(57)【要約】【課題】流路サイズの設計の自由度が大きく、高い消音効果が得られると共に、燃焼器の着火時の流路抵抗も低減することが可能な燃焼器の消音器を提供する。【解決手段】燃焼器の排気筒に取り付けられる燃焼器の消音器において、燃焼器から排出される排気が通過する排気流路と、排気流路の一部の流路断面積を段差状に拡大させて形成された膨張空洞と、膨張空洞の排気流入側に複数形成された排気流入口とを備えた。これにより、燃焼器から発生する周波数の大きい音波が効率よく減衰されるため、高い消音効果が得られる。また、周波数の大きい音波が複雑な共鳴により効率よく減衰されるため、通常の共鳴型消音器に比べて、膨張空洞の長さを短くすることができる。更に、排気流入口を複数形成したことにより、燃焼器の着火時における消音器の排気抵抗が減少される。従って、燃焼器の着火もスムーズに行われる。【選択図】          図２
2004308988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器の排気筒に取り付けられる燃焼器の消音器において、
燃焼器から排出される排気が通過する排気流路と、
前記排気流路の一部の流路断面積を段差状に拡大させて形成された膨張空洞と、
前記膨張空洞の排気流入側に複数形成された排気流入口と、
を備えていることを特徴とする給湯器用燃焼器の消音器。
【請求項２】
前記膨張空洞は、
円筒形空洞状の消音室と、
前記消音室の排気流入側に設けられた複数の排気流入口を有する円板状の流入側板と、
前記消音室の排気流出側に設けられ、消音室の内径よりも小さい径の排気流出口が形成された円板状の流出側板と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の燃焼器の消音器。
【請求項３】
前記流入側板は、複数の排気流入口が前記流入側板の中心に対称な位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の燃焼器の消音器。
【請求項４】
前記流入側板に形成された排気流入口は、
流入側板の中央に設けられた消音室の内径よりも小さい径の中央開口と、
前記流入側板の中心に対して対称な位置に３つ形成された側部開口と、
を備えていることを特徴とする請求項２記載の燃焼器の消音器。
【請求項５】
前記膨張空洞は、吸音材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一記載の燃焼器の消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器に使用される燃焼器における燃焼音を消音するための消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器に使用される燃焼器における燃焼音を消音するための消音器として、排気筒の一部に膨張空洞を設けた膨張型消音器や、前記膨張空洞の排気軸方向の長さを短くして膨張空洞内で音波を共鳴させるように構成した共鳴型消音器が知られている。
【０００３】
膨張型消音器としては、例えば、特許文献１には、排気筒内に円板状の金属板を所定の間隔を開けて複数枚配置し、金属板外延と排気筒内壁との間に狭い排気通路を形成すると共に、各金属板間に広い排気通路を形成した構成の消音器が記載されている。
【０００４】
この消音器では、狭い排気通路と広い排気通路との間で排気ガスが膨張と収縮を繰り返すため、排気ガス中を伝導する音波の音響エネルギーが減衰し、消音される。
【０００５】
また、特許文献２には、排気筒に不連続に縮径した節の部分と不連続に拡径した膨張空洞部分を並べて形成した消音器が記載されている。
【０００６】
この消音器は、消音器に入射した音波は、排気筒の断面の変化部において反射されて低減される。最初に節の部分と膨張空洞部分との境界で音波は一部反射されて戻り、一部は膨張空洞内に進む。膨張空洞内に進む音波は急激な膨張により膨張空洞内で乱反射する。そして、次に膨張空洞部分と節の部分との境界で音波は一部反射されて戻り、一部は節の部分に進む。これを繰り返すことで音響エネルギーを減衰させて消音する。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６０−１０１５４９号公報
【特許文献２】
実開昭５１−４３９３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張型消音器の場合、消音効果を大きくするためには、膨張空洞の長さを長くする必要があり、消音器が大きくなるという欠点がある。
【０００９】
また、共鳴型消音器では、共鳴させる周波数によって膨張空洞の長さと直径の比が定まることから、設計の自由度が制限される。特に、排気筒の径が、燃焼器の排気抵抗を最適化するために設計上一定の大きさに決められた場合には、共鳴周波数から膨張空洞の長さの範囲も決まる。しかし、消音器の設置スペースの関係上、膨張空洞の長さを、上記範囲よりも短くせざるを得ない場合には、充分な消音効果が得られなくなる。
【００１０】
また、特許文献１記載の消音器のように、排気筒内に円板状の金属板を複数枚設けた構造では、排気筒の流路抵抗が大きくなる。従って、着火時の燃焼器の排気抵抗が大きくなり、スムーズな着火ができなくなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、流路サイズの設計の自由度が大きく、高い消音効果が得られると共に、燃焼器の着火時の流路抵抗も低減することが可能な燃焼器の消音器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃焼器の消音器の第１の構成は、燃焼器の排気筒に取り付けられる燃焼器の消音器において、燃焼器から排出される排気が通過する排気流路と、前記排気流路の一部の流路断面積を段差状に拡大させて形成された膨張空洞と、前記膨張空洞の排気流入側に複数形成された排気流入口とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
膨張空洞は、排気流路の一部の流路断面積を段差状に拡大させて形成されているため、燃焼器から膨張空洞に入った音波の音圧が急激に減少し、音響エネルギーが熱エネルギーに変換されて消音される。このとき、膨張空洞の排気流入側には、排気流入口が複数個形成されているため、各排気流入口から膨張空洞に入った音波は膨張空洞内部で乱反射される。従って、乱反射によって音波の位相が拡散し減衰する。また、音波は複数の排気流入口から膨張空洞に入るため複雑に干渉し、多くの周波数で干渉し合って増幅される（すなわち、腹が生じる）。干渉により増幅された周波数の音波は空気の粘性により熱に変換されて減衰する。したがって、周波数の大きい音波が効率よく減衰され、高い消音効果が得られる。また、周波数の大きい音波が複雑な共鳴によって効率よく減衰されるため、通常の共鳴型消音器に比べて、膨張空洞の長さを短くすることができる。従って、排気流路のサイズの設計の自由度も大きくなる。
【００１４】
また、排気流入口を複数形成したことにより、燃焼器の着火時における消音器の排気抵抗が減少される。従って、燃焼器の着火もスムーズに行われる。
【００１５】
本発明に係る燃焼器の消音器の第２の構成は、前記第１の構成において、前記膨張空洞は、円筒形空洞状の消音室と、前記消音室の排気流入側に設けられた複数の排気流入口を有する円板状の流入側板と、前記消音室の排気流出側に設けられ、消音室の内径よりも小さい径の排気流出口が形成された円板状の流出側板と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、流入側板の複数の排気流入口から消音室に入った音波は、騒音室内で干渉し合って、熱に変換されて消音される。
【００１７】
ここで、消音室の内直径ｄに対する消音室の長さｌの比ｌ／ｄは０．５以下とすることができる。ｌ／ｄ≦０．５とすることで、消音室内での高い周波数の音波の共鳴が生じやすくなり、消音効果が高くなるからである。
【００１８】
本発明に係る燃焼器の消音器の第３の構成は、前記第２の構成において、前記流入側板は、複数の排気流入口が前記流入側板の中心に対称な位置に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、排気流入口を中心に対称な位置に形成することで、各排気流入口から消音室に入った音波は、強い干渉モードを生じやすくなる。一方、大きな干渉が生じるほど、空気粘性による音エネルギーから熱エネルギーへの変換が生じやすいため、音波の減衰が大きい。従って、音波の減衰率を高めることができる。
【００２０】
また、流入側板の中心に対称な位置に排気流入口を形成することで、各排気流入口から消音室に侵入する音波の干渉が大きくなり、高い消音効果を得ることができる。
【００２１】
本発明に係る燃焼器の消音器の第４の構成は、前記第２の構成において、前記流入側板に形成された排気流入口は、流入側板の中央に設けられた消音室の内径よりも小さい径の中央開口と、前記流入側板の中心に対して対称な位置に３つ形成された側部開口と、を備えていることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、燃焼器から発生する音波の周波数帯の大部分を消音することができる。
【００２３】
ここで、中央開口及び側部開口の直径Ｄと消音室の内直径ｄとの比は、Ｄ／ｄ＝０．１４〜０．２６とすることができる。この範囲とすることで、特に高い消音効果が得られることが実験的に確認されたからである。
【００２４】
本発明に係る燃焼器の消音器の第５の構成は、前記第１乃至４の何れか一の構成において、前記膨張空洞は、吸音材により構成されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、膨張空洞内を伝播する音波は、膨張空洞の側壁の吸音材により吸音され減衰する。従って、消音効果をより大きくすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係る消音器を燃焼器に組み込んだ図である。
図１において、燃焼器１の下部にはバーナー２が設けられており、燃焼室３で石油又はガスからなる燃料を燃焼させる。燃焼室３の上部は、熱交換器４が配設されている。この熱交換器４は、燃焼室３内で燃焼により生じる高温の排気ガスを水と熱交換する。更に、熱交換器４の上部の排気筒の内部には、消音器５が取り付けられている。消音器５の上部には、排気口６が設けられており、排気ガスはこの排気口６から大気に排出される。４ａは熱交換器４の煙管で、通常、燃焼ガスが煙管４ａの内面によく接触するようにバッフルプレート（図示せず）が挿入される。
【００２７】
図２は図１の消音器の斜視図、図３は図１の消音器の断面図、図４は図１の消音器の底面図である。
【００２８】
消音器５は、ガラス繊維等を樹脂で固めて形成された吸音材であるロックウールによって形成されている。また、消音器５は、内部に消音室５ｅが形成された円筒形状の消音筒部５ａと、消音筒部５ａの排気流入側に設けられ複数の排気流入口（中央開口５ｆ及び３つの側部開口５ｇ）を有する円板状の流入側板５ｂと、消音筒部５ａの排気流出側に設けられ、中央部に消音筒部５ａの内径よりも小さい径の排気流出口５ｄが形成された円板状の流出側板５ｃとの３つの部分から構成されている。本実施例では流出側板５ｃの中央部に排気流出口５ｄを設けたが、必ずしも中央である必要はない。流入側板５ｂには、その中央部に、消音室５ｅの内径よりも小さい径の中央開口５ｆが穿孔されており、また、流入側板５ｂの中心に対して対称な位置に、側部開口が３つ形成されている。
【００２９】
以上のように構成された本実施形態に係る燃焼器の消音器について、以下その作用を説明する。
【００３０】
燃焼器１のバーナー２に着火された場合、燃焼室３内の圧力は急激に上昇する。従って、燃焼室内のガスは、熱交換器４及び消音器５を通って排気口６から大気中に排出される。このとき、消音器５の流入側板５ｂには、中央開口５ｆと３つの側部開口５ｇが穿孔されているため、消音器５の流入側板５ｂにおける気流抵抗は少ない。従って、着火時にガスが消音器５を素早く通過して排出されるため、燃焼室３内の圧力の上昇が抑えられる。そのため、燃焼室３に供給される空気の流量の減少が抑えられ、スムーズな着火ができる。
【００３１】
次に、燃焼器１のバーナー２が燃焼している場合には、排気ガスは燃焼室３から熱交換器４及び消音器５を通って、排気口６から連続的に排気される。このとき、燃焼室３内では、燃料の燃焼にともなって、燃焼音が発生する。この燃焼音は、排気流路を伝導して消音器５に伝導する。
【００３２】
ここで、消音器５の排気流入側には、流入側板５ｂが設けられているため、燃焼音の音波の一部はこの流入側板５ｂで反射される。また、反射されなかった音波は、中央開口５ｆ及び３つの側部開口５ｇを通って消音室５ｅ内に伝播する。
【００３３】
ところで、上記４つの開口から消音室５ｅ内に伝播した音波は互いに干渉すると共に、消音室５ｅ内で反射された音波と干渉し、消音室５ｅ内に複雑なモードを作る。そのため、消音室５ｅ内では、広い周波数に渡って音波の共鳴が起こり、共鳴した周波数の音波の音響エネルギーは、排気ガスの粘性によって減衰し、消音される。
【００３４】
更に、消音室５ｅ内では、側壁において音波が吸音材（ロックウール）により減衰されるため、更に消音される。
【００３５】
消音室５ｅの排気流出側においては、音波の一部は流出側板５ｃにより反射され、残りは排気流出口５ｄから排気口６へ伝播する。しかし、排気口６へ伝播する音波は、消音室５ｅで高い周波数の大部分は消音されるため、殆どが低周波の音波であり、外部に漏れる燃焼騒音が効果的に抑制される。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、燃焼器から発生する周波数の大きい音波が効率よく減衰されるため、高い消音効果が得られる。また、周波数の大きい音波が複雑な共鳴により効率よく減衰されるため、通常の共鳴型消音器に比べて、膨張空洞の長さを短くすることができる。更に、排気流入口を複数形成したことにより、燃焼器の着火時における消音器の排気抵抗が減少される。従って、燃焼器の着火もスムーズに行われる。
【００３７】
また、流入側板の中心に対称な位置に排気流入口を形成することで、各排気流入口から消音室に侵入する音波の干渉が大きくなり、高い消音効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る消音器を燃焼器に組み込んだ図である。
【図２】図１の消音器の斜視図である。
【図３】図１の消音器の断面図である。
【図４】図１の消音器の底面図である。
【符号の説明】
１  燃焼器
２  バーナー
３  燃焼室
４  熱交換器
５  消音器
５ａ  消音筒部
５ｂ  流入側板
５ｃ  流出側板
５ｄ  排気流出口
５ｅ  消音室
５ｆ  中央開口
５ｇ  側部開口
６  排気口
【図１】
2004308988.tif 000003
【図２】
2004308988.tif 000004
【図３】
2004308988.tif 000005
【図４】
2004308988.tif 000006