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JPH10317988A - Ice particle using method - Google Patents

Ice particle using method

Info

Publication number
JPH10317988A
JPH10317988A JP12678797A JP12678797A JPH10317988A JP H10317988 A JPH10317988 A JP H10317988A JP 12678797 A JP12678797 A JP 12678797A JP 12678797 A JP12678797 A JP 12678797A JP H10317988 A JPH10317988 A JP H10317988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ice particles
ice
water
particles
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP12678797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Tsuji
正 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP12678797A priority Critical patent/JPH10317988A/en
Publication of JPH10317988A publication Critical patent/JPH10317988A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ice particle using method for properly cooling the inside of a power machine requiring an intake. SOLUTION: An ice particle using method mixes micron ice particles of the same size into intake air to be lead into a compressor chamber 1 in a gas turbine and leads the particles into the chamber 1 with the intake air as the carrier air flow to thus cool the compressed air down with the heat of dissolution and vaporization resulting from liquefaction and evaporation of the particles inside the chamber 1.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は氷粒の利用方法に関
し、特に圧縮機等の内部の冷却(インタークーリン
グ)、粒状物の衝突エネルギーを利用したスケールの除
去及び冷熱輸送等に適用して有用なものである。 【0002】 【従来の技術】例えばガスタービンの場合、その圧縮機
の吸気を冷却することが行われている。吸気温度が上昇
した場合、当該ガスタービンの出力及び効率が低下する
ためである。このため、従来技術においては圧縮機に吸
入する直前の吸気に、例えば液体空気を直接噴射するこ
とにより混入して吸気の入口温度を低下させるという、
所謂吸気冷却が行われている。 【0003】また、ガスタービンの圧縮機の回転翼のス
ケール除去のため、運転中の圧縮機内にライス(米
粒)、ナッツシェル(クルミを砕いたもの)等を投入す
ることが行われている。投入したライス及びナッツシェ
ル等の回転翼に対する衝突エネルギーを利用してスケー
ルを除去するためである。このようにライス及びナッツ
シェル等は、粒径が揃っておりその投入によるスケール
除去には好適であるため、この種の回転体のスケール除
去のために一般に用いられている。 【0004】一方、各種熱交換器の伝熱管の内周面等、
静止体のスケール除去には粒材によるショットブラスト
が行われている。これはSiO2 、Al2 3 等の粒材
を高圧空気に乗せて伝熱管の内部に圧入してやることに
より粒材を伝熱管の内周面に衝突させ、この内周面に付
着するスケールを剥ぎ取るものである。かかるショット
ブラストは、従来のジェット水洗浄では十分落ちない汚
れも落とすことができ、また化学洗剤を使用する場合の
如く産業廃棄物となる面倒な廃液の処理等の必要がない
ため近年注目されている技術ではある。 【0005】さらに、エネルギセンタから各需要家のビ
ル等へ冷熱輸送のため氷が用いられている。これは氷に
蓄えられている大きな潜熱を利用するものであるが、シ
ャーべット状の氷スラリーを水に浮かべ、冷熱として目
的地まで運搬するものである。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き吸気冷却に
おいては圧縮機等の入口温度を下げることは可能になる
が、圧縮機機の内部に至り圧縮されて徐徐に高温になる
空気を冷却することはできない。圧縮機等の内部の空気
温度を下げることができれば、その出力及び効率の向上
にさらに寄与し得ることは明らかである。 【0007】また、上述の如きガスタービンの圧縮機の
回転翼のスケール除去のため、運転中の圧縮機内にライ
ス及びナッツシェル等を投入する洗浄方法では、ライス
及びナッツシェル等が圧縮機で粉砕されてそのスケール
を除去した後、燃焼器及びタービンに至って燃焼するの
で燃料以外の燃焼灰が発生し、これが燃焼器及びタービ
ンを汚損するばかりでなく、その処理も問題となる。一
方、粒材によるショットブラストにおいても、洗浄後に
粒材を回収する必要があることとも相俟って洗浄のため
の費用が高くなるという問題がある。 【0008】さらに、氷スラリーを利用した冷熱輸送で
は、スラリー状の氷を用いており、粒状の氷ではないた
め、輸送のために搬送用の水をある程度リッチにする必
要がある。このため、搬送用の水に含まれる氷の割合を
示す指標であるIPF(Ice Packing Fu
cter)を大きくすることが容易ではないという問題
を有する。ちなみに、IPFが大きい程、大きな潜熱を
運搬することができるので効率は良い。 【0009】上述の如き各技術の問題点に鑑み、これら
の問題点を解決し得る代替技術及び改良技術の出現が待
望されている。 【0010】本願発明は、上述の点に鑑み、吸気を必要
とする動力機械の内部の適切な冷却、回転体及び静止体
のスケールの除去並びに効率の良い冷熱輸送を実現し得
る氷粒の利用方法を提供することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、粒径が揃った氷粒を圧縮機等の動力機械の吸気中
に混入し、この吸気を搬送気流として氷粒を圧縮機内に
吸入するようにしたことを特徴とする。本発明によれば
氷粒は圧縮機等の内部に吸入されて液化、蒸発し、この
ときの溶解熱及び気化熱により圧縮空気を冷却する。ま
た、この場合において、氷粒はその粒径がミクロン級の
ものを複数種類用いたことを特徴とする。このことによ
り、氷粒の粒径により液化、蒸発する位置が異なるの
で、広い範囲に亙って適切な冷却を行うことができる。 【0012】また、他の発明は、粒径が揃った氷粒を回
転体及び静止体の面に向けて投入し、この面のスケール
を除去するようにしたことを特徴とする。本発明によれ
ば氷粒の固体としての運動エネルギー及び溶融後の水と
しての洗浄力をスケールの除去に利用することができ、
スケールの除去後は特別の処理をする必要はなく、その
まま環境中に排出することができる。このときの氷粒の
粒径は、ミリメートル級のものであることが望ましい。
投入のためには粒径が小さい方が良いが、固体としてス
ケール除去のためのある程度の衝突エネルギーを持つ必
要があるからである。 【0013】さらに、他の発明は、粒径が揃ったセンチ
メートル級の氷粒を冷熱輸送に用いることを特徴とす
る。この発明によればIPFを向上させることができる
ので、その分大きな潜熱を効率良く冷熱輸送することが
できる。 【0014】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0015】図1(a)は回転体(本例ではガスタービ
ン)の吸気冷却に氷粒を利用するガスタービンを概念的
に示す説明図である。同図において、1は圧縮機車室、
2は燃焼器車室、3はタービン車室、4は発電機であ
る。かかるガスタービンの吸気冷却に氷粒を利用する場
合を本発明の第1の実施の形態として説明する。図1
(a)において圧縮機車室1に吸入された吸気は、この
圧縮機車室1で圧縮されて高温・高圧になり、燃焼器車
室2で燃料に混入されてこの燃料を燃焼させるととも
に、高温のガスとなってタービン車室3のタービンを駆
動し、その後大気中に排出される。 【0016】本形態においては、粒径が揃った氷粒を圧
縮機車室1内への吸気中に混入し、この吸気を搬送気流
として氷粒を圧縮機車室1内に吸入させている。この場
合の氷粒の粒径はミクロン級のものとする。吸気を搬送
気流として利用するためである。すなわち、吸気流に乗
るような粒径の氷粒とする。このとき氷粒は単一粒径の
ものでも良いし、また複数粒径のものを複合したもので
も良い。ここで氷粒の「粒径が揃う」とは、氷粒の粒径
がある程度の粒径範囲で正規分布となって分布すること
をいう(以下同じ)。すなわち、単一粒径とは図2
(a)に示すような粒径分布の場合であり、また複合粒
径とは図2(b)に示すような粒径分布の場合である。 【0017】先ず、単一粒径の氷粒を用いた場合の実施
の形態について図1(b)を追加して説明する。図1
(b)は図の水平方向の位置を圧縮機車室1の軸方向位
置に対応させて圧縮機車室1内の領域及びその温度を示
す説明図である。同図に示すように、この場合、圧縮機
車室1に吸入された氷粒は圧縮機車室1の中央部で蒸発
して当該部分の高圧空気を冷却する。すなわち、氷粒と
して存在する圧縮機車室1の入口部近傍のみならず、こ
の中央部も冷却域とすることができる。この結果、本形
態の如く氷粒の投入を行わない場合、図1(b)中に点
線で示すように上昇する圧縮機車室1内の高圧空気の温
度が、本形態により実線のように低下する。この結果当
該ガスタービンの効率及び出力を向上させることができ
る。 【0018】次に、複合粒径(粒径の種類の数に特別な
限定はないが、本例では何れもミクロン級の大径、中径
及び小径の3種類とした。)の氷粒を用いた場合の実施
の形態について図1(c)を追加して説明する。図1
(c)は図の水平方向の位置を圧縮機車室1の軸方向位
置に対応させて圧縮機車室1内の領域及びその温度を示
す説明図である。。同図に示すように、この場合、圧縮
機車室1に吸入された氷粒の内、小径のものは圧縮機車
室1の入口近傍の前段部で、中径のものは中央部で、大
径のものは圧縮機車室1の出口近傍の後段部でそれぞれ
蒸発して当該各部分の高圧空気を冷却する。すなわち、
圧縮機車室1の入口から出口に至る全域を冷却域とする
ことができる。この結果、氷粒の投入を行わない場合若
しくは単一粒径の氷粒を用いた場合、図1(c)中に点
線で示すように上昇する圧縮機車室1内の高圧空気の温
度が、本形態により実線のように低下する。この結果当
該ガスタービンの効率及び出力を単一粒径の氷粒を用い
た場合よりもさらに一層向上させることができる。 【0019】上述の如く圧縮機車室1内の高圧空気を冷
却することをインタークーリングと称するが、この様な
氷粒によるインタークーリングは効率等の関係で内部の
温度を低減する必要がある回転体のインタークーリング
に一般に利用することができ、同様の効果を期待し得
る。ちなみに、圧縮機車室1のインタークーリングは、
従来、図3に示すように、圧縮機車室1を前段1aと後
段1bとに分割するとともに、前段1aの排出空気を別
途設けたインタークーラ1cで冷却し、このように冷却
した空気をその後後段1bに吸入するように構成して実
現していた。かかる構成によれば、当然、圧縮機車室1
の大型化及びコストの高騰を招来するばかりでなく、こ
のこととも相俟って分割数の限界も存在するという本質
的な問題を有している。 【0020】図4(a)は上記実施の形態に用いるミク
ロン級の氷粒を生成するのに好適な氷粒の連続生成装置
を概念的に示す説明図である。同図に示すように、この
氷粒の連続生成装置は、ホッパ10の上面の中央部及び
その両側に分散し、垂直下方に向けて配設した冷媒ノズ
ル11及び水ノズル12a、12bを有しており、冷媒
ノズル11で液体空気等の低温の気体を噴射角2αで噴
射してホッパ10内に零下(例えばマイナス数十℃〜マ
イナス百数十℃程度)の低温域17(図中の網点部分)
を作り、この低温域17に向けて水ノズル12a、12
bにより水14a、14bを噴射角2βで噴射すること
により水滴を氷結させて氷粒を連続的に生成するもので
ある。生成した氷粒はホッパ10の下方に取り出すよう
になっている。また、ホッパ10内を矢印の如く循環す
る冷媒蒸気16a、16bに直接接触することにより冷
媒ノズル11及び水ノズル12a、12bが氷結するの
を防止するため、ホッパ10の上部にはシール空気15
の通路10aが設けてある。この通路10aをシール空
気15が流通することにより冷媒ノズル11及び水ノズ
ル12a、12bが冷媒蒸気16a、16bに直接接触
することなく隔離される。当該氷粒の連続生成装置によ
る生成方法は、低温域17を気体の噴射により動的に形
成しているのでダイナミック生成法と呼ぶことにする。
なお、このダイナミック生成法では冷媒は環境中に放出
する、すなわち解放系を形成しているので、液体空気若
しくは液体窒素等に限定される。 【0021】図4(b)はダイナミック生成法を実現す
る他の氷粒の連続生成装置を概念的に示す説明図であ
る。同図に示すように、この氷粒の連続生成装置は、氷
粒のホッパ20の内周面に対する衝突を防止すべく水ノ
ズル22a、22bを傾斜させてホッパ20に取り付け
たものである。また、ホッパ20の下部は氷粒の排出が
容易になるように傾斜角γの傾斜をつけてある。他の構
成要素は図4(a)に示す氷粒の連続生成装置と対応し
ている。すなわち、冷媒ノズル21で液体空気等の低温
の気体を噴射してホッパ20内に零下(例えばマイナス
数十℃〜マイナス百数十℃程度)の低温域27(図中の
網点部分)を作り、この低温域27に向けて水ノズル2
2a、22bにより水24a、24bを噴射することに
より水滴を氷結させて氷粒を連続的に生成するようにな
っており、生成した氷粒はホッパ20の下方に取り出す
ようになっている。また、冷媒ノズル21及び水ノズル
22a、22bが氷結するのを防止するため、ホッパ2
0の上部にはシール空気25の通路20aが設けてあ
る。 【0022】ここで、図4(a)及び図4(b)に示す
氷粒の連続生成装置において生成する氷粒の粒径は水ノ
ズル12a、12b、22a、22bから噴射する水滴
の径を制御することにより調節すれば良い。 【0023】図5は上述の如きダイナミック生成法によ
る氷粒の連続生成装置をガスタービンのインタークーリ
ングに適用する場合の吸気ダクトの部分を概念的に示す
説明図である。同図に示す場合はダクト18にホッパ1
0、20の機能を兼用させたものである。すなわち冷媒
ノズル11、21及び水ノズル12a、12b、22
a、22bはダクト16の上面に配設してある。そし
て、この場合の氷粒生成のための冷媒としては、従来よ
り吸気冷却に用いていた液体空気をそのまま用いてい
る。したがって、本例の場合には冷媒ノズル11、21
から冷媒である液体空気を噴射してダクト16内に低温
域を作りこの低温域に向けて水ノズル12a、12b、
22a、22bから水を噴射することによりダクト16
内で氷粒を生成する。この結果氷粒は、液体空気及び吸
気口16aから吸入した空気とともにガスタービンの圧
縮機車室1内に吸入される。かくして圧縮機車室1のイ
ンタークーリングを行うことができる。 【0024】図6(a)は上記第1の実施の形態に用い
るミクロン級の氷粒を生成するのに好適な他の氷粒の連
続生成装置を概念的に示す説明図である。同図に示すよ
うに、この氷粒の連続生成装置は、ホッパ30の上面に
分散し、垂直下方に向けて配設した複数個の滴下ノズル
31及び噴射ノズル32を有する。一方、ホッパ30の
下部には、冷媒蒸発室33で冷媒液34を蒸発させて得
る冷媒蒸気35を外部から供給するとともに、ホッパ3
0の上部からは熱交換後の高温の冷媒蒸気35を抽気排
出することによりホッパ30内に零下(例えばマイナス
数十℃〜マイナス百数十℃程度)の低温域36(図中の
網点部分)を形成するようになっている。また、滴下ノ
ズル31及び噴射ノズル32が氷結するのを防止するた
め、ホッパ30の上部には、図4の場合と同様に、シー
ル空気38の通路30aが設けてある。さらに、低温域
36の最下部には冷媒を外気からシールするとともに氷
粒のみをホッパ30の下方に落下させるための工夫がな
されている。例えば、氷粒が通過し得る多孔質部材又は
メッシュ部材を低温域36の最下部に水平に設けてお
き、しかもこれらの部材を上下に2層設けることにより
上下の多孔質部材又はメッシュ部材に仕切られた空間を
形成し、この空間に流入する冷媒と外気とを抽気するよ
うに構成すれば良い。 【0025】かかる氷粒の連続生成装置においては複数
個の滴下ノズル31及び噴射ノズル32から低温域36
に水37を滴下若しくは噴射することにより水滴を氷結
させて氷粒を連続的に生成することができる。生成した
氷粒はホッパ30の下方に取り出すようになっている。
また、ホッパ30の上部に設けてある通路30aをシー
ル空気38が流通することにより滴下ノズル31及び噴
射ノズル32が冷媒蒸気35に直接接触することなく隔
離される。当該氷粒の連続生成装置による生成方法は、
低温域36を冷媒蒸気35の貯溜により静的に形成して
いるのでスタティック生成法と呼ぶことにする。なお、
このスタティック生成法では冷媒は閉鎖系に封じ込まれ
るため、液体空気の他、LNG、CO2 、アンモニア、
フロン等、各種の冷媒を用いることができる。 【0026】図6(b)はスタティック生成法を実現す
る他の氷粒の連続生成装置を概念的に示す説明図であ
る。同図に示すように、この氷粒の連続生成装置は、図
6(a)に示すホッパ30の下部を冷媒液34の貯留部
39としたものである。この貯留部39の上方が冷媒蒸
気35が存在する低温域36となっている。したがって
低温域36で生成された氷粒は冷媒液34に捕捉され
る。このように冷媒液34に捕捉された氷粒は氷粒分離
器40に至る。氷粒分離器40では氷粒と冷媒蒸気35
及び冷媒液34とを分離し、氷粒を外部に排出するとと
ともに、冷媒蒸気35を低温域36に、冷媒液34を貯
留部39に戻すようになっている。ここで、本例におけ
る貯留部39の冷媒液34は、低温域36に対する冷媒
蒸気35の供給源であると同時に氷粒の捕集・搬送手段
として機能する。 【0027】図6(b)に示す氷粒の連続生成装置のう
ち上述の点以外の構成は図6(a)に示す装置と同様で
あるので、同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。また、この氷粒の連続生成装置において滴
下ノズル31にするか、若しくは噴射ノズル32にする
かは任意に選択し得る。 【0028】図6(a)及び図6(b)に示す氷粒の連
続生成装置において生成する氷粒の粒径は滴下ノズル3
1若しくは噴射ノズル31から噴射する水滴の径を制御
することにより調節すれば良い。 【0029】図7は上述の如きスタティック生成法によ
る氷粒の連続生成装置をガスタービンのインタークーリ
ングに適用する場合の吸気ダクトの部分を概念的に示す
説明図である。同図に示すように、ホッパ30はその下
部開口部をダクト18内に臨ませてこのダクト18に固
定してある。したがって当該氷粒の連続生成装置で生成
した氷粒はダクト18内に投下され吸気口18aから吸
入した空気とともにガスタービンの圧縮機車室1内に吸
入される。かくして圧縮機車室1のインタークーリング
を行うことができる。 【0030】図8は回転体(本例ではガスタービン)の
ホットウォッシュ(ガスタービンの運転中における洗
浄、以下同じ)に氷粒を利用した場合を概念的に示す説
明図である。この場合を本発明の第2の実施の形態とし
て説明する。図8(a)のガスタービンの概念図におい
て図1(a)と同一部分には同一番号を付し重複する説
明は省略する。 【0031】本形態においては、粒径が揃ったミリメー
トル級の氷粒を吸気を搬送気流として圧縮機車室1内に
投入し、その回転翼の表面に氷粒を衝突させ、このとき
の氷粒の固体としての衝突エネルギーにより当該表面の
スケールを除去している。本形態によれば氷粒の固体と
しての運動エネルギー及び溶融後の水としての洗浄力を
スケールの除去に利用することができる。またスケール
の除去後は特別の処理をする必要はなく、そのまま環境
中に排出することができる。このときの氷粒の粒径は、
ミリメートル級のものに限定するものではない。ただ、
投入のためには粒径が小さい方が良いのに対し、固体と
してスケール除去のためのある程度の衝突エネルギーを
持つ必要がある点を考慮すればミリメートル級のものが
最適である。 【0032】図8(b)は従来技術のホットウォッシュ
(ライス若しくはナッツシェルを用いるもの)と本形態
のホットウォッシュの場合を比較してガスタービンの内
部の状態を示す説明図である。図8(b)は図の水平方
向の位置を図8(a)に示すガスタービンの軸方向位置
に対応させてガスタービン内の状態を示すものである。
同図に示すように、従来においては最も汚れが大きい圧
縮機車室1の前段部の回転翼のみがライス若しくはナッ
ツシェルの衝突及び破砕によりスケールを除去される。
その後これらの破砕片は燃焼器車室2で燃焼され、燃料
以外の燃焼灰となってタービン車室3に至る。したがっ
て燃焼器車室2の熱負荷が増大するばかりでなく、燃焼
灰による新たな汚損及び燃焼灰の処理という問題が残存
する。 【0033】一方、本形態によれば、従来ライス若しく
はナッツシェルの衝突及び破砕によりスケールを除去し
ていた圧縮機車室1の前段部の回転翼は氷粒の衝突及び
破砕によりスケールを除去される。その後圧縮機車室1
の中段から後段にかけてはこれらの部位で圧縮されて高
温になる圧縮空気により氷粒が溶融されて水となり、水
洗浄と同等の効果を得る。この水は燃焼器車室2では水
噴射と同程度の燃焼負荷となり、タービン車室3に至
り、完全に気体となって燃焼ガスとともに環境(大気)
中に排出することができる。 【0034】なお、従来より水によるホットウォッシュ
も行われており、またNOx を下げるため燃焼器車室2
内に水を投入するということも行われてている。したが
って圧縮機車室1で溶融した水が燃焼器車室2に供給さ
れることには何の問題もない。 【0035】上記実施の形態によれば最も汚れがひどい
前段部の回転翼は氷粒の衝突でスケールを除去し、中段
部及び後段部の若干の汚れは氷粒が溶融した水で洗浄す
ることにより除去する。 【0036】上述の如き氷粒の利用方法の適用範囲はガ
スタービンの回転翼等、回転体に限らない。各種の伝熱
管等の静止体であっても勿論良い。この場合には従来の
ショットブラスト法によるSiO2 、Al2 3 等の粒
材の代わりに上述の如きミリメートル級の氷粒を高圧空
気に乗せ、伝熱管等の洗浄部位に向けて噴射・衝突させ
れば良い。このときの氷粒の衝突エネルギーにより、上
記ホットウォッシュ時と同様に、良好にスケールが除去
される。この場合、スケールを除去した後の氷粒は溶融
して水となるのでこれを回収する手間を省くことができ
る。 【0037】図9は上記実施の形態に用いるミリメート
ル級の氷粒を生成するのに好適な氷粒生成装置を概念的
に示す説明図である。同図に示すように、この氷粒の連
続生成装置は、零下(例えばマイナス数十℃〜マイナス
百数十℃程度)に保持した密閉空間である冷却室50に
臨んで傾斜板51を設置し、この傾斜板51の上端に臨
んで配設した滴下ノズル52より水53を滴下すること
により氷粒を生成するものである。このとき、傾斜板5
1は傾斜角θで設置してあり、その表面は撥水面51a
となっている。かくして、滴下ノズル52から傾斜板5
1の上端に滴下した水53はその表面張力で球形となり
傾斜板51を転動して落下する間に氷粒となる。この氷
粒は冷却室50の下方にこの冷却室50に一体的に連続
して形成したホッパ54に収集され、外部に排出され
る。冷媒は冷媒液55として冷媒蒸気室56に供給さ
れ、冷媒蒸気57となって冷却室50に供給される。こ
のとき傾斜板51にはその裏面からも冷却し得るよう、
その裏面側に一体的に形成された冷却室58にも供給さ
れる。冷却室50の上部には通路50aが設けてあり、
この通路50aにシール空気59を流通させ、滴下ノズ
ル52の周囲から冷却室50に流入させている。このこ
とにより滴下ノズル52に冷媒蒸気57が直接接触する
のを防止して氷結を防止している。冷却室50に流入し
たシール空気59は熱交換後の冷媒蒸気57とともに冷
却室50の上部から抽気・排出される。また、ホッパ5
4には冷媒液55が貯溜してあり、図6(b)に示す場
合と同様に、冷媒液55を冷却室50に対する冷媒蒸気
57の供給源にすると同時に氷粒の捕集・搬送手段とし
て機能させている。 【0038】かかる氷粒の連続生成装置において、滴下
ノズル52から水53を滴下させれば撥水性の傾斜板5
1上で氷粒となって粒径が揃ったミリメートル級の氷粒
となり、これをホッパ54に収集することができる。こ
のとき生成する氷粒の粒径は滴下ノズル52で滴下する
水滴の径を制御することにより調節すれば良い。氷粒の
転動時間、すなわち冷媒蒸気57による冷却時間は傾斜
角θを調節することにより制御することができる。ま
た、撥水面51aに振動を加える、静電力を作用させる
等の手法によって氷粒を浮上させることもでき、このこ
とによっても氷粒の形状及び冷却条件を制御することが
できる。 【0039】図10(a)はミリメートル級の氷粒を生
成するのに好適な他の氷粒生成装置を概念的に示す説明
図である。この連続生成装置は図9に示す連続生成装置
を発展させたもので、図9の装置が傾斜板51を一段有
するものであるのに対し、本装置は同様の傾斜板61
a、61b、61c、・・・、61nを複数段有するも
のである。これらの傾斜板61a〜61nを零下(例え
ばマイナス数十℃〜マイナス百数十℃程度)に保持した
密閉空間である冷却室60に上下方向に並べて配設して
ある。このように傾斜板61a〜61nを多段に形成し
たので、各段に一対一に対応させて水63の滴下ノズル
62a、62b、62c、・・・、62n、シール空気
69の供給口64a、64b、64c、・・・、64n
及び冷媒蒸気67の供給口65a、65b、65c、・
・・、65nが設けてある。また各供給口64a〜64
nと供給口65a〜65nとの間にはシール空気69と
冷媒蒸気67とを分離するための仕切り66a、66
b、66c、・・・、66nが設けてある。 【0040】図10(b)は当該装置の最上段のユニッ
トを抽出して示す説明図である。同図に示すように、当
該ユニットでは滴下ノズル62aから仕切り66aまで
の空間でシール空気室60aを形成してシール空気69
を充満させており、仕切り66aから傾斜板61aの下
端部までの空間で冷媒室60bを形成して冷媒蒸気67
を充満させている。このときシール空気69の圧力を冷
媒蒸気67の圧力よりも大きくして滴下ノズル66a〜
62nと冷媒蒸気67とが接触しないようにして滴下ノ
ズル62aの氷結を防止している。この点は他の傾斜板
61b〜61nに対応する各ユニットにおいても同様で
ある。 【0041】図10(c)は図10(b)のA−A線矢
視図である。同図に示すように、傾斜板61a〜61n
の表面に溝を設けても良く、このように溝を設けること
により氷粒をこの溝に沿わせ、氷粒同士の衝突等を防止
して規則的に転動・落下させることができる。 【0042】図10に示す氷粒の連続生成装置でも図9
に示す装置と同様にして冷媒が供給され、且つ循環す
る。したがって、各傾斜板61a〜61nで同時に氷粒
が生成される点を除き図9の場合と全く同様にして氷粒
が生成される。 【0043】本発明の第3の実施の形態は、粒径が揃っ
たセンチメートル級の氷粒を冷熱輸送に用いるものであ
る。本形態によれば従来の氷スラリーを用いる場合に較
べ、IPFを向上させることができるので、その分大き
な潜熱を効率良く冷熱輸送することができる。 【0044】図11(a)は上記実施の形態に用いるセ
ンチメートル級の氷粒を生成するのに好適な氷粒生成装
置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、こ
の氷粒の連続生成装置は、水70が供給される水ノズル
71の先端からその表面張力により垂下する水滴72に
冷媒73を作用させてこの水滴72を氷結させるもので
ある。このため同心の2個の逆円錐状部材の相互の内周
面と外周面との間で形成する空間で冷媒(液体空気)7
3が流通する冷媒ノズル74を形成し、冷媒73を逆円
錐状部材の頂点に向けて噴射するとともに、当該逆円錐
状部材の頂点で下端部が開口するように水ノズル71を
取り付けている。この結果、冷媒ノズル74を流通する
冷媒73が水ノズル71の先端開口部に吹き出るように
なっている。。また、水ノズル71の開口部の周囲には
電熱を利用した加熱チップ75が設けてあり、逆円錐状
部材の残りの空間には断熱材76が充填してある。 【0045】かかる装置においては、水ノズル71の先
端開口部に水滴72を吊り下げた状態で冷媒73により
これを冷却して氷結させ、その後加熱チップ75に通電
することにより氷粒を水ノズル71から切り離すことが
できる。かくして所望の粒径の氷粒を得る。したがっ
て、水ノズル71に連続的に水70を供給するとともに
冷媒ノズル74に連続的に冷媒73を供給する一方、加
熱チップ75に間欠的に通電することにより氷粒を連続
的に生成することができる。このとき水70に過冷却水
を用いればより効率的に氷粒を生成することができる。
また、氷粒の径は水ノズル71の径、加熱チップ75に
対する通電間隔等を適宜設定することにより制御し得
る。 【0046】図11(b)は図11(a)の装置に滞流
部77を追加したものである。同図に示すように、滞流
部77は水滴72の下方に配設してあり、この下方で冷
媒73を滞流させることにより冷却を維持するようにし
たものである。図11(c)は図11(a)の装置に加
湿ノズル78を追加したものである。同図に示すよう
に、加湿ノズル78は冷媒ノズル74の下方で水滴72
を囲繞するように水平に配設してあり、その内周側の周
面に周方向に沿って複数個分散配置した噴射孔から水滴
72に向けて水を噴射するように構成してある。このよ
うに水を噴射することにより氷粒を成長させることがで
き所望の粒径の氷粒の生成が容易になる。この加湿ノズ
ル78は超音波加湿器で好適に形成することができる。 【0047】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明は粒径が揃った氷粒を圧縮機等の動力機械
の吸気中に混入し、この吸気を搬送気流として氷粒を圧
縮機等の内部に吸入するようにしたので、氷粒が圧縮機
等の内部に吸入されて液化、蒸発し、このときの溶解熱
及び気化熱により圧縮空気を冷却する。すなわちインタ
ークーリングを行うことかできる。また、この場合にお
いて、粒径がミクロン級のものを複数種類用いることに
より、氷粒の粒径により液化、蒸発する位置が異なるの
ようにすることができ、広い範囲に亙って適切な冷却を
行うことができる。したがって効率の良いインタークー
リングを低廉なコストで容易に実現し得る。 【0048】また、他の発明は、粒径が揃った氷粒を回
転体及び静止体の面に向けて投入し、この面のスケール
を除去するようにしたので、この場合には氷粒の固体と
しての運動エネルギー及び溶融後の水としての洗浄力を
スケールの除去に利用することができるばかりでなく、
スケールの除去後は特別の処理をする必要はなく、その
まま環境中に排出することができる。したがって、残灰
及び廃液等の処理を伴うことなく仕上がりの良好な洗浄
を低廉なコストで実現し得る。 【0049】さらに、他の発明は、粒径が揃ったセンチ
メートル級の氷粒を冷熱輸送に用いたので、冷熱輸送の
際のIPFを向上させることができ、その分大きな潜熱
を効率良く冷熱輸送することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for utilizing ice particles.
And especially cooling inside the compressor etc. (intercooling)
G), scale removal using the collision energy of particulate matter
It is useful for applications such as removal and cold transport. 2. Description of the Related Art For example, in the case of a gas turbine, its compressor
Cooling of the intake air has been performed. Intake air temperature rises
In this case, the output and efficiency of the gas turbine decrease.
That's why. For this reason, in the prior art, the compressor
For example, directly inject liquid air into the intake air just before
To lower the inlet temperature of the intake air,
So-called intake cooling is performed. [0003] In addition, the speed of the rotor of a compressor of a gas turbine is increased.
To remove kale, place rice (rice
Granules), nut shell (crushed walnuts), etc.
Is being done. Rice and nut shell
Scale using the collision energy of the rotor
In order to remove the Rice and nuts like this
Shells, etc., have a uniform particle size and scale
Because it is suitable for removal, scale removal of this kind of rotating body
Commonly used for leaving. On the other hand, the inner peripheral surface of heat transfer tubes of various heat exchangers,
Shot blasting with granular material for scale removal of stationary objects
Has been done. This is SiO Two , Al Two O Three Etc.
And put it into the heat transfer tube with high pressure air
The granular material collides with the inner peripheral surface of the heat transfer tube and attaches to this inner peripheral surface.
This is to remove the scale to be worn. Such a shot
Blast is a stain that cannot be sufficiently removed with conventional jet water cleaning.
Can also be removed, and when using chemical detergents
There is no need for complicated waste liquid treatment that becomes industrial waste
Therefore, it is a technology that has attracted attention in recent years. [0005] In addition, the energy center has a view of each customer.
Ice is used for transporting cold heat to the environment. This is on ice
It uses large stored latent heat.
Float the sorbet-shaped ice slurry in water,
Transport to the destination. [0006] The above-described intake air cooling requires
It is possible to lower the inlet temperature of compressors
Is gradually compressed to the inside of the compressor
The air cannot be cooled. Air inside compressor etc.
If the temperature can be reduced, the output and efficiency will be improved
It is clear that it can further contribute to Further, the compressor of the gas turbine as described above
In order to remove the scale of the rotor,
Rice and nut shell, etc.
And nut shells are crushed by a compressor and scaled
After removing the fuel, it burns to the combustor and turbine.
Combustion ash other than fuel is generated in the combustor and turbine.
In addition to soiling, the treatment is also a problem. one
Even in shot blasting with granular materials, after cleaning
For cleaning, in conjunction with the need to collect granules
Is expensive. [0008] Further, in cold transport using an ice slurry,
Uses slurry ice, not granular ice
Transport water must be rich to some extent for transportation.
It is necessary. For this reason, the proportion of ice contained in
IPF (Ice Packing Fu) which is an index
cter) is not easy to increase
Having. By the way, the larger the IPF, the greater the latent heat
Efficiency is good because it can be transported. [0009] In view of the problems of each technology as described above,
The emergence of alternative and improved technologies that can solve the problems of
Is desired. In view of the above, the present invention requires air intake.
Adequate cooling, rotating and stationary parts of the power machinery
Scale removal and efficient cold heat transfer
The purpose of the present invention is to provide a method of utilizing ice particles. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention achieves the above object.
Akira is studying ice particles with uniform particle size during intake of power machines such as compressors.
Into the compressor and use this intake air as a carrier airflow to deposit ice particles in the compressor.
It is characterized by being inhaled. According to the present invention
The ice particles are sucked into the interior of the compressor and liquefy and evaporate.
The compressed air is cooled by the heat of dissolution and heat of vaporization. Ma
In this case, the ice particles have a micron-class particle size.
It is characterized by using a plurality of types. By this
The position of liquefaction and evaporation differs depending on the particle size of the ice particles.
Thus, appropriate cooling can be performed over a wide range. In another invention, ice particles having a uniform particle size are recovered.
Put it on the surface of the rolling body and stationary body, and scale this surface
Is removed. According to the present invention
Kinetic energy of ice particles as solid and water after melting
Cleaning power can be used for scale removal,
No special treatment is required after the scale has been removed.
It can be discharged into the environment as it is. At this time,
The particle size is desirably of the millimeter class.
Smaller particle size is better for introduction, but solid as solid
It is necessary to have some collision energy for kale removal.
It is important. [0013] Still another invention relates to a centrifugal machine having a uniform particle size.
It is characterized by using metric grade ice particles for cold transport
You. According to the present invention, IPF can be improved.
Therefore, large amounts of latent heat can be efficiently transported in cold heat.
it can. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It will be described in detail based on FIG. FIG. 1A shows a rotating body (a gas turbine in this embodiment).
Concept of a gas turbine that uses ice particles for cooling the intake air
FIG. In the figure, 1 is a compressor casing,
2 is a combustor casing, 3 is a turbine casing, and 4 is a generator.
You. When ice particles are used for cooling the intake of such a gas turbine
The case will be described as a first embodiment of the present invention. FIG.
The intake air drawn into the compressor casing 1 in FIG.
It is compressed in the compressor casing 1 to high temperature and high pressure,
The fuel is mixed in the chamber 2 and burned.
Then, it becomes hot gas and drives the turbine in the turbine
And then released into the atmosphere. In the present embodiment, ice particles having a uniform particle size are compressed.
It is mixed in the intake air into the compressor housing 1, and the intake air
As a result, ice particles are sucked into the compressor casing 1. This place
The particle size of the combined ice particles is of the micron class. Conveys intake
This is for use as airflow. In other words,
Ice particles with a particle size such that At this time, the ice
Or a composite of multiple particle sizes
Is also good. Here, “the particle size of the ice particles is uniform” means the particle size of the ice particles.
Are normally distributed over a certain particle size range
(Hereinafter the same). That is, the single particle size is shown in FIG.
This is the case of the particle size distribution as shown in FIG.
The diameter is the case of a particle size distribution as shown in FIG. First, the case of using ice particles of a single particle size
The embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
(B) shows the horizontal position in the figure as the axial position of the compressor casing 1.
The area in the compressor casing 1 and the temperature of the
FIG. As shown in FIG.
Ice particles sucked into the casing 1 evaporate in the center of the compressor casing 1
Then, the high-pressure air in the portion is cooled. That is,
Not only near the inlet of the compressor casing 1
The central part of can also be a cooling area. As a result,
As shown in FIG. 1 (b), when the ice particles are not supplied as shown in FIG.
The temperature of the high-pressure air in the compressor casing 1 rising as indicated by the line
The degree decreases as shown by the solid line according to the present embodiment. As a result
The efficiency and output of the gas turbine can be improved
You. Next, the composite particle size (special number of particle sizes)
Although there is no limitation, in this example, both large and medium diameter micron class
And a small diameter. ) When using ice particles
The embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
(C) shows the position in the horizontal direction in the figure as the position in the axial direction of the compressor casing 1.
The area in the compressor casing 1 and the temperature of the
FIG. . As shown in FIG.
Of the ice particles sucked into the machine compartment 1, those with a small diameter are compressor cars.
In the front part near the entrance of the chamber 1, the one with the medium diameter is the central part.
The ones with the diameters are in the rear part near the exit of the compressor casing 1 respectively.
It evaporates and cools the high-pressure air in each part. That is,
The entire area from the inlet to the outlet of the compressor casing 1 is defined as a cooling area.
be able to. As a result, when the ice particles are not
Alternatively, when ice particles of a single particle size are used, the dots in FIG.
The temperature of the high-pressure air in the compressor casing 1 rising as indicated by the line
The degree decreases as shown by the solid line according to the present embodiment. As a result
The efficiency and output of the gas turbine are determined using a single particle size ice particle.
Can be further improved than in the case of As described above, the high-pressure air in the compressor casing 1 is cooled.
This is called intercooling.
Intercooling due to ice particles is
Intercooling of rotating body that needs to reduce temperature
Can be used generally and expect the same effect.
You. By the way, the intercooling of the compressor cabin 1
Conventionally, as shown in FIG. 3, a compressor casing 1 is divided into a front stage 1a and a rear stage 1a.
Stage 1b and separate the exhaust air from the previous stage 1a.
Cooled by the intercooler 1c provided midway, and cooled in this way
Air is then sucked into the latter stage 1b.
Was revealed. According to such a configuration, of course, the compressor casing 1
In addition to the increase in size and cost,
Nature that there is also a limit on the number of divisions
Problems. FIG. 4A shows a microphone used in the above embodiment.
Apparatus for continuously producing ice grains suitable for producing ron-class ice grains
It is explanatory drawing which shows notionally. As shown in the figure,
The apparatus for continuously producing ice particles includes a central portion on the upper surface of the hopper 10 and
Refrigerant nozzles distributed on both sides and arranged vertically downward
And a water nozzle 12a, 12b
Low-temperature gas such as liquid air is injected at an injection angle of 2α by the nozzle 11.
And the temperature falls below zero (for example,
Low temperature area 17 (in the range of about several hundred degrees Celsius) (dots in the figure)
And water nozzles 12a, 12a
b to inject water 14a, 14b at an injection angle of 2β
Is used to freeze water droplets and produce ice particles continuously.
is there. The generated ice particles should be taken out below the hopper 10.
It has become. The hopper 10 is circulated as indicated by the arrow.
By direct contact with the refrigerant vapors 16a, 16b
The medium nozzle 11 and the water nozzles 12a and 12b freeze.
To prevent air leakage, seal air 15
Is provided. Seal this passage 10a
The refrigerant nozzle 11 and the water nozzle
12a, 12b directly contact refrigerant vapor 16a, 16b
Isolated without doing so. The continuous production device for the ice particles
The generation method is to dynamically form the low-temperature region 17 by gas injection.
It is called a dynamic generation method.
In this dynamic generation method, the refrigerant is released into the environment
That is, forming a release system.
Or liquid nitrogen or the like. FIG. 4B realizes the dynamic generation method.
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing another apparatus for continuously producing ice particles.
You. As shown in FIG.
In order to prevent the particles from colliding against the inner peripheral surface of the hopper 20,
Tilts 22a and 22b are attached to hopper 20 with inclination
It is a thing. Also, the lower part of the hopper 20 discharges ice particles.
The inclination angle γ is inclined to make it easier. Other structures
The components correspond to the continuous ice particle generator shown in FIG.
ing. That is, low temperature of liquid air or the like is
Is injected into the hopper 20 (eg, minus
A low temperature region 27 (several tens of degrees Celsius to minus one hundred and several tens degrees Celsius) (in the figure,
(Dotted portion) and water nozzle 2
Injecting water 24a, 24b by 2a, 22b
Freezes more water droplets to produce ice particles continuously.
And the generated ice particles are taken out below the hopper 20.
It has become. In addition, the refrigerant nozzle 21 and the water nozzle
In order to prevent freezing of the hoppers 22a and 22b, the hopper 2
0, a passage 20a for the seal air 25 is provided.
You. Here, FIG. 4A and FIG.
The particle size of the ice particles generated in the continuous ice particle generator is
Water droplets sprayed from the slurs 12a, 12b, 22a, 22b
May be adjusted by controlling the diameter. FIG. 5 shows the dynamic generation method as described above.
The continuous generation of ice particles is used for gas turbine intercooling.
Conceptually shows the intake duct part when applied to
FIG. In the case shown in FIG.
The functions 0 and 20 are shared. Ie refrigerant
Nozzles 11, 21 and water nozzles 12a, 12b, 22
a and 22b are arranged on the upper surface of the duct 16. Soshi
In this case, as a refrigerant for generating ice particles,
Liquid air used for intake air cooling
You. Therefore, in the case of this example, the refrigerant nozzles 11, 21
Jets liquid air as a refrigerant from the
Water nozzles 12a, 12b,
By injecting water from the ducts 22a and 22b,
Generates ice particles within. As a result, the ice particles are
The pressure of the gas turbine together with the air sucked from the air port 16a
It is sucked into the contractor casing 1. Thus, the compressor compartment 1
Inter cooling can be performed. FIG. 6A is used in the first embodiment.
A series of other ice grains suitable for producing micron-grade ice grains.
It is explanatory drawing which shows a continuation generation apparatus notionally. It is shown in the figure
As shown in FIG.
Multiple drip nozzles dispersed and arranged vertically downward
31 and an injection nozzle 32. On the other hand, the hopper 30
The lower part is obtained by evaporating the refrigerant liquid 34 in the refrigerant evaporation chamber 33.
Supply of refrigerant vapor 35 from the outside,
0, high-temperature refrigerant vapor 35 after heat exchange is extracted and discharged.
When it comes out, it falls below zero (for example, minus
A low temperature range 36 (several tens of degrees Celsius to minus one hundred and several tens degrees Celsius) (in the figure,
(Dots). In addition, dripping
In order to prevent the chisel 31 and the spray nozzle 32 from freezing,
In the upper part of the hopper 30, as in the case of FIG.
A passage 30a for the air 38 is provided. Furthermore, low temperature range
At the bottom of 36, the refrigerant is sealed from outside air and ice
There is no device for dropping only the particles below the hopper 30.
Have been. For example, a porous member through which ice particles can pass or
A mesh member is provided horizontally at the bottom of the low temperature
In addition, by providing these members two layers above and below,
Space divided by upper and lower porous members or mesh members
It forms and extracts the refrigerant and outside air flowing into this space.
What is necessary is just to comprise. In such an apparatus for continuously producing ice particles, a plurality of
From the dropping nozzle 31 and the injection nozzle 32
Water droplets by dripping or spraying water 37
Thus, ice particles can be continuously generated. Generated
Ice particles are taken out below the hopper 30.
Also, the passage 30a provided in the upper part of the hopper 30 is sealed.
The flow of the air 38 causes the drip nozzle 31 and the jet
The injection nozzle 32 is separated without directly contacting the refrigerant vapor 35.
Separated. The method for generating the ice particles by the continuous generation device includes:
The low-temperature region 36 is formed statically by storing the refrigerant vapor 35
We call it the static generation method. In addition,
In this static generation method, the refrigerant is trapped in a closed system.
Therefore, besides liquid air, LNG, CO Two ,ammonia,
Various refrigerants such as Freon can be used. FIG. 6B realizes the static generation method.
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing another apparatus for continuously producing ice particles.
You. As shown in FIG.
The lower part of the hopper 30 shown in FIG.
39. Above the storage section 39, the refrigerant vapor
A low temperature region 36 in which the air 35 exists. Therefore
Ice particles generated in the low temperature region 36 are captured by the refrigerant liquid 34.
You. The ice particles thus trapped in the refrigerant liquid 34 are separated into ice particles.
To the vessel 40. In the ice particle separator 40, the ice particles and the refrigerant vapor 35
And the refrigerant liquid 34 to separate the ice particles to the outside.
In both cases, the refrigerant vapor 35 is stored in the low temperature region 36 and the refrigerant liquid 34 is stored.
It returns to the retaining part 39. Here, in this example
The refrigerant liquid 34 in the storage section 39 is
A means for collecting and transporting ice particles as well as a source of steam 35
Function as An apparatus for continuously producing ice particles shown in FIG.
The configuration other than the above-described point is the same as that of the device shown in FIG.
Therefore, the same parts are assigned the same numbers, and duplicate explanations are given.
Is omitted. In addition, in this continuous production device for ice particles,
Lower nozzle 31 or jet nozzle 32
Can be arbitrarily selected. A series of ice grains shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b)
The particle size of the ice particles generated in the continuous generation device
1 or control the diameter of water droplet jetted from jet nozzle 31
It can be adjusted by doing. FIG. 7 shows the result of the static generation method as described above.
The continuous generation of ice particles is used for gas turbine intercooling.
Conceptually shows the intake duct part when applied to
FIG. As shown in FIG.
With the opening facing the inside of the duct 18,
It has been set. Therefore, it is generated by the continuous generation device of the ice particle.
The dropped ice particles are dropped into the duct 18 and sucked through the intake port 18a.
Together with the air that enters the compressor compartment 1 of the gas turbine.
Is entered. Thus, the intercooling of the compressor casing 1
It can be performed. FIG. 8 shows a rotating body (a gas turbine in this example).
Hot wash (wash during gas turbine operation)
(The same applies to the following.)
FIG. This case is referred to as a second embodiment of the present invention.
Will be explained. In the conceptual diagram of the gas turbine in FIG.
1 (a) are assigned the same numbers as in FIG.
Description is omitted. In the present embodiment, the millimeter
Torr-class ice particles are taken into the compressor cabin 1 with the intake air as the carrier airflow.
And throw ice particles against the surface of the rotor,
The impact energy of the ice particles as a solid
The scale has been removed. According to this embodiment, the solid of ice particles
Kinetic energy and detergency as water after melting
It can be used for scale removal. Also scale
After the removal, no special treatment is required.
Can be discharged inside. The particle size of the ice particles at this time is
It is not limited to the millimeter class. However,
Smaller particle size is better for introduction, whereas solid
To provide some impact energy for scale removal
Considering that you need to have a millimeter class
Optimal. FIG. 8B shows a conventional hot wash.
(Using rice or nut shell) and this form
Compare the hot wash case in the gas turbine
It is explanatory drawing which shows the state of a part. FIG. 8B is a horizontal view of the figure.
The axial position of the gas turbine shown in FIG.
3 shows the state inside the gas turbine.
As shown in FIG.
Only the rotor at the front part of the compressor housing 1 is rice or nut
The scale is removed by tube shell collision and crushing.
Thereafter, these fragments are burned in the combustor casing 2 and the fuel
It becomes combustion ash other than that and reaches the turbine casing 3. Accordingly
As a result, not only the heat load of the combustor casing 2 increases, but also the combustion
New fouling by ash and problem of disposal of combustion ash remain
I do. On the other hand, according to the present embodiment,
Removes scale by collision and crushing of nut shell
The rotors at the front stage of the compressor cabin 1 were hit by ice particles and
The scale is removed by crushing. Then compressor room 1
In the middle and later stages of
Ice particles are melted into water by the compressed air that becomes warm,
Gets the same effect as washing. This water is water in the combustor casing 2
The combustion load becomes almost the same as that of the injection, and reaches the turbine casing 3.
To become completely gaseous and the environment (atmosphere) together with the combustion gas
Can be discharged inside. It should be noted that hot washing with water has been conventionally used.
And NO x To lower the combustion chamber 2
It is also done to put water inside. But
As a result, water melted in the compressor casing 1 is supplied to the combustor casing 2.
There is no problem to be done. According to the above embodiment, the dirt is the worst.
The rotor at the front stage removes scale by the impact of ice particles,
Wash some dirt on the upper and lower sections with water in which ice particles have melted.
By removing. The application range of the above-mentioned method of utilizing ice particles is
It is not limited to a rotating body such as a rotating blade of a turbine. Various heat transfer
Of course, a stationary body such as a tube may be used. In this case,
SiO by shot blast method Two , Al Two O Three Etc. grain
Use millimeter-grade ice particles as described above in place of
And spray and collide against the heat transfer tube and other cleaning parts.
Just do it. Due to the collision energy of the ice particles at this time,
Good scale removal as in hot wash
Is done. In this case, the ice particles after removing the scale will melt
And it becomes water, which saves you the trouble of collecting it.
You. FIG. 9 shows the millimeter used in the above embodiment.
Conceptually, an ice particle generator suitable for producing ice-grade ice particles
FIG. As shown in FIG.
The continuous generation device is below zero (for example,
Cooling chamber 50, which is a closed space maintained at about
The inclined plate 51 is installed facing the upper surface of the inclined plate 51.
The water 53 from the dripping nozzle 52 disposed at
To generate ice particles. At this time, the inclined plate 5
1 is installed at an inclination angle θ, and its surface is a water-repellent surface 51a.
It has become. Thus, the drip nozzle 52 is moved from the inclined plate 5
The water 53 dropped on the upper end of 1 becomes spherical due to its surface tension.
While rolling down the inclined plate 51, it becomes ice particles while falling. This ice
The grains are continuously formed integrally with the cooling chamber 50 below the cooling chamber 50.
Collected in the hopper 54 formed and discharged to the outside
You. The refrigerant is supplied to a refrigerant vapor chamber 56 as a refrigerant liquid 55.
The refrigerant is supplied to the cooling chamber 50 as refrigerant vapor 57. This
At this time, the inclined plate 51 can be cooled from its back surface,
It is also supplied to the cooling chamber 58 formed integrally on the back side.
It is. A passage 50a is provided in an upper part of the cooling chamber 50,
The seal air 59 is circulated through this passage 50a,
The cooling water flows from the periphery of the cooling chamber 50 into the cooling chamber 50. this child
With this, the refrigerant vapor 57 comes into direct contact with the dripping nozzle 52
To prevent freezing. Flows into the cooling chamber 50
The sealed air 59 is cooled together with the refrigerant vapor 57 after the heat exchange.
Air is extracted and discharged from the upper part of the reject chamber 50. In addition, hopper 5
4 stores a refrigerant liquid 55, which is shown in FIG.
Similarly to the case, the refrigerant liquid 55
As a source of 57 and as a means of collecting and transporting ice particles
Function. In such an apparatus for continuously producing ice particles,
When water 53 is dropped from the nozzle 52, the water-repellent inclined plate 5
Millimeter-class ice particles with uniform particle size as ice particles on 1
This can be collected in the hopper 54. This
The particle size of the ice particles generated at the time of
What is necessary is just to adjust by controlling the diameter of a water droplet. Ice grain
The rolling time, that is, the cooling time by the refrigerant vapor 57 is inclined
It can be controlled by adjusting the angle θ. Ma
In addition, the electrostatic force is applied by applying vibration to the water-repellent surface 51a.
Ice particles can be lifted by techniques such as
It is also possible to control the shape of ice particles and cooling conditions
it can. FIG. 10A shows the production of millimeter-class ice particles.
Description showing conceptually another ice particle generator suitable for forming
FIG. This continuous generation device is a continuous generation device shown in FIG.
The device shown in FIG. 9 has an inclined plate 51 in one stage.
In contrast to the above, the present apparatus employs a similar inclined plate 61.
a, 61b, 61c,..., 61n
It is. When these inclined plates 61a to 61n are below zero (for example,
(At minus tens of degrees Celsius to minus one hundred and several tens degrees Celsius)
It is arranged vertically in the cooling room 60 which is a closed space.
is there. Thus, the inclined plates 61a to 61n are formed in multiple stages.
Therefore, the dripping nozzle of water 63
62a, 62b, 62c, ..., 62n, seal air
69 supply ports 64a, 64b, 64c, ..., 64n
And supply ports 65a, 65b, 65c of the refrigerant vapor 67.
.., 65n are provided. Also, each of the supply ports 64a to 64
n and the supply ports 65a to 65n
Partitions 66a, 66 for separating refrigerant vapor 67
, 66n are provided. FIG. 10B shows the uppermost unit of the apparatus.
FIG. As shown in FIG.
In this unit, from the dripping nozzle 62a to the partition 66a
The seal air chamber 60a is formed in the space
, And from the partition 66a under the inclined plate 61a.
A refrigerant chamber 60b is formed in the space up to the end to form a refrigerant vapor 67b.
Is filled. At this time, the pressure of the seal air 69 is cooled.
The pressure is set to be greater than the pressure of the medium vapor 67, and the dripping nozzles 66a to
62n and the refrigerant vapor 67 so that they do not come into contact with each other.
Freezing of the chimney 62a is prevented. This point is the other inclined plate
The same applies to each unit corresponding to 61b to 61n.
is there. FIG. 10C shows an arrow AA in FIG. 10B.
FIG. As shown in the figure, the inclined plates 61a to 61n
Grooves may be provided on the surface of the
Ice particles along this groove to prevent collisions between ice particles
And can be rolled and dropped regularly. The apparatus for continuously producing ice particles shown in FIG.
The refrigerant is supplied and circulated in the same manner as the device shown in
You. Therefore, ice particles are simultaneously formed on the inclined plates 61a to 61n.
Ice particles are produced in exactly the same way as in FIG. 9 except that
Is generated. According to the third embodiment of the present invention, the particle diameters are uniform.
Centimeter-class ice particles are used for cold transport.
You. According to the present embodiment, compared with the case where a conventional ice slurry is used.
Since the IPF can be improved,
Cold heat can be efficiently transported. FIG. 11A shows a cell used in the above embodiment.
Ice particle generator suitable for producing ice particles of the order of centimeters
It is explanatory drawing which shows an arrangement | positioning notionally. As shown in the figure,
Is a water nozzle to which water 70 is supplied.
From the tip of 71 to a water drop 72 that hangs down due to its surface tension
The coolant 73 acts to freeze the water drops 72.
is there. For this purpose, the inner circumference of two concentric inverted conical members
(Liquid air) 7 in a space formed between the surface and the outer peripheral surface.
3 to form a refrigerant nozzle 74 through which the refrigerant 73 flows.
Injects toward the apex of the conical member and the inverted cone
Water nozzle 71 so that the lower end is open at the top of the
Attached. As a result, the refrigerant flows through the refrigerant nozzle 74.
As the refrigerant 73 blows out to the opening at the tip of the water nozzle 71
Has become. . Also, around the opening of the water nozzle 71
Heating tip 75 using electric heat is provided, inverted conical shape
The remaining space of the member is filled with a heat insulating material 76. In such an apparatus, the tip of the water nozzle 71
With the water drop 72 suspended from the end opening, the refrigerant 73
This is cooled and frozen, and then the heating chip 75 is energized.
To separate the ice particles from the water nozzle 71
it can. Thus, ice particles having a desired particle size are obtained. Accordingly
To supply the water 70 to the water nozzle 71 continuously.
While continuously supplying the refrigerant 73 to the refrigerant nozzle 74,
Ice particles are continuously generated by intermittently energizing the heat chip 75
Can be generated dynamically. At this time, supercooled water is added to water 70
If ice is used, ice particles can be generated more efficiently.
In addition, the diameter of the ice particle depends on the diameter of the water nozzle 71 and the heating tip 75.
It can be controlled by setting the energizing interval
You. FIG. 11B shows a state in which the liquid flows in the apparatus shown in FIG.
A part 77 is added. As shown in the figure,
The part 77 is disposed below the water drop 72, and the cooling
The cooling is maintained by allowing the medium 73 to flow.
It is a thing. FIG. 11 (c) is an addition to the apparatus of FIG. 11 (a).
A wet nozzle 78 is added. As shown in the figure
In addition, the humidifying nozzle 78 has a water droplet 72 below the refrigerant nozzle 74.
Are arranged horizontally so as to surround the
Water droplets from multiple spray holes distributed in the surface along the circumferential direction
It is configured to spray water toward 72. This
You can grow ice particles by spraying water
In this case, ice particles having a desired particle size can be easily formed. This humidified nose
The screw 78 can be suitably formed by an ultrasonic humidifier. The present invention has been described in detail with the embodiments.
As described above, the present invention uses a power machine such as a compressor to
Into the air intake, and use this intake as a carrier airflow to compress ice particles.
The ice particles are sucked into the compressor, etc.
Liquefied and evaporated by being sucked into
And the compressed air is cooled by the heat of vaporization. That is,
-You can do cooling. In this case,
And using multiple types of micron-sized particles
The position of liquefaction and evaporation differs depending on the particle size of the ice particles.
And provide adequate cooling over a wide area.
It can be carried out. Therefore efficient intercooling
The ring can be easily realized at low cost. In another invention, ice particles having a uniform particle size are recovered.
Put it on the surface of the rolling body and stationary body, and scale this surface
, So in this case ice solids and
Kinetic energy and detergency as water after melting
Not only can it be used to remove scale,
No special treatment is required after the scale has been removed.
It can be discharged into the environment as it is. Therefore, the residual ash
Good finish cleaning without treatment of waste liquid and waste liquid
Can be realized at low cost. Further, in another invention, a centimeter having a uniform particle size is used.
Because metric-grade ice particles were used for cold transport,
The IPF at the time of improvement, and a large latent heat
Can be efficiently transported by cold heat.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための図
で、(a)は回転体(本例ではガスタービン)の吸気冷
却に氷粒を利用するガスタービンを概念的に示す説明
図、(b)は単一粒径の氷粒を用いた場合において圧縮
機車室1内の領域及びその温度を示す説明図、(c)は
複合粒径の氷粒を用いた場合において圧縮機車室1内の
領域及びその温度を示す説明図。 【図2】本発明の第1の実施の形態に用いる氷粒の粒径
分布を説明するための図で、(a)は単一粒径の場合、
(b)は複合粒径の場合である。 【図3】従来技術に係るインタークーリング機能を有す
るガスタービンを概念的に示す説明図。 【図4】上記第1の実施の形態に用いるミクロン級の氷
粒を生成するのに好適な氷粒の連続生成装置を概念的に
示す説明図。 【図5】図4に示す氷粒の連続生成装置をガスタービン
のインタークーリングに適用する場合の吸気ダクトの部
分を概念的に示す説明図。 【図6】上記第1の実施の形態に用いるミクロン級の氷
粒を生成するのに好適な他の氷粒の連続生成装置を概念
的に示す説明図。 【図7】図6に示す氷粒の連続生成装置をガスタービン
のインタークーリングに適用する場合の吸気ダクトの部
分を概念的に示す説明図。 【図8】本発明の第2の実施の形態を説明するための図
で、(a)は回転体(本例ではガスタービン)のホット
ウォッシュに氷粒を利用した場合を概念的に示す説明図
(b)は従来技術のホットウォッシュと本形態のホット
ウォッシュの場合を比較してガスタービンの内部の状態
を示す説明図。 【図9】上記第2の実施の形態に用いるミリメートル級
の氷粒を生成するのに好適な氷粒生成装置を概念的に示
す説明図。 【図10】上記第2の実施の形態に用いるミリメートル
級の氷粒を生成するのに好適な他の氷粒生成装置を示す
図で、(a)はその全体を概念的に示す説明図、(b)
は当該装置の最上段のユニットを抽出して示す説明図、
同図(c)は(b)のA−A線矢視図。 【図11】上記第3の実施の形態に用いるセンチメート
ル級の氷粒を生成するのに好適な氷粒生成装置を示す図
で、(a)はこの装置を概念的に示す説明図、(b)は
その変形例を示す説明図、(c)はさらに他の変形例を
示す説明図。 【符号の説明】 1 圧縮機車室 2 燃焼器車室 3 タービン車室 12a、12b、22a、22b 水ノズル 13 冷媒 14a、14b、24a、24b 水 18 ダクト
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of the present invention, in which (a) uses ice particles for cooling the intake of a rotating body (gas turbine in this example). Explanatory diagram conceptually showing a gas turbine, (b) is an explanatory diagram showing a region in the compressor casing 1 and its temperature when ice particles having a single particle size are used, and (c) is ice having a composite particle size. Explanatory drawing which shows the area | region in the compressor casing 1 when granules are used, and its temperature. FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining the particle size distribution of ice particles used in the first embodiment of the present invention. FIG.
(B) shows the case of a composite particle size. FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a gas turbine having an intercooling function according to the related art. FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing an apparatus for continuously producing ice particles suitable for producing micron-class ice particles used in the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing a portion of an intake duct when the continuous ice particle generation device shown in FIG. 4 is applied to intercooling of a gas turbine. FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing another apparatus for continuously producing ice particles suitable for producing micron-class ice particles used in the first embodiment. FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing a portion of an intake duct when the continuous ice particle generation device shown in FIG. 6 is applied to intercooling of a gas turbine. 8A and 8B are diagrams for explaining a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a diagram conceptually illustrating a case where ice particles are used for hot washing of a rotating body (in this example, a gas turbine). FIG. 2B is an explanatory diagram showing the internal state of the gas turbine in comparison between the case of the conventional hot wash and the case of the hot wash of the embodiment. FIG. 9 is an explanatory view conceptually showing an ice particle generator suitable for generating millimeter-class ice particles used in the second embodiment. FIG. 10 is a diagram showing another ice particle generating device suitable for generating millimeter-class ice particles used in the second embodiment, and FIG. 10 (a) is an explanatory view conceptually showing the whole thereof; (B)
Is an explanatory diagram extracting and showing the top unit of the device,
FIG. 3C is a view taken along line AA of FIG. FIG. 11 is a diagram showing an ice particle generator suitable for generating centimeter-class ice particles used in the third embodiment, and FIG. 11 (a) is an explanatory view conceptually showing this device; (b) is an explanatory view showing a modification, and (c) is an explanatory view showing still another modification. [Description of Signs] 1 Compressor casing 2 Combustor casing 3 Turbine casing 12a, 12b, 22a, 22b Water nozzle 13 Refrigerant 14a, 14b, 24a, 24b Water 18 Duct

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 粒径が揃った氷粒を圧縮機等の動力機械
の吸気中に混入し、この吸気を搬送気流として氷粒を圧
縮機内に吸入するようにしたことを特徴とする氷粒の利
用方法。 【請求項2】 〔請求項1〕において、氷粒はその粒径
がミクロン級のものを複数種類用いたことを特徴とする
氷粒の利用方法。 【請求項3】 粒径が揃った氷粒を回転体及び静止体の
面に向けて投入し、この面のスケールを除去するように
したことを特徴とする氷粒の利用方法。 【請求項4】 〔請求項2〕において、氷粒はその粒径
がミリメートル級のものであることを特徴とする氷粒の
利用方法。 【請求項5】 粒径が揃ったセンチメートル級の氷粒を
冷熱輸送に用いることを特徴とする氷粒の利用方法。
Claims: 1. Ice particles having a uniform particle diameter are mixed into intake air of a power machine such as a compressor, and the intake air is used as a carrier airflow to suck the ice particles into the compressor. The method of using ice particles characterized by the following. 2. A method according to claim 1, wherein a plurality of types of ice particles having a particle size of micron class are used. 3. A method of using ice particles, wherein ice particles having a uniform particle diameter are thrown toward a surface of a rotating body and a stationary body, and the scale on the surface is removed. 4. The method according to claim 2, wherein the ice particles have a diameter of millimeters. 5. A method of using ice particles, wherein centimeter-class ice particles having a uniform particle size are used for cold transport.
JP12678797A 1997-05-16 1997-05-16 Ice particle using method Withdrawn JPH10317988A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11504750B2 (en) 2015-12-28 2022-11-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine blade maintenance method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11504750B2 (en) 2015-12-28 2022-11-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine blade maintenance method

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