JPH06229544A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼騒音と逆位相の圧力変動を燃料制御装置
から出力し、圧力波の位相干渉により、燃焼騒音を大き
く低減する。 【構成】 燃焼騒音の変動を検出する第１の圧力検出器
１４と、燃料の圧力変動を検出する第２の圧力検出器１
６と、第１の圧力検出器１４の信号と第２の圧力検出器
１６の信号を基に、燃焼騒音が圧力波による逆位相干渉
により抑制される音波信号を計算する能動制御装置１７
を備えている。これによって燃料の圧力変動を基に逆位
相音を発生させ、圧力波の位相干渉により騒音を大幅に
低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス等の燃焼騒音を能
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１２に示すガス給湯
機を用いて説明する。図１２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室３と、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を備えて構成されてい
る。ここで、６は熱交換器である。

【０００３】上記構成において、燃焼装置の騒音は、大
きく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、送風騒音は比較的に
高周波数の騒音であり、吸音材の吸音効果や本体ボディ
の遮音効果によって低減される。

【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、低周波数成分を多く含んでいる燃焼騒音
は、吸音材や薄板の本体ボディの遮音効果では十分に低
減されず、大きな騒音として機器外ヘ放射され、燃焼装
置の運転騒音を非常に大きな騒音レベルにするという課
題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
騒音の変動を圧力検出手段で検出し、その燃焼騒音の変
動を打ち消す圧力変動を与え、燃焼騒音を大幅に低減す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、空気を供給する送風装置と、燃料の供給を制
御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合して燃焼
する燃焼部と、前記燃焼部の圧力変動を検出する第１の
圧力検出手段と、前記燃料の圧力変動を検出する第２の
圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号と第２
の圧力検出手段の信号を基に、前記燃焼部の圧力変動を
打ち消す圧力変動を燃料制御装置によって発生させる能
動制御装置を備えたものである。

【０００７】また、空気を供給する送風装置と、前記空
気の供給圧力を制御をする空気圧制御装置と、燃料の供
給を制御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合し
て燃焼する燃焼部と、前記燃焼部の圧力変動を検出する
第１の圧力検出手段と、前記空気の圧力変動を検出する
第３の圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号
と第３の圧力検出手段の信号を基に、前記燃焼部の圧力
変動を打ち消す圧力変動を空気圧制御装置によって発生
させる能動制御装置を備えたものである。

【０００８】また、空気を供給する送風装置と、燃料の
供給を制御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合
して供給するバーナ室と、前記バーナ室からの混合気の
圧力を制御する混合気圧制御装置と、前記混合気を燃焼
させる燃焼部と、前記燃焼の圧力変動を検出する第１の
圧力検出手段と、前記混合気の圧力変動を検出する第４
の圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号と第
４の圧力検出手段の信号を基に、前記燃焼の圧力変動を
打ち消す圧力変動を混合気圧制御装置によって発生させ
る能動制御装置を備えたものである。

【０００９】さらにまた、第１の圧力検出手段と第２の
圧力検出手段をひとつにして兼用した第５の圧力検出手
段を備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって、燃料の圧力変動を
第２の圧力検出手段で検出し、その燃焼騒音の変動を打
ち消す圧力変動を能動制御装置が燃料制御装置を制御し
て与え、第１の圧力検出手段でその消音効果を評価する
ものである。消音効果が少ない場合は、能動制御装置に
より発生させる圧力変動を修正するものである。

【００１１】また、空気の圧力変動を第３の圧力検出手
段で検出し、その燃焼騒音の変動を打ち消す圧力変動を
能動制御装置が空気圧制御装置を制御して与え、第１の
圧力検出手段でその消音効果を評価するものである。消
音効果が少ない場合は、能動制御装置により発生させる
圧力変動を修正するものである。

【００１２】さらに、混合気の圧力変動を第４の圧力検
出手段で検出し、その燃焼騒音の変動を打ち消す圧力変
動を能動制御装置が混合気圧制御装置を制御して与え、
第１の圧力検出手段でその消音効果を評価するものであ
る。消音効果が少ない場合は、能動制御装置により発生
させる圧力変動を修正するものである。

【００１３】そして、第５の圧力検出器の信号を基に、
燃焼騒音の変動を打ち消す圧力変動を与え、同じ第５の
圧力検出手段でその消音効果を評価するものである。消
音効果が少ない場合は、能動制御装置により発生させる
圧力変動を修正するものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例をガス給湯機を用
い、図１から図１１を参照して説明する。

【００１５】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７と、燃料である可燃ガ
スを制御する燃料制御装置としてのガス比例弁８と、燃
焼部としての可燃ガスと空気を混合した混合気を供給す
るバーナ室９と、燃焼部としての混合気を燃焼する燃焼
室１０と、燃焼による熱を水に伝える熱交換器１１と、
燃焼の排気ガスを機器本体１２外部に排出する排気通路
１３とから構成されている。そして、燃焼騒音の変動
は、バーナ室９から第１の圧力検出手段であるマイクロ
ホン１４により検出し、ガス圧の変動はガス比例弁８の
吐出口１５から第２の圧力検出手段である第１の圧力セ
ンサー１６によって検出される。

【００１６】そして、前記第１の圧力センサー１６の信
号を基に、燃焼騒音を打ち消しあう逆位相の圧力変動を
能動制御装置１７によって演算し、ガス比例弁８によっ
て発生させて、その消音効果をマイクロホン１４で検出
して評価する。その消音効果が少ない場合は、能動制御
装置１７により発生させる圧力変動を修正するものであ
る。ここで、能動制御装置１７は、図２に示すようにマ
イクロホン１４の信号と第１の圧力センサー１６の信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８と、逆位相
信号を計算する信号処理回路１９と、前記信号処理回路
１９により逐次パラメータを変更する適応型デジタルフ
ィルター装置２０と、信号処理後の信号をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器２１で構成される。そして、信
号処理回路１９には、第１の圧力センサー１６からの信
号を基に、ガス比例弁８の圧力の伝送系の特性を考慮し
て燃焼音の逆位相特性を計算する第一演算手段と、マイ
クロホン１４から取り込まれた信号を基に燃焼音の消音
量を評価することにより、燃焼音の変化に対応した逆位
相信号をリアルタイムに修正させる適応制御演算手段が
組み込まれている。さらに、ガス比例弁８は図３に示す
ように、燃焼量を調節するためのガス流量制御を行うＤ
Ｃ駆動回路２２と、圧力変動を駆動するＡＣ駆動回路２
３から構成される駆動回路２５で駆動される。

【００１７】上記構成によれば、第１の圧力センサー１
６の信号を基に、バーナ室９の圧力変動が低減する逆位
相の圧力変動をガス比例弁８で与えることによって、圧
力波の位相干渉によりバーナ室９の圧力変動が低減す
る。火炎の上流側であるバーナ室９の圧力変動が少なく
なることによって、火炎の変動が抑制され燃焼騒音が低
減できるものである。そして、時々刻々と変化する騒音
に適応して適応型デジタルフィルター装置２０の特性を
変化させて消音を行なうため、消音効果を持続すること
ができ、異常燃焼騒音である振動燃焼騒音も低減するこ
とができる。燃焼騒音は燃焼の上流側のガスの圧力変動
が増幅されて大きくなったものであるので、そのガス圧
の変動を燃焼騒音の変動と逆位相で制御することによっ
て、小さいエネルギーで燃焼騒音が低減できるのであ
る。そして、火炎の上流側のバーナ室９に設置したマイ
クロホン１４を用いることによって、火炎の熱の影響を
低減することができ、マイクロホン１４の耐久性を向上
することができる。さらに、ガス比例弁８によって圧力
変動を与えることができるため、消音用のスピーカ等の
新しい部品を付加する必要がないので機器寸法を現状寸
法内にすることができる。

【００１８】また、図４に示すように、燃料制御装置で
あるガス比例弁８は、ムービンゴコイル式のものを用い
て構成されている。ムービングコイル式比例弁８は、弁
座２６と弁体２７でガス流量を制御するもので、ダイヤ
フラム２８で仕切られた電磁室２９内に永久磁石３０と
通電により磁力を発生する電磁コイル３１が設けられて
いる。電流を流すことによって電磁コイル３１に発生す
る電磁力と永久磁石３０の電磁力が作用し合うことによ
り、摺動自由の電磁コイル３１が変動してダイヤフラム
２８を動かし、かつ弁体２７を変動させるものである。
ここで、３２はガス入り口、３３はガス出口である。

【００１９】このような構成のガス比例弁８は、摺動部
が軽量の電磁コイルであるため応答性が速い特徴があ
る。よって、騒音の変動のような高速変動に追随するこ
とができ、低周波数はもちろんのこと、高周波数の騒音
を消音することができるのである。

【００２０】次に本発明の他の実施例について図５と図
６を用いて説明する。上記一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。

【００２１】図５に示すように、送風装置であるシロッ
コファン７の吐出通路３４に空気圧制御装置である空気
圧力調整弁３５を設けた構成とした。そして、燃焼騒音
の変動は、バーナ室９から第１の圧力検出手段であるマ
イクロホン１４により検出し、空気圧の変動は空気圧力
調整弁３５の吐出口３６から第３の圧力検出手段である
第２の圧力センサー３７で検出する構成とした。

【００２２】そして、前記第２の圧力センサー３７の信
号を基に、燃焼騒音を打ち消しあう逆位相の圧力変動
を、能動制御装置１７によって演算して空気圧調整弁３
５によって発生させ、その消音効果をマイクロホン１４
で検出して評価する。その消音効果が少ない場合は、能
動制御装置１７により発生させる圧力変動を修正するも
のである。図６に示すように能動制御装置１７の信号処
理回路１９には、第２の圧力センサー３７からの信号を
基に、空気圧調整弁３５の圧力の伝送系の特性を考慮し
て燃焼音の逆位相特性を計算する第一演算手段と、マイ
クロホン１４から取り込まれた信号を基に燃焼音の消音
量を評価することにより、燃焼音の変化に対応した逆位
相信号をリアルタイムに修正させる適応制御演算手段が
組み込まれている。ここで、空気圧調整弁３５は、駆動
回路３８で駆動されるものである。

【００２３】上記構成によれば、第２の圧力センサー３
７の信号を基に、バーナ室９の圧力変動が低減する逆位
相の圧力変動を空気圧調整弁３５で与えることによっ
て、圧力波の位相干渉によりバーナ室９の圧力変動が低
減する。火炎の上流側であるバーナ室の圧力変動が少な
くなることによって、火炎の変動が抑制され燃焼騒音が
低減できるものである。そして、時々刻々と変化する騒
音に適応して適応型デジタルフィルター装置２０の特性
を変化させて消音を行なうため、消音効果を持続するこ
とができるものである。燃焼騒音は燃焼の上流側の空気
の圧力変動が増幅されて大きくなったものであるので、
その空気圧の変動を燃焼騒音の変動と逆位相で制御する
ことによって、小さいエネルギーで燃焼騒音が低減でき
るのである。

【００２４】次に本発明のさらに他の実施例について図
７と図８を用いて説明する。上記第１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。

【００２５】図７に示すように、送風装置であるシロッ
コファン７の吸い込み送風通路３９に燃料制御装置であ
るガス比例弁８からのガスをガス管路４０を通して混合
気をつくり、前記混合気が配送される混合気通路４１
に、混合気圧制御装置である混合気圧力調整弁４２を設
けた構成とした。そして、燃焼騒音の変動は、バーナ室
９から第１の圧力検出手段であるマイクロホン１４によ
り検出し、混合気圧の変動は混合気圧力調整弁４２の吐
出口４３から第４の圧力検出手段である第３の圧力セン
サー４４で検出する構成とした。

【００２６】そして、前記第３の圧力センサー４４の信
号を基に、燃焼騒音を打ち消しあう逆位相の圧力変動
を、能動制御装置１７によって演算して混合気圧調整弁
４２によって発生させ、その消音効果をマイクロホン１
４で検出して評価する。その消音効果が少ない場合は、
能動制御装置１７により発生させる圧力変動を修正する
ものである。図８に示す能動制御装置１７は第３の圧力
センサー４４を用いて行い、信号処理回路１９は、第３
の圧力センサー４４からの信号を基に、混合気圧調整弁
４２の圧力の伝送系の特性を考慮して燃焼音の逆位相特
性を計算する第一演算手段と、マイクロホン１４から取
り込まれた信号を基に燃焼音の消音量を評価することに
より、燃焼音の変化に対応した逆位相信号をリアルタイ
ムに発生させる適応制御演算手段が組み込まれている。
ここで、混合気圧調整弁４２は、駆動回路３８で駆動さ
れるものである。

【００２７】上記構成によれば、第３の圧力センサー４
４の信号を基に、バーナ室９の圧力変動が低減する逆位
相の圧力変動を混合気圧調整弁４２で与えることによっ
て、圧力波の位相干渉によりバーナ室９の圧力変動が低
減する。火炎の上流側であるバーナ室の圧力変動が少な
くなることによって、火炎の変動が抑制され燃焼騒音が
低減できるものである。そして、時々刻々と変化する騒
音に適応して適応型デジタルフィルター装置２０の特性
を変化させて消音を行なうため、消音効果を持続するこ
とができるものである。燃焼騒音は燃焼の上流側の混合
気の圧力変動が増幅されて大きくなったものであるの
で、その混合気圧の変動を燃焼騒音の変動と逆位相で制
御することによって、小さいエネルギーで燃焼騒音が低
減できる。

【００２８】次に本発明のまた別の実施例について図９
から図１１を用いて説明する。上記第１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。

【００２９】図９に示すように、燃焼騒音の変動は、ガ
ス圧の変動としてガス比例弁８の吐出口１５から第６の
圧力検出手段である第１の圧力センサー１６で検出する
構成とした。そして、前記第１の圧力センサー１６の信
号を基に、燃焼騒音を打ち消しあう逆位相の圧力変動を
能動制御装置１７によって演算し、ガス比例弁８によっ
て発生させて、その消音効果を第１の圧力センサー１６
で検出して評価する。その消音効果が少ない場合は、能
動制御装置１７により発生させる圧力変動を修正するも
のである。ここで、能動制御装置１７は、図１０に示す
ように第１の圧力センサー１６の信号を、信号処理回路
１９に入力して構成される。

【００３０】上記構成によれば、第１の圧力センサー１
６の信号を基に、バーナ室９の圧力変動が低減する逆位
相の圧力変動をガス比例弁８で与えることによって、圧
力波の位相干渉によりバーナ室９の圧力変動を低減す
る。そして、その消音効果を第１の圧力センサー１６で
検出して評価する。その消音効果が少ない場合は、能動
制御装置１７により発生させる圧力変動を修正するもの
である。

【００３１】本能動制御は、図１１に示すように、圧力
の伝達特性Ｈを能動制御装置１７によって推定し、推定
特性Ｈ’を適応型デジタルフィルター２０で実現するも
のであり、入力信号ｘに対して、消音されなかった信号
をエラー信号としてｅで検出し、このエラー信号ｅが小
さくなるように適応型デジタルフィルター２０の特性を
修正するものである。よって、エラー信号ｅは消音の効
果だけを検出するものであり、時間要素は考慮しなくて
良いことから、本燃焼装置のように密閉された閉空間で
は、入力信号ｘとエラー信号ｅを同一の信号で与えるこ
とができる。

【００３２】このように、ひとつの圧力センサーで適応
型の能動制御を行うことによって、部品点数を減らし製
造性を向上すると共に、新しい部品を付加する必要がな
いので機器寸法を現状寸法内にすることができる効果が
ある。そして、これは圧力センサー１６によってバーナ
部の圧力変動を検出しても同様の効果が得られるもので
ある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の本発明の
燃焼装置は、圧力波の位相干渉により、火炎の変動が抑
制され燃焼騒音が低減できるとともに、時々刻々と変化
する騒音に適応して消音を行なうため、その消音効果を
持続することができるものである。そして、燃焼騒音そ
のものでなく上流側のガスの圧力変動を制御することに
よって、小さいエネルギーで燃焼騒音が低減でき、かつ
消音用のスピーカ等の新しい部品を付加する必要がない
ので機器寸法を現状寸法内にすることができる。さら
に、火炎の上流側で圧力変動を検出することによって、
火炎の熱の影響を低減することができ、マイクロホンの
耐久性を向上することができる。また、ガス比例弁とし
て、ムービングコイル型を用いることによって、応答性
を高速にすることができ、高周波数の騒音変動も消音す
ることができる。

【００３４】請求項２と請求項３の本発明の燃焼装置も
同様に、圧力波の位相干渉により、火炎の変動が抑制さ
れ燃焼騒音が低減できるとともに、その消音効果を持続
することができるものである。そして、燃焼騒音そのも
のでなく上流側の空気や混合気の圧力変動を制御するこ
とによって、小さいエネルギーで燃焼騒音が低減でき
る。さらに、火炎の上流側で圧力変動を検出することに
よって、火炎の熱の影響を低減することができ、マイク
ロホンの耐久性を向上することができる。

【００３５】そして、請求項４の本発明の燃焼装置は、
ひとつの圧力センサーで適応型の能動制御を行うことに
よって、部品点数を減らし製造性を向上すると共に、新
しい部品を付加する必要がないので機器寸法を現状寸法
内にすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の燃焼装置を採用したガス給
湯機の側面断面図

【図２】同装置の能動制御装置のブロック図

【図３】同装置の燃料制御装置制御のブロック図

【図４】同装置の燃料制御装置の側面断面図

【図５】本発明の他の実施例の燃焼装置を採用したガス
給湯機の側面断面図

【図６】同装置の燃料制御装置制御のブロック図

【図７】本発明のさらに他の実施例の燃焼装置を採用し
たガス給湯機の側面断面図

【図８】同装置の燃料制御装置制御のブロック図

【図９】本発明のまた別の実施例の燃焼装置を採用した
ガス給湯機の側面断面図

【図１０】同装置の燃料制御装置制御のブロック図

【図１１】同装置の信号処理の原理図

【図１２】従来のガス給湯機の側面断面図

【符号の説明】

７ 送風装置 ８ 燃料制御装置 ９ 燃焼部としてのバーナ室 １０ 燃焼部としての燃焼室 １４ 第１の圧力検出手段 １６ 第２の圧力検出手段 １７ 能動制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を供給する送風装置と、燃料の供給を
   制御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合して燃
   焼する燃焼部と、前記燃焼部の圧力変動を検出する第１
   の圧力検出手段と、前記燃料の圧力変動を検出する第２
   の圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号と前
   記第２の圧力検出手段との信号を基に、前記燃焼部の圧
   力変動を打ち消す圧力変動を前記燃料制御装置によって
   発生させる能動制御装置とを備えた燃焼装置。
2. 【請求項２】空気を供給する送風装置と、前記空気の供
   給圧力を制御をする空気圧制御装置と、燃料の供給を制
   御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合して燃焼
   する燃焼部と、前記燃焼部の圧力変動を検出する第１の
   圧力検出手段と、前記空気の圧力変動を検出する第３の
   圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号と前記
   第３の圧力検出手段の信号を基に、前記燃焼部の圧力変
   動を打ち消す圧力変動を前記空気圧制御装置によって発
   生させる能動制御装置を備えた燃焼装置。
3. 【請求項３】空気を供給する送風装置と、燃料の供給を
   制御する燃料制御装置と、前記空気と燃料を混合して供
   給するバーナ室と、前記バーナ室からの混合気の圧力を
   制御する混合気圧制御装置と、前記混合気を燃焼させる
   燃焼部と、前記燃焼の圧力変動を検出する第１の圧力検
   出手段と、前記混合気の圧力変動を検出する第４の圧力
   検出手段と、前記第１の圧力検出手段の信号と前記第４
   の圧力検出手段の信号を基に、前記燃焼の圧力変動を打
   ち消す圧力変動を前記混合気圧制御装置によって発生さ
   せる能動制御装置を備えた燃焼装置。
4. 【請求項４】第１の圧力検出手段と第２の圧力検出手段
   をひとつの第５の圧力検出手段で兼用した請求項１記載
   の燃焼装置。