(57)【要約】【課題】ガスタービン用の消音器を提供する。【解決手段】消音器は、第１のダクト部分（１４，１６；４０，４２；５４，５６；７０）と、前記第１のダクト部分に接続された第２のダクト部分（２０，２２；４８，５０；６０，６２）とを有し、前記第１及び第２のダクト部分はその接続部においてエルボー領域を形成する。消音器はまた、エルボー領域に設けられた複数のエルボー形の翼（１８；４６；５８；７２；７８；８４）を有し、該複数のエルボー形の翼は等しい長さを持ち且つ等間隔で相隔てられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のダクト部分（１４，１６；４０，４２；５４，５６；７０）と、
前記第１のダクト部分に接続された第２のダクト部分（２０，２２；４８，５０；６０，６２）であって、前記第１のダクト部分及び当該第２のダクト部分はその接続部においてエルボー領域を形成している、第２のダクト部分（２０，２２；４８，５０；６０，６２）と、
前記エルボー領域に設けられていて、等しい長さを持ち且つ等間隔で相隔てられている複数のエルボー形の翼（１８；４６；５８；７２；７８；８４）と、
を有している、ガスタービン用の消音器。
【請求項２】
前記第１のダクト部分は、入口（１４；４０；５４）、及び該入口と前記複数のエルボー形の翼との間の移行部領域（１６；４２；５６）を有しており、前記移行部領域の断面が前記入口から前記複数のエルボー形の翼の方へ向かって増大している、請求項１記載の消音器。
【請求項３】
前記第１のダクト部分は、前記移行部領域と前記複数のエルボー形の翼との間に一定断面の部分（４４）を有している、請求項２記載の消音器。
【請求項４】
前記第２のダクト部分は、排気煙突（２２；５０；６２）、並びに該排気煙突と前記複数のエルボー形の翼との間の移行部領域（２０；４８；６０）を有しており、前記移行部領域の断面が前記複数のエルボー形の翼から前記排気煙突へ減少している、請求項１記載の消音器。
【請求項５】
各々のエルボー形の消音器翼が、前記第１のダクト部分及び前記第２のダクト部分の中へ等しい距離ずつ延在している、請求項１記載の消音器。
【請求項６】
前記複数のエルボー形の翼が、前記エルボー領域の側壁（２３）中の対応する複数のスロット（１９）によって支持されている、請求項１記載の消音器。。
【請求項７】
前記第１のダクト部分がほぼ水平に配置され、且つ前記第２のダクト部分がほぼ垂直に配置されていて、前記エルボー領域内に設けられた前記複数のエルボー形の翼が水平から垂直へ方向変換する流れの音波を減衰させる、請求項１記載の消音器。
【請求項８】
前記複数のエルボー形の翼（１８；４６；５８；７２；７８；８４）は互いに平行である、請求項１記載の消音器。
【請求項９】
各々のエルボー形の翼（１８；４６；７２；７８）は前記第１及び第２のダクト部分に対して横断方向に延在している、請求項８記載の消音器。
【請求項１０】
各々のエルボー形の翼（５８；８４）は前記第１及び第２のダクト部分に対して平行な方向に延在している、請求項８記載の消音器。
【請求項１１】
各々のエルボー形の翼は、少なくとも一枚の孔あきシート（２９）と音響減衰材料（３１）で構成されている、請求項１記載の消音器。
【請求項１２】
第１のダクト部分（５４，５６；８２）と、
前記第１のダクト部分に接続された第２のダクト部分（６０，６２）であって、前記第１のダクト部分及び当該第２のダクト部分はその接続部においてエルボー領域を形成している、第２のダクト部分（６０，６２）と、
前記エルボー領域に設けられていて、等しい長さを持ち且つ等間隔で相隔てられている複数の平行なＬ字形バッフル（５８；８４）と、
を有している、ガスタービン用の消音器。
【請求項１３】
前記第１のダクト部分は、第１の断面を持つ第１ダクト区域（５４）、前記第１の断面よりも大きい第２の断面を持つ第２ダクト区域、及び第１ダクト区域から第２ダクト区域への移行部区域（５６）を有しており、前記複数の平行なＬ字形のバッフル（５８）が前記第２ダクト区域の全長にわたって延在している、請求項１２記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、雑音抑圧技術に関し、より具体的には、音響減数特性を改善するシステム及び方法に関するものである。更に具体的に述べると、本発明は、ガスタービンの吸気及び排気ダクトを含む様々なダクトのための消音器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飛行機、自動車及び他の現代の機械によって引き起こされる環境雑音は、屡々不快な思いをさせることがある。雑音を許容レベル以下に維持するために、雑音抑圧技術が屡々用いられる。従って、雑音抑圧は、多種多様な工業及び住宅用途を持つ技術になっている。雑音抑圧装置は屡々、暖房・換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、工業用機械及び施設、輸送車両、並びに許容できないほどの高レベルの雑音を発生する傾向のある任意の機械に適用される。
【０００３】
ガスタービンでは、所要の音響性能を達成するために平行バッフル型消音器が吸気及び排気ダクトに装着される。吸気及び排気用の特定のダクト長は、これらの消音器を収容する必要がある。この構成における消音器の前面からエルボー(elbow) の終端までの全体の圧力損失は、消音器の摩擦損、入口損及び出口損と、エルボーにおける方向変更損との和である。エルボーには２段の消音器を使用することができる。第１段は、低域及び中域周波数を減衰させるために使用することができる。第２段は、高い周波数を減衰させるために設けることができる。この代わりに、排気ダクト内に唯一つの段を使用して、幾分かの周波数を減衰させることができる。平行バッフル型消音器を使用すると、吸気及び排気ダクトの長さが長くなる。吸気及び排気ダクトにおける全体の圧力損失は高くなる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７１９１５９８号
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、ガスタービン用の消音器が提供され、該消音器は、第１のダクト部分と、該第１のダクト部分に接続された第２のダクト部分とを有し、前記第１及び第２のダクト部分はその接続部においてエルボー領域を形成する。消音器はまた、エルボー領域に設けられた複数のエルボー形の翼を有し、該複数のエルボー形の翼は等しい長さを持ち且つ等間隔で相隔てられている。
【０００６】
本発明の別の実施形態によれば、ガスタービン用の消音器が提供され、該消音器は、第１のダクト部分と、該第１のダクト部分に接続された第２のダクト部分とを有し、前記第１及び第２のダクト部分はその接続部においてエルボー領域を形成する。消音器はまた、エルボー領域に設けられた複数のＬ字形バッフルを有し、該複数のＬ字形バッフルは等しい長さを持ち且つ等間隔で相隔てられている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、従来の技術によるガスタービン用排気ダクトの概略平面図である。
【図２】図２は、図１の排気ダクトの概略側面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った排気ダクトの概略斜視図である。
【図４】図４は、図３の排気ダクトの概略側面図である。
【図５】図５は、図３の排気ダクトの概略平面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態に従った排気ダクトの概略斜視図である。
【図７】図７は、従来の技術による排気ダクトの概略平面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態に従った排気ダクトの概略側面図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態に従った排気ダクトの概略平面図である。
【図１０】図１０は、図９の排気ダクトの概略側面図である。
【図１１】図１１は、従来の技術によるダクト内の消音器バッフルを示す概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態に従った消音器翼を含むダクト・エルボーの概略斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の別の実施形態に従った消音器翼を含むダクト・エルボーの概略斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の実施形態に従ったＬ字形消音器バッフルを含むダクト・エルボーの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１について説明すると、従来技術による排気ダクト２は排気ダクト入口４及び排気煙突１０を含む。排気ダクト入口４と排気煙突１０との間に移行部６が設けられる。移行部６より後で且つ排気煙突１０より前に複数の平行な消音器バッフル８が設けられる。
【０００９】
図２に示されているように、排気ダクト２は、大体エルボーの形状を持つ。排気ダクト２は大体水平の部分及び大体垂直の部分を含む。大体水平の部分は、入口４、移行部６、及び複数の平行な消音器バッフル８を含む。垂直部分は排気煙突１０を構成する。
【００１０】
従来技術の排気ダクト２における排気ダクト入口４から排気煙突１０の出口までの全体の圧力損失は、並列消音器バッフル８の摩擦損、入口損及び出口損と、エルボーにおける方向変更損との和である。
【００１１】
図３〜図５について説明すると、本発明の一実施形態に従った排気ダクト１２が示されており、該排気ダクト１２は、排気ダクト入口１４とそれに続く入口移行部１６を含む。複数の消音器案内翼１８が排気ダクト１２のエルボー内に設けられる。消音器翼１８の後には出口移行部２０及び排気煙突２２が続く。排気ダクト１２は側壁２４を含む。側壁２４には複数のスロット１９を設け、それらのスロットを通して複数の消音器案内翼１８が排気ダクト１２の中へ挿入されるようにすることができる。
【００１２】
図４を参照して説明すると、本発明のこの実施形態に従った排気ダクト１２では、入口移行部１６の終端部の点Ａから出口移行部２０の終端部の点Ｂまでのダクト表面積及びダクト長（すなわち、設置面積）が、図２に示された従来技術に従った排気ダクト２の点Ａから点Ｂまでのダクト表面積及びダクト長よりも小さい。
【００１３】
図３〜図５に示されているように、排気ダクト１２は、図１の従来技術の排気ダクト２の平行な消音器バッフル８の数と比較して、より少ない数の消音器案内翼１８を含む。例えば、この実施形態に従った排気ダクト１２が６個の消音器案内翼１８を持つのに対して、従来技術の排気ダクト２は７個の平行な消音器バッフル８を持っている。図３〜図５の消音器案内翼１８は、図１及び図２に示されている従来技術の排気ダクト２の開放区域及び閉塞区域と等しい開放区域及び閉塞区域を与える。しかしながら、図３〜図５の実施形態の排気ダクト１２は、該開放区域及び閉塞区域を、前に述べたように従来技術よりも小さいダクト表面積及びダクト長で与える。
【００１４】
図３に詳しく示されているように、各々の消音器翼１８は、音響減衰材料３１を包囲するシート材料２５，２９を有する。シート材料２５，２９は、例えば、シート金属とすることができる。音響減衰材料３１は、例えば、繊維ガラス又は発泡体とすることができる。ダクト１２内の流れと接触するシート２５の表面には多数の孔２７を含むことができる。２つのシートが示されているが、各消音器翼を単一のシートで形成できることを理解されたい。
【００１５】
図４について説明すると、各々の消音器翼１８は大体エルボー又はＬ字形である。消音器翼１８の各々は長さ、すなわち、水平ダクト内の翼の前縁から垂直ダクト内の翼の後縁までの距離が等しい。これらの消音器翼１８は、消音器翼１８相互の間に等しい流れギャップを構成するように相隔たっている。これらの消音器翼１８はまた、各消音器翼１８が水平及び垂直ダクト内に等しい長さ延在するように、対称中心線２３を挟んで両側に配置することができる。しかしながら、消音器翼１８は水平及び垂直ダクトの中に異なる長さ範囲を持つように構成できることが理解されよう。
【００１６】
長さが等しく且つ等間隔に配置した消音器翼を設けることは、長さが等しくない翼の場合と比べて、一様な音響減衰を生じる。また、長さが等しく且つ等間隔に配置した消音器翼は、長さが等しくない翼の場合と比べて、エルボー内での方向変更損すなわち圧力降下を低減する。長さが等しく且つ等間隔に配置した消音器翼を設けることは、長さが等しくない翼の場合と比べて、音響減衰材料の量が少なくなる。
【００１７】
図６について説明すると、本発明の別の実施形態に従って、排気ダクト１２が、円形ダクトとして構成される入口１４及び排気煙突２２を有することができる。
【００１８】
図７について説明すると、従来技術に従った排気ダクト２６が、排気ダクト入口２８と、該入口２８に続く入口移行部３０を有する。入口移行部の後に、複数の第１の平行な消音器バッフル３２が、排気ダクト内の低周波を減衰又は無音化するために設けられる。第１の消音器バッフル３２の後に、複数の第２の平行な消音器バッフル３４が、排気ダクト２６内の高周波を減衰又は無音化するために設けられる。第２の消音器バッフル３４の後には排気煙突３６が続く。
【００１９】
図８について説明すると、本発明の別の実施形態に従った排気ダクト３８が、排気ダクト入口４０及びそれに続く入口移行部４２を含む。図７及び図８に示されているように、図８に示された本発明のこの実施形態による入口移行部４２は、図７に示された従来技術の排気ダクト２６の入口移行部３０と同じ長さを持つことができる。本発明のこの実施形態では入口移行部４２の後には水平段４４が続くことができ、水平段４４の後には複数の消音器案内翼４６が続く。消音器案内翼４６の後には出口移行部４８が続き、その後には排気煙突５０が続く。図８に示されているように、排気ダクト３８の全体の長さは、図７に示された従来技術のダクト２６よりも短くなっている。
【００２０】
水平段４４は高周波雑音を減衰させるために設けることができる。水平段４４は、音響レベルについて非常に厳しい要件が課せられている状況では、エルボー内の翼型消音器４６と共に、水平ダクト内に設けることができる。水平段は、第１段を水平ダクトからエルボーへ移転させ、これにより圧力損失を低減し（パワー出力を増大し）且つダクトのコストを節約する利点を与える。
【００２１】
図９及び図１０について説明すると、本発明の別の実施形態に従った排気ダクト５２が、排気ダクト入口５４及びそれに続く入口移行部５６を含む。複数の平行なエルボーすなわちＬ字形の消音器バッフル５８が入口移行部５６の後に続く。消音器バッフル５８の後に出口移行部６０が設けられ、その後に排気煙突６２が続く。図９に示されているように、平行なエルボーすなわちＬ字形の消音器バッフル５８は、エルボーの水平ダクト内で、排気煙突６２の下のそれを越える位置まで延在する。図９及び図１０に示された複数の平行なエルボーすなわちＬ字形の消音器バッフル５８の構成は、消音器にわたって、図３〜図５に示された実施形態と同じギャップ速度を維持する。図９及び図１０に示されているように、この実施形態による排気ダクト５２はまた、図１及び図２に示された従来技術の構成と比べて、点Ａから点Ｂまでのダクト長及びダクト表面積を低減する。
【００２２】
図１１について説明すると、従来技術に従った吸気又は出口ダクト６４が、複数の平行な消音器バッフル６６を含む。図１２に示されているように、本発明の一実施形態に従った吸気ダクト７０が、吸気ダクト・エルボー６８を含み、該エルボー６８の中には複数の消音器案内翼７２が設けられている。消音器案内翼７２は、図１１に示された従来技術のダクト６４の平行な消音器バッフル６６と同じ長さを持つことができる。エルボー６８内に消音器案内翼７２を設けることによって、ダクト長を短くすることができる。更に、消音器案内翼７２は、吸気ダクト・エルボー６８内に誘導された流れを生じさせて、消音器及びエルボーによる損失の組合せによる圧力損失を低減する。消音器翼７２はまた、音波の直視線を遮って、より高い音波減衰及び挿入損失を提供する。
【００２３】
図１３について説明すると、本発明の一実施形態に従った排気ダクト・エルボー７４が、排気ダクト７６と、排気ダクトのエルボー内に設けられた複数の消音器案内翼７８とを有する。
【００２４】
図１２及び図１３の吸気ダクト７０及び排気ダクト７４は、ガスタービン・サイクル内のあらゆる吸気及び排気ダクトにおいて使用することができる。
【００２５】
図１４について説明すると、ダクト８２が、複数の逆Ｌ字形消音器バッフル８４を持つダクト・エルボー８０を含む。それらのバッフル８４は等しい長さを持っていて、ダクトの第１の（すなわち、水平の）部分及びダクトの第２の（すなわち、垂直の）部分の中に等しい距離ずつ延在することができる。
【００２６】
本書で述べた実施形態は、圧力降下を低減し且つ音響性能を改善する。本書で述べた実施形態はまた、ダクトのスチール・ライナー材料のコスト節約並びにダクトの絶縁体の節減を行える。また更に、本書で述べた実施形態は、関連した支持構造体、例えば、ボルト、スペーサ、補強材などを節減する。
【００２７】
本書で開示した消音器翼の構成は、吸気及び排気ダクト並びに関連した支持構造体の長さを短くする。本書で開示した消音器の構成は、吸気及び排気ダクトにおける圧力損失を低減し、これによってプラントの出力を増大させる。ダクト内の一段の消音器のみで、広い周波数範囲にわたって所要の音響性能を与えるのに充分である。
【００２８】
本発明について最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに関して説明したが、本発明が開示した実施形態に制限されないこと、またそれよりむしろ、本発明が「特許請求の範囲」に記載の精神及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価な構成を包含するものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２９】
２  排気ダクト
４  排気ダクト入口
６  移行部
８  消音器バッフル
１０  排気煙突
１２  排気ダクト
１４  排気ダクト入口
１６  入口移行部
１８  消音器案内翼
１９  スロット
２０  出口移行部
２２  排気煙突
２３  対称中心線
２４  側壁
２５  シート
２６  排気ダクト
２７  孔
２８  排気ダクト入口
２９  シート
３０  入口移行部
３１  音響減衰材料
３２  消音器バッフル
３４  消音器バッフル
３６  排気煙突
３８  排気ダクト
４０  排気ダクト入口
４２  入口移行部
４４  水平段
４６  消音器翼
４８  出口移行部
５０  排気煙突
５２  排気ダクト
５４  排気ダクト入口
５６  入口移行部
５８  消音器バッフル
６０  出口移行部
６２  排気煙突
６４  ダクト
６６  消音器バッフル
６８  吸気ダクト・エルボー
７０  吸気ダクト
７２  消音器翼
７４  排気ダクト・エルボー
７６  排気ダクト
７８  消音器翼
８０  ダクト・エルボー
８２  ダクト
８４  逆Ｌ字形消音器バッフル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2011140949000001.pdf