(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から燃焼用空気の供給を受け、下流側にバーナエレメント２を取り付けたダクト１と、燃料ガス供給配管１０から燃料ガスの供給を受け、前記ダクト１の途中で燃料ガスと燃焼用空気との混合を行う混合部３とを備え、前記混合部３は、ノズル部５，スロート部６およびディフューザ部７を備え、前記スロート部６に燃料ガス噴出孔９を形成するとともに、前記スロート部６の外側に前記燃料ガス噴出孔９および前記燃料ガス供給配管１０と連通するガス室８を設け、燃焼用空気が前記スロート部６を通過する際に発生する騒音を防止するために、前記ガス室８内に音波を減衰させる機能を有する共鳴防止部材２０を設け、この共鳴防止部材２０が多孔板２１および吸音材２２を備え、前記多孔板２１と前記ガス室８内の壁面との間に前記吸音材２２を配置したことを特徴とする予混合式ガスバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、予混合式ガスバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ガス燃焼装置には、燃料ガスと燃焼用空気を所定の比率で混合した予混合気を用いる形式のものがあり、この形式のものは、予混合気をそのまま燃焼させる完全予混合式のものと、前記予混合気に対して二次的に燃焼用空気を供給して燃焼させる部分予混合式のものとに大別される。このようなガス燃焼装置において、燃料ガスと燃焼用空気とを均一に混合した予混合気を得ることは、燃焼性の改善やＮＯx，ＣＯ等の有害排気物の低減に有利な効果を生じることから、そのための混合機構について従来から種々の発明，考案がある。
【０００３】
前記混合機構は、基本的には、燃焼用空気の供給流路内へ燃料ガスを噴出させることによって行うものである。しかし、前記供給流路内に単に燃料ガス噴出用のガスノズルを設けただけでは、両者の混合が不十分である。この点を解消するためには、前記ガスノズルの下流側に長い流路が必要なため、前記ガス燃焼装置の小型化の障害となっている。
【０００４】
そこで、一般的には、前記ガスノズル周辺やその下流側に、燃焼用空気を撹乱するため
の邪魔板を設けたり、混合部を折れ曲り形状としたり、オリフィス状の部材を配置する等の手段を講じている。しかし、この構成では、前記供給流路下流端の燃焼部までの長さを短くすることができず、下流側において圧力損失が増加するなどの問題がある。さらに、前記混合部の形状によっては、燃焼用空気流に渦流が発生する等して、燃焼用空気流による騒音や振動の発生の要因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、予混合式ガスバーナにおいて、燃焼用空気と燃料ガスとの混合を行う混合部において生じる音を低減し、低騒音化を達成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、上流側から燃焼用空気の供給を受け、下流側にバーナエレメントを取り付けたダクトと、燃料ガス供給配管から燃料ガスの供給を受け、前記ダクトの途中で燃料ガスと燃焼用空気との混合を行う混合部とを備え、前記混合部は、ノズル部，スロート部およびディフューザ部を備え、前記スロート部に燃料ガス噴出孔を形成するとともに、前記スロート部の外側に前記燃料ガス噴出孔および前記燃料ガス供給配管と連通するガス室を設け、燃焼用空気が前記スロート部を通過する際に発生する騒音を防止するために、前記ガス室内に音波を減衰させる機能を有する共鳴防止部材を設け、この共鳴防止部材が多孔板および吸音材を備え、前記多孔板と前記ガス室内の壁面との間に前記吸音材を配置したことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明における予混合式ガスバーナは、燃焼用空気が供給されるダクトの途中に燃焼用空気と燃料ガスとの混合部を備えており、この混合部は、ノズル部，スロート部およびディフューザ部を備え、エゼクタの機能を有している。前記スロート部の外側に、燃料ガス供給配管と連通するガス室を設けてあり、このガス室を経由して前記スロート部に設けた燃料ガス噴出孔から燃料ガスが噴出する。
【０００８】
前記予混合式ガスバーナは、前記ノズル部において燃焼用空気を増速し、この燃焼用空気の高速流が前記スロート部を通過する際のエゼクタ効果により、前記ガス室内の燃料ガスを前記燃料ガス噴出孔を介して吸引する作用をなす。そして、前記燃料ガスは、速度を高めた燃焼用空気の流れに取り込まれ、下流側の前記ディフューザ部において両者は混合する。前記ダクトへの燃焼用空気の供給は、上流側に接続した送風機等の空気供給手段によって行われる。前記ダクト下流側のバーナエレメントは、予混合気を噴出し、実際の燃焼を行う部分で、そのための保炎体を備えている。
【０００９】
ここで、前記燃焼用空気は、前記スロート部へ流入するまでに、前記のように速度を高められているが、同時に、前記スロート部へ流入する燃焼用空気流によって笛吹き音等の騒音が発生することがある。この騒音は、前記ガス室内での共鳴音が主体である。すなわち、前記スロート部を通過する燃焼用空気によって発生した音が、前記ガス室内の対向する壁面間において、繰り返し反射することによって、共鳴音を発する。
【００１０】
そこで、この発明においては、前記ガス室内に、音波を拡散させる機能および音波を減衰させる機能のうち少なくとも一方を備えた共鳴防止部材を設けている。この共鳴防止部材は、その表面へ向けて伝播された音波を拡散あるいは減衰させることにより、この共鳴防止部材表面から反射する音波の強度を低下させ、これにより、前記ガス室内における共鳴を防止する。換言すれば、この音波の反射を妨げることによって定在波を減衰させ、前記騒音の発生を防止している。
【００１１】
すなわち、音波は、空気を媒体とする疎密波であり、たとえば互いに対面する平行な二つの壁面間において、音波が各壁面で交互に反射することによって、壁面間の距離に応じた周波数およびこの周波数の整数倍の周波数の定在波（定常波(Standing Wave)ともいう。）が発生し、この定在波が共鳴音となる。そこで、前記共鳴防止部材によって、この音波の反射が繰り返し行われるのを妨げることによって定在波の生成を抑制し、前記騒音の発生を防止している。
【００１２】
前記共鳴防止部材は、前記ガス室内の全壁面に設ける場合も、前記ガス室内の壁面のうち一つの壁面に設ける場合もあり、前記共鳴防止部材は、前記ガス室内の壁面のうちの少なくとも一つに設ける。すなわち、前記共鳴防止部材を前記ガス室内の壁面の全てに設けることによって、共鳴音の発生を確実に防止することができるが、一番強い定在波が発生している対向する壁面を抽出し、この対向する壁面の少なくとも一方に設けることによって、最小のコストで共鳴音を大幅に低減することも可能である。
【００１３】
前記共鳴防止部材において、音波を拡散させる機能を備えたものとしては、たとえば波板，凹凸板，湾曲板，傾斜板等が挙げられる。このような共鳴防止部材は、この共鳴防止部材へ向かって伝播する音波をこの伝播方向と逆方向へは反射せず、異なった方向へ反射するため、前記のように、二つの壁面間で交互に反射することはない。特に、前記波板，前記凹凸板および前記湾曲板は、音波を多数の方向へ反射することによって拡散するものであるため、前記の抑制効果が大きい。一方、前記傾斜板は、前記伝播方向と逆方向へは反射せず、異なる一つの方向へ反射することにより、定在波の生成を抑制する。
【００１４】
前記共鳴防止部材において、音波を減衰させる機能を備えたものとしては、たとえばグラスウールやスチールウール等の繊維状の多孔質素材，発泡セラミックや発泡ウレタン等の発泡状の多孔質素材等の周知の吸音材のほか、多数の貫通孔を形成した多孔板等が挙げられる。このような共鳴防止部材は、この共鳴防止部材へ向かって伝播する音波をその表面や内部で減衰させることにより、定在波の生成を抑制し、前記騒音の発生を防止する。ここで、前記多孔板は、前記疎密波に対する抵抗となることおよび音波の反射面を減少させることにより、音波を減衰させるものである。したがって、前記多孔板は、前記ガス室内の壁面に密着させず、所定の距離を保った状態で設ける。
【００１５】
さらに、前記共鳴防止部材において、音波を拡散させる機能および音波を減衰させる機能を備えたものとしては、たとえば波板形状の多孔板，凹凸形状の多孔板等が挙げられる。ここで、それぞれの機能を備えた前記共鳴防止部材は、同じ機能を備えたものあるいは異なる機能を備えたものを組み合わせたものを含む。また、前記共鳴防止部材は、前記ガス室を構成する壁面に設けるもののほか、前記共鳴防止部材自体で前記ガス室の壁面を構成する構成を含んでいる。
【００１６】
また、この発明においては、前記共鳴防止部材として、前記多孔板の裏面側に前記吸音材を配置した構成を含む。この構成においては、前記多孔板および前記吸音材によって前記共鳴音の低減効果を発揮する上、前記多孔板が前記吸音材を所定の位置に保持する保持部材として機能する。
【００１７】
以上のように、前記ダクトで発生する音は、前記送風機から送られる燃焼用空気の速度（風速）に依存し、この速度の変化により、種々の周波数帯域での音が発生するが、前記共鳴防止部材によって、音波を拡散させたり、減衰させることにより、多様な周波数の騒音を減少させることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。まず、この発明の第一実施例について説明する。図１は、この発明の第一実施例の構成を示す断面説明図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面の説明図であり、図３は、図２のIII−III線に沿う断面の説明図である。
【００１９】
この発明に係る予混合式ガスバーナは、燃焼用空気の流路を構成する筒状のダクト１の下流側に、予混合気を噴出し燃焼させるバーナエレメント２を備えている。前記ダクト１の上流側には、空気供給手段として送風機（図示省略）を接続してあり、この送風機によって燃焼用空気が供給される。
【００２０】
前記ダクト１の中程には、エゼクタの機能を有する混合部３を設けてある。すなわち、前記ダクト１の所定位置に対をなす相似形の絞り部材４を対面するように配置して、中央部に前記混合部３を形成している。この第一実施例においては、前記絞り部材４の幅は前記ダクト１の内幅と略同等としてあり、対面する前記絞り部材４によって、前記ダクト１内には、燃焼用空気の流れ方向上流側から、流路断面積が漸次減少するノズル部５，流路断面積が略同一のスロート部６，流路断面積が漸次増加するディフューザ部７を構成する。前記絞り部材４の外側，すなわち前記ダクト１の内壁との間の空間には、ガス室８を形成している。前記混合部３に対応する前記スロート部６には、燃料ガス噴出孔９として多数の小孔を形成している。
【００２１】
前記ガス室８には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管１０を前記ダクト１の外方から接続してある。前記燃料ガス供給配管１０を接続するに際しては、前記ダクト１の左右方向，前後方向等、いずれの方向からでも良いが、この第一実施例においては、図３に示すように、前記ダクト１の一方の側壁面に、前記ガス室８と連通する透孔１１を形成し、この透孔１１を覆うように分岐管１２を接続し、この分岐管１２に前記燃料ガス供給配管１０を接続してある。
【００２２】
前記構成によれば、前記ダクト１の上流端から供給される燃焼用空気が前記混合部３を通過する際、その流れは前記ノズル部５において一旦絞られた後、前記スロート部６を通過し、前記ディフューザ部７において拡大する。したがって、燃焼用空気は、前記スロート部６において高速の空気流となっており、前記スロート部６の途中では、前記燃料ガス供給配管１０から前記ガス室８および前記燃料ガス噴出孔９を介して供給される燃料ガスが、前記スロート部６内へ効果的に吸引される。そして、前記ディフューザ部７において、燃焼用空気と効率良く混合された後、前記ダクト１下流端の前記バーナエレメント２へ予混合気として供給される。
【００２３】
すなわち、前記予混合式ガスバーナにおいては、前記ダクト１内の所定位置にエゼクタの機能を有する前記混合部３を設け、前記混合部３に前記燃料ガス噴出孔９を開口したので、前記スロート部６の高速の空気流によって燃焼用空気と燃料ガスとの混合を促進し、均一な予混合気を生成することができる。さらに、前記混合部３の燃焼用空気の流速が高まるため、エゼクタ効果によって燃料ガスの吸引力が大きくなり、前記燃料ガス供給配管１０内のガス供給圧力を低く設定することができ、配管コストを低減することができる。
【００２４】
さて、このような予混合式ガスバーナにおいて、前記ガス室８の構成を詳細に説明する。図１，図３に示すように、この第一実施例においては、前記絞り部材４の内部に前記ダクト１を横切る方向の隔壁１３を設けることによって、前記ノズル部５および前記スロート部６の内側を前記ガス室８として区画している。そして、前記ガス室８内において、前記スロート部６と対向する壁面に、共鳴防止部材２０を設けている。この第一実施例における共鳴防止部材２０は、いわゆるパンチングメタルのように多数の小孔を穿設した多孔板２１と、グラスウール等のような吸音材２２とで構成している。
【００２５】
前記多孔板２１は、前記ガス室８内において、前記スロート部６を構成する壁面と前記ダクト１を構成する壁面１ａとの間に配置してある。前記多孔板２１は、前記スロート部６を構成する壁面と前記ダクト１を構成する前記壁面１ａとの間を伝播する音波（空気の疎密波）に対する抵抗として作用し、音波を反射する面積が小孔によって減少していることによって音波を減衰させるものである。一方、前記吸音材２２は、前記多孔板２１の裏面側と前記ダクト１における前記壁面１ａとの間に充填してある。この構成においては、前記多孔板２１は、前記吸音材２２を前記壁面１ａ上の定位置に保持するための保持部材としても機能している。
【００２６】
以上の構成において、前記ダクト１内へ供給された燃焼用空気が、前記スロート部６を通過する際、前記ガス室８内に共鳴音が発生するが、この共鳴音は、主に前記スロート部６に設けた前記燃料ガス噴出孔９から、前記ガス室８内部へ伝わる音によるものである。すなわち、音（音波）は、空気を媒体とする疎密波であり、対向する略平行な壁面間で交互に反射すると、この壁面間の距離に応じた周波数およびこの周波数の整数倍の周波数の定在波が発生し、この定在波が共鳴音となる。しかし、前記予混合式ガスバーナにおいては、前記共鳴防止部材２０によって、前記ガス室８内を伝播する音波，特に前記スロート部６を構成する壁面と前記ダクト１における前記壁面１ａの間を伝播する音波をその途中において減衰させることにより、前記ガス室８内における共鳴を防止する。換言すれば、この音波の伝播を妨げることによって定在波の発生を抑制することができ、これによって共鳴音の発生を防止する。
【００２７】
以上の構成の前記予混合式ガスバーナにおいて、前記共鳴防止部材２０は、音波を減衰させる機能を有する前記多孔板２１と前記吸音材２２を組み合わせたものである。さらに、この第一実施例は、音波を減衰させる前記共鳴防止部材２０についての実施例であるが、前記共鳴防止部材２０は、音波を拡散させる機能を備えたものを含んでおり、以下に説明する。ここで、図４は、この発明の第二実施例の構成を示す断面説明図であり、図５は、この発明の第三実施例の構成を示す断面説明図であり、図６は、この発明の第四実施例の構成を示す断面説明図であり、図７は、この発明の第五実施例の構成を示す断面説明図である。また、以下の各実施例においては、前記ガス室８を前記スロート部６を構成する壁面の裏面側に断面略コ字状の隔壁１３を設けることによって構成してある。
【００２８】
まず、図４に示す第二実施例は、前記共鳴防止部材２０として、波板形状の拡散板２３を備えている。この拡散板２３は、前記ガス室８内において、前記隔壁１３の各壁面のうち、前記燃料ガス噴出孔９と対向する壁面１３ａの略全面に沿って取り付けてある。ここで、前記拡散板２３の湾曲部分の配置要領は、波板の稜線方向を前記ダクト１内の燃焼用空気の流れ方向に沿って配置しても、前記燃焼用空気の空気流れ方向と直交する方向に配置してもよい。
【００２９】
この第二実施例においては、前記共鳴防止部材２０を波板形状の前記拡散板２３としてあるため、前記拡散板２３へ向かって伝播する音波をこの伝播方向と逆方向へは反射せず、多数の異なった方向へ反射するため、前記のように、二つの壁面間で交互に反射することはない。すなわち、前記拡散板２３は、平板とは異なり、音波を多数の異なった方向へ反射することによって拡散するものであるため、反射された音波は減衰することになる。ここで、前記拡散板２３は、前記の波板形状のほか、多孔板や波板形状の多孔板であってもよい。すなわち、前記のように、前記波板は、主にその表面で音波の拡散を行い、前記多孔板は、主に音波の反射率自体を低下させることによって、前記の効果を発揮する。さらに、前記拡散板２３は、前記波板や前記多孔板のほか、表面に多数の凸部，凹部あるいはその両方を形成した凹凸板形状としたものであってもよい。
【００３０】
つぎに、図５に示す第三実施例は、前記ガス室８の全面に前記共鳴防止部材２０を設けたもので、前記ガス室８の全面を傾斜板で構成したものである。すなわち、前記ガス室８内の壁面のうち、互いに対向する壁面を所定の角度でもって傾斜させて形成し、平行をなす壁面をなくしている。この構成により、音波が繰り返し１８０度逆方向へ反射する箇所がなくなり、様々な方向へ反射するため、定在波の生成を抑制することができる。
【００３１】
この第三実施例においては、対向する壁面を互いに所定の角度を持たせて、平行をなす壁面をなくすることにより、定在波の発生を防止しているが、互いに平行をなす壁面をなくする点では、波板形状の前記拡散板２３のほか、凹凸形状の拡散板も同様の機能を有している。ここで、図５において、紙面と垂直な方向へ位置する２つの対向する壁面は、互いに傾斜させてあってもよく、また前記第二実施例と同様、波板形状の前記拡散板２３を配置したり、この面に前記のようなグラスウール等の多孔質の吸音材２２を配置してもよい。
【００３２】
つぎに、図６に示す第四実施例は、前記ガス室８を構成する壁面のうち少なくとも前記スロート部６との対向面を曲面形状とすることにより、互いに平行をなす壁面をなくし、前記第三実施例と同様、定在波の発生を防止するものである。すなわち、この第四実施例においては、曲面形状の対向面によって、音波が１８０度逆方向へ反射する箇所がなくなり、拡散する方向へ音波を反射するため、定在波の発生が抑制される。ここで、このような曲面形状の対向面の形成は、たとえばパイプ状の部材を適宜に軸方向に沿って切断した部材を利用することによって、容易に構成することができる。
【００３３】
さらに、図７に示す第五実施例は、前記第二実施例と同様の前記拡散板２３によって、断面コ字状の隔壁１３を構成したものである。この第五実施例においては、前記共鳴防止部材２０自体によって前記ガス室８における前記隔壁１３を構成しているため、部品点数を削減し、構造の簡素化を図ることができるという利点を有する。
【００３４】
ここで、以上のそれぞれの機能を備えた前記共鳴防止部材２０は、同じ機能を備えたものあるいは異なる機能を備えたものを組み合わせて構成してもよい。すなわち、前記の傾斜させた対向面や曲面形状の対向面に前記拡散板２３を配置することにより、共鳴の低減効果を高める。この際の前記拡散板２３は、前記同様、波板形状や凹凸形状の拡散板等である。さらに、前記ガス室８内における前記スロート部６との対向面に前記吸音材２２を配置することによって、定在波の反射を防止し、対向面へ向けて反射する音波の強度を減衰させることによって共鳴を防止する。
【００３５】
以上の前記第一〜第五実施例では、前記共鳴防止部材２０を前記スロート部６を構成する壁面と対向する箇所に設けてあり、さらに前記第三〜第五実施例においては、前記箇所に隣接する壁面にも設けてある。すなわち、この発明においては、前記共鳴防止部材２０は、前記ガス室８を構成する壁面のうちの一つに設けてあっても、全ての壁面に設けてあってもよく、前記ガス室８内の壁面の少なくとも一つの壁面に設けてあればよい。具体的には、性能を重視する場合は、前記ガス室８内の全ての壁面に前記共鳴防止部材２０を設けることにより、共鳴音の発生を確実に防止することができる。また、コストを重視する場合は、たとえば前記スロート部６を構成する壁面と対向する壁面との間に強い定在波が生じ、これによって共鳴音が生じている場合には、この対向する壁面の少なくとも一方の壁面に前記共鳴防止部材２０を設けることによって、最小のコストで共鳴音の大幅な低減を達成することができる。
【００３６】
ここで、前記ダクト１で発生する音は、前記送風機から送られる燃焼用空気の速度に依存する。たとえば、前記予混合式ガスバーナがボイラ用のものである場合、ボイラ起動時や燃焼移行時等における速度の変化により、種々の周波数帯域での音が発生するが、この
発明においては、この音波を拡散あるいは減衰させることにより、種々の周波数において前記の低騒音化の効果を発揮する。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、ガス室内に共鳴防止部材を設けることにより、前記ガス室内における定在波の発生を抑制することができるため、燃焼用空気がスロート部を通過する際に速度を高めることに起因する騒音の発生を防止することができる。また、この発明によれば、前記共鳴防止部材によって定在波の発生を抑制するものであるため、ダクト内の燃焼用空気の流速に応じて騒音の周波数帯域が変化しても、この周波数帯域に関係なく低減効果を発揮することができる。さらに、多孔板および吸音材によって共鳴音の低減効果を発揮することができる上、前記多孔板が前記吸音材を所定の位置に保持する保持部材として機能する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第一実施例の構成を示す断面説明図である。
【図２】  図１のII−II線に沿う断面の説明図である。
【図３】  図２のIII−III線に沿う断面の説明図である。
【図４】  この発明の第二実施例の構成を示す断面説明図である。
【図５】  この発明の第三実施例の構成を示す断面説明図である。
【図６】  この発明の第四実施例の構成を示す断面説明図である。
【図７】  この発明の第五実施例の構成を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１  ダクト
２  バーナエレメント
３  混合部
４  絞り部材
５  ノズル部
６  スロート部
７  ディフューザ部
８  ガス室
９  燃料ガス噴出孔
１０  燃料ガス供給配管
２０  共鳴防止部材
２１  多孔板
２２  吸音材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003717009.tif 000007
【図７】
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