JP3868152B2

JP3868152B2 - Prime mover unit

Info

Publication number: JP3868152B2
Application number: JP19655399A
Authority: JP
Inventors: 敏次佐瀬
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001020716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機ユニットに係り、特に原動機の高温排気ガスを大気中に放出するに際して、その排気の騒音を減衰させる消音設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン、ディーゼル機関等の原動機の排気をそのまま大気中に放出すると、騒音公害となるので、原動機の排気は消音設備を経由して、騒音を減衰させてから大気中に放出するようにしている。図４乃至図６は、従来の消音設備を備えた原動機ユニットの概略構成を示す。これは原動機として高温の排気ガスを排出するガスタービンを使用した場合である。
【０００３】
ガスタービン１１の出力は減速機１２、軸継手１３を経て、回転軸１４から外部に取り出される。吸気フィルタ１５から吸い込まれた空気が、ガスタービン１１内で燃料と混合して燃焼し、軸出力が取り出されるのであるが、燃焼した後の排気ガスは、排気ダクト１６、消音器１７を経由して排気口１８から大気中に放出される。一方で、ガスタービン１１を格納したパッケージ２０は、換気が必要であり、換気口２４から吸い込まれ、パッケージ２０内を換気した空気は換気排出ダクト２１を通り、送風機２２により排気されるが、換気消音器２３を経由して騒音を減衰させてから大気中に放出される。
【０００４】
ガスタービンやディーゼル機関等の原動機の排気に際しては、ディーゼル機関等の排気は温度がそれ程高くないため、そのまま消音器を経由して大気中に放出しても問題ないが、ガスタービン等のように高温の排気ガスの場合には、消音器は通常の鋼材からなるものでは高熱に耐えられない。このため、高温排気ガス用消音器はステンレス等の耐熱性・耐腐食性のある高価な材料で製作する必要がある。従って、ガスタービン等においては、この製造コストが問題となる。一方で、原動機は安全と防音の観点からパッケージ内に格納して用いられる場合が多く、このパッケージの換気のためにも送風機と排気消音器を必要としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、原動機の高温の排気ガスを大気に放出する際の消音器を安価に製作することができると共に、且つその消音器を小型化することができる高温排気ガス用消音設備を備えた原動機ユニットを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の原動機ユニットは、原動機と、前記原動機を格納したパッケージと、前記原動機の排気ガスを排出する排気ダクトと、前記パッケージの換気を排出する換気排出ダクトと、前記原動機の排気ガスを消音する消音器と、前記パッケージ内の換気の排気を前記原動機の排気ガスに混入させる手段と、前記換気排出ダクトを前記排気ダクトに接続する接続部とを備え、前記消音器は該接続部の下流で前記排気ダクトに接続され、前記排気ガスは前記排気ダクトを経て消音器に入り排気放出口から大気中に放出されることを特徴とする。
【０００７】
上述した本発明によれば、ガスタービンの排気に比べ例えばパッケージを換気した空気は温度が低いので、高温の排気ガスにパッケージを換気した空気を混入すれば、ガスタービンの排気ガスの温度を下げることができる。従って、高温排気ガス用の消音器の材質を、耐熱性、耐食性の優れたステンレス材等の高価な材料を使用せず、安価な普通の鋼材で製作することが可能となる。又、高温排気ガスの温度を下げることで、その音速が下がり騒音の波長が短くなるので、消音器を従来よりも小型化することができる。これにより、ガスタービン等の高温排気ガス用の消音器を安価に且つ小型に製作することができる。
【０００８】
又、前記原動機を格納したパッケージ内の換気の排気を、前記原動機の排気ガスに混入して、該排気ガスの温度を下げるのに利用することを特徴とする。これにより、パッケージ換気用の消音器が必要となくなり、パッケージ全体の構造を簡素化して、その製造コストを低減することができる。
【０００９】
又、前記原動機を格納したパッケージ内の換気の排気を、送風機を用いて前記原動機の排気ガスに混入して、該排気ガスの温度を下げるのに利用するようにしてもよい。これにより、パッケージの換気用の送風機をそのまま高温の排気ガスに低温の気体を混入することに用いることができる。
【００１０】
又、原動機の排気ガスよりも低温の気体を該排気ガスに混入する個所に、排気ガスダクトの流路面積を絞って排気ガスの流速を大きくするエジェクター装置を設け、前記低温の気体を前記排気ガスに混入して該排気ガスの温度を下げるのに利用するようにしてもよい。これにより、高温排気ガスに低温の気体を混入するに際して、送風機等の動力源が不要となり、製造コストを低減できると共に、運転の省エネルギーを図ることができる。
【００１１】
又、本発明の原動機ユニットは、高温の排気ガスを排出する原動機と、該原動機を格納するパッケージの換気を排出する換気排出ダクトとを備え、該換気排出ダクトを前記高温の排気ガスの排出ダクトに接続し、該接続部の下流に前記排気ガスを消音する消音器を備えたことを特徴とする。これにより、消音器の排気ガス温度を低減でき、ステンレス材等の高価な材料を使用する必要が無くなり、消音器を低コスト化すると共に、小型化でき、一方でパッケージの換気を有効利用することができる。総じて、本発明によれば、原動機ユニットを低コスト化すると共に、小型コンパクト化できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照しながら説明する。尚、添付図面に付した各図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１乃至図３は、本発明の実施の形態の高温排気ガス用消音設備を備えたガスタービンユニットを示す。この装置の基本的な構成は、従来技術の図４乃至図６に示した構成と同様である。即ち、パッケージ２０内にガスタービン１１が格納され、この軸出力は減速機１２、軸継手１３を介して回転軸１４から取り出される。ガスタービン１１の吸気は吸気ダクト１５から行われ、排気は排気ダクト１６を経て消音器２５に入り、ここで消音された後に排気放出口１８から大気に放出される。
【００１４】
このガスタービンユニットの従来技術と相違する点は、パッケージの換気排出ダクト２１をガスタービン１１の排気ダクト１６に接続している点と、小型にして且つ普通の鋼材を用いて製作された消音器２５を用いている点にある。パッケージの換気排出ダクト２１には、送風機２２が配置され、パッケージ２０内の換気による排出空気をガスタービンの排気ダクト１６に押し込むことで混入する。これにより、パッケージ２０内の換気空気はガスタービンの排気ガスと比較してはるかに低温であるので、ガスタービンの排気の温度を大幅に低減することができる。このため、上述したように消音器２５は、高価なステンレス材を用いる必要がなくなり、普通の鋼材を用いて製作することができる。
【００１５】
原動機の排気ガスの音速は式（１）のように絶対温度の平方根に比例する。又、排気ガスの騒音の波長は、（２）式のように排気ガスの音速に比例し、周波数に逆比例する。

【００１６】
原動機の排気ガスの騒音の周波数は、排気ガスの温度によって変わらないので、排気ガスの音速が小さくなると波長も短くなる。消音器の長さは消音しようとする騒音の波長で決まるので、排気ガスの温度を下げることによって騒音の波長が短くなり、従って消音器を短くできる。これにより、消音器の小型化が可能となり、更にパッケージの小型化につながる。
【００１７】
一方で、パッケージ２０においては、パッケージの換気空気を送風機２２を用いてガスタービンの排気ダクトに押し込むことで、パッケージの換気を有効利用することができる。即ち、従来は単にパッケージ外に捨てていた換気を高温排気ガスの冷却に利用できる。そして上述したように従来技術において必要であったパッケージの換気のための消音設備が不要となるので、その分の製造コストの低減が可能となる。そして、このように排気の温度を低減することで、発生する騒音量をも低減することができる。
【００１８】
尚、換気空気を排気ガスダクト中に押し込むのに際して、送風機に代えてエジェクター装置を設けるようにしても良い。即ち、排気ガスよりも低温の気体を原動機の排気ガスに混入する際に、排気ガスダクトの流路面積を絞って排気ガスの流速を大きくするエジェクター効果によって、送風機を使用せずに低温の気体を原動機の排気ガスダクト内に導入することができる。これにより、無動力で高温の排気ガス中に低温の換気空気を混入させることができる。
【００１９】
尚、上述の実施の形態はガスタービンをパッケージ内に格納した原動機ユニットについてのものであるが、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。例えば、エジェクター装置を用いて、大気中から空気をガスタービンの排気ダクトの高温排気ガス中に混入するようにしても良い。これによりパッケージとは無関係に、ガスタービン等の高温排気ガスの消音設備の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ガスタービン等の高温排気ガスの大気放出の際に用いられる消音器を、低コストで製造することができ、又小型化することができる。又、パッケージの換気を有効利用することにより、上述の効果に加え、更にパッケージの消音器を省略することができるようにすると共に、パッケージ全体の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の原動機ユニットの内部の正面図である。
【図２】図１に示す原動機ユニットの正面外形図である。
【図３】図１に示す原動機ユニットの側面外形図である。
【図４】従来の原動機ユニットの内部の正面図である。
【図５】図４に示す原動機ユニットの正面外形図である。
【図６】図４に示す原動機ユニットの側面外形図である。
【符号の説明】
１１ガスタービン
１２減速器
１３軸継手
１４軸
１５燃焼吸気フィルタ
１６排気ダクト
１７，２５消音器
１８排気放出口
２０パッケージ
２１換気排出ダクト
２２換気送風機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a prime mover unit , and more particularly to a silencer for attenuating the noise of exhaust when releasing high-temperature exhaust gas of the prime mover into the atmosphere.
[0002]
[Prior art]
If the exhaust from a prime mover such as a gas turbine or diesel engine is released into the atmosphere as it is, noise pollution will occur. Therefore, the exhaust from the prime mover will be released into the atmosphere after the noise is attenuated via a silencer. . 4 to 6 show a schematic configuration of a prime mover unit equipped with a conventional silencer facility. This is the case where a gas turbine that discharges high-temperature exhaust gas is used as a prime mover.
[0003]
The output of the gas turbine 11 is taken out from the rotating shaft 14 through the speed reducer 12 and the shaft coupling 13. The air sucked from the intake filter 15 is mixed with fuel in the gas turbine 11 and burned, and the shaft output is taken out. The exhaust gas after combustion passes through the exhaust duct 16 and the silencer 17. And is discharged from the exhaust port 18 into the atmosphere. On the other hand, the package 20 storing the gas turbine 11 needs to be ventilated, and the air that has been sucked in from the ventilation port 24 and ventilated inside the package 20 passes through the ventilation exhaust duct 21 and is exhausted by the blower 22. Noise is attenuated via the silencer 23 and then released into the atmosphere.
[0004]
When exhausting a prime mover such as a gas turbine or a diesel engine, the temperature of the exhaust of a diesel engine is not so high, so there is no problem even if it is released into the atmosphere via a silencer. In the case of high-temperature exhaust gas, a silencer made of ordinary steel cannot withstand high heat. For this reason, the silencer for high-temperature exhaust gas needs to be made of an expensive material having heat resistance and corrosion resistance such as stainless steel. Therefore, this manufacturing cost becomes a problem in a gas turbine or the like. On the other hand, the prime mover is often stored and used in a package from the viewpoint of safety and soundproofing, and a blower and an exhaust silencer are required for ventilation of the package.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to manufacture a silencer for releasing the high-temperature exhaust gas of the prime mover into the atmosphere at a low cost, and to reduce the size of the silencer. An object of the present invention is to provide a prime mover unit equipped with a silencer for high-temperature exhaust gas.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The prime mover unit of the present invention silences the prime mover, the package storing the prime mover, the exhaust duct that exhausts the exhaust gas of the prime mover, the ventilation exhaust duct that exhausts the ventilation of the package, and the exhaust gas of the prime mover. A silencer, means for mixing ventilation exhaust in the package into the exhaust gas of the prime mover, and a connection for connecting the ventilation exhaust duct to the exhaust duct, the silencer downstream of the connection The exhaust gas is connected to the exhaust duct, and the exhaust gas enters a silencer through the exhaust duct and is discharged into the atmosphere from an exhaust discharge port .
[0007]
According to the present invention described above, the temperature of the air ventilated in the package is lower than that of the exhaust of the gas turbine, for example. Therefore, if the air ventilated in the package is mixed into the high-temperature exhaust gas, the temperature of the exhaust gas in the gas turbine is lowered be able to. Accordingly, the silencer material for high-temperature exhaust gas can be manufactured from inexpensive ordinary steel materials without using expensive materials such as stainless materials having excellent heat resistance and corrosion resistance. Also, by lowering the temperature of the high-temperature exhaust gas, the sound speed is lowered and the noise wavelength is shortened, so that the silencer can be made smaller than before. Thereby, a silencer for high-temperature exhaust gas such as a gas turbine can be manufactured at low cost and in a small size.
[0008]
Further, ventilation exhaust in a package storing the prime mover is mixed with exhaust gas of the prime mover and used to lower the temperature of the exhaust gas. This eliminates the need for a silencer for package ventilation, simplifies the structure of the entire package, and reduces its manufacturing cost.
[0009]
Further, the ventilation exhaust in the package storing the prime mover may be mixed with the exhaust gas of the prime mover using a blower and used to lower the temperature of the exhaust gas. Thereby, the blower for ventilation of a package can be used for mixing low temperature gas into high temperature exhaust gas as it is.
[0010]
In addition, an ejector device is provided at a location where a gas having a temperature lower than the exhaust gas of the prime mover is mixed with the exhaust gas so as to reduce the flow area of the exhaust gas duct and increase the flow rate of the exhaust gas, and the low temperature gas is supplied to the exhaust gas. It may be used to reduce the temperature of the exhaust gas by mixing into the exhaust gas. As a result, when a low temperature gas is mixed into the high temperature exhaust gas, a power source such as a blower is not necessary, and the manufacturing cost can be reduced and the operation energy can be saved.
[0011]
The prime mover unit of the present invention includes a prime mover that exhausts high-temperature exhaust gas, and a ventilation exhaust duct that exhausts ventilation of a package that houses the prime mover, and the ventilation exhaust duct serves as a discharge duct for the high-temperature exhaust gas. And a silencer for silencing the exhaust gas downstream of the connecting portion. As a result, the exhaust gas temperature of the silencer can be reduced, eliminating the need to use expensive materials such as stainless steel, reducing the cost of the silencer and reducing the size, while effectively utilizing the ventilation of the package. Can do. In general, according to the present invention, the prime mover unit can be reduced in cost and reduced in size and size.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The same reference numerals in the drawings attached to the attached drawings indicate the same or corresponding parts.
[0013]
1 to 3 show a gas turbine unit equipped with a high-temperature exhaust gas silencer according to an embodiment of the present invention. The basic configuration of this apparatus is the same as that shown in FIGS. 4 to 6 of the prior art. That is, the gas turbine 11 is stored in the package 20, and the shaft output is taken out from the rotating shaft 14 via the speed reducer 12 and the shaft coupling 13. Intake of the gas turbine 11 is performed from the intake duct 15, and exhaust gas enters the silencer 25 through the exhaust duct 16, and is silenced and then discharged from the exhaust discharge port 18 to the atmosphere.
[0014]
This gas turbine unit is different from the prior art in that the ventilation exhaust duct 21 of the package is connected to the exhaust duct 16 of the gas turbine 11, and a silencer that is made small and made of ordinary steel. 25 is used. A blower 22 is arranged in the ventilation exhaust duct 21 of the package, and exhaust air from the ventilation in the package 20 is mixed by being pushed into the exhaust duct 16 of the gas turbine. Thereby, since the ventilation air in the package 20 is much lower in temperature than the exhaust gas of the gas turbine, the temperature of the exhaust gas of the gas turbine can be greatly reduced. For this reason, as described above, the silencer 25 is not required to use an expensive stainless steel material, and can be manufactured using an ordinary steel material.
[0015]
The speed of sound of the exhaust gas of the prime mover is proportional to the square root of the absolute temperature as shown in equation (1). Further, the wavelength of the noise of the exhaust gas is proportional to the sound velocity of the exhaust gas and inversely proportional to the frequency as shown in the equation (2).

[0016]
The frequency of the noise of the exhaust gas of the prime mover does not change with the temperature of the exhaust gas, so that the wavelength becomes shorter as the sound speed of the exhaust gas becomes smaller. Since the length of the silencer is determined by the wavelength of the noise to be silenced, the noise wavelength is shortened by lowering the exhaust gas temperature, and therefore the silencer can be shortened. This makes it possible to reduce the size of the silencer and further reduce the size of the package.
[0017]
On the other hand, in the package 20, the ventilation of the package can be effectively used by pushing the ventilation air of the package into the exhaust duct of the gas turbine using the blower 22. In other words, ventilation that has been simply discarded outside the package can be used to cool the hot exhaust gas. As described above, the silencing equipment for ventilation of the package, which was necessary in the prior art, is not required, and the manufacturing cost can be reduced accordingly. And the amount of noise generated can be reduced by reducing the temperature of the exhaust gas in this way.
[0018]
Note that an ejector device may be provided in place of the blower when the ventilation air is pushed into the exhaust gas duct. That is, when mixing a gas having a temperature lower than that of the exhaust gas into the exhaust gas of the prime mover, the ejector effect that reduces the flow area of the exhaust gas duct and increases the flow rate of the exhaust gas causes the low temperature gas to be generated without using a blower. It can be introduced into the exhaust gas duct of the prime mover. Thereby, low temperature ventilation air can be mixed in hot exhaust gas without power.
[0019]
In addition, although the above-mentioned embodiment is about the motor | power_engine unit which accommodated the gas turbine in the package, of course, a various deformation | transformation embodiment is possible without deviating from the meaning of this invention. For example, you may make it mix air in the high temperature exhaust gas of the exhaust duct of a gas turbine from air | atmosphere using an ejector apparatus. This makes it possible to reduce the size and cost of the high-temperature exhaust gas silencing equipment such as a gas turbine, regardless of the package.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a silencer used when releasing high-temperature exhaust gas such as a gas turbine into the atmosphere can be manufactured at low cost and can be downsized. Further, by effectively utilizing the ventilation of the package, in addition to the above effects, the silencer of the package can be omitted, and the cost of the entire package can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of the inside of a prime mover unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front external view of the prime mover unit shown in FIG.
FIG. 3 is a side view of the prime mover unit shown in FIG.
FIG. 4 is a front view of the interior of a conventional prime mover unit.
FIG. 5 is a front external view of the prime mover unit shown in FIG. 4;
6 is a side external view of the prime mover unit shown in FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gas turbine 12 Reducer 13 Shaft coupling 14 Shaft 15 Combustion intake filter 16

Exhaust ducts

17 and 25 Silencer 18 Exhaust outlet 20 Package 21 Ventilation exhaust duct 22 Ventilation blower

Claims

Prime mover,
A package storing the prime mover;
An exhaust duct for discharging the exhaust gas of the prime mover;
A ventilation exhaust duct for exhausting the ventilation of the package;
A silencer for silencing the exhaust gas of the prime mover;
Means for mixing ventilation exhaust in the package into the exhaust gas of the prime mover;
Connecting the ventilation exhaust duct to the exhaust duct,
The silencer is connected to the exhaust duct downstream of the connection;
The prime mover unit, wherein the exhaust gas enters a silencer through the exhaust duct and is discharged into the atmosphere from an exhaust discharge port.

A fan is provided in the ventilation exhaust duct,
The prime mover unit according to claim 1, wherein ventilation exhaust in the package is mixed into exhaust gas of the prime mover.

An ejector device is provided in the exhaust duct,
The prime mover unit according to claim 1, wherein ventilation exhaust in the package is mixed into exhaust gas of the prime mover.

The prime mover unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the prime mover is a gas turbine.