(57)【要約】【課題】  本発明は、機器の大型化及び製造工程の煩雑化を招くことなく、通風路３０に対して、通風路３０の側壁３３に形成された開口３１から気体を吐出する場合において、その開口３１における渦流の発生を抑制し、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制したダクト構造５０を提供することを目的とする。【解決手段】  通風路３０の側壁３３において、開口３１の周縁部３２の少なくとも一部に、通風路３０側に曲面形状に膨出する膨出部４０を形成してある。【選択図】    図１
2005076931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風路に対して、前記通風路の側壁に形成された開口から、気体を吐出するダクト構造であって、
前記通風路の側壁において、前記開口の周縁部の少なくとも一部に、前記通風路側に曲面形状に膨出する膨出部を形成してあることを特徴とするダクト構造。
【請求項２】
前記通風路の通風方向が、前記開口からの吐出方向に対して屈折しており、
前記膨出部が、前記開口の周縁部の内、少なくとも前記通風路の通風方向下流側の部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダクト構造。
【請求項３】
前記開口が、送風機の吐出路に接続された開口であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダクト構造。
【請求項４】
複数の羽根部を周方向に並設した回転羽根を回転させて、前記回転羽根の回転軸の一端側に形成された取込部から取込んだ気体を、前記複数の羽根部の回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吐出路に吐出するシロッコファンを用い、通風路に対して、前記通風路の側壁に形成され前記シロッコファンの吐出路に接続された開口から、気体を吐出するダクト構造であって、
前記シロッコファンの吐出路の前記取込部とは反対側の側壁が、前記気体の流れに沿って、前記回転軸の垂直面から離間する側に傾斜していることを特徴とするダクト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数の羽根部を周方向に並設した回転羽根を回転させて、前記回転羽根の回転軸の一端側に形成された取込部から取込んだ気体を、前記複数の羽根部の回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吐出路に吐出するシロッコファンを用い、通風路に対して、前記通風路の側壁に形成され前記シロッコファンの吐出路に接続された開口から、気体を吐出するダクト構造に関し、詳しくは、気体の流れを整流して、圧力損失および騒音の低減効果の向上を図ったダクト構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
説明を容易にするため、例えば家庭内において、燃焼用空気を送風機により強制的に送風し、燃焼用空気と燃料ガスとを混合して、その混合気の燃焼により水を加熱して温水を供給するタイプの給湯設備に適用されるダクト構造を一例に説明する。
従来の給湯設備１は、図４及び図５に示すように、複数のバーナ１５を並設した箱型の燃焼器１０に、燃焼用空気を供給するための送風機として、シロッコファン（例えば、特許文献１を参照。）２０が接続されている。燃焼器１０とシロッコファン２０との接続部分に構成されたダクト構造５０は、燃焼器１０内に形成された通風路３０の側壁３３に、シロッコファン２０からの空気を取込むための空気給気用の開口３１が形成され、シロッコファン２０の吐出路２６がその開口３１に接続されて、吐出路２６から開口３１を介して通風路３０に燃焼用空気が吐出されるように構成されている場合がある（例えば、特許文献２を参照。）。このように構成してあるダクト構造５０においては、通風路の通風方向が、シロッコファン２０からの空気の吐出方向と交差する、言い換えれば、通風路３０の通風方向が開口３１からの吐出方向に対して屈折するように、開口３１から通風路３０に対して送風される。
また、シロッコファン２０は、公知のごとく、複数の羽根部を周方向に並設した回転羽根２２を回転軸２４を中心に回転させて、回転羽根２２の回転軸２４の一端側に形成された取込部２５から取込んだ空気を、回転羽根２２の回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吐出路２６に吐出するように構成されている。
【０００３】
そして、シロッコファン２０の吐出路２６は、一般的に、上記通風路３０の側壁３３に対して、回転軸２４側に対向する側壁２７ｃが垂直に形成されているのに対して、上記側壁２７ｃに対向し回転軸２４側に配置されている側壁２７ａが、空気の流れに沿って吐出路２６を拡径するように、回転軸２４側に傾斜している。また、側壁２７ａ及び側壁２７ｃ以外の側壁２７ｂ，２７ｄも、上記側壁２７ｃと同様に、上記通風路３０の側壁３３に対して垂直に形成され、更に、回転軸２４に垂直に形成されている。
【特許文献１】特開２００１−１８２６９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなダクト構造５０においては、通風路３０、特に、通風路３０の側壁３３における開口３１の周縁部３２において、空気流の剥離等に起因する渦流が発生しやすくなり、この渦流が、圧力損失の増加及び騒音発生の要因となるという問題があった。
【０００５】
特に、吐出路２６から通風路３０に送気される空気が、開口３１付近で直角方向に屈曲する場合においては、その屈折の影響により、開口３１の周縁部３２の内、屈折方向内側の縁部３２ａ，３２ｂ、言い換えれば、通風路３０の通風方向下流側の縁部３２ａ，３２ｂにおいて、渦流が発生しやすいという問題があった。
また、上記渦流の発生を抑制するために、開口３１の角部を比較的大きな曲率半径で曲面状に面取りすることが考えられるが、このような曲面状の角部を形成するために、製造工程の煩雑化を招くことになり、更に、比較的大きな曲率半径の角部を形成するために、装置の大型化を招くことになる。
そこで、本発明は、上記した従来技術の問題点を解決することを課題とするものであり、機器の大型化及び製造工程の煩雑化を招くことなく、通風路に対して、通風路の側壁に形成された開口から気体を吐出する場合において、その開口における渦流の発生を抑制し、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制したダクト構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るダクト構造の第１の特徴構成は、通風路に対して、前記通風路の側壁に形成された開口から、気体を吐出するダクト構造であって、
前記通風路の側壁において、前記開口の周縁部の少なくとも一部に、前記通風路側に曲面形状に膨出する膨出部を形成してある点にある。
上記第１の特徴構成によれば、気体が、通風路の側壁に形成された開口から、開口の周縁部に形成された曲面形状の膨出部に沿って、通風路に吐出されるので、その開口の周縁部における気体流の剥離等に起因する渦流の発生を抑制することができる。その結果、開口を介して通風路に吐出する気体の流れが整流化され、開口から通風路に気体を吐出させたときにかかる通気抵抗が低減されるので、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制することができる。
更に、膨出部を設けることで通風路の流路断面積は一旦縮小された後、再び拡大されることから、膨出部に沿って吐出された気体は再度拡大された通風路を流通することから、圧力損失の増加を抑制することができる。
【０００７】
また、通風路側壁における開口の周縁部、即ち、通風路の内側に膨出部を形成することで、十分な圧力損失および騒音の低減効果を奏することができることから、ダクト構造、ひいては、ダクト構造が適用される機器の大型化を招くことがなく、機器のコンパクト化に貢献することができる。
従って、本発明のダクト構造によれば、機器の大型化を招くことなく、気体流の剥離等に起因する渦流の発生を抑制することができ、吐出される気体をスムーズに通風路に流通させ、圧力損失および騒音を低減させることができる。
本発明に係るダクト構造の第２の特徴構成は、上記第１の特徴構成に加えて、前記通風路の通風方向が、前記開口からの吐出方向に対して屈折しており、
前記膨出部が、前記開口の周縁部の内、少なくとも前記通風路の通風方向下流側の部分に形成されている点にある。
上記第２の特徴構成によれば、開口の周縁部の内、気体が開口から通風路にかけて屈折する側の部分、言い換えれば、通風路の通風方向下流側の部分は、気体の回り込みにより最も渦流が発生しやすいが、その部分に上記膨出部を形成することにより、開口から吐出した気体は、上記膨出部のなだらかな表面に沿って屈折して、通風路を流通することになるので、上記渦流の発生を的確に抑制することができる。
本発明に係るダクト構造の第３の特徴構成は、上記第１又は第２の特徴構成に加えて、前記開口が、送風機の吐出路に接続された開口である点にある。
上記第３の特徴構成によれば、開口が送風機の吐出路に接続される開口として構成されているため、送風機から吐出した気体を渦流の発生を抑制しながらスムーズに通風路に吐出することができ、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制することができる。特に、給湯装置等、送風機と通風路を形成する燃焼器が直結される機器においては、省スペース化のために、通風路の通風方向が、送風機からの吐出方向に対して屈折するように送風機を配置した場合でも、良好に渦流の発生を抑制することができるので、その利用価値は高いものである。
本発明に係るダクト構造の第４の特徴構成は、複数の羽根部を周方向に並設した回転羽根を回転させて、前記回転羽根の回転軸の一端側に形成された取込部から取込んだ気体を、前記複数の羽根部の回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吐出路に吐出するシロッコファンを用い、通風路に対して、前記通風路の側壁に形成され前記シロッコファンの吐出路に接続された開口から、気体を吐出するダクト構造であって、
前記シロッコファンの吐出路の前記取込部とは反対側の側壁が、前記気体の流れに沿って、前記回転軸の垂直面から離間する側に傾斜している点にある。
上記第４の特徴構成によれば、シロッコファンからの気体の吐出方向には、取込部における気体の流入方向成分を含むため、回転羽根の回転軸の垂直面から離間する側に若干傾斜しているので、シロッコファンの吐出路の上記取込部とは反対側の側壁を、気体の流れに沿って、回転羽根の回転軸の垂直面から離間する側に傾斜させることで、吐出路の上記取込部とは反対側の側壁に吐出気体が衝突して渦流が発生するというシロッコファン特有の性質による問題を解消することができる。よって、シロッコファンから吐出する気体がスムーズに開口に到達することになり、開口における渦流の発生を抑制して、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制することができる。
従って、本発明のダクト構造によれば、機器の大型化を招くことなく、シロッコファンから吐出された気体流が側壁に衝突することに起因する渦流の発生を抑制することができ、吐出される気体をスムーズに通風路に流通させ、圧力損失および騒音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。この実施の形態では、ダクト構造を、空気（気体の一例）を供給して燃焼運転させる燃焼器１０を備える給湯設備１に適用した例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
図１は、本発明の実施の形態に係るダクト構造５０が適用された給湯設備１の概略的構成図が示されている。給湯設備１は、器具本体ケース（図示せず。）を持ち、その内部に、空気を送気する送風機としてのシロッコファン２０と、シロッコファン２０から供給される空気を燃焼用空気として取り込む箱型の燃焼器１０とを収納されて備えてあり、シロッコファン２０と燃焼器１０との接続部分には、両者を連通させるダクト構造５０が形成されている。
【０００９】
また、この給湯設備１には、燃焼器１０から排出された燃焼ガスを流通させる燃焼ガス流路２や、燃焼ガス流路２を流通する燃焼ガスとの熱交換によって通水を加熱するための熱交換器３等が設けられている。
シロッコファン２０は、ファンケース２１と、ファンケース２１内に回転軸２４周りに回転自在に収納保持され複数の羽根部２２ａを周方向に並設した回転羽根２２と、その回転羽根２２を回転軸２４周りに回転駆動させる電動モータ２３とを備えて構成されている。そして、シロッコファン２０は、電動モータ２３の駆動により回転羽根２２を回転軸２４周りに回転駆動させることにより、回転羽根２２の回転軸２４の一端側に形成された取込部２５から取込んだ空気を、複数の羽根部２２ａの回転軌跡の略接線方向に沿って形成された吐出路２６に吐出することができる。
また、このようなシロッコファン２０において、吐出路２６の側壁２７の内、回転軸２４側の側壁２７ａが、空気の流れに沿って吐出路２６を拡径するように、回転軸２４側に傾斜している。
また、燃焼器１０は、シロッコファン２０によって供給される空気が流通する通風路３０を備え、更に、その通風路３０から送り込まれた空気を利用して燃料を燃焼させる複数のバーナ部１５を並設して備える。バーナ部１５は、通風路３０から送り込まれた空気と燃料ノズル１１によって供給される燃料ガスとを混合する混合部１２と、その混合部１２の混合気を焼却させる燃焼部１３とを備えて構成されている。
燃焼器１０における通風路３０の下方の側壁３３の角部には、空気供給用の開口３１が形成され、また、通風路３０は、開口３１が形成された側壁３３に沿って空気を流通させるように構成されている。
開口３１は、シロッコファン２０の吐出路２６に接続されており、シロッコファン２０から吐出された空気を燃焼器１０内に取り込む開口として構成されている。
通風路３０は、開口３１と燃焼器１０内に形成された混合部１２とを連通するものであり、開口３１から燃焼器１０内に取り込まれた空気を燃焼用空気として混合部１２に導入させるための通路として構成されている。
【００１０】
また、通風路３０とバーナ部１５とを仕切る壁部２８に複数の穴を形成し、通風路３０を流通する空気Ａの一部がバーナ部１５側に二次燃焼用空気として流入するように構成しても構わない。
シロッコファン２０の吐出路２６は、回転軸２４側の側壁２７ａと、吐出路２６の取込部２５とは反対側の側壁２７ｂとを、通風路３０の中央部側に配置して、開口３１に接続されている。
【００１１】
また、通風路３０の空気の通風方向と開口３１からの空気の吐出方向とは略直交している。即ち、開口３１から吐出された空気は、上記吐出路２６の側壁２７ａ，２７ｂと開口３１とが交わる角部を巻き込むように、略直角に屈折して、通風路３０を流通することになる。
【００１２】
このことにより、シロッコファン２０を、燃焼器１０の下方の角部、即ち、通風路３０における通風方向の側方の角部に配置して、省スペース化を図ることができる。
通風路３０の開口３１が形成された側壁３３において、開口３１の周縁部３２の少なくとも一部には、通風路３０側に曲面形状に膨出する膨出部４０が形成されている。
膨出部４０は、開口３１に近接した初端部４１から頂点部４２にかけて、その膨出量を、通風路３０の通風方向下流側に沿って漸次増加させ、頂点部４２から開口３１から最も遠い終端部４３にかけて、その膨出量を、漸次減少させるように、なめらかな曲面形状に形成されている。よって、通風路３０の流路断面積は、周縁部３２から漸次縮小した後、なめらかに漸次拡大する状態となる。
また、膨出部４０の頂点部４２は初端部４１側に偏って位置するように形成してある。即ち、膨出部４０において、初端部４１から頂点部４２に至る傾斜が、頂点部４２から終端部４３に至る傾斜よりも急な傾斜となっている。よって、通風路３０の側壁２７と吐出路２６の側壁２７との角部が無くなり、更に、膨出部４０が、極めて緩やかに通風路３０の側壁３３に交わることになる。
尚、膨出部４０は、例えば、通風路３０の板状の側壁３３を膨出させて形成する、若しくは、上記通風路３０の側壁に対してその形状に成形された別体成形品を接合固定することにより形成することができる。
そして、以上説明した通り、第１の実施の形態におけるダクト構造５０は、燃焼器１０下方に形成され、その内壁に膨出部４０を設けてある通風路３０とシロッコファン２０の吐出路２６とを備える。
【００１３】
このようなダクト構造５０を有する給湯設備１にあっては、シロッコファン２０が駆動されると、取込部２５を介して空気が吸入された後、吸入された空気は吐出路２６を経て開口３１から通風路３０に対して、通風路の通風方向に交差して送風されるが、このとき、空気は、矢印Ａに示すように、周縁部３２に形成された膨出部４０に沿ってガイドされつつ、通風路３０を流通する。この結果、開口３１の周縁部３２における空気の流れの乱れが小さくなり、空気流の剥離に伴う渦流の発生が抑制されることから、開口３１から通風路３０に送風される空気の流れが整流され、開口３１から通風路３０に風を吐出させたときにかかる抵抗が低減されるので、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制することができる。そして、膨出部４０の頂点部４２を通過した空気は、再度、その流路断面積がなめらかに拡大されている通風路３０を流通するので、通風路３０全体の空気流の整流効果を一層高めることができ、圧力損失および騒音の発生を一層抑制することができる。
また、上記ダクト構造５０において、通風路３０の通風方向が、開口３１からの空気の吐出方向に対して屈折していることから、開口３１の周縁部３２の内、上記空気の屈折する側の部分、言い換えれば、通風路の通風方向下流側の部分の縁部３２ａ，３２ｂにおいては、空気の回り込みにより最も渦流が発生しやすいが、その縁部３２ａ，３２ｂの夫々に上記膨出部４０ａ，４０ｂを備えることで、空気の渦流を有効に抑制して、大きな圧力損失及び騒音の抑制効果を期待することができる。
即ち、シロッコファン２０の回転軸２４側の側壁２７ａに通じる開口３１の縁部３２ａに膨出部４０ａを設けたり、シロッコファン２０の吐出路２６の側壁２７ｂに通じる開口３１の縁部３２ｂに膨出部４０ｂを設けることで、膨出部４０ａ，４０ｂを設けない場合と比較して、渦流の発生を抑制して騒音を小さくすることができた。
このようなダクト構造５０を有する給湯設備１にあっては、シロッコファン２０が駆動されると、取込部２５を介して空気が吸入された後、吐出路２６を経て通風路３０に送風される。
【００１４】
そして、シロッコファン２０においては、図２に示すように、吐出路２６における空気の吐出方向は、矢印Ｂに示すように、取込部２５における空気の流入方向成分を含むため、回転羽根２２の回転軸２４の垂直面から離間する側に若干傾斜しているという特有の性質を有する。
そこで、ダクト構造５０においては、シロッコファン２０の吐出路２６の取込部２５とは反対側の側壁２７ｂが、空気の流れに沿って、回転軸２４の垂直面から離間する側に傾斜している。
【００１５】
即ち、側壁２７ｂを上記のように傾斜させることで、シロッコファン２０から吐出する空気が、その側壁２７ｂに衝突することなく、スムーズに開口３１に到達することになり、開口３１における渦流の発生を抑制して、圧力損失および騒音の発生を最小限に抑制することができる。
即ち、シロッコファン２０の吐出路２６の側壁２７ｂを回転軸２４の垂直面に対して傾斜させることで、側壁２７を回転軸２４の垂直面に対して傾斜させない場合と比較して、５％の圧力損失低減効果が認められた。
また、上記の実施の形態のダクト構造は、膨出部４０を設ける構成、及び、吐出路２６の側壁２７ｂを回転軸２４の垂直面に対して傾斜させる構成の両方を採用したが、別に一方の構成を採用しても、良好な圧力損失及び騒音の低減効果を発揮することができる。
また、吐出路２６は、シロッコファン２０側に標準的に設けられるものであっても、燃焼器１０側に一体で設けられるものであっても構わない。
上記の実施の形態において、ダクト構造５０を給湯設備１に適用した例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、通風路の側壁に形成された開口から通風路に対して、例えば通風路の通風方向に交差して気体を吐出する機構を有するダクト構造を有する設備であれば、その全てに適用することができる。
上記の実施の形態において、開口３１を通風路３０の側壁３３に形成して、通風路３０の通風方向が、開口３１からの吐出方向に対して屈折するように構成したが、開口３１を別の部分に形成しても構わない。
上記の実施の形態において、膨出部４０の形成範囲、形状は上記実施の形態において例示されたものに限定されるものではなく、適宜、変更することができる。但し、通風路３０の断面積が周縁部３２近端においては漸次縮小し、その後、通風路長手方向下流側に沿って漸次拡大されるものであることが好ましく、特には、膨出部４０の頂点部４２から通風路方向下流側の終端部４３に至る傾斜がより緩やかに形成されていることが好ましい。また、膨出部４０の高さは通風路３０の幅の間隔の1割程度の高さとすることが好ましい。
上記の実施の形態において、膨出部４０を設けたダクト構造５０に適用する送風機として、シロッコファン２０を採用する形態を説明したが、軸流式送風機を始めとする各種送風機を適用することができ、また、シロッコファン２０を燃焼器１０に形成された開口３１に直接的に接続される必要はなく、いくつかのダクトを介して接続されてあってもよい。また、通風路３０の下流側に吸い込み型の送風機が接続され、開口３１および開口３１に接続されるダクトが大気に開放された構成も好ましく採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ダクト構造を適用した給湯設備の概略構成を示す立断面図
【図２】図１に示す給湯設備の側断面図
【図３】図１に示す給湯設備のダクト構造部分の平断面図
【図４】ダクト構造を適用した給湯設備の概略構成を示す立断面図
【図５】図４に示す給湯設備の側断面図
【符号の説明】
【００１７】
１：給湯設備
２：回転軸
１０：燃焼室
１２：混合部
２０：シロッコファン（送風機）
２２：回転羽根
２５：取込部
２６：吐出路
２７：側壁
３０：通風路
３１：開口
３２，３２ａ，３２ｂ：周縁部
３３：側壁
４０，４０ａ，４０ｂ：膨出部
５０：ダクト構造
【図１】
2005076931.tif 000003
【図２】
2005076931.tif 000004
【図３】
2005076931.tif 000005
【図４】
2005076931.tif 000006
【図５】
2005076931.tif 000007