JP2002340278A - 脈動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体を輸送する配管中の脈動を減衰させ、機
器を正常に動作させることができる脈動減衰装置を提供
すること。 【解決手段】 マイクロガスタービン１０３に連結する
配管１０２の上流に共鳴タンク５を膨張タンク６と直列
に設ける。これにより、ガスコンプレッサ１０４の間欠
的なガス吸気に伴う脈動が、上流に伝播する際に膨張タ
ンク６及び共鳴タンク５により減衰される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を輸送する配
管中の脈動を減衰させるための脈動減衰装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーへの関心が高まり、
コージェネレーションがオフィスビル等で導入される傾
向がある。コージェネレーションとは、エンジンやター
ビンなどによる従来の発電システムにおいて、大気中や
冷却水に５０％以上捨てられていた一次エネルギーを排
熱回収装置により熱として回収し、冷暖房、給湯などの
熱利用設備に利用し、１つのエネルギーから２つ以上の
二次エネルギーを発生させるシステムのことである。こ
のシステムは、例えば、図１６に示すように、ガスメー
タ１０１から配管１０２に入力したガスをマイクロガス
タービン１０３において熱エネルギーに変換されるよう
になっている。そして、図１６のマイクロガスタービン
１０３には、ガスコンプレッサ１０４が使用されてい
る。

【０００３】ところが、マイクロガスタービン１０３の
ガスコンプレッサ１０４がレシプロ式等の場合、ガス吸
気を間欠的に行うため、その動作に従って配管１０２に
圧力変動を生じる。この圧力変動により、図１６に示す
配管１０２の圧力計測位置Ｐ６では、図１７に示すよう
に、脈動が周期的に発生し、その脈動幅は、約５．３ｋ
Ｐａに及んでいた。このように脈動幅が大きい脈動は、
配管１０２の上流に伝播すると、上流に配置されたガス
メータ１０１の計測精度を悪化させたり、耐久性を低下
させる等、機器の動作や他のガス設備の燃焼に悪影響を
与える恐れがあった。そこで、配管１０２の脈動を減衰
させるために、例えば、図１８の脈動減衰装置１００が
提案されている。

【０００４】図１８の脈動減衰装置１００は、配管１０
２にオリフィス１０５を設けている。そして、配管１０
２にバイパスライン１０６を設け、オリフィス１０５と
並列に電磁弁１０７と膨張タンク１０８を配設してい
る。かかる脈動減衰装置１００は、電磁弁１０７を閉じ
た状態でガスメータ１０１からのガスをオリフィス１０
５を介してマイクロガスタービン１０３のガスコンプレ
ッサ１０４に供給し、図１９の時間ｔ１において、マイ
クロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４を起
動させる。このとき、配管１０２の下流側圧力計測位置
Ｐ７では、マイクロガスタービン１０３のガスコンプレ
ッサ１０４のガス吸気に伴って、ガス圧が急激に低下す
るとともに脈動が発生する。その脈動は、上流に伝播
し、配管１０２とバイパスライン１０６に分岐する際に
減衰される。そして、配管１０２に伝播した脈動は、配
管１０２のオリフィス１０５に吸収されて、更に減衰さ
れる。一方、バイパスライン１０６に伝播した脈動は、
電磁弁１０７に閉鎖されて配管１０２に伝播しない。

【０００５】それから、電磁弁１０７を開いて、ガスを
主としてバイパスライン１０６からマイクロガスタービ
ン１０３のガスコンプレッサ１０４に供給する。そし
て、燃焼が開始されると、図１９の時間ｔ２において、
マイクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４
の定格運転を開始する。このとき、マイクロガスタービ
ン１０３のガスコンプレッサ１０４の間欠的なガス吸気
に伴って脈動が発生し、その脈動幅は、発電負荷上昇に
伴って次第に大きくなる。この脈動は、上流に伝播し、
配管１０２とバイパスライン１０６に分岐する際に減衰
される。そして、配管１０２に伝播した脈動は、オリフ
ィス１０５に吸収されて減衰するため、配管１０２の上
流に伝播しにくい。一方、バイパスライン１０６に伝播
した脈動は、膨張タンク１０８で打ち消し合って減衰さ
れるため、開状態の電磁弁１０７を介して配管１０２の
上流に伝播しにくい。従って、図１８の脈動減衰装置１
００によれば、オリフィス１０５及び膨張タンク１０８
により起動時及び定格運転時に発生する脈動が減衰さ
れ、配管１０２の上流に伝播しにくいので、ガスメータ
１０１等の機器に悪影響を与えにくくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
の脈動減衰装置１００は、以下の点で問題であった。 （１）すなわち、図１８の脈動減衰装置１００は、マイ
クロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４の定
格運転時において、図１８の下流側圧力計測位置Ｐ７で
は、図２０に示すように、脈動の脈動幅が約４．０ｋＰ
ａであるのに対して、図１８の上流側圧力計測位置Ｐ８
では、図２１に示すように、脈動幅が約１．４ｋＰａで
あった。この結果から分かるように、オリフィス１０５
及び膨張タンク１０８は、脈動を約３分の２までにしか
減衰させることができず、定格運転時の脈動減衰効果が
小さかった。そのため、図１８の脈動減衰装置１００で
は、脈動に基づく他のガス設備への悪影響、ガスメータ
１０１の耐久性への影響、メータの計測誤差等の問題を
十分に解決することができなかった。

【０００７】（２）また、図１８の脈動減衰装置１００
は、マイクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１
０４の起動時に、電磁弁１０７を閉状態にして配管１０
２のみを開通させていた。このとき、配管１０２に配設
されたオリフィス１０５のオリフィス径が固定的である
ため、ガス供給圧やガス供給配管径等によっては、マイ
クロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４にガ
スを十分に供給できず、ガス圧が１０ｋＰａ以上低下す
る場合があった。この場合、マイクロガスタービン１０
３の保護回路等が働き、ガスコンプレッサ１０４が保護
回路の働きにより停止することがあった。

【０００８】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、流体を輸送する配管中
の脈動を減衰させ、機器を正常に動作させることができ
る脈動減衰装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、動作時に圧力変動を発生
する脈動発生源に連結され、圧力変動により配管に生じ
る脈動を減衰させる脈動減衰装置において、配管に一定
容積を有する第１緩衝室と第２緩衝室を直列に設けたこ
とを特徴とする。上記構成を有する請求項１に記載の発
明は、脈動発生源が起動して、圧力変動を発生すると、
その圧力変動により生じる脈動が、上流に伝播する。し
かし、その脈動は、第２緩衝室に入力して減衰され、さ
らに、第２緩衝室で減衰された脈動が、第１緩衝室に入
力して減衰される。よって、脈動発生源で発生した脈動
は、第１緩衝室及び第２緩衝室で二重に減衰されるの
で、上流に伝播しにくい。また、脈動発生源が定格運転
し、ガスの供給が開始された後に、発電負荷上昇に伴っ
て脈動幅が増大しても、その脈動は、第１緩衝室及び第
２緩衝室で二重に減衰されるので、上流に伝播しにく
い。よって、請求項１に記載の発明は、第１緩衝室及び
第２緩衝室において配管内の脈動を大幅に減衰させ、機
器を正常に動作させることができる。

【００１０】また、請求項２に記載する発明は、請求項
１に記載の発明であって、第１緩衝室が共鳴タンクであ
り、第２緩衝室が膨張タンクであることを特徴とする。
上記構成を有する請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の発明の作用に加え、脈動発生源により発生した脈
動が、配管の上流に伝播する際に、膨張タンクにおいて
減衰され、さらに、共鳴タンクで減衰される。第2緩衝
室の膨張タンクで広い範囲の波長からなる脈動が減衰
し、続いて第1緩衝室で特定波長の脈動が選択的に減衰
される。よって、請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の発明の効果に加え、簡単な構造で脈動を減衰させ
ることができ、装置全体をコンパクトにすることができ
る。

【００１１】また、請求項３に記載する発明は、請求項
１に記載する脈動減衰装置であって、第１緩衝室及び第
２緩衝室が膨張タンクであることを特徴とする。上記構
成を有する請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の
発明の作用に加え、脈動発生源により発生した脈動が、
配管の上流に伝播する際に、連設された膨張タンクのそ
れぞれで減衰される。よって、請求項３に記載の発明
は、請求項１に記載の発明の効果に加え、簡単な構造で
脈動を減衰させることができ、装置全体をコンパクトに
することができる。

【００１２】また、請求項４に記載する発明は、請求項
２に記載の発明であって、共鳴タンクと前記膨張タンク
が、１つの密閉タンクに設けられ、配管が、共鳴タンク
に挿通されて膨張タンクに内部まで挿入され、共鳴タン
クに連通する貫通孔を外周面の対称位置に形成したこと
を特徴とする。上記構成を有する請求項４に記載の発明
は、請求項２に記載の発明の作用に加え、共鳴タンクと
膨張タンクを一体的に配管に取り付ける。そして、上流
から供給したガスは、貫通孔から漏れ出て共鳴部に充満
されるとともに、膨張タンクに充満され、脈動発生源に
供給される。そして、脈動発生源が圧力変動を発生する
と、その圧力変動に伴う脈動が、配管の上流に伝播し、
膨張タンクにおいて減衰される。そして、膨張タンクで
減衰された脈動は、配管の上流に伝播する際に貫通孔を
介して共鳴タンクから共鳴効果により、減衰される。よ
って、請求項４に記載する発明は、請求項２に記載の発
明の効果に加え、共鳴タンクと膨張タンクを配管で接続
する必要がないので、構造がより単純になり、装置全体
をより一層コンパクトにできるとともに、組立工数を減
らすことができる。

【００１３】また、請求項５に記載する発明は、請求項
１乃至請求項４の何れか１つに記載の発明であって、配
管が、第１緩衝室を設けられた第１配管と、第１配管か
ら分岐して設けられるとともに第２緩衝室が設けられた
第２配管とを有し、第１配管に第２緩衝室と並列に流量
制御弁（ニードル弁）を設けたことを特徴とする。上記
構成を有する請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４の何れか１つに記載の発明の作用に加え、流体圧
力や配管の径等の使用環境に応じてニードル弁の開度を
任意に設定する。そして、脈動発生源を起動させると、
圧力発生源が発生する圧力変動に応じて脈動が発生する
が、その脈動は、第１配管と第２配管に分岐する際に減
衰される。そして、第１配管に伝播した脈動は、ニード
ル弁により吸収されて減衰され、さらに、第１緩衝室に
おいて減衰される。一方、第２配管に入力した脈動は、
第２緩衝室において減衰され、さらに、第１緩衝室にお
いて減衰される。このように、脈動発生源の起動時に発
生する脈動は、第１緩衝室、第２緩衝室、ニードル弁に
吸収され、第１配管の上流に伝播しにくい。よって、請
求項５に記載する発明は、請求項１乃至請求項４の何れ
か１つに記載の発明の効果に加え、使用環境に応じてガ
ス圧を低く調整できるので、ニードル弁の上流での変化
を緩やかにして、機器の誤作動を防止することができ
る。

【００１４】また、請求項６に記載する発明は、請求項
５に記載の発明であって、ニードル弁の下流側に電磁弁
を設けたことを特徴とする。上記構成を有する請求項６
に記載の発明は、請求項５に記載の発明の作用に加え、
脈動発生源が定格運転すると、発電負荷上昇に伴って定
格運転後の脈動幅が起動時の脈動幅より大きくなり、ニ
ードル弁が、定格運転後の脈動を十分に吸収できなくな
るおそれがある。そこで、脈動発生源の定格運転後に電
磁弁を閉弁させ、定格運転後の脈動が、ニードル弁を介
して第１配管の上流に伝播することを防止する。よっ
て、請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の
発明の効果に加え、脈動の上流への伝播をより効果的に
防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に、本発
明の脈動減衰装置の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。尚、第１の実施の形態の脈動減衰装置
は、従来技術の欄で説明した図１８の脈動減衰装置１０
０と同様に、ガスメータ１０１とマイクロガスタービン
１０３との間に配設されている。よって、ここでは、図
１８の脈動減衰装置で使用する部材については同一符号
を付し、詳細な説明を省略する。

【００１６】図１の脈動減衰装置１は、ガスメータ１０
１とマイクロガスタービン１０３とが、配管１０２で連
結され、配管１０２にバイパスライン１０６が設けられ
ている。配管１０２には、マイクロガスタービン１０３
のガスコンプレッサ１０４のガス吸気により発生する脈
動が配管１０２の上流に伝播することを防止するため
に、ニードル弁２と電磁弁３が、バイパスライン１０６
の接続位置の間に設けられている。一方、バイパスライ
ン１０６には、配管１０２を流れるガスの入力を制御す
るために、電磁弁４が配設されている。そして、電磁弁
３，４は、マイクロガスタービン１０３の制御装置に電
気的に接続されており、マイクロガスタービン１０３の
制御装置には、マイクロガスタービン１０３のガスコン
プレッサ１０４の起動時と定常運転時とで電磁弁３，４
の開閉を切り替えるためのプログラム等が格納されてい
る。

【００１７】また、配管１０２には、バイパスライン１
０６が接続する位置より上流に共鳴タンク５がコブ状に
配設される一方、バイパスライン１０６には、電磁弁４
の下流側に膨張タンク６が配設されている。このため、
共鳴タンク５と膨張タンク６は、図１の脈動減衰装置１
に直列に配設され、ガスメータ１０１とマイクロガスタ
ービン１０３とを連通させるガス流路を形成している。

【００１８】このように、共鳴タンク５と膨張タンク６
を直列に設けたのは、膨張タンクにより広い範囲の波長
からなる脈動が減衰し、続いて共鳴タンクにより特定波
長の脈動が選択的に減衰されるからである。そして、共
鳴タンク５と膨張タンク６を組み合わせたのは、この組
み合わせにより、マイクロガスタービン１０３のガスコ
ンプレッサ１０４のガス吸気により発生する脈動を、従
来技術の欄で説明した図１８の脈動減衰装置と比較して
大幅に減衰できることを実験により発見したからであ
る。以下に、その実験方法と実験結果について説明す
る。

【００１９】実験では、図２に示すように、マイクロガ
スタービン１０３に連結する配管１０に第１緩衝室１１
と第２緩衝室１２を直列に設け、第１緩衝室１１と第２
緩衝室１２に共鳴タンク５又は膨張タンク６を配設した
実験用脈動減衰装置を使用した。ここで、実験では、共
鳴タンク５として、密閉タンク１３，１４に共鳴管１
５，１６を連結したものを使用している。すなわち、密
閉タンク１３，１４には、直径２８０ｍｍ、高さ２００
ｍｍの円筒形状をなし、内容量が１２．５リットルのも
のが使用されている。そして、密閉タンク１３，１４
は、長さ２００ｍｍの共鳴管１５の端部がそれぞれ５０
ｍｍずつ挿入された状態で連結されている。そして、密
閉タンク１４には、長さ１６０ｍｍの共鳴管１６の一端
が接続され、共鳴管１６の他端は、配管１０に接続され
ている。そのため、密閉タンク１３，１４は、共鳴管１
５，１６を介して配管１０に連通している。一方、膨張
タンク６には、２５リットルの密閉タンク１７を仕切板
１８で半分に間仕切りして、１２．５リットルの膨張室
１７Ａ，１７Ｂを設けたものを使用している。仕切板１
８には、貫通孔１８ａが形成され、膨張室１７Ａ，１７
Ｂが連通している。よって、第１緩衝室１１及び第２緩
衝室１２に共鳴タンク５又は膨張タンク６のいずれを配
設しても、上流から供給されたガスは、第１緩衝室１１
及び第２緩衝室１２を介してマイクロガスタービン１０
３のガスコンプレッサ１０４に供給されることになる。

【００２０】そして、実験用脈動減衰装置の第１緩衝室
１１と第２緩衝室１２のタンク構成を変化させ、タンク
構成別に、上流からガスを供給した場合における共鳴タ
ンク５の上流側（以下、「上流側圧力計測位置」とい
う。）Ｐ３について圧力変動を計測した。その結果を図
３〜図５に示す。

【００２１】実験用脈動減衰装置にガスを供給し、マイ
クロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４がガ
ス吸気を間欠的に行うと、配管１０に脈動が発生する。
このとき、第１緩衝室１１を共鳴タンク５、第２緩衝室
１２を膨張タンク６にした場合には、図３に示すよう
に、脈動幅が約０．５ｋＰａであり、図１８の脈動減衰
装置の脈動幅（１．４ｋＰａ）の約３分の１になった。
また、第１緩衝室１１及び第２緩衝室１２の双方を膨張
タンク６にした場合には、図４に示すように、脈動幅が
約０．７ｋＰａであり、図１８の脈動減衰装置の脈動幅
（１．４ｋＰａ）の約２分の１になった。さらに、第１
緩衝室１１及び第２緩衝室１２の双方を共鳴タンク５に
した場合には、図５に示すように、脈動幅が最大でも約
０．８ｋPaであり、図１８に示す脈動減衰装置の脈動幅
（１．４ｋＰａ）より小さくなった。従って、第１緩衝
室１１に共鳴タンク５、第２緩衝室１２に膨張タンク６
を構成した場合が、最も脈動を減衰させることができる
ことが判明した。

【００２２】そこで、第１緩衝室１１に共鳴タンク５、
第２緩衝室１２に膨張タンク６を配設した実験用脈動減
衰装置を使用して、マイクロガスタービン１０３のガス
コンプレッサ１０４を運転し、マイクロガスタービン１
０３と膨張タンク６との間（以下、「下流側圧力計測位
置」という）Ｐ１、中間圧力計測位置Ｐ２（以下、「中
間圧力計測位置」という）、共鳴タンク５の上流側Ｐ３
のそれぞれについて圧力変動を計測した。その結果を図
６〜図１１に示す。

【００２３】マイクロガスタービン１０３のガスコンプ
レッサ１０４を起動させると、マイクロガスタービン１
０３のガスコンプレッサ１０４の間欠的なガス吸気に伴
って脈動が発生し、その脈動が配管１０の上流に伝播す
る。このとき、下流側圧力計測位置Ｐ１では、図６に示
すように、圧力が約-3.2ｋPaまで低下するとともに、約
４．０ｋＰａの脈動幅で脈動していた。また、中間圧力
計測位置Ｐ２では、図７に示すように、圧力が約0ｋPa
まで低下するとともに、約０．５ｋＰａの脈動幅で脈動
していた。さらに、上流側圧力計測位置Ｐ３では、図８
に示すように、圧力が約1.6ｋPaまで低下するととも
に、約０．３ｋＰａの脈動幅で脈動していた。

【００２４】よって、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４の起動時に発生する脈動は、膨張
タンク６において、脈動幅が約４．０ｋＰａから約０．
５ｋＰａに減って、約８分の１に減衰される。そして、
膨張タンク６で減衰された脈動は、共鳴タンク５におい
て、脈動幅が約０．５ｋＰａから約０．３ｋＰａに減っ
て、約５分の３に減衰される。そのため、マイクロガス
タービン１０３のガスコンプレッサ１０４付近で発生し
た脈動の脈動幅は、膨張タンク６及び共鳴タンク５を通
過することにより約１３分の１にまで減衰されることに
なり、図１８の脈動減衰装置１００と比較して脈動減衰
効果が大きいことが判明した。従って、共鳴タンク５と
膨張タンク６を直列に配設した実験用脈動減衰装置は、
オリフィス１０５を設けた図１８の脈動減衰装置１００
と比較して、マイクロガスタービン１０３のガスコンプ
レッサ１０４の起動により発生する脈動及びガス圧低下
を大幅に低減させることができる。

【００２５】マイクロガスタービン１０３のガスコンプ
レッサ１０４の定格運転を開始し、ガスの供給が開始さ
れた後に、発電負荷上昇に伴って脈動が次第に大きくな
り、その脈動が上流に伝播する。このとき、下流側圧力
計測位置Ｐ１では、図９に示すように、約４．０ｋＰａ
の脈動幅で脈動していた。また、中間圧力計測位置Ｐ２
では、図１０に示すように、約０．５ｋＰａの脈動幅で
脈動していた。また、上流側圧力計測位置Ｐ３では、図
１１に示すように、約０．３ｋＰａの脈動幅で脈動して
いた。

【００２６】よって、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４の定格運転により発生する脈動
は、膨張タンク６において、脈動幅が約４．０ｋＰａか
ら約０．５ｋＰａに低減し、約１０分の１に減衰され
た。さらに、膨張タンク６で減衰された脈動は、共鳴タ
ンク５において、脈動幅が約０．５ｋＰａから約０．３
ｋＰａに減衰され、約５分の３に減衰された。よって、
図１８の脈動減衰装置１００では、下流側圧力計測位置
Ｐ８の脈動を上流側圧力計測位置Ｐ９において約３分の
２にまでしか減衰できなかったのに対し、共鳴タンク５
と膨張タンク６を直列に配設した実験用脈動減衰装置に
よれば、下流側圧力計測位置Ｐ３の脈動が上流側圧力計
測位置Ｐ１において約１３分の１にまで減衰され、共鳴
タンク５と膨張タンク６を直列に配設した実験用脈動減
衰装置は、図１８の脈動減衰装置１００と比較して脈動
減衰効果が極めて大きいことが判明した。

【００２７】以上の実験結果から明らかなように、共鳴
タンク５と膨張タンク６を直列に配設すると、優れた脈
動減衰効果を得ることができる。そのため、図１の脈動
減衰装置１では、共鳴タンク５と膨張タンク６を直列に
配設する構成を採用した。そして、共鳴タンク５及び膨
張タンク６以外にニードル弁２等を備える図１の脈動減
衰装置１は、以下のように作用する。

【００２８】先ず、配管１０２の径やガス供給量等に合
わせてニードル弁２の開度を調整し、電磁弁３，４を閉
じた状態で、ガスメータ１０１からガスを供給する。そ
して、電磁弁３のみを開状態にして、ニードル弁２で流
量調整されたガスをマイクロガスタービン１０３のガス
コンプレッサ１０４に供給する。制御装置は、マイクロ
ガスタービン１０３の運転から図19のｔ１時間後に、マ
イクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４を
起動させる。このとき、マイクロガスタービン１０３の
ガスコンプレッサ１０４がガス吸気を間欠的に行うた
め、マイクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１
０４付近のガス圧が急激に低下するが、ニードル弁２の
開度が、配管１０２の径やガス供給量等に対して低く調
整されているため、ニードル弁２の上流での変化は緩や
かにされる。

【００２９】また、マイクロガスタービン１０３のガス
コンプレッサ１０４が間欠的なガス吸気を行うと、それ
に伴って脈動が生じ、配管１０２の上流に伝播しようと
する。しかし、その脈動は、配管１０２とバイパスライ
ン１０６に分岐して伝播するため、配管１０２及びバイ
パスライン１０６に伝播した脈動は、分岐前の脈動と比
較して減衰される。そして、配管１０２に伝播した脈動
は、電磁弁３からニードル弁２にまで伝播するが、ニー
ドル弁２の開度が配管１０２の径より小さく設定されて
いるため、ニードル弁２を通過するときに減衰されて、
上流に伝播される。一方、バイパスライン１０６に入力
した脈動は、膨張タンク６を介して上流に伝播される
が、電磁弁４が閉状態であるため、電磁弁４より上流に
伝播されない。

【００３０】そして、マイクロガスタービン１０３の運
転から図19のｔ2時間後に、制御装置が、電気信号を出
力して電磁弁３を開状態から閉状態にさせる一方、電磁
弁４を閉状態から開状態にさせる。これにより、ガス
は、バイパスライン１０６のみを介してマイクロガスタ
ービン１０３のガスコンプレッサ１０４に供給されるこ
とになる。

【００３１】そして、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４の定格運転を開始すると、マイク
ロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４の間欠
的なガス吸気により、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４付近に、約４ｋＰａの脈動幅を有
する脈動が発生する。この脈動は、上流に伝播し、配管
１０２とバイパスライン１０６に分岐する際に減衰され
る。ここで、配管１０２に伝播した脈動は、閉状態の電
磁弁３により上流への伝播を防止されるため、バイパス
ライン１０６に伝播した脈動は、上記実験用脈動減衰装
置と同様にして減衰される。すなわち、バイパスライン
１０６に伝播した脈動は、膨張タンク６に入力する。一
定容積を有する膨張タンク６では、ガス圧がバイパスラ
イン１０６と比較して小さいため、脈動が互いに打ち消
し合って減衰される。そのため、膨張タンク６から出力
された脈動は、脈動幅が約０．５ｋＰａになり、マイク
ロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４付近の
脈動と比較して約８分の１に減衰される。そして、膨張
タンク６で減衰された脈動は、電磁弁４を介して配管１
０２に伝播し、共鳴管１６と配管１０２との接続部分に
おいて共鳴タンク５から共鳴効果によりて減衰される。
これにより、共鳴タンク５を通過した脈動は、脈動幅が
約０．３ｋＰａになり、膨張タンク６を通過した脈動の
約５分の３に減衰され、配管１０２の上流に伝播され
る。そのため、マイクロガスタービン１０３のガスコン
プレッサ１０４付近の脈動は、膨張タンク６と共鳴タン
ク５を通過することにより約１３分の１に減衰される。

【００３２】従って、図１の脈動減衰装置１によれば、
マイクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４
の定格運転により発生した脈動が、膨張タンク６と共鳴
タンク５を通過することにより、僅か０．３ｋＰａにな
るため、ガスメータ１０１の精度を悪化させたり、耐久
性を低下させる等、機器の動作に悪影響を与えることが
ない。また、図１の脈動減衰装置１によれば、マイクロ
ガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４の定格運
転時に電磁弁３を閉状態にするので、マイクロガスター
ビン１０３のガスコンプレッサ１０４の定格運転により
発生した脈動が、ニードル弁２を介して配管１０２の上
流に伝播することを防止できる。

【００３３】また、図１の脈動減衰装置１によれば、マ
イクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４の
起動により生じた脈動は、バイパスライン１０６及びニ
ードル弁２により減衰されるとともに、電磁弁４により
バイパスライン１０６を介して配管１０２に伝播するこ
とを防止されるため、配管１０２の上流に伝播しにく
く、ガスメータ１０１の計測精度を悪化させたり、耐久
性を低下させる等、機器の動作に悪影響を与えることが
ない。また、図１の脈動減衰装置１によれば、ニードル
弁２の開度を配管１０２の径やガス供給量等に対して最
適に調整されるため、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４の起動に伴うガス圧の異常低下に
より、保護回路等が働いて、マイクロガスタービン１０
３が停止することがない。

【００３４】（第２の実施の形態）次に、本発明の脈動
減衰装置の第２の実施の形態について図１２〜図１４を
参照して説明する。図１２に示す第２の実施の形態の脈
動減衰装置２０は、図１の脈動減衰装置１のバイパスラ
イン１０６、ニードル弁２、電磁弁３，４を省いたもの
である。よって、ここでは、図１の脈動減衰装置１との
相違点について詳細に説明し、図１の脈動減衰装置１と
共通する部材には、同一符号を付し、説明を省略する。

【００３５】図１２の脈動減衰装置２０は、ガスメータ
１０１とマイクロガスタービン１０３が配管２１で連結
されている。配管２１には、共鳴タンク５、膨張タンク
６が直列に配設されている。そして、ガスメータ１０１
からマイクロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１
０４にガスを供給し、マイクロガスタービン１０３の運
転から図19のｔ１時間後にマイクロガスタービン１０３
のガスコンプレッサ１０４が起動し、ガス吸気を行う。
このとき、膨張タンク６及び共鳴タンク５にはガスが充
満されているため、マイクロガスタービン１０３のガス
コンプレッサ１０４がガス吸気を行っても、ガス圧が異
常低下しない。また、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４の間欠的なガス吸気に伴って脈動
が発生しても、その脈動は、膨張タンク６及び共鳴タン
ク５により減衰されるため、配管２１の上流に伝播され
にくい。

【００３６】そして、マイクロガスタービン１０３のガ
スコンプレッサ１０４が定格運転を開始すると、マイク
ロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４付近の
下流側圧力計測位置Ｐ４では、図１３に示すように、脈
動幅が約３ｋＰａの脈動が発生する。この脈動は、膨張
タンク６及び共鳴タンク５において減衰され、共鳴タン
ク５と区分バルブ２２との間の上流側圧力計測位置Ｐ５
では、図１４に示すように、脈動幅が約０．３ｋＰａの
脈動になる。ここで、配管１０２が直線的に設けられて
いるため、配管２１における圧力損失を低減させること
ができる。

【００３７】よって、図１２の脈動減衰装置によれば、
配管２１に共鳴タンク５と膨張タンク６を直列に設けれ
ば、図１８の脈動減衰装置のようにオリフィス１０５を
設けなくても、マイクロガスタービン１０３のガスコン
プレッサ１０４付近における圧力低下を約１．０ｋＰａ
程度にすることができ、ガスコンプレッサ１０４の停止
を防止することができる。また、図１２の脈動減衰装置
によれば、図１８の脈動減衰装置が備えるオリフィス１
０５、バイパスライン１０６、電磁弁１０７を省いて構
造を簡素化できるので、装置全体をコンパクトにするこ
とができるとともに、コストを低減させることができ
る。また、図１２の脈動減衰装置によれば、膨張タンク
６及び共鳴タンク５が一定容積を有し、配管１０２を流
れるガス圧の調整を行うので、図１又は図１８の脈動減
衰装置のように電磁弁１０７，３，４を設ける必要がな
く、タンク設置時の電気配線工事を省いてコストを低減
させることができるとともに、装置全体をコンパクトに
することができる。

【００３８】（第３の実施の形態）次に、本発明の脈動
減衰装置の第３の実施の形態について図１５を参照して
説明する。図１５に示す第３の実施の形態の脈動減衰装
置は、図１２に示す第２実施の形態の脈動減衰装置の共
鳴タンク５と膨張タンク６に変えて密閉タンク３１を配
管１０２に設けたものである。よって、ここでは、図１
２に示す第２実施の形態の脈動減衰装置との相違点につ
いて詳細に説明し、図１２に示す第２実施の形態の脈動
減衰装置と共通する部材については同一符号を付し、説
明を省略する。

【００３９】図１５の脈動減衰装置は、密閉タンク３１
は、容積が17リットルの共鳴タンク３２と容積が34リッ
トル膨張タンク３３が一体的に設けられ、直径280ｍ
ｍ、長さ540ｍｍの円筒形状をなしている。膨張タンク
３３には、共鳴タンク３２に挿通され、かつ膨張タンク
内部へ280ｍｍまで挿入された配管１０２Ａと、マイク
ロガスタービン１０３のガスコンプレッサ１０４に連結
される配管１０２Ｂが同軸上に接続されている。そし
て、配管１０２Ａには、貫通孔３６，３７が対称位置に
直径２３ｍｍで形成されている。

【００４０】かかる密閉タンク３１は、配管１０２を流
れるガスが、貫通孔３６，３７から漏れ出て共鳴部３２
に充満するとともに、膨張タンク３３に充満し、配管１
０２Ｂに出力される。そして、マイクロガスタービン１
０３のガスコンプレッサ１０４の起動によりガス吸気が
始まると、ガス吸気による負圧に対し、膨張タンク３３
に充満するガスが吸引されるため、ガス圧の異常低下が
防止される。また、マイクロガスタービン１０３のガス
コンプレッサ１０４の起動時又は定格運転時に発生する
脈動は、配管１０２Ｂから膨張タンク３３に入力して互
いに打ち消し合って減衰され、配管１０２Ａに入力す
る。そして、配管１０２Ａを伝播する脈動は、貫通孔３
６，３７を介して共鳴部３２から共鳴効果により、減衰
される。よって、マイクロガスタービン１０３のガスコ
ンプレッサ１０４の起動時又は定格運転時に発生する脈
動は、密閉タンク３１において大幅に減衰され、上流に
伝播される。従って、図１５の脈動減衰装置は、図１２
に示す第２実施の形態の脈動減衰装置のように、共鳴タ
ンク５と膨張タンク５を配管で接続する必要がないの
で、組立工数を低減することができるとともに、装置全
体をコンパクトにすることができる。

【００４１】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が
可能である。 （１）第１〜第３の実施の形態に示す構成部材の寸法や
タンク容量等は、上記実施の形態に限定されず、使用環
境に合わせて適宜変更可能である。例えば、共鳴タンク
５、膨張タンク６、密閉タンク３１の容量は変えずに、
径寸法を大きくして、高さ寸法を小さくしてもよい。 （２）第１〜第３の実施の形態では、第１緩衝室に共鳴
タンク、第２緩衝室に膨張タンクを配設したが、第１緩
衝室に膨張タンク、第２緩衝室に共鳴タンクを配設して
もよい。 （３）第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、２
つの密閉タンクを連設した膨張タンク６と、２つの密閉
タンクを共鳴管１５で連結した共鳴タンクとを使用した
が、間仕切りのない膨張タンクや、配管１０２に枝管型
の共鳴室等を設けても良い。 （４）また、第１の実施の形態では、共鳴タンク５と膨
張タンク６を組み合わせて脈動減衰装置１に配設した
が、図２２に示すように、膨張タンク６同士を組み合わ
せてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、動作時に圧力変動を発生する脈動発生源
に連結され、圧力変動により配管に生じる脈動を減衰さ
せる脈動減衰装置において、配管に一定容積を有する第
１緩衝室と第２緩衝室を直列に設けたので、第１緩衝室
及び第２緩衝室において配管内の脈動を大幅に減衰さ
せ、機器を正常に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態において、脈動減衰装
置の概略構成図である。

【図２】同じく、脈動減衰効果検査で使用された実験用
脈動減衰装置の概略構成図である。

【図３】同じく、実験用脈動減衰装置におけるタンク構
成別の脈動減衰効果であって、第１緩衝室を共鳴タン
ク、第２緩衝室を膨張タンクに構成したときの上流側圧
力計測位置Ｐ３におけるマイクロガスタービン定格運転
時のガス圧脈動測定結果を示すグラフである。

【図４】同じく、実験用脈動減衰装置におけるタンク構
成別の脈動減衰効果であって、第１緩衝室及び第２緩衝
室の双方を膨張タンクに構成したときの上流側圧力計測
位置Ｐ３におけるマイクロガスタービン定格運転時のガ
ス圧脈動測定結果を示すグラフである。

【図５】同じく、実験用脈動減衰装置におけるタンク構
成別のガス圧脈動測定結果であって、第１緩衝室及び第
２緩衝室の双方を共鳴タンクに構成したときの上流側圧
力計測位置Ｐ３におけるマイクロガスタービン定格運転
時のガス圧脈動測定結果を示すグラフである。

【図６】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わせ
た実験用脈動減衰装置の下流側圧力計測位置Ｐ１におけ
るガスコンプレッサー起動時のガス圧脈動測定結果を示
す図である。

【図７】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わせ
た実験用脈動減衰装置の中間圧力計測位置Ｐ２における
ガスコンプレッサー起動時のガス圧脈動測定結果を示す
図である。

【図８】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わせ
た実験用脈動減衰装置の上流側圧力計測位置Ｐ３におけ
るガスコンプレッサー起動時のガス圧脈動測定結果を示
す図である。

【図９】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わせ
た実験用脈動減衰装置の下流側圧力計測位置Ｐ１におけ
るマイクロガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定結
果を示す図である。

【図１０】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わ
せた実験用脈動減衰装置の中間圧力計測位置Ｐ２におけ
るマイクロガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定結
果を示す図である。

【図１１】同じく、共鳴タンクと膨張タンクを組み合わ
せた実験用脈動減衰装置の上流側圧力計測位置Ｐ３にお
けるマイクロガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定
結果を示す図である。

【図１２】本発明の第２実施の形態において、脈動減衰
装置の概略構成図である。

【図１３】同じく、図１２の脈動減衰装置のマイクロガ
スタービン定格運転時の下流側圧力計測位置Ｐ４におけ
るガス圧脈動測定結果を示す図である。

【図１４】同じく、図１２の脈動減衰装置の定格運転時
のマイクロガスタービン上流側圧力計測位置Ｐ５におけ
るガス圧脈動測定結果を示す図である。

【図１５】本発明の第３実施の形態において、脈動減衰
装置の概略構成図である。

【図１６】マイクロガスタービンとガスメータの連結構
造の概略図である。

【図１７】図１６の圧力計測位置Ｐ６におけるマイクロ
ガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定結果を示す図
である。

【図１８】従来の脈動減衰装置の概略図である。

【図１９】図１６の圧力計測位置Ｐ６におけるマイクロ
ガスタービンの起動から定格出力に至るまでの圧力変動
を示す図である。

【図２０】図１８の下流側圧力計測位置Ｐ７のマイクロ
ガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定結果を示す図
である。

【図２１】図１８の上流側圧力計測位置Ｐ８のマイクロ
ガスタービン定格運転時のガス圧脈動測定結果を示す図
である。

【図２２】脈動減衰装置の変更例を示す図である。

【符号の説明】

１ 脈動減衰装置 ２ ニードル弁 ３，４，１０７ 電磁弁 5，３２ 共鳴タンク ６，３３ 膨張タンク ３１ 密閉タンク ３６，３７ 貫通孔 １０１ ガスメータ １０２，１０２Ａ，１０２Ｂ 配管 １０３ マイクロガスタービン １０４ ガスコンプレッサ １０５ オリフィス １０６ バイパスライン

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 好晴 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3H025 CA02 CB41

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作時に圧力変動を発生する脈動発生源
   に連結され、前記圧力変動により配管に生じる脈動を減
   衰させる脈動減衰装置において、 前記配管に一定容積を有する第１緩衝室と第２緩衝室を
   直列に設けたことを特徴とする脈動減衰装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する脈動減衰装置であっ
   て、 前記第１緩衝室が共鳴タンクであり、前記第２緩衝室が
   膨張タンクであることを特徴とする圧力減衰装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載する脈動減衰装置であっ
   て、 前記第１緩衝室及び前記第２緩衝室が、対向する側面に
   前記配管を接続される膨張タンクであることを特徴とす
   る脈動減衰装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載する脈動減衰装置であっ
   て、 前記共鳴タンクと前記膨張タンクが、１つの密閉タンク
   に設けられ、 前記配管が、前記共鳴タンクに挿通されて前記膨張タン
   クの内部まで挿入され、前記共鳴タンクに連通する貫通
   孔を外周面の対称位置に形成したことを特徴とする脈動
   減衰装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか１つに記
   載する脈動減衰装置であって、 前記配管が、前記第１緩衝室を設けられた第１配管と、 前記第１配管から分岐して設けられるとともに前記第２
   緩衝室が設けられた第２配管とを有し、 前記第１配管に前記第２緩衝室と並列にニードル弁を設
   けたことを特徴とする脈動減衰装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載する脈動減衰装置であっ
   て、 前記ニードル弁の下流側に電磁弁を設けたことを特徴と
   する脈動減衰装置。