JP6920919B2

JP6920919B2 - 給湯装置

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Publication number: JP6920919B2
Application number: JP2017153452A
Authority: JP
Inventors: 森　健太郎; 健太郎森; 神野　秀幸; 秀幸神野
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: JP2019032114A; US11041657B2; US20190049147A1; CN109386968A

Description

本発明は、建物の壁面に設置する給湯装置に関する。

この種の給湯装置は、内部に給湯装置本体を収容した本体ケースを建物の壁面に掛止することにより設置されるが、その運転時には、バーナの燃焼に伴う熱が発生する。このため、本体ケースは、建物壁面から所定距離だけ離した状態で取り付けられ、給湯装置から建物壁面への熱の伝達が軽減されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−９９４８３号公報（図１）

しかし、この種の給湯装置においては、運転中に給湯装置から発生した音（バーナの燃焼音）が本体ケースの背面と建物壁面との間で比較的大きく響くことがあり、これが騒音となる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、建物壁面側からの騒音の発生を抑えることができる給湯装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、バーナ及び該バーナの燃焼排気により湯を生成する熱交換器を有する給湯装置本体と、該給湯装置本体を収容する直方体状の本体ケースとを備え、該本体ケースの背面側を閉塞する背面板を、建物壁面に所定の空隙を存して対向させて取り付ける給湯装置において、前記本体ケースに、前記背面板の周縁に沿った前記空隙の開放端部のうちの一部を閉じる防音部材を設け、前記防音部材は、前記本体ケースの前記背面板の横方向の端縁に沿って上下方向に延びる細長い形状であり、上下方向の長さ寸法が、前記背面板の上下方向の寸法よりも短く形成されていることを特徴とする。

給湯装置の運転時には、本体ケースに収容された給湯装置本体から振動が生じる。この振動が本体ケースの内部から背面板に伝わり、更に、背面板の振動が建物壁面との間の空隙（以下、壁側空隙と言う）に伝わって音として放出されると、壁側空隙で共鳴して騒音となる場合がある。

また、本発明者は、給湯装置から発生する音の周波数（Hz）及び音圧（dB）等を測定し、給湯装置本体から生じる音（振動）と壁側空隙との関係について新たな知見を得た。この知見によれば、給湯装置の背面側から発生している騒音は、給湯装置本体から生じる音（振動）が、壁側空隙が有する固有の振動数である共鳴周波数（以下、固有振動数と言う）に合致（略合致）した共鳴であることが明らかとなった。

本発明は、このような発明者の知見に基づくものである。即ち、防音部材によって壁側空隙の開放端部の一部を閉じることにより音の伝達空間が分割され、壁側空隙とそれに連続する外側の周囲とで形成される空間の形状が変更される。壁側空隙の空間形状が変更されると、壁側空隙の固有振動数が変わるので、給湯装置本体から発する振動数とが合致しなくなる。これにより、壁側空隙における共鳴を抑制することができ、騒音の発生を抑制することができる。

また、この種の給湯装置は、その背面側の上下が夫々ブラケット等の取り付け金具を介して建物壁面に取り付けられる。このため、壁側空隙は、横方向に比較的大きく開放されている。そこで、背面板の横方向の端縁に沿って上下方向に延びる防音部材を設けることにより、最小限の防音部材を設けて高い騒音防止効果を得ることができる。

本発明の実施形態における給湯装置の構成を模式的に示す説明的正面図。本発明の実施形態における給湯装置の建物壁面への取り付け状態を示す説明的側面図。本発明の実施形態における背面板及び防音部材を示す図。空隙における振動数毎の振動の大小を示すグラフ。給湯装置の燃焼時に発生する周波数毎の騒音値を示すグラフ。本発明による防音部材の変形例を示す図。本発明による防音部材の他の変形例を示す図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の給湯装置１は、バーナ２と、バーナ２の上方に配置された熱交換器３と、バーナ２の下方に配置された燃焼ファン４とを備えている。バーナ２、熱交換器３、及び燃焼ファン４は、本発明における給湯装置本体を構成する。給湯装置本体は本体ケース５に収容されている。

熱交換器３の入口（上流側の接続口）には、給水管６が接続されている。熱交換器３の出口（下流側の接続口）には、出湯管７が接続されている。熱交換器３は、多数の吸熱フィン３ａと吸熱フィン３ａを貫通した吸熱管３ｂとを備えている。そして、上水道（図示しない）から給水管６に供給される水が熱交換器３においてバーナ２の燃焼排ガスとの熱交換により加熱されて出湯管７に送出され、図外の例えばカラン等から出湯される。

給水管６と出湯管７とは、熱交換器３をバイパスするバイパス管８により連通されている。給水管６におけるバイパス管８との接続箇所の上流側及び下流側には、給水管６やバイパス管８の水流量を制御する図示省略した弁装置や流量センサからなる水量調整機構部９が設けられている。

バーナ２には、燃料ガスを供給するガス供給路１０が接続されている。ガス供給路１０には、バーナ２に供給する燃料ガス量の調節によってバーナ２の燃焼を制御するための複数の弁装置（ガス元弁やガス比例弁等で何れも図示省略）からなるガス供給弁機構部１１が介設されている。

バーナ２の燃焼排ガスは、熱交換器３での熱交換が行われた後に、本体ケース５の上方に貫通する排気筒１２を経由して屋外に排出される。排気筒１２は給気筒１３で囲われており、給気筒１３は、燃焼ファン４の吸気口に連通した吸込みダクト１４に接続されている。

燃焼ファン４は、ファンモータ１５により回転駆動され、給気筒１３から吸い込んだ外気を燃焼用空気としてバーナ２に供給すると共に、バーナ２の燃焼排ガスを熱交換器３に送って排気筒１２から排出させる。

本体ケース５は、図２に示すように、開閉可能な前面パネル５ａと胴部５ｂとからなり、胴部５ｂの後方は背面板５ｃにより閉塞されて直方体状に形成されている。本体ケース５は、胴部５ｂの上下のブラケット１６，１７により建物壁面Ｗに取り付けられる。建物壁面Ｗに取り付けられた本体ケース５は、その背面板５ｃが壁側空隙Ｓを介して建物壁面Ｗに対向する。

図３に示すように、本体ケース５の背面板５ｃには、その横方向の端縁に沿って上下方向に延びる防音部材１８が設けられている。本体ケース５の背面板５ｃと建物壁面Ｗとの間に形成される壁側空隙Ｓは、前記ブラケット１６，１７による建物壁面Ｗへの連結部分以外、端部が開放された状態となっている。

防音部材１８は、壁側空隙Ｓの開放端部のうち、背面板５ｃの横方向の一方の端縁から所定距離を存した内側に設けられている。防音部材１８は、四角柱状に形成されており、その一側面が背面板５ｃに密着して固定され、反対側の他側面は建物壁面Ｗに気密に当接している。

そして、防音部材１８を設けたことにより、給湯装置１の背面側から発生する騒音が軽減される。

ここで、本発明に関して本発明者が行った試験等について説明する。本発明者は、先ず、給湯装置１に防音部材１８を設けていない状態の、壁側空隙Ｓの固有振動数（Hz）を確認すべく測定を行った。

即ち、壁側空隙Ｓの外側から壁側空隙Ｓに向けて同一音圧で振動数の異なる音波を試験用スピーカ（図示せず）から出力させ、壁側空隙Ｓの内部（空間）に設置したマイク（図示せず）を用いてこの時の音（振動）の強弱（大小）を計測した。その結果、図４Ａに示すように、最も大きな音が採取された振動数は４５３Hzであった。

更に、壁側空隙Ｓの空間形状に基づき、コンピュータ・シミュレーションを用いた壁側空隙Ｓの固有振動数を求めたところ、４５７Hzとの値が算出され、測定結果がほぼ正しいことが証明された。よって、本実施形態における壁側空隙Ｓの固有振動数は４５０Hz付近であることが確認された。

次に、本発明者は、給湯装置１から発生する音（振動）の周波数（Hz）と音圧（以下、騒音値と言う）（dB）とを計測した。その結果、図５Ａに示すように、壁側空隙Ｓの振動数が４００Hz付近（実測４５３Hz）で大きくなっていることが確認された。

このことから、給湯装置１から発生する音が壁側空隙Ｓの固有振動数に略合致して共鳴したことが明らかとなった。なお、本実施形態において、４００Hz付近の振動数が発生するのは、バーナ２の燃焼時に生じる振動である。

本実施例においては、図３に示すように、本体ケース５の背面板５ｃの横方向の端縁に沿って上下方向に延びる防音部材１８を設けている。壁側空隙Ｓは、本体ケース５の周囲の空間と連続しているが、防音部材１８により、壁側空隙Ｓの開放端部のうちの横方向一側が閉じられる。これにより、壁側空隙Ｓとその周囲の空間で構成される音の伝達経路が防音部材１８により分割される。

防音部材１８によって空間を分割した場合、コンピュータ・シミュレーションを用いて壁側空隙Ｓの固有振動数を求めたところ、壁側空隙Ｓの固有振動数が３７６Hzに変更されることが算出された。更に、壁側空隙Ｓの固有振動数を測定すると、図４Ｂに示すように、壁側空隙Ｓの固有振動数が３４５Hzに変更されていることが確認された。防音部材１８によって壁側空隙Ｓの固有振動数が変更されると、バーナ２の燃焼時に生じる振動数と壁側空隙Ｓの固有振動数とが合致しなくなる。

これによって、バーナ２の燃焼時に、壁側空隙Ｓに４００Hzの振動が生じても、壁側空隙Ｓでの共鳴が生じない。このため、図５Ｂに示すように、振動数４００Hzにおける騒音値が４０dB程度に減少し、ＡＰ（全周波数帯）も５０dBから約４５dBに減少し、壁側空隙Ｓから出る騒音を抑制することができることが明らかとなった。

更に、防音部材１８は、比較的柔軟な材料で形成することにより、背面板５ｃから建物壁面Ｗへの振動の伝達を硬質な材料で形成した場合に比べて小とすることができる。また、防音部材１８を比較的細長い形状として建物壁面Ｗに気密に当接する面の幅寸法（長手方向に直交する方向の寸法）を小さくすることによっても、背面板５ｃから建物壁面Ｗへの振動の伝達を抑えることができて好ましい。

なお、本実施形態においては、防音部材１８を、本体ケース５の背面板５ｃの横方向の一方の端縁に沿って設けた例を示したが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、本体ケース５の背面板５ｃの横方向の両端縁に沿って一対の防音部材１８を設けてもよい。

この場合、背面板５ｃの横方向の一方の端縁に単一の防音部材１８を設けた場合（図３参照）と比較して、背面板５ｃから建物壁面Ｗへの振動の伝達は僅かに増える。しかし、壁側空隙Ｓの固有振動数は算出値で２８０Hzとなり、振動数４００Hzとの合致を防止することができる。よって、背面板５ｃの横方向の両端縁に沿って一対の防音部材１８を設けた場合も壁側空隙Ｓでの共鳴による騒音の発生を良好に抑制することができる。

また、例えば、図７に示すように、本体ケース５の胴部５ｂの横方向の側面にテープ状の防音部材１９を設けて、背面板５ｃと建物壁面Ｗとの間の壁側空隙Ｓの開放端部を閉じるようにしてもよい。これによっても、テープ状の防音部材１９が壁側空隙Ｓの固有振動数を変更し、壁側空隙Ｓからの騒音の発生を抑えることができる。しかも、テープ状の防音部材１９を採用することにより、本体ケース５から建物壁面Ｗへの振動の伝達も極めて少なくすることができる。

１…給湯装置、２…バーナ、３…熱交換器、５…本体ケース、５ｃ…背面板、１８，１９…防音部材、Ｓ…壁側空隙（空隙）、Ｗ…建物壁面。

Claims

バーナ及び該バーナの燃焼排気により湯を生成する熱交換器を有する給湯装置本体と、該給湯装置本体を収容する直方体状の本体ケースとを備え、該本体ケースの背面側を閉塞する背面板を、建物壁面に所定の空隙を存して対向させて取り付ける給湯装置において、
前記本体ケースに、前記背面板の周縁に沿った前記空隙の開放端部のうちの一部を閉じる防音部材を設け、
前記防音部材は、前記本体ケースの前記背面板の横方向の端縁に沿って上下方向に延びる細長い形状であり、上下方向の長さ寸法が、前記背面板の上下方向の寸法よりも短く形成されていることを特徴とする給湯装置。