JP2010216662A - 換気システム及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転部材（１８）で使用するための換気装置（１４）を提供する。
【解決手段】本換気装置（１４）は、カバー部分（３０）と該カバー部分から延びる放出部分（３２）とを備えたフード（１６）を含む。カバー部分は、中空でありかつその中に空洞を形成する。放出部分の内部は、空洞と流体連通して結合される。カバー部分は、その上に形成された第１のアパーチャ（３８）及び第２のアパーチャ（４２）の少なくとも１つを備えた外表面（５８）を含み、第１及び第２のアパーチャが、それを通して流体（６２）を受けることができる。回転部材（１８）が、その少なくとも一部が第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延びて、該回転部材の回転により、第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを通して内部に向けての及び放出部分を通して外部に向けてのウィンデージ駆動流体流が生じる。
【選択図】 図２

Description

本発明の技術分野は、総括的には換気システムに関し、より具体的には、発電プラントにおける動力伝達機構エンクロージャを換気するための方法及びシステムに関する。

少なくとも幾つかの公知の発電プラントは、蒸気タービンと、発電機と、蒸気タービンを発電機に結合するシャフトのような回転部材とを含む。多くの発電プラントでは、石炭のような可燃性燃料の燃焼により、熱エネルギーを生成し、この熱エネルギーにより、水を沸騰させて蒸気を発生させる。蒸気はタービンを通して送られ、タービンが、該タービンを発電機に結合した回転部材を回転させることによって熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。回転部材の回転は、発電機を回させて電気を発生させる。

作動時に、回転部材の回転は、該回転部材の表面と周囲の空気との間の摩擦により、熱及び騒音を発生し、騒音のレベルは、不快な作動状態になる可能性がある。騒音レベルを軽減させるのを可能にするために、少なくとも幾つかの公知のシステムは、回転部材の周りにエンクロージャを使用している。しかしながら、騒音レベルは軽減させることはできるが、回転部材が回転する時に発生する熱は、時の経過と共にエンクロージャ内に過度な温度を生じる可能性がある。

エンクロージャ内の過度な温度を防止できるようにするために、少なくとも幾つかの公知のエンクロージャは、換気される。しかしながら、公知の換気システムは、大きな設置面積を必要とし、システムの組立、保守及び作動に関連したコストを増大させ、またシステムの作動効率を低下させるおそれがある。

米国特許第７２８４９５２号明細書 米国特許第６５７０２７６号明細書 米国特許第６４９４６７６号明細書 米国特許第６０３４４５１号明細書 米国特許第５８４２８４０号明細書 米国特許第５４７４４２２号明細書 米国特許第５２８１０９２号明細書 米国特許第５２５７９０４号明細書 米国特許第５１５６５２４号明細書 米国特許第５１４１３９７号明細書

１つの態様では、換気システムを組立てる方法を提供する。本方法は、カバー部分と該カバー部分から延びる放出部分とを備えた換気フードを準備するステップを含む。カバー部分は、第１のアパーチャ、反対側の第２のアパーチャ及び該カバー部分内の空洞を含み、放出部分の内部は、カバー部分空洞と流体連通している。本方法はまた、回転部材の少なくとも一部を換気フード内で結合して、該回転部材が、その少なくとも一部が第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延びまた該回転部材の回転により、該回転部材の一部分と第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つとの間にウィンデージ駆動流体流が生じるようにするステップを含む。

別の態様では、回転部材で使用するための換気装置を提供する。本換気装置は、カバー部分と該カバー部分から延びる放出部分とを有するフードを含む。カバー部分は、中空でありかつその中に空洞を形成し、また放出部分の内部は、空洞と流体連通して結合される。カバー部分は、その上に形成された第１のアパーチャ及び第２のアパーチャの少なくとも１つを備えた外表面を含み、第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つは、それを通して流体を受けることができる。本換気装置はまた、その少なくとも一部が第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延びる回転部材を含み、回転部材の回転により、第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを通して内部に向けての及び放出部分を通して外部に向けてのウィンデージ駆動流体流が生じる。

別の実施形態では、区域を換気するためのシステムを提供する。本システムは、カバー部分と該カバー部分から延びる放出部分とを備えた換気フードを含む。カバー部分は、第１のアパーチャ、反対側の第２のアパーチャ及び該カバー部分内の空洞を含み、放出部分の内部は、カバー部分空洞と流体連通している。本システムはまた、その少なくとも一部が換気フード内で結合された回転部材を含み、回転部材は、その少なくとも一部が第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延び、また回転部材の回転により、該回転部材の一部分と第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つとの間にウィンデージ駆動流体流が生じる。

例示的な換気システムの概略斜視図。 図１に示すシステムとで使用される例示的な換気装置の概略図。 図２に示す例示的な換気装置の断面図。

図１は、例示的な換気システム１０の概略斜視図である。換気システム１０は、本明細書に記載するように、あらゆる回転部材のためのエンクロージャを含むことができる。例えば、換気システム１０は、モータをポンプに結合する回転部材のためのエンクロージャを含むことができ、或いはガスタービンを蒸気タービンに結合する回転部材のためのエンクロージャを含むことができる。換気システム１０は、様々な機械装置内で使用するように設計することができるが、この例示的な実施形態では、換気システム１０は、発電プラント（図示せず）の動力伝達機構（図示せず）のためのエンクロージャ１２を含む。具体的には、エンクロージャ１２は、タービン（図示せず）と発電機のような負荷（図示せず）とを互いに結合する回転部材１８の少なくとも一部を収納する。

換気システム１０は、エンクロージャ１２と換気装置１４とを含む。換気装置１４は、換気フード１６と回転部材１８とを含む。以下で一層詳細に説明するように、エンクロージャ１２は、回転部材１８の回転によって発生する騒音を軽減するのを可能にし、また換気装置１４は、エンクロージャ１２を換気できるようにする。本明細書では、エンクロージャ１２は、騒音を軽減できるものとして説明しているが、エンクロージャ１２はまた、例えば雨よけ、防火及び／又は対人保護のような様々なその他の目的を可能にすることができる。それに代えて、エンクロージャ１２の主目的は、回転部材１８を換気できるようにすることでもよい。

この例示的な実施形態では、エンクロージャ１２は、ほぼ矩形の断面形状を有する。別の実施形態では、エンクロージャ１２は、システム１０が本明細書に記載したように機能できるあらゆる適当な寸法又は形状を有することができる。より具体的には、この例示的な実施形態では、エンクロージャ１２は、その上に形成された第１の開口２６及び第２の開口２８を備えた外壁２０を含む。開口２６及び２８は、それらを貫通して回転部材１８の少なくとも一部分を受ける寸法にされる。さらに、開口２６及び２８は、エンクロージャ１２の対向する側面上に配置され、ほぼ同軸に整列しており、またその寸法及び形状がほぼ対称的である。それに代えて、第１の開口２６及び第２の開口２８の一方は、他方の開口２６又は２８とは異なる寸法、形状及び／又は配向を有することができる。加えて、別の実施形態では、エンクロージャ１２は、開口２６及び２８を含まず、回転部材１８は、エンクロージャ１２内に完全に収納することができる。外壁２０はまた、エンクロージャ１２の隣接する側面上に形成された入口２２及び出口２４を含む。入口２２及び出口２４は、流体６２がエンクロージャ１２を通して入口２２から出口２４に流れるのを可能にする。それに代えて、入口２２及び出口２４は、エンクロージャ１２の対向する側面上に配置することができ、或いはエンクロージャ１２の単一の側面上に配置することができる。この例示的な実施形態では、入口２２及び出口２４は、或る距離だけ離れるように外壁２０上に間隔を置いて配置されるが、別の実施形態では、１個所にまとめて形成することができる。加えて、エンクロージャ１２は、その上に形成された複数の入口２２及び／又は複数の出口２４を含むことができる。

図２は、換気システム１０（図１に示すような）で使用することができる例示的な換気装置１４の概略図であり、また図３は、図２に示す換気装置１４の断面図である。この例示的な実施形態では、換気装置１４は、換気フード１６と回転部材１８とを含む。

図２に示すように、換気フード１６は、カバー部分３０と放出部分３２とを含み、カバー部分３０及び放出部分３２は、中空である。より具体的には、カバー部分３０は、第１の面３６、反対側の第２の面４０（図３に示す）、及び第１の面３６と第２の面４０との間で延びる外周面４４を含む。第１の面３６は、第２の面４０にほぼ平行であり、これらの面３６及び４０は、それぞれアパーチャ３８及びアパーチャ４２（図３に示す）を含む。それに代えて、第１の面３６及び第２の面４０の１つは、それぞれのアパーチャ３８又は４２がない状態としまた実質的に無孔として、カバー部分３０が１つのみのアパーチャ３８又は４２を含むようにすることができる。さらに、アパーチャ３８及び４２は、その形状がほぼ円形でありかつほぼ同軸に整列して、カバー部分３０がほぼ円環状でありその形状がほぼ対称的になるようにする。それに代えて、カバー部分３０は、換気フード１６が本明細書に記載したように機能できるあらゆる適当な寸法又は形状を有することができる。さらに、別の実施形態では、アパーチャ３８及び／又は４２は、フード１６が本明細書に記載したように機能できるあらゆる非円形形状を有することができる。

この例示的な実施形態では、放出部分３２は、第１の端部４６、第２の端部４８、及び第１の端部４６と第２の端部４８との間で延びる本体５０を含む。第１の端部４６は、カバー部分３０と流体連通して結合され、また図１に示すように、第２の端部４８は、
エンクロージャ出口２４と流体連通して結合されるか又はエンクロージャ出口２４と流体連通して配置可能であるかのいずれかであって、流体６２がカバー部分３０から第１の端部４６を通して放出部分３２内に流入しかつ放出部分３２から第２の端部４８を通して放出されるのを可能にする。この例示的な実施形態では、放出部分３２は、ほぼ矩形の断面輪郭を有するが、放出部分３２は、フード１６が本明細書に記載したように機能できるあらゆる断面形状を有することができる。カバー部分３０及び放出部分３２は各々、エンクロージャ１２内に配置されるが、より具体的には、各部分３０及び／又は３２は、あらゆる適当な手段を使用してエンクロージャ１２内で結合することができる。それに代えて、放出部分３２の第２の端部４８は、エンクロージャ外壁２０を越えて延びることができる。

別の実施形態では、換気フード１６の内表面４５（図３に示す）は、消音メカニズム（図示せず）を備えることができ、かつ／或いは断熱材（図示せず）及び／又は遮音材（図示せず）で内張りして、熱放散及び／又は騒音伝播を減少させるのを可能にすることができる。具体的には、消音メカニズム及び／又は遮音材は、該消音メカニズム及び／又は遮音材が第２の端部４８に近接して内表面４５の一部分に沿って延びるか又は第１の端部４６から第２の端部４８まで延びて、流体６２が第２の端部４８を通して放出部分３２から流出する時に騒音が軽減されるのが可能になるように、放出部分３２の本体５０内に配置することができる。

この例示的な実施形態では、図３に示すように、回転部材１８は、第１の端部５３から延びる第１のシャフト５２、第２の端部５５から延びる第２のシャフト５４、及び第１の端部５３と第２の端部５５との間で第１のシャフト５２を第２のシャフト５４の結合するためのカプラ５６を含み、シャフト５２及び５４は、ほぼ同一の直径を有しかつ互いにほぼ同軸に結合される。別の実施形態では、回転部材１８は、それに限定されないが他のシャフト、少なくとも１つの球体及び／又は円板体のようなその他の回転構成要素を含むことができる。この例示的な実施形態では、回転部材１８は、ほぼ滑らかな外表面５８を有する。それに代えて、外表面５８の少なくとも一部分は、回転部材１８を回転させた時にウィンデージを発生するように構成することができる。より具体的には、外表面５８の少なくとも一部分は、回転部材１８の回転時に該外表面５８と周囲の流体６２との間でのウィンデージを増大させるのを可能にする所定の粗さを有することができる。例えば、外表面５８の少なくとも一部分には、回転部材１８の回転時にウィンデージを増大させるのを可能にする凹部（図示せず）又は溝（図示せず）を形成することができる。加えて、外表面５８の少なくとも一部分は、それに限定されないが回転部材１８に結合された又は該回転部材１８に形成されたネジ山又は羽根車のような該外表面５８から延びる少なくとも１つの突起（図示せず）を含むことができる。さらに、別の実施形態では、カプラ５６内に少なくとも１つのボルト孔（図示せず）を形成しかつ少なくとも１つのボルトヘッド（図示せず）及び／又はナット（図示せず）をカプラ５６から延長させて第２のシャフト５４に対して第１のシャフト５２を結合できるようにしてもよい。

図３に示すように、この例示的な実施形態では、回転部材１８は、アパーチャ３８及び４２の両方を貫通して延びて、該回転部材１８の少なくとも一部分６４が換気フード１６内に位置しまた該回転部材１８の少なくとも一部分６６が該換気フード１６の外部に位置する。より具体的には、回転部材１８の少なくとも一部分６６は、第１の面３６に近接して換気フード１６の外部に位置しまた該回転部材１８の少なくとも一部分６６は、第２の面４０に近接して換気フード１６の外部に位置する。それに代えて、カバー部分３０がアパーチャ３８及び４２の一方しか含まない場合には、回転部材１８は、第１の端部５３及び第２の端部５５の一方だけがカバー部分３０内に位置しまた該回転部材１８の少なくとも一部分６６がカバー部分３０の外部に位置するように、一方のアパーチャ３８又は４２を貫通して延びることができる。この例示的な実施形態では、カプラ５６は、換気フード１６内で第２のシャフト５４に対して第１のシャフト５２を回転可能に結合する。別の実施形態では、回転部材１８は、単体構造のシャフトとすることができる。

この例示的な実施形態では、カバー部分３０の第１の端縁部６８及び第２の端縁部７０は、それぞれアパーチャ３８及び４２を形成し、また回転部材１８は、該回転部材１８の外表面５８が端縁部６８及び／又は７０から隔てられるようにしてアパーチャ３８及び／又は４２を貫通して延びる。従って、流体６２は、ギャップ６０を通してカバー部分３０に流入することができる。

図１に示すように、回転部材１８は、エンクロージャ１２の第１の開口２６及び第２の開口２８を貫通して延びる。より具体的には、回転部材１８は、該回転部材１８の少なくとも一部分５７（図１に示す）がエンクロージャ１２の対向する側面において該エンクロージャ１２の外部に位置するように、該エンクロージャ１２を貫通して延びる。それに代えて、回転部材１８は、エンクロージャ１２内に完全に収納することができ、或いは開口２６及び２８の１つのみを貫通して延びることができる。

回転部材１８の回転時に、流体６２は、図３に示すように、換気フード１６を通して流れる。例えば、回転部材１８の回転により、カバー部分３０内で外表面５８と周囲の流体６２との間にウィンデージが発生して、環境圧力と比較してより低圧の区域（図示せず）がカバー部分３０内に形成され、このより低圧の区域（図示せず）によって、換気フード１６を通して流体６２が流れるようになり、これが、入口２２を通して流体６２をエンクロージャ１２に流入させる。概して言えば、回転部材１８の回転によってカバー部分３０内で形成された低い圧力（図示せず）により、流体６２は、入口２２を通してエンクロージャ１２内に流入しまたギャップ６０を通してカバー部分３０内に流入し、放出部分３２を通してまたエンクロージャ１２から外方に出口２４を通して環境内に流出し、それによってエンクロージャ１２を通して流れるウィンデージ駆動流体流６２が生成されて、エンクロージャ１２が換気される。

各実施形態では、上記の換気方法及びシステムは、区域を換気できるようにする。より具体的には、各実施形態では、上記の換気装置は、エンクロージャを貫通して流れるウィンデージ駆動空気流を発生させて、補助的なモータ駆動換気ファン及びこれに類したものを使用せずにエンクロージャからその中にある流体及び熱を排出できるようにする。従って、上記の方法及びシステムは、発電プラントにおける動力伝達機構エンクロージャの内部を冷却しかつエンクロージャ内から望ましくない流体を排出するのを可能にしながら、補助的なモータ駆動換気システムの必要性を排除することによって、エンクロージャを換気することに関連したエネルギーコストを低減できる。

以上、換気方法及びシステムの例示的な実施形態について詳細に説明している。本換気方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本方法及びシステムの構成要素は、本明細書に記載したその他の構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。例えば、上述した本換気装置は、その他の産業用途又は消費者用途を有することができ、本明細書に記載したようなエネルギーシステムのみでの実施に限定されるものではない。むしろ、本発明は、多くのその他の製品及びシステムに関連して実施及び利用することができる。

様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には解るであろう。

１０ 換気システム
１２ エンクロージャ
１４ 換気装置
１６ 換気フード
１８ 回転部材
２０ 外壁
２２ 入口
２４ 出口
２６ 第１の開口
２８ 第２の開口
３０ カバー部分
３２ 放出部分
３６ 第１の面
３８ アパーチャ
４０ 第２の面
４２ アパーチャ
４４ 外周面
４５ 内表面
４６ 第１の端部
４８ 第２の端部
５０ 本体
５２ 第１のシャフト
５３ 第１の端部
５４ 第２のシャフト
５５ 第２の端部
５６ カプラ
５７ 回転部材の一部分
５８ 外表面
６０ ギャップ
６２ 流体
６４ 回転部材の一部分
６８ 第１の端縁部
７０ 第２の端縁部

Claims (10)

1. 回転部材（１８）で使用するための換気装置（１４）であって、
   該換気装置が、カバー部分（３０）と前記カバー部分から延びる放出部分（３２）とを備えたフード（１６）を含み、
   前記カバー部分が中空でありかつその中に空洞を形成し、
   前記放出部分の内部が、前記空洞と流体連通して結合され、
   前記カバー部分が、その上に形成された第１のアパーチャ（３８）及び第２のアパーチャ（４２）の少なくとも１つを備えた外表面（５８）を含み、
   前記第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つが、それを通して流体（６２）を受けることができ、
   該換気装置が、その少なくとも一部が前記第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延びる回転部材（１８）をさらに含み、
   前記回転部材の回転により、前記第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを通して内部に向けての及び前記放出部分を通して外部に向けてのウィンデージ駆動流体流が生じる、
   装置。
2. 前記回転部材（１８）が、その少なくとも一部が前記カバー部分（３０）内に配置されたシャフト（５２）を含む、請求項１記載の装置（１４）。
3. 前記回転部材（１８）が、カプラ（５６）を含み、
   前記カプラの少なくとも一部分が、前記カバー部分（３０）内で回転可能に結合される、
   請求項１記載の装置（１４）。
4. 前記回転部材（１８）が、該回転部材を回転させた時にウィンデージを発生するように構成された表面を含む、請求項１記載の装置（１４）。
5. 前記回転部材（１８）が、それから延びる少なくとも１つの突起を含む、請求項１記載の装置（１４）。
6. 前記第１及び第２のアパーチャ（３８、４２）が、ほぼ対称的である、請求項１記載の装置（１４）。
7. 区域を換気するためのシステム（１０）であって、
   該システムが、カバー部分（３０）と前記カバー部分から延びる放出部分（３２）とを備えた換気フード（１６）を含み、
   前記カバー部分が、第１のアパーチャ（３８）、反対側の第２のアパーチャ（４２）及び該カバー部分内の空洞を含み、
   前記放出部分の内部が、前記カバー部分空洞と流体連通しており、
   該システムが、その少なくとも一部が前記換気フード内で結合された回転部材（１８）をさらに含み、
   前記回転部材が、その少なくとも一部が前記第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つを貫通して延び、
   前記回転部材の回転により、該回転部材の一部分と前記第１及び第２のアパーチャの少なくとも１つとの間にウィンデージ駆動流体流（６２）が生じる、
   区域を換気するためのシステム（１０）。
8. 該システムが、エンクロージャ（１２）をさらに含み、
   前記エンクロージャが、入口（２２）、出口（２４）、第１の開口（２６）及び第２の開口（２８）を備えた外壁（２０）を含み、
   前記回転部材（１８）が、その少なくとも一部が前記第１及び第２の開口を貫通して延び、
   前記回転部材の回転により、前記第１及び第２の開口の少なくとも１つを通るウィンデージ駆動流体流（６２）が生じる、
   請求項７記載の区域を換気するためのシステム（１０）。
9. 前記回転部材（１８）が、シャフト（５２）を含み、
   前記シャフトの少なくとも一部分が、前記カバー部分（３０）内に配置される、
   請求項７記載の区域を換気するためのシステム（１０）。
10. 前記回転部材（１８）が、カプラ（５６）を含み、
    前記カプラの少なくとも一部分が、前記カバー部分（３０）内で回転可能に結合される、
    請求項７記載の区域を換気するためのシステム（１０）。

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