JPH06207712A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼音を能動制御により排気口外部で消音す
る。 【構成】 燃焼室４に設けた振動検出器１１により燃焼
音の圧力変動を振動として検出し、この信号を基に燃焼
音の逆位相信号を演算回路１５で計算し、排気口６の外
部に備えた消音スピーカ１６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６の外部の圧力検
出器１４の信号を基に消音量の評価を行なう適応制御に
より燃焼音を常に最小とする。

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、その騒音により発生した振動と逆位
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５に示すガス給湯機
を用いて説明する。図５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通路５
と排気口６と、排気通路５に設けた吸音材７と、本体ボ
ディ８から構成されている。ここで９は、燃焼による熱
を水に伝える熱交換器である。

【０００３】上記構成において、ガス給湯機を運転する
際に発生する騒音は、送風機から発生する送風騒音と燃
焼により発生する燃焼騒音に大別される。ここでこれら
の騒音は主に排気口６から放出されるが排気通路５の吸
音材７による消音効果や、本体ボディ８の遮音効果によ
り低減していた。

【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、送風音を吸音効果と遮音効果によりある程
度低減できていたが、低周波数を主成分とする燃焼音を
殆ど低減できなかった。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、音波発生手
段の音波によるハウリング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、振動検出器の熱に
よる劣化を軽減しつつ、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し、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、音波発生手段の音波がフィードバックしておこる
ハウリングを抑制することにある。

【０００７】

【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、燃焼室の振動を
検出する振動検出器と、排気口外部の圧力を検出する圧
力検出器と、振動検出器の信号と圧力検出器の信号を基
に圧力検出器の近傍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適応制御により計算する演算回路
と、排気口外部に設け、音波信号を発生させる音波発生
手段を備えたものである。

【０００８】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、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、バーナ部の振動を検出する振動検出器と、
排気口外部の圧力を検出する圧力検出器と、振動検出器
の信号と圧力検出器の信号を基に圧力検出器の近傍の圧
力が音波による逆位相干渉により抑制される信号を適応
制御により計算する演算回路と、排気口外部に設け、音
波信号を発生させる音波発生手段を備えたものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記構成によって、まず燃焼により発
生した燃焼室内の圧力変動は、燃焼室やバーナ部の振動
として振動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、この振動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、排気口外
部で燃焼音を低減する。また、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
アルタイムに計算するものである。

【００１０】

【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。

【００１１】図１、図３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
合するバーナ部３と、混合気と二次空気を燃焼する燃焼
室４と、燃焼ガスを機器外部に排出する排気通路５と排
気口６と、燃焼による熱を水に伝える熱交換器９からな
る。そして、さらに燃焼により発生する振動を燃焼室側
板１０で検出する振動検出器である振動ピックアップ１
１と、振動ピックアップ１１と燃焼室側板１０を連結す
る凸形治具１２と、凸形治具１２に設けた放熱板１３
と、排気口６上部に設け排気口６から出る燃焼音の圧力
変動の音圧を検出する圧力検出器であるマイクロフォン
１４と、振動ピックアップ１１の信号とマイクロフォン
１４の信号を基にマイクロフォン１４の音圧が音波によ
る逆位相干渉により制御される信号を計算する演算回路
１５と、演算回路１５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１６をマイクロフ
ォン１４の上部に備えて構成される。さらに上記演算回
路１５は、図２に示す如く、振動ピックアップ１１の信
号を増幅する第一の増幅器１７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１８と、第一の
Ａ／Ｄ変換器１８からの信号を基に逆特性を計算するデ
ジタルフィルタ装置１９と、マイクロフォン１４の信号
を増幅する第二の増幅器２０と、第二のＡ／Ｄ変換器２
１と、第二のＡ／Ｄ変換器２１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２２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２３と、この信号を増幅する第三の増幅器２４で構成
される。

【００１２】上記構成によれば、燃焼により燃焼室４で
発生する振動は、燃焼室側板１０に設けた凸形治具１２
を介して振動ピックアップ１１で検出され、演算回路１
５に燃焼音の圧力変動信号として取り込まれる。演算回
路１５内では、取り込まれた信号を第一の増幅器１７で
増幅し、第一のＡ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換
した後、デジタルフィルタ装置１９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２２を通り、Ｄ／Ａ変換器
２３でアナログ信号に変換され、第三の増幅器２４で増
幅された後、排気口６上部に設けた消音用スピーカ１６
から出力され、排気口６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６上部に設けたマイクロ
フォン１４により、燃焼音の消音量の評価を行なってい
る。すなわち、マイクロフォン１４で検出された信号
は、第二の増幅器２０により増幅され、第二のＡ／Ｄ変
換器２１によりデジタル信号に変換された後デジタルフ
ィルタ装置１９を通り適応フィルタ２２に取り込まれ
る。適応フィルタ２２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。

【００１３】従来の燃焼音の低減手法である遮音や吸音
では、燃焼音の主帯域である低周波数騒音（１００から
３００Ｈｚ）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大幅に低減てき
るものである。また消音スピーカ１６により発生した逆
位相音は、燃焼室側板１０を加振する程大きくない為振
動ピックアップ１１へはフィードバックせず、ハウリン
グも防止できる。さらに、振動ピックアップ１１と燃焼
室側板１０の連結を凸形治具１２により施し、凸形治具
１２の首部の放熱板１３により燃焼室４から振動ピック
アップ１１へ伝わる熱を放熱できる。この放熱は、シロ
ッコファン１によりガス給湯機本体内部に空気の対流が
発生しており、強制的に行なわれている。さらにマイク
ロフォン１４及び消音スピーカ１６を排気口６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。マイク
ロフォン１４を排気口６と消音スピーカ１６の間に設け
ることで正負二重音源構造となり消音効果は最大とな
る。

【００１４】次に本発明の第二の技術手段について図４
から図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合を付して詳細
な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。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
気を混合するバーナ部３と、混合気と二次空気を燃焼す
る燃焼室４と、燃焼ガスを機器外部に排出する排気通路
５と排気口６と、燃焼による熱を水に伝える熱交換器９
からなる。そして、さらに燃焼により発生する圧力変動
を振動としてバーナ部側板２５の薄板部２６で検出する
振動検出器である振動ピックアップ１１と、振動ピック
アップ１１と、排気口６上部に設け排気口６から出る燃
焼音の圧力変動の音圧を検出する圧力検出器であるマイ
クロフォン１４と、振動ピックアップ１１の信号とマイ
クロフォン１４の信号を基にマイクロフォン１４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１５と、演算回路１５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１６を
マイクロフォン１４の上部に備えた構成とするものであ
る。上記構成により、振動ピックアップ１１は薄板部２
６に取り付けられているため変位量が大きくなり、燃焼
音により発生した圧力変動を振動として効率よく検出で
きるとともに、燃焼室４の上流側に位置しているため熱
による影響の考慮を軽減でき、さらに燃焼音と逆位相音
との位相干渉により燃焼音を大幅に低減でき、ハウリン
グの発生も防止できるものである。

【００１５】

【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、燃焼により発生する燃焼室内の圧力変
動を振動検出器で検出し、この信号を基に圧力検出器の
圧力が音波による逆位相干渉により常に最適に抑制され
る信号を適応制御則により演算し、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、従来の遮音や吸音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。
また音波発生手段から発生した音は、燃焼室内の圧力変
動を引き起こすほど大きくないため振動ピックアップへ
はフィードバックせずハウリングも発生しないものであ
る。

【００１６】また、本発明の請求項２の燃焼装置によれ
ば、燃焼室上流側のバーナ部に振動検出器を設けたもの
であるから、振動検出器の熱による悪影響が生じないた
め耐久性が向上する。加えて音波発生手段からの逆位相
音で燃焼音を消音することができ、さらに音波発生手段
から発生した逆位相の音波がフィードバックして発生す
るハウリングを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の燃焼装置をガス給湯機に応
用した場合の構成図

【図２】同装置の演算回路内部のブロック構成図

【図３】同装置の燃焼室部分の側部断面図

【図４】同装置の他の実施例の燃焼装置をガス給湯機に
応用した場合の構成図

【図５】同装置の燃焼室部分の制御断面図

【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 ６ 排気口 １１ 振動検出器 １４ 圧力検出器 １５ 演算回路 １６ 音波発生手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記燃焼室の振動を検出する振動検出
   器と、前記排気口の外部の圧力を検出する圧力検出器
   と、前記振動検出器の信号と前記圧力検出器の信号を基
   に前記圧力検出器の近傍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適応制御により計算する演算回
   路と、前記排気口の外部に設けられ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。
2. 【請求項２】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、前記バーナ部の振動を検出する振動検
   出器と、前記排気口の外部の圧力を検出する圧力検出器
   と、前記振動検出器の信号と前記圧力検出器の信号を基
   に前記圧力検出器の近傍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適応制御により計算する演算回
   路と、前記排気口の外部に設けられ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。