(57)【要約】【課題】ボイラやタービン等の騒音が放射状に放散される騒音源であっても、騒音源から外部へ漏出する騒音レベルを大幅に低減させることにより、ガスタービンコージェネレーション装置等の設置場所を自由に選択できるようにする。【解決手段】騒音源１を箱体２の内部に収納すると共に、箱体２の壁板３に騒音検出器６ａを備えた消音用加振装置６を設け、当該消音用加振装置６により箱体２の壁板３を振動させることにより、前記騒音検出器６ａにより検出した騒音Ｎの音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ１８０°の位相差を有する消音用振動音Ｘを発生させ、当該消音用振動音Ｘにより騒音源１から発する騒音Ｎを打ち消すようにする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源を箱体の内部に収納すると共に、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ１８０°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消すようにしたことを特徴とする騒音の低減方法。
【請求項２】
箱体を、四周並びに天井に薄金属製壁板を有する箱体とすると共に、騒音検出器を備えた消音用加振装置を箱体の四周の壁板に夫々設けるようにした請求項１に記載の騒音の低減方法。
【請求項３】
箱体を支持枠体とこれに支持固定した薄金属製の壁板とから形成すると共に、壁板を弾力性を有する励振体を介設して支持枠体へ支持固定するようにした請求項１に記載の騒音の低減方法。
【請求項４】
消音用加振装置により発生する消音用振動音を、騒音の音圧周波数分布に於けるピーク音圧にほぼ等しい周波数のピーク音圧を有するものとした請求項１に記載の騒音の低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機器等が発する騒音の低減方法に関するものであり、騒音源を囲繞する箱体の壁板を強制振動させて騒音と逆位相の関係にある消音用の振動音を発生させ、この消音用の振動音により騒音を相殺することにより、箱体外方に於ける騒音レベルを低減するようにした騒音の低減方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラやタービン、発電機等の産業用機器が発する騒音の低減は、環境保全の点からも重要な課題となっており、従前から騒音の発生自体を少なくすることは勿論のこと、発生した騒音の消音（若しくは減音）についても各種の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、後者の発生した騒音の消音（減音）方法としては、▲１▼騒音源を吸音材を内張りしたエンクロージャー内に格納したり、高質量材から成る壁体で囲う方法や▲２▼騒音源を覆うエンクロージャーの排気口に消音マフラーを設ける方法等が多く採用されている。
しかし、これ等の消音方法は何れも消音設備が大がかりになるうえ、十分な消音効果が得られないと云う問題がある。
【０００４】
一方、ごみ焼却炉や発電用ボイラの排ガスダクト等に於いては、排ガスダクトの上流側の騒音発生源に近い箇所に集音用のマイクロホンを設置すると共に、排ガスダクトの下流側に消音用スピーカを設け、前記マイクロホンにより集音した騒音とほぼ同じ周波数分布を有し且つ逆位相（位相差１８０°）の関係にある音を消音用スピーカから発し、騒音源からの音を消音用スピーカからの音によって相殺するようにした、アクティブノイズリダクションと呼ばれる騒音の低減方法が開発されている。
【０００５】
上記騒音低減方法は、音波の伝播路が排ガスダクト等のような密閉状で且つ一方向に細長い形態を有し、騒音源からの音波が主として一方向へ向けて伝播すると云う限られた条件下では、比較的優れた騒音の低減効果を得ることができる。
しかし、騒音源から音が放射状に伝播する場合には、騒音源を密閉状の金属製箱体内にして収納し、これに前記集音マイクロホン及び消音スピーカを用いる騒音の低減方法を適用したとしても、騒音源からの音とスピーカからの消音用の音との相互干渉がうまく起らず、結果として逆に騒音を増大させてしまう場合が多くあり、実用に供することは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のボイラやタービン等の産業用機器の騒音対策に於ける上述の如き問題、即ち▲１▼騒音源である機器を内壁面に吸音材を貼着した消音箱で覆うだけでは、十分な騒音の低減が図れないこと、及び▲２▼所謂アクティブノイズリダクション法を格納箱体へそのまま適用しても、満足な騒音の低減効果が得られないうえ、逆に騒音の増大を招く恐れがあること等の問題を解決せんとするものであり、産業用機器等の騒音源を覆う鋼板製の格納用箱体の各壁板に、騒音とほぼ同じ音圧周波数分布を有し且つ位相が逆位相の消音用振動音を発生する振動力を加えることにより、騒音源が放射状に騒音を発散する産業機器等であっても、効率よく騒音の低減を図れるようにした騒音低減方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は永年に亘って、ガスタービン発電機ユニットと排熱回収熱交換器ユニットと電力機器ユニットと制御機器ユニットとを薄鋼板製のキャビネット内に格納した構成のパッケージ型ガスタービンコージェネレーション装置（以下、ＧＴＣＧ装置と呼ぶ）の開発とその実用化試験を行って来た。
そして、これ等ＧＴＣＧ装置の実用化試験を通して、発明者等は、単に主たる騒音源であるガスタービン発電機ユニットを消音箱に格納をしたり、或いはＧＴＣＧ装置を構成する前記各ユニット類を吸音材を貼着した薄鋼板製キャビネット内に格納するだけでは騒音の大幅な引下げは困難であるが、キャビネットを形成する各壁板（鋼板）を騒音の音圧周波数及び位相と特定の関係にある条件下で機械的に振動させることにより、キャビネットが気密状の密閉体でない場合でも、キャビネット外に於ける騒音のレベルを相当に低減出来る場合のあることを知得した。
【０００８】
そこで、本願発明者等は、各種のＧＴＣＧ装置について、キャビネットに加える機械的振動の特性やキャビネットの構造等を変え乍ら多くの騒音低減試験を繰り返すると共に、試験結果の分析を行なった。
本願発明は、上記の如き騒音低減試験の結果を基に創作されたものであり、請求項１の発明は、騒音源を箱体の内部に収納すると共に、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ１８０°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消すようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて箱体を、四周並びに天井に薄金属製壁板を有する箱体とすると共に、騒音検出器を備えた消音用加振装置を箱体の四周の壁板に夫々設けるようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、箱体を支持枠体とこれに支持固定した薄金属製の壁板とから形成すると共に、壁板を弾力性を有する励振体を介設して支持枠体へ支持固定するようにしたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、消音用加振装置により発生する消音用振動音を、騒音の音圧周波数分布に於けるピーク音圧にほぼ等しい周波数のピーク音圧を有するものとしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る騒音の低減方法を適用した産業用機器装置の横断面概要図であり、図１に於いて、１は発電機やガスタービン等の騒音源（産業用機器）、２は騒音源の格納用箱体、３は箱体を形成する薄金属製の壁板、３ａは前壁板、３ｂは後壁板、３ｃは左壁板、３ｄは右壁板、３ｅは天井壁板（図示省略）、３ｆは床壁板、４は箱体を形成する支持枠体、５は励振体、６は消音用加振装置である。
【００１３】
前記騒音源となる産業用機器１は、ガスタービンや発電機、ボイラ、トランス及びこれ等の複合体等であり、その運転により特定の音圧周波数分布を有する騒音を放射状に放出する。
【００１４】
前記格納用の箱体２は横断面が四角状のキャビネットであり、その内部空間には産業用機器１が格納されている。
また、箱体２は箱体の骨組を形成する横断面が四角状の支持枠体４と、その周囲六面に支持固定した薄鋼板製の四角状の壁板３とから形成されており、壁板３ａ〜３ｆには、必要に応じて吸気孔や排気孔（図示省略）等の孔部が設けられている。
【００１５】
尚、各壁板３は、後述するように壁板３の振動性能を高めて騒音の音圧周波数分布に近い消音用の振動音を発生することができるように、弾性体より成る励振体５を介挿したうえ支持枠体３へ固定されている。
また、前記箱体２を形成する各壁板３ａ〜３ｆは、支持枠体４へ溶接により直接に固定しても、或いはボルトナット等により着脱自在に固定してもよい。
更に、前記各壁板３ａ・３ｂ等は支持枠体４へ所謂開閉自在に取付けすることも可能である。
【００１６】
前記各壁板３を形成する鋼板は、後述するように消音用加振装置６により所定の高周波数で振動され、消音用の振動音を発生するための所謂スピーカー振動板の機能を果すものである。従って、鋼板の厚さは１．０〜３．２ｍｍ位いが最適であり、また、その取付構造も、前述の如く励振体５を用い且つ高周波振動をするのに適した構造とするのが望ましい。
【００１７】
前記消音用加振装置６は、箱体２の四周の側壁板３ａ〜３ｄと天井壁体３ｅ（図示省略）に設けられており、箱体２の底壁板３ｆには必要に応じて適宜に設けられる。
【００１８】
当該消音用加振装置６は、図２に示す如く騒音源からの騒音Ｎを検出するマイクロホン等の騒音検出器６ａ、騒音検出器６ａからの騒音信号ＱＮ　の増幅器６ｂ、騒音信号ＱＮ　の音圧周波数分布を分析する音圧周波数分析器６ｃ、音圧周波数分析器６ｃからの信号ＱＮ　の位相を１８０°づらす位相反転器６ｄ、位相反転器６ｄからの振動信号Ｑｆの強度レベルと周波数分布を調整する強度・周波数調整器６ｅ、振動信号Ｑｆに基づいて所定の周波数及び振幅で壁板３を振動させる振動発生器６ｆ、消音用の振動音Ｘを検出する振動音検出器６ｇ、検出した振動音信号ＱＸ　の増幅器６ｈ、振動音信号ＱＸ　の音圧周波数分析器６ｉ、分析した振動音信号ＱＸ　と前記位相反転器６ｄからの騒音信号Ｑｆの比較器６ｋ等から形成されており、振動発生器６ｆからの振動力Ｐｆにより壁板３を振動させることにより、騒音Ｎとほぼ同じ音圧周波数分布をもった消音用の振動音Ｘを発生させ、当該振動音Ｘによって騒音Ｎを相殺することにより、箱体２の外方へ漏出する騒音Ｎを低減させる。
【００１９】
尚、上記図２に於いては、騒音検出器６ａで検出した騒音信号ＱＮ　とほぼ同じ音圧周波数分布であって位相のみが１８０°反転した消音振動音Ｘを振動力Ｐｆによって発生するようにしているが、音圧周波数分析器６ｃで検出した騒音信号ＱＮ　の音圧周波数分布に大きな音圧ピーク値がある場合には、そのピーク音圧周波数に相当するピーク値の消音用振動音Ｘを中心とする振動音を振動力Ｐｆによって発生するようにしてもよい。
【００２０】
尚、前記図１の本実施形態では、箱体２の底面を除く五つの周面の各中央部に騒音用検出器６ａを備えた消音用加振装置６を設けるようにしているが、箱体２の設置場所に応じて、例えば消音用加振装置６を箱体２の両側壁板３ａ・３ｂのみに設けるようにしてもよい。
【００２１】
次に、本発明の作動について説明する。
図１を参照して、産業用機器等の運転により騒音源１から騒音Ｎが放射状に発散すると、騒音Ｎの音圧周波数分布が消音用加振装置６に於いて検出並びに分析されると共に、この検出された騒音の音圧周波数分布にほぼ等しい音圧周波数分布であって、位相が１８０°づれた消音用の振動音Ｘを発生する振動力Ｐｆが振動発生器６ｆから出力され、この振動力Ｐｆが壁板３に加えられる。
これにより、各壁板３は、騒音Ｎと逆位相で音圧周波数分布がほぼ同一の消音用振動音Ｘを発することになり、各壁板３に向けて入射する騒音Ｎが、各壁板３の発する消音用振動音Ｘによって相殺され、結果として壁板３の外方へ漏出する騒音のレベルが減少する。
【００２２】
尚、各壁板に設けた５個の消音用加振装置６の振動発生器６ｆが発生する音圧周波数分布は、騒音源１の種類によって大きく異なる場合があるが、通常は何れの壁板３もほぼ同じ音圧周波数分布の消音用振動音Ｘを発することになる。
【００２３】
【実施例】
図３乃至図６は本発明の実施に用いた小容量ガスタービンコージェネレーション装置の外形図を示すものであり、箱体２の正面図、側面図、背面図及び平面図を示すものである。
当該箱体２は各機器類を支持固定する四角状の支持枠体４と、支持枠体４に支持固定した壁板３とから形成されており、各壁板３は支持枠体４へ着脱自在に取り付けられている。尚、図３乃至図６に於いて、９は空気取出口、１０は空気取入口、１１は排ガス出口、１２は燃料ガス入口、１３は低温水入口、１４は高温水出口、１５は排気筒であり、箱体２を形成する厚さ１．２ｍｍの鋼板製壁板３に夫々設けられている。
【００２４】
また、図７は本発明の実施に用いた小容量ガスタービンコージェネレーション装置の縦断面図であり、箱体２の内部の下方部には、排熱回収熱交換器（温水ボイラ）や温水循環ポンプ等から成る排熱回収ユニットＴと、トランス、コンバーター、インバーター・バッテリーコントローラ等の電力機器ユニットＥと、燃料ガスフィルター、ガス圧縮器等の各機器が配置されている。また格納箱２の上方部には小容量ガスタービン発電機ユニットＵや冷却ファン１６、制御ユニットＣ等が設けられており、箱体２の前面の制御ユニットＣにより装置の駆動・制御及び運転監視が行なわれる。
【００２５】
更に、図８は、本発明の実施に用いた装置の前記ガスタービン発電機ユニットＵの概要説明図であり、圧縮機１７・燃焼室・タービン１９・発電機１８・再生器２０・再生器ケーシング２１及び排ガス口２２等を一体的に組み付けることにより、ガスタービン発電機ユニットＵが形成されている。
【００２６】
ガスタービン発電機ユニットＵは約９６０００ＲＰＭで高速回転され、２８ＫＷの発電が行なわれると共に、ガスタービン発電機ユニットＵからのタービン排ガスを下方部に設けた排熱回収熱交換器Ｔへ送ってその熱を回収することにより、約５６ＫＷの熱出力（温水又は蒸気）が発生される。
また、燃焼用空気や機器類の冷却用空気Ａは、図７に示すように箱体２の前面下部の空気取入孔１０より内部へ入り、燃焼用空気Ａ０　はガスタービン発電機ユニットＵの内部へ吸引される。また、冷却用空気Ａｃは電力機器ユニットＥや排熱回収ユニットＴ、制御ユニットＣ等を冷却したあとガスタービン発電機ユニットＵの消音ボックス２３内へ流入し、ガスタービン発電機ユニットＵを冷却したあと冷却ファン１６により、箱体２後面側の空気取出口９より外部へ排出される。
【００２７】
消音用加振装置６は箱体２の右側と左側と前面の３ケ所の壁体のほぼ中央に夫々設けられており、後述する音圧周波数分布の振動力Ｐｆを各壁体３へ与えるようにしている。
【００２８】
図９は、前記図３乃至図８に示した本発明の実施例に係る小容量ガスタービンコージェネレーション装置を定格運転した場合の騒音Ｎの音圧周波数分布の実測図であり、格納用箱体（高さ１７５０ｍｍ、横幅７９０ｍｍ、奥行１９５０ｍｍ）２の左側壁板３ａから１ｍ離れた中央位置（高さ約９００ｍｍ）Ｐに於いて測定したものである。
図９からも明らかなように、周波数３．２ＫＨｚ及び周波数６．４ＫＨｚの点に騒音Ｎのピーク値があり、３．２ＫＨｚのピーク値は８１ｄＢＡ、６．４ＫＨｚのピーク値は４０．５ｄＢＡとなる。
尚、この時の右側壁体３ｃから１ｍ離れた点Ｐにおける騒音（音圧）の平均値は約８３．７ｄＢＡであり、また格納用箱体２内の騒音源１（原音の平均音圧）は約９５ｄＢＡであった。
【００２９】
これに対して、前述の如く、格納用箱体２の両側壁体及び前面側壁体の略中央部に夫々消音用加振装置６を設置し、各消音用加振装置４を作動させることにより消音用の振動力Ｐｆを各壁板３へ与えて各壁板３を振動させることにより、位置Ｐに於いて、周波数約３．２ＫＨｚの点に約８１ｄＢＡの音圧ピーク値を有し、且つ前記騒音Ｎとは逆位相の消音用振動音（位置Ｐにおける平均音圧約８１ｄＢＡ）Ｘを発生させた。
尚、各壁板３に与える振動力Ｐｆの振動強さ（振幅）は、装置の運転を停止した状態で消音用加振装置６を作動させ、加振装置６により発生した消音用振動音Ｘの前記距離１ｍにおける点Ｐの平均音圧が約８３．７ｄＢＡとなるように、予かじめ振動強度・周波数調整器６ｅを調整することにより設定されている。
【００３０】
前記各消音用加振装置６を作動させて消音用振動音Ｘを発生させた場合、前記位置Ｐにおける平均騒音音圧は６３ｄＢＡとなった。
更に、周波数３．２ＫＨｚの点のピーク騒音音圧は６０ｄＢＡに、また周波数６．４ＫＨｚ点のピーク騒音音圧は３９．０ｄＢＡとなった。
【００３１】
即ち、騒音Ｎの平均音圧は８３．７ｄＢＡから６３ｄＢＡに、又３．２ＫＨｚのピーク騒音音圧は８１ｄＢＡから６０ｄＢＡに、更に６．４ＫＨｚのピーク騒音音圧は４０．５ｄＢＡから３９．０ｄＢＡに夫々低下することになり、騒音Ｎを大幅に低減させることが可能となる。
【００３２】
尚、本実施例では、格納箱２の左側面３ｃから１ｍ離れた高さ約９００ｍｍの点Ｐだけの騒音測定しか行なっていないが、全ての側面に於いて同等の騒音効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に於いては、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ１８０°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消す構成としている。
その結果、騒音を放射状に発する産業用機器等の騒音源であっても、リアルタイムで騒音を効率よく低減することができる。
また、本発明では、騒音源を格納する箱体の壁板を消音用振動音を発生するための振動板として活用するため、消音用振動音が面的な音源となり、騒音源から放射状に放出されてくる騒音をより有効に相殺することができる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る騒音の低減方法を適用した機器装置の横断面概要図である。
【図２】本発明で使用する消音用加振装置の一例を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の実施に使用したガスタービンコージェネレーション装置の箱体の正面図である。
【図４】箱体の左側側面図である。
【図５】箱体の背面図である。
【図６】箱体の平面図である。
【図７】箱体の縦断面図である。
【図８】本発明の実施に使用した装置に設けられているガスタービン発電機ユニットの一部破断説明図である。
【図９】本発明の実施例に係る小容量ガスタービンコージェネレーション装置を定格運転した場合の騒音の音圧周波数分布の実測図である。
【符号の説明】
Ｎは騒音、ＱＮ　は騒音信号、Ｑｆは振動信号、Ｐｆは振動力、Ｘは消音用振動音、ＱＸ　は振動音信号、Ｕはガスタービン発電機ユニット、Ｔは排熱回収熱交換ユニット、Ｃは制御ユニット、Ｅは電力機器ユニット、Ａは空気、Ａ０　は燃焼用空気、Ａｃは冷却用空気、１は騒音源（産業用機器）、２は格納用箱体、３は壁板、３ａは前壁板、３ｂは後壁板、３ｃは左壁板、３ｄは右壁板、３ｅは天井壁板、３ｆは床壁板、４は支持枠体、５は励振体、６は消音用加振装置、６ａは騒音検出器、６ｂは増幅器、６ｃは音圧周波数分析器、６ｄは位相反転器、６ｅは振動強度・周波数調整器、６ｆは振動発生器、６ｇは振動音検出器、６ｈは増幅器、６ｉは音圧周波数分析器、６ｋは比較器、９は空気取出口、１０は空気取入口、１１は排ガス出口、１２は燃料ガス入口、１３は低温水入口、１４は高温水出口、１５は排気筒、１６は冷却ファン、１７は圧縮機、１８は発電機、１９はタービン、２０は再生器、２１は再生器ケーシング、２２は排ガス出口、２３は消音ボックス。
【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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