JPH06331137A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼騒音と逆位相の圧力変動を燃料制御装置
から出力し、圧力波の位相干渉により、燃焼騒音を大き
く低減する。 【構成】 給湯用燃焼装置と、風呂用燃焼装置と、給湯
側の燃焼部の圧力変動を検出する第１のマイクロホン３
０と、風呂側の燃焼部の圧力を検出する第２のマイクロ
ホン３１と、第１のマイクロホン３０の信号と第２のマ
イクロホン３１の信号を基に、給湯側と風呂側のそれぞ
れの燃焼部で打ち消す圧力変動を、給湯側と風呂側のそ
れぞれの燃料制御装置によって発生させ騒音を低減する
能動適応制御装置３２とを備えている。これによって、
給湯側と風呂側を同時または別々に運転しても、圧力波
の位相干渉によりそれぞれの騒音を大幅に低減させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス等の燃焼騒音を能
動的に消音する機能を備えた燃焼装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼装置を、図５に示す給湯側と
風呂側の燃焼部を有するガス給湯機を用いて説明する。

【０００３】図５に示すように、給湯用燃焼部１は、燃
焼用空気を供給する第１の送風機２と、燃料を制御する
第１の燃料制御装置３と、燃料と空気を混合し混合気と
する第１のバーナ室４と、混合気が燃焼する第１の燃焼
室５と、燃焼により発生した排気ガスを機器外部へ排出
する第１の排気口６を備えて構成されている。また同様
に、風呂用燃焼部７は、燃焼用空気を供給する第２の送
風機８と、燃料を制御する第２の燃料制御装置９と、燃
料と空気を混合し混合気とする第２のバーナ室１０と、
混合気が燃焼する第２の燃焼室１１と、燃焼により発生
した排気ガスを機器外部へ排出する第２の排気口１２を
備えている。ここで、１３は第１の熱交換器、１４は第
２の熱交換器、１５はガス給湯器の制御装置である。

【０００４】上記構成において、給湯時には給湯用燃焼
部が運転されてお湯が供給され、風呂へのお湯はりは、
短時間で行うため給湯用燃焼部と風呂用燃焼部が同時に
運転されて行われ、また、風呂のお湯の再加熱には風呂
側の燃焼部が運転されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、これらの燃焼部が運転されると、燃焼によ
り生じる燃焼騒音が大きく発生するという課題があっ
た。すなわち、低周波数成分を多く含んでいる燃焼騒音
は、吸音材や薄板の本体ボディの遮音効果では十分に低
減されず、大きな騒音として機器外へ放射され、燃焼装
置の運転騒音を大きな騒音レベルしていた。しかも、風
呂へのお湯はりの時には、給湯用燃焼部と風呂用燃焼部
が同時に運転され、２つの騒音が混合され非常に大きな
騒音レベルになっていた。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
騒音の変動を圧力検出手段で検出し、その燃焼騒音の変
動を打ち消す圧力変動を燃料制御装置に与えて燃焼騒音
を大幅に低減して、給湯用燃焼部と風呂用燃焼部が同時
に運転されて大きなも騒音を発生しないことを第１の目
的としている。

【０００７】また、それを実現するための適応型デジタ
ルフィルター装置を効率よく使用してシステムの簡素化
を図ることを第２の目的としている。

【０００８】さらに、燃焼検出装置からの信号と消音評
価用の信号を混合することで自動的に適応型デジタルフ
ィルター装置のフィルター係数更新を行うと共に、着火
時の着火音も消音することを第３の目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するため、燃料の供給を制御する第１の燃料制御
装置と空気と燃料を混合して燃焼させる第１の燃焼部を
備えた給湯用燃焼装置と、燃料の供給を制御する第２の
燃料制御装置と前記空気と燃料を混合して燃焼する第２
の燃焼部を備えた風呂用燃焼装置と、前記第１の燃焼部
の圧力変動を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２
の燃焼部の圧力を検出する第２の圧力検出器と、前記第
１の圧力検出手段の信号と第２の圧力検出手段の信号を
それぞれ原信号と消音評価用信号として入力しそれぞれ
前記第１の燃焼部と第２の燃焼部で打ち消す圧力変動を
演算するとともにそれぞれの前記第１の燃料制御装置と
第２の燃料制御装置によって前記圧力変動を発生させて
騒音を低減する適応制御型能動制御装置とを備えてい
る。

【００１０】また、第２の目的を達成するため、第１の
圧力検出器の信号と第２の圧力検出器の信号を基にそれ
ぞれの信号を打ち消す逆位相信号を計算する信号処理回
路と、前記信号処理回路により逐次パラメータを変更す
る適応型デジタルフィルター装置を備え、どの燃焼部が
運転されているかを判定する判定装置からの信号を基
に、前記第１の圧力検出器と前記第２の圧力検出器から
の信号をサンプリングする周期と、前記適応型デジタル
フィルター装置のフィルタータップ長とを調整する能動
適応制御装置を備えている。

【００１１】さらに、第３の目的を達成するため、燃料
の供給を制御する第１の燃料制御装置と空気と燃料を混
合して燃焼させる第１の燃焼部を備えた第１の燃焼装置
と、前記燃焼部の燃焼検出装置と、前記第１の燃焼部の
圧力変動を検出する第１の圧力検出手段と、前記第１の
圧力検出手段の信号を原信号と消音評価用信号として入
力し前記第１の燃焼部で打ち消す圧力変動を演算すると
ともに前記第１の燃料制御装置によって前記圧力変動を
発生させて騒音を低減する適応制御型能動制御装置と、
前記燃焼検出装置の信号と前記第１の圧力検出器の信号
を混合する混合装置を備えている。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、給湯用燃焼装置の
騒音を第１の燃焼部の圧力変動を第１の圧力検出手段で
検出し、その燃焼騒音の変動を打ち消す圧力変動を能動
適応制御装置が第１の燃料制御装置を制御して与え、同
じ第１の圧力検出手段で検出した信号を基にその消音効
果を能動適応制御装置が評価しながら消音するものであ
る。消音効果が少ない場合は、能動適応制御装置が発生
させる圧力変動を修正するものである。同様に風呂用燃
焼装置の騒音も低減されるものであり、１つの能動適応
制御装置で２つの給湯用と風呂用の燃焼装置の騒音を低
減するものである。

【００１３】また、第２の発明は、燃焼の判定装置の信
号を基に、燃料制御装置を逆位相で変動させる特性を実
現する適応型デジタルフィルターのフィルタータップ長
とサンプリング周期を調整することによって、一定のフ
ィルタータップ長の適応型デジタルフィルターを複数個
の適応型デジタルフィルターに分割して使用するもので
ある。すなわち、給湯か風呂かどちらか一方のみの燃焼
時にはある特定のサンプリング周期で全フィルタータッ
プ長を使用して逆位相特性を実現し、給湯と風呂の両方
同時の燃焼時には２倍のサンプリング周期でサンプリン
グして全フィルタータップ長の半分ずつをそれぞれの逆
特性を実現する適応型デジタルフィルターとするもので
ある。

【００１４】さらに、第３の発明は、消音量の評価に使
用している信号と、判定回路の信号をミキシングするこ
とにより、燃焼状態に応じて自動的に適応型デジタルフ
ィルター装置のフィルター係数の更新を行うことができ
るとともに、着火直後からの騒音を消音することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を給湯用と風呂用の
燃焼装置を備えたガス給湯機を用いて、図１から図４を
参照して説明する。

【００１６】第１と第２の発明について説明する。図１
に示すように、給湯側燃焼装置１６の燃焼用空気を供給
する送風装置である第１のシロッコファン１７と、燃料
である可燃ガスを制御する燃料制御装置としての第１の
ガス比例弁１８と、第１の燃焼部としての可燃ガスと空
気を混合した混合気を供給する第１のバーナ室１９と、
第１の燃焼部としての混合気を燃焼する第１の燃焼室２
０と、燃焼による熱を水に伝える第１の熱交換器２１
と、燃焼の排気ガスを機器本体外部に排出する第１の排
気口２２とから構成されている。また、風呂側燃焼装置
２３も同様に、燃焼用空気を供給する送風装置である第
２のシロッコファン２４と、燃料である可燃ガスを制御
する燃料制御装置としての第２のガス比例弁２５と、第
２の燃焼部としての可燃ガスと空気を混合した混合気を
供給する第２のバーナ室２６と、第２の燃焼部としての
混合気を燃焼する第２の燃焼室２７と、燃焼による熱を
水に伝える第２の熱交換器２８と、燃焼の排気ガスを機
器本体外部に排出する第２の排気口２９とから構成され
ている。

【００１７】そして、前記第１のバーナ室１９の圧力変
動を検出する第１の圧力検出手段である第１のマイクロ
ホン３０と、前記第２のバーナ室２６の圧力を検出する
第２の圧力検出器である第２のマイクロホン３１と、前
記第１のマイクロホン３０の信号と第２のマイクロホン
３１の信号を基に、それぞれ前記第１のバーナ室１９と
第２のバーナ室２６で打ち消す圧力変動を、それぞれの
前記第１のガス比例弁１８と第２のガス比例弁２５によ
って発生させて騒音を低減する能動適応制御装置３２と
を備えている。

【００１８】また、給湯側燃焼装置１６の運転状態と風
呂側燃焼装置２３の運転状態を判定する判定回路３３を
備えている。これは、燃焼により発生するイオン電流を
検知するフレームロッドのセンサー３４のからの信号に
より、給湯側か風呂側かどちらの燃焼装置が運転されて
いるかを検出するものである。他の方法で判定しても下
記の同様の効果が得られるものである。

【００１９】ここで、給湯側の燃焼騒音の変動は、第１
のバーナ室１９から第１のマイクロホン３０により検出
し、前記第１のマイクロホン３０の信号を基に、燃焼騒
音を打ち消しあう逆位相の圧力変動を能動適応制御装置
３２によって演算して第１のガス比例弁１８によって発
生させて、その消音効果を第１のマイクロホン３０で検
出した信号より評価する。その消音効果が少ない場合
は、能動適応制御装置３２により適応型デジタルフィル
ター装置３５の特性を変化させて発生させる圧力変動を
修正するものである。また、風呂側の燃焼騒音について
も同様に、第２のバーナ室２６から第２のマイクロホン
３１により検出し、前記第２のマイクロホン３１の信号
を基に、燃焼騒音を打ち消しあう逆位相の圧力変動を能
動適応制御装置３２によって演算して第２のガス比例弁
２５によって発生させて、その消音効果を第２のマイク
ロホン３１で検出した信号より評価する。その消音効果
が少ない場合は、能動適応制御装置３２により適応型デ
ジタルフィルター装置３５の特性を変化させて発生させ
る圧力変動を修正するものである。

【００２０】上記構成によれば、第１のマイクロホン３
０の信号を基に、第１のバーナ室１９の騒音変動が低減
するように能動適応制御装置３２により、逆位相の圧力
変動を第１のガス比例弁１８で与え、圧力波の位相干渉
を生じさせて第１のバーナ室１９の圧力変動を低減す
る。火炎の上流側である第１のバーナ室１９の圧力変動
が少なくなることによって、火炎の変動が抑制され燃焼
騒音が低減できるものである。そして、時々刻々と変化
する騒音に適応して適応型デジタルフィルター装置３５
の特性を変化させて消音を行なうため、消音効果を持続
することができ、異常燃焼騒音である振動燃焼騒音の発
生を抑制することができる。燃焼騒音は燃焼の上流側の
ガスの圧力変動が燃焼によって増幅されて大きくなった
ものであるので、そのガス圧の変動を燃焼騒音の変動と
逆位相で制御することによって、小さいエネルギーで燃
焼騒音が低減できる。そして、第１のマイクロホン３０
は、火炎の上流側の第１のバーナ室に設置することによ
って、火炎の熱の影響を低減することができ、第１のマ
イクロホン３０の耐久性を向上することができる。ま
た、風呂用燃焼装置についても同様の作用により同様の
効果が得られるものであり、給湯用と風呂用を同時に燃
焼しても同様に低騒音の効果が得られる。

【００２１】ここで、図２に示すように能動適応制御装
置３２は、マイクロホンの信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器３６と、逆位相信号を計算する信号処理
回路３７と、前記信号処理回路３７により逐次パラメー
タを変更する適応型デジタルフィルター装置３５と、信
号処理後の信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
３８と、ガス比例弁の圧力の伝送系の特性やガス比例弁
からマイクロホンまでの圧力の伝達特性を補正するデジ
タルフィルター装置３９で構成される。ここで、４０は
マイクロホンのアンプ、４１はガス比例弁駆動回路であ
る。

【００２２】そして、前記信号処理回路３７は、第１の
マイクロホン３０の信号と第２のマイクロホン３１の信
号を交互にサンプリングして２種類の信号系列として取
り込み、その２種類の信号を基に、それぞれの適応型デ
ジタルフィルターのフィルター係数を演算する。すなわ
ち、図３に示すように適応型デジタルフィルターは、ど
の燃焼装置が運転されているかを判定する判定回路３３
からの信号を基に、給湯側か風呂側のどちらか一方の燃
焼が運転される場合は、図３（ａ）のように所定のサン
プリング周期ｔで全適応型デジタルフィルターを用い
て、その運転されている燃焼の騒音変動を抑えるフィル
ターを構成する。また、給湯側と風呂側の燃焼が同時に
行なわれる場合は、図３（ｂ）のように前記所定のサン
プリング周期の２倍の周期２ｔで適応型デジタルフィル
ターを二分して使用し、半分の係数で給湯側の騒音変動
を抑えるフィルターを構成し、残りの半分の係数で風呂
側の騒音変動を抑えるフィルターを構成する。

【００２３】このような構成により、１つの適応型デジ
タルフィルター装置３５を燃焼装置の判定回路３３によ
り分割や統合して使用することができシステムを簡素化
できる効果がある。しかも、サンプリング周期ｔとフィ
ルタータップ長を調整することで必要なインパルス応答
を得ることができ、どの運転状態においても消音効果を
得ることができる。また、給湯専用のガス給湯機に使用
している能動適応制御装置と共用することが可能とな
り、部品の共用化を図り品質を向上することができる。

【００２４】次に第３の発明について図４を用いて説明
する。上記実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部
分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分
を中心に説明する。給湯用と風呂用の２つの燃焼装置を
備えたガス給湯機で説明するが、給湯専用のガス給湯機
でも同様の効果が得られる。

【００２５】図４に示すように、第１の燃焼室２０に設
置した燃焼検知センサーであるフレームロッドのセンサ
ー３４の信号を燃焼検出装置４２に入力する。そして、
その燃焼検出装置４２からの信号と、第１のマイクロホ
ン３０の信号のうち、消音量の評価に使用している信号
とを混合装置４３によりミキシングすることにより、自
動的に適応型デジタルフィルター装置３５の係数更新を
行うことができ、着火直後から消音できる。

【００２６】すなわち、適応型デジタルフィルター装置
３５のフィルター係数の更新は、適応制御理論と最小自
乗法の原理に基ずついて次式で行われる。

【００２７】Ｈ_i+1＝Ｈ_i−μ＊ｅ＊Ｘ_i＊Ａ ここで、Ｈ_iは更新前の適応型デジタルフィルターの係
数、Ｈ_i+1は更新後の適応型デジタルフィルターの係
数、μは収束係数、ｅは消音評価用のマイクロホンから
の信号、Ｘ_iは騒音検出用のマイクロホンからの信号、
Ａは燃焼検出装置４２からの信号である。

【００２８】そして、センサー３４からの信号は、燃焼
装置が運転されていないときは０の信号として、運転さ
れているときは１の信号として燃焼検出装置４２が出力
する。これにより、上式より明らかなように、運転され
ていないときは、適応型デジタルフィルター装置３５の
係数Ｈ_i+1は、Ａが０となり更新されないし、運転され
ているときは適応型デジタルフィルター装置３５の係数
Ｈ_i+1が自動的に更新される。よって、特別なフィルタ
ー係数更新のためのアルゴリズムが不要であり、アルゴ
リズムを簡素化できる効果がある。また、燃焼装置が消
火すると直ちに燃焼検出装置４２の信号は０になり、適
応型デジタルフィルター装置３５の係数更新が停止され
る。よって、次の着火時には前回のフィルター係数が保
持されているため、着火時に燃焼検出装置４２から１の
信号が出力されると同時に消音でき、着火音も低減でき
る効果がある。燃焼検出装置４２は、フレームロッドを
センサーとして用いたが、他の方法で判定しても下記の
同様の効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の給湯風呂燃
焼装置によれば、次の効果が得られる。

【００３０】ガス比例弁を能動適応制御することによ
り、火炎の変動が抑制され燃焼騒音を低減することがで
きるとともに、給湯用燃焼装置と風呂用燃焼装置の両方
の燃焼装置の燃焼騒音を１つの能動適応制御装置により
行うことで、装置が簡素化される。しかも、同時に燃焼
しても両方の騒音が低減される。

【００３１】また、判定装置によって適応型デジタルフ
ィルターを複数個のフィルターに使い分けることがで
き、システムが簡素化される。

【００３２】また、判定装置の信号を消音評価用信号と
ミキシングすることにより、自動的に適応型デジタルフ
ィルターの係数更新を行うことができるとともに、着火
音は勿論のこと着火直後から消音できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃焼装置を採用した
給湯風呂燃焼装置の断面図

【図２】同装置の能動適応制御装置のブロック図

【図３】同装置の適応デジタルフィルターの構成図

【図４】同装置の能動適応制御装置のブロック図

【図５】従来の給湯風呂燃焼装置の断面図

【符号の説明】

１８ 第１のガス比例弁 １９ 第１のバーナ室 ２０ 第１の燃焼室 ２５ 第２のガス比例弁 ２６ 第２のバーナ室 ２７ 第２の燃焼室 ３０ 第１のマイクロホン ３１ 第２のマイクロホン ３２ 能動適応制御装置 ３３ 判定装置 ４２ 燃焼検出装置 ４３ 混合装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料の供給を制御する第１の燃料制御装置
   と空気と燃料を混合して燃焼させる第１の燃焼部を備え
   た給湯用燃焼装置と、燃料の供給を制御する第２の燃料
   制御装置と前記空気と燃料を混合して燃焼する第２の燃
   焼部を備えた風呂用燃焼装置と、前記第１の燃焼部の圧
   力変動を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２の燃
   焼部の圧力を検出する第２の圧力検出器と、前記第１の
   圧力検出手段の信号と第２の圧力検出手段の信号をそれ
   ぞれ原信号及び消音評価用信号として入力し前記第１の
   燃焼部と前記第２の燃焼部でそれぞれ打ち消す圧力変動
   を演算するとともに前記第１の燃料制御装置と第２の燃
   料制御装置によって前記圧力変動を発生させて騒音を低
   減する適応制御型能動制御装置とを備えた燃焼装置。
2. 【請求項２】第１の圧力検出手段の信号と第２の圧力検
   出手段の信号を基に、それぞれの信号を打ち消す逆位相
   信号を計算する信号処理回路と、前記信号処理回路によ
   り逐次パラメータを変更する適応型デジタルフィルター
   装置と、どの燃焼部が運転されているか否かを判定する
   判定装置と、この判定装置からの信号を基に前記第１の
   圧力検出手段と前記第２の圧力検出手段からの信号をサ
   ンプリングする周期と前記適応型デジタルフィルター装
   置のフィルタータップ長を調整する能動適応制御装置と
   を備えた請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】燃料の供給を制御する第１の燃料制御装置
   と空気と燃料を混合して燃焼させる第１の燃焼部を備え
   た第１の燃焼装置と、前記燃焼部の燃焼検出装置と、前
   記第１の燃焼部の圧力変動を検出する第１の圧力検出手
   段と、前記第１の圧力検出手段の信号を原信号及び消音
   評価用信号として入力し前記第１の燃焼部で打ち消す圧
   力変動を演算するとともに前記第１の燃料制御装置によ
   って前記圧力変動を発生させて騒音を低減する適応制御
   型能動制御装置と、前記燃焼検出装置の信号と前記第１
   の圧力検出器の信号を混合する混合装置とを備えた燃焼
   装置。