JP7257157B2 - Acoustic dampers, combustors and gas turbines - Google Patents

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Description

本発明は、音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンに関する。 The present invention relates to acoustic dampers, combustors and gas turbines.

従来、振動発生源として、例えばガスタービンの燃焼器における燃焼振動を減衰させる装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献1には、燃焼器よりも上流側において空気供給部、燃料供給部および希釈剤供給部に結合された複数の4分の1波長共振器と、共振器を調整する制御装置とを備えたガスタービンシステムが開示されている。このガスタービンシステムでは、4分の1波長共振器が可変形状共振器とされており、燃焼器内の圧力振動を圧力センサによって検出し、検出した圧力に基づいて、可変形状共振器の形状を調整することで、所望の周波数の振動を減衰させている。 Conventionally, as a source of vibration, for example, a technique related to a device for damping combustion vibration in a combustor of a gas turbine is known. For example, in US Pat. No. 5,400,008, a plurality of quarter-wave resonators coupled to an air supply, a fuel supply, and a diluent supply upstream of a combustor, and a controller for adjusting the resonators are disclosed. A gas turbine system is disclosed comprising: In this gas turbine system, the quarter-wave resonator is a variable-shape resonator, and the pressure sensor detects the pressure oscillation in the combustor, and the shape of the variable-shape resonator is adjusted based on the detected pressure. By adjusting, the vibration of the desired frequency is attenuated.

特開2011-52954号公報JP 2011-52954 A

所望の周波数の振動について減衰を狙うためには、音響ダンパの波長管の長さでチューニング周波数が決定されることから、上記特許文献1に記載のガスタービンシステムのように、可変形状型の音響ダンパを採用する等、音響ダンパの構造が複雑になりがちである。さらに、振動を良好に減衰させるためには、音響ダンパの体積が大きくなりやすい。その結果、音響ダンパを取り付けるためのスペースが不足しがちとなる。したがって、より簡易な構成で小型の音響ダンパが求められる。 Since the tuning frequency is determined by the length of the wavelength tube of the acoustic damper in order to aim at damping the vibration of the desired frequency, a variable-shape acoustic damper, such as the gas turbine system described in Patent Document 1, is used. The structure of the acoustic damper tends to be complicated, such as using a damper. Furthermore, the volume of the acoustic damper tends to be large in order to dampen the vibration satisfactorily. As a result, there tends to be a shortage of space for mounting the acoustic damper. Therefore, a compact acoustic damper with a simpler configuration is desired.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、振動発生源の振動を良好に減衰させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to satisfactorily attenuate the vibration of a vibration source by using a compact acoustic damper with a simpler structure.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、所定のばね定数を有し、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられた振動板と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source, and a predetermined spring constant. and a diaphragm attached to the outer surface of the acoustic damper body.

この構成により、所定のばね定数を有する振動板をハウジングの外面に取り付けることで、振動板によってハウジングの振動を吸収し、音響ダンパの音響の境界条件を変化させることができる。その結果、音響ダンパの共鳴周波数の固有値を変化させ、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパについて小型化を図ることが可能となる。したがって、本発明によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, by attaching a diaphragm having a predetermined spring constant to the outer surface of the housing, the vibration of the housing can be absorbed by the diaphragm, and the acoustic boundary condition of the acoustic damper can be changed. As a result, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper can be changed and the sound pressure level can be reduced, so that it is possible to reduce the size of the acoustic damper aiming at damping vibrations at the same resonance frequency. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily attenuate the vibration of the vibration source with a compact acoustic damper with a simpler configuration.

また、前記振動板の前記所定のばね定数は、10N/mm以上100N/mm以下であることが好ましい。この構成により、比較的に小さな負荷の作用により振動板50を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動板を変形させて振動を吸収させることができる。 Also, the predetermined spring constant of the diaphragm is preferably 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. This configuration allows the diaphragm 50 to deform under the action of a relatively small load. That is, the diaphragm can be deformed to absorb minute vibrations.

また、前記振動板は、内部に複数の空洞を有する空間充填立体であることが好ましい。この構成により、所定のばね定数を有する振動板を容易に得ることができる。 Moreover, it is preferable that the diaphragm is a space-filling solid having a plurality of cavities therein. With this configuration, a diaphragm having a predetermined spring constant can be easily obtained.

また、前記空間充填立体は、複数の前記空洞を区切る隔壁同士の間にスリットが設けられていることが好ましい。この構成により、振動板のばね定数をより小さくし、微小な振動に対応して振動板を変形させることが容易となる。 Moreover, it is preferable that the space-filling solid has slits between partition walls that separate the plurality of cavities. With this configuration, the spring constant of the diaphragm can be made smaller, and the diaphragm can be easily deformed in response to minute vibrations.

また、前記空間充填立体は、前記隔壁が荷重作用方向に沿って湾曲していることが好ましい。この構成により、振動板のばね定数をより小さくし、微小な振動に対応して振動板を容易に変形させることができる。 Further, in the space-filling solid, it is preferable that the partition wall is curved along the load acting direction. With this configuration, the spring constant of the diaphragm can be made smaller, and the diaphragm can be easily deformed in response to minute vibrations.

また、前記振動板は、円錐台形状のばねであることが好ましい。この構成により、振動板のばね定数を容易に調整することができ、かつ、振動板を簡易な構成とすることができる。 Moreover, it is preferable that the diaphragm is a truncated conical spring. With this configuration, the spring constant of the diaphragm can be easily adjusted, and the configuration of the diaphragm can be simplified.

また、前記振動板は、四角錐台形状のばねであることが好ましい。この構成により、振動板のばね定数を容易に調整することができ、かつ、振動板を簡易な構成とすることができる。 Moreover, it is preferable that the diaphragm is a spring having a truncated quadrangular pyramid shape. With this configuration, the spring constant of the diaphragm can be easily adjusted, and the configuration of the diaphragm can be simplified.

また、前記振動板は、複数の前記ばねを連続して重ねて配置したものであることが好ましい。この構成により、振動板のばね定数をより小さくし、微小な振動に対応して振動板を容易に変形させることができる。 Moreover, it is preferable that the diaphragm is formed by stacking a plurality of the springs continuously. With this configuration, the spring constant of the diaphragm can be made smaller, and the diaphragm can be easily deformed in response to minute vibrations.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる燃焼器は、上記音響ダンパを燃焼筒の前記外面に取り付け、前記燃焼筒に流通する燃焼ガスの空気振動を前記音響ダンパに流入させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a combustor according to the present invention attaches the acoustic damper to the outer surface of the combustion tube, and the air vibration of the combustion gas flowing through the combustion tube is transmitted to the acoustic damper. It is characterized by inflow.

この構成により、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、燃焼器の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, the vibration of the combustor can be favorably damped with a simpler configuration and a smaller acoustic damper.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガスタービンは、上記燃焼器を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a gas turbine according to the present invention is characterized by comprising the combustor described above.

この構成により、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、燃焼器の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, the vibration of the combustor can be favorably damped with a simpler configuration and a smaller acoustic damper.

図1は、第1実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る燃焼器の側面図である。FIG. 2 is a side view of the combustor according to the first embodiment. 図3は、振動板が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a diaphragm is attached. 図4は、振動板の荷重変位特性の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the load-displacement characteristics of the diaphragm. 図5は、実施形態にかかる音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level in the acoustic damper according to the embodiment. 図6は、第1実施形態にかかる振動板の具体例ごとの圧力ひずみ特性の解析結果の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of pressure strain characteristics for each specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a concrete example of the diaphragm according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the first embodiment. 図17は、第1実施形態の振動板の第1の変形例を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a first modification of the diaphragm of the first embodiment. 図18は、第1の変形例の振動板の圧力ひずみ特性を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing pressure strain characteristics of the diaphragm of the first modified example. 図19は、第1実施形態の振動板の第2の変形例を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a second modification of the diaphragm of the first embodiment. 図20は、第2の変形例の振動板の圧力ひずみ特性を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing pressure strain characteristics of the diaphragm of the second modification. 図21は、第2実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the second embodiment. 図22は、第2実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the second embodiment. 図23は、第2実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the second embodiment. 図24は、第2実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram showing a specific example of the diaphragm according to the second embodiment. 図25は、第2実施形態にかかる各振動板の圧力ひずみ特性の解析結果の一例を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of pressure strain characteristics of each diaphragm according to the second embodiment.

以下に、本発明にかかる音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the acoustic damper, combustor, and gas turbine concerning this invention is described in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。ガスタービン100は、図1に示すように、圧縮機11と燃焼器12とタービン13と排気室14により構成され、圧縮機11に図示しない発電機が連結されている。圧縮機11は、空気を取り込む空気取入口15を有し、圧縮機車室16内に複数の静翼17と動翼18が交互に配設されている。燃焼器12は、圧縮機11で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン13は、タービン車室20内に複数の静翼21と動翼22が交互に配設されている。排気室14は、タービン13に連続する排気ディフューザ23を有している。また、圧縮機11、燃焼器12、タービン13、排気室14の中心部を貫通するようにロータ24が位置しており、圧縮機11側の端部が軸受部25により回転自在に支持される一方、排気室14側の端部が軸受部26により回転自在に支持されている。そして、このロータ24に複数のディスクプレートが固定され、各動翼18,22が連結されると共に、圧縮機11側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the gas turbine 100 includes a compressor 11, a combustor 12, a turbine 13, and an exhaust chamber 14. The compressor 11 is connected to a generator (not shown). The compressor 11 has an air intake port 15 for taking in air, and a plurality of stator vanes 17 and rotor vanes 18 are alternately arranged in a compressor casing 16 . The combustor 12 supplies fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and ignites it with a burner so that the fuel can be combusted. The turbine 13 has a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 alternately arranged in a turbine casing 20 . The exhaust chamber 14 has an exhaust diffuser 23 that is continuous with the turbine 13 . A rotor 24 is positioned so as to pass through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 14, and the end on the compressor 11 side is rotatably supported by a bearing 25. On the other hand, the end portion on the exhaust chamber 14 side is rotatably supported by a bearing portion 26 . A plurality of disk plates are fixed to the rotor 24, the moving blades 18 and 22 are connected, and the drive shaft of the generator (not shown) is connected to the end on the compressor 11 side.

従って、圧縮機11の空気取入口15から取り込まれた空気が、複数の静翼17と動翼18を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器12にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器12で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン13を構成する複数の静翼21と動翼22を通過することでロータ24を駆動回転し、このロータ24に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室14の排気ディフューザ23で静圧に変換されてから大気に放出される。 Therefore, the air taken in from the air intake port 15 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 17 and rotor blades 18 and is compressed to become high-temperature and high-pressure compressed air. Combustion occurs when a predetermined fuel is supplied to the compressed air. High-temperature, high-pressure combustion gas, which is a working fluid generated in the combustor 12, passes through a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 that constitute the turbine 13, thereby driving and rotating a rotor 24. While driving the generator connected to 24, the exhaust gas is converted to static pressure by the exhaust diffuser 23 in the exhaust chamber 14 and then released to the atmosphere.

図2は、第1実施形態に係る燃焼器の側面図である。燃焼器12は、車室ハウジング30および外筒31の内部に内筒32が支持され、内筒32の先端部に燃焼筒としての尾筒33が連結されている。 FIG. 2 is a side view of the combustor according to the first embodiment. The combustor 12 has an inner cylinder 32 supported inside a vehicle interior housing 30 and an outer cylinder 31 , and a transition piece 33 as a combustion cylinder is connected to the tip of the inner cylinder 32 .

外筒31は、車室ハウジング30に締結されている。内筒32は、外筒31内で当該外筒31と間隔をおいて設けられ、その内部の中心部であって燃焼器軸Sの延在方向である軸方向に沿ってパイロットノズル35が配設されている。また、内筒32は、その内部の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル35を取り囲むように複数のメインノズル36が燃焼器軸Sと平行に配設されている。尾筒33は、基端が円筒状に形成されて内筒32の先端に連結され、先端側に向けて断面積が小さくなりつつ湾曲して変形し、先端がほぼ矩形状に形成されてタービン13の1段目の静翼21に向けて開口しており、ガセット37を介して車室ハウジング30に締結されている。この尾筒33は、内側が燃焼室として構成されている。なお、車室ハウジング30は、その内側が車室38として形成されて、尾筒33は車室38に設けられている。 The outer cylinder 31 is fastened to the vehicle interior housing 30 . The inner cylinder 32 is provided within the outer cylinder 31 with a gap from the outer cylinder 31 , and a pilot nozzle 35 is arranged along the axial direction, which is the extending direction of the combustor axis S, at the center of the inner cylinder 32 . is set. A plurality of main nozzles 36 are arranged in parallel with the combustor axis S so as to surround the pilot nozzles 35 along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the inner cylinder 32 . The transition piece 33 has a cylindrical base end that is connected to the tip end of the inner cylinder 32 , bends and deforms with a cross-sectional area decreasing toward the tip side, and has a substantially rectangular tip shape to form a turbine. 13 , and is fastened to the vehicle interior housing 30 via a gusset 37 . The transition piece 33 has an inner side configured as a combustion chamber. The interior of the vehicle interior housing 30 is formed as a vehicle interior 38 , and the transition piece 33 is provided in the vehicle interior 38 .

このような燃焼器12は、圧縮機11からの高温・高圧の圧縮空気が車室38を経て内筒32の基端側から内筒32の内部に流れこむ。この圧縮空気は、パイロットノズル35およびメインノズル36に誘導される。そして、圧縮空気は、メインノズル36から噴射された燃料と混合され、予混合気となって尾筒33内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロットノズル35から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒33内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が尾筒33内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル36から尾筒33内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロットノズル35から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル36からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。また、メインノズル36によって燃料を予混合することで燃料濃度を均一化することで低NOx化を図ることができる。そして、燃焼ガスは、尾筒33を通じてタービン13に供給される。 In such a combustor 12 , high-temperature, high-pressure compressed air from the compressor 11 flows into the inner cylinder 32 from the base end side of the inner cylinder 32 through the casing 38 . This compressed air is guided to pilot nozzle 35 and main nozzle 36 . Then, the compressed air is mixed with the fuel injected from the main nozzle 36 and flows into the transition piece 33 as a premixed gas. The compressed air is mixed with fuel injected from the pilot nozzle 35 , ignited by a seed flame (not shown), combusted, and jetted into the transition piece 33 as combustion gas. At this time, part of the combustion gas is jetted into the transition piece 33 with flame so as to diffuse to the surroundings, thereby igniting and burning the premixed air that has flowed into the transition piece 33 from each main nozzle 36. . That is, the diffusion flame of the pilot fuel injected from the pilot nozzle 35 can hold the flame for stable combustion of the lean premixed fuel from the main nozzle 36 . In addition, by premixing the fuel by the main nozzle 36, the fuel concentration can be made uniform, thereby reducing NOx. The combustion gas is then supplied to the turbine 13 through the transition piece 33 .

上述したガスタービン100の燃焼器12は、燃料が燃焼する際に振動(燃焼振動)が発生する。この燃焼振動は、ガスタービン100の運転時の騒音や振動の原因となる。そこで、燃焼ガスが流通する振動発生源としての燃焼器12(尾筒33)に対し、サイドブランチ型の音響ダンパ1が設けられる。 The combustor 12 of the gas turbine 100 described above generates vibration (combustion vibration) when fuel is burned. This combustion oscillation causes noise and vibration during operation of the gas turbine 100 . Therefore, the side branch type acoustic damper 1 is provided for the combustor 12 (transition piece 33) as a vibration source through which the combustion gas flows.

音響ダンパ1は、図2に示すように、燃焼器12における尾筒33の基端側の外面に設けられている。音響ダンパ1は、振動発生源としての燃焼器12の尾筒33の外側において、燃焼器軸Sの延在方向である尾筒33の軸方向に沿って延びる音響ダンパ本体としてのハウジング2を有している。ハウジング2は、直管型に形成されて尾筒33の外面に接着される。音響ダンパ本体としてのハウジング2は、いわゆる4分の1波長管である。 The acoustic damper 1 is provided on the outer surface of the combustor 12 on the base end side of the transition piece 33, as shown in FIG. The acoustic damper 1 has a housing 2 as an acoustic damper main body extending along the axial direction of the transition piece 33, which is the direction in which the combustor axis S extends, outside the transition piece 33 of the combustor 12 as a vibration source. are doing. The housing 2 is formed in a straight pipe shape and adhered to the outer surface of the transition piece 33 . A housing 2 as an acoustic damper body is a so-called quarter-wave tube.

音響ダンパ1は、ハウジング2の内部に音響部を構成する通路3が形成されている。通路3は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口(図示省略)として構成されている。入口は、尾筒33の外面に向けて開口して設けられている。そして、尾筒33は、入口が向く位置において、内側の燃焼振動による空気振動(圧力波)を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔(図示せず)が形成されており、この貫通孔を介して入口から通路3内に空気振動が取り込まれる。また、通路3は、他端が空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端(図示省略)として構成されている。 The acoustic damper 1 has a passage 3 forming an acoustic portion inside a housing 2 . The passage 3 is formed in a continuous manner, and one end is configured as an inlet (not shown) for taking in air vibrations generated by the vibration source. The inlet is provided so as to open toward the outer surface of the transition piece 33 . The transition piece 33 has a plurality of small through-holes (not shown) through which air vibrations (pressure waves) caused by combustion vibrations inside pass through to the outside. Air vibrations are introduced into the passage 3 from the inlet through the holes. In addition, the other end of the passage 3 is configured as a terminal end (not shown) that blocks the downstream side of the propagation of air vibrations and acts as a resistance to the air vibrations.

音響ダンパ1は、尾筒33において燃料ガスが流通する際、この燃焼ガスの燃焼振動による空気振動(圧力波)が、尾筒33の貫通孔を通過して音響部の通路3内に取り込まれる。そして、通路3において、その入口と終端との間で伝搬した空気振動が共鳴し、燃焼器12内の圧力変動が減衰される。 In the acoustic damper 1, when fuel gas flows through the transition piece 33, air vibrations (pressure waves) due to combustion oscillations of the combustion gas pass through the through holes of the transition piece 33 and are taken into the passage 3 of the acoustic section. . Then, in the passage 3, the air vibration propagated between the inlet and the end thereof resonates, and pressure fluctuations in the combustor 12 are damped.

第1実施形態において、音響ダンパ1は、振動板50を備えている。図3は、振動板が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図であり、図4は、振動板の荷重変位特性の一例を示す説明図である。本実施形態において、振動板50は、ハウジング2の尾筒33に接する側とは反対側の面に固定される。なお、振動板50は、ハウジング2の尾筒33に接する面以外のいずれの面に設けられてもよい。また、振動板50は、ハウジング2の振動板50が固定される面全体を覆うように設けられてもよいし、一部を覆うように設けられてもよい。 In the first embodiment, the acoustic damper 1 has a diaphragm 50 . FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a diaphragm is attached, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of load displacement characteristics of the diaphragm. In this embodiment, the diaphragm 50 is fixed to the surface of the housing 2 opposite to the side in contact with the transition piece 33 . Note that the diaphragm 50 may be provided on any surface of the housing 2 other than the surface in contact with the transition piece 33 . Moreover, the diaphragm 50 may be provided so as to cover the entire surface of the housing 2 to which the diaphragm 50 is fixed, or may be provided so as to cover a part thereof.

振動板50は、弾性変形可能な素材により形成され、図4に示すように、荷重変位特性が非線形特性を呈する。言い換えると、振動板50は、非線形特性を呈するばね定数を有している。振動板50のばね定数は、図4に示すように、初期荷重が作用する領域Aにおいて比較的に大きく変形する。すなわち、領域Aにおける振動板50のばね定数は、比較的に大きな値となる。ここで、初期荷重とは、燃焼器12の内側と外側との差圧により振動板50に作用する荷重である。その後、初期荷重よりも大きな所定の荷重が作用する領域Bにおいて、振動板50は、領域Aよりも荷重に対する変位量が緩やかとなる特性を有する。すなわち、領域Bにおける振動板50のばね定数は、領域Aにおける振動板50のばね定数よりも小さい。領域Bにおける振動板50のばね定数は、10N/mm以上100N/mm以下である。なお、振動板50は、領域Bよりもさらに大きな荷重が作用する領域Cにおいては、領域Aと同程度のばね定数を有する。領域Cにおけるばね定数は、これに限られるものではなく、領域Bと同程度であってもよい。振動板50のばね定数の非線形特性は、例えば、振動板50のヤング率、密度、板厚、内部形状(後述する空洞の形状)によって調整することができる。 The diaphragm 50 is made of an elastically deformable material, and exhibits nonlinear load-displacement characteristics, as shown in FIG. In other words, the diaphragm 50 has a spring constant exhibiting nonlinear characteristics. As shown in FIG. 4, the spring constant of diaphragm 50 deforms relatively greatly in region A where the initial load acts. That is, the spring constant of diaphragm 50 in region A is a relatively large value. Here, the initial load is the load acting on the diaphragm 50 due to the differential pressure between the inside and outside of the combustor 12 . After that, in a region B where a predetermined load larger than the initial load acts, the diaphragm 50 has a characteristic that the amount of displacement with respect to the load becomes gentler than in the region A. That is, the spring constant of diaphragm 50 in region B is smaller than the spring constant of diaphragm 50 in region A. FIG. The spring constant of diaphragm 50 in region B is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. It should be noted that the diaphragm 50 has a spring constant similar to that of the region A in the region C where a larger load than in the region B acts. The spring constant in region C is not limited to this, and may be approximately the same as in region B. The non-linear characteristics of the spring constant of the diaphragm 50 can be adjusted by, for example, the Young's modulus, density, plate thickness, and internal shape (shape of cavity described later) of the diaphragm 50 .

このような振動板50が音響ダンパ1の外面に取り付けられることにより、図3に示すように、音響ダンパ1の外側において、ばねとダンパとを有する仮想的な振動吸収構造が形成されることになる。それにより、音響ダンパ1で燃焼器12からの空気振動が共鳴する際に、振動板50が音響のインピーダンス境界となり、音響ダンパ1の音響境界条件を変化させることができる。すなわち、振動板50により振動が吸収されることで、音響ダンパ1の共鳴周波数の固有値を変化させることができ、共鳴周波数における音圧レベルを低減させることができる。 By attaching such a diaphragm 50 to the outer surface of the acoustic damper 1, a virtual vibration absorbing structure having springs and dampers is formed outside the acoustic damper 1, as shown in FIG. Become. Thereby, when air vibration from the combustor 12 resonates in the acoustic damper 1 , the diaphragm 50 serves as an acoustic impedance boundary, and the acoustic boundary condition of the acoustic damper 1 can be changed. That is, by absorbing the vibration by the diaphragm 50, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed, and the sound pressure level at the resonance frequency can be reduced.

図5は、実施形態にかかる音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。図5において、実線は、音響ダンパ1の共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示し、破線は、比較例として振動板50を有さない音響ダンパの共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示している。図示するように、比較例の音響ダンパでは、共鳴周波数である点P1において音圧レベルがピークとなる。一方、実施形態の音響ダンパ1では、振動板50による振動吸収構造により、2つの点P2、P3が共鳴周波数となり、この点P2、P3では、点P1に比べて音圧レベルのピークが小さくなる。このように、音響ダンパ1は、比較例の音響ダンパに比べて、共鳴周波数における音響レベルを低下させることができる。言い換えると、同じ周波数帯の振動を減衰させる際に、音響ダンパ1のサイズをより小さく、すなわちハウジング2で形成される4分の1波長管の長さを短くすることができる。本実施形態では、比較例に対して、音響ダンパ1のサイズ(4分の1波長管の長さ)を概ね半分程度とすることが可能である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level in the acoustic damper according to the embodiment. In FIG. 5, the solid line indicates the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level of the acoustic damper 1, and the dashed line indicates the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level of an acoustic damper that does not have the diaphragm 50 as a comparative example. ing. As shown, in the acoustic damper of the comparative example, the sound pressure level peaks at point P1, which is the resonance frequency. On the other hand, in the acoustic damper 1 of the embodiment, the two points P2 and P3 become resonance frequencies due to the vibration absorption structure by the diaphragm 50, and the sound pressure level peaks at these points P2 and P3 are smaller than at the point P1. . Thus, the acoustic damper 1 can lower the acoustic level at the resonance frequency compared to the acoustic damper of the comparative example. In other words, the size of the acoustic damper 1 can be made smaller, ie the length of the quarter-wave tube formed by the housing 2 can be shortened when damping vibrations in the same frequency band. In this embodiment, the size of the acoustic damper 1 (the length of the quarter-wave tube) can be approximately half that of the comparative example.

また、上述したように、振動板50は、荷重変位特性、すなわち、ばね定数が非線形特性を有し、初期荷重よりも大きな所定の荷重が作用する領域Bにおいて、領域Bよりも荷重に対する変位量が緩やかとなる。それにより、振動板50は、燃焼器12の内側と外側との差圧による初期荷重を受けた状態で、燃焼器12の燃焼振動によって音響ダンパ1を介して振動が伝達されると、微小な振動による小さな荷重で変形することになる。その結果、微小振動に対応して振動板50を変形させ、振動を良好に吸収し、上述のように共鳴周波数における音圧レベルを低減させることが可能となる。 Further, as described above, the diaphragm 50 has a load displacement characteristic, that is, a nonlinear characteristic of the spring constant. becomes gradual. As a result, when vibration is transmitted through the acoustic damper 1 due to the combustion vibration of the combustor 12 in a state where the vibration plate 50 receives an initial load due to the differential pressure between the inside and outside of the combustor 12, the diaphragm 50 receives a very small amount of vibration. It will be deformed by a small load due to vibration. As a result, it is possible to deform the diaphragm 50 corresponding to minute vibrations, absorb the vibrations satisfactorily, and reduce the sound pressure level at the resonance frequency as described above.

次に、振動板50の具体的な構成について図6から図16を参照しながら説明する。図6は、第1実施形態にかかる振動板の具体例ごとの圧力ひずみ特性の解析結果の一例を示す説明図であり、図7から図16は、第1実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。図6は、図4の領域Bにおける圧力ひずみ特性を示している(後述する図18、図20、図25も同様)。図7から図16に示す各振動板50は、内部に複数の空洞が形成された空間充填立体(空間充填多面体)である。 Next, a specific configuration of diaphragm 50 will be described with reference to FIGS. 6 to 16. FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of pressure strain characteristics for each specific example of the diaphragm according to the first embodiment, and FIGS. 7 to 16 are specific examples of the diaphragm according to the first embodiment. It is an explanatory view showing . FIG. 6 shows pressure strain characteristics in region B of FIG. 4 (the same applies to FIGS. 18, 20, and 25 described later). Each diaphragm 50 shown in FIGS. 7 to 16 is a space-filling solid (space-filling polyhedron) in which a plurality of cavities are formed.

以下、図7および図8に示す振動板50を「振動板50A」と称し、図9および図10に示す振動板50を「振動板50B」と称し、図11および図12に示す振動板50を「振動板50C」と称し、図13および図14に示す振動板50を「振動板50D」と称し、図15および図16に示す振動板50を「振動板50E」と称する。また、以下の説明では、各振動板50について、音響ダンパ1のハウジング2に取り付けられる面を「下面55」と称し、下面55と反対側に位置する面を「上面56」と称する。各振動板50は、主として、下面55と上面56との間を延びる方向に沿って振動、すなわち荷重が加わることになる。各振動板50は、下面55および上面56が荷重作用方向に対して直交する方向に延びている。なお、下面55および上面56は、少なくとも、下面55がハウジング2の外面に沿った形状でさえあればよい。 Hereinafter, the diaphragm 50 shown in FIGS. 7 and 8 is referred to as "diaphragm 50A", the diaphragm 50 illustrated in FIGS. 9 and 10 is referred to as "diaphragm 50B", and the diaphragm 50 illustrated in FIGS. is called "diaphragm 50C", the diaphragm 50 shown in FIGS. 13 and 14 is called "diaphragm 50D", and the diaphragm 50 shown in FIGS. 15 and 16 is called "diaphragm 50E". Further, in the following description, the surface of each diaphragm 50 attached to the housing 2 of the acoustic damper 1 will be referred to as "lower surface 55", and the surface opposite to the lower surface 55 will be referred to as "upper surface 56". Each diaphragm 50 is mainly subjected to vibration, ie load, along the direction extending between the lower surface 55 and the upper surface 56 . Each diaphragm 50 has a lower surface 55 and an upper surface 56 extending in a direction orthogonal to the load acting direction. It should be noted that at least the lower surface 55 and the upper surface 56 may have a shape along the outer surface of the housing 2 .

図7は、振動板50Aを示す斜視図であり、図8は、振動板50Aの一部を切り取って内部構造を示す斜視図である。図7および図8に示す振動板50Aは、複数の立方体51Aを組み合わせて外面が立方体とされた空間充填立体である。振動板50Aは、図8に示すように、各立方体51Aの内部に空洞52Aが設けられている。言い換えると、各立方体51Aは、空洞52Aを仕切る隔壁53Aを有する。 FIG. 7 is a perspective view showing the diaphragm 50A, and FIG. 8 is a perspective view showing the internal structure of a part of the diaphragm 50A cut away. A diaphragm 50A shown in FIGS. 7 and 8 is a space-filling solid in which a plurality of cubes 51A are combined to form a cubic outer surface. As shown in FIG. 8, the diaphragm 50A has a cavity 52A inside each cube 51A. In other words, each cube 51A has partition walls 53A that separate the cavities 52A.

図9は、振動板50Bを示す斜視図であり、図10は、振動板50Bの一部を切り取って内部構造を示す斜視図である。図9および図10に示す振動板50Bは、複数の三角柱51Bを組み合わせて外面が六角柱型とされた空間充填立体である。振動板50Bは、図9に示すように、各三角柱51Bの内部に空洞52Bが設けられている。言い換えると、各三角柱51Bは、空洞52Bを仕切る隔壁53Bを有する。 FIG. 9 is a perspective view showing the diaphragm 50B, and FIG. 10 is a perspective view showing the internal structure of a part of the diaphragm 50B cut away. Diaphragm 50B shown in FIGS. 9 and 10 is a space-filling three-dimensional structure in which a plurality of triangular prisms 51B are combined to form a hexagonal prism-shaped outer surface. As shown in FIG. 9, the diaphragm 50B has a cavity 52B inside each triangular prism 51B. In other words, each triangular prism 51B has a partition wall 53B that partitions the cavity 52B.

図11は、振動板50Cを示す斜視図であり、図12は、振動板50Cの一部を切り取って内部構造を示す斜視図である。図11および図12に示す振動板50Cは、複数の六角柱51Cを組み合わせた空間充填立体である。振動板50Cは、図12に示すように、各六角柱51Cの内部に空洞52Cが設けられている。言い換えると、各六角柱51Cは、空洞52Cを仕切る隔壁53Cを有する。 FIG. 11 is a perspective view showing the diaphragm 50C, and FIG. 12 is a perspective view showing the internal structure of a part of the diaphragm 50C cut away. A diaphragm 50C shown in FIGS. 11 and 12 is a space-filling solid formed by combining a plurality of hexagonal prisms 51C. As shown in FIG. 12, the diaphragm 50C has a cavity 52C inside each hexagonal column 51C. In other words, each hexagonal column 51C has a partition wall 53C that partitions the cavity 52C.

図13は、振動板50Dを示す斜視図であり、図14は、振動板50Dの一部を切り取って内部構造を示す斜視図である。図13および図14に示す振動板50Dは、複数の菱形十二面体51Dを組み合わせた空間充填立体である。振動板50Dは、図14に示すように、各菱形十二面体51Dの内部に空洞52Dが設けられている。言い換えると、各菱形十二面体51Dは、空洞52Dを仕切る隔壁53Dを有する。 FIG. 13 is a perspective view showing the diaphragm 50D, and FIG. 14 is a perspective view showing the internal structure of a part of the diaphragm 50D cut away. A diaphragm 50D shown in FIGS. 13 and 14 is a space-filling solid formed by combining a plurality of rhombic dodecahedrons 51D. As shown in FIG. 14, the diaphragm 50D has a cavity 52D inside each rhombic dodecahedron 51D. In other words, each rhombic dodecahedron 51D has a partition wall 53D that partitions a cavity 52D.

図15は、振動板50Eを示す斜視図であり、図16は、振動板50Eの一部を切り取って内部構造を示す斜視図である。図15および図16に示す振動板50Eは、複数の切頂八面体51Eを組み合わせた空間充填立体である。振動板50Eは、図16に示すように、各切頂八面体51Eの内部に空洞52Eが設けられている。言い換えると、各切頂八面体51Eは、空洞52Eを仕切る隔壁53Eを有する。 FIG. 15 is a perspective view showing the diaphragm 50E, and FIG. 16 is a perspective view showing the internal structure of a part of the diaphragm 50E cut away. A diaphragm 50E shown in FIGS. 15 and 16 is a space-filling solid formed by combining a plurality of truncated octahedrons 51E. As shown in FIG. 16, the diaphragm 50E has a cavity 52E inside each truncated octahedron 51E. In other words, each truncated octahedron 51E has partition walls 53E that separate cavities 52E.

図7から図16に示すように、各振動板50(50A、50B、50C、50D、50E)を、内部に空洞を有する空間充填立体とすることで、各振動板50のばね定数を小さくすることができる。図6に示すように、特に、菱形十二面体51Dを組み合わせた振動板50Dおよび切頂八面体51Eを組み合わせた振動板50Eのばね定数が小さいことがわかる。したがって、各振動板50に対して荷重が作用する方向に対して、上面56と下面55の間を延びる各辺が、斜めに延在する構造が、より小さいばね定数を得ることができ、小さい荷重で変形させることができる。 As shown in FIGS. 7 to 16, each diaphragm 50 (50A, 50B, 50C, 50D, 50E) is a space-filling three-dimensional body having a cavity inside, thereby reducing the spring constant of each diaphragm 50. be able to. As shown in FIG. 6, it can be seen that the spring constants of diaphragm 50D combining rhombic dodecahedrons 51D and diaphragm 50E combining truncated octahedrons 51E are particularly small. Therefore, a structure in which each side extending between the upper surface 56 and the lower surface 55 extends obliquely with respect to the direction in which the load acts on each diaphragm 50 can obtain a smaller spring constant. Can be deformed under load.

以上説明したように、実施形態にかかる音響ダンパ1は、振動発生源に固定され、振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路3を形成するハウジング2(音響ダンパ本体)と、所定のばね定数を有し、ハウジング2の外面に取り付けられた振動板50と、を備える。 As described above, the acoustic damper 1 according to the embodiment includes a housing 2 (acoustic damper main body) fixed to a vibration source and forming a passage 3 for taking in air vibrations generated by the vibration source, and a predetermined spring constant. and a diaphragm 50 attached to the outer surface of the housing 2 .

この構成により、所定のばね定数を有する振動板50をハウジング2の外面に取り付けることで、振動板50によってハウジング2の振動を吸収し、音響ダンパ1の音響の境界条件を変化させることができる。その結果、音響ダンパ1の共鳴周波数の固有値を変化させ、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパ1について小型化を図ることが可能となる。したがって、実施形態によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパ1により、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, by attaching the diaphragm 50 having a predetermined spring constant to the outer surface of the housing 2 , the vibration of the housing 2 can be absorbed by the diaphragm 50 and the acoustic boundary condition of the acoustic damper 1 can be changed. As a result, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed and the sound pressure level can be reduced, so that the size of the acoustic damper 1 aiming at damping vibrations at the same resonance frequency can be achieved. Therefore, according to the embodiment, the vibration of the vibration source can be favorably damped by the acoustic damper 1 having a simpler configuration and a smaller size.

また、振動板50の所定のばね定数は、10N/mm以上100N/mm以下である。 Further, the predetermined spring constant of diaphragm 50 is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less.

この構成により、比較的に小さな負荷の作用により振動板50を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動板50を変形させて振動を吸収させることができる。 This configuration allows the diaphragm 50 to deform under the action of a relatively small load. In other words, the diaphragm 50 can be deformed to absorb minute vibrations.

また、振動板50は、内部に複数の空洞を有する空間充填立体である。 Also, the diaphragm 50 is a space-filling solid having a plurality of cavities inside.

この構成により、所定のばね定数を有する振動板50を容易に得ることができる。 With this configuration, diaphragm 50 having a predetermined spring constant can be easily obtained.

図17は、第1実施形態の振動板の第1の変形例を示す説明図である。図17は、図7および図8に示す複数の立方体51Aを組み合わせた空間充填立体としての振動板50Aの変形例を示している。すなわち、図17に示す振動板50Fは、複数の立方体51Fを組み合わせた空間充填立体であり、各立方体51Fの内部に空洞52Fが設けられている。言い換えると、各立方体51Fは、空洞52Fを仕切る隔壁53Fを有する。そして、振動板50Fは、図示するように、各立方体51Fの隔壁53Fの間に、スリット54Fが設けられている。すなわち、各立方体51Fの隣り合う隔壁53F同士が、互いに離間している。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing a first modification of the diaphragm of the first embodiment. FIG. 17 shows a modification of the diaphragm 50A as a space-filling three-dimensional body combining a plurality of cubes 51A shown in FIGS. That is, the vibration plate 50F shown in FIG. 17 is a space-filling three-dimensional structure obtained by combining a plurality of cubes 51F, and each cube 51F is provided with a cavity 52F. In other words, each cube 51F has partition walls 53F that separate the cavities 52F. The diaphragm 50F is provided with slits 54F between the partition walls 53F of the cubes 51F, as shown. That is, adjacent partition walls 53F of each cube 51F are separated from each other.

図18は、第1の変形例の振動板の圧力ひずみ特性を示す説明図である。図中の実線は、図7および図8に示す振動板50Aの圧力ひずみ特性を示し、図中の破線は、振動板50Fの圧力ひずみ特性を示す。図示するように、振動板50Fは、振動板50Aよりも、小さなばね定数を有することがわかる。すなわち、振動板50Fは、隔壁53F同士の間にスリットが設けられて互いに離間することで、振動板50Aに比べて、より小さな荷重で変形しやすくなる。したがって、複数の空洞52Fを区切る隔壁53F同士の間にスリットを設けることで、振動板50Fのばね定数をより小さくし、微小な振動に対応して振動板50Fを容易に変形させることができる。なお、図17では、立方体51Aを組み合わせた空間充填立体としての振動板50を例としたが、図9から図16に示すいずれの振動板50においても、同様に隔壁同士の間にスリットを設けてもよい。また、スリットは、一部の隔壁間にのみ設けられてもよい。 FIG. 18 is an explanatory diagram showing pressure strain characteristics of the diaphragm of the first modified example. A solid line in the figure indicates the pressure strain characteristic of the diaphragm 50A shown in FIGS. 7 and 8, and a broken line in the figure indicates the pressure strain characteristic of the diaphragm 50F. As shown, diaphragm 50F has a smaller spring constant than diaphragm 50A. That is, the diaphragm 50F is easily deformed with a smaller load than the diaphragm 50A by providing a slit between the partition walls 53F and separating them from each other. Therefore, by providing slits between the partition walls 53F that separate the plurality of cavities 52F, the spring constant of the diaphragm 50F can be made smaller, and the diaphragm 50F can be easily deformed in response to minute vibrations. In FIG. 17, the diaphragm 50 as a space-filling three-dimensional body in which the cubes 51A are combined is taken as an example, but in any diaphragm 50 shown in FIGS. may Also, the slits may be provided only between some of the partition walls.

図19は、第1実施形態の振動板の第2の変形例を示す説明図である。図19は、図7および図8に示す複数の立方体51Aを組み合わせた空間充填立体としての振動板50Aの変形例を示している。すなわち、図19に示す振動板50Gは、複数の立方体51Gを組み合わせた空間充填立体であり、各立方体51Gの内部に空洞(図示省略)が設けられている。言い換えると、各立方体51Gは、空洞を仕切る隔壁53Gを有する。振動板50Gは、振動板50Fと同様に、隔壁53Gの間にスリット54Gが設けられている。そして、振動板50Gは、各立方体51Gの隔壁53Gが湾曲した形状を呈している。すなわち、図7および図8に示す振動板50Aでは、立方体51Aの隔壁53Aが荷重作用方向(下面55と上面56との間を延びる方向)に沿って真っ直ぐに延在するものであるが、振動板50Gは、隔壁53Gが荷重作用方向に沿って湾曲しながら延在する。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing a second modification of the diaphragm of the first embodiment. FIG. 19 shows a modification of the vibration plate 50A as a space-filling cube formed by combining a plurality of cubes 51A shown in FIGS. That is, the vibration plate 50G shown in FIG. 19 is a space-filling three-dimensional structure obtained by combining a plurality of cubes 51G, and a cavity (not shown) is provided inside each cube 51G. In other words, each cube 51G has partition walls 53G that partition the cavity. The diaphragm 50G is provided with slits 54G between partition walls 53G in the same manner as the diaphragm 50F. The diaphragm 50G has a shape in which the partition walls 53G of the cubes 51G are curved. That is, in the diaphragm 50A shown in FIGS. 7 and 8, the partition 53A of the cube 51A extends straight along the load acting direction (the direction extending between the lower surface 55 and the upper surface 56). The plate 50G extends while the partition wall 53G is curved along the load acting direction.

図20は、第2の変形例の振動板の圧力ひずみ特性を示す説明図である。図中の実線は、図7および図8に示す振動板50Aの圧力ひずみ特性を示し、図中の破線は、振動板50Gの圧力ひずみ特性を示す。図18および図20を参照すると、振動板50Gは、振動板50Aおよび振動板50Fよりも、さらに小さなばね定数を有することがわかる。すなわち、振動板50Gは、隔壁53Gが荷重作用方向に沿って湾曲しながら延在することで、より小さな荷重で変形しやすくなる。したがって、隔壁53Fが荷重作用方向に沿って湾曲することで、振動板50Gのばね定数をより小さくし、微小な振動に対応して振動板50Gを容易に変形させることができる。なお、図19では、立方体51Aを組み合わせた空間充填立体としての振動板50を例としたが、図9から図16に示すいずれの振動板50においても、隔壁を荷重作用方向に沿って湾曲させてもよい。また、隔壁は、一部のみが湾曲するものであってもよい。 FIG. 20 is an explanatory diagram showing pressure strain characteristics of the diaphragm of the second modification. A solid line in the drawing indicates the pressure strain characteristic of the diaphragm 50A shown in FIGS. 7 and 8, and a broken line in the drawing indicates the pressure strain characteristic of the diaphragm 50G. Referring to FIGS. 18 and 20, it can be seen that diaphragm 50G has a smaller spring constant than diaphragms 50A and 50F. That is, the diaphragm 50G is easily deformed by a smaller load because the partition wall 53G extends while curving along the load acting direction. Therefore, by curving the partition wall 53F along the load acting direction, the spring constant of the diaphragm 50G can be made smaller, and the diaphragm 50G can be easily deformed in response to minute vibrations. In FIG. 19, the vibration plate 50 as a space-filling solid formed by combining the cubes 51A is taken as an example, but in any of the vibration plates 50 shown in FIGS. may Also, the partition may be curved only partially.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態にかかる振動板について、図21から図24を参照しながら説明する。図21から図24は、第2実施形態にかかる振動板の具体例を示す説明図である。以下、図21に示す振動板50を「振動板50H」と称し、図22に示す振動板50を「振動板50I」と称し、図23に示す振動板50を「振動板50J」と称し、図24に示す振動板50を「振動板50K」と称する。第2実施形態においても、各振動板50は、主として、下面55と上面56との間を延びる方向に沿って振動、すなわち荷重が加わることになる。
[Second embodiment]
Next, a diaphragm according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 21 to 24. FIG. 21 to 24 are explanatory diagrams showing specific examples of the diaphragm according to the second embodiment. 21 is referred to as "diaphragm 50H", the diaphragm 50 illustrated in FIG. 22 is referred to as "diaphragm 50I", the diaphragm 50 illustrated in FIG. 23 is referred to as "diaphragm 50J", The diaphragm 50 shown in FIG. 24 is called "diaphragm 50K". Also in the second embodiment, each diaphragm 50 mainly vibrates along the direction extending between the lower surface 55 and the upper surface 56, that is, the load is applied.

図21に示す振動板50Hは、円錐台形状のばね、すなわち皿ばねである。振動板50Hは、大径側の開口部が下面55であり、下面55においてハウジング2に固定される。ただし、振動板50Hは、小径側の開口部がハウジング2に固定される下面55とされてもよい。図22に示す振動板50Iは、図21に示す振動板50Hを互いに反対方向を向いて対向するように2つ組み合わせたものである。すなわち、振動板50Iは、複数の振動板50Hを連続して重ねて配置したものである。図22に示す例では、2つの振動板50Hが、互いの小径側の開口部において当接するように組み合わされているが、互いの大径側の開口部において当接するように組み合わされてもよい。また、振動板50Iは、振動板50Hを3つ以上組み合わせるものであってもよい。 A diaphragm 50H shown in FIG. 21 is a truncated conical spring, that is, a disc spring. The diaphragm 50</b>H has a lower surface 55 at the opening on the large diameter side, and is fixed to the housing 2 at the lower surface 55 . However, the diaphragm 50</b>H may have a lower surface 55 fixed to the housing 2 at the opening on the smaller diameter side. A diaphragm 50I shown in FIG. 22 is obtained by combining two diaphragms 50H shown in FIG. 21 so as to face in opposite directions to each other. That is, the diaphragm 50I is formed by continuously stacking a plurality of diaphragms 50H. In the example shown in FIG. 22, the two diaphragms 50H are combined so as to contact each other at the small diameter side openings, but may be combined so as to contact each other at the large diameter side openings. . Further, the diaphragm 50I may be a combination of three or more diaphragms 50H.

図23に示す振動板50Jは、四角錐台形状のばねである。振動板50Jも、振動板50Hと同様に、大径側の開口部が下面55であり、下面55においてハウジング2に固定される。ただし、振動板50Jは、小径側の開口部がハウジング2に固定される下面55とされてもよい。図24に示す振動板50Kは、図24に示す振動板50Jを互いに反対方向を向いて対向するように2つ組み合わせたものである。すなわち、振動板50Kは、複数の振動板50Jを連続して重ねて配置したものである。図24に示す例では、2つの振動板50Jが、互いの小径側の開口部において当接するように組み合わされているが、互いの大径側の開口部において当接するように組み合わされてもよい。また、振動板50Kは、振動板50Jを3つ以上組み合わせるものであってもよい。 A diaphragm 50J shown in FIG. 23 is a truncated quadrangular pyramid spring. Like the diaphragm 50H, the diaphragm 50J also has a lower surface 55 at the opening on the large diameter side, and is fixed to the housing 2 at the lower surface 55. As shown in FIG. However, the diaphragm 50</b>J may have a lower surface 55 fixed to the housing 2 at the opening on the smaller diameter side. A diaphragm 50K shown in FIG. 24 is obtained by combining two diaphragms 50J shown in FIG. 24 so as to face in opposite directions to each other. That is, the diaphragm 50K is formed by continuously stacking a plurality of diaphragms 50J. In the example shown in FIG. 24, the two diaphragms 50J are combined so as to contact each other at the openings on the smaller diameter side, but they may be combined so as to contact each other at the openings on the larger diameter side. . Also, the diaphragm 50K may be a combination of three or more diaphragms 50J.

このように、振動板50を、円錐台形状のばね、または、四角錐台形状のばねとすることで、振動板50のばね定数を容易に調整することができ、かつ、振動板50を簡易な構成とすることができる。図25は、第2実施形態にかかる各振動板の荷重変位特性の解析結果の一例を示す説明図である。図中の実線は、振動板50Hの荷重変位特性を示し、図中の破線は、振動板50Iの荷重変位特性を示し、図中の一点鎖線は、振動板50Jの荷重変位特性を示し、図中の二点鎖線は、振動板50Kの荷重変位特性を示す。図示するように、円錐台形状の振動板50Hを複数組み合わせた振動板50Iは、単一の振動板50Hに比べて、ばね定数をより小さくすることができることが分かる。また、四角錐台形状の振動板50Jを複数組み合わせた振動板50Kは、単一の振動板50Jに比べて、ばね定数をより小さくすることができることが分かる。したがって、振動板50Iおよび振動板50Kは、微小な振動に対応して容易に変形することができる。 By forming the diaphragm 50 into a truncated cone-shaped spring or a truncated quadrangular pyramid-shaped spring in this way, the spring constant of the diaphragm 50 can be easily adjusted, and the diaphragm 50 can be easily manufactured. can be configured. FIG. 25 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of load-displacement characteristics of each diaphragm according to the second embodiment. The solid line in the figure indicates the load-displacement characteristics of the diaphragm 50H, the dashed line in the figure indicates the load-displacement characteristics of the diaphragm 50I, and the dashed-dotted line in the figure indicates the load-displacement characteristics of the diaphragm 50J. The two-dot chain line in the middle shows the load-displacement characteristics of the diaphragm 50K. As shown in the figure, it can be seen that the diaphragm 50I in which a plurality of frustum-shaped diaphragms 50H are combined can have a smaller spring constant than the single diaphragm 50H. Further, it can be seen that the diaphragm 50K obtained by combining a plurality of diaphragms 50J having a truncated pyramid shape can have a smaller spring constant than a single diaphragm 50J. Therefore, diaphragm 50I and diaphragm 50K can easily deform in response to minute vibrations.

なお、第1実施形態および第2実施形態では、ガスタービン100の燃焼器12を振動発生源とし、燃焼筒としての尾筒33の外面に音響ダンパ1を取り付けるものとしたが、音響ダンパ1は、他の振動発生源の外面に取り付けられるものであってもよい。 In the first and second embodiments, the combustor 12 of the gas turbine 100 is used as a vibration source, and the acoustic damper 1 is attached to the outer surface of the transition piece 33 as a combustion tube. , may be attached to the outer surface of other vibration sources.

1 音響ダンパ
2 ハウジング
3 通路
12 燃焼器
33 尾筒(燃焼筒)
50,50A,50B,50C,50D,50E,50F,50G,50H,50I,50J,50K 振動板
51A,51F,51G 立方体
51B 三角柱
51C 六角柱
51D 菱形十二面体
51E 切頂八面体
52A,52B,52C,52D,52E,52F 空洞
53A,53B,53C,53D,53E,53F,53G 隔壁
54F,54G スリット
100 ガスタービン
REFERENCE SIGNS LIST 1 acoustic damper 2 housing 3 passage 12 combustor 33 transition tube (combustion tube)
50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F, 50G, 50H, 50I, 50J, 50K Diaphragm 51A, 51F, 51G Cube 51B Triangular prism 51C Hexagonal prism 51D Rhombic dodecahedron 51E Truncated octahedron 52A, 52B, 52C, 52D, 52E, 52F Cavity 53A, 53B, 53C, 53D, 53E, 53F, 53G Partition wall 54F, 54G Slit 100 Gas turbine

Claims (7)

振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、
所定のばね定数を有し、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられた振動板と、
を備え
前記振動板は、内部に複数の空洞を有する空間充填立体であり、
前記空間充填立体は、複数の前記空洞を区切る隔壁同士の間にスリットが設けられ、
前記空間充填立体は、前記隔壁が荷重作用方向に沿って湾曲していることを特徴とする音響ダンパ。
an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
a diaphragm having a predetermined spring constant and attached to the outer surface of the acoustic damper body;
with
The diaphragm is a space-filling solid having a plurality of cavities inside,
The space-filling solid has slits between partition walls that separate the plurality of cavities,
An acoustic damper , wherein the partition wall of the space-filling solid is curved along the load acting direction .
振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、
所定のばね定数を有し、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられた振動板と、
を備え
前記振動板は、円錐台形状のばねであることを特徴とする音響ダンパ。
an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
a diaphragm having a predetermined spring constant and attached to the outer surface of the acoustic damper body;
with
An acoustic damper, wherein the diaphragm is a truncated conical spring .
振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、
所定のばね定数を有し、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられた振動板と、
を備え
前記振動板は、四角錐台形状のばねであることを特徴とする音響ダンパ。
an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
a diaphragm having a predetermined spring constant and attached to the outer surface of the acoustic damper body;
with
The acoustic damper, wherein the diaphragm is a truncated quadrangular pyramid spring .
前記振動板は、複数の前記ばねを連続して重ねて配置したものであることを特徴とする請求項または請求項に記載の音響ダンパ。 4. An acoustic damper according to claim 2 or 3 , wherein said diaphragm comprises a plurality of said springs arranged in a continuous stack. 前記振動板の前記所定のばね定数は、10N/mm以上100N/mm以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の音響ダンパ。 The acoustic damper according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined spring constant of the diaphragm is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. 請求項1から請求項のいずれか1つに記載の音響ダンパを燃焼筒の前記外面に取り付け、前記燃焼筒に流通する燃焼ガスの空気振動を前記音響ダンパに流入させることを特徴とする燃焼器。 Combustion characterized in that the acoustic damper according to any one of claims 1 to 5 is attached to the outer surface of the combustion cylinder, and air vibration of combustion gas flowing through the combustion cylinder is caused to flow into the acoustic damper. vessel. 請求項に記載の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。 A gas turbine comprising the combustor according to claim 6 .
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