冷却する第２冷却剤流体と、
間接接触冷却器内の第２冷却剤を冷却する第２冷却装置
と、間接接触冷却器と第２冷却装置とを連結し、間接接
触冷却器内の第２冷却剤を冷却して、第２冷却装置内の
第２冷却剤の温度を低下し、低下温度の第２冷却剤を間
接接触冷却器に供給して空気を冷却する第２連結装置
と、間接接触冷却器と空気入口との間に配置され、所定
温度のタービン空気入口に連絡する空気を供給する再加
熱装置を含む。
【００２０】また実施例のガスタービン用燃焼空気予冷
システムは、冷却器を通る周辺空気の温度を空気第１温
度まで低下させる間接蒸発冷却器と、空気入口側面を有
する間接接触冷却器と、空気出口側面と、冷却剤流体入
口と、冷却剤流体出口と、冷却剤流体温度の第１冷却剤
流体と、冷却剤流体と熱交換装置との間を通る空気との
間の熱交換装置と、冷却剤流体温度を周辺湿球温度以下
に低下する第１温度低下装置と、第１温度低下装置と熱
交換装置とを連結し、第１温度低下装置と熱交換装置と
の間に低下温度流体を送り、空気の温度を第１温度以下
の第２温度まで低下し、周辺絶対湿度以下の第２湿度ま
で低下し、空気を入口側面から熱交換装置を通して連絡
させ、空気密度を周辺空気密度以上の第２密度まで空気
密度を増加して、ガスタービンに対する連絡のため出口
側面から排出させる連結装置とを含む。
【００２１】連結装置と熱交換装置冷却剤流体入口との
間に接続された第１サーボ機構を有する熱膨張弁である
第１弁が設けられ、第１弁は低下温度流体の熱交換装置
に対する連絡を制御し、予冷システムを通って流れる空
気を処理する。第１冷却剤流体は位相変化性冷凍流体で
ある。冷却用流体温度を低下する第１冷却装置は、圧縮
した冷凍流体を連結装置を経て熱交換装置に供給する圧
縮機と凝縮用装置とを有する。このガスタービン用燃焼
空気予冷システムは、第１冷却塔と、第１冷却剤流体
と、間接蒸発冷却器と第１冷却塔を連結する連結装置
と、第２冷却剤流体と、第２冷却剤流体を間接接触冷却
器に供給する装置とを含む。連結装置は第１冷却剤流体
を第１冷却塔と間接蒸発冷却器との間に送り、間接蒸発
冷却器を通して送られる空気の温度を低下する。第２冷
却剤流体は間接接触冷却器内で動作し、冷却器と予冷シ
ステムを通って流れる空気の温度を低下する。
【００２２】本発明の実施例によるガスタービン用燃焼
空気予冷システムは、空気入口側面と空気出口側面とを
有しかつ周辺空気を受取りこれを処理する装置と、間接
蒸発冷却器を通る空気の温度を、第２温度、第２絶対湿
度及び第２密度に低下させる間接蒸発空気冷却器と、間
接蒸発冷却器の下流に配置され、第２温度の空気を受取
り、第２温度と第２絶対湿度に低下しかつ第２密度を増
加させる間接接触空気冷却器とを含む。タービンはター
ビン燃焼のための空気を受取るタービン入口を有し、タ
ービン入口は間接接触冷却器の下流の空気出口側面に連
結され、低下温度と増加密度の空気を受取り、タービン
の燃焼及び動力出力を向上する。
【００２３】第２冷却剤を供給する供給装置が設けら
れ、この供給装置は蒸発凝縮器、圧縮装置及び間接接触
冷却器を連結する第２装置を有し、圧縮装置と蒸発凝縮
器は第２冷却剤を間接接触冷却器に送り、冷却器と予冷
システムを通って流れる空気温度を低下する。熱膨張弁
及び連結装置内で蒸発凝縮器と接触冷却器との間の再循
環ポンプが設けられる。圧縮装置は間接接触冷却器と蒸
発凝縮器との間に接続された圧縮器である。第２冷却剤
流体は圧縮可能な冷凍流体である。第２冷却剤供給装置
は、蓄熱媒体を有する氷蓄熱ユニットと、間接接触冷却
器と氷蓄熱ユニットと氷蓄熱ユニットとを連結し、第２
冷却剤を氷蓄熱ユニットに送る第２装置と、第２連結装
置内に配置され、第２冷却剤流体をユニットを通して循
環させ第２冷却剤流体の温度を低下しかつ第１空気温度
よりも低い温度で間接冷却器に戻し、間接接触冷却器を
通して流れる空気温度を低下する再循環装置とを含む。
蒸発凝縮器と、第３冷却剤流体と、圧縮装置と、氷蓄熱
ユニットを蒸発凝縮器及び圧縮装置に接続して第３冷却
剤流体を氷蓄熱ユニットに送って流体媒体温度を低下さ
せる第３装置とが設けられる。第２冷却剤流体は氷水、
グリコール及びグリコールと水の混合物の１つである。
冷凍コイルである間接接触冷却器とタービンとの間に接
続されかつ空気を再加熱する再加熱装置が設けられる。
再加熱装置は第１冷却剤流体に連結された第１冷却装置
に接続されかつ再加熱装置を通ってタービンに流れる空
気の温度を制御する。間接接触冷却器は空気と第２冷却
剤流体との間の熱伝達を向上するため複数の冷却用フィ
ンが装着された少なくとも１個の管を有するコイルであ
る。コイルは少なくとも１個の管に対するマニホールド
を有する。間接接触冷却器に対する第２冷却剤流体の流
通を制御するため、蒸発凝縮器と接触冷却器との間に配
置された連結装置内に熱膨張弁が設けられる。温度、圧
力又は流体流動、再循環装置に接続されたサーボ機構の
１つを感知する装置と、感知装置とサーボ機構を接続し
て再循環装置と、接触冷却器に対する第２冷却剤流体の
流動流を制御する装置とをが設けられる。間接接触冷却
器は少なくとも１つの管を備えかつ上端、下端、入口側
面及びガスタービンの近くに排出側面を有するコイル
と、空気と第２冷却剤流体との間の熱伝達を向上するた
め前記管上に装着された複数の冷却用フィンとを備えて
いる。予冷システムは水平面に平行な縦軸を有する。コ
イル上端は間接蒸発冷却器と入口側面に向けて下端から
傾斜して縦軸に対して鋭角を形成し、この構成は排出側
面でフィン上の水分凝縮物を捕集して、コイル入口側面
に向けてコイルからの凝縮物の重力による流れを促進し
て、コイル入口側面のフィンを濡らし、フィン表面コイ
ル冷却を増し、かつガスタービンに送られる空気中の凝
縮物の第２次エントレインメントの機会を減少する。
【００２４】
【作用】この発明は、周辺空気温度以下に放出空気温度
を減少し、放出空気の相対湿度を制御し、空気密度を付
随的に増加し、更に包囲された湿度又は水滴を全体的に
制御する予冷システムを提供するものである。この予冷
装置は、ユーザに利用可能な代替入口空気処理モード又
は処理特性を与えるのみならず、周辺空気の状態の変化
に適合するため代替空気流通路を有する。このシステム
内で個々の冷却及び空気伝達性能を利用することにより
所望の入口空気特性が得られ、システムの構成要素によ
り排出空気温度、相対湿度及びこれに伴い空気の密度を
変えることができる。この発明の特定の実施例では、装
置の構造的要求を最小にするために日毎のサイクルで単
一の冷却塔及び伝熱サイクルの代替利用が可能となり、
一つ以上の構成要素を使用することができる。空気温度
及び湿度を減少して周辺空気を１００％以下の相対湿度
にするために予冷システムを操作できる。
【００２５】特に、日毎又は週毎のシステムは、オフピ
ーク製氷冷凍プラント（ＩＭＰ）、氷水供給熱伝達媒体
及び再加熱コイルバンクを使用し、ＩＭＰは間接接触熱
及び質量交換のために氷水冷却剤流体及び冷凍氷、貯蔵
氷及び再加熱氷の温度を減少し、氷水供給熱伝達媒体
は、冷却塔及びフィン付きコイルバンクを有する間接蒸
発空気冷却器を備えた空気流中に連続的に配置でき、再
加熱コイルバンクはガスタービン等の空気消費装置に対
し相対的に低廉の減少温度及び湿度の入口空気を達成す
る。製氷冷凍及び冷熱は低温の冷却剤流体又は氷水の利
用を可能にして、周辺空気温度によって制限される冷却
剤流体の単なる再循環によって達成できる温度以下にガ
スタービンへの入口空気温度を減少することができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明によるガスタービン用燃焼空気
予冷システムの実施例を図１〜図２１について説明す
る。これらの図面では同一箇所には同一の符号を付す
る。
【００２７】図１４は、ガスタービン２０等の空気消費
装置に対して低温度の空気を供給する空気冷却システム
３００のブロック図を示す。空気冷却システム３００
は、吸気機関及び熱交換器又は大容量空気調和システム
等の装置と共に作動できるが、本実施例では特に発電機
２１に組み合わされるガスタービン２０との関連で空気
冷却システム３００を説明する。本明細書に関連する米
国特許５,１９２,３５２号明細書に開示されたように、
このタービンと発電機の結合装置は、電力発電産業で使
用されることは珍しくなく、需要のピーク時の急速発電
装置としてしばしば利用され、同時にある一定の施設で
唯一用いられる発電設備を代表するものである。
【００２８】ガスタービン発電機に対して周辺空気では
なく低温度の密度の増した空気を供給することにより、
通常タービンの効率、出力容量及び発電量は増加する。
図１０についてタービン発電機の効率改善を説明する。
図１０は、熱消費率、流量、熱消費量等の変数に関し、
コンプレッサ（タービン）吸気温度の関数として設計容
量からのパーセント変化を示す。吸気温度を低下するこ
とにより、熱消費率が下がるに従ってガスタービン発電
機の出力が増加することがわかる。一例として、約４１
℃（１０５°Ｆ）から約４.４℃（４０°Ｆ）への吸気
温度の変化で、熱消費率は約９％減少するが、出力はほ
ぼ３５％分だけ改善される。熱消費率が減少したときは
必ず、又電力出力が増加したときには、同一作動条件の
下でガスタービン２０、発電機２１の装置の効率は改善
される。
【００２９】米国特許第５,１９３,３５２号明細書の望
ましい実施例では、ガスタービン２０用空気冷却システ
ム１０は、氷冷却装置１４に供給されたＤＣＣ（直接接
触冷却器）１２、ＩＥＣ装置（間接蒸発冷却装置）１６
及び吹き出し空気湿度調節用の再加熱コイル１８を有す
る。ＤＣＣ１２及びＩＥＣ装置１６はそれぞれ独立にガ
スタービン２０への吸入空気を周辺空気温度より低く冷
すことができ、更にこれらの装置は、個別でも又は互い
に組み合わせても、吸入空気中湿度の調節及び温度降下
を増進するための氷冷却装置１４及び再加熱コイル１８
と共にも作動することができる。空気冷却システム１０
に対するいくつか可能な作動シーケンスを図３に示す
が、これらは単なる実施例の説明であり、本発明の実施
例の範囲を限定するものではない。図１に示す実施例で
は、構成要素の配列、配置及び配列順序の同軸直線上配
列関係を示すが、各構成部分、要素、一連の要素を通過
する空気の流れのための物理的配列は、ダンパ、ダク
ト、導管、遮蔽板及びその他の公知の空気移送装置で構
成し、ある特定の作動様式及び構成要素の組合せを設け
ることができる。本発明の開示に対し同様な構成が可能
である。米国特許第５,１９３,３５２号の図面に関連す
る説明を本明細書で行うが、本発明は特に図１４〜図２
１について説明する。
【００３０】図１４に線図で示すように、本発明の第１
の実施例では、空気冷却システム３００は給気口１９で
ガスタービン２０に結合される。空気冷却システム３０
０は、冷却装置３０５に接続されたＩＣＣ装置（間接接
触冷却器）３０２、ＩＥＣ装置１６及び吹き出し空気湿
度調節用の再加熱コイル１８を有する。ＩＥＣ装置１
６、再加熱コイル１８及びＩＣＣ装置３０２はそれぞれ
独自にガスタービン２０への吸入空気を周辺空気以下に
冷却することができ、これらの構成要素は、単独でも、
又、吸入空気の湿度調節及び温度降下を増進するためお
互いの組合せ及び他のＩＣＣ装置３０２、再加熱コイル
１８との組合せで作動することができる。図１４〜図２
１は種々の作動又は選択の組合せを示す。これらの図面
の各実施例で、各構成部分、要素、一連の要素を通過す
る空気の流れのための物理的配列は、特定の作動様式及
び構成要素の組合せを設けるため、ダンパ、ダクト、導
管、遮蔽板、その他公知の空気移送装置で構成してよ
い。
【００３１】図１４〜図２１では、ＩＣＣ装置３０２は
給気口１９へ通じる周辺空気を冷却する。ＩＣＣ装置３
０２による冷却装置の一例では、第１乾球の温度でかつ
第１の絶対湿度の周辺空気は、ＩＣＣ装置３０２のフィ
ン付きコイル装置を通じて導かれるが、これは冷却用流
体のための流通路である。空気は、排出側１３４のフィ
ン付きコイル装置を通じて第２の低温乾球の温度と絶対
湿度で、給気口１９へ移送される。図１６〜図２１に示
すパン１３６は、減湿作用でフィン付きコイル装置に蓄
積した凝縮水を受ける。この凝縮水は、純水として利用
するためドレイン、蓄積タンク、冷却塔５２へ排出され
るか又は処理装置及び再利用装置へ排出されるが、処理
方法は本発明の一部ではない。二相冷媒等の第１冷却用
流体は、図１４の実施例でのＩＣＣフィン付きコイル装
置中で作動するが、本実施例は、ＩＣＣ装置が通常の冷
凍の流体回路３０５と連動する形でＩＣＣ装置を利用す
る。この例では、範囲を制限せず本発明の基本的動作工
程を説明するが、圧縮され凝縮した冷媒は、蒸発凝縮器
３０６から導管３０８を経てＴＸＶ（熱膨張バルブ）３
１０へ伝わる。ＴＸＶ３１０は自動的に作動し、その作
動は公知である。圧縮され凝縮した冷媒、即ち第１冷却
用流体がＩＣＣ装置３０２のコイルを通過するに従っ
て、この冷媒は膨張し、その圧力は低下し、温度は上昇
する。この膨張した冷媒は、通常ガス状で、導管３１２
を通じてＩＣＣ装置３０２からコンプレッサ３０４へ伝
わり、コンプレッサ３０４で加圧された高圧冷媒は導管
３１４を通じ蒸発凝縮器３０６へ排出され、導管３１４
の中では高圧冷媒は凝縮して液体となり、ＩＣＣ装置３
０２へ再循環する。このように、コンプレッサ３０４は
ポンプの役も果たす。蒸発凝縮器３０６は、冷却塔とほ
ぼ同様に、通常の方法で、圧縮冷媒の熱を伝えるための
冷却塔の冷却機流体を導く再循環ポンプ、水だめ、導管
を備えている。
【００３２】図１４は、種々加わったガスタービン２０
の作動工程を示す。その内容は、ガスタービン２０の燃
焼領域に先だって窒素を導入し、それにより空気の温度
を更に低下しその密度を増し、その結果、より大量の空
気を供給し、コンプレッサへ加わる燃料のより完全な燃
焼を可能とする。しかしながら、前記事項は本発明に無
関係で、燃焼装置の出力を増加するための高価な方法で
あると一般には考えられている。タービンからの排気物
は、特別な処理を考慮していないタービンから排出され
るものとして説明する。
【００３３】図１５の空気冷却システム３００の構造及
び動作は図１４に示す装置と類似すが、新たにＴＳＵ
（蓄熱ユニット）６０が冷凍液回路に設けられる。典型
的なＴＳＵ６０では、タンク６１に水等の大量の蓄熱媒
体を蓄えている。タンク６１に蛇状に示すコイル６６
は、ＴＸＶ３１０へ接続され、タンク６１中の少なくと
も一定量の水を冷凍又は冷却するための圧縮凝縮された
冷媒流体を受け、かつ温められた冷媒をコンプレッサ３
０４へ還流して冷凍回路を経て再循環させる。水等の冷
却された流体は、その後、ポンプ４２により導管４０を
通じてＩＣＣ装置３０２へ循環し、空気冷却システム３
００の空気を冷却する。温められた流体は還流導管７２
を経てタンク６１へ還流する。本実施例では、氷冷却装
置１４は、需要の低い期間にタンク６１中の冷却又は冷
凍流体を作動させ、高価な燃料及びエネルギコストを低
減して利用する。その後、冷却又は冷凍流体媒体により
ＩＣＣ装置３０２を作動させることにより、空気冷却シ
ステム３００は、蓄積された冷却能力を需要ピーク時に
利用し、低需要時のエネルギを効率的に用いてピーク時
発電用空気を冷却する。
【００３４】図１６に示す他の実施例は、縦軸３２０に
対し鋭角に装着されたＩＣＣ装置３０２を備えている。
この装置では、コイル装置５０の前方の給気口３２４に
設けられたオプションのプレフィルタ３２２は米国特許
５,１９３,３５２号明細書の方法で作動する。低温空気
は、コイル装置５０から鋭角「Ａ」に装備されたＩＣＣ
装置３０２へ送られる。フィンコイル装置３２６には、
第１の薄い陰影の上流部分３２８と濃い陰影の下流部分
３３０がある。垂直に直立する状態のときは、上流部分
３２８と下流部分３３０はほぼ垂直軸により分けられ
る。傾斜状態では、減湿作用により下流部分３３０上で
凝縮する水蒸気は、上流部分３２８へ流れ、パン１３６
へ集り、導管１３７を経て水だめ、ドレイン、リサイク
ル装置へと排出される。この水蒸気は上流部分３２８上
を流れるに従い、上流のコイル部分を通る空気の冷却及
び熱伝達に役立つ。その後、冷却され減湿された空気
は、再加熱コイル１８給気口１９へ送られる。
【００３５】図１６は、ＴＳＵ６０に接続されるＩＣＣ
装置３０２を示し、ＴＳＵ６０はグリコール冷却装置３
４０に接続され、ＴＳＵ６０の冷却媒体を冷却する。図
１６では、グリコール冷却器３４２は、導管３４４によ
りタンク６１のコイル６６に接続され、タンク６１中の
媒体を冷却し冷凍するための冷却液を供給する。グリコ
ール冷却器３４２それ自身は、冷凍装置３５０に接続さ
れ、冷凍装置３５０は、クリコール冷却器３４２へ冷媒
を供給するコンプレッサ３５２、凝縮器３５４及びＴＸ
Ｖ３５６を備えている。この配列で、グリコール冷却器
３４２からの温められた冷媒は、導管３５８によりコン
プレッサ３５２へ導かれ、導管３６０を通じて凝縮器３
５４へ圧縮移送される。凝縮した冷媒は、導管３６２を
通じてＴＸＶ３５６へ伝わり、更に、グリコール冷却器
３４２へ伝わる。図示のように、凝縮器３５４は、導管
３６６及び３６８により冷却塔３６４に接続され、この
流体回路には凝縮器３５４へ水等の冷却液を供給する再
循環ポンプ３７０が設けられる。前記と同様に、凝縮器
３５４は、導管３７２及び３７４を通じて冷却塔５２へ
結合され、導管５４及び３７２に接続され、凝縮器３５
４とコイル装置５０とのいずれかへ冷却された流体を直
通させる。後者の配列では、需要ピーク時に空気冷却シ
ステム３００が作動する間、コンプレッサ３５２を使用
するときのみ、冷却塔３６４が必要となる。
【００３６】図１６の装置では、タンク６１及びＴＳＵ
６０からの冷却又は冷凍媒体は、導管４０を通じてＩＣ
Ｃ装置３０２へ伝わり、導管７２を通じてタンク６１へ
戻される。しかしながら、この実施例では、第１の三方
向バルブ３８０は、タンク６１とポンプ４２との間に接
続され、ＩＣＣ装置３０２、下流側の第１の温度センサ
３８４からの信号に応じて冷却された流体をポンプ４２
へ伝えるように作動し、ＩＣＣ装置３０２は、ライン３
８６を通じてコントローラ（制御装置）３８２へ信号を
送り、ライン３９０を通じてサーボ機構３８８を作動さ
せ、続いて三方向バルブ３８０を作動させる。第２の三
方向バルブ３９２は、還流導管７２に装着され、タンク
６１及び第１の三方向バルブ３８０に導管３９４により
接続される。三方向バルブ３９２のサーボ機構３９６
は、ライン３９８によりコントローラ３８２へ接続し、
温度センサ３８４からの信号に応じて流れを制御する。
【００３７】二方向バルブ４００は、供給導管５４と再
加熱コイル供給導管４０２との間に接続され、再加熱コ
イル１８、下流側の第２の温度センサ４０６からの信号
に応じて、再加熱コイル１８へ冷却用流体を供給すべく
作動し、温度センサ４０６は、ライン４０８によりコン
トローラ３８２へ接続される。ライン４１２によりコン
トローラ３８２からサーボ機構４１０へ信号が加わり、
再加熱コイル１８へ流体を供給すべく作動する。流体
は、冷却塔５２へ戻すため導管４０４を接続して導管５
８へ戻される。
【００３８】図１７は、図１６の凝縮器３５４及び冷却
塔３６４の代りに蒸発凝縮器３０６を利用する図１６の
装置の他の実施例を示す。この他の実施例では、需要ピ
ーク時に、コンプレッサ３５２を作動させず、蒸発凝縮
器３０６の使用により冷却塔５２を除去できることを特
に示す。この実施例では、導管４３４を通じて凝縮塔４
３２の底部水だめから頂上部へ冷却用流体を再循環する
ため、ポンプ４３０が結合される。三方向バルブ４３６
が導管４３４に設けられ、コイル装置５０へ伝えるた
め、流体の流れをポンプ４３０から第２の三方向バルブ
４３８か又はＩＥＣ供給導管４４０のいずれかへ切換え
る。第二の三方向バルブ４３８は、ポンプ４３０及び三
方向バルブ４３６からの流体を受け、同様にコイル装置
５０からの温められた流体を受け、蒸発凝縮器３０６の
中のコイル４４２を通過させる。三方向バルブ４３６及
び４３８は、いずれもサーボ機構で作動するが、コント
ローラ３８２に結合された状態は図示しない。操作、作
動及び接続の選択は、設計上の選択である。作動時、図
１７に示す冷却回路は、グリコール冷却器３４２が作動
しない期間には冷却塔として働く。従って、冷却塔５２
を省略してもよいが、図では、蒸発凝縮器が故障したと
き使用可能な非常用装置として示す。
【００３９】図１８に、冷却用又は冷凍用冷媒をコイル
６６及びＴＳＵ６０に供給する異なる冷媒供給回路を有
する他の実施例を示す。この実施例では、凝縮器３５４
は、冷却塔３６４に接続され、導管４５４、４５５及び
ポンプ４５６によるコイル６６への伝達のため導管４５
２を通じ、液体冷媒をレシーバ４５０へ伝え、ポンプ４
５６はライン４５８を通じてコントローラ３８２へ接続
され作動する。還流導管４６０を通じて、温められて殆
どガス状の冷媒流体は、コイル６６からレシーバ４５０
へ移送される。凝縮器３５４は、導管４５２の手前に、
凝縮冷媒を低圧レシーバ４５０へ伝えるため、照合及び
減圧機能スイッチを備えたフロート４６２を備えてい
る。この実施例では、コンプレッサ３５２が作動しない
期間、冷却塔５２が、凝縮器３５４からの無駄な熱を除
去するため冷却塔３６４の代替として用いられる。しか
しながら、この代替物の選択は、設計上の選択の問題で
あり、コンプレッサ３５２の作動周期に依存する。
【００４０】図１９には、図１６で説明した実施例によ
る一般的な構成が拡張されて、グリコール冷媒がＩＣＣ
装置３０２での冷却剤として用いられる。この構成で
は、三方向バルブ４７０が、冷たいグリコールをコイル
６６へ移送するため、供給導管３４４に、コイル６６の
手前に配置され、これはまた、ＩＣＣ装置３０２からの
温められた還流流体を受ける導管７２に結合される。還
流導管４７２及びポンプ４７４は、第二の三方向バルブ
４７６が結合されてグリコール冷却器３４２への流体の
流れを制御し、このバルブは、ＴＳＵ６０で冷却された
グリコールをＩＣＣ装置３０２へ送るため、ＩＣＣ装置
３０２への供給導管４０に結合される。第二の二方向バ
ルブ４７８は、還流グリコールをＩＣＣ装置３０２から
ポンプ４７４へ伝えるポンプ４７４に先立ち、導管４８
０により、ＩＣＣ装置３０２と三方向バルブ４７０との
間で還流導管７２に結合している。二方向バルブ４７８
のサーボ機構は、ライン３９１によりコントローラ３８
２へ結合され温度センサ３８４からの信号に応じ作動す
る。
【００４１】図２０に示す更に他の実施例では、図１８
で説明した基本構成を利用するが、ここでは、冷媒と低
圧レシーバとの組合せ及び蒸発凝縮器３０６を冷却塔３
６４の代りに利用する。この場合、冷媒はコンプレッサ
３５２から蒸発凝縮器３０６へと伝わる。図２０の実施
例では、ポンプ４５６は液状冷媒をレシーバ４５０から
コイル６６へ導き、冷媒蒸気及びエントレイン（伴出）
された液状冷媒は全て導管４８２によりレシーバ４５０
へ戻される。
【００４２】図２１には、本発明の更なる実施例で、図
１７の装置構成と図１９の構成での作動様式との組合せ
で、ＩＣＣ装置３０２へグリコールを直接供給して用い
る。蒸発凝縮器が、凝縮器と冷却塔との組合せ構成の代
りに用いられる。更に加えて、この装置にはグリコール
冷却器からの直接グリコール冷却が利用できると同時
に、グリコールをＴＳＵ６０での蓄熱媒体としての冷却
剤として利用できる利点がある。このグリコールは、三
方向バルブ４７０及びＴＳＵ６０へ供給するためグリコ
ール冷却器３４２へ伝達され、蓄熱媒体の冷却及び冷凍
の期間は連続的にグリコール冷却器３４２へ戻される。
しかしながら、コンプレッサの非作動期間には、蒸気凝
縮器３０６中の噴霧は、コイル装置５０の冷却剤の冷却
に利用でき、それによって冷却塔５２が不要となる。冷
却塔が不必要なことは、鎖線３７２及び３７３によって
示し、三方向バルブ４３６、４３８及びポンプ４３０を
通じてコイル装置５０と蒸発凝縮器３０６の噴霧との間
で流体を伝達する。
【００４３】間接蒸気冷却装置１６は、これを通過する
空気を顕著に冷却し、好適実施例では、熱伝達装置とし
て冷却塔５２及びコイル装置５０を備えている。コイル
装置５０は、導管５４と第二の直列ポンプ（インライン
ポンプ）５６で第一の冷却塔５２に接続され、直列ポン
プ５６は、水等の第二冷却剤をコイル装置５０及び導管
５４を通じて循環させる。冷却塔５２からの冷却剤で冷
却されるコイル装置は、空気流に湿度を加えることなく
コイル装置５０を通る空気を冷却する。
【００４４】図１は、ＩＭＰ（製氷装置）６２に接続し
かつ通過する導管５４を示す。しかし、図１４の実施例
では、コイル装置５０は、導管５４及びポンプ５６によ
り冷却塔５２へ直接結合される。また、冷却塔５２は、
米国特許５,１９３,３５２号明細書に示されるように、
製氷時、空気冷却システム１０に必要な構成部品を減ら
して冷却すべく、ＩＭＰ６２と共に作動してもよい。
【００４５】米国特許５,１９３,３５２号明細書の構成
では、コイル装置５０を通過する全ての空気が冷却コイ
ルに接触しない。しかし、実際には、コイル装置５０を
通過する吸入風量は、コイル装置５０に接触し、コイル
に直接接触しない空気は、直接接触する空気と混合さ
れ、その結果平均的な排気温度を形成する。コイルへの
適当な接触及び非接触部分の相対量に関する流量の計算
及び調節は、バイパスファクタ等の数学関数で明確にで
きる。商業上の環境では、接触する空気と混合された非
接触空気の適当な量により、コイル装置５０から排出す
る空気の温度は、おおむね一様となる。コイル装置５０
からの冷却空気は、導管を通じて直接ガスタービン２０
へ伝わるが、コンプレッサ３０４の非作動時には、ＩＣ
Ｃ装置３０２を通じて伝達され、コンプレッサ３０４
が、更に空気温度を低下させる流体回路に設けたＴＳＵ
３０６と共に作動するとき及び共に作動しないときも、
ＩＣＣ装置３０２を通じて伝達され、その後、再加熱コ
イル１８を通じて伝達される。各空気流通路は、手動に
より操作者が選択でき、遮蔽装置及びデフレクタ装置で
自動的に形成することができ、又は別の方法で空気冷却
システム３００の内部で操作する。
【００４６】各図面中の再加熱コイル１８は、ＩＣＣ装
置３０２の排出口１３４と給気口１９とに挾まれ、排出
空気の温度をわずかに上昇させ、ガスタービン２０への
排出空気の相対温度を調節する。再加熱コイル１８はフ
ィン付きチューブで、ＩＥＣ装置１６へ向かう流体と接
続され、この流体の温度は低下されるが必ずしも冷却温
度ではなく、その圧力は再加熱コイル１８を通過する空
気の熱伝達に必要な再加熱コイル１８への流体圧力とな
る。冷却された排出空気をわずかに再加熱することは、
反生産的ではなく、むしろ排出空気の温度と湿度とを調
節をする。図１６の実施例では、コイル装置５０と導管
５４を流れる冷却剤は、二方向バルブ４００を経て、排
出空気の加熱と相対温度を調節する再加熱コイル１８と
コイル装置５０とに伝わる。特に、導管５４は、冷却剤
をコイル装置５０から二方向バルブ４００へ伝達する。
この冷却剤は、センサ４０６又は３８４からの信号に応
じ二方向バルブ４００及びサーボ機構により管理され、
第一の導管４０２を経て再加熱コイル１８へ又は選択的
に導管５４及びコイル装置５０へ伝達される。再加熱コ
イル１８からの冷却剤は、導管４０５及び５８を通じ、
冷却塔５２へ再循環する。排出空気温度の管理と調節
は、再加熱コイル１８を流れる冷却剤の流量を変化させ
ることにより制御され、また、センサ４０６又は３８４
で監視され、感知され、測定される環境又は操作パラメ
ータに左右され、センサ４０６、３８４は、コントロー
ラ３８２及びライン３８６、４１２を経て二方向バルブ
４００に接続され、再加熱コイル１８を通る部分流を供
給する位置を調節し、導管５４を経てコイル装置５０へ
流れる流体の残余分を転流する。
【００４７】空気冷却システム３００における各種構成
部品、即ち二方向バルブ４００及び三方向バルブ３８０
の各サーボ機構４１０及び３８８及びポンプ４２、直列
ポンプ５６及び再循環ポンプ３７０は、手動による操作
又はプリセットすることができる。それらは、従来技術
で公知のコントローラ３８２と結合し、かつそれにより
制御することができる。コントローラ３８２は、感知し
得る信号に基づき、サーボバルブ、ポンプその他制御機
構を制御する信号を与えるセンサ３８４及び４０６から
得られる空気温度、冷却剤温度、流速、相対湿度、圧力
その他の物理的条件に関する計測パラメータ信号を受け
る。制御操作を説明すると、センサ３８４及び４０６
は、それぞれ再加熱コイル１８の上流及び下流に配置さ
れる。例えば、センサ３８４、４０６は、温度のような
信号を、ライン３８６、４０８にそれぞれ乗せてコント
ローラ３８２のコンパレータへ供給し、ライン４１２上
へサーボ機構４１０への制御信号を発生する。同様な接
続及び制御信号が、図示しないライン上でセンサ３８４
及び４０６よりポンプ４２及び直列ポンプ５６へそれぞ
れ供給される。各図において、センサ３８４及び４０６
は、それぞれライン３８６及び４０８によりコントロー
ラ３８２へ接続され、コントローラ３８２へ感知信号を
供給する。同様の制御信号出力が、コントローラ３８２
より各バルブのサーボ機構へ供給される。特定の操作条
件又はセンサ３８４及び４０６で感知される湿度及び温
度等の物理的パラメータ、ポンプ又はサーボ機構へのセ
ンサの接続の選択又はセンサの数や配置は、設計上の選
択に依存し制限はない。特定の操作条件、監視すべき物
理的パラメータ又は感知装置は、空気冷却システム３０
０の所有者や操作者の選択による。
【００４８】空気冷却システム３００は、ガスタービン
２０へ伝わる空気流の冷却、気中水蒸気の回収及び湿度
調節のために設計されるが、全てのポンプが停止状態で
も作動でき、空気冷却システム３００の物理的構成を変
更せずにガスタービン２０への外気の伝達を可能とす
る。しかし、発電用のガスタービン２０は、しばしば需
要ピーク時の補助発電装置として用いられるので、ガス
タービンの出力を増すため、少なくともＩＥＣ装置１６
及びＩＣＣ装置３０２のいずれかを通過する周辺空気に
よりタービン吸気温度の低下が望ましく、また単位電力
出力当りの燃料消費を減らすことが望ましい。周囲が暖
かい時期でのエネルギ利用及び効率の好転の様子を図１
０のグラフ上に示す。
【００４９】低温度吸気の達成、同様に相対湿度の調節
は、空気冷却システム３００の操作経路の多様性により
達成される。選択された流路に沿って空気流を導くため
の詳細な給排水網、導管工作、遮蔽板、その他の装置
は、各図面には図示しないが、これらは従来の技術で公
知である。吸入空気のための蒸発冷却器１３０の唯一の
利用として図２に示す先行技術の作動方式は、上に示し
た低相対湿度環境での温度変化を提供するに過ぎない。
この乾球温度変化は、周辺空気の湿球温度及び乾球温度
間の約９０％差を期待できるものである。ガスタービン
２０へ移送されるこの蒸発冷却器からの排出空気は、お
そらく、この作動方式では水蒸気が飽和しているが、相
対湿度の調節について特に対策はなされていない。従っ
て、浮遊水滴の伴出（エントレインメント）の可能性が
あり、これはガスタービン２０の羽根に有害なものとな
ることがある。
【００５０】前記先行の空気冷却システム１０での空気
の流れ及び冷却剤の流れの作動方式の選択及び経路の選
択が、ガスタービン２０への排出空気を供給するための
各種システム構成要素の組合せをフローチャートとして
図３に示す。吸入空気及び冷却剤の特定の流通経路は、
操作者の選択により、また周辺空気の温度や相対湿度の
関数であり、同様に必要な排出空気及び負荷特性の関数
でもある。ＩＣＣ装置３０２への冷却剤温度を下げるた
めのＩＣＣ装置３０２及びＴＳＵ６０を用いてより冷却
されたＩＥＣ装置１６からの排出空気を得ることがで
き、この冷却剤温度は、ほぼ水の氷点である。冷却され
た冷却剤の温度は、吸入空気の湿球温度より十分に低い
ことが期待でき、これは、排出空気温度を更に下げる。
氷水の冷却液温度は、吸入空気の露点より十分低いの
で、減湿され、この凝縮した蒸気はパン１３６へ集り、
他の目的に利用され又は廃棄される。空気冷却の目安と
なるＩＣＣ装置３０２からライン７２へ戻り、最終的に
温められた冷却剤の温度は、全熱伝達及び冷却剤の量に
依存するが、ＩＣＣ装置３０２よりの排出空気温度は、
周辺空気温度の水で蒸発冷却された空気温度より十分低
くなる。更に、温度を下げた空気の密度は、周辺空気の
密度より増加する。
【００５１】図３で列挙した種々の作動方式を、図４〜
図８及び図１２の線図で説明する。図１２では、周辺空
気はコイル装置５０、ＤＣＣユニット３０及び再加熱コ
イル１８を通過する。冷却塔５２からの冷された第２冷
却剤は、導管５４を通じてコイル装置５０へ再循環し、
ＤＣＣ１２へ通じるコイルを通過する周辺空気を冷却す
る。冷却剤はＩＭＰ６２を通過すると説明するが、凝縮
器及びコンプレッサが作動しない状態では、流体流通路
への効果はゼロで、同様なバイパスは、デフレクタ（転
向）バルブ及び導管の配列で生じ得る。導管５８中の冷
却剤流体は、三方向バルブ９２により導管１００及び導
管１０２へ転向し、導管１０２は温められた流体を冷却
塔５２へ伝え、コイル装置５０を通じて冷却し再循環す
る。図３に示すよう、周辺空気は終始一定の絶対湿度を
含んで冷され、ＤＣＣユニット３０へ伝達される。特に
図１２の構成では、いくつかの構成要素の組合せが、使
用者に相当の利益を招来する。特に、初期の空気温度を
低下するために、コイル装置５０を利用することは、Ｄ
ＣＣユニット３０の冷却に要する空気は少量でよく、こ
れによりＴＳＵ室６５での冷却された冷却剤の使用時間
を延ばし、ＤＣＣユニット３０を流れる冷却剤の必要量
を減らし、従って、同じポンプ容量でより大量の送風及
び空気処理が可能となり、換言すれば空気冷却システム
１０の作動能力を増す手段となる。
【００５２】タービンに結合された発電機の一例では、
吸気温度を３９℃（１０１.６°Ｆ）から５.６℃（４２
°Ｆ）と下げる効果が見られ、その結果、電力は５２,
６００ＫＷから６６,６３０ＫＷへと増加し、このこと
は、不必要な放熱を増すことなく約１４,０３０ＫＷ、
即ち約２７％利得が生ずる。この発電量増加を達成する
場合に、ポンプ以外に格別大きな電力は必要としない。
これは、負荷が最小の期間にＴＳＵ６０に発生する大量
の冷凍冷却剤を負荷ピーク時に利用できるからである。
ＴＳＵ６０中での冷却塊を生成するブロック図を図１１
に示す。この図では、冷却塔５２からの第２冷却剤流体
は、ＩＭＰ６２の凝縮器へ伝達され、ＩＭＰ６２からの
冷媒は、ポンプ６８によりコイル６６を経てＴＵＳ室６
５へ送入され、ＴＳＵ６０の第１冷却流体を冷凍又は冷
却する。第２流体はＩＥＣ装置１６の流体回路を通り再
循環し、転向することなく再加熱コイル１８を経て冷却
塔５２へ戻る。ＴＳＵ６０の再循環サイクルでは、パン
３６からは冷却剤流体はＴＳＵ室６５を通じて伝達され
ない。しかし、動作状態では、冷却塊の生成及びＴＳＵ
６０を経由する第１冷却剤の流れは同時に起こることが
認められるが、流量は低下する。いかなるシステムでも
原動力は、冷却剤流量、周辺空気温度、システム要素の
容量及び需要の決定を必要とする。個々の作動方式は、
使用者の選択による。
【００５３】図５のＩＥＣ装置１６は唯一の空気冷却要
素で、連続運転時には第２冷却剤流体は、ほぼ周辺空気
温度である。ＤＣＣ１２での流体の流れは、ポンプ４２
を停止して、削減され、三方向バルブ９２より再加熱コ
イル１８へは流体は流れない。コイル装置５０からの空
気の流れは、ＤＤＣユニット３０及び再加熱コイル１８
を通過して、これ以上温度を低下させずに給気口１９へ
と伝達する。全ての範囲での空気特性の変化に対するＩ
ＥＣによる冷却の効果を図９に示し、空気中に含まれる
全水蒸気量は変化しない状態で乾球温度は下がるが、相
対湿度は増加することを示す。露点に達しないので、空
気は減湿しない。ＩＣＣ装置３０２及び再加熱コイル１
８が作動しない場合に同様の効果が本発明によって得ら
れる。
【００５４】周辺空気に対し、空気温度を下げるための
唯一のＤＣＣ１２の使用状態を図７に示す。直列ポンプ
５６は、ＩＥＣ装置１６の流体回路を流れる第２冷却剤
を循環させないので、周辺空気はコイル装置５０を通過
する影響は受けない。更に、再加熱コイル１８には流体
は伝達しない。ＤＣＣユニット３０で周辺空気が冷却剤
流体に直接接触することにより、空気温度は露点まで下
り凝縮が始まり、更にほぼ冷却剤温度まで下る。排出口
３４における排出空気は、丁度又はほぼ冷却剤流体温度
で露点になる。給気口１９への排出空気の伝達は、再加
熱コイル１８を通過する影響は受けない。同様の効果は
ＩＣＣ装置３０２を利用したときのみに起こり得る。
【００５５】前記全ての論議は、各構成要素及び適切な
作動温度における空気の適切な存在を前提とする。
【００５６】空気冷却システム３００により、空気を消
費する装置に採り入れられる周辺空気の温度を低下し
て、湿度を調節できる。空気冷却システム３００は、操
作者に、一定の温度及び湿度レベルを得るための構成要
素の選択に大幅な自由を与える。特に、図１４〜図２１
に示す構成は、次の諸点を可能とする装置を提供する。
即ち、周辺空気の間接蒸気冷却、空気の温度及び絶対湿
度を下げる間接接触冷却、及び相対湿度を下げ伴出（エ
ントレインド）する水滴を最小限に押えるため冷却され
た空気の若干の加熱である。
【００５７】更に、各構成要素は、これらを通過する空
気を取扱う操作者の選択により、作動される。構成要素
の働きの選択は、排出空気温度、絶対又は相対湿度、吸
入空気の状態、その他操作パラメータの関数である。
【００５８】図１７の好適実施例では、空気冷却システ
ム３００はガスタービン２０に結合され、ガスタービン
２０へ温度を下げた空気を供給すべく作動される。周辺
空気はコイル装置５０を通して伝達され、コイル装置５
０は、冷却塔５２、導管５４及びコイル装置５０を通る
冷却剤流体の通過により作動され、図９の湿り空気線図
に示すように一定の絶対湿度の下、終始空気の温度を下
げる。
【００５９】ＩＥＣ装置１６の下流にＩＣＣユニット３
２６を含むＩＣＣ装置３０２が有り、空気流を受ける。
ＩＣＣユニット３２６は、間接接触冷却器として作動
し、空気の温度を下げ同時に減湿する。氷冷却装置１４
は、ＩＣＣユニット３２６を循環する冷却剤流体を空気
の露点以下まで冷却する。ＩＣＣユニット３２６の作動
で、冷却された冷却剤は、コイル装置５０からの冷され
た空気か周辺空気に作用してＩＣＣユニット３２６へ流
入する空気の露点以下に空気温度を下げ、その結果、空
気温度は下がり湿度が下がる。氷冷却装置１４、更に、
ＴＳＵ６０の選択は、使用者側の選択であって、ガスタ
ービン２０へ伝達すべき空気に対する要求特性に依存す
る。連日稼働するシステムでは、氷等の冷却塊は１サイ
クルの間に生成、蓄積され、この冷却塊は接触する冷却
剤の温度の低下に利用される。典型的な発電機での冷却
剤生成は、夜間のような低需要期間中になされ、一般に
低需要期の商用電力のコストは低いので、冷却塊（氷）
の生成コストを低く押えられる。ＴＳＵ６０中の冷却塊
は、冷却剤がＴＳＵ６０中を流れるまで休止状態にあ
る。図１６〜図２１の例では、この方法を直ちに利用で
きるので、これをＩＣＣユニット３２６の流体回路に組
み入れることは最小の努力で済み、冷却剤の温度及びＩ
ＣＣユニット３２６ヘ伝達される空気の温度を低下でき
る。三方向バルブ３９２及び３８０は、ＴＳＵ６０中の
流れの調節のために配置され、冷却剤温度、氷の融解速
度、その他の項目を調節する。
【００６０】この後の空気の流れは、ＩＣＣユニット３
２６からの空気を熱する再加熱コイル１８を通過する。
実際に空気温度を上昇することは、通常露点又はそれに
近い水蒸気を含む低温の空気の場合に考慮される。再加
熱コイル１８には、コイル装置５０へ供給される冷却剤
が導管５４から分岐して作用する。この冷却剤は、二方
向バルブ４００により導管４０２を経て再加熱コイル１
８へ至り、その後、導管４０４へ戻りコイル装置５０及
び冷却塔５２へ再循環する。再加熱コイル１８は、ＩＣ
Ｃ装置３０２からの排出温度をわずかに上げて、その空
気の相対温度をほぼ８５％まで下げ、伴出（エントレイ
ンメント）水蒸気を最小限に押える。各処理段階での構
成要素の選択及び温度抑制、減湿の程度は、使用者側の
選択により、その融通性及び選択性はシステムの運用の
コストを最小に押え、これら全ての構成要素を必要とし
ない選択的システム構成を提供する。
【００６１】本発明のいくつかの実施例を説明したが、
様々な代替、変形が可能である。従って、本発明の範囲
及び真意に合致するこれらの変形や代替を包含すること
が請求の範囲の意図である。
【００６２】
【発明の効果】本発明では、ガスタービン用燃焼空気を
予冷して空気密度を増加し、ガスタービンの効率と動作
性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスタービンとして表示された空気消費装置
に連結された予冷システムの好適実施例を示す概要図
【図２】 ガスタービンコンプレッサの空気入口へ蒸発
冷却空気を移送する公知の蒸発冷却装置の概要図
【図３】 図１の複数構成システムを通る周辺空気の複
数の代用冷却流路を示すフローチャート
【図４】 図１のシステムの第１の動作状態を示すブロ
ック図
【図５】 図１のシステムの第２の動作状態を示すブロ
ック図
【図６】 図１のシステムの第３の動作状態を示すブロ
ック図
【図７】 図１のシステムの第４の動作状態を示すブロ
ック図
【図８】 図１のシステムについて図２の従来技術の利
用を示す第５の動作状態を示すブロック図
【図９】 乾燥空気１ポンド（０.４５ｋｇ）当りの水
蒸気含有量の関数としての乾球空気温度との間の関係、
湿球温度、エンタルピ、露点、相対湿度及び比容積との
間の関係を示す温度線図
【図１０】 ガスタービンのＫＷ出力性能とコンプレッ
サ入口（空気）温度の関数としての熱消費率を示すグラ
フ
【図１１】 図１のシステムの流体及び空気の流動通路
を示すブロック図
【図１２】 図１のシステムの動作中の流体及び空気の
流動通路を示すブロック図
【図１３】 蓄熱ユニットとガスタービンコンプレッサ
に対する空気の連続的、補助的かつ同時的冷却を行う別
の実施例を示すブロック図
【図１４】 タービン発電機に対する入口空気密度を低
下するため間接接触冷却器を利用する本発明の基本的構
成を略示するブロック図
【図１５】 図１４の構成の変形実施例を示すブロック
図
【図１６】 本発明の変形実施例の略示するブロック図
【図１７】 本発明の装置の変形実施例を示すブロック
図
【図１８】 本発明の装置の構成の別の実施例を示すブ
ロック図
【図１９】 本発明のいくつかの構成要素の装置と構成
の更に別の実施例を示すブロック図
【図２０】 図１８の装置と構成要素の変形構成を示す
ブロック図
【図２１】 図１７の装置と構成要素の変形実施例を示
すブロック図
【符号の説明】
１０．．冷却システム、１２．．直接接触冷却器（ＤＣ
Ｃ）、１４．．氷冷却装置、１６．．間接蒸発冷却装置
（ＩＥＣ装置）、１８．．再加熱コイル、１９．．給気
口、２０．．ガスタービン、２１．．発電機、４０．．
導管、４２．．ポンプ、５０．．コイル装置、５２．．
冷却塔、５４．．供給導管、５６．．直列ポンプ、６
０．．蓄熱ユニット（ＴＳＵ）、６１．．タンク、６
６．．コイル、７２．．還流導管、３００．．空気冷却
システム、３０２．．間接接触冷却器（ＩＣＣ）、３０
４．．コンプレッサ、３０５．．冷却装置、３０６．．
蒸発凝縮器、３０８、３１２、３１４．．導管、３１
０．．熱膨張バルブ（ＴＸＶ）、３２２．．プレフィル
タ、３２６．．フィンコイル装置、３４２．．グリコー
ル冷却器、３５０．．冷凍装置、３５２．．コンプレッ
サ、３５４．．凝縮器、３７０．．再循環ポンプ、３８
０、４３８．．三方向バルブ、３８２．．コントロー
ラ、３８４、４０６．．温度センサ、３８８、４１
０．．サーボ機構、４００．．二方向バルブ、４３
０．．ポンプ、４３４．．導管、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・ディー・マクロスキィー アメリカ合衆国21228メリーランド州バル チモア、オールド・フレデリック・ロード 2200 (72)発明者 ロバート・イー・ケイツ アメリカ合衆国21012メリーランド州アー ノルド、ノース・ベイグリーン・ドライブ 657

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流入する周辺空気の温度を周辺空気温度
    よりも低い第１温度まで低下する間接蒸発空気冷却器
    と、 第１温度の空気を受取り、第１温度よりも低い第２温度
    まで低下し、周辺空気絶対湿度をこれより低い第２絶対
    湿度に低下し、空気密度を周辺空気密度よりも大きい第
    ２密度に増加させる間接接触空気冷却器とを含み、 間接接触空気冷却器は、空気入口を有するガスタービン
    に連絡するため、第２温度、第２湿度及び第２密度の空
    気を排出し、 湿球及び乾球温度の周辺空気、周辺空気絶対湿度と周辺
    空気密度の周辺空気を受取り、周辺温度よりも低い第２
    温度、周辺絶対湿度より低い第２絶対湿度及び周辺密度
    よりも大きい第２密度の燃焼空気をガスタービンに供給
    することを特徴とするガスタービン用燃焼空気予冷シス
    テム。
  2. 【請求項２】 周辺空気を第１温度まで冷却する間接蒸
    発空気冷却器内で動作する第１冷却剤と、 間接蒸発冷却器内の第１冷却剤を冷却する第１冷却装置
    と、 間接蒸発冷却器と第１冷却装置とを連結し、間接蒸発冷
    却器内の第１冷却剤を冷却して第１冷却装置内の温度を
    低下し、更に低下温度の第１冷却剤を間接蒸発冷却剤に
    供給して周辺空気を冷却する第１連結装置とを含む請求
    項１に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  3. 【請求項３】 間接接触空気冷却器内で動作して周辺の
    第１温度の空気を第２温度に冷却する第２冷却剤流体
    と、 間接接触冷却器内の第２冷却剤を冷却する第２冷却装置
    と、 間接接触冷却器と第２冷却装置とを連結し、間接接触冷
    却器内の第２冷却剤を冷却して、第２冷却装置内の第２
    冷却剤の温度を低下し、低下温度の第２冷却剤を間接接
    触冷却器に供給して空気を冷却する第２連結装置とを含
    む請求項２に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システ
    ム。
  4. 【請求項４】 間接接触冷却器と空気入口との間に配置
    され、所定温度のタービン空気入口に連絡する空気を供
    給する再加熱装置を含む請求項３に記載のガスタービン
    用燃焼空気予冷システム。
  5. 【請求項５】 冷却器を通る周辺空気の温度を空気第１
    温度まで低下させる間接蒸発冷却器と、 空気入口側面を有する間接接触冷却器と、 空気出口側面と、 冷却剤流体入口と、 冷却剤流体出口と、 冷却剤流体温度の第１冷却剤流体と、 冷却剤流体と熱交換装置との間を通る空気との間の熱交
    換装置と、 冷却剤流体温度を周辺湿球温度以下に低下する第１温度
    低下装置と、 第１温度低下装置と熱交換装置とを連結し、第１温度低
    下装置と熱交換装置との間に低下温度流体を送り、空気
    の温度を第１温度以下の第２温度まで低下し、周辺絶対
    湿度以下の第２湿度まで低下し、空気を入口側面から熱
    交換装置を通して連絡させ、空気密度を周辺空気密度以
    上の第２密度まで空気密度を増加して、ガスタービンに
    対する連絡のため出口側面から排出させる連結装置とを
    含み、 湿球及び乾球温度の周辺空気、周辺空気絶対湿度及び周
    辺空気密度を有する周辺空気を受取り、周辺温度よりも
    低い第２温度、周辺絶対湿度より低い第２絶対湿度及び
    周辺密度より大きい第２密度の燃焼空気をガスタービン
    に供給することを特徴とするガスタービン用燃焼空気予
    冷システム。
  6. 【請求項６】 連結装置と熱交換装置冷却剤流体入口と
    の間に接続された第１サーボ機構を有する第１弁を含
    み、第１弁は低下温度流体の熱交換装置に対する連絡を
    制御し、予冷システムを通って流れる空気を処理する請
    求項５に記載のガスタービンに送られる燃焼空気予冷シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 第１弁は熱膨張弁である請求項６に記載
    のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  8. 【請求項８】 第１冷却剤流体は位相変化性冷凍流体で
    ある請求項７に記載のガスタービン用燃焼空気予冷シス
    テム。
  9. 【請求項９】 冷却用流体温度を低下する第１冷却装置
    は、圧縮した冷凍流体を連結装置を経て熱交換装置に供
    給する圧縮機と凝縮用装置とを有する請求項８に記載の
    ガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  10. 【請求項１０】 空気入口側面と空気出口側面とを有し
    かつ周辺空気を受取りこれを処理する装置と、 間接蒸発冷却器を通る空気の温度を、第２温度、第２絶
    対湿度及び第２密度に低下させる間接蒸発空気冷却器
    と、 間接蒸発冷却器の下流に配置され、第２温度の空気を受
    取り、第２温度と第２絶対湿度に低下しかつ第２密度を
    増加させる間接接触空気冷却器とを含み、 タービンはタービン燃焼のための空気を受取るタービン
    入口を有し、タービン入口は間接接触冷却器の下流の空
    気出口側面に連結され、低下温度と増加密度の空気を受
    取り、タービンの燃焼及び動力出力を向上し、 湿球及び乾球温度、周辺空気密度の空気を受取り、これ
    を処理し、周辺湿球温度よりも低い所望の第２温度及び
    周辺密度よりも大きい第２密度でタービンに燃焼空気を
    送ることを特徴とするガスタービン用燃焼空気予冷シス
    テム。
  11. 【請求項１１】 第１冷却塔と、 第１冷却剤流体と、 間接蒸発冷却器と第１冷却塔を連結する連結装置とを含
    み、連結装置は第１冷却剤流体を第１冷却塔と間接蒸発
    冷却器との間に送り、間接蒸発冷却器を通して送られる
    空気の温度を低下する請求項６に記載のガスタービン用
    燃焼空気予冷システム。
  12. 【請求項１２】 第２冷却剤流体と、 第２冷却剤流体を間接接触冷却器に供給する装置とを含
    み、 第２冷却剤流体は間接接触冷却器内で動作し、冷却器と
    予冷システムを通って流れる空気の温度を低下する請求
    項６に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  13. 【請求項１３】 第２冷却剤を供給する供給装置が設け
    られ、この供給装置は蒸発凝縮器、圧縮装置及び間接接
    触冷却器を連結する第２装置を有し、圧縮装置と蒸発凝
    縮器は第２冷却剤を間接接触冷却器に送り、冷却器と予
    冷システムを通って流れる空気温度を低下する請求項８
    に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  14. 【請求項１４】 熱膨張弁及び連結装置内で蒸発凝縮器
    と接触冷却器との間の再循環ポンプを含む請求項９に記
    載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  15. 【請求項１５】 圧縮装置は間接接触冷却器と蒸発凝縮
    器との間に接続された圧縮器である請求項１０に記載の
    ガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  16. 【請求項１６】 第２冷却剤流体は圧縮可能な冷凍流体
    である請求項１１に記載のガスタービン用燃焼空気予冷
    システム。
  17. 【請求項１７】 第２冷却剤供給装置は、蓄熱媒体を有
    する氷蓄熱ユニットと、 間接接触冷却器と氷蓄熱ユニットと氷蓄熱ユニットとを
    連結し、第２冷却剤を氷蓄熱ユニットに送る第２装置
    と、 第２連結装置内に配置され、第２冷却剤流体をユニット
    を通して循環させ第２冷却剤流体の温度を低下しかつ第
    １空気温度よりも低い温度で間接冷却器に戻し、間接接
    触冷却器を通して流れる空気温度を低下する再循環装置
    とを含む請求項８に記載のガスタービン用燃焼空気の予
    冷システム。
  18. 【請求項１８】 蒸発凝縮器と、第３冷却剤流体と、圧
    縮装置と、氷蓄熱ユニットを蒸発凝縮器及び圧縮装置に
    接続して第３冷却剤流体を氷蓄熱ユニットに送って流体
    媒体温度を低下させる第３装置とを含む請求項１７に記
    載のガスタービン用燃焼空気の予冷システム。
  19. 【請求項１９】 第２冷却剤流体は氷水、グリコール及
    びグリコールと水の混合物の１つである請求項１７に記
    載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  20. 【請求項２０】 間接接触冷却器とタービンとの間に接
    続されかつ空気を再加熱する再加熱装置を含む請求項６
    に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  21. 【請求項２１】 再加熱装置は第１冷却剤流体に連結さ
    れた第１冷却装置に接続されかつ再加熱装置を通ってタ
    ービンに流れる空気の温度を制御する請求項２０に記載
    のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  22. 【請求項２２】 間接接触冷却器は冷凍コイルである請
    求項８に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  23. 【請求項２３】 間接接触冷却器は空気と第２冷却剤流
    体との間の熱伝達を向上するため複数の冷却用フィンが
    装着された少なくとも１個の管を有するコイルである請
    求項８に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  24. 【請求項２４】 コイルは少なくとも１個の管に対する
    マニホールドを有する請求項２３に記載のガスタービン
    用燃焼空気の予冷システム。
  25. 【請求項２５】 間接接触冷却器に対する第２冷却剤流
    体の流通を制御するため、蒸発凝縮器と接触冷却器との
    間に配置された連結装置内の熱膨張弁を含む請求項１６
    に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システム。
  26. 【請求項２６】 温度、圧力又は流体流動、再循環装置
    に接続されたサーボ機構の１つを感知する装置と、感知
    装置とサーボ機構を接続して再循環装置と、接触冷却器
    に対する第２冷却剤流体の流動流を制御する装置とを含
    む請求項２４に記載のガスタービン用燃焼空気予冷シス
    テム。
  27. 【請求項２７】 間接接触冷却器は少なくとも１つの管
    を備えかつ上端、下端、入口側面及びガスタービンの近
    くに排出側面を有するコイルと、空気と第２冷却剤流体
    との間の熱伝達を向上するため前記管上に装着された複
    数の冷却用フィンとを備え、 予冷システムは水平面に平行な縦軸を有し、 コイル上端は間接蒸発冷却器と入口側面に向けて下端か
    ら傾斜して縦軸に対して鋭角を形成し、この構成は排出
    側面でフィン上の水分凝縮物を捕集して、コイル入口側
    面に向けてコイルからの凝縮物の重力による流れを促進
    して、コイル入口側面のフィンを濡らし、フィン表面コ
    イル冷却を増し、かつガスタービンに送られる空気中の
    凝縮物の第２次エントレインメントの機会を減少する請
    求項２２に記載のガスタービン用燃焼空気予冷システ
    ム。
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