JP2015203369A - 羽根車およびこれを備える給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い吸引力を発揮することが可能な羽根車を提供する。
【解決手段】羽根車６２は、第１面６２ａａを有する主板と、第１面６２ａａの内周側から外周側に延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように設けられた複数の第１羽根６２ｂと、第１面６２ａａの内周側から外周側に延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように、かつ第１羽根６２ｂよりも内周側に設けられた複数の第２羽根６２ｃと、を備える。複数の第１羽根６２ｂの外端部６２ｂａを繋ぐ仮想の第１外接円Ｅの半径から、複数の第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂを繋ぐ仮想の第１内接円Ｆの半径を減じた長さが、第１内接円Ｆの半径よりも大きい。また第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さよりも小さい。
【選択図】図９

Description

本発明は、羽根車およびこれを備える給湯装置に関するものである。

設置済の貯湯式給湯装置を瞬間式給湯装置に取り替える場合、建物の外観維持という観点から設置済みの排気筒を取り外すことができない現場がある。

上記のような現場では、既設の排気筒を残し、その排気筒の内部に排気管を挿入することで給湯装置の取り替えに対応することが可能である。ただし排気管の外径が大きいと排気筒内に排気管を設置できないため、排気管を小径化する必要がある。排気管を小径化した場合でも安定した燃焼状態を維持するためには、給湯装置において排気吸引燃焼方式を採用する必要がある。

この排気吸引燃焼方式の給湯装置は、たとえば特開昭６０−１８６６１７号公報に開示されている。この公報に記載の給湯装置においては、バーナで生じた燃焼ガスの流れの下流側に、顕熱を回収するための熱交換器と、潜熱を回収するための熱交換器と、ファンとがこの順で配置されている。つまりこの方式の給湯装置においては、熱交換器よりもファンが燃焼ガスの流れの下流側に配置されている。

特開昭６０−１８６６１７号公報

上述の排気吸引燃焼方式の給湯装置において、ファンは熱交換器よりも下流側に配置されている。このため、ファンは、熱交換器を経由した後の燃焼ガスを吸引して給湯装置に外に排出する必要がある。このような構成において、ファンの送風力が十分でない場合、燃焼ガスの外部への排出が不安定となり、ひいては振動燃焼の発生につながる恐れがある。このため、ファンの吸引力は十分に高く維持される必要がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高い送風力を発揮することが可能な羽根車、およびこれを備える給湯装置を提供することである。

本発明の羽根車は、第１面を有する主板と、第１面の内周側から外周側に延在するとともに第１面から突き出すように設けられた複数の第１羽根と、第１面の内周側から外周側に延在するとともに第１面から突き出すように、かつ第１羽根よりも内周側に設けられた複数の第２羽根と、を備える。複数の第１羽根の外端部を繋ぐ仮想の第１外接円の半径から、複数の第１羽根の内端部を繋ぐ仮想の第１内接円の半径を減じた長さが、第１内接円の半径よりも大きく、第２羽根の突き出し方向の高さは、第１羽根の内端部の突き出し方向の高さよりも小さい。

本発明の羽根車は、主板の第１面上に複数の第１羽根を有し、かつ複数の第１羽根の外端部を繋ぐ仮想の第１外接円の半径から、複数の第１羽根の内端部を繋ぐ仮想の第１内接円の半径を減じた長さが、第１内接円の半径よりも大きい。このため、その内周側から外周側に向けて気体を送り出す送風能力を有する。さらに、本発明の羽根車が備える第２羽根は、第１羽根の送風力が及び難い位置に設けられており、このような位置において第２羽根の内端部側から外端部側に気体を送り出す送風力を発揮することができる。したがって、本発明の羽根車によれば、第１面の内周側から外周側に気体を排出する高い能力を有することができるために、もって高い送風力を発揮することができる。

上記羽根車において、第２羽根の突き出し方向の高さは、第１羽根の内端部の突き出し方向の高さの半分以下であることが好ましい。これにより、第１羽根の送風力によって隣り合う第１羽根の内端部間に吸引される気体に対し、第２羽根が吸気抵抗となることを抑制することができる。

上記羽根車は、第１面上において、複数の第２羽根の外端部を繋ぐ仮想の第２外接円が第１内接円よりも内周側に位置することが好ましい。これにより、第１羽根の送風力によって隣り合う第１羽根の内端部間に吸引される気体に対し、第２羽根が吸気抵抗となることを抑制することができる。

上記羽根車において、第１羽根の突き出し方向の高さは、第１羽根の内端部から第１羽根の外端部に向けて連続的に小さくなることが好ましい。これにより、第１羽根の送風力が向上するとともに、第２羽根の送風力による効果を高めることができる。

上記羽根車において、第２羽根の外端部を延在方向に延長させてできる仮想の延長線は、第１羽根の隣り合う内端部の間に位置することが好ましい。これにより、第２羽根の送風力によって第２羽根の外端部側に送り出された気体が第１羽根の内端部に衝突することを抑制することができ、もって騒音の発生を抑制することができる。

上記羽根車において、第１羽根は、第１面の内周側から外周側に向けて曲線的に延在する曲線延在領域と、曲線延在領域よりも外周側に位置し、第１面の内周側から外周側に向けて直線的に延在する直線延在領域とを有し、上記延長線が直線延在領域と交差することが好ましい。この場合、第２羽根によって送り出された気体は、第１羽根の曲線延在領域に到達した後、第１羽根の側面に沿いながら第１羽根の外端部側に向かうように排出されることとなる。第１羽根の側面近傍は第１面の外周側から内周側に向かう気体の流れ（逆流）が生じ易い傾向があるが、この逆流の発生を第２羽根の送風力によって抑制することができる。

上記羽根車において、第２羽根の突き出し方向の高さは、第２羽根の内端部から第２羽根の外端部に向けて連続的に小さくなることが好ましい。これにより、上記羽根車は第１面の内周側から外周側に気体を送り出す送風力にさらに優れる。

上記羽根車において、第２羽根の数は、第１羽根の数の約数であることが好ましい。これにより、羽根車の送風力を第１面上において均一にすることができる。

上記羽根車は、第１羽根の突き出し方向の端部を覆うシュラウドをさらに備えることが好ましい。これにより、第１羽根の送風力がさらに優れる。

本発明の給湯装置は、燃焼ガスを発生させるバーナと、燃焼ガスとの熱交換によって内部を流れる湯水を加熱する熱交換器と、熱交換器を経由した後の前記燃焼ガスを吸引して給湯装置の外部へ排出するファンと、を備える。このファンは、ファンケースと、ファンケース内に収容される羽根車と、羽根車を駆動するためにファンケースに取り付けられた駆動源と、羽根車をおよび駆動源を連結する回転軸と、を有しており、この羽根車は、上述の羽根車である。

本発明の給湯装置によれば、上述の羽根車を有するファンを備えるため、高い吸引力を有することができる。したがって、熱交換器を経由した後の燃焼ガスを吸引して給湯装置に外に排出する能力に優れる。

上記給湯装置において、ファンケースは、貫通孔が設けられた背面壁を有し、羽根車は、第１面とは反対側の主板の第２面の内周側から外周側に延在するとともに第２面から突き出すように設けられた複数の第３羽根をさらに有し、かつ第２面が背面壁と向かい合うように配置され、貫通孔を貫通する回転軸と背面壁との間には、ファンケースの外部の空気をファンケースの内部に吸引するための隙間が設けられている。これにより、第３羽根の送風力によってファンケースの外部の気体をファンケース内に流入させることができ、もってファンの冷却が可能となる。

本発明によれば、高い吸引力を発揮することが可能な羽根車、およびこれを備える給湯装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態における給湯装置の構成を概略的に示す正面図である。 図１に示す給湯装置の構成を概略的に示す部分断面側面図である。 図１に示す給湯装置のファンの構成を説明するためのファンおよび排気ボックスを概略的に示す部分断面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す給湯装置の羽根車の構成を概略的に示す側面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車が有する第１羽根および第２羽根の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す給湯装置の羽根車が有する第１羽根および第２羽根の構成を概略的に示す平面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車が有する第１羽根および第２羽根の構成を概略的に示す平面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車が有する第１羽根および第２羽根の構成を概略的に示す部分平面図である。 図１に示す給湯装置の羽根車が有する第３羽根の構成を概略的に示す平面図である。 羽根車によって第１面側に発生する気流を模式的に示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

本発明の一実施の形態における給湯装置の構成について図１〜図９を用いて説明する。なお各図において、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

主に図１および図２を参照して、本実施の形態の給湯装置１００は、排気吸引燃焼方式の潜熱回収型の給湯装置である。この給湯装置１００は、筐体１と、バーナ２と、一次熱交換器３と、二次熱交換器４と、排気ボックス５と、ファン６と、排気管７と、ドレンタンク８と、配管９〜１５とを主に有している。

バーナ２は、燃料ガスを燃焼させることにより燃焼ガスを生じさせるためのものである。バーナ２にはガス供給配管１０が接続されている。このガス供給配管１０はバーナ２に燃料ガスを供給するためのものである。このガス供給配管１０には、たとえば電磁弁よりなるガス弁（図示せず）が取り付けられている。

バーナ２の上方には点火プラグ２ａが配置されている。この点火プラグ２ａは、バーナ２に設けられたターゲット（図示せず）との間で点火スパークを生じさせることにより、バーナ２から噴き出された燃料空気混合気に火炎を生じさせるためのものである。バーナ２は、ガス供給配管１０から供給された燃料ガスを燃焼することによって熱量を発生する（これを、燃焼動作という）。

主に図２を参照して、一次熱交換器３は顕熱回収型の熱交換器である。この一次熱交換器３は、複数の板状のフィン３ｂと、その複数の板状のフィン３ｂを貫通する伝熱管３ａと、フィン３ｂおよび伝熱管３ａを内部に収容するケース３ｃとを主に有している。一次熱交換器３は、バーナ２で発生する燃焼ガスとの間で熱交換を行なうものであり、具体的にはバーナ２の燃焼動作により発生した熱量によって一次熱交換器３の伝熱管３ａ内を流れる湯水を加熱するためのものである。

主に図２を参照して、二次熱交換器４は潜熱回収型の熱交換器である。この二次熱交換器４は、一次熱交換器３よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置し、一次熱交換器３と互いに直列に接続されている。このように本実施の形態の給湯装置１００は潜熱回収型の二次熱交換器４を有しているため潜熱回収型の給湯装置となっている。

二次熱交換器４は、ドレン排水口４ａと、伝熱管４ｂと、側壁４ｃと、底壁４ｄと、上壁４ｇとを主に有している。伝熱管４ｂは、螺旋状に巻き回されることによって積層されている。側壁４ｃ、底壁４ｄおよび上壁４ｇは、伝熱管４ｂの周囲を取り囲むように配置されている。

二次熱交換器４においては、一次熱交換器３で熱交換された後の燃焼ガスとの熱交換によって伝熱管４ｂ内を流れる湯水が予熱（加熱）される。この過程で燃焼ガスの温度が６０℃程度まで下がることで、燃焼ガス中に含まれる水分が凝縮して潜熱を得ることができる。また二次熱交換器４で潜熱が回収されて燃焼ガス中に含まれる水分が凝縮することによりドレンが発生する。

底壁４ｄは一次熱交換器３と二次熱交換器４との間を区画するためのものであり、一次熱交換器３の上壁でもある。この底壁４ｄには開口部４ｅが設けられており、この開口部４ｅにより一次熱交換器３の伝熱管３ａが配置された空間と二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された空間とが連通している。

図２の白矢印で示すように、開口部４ｅを通じて燃焼ガスは一次熱交換器３から二次熱交換器４へ流れることが可能である。この実施の形態では簡単化のために二次熱交換器４の底壁４ｄと一次熱交換器３の上壁とを共通のものとしたが、一次熱交換器３と二次熱交換器４の間に排気集合部材を接続してもよい。

また上壁４ｇには開口部４ｈが設けられており、この開口部４ｈにより二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された空間と排気ボックス５の内部空間とが連通している。図２の白矢印で示すように、開口部４ｈを通じて燃焼ガスは二次熱交換器４から排気ボックス５の内部空間内へ流れることが可能である。

ドレン排水口４ａは側壁４ｃまたは底壁４ｄに設けられている。このドレン排水口４ａは、側壁４ｃ、底壁４ｄおよび上壁４ｇによって取り囲まれた空間の最も低い位置（給湯装置の設置状態において鉛直方向の最も下側の位置）であって伝熱管４ｂの最下端部よりも下側に開口している。これにより二次熱交換器４で生じたドレンを、図２において黒矢印で示すように底壁４ｄおよび側壁４ｃを伝ってドレン排水口４ａに導くことが可能である。

主に図２および図３を参照して、排気ボックス５は二次熱交換器４とファン６との間の燃焼ガスの流れの経路を構成している。この排気ボックス５により、二次熱交換器４で熱交換された後の燃焼ガスをファン６へ導くことが可能である。排気ボックス５は、二次熱交換器４に取り付けられており、二次熱交換器４よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置している。

排気ボックス５は、ボックス本体５ａと、ファン接続部５ｂとを主に有している。ボックス本体５ａの内部空間は、二次熱交換器４の開口部４ｈを通じて二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された内部空間に連通している。ファン接続部５ｂは、ボックス本体５ａの上部から突き出すように設けられている。このファン接続部５ｂはたとえば筒形状を有しており、その内部空間５ｂａはボックス本体５ａの内部空間と連通している。

主に図１および図３を参照して、ファン６は、ファンケース６１と、羽根車６２と、駆動源６３と、回転軸６４とを主に有している。ファン６は、二次熱交換器４を経由した（二次熱交換器４で熱交換された）後の燃焼ガスを吸引して給湯装置１００の外部へ排出するためのものであり、給湯装置１００の外部に位置する排気管７に接続されている。

このファン６は、排気ボックス５および二次熱交換器４よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置している。つまり給湯装置１００においては、バーナ２で生じた燃焼ガスの流れの上流側から下流側に沿って、バーナ２、一次熱交換器３、二次熱交換器４、排気ボックス５およびファン６の順で並んでいる。この配置において上記のとおりファン６で燃焼ガスを吸引して排気するため、本実施の形態の給湯装置１００は排気吸引燃焼方式の給湯装置となっている。

主に図３を参照して、ファンケース６１は、貫通孔６１ｃが設けられた背面壁６１ａと、背面壁６１ａを囲む周壁６１ｂとを主に有し、その内部空間６１ｄに羽根車６２を回転可能に収容する。なお、図３において、背面壁６１ａと周壁６１ｂとが異なる部材によって構成されるが、背面壁６１ａおよび周壁６１ｂは一体形成されていてもよい。

主に図３〜図１０を参照して、羽根車６２は、円盤状の主板６２ａと、複数の第１羽根６２ｂと、複数の第２羽根６２ｃと、複数の第３羽根６２ｄと、シュラウド６２ｅとを主に有している。主板６２ａは、第１面６２ａａおよび第１面６２ａａの反対側の第２面６２ａｂとを有しており、第１面６２ａａ上には第１羽根６２ｂおよび第２羽根６２ｃが設けられており、第２面６２ａｂ上には第３羽根６２ｄが設けられている。

主に図６〜図９を参照し、第１羽根６２ｂは、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように形成されている。第１羽根６２ｂはそれぞれ個別に第１面６２ａａ上に設けられており、互いに接することはない。なお、図７および図８は、第１羽根６２ｂおよび第２羽根６２ｃの構成の理解を容易とするために、シュラウド６２ｅが削除された羽根車６２を示している。

図６に示すように、第１羽根６２ｂの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂから外端部ｂａに向けて連続的に小さくなる。特に、本実施の形態においては、第１羽根６２ｂの突き出し方向の高さが第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂから外端部６２ｂａに向けて曲線的に（比較的急に）小さくなる曲線領域Ａと、曲線領域Ａよりも外周側に位置し、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて直線的に（比較的なだらかに）小さくなる直線領域Ｂとを有する。なお、曲線領域Ａの幅は曲線領域Ｂの幅よりも小さい（たとえば、図６参照）。

図８に示すように、第１羽根６２ｂは、第１面６２ａａを回転軸６４の軸方向（図３の一点鎖線で示すＡ軸）から見たときに、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて曲線的に延在する曲線延在領域Ｃと、曲線延在領域Ｃよりも外周側に位置し、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて直線的に延在する直線延在領域Ｄとを有する。曲線延在領域Ｃの曲がる方向は、羽根車６２の回転方向（図８中の矢印で示す方向）と同じ方向となる。

ここで、図９に示すように、複数の第１羽根６２ｂの外端部６２ｂａを繋ぐ第１外接円Ｅおよび複数の第１羽根の内端部６２ｂｂを繋ぐ第１内接円Ｆを仮想する。第１面ａａ上において、第１外接円Ｅの半径から第１内接円Ｆの半径を減じた長さは、第１内接円Ｆの半径よりも大きい。なお、本実施の形態において、第１羽根６２ｂは、主板６２ａの外端にまで延在しているため、第１外接円Ｅは主板６２ａの外端と一致する。

主に図６〜図９を参照し、第２羽根６２ｃは、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように形成されている。第２羽根６２ｃはそれぞれ個別に第１面６２ａａ上に設けられており、互いに接することはない。また、第２羽根６２ｃは、第１面６２ａａにおいて、第１羽根６２ｂよりも内周側に設けられている。

第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第２羽根６２ｃの内端部６２ｃｂから外端部ｃａに向けて連続的に小さくなり、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さよりも小さい。本明細書において、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さとは、特にその位置が規定されていない場合、第２羽根６２ｃの突き出し方向における全ての高さを意味する。

また、図８に示すように、第２羽根６２ｃは、第１面６２ａａのを回転軸６４の軸方向（図３の一点鎖線で示すＡ軸）から見たときに、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて直線的に延在しており、第２羽根６２ｃの数は、第１羽根６２ｂの数の約数である。

ここで、図９に示すように、複数の第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａを繋ぐ第２外接円Ｇを仮想する。この場合、第１面６２ａａ上において、第２外接円Ｇは上述の第１内接円Ｆよりも内周側に位置する。

また、図１０に示すように、第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａを第２羽根６２ｃの延在方向に延長させてできる延長線Ｈを仮想する。第１面６２ａａ上において、延長線Ｈは、第１羽根６２ｂの隣り合う内端部６２ｂｂの間を通る。さらに、隣り合う２つの第１羽根６２ｂの間に位置する延長線Ｈは、その２つの第１羽根６２ｂのうち回転方向（曲線延在領域Ｃの曲がる方向）に位置する１つの第１羽根６２ｂの直線延在領域Ｄと交差する。

主に図４〜図６を参照し、シュラウド６２ｅは、第１面６２ａａと離間し、かつ第１羽根６２ｂの突き出し方向の端部を一体的に覆うように設けられており、その中央部分には開口部６２ｅｅが開口している。本実施の形態において、第１面６２ａａを回転軸６４の軸方向から見たときに、開口部６２ｅｅから第２羽根６２ｃの全体を見下ろすことができる。これは、本実施の形態において、開口部６２ｅｅの端部の位置が、第１内接円Ｆの位置と略一致するためである。

なお、一般的に「シュラウド」の形状は、羽根と羽根との間を通る気体の流れの妨げとならないように、覆う羽根の高さに沿うように形成される。したがって、本実施の形態の給湯装置１００においては、シュラウド６２ｅは、第１羽根６２ｂの高さの変化に沿うように、傾斜に絞りの入った円錐台形状を有する。

主に図４、５および図１１を参照して、第３羽根６２ｄは、第２面６２ａｂの内周側から外周側に向けて延在するとともに第２面６２ａｂから突き出すように形成されている。各第３羽根６２ｄはそれぞれ個別に第２面６２ａｂ上に設けられており、互いに接することはない。本実施の形態の給湯装置１００において、第３羽根６２ｄの高さは一定である。

上述の羽根車６２は、図３に示すように、主板６２ａの第２面６２ａｂが背面壁６１ａと向かい合うようにファンケース６１内に配置される。また、シュラウド６２ｅの開口部６２ｅｅが内部空間５ｂａと向かい合うように配置される。

上記構成により、第１羽根６２ｂおよび第２羽根６２ｃの送風能力により、図３の白矢印で示すように排気ボックス５のボックス本体５ａからファン接続部５ｂを通じてファンケース６１内に燃焼ガスを吸引することが可能である。すなわち、本実施の形態の給湯装置１００において、羽根車６２の回転により、排気ボックス５内の燃焼ガスは羽根車６２の第１面６２ａａの内周側に吸引されてその外周側へ排出される。

一方、第２面６２ａｂは背面壁６１ａ側に位置するように配置されており、第２面６２ａｂ上の第３羽根６２ｄは、第２面６２ａｂの内周側から外周側の全体に亘って、背面壁６１ａと他の部材を介在することなく向かい合う。このため、背面壁６１ａと第２面６２ａｂとの間の空間（隙間６５ｃ）全体に対して第３羽根６２ｄの送風能力が及ぶ。また、この隙間６５ｃは、回転軸６４と背面壁６１ａとの間の隙間６５ｂと連接している。なお、隙間６５ｂは、駆動源６３と背面壁６１ａとの隙間６５ａと連接している。

上記構成により、第２羽根６２ｃの送風能力により、図３の黒矢印で示すようにファン６の外部から隙間６５ｂを通じてファンケース６１内に空気を吸引することが可能である。すなわち、本実施の形態の給湯装置１００において、羽根車６２の回転により、ファン６の外部の空気は隙間６５ｂを通じて羽根車６２の第２面６２ａｂの内周側から吸引されてその外周側へ排出される。

主に図１および図３を参照して、駆動源６３は、ファンケース６１の外部に設けられている。本実施の形態の給湯装置１００において、駆動源６３と背面壁６１ａとの間の隙間６５ａが隙間６５ｂと連通する。

回転軸６４は、ファンケース６１の貫通孔６１ｃを貫通することにより、ファンケース６１内に収容される羽根車６２と、ファンケース６１の外部に設けられる駆動源６３とを連結する。これにより、羽根車６２は駆動源６３から駆動力を与えられることにより回転軸６４を中心として回転可能である。

主に図１を参照して、排気管７は給湯装置１００の外部に配置されており、かつファンケース６１の外周側に接続されている。このため、羽根車６２の外周側へ排出された燃焼ガスを、排気管７を通じて給湯装置１００の外部へ排出することが可能である。

主に図１を参照して、ドレンタンク８は、二次熱交換器４で生じたドレンを貯留するためのものであり、このドレンタンク８と二次熱交換器４のドレン排水口４ａとはドレン排出管９により接続されている。ドレンタンク８に貯留された酸性のドレンは、例えば、ドレンタンク８の内部空間内に一時的に貯留された後に、通常はドレン排出用配管１４から給湯装置１の外部に排出される。

なお、ドレンタンク８の下部は、ドレン排出用配管１４とは別にドレン抜き用配管１５に接続されている。このドレン抜き用配管１５（通常は閉じられている）は、メンテナンス時などにドレン抜き用配管１５を開くことで、ドレン排出用配管１４からは排出できないドレンタンク８内のドレンを排出することができるように設計されている。またドレンタンク８の内部空間内には、酸性のドレンを中和するための中和剤（図示せず）が充填されていてもよい。

主に図１を参照して、ガス供給配管１０はバーナ２に接続されている。給水配管１１は二次熱交換器４の伝熱管４ｂ（図２参照）に接続されており、出湯配管１２は一次熱交換器３の伝熱管３ａ（図２参照）に接続されている。また、一次熱交換器３の伝熱管３ａと二次熱交換器４の伝熱管４ｂとは接続配管１３により相互に接続されている。上記のガス供給配管１０、給水配管１１および出湯配管１２の各々は、たとえば給湯装置１００の上部において外部に通じている。

＜効果＞
まず、本実施の形態の給湯装置が備える羽根車の作用効果について説明する。

上述の羽根車６２は、主板６２ａの第１面６２ａａの内周側から外周側に延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように設けられた複数の第１羽根６２ｂを備える。このような羽根車６２は、主板６２ａを貫く中心線を中心軸として回転することにより、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂ側から外端部６２ｂａ側に向かって気体を排出する送風力を有することができる。

さらに、複数の第１羽根６２ｂの外端部６２ｂａを繋ぐ仮想の第１外接円Ｅの半径から、複数の第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂを繋ぐ仮想の第１内接円Ｆの半径を減じた長さが、第１内接円Ｆの半径よりも大きい。このため、第１羽根６２ｂの送風力は大きく、第１面の内周側から外周側に向けて多くの気体を速く送り出すことができる。このような構成は、羽根の延在方向の長さによって送風力を稼ぐものであり、羽根の突き出し方向の高さによって送風力を稼ぐシロッコファンとは異なる。

また、羽根車６２は、第１面６２ａａの内周側から外周側に延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように、かつ第１羽根６２ｂよりも内周側に設けられた複数の第２羽根６２ｃをさらに備えており、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さよりも小さい。これにより、羽根車６２は、従来と比して優れた送風力を有することができる。この理由について、図１２を用いながら説明する。

図１２は、羽根車６２によって第１面６２ａａ側に発生する気流を模式的に示す概略図である。図１２を参照し、羽根車６２の第１面６２ａａの内周側に向かう気流ｇ１〜ｇ４（図中矢印で示す）は、開口部６２ｅｅを通って第１面６２ａａの内周側に吸引され、さらに内周側から外周側に排出される。気流ｇ１および気流ｇ４は、第１羽根６２ｂのの内端部６２ｂｂに近い領域に向かうように吸引されており、気流ｇ２および気流ｇ３は、気流ｇ１および気流ｇ４と比して、第１面６２ａａの内端部６２ｂｂから離れた領域（第１面６２ａａのより中心側）に向かうように吸引されている。

気流ｇ１および気流ｇ４は内端部６２ｂｂに近い位置を通るため、第１羽根６２ｂの送風力が及び易い。このため、隣り合う第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂ間に挟まれた領域である吸気口に引き込まれ易く、比較的容易に第１面６２ｂの外周側に排出される。一方、気流ｇ２および気流ｇ３は、気流ｇ１および気流ｇ４と比して内端部６２ｂｂから遠い位置を通るため、第１羽根６２ｂの送風力が及び難い。このため、気流ｇ２および気流ｇ３は吸気口に引き込まれ難い傾向がある。

上記の傾向に対し、羽根車６２は、第１面６２ａａの内周側から外周側に延在するとともに第１面６２ａａから突き出すように、かつ第１羽根６２ｂよりも内周側に設けられた複数の第２羽根６２ｃをさらに備えている。このため、気流ｇ２および気流ｇ３は、第２羽根６２ｃがない場合と比して、第１面６２ａａの内周側（中心側）から外周側（円周側）に送り出され易くなる。

ここで、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さが、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さ以上の場合、第１羽根６２ｂの送風力によって外周側に向かおうとする気流ｇ１およびｇ４の流路に位置する恐れがある。気流の流路に第２羽根６２ｃが位置してしまうと、第２羽根６２ｃが気流の吸気抵抗となってしまい、結果的に第１羽根６２ｂの送風力の低下を引き起こす。

しかし、本実施の形態の羽根車６２において、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さよりも小さい。この構成により、第２羽根６２ｃが気流の吸気抵抗となることを抑制することができ、もって上述のような送風力の低下を抑制することができる。したがって、本実施形態の羽根車６２は、第１面６２ａａの内周側から外周側に気体を排出する高い能力を有することができるために、もって高い送風力を発揮することができる。

特に、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂの突き出し方向の高さの半分以下であることが好ましい。これにより、上述のような吸気抵抗の発生をさらに十分に抑制することができる。

また本実施の形態の羽根車６２は、第１面６２ａａ上において、複数の第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａを繋ぐ仮想の第２外接円Ｇが第１内接円Ｆよりも内周側に位置する。たとえば、第１面６２ａａ上において、第２外接円Ｇが第１内接円Ｆと同じ位置、または第１内接円Ｆよりも外周側に位置する場合、第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂよりも外周側に位置することとなる。このような構成では、隣り合う第１羽根６２ｂの端部６２ｂｂの間に流れ込む気体に対して第２羽根６２ｃが吸気抵抗となることが懸念される。これに対し、本実施の形態のように第２外接円Ｇが第１内接円Ｆよりも内周側に位置することにより、上述のような吸気抵抗の発生を抑制することができ、結果的に、羽根車６２の送風能力が向上する。

また本実施の形態の羽根車６２において、第１羽根６２ｂの突き出し方向の高さは、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂから外端部６２ｂａに向けて連続的に小さくなる。これにより、隣り合う第１羽根６２ｂの向かい合う側面に挟まれる気体流路は、内端部６２ｂｂ側（内周側）で最も大きく、外端部６２ｂａ側に向かうに連れて小さくなる。このため、気体流路を流れる気体の流速を効果的に高めることができ、もって、羽根車６２の送風能力が向上する。

ところで、第１羽根６２ｂの突き出し方向の高さが第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂから外端部６２ｂａに向けて連続的に小さくなる場合、第１面６２ａａ上の内周側かつ第１面６２ａａ近傍には特に第１羽根６２ｂの送風能力が及び難くなる傾向がある。これに対し、本実施の形態の羽根車６２は、この第１羽根６２ｂの送風能力が及び難い領域に第２羽根６２ｃを備える。このため、第１羽根６２ｂが上記のような形状の場合には、特に第２羽根６２ｃの送風能力による羽根車６２の送風能力の向上が顕著となる。

また本実施の形態の羽根車６２において、第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａを延在方向に延長させてできる仮想の延長線Ｈは、第１羽根６２ｂの隣り合う内端部６２ｂｂの間を通る。これにより、第２羽根６２ｃによって第１面６１ａａの内周側から外周側に向かって排出される気体、すなわち第２羽根６２ｃの内端部６２ｃｂ側から外端部６２ｃｂ側に向かって送り出される気体が、第１羽根６２ｂの内端部６２ｂｂに衝突することを抑制することができる。したがって、気体が内端部６２ｂｂに衝突することによる騒音の発生を抑制することができる。

また本実施の形態の羽根車６２において、第１羽根６２ｂは、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて曲線的に延在する曲線延在領域Ｃと、曲線延在領域Ｃよりも外周側に位置し、第１面６２ａａの内周側から外周側に向けて直線的に延在する直線延在領域Ｄとを有する。これにより、隣り合う第１羽根６２ｂの向かい合う側面に挟まれる気体流路に関し、内周側（気体の流入側）では主板６２ａの回転方向に曲がるように形成され、外周側（気体の排出側）では直線状に形成される。したがって、気体流路の内周側が回転する羽根車６２の回転方向に曲がることにより、より効率的に気体流路内に気体を流入させることができる。また、流路を流れる気体に対して遠心力が加わり易い外周側では気体流路の形状と遠心力が加わる方向とを近似させることができるため、外周側に向かう気体は遠心力により効率的に加速される。したがって、結果的に羽根車６２の送風能力が向上する。

特に、本実施の形態の羽根車６２において、第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａを延在方向に延長させてできる仮想の延長線Ｈは直線延在領域Ｄと交差する。より具体的には、隣り合う２つの第１羽根６２ｂの間を通る延長線Ｈは、その２つの第１羽根６２ｂのうち、回転方向（曲線延在領域Ｃの曲がる方向）に位置する第１羽根６２ｂの直線延在領域Ｄと交差する。このため、第２羽根６２ｃの送風力によって隣り合う第１羽根６２ｂ間に向かって送り出された気体は、隣り合う２つの第１羽根６２ｂのうち、回転方向側（曲線延在領域Ｃの曲がる方向側）に位置する第１羽根６２ｂの側面に沿いながら、第１面６２ａａの外周側に排出される。

隣り合う第１羽根６２ｂの向かい合う側面に挟まれる気体流路において、回転方向側に位置する第１羽根６２ｂの側面近傍は、第１面６２ａａの外周側から内周側に向かう気体の流れ（逆流）が生じ易い傾向がある。これは、気体流路を流れる気体が速度分布を有しており、また。このような逆流は羽根車６２の送風力の低下を引き起こすものである。

これに対し、本実施の形態の羽根車６２によれば、上述のように、第２羽根６２ｃの送風力により、気体が回転方向側に位置する第１羽根６２ｂの側面に沿うように送り出される。このため、上記のような逆流の発生を第２羽根の送風力によって抑制することができ、もって羽根車６２の送風力が向上する。

また本実施の形態の羽根車６２において、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、第２羽根６２ｃの内端部６２ｃｂから外端部６２ｃａに向けて連続的に小さくなる。これにより、第２羽根６２ｃは、第１面６２ａａの内周側に向かってきた気体をより円滑に第１面６２ａａの外周側に向かって送り出すことができるため、羽根車６２の送風力がさらに向上する。特に、第２羽根６２ｃの突き出し方向の高さは、内周側から外周側に向けて連続的に小さくなり、かつ第２羽根６２ｃの外端部６２ｃａの高さは限りなく０に近いことが好ましい。この場合、さらに円滑に気体を送り出すことができる。

また本実施の形態の羽根車６２において、第２羽根６２ｃの数は、第１羽根６２ｂの数の約数である。これにより、第１面６２ａａ上における第１羽根６２ｂの送風力と第２羽根６２ｃの送風力とのバランスが良くなるため、結果的に、羽根車６２の送風力を第１面６２ａａ上において均一にすることができる。

また本実施の形態の羽根車６２は、第１羽根６２ｂの突き出し方向の端部を覆うシュラウド６２ｅをさらに備える。これにより、隣り合う第１羽根６２ｂの向かい合う側面に挟まれる気体流路がシュラウド６２ｅによって覆われるため、気体流路の閉塞性が高まる。したがって、本実施の形態の羽根車６２は、シュラウド６２ｅがない場合と比して第１羽根６２ｂの送風能力が向上する。

次に、本実施の形態の給湯装置の作用効果について説明する。
本実施の形態の給湯装置１００は、排気吸引燃焼方式の給湯装置であるため、用いられているため排気管７の径が小さくなった場合でも、いわゆる排気押込み方式の給湯装置に対してバーナ２による燃焼動作を安定させることができる。以下、そのことについて説明する。

いわゆる排気押込み方式の給湯装置においては、燃焼ガスの流れの上流側から下流側に向かって、ファン、バーナ、一次熱交換器および二次熱交換器がこの順で配置されている。つまりバーナで生じた燃焼ガスがファンにより一次熱交換器および二次熱交換器を通って給湯装置の外部の排気管に流し込まれる。

ファンから押し出された燃焼ガスは、排気管に到達する前に一次熱交換器および二次熱交換器による流路抵抗を受けるため、排気管直前における燃焼ガスの送風圧はこの流路抵抗分だけ低くなる。このため、径の小さい排気管内に燃焼ガスを押し込むためにはファンによる送風圧を高くする必要がある。しかしファンの送風圧を高くすると、バーナケース内の内圧が高くなる。このため、バーナに供給される燃料ガスの供給圧が低い場合、燃焼動作が安定しなくなる。

これに対して本実施の形態の排気吸引燃焼方式によれば、燃焼ガスの流れの上流側から下流側に向かって、バーナ２、一次熱交換器３、二次熱交換器４およびファン６がこの順で配置されている。この方式ではファン６よりも上流側では、負圧となるため、ファン６の送風圧を高くする必要はない。これにより排気管７の径が小さくなった場合でもバーナケース内の内圧を低く維持できるため、バーナ２に供給される燃料ガスの供給圧が低くても燃焼動作を安定させることができる。

特に、本実施の形態の給湯装置１００は羽根車６２を備える。羽根車６２は上述のように送風能力に優れるため、本実施の形態の給湯装置１００は、熱交換器を経由した後の燃焼ガスを吸引して給湯装置に外に排出する能力に優れることができる。

また本実施の形態の給湯装置１００が備えるファン６において、ファンケース６１は、貫通孔６１ｃが設けられた背面壁６１ａを有し、ファンケース６１内において、羽根車６２の第２面６２ａｂが背面壁６１ａと向かい合うように配置されている。また、貫通孔６１ｃを貫通する回転軸６４と背面壁６１ａとの間には、ファンケース６１の外部の空気をファンケース６１の内部に吸引するための隙間６５ｂが設けられている。さらに、羽根車６２は、第２面６２ａｂの内周側から外周側に延在するとともに第２面６２ａｂから突き出すように設けられた複数の第３羽根６２ｄを有している。

上記構成により、背面壁６１ａと第２面６２ａｂとの間の領域には、第３羽根６２ｄの送風能力が及ぶことになる。そして、この第３羽根６２ｄの送風能力により、図３の黒矢印で示すようにファン６の外部から隙間６５ｂを通じてファンケース６１内に空気を吸引し、この空気を第２面６２ａｂの内周側から吸引されてその外周側へ排出することができる。また、この第３羽根６２ｄの送風能力により、背面壁６１ａと羽根車６２との間の隙間６５ｃには、第２面６２ａｂの外周側から内周側に向かう気体の流れに対向する抵抗圧が生じる。したがって、本実施の形態の給湯装置１００によれば、燃焼ガスの逆流を抑制しつつ、空気の流入によるファンの冷却を可能とすることができる。

また、本実施の形態の給湯装置１００の羽根車６２はシュラウド６２ｅを有するが、このシュラウド６２ｅを有さない場合には、第１羽根６２ｂの突き出し方向の端部とファンケース６２とのクリアランスをできる限り小さくなるように配置されることが好ましい。また、第１羽根６２ｂの第１内接円Ｆが、排気ボックス５の内部空間５ｂａの断面形状と近似するように設計されることが好ましい。

なお、本実施の形態の給湯装置１００において、第１羽根６２ｂの数と第３羽根６２ｄの数とは同じであるがこれに限られない。ただし、羽根車６２の送風能力の均一性の観点から、第３羽根６２ｄの数は第１羽根６２ｂの約数であることが好ましい。

また、本実施の形態の給湯装置１００は、潜熱を回収することで湯水を加熱可能な潜熱回収型の給湯装置であり、羽根車６２は耐酸性を有する樹脂材料から構成されることが好ましい。これにより、羽根車６２は酸性のドレンに対して耐性を有することができる。また、ファンケース６１、排気ボックス５、排気管７についても同様の理由により、耐酸性を有する樹脂材料からなることが好ましい。また、羽根車６２は、耐酸性のステンレスから構成されてもよい。

耐酸性を有する樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリルスチレン（ＭＳ）樹脂、メタクリル樹脂、ＡＳ樹脂（スチレンアクリロニトリルコポリマー）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。特に、羽根車６２が樹脂材料からなる場合、上記のような構成の羽根車６２を容易に製造することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 給湯装置、１ 筐体、２ バーナ、２ａ 点火プラグ、３ 一次熱交換器、３ａ，４ｂ 伝熱管、３ｂ フィン、３ｃ ケース、４ 二次熱交換器、４ａ ドレン排水口、４ｃ 側壁、４ｄ 底壁、４ｅ，４ｈ 開口部、４ｇ 上壁、５ 排気ボックス、５ａ ボックス本体、５ｂ ファン接続部、５ｂａ 内部空間、６ ファン、７ 排気管、８ ドレンタンク、９ 配管、１０ ガス供給配管、１１ 給水配管、１２ 出湯配管、１３ 接続配管、１４ ドレン排出用配管、１５ ドレン抜き用配管、６１ ファンケース、６１ａ 背面壁、６１ｂ 周壁、６１ｃ 貫通孔、６１ｄ 内部空間、６２ 羽根車、６２ａ 主板、６２ａａ 第１面、６２ａｂ 第２面、６２ｂ 第１羽根、６２ｃ 第２羽根、６２ｃ 第３羽根、６２ｂａ，６２ｃａ，６２ｄａ 外端部、６２ｂｂ，６２ｃｂ，６２ｄｂ 内端部、６２ｅ シュラウド、６２ｅｅ 開口部、６３ モータ、６４ 回転軸、６５ａ〜６５ｃ 隙間、６５ｃａ 空間領域、Ａ 曲線領域、Ｂ 直線領域、Ｃ 曲線延在領域、Ｄ 直線延在領域、Ｅ 第１外接円、Ｆ 第１内接円、Ｇ 第２外接円、Ｈ 延長線。

Claims (11)

1. 第１面を有する主板と、
   前記第１面の内周側から外周側に延在するとともに前記第１面から突き出すように設けられた複数の第１羽根と、
   前記第１面の内周側から外周側に延在するとともに前記第１面から突き出すように、かつ前記第１羽根よりも内周側に設けられた複数の第２羽根と、を備え、
   複数の前記第１羽根の外端部を繋ぐ仮想の第１外接円の半径から、複数の前記第１羽根の内端部を繋ぐ仮想の第１内接円の半径を減じた長さが、前記第１内接円の半径よりも大きく、
   前記第２羽根の突き出し方向の高さは、前記第１羽根の内端部の突き出し方向の高さよりも小さい、羽根車。
2. 前記第２羽根の突き出し方向の高さは、前記第１羽根の内端部の突き出し方向の高さの半分以下である、請求項１に記載の羽根車。
3. 前記第１面上において、複数の前記第２羽根の外端部を繋ぐ仮想の第２外接円は、前記第１内接円よりも内周側に位置する、請求項１または請求項２に記載の羽根車。
4. 前記第１羽根の突き出し方向の高さは、前記第１羽根の内端部から前記第１羽根の外端部に向けて連続的に小さくなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の羽根車。
5. 前記第２羽根の外端部を延在方向に延長させてできる仮想の延長線は、前記第１羽根の隣り合う内端部の間を通る、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の羽根車。
6. 前記第１羽根は、前記第１面の内周側から外周側に向けて曲線的に延在する曲線延在領域と、前記曲線延在領域よりも外周側に位置し、前記第１面の内周側から外周側に向けて直線的に延在する直線延在領域とを有し、
   前記延長線は、前記直線延在領域と交差する、請求項５に記載の羽根車。
7. 前記第２羽根の突き出し方向の高さは、前記第２羽根の内端部から前記第２羽根の外端部に向けて連続的に小さくなる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の羽根車。
8. 前記第２羽根の数は、前記第１羽根の数の約数である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の羽根車。
9. 前記羽根車は、前記第１羽根の突き出し方向の端部を覆うシュラウドをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の羽根車。
10. 燃焼ガスを発生させるバーナと、
    前記燃焼ガスとの熱交換によって内部を流れる湯水を加熱する熱交換器と、
    前記熱交換器を経由した後の前記燃焼ガスを吸引して給湯装置の外部へ排出するファンと、を備え、
    前記ファンは、
    ファンケースと、
    前記ファンケース内に収容される羽根車と、
    前記羽根車を駆動するために前記ファンケースに取り付けられた駆動源と、
    前記羽根車をおよび前記駆動源を連結する回転軸と、を有し、
    前記羽根車は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の羽根車である、給湯装置。
11. 前記ファンケースは、貫通孔が設けられた背面壁を有し、
    前記羽根車は、前記第１面とは反対側の前記主板の第２面の内周側から外周側に延在するとともに前記第２面から突き出すように設けられた複数の第３羽根をさらに有し、かつ前記第２面が前記背面壁と向かい合うように配置され、
    前記貫通孔を貫通する前記回転軸と前記背面壁との間には、前記ファンケースの外部の空気を前記ファンケースの内部に吸引するための隙間が設けられている、請求項１０に記載の給湯装置。

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