JP2005147034A - ガスタービン吸気用フィルタ、ガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法、ガスタービン吸気用フィルタの洗浄システム、及び、ガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波洗浄されて再生されることを前提に、再使用に優れたガスタービン吸気用フィルタを提供する。
【解決手段】 ガスタービン吸気用フィルタ１は、第１濾材２及びこの第１濾材２の変形を抑えるとともに有効開口径が第１濾材２よりも大きい第２濾材３が積層されてなり、ガスタービン１００の外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するものである。第１濾材２は、ポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、第２濾材３は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布であり、空気の流れに対して上流側から順に第２濾材３及び第１濾材２が積層されている。従って、フィルタ１の構成要素である第１濾材２及び第２濾材３がともに耐薬品性に優れたものとなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタに関し、特に、再使用に向けて超音波洗浄に好適なガスタービン吸気用フィルタに関する。また、粉塵を捕捉したガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法、及びガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムに関する。更にまた、ガスタービン吸気用フィルタの実機寿命を予測するためのガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法に関する。

図１０に示すように、一般的なガスタービン１００は圧縮機１０１、燃焼器１０２及びタービン部１０３を主な構成要素とし、互いに主軸（不図示）で直結された圧縮機１０１とタービン部１０３の間に燃焼器１０２が配設されてなる。圧縮機１０１には、ガスタービン１００内で作動流体となる空気を外部から導き入れるための吸気部１０４が連結されている。このような構成のもと、外部の空気が主軸の回転により吸気部１０４を経て圧縮機１０１に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が燃焼器１０２に導入されて燃料とともに燃焼する。この燃焼で生じた高温高圧の燃焼ガスは、タービン部１０３に吐出されて主軸を回転駆動させ、外部へ排出される。このようなガスタービン１００は、主軸の一端に発電機等を接続することでその駆動源として活用される。

ここで、ガスタービン１００の外部の空気には、その設置場所によっても異なるが、多かれ少なかれ粉塵が含まれている。この空気がそのまま吸気部１０４を経て圧縮機１０１に送られると、その空気中の粉塵が圧縮機１０１の翼に付着して堆積していき、これにより、圧縮機１０１に与えられる動力が増大し、結果としてガスタービン１００の性能低下が引き起こされてしまう。そこで、このような不都合を解消するために、一般のガスタービン１００においては、吸気部１０４に専用のフィルタ（以下、「ガスタービン吸気用フィルタ」と記すことがある）が設けられており、吸入される空気を一旦フィルタを通過させることで、フィルタで粉塵を捕捉しながら濾過し、この濾過された空気が圧縮機１０１に送られるようになっている。

具体的には、図１０及び図１１に示すように、ガスタービン吸気用フィルタ１１１は箱状の枠体（例えば金属製、樹脂製など）１１０内に収納保持され、フィルタ１１１を収納保持した枠体１１０は吸気部１０４の吸気口内に一面に亘って複数個並べられて装着される。ここでフィルタ１１１は、一般には、通過する空気中の粉塵を効率良く捕捉すべく空気の通過に要する面積を拡大させる目的で、プリーツ状に細かく折られており、更に枠体１１０内では、複数のプリーツ毎に折り曲げられて大きくジグザグ状に収納される。なお、これらの図中で白抜き矢印は、空気の流れを示している。以降の説明で用いる図面においても同様とする。

ところで、吸気部１０４にフィルタ１１１を備えたガスタービン１００においては、継続的な運転とともにフィルタ１１１に粉塵が捕捉されていくわけであるが、その捕捉量の増加に伴って差圧が上昇していく。この差圧が規定値以上になるとガスタービン１００の正常な運転に支障を来たすため、所定期間、例えば１年毎に行われるガスタービン１００の定期点検時に、フィルタ１１１は交換される。そして、使用済みのフィルタ１１１は、従来は産業廃棄物として処分されていたが、近年では、環境保全やランニングコストの低減といった一般社会や市場の要求から、産業廃棄物の発生量を抑えるべく、洗浄が施されて再生され再使用されるようになってきている。使用済みフィルタ１１１の洗浄再生には、一般に、洗浄液中での超音波洗浄が適用される。

この超音波洗浄に適するとされるフィルタ１１１の従来の構成について、以下に説明する。フィルタ１１１は、図１２及び図１３に示すように、大きくは、第１濾材１１２及び第２濾材１１３が積層されてなり、空気の流れに対して上流側から順に第２濾材１１３及び第１濾材１１２が積層されている。具体的には、第１濾材１１２は、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維を熱溶融で不織布にしたものであり、他方第２濾材１１３は、ポリエステル（ＰＥＴ）繊維をアクリル系接着剤で不織布にしたものであって、第１濾材１１２及び第２濾材１１３の両者はアクリル系接着剤や部分的な熱溶融により接合される。また、第２濾材１１３における通気のための有効開口径は、第１濾材１１２の有効開口径よりも大きく、第２濾材１１３を形成する不織布の繊維径は、第１濾材１１２の繊維径よりも太い。こうしてフィルタ１１１においては、第２濾材１１３は、主として第１濾材１１２の過度の変形を抑えるように補強する機能を発揮し、他方第１濾材１１２は、粉塵に対して濾過、捕集する機能を発揮する。なお、第２濾材１１３は、粒径の大きい粉塵に対して濾過、捕集する機能も併せ持つ（例えば、特許文献１、２参照）。

また、実際に粉塵を捕捉したフィルタ１１１を洗浄するための洗浄システムとしては、従来は、洗浄液を貯留する貯留槽を有し、この貯留槽内の洗浄液に使用済みのフィルタ１１１を浸漬させて超音波洗浄する洗浄手段を備えていた。洗浄液としては、一般には、溶媒である蒸留水にアルカリ性洗剤を溶かしたものであって、標準状態で弱アルカリ性を呈するものが適用される（例えば、特許文献３参照）。

また、ガスタービン１００に設けられたフィルタ１１１の実機寿命を予測することは、極めて重要であり、未使用の新しいフィルタ１１１に対しては勿論のこと、洗浄再生されたフィルタ１１１に対しては、再使用するのに十分な性能を有するか否かの判断指標になることから特に重要である。何故ならば、ガスタービン１００の継続運転に伴ってフィルタ１１１における粉塵の捕捉量が増加していったとしても、少なくともフィルタ１１１が交換されるタイミング、すなわちガスタービン１００の定期点検時までは、差圧が規定値に達しないことを保障する必要があるからである。

そのためのフィルタ１１１の寿命予測試験、いわゆる加速試験（粉塵保持容量試験）は、従来は、ＪＩＳ Ｂ９９０８（換気用エアフィルタユニット・換気用電気集塵器の性能試験方法）に基づく方法で行われている。この方法では、一般には、試験用の粉塵として、ＪＩＳ Ｚ８９０１で規定されている試験用粉体（ＪＩＳ１５種）を用い、その試験用濃度として、ＪＩＳ Ｂ９９０８で規定されている７０±３０ｍｇ／Ｎ（ノルマル）ｍ³を用いる。
特開２００２−２０１９６３号公報 特開２００２−２９２２１５号公報 特許第２８０７２１０号公報

しかし、先ず上記した従来のフィルタ１１１では、以下に示すような問題がある。

第１に、ガスタービン１００の設置場所の如何によって、その雰囲気での空気に含まれる粉塵、すなわちフィルタ１１１に捕捉される粉塵の酸・塩基に関する性状は様々である。例えば、石灰等が多く飛来する雰囲気ではアルカリ性の粉塵であり、硫黄分等が多く飛来する雰囲気では酸性の粉塵であるといった具合である。そうすると、フィルタ１１１にはあらゆる性状の粉塵に対して耐薬品性が要求されるものの、フィルタ１１１の構成要素の一方である第２濾材１１３は、耐薬品性が十分とは言えないポリエステル繊維よりなるため、ガスタービン１００の運転、すなわち粉塵の捕捉とともに徐々に劣化していく場合があり、そもそも再使用するのに十分な耐久性を有し得ない場合がある。なお、フィルタ１１１の構成要素の他方である第１濾材１１２については、その分子構造から耐薬品性に優れるポリプロピレン繊維よりなるため、このような問題は無い。

第２に、使用済みフィルタ１１１の超音波洗浄の際に用いられる洗浄液は、一般には、溶媒である蒸留水にアルカリ性洗剤又は中性洗剤を溶かしたものであって、標準状態で弱アルカリ性又は中性を呈している。一方、フィルタ１１１に捕捉されている粉塵は、上記のように酸・塩基に関する性状が様々である。そうすると、アルカリ性の粉塵が捕捉されているフィルタ１１１を上記の洗浄液に浸漬させて超音波洗浄した場合、洗浄液にアルカリ性の粉塵が混入していって、洗浄液そのものが強いアルカリ性になるため、第２濾材１１３を構成する繊維同士を接合するアクリル系接着剤や、第１濾材１１２及び第２濾材１１３を接合するアクリル系接着剤が分解されてしまう。その結果、洗浄後のフィルタ１１１においては、分解された接着剤が、第１濾材１１２や第２濾材１１３を構成する繊維の表面に付着して本来通気のための開口領域まで塞ぐ様相となるため、この場合の洗浄後のフィルタ１１１がガスタービン１００に用いられると、運転再開後、差圧の急上昇を招く。つまり、再使用するのに十分な性能を有するフィルタ１１１が実質得られない場合がある。

第３に、フィルタ１１１がプリーツ状のものである場合（図１１及び図１２参照）、再使用に伴う繰り返しの洗浄や長期間の使用とともに、その形状が次第に変形していく。この変形が著しくなると、図１４に示すように、空気の流れに対して上流側の位置で折られた部分（図１４中の符号Ａの部分）において、隣接するプリーツ同士が接触してしまう。そうすると、このようなフィルタ１１１がガスタービン１００に用いられると、空気の通過に要する面積が実質小さくなるため、粉塵の効率的な捕捉が阻害されるし、やはり差圧の急上昇を招く。但し、フィルタ１１１そのものの変形に対しては、第２濾材１１３によりある程度は抑えられるものの、決して十分とは言えない。なお、第２濾材１１３を単に厚くすることで、フィルタ１１１の変形強度が一応は増すと考えられるが、第１濾材１１２に捕捉された粉塵、すなわち第１濾材１１２と第２濾材１１３との境界に存する粉塵が洗浄除去される際に、厚くされた第２濾材１１３がその除去の障害となるため、フィルタ１１１の洗浄の容易性を考慮すれば得策とは言えない。

また、上記の第２の問題で提起したようフィルタ１１１に捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、再使用するのに支障のない十分な性能を有するフィルタ１１１に再生できる洗浄方法が望まれる。

また、上記した従来の洗浄システムでは、幾つものフィルタ１１１を洗浄するに連れて、貯留槽内の洗浄液にはフィルタ１１１から除去された粉塵が異物となって混入し、洗浄液は必然的に汚濁していく。そして、洗浄液の汚濁状況が基準値以上になると、貯留槽の洗浄液を新しい洗浄液に入れ替え、汚れた洗浄液は、その都度、浄化（異物の除去）処理され、排水の水質基準値を満たすように希釈処理された後、海や河川等に排水されていた。そのため、洗浄液の入れ替えの都度、新しい洗浄液が多量に消費されるし、汚れた洗浄液の浄化処理及び希釈処理に関わるコストが発生するため、コスト削減の観点から不利である。しかも、洗浄液の入れ替えの都度、汚れた洗浄液に対し浄化処理及び希釈処理を経た排水が行われるため、万全な管理をもってしても、環境汚染につながる可能性は否めない。

更にまた、上記した従来の寿命予測試験方法では、試験用粉体の試験用濃度（７０±３０ｍｇ／Ｎｍ³）が、実際のガスタービン１００の設置場所での空気における粉塵の実機濃度（０．０５〜０．１ｍｇ／Ｎｍ³程度）と比較して格段に高いため、試験の際、試験用粉体が実機濃度では先ずは起こり得ない凝集状態でフィルタ１１１に捕捉されてしまう。従って、図１５に示すように、ガスタービン１００での差圧に相当し得る圧力損失が規定値Ｌに達する時点において、寿命に相当し得る粉塵捕捉量が、実機での値Ｗａよりも試験での値Ｗｅが大きくなる。つまり、試験結果と実機との圧力損失の上昇特性にずれが生じることになる。しかも、上記した従来の寿命試験方法では、試験用粉体がＪＩＳ１５種に規定される一律の粒度分布を有するものの、実機の粉塵の粒度分布はガスタービン１００の設置場所の如何によって様々であるため、やはり試験結果と実機との圧力損失の上昇特性にずれが生じることになる。そのため、フィルタ１１１の実機寿命を予測するにあたっての正当な評価が行えない。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、超音波洗浄されて再生されることを前提に、再使用に優れたガスタービン吸気用フィルタを提供することをその目的とするものである。また本発明の目的は、再使用するのに支障のない十分な性能を有するガスタービン吸気用フィルタに洗浄再生できる洗浄方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、再使用するのに支障のない十分な性能を有するガスタービン吸気用フィルタに洗浄再生でき、しかもコスト削減や環境保全に対して優れたガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムを提供することにある。更にまた本発明の目的は、ガスタービン吸気用フィルタの実機寿命を短時間で正確に予測することができる寿命予測試験方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるガスタービン吸気用フィルタは、第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタであって、以下の点を特徴とする。

第１の特徴では、前記第１濾材は、ポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材及び前記第１濾材が積層されている。これにより、フィルタの構成要素である第１濾材及び第２濾材がともに耐薬品性に優れたものとなるため、このフィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を問わず、ガスタービンの運転中に劣化していくことはない。つまり、ガスタービンの設置場所の如何を問わず、再使用するのに十分な耐久性を有するフィルタとなる。

ここで、広範な粒度分布を有する粉塵をその粒径に応じて分担し効率良く捕捉する観点から、前記第１濾材は互いに有効開口径の異なる複数の層が積層されてなり、各層の有効開口径が前記空気の流れに対して下流側ほど小さいことが好ましい。

第２の特徴では、前記第１濾材は、互いに有効開口径の異なる複数の層が積層されたポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第１濾材及び前記第２濾材が積層され、前記第１濾材の各層の有効開口径が前記空気の流れに対して下流側ほど小さい。これにより、上記した第１の特徴と同様、フィルタの構成要素である第１濾材及び第２濾材がともに耐薬品性に優れたものとなるため、このフィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状、すなわちガスタービンの設置場所の如何を問わず、ガスタービンの運転中に劣化していくことはなく、再使用するのに十分な耐久性を有するフィルタとなる。しかも、第１濾材の各層により、広範な粒度分布を有する粉塵をその粒径に応じて効率良く捕捉することができる。

第３の特徴では、前記第１濾材は、ポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材、前記第１濾材及び前記第２濾材が積層されており、プリーツ状に折られている。これにより、フィルタがプリーツ状のものである場合、再使用に伴う繰り返しの洗浄や長期間の使用が行われても、第１濾材の上下流側の両方に積層された第２濾材で変形強度が増すため、フィルタそのものの変形が確実に抑えられる。勿論、上記した第１の特徴と同様、フィルタの構成要素である第１濾材及び第２濾材がともに耐薬品性に優れたものとなるため、このフィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状、すなわちガスタービンの設置場所の如何を問わず、ガスタービンの運転中に劣化していくことはなく、再使用するのに十分な耐久性を有するフィルタとなる。

更に、第４の特徴では、上記の第１〜第３の特徴を有するフィルタにおいて、前記第１濾材及び前記第２濾材が前記ポリオレフィン系樹脂の熱融着で接合されている。これにより、第１濾材及び第２濾材の接合が、従来一般に用いられたアクリル系接着剤に代えて、その分子構造から耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹脂でなされるため、粉塵が捕捉されているフィルタの超音波洗浄中、洗浄液の酸・塩基の度合いが変化しても、その接合状態は安定している。その結果、洗浄後のフィルタは、再使用するのに十分な性能を有するものとなる。

更にまた、前記第１濾材及び前記第２濾材を形成する繊維の表面が有機ケイ酸化合物（例えばメチルシリケート、エチルシリケート、アクリルシリコン樹脂等）で被覆されていることが好ましい。第１濾材及び第２濾材を形成する繊維の表面が親水化されるため、フィルタに捕捉されている粉塵は、超音波洗浄によって容易に除去されるようになるからである。

また、上記目的を達成するための本発明によるガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法は、第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉したガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法であって、以下の点を特徴とする。

第１の特徴では、前記ガスタービン吸気用フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を分析する分析工程と、この分析工程で得られた前記粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する選定工程と、この選定工程で選定された前記洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄工程と、を有する。これにより、フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、この性状が直接的に分析されて、この分析結果に対して中和する洗浄液が選定されるため、仮にフィルタの構成要素である第１濾材や第２濾材の接合にアクリル系接着剤が用いられていたとしても、フィルタの超音波洗浄中に、そのアクリル系接着剤が分解されてしまうことはなく、その結果洗浄後のフィルタにおいても本来通気のための開口領域が塞がれることがない。

第２の特徴では、前記ガスタービンの設置環境に基づき、前記ガスタービン吸気用フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を判定する判定工程と、この判定工程で得られた前記粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する選定工程と、この選定工程で選定された前記洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄工程と、を有する。これにより、フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、この性状がガスタービンの設置環境より想定的に判定されて、この判定結果に対して中和する洗浄液が選定されるため、上記した第１の特徴と同様、仮にフィルタの構成要素である第１濾材や第２濾材の接合にアクリル系接着剤が用いられていたとしても、フィルタの超音波洗浄中に、そのアクリル系接着剤が分解されてしまうことはなく、その結果、洗浄後のフィルタにおいても本来通気のための開口領域が塞がれることがない。

更にまた、上記目的を達成するための本発明によるガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムは、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉した上記の第４の特徴を有するガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムであって、標準状態が弱アルカリ性又は中性である洗浄液を貯留する貯留槽を有し、この貯留槽内の洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄手段と、前記貯留槽から前記洗浄液を引き込んで浄化するとともに、この洗浄液に酸性溶液又はアルカリ性溶液を注入して前記標準状態に戻した後、前記貯留槽に送り返す循環手段と、よりなる。

これにより、洗浄手段により、再使用するのに支障のない十分な性能を有するフィルタに洗浄再生できる。しかも、洗浄の過程で汚れた洗浄液は、従来のように浄化処理や希釈処理を経て排水されてしまうわけではなく、循環手段により、貯留槽から回収されて、浄化処理及び標準状態への復元処理を経た後、再び貯留槽へ送り返され、再使用されるため、新しい洗浄液が多量に消費されないし、環境汚染につながる可能性が低減される。

そしてまた、上記目的を達成するための本発明によるガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法は、第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタにおいて、このガスタービン吸気用フィルタの実機寿命を予測するためのガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法であって、前記ガスタービン吸気用フィルタは前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材及び前記第１濾材が積層されていて、以下の点を特徴とする。

第１の特徴では、未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記ガスタービンの設置環境での粉塵と同程度の粒度分布を有する粉体を異なる濃度毎で前記ガスタービンの実機流速で吹き与えて、前記粉体の濃度と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記粉塵の実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値を試験用濃度として予め設定しておく濃度設定工程と、試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記濃度設定工程を経て設定された前記試験用濃度と前記実機流速で吹き与えて試験する試験工程と、を有する。これにより、試験用粉体として、ガスタービンの設置環境での実機の粉塵と同程度の粒度分布を有するものが用いられるため、実機に見合った状況での試験が行える。しかも、試験の際、その試験用粉体の試験用濃度としては、濃度設定工程により予め設定される、実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値が用いられ、且つ、試験用流速としては実機流速が用いられるため、実機の状況がほぼ再現されつつ、実機濃度に対する試験用濃度の倍率分加速された試験が行える。

第２の特徴では、未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記ガスタービンの設置環境での粉塵と同程度の粒度分布を有する粉体を異なる濃度毎で前記ガスタービンの実機流速で吹き与えて、前記粉体の濃度と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記粉塵の実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値を試験用濃度として予め設定しておく濃度設定工程と、未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記試験用濃度で異なる流速毎で吹き与えて、前記粉体の流速と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記実機流速での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値を試験用流速として予め設定しておく流速設定工程と、試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記濃度設定工程及び前記流速設定工程を経て設定された前記試験用濃度及び前記試験用流速で吹き与えて試験する試験工程と、を有する。これにより、上記した第１の特徴と同様、試験用粉体として、ガスタービンの設置環境での実機の粉塵と同程度の粒度分布を有するものが用いられるため、実機に見合った状況での試験が行える。しかも、試験の際、その試験用粉体の試験用濃度としては、濃度設定工程により予め設定される、実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値が用いられ、且つ、試験用流速としては、流速設定工程により予め設定される、実機流速での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値が用いられるため、実機の状況がほぼ再現されつつ、実機濃度に対する試験用濃度の倍率分、更には実機流速に対する試験用流速の倍率分加速された試験が行える。

ここで、前記粉体は、予め試験専用に準備された、粒度分布が均一な第１分類、粒度分布が粒径小側に偏った第２分類、又は粒度分布が粒径大側に偏った第３分類のうちのいずれかであることが好ましい。通常、ガスタービンの設置環境での実機の粉塵は、第１〜第３分類のいずれかに該当するため、試験に際し、実機の粉塵を改めて準備するまでもなく、簡便となるからである。

ここでまた、試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタは、前記粉塵を捕捉した後に超音波洗浄されたものであることが好ましい。洗浄再生されたフィルタに対して、再使用するのに十分な性能を有するか否かを的確に判断できるからである。

本発明のガスタービン吸気用フィルタによれば、その構成要素である第１濾材及び第２濾材がともに耐薬品性に優れたものとなるため、このフィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を問わず、ガスタービンの運転中に劣化していくことはない。特に、フィルタがプリーツ状のものである場合、第１濾材の上下流側の両方に第２濾材が積層されていると、これによりフィルタそのものの変形強度が増すため、再使用に伴う繰り返しの洗浄や長期間の使用が行われても、フィルタそのものの変形がより抑えられる。また、フィルタの構成要素である第１濾材及び第２濾材の接合が、耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹脂の熱融合でなされると、洗浄中に洗浄液の酸・塩基の度合いが変化しても、その接合状態は安定している。従って、ガスタービンの設置場所の如何を問わず、超音波洗浄されて再生されることを前提に、再使用するのに十分な耐久性と性能を有する再使用に優れたフィルタとなる。

また、本発明のガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法によれば、フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、この性状に対して中和する洗浄液が選定されるため、仮にフィルタの構成要素である第１濾材や第２濾材の接合にアクリル系接着剤が用いられていたとしても、フィルタの超音波洗浄中に、そのアクリル系接着剤が分解されてしまうことはなく、その結果、洗浄後のフィルタにおいても本来通気のための開口領域が塞がれることがない。従って、ガスタービンの設置場所の如何を問わず、再使用するのに支障のない十分な性能を有するフィルタに洗浄再生できる。

更にまた、本発明のガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムによれば、洗浄手段により、再使用するのに支障のない十分な性能を有するフィルタに洗浄再生できる。しかも、洗浄の過程で汚れた洗浄液は、循環手段により、貯留槽から回収されて、浄化処理及び標準状態への復元処理を経た後、再び貯留槽へ送り返され、再使用されるため、新しい洗浄液が多量に消費されないし、環境汚染につながる可能性が低減される。従って、コスト削減や環境保全に対して優れた洗浄システムとなる。

そしてまた、本発明のガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法によれば、試験用粉体として、ガスタービンの設置環境での実機の粉塵と同程度の粒度分布を有するものが用いられるため、実機に見合った状況での試験が行える。しかも、試験の際、その試験用粉体の試験用濃度としては、濃度設定工程により予め設定される、実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値が用いられ、且つ、試験用流速としては、実機流速、又は流速設定工程により予め設定される、実機流速での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値が用いられるため、実機の状況がほぼ再現されつつ、実機濃度に対する試験用濃度の倍率分、更には実機流速に対する試験用流速の倍率分加速された試験が行える。従って、フィルタの実機寿命を短時間で正確に予測することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態であるガスタービン吸気用フィルタについて説明する。図１は第１実施形態のガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。

図１に示す本第１実施形態のガスタービン吸気用フィルタ１は、冒頭の背景技術で説明したガスタービン１００（図１０参照）に適用されるものであって、吸気部１０４に装着される枠体１１０内に収納保持されている（図１０及び図１１参照）。このフィルタ１は、超音波洗浄されて再生され、再使用されるものである。

続いて、このフィルタ１の構成の詳細について以下に説明する。フィルタ１は、図１に示すように、大きくは、第１濾材２及び第２濾材３が積層されてなり、空気の流れに対して上流側から順に、第２濾材３及び第１濾材２が積層されている。具体的には、第１濾材２は、ポリプロピレン繊維を熱溶融で不織布にしたものである。他方第２濾材３は、表面にポリオレフィン系樹脂をコーティングしたポリエステル繊維を不織布にしたものである。第１濾材２及び第２濾材３の両者はポリオレフィン系樹脂の熱融着で接合されている。

また、第２濾材３における通気のための有効開口径は、第１濾材２の有効開口径よりも大きく、第２濾材３を形成する不織布の繊維径は、第１濾材２の繊維径よりも太い。こうしてフィルタ１においては、第２濾材３は、主として第１濾材２の過度の変形を抑えるように補強する機能を発揮し、他方第１濾材２は、粉塵に対して濾過、捕集する機能を発揮する。なお、第２濾材３は、粒径の大きい粉塵に対して濾過、捕集する機能も併せ持つ。

このような構成にすると、フィルタ１の構成要素である第１濾材２及び第２濾材３がともに耐薬品性に優れたものとなる。そのため、ガスタービン１００の継続的な運転とともにフィルタ１に粉塵が捕捉されていくが、このフィルタ１に捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を問わず、劣化していくことはない。つまり、ガスタービン１００の設置場所の如何によって、フィルタ１に捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状は様々であるが、これを問わず、再使用するのに十分な耐久性を有するフィルタ１となる。

しかも、第１濾材２及び第２濾材３の接合が、その分子構造から耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹脂でなされている。そのため、フィルタ１の超音波洗浄中、フィルタ１に捕捉されている粉塵が洗浄液に混入していって、洗浄液の酸・塩基の度合いが変化しても、その接合状態は安定している。その結果、洗浄後のフィルタ１においては、第１濾材２や第２濾材３における本来通気のための開口領域を塞ぐような要因はなく、再使用するのに十分な性能を有するものとなる。

従って、フィルタ１は、ガスタービン１００の設置場所の如何を問わず、超音波洗浄されて再使用するのに十分な耐久性と性能を有する再使用に優れたものと言える。

なお、上記の説明では、第２濾材３が、表面にポリオレフィン系樹脂をコーティングしたポリエステル繊維を不織布にしたものであるが、これに代えて、ポリオレフィン系樹脂の繊維を熱溶融で不織布にしたもの、すなわちポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であっても構わない。

次に、本発明の第２実施形態であるガスタービン吸気用フィルタについて、図２を参照しながら説明する。図２は第２実施形態のガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。本第２実施形態の特徴は、上記の第１実施形態における第１濾材２の構成を変形した点にある。

本第２実施形態では、図２に示すように、第２濾材３の下流側に積層されポリプロピレン繊維の不織布である第１濾材２は、上流側から順に互いに有効開口径の異なる第１層２ａ及び第２層２ｂが積層されてなる。第１層２ａの有効開口径は、第２層２ｂの有効開口径よりも大きく、第２濾材３の有効開口径よりも小さい。但し、第１層２ａと第２層２ｂの繊維径は、ともに同等であるが、第２濾材３の繊維径よりも細い。こうしてフィルタ１においては、第２濾材３は、第１実施形態と同様、第１濾材２の過度の変形を抑えるように補強する機能を発揮するとともに、粒径の大きい粉塵に対して濾過する機能を発揮する。他方第１濾材２は、第１層２ａが中位の粒径の粉塵に対して、第２層２ｂが微細な粉塵に対してそれぞれ濾過、捕集する機能を発揮する。

このような構成にすると、特に広範な粒度分布を有する粉塵に対し、その粒径に応じて分担して捕捉できることから、捕捉効率の面で有効である。勿論、第１実施形態と同様の効果も奏する。なお、第１濾材２を構成する層の数は、上記した第１層２ａ及び第２層２ｂの２層に限らず、それ以上であっても構わない。但し、層の増加に連れ、第１濾材２全体の厚さ、すなわちフィルタ１全体の厚さが増し過ぎると、空気が通過する際の抵抗が大きくなって、ガスタービン１００の運転中における差圧の過大を招くため、実際には２、３層程度が望ましい。

次に、本発明の第３実施形態であるガスタービン吸気用フィルタについて、図３を参照しながら説明する。図３は第３実施形態のガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。本第３実施形態の特徴は、上記の第２実施形態における第１濾材２及び第２濾材３の相互の配置を変形した点にある。

本第３実施形態では、図３に示すように、上流側から順に、第１濾材２を構成する第１層２ａ、及び第２層２ｂ、並びに第２濾材３が積層されている。こうしてフィルタ１においては、第２濾材３は、第１濾材２の過度の変形を抑えるように補強する機能のみを発揮する。他方第１濾材２は、第１層２ａが中位以上の粒径の粉塵に対して、第２層２ｂが微細な粉塵に対してそれぞれ濾過する機能を発揮する。

このような構成にすると、特に広範な粒度分布を有する粉塵に対し、その粒径に応じて分担して捕捉できることから、第２実施形態と比較しての性能は若干劣るものの、捕捉効率の面で有効である。勿論、第２実施形態と同様に、第１実施形態と同様の効果も奏する。なお、第２実施形態と同様に、第１濾材２を構成する層の数は、２層に限らず、それ以上であっても構わないが、ガスタービン１００の運転中における差圧過大の観点から、フィルタ１全体の厚さの増し過ぎには、留意が必要である。

次に、本発明の第４実施形態であるガスタービン吸気用フィルタについて、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は第４実施形態のガスタービン吸気用フィルタが枠体に収納保持された状態での断面図、図５はそのフィルタの拡大断面図である。本第４実施形態の特徴は、上記の第１実施形態におけるフィルタ１を変形し、このフィルタ１が特にプリーツ状である場合の問題（冒頭の背景技術で提起した従来のフィルタ１１１における第３の問題）を解消するように図った点にある。

本第４実施形態では、フィルタ１は、図４に示すように、通過する空気中の粉塵を効率良く捕捉すべく空気の通過に要する面積を拡大させる目的で、プリーツ状に細かく折られており、更に枠体１１０内では、複数のプリーツ毎に折り曲げられて大きくジグザク状に収納される（図１１参照）。

また、図４及び図５に示すように、第２濾材３の下流側に積層された第１濾材２の下流側には、更に第２濾材３’が積層されている。つまり、フィルタ１は、上流側から順に、第２濾材３、第１濾材２、及び第２濾材３’が積層されてなる。この最下流側の第２濾材３’は、最上流側の第２濾材３と同質で有効開口径及び繊維径が同等のものであって、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布である。こうしてフィルタ１においては、最上流側の第２濾材３及び第１濾材２は、第１実施形態と同様の機能を発揮する。更に最下流側の第２濾材３’は、第１濾材２の過度の変形をより抑えるように補強する機能を発揮する。

このような構成にすると、第１濾材２の上流側の積層された第２濾材３に加え、下流側に積層された第２濾材３’で変形強度が増すため、フィルタ１がプリーツ状のものである場合、再使用に伴う繰り返しの洗浄や長期間の使用が行われても、フィルタ１そのものの変形が確実に抑えられる。勿論、第１実施形態と同様の効果も奏する。なお、第１濾材２の上流側に積層された第２濾材３を厚くするわけではないことから、第１濾材２に捕捉された粉塵、すなわち第１濾材２と第２濾材３との境界に存する粉塵が洗浄除去される際における第２濾材３に起因する除去の障害性の程度に変わりはないし、第２濾材３を更に薄くすることで、その障害性を低減でき、フィルタ１の洗浄が容易になる。

次に、本発明の第５実施形態であるガスタービン吸気用フィルタについて説明する。本第５実施形態の特徴は、上記の第１〜第４実施形態におけるフィルタ１に対し、超音波洗浄の容易性を高めるように図った点にある。

本第５実施形態では、上記の第１〜第４実施形態のフィルタ１において、第１濾材２及び第２濾材３（第４実施形態の場合の第２濾材３’も含む）を形成する繊維の表面が、有機ケイ酸化合物で被覆されている。つまり、フィルタ１をガスタービン１００に搭載して使用する前の段階で、フィルタ１の全域に亘ってメチルシリケート、エチルシリケート、アクリルシリコン樹脂等を主成分とする表面処理剤を塗布した後、これを乾燥させ、これにより、第１濾材２及び第２濾材３を形成する繊維の表面が有機ケイ酸化合物（メチルシリケート、エチルシリケート、アクリルシリコン樹脂等）でコーティングされた状態にされている。

このような構成にすると、第１濾材２及び第２濾材３を形成する繊維の表面が親水化されるため、実際にガスタービン１００に搭載されて使用されたフィルタ１に捕捉されている粉塵は、超音波洗浄によって簡単に洗浄液中に脱落し、容易に除去されるようになる。特に、カーボンブラック等の極めて微細な粉塵に対して有効である。

次に、本発明の第６実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法について説明する。本第６実施形態の洗浄方法での洗浄対象となるものは、従来のフィルタ１１１である。但し、上記の第１〜第５実施形態のフィルタ１に適用しても構わない。

本第６実施形態の洗浄方法は、分析工程、選定工程、及び洗浄工程という３つの工程よりなる。具体的には、先ず分析工程では、これから洗浄しようとする使用済みフィルタ１１１に、まさに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状、例えば酸性であるとか、アルカリ性であるとかを分析する。続く選定工程では、そのフィルタ１１１の超音波洗浄に用いられる洗浄液を分析工程での分析結果に基づいて選定するわけであるが、ここでは、分析結果が酸性であればアルカリ性の洗浄液、逆に分析結果がアルカリ性であれば酸性の洗浄液といったように、分析結果である粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する。そして、洗浄工程では、そのフィルタ１１１を選定工程で選定された洗浄液に浸漬させて超音波洗浄する。なお、フィルタ１１１の超音波洗浄は、真空状態で行う場合もある。

このような構成にすると、フィルタ１１１に捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、この性状が直接的に分析されて、この分析結果に対して中和する洗浄液が選定されることになる。そのため、仮にフィルタ１１１の構成要素である第１濾材１１２や第２濾材１１３の接合にアクリル系接着剤が用いられていたとしても、フィルタ１１１の超音波洗浄中に、そのアクリル系接着剤が分解されてしまうことはなく、その結果、洗浄後のフィルタ１１１においても本来通気のための開口領域が塞がれることがない。従って、ガスタービン１００の設置場所の如何を問わず、再使用するのに支障のない十分な性能を有するフィルタ１１１に洗浄再生できる。

次に、本発明の第７実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法について説明する。本第７実施形態の特徴は、上記の第６実施形態における分析工程を変形した点にある。なお、本第７実施形態の洗浄方法での洗浄対象となるものは、第６実施形態と同様に、主として従来のフィルタ１１１である。

本第７実施形態の洗浄方法は、判定工程、選定工程、及び洗浄工程という３つの工程よりなる。具体的には、先ず判定工程では、これから洗浄しようとする使用済みフィルタ１１１が搭載されていたガスタービン１００の設置環境を予め調査しておく。ここでは、そのガスタービン１００の周囲の空気をサンプリングして、その空気中の粉塵を分析したり、そのガスタービン１００の周辺設備の如何や気候（風の向きや強さ等）を分析したりすることで調査がなされる。次いで、この調査結果に基づき、これから洗浄しようとする使用済みフィルタ１１１に、まさに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状、例えば酸性であるとか、アルカリ性であるとかを想定的に判定する。

続く選定工程では、第６実施形態における選定工程とほぼ同様に、そのフィルタ１１１の超音波洗浄に用いられる洗浄液を判定工程での判定結果に基づいて、判定結果である粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する。そして、洗浄工程では、第６実施形態における選定工程と同様に、そのフィルタ１１１を選定工程で選定された洗浄液に浸漬させて超音波洗浄する。なお、フィルタ１１１の超音波洗浄は、真空状態で行う場合もある。

このような構成にすると、フィルタ１１１に捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状が様々であっても、この性状がガスタービン１００の設置環境より想定的に判定されて、この判定結果に対して中和する洗浄液が選定されることになる。そのため、上記した第６実施形態と同様の効果が得られる。

次に、本発明の第８実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムについて、図６を参照しながら説明する。図６は第８実施形態の洗浄システムの概略構成を示すブロック図である。本第８実施形態の洗浄システムでの洗浄対象となるものは、上記の第１〜第５実施形態のフィルタ１であって、特に、第１濾材２及び第２濾材３（第４実施形態の場合の第２濾材３’も含む）の接合がポリオレフィン系樹脂の熱融着でなされているものである。

図６に示すように、本第８実施形態の洗浄システム５０は、洗浄手段５１と循環手段６１とに大別される。具体的には、先ず洗浄手段５１は、使用済みフィルタ１を洗浄するための洗浄用の超音波洗浄装置５２と、この超音波洗浄装置５２で洗浄されたフィルタ１をすすぐためのすすぎ用の超音波洗浄装置５３と、を備えていて、超音波洗浄装置５２、超音波洗浄装置５３は、それぞれフィルタ１が浸漬される洗浄液が貯留された洗浄槽５４、すすぎ槽５５を有する。洗浄槽５４及びすすぎ槽５５は、それぞれ超音波振動を発生させる振動子を備える。

また、洗浄手段５１は、洗浄槽５４及びすすぎ槽５５に供給する新しい洗浄液の溶媒である蒸留水（この蒸留水としては、イオン交換水も含む）が貯留された給水タンク５６を備えている。この給水タンク５６内の蒸留水は、給水用の脱気器５７でボイル脱気されたものである。なお、脱気器57には洗剤タンクより洗剤が注入されている。ここで、洗浄槽５４及びすすぎ槽５５に貯留されている洗浄液としては、蒸留水にアルカリ性洗剤又は中性洗剤を溶かしたものであって、標準状態で弱アルカリ性又は中性を呈する。

このような構成のもと、使用済みフィルタ１は、最初に超音波洗浄装置５２の洗浄槽５４に浸漬され、超音波洗浄される。次いで、洗浄層５４から取り出され、エアブロー乾燥を経た後、今度は超音波洗浄装置５３のすすぎ槽５５に浸漬され、超音波洗浄（すすぎ）される。そして、すすぎ槽５５から取り出され、エアブロー乾燥を経て、フィルタ１の洗浄再生が完了する。なお、真空ポンプ等により超音波洗浄装置５２及び超音波洗浄装置５３の装置内を真空状態とし、使用済みフィルタ１を超音波洗浄、次いですすぎの超音波洗浄を行う場合もある。

その際、幾つものフィルタ１を洗浄するに連れて、洗浄槽５４及びすすぎ槽５５内の洗浄液にはフィルタ１から除去された粉塵が混入していって、洗浄液の酸・塩基の度合いが変化していく場合があるが、本第８実施形態の洗浄システム５０で洗浄対象とするフィルタ１においては、第１濾材２及び第２濾材３の接合が、その分子構造から耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹脂でなされているため、超音波洗浄中のその接合状態は安定している。従って、洗浄後のフィルタ１は、上記の第１〜第５実施形態で述べた通り、再使用するのに支障のない十分な性能を有するものに洗浄再生されるわけである。

また、洗浄槽５４及びすすぎ槽５５内の洗浄液にはフィルタ１から除去された粉塵が異物となって混入し、洗浄液は次第に汚濁していく。この汚れた洗浄液に対して後述の循環手段６１が機能する。

循環手段６１は、大きくは、洗浄層５４及びすすぎ層５５から汚れた洗浄液が引き込まれ、この洗浄液中の５μｍ以下の固形異物を分離して一次浄化するバグフィルタ６２と、循環手段６１全体に亘ってその洗浄液を圧送循環させるための圧送ポンプ６３と、バグフィルタ６２を経た洗浄液を高速凝集沈殿法で最終浄化する浄化装置６４と、浄化装置６４を経て浄化された洗浄液をボイル脱気する脱気器６５と、を備える。また、バグフィルタ６２の後段であって浄化装置６４に入る手前の循環経路には、ここから洗浄液を取り入れこの洗浄液の酸・塩基に関する性状（ｐＨ）を分析する水質検査装置６６が接続されている。また、浄化装置６４には、Ｈ₂ＳＯ₄等の酸性溶液が貯留されている酸液タンク６７、ＮａＯＨ等のアルカリ性溶液が貯留されているアルカリ液タンク６８、アルカリ性洗剤又は中性洗剤が貯留されている洗剤タンク６９が接続されている。なお、洗浄手段５１及び循環手段６１を構成する各種装置間の接続経路及び循環経路中には、適所にバルブが設けられている。

このような構成のもと、洗浄層５４及びすすぎ層５５内の洗浄液の汚濁状況が基準値以上になると、この汚れた洗浄液は、圧送ポンプ６３の駆動により、先ずバグフィルタ６２を通じて一次浄化され、浄化装置６４に送られる。ここで一部の洗浄液は、水質検査装置６６内に取り入れられ、洗浄液の酸・塩基に関する性状が分析される。浄化装置６４に送り込まれた洗浄液は、最終浄化された後、標準状態である弱アルカリ性又は中性に戻すべく、水質検査装置６６の分析結果に基づき、酸液タンク６７やアルカリ液タンク６８から酸性溶液やアルカリ性溶液が注入されるとともに、洗剤タンク６９から洗剤が注入される。そしてこの洗浄液は、脱気器６５を経てボイル脱気され、洗浄槽５４へ送り返される。

このように、洗浄の過程で汚れた洗浄液は、循環手段６１により、洗浄層５４及びすすぎ層５５から回収されて、浄化処理及び標準状態への復元処理を経た後、再び洗浄層５４へ送り返され、再使用される。そのため、従来の洗浄システムのような、洗浄層５４及びすすぎ層５５内の洗浄液の汚濁状況が基準値以上になった都度、新しい洗浄液への入れ替えは行われないし、また、汚れた洗浄液に対し浄化処理及び希釈処理を経た排水も行われない。従って、本第８実施形態の洗浄システムでは、新しい洗浄液が多量に消費されないし、環境汚染につながる可能性が低減されるようになり、コスト削減や環境保全に対して優れている。

次に、本発明の第９実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７は第９実施形態の寿命予測試験方法で用いられる試験用粉体の特性を示す図、図８はその寿命予測試験方法における濃度設定工程で得られた測定結果の一例を示す図である。

本第９実施形態の寿命予測試験は、基本的には、従来と同様にＪＩＳ Ｂ９９０８に基づく方法で行われるが、本試験に先駆けて予備試験が行われる点で異なる。つまり、本第９実施形態の寿命予測試験方法は、予備試験である詳細は後述の濃度設定工程、及び本試験である詳細は後述の試験工程よりなる。また、本第９実施形態の寿命予測試験方法での試験対象となるものは、上記の第１、第２、若しくは第４実施形態のフィルタ１、又はこれらのいずれかを含む第５実施形態のフィルタ１であって、上流側から順に第２濾材３及び第１濾材２が積層されたものである。但し、従来のフィルタ１１１を適用しても構わない。そして、濃度設定工程では、未使用の新しいフィルタ１が用いられ、試験工程では、洗浄後のフィルタ１であって、実際に評価されるべきロットのうちから抜き取られたものが用いられる。以下、これらの各工程に関して順に詳述していく。

先ず、実際に濃度設定工程及び試験工程に入る前に、両工程で用いられる試験用粉体を選定する。ここでは、試験対象のフィルタ１が含まれるロットのフィルタ１がこれから搭載されようとするガスタービン１００における設置環境での粉塵（実機の粉塵）と同程度の粒度分布を有する粉体が選定される。例えばガスタービン１００の設置場所で予め採取して準備しておいた実機の粉塵そのものでもよいが、本第９実施形態では、予め試験専用に準備された粒度分布の異なる３つの分類のうちから選定される。

この試験専用の粉体は、図７に示すように、第１分類、第２分類、及び第３分類に大別され、粒径の異なる粉体が配合されてなる。第１分類は、図７（ａ）に示すように、微細粒子から粗粒子までほぼ均等に存在する粒度分布が均一なもの、第２分類は、図７（ｂ）に示すように、微細粒子が多く存在する粒度分布が粒径小側に偏ったもの、第３分類は、図７（ｃ）に示すように、粗い粒子が多く存在する粒度分布が粒径大側に偏ったものである。ここで、本第９実施形態において、このような試験専用の粉体から試験用粉体を選定する理由は、実機の粉塵は、一般に、ガスタービン１００の設置場所の如何によって様々であるものの、通常、第１〜第３分類のいずれかに該当するため、試験に際し、実機の粉塵を改めて準備するまでもなく、簡便となるからである。なお、第１〜第３分類の粒度分布の検証は、アンダーセンサンプラー法等で簡単に行える。

続いて、濃度設定工程では、後の本試験である試験工程でフィルタ１に与える試験用粉体の濃度を設定するにあたっての予備試験を行う。具体的には、未使用のフィルタ１に対し、上記した選定の試験用粉体を所定の濃度で且つガスタービン１００の実機流速で吹き与え、第１濾材２及び第２濾材３に捕捉された試験用粉体の捕捉量比率を測定する。ここでは、実機流速を３ｃｍ／ｓとする。次いで、別の未使用のフィルタ１に対し、同じく選定の試験用粉体を先の濃度とは異なる濃度で且つガスタービン１００の実機流速で吹き与え、同様に第１濾材２及び第２濾材３に捕捉された試験用粉体の捕捉量比率を測定する。これを数回繰り返し、試験用粉体の濃度と捕捉量比率との相関関係を割り出す。この測定結果の一例を図８に示す。

図８から明らかなように、捕捉量比率は、試験用粉体の濃度が約２ｍｇ／Ｎｍ³（図８中の符号Ｄ参照）まではほぼ一定であるものの、これ以上で急激に変化する。この現象は、従来の寿命予測試験方法において、試験用粉体の試験用濃度が７０±３０ｍｇ／Ｎｍ³であると、凝集状態でフィルタ１に捕捉されることの裏付けとなる。逆に、試験用粉体の濃度が約２ｍｇ／Ｎｍ³までは、凝集状態は引き起こされないと言える。そこで、濃度設定工程では、後の本試験である試験工程で用いられる試験用粉体の試験用濃度Ｄとして、２ｍｇ／Ｎｍ³を設定する。つまり、試験用濃度Ｄとしては、濃度設定工程での試験結果より、実際のガスタービン１００の設置場所での空気における粉塵の実機濃度（０．０５〜０．１ｍｇ／Ｎｍ³程度、図８中の符号Ｄａ参照）での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値（２ｍｇ／Ｎｍ³）を設定する。

その後、本試験である試験工程に移行する。試験工程では、洗浄後のフィルタ１に対し、上記した選定の試験用粉体を試験用濃度Ｄと実機流速で所定時間吹き与えて、圧力損失の推移を測定する。そして、圧力損失が規定値に達しなければ、その洗浄後のフィルタ１が抜き取られたロットのものは、再使用に十分な性能を有するものと評価して完了する。

このように、本第９実施形態の寿命予測試験方法によれば、試験用粉体として、実機の粉塵と同程度の粒度分布を有するものが用いられるため、実機に見合った状況での試験が行える。しかも、試験の際、その試験用粉体の試験用濃度Ｄとしては、濃度設定工程により予め設定される、実機濃度Ｄａでの捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値が用いられ、且つ、試験用流速としては実機流速が用いられるため、実機の状況がほぼ再現されつつ、実機濃度Ｄａに対する試験用濃度Ｄの倍率分加速された本試験が行える。

上記した一例に当てはめれば、実機濃度Ｄａが０．０５〜０．１ｍｇ／Ｎｍ³程度、試験用濃度Ｄが２ｍｇ／Ｎｍ³であるので、実機濃度Ｄａと実機流速で本試験した場合と比較して、２０〜４０倍加速された本試験が行える。つまり、ガスタービン１００の定期点検への所定期間が１年である場合、約１０〜２０日間での試験時間で済む。従って、洗浄後のフィルタ１の実機寿命を短時間で正確に予測することができる。

なお、上記の説明では、試験工程での試験対象は、再使用するのに十分な性能を有するか否かを的確に判断すべく、洗浄後のフィルタ１であったが、これを未使用の新しいフィルタ１に代えても構わない。未使用のフィルタ１が含まれるロットのフィルタ１が、初めて使用するのに十分な性能を有するか否かの評価を行えるからである。

次に、本発明の第１０実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法について、図９を参照しながら説明する。図９は第１０実施形態の寿命予測試験方法における流速設定工程で得られた測定結果の一例を示す図である。本第１０実施形態の特徴は、上記の第９実施形態の予備試験を変形し、第９実施形態での試験時間の更なる短縮化を図った点にある。

つまり、本第１０実施形態の寿命予測試験方法は、予備試験として、詳細は後述の流速設定工程を加えている。なお、濃度設定工程以前は第９実施形態と同様で、試験工程は第９実施形態とほぼ同様である。

濃度設定工程に続いて、流速設定工程では、後の本試験である試験工程でフィルタ１に与える試験用粉体の流速を設定するにあたっての予備試験を行う。具体的には、未使用のフィルタ１に対し、上記した選定の試験用粉体を上記した試験用濃度Ｄで且つ所定の流速で吹き与え、第１濾材２及び第２濾材３に捕捉された試験用粉体の捕捉量比率を測定する。ここでは、試験用濃度Ｄを２ｍｇ／Ｎｍ³とする。次いで、別の未使用のフィルタ１に対し、同じく選定の試験用粉体を試験用濃度Ｄで且つ先の流速とは異なる流速で吹き与え、同様に第１濾材２及び第２濾材３に捕捉された試験用粉体の捕捉量比率を測定する。これを数回繰り返し、試験用粉体の流速と捕捉量比率との相関関係を割り出す。この測定結果の一例を図９に示す。

図９から明らかなように、捕捉量比率は、試験用粉体の流速が約１０ｃｍ／ｓ（図９中の符号Ｖ参照）まではほぼ一定であるものの、これ以上で急激に変化する。この現象は、試験用粉体の流速が約１０ｃｍ／ｓまでは、凝集状態は引き起こされないことを示す。そこで、流速設定工程では、後の本試験である試験工程で用いられる試験用粉体の試験用流速Ｖとして、１０ｃｍ／ｓを設定する。つまり、試験用流速Ｖとしては、流速設定工程での試験結果より、実機流速（３ｃｍ／ｓ、図９中の符号Ｖａ参照）での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値（１０ｃｍ／ｓ）を設定する。

その後、本試験である試験工程に移行する。試験工程では、洗浄後のフィルタ１に対し、上記した選定の試験用粉体を試験用濃度Ｄと試験用流速Ｖで所定時間吹き与えて、圧力損失の推移を測定する。そして、圧力損失が規定値に達しなければ、その洗浄後のフィルタ１が抜き取られたロットのものは、再使用に十分な性能を有するものと評価して完了する。

このように、本第１０実施形態の寿命予測試験方法によれば、上記の第９実施形態と同様に、試験用粉体として、実機の粉塵と同程度の粒度分布を有するものが用いられるため、実機に見合った状況での試験が行える。しかも、試験の際、上記の第９実施形態と同様に、その試験用粉体の試験用濃度Ｄとしては、濃度設定工程により予め設定される、実機濃度Ｄａでの捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値が用いられ、且つ、試験用流速Ｖとしては、流速設定工程により予め設定される、実機流速Ｖａでの捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値が用いられるため、実機の状況がほぼ再現されつつ、実機濃度Ｄａに対する試験用濃度Ｄの倍率分、更には実機流速Ｖａに対する試験用流速Ｖの倍率分加速された試験が行える。

上記した一例に当てはめれば、実機濃度Ｄａが０．０５〜０．１ｍｇ／Ｎｍ³程度、試験用濃度Ｄが２ｍｇ／Ｎｍ³であり、実機流速Ｖａが３ｃｍ／ｓ、試験用流速Ｖが１０ｃｍ／ｓであるので、実機濃度Ｄａと実機流速Ｖａで本試験した場合と比較して、濃度に関して２０〜４０倍、更に流速に関して３．３倍加速された本試験が行える。つまり、ガスタービン１００の定期点検への所定期間が１年である場合、約３〜６日間での試験時間で済む。従って、洗浄後のフィルタ１の実機寿命をより短時間で正確に予測することができる。

その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明は、特に再使用に向けて超音波洗浄に好適なガスタービン吸気用フィルタに有用である。

本発明の第１実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。 本発明の第３実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。 本発明の第４実施形態であるガスタービン吸気用フィルタが枠体に収納保持された状態での断面図である。 第４実施形態のガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。 本発明の第８実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第９実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法で用いられる試験用粉体の特性を示す図である。 第９実施形態の寿命予測試験方法における濃度設定工程で得られた測定結果の一例を示す図である。 本発明の第１０実施形態であるガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法における流速設定工程で得られた測定結果の一例を示す図である。 一般的なガスタービンの概略構成を示す側面図である。 図１０の要部拡大図である。 従来のガスタービン吸気用フィルタが枠体に収納保持された状態での断面図である。 従来のガスタービン吸気用フィルタの拡大断面図である。 従来のガスタービン吸気用フィルタの過剰変形状態を示す拡大断面図である。 従来のガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法での問題を示す図である。

符号の説明

１ ガスタービン吸気用フィルタ
２ 第１濾材
２ａ 第１層
２ｂ 第２層
３，３’ 第２濾材
１００ ガスタービン
１０１ 圧縮機
１０２ 燃焼器
１０３ タービン部
１０４ 吸気部
１１０ 枠体

Claims (13)

1. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタであって、
   前記第１濾材は、ポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材及び前記第１濾材が積層されていることを特徴とするガスタービン吸気用フィルタ。
2. 前記第１濾材は互いに有効開口径の異なる複数の層が積層されてなり、各層の有効開口径が前記空気の流れに対して下流側ほど小さいことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタ。
3. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタであって、
   前記第１濾材は、互いに有効開口径の異なる複数の層が積層されたポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第１濾材及び前記第２濾材が積層され、前記第１濾材の各層の有効開口径が前記空気の流れに対して下流側ほど小さいことを特徴とするガスタービン吸気用フィルタ。
4. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタであって、
   前記第１濾材は、ポリプロピレン繊維よりなる不織布であり、前記第２濾材は、ポリオレフィン系樹脂で表面が被覆されたポリエステル繊維よりなる不織布、又はポリオレフィン系樹脂の繊維よりなる不織布であり、前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材、前記第１濾材及び前記第２濾材が積層されており、プリーツ状に折られていることを特徴とするガスタービン吸気用フィルタ。
5. 前記第１濾材及び前記第２濾材が前記ポリオレフィン系樹脂の熱融着で接合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタ。
6. 前記第１濾材及び前記第２濾材を形成する繊維の表面が有機ケイ酸化合物で被覆されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタ。
7. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉したガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法であって、
   前記ガスタービン吸気用フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を分析する分析工程と、この分析工程で得られた前記粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する選定工程と、この選定工程で選定された前記洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴とするガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法。
8. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されてなり、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉したガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法であって、
   前記ガスタービンの設置環境に基づき、前記ガスタービン吸気用フィルタに捕捉されている粉塵の酸・塩基に関する性状を判定する判定工程と、この判定工程で得られた前記粉塵の性状に対して中和する洗浄液を選定する選定工程と、この選定工程で選定された前記洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴とするガスタービン吸気用フィルタの洗浄方法。
9. ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉した請求項５に記載のガスタービン吸気用フィルタを洗浄するためのガスタービン吸気用フィルタの洗浄システムであって、
   標準状態が弱アルカリ性又は中性である洗浄液を貯留する貯留槽を有し、この貯留槽内の洗浄液に前記ガスタービン吸気用フィルタを浸漬させて超音波洗浄する洗浄手段と、前記貯留槽から前記洗浄液を引き込んで浄化するとともに、この洗浄液に酸性溶液又はアルカリ性溶液を注入して前記標準状態に戻した後、前記貯留槽に送り返す循環手段と、よりなることを特徴とするガスタービン吸気用フィルタの洗浄システム。
10. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されており、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタにおいて、このガスタービン吸気用フィルタの実機寿命を予測するためのガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法であって、
    前記ガスタービン吸気用フィルタは前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材及び前記第１濾材が積層されていて、
    未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記ガスタービンの設置環境での粉塵と同程度の粒度分布を有する粉体を異なる濃度毎で前記ガスタービンの実機流速で吹き与えて、前記粉体の濃度と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記粉塵の実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値を試験用濃度として予め設定しておく濃度設定工程と、
    試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記濃度設定工程を経て設定された前記試験用濃度と前記実機流速で吹き与えて試験する試験工程と、
    を有することを特徴とするガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法。
11. 第１濾材及びこの第１濾材の変形を抑えるとともに有効開口径が前記第１濾材よりも大きい第２濾材が積層されており、ガスタービンの外部から内部に吸入される空気を通過させてこの空気中の粉塵を捕捉するガスタービン吸気用フィルタにおいて、このガスタービン吸気用フィルタの実機寿命を予測するためのガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法であって、
    前記ガスタービン吸気用フィルタは前記空気の流れに対して上流側から順に前記第２濾材及び前記第１濾材が積層されていて、
    未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記ガスタービンの設置環境での粉塵と同程度の粒度分布を有する粉体を異なる濃度毎で前記ガスタービンの実機流速で吹き与えて、前記粉体の濃度と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記粉塵の実機濃度での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される濃度のうちの最大値を試験用濃度として予め設定しておく濃度設定工程と、
    未使用の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記試験用濃度で異なる流速毎で吹き与えて、前記粉体の流速と前記第１濾材及び前記第２濾材に捕捉された前記粉体の捕捉量比率との相関関係を測定し、この測定結果より、前記実機流速での捕捉量比率と同程度の捕捉量比率が示される流速のうちの最大値を試験用流速として予め設定しておく流速設定工程と、
    試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタに対し、前記粉体を前記濃度設定工程及び前記流速設定工程を経て設定された前記試験用濃度及び前記試験用流速で吹き与えて試験する試験工程と、
    を有することを特徴とするガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法。
12. 前記粉体は、予め試験専用に準備された、粒度分布が均一な第１分類、粒度分布が粒径小側に偏った第２分類、又は粒度分布が粒径大側に偏った第３分類のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法。
13. 試験対象の前記ガスタービン吸気用フィルタは、前記粉塵を捕捉した後に超音波洗浄されたものであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタの寿命予測試験方法。

Images