JPH06207713A - 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の外部で消音
する。 【構成】 送風装置近傍に設けた振動検出器１１によ
り、送風装置の振動と燃焼音の圧力変動を振動として検
出している。さらに、これらの信号を基に燃焼音と送風
音の逆位相信号を演算回路１４で計算し、排気口６の外
部に備えた消音スピーカ１５から逆位相音波を発生させ
燃焼音と送風音とを消音する。さらにまた、排気口６の
外部の圧力検出器１３の信号を基に消音量の評価を行う
適応制御により燃焼音と送風音を常に最小になるように
している。

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４に示すガス給湯機
を用いて説明する。図４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と送風音を同時に能
動消音により大幅に低減するとともに、燃焼音や送風音
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
制することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の燃焼装置は、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、送風装置の近傍に設け振動を検出す
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。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によって、まず燃焼によって
発生した燃焼室内の圧力変動は振動としてバーナ部から
送風装置へと伝搬する。送風装置に取り付けられた振動
検出器では、この燃焼による振動と送風装置自身から発
生する振動が検出される。これらの信号は演算回路に取
り込まれ、演算回路はこれらの信号の逆位相の信号を計
算し、音波発生手段から音波として出力する。排気口か
ら出る燃焼音や送風音と、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と送
風音を低減する。さらに、圧力検出器により、排気口外
部の燃焼音と送風音が検出され、演算回路に取り込まれ
る。演算回路は燃焼音と送風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、燃焼音や送風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、燃焼音や送風音の逆特性をリアルタイムに計算する
ものである。

【０００８】

【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。

【０００９】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とシロッコファ
ン１を駆動するモータ１ｂ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シロッコファン１のケ
ーシング１０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とケーシング１０を
連結する弾性体である凸形治具１２と、排気口６上部に
設け排気口６から出る燃焼音と送風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１３と、振
動ピックアップ１１の信号とマイクロフォン１３の信号
を基にマイクロフォン１３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１４と、演
算回路１４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１５をマイクロフォン１３の
上部に備えて構成される。さらに上記演算回路１４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１６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１７と、第一のＡ／Ｄ変換
器１７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１８と、マイクロフォン１３の信号を増幅する
第二の増幅器１９と、第二のＡ／Ｄ変換器２０と、第二
のＡ／Ｄ変換器２０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２１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２２と、
この信号を増幅する第三の増幅器２３で構成される。

【００１０】上記構成によれば、燃焼により発生した圧
力変動は振動としてバーナ部３を介してシロッコファン
１に伝達し、ケーシング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１４に
取り込まれる。凸形治具１２を弾性体としているためモ
ータ１ｂの軸受け振動音や熱交換器９の通水音のような
非常に高い周波数の振動はカットされ、燃焼音や送風
音、さらにシロッコファン１の羽根枚数と回転数に起因
した笛音（ＮＺ音）とモータ１ｂの回転振動音を検出す
る。演算回路１４内では、取り込まれた信号を第一の増
幅器１６で増幅し、第一のＡ／Ｄ変換器１７でデジタル
信号に変換した後、デジタルフィルタ装置１８に取り込
まれる。この信号を基に燃焼音と送風音の逆位相特性が
計算される。計算された逆位相信号は、適応フィルタ２
１を通り、Ｄ／Ａ変換器２２でアナログ信号に変換さ
れ、第三の増幅器２３で増幅された後、排気口６上部に
設けた消音用スピーカ１５から出力され、排気口６から
放出される燃焼音と送風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１３により、
燃焼音の消音量の評価を行っている。すなわち、マイク
ロフォン１３で検出された信号は、第二の増幅器１９に
より増幅され、第二のＡ／Ｄ変換器２０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１８を通り適
応フィルタ２１に取り込まれる。適応フィルタ２１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、変化する燃焼音と送風音を常に最小とする適応制
御が実行される。

【００１１】従来の燃焼音の低減手法である遮音や吸音
では、送風音の低減が十分に行われないと共に、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と送風音を大幅に低減できる
ものである。また消音スピーカ１５により発生した逆位
相音は、ケーシング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を燃焼室
の上流側であるシロッコファン１のケーシング１０に設
け、マイクロフォン１３及び消音スピーカ１５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１３を排気口６と消音スピーカ１５
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。また、振動ピックアップ１１では凸形治具
１２が弾性体であるため、低周波数の燃焼音や送風音を
明瞭に検出でき、優れた消音効果を発揮する。また、笛
音とモータ１ｂの回転振動音の様な周期性の高い音は、
大きく低減できる効果がある。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置
は、燃焼により発生する圧力変動と送風装置から発生す
る振動を送風装置に設けた振動検出器で検出し、これら
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、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
出る燃焼音と送風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と送風音を明瞭に検出し大幅
に低減できると共に、周期性の高い笛音や送風装置の回
転振動音も低減できる。さらに、音波発生手段から発生
した音は、送風装置近傍の振動に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。また、振動検出
器を燃焼室上流側の送風装置近傍に設け、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。

【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構成図

【図３】同装置の送風装置の側部断面図

【図４】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 (1)

【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、前記送風装置の近傍に設けられ、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とを備えた
   燃焼装置。