(57)【要約】【課題】効率よく消音することができるガスタービン吸気サイレンサを提供すること。【解決手段】高周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタ１３Ａからなる高音部吸音スプリッタ群１３と、中・低周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタ１４Ａからなる中・低音部スプリッタ群１４とをガス流通方向に区分して配設し、高音部吸音スプリッタ群１３により高周波成分の騒音を消音するとともに、中・低音部吸音スプリッタ群１４により中・低周波成分の騒音を消音するようにしたもの。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの吸気側の密閉流路に配置され、吸音材が内蔵された複数の板状吸音スプリッタをガス流通方向に沿うように平行に配設してなる吸音スプリッタ群からなるガスタービン吸気サイレンサにおいて、
高周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる高音部吸音スプリッタ群と、中・低周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる中・低音部吸音スプリッタ群とを前記ガス流通方向に区分して配設したことを特徴とするガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項２】
前記ガス流通方向における上流側に高音部吸音スプリッタ群を配設し、この高音部吸音スプリッタの下流側に中・低音部吸音スプリッタ群を配設したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項３】
前記ガス流通方向における上流側に中・低音部吸音スプリッタ群を配設し、この中・低音部吸音スプリッタ群の下流側に高音部吸音スプリッタ群を配設したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項４】
高音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタは、中・低音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタより長さおよび幅と間隔をそれぞれ短く形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項５】
各吸音スプリッタ群は、四角筒状の枠体内に、複数の同形の吸音スプリッタを固定してなる少なくとも１つの吸音スプリッタブロックにより構成されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項６】
各吸音スプリッタを構成する金属部位は、耐食アルミニウム材により形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【請求項７】
各吸音スプリッタを構成する複数の金属部位は、相互に嵌合されて固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のガスタービン吸気サイレンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン吸気サイレンサに係り、特に、吸気騒音を良好に消音するようにしたガスタービン吸気サイレンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの吸気側の密閉流路に配置され、吸音材が内蔵された複数の板状吸音スプリッタをガス流通方向に沿うように平行に配設してなる吸音スプリッタ群からなるガスタービン吸気サイレンサは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
従来、大型ガスタービンに使用されていた吸気サイレンサは、具体的には、鋼製で２００ｍｍ厚の吸音スプリッタのみをガス流通方向に沿うように平行に配設した単一吸音スプリッタによる消音構造である。この２００ｍｍ厚の吸音スプリッタは５００−１ＫＨｚの周波数を中心に消音するもので、ガスタービン吸気騒音の卓越周波数２ＫＨｚとずれているために、効率よく消音することができなかった。【０００４】
さらに、必要消音量を大きくする場合、ガスタービン吸気騒音の卓越周波数２ＫＨｚを消音するために吸音スプリッタの長さを延ばすことになり、吸音スプリッタの長さを延ばすことで、それほど大きな消音量を必要としない１ＫＨｚ以下の周波数を余計に消音してしまうという無駄があった。【０００５】
以上のように、従来の吸気サイレンサは、消音する周波数のずれにより消音効率が悪く、消音量に合わせて単純に長さを延ばすことで大型化してしまうし、また、スプリッタ全体が鋼製であるために、重量が重いという欠点があった。【０００６】
ところで、ガスタービンの吸込口から発生する吸気騒音は、ガスタービンのコンプレッサの回転によって発生する基本周波数と倍音が主成分で、他の周波数に比べて大きく卓越している。基本周波数は、回転数×羽根枚数によって決定される。ガスタービンの場合には、回転数が高く、羽根枚数も多いために、基本周波数が高周波数（例えば、３６００ｒｐｍ×３６枚／６０＝２１６０Ｈｚ）となる。【０００７】
ガスタービンの吸込口で発生する吸気騒音は機種や容量によって異なるが、おおよそダクト内で１２０−１３０ｄＢ（Ａ）の騒音レベルである。【０００８】
ガスタービンを設置する設備は屋外が多く、作業環境の面から設備周囲の騒音許容レベルは８５ｄＢ（Ａ）前後であるから、吸気サイレンサには３５−４５ｄＢ（Ａ）の大きな消音量が必要となる。【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ガスタービン吸込口から発生する吸気騒音は、２ＫＨｚの基本周波数を中心に倍音・半倍音である４ＫＨｚ・１ＫＨｚの高周波数領域が卓越した周波数特性が特徴である。【００１１】
元来、ガスタービンは欧米で開発されたもので、その基本技術をベースに国内のガスタービンが実用化されてきた。【００１２】
吸気サイレンサも同様で、従来の吸気サイレンサの構造は欧米で使用されている構造を真似ており、前述したように鋼製で２００ｍｍ厚の吸音スプリッタをガスの流通方向に沿って平行に配設した単一吸音スプリッタ消音構造であった。【００１３】
この従来のガスタービン吸気サイレンサを図５により説明する。【００１４】
図５において、ガスタービンの吸気側のダクト１により周囲から遮蔽された密閉流路２内の吸気フィルタ室Ｆの太矢印で示すガス流通方向における下流側には、複数の板状の吸音スプリッタ３，３…がガス流通方向に沿うように平行に配設されている。各吸音スプリッタ３は、ほぼ直方体状をなす鋼製の外周壁４を有しており、この外周壁４の相互に対向する両側板４Ａ，４Ｂには、それぞれ多数の連通孔（図示せず）が形成されている。また、外周壁４内には、グラスウールボードのような吸音材（図示せず）が充填され、図示しない溶接または複数のリベットにより外周壁４が固定されている。【００１５】
さらに、前記外周壁４の前端部および後端部には、それぞれ平面視三角形状をなす鋼製のテーパ枠材５Ａ，５Ｂが取付けられており、スプリッタを通過するガスを整流するようになっている。【００１６】
前記吸音スプリッタ３のガス流通方向における長さは約４．８ｍとされており、また、吸音スプリッタ３の幅は約２０ｃｍとされている。さらに、隣位の１対の吸音スプリッタ３，３間の間隙は約２０ｃｍとされている。【００１７】
このような従来のガスタービン吸気サイレンサの消音効果を図６のグラフにより説明する。【００１８】
ガスタービンにおける発生騒音パワーレベルは、図６中に線Ａで示すように、卓越周波数２ＫＨｚにおいて最大１５０ｄＢ（Ａ）弱とされている。【００１９】
一方、吸気サイレンサを取付ける前の吸気フィルタの正面における騒音は、図６中に線Ｂで示すように、卓越周波数２ＫＨｚにおいて最大１２０ｄＢ（Ａ）弱とされている。【００２０】
そして、吸気サイレンサを取付けた後の吸気フィルタ室Ｆにおける吸気フィルタの正面における騒音は、図６中に線Ｃで示すように、周波数５００Ｈｚにおいて５０ｄＢ（Ａ）まで消音されるが、周波数４ＫＨｚにおいては８０ｄＢ（Ａ）強までしか消音されず、周波数の全域において十分に消音されているとはいえなかった。【００２１】
すなわち、前述した従来の吸音スプリッタ３は、周波数５００−１ＫＨｚを中心に消音するもので、ガスタービン吸気騒音の卓越周波数である２ＫＨｚとずれているために、効率よく消音することができなかった。【００２２】
さらに、必要消音量を大きくした場合、ガスタービン吸気騒音の特徴である周波数２ＫＨｚを中心とした高周波数領域を消音するために、吸音スプリッタ３を消音できる長さにまで単純に延ばすことで対処していた。【００２３】
ところが、吸音スプリッタ３の長さを延ばすことは、前述したように、それほど大きな消音量を必要としない高周波数領域(１ＫＨｚ以下)の騒音を余計に消音してしまうという無駄があった。【００２４】
以上のように、従来の吸気サイレンサは、吸音スプリッタが単一構造であるために、消音する周波数のずれにより消音効率が悪かったし、消音量に合わせて単純に長さを延ばすことで大型化してしまっていたし、吸音スプリッタ全体が鋼製であるために、重量が重いという問題点があった。【００２５】
そこで、本発明は、効率よく消音することができるガスタービン吸気サイレンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前述した目的を達成するため、請求項１に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、ガスタービンの吸気側の密閉流路に配置され、吸音材が内蔵された複数の板状吸音スプリッタをガス流通方向に沿うように平行に配設してなる吸音スプリッタ群からなるガスタービン吸気サイレンサにおいて、高周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる高音部吸音スプリッタ群と、中・低周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる中・低音部吸音スプリッタ群とを前記ガス流通方向に区分して配設した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、高音部吸音スプリッタ群により高周波成分の騒音を消音することができるし、中・低音部吸音スプリッタ群により中・低周波成分の騒音を消音することができる。【００２７】
請求項２に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、前記ガス流通方向における上流側に高音部吸音スプリッタ群を配設し、この高音部吸音スプリッタの下流側に中・低音部吸音スプリッタ群を配設した点にある。また、請求項３に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、前記ガス流通方向における上流側に中・低音部吸音スプリッタ群を配設し、この中・低音部吸音スプリッタ群の下流側に高音部吸音スプリッタ群を配設した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、いずれの吸音スプリッタ群をガス流通方向における上流側に配設しても、高周波成分の騒音および中・低周波成分の騒音を良好に消音することができる。【００２８】
請求項４に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、高音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタが、中・低音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタより長さおよび幅と間隔をそれぞれ短く形成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、高音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタと、中・低音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタの特性を生かして、高周波成分ならびに中・低周波成分の騒音を良好に消音することができる。【００２９】
請求項５に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、各吸音スプリッタ群が、四角筒状の枠体内に、複数の同形の吸音スプリッタを固定してなる少なくとも１つの吸音スプリッタブロックにより構成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、部品を標準化することができ、コスト削減が可能となり、加工設計を容易にすることができる。【００３０】
請求項６に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、各吸音スプリッタを構成する金属部位が、耐食アルミニウム材により形成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、軽量化することができる。
請求項７に係る本発明のガスタービン吸気サイレンサの特徴は、各吸音スプリッタを構成する複数の金属部位が、相互に嵌合されて固定されている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、リベットの締結力に依存することなく、吸音スプリッタを組み立てることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のガスタービン吸気サイレンサによれば、高周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる高音部吸音スプリッタ群と、中・低周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタからなる中・低音部吸音スプリッタ群とを前記ガス流通方向に区分して配設したので、高周波成分の騒音ならびに中・低周波成分の騒音を良好に消音することができる。
また、高音部吸音スプリッタ群および中・低音部吸音スプリッタ群のいずれの吸音スプリッタ群をガス流通方向における上流側に配設しても、高周波成分の騒音および中・低周波成分の騒音を良好に消音することができる。【００３２】
さらに、高音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタは、中・低音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタより長さおよび幅と間隔をそれぞれ短く形成されているので、高音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタと、中・低音部吸音スプリッタ群を構成する各吸音スプリッタの特性を生かして、高周波成分ならびに中・低周波成分の騒音を良好に消音することができる。【００３３】
さらにまた、各吸音スプリッタ群が、四角筒状の枠体内に、複数の同形の吸音スプリッタを固定してなる少なくとも１つの吸音スプリッタブロックにより構成されているので、部品を標準化することができ、コスト削減が可能となり、加工設計を容易にすることができる。【００３４】
また、各吸音スプリッタを構成する金属部位が、耐食アルミニウム材により形成されているので、全体を軽量化することができる。【００３５】
さらに、各吸音スプリッタを構成する複数の金属部位が、相互に嵌合されて固定されているので、リベットの締結力に依存することなく、吸音スプリッタを組み立てることができ、リベットが飛散してガスタービンのブレードなどを傷つけるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るガスタービン吸気サイレンサの実施形態を示す斜視図
【図２】図１の吸音スプリッタの詳細を示す一部省略斜視図
【図３】吸音スプリッタブロックを用いた図１の実施形態の変形例を示す斜視図
【図４】図１の実施形態のガスタービン吸気サイレンサにおける消音効果を示すグラフ
【図５】従来のガスタービン吸気サイレンサを示す斜視図
【図６】図５のガスタービン吸気サイレンサにおける消音効果を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は本発明に係るガスタービン吸気サイレンサの実施形態を示すものであり、ガスタービンの吸気側のダクト１１により周囲から遮蔽された密閉流路１２内の吸気フィルタ室（図示せず）の太矢印で示すガス流通方向における下流側には、高周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタ１３Ａ，１３Ａ…からなる高音部吸音スプリッタ群１３がガス流通方向における上流側に配設されている。また、高音部吸音スプリッタ群１３よりガス流通方向における下流側の密閉流路１２内には、中・低周波成分の騒音を消音しうる複数の吸音スプリッタ１４Ａ，１４Ａ…からなる中・低音部吸音スプリッタ群１４が配設されている。したがって、前記高音部吸音スプリッタ群１３と前記中・低音部吸音スプリッタ群１４とがガス流通方向に区分して配設されていることになる。【００３８】
前記各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａは、いずれも、図２に示すように、ほぼ直方体状をなす耐食アルミニウム製の外周壁１５を有しており、この外周壁１５の相互に対向する両側板１５Ａ，１５Ｂには、それぞれ多数の連通孔１６，１６…が整列状に形成されている。また、前記外周壁１５内には、グラスウールボード、ロックウールボード、ポリエステルボードのような吸音材１７が充填されている。なお、図２においては、吸音材１７が露出しているように図示されているが、実際には、吸音材１７が露出しないように前記両側板１５Ａ，１５Ａ間に嵌合される断面コ字状の耐食アルミニウム製の端板１５Ｂにより各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａの上面および下面は被覆されている。【００３９】
さらに、前記外周壁１５の前端部および後端部には、それぞれ平面視三角形状をなす耐食アルミニウム製のテーパ枠材１８，１８が連設されており、スプリッタを通過するガスを整流するようになっている。【００４０】
すなわち、前記外周壁１５の各側板１５Ａは、いずれも各端面側に折曲される折曲端板１９により全体として断面コ字状に形成されている。したがって、両側板１５Ａ，１５Ａの折曲端板１９，１９間には、吸音材１７が露出している長溝２０が形成されることになる。【００４１】
一方、前記各テーパ枠材１８の基部１８Ａには、前記外周壁１５の各側板１５Ａの折曲端板１９を挟持する２対の突起２１Ａ，２１Ｂが直角に突設されており、これらの対となる突起２１Ａ，２１Ｂが側板１５Ａの折曲端板１９の両側に嵌合することにより、各テーパ枠材１８の２対の突起２１Ａ，２１Ｂにより両側板１５Ａ，１５Ａを保持し、各側板１５Ａが吸音材１７を被覆した状態で固定されることになる。【００４２】
前述したように、各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａの複数の金属部位は、相互に嵌合することにより固定されるようになっている。
前記高音部吸音スプリッタ群１３の各吸音スプリッタ１３Ａのガス流通方向における長さは約４０ｃｍとされており、また、各吸音スプリッタ１３Ａの幅は約５ｃｍとされている。さらに、隣位の１対の吸音スプリッタ１３Ａ，１３Ａ間の間隙は約５ｃｍとされている。
前記中・低音部吸音スプリッタ群１４の各吸音スプリッタ１４Ａのガス流通方向における長さは約１７５ｃｍとされており、また、各吸音スプリッタ１４Ａの幅は約２０ｃｍとされている。さらに、隣位の１対の吸音スプリッタ１４Ａ，１４Ａ間の間隙は約３０ｃｍとされている。【００４３】
さらに、前記高音部吸音スプリッタ群１３の各吸音スプリッタ１３Ａと、前記中・低音部吸音スプリッタ群１４の各吸音スプリッタ１４Ａとの間隔は、約２５ｃｍとされている。【００４４】
なお、前記高音部吸音スプリッタ群１３と前記中・低音部吸音スプリッタ群１４とを、ガス流通方向において配設位置を逆にして、中・低音部吸音スプリッタ群１４を高音部吸音スプリッタ群１３より上流側に配設するようにしても、同様の消音効果を得ることができる。【００４５】
図３は、各吸音スプリッタ群１３，１４を構成する各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａをブロック化したものである。【００４６】
すなわち、四角筒状の枠体２２内に、複数の同形の吸音スプリッタ１３Ａあるいは吸音スプリッタ１４Ａを等間隔に配置して固定してなる吸音スプリッタブロック２３を形成し、この吸音スプリッタブロック２３を、図３の実施形態においては、３段２列に組立てたものである。このように、吸音スプリッタブロック２３を形成することにより、部品を標準化することができ、コスト低減が可能になり、加工設計が容易になる【００４７】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。【００４８】
本実施形態のガスタービン吸気サイレンサの消音効果を図４のグラフにより説明する。【００４９】
ガスタービンにおける発生騒音パワーレベルは、図４中に線Ａで示すように、卓越周波数２ＫＨｚにおいて最大１５０ｄＢ（Ａ）弱とされている。【００５０】
一方、吸気サイレンサを取付ける前の吸気フィルタの正面における騒音は、図４中に線Ｂで示すように、卓越周波数２ＫＨｚにおいて最大１２０ｄＢ（Ａ）弱とされている。【００５１】
そして、吸気サイレンサを取付けた後の吸気フィルタＦにおける吸気フィルタの正面における騒音は、まず、ガス流通方向における上流側に位置する高音部吸音スプリッタ群１３を通過することにより、図４中に線Ｃ１で示すように、周波数５００Ｈｚにおいて約９５ｄＢ（Ａ）が最大騒音となるように消音され、その後、ガス流通方向における下流側に位置する中・低音部吸音スプリッタ群１４を通過することにより、図４中に線Ｃ２で示すように、周波数４ＫＨｚにおいて８０ｄＢ（Ａ）弱が最大騒音となるように消音され、このとき、周波数６３Ｈｚにおいては７０ｄＢ（Ａ）強が最小騒音となるように消音される。【００５２】
すなわち、従来のガスタービン吸気サイレンサにおいて、最大８０ｄＢ（Ａ）強、最小５０ｄＢ（Ａ）弱と全周波数域において不均一に消音されていたのに対し、本実施形態のガスタービン吸気サイレンサにおいては、最大８０ｄＢ（Ａ）弱、最小７０ｄＢ（Ａ）強と全周波数域においてほぼ均一に無駄なく消音されることになる。したがって、従来より全体として短い長さの両吸音スプリッタ群１３，１４により良好な消音が行えるので、限られたスペースにおいてコストダウンをはかることができる。【００５３】
また、本実施形態においては、各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａを従来のようにリベットにより固定することをせず、複数の金属からなる部材を相互に嵌合するのみで固定して組み立てているので、リベットが外れて飛散することによりガスタービンのブレードなどを傷つけるおそれがなくなった。【００５４】
さらに、各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａは、耐食アルミニウム材により形成されているので、軽量化を図ることができる。なお、耐食アルミニウムに代えて硬質プラスチックにより各吸音スプリッタ１３Ａ，１４Ａを形成することにより軽量化を図るようにしてもよい。【００５５】
さらにまた、吸音スプリッタをブロック化した吸音スプリッタブロック２３を形成することにより、部品を標準化することができ、コスト低減が可能になり、加工設計が容易になる。【００５６】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。すなわち、前述した実施形態において説明した吸音スプリッタの寸法や、騒音のレベルやその周波数などは、あくまでも単なる例示であり、本発明が、前述した実施形態中の数値に限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2009034629.tif 000009
2009034629.tif 000010
2009034629.tif 000011
2009034629.tif 000012