JP2022118828A

JP2022118828A - サイレンサ

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Publication number: JP2022118828A
Application number: JP2021015585A
Authority: JP
Inventors: 慶三大西; Keizo Onishi; 悠生三井; Yuki Mitsui; 智浩後藤; Tomohiro Goto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-08-16

Abstract

【課題】吸音スプリッタの振動に起因する放射音を低減する。
【解決手段】サイレンサは、音源からの音波が伝播する第１方向に沿って配置され、第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の吸音スプリッタを有し、少なくとも１つの吸音スプリッタは、第１方向に並ぶ音源側部分及び先端側部分を有し、音源側部分の第２方向の寸法が先端側部分の第２方向の寸法と同一又はほぼ同一であり、音源からの音波により音源側部分が加振された場合に音源側部分から先端側部分に伝播する振動が抑制されるように、音源側部分と先端側部分とは第１方向に間隔を空けた状態で配置される。
【選択図】図１

Description

本開示は、サイレンサに関する。

ガスタービンのダクト等においては、音源となるガスタービンから伝播する音波を低減するため、サイレンサが配置される。サイレンサとしては、例えば複数の吸音スプリッタを並べた構成が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照）。

特表２０１７－５３１１４３号公報特開２０１７－０６２４６５号公報

上記のようなサイレンサにおいては、吸音スプリッタの振動に起因する放射音を低減することが求められる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、吸音スプリッタの振動に起因する放射音を低減することが可能なサイレンサを提供することを目的とする。

本開示に係るサイレンサは、音源からの音波が伝播する第１方向に沿って配置され、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の吸音スプリッタを有し、少なくとも１つの前記吸音スプリッタは、前記第１方向に並ぶ音源側部分及び先端側部分を有し、前記音源側部分の前記第２方向の寸法が前記先端側部分の前記第２方向の寸法と同一又はほぼ同一であり、前記音源からの音波により前記音源側部分が加振された場合に前記音源側部分から前記先端側部分に伝播する振動が抑制されるように、前記音源側部分と前記先端側部分とは前記第１方向に間隔を空けた状態で配置される。

本開示によれば、吸音スプリッタの振動に起因する放射音を低減することができる。

図１は、本実施形態に係るサイレンサの一例を示す斜視図である。図２は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図３は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図４は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図５は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図６は、図５におけるＡ－Ａ´矢視図である。図７は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図８は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。図９は、変形例に係るサイレンサの構成を模式的に示す斜視図である。

以下、本開示に係るサイレンサの実施形態を図面に基づいて説明する。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、本実施形態に係るサイレンサ１００の一例を示す斜視図である。図１に示すサイレンサ１００は、音源からの音波を低減するために用いられる。本実施形態では、サイレンサ１００がガスタービンのダクト５０の吸気口５０ａに配置される場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、サイレンサ１００は、複数の吸音スプリッタ１０を有する。複数の吸音スプリッタ１０は、音波が伝播する第１方向Ｄ１に沿って配置され、第１方向Ｄ１に対して直交する第２方向Ｄ２に間隔を空けて並んだ状態で配置される。以下、吸音スプリッタ１０における方向を説明する際に、第１方向Ｄ１のうち音波が進行する後方側を音源側と表記し、音波が進行する前方側を先端側と表記する。なお、本実施形態では、吸気口５０ａから吸引される空気がガスタービン側に向けて流れる。つまり、音源からの音波の伝播方向と空気の流れる方向とが逆向きになっている。この構成において、音源であるガスタービンは、サイレンサ１００に対して空気の流れる方向の下流側に配置される。

各吸音スプリッタ１０は、音源側部分１１及び先端側部分１２を有する。音源側部分１１は、第１方向Ｄ１の音源側に配置される。音源側部分１１は、例えばアルミニウム等の金属により形成され、内部が中空状である。音源側部分１１は、表面又は内部に吸音材が設けられてもよい。

先端側部分１２は、第１方向Ｄ１の先端側に配置される。先端側部分１２は、例えばアルミニウム等の金属により形成され、内部が中空状である。先端側部分１２は、表面又は内部に吸音材が設けられてもよい。先端側部分１２には、第１方向Ｄ１の先端側に凸となるように湾曲する整流板１２ｒ（図７参照）が設けられる。整流板１２ｒは、空気の流れる方向の上流側に配置される。

サイレンサ１００をダクト５０の吸気口５０ａに配置する場合、ダクト５０の吸気口５０ａ側に先端側部分１２が配置され、ダクト５０の奥側（ガスタービン側）に音源側部分１１が配置される。

各吸音スプリッタ１０において、音源側部分１１の第２方向Ｄ２の寸法は先端側部分１２の第２方向Ｄ２の寸法と同一又はほぼ同一である。また、音源側部分１１と先端側部分１２とは、音源からの音波により音源側部分１１が加振された場合に音源側部分１１から先端側部分１２に伝播する振動が抑制されるように第１方向Ｄ１に間隔１３を空けて分離された状態で配置される。

図１に示すサイレンサ１００は、音源となるガスタービンからダクト５０を介して伝播する音波を吸収し、音圧レベルを低減する。本実施形態のサイレンサ１００は、ダクト５０の吸気口５０ａにおいて、例えば音圧レベル３０ｄＢ以上、場合によっては音圧レベル４０ｄＢ以上の減少量となるように音波を吸収する。

サイレンサ１００を通過する音波には、音源から空気中を伝播してサイレンサ１００に一部が吸収された直接音の音波と、音源からの音波によりダクト５０及び各吸音スプリッタ１０が加振されて振動し、当該振動がダクト５０の吸気口５０ａ側から放射される放射音（二次固体音）の音波との２種類の音波が含まれる。

本実施形態のように音圧レベル３０ｄＢ以上を減少させるような大きな吸音性能を発揮するサイレンサ１００は、音源からの音波の音圧レベル自体が大きい場合に用いられ、第１方向Ｄ１の長さが長くなる傾向になる。このような場合には、吸音スプリッタ１０の放射音が無視できない大きさになる。

本実施形態のサイレンサ１００は、吸音スプリッタ１０が音源側部分１１及び先端側部分１２を有し、音源側部分１１と先端側部分１２とが間隔１３を空けて第１方向Ｄ１に分離された構成である。本実施形態のサイレンサ１００を用いる場合、音源からの音波により音源側部分１１が加振されて振動するが、音源側部分１１の振動が間隔１３によって減衰されるため、先端側部分１２へ振動の伝播が抑制される。このため、サイレンサ１００を通過した音波に含まれる放射音が低減される。また、音源側部分１１の第２方向の寸法が先端側部分１２の第２方向の寸法と同一又はほぼ同一であるため、直接音を吸音する場合について、所期の吸音特性が確保されることになる。

各吸音スプリッタ１０において、間隔１３が設けられる第１方向Ｄ１上の位置は、適宜設定することができる。図１に示す例では、吸音スプリッタ１０の第１方向Ｄ１の中央部よりも先端側に間隔１３が設けられる。この構成により、音源側部分１１からの振動を適切に減衰させることができる。また、間隔１３の第１方向Ｄ１における寸法についても、適宜設定することができる。間隔１３の第１方向Ｄ１の寸法を小さくすることにより、サイレンサ１００の第１方向全体の寸法を小型化することができる。

以上のように、本実施形態に係るサイレンサ１００は、音源からの音波が伝播する第１方向Ｄ１に沿って配置され、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に並ぶ複数の吸音スプリッタ１０を有し、少なくとも１つの吸音スプリッタ１０は、第１方向Ｄ１に並ぶ音源側部分１１及び先端側部分１２を有し、音源側部分１１の第２方向の寸法が先端側部分１２の第２方向Ｄ２の寸法と同一又はほぼ同一であり、音源からの音波により音源側部分１１が加振された場合に音源側部分１１から先端側部分１２に伝播する振動が抑制されるように、音源側部分１１と先端側部分１２は第１方向に間隔１３を空けた状態で配置される。

したがって、音源からの音波により音源側部分１１が加振されて振動する場合、音源側部分１１の振動が間隔１３によって減衰されるため、先端側部分１２へ振動の伝播を抑制することができる。このため、サイレンサ１００を通過した音波に含まれる放射音を低減することができる。また、音源側部分１１の第２方向の寸法が先端側部分１２の第２方向の寸法と同一又はほぼ同一であるため、直接音を吸音する場合について、所期の吸音特性を確保することができる。

また、本実施形態に係るサイレンサ１００において、複数の吸音スプリッタ１０は、ガスタービンに接続されるダクト５０の吸気口５０ａに配置される。この構成により、ガスタービンからの直接音の音波と、当該直接音によるダクト５０及び吸音スプリッタ１０の音響加振の二次固体音の音波とを低減することができる。

本実施形態では、複数の吸音スプリッタ１０のそれぞれが第１方向Ｄ１に間隔１３を空けて分離された状態の音源側部分１１及び先端側部分１２を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。複数の吸音スプリッタ１０のうち、少なくとも１つの吸音スプリッタ１０が第１方向Ｄ１に間隔１３を空けて分離された状態の音源側部分１１及び先端側部分１２を有する構成であればよい。

図２は、変形例に係るサイレンサ１００Ａの構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すサイレンサ１００Ａにおいて、吸音スプリッタ１０Ａは、音源側部分１１と先端側部分１２とが弾性体１４を介して接続される。この構成では、音源側部分１１から先端側部分１２への振動の伝播をより効率的に抑制できる。

図３は、変形例に係るサイレンサ１００Ｂの構成を模式的に示す斜視図である。図３に示すサイレンサ１００Ｂにおいて、吸音スプリッタ１０Ｂは、音源側部分１１と先端側部分１２とが弾性体１４を介して接続される。また、先端側部分１２は、弾性体１５を介して外部構造物に弾性支持される。なお、外部構造物としては、例えばダクト５０の内壁部等が挙げられる。この構成では、音源側部分１１から先端側部分１２への振動の伝播をより効率的に抑制でき、先端側部分１２の振動を抑制できる。

図４は、変形例に係るサイレンサ１００Ｃの構成を模式的に示す斜視図である。図４に示すサイレンサ１００Ｃにおいて、吸音スプリッタ１０Ｃは、音源側部分１１と先端側部分１２とが伸縮継手１６又は板バネ１７を介して接続される。この構成では、音源側部分１１から先端側部分１２への振動の伝播をより効率的に抑制できる。なお、サイレンサ１００Ｃは、複数の吸音スプリッタ１０Ｃの少なくとも１つにおいて、音源側部分１１と先端側部分１２とが伸縮継手１６又は板バネ１７を介して接続された構成であればよい。

図５は、変形例に係るサイレンサ１００Ｄの構成を模式的に示す斜視図である。図５に示すサイレンサ１００Ｄにおいて、吸音スプリッタ１０Ｄは、音源側部分１１Ｄと先端側部分１２Ｄとが、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２にそれぞれ直交する第３方向Ｄ３の端部である上面１１ｕ、１２ｕに、それぞれ吸音加工部１８を有する。吸音加工部１８は、例えば上面１１ｕ、１２ｕに形成された孔部である。なお、吸音加工部１８は、吸音材等であってもよい。

図６は、図５におけるＡ－Ａ´矢視図である。図６に示すように、音源側部分１１Ｄの上面１１ｕ及び先端側部分１２Ｄの上面１２ｕに吸音加工部１８が設けられることにより、上面１１ｕ、１２ｕとダクト５０の天井部５０ｂとの間を通過する音波を効率的に吸収することができる。この構成では、天井部５０ｂに吸音材等を配置してもよい。また、音源側部分１１Ｄと先端側部分１２Ｄとの対向面１１ｐ、１２ｐに吸音加工部１８と同様の構成が設けられてもよい。

図７は、変形例に係るサイレンサ１００Ｅの構成を模式的に示す斜視図である。図７に示すサイレンサ１００Ｅにおいて、吸音スプリッタ１０Ｅは、先端側部分１２Ｅの内部にウレタン等の吸音材、又はモルタル、鉄板等の制振材等の充填物１９が充填された構成である。

図７に示す例では、整流板１２ｒの内部に充填物１９が配置された構成であるが、これに限定されず、先端側部分１２Ｅの本体部分１２ｈに充填物１９が配置された構成であってもよい。

充填物１９が吸音材である場合、先端側部分１２Ｅにおける音響共鳴を抑制することができ、放射音の発生を抑制できる。また、充填物１９が制振材である場合、先端側部分１２Ｅにおける振動をより確実に抑制できる。

図８は、変形例に係るサイレンサ１００Ｆの構成を模式的に示す斜視図である。図８に示すサイレンサ１００Ｆにおいて、吸音スプリッタ１０Ｆは、先端側部分１２Ｆの整流板１２ｒの内部が中空状であり、外部に比べて低圧となっている。この構成では、整流板１２ｒの内部を低圧とすることにより、整流板１２ｒにおける振動を抑制できる。

図９は、変形例に係るサイレンサ１００Ｇの構成を模式的に示す斜視図である。図９に示すサイレンサ１００Ｇにおいて、吸音スプリッタ１０Ｇは、音源側部分１１と先端側部分１２との間に、第２方向Ｄ２に開口する音響共鳴デバイス２０、２１が配置された構成である。音響共鳴デバイス２０は、角筒状であり、第２方向Ｄ２の両側に開口部２０ａ、２０ｂが形成される。音響共鳴デバイス２１は、例えばレゾネータと同様の構成であり、音を共鳴する空洞部分２１ａと、音を吸収する吸収部分２１ｂとを有し、吸収部分２１ｂの端部に開口部２１ｃが設けられる。音響共鳴デバイス２０、２１は、例えば弾性部材等により防振支持される。なお、音響共鳴デバイス２０、２１は、音源側部分１１及び先端側部分１２の少なくとも一方の内部に配置された構成であってもよい。この構成によれば、音源側部分１１から先端側部分１２への振動の伝播をより確実に抑制できる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、音源である機械装置として、ガスタービンを例に挙げて説明したが、これに限定されない。音源である機械装置としては、例えば排気ファン等の他の装置であってもよい。

また、上記実施形態では、サイレンサ（１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ）が機械装置（ガスタービン）に接続されるダクト５０の吸気口５０ａに配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。サイレンサは、例えば機械装置に接続されるダクトの排気口に配置された構成であってもよい。つまり、サイレンサは、機械装置に接続されるダクトの開口部であれば、吸気口及び排気口のいずれにも配置することができる。ダクトの排気口にサイレンサを配置する場合、空気の流れる方向は機械装置側から排気口側へ向けた方向となる。したがって、音源である機械装置は、サイレンサに対して、空気の流れる方向の上流側に配置される。この構成において、整流板は、吸音スプリッタのうち例えば音波が伝播する第１方向Ｄ１の後方側端部（音源側部分の後方側端部）に配置されてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ吸音スプリッタ
１１，１１Ｄ音源側部分
１１ｐ，１２ｐ対向面
１１ｕ，１２ｕ上面
１２，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ先端側部分
１２ｒ整流板
１３間隔
１４，１５弾性体
１６伸縮継手
１７板バネ
１８吸音加工部（吸音孔）
１９充填物
２０，２１音響共鳴デバイス
２０ａ，２０ｂ，２１ａ開口部
５０ダクト
５０ａ吸気口
５０ｂ天井部
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇサイレンサ
Ｄ１第１方向
Ｄ２第２方向
Ｄ３第３方向

Claims

音源からの音波が伝播する第１方向に沿って配置され、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の吸音スプリッタを有し、
少なくとも１つの前記吸音スプリッタは、前記第１方向に並ぶ音源側部分及び先端側部分を有し、
前記音源側部分の前記第２方向の寸法は前記先端側部分の前記第２方向の寸法と同一又はほぼ同一であり、前記音源からの音波により前記音源側部分が加振された場合に前記音源側部分から前記先端側部分に伝播する振動が抑制されるように、前記音源側部分と前記先端側部分とは前記第１方向に間隔を空けた状態で配置される
サイレンサ。
前記音源側部分と前記先端側部分とが弾性体を介して接続される
請求項１に記載のサイレンサ。
前記弾性体は、伸縮継手及び板バネの少なくとも一方を含む
請求項２に記載のサイレンサ。
前記先端側部分は、外部構造物に弾性支持される
請求項２又は請求項３に記載のサイレンサ。
前記音源側部分及び前記先端側部分は、前記第１方向及び前記第２方向にそれぞれ直交する第３方向の端部に吸音加工部を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のサイレンサ。
前記先端側部分は、内部に吸音材又は制振材が充填される
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のサイレンサ。
前記先端側部分は、内部が中空状であり、外部に比べて低圧である
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のサイレンサ。
前記音源側部分と前記先端側部分との間には、前記第２方向に開口する音響共鳴デバイスが配置される
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のサイレンサ。
複数の前記吸音スプリッタは、前記音源である機械装置に接続されるダクトの吸気口及び排気口の少なくとも一方に配置される
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のサイレンサ。