JP5302153B2 - 燃焼器の消音装置 - Google Patents

Description

本発明は、石油給湯器等の燃焼器の消音装置に関するものである。

従来より石油給湯器等の燃焼器Ａにおいては、図７に示すように、排気ガス中の顕熱を回収する熱交換器を構成する一次熱交換部１０１と、下向きに火炎を発生する熱源としての燃焼部１０２と、燃焼部１０２に空気を供給する送風機１０３と、熱交換部１０１の下方に配置され熱交換器１０１と連通した集合排気部１０４と、集合排気部１０４に連通し内部に吸音材を有した消音装置１０５と、消音装置１０５の上方に配置され消音装置１０５を通過した排気ガス中の水蒸気を凝縮させ、その潜熱を回収する熱交換器を構成する二次熱交換部１０６と、排気ガスを外部に排出する排出口１０７とを備え、燃焼に伴い発生した排気ガスは、一次熱交換部１０１を下向きに通過し、集合排気部１０４にて下向きから上向きにＵターンされた後、消音装置１０５を通過する過程で排気ガス排出に伴う騒音が低減され、二次熱交換部１０６を通過して排出口１０７から外部に排出されるものであった（特許文献１参照）。

特開２００６−２０７９０２号公報

ところが、従来のように、排気ガス中の潜熱を回収する二次熱交換部１０６を設けた場合、その分だけ燃焼器Ａ本体が大型化してしまうという問題があった。これを解決するために、元々、消音装置１０５が配置されていた位置に、消音装置１０５の代わりに二次熱交管部１０６を配置することが考えられた。

しかし、元々、消音装置１０５が配置されていた位置に、消音装置１０５の代わりに二次熱交管部１０６を配置すると、燃焼器Ａ本体の大型化は避けられるが、排気ガスの通過する排気路が短くなると共に消音装置１０５がなくなるため、消音効果が薄れてしまい、燃焼音を低減できないという問題を生じるものであった。

そうなると、次に考えられるのは、元々、集合排気部１０４が配置されていた位置に、集合排気部１０４の代わりに横型の消音装置１０５を配置させることである。ここで、消音装置の消音効果は排気路を長くする程、良くなり、騒音が低減されることが一般的に知られているが、排気路を長くしようとすると構造が複雑になるという傾向があった。

そこで、本発明は、限られたスペースで効果的に騒音を低減でき、しかも、組み立てが簡単な燃焼器の消音装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１では、燃焼器で発生する排気ガスを排気路内を通過させることで排気ガスの騒音を低減する燃焼器の消音装置において、前記消音装置は、上面開口の方形の外枠と、該外枠の上面を覆い排ガス入口及び排ガス出口を有する蓋体とからなるケーシングと、前記外枠の内壁に当接し内方に略直方体状の空間を有する内枠吸音材とを備え、さらに、前記略直方体状の空間内部に、複数の吸音材及び内部に排気ガスを通過させる空間を有する複数の仕切板により、前記排ガス入口及び前記排ガス出口に連通する前記排気路を形成するもので、前記排ガス出口の直下で前記排ガス出口と連通し鉛直方向に延設した出口仕切板と、該出口仕切板の下部にその一端を突き当てるように配置して前記出口仕切板と連通し水平方向に延設した下段仕切板と、該下段仕切板の他端に下部を突き当てるように配置して前記下段仕切板と連通し排気ガスの進行方向を反転させる反転下仕切板と、前記下段仕切板上に載置された中段吸音材と、前記下段仕切板上に載置され前記中段吸音材と前記出口仕切板の間に設けられた立上吸音材と、前記中段吸音材上に載置され前記反転下仕切板の上部にその一端を突き当てるように配置して前記反転下仕切板と連通し水平方向に延設した中段仕切板と、前記中段吸音材上に載置され前記中段仕切板と前記立上吸音材との間に配置して、前記中段仕切板の他端側に下部を突き当てるようにして前記中段仕切板と連通し排気ガスの進行方向を反転させる反転上仕切板と、前記反転下仕切板及び前記中段仕切板上に載置された上段吸音材と、該上段吸音材上に載置され前記反転上仕切板の上部にその一端を突き当てるように配置すると共に前記排ガス入口と前記反転上仕切板とを連通させ水平方向に延設した上段仕切板とを備え、各仕切板及び各吸音材を積み木状に順次積み重ねて蛇行した前記排気路を形成するようにした。

また、請求項２では、前記下段仕切板及び前記中段仕切板の前記反転下仕切板側の周縁に、前記中段吸音材の前記反転下仕切板側の端面を覆うフランジ部を各々設けると共に、前記中段仕切板及び前記上段仕切板の前記反転上仕切板側の周縁に、上段吸音材の前記反転上仕切板側の端面を覆うフランジ部を各々設けるものとした。

また、請求項３では、前記下段仕切板と前記中段仕切板と前記上段仕切板は、多数の小孔を有する多孔鋼板で構成し、前記出口仕切板と前記反転下仕切板と前記反転上仕切板は、小孔を有さない鋼板で構成するものとした。

この発明の請求項１によれば、各仕切板及び各吸音材を積み木状に順次積み重ねるだけで排気路を形成できるので、組み立てが極めて簡単であり、且つ、排気ガスが通過する排気路を蛇行排気路としたことで、排気路が長くなり、排気ガス排出に伴う騒音を効果的に低減することができるものである。また、各仕切板は内部に排気ガスを通過させる空間を有しているので、確実な排気路の広さを確保することができるものである。

また、請求項２によれば、各々のフランジ部により中段吸音材及び上段吸音材の横方向の位置を固定することができ、さらに、中段吸音材及び上段吸音材の各吸音材の端面を覆うことで、長期使用することによる吸音材の端面の膨出を未然に防ぎ、排気路の閉塞を防止することができるものである。

また、請求項３によれば、下段仕切板と中段仕切板と上段仕切板は、多数の小孔を有するを多孔鋼板で構成することで、排気ガス排出に伴う騒音を小孔から吸音材を通過させて積極的に吸音させると共に、出口仕切板と反転下仕切板と反転上仕切板は、小孔を有さない鋼板で構成することで、騒音を反射させて小孔から吸音材に導くようにして、騒音を確実に低減させることができるものである。

本発明の一実施形態の燃焼器の概略構成図。 同一実施形態の消音装置の外観図。 同一実施形態の消音装置の分解斜視図。 同一実施形態の消音装置の上面図。 図４のＡ−Ａ断面図。 図５の要部拡大図。 従来の燃焼器の概略構成図。

次に、本発明の一実施形態の燃焼器について図１に基づいて説明する。

１は本実施形態の逆燃式の燃焼器、２は石油を燃料とし下向きに火炎を発生する熱源としての燃焼部である燃焼バーナ、３は燃焼バーナ２に燃焼用の空気を供給する送風機、４は燃焼バーナ２の下方に備えられた燃焼室、５は燃焼室４内に設けられ燃焼バーナ２の燃焼に伴い発生する排気ガスの顕熱を回収するフィンチューブ式の熱交換器で構成された一次熱交換部である。

６は燃焼室４の下流側に配置され、燃焼室４の底部に一端を連通し、燃焼器１で発生する排気ガス排出に伴う騒音を低減させる消音装置で、消音装置６の他端は、ステンレス製の箱体で形成された二次熱交換部７と排気ダクト８を介して連通しており、二次熱交換部７は、消音装置６を通過した排気ガス中の水蒸気を凝縮させ、その潜熱を回収する熱交換器で構成されている。また、９は二次熱交換部７を通過した排気ガスを燃焼器１の器具外に排出させる排出口である。

ここで、燃焼バーナ２の燃焼に伴い発生した排気ガスは、送風機３の送風力により、燃焼室４を下向きに流れ、一次熱交換部５を通過する。そして、一次熱交換部５を下向きに通過した排気ガスは、消音装置６にて下向きから上向きにＵターンされ、排気ダクト８を介して二次熱交換部７に上向きに流入し、二次熱交換部７を通過した後、排出口９から排出するものである。

１０は二次熱交換部７の下部に備えられた中和器で、中には炭酸カルシウムからなる中和剤（図示せず）が充填されており、二次熱交換部７内で排気ガスから潜熱回収を行うことで発生する強酸性のドレン水をドレン連通路１１を介して収集・中和して、ＰＨを落として燃焼器１の器具外に排水するようにしたものである。

１２は給水管、１３は燃焼器１の器具外の給湯栓（図示せず）まで温水を供給する給湯管であり、給水管１２からの給水は、先ず、二次熱交換部７の熱交換器に導入され、二次熱交換部７の熱交換器にて排気ガスと熱交換加熱され、そこから、１次熱交換部５の熱交換器に導入され、１次熱交換部５の熱交換器にて、高温の排気ガスと熱交換加熱され、給湯管１３を介して給湯栓からユーザの設定した給湯温度にて出湯されるものである。

次に、本発明の消音装置６について、図２〜図６を基づいて説明する。図２は消音装置６の外観を示す外観図である。図３は消音装置６の内部構成を示す分解斜視図である。図４は消音装置６を上方から視た上面図である。図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図６は図５の要部拡大図である。

前記消音装置６について説明すると、先ず、１４はステンレス製で上面が開口された方形の外枠、１５は外枠１４の上面を覆うステンレス製の蓋体であり、外枠１４及び蓋体１５にて消音装置６のケーシング１６を成すものである。また、蓋体１５は燃焼室４を通過した排気ガスを消音装置６内に流入させるための開口面としての排ガス入口１７と、消音装置６内を通過した排気ガスを排気ダクト８に流出させるための開口面としての排ガス出口１８とを有するものである。

１９は外枠１４の全ての内壁面に当接するように取り付けられ、上面が開口された内枠吸音材で、内枠吸音材１９は、外枠１４の内壁面の底面側に当接する底面吸音材２０と、外枠１４の内壁面の正面側に当接する正面吸音材２１と、外枠１４の内壁面の背面側に当接する背面吸音材２２と、排ガス入口１７側に設けられ外枠１４の内壁面の左側面側に当接する左側面吸音材２３と、排ガス出口１８側に設けられ外枠１４の内壁面の右側面側に当接する右側面吸音材２４とから構成され、底面吸音材２０と、正面吸音材２１と、背面吸音材２２と、左側面吸音材２３と、右側面吸音材２４とによって囲まれた内部領域に略直方体状の空間２５を有するものである。

前記略直方体状の空間２５内部には、後述する複数の吸音材及び内部に排気ガスを通過させる空間Ｈを有する複数の仕切板により、排ガス入口１７及び排ガス出口１８に連通する排気路が形成されるものであり、前記略直方体状の空間２５は、複数の吸音材及び複数の仕切板により隙間なく埋められるものである。

前記略直方体状の空間２５内部であって、底面吸音材２０上には、排ガス出口１８の直下で、背面吸音材２２と右側面吸音材２４との内壁面に当接し、高さが右側面吸音材２４の高さと略同寸法であり、底面が閉塞され、上面に排ガス出口１８と連通する開口を備えると共に、一側面下部に形成された排気ガスを流入させる開口を備え、内部に前記空間Ｈを有する鉛直方向に延設した出口仕切板２６と、出口仕切板２６の隣で、出口仕切板２６及び正面吸音材２１に挟まれるように配置され、高さが出口仕切板２６の高さと略同寸法の出口吸音材２７と、幅が出口仕切板２６と出口吸音材２７との幅を合わせた幅と略同寸法であり、一端に出口仕切板２６の下部の開口と連通する開口を備えると共に、他端に排気ガスを流入させる開口と該他端の開口の上部周縁から上方に突出した下段フランジ部２８を備え、内部に前記空間Ｈを有する水平方向に延設した下段仕切板２９と、幅が下段仕切板２９の幅と略同寸法であり、左側面吸音材２３及び下段仕切板２９に挟まれるように配置され、出口仕切板２６の他端の開口と連通すると共に排気ガスを流入させるための１つの開口を備え、横断面視逆コの字状で、内部に排気ガスの進行方向を反転させる前記空間Ｈを有する反転下仕切板３０とが載置されているものである。

そして、前記下段仕切板２９上には、幅が下段仕切板２９の幅と略同寸法であり、水平方向に延設した中段吸音材３１と、出口仕切板２６及び出口吸音材２７と中段吸音材３１との間に挟まれるように配置され、幅が中段吸音材３１の幅と略同寸法であり、出口仕切板２６の上面と略同位置まで鉛直方向に延設した立上吸音材３２とが載置されているものである。

さらに、前記中段吸音材３１上には、幅が中段吸音材３１の幅と略同寸法であり、反転下仕切板３０の上面と略同位置の高さを有し、一端に反転下仕切板３０の開口と連通する開口と該一端の開口の下部周縁から下方に突出する中段下フランジ部３３とを備えると共に、他端に排気ガスを流入させる開口と該他端の開口の上部周縁から上方に突出した中段上フランジ部３４とを備え、内部に前記空間Ｈを有する水平方向に延設した中段仕切板３５と、幅が中段吸音材３１の幅と略同寸法であり、立上吸音材３２の上面と略同位置の高さを有し、立上吸音材３２と中段仕切板３５との間に挟まれるように配置され、中段仕切板３５の他端の開口と連通すると共に排気ガスを流入させるための開口面とを備え、横断面視逆Ｌ字状且つ縦断面視Ｕ字状で、内部に排気ガスの進行方向を反転させる前記空間Ｈを有する受け皿状の反転上仕切板３６とが載置されているものである。なお、反転上仕切板３６は、正面吸音材２１、背面吸音材２２、立上吸音材３２の各々の上面に当接し蓋体１５と共にビス止めされる切り起こし片が設けられているものである。

また、反転下仕切板３０及び中段仕切板３５上には、幅が反転下仕切板３０及び中段仕切板３５と同寸法で、長さが反転下仕切板３０と中段仕切板３５とを合わせた長さと同寸法の上段吸音材３７が載置され、この上段吸音材３７上には、幅及び長さが上段吸音材３７の幅及び長さと略同寸法であり、左側面吸音材２３の上面または立上吸音材３２の上面と略同位置の高さを有し、左側面吸音材２３と反転上仕切板３６との間に挟まれるように配置され、一端に反転上仕切板３６の開口面と連通する開口面と該一端の下部周縁から下方に突出する上段フランジ部３８とを備え、横断面視Ｌ字状且つ縦断面視Ｕ字状で、排ガス入口１７と連通する前記空間Ｈを有する受け皿状の上段仕切板３９が載置されているものである。なお、上段仕切板３９は、正面吸音材２１、背面吸音材２２、左側面吸音材２３の各々の上面に当接し蓋体１５と共にビス止めされる切り起こし片が設けられているものである。

以上説明した各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９を連通させ各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９の各々の前記空間Ｈを繋げることにより、排ガス入口１７から流入した排気ガスを排ガス出口１８に流出させるための排気路、すなわち、図５に示されるような蛇行した排気路を形成することができるものである。

なお、各吸音材２０、２１、２２、２３、２４、２７、３１、３２、３７は、耐熱性に優れているロックウールや、耐熱性及び比重を容易に変更できて吸音効率調整が容易なセラミックウールや、コスト面で優れているグラスウール等により構成されているものである。また、各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９は、耐熱性や耐食性に優れているステンレス鋼板よりなり、各仕切板２９、３５、３９は、多数の小孔４０を有するパンチングメタル等の多孔鋼板よりなり、各仕切板２６、３０、３６は、小孔４０を有しない鋼板よりなるものであり、一部の仕切板を多孔鋼板として、排気ガス排出に伴う騒音を小孔４０から吸音材を通過させて積極的に吸音させると共に、その他の仕切板を鋼板として、小孔４０から吸音材を通過した騒音を反射させて再び吸音材に導いたり、騒音を反射させて新たに小孔４０から吸音材に導いたりすることで、騒音を確実に低減させることができるものである。

次に、消音装置６の組立方法について説明する。
先ず、外枠１４内に、底面吸音材２０と、正面吸音材２１と、背面吸音材２２と、左側面吸音材２３と、右側面吸音材２４とから構成される内枠吸音材１９を設置し、そして、略直方体状の空間２５の右側面吸音材２４の内壁面に当接する位置に、出口仕切板２６及び出口吸音材２７を設置し、そこから左側面吸音材２３側に向かって、出口仕切板２６及び出口吸音材２７の下部にその一端を突き当てるようにして下段仕切板２９を設置すると共に、下段仕切板２９の他端に下部を突き当てるように反転下仕切板３０を設置することで、出口仕切板２６、出口吸音材２７、下段仕切板２９、反転下仕切板３０は、各部材同士及び内枠吸音材１９と各々突き当たるように配置され、前後左右にずれることがなく各々の位置が固定されるものである。

続いて、下段仕切板２９上に中段吸音材３１を載置し、下段仕切板２９の下段フランジ部２８に、反転下仕切板３０側の中段吸音材３１の端面を突き当てるように設置し、そして、下段仕切板２９上に立上吸音材３２を載置し、出口仕切板２６と中段吸音材３１の間に設置することで、中段吸音材３１、立上吸音材３２は、出口仕切板２６と下段フランジ部２８の間に挟まれると共に、内枠吸音材１９のうち正面吸音材２１及び背面吸音材２２と突き当たるように配置され、前後左右にずれることがなく各々の位置が固定されるものである。

次に、中段吸音材３１上に中段仕切板３５を載置し、反転下仕切板３０の上部にその一端を突き当てるようにして中段仕切板３５を設置し、図６に示すように、反転下仕切板３０と下段フランジ部２８との間に、中段仕切板３５の中段下フランジ部３３を引っ掛け、中段下フランジ部３３の一部を下段仕切板２９の下段フランジ部２８に重合させて配置させ、反転下仕切板３０側の中段吸音材３１の端面が露出しないように覆うものである。

そして、反転下仕切板３０及び中段仕切板３５上に上段吸音材３７を載置し、上段吸音材３７は、中段上フランジ部３４と、内枠吸音材１９のうち正面吸音材２１、背面吸音材２２、左側面吸音材２３とに挟まれて前後左右にずれることがなく位置が固定され、続けて、中段吸音材３１上に反転上仕切板３６を載置し、反転上仕切板３６の下部を中段仕切板３５の中段上フランジ部３４側に突き当てるようにしながら、立上吸音材３２と中段仕切板３５との間に反転上仕切板３６を設置し、次に、上段吸音材３７上に上段仕切板３９を載置し、反転上仕切板３６の上部にその一端を突き当てるようにして上段仕切板３９を設置し、図６に示すように、反転上仕切板３６と中段上フランジ部３４との間に、上段仕切板３９の上段フランジ部３８を引っ掛け、上段フランジ部３８の一部を中段仕切板３５の中段上フランジ部３４に重合させて配置させ、反転上仕切板３６側の上段吸音材３７の端面が露出しないように覆うものである。この時、中段仕切板３５、反転上仕切板３６、上段仕切板３９は、各部材同士及び内枠吸音材１９と各々突き当たるように配置され、前後左右にずれることがなく各々の位置が固定されるものである。

上記のようにして、各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９及び各吸音材２７、３１、３２、３７を、積み木状に順次積み重ねていくと、排ガス入口１７及び排ガス出口１８と連通する蛇行した排気路を形成でき、また、各部材同士が互いに作用し合うことによって、略直方体状の空間２５に、各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９及び各吸音材２７、３１、３２、３７をしっかり固定させることができ位置決めできるものである。

最後に、上段仕切板３９及び反転上仕切板３６の切り起こし片が、内枠吸音材１９と蓋体１５の間に挟み込まれるようにして、蓋体１５をビス止めすることで、消音装置６が組み上がるものである。

以上説明した燃焼器１の消音装置６において、外枠１４内に内枠吸音材１９を設置し、内枠吸音材１９内部の略直方体状の空間２５に、各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９及び各吸音材２７、３１、３２、３７を、積み木状に順次積み重ねるだけで、排ガス入口１７及び排ガス出口１８と連通する排気路を形成できるので、組み立てが極めて簡単であり、且つ、排気ガスが通過する排気路を蛇行した排気路としたことで、排気路が長くなり、排気ガス排出に伴う騒音を効果的に低減することができるものである。また、各仕切板２６、２９、３０、３５、３６、３９は内部に排気ガスを通過させる空間Ｈを有しているので、確実な排気路の広さを確保することができるものである。

また、下段フランジ部２８及び中段下フランジ部３３を設けたことにより、中段吸音材３１の横方向の位置を固定することができると共に、中段下フランジ部３３の一部を下段フランジ部２８に重合させて配置させ、中段吸音材３１の端面が露出しないように覆うようにしたことで、長期使用することによる中段吸音材３１の端面の膨出を未然に防ぎ、排気路の閉塞を防止することができるものである。

また、中段上フランジ部３４及び上段フランジ部３８を設けたことにより、上段吸音材３７の横方向の位置を固定することができると共に、上段フランジ部３８の一部を中段上フランジ部３４に重合させて配置させ、上段吸音材３７の端面が露出しないように覆うようにしたことで、長期使用することによる上段吸音材３７の端面の膨出を未然に防ぎ、排気路の閉塞を防止することができるものである。

６ 消音装置
１４ 外枠
１５ 蓋体
１６ ケーシング
１７ 排ガス入口
１８ 排ガス出口
１９ 内枠吸音材
２５ 略直方体状の空間
２６ 出口仕切板
２８ 下段フランジ部（フランジ部）
２９ 下段仕切板
３０ 反転下仕切板
３１ 中段吸音材
３２ 立上吸音材
３３ 中段下フランジ部（フランジ部）
３４ 中段上フランジ部（フランジ部）
３５ 中段仕切板
３６ 反転上仕切板
３７ 上段吸音材
３８ 上段フランジ部
３９ 上段仕切板
４０ 小孔

Claims (3)

1. 燃焼器で発生する排気ガスを排気路内を通過させることで排気ガスの騒音を低減する燃焼器の消音装置において、前記消音装置は、上面開口の方形の外枠と、該外枠の上面を覆い排ガス入口及び排ガス出口を有する蓋体とからなるケーシングと、前記外枠の内壁に当接し内方に略直方体状の空間を有する内枠吸音材とを備え、さらに、前記略直方体状の空間内部に、複数の吸音材及び内部に排気ガスを通過させる空間を有する複数の仕切板により、前記排ガス入口及び前記排ガス出口に連通する前記排気路を形成するもので、前記排ガス出口の直下で前記排ガス出口と連通し鉛直方向に延設した出口仕切板と、該出口仕切板の下部にその一端を突き当てるように配置して前記出口仕切板と連通し水平方向に延設した下段仕切板と、該下段仕切板の他端に下部を突き当てるように配置して前記下段仕切板と連通し排気ガスの進行方向を反転させる反転下仕切板と、前記下段仕切板上に載置された中段吸音材と、前記下段仕切板上に載置され前記中段吸音材と前記出口仕切板の間に設けられた立上吸音材と、前記中段吸音材上に載置され前記反転下仕切板の上部にその一端を突き当てるように配置して前記反転下仕切板と連通し水平方向に延設した中段仕切板と、前記中段吸音材上に載置され前記中段仕切板と前記立上吸音材との間に配置して、前記中段仕切板の他端側に下部を突き当てるようにして前記中段仕切板と連通し排気ガスの進行方向を反転させる反転上仕切板と、前記反転下仕切板及び前記中段仕切板上に載置された上段吸音材と、該上段吸音材上に載置され前記反転上仕切板の上部にその一端を突き当てるように配置すると共に前記排ガス入口と前記反転上仕切板とを連通させ水平方向に延設した上段仕切板とを備え、各仕切板及び各吸音材を積み木状に順次積み重ねて蛇行した前記排気路を形成したことを特徴とする燃焼器の消音装置。
2. 前記下段仕切板及び前記中段仕切板の前記反転下仕切板側の周縁に、前記中段吸音材の前記反転下仕切板側の端面を覆うフランジ部を各々設けると共に、前記中段仕切板及び前記上段仕切板の前記反転上仕切板側の周縁に、上段吸音材の前記反転上仕切板側の端面を覆うフランジ部を各々設けたことを特徴とする請求項１記載の燃焼器の消音装置。
3. 前記下段仕切板と前記中段仕切板と前記上段仕切板は、多数の小孔を有する多孔鋼板で構成し、前記出口仕切板と前記反転下仕切板と前記反転上仕切板は、小孔を有さない鋼板で構成したことを特徴とする請求項２記載の燃焼器の消音装置。

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