JP5907740B2 - 消音装置及びこれを備える回転機械 - Google Patents

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Description

本発明は、消音装置及びこれを備える回転機械に関するものである。
一般に、ガスタービンにおいては、排気ダクトから排ガスが６００℃以上の高温状態とされるとともに３０ｍ／秒の流速で導出され、この際にガスタービン出口で騒音が発生するという問題点があった。
そこで、従来より、ガスタービンのダクト内に、排ガス流路に沿って消音効果のあるサイレンサパネルを複数配置したスプリッタ形のサイレンサを設けることで、排ガスの流出時の騒音を防止する技術が採用されている（下記特許文献１参照）。
また、格子状に組まれた枠組と、該枠組の表面に複数設けられ孔部を千鳥状に穿設した略矩形の板状部材の多孔板からなるサイレンサとを備え、該サイレンサを排ガスの流路と直交する方向に配設した消音に関する技術も知られている。このようなサイレンサでは、排ガスの流路を該サイレンサが遮るとともに、該排ガスが孔部を通過する際の圧力損失により消音効果が得られ、騒音を防止することができる。
特許第３６３１９９８号公報
しかしながら、上記の多孔板からなるサイレンサにあっては、多孔板が密に配される側の外縁部における辺方向中央では振動応力が高くなり、該多孔板の強度が下がるという問題点がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、消音多孔板の振動応力を低減することができるとともに、該消音多孔板を支持する枠部材の強度を向上させることができる消音装置を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る消音装置は、流体が流れるダクト内に該流体流路の方向に直交して設けられ四方枠状に組まれた枠部材と、該枠部材に外縁部が固定されるとともに略矩形状の板部材に複数の孔部が形成された消音多孔板とを備える消音装置であって、前記孔部は、一の方向に沿って互いに所定の間隔を有して一列状に複数配設されるとともに該一列状をなす複数の前記孔部を前記一の方向と直交する方向に複数列配設され、隣接する列同士における前記孔部の位置は前記一の方向に位置をずらして千鳥状に配設されており、前記消音多孔板における少なくとも対向する二辺側における一列状をなす外縁孔部列の前記所定の間隔は、該外縁孔部列の内側の列の所定の間隔よりも大きく設定されている部分を有することを特徴とする。
このような消音装置では、消音多孔板における振動応力が集中する外縁孔部列の孔部の配置間隔は該外縁孔部列の内側の列の孔部の配置間隔よりも大きくなるため、外縁孔部列における振動応力を低減することができる。
また、上述の通り外縁孔部列における振動応力は低減されるため、該外縁孔部列の近傍の枠部材の振動を抑えることができる。これにより、消音装置の後方における流体の乱流を抑えることができるため、消音多孔板を支持する枠部材の強度を向上させることができる。
また、本発明に係る消音装置は、前記一の方向は前記板部材のうちの一の辺の方向と同一とされ、前記外縁孔部列は、その略中央部における前記孔部の配設間隔の方が、その端部における前記孔部の配設間隔よりも大きく設定されていることが好ましい。
この構成によれば、外縁孔部列の略中央部における孔部の配置間隔は確実に大きくなるため、外縁孔部列における振動応力を低減することができる。
また、本発明に係る消音装置は、前記一の方向は前記板部材の一の辺の方向と同一とされ、前記外縁孔部列の前記孔部の配設間隔は、該外縁孔部列の内側の列の前記孔部の配設間隔の２倍であってもよい。
この構成によれば、外縁孔部列の孔部の配置間隔は該外縁孔部列の内側に列の孔部の配置間隔よりも２倍と確実に大きくなるため、外縁孔部列における振動応力を低減することができる。
また、本発明に係る消音装置は、前記一の方向は、前記板部材の一の辺の方向から傾斜して設けられることにより、前記外縁孔部列の前記孔部の配設間隔は、該外縁孔部列の内側の前記一の方向に沿う列の前記孔部の配設間隔よりも大きく設定されていてもよい。
この構成によれば、外縁孔部列の孔部の配置間隔は該外縁孔部列の内側に列の孔部の配置間隔よりも確実に大きくなるため、外縁孔部列における振動応力を低減することができる。
また、本発明に係る消音装置は、前記一の方向は、前記板部材の一の辺の方向よりも１５°傾斜して設けられていてもよい。
この構成によれば、外縁孔部列の孔部の配置間隔が確実に大きくなるため、外縁孔部列における振動応力を低減することができる。
また、本発明に係る回転機械は、上記のうちのいずれか一に記載の消音装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、上記のうちのいずれか一に記載の消音装置を備えるため、消音多孔板の振動応力を低減することができるとともに、該消音多孔板を支持する枠組部材の強度を向上させることができる。
本発明に係る消音装置によれば、消音多孔板における振動応力が集中する外縁孔部列の孔部の配置間隔は該外縁孔部列の内側の列の孔部の配置間隔よりも大きく設定されているため、消音多孔板の外縁孔部列における振動応力を低減することができるとともに、該消音多孔板を支持する枠部材の強度を向上させることができる。
本発明の第一実施形態に係る回転機械の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る消音装置の要部の斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る消音装置の拡大斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る消音装置の平面図である。 本発明の第二実施形態に係る消音装置の平面図である。 本発明の第三実施形態に係る消音装置の平面図である。
（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る回転機械について説明する。
図１は、本発明の第一実施形態にかかるガスタービン３（回転機械）を備えるプラント２の概略構成図である。
図１に示すように、プラント２は、空気を圧縮する圧縮機４と、該圧縮機４で圧縮された空気を燃焼する燃焼器５と、燃焼器５で生じた燃焼ガスで稼動するガスタービン３とを備えている。また、圧縮機４には発電機６が連結されている。また、ガスタービン３で生じた排ガスＧ（流体）は、ダクト７内に設けられた本実施形態に係る消音装置１を通過して、上下方向に延在する煙突８より放出される。
図２に示すように、消音装置１は、排ガスＧが流れるダクト７内に、該排ガスＧ流路Ｚの方向と直交して設けられた枠部材１１と、消音多孔板２１とを備えている。
図３に示すように、枠部材１１は、複数の横枠１２及び複数の縦枠１３により四方枠状に組まれている。
横枠１２は、断面視して上向きＵ字状であって水平方向に延在する部材であり、上下方向に間隔を有して複数配設されている。また、図２に示すように、本実施形態では、上下方向に間隔を有して１０本配設されている。
縦枠１３は、上下に配設された各横枠１２の間を架設するように上下方向に延在する部材であり、水平方向に間隔を有して複数配設されている。また、図３に示すように、縦枠１３は前後一対の部材で有り、該一対で消音多孔板２１を挟持している。また、図２に示すように、本実施形態では、水平方向に間隔を有して１０本配設されている。
図４に示すように、消音多孔板２１は、略矩形状の板部材２２に複数の孔部２３が形成されたものであり、その四辺２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが枠部材１１に固定されている。本実施形態では、例えば厚さ９ｍｍのステンレス板で構成され、例えば溶接等により枠部材１１に固定されている。
また、消音多孔板２１は、下辺２１Ａを上向きコの字状の横枠１２内に配設し、右辺２１Ｂ、左辺２１Ｃを前後方向から縦枠１３で挟持して、上辺２１Ｄを横枠１２の下部に当接固定されている。
孔部２３は、上下方向（一の方向）に沿って互いに間隔を有して一列状に配設されている。また、孔部２３の配設される上下方向は、板部材２２の右辺２１Ｂ及び左辺２１Ｃの方向と同一とされている。また、該一列状をなす孔部２３は水平方向（一の方向と直交する方向）に複数列配設されている。また、隣接する列同士における孔部２３の位置は上下方向に位置をずらして千鳥状に配設されている。
また、対向する右辺２１Ｂ側と左辺２１Ｃ側における一列状をなす外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの孔部２３の配設間隔は、端部では第一配設間隔２５Ａで、略中央部では第一配設間隔２５Ａよりも大きい第二配設間隔２５Ｂでそれぞれ設定されている。また、外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの内側の列の孔部２３の配設間隔は、第一配設間隔２５Ａで設定されている。このようにして本実施形態では、外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの略中央部の孔部２３の第二間隔２５Ｂは、該外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの内側の列の孔部２３の第一間隔２５Ａよりも大きく設定されている。
このように構成された消音装置１では、消音多孔板２１における振動応力が集中する外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの略中央部の孔部２３の第二間隔２５Ｂは、該外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの内側に列の孔部２３の第一配設間隔２５Ａよりも大きくなるため、外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙにおける振動応力を低減することができる。
また、上述の通り外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙにおける振動応力は低減されるため、該外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの近傍の枠部材１１の振動を抑えることができる。これにより、消音装置１の後方における流体の乱流を抑えることができるため、消音多孔板２１を支持する枠部材１１の強度を向上させることができる。
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る消音装置２０１について、図５を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
第一実施形態に係る消音装置１では、外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの略中央部と端部とで孔部２３の配設間隔が異ならせることで、外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの略中央部の孔部２３の配設間隔が該外縁孔部列２６Ｘ，２６Ｙの内側の列の孔部２３の配設間隔よりも大きく設定されている。一方、本実施形態にかかる消音装置２０１では、外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの孔部２３の配設間隔を一定として、外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの孔部２３の配設間隔が該外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの内側の列の孔部２３の配設間隔よりも大きく設定されている。
すなわち、本実施形態では、外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの孔部２３の第三配設間隔である２２５Ａは、該外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの内側の列の孔部２３の第四配設間隔２２５Ｂよりも大きく設定されている。本実施形態では、第三配設間隔２２５Ａは、第四配設間隔２２５Ｂの２倍とされている。
なお、上記数字は一例であり、適宜設定可能である。
このように構成された消音装置２０１では、外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの孔部２３の第三配設間隔２２５Ａは該外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙの内側に列の孔部２３の第四配設間隔２２５Ｂよりも確実に２倍とされているため、外縁孔部列２２６Ｘ，２２６Ｙにおける振動応力を低減することができる。
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係る消音装置３０１について、図６を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
第一実施形態に係る消音装置１では、孔部２３の配設される上下方向は、板部材２２の右辺２１Ｂ（または左辺２１Ｃ）の方向と同一とされている。一方、本実施形態にかかる消音装置３０１では、孔部２３の配設される方向は、板部材３２２の右辺３２１Ｂ及び左辺３２１Ｃの方向から傾斜して設けられている。
すなわち、本実施形態では、孔部２３が所定の間隔を有して配設される方向（図６に示すＰ方向）は、板部材３２２の右辺３２１Ｂ（または左辺３２１Ｃ）の方向（図６に示すＱ方向）よりも１５°傾斜して設けられている。これにより、外縁孔部列３２６Ｘ，３２６Ｙの孔部２３の第五配設間隔３２５Ａは、外縁孔部列２２６Ｘ，３２６Ｙの内側の列の孔部２３の第六配設間隔３２５Ｂよりも大きく設定されている。
なお、上記数字は一例であり、適宜設定可能である。
このように構成された消音装置３０１では、外縁孔部列３２６Ｘ，３２６Ｙの孔部２３の第五配設間隔３２５Ａは該外縁孔部列３２６Ｘ，３２６Ｙの内側に列の孔部２３の第六配設間隔３２５Ｂよりも確実に大きくなるため、外縁孔部列３２６Ｘ，３２６Ｙにおける振動応力を低減することができる。
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
１，２０１，３０１…消音装置
３…ガスタービン
７…ダクト
１１…枠部材
２１…消音多孔板
２２…板部材
２３…孔部
２６Ｘ…外縁孔部列
２６Ｙ…外縁孔部列

Claims (6)

  1. 流体が流れるダクト内に該流体流路の方向に直交して設けられ四方枠状に組まれた枠部材と、該枠部材に外縁部が固定されるとともに略矩形状の板部材に複数の孔部が形成された消音多孔板とを備える消音装置であって、
    前記孔部は、一の方向に沿って互いに間隔を有して一列状に複数配設されるとともに該一列状をなす複数の前記孔部を前記一の方向と直交する方向に複数列配設され、隣接する列同士における前記孔部の位置は前記一の方向に位置をずらして千鳥状に配設されており、
    前記消音多孔板における少なくとも対向する二辺側における一列状をなす外縁孔部列の前記孔部の配設間隔は、該外縁孔部列の内側の列の前記孔部の配設間隔よりも大きく設定されている部分を有することを特徴とする消音装置。
  2. 請求項１に記載の消音装置において、
    前記一の方向は前記板部材のうちの一の辺の方向と同一とされ、
    前記外縁孔部列は、その略中央部における前記孔部の配設間隔の方が、その端部における前記孔部の配設間隔よりも大きく設定されていることを特徴とする消音装置。
  3. 請求項１に記載の消音装置において、
    前記一の方向は前記板部材の一の辺の方向と同一とされ、
    前記外縁孔部列の前記孔部の配設間隔は、該外縁孔部列の内側の列の前記孔部の配設間隔の２倍であることを特徴とする消音装置。
  4. 請求項１に記載の消音装置において、
    前記一の方向は、前記板部材の一の辺の方向から傾斜して設けられることにより、前記外縁孔部列の前記孔部の配設間隔は、該外縁孔部列の内側の前記一の方向に沿う列の前記孔部の配設間隔よりも大きく設定されていることを特徴とする消音装置。
  5. 請求項４に記載の消音装置において、
    前記一の方向は、前記板部材の一の辺の方向よりも１５°傾斜して設けられていることを特徴とする消音装置。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の消音装置を備えることを特徴とする回転機械。
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