(57)【要約】【課題】容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保すること。【解決手段】燃焼室１１の燃焼領域１２に開口された開口部２２を有し、複数の共鳴空間２５が設けられた減衰付加装置２０を、前記燃焼室１１に装備する。開口部２２には、複数の共鳴空間２５のうちの１つのみが接続されている。また、前記複数の共鳴空間２５同士の間には、開閉バルブ５０を設ける。前記燃焼領域１２で燃料が燃焼すると、燃焼振動が発生する場合があるが、この振動は開口部２２から共鳴空間２５に入り、共鳴空間２５で共鳴して減衰される。また、燃焼振動は複数の周波数領域を含んでいるが、前記開閉バルブ５０を開閉すると、振動を共鳴させる共鳴空間２５の容積は変化して、その容積に応じた周波数領域の振動を減衰できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。【選択図】        図３
2006138272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が発生する部分である振動発生領域に対して開口している１つの開口部と、
前記開口部に接続されている減衰部と、
前記減衰部が有する複数の共鳴空間と、
前記共鳴空間同士の間に位置し、前記共鳴空間同士の開閉を行う複数の開閉手段と、
を具備することを特徴とする減衰付加装置。
【請求項２】
前記複数の共鳴空間は、少なくとも３つの前記共鳴空間が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の減衰付加装置。
【請求項３】
前記複数の共鳴空間は、１つの前記共鳴空間に対して少なくとも２つの前記共鳴空間が並列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰付加装置。
【請求項４】
前記共鳴空間には、流体抵抗部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項５】
前記流体抵抗部材は複数設けられており、
前記複数の流体抵抗部材は、それぞれ離間していることを特徴とする請求項４に記載の減衰付加装置。
【請求項６】
前記減衰部は、円形の配管によって形成された円形配管部を有しており、
前記共鳴空間は、前記円形配管部によって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項７】
前記減衰部には、前記減衰部の外部の流体を前記共鳴空間に導入する外気導入部と、
前記外気導入部から前記共鳴空間に導入する流体の流量を調整する流量調整手段と、
が備えられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項８】
前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサ及び前記開閉手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段を開閉する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項９】
前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサ、前記開閉手段及び前記流量調整手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行う制御部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の減衰付加装置。
【請求項１０】
燃料を燃焼する燃焼領域を有し、
前記燃焼領域を前記振動発生領域として請求項１〜９のいずれか１項に記載の減衰付加装置を備えることを特徴とする燃焼器。
【請求項１１】
燃料を燃焼する燃焼領域と、前記燃焼領域での燃料の燃焼後の排ガスの成分を検出する排ガスセンサと、を有し、
前記燃焼領域を前記振動発生領域として請求項９に記載の減衰付加装置を備え、
前記制御部は、前記排ガスセンサからの信号に基づいて前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行うことを特徴とする燃焼器。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンに関するものである。特に、この発明は、幅広い周波数領域の振動を抑制することのできる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを有しており、圧縮機では空気を取り込んで圧縮して高圧にし、高圧になった空気を燃焼器に送り込む。燃焼器では、高圧の空気に対して燃料を吹き出して燃料を燃焼させる。燃料が燃焼することにより発生する高温の燃焼ガスは、前記タービンに送られ、この高温の燃焼ガスがタービンを駆動する。このタービンの回転軸と前記圧縮機の回転軸とは一体となって回転するため、タービンがこのように駆動することにより、圧縮機も駆動し、上述したように空気を取り入れて圧縮をする。
【０００３】
このように作動するガスタービンは、上記のように燃料が燃焼する際に燃焼振動が発生する場合があり、この燃焼振動は、ガスタービン運転時の騒音や振動の原因となっていた。特に、近年のガスタービンでは、運転時の環境への影響を考慮して排出ガスの低ＮＯｘ（窒素酸化物）化が図られているが、低ＮＯｘ化を図るためには燃料の希薄燃焼が多用される。しかし、希薄燃焼は燃焼が不安定になり易く、このため燃焼振動が発生し易くなっていた。また、この燃焼振動は、幅広い周波数領域、或いは複数の周波数領域を有しているが、この燃焼振動を抑制するには、共鳴空間を設けることなどによって振動を減衰する必要があるが、この共鳴空間は、容積によって減衰できる振動の周波数領域が決まっている。そこで、従来のガスタービンでは、共鳴空間の容積を変化させることのできる減衰付加装置を燃焼器に装備し、ガスタービンの運転中に燃焼振動の周波数領域に合わせて前記共鳴空間の容積を変化させ、幅広い周波数領域を有する燃焼振動を減衰していた。
【０００４】
例えば、特許文献１では、燃焼器に共鳴空間を備える減衰付加装置を装備し、共鳴空間と燃焼器とを、途中に開閉手段を有する配管によって接続している。減衰する振動の周波数領域が広い場合には、共鳴空間にピストンを設け、ピストンを作動させることにより共鳴空間の容積を変化させ、複数の周波数領域の振動を減衰していた。または、共鳴空間と燃焼器とを接続する配管を複数設け、それぞれの配管の径、或いは長さを異ならせ、このうち共鳴空間と燃焼器とを連通させる配管を前記開閉手段によって選択することにより、複数の周波数領域の振動を減衰していた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のガスタービンに設けられる減衰付加装置では、共鳴空間の容積を変化させず、共鳴空間と燃焼器を接続する配管の径や長さも変化させない場合には、共鳴する領域が一定であるため、幅広い周波数領域の振動を減衰するのは困難な虞があった。また、共鳴空間にピストンを設け、ピストンを作動させることにより共鳴空間の容積を変化させる場合には、共鳴容積は変化するので幅広い周波数領域の振動を減衰することはできるが、ガスタービンに燃焼器が多数設けられている場合には、多数のピストンを制御しなければならず、構造が複雑化する虞があった。また、共鳴空間と燃焼器との間に、それぞれ径、或いは長さが異なる配管を複数設け、これにより共鳴空間と燃焼器とを接続し、開閉手段により共鳴空間と燃焼器とを連通させる配管を選択する場合には、さまざまな振動が発生するため強固な構造にすべき燃焼器に複数の配管を設ける必要があり、耐久性が低減する虞があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保できる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る減衰付加装置は、振動が発生する部分である振動発生領域に対して開口している１つの開口部と、前記開口部に接続されている減衰部と、前記減衰部が有する複数の共鳴空間と、前記共鳴空間同士の間に位置し、前記共鳴空間同士の開閉を行う複数の開閉手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
この発明では、減衰部に共鳴空間を複数設け、共鳴空間同士の間には開閉手段が設けられているので、開閉手段を開閉することにより複数の共鳴空間が連通、或いは遮断され、開口部に連通している共鳴空間全体の容積を容易に変更できる。また、共鳴空間は複数設けられているが、複数の共鳴空間は前記開閉手段を介して接続されているので、振動発生領域に対する開口部は共鳴空間と同数である必要なく、開口部は１つでよい。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
【００１０】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記複数の共鳴空間は、少なくとも３つの前記共鳴空間が直列に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、共鳴空間を直列に接続することにより、容易に複数の共鳴空間を接続して設けることができる。この結果、さらに容易に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
【００１２】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記複数の共鳴空間は、１つの前記共鳴空間に対して少なくとも２つの前記共鳴空間が並列に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、共鳴空間を並列に接続することにより、開閉手段を開いた際に連通する共鳴手段の組合せが増加する。これにより、より細かく共鳴空間の容積を変化させることができる。例えば、１つの共鳴空間に異なる大きさの複数の共鳴空間を並列で接続することにより、１つの共鳴空間はいずれの共鳴空間とも連通できるので、共鳴空間が連通することにより形成される容積は、どの共鳴空間を合わせた容積も形成することができる。この結果、容易に、且つ、より確実に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
【００１４】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記共鳴空間には、流体抵抗部材が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、共鳴空間に流体抵抗部材を設けることにより、振動を共鳴空間のみでなく、流体抵抗部材によっても減衰できる。また、減衰する振動の周波数領域を調整する際に、共鳴空間の容積の変更のみでなく、流体抵抗部材による抵抗値を変更することによっても調整することができる。この結果、減衰性能を向上させることができる。
【００１６】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記流体抵抗部材は複数設けられており、前記複数の流体抵抗部材は、それぞれ離間していることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、流体抵抗部材を複数設け、それぞれを離間させることにより、複数の周波数領域の振動を減衰することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
【００１８】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記減衰部は、円形の配管によって形成された円形配管部を有しており、前記共鳴空間は、前記円形配管部によって形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、共鳴空間を円形の配管、即ち円形配管部によって形成することにより、市販の配管部材を使用することができる。これにより、容易に共鳴空間を製造することができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記減衰部には、前記減衰部の外部の流体を前記共鳴空間に導入する外気導入部と、前記外気導入部から前記共鳴空間に導入する流体の流量を調整する流量調整手段と、が備えられていることを特徴とする。
【００２１】
この発明では、外気導入部と流量調整手段が設けられているので、流量調整手段を調整することにより、減衰部の外部の流体、例えば、減衰部の外部の空気を共鳴空間に導入することができる。この空気を共鳴空間に導入すると、共鳴空間での共鳴特性が変化するため振動の減衰特性を調整でき、特に、共鳴空間に前記流体抵抗部材が設けられている場合には、共鳴空間に空気を導入することにより流体抵抗部材での抵抗値を変化させることができ、減衰特性が大きく変化する。このため、前記流量調整手段で、共鳴空間に流れる空気の量を調整することにより、減衰特性を調整することができる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
【００２２】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、前記圧力センサ及び前記開閉手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段を開閉する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、圧力センサは振動発生領域の振動を検出することができるので、この圧力センサからの信号により、制御部では振動の周波数を検出することができ、当該制御部は、この周波数に応じて開閉手段を開閉する。この開閉手段の開閉により、複数の共鳴空間が連通、或いは遮断され、共鳴空間全体の容積が変化して、共鳴空間の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間で共鳴して、減衰する。これにより、振動発生領域で発生した振動の周波数領域の周波数に合わせて、開閉手段を開閉し、共鳴空間全体の容積を変えることができるので、より確実に振動を減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
【００２４】
また、この発明に係る減衰付加装置は、前記振動発生領域の振動を検出する圧力センサと、前記圧力センサ、前記開閉手段及び前記流量調整手段が接続され、且つ、前記圧力センサからの信号に基づき前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明では、上記の減衰付加装置からさらに、振動発生領域で発生した振動の周波数領域の周波数に合わせて流量調整手段を調整できるので、振動発生領域で発生した振動を、より確実に減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
【００２６】
また、この発明に係る燃焼器は、燃料を燃焼する燃焼領域を有し、前記燃焼領域を前記振動発生領域として前記減衰付加装置を備えることを特徴とする。
【００２７】
この発明では、燃焼器に前記減衰付加装置を備え、燃焼器の燃焼領域を前記振動発生領域とすることにより、燃料の燃焼時の幅広い周波数領域の燃焼振動を、減衰付加装置で減衰できる。また、前記減衰付加装置では、開口部の数を複数形成された共鳴空間に合わせる必要がなく、開口部は１つでも良いので、燃焼器の運転時には高温・高圧になる燃焼領域に多数の開口部を設ける必要がない。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
【００２８】
また、この発明に係る燃焼器は、燃料を燃焼する燃焼領域と、前記燃焼領域での燃料の燃焼後の排ガスの成分を検出する排ガスセンサと、を有し、前記燃焼領域を前記振動発生領域として前記減衰付加装置を備え、前記制御部は、前記排ガスセンサからの信号に基づいて前記開閉手段の開閉及び前記流量調整手段での前記流体の調整を行うことを特徴とする。
【００２９】
この発明では、開閉手段の開閉及び流体調整手段での流体の調整を、前記圧力センサで検出した振動の周波数以外に、排ガスセンサで検出した排ガスに基づいても行っている。減衰付加装置では、前記外気導入部から入る空気を流量調整手段で調整して、多くの空気が共鳴空間に入るようにすることにより、振動を低減することができる。一方、燃焼の燃焼時の排ガスに含まれるＮＯｘは、希薄燃焼であるほど低減できるが、振動を低減するために減衰付加装置の外部の空気を共鳴空間に流入させると、燃料の燃焼に使用する空気が減少してしまい、希薄燃焼にすることができず、ＮＯｘが増加する虞がある。このため、外気導入部から共鳴空間に空気を流入させる際には、振動とＮＯｘの量との妥協点に応じた量の空気を流入させる必要があり、ＮＯｘを検出するために排ガスセンサで排ガスを検出している。この結果、振動の減衰と、排ガス性状の向上とを両立を図ることができる。
【００３０】
また、この発明に係るガスタービンは、前記燃焼器を備えることを特徴とする。
【００３１】
この発明では、ガスタービンに上述した燃焼器を備えることにより、ガスタービン運転時の燃焼振動のうち、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰することができる。また、燃焼領域への開口部を最低限の数に抑えることができるので、燃焼器の耐久性を確保できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。さらに、このような特性を有することにより、高品質なガスタービンを得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明にかかる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンは、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかる減衰付加装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の実施例１に係る減衰付加装置を備えるガスタービンの断面図である。同図に示すガスタービン１には、空気の流れの上流側から下流側に向かって空気取入口２、圧縮機３、燃焼器１０及びタービン４が設けられている。前記空気取入口２から取り込まれた空気は圧縮機３によって圧縮され、高温・高圧の圧縮空気となって燃焼器１０へ送り込まれる。燃焼器１０にはパイロットノズル（図示省略）やメインノズル（図示省略）が設けられており、圧縮機３から送られてきた圧縮空気に、パイロットノズルやメインノズルによって天然ガス等のガス燃料、或いは軽油や軽重油等の液体燃料を供給して燃料を燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスを生成させる。燃焼器１０で、このようにして燃料が燃焼することにより生じた高温・高圧の燃焼ガスは、その後タービン４に噴射される。
【００３５】
図２は、本発明の実施例１に係る減衰付加装置の要部概略図である。前記燃焼器１０には、減衰付加装置２０が備えられている。この減衰付加装置２０は、内側に燃焼領域１２を有する燃焼室１１の外側に備えられており、この燃焼室１１及び減衰付加装置２０は、燃焼器１０の車室１３（図１参照）に設けられている。この減衰付加装置２０は減衰部２１を有しており、この減衰部２１は前記燃焼室１１に接続され、前記燃焼領域１２に対して開口部２２によって開口している。また、減衰部２１には、３つの共鳴室３０が設けられており、共鳴室３０同士は接続部４０によって接続されている。この共鳴室３０及び接続部４０は、内側に空間を有しており、接続されている共鳴室３０と接続部４０の双方の内部の空間は連通している。また、これらの共鳴室３０の内部空間、及び接続部４０の内部空間は、共に共鳴空間２５として形成されている。
【００３６】
また、接続部４０によってそれぞれ接続されている３つの共鳴室３０の接続の形態は、共鳴室３０全体では直列に接続されている。即ち、３つの共鳴室３０のうち、１つの共鳴室３０は他の２つの共鳴室３０の双方に接続され、この２つの共鳴室３０同士は接続されていない。また、直列に接続された共鳴室３０のうち、一方の端部に位置する共鳴室３０は、接続部４０によって前記燃焼室１１に接続されており、この接続部４０は前記燃焼領域１２に開口している。この部分が、前記開口部２２として形成しており、また、このように接続部４０のうちの１つが燃焼室１１に接続される事により、減衰部２１は燃焼室１１に接続されている。このように直列に接続される３つの共鳴室３０及び接続部４０は、共鳴室３０については、燃焼室１１に近い方から順に、第１共鳴室３１、第２共鳴室３２、第３共鳴室３３として形成され、接続部４０については、燃焼室１１に近い方、つまり、燃焼室１１に接続している接続部４０から順に、第１接続部４１、第２接続部４２、第３接続部４３として形成されている。これにより、共鳴室３０と接続部４０を合わせた順番は、燃焼室１１側から順に、第１接続部４１、第１共鳴室３１、第２接続部４２、第２共鳴室３２、第３接続部４３、第３共鳴室３３、となって形成されている。
【００３７】
また、共鳴室３０同士を接続している接続部４０には、開閉手段となる開閉バルブ５０が設けられている。この開閉バルブ５０は、全ての接続部４０に設けられており、第１接続部４１に設けられる開閉バルブ５０は第１開閉バルブ５１、第２接続部４２に設けられる開閉バルブ５０は第２開閉バルブ５２、第３接続部４３に設けられる開閉バルブ５０は第３開閉バルブ５３として形成されている。これらの開閉バルブ５０は、当該開閉バルブ５０を操作することにより流路の開閉を行う事ができるので、上記の各開閉バルブ５０の開閉操作を行うと、接続部４０の開閉を行う事ができる。このため、共鳴室３０同士の間にある接続部４０に設けられている開閉バルブ５０を開閉した場合には、当該接続部４０の両端に位置する共鳴室３０同士が連通、或いは遮断される。また、共鳴室３０と燃焼室１１との間の接続部４０に設けられた開閉バルブ５０、即ち第１開閉バルブ５１を開閉した場合には、減衰部２１と燃焼領域１２とが連通、或いは遮断される。
【００３８】
この実施例１に係る減衰付加装置２０は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記ガスタービン１を作動させると、圧縮機３が作動することによって圧縮された高温・高圧の空気が前記燃焼器１０に送り込まれ、この圧縮空気に対して前記パイロットノズルや前記メインパイロットノズルから燃料を噴射することにより、前記燃焼室１１の燃焼領域１２で燃料が燃焼する。前記燃焼領域１２で燃料が燃焼すると、その燃焼により燃焼振動が発生する場合がある。特に、排出ガスの低ＮＯｘ化を図るため燃料を希薄燃焼させると、燃焼が不安定になり易く、燃焼振動が発生し易くなる。燃料室１１で燃料を燃焼させると、このように燃焼領域１２で燃焼振動が発生する場合があるため、燃焼室１１の内側は燃焼領域１２であると同時に、振動発生領域としても形成されている。
【００３９】
このように燃焼振動が発生すると、燃焼振動による空気振動（圧力波）が前記減衰部２１の開口部２２から、当該開口部２２を有している接続部４０、即ち第１接続部４１の内側に入る。これにより、燃焼振動による振動は、前記開口部２２から、減衰付加装置２０の減衰部２１が有する共鳴空間２５に入る。このように振動が共鳴空間２５に入った際に、第１接続部４１に設けられている第１開閉バルブ５１を閉じると、開口部２２から共鳴空間２５に入った振動は第１開閉バルブ５１に遮断され、第１開閉バルブ５１よりも奥、つまり、第１開閉バルブ５１よりも前記共鳴室３０側に振動は進むことができない。
【００４０】
ここで、燃焼領域１２から共鳴空間２５に振動が入ると、その共鳴空間２５の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間２５で共鳴し、この共鳴によりその周波数領域の振動は減衰する。共鳴空間２５にはこのような作用があるため、開口部２２から第１接続部４１の共鳴空間２５に入った振動は、当該第１接続部４１に設けられた前記第１開閉バルブ５１が閉じている場合には、開口部２２から第１開閉バルブ５１までの間の共鳴空間２５で、振動は共鳴する。このため、開口部２２から共鳴空間２５に入った振動は、開口部２２から第１開閉バルブ５１までの間の共鳴空間２５の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴し、この周波数領域の振動が減衰される。
【００４１】
また、第２開閉バルブ５２を閉じ、第１開閉バルブ５１を開いた場合には、第１接続部４１と第１共鳴室３１、さらに、第２接続部４２における第１共鳴室３１から第２開閉バルブ５２までの共鳴空間２５が連通される。このため、開口部２２からの振動は第１開閉バルブ５１を通過して第１共鳴室３１に入り、さらに、第２接続部４２の中に入り、第２開閉バルブ５２で遮断される。これにより、第１接続部４１と第１共鳴室３１の各共鳴空間２５、さらに、第２接続部４２の、第１共鳴室３１から第２開閉バルブ５２までの共鳴空間２５が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積となる。振動を減衰する共鳴空間２５は、容積が大きいほど低い周波数の周波数領域の振動を減衰する特性があるが、上記のように第１開閉バルブ５１を開くことにより、第１開閉バルブ５１を閉じた場合と比較して共鳴空間２５の容積が大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００４２】
また、第３開閉バルブ５３を閉じ、第１開閉バルブ５１及び第２開閉バルブ５２を共に開いた場合には、第１接続部４１、第１共鳴室３１、第２接続部４２、第２共鳴室３２の各共鳴空間２５、さらに、第３接続部４３の、第２共鳴室３２から第３開閉バルブ５３までの共鳴空間２５が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積となる。このため、第３開閉バルブ５３を閉じ、第１開閉バルブ５１及び第２開閉バルブ５２を共に開いた場合の共鳴空間２５の容積は、上記のように第２開閉バルブ５２を閉じた場合の共鳴空間２５の容積と比較して大きくなるため、第２開閉バルブ５２を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００４３】
また、第１開閉バルブ５１、第２開閉バルブ５２及び第３開閉バルブ５３を全て開いた場合には、第１接続部４１、第１共鳴室３１、第２接続部４２、第２共鳴室３２、第３接続部４３、第３共鳴室３３の全ての共鳴空間２５が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積となる。このため、開閉バルブ５０を全て開いた場合の共鳴空間２５の容積は、上記のように第３開閉バルブ５３を閉じた場合の共鳴空間２５の容積と比較して大きくなるため、第３開閉バルブ５３を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００４４】
以上の減衰付加装置２０は、減衰部２１に共鳴室３０や接続部４０を複数設けることにより、これらの内側の空間である共鳴空間２５を複数設けている。また、複数設けられた接続部４０にそれぞれ開閉バルブ５０を設けることにより、共鳴室３０や接続部４０の各共鳴空間２５を連通、或いは遮断している。これにより、共鳴空間２５全体の容積を、容易に変更することができる。燃焼領域１２で生じた振動は、共鳴空間２５の容積に応じた周波数領域の振動が共鳴空間２５で共鳴することにより、その周波数領域の振動が減衰されるが、前記のように共鳴空間２５全体の容積を容易に変更できるので、減衰する振動の周波数領域も容易に変更できる。また、燃焼領域１２では、様々な周波数領域の燃焼振動が発生するが、このように、減衰する振動の周波数領域を容易に変更できるので、複数の周波数領域、或いは、幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
【００４５】
また、共鳴室３０や接続部４０が複数設けられることにより、共鳴空間２５は複数設けられているが、共鳴室３０や接続部４０はそれぞれ他の共鳴室３０、或いは接続部４０に接続されているので、燃焼室１１に接続される部分は第１接続部４１のみであり、燃焼領域１２に開口している部分は前記開口部２２のみとなっている。この燃焼領域１２は、燃料が燃焼することにより高温、高圧の燃焼ガスが発生し、さらに、燃焼振動も発生するため、燃焼室１１は耐久性を持たせるために強靭な作りにする必要があるが、この燃焼室１１に開口部２２を複数形成すると、耐久性が低下する虞がある。そこで、開口部２２を１つにすることにより、耐久性の低減を抑制できる。これらの結果、容易に幅広い周波数領域の振動を減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。
【００４６】
また、接続部４０や共鳴室３０の接続は、空気の流れ方向における端部に次々と接続し、接続部４０や共鳴室３０、つまり、複数の共鳴空間２５を直列に接続している。これにより、容易に複数の共鳴空間２５を接続して設けることができる。この結果、さらに容易に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
【００４７】
また、燃焼領域１２を前記減衰付加装置２０で減衰する振動の振動発生領域として当該減衰付加装置２０を燃焼器１０に備えることにより、燃焼器１０での燃料の燃焼時の燃焼振動を、減衰付加装置２０で減衰でき、さらに、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰できる。また、高温・高圧になる燃焼領域１２を有する燃焼器１０の耐久性を確保できる。また、この燃焼器１０をガスタービン１に備えることにより、ガスタービン１運転時の燃焼振動のうち、幅広い周波数領域の振動を容易に減衰でき、且つ、耐久性を確保することができる。また、ガスタービン１に前記減衰付加装置２０を備えた燃焼器１０を設けることにより、減衰性能に優れ、耐久性に優れた高品質のガスタービンを得ることができる。
【００４８】
なお、共鳴室３０や接続部４０はそれぞれ３つ以外でもよい。当該減衰付加装置２０を装備する燃焼器１０の燃焼特性や、それぞれの共鳴室３０及び接続部４０の共鳴空間２５の容積に応じて、燃焼振動を効果的に減衰できる数であれば、共鳴室３０や接続部４０の数は問わない。
【実施例２】
【００４９】
この減衰付加装置は、実施例１に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間が並列に接続されている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図３は、本発明の実施例２に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置６０は、実施例１に係る減衰付加装置２０と同様に、燃焼室１１には第１接続部７１を接続し、これらの接続部分には燃焼領域１２に開口した開口部２２が形成されている。この第１接続部７１の、開口部２２側の端部と反対側の端部は、第１共鳴室６１に接続されている。この第１接続部７１と第１共鳴室６１とは、双方とも内部に共鳴空間２５を有しており、双方の共鳴空間２５は連通している。また、この第１共鳴室６１には、第２接続部７２、第３接続部７３、第４接続部７４が、それぞれ別の位置に接続されている。これらの第２接続部７２、第３接続部７３及び第４接続部７４は、全て内部が共鳴空間２５として形成されており、それぞれ第１共鳴室６１に対して別々の位置で、第１共鳴室６１の共鳴空間２５と連通している。
【００５０】
また、第２接続部７２、第３接続部７３、第４接続部７４の、それぞれの第１共鳴室６１に接続されている側の端部の反対側の端部には共鳴室３０が接続されており、第２接続部７２には第２共鳴室６２、第３接続部７３には第３共鳴室６３、第４接続部７４には第４共鳴室６４が接続されている。これらの第２共鳴室６２、第３共鳴室６３及び第４共鳴室６４は、内部に共鳴空間２５を有しており、第２共鳴室６２は第２接続部７２、第３共鳴室６３は第３接続部７３、第４共鳴室６４は第４接続部７４の、共鳴空間２５と連通されている。一方、第２共鳴室６２、第３共鳴室６３及び第４共鳴室６４の共鳴空間２５は、お互いに他の共鳴室３０の共鳴空間２５とは、第１共鳴室６１の共鳴空間２５を介した経路以外では連通していない。つまり、共鳴室３０は並列に接続されており、これにより、複数形成されている共鳴空間２５は、並列に接続されている。
【００５１】
このように形成される共鳴室３０は、第１共鳴室６１と第３共鳴室６３とが、ほぼ同じ容積の共鳴空間２５を有しており、第２共鳴室６２と第４共鳴室６４とがほぼ同じ容積の共鳴空間２５を有しており、さらに、第２共鳴室６２及び第４共鳴室６４の共鳴空間２５は、第１共鳴室６１や第３共鳴室６３の共鳴空間２５よりも容積が小さくなっている。
【００５２】
また、各接続部４０には開閉手段となる開閉バルブ５０が設けられており、第１接続部７１には第１開閉バルブ８１、第２接続部７２には第２開閉バルブ８２、第３接続部７３には第３開閉バルブ８３、第４接続部７４には第４開閉バルブ８４が設けられている。
【００５３】
この実施例２に係る減衰付加装置６０は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。第１開閉バルブ８１を閉じると、燃焼領域１２で発生した振動を減衰する共鳴空間２５は、第１接続部７１の共鳴空間２５のうち、前記開口部２２から第１開閉バルブ８１までの共鳴空間２５となる。このため、燃焼領域１２で発生した燃焼振動のうち、この共鳴空間２５の容積に応じた周波数領域の振動を減衰できる。
【００５４】
また、第１開閉バルブ８１を開け、第２開閉バルブ８２、第３開閉バルブ８３及び第４開閉バルブ８４を閉じると、第１接続部７１と第１共鳴室６１の共鳴空間２５、さらに、第２接続部７２の、第１共鳴室６１から第２開閉バルブ８２までの共鳴空間２５、第３接続部７３の、第１共鳴室６１から第３開閉バルブ８３までの共鳴空間２５、第４接続部７４の、第１共鳴室６１から第４開閉バルブ８４までの共鳴空間２５が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積となる。このため、第１開閉バルブ８１を開け、第２開閉バルブ８２、第３開閉バルブ８３及び第４開閉バルブ８４を閉じた場合の共鳴空間２５の容積は、上記のように第１開閉バルブ８１を閉じた場合の共鳴空間２５の容積と比較して大きくなるため、第１開閉バルブ８１を閉じた場合と比較して、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００５５】
また、前記の状態から第２開閉バルブ８２を開けると、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積は、前記共鳴空間２５の容積から、第２接続部７２の、第２開閉バルブ８２から第２共鳴室６２までの共鳴空間２５、及び第２共鳴室６２の共鳴空間２５が追加される。このため、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５が、前記の場合と比較して大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００５６】
また、前記の状態から第２開閉バルブ８２を閉じ、代わりに第３開閉バルブ８３を開けると、第２開閉バルブ８２の部分で第２接続部７２が遮断されるので、第２接続部７２の、第２開閉バルブ８２から第２共鳴室６２までの共鳴空間２５、及び第２共鳴室６２の共鳴空間２５の分の容積が使用されなくなり、第３接続部７３の、第３開閉バルブ８３から第３共鳴室６３までの共鳴空間２５、及び第３共鳴室６３の共鳴空間２５が追加される。ここで、第２共鳴室６２の共鳴空間２５と第３共鳴室６３の共鳴空間２５とを比較すると、第２共鳴室６２の共鳴空間２５の容積よりも第３共鳴室６３の共鳴空間２５の容積の方が大きいため、第２開閉バルブ８２を閉じて第３開閉バルブ８３を開けた方が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積が大きくなる。これにより、より低い周波数領域の振動を減衰できる。
【００５７】
また、前記の状態から第３開閉バルブ８３を閉じ、第２開閉バルブ８２と第４開閉バルブ８４とを開けると、第３開閉バルブ８３の部分で第３接続部７３が遮断されるので、第３接続部７３の、第３開閉バルブ８３から第３共鳴室６３までの共鳴空間２５、及び第３共鳴室６３の共鳴空間２５の分の容積が使用されなくなり、第２接続部７２の、第２開閉バルブ８２から第２共鳴室６２までの共鳴空間２５、第２共鳴室６２の共鳴空間２５、第４接続部７４の、第４開閉バルブ８４から第４共鳴室６４までの共鳴空間２５、及び第４共鳴室６４の共鳴空間２５が追加される。ここで、第２共鳴室６２の共鳴空間２５、第３共鳴室６３の共鳴空間２５、第４共鳴室６４の共鳴空間２５を比較すると、第３共鳴室６３の共鳴空間２５よりも、第２共鳴室６２の共鳴空間２５と第４共鳴室６４の共鳴空間２５とを足した容積の方が小さいため、第３開閉バルブ８３を閉じて第２開閉バルブ８２と第４開閉バルブ８４とを開けると、第２開閉バルブ８２と第４開閉バルブ８４とを閉じて第３開閉バルブ８３を開けた状態よりも、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積が小さくなる。これにより、減衰できる振動は、前記の状態よりも周波数領域が高くなる。
【００５８】
また、開閉バルブ５０を全て開いた場合には、第１接続部７１、第１共鳴室６１、第２接続部７２、第２共鳴室６２、第３接続部７３、第３共鳴室６３、第４接続部７４、第４共鳴室６４の全ての共鳴空間２５が、燃焼領域１２の振動を減衰する共鳴空間２５の容積となる。このため、開閉バルブ５０を全て開いた場合の共鳴空間２５の容積は、上述した各状態の共鳴空間２５の容積と比較して大きくなるため、より低い周波数領域の振動を減衰できる。なお、開閉バルブ５０を開閉することにより、複数の接続部４０及び複数の共鳴室３０の各共鳴空間２５を連通させる組合せは、上述した以外の組合せでもよい。
【００５９】
以上の減衰付加装置６０は、複数設けられている共鳴室３０が並列に接続されているため、複数設けられた開閉バルブ５０の開閉により、様々な組合せで共鳴室３０及び接続部４０の共鳴空間２５を連通させることができる。このため、複数形成される共鳴室３０の共鳴空間２５の大きさを異ならせた場合に、複数の開閉バルブ５０の開閉によって、これらを組み合わせて連通させることにより、共鳴空間２５全体の容積の大きさを、より細かく変化させることができる。従って、燃焼領域１２で発生した燃焼振動のうち、減衰できる振動の周波数領域を増加させることができる。この結果、容易に、且つ、より確実に幅広い周波数領域の振動を減衰できる。
【００６０】
なお、共鳴室３０や接続部４０は、実施例１に係る減衰付加装置２０と同様に、それぞれ４つ以外でもよい。当該減衰付加装置６０を装備する燃焼器１０の燃焼特性や、それぞれの共鳴室３０及び接続部４０の共鳴空間２５の容積に応じて、燃焼振動を効果的に減衰できる数であれば、共鳴室３０や接続部４０の数は問わない。
【実施例３】
【００６１】
この減衰付加装置は、実施例２に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間に流体抵抗部材を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例２と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図４は、本発明の実施例３に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置９０は、実施例２に係る減衰付加装置６０と同様に、複数の接続部４０及び複数の共鳴室３０が並列に接続されている。さらに、接続部４０の共鳴空間２５には、流体抵抗部材となる多孔質金属９１が設けられている。この多孔質金属９１は、ポーラス状の金属、即ち、小さな孔が多数形成されている金属からなり、この多孔質金属９１が、各接続部４０の共鳴空間２５の一部に、それぞれの接続部４０の内部形状、つまり、共鳴空間２５の形状とほぼ同形状となって設けられている。詳細には、第１接続部４１の共鳴空間２５に設けられる多孔質金属９１は、開口部２２と第１開閉バルブ８１との間に設けられており、第２接続部７２、第３接続部７３、及び第４接続部７４の各共鳴空間２５に設けられる多孔質金属９１は、それぞれ接続部４０の各開閉バルブ５０と第１共鳴室６１との間に設けられている。このため、各接続部４０の共鳴空間２５に設けられることにより複数設けられる多孔質金属９１は、それぞれ他の多孔質金属９１と離間している。
【００６２】
この実施例３に係る減衰付加装置９０は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記多孔質金属９１は、接続部４０の共鳴空間２５に形成されており、多孔質金属９１には無数の小さな孔が形成されているため、接続部４０の共鳴空間２５に伝えられたガスタービン１運転時の燃焼振動は、多孔質金属９１の孔を通過する。その際に、燃焼振動を伝達する空気と多孔質金属９１の孔の壁面との摩擦により、振動は熱に変換されて減衰する。つまり、燃焼振動は、多孔質金属９１の抵抗によって減衰される。
【００６３】
また、上述した燃焼器１０による燃料の燃焼振動は、複数の周波数領域の振動が含まれているが、上記のように多孔質金属９１を複数設け、それぞれ離間させることにより、複数の周波数領域の振動を減衰することができる。或いは、減衰することのできる振動の周波数領域を広げることができる。
【００６４】
以上の減衰付加装置９０は、共鳴空間２５に流体抵抗部材である多孔質金属９１を設けることにより、燃焼領域１２で発生した振動を、共鳴空間２５での共鳴による減衰のみでなく、多孔質金属９１の抵抗によっても減衰できる。この結果、減衰性能を、さらに向上させることができる。
【００６５】
また、減衰する振動の周波数領域を調整する際に、共鳴室３０や接続部４０が有する共鳴空間２５の容積の変更のみでなく、多孔質金属９１の大きさや多孔質金属９１に形成される孔の大きさ、密度などを変更することによっても調整することができる。即ち、燃焼振動が多孔質金属９１の孔を通過する際の抵抗値を変更することによって、減衰付加装置９０で減衰する振動の周波数領域を調整することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
【００６６】
また、燃焼振動には複数の周波数領域の振動を含んでおり、振動の波長は周波数によって異なっているが、上記のように多孔質金属９１を複数設け、それぞれを離間させることにより、それぞれ異なる波長を有する複数の周波数の振動を減衰することができる。この結果、減衰性能を、より確実に向上させることができる。
【００６７】
なお、共鳴空間２５に設ける多孔質金属９１は、各接続部４０の共鳴空間２５に１つずつでなく、１つの共鳴空間２５に２つ以上、または、多孔質金属９１が設けられない共鳴空間２５があってもよい。多孔質金属９１の抵抗値のみでなく、数や位置を調整することによっても減衰できる振動の周波数領域は変化するので、これらを調整することにより、減衰性能を、より確実に向上させることができる。また、流体抵抗部材としては、多孔質金属９１以外のものでもよく、例えば、複数の孔が形成された多孔板や、小さな孔が形成されたオリフィスなどを用いてもよい。共鳴空間２５を流れる空気や振動の抵抗になり、差圧を発生させるものであれば、流体抵抗部材は多孔質金属９１以外のものでもよい。また、複数の共鳴室３０や複数の接続部４０の構成は、上述した以外の数、及び接続形態でも構わない。
【実施例４】
【００６８】
この減衰付加装置は、実施例３に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、共鳴空間に外気導入部と流量調整手段を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例３と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図５は、本発明の実施例４に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置９５は、実施例３に係る減衰付加装置９０と同様に、複数の接続部４０及び複数の共鳴室３０が並列に接続され、共鳴空間２５には複数の多孔質金属９１が設けられている。また、共鳴室３０からは、前記接続部４０以外に外気導入路９６が接続されている。この外気導入路９６は、接続部４０と同様に内部に共鳴空間２５を有しており、この共鳴空間２５には多孔質金属９１が設けられている。また、外気導入路９６は複数形成されており、一部の外気導入路９６には前記接続部４０と同様に開閉バルブ５０が設けられている。
【００６９】
また、これらの外気導入路９６の、前記共鳴室３０に接続されている側の端部と反対側の端部には、当該外気導入路９６が有する共鳴空間２５を、減衰付加装置９５の外部の空間に開口している部分である外気導入部９７が形成されている。さらに、外気導入路９６には、外気導入部９７から共鳴室３０までの経路において外気導入部９７と前記共鳴室３０との間に位置し、且つ、外気導入部９７の近傍には、流体調整手段となる流量調整バルブ９８が設けられている。この流量調整バルブ９８を操作すると、流量調整バルブ９８の開度が変化し、当該流量調整バルブ９８を通過する流体の量を調整することができる。
【００７０】
この実施例４に係る減衰付加装置９５は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記減衰付加装置９５は燃焼室１１に備えられているが、前記燃焼室１１は、燃焼器１０の車室１３（図１参照）に設けられている。燃焼器１０には、前記圧縮機３から圧縮された空気が送られるが、この圧縮した空気は、まず、車室１３に送られる。その後、車室１３から前記燃焼室１１の燃焼領域１２に流れる。このため、燃焼領域１２の内圧よりも、車室１３の内圧の方が高くなっており、燃焼領域１２に連通している共鳴室３０、接続部４０、外気導入路９６の各共鳴空間２５の内圧は、車室１３の内圧よりも低くなっている。また、外気導入路９６には前記外気導入部９７が形成されており、さらに、外気導入部９７の近傍には流量調整バルブ９８が設けられているが、外気導入路９６の共鳴空間２５は、当該減衰付加装置９５が設けられている車室１３よりも内圧が低いため、流量調整バルブ９８を開くと、車室１３と前記共鳴空間２５との圧力差により、車室１３の空気は、外気導入部９７から外気導入路９６の共鳴空間に流れ込む。
【００７１】
この空気は、各接続部４０に設けられている開閉バルブ５０を開閉することにより、その開閉に応じて共鳴室３０と接続部４０の各共鳴空間２５に流れる。また、前記流量調整バルブ９８を操作すると流量調整バルブ９８の開度が変化するので、当該流量調整バルブ９８を通過する流体の量を調整できるが、前記各共鳴空間２５に流れる空気は、外気導入部９７から前記共鳴空間２５内に導入され、流量調整バルブ９８を通過後の空気が共鳴空間を流れる。このため、前記流量調整バルブ９８を操作することにより、共鳴空間２５を流れる空気の量は変化する。共鳴空間２５では、共鳴空間２５を流れる空気の量によって共鳴する振動の周波数領域が変化するので、流量調整バルブ９８を操作して外気導入部９７からの空気の導入量を変化させることにより、共鳴空間２５で減衰する振動の周波数領域を変化させることができる。
【００７２】
また、共鳴空間２５に設けられている前記多孔質金属９１は、当該多孔質金属９１を通過する空気の量によって流れの抵抗が変化する。つまり、多孔質金属９１は、空気の流量によって抵抗値が変化するが、抵抗値が変化すると、減衰する振動の周波数領域が変化する。このため、燃焼領域１２で発生する振動の周波数領域に応じて流量調整バルブ９８を操作して空気の流量を変化させ、多孔質金属９１の抵抗値を変化させることにより、任意の周波数領域の振動を減衰することができる。
【００７３】
また、流量調整バルブ９８を開くと共鳴室３０、接続部４０、外気導入路９６の各共鳴空間２５のうち、複数の開閉バルブ５０により空気の経路が確保された部分に外気導入部９７からの空気が流入するため、当該共鳴空間２５はパージされる。この共鳴空間２５には、燃焼領域１２から高温の空気や未燃焼の燃料が入り込む場合があるが、その場合に、当該共鳴空間２５をパージすることにより、これらの高温の空気や未燃焼の燃料は燃焼領域１２の方向に押し戻される。
【００７４】
以上の減衰付加装置９５は、外気導入路９６を設け、この外気導入路９６に外気導入部９７を設けているので、減衰付加装置９５周辺の空気、つまり、車室１３の空気を外気導入部９７から外気導入路９６の共鳴空間２５に導入し、共鳴室３０や接続部４０の共鳴空間２５に、この空気を送ることができる。さらに、外気導入部９７の近傍には、流量調整バルブ９８が設けられているので、外気導入部９７から導入された空気の流量を調整しつつ、前記各共鳴空間２５に送ることができる。共鳴空間２５では、上述したように共鳴空間２５を流れる空気の量によって共鳴する振動の周波数領域が変化するので、流量調整バルブ９８で空気の流量を調整することにより、共鳴空間２５で減衰する振動の周波数領域を変化させることができる。
【００７５】
また、多孔質金属９１は、当該多孔質金属９１を通過する空気の流量によって抵抗値が変化し、この抵抗値が変化することにより、多孔質金属９１で減衰する振動の周波数領域が変化する。このため、流量調整バルブ９８で外気導入部９７から導入する空気の量を調整することにより、多孔質金属９１を通過する空気の流量を調整できる。このため、流量調整バルブ９８を操作することにより、多孔質金属９１で減衰する周波数領域を調整することができる。従って、流量調整バルブ９８を操作して外気導入部９７から共鳴空間２５に導入される空気の量を調整することにより、共鳴空間２５での振動の減衰特性を変化させることができ、さらに、多孔質金属９１の抵抗値を変化させて振動の減衰特性を変化させることができるので、より確実に振動の減衰特性を変化させることができる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
【００７６】
また、外気導入部９７を設けることにより、共鳴室３０、接続部４０及び外気導入路９６の共鳴空間２５をパージし、燃焼領域１２から共鳴空間２５に入り込んだ高温の空気や未燃焼の燃料を燃焼領域１２に押し戻すことができる。従って、これらの共鳴空間２５を綺麗な状態に維持できる。この結果、燃料の燃焼時の燃焼振動を安定して減衰させることができる。
【００７７】
なお、前記外気導入路９６は、共鳴室３０に接続されているが、外気導入路９６は接続部４０に接続してもよい。共鳴室３０や接続部４０は、共鳴空間２５が直接、或いは間接的に全て連通しているので、外気導入路９６を接続する部分は、共鳴室３０や接続部４０のいずれの部分でもよい。また、外気導入路９６はいくつ設けてもよく、また、１つの外気導入路９６に設けられる外気導入部９７や流量調整バルブ９８は、いくつ設けてもよい。燃焼領域１２で発生する燃焼振動の周波数領域や、共鳴空間２５の容積、または、車室１３と共鳴空間２５の内圧などに応じて、より確実に燃焼振動を減衰できる形態であれば、外気導入路９６の位置や数、外気導入部９７の数は、どのように設けても構わない。
【実施例５】
【００７８】
この減衰付加装置は、実施例４に係る減衰付加装置と略同様の構成であるが、燃焼領域の圧力を検出する圧力センサと、開閉バルブ及び流量調整バルブを制御する制御部を設けた点に特徴がある。他の構成は実施例４と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図６は、本発明の実施例５に係る減衰付加装置の要部概略図である。同図に示す減衰付加装置１００は、実施例４に係る減衰付加装置９５と同様に、外気導入部９７や流量調整バルブ９８が設けられており、さらに、この流量調整バルブ９８や開閉バルブ５０が全て接続され、且つ、これらの流量調整バルブ９８や開閉バルブ５０を制御する制御部１０１が設けられている。また、燃焼室１１には、燃焼領域１２の圧力を検出する圧力センサ１０２が設けられており、この圧力センサ１０２は、前記制御部１０１に接続されている。
【００７９】
また、前記制御部１０１には、さらに記憶部（図示省略）及び処理部（図示省略）が設けられている。前記記憶部には、本発明に係る減衰付加装置１００を制御するコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００８０】
また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る減衰付加装置を制御できるものであってもよい。また、前記処理部の機能を実現するための上記コンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明に係る制御方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
【００８１】
前記処理部は、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。減衰付加装置１００を制御するには、前記圧力センサ１０２で検出した燃焼領域１２の圧力の変動に基づいて、処理部が前記コンピュータプログラムを当該処理部に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部は、適宜記憶部へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、この処理部は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
【００８２】
この実施例５に係る減衰付加装置１００は以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ガスタービン１を運転すると、燃焼器１０では燃焼室１１の燃焼領域１２で燃料が燃焼するが、その際に燃焼振動が発生する。燃焼振動が発生すると、その振動によって燃焼領域１２の内圧は変動する。この燃焼室１１には圧力センサ１０２が設けられているため、燃焼領域１２の内圧、即ち圧力は、この圧力センサ１０２で検出され、検出された圧力は、電気信号によって当該圧力センサ１０２が接続されている前記制御部１０１に伝達される。この圧力の電気信号は、時系列的に圧力センサ１０２から制御部１０１に伝達され、制御部１０１では、圧力の変動と時間との関係から圧力の変動、つまり、振動の周波数を導出する。この周波数は、燃焼領域１２での燃焼振動の周波数であり、制御部１０１では、このようにして圧力センサ１０２で検出した圧力から、燃焼振動を導出する。
【００８３】
制御部１０１に設けられている前記記憶部には、燃焼領域１２で発生した振動の周波数に応じて、その周波数の振動を減衰できるように、複数設けられている開閉バルブ５０ごとの開閉、及び流量調整バルブ９８の開度が、予め記憶されている。このため、前記圧力センサ１０２からの信号に基づいて燃焼振動の周波数を導出することにより、この周波数に応じて、制御部１０１に接続されている開閉バルブ５０や流量調整バルブ９８に対して、開閉バルブ５０の開閉の信号や流量調整バルブ９８の開度の信号が送られる。この信号により、複数設けられている開閉バルブ５０は、開閉バルブ５０ごとに開閉し、流量調整バルブ９８は開度が変化する。これにより、共鳴室３０や接続部４０などの共鳴空間２５は、実際に振動を共鳴させる容積が変化し、また、多孔質金属９１の抵抗値が変化するので、燃焼振動は減衰する。
【００８４】
燃焼領域１２の燃焼振動は、上記の減衰付加装置１００の作用により振動が減衰されるが、前記圧力センサ１０２は燃焼領域１２の圧力を検出し続けているので、制御部１０１では、減衰付加装置１００で減衰後の振動を検出し、その振動の周波数に応じて、さらに開閉バルブ５０や流量調整バルブ９８を制御する。また、燃焼振動は、燃焼の状態によって燃焼振動の周波数は時々刻々と変化するが、圧力センサ１０２は燃焼領域１２の圧力を検出し続けているので、その振動周波数に応じて、その周波数の振動を減衰できるように、制御部１０１で開閉バルブ５０や流量調整バルブ９８を制御する。
【００８５】
以上の減衰付加装置１００は、燃焼室１１に燃焼領域１２の圧力を検出する圧力センサ１０２を設け、この圧力センサ１０２で検出した信号を制御部１０１に伝達することにより、制御部１０１では燃焼振動の周波数を導出することができる。この制御部１０１には開閉バルブ５０と流量調整バルブ９８が接続されているので、燃焼振動の周波数に応じて燃焼振動が減衰するように開閉バルブ５０と流量調整バルブ９８とを制御することにより、より確実に燃焼振動を減衰できる。この結果、より確実に減衰性能を向上させることができる。
【００８６】
図７は、実施例１の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。図８は、実施例２の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。なお、上述した減衰付加装置は、内部に共鳴空間を有する共鳴室を複数設け、共鳴室同士を接続部によって接続しているが、共鳴空間を設ける際に、それぞれ独立した共鳴室と接続部とを設けなくてもよい。例えば、図７や図８に示すように、減衰部に円形の配管によって形成された円形配管部を設け、この内側の空間を共鳴空間として形成してもよい。実施例１に係る減衰付加装置２０のように、減衰付加装置１１０の共鳴空間２５を直列に接続する場合には、図７に示すように、円形配管部１１１を連続的に形成し、共鳴空間２５を複数形成するために、この円形配管部１１１に開閉バルブ５０を複数設けてもよい。また、減衰付加装置１１５の共鳴空間２５を並列に接続する場合には、図８に示すように、円形配管部１１１が複数の方向に分岐するように複数の円形配管を接続し、このように形成された円形配管部１１１に開閉バルブ５０を複数設けてもよい。これにより、共鳴空間２５を形成する際に、市販の配管部材を使用することができるので、容易に共鳴空間２５を製造することができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。
【００８７】
なお、共鳴空間２５を形成する際に、全ての共鳴空間２５を円形配管部１１１で形成する必要はなく、共鳴空間２５を形成する際には、円形配管部１１１と、共鳴室３０及び接続部４０を、併設しても構わない。また、これらのように円形配管部１１１によって形成された共鳴空間２５を有する減衰付加装置１１０には、上述した実施例３〜５の減衰付加装置と同様に、流体抵抗部材となる多孔質金属９１、外気導入路９６、外気導入部９７、流体調整手段となる流量調整バルブ９８、制御部１０１及び圧力センサ１０２を設けてもよい。円形配管部１１１によって形成された共鳴空間２５を有する減衰付加装置１１０に、これらを設けることにより、より確実に減衰性能を向上させることができる減衰付加装置１１０を、低コストで製造することができる。
【００８８】
また、実施例５では、開閉バルブ５０及び流量調整バルブ９８を制御する際に、燃焼領域の圧力から導出する燃焼振動の周波数に基づいてのみ制御しているが、それ以外の要素によっても制御してもよい。例えば、近年のガスタービン１では、排ガスに含まれるＮＯｘを低減するために希薄燃焼を行う傾向にあるが、振動を低減するために外気導入部９７から車室１３の空気を共鳴空間２５に導入すると、車室１３から燃焼室１１に入り、燃料の燃焼用として使用する空気が低減するため、燃料の希薄燃焼が困難になる。このため、振動を低減するために、外気導入部９７から多量の空気を共鳴空間２５に導入すると、燃焼する燃料の量に対して空気の量が減るため、排ガスからＮＯｘを低減することが困難になる。そこで、排ガスの流路に排ガス中のＮＯｘを検出する排ガスセンサ（図示省略）を設け、当該排ガスセンサは電気的に前記制御部１０１に接続する。
【００８９】
この排ガスセンサは、運転中のガスタービン１の排ガス中に含まれるＮＯｘを検出し、その結果を制御部１０１に伝達する。制御部１０１では、上述したように、振動を減衰するために開閉バルブ５０を開閉したり、流量調整バルブ９８の開度を変化させたりするが、外気導入部９７から車室１３の空気を共鳴空間２５に導入することにより、排ガスセンサで検出した排ガス中のＮＯｘが所定量以上に増加した場合には、流量調整バルブ９８を、その時点での開度以上に開かないようにする、或いは、開度を小さくする。これにより、燃焼室１１に多く空気を送り込むことができるので、燃料の希薄燃焼を保つことができ、排ガス中のＮＯｘを低減することができる。即ち、ガスタービン１運転中の燃焼振動とＮＯｘの量は、流量調整バルブ９８の開度を変化させた場合、相反する傾向にあるので、これらの妥協点に応じた量の空気を外気導入部９７から導入できるように、流量調整バルブ９８の開度を調整する。この結果、振動の減衰と、排ガス性状の向上とを両立を図ることができる。なお、開閉バルブ５０及び流量調整バルブ９８を制御する際の要素としては、上述した排ガス中のＮＯｘの量以外のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる減衰付加装置、燃焼器及びガスタービンは、燃焼器を有するガスタービンに有用であり、特に、燃焼器での燃料の燃焼時の振動を減衰する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１に係る減衰付加装置を備えるガスタービンの断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図３】本発明の実施例２に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図４】本発明の実施例３に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図５】本発明の実施例４に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図６】本発明の実施例５に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図７】実施例１の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【図８】実施例２の変形例に係る減衰付加装置の要部概略図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  ガスタービン
２  空気取入口
３  圧縮機
４  タービン
１０  燃焼器
１１  燃焼室
１２  燃焼領域
１３  車室
２０  減衰付加装置
２１  減衰部
２２  開口部
２５  共鳴空間
３０  共鳴室
３１  第１共鳴室
３２  第２共鳴室
３３  第３共鳴室
４０  接続部
４１  第１接続部
４２  第２接続部
４３  第３接続部
５０  開閉バルブ
５１  第１開閉バルブ
５２  第２開閉バルブ
５３  第３開閉バルブ
６０  減衰付加装置
６１  第１共鳴室
６２  第２共鳴室
６３  第３共鳴室
６４  第４共鳴室
７１  第１接続部
７２  第２接続部
７３  第３接続部
７４  第４接続部
８１  第１開閉バルブ
８２  第２開閉バルブ
８３  第３開閉バルブ
８４  第４開閉バルブ
９０  減衰付加装置
９１  多孔質金属
９５  減衰付加装置
９６  外気導入路
９７  外気導入部
９８  流量調整バルブ
１００  減衰付加装置
１０１  制御部
１０２  圧力センサ
１１０  減衰付加装置
１１１  円形配管部
１１５  減衰付加装置
【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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【図７】
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【図８】
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