JP6640581B2 - 音響ダンパ、燃焼器およびガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンに関する。

従来、例えば、特許文献１では、減衰性能とメンテナンス性とを向上するため、多孔板とハウジングとからなる音響ライナ共鳴空間を有する音響ライナと、前記ハウジングに接続され、かつ内側に音響ライナ共鳴空間と連通する音響ダンパ共鳴空間を有する音響ダンパとを備える減衰装置が開示されている。この減衰装置は、音響ライナが燃焼器の尾筒の周りに取り付けられ、音響ダンパが尾筒の延在方向に沿って設けられている。

また、従来、例えば、特許文献２では、音響ダンパの取り付け空間を小さくして小型化でき、かつメンテナンス性を向上するため、音響ダンパの音響ダンパ共鳴空間を有する音響部が、内部に燃焼領域を形成する筒体に沿って少なくとも１回は折り返されて形成されている。

また、従来、例えば、特許文献３では、広い範囲の周波数帯で振動を低減するため、開口を有する通路（管路）を有し、当該通路を流れる流体に抵抗を与える抵抗体を備える音響ダンパが開示されている。この音響ダンパは、屈折されて小型化が図られた通路および抵抗体が、燃焼器の燃焼筒に取り付けられたバイパス管に取り付けられたもので、バイパス管の内部と通路とが通路の開口を介して連通されている。

特開２００６−２６６６７１号公報 特許第５２９１７９０号公報 特開２００６−２２９６６号公報

上述した、各特許文献１，２，３において、音響部は、音響ライナ共鳴空間をなす通路の一端が燃焼筒などの振動発生源から空気振動を取り込む入口となり他端が終端しているものであって共鳴箱であり、通路内は入口から終端に向かって徐々に圧力が大きくなる圧力変動が発生している。

このような構成において、特許文献１および特許文献２においては、音響部である通路の終端部の各側方が振動していない空気と接するように表に現れている。この振動していない空気の圧力変動はほぼ０ｋＰａであり、一方、振動発生源から空気振動を取り込み、音響管内で共鳴した終端の圧力変動を例えば１００ｋＰａとした場合、１００ｋＰａ近くの終端部の各側方が０ｋＰａに隣接しているため、圧力差により大きな応力が加わって強度が低下するおそれがある。

また、特許文献３においては、円管を渦巻きに巻いた共鳴箱を有し、振動発生源から空気振動を取り込む入口を有する第１層と、終端を有する第２層とが１つの通路をなすように連続して設けられ、第１層が入口を中央に配置して内側から外側に渦巻き状に形成され、第２層が終端を中央に配置して外側から内側に渦巻き状に形成されている。このような構成においては、入口と終端とが隣接して配置されることになり、これらの圧力差により大きな応力が加わって強度が低下するおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、音響部をなす通路の強度低下を抑制することのできる音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の音響ダンパは、振動発生源に固定され、前記振動発生源の外面に沿って設けられた音響ダンパであって、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口と、前記空気振動の伝搬の下流側を閉塞して前記空気振動の抵抗となる終端と、を有する一連の通路をなす音響部を含み、前記音響部は、前記通路が折り返されて終端部の周囲に複数の前記通路が隣接して配置され、かつ一連の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されることを特徴とする。

この音響ダンパによれば、音響部の通路において圧力が大きい終端部の周囲が通路に挟まれて配置されているため、終端部と周囲との圧力差が小さくなり、終端部に係る応力が低下する。この結果、終端部の強度低下を抑制することができる。しかも、自身の音響部の通路の入口と終端とが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部の強度低下を抑制することができる。

また、本発明の音響ダンパでは、一連の前記通路をなす前記音響部を複数有し、各前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して自身の前記音響部の前記通路および他の前記音響部の前記通路が配置され、かつそれぞれの前記音響部の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されることを特徴とする。

この音響ダンパによれば、複数の音響部の通路において圧力が大きい自身の終端部の周囲が自身の通路と他の音響部の通路に挟まれて配置されているため、終端部と周囲との圧力差が小さくなり、終端部に係る応力が低下する。この結果、終端部の強度低下を抑制することができる。しかも、自身の音響部の通路の入口と終端とが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部の強度低下を抑制することができる。

また、本発明の音響ダンパでは、各前記音響部の終端部同士を隣接して配置することを特徴とする。

この音響ダンパによれば、相互の音響部で圧力が比較的高い部分での圧力差を小さくできるため、相互の音響部の終端部の強度低下を抑制することができる。

また、本発明の音響ダンパでは、各前記音響部の入口から終端の長さを揃えることを特徴とする。

この音響ダンパによれば、相互の音響部の終端部の圧力が等しくなるため、相互の音響部の圧力差をより小さくでき、相互の音響部の終端部の強度低下をより抑制することができる。

また、本発明の音響ダンパでは、一連の前記通路をなす前記音響部を単一で有し、前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して前記通路が渦巻き状に巻き回して配置され、かつ一連の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されることを特徴とする。

この音響ダンパによれば、音響部の通路において圧力が大きい終端部が通路に挟まれて配置されているため、終端部において周囲との圧力差が小さくなり、終端部に係る応力が低下する。この結果、終端部の強度低下を抑制することができる。しかも、自身の音響部の通路の入口と終端とが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部の強度低下を抑制することができる。

また、本発明の音響ダンパでは、一連の前記通路をなす前記音響部を複数有し、各前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して自身の前記音響部の前記通路および他の前記音響部の前記通路が渦巻き状に巻き回して配置され、かつそれぞれの前記音響部の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されることを特徴とする。

この音響ダンパによれば、各音響部の通路において圧力が大きい終端部が他の音響部の通路に挟まれて配置されているため、終端部において周囲との圧力差が小さくなり、終端部に係る応力が低下する。この結果、終端部の強度低下を抑制することができる。しかも、各音響部の通路の入口と終端とが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、音響部の強度低下を抑制することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の燃焼器は、上述したいずれか１つの音響ダンパを、燃焼筒に設け、前記燃焼筒に流通する燃焼ガスの空気振動を前記音響ダンパに流入させることを特徴とする。

この燃焼器によれば、音響部によって燃焼振動による燃焼器内の圧力変動が減衰される。

また、本発明の燃焼器では、前記音響部の前記通路の長手方向を前記燃焼筒の周方向に沿って配置し、前記燃焼筒の軸方向で前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して複数の前記通路を配置することを特徴とする。

この燃焼器によれば、燃焼筒の周方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部が燃焼筒の外面に沿って設けられるため、燃焼器自体を比較的小型に構成することができる。

また、本発明の燃焼器では、前記音響部の前記通路の長手方向を前記燃焼筒の軸方向に沿って配置し、前記燃焼筒の周方向で前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して複数の前記通路を配置することを特徴とする。

この燃焼器によれば、燃焼筒の軸方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部が燃焼筒の外面に沿って設けられるため、燃焼器自体を比較的小型に構成することができる。

上述の目的を達成するために、本発明のガスタービンは、上述したいずれか１つの燃焼器を備えることを特徴とする。

このガスタービンによれば、音響部によって燃焼器に生じる燃焼振動が減衰される。この結果、ガスタービン運転時の騒音や振動を低減することができる。

本発明によれば、音響部をなす通路の強度低下を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る燃焼器の側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る燃焼器の他の例の側面図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る音響ダンパの構成図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る音響ダンパの他の例の構成図である。 図６は、本発明の実施形態１に係る音響ダンパの他の例の構成図である。 図７は、本発明の実施形態２に係る音響ダンパの構成図である。 図８は、本発明の実施形態２に係る音響ダンパに対する従来例の構成図である。 図９は、本発明の実施形態２に係る音響ダンパに対する実施例の構成図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る音響ダンパの試験結果を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係る音響ダンパの構成図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。

ガスタービンは、図１に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成され、圧縮機１１に図示しない発電機が連結されている。圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ２４が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４に複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されると共に、圧縮機１１側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。

従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。

図２および図３は、本実施形態に係る燃焼器の側面図である。

燃焼器１２は、図２および図３に示すように、車室ハウジング３０および外筒３１の内部に内筒３２が支持され、内筒３２の先端部に燃焼筒としての尾筒３３が連結されている。

外筒３１は、車室ハウジング３０に締結されている。内筒３２は、外筒３１内で当該外筒３１と間隔おいて設けられ、その内部の中心部であって燃焼器軸ＣＥの延在方向である軸方向に沿ってパイロットノズル３５が配設されている。また、内筒３２は、その内部の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル３５を取り囲むように複数のメインノズル３６が燃焼器軸ＣＥと平行に配設されている。尾筒３３は、基端が円筒状に形成されて内筒３２の先端に連結され、先端側に向けて断面積が小さくなりつつ湾曲して変形し、先端がほぼ矩形状に形成されてタービン１３の１段目の静翼２１に向けて開口しており、ガセット３７を介して車室ハウジング３０に締結されている。この尾筒３３は、内側が燃焼室として構成されている。なお、車室ハウジング３０は、その内側が車室３８として形成されて、尾筒３３は車室３８に設けられている。

このような燃焼器１２は、圧縮機１１からの高温・高圧の圧縮空気が車室３８を経て内筒３２の基端側から内筒３２の内部に流れこむ。この圧縮空気は、パイロットノズル３５およびメインノズル３６に誘導される。そして、圧縮空気は、メインノズル３６から噴射された燃料と混合され、予混合気となって尾筒３３内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロットノズル３５から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒３３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が尾筒３３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル３６から尾筒３３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロットノズル３５から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル３６からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。また、メインノズル３６によって燃料を予混合することで燃料濃度を均一化することで低ＮＯｘ化を図ることができる。そして、燃焼ガスは、尾筒３３を通じてタービン１３に供給される。

ところで、上述したように、燃焼器軸ＣＥの延在方向である軸方向という。また、燃焼器軸ＣＥを中心とした外筒３１、内筒３２および尾筒３３の周り方向を周方向という。また、燃焼器軸ＣＥに対する垂直方向であって外筒３１、内筒３２および尾筒３３の半径の延在方向（差し渡し方向）を径方向という。

［実施形態１］
図４〜図６は、本実施形態に係る音響ダンパの構成図である。

上述したガスタービンの燃焼器１２は、燃料が燃焼する際に振動（燃焼振動）が発生する。この燃焼振動は、ガスタービン運転時の騒音や振動の原因となる。そこで、図２および図３に示すように、燃焼ガスが流通する振動発生源としての燃焼器１２（尾筒３３）に対し、音響ダンパ１が設けられる。

音響ダンパ１は、図２および図３に示すように、燃焼器１２における尾筒３３の基端側の外面に設けられている。この音響ダンパ１は、振動発生源としての尾筒３３の外側を覆うハウジング２を有している。ハウジング２は、箱型に形成されて尾筒３３の外側が開放され、開放された周縁が尾筒３３の外面に接着されて内部が尾筒３３の外面とで密閉して設けられている。

音響ダンパ１は、図４〜図６に示すように、ハウジング２の内部に音響部Ｎを構成する通路３が形成されている。通路３は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口３Ａとして構成されている。入口３Ａは、尾筒３３の外面に向けて開口して設けられている。そして、尾筒３３は、入口３Ａが向く位置において、内側の燃焼振動による空気振動（圧力波）を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔を介して入口３Ａから通路３内に空気振動が取り込まれる。また、通路３は、他端が空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端３Ｂとして構成されている。

音響ダンパ１は、尾筒３３において燃料ガスが流通する際、この燃焼ガスの燃焼振動による空気振動（圧力波）が、尾筒３３の貫通孔を通過して音響部Ｎの通路３内に取り込まれる。そして、通路３において、その入口３Ａと終端３Ｂとの間で伝搬した空気振動が共鳴し、燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

図４〜図６に示す実施形態では、音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３が長手方向（通路長手方向）Ｌに延在し、かつ途中で短手方向（通路幅方向）Ｓで複数段（図４〜図６では３段）Ｐに折り返して蛇行して形成されている。そして、音響ダンパ１は、この音響部Ｎの通路３を複数（図４〜図６では２つ）有している。また、音響ダンパ１は、各音響部Ｎにおいて一連の通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されている。

図４および図５に示す音響ダンパ１は、２つの音響部Ｎの通路３が短手方向Ｓで互いに反転した配置とされ、それぞれの通路３の終端３Ｂ同士の向きを長手方向Ｌで揃えて設けられていると共に終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐが短手方向Ｓで隣接して設けられている。すなわち、各音響部Ｎの通路３は、終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐの周囲に隣接して自身の音響部Ｎの通路３の段Ｐおよび他の音響部Ｎの通路３の段Ｐが配置されている。

図６に示す音響ダンパ１は、２つの音響部Ｎの通路３が短手方向Ｓで互いに反転した配置とされ、それぞれの通路３の終端３Ｂ同士の向きを長手方向Ｌで反転して設けられていると共に終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐが短手方向Ｓで隣接して設けられている。すなわち、各音響部Ｎの通路３は、終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐの周囲に隣接して自身の音響部Ｎの通路３の段Ｐおよび他の音響部Ｎの通路３の段Ｐが配置されている。

このような本実施形態の音響ダンパ１によれば、各音響部Ｎの通路３において圧力が大きい終端部の段Ｐが自身の音響部Ｎの通路３の段Ｐおよび他の音響部Ｎの通路３の段Ｐに挟まれて配置されているため、終端部の段Ｐにおいて周囲との圧力差が小さくなり、終端部の段Ｐに係る応力が低下する。この結果、終端部の段Ｐの強度低下を抑制することができる。しかも、本実施形態の音響ダンパ１によれば、自身の音響部Ｎの通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部Ｎの強度低下を抑制することができる。

なお、図６に示す音響ダンパ１は、通路３の終端３Ｂが他の音響部Ｎの通路３の入口３Ａと隣接して設けられているが、終端３Ｂの一部のみ他の音響部Ｎの通路３の入口３Ａと隣接しているのみで、終端部の段Ｐの周囲に隣接して自身の音響部Ｎの通路３の段Ｐおよび他の音響部Ｎの通路３の段Ｐが配置されているため、音響部Ｎの強度低下を抑制することができる。また、図４および図５に音響ダンパ１は、通路３の終端３Ｂが他の音響部Ｎの通路３の入口３Ａとも離隔しているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部Ｎの強度低下を抑制することができる。

また、図４〜図６に示すように、各音響部Ｎが同じ段Ｐに形成され、各通路３の終端部同士が隣接して配置していることで、相互の音響部Ｎで圧力が比較的高い部分での圧力差を小さくできるため、相互の音響部Ｎの終端部の段Ｐの強度低下を抑制することができる。

また、図４および図５に示すように、各音響部Ｎの各通路３の終端３Ｂを隣接して配置していることで、相互の音響部Ｎで圧力が最も高い部分での圧力差をより小さくできるため、相互の音響部Ｎの終端部の段Ｐの強度低下をより抑制することができる。

また、図４および図５に示すように、各音響部Ｎの各通路３の長さを揃えることで、相互の音響部Ｎの終端部の圧力が等しくなるため、相互の音響部Ｎの圧力差をより小さくでき、相互の音響部Ｎの終端部の段Ｐの強度低下をより抑制することができる。

また、本実施形態の燃焼器１２は、上述したいずれか１つの形態の音響ダンパ１を、尾筒（燃焼筒）３３に設け、尾筒３３に流通する燃焼ガスの空気振動を音響ダンパ１に流入させる。

この燃焼器１２によれば、音響部Ｎによって燃焼振動による燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

なお、図４〜図６に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の軸方向に沿って配置される。このように構成すると、図２に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に周方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の周方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

また、図４〜図６に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の周方向に沿って配置される。このように構成すると、図３に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に軸方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の軸方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

なお、図４〜図６に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。また、図４〜図６に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されている場合、通路３の入口３Ａが尾筒３３の外面に向けて開口するように、通路３の入口３Ａ側を尾筒３３の外面に向けて延在して調整する。

また、本実施形態の燃焼器１２を備えるガスタービンによれば、音響部Ｎによって燃焼器１２に生じる燃焼振動が減衰される。このため、ガスタービン運転時の騒音や振動を低減することができる。

［実施形態２］
図７は、本実施形態に係る音響ダンパの構成図である。

音響ダンパ１は、図２および図３に示すように、燃焼器１２における尾筒３３の基端側の外面に設けられている。この音響ダンパ１は、振動発生源としての尾筒３３の外側を覆うハウジング２を有している。ハウジング２は、箱型に形成されて尾筒３３の外側が開放され、開放された周縁が尾筒３３の外面に接着されて内部が尾筒３３の外面とで密閉して設けられている。

音響ダンパ１は、図７に示すように、ハウジング２の内部に音響部Ｎを構成する通路３が形成されている。通路３は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口３Ａとして構成されている。入口３Ａは、尾筒３３の外面に向けて開口して設けられている。そして、尾筒３３は、入口３Ａが向く位置において、内側の燃焼振動による空気振動（圧力波）を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔を介して入口３Ａから通路３内に空気振動が取り込まれる。また、通路３は、他端が空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端３Ｂとして構成されている。

音響ダンパ１は、尾筒３３において燃料ガスが流通する際、この燃焼ガスの燃焼振動による空気振動（圧力波）が、尾筒３３の貫通孔を通過して音響部Ｎの通路３内に取り込まれる。そして、通路３において、その入口３Ａと終端３Ｂとの間で伝搬した空気振動が共鳴し、燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

図７に示す音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３が長手方向（通路長手方向）Ｌに延在し、かつ途中で短手方向（通路幅方向）Ｓで複数段（図７では５段）Ｐに巻回して形成されている。これにより、音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３の終端３Ｂを有する終端部の周囲に隣接するように通路３が渦巻き状に配置されている。また、音響ダンパ１は、音響部Ｎの一連の通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されている。

このような本実施形態の音響ダンパ１によれば、音響部Ｎの通路３において圧力が大きい終端部の段Ｐが通路３の段Ｐに挟まれて配置されているため、終端部の段Ｐにおいて周囲との圧力差が小さくなり、終端部の段Ｐに係る応力が低下する。この結果、終端部の段Ｐの強度低下を抑制することができる。しかも、本実施形態の音響ダンパ１によれば、自身の音響部Ｎの通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、自身の音響部Ｎの強度低下を抑制することができる。

ここで、図８は、本実施形態に係る音響ダンパに対する従来例の構成図である。図９は、本実施形態に係る音響ダンパに対する実施例の構成図である。図１０は、本実施形態に係る音響ダンパの試験結果を示す図である。

図８に示す従来例の音響ダンパ１０１は、音響部Ｍの通路１０３が長手方向（通路長手方向）Ｌに延在し、かつ途中で短手方向（通路幅方向）Ｓで複数段（図８では４段）Ｐに折り返して蛇行して形成され、音響部Ｍの通路１０３の終端１０３Ｂを有する終端部は、１つの通路だけ隣接して配置されている。この従来例の音響ダンパ１０１は、入口１０３Ａから終端１０３Ｂにかけて通路１０３の外側でＡ面、Ｅ面、Ｆ面、Ｇ面、Ｈ面、Ｉ面が表に現れ、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面が通路３の間に配置されている。そして、音響部Ｍの終端部がＥ面で表に現れ、終端１０３ＢがＩ面で表に現れている。

一方、図９に示す実施例の音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３が長手方向（通路長手方向）Ｌに延在し、かつ途中で短手方向（通路幅方向）Ｓで複数段（図９では４段）Ｐに巻回して渦巻き状に形成され、音響部Ｎの通路３の終端３Ｂを有する終端部は、その周囲に隣接するように通路３が配置されている。この実施例の音響ダンパ１は、入口３Ａから終端３Ｂにかけて通路３の外側でＡ面、Ｅ面、Ｆ面、Ｇ面が表に現れ、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面、Ｈ面、Ｉ面が通路３の間に配置されている。そして、音響部Ｎの終端部がＤ面およびＨ面で通路３に挟まれ、終端３ＢがＩ面で通路３に隣接している。

これら従来例の音響ダンパ１０１と実施例の音響ダンパ１とを比較すると、図１０に示すように、各面に生じる圧力［ｋＰａ］は、従来例の音響ダンパ１０１において音響部Ｍの終端部が表に現れるＥ面が際だってピークが大きく、実施例の音響ダンパ１では、全体としてピークが抑えられていることがわかる。

また、本実施形態の燃焼器１２は、上述した形態の音響ダンパ１を、尾筒（燃焼筒）３３に設け、尾筒３３に流通する燃焼ガスの空気振動を音響ダンパ１に流入させる。

この燃焼器１２によれば、音響部Ｎによって燃焼振動による燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

なお、図７に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の軸方向に沿って配置される。このように構成すると、図２に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に周方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の周方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

また、図７に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の周方向に沿って配置される。このように構成すると、図３に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に軸方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の軸方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

なお、図７に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。また、図７に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されている場合、通路３の入口３Ａが尾筒３３の外面に向けて開口するように、通路３の入口３Ａ側を尾筒３３の外面に向けて延在して調整する。

また、本実施形態の燃焼器１２を備えるガスタービンによれば、音響部Ｎによって燃焼器１２に生じる燃焼振動が減衰される。このため、ガスタービン運転時の騒音や振動を低減することができる。

［実施形態３］
図１１は、本実施形態に係る音響ダンパの構成図である。

音響ダンパ１は、図２および図３に示すように、燃焼器１２における尾筒３３の基端側の外面に設けられている。この音響ダンパ１は、振動発生源としての尾筒３３の外側を覆うハウジング２を有している。ハウジング２は、箱型に形成されて尾筒３３の外側が開放され、開放された周縁が尾筒３３の外面に接着されて内部が尾筒３３の外面とで密閉して設けられている。

音響ダンパ１は、図１１に示すように、ハウジング２の内部に音響部Ｎを構成する通路３が形成されている。通路３は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口３Ａとして構成されている。入口３Ａは、尾筒３３の外面に向けて開口して設けられている。そして、尾筒３３は、入口３Ａが向く位置において、内側の燃焼振動による空気振動（圧力波）を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔を介して入口３Ａから通路３内に空気振動が取り込まれる。また、通路３は、他端が空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端３Ｂとして構成されている。

音響ダンパ１は、尾筒３３において燃料ガスが流通する際、この燃焼ガスの燃焼振動による空気振動（圧力波）が、尾筒３３の貫通孔を通過して音響部Ｎの通路３内に取り込まれる。そして、通路３において、その入口３Ａと終端３Ｂとの間で伝搬した空気振動が共鳴し、燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

図１１に示す音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３が長手方向（通路長手方向）Ｌに延在し、かつ途中で短手方向（通路幅方向）Ｓで複数段（図１１では３段）に巻回して形成されている。これにより、音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３の終端３Ｂを有する終端部の周囲に隣接するように通路３が渦巻き状に配置されている。また、音響ダンパ１は、音響部Ｎの一連の通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されている。そして、図１１に示す音響ダンパ１は、音響部Ｎの通路３を複数（２つ）有している。各音響部Ｎの通路３は、渦巻きが互いに逆方向に巻回され、それぞれの通路３の終端３Ｂ同士の向きを長手方向Ｌで反転して設けられていると共に終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐ１，Ｐ２が短手方向Ｓで隣接して設けられている。すなわち、各音響部Ｎの通路３は、終端３Ｂを含み長手方向Ｌに沿って延在する終端部の段Ｐ１（またはＰ２）の周囲に隣接して他の音響部Ｎの通路３の段Ｐ２（またはＰ１）に挟まれて配置されている。

このような本実施形態の音響ダンパ１によれば、各音響部Ｎの通路３において圧力が大きい終端部の段Ｐ１（またはＰ２）が他の音響部Ｎの通路３の段Ｐ２（またはＰ１）に挟まれて配置されているため、終端部の段Ｐ１（またはＰ２）において周囲との圧力差が小さくなり、終端部の段Ｐ１（またはＰ２）に係る応力が低下する。この結果、終端部の段Ｐ１（またはＰ２）の強度低下を抑制することができる。しかも、本実施形態の音響ダンパ１によれば、各音響部Ｎの通路３の入口３Ａと終端３Ｂとが離隔して配置されているため、これらの圧力差が生じず、音響部Ｎの強度低下を抑制することができる。

また、本実施形態の燃焼器１２は、上述した形態の音響ダンパ１を、尾筒（燃焼筒）３３に設け、尾筒３３に流通する燃焼ガスの空気振動を音響ダンパ１に流入させる。

この燃焼器１２によれば、音響部Ｎによって燃焼振動による燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。

なお、図１１に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の軸方向に沿って配置される。このように構成すると、図２に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に周方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の周方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

また、図１１に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の周方向に沿って配置される。このように構成すると、図３に示すように、音響ダンパ１は、尾筒３３の外面に主に軸方向に沿って配置される。

この燃焼器１２によれば、尾筒３３の軸方向に変位する振動の発生を防ぐことができる。しかも、音響部Ｎが尾筒３３の外面に沿って設けられるため、燃焼器１２自体を比較的小型に構成することができる。

なお、図１１に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の周方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。また、図１１に示す音響ダンパ１は、長手方向Ｌが燃焼器１２の軸方向に沿って配置され、短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されていてもよい。短手方向Ｓが燃焼器１２の径方向に沿って配置されている場合、通路３の入口３Ａが尾筒３３の外面に向けて開口するように、通路３の入口３Ａ側を尾筒３３の外面に向けて延在して調整する。

また、本実施形態の燃焼器１２を備えるガスタービンによれば、音響部Ｎによって燃焼器１２に生じる燃焼振動が減衰される。この結果、ガスタービン運転時の騒音や振動を低減することができる。

１ 音響ダンパ
２ ハウジング
３ 通路
３Ａ 入口
３Ｂ 終端
Ｎ 音響部
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 段
Ｌ 長手方向
Ｓ 短手方向
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４ 排気室
１５ 空気取入口
１６ 圧縮機車室
１７ 静翼
１８ 動翼
２０ タービン車室
２１ 静翼
２２ 動翼
２３ 排気ディフューザ
２４ ロータ
２５ 軸受部
２６ 軸受部
３０ 車室ハウジング
３１ 外筒
３２ 内筒
３３ 尾筒
３５ パイロットノズル
３６ メインノズル
３７ ガセット
３８ 車室
ＣＥ 燃焼器軸
１０１ 従来例の音響ダンパ
１０３ 通路
１０３Ａ 入口
１０３Ｂ 終端
Ｍ 音響部

Claims (7)

1. 振動発生源に固定され、前記振動発生源の外面に沿って設けられた音響ダンパであって、
   前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口と、前記空気振動の伝搬の下流側を閉塞して前記空気振動の抵抗となる終端と、を有する一連の通路をなす音響部を含み、
   前記音響部は、前記通路が折り返されて終端部の周囲に複数の前記通路が隣接して配置され、かつ一連の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されており、
   一連の前記通路をなす前記音響部を単一で有し、前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して前記通路が渦巻き状に巻き回して配置され、かつ一連の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置される、
   ことを特徴とする音響ダンパ。
2. 振動発生源に固定され、前記振動発生源の外面に沿って設けられた音響ダンパであって、
   前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口と、前記空気振動の伝搬の下流側を閉塞して前記空気振動の抵抗となる終端と、を有する一連の通路をなす音響部を含み、
   前記音響部は、前記通路が折り返されて終端部の周囲に複数の前記通路が隣接して配置され、かつ一連の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置されており、
   一連の前記通路をなす前記音響部を複数有し、各前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して自身の前記音響部の前記通路および他の前記音響部の前記通路が渦巻き状に巻き回して配置され、かつそれぞれの前記音響部の前記通路の前記入口と前記終端とが離隔して配置される、
   ことを特徴とする音響ダンパ。
3. 各前記音響部の入口から終端の長さを揃えることを特徴とする請求項２に記載の音響ダンパ。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の音響ダンパを、燃焼筒に設け、前記燃焼筒に流通する燃焼ガスの空気振動を前記音響ダンパに流入させることを特徴とする燃焼器。
5. 前記音響部の前記通路の長手方向を前記燃焼筒の周方向に沿って配置し、前記燃焼筒の軸方向で前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して複数の前記通路を配置することを特徴とする請求項４に記載の燃焼器。
6. 前記音響部の前記通路の長手方向を前記燃焼筒の軸方向に沿って配置し、前記燃焼筒の周方向で前記音響部の前記通路の終端部の周囲に隣接して複数の前記通路を配置することを特徴とする請求項４に記載の燃焼器。
7. 請求項４〜６のいずれか１つに記載の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
   

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