特許 7569493 ファン用給気ダクトおよびこれを備えた燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】ファン用給気ダクトおよびこれを備えた燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23L 1/00 20060101AFI20241010BHJP

   F23L 5/00 20060101ALI20241010BHJP

   F16L 55/02 20060101ALI20241010BHJP

   F24H 9/00 20220101ALN20241010BHJP

【ＦＩ】

F23L1/00 F

F23L5/00

F16L55/02

F24H9/00 N

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020193693

(22)【出願日】2020-11-20

(65)【公開番号】P2022082241

(43)【公開日】2022-06-01

【審査請求日】2023-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】100120514

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 雅人

(72)【発明者】

【氏名】福西 啓吾

【審査官】柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０１３２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０８０１５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０３６０２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１５２０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９４５２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｌ １／００

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２３Ｌ ５／００

Ｇ１０Ｋ １１／１６

Ｇ１０Ｋ １１／１７２

Ｆ１６Ｌ ５５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナと、このバーナに空気を供給するためのファンと、このファンに空気を導くためのファン用給気ダクトと、を備えており、
互いに交差する３方向として所定のｘ方向、ｙ方向、および特定方向があり、
前記ファン用給気ダクトは、一端側が空気流入口とされてｘ方向に延びる空気通路を内部に形成しており、かつこの空気通路を進行した空気を前記ファンに供給するための給気口が設けられたダクト本体部を、備えている、燃焼装置であって、
前記ダクト本体部の内部のうち、前記給気口の周辺領域は、前記空気通路との連通部を除き、周囲が壁部によって囲まれ、かつｙ方向の幅が前記空気通路よりも大きい気柱振動可能な空間部として構成されており、
前記給気口は、前記特定方向において前記ファンの吸気口に対向した配置でこの吸気口に連通しているとともに、前記特定方向視において、前記空間部のうち、前記空気通路のｘ方向の延長線上に位置しており、
前記空間部は、ｘ方向の幅がｙ方向の幅の１５～３５％であることを特徴とする、燃焼装置。

【請求項2】

請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記空間部は、前記ファンの駆動時において発生する騒音のうち、音圧が最も高い周波数域の音を打ち消す定常波を、気柱振動によって発生させるように構成されている、燃焼装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の燃焼装置であって、
前記空間部は、ｙ方向において前記空気通路および前記給気口の片方側に張り出した第１の領域と、これとは反対側に張り出した第２の領域と、を有しており、これら第１および第２の領域のｙ方向の幅は、互いに相違している、燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、騒音低減作用を有するファン用給気ダクト、およびこれを備えた燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼装置としては、バーナに燃焼用の空気を供給するファンを備え、かつこのファンの吸気口には、ファン用給気ダクトを用いて空気を導くようにしたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。このような燃焼装置においては、ファンを駆動させた際に、ファン用給気ダクトから発生する騒音を低減することが要請される。

【0003】

そのような要請に応えるための手段としては、たとえば特許文献２に記載されている手段がある。同文献に記載の手段においては、ファン用給気ダクトに、共鳴型消音器を構成する空洞部を設けている。この空洞部は、ファンに向けて空気が進行する空気通路に対し、小孔を介して連通する部位である。これら空洞部および小孔によって定まる共鳴周波数を、ファン用給気ダクトの共鳴周波数と一致させることにより、ファン用給気ダクトから放出される騒音を低減可能である。
しかしながら、前記した従来技術は、優れた騒音低減効果が得られるとは必ずしも断言できるものではなく、未だ改善の余地があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１３３２００号公報

【文献】実開昭５３－１１６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、騒音低減効果を優れたものとすることが可能なファン用給気ダクト、およびこれを備えた燃焼装置を提供することを、その課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0007】

本発明の第１の側面により提供されるファン用給気ダクトは、空気をファンに導くのに用いられ、一端側が空気流入口とされて所定のｘ方向に延びる空気通路を内部に形成しており、かつこの空気通路を進行した空気を前記ファンに供給するための給気口が設けられたダクト本体部を、備えている、ファン用給気ダクトであって、前記ダクト本体部の内部のうち、前記給気口の周辺領域は、前記空気通路との連通部を除き、周囲が壁部によって囲まれ、かつｘ方向とは交差するｙ方向の幅が前記空気通路よりも大きい気柱振動可能な空間部として構成されていることを特徴としている。

【0008】

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ファンの駆動時には、空気通路から前記空間部に騒音の振動を入射させ、かつこの空間部において気柱振動を生じさせることにより、前記騒音とは逆位相の定常波を発生させて、前記騒音を打ち消すことが可能となる。ここで、前記した定常波としては、前記空間部のｙ方向の幅に対応した波長の定常波に加え、空間部を囲む壁部のうち、ｙ方向を向く壁部（音の反射壁として機能し得る壁部）から給気口までのｙ方向の幅に対応し
た波長の定常波をも発生させることが可能である。波長が異なる複数種類の定常波を発生させれば、騒音低減の周波数域を広くし、騒音低減効果を優れたものとすることが可能である。
さらに、本発明によれば、気柱振動を生じる空間部が、空気通路よりも幅広状であるため、いわゆる拡張型消音器と同様に、音圧が前記空間部において拡散し、音のエネルギを減衰させる効果も得られる。また、前記空間部は、騒音源であるファンの近くに配置させることができるため、騒音低減効果をより優れたものとすることが可能である。

【0009】

本発明において、好ましくは、前記空間部は、前記ファンの駆動時において発生する騒音のうち、音圧が最も高い周波数域の音を打ち消す定常波を、気柱振動によって発生させるように構成されている。

【0010】

このような構成によれば、騒音をより効果的に低減することができる。

【0011】

本発明において、好ましくは、前記空間部は、ｘ方向の幅がｙ方向の幅の１５～３５％である。

【0012】

本件発明者は、前記空間部に所定の周波数の定常波を的確に発生させて騒音低減を図る上で、前記空間部の好ましい縦横比（ｘ，ｙ方向の幅の比率）が如何ほどであるかを試験により求めた（詳細データは省略）。この試験の結果、前記した数値の範囲がとくに好ましい旨が判明した。

【0013】

本発明において、好ましくは、前記空間部は、ｙ方向において前記空気通路および前記給気口の片方側に張り出した第１の領域と、これとは反対側に張り出した第２の領域と、を有しており、これら第１および第２の領域のｙ方向の幅は、互いに相違している。

【0014】

このような構成によれば、前記空間部において発生する定常波としては、空間部の全体に対応する定常波、前記第１の領域に対応する定常波、および前記第２の領域に対応する定常波を発生させることが可能である。したがって、これらの定常波による騒音打ち消し効果を一層優れたものとすることが可能である。また、前記空間部のサイズを大きくする必要はなく、ファン用給気ダクトの大型化を抑制することもできる。

【0015】

本発明において、好ましくは、このファン用給気ダクトの正面断面視において、前記給気口は、前記空気通路のｘ方向の延長線上に位置している。

【0016】

このような構成によれば、空気通路から給気口に到る空気流れを円滑なものとし、給気抵抗を小さくすることができる。

【0017】

本発明の第２の側面により提供される燃焼装置は、バーナと、このバーナに空気を供給するためのファンと、このファンに空気を導くためのファン用給気ダクトと、を備えている、燃焼装置であって、前記ファン用給気ダクトとして、本発明の第１の側面により提供されるファン用給気ダクトが用いられていることを特徴としている。

【0018】

このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供されるファン用給気ダクトについて述べたのと同様な効果が得られる。

【0019】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（ａ）は、本発明に係るファン用給気ダクトを備えた燃焼装置の一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIb－Ib断面図（ファン用給気ダクトの正面断面図）である。

【図2】図１に示す燃焼装置のファン用給気ダクトにおいて発生する騒音の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【0022】

図１に示す燃焼装置Ｃは、後述するファン用給気ダクトＡの構成を除き、これ以外の基本的な構成は、特許文献１に記載の燃焼装置と同様である。すなわち、この燃焼装置Ｃは、給湯装置ＷＨの構成要素として用いられている。給湯装置ＷＨは、内部に加熱対象の湯水が流通する熱交換器２が、燃焼装置Ｃの缶体１０内に配され、かつガスバーナなどのバーナ1１によって加熱可能とされた構成である。

【0023】

燃焼装置Ｃは、前記した缶体１０やバーナ1１に加え、バーナ1１の配置箇所に対して燃料ガスを噴出する燃料ガス供給ヘッド１２、燃焼用の空気を缶体１０内に供給するためのファン１３、およびファン用給気ダクトＡを備えている。ファン１３は、たとえば不図示の回転羽根をケーシング内に収容し、モータＭにて駆動回転自在とした構成である。符号１３ｂは、ファン１３の送風口を示している。

【0024】

ファン用給気ダクトＡは、ダクト本体部３と、このダクト本体部３の上部に連設された補助部４とを備えている。補助部４には、ダクト用給気口４０を形成する筒状部４１が設けられている。本実施形態の燃焼装置Ｃにおいては、いわゆる二重管給排気方式が採用されており、補助部４の筒状部４１は、缶体１０の上部の排気筒部１０ａを囲むように設けられている。

【0025】

ダクト本体部３は、補助部４内に流入した空気をファン１３の吸気口１３ａに導くための部材であり、比較的扁平な正面視矩形の中空状である。このダクト本体部３には、このダクト本体部３の外周囲を囲む上壁部３０、左右両側壁部３１，３２、および下壁部３３が設けられている他、補助部４からこのダクト本体部３内に空気を導入させるための開口部３４、空気通路５、給気口６、および気柱振動用の空間部７が設けられている。

【0026】

空気通路５は、左右一対の壁部５１によって挟まれて上下高さ方向（本発明のｘ方向の一例）に適当な長さＬ６で延びており、上端に空気流入口５０が形成されている。開口部３４からダクト本体部３内に流入した空気は、空気流入口５０から空気通路５に進入し、下方に進む。給気口６は、空間部７内であって、空気通路５の下方の延長線上の位置に設けられている。給気口６とファン１３の吸気口１３ａとは、管状部材８を介して接続されており、給気口６からファン１３に空気が供給される。

【0027】

空間部７は、空気通路５の終端部（下部）に繋がって設けられており、この空間部７の周囲は、空気通路５との連通部５２（連通用開口部）を除き、壁部３３～３５，３１ａ，３２ａによって囲まれている。これらのうち、壁部３１ａ，３２ａは、左右両側壁部３１，３２の一部である。空間部７の横方向（本発明のｙ方向の一例）の幅Ｌ１は、空気通路５の幅Ｌ０よりも大である。また、空気通路５および給気口６は、空間部７の横幅方向中央からはオフセットした位置にある。空間部７は、空気通路５および給気口６の片方側（図１（ｂ）の右側）に張り出した第１の領域Ｒａと、これとは反対側に張り出した第２の領域Ｒｂとに区分可能であるが、前記したオフセットに起因し、第１および第２の領域Ｒａ，Ｒｂのそれぞれの幅Ｌ２，Ｌ３は互いに相違している。

【0028】

空気通路５から空間部７に音が入射した場合、空間部７においてはその横幅方向の端部としての壁部３１ａ，３２ａによって反射され、気柱振動を生じる。このことにより、空間部７の幅Ｌ１～Ｌ３に対応する３種類の定常波Ｓ１～Ｓ３が発生する。これらの定常波Ｓ１～Ｓ３は、空間部７への入射音（騒音）とは、逆位相の関係となる。また、幅Ｌ１～Ｌ３と、３種類の定常波Ｓ１～Ｓ３の周波数ｆ１～ｆ３とは、次の式１～３の関係にある。ｃは、音速である。

【数1】

【0029】

本実施形態においては、前記した周波数ｆ１～ｆ３の３種類の定常波Ｓ１～Ｓ３のうち、２つの定常波Ｓ１，Ｓ２は、燃焼装置Ｃを運転させた際にファン用給気ダクトＡから発生する騒音のうち、音圧が最も高い周波数域となるように設定されている。
具体例を示すと、燃焼装置Ｃを運転させた際に発生する騒音の音圧が最も高い周波数域が、４００Ｈｚ前後である場合、幅Ｌ１，Ｌ２は、たとえばそれぞれ２８０ｍｍ，１６０ｍｍとされる。この場合、定常波Ｓ１，Ｓ２の周波数は、それぞれ２９６Ｈｚ，５１８Ｈｚである。幅Ｌ３は、１２０ｍｍであり、定常波Ｓ３の周波数は、６９１Ｈｚである。

【0030】

空間部７は、好ましくは、上下高さ方向の幅Ｌ４が、幅Ｌ１の１５～３５％の範囲とされている。
また、ダクト本体部３の正面方向における空間部７および空気通路５のそれぞれの幅Ｌ５（図１（ａ）の左右方向の幅）は、第２の領域Ｒｂの前記した幅Ｌ３よりも小幅である。

【0031】

前記したファン用給気ダクトＡ、およびこれを備えた燃焼装置Ｃによれば、次のような作用が得られる。

【0032】

まず、ファン１３を駆動させた場合には、既述したように、空間部７に音が入射して気柱振動を生じることにより、３種類の定常波Ｓ１～Ｓ３が発生する。これらの定常波Ｓ１～Ｓ３は、入射音とは位相が逆であるため、騒音を打ち消す作用が生じる。その結果、たとえば図２に示すような騒音低減効果が得られる。
同図において、仮想線は、本実施形態が適用されていない対比例のデータであり、４００Ｈｚ近辺の音圧が高いものとなっている。これに対し、同図の実線は、本実施形態の場合のデータであり、定常波Ｓ１，Ｓ２による騒音打ち消し作用によって、４００Ｈｚ近辺の音圧がかなり低下している。一方、定常波Ｓ３の存在により、７００～８００Ｈｚ付近の音圧がやや上昇しているものの、そのような周波数域での音圧の僅かな上昇は騒音低減を図る上でとくに問題はなく、無視することができる。

【0033】

前記したように、本実施形態によれば、周波数が相違する２種類の定常波Ｓ１，Ｓ２を利用して、４００Ｈｚ付近の騒音を打ち消すように構成されているため、たとえば１種類の定常波のみを利用する場合と比較すると、騒音低減効果に優れたものとすることが可能である。また、本実施形態においては、空気通路５よりも空間部７の方が幅広であるため、空間部７において音圧が拡散し、音のエネルギを減衰させる効果を得ることもできる。空間部７は、騒音源であるファン１３の吸気口１３ａの近くに配置させることができるた
め、騒音低減効果をより優れたものとすることも可能である。

【0034】

空間部７は、既述したように、上下高さ方向の幅Ｌ４が、幅Ｌ１の１５～３５％の範囲とされており、また空間部７および空気通路５のそれぞれの幅Ｌ５は、第２の領域Ｒｂの幅Ｌ３よりも小幅とされているが、このような寸法範囲であれば、本発明が意図する作用が的確に得られることが、本発明者の試験により判明している。

【0035】

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るファン用給気ダクトおよび燃焼装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

【0036】

上述の実施形態においては、空間部７の第１および第２の領域Ｒａ，Ｒｂの幅Ｌ２，Ｌ３を相違させているが、これに限定されず、Ｌ２＝Ｌ３の関係としてもよい。
空気流れを円滑にする観点からすると、空気通路５の延長線上に給気口６を配置させることが好ましいが、これに限定されず、空気通路５の延長線上から外れた位置に給気口６を配置させることもできる。

【0037】

本発明でいうｘ，ｙ方向は、それぞれ上下高さ方向および水平方向に限定されない。
ファン用給気ダクトのダクト本体部は、上述の実施形態においては、正面視における全体形状が略矩形状とされているが、やはりこれに限定されず、ダクト本体部の全体形状は、様々な形状に形成することが可能である。
本発明に係る燃焼装置は、給湯装置用のものに限定されず、暖房用、あるいは焼却炉用などの燃焼装置として構成することもできる。ファンの具体的な種類も限定されない。

【符号の説明】

【0038】

Ａ ファン用給気ダクト
Ｃ 燃焼装置
１３ ファン
３ ダクト本体部
３１ａ，３２ａ 壁部
３３～３５ 壁部
５ 空気通路
５０ 空気流入口
５２ 連通部
６ 給気口
７ 空間部

【図1】

【図2】