特許 7510897 送風機

(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】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】送風機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/70 20060101AFI20240627BHJP

   F04D 29/44 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

F04D29/70 M

F04D29/44 U

F04D29/44 W

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021027215

(22)【出願日】2021-02-24

(65)【公開番号】P2022128798

(43)【公開日】2022-09-05

【審査請求日】2023-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111257

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 栄二

(74)【代理人】

【識別番号】100110504

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 智裕

(72)【発明者】

【氏名】中谷 立好

(72)【発明者】

【氏名】瀧 啓東志

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７５２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２４８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器を経由した後の燃焼排気を吸い込んで外部へ排出する縦置き型の送風機であって、
羽根車と、羽根車を収容するスクロール状のファンケーシングと、羽根車を回転駆動させる電動機と、を有し、
前記ファンケーシングは、燃焼排気を吸い込む吸い込み口が側方に向かって開口する第１側面と、第１側面と対向し、電動機が固定される第２側面と、羽根車の外周を囲い、燃焼排気を排出する排出口に繋がる周面とを、有し、
第１側面は、羽根車の最下部よりも下方であって、羽根車の最下部の鉛直方向における第１側面と周面との繋ぎ部よりも上方に水抜き穴を有する送風機。

【請求項2】

請求項１に記載の送風機であって、
前記吸い込み口は、前記ファンケーシングの前記第１側面にベルマウス状に開口し、前記ファンケーシングの前記第１側面の外側から内側に向かって延びる吸い込み路を有する送風機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼装置に用いられる送風機に関する。特に、本発明は、燃焼装置の熱交換器を経由した後の燃焼排気を吸い込んで燃焼装置の外部に排出させる送風機の水抜き構造に関する。

【背景技術】

【0002】

給湯器などの燃焼装置に用いられる送風機は、電動機と、電動機の回転軸に対して複数の翼片が放射状に配置された円筒状の羽根車と、羽根車を収容するファンケーシングとを有する。電動機の本体部は、ファンケーシングの一方側面の外側に固定され、回転軸は、本体部からファンケーシングの内方側に向かって延出する。ファンケーシングは、回転軸に連結された羽根車を収容するとともに、羽根車の回転により生成される気流を案内する風路を形成する。

【0003】

ファンケーシングは、羽根車の回転軸に対する半径が羽根車の回転方向に大きくなるようにスクロール状に形成されている。また、ファンケーシングの他方側面には、吸い込み口が設けられている。さらに、ファンケーシングの周面には、接線方向に排出口に繋がる送風路が延設されている。

【0004】

ところで、送風機を熱交換器よりも燃焼排気の流路の下流側に設け、送風機により熱交換器を経由した後の燃焼排気を吸い込んで、外部に排出させる所謂、引張り式の燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この引張り式の燃焼装置では、送風機を作動させると、送風機よりも上流側に位置する燃焼室や熱交換室内が負圧となる。従って、これらの筐体には燃焼排気の漏洩を防止するための高い密閉性が要求されず、押し込み式の燃焼装置に比べて構造を簡素化することができる。

【0005】

一方、送風機が熱交換器よりも下流側に配置されている燃焼装置では、送風機内で燃焼排気が凝縮してドレン水が発生したり、送風機の下流側に接続される排気管から送風機内に雨水が侵入したりして、送風機内に滞留する場合がある。このため、これらの滞留水の羽根車への干渉や送風機の腐食を防止する必要があり、特許文献１では、熱交換器の上方に送風機を横置きし、送風機のファンケーシングの最外周に水抜き穴を開設して、ファン吐出圧により水抜き穴からドレン管を介してドレンタンクに送風機内の滞留水を排水させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－１４３６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、引張り式の燃焼装置では、燃焼運転中、燃焼排気が送風機内に吸い込まれる。そのため、羽根車を回転駆動させると、滞留水とともに燃焼排気がファンケーシングの最外周の水抜き穴から外部に排出され、ドレン管と接続されたドレンタンクを介して燃焼排気が漏洩するという問題がある。特に、塵埃による排気管の閉塞や外部に連通する排気管への逆風が生じると、ファンケーシング内の内部圧力が上昇するため、燃焼排気が漏洩しやすくなる。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、引張り式の燃焼装置において、送風機内の滞留水を排水させるとともに、燃焼運転中、水抜き穴から送風機外部への燃焼排気の漏洩を防止することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、
熱交換器を経由した後の燃焼排気を吸い込んで外部へ排出する縦置き型の送風機であって、
羽根車と、羽根車を収容するスクロール状のファンケーシングと、羽根車を回転駆動させる電動機と、を有し、
前記ファンケーシングは、燃焼排気を吸い込む吸い込み口が側方に向かって開口する第１側面と、第１側面と対向し、電動機が固定される第２側面と、羽根車の外周を囲い、燃焼排気を排出する排出口に繋がる周面とを、有し、
第１側面は、羽根車の最下部よりも下方であって、羽根車の最下部の鉛直方向における
第１側面と周面との繋ぎ部よりも上方に水抜き穴を有する送風機が提供される。

【0010】

このものによれば、熱交換器を経由した後の燃焼排気を吸い込む送風機は縦置きに配置されているから、送風機の最下部、すなわちファンケーシングの周面の最下部にドレン水や雨水が流下する。そして、水抜き穴は、第１側面の羽根車の最下部よりも下方に設けられているから、ファンケーシング内における周面の最下部に滞留水が滞留しても、滞留水が羽根車に干渉する前に、滞留水を送風機外部に排水することができる。

【0011】

一方、吸い込み口から羽根車の内側に吸い込まれる燃焼排気は、羽根車の外側に向かって吹き出されるから、ファンケーシング内の内部圧力は羽根車の外周から離れるに従って高くなり、ファンケーシング内において周面の最外周近傍は正圧状態となる。そのため、送風機が縦置きで配置される場合、滞留水が滞留するファンケーシングの周面の最下部に水抜き穴が設けられると、燃焼運転中、ファン吐出圧により燃焼排気が水抜き穴から送風機外部に排出される。

【0012】

しかしながら、上記送風機によれば、燃焼排気はファンケーシングの第１側面に開口する吸い込み口から羽根車の内側に吸い込まれるから、羽根車の内側では大きな負圧状態が形成され、羽根車と対向する第１側面との間の隙間は負圧状態となる。そのため、羽根車の外周から径方向外方の一定の範囲でも負圧状態が形成され、羽根車の外周から外側に流れる燃焼排気の一部は、羽根車と第１側面との間の隙間を通って羽根車の内側に引き戻される。従って、羽根車の外周よりも径方向外方、すなわち羽根車の最下部よりも下方で、羽根車の最下部の鉛直方向における第１側面と周面との繋ぎ部よりも上方に水抜き穴を形成すれば、燃焼運転中、水抜き穴から送風機外部への燃焼排気の漏洩を防止することができる。

【0013】

好ましくは、上記送風機において、
前記吸い込み口は、前記ファンケーシングの前記第１側面にベルマウス状に開口し、前記ファンケーシングの前記第１側面の外側から内側に向かって延びる吸い込み路を有する。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、引張り式の燃焼装置において、送風機内の滞留水を排水できるとともに、燃焼運転中、水抜き穴から送風機外部への燃焼排気の漏洩を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の一例を概略構成図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る送風機の一例を示す概略部分分解斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る送風機の一例を示す概略縦断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態に係る送風機内の内部圧力を示す分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態に係る送風機及び燃焼装置について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る燃焼装置は、給水管７１から熱交換器２１内に供給される水をバーナ１１の燃焼排気により加熱し、出湯管７２を通じて図示しないシャワーやカランなどの給湯端末に供給する給湯器１である。

【0018】

給湯器１は、外装ケーシングを有し、外装ケーシングは、前方に開口部を有するケーシング本体２と、ケーシング本体２の前面開口部を開閉する図示しない開閉扉とを備える。なお、本明細書では、ケーシング本体２の前面開口部側を正面側、前面開口部と対向する側を背面側とし、これらが対向する方向を前後方向、前後方向と横方向に交差する方向を左右方向、前後方向と高さ方向に交差する方向を上下方向という。

【0019】

ケーシング本体２内には、下方から順に、燃焼室１０と、熱交換室２０と、排気室３０とが配設されており、排気室３０の左側方に送風機５０が取り付けられている。ケーシング本体２の上壁には、後述する送風機５０の排出口５５と連通し、給湯器１の外部に燃焼排気を排出する排気管８０が接続されている。

【0020】

燃焼室１０内の下方には、バーナ１１が配設されている。バーナ１１には、燃料ガスを供給するガス供給管７０が接続されている。バーナ１１の上方には、点火電極１２が配設されており、バーナ１１の下方には、図示しない分布板が配設されている。送風機５０を作動させると、分布板を介して外装ケーシング内の空気が燃焼用空気としてバーナ１１に供給され、点火電極１２を作動させて燃料ガスを点火させることにより燃焼排気が生成される。バーナ１１から噴出される燃焼排気は、熱交換室２０に供給され、排気室３０及び送風機５０を通って給湯器１の外部に排出される。従って、本明細書では、燃焼室１０が設けられている下方側が燃焼排気の流路の上流側に対応し、燃焼室１０が設けられている側と反対の上方側が燃焼排気の流路の下流側に対応する。

【0021】

熱交換室２０は、上下に開放する略矩形箱状の筐体を有する。熱交換室２０の下端は、燃焼室１０の上端と接続されており、熱交換室２０の上端は、排気室３０の下端と接続されている。熱交換室２０には、バーナ１１により生成された燃焼排気中の熱を回収し、給水管７１から供給される水を加熱する熱交換器２１が組み込まれている。熱交換器２１は、複数の伝熱フィン２１１と、各伝熱フィン２１１に貫挿される伝熱管２１２とを有する。伝熱管２１２は、熱交換室２０内で蛇行状または螺旋状に延設されており、伝熱管２１２の一端側は給水管７１と接続され、伝熱管２１２の他端側は出湯管７２と接続される。なお、水の代わりに他の熱媒を用いてもよい。

【0022】

排気室３０は、下方の排気部３１と、排気部３１よりも左右方向で幅狭の上方のファン接続部３２とが一体に形成された正面視略逆Ｌ字状の筐体を有する。ファン接続部３２の上端は閉塞されている。ファン接続部３２の左側壁には、左側方に開口する導出口３３が開設されており、図示しないがファン接続部３２の周縁には、送風機５０を連結固定するための被締結部が設けられている。

【0023】

図２及び図３に示すように、送風機５０は、羽根車５１と、羽根車５１を収容するファンケーシング５３と、羽根車５１を回転駆動させる電動機５２とを有する。ファンケーシング５３は、吸い込み口５４が開口する平板状の固定板５３０と、ファンケーシング本体５３１とを有する。ファンケーシング本体５３１は、外方側で電動機５２の本体が固定され、ファンケーシング５３内に向かって回転軸５２１が延出する支持板５３２と、羽根車５１の外周を囲うように湾曲させた帯状の周壁板５３３とが一体に形成されており、右側方及び上方に向かって開放している。固定板５３０は、ファンケーシング本体５３１を右側方から覆うように、周縁でファンケーシング本体５３１と接合されている。従って、本実施の形態では、固定板５３０が第１側面に、ファンケーシング本体５３１の支持板５３２が第２側面に対応し、ファンケーシング本体５３１の周壁板５３３が周面に対応する。送風機５０は、回転軸５２１が水平方向に延びる縦置き状態で排気室３０のファン接続部３２に取り付けられる。なお、ファンケーシング本体は、第２側面を構成する支持板と、周面を構成する帯状の周壁板の２部品から構成してもよい。また、ファンケーシングは、第１側面と周壁板とが一体に形成されたファンケーシング本体と、支持板とから構成してもよい。

【0024】

図示しないが、固定板５３０は、外周に締結部を有する。送風機５０は、固定板５３０の締結部と既述したファン接続部３２の被締結部とをねじ締結することにより、ファン接続部３２に連結固定される。吸い込み口５４は、固定板５３０の略中央部にベルマウス状に開口されている。吸い込み口５４は、送風機５０が排気室３０のファン接続部３２に取り付けられると、ファン接続部３２の左側壁に開口する導出口３３と連通する。また、吸い込み口５４は、中心が回転軸５２１の略同一直線上に位置するように設けられている。固定板５３０には、送風機５０が排気室３０のファン接続部３２に取り付けられたとき、羽根車５１の外周の最下部の鉛直方向下方に小孔の水抜き穴７が開設されている。

【0025】

図３に示すように、吸い込み口５４は、ファンケーシング５３の外側（図３中、右側）から内側（図３中、左側）に向かって延びる吸い込み路５４０を有する。吸い込み口５４の先端部は、羽根車５１の内側に位置する。送風機５０を作動させると、一点鎖線に示すように、排気室３０の導出口３３から吹き出す燃焼排気は、吸い込み口５４の先端部から羽根車５１の内側に吸い込まれる。

【0026】

羽根車５１は、円筒状のシロッコファンである。羽根車５１は、電動機５２の回転軸５２１の軸方向に細長く形成された複数の翼片５１１が回転軸５２１に対して放射状に所定の間隔で配置されている。これらの翼片５１１の一端は、環状の第１回転板５１２の外縁部分に取り付けられており、翼片５１１の他端は、円板状の第２回転板５１３に取り付けられている。第２回転板５１３は、中心で電動機５２の回転軸５２１に固定されており、電動機５２の駆動によって羽根車５１が回転軸５２１を中心に回転駆動する。なお、シロッコファン以外に、ターボファンを用いてもよい。

【0027】

羽根車５１の複数の翼片５１１は、外周側を羽根車５１の回転方向に湾曲させて設けられている。電動機５２の駆動によって羽根車５１が回転駆動すると、遠心力によって羽根車５１の内側から外側に向かう燃焼排気の流れが生じて、吸い込み口５４から吸い込まれた燃焼排気が複数の翼片５１１の間から羽根車５１の外側に向かって吹き出す。

【0028】

ファンケーシング５３は、電動機５２の回転軸５２１に対して半径が羽根車５１の回転方向（図２では、右回り）に大きくなるようにスクロール状に形成されている。ファンケーシング５３の半径の大きい側の周壁板５３３から接線方向の上方に向かって送風路５３４が延設されており、送風路５３４の端部には排出口５５が上方に向かって開口している。また、羽根車５１は、渦巻き状の始端部である排出口５５を形成する周壁板５３３と羽根車５１の外周との間の隙間が最小となり、羽根車５１の回転方向に従って、周壁板５３３と羽根車５１の外周との間の隙間が大きくなるように、ファンケーシング５３内に収容されている。このため、羽根車５１の外周の最下部と対向する周壁板５３３との間の隙間は、羽根車５１の外周の最上部と対向する周壁板５３３との間のそれよりも大きい。なお、排出口５５は、前方または後方に向かって開口させてもよい。

【0029】

既述したように、羽根車５１を回転駆動させると、遠心力によって羽根車５１の内側から外側に燃焼排気が吹き出す気流が生じる。従って、燃焼運転中、熱交換器２１を経由した後の燃焼排気は、排気室３０を介して吸い込み口５４から羽根車５１の内側に吸い込まれる。そして、羽根車５１の外側に吹き出した燃焼排気は、周壁板５３３に沿って進み、送風路５３４を通って排出口５５から給湯器１の外部に排出される。

【0030】

本実施の形態において、送風機５０は縦置きで設置されているため、燃焼運転中に発生するドレン水や排気管８０から送風機５０内に侵入する雨水はファンケーシング５３の周壁板５３３の最下部に滞留する。また、上記のように上方に排出口５５が設けられている場合、スクロール状のファンケーシング５３では、羽根車５１の外周の最下部と周壁板５３３の最下部との間には一定の大きさの隙間が形成される。従って、羽根車５１の外周の最下部よりも下方に水抜き穴７を形成することにより、滞留水が羽根車５１へ干渉する前に滞留水を水抜き穴７から送風機５０外部に排水することができる。

【0031】

図４は、閉塞のない状態で送風機５０単体を作動させたときの回転軸５２１を含む縦断面におけるファンケーシング５３内の内部圧力分布を示す。評価条件は、吸い込み口５４の先端部の開口径が、２８ｍｍ、排出口５５の開口径が、５９ｍｍ、羽根車５１の外径が、７５ｍｍ、ファンケーシング５３の最小径が、９７ｍｍ、ファンケーシング５３の最大径が、１０６ｍｍ、水抜き穴の開口径が、３ｍｍ、全流量が、０．８４ｍ^３／ｍｉｎに設定されている。

【0032】

上記評価によれば、羽根車５１の内側では、－３００Ｐａ以下の大きな負圧状態が形成される。また、ファンケーシング５３の下方領域では、羽根車５１の外周から離れるに従って内部圧力が高くなり、排気管８０の閉塞状態によっては、ファンケーシング５３の最下部では、５０～１５０Ｐａ程度の正圧状態が形成される。従って、ファンケーシング５３の周壁板５３３の最下部に水抜き穴７を設けた場合、水抜き性は向上するが、燃焼運転中、ファン吐出圧により燃焼排気が水抜き穴７から送風機５０外部に漏洩する。

【0033】

しかしながら、羽根車５１の外側であっても、羽根車５１の外周から一定の範囲では、－３００～－５０Ｐａ程度の負圧状態が形成される。これは、燃焼排気は固定板５３０に開口する吸い込み口５４から羽根車５１の内側に吸い込まれるため、羽根車５１の内側では大きな負圧状態が形成され、羽根車５１の第１回転板５１２と対向する固定板５３０との間の隙間や羽根車５１の第２回転板５１３と対向する支持板５３２との間の隙間も負圧状態となり、羽根車５１の外周から径方向外方の一定の範囲でも負圧状態が形成されることが理由と考えられる。従って、図３中の一点鎖線で示すように、羽根車５１の内側から外側に吹き出される燃焼排気のうち、羽根車５１の左右の第１及び第２回転板５１２，５１３の周縁の羽根車５１の外周から外側に流れる燃焼排気の一部は、羽根車５１と固定板５３０及び支持板５３２との間の隙間を通って羽根車５１の内側に引き戻される。そして、送風機５０の外部の圧力は略大気圧であるから、水抜き穴７の外部では、ファンケーシング５３内の羽根車５１の外周近傍の内部圧力よりも高い正圧状態が形成されている。従って、羽根車５１の外周の最下部よりも径方向外方、すなわち、羽根車５１の最下部よりも下方で、ファンケーシング５３の周壁板５３３の最下部よりも上方の負圧状態が形成される領域に水抜き穴７を形成すれば、燃焼運転中、水抜き穴７から送風機５０外部への燃焼排気の漏洩を防止することができる。

【0034】

また、吸い込み口５４側の固定板５３０であって、羽根車５１の最下部の鉛直方向下方における固定板５３０と周壁板５３３との繋ぎ部よりも上方に水抜き穴７を設ければ、より大きな負圧状態を期待できるから、燃焼運転中、水抜き穴７から送風機５０外部への燃焼排気の漏洩を確実に防止することができる。

【0035】

以上のように、本実施の形態によれば、引張り式の燃焼装置において、送風機５０内の滞留水を排水できるとともに、燃焼運転中、水抜き穴７から送風機５０外部への燃焼排気の漏洩を防止できる。

【符号の説明】

【0036】

１ 給湯器
７ 水抜き穴
１１ バーナ
２１ 熱交換器
５０ 送風機
５１ 羽根車
５２ 電動機
５２１ 回転軸
５３０ 固定板
５３ ファンケーシング
５３２ 支持板
５３３ 周壁板
５４ 吸い込み口
５５ 排出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】