(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナを収容したケーシングの隣に音波導入箱を配置し、この音波導入箱の内部空間に、音波を受けて振動する振動シートを配置し、この振動シートで音波導入箱の内部空間を第１室と第２室とに仕切り、第１室の上部と下部とを、それぞれ音波伝達通路を介してバーナの下流側とバーナの上流側に連ね、上記第２室を介して振動シートと対峙する音波導入箱の壁部には、開口が形成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
上記バーナの下流側にファンが設けられ、このファンの吸い込み作用で上記バーナに燃焼空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
上記ファンの下流側に連なる排気通路に、燃焼状態監視センサを設けたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
上記音波導入箱が第１箱構成体と第２箱構成体とで構成され、第１，第２箱構成体間に上記振動シートが挟まれ、第１箱構成体と振動シートで第１室が形成され、第２箱構成体と振動シートで第２室が形成され、上記２つの箱構成体のうち、少なくとも第１箱構成体がアルミダイキャストからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
上記開口が一つのみ形成され、この開口と音波導入箱の上端との間の距離と、開口と音波導入箱の下端との間の距離とが、互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
上記音波導入箱の壁部に形成される開口が上下に離れて複数形成され、最上位の開口と音波導入箱の上端との間の第１距離と、最下位の開口と音波導入箱の下端との間の第２距離が、互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
上記複数の開口の間の第３距離が、上記第１，第２の距離と異なることを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
上記開口が水平に延びるスリットからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置に関し、特に共鳴音の発生を防止する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な給湯用のガス燃焼装置では、ケーシングの容積，バーナの燃焼特性等のファクターの組み合わせが共鳴条件を満たした時に、燃焼音の共鳴が生じ、低周波数（３０〜８０ＨZ）の大きな共鳴音が発生する。この共鳴音発生を防止するために、実開平５ー４５４３８号では音波導入箱を装備している。この音波導入箱は、バーナの上流と下流とを一対の音波伝達通路を介してケーシングと連通している。この音波導入箱は、上記ケーシング内で発生した燃焼音を音波伝達通路を介して受け入れ、燃焼音と逆位相の音を発することにより、この燃焼音の共鳴を防止しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の燃焼装置のように音波導入箱を装備しただけでは、共鳴防止が十分でなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる燃焼装置では、バーナを収容したケーシングの隣に音波導入箱を配置し、この音波導入箱の内部空間に、音波を受けて振動する振動シートを配置し、この振動シートで音波導入箱の内部空間を第１室と第２室とに仕切り、第１室の上部と下部とを、それぞれ音波伝達通路を介してバーナの下流側とバーナの上流側に連ね、上記第２室を介して振動シートと対峙する音波導入箱の壁部には、開口が形成されていることを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、上記バーナの下流側にファンが設けられ、このファンの吸い込み作用で上記バーナに燃焼空気を供給することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、上記ファンの下流側に連なる排気通路に、燃焼状態監視センサを設けたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置において、上記音波導入箱が第１箱構成体と第２箱構成体とで構成され、第１，第２箱構成体間に上記振動シートが挟まれ、第１箱構成体と振動シートで第１室が形成され、第２箱構成体と振動シートで第２室が形成され、上記２つの箱構成体のうち、少なくとも第１箱構成体がアルミダイキャストからなることを特徴とする。
【０００６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置において、上記開口が一つのみ形成され、この開口と音波導入箱の上端との間の距離と、開口と音波導入箱の下端との間の距離とが、互いに異なることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置において、上記音波導入箱の壁部に形成される開口が上下に離れて複数形成され、最上位の開口と音波導入箱の上端との間の第１距離と、最下位の開口と音波導入箱の下端との間の第２距離が、互いに異なることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の燃焼装置において、上記複数の開口の間の第３距離が、上記第１，第２の距離と異なることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の燃焼装置において、上記開口が水平に延びるスリットからなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１に示すように、燃焼装置は、ケーシング１を備えている。このケーシング１には、下から順にバーナ２と熱交換部３が収容されている。ケーシング１のバーナ２より下側は空気導入部１ａとなっており、熱交換部３より上側は排気部１ｂとなっている。排気部１ｂの上部にはファン４が設けられており、さらにこのファン４には煙突５（排気通路）が連結されている。この煙突５にはＣＯセンサ４０（燃焼状態監視センサ）が設けられている。
【０００８】
また、上記煙突５を囲むようにして吸気管６が設けられており、この吸気管６と上記空気導入部１ａは、連通管７を介して連なっている。なお、この吸気管６は煙突５から独立していてもよい。また、吸気管６，連通管７は省くこともできるが、この場合、空気導入部１ａから室内空気を直接導入する。
【０００９】
上記構成において、バーナ２での燃焼熱が熱交換部３に供給され、この熱交換部３を流れる水が加熱されて、給湯等に用いられる。燃焼排気ガスは、ファン４により吸引されて煙突から屋外に排出される。なお、このファン４の吸引により、外部空気が吸気管６から吸い込まれ、連通管７を通って空気導入部１ａに至り、バーナ２での燃焼空気となる。
【００１０】
上記燃焼装置は、さらに騒音を防止するための構成を備えている。詳述すると、上記ケーシング１の前隣には、偏平な矩形箱形状をなす音波導入箱１０がケーシング１の前面に沿うようにして設置されている。なお、この音波導入箱１０はケーシング１の横隣や後隣に配置してもよい。この音波導入箱１０は、ケーシング１に近い第１箱構成体１１とケーシング１から離れた第２箱構成体１２により、構成されている。これら第１箱構成体１１と第２箱構成体１２は互いに平行に対峙する壁部１１ａ，１２ａをそれぞれ有している。
【００１１】
上記第１箱構成体１１と第２箱構成体１２の周縁部間には、シリコンゴム等のゴム質材料からなる振動シート２０が挟まれている。この振動シート２０は、壁部１１ａ，１２ａと平行をなし、音波導入箱１０の内部空間を、ケーシング１に近い第１室１５と、ケーシング１から離れた第２室１６に仕切っている。換言すれば、第１室１５は、第１箱構成体１１と振動シート２０とで形成されており、第２室１６は、第２箱構成体１２と振動シート２０とで形成されている。
【００１２】
音波導入箱１０の第１室１５の上下端部は、音波伝達通路３１，３２を介してケーシング１の排気部１ｂ（バーナ２の下流側）と空気導入部１ａ（バーナ２および熱交換部３の上流側）にそれぞれ連なっている。音波伝達通路３１は水平に延びている。音波伝達通路３２は、断面円形をなし音波伝達通路３１に比べて断面積が小さい。
【００１３】
音波導入箱１０の第２室１６は、上記振動シート２０により第１室１５から隔離されており、ひいてはケーシング１の排気部１ｂ，空気導入部１ａからも隔離されている。この第２室１６は、音波導入箱１０の第２箱構成体１２の壁部１２ａに上下に離れて形成されたスリット１７，１８（開口）を介して、外部と連なっている。
【００１４】
図２に示すように、上記スリット１７，１８は狭い幅で水平に延びている。図において、上側のスリット１７と音波導入箱１０の上端との間の距離（第１距離）をｘで示し、下側のスリット１８と音波導入箱１０の下端との間の距離（第２距離）をｙで示し、スリット１７，１８間の距離（第３距離）をｚで示す。これら距離ｘ，ｙ，ｚは互いに異なり、例えばｚ＜ｘ＜ｙとなっている。
【００１５】
次に、上記音波導入箱１０および振動シート２０の作用について詳述する。バーナ２の燃焼音とファン４からの駆動音は、主に上側の音波伝達通路３１を介して音波導入箱１０に伝達される。音波導入箱１０では、導入された音波により振動シート２０が振動することにより、この音波エネルギーを吸収する。特に、ケーシング１内で生じた共鳴による圧力波（共鳴波）を振動シート２０の振動で吸収するので、騒音発生を防止できる。
【００１６】
上記振動シート２０が音波導入箱１０内に収容され壁部１１ａ，１２ａで覆われていること、第１室１５が外部に対して密封されていること、第２室１６が開口面積の狭いスリット１７，１８を介してのみ外部に連なっていること等により、ケーシング１の内部から伝播する燃焼騒音や振動シート２０の振動に伴う騒音は外部に漏れにくい。
【００１７】
また、振動シート２０の振動に伴って、比較的流通断面積が小さな音波伝達通路３２、スリット１７，１８を空気が通ることによっても、音波エネルギーを吸収することができる。なお、音波伝達通路３２は流通断面積が小さいので、バイパス通路となる第１室１５を通る空気流量を抑制することができる。
【００１８】
上記のように音波エネルギーの良好な吸収がなされるので、共鳴が生じたとしても、この共鳴波エネルギーは小さく、大きな騒音にはならない。
しかも、上記スリット１７，１８の形成位置の工夫により、より一層共鳴波エネルギーを小さくできる。詳述すると、上記共鳴波は、音波導入箱１０の上端部から入り、音波導入箱１０の上下壁で反射して往復し、それに伴い振動シート２０が振動する。この際、導入された共鳴波が、上記スリット１７，１８に関する３つの距離ｘ，ｙ，ｚのいずれかに対応する波長またはその近傍の波長であれば、スリット１７，１８対応部位での振動シート２０の振動による音波吸収が良好に行われ、振動シート２０での音波エネルギー吸収効果を高めることができる。換言すれば、各燃焼装置毎に、上記バーナ２での燃焼音、ファン４の駆動音によって生じる可能性が高い共鳴波の波長に対応して、上記距離ｘ，ｙ，ｚを決定することにより、共鳴をより一層確実に防止することができる。しかも、上記のように距離ｘ，ｙ，ｚを互いに異ならせることにより、波長の異なる複数の共鳴波を防止することができる。
なお、音波導入箱の上端部から導入される音波の上述した伝達特性に応じて、スリット１７，１８が水平に延びているので、共鳴波の吸収特性を向上させることができる。
【００１９】
上記構成において、振動シート２０が破損した場合、バーナ２の上流側に配置されたファン４の吸い込み作用によりケーシング１内および第１室１５内が負圧になっているため、外部空気がスリット１７，１８から第２室１６に入り、さらに振動シート２０の破損箇所を通り第１室１５を経てケーシング１の排気部１ｂへと導かれる。そのため、燃焼排気ガスが振動シート２０の破損箇所、スリット１７，１８を通って外部に漏れるのを防止できる。
【００２０】
上記振動シート２０が破損した場合、上述したように外部空気がファン４によって吸い込まれるため、バーナ２への燃焼空気の供給量が少なくなり、燃焼状態が悪化する可能性がある。この場合には、ＣＯセンサ４０でＣＯ濃度の増大を検出できる。図示しない制御手段では、振動シート２０の破損が軽度でＣＯ濃度が増大しているものの上限値以下であれば、ファン４の回転数を高めることによって、これに対処する。また、上限値を越えた場合には、燃焼停止や警報を発する。
【００２１】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。この第２実施形態において、最初の実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。第２実施形態は、音波導入箱１０の壁部１２ａに１つのスリット１９しか形成されていない点と、音波導入箱１０の第１箱構成体１１と第２箱構成体１２がともにアルミダイキャストで形成されている点で、最初の実施形態と異なる。スリット１９と音波導入箱１０の上端までの距離と、スリット１９と音波導入箱１０の下端までの距離は異なっている。
【００２２】
アルミダイキャスト製の箱構成体１１，１２は板材のように第１室１５の圧力変動に伴って振動しないので、吸収すべき共鳴波の周波数帯域に対応したスリット１９の最適位置は、箱構成体１１，１２の振動に関するファクタの影響を受けずに済む。そのため、スリット１９の形成位置を正確に最適位置に一致させることができる。なお、第１箱構成体１１のみをアルミダイキャストにしても、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２３】
本発明は上記実施例に制約されず種々の態様が可能である。例えば、ファンをバーナの上流に設け、バーナへの空気供給を行って燃焼排気ガスを煙突から押し出すように構成してもよい。
音波導入箱に形成されるスリットは、上下に離れて３つ以上形成してもよい。この場合、開口同士の上下方向の距離を互いに異ならせるのが好ましい。
スリットの代わりに、複数の円孔を水平に並べることにより、各開口を形成してもよい。
第１実施形態で、距離ｘ，ｙ，ｚを等しくしてもよいし、いずれか２つの距離を等しくし、もう１つを異ならせてもよい。また、第２実施形態でスリットと音波導入箱の上下端との間の距離は、等しくてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、音波導入箱内に収容された振動シートの振動と振動シートの振動に伴うスリットでの空気の流通によって、音波エネルギーを吸収することができ、ひいては共鳴を防止することができる。また、第１室を振動シートで塞ぎ、振動シートを音波導入箱の壁部で覆うことにより、ケーシング内の騒音や振動シート自身の振動騒音が直接外部に漏れるのを抑制することができる。また、上記スリットの形成位置に応じた共鳴波を振動シートの振動で有効に吸収することができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、振動シートが破損しても、ファンの吸い込み作用により、燃焼排気ガスが開口を介して外部に漏れるのを防止することができる。
請求項３の発明によれば、振動シートが破損してファンの吸い込みが外部空気導入に費やされ、バーナへの燃焼空気の供給量が不足しても、排気通路に設けた燃焼状態監視センサでこれを感知でき、燃焼のより一層の安全を期することができる。
請求項４の発明によれば、音波導入箱の第１構成体がアルミダイキャスト製であるので、開口の形成位置を、吸収すべき共鳴波の波長帯域に対応した開口の最適位置に正確に一致させることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、１つの開口と音波導入発明の上下壁との間の距離を異ならせることにより、２つの異なる波長帯域の共鳴音の発生を確実に防止できる。
請求項６の発明によれば、上下２つの開口と音波導入箱の上下壁との間の距離を異ならせることにより、少なくとも２つの異なる波長帯域の共鳴音の発生を確実に防止できる。
請求項７の発明によれば、開口間の距離を請求項２に規定される距離と異ならせることにより、少なくとも３つの異なる波長帯域の共鳴音の発生を確実に防止できる。
請求項８の発明によれば、共鳴箱の上端部から導入される共鳴波の伝達特性に対応して、開口が水平に延びることにより、共鳴波をより一層良好に吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる燃焼装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】上記燃焼装置に装備される音波導入箱の正面図である。
【図３】上記音波導入箱の拡大縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係わる音波導入箱の分解斜視図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
１ａ  空気導入部（バーナの上流側）
１ｂ  排気部（バーナの下流側）
２  バーナ
３  熱交換部
４  ファン
５  煙突（排気通路）
１０  音波導入箱
１１  第１箱構成体
１２  第２箱構成体
１２ａ  壁部
１５  第１室
１６  第２室
１７，１８，１９  スリット（開口）
２０  振動シート
３１，３２  音波伝達通路
４０  ＣＯセンサ（燃焼状態監視センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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