JP2008138683A - ガス燃焼システムのための送風機 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトであり、可変的に取り付けることができ、安価に製造可能であり、生成されるガス及び空気の混合気が意図せず発火する危険を内包しない、ガス燃焼システムのための送風機を提供する。
【解決手段】本発明に係る送風機は、ガス燃焼システムのための送風機であって、点火可能なガス及び空気の混合気を生成するために送風機の吐出し側で可燃性ガスが供給される送風機において、回転軸と空気出口とを有する螺旋形の送風機ハウジングであって、空気出口がカタツムリの殻のように送風機の吐出し側に向って拡張している送風機ハウジングと、送風機ハウジングの内部で回転軸と同心的に配置されたインペラホイールと、インペラホイールの中心部に組み込まれ、インペラホイールを駆動するための電動モータと、を備えている送風機である。
【選択図】図2

Description

本発明は、ガス燃焼システムのための送風機に関するものであり、送風機の吹出し側において可燃性ガスが供給されて点火可能なガス及び空気の混合気を生成するものである。
このような送風機は、欧州特許出願公開公報第EP1091171A1号(特許文献1)から公知である。同文献は、均質な空気流を生成することができる送風機バーナを記載している。この送風機バーナは、螺旋通路と、ほぼ直角な方向転換部とを備える送風機ハウジングを含んでおり、それにより、螺旋通路の連通部において送風機ハウジングの側方にバーナハウジングを取り付けられるように構成されている。バーナハウジングは、送風機のラジアル羽根車のための外部駆動モータと同じ送風機ハウジングの側に位置している。電動モータの側へと向けられた方向転換部によって、バーナは、送風機の電動モータの上側にある自由空間にスペースを占有しており、それによって、送風機の全体的寸法を小さく抑制することができる。
米国特許公報第US5,839,891号(特許文献2)は、送風機と、送風機の吹出し側に可燃性ガスを供給するためのユニットとを備えるガスバーナを記載している。送風機自体は、外部駆動モータを備える螺旋形の送風機ハウジングによって構成されており、送風機ハウジングの連通部は、送風機に対して実質的に接線上に延在している。それにより、同文献の図1から明らかなように、点火可能なガス及び空気の混合気を生成するための比較的横に張り出したユニットが形成される。
米国特許出願公開公報第US2005/0178344A1号(特許文献3)は、送風機ハウジングの連通部が、最初に検証した前記文献と同じく、約90°だけ方向転換されて温水暖房ボイラとそのまま接続されている、ガス燃焼システムのための送風機を開示している。この特許出願に記載されている送風機では、可燃性ガスは送風機ハウジングへ直接供給され、それによって、ガス及び空気の混合気が送風機ハウジングの中で生成される。このことは、静電気によって発火する可能性がある、可燃性のガス及び空気の混合気が送風機の内部に存在するという危険を内包している。ガス及び空気の混合気の意図しない発火を防止するためには、送風機ハウジングの製造にあたって導電性材料を使用するのが望ましい。この米国特許出願は、これとの関連において、送風機ハウジングを金属材料から深絞りするか、又は、これに代えてプラスチック材料から製造することを記載している。但し、プラスチック材料を使用するときは、ガス及び空気の混合気が意図せず発火するのを防止するために、送風機ハウジング及びインペラホイールの両方について、帯電防止特性を有するプラスチック材料を使用するのが望ましい。
公知のガス燃焼システムでは、基本的に、ガスを送風機の空気出口よりも前で供給するか後で供給するかの二通りの方法がある。ガスが送風機の空気出口よりも前で供給されるときは、可燃性のガス及び空気の混合気がハウジングの外に出るのを防止するために、送風機ハウジングの気密が格別に重要となる。それ以外の送風機においても同様に、漏れによる圧力損失を予防するため、ハウジングをできる限り気密に構成することが試みられている。
ガス燃焼システムのための公知の送風機では、インペラホイールの駆動モータは、常に送風機ハウジングの外部に配置されている。このような配置の場合、送風機ハウジングの中に挿通されるモータシャフトは、送風機に対して気密に閉鎖されなくてはならない。従って、従来の技術による送風機の駆動モータが弾性的に懸下される場合、密閉ということが格別に重要である。そのために必要なシャフトシール材は、駆動モータに負担を強いる摩擦の原因となる。
実際には、駆動モータは弾性的な部材によって、それが取り付けられている送風機半体から切り離されており、それにより、ガス燃焼システムへのモータ振動の伝達を防止し、そのようにして、できる限り騒音の少ない動作を保証するように構成されている。こうした駆動モータの弾性的な懸下は、モータシャフトと送風機ハウジングとの間の密閉を一層困難にする。
ガス燃焼システムのための送風機を記載したさらに別の従来の技術は、例えば、ドイツ特許出願公開公報第DE10015399A1号(特許文献4)、ドイツ特許出願公開公報第DE4443045A1号(特許文献5)、英国特許公報第GB304,851号(特許文献6)及び米国特許公報第US2,456,930号(特許文献7)等に見出される。
欧州特許出願公開公報第EP1091171A1号 米国特許公報第US5,839,891号 米国特許出願公開公報第US2005/0178344A1号 ドイツ特許出願公開公報第DE10015399A1号 ドイツ特許出願公開公報第DE4443045A1号 英国特許公報第GB304,851号 米国特許公報第US2,456,930号
以上の先行技術を前提とする本発明の課題は、コンパクトであり、可変的に取り付けることができ、安価に製造可能であり、生成されるガス及び空気の混合気が意図せず発火する危険を内包しない、ガス燃焼システムのための送風機を提供することである。
この課題は、請求項1の構成要件を備える送風機によって解決される。
本発明に係る送風機は、回転軸と空気出口とを備える螺旋形の送風機ハウジングを含んでおり、送風機ハウジングの空気出口は、カタツムリの殻のように送風機の吐出し側に向って拡張しており、空気出口の連通部は、送風機ハウジングに対して実質的に半径方向に延在する平面に位置している。送風機ハウジング内部での圧力生成の更なる最適化は、例えば、出口開口部が送風機ハウジングの平面から螺旋形に突き出ており、出口開口部は、同じ半径方向の向きを有するが、もはやインペラホイールとともに一つの平面に位置していないことによって実現することができる。換言すると、出口開口部は、仮想的な平面に位置する送風機ハウジングに比較して上昇している。
さらに、送風機は、送風機ハウジングの内部で回転軸と同軸に配置されたインペラホイールと、インペラホイールの中心部に配置された、インペラホイールを駆動するための電動モータとを含む。
本発明に係る送風機は、非常にコンパクトであり、送風機ハウジングの形状だけですでに、公知のガスバーナ用の送風機と比較して約20%のスペース削減を実現することができ、これについては後でまた詳細に説明する。送風機ハウジングの連通部の構成及び配置によって、可燃性ガスを供給するために後置されたユニットは、任意の向きで送風機ハウジングにほぼ当接するように配置することができる。インペラホイールを駆動するための電動モータをインペラホイールの中心部に配置することにより、奥行きに関して約50%の追加のスペース削減を実現することができる。これに加えて、モータシャフトの封止の問題や、送風機ハウジングへの駆動装置の弾性的な懸下という問題も回避され、又は、面倒なしに解決される。
本発明の好ましい実施の形態では、送風機ハウジング及びインペラホイールは、プラスチック材料で製造されている。送風機ハウジング及びインペラホイールは、それぞれ一つ又は複数のプラスチック射出成形品から製造されるのが格別に好ましく、帯電防止材料を使用せずに済ませることができる。可燃性ガスは、送風機の吐出し側で初めて供給されるので、送風機ハウジングの内部で可燃性のガス及び空気の混合気が生成される危険がない。このことは、送風機ハウジングの内部に駆動モータを配置することを可能にするばかりでなく、ハウジング及びインペラホイールをプラスチック材料で製造することも可能にする。それにより、送風機ハウジングやインペラホイールを製造するにあたって、加工に高いコストを要する導電性の金属材料や、比較的高価な帯電防止材料を使用せずに済ませることができる。送風機ハウジングを気密に密閉する必要もない。
インペラホイールの定置のカバーを形成するように送風機ハウジングを構成することによって、独自のインペラカバーのないインペラホイールを使用することにより、本発明に係る送風機のいっそうの簡素化が図られる。本発明のさらに別の実施の形態では、インペラホイールは、一緒に回転するインペラカバーを含んでおり、このカバーは、インペラホイールと同一の材料から製作されているのが好ましいが、例えば金属等の異なる材料で製作されていてもよい。
インペラホイールの裏面における空気流の還流を低減するために、又は、全面的に回避するために、本発明によると、インペラホイールの外側円周の領域でインペラホイールと送風機ハウジングとの間にラビリンス(迷路)シールを設けることができる。ラビリンスシールは、一緒に回転するインペラカバーの外面に配置されるのが好ましく、インペラカバーの内側円周の近傍に配置されるのが格別に好ましい。ラビリンスシールは、一緒に回転するインペラカバーを備えるインペラにおいて使用するのが目的に適っている。
本発明に係る送風機の一層の簡素化は、バランスウェイトを収容するためのバランスポケットがインペラホイールに組み込まれることによって実現することができる。
送風機ハウジングの連通部は、可燃性ガスを供給するためのベンチュリユニットと接続するためにセットアップされているのが目的に適っている。例えば連通部には、このようなベンチュリユニットとのねじ結合、差込結合、クランプ結合又はその他の適当な結合のための手段を設けることができる。
本発明の好ましい実施の形態では、送風機ハウジングの連通部とベンチュリユニットとの間に、送風機ハウジングをベンチュリユニットに固定するとともに振動の伝達を減衰させる緩衝スリーブが設けられている。さらに、出口通路には、基準圧力検出のタップ孔を設けることができる。
本発明のさらに別の好ましい実施の形態では、電動モータは、例えば押出被覆されることによって、環境要因に対して完全にカプセル封止される。
次に、図面を参照しながら好ましい実施の形態を用いて本発明を詳しく説明する。
図1には、従来の技術に基づくガス燃焼システムのための送風機ハウジング10が模式的に示されており、その出口管12は、可燃性ガスを供給するために後置されたベンチュリユニット14と連結されている。出口管12は、送風機ハウジング10から離れるように接線上に延在しており、その連通部も、送風機ハウジングに対して接線上にある平面に位置している。これに類似する構成は、例えば上に掲げた米国特許公報第US5,839,891号に示されている。
図2は、同一のベンチュリユニットと連結された、本発明に基づくガス燃焼システムのための送風機を模式的に示している。送風機は、図2では、出口管12’を備える送風機ハウジング10’によって表されている。本発明によると、送風機ハウジング10’の出口管12’はカタツムリの殻のように送風機の吹出し側に向って拡張しており、出口管12’の連通部は、送風機ハウジング10’に対して実質的に半径方向に延在する平面に位置している。それにより、送風機ハウジング10’の円周にほぼ当接するようにベンチュリユニット14を配置することができる。その結果生じる送風機及びベンチュリユニットのシステムのスペース削減は約20%であり、このスペース削減は、送風機の駆動モータの配置に関わりなく実現される。従来の技術の送風機と比較したときの奥行きの約50%の更なるスペース削減は、モータをインペラホイールへ組み込むことによって得られる。さらに圧力生成を最適化するために、出口開口部をインペラホイールが位置する平面に対して、引き延ばされた渦巻のように持ち上げられた形状にすることができる。すると、出口開口部は依然として同じ向きを有するものの、もはやインペラのある高さには位置していない。
インペラホイールに組み込まれた電動モータや駆動回路等の電子装置は、送風機ハウジングの中に堆積することがある腐食性の物質から保護するために、環境要因に対してカプセル封止することができる。この目的のために、モータの定置の部分を例えばプラスチック材料で押出被覆することができる。
実際には、ベンチュリユニット14は、そのガスバルブ16とともに、可燃性ガスを供給するためにバーナ(図示せず)へ堅固に取り付けられている。図2から明らかなように、本発明に係る送風機は、非常にコンパクトな構造を有し、例えばゴムフランジを用いて、それ以外にバーナとの機械的な結合を行うことなく、ベンチュリユニット14に簡単に連結することができる。それにより、バーナへの送風機の振動の伝達もほぼ回避することができるので、全体として騒音発生の少ないガス燃焼システムが得られる。
図3は、本発明に係る送風機をベンチュリユニットと関連させて、さらに具体的構成を含めた分解図として示している。送風機は、二つのハウジング半体22、24が組み合わせられてなる螺旋形の送風機ハウジング20を含む。両方のハウジング半体22、24は、例えばねじを用いて連結することができる。送風機ハウジング20の内部にはインペラホイール26があり、その中央部には電気駆動モータ28が配置されている。モータ28は、アウターロータ型モータ若しくはインナーロータ型モータとして、又は、ディスクロータモータとして構成されていてよく、モータの構造そのものは本発明の対象ではない。モータ28は、図示した実施の形態では、ハウジング半体24の側に配置されている。これと対向するハウジング半体22の側には、流入ノズル50の形態の空気吸込口48が設けられている。
本発明によると、送風機ハウジング20は、カタツムリの殻のように送風機の吐出し側に向って拡張した空気出口52を有するように構成されており、空気出口52の連通部は、送風機ハウジング20に対して実質的に半径方向に延在する平面に位置している。
空気出口52は、ベンチュリユニット56との接続に利用される接続管54と連結されている。図3に示すベンチュリユニット56は、ベンチュリ混合管59とガス入口60を含むが、ベンチュリユニット56の具体的構成は本発明の対象ではない。ベンチュリユニット56は、フランジ62及びシール材64を介して、(図示しない)バーナに取り付けられる。図3に示す実施の形態では、緩衝スリーブ58は、差込ロックを介して接続管54と連結されている。ベンチュリユニット56は、係止を行う差込接続を介して緩衝スリーブ58と連結されているが、この結合方法は、一例としてのみ理解されるべきものである。緩衝スリーブ58は、一方では送風機を様々な位置で取り付ける役割を果たし、また他方では、振動や音響の伝達を減衰させる役割を果たす。緩衝スリーブは、プラスチック、ゴム、金属又はその他の材料で製作されていてよく、材料の選択により緩衝特性が大筋で決まる。
送風機の空気出口52の連通部の近傍には、出口領域の開口部によって圧力基準点46が構成されている。圧力基準点は、ガス供給に影響を及ぼすために、基準圧力を検出するのに利用される。
送風機ハウジング20及びインペラホイール26はプラスチック材料でできているのが好ましく、複数のプラスチック射出成形品から製作されているのが格別に好ましい。それによって質量の小さい低コストの構造が得られるので、本発明に係る送風機は、様々な位置でベンチュリユニット56に接続することができ、バーナハウジング(図示せず)内でのスペース状況に左右されない。全体として、種々のバーナシステムへ容易に組み込むことができる、非常にコンパクトな構造が得られる。ガス燃焼システムのための公知の送風機と比較して、本発明に係る送風機は、はるかに高い出力密度を達成する。
図4乃至図6は、図3の送風機の様々な図面を部分的に断面図として示している。対応する構成要素には、同一の符号が付されている。図3の説明を援用する。
図6の実施の形態では、インペラホイール26が、インペラホイール26と堅固に結合された、共に回転するインペラカバー44を有することが判る。
図7は、本発明に係る送風機の別の実施の形態を、図6に類似する図面として示している。図7の実施の形態では、インペラホイール26は、共に回転する独自のインペラカバーを有していない。インペラホイール26の被覆は、この実施の形態では、送風機ハウジング自体によって構成されており、特に、ハウジング半体22の形状付与によって構成されている。共に回転するインペラカバーを備えているインペラの実施の形態と、カバーがなくて送風機ハウジングによって被覆が形成される実施の形態とは、流体力学上の観点からはほぼ等価である。インペラホイール26がインペラカバー44を有する図6の実施の形態では、インペラカバーと送風機ハウジングとの間にラビリンス(迷路)シール(図示せず)が設けられていてもよく、それにより、空気入口の方を向いているインペラホイールの側での空気の還流を防止し、又は、少なくとも明らかに低減させることができる。
図7のインペラホイールは、図8に斜視図として再度示されている。
図9乃至図11には、共に回転するカバー(図6参照)を備えるインペラホイールが斜視図、側面図及び分解図として再度示されている。図9乃至図11に見られるように、インペラホイール26は、送風機ハウジング20によって気密に取り囲まれる本来のインペラ66、及び、共に回転するインペラカバー68を含む。インペラ66及びインペラカバー68は、インペラカバー68に設けられた貫通溝にインペラ66のブレードの上端部に設けられたピンを挿入して熱溶着することにより、相互に係合させることができる。
インペラ66及びインペラカバー68の結合形態は、これに限られることはなく、例えば以下に述べるような他の形態も適用可能である。
図12及び図13は、図9の実施の形態に基づくインペラ及びインペラカバーの他の例をそれぞれ示す斜視図である。尚、図13は、インペラカバー68aを斜め下から見た斜視図である。
図12に示すインペラ66aと図13に示すインペラカバー68aとを、例えば超音波溶着により結合してもよい。図12に示すインペラ66aは、図10及び図11に示すインペラ66と異なり、ブレードの上端部にピンが設けられていない。また、図13に示すインペラカバー68aは、図10及び図11に示すインペラカバー68と異なり、ピンを挿入するための貫通溝は設けられておらず、代わりに、インペラ66aのブレードの上端部が嵌合するような非貫通溝が形成されている。そして、インペラカバー68aのこの非貫通溝の中には、超音波溶着用の微小なバーが設けられている。インペラ66aのブレードは、インペラカバー68aの非貫通溝に合うように位置決めされて、ブレードの上端部が非貫通溝に嵌合させられる。非貫通溝の幅は、ブレードの上端部の幅より少し広く、ブレードの上端部を嵌合させた状態で超音波振動を加えることにより摩擦が生じ、超音波溶着用の微小なバーがブレードの上端部に溶け合い、インペラ66aとインペラカバー68aとを結合させることができる。
図14及び図15には、さらに詳細な部分を含めたインペラ66が部分断面図及び下面図として再度示されている。これら図面に関する以下の説明は、共に回転するインペラカバーを備えるインペラについても、送風機ハウジングが被覆を形成しているインペラについても当てはまる。インペラ66は、インペラ羽根又はインペラホイールを円周に支持するハブ70を含む。ハブ70の領域には、バランスウェイトを収容するためのバランスポケット74、76が形成されている。これらのバランスポケット74、76は、ハブの円周の二つの平面上に位置しており、それぞれインペラ66の同じ側からアクセス可能である。さらに、バランスポケットは、インペラホイールによって生成される空気の流動領域の範囲外に位置しているので、インペラホイールの空気通過のための断面を妨げることがなく、バランスポケットによる騒音も発生することがない。バランスポケット74、76は、ハブ70の下面に射出成形されるのが好ましい。下面にバランスポケットを設けることは、この下面が空気流動にとって重要でない領域であるという理由から好ましい。それにより、全体として、騒音発生の要因を内包していない、本発明に係る送風機のインペラホイールの格別に簡素で組立が容易な構造が得られる。
以上の説明、図面及び略図に開示されている構成要件は、単独でも任意の組み合わせの形態でも、本発明を様々な実施の形態で具体化するために有意義であり得る。
従来の技術に基づくガス燃焼システムのための送風機を示す模式図である。 本発明に係るガス燃焼システムのための送風機を示す模式図である。 本発明の第1の実施の形態に基づくガス燃焼システムのための送風機を示す斜視分解図である。 図3の送風機を示す正面図である。 図4のA−A線に沿って送風機を示す断面図である。 図5のB−B線に沿って送風機を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態に基づく図6と同様の図面である。 本発明の第2の実施の形態で使用されるインペラホイールを示す斜視図である。 本発明に係る送風機のさらに別の実施の形態に基づくインペラホイールを示す斜視図である。 図9のインペラホイールを示す側面図である。 図9のインペラホイールを示す分解図である。 図9の実施の形態に基づくインペラの他の例を示す斜視図である。 図9の実施の形態に基づくインペラカバーの他の例を示す斜視図である。 図8の実施の形態に基づくインペラホイールを示す部分断面図である。 図8の実施の形態に基づくインペラホイールを示す下面図である。
符号の説明
10、10’ 送風機ハウジング
12、12’ 出口管
14 ベンチュリユニット
16 ガスバルブ
20 送風機ハウジング
22、24 ハウジング半体
26 インペラホイール
28 モータ
46 圧力基準点
48 空気吸込口
50 流入ノズル
52 空気出口
54 接続管
56 ベンチュリユニット
58 緩衝スリーブ
59 ベンチュリ混合管
60 ガス入口
62 フランジ
64 シール材
66 インペラ
68 インペラカバー
70 ハブ
72 インペラ羽根
74、76 バランスポケット

Claims (17)

  1. ガス燃焼システムのための送風機であって、点火可能なガス及び空気の混合気を生成するために前記送風機の吐出し側で可燃性ガスが供給される送風機において、
    回転軸と空気出口(52)とを有する螺旋形の送風機ハウジング(20)であって、前記空気出口がカタツムリの殻のように前記送風機の前記吐出し側に向って拡張している前記送風機ハウジング(20)と、
    前記送風機ハウジングの内部で前記回転軸と同心的に配置されたインペラホイール(26)と、
    前記インペラホイールの中心部に組み込まれ、前記インペラホイール(26)を駆動するための電動モータ(28)と、
    を備えていることを特徴とする送風機。
  2. 前記電動モータの電子装置は、環境要因に対して完全にカプセル封止されていることを特徴とする請求項1に記載の送風機。
  3. 前記電動モータ(28)は、環境要因に対して完全にカプセル封止されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の送風機。
  4. 前記空気出口(52)の連通部は、前記送風機ハウジング(20)に対して実質的に半径方向に延在する平面に位置していることを特徴とする請求項1に記載の送風機。
  5. ガス燃焼システムのための送風機であって、点火可能なガス及び空気の混合気を生成するために前記送風機の吐出し側で可燃性ガスが供給される送風機において、
    回転軸と空気出口(52)とを有する螺旋形の送風機ハウジング(20)であって、前記空気出口がカタツムリの殻のように前記送風機の前記吐出し側に向って拡張しており、前記空気出口(52)の連通部が前記送風機ハウジング(20)に対して実質的に半径方向に延在する平面に位置している前記送風機ハウジング(20)と、
    前記送風機ハウジングの内部で前記回転軸と同心的に配置されたインペラホイール(26)と、
    を備えていることを特徴とする送風機。
  6. 前記空気出口(52)の連通部は、前記送風機ハウジング(20)の平面の範囲外に位置する平面に位置していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の送風機。
  7. 前記送風機ハウジング(20)は、プラスチック材料で製作されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の送風機。
  8. 前記送風機ハウジング(20)は、帯電防止材料を使用せずに一つ又は複数のプラスチック射出成形品から製作されていることを特徴とする請求項7に記載の送風機。
  9. 前記インペラホイール(66)は、プラスチック材料で製作されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の送風機。
  10. 前記インペラホイールは、共に回転するインペラカバー(68)を含むことを特徴とする請求項9に記載の送風機。
  11. 前記インペラカバー(68)は、前記インペラホイールと同一材料で製作されていることを特徴とする請求項10に記載の送風機。
  12. 前記インペラカバー(68)は、前記インペラホイールと同一材料、例えば金属材料で製作されていることを特徴とする請求項10に記載の送風機。
  13. 前記インペラホイール(26)と前記送風機ハウジング(20)との間に吸込口への還流を低減又は防止するラビリンスシールが設けられていることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一項に記載の送風機。
  14. バランスウェイトを収容するためのバランスポケット(74、76)が、前記インペラホイール(66)に組み込まれていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の送風機。
  15. 前記送風機ハウジング(20)の前記連通部は、可燃性ガスを供給するためのベンチュリユニット(56)と連結するために構成されていることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の送風機。
  16. 前記送風機ハウジング(20)の前記連通部と前記ベンチュリユニット(56)との間に、前記送風機ハウジング(20)を前記ベンチュリユニット(56)に固定して密閉し、振動の伝達を減衰する緩衝スリーブ(58)が設けられていることを特徴とする請求項15に記載の送風機。
  17. 基準圧力検出のタップ孔(46)が、出口通路に設けられていることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の送風機。
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