JP3679991B2

JP3679991B2 - 消音装置

Info

Publication number: JP3679991B2
Application number: JP2000355207A
Authority: JP
Inventors: 和史池田; 智深津; 将寛益田; 誠曽我部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002156977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は消音装置に関し、特に原動機の吸排気系、煙道、煙突等に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】
例えば原動機の給排気系を構成するダクトにおいては、原動機が発生する騒音の低減を図るべくその途中に消音装置を介在させることが行われている。この場合、ダクトを折り曲げることによっても騒音の低減を行うことができる。ただ、ダクトを折り曲げた場合には、曲がり部で流体の剥離が起こり、この部分に渦を生起する。この結果、当該ダクトを流通する流体の圧力損失が増大するという問題がある。そこで、この種の消音装置においては、可及的に圧損を増大させることなく騒音の低減を図る必要がある。
【０００３】
図７は従来技術に係る代表的な消音装置を示す断面図である。同図に示すように、この消音装置０Ｉは、ダクト０１の内周面に吸音材０２を内張りするとともに直角に折曲して騒音レベルの低減を図っている。同時に、ダクト０１の曲がり部の内部空間には、横断面形状が円弧の複数のガイドベーン０３を配設し、このガイドベーン０３でダクト０１を流通する流体をガイドすることによりその圧力損失を低減するように工夫している。
【０００４】
ところが、かかる消音装置０Ｉは圧損低減のために設けたガイドベーン０３が音を反射して外部に漏洩させる。すなわち、騒音低減の観点からは十分な構造とはいえなかった。このように、圧損低減の要件と騒音低減の要件とは一般に相反する関係にあり、両者の調和を図り良好な騒音低減と同時に圧損の低減も図り得る消音装置の出現が望まれている。特に、近年のガスタービンの吸排気系を構成するダクトは大流量の空気を流通させる必要があり、かかる大流量条件下で、十分な騒音低減機能と低圧損化を両立させる必要がある。
【０００５】
一方、流体が流通するダクト等の消音装置としては、他にも流体の通路を何回か折曲げて迷路状に形成した迷路形サイレンサー（例えば特開平５−２８８２９６号公報参照）等が提案されている。
【０００６】
ところで、かかる消音装置では、その大きさにより音の減衰周波数が規定されるが、対象とする音の周波数が低くなる程、大形になる。すなわち、低周波数の音を減衰させる場合、従来技術に係る迷路形サイレンサー等の場合には大形化を余儀なくされ、コストの高騰を招来するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、圧力損失を可及的に低減すると同時にダクトを介して伝搬する騒音も減衰させることができ、さらに低周波数の騒音を装置の大形化を招来することなく効果的に減衰させることができる消音装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【０００９】
１）ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が半円状の吸音機能を有するガイドブロックを配設したこと。
【００１０】
また、ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型で吸音機能を有するガイドブロックを配設したこと。
【００１１】
２）ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したこと。
【００１２】
３）ダクトの曲がり部における内側の上流側から下流側に向かって分岐ダクトを設け、この分岐ダクトを介した音と、ダクト本体を介した音とを、分岐ダクトがダクト本体に合流する合流部で干渉させて減衰するように構成したこと。
【００１３】
そして、上記３）に記載する消音装置において、ダクト本体の合流部の下流側の内側内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したこと。
【００１４】
４）上記２）又は３）に記載する消音装置において、ガイドブロックが吸音機能を有するように構成したこと。
【００１５】
５）上記１）乃至４）に記載する何れか一つの消音装置において、ダクトの内周面に吸音材を内張りしたこと。
【００１６】
６）同心の複数の筒状部材からなり、中心部の筒状部材程、上方に突出するよう各筒状部材の軸方向の長さを変えて煙突の開口部に配設したこと。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係る消音装置Ｉは、吸音材２を内張りしたダクト１の曲がり部における内側の下流側の内周面にガイドブロック３を配設したものである。ガイドブロック３は、吸音材を内蔵する横断面形状が半円状の部材である。
【００１９】
かかる消音装置Ｉにおいて、図中左下方から入口側開口部１ａを介して流入する流体はガイドブロック３によりその流れの剥離が防止される。したがって、当該曲がり部での渦の発生による圧損の増大を防止することができる。一方、騒音はガイドブロック３で流路の開口面積を絞ることにより良好に減衰される。このとき、ガイドブロック３が吸音材を内蔵するので、この吸音材の吸音効果によっても騒音は低減され、またガイドブロック３の存在により拡散される音がダクト１の内周面に内張りした吸音材２に吸収されるので、このことによっても騒音レベルを良好に低減することができる。
【００２０】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係る消音装置IIは、吸音材１２を内張りしたダクト１１の曲がり部における内側の下流側の内周面に、図１と同様に、ガイドブロック１３を配設したものであるが、図１のガイドブロック３とはその横断面形状が異なる。すなわち、本形態に係るガイドブロック１３は、横断面形状が頂部から下流側に向かってダクト１１の内周面側に傾斜するスロープを有する流線型に形成してある。
【００２１】
かかる消音装置IIにおいて、図中左下方から入口側開口部１１ａを介して流入する流体は、図１に示す第１の実施の形態と同様に、ガイドブロック１３によりその流れの剥離が防止される。このときの流れは、図１に示す第１の実施の形態の場合よりもさらにスムーズになり、その分圧損をより良好に低減することができる。騒音も、第１の実施の形態と同様の原理で良好に低減することができる。そして、この場合の騒音は、ガイドブロック１３とダクト１１とで一種の音響ディフューザが形成されこの部分でより効果的に低減される。
【００２２】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係る消音装置III は、図２に示すガイドブロック１３を利用して特定の低周波数の音を減衰するための音響レゾネータを形成し、これをダクト２１内に図２と同様に配設したものである。すなわち、本形態におけるガイドブロック２３は、その外形形状及び配設位置は図２に示すガイドブロック１３と同様であるが、ガイドブロック２３の内部を中空にしてキャビティ２３ａを形成するとともにこのキャビティ２３ａに連通するスロート部２３ｂを形成し、これらキャビティ２３ａとスロート部２３ｂとで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成している。ちなみに、原動機等の回転機械の場合、これが発生する騒音の支配的な周波数は、その回転速度に依存する。そこで、発生する騒音の周波数に合わせてこの場合の音響レゾネータが減衰する周波数を決定すれば良い。ここで、音響レゾネータの減衰周波数ｆは、次式（１）の通りとなる。
【００２３】
【数１】

【００２４】
したがって、減衰周波数ｆが低周波数であっても、当該消音装置III の大形化を招来することなく、図２と同様の騒音低減機能に加えて、さらに特定の低周波数の騒音を減衰させることができる。なお、このとき、ガイドブロック２３を吸音材で形成すれば、このガイドブロック２３でも騒音が吸収され、さらに良好に騒音を低減し得る。ただ、このように吸音材で形成することは必須ではない。
【００２５】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係る消音装置IVは、ダクト３１の曲がり部における内側の上流側から下流側に向かって分岐ダクト３１ｂを設け、この分岐ダクト３１ｂを介した音と、ダクト本体３１ａを介した音とを、分岐ダクト３１ｂがダクト本体３１ａに合流する合流部３１ｃで干渉させて減衰するように構成したものである。これは分岐ダクト３１ｂの始点３１ｄから合流部３１ｃ迄の分岐ダクト３１ｂを介する距離と、ダクト本体３１ａを介する距離との関係を適切に選定することで可能になる。すなわち、ダクト本体３１ａを介した音と、分岐ダクト３１ｂを介した音とが合流部３１ｃで逆位相になるような関係にしてやれば良い。
【００２６】
かかる消音装置IVによれば、合流部３１ｃでダクト本体３１ａと分岐ダクト３１ｂとを伝搬してきた騒音の相互干渉が起こってそのレベルが低減される。このとき、ダクト本体３１ａの合流部３１ｃの下流側の内側内周面に、図３に示すガイドフロック２３と同様の音響レゾネータ機能を兼備するガイドブロック３３を配設しても良い。この場合、分岐部３１ｃでの騒音音低減機能に加えて、ガイドブロック３３の音響レゾネータ機能によりさらに特定の低周波数の騒音を減衰させることができる。なお、このとき、ガイドブロック３３を吸音材で形成すれば、このガイドブロック３３でも騒音が吸収され、さらに良好に騒音を低減し得る。ただ、このように吸音材で形成することは必須ではない。
【００２７】
＜第５の実施の形態＞
図５は本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。同図に示すように、本形態に係る消音装置 Vは、同心の複数の筒状部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃからなり、煙突４２の開口部４２ａからの各筒状部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃの突出長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）を変え、中心部程上方に突出させた状態で煙突５２の開口部５２ａに配設したものである。
【００２８】
かかる消音装置 Vによれば、突出長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が異なることによりその開口部分で音の干渉が起こり煙突４２の上方に拡散するような指向性をもたせることができる。この結果、当該煙突４２の下方への騒音の拡散を防止することができ、このことにより当該煙突４２の下方の民家等においては騒音が低減されることになる。このとき、低減したい騒音が低周波数の音であっても、突出長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の関係を適切に選定することで、大形化を生起することなく、任意の周波数の音を良好に低減することができる。
【００２９】
なお、上記第１乃至第３の実施の形態は、ダクト１１，２１，３１を直角に折り曲げた場合であるが、この折り曲げ角度に特別な限定はない。例えば、図６に示すように、１８０度の角度で通路が折り曲げられているダクト６１にも同様の条件で、図1 乃至図 3に示すガイドブロック３，１３，２３を配設することができ、同様の作用・効果を得る。図６はガイドブロック１３を配設した場合を示している。
【００３０】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が半円状の吸音機能を有するガイドブロックを配設したので、ガイドブロックにより曲がり部における流体の剥離を防止し得ると同時に騒音レベルの低減もなし得る。すなわち、圧損の低減と騒音の低減とを同時に実現することができる。
【００３１】
また、ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型で吸音機能を有するガイドブロックを配設したので、〔請求項１〕に記載する消音装置よりもさらに効果的に圧損の低減と騒音の低減とを同時に実現することができる。
【００３２】
〔請求項２〕に記載する発明は、ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したので、上記に記載する発明の効果に加えて音響レゾネータによる特定の低周波数の騒音の低減を当該消音装置の大形化を招来することなく実現し得る。
【００３３】
〔請求項３〕に記載する発明は、ダクトの曲がり部における内側の上流側から下流側に向かって分岐ダクトを設け、この分岐ダクトを介した音と、ダクト本体を介した音とを、分岐ダクトがダクト本体に合流する合流部で干渉させて減衰するように構成したので、合流部での音の干渉により良好に特定の低周波数の騒音の低減を当該消音装置の大形化を招来することなく実現し得る。
【００３４】
そして、〔請求項３〕に記載する消音装置において、ダクト本体の合流部の下流側の内側内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したので、上記に記載する発明の効果に加えて音響レゾネータによる特定の低周波数の騒音の低減を当該消音装置の大形化を招来することなく実現し得る。
【００３５】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項２〕又は〔請求項３〕に記載する消音装置において、ガイドブロックが吸音機能を有するように構成したので、〔請求項２〕又は〔請求項３〕に記載する発明における騒音低減効果をさらに顕著なものとすることができる。
【００３６】
〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項１〕乃至〔請求項４〕に記載する何れか一つの消音装置において、ダクトの内周面に吸音材を内張りしたので、〔請求項１〕乃至〔請求項４〕に記載する発明における騒音低減効果をさらに顕著なものとすることができる。
【００３７】
〔請求項６〕に記載する発明は、同心の複数の筒状部材からなり、中心部の筒状部材程、上方に突出するよう各筒状部材の軸方向の長さを変えて煙突の開口部に配設したので、煙突の上方に向けて騒音が拡散するようにすることができ、煙突の下部への騒音の拡散を低減できる。この結果、実効的にこの部分の消音効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図７】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｉ，II，III ，IV， V 消音装置
１，１１，２１，３１ダクト
２，１２吸音材、
３，１３，２３，３３ガイドブロック
２３ａキャビティ
２３ｂスロート部
３１ａダクト本体
３１ｂ分岐ダクト
３１ｃ合流部
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ筒状部材
４２煙突
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３突出長

Claims

ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が半円状の吸音機能を有するガイドブロックを配設したことを特徴とする消音装置。
ダクトの曲がり部における内側の下流側の内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したことを特徴とする消音装置。
ダクトの曲がり部における内側の上流側から下流側に向かって分岐ダクトを設け、この分岐ダクトを介した音と、ダクト本体を介した音とを、分岐ダクトがダクト本体に合流する合流部で干渉させて減衰するように構成し、ダクト本体の合流部の下流側の内側内周面に、横断面形状が頂部から下流側に向かって当該ダクトの内周面側に傾斜するスロープを有する流線型のガイドブロックを配設する一方、このガイドブロックの内部を中空にしてキャビティを形成するとともにこのキャビティに連通するスロート部を形成してこれらキャビティとスロート部とで特定周波数の音を減衰する音響レゾネータを形成したことを特徴とする消音装置。
〔請求項２〕又は〔請求項３〕に記載する消音装置において、ガイドブロックが吸音機能を有するように構成したことを特徴とする消音装置。
〔請求項１〕乃至〔請求項４〕に記載する何れか一つの消音装置において、ダクトの内周面に吸音材を内張りしたことを特徴とする消音装置。
同心の複数の筒状部材からなり、中心部の筒状部材程、上方に突出するよう各筒状部材の軸方向の長さを変えて煙突の開口部に配設したことを特徴とする消音装置。