(57)【要約】【課題】燃焼用空気の供給に用いられるシロッコファンなどの遠心ファンを運転する際の騒音を好適に低減することが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】燃焼装置のバーナケース内に燃焼用空気を供給するための遠心ファンＦ１は、ファンケース６の舌部６１とこれに繋がった第１の側壁部６２ａとの境界部６６から、ファンケース６の渦巻き終了部６０ｂと渦巻き中心Ｏとを結ぶ基準線Ｌａに垂線Ｌｂを下ろした場合において、羽根車４の各ブレード４０は、垂線Ｌｂよりも渦巻き終了部６０ｂ側に突出しない構成とされている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナを収容するバーナケースと、
このバーナケース内に燃焼用空気を供給するための遠心ファンと、
を備えており、
前記遠心ファンは、渦巻き型の周壁部を有するファンケース内に、複数のブレードを有する羽根車が収容されていることにより、この羽根車の周囲に吐出口に繋がった送風路が形成された構成とされ、かつ前記ファンケースは、前記周壁部の舌部および渦巻き終了部のそれぞれから前記吐出口まで延びる第１および第２の側壁部を備えている、燃焼装置であって、
前記ファンケースの舌部と前記第１の側壁部との境界部から、前記ファンケースの渦巻き終了部と渦巻き中心とを結ぶ基準線に垂線を下ろした場合において、前記羽根車の各ブレードは、前記垂線よりも前記渦巻き終了部側に突出しない構成とされてい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、
前記羽根車の回転時において前記複数のブレードの先端が描く円軌跡が、前記垂線に接した位置、または略接した位置とな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、
前記ファンケースの前記第２の側壁部は、前記渦巻き終了部の接線に対して、この接線よりも前記第１の側壁部から遠ざかるように出口拡がり角をもって傾斜している、燃焼装置。
【請求項４】
バーナを収容するバーナケースと、
このバーナケース内に燃焼用空気を供給するための遠心ファンと、
を備えており、
前記遠心ファンは、渦巻き型の周壁部を有するファンケース内に、複数のブレードを有する羽根車が収容されていることにより、この羽根車の周囲に吐出口に繋がった送風路が形成された構成とされ、かつ前記ファンケースは、前記周壁部の舌部および渦巻き終了部のそれぞれから前記吐出口まで延びる第１および第２の側壁部を備えている、燃焼装置であって、
前記ファンケースの前記第２の側壁部は、前記渦巻き終了部の接線に対して、この接線よりも前記第１の側壁部から遠ざかるように出口拡がり角をもって傾斜している、燃焼装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃焼装置であって、
前記出口拡がり角は、２〜２４度である、燃焼装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃焼装置であって、
前記出口拡がり角は、１０〜１４度である、燃焼装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の燃焼装置であって、
前記ファンケースの前記第１の側壁部は、前記垂線に対し、この垂線よりも前記第２の側壁部から遠ざかる方向に傾斜している、燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば瞬間式給湯装置の構成要素などとして用いるのに好適な燃焼装置、さらに詳しくは、シロッコファンなどの遠心ファンを備えたタイプの燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯装置に用いられる燃焼装置としては、バーナを収容するバーナケースの底部にファンを取り付け、バーナケースの底部に設けられた開口部からバーナケース内に燃焼用空気を供給させるようにしたものがある(たとえば、特許文献１を参照)。前記ファンとしては、たとえばシロッコファンが用いられる。シロッコファンは、遠心ファンの１種であり、小型かつ軽量に製作し得るとともに、比較的低い回転数で大風量を得ることが可能である。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、燃焼装置の仕様としては、できる限り騒音が生じないようにすることが要請される。騒音には、ファンの駆動に起因するものがあり、ファンが発生させる騒音の要因として、次に述べるような事項が挙げられることが判明した。
【０００５】
図７は、従来のファン（シロッコファン）の一例を示す模式図である。このファンＦＮにおいては、複数のブレード４０を有する羽根車４を回転させた際に、羽根車４の内側からファンケース６内の送風路８に向けて、矢印Ｎ１０に示すように、羽根車４の接線方向への空気の吹き出しがなされる。このようにして送風路８内に吹き出される空気は、最終的には吐出口８０に到達し、吐出される。
ところが、送風路８のうち、渦巻き領域Ａ１以外の非渦巻き領域Ａ２（露出角αの範囲内の領域）においては、羽根車４から吹き出された空気が羽根車４内に戻る逆流が生じる。ここで、渦巻き領域Ａ１とは、送風路８のうち、ファンケース６の周壁部６０の渦巻き開始部６０ａから渦巻き終了部６０ｂまでに対応する領域であり、非渦巻き領域Ａ２は、送風路８のうち、渦巻き領域Ａ１以外の領域である。露出角αは、非渦巻き領域Ａ２の中心角に相当する。
非渦巻き領域Ａ２における羽根車４の周辺部分は、渦巻き領域Ａ１と比較して圧力が低く、排気抵抗が大きくなった際には、非渦巻き領域Ａ２と渦巻き領域Ａ１との圧力差はより大きくなる。その結果、羽根車４から非渦巻き領域Ａ２に吹き出された空気が羽根車４側に戻される逆流現象を生じる。この現象は、とくに舌部６１に近い領域において顕著となる。このような逆流現象を生じると、大きな騒音が生じる。
従来においては、羽根車４が舌部６１（より正確には、舌部６１と第１の側壁部６２ａとの境界部６６）よりも渦巻き終了部６０ｂ側に、適当な寸法Ｌ１０だけ突出した構造とされている。このような構造によれば、露出角αが大きく、非渦巻き領域Ａ２も広範囲なものとなる。前記した空気逆流現象は、このような構造に起因して発生し、かつ顕著なものとなっている。
【０００６】
加えて、従来においては、ファンケース６のうち、第１の側壁部６２ａに対面する第２の側壁部６２ｂは、渦巻き終了部６０ｂからその接線方向に延びた形態に設けられている。このため、吐出口８０の幅Ｌ１は小さく、出口排気速度は速い。このことも騒音発生のもう１つの要因となっている。ファンＦＮの出口排気速度が速いと、燃焼装置のバーナケース内に空気吐出が行なわれた場合に、この空気と整流板などの部材との衝突音も大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、燃焼用空気の供給に用いられるシロッコファンなどの遠心ファンを運転する際の騒音を好適に低減することが可能な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】
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の第１の側面により提供される燃焼装置は、バーナを収容するバーナケースと、このバーナケース内に燃焼用空気を供給するための遠心ファンと、を備えており、前記遠心ファンは、渦巻き型の周壁部を有するファンケース内に、複数のブレードを有する羽根車が収容されていることにより、この羽根車の周囲に吐出口に繋がった送風路が形成された構成とされ、かつ前記ファンケースは、前記周壁部の舌部および渦巻き終了部のそれぞれから前記吐出口まで延びる第１および第２の側壁部を備えている、燃焼装置であって、前記ファンケースの舌部と前記第１の側壁部との境界部から、前記ファンケースの渦巻き終了部と渦巻き中心とを結ぶ基準線に垂線を下ろした場合において、前記羽根車の各ブレードは、前記垂線よりも前記渦巻き終了部側に突出しない構成とされていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、遠心ファンの露出角が小さくなり、羽根車の周囲の送風路のうち、いわゆる非渦巻き領域（舌部に繋がった渦巻き開始部から渦巻き終了部までの範囲に対応する渦巻き領域以外の領域）を小さくすることができる。背景技術の欄において述べたように、非渦巻き領域は、羽根車から吹き出された空気が羽根車に戻される空気の逆流を生じ易い部分であるため、この領域を小さくすることにより、騒音を生じさせる空気の逆流現象を好適に抑制することが可能となる。その結果、遠心ファンの駆動時の騒音を従来よりも低減することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、前記羽根車の回転時において前記複数のブレードの先端が描く円軌跡が、前記垂線に接した位置、または略接した位置となるように構成されている。
【００１３】
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、たとえば前記とは異なり、羽根車の位置が、前記した所定の垂線よりも渦巻き終了部から遠ざかる方向に大きく離間した配置とされた場合には、羽根車から吹き出される空気の多くが舌部に衝突する。これでは、円滑な空気吐出が困難となる。これに対し、前記構成によれば、そのような不具合も適切に回避することができる。この点は、図５（ｂ）を参照して後述する説明からも理解されよう。
【００１４】
本発明の第２の側面により提供される燃焼装置は、バーナを収容するバーナケースと、このバーナケース内に燃焼用空気を供給するための遠心ファンと、を備えており、前記遠心ファンは、渦巻き型の周壁部を有するファンケース内に、複数のブレードを有する羽根車が収容されていることにより、この羽根車の周囲に吐出口に繋がった送風路が形成された構成とされ、かつ前記ファンケースは、前記周壁部の舌部および渦巻き終了部のそれぞれから前記吐出口まで延びる第１および第２の側壁部を備えている、燃焼装置であって、
前記ファンケースの前記第２の側壁部は、前記渦巻き終了部の接線に対して、この接線よりも前記第１の側壁部から遠ざかるように出口拡がり角をもって傾斜している。
【００１５】
このような構成によれば、遠心ファンの吐出口の幅を大きくすることができる。このため、出口排気速度を低くし、遠心ファンの駆動時の騒音を低下させる効果が得られる。また、遠心ファンの出口排気速度を低くすれば、燃焼装置のバーナケース内に空気吐出が行なわれた際に、空気と整流板などの部材との衝突音も小さくする効果も得られる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、本発明の第１の側面により提供される燃焼装置において、第２の側面により提供される燃焼装置の特徴的な構成（すなわち、前記ファンケースの前記第２の側壁部は、前記渦巻き終了部の接線に対して、この接線よりも前記第１の側壁部から遠ざかるように出口拡がり角をもって傾斜している構成）をさらに具備したものとされる。
【００１７】
このような構成によれば、遠心ファンのいわゆる非渦巻き領域において生じる空気の逆流現象を抑制する効果に加え、出口排気速度を低くする効果もさらに得られるために、騒音の低減を図る上で、より好ましいものとなる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、前記出口拡がり角は、２〜２４度であり、より好ましくは、１０〜１４度である。
【００１９】
このような構成によれば、遠心ファンの駆動時の騒音低減効果に優れたものとなる。このことは、図４を参照して後述する実験データからも裏付けされる。
【００２０】
本発明において、前記ファンケースの前記第１の側壁部は、前記垂線に対し、この垂線よりも前記第２の側壁部から遠ざかる方向に傾斜している。
【００２１】
このような構成によれば、遠心ファンの吐出口の幅をより大きくすることができる結果、出口排気速度を低くして遠心ファンの駆動時の騒音を低下させる上で、より好ましいものとなる。
【００２２】
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】
【００２３】
【図１】本発明に係る燃焼装置の一例を示す要部正面断面図である。
【図２】図１に示す燃焼装置のII−II断面図である。
【図３】図１に示す燃焼装置に用いられているシロッコファンを示す断面図である。
【図４】図３に示すシロッコファンの出口拡がり角と騒音値との関係を示す説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図４に示すシロッコファンとの対比例を示す断面図である。
【図６】本発明の他の例を示す断面図である。
【図７】従来技術の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示す燃焼装置Ｃは、熱交換器１と組み合わされていることにより、温水装置ＷＨを構成するものである。温水装置ＷＨは、より具体的には、瞬間式ガス給湯装置であり、
熱交換器１は、複数のフィン１１を備えた伝熱管１２が缶体１０内に収容された構成であり、入水口１３から伝熱管１２内に流入した湯水は、燃焼装置Ｃによって加熱された後に出湯口１４から出湯する。
【００２６】
燃焼装置Ｃは、複数のバーナ（燃焼管）２、これらを収容するバーナケース３、バーナケース３内に燃焼用空気を供給するためのシロッコファンＦ１、整流板５、および燃料ガス噴出用のヘッダ７（図２を参照）を具備している。
【００２７】
複数のバーナ２は、ガスバーナであり、バーナケース３の左右横幅方向に所定の配列ピッチで並べられている。各バーナ２としては、従来と同様なものを用いることが可能であり、その詳細は省略するが、全体が比較的偏平状であって、長手方向一端の下部には燃料ガス導入口２０を有している。燃料ガス導入口２０には、シロッコファンＦ１から吐出された燃焼用空気（１次空気）と、燃料ガス噴出用のヘッダ７から噴出される燃料ガスとが混合して導入される。この混合ガスが、バーナ２の上面の炎孔部２１において燃焼する。
【００２８】
シロッコファンＦ１は、駆動用モータＭを備えており、バーナケース３の下部に取り付けられて、この下部に設けられた開口部３０からバーナケース３内に燃焼用空気を供給可能である。整流板５は、バーナ２の下側に設けられており、シロッコファンＦ１から吐出された空気の多くを前記した１次空気として利用させる他、前記空気の一部を２次空気としてバーナ２の配置領域に通気孔５０を介して供給させる役割を果たす。
【００２９】
シロッコファンＦ１は、図３に示すような構成である。なお、説明の便宜上、図７に示したファンＦＮと共通する部位には、図７と同一の符号を用いる。
図３において、シロッコファンＦ１は、その基本的な構造は、図７に示したファンＦＮと同様であり、複数のブレード４０を備えた回転可能な羽根車４と、この羽根車４を内部に収容するファンケース６とを備えている。また、ファンケース６は、渦巻き型の周壁部６０を備え、羽根車４の周囲には送風路８が形成されている他、周壁部６０の舌部６１から吐出口８０まで延びる第１の側壁部６２ａ、およびこの第１の側壁部６２ａに対面し、かつ渦巻き終了部６０ｂから吐出口８０まで延びる第２の側壁部６２ｂを備えている。図示説明は省略するが、ファンケース６は、モータＭが取り付けられる側板部や、吸気口が設けられる側板部を具備している。
【００３０】
シロッコファンＦ１は、羽根車４の各ブレード４０が、後述する垂線Ｌｂよりも周壁部６０の渦巻き終了部６０ｂ側に突出しない構成とされている。より具体的には、羽根車４の回転時において複数のブレード４０の先端が描く円軌跡（本実施形態では、符号ｃ１で示す円と同一円となる）が、垂線Ｌｂに接した位置、または略接した位置となるように構成されている。垂線Ｌｂは、舌部６１と第１の側壁部６２ａとの境界部６６から、渦巻き終了部６０ｂと渦巻き中心Ｏとを結ぶ基準線Ｌａに対して直交するように下ろされた直線である。
【００３１】
第１の側壁部６２ａは、前記した垂線Ｌｂと同方向に延びている。これに対し、第２の側壁部６２ｂは、渦巻き終了部６０ｂの接線Ｌｃよりも第１の側壁部６２ａから遠ざかるように接線Ｌｃに対して適度な出口拡がり角βをもって傾斜している。出口拡がり角βは、好ましくは、２〜２４度とされ、より好ましくは、１０〜１４度とされている。
【００３２】
次に、前記した燃焼装置Ｃの作用について説明する。
【００３３】
まず、図３に示したシロッコファンＦ１においては、露出角αが、図７に示したファンＦＮの露出角αよりも小さくなる。換言すると、羽根車４の周囲の送風路８のうち、非渦巻き領域Ａ２が小さくなる。非渦巻き領域Ａ２は、既述したように羽根車４から吹き出さ
れた空気が羽根車４に戻される空気逆流を生じ易い部分であるが、この領域Ａ２を小さくすることにより、空気逆流現象を少なくし、大きな騒音を生じないようにすることが可能となる。
【００３４】
図５（ｂ）は、本実施形態との対比例を示している。この対比例のシロッコファンＦ３においては、羽根車４が垂線Ｌｂよりもファンケース６の奥部側（渦巻き終了部６０ｂから離反する側）に所定の寸法Ｌ７だけ離間した配置とされている。このような構成によれば、露出角αについては小さくできるものの、寸法Ｌ７が大きくされた場合には、羽根車４から吹き出される空気のうち、舌部６１に衝突する空気の割合が多くなり、吐出口８０からの円滑な空気吐出が困難となる。これに対し、本実施形態のシロッコファンＦ１においては、羽根車４が垂線Ｌｂよりもファンケース６の奥部側には配置されていないために、前記したような不具合はない。
【００３５】
図５（ａ）も、本実施形態との対比例を示している。この対比例のシロッコファンＦ２においては、第２の側壁部６２ｂが出口拡がり角βをもたない非傾斜状とされている。露出角αを小さくした場合には、これに伴い、第１の側壁部６２ａは第２の側壁部６２ｂ側に変位する（図３および図５の構造においては、図７に示した構造よりも、第１の側壁部６２ａが右側に変位している）。このため、図５（ａ）の対比例においては、吐出口８０の幅Ｌ２がかなり小さくなる。これでは、出口排気速度が速く、騒音が大きくなる。これに対し、本実施形態のシロッコファンＦ１においては、第２の側壁部６２ｂが適度な出口拡がり角βをもって傾斜していることにより、吐出口８０の幅Ｌ３を大きくし、出口排気速度を低くすることができる。また、このように出口排気速度を低くすれば、吐出空気が整流板５に衝突することにより発生する音も小さくすることができる。さらに、吐出口８０から吐出される空気の多くを、整流板５に対して斜めの角度で衝突させることができるために、このことによっても空気と整流板５との衝突音をより小さくする作用が得られる。
【００３６】
図４は、本実施形態の燃焼装置Ｃにおいて、第２の側壁部６２ｂの出口拡がり角βを種々変更しつつ、シロッコファンＦ１を駆動させた際に発生する騒音を測定して得られたデータの一例を示している。図４に示すデータは、羽根車４の直径が９０ｍｍのシロッコファンのデータであり、これは一般の給湯装置に多用されるサイズのものである。また、回転速度は、５０００ｒｐｍであり、一般の給湯装置用のファンとしては、最高速またはこれに近い速度である。同図に示すように、出口拡がり角βを２〜２４度にした場合には、騒音値を一般的な許容範囲とされる６０ｄＢ（Ａ）以下にすることができる。さらに、出口拡がり角βを１０〜１４度にした際には、騒音値が最低値付近となり、最も優れた騒音低減効果が得られる。
前記したような実験は、サイズが異なるシロッコファンについても行なったが、前記したのと同様な結果が得られた。
【００３７】
なお、本発明においては、上述した実施形態とは異なり、たとえば図７に示したファンＦＮにおいて、第２の側壁部６２ｂを適度な出口拡がり角βをもって傾斜させただけの構成とすることもできる。このような構成によっても、吐出口８０の幅を大きくし、出口排気速度を低くすることによって騒音低減効果を得ることができるからである。
【００３８】
図６は、本発明の他の例を示している。
同図に示すシロッコファンＦ４においては、第１の側壁部６２ａが、垂線Ｌｂよりも第２の側壁部６２ｂから遠ざかるように垂線Ｌｂに対して適当な角度θだけ傾斜している。本実施形態によれば、吐出口８０の幅Ｌ４をより大きくし、出口排気速度をさらに低くすることが可能である。また、吐出口８０から吐出される空気は、適度な拡がり角度をもつため、整流板５との衝突音を低くする上でも一層好ましいものとなる。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明でいう遠心ファンは、シロッコファンに限定されず、たとえばターボファンなども含まれる。本発明に係る燃焼装置は、給湯装置などの温水装置の構成要素以外の用途（たとえば、暖房用や焼却用の燃焼装置など）に用いることも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｃ  燃焼装置
Ｆ１〜Ｆ４  シロッコファン（遠心ファン）
Ｏ  渦巻き中心
Ｌａ  基準線
Ｌｂ  垂線
α  露出角
β  出口拡がり角
２  バーナ
３  バーナケース
４  羽根車
４０  ブレード
６  ファンケース
６０  周壁部
６０ａ  渦巻き開始部
６０ｂ  渦巻き終了部
６１  舌部
６２ａ，６２ｂ  第１および第２の側壁部
６６  境界部（舌部と第１の側壁部との境界部）
８  送風路
８０  吐出口
【図１】
2015102046.tif 000003
【図２】
2015102046.tif 000004
【図３】
2015102046.tif 000005
【図４】
2015102046.tif 000006
【図５】
2015102046.tif 000007
【図６】
2015102046.tif 000008
【図７】
2015102046.tif 000009