JP6913108B2 - アクティブノイズキャンセルシステムおよび装置 - Google Patents

Description

本明細書で開示される主題は、産業機械システムで使用するアクティブノイズ制御に関する。

タービンエンジンまたは他の燃焼エンジンを使用するような発電所は、機器のハウジング内に過剰なノイズを発生させることがある。例えば、吸気ダクトおよび排気ダクトは、内部作業ゾーン内からハウジングの外部へ空気／ガス（ならびにノイズ）を搬送する。残念なことに、発電所は、音量が制限されている、または望ましくない場所に設置されている場合がある。この状況では、ノイズ制御が望ましい。

米国特許第６０８４９７１号明細書

最初に主張された発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、主張された発明の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を提供することのみを意図している。実際、本発明は、以下に示す実施形態と類似していても異なっていてもよい様々な形態を包含し得る。

第１の実施形態において、装置は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように構成されたコアとを含む。コアは、音響信号を検出するように構成されたマイクロフォンを含む。コアはまた、音響信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音響信号を生成するように構成された制御ボードを含む。コアはさらに、ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカを含む。この装置はまた、ハウジングを発電ユニットのエンクロージャの吸気口のエアフィルタに接続するように構成されたファスナを含む。

第２の実施形態において、システムは、発電ユニット内で使用するための空気入口を含む。空気入口は、複数のアクティブノイズキャンセル装置を含む。複数のアクティブノイズキャンセル装置のうちの各アクティブノイズキャンセル装置は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように構成されたコアとを含む。コアは、音響信号を検出するように構成されたマイクロフォンを含む。各アクティブノイズキャンセル装置はまた、ハウジングを発電ユニットのエンクロージャの吸気口のエアフィルタに接続するように構成されたファスナを含む。各アクティブノイズキャンセル装置はさらに、ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカを含む。空気入口はまた、複数のアクティブノイズキャンセル装置のマイクロフォンによって検出された音響信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音響信号を生成するように構成された制御ボードを含む。

第３の実施形態において、装置は、発電ユニットのエンクロージャの吸気口のウェザーフードに接続するように構成されたハウジングを含む。装置はまた、ハウジング内に固定されるように構成されたコアを含む。コアは、発電ユニットによって生成された音響信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音響信号を生成するように構成された制御ボードを含む。装置はさらに、ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカを含む。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、同様の符号は図面全体を通して同様の部分を表す添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。

本開示の一実施形態による、ガスタービンエンジンを含み、アクティブノイズキャンセル装置を使用するシステムの概略図である。 本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置の断面側面図である。 本開示の一実施形態による、アクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。 本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用する吸気口のフィルタハウスの斜視図である。 本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。 本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。

以下、本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装のすべての特徴は本明細書に記載されないことがある。任意のこのような実際の実装の開発において、どのようなエンジニアリングまたは設計プロジェクトでも、実装によって異なることがあるシステム関連、およびビジネス関連の制約に関するコンプライアンスなどの開発者の特定の目標を達成するために、実装に固有の様々な決定を行う必要があることを理解すべきである。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかるが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとって設計、製作および製造の日常的な事業であることを理解すべきである。

本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｔｈｅ（その）」、および「ｓａｉｄ（前記）」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図している。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味することが意図される。

本開示の実施形態は、ノイズを生成する工業プロセスを実行するシステムにおいて使用され得るアクティブノイズキャンセル装置を含む。アクティブノイズキャンセル装置は、例えばシステムのダクトの外部開口部から出るノイズを減衰または低減する。アクティブノイズキャンセル装置は、吸収、繊維充填バッフル、またはダクト工事などのパッシブノイズ軽減システムのみを使用するのではなく、エンジンおよび装置によって生成された音と位相がずれた音を生成するスピーカまたは他の音響装置を使用する。これは、ノイズのレベルをキャンセルまたは低減するように動作し、その結果、全体的により静かなシステムとなる。アクティブノイズキャンセル装置は、個別にまたはまとめて動作してノイズを効率的に低減し得る。

いくつかの実施形態では、各モジュールユニットは、各アクティブノイズキャンセル装置の制御ボードに予め定義されたシステムの位置特有の特性に従ってノイズに応答するように予めプログラムされている。このシステムは、いくつかのアクティブノイズキャンセル装置を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置の組み合わせは、広い周波数範囲にわたって効率的なノイズキャンセルまたは低減をもたらす。

図１は、ガスタービンエンジン１２を含み、アクティブノイズキャンセル装置を使用する本開示の一実施形態によるシステム１０のブロック図である。特定の実施形態では、システム１０は、航空機、船舶、機関車などの一部であってもよい。アクティブノイズキャンセル装置は、蒸気タービンユニットなどの他の発電ユニット、燃焼発電ユニット、工業用プロセスユニット、圧縮機、パワードライブユニットなどでも使用し得る。ガスタービンエンジン１２は、建物壁またはエンクロージャ２内に含まれる。エンクロージャ２は、ガスタービンエンジン１２を外部材料から遮蔽して保護し、タービンケーシングおよびエンクロージャ内の他の支持構成要素の周りの空気を強制して導く。エンクロージャ２は、吸気口４および排気口６を含む。吸気口４および排気口６のそれぞれは、空気および他のガスがエンクロージャ２の内外に搬送される複数の通気孔および／または部位を含み得る。さらに、吸気口４および排気口６は、ガスタービンエンジン１２内またはガスタービンエンジン１２の周囲で使用される空気を浄化するためのフィルタ、バッフル、および／または処理システムを含み得る。

図示されたガスタービンエンジン１２は、エンクロージャ２の吸気口４の一部として燃焼空気入口セクション１６および換気吸入セクション１７を含む。燃焼吸気セクション１６は、ガスタービンエンジン１２に空気を導き、一方、換気吸入セクション１７は、例えば、ガスタービンエンジン１２の周りの空気をガスタービンエンジン１２の冷却構成要素に導く。ガスタービンエンジン１２はまた、圧縮機１８、燃焼器セクション２０、タービン２２、および排気セクション２４を含む。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に連結される。矢印で示すように、空気は吸気セクション１６を介してガスタービンエンジン１２に入り、燃焼器セクション２０に入る前に空気を圧縮する圧縮機１８に流入する。圧縮機１８からの圧縮空気は燃焼器２７に入り、圧縮空気は燃焼器２７内の燃料と混合して燃焼し、タービン２２を駆動する。図示の燃焼器セクション２０は、圧縮機１８とタービン２２との間でシャフト２６の周りに同心円状または環状に配置された燃焼器ハウジング２８を含む。

燃焼器セクション２０から高温の燃焼ガスは、タービン２２を流れ、シャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。例えば、燃焼ガスは、タービン２２内のタービン動翼に動力を加えてシャフト２６を回転させることができる。タービン２２を流れた後、高温燃焼ガスは、排気セクション２４内の一連のダクト２９を介してガスタービンエンジン１２から排出され得る。さらに、後述するように、燃焼吸気セクション１６、換気吸入セクション１７、燃焼排気セクション２４、および換気排気セクション２５のそれぞれは、ダクト２９を含み得る。燃焼ガスは、とりわけ、蒸気タービン、熱伝達システム、および排気処理システムなどのいくつかの追加のシステムを通過し得る。さらに、ガスタービンエンジン１２の下流にあるものとして図示されているが、排気セクション２４は、他の実施形態では、他のノイズ源または燃焼システムの後に配置されてもよい。ガスタービンエンジン１２は、システム１０内で使用する比較的高い温度のために高温燃焼ガスが設計上の制約を与えるシステム１０の一例である。さらに、排気セクション２４およびダクト２９は、ノイズ源（例えば、ガスタービンエンジン１２）の下流、すなわちノイズ源とシステム１０の出口との間にあるものとして説明し得る。すなわち、「下流」とは、以下で言及する場合、（例えば、燃焼吸気セクション１６または換気吸入セクション１７内で）空気流が音の進行方向と反対方向に流れていても、ノイズ源に対して説明される。

理解されるように、空気と燃料との混合物の燃焼は、過剰なノイズを発生させる場合がある。さらに、圧縮機セクション１８によって生成されたノイズは、吸気口４および排気口６を通過する。システム１０によって生成されたノイズに対抗するために、吸気口４および排気口６は、１つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置３０を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置３０は、アクティブノイズキャンセル装置３０が配置された特定の場所に調整することができる。すなわち、アクティブノイズキャンセル装置３０が配置された場所は、その特定エリアにおけるノイズコントロール／キャンセルの性能を改善する材料および構成を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置３０は、システム１０によって生成されその位置を通って移動する音と位相が逆の音を生成し、それにより、その位置の出口から発せられる音を打ち消して減衰する。そのセクションを出る音の特定の特徴は、とりわけ、ダクト２９の幾何学的形状、アクティブノイズキャンセル装置３０の位置、その位置を通るガスの物理的特性（例えば、温度、圧力）を含む多くの位置特有の特性に依存し得る。これらの位置特有の特性は、伝達関数に集められてもよく、伝達関数は、１つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置３０に配線接続され得る。

図２は、本開示の一実施形態による、吸気口４内で使用され得るアクティブノイズキャンセル装置３０の断面側面図である。アクティブノイズキャンセル装置３０は、ハウジング３２を含み、図示のように、ファスナ３６を介してエアフィルタ３４（例えば、フィルタ媒体、フィルタカートリッジ、フィルタキャニスタ、または任意のタイプのエアフィルタ装置）に接続することができる。ファスナ３６は、ハウジング３２がエアフィルタ３４に接続することを可能にする任意の器具またはカップリングであり得る。いくつかの実施形態では、ファスナ３６は、エアフィルタ３４がハウジング３２から解放可能に取り外せるように、容易かつ迅速な交換のために設計することができる。すなわち、エアフィルタ３４は、別個の構成要素としてハウジング３２から完全に取り外すことができる。例えば、ファスナ３６は、ねじ山、クリップ、スロットおよびタブ／ボルト、ピン、ロック機構など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。このように、アクティブノイズキャンセル装置３０は、モジュラ式であり、容易に取り外して、交換用エアフィルタ３４に再接続することができる。例えば、通常の使用によりエアフィルタ３４を交換する場合、アクティブノイズキャンセル装置３０は、容易に取り外すことができ、エアフィルタ３４は、洗浄されるかまたは新しいエアフィルタ３４と交換され、アクティブノイズキャンセル装置３０は、清浄されたまたは新しいエアフィルタ３４に容易に再接続される。いくつかの実施形態では、ファスナ３６は、１つまたは複数の流体シールまたはＯリングなどのシールを含み、空気を濾過し、ノイズを測定およびキャンセルするための収容された環境を確保することができる。ファスナ３６または第２のファスナを使用して、吸気口４のダクト２９のようなエンクロージャ２の所定の部分内に（エアフィルタ３４を有するかまたは有しない）アクティブノイズキャンセル装置３０を取り付けまたは接続することができる。例えば、ファスナ３６または第２のファスナは、アクティブノイズキャンセル装置３０を流路孔、プレフィルタ室の構成要素、または吸気口４のウェザーフードに取り付けるように構成し得る。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０は、一体化された構成要素となるように、エアフィルタ３４に固定されてもよい。このように、エアフィルタ３４を交換することにより、アクティブノイズキャンセル装置３０を交換することにもなる。典型的には、図２のミッドストリームアクティブノイズキャンセル装置３０は、流路内の空気が比較的冷たい吸気口４内に取り付けられてもよい。冷却空気／ガスは、燃焼吸気セクション１６または換気吸入セクション１７が、空気／ガスがエアフィルタ３４およびハウジング３２を通ってまたはその周りを流れる流路を含むことを可能にする。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０は、システム１０の他の場所（例えば、燃焼排気セクション２４、換気排気セクション２５など）に取り付けられてもよい。

アクティブノイズキャンセル装置３０は、エアフィルタ３４およびハウジング３２に加えて、ノイズの制御／キャンセルを助ける追加の構成要素を保護する発泡体で覆われたコア４４を含む。コア４４は、音を捕捉し、アクティブノイズキャンセル装置３０からノイズキャンセル音を送出するように構成された電子構成要素を含む。コア４４はまた、導波管４６によって内部領域４２の内部に取り付けられた発泡体構造を含み、最適な流れ条件を提供する三角形、実質的に正方形、長方形、六角形、または八角形の幾何学的形状を含み得る。すなわち、コア４４の形状は、最小の音響乱れで流れる空気／ガスに影響を及ぼすような形状にすることができる。図示されているように、導波管４６は、アクティブノイズキャンセル装置３０を通る空気流の衝撃を最小限にする薄い取り付けによって、コア４４をハウジング３２の内側部分４０に固定することができる。他の実施形態では、導波管４６は、ハウジング３２を通る流路が複数の別個の領域に分割されるように、より長く、フィン状であってもよい。例えば、ハウジング３２は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つまたはそれ以上の別個の領域に分割されてもよい。各別個の領域は、特定の音調ノイズまたはノイズ周波数の範囲を制御または低減するようなサイズにすることができる。例えば、多い数の導波管４６に対応する小さな別個の領域は、高い周波数範囲の音調ノイズを低減し得る。

コア４４は、音を制御または低減するために、１つまたは複数の位置に取り付けられた１つまたは複数のスピーカ４８を含む。図示されているように、スピーカ４８は、アクティブノイズキャンセル装置３０のフロントエンド３８の近くに配置することができる。フロントエンド３８は、いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０に空気が入り、音が出る位置であってもよい。すなわち、特定の実施形態では、音は、空気流とは反対の方向に移動してもよい。例えば、図２において、空気の流れは図の左側から右側であり、他方、音は右側から左側に進み得る。特定の例では、空気の流れは、例えば、メッシュ材料または空気の通過を可能にする他の任意の材料から構成され得るエアフィルタ３４を介してアクティブノイズキャンセル装置３０を半径方向に通過し得る。上述したように、コア４４は、ハウジング３２を別個の領域に分割する導波管４６を含み得る。例えば、ハウジング３２を分割する２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれ以上の別個の領域が存在し得る。各別個の領域は、図２に示すフロントスピーカ４８の代わりに、またはそれに加えて、別個のスピーカ４８を含み得る。別個のスピーカ４８は、同じ音を生成してもよく、または吸気口４内のノイズの特定の部分に焦点を当てた信号を個別に与えてもよい。例えば、例えば、アクティブノイズキャンセル装置３０の１つの別個の領域に配置されたスピーカ４８は、１つの周波数範囲の音を制御または低減することができ、一方、アクティブノイズキャンセル装置３０の異なる別個のセクションに配置された異なるスピーカ４８は、異なる周波数範囲の音を制御または低減する。

コア４４のスピーカ４８によって生成される音は、コア４４の一部でもある制御ボード５０によって決定される。音は、約５０ヘルツ（Ｈｚ）と約４０００ヘルツとの間でエンジン１２によって生成される音を制御または低減するように生成され得る。しかしながら、他の実施形態では、生成される音は、最大で約５０００Ｈｚ、約６０００Ｈｚ、約７０００Ｈｚ、約８０００Ｈｚ、またはそれ以上の周波数でエンジン１２によって生成される音を制御または低減し得る。以下で詳細に説明するように、制御ボード５０は、複数の範囲からの音を制御または低減するノイズキャンセル信号を複数のスピーカ４８に送信することができる。制御ボード５０は、キャンセルされるべき音に基づいて必要に応じて、例えば、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）、単一入力複数出力（ＳＩＭＯ）、複数入力単一出力（ＭＩＳＯ）または複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）セットアップを含み得る。

フィルタハウスの異なる部分、位置、および／またはシステムを制御する異なるモジュールは、異なる周波数範囲に焦点を当て得る異なる伝達関数を使用し得る。例えば、換気部の音伝達関数およびダクトシステム設計は、低中周波数の場合には一方向に最適化され、燃焼部分は、低および中周波数範囲、および空気入口圧縮機ブレード通過周波数および高調波などの特定の高周波数範囲で燃焼エンジンノイズのために最適化することができる。制御ボード５０は、アクティブノイズキャンセル装置３０の位置特有の特性および設置された位置（例えば、吸気口４、燃焼吸気セクション１６、換気吸入セクション１７など）に従って予め決定された永久または一時的メモリ（すなわちＲＯＭまたはＲＡＭメモリ）にデジタルで格納され得る伝達関数でプログラムされる。例えば、位置特有の特性は、ダクト２９の幾何学的配置、アクティブノイズキャンセル装置３０の位置、または周囲の材料（例えば、ダクト２９、エンジン１２など）の残響の可能性を含み得る。

制御ボード５０は、スピーカ４８に供給する音響信号を決定するために、アクティブノイズキャンセル装置３０のマイクロフォン５２から音響信号を受信する。図２に示すように、マイクロフォン５２はコア４４上に配置することができるが、マイクロフォン５２は、スピーカ４８とマイクロフォン５２との間の良好な同期および通信が存在する限り、例えば、エアフィルタ３４（またはアクティブノイズキャンセル装置３０の別の場所）に配置することもできる。スピーカ４８、制御ボード５０およびマイクロフォン５２は、構成要素（スピーカ４８、制御ボード５０およびマイクロフォン５２）がすべて同じ構造構成要素上にあるかどうかにかかわらず、まとめてコア４４として呼ぶことができる。しかしながら、別の実施形態では、スピーカ４８、制御ボード５０、およびマイクロフォン５２のうちの１つまたは複数は、スピーカ４８、制御ボード５０およびマイクロフォン５２の１つまたは複数と（例えば、共通エンクロージャの一部ではない）物理的に別個の位置にあってもよい。さらに、アクティブノイズキャンセル装置３０は、吸気口４内の複数の場所からノイズを検出して搬送する複数のマイクロフォン５２を含み得る。したがって、アクティブノイズキャンセル装置３０は、複数のマイクロフォン５２からの正しい信号によりノイズキャンセル音を正しい位置に効率的に供給するように配置することができる。したがって、システム１０は全体として、発泡体またはバッフルのような大きな受動的なノイズ減衰のみに頼ることなく、より静かである。いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置３０が１つまたは複数のマイクロフォン５２を共有することができる。各アクティブノイズキャンセル装置３０の制御ボード５０は、共有した１つまたは複数のマイクロフォン５２を使用して、共有した１つまたは複数のマイクロフォン５２からのノイズに基づいてノイズを検出して搬送し、ノイズキャンセル音を出力する。

いくつかの実施形態では、システム１０は、ハウジング３２および１つまたは複数のスピーカ４８を含む１つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置を含み、１つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置は、制御ボード５０によって出力されるノイズキャンセル音を生成する。同様に、いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置３０は、１つまたは複数のマイクロフォン５２によって検出され搬送されるノイズを受信することができる１つまたは複数の制御ボード５０を共有し得る。いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置３０の１つまたは複数のマイクロフォン５２、制御ボード５０、および／またはスピーカ４８は、通信ネットワーク（例えば、無線）によって接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、システム１０は、ハウジングおよびノイズ減衰媒体を含む１つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置を含み得る。例えば、ノイズ減衰媒体は、音響発泡体、音響ファイバ、遮音材料、遮音、音響ノイズ低減材料、音響減衰材料、音響ブランケット、穿孔パネル、ファイバパネル、またはこれらの任意の組み合わせなどの任意のタイプの防音材料を含み得る。ノイズ減衰媒体は、入力ノイズ信号を反射、吸収、および／または拡散することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置は、１つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置、アクティブノイズキャンセル装置３０、および／または１つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置が入力ノイズ信号を最小化するように構成されるように、システム１０のアクティブノイズキャンセル装置３０および／または１つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置と一体化されてもよい。すなわち、１つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置をアクティブノイズキャンセル装置３０と一体化することができ、および／または１つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置のそれぞれを、装置が配置されている特定の場所に調整することができる。特に、装置が配置されている場所は、その特定の領域におけるノイズ制御／キャンセル／減衰の性能を改善する材料および構成を含み得る。そのセクションを出る音の特定の特徴は、とりわけ、ダクト２９の幾何学的形状、装置の位置、その場所を通過するガスの物理的特性を含む多くの位置特有の特性に依存し得る。これらの位置特有の特性は、１つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置３０に配線接続される伝達関数に集められてもよい。さらに、各装置は、入力ノイズ信号を最小限に抑えるために配置され得る。

図３は、本開示の一実施形態による、ガスタービンエンジンシステム１０の吸気口４の斜視図である。吸気口４は、１つまたは複数の流路孔５５を含み得るフィルタハウス６０を含む。エアフィルタ３４（例えば、フィルタ媒体、フィルタカートリッジ、フィルタキャニスタ、または任意のタイプのエアフィルタ装置）は、流路孔５５に挿入することができる。エアフィルタ３４は、空気をガスタービンエンジン１２で使用し得るように、吸気口に入る空気６４から微粒子を除去するように設計された繊維材料で作られてもよい。吸気口４は、フィルタハウス６０に隣接するルーバー室などのプレフィルタ室６６を含み得る。吸気口４はまた、エアフィルタ３４を天候の被害から保護するように構成された１つまたは複数のフィルタフードまたはウェザーフード６８も含む。複数のウェザーフード６８は、複数の列に構成し得る。ウェザーフード６８は、遠場ノイズの影響を低減し、天候の保護を高めるために下方に向けることができる。図３に示すように、１つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置３０は、ファスナ３６を介してフィルタハウス６０の１つまたは複数のエアフィルタ３４に接続することができる。

アクティブノイズキャンセル装置３０は、ノイズ源（例えば、ガスタービンエンジン１２）によって生成されたノイズ７０が、スピーカ４８に到達する前にアクティブノイズキャンセル装置３０のマイクロフォン５２に到達するように方向付けられ得る。このようにして、ノイズは、ガスタービンエンジン１２から吸気口４内よりマイクロフォン５２へ伝搬し、次にアクティブノイズキャンセル装置３０のそれぞれのスピーカ４８へと伝搬する。アクティブノイズキャンセル装置３０のスピーカ４８は、制御ボード５０に記憶された伝達関数に基づいて音を生成してマイクロフォン５２によって検出されたノイズを制御または低減する。

図４は、本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置３０を使用する吸気口４のフィルタハウス６０の斜視図である。図示されているように、フィルタハウス６０は、多数の流路孔５５を有する４つの区画５３（この実施形態では３つの区画からなる燃焼のための大きな区画、および換気用の１つの区画を有する小さなセクション）を含み得る。各流路孔５５は、エアフィルタ３４を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置３０の１つまたは複数は、アクティブノイズキャンセル装置３０のファスナ３６を介して１つまたは複数の流路孔５５に取り付けられてもよい。取り付けられたアクティブノイズキャンセル装置３０は、流路孔５５に挿入されたエアフィルタ３４にも接続され得る。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０およびエアフィルタ３４は、流路孔５５と同一面に位置し得る。いくつかの実施形態では、図示されているように、アクティブノイズキャンセル装置３０に接続されているエアフィルタ３４が流路孔５５の内側にある一方、アクティブノイズキャンセル装置３０の一部は、流路孔５５から突出するまたは延びていてもよい。各流路孔５５は、以下に説明するように、通路に隣接して配置されたアクティブノイズキャンセル装置３０のうちの１つを含む空気／ガス用の通路も表し得る。いずれの場合においても、ノイズは、フィルタハウス６０内のノイズ源からマイクロフォン５２へ伝播し、次にアクティブノイズキャンセル装置３０のそれぞれのスピーカ４８に伝搬する。アクティブノイズキャンセル装置３０のスピーカ４８は、制御ボード５０に記憶された伝達関数に基づいて音を生成してマイクロフォン５２によって検出されたノイズを制御または低減する。

区画５３内の区画５３および流路孔５５のサイズおよび数は、音の制御および低減を改善するように調整され得る。図示された実施形態では、各区画は、約２０個の吸気流路孔５５を含み、そこを通って空気が濾過され、および／またはエンクロージャ２の内部セクションに供給される。燃焼吸気セクション１６および換気吸入セクション１７は、大きさが同じであってもよく、すなわち、それぞれ同数の区画５３を含む。他の実施形態では、燃焼吸気セクション１６は、換気吸入セクション１７よりも大きくても小さくてもよい。例えば、燃焼吸気セクション１６は、吸気口４の４つの区画５３のうちの３つ、または吸気口４の４つの区画５３のうちの１つを含み得る。

いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０は、フィルタハウス６０以外の吸気口４の部分に追加的にまたは代替的に使用され得る。ガスタービンエンジンシステム１０の吸気口４の一実施形態の斜視図である図５に示すように、１つまたは複数のプレフィルタアクティブノイズキャンセル装置３１は、プレフィルタ室６６に設置され得る。ガスタービンエンジンシステム１０の吸気口４の一実施形態の斜視図である図６に示すように、１つまたは複数のフードアクティブノイズキャンセル装置３３は、ウェザーフード６８に設置され得る。例えば、各ウェザーフードは、１つのマイクロフォン５２を共有するフードアクティブノイズキャンセル装置３３の列を含み得る。１つまたは複数のプレフィルタアクティブノイズキャンセル装置３１またはフードアクティブノイズキャンセル装置３３の列の制御ボード５０または共有制御ボード５０は、共有マイクロフォン５２を使用して、ノイズを検出して搬送し、各プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置３１またはフードアクティブノイズキャンセル装置３３のスピーカ４８からノイズキャンセル音を供給し得る。いくつかの実施形態では、プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置３１またはフードアクティブノイズキャンセル装置３３の１つまたは複数のマイクロフォン５２は、プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置３１またはフードアクティブノイズキャンセル装置３３が吸気口４のダクト２９内に取り付けられている場合よりも、アクティブノイズキャンセル装置３１、３３（例えば、フィルタハウス６０）のスピーカ４８からより遠い距離に配置し得る。距離が大きくなると、１つまたは複数のマイクロフォン５２によるノイズ検出からノイズキャンセル音を生成するまでの遅延時間が長くなり、より正確な測定とより良い性能をもたらし得る。

アクティブノイズキャンセル装置３０が配置される流路の位置特有の制約は、エアフィルタ３４およびハウジング３２の形状および／または位置を決定する。エアフィルタ３４および／またはハウジング３２は、図２に示すように、円筒形状を有する。追加および／または代替で、各エアフィルタ３４およびハウジング３２は、アクティブノイズキャンセル装置３０がシステム１０内の特定の位置に適合する、または最適なフロー条件を提供することを可能にするために、他の形状（例えば、長方形、平面、正方形、三角形、六角形など）にすることができる。すなわち、ハウジング３２の形状は、流れる空気／ガスの音響乱れの影響が最小になるような形状にすることができる。アクティブノイズキャンセル装置３０の位置は、システム１０内の利用可能なスペースによって影響され得る。すなわち、アクティブノイズキャンセル装置３０は、システム１０の他の構成要素が存在しない領域に制約され、そのスペースの形状は、ハウジング３２およびエアフィルタ３４がすべき形状を決定し得る。さらに、アクティブノイズキャンセル装置３０によって生成されるノイズ制御の量は、ある位置から別の位置まで変化してもよく、アクティブノイズキャンセル装置３０の位置は、このノイズ制御のポテンシャルに影響され得る。

吸気口４（すなわち、フィルタハウス６０、プレフィルタ室６６、およびウェザーフード６８）内のアクティブノイズキャンセル装置３０の各位置に関連する位置特有の特性は、アクティブノイズキャンセル装置３０のそれぞれの制御ボード５０内に記憶された伝達関数に寄与する。例えば、ある位置（例えば、フィルタハウス６０）におけるアクティブノイズキャンセル装置３０は、ある周波数範囲（例えば、１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚまたは１００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ）の制御ノイズに応答することができる一方、異なる位置（例えば、ウェザーフード６８）におけるアクティブノイズキャンセル装置３０は、異なる周波数範囲（例えば、１５００Ｈｚ〜３０００Ｈｚまたは１０００Ｈｚ〜３０００Ｈｚ）の制御ノイズに応答することができる。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置３０が配置されるダクトの設計は、アクティブノイズキャンセル装置３０の有効周波数をより高い範囲に（例えば、約８００Ｈｚの従来の周波数から約１５００Ｈｚの有効周波数に）増加させ得る。追加のアクティブノイズキャンセル装置３０を組み合わせて、個々のアクティブノイズキャンセル装置３０の周波数範囲をさらに狭めることができる。いくつかの実施形態では、パッシブノイズ減衰を使用することにより、さらに高い有効周波数範囲（例えば、約１５００Ｈｚの有効周波数から約３０００Ｈｚのさらに高い有効周波数まで）を達成することができる。例えば、周波数範囲は、３つの異なるアクティブノイズキャンセル装置３０について約１００Ｈｚ〜１０６６Ｈｚ、約１０６６Ｈｚ〜２０３３Ｈｚ、および約２０３３Ｈｚ〜３０００Ｈｚを含み得る。周波数範囲の他の分割も考えられることが理解されよう。さらに、アクティブノイズキャンセル装置３０は、制御または低減される周波数と重複してもよい。したがって、位置特有の特性の特定の組について吸気口４は全体として、システム１０のエンクロージャ２内から発するノイズを効率的に制御または低減することができる。フィルタハウス６０の流路孔５５のサイズおよび数、プレフィルタ室６６のサイズおよび形状、および／またはウェザーフード６８のサイズおよび数は、音の制御および低減を改善するために調整され得る。

本発明の技術的効果は、システム１０内にアクティブノイズキャンセル装置３０を含むシステム１０を含み、システム１０およびアクティブノイズキャンセル装置３０の位置特有の特性に応答するように調整された伝達関数を含む。伝達関数は、音がシステム１０から出る前に、ノイズ源（例えば、ガスタービンエンジン１２）によって生成された音のキャンセルを可能にする。したがって、アクティブノイズキャンセル装置３０は、スペースおよび／またはサイズ制限を有するシステム内に設置し得る。

本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、さらに、任意の装置またはシステムを作成および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実施することを含む、当業者が本発明を実践することを可能にするための実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者が着想する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合に、またはそれらが特許請求の範囲の文言との十分な差違を有しない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に入ることが意図される。

２ エンクロージャ
４ 吸気口
６ 排気口
１０ ガスタービンエンジンシステム、システム
１２ ガスタービンエンジン
１６ 燃焼吸気セクション
１７ 換気吸入セクション
１８ 圧縮機、圧縮機セクション
２０ 燃焼器セクション
２２ タービン
２４ 燃焼排気セクション
２５ 換気排気セクション
２６ シャフト
２７ 燃焼器
２８ 燃焼器ハウジング
２９ ダクト
３０ アクティブノイズキャンセル装置
３１ プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置
３２ ハウジング
３３ フードアクティブノイズキャンセル装置
３４ エアフィルタ
３６ ファスナ
３８ フロントエンド
４０ 内側部分
４２ 内部領域
４４ コア
４６ 導波管
４８ スピーカ、フロントスピーカ
５０ 制御ボード
５２ マイクロフォン
５３ 区画
５５ 流路孔
６０ フィルタハウス
６４ 空気
６６ プレフィルタ室
６８ ウェザーフード
７０ ノイズ

Claims (12)

1. ハウジング（３２）と、
   前記ハウジング（３２）内に固定されるように構成されたコア（４４）であって、
   音響信号を検出するように構成されたマイクロフォン（５２）と、
   前記音響信号及び一組の伝達関数に基づいてノイズキャンセル音響信号を生成するように構成された制御ボード（５０）と、
   前記ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカ（４８）と
   を含む、コア（４４）と、
   前記ハウジング（３２）を、発電ユニットのガスタービンエンジン（１２）のエンクロージャ（２）の吸気口（４）のフィルタハウス（６０）内の流路孔（５５）に挿入されたエアフィルタ（３４）に接続するように構成されたファスナ（３６）と
   を含む、装置。
2. 前記ハウジング（３２）が、内部領域（４２）を画成する内側部分（４０）を含んでおり、当該デバイスが、前記コア（４４）の発泡体構造を前記ハウジングの内部領域（４０）に取り付ける複数の導波管（４６）をさらに備えていて、導波管（４６）の数が、特定の音調ノイズ又はノイズ周波数の範囲を制御又は低減するように選択される、請求項１に記載の装置。
3. 第２のファスナ（３６）は、前記エアフィルタ（３４）を前記ハウジング（３２）から解放可能に取り外すように構成されている、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記ハウジング（３２）は、前記ハウジング（３２）と前記エアフィルタ（３４）とを含む一体化された構成要素を生成するように構成された前記第２のファスナ（３６）を含む、請求項３に記載の装置。
5. 前記制御ボード（５０）は、前記装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音響信号を生成するように構成される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 発電ユニット内で使用するための空気入口を含むシステム（１０）であって、前記空気入口が、前記発電ユニットのガスタービンエンジン（１２）のエンクロージャ（２）の吸気口（４）のフィルタハウス（６０）であって、複数の流路孔（５５）を含むフィルタハウス（６０）と、前記複数の流路孔（５５）に挿入された複数のエアフィルタ（３４）とを備えており、当該システム（１０）が、
   複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置であって、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置が、前記複数のエアフィルタ（３４）のうちの対応するエアフィルタに結合されており、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置が、
   ハウジング（３２）と、
   音響信号を検出するように構成されたマイクロフォン（５２）を含み、前記ハウジング（３２）内に固定されるように構成されたコア（４４）と、
   前記ハウジング（３２）を、前記複数のエアフィルタ（３４）のうちの対応するエアフィルタ（３４）に接続するように構成されたファスナ（３６）と、
   ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカ（４８）と
   を含む、複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置（３０）と、
   前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォン（５２）によって検出された前記音響信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音響信号を生成するように構成された制御ボード（５０）と
   を含む、システム（１０）。
7. 前記空気入口は、ハウジング（３２）と、ノイズキャンセル音響信号を出力するように構成されたスピーカ（４８）とを含む１つ又は複数のスレーブノイズキャンセル装置を含む、請求項６に記載のシステム（１０）。
8. 前記制御ボード（５０）は、少なくとも前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォン（５２）によって検出された前記音響信号と一組の伝達関数とに基づいて前記１つ又は複数のスレーブノイズキャンセル装置を制御するように構成される、請求項７に記載のシステム（１０）。
9. 前記空気入口は、ハウジングとノイズ減衰媒体とを含む１つ又は複数のノイズ減衰装置を含む、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
10. 前記制御ボード（５０）は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音響信号を生成するように構成され、前記１つ又は複数のノイズ減衰装置は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォンによって検出された前記音響信号を減衰させるために、位置特有の特性に基づいて配置される、請求項９に記載のシステム（１０）。
11. 前記制御ボード（５０）は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音響信号を生成するように構成される、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
12. 前記複数の流路孔（５５）のうちの１つは、前記エアフィルタ（３４）のみを含む、請求項６乃至請求項１１のいずれか１項に記載のシステム（１０）。

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