JP2012225639A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化水素燃料を燃焼する燃焼装置において、発生する騒音をできるだけ低減できる技術を得る。
【解決手段】燃焼用空気を第１方向Ｄ１に吹出すファン２と、ファン２により吹出された空気流を第１方向Ｄ１に対して直交する第２方向Ｄ２に導き拡散させる拡散路１１と、この拡散路１１の第２方向Ｄ２端において拡散路１１を経て供給される空気流をさらに第１方向Ｄ１に導く接続路１２と、導入口１０を経て接続路１２から空気流を第２方向Ｄ２とは逆方向に導き、炭化水素系燃料と混合して燃焼させるバーナ３とを備え、接続路１２が、断面方形の直線路として形成され、拡散路１１から接続路１２に連なる屈曲部１４において形成される剥離流の接続路１２を形成する壁面への再付着点より下流側に導入口１０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を拡散させる拡散路と、前記拡散路から送り込まれる酸素含有ガスと炭化水素系燃料とを混合して燃焼させるバーナとを備えた燃焼装置に関する。

説明を容易にするため、家庭内において、燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガスの一例）をファンにより強制的に送風し、燃焼用空気と都市ガス（炭化水素系燃料の一例）を混合して、その混合ガスの燃焼により水を加熱して温水を供給するタイプの給湯設備に備えられる燃焼装置を例に取って説明する。

従来の燃焼装置は、図１、図２に示すように（これらの図面は、本願に係る燃焼装置の構造を示す図面であるが、基本構成は従来のものと変わらないため、これら図面を使用して従来の装置の構成を説明する）、複数のバーナを並設した箱型の燃焼器を上部側に備え、この燃焼器の下側に送風機としてのシロッコファンを配設し、このファンから燃焼用空気を燃焼器に送り、別途供給される燃料と混合してバーナで燃焼するように構成されている（特許文献１）。

シロッコファンから箱型の燃焼器に到る燃焼用空気の経路に関して説明すると、この例では、ファンの吹出し口は上方向（第１方向Ｄ１に当たる）に開口するように設置されており、このファンにより吹出された燃焼用空気は概略方形の拡散路に導入され、横方向（第２方向Ｄ２に当たる）に方向づけられる。

この拡散路は、図２に示すように、概略方形の横行ダクトとして形成されており、図１に示すように、この横行ダクトの平断面面積が吹出し口の面積より大きいことから、燃焼用空気は、横行ダクトの天部に当り、図２の左右方向に拡散される他、その表裏方向にも拡散される。そして、図２において右端に設けられている接続路に到る部位では、紙面表裏方向と上下方向の辺からなる方形断面において、ほぼ右方向（第２方向Ｄ２）へ向かう、ほぼ均等な流れとなる。

横行ダクトである拡散路から接続路に侵入する流れは、接続路が上下方向の流路であるため、両路の接続位置である屈曲部で、流れの一部は一旦剥離し、残部はそのまま流れ、流れ方向を上方向に向けられ、さらに、この接続路から導入口を経て図２左方向（第２方向Ｄ２とは逆方向）に向けられ、炭化水素系燃料と混合された後、バーナで燃焼される。

特開２００５−０７６９３１号公報

この種の構造の燃焼装置において、従来から燃焼装置から発生する騒音をできるだけ低くする試みが多々なされてきている。先に説明した特許文献１に示される技術も、一つの目的が騒音の低下にある。
しかしながら、特許文献１に開示の技術においては、主に１０００Ｈｚ以上の比較的高周波領域に対して効果はあるものの、それ以下の低周波領域に対する効果は充分なものとは言えず、改良の余地があった。
本発明は、炭化水素燃料を燃焼する燃焼装置において、発生する騒音をできるだけ低減できる技術を得ることにある。

上記目的を達成するための、燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を拡散させる拡散路と、前記拡散路から送り込まれる酸素含有ガスと炭化水素系燃料とを混合して燃焼させるバーナとを備えた燃焼装置の特徴構成は、
前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された前記酸素含有ガス流を第２方向に導き拡散させる前記拡散路と、前記拡散路の第２方向端において前記拡散路を経て供給される酸素含有ガス流を屈曲部を経て第１方向に導く接続路と、前記接続路から前記酸素含有ガス流を導入口を経て前記第２方向とは逆方向に導き、前記炭化水素系燃料と混合して燃焼させる前記バーナとを備え、
前記接続路が、断面方形の直線路として形成され、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部において形成される剥離流の前記接続路を形成する壁面への再付着点より下流側に前記導入口を設けて、
前記ファンから前記バーナに到る前記酸素含有ガス流に関し、流れが屈曲する部位において発生する経時的流体振動のピーク周波数が、混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲外に設定されていることにある。

炭化水素系燃料と燃焼用酸素含有ガスを混合して燃焼させると、この燃焼に伴って、特定の周波数範囲の燃焼音を発生することが知られている。この燃焼音の周波数範囲は、概略７０〜２５０Ｈｚ（特に１００〜２００Ｈｚ）の範囲にある。
一方、本願の燃焼装置のように、ファンからバーナに到る酸素含有ガスの流れが、屈曲されて方向づけられる構造にあっては、この酸素含有ガス流の流れを決定することとなる吹出し口から導入口に到るいずれかの部位に設けられる屈曲箇所で、一定の経時的流体振動を発生する構成となる場合がある。そして、前記混合ガスの燃焼により発生する燃焼音のピーク周波数が経時的流体振動の周波数範囲に重なっていると、この燃焼音と経時的流体振動とが共鳴して燃焼装置から発生する騒音が増大する。

これに対して、上記特徴構成に記載されるように、酸素含有ガス流の屈曲流れ部において発生する経時的流体振動のピーク周波数を、混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲外に設定しておくと、このような共鳴の発生を防止することができ、燃焼装置から発生する騒音を全体として低減することができる。このような屈曲流れを形成する屈曲部における両方向の交差角度が特に０から１２０度である場合に、このような問題の発生が顕著となる。交差角度が０度では、特定方向に流れてきた流れが屈曲部で逆方向に流れを変えられることとなり、交差角度が９０度では、特定方向から直交する方向に流れる状態となり、交差角度が１２０度で、特定方向からその方向に対して６０度斜め方向に流れることとなる。先に図１で示した例では、第１方向と第２方向との交差角度は９０度である。

先にも説明したように、炭化水素系燃料と燃焼用酸素含有ガスを混合して燃焼させると、この燃焼に伴って、特定の周波数範囲の燃焼音を発生することが知られている。この燃焼音の周波数範囲は、概略７０〜２５０Ｈｚ（特に１００〜２００Ｈｚ）の範囲にある。
一方、本願の燃焼装置のように、ファンからバーナに到る酸素含有ガスの流れが、第２方向、第１方向と方向づけられ、さらに前記第２方向とは逆の方向に方向づけられる構造にあっては、この酸素含有ガス流の流れを決定することとなる吹出し口から導入口に到るいずれかの部位の構造が、一定の経時的流体振動を発生する構成となる場合がある。そして、前記混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲と経時的流体振動のピーク周波数が重なっていると、この燃焼音と経時的流体振動とが共鳴して燃焼装置から発生する騒音が増大する。

これに対して、上記特徴構成に記載されるように、酸素含有ガス流のいずれかの部位において発生する経時的流体振動のピーク周波数を、混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲外に設定しておくと、このような共鳴の発生を防止することができ、燃焼装置から発生する騒音を全体として低減することができる。屈曲部における両方向の交差角度が特に６０から１２０度である場合に、このような問題の発生が顕著となる。
また、この構成にあっては、剥離流の再付着点より下流側に導入口を設ける。従って、屈曲部で剥離流（剥離渦）が生成されたとしても、その剥離流の一部が導入口より第２方向とは逆方向に流れ、強い渦となることはない。即ち、剥離流が導入口における流動状態の影響を受けるのを低減でき、経時的流体振動の周波数を調整できるとともに、共鳴を伴った騒音の発生を抑制できる。
この構成の燃焼装置は、燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を第２方向に導き拡散させる拡散路と、前記拡散路の第２方向端において前記拡散路を経て供給される酸素含有ガス流を屈曲部を経て第１方向に導く接続路と、前記接続路から前記酸素含有ガス流を導入口を経て前記第２方向とは逆方向に導き、炭化水素系燃料と混合して燃焼させるバーナとを備えた燃焼装置であって、
前記接続路が、断面方形の直線路として形成され、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部において形成される剥離流の前記接続路を形成する壁面への再付着点より下流側に前記導入口を設けた燃焼装置となる。

さて、上記特徴構成を備えた燃焼装置において、前記経時的流体振動が、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部を起点として形成され、所定の変動を繰返す前記剥離流の繰返し振動であることが好ましい。

本願のように、ファン、拡散路、接続路を経て導入口から燃焼用酸素含有ガスを混合部に導き、混合ガスを得て燃焼する燃焼装置にあっては、拡散路と接続路との間で、酸素含有ガスの主流の流れ方向は、拡散路での第２方向から接続路での第１方向に屈曲部を経て変更される。従って、両路間は屈曲部を介することとなり剥離流（渦）の所定の変動が繰返されることとなる場合がある。そして、前記接続路を挟んで存在する前記拡散路と前記導入口との位置関係あるいは接続路の状況によっては、その剥離渦として比較的強い渦が形成されるとともに、その所定の変動の繰返し周波数が、燃焼音の周波数に重なる場合がある。しかしながら、本願の第３特徴構成のように、この剥離流の所定の変動の繰り返し周波数のピークを、燃焼音の周波数範囲から外すことで、共鳴を伴った過大な騒音の発生を抑制できる。

さらに上記特徴構成を備えた燃焼装置において、
前記剥離流の再付着点から前記導入口までの接続路部位に、前記接続路を流れる前記酸素含有ガス流を整流する整流部を設けることが好ましい。
この特徴構成では、剥離流を伴った流れは再付着後、整流部で整流され、その後導入口に流入する。従って、屈曲部で形成される剥離流の所定の変動が、導入口における流動状態の影響を受けるのを更に低減でき、経時的流体振動の周波数を調整できるとともに、強い剥離渦が形成されるのをさらに避けられる。結果、共鳴を伴った騒音の発生を抑制できる。

この構成の燃焼装置は、燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を第２方向に導き拡散させる拡散路と、前記拡散路の第２方向端において前記拡散路を経て供給される酸素含有ガス流を屈曲部を介して第１方向に導く接続路と、前記接続路から前記酸素含有ガス流を導入口を経て前記第２方向とは逆方向に導き、炭化水素系燃料と混合して燃焼させるバーナを備えた燃焼装置であって、
前記接続路が、断面方形の直線路として形成され、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部において形成される剥離流の前記接続路を形成する壁面への再付着点より下流側の接続路部位に前記導入口を設け、前記剥離流の再付着点から前記導入口までの接続路部位に、前記接続路を流れる酸素含有ガス流を整流する整流部を設けた燃焼装置となる。
ここで、前記拡散路から前記接続路に連なる屈曲部において形成される剥離流の再付着点より下流側の接続路部位に、前記接続路を流れる酸素含有ガス流を整流する整流部を設け、前記整流部より下流側である前記導入口を設けた燃焼装置となっている。

さらに具体的には、接続路に開口して設けられる導入口と、剥離流（剥離渦）との関係を、騒音を低減できる良好なものとする構成は以下のようにすることができる。
ａ 導入口から離間する方向に延出する延出壁を、拡散路の接続路側部位に設け、その延出壁の先端において剥離流が形成される構成とする。
この構成では、延出壁を設け、その先端で剥離流が形成される構造を採用するため、剥離流（剥離渦）の形成領域は、延出壁を設けた分だけ、導入口から剥離流の再付着位置を遠ざけることができる。結果、導入口側の流れと剥離流との間で影響がでるのを避けることができ、先に説明した原理から騒音の発生を防止できる。

ｂ 導入口の拡散路側端縁に関し、拡散路側端縁に、屈曲部において形成される剥離流により形成される剥離渦の導入口への侵入を阻止する阻止壁を設ける。
この構成では、阻止壁が設けられるため、剥離流（剥離渦）の形成領域は、導入口から阻止壁により隔離された領域となり、剥離流は、その領域で完結する。結果、導入口側の流れと剥離流との間で影響がでるのを避けることができ、先に説明した原理から騒音の発生を防止できる。

ｃ 拡散路の接続路側部位、もしくは拡散路の接続路側部位と少なくとも接続路の入口から前記導入口に到るまでの接続路部位に、第１方向及び第２方向の両方向に交差する第３方向に、流路を分割する仕切りを設ける。
この構成では、仕切りは、拡散路自体若しくは、拡散路と接続路が連なる状態において、その第３方向（図２に示す例では、紙面表裏方向となる奥行き方向とされており、第３方向は第１方向及び第２方向に直交する）でこれらの流路を仕切ることとなる。このように拡散路、若しくは拡散路とそれに接続される接続路とに関して、流路内の流れを分割すると、弱い剥離渦しか形成できず剥離流が弱化する。結果、このような仕切りを設けることで、騒音の発生を防止できる。

このような仕切りが第３方向に厚みを有するものとすると、剥離渦の軸と交差する軸（第３方向の軸）を持つ渦を形成でき、結果的に、本願が問題とする屈曲点で形成される剥離流をさらに弱化できる。

本願に係る燃焼装置の分解斜視図 燃焼装置の縦断面図 拡散路及び接続路のバーナに対する位置関係を示す説明図 本願に係る接続路部位の流れ状態を示す図 本願に係る燃焼装置から発生する経時的流体振動のスペクトル分布を示す図 低周波数領域における騒音低減効果を示す図 本願に係る燃焼装置における再付着点の位置を適切な位置とする別実施形態を示す図 図７に示す構成から発生する経時的流体振動のスペクトル分布を示す図 燃焼装置の第１の参考例を示す図 燃焼装置の第２の参考例（ａ）及び第３の参考例（ｂ）を示す図 本願に係る燃焼装置における拡散路若しくはそれに続く接続路を分割する仕切りを設ける第２の実施形態を示す図 図１１（ａ）に示す構成から発生する経時的流体振動のスペクトル分布を示す図 図１１に示す仕切りの別実施形態を示す図 従来構造の接続路部位の流れ状態を示す図 従来構造の燃焼装置から発生する騒音のスペクトル分布を示す図

以下、給湯設備に使用される燃焼装置１に関して説明する。
給湯設備は、各家庭等の壁面に設置して使用される給湯設備であり、燃焼装置１は、燃焼用空気を送風機２により強制的に送風し、燃焼用空気と都市ガス（炭化水素系燃料の一種）を混合して、混合ガスの燃焼により水を加熱して温水を供給するタイプのものである。

〔第１実施の形態〕
図１に示すように、燃焼装置１は、複数のバーナ３を並設した箱型の燃焼器４を装置の上部側に、送風機としてのシロッコファン２を装置の下側に配設して構成されており、このシロッコファン２により吸引され、吹出される燃焼用空気を、ダクト５を介して燃焼器４に送り混合ガスを生成し、バーナ３において燃焼させる。
以下、燃焼器４、シロッコファン２、両者を接続するダクト５の順に説明する。

燃焼器４
図示する燃焼器４は、所謂、濃淡燃焼が可能な燃焼器４であり、濃混合ガス用炎口６ａを備えた第１バーナ３ａと、淡混合ガス用炎口６ｂを備えた第２バーナ３ｂとを箱型ケーシング７内に備えたものである。
各バーナ３は、その上端に炎口６を備え、下流側で前記炎口６に接続する概略Ｕ字型の混合ガス流路８を備えて構成されている。この混合ガス流路８は、その基端側にガスノズル９から吐出される都市ガスと、燃焼用空気とを受け入れる導入口１０を有して構成されている。
前記導入口１０と炎口６との間には、設置状態において装置下側に位置する混合部８ａと、この混合部８ａに対して上側に位置し、天面に前記炎口６を備えた分配部８ｂとが備えられており、前記混合部８ａにおいて、ガスノズル９から吐出される都市ガスに対してその周部から燃焼用空気を受け入れ、両ガスの混合を行う。一方、分配部８ｂにおいて、混合部８ａから流入してくる混合ガスを各炎口に分配する。同図に示すように、この混合部８ａは図上左方向に向かう横行流路を形成するように構成されており、前記分配部８ｂは、一旦、左側まで混合部８ａにおいて導かれた混合ガスの流れを、逆方向に導きながら上方に分配して各炎口６に導くように構成されている。
図２に示す例では、手前側に描かれているのが淡燃焼用の第２バーナ３ｂであり、後側に描かれているのが濃燃焼用の第１バーナ３ａである。

シロッコファン２
シロッコファン２は、ファンケース２１と、ファンケース２１内に回転軸２２周りに回転自在に収納保持され複数の羽根部を周方向に並設した回転羽根２３と、その回転羽根２３を回転軸２２周りに回転駆動させる電動モータ２４とを備えて構成されている。そして、シロッコファン２は、電動モータ２４の駆動により回転羽根２３を回転軸２２周りに回転駆動させることにより、回転羽根２３の回転軸２２の一端側に形成された取込部２５から取込んだ空気を、複数の羽根部の回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吹出し口２６に送出する。
この吹出し口２６は、図２に示すように、設置状態において鉛直上方（第１方向Ｄ１）を向くように配置される。

ダクト５
前記シロッコファン２の吹出し口２６と、前記燃焼器４に設けられる導入口１０との間には、横行ダクトである拡散路１１と、この拡散路１１に上流側で接続する上行ダクトである接続路１２とが備えられており、この接続路１２の所定箇所に、前記導入口１０が連通接続されている。
シロッコファン２の吹出し口２６は設置状態で鉛直上方に開口し、その上部側に前記拡散路１１が形成される。この拡散路１１は、上下方向長さが比較的短く、その天面１１ａ及び底面１１ｂが方形の板状体からなる概略直方形の横行ダクトとされており、このダクトの平断面面積がファン２の吹出し口２６より大きいことから、吹出された燃焼用空気はダクトの天面１１ａに当り、図２の右方向（第２方向Ｄ２）に拡散される他、表裏方向にも拡散される。そして、図２において右端に接続されている接続路１２の流入口１２ａに導かれる。即ち、拡散路１１の右端部位では、流れは、紙面表裏方向と上下方向の辺からなる方形断面において、右方向にほぼ均等に吹出す。

前記接続路１２は上行ダクトとして構成されており、その流路断面積は拡散路１１の右端部位１１ｃの断面積とほぼ同様とされている。従って、横行ダクトである拡散路１１から接続路１２に侵入する流れは、水平方向から鉛直上向きに直に方向づけられる。さらに、同図に示すように、拡散路１１と接続路１２との間は、ほぼ直交する路壁を介して接続される構造となっているが、この接続状態にも起因して、燃焼用空気流は、一旦、剥離した後、流れ方向を上方向に変え、剥離渦ｅの形成を伴った再付着点Ａを形成して接続路１２内を上昇する。そして、この接続路１２の下流側部位に形成された導入口１０から流れ方向に左方向に変えられ先に説明した燃焼器４内へ流入する。

以上が、本願に係る給湯設備１の概略構成であるが、以下、給湯設備１の特徴構成に関して説明する。
図３（ｂ）は、従来型の給湯設備１における拡散路１１から接続路１２に到る部位の構成を示す図面であり、図３（ａ）は、本願に係る給湯設備１の該当部位の構成を示している。
両図を比較すると、本願に係る給湯設備１にあっては、接続路１２が従来物より縦長（鉛直方向長さが、約１．５倍程度）になっていることが判る。従って、燃焼器４側へ燃焼用空気を導く導入口１０は、本願の場合、その分、鉛直方向上方とされている。

図２、３（ａ）に示すように、この構造にあっては、拡散路１１から接続路１２に連なる屈曲部１４において形成される剥離渦ｅの形成を伴った剥離流の再付着点Ａより下流側（鉛直方向上側）に、この接続路１２の延長部を設けることで、この部位が燃焼用空気流の整流部１５となり、この整流部１５より下流側である上側に導入口１０が設けられている。この整流部１５は具体的には単なる上行ダクトであるが、接続路１２を従来より上側に延長することで、共鳴の原因となる強い剥離渦ｅの導入口１０への影響を緩和することができる。

上記の接続路１２の上部部位に整流部１５を備えた構造における流れの状態を図４に示した。
この図からも判明するように、拡散路１１から接続路１２への流入において剥離が起こり、接続路１２の左側壁面１２ｂに沿って剥離渦ｅが形成されているとともに、その剥離流の壁面１２ｂへの再付着が起こっていることが判る。この再付着点をＡで示している。さらに、前記整流部１５においては、速度ベクトルはほぼ上方を向く流れとなっており、屈曲に伴う剥離の影響が導入口まで及ばない流れになっていることが判る。

図５に、図４のＢ地点における経時的流体振動のスペクトル分布を示した。同図において、横軸は周波数ｆ（Ｈｚ）であり、縦軸はスペクトル強度（表記は無次元化している）を示している。この図からも判明するように、スペクトルは比較的なだらかな凸状を成しており、本願で問題としている７０〜２５０Ｈｚの範囲にスペクトルのピークが存在しないことが判る。

図４、図５に対応して、従来構造（接続路を延長することなく整流部を有しないもの）における検討結果を示したのが、図１４、図１５である。
図１４からも判明するように、従来構造にあっては、拡散路１１から接続路１２への流入において剥離が起こり剥離渦ｅが形成されているとともに、その剥離流の再付着点が導入口１０付近に位置していることがわかる。
図１５に、図１４のＢ地点における経時的流体振動のスペクトル分布を示した。この図からも判明するように、スペクトルは７０〜２５０Ｈｚ（特に１００〜２００Ｈｚ）の範囲内に明らかなピークを有していることが判る。

図６は、この実施の形態に係る給湯設備１から発生する騒音と、従来構造の給湯設備から発生する騒音とのスペクトルを比較した図である。太実線で本願に係る給湯設備１の結果を示し、細実線で従来構造の給湯設備の結果を示した。この図にあって、横軸は周波数（０〜３００Ｈｚ）を、縦軸は騒音値（ｄＢ）を示す。この計測結果は、燃焼器４における実際の燃焼を伴うため、７０〜２５０Ｈｚの範囲内に、その騒音のピークが存在することとなるが、本願構造のほうが、２ｄＢ程度、騒音値が低下しており、ほぼ限界に近い騒音低減が図られている従来構造の燃焼装置において、更なる大きな低減効果が得られていることが判る。

上記の実施の形態にあっては、吹出し口２６から導入口１０に到る燃焼用空気流に関して、屈曲部１４において発生する経時的流体振動のピーク周波数を、混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲外に設定することができた。この形態では、接続路１２を鉛直上方に延ばして、その延出部で流れを整流することで屈曲部１４から導入口１０に渡って形成されることがある剥離渦ｅの影響を低減するものとした。
このように剥離渦ｅの影響を低減できる構造としては、上記のように屈曲部１４から導入口１０に到るまでの流路を延長する他、図７（ａ）に示すように従来構造における屈曲部１４の位置から下垂する下垂壁１４ａ（延出壁の一例）を設け、拡散路１１を下側に張り出させ、流れを一旦、導入口１０から離間する下側に導き、その下垂壁１４ａの裏側に上方向に流体が流れる接続路１２を設け、下垂壁先端から剥離渦ｅが形成されるものとしてもよい。このようにすることで、剥離渦ｅが形成されても、下垂壁自体の裏面に若しくは導入口１０に到達するまでに渦は壁面に再付着するため、導入口１０に至って流れ込むことは回避され、本願の目的を果すことができる。

さらに、図７（ｂ）に示すように、屈曲部１４から左方向に伸びる流路延長壁１４ｂ（延出壁の一例）を設け、拡散路１１の屈曲路１４近傍部位を右側に張り出させ、流れを一旦、導入口１０から離間する右側に導き、導入口１０側に戻る流路を設け、流路延長壁１４ｂの裏側に上方向に流体が流れる接続路１２を設け、流路延長壁先端から剥離渦ｅが形成されるものとしてもよい。このようにすることで、流路延長壁自体の裏面に若しくは導入口１０に到達するまでに渦は壁面に再付着するため、剥離渦ｅが導入口１０に至って流れ込むことは回避され、本願の目的を果すことができる。

図７（ａ）（ｂ）に示した例では、屈曲部１４に、下垂壁１４ａ、流路延長壁１４ｂを設ける例を示したが、本願は、この屈曲部１４で形成される剥離渦ｅが導入口１０に侵入するのを問題とするため、導入口１０の手前に、剥離渦ｅが導入口１０まで伸びるのを防止する仕切り壁１０ａ（阻止壁の一例）を設けてもよい。
このような例を示したのが、図７（ｃ）である。この例では、導入口１０の下端に右方向に延びる仕切り壁１０ａを備えて構成し、結果的に、接続路１２を仕切り壁１０ａに到るまでの比較的流路断面積が大きい下側接続路部１２ａと、下側接続路部１２ａより流路断面積が小さく、実質的に仕切り壁１０ａの先端位置を流路の導入口側位置とする上側接続路部１２ｂとで構成している。
従って、屈曲部１４に形成される剥離渦ｅは、下側接続路部１２ａ内の仕切り壁１０ａに到る領域までに形成される。そして、仕切り壁１０ａの先端を巡る形態で、従来より右側に設けられた上側接続路部１２ｂを介して流れは導入口１０内に流入する。このようにした場合、屈曲部１４で形成される剥離渦ｅは仕切り壁１０ａの下側で完結することとなり、本願の目的を果すことができる。
図８に、図５と同様に、これら構成を採用した場合の経時的流体振動のスペクトル分布を示した。
同図において、破線は、図３（ｂ）に示す従来型の構造を採用した場合の結果を示し、実線が図７（ａ）に対応する結果、一点鎖線が図７（ｂ）に対応する結果、二点鎖線が図７（ｃ）に対応する結果を示している。何れの例の場合も、７０〜２５０Ｈｚ（特に１００〜２００Ｈｚ）のスペクトルが従来型のものより低下していることが判る。

本願において問題となる経時的流体振動が、拡散路１１から接続路１２に到る屈曲部１４に形成される剥離渦ｅに起因するものであるとの観点からは、上記構造に代えて、この剥離渦ｅの形成自体を阻止する構成を採用してもよい。
即ち、拡散路１１から接続路１２に連なる屈曲部１４に、屈曲部１４において燃焼用空気流の剥離を防止する剥離防止手段を備えておけばよい。

〔第１の参考例〕
この種の剥離防止手段として、図９に示すように、拡散路１１と接続路１２とを接続するに、内径側の接続壁１１ａ，１２ｂを第２方向Ｄ２から第１方向Ｄ１へ滑らかに方向が変化する湾曲接続壁１６とし滑らかに接続する。このような湾曲接続壁１６を形成することで、拡散路１１から接続路１２に至る流れは滑らかな流れとすることとでき、経時的流体振動の発生を抑えることが可能となり、燃焼音との共鳴により発生する騒音を抑えることができる。

〔第２・第３の参考例〕
さらに別の剥離防止手段として、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、拡散路１１から接続路１２に連なる屈曲部１４に整流部１７を設ける。図１０（ａ）に示す例は剥離防止手段としての整流部１７ａを屈曲部１４に渡って設けた例であり、図１０（ｂ）に示す例は、剥離防止手段としての整流部１７ｂを屈曲部１４より下流側となる接続路１２に設けた例である。
これら例においては、整流部１７には整流方向に沿って多数の流路を形成するハニカム状の整流部材を配設している。このような整流部材を整流部１７に配設することで剥離渦ｅの形成を抑え、燃焼音との共鳴を伴った騒音の増大を抑制することができる。
〔第２の実施の形態〕
先に説明した第２、第３の参考例にあっては、拡散路１１から接続路１２に連なる屈曲部１４に整流部１７を設けるが、基本的に拡散路１１の奥行き方向（接続路１２の奥行き方向でもある第３方向：この例は第１、第２方向に対して第３方向が共に直交する）に関して、特別な構造を提案していない。しかしながら、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、拡散路１１自体若しくは、拡散路１１と接続路１２とに、上記奥行き方向で流路を仕切る複数の仕切り１１ｓを設けても良い。この仕切り１１ｓは、拡散路１１の接続路側部位自体若しくは、連なる状態で拡散路１１の接続路側部位と接続路１２の拡散路側部位とにおいて、その奥行き方向で流路を仕切ることとなるが、このように拡散路１１、若しくは拡散路１１とそれに接続される接続路１２とに関して、流路内の流れを分割することで、先に説明した屈曲部１４を通過する流れは、弱い剥離渦しか形成できず剥離流が弱化する。結果、このような仕切りを設けることで、騒音の発生を防止できる。従って、ある種の剥離防止手段としての働きもする。

この例の構成で、拡散路１１自体に３枚の仕切り１１ｓを設けた例を図１１（ａ）に、拡散路１１とそれに接続される接続路１２とに３枚の仕切り１１ｓを設けた例を図１１（ｂ）に示した。さらに、図１２に、実線で図１１（ａ）で示した例の経時的流体振動のスペクトル分布も示した。当該図面において、破線は従来型のものの結果を示している。この例の場合は、経時的流体振動のピーク位置が高い周波数側に逃げており、７０〜２５０Ｈｚ（特に１００〜２００Ｈｚ）のスペクトルが従来型のピーク強度より低下していることが判る。

さて、この種の仕切り１１ｓの形状としては、装置の奥行き方向（本願における第３方向に相等し、図１１において左右方向となる）に一様な剥離渦ｅが形成されるのを避ける目的のため、渦が奥行き方向の流速成分を有するように構成するのが好ましい。そのような例を示したのが図１３であり、拡散路１１のみに仕切り１１ｓを設けている。
図１３（ａ）で示す例は、各仕切り１１ｓが奥行き方向に厚みを有した直方体形状に形成されており、仕切り１１ｓにより分割された分割流路から流出した位置で分割された各流れが奥行き方向に広がり混合が起こり、強い剥離渦ｅが弱化する例である。
図１３（ｂ）で示す例は、各仕切り１１ｓが、流れ方向下流側に向かうに従って奥行き方向に広がる断面三角形状の三角柱状に形成されており、仕切り１１ｓにより分割された分割流路から流出した位置で分割された各流れが奥行き方向に広がり混合が起こり、強い剥離渦ｅが弱化する例である。
図１３（ｃ）で示す例は、各仕切り１１ｓが、流れ方向下流側に向かうに従って奥行き方向に窄まる断面三角形状で、さらに下端側が窄まった形状に形成されており、仕切り１１ｓにより分割された分割流路から流出した位置で分割された各流れの混合が起こり、強い剥離渦ｅが弱化する例である。

〔別実施の形態〕
（１） 上記の実施の形態においては、ファンが第１方向（上向き）に燃焼用酸素含有ガスを吹出す構成に関して説明したが、第２方向（水平方向）もしくは、第１方向とは逆方向（下向き）に吹出し、拡散路に導入される構成を採用してもよい。
さらに、ファンが第１方向（上向き）に燃焼用酸素含有ガスを吹出す構成で、前記拡散路が第２方向（水平方向）に燃焼用酸素含有ガスを方向づける構成を有する場合、両方向間で屈曲流れが形成される。この場合、拡散路への侵入部位が経時的流体振動の形成部位となる場合もあり、この屈曲部で発生する流体振動の周波数を、先に説明した７０〜２５０Ｈｚの範囲外とすることも好ましい態様であり、この部位に本願にいう剥離防止手段を設けることも好ましい態様である。
（２） 上記の実施の形態においては、第１方向及び第２方向が直交する場合に関して説明したが、第１方向と第２方向とが、６０〜１２０度の範囲内で屈曲されている場合に、本願の特徴構成を採用することが有効である。
また、上記の実施の形態においては、第３方向が、第１方向及び第２方向に直交する例を示したが、第３方向と第１方向及び第２方向との交差も同様に、６０〜１２０度の範囲内の角度で交差されている場合に本願の仕切りが有効である。
（３） 上記の実施の形態においては、燃焼装置が濃淡燃焼バーナを備えた場合を示したが、特定の混合比で燃焼を行う燃焼装置に本願に係る特徴構成を採用できる。
（４） 本願に係る燃焼装置は、実施の形態に示した給湯設備に採用できる外、蒸気発生装置、吸収式冷凍機の吸収液再生装置にも採用できる。

１ 燃焼装置
２ シロッコファン
３ バーナ
４ 燃焼器
５ ダクト
９ ガスノズル
１０ 導入口
１１ 拡散路
１２ 接続路
１３ ダクトケーシング
１４ 屈曲部
１５ 整流部
１６ 湾曲接続壁
１７ 整流部
２６ 吹出し口
Ａ 再付着点
ｅ 剥離渦（剥離流）

Claims (10)

1. 燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を拡散させる拡散路と、前記拡散路から送り込まれる酸素含有ガスと炭化水素系燃料とを混合して燃焼させるバーナとを備えた燃焼装置であって、
   前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された前記酸素含有ガス流を第２方向に導き拡散させる前記拡散路と、前記拡散路の第２方向端において前記拡散路を経て供給される酸素含有ガス流を屈曲部を経て第１方向に導く接続路と、前記接続路から前記酸素含有ガス流を導入口を経て前記第２方向とは逆方向に導き、前記炭化水素系燃料と混合して燃焼させる前記バーナとを備え、
   前記接続路が、断面方形の直線路として形成され、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部において形成される剥離流の前記接続路を形成する壁面への再付着点より下流側に前記導入口を設けて、
   前記ファンから前記バーナに到る前記酸素含有ガス流に関し、流れが屈曲する部位において発生する経時的流体振動のピーク周波数が、混合ガスの燃焼により発生する燃焼音の周波数範囲外に設定されている燃焼装置。
2. 前記経時的流体振動が、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部を起点として形成され、変動を繰返す前記剥離流の繰返し振動である請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記剥離流の再付着点から前記導入口までの接続路部位に、前記接続路を流れる前記酸素含有ガス流を整流する整流部を設けた請求項１又は２記載の燃焼装置。
4. 前記導入口から離間する方向に延出する延出壁を、前記拡散路の接続路側部位に設け、前記延出壁の先端において前記剥離流が形成される請求項１〜３の何れか１項記載の燃焼装置。
5. 前記導入口の拡散路側端縁に関し、
   前記拡散路側端縁に、前記屈曲部において形成される前記剥離流の前記導入口への侵入を阻止する阻止壁を設けた請求項１〜３の何れか１項記載の燃焼装置。
6. 燃焼用酸素含有ガスを吹出すファンと、前記ファンの吹出し口に接続され、前記ファンにより吹出された酸素含有ガス流を第２方向に導き拡散させる拡散路と、前記拡散路の第２方向端において前記拡散路を経て供給される酸素含有ガス流を屈曲部を経て第１方向に導く接続路と、前記接続路から前記酸素含有ガス流を導入口を経て前記第２方向とは逆方向に導き、炭化水素系燃料と混合して燃焼させるバーナとを備えた燃焼装置であって、
   前記接続路が、断面方形の直線路として形成され、前記拡散路から前記接続路に連なる前記屈曲部において形成される剥離流の前記接続路を形成する壁面への再付着点より下流側に前記導入口を設けた燃焼装置。
7. 前記剥離流の再付着点から前記導入口までの接続路部位に、前記接続路を流れる前記酸素含有ガス流を整流する整流部を設けた請求項６記載の燃焼装置。
8. 前記導入口から離間する方向に延出する延出壁を、前記拡散路の接続路側部位に設け、前記延出壁の先端において前記剥離流が形成される請求項６又は７記載の燃焼装置。
9. 前記導入口の拡散路側端縁に関し、
   前記拡散路側端縁に、前記屈曲部において形成される前記剥離流の前記導入口への侵入を阻止する阻止壁を設けた請求項６又は７記載の燃焼装置。
10. 前記拡散路の接続路側部位、もしくは前記拡散路の接続路側部位と少なくとも前記接続路の入口から前記導入口に到るまでの接続路部位とに、前記第１方向及び第２方向の両方向と交差する第３方向に流路を分割する仕切りを設けた請求項６記載の燃焼装置。

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