(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気、排気等の気流を導く気流用導流路を備えた自家発電設備建屋において、
前記気流用導流路は、入口及び出口を備えた外郭構造体と、前記外郭構造体の内部中心に配置した第１の管と前記第１の管の周囲に配置した複数の第２の管と、前記第２の管の周囲に配置した複数の第３の管とを備え、
前記第１の管から前記第３の管の順に各流路断面積を順次小さくし、また各長さを長くし、更に、前記第１の管から前記第３の管の入口端面を、それぞれの管側から見て気流の流れに対し前記第１の管の入口端が最も低く、第２、第３の管の順で高くなるように階段状に配置した
ことを特徴とする自家発電設備建屋。
【請求項２】
請求項１に記載の自家発電設備建屋において、前記外郭構造体、前記第１の管、前記第２の管、及び前記第３の管の断面が矩形であることを特徴とする自家発電設備建屋。
【請求項３】
請求項１に記載の自家発電設備建屋において、前記外郭構造体は断面が矩形であり、前記第１の管、前記第２の管、及び前記第３の管の断面が円形であることを特徴とする自家発電設備建屋。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の自家発電設備建屋において、前記複数の分割流路の流路断面積と流路長を、前記気流用導流路を流れる気流が持っている音の周波数成分に応じて決めたことを特徴とする自家発電設備建屋。
【請求項５】
種々の周波数成分の音を持つ気流を導く気流用導流路において、入口及び出口を備えた外郭構造体と、前記外郭構造体の内部中心に配置した第１の管と前記第１の管の周囲に配置した複数の第２の管と、前記第２の管の周囲に配置した複数の第３の管とを備え、
前記第１の管から前記第３の管の順に各流路断面積を順次小さくし、また各長さを長くし、更に、前記第１の管から前記第３の管の入口端面を、それぞれの管側から見て気流の流れに対して前記第１の管の入口端が最も低く、第２、第３の管の順で高くなるように階段状に配置したことを特徴とする気流用導流路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼機器を備えた産業機器用の気流用導流路に係わり、特に、ガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどの原動機の吸気、排気等の気流を導く気流用導流路を備えた自家発電設備建屋及び消音導流路を備えた気流用導流路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼機器を備えた産業機器として、ガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどの原動機の吸気、排気等の気流を導く気流用導流路を備えた自家発電設備建屋がある。このような自家発電設備建屋では、原動機で発生する騒音を建屋外部に漏洩させず処理（低減）するため、一般に消音器といわれる機器を気流用導流路に配置している。
【０００３】
例えば排気の場合は、原動機と消音器を配管またはダクトで接続し、消音器から更に配管またはダクトで接続して大気に開放する。また、換気の場合は、パッケージと消音器を同じく配管またはダクトで接続し、消音器から更に配管またはダクトで接続して大気に換気する。更に給気の場合は、壁貫通部に消音器を設置する。
【０００４】
また、例えば特開平８−２０００９２号公報に記載のように、消音器は一般的にパネル状に形成したロックウール等の吸音材を多数、所定間隔で並置して組み込んだ構造となっている。特開平９−１１２２４４号公報には、ロックウール等の吸音材に代え、表面に多数の吸音孔を開け、その吸音孔の開口率を排気上流部、中間部、排気下流部で変えたパネル状の消音スプリッタを用いることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の消音器を配置した気流用導流路には次のような問題がある。
【０００６】
消音器は上記のようにロックウール等の吸音材あるいは消音スプリッタを多数、所定間隔で併置するため、大型の重量物となり、大きな設置スペースと据付け荷重に耐える支持構造が必要となる。例えば排気の場合は、据付け荷重に耐える床が必要であるし、換気の場合は、据付け荷重に耐える梁や鋼構造物が必要であった。このため、消音器を配置した気流用導流路の組立コストが嵩み、設備全体がコスト高となり不経済であった。
【０００７】
本発明の目的は、騒音を低減できると共に、小型で設置スペースが小さくかつ経済的な消音導流路を備えた自家発電設備建屋及び気流用導流路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、吸気、排気等の気流を導く気流用導流路を備えた自家発電設備建屋において、前記気流用導流路は、入口及び出口を備えた外郭構造体と、前記外郭構造体の内部中心に配置した第１の管と前記第１の管の周囲に配置した複数の第２の管と、前記第２の管の周囲に配置した複数の第３の管とを備え、前記第１の管から前記第３の管の順に各流路断面積を順次小さくし、また各長さを長くし、更に、前記第１の管から前記第３の管の入口端面を、それぞれの管側から見て気流の流れに対して前記第１の管の入口端が最も低く、第２、第３の管の順で高くなるように階段状に配置したものである。
（２）上記（１）において、前記外郭構造体、前記第１の管、前記第２の管、及び前記第３の管の断面が矩形である。
（３）上記（１）において、前記外郭構造体は断面が矩形であり、前記第１の管、前記第２の管、及び前記第３の管の断面が円形である。
【０００９】
このように流路断面を複数の区画に分割し、流路中心から外側に順次、流路断面積を小さくした複数の分割流路を配置することにより、気流は複数の分割流路で分流し、再度、合流することとなり、複数の分割流路での分流により各分割流路の流路区画で通過し易い周波数の音が整流されると共に、流路断面積の大きい流路区画では隣接する流路断面積が小さい流路区画に比べ圧損が小さく気流が速く通過するため、音の位相のずれが生じ、その後の合流でその整流され位相のずれた音が合成され、音の干渉が生じ減衰により消音をする。
【００１０】
また、排気ガスなど高温ガスの場合は、高温ガスが流れるとき、その温度は中央が高く外側に順次低くなる。このようなガスの流れに対し、中心部分に流路断面積の大きい流路区画を配置し、外側に順次、流路断面積を小さくした流路区画を配置することにより上記のように流速に差が生じ、周囲の流速の遅い流れはより温度が下がることから通過する排気ガスの温度差が拡大し、音の指向性を冗長させ、音が伝わり難くなる。
【００１１】
そして流路断面を複数の区画に分割した複数の分割流路を配置した消音導流路は小型で設置スペースが小さくかつ経済的なものとなる。
【００１３】
これにより簡単な構造で、上記（１）の複数の分割流路が得られる。
【００１５】
これにより上記（１）で述べた圧損の違いによる気流の速度差が拡大して音の位相のずれが拡大し、消音効果が向上する。
【００１６】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記複数の分割流路の流路断面積と流路長を、前記気流用導流路を流れる気流が持っている音の周波数成分に応じて決めたことを特徴とする。
【００１７】
これにより上記（１）で述べた消音効果が確実に得られるようになる。
【００１８】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、種々の周波数成分の音を持つ気流を導く気流用導流路において、入口及び出口を備えた外郭構造体と、前記外郭構造体の内部中心に配置した第１の管と前記第１の管の周囲に配置した複数の第２の管と、前記第２の管の周囲に配置した複数の第３の管とを備え、前記第１の管から前記第３の管の順に各流路断面積を順次小さくし、また各長さを長くし、更に、前記第１の管から前記第３の管の入口端面を、それぞれの管側から見て気流の流れに対して前記第１の管の入口端が最も低く、第２、第３の管の順で高くなるように階段状に配置したものである。
【００１９】
これにより上記（１）で述べたように消音効果が得られ、かつ小型で設置スペースが小さくかつ経済的な消音導流路が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態による自家発電設備建屋の縦断面図である。
【００２４】
図１において、１は自家発電装置であり、自家発電装置１は配管２０を介して排気ガス用の消音導流路２に接続され、消音導流路２は更に配管２１を介して建屋側壁４０の外側に設けられた煙突２２に接続されている。また、自家発電装置１は、ファン２５を備えたダクト２６を介して自家発電装置１の内部換気用の消音導流路３に接続され、消音導流路３は更にダクト２７を介して建屋側壁４１に設けられた放出口２８に接続されている。
【００２５】
建屋側壁４１の外側には給気用の消音導流路４が設置され、消音導流路４は建屋側壁４１に設けられかつファン３１を備えたダクト３２を介して建屋内部に連通する構成になっている。また、建屋側壁４０側にはファン３５を備えた室内衛生換気用ダクト３６が設けられている。
【００２６】
自家発電装置１及び排気ガス用の消音導流路２はコンクリート基礎４２上に支持され、コンクリート基礎４２は自家発電装置１及び消音導流路２を指示するに十分な耐荷重性（強度）を有している。また、建屋天井４３には梁４４が設けられ、消音導流路３は梁４４を介して建屋天井４３から支えられている。梁４４は換気用の消音導流路３を支えるに十分な強度を有している。
【００２７】
自家発電装置１は、上記配管２０を有しかつ上記ダクト２６につながるハウジング１ａと、このハウジング１ａ内に設置されたガスタービン１ｂ及び発電機１ｃとを備えている。また、ハウジング１ａの頂部内側に給気内部ダクト１ｄが設けられ、給気内部ダクト１ｄの入側は建屋内空間に開放し、出側はガスタービン１ｂの吸気側に接続され、中間部分に換気用の開口１ｅが設けられている。ガスタービン１ｂの排出側は消音導流路２に接続されている。
【００２８】
給気用の消音導流路４はファン３１により風量７を確保し、この風量７は自家発電装置１に必要な風量８となる。風量８は自家発電装置１内で燃焼用空気としての燃焼用風量９-0と換気用風量１０-0とに分かれる。換気用風量１０-0はフアン２５によって賄われる。そして、それら風量の数値は温度の変化分変動し、燃焼用風量９-0は煙突２２から放出されるまでに風量９，９-1，９-2と変化し、換気用風量１０-0は放出口２８から放出されるまでに風量１０，１０-1，１０-2と変化する。
【００２９】
室内衛生換気用ダクト３６の風量１１は自家発電装置１の停止中に確保されていれば十分である。
【００３０】
排気ガス用の消音導流路２の詳細構造を図２及び図３により説明する。図２は排気ガス用の消音導流路２の縦断面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３１】
図２及び図３において、排気ガス用の消音導流路２は入口５０ａ及び出口５０ｂを備えた外郭構造体５０を有し、入口５０ａは配管２０（図１参照）に接続され、出口５０ｂは配管２１（図１参照）に接続され、排気ガスは入口５０ａから入り出口５０ｂから出て行く。
【００３２】
外郭構造体５０の内部の中心部分には消音用の流路分割構造物５１が配置されている。この流路分割構造物５１は流路断面積の異なる複数種類、本実施形態では３種類の断面矩形の管５２，５３，５４を相互に溶接で接合固定して組み合わせた管アセンブリであり、管５２は流路の中心部分に位置し、最も流路断面積が大きく、管５３は管５２の外側に複数位置し、管５２より流路断面積が小さく、管５４は管５３の更に外側に複数位置し、管５３より更に流路断面積が小さく、流路中心から外側に管５２、管５３、管５４の順で順次流路断面積が小さくなる。即ち、管５２，５３，５４の太さを内部通路の一辺の長さＤ1，Ｄ2，Ｄ3で表すと、Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3である。
【００３３】
また、３種類の管５２，５３，５４は長さが異なり、流路の中心部分に位置する管５２が最も長さが短く、管５３、管５４の順で長さが長くなる。即ち、管５２，５３，５４の長さをＬ1，Ｌ2，Ｌ3で表すと、Ｌ1＜Ｌ2＜Ｌ3である。
【００３４】
管５２，５３，５４の太さＤ1〜Ｄ3及び長さＬ1〜Ｌ3は、消音導流路２に入ってくる音の周波数Ｆ0（Ｆ1〜Ｆnが成分値）と排気ガスの温度Ｔ0に応じて、下記する消音原理に基づき最も効果的に消音できるよう決められている。
【００３５】
また、３種類の管５２，５３，５４は、それぞれの管側から見て排気ガスの流れに対し管５２の入口端面が最も低く、管５３及び管５４の順で入口端面が高くなるよう階段状に配置されている。
【００３６】
次に、以上のように構成した消音導流路２の消音原理を説明する。
【００３７】
消音導流路２の消音原理は次の３点である。
【００３８】
（１）排気ガスが種々の周波数の音を含んでいることに着目し、中心部分に流路断面積の大きい管５２を配置し、外側に順次、流路断面積を小さくした管５３，５４を配置することにより、気流はこれらの管５２，５３，５４で分流し、再度、合流することとなり、分流時に各流路で通過し易い周波数の音が整流され、合流時に音の干渉により消音をする。つまり、一般に、騒音はその発生源の機器の構造・運動体の速度などによって、種々の周波数の成分を持った音で合成される。種々の周波数の音は伝播速度を周波数で除すると波長が求められることから、その波長の２分の１の別の音を合成させると部分的干渉により音は減衰することになる。管５２，５３，５４による分流、整流、合流による消音はこの原理を用いたものである。また、３種類の管５２，５３，５４の入口側を中央の管５２の入口端面が最も低くなるように階段状に配置することにより、音の整流が促進されることが期待される。
【００３９】
（２）流路断面積の大きい管５２（又は管５３）では隣接する流路断面積が小さい管５３（又は管５４）に比べ圧損が小さく気流が速く通過することにより音の位相のずれが生じ、これらの気流を再度合流させることにより、相互干渉によって減衰を発生させて消音する。つまり、ある音と逆の位相の音の合成によっても消音効果が期待できる。流路断面積の小さい管５４（又は管５３）の長さを隣接する流路断面積が大きい管５３（又は管５２）の長さより長くすることにより、上述した圧損の違いによる気流の速度差が拡大し、音の位相のずれが拡大し、消音効果が高まる。
【００４０】
（３）排気ガスの場合は、温度が大気よりもかなり高く３００〜５５０℃であり、このような高温ガスが管路を流れるとき、その温度は中央が高く外側に順次低くなる。このようなガスの流れに対し、中心部分に流路断面積の大きい管５２を配置し、外側に順次、流路断面積を小さくした管５３，５４を配置することで上記のように流速に差を付け、周囲の流速の遅い流れはより温度が下がることから通過する排気ガスの温度差を更に拡大させ、音の指向性を冗長させ、音が伝わり難くすることで消音する。
【００４１】
消音導流路２の流路分割構造物５１は上記原理により騒音を低減する。また、複数の管５２〜５４を組み合わせただけの構成なので、小型で設置スペースが小さく、経済的な排気ガス用の消音導流路を提供できる。
【００４２】
換気用の消音導流路３の詳細構造を図４及び図５により説明する。図４は換気用の消音導流路３の中心線から上側半分の縦断面図であり、図５のＺ−Ｚ線断面図に相当し、図５は図４のＹ−Ｙ線断面図である。
【００４３】
図４及び図５において、換気用の消音導流路３は入口フランジ６０ａ及び出口フランジ６０ｂを備えた外郭構造体６０を有し、入口フランジ６０ａはダクト２６（図１参照）に接続され、出口フランジ６０ｂはダクト２７（図１参照）に接続され、換気は入口フランジ６０ａから入り出口フランジ６０ｂから出て行く。
【００４４】
外郭構造体６０は先細の端部分６０ｃ，６０ｅと円筒状の中央部分６０ｄを溶接で接合固定した構造をしており、その内部の中心部分には消音用の流路分割構造物６１が配置されている。この流路分割構造物６１は流路断面積の異なる複数種類、本実施形態では３種類の断面円形の管６２，６３，６４を相互に溶接で接合固定して組み合わせた管アセンブリであり、管６２は流路の中心部分に位置し、最も流路断面積が大きく、管６３は管６２の外側に複数位置し、管６２より流路断面積が小さく、管６４は管６３の更に外側に複数位置し、管６３より更に流路断面積が小さく、流路中心から外側に管６２、管６３、管６４の順で順次流路断面積が小さくなる。即ち、管６２，６３，６４の太さを内径Ｄi1，Ｄi2，Ｄi3で表すと、Ｄi1＞Ｄi2＞Ｄi3である。
【００４５】
また、３種類の管６２，６３，６４は長さが異なり、流路の中心部分に位置する管６２が最も長さが短く、管６３、管６４の順で長さが長くなる。即ち、管６２，６３，６４の長さをＬi1，Ｌi2，Ｌi3で表すと、Ｌi1＜Ｌi2＜Ｌi3である。
【００４６】
管６２，６３，６４の太さＤi1〜Ｄi3及び長さＬi1〜Ｌi3は、消音導流路３に入ってくる音の周波数Ｆi（Ｆi1〜Ｆinが成分値）と換気の温度Ｔiに応じて、上述した消音原理に基づき最も効果的に消音できるよう決められている。
【００４７】
また、３種類の管６２，６３，６４は、それぞれの管側から見て換気の流れに対し管６２の入口端面が最も低く、管６３及び管６４の順で入口端面が高くなるよう階段状に配置されている。
【００４８】
消音導流路３の消音原理は上述した消音導流路２の消音原理と同じである。ただし、本実施形態では、管６２，６３，６４が断面円形であるため、管と管の間の隙間も流路となる。
【００４９】
また、消音導流路３も消音導流路２と同様、は複数の管６２〜６４を組み合わせただけの構成なので、小型で設置スペースが小さく、経済的な排気ガス用の消音導流路となる。また、入口フランジ６０ａ及び出口フランジ６０ｂをダクト２６，２７に接続することで換気の流路の途中に容易に組込むことが可能となり、これによっても省スペースで、経済的な換気用の消音導流路３が形成できる。
【００５０】
給気用の消音導流路４は排気ガス用の消音導流路２と同様に構成されている。ただし、給気用の消音導流路４を流れる空気は常温であるため、給気用の消音導流路４は上記（１）及び（２）の消音原理によって消音するものとなる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で設置スペースが小さくかつ経済的な消音導流路を提供できる。また、自家発電設備建屋において、気流用導流路を小型で設置スペースが小さくかつ経済的な消音導流路を有する構成にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自家発電設備建屋の縦断面図である。
【図２】排気ガス用の消音導流路の縦断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】換気用の消音導流路の中心線から上側半分の縦断面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ線断面図であり、図中Ｚ−Ｚ線は図４の断面線を示す。
【符号の説明】
１  自家発電装置
１ａ  ハウジング
１ｂ  ガスタービン
１ｃ  発電機
１ｄ  給気内部ダクト
１ｅ  開口
２  排気ガス用の消音導流路
３  換気用の消音導流路
４  給気用の消音導流路
２０，２１  配管
２２  煙突
２５  ファン
２６，２７  ダクト
２８  放出口
３１  ファン
３２  ダクト
３５  ファン
３６  室内衛生換気用ダクト
４０，４１  建屋側壁
４２  コンクリート基礎
４３  建屋天井
４４  梁
５０ａ  入口
５０ｂ  出口
５１  流路分割構造物
５２，５３，５４  管
６０ａ  入口フランジ
６０ｂ  出口フランジ
６０ｃ，６ｅ  端部分
６０ｄ  中央部分
６１  流路分割構造物
６２，６３，６４  管
【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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