特表2019-519802(P2019-519802A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特表2019-519802アクティブノイズキャンセルシステムおよび装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2019-519802(P2019-519802A)
(43)【公表日】2019年7月11日
(54)【発明の名称】アクティブノイズキャンセルシステムおよび装置
(51)【国際特許分類】
   G10K 11/178 20060101AFI20190621BHJP
   F02C 7/045 20060101ALI20190621BHJP
【FI】
   G10K11/178 100
   F02C7/045
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-555568(P2018-555568)
(86)(22)【出願日】2016年4月20日
(85)【翻訳文提出日】2018年12月7日
(86)【国際出願番号】PL2016000044
(87)【国際公開番号】WO2017183999
(87)【国際公開日】20171026
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(71)【出願人】
【識別番号】518369855
【氏名又は名称】ナゴルスキー,アルカディウス・バルトルミー
(74)【代理人】
【識別番号】100137545
【弁理士】
【氏名又は名称】荒川 聡志
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100113974
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 拓人
(72)【発明者】
【氏名】ニェン,クオ・ホアイ
(72)【発明者】
【氏名】ナゴルスキー,アルカディウス・バルトルミー
(72)【発明者】
【氏名】フン,エリック・ユーハン
(72)【発明者】
【氏名】ワトソン,エリック・トレイシー
【テーマコード(参考)】
5D061
【Fターム(参考)】
5D061FF02
(57)【要約】
装置は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように構成されたコアとを含む。コアは、音声信号を検出するように構成されたマイクロフォンを含む。コアはまた、音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボードを含む。コアはさらに、ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカを含む。この装置はまた、ハウジングを発電ユニットのエンクロージャの吸気口のエアフィルタに接続するように構成されたファスナを含む。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング(32)と、
前記ハウジング(32)内に固定されるように構成されたコア(44)であって、
音声信号を検出するように構成されたマイクロフォン(52)と、
前記音声信号および一組の伝達関数に基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボード(50)と、
前記ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカ(48)と、
を含む、コア(44)と、
前記ハウジング(32)を発電ユニットのエンクロージャ(2)の所定の部分に接続するように構成されたファスナ(36)と、
を含む、装置。
【請求項2】
前記ファスナ(36)は、前記ハウジング(32)を前記エンクロージャ(2)の吸気口(4)のダクト内に取り付けるように構成されている、請求項1記載の装置。
【請求項3】
前記ファスナ(36)は、前記ハウジング(32)を前記エンクロージャ(2)のプレフィルタ室(66)内に取り付けるように構成されている、請求項1記載の装置。
【請求項4】
前記ファスナ(36)は、前記ハウジング(32)を前記エンクロージャ(2)のウェザーフード(68)内に取り付けるように構成されている、請求項1記載の装置。
【請求項5】
第2のファスナ(36)は、エアフィルタ(34)を前記ハウジング(32)から解放可能に取り外すように構成されている、請求項1記載の装置。
【請求項6】
前記ハウジング(32)は、前記ハウジング(32)と前記エアフィルタ(34)とを含む一体化された構成要素を生成するように構成された前記第2のファスナ(36)を含む、請求項5記載の装置。
【請求項7】
前記制御ボード(50)は、前記装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音声信号を生成するように構成される、請求項1記載の装置。
【請求項8】
発電ユニット内で使用するための空気入口を含むシステム(10)であって、
複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置であって、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置は、
ハウジング(32)と、
音声信号を検出するように構成されたマイクロフォン(52)を含み、前記ハウジング(32)内に固定されるように構成されたコア(44)と、
前記ハウジング(32)を発電ユニットのエンクロージャ(2)の吸気口(4)のエアフィルタ(34)に接続するように構成されたファスナ(36)と、
ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカ(48)と、
を含む、複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置(30)と、
前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォン(52)によって検出された前記音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボード(50)と、
を含む、システム(10)。
【請求項9】
前記空気入口は、ハウジング(32)と、ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカ(48)とを含む1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置を含む、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項10】
前記制御ボード(50)は、少なくとも前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォン(52)によって検出された前記音声信号と一組の伝達関数とに基づいて前記1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置を制御するように構成される、請求項9記載のシステム(10)。
【請求項11】
前記空気入口は、ハウジングとノイズ減衰媒体とを含む1つまたは複数のノイズ減衰装置を含む、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項12】
前記制御ボード(50)は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音声信号を生成するように構成され、前記1つまたは複数のノイズ減衰装置は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記マイクロフォンによって検出された前記音声信号を減衰させるために、位置特有の特性に基づいて配置される、請求項11記載のシステム(10)。
【請求項13】
前記制御ボード(50)は、前記複数のモジュラアクティブノイズキャンセル装置のうちの各モジュラアクティブノイズキャンセル装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音声信号を生成するように構成される、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項14】
前記空気入口は、複数の流路孔(55)を含み、前記複数の流路孔(55)のうちの1つは、前記エアフィルタ(34)のみを含む、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項15】
前記空気入口は、プレフィルタ室(66)を含み、前記プレフィルタ室(66)は、プレフィルタモジュラアクティブノイズキャンセル装置を含み、前記プレフィルタモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記ハウジング(32)は、前記プレフィルタ室(66)に接続されるように構成される、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項16】
前記空気入口は、ウェザーフード(68)を含み、前記ウェザーフード(68)は、フードモジュラアクティブノイズキャンセル装置を含み、前記フードモジュラアクティブノイズキャンセル装置の前記ハウジング(32)は、前記ウェザーフード(68)に接続されるように構成される、請求項8記載のシステム(10)。
【請求項17】
発電ユニットのエンクロージャ(2)の吸気口(4)のウェザーフード(68)に接続するように構成されたハウジング(32)と、
前記発電ユニットによって生成された音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボード(50)を含み、前記ハウジング(32)内に固定されるように構成されたコア(44)と、
前記ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカ(48)と、
を含む、装置。
【請求項18】
前記制御ボード(50)は、前記装置の位置について前記一組の伝達関数にプログラムされた位置特有の特性に基づいて前記ノイズキャンセル音声信号を生成するように構成される、請求項17記載の装置。
【請求項19】
前記音声信号を検出するように構成された1つまたは複数のマイクロフォン(52)を含む、請求項17記載の装置。
【請求項20】
前記制御ボード(50)は、通信ネットワークを介して1つまたは複数のマイクロフォン(52)と通信するように構成される、請求項19記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示される主題は、産業機械システムで使用するアクティブノイズ制御に関する。
【背景技術】
【0002】
タービンエンジンまたは他の燃焼エンジンを使用するような発電所は、機器のハウジング内に過剰なノイズを発生させることがある。例えば、吸気ダクトおよび排気ダクトは、内部作業ゾーン内からハウジングの外部へ空気/ガス(ならびにノイズ)を搬送する。残念なことに、発電所は、音量が制限されている、または望ましくない場所に設置されている場合がある。この状況では、ノイズ制御が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第6084971号明細書
【発明の概要】
【0004】
最初に主張された発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、主張された発明の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を提供することのみを意図している。実際、本発明は、以下に示す実施形態と類似していても異なっていてもよい様々な形態を包含し得る。
【0005】
第1の実施形態において、装置は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように構成されたコアとを含む。コアは、音声信号を検出するように構成されたマイクロフォンを含む。コアはまた、音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボードを含む。コアはさらに、ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカを含む。この装置はまた、ハウジングを発電ユニットのエンクロージャの吸気口のエアフィルタに接続するように構成されたファスナを含む。
【0006】
第2の実施形態において、システムは、発電ユニット内で使用するための空気入口を含む。空気入口は、複数のアクティブノイズキャンセル装置を含む。複数のアクティブノイズキャンセル装置のうちの各アクティブノイズキャンセル装置は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように構成されたコアとを含む。コアは、音声信号を検出するように構成されたマイクロフォンを含む。各アクティブノイズキャンセル装置はまた、ハウジングを発電ユニットのエンクロージャの吸気口のエアフィルタに接続するように構成されたファスナを含む。各アクティブノイズキャンセル装置はさらに、ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカを含む。空気入口はまた、複数のアクティブノイズキャンセル装置のマイクロフォンによって検出された音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボードを含む。
【0007】
第3の実施形態において、装置は、発電ユニットのエンクロージャの吸気口のウェザーフードに接続するように構成されたハウジングを含む。装置はまた、ハウジング内に固定されるように構成されたコアを含む。コアは、発電ユニットによって生成された音声信号と一組の伝達関数とに基づいてノイズキャンセル音声信号を生成するように構成された制御ボードを含む。装置はさらに、ノイズキャンセル音声信号を出力するように構成されたスピーカを含む。
【0008】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、同様の符号は図面全体を通して同様の部分を表す添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本開示の一実施形態による、ガスタービンエンジンを含み、アクティブノイズキャンセル装置を使用するシステムの概略図である。
図2】本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置の断面側面図である。
図3】本開示の一実施形態による、アクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。
図4】本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用する吸気口のフィルタハウスの斜視図である。
図5】本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。
図6】本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置を使用するガスタービンエンジンシステムの吸気口の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の1つまたは複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装のすべての特徴は本明細書に記載されないことがある。任意のこのような実際の実装の開発において、どのようなエンジニアリングまたは設計プロジェクトでも、実装によって異なることがあるシステム関連、およびビジネス関連の制約に関するコンプライアンスなどの開発者の特定の目標を達成するために、実装に固有の様々な決定を行う必要があることを理解すべきである。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかるが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとって設計、製作および製造の日常的な事業であることを理解すべきである。
【0011】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「a(1つの)」、「an(1つの)」、「the(その)」、および「said(前記)」は、1つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図している。「含む(comprising)」、「含む(including)」および「有する(having)」という用語は、包括的であり、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味することが意図される。
【0012】
本開示の実施形態は、ノイズを生成する工業プロセスを実行するシステムにおいて使用され得るアクティブノイズキャンセル装置を含む。アクティブノイズキャンセル装置は、例えばシステムのダクトの外部開口部から出るノイズを減衰または低減する。アクティブノイズキャンセル装置は、吸収、繊維充填バッフル、またはダクト工事などのパッシブノイズ軽減システムのみを使用するのではなく、エンジンおよび装置によって生成された音と位相がずれた音を生成するスピーカまたは他の音響装置を使用する。これは、ノイズのレベルをキャンセルまたは低減するように動作し、その結果、全体的により静かなシステムとなる。アクティブノイズキャンセル装置は、個別にまたはまとめて動作してノイズを効率的に低減し得る。
【0013】
いくつかの実施形態では、各モジュールユニットは、各アクティブノイズキャンセル装置の制御ボードに予め定義されたシステムの位置特有の特性に従ってノイズに応答するように予めプログラムされている。このシステムは、いくつかのアクティブノイズキャンセル装置を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置の組み合わせは、広い周波数範囲にわたって効率的なノイズキャンセルまたは低減をもたらす。
【0014】
図1は、ガスタービンエンジン12を含み、アクティブノイズキャンセル装置を使用する本開示の一実施形態によるシステム10のブロック図である。特定の実施形態では、システム10は、航空機、船舶、機関車などの一部であってもよい。アクティブノイズキャンセル装置は、蒸気タービンユニットなどの他の発電ユニット、燃焼発電ユニット、工業用プロセスユニット、圧縮機、パワードライブユニットなどでも使用し得る。ガスタービンエンジン12は、建物壁またはエンクロージャ2内に含まれる。エンクロージャ2は、ガスタービンエンジン12を外部材料から遮蔽して保護し、タービンケーシングおよびエンクロージャ内の他の支持構成要素の周りの空気を強制して導く。エンクロージャ2は、吸気口4および排気口6を含む。吸気口4および排気口6のそれぞれは、空気および他のガスがエンクロージャ2の内外に搬送される複数の通気孔および/または部位を含み得る。さらに、吸気口4および排気口6は、ガスタービンエンジン12内またはガスタービンエンジン12の周囲で使用される空気を浄化するためのフィルタ、バッフル、および/または処理システムを含み得る。
【0015】
図示されたガスタービンエンジン12は、エンクロージャ2の吸気口4の一部として燃焼空気入口セクション16および換気吸入セクション17を含む。燃焼吸気セクション16は、ガスタービンエンジン12に空気を導き、一方、換気吸入セクション17は、例えば、ガスタービンエンジン12の周りの空気をガスタービンエンジン12の冷却構成要素に導く。ガスタービンエンジン12はまた、圧縮機18、燃焼器セクション20、タービン22、および排気セクション24を含む。タービン22は、シャフト26を介して圧縮機18に連結される。矢印で示すように、空気は吸気セクション16を介してガスタービンエンジン12に入り、燃焼器セクション20に入る前に空気を圧縮する圧縮機18に流入する。圧縮機18からの圧縮空気は燃焼器27に入り、圧縮空気は燃焼器27内の燃料と混合して燃焼し、タービン22を駆動する。図示の燃焼器セクション20は、圧縮機18とタービン22との間でシャフト26の周りに同心円状または環状に配置された燃焼器ハウジング28を含む。
【0016】
燃焼器セクション20から高温の燃焼ガスは、タービン22を流れ、シャフト26を介して圧縮機18を駆動する。例えば、燃焼ガスは、タービン22内のタービン動翼に動力を加えてシャフト26を回転させることができる。タービン22を流れた後、高温燃焼ガスは、排気セクション24内の一連のダクト29を介してガスタービンエンジン12から排出され得る。さらに、後述するように、燃焼吸気セクション16、換気吸入セクション17、燃焼排気セクション24、および換気排気セクション25のそれぞれは、ダクト29を含み得る。燃焼ガスは、とりわけ、蒸気タービン、熱伝達システム、および排気処理システムなどのいくつかの追加のシステムを通過し得る。さらに、ガスタービンエンジン12の下流にあるものとして図示されているが、排気セクション24は、他の実施形態では、他のノイズ源または燃焼システムの後に配置されてもよい。ガスタービンエンジン12は、システム10内で使用する比較的高い温度のために高温燃焼ガスが設計上の制約を与えるシステム10の一例である。さらに、排気セクション24およびダクト29は、ノイズ源(例えば、ガスタービンエンジン12)の下流、すなわちノイズ源とシステム10の出口との間にあるものとして説明し得る。すなわち、「下流」とは、以下で言及する場合、(例えば、燃焼吸気セクション16または換気吸入セクション17内で)空気流が音の進行方向と反対方向に流れていても、ノイズ源に対して説明される。
【0017】
理解されるように、空気と燃料との混合物の燃焼は、過剰なノイズを発生させる場合がある。さらに、圧縮機セクション18によって生成されたノイズは、吸気口4および排気口6を通過する。システム10によって生成されたノイズに対抗するために、吸気口4および排気口6は、1つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置30を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置30は、アクティブノイズキャンセル装置30が配置された特定の場所に調整することができる。すなわち、アクティブノイズキャンセル装置30が配置された場所は、その特定エリアにおけるノイズコントロール/キャンセルの性能を改善する材料および構成を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置30は、システム10によって生成されその位置を通って移動する音と位相が逆の音を生成し、それにより、その位置の出口から発せられる音を打ち消して減衰する。そのセクションを出る音の特定の特徴は、とりわけ、ダクト29の幾何学的形状、アクティブノイズキャンセル装置30の位置、その位置を通るガスの物理的特性(例えば、温度、圧力)を含む多くの位置特有の特性に依存し得る。これらの位置特有の特性は、伝達関数に集められてもよく、伝達関数は、1つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置30に配線接続され得る。
【0018】
図2は、本開示の一実施形態による、吸気口4内で使用され得るアクティブノイズキャンセル装置30の断面側面図である。アクティブノイズキャンセル装置30は、ハウジング32を含み、図示のように、ファスナ36を介してエアフィルタ34(例えば、フィルタ媒体、フィルタカートリッジ、フィルタキャニスタ、または任意のタイプのエアフィルタ装置)に接続することができる。ファスナ36は、ハウジング32がエアフィルタ34に接続することを可能にする任意の器具またはカップリングであり得る。いくつかの実施形態では、ファスナ36は、エアフィルタ34がハウジング32から解放可能に取り外せるように、容易かつ迅速な交換のために設計することができる。すなわち、エアフィルタ34は、別個の構成要素としてハウジング32から完全に取り外すことができる。例えば、ファスナ36は、ねじ山、クリップ、スロットおよびタブ/ボルト、ピン、ロック機構など、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。このように、アクティブノイズキャンセル装置30は、モジュラ式であり、容易に取り外して、交換用エアフィルタ34に再接続することができる。例えば、通常の使用によりエアフィルタ34を交換する場合、アクティブノイズキャンセル装置30は、容易に取り外すことができ、エアフィルタ34は、洗浄されるかまたは新しいエアフィルタ34と交換され、アクティブノイズキャンセル装置30は、清浄されたまたは新しいエアフィルタ34に容易に再接続される。いくつかの実施形態では、ファスナ36は、1つまたは複数の流体シールまたはOリングなどのシールを含み、空気を濾過し、ノイズを測定およびキャンセルするための収容された環境を確保することができる。ファスナ36または第2のファスナを使用して、吸気口4のダクト29のようなエンクロージャ2の所定の部分内に(エアフィルタ34を有するかまたは有しない)アクティブノイズキャンセル装置30を取り付けまたは接続することができる。例えば、ファスナ36または第2のファスナは、アクティブノイズキャンセル装置30を流路孔、プレフィルタ室の構成要素、または吸気口4のウェザーフードに取り付けるように構成し得る。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30は、一体化された構成要素となるように、エアフィルタ34に固定されてもよい。このように、エアフィルタ34を交換することにより、アクティブノイズキャンセル装置30を交換することにもなる。典型的には、図2のミッドストリームアクティブノイズキャンセル装置30は、流路内の空気が比較的冷たい吸気口4内に取り付けられてもよい。冷却空気/ガスは、燃焼吸気セクション16または換気吸入セクション17が、空気/ガスがエアフィルタ34およびハウジング32を通ってまたはその周りを流れる流路を含むことを可能にする。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30は、システム10の他の場所(例えば、燃焼排気セクション24、換気排気セクション25など)に取り付けられてもよい。
【0019】
アクティブノイズキャンセル装置30は、エアフィルタ34およびハウジング32に加えて、ノイズの制御/キャンセルを助ける追加の構成要素を保護する発泡体で覆われたコア44を含む。コア44は、音を捕捉し、アクティブノイズキャンセル装置30からノイズキャンセル音を送出するように構成された電子構成要素を含む。コア44はまた、導波管46によって内部領域42の内部に取り付けられた発泡体構造を含み、最適な流れ条件を提供する三角形、実質的に正方形、長方形、六角形、または八角形の幾何学的形状を含み得る。すなわち、コア44の形状は、最小の音響乱れで流れる空気/ガスに影響を及ぼすような形状にすることができる。図示されているように、導波管46は、アクティブノイズキャンセル装置30を通る空気流の衝撃を最小限にする薄い取り付けによって、コア44をハウジング32の内側部分40に固定することができる。他の実施形態では、導波管46は、ハウジング32を通る流路が複数の別個の領域に分割されるように、より長く、フィン状であってもよい。例えば、ハウジング32は、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つまたはそれ以上の別個の領域に分割されてもよい。各別個の領域は、特定の音調ノイズまたはノイズ周波数の範囲を制御または低減するようなサイズにすることができる。例えば、多い数の導波管46に対応する小さな別個の領域は、高い周波数範囲の音調ノイズを低減し得る。
【0020】
コア44は、音を制御または低減するために、1つまたは複数の位置に取り付けられた1つまたは複数のスピーカ48を含む。図示されているように、スピーカ48は、アクティブノイズキャンセル装置30のフロントエンド38の近くに配置することができる。フロントエンド38は、いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30に空気が入り、音が出る位置であってもよい。すなわち、特定の実施形態では、音は、空気流とは反対の方向に移動してもよい。例えば、図2において、空気の流れは図の左側から右側であり、他方、音は右側から左側に進み得る。特定の例では、空気の流れは、例えば、メッシュ材料または空気の通過を可能にする他の任意の材料から構成され得るエアフィルタ34を介してアクティブノイズキャンセル装置30を半径方向に通過し得る。上述したように、コア44は、ハウジング32を別個の領域に分割する導波管46を含み得る。例えば、ハウジング32を分割する2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、またはそれ以上の別個の領域が存在し得る。各別個の領域は、図2に示すフロントスピーカ48の代わりに、またはそれに加えて、別個のスピーカ48を含み得る。別個のスピーカ48は、同じ音を生成してもよく、または吸気口4内のノイズの特定の部分に焦点を当てた信号を個別に与えてもよい。例えば、例えば、アクティブノイズキャンセル装置30の1つの別個の領域に配置されたスピーカ48は、1つの周波数範囲の音を制御または低減することができ、一方、アクティブノイズキャンセル装置30の異なる別個のセクションに配置された異なるスピーカ48は、異なる周波数範囲の音を制御または低減する。
【0021】
コア44のスピーカ48によって生成される音は、コア44の一部でもある制御ボード50によって決定される。音は、約50ヘルツ(Hz)と約4000ヘルツとの間でエンジン12によって生成される音を制御または低減するように生成され得る。しかしながら、他の実施形態では、生成される音は、最大で約5000Hz、約6000Hz、約7000Hz、約8000Hz、またはそれ以上の周波数でエンジン12によって生成される音を制御または低減し得る。以下で詳細に説明するように、制御ボード50は、複数の範囲からの音を制御または低減するノイズキャンセル信号を複数のスピーカ48に送信することができる。制御ボード50は、キャンセルされるべき音に基づいて必要に応じて、例えば、単一入力単一出力(SISO)、単一入力複数出力(SIMO)、複数入力単一出力(MISO)または複数入力複数出力(MIMO)セットアップを含み得る。
【0022】
フィルタハウスの異なる部分、位置、および/またはシステムを制御する異なるモジュールは、異なる周波数範囲に焦点を当て得る異なる伝達関数を使用し得る。例えば、換気部の音伝達関数およびダクトシステム設計は、低中周波数の場合には一方向に最適化され、燃焼部分は、低および中周波数範囲、および空気入口圧縮機ブレード通過周波数および高調波などの特定の高周波数範囲で燃焼エンジンノイズのために最適化することができる。制御ボード50は、アクティブノイズキャンセル装置30の位置特有の特性および設置された位置(例えば、吸気口4、燃焼吸気セクション16、換気吸入セクション17など)に従って予め決定された永久または一時的メモリ(すなわちROMまたはRAMメモリ)にデジタルで格納され得る伝達関数でプログラムされる。例えば、位置特有の特性は、ダクト29の幾何学的配置、アクティブノイズキャンセル装置30の位置、または周囲の材料(例えば、ダクト29、エンジン12など)の残響の可能性を含み得る。
【0023】
制御ボード50は、スピーカ48に供給する音声信号を決定するために、アクティブノイズキャンセル装置30のマイクロフォン52から音声信号を受信する。図2に示すように、マイクロフォン52はコア44上に配置することができるが、マイクロフォン52は、スピーカ48とマイクロフォン52との間の良好な同期および通信が存在する限り、例えば、エアフィルタ34(またはアクティブノイズキャンセル装置30の別の場所)に配置することもできる。スピーカ48、制御ボード50およびマイクロフォン52は、構成要素(スピーカ48、制御ボード50およびマイクロフォン52)がすべて同じ構造構成要素上にあるかどうかにかかわらず、まとめてコア44として呼ぶことができる。しかしながら、別の実施形態では、スピーカ48、制御ボード50、およびマイクロフォン52のうちの1つまたは複数は、スピーカ48、制御ボード50およびマイクロフォン52の1つまたは複数と(例えば、共通エンクロージャの一部ではない)物理的に別個の位置にあってもよい。さらに、アクティブノイズキャンセル装置30は、吸気口4内の複数の場所からノイズを検出して搬送する複数のマイクロフォン52を含み得る。したがって、アクティブノイズキャンセル装置30は、複数のマイクロフォン52からの正しい信号によりノイズキャンセル音を正しい位置に効率的に供給するように配置することができる。したがって、システム10は全体として、発泡体またはバッフルのような大きな受動的なノイズ減衰のみに頼ることなく、より静かである。いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置30が1つまたは複数のマイクロフォン52を共有することができる。各アクティブノイズキャンセル装置30の制御ボード50は、共有した1つまたは複数のマイクロフォン52を使用して、共有した1つまたは複数のマイクロフォン52からのノイズに基づいてノイズを検出して搬送し、ノイズキャンセル音を出力する。
【0024】
いくつかの実施形態では、システム10は、ハウジング32および1つまたは複数のスピーカ48を含む1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置を含み、1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置は、制御ボード50によって出力されるノイズキャンセル音を生成する。同様に、いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置30は、1つまたは複数のマイクロフォン52によって検出され搬送されるノイズを受信することができる1つまたは複数の制御ボード50を共有し得る。いくつかの実施形態では、複数のアクティブノイズキャンセル装置30の1つまたは複数のマイクロフォン52、制御ボード50、および/またはスピーカ48は、通信ネットワーク(例えば、無線)によって接続されてもよい。
【0025】
いくつかの実施形態では、システム10は、ハウジングおよびノイズ減衰媒体を含む1つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置を含み得る。例えば、ノイズ減衰媒体は、音響発泡体、音響ファイバ、遮音材料、遮音、音響ノイズ低減材料、音響減衰材料、音響ブランケット、穿孔パネル、ファイバパネル、またはこれらの任意の組み合わせなどの任意のタイプの防音材料を含み得る。ノイズ減衰媒体は、入力ノイズ信号を反射、吸収、および/または拡散することができる。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置は、1つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置、アクティブノイズキャンセル装置30、および/または1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置が入力ノイズ信号を最小化するように構成されるように、システム10のアクティブノイズキャンセル装置30および/または1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置と一体化されてもよい。すなわち、1つまたは複数のパッシブノイズ減衰装置をアクティブノイズキャンセル装置30と一体化することができ、および/または1つまたは複数のスレーブノイズキャンセル装置のそれぞれを、装置が配置されている特定の場所に調整することができる。特に、装置が配置されている場所は、その特定の領域におけるノイズ制御/キャンセル/減衰の性能を改善する材料および構成を含み得る。そのセクションを出る音の特定の特徴は、とりわけ、ダクト29の幾何学的形状、装置の位置、その場所を通過するガスの物理的特性を含む多くの位置特有の特性に依存し得る。これらの位置特有の特性は、1つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置30に配線接続される伝達関数に集められてもよい。さらに、各装置は、入力ノイズ信号を最小限に抑えるために配置され得る。
【0026】
図3は、本開示の一実施形態による、ガスタービンエンジンシステム10の吸気口4の斜視図である。吸気口4は、1つまたは複数の流路孔55を含み得るフィルタハウス60を含む。エアフィルタ34(例えば、フィルタ媒体、フィルタカートリッジ、フィルタキャニスタ、または任意のタイプのエアフィルタ装置)は、流路孔55に挿入することができる。エアフィルタ34は、空気をガスタービンエンジン12で使用し得るように、吸気口に入る空気64から微粒子を除去するように設計された繊維材料で作られてもよい。吸気口4は、フィルタハウス60に隣接するルーバー室などのプレフィルタ室66を含み得る。吸気口4はまた、エアフィルタ34を天候の被害から保護するように構成された1つまたは複数のフィルタフードまたはウェザーフード68も含む。複数のウェザーフード68は、複数の列に構成し得る。ウェザーフード68は、遠場ノイズの影響を低減し、天候の保護を高めるために下方に向けることができる。図3に示すように、1つまたは複数のアクティブノイズキャンセル装置30は、ファスナ36を介してフィルタハウス60の1つまたは複数のエアフィルタ34に接続することができる。
【0027】
アクティブノイズキャンセル装置30は、ノイズ源(例えば、ガスタービンエンジン12)によって生成されたノイズ70が、スピーカ48に到達する前にアクティブノイズキャンセル装置30のマイクロフォン52に到達するように方向付けられ得る。このようにして、ノイズは、ガスタービンエンジン12から吸気口4内よりマイクロフォン52へ伝搬し、次にアクティブノイズキャンセル装置30のそれぞれのスピーカ48へと伝搬する。アクティブノイズキャンセル装置30のスピーカ48は、制御ボード50に記憶された伝達関数に基づいて音を生成してマイクロフォン52によって検出されたノイズを制御または低減する。
【0028】
図4は、本開示の一実施形態によるアクティブノイズキャンセル装置30を使用する吸気口4のフィルタハウス60の斜視図である。図示されているように、フィルタハウス60は、多数の流路孔55を有する4つの区画53(この実施形態では3つの区画からなる燃焼のための大きな区画、および換気用の1つの区画を有する小さなセクション)を含み得る。各流路孔55は、エアフィルタ34を含み得る。アクティブノイズキャンセル装置30の1つまたは複数は、アクティブノイズキャンセル装置30のファスナ36を介して1つまたは複数の流路孔55に取り付けられてもよい。取り付けられたアクティブノイズキャンセル装置30は、流路孔55に挿入されたエアフィルタ34にも接続され得る。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30およびエアフィルタ34は、流路孔55と同一面に位置し得る。いくつかの実施形態では、図示されているように、アクティブノイズキャンセル装置30に接続されているエアフィルタ34が流路孔55の内側にある一方、アクティブノイズキャンセル装置30の一部は、流路孔55から突出するまたは延びていてもよい。各流路孔55は、以下に説明するように、通路に隣接して配置されたアクティブノイズキャンセル装置30のうちの1つを含む空気/ガス用の通路も表し得る。いずれの場合においても、ノイズは、フィルタハウス60内のノイズ源からマイクロフォン52へ伝播し、次にアクティブノイズキャンセル装置30のそれぞれのスピーカ48に伝搬する。アクティブノイズキャンセル装置30のスピーカ48は、制御ボード50に記憶された伝達関数に基づいて音を生成してマイクロフォン52によって検出されたノイズを制御または低減する。
【0029】
区画53内の区画53および流路孔55のサイズおよび数は、音の制御および低減を改善するように調整され得る。図示された実施形態では、各区画は、約20個の吸気流路孔55を含み、そこを通って空気が濾過され、および/またはエンクロージャ2の内部セクションに供給される。燃焼吸気セクション16および換気吸入セクション17は、大きさが同じであってもよく、すなわち、それぞれ同数の区画53を含む。他の実施形態では、燃焼吸気セクション16は、換気吸入セクション17よりも大きくても小さくてもよい。例えば、燃焼吸気セクション16は、吸気口4の4つの区画53のうちの3つ、または吸気口4の4つの区画53のうちの1つを含み得る。
【0030】
いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30は、フィルタハウス60以外の吸気口4の部分に追加的にまたは代替的に使用され得る。ガスタービンエンジンシステム10の吸気口4の一実施形態の斜視図である図5に示すように、1つまたは複数のプレフィルタアクティブノイズキャンセル装置31は、プレフィルタ室66に設置され得る。ガスタービンエンジンシステム10の吸気口4の一実施形態の斜視図である図6に示すように、1つまたは複数のフードアクティブノイズキャンセル装置33は、ウェザーフード68に設置され得る。例えば、各ウェザーフードは、1つのマイクロフォン52を共有するフードアクティブノイズキャンセル装置33の列を含み得る。1つまたは複数のプレフィルタアクティブノイズキャンセル装置31またはフードアクティブノイズキャンセル装置33の列の制御ボード50または共有制御ボード50は、共有マイクロフォン52を使用して、ノイズを検出して搬送し、各プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置31またはフードアクティブノイズキャンセル装置33のスピーカ48からノイズキャンセル音を供給し得る。いくつかの実施形態では、プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置31またはフードアクティブノイズキャンセル装置33の1つまたは複数のマイクロフォン52は、プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置31またはフードアクティブノイズキャンセル装置33が吸気口4のダクト29内に取り付けられている場合よりも、アクティブノイズキャンセル装置31、33(例えば、フィルタハウス60)のスピーカ48からより遠い距離に配置し得る。距離が大きくなると、1つまたは複数のマイクロフォン52によるノイズ検出からノイズキャンセル音を生成するまでの遅延時間が長くなり、より正確な測定とより良い性能をもたらし得る。
【0031】
アクティブノイズキャンセル装置30が配置される流路の位置特有の制約は、エアフィルタ34およびハウジング32の形状および/または位置を決定する。エアフィルタ34および/またはハウジング32は、図2に示すように、円筒形状を有する。追加および/または代替で、各エアフィルタ34およびハウジング32は、アクティブノイズキャンセル装置30がシステム10内の特定の位置に適合する、または最適なフロー条件を提供することを可能にするために、他の形状(例えば、長方形、平面、正方形、三角形、六角形など)にすることができる。すなわち、ハウジング32の形状は、流れる空気/ガスの音響乱れの影響が最小になるような形状にすることができる。アクティブノイズキャンセル装置30の位置は、システム10内の利用可能なスペースによって影響され得る。すなわち、アクティブノイズキャンセル装置30は、システム10の他の構成要素が存在しない領域に制約され、そのスペースの形状は、ハウジング32およびエアフィルタ34がすべき形状を決定し得る。さらに、アクティブノイズキャンセル装置30によって生成されるノイズ制御の量は、ある位置から別の位置まで変化してもよく、アクティブノイズキャンセル装置30の位置は、このノイズ制御のポテンシャルに影響され得る。
【0032】
吸気口4(すなわち、フィルタハウス60、プレフィルタ室66、およびウェザーフード68)内のアクティブノイズキャンセル装置30の各位置に関連する位置特有の特性は、アクティブノイズキャンセル装置30のそれぞれの制御ボード50内に記憶された伝達関数に寄与する。例えば、ある位置(例えば、フィルタハウス60)におけるアクティブノイズキャンセル装置30は、ある周波数範囲(例えば、100Hz〜1500Hzまたは100Hz〜2000Hz)の制御ノイズに応答することができる一方、異なる位置(例えば、ウェザーフード68)におけるアクティブノイズキャンセル装置30は、異なる周波数範囲(例えば、1500Hz〜3000Hzまたは1000Hz〜3000Hz)の制御ノイズに応答することができる。いくつかの実施形態では、アクティブノイズキャンセル装置30が配置されるダクトの設計は、アクティブノイズキャンセル装置30の有効周波数をより高い範囲に(例えば、約800Hzの従来の周波数から約1500Hzの有効周波数に)増加させ得る。追加のアクティブノイズキャンセル装置30を組み合わせて、個々のアクティブノイズキャンセル装置30の周波数範囲をさらに狭めることができる。いくつかの実施形態では、パッシブノイズ減衰を使用することにより、さらに高い有効周波数範囲(例えば、約1500Hzの有効周波数から約3000Hzのさらに高い有効周波数まで)を達成することができる。例えば、周波数範囲は、3つの異なるアクティブノイズキャンセル装置30について約100Hz〜1066Hz、約1066Hz〜2033Hz、および約2033Hz〜3000Hzを含み得る。周波数範囲の他の分割も考えられることが理解されよう。さらに、アクティブノイズキャンセル装置30は、制御または低減される周波数と重複してもよい。したがって、位置特有の特性の特定の組について吸気口4は全体として、システム10のエンクロージャ2内から発するノイズを効率的に制御または低減することができる。フィルタハウス60の流路孔55のサイズおよび数、プレフィルタ室66のサイズおよび形状、および/またはウェザーフード68のサイズおよび数は、音の制御および低減を改善するために調整され得る。
【0033】
本発明の技術的効果は、システム10内にアクティブノイズキャンセル装置30を含むシステム10を含み、システム10およびアクティブノイズキャンセル装置30の位置特有の特性に応答するように調整された伝達関数を含む。伝達関数は、音がシステム10から出る前に、ノイズ源(例えば、ガスタービンエンジン12)によって生成された音のキャンセルを可能にする。したがって、アクティブノイズキャンセル装置30は、スペースおよび/またはサイズ制限を有するシステム内に設置し得る。
【0034】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、さらに、任意の装置またはシステムを作成および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実施することを含む、当業者が本発明を実践することを可能にするための実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者が着想する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合に、またはそれらが特許請求の範囲の文言との十分な差違を有しない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に入ることが意図される。
【符号の説明】
【0035】
2 エンクロージャ
4 吸気口
6 排気口
10 ガスタービンエンジンシステム、システム
12 ガスタービンエンジン
16 燃焼吸気セクション
17 換気吸入セクション
18 圧縮機、圧縮機セクション
20 燃焼器セクション
22 タービン
24 燃焼排気セクション
25 換気排気セクション
26 シャフト
27 燃焼器
28 燃焼器ハウジング
29 ダクト
30 アクティブノイズキャンセル装置
31 プレフィルタアクティブノイズキャンセル装置
32 ハウジング
33 フードアクティブノイズキャンセル装置
34 エアフィルタ
36 ファスナ
38 フロントエンド
40 内側部分
42 内部領域
44 コア
46 導波管
48 スピーカ、フロントスピーカ
50 制御ボード
52 マイクロフォン
53 区画
55 流路孔
60 フィルタハウス
64 空気
66 プレフィルタ室
68 ウェザーフード
70 ノイズ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
【国際調査報告】