(57)【要約】【課題】高所の放散口から発生する気流の放出音が、風の影響を受けて風下側へ拡散することを防止または抑制できる気流放散配管構造を提供する。【解決手段】ボイラ１の高所となるボイラトップ１ａに開口する配管出口１０Ａから大気に蒸気を放出させる気流放散配管構造であって、配管出口１０Ａの開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構２０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管構造であって、
前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備えていることを特徴とする気流放散配管構造。
【請求項２】
前記開口方向調節機構は、先端を曲げた前記配管出口部を回転させて開口方向を変化させることを特徴とする請求項１に記載の気流放散配管構造。
【請求項３】
前記開口方向調節機構は、直管出口を塞いだ先端部の周方向を複数に分割して各々が上下方向にスライド可能なスライド壁で構成され、前記スライド壁の一部を全閉位置から下方へスライドさせて開口方向を変化させることを特徴とする請求項１に記載の気流放散配管構造。
【請求項４】
前記開口方向調節機構は、検出した風向データに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を風上に向けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の気流放散配管構造。
【請求項５】
前記開口方向調節機構は、騒音規制値のデータベースに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を最も音を低くしたい方向の逆向きにすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の気流放散配管構造。
【請求項６】
前記開口方向調節機構は、周囲で計測した１または複数個所の騒音データに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を設定値以上の前記騒音データを検出した方向と逆向きにすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の気流放散配管構造。
【請求項７】
前記開口方向調節機構は、前記装置本体の運転条件または配管内部の騒音データが所定の条件を満たした場合に動作することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の気流放散配管構造。
【請求項８】
装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管構造であって、
前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備え、該開口方向調節機構は、先端を曲げた前記配管出口部を回転可能に支持し、前記配管出口部の前記開口方向と反対側に風力を前記開口方向調節機構の回転力に変換する羽根部を備えていることを特徴とする気流放散配管構造。
【請求項９】
装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管の拡散騒音低減方法であって、
前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させることを特徴とする気流放散配管の拡散騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラや排熱回収ボイラ等から気体（蒸気やガス等）を大気へ放出させる気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラや排熱回収ボイラ等においては、蒸気タービン等に供給する蒸気が必要とする条件を十分に満たすまでの間、生成した蒸気を不要蒸気としてボイラトップに設けた配管出口（放散口）から大気へ放出することがある。このような蒸気放出時には、上向きに開口する配管出口から発生する放出音が、上空から民家へ到達することによって騒音問題へと発展することがある。
【０００３】
例えば図９に示すように、一般的なボイラ１の配管出口１０は、４０〜５０ｍ程度の高所となるボイラトップ１ａに設けられている。この配管出口１０は、直管を上下方向に設けた配管１１の上部を開口させたものであり、高所の騒音発生源Ｎｈとなる。
低所の騒音発生源Ｎで発生する騒音については、近隣の民家２などに対する騒音低減対策として防音壁３等の遮蔽物を設置することが一般的であるが、高所の騒音発生源Ｎｈから発生する騒音は遮蔽物の影響を受けない。
【０００４】
このため、高所の騒音発生源Ｎｈに対して、遮蔽物外側の民家２では十分な騒音低減効果を得ることができなかった。従って、ボイラ１等の配管出口１０から発生する高所の騒音発生源Ｎｈについては、その騒音が規制値を超過しないようにするため、配管出口１０にサイレンサ４を設置するといった対策が採用されている。
【０００５】
下記の特許文献１は、排気塔（煙突）における上向きの開口部から発せられる騒音を低減するもので、地上に伝播するものを低減すべく、開口部の周囲に音圧低減手段を取り付けることが開示されている。
また、下記の特許文献２には、原動機の吸排気系、煙道及び煙突等に適用される消音装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９４０６５号公報
【特許文献２】特許第３６７９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した騒音等の音は、風が吹くと風下側に遠方まで届きやすくなる性質がある。例えば「騒音制御：Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４（２００４）  ｐｐ．２２４−２３１」に開示された「音の長距離伝搬に関する実験的研究」には、無風と比較して、順風では音が伝わりやすく、逆風では音が伝わりにくいことが記載されている。なお、周波数によって影響は異なるものの、風下側では＋５〜１０ｄＢ程度、風下側では−５ｄＢ程度の影響を受けている。
【０００８】
このため、サイレンサ４を取り付けて騒音規制値を超過しないよう対処しても、高所にあって風の影響を受けやすいボイラトップ１ａの配管出口１０では、風向等が変化する風の影響を受けることにより、音が伝わりやすい風下側で騒音規制値を超過することも考えられる。このような背景から、高所の配管出口１０から大気へ向けて放散される気流の放出音については、放散時に吹く風の影響を受けて風下側へ拡散することを抑制し、風の影響で騒音規制値を超えないようにすることが望まれる。
なお、上記の引用文献１及び２に開示された従来技術は、何れも運転中の風向状況に対応するものではない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高所の放散口から発生する気流の放出音が、風の影響を受けて風下側へ拡散することを防止または抑制できる気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る気流放散配管構造は、装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管構造であって、前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
このような気流放散配管構造によれば、配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備えているので、配管出口に指向性を持たせて気流放散に伴う放出音（騒音）が風に乗って拡散することを抑制できる。この場合、風上を基準にして、少なくとも左右１８０度の範囲内に向けることが望ましく、より好ましくは、風上を基準にして左右９０度の範囲内に向ければよい。
【００１２】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、先端を曲げた前記配管出口部を回転させて開口方向を変化させるものが好ましく、これにより、開口方向を所望の方向に設定することが可能になる。なお、先端を曲げる好適な角度については、上下方向に延在する出口配管を水平方向へ向ける９０度程度であるが、例えば４５度程度のように、上方向から水平方向の間に向けてもよい。
【００１３】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、直管出口を塞いだ先端部の周方向を複数に分割して各々が上下方向にスライド可能なスライド壁で構成され、前記スライド壁の一部を全閉位置から下方へスライドさせて開口方向を変化させることが好ましく、これにより、開口方向を所望の方向に設定することが可能になる。
【００１４】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、検出した風向データに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を風上に向けることが好ましく、これにより、風に乗って拡散する騒音を確実に低減できる。
【００１５】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、騒音規制値のデータベースに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を最も音を低くしたい方向の逆向きにすることが好ましく、これにより、状況（敷地形状や周辺環境等）に応じて開口方向を適切な方向へ向けることで、風による騒音の拡散を抑制できる。
【００１６】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、周囲で計測した１または複数個所の騒音データに基づいて動作し、前記配管出口の開口方向を設定値以上の前記騒音データを検出した方向と逆向きにすることが好ましく、これにより、騒音の実測値に応じて開口方向を適切な方向へ向けることで、風による騒音の拡散を抑制できる。
【００１７】
上記の発明において、前記開口方向調節機構は、前記装置本体の運転条件または配管内部の騒音データが所定の条件を満たした場合に動作することが好ましく、これにより、開口方向調整機構の動作を必要最小限に抑えることができる。なお、前記装置本体の運転条件または配管内部の騒音データが所定の条件を満たした場合とは、例えば不要な蒸気をボイラトップから放散する運転状態や、配管内部の騒音データが所定値より大きい場合である。
【００１８】
本発明の気流放散配管構造は、装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管構造であって、前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備え、該開口方向調節機構は、先端を曲げた前記配管出口部を回転可能に支持し、前記配管出口部の前記開口方向と反対側に風力を前記開口方向調節機構の回転力に変換する羽根部を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような気流放散配管構造によれば、配管出口の開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構を備え、該開口方向調節機構は、先端を曲げた配管出口部を回転可能に支持し、配管出口部の開口方向と反対側に風力を開口方向調節機構の回転力に変換する羽根部を備えているので、動力を用いることなく配管出口の開口方向を風上に向けることができる。
【００２０】
本発明の気流放散配管の拡散騒音低減方法は、装置本体の高所に開口する配管出口から大気に気体を放出させる気流放散配管の拡散騒音低減方法であって、前記配管出口の開口方向を風向に応じて変化させることを特徴とするものである。
【００２１】
このような気流放散配管の拡散騒音低減方法によれば、配管出口の開口方向を風向に応じて変化させることにより、風の影響による騒音の拡散を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述した本発明によれば、高所の放散口から発生する気流の放出音が風の影響を受けて風下側へ拡散することを抑制できるので、風の影響によって騒音規制値を超える場所が生じることを防止または抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の一実施形態（第１の実施形態）を示す断面図である。
【図２】図１の横断面図である。
【図３】図１に示した気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の第１制御例を示すブロック図である。
【図４】図１に示した気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の第２制御例を示すブロック図である。
【図５】図１に示した気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の第３制御例を示すブロック図である。
【図６】図１に示した気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の第４制御例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の一実施形態（第２の実施形態）を示す断面図である。
【図８】本発明に係る気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の一実施形態（第３の実施形態）を示す断面図である。
【図９】高所の騒音発生源による問題点の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る気流放散配管構造及び気流放散配管の拡散騒音低減方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、装置本体としてボイラを例示し、ボイラトップに設けた不要蒸気放出用の配管出口に適用した場合について説明するが、高所から蒸気やガス等の流体を大気に放出して高所騒音発生源となる他の気流配管出口にも適用可能である。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１に示す実施形態の気流放散配管構造は、例えば４０〜５０ｍ程度の高所となるボイラ１のボイラトップ１ａに設けられた配管１１において、大気に不要蒸気を放出することで高所の騒音発生源となる配管出口１０Ａの開口方向を、風向に応じて変化させることが可能な開口方向調節機構（回転機構）２０を備えている。
配管１１は、ボイラトップ１ａから真上に延びる直管であり、蒸気出口側の先端部に例えば回転機構を介して旋回排出口となる９０度エルボ１２を取り付けることにより、配管出口１０Ａの開口方向が鉛直方向上向きから略水平方向に変更されている。なお、図示の実施形態では、９０度エルボ１２を用いて配管出口１０Ａの開口方向を水平方向に変化させているが、例えば４５度エルボを用いて水平方向から４５度程度の上向きに変化させるなど、特に限定されることはない。
【００２６】
開口方向調節機構２０は、ボイラトップ１ａ側に固定されている配管１１に対して、９０度エルボ１２を水平面上で回転させる装置である。
図示の構成例では、図１及び図２に示すように、配管１１の上端部に固定歯車として全周にわたってラックギア２１を固定して設け、９０度エルボ１２側に駆動歯車として設けたピニオンギア２２と噛合させている。９０度エルボ１２は、配管１１と接続される下端部側に取り付けた旋回台座１３を備え、ピニオンギア１２は、旋回台座１３に固定設置された電動機２３等の駆動源から下向きに突出し、旋回台座１３を貫通する駆動軸２３ａに取り付けられている。
【００２７】
また、固定側の配管１１と駆動側の旋回台座１３との間には、滑り軸受機構２４が設けられている。
滑り軸受機構２４は、旋回台座１３の下面に固定されている略断面コ字状の旋回部２４ａと、ラックギア２１の内周面から内側に向けに固定されているフランジ状の固定部２４ｂと、旋回部２４ａの上下面に固定して取り付けられている水平滑り軸受け材２４ｃと、固定部２４ｂの内周側鉛直面と接するように円周方向へ多数配置された転動体２４ｄとを具備して構成される。
【００２８】
このように構成された開口方向調節機構２０は、電動機２３を駆動することによりピニオンギア２２も回転するので、その回転方向に応じて旋回台座１３及び９０度エルボ１２が回動する。この結果、配管出口１０Ａの開口方向が変化するので、回転量の調整に応じて所望の方向へ向けることが可能になる。換言すれば、配管出口１０Ａの開口方向を変化させることにより、発生する騒音に指向性を持たせることができるので、開口方向を風上に向ければ風に乗って拡散する騒音を確実に低減できる。
なお、図示の構成例では、旋回台座１３及び９０度エルボ１２安定した回転動作を得るため、円周方向に９０度ピッチで配置した４組の電動機２３及びピニオンギア２２を用いているが、特に限定されることはない。
【００２９】
上述した開口方向調節機構２０は、例えば図３に示すように、回転方向及び回転量を調節する制御部３０を備えている。図３に示す第１制御例では、風向・風速データ４０及びデータベース５０から入力されるデータに基づいて配管出口１０Ａの開口方向を決定し、開口方向調節機構２０を動作させる。この場合、データベース５０には、例えば敷地形状に余裕がない方向や住宅地等の周辺環境のように、風に乗った騒音を拡散させたくない方向の騒音規制値に関するデータが入っている。従って、開口方向調節機構２０がデータベース５０に基づいて動作し、例えば風上のように、配管出口１０Ａの開口方向を最も音を低くしたい方向と逆向きに変化させればよい。
【００３０】
そこで、制御部３０は、入力データに基づいて開口方向を決定する演算処理を実施し、開口方向調節機構２０に対して開口方向を風上に向けるよう電動機２３を駆動する制御信号を出力する。なお、風向が騒音を拡散させたくない方向と逆向きであり、騒音規制値の問題が生じない場合等においては、開口方向の変更が不要場合もある。
【００３１】
こうして配管出口１０Ａの開口方向を風上に向けると、配管出口１０Ａに指向性を持たせて気流放散に伴う放出音の騒音について、風に乗って拡散する騒音レベルは、指向性のない従来構造（上向き）との比較において、数ｄＢ程度確実に低減することができる。
なお、風向は常に一定ではないため、現実的には風上を基準にして、開口方向を少なくとも左右１８０度の範囲内に向けることが望ましい。しかし、より確実に騒音レベルを低減するためには、風上を基準にして左右９０度の範囲内に向けることが望ましい。
【００３２】
図４に示す第２制御例の制御部３０Ａでは、開口方向調節機構２０に対し、周囲に配置した１または複数の騒音計６１により計測した１または複数個所の代表点の騒音データ６０に基づいた動作をするよう制御信号を出力する。この場合、配管出口１０Ａの開口方向は、例えば騒音規制値等により定まる設定値以上の騒音データを検出した方向に対し、逆向きとなるように向けられる。
【００３３】
このようにして、騒音の実測値に応じて配管出口１０Ａの開口方向を適切な方向へ向ければ、風による騒音の拡散を抑制できる。この場合、風向・風速データ２０は必ずしも必要ではないが、風向のデータは、設定値以上の騒音検出が風の影響か否かの判断に用いることができる。なお、代表点の騒音データ６０を用いることで、例えば風下側の騒音実測値が規制値以下の場合には、開口方向調節機構２０の動作が不要と判断できるので、このような不要時に動作させないことで動力を節約する省エネ運転が可能になる。
【００３４】
図５に示す第３制御例において、開口方向調節機構２０は、運転条件、配管内部騒音データ７０が所定の条件を満たした場合に、制御部３０Ｂから出力される制御信号により動作する。ここで、運転条件、配管内部騒音データ７０は、ボイラ１の運転条件または配管１１の内部で計測される騒音データであり、これらが所定の条件を満たした場合、例えば不要な蒸気をボイラトップ１ａの配管出口１０Ａから放散する運転状態や、配管１１の内部で検出された騒音データが所定値より大きい場合を意味している。
【００３５】
この場合、制御部３０Ｂは、開口方向調節機構２０に対して、基本的に上述した第１制御例や第２制御例と同様に配管出口１０Ａを風上等に向けるよう制御信号を出力する。
しかし、制御部運転条件、配管内部騒音データ７０を満たしていない場合には、すなわち、不要な蒸気をボイラトップ１ａの配管出口１０Ａから放散しない運転状態や、配管１１の内部で検出された騒音データが所定値より小さい場合には、配管出口１０Ａから放出される蒸気がないか、あっても騒音レベルが低いと判断でき、従って、開口方向調節機構２０の動作は不要と判断できる。このような状況では、開口方向調節機構２０を風上等に向ける動作をさせないことにより、開口方向調整機構２０の動作を必要最小限に抑えて動力を節約する省エネ運転が可能になる。
【００３６】
また、上述した第１制御例〜第３制御例については、例えば図６に示す第４制御例のように、風向・風速データ４０、代表点の騒音データ及び運転条件、配管内部騒音データ７０を全て組み合わせて開口方向調節機構２０に制御信号を出力する制御部３０Ｃとしてもよいし、さらに、図示は省略したものの、データベース５０を組み合わせて制御信号を出力するものでもよい。
すなわち、開口方向調節機構２０に制御信号を出力する制御部については、風向・風速データ４０、データベース５０、代表点の騒音データ及び運転条件、配管内部騒音データ７０の中から、少なくとも一つを用いるものであればよい。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
本実施形態の開口方向調節機構２０Ａは、例えば図７に示すように、直管とした配管１１の上端部開口（直管出口）を閉塞部材１４で塞いだ出口開口側の側壁が、複数のスライド壁１５により構成されている。このスライド壁１５は、配管１１の先端部側で周方向を複数に分割した円弧状の板状部材であり、各々が図示しないガイドに沿って上下方向のスライドが可能に支持されている。また、各スライド壁１５は、各々が図示しない駆動機構（例えば電動機を備えたラック＆ピニオンや油圧シリンダ等）により上下に昇降可能とされ、降下した状態で所望の方向に配管出口１０Ｂを形成する。
【００３８】
このようなスライド壁１５の昇降制御は、上述した実施形態における配管出口１０Ａを風上に向ける制御信号の出力と同様である。すなわち、風上となる方向のスライド壁１５の１または複数を全閉位置から全開位置まで降下させて配管出口１０Ｂを形成すれば、風の影響による騒音の拡散を抑制することができる。
なお、図示の構成例では、円周方向を６分割したスライド壁１５とされるが、分割数については特に限定されることはない。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
本実施形態の気流放散配管構造は、図８に示すように、配管出口１０Ｃの開口方向を風向に応じて変化させる開口方向調節機構２０Ｂを備えている。この開口方向調節機構２０Ｂは、先端を曲げた９０度エルボ１２の配管出口部を回転可能に支持し、９０度エルボ１２の開口方向と反対側に羽根部８０を取り付けてある。すなわち、９０度エルボ１２は、滑り軸受機構２４Ａを介して配管１１と接続され、固定側の配管１１に対して回転可能となっている。なお、滑り軸受機構２４Ａは９０度エルボ１２のスムーズな回動を可能にするもので、上述した第１の実施形態で説明した滑り軸受機構２４と実質的に同様であり、ラックギア２１及びピニオンギア２２を備えた駆動機構のない構造となる。
【００４０】
このように構成された開口方向調節機構２０Ｂを備えていると、風見鶏と同様の原理により、羽根部８０が風力を受けることで９０度エルボ１２を回転させる。この結果、開口方向調節機構２０Ｂは、動力を用いることなく配管出口１０Ｃの開口方向を風上に向けることができる。すなわち、本実施形態の構成では、風力に追従して自動的に配管出口１０Ｃの開口方向を風上に向けることができるので、何ら動力を使用することなく風の影響による騒音の拡散を抑制することができる。
【００４１】
上述した各実施形態では、配管出口１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが騒音の高所音源となる気流の放散口となるが、その開口方向を風向に応じて風上等の方向へ適宜変化させる気流放散配管の拡散騒音低減方法を実施することにより、風の影響による騒音の拡散を抑制することができる。
このように、上述した本実施形態によれば、高所の配管出口１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ放散口から発生する気流の放出音が風の影響を受けて風下側へ拡散することを抑制できるので、風の影響によって騒音規制値を超える場所が生じることを防止または抑制できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえばピニオンギアの駆動源に油圧モータの使用が可能であるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    ボイラ（装置本体）
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    配管出口
１１    配管
１２    ９０度エルボ（旋回排出口）
１３    旋回台座
１４    閉塞部材
１５    スライド壁
２０，２０Ａ，２０Ｂ    開口方向調節機構（回転機構）
２１    ラックギア
２２    ピニオンギア
２４    滑り軸受機構
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ    制御部
４０    風向・風速データ
５０    データベース
６０    代表点の騒音データ
７０    運転条件、配管内部騒音データ
８０    羽根部
【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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