JP2599644Y2

JP2599644Y2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2599644Y2
Application number: JP1991098474U
Authority: JP
Inventors: 俊之小泉; 憲義上田
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2006-11-01
Also published as: JPH0545438U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、振動燃焼の抑制手段が
設けられている給湯器等の燃焼装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５には燃焼装置として一般的な給湯器
の模式構造が示されている。同図において、熱交換器１
の胴部の内部は燃焼室２となっており、この燃焼室２の
上部にはフィン３が設けられている。熱交換器１の胴部
の下端側にはバーナケース４が接続されており、このバ
ーナケース４内にバーナ５が配設され、このバーナ５に
ガスノズル14から燃料のガスが供給されている。そし
て、バーナ５の下側には給排気を行うファン６が取り付
けられている。熱交換器１の上側には排気口カバー７が
接続されており、この排気口カバー７の出口筒部８に煙
突10が接続され、バーナ５の燃焼により発生する排気ガ
スを煙突10を通して外に排出するようになっている。

【０００４】これら、ファン３とバーナケース４と熱交
換器１と排気口カバー７とが一体化されている装置本体
はケース12によって覆われており、このケース12と熱交
換器１の背面の間には遮熱板13が配設され、熱交換器１
の胴部が腐食等により孔が開いたような場合に、この孔
から高温の排気ガスが燃焼室２の外に漏れてケース12が
過熱されるのを防止し、火災発生等に対する安全が図ら
れている。

【０００５】この種の装置を燃焼運転させると、煙突の
太さや長さ、器具の容積（ガス混合室、燃焼室、排気口
カバー室等の容積）、バーナ５の燃焼特性等によって低
周波数（30〜80Hz）の非常に激しい振動燃焼を発生する
ことがある。この振動燃焼の発生のメカニズムはまだ完
全に解明するには至っていない。この振動燃焼が生じる
と、バーナ５の炎の根元がバーナ５の炎孔から浮き上が
る現象（以下これをリフト現象という）を発生して不完
全燃焼を引き起こし、振動騒音も激しくなるという問題
がある。

【０００６】従来においては、この振動燃焼が生じた時
には、振動の発生しないレベルまでガスの供給量を下げ
たり、燃焼室２内の排気ガス等の流れの方向を変えるよ
うにしたり、燃焼室１内に取り入れられる一次空気（ガ
スノズル14からバーナ５に入り込むガスによって引き込
まれる空気）と二次空気（バーナ５の隙間等を通して燃
焼室２内に供給される空気）との割合のバランスを変え
たり、煙突10の太さや長さを変えたりして前記振動燃焼
の発生を抑制していた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の振動燃焼の防止対策は振動燃焼が発生したときにそ
の場凌ぎでその使用している器具に限り振動燃焼を防止
するものであるため、振動燃焼の発生を根本から防止す
るものでなく、工場の出荷検査段階では振動燃焼を生じ
ないものであっても、施工現場での煙突の長さ等によっ
て振動燃焼が発生してしまうという問題が生じ、どうし
ても、その場凌ぎでしか振動燃焼を抑制することができ
ないという事情があった。

【０００８】もちろん、従来から、燃焼装置の燃焼騒音
を減少させるために、排気通路側に吸音器を取り付けた
ものも見受けられる。この種の吸音器は、排気ガスを通
す通路に吸音材を設けたものが一般的であるが、この種
の吸音器は、高周波帯域の騒音を防止しようとするもの
であって、30〜80H帯で発生する振動燃焼を抑制する機
能は備えておらず、この振動燃焼の抑制は、前記のよう
に、振動燃焼が発生した時点で場当たり的にその防止手
段を講じなければならないものであった。

【０００９】また、吸音器を排気通路側に設けると、装
置が大型化し易く、その上、吸音器を吸音機能以外に遮
熱板としての機能をも兼備させて機能の効率化を図り、
装置をコンパクトにまとめ上げようとする上で支障とな
っていた。

【００１０】本考案は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、設置施工の現場にお
ける煙突等の条件に左右されず、振動燃焼の発生を確実
に抑制することができ、しかも、共鳴箱を遮熱板として
機能させることができる燃焼装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
考案は、吸入空気を利用した燃焼室でのバーナ燃焼によ
り熱交換器を通る水を加熱し、排気ガスを排気出口から
排出する燃焼装置において、装置のケース内には振動燃
焼を抑制する共鳴箱が収容され、この共鳴箱の音圧導入
孔は空気の吸入部から燃焼室を経て排気出口部に至る空
間部の任意の位置に連通されるとともに、共鳴箱には吸
入空気を導入して音圧導入孔に導く空気導入孔が設けら
れていることを特徴として構成されている。

【００１２】

【作用】上記構成の本考案において、装置の燃焼運転を
行うと、バーナ燃焼による排気ガスが排気出口から必要
に応じ煙突を介して外に排出される。このとき、バーナ
燃焼時に発生する振動の音圧は、音圧導入孔から共鳴箱
内に入り、振動燃焼時に発生する低周波帯域の振動音圧
のエネルギはこの共鳴箱内で減衰消滅され、振動燃焼は
効果的に抑制される。

【００１３】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、以下の実施例の説明において、従来例と
同一の部分には同一符号とし、その詳細な重複説明は省
略する。図１には本考案に係る燃焼装置の第１の実施例
の模式構成が示されており、図２には同装置の要部分解
斜視図が示されている。これらの図において、熱交換器
１の背部とケース12の背板15との間に、本実施例におい
て特徴的な平箱状の共鳴箱16が介設されている。この共
鳴箱16は裏面を開口した箱体17と、この箱体17の裏面開
口をスポット溶接等により閉鎖している蓋板19とからな
る。この実施例では、共鳴箱16を熱交換器１の背面とケ
ース12の背板15との間に介設することで、共鳴箱16に遮
熱板としての機能を持たせており、このため、共鳴箱16
の箱体17と蓋板19の材料は耐熱性の高い溶融アルミニウ
ムメッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、ステンレス等の耐
熱材料を用いて形成している。この箱体17の周縁部四方
からはフランジ部18を張り出し形成しており、このフラ
ンジ部18に取り付け穴20が設けられ、この取り付け穴20
を利用して共鳴箱16はケース12の背板15に隙間を介して
取り付けられている。そして、ケース12を装置本体の前
後両側から被せ、ケース12と装置本体とはねじ止め等に
より固定されている。また、共鳴箱16の下部に空気導入
孔28を開け、この空気導入孔28を装置本体のバーナケー
ス４に連通させている。

【００１４】この実施例では、前記共鳴箱16の横幅は熱
交換器１の横幅とほぼ等しく形成され、また、共鳴箱16
の縦幅は装置本体のバーナ５の炎孔から排気口カバー７
の上面21までの区間を含む長さにしてある。箱体17の上
部前端面には音圧導入孔22が形成されており、この音圧
導入孔22の周端縁部からは音圧導入筒部23が外向きに突
出されている。一方、排気口カバー７の背面側には音圧
出口孔24が形成され、同孔24の周端縁からはガイド筒部
25が突設され、このガイド筒部25にパッキン26を介して
箱体17の音圧導入筒部23を挿入して、音圧導入筒部23と
ガイド筒部25とが気密に接続されている。前記の如く、
バーナ燃焼時に発生する振動燃焼の周波数は30〜80Hzで
あり、共鳴箱16はこの低周波数の振動音圧を打ち消す共
振周波数ｆ₀ を持つように設定される。このときの共鳴
箱16の振動音圧の減衰率Ｑは、Ｑ＝10Ｌｏｇ₁₀（１＋Ａ
／Ｂ² ）によって表される。

【００１５】ただしＡ＝Ｃ_０Ｖ／４Ｓ^２，Ｂ＝｛（ｆ／
ｆ_０）−（ｆ_０／ｆ）｝として表される。また、共振周
波数ｆ_０はｆ_０＝（Ｃ／２π）（Ｃ_０／Ｖ）^１／２で表
される。

【００１６】ただし、Ｃ_０はＣ_０＝Ｓ_０／｛Ｌ＋０．８
（Ｓ_０）^１／２｝である。これらの各式でＶは共鳴箱16
の内部空間の体積、Ｓは器具の胴内（燃焼室内）の通路
の断面積、ｆは実際に発生する振動燃焼の周波数、Ｃは
振動音圧の速度、Ｌは共鳴箱16の音圧導入筒部23の突出
長、Ｓ_０は音圧導入孔22の通路断面積をそれぞれ示して
いる。

【００１７】上記減衰率Ｑの式から明らかなように、振
動音圧の減衰量は音圧導入孔22の面積Ｓ_０および容積Ｖ
に比例し、音圧導入筒部23の突出長Ｌに反比例すること
から、発生する振動音圧のレベルの大きさに応じ、この
振動音圧の悪影響が及ばないレベルまで減衰させるよう
にＳ_０，Ｖ，Ｌの値を設定して共鳴箱16を設計すること
になる。

【００１８】本実施例によれば、バーナ５の燃焼時に、
振動燃焼が発生しようとしても、その振動燃焼の音圧は
共鳴箱16に導入されて減衰されて消失され、これに伴
い、振動燃焼を引き起こすエネルギが消失する。したが
って、振動燃焼に起因してバーナ燃焼の炎がリフト現象
を起こすこともなくなり、このリフト現象に伴う不完全
燃焼の発生を防止することができるとともに、振動燃焼
による騒音の発生も防止することができる。

【００１９】本考案者は振動音圧の減衰の効果を調べる
実験を行ったところ、優れた効果を得ることができた。
その実験結果を従来例との比較状態で図３に示す。図３
の（ａ）は共鳴箱16を設けない場合で、そのうち最もひ
どい状態の特性を示しており、バーナ燃焼で発生する振
動燃焼の音圧は煙突との共振等によって増幅され、さら
に、この増幅された振動音圧が器具の機械的振動を引き
起こし、さらにこの機械的振動が振動燃焼をさらに増長
させた状態を示している。同図の（ｂ）もやはり共鳴箱
16を設けない場合で、振動燃焼を生じているが機械的振
動の発生までは至らない状態が示されている。この振動
燃焼状態では、炎のリフト現象が生じ、不完全燃焼状態
に陥っている。これに対し、図３の（ｃ）に示すもの
は、共鳴箱16を設けた本実施例の場合を示しており、こ
の図から明らかなように、振動燃焼の音圧エネルギは共
鳴箱16によって減衰消失されて、振動音圧レベルは極め
て小さいレベルとなっており、このレベル状態では、バ
ーナ燃焼の炎は振動燃焼には全く至らず、安定な燃焼状
態となり、振動燃焼の騒音も生じない状態となってい
る。

【００２０】本考案者はさらに、共鳴箱16を取り付けた
状態で、煙突の長さや太さを変えて燃焼実験を行ったと
ころ、煙突の長さや太さに拘わらずいずれも振動燃焼の
生じない安定な燃焼状態を得ることが確認できた。

【００２１】また、この実施例では、共鳴箱16を平箱状
に形成し、ほぼ装置本体の背面を覆う大きさにして熱交
換器１とケース12の背板15との間に介設し、遮熱板を兼
用させたものであるから、たとえ熱交換器１の胴部が腐
食等により孔が開き、その孔から高温の排気ガスが漏れ
ても、そのガスは共鳴箱16の箱体17の板面と蓋板19とに
よって二重に遮熱されるので、火災発生等に対する安全
性をさらに高めることが可能となる。もちろん、従来例
の遮熱板13を設ければ三重に遮熱されるので、さらに安
全性を高めることができる。

【００２２】ところで、共鳴箱16に空気導入孔28を設け
ない場合には、共鳴箱16は音圧導入孔22を除き密閉され
ているので、燃焼の排気ガスが直接的には音圧導入孔22
から共鳴箱16内に流入することはないが、共鳴箱16の内
部空間は音圧導入孔22を介して排気ガスと接しているの
で、排気ガスの拡散や対流現象により間接的に共鳴箱16
内に入り込むという現象が生じる。このように、拡散や
対流現象により排気ガスが入り込むと、排気ガスは水分
を含んでいるので共鳴箱16内で対流している間に冷やさ
れ、結露となって共鳴箱16の壁面に付着するという現象
が発生する。排気ガス中にはＣＯ_２等のガスが混在して
いるので、結露の水分は酸性となり、この結露の酸によ
り共鳴箱16を腐食させるという問題が生じる。

【００２３】しかしながら、この実施例では、空気導入
孔28を設けることにより、ファン６によって吸引された
空気は空気導入孔28に入り、風圧によって導入された空
気は共鳴箱16の内部を通って音圧導入孔22から排出され
ることになり、この空気の流れによって前記の排気ガス
が共鳴箱16内に入り込むのを阻止し、前記共鳴箱16の結
露による腐食の発生を効果的に防止することができる。
なお、前記空気導入孔28は微小の孔によって形成される
ので、この空気導入孔28を設けることによって共鳴箱16
の特性である振動音圧の減衰性能が害されるという問題
は生じない。

【００２４】なお、本考案は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では共鳴箱16の音圧導入孔22を器具の排気口カバ
ー７内に連通させたが、この音圧導入孔22は器具（装置
本体）の空気の吸入部から燃焼室を経て排気出口部に至
る空間部の任意の位置に連通すればよく、例えば、図４
の（ａ）に示すように、音圧導入孔22を熱交換器１の胴
部の背面に連通させてもよく、あるいは図４の（ｂ）に
示すように、音圧導入孔22をバーナケース４に連通して
もよい。

【００２５】また、上記実施例では排気口カバー７の出
口筒部８に煙突を接続した場合で説明したが、煙突10を
設けないタイプの燃焼装置にも適用されるものである。

【００２６】さらに、上記実施例ではガス燃焼式の給湯
器を対象に説明したが、風呂釜、暖房機等の燃焼装置に
も適用されるものであり、また、燃料も、ガス燃焼式に
限定されず、石油燃焼式の燃焼装置にも適用されるもの
である。

【００２７】さらに、上記実施例ではファン６をバーナ
５の下側に配置した空気押し込みタイプの燃焼装置につ
いて説明したが、このファン６は排気口カバー７の出口
領域に配設し、空気吸い込みタイプの燃焼装置のもので
あってもよい。

【００２８】さらに、上記実施例では空気導入孔28を共
鳴箱16の下部に設けたが、この空気導入孔28は音圧導入
孔22よりも高圧側となる空気取り入れ可能な任意の位置
（図４には図示せず）に設けることができる。

【００２９】

【考案の効果】本考案はバーナの振動燃焼を抑制する共
鳴箱を設けたものであるから、燃焼装置の燃焼運転時に
おける振動燃焼を効果的に抑制することができ、これに
より、炎のリフト現象を防止して安定な燃焼状態を維持
することができ、しかも、リフト現象に起因する不完全
燃焼も発生することがないので、安全な燃焼状態を確保
することができるとともに、振動燃焼に伴う騒音を防止
することができる。

【００３０】また、共鳴箱は装置のケース内に設けたも
のであるから、この共鳴箱が外に露出して邪魔になるこ
とがなく、共鳴箱を設けた燃焼装置をコンパクトにまと
めることができ、その取り扱いも容易である。

【００３１】さらに、共鳴箱を平箱状に形成して熱交換
器の背面とケースの背板との間に介設すれば、共鳴箱を
遮熱板として機能させることができ、しかも、共鳴箱の
前と後の２枚の板が共に耐熱性の遮熱板として働くので
耐熱遮熱板を二重にしたと同様の効果を奏し、排気ガス
漏れ等に対する火災発生防止等に対する安全をより確実
に達成することが可能となる。

【００３２】さらに、本考案は、共鳴箱に空気導入孔を
設けたものであるから、排気ガスが共鳴箱内に入り込む
のを、空気導入孔から音圧導入孔に流れる空気の流れに
よって確実に阻止することができるので、排気ガスが共
鳴箱内に入り込むことにより生じる結露の腐食作用を確
実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る燃焼装置の一実施例を示す模式構
成図である。

【図２】同実施例における装置の要部分解斜視図であ
る。

【図３】同実施例における振動音圧の減衰効果を従来例
の場合と比較状態で示す周波数と音圧レベルとの関係を
示すグラフである。

【図４】本考案に係る燃焼装置における共鳴箱の他の接
続態様例を示す説明図である。

【図５】従来の一般的な燃焼装置の模式構造を示す説明
図である。

【符号の説明】

１熱交換器２燃焼室４バーナケース５バーナ６ファン７排気口カバー 10 煙突 12 ケース 16 共鳴箱 22 音圧導入孔 28 空気導入孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23M 13/00 F23J 13/00 F23M 11/00

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】吸入空気を利用した燃焼室でのバーナ燃
焼により熱交換器を通る水を加熱し、排気ガスを排気出
口から排出する燃焼装置において、装置のケース内には
振動燃焼を抑制する共鳴箱が収容され、この共鳴箱の音
圧導入孔は空気の吸入部から燃焼室を経て排気出口部に
至る空間部の任意の位置に連通されるとともに、共鳴箱
には吸入空気を導入して音圧導入孔に導く空気導入孔が
設けられている燃焼装置。