ミストエリミネータ、脱湿システム、及び吸気から水粒子を除去する方法
【課題】基板と、基板上に配置された複数の円錐台形状突起とを備えるミストエリミネータを提供する。
【解決手段】複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状２６、２８、３０、３２を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４の水粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。脱湿システム１０及びミストエリミネータ２０によって吸気４４から水粒子４５を除去する方法もまた開示される。
【解決手段】複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状２６、２８、３０、３２を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４の水粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。脱湿システム１０及びミストエリミネータ２０によって吸気４４から水粒子４５を除去する方法もまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、水粒子除去システムに関する。より詳細には、本発明は、ミストエリミネータ、脱湿システム、及びガスタービン吸気流から水微粒子を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの吸気流から湿気を除去する幾つかのシステムが知られている。そのような既知のシステムの１つは、吸気がガスタービンへ進むことができるようになる前に、複数の物質及び媒体で吸気を濾過する複数のフィルタ機構を含んでいる。そのようなシステムの１つでは、複数のフィルタが、一次フィルタの上流にある吸込雨よけ又はフードに懸架又は装着された予備フィルタを含むことができる。フィルタシステムは、配管によってガスタービンと接続される。予備フィルタは、疎水性を有する濾材、例えば、ポリプロピレン繊維材料から構成される。フィルタ機構は、固体粒子を濾過するための主要機能は果たすが、通常は湿気を制御することができない。
【０００３】
微細液滴水分汚染は、比較的高湿度を有する環境、例えば海洋又は沖合用途において、或いは雨、霧又は濃霧等の状態において特に問題がある。そのような微細液滴が発生する所では、それらは濾材を通って移動する。この種の微細液滴水分移動は、ガスタービン運転に関連する重要な問題を引き起こす可能性がある。小雨、霧、及び濃霧は、動きの速い気流、例えばガスタービンの吸気で容易に運ばれる微小液滴水分即ち水微粒子を生成することがよく知られている。一般的に、大雨は、大きすぎて吸気流で容易に運ぶことができない滴が降る。
【０００４】
一般に約０．０１ミクロン〜約４０ミクロンの範囲の水微粒子を収集しようとする試みは、失敗に終わっている。例えば、濾材を使用した一部の濾過システムでは、湿気によってフィルタ全体の圧力損失が増加し、この「湿った状態での」運転期間中にガスタービン性能が低下することになる。これは特に、濡れた時に膨張するセルロース繊維フィルタに当てはまる。一部の濾材はまた水分を保持しており、フィルタ全体の圧力損失の上昇の長期化につながる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６３２３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の欠点に悩まされることのないミストエリミネータ、ミストエリミネータを用いた脱湿システム、及び吸気から水粒子を除去する方法が、従来技術において望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的実施形態では、基板と、基板上に配置された複数の円錐台形状突起とを備えるミストエリミネータを提供する。複数の円錐台形状突起は幾何学的形状を有し、基板及び円錐台形状突起と接触する水分含有空気の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で位置決めされる。
【０００８】
本発明の別の例示的実施形態では、ガスタービンの脱湿システムを提供する。脱湿システムは、ハウジングと、フードと、複数のミストエリミネータとを備える。ハウジングは、一次フィルタを支持し、ガスタービンと動作可能に接続される。複数のミストエリミネータは、フード内に配置され、基板と、基板上に配置された複数の円錐台形状突起とを含む。ミストエリミネータの複数の円錐台形状突起は、幾何学的形状を有し、基板及び円錐台形状突起と接触する水分含有空気の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で位置決めされる。
【０００９】
本発明の別の例示的実施形態では、ガスタービンへと流れる吸気から水粒子を除去する方法を提供する。本方法は、一次空気フィルタを支持し、ガスタービンと動作可能に接続されるハウジングを設けるステップを含む。本方法は、ハウジングと接続され、水平線に対して鋭角で配置された表面を有するフードを設けるステップを更に含む。本方法は、フード内に配置され、幾何学的形状を有し、水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で配置される複数の円錐台形状突起で覆われた基板を有するミストエリミネータを設けるステップを更に含む。本方法は、ミストエリミネータ上へ吸気流を案内し、そこで複数の円錐台形状突起の幾何学的形状によって吸気の複数の水粒子を液滴に合体させて保持するステップを更に含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態の１つの利点は、水微粒子を大きな液滴に合体させて、ガスタービンの吸気流から自由水分粒子を除去することである。
【００１１】
本発明の一実施形態の別の利点は、ガスタービンに流れ込む空気流に圧力を生じさせることなく吸気流から水微粒子を除去することである。
【００１２】
本発明の一実施形態の別の利点は、ガスタービンの性能又は効率を低下させることなく吸気流から水微粒子を除去することである。
【００１３】
本発明の一実施形態の更に別の利点は、脱湿システムがほとんど詰まりのないことである。
【００１４】
本発明の一実施形態の別の利点は、ほとんどメンテナンスを必要とせず、掃除が簡単であることである。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を説明する添付図面に関連してなされる以下の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一態様に従って構成された脱湿システムを含むガスタービンの部分断面概略図である。
【図２】吸込雨よけと、本発明の複数のミストエリミネータを含むフレームとの分解斜視図である。
【図３】本発明の複数のミストエリミネータを含む、吸込雨よけとフレームの組立斜視図である。
【図４】本発明のミストエリミネータの上面図である。
【図５】本発明のミストエリミネータの側面図である。
【図６】図５に示すミストエリミネータの円錐台形状突起の拡大図である。
【図７】図６の円錐台形状突起の上面図である。
【図８】本発明の複数のミストエリミネータを含む本発明のシステムの吸込雨よけの図３の線８−８に沿った断面図である。
【図９】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１０】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１１】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１２】図１１に示す複数の曲面状ミストエリミネータを含むフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
同じ部品には、可能な限り、図面を通して同じ参照番号を使用する。
【００１８】
複数のミストエリミネータ２０、複数のミストエリミネータ２０を含む脱湿システム１０、及び水分含有吸気４４から水微粒子４５を除去する方法を提供する。本発明の実施形態は、その上に配置された複数の円錐台形状突起２４を有する基板２２を含むミストエリミネータ２０に関する。複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４の水粒子又は水微粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。
【００１９】
図１は、ガスタービンエンジン１２への吸気流４４による霧又は濃霧から水粒子及び水微粒子４５を除去する脱湿システム１０の一実施形態を含むガスタービンエンジン１２を表している。「水微粒子」という言葉はその文法的変異によって、水の粒径が約４０ミクロン未満であることを意味する。脱湿システム１０は、ハウジング５２と、フード４０と、少なくとも１つのミストエリミネータ２０とを含む。一実施形態において、ハウジング５２は、ガスタービン７０の吸気の更なる濾過を行なうためにフィルタシステム５０の一次フィルタ５４を支持する。ハウジング５２は、配管６２によってガスタービン７０と動作可能に接続される。ガスタービン７０は、発電機７６に電力を供給するといった所望の目的のために使用できる。ガスタービン７０は、圧縮機部分７２に案内される比較的大量の空気を使用し、燃料が空気中で点火され、膨張するガスが最終的にタービン部分７４を駆動する。大量の吸気４４は、ガスタービン７０の構成部品への損傷及び促進摩耗を防ぐために、濾過して、粒子状物質、塩分、及び水分をなくさなければならない。
【００２０】
本発明の様々な態様は、例えば、ガスタービンエンジン１２の冷却塔及び空気ダクト出口内の水粒子の除去だがこれに限らない、吸気取入口及び下流用途に適用できるガスタービンエンジン１２のシステムに関して説明する。当然のことながら、本発明の態様は、水分及びその他の粒子状物質によって損傷する傾向がある様々なその他の用途にも適用できる。例えば、本発明の様々な態様は、内燃機関の吸気システム、クリーンルームの吸気システム、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システム、病院のＨＶＡＣシステム、及び空気圧縮機の吸気システム等の用途に適用できる。
【００２１】
図１に示すように、一実施形態において、フィルタシステム５０は、チャンバ６０を画定するハウジング５２を含む。チャンバ６０は、入口側５６及び出口側５８を有する。ハウジング５２は、例えば金属フレームや薄板金属だがこれに限らない任意の適切な材料から形成される。ハウジング５２は、比較的小さな設置面積を有するように構成できる。これは、ハウジング５２の外部で大部分の脱湿が完了しているので、チャンバ６０が吸気流４４から分離された水分のための収集領域を提供する必要がないからである。
【００２２】
吸気４４は、フード４０を通ってチャンバ６０に入る。濾過された空気４７は、フード４０から出てハウジング５２に入る。ハウジング５２は、一次空気フィルタ５４を支持する。一次フィルタ５４は、主にガスタービン７０に害を及ぼす可能性がある吸気から粒子状物質を除去するように機能する。一次フィルタ５４は、例えばパネルフィルタの配列だがこれに限らない任意の適切な構成からなっていてもよい。パネルフィルタは、ガスタービンに接続された吸気口流を濾過するために従来技術において周知の任意の適切な材料から製造される。当然のことながら、任意の適切なフィルタ構成、例えば、限定されるものではないがカートリッジ又はバッグを一次フィルタ５４として使用できる。
【００２３】
脱湿システム１０は、チャンバ６０の入口側５６に沿って位置決めされた複数の垂直に離間配置された吸気フード４０を含む。フード４０は、任意の適切な手段によってハウジング５２に取り付けられる。フード４０の各々は、水平線に対して鋭角８２で配置された表面を有する。この配向によって、図１に示すように、水分含有吸気流を最初に上向き方向に移動させる。フード４０の配向はまた、大雨又は雪に遭った時に、比較的大きな水分液滴が吸気流４４を介して脱湿システム１０に入るのを防ぐ役目もする。
【００２４】
図２は、本発明のフレーム９０内に配置された複数のミストエリミネータ２０の一実施形態の分解斜視図である。一実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、例えばねじ、ナットとボルト、接着剤、溶接部及びそれらの組み合わせだがこれに限らない複数の取付手段を含むことができる取付点８６においてフレーム９０に取り付けられる。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、フレーム９０の側面９７に取り付けられる。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、フレーム９０内に配置され、ミストエリミネータ２０を受け入れる複数のスロット（図示せず）によって所定の位置に保持される。
【００２５】
図２の分解図でわかるように、フレーム９０は、組み立ての際にフード４０の下面８０の若干上に位置することになる。フード４０は、フード４０の下面８０の近くに位置するフランジ４２又はリップを含む。フランジ４２は、フード４０の側面９６及び正面９６と隣接している。脱湿システム１０を組み立てるために、フレーム９０は、フレーム９０がフード４０の正面９４又はその他の所望の位置に達するまで、フードの側面９６に平行に延びるフランジ４２に沿って（矢印９２によって示すように）所定の位置に挿入又は摺動される。組立図の図３を参照のこと。組み立ての際に、フレーム９０は、フード４０の開口部を全体的に覆う。フレーム９０は、一般的に、例えばポリマー、アルミニウム、亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせだがこれに限らない任意の適切な耐腐食性材料から構成される。
【００２６】
図３は、その中に配置された複数のミストエリミネータ２０を有するフード４０の斜視図である。複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して約４５度の角度でフレーム９０及びフード４０内に配置される。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して約１０度の角度〜約９０度の角度でフレーム９０及びフード４０内に配置される。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して多数の様々な角度及び角度の組み合わせで配置される。フレーム９０は、図１に示すように一般的にフード４０内に水平方向に取り付けられる。一実施形態では、フレーム９０の有無にかかわらず、複数のミストエリミネータ９０がフード４０の下面８０の下に取り付けられるか配置される。別の実施形態では、ミストエリミネータ２０は、フレーム９０の底面９８と同一平面上にある。図３に示すように、水分含有吸気流４４は、空気流４７がチャンバ６０に入る前にフード４０から出る空気流４７から実質的に全ての水微粒子４５を除去するために、複数のミストエリミネータ２０の各々を超え、更に基板２２及び複数の円錐台形状突起２４の各々を超えて上向き方向に移動させられる。
【００２７】
ミストエリミネータ２０の一実施形態を図４に示す。ミストエリミネータ２０は、基板２２と、基板２２の少なくとも片面に配置された複数の円錐台形状突起２４（図５参照）とを含む。基板２２は、略平面又は略曲面である。図５及び９に示すように、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２の第１面２１及び第２面２３に配置される。その他の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２の片面のみに配置される。図４に戻ると、複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４（図８参照）の水粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。一実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２上に均一に離間配置された間隔３４で配置される。別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４間の間隔３４は、約１００ミクロン〜約１０ミリメートル（１０，０００ミクロン）、又は約５００ミクロン〜約８ミリメートル（３０００ミクロン）、又は約１ミリメートル（１０００ミクロン）〜約５ミリメートル（２０００ミクロン）である。更に別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４間の間隔３４は、複数の円錐台形状突起２４の第２直径３０即ち基部の約２倍である。更に別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、均一に離間配置されるか、不規則に離間配置されるか、又はそれらの組み合わせである。
【００２８】
図６及び７に示すように、複数の円錐台形状突起２４の幾何学的形状には、高さ２６、第１直径２８、第２直径３０、及び窪み深さ３２が含まれる。円錐台形状突起２４は一般的に火山形であり、その中に形成されたボウル８４を含んでおり、これは第１直径２８及び窪み深さ３２によって画定される。一般的に、複数の円錐台形状突起２４の各々は、同じ又はほぼ同じ幾何学的形状を有する。代替実施形態では、複数の円錐台形状突起２４の各々又は複数の円錐台形状突起２４の多数は、様々な幾何学的形状を有する。一実施形態では、円錐台形状突起２４の高さ２６は、約１０ミクロン〜約５ミリメートル、又は約２０ミクロン〜約３０００ミクロン、又は約５０ミクロン〜約１０００ミクロンである。一実施形態では、円錐台形状突起２４の第１直径２８即ち上部は、約５ミクロン〜約１０００ミクロン、又は約１０ミクロン〜約３８００ミクロン、又は約５０ミクロン〜約５００ミクロンである。一実施形態では、円錐台形状突起２４の第２直径３０即ち基部は、約１００ミクロン〜約２ミリメートル（２００ミクロン）、又は約２５０ミクロン〜約１．２ミリメートル（１２００ミクロン）、又は約５００ミクロン〜約１ミリメートル（１０００ミクロン）である。別の代替実施形態では、第２直径３０即ち基部は、円錐台形状突起の第１直径２８即ち上部の約２倍である。一実施形態では、円錐台形状突起２４の窪み深さ２即ちボウル深さは、約２．５ミクロン〜約５００ミクロン、又は約５ミクロン〜約２００ミクロン、又は約１０ミクロン〜約１５０ミクロンである。代替実施形態では、窪み深さ３２は、円錐台形状突起２４の第１直径２８のサイズの約半分である。
【００２９】
図６及び７に示すように、円錐台形状突起２４はボウル８４即ち窪みを含む。ボウル８４は、第１直径２８及び窪み深さ３２によって画定される。作動中、水分含有吸気流４４はミストエリミネータ２０（図８〜１１参照）の上を通過する。水粒子４５を有する水分含有吸気流４４は、円錐台形状突起２４の略傾斜面８８に対して上向きにボウル８４内へ案内される。丸い表面及び表面積を含むボウル８４は、水分含有吸気流４４から水粒子４５を収集する。ボウル８４の曲面は、水粒子４５を合体又は収集するための親水性領域を形成する。ボウル８４の親水性領域は、ボウル８４内で生じた局所的な表面張力効果とも結びつくマイクロスケールレベルの空気力学的効果によって形成されると推測される。水分含有吸気流４４が複数の円錐台形状突起２４の上を通過するにつれて、吸気流４４からますます多くの水微粒子４５がボウル８４内に収集される。より多くの水微粒子４５がボウル８４内で合体するにつれて、ボウル８４の親水性領域と、既に収集された水粒子の表面張力及び引力即ち凝集力とがより多くの水微粒子４５を収集して合体させ続ける。ボウル８４は、水微粒子４５を大きな水滴４８に合体させることができる。「大きな水滴」という用語はその文法的変異によって、水滴４８が一般的にボウル８４から水滴４８を引き出すのに十分な重力の大きさであると共に、大きな液滴４８がフード４０から引き出される空気の上向きの揚力を容易に克服するであろうサイズを有することを意味する。一実施形態では、大きな水滴４８は、一般的に約５００〜約１０，０００ミクロンの大きさである。大きな水滴４８がボウル８４のサイズよりも大きくなると、表面張力がボウル８４内に大きな液滴４８を保持できなくなり、大きな液滴４８はボウル８４から出て、一般的に疎水性である基板２２上へ流れる。下向き方向４６で示す重力又は下降流は、ミストエリミネータ２０から大きな液滴４８を押し出す（図８及び９参照）。大きな液滴４８は、大きすぎて吸気流４４でフードへ運ぶことができない。大きな液滴４８は地面に落下して、コンテナ又はドレンシステムに収集される。吸込雨よけ及びミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３０】
一実施形態では、ミストエリミネータ２０は耐腐食性材料から構成される。別の実施形態では、基板２２及び円錐台形状突起２４は同じ耐腐食性材料から構成される。更に別の実施形態では、基板２２は、円錐台形状突起２４とは異なる耐腐食性材料から構成される。適切な耐腐食性材料の別の特性は、例えば吸込雨よけ又は冷却塔における荷重及び吸気力に耐えられるほど十分に強いことである。適切な耐腐食性材料は、これらに限定されないが、ポリマー、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせである。適切なプラスチックは、これらに限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）だがこれに限らないポリエステル、硬質ポリスチレン（ＰＳ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド又はナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン（ＰＥ）、例えばポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンだがこれに限らないフルオロポリマー、及びそれらの組み合わせである。
【００３１】
耐腐食性材料の選択に基づいて、ミストエリミネータ２０は、例えば鋳造、鍛造、熱処理、溶接、成形、又はそれらの任意の適切な組み合わせだがこれに限らない任意の適切な技術によって形成できる。ミストエリミネータ２０は、既存の部品に形成するか、又は独自の部品として形成して、例えばフード４０内に配置されたフレーム９０（図３参照）だがこれに限らない任意の適切な手段によってフード４０に追加できる。図４及び５に示すようにミストエリミネータ２０の全体寸法は、様々なフード寸法に適合するように変化させることができる。一実施形態では、ミストエリミネータ２０の基板２２の寸法には、約１０ミリメートル〜約１０，０００ミリメートルの第１直径２５、約１０ミリメートル〜約３０，０００ミリメートルの第２直径３１、約０．０１ミリメートル〜約１００ミリメートルの第３直径３３又は厚さが含まれる。
【００３２】
図８は、図３の吸込雨よけの線８−８に沿った断面図である。複数のミストエリミネータ２０の各々は、その少なくとも片面に配置された複数の略円錐台形状突起２４を有する少なくとも１つの基板２２を含む。この実施形態では、基板２２は略平面である。図８に示すように、水分含有吸気流４４は、略平面状基板２２及び複数の円錐台形状突起２４を有する複数のミストエリミネータ２０と約４５度の角度で接触する。作動中、水粒子４５を有する吸気流４４は、ミストエリミネータ２０に対して移動させられて、複数の円錐台形状突起２４のボウル８４内で水微粒子４５が収集又は合体することになる。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４によって収集された水粒子４５は大きな水滴４８を形成し、これが円錐台形状突起２４の側面８８を略平面状基板２２へと流れ落ちる。大きな水滴４８が略平面状基板２２に達すると、大きな水滴４８は、下向き方向４６の重力によってミストエリミネータ２０から取り除かれる。一実施形態では、ミストエリミネータ２０から落ちる大きな水滴４８は、吸込雨よけ４０（図示せず）に沿ったコンテナ又は収集システム、或いは隣接する吸込雨よけ４０から離れたランド及びロールによって収集される。
【００３３】
図９は、ミストエリミネータ２０の代替実施形態を示す。図９のミストエリミネータ２０は、「Ｖ字形」を形成する２つの略平面状基板２２を含む。Ｖ字形ミストエリミネータ２０は、任意の適切な方法を用いて、例えばこれに限らないが、２つの略平面状基板２２を溶接することによって、又は単一の略平面状基板２２を曲げて「Ｖ字形」を形成することによって形成される。図示するように、水分含有吸気流４４は、蛇行した「Ｓ」字形模様で「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０上を流れるように強いられ、これによって水粒子４５を有する吸気流４４が各々のミストエリミネータ２０の基板２２及び複数の表面に複数回接触するようになる。図９に示すように、「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０は、各々の略平面状のＶ字形基板２２上に複数の円錐台形状突起２４を含む。「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０が水分含有吸気流４４を屈曲させることによって、水粒子４５を有する吸気４４を基板２２表面及びその上に位置する円錐台形状突起２４全体に押す遠心力が発生する。水粒子４５を有する吸気流４４が複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４と接触する時に、水粒子４５が水分含有吸気流４４から収集される。水分含有吸気流４４をミストエリミネータ２０に対して移動させることによって、水微粒子４５が複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４内で収集又は合体することになる。水微粒子４５は大きな液滴を形成する。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略平面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３４】
図１０は、ミストエリミネータ２０の代替実施形態を示す。ミストエリミネータ２０は、略平面状基板２２と、複数の円錐台形状突起２４とを含む。ミストエリミネータ２０の各々は、フレーム９０の全体にわたって少しずつずらして配列される。図１０に示すように、水分含有吸気流４４は２つの隣接するミストエリミネータ２０の間を案内され、３つ目のミストエリミネータ２０によって向きが変えられる。ミストエリミネータ２０の配列によって、水粒子４５を有する吸気流４４が多数の異なるミストエリミネータ２０と接触するようになる。水分含有吸気４４がミストエリミネータ２０の上を通過する時に、水粒子４５が吸気４４から除去される。水粒子４５は、それらが大きな水滴４８を形成するのに十分な大きさになるまで、円錐台形状突起２４のボウル８４内で収集される。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略平面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３５】
図１１及び１２は、ミストエリミネータの別の代替実施形態を示す。ミストエリミネータ２０は、その上に配置された複数の円錐台形状突起２４を有する略曲面状基板２２を含む。円錐台形状突起２４は、略曲面状基板２２の両面に配置される。別の実施形態では、円錐台形状突起２４は、略曲面状表面の片面に配置される。略曲面状のミストエリミネータ２０が水分含有吸気流４４を屈曲させることによって、吸気４４を略曲面状基板２２表面及びその上に位置する円錐台形状突起２４全体に押す遠心力が発生する。水粒子４５を有する吸気流４４は、ミストエリミネータ２０の略曲面状表面２２及び複数の円錐台形状突起２４と接触し、その上を通過する。水分含有吸気４４がミストエリミネータ２０の上を通過する時に、水粒子４５が吸気４４から除去される。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。水粒子４５は、それらが大きな水滴４８を形成するのに十分な大きさになるまで、円錐台形状突起２４のボウル８４内で収集される。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略曲面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。
【００３６】
図１２に示すように、略曲面状のミストエリミネータ２０はフレーム９０内に配置される。フレーム９０は、ミストエリミネータ２０を適所に保持する複数の側面９７を含む。フレーム９０は吸込雨よけ４０（図３参照）に挿入され、一実施形態では、フレームの底面９８が複数のフランジ４２によって支持される。複数のミストエリミネータを保持するその他の構成と、複数のミストエリミネータを吸気流、例えば吸込雨よけ４０に含む付加的な構成とが可能である。
【００３７】
本発明は、好ましい実施形態に関して述べてきたが、当業者には、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、そして、本発明の構成要素に対して同等物の置換えが可能であることが理解されるであろう。更に、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に照らして、多くの修正を行なうことが可能である。従って、本発明は、本発明を実施するにあたって想定される最適の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明には、特許請求の範囲の技術的範囲内にある全ての実施形態が含まれることが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、水粒子除去システムに関する。より詳細には、本発明は、ミストエリミネータ、脱湿システム、及びガスタービン吸気流から水微粒子を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの吸気流から湿気を除去する幾つかのシステムが知られている。そのような既知のシステムの１つは、吸気がガスタービンへ進むことができるようになる前に、複数の物質及び媒体で吸気を濾過する複数のフィルタ機構を含んでいる。そのようなシステムの１つでは、複数のフィルタが、一次フィルタの上流にある吸込雨よけ又はフードに懸架又は装着された予備フィルタを含むことができる。フィルタシステムは、配管によってガスタービンと接続される。予備フィルタは、疎水性を有する濾材、例えば、ポリプロピレン繊維材料から構成される。フィルタ機構は、固体粒子を濾過するための主要機能は果たすが、通常は湿気を制御することができない。
【０００３】
微細液滴水分汚染は、比較的高湿度を有する環境、例えば海洋又は沖合用途において、或いは雨、霧又は濃霧等の状態において特に問題がある。そのような微細液滴が発生する所では、それらは濾材を通って移動する。この種の微細液滴水分移動は、ガスタービン運転に関連する重要な問題を引き起こす可能性がある。小雨、霧、及び濃霧は、動きの速い気流、例えばガスタービンの吸気で容易に運ばれる微小液滴水分即ち水微粒子を生成することがよく知られている。一般的に、大雨は、大きすぎて吸気流で容易に運ぶことができない滴が降る。
【０００４】
一般に約０．０１ミクロン〜約４０ミクロンの範囲の水微粒子を収集しようとする試みは、失敗に終わっている。例えば、濾材を使用した一部の濾過システムでは、湿気によってフィルタ全体の圧力損失が増加し、この「湿った状態での」運転期間中にガスタービン性能が低下することになる。これは特に、濡れた時に膨張するセルロース繊維フィルタに当てはまる。一部の濾材はまた水分を保持しており、フィルタ全体の圧力損失の上昇の長期化につながる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６３２３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の欠点に悩まされることのないミストエリミネータ、ミストエリミネータを用いた脱湿システム、及び吸気から水粒子を除去する方法が、従来技術において望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的実施形態では、基板と、基板上に配置された複数の円錐台形状突起とを備えるミストエリミネータを提供する。複数の円錐台形状突起は幾何学的形状を有し、基板及び円錐台形状突起と接触する水分含有空気の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で位置決めされる。
【０００８】
本発明の別の例示的実施形態では、ガスタービンの脱湿システムを提供する。脱湿システムは、ハウジングと、フードと、複数のミストエリミネータとを備える。ハウジングは、一次フィルタを支持し、ガスタービンと動作可能に接続される。複数のミストエリミネータは、フード内に配置され、基板と、基板上に配置された複数の円錐台形状突起とを含む。ミストエリミネータの複数の円錐台形状突起は、幾何学的形状を有し、基板及び円錐台形状突起と接触する水分含有空気の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で位置決めされる。
【０００９】
本発明の別の例示的実施形態では、ガスタービンへと流れる吸気から水粒子を除去する方法を提供する。本方法は、一次空気フィルタを支持し、ガスタービンと動作可能に接続されるハウジングを設けるステップを含む。本方法は、ハウジングと接続され、水平線に対して鋭角で配置された表面を有するフードを設けるステップを更に含む。本方法は、フード内に配置され、幾何学的形状を有し、水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔で配置される複数の円錐台形状突起で覆われた基板を有するミストエリミネータを設けるステップを更に含む。本方法は、ミストエリミネータ上へ吸気流を案内し、そこで複数の円錐台形状突起の幾何学的形状によって吸気の複数の水粒子を液滴に合体させて保持するステップを更に含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態の１つの利点は、水微粒子を大きな液滴に合体させて、ガスタービンの吸気流から自由水分粒子を除去することである。
【００１１】
本発明の一実施形態の別の利点は、ガスタービンに流れ込む空気流に圧力を生じさせることなく吸気流から水微粒子を除去することである。
【００１２】
本発明の一実施形態の別の利点は、ガスタービンの性能又は効率を低下させることなく吸気流から水微粒子を除去することである。
【００１３】
本発明の一実施形態の更に別の利点は、脱湿システムがほとんど詰まりのないことである。
【００１４】
本発明の一実施形態の別の利点は、ほとんどメンテナンスを必要とせず、掃除が簡単であることである。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を説明する添付図面に関連してなされる以下の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一態様に従って構成された脱湿システムを含むガスタービンの部分断面概略図である。
【図２】吸込雨よけと、本発明の複数のミストエリミネータを含むフレームとの分解斜視図である。
【図３】本発明の複数のミストエリミネータを含む、吸込雨よけとフレームの組立斜視図である。
【図４】本発明のミストエリミネータの上面図である。
【図５】本発明のミストエリミネータの側面図である。
【図６】図５に示すミストエリミネータの円錐台形状突起の拡大図である。
【図７】図６の円錐台形状突起の上面図である。
【図８】本発明の複数のミストエリミネータを含む本発明のシステムの吸込雨よけの図３の線８−８に沿った断面図である。
【図９】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１０】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１１】本発明の図８のミストエリミネータ構成の代替実施形態である。
【図１２】図１１に示す複数の曲面状ミストエリミネータを含むフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
同じ部品には、可能な限り、図面を通して同じ参照番号を使用する。
【００１８】
複数のミストエリミネータ２０、複数のミストエリミネータ２０を含む脱湿システム１０、及び水分含有吸気４４から水微粒子４５を除去する方法を提供する。本発明の実施形態は、その上に配置された複数の円錐台形状突起２４を有する基板２２を含むミストエリミネータ２０に関する。複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４の水粒子又は水微粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。
【００１９】
図１は、ガスタービンエンジン１２への吸気流４４による霧又は濃霧から水粒子及び水微粒子４５を除去する脱湿システム１０の一実施形態を含むガスタービンエンジン１２を表している。「水微粒子」という言葉はその文法的変異によって、水の粒径が約４０ミクロン未満であることを意味する。脱湿システム１０は、ハウジング５２と、フード４０と、少なくとも１つのミストエリミネータ２０とを含む。一実施形態において、ハウジング５２は、ガスタービン７０の吸気の更なる濾過を行なうためにフィルタシステム５０の一次フィルタ５４を支持する。ハウジング５２は、配管６２によってガスタービン７０と動作可能に接続される。ガスタービン７０は、発電機７６に電力を供給するといった所望の目的のために使用できる。ガスタービン７０は、圧縮機部分７２に案内される比較的大量の空気を使用し、燃料が空気中で点火され、膨張するガスが最終的にタービン部分７４を駆動する。大量の吸気４４は、ガスタービン７０の構成部品への損傷及び促進摩耗を防ぐために、濾過して、粒子状物質、塩分、及び水分をなくさなければならない。
【００２０】
本発明の様々な態様は、例えば、ガスタービンエンジン１２の冷却塔及び空気ダクト出口内の水粒子の除去だがこれに限らない、吸気取入口及び下流用途に適用できるガスタービンエンジン１２のシステムに関して説明する。当然のことながら、本発明の態様は、水分及びその他の粒子状物質によって損傷する傾向がある様々なその他の用途にも適用できる。例えば、本発明の様々な態様は、内燃機関の吸気システム、クリーンルームの吸気システム、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システム、病院のＨＶＡＣシステム、及び空気圧縮機の吸気システム等の用途に適用できる。
【００２１】
図１に示すように、一実施形態において、フィルタシステム５０は、チャンバ６０を画定するハウジング５２を含む。チャンバ６０は、入口側５６及び出口側５８を有する。ハウジング５２は、例えば金属フレームや薄板金属だがこれに限らない任意の適切な材料から形成される。ハウジング５２は、比較的小さな設置面積を有するように構成できる。これは、ハウジング５２の外部で大部分の脱湿が完了しているので、チャンバ６０が吸気流４４から分離された水分のための収集領域を提供する必要がないからである。
【００２２】
吸気４４は、フード４０を通ってチャンバ６０に入る。濾過された空気４７は、フード４０から出てハウジング５２に入る。ハウジング５２は、一次空気フィルタ５４を支持する。一次フィルタ５４は、主にガスタービン７０に害を及ぼす可能性がある吸気から粒子状物質を除去するように機能する。一次フィルタ５４は、例えばパネルフィルタの配列だがこれに限らない任意の適切な構成からなっていてもよい。パネルフィルタは、ガスタービンに接続された吸気口流を濾過するために従来技術において周知の任意の適切な材料から製造される。当然のことながら、任意の適切なフィルタ構成、例えば、限定されるものではないがカートリッジ又はバッグを一次フィルタ５４として使用できる。
【００２３】
脱湿システム１０は、チャンバ６０の入口側５６に沿って位置決めされた複数の垂直に離間配置された吸気フード４０を含む。フード４０は、任意の適切な手段によってハウジング５２に取り付けられる。フード４０の各々は、水平線に対して鋭角８２で配置された表面を有する。この配向によって、図１に示すように、水分含有吸気流を最初に上向き方向に移動させる。フード４０の配向はまた、大雨又は雪に遭った時に、比較的大きな水分液滴が吸気流４４を介して脱湿システム１０に入るのを防ぐ役目もする。
【００２４】
図２は、本発明のフレーム９０内に配置された複数のミストエリミネータ２０の一実施形態の分解斜視図である。一実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、例えばねじ、ナットとボルト、接着剤、溶接部及びそれらの組み合わせだがこれに限らない複数の取付手段を含むことができる取付点８６においてフレーム９０に取り付けられる。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、フレーム９０の側面９７に取り付けられる。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、フレーム９０内に配置され、ミストエリミネータ２０を受け入れる複数のスロット（図示せず）によって所定の位置に保持される。
【００２５】
図２の分解図でわかるように、フレーム９０は、組み立ての際にフード４０の下面８０の若干上に位置することになる。フード４０は、フード４０の下面８０の近くに位置するフランジ４２又はリップを含む。フランジ４２は、フード４０の側面９６及び正面９６と隣接している。脱湿システム１０を組み立てるために、フレーム９０は、フレーム９０がフード４０の正面９４又はその他の所望の位置に達するまで、フードの側面９６に平行に延びるフランジ４２に沿って（矢印９２によって示すように）所定の位置に挿入又は摺動される。組立図の図３を参照のこと。組み立ての際に、フレーム９０は、フード４０の開口部を全体的に覆う。フレーム９０は、一般的に、例えばポリマー、アルミニウム、亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせだがこれに限らない任意の適切な耐腐食性材料から構成される。
【００２６】
図３は、その中に配置された複数のミストエリミネータ２０を有するフード４０の斜視図である。複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して約４５度の角度でフレーム９０及びフード４０内に配置される。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して約１０度の角度〜約９０度の角度でフレーム９０及びフード４０内に配置される。別の実施形態では、複数のミストエリミネータ２０は、水平線に対して多数の様々な角度及び角度の組み合わせで配置される。フレーム９０は、図１に示すように一般的にフード４０内に水平方向に取り付けられる。一実施形態では、フレーム９０の有無にかかわらず、複数のミストエリミネータ９０がフード４０の下面８０の下に取り付けられるか配置される。別の実施形態では、ミストエリミネータ２０は、フレーム９０の底面９８と同一平面上にある。図３に示すように、水分含有吸気流４４は、空気流４７がチャンバ６０に入る前にフード４０から出る空気流４７から実質的に全ての水微粒子４５を除去するために、複数のミストエリミネータ２０の各々を超え、更に基板２２及び複数の円錐台形状突起２４の各々を超えて上向き方向に移動させられる。
【００２７】
ミストエリミネータ２０の一実施形態を図４に示す。ミストエリミネータ２０は、基板２２と、基板２２の少なくとも片面に配置された複数の円錐台形状突起２４（図５参照）とを含む。基板２２は、略平面又は略曲面である。図５及び９に示すように、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２の第１面２１及び第２面２３に配置される。その他の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２の片面のみに配置される。図４に戻ると、複数の円錐台形状突起２４は幾何学的形状を有し、基板２２及び円錐台形状突起２４と接触する水分含有空気４４（図８参照）の水粒子４５の合体及び保持が行なわれる間隔３４で位置決めされる。一実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、基板２２上に均一に離間配置された間隔３４で配置される。別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４間の間隔３４は、約１００ミクロン〜約１０ミリメートル（１０，０００ミクロン）、又は約５００ミクロン〜約８ミリメートル（３０００ミクロン）、又は約１ミリメートル（１０００ミクロン）〜約５ミリメートル（２０００ミクロン）である。更に別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４間の間隔３４は、複数の円錐台形状突起２４の第２直径３０即ち基部の約２倍である。更に別の実施形態では、複数の円錐台形状突起２４は、均一に離間配置されるか、不規則に離間配置されるか、又はそれらの組み合わせである。
【００２８】
図６及び７に示すように、複数の円錐台形状突起２４の幾何学的形状には、高さ２６、第１直径２８、第２直径３０、及び窪み深さ３２が含まれる。円錐台形状突起２４は一般的に火山形であり、その中に形成されたボウル８４を含んでおり、これは第１直径２８及び窪み深さ３２によって画定される。一般的に、複数の円錐台形状突起２４の各々は、同じ又はほぼ同じ幾何学的形状を有する。代替実施形態では、複数の円錐台形状突起２４の各々又は複数の円錐台形状突起２４の多数は、様々な幾何学的形状を有する。一実施形態では、円錐台形状突起２４の高さ２６は、約１０ミクロン〜約５ミリメートル、又は約２０ミクロン〜約３０００ミクロン、又は約５０ミクロン〜約１０００ミクロンである。一実施形態では、円錐台形状突起２４の第１直径２８即ち上部は、約５ミクロン〜約１０００ミクロン、又は約１０ミクロン〜約３８００ミクロン、又は約５０ミクロン〜約５００ミクロンである。一実施形態では、円錐台形状突起２４の第２直径３０即ち基部は、約１００ミクロン〜約２ミリメートル（２００ミクロン）、又は約２５０ミクロン〜約１．２ミリメートル（１２００ミクロン）、又は約５００ミクロン〜約１ミリメートル（１０００ミクロン）である。別の代替実施形態では、第２直径３０即ち基部は、円錐台形状突起の第１直径２８即ち上部の約２倍である。一実施形態では、円錐台形状突起２４の窪み深さ２即ちボウル深さは、約２．５ミクロン〜約５００ミクロン、又は約５ミクロン〜約２００ミクロン、又は約１０ミクロン〜約１５０ミクロンである。代替実施形態では、窪み深さ３２は、円錐台形状突起２４の第１直径２８のサイズの約半分である。
【００２９】
図６及び７に示すように、円錐台形状突起２４はボウル８４即ち窪みを含む。ボウル８４は、第１直径２８及び窪み深さ３２によって画定される。作動中、水分含有吸気流４４はミストエリミネータ２０（図８〜１１参照）の上を通過する。水粒子４５を有する水分含有吸気流４４は、円錐台形状突起２４の略傾斜面８８に対して上向きにボウル８４内へ案内される。丸い表面及び表面積を含むボウル８４は、水分含有吸気流４４から水粒子４５を収集する。ボウル８４の曲面は、水粒子４５を合体又は収集するための親水性領域を形成する。ボウル８４の親水性領域は、ボウル８４内で生じた局所的な表面張力効果とも結びつくマイクロスケールレベルの空気力学的効果によって形成されると推測される。水分含有吸気流４４が複数の円錐台形状突起２４の上を通過するにつれて、吸気流４４からますます多くの水微粒子４５がボウル８４内に収集される。より多くの水微粒子４５がボウル８４内で合体するにつれて、ボウル８４の親水性領域と、既に収集された水粒子の表面張力及び引力即ち凝集力とがより多くの水微粒子４５を収集して合体させ続ける。ボウル８４は、水微粒子４５を大きな水滴４８に合体させることができる。「大きな水滴」という用語はその文法的変異によって、水滴４８が一般的にボウル８４から水滴４８を引き出すのに十分な重力の大きさであると共に、大きな液滴４８がフード４０から引き出される空気の上向きの揚力を容易に克服するであろうサイズを有することを意味する。一実施形態では、大きな水滴４８は、一般的に約５００〜約１０，０００ミクロンの大きさである。大きな水滴４８がボウル８４のサイズよりも大きくなると、表面張力がボウル８４内に大きな液滴４８を保持できなくなり、大きな液滴４８はボウル８４から出て、一般的に疎水性である基板２２上へ流れる。下向き方向４６で示す重力又は下降流は、ミストエリミネータ２０から大きな液滴４８を押し出す（図８及び９参照）。大きな液滴４８は、大きすぎて吸気流４４でフードへ運ぶことができない。大きな液滴４８は地面に落下して、コンテナ又はドレンシステムに収集される。吸込雨よけ及びミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３０】
一実施形態では、ミストエリミネータ２０は耐腐食性材料から構成される。別の実施形態では、基板２２及び円錐台形状突起２４は同じ耐腐食性材料から構成される。更に別の実施形態では、基板２２は、円錐台形状突起２４とは異なる耐腐食性材料から構成される。適切な耐腐食性材料の別の特性は、例えば吸込雨よけ又は冷却塔における荷重及び吸気力に耐えられるほど十分に強いことである。適切な耐腐食性材料は、これらに限定されないが、ポリマー、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせである。適切なプラスチックは、これらに限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）だがこれに限らないポリエステル、硬質ポリスチレン（ＰＳ）、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド又はナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン（ＰＥ）、例えばポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンだがこれに限らないフルオロポリマー、及びそれらの組み合わせである。
【００３１】
耐腐食性材料の選択に基づいて、ミストエリミネータ２０は、例えば鋳造、鍛造、熱処理、溶接、成形、又はそれらの任意の適切な組み合わせだがこれに限らない任意の適切な技術によって形成できる。ミストエリミネータ２０は、既存の部品に形成するか、又は独自の部品として形成して、例えばフード４０内に配置されたフレーム９０（図３参照）だがこれに限らない任意の適切な手段によってフード４０に追加できる。図４及び５に示すようにミストエリミネータ２０の全体寸法は、様々なフード寸法に適合するように変化させることができる。一実施形態では、ミストエリミネータ２０の基板２２の寸法には、約１０ミリメートル〜約１０，０００ミリメートルの第１直径２５、約１０ミリメートル〜約３０，０００ミリメートルの第２直径３１、約０．０１ミリメートル〜約１００ミリメートルの第３直径３３又は厚さが含まれる。
【００３２】
図８は、図３の吸込雨よけの線８−８に沿った断面図である。複数のミストエリミネータ２０の各々は、その少なくとも片面に配置された複数の略円錐台形状突起２４を有する少なくとも１つの基板２２を含む。この実施形態では、基板２２は略平面である。図８に示すように、水分含有吸気流４４は、略平面状基板２２及び複数の円錐台形状突起２４を有する複数のミストエリミネータ２０と約４５度の角度で接触する。作動中、水粒子４５を有する吸気流４４は、ミストエリミネータ２０に対して移動させられて、複数の円錐台形状突起２４のボウル８４内で水微粒子４５が収集又は合体することになる。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４によって収集された水粒子４５は大きな水滴４８を形成し、これが円錐台形状突起２４の側面８８を略平面状基板２２へと流れ落ちる。大きな水滴４８が略平面状基板２２に達すると、大きな水滴４８は、下向き方向４６の重力によってミストエリミネータ２０から取り除かれる。一実施形態では、ミストエリミネータ２０から落ちる大きな水滴４８は、吸込雨よけ４０（図示せず）に沿ったコンテナ又は収集システム、或いは隣接する吸込雨よけ４０から離れたランド及びロールによって収集される。
【００３３】
図９は、ミストエリミネータ２０の代替実施形態を示す。図９のミストエリミネータ２０は、「Ｖ字形」を形成する２つの略平面状基板２２を含む。Ｖ字形ミストエリミネータ２０は、任意の適切な方法を用いて、例えばこれに限らないが、２つの略平面状基板２２を溶接することによって、又は単一の略平面状基板２２を曲げて「Ｖ字形」を形成することによって形成される。図示するように、水分含有吸気流４４は、蛇行した「Ｓ」字形模様で「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０上を流れるように強いられ、これによって水粒子４５を有する吸気流４４が各々のミストエリミネータ２０の基板２２及び複数の表面に複数回接触するようになる。図９に示すように、「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０は、各々の略平面状のＶ字形基板２２上に複数の円錐台形状突起２４を含む。「Ｖ字形」ミストエリミネータ２０が水分含有吸気流４４を屈曲させることによって、水粒子４５を有する吸気４４を基板２２表面及びその上に位置する円錐台形状突起２４全体に押す遠心力が発生する。水粒子４５を有する吸気流４４が複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４と接触する時に、水粒子４５が水分含有吸気流４４から収集される。水分含有吸気流４４をミストエリミネータ２０に対して移動させることによって、水微粒子４５が複数の円錐台形状突起２４の各々のボウル８４内で収集又は合体することになる。水微粒子４５は大きな液滴を形成する。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略平面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３４】
図１０は、ミストエリミネータ２０の代替実施形態を示す。ミストエリミネータ２０は、略平面状基板２２と、複数の円錐台形状突起２４とを含む。ミストエリミネータ２０の各々は、フレーム９０の全体にわたって少しずつずらして配列される。図１０に示すように、水分含有吸気流４４は２つの隣接するミストエリミネータ２０の間を案内され、３つ目のミストエリミネータ２０によって向きが変えられる。ミストエリミネータ２０の配列によって、水粒子４５を有する吸気流４４が多数の異なるミストエリミネータ２０と接触するようになる。水分含有吸気４４がミストエリミネータ２０の上を通過する時に、水粒子４５が吸気４４から除去される。水粒子４５は、それらが大きな水滴４８を形成するのに十分な大きさになるまで、円錐台形状突起２４のボウル８４内で収集される。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略平面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。
【００３５】
図１１及び１２は、ミストエリミネータの別の代替実施形態を示す。ミストエリミネータ２０は、その上に配置された複数の円錐台形状突起２４を有する略曲面状基板２２を含む。円錐台形状突起２４は、略曲面状基板２２の両面に配置される。別の実施形態では、円錐台形状突起２４は、略曲面状表面の片面に配置される。略曲面状のミストエリミネータ２０が水分含有吸気流４４を屈曲させることによって、吸気４４を略曲面状基板２２表面及びその上に位置する円錐台形状突起２４全体に押す遠心力が発生する。水粒子４５を有する吸気流４４は、ミストエリミネータ２０の略曲面状表面２２及び複数の円錐台形状突起２４と接触し、その上を通過する。水分含有吸気４４がミストエリミネータ２０の上を通過する時に、水粒子４５が吸気４４から除去される。ミストエリミネータ２０から出る空気流４７は、実質的に水粒子４５がない。水粒子４５は、それらが大きな水滴４８を形成するのに十分な大きさになるまで、円錐台形状突起２４のボウル８４内で収集される。大きな水滴４８がボウル８４のサイズを超えると、大きな水滴４８はミストエリミネータ２０の略曲面状基板２２に沿って下向き方向４６即ち重力方向に移動する。
【００３６】
図１２に示すように、略曲面状のミストエリミネータ２０はフレーム９０内に配置される。フレーム９０は、ミストエリミネータ２０を適所に保持する複数の側面９７を含む。フレーム９０は吸込雨よけ４０（図３参照）に挿入され、一実施形態では、フレームの底面９８が複数のフランジ４２によって支持される。複数のミストエリミネータを保持するその他の構成と、複数のミストエリミネータを吸気流、例えば吸込雨よけ４０に含む付加的な構成とが可能である。
【００３７】
本発明は、好ましい実施形態に関して述べてきたが、当業者には、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、そして、本発明の構成要素に対して同等物の置換えが可能であることが理解されるであろう。更に、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に照らして、多くの修正を行なうことが可能である。従って、本発明は、本発明を実施するにあたって想定される最適の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明には、特許請求の範囲の技術的範囲内にある全ての実施形態が含まれることが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２２）と、
前記基板（２２）上に配置された複数の円錐台形状突起（２４）とを備えており、
前記複数の円錐台形状突起（２４）は幾何学的形状（２６、２８、３０、３１、３２、３３）を有し、前記基板（２２）及び前記複数の円錐台形状突起（２４）と接触する水分含有空気（４４）の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で位置決めされる、ミストエリミネータ（２０）。
【請求項２】
前記基板（２２）は略平面又は略曲面である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項３】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）には、高さ（２６）、第１直径（２８）、第２直径（３０）、及び窪み深さ（３２）が含まれる、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項４】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記高さ（２６）は、約１０ミクロン〜約５ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項５】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第１直径（２８）は、約５ミクロン〜約１０００ミクロンである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項６】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第２直径（３０）は、約１００ミクロン〜約２ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項７】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記窪み深さ（３２）は、約２．５ミクロン〜約５００ミクロンである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項８】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記窪み深さ（３２）は、前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第１直径（２８）の約半分である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項９】
前記基板（２２）上の前記複数の円錐台形状突起（２４）の各々の間の前記間隔（３４）は、約１００ミクロン〜約１０ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１０】
前記基板（２２）上の前記複数の円錐台形状突起（２４）の各々の間の前記間隔（３４）は、前記第２直径（３０）の約２倍である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１１】
前記基板（２２）及び前記複数の円錐台形状突起（２４）は耐腐食性材料から構成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１２】
前記耐腐食性材料は、プラスチック、シリコン、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１３】
前記複数の円錐台形状突起（２４）は前記基板（２２）と一体的に形成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１４】
前記複数の円錐台形状突起（２４）は前記基板（２０）の両面に形成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１５】
ガスタービン（７０）の脱湿システム（１０）であって、
一次フィルタ（５４）を支持し、前記ガスタービン（７２）と動作可能に接続されるハウジング（５２）と、
前記ハウジング（５２）に取り付けられ、水平線に対して鋭角（８２）で配置された表面を有するフード（４０）と、
前記フード（４０）内に配置された複数のミストエリミネータ（２０）であって、
基板（２２）と、
前記基板（２２）上に配置された複数の円錐台形状突起（２４）とを含む前記複数のミストエリミネータ（２０）とを備えており、
前記複数の円錐台形状突起（２４）は、幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）を有し、前記基板（２２）及び円錐台形状突起（２４）と接触する水分含有空気（４４）の水粒子（４５）の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で位置決めされる、脱湿システム（１０）。
【請求項１６】
前記基板（２２）は略平面又は略曲面である、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１７】
前記複数のミストエリミネータ（２０）はフレーム（９０）内に配置される、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１８】
前記複数のミストエリミネータ（２０）は、水平線に対して約１０度〜約９０度の角度をなして位置決めされる、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１９】
ガスタービン（７２）へと流れる吸気（４４）から水粒子（４５）を除去する方法であって、
一次空気フィルタ（５４）を支持し、前記ガスタービン（７２）と動作可能に接続されるハウジング（５２）を設けるステップと、
前記ハウジング（５２）と接続され、水平線に対して鋭角（８２）で配置された表面を有するフード（４０）を設けるステップと、
前記フード（４０）内に配置され、幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）を有し、水粒子（４５）の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で配置される複数の円錐台形状突起（２４）で覆われた基板（２２）を有する少なくとも１つのミストエリミネータ（２０）を設けるステップと、
前記少なくとも１つのミストエリミネータ（２０）上へ吸気流（４４）を案内し、そこで前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）によって前記吸気（４４）の前記複数の水粒子（４５）を液滴（４８）に合体させて保持するステップとを含む、方法。
【請求項２０】
複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）には、高さ（２６）、第１直径（２８）、第２直径（３０）、及び窪み深さ（３２）が含まれる、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
基板（２２）と、
前記基板（２２）上に配置された複数の円錐台形状突起（２４）とを備えており、
前記複数の円錐台形状突起（２４）は幾何学的形状（２６、２８、３０、３１、３２、３３）を有し、前記基板（２２）及び前記複数の円錐台形状突起（２４）と接触する水分含有空気（４４）の水粒子の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で位置決めされる、ミストエリミネータ（２０）。
【請求項２】
前記基板（２２）は略平面又は略曲面である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項３】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）には、高さ（２６）、第１直径（２８）、第２直径（３０）、及び窪み深さ（３２）が含まれる、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項４】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記高さ（２６）は、約１０ミクロン〜約５ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項５】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第１直径（２８）は、約５ミクロン〜約１０００ミクロンである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項６】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第２直径（３０）は、約１００ミクロン〜約２ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項７】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記窪み深さ（３２）は、約２．５ミクロン〜約５００ミクロンである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項８】
前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記窪み深さ（３２）は、前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記第１直径（２８）の約半分である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項９】
前記基板（２２）上の前記複数の円錐台形状突起（２４）の各々の間の前記間隔（３４）は、約１００ミクロン〜約１０ミリメートルである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１０】
前記基板（２２）上の前記複数の円錐台形状突起（２４）の各々の間の前記間隔（３４）は、前記第２直径（３０）の約２倍である、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１１】
前記基板（２２）及び前記複数の円錐台形状突起（２４）は耐腐食性材料から構成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１２】
前記耐腐食性材料は、プラスチック、シリコン、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの組み合わせである、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１３】
前記複数の円錐台形状突起（２４）は前記基板（２２）と一体的に形成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１４】
前記複数の円錐台形状突起（２４）は前記基板（２０）の両面に形成される、請求項１に記載のミストエリミネータ（２０）。
【請求項１５】
ガスタービン（７０）の脱湿システム（１０）であって、
一次フィルタ（５４）を支持し、前記ガスタービン（７２）と動作可能に接続されるハウジング（５２）と、
前記ハウジング（５２）に取り付けられ、水平線に対して鋭角（８２）で配置された表面を有するフード（４０）と、
前記フード（４０）内に配置された複数のミストエリミネータ（２０）であって、
基板（２２）と、
前記基板（２２）上に配置された複数の円錐台形状突起（２４）とを含む前記複数のミストエリミネータ（２０）とを備えており、
前記複数の円錐台形状突起（２４）は、幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）を有し、前記基板（２２）及び円錐台形状突起（２４）と接触する水分含有空気（４４）の水粒子（４５）の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で位置決めされる、脱湿システム（１０）。
【請求項１６】
前記基板（２２）は略平面又は略曲面である、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１７】
前記複数のミストエリミネータ（２０）はフレーム（９０）内に配置される、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１８】
前記複数のミストエリミネータ（２０）は、水平線に対して約１０度〜約９０度の角度をなして位置決めされる、請求項１５に記載の脱湿システム（１０）。
【請求項１９】
ガスタービン（７２）へと流れる吸気（４４）から水粒子（４５）を除去する方法であって、
一次空気フィルタ（５４）を支持し、前記ガスタービン（７２）と動作可能に接続されるハウジング（５２）を設けるステップと、
前記ハウジング（５２）と接続され、水平線に対して鋭角（８２）で配置された表面を有するフード（４０）を設けるステップと、
前記フード（４０）内に配置され、幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）を有し、水粒子（４５）の合体及び保持が行なわれる間隔（３４）で配置される複数の円錐台形状突起（２４）で覆われた基板（２２）を有する少なくとも１つのミストエリミネータ（２０）を設けるステップと、
前記少なくとも１つのミストエリミネータ（２０）上へ吸気流（４４）を案内し、そこで前記複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）によって前記吸気（４４）の前記複数の水粒子（４５）を液滴（４８）に合体させて保持するステップとを含む、方法。
【請求項２０】
複数の円錐台形状突起（２４）の前記幾何学的形状（２６、２８、３０、３２）には、高さ（２６）、第１直径（２８）、第２直径（３０）、及び窪み深さ（３２）が含まれる、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１７５２１（Ｐ２０１２−１１７５２１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５５６６４（Ｐ２０１１−２５５６６４）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５６６４（Ｐ２０１１−２５５６６４）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
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