JPH05187256A - ガスタービン発電装置 - Google Patents

ガスタービン発電装置

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JPH05187256A
JPH05187256A JP4004541A JP454192A JPH05187256A JP H05187256 A JPH05187256 A JP H05187256A JP 4004541 A JP4004541 A JP 4004541A JP 454192 A JP454192 A JP 454192A JP H05187256 A JPH05187256 A JP H05187256A
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JP
Japan
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generator
gas turbine
air cleaner
cleaner box
intake
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JP4004541A
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English (en)
Inventor
Norio Nakano
則男 中野
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/14—Combined air cleaners and silencers

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン発電装置において、十分な消音
を行うとともに、コンパクト化をはかる。 【構成】 ガスタービン10のロータ軸11と発電機2
0の回転軸21を同軸上に結合し、吸入空気を取り入れ
るエアクリーナボックス40を回転軸21と直列にガス
タービン10と反対側に配置し、エアクリーナボックス
40とコンプレッサ12の吸気口18を結ぶ吸気サイレ
ンサ60を回転軸21と並列に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン発電装置
の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】発電機を駆動する原動機
としてガスタービンを用いることにより、高速型発電機
を用いて装置全体のコンパクト化がはかれ、持ち運び可
能な小型発電装置等への実用化が期待されている(特開
昭61−121740号公報、参照)。
【0003】この種のガスタービン発電装置は、吸気コ
ンプレッサから発生する高周波数の騒音を消音する吸気
サイレンサが必要となり、十分な消音効果を得ようとす
ると吸気サイレンサの吸気通路長が増大し、発電装置を
大型化する原因になった。
【0004】また、発電装置には、発電機のフィールド
コイルに流れる電流を制御することにより発電電圧を調
節して適正な電力を供給する発電量制御回路が設けられ
ている。この発電量制御回路は、パワートランジスタ等
の発熱部品を備えるため、発電量制御回路に冷却風を送
る電動ファンが必要となったり、その取付け位置に制約
を受け、これも発電装置を大型化する原因になった。
【0005】本発明は上記の問題点に着目し、コンプレ
ッサから発生する吸気騒音を十分に消音するとともに、
発電装置のコンパクト化をはかることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービン
発電装置において、ガスタービンのロータ軸と発電機の
回転軸を同軸上に結合し、吸入空気を取り入れるエアク
リーナボックスを回転軸と直列にかつガスタービンのコ
ンプレッサと反対側に配置し、エアクリーナボックスと
コンプレッサの吸気口を結ぶ吸気サイレンサを発電機の
回転軸と並列に配置する。
【0007】または、発電量を制御する回路を発電機と
エアクリーナボックスの間に配置するとともに、エアク
リーナボックス内に臨む放熱部を有する放熱板を設け、
放熱板に前記発電量制御回路を取付ける。
【0008】
【作用】ガスタービンにより発電機を直接駆動する構造
により、発電機を高速型としてガスタービンより大幅に
小型化することができる。このため、発電機と吸気サイ
レンサを並列に配置しても、発電機と吸気サイレンサを
合わせた断面積がガスタービンの断面積より小さくなっ
て、発電装置が大型化することが避けられる。
【0009】吸気サイレンサを発電機と並列に配置する
ことにより、吸気通路長や吸音材の形状に受ける制約を
少なくし、十分な消音効果を得ることと、発電装置のコ
ンパクト化をはかることを両立できる。
【0010】また、発電量制御回路を発電機とエアクリ
ーナボックスの間に配置することによっても、発電装置
が大型化することが避けられる。
【0011】発電量制御回路を取付けた放熱板の放熱部
をエアクリーナボックスに臨んで設けたため、発電量制
御回路の熱をエアクリーナボックスを流れる吸気により
放熱板を介して持ち去り、十分な冷却性能が確保され
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0013】図1,図2に示すように、発電装置1はケ
ーシング2の内部にガスタービン10と発電機20が収
装され、持ち運びが可能となっている。ケーシング2の
上部には携帯用ハンドル3が一対の軸82を介して折り
畳み可能に設けられるとともに、電気コードが接続され
るコンセント4および各種スイッチ類5が設けられてい
る。
【0014】ケーシング2の内部にはガスタービンエン
クロージャ17が複数のステー87を介して取付けられ
る。ガスタービンエンクロージャ17の内部にガスター
ビン10を構成する燃焼器13、タービン14、熱交換
器15が収装され、ガスタービンエンクロージャ17の
前壁部88にコンプレッサ12が接続される。熱交換器
15はタービン14およびコンプレッサ12と直列に配
置され、燃焼器13は熱交換器15と並列に配置され
る。ケーシング2の後壁部83には排気口84が開口
し、熱交換器15からの排気ガスが排出される。排気口
84には格子状のルーバ85が設けられる。
【0015】タービン14のロータとコンプレッサ12
のインペラを連結するロータ軸11と発電機20の回転
軸21は同軸上に結合される。回転軸21は一対のころ
がり軸受16を介して支持され、各ころがり軸受16の
間に発電機20が設けられる。
【0016】ガスタービンエンクロージャ17の上方に
第一燃料タンク31が配置され、発電機20の下方に第
二燃料タンク32が配置される。第一燃料タンク31の
上部に給油口33およびフィラーキャップ35が設けら
れ、第一燃料タンク31からの燃料が図示しない配管を
介して第二燃料タンク32に導入され、第二燃料タンク
32に溜められた燃料が燃料ポンプ34を介して燃焼器
13の燃料噴射弁36に供給されるようになっている。
【0017】ガスタービンエンクロージャ17は卵形断
面を有する筒形に形成される一方、第一燃料タンク31
はその断面がガスタービンエンクロージャ17の上部を
覆うように湾曲して形成され、ガスタービンエンクロー
ジャ17から発生する騒音が外部に伝わるのを抑制して
いる。
【0018】図3,図4にも示すように、ケーシング2
内にはエアクリーナボックス40が発電機20の回転軸
21の延長上でコンプレッサ12と反対側に配置され、
エアクリーナボックス40とガスタービン10の吸気口
18を結ぶ吸気サイレンサ50が発電機20の上方で回
転軸21と平行に配置される。
【0019】発電機20はガスタービン10の始動時に
スタータモータとしても機能し、始動時に発電機20に
駆動電流を供給するバッテリ80が設けられる。バッテ
リ80はエアクリーナボックス40の前方に並んで配置
され、ケーシング2の前壁部78にはバッテリ80を収
装するケース79が設けられる。
【0020】エアクリーナボックス40は回転軸21と
直交して配置される前後壁部41,42と、略水平方向
に配置される上下壁部43,44と、ケーシング2に沿
って湾曲する左壁部45を有する偏平な箱形に形成され
る。
【0021】エアクリーナボックス40の右側には吸気
導入口68が形成され、吸気導入口68にはエレメント
アッシ46が複数のビス47を介して締結される。エレ
メントアッシ46は吸入空気を濾過するエレメント48
と、エレメント48を保持するエレメントホルダ49を
備える。ケーシング2には吸気導入口68に面して外気
を取り込む格子状のルーバ19が設けられる。
【0022】エアクリーナボックス40と吸気サイレン
サ42のダクト51が一体形成され、エアクリーナボッ
クス40内に取り入れられた空気をコンプレッサ12に
導くようになっている。
【0023】ダクト51は発電機20の回転軸21と平
行な水平方向に配置される上下壁部52,53と、ケー
シング2に沿って湾曲する左右壁部54,55と、上壁
部52と直交する後壁部55を有する箱形に形成され
る。
【0024】ダクト51の下壁部53にはコンプレッサ
12に連通する開口部57が形成され、開口部57には
コンプレッサ12のインレット59に接続する環状溝5
6が形成される。
【0025】エアクリーナボックス40の後壁部42に
吸気サイレンサ50のダクト51が接続される。ダクト
51の上下壁部52,53は発電機20の回転軸21と
平行な水平方向に配置され、ダクト51の上壁部52と
エアクリーナボックス40の上壁部43は段差なく連続
し、ダクト51の下壁部53はエアクリーナボックス4
0の後壁部42と直交している。
【0026】吸気サイレンサ42はダクト51の内側に
吸音材60が設けられる。吸音材60は、その材質をロ
ックウールとして、コンプレッサ12から発生する吸気
騒音を消音する。なお、吸音材60はロックウールにか
えて多孔質材等を用いても良い。
【0027】図5にも示すように、吸音材60はその内
部に偏平な台形断面をした吸気通路61を画成する筒形
に形成される。吸気通路61はその通路長を200mm
とし、その高さを20mmとしている。吸気通路61は
厚さが30mm、幅が250mmの下壁部62と、厚さ
が40mm、幅が180mmの上壁部63との間に画成
される。上記各寸法は後述するように消音したい周波数
域に対応して変化し、予め実験により十分な消音効果が
得られるように設定される。
【0028】発電量制御回路70は発電機20のフィー
ルドコイルに流れる電流をケーブル73を介して制御す
ることにより発電電圧を制御して適正な電力を供給する
ものであり、パワートランジスタ等の発熱部品を備えて
いる。
【0029】発電量制御回路70はエアクリーナボック
ス40と発電機20の間に配置され、エアクリーナボッ
クス40内に臨む放熱板71に取付けられる。放熱板7
1はエアクリーナボックス40内に臨む放熱部として多
数の放熱フィン72を有するとともに、その背面に発電
量制御回路70が取付けられる伝熱部74を有して、パ
ワートランジスタ等からの発熱をエアクリーナボックス
40内を流れる吸気に放熱するようになっている。
【0030】エアクリーナボックス40の後壁部42に
は放熱板71および発電量制御回路70を取付けるため
の開口部69が形成され、放熱板71は複数のボルト8
6を介してエアクリーナボックス40に締結される。
【0031】多数の放熱フィン72は水平方向に配置さ
れ、ルーバ19およびエレメント48を介してエアクリ
ーナボックス40内に流入する空気流に対して略平行と
なっている。
【0032】エアクリーナボックス40内には放熱板7
1の側方にコンデンサ75が配設されるとともに、放熱
板71の下方に各種電気部品76が配設され、これらの
電気部品がエアクリーナボックス40内を流れる清浄な
空気によって冷却されるようになっている。
【0033】次に、作用について説明する。
【0034】吸気サイレンサ50を発電機20の回転軸
21と並列に配置し、かつエアクリーナボックス40を
発電機20の回転軸21の延長上に配置することによ
り、発電装置1のケーシング2の幅と高さを最小限に抑
えてコンパクト化がはかれる。ガスタービン10に比べ
て発電機20を駆動する構造により、発電機20を高速
型としてガスタービン10より大幅に小型化することが
できるため、発電機20と吸気サイレンサ50を並列に
配置しても、発電機20と吸気サイレンサ50を合わせ
た断面積がガスタービン10の断面積より小さくなる。
すなわち、ケーシング2の幅はガスタービンエンクロー
ジャ17の幅によって決まり、ケーシング2の高さはガ
スタービンエンクロージャ17と第一燃料タンク31の
高さによって決まり、エアクリーナボックス40または
吸気サイレンサ50のために各寸法が増大することを避
けられるのである。
【0035】また、エアクリーナボックス40を偏平な
箱形に形成することにより、ケーシング2の長さも抑え
られる。
【0036】コンプレッサ12から発生する吸気騒音は
吸気サイレンサ50を通る過程で吸音材60によって減
衰されるとともに、吸気サイレンサ50からエアクリー
ナボックス40にかけて拡散することによっても減衰さ
れる。
【0037】吸気サイレンサ50を発電機20の回転軸
21と並列に配置することにより、吸音材60に囲まれ
た吸気通路61の長さを十分に確保するとともに、吸音
材60の形状を適正にして、発電装置1を大型化するこ
となく十分な消音効果を確保できる。図6に実験結果を
示すように、周波数が高まるのに伴って音圧レベルが上
昇する吸気源音に対して、本発明による発電装置1では
ケーシング2の外部に伝わる吸気騒音の音圧レベルが5
00Hz以上の高周波数域で大幅に低減し、50dB以
下に抑えられる。
【0038】ルーバ19およびエレメント48を介して
エアクリーナボックス40内に流入する空気流は、図2
に矢印で示すように、放熱フィン72に沿って流れた後
に吸気サイレンサ50へと流入する間に放熱板71を介
して発電量制御回路70から発生する熱を持ち去る。こ
れによって発電量制御回路70の温度を適正に保つこと
ができる。
【0039】吸気導入口68をケーシング2の前部側方
に面して開口させるとともに、排気口84をケーシング
2の後壁部83に配置しているため、吸気導入口68か
ら取り入れられる空気中に排気ガスが混ざることを防止
できる発電量制御回路70はエアクリーナボックス40
と発電機20の間に配置されることにより、発電装置1
を大型化することなく、また発電機20で発生した電流
を発電量制御回路70に導くケーブル73の長さを短縮
して、出力ロスを小さくすることができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガスター
ビン発電装置において、ガスタービンのロータ軸と発電
機の回転軸を同軸上に結合し、吸入空気を取り入れるエ
アクリーナボックスを発電機の回転軸と直列にかつガス
タービンのコンプレッサと反対側に配置し、エアクリー
ナボックスとコンプレッサの吸気口を結ぶ吸気サイレン
サを発電機の回転軸と並列に配置することにより、高速
型の小型発電機に対応してスペースを有効に利用して吸
気サイレンサの通路長や吸音材の形状を適正にし、吸気
騒音を十分に低減することと、発電装置のコンパクト化
をはかることを両立でき、持ち運び可能な小型ガスター
ビン発電装置の実用化に貢献できる。
【0041】または、発電量を制御する回路を発電機と
エアクリーナボックスの間に配置するとともに、エアク
リーナボックス内に臨む放熱フィンを有する放熱板を設
け、放熱板に前記発電量制御回路を取付けることによ
り、発電量制御回路の冷却性能を十分に確保すること
と、発電装置のコンパクト化をはかることを両立でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す発電装置の断面図であ
る。
【図2】同じく図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】同じくガスタービンおよび発電機の斜視図であ
る。
【図4】同じくガスタービンおよび発電機の一部断面図
である。
【図5】同じく吸音材の斜視図である。
【図6】同じく実験結果を示す線図である。
【符号の説明】
1 発電装置 2 ケーシング 10 ガスタービン 11 ロータ軸 17 ガスタービンエンクロージャ 18 吸気口 20 発電機 21 回転軸 40 エアクリーナボックス 50 吸気サイレンサ 60 吸音材 70 発電量制御回路 71 放熱板 72 放熱フィン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンのロータ軸と発電機の回転
    軸を同軸上に結合し、吸入空気を取り入れるエアクリー
    ナボックスを発電機の回転軸と直列にかつガスタービン
    のコンプレッサと反対側に配置し、エアクリーナボック
    スとコンプレッサの吸気口を結ぶ吸気サイレンサを発電
    機の回転軸と並列に配置したことを特徴とするガスター
    ビン発電装置。
  2. 【請求項2】 発電量を制御する回路を発電機とエアク
    リーナボックスの間に配置するとともに、エアクリーナ
    ボックス内に臨む放熱部を有する放熱板を設け、放熱板
    に前記発電量制御回路を取付けたことを特徴とする請求
    項1記載のガスタービン発電装置。
JP4004541A 1992-01-14 1992-01-14 ガスタービン発電装置 Pending JPH05187256A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4004541A JPH05187256A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 ガスタービン発電装置
US08/003,912 US5355074A (en) 1992-01-14 1993-01-13 Gas turbine generator unit

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JP4004541A JPH05187256A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 ガスタービン発電装置

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