JPH06117629A

JPH06117629A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH06117629A
Application number: JP26584892A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Kondo; 正満近藤; Yasuhiro Umekage; 康裕梅景; Kunio Nakamura; 邦夫中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼装置の燃焼音を能動制御により排気口外
部で消音する、低騒音の燃焼装置を実現する。【構成】バーナ部３の第一の圧力検出器１０の信号を
基に燃焼音の逆位相信号を計算し、排気口５外部に備え
た消音スピーカ１３から逆位相音波を発生させ燃焼音の
消音を行なうと共に、排気口５外部の第二の圧力検出器
１１の信号を基に消音量の評価を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス等を燃焼する燃焼
装置の燃焼騒音を、その騒音と逆位相の信号を計算し、
能動的に消音する機能を備えた燃焼装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼装置を図６に示すガス給湯機
を用いて説明する。図６に示すように、燃焼用空気を供
給する送風機１と、燃料を制御する燃料制御装置２と、
燃料と空気を混合し混合気とするバーナ部３と、バーナ
部３から噴出した混合気が燃焼する燃焼室４と、燃焼に
より発生した排気ガスを機器外部へ排出する排気口５
と、排気口５に吸音材６を備えて構成されている。ここ
で７は、熱交換器である。

【０００３】上記構成において、燃焼によって発生した
燃焼音は主に排気口５から放出されるが、排気口５の吸
音材６による消音効果により燃焼音低減に対応してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、発生した燃焼音は低周波数を主成分として
いるため、排気口に備えた吸音材では燃焼音を低減する
効果が殆どなかった。すなわち、低周波数騒音を低減す
るためには、排気口を非常に大きくし、かつ多量の吸音
材を使用せねばならず、実際には実現困難であるという
課題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
装置を運転する際に発生する燃焼音を、能動消音により
大幅に低減するとともに燃焼音の変化に対しても適応制
御により追従することで消音効果を維持し燃焼騒音を抑
制することを第一の目的としている。

【０００６】本発明の第二の目的は、燃焼音を、迅速、
かつ大幅に低減することにある。本発明の第三の目的
は、燃焼音を大幅に低減するとともに燃焼音消去用の音
波によるハウリングを抑制することにある。

【０００７】本発明の第四の目的は、燃焼音と送風音を
大幅に低減することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために本発明燃焼装置の第一技術手段は、空気を供給
する送風装置と、空気と燃料を混合するバーナ部と、バ
ーナ部で混合された混合気体を燃焼する燃焼室と、燃焼
室からの排気ガスを排出する排気口と、バーナ部内の圧
力を検出する第一の圧力検出器と、排気口外部の圧力を
検出する第二の圧力検出器と、第一の圧力検出器の信号
と第二の圧力検出器の信号を基に、第二の圧力検出器の
圧力が音波による逆位相干渉により抑制される信号を計
算する演算回路と、排気口外部に設け、逆位相の音波を
発生させる音波発生手段を備えたものである。

【０００９】また第二の目的を達成するために本発明の
第二技術手段は、バーナ部内の二次空気流路に、圧力を
検出する第一の圧力検出器を備えたものである。

【００１０】また第三の目的を達成するために本発明の
第三技術手段は、バーナ部内の混合気流路に、圧力を検
出する第一の圧力検出器を備えたものである。

【００１１】また第四の目的を達成するために本発明
は、送風装置の近傍に、圧力を検出する第一の圧力検出
器を備えたものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、まず燃焼室内の燃
焼音は、バーナ部内の圧力変動として第一の圧力検出器
により検出され、演算回路に取り込まれる。演算回路
は、この第一の圧力検出器の信号を基に逆位相の信号を
計算し、この信号により音波発生手段から音波として出
力する。排気口から出る燃焼音と音波発生手段から出る
逆位相の音波とが位相干渉をおこし、燃焼音を低減す
る。また、第二の圧力検出器により、排気口外部の燃焼
音が検出され、演算回路に取り込まれる。演算回路は燃
焼音の消音効果を判断し、消音量が少ないときは逆位相
信号の位相と出力を調整し、消音量が最大となるように
する。すなわち演算回路における信号処理は、燃焼音が
変化したときにも追従するように適応制御アルゴリズム
が組み込まれており、燃焼音の逆特性をリアルタイムに
計算し、常に最適な燃焼音低減効果が得られるものであ
る。ここで第一の圧力検出器は、燃焼室の上流側のバー
ナ部に設けるため、常に常温に近い温度の空気もしくは
燃料の雰囲気下に存在することになる。さらに第二の圧
力検出器は、排気口外部に設けるため雰囲気温度に近い
状態に存在することになる。

【００１３】また第一の圧力検出器をバーナ部の二次空
気流路に設けることで、燃焼音の圧力変動を瞬時に演算
回路に取り込み、排気口外部の燃焼音を低減するもので
ある。

【００１４】また第一の圧力検出器をバーナ部の混合気
流路に設けることで、燃焼音による圧力変動を瞬時に演
算回路に取り込み排気口外部の燃焼音を低減するととも
に、音波発生手段から発生される燃焼音の逆位相音の影
響を抑制できるものである。

【００１５】また第一の圧力検出器を送風装置の近傍に
設けることで、燃焼音と送風音の圧力変動を演算回路に
取り込み、排気口外部の燃焼音と送風音を同時に低減す
るものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図３に示
すガス給湯機を用いて説明する。

【００１７】図１に示すように、燃焼用空気を供給する
送風装置であるシロッコファン１と、燃料である可燃ガ
ス量を制御する比例弁２と、可燃ガスと空気を混合した
混合気と二次空気を燃焼室４に供給するバーナ部３と、
バーナ部３内に設けた二次空気流路８と混合気流路９
と、燃焼による熱を水に伝える熱交換器７と、燃焼ガス
を機器外部に排出する排気口５とからなる。そして、さ
らに燃焼により発生する音を音圧としてバーナ部３で検
出する第一の圧力検出器である第一のマイクロフォン１
０と、排気口５外部に設け排気口５から出る燃焼音の圧
力変動の音圧を検出する第二の圧力検出器である第二の
マイクロフォン１１と、第一のマイクロフォン１０の信
号と第二のマイクロフォン１１の信号を基に第二のマイ
クロフォン１１の音圧が音波による逆位相干渉により抑
制される信号を計算する演算回路１２と、演算回路１２
の信号で逆位相の音波を発生させる音波発生手段として
の消音スピーカ１３を排気口５上部に備えて構成され
る。さらに上記演算回路１２は、図２に示す如く、第一
のマイクロフォン１０の信号を増幅する第一の増幅器１
４と、アナログ信号をデジタル信号に変換する第一のＡ
／Ｄ変換器１５と、第一のＡ／Ｄ変換器１５からの信号
を基に燃焼音の逆特性を計算するデジタルフィルタ１６
と、第二のマイクロフォン１１の信号を増幅する第二の
増幅器１７と、第二のＡ／Ｄ変換器１８と、第二のＡ／
Ｄ変換器１８からの信号を基に燃焼音の消音量を評価す
る適応フィルタ１９と、計算されたデジタル逆位相信号
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２０と、この信
号を増幅する第三の増幅器２１で構成される。なお、バ
ーナ部３の燃焼音の圧力変動を検出する第一の圧力検出
器１０を、振動ピックアップとしても支障ないものであ
る。

【００１８】上記構成によれば、燃焼室４で発生する燃
焼騒音は、バーナ部３に設けた第一のマイクロフォン１
０で検出され、演算回路１２に音圧信号として取り込ま
れる。演算回路１２内では、取り込まれた信号を第一の
増幅器１４で増幅し、第一のＡ／Ｄ変換器１５でデジタ
ル信号に変換した後、デジタルフィルタ１６に取り込ま
れる。この信号を基に燃焼音の逆特性が計算される。計
算された逆位相信号は、適応フィルタ１９を通り、Ｄ／
Ａ変換器２０でアナログ信号に変換され、第三の増幅器
２１で増幅された後、排気口５外部に設けた消音用スピ
ーカ１３から出力され、排気口５から放出される燃焼音
を位相干渉により消音する。また排気口５外部に設けた
第二のマイクロフォン１１により、燃焼音の消音量の評
価を行なっている。すなわち、第二のマイクロフォン１
１で検出された信号は、第二の増幅器１７により増幅さ
れ、第二のＡ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変換
された後デジタルフィルタ１６を通り適応フィルタ１９
に取り込まれる。適応フィルタ１９では燃焼音が最小に
なるように出力信号の位相とゲインを調整し、変化する
燃焼音を常に最小とする適応制御が実行される。

【００１９】従来の燃焼音の低減手法である吸音材６
は、燃焼音の主帯域である低周波数騒音（１００から３
００Hz）を低減するのが困難であったのに対し、本発明
によれば、上記作用により燃焼音を低減できるものであ
る。また、第一のマイクロフォン１０を燃焼室４の上流
側であるバーナ部３に設けているため、常に常温に近い
温度の空気もしくは燃料の雰囲気下に存在することにな
る。さらに第二のマイクロフォン１１及び消音スピーカ
１３を排気口５外部に設けているため、外気の雰囲気温
度に近い状態に存在することになり、熱による影響の考
慮を軽減できる。

【００２０】次に本発明の第二の技術手段について図１
〜図３を基に説明する。上記第一の実施例と同一構造
で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細
な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。上記実施
例においてバーナ部３に設けた第一のマイクロフォン１
０は燃焼音の圧力変動である音圧を、バーナ部３の燃焼
室４近傍に位置する燃焼用二次空気の通る二次空気流路
８に設けて検出するものである。バーナ部３はブンゼン
バーナを複数並設し、かつその間に二次空気流路８を形
成している。

【００２１】上記構成により、第一のマイクロフォン１
０は燃焼室４で発生した燃焼音を瞬時に検出することが
できるため、演算回路１２で逆位相信号を計算する時間
が充分あり、演算処理速度を上げることなく排気口５外
部で燃焼音を消音することが可能である。ここで第一の
マイクロフォン１０により、一次空気圧変動もしくは燃
焼であるガス圧変動の少くともどちらか一方を検出して
も同様の効果が得られるものである。

【００２２】次に本発明の第三技術手段について図１、
図２、図４を基に説明する。上記第一の実施例と同一構
造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳
細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。上記実
施例においてバーナ部３に設けた第一のマイクロフォン
１０は燃焼音の圧力変動である音圧を、バーナ部３の燃
焼室４近傍に位置する混合気流路９に設けて検出するも
のである。バーナ部３はブンゼンバーナを複数並設し、
かつその間に二次空気流路８を形成してある。

【００２３】上記構成により第一のマイクロフォン１０
は燃焼室４で発生した燃焼音を瞬時に検出することがで
きるため、演算回路１２で逆位相信号を計算する時間が
充分あり、演算処理速度を上げることなく排気口５外部
で燃焼音を消音することが可能である。さらに、消音ス
ピーカ１３から発生する逆位相の音波が第一のマイクロ
フォン１０で検出されるとハウリングを発生するが、混
合気流路９内部に第一のマイクロフォン１０を備えてい
るため、ハウリングの発生を抑制することができる。

【００２４】次に本発明の第四技術手段について図１、
図２、図５を基に説明する。上記第一の実施例と同一構
造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳
細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。上記実
施例においてバーナ部３に設けた第一のマイクロフォン
１０は燃焼音と送風音の圧力変動である音圧を、シロッ
コファン１の吸い込み側に設けて検出するものである。

【００２５】上記構成により第一のマイクロフォン１０
は燃焼室４で発生した燃焼音とシロッコファン１から発
生する送風音を同時に検出することができ、この音圧信
号と逆位相の信号を演算回路１２で計算し、その信号に
より消音スピーカ１３から音波を発生させ、排気口５か
ら放出される燃焼音と送風音を位相干渉により同時に消
音することが可能となる。ここで第一のマイクロフォン
１０をシロッコファン１の吸い込み側に設けた例を示し
たが、シロッコファン１の近傍であれば同様の効果を示
すものである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の燃焼装置は、バーナ部内の圧力変動を第一圧力検出
器で、排気口外部の圧力変動を第二圧力検出器でそれぞ
れ検出し、この信号を基に第二圧力検出器の圧力が音波
による逆位相干渉により抑制される信号を演算し、この
信号により音波発生手段から逆位相の音波を排気口外部
に出力するものであるから、排気口外部から出る燃焼音
を位相干渉により低減できる。すなわち、従来の吸音材
による消音作用では低減困難であった、低周波数の燃焼
騒音を大幅に低減できる。また、第一の圧力検出器を燃
焼室上流側のバーナ部に設け、第二の圧力検出器ならび
に音波発生手段を排気口外部に設けているため、各部品
の熱による影響の考慮を軽減できる。

【００２７】また、本発明の請求項２の燃焼装置によれ
ば、バーナ部の二次空気流路に第一の圧力検出器を設け
たものであるから、燃焼室で発生した燃焼音を瞬時に検
出することができるため、演算回路で逆位相信号を計算
する時間が充分あり、演算処理速度を上げることなく燃
焼音を消音することができる。

【００２８】また、請求項３の本発明によれば、バーナ
部の混合気流路に第一の圧力検出器を設けたものである
から、燃焼室で発生した燃焼音を瞬時に検出でき、演算
回路で逆位相信号を計算する時間が充分あるため演算処
理速度を上げることなく燃焼音を消音することができる
とともに、音波発生手段から発生する逆位相の音波が第
一の圧力検出器で検出され発生するハウリングを抑制す
ることができる。

【００２９】また、請求項４の本発明によれば、送風装
置の近傍に第一の圧力検出器を設けたものであるから、
燃焼室で発生した燃焼音と送風装置から発生する送風音
の圧力変動である音圧を同時に検出することができ、こ
の音圧信号と逆位相の信号を演算回路で計算し、その信
号により音波発生手段から発生させ、排気口から放出さ
れる燃焼音と送風音を位相干渉により同時に消音するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明燃焼装置の一実施例を採用したガス給湯
機の側部断面図

【図２】同装置の演算回路内部の構成図

【図３】同装置の他実施例を採用したガス給湯機のバー
ナ部分の側部断面図

【図４】同装置の他実施例を採用したガス給湯機のバー
ナ部分の側部断面図

【図５】同装置の他実施例を採用したガス給湯機の送風
機部分の側部断面図

【図６】従来のガス給湯機の側部断面図

【符号の説明】

１送風装置３バーナ部４燃焼室５排気口８二次空気流路９混合気流路１０第一の圧力検出器１１第二の圧力検出器１２演算回路１３音波発生手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気を供給する送風装置と、空気と燃料を
混合するバーナ部と、前記バーナ部で混合された混合気
体を燃焼する燃焼室と、前記燃焼室からの排気ガスを排
出する排気口と、前記バーナ部内の圧力を検出する第一
の圧力検出器と、前記排気口外部の圧力を検出する第二
の圧力検出器と、前記第一の圧力検出器の信号と前記第
二の圧力検出器の信号を基に前記第二の圧力検出器の圧
力が音波による逆位相干渉により抑制される信号を計算
する演算回路と、前記排気口外部に設け、前記音波信号
を発生させる音波発生手段を備えた燃焼装置。
【請求項２】第一の圧力検出器は、バーナ部内の二次空
気流路に設けた請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】第一の圧力検出器は、バーナ部内の混合気
流路に設けた請求項１記載の燃焼装置。
【請求項４】空気を供給する送風装置と、空気と燃料を
混合するバーナ部と、前記バーナ部で混合された混合気
体を燃焼する燃焼室と、前記燃焼室からの排気ガスを排
出する排気口と、前記送風装置の近傍に設け、圧力を検
出する第一の圧力検出器と、前記排気口外部の圧力を検
出する第二の圧力検出器と、前記第一の圧力検出器の信
号と前記第二の圧力検出器の信号を基に前記第二の圧力
検出器の圧力が音波による逆位相干渉により抑制される
信号を計算する演算回路と、前記排気口外部に設け、前
記音波信号を発生させる音波発生手段を備えた燃焼装
置。