(57)【要約】【課題】より簡易に構成でき、騒音を低減できるボイラを提供すること。【解決手段】ボイラ１は、燃焼室１７、該燃焼室を囲むように環状に配置される複数の水管１２、複数の水管の外側に配置されるボイラ筐体１１、及びボイラ筐体１１に設けられ、燃焼室１７において発生した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部１５を具備する缶体１０と、燃焼ガス排出部１５に接続されると共に、缶体１０から排出された燃焼ガスが流通する排気流通路２１を有する排気筒２０と、燃焼ガス排出部１５を塞ぐように缶体１０と排気筒２０との間に配置され、板状に構成されると共に、排気流通路２１の断面積よりも小さい面積を有する排気流通穴３１が形成された排気騒音低減部材３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が燃焼される燃焼室、該燃焼室を囲むように環状に配置される複数の水管、該複数の水管の外側に配置されるボイラ筐体、及び該ボイラ筐体に設けられ、前記燃焼室において発生した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部を具備する缶体と、
前記燃焼ガス排出部に接続されると共に、前記缶体から排出された燃焼ガスが流通する排気流通路を有する排気筒と、
前記燃焼ガス排出部を塞ぐように前記缶体と前記排気筒との間に配置され、板状に構成されると共に、前記排気流通路の断面積よりも小さい面積を有する排気流通穴が形成された排気騒音低減部材と、を備えるボイラ。
【請求項２】
前記排気騒音低減部材は、前記排気流通穴を複数の排気流通小穴に区画する区画部を更に備える請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記区画部は、前記排気流通穴を略４等分する十字形状に形成される請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記排気流通穴は、円形に形成され、
前記複数の排気流通小穴は、前記区画部に区画される部分が直線状に形成されると共に、該区画部に区画されない部分が円弧状に形成される請求項２又は３に記載のボイラ。
【請求項５】
前記排気流通穴の面積は、前記排気流通路の断面積の１５％〜２０％である請求項１〜４のいずれかに記載のボイラ。
【請求項６】
燃料が燃焼される燃焼室、該燃焼室を囲むように環状に配置される複数の水管、該複数の水管の外側に配置される筐体、及び該筐体に設けられ、前記燃焼室において発生した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部を具備する缶体と、
前記燃焼ガス排出部に接続されると共に、前記缶体から排出された燃焼ガスが流通する排気流通路を有する排気筒と、を備えるボイラにおける排気騒音の低減方法であって、
前記缶体と前記排気筒との間に、板状に構成されると共に、前記排気流通路の断面積よりも小さい面積を有する排気流通穴が形成された排気騒音低減部材を配置する排気騒音の低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに関する。より詳細には、燃料の燃焼に伴って発生する騒音を低減できるボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を加熱し、蒸気又は温水を生成するボイラは、重油や軽油等の燃料が燃焼される燃焼室と、この燃焼室を囲むように配置される複数の水管と、これら複数の水管の外側に配置されるボイラ筐体と、を有する缶体を備える。
以上のボイラでは、燃焼室における燃料の燃焼に伴い、燃焼室（缶体の内部）の圧力（以下、炉圧という）が所定の振幅で変化する。そして、この炉圧の変化により燃焼室の内部において生じた空気の振動は、騒音としてボイラの外部空間に伝播する。特に、缶体における圧力損失の小さなボイラの場合には、炉圧の振幅が大きくなると、大きな炉圧の振幅により発生した低周波の振動が外部空間に伝播してしまう。
このような、ボイラから発生する騒音を低減するために、缶体の内部に吸音材が取り付けられたボイラが提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１７８１０号公報
【特許文献２】特開２００２−８９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２で提案されたボイラによれば、吸音材により、缶体の内部で発生した振動や騒音を吸収できる。
しかしながら、特許文献１及び２で提案されたボイラでは、吸音材を缶体の内部に取り付ける必要があるため、ボイラの製造工程が複雑になってしまう。
【０００５】
従って、本発明は、より簡易に構成でき、騒音を低減できるボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料が燃焼される燃焼室、該燃焼室を囲むように環状に配置される複数の水管、該複数の水管の外側に配置されるボイラ筐体、及び該ボイラ筐体に設けられ、前記燃焼室において発生した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部を具備する缶体と、前記燃焼ガス排出部に接続されると共に、前記缶体から排出された燃焼ガスが流通する排気流通路を有する排気筒と、前記燃焼ガス排出部を塞ぐように前記缶体と前記排気筒との間に配置され、板状に構成されると共に、前記排気流通路の断面積よりも小さい面積を有する排気流通穴が形成された排気騒音低減部材と、を備えるボイラに関する。
【０００７】
また、前記排気騒音低減部材は、前記排気流通穴を複数の排気流通小穴に区画する区画部を更に備えることが好ましい。
【０００８】
また、前記区画部は、前記排気流通穴を略４等分する十字形状に形成されることが好ましい。
【０００９】
また、前記排気流通穴は、円形に形成され、前記複数の排気流通小穴は、前記区画部に区画される部分が直線状に形成されると共に、該区画部に区画されない部分が円弧状に形成されることが好ましい。
【００１０】
また、前記排気流通穴の面積は、前記排気流通路の断面積の１５％〜２０％であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、燃料が燃焼される燃焼室、該燃焼室を囲むように環状に配置される複数の水管、該複数の水管の外側に配置される筐体、及び該筐体に設けられ、前記燃焼室において発生した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部を具備する缶体と、
前記燃焼ガス排出部に接続されると共に、前記缶体から排出された燃焼ガスが流通する排気流通路を有する排気筒と、を備えるボイラにおける排気騒音の低減方法であって、
前記缶体と前記排気筒との間に、板状に構成されると共に、前記排気流通路の断面積よりも小さい面積を有する排気流通穴が形成された排気騒音低減部材を配置する排気騒音の低減方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易に構成できて騒音を低減できるボイラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のボイラの一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示すボイラを分解して示す図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明のオリフィス部材の一実施形態を示す図であり、図４（ａ）は平面図を、図４（ｂ）は側面図を示す。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｇ）は、それぞれ、オリフィス部材の他の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のボイラの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のボイラ１は、図１及び図２に示すように、缶体１０と、排気筒２０と、排気騒音低減部材としてのオリフィス部材３０と、を備える。
【００１５】
缶体１０は、図１及び図２に示すように、ボイラ筐体１１と、複数の水管１２と、下部管寄せ１３と、上部管寄せ１４と、燃焼ガス排出部１５と、バーナ１６と、を備える。また、缶体１０の内部には、燃焼室１７、及び燃焼ガス通路１８が形成される。
ボイラ筐体１１は、円筒形状に構成され、缶体１０の外形の主要部を構成する。このボイラ筐体１１は、高さ方向が鉛直方向に沿うように配置される。ボイラ筐体１１の周面の上部には、開口１１１が形成されている。
【００１６】
複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の内部に上下方向に延びて配置される。複数の水管１２は、図１〜図３に示すように、内側水管群１２１と、この内側水管群１２１の外側に配置される外側水管群１２２と、を構成する。内側水管群１２１は、複数の水管１２がボイラ筐体１１の中心軸と同軸となるように環状に配置されて構成される。本実施形態では、内側水管群１２１は、図３に示すように、ボイラ筐体１１における開口１１１が形成された側と反対側に位置する部分を除いて、隣り合って配置される水管１２同士が当接して配置される。
外側水管群１２２は、複数の水管１２がボイラ筐体１１の中心軸と同軸となるように、環状に配置されて構成される。また、外側水管群１２２は、内側水管群１２１との間に所定の空間が形成されるようにボイラ筐体１１の内面の近傍に配置される。換言すれば、ボイラ筐体１１は、外側水管群１２２（複数の水管１２）の外側に配置されている。
【００１７】
下部管寄せ１３は、ボイラ筐体１１の内部における下部に配置される。この下部管寄せ１３は、環状の容器により構成される。下部管寄せ１３には、複数の水管１２（内側水管群１２１及び外側水管群１２２）の下端部が連結される。
上部管寄せ１４は、ボイラ筐体１１の内部における上部に配置される。この上部管寄せ１４は、環状の容器により構成される。上部管寄せ１４には、複数の水管１２（内側水管群１２１及び外側水管群１２２）の上端部が連結される。
【００１８】
燃焼ガス排出部１５は、ボイラ筐体１１の上部に配置される。より具体的には、燃焼ガス排出部１５は、略９０度屈曲した屈曲部１５１を有する筒状に構成される。そして、燃焼ガス排出部１５は、燃焼ガス排出部１５の基端部１５２が開口１１１を塞ぐように、ボイラ筐体１１に連結される。燃焼ガス排出部１５の先端部１５３は、図１及び図２に示すように、上方に向けて開口している。この燃焼ガス排出部１５の先端部１５３には、外方に向かって延出したフランジ部１５４が形成されており、このフランジ部１５４には、周方向に所定間隔をあけて設けられた複数のボルト挿入穴１５５（図２参照）が形成されている。
燃焼ガス排出部１５における燃焼ガスの流通路の断面積は、ボイラ筐体１１の開口１１１の開口面積と略等しく構成される。
【００１９】
バーナ１６は、ボイラ筐体１１の上面の中央部に配置される。バーナ１６は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル（いずれも図示せず）を含んで構成される。バーナ１６は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ筐体１１の内部に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ筐体１１の内部に供給して、燃料を燃焼させる。
【００２０】
燃焼室１７は、図１〜図３に示すように、内側水管群１２１に囲まれた空間により構成される。換言すれば、内側水管群１２１（複数の水管１２）は、燃焼室１７を囲むように環状に配置されている。この燃焼室１７では、バーナ１６の燃料噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼され、燃焼ガスが発生する。
燃焼ガス通路１８は、図１及び図２に示すように、内側水管群１２１の外側とボイラ筐体１１の内面との間の空間により構成される。この燃焼ガス通路１８には、燃焼室１７で発生した燃焼ガスが流通する。
【００２１】
排気筒２０は、図１及び図２に示すように、排気流通路２１を有する筒状に構成される。この排気筒２０は、後述するオリフィス部材３０を介して、燃焼ガス排出部１５に接続される。より具体的には、排気筒２０は、太さが略均一な筒状部材により構成される。この排気筒２０の基端部には、外方に向かって延出したフランジ部２２が形成されており、このフランジ部２２には、周方向に所定間隔をあけて設けられた複数のボルト挿入穴２３（図２参照）が形成されている。
排気筒２０の排気流通路２１の断面積は、燃焼ガス排出部１５における燃焼ガスの流通路の断面積と略等しく構成される。
以上の排気筒２０には、燃焼ガス通路１８を流通し、缶体１０（燃焼ガス排出部１５）から排出された燃焼ガスが流通する。
【００２２】
オリフィス部材３０は、図４（ａ）に示すように、缶体１０における燃焼ガス排出部１５と排気筒２０との間に配置される。このオリフィス部材３０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、板状に構成され、排気流通穴３１と、この排気流通穴３１を区画する区画部３２と、複数のボルト挿通穴３３と、を備える。
【００２３】
オリフィス部材３０は、缶体１０（燃焼ガス排出部１５）に設けられたフランジ部１５４の外形及び排気筒２０に設けられたフランジ部２２の外形と略同形同大の円板状に構成される。
排気流通穴３１は、オリフィス部材３０の中央部に形成される。この排気流通穴３１は、排気流通路２１の断面積よりも小さい面積を有する。本実施形態では、排気流通穴３１は、円形に形成される。
【００２４】
区画部３２は、排気流通穴３１を複数の排気流通小穴３１１に区画する。本実施形態では、区画部３２は、十字形状に形成され、円形の排気流通穴３１を略４等分している。即ち、区画部３２は、排気流通穴３１を４つの扇型の排気流通小穴３１１に区画している。
【００２５】
ここで、排気流通路２１の断面積が７００ｃｍ２〜１５００ｃｍ２程度の場合、排気流通穴３１の面積（複数の排気流通小穴３１１の合計面積）は、低周波の騒音を好適に防ぐ観点から、好ましくは排気流通路２１の断面積の１５％〜２０％である。
排気流通穴３１の面積が排気流通路２１の断面積の１５％未満となった場合には、缶体１０の圧力損失が大きくなりすぎてしまい、燃焼室１７に空気を導入する送風機の動力を大きくする必要が生じる。また、排気流通穴３１の面積が排気流通路２１の断面積の２０％を超えた場合には、低周波の騒音の低減効果が低下してしまう。
【００２６】
複数のボルト挿通穴３３は、オリフィス部材３０の外縁の近傍に周方向に所定間隔をあけて配置される。複数のボルト挿通穴３３は、缶体１０に設けられたフランジ部１５４に形成されたボルト挿入穴１５５及び排気筒２０の基端部に設けられたフランジ部２２に形成されたボルト挿入穴２３に対応する位置に形成される。
【００２７】
以上のオリフィス部材３０は、図１及び図２に示すように、燃焼ガス排出部１５と排気筒２０との間に、燃焼ガス排出部１５を塞ぐように介在配置される。そして、燃焼ガス排出部１５と排気筒２０との間に配置されたオリフィス部材３０は、缶体１０と排気筒２０とを連結する複数のボルト４０を複数のボルト挿通穴３３に挿通させることにより、缶体１０と排気筒２０との間に固定される。
【００２８】
オリフィス部材３０の排気流通穴３１の形状は、図４（ａ）及び図５（ａ）に示す形状に限らない。
例えば、図５（ｂ）に示すように、排気流通穴３１を正方形に形成し、この排気流通穴３１を十字状の区画部３２により４つの正方形の排気流通小穴３１１に区画してもよい。
また、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、複数の円形や三角形の排気流通穴３１を中央部に形成してオリフィス部材３０を構成してもよい。
また、図５（ｅ）〜図５（ｇ）に示すように、区画部３２を設けず、円形、三角形又は正方形の単一の排気流通穴３１を有するオリフィス部材３０を用いてもよい。
【００２９】
以上のボイラ１では、まず、燃焼室１７において燃料が燃焼される。ここで、燃焼室１７における燃料の燃焼に伴い、燃焼ガスが発生し、燃焼室１７（缶体１０）の内部の圧力（以下、炉圧という）は、所定の振幅で変化する。次いで、燃焼室１７において発生した燃焼ガスは、燃焼室１７を囲むように配置された複数の水管１２（内側水管群１２１）の内部を流通する水を加熱する。次いで、燃焼ガスは、燃焼室１７から燃焼ガス通路１８を通り、更に複数の水管１２（内側水管群１２１及び外側水管群１２２）の内部を流通する水を加熱する。そして、燃焼ガス通路１８を通った燃焼ガスは、燃焼ガス排出部１５から排気筒２０に移動する。
ここで、本実施形態では、燃焼室１７で発生した燃焼ガスは、ボイラ筐体１１における開口１１１が形成された側と反対側に位置する部分に設けられた内側水管群１２１が配置されていない部分から、燃焼ガス通路１８に移動する。そして、燃焼室１７から燃焼ガス通路１８に移動した燃焼ガスは、図１に示すように、二手に分かれて燃焼ガス通路１８を流通し、燃焼ガス排出部１５に向かう。
【００３０】
尚、複数の水管１２の内部には、複数の水管１２の下部に配置された下部管寄せ１３から水が供給される。そして、複数の水管１２の内部において加熱された水は、蒸気となり、上部管寄せ１４から蒸気供給管（図示せず）に供給される。
【００３１】
ここで、燃焼ガス排出部１５と排気筒２０との接続部分には、オリフィス部材３０が配置されている。これにより、燃焼ガス排出部１５から排気筒２０に流通する燃焼ガスの流量は、オリフィス部材３０により抑制される。そして、燃焼ガス排出部１５から排気筒２０に流通する燃焼ガスの流量が抑制されることにより、缶体１０において所定の圧力損失が生じ、炉圧の振幅は小さくなる。
【００３２】
以上説明した本実施形態のボイラ１によれば、以下のような効果を奏する。
【００３３】
（１）缶体１０における燃焼ガス排出部１５と排気筒２０との間に、排気流通路２１の断面積よりも面積の小さい排気流通穴３１が形成されたオリフィス部材３０を配置した。これにより、缶体１０（燃焼ガス排出部１５）から排気筒２０に排出される排気の流量を抑制できるので、炉圧の振幅を小さくできる。よって、燃焼室１７における燃料の燃焼に伴って発生する低周波の振動を低減でき、この低周波の振動に起因する騒音の発生を低減できる。また、排気筒２０の太さを細く構成することなく、缶体１０から排出される燃焼ガスの流量を調整できる。よって、排気筒２０を細く構成することに起因する燃焼開始時の燃焼不良等を防げると共に、燃焼開始時の圧力損失と定常燃焼時の圧力損失との差を小さくできる。
【００３４】
（２）騒音を低減するオリフィス部材３０を、缶体１０と排気筒２０との接続部に介在させて配置した。これにより、缶体１０の内部に騒音を低減する部材を配置することなく、簡易な構成で騒音を低減できる。また、既存のボイラに対しても、大掛かりな工事を行うことなく、容易にオリフィス部材３０を取り付けられる。
【００３５】
（３）オリフィス部材３０を、区画部３２を含んで構成し、排気流通穴３１を、複数の排気流通小穴３１１により構成した。これにより、排気流通穴３１（複数の排気流通小穴３１１）を通過する燃焼ガスの流れを整流でき、排気流通穴３１を燃焼ガスが通過するときに発生する音を低減できる。よって、低周波の振動に起因する騒音の発生を低減しつつ、オリフィス部材３０を配置することに起因する音の発生を低減できる。
【００３６】
（４）区画部３２を十字形状に形成し、複数の排気流通小穴３１１を、排気流通穴３１を略４等分した形状に形成した。これにより、複数の排気流通小穴３１１による整流効果をより向上できるので、オリフィス部材３０を配置することに起因する音の発生をより低減できる。
【００３７】
（５）排気流通穴３１の面積（複数の排気流通小穴３１１の合計面積）を、排気流通路２１の断面積の１５％〜２０％とした。これにより、低周波の騒音の低減効果を好適に得つつ、缶体１０の圧力損失が過度に大きくなることを防げる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例及び比較例により、本発明をより詳細に説明する。
以下の実施例においては、それぞれ異なる形状の排気流通穴が形成されたオリフィス部材３０、３０ｂ〜３０ｇ（図５（ａ）〜図５（ｇ）参照）を、ボイラ（三浦工業株式会社製）における缶体と排気筒との接続部分に介在させて取り付け、実施例１〜実施例７のボイラとした。また、オリフィス部材を取り付けていないボイラを、比較例のボイラとした。
【００３９】
実施例１〜７及び比較例のボイラを稼動させて、ボイラから発生する騒音について、評価した。
ボイラから発生する低周波騒音は、ボイラの正面から約２ｍ離れた位置に低周波騒音計（リオン株式会社製、商品名：ＮＡ−１８Ａ）を配置し、１０秒間の１／３オクターブバンド分析（中心周波数１２．５Ｈｚ）の最大値を測定した。評価結果を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
2013076475.tif 000003
［騒音の評価］
×：低周波騒音が発生した。
△：低周波騒音はなくなったが、排ガス流通穴を通過するときに発生すると考えられる笛吹音が発生した。
○：低周波騒音はなくなったが、わずかな笛吹音が発生した。
◎：低周波騒音はなく、かつ、笛吹音も発生しなかった。
【００４１】
表１に示したように、オリフィス部材を取り付けた実施例１〜７のボイラでは、低周波騒音の発生を抑制できた。また、単一の排気流通穴を有するオリフィス部材を取り付けた実施例６及び７のボイラでは、オリフィス部材を配置することに起因すると考えられる笛吹音が発生したが、複数の排気流通小穴により排気流通穴を構成した実施例１〜４のオリフィス部材を取り付けたボイラでは、実施例６及び７のボイラに比して、笛吹音を低減できた。更に、円形の排気流通穴を十字状の区画部により、４つの扇型の排気流通小穴に区画した実施例１のボイラでは、低周波騒音の発生を防ぎ、かつ、笛吹音の発生も防ぐことができた。
【００４２】
以上、本発明の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、オリフィス部材における排気流通穴の形状は、上述の形状に限らない。
【符号の説明】
【００４３】
１  ボイラ
１０  缶体
１１  ボイラ筐体
１２  水管
１５  燃焼ガス排出部
１７  燃焼室
１８  燃焼ガス通路
２０  排気筒
２１  排気流通路
３０  オリフィス部材（排気騒音低減部材）
３１  排気流通穴
３２  区画部
３１１  排気流通小穴
【図１】
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【図２】
2013076475.tif 000005
【図３】
2013076475.tif 000006
【図４】
2013076475.tif 000007
【図５】
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