JP6777434B2 - 排気ダクト - Google Patents
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Description
本発明は、混合気を下向きに噴出させて燃焼させるバーナと、燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する、バーナの下側に設けられた燃焼筐とを備える燃焼装置に設けられる排気ダクトに関する。
従来、この種の排気ダクトとして、燃焼筐の下部に開設した燃焼ガスの排気口に接続される下部の流入口を有する上下方向に長手の起立ダクト部と、起立ダクト部の上端から屈曲して前方にのびる偏平な水平ダクト部とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような排気ダクトでは、起立ダクト部から水平ダクト部に燃焼ガスが上下方向の運動成分を持って流入するため、水平ダクト部の上壁部と下壁部が振動しやすくなる。ここで、水平ダクト部の上壁部と下壁部は同様の固有振動数を有しており、排気ダクトを通る燃焼ガス中に含まれる各種周波数の気体振動のうち上壁部と下壁部の固有振動数に一致する周波数の気体振動に対し上壁部と下壁部が太鼓のように共振して、この周波数の共鳴音による騒音が大きくなってしまう。
本発明は、以上の点に鑑み、水平ダクト部の上壁部と下壁部の共振を抑制して騒音を低減できるようにした排気ダクトを提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、混合気を下向きに噴出させて燃焼させるバーナと、燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する、バーナの下側に設けられた燃焼筐とを備える燃焼装置に設けられる排気ダクトであって、燃焼筐の下部に開設した燃焼ガスの排気口に接続される下部の流入口を有する上下方向に長手の起立ダクト部と、起立ダクト部の上端から屈曲して前方にのびる偏平な水平ダクト部とを備え、起立ダクト部から水平ダクト部に燃焼ガスが上下方向の運動成分を持って流入するものにおいて、本願の第１発明は、水平ダクト部の上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせることを特徴とし、本願の第２発明は、水平ダクト部を複数部分に区分し、これら複数部分を相互に隣接しない第１部分と第２部分に組み分けして、水平ダクト部の上壁部と下壁部の第１と第２の各部分における固有振動数を異ならせるために、第１部分では上壁部に補強用突条を形成し、第２部分では下壁部に補強用突条を形成することを特徴とする。
第１発明によれば、水平ダクト部の上壁部と下壁部が異なる固有振動数を持つことで、上壁部と下壁部の共振が抑制され、共鳴音による騒音が低減される。また、第２発明によれば、水平ダクト部の第１部分での上壁部と下壁部の固有振動数が異なると共に、第２部分での上壁部と下壁部の固有振動数が異なるため、第１と第２の各部分において上壁部と下壁部の共振が抑制され、共鳴音による騒音が低減される。
尚、第１発明において、上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせるには、上壁部と下壁部との一方を他部品に固定したり、上壁部と下壁部との一方に補強用突条を設けたり、上壁部と下壁部とを比重の異なる材料で形成したりすればよい。
図１、図２は、熱源機から成る燃焼装置を示している。この燃焼装置は、混合気を下向きに噴出させて燃焼させるバーナ１と、混合気の燃焼で生成される燃焼ガスで加熱される給湯用の熱交換器３を内蔵する、バーナ１の下側に設けられた燃焼筐２と、燃焼ガスを外部に排気する排気ダクト４とを備えている。
バーナ１は、下向きに開口する箱形のバーナボディ１１と、バーナボディ１１の下向きの開口面を覆う燃焼板１２とを備えている。バーナボディ１１の上部には、側方に開口する流入口１３が設けられており、図外のファンから流入口１３を介して混合気がバーナボディ１１内に供給され、この混合気が燃焼板１２に設けた混合気噴出部１４から下向きに噴出して全一次燃焼する。尚、燃焼板１２は、中央部に大きな開口部を有しており、この開口部に耐熱繊維の織布１４ａを装着すると共にその上に多数の分布孔を形成した分布板１４ｂを重ね合わせて、織布１４ａと分布板１４ｂとにより混合気噴出部１４を構成している。
燃焼筐２は、上端部がバーナボディ１１の下面周縁部に締結される上下両面が開放された上部筐２１と、上部筐２１の下端に締結される偏平な皿状の中間筐２２と、中間筐２２の底板部２２ａに締結される上板部２３ａを有する上下両面が閉塞された下部筐２３とで構成されている。中間筐２２の底板部２２ａ及び下部筐２３の上板部２３ａの前部には、中間筐２２の内部空間と下部筐２３の内部空間とを連通する通気口２４が設けられ、更に、燃焼筐２の下部、即ち、下部筐２３には、後面に燃焼ガスの排気口２５が開設されている。そして、燃焼ガスが上部筐２１内から中間筐２２内と通気口２４と下部筐２３内と排気口２５とを介して排気ダクト４に流れるようにしている。
熱交換器３は、上部筐２１内に配置した、多数の吸熱フィン３１ａとこれら吸熱フィン３１ａを貫通する複数本の吸熱パイプ３１ｂとから成るフィンアンドチューブ型の主熱交換器３１と、下部筐２３内に配置した、前後方向に蛇行してのびる上下複数本の吸熱パイプ３２ａから成る潜熱回収型の副熱交換器３２とで構成されている。上部筐２１の横方向一側と他側の側板部２１ａの外面には、隣り合う２本の吸熱パイプ３１ｂ，３１ｂの接続路を各側板部２１ａとの間に画成する接続蓋３１ｃが複数取付けられており、全ての吸熱パイプ３１ｂが直列に接続される。更に、上流端の吸熱パイプ３１ｂに接続される接続路を横方向一側の側板２１ａとの間に画成する接続蓋３１ｃには接続口３１ｄが設けられている。
また、下部筐２３の横方向一側の側板部２３ｂには、副熱交換器３２の上下複数本の吸熱パイプ３２ａの前端部同士を接続する接続路を側板部２３ｂとの間に画成する流入側ヘッダ蓋３２ｂと、上下複数本の吸熱パイプ３２ａの後端部同士を接続する接続路を側板部２３ｂとの間に画成する流出側ヘッダ蓋３２ｃとが設けられている。流入側ヘッダ蓋３２ｂには、給水路を接続する入水口３２ｄが設けられ、流出側ヘッダ蓋３２ｃには、上記接続口３１ｄに図外の配管を介して接続される接続口３２ｅが設けられている。そして、給水路からの水が入水口３２ｄから副熱交換器２２を経由して主熱交換器２１に流れるようにしている。更に、上部筐２１の主熱交換器３１よりも上方部分には、当該部分の過熱を防止するために、主熱交換器３１を通過した水が流れる上下複数の水管で構成されるウォータジャケット３３が設けられ、ウォータジャケット３３の下流端に給湯路が接続されている。
図３も参照して、排気ダクト４は、排気口２５に接続される下部前面の流入口４１を有する上下方向に長手の起立ダクト部４２と、起立ダクト部４２の上端から屈曲して前方にのびる偏平な水平ダクト部４３とを備えている。そして、排気口２５からの燃焼ガスが起立ダクト部４２と水平ダクト部４３とを介して水平ダクト部４３の前端の流出口４４から外部に排出されるようにしている。尚、排気ダクト４は樹脂製であり、燃焼筐３の後側に位置する起立ダクト部４２への燃焼筐３からの入熱を抑制して耐熱性を確保するため、起立ダクト部４２の前側に遮熱板４５が取付けられている。
ところで、起立ダクト部４２の上端に水平ダクト部４３を有する排気ダクト４では、起立ダクト部４２から水平ダクト部４３に燃焼ガスが上下方向の運動成分を持って流入するため、水平ダクト部４３の上壁部４３１と下壁部４３２が振動しやすくなる。そして、上壁部４３１と下壁部４３２が同様の固有振動数を持っていると、排気ダクト４を通る燃焼ガス中に含まれる各種周波数の気体振動のうち上壁部４３１と下壁部４３２の固有振動数に一致する周波数の気体振動に対し上壁部４３１と下壁部４３２が太鼓のように共振して、この周波数の共鳴音による騒音が大きくなってしまう。
そこで、本実施形態では、水平ダクト部４３の上壁部４３１と下壁部４３２の固有振動数を異ならせるようにした。具体的には、水平ダクト部４３の下壁部４３２を他部材たるバーナボディ１１に固定して、下壁部４３２の固有振動数を上壁部４３１の固有振動数よりも高くした。即ち、バーナボディ１１の上面に、流入口１３の上方に突出する突起部１５を形成すると共に、下壁部４３２に突起部１５に重なるリブ４３３を設けて、リブ４３３を突起部１５にビス４３３ａで固定している。このように下壁部４３２をバーナボディ１１に固定して、上壁部４３１と下壁部４３２の固有振動数を異ならせれば、上壁部４３１と下壁部４３２の共振が抑制され、共鳴音による騒音が低減される。
尚、下壁部４３２には、リブ４３３の設置個所を補強するために、この設置個所を横断する前後３個の突条４３４が設けられている。但し、リブ４３３を突起部１５に固定しない限り、リブ４３３及び突条４３４だけでは、下壁部４３２の固有振動数を上壁部４３１の固有振動数より然程高くすることができず、上壁部４３１と下壁部４３２の共振を十分には抑制できない。
次に、図４に示す第２実施形態の排気ダクト４について説明する。第２実施形態の排気ダクト４の基本的な構造は上記第１実施形態のものと特に異ならず、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。
第２実施形態では、水平ダクト部４３の下壁部４３２に、全面に亘り亀甲格子状の補強用突条４３５を設けている。これによれば、第１実施形態の如く下壁部４３２をバーナボディ１１に固定しなくても、下壁部４３２の固有振動数と上壁部４３１の固有振動数との差が大きくなり、上壁部４３１と下壁部４３２の共振を十分に抑制できる。尚、第２実施形態において、水平ダクト部４３の下壁部４３２に、バーナボディ１１に固定される第１実施形態と同様のリブを設けることも可能である。
次に、図５に示す第３実施形態の排気ダクト４について説明する。第３実施形態の排気ダクト４も基本的な構造は第１実施形態のものと特に異ならず、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。
第３実施形態では、水平ダクト部４３を複数部分、例えば、前後４つの部分に区分し、これら４つの部分を相互に隣接しない２部分ずつの第１部分４３ａと第２部分４３ｂに組み分けしている。そして、第１部分４３２ａでは、上壁部４３１に亀甲格子状の補強用突条４３５を設け、第２部分４３ｂでは、下壁部４３２に亀甲格子状の補強用突条４３５を設けている。
第３実施形態によれば、水平ダクト部４３の第１部分４３ａでは、上壁部４３１の固有振動数が下壁部４３２の固有振動数よりも高くなり、第２部分４３ｂでは、下壁部４３２の固有振動数が上壁部４３１の固有振動数よりも高くなる。そのため、第１と第２の各部分４３ａ，４３ｂにおいて上壁部４３１と下壁部４３２の共振が抑制され、共鳴音による騒音が低減される。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、水平ダクト部４３の上壁部４３１と下壁部４３２とを比重の異なる材料で形成して、上壁部４３１と下壁部４３２の固有振動数を異ならせてもよい。また、上記実施形態では、補強用突条４３５を亀甲格子状に形成しているが、補強用突条４３５の形状は任意である。また、上記実施形態では、排気口２５を燃焼筐３の下部後面に開設しているが、燃焼筐３の下部下面に排気口を開設し、排気ダクト４の起立ダクト部４１の下部を燃焼筐３の下面に沿うようにＬ字状に屈曲させて、この屈曲部の上面に排気口に接続される流入口を開設してもよい。
１…バーナ、２…熱交換器、３…燃焼筐、４…排気ダクト、４１…流入口、４２…起立ダクト部、４３…水平ダクト部、４３ａ…第１部分、４３ｂ…第２部分、４３１…上壁部、４３２…下壁部、４３５…補強用突条。
Claims (5)
- 混合気を下向きに噴出させて燃焼させるバーナと、燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する、バーナの下側に設けられた燃焼筐とを備える燃焼装置に設けられる排気ダクトであって、燃焼筐の下部に開設した燃焼ガスの排気口に接続される下部の流入口を有する上下方向に長手の起立ダクト部と、起立ダクト部の上端から屈曲して前方にのびる偏平な水平ダクト部とを備え、起立ダクト部から水平ダクト部に燃焼ガスが上下方向の運動成分を持って流入するものにおいて、
水平ダクト部の上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせることを特徴とする排気ダクト。 - 前記水平ダクト部の上壁部と下壁部との一方が、上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせるために、他部品に固定されることを特徴とする請求項１記載の排気ダクト。
- 前記水平ダクト部の上壁部と下壁部との一方に、上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせるために、補強用突条が設けられることを特徴とする請求項１記載の排気ダクト。
- 前記水平ダクト部の上壁部と下壁部とが、上壁部と下壁部の固有振動数を異ならせるために、比重の異なる材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の排気ダクト。
- 混合気を下向きに噴出させて燃焼させるバーナと、燃焼ガスで加熱される熱交換器を内蔵する、バーナの下側に設けられた燃焼筐とを備える燃焼装置に設けられる排気ダクトであって、燃焼筐の下部に開設した燃焼ガスの排気口に接続される下部の流入口を有する上下方向に長手の起立ダクト部と、起立ダクト部の上端から屈曲して前方にのびる偏平な水平ダクト部とを備え、起立ダクト部から水平ダクト部に燃焼ガスが上下方向の運動成分を持って流入するものにおいて、
水平ダクト部を複数部分に区分し、これら複数部分を相互に隣接しない第１部分と第２部分に組み分けして、水平ダクト部の上壁部と下壁部の第１と第２の各部分における固有振動数を異ならせるために、第１部分では上壁部に補強用突条を形成し、第２部分では下壁部に補強用突条を形成することを特徴とする排気ダクト。
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