KR20140127257A - 음향 댐퍼, 연소기 및 가스 터빈 - Google Patents

음향 댐퍼, 연소기 및 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 음향 댐퍼는 연소기에 대하여 광범위한 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻는 것을 목적으로 한다. 이 음향 댐퍼는, 연소기에, 해당 연소기의 내측에 연통 상태로 부설되는 음향관 본체를 구비하며, 상기 음향관 본체는 내부에 서로 연장 치수가 다른 복수의 유로를 갖고 있다.

Description

음향 댐퍼, 연소기 및 가스 터빈{ACOUSTIC DAMPER, COMBUSTOR AND GAS TURBINE}
본 발명은 음향 댐퍼, 연소기 및 가스 터빈에 관한 것이다.
본원은 2012년 2월 24일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2012-038807 호에 대하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈은 압축기와, 연소기와, 터빈을 포함하여 구성되어 있으며, 압축기에서는 끌어들인 공기를 압축하여 고압으로 하고, 고압이 된 공기를 연소기에 송입하도록 구성되어 있다. 연소기에서는, 압축기로부터 송출되어 온 고압의 공기에 연료를 공급하여 연소시켜, 연료가 연소하는 것에 의해 발생하는 고온의 연소 가스를 터빈으로 송출하도록 구성되어 있다. 터빈에서는, 연소기로부터 송출되어 온 연소 가스에 의해 터빈이 회전 구동되도록 구성되어 있는 동시에, 터빈의 회전축과 일체적으로 형성되어 있는 압축기의 회전축을 회전 구동시켜서 압축기를 구동시키도록 구성되어 있다.
상술한 가스 터빈의 연소기는, 그 내부에서 연료가 연소할 때, 기주(氣柱)와의 공명 진동에 의해 연소 진동이 발생하는 성질을 갖고 있다. 이 연소 진동은, 소음의 발생원이 될 뿐만 아니라, 그 연소 진동이 소정 이상으로 큰 경우, 혹은 연소 진동과 연소기 본체가 공진했을 경우는, 연소기가 극도로 진동하여, 연소기의 지지 부재가 과도하게 마모되거나 연소기 본체에 크랙이 생기거나 하는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 연소기에는, 예를 들면 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 나타내는 바와 같이, 공명 공간을 갖는 음향 댐퍼를 연소기 주위에 부설하여 연소 진동을 억제하도록 하고 있다.
일본 특허 공개 제 2006-132505 호 공보 일본 특허 공개 제 1990-161134 호 공보
그렇지만, 종래의 가스 터빈의 연소기에 부설되는 음향 댐퍼가 헬름홀츠 공명기형일 때는, 특정한 일 주파수 밴드만의 흡음 효과밖에 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있으며, 또한 광범위한 주파수 밴드의 흡음 효과를 갖는 음향 댐퍼를 얻으려고 하면, 구조가 복잡화되는 동시에, 고비용이 된다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 간단한 구조임에도 불구하고, 연소기에 대하여 광범위한 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼, 그 음향 댐퍼를 부설한 연소기 및 그 연소기를 구비한 가스 터빈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼는, 연소기에 해당 연소기의 내측에 연통 상태로 부설되는 음향관 본체를 구비하며, 상기 음향관 본체는 내부에 서로 연장 치수가 다른 복수의 유로를 갖고 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는 음향관 본체 내에 유로 길이가 다른 복수의 음향관이 형성되기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있어서, 넓은 공명 주파수 응답 특성을 갖는 음향 댐퍼로 할 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼에 있어서, 상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 분리판과, 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 분리판과의 사이에 마련되는 칸막이판으로 구획 형성되고, 상기 분리판의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 배치하는 동시에, 상기 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 해당 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 칸막이판을 마련하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는, 음향관 본체 내에 분리판 및 칸막이판을 마련하는 것에 의해, 유로 길이가 다른 2개 음향관이 형성되기 때문에, 특정의 2개의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다. 게다가, 2개의 음향관을 형성하기 위한 칸막이판에 발생하는 음파의 외력은 서로 이웃하는 음향관끼리 상대하여 상쇄되어, 음파에 의한 구조 진동을 없앨 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼에 있어서, 상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 복수의 분리판으로 구획 형성되고, 상기 복수의 분리판은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되는 동시에, 상기 복수의 분리판의 각각의 일단측은, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면에 연접하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는 음향관 본체 내에 복수의 분리판을 마련함으로써, 유로 길이가 다른 복수의 음향관이 형성되기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼에 있어서, 상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 복수의 분리판으로 구획 형성되고, 상기 복수의 분리판은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되는 동시에, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측에 있어서의 상기 복수의 분리판의 각각의 일단측은 연장 방향의 단부가 가지런하도록 배치되며, 상기 복수의 분리판의 각각의 타단측은, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면에 연접하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는 음향관 본체 내에 복수의 분리판을 마련함으로써, 유로 길이가 다른 복수의 음향관이 형성되기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있는 동시에, 분리판의 타단측의 음향관 본체의 외형 형상을 작게 할 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼에 있어서, 상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 제 1 분리판 및 제 2 분리판과, 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 제 1 분리판과의 사이에 마련되는 제 1 칸막이판 및 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 제 2 분리판과의 사이에 마련되는 제 2 칸막이판으로 구획 형성되고, 상기 제 1 분리판의 연장 방향의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 배치하는 동시에, 상기 제 1 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 해당 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 제 1 칸막이판을 마련하고, 상기 제 1 분리판의 다른쪽 면측에 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 상기 제 2 분리판을 마련하며, 해당 제 2 분리판의 연장 방향의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 설치하는 동시에, 상기 제 1 분리판의 일단측과, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 상기 벽면과의 사이에서, 상기 제 2 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 해당 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 제 2 칸막이판을 마련하여 형성되는 유닛을, 상기 음향관 본체의 연장 방향을 따르는 축심선을 중심으로 해서 대칭으로 마련하여 상기 복수의 유로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는 음향관 본체 내에 제 1 분리판, 제 2 분리판, 제 1 칸막이판 및 제 2 칸막이판에 의해, 유로 길이가 다른 복수의 음향관이 형성된 유닛을 음향관 본체의 축심선을 중심으로 하여 대칭으로 마련하고 있기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있는 동시에, 각 칸막이판에 발생하는 음파의 외력은 서로 이웃하는 음향관끼리 상대하여 상쇄되어, 음파에 의한 구조 진동을 없앨 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼에 있어서, 상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 소용돌이 형상으로 권회된 분리판으로 구획 형성되고, 상기 분리판이, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측으로부터 멀어지는 방향으로 복수 병렬 배치되는 것에 의해 상기 복수의 유로가 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는 음향관 본체 내에 소용돌이 형상으로 권회된 분리판을 마련하고 있기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼는, 인접하는 상기 분리판의 권회 방향이 반대로 되도록 병렬 배치되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼는, 음향관 본체 내에 인접하는 분리판의 권회 방향이 반대가 되도록 배치되어 있기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다.
본 발명에 따른 음향 댐퍼는, 상기 음향관 본체를 복수 구비하며, 이들 복수의 음향관 본체가 상기 연소기와의 연통부를 중심으로 하여 방사상으로 연장되어 있어도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼에 의하면, 특정의 주파수 밴드에 있어서의 높은 흡음 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 음향관 본체마다 유효한 주파수 밴드를 다르게 함으로써 넓은 대역에 걸쳐서 흡음 효과가 얻어지므로, 연소기의 소음 억제 향상에 기여할 수 있다.
본 발명에 따른 연소기는 상기 목적을 달성하기 위해서 상술한 어느 하나의 음향 댐퍼를 구비하고 있다.
상기 구성으로 이루어지는 연소기는 상술한 어느 하나의 음향 댐퍼를 부설하고 있기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼를 부설한 연소기로 할 수 있어서, 연소기의 연소 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 상술한 연소기를 구비하고 있다.
상기 구성으로 이루어지는 가스 터빈은 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼를 부설한 연소기를 구비하고 있기 때문에, 연소 진동을 효과적으로 억제한 가스 터빈으로 할 수 있다.
본 발명의 음향 댐퍼에 의하면, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 연소기에 의하면, 전술의 음향 댐퍼를 부설하고 있기 때문에, 연소 진동을 효과적으로 억제할 수 있다. 그리고, 본 발명의 가스 터빈에 의하면, 전술한 연소기를 구비하고 있기 때문에, 연소 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼를 부설한 연소기를 구비한 가스 터빈의 상반분을 단면으로 도시한 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼를 부설한 연소기를 구비한 가스 터빈의 연소기 부분의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 3a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 3b는 종래의 음향 댐퍼의 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼 및 종래의 음향 댐퍼의 공명 주파수 응답 특성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 공명 주파수 응답 특성도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 9는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 10은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 음향 댐퍼의 단면도,
도 11a는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 연소기(C1)의 일 부분을 도시하는 단면도,
도 11b는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 연소기(C1)에 장착되는 음향 댐퍼(D7)의 평면도.
다음으로, 본 발명에 따른 음향 댐퍼, 그 음향 댐퍼를 부설한 연소기 및 그 연소기를 구비한 가스 터빈의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D1)를 부설한 연소기를 구비한 가스 터빈의 상반분을 단면으로 도시한 개략 구성도이고, 도 2는 그 연소기 부분의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 또한, 이들 도면에서는, 도면을 간략화하기 위해서 단면을 나타내는 해칭은 생략되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2 중의 「(D2 내지 D6)」는, 제 2 내지 제 6 실시형태에 따른 음향 댐퍼를 나타내고 있으며, 이들 음향 댐퍼(D2 내지 D6)에 대해서는 후에 상술한다.
가스 터빈(1)은, 공기의 흐름의 상류측(도 1의 좌측)으로부터의 하류측(도 1의 우측)을 향하여, 순차적으로, 압축기(2), 음향 댐퍼(D1)를 장착한 연소기(3) 및 터빈(4)이 마련되어 있다. 압축기(2)는 공기 취입구(5)로부터 끌어들인 공기를 압축하고, 이 압축된 고온·고압의 압축 공기를 연소기(3)로 송출하도록 구성되어 있다. 연소기(3)는 압축기(2)로부터의 압축 공기와 연소기(3)에 공급된 연료를 혼합하고 연소하여 고온·고압의 연소 가스를 생성하며, 이 생성된 고온·고압의 연소 가스는 터빈(4)을 향하여 분사되도록 구성되어 있다. 터빈(4)은 주지의 터빈과 마찬가지로 정익과 동익을 갖고 있으며, 연소기(3)로부터 공급되는 연소 가스에 의해 동익의 회전축을 회전시키고, 이 회전축의 회전에 의해, 압축기(2) 및 도시하지 않는 발전기 등의 부하를 구동할 수 있도록 구성되어 있다.
다음으로, 음향 댐퍼(D1)를 부설한 연소기(3)에 대해 도 2를 이용하여 설명 한다. 이 연소기(3)는 노즐부(6), 내통(7) 및 미통(尾筒)(8)을 포함하여 구성되어 있으며, 터빈(4)을 둘러싸도록 마련되어 있는 차실 하우징(9) 내에 마련되어 있다.
노즐부(6)는 차실 하우징(9)의 압축기(2)측의 단부에 마련되어 있는 외통(20) 내에 마련되어 있으며, 메인 노즐(6a) 및 파일럿 노즐(6b)을 갖고 있다. 그리고, 이들 노즐(6a, 6b)에는 천연 가스 혹은 경유나 중유 등의 연료를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
내통(7)은 노즐부(6)에 의한 연료 분사측에 마련되는 동시에, 그 노즐부(6)로부터 분출되는 연료와 압축기(2)로부터 공급되는 압축 공기를 내부에 끌어들이도록 구성되어 있다. 따라서, 내통(7)에서는, 노즐부(6)로부터 공급된 연료와 압축기(2)로부터 공급된 압축 공기가 혼합되어 연소하여, 고온·고압의 연소 가스를 생성할 수 있다. 그리고, 이 내통(7)의 외측에는, 후에 상술하는 음향 댐퍼(D1)가 마련되어 있다.
미통(8)은 통 형상으로 형성되어 있으며, 이 미통(8)의 일단측은 내통(7)의 노즐부(6)가 마련되어 있는 측과 반대측의 단부에 접속되어 있다. 그리고, 이 미통(8)의 타단측은 서서히 단면적이 작아지도록 형성되어 있는 동시에, 그 타단측의 선단부는 터빈(4)에 대향하도록 배치되어 있다. 따라서, 미통(8)은 내통(7)에서 생성된 고온·고압의 연소 가스를 터빈(4)에 공급할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D1)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 이 음향 댐퍼(D1)는 음향관 본체(10)와, 분리판(11)과, 칸막이판(12)을 구비하고 있다. 또한, 도면에 있어서의 굵은 선은 단면에 의해 나타나는 두께를 도시하고 있다. 이하의 도 3b, 도 5 및 도 7 내지 도 10에서도 마찬가지이다.
음향관 본체(10)는 일단측(도 3a에서는 좌단측)이 개구한 금속제의 소정의 용적을 갖는 통 형상체를 나타내고 있으며, 그 개구하고 있는 일단측은 연소기(3)의 내통(7) 내와 연통 상태로 유지되도록 구성되어 있다. 또한, 도시한 음향관 본체(10)는 직관의 형상을 하고 있지만, 내통(7)의 주위에 링을 장착한 상태로 형성해도 좋다. 어쨌든, 이 음향관 본체(10)는 터빈(4)의 차실 하우징(9) 내에 수납된다. 후술하는 음향 댐퍼(D2 내지 D6)도 마찬가지이다.
분리판(11)은 금속제로 이루어지고, 음향관 본체(10)의 길이 방향의 축심 위치에서, 그 음향관 본체(10) 내를 2분할하도록 마련되며, 그 분리판(11)의 일단측[도 3a에서는 우단측. 후술의 「종단측」과 동일함]은, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측과 반대측의 벽면(10a)으로부터 소정 거리 이격하여 설치되어 있다.
칸막이판(12)은 금속제로 이루어지고, 분리판(11)의 한쪽 면(11')의 소정 위치와, 그의 한쪽 면(11a)과 대향하는 음향관 본체(10)의 벽면(10b)과의 사이에 마련되어 있다. 이 칸막이판(12)에 의해, 음향관 본체(10) 내에는, 분리판(11)의 연소기(3)측의 단부로부터 칸막이판(12)까지의 거리(L1)가 되는 음향관, 및 분리판(11)의 연소기(3)측의 단부로부터 분리판(11)의 종단측을 우회하여 칸막이판(12)까지의 거리(L2)가 되는 음향관의 2개의 음향관(복수의 유로)이 형성된다. 즉, 2개의 음향관(복수의 유로)은 음향관 본체(10)와, 음향관 본체(10) 내에 마련되는 분리판(11)과, 음향관 본체(10)의 벽면(10b)과 분리판(11)과의 사이에 마련되는 칸막이판(12)으로 구획 형성되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D1)는 음향관 본체(10) 내에 분리판(11) 및 칸막이판(12)을 마련함으로써, 2개의 거리(L1, L2)가 되는 유로 길이가 다른 2개의 음향관이 형성되기 때문에, 특정의 2개의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 헬름홀츠 공명기형의 음향 댐퍼로 할 수 있다. 게다가, 2개의 음향관을 형성하기 위한 칸막이판(12)에 발생하는 음파의 외력은, 도 3a에 화살표 X, Y로 나타내는 바와 같이, 서로 이웃하는 음향관끼리 상대하여 상쇄되기 때문에, 칸막이판(12)을 용이하게 구성할 수 있다.
도 4는 음향 댐퍼의 공명 주파수 응답 특성도이며, 실선은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D1)의 응답 특성을 나타내고 있다. 이 실선으로 나타내는 응답 특성은 2개의 거리(L1, L2)에 근거하는 유로 길이가 다른 2개의 음향관에 의해 특정의 2개의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 도 4의 쇄선으로 나타내는 응답 특성은, 도 3b에 도시하는 종래의 음향 댐퍼(D0)의 응답 특성을 나타내고 있으며, 특정의 하나의 주파수 밴드의 흡음 효과 밖에 얻을 수 없는 것을 나타내고 있다. 이 종래의 음향 댐퍼(D0)에는, 음향관 본체(10) 내에 분리판(11)에서 동일 유로 길이를 갖는 음향관이 형성되어 있다.
(제 2 실시형태)
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D2)의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
이 음향 댐퍼(D2)는 상술한 음향 댐퍼(D1)와 동일한 음향관 본체(10) 내에, 분리판(11a, 11b)을 포함하는 복수의 분리판을 배설하여 구성되어 있다.
분리판(11a, 11b)을 포함하는 복수의 분리판은 서로 연장 치수(길이 방향의 치수)가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되어 있는 동시에, 이들 복수의 분리판의 각각의 일단측은, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측과 반대측의 벽면(10a)에 연접되어 있다. 또한, 도 5에서는 상방에 배치된 분리판은 짧고, 하방에 배치된 분리판은 길게 되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D2)는 음향관 본체(10) 내에 분리판(11a, 11b)을 포함하는 복수의 분리판을 마련함으로써, 유로 길이가 다른 복수 개의 음향관이 형성되어 있다. 즉, 이 음향관 본체(10) 내에는, 음향관 본체(10)의 상벽면(10b)과 분리판(11a)의 상면과의 사이, 또한 도시하지 않은 서로 이웃하는 분리판 사이에, 각각 유로 길이가 다른 복수 개의 음향관이 형성되어 있는 것으로 볼 수 있다.
도 6은 상술한 음향 댐퍼(D2)의 공명 주파수 응답 특성도를 도시하고 있다. 이러한 특성 도면으로부터 명확한 바와 같이, 유로 길이가 다른 복수 개의 음향관에 의해, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 것을 도시하고 있다.
또한, 이 음향 댐퍼(D2)에서는, 분리판의 수에 특별히 제약은 없으며, 필요한 수의 분리판을 설치함으로써, 분리판의 수보다 1개 많은 수의 음향관을 음향관 본체의 내부에 형성할 수 있다.
(제 3 실시형태)
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D3)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
이 음향 댐퍼(D3)는 음향관 본체(10) 내에 복수(도시의 예에서는 3매)의 분리판(11a 내지 11c)을 배설하여 구성되어 있다.
분리판(11a 내지 11c)은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되어 있는 동시에, 이들 분리판(11a 내지 11c)에 있어서의 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측의 각각의 일단측은 연장 방향의 단부가 가지런하도록 배치되어 있다. 그리고, 이들 분리판(11a 내지 11c)에 있어서의 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측과 반대측의 각각의 단부(타단측)는, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측과 반대측의 벽면(10a)에 연접되어 있다. 또한, 도시의 예에서는, 분리판(11a 내지 11c)의 연장 치수는, 11a＜11b＜11c로 하고 있다. 즉, 본 실시형태의 벽면(10a)은 계단 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 음향관 본체(10)의 외형 형상은 도 7에 이점쇄선으로 나타내는 범위 분량만큼 작게 할 수 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D3)는 음향관 본체(10) 내에 분리판(11a 내지 11c)을 마련함으로써, 유로 길이가 다른 복수 개(도시의 예에서는 4개)의 음향관이 형성되어 있다. 즉, 이 음향관 본체(10) 내에는, 음향관 본체(10)의 상벽면(10b)과 분리판(11a)의 상면과의 사이, 마찬가지로, 분리판(11a)의 하면과 분리판(11b)의 상면과의 사이, 분리판(11b)의 하면과 분리판(11c)의 상면과의 사이, 및 분리판(11c)의 하면과 음향관 본체(10) 하벽면(10c)과의 사이에, 각각 유로 길이가 다른 복수 개(4개)의 음향관이 형성되어 있다. 따라서, 이 음향 댐퍼(D3)에서도, 상술한 음향 댐퍼(D1, D2)와 마찬가지로, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 음향 댐퍼로 할 수 있다.
또한, 이 음향 댐퍼(D3)에서는, 3매의 분리판(11a 내지 11c)을 이용하여 4개의 음향관으로 음향 댐퍼를 형성했지만, 2매 또는 4매 이상의 분리판을 이용하여 복수 개의 음향관을 형성하도록 해도 좋다.
(제 4 실시형태)
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D4)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
이 음향 댐퍼(D4)는 상술한 음향 댐퍼(D1, D2)와 같은 음향관 본체(10) 내에, 제 1 및 제 2 분리판(11a, 11b)을 포함하는 복수의 분리판과, 제 1 및 제 2 칸막이판(12a, 12d)을 포함하는 복수의 칸막이판을 배설하여 구성되어 있다.
이 음향 댐퍼(D4)는 음향관 본체(10)의 길이 방향에 있어서의 축심선(O)을 중심으로 한 상하 대칭으로 구성되어 있기 때문에, 이하, 그 축심선(O)을 중심으로 한 상방에 마련되는 유닛(U1)에 대해 설명한다.
분리판(11a) 및 분리판(11b)은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되어 있는 동시에, 이들 분리판(11a, 11b)에 있어서의 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측의 각각의 일단측은 연장 방향의 단부가 가지런하도록 배치되어 있다. 또한, 각각의 타단측은, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 부설되는 측과 반대측의 벽면(10a)으로부터 소정 거리만큼 멀어지도록 배치되어 있다. 또한, 분리판(11a)의 타단측과 벽면(10a) 사이의 거리는 분리판(11b)의 타단측과 벽면(10a) 사이의 거리보다 커지도록 구성되어 있다. 즉, 분리판(11a)의 연장 방향의 길이보다 분리판(11b)의 연장 방향의 길이가 길게 되어 있다.
칸막이판(12a)은, 상술한 음향 댐퍼(D1)의 칸막이판(12)과 마찬가지로, 분리판(11a)의 한쪽 면(11a')의 소정 위치와, 그 한쪽 면(11')과 대향하는 음향관 본체(10)의 벽면(10b)과의 사이에 마련되어 있다. 또한, 칸막이판(12b)은, 분리판(11a)의 타단측과 음향관 본체(10)의 벽면(10a)과의 사이에서, 또한, 분리판(11b)의 한쪽 면(11b')의 소정 위치와, 그 한쪽 면(11b')과 대향하는 음향관 본체(10)의 벽면(10b)과의 사이에 마련되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 유닛(U1)에서는, 상술한 음향 댐퍼(D1)의 거리(L1, L2)와 동일한 유로에 상당하는 2종류의 음향관 이외에, 분리판(11b)의 하면측[축심선(O)에 면하는 측] 및 그 분리판(11b)의 타단측을 우회하여 칸막이판(12b)에 도달할 때까지의 거리의 유로에 상당하는 음향관이 형성된다.
음향관 본체(10)의 연장 방향을 따르는 축심선(O)의 하방에 마련되는 유닛(U2)은 분리판(11c, 11d) 및 칸막이판(12c, 12d)을 이용하여 유닛(U1)과 동일한 복수의 음향관이 형성된다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D4)는 음향관 본체(10) 내에 분리판(11a, 11b)을 포함하는 복수의 분리판과, 칸막이판(12a, 12d)을 포함하는 복수의 칸막이판을 마련함으로써, 유로 길이가 다른 복수의 음향관이 형성되기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 헬름홀츠 공명기형의 음향 댐퍼로 할 수 있다. 게다가, 음향관을 형성하기 위한 칸막이판에 발생하는 음파의 외력은, 도 8에 화살표로 나타내는 바와 같이, 서로 이웃하는 음향관끼리 상대하여 상쇄되기 때문에, 복수의 칸막이판을 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 상술한 음향 댐퍼(D4)에서는, 상하의 유닛에 각각 2매의 분리판과 2매의 칸막이판을 마련하여 복수 개의 음향관으로 음향 댐퍼를 형성했지만, 유닛의 수에 특별히 제약은 없으며, 유닛의 수를 늘려 음향관의 수를 추가로 증가시키도록 해도 좋다. 또한, 유닛마다 분리판 및 칸막이판의 수를 늘려 음향관의 수를 추가로 증가시켜도 좋다.
(제 5 실시형태)
도 9는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D5)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 이 음향 댐퍼(D5)는, 상술한 음향 댐퍼(D1, D2, D4)와 같은 음향관 본체(10) 내에, 복수의 소용돌이 형상으로 권회한 분리판(11f)을 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 접속되는 측으로부터 멀어지는 방향으로 소정의 간격을 유지하며, 또한 음향관 본체(10)의 상방의 벽면(10b)으로부터 소정의 간격을 유지하여, 음향관 본체(10)의 하방의 벽면(10c)에 복수 병렬로 마련되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D5)는 음향관 본체(10) 내에 복수의 소용돌이 형상으로 권회(도시의 예에서는 시계방향으로 권회)한 분리판(11f)을 병렬로 배치함으로써, 분리판(11f)마다, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 접속되는 측의 단부를 입구로 하고, 권회된 분리판의 안쪽(중앙)을 바닥으로 하는 음향관이 복수 형성된다. 이들 복수의 음향관은 유로 길이가 각각 다르기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 헬름홀츠 공명기형의 음향 댐퍼로 할 수 있다.
또한, 상술한 음향 댐퍼(D5)에서는, 분리판의 수에 특별히 제약은 없으며, 필요한 수의 분리판을 적절히 설치함으로써, 복수의 음향관을 음향관 본체의 내부에 형성할 수 있다.
(제 6 실시형태)
도 10은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 음향 댐퍼(D6)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 이 음향 댐퍼(D6)가 상술한 음향 댐퍼(D5)와 다른 점은 음향관 본체(10) 내에 마련되는 복수의 소용돌이 형상으로 권회한 분리판의 권회 방향을 인접하는 관계에 있어서 반대가 되도록 형성한 것이다. 즉, 음향관 본체(10) 내에 마련되는 분리판을 시계방향으로 권회한 분리판(11f)과, 반시계방향으로 권회한 분리판(11g)을 준비하고, 이들 분리판(11f, 11g)을 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 접속되는 측으로부터 멀어지는 방향으로 교대로 복수 병렬 배치되어 있다. 그리고, 각 분리판(11f, 11g) 내에 음파가 골고루 미치도록 보조 칸막이판(13)이 음향관 본체(10)의 하방의 벽면(10c) 상에 마련되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D6)는, 음향관 본체(10) 내에, 복수의 시계방향으로 권회한 분리판(11f)과, 반시계방향으로 권회한 분리판(11g)을 서로 이웃하게 하여 배치함으로써, 음향관 본체(10)가 연소기(3)에 접속되는 측의 단부를 입구로 하고, 권회된 분리판의 안쪽(중앙)을 바닥으로 하는 음향관이 복수 형성된다. 이들 복수의 음향관은 유로 길이가 각각 다르기 때문에, 대역이 다른 복수의 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있는 헬름홀츠 공명기형의 음향 댐퍼로 할 수 있다. 또한, 음향관을 형성하기 위한 분리판에 발생하는 음파의 외력은, 도 9에 화살표로 나타내는 바와 같이, 서로 이웃하는 음향관끼리 상대하여 상쇄되기 때문에, 분리판(11f, 11g)을 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 상술한 음향 댐퍼(D6)에 있어서는, 분리판의 수에 특별히 제약은 없으며, 필요한 수의 분리판을 적절히 설치함으로써, 복수의 음향관을 음향관 본체의 내부에 형성할 수 있다.
(제 7 실시형태)
도 11a는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 연소기(C1)의 일 부분을 도시하는 단면도이고, 도 11b는 연소기(3)에 장착되는 음향 댐퍼(D7)의 평면도이다.
도 11a 및 도 11b에 도시하는 바와 같이, 이 연소기(3)에는, 외측 케이싱(20)의 벽면에 음향 댐퍼(D7)가 고정되어 있다. 음향 댐퍼(D7)는 외측 케이싱(20)의 벽면에 고정된 직방체 형상의 하우징(연통부)(21)과, 하우징(21)에 접속된 4개의 음향관 본체(10)를 갖고 있다. 하우징(21)과 외측 케이싱(20) 사이에는 구멍(22)이 형성되어 있으며, 이 구멍(22)을 통하여 하우징(21) 내부의 공간이 외측 케이싱(20)의 내측의 공간과 연통하고 있다. 4개의 음향관 본체(10)는 하우징(21)의 주위의 사면에 각각 고정되어 있으며, 하우징(21)을 중심으로 하여 방사상으로 연장되어 있다. 각 음향관 본체(10)는 하우징(21) 내부의 공간에 연통되어 있다. 음향관 본체(10)에는, 상기 제 1 내지 제 6 실시형태에서 설명된 구조 중 어느 것이나 채용 가능하다. 또한, 하우징(21)의 내부는 단순한 중공이어도 좋지만, 예를 들면 도 11b에 도시하는 바와 같이, 대각선을 따라서 공간을 구획하는 칸막이벽(23)을 설치하여, 각 음향관 본체(10)에 통하는 구획을 마련해도 좋다.
상기 구성으로 이루어지는 음향 댐퍼(D7)에 의하면, 음향관 본체(10)마다 유효한 주파수 밴드를 다르게 함으로써 넓은 대역에 걸쳐서 흡음 효과를 얻을 수 있으므로, 연소기의 소음 억제 향상에 기여할 수 있다. 또한, 복수의 음향관 본체(10)를 하나의 하우징(21)을 거쳐서 외측 케이싱(20)에 접속하므로, 복수의 음향관 본체(10)를 각각 외측 케이싱(20)에 접속하는 경우와 비교하여, 연소기의 개수에 따르는 수고를 줄일 수 있어서, 작업 기간을 줄일 수도 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상술한 실시형태에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시형태로 든 구체적인 형상이나 구성 등은 일 예에 지나지 않으며, 적절히 변경이 가능하다.
본 발명은 연소기에 부설되는 음향관 본체를 구비한 음향 댐퍼에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 간단한 구조인 것에 상관없이, 연소기에 대해서 광범위한 주파수 밴드의 흡음 효과를 얻을 수 있다.
1 : 가스 터빈 3 : 연소기
10 : 음향관 본체 11a, 11b : 분리판
12a, 12b : 칸막이판 D1 내지 D7 : 음향 댐퍼
U1, U2 : 유닛 O : 축심선

Claims (10)

  1. 연소기에 상기 연소기의 내측에 연통 상태로 부설되는 음향관 본체를 구비한 음향 댐퍼에 있어서,
    상기 음향관 본체는, 내부에 서로 연장 치수가 다른 복수의 유로를 갖는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 분리판과, 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 분리판과의 사이에 마련되는 칸막이판으로 구획 형성되고,
    상기 분리판의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 배치하는 동시에, 상기 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 칸막이판을 마련하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 복수의 분리판으로 구획 형성되고,
    상기 복수의 분리판은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되는 동시에,
    상기 복수의 분리판의 각각의 일단측은, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면에 연접하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 복수의 분리판으로 구획 형성되고,
    상기 복수의 분리판은 서로 연장 치수가 다르며, 또한 서로 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 배설되는 동시에, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측에 있어서의 상기 복수의 분리판의 각각의 일단측은 연장 방향의 단부가 가지런하도록 배치되며,
    상기 복수의 분리판의 각각의 타단측은, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면에 연접하여, 상기 복수의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 마련되는 제 1 분리판 및 제 2 분리판과, 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 제 1 분리판과의 사이에 마련되는 제 1 칸막이판 및 상기 음향관 본체의 내벽면과 상기 제 2 분리판과의 사이에 마련되는 제 2 칸막이판으로 구획 형성되고,
    상기 제 1 분리판의 연장 방향의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 배치하는 동시에,
    상기 제 1 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 제 1 칸막이판을 마련하고,
    상기 제 1 분리판의 다른쪽 면측에 소정의 간격을 유지하여 대략 평행하게 상기 제 2 분리판을 마련하며, 상기 제 2 분리판의 연장 방향의 일단측을, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 벽면으로부터 이격하여 설치하는 동시에,
    상기 제 1 분리판의 일단측과, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측과 반대측의 상기 벽면과의 사이에 있어서, 상기 제 2 분리판의 한쪽 면의 소정 위치와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 음향관 본체의 상기 내벽면과의 사이에 상기 제 2 칸막이판을 마련하여 형성되는 유닛을, 상기 음향관 본체의 연장 방향을 따르는 축심선을 중심으로 하여 대칭으로 마련하여 상기 복수의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 상기 음향관 본체와, 상기 음향관 본체 내에 소용돌이 형상으로 권회한 분리판으로 구획 형성되고,
    상기 분리판이, 상기 음향관 본체가 상기 연소기에 부설되는 측으로부터 멀어지는 방향으로 복수 병렬 배치됨으로써 상기 복수의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  7. 제 6 항에 있어서,
    인접하는 상기 분리판의 권회 방향이 반대가 되도록 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향관 본체를 복수 구비하며,
    이들 복수의 음향관 본체가 상기 연소기와의 연통부를 중심으로 하여 방사상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는
    음향 댐퍼.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항에 기재된 음향 댐퍼를 부설한 것을 특징으로 하는
    연소기.
  10. 제 9 항에 기재된 연소기를 구비한 것을 특징으로 하는
    가스 터빈.
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