JPH0435552Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は防音型ガスタービン発電ユニツト、特
にその断熱防音並びに放熱構造に関する。

［関連技術］ 本考案の関連技術としては、既に実願昭61−
1952号、実願昭61−40138号、実願昭61−147056
号にかかる出願がなされている。

［従来の技術］ ガスタービンエンジンによつて一定した回転運
動を得、この回転により発電機を駆動して所望の
発電作用を行わせるガスタービン発電装置が周知
であり、商用電源の得られない地域あるいは病院
などにおいて停電時の緊急用電源としてその利用
価値は近年著しく増大している。

通常、ガスタービンエンジンを用いた発電装置
は、デイーゼルエンジンを用いた発電装置に比べ
て小型軽量に構成可能であるが、その反面エンジ
ンの運転により発生する騒音が高周波でかつ音量
も大となり、これが外部に漏洩して害を及ぼすと
いう問題があつた。特に病院などの施設で使用す
る場合にはこの騒音を最小限に抑制する必要があ
つた。

このために従来装置においては、ガスタービン
エンジンを収納するハウジングに吸音材を内張り
して騒音が外部に漏れるのを防止していた。

第４図には従来の防音型ガスタービン発電ユニ
ツトの縦断面図が示されている。図において、発
電機９が直結され吸気管２ａ及び排気管２ｂが接
続されているガスタービンエンジン１は前記発電
機９とともに制御器３にて運転制御されている。
前記発電機９の出力はインバータ４により交流に
変換される。また、エンジンオイルを冷却するた
めにエンジンオイルクーラ５が設けられオイルク
ーラブロア５ａにて冷却風が強制循環されてい
る。ユニツト内に発生する熱は排熱ブロア６にて
外部に放散され、前記各要素はハウジング８内に
収納され、このハウジング８には吸音材７が全面
に内張りされている。

このような構成により、ガスタービンエンジン
１の運転騒音は吸音材７により遮蔽され、外部漏
洩が防止されていた。

また、発電器９の出力を交流に変換するインバ
ータ４を構成する電力用半導体は、インバータ作
動時にその温度が上昇するために、この温度上昇
に起因して熱破損が生じる恐れがある。

この熱破損防止のため従来装置では、ガスター
ビンエンジン用オイルクーラーの外にインバータ
用のオイルクーラー４ａが設けられていた。

［考案が解決しようとする問題点］ 前述した従来装置においては、図示のごとく、
ハウジング８全体が吸音材７によつて内張りされ
ており、この結果、吸音材７の断熱作用によつて
ハウジング８内にはガスタービンエンジン１から
発生した熱が外部に逃げることなくこもつてしま
い、ハウジング８内の温度を著しく増加させると
いう問題があつた。

そして、従来装置においては、前記熱源となる
ガスタービンエンジン１と他の構成要素である制
御器３、整流器及びインバータ４などが混在配置
されており、耐熱性の低いこれらの装置が前記ハ
ウジング内にこもつた熱によつて容易に破壊され
あるいはその特性が劣化してしまうという問題が
あつた。

前記ハウジング８の吸音材内張り７は、ガスタ
ービンエンジン１の冷却器として用いられるオイ
ルクーラ５の冷却性能にも著しく悪影響を与え、
その冷却効率を著しく低下させるという欠点を有
していた。

もちろん、従来装置においても、ハウジング８
内の熱を放散するために前述したごとく排熱ブロ
ア６及びオイルクーラブロア５ａが設けられてい
るが、前述したごとく、従来装置においては、ガ
スタービンエンジンと他の構成要素とが混在配置
されており、前記ブロアによる内部熱の放散及び
冷却風の取り入れは同時にガスタービンエンジン
から生じている騒音を外部に漏洩するという問題
を生じ、従来においては、熱放散と防音作用とい
う互いに矛盾する課題を解決できないという問題
があつた。

また、インバータの主要構成要素である電力用
半導体の温度上昇による熱破損を防止するため、
発電ユニツト内に設けられたインバータ用オイル
クーラー４ａは、配管や廃熱ブロア等を要するた
め、その容積が大きく、重量も大きなものとなり
（約10〜15Kg）ユニツト全体の小型軽量化を妨げ
ている。更にオイルポンプ等に要する電力により
バツテリ電力消費量も増大してしまうという問題
があつた。

考案の目的 この考案はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、ガスタービンエンジンからの輻射熱
による制御器等の熱劣化を防止すると共に運転騒
音の外部漏洩を効率よく防止でき、かつユニツト
の小型軽量化を達成した防音型ガスタービン発電
ユニツトを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案において
は、吸気管及び排気管が接続されたガスタービン
エンジンと、該ガスタービンエンジンに直結され
た発電機と、該発電機の出力を整流する整流器
と、該整流器の出力を交流に変換するインバータ
と、前記ガスタービンエンジンとインバータとを
制御する制御器と、エンジンオイルクーラと、こ
れら各要素を収納するハウジングと、からなりハ
ウジング内部の少なくとも一部に断熱防音材が設
けられている防音型ガスタービン発電ユニツトに
おいて、 前記ハウジングを中間仕切壁により２室に分割
し、第１室には熱騒音源である前記ガスタービン
エンジン及び発電機を、第２室には耐熱性の小さ
い前記制御器、インバータ、整流器とエンジンオ
イルクーラとをそれぞれ収納配設し、 前記第１室の内側面と第１室内に配設された少
なくともガスタービンエンジンを断熱防音材で被
覆するとともに、 第２室内には断熱性素材にて形成した冷却ボツ
クスを設け、 該ボツクス内には前記インバータの主要構成要
素である電力用半導体を収納し、 該電力用半導体には他端が前記冷却ボツクス壁
を貫通し第２室側ハウジング壁に設けられた排熱
口から大気中に露出した放熱体の一端を熱伝導可
能に取付け、 電力用半導体からの熱を放熱体により放熱する
ようにしたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、ガスタービンエンジンを被
覆した断熱防音材によりエンジンからの輻射熱及
び運転騒音を低減させ、第１室の内側面を被覆し
た防音断熱材によりエンジン周りの断熱防音材を
透過した騒音及び輻射熱の吸音及び断熱を行う。
そして、中間仕切り壁により第１室から第２室へ
の伝熱を遮断する。

さらに、本考案は、第２室に配設されるインバ
ータの主要構成要素である電力用半導体を、断熱
性素材にて形成した冷却ボツクス内に収納するこ
とにより、この電力用半導体への外部からの輻射
熱を遮断し、電力用半導体と熱伝導可能に設けら
れた放熱体によつてインバータ作動時に電力用半
導体に発生する熱を有効に排熱することができ
る。これにより、第２室内には、インバータ用の
オイルクーラー及びそれに関連する部材の設置が
不要となり、発電ユニツト全体の小型軽量化を達
成することができる。

［実施例］ 以下図面第１図、第２図及び第３図に基づいて
本考案の好適な実施例を説明する。

第１図には本考案に係るガスタービン発電ユニ
ツトの正面縦断面図が、第２図には本考案に係る
ガスタービン発電ユニツトの第２室の側断面図が
示されている。図において、ガスタービン発電装
置の各要素を収納するハウジング１０はフレーム
１２を含み、その内部は中間仕切壁１４により第
１室１００及び第２室２００に二分割されてい
る。そして第１室１００にはガスタービンエンジ
ン１６が配置されている。そして、該ガスタービ
ンエンジン１６の前面には発電機１８が直結さ
れ、またその上部には吸気管２０がそして背面に
は燃焼排ガス及び熱を外部に放出する排気管２２
がそれぞれ接続されている。

そして、ハウジングの全面に吸音材を内張りす
るという前述した従来装置とは異なり、第１室１
００の内側面及び前記ガスタービンエンジン１６
の外周面及び排気管２２の内側面が断熱吸音材２
４で被覆されている。

従つて、熱騒音源であるガスタービンエンジン
１６及び発電機１８そして排気管２２を、断熱防
音材２４により、耐熱性に乏しい制御器３２ａ，
３２ｂ，３２ｃ、整流器３４、そしてエンジンオ
イルクーラ３８から隔離することができる。

この結果、第２室２００内に配設された部材は
第１室１００内のガスタービンエンジン１６から
の熱による悪影響を受けることなく、また通気ギ
ヤラリ４０によつて常に通気、放熱性の良好な状
態に保たれているためにその特性が劣化すること
なく本来の機能を十分に発揮できる。

更に、本考案において特徴的なことは、第２室
２００内にインバータの主要構成要素である電力
用半導体を収納する冷却ボツクス４２を設け、か
つこの電力用半導体に熱伝導可能な状態に放熱体
４４を設けたことである。

本実施例では、冷却ボツクス４２は第２室２０
０のハウジングの天井壁１０ａ近傍で、中間仕切
り壁１４に固定して取り付けられている。

冷却ボツクス４２は、断熱性素材にて形成され
ており、その内部にはインバータの主要構成要素
である電力用半導体とこの電力用半導体を固定す
るブロツク４６が収納されている。

本実施例では、一対のブロツク４６が設置さ
れ、各ブロツクにはそれぞれ３個のジヤイアント
トランジスタ（以下GTRと言う）４８が固定さ
れている。

更に、各ブロツク４６には、放熱体としてのヒ
ートパイプ４４の一端がGTR４８と熱伝導可能
に取り付けられている。

ヒートパイプ４４の他端は、それぞれ冷却ボツ
クス４２のボツクス壁を貫通し、第２室２００の
天井壁１０ａに設けられた排熱口５０まで伸長
し、大気中に露出している。

第３図は、冷却ボツクス４２、ヒートパイプ４
４及び排熱口５０部分の拡大した略断面図を示し
ており、各ヒートパイプ４４のホツトセクシヨン
側端部４４ａは、ブロツク４６に埋設され、ブロ
ツク４６からの熱伝導の効率化が図られている。

また、排熱口５０は、天井壁１０ａを一部陥没
させた形状に構成しており、ヒートパイプ４４の
コールドセクシヨン４４ｂ側端部がハウジング壁
１０ａよりも外部に突出することなしに大気中に
露出することを可能としている。

次に冷却ボツクス４２及びヒートパイプ４４の
作用について説明する。

まず、インバータの作動により、GTR４８が
加熱され、この熱がブロツク４６に伝導し、更
に、この熱はヒートパイプ４４のホツトセクシヨ
ク４４ａに伝導する。

ヒートパイプ４４内には、冷媒が充填されてお
り、この冷媒の気化、液化を伴う循環作用により
GTR４８からの熱を排熱口５０から排熱してい
る。

ヒートパイプ４４に充填される冷媒は、例え
ば、フレオン−133（沸点47.6度）（フレオンは商
品名）、アセトン（沸点56.5度）、メタノール（沸
点54.5度）などである。これら各種冷媒は、ヒー
トパイプ４４の温度やホツト及びコールドの各セ
クシヨンの温度関係により選択的に用いられる。

また、冷却ボツクス４２は、密閉されており、
内部のGTR４８へ冷却ボツクス外部からの熱が
伝わるのを防止している。

従つて、GTR４８はヒートパイプ４４により
効果的に冷却されるとともに、冷却ボツクス４２
によつて外部からの輻射熱による加熱が阻止さ
れ、GTR４８の熱破損の防止が達成されている。

従つて、従来の装置に比べインバータ用のオイ
ルクーラー及びこれに用いる多量の絶縁油、オイ
ル、ポンプ、配管類、排熱ブロア等が不要とな
り、さらにインバータボツクス自体も不要とな
る。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案にかかる防音型ガ
スタービン発電ユニツトによれば、耐熱性に乏し
い制御器、整流器及びインバータがガスタービン
エンジンから熱的に隔離されて温度上昇による破
損が防止され、エンジンオイルクーラの冷却性能
も向上する。

更に、インバータの主要構成要素である電力用
半導体を収納した冷却ボツクス及び電力用半導体
に熱伝導可能な状態に取り付けられた放熱体の作
用により、電力用半導体への外部からの輻射熱の
遮断並びに冷却を行うことにより、電力用半導体
の熱破損を防止することができる。

これにより、インバータオイルクーラーとその
関連部材が不要となり、防音型ガスタービン発電
ユニツトの内部構造の簡素化及び小型軽量化が達
成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る防音型ガスタービン発電
ユニツトの正面縦断面図、第２図は本考案に係る
第２室の側断面図、第３図は実施例の部分断面
図、第４図は従来のガスタービン発電ユニツトの
正面断面図である。 １０……ハウジング、１４……中間仕切壁、１
６……ガスタービンエンジン、１８……発電機、
２０……吸気管、２２……排気管、２４……防音
断熱材、３２……制御器、３４……整流器、３８
……エンジンオイルクーラ、４２……冷却ボツク
ス、４４……放熱体（ヒートパイプ）、４６……
ブロツク、４８……GTR、５０……排熱口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 吸気管及び排気管が接続されたガスタービン
   エンジンと、該ガスタービンエンジンに直結さ
   れた発電機と、該発電機の出力を整流する整流
   器と、該整流器の出力を交流に変換するインバ
   ータと、前記ガスタービンエンジンとインバー
   タとを制御する制御器と、エンジンオイルクー
   ラと、これら各要素を収納するハウジングと、
   からなりハウジング内部の少なくとも一部に断
   熱防音材が設けられている防音型ガスタービン
   発電ユニツトにおいて、 前記ハウジングを中間仕切壁により２室に分
   割し、第１室には熱騒音源である前記ガスター
   ビンエンジン及び発電機を、第２室には耐熱性
   の小さい前記制御器、インバータ、整流器とエ
   ンジンオイルクーラとをそれぞれ収納配設し、 前記第１室の内側面と第１室内に配設された
   少なくともガスタービンエンジンを断熱防音材
   で被覆するとともに、 第２室内には断熱性素材にて形成した冷却ボ
   ツクスを設け、 該ボツクス内には前記インバータの主要構成
   要素である電力用半導体を収納し、 該電力用半導体には他端が前記冷却ボツクス
   壁を貫通し第２室側ハウジング壁に設けられた
   排熱口から大気中に露出した放熱体の一端を熱
   伝導可能に取付け、 電力用半導体からの熱を放熱体により放熱す
   るようにしたことを特徴とする防音型ガスター
   ビン発電ユニツト。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の防音
   型ガスタービン発電ユニツトにおいて、 前記放熱体を、その内部に充填した冷媒の循
   環により熱交換を行うヒートパイプにて形成
   し、 該ヒートパイプは、その一端を電力用半導体
   を固定するために設けられたブロツクに埋設し
   て取付け、 電力用半導体から前記ブロツクに伝導した熱
   をヒートパイプにより放熱するようにしたこと
   を特徴とするガスタービン発電ユニツト。