JP2015121100A - ダクト及びこれを備えたガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】断熱材や吸音材などの被覆部材を保持する板状の押さえ部材を、振動を発生させることなく支持することを可能にすることで、外部への騒音を低減したダクト及びこれを備えたガスタービンを提供する。【解決手段】筒状に形成され、内部に気体が流通するダクト本体１５と、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）に沿うように表面１５ｂ（１５ａ）と間隔あけて配設された板状の押さえ部材１７と、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）と押さえ部材１７との間に、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）を被覆するように介設された被覆部材１６と、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）と押さえ部材１７に接続するとともに被覆部材１６に貫通して設けられ、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）との間で被覆部材１６を保持するように押さえ部材１７を支持するための第一のワイヤ１８とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば吸気ダクトや排気ダクトなどのダクト及びこれを備えたガスタービンに関する。

従来、ガスタービンは、外気を取り込んで圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ、高温、高圧の燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、各燃焼器で生成した燃焼ガスのエネルギーを回転動力に変換して駆動するタービンとを備えて構成されている。

また、圧縮機に吸気ダクトが接続され、この吸気ダクトから圧縮機に空気を供給するように構成されている。さらに、吸気ダクトには、内部に吸気フィルタやサイレンサが設けられている。

さらに、タービンに排気ダクトが接続され、タービンを駆動させた後の高温の排気を排気ダクトを通じて排熱回収ボイラなどに導出するように構成されている。

一方、このような吸気ダクトや排気ダクトは、筒状のダクト本体の表面（内面あるいは外面）に断熱材や吸音材などの被覆部材が取り付けられている。また、この被覆部材の取付／保持構造は、筒状のダクト本体の表面との間に隙間をあけて配設される板状の押さえ部材と、一端側をダクト本体に、他端側を押さえ部材に接続し、ダクト本体の表面との間に隙間をあけた状態で押さえ部材を支持する取付ボルトとを備えて構成されている。

そして、ダクト本体と押さえ部材の間に断熱材や吸音材などの被覆部材を介装することにより、ダクト本体の表面を被覆した状態で保持するように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特許第３６５９８１９号公報 特開平０９−０１４５７６号公報 特開平１１−１１７７６８号公報

しかしながら、上記従来の吸気ダクトや排気ダクトなどのダクトにおいては、断熱材や吸音材などの被覆部材を保持するための板状の押さえ部材を、一端側をダクト本体に、他端側を押さえ部材にそれぞれ接続した取付ボルトを用いてダクト本体の表面を被覆するように設置するようにしている。このため、ダクト本体の内部を吸気や排気が流通することに伴い、振動が取付ボルトを通じてダクト本体、押さえ部材に伝搬し、ダクト外部へ騒音が伝搬する。

本発明のダクトは、筒状に形成され、内部に気体が流通するダクト本体と、前記ダクト本体の表面に沿うように前記表面と間隔あけて配設された板状の押さえ部材と、
前記ダクト本体の表面と前記押さえ部材との間に、前記ダクト本体の表面を被覆するように介設された被覆部材と、前記ダクト本体の表面と前記押さえ部材に接続するとともに前記被覆部材に貫通して設けられ、前記ダクト本体の表面との間で前記被覆部材を保持するように前記押さえ部材を支持するための第一のワイヤとを備えて構成されていることを特徴とする。

また、本発明のダクトにおいては、前記押さえ部材に貫通孔が形成され、前記ダクト本体に一端側を接続し、前記押さえ部材と非接触状態を保持しつつ前記貫通孔に挿通して設けられた支持部材と、前記支持部材の前記貫通孔から突出した他端側と前記押さえ部材とに接続して設けられて前記押さえ部材を支持するための第二のワイヤとを備えて構成されていることが望ましい。

さらに、本発明のダクトにおいては、前記第一のワイヤ及び／又は前記第二のワイヤが鋼より線であることがより望ましい。

本発明のガスタービンは、上記のいずれかに記載のダクトを吸気ダクト及び／又は排気ダクトとして備えていることを特徴とする。

本発明のダクトにおいては、断熱材や吸音材などの被覆部材を保持する板状の押さえ部材を、ダクト本体と押さえ部材に接続しつつ被覆部材を貫通して設けられた（被覆部材に埋設された）第一のワイヤで支持するようにしている。このため、ダクト本体の内部に気体が流通することに伴い発生する振動エネルギーを、第一のワイヤを介してダクト本体と押さえ部材の間で伝搬させることができ、このとき、第一のワイヤの弾性などで振動エネルギーを吸収・減衰させることが可能になる。

これにより、従来の取付ボルトで押さえ部材を支持する従来のダクトと比較し、ダクト本体や押さえ部材に振動が発生することを抑止（防止）することが可能になるため、ダクト外部の騒音を低減することができる。

また、本発明のダクトにおいては、ダクト本体に接続しつつ押さえ部材の貫通孔に非接触で挿通して配設された支持部材と、押さえ部材とに接続して第二のワイヤを設けるようにすると、板状の押さえ部材の一面側に第一のワイヤを接続し、押さえ部材の他面側に第二のワイヤを接続して押さえ部材を支持することができる。

これにより、ダクト本体の内部に気体が流通することに伴い発生する振動エネルギーを、第一のワイヤだけでなく第二のワイヤによっても吸収・減衰させることが可能になり、ダクト本体や押さえ部材に振動が発生することをより確実に抑止することが可能になる。このため、ダクト外部の騒音を低減することができる。

さらに、板状の押さえ部材の一面側に第一のワイヤを接続し、押さえ部材の他面側に第二のワイヤを接続することで、押さえ部材を安定した状態で支持することが可能になる。

また、本発明のダクトにおいては、第一のワイヤ及び／又は第二のワイヤが鋼より線であることにより、単なる線材を第一のワイヤや第二のワイヤとして用いる場合と比較し、第一のワイヤや第二のワイヤの耐久性を高めることが可能になるとともに、より線として形成されていることで効果的に振動エネルギーを吸収・減衰させることが可能になる。

本発明のガスタービンにおいては、上記のダクトを吸気ダクト及び／又は排気ダクトとして備えていることにより、上記のダクトによる作用効果を得ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るガスタービンの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダクト（断熱材や吸音材などの被覆部材の取付／保持構造）を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダクト（断熱材や吸音材などの被覆部材の取付／保持構造）の変更例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダクト（断熱材や吸音材などの被覆部材の取付／保持構造）の変更例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダクト（断熱材や吸音材などの被覆部材の取付／保持構造）の変更例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るダクト（断熱材や吸音材などの被覆部材の取付／保持構造）の変更例を示す図である。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るダクト及びガスタービンについて説明する。

はじめに、本実施形態のガスタービンＡは、図１に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料供給源から供給した燃料を圧縮空気と混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器２と、燃焼器２で生成した高温・高圧の燃焼ガスが送られて駆動するタービン３とを備えて構成されている。

また、タービン３は、金属製のケーシング４と、ケーシング４内で回転するタービンロータ５とを備え、このタービンロータ５は、例えばタービンロータ５の回転で発電する発電機（不図示）に接続されている。本実施形態のタービンロータ５は、例えば、多段動翼型のタービンロータであり、複数のロータディスクを積層してなるロータ本体６と、各ロータディスクから放射方向に延びる複数の動翼７とを備え、さらに、各段の動翼７の各上流側に、ケーシング４の内周面からロータ本体６に近づく方向に延びる複数の静翼８が固設されている。

一方、複数の燃焼器２は、タービン３の金属製のケーシング４内に配設されるとともに、タービンロータ５の回転軸線Ｏ１中心の周方向に互いに等間隔で配設されている。

また、圧縮機１には吸気ダクト（ダクト）１０が接続され、この吸気ダクト１０から圧縮機１に空気を供給するように構成されている。さらに、本実施形態の吸気ダクト１０には、内部に吸気フィルタ１１やサイレンサ１２が設けられている。

また、タービン３には排気ダクト（ダクト）１３が接続され、タービン３（タービンロータ５）を駆動させた後の高温の排気を排気ダクト１３を通じて排熱回収ボイラなどに導出するように構成されている。

一方、このような吸気ダクト１０や排気ダクト１３は、図１及び図２に示すように、筒状のダクト本体１５の表面（内面１５ａ及び／又は外面１５ｂ）に、この表面１５ｂ（１５ａ）を覆うようにして断熱材や吸音材などの被覆部材１６が取り付けられている。ここで、一般に、吸気ダクト１０では、ダクト本体１５の外面１５ｂ側に被覆部材１６が設けられ、排気ダクト１３では、ダクト本体１５の内面１５ａ側に被覆部材１６が設けられている。また、断熱材や吸音材などの被覆部材１６としては、グラスウールや発泡ウレタンなどの周知の断熱材、吸音材が用いられている。

また、本実施形態では、断熱材や吸音材などの被覆部材１６を取り付け、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）を被覆した状態で保持するための構造（取付／保持構造）が、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）に沿うように表面１５ｂ（１５ａ）と間隔あけて配設される板状の押さえ部材１７と、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）と押さえ部材１７に接続するとともに、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）と押さえ部材１７の間に介設された被覆部材１６に貫通して設けられ、ダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）との間で被覆部材１６を保持するように押さえ部材１７を支持するための第一のワイヤ１８とを備えて構成されている。また、第一のワイヤ１８は所定の張力が生じるようにしてダクト本体１５と押さえ部材１７に接続されている。

さらに、本実施形態の取付／保持構造は、押さえ部材１７に貫通孔１７ａが形成されており、ダクト本体１５に一端１９ａ側を接続し、押さえ部材１７と非接触状態を保持しつつ貫通孔１７ａに挿通して設けられた支持部材１９と、支持部材１９の貫通孔１７ａから突出した他端１９ｂ側と押さえ部材１７とに接続して設けられて押さえ部材１７を支持するための第二のワイヤ２０とを備えて構成されている。また、第二のワイヤ２０は所定の張力が生じるようにして支持部材１９（ひいてはダクト本体１５）と押さえ部材１７に接続されている。

また、本実施形態では、支持部材１９が挿通する押さえ部材１７の貫通孔１７ａにゴム、樹脂などの弾性を有する蓋材２１が嵌合して取り付けられ、この弾性・減衰部材としての蓋材２１によって支持部材１９と押さえ部材１７の非接触状態が保持され、且つ支持部材１９から押さえ部材１７への振動の伝搬が防止されている。

さらに、本実施形態では、第一のワイヤ１８及び／又は第二のワイヤ２０として鋼より線が用いられている。なお、第一のワイヤ１８及び／又は第二のワイヤ２０は必ずしも鋼より線である必要はなく、ピアノ線などの線材を用いもよい。

そして、上記構成からなる本実施形態のダクト１０（１３）においては、断熱材や吸音材などの被覆部材１６を保持する板状の押さえ部材１７を、ダクト本体１５と押さえ部材１７に接続しつつ被覆部材１６を貫通して設けられた（被覆部材１６に埋設された）第一のワイヤ１８で支持するようにしている。

これにより、ダクト本体１５の内部に吸気や排気（気体）が流通することに伴い発生する振動エネルギーが第一のワイヤ１８を介してダクト本体１５と押さえ部材１７の間で伝搬することになり、第一のワイヤ１８の弾性などによってこの振動エネルギーが吸収・減衰される。

また、本実施形態のダクト１０（１３）においては、ダクト本体１５に接続しつつ押さえ部材１７の貫通孔１７ａに非接触で挿通して配設された支持部材１９と、押さえ部材１７とに接続して第二のワイヤ２０が設けられている。

これにより、ダクト本体１５の内部に吸気や排気（気体）が流通することに伴い発生する振動エネルギーが第一のワイヤ１８だけでなく第二のワイヤ２０によっても吸収・減衰されることになる。

また、板状の押さえ部材１７の一面１７ｂ側に第一のワイヤ１８を接続し、押さえ部材１７の他面１７ｃ側に第二のワイヤ２０を接続して押さえ部材１７が支持される。これにより、押さえ部材１７に位置ずれが生じることがなく、安定した状態で押さえ部材１７が支持されることになる。すなわち、断熱材や吸音材などの被覆部材１６が押さえ部材１７によってダクト本体１５の表面１５ｂ（１５ａ）を被覆した状態で安定的に保持されることになる。

また、このとき、第一のワイヤ１８及び／又は第二のワイヤ２０が鋼より線であるため、単なる線材を第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０として用いた場合と比較し、第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０の耐久性が高められる。また、より線として形成されていることで効果的に振動エネルギーが吸収・減衰される。

したがって、本実施形態のダクト１０、１３及びこれを備えるガスタービンＡにおいては、断熱材や吸音材などの被覆部材１６を保持する板状の押さえ部材１７を、ダクト本体１５と押さえ部材１７に接続しつつ被覆部材１６を貫通して設けられた第一のワイヤ１８で支持するようにしているため、ダクト本体１５の内部に気体が流通することに伴い発生する振動エネルギーを、第一のワイヤ１８を介してダクト本体１５と押さえ部材１７の間で伝搬させることができる。そして、このとき、第一のワイヤ１８の弾性などで振動エネルギーを吸収・減衰させることが可能になる。

よって、本実施形態のダクト１０、１３及びこれを備えるガスタービンＡによれば、従来の取付ボルトで押さえ部材１７を支持する従来のダクトと比較し、ダクト本体１５や押さえ部材１７に振動が発生することを抑止（防止）することが可能になるため、ダクト外部の騒音を低減することができる。

また、ダクト本体１５に接続しつつ押さえ部材１７の貫通孔１７ａに非接触で挿通して配設された支持部材１９と、押さえ部材１７とに接続して第二のワイヤ２０を設けるようにしたことで、板状の押さえ部材１７の一面１７ｂ側に第一のワイヤ１８を接続し、押さえ部材１７の他面１７ｃ側に第二のワイヤ２０を接続して押さえ部材１７を支持することができる。

これにより、ダクト本体１５の内部に気体が流通することに伴い発生する振動エネルギーを、第一のワイヤ１８だけでなく第二のワイヤ２０によっても吸収・減衰させることが可能になり、ダクト本体１５や押さえ部材１７に振動が発生することをより確実に抑止することが可能になる。このため、ダクト外部の騒音を低減することができる。

さらに、板状の押さえ部材１７の一面１７ｂ側に第一のワイヤ１８を接続し、押さえ部材１７の他面１７ｃ側に第二のワイヤ２０を接続することで、押さえ部材１７を安定した状態で支持することが可能になる。

また、第一のワイヤ１８及び／又は第二のワイヤ２０が鋼より線であることにより、単なる線材を第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０として用いた場合と比較し、第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０の耐久性を高めることが可能になるとともに、より線として形成されていることで効果的に振動エネルギーを吸収・減衰させることが可能になる。

以上、本発明に係るダクト及びこれを備えたガスタービンの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態は、ダクト１０（１３）がガスタービンＡに具備される吸気ダクト１０（排気ダクト１３）であるように図示して説明を行ったが、本発明に係るダクトは、ガスタービンＡの排気ダクト１３であってもよく、さらにガスタービンＡに限らず、あらゆる設備に具備されるダクトにも勿論適用可能である。

また、第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０は、その設置数、配置、張り方向を図２のように限定する必要はない。例えば図３や図４、図５のように設けて取付／保持構造を構成するようにしてもよい。すなわち、これら第一のワイヤ１８や第二のワイヤ２０の押さえ部材１７やダクト本体１５への接続位置、数、配置（直交配置、傾斜配置、これらの組み合わせ）などは適宜設定して決めればよい。なお、図４（図３、図５）のように第一のワイヤ１８を多方向で交差するように複数配置すると、押さえ部材１７のずれを効果的に防止することが可能になる。また、第一のワイヤ１８の本数を減らすことができる。

また、図６に示すように、ダクト本体１５と押さえ部材１７の間にゴムなどの弾性支持部材２２を介設し、押さえ部材１７の位置を弾性支持部材２２によって保持するようにしてもよい。この場合には、弾性支持部材２２によって押さえ部材１７がダクト本体１５から離れる方向に押される（付勢される）ことで、押さえ部材１７を第一のワイヤ１８で支持するように構成しても、断熱材や吸音材などの被覆部材１６が押さえ部材１７に押圧されてつぶれてしまうことを防止できる。また、ゴムなどの弾性支持部材２２を用いることで、勿論、ダクト本体１５と押さえ部材１７との間で振動エネルギーが伝搬することを抑止（防止）することが可能であり、ダクト外部の騒音を低減することが可能である。

１ 圧縮機
２ 燃焼器
３ タービン
４ ケーシング
５ タービンロータ
６ ロータ本体
７ 動翼
８ 静翼
１０ 吸気ダクト（ダクト）
１１ 吸気フィルタ
１２ サイレンサ
１３ 排気ダクト（ダクト）
１５ ダクト本体
１５ａ 内面（表面）
１５ｂ 外面（表面）
１６ 被覆部材
１７ 押さえ部材
１７ａ 貫通孔
１７ｂ 一面
１７ｃ 他面
１８ 第一のワイヤ
１９ 支持部材
２０ 第二のワイヤ
２１ 蓋材
２２ 弾性支持部材
Ａ ガスタービン
Ｏ１ タービンロータの回転軸線

Claims (4)

1. 筒状に形成され、内部に気体が流通するダクト本体と、
   前記ダクト本体の表面に沿うように前記表面と間隔あけて配設された板状の押さえ部材と、
   前記ダクト本体の表面と前記押さえ部材との間に、前記ダクト本体の表面を被覆するように介設された被覆部材と、
   前記ダクト本体の表面と前記押さえ部材に接続するとともに前記被覆部材に貫通して設けられ、前記ダクト本体の表面との間で前記被覆部材を保持するように前記押さえ部材を支持するための第一のワイヤとを備えて構成されていることを特徴とするダクト。
2. 請求項１記載のダクトにおいて、
   前記押さえ部材に貫通孔が形成され、
   前記ダクト本体に一端側を接続し、前記押さえ部材と非接触状態を保持しつつ前記貫通孔に挿通して設けられた支持部材と、
   前記支持部材の前記貫通孔から突出した他端側と前記押さえ部材とに接続して設けられて前記押さえ部材を支持するための第二のワイヤとを備えて構成されていることを特徴とするダクト。
3. 請求項１または請求項２に記載のダクトにおいて、
   前記第一のワイヤ及び／又は前記第二のワイヤが鋼より線であることを特徴とするダクト。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のダクトを吸気ダクト及び／又は排気ダクトとして備えていることを特徴とするガスタービン。

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