JPH0792219B2 - 温水発生機の燃焼騒音低減装置 - Google Patents

温水発生機の燃焼騒音低減装置

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JPH0792219B2
JPH0792219B2 JP4047758A JP4775892A JPH0792219B2 JP H0792219 B2 JPH0792219 B2 JP H0792219B2 JP 4047758 A JP4047758 A JP 4047758A JP 4775892 A JP4775892 A JP 4775892A JP H0792219 B2 JPH0792219 B2 JP H0792219B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は温水発生機の燃焼騒音低
減装置、特にガンタイプバーナを用いる炉筒式もしくは
炉筒煙管式燃焼炉で構成される温水発生機の燃焼により
発生する低周波数帯の騒音を共鳴させる、共鳴減衰効果
により温水発生機の騒音を低減させる燃焼騒音低減装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】温水発生機は、図10(A) に示される炉
筒式または同図(B) と(C) に示される炉筒煙管式の燃焼
炉を用いることは知られている。図10(A) の炉筒式燃
焼炉においては、縦型の炉筒41の下方部分に空気吸入口
43が形成されたガンタイプバーナ42が火炎44を作る際に
発生する燃焼ガス45は、模式的に矢印を付して示すよう
に、熱交換部46のまわりを回りながら上昇して燃焼ガス
出口47から外部に排出される。
【0003】図10(B) に示す縦型の炉筒煙管式燃焼炉
においては、縦型の炉筒48の上方に煙管49が配置された
構成で、燃焼ガス45は炉筒48内を上昇し、次いで煙管49
内を上昇して燃焼ガス出口47から外部へ排出される。な
お、図10において図(A) 、(B) 、(C) において同一符
号を付した部分は既に図示した部分と同じ部分である。
【0004】図10(C) に示す燃焼炉では、炉筒50の上
方にバーナ42が配置されて火炎44は下方向に噴出する。
煙管49は炉筒50とは独立した構成となっていて、燃焼ガ
ス45は連絡通路51に沿って横方向に、次いで煙管49内を
上方向に流れて煙室52内に入り、次いで燃焼ガス出口47
から外部へ排出される。
【0005】上記したガンタイプバーナは油またはガス
を燃焼させるためのもので、図11に示す構造のものが
一般に用いられ、空気吸込口43から取込んだ空気53はノ
ズル54の前方に配置されたディフューザ (保炎板)55 へ
向けて流れ、図示しない点火電極で点火して火炎44と燃
焼ガス45が作られる。このとき、ノズル54から噴射され
る燃料( 液体、気体) と燃焼空気53とを急速に混合させ
乱流燃焼する際に、局所的な圧力の脈動、変動により燃
焼轟音が発生し騒音となる。
【0006】図11に示す燃焼において、炉筒(燃焼室
ともいう。)および煙管(熱交換部)など一連の空気、
燃焼ガスなどの通過経路が図12に示すヘルムホルツの
共鳴管58を形成する。すなわち、バーナ空気吸入口56と
排気ガス出口57とを両端開口部とする共鳴管が形成さ
れ、基本共鳴波長λ=2Lとなる。本出願人は図の部
分的に切欠した側断面図に示されるガンタイプバーナを
用いる温水発生機11を製造販売するものであり、同図の
要部のみを説明すると、12はバーナ、13は火炎、14は燃
焼炉(燃焼室ともいう。)、14aは連絡路、15は煙管、
16は整流筒、17は貯湯槽、18は煙室、19は煙突、20は出
湯口、21は排気サイレンサである。バーナ12によって燃
焼が開始すると火炎13が燃焼炉14内に作られ、そのとき
発生した燃焼ガスは連絡路14a を通り、Uターンして内
部に整流筒16が配置された煙管15に入り、煙室18を経て
再度Uターンし煙突19へと排出され、かかる構造で貯湯
槽17内の水が加温されて出湯口20から所定のところへ供
給される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した排気サイレン
サ21は所定の消音効果を発揮するものの、低周波数帯の
騒音 (低音域の音) は十分に消音されず、夜間世間の騒
音が消えた後に低い耳ざわりな騒音が絶え間なく発せら
れることが判明した。本願の発明者は、図の温水発生
機の運転中に発生する騒音を煙突19の右に約20cm離れた
測定点22でテストしたものであり、このテストは以下に
テストA-1と呼称する。その結果は図の線図に示さ
れ、同図において、横軸にはヘルツ(Hz)を、また縦軸に
は音の強度をデシベル(dB)で示した。テスト条件の内容
は、排気サイレンサ付きで、煙室には吸音処理を施し
た。テストは1991年11月7日に実施した。同図から、3
1.5ヘルツから200 ヘルツの間の音が高いことが看取さ
れる。なお、図は温水発生機の前、すなわち図の測
定点23でテストした結果を示し、このテストはテストA
-2と呼称する。測定点23は、JIS規格に従い、地表面
31および温水発生機11の正面からそれぞれ1mのところ
に定めた。
【0008】上記したテストは、図13を参照すると、
煙突19から20cm離れた測定点22に配置したマイクロホン
34のとらえた音を記録計35で記録し、分析器36で分析し
た。なお、図13において、32は空気取入口、矢印は正
面を示す。もう1つの測定点23は、JIS規格に従い温
水発生機11の正面から1m、地表面31から1mの高さの
ところに定めた。マイクロホン34は、東京都国分寺市の
リオン株式会社製の NA-20型、普通騒音形、記録計35は
前記リオン株式会社製のレベルコーダ LR-04形、記録
形、分析器36はリオン株式会社製の分析器 SA-24型、1
/3−1/1オクターブ実時間分析器を用いた。燃焼状態
は、O2 =5.6 %、燃油量=12.4 (リットル/時) に調
整した。試験実施日は1991年11月7日であった。
【0009】そこで本発明の課題は、ガンタイプバーナ
を使用する温水発生機から発生する低音域騒音を低減す
る装置を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、液体もしくは
気体燃料を燃焼させるガンタイプバーナと炉筒式もしく
は炉筒煙管式燃焼炉で構成される温水発生機において、
該燃焼炉の燃焼ガスの出口部分に設けた煙室の一部を共
鳴室としたことを特徴とする温水発生機の燃焼騒音低減
装置、および該共鳴室は、孔のあいた平板で仕切り、共
鳴減衰効果により特定の周波数帯の燃焼騒音を低減させ
ることを特徴とする前記温水発生機の燃焼騒音低減装置
を提供するものである。
【0011】
【作用】すなわち本発明は、煙管15の燃焼ガス出口部分
に共鳴室24を設け、燃焼によって発生した低域音を共鳴
減衰させるものである。共鳴室24の煙管15に面する平板
28に孔26が形成される。孔26の直径は、気腔部30が孔26
につながるくびの部分で煙管15から出てくる燃焼騒音を
共鳴し減衰するように設定する。共鳴音は気腔部30内で
共鳴減衰され、さらに吸音部25を構成する吸音材料によ
って吸音され、かくして燃焼ガスの発生する低域音が低
減されるのである。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例により具体的に
説明する。本願の発明者は、低音域騒音の消音について
の調査において、通商産業省立地公害局監修「二訂・公
害防止の技術と法規 騒音編」社団法人産業公害防止協
会発行の第137 頁の共鳴構造体および同第139 頁の共鳴
構造体に着目した。前掲書第139 〜140 頁および第139
頁の図4.48(本願添付図面の図) を参照すると、図
においても、波長の大きい音波が入射すると細長い首の
部分の空気は一体となって上下に動き、一方気腔内の空
気は体積による弾性によって首部の質量を支えるばねと
して働く。そのような場合の固有周波数は
【数1】 で表される。ここでCは音速(m/s) 、Sは首部断面積(m
2)、h′は首部の実効長さ(m) で、首部断面が円形で直
径をφ(m) とすれば、首部の実長をhとするとき、 h′=h+ 0.8φ (4.52) となる。なおVは気腔部の容積(m3)である。
【0013】さらに前掲書第140 頁を図4.49(本願添付
図面の図) を参照して読むと、図は円孔を等間隔に
配置した孔あき板の背後に空気層を設けた場合を示し、
その点線で区切った最小単位に着目してみると、これが
前傾書の図4.48 の(a) に相当していることが理解でき
る。したがって、この場合の固有周波数は
【数2】 のように書ける。ここで、tは板厚(m) 、φはせん孔円
の直径(m) 、Lは空気層深さ(m) 、Pは孔あき板の開孔
率と呼ばれ、P=πφ2/4D2 である。式(1) と対比す
れば、S=(1/4)πφ2 、h′=t+ 0.8φ、V=D2
Lの関係となっている。式(1) と(2) のfを共鳴減衰周
波数として孔の寸法などを設定するのである。
【0014】本発明においては、上記したところを参考
に、図1に示すように、煙管15の燃焼ガス出口部分(図
に示す煙室18が設けられた部分)に共鳴室24を設け、
その内部に図2に二重斜線を付して示す吸音部25を配置
した。なお、図1は図とは共鳴室24が設けられている
点においてのみ異なり、それ以外の部分は図に示すも
のと構成、機能とも同じである。この実施例で吸音部25
はロックボードで作ったが、材料はそれに限られるもの
ではなくその他の吸音材で作ってもよい。本発明におい
ては、燃焼ガスの出口部分において、共鳴室24をして燃
焼ガスが発生する低音域騒音を共鳴減衰させ、さらには
吸音部25で吸音し、外部に出る低音域騒音を低減させる
のである。
【0015】共鳴室24の詳細は図2(A)の平面図と
同図(B)の正面断面図に示され、符号15は図1、図
5と同じく煙管を示す。図1においては、煙管15は紙
面の垂直方向に2本配置され、前方の煙管15のみが図
示されるのであるが、図2(B)は図1のII−II線
に沿う断面図であって2つの煙管15が示される。図2
(A)において、孔26は本願発明者の作成した第1の
パターンに従って形成した直径110mmの孔で図2
(B)に示されるものであり、また孔27は本願発明者
による第2のパターンで形成した直径60.5mmのパ
イプ27aで形成され、パイプ27aと孔27の配置は
図2(C)の断面図に示される。すなわち、図2(A)
には、孔26と27を一緒にして示すが、現実には上記
したように、平板28には、第1のパターンを用いた場
合には孔26だけが、また第2のパターンを用いた場合
には孔27だけが形成されるのである。孔26は吸音部
25の煙管15に面する平板28に形成し、孔26の直
径は、吸音部、すなわち共鳴室24の気腔部30と孔2
6とが連絡するくびの部分で煙管15から出てくる低域
音29が矢印29aで示す如く共鳴するよう前記した式
を用いて設定する。孔27についても同様とする。
【0016】図2において、符号24a は共鳴室外枠、24
b は共鳴室のふたであり、平板28は3.2mm の厚さに形成
した。共鳴室24は、同図(A) に示されるように奥行きD
約330mm 、幅W約720mm 、同図(B) に示される高さHは
約250mm のものであり、共鳴室24の容積は約 330×720
×250mm3のものである。二重斜線を付した吸音部25は約
50mmの厚さのものとした。
【0017 】共鳴室24の外壁と平板28は共鳴材例えば鉄
板で作ったが、その他の材料を用いることもできる。煙
管15の頂部と共鳴室24の平板28との間の距離は170mm に
設定した。組立完了後は耐熱材 (例えば耐熱テツゾー
ル) を塗装した。図2(B) を参照すると、燃焼によって
発生した白抜矢印で模式的に示す低域音29は孔26によっ
て作られる気腔部30のくびのところで白抜矢印29a で示
すように共鳴し減衰し、さらに吸音部25によって吸収さ
れる。
【0018】図1および図2(A) と(B) に示される実施
例のテストの結果について説明すると、テストは1991年
11月7日に実施された。テストに用いた測定器具、測定
方法は図13に示すものと同じである。排気サイレンサ
が用いられ、煙室の一部を改良した共鳴室を用いた。こ
のテストをテストBと呼称すると、その結果は図6と図
にに類似の図3と図4の線図に示され、図3は測定点
22でのテスト結果を、また図は測定点23でのテスト結
果を示す。図3と図4の縦軸、横軸の目盛は図6と図7
の場合と同じである。テストA-1とテストB-1の結果の
対比は表1に示される。
【表1】 (この表で、All Pass とあるは周波数分析における全
成分のレベル( 全音域レベル) を測定したことを、また
Fスケールとあるは、音圧レベルの測定にFスケール
(平坦特性)を用いたことを示す。)表1の最も下の値
はテストB-1がテストA-1に比べいかほど騒音が低減し
たかを負のdB値で示す。表1では、80Hz、100Hz 、12
5Hz 、160Hz の音が顕著に低減化されたことが看守され
るが、共鳴室の寸法、孔の大きさなどを適宜変更するこ
とにより所望の騒音低減が達成されうるものと理解す
る。騒音テストの実感としては、テストA-1の場合に低
い騒音が継続して聞かれたのに対し、テストB-1では、
低い騒音は内部に閉じ込められたような感じがして外に
出て聞こえる音は大分低くなったと体感した。
【0019】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
ガンタイプバーナを用いる温水発生機の発生する低音域
騒音が顕著に減少し、その結果、温水発生機が世間の雑
音が少なくなった夜間においても近隣に騒音公害を及ぼ
すことなく使用しても差し支えないことが確認された。
共鳴室および吸音部の材料、孔の直径などは表示した材
料、寸法に限定されるものでなく、適宜設定しうるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例温水発生機の一部切欠した側断面
図である。
【図2】図1の温水発生機に設けた共鳴室の図で、同図
(A) は平面図、同図(B) は図1のII−II線断面図、同図
(C) は他の例の断面図である。
【図3】本発明実施例の騒音テスト結果を示す線図であ
る。
【図4】本発明実施例の騒音テスト結果を示す線図であ
る。
【図5】 従来のガンタイプバーナを用いる温水発生機の
一部切欠した側断面図である。
【図6】 従来例温水発生機の騒音テスト結果を示す線図
である。
【図7】 従来例温水発生機の騒音テスト結果を示す線図
である。
【図8】 共鳴構造体の断面図である。
【図9】 他の共鳴構造体の断面と平面を示す図である。
【図10】 温水発生機の概略断面図で、同図(A) は炉筒
式燃焼炉、同図(B) と同図(C) は炉筒煙管式燃焼炉の図
である。
【図11】 ガンタイプバーナを説明する図である。
【図12】 ヘルムホルツの共鳴管を説明する図である。
【図13】 騒音測定方法を示す図である。
【符号の説明】
11 温水発生機 12 バーナ 13 火炎 14 燃焼炉(燃焼室) 14a 連絡路 15 煙管 16 整流筒 17 貯湯槽 18 煙室 19 煙突 20 出湯口 21 排気サイレンサ 22,23 測定点 24 共鳴室 24a 共鳴室外枠 24b 共鳴室のふた 25 吸音部 26,27 孔 27a パイプ 28 平板 29 低域音 30 気腔部 31 地表面 32 空気取入口 34 マイクロホン 35 記録計 36 分析器 41 炉筒 (燃焼室) 42 バーナ 43 空気吸入口 44 火炎 45 燃焼ガス 46 熱交換部 47 燃焼ガス出口 48 炉筒 49 煙管 50 炉筒 51 連絡通路 52 煙室 53 空気 54 ノズル 55 ディフューザ( 保火板) 56 入口 57 出口 58 ヘルムホルツの共鳴管

Claims (2)

    【明細書】 【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体もしくは気体燃料を燃焼させるガン
    タイプバーナと炉筒式もしくは炉筒煙管式燃焼炉(1
    4)で構成される温水発生機(11)において、燃焼炉
    (14)から煙管(15)に入り、煙室(18)を経て
    排気サイレンサ(21)を介し煙突(19)へ排出され
    る燃焼ガスの流れの径路において煙室(18)の上方部
    分に外部に対し閉じた中空の吸音部(25)を配設した
    共鳴室(24)を設けて火炎(13)が発生する低周波
    数帯の騒音を共鳴減衰させ、 共鳴室(24)の下方部分
    は孔(26)をあけた平板(28)で仕切り、孔(2
    6)の直径は共鳴室(24)の気孔部(30)と孔(2
    6)が連絡する部分で煙管(15)から出る低周波数帯
    の騒音(29)と共鳴する値に設定してなることを特徴
    とする温水機の燃焼騒音低減装置。
  2. 【請求項2】 液体もしくは気体燃料を燃焼させるガン
    タイプバーナと炉筒式もしくは炉筒煙管式燃焼炉(1
    4)で構成される温水発生機(11)において、 燃焼炉(14)から煙管(15)に入り、煙室(18)
    を経て排気サイレンサ(21)を介し煙突(19)へ排
    出される燃焼ガスの流れの径路において煙室(18)の
    上方部分に外部に対し閉じた中空の吸音部(25)を配
    設した共鳴室(24)を設けて火炎(13)が発生する
    低周波数帯の騒音を共鳴減衰させ、 共鳴室(24)の下方部分の平板(28)にはパイプ
    (27a)により孔(27)を形成し、 パイプ(27a)の直径は、共鳴室(24)の気腔部
    (30)と孔(27)が連絡する部分で煙管(15)か
    ら出る低周波数帯の騒音(29)と共鳴する値に設定し
    てなることを特徴とする温水発生機の燃焼騒音低減装
    置。
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