JP6686509B2 - 送風装置およびこれを備えた給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば遠心型送風装置など、ケーシング内に収容された羽根車をモータにより支持して回転させるタイプの送風装置、およびこれを備えた給湯装置に関する。

給湯装置などの構成要素として利用される送風装置の一例として、特許文献１〜３に記載のものがある。
これらの文献に記載された送風装置においては、羽根車を駆動回転可能に支持するモータが、羽根車を内部に収容するケーシングの後側壁部にビス止めされている。

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、改善すべき余地があった。
すなわち、ケーシングに対するモータの取付け状態を強固かつ信頼性のおけるものとする上では、ビスとして、ある程度以上の長さをもつものを用いる必要がある。このため、ビスの先端部側は、後側壁部からケーシング内に比較的長い寸法で突出することとなる。その結果、ビス止め箇所が羽根車に対向する箇所である場合には、ビスと羽根車とが互いに干渉しないように、羽根車をビスおよび後側壁部から離間させる必要があり、羽根車と後側壁部との隙間の幅を大きくせざるを得なくなる。ところが、このように前記した隙間の幅を大きくすると、送風装置の送風効率が低くなる。

羽根車としては、たとえば特許文献４に示すように、複数の羽根がハブ部よりも半径方向外方に突出するように設けられて、複数の羽根のそれぞれの後縁部がケーシングの後側壁部に直接対向するように設けられているタイプのものがある。このようなタイプの羽根車は、羽根車全体を一体成形するのに好都合となるものの、各羽根の後縁部とケーシングの後側壁部との隙間の幅が大きいと、送風効率の低下が一層顕著となる。

特許第２６２０７１８号公報 実開昭５５−７３６００号公報 特開２００６−１７０５７号公報 特開２００８−１２８２３３号公報

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、送風効率を高くし得るように羽根車やモータなどの組み付けを適切に行なうことが可能な送風装置、およびこれを備えた給湯装置を提供することを、その課題としている。

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。

本発明の第１の側面により提供される送風装置は、羽根車を内部に収容するケーシングと、このケーシングの後側壁部を貫通する締結用部材を介して前記後側壁部の外面部に取付けられ、かつ前記羽根車を駆動回転可能に支持するモータと、を備えている、送風装置であって、前記羽根車のうち、前記ケーシングの前記後側壁部に対向接近する部分には、前記締結用部材と前記羽根車との干渉が回避されるように、前記締結用部材の先端部が進入する凹部が設けられており、前記羽根車は、複数の羽根がハブ部よりも半径方向外方に突出するように形成され、かつ前記複数の羽根のそれぞれの後縁部は、前記後側壁部に対向接近しており、前記凹部は、前記複数の羽根のそれぞれの後縁部のうち、基端部から先端部までの間の途中箇所に設けられた切欠き状の凹部であることを特徴としている。

このような構成によれば、モータをケーシングの後側壁部に取付けるための締結用部材と羽根車とが不当に干渉することを回避しつつ、羽根車をケーシングの後側壁部に接近させることが可能となる。したがって、前記従来技術と比較すると、ケーシングの後側壁部と羽根車との間に形成される隙間の寸法を小さくし、送風効率を高めることができる。

さらにこのような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、羽根車の複数の羽根と締結用部材とが不当に干渉しないようにしつつ、各羽根の後縁部をケーシングの後側壁部に接近させることが可能である。羽根がハブ部よりも半径方向外方に突出するように形成されているタイプの羽根車においては、各羽根の後縁部とケーシングの後側壁部との間に形成される隙間が大きいと、送風効率の低下がとくに著しくなるが、前記構成によれば、そのようなことを適切に回避することが可能である。
第２に、羽根車の駆動回転時には、羽根車の各羽根に回転方向に沿う負荷が作用するため、各羽根とハブ部との境界部分、とくに各羽根の後縁部の基端部とハブ部との境界部分に応力集中を生じ易い。これに対し、前記構成によれば、各羽根の後縁部のうち、切欠き状の凹部の形成箇所に、他の一般部分よりも大きな応力を生じさせることが可能である。このことにより、各羽根の後縁部の基端部とハブ部との境界部分に応力集中を生じ難くすることができる。その結果、前記境界部分への応力集中に対応すべく、前記境界部分およびその近傍をかなり厚肉に形成するといった必要を無くし、全体の薄肉・軽量化を好適に図ることが可能となる。

本発明において、好ましくは、前記羽根車は、前記複数の羽根の前縁部どうしを繋ぐリング状のシュラウドを備えており、前記ハブ部および前記シュラウドは、前記ハブ部の外径が前記シュラウドの内径よりも小さくされていることにより、前記羽根車の軸長方向視において互いにオーバラップしない構成とされ、前記ハブ部、前記シュラウド、および前記複数の羽根は、一体成形されている。

このような構成によれば、羽根車の全体または略全体を一体成形品とし、製造コストを廉価にすることができる。シュラウドとハブ部とが羽根車の軸長方向視において互いにオーバラップしない構成とされていれば、金型を用いて羽根車を樹脂成形する際の型抜きを容易かつ的確に行なうことが可能である。

本発明において、好ましくは、前記複数の羽根の後縁部のうち、基端部から先端部までの間の途中箇所には、前記凹部とは位置ずれした配置で切欠き状の追加の凹部がさらに設けられている。

このような構成によれば、羽根車の各羽根の後縁部に、前記した凹部に加え、追加の凹部がさらに設けられているため、羽根車の駆動回転時には、追加の凹部の形成箇所にも積極的に応力を生じさせることができる。したがって、各羽根の後縁部の基端部とハブ部との境界部分に応力集中が生じないようにすることを、より好適に図ることが可能となる。各羽根の後縁部に、小サイズの凹部を１つ設けただけでは、前記境界部分への応力集中を十分に抑制できないような場合があるが、追加の凹部をさらに設けることにより、応力集中の抑制効果をより高めることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記追加の凹部は、前記モータに代えて、前記モータとはサイズが相違する別のモータが用いられた場合に、この別のモータの取付けに用いられる締結用部材と前記羽根車との干渉が回避されるように、前記締結用部材の先端部を内部に進入させることが可能とされている。

このような構成によれば、モータのサイズ変更を容易に行なうことが可能となる。したがって、モータのサイズ変更に基づく送風能力の仕様変更も容易に行なうことが可能となる。

本発明の第２の側面により提供される給湯装置は、バーナと、このバーナに燃焼用空気を供給するための送風装置と、前記バーナによって発生された燃焼ガスを利用して湯水加熱を行なうための熱交換器と、を備えている、給湯装置であって、前記送風装置として、本発明の第１の側面により提供される送風装置が用いられていることを特徴としている。

このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される送風装置について述べたのと同様な効果が得られる。

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。

本発明に係る送風装置の一例を示す側面図である。 （ａ）は、図１のIIa−IIa線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるIIb部分の拡大断面図である。 図２（ａ）の分解断面図である。 図１〜図３に示す送風装置の構成要素である羽根車の斜視図である。 図１〜図３に示す送風装置との対比例を示す要部断面図である。 本発明の他の例を示す断面図である。 図１〜図３に示す送風装置を備えた給湯装置の例を示す概略説明図である。

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。

図１〜図３に示す送風装置Ａは、遠心型であり、図２および図３によく表われているように、羽根車１、この羽根車１を内部に収容するケーシング２、および羽根車１を支持して駆動回転させるための駆動軸３０を有するモータ３を備えている。

ケーシング２は、周壁部２０、前側壁部２１、および後側壁部２２を有している。周壁部２０は、羽根車１の外周囲を囲み、かつ上部に送風口２３を有している。前側壁部２１は、吸気口２４、およびこの吸気口２４の周縁部に形成された内向き突出状の筒状ガイド部２４ａを有している。後側壁部２２は、主後側壁部２２ａと、これとは別体の補助後側壁部２２ｂとが組み合わされて構成されている。より具体的には、図３に示すように、ケーシング２は、ケーシング本体部２ａと、補助後側壁部２２ｂとを組み合わせて構成されており、ケーシング本体部２ａの主後側壁部２２ａには、羽根車通過用の開口部２５が形成されている。この開口部２５は、送風装置Ａの組み立て作業に際し、羽根車１をケーシング２内に収容する際に、羽根車１を通過可能とする部位であり、羽根車１の外径よりも大径である。補助後側壁部２２ｂは、モータ３を取付けるための取付け板としての役割を果たす部位であり、開口部２５を塞ぐように主後側壁部２２ａにビス５ｂを利用して取付けられている。ビス５ｂは、後述するビス５とは異なり、羽根車１とは対向しない位置にある。

羽根車１は、ハブ部１０、複数の羽根１１、シュラウド１２、およびリング部１３を有しており、これらが樹脂により一体成形された構成である。複数の羽根１１のそれぞれには、凹部１４、および追加の凹部１５が設けられている（図４も参照）。ハブ部１０は、モータ３の駆動軸３０に取付けられる筒状の取付け部１０ａ、およびこの取付け部１０ａからその半径方向外方に広がるコーン状の板状部１０ｂを有している。複数の羽根１１は、ハブ部１０よりもその半径方向外方に突出するようにしてハブ部１０に基端部が繋がった状態に形成されている。シュラウド１２は、複数の羽根１１の前縁部（図２および図３の左側縁部）どうしを繋ぐように形成された正面視円形リング状である。

図３によく表われているように、ハブ部１０の外径Ｄａは、シュラウド１２の内径Ｄｂよりも小さくされており、ハブ部１０とシュラウド１２とは、羽根車１の軸長方向視において互いにオーバラップしないように構成されている。さらには、リング部１３も、シュラウド１２とは、羽根車１の軸長方向視においてオーバラップしないように構成されている。このような構成によれば、樹脂成形用の金型を用いて羽根車１を一体成形する際の型抜きが容易化される（換言すると、前記したような構成に基づき、羽根車１の全体の一体成形が可能となり、または一体成形の困難性が解消される）。

羽根車１は、モータ３の駆動軸３０に支持されていることにより、各羽根１１の後縁部１１ａがケーシング２の後側壁部２２に直接的に対向接近するように設定されている。好ましくは、図２（ｂ）に示すように、ハブ部１０は、適当な曲率Ｒで湾曲した円弧状断面に形成されているのに対し、各羽根１１の後縁部１１ａは、ハブ部１０の最外周位置を通過する接線の方向に延びるように設けられている。このような構成は、送風効率を高める上で好ましい。

モータ３は、駆動軸３０を回転させるための電磁コイルやその他の主要機器を内部に収容するモータケース３１の前面部に、取付けフランジ３２が設けられた構成である。取付けフランジ３２は、ケーシング２の後側壁部２２（厳密には、補助後側壁部２２ｂ）の外面部に当接された上で、複数のビス５を利用して後側壁部２２に締結されている。ビス５は、本発明でいう締結用部材の一例に相当し、後側壁部２２（補助後側壁部２２ｂ）に設けられた孔部２６に螺合し、かつその先端部は、後側壁部２２の内側に突出している。

切欠き状の凹部１４、および追加の凹部１５は、羽根車１の各羽根１１の後縁部１１ａのうち、基端部から先端部までの間の途中箇所に設けられている。凹部１４内には、ビス５の先端部が進入しており、このことによってビス５と各羽根１１とが不当に干渉しないようになっている。凹部１４は、たとえば奥部側ほど上下方向の幅が狭くなる形状であり、この凹部１４の内周縁とビス５との相互間に形成される隙間ができる限り小さくなるような形状およびサイズに形成されている。追加の凹部１５は、凹部１４と形状およびサイズが略同一の切欠き状であり、本実施形態においては、凹部１４よりも各羽根１１の基端部寄りに設けられている。

リング部１３は、複数の羽根１１の後縁部１１ａのそれぞれの先端部どうしを相互に繋ぐように形成された比較的細幅な円形リング状である。このリング部１３は、たとえば断面略Ｌ字状であり、各羽根１１の後縁部１１ａよりも後側壁部２２寄りに突出する突出部１３ａを有している。リング部１３の内径は、シュラウド１２の外径よりも大きくされており、既述したように、羽根車１の軸長方向視において、リング部１３とシュラウド１２とはオーバラップせず、羽根車１の全体を一体成形する際の支障にならないように構成されている。

前記した送風装置Ａは、たとえば図７に示すような給湯装置ＷＨの構成要素として用い
られる。
同図に示す給湯装置ＷＨは、バーナ８と、このバーナ８によって発生された燃焼ガスを利用して湯水加熱を行なう熱交換器９とを備えており、送風装置Ａは、バーナ８に対して燃焼用空気を供給可能に設けられている。

次に、前記した送風装置Ａの作用について説明する。

まず、モータ３の取付け用の複数のビス５は、ケーシング２の後側壁部２２の内側に突出しているが、このビス５の先端部は羽根車１の凹部１４に進入している。このため、羽根車１とビス５とが不当に干渉しないようにしつつ、各羽根１１の後縁部１１ａをケーシング２の後側壁部２２に接近させ、それらの間に形成された隙間の寸法Ｌａを小さくすることが可能である（図２（ｂ）参照）。前記の寸法Ｌａが大きいと、送風効率が低下するが、本実施形態によれば、そのような不具合を解消することが可能である。とくに、本実施形態で用いられている羽根車１は、各羽根１１の後縁部１１ａどうしの隙間がハブ部１０によって塞がれていない構成であるため、前記の寸法Ｌａが大きい場合には送風効率の低下がとくに著しくなる不具合を生じるが、このような不具合を適切に解消することが可能である。

羽根車１の駆動回転時には、各羽根１１に回転方向に沿う負荷が作用する。このため、本来的には、各羽根１１とハブ部１０との境界部分、とくに各羽根１１の後縁部１１ａの基端部とハブ部１０との境界部分Ｂ（図２（ｂ）を参照）に応力集中を生じ易い。これに対し、本実施形態によれば、各羽根１１の凹部１４の形成箇所に、各羽根１１の他の一般部分よりも大きめの応力が生じる。また、追加の凹部１５の形成箇所にも同様な応力が発生する。このため、各羽根１１とハブ部１０との境界部分Ｂに大きな応力が集中し難くなる作用が得られる。その結果、応力集中に対応すべく境界部分Ｂおよびその近傍部分をかなりの厚肉に形成するといった必要をなくし、羽根車１の軽量化などを好適に図ることが可能である。

リング部１３は、複数の羽根１１の後縁部１１ａの先端部どうしを連結するため、羽根１１を補強する役割を果たす。羽根１１の後縁部１１ａは、ハブ部１０によって補強されていない構成であるため、リング部１３による羽根１１の補強効果はかなり有効なものとなる。

さらに、リング部１３の突出部１３ａは、羽根１１と後側壁部２２との相互間に、その外周側から空気流が不当に進入する現象を抑制する作用も生じさせる。この点を、図５に示す対比例を参照して説明する。まず、図５の対比例においては、リング部１３に相当する手段は設けられていない。このため、この対比例においては、羽根車１の複数の羽根１１の相互間領域から送風口２３に向かう空気流の一部が、羽根１１と後側壁部２２との隙間に進入する現象が発生する。前記の隙間に進入した空気流は、複数の羽根１１の相互間領域に再度流入し、複数の羽根１１の相互間領域を半径方向外方に向けて進行する空気流を大きく乱す。このような現象を生じたのでは、送風効率が悪化する。これに対し、本実施形態によれば、前記した隙間に空気流が進入することは、リング部１３の突出部１３ａによって適切に抑制されるため、前記の対比例と比較して、送風効率をかなり高くすることが可能である。

本実施形態においては、図６に示すように、モータ３をサイズが相違する他のモータ３Ａに変更することが可能である。すなわち、同図においては、先に述べたモータ３に代えて、これよりも小サイズのモータ３Ａがケーシング２に取付けられている。モータ３Ａの取付けは、複数のビス５ａを利用して取付けフランジ３２を後側壁部２２に締結することにより図られており、各ビス５ａの先端部は、追加の凹部１５内に進入している。このた
め、やはりビス５ａと羽根車１との干渉を回避し、羽根車１を後側壁部２２に接近させることが可能である。このように、本実施形態の送風装置Ａにおいては、モータのサイズ変更を好適に行なうことが可能である。したがって、求められる送風能力などに応じてサイズが相違する複数種類のモータを使い分けることができ、無駄が少なく、低コスト化を図ることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る送風装置、および給湯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。

上述の実施形態においては、羽根車に追加の凹部が設けられているが、追加の凹部が設けられていない構成とすることも可能である。製造コストの低減化を図る観点からすると、羽根車は、その全体が一体成形された構成とすることが好ましいものの、やはりこれに限定されず、複数部材を接合するなどして構成されていてもよい。羽根車の各羽根の後縁部は、必ずしもケーシングの後側壁部に対して直接的に対向した構成とされていなくてもよく、たとえばハブ部を大径に形成し、またはハブ部とは別体の部材を用いることによって各羽根の後縁部がハブ部または別体の部材によって覆われた構成とし、これらハブ部または別体の部材がケーシングの後側壁部に対向接近した構成とされていてもよい。この場合、ハブ部または別体の部材に、ビスとの干渉を回避するための凹部を形成すればよい。

本発明でいうケーシングの後側壁部は、上述した実施形態のように主後側壁部２２ａと補助後側壁部２２ｂとを組み合わせた構成に限らず、たとえば補助後側壁部２２ｂに相当する部材を用いることなく、１枚の板状部材のみを用いて形成した構成（主後側壁部２２ａにモータを直付けした構成）とすることも可能である。本発明でいう締結用部材としては、ビスに限らず、たとえばそれよりも大きなサイズのボルトなどのネジ部材、リベットなどのカシメ部材などを用いることもできる。本発明に係る送風装置は、遠心型に限らない。したがって、羽根車やケーシングなどの具体的な形状なども限定されない。本発明に係る給湯装置は、図7のような吸気押込み方式に限らず、排気吸引方式でもよい。

Ａ 送風装置
Ｂ 境界部分（羽根の基端部とハブ部との境界部分）
ＷＨ 給湯装置
１ 羽根車
１０ ハブ部
１１ 羽根
１１ａ 後縁部（羽根の）
１２ シュラウド
１４ 凹部
１５ 追加の凹部
２ ケーシング
２２ 後側壁部（ケーシングの）
２２ａ 主後側壁部（後側壁部）
２２ｂ 補助後側壁部（後側壁部）
３，３Ａ モータ
３０ 駆動軸（モータの）
５，５ａ ビス（締結用部材）
８ バーナ
９ 熱交換器

Claims (5)

1. 羽根車を内部に収容するケーシングと、
   このケーシングの後側壁部を貫通する締結用部材を介して前記後側壁部の外面部に取付けられ、かつ前記羽根車を駆動回転可能に支持するモータと、
   を備えている、送風装置であって、
   前記羽根車のうち、前記ケーシングの前記後側壁部に対向接近する部分には、前記締結用部材と前記羽根車との干渉が回避されるように、前記締結用部材の先端部が進入する凹部が設けられており、
   前記羽根車は、複数の羽根がハブ部よりも半径方向外方に突出するように形成され、かつ前記複数の羽根のそれぞれの後縁部は、前記後側壁部に対向接近しており、
   前記凹部は、前記複数の羽根のそれぞれの後縁部のうち、基端部から先端部までの間の途中箇所に設けられた切欠き状の凹部であることを特徴とする、送風装置。
2. 請求項１に記載の送風装置であって、
   前記羽根車は、前記複数の羽根の前縁部どうしを繋ぐリング状のシュラウドを備えており、
   前記ハブ部および前記シュラウドは、前記ハブ部の外径が前記シュラウドの内径よりも小さくされていることにより、前記羽根車の軸長方向視において互いにオーバラップしない構成とされ、
   前記ハブ部、前記シュラウド、および前記複数の羽根は、一体成形されている、送風装置。
3. 請求項１または２に記載の送風装置であって、
   前記複数の羽根の後縁部のうち、基端部から先端部までの間の途中箇所には、前記凹部とは位置ずれした配置で切欠き状の追加の凹部がさらに設けられている、送風装置。
4. 請求項３に記載の送風装置であって、
   前記追加の凹部は、前記モータに代えて、前記モータとはサイズが相違する別のモータが用いられた場合に、この別のモータの取付けに用いられる締結用部材と前記羽根車との干渉が回避されるように、前記締結用部材の先端部を内部に進入させることが可能とされている、送風装置。
5. バーナと、
   このバーナに燃焼用空気を供給するための送風装置と、
   前記バーナによって発生された燃焼ガスを利用して湯水加熱を行なうための熱交換器と、
   を備えている、給湯装置であって、
   前記送風装置として、請求項１ないし４のいずれかに記載の送風装置が用いられていることを特徴とする、給湯装置。

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